JP2023130751A - 静電荷像現像用キャリアの製造方法、静電荷像現像剤、画像形成方法、及び、画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】得られる画像の色くすみ抑制性に優れる静電荷像現像用キャリアの製造方法を提供すること。【解決手段】樹脂、導電性粒子及び溶剤を含むコート液と磁性粒子とを撹拌翼を有する混合機に添加して混合し混合物を得る混合工程、並びに、前記混合物から前記溶剤を蒸発乾燥させて、前記磁性粒子の表面に樹脂被覆層を有するキャリアを作製する乾燥工程を含み、前記コート液の前記混合機へ添加時の粘度μが、60mPa・sを超え1,000mPa・s以下であり、前記粘度μ(mPa・s)と前記キャリアにおける前記磁性粒子100質量部に対する前記樹脂被覆層の量W(質量部)との比μ/Wの値が、20以上500以下である静電荷像現像用キャリアの製造方法。【選択図】図3
Description
本発明は、静電荷像現像用キャリアの製造方法、静電荷像現像剤、画像形成方法、及び、画像形成装置に関する。
特許文献1には、少なくとも非磁性着色剤含有樹脂粒子と外添剤を有するカラートナーとキャリアとを含有するカラー現像剤において、(1)前記トナーが、外添剤として、粒径0.01~0.2μmの範囲であり、疎水化度が40~80%である酸化チタン微粒子を含有するトナーであり、(2)前記キャリアが、キャリア芯材重量に対して0.05~10.0重量%の樹脂で被覆した重量平均粒径17~200μmのキャリアであり、かつ、数平均分子量(Mn)が1万~20万の範囲にあり、ガラス転移温度(Tg)が55~140℃である樹脂をキャリア芯材に被覆したキャリアであり、被覆用樹脂として、樹脂被覆装置への投入時における溶液粘度が6~60cPである樹脂溶液を用い、該装置内温度60~140℃の条件下で樹脂被覆されたキャリアである、ことを特徴とするカラー現像剤が開示されている。
特許文献2には、キャリア粒子表面全面に熱硬化性樹脂を主成分とする樹脂被覆膜層を有するキャリアに於いて、凸部樹脂膜部が薄膜形成され、凸部樹脂膜の占有比率がキャリア全面積の55%~90%である事を特徴とする電子写真用キャリアが開示されている。
本発明の課題は、コート液の混合機へ添加時の粘度μが、60mPa・s以下若しくは1,000mPa・s超であるか、又は、前記粘度μ(mPa・s)とキャリアにおける磁性粒子100質量部に対する樹脂被覆層の量W(質量部)との比μ/Wの値が、20未満若しくは500超である場合に比べ、得られる画像の色くすみ抑制性に優れる静電荷像現像用キャリアの製造方法を提供することである。
前記課題を解決するための手段は、以下の態様を含む。
<1> 樹脂、導電性粒子及び溶剤を含むコート液と磁性粒子とを撹拌翼を有する混合機に添加して混合し混合物を得る混合工程、並びに、前記混合物から前記溶剤を蒸発乾燥させて、前記磁性粒子の表面に樹脂被覆層を有するキャリアを作製する乾燥工程を含み、前記コート液の前記混合機へ添加時の粘度μが、60mPa・sを超え1,000mPa・s以下であり、前記粘度μ(mPa・s)と前記キャリアにおける前記磁性粒子100質量部に対する前記樹脂被覆層の量W(質量部)との比μ/Wの値が、20以上500以下である静電荷像現像用キャリアの製造方法。
<2> 前記樹脂被覆層の量Wが、前記磁性粒子100質量部に対し、1質量部以上5質量部以下である<1>に記載の静電荷像現像用キャリアの製造方法。
<3> 前記樹脂被覆層の量Wが、前記磁性粒子100質量部に対し、2質量部以上4質量部以下である<2>に記載の静電荷像現像用キャリアの製造方法。
<4> 前記粘度μが、80mPa・s以上800mPa・s以下である<1>乃至<3>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用キャリアの製造方法。
<5> 前記粘度μが、100mPa・s以上500mPa・s以下である<4>に記載の静電荷像現像用キャリアの製造方法。
<6> 前記μ/Wの値が、30以上150以下である<1>乃至<5>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用キャリアの製造方法。
<7> 前記混合物における前記磁性粒子を除く混合物の固形分濃度Sが、10質量%以上30質量%以下である<1>乃至<6>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用キャリアの製造方法。
<8> 前記混合工程における撹拌条件が、下記式1を満たす<1>乃至<7>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用キャリアの製造方法。
1×104≦撹拌仕事量(=周速πDN×撹拌時間T)×前記粘度μ(mPa・s)≦5×105 ・・・・式1
式1中、Dは、前記撹拌翼の直径(m)を表し、Nは、前記撹拌翼の回転数(rps)を表し、Tは、前記コート液を添加してから前記溶剤を蒸発乾燥し始めるまでの撹拌時間(s)を表す。
<9> 前記混合工程における混合機内の温度が、混合機内圧力に応じて、前記溶剤の沸点-50℃以上前記溶剤の沸点-20℃以下である<1>乃至<8>のいずれか1つ記載の静電荷像現像用キャリアの製造方法。
<10> 前記混合工程における前記導電性粒子の添加量が、前記磁性粒子100質量部に対し、0.1質量部以上1.0質量部以下である<1>乃至<9>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用キャリアの製造方法。
<11> <1>~<10>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用キャリアの製造方法により製造された静電荷像現像用キャリア、及び、静電荷像現像用トナーを含有する静電荷像現像剤。
<12> 少なくとも像保持体を帯電させる帯電工程と、前記像保持体表面に静電潜像を形成する露光工程と、前記像保持体表面に形成された静電潜像を静電荷像現像剤により現像してトナー像を形成する現像工程と、前記像保持体表面に形成されたトナー像を被転写体表面に転写する転写工程と、前記トナー像を定着する定着工程と、を含み、前記静電荷像現像剤が、<11>に記載の静電荷像現像剤である画像形成方法。
<13> 像保持体と、前記像保持体を帯電させる帯電手段と、帯電した前記像保持体を露光して前記像保持体上に静電潜像を形成させる露光手段と、静電荷像現像剤により前記静電潜像を現像してトナー像を形成させる現像手段と、前記トナー像を前記像保持体から被転写体に転写する転写手段と、前記トナー像を定着する定着手段と、を有し、前記静電荷像現像剤が、<11>に記載の静電荷像現像剤である画像形成装置。
<1> 樹脂、導電性粒子及び溶剤を含むコート液と磁性粒子とを撹拌翼を有する混合機に添加して混合し混合物を得る混合工程、並びに、前記混合物から前記溶剤を蒸発乾燥させて、前記磁性粒子の表面に樹脂被覆層を有するキャリアを作製する乾燥工程を含み、前記コート液の前記混合機へ添加時の粘度μが、60mPa・sを超え1,000mPa・s以下であり、前記粘度μ(mPa・s)と前記キャリアにおける前記磁性粒子100質量部に対する前記樹脂被覆層の量W(質量部)との比μ/Wの値が、20以上500以下である静電荷像現像用キャリアの製造方法。
<2> 前記樹脂被覆層の量Wが、前記磁性粒子100質量部に対し、1質量部以上5質量部以下である<1>に記載の静電荷像現像用キャリアの製造方法。
<3> 前記樹脂被覆層の量Wが、前記磁性粒子100質量部に対し、2質量部以上4質量部以下である<2>に記載の静電荷像現像用キャリアの製造方法。
<4> 前記粘度μが、80mPa・s以上800mPa・s以下である<1>乃至<3>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用キャリアの製造方法。
<5> 前記粘度μが、100mPa・s以上500mPa・s以下である<4>に記載の静電荷像現像用キャリアの製造方法。
<6> 前記μ/Wの値が、30以上150以下である<1>乃至<5>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用キャリアの製造方法。
<7> 前記混合物における前記磁性粒子を除く混合物の固形分濃度Sが、10質量%以上30質量%以下である<1>乃至<6>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用キャリアの製造方法。
<8> 前記混合工程における撹拌条件が、下記式1を満たす<1>乃至<7>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用キャリアの製造方法。
1×104≦撹拌仕事量(=周速πDN×撹拌時間T)×前記粘度μ(mPa・s)≦5×105 ・・・・式1
式1中、Dは、前記撹拌翼の直径(m)を表し、Nは、前記撹拌翼の回転数(rps)を表し、Tは、前記コート液を添加してから前記溶剤を蒸発乾燥し始めるまでの撹拌時間(s)を表す。
<9> 前記混合工程における混合機内の温度が、混合機内圧力に応じて、前記溶剤の沸点-50℃以上前記溶剤の沸点-20℃以下である<1>乃至<8>のいずれか1つ記載の静電荷像現像用キャリアの製造方法。
<10> 前記混合工程における前記導電性粒子の添加量が、前記磁性粒子100質量部に対し、0.1質量部以上1.0質量部以下である<1>乃至<9>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用キャリアの製造方法。
<11> <1>~<10>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用キャリアの製造方法により製造された静電荷像現像用キャリア、及び、静電荷像現像用トナーを含有する静電荷像現像剤。
<12> 少なくとも像保持体を帯電させる帯電工程と、前記像保持体表面に静電潜像を形成する露光工程と、前記像保持体表面に形成された静電潜像を静電荷像現像剤により現像してトナー像を形成する現像工程と、前記像保持体表面に形成されたトナー像を被転写体表面に転写する転写工程と、前記トナー像を定着する定着工程と、を含み、前記静電荷像現像剤が、<11>に記載の静電荷像現像剤である画像形成方法。
<13> 像保持体と、前記像保持体を帯電させる帯電手段と、帯電した前記像保持体を露光して前記像保持体上に静電潜像を形成させる露光手段と、静電荷像現像剤により前記静電潜像を現像してトナー像を形成させる現像手段と、前記トナー像を前記像保持体から被転写体に転写する転写手段と、前記トナー像を定着する定着手段と、を有し、前記静電荷像現像剤が、<11>に記載の静電荷像現像剤である画像形成装置。
<1>に係る発明によれば、コート液の混合機へ添加時の粘度μが、60mPa・s以下若しくは1,000mPa・s超であるか、又は、前記粘度μ(mPa・s)とキャリアにおける磁性粒子100質量部に対する樹脂被覆層の量W(質量部)との比μ/Wの値が、20未満若しくは500超である場合に比べ、得られる画像の色くすみ抑制性に優れる静電荷像現像用キャリアの製造方法が提供される。
<2>に係る発明によれば、前記樹脂被覆層の量Wが、前記磁性粒子100質量部に対し、1質量部未満、又は、5質量部超である場合に比べ、得られる画像の色くすみ抑制性により優れる静電荷像現像用キャリアの製造方法が提供される。
<3>に係る発明によれば、前記前記樹脂被覆層の量Wが、前記磁性粒子100質量部に対し、2質量部未満、又は、4質量部超である場合に比べ、得られる画像の色くすみ抑制性により優れる静電荷像現像用キャリアの製造方法が提供される。
<4>に係る発明によれば、前記粘度μが、80mPa・s未満、又は、800mPa・s超である場合に比べ、得られる画像の色くすみ抑制性により優れる静電荷像現像用キャリアの製造方法が提供される。
<5>に係る発明によれば、前記粘度μが、100mPa・s未満、又は、500mPa・s超である場合に比べ、得られる画像の色くすみ抑制性により優れる静電荷像現像用キャリアの製造方法が提供される。
<6>に係る発明によれば、前記μ/Wの値が、30未満、又は、150超である場合に比べ、得られる画像の色くすみ抑制性により優れる静電荷像現像用キャリアの製造方法が提供される。
<7>に係る発明によれば、前記混合物における前記磁性粒子を除く混合物の固形分濃度Sが、10質量%未満、又は、30質量%超である場合に比べ、得られる画像の色くすみ抑制性により優れる静電荷像現像用キャリアの製造方法が提供される。
<8>に係る発明によれば、撹拌仕事量(=周速πDN×撹拌時間T)×前記粘度μ(mPa・s)の値が、1×104未満、又は、5×105超である場合に比べ、得られる画像の色くすみ抑制性により優れる静電荷像現像用キャリアの製造方法が提供される。
<9>に係る発明によれば、前記混合工程における混合機内の温度が、混合機内圧力に応じて、前記溶剤の沸点-50℃未満、又は、前記溶剤の沸点-20℃超である場合に比べ、得られる画像の色くすみ抑制性により優れる静電荷像現像用キャリアの製造方法が提供される。
<10>に係る発明によれば、前記混合工程における前記導電性粒子の添加量が、前記磁性粒子100質量部に対し、1質量部未満、又は、10質量部超である場合に比べ、得られる画像の色くすみ抑制性により優れる静電荷像現像用キャリアの製造方法が提供される。
<11>乃至<13>に係る発明によれば、キャリアの製造時において、コート液の混合機へ添加時の粘度μが、60mPa・s以下若しくは1,000mPa・s超であるか、又は、前記粘度μ(mPa・s)とキャリアにおける磁性粒子100質量部に対する樹脂被覆層の量W(質量部)との比μ/Wの値が、20未満若しくは500超である場合に比べ、得られる画像の色くすみ抑制性に優れる静電荷像現像剤、画像形成方法又は画像形成装置が提供される。
<2>に係る発明によれば、前記樹脂被覆層の量Wが、前記磁性粒子100質量部に対し、1質量部未満、又は、5質量部超である場合に比べ、得られる画像の色くすみ抑制性により優れる静電荷像現像用キャリアの製造方法が提供される。
<3>に係る発明によれば、前記前記樹脂被覆層の量Wが、前記磁性粒子100質量部に対し、2質量部未満、又は、4質量部超である場合に比べ、得られる画像の色くすみ抑制性により優れる静電荷像現像用キャリアの製造方法が提供される。
<4>に係る発明によれば、前記粘度μが、80mPa・s未満、又は、800mPa・s超である場合に比べ、得られる画像の色くすみ抑制性により優れる静電荷像現像用キャリアの製造方法が提供される。
<5>に係る発明によれば、前記粘度μが、100mPa・s未満、又は、500mPa・s超である場合に比べ、得られる画像の色くすみ抑制性により優れる静電荷像現像用キャリアの製造方法が提供される。
<6>に係る発明によれば、前記μ/Wの値が、30未満、又は、150超である場合に比べ、得られる画像の色くすみ抑制性により優れる静電荷像現像用キャリアの製造方法が提供される。
<7>に係る発明によれば、前記混合物における前記磁性粒子を除く混合物の固形分濃度Sが、10質量%未満、又は、30質量%超である場合に比べ、得られる画像の色くすみ抑制性により優れる静電荷像現像用キャリアの製造方法が提供される。
<8>に係る発明によれば、撹拌仕事量(=周速πDN×撹拌時間T)×前記粘度μ(mPa・s)の値が、1×104未満、又は、5×105超である場合に比べ、得られる画像の色くすみ抑制性により優れる静電荷像現像用キャリアの製造方法が提供される。
<9>に係る発明によれば、前記混合工程における混合機内の温度が、混合機内圧力に応じて、前記溶剤の沸点-50℃未満、又は、前記溶剤の沸点-20℃超である場合に比べ、得られる画像の色くすみ抑制性により優れる静電荷像現像用キャリアの製造方法が提供される。
<10>に係る発明によれば、前記混合工程における前記導電性粒子の添加量が、前記磁性粒子100質量部に対し、1質量部未満、又は、10質量部超である場合に比べ、得られる画像の色くすみ抑制性により優れる静電荷像現像用キャリアの製造方法が提供される。
<11>乃至<13>に係る発明によれば、キャリアの製造時において、コート液の混合機へ添加時の粘度μが、60mPa・s以下若しくは1,000mPa・s超であるか、又は、前記粘度μ(mPa・s)とキャリアにおける磁性粒子100質量部に対する樹脂被覆層の量W(質量部)との比μ/Wの値が、20未満若しくは500超である場合に比べ、得られる画像の色くすみ抑制性に優れる静電荷像現像剤、画像形成方法又は画像形成装置が提供される。
以下に、本開示の実施形態について説明する。これらの説明及び実施例は実施形態を例示するものであり、実施形態の範囲を制限するものではない。
本開示において「~」を用いて示された数値範囲は、「~」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。
本開示中に段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本開示中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
本開示において「工程」との語は、独立した工程だけでなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。
本開示において実施形態を図面を参照して説明する場合、当該実施形態の構成は図面に示された構成に限定されない。また、各図における部材の大きさは概念的なものであり、部材間の大きさの相対的な関係はこれに限定されない。
本開示において各成分は該当する物質を複数種含んでいてもよい。本開示において組成物中の各成分の量について言及する場合、組成物中に各成分に該当する物質が複数種存在する場合には、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の物質の合計量を意味する。
本開示において各成分に該当する粒子は複数種含んでいてもよい。組成物中に各成分に該当する粒子が複数種存在する場合、各成分の粒子径は、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の粒子の混合物についての値を意味する。
本開示において「(メタ)アクリル」はアクリル及びメタクリルの少なくとも一方を意味し、「(メタ)アクリレート」はアクリレート及びメタクリレートの少なくとも一方を意味する。
本開示において、カーボンブラックは無機粒子でないものとする。
本開示において、「静電荷像現像用トナー」を「トナー」ともいい、「静電荷像現像用キャリア」を「キャリア」ともいい、「静電荷像現像剤」を「現像剤」ともいう。
(静電荷像現像用キャリアの製造方法)
本実施形態に係る静電荷像現像用キャリアの製造方法は、樹脂、導電性粒子及び溶剤を含むコート液を作製し、前記コート液と磁性粒子とを撹拌翼を有する混合機に添加して混合し混合物を得る混合工程、並びに、前記混合物から前記溶剤を蒸発乾燥させて、前記磁性粒子の表面に樹脂被覆層を有するキャリアを作製する乾燥工程を含み、前記コート液の前記混合機へ添加時の粘度μが、60mPa・sを超え1,000mPa・s以下であり、前記粘度μ(mPa・s)と前記キャリアにおける前記磁性粒子100質量部に対する前記樹脂被覆層の量W(質量部)との比μ/Wの値が、20以上500以下である。
また、本実施形態に係る静電荷像現像用キャリアは、本実施形態に係る静電荷像現像用キャリアの製造方法により製造された静電荷像現像用キャリアである。
本実施形態に係る静電荷像現像用キャリアの製造方法は、樹脂、導電性粒子及び溶剤を含むコート液を作製し、前記コート液と磁性粒子とを撹拌翼を有する混合機に添加して混合し混合物を得る混合工程、並びに、前記混合物から前記溶剤を蒸発乾燥させて、前記磁性粒子の表面に樹脂被覆層を有するキャリアを作製する乾燥工程を含み、前記コート液の前記混合機へ添加時の粘度μが、60mPa・sを超え1,000mPa・s以下であり、前記粘度μ(mPa・s)と前記キャリアにおける前記磁性粒子100質量部に対する前記樹脂被覆層の量W(質量部)との比μ/Wの値が、20以上500以下である。
また、本実施形態に係る静電荷像現像用キャリアは、本実施形態に係る静電荷像現像用キャリアの製造方法により製造された静電荷像現像用キャリアである。
混合機に添加するコート液を作製する前段で、導電性粒子の凝集構造を十分に破壊できない、もしくは破壊しても、再凝集してしまうため、コート液と磁性粒子とを混合機に添加してから、撹拌混合して乾燥開始までの磁性粒子へ樹脂被覆層を形成する過程で、導電性粒子を分散する必要がある。
コート液と磁性粒子とを混合機に添加してから、撹拌混合して乾燥開始までの磁性粒子へ樹脂被覆層を形成する過程で、コート液が低粘度である場合、被覆性は高いが、磁性粒子とコート液を混合する攪拌動力がかからないため、導電性粒子の分散力が弱い。逆に、コート液が高粘度である場合では、被覆性は低いが、撹拌動力がかかるため導電性粒子の分散力は強い。これは、磁性粒子が分散媒体となり、コート液中の導電性粒子を分散するためである。
具体的には、低粘度のコート液により高コート量の樹脂被覆層を形成する場合、高被覆率にはなるが、粘度が低すぎると、樹脂被覆層中の導電性粒子の分散が進まず、導電性粒子の凝集体がキャリアの表面に多く存在することになり、溶剤乾燥後、遊離する導電性粒子粉が多くなる。
しかしながら、高粘度すぎるコート液であると、高コート量の樹脂被覆層を形成する場合でも被覆率が低くなるため、適切な粘度が必要になる。
本実施形態に係る静電荷像現像用キャリアの製造方法は、コート液の前記粘度μを前記範囲とし、前記粘度μに応じて、前記磁性粒子100質量部に対する前記樹脂被覆層の量W(質量部)との比μ/Wの値を前記範囲とすることで、樹脂被覆層の被覆率が高く、かつ得られるキャリア表面の導電性粒子の露出が抑制され、得られる画像の色くすみ抑制性に優れる静電荷像現像用キャリアが得られる。
コート液と磁性粒子とを混合機に添加してから、撹拌混合して乾燥開始までの磁性粒子へ樹脂被覆層を形成する過程で、コート液が低粘度である場合、被覆性は高いが、磁性粒子とコート液を混合する攪拌動力がかからないため、導電性粒子の分散力が弱い。逆に、コート液が高粘度である場合では、被覆性は低いが、撹拌動力がかかるため導電性粒子の分散力は強い。これは、磁性粒子が分散媒体となり、コート液中の導電性粒子を分散するためである。
具体的には、低粘度のコート液により高コート量の樹脂被覆層を形成する場合、高被覆率にはなるが、粘度が低すぎると、樹脂被覆層中の導電性粒子の分散が進まず、導電性粒子の凝集体がキャリアの表面に多く存在することになり、溶剤乾燥後、遊離する導電性粒子粉が多くなる。
しかしながら、高粘度すぎるコート液であると、高コート量の樹脂被覆層を形成する場合でも被覆率が低くなるため、適切な粘度が必要になる。
本実施形態に係る静電荷像現像用キャリアの製造方法は、コート液の前記粘度μを前記範囲とし、前記粘度μに応じて、前記磁性粒子100質量部に対する前記樹脂被覆層の量W(質量部)との比μ/Wの値を前記範囲とすることで、樹脂被覆層の被覆率が高く、かつ得られるキャリア表面の導電性粒子の露出が抑制され、得られる画像の色くすみ抑制性に優れる静電荷像現像用キャリアが得られる。
以下、本実施形態に係る静電荷像現像用キャリアの製造方法について、詳細に説明する。
本実施形態に用いられるコート液を作製する分散工程は、液中分散機であればよく、均一分散性の観点から、ガラスビーズなどの分散媒体を被分散液と一緒にアジテータにて攪拌することで、衝突やせん断力が生じ、この力によって、凝集体を分散させる装置であることが好ましい。これらの分散室は、縦型と横型があり、アジテータの形状は、ディスクタイプ、ピンタイプ、シングルロータータイプなどがある。分散媒体は、粒子径が小さい程、分散が進むが、粒子径が小さくなるほど、分散液との分離が悪くなるので、適正な粒子径を選択する必要がある。上市されている粒子径は、2mmから0.05mmとなるが、分散液の粘度の増粘影響から、1mm前後が好ましい。
これにより、混合機内の磁性粒子が、前記分散媒体より小径なため、前記分散工程より分散が進むのである。
これにより、混合機内の磁性粒子が、前記分散媒体より小径なため、前記分散工程より分散が進むのである。
本実施形態に係る静電荷像現像用キャリアの製造方法においては、例えば、図3に示す撹拌翼の負荷動力値の変動が生じると考えられる。
図3は、本実施形態に係る静電荷像現像用キャリアの製造方法の一例における時間経過に伴う撹拌翼の負荷動力値の変動及び混合機内温度の変動を示す模式的グラフである。
図3の左側の縦軸は、撹拌翼の負荷動力値(kW)を表し、右側の縦軸は、混合機内温度(℃)を表し、横軸は、経過時間(min)を表す。
図3は、本実施形態に係る静電荷像現像用キャリアの製造方法の一例における時間経過に伴う撹拌翼の負荷動力値の変動及び混合機内温度の変動を示す模式的グラフである。
図3の左側の縦軸は、撹拌翼の負荷動力値(kW)を表し、右側の縦軸は、混合機内温度(℃)を表し、横軸は、経過時間(min)を表す。
図3に示すT0において、コート液と磁性粒子とを混合機に投入し、T0からT1までは、コート液と磁性粒子とを混合している状態であり、T1からT2までは、減圧しながらコート液に含まれていた溶剤を蒸発させ、キャリアの乾燥が完了するまでの状態であり、T2からT3までは、乾燥したキャリアを解砕し、必要に応じて、冷却している状態である。更に、T3において、混合機における撹拌が終了し、混合機からキャリアが取り出される。
図3に示す撹拌翼の負荷動力値の変動については、以下の通りである。
T0からT1まででは、撹拌翼の負荷動力値はほぼ一定である。
T1からT2まででは、溶剤が蒸発するにつれて、混合機内におけるコート液と磁性粒子との混合物の粘度が向上し、キャリアの乾燥が完了するまで撹拌翼の負荷動力値が上昇を続ける。キャリアの乾燥が完了すると、急激に撹拌翼の負荷動力値が、T0からT1までの撹拌翼の負荷動力値の1.3倍以下の値まで減少する。
T2からT3まででは、再び、撹拌翼の負荷動力値はほぼ一定となる。
前記Tは、T2からT3までの時間となる。
T0からT1まででは、撹拌翼の負荷動力値はほぼ一定である。
T1からT2まででは、溶剤が蒸発するにつれて、混合機内におけるコート液と磁性粒子との混合物の粘度が向上し、キャリアの乾燥が完了するまで撹拌翼の負荷動力値が上昇を続ける。キャリアの乾燥が完了すると、急激に撹拌翼の負荷動力値が、T0からT1までの撹拌翼の負荷動力値の1.3倍以下の値まで減少する。
T2からT3まででは、再び、撹拌翼の負荷動力値はほぼ一定となる。
前記Tは、T2からT3までの時間となる。
また、図3に示す混合機内温度の変動については、以下の通りである。
T0からT1まででは、徐々に設定した温度(例えば、ジャケット温度)まで上昇する。
T1からT2までは、溶剤の気化熱もあり、安定的に温度が上昇するわけではないが、全体としてはキャリアの乾燥が進むにつれて徐々に温度が上昇する。
T2からT3までは、乾燥時に設定した温度に応じて徐々に上昇し、冷却を開始するとともに設定した冷却温度(例えば、ジャケット温度)に応じて徐々に温度が下降する。
T0からT1まででは、徐々に設定した温度(例えば、ジャケット温度)まで上昇する。
T1からT2までは、溶剤の気化熱もあり、安定的に温度が上昇するわけではないが、全体としてはキャリアの乾燥が進むにつれて徐々に温度が上昇する。
T2からT3までは、乾燥時に設定した温度に応じて徐々に上昇し、冷却を開始するとともに設定した冷却温度(例えば、ジャケット温度)に応じて徐々に温度が下降する。
<μ/Wの値>
本実施形態に係る静電荷像現像用キャリアの製造方法は、前記混合工程における前記コート液の前記混合機へ添加時の粘度μ(mPa・s)と製造されたキャリアにおける前記磁性粒子100質量部に対する前記樹脂被覆層の量W(質量部)との比μ/Wの値が、20以上500以下であり、得られる画像の色くすみ抑制性(以下、単に「色くすみ抑制性」ともいう。)の観点から、25以上300以下であることが好ましく、30以上150以下であることがより好ましく、30以上100以下であることが特に好ましい。
本実施形態に係る静電荷像現像用キャリアの製造方法は、前記混合工程における前記コート液の前記混合機へ添加時の粘度μ(mPa・s)と製造されたキャリアにおける前記磁性粒子100質量部に対する前記樹脂被覆層の量W(質量部)との比μ/Wの値が、20以上500以下であり、得られる画像の色くすみ抑制性(以下、単に「色くすみ抑制性」ともいう。)の観点から、25以上300以下であることが好ましく、30以上150以下であることがより好ましく、30以上100以下であることが特に好ましい。
また、製造されたキャリアにおける前記磁性粒子100質量部に対する樹脂被覆層の量Wは、色くすみ抑制性の観点から、前記磁性粒子100質量部に対し、0.5質量部以上7質量部以下であることが好ましく、1質量部以上5質量部以下であることがより好ましく、2質量部以上4質量部以下であることが更に好ましく、2.5質量部以上3.5質量部以下であることが特に好ましい。
更に、製造されたキャリアにおける樹脂被覆層の量は、色くすみ抑制性の観点から、キャリアの全質量に対し、0.5質量%以上5質量%以上以下であることが好ましく、1.5質量%以上4質量%以下であることがより好ましく、2.5質量%以上3.5質量%以下であることが特に好ましい。
更に、製造されたキャリアにおける樹脂被覆層の量は、色くすみ抑制性の観点から、キャリアの全質量に対し、0.5質量%以上5質量%以上以下であることが好ましく、1.5質量%以上4質量%以下であることがより好ましく、2.5質量%以上3.5質量%以下であることが特に好ましい。
本実施形態における前記混合工程におけるコート液の混合機へ添加時の粘度μ(mPa・s)は、コート液の混合液への添加時の温度において、振動式粘度計(ビスコメイト VM-10A、(株)セコニック製)を用い、測定するものとする。
本実施形態において、製造されたキャリアにおける磁性粒子100質量部に対する樹脂被覆層の量W(質量部)の測定方法は、特に制限はないが、例えば、樹脂被覆層を溶剤等により、少なくとも樹脂成分を溶解させコート樹脂被覆層を除去した後、磁性粒子を乾燥させ、除去前と乾燥後の重量から前記Wを求めてもよい。
<混合工程>
本実施形態に係る静電荷像現像用キャリアの製造方法は、樹脂、導電性粒子及び溶剤を含むコート液と磁性粒子とを撹拌翼を有する混合機に添加して混合し混合物を得る混合工程を含み、前記コート液の前記混合機へ添加時の粘度μが、60mPa・sを超え1,000mPa・s以下である。
本実施形態に係る静電荷像現像用キャリアの製造方法は、樹脂、導電性粒子及び溶剤を含むコート液と磁性粒子とを撹拌翼を有する混合機に添加して混合し混合物を得る混合工程を含み、前記コート液の前記混合機へ添加時の粘度μが、60mPa・sを超え1,000mPa・s以下である。
前記混合工程における前記コート液の前記混合機へ添加時の粘度μは、添加時の前記コート液の温度において、60mPa・sを超え1,000mPa・s以下であり、色くすみ抑制性の観点から、80mPa・s以上800mPa・s以下であることが好ましく、100mPa・s以上600mPa・s以下であることがより好ましく、100mPa・s以上300mPa・s以下であることが特に好ましい。
本実施形態に用いられる混合機は、撹拌翼を有する混合機であればよく、公知の混合機を用いられるが、乾燥性の観点から、真空混合機であることが好ましい。
また、本実施形態に用いられる混合機は、混合性、並びに、色くすみ抑制性の観点から、回分式混合機であることが好ましく、回分式真空混合機であることがより好ましい。
更に、前記回分式混合機としては、ブレード型混練機が好ましく、ブレードの回転軸方向は縦型でも横型でもよい。縦型式では、スパイラルミキサー((株)愛工舎製作所製)、プラネタリーミキサー((株)井上製作所製)などがあり、横型式ではニーダー((株)井上製作所製)などがある。中でも、混合性、並びに、色くすみ抑制性の観点から、二軸横型のニーダーが特に好ましい。
また、前記混合機は、混合槽内圧力を減圧下で加熱冷却が可能な温度調節構造と、撹拌翼の撹拌動力値を検出できる機構とを有していることが好ましい。
前記温度調節構造としては、特に制限はないが、ジャケット構造が好ましい。
また、本実施形態に用いられる混合機は、混合性、並びに、色くすみ抑制性の観点から、回分式混合機であることが好ましく、回分式真空混合機であることがより好ましい。
更に、前記回分式混合機としては、ブレード型混練機が好ましく、ブレードの回転軸方向は縦型でも横型でもよい。縦型式では、スパイラルミキサー((株)愛工舎製作所製)、プラネタリーミキサー((株)井上製作所製)などがあり、横型式ではニーダー((株)井上製作所製)などがある。中でも、混合性、並びに、色くすみ抑制性の観点から、二軸横型のニーダーが特に好ましい。
また、前記混合機は、混合槽内圧力を減圧下で加熱冷却が可能な温度調節構造と、撹拌翼の撹拌動力値を検出できる機構とを有していることが好ましい。
前記温度調節構造としては、特に制限はないが、ジャケット構造が好ましい。
前記撹拌翼の形状としては、特に制限はないが、バンバリー型、シグマ型、ゼット型、スパイラル型、フィッシュテール型等の形状が挙げられる。
前記撹拌翼の直径Dは、特に制限はなく、使用する混合機にあわせた大きさであればよい。また、本実施形態における撹拌翼の直径Dは、回転軸に垂直な平面において、撹拌翼が回転することにより通過する部分の最大外径である。
前記撹拌翼の回転数Nは、キャリアの製造速度、並びに、色くすみ抑制性の観点から、10rpm以上200rpm以下であることが好ましく、15rpm以上100rpm以下であることがより好ましく、20rpm以上60rpm以下であることが特に好ましい。
前記混合機における撹拌槽と前記撹拌翼とのクリアランス。に制限はなく、使用する混合機にあわせた大きさとなるが、クリアランスが広いと、底部に溜まったキャリアが解砕しきれないだけでなく、解砕は、前記撹拌翼の周速及び撹拌仕事量だけでなく、前記クリアランスによって、せん断力が決まるためである。よって、クリアランスは狭い程よいが、装置の製作上の制約から、クリアランスには限界があるため、前記撹拌翼の外周と前記撹拌槽におけるクリアランスとは、クリアランス/撹拌翼の直径の値が、5%以下であることが好ましく、3.5%以下であることがより好ましい。
また、前記混合工程中は、前記撹拌翼による撹拌を続けることが好ましい。
前記撹拌翼の直径Dは、特に制限はなく、使用する混合機にあわせた大きさであればよい。また、本実施形態における撹拌翼の直径Dは、回転軸に垂直な平面において、撹拌翼が回転することにより通過する部分の最大外径である。
前記撹拌翼の回転数Nは、キャリアの製造速度、並びに、色くすみ抑制性の観点から、10rpm以上200rpm以下であることが好ましく、15rpm以上100rpm以下であることがより好ましく、20rpm以上60rpm以下であることが特に好ましい。
前記混合機における撹拌槽と前記撹拌翼とのクリアランス。に制限はなく、使用する混合機にあわせた大きさとなるが、クリアランスが広いと、底部に溜まったキャリアが解砕しきれないだけでなく、解砕は、前記撹拌翼の周速及び撹拌仕事量だけでなく、前記クリアランスによって、せん断力が決まるためである。よって、クリアランスは狭い程よいが、装置の製作上の制約から、クリアランスには限界があるため、前記撹拌翼の外周と前記撹拌槽におけるクリアランスとは、クリアランス/撹拌翼の直径の値が、5%以下であることが好ましく、3.5%以下であることがより好ましい。
また、前記混合工程中は、前記撹拌翼による撹拌を続けることが好ましい。
前記混合工程における撹拌条件は、色くすみ抑制性の観点から、下記式1を満たすことが好ましく、下記式1-1を満たすことがより好ましい。
1×104≦撹拌仕事量(=周速πDN×撹拌時間T)×前記粘度μ(mPa・s)≦5×105 ・・・・式1
2×104≦撹拌仕事量(=周速πDN×撹拌時間T)×前記粘度μ(mPa・s)≦4×105 ・・・・式1-1
式1及び式1-1中、Dは、前記撹拌翼の直径(m)を表し、Nは、前記撹拌翼の回転数(rps)を表し、Tは、前記コート液を添加してから前記溶剤を蒸発乾燥し始めるまでの撹拌時間(s)を表す。
1×104≦撹拌仕事量(=周速πDN×撹拌時間T)×前記粘度μ(mPa・s)≦5×105 ・・・・式1
2×104≦撹拌仕事量(=周速πDN×撹拌時間T)×前記粘度μ(mPa・s)≦4×105 ・・・・式1-1
式1及び式1-1中、Dは、前記撹拌翼の直径(m)を表し、Nは、前記撹拌翼の回転数(rps)を表し、Tは、前記コート液を添加してから前記溶剤を蒸発乾燥し始めるまでの撹拌時間(s)を表す。
前記混合工程における混合機内の温度が、混合機内圧力に応じて、前記溶剤の沸点-50℃以上前記溶剤の沸点-20℃以下であることが好ましい。
なお、前記コート液が前記溶剤を2種以上含む場合、前記樹脂被覆層に含まれる前記溶剤の沸点は、前記コート液に含まれる2種以上の溶剤のうち、沸点が低い方の溶剤の沸点とする。
なお、前記コート液が前記溶剤を2種以上含む場合、前記樹脂被覆層に含まれる前記溶剤の沸点は、前記コート液に含まれる2種以上の溶剤のうち、沸点が低い方の溶剤の沸点とする。
前記混合物における前記磁性粒子を除く混合物の固形分濃度Sは、色くすみ抑制性の観点から、10質量%以上30質量%以下であることが好ましく、15質量%以上25質量%以下であることがより好ましい。
前記混合工程に用いられるコート液、及び、磁性粒子の量は、特に制限はなく、使用する前記分散機等に応じ、適宜選択すればよい。
また、コート液、及び、磁性粒子の量比は、コート液の濃度及び形成する樹脂被覆層の厚さ等に応じ、適宜選択すればよい。
更に、前記混合工程においては、コート液、及び、磁性粒子以外に、粒子等の樹脂被覆層に含めるその他の成分を前記混合機に添加してもよい。
前記混合工程に用いられる樹脂及び溶剤を含むコート液、磁性粒子、及び、その他の成分の詳細については、まとめて後述する。
また、コート液、及び、磁性粒子の量比は、コート液の濃度及び形成する樹脂被覆層の厚さ等に応じ、適宜選択すればよい。
更に、前記混合工程においては、コート液、及び、磁性粒子以外に、粒子等の樹脂被覆層に含めるその他の成分を前記混合機に添加してもよい。
前記混合工程に用いられる樹脂及び溶剤を含むコート液、磁性粒子、及び、その他の成分の詳細については、まとめて後述する。
<乾燥工程>
本実施形態に係る静電荷像現像用キャリアの製造方法は、前記混合物から前記溶剤を蒸発乾燥させて、前記磁性粒子の表面に樹脂被覆層を有するキャリアを取り出す乾燥工程を含む。
本実施形態に係る静電荷像現像用キャリアの製造方法は、前記混合物から前記溶剤を蒸発乾燥させて、前記磁性粒子の表面に樹脂被覆層を有するキャリアを取り出す乾燥工程を含む。
前記乾燥工程においては、前記溶剤の蒸発を常圧下加熱することにより行っても、減圧下により行っても、減圧下加熱することにより行ってもよいが、減圧下加熱することにより行うことが、溶剤の沸点から前記樹脂のガラス転移温度Tg以上にせずに乾燥できるので好ましい。
前記乾燥工程における気圧は、特に制限はなく、前記樹脂のガラス転移温度及び使用した溶剤に応じて適宜選択すればよいが、溶剤の蒸発速度、並びに、色くすみ抑制性の観点から、0.1kPa-a以上95kPa-a以下であることが好ましく、5kPa-a以上80kPa-a以下であることがより好ましい。
なお、kPa-aは、絶対圧基準の気圧(kPa)を表す。
また、前記乾燥工程は、色くすみ抑制性、及び、簡便性の観点から、前記混合機内で行うことが好ましい。
前記混合機における減圧手段としては、特に制限はなく、減圧ポンプ等の公知の減圧手段が用いられる。
また、蒸発させた溶剤は、冷却トラップ等の溶剤回収手段により回収してもよい。
前記乾燥工程における気圧は、特に制限はなく、前記樹脂のガラス転移温度及び使用した溶剤に応じて適宜選択すればよいが、溶剤の蒸発速度、並びに、色くすみ抑制性の観点から、0.1kPa-a以上95kPa-a以下であることが好ましく、5kPa-a以上80kPa-a以下であることがより好ましい。
なお、kPa-aは、絶対圧基準の気圧(kPa)を表す。
また、前記乾燥工程は、色くすみ抑制性、及び、簡便性の観点から、前記混合機内で行うことが好ましい。
前記混合機における減圧手段としては、特に制限はなく、減圧ポンプ等の公知の減圧手段が用いられる。
また、蒸発させた溶剤は、冷却トラップ等の溶剤回収手段により回収してもよい。
前記乾燥工程において、前記混合機からキャリアを取り出す際のキャリアの温度は、色くすみ抑制性の観点から、前記樹脂被覆層に含まれる前記樹脂のガラス転移温度Tg-10℃以下であることが好ましい。
また、前記乾燥工程後に後述する冷却工程を行う場合は、前記混合機からのキャリアを取り出す際のキャリアの温度は、前記樹脂被覆層に含まれる前記樹脂のガラス転移温度Tg以下であることが好ましく、前記樹脂被覆層に含まれる前記樹脂のガラス転移温度Tg-20℃以下であることがより好ましい。
これは、前記混合機で解砕したキャリアを容器に回収し、任意の網目開きで篩分するまで、容器内で保管するが、その時の保管温度が、キャリアの被覆樹脂のガラス転移温度Tgに近い程、被覆樹脂が固定化しきれていないために、タンク内でキャリアにかかる自重によって、タンク内の保管部位によって、樹脂被覆層の状態が偏在化して、遊離樹脂量が安定化しない場合がある。そのため、後述する冷却工程を行う場合、コートかすの発生抑制のため、前記乾燥工程後連続して、冷却装置にて冷却を行うことが好ましい。
また、前記乾燥工程後に後述する冷却工程を行う場合は、前記混合機からのキャリアを取り出す際のキャリアの温度は、前記樹脂被覆層に含まれる前記樹脂のガラス転移温度Tg以下であることが好ましく、前記樹脂被覆層に含まれる前記樹脂のガラス転移温度Tg-20℃以下であることがより好ましい。
これは、前記混合機で解砕したキャリアを容器に回収し、任意の網目開きで篩分するまで、容器内で保管するが、その時の保管温度が、キャリアの被覆樹脂のガラス転移温度Tgに近い程、被覆樹脂が固定化しきれていないために、タンク内でキャリアにかかる自重によって、タンク内の保管部位によって、樹脂被覆層の状態が偏在化して、遊離樹脂量が安定化しない場合がある。そのため、後述する冷却工程を行う場合、コートかすの発生抑制のため、前記乾燥工程後連続して、冷却装置にて冷却を行うことが好ましい。
<冷却工程>
本実施形態に係る静電荷像現像用キャリアの製造方法は、色くすみ抑制性の観点から、前記乾燥工程後連続して、冷却装置にて前記樹脂被覆層に含まれる前記樹脂のガラス転移温度Tg-20℃以下まで前記キャリアを冷却する冷却工程を更に含むことが好ましい。
前記冷却装置としては、流動層装置、パドル型混合機、スクリュー混合機等が挙げられるが、色くすみ抑制性の観点から、流動層装置であることが好ましい。無撹拌型で混合が可能な流動層装置により冷却することで、遊離樹脂の発生をより抑制し、品質がより安定したキャリアが得られる。流動層装置としては、流動エアーのみの流動層装置や、振動化により流動化を補助する振動流動層があり、特に限定はしない。
本実施形態に係る静電荷像現像用キャリアの製造方法は、色くすみ抑制性の観点から、前記乾燥工程後連続して、冷却装置にて前記樹脂被覆層に含まれる前記樹脂のガラス転移温度Tg-20℃以下まで前記キャリアを冷却する冷却工程を更に含むことが好ましい。
前記冷却装置としては、流動層装置、パドル型混合機、スクリュー混合機等が挙げられるが、色くすみ抑制性の観点から、流動層装置であることが好ましい。無撹拌型で混合が可能な流動層装置により冷却することで、遊離樹脂の発生をより抑制し、品質がより安定したキャリアが得られる。流動層装置としては、流動エアーのみの流動層装置や、振動化により流動化を補助する振動流動層があり、特に限定はしない。
流動層装置は、装置の底部から、被冷却物の冷却到達温度以下で除湿されている気体を吐出できる装置であればよく、必要とする冷却能力に応じて、気体を室温以下に冷却したり、流動層装置の躯体をジャケット構造として、冷却水を循環させてもよい。
前記流動層装置としては、特に制限はなく、公知の流動層装置が用いられる。
また、「前記乾燥工程後連続して」とは、前記乾燥工程における前記混合機から取り出したキャリアをそのまま流動層装置に投入すればよく、前記乾燥工程における前記混合機から直接、キャリアを流動層装置に投入することが好ましい。
前記流動層装置としては、特に制限はなく、公知の流動層装置が用いられる。
また、「前記乾燥工程後連続して」とは、前記乾燥工程における前記混合機から取り出したキャリアをそのまま流動層装置に投入すればよく、前記乾燥工程における前記混合機から直接、キャリアを流動層装置に投入することが好ましい。
流動装置による冷却速度は、流動化気体の温度と、キャリアの単位重量当たりの流動化気体の流量と、後述する最小流動化速度Umfを基準とした空塔速度によって決まる槽内の攪拌状態によるにより決まる伝導伝熱効率に拠るので、流動化気体温度が低く、流動化速度が速い程、短時間で冷却が可能となる。しかし、流動化速度が速い程、装置内でのキャリア同士の摩擦力が増大して、コートかすが発生してしまう。
これらより、前記冷却工程における冷却時の流動化気体の空塔速度v(m/s)は、冷却速度、並びに、色くすみ抑制性の観点から、最小流動化速度Umfの2倍以上10倍以下であることが好ましく、最小流動化速度Umfの3倍以上8倍以下であることがより好ましく、最小流動化速度Umfの3倍以上5倍以下であることが特に好ましい。
なお、最小流動化速度Umfは、実験的に流動化気体の圧力が上昇してから安定し始める変化点の流量から、以下の式で求めることができる。
最小流動化速度Umf(m/s)=前記変化点における流量(m3/s)÷流動化装置の断面積(m2)
また、前記冷却工程における冷却時の流動化気体の空塔速度vは、特に制限はないが、10mm/s以上100mm/sであることが好ましく、20mm/s以上50mm/sであることがより好ましい。
これらより、前記冷却工程における冷却時の流動化気体の空塔速度v(m/s)は、冷却速度、並びに、色くすみ抑制性の観点から、最小流動化速度Umfの2倍以上10倍以下であることが好ましく、最小流動化速度Umfの3倍以上8倍以下であることがより好ましく、最小流動化速度Umfの3倍以上5倍以下であることが特に好ましい。
なお、最小流動化速度Umfは、実験的に流動化気体の圧力が上昇してから安定し始める変化点の流量から、以下の式で求めることができる。
最小流動化速度Umf(m/s)=前記変化点における流量(m3/s)÷流動化装置の断面積(m2)
また、前記冷却工程における冷却時の流動化気体の空塔速度vは、特に制限はないが、10mm/s以上100mm/sであることが好ましく、20mm/s以上50mm/sであることがより好ましい。
前記流動化装置における流動化気体としては、特に制限はなく、空気、窒素、アルゴン等を用いることができる。中でも、空気が好ましい。
また、前記流動化気体は、除湿されている気体であることが好ましく、相対湿度30%以下の気体であることが好ましく、相対湿度20%以下の気体であることがより好ましく、相対湿度10%以下の気体であることが特に好ましい。
また、前記流動化気体は、除湿されている気体であることが好ましく、相対湿度30%以下の気体であることが好ましく、相対湿度20%以下の気体であることがより好ましく、相対湿度10%以下の気体であることが特に好ましい。
前記冷却工程においては、色くすみ抑制性の観点から、前記樹脂被覆層に含まれる前記樹脂のガラス転移温度Tg-20℃以下まで冷却することが好ましく、前記樹脂被覆層に含まれる前記樹脂のガラス転移温度Tg-25℃以下まで冷却することがより好ましく、25℃以上前記樹脂被覆層に含まれる前記樹脂のガラス転移温度Tg-30℃以下まで冷却することが特に好ましい。
前記冷却工程における冷却時間としては、特に制限はないが、キャリアの製造速度、並びに、色くすみ抑制性の観点から、10分以上360分以下であることが好ましく、30分以上240分以下であることがより好ましく、60分以上150分以下であることが特に好ましい。
本実施形態に係る静電荷像現像用キャリアの製造方法は、前記混合工程、前記乾燥工程、及び、前記冷却工程以外のその他の工程を含んでいてもよい。
その他の工程としては、特に制限はなく、公知の工程を含んでいてもよい。
また、本実施形態に係る静電荷像現像用キャリアの製造方法は、磁性粒子を準備する工程、及び、樹脂及び溶剤を含むコート液を準備する工程を更に含むことが好ましい。
更に、本実施形態に係る静電荷像現像用キャリアの製造方法は、製造されたキャリアを篩分し、粗大粉を除去する粗大粉除去工程を更に含むことが好ましい。
その他の工程としては、特に制限はなく、公知の工程を含んでいてもよい。
また、本実施形態に係る静電荷像現像用キャリアの製造方法は、磁性粒子を準備する工程、及び、樹脂及び溶剤を含むコート液を準備する工程を更に含むことが好ましい。
更に、本実施形態に係る静電荷像現像用キャリアの製造方法は、製造されたキャリアを篩分し、粗大粉を除去する粗大粉除去工程を更に含むことが好ましい。
<キャリアの物性>
本実施形態に係る静電荷像現像用キャリアの製造方法により得られる静電荷像現像用キャリアの体積平均粒径としては、10μm以上500μm以下であることが好ましく、15μm以上100μm以下であることがより好ましく、20μm以上60μm以下であることが特に好ましい。
本実施形態における磁性粒子、及び、キャリアの体積平均粒径は、レーザー回折粒度分布測定装置LA-700((株)堀場製作所製)により測定される値とする。具体的には、測定装置により得られた粒度分布を分割された粒度範囲(チャンネル)に対し、小粒径側から体積累積分布を引いて累積50%となる粒子径を体積平均粒径とする。
本実施形態に係る静電荷像現像用キャリアの製造方法により得られる静電荷像現像用キャリアの体積平均粒径としては、10μm以上500μm以下であることが好ましく、15μm以上100μm以下であることがより好ましく、20μm以上60μm以下であることが特に好ましい。
本実施形態における磁性粒子、及び、キャリアの体積平均粒径は、レーザー回折粒度分布測定装置LA-700((株)堀場製作所製)により測定される値とする。具体的には、測定装置により得られた粒度分布を分割された粒度範囲(チャンネル)に対し、小粒径側から体積累積分布を引いて累積50%となる粒子径を体積平均粒径とする。
本実施形態に係る静電荷像現像用キャリアの製造方法により得られる静電荷像現像用キャリアにおける遊離樹脂量は、色くすみ抑制性の観点から、200ppm以下であることが好ましく、100ppm以下であることがより好ましく、75ppm以下であることが特に好ましい。
本実施形態における静電荷像現像用キャリア中の遊離樹脂量の測定方法は、以下の通りである。
キャリアを一定量計量し、水中で分散させ、キャリアを磁石で固定しながら、分散液をろ過した。ろ紙を乾燥させ、ろ紙前後の質量差と計量したキャリア量から遊離樹脂量を下記式により算出する。
遊離樹脂量(ppm)=ろ紙増加量(g)÷キャリア(g)
キャリアを一定量計量し、水中で分散させ、キャリアを磁石で固定しながら、分散液をろ過した。ろ紙を乾燥させ、ろ紙前後の質量差と計量したキャリア量から遊離樹脂量を下記式により算出する。
遊離樹脂量(ppm)=ろ紙増加量(g)÷キャリア(g)
本実施形態に係る静電荷像現像用キャリアの製造方法により得られる静電荷像現像用キャリアにおける75μm篩分後の凝集体の割合は、色くすみ抑制性の観点から、5個数%以下であることが好ましく、1個数%以下であることがより好ましく、0.1個数%以下であることが更に好ましく、0.01個数%以下であることが特に好ましい。
本実施形態における静電荷像現像用キャリア中の75μm篩分後の凝集体の割合の測定方法は、以下の通りである。
キャリアを目開き75μmの篩により篩分し、篩分けしたキャリアをなるべく重ならないように広げ、350倍の走査型電子顕微鏡(SEM)写真を撮影し、1視野中のキャリアの個数に対して、1次粒子まで解砕されていない個数の割合を測定する。
キャリアを目開き75μmの篩により篩分し、篩分けしたキャリアをなるべく重ならないように広げ、350倍の走査型電子顕微鏡(SEM)写真を撮影し、1視野中のキャリアの個数に対して、1次粒子まで解砕されていない個数の割合を測定する。
本実施形態における静電荷像現像用キャリアの流動度は、得られる画像における濃度変化抑制性の観点から、20秒/50g以上50秒/50g以下であることが好ましく、22秒/50g以上35秒/50g以下であることがより好ましく、25秒/50g以上30秒/50g以下であることが特に好ましい。
本実施形態における静電荷像現像用キャリアの流動度は、25℃、50%RHで、JIS Z2502(2020)に準じて測定される値とする。
本実施形態における静電荷像現像用キャリアの流動度は、25℃、50%RHで、JIS Z2502(2020)に準じて測定される値とする。
<磁性粒子>
本実施形態に用いられる磁性粒子としては、公知の磁性粒子が用いられる。
前記磁性粒子としては、公知の材料が用いられる。例えば、鉄、ニッケル、コバルト等の磁性金属、これらの磁性金属とマンガン、クロム、希土類等との合金、酸化鉄、フェライト、マグネタイト等の磁性酸化物や、マトリックス樹脂に導電材料などが分散された樹脂分散型磁性粒子が挙げられる。
前記樹脂分散型磁性粒子に用いられる樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルエーテル、ポリビニルケトン、塩化ビニル-酢酸ビニル共重合体、スチレン-アクリル酸共重合体、オルガノシロキサン結合を含んで構成されるストレートシリコーン樹脂又はその変性品、フッ素樹脂、ポリエステル、ポリカーボネート、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等が例示されるが、これらに限定されるものではない。
中でも、磁性粒子としては、磁性酸化物粒子であることが好ましく、フェライト粒子であることがより好ましい。
本実施形態に用いられる磁性粒子としては、公知の磁性粒子が用いられる。
前記磁性粒子としては、公知の材料が用いられる。例えば、鉄、ニッケル、コバルト等の磁性金属、これらの磁性金属とマンガン、クロム、希土類等との合金、酸化鉄、フェライト、マグネタイト等の磁性酸化物や、マトリックス樹脂に導電材料などが分散された樹脂分散型磁性粒子が挙げられる。
前記樹脂分散型磁性粒子に用いられる樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルエーテル、ポリビニルケトン、塩化ビニル-酢酸ビニル共重合体、スチレン-アクリル酸共重合体、オルガノシロキサン結合を含んで構成されるストレートシリコーン樹脂又はその変性品、フッ素樹脂、ポリエステル、ポリカーボネート、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等が例示されるが、これらに限定されるものではない。
中でも、磁性粒子としては、磁性酸化物粒子であることが好ましく、フェライト粒子であることがより好ましい。
-フェライト粒子-
フェライトは、一般的に(MO)X(Fe2O3)Yで表される。式中、Mは、MNを主体とするが、Li、Ca、Sr、SN、Cu、ZN、Ba、Fe、Ti、Ni、Al、Co及びMoよりなる群から選ばれた少なくとも1種又は数種を組み合わせることも可能である。また、X、Yはモル比を示し、かつ条件X+Y=100を満たす。一般にフェライト粒子は、その組成及び構造によって特性が変化する。
フェライトは、一般的に(MO)X(Fe2O3)Yで表される。式中、Mは、MNを主体とするが、Li、Ca、Sr、SN、Cu、ZN、Ba、Fe、Ti、Ni、Al、Co及びMoよりなる群から選ばれた少なくとも1種又は数種を組み合わせることも可能である。また、X、Yはモル比を示し、かつ条件X+Y=100を満たす。一般にフェライト粒子は、その組成及び構造によって特性が変化する。
本実施形態に用いられるフェライト粒子は、特に限定しないが、たとえば次のようにして作製することが可能である。
原料となる金属酸化物または金属塩の粉末を混合し、ロータリーキルン等を用いて仮焼成を行い仮焼成物を得る。ここで、原料となる金属酸化物または金属塩としては、Fe2O3、MNO2、SrCO3、Mg(OH)2等が挙げられ、例えば、SrCO3の量を調整することによりフェライト粒子におけるストロンチウムの含有量を0.1質量%以上1.0質量%以下とする。また、仮焼成の温度は800℃以上1,000℃以下が挙げられ、仮焼成の時間は6時間以上10時間以下が挙げられる。また、仮焼成の温度は800℃以上1,000℃以下が挙げられ、仮焼成の時間は6時間以上10時間以下が挙げられる。得られた仮焼成物を、公知の粉砕方法、具体的には、ポリビニールアルコールと水、界面活性剤、消泡剤を加え、乳鉢、ボールミル、ジェットミル等により粉砕する。仮焼成物の粉砕は、例えば、平均粒径が4μm以上10μm以下となるまで行う。次に粉砕した仮焼成物をスプレードライヤーにて造粒し、乾燥させる。この乾燥した仮焼成物を再び仮焼成(再仮焼成)し、含有有機物を除去して再仮焼成物を得る。再仮焼成の温度は800℃以上1,000℃以下が挙げられ、再仮焼成の時間は5時間以上10時間以下が挙げられる。得られた再仮焼成物を、ポリビニールアルコールと水、界面活性剤、消泡剤を加え、乳鉢、ボールミル、ジェットミル等により粉砕する。再仮焼成物の粉砕は、例えば、平均粒径が4μm以上8μm以下となるまで行う。次に粉砕した再仮焼成物をスプレードライヤーにて造粒し、乾燥させる。前記乾燥後の造粒物を、ロータリーキルン等を用いて焼成(本焼成)して、本焼成物を得る。ここで、本焼成の温度は1,000℃以上1,400℃以下が挙げられ、本焼成の時間は3時間以上6時間以下が挙げられる。本焼成物は、引き続き、解砕工程、分級工程を経て、フェライト粒子が得られる。
原料となる金属酸化物または金属塩の粉末を混合し、ロータリーキルン等を用いて仮焼成を行い仮焼成物を得る。ここで、原料となる金属酸化物または金属塩としては、Fe2O3、MNO2、SrCO3、Mg(OH)2等が挙げられ、例えば、SrCO3の量を調整することによりフェライト粒子におけるストロンチウムの含有量を0.1質量%以上1.0質量%以下とする。また、仮焼成の温度は800℃以上1,000℃以下が挙げられ、仮焼成の時間は6時間以上10時間以下が挙げられる。また、仮焼成の温度は800℃以上1,000℃以下が挙げられ、仮焼成の時間は6時間以上10時間以下が挙げられる。得られた仮焼成物を、公知の粉砕方法、具体的には、ポリビニールアルコールと水、界面活性剤、消泡剤を加え、乳鉢、ボールミル、ジェットミル等により粉砕する。仮焼成物の粉砕は、例えば、平均粒径が4μm以上10μm以下となるまで行う。次に粉砕した仮焼成物をスプレードライヤーにて造粒し、乾燥させる。この乾燥した仮焼成物を再び仮焼成(再仮焼成)し、含有有機物を除去して再仮焼成物を得る。再仮焼成の温度は800℃以上1,000℃以下が挙げられ、再仮焼成の時間は5時間以上10時間以下が挙げられる。得られた再仮焼成物を、ポリビニールアルコールと水、界面活性剤、消泡剤を加え、乳鉢、ボールミル、ジェットミル等により粉砕する。再仮焼成物の粉砕は、例えば、平均粒径が4μm以上8μm以下となるまで行う。次に粉砕した再仮焼成物をスプレードライヤーにて造粒し、乾燥させる。前記乾燥後の造粒物を、ロータリーキルン等を用いて焼成(本焼成)して、本焼成物を得る。ここで、本焼成の温度は1,000℃以上1,400℃以下が挙げられ、本焼成の時間は3時間以上6時間以下が挙げられる。本焼成物は、引き続き、解砕工程、分級工程を経て、フェライト粒子が得られる。
本実施態様に用いられる磁性粒子の体積平均粒径としては、10μm以上500μm以下であることが好ましく、15μm以上100μm以下であることがより好ましく、20μm以上60μm以下であることが特に好ましい。
焼成物あるいはフェライト粒子の平均粒径は、レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置(LS Particle Size ANalyzer:LS13 320、BECKMAN COULTER(株)製)を用いて測定された値をいう。得られた粒度分布を分割された粒度範囲(チャンネル)に対し、小粒径側から累積分布を引いて、累積50%となる粒径を体積平均50%粒径とする。
焼成物あるいはフェライト粒子の平均粒径は、レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置(LS Particle Size ANalyzer:LS13 320、BECKMAN COULTER(株)製)を用いて測定された値をいう。得られた粒度分布を分割された粒度範囲(チャンネル)に対し、小粒径側から累積分布を引いて、累積50%となる粒径を体積平均50%粒径とする。
前記磁性粒子のBET比表面積の値は、長期画質安定性、及び、濃度変化抑制性の観点から、0.10m2/g以上0.35m2/g以下であることが好ましく、0.11m2/g以上0.28m2/g以下であることがより好ましく、0.12m2/g以上0.24m2/g以下であることが特に好ましい。また、上記範囲であると、被覆樹脂が磁性粒子の隙間に適度な量入り込み、投錨効果による樹脂被覆層の劣化を抑制でき、長期画質安定性、及び、濃度変化抑制性に優れる。
磁性粒子のBET比表面積の測定は、SA3100比表面積測定装置(ベックマンコールター社製)を窒素置換、3点法にて行う。具体的には、磁性粒子5gをセルに入れ、60℃、120分の脱気処理を行い、窒素とヘリウムとの混合ガス(30:70)を用いて行う。
キャリアから磁性粒子を分離する方法として、より具体的には、例えば、樹脂被覆キャリア20gをトルエン100mLに入れる。40kHzの条件で超音波を30秒あてる。粒径に合わせ任意のろ紙を用いて磁性粒子と樹脂溶液とを分離する。ろ紙に残った磁性粒子に20mLのトルエンを上から流し、洗浄する。次に、ろ紙に残った磁性粒子を回収する。回収した磁性粒子を同様にトルエン100mLに入れ、40kHzの条件で超音波を30秒あてる。同様にろ過し、20mLのトルエンで洗ったのち、回収する。これを合計10回行う。最後に回収した磁性粒子を乾燥させ、上記の条件でBET比表面積を測定する。
キャリアから磁性粒子を分離する方法として、より具体的には、例えば、樹脂被覆キャリア20gをトルエン100mLに入れる。40kHzの条件で超音波を30秒あてる。粒径に合わせ任意のろ紙を用いて磁性粒子と樹脂溶液とを分離する。ろ紙に残った磁性粒子に20mLのトルエンを上から流し、洗浄する。次に、ろ紙に残った磁性粒子を回収する。回収した磁性粒子を同様にトルエン100mLに入れ、40kHzの条件で超音波を30秒あてる。同様にろ過し、20mLのトルエンで洗ったのち、回収する。これを合計10回行う。最後に回収した磁性粒子を乾燥させ、上記の条件でBET比表面積を測定する。
磁性粒子の粗さ曲線の算術平均高さRa(JIS B0601:2001)は、0.1μm以上1μm以下が好ましく、0.2μm以上0.8μm以下がより好ましい。
磁性粒子の粗さ曲線の算術平均高さRaは、表面形状測定装置(例えば、(株)キーエンス製「超深度カラー3D形状測定顕微鏡VK-9700」)を用いて適切な倍率(例えば、倍率1000倍)で磁性粒子を観察し、カットオフ値0.08mmにて粗さ曲線を得て、粗さ曲線からその平均線の方向に基準長さ10μmを抜き出して求める。磁性粒子100個のRaを算術平均する。
磁性粒子の粗さ曲線の算術平均高さRaは、表面形状測定装置(例えば、(株)キーエンス製「超深度カラー3D形状測定顕微鏡VK-9700」)を用いて適切な倍率(例えば、倍率1000倍)で磁性粒子を観察し、カットオフ値0.08mmにて粗さ曲線を得て、粗さ曲線からその平均線の方向に基準長さ10μmを抜き出して求める。磁性粒子100個のRaを算術平均する。
磁性粒子の磁力は、3,000エルステッドの磁場における飽和磁化が、50emu/g以上が好ましく、60emu/g以上がより好ましい。上記飽和磁化の測定は、振動試料型磁気測定装置VSMP10-15(東英工業(株)製)を用いて行う。測定試料は内径7mm、高さ5mmのセルに詰めて前記装置にセットする。測定は印加磁場を加え、最大3000エルステッドまで掃引する。次いで、印加磁場を減少させ、記録紙上にヒステリシスカーブを作製する。カーブのデータより、飽和磁化、残留磁化、保持力を求める。
磁性粒子の体積電気抵抗(体積抵抗率)は、1×105Ω・cm以上1×109Ω・cm以下が好ましく、1×107Ω・cm以上1×109Ω・cm以下がより好ましい。
磁性粒子の体積電気抵抗(Ω・cm)は以下のように測定する。20cm2の電極板を配した円形の治具の表面に、測定対象物を1mm以上3mm以下の厚さになるように平坦に載せ、層を形成する。この上に前記20cm2の電極板を載せて層を挟み込む。測定対象物間の空隙をなくすため、層上に配置した電極板の上に4kgの荷重をかけてから層の厚み(cm)を測定する。層の上下の両電極には、エレクトロメーター及び高圧電源発生装置に接続されている。両電極に電界が103.8V/cmとなるように高電圧を印加し、このとき流れた電流値(A)を読み取る。測定環境は、温度20℃、相対湿度50%とする。測定対象物の体積電気抵抗(Ω・cm)の計算式は、下記式に示す通りである。
R=E×20/(I-I0)/L
上記式中、Rは測定対象物の体積電気抵抗(Ω・cm)、Eは印加電圧(V)、Iは電流値(A)、I0は印加電圧0Vにおける電流値(A)、Lは層の厚み(cm)をそれぞれ表す。係数20は、電極板の面積(cm2)を表す。
磁性粒子の体積電気抵抗(Ω・cm)は以下のように測定する。20cm2の電極板を配した円形の治具の表面に、測定対象物を1mm以上3mm以下の厚さになるように平坦に載せ、層を形成する。この上に前記20cm2の電極板を載せて層を挟み込む。測定対象物間の空隙をなくすため、層上に配置した電極板の上に4kgの荷重をかけてから層の厚み(cm)を測定する。層の上下の両電極には、エレクトロメーター及び高圧電源発生装置に接続されている。両電極に電界が103.8V/cmとなるように高電圧を印加し、このとき流れた電流値(A)を読み取る。測定環境は、温度20℃、相対湿度50%とする。測定対象物の体積電気抵抗(Ω・cm)の計算式は、下記式に示す通りである。
R=E×20/(I-I0)/L
上記式中、Rは測定対象物の体積電気抵抗(Ω・cm)、Eは印加電圧(V)、Iは電流値(A)、I0は印加電圧0Vにおける電流値(A)、Lは層の厚み(cm)をそれぞれ表す。係数20は、電極板の面積(cm2)を表す。
<樹脂被覆層>
本実施形態に係る静電荷像現像用キャリアの製造方法により製造される静電荷像現像用キャリアは、前記磁性粒子を被覆する樹脂被覆層を有する。
本実施形態に係る静電荷像現像用キャリアの製造方法により製造される静電荷像現像用キャリアは、前記磁性粒子を被覆する樹脂被覆層を有する。
樹脂被覆層を構成する樹脂としては、スチレン・アクリル酸共重合体;ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂;ポリスチレン、アクリル樹脂、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルエーテル、ポリビニルケトン等のポリビニル系又はポリビニリデン系樹脂;塩化ビニル・酢酸ビニル共重合体;オルガノシロキサン結合からなるストレートシリコーン樹脂又はその変性物;ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリクロロトリフルオロエチレン等のフッ素樹脂;ポリエステル;ポリウレタン;ポリカーボネート;尿素・ホルムアルデヒド樹脂等のアミノ樹脂;エポキシ樹脂;などが挙げられる。
中でも、樹脂被覆層を構成する樹脂は、帯電性、外添剤付着制御性、及び、濃度変化抑制性の観点から、アクリル樹脂を含むことが好ましく、アクリル樹脂を、樹脂被覆層中の樹脂の全質量に対し、50質量%以上含むことがより好ましく、アクリル樹脂を、樹脂被覆層中の樹脂の全質量に対し、80質量%以上含むことが特に好ましい。
中でも、樹脂被覆層を構成する樹脂は、帯電性、外添剤付着制御性、及び、濃度変化抑制性の観点から、アクリル樹脂を含むことが好ましく、アクリル樹脂を、樹脂被覆層中の樹脂の全質量に対し、50質量%以上含むことがより好ましく、アクリル樹脂を、樹脂被覆層中の樹脂の全質量に対し、80質量%以上含むことが特に好ましい。
樹脂被覆層は、濃度変化抑制性の観点から、脂環構造を有するアクリル樹脂を含有することが好ましい。脂環構造を有するアクリル樹脂の重合成分としては、(メタ)アクリル酸の低級アルキルエステル(例えば、アルキル基の炭素数が1以上9以下の(メタ)アクリル酸アルキルエステル)が好ましく、具体的には、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート等が挙げられる。これらの単量体は、1種を用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
脂環構造を有するアクリル樹脂は、重合成分としてシクロヘキシル(メタ)アクリレートを含むことが好ましい。脂環構造を有するアクリル樹脂に含まれるシクロヘキシル(メタ)アクリレートに由来するモノマー単位の含有量は、脂環構造を有するアクリル樹脂の全質量に対して、75質量%以上100質量%以下が好ましく、85質量%以上100質量%以下がより好ましく、95質量%以上100質量%以下が更に好ましい。
脂環構造を有するアクリル樹脂は、重合成分としてシクロヘキシル(メタ)アクリレートを含むことが好ましい。脂環構造を有するアクリル樹脂に含まれるシクロヘキシル(メタ)アクリレートに由来するモノマー単位の含有量は、脂環構造を有するアクリル樹脂の全質量に対して、75質量%以上100質量%以下が好ましく、85質量%以上100質量%以下がより好ましく、95質量%以上100質量%以下が更に好ましい。
前記樹脂被覆層に含まれる樹脂の重量平均分子量は、30万未満であることが好ましく、25万未満であることがより好ましく、5,000以上25万未満であることが更に好ましく、1万以上20万以下であることが特に好ましい。上記範囲であると、キャリアの樹脂被覆表面の平滑性が上がるため、キャリアへの外添剤付着量が減り、濃度変化抑制性により優れる。
樹脂被覆層には、帯電や抵抗を制御する目的で、導電性粒子が含まれていてもよい。導電性粒子としては、例えば、カーボンブラック、後述する無機粒子のうち導電性を有する粒子が挙げられる。中でも、カーボンブラックが好ましい。
樹脂被覆層に含まれる導電性粒子の含有量は、色くすみ抑制性、及び、帯電性の観点から、樹脂被覆層の全質量に対して、0.1質量%以上30質量%以下が好ましく、0.5質量%以上20質量%以下がより好ましく、1質量%以上10質量%以下が更に好ましい。
また、前記混合工程における導電性粒子の添加量は、色くすみ抑制性、及び、帯電性の観点から、前記磁性粒子100質量部に対して、0.1質量部以上1質量部以下が好ましく、0.1質量部以上0.5質量部以下がより好ましく、0.1質量%以上0.3質量%以下が更に好ましく、0.1質量%以上0.2質量%以下が特に好ましい。
樹脂被覆層に含まれる導電性粒子の含有量は、色くすみ抑制性、及び、帯電性の観点から、樹脂被覆層の全質量に対して、0.1質量%以上30質量%以下が好ましく、0.5質量%以上20質量%以下がより好ましく、1質量%以上10質量%以下が更に好ましい。
また、前記混合工程における導電性粒子の添加量は、色くすみ抑制性、及び、帯電性の観点から、前記磁性粒子100質量部に対して、0.1質量部以上1質量部以下が好ましく、0.1質量部以上0.5質量部以下がより好ましく、0.1質量%以上0.3質量%以下が更に好ましく、0.1質量%以上0.2質量%以下が特に好ましい。
また、樹脂被覆層には、無機粒子が含まれていてもよい。
樹脂被覆層に含まれる無機粒子としては、シリカ、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ等の金属酸化物粒子;硫酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、チタン酸カリウム等の金属化合物粒子;金、銀、銅等の金属粒子;などが挙げられる。
これらの中でも、濃度変化抑制性の観点から、シリカ粒子が好ましい。
樹脂被覆層に含まれる無機粒子としては、シリカ、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ等の金属酸化物粒子;硫酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、チタン酸カリウム等の金属化合物粒子;金、銀、銅等の金属粒子;などが挙げられる。
これらの中でも、濃度変化抑制性の観点から、シリカ粒子が好ましい。
樹脂被覆層中の無機粒子の算術平均粒径は、濃度変化抑制性の観点から、5nm以上90nm以下であることが好ましく、5nm以上70nm以下であることがより好ましく、5nm以上50nm以下であることが更に好ましく、10nm以上30nm以下であることが特に好ましい。
本実施形態において、樹脂被覆層に含まれる無機粒子の平均粒径と、樹脂被覆層の平均厚さとは、下記の方法により求める。
キャリアをエポキシ樹脂で包埋し、ミクロトームで切削し、キャリア断面を作製する。キャリア断面を走査電子顕微鏡(Scanning Electron Microscope,SEM)により撮影したSEM画像を、画像処理解析装置に取り込み画像解析を行う。樹脂被覆層中の無機粒子(一次粒子)を無作為に100個選び、それぞれの円相当径(nm)を求め、算術平均し、これを無機粒子の平均粒径(nm)とする。また、キャリア1粒子あたり10箇所を無作為に選んで樹脂被覆層の厚さ(μm)を測定し、更にキャリア100個について測定し、すべてを算術平均し、これを樹脂被覆層の平均厚さ(μm)とする。
キャリアをエポキシ樹脂で包埋し、ミクロトームで切削し、キャリア断面を作製する。キャリア断面を走査電子顕微鏡(Scanning Electron Microscope,SEM)により撮影したSEM画像を、画像処理解析装置に取り込み画像解析を行う。樹脂被覆層中の無機粒子(一次粒子)を無作為に100個選び、それぞれの円相当径(nm)を求め、算術平均し、これを無機粒子の平均粒径(nm)とする。また、キャリア1粒子あたり10箇所を無作為に選んで樹脂被覆層の厚さ(μm)を測定し、更にキャリア100個について測定し、すべてを算術平均し、これを樹脂被覆層の平均厚さ(μm)とする。
無機粒子の表面は、疎水化処理が施されていてもよい。疎水化処理剤としては、例えば、アルキル基(例えばメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等)を有する公知の有機珪素化合物が挙げられ、具体例には、アルコキシシラン化合物、シロキサン化合物、シラザン化合物等が挙げられる。これらの中でも、疎水化処理剤は、シラザン化合物が好ましく、ヘキサメチルジシラザンが好ましい。疎水化処理剤は、1種単独で使用してもよいし、2種以上併用してもよい。
無機粒子を疎水化処理剤による疎水化処理する方法としては、例えば、超臨界二酸化炭素を利用して、超臨界二酸化炭素中に疎水化処理剤を溶解させて、無機粒子表面に疎水化処理剤を付着させる方法;大気中において、疎水化処理剤と前記疎水化処理剤を溶解する溶媒とを含む溶液を無機粒子表面に付与(例えば噴霧又は塗布)して、無機粒子表面に疎水化処理剤を付着させる方法;大気中において、無機粒子分散液に疎水化処理剤と前記疎水化処理剤を溶解する溶媒とを含む溶液を添加して保持した後、無機粒子分散液及び前記溶液の混合溶液を乾燥させる方法;が挙げられる。
樹脂被覆層に含まれる無機粒子の含有量は、濃度変化抑制性の観点から、樹脂被覆層の全質量に対して、10質量%以上60質量%以下が好ましく、15質量%以上55質量%以下がより好ましく、20質量%以上50質量%以下が更に好ましい。
キャリア表面における磁性粒子の露出面積率は、3%以上30%以下であることが好ましく、4%以上25%以下であることがより好ましく、5%以上20%以下であることが更に好ましい。キャリアにおける磁性粒子の露出面積率は、樹脂被覆層の形成に用いる樹脂の量で制御でき、磁性粒子の量に対する樹脂の量が多いほど露出面積率は小さくなる。
すなわち、キャリア表面における樹脂被覆層の被覆率は、70%以上97%以下であることが好ましく、75%以上96%以下であることがより好ましく、80%以上95%以下であることが更に好ましく、85%以上95%以下であることが特に好ましい。
すなわち、キャリア表面における樹脂被覆層の被覆率は、70%以上97%以下であることが好ましく、75%以上96%以下であることがより好ましく、80%以上95%以下であることが更に好ましく、85%以上95%以下であることが特に好ましい。
キャリア表面における磁性粒子の露出面積率及び樹脂被覆層の被覆率は、以下の方法で求める値である。
対象となるキャリアと、対象となるキャリアから樹脂被覆層を除いた磁性粒子とを用意する。キャリアから樹脂被覆層を除く方法としては、例えば、有機溶剤で樹脂成分を溶解させて樹脂被覆層を除去する方法、800℃程度の加熱により樹脂成分を消失させて樹脂被覆層を除去する方法などが挙げられる。キャリアと磁性粒子とをそれぞれ測定試料にして、XPSにより試料表面のFe,C,Oの比率(atomic%)を定量し、(キャリアのFe比率)÷(磁性粒子のFe比率)×100を算出し、磁性粒子の露出面積率(%)とする。
また、樹脂被覆層の被覆率(%)は、(100-磁性粒子の露出面積率)より求められる。
対象となるキャリアと、対象となるキャリアから樹脂被覆層を除いた磁性粒子とを用意する。キャリアから樹脂被覆層を除く方法としては、例えば、有機溶剤で樹脂成分を溶解させて樹脂被覆層を除去する方法、800℃程度の加熱により樹脂成分を消失させて樹脂被覆層を除去する方法などが挙げられる。キャリアと磁性粒子とをそれぞれ測定試料にして、XPSにより試料表面のFe,C,Oの比率(atomic%)を定量し、(キャリアのFe比率)÷(磁性粒子のFe比率)×100を算出し、磁性粒子の露出面積率(%)とする。
また、樹脂被覆層の被覆率(%)は、(100-磁性粒子の露出面積率)より求められる。
被覆樹脂層の形成に用いられる溶剤としては、樹脂を溶解又は分散するものであれば特に限定されず、例えば、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類;テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類;メタノール等のアルコール類;などが使用される。
中でも、トルエンが好ましく挙げられる。
中でも、トルエンが好ましく挙げられる。
また、被覆樹脂層の形成に用いられるコート液の固形分量としては、特に制限はないが、5質量%以上50質量%以下であることが好ましく、10質量%以上30質量%以下であることがより好ましく、15質量%以上30質量%以下であることが特に好ましい。
更に、前記コート液には、前記導電性粒子又は前記無機粒子等を含有していてもよいし、前記混合工程において、コート剤とは別途、前記導電性粒子又は前記無機粒子等を添加してもよい。
前記樹脂被覆層の平均厚さは、0.1μm以上10μm以下であることが好ましく、0.2μm以上5μm以下であることがより好ましく、0.3μm以上3μm以下であることが更に好ましい。
樹脂被覆層の平均厚さは、次の方法により測定する。キャリアをエポキシ樹脂などに包埋し、ダイヤモンドナイフなどで切削することで薄切片を作製する。この薄切片を透過型電子顕微鏡(TEM)などで観察、複数のキャリア粒子の断面画像を撮影する。キャリア粒子の断面画像から樹脂被覆層の厚さを20か所測定して、その平均値を採用する。
(静電荷像現像剤)
本実施形態に係る現像剤は、本実施形態に係る静電荷像現像用キャリアの製造方法により製造された静電荷像現像用キャリアと、トナーと、を含む二成分現像剤である。トナーは、トナー粒子と、必要に応じて外添剤と、を含む。
また、本実施形態に係る現像剤の製造方法は、本実施形態に係る静電荷像現像用キャリアの製造方法を含むことが好ましい。
本実施形態に係る現像剤は、本実施形態に係る静電荷像現像用キャリアの製造方法により製造された静電荷像現像用キャリアと、トナーと、を含む二成分現像剤である。トナーは、トナー粒子と、必要に応じて外添剤と、を含む。
また、本実施形態に係る現像剤の製造方法は、本実施形態に係る静電荷像現像用キャリアの製造方法を含むことが好ましい。
現像剤おけるキャリアとトナーとの混合比(質量比)は、キャリア:トナー=100:1乃至100:30が好ましく、100:3乃至100:20がより好ましい。
<トナー粒子>
トナー粒子は、例えば、結着樹脂と、必要に応じて、着色剤と、離型剤と、その他添加剤と、を含んで構成される。
トナー粒子は、例えば、結着樹脂と、必要に応じて、着色剤と、離型剤と、その他添加剤と、を含んで構成される。
-結着樹脂-
結着樹脂としては、例えば、スチレン類(例えばスチレン、パラクロロスチレン、α-メチルスチレン等)、(メタ)アクリル酸エステル類(例えばアクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸N-プロピル、アクリル酸N-ブチル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸2-エチルヘキシル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸N-プロピル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸2-エチルヘキシル等)、エチレン性不飽和ニトリル類(例えばアクリロニトリル、メタクリロニトリル等)、ビニルエーテル類(例えばビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等)、ビニルケトン類(例えばビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルイソプロペニルケトン等)、オレフィン類(例えばエチレン、プロピレン、ブタジエン等)等の単量体の単独重合体、又はこれら単量体を2種以上組み合せた共重合体からなるビニル系樹脂が挙げられる。
結着樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、ポリエーテル樹脂、変性ロジン等の非ビニル系樹脂、これらと前記ビニル系樹脂との混合物、又は、これらの共存下でビニル系単量体を重合して得られるグラフト重合体等も挙げられる。
これらの結着樹脂は、1種類単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
結着樹脂としては、例えば、スチレン類(例えばスチレン、パラクロロスチレン、α-メチルスチレン等)、(メタ)アクリル酸エステル類(例えばアクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸N-プロピル、アクリル酸N-ブチル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸2-エチルヘキシル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸N-プロピル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸2-エチルヘキシル等)、エチレン性不飽和ニトリル類(例えばアクリロニトリル、メタクリロニトリル等)、ビニルエーテル類(例えばビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等)、ビニルケトン類(例えばビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルイソプロペニルケトン等)、オレフィン類(例えばエチレン、プロピレン、ブタジエン等)等の単量体の単独重合体、又はこれら単量体を2種以上組み合せた共重合体からなるビニル系樹脂が挙げられる。
結着樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、ポリエーテル樹脂、変性ロジン等の非ビニル系樹脂、これらと前記ビニル系樹脂との混合物、又は、これらの共存下でビニル系単量体を重合して得られるグラフト重合体等も挙げられる。
これらの結着樹脂は、1種類単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
結着樹脂としては、ポリエステル樹脂が好適である。
ポリエステル樹脂としては、例えば、公知の非晶性ポリエステル樹脂が挙げられる。ポリエステル樹脂は、非晶性ポリエステル樹脂と共に、結晶性ポリエステル樹脂を併用してもよい。但し、結晶性ポリエステル樹脂は、全結着樹脂に対して、含有量が2質量%以上40質量%以下(好ましくは2質量%以上20質量%以下)の範囲で用いることがよい。
ポリエステル樹脂としては、例えば、公知の非晶性ポリエステル樹脂が挙げられる。ポリエステル樹脂は、非晶性ポリエステル樹脂と共に、結晶性ポリエステル樹脂を併用してもよい。但し、結晶性ポリエステル樹脂は、全結着樹脂に対して、含有量が2質量%以上40質量%以下(好ましくは2質量%以上20質量%以下)の範囲で用いることがよい。
樹脂の「結晶性」とは、示差走査熱量測定(DSC)において、階段状の吸熱量変化ではなく、明確な吸熱ピークを有することを指し、具体的には、昇温速度10(℃/miN)で測定した際の吸熱ピークの半値幅が10℃以内であることを指す。
一方、樹脂の「非晶性」とは、半値幅が10℃を超えること、階段状の吸熱量変化を示すこと、又は明確な吸熱ピークが認められないことを指す。
一方、樹脂の「非晶性」とは、半値幅が10℃を超えること、階段状の吸熱量変化を示すこと、又は明確な吸熱ピークが認められないことを指す。
・非晶性ポリエステル樹脂
非晶性ポリエステル樹脂としては、例えば、多価カルボン酸と多価アルコールとの縮重合体が挙げられる。非晶性ポリエステル樹脂としては、市販品を使用してもよいし、合成したものを使用してもよい。
非晶性ポリエステル樹脂としては、例えば、多価カルボン酸と多価アルコールとの縮重合体が挙げられる。非晶性ポリエステル樹脂としては、市販品を使用してもよいし、合成したものを使用してもよい。
多価カルボン酸としては、例えば、脂肪族ジカルボン酸(例えばシュウ酸、マロン酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、コハク酸、アルケニルコハク酸、アジピン酸、セバシン酸等)、脂環式ジカルボン酸(例えばシクロヘキサンジカルボン酸等)、芳香族ジカルボン酸(例えばテレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、ナフタレンジカルボン酸等)、これらの無水物、又はこれらの低級(例えば炭素数1以上5以下)アルキルエステルが挙げられる。これらの中でも、多価カルボン酸としては、例えば、芳香族ジカルボン酸が好ましい。
多価カルボン酸は、ジカルボン酸と共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上のカルボン酸を併用してもよい。3価以上のカルボン酸としては、例えば、トリメリット酸、ピロメリット酸、これらの無水物、又はこれらの低級(例えば炭素数1以上5以下)アルキルエステル等が挙げられる。
多価カルボン酸は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
多価カルボン酸は、ジカルボン酸と共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上のカルボン酸を併用してもよい。3価以上のカルボン酸としては、例えば、トリメリット酸、ピロメリット酸、これらの無水物、又はこれらの低級(例えば炭素数1以上5以下)アルキルエステル等が挙げられる。
多価カルボン酸は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
多価アルコールとしては、例えば、脂肪族ジオール(例えばエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール等)、脂環式ジオール(例えばシクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、水添ビスフェノールA等)、芳香族ジオール(例えばビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物等)が挙げられる。これらの中でも、多価アルコールとしては、例えば、芳香族ジオール、脂環式ジオールが好ましく、より好ましくは芳香族ジオールである。
多価アルコールとしては、ジオールと共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上の多価アルコールを併用してもよい。3価以上の多価アルコールとしては、例えば、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールが挙げられる。
多価アルコールは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
多価アルコールとしては、ジオールと共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上の多価アルコールを併用してもよい。3価以上の多価アルコールとしては、例えば、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールが挙げられる。
多価アルコールは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
非晶性ポリエステル樹脂のガラス転移温度(Tg)は、50℃以上80℃以下が好ましく、50℃以上65℃以下がより好ましい。
ガラス転移温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線より求め、より具体的にはJIS K7121:1987「プラスチックの転移温度測定方法」のガラス転移温度の求め方に記載の「補外ガラス転移開始温度」により求められる。
ガラス転移温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線より求め、より具体的にはJIS K7121:1987「プラスチックの転移温度測定方法」のガラス転移温度の求め方に記載の「補外ガラス転移開始温度」により求められる。
非晶性ポリエステル樹脂の重量平均分子量(Mw)は、5000以上1000000以下が好ましく、7000以上500000以下がより好ましい。
非晶性ポリエステル樹脂の数平均分子量(MN)は、2000以上100000以下が好ましい。
非晶性ポリエステル樹脂の分子量分布Mw/MNは、1.5以上100以下が好ましく、2以上60以下がより好ましい。
重量平均分子量及び数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定する。GPCによる分子量測定は、測定装置として東ソー製GPC・HLC-8120GPCを用い、東ソー製カラム・TSKgel SuperHM-M(15cm)を使用し、THF溶媒で行う。重量平均分子量及び数平均分子量は、この測定結果から単分散ポリスチレン標準試料により作成した分子量校正曲線を使用して算出する。
非晶性ポリエステル樹脂の数平均分子量(MN)は、2000以上100000以下が好ましい。
非晶性ポリエステル樹脂の分子量分布Mw/MNは、1.5以上100以下が好ましく、2以上60以下がより好ましい。
重量平均分子量及び数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定する。GPCによる分子量測定は、測定装置として東ソー製GPC・HLC-8120GPCを用い、東ソー製カラム・TSKgel SuperHM-M(15cm)を使用し、THF溶媒で行う。重量平均分子量及び数平均分子量は、この測定結果から単分散ポリスチレン標準試料により作成した分子量校正曲線を使用して算出する。
非晶性ポリエステル樹脂は、公知の製造方法により得られる。具体的には、例えば、重合温度を180℃以上230℃以下とし、必要に応じて反応系内を減圧し、縮合の際に発生する水やアルコールを除去しながら反応させる方法により得られる。
原料の単量体が、反応温度下で溶解又は相溶しない場合は、高沸点の溶剤を溶解補助剤として加え溶解させてもよい。この場合、重縮合反応は溶解補助剤を留去しながら行う。共重合反応において相溶性の悪い単量体が存在する場合は、あらかじめ相溶性の悪い単量体とその単量体と重縮合予定の酸又はアルコールとを縮合させておいてから主成分と重縮合させるとよい。
原料の単量体が、反応温度下で溶解又は相溶しない場合は、高沸点の溶剤を溶解補助剤として加え溶解させてもよい。この場合、重縮合反応は溶解補助剤を留去しながら行う。共重合反応において相溶性の悪い単量体が存在する場合は、あらかじめ相溶性の悪い単量体とその単量体と重縮合予定の酸又はアルコールとを縮合させておいてから主成分と重縮合させるとよい。
・結晶性ポリエステル樹脂
結晶性ポリエステル樹脂としては、例えば、多価カルボン酸と多価アルコールとの重縮合体が挙げられる。結晶性ポリエステル樹脂としては、市販品を使用してもよいし、合成したものを使用してもよい。
ここで、結晶性ポリエステル樹脂は、結晶構造を容易に形成するため、芳香環を有する重合性単量体よりも直鎖状脂肪族の重合性単量体を用いた重縮合体が好ましい。
結晶性ポリエステル樹脂としては、例えば、多価カルボン酸と多価アルコールとの重縮合体が挙げられる。結晶性ポリエステル樹脂としては、市販品を使用してもよいし、合成したものを使用してもよい。
ここで、結晶性ポリエステル樹脂は、結晶構造を容易に形成するため、芳香環を有する重合性単量体よりも直鎖状脂肪族の重合性単量体を用いた重縮合体が好ましい。
多価カルボン酸としては、例えば、脂肪族ジカルボン酸(例えばシュウ酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、1,9-ノナンジカルボン酸、1,10-デカンジカルボン酸、1,12-ドデカンジカルボン酸、1,14-テトラデカンジカルボン酸、1,18-オクタデカンジカルボン酸等)、芳香族ジカルボン酸(例えばフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレン-2,6-ジカルボン酸等の二塩基酸等)、これらの無水物、又はこれらの低級(例えば炭素数1以上5以下)アルキルエステルが挙げられる。
多価カルボン酸は、ジカルボン酸と共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上のカルボン酸を併用してもよい。3価のカルボン酸としては、例えば、芳香族カルボン酸(例えば1,2,3-ベンゼントリカルボン酸、1,2,4-ベンゼントリカルボン酸、1,2,4-ナフタレントリカルボン酸等)、これらの無水物、又はこれらの低級(例えば炭素数1以上5以下)アルキルエステルが挙げられる。
多価カルボン酸としては、これらジカルボン酸と共に、スルホン酸基を持つジカルボン酸、エチレン性二重結合を持つジカルボン酸を併用してもよい。
多価カルボン酸は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
多価カルボン酸は、ジカルボン酸と共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上のカルボン酸を併用してもよい。3価のカルボン酸としては、例えば、芳香族カルボン酸(例えば1,2,3-ベンゼントリカルボン酸、1,2,4-ベンゼントリカルボン酸、1,2,4-ナフタレントリカルボン酸等)、これらの無水物、又はこれらの低級(例えば炭素数1以上5以下)アルキルエステルが挙げられる。
多価カルボン酸としては、これらジカルボン酸と共に、スルホン酸基を持つジカルボン酸、エチレン性二重結合を持つジカルボン酸を併用してもよい。
多価カルボン酸は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
多価アルコールとしては、例えば、脂肪族ジオール(例えば主鎖部分の炭素数が7以上20以下である直鎖型脂肪族ジオール)が挙げられる。脂肪族ジオールとしては、例えば、エチレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,7-ヘプタンジオール、1,8-オクタンジオール、1,9-ノナンジオール、1,10-デカンジオール、1,11-ウンデカンジオール、1,12-ドデカンジオール、1,13-トリデカンジオール、1,14-テトラデカンジオール、1,18-オクタデカンジオール、1,14-エイコサンデカンジオールなどが挙げられる。これらの中でも、脂肪族ジオールとしては、1,8-オクタンジオール、1,9-ノナンジオール、1,10-デカンジオールが好ましい。
多価アルコールは、ジオールと共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上のアルコールを併用してもよい。3価以上のアルコールとしては、例えば、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等が挙げられる。
多価アルコールは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
多価アルコールは、ジオールと共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上のアルコールを併用してもよい。3価以上のアルコールとしては、例えば、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等が挙げられる。
多価アルコールは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
ここで、多価アルコールは、脂肪族ジオールの含有量を80モル%以上とすることがよく、好ましくは90モル%以上である。
結晶性ポリエステル樹脂の融解温度は、50℃以上100℃以下が好ましく、55℃以上90℃以下がより好ましく、60℃以上85℃以下がさらに好ましい。
融解温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線から、JIS K7121:1987「プラスチックの転移温度測定方法」の融解温度の求め方に記載の「融解ピーク温度」により求める。
融解温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線から、JIS K7121:1987「プラスチックの転移温度測定方法」の融解温度の求め方に記載の「融解ピーク温度」により求める。
結晶性ポリエステル樹脂の重量平均分子量(Mw)は、6,000以上35,000以下が好ましい。
結晶性ポリエステル樹脂は、例えば、非晶性ポリエステルと同様に、公知の製造方法により得られる。
結着樹脂の含有量は、トナー粒子全体に対して、40質量%以上95質量%以下が好ましく、50質量%以上90質量%以下がより好ましく、60質量%以上85質量%以下が更に好ましい。
-着色剤-
着色剤としては、例えば、カーボンブラック、クロムイエロー、ハンザイエロー、ベンジジンイエロー、スレンイエロー、キノリンイエロー、ピグメントイエロー、パーマネントオレンジGTR、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、ウオッチヤングレッド、パーマネントレッド、ブリリアントカーミン3B、ブリリアントカーミン6B、デュポンオイルレッド、ピラゾロンレッド、リソールレッド、ローダミンBレーキ、レーキレッドC、ピグメントレッド、ローズベンガル、アニリンブルー、ウルトラマリンブルー、カルコオイルブルー、メチレンブルークロライド、フタロシアニンブルー、ピグメントブルー、フタロシアニングリーン、マラカイトグリーンオキサレート等の顔料;アクリジン系、キサンテン系、アゾ系、ベンゾキノン系、アジン系、アントラキノン系、チオインジコ系、ジオキサジン系、チアジン系、アゾメチン系、インジコ系、フタロシアニン系、アニリンブラック系、ポリメチン系、トリフェニルメタン系、ジフェニルメタン系、チアゾール系等の染料;が挙げられる。
着色剤は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
着色剤としては、例えば、カーボンブラック、クロムイエロー、ハンザイエロー、ベンジジンイエロー、スレンイエロー、キノリンイエロー、ピグメントイエロー、パーマネントオレンジGTR、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、ウオッチヤングレッド、パーマネントレッド、ブリリアントカーミン3B、ブリリアントカーミン6B、デュポンオイルレッド、ピラゾロンレッド、リソールレッド、ローダミンBレーキ、レーキレッドC、ピグメントレッド、ローズベンガル、アニリンブルー、ウルトラマリンブルー、カルコオイルブルー、メチレンブルークロライド、フタロシアニンブルー、ピグメントブルー、フタロシアニングリーン、マラカイトグリーンオキサレート等の顔料;アクリジン系、キサンテン系、アゾ系、ベンゾキノン系、アジン系、アントラキノン系、チオインジコ系、ジオキサジン系、チアジン系、アゾメチン系、インジコ系、フタロシアニン系、アニリンブラック系、ポリメチン系、トリフェニルメタン系、ジフェニルメタン系、チアゾール系等の染料;が挙げられる。
着色剤は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
着色剤は、必要に応じて表面処理された着色剤を用いてもよく、分散剤と併用してもよい。また、着色剤は、複数種を併用してもよい。
着色剤の含有量は、トナー粒子全体に対して、1質量%以上30質量%以下が好ましく、3質量%以上15質量%以下がより好ましい。
-離型剤-
離型剤としては、例えば、炭化水素系ワックス;カルナバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス等の天然ワックス;モンタンワックス等の合成又は鉱物・石油系ワックス;脂肪酸エステル、モンタン酸エステル等のエステル系ワックス;などが挙げられる。離型剤は、これに限定されるものではない。
離型剤としては、例えば、炭化水素系ワックス;カルナバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス等の天然ワックス;モンタンワックス等の合成又は鉱物・石油系ワックス;脂肪酸エステル、モンタン酸エステル等のエステル系ワックス;などが挙げられる。離型剤は、これに限定されるものではない。
離型剤の融解温度は、50℃以上110℃以下が好ましく、60℃以上100℃以下がより好ましい。
融解温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線から、JIS K7121:1987「プラスチックの転移温度測定方法」の融解温度の求め方に記載の「融解ピーク温度」により求める。
融解温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線から、JIS K7121:1987「プラスチックの転移温度測定方法」の融解温度の求め方に記載の「融解ピーク温度」により求める。
離型剤の含有量は、トナー粒子全体に対して、1質量%以上20質量%以下が好ましく、5質量%以上15質量%以下がより好ましい。
-その他の添加剤-
その他の添加剤としては、例えば、磁性体、帯電制御剤、無機粉体等の公知の添加剤が挙げられる。これらの添加剤は、内添剤としてトナー粒子に含まれる。
その他の添加剤としては、例えば、磁性体、帯電制御剤、無機粉体等の公知の添加剤が挙げられる。これらの添加剤は、内添剤としてトナー粒子に含まれる。
-トナー粒子の特性等-
トナー粒子は、単層構造のトナー粒子であってもよいし、芯部(コア粒子)と芯部を被覆する被覆層(シェル層)とで構成された所謂コア・シェル構造のトナー粒子であってもよい。
コア・シェル構造のトナー粒子は、例えば、結着樹脂と必要に応じて着色剤及び離型剤等のその他添加剤とを含んで構成された芯部と、結着樹脂を含んで構成された被覆層と、で構成されていることがよい。
トナー粒子は、単層構造のトナー粒子であってもよいし、芯部(コア粒子)と芯部を被覆する被覆層(シェル層)とで構成された所謂コア・シェル構造のトナー粒子であってもよい。
コア・シェル構造のトナー粒子は、例えば、結着樹脂と必要に応じて着色剤及び離型剤等のその他添加剤とを含んで構成された芯部と、結着樹脂を含んで構成された被覆層と、で構成されていることがよい。
トナー粒子の体積平均粒径(D50v)は、2μm以上10μm以下が好ましく、4μm以上8μm以下がより好ましい。
トナー粒子の体積平均粒径(D50v)は、コールターマルチサイザーII(ベックマン・コールター社製)を用い、電解液はISOTON-II(ベックマン・コールター社製)を使用して測定される。
測定に際しては、分散剤として、界面活性剤(アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムが好ましい)の5質量%水溶液2ml中に測定試料を0.5mg以上50mg以下加える。これを電解液100ml以上150ml以下中に添加する。
試料を懸濁した電解液は超音波分散器で1分間分散処理を行い、コールターマルチサイザーIIにより、アパーチャー径100μmのアパーチャーを用いて2μm以上60μm以下の範囲の粒径の粒子の粒度分布を測定する。サンプリングする粒子数は50000個である。体積基準の粒度分布を小径側から描いて、累積50%となる粒径を体積平均粒径D50vとする。
トナー粒子の体積平均粒径(D50v)は、コールターマルチサイザーII(ベックマン・コールター社製)を用い、電解液はISOTON-II(ベックマン・コールター社製)を使用して測定される。
測定に際しては、分散剤として、界面活性剤(アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムが好ましい)の5質量%水溶液2ml中に測定試料を0.5mg以上50mg以下加える。これを電解液100ml以上150ml以下中に添加する。
試料を懸濁した電解液は超音波分散器で1分間分散処理を行い、コールターマルチサイザーIIにより、アパーチャー径100μmのアパーチャーを用いて2μm以上60μm以下の範囲の粒径の粒子の粒度分布を測定する。サンプリングする粒子数は50000個である。体積基準の粒度分布を小径側から描いて、累積50%となる粒径を体積平均粒径D50vとする。
トナー粒子の平均円形度は、0.94以上1.00以下が好ましく、0.95以上0.98以下がより好ましい。
トナー粒子の平均円形度は、(円相当周囲長)/(周囲長)[(粒子像と同じ投影面積をもつ円の周囲長)/(粒子投影像の周囲長)]により求められる。具体的には、次の方法で測定される値である。
まず、測定対象となるトナー粒子を吸引採取し、扁平な流れを形成させ、瞬時にストロボ発光させることにより静止画像として粒子像を取り込み、その粒子像を画像解析するフロー式粒子像解析装置(シスメックス社製のFPIA-3000)によって求める。そして、平均円形度を求める際のサンプリング数は3500個とする。
トナーが外添剤を有する場合、界面活性剤を含む水中に、測定対象となるトナー(現像剤)を分散させた後、超音波処理を行って外添剤を除去したトナー粒子を得る。
トナー粒子の平均円形度は、(円相当周囲長)/(周囲長)[(粒子像と同じ投影面積をもつ円の周囲長)/(粒子投影像の周囲長)]により求められる。具体的には、次の方法で測定される値である。
まず、測定対象となるトナー粒子を吸引採取し、扁平な流れを形成させ、瞬時にストロボ発光させることにより静止画像として粒子像を取り込み、その粒子像を画像解析するフロー式粒子像解析装置(シスメックス社製のFPIA-3000)によって求める。そして、平均円形度を求める際のサンプリング数は3500個とする。
トナーが外添剤を有する場合、界面活性剤を含む水中に、測定対象となるトナー(現像剤)を分散させた後、超音波処理を行って外添剤を除去したトナー粒子を得る。
-トナー粒子の製造方法-
トナー粒子は、乾式製法(例えば、混練粉砕法等)、湿式製法(例えば、凝集合一法、懸濁重合法、溶解懸濁法等)のいずれにより製造してもよい。これらの製法に特に制限はなく、公知の製法が採用される。これらの中でも、凝集合一法により、トナー粒子を得ることがよい。
トナー粒子は、乾式製法(例えば、混練粉砕法等)、湿式製法(例えば、凝集合一法、懸濁重合法、溶解懸濁法等)のいずれにより製造してもよい。これらの製法に特に制限はなく、公知の製法が採用される。これらの中でも、凝集合一法により、トナー粒子を得ることがよい。
具体的には、例えば、トナー粒子を凝集合一法により製造する場合、結着樹脂となる樹脂粒子が分散された樹脂粒子分散液を準備する工程(樹脂粒子分散液準備工程)と、樹脂粒子分散液中で(必要に応じて他の粒子分散液を混合した後の分散液中で)、樹脂粒子(必要に応じて他の粒子)を凝集させ、凝集粒子を形成する工程(凝集粒子形成工程)と、凝集粒子が分散された凝集粒子分散液を加熱し、凝集粒子を融合・合一して、トナー粒子を形成する工程(融合・合一工程)と、を経て、トナー粒子を製造する。
以下、各工程の詳細について説明する。
以下の説明では、着色剤、及び離型剤を含むトナー粒子を得る方法について説明するが、着色剤、離型剤は、必要に応じて用いられるものである。無論、着色剤、離型剤以外のその他添加剤を用いてもよい。
以下の説明では、着色剤、及び離型剤を含むトナー粒子を得る方法について説明するが、着色剤、離型剤は、必要に応じて用いられるものである。無論、着色剤、離型剤以外のその他添加剤を用いてもよい。
-樹脂粒子分散液準備工程-
結着樹脂となる樹脂粒子が分散された樹脂粒子分散液と共に、例えば、着色剤粒子が分散された着色剤粒子分散液、離型剤粒子が分散された離型剤粒子分散液を準備する。
結着樹脂となる樹脂粒子が分散された樹脂粒子分散液と共に、例えば、着色剤粒子が分散された着色剤粒子分散液、離型剤粒子が分散された離型剤粒子分散液を準備する。
樹脂粒子分散液は、例えば、樹脂粒子を界面活性剤により分散媒中に分散させることにより調製する。
樹脂粒子分散液に用いる分散媒としては、例えば水系媒体が挙げられる。
水系媒体としては、例えば、蒸留水、イオン交換水等の水、アルコール類等が挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
水系媒体としては、例えば、蒸留水、イオン交換水等の水、アルコール類等が挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
界面活性剤としては、例えば、硫酸エステル塩系、スルホン酸塩系、リン酸エステル系、せっけん系等のアニオン界面活性剤;アミン塩型、4級アンモニウム塩型等のカチオン界面活性剤;ポリエチレングリコール系、アルキルフェノールエチレンオキサイド付加物系、多価アルコール系等の非イオン系界面活性剤等が挙げられる。これらの中でも特に、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤が挙げられる。非イオン系界面活性剤は、アニオン界面活性剤又はカチオン界面活性剤と併用してもよい。
界面活性剤は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
界面活性剤は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
樹脂粒子分散液において、樹脂粒子を分散媒に分散する方法としては、例えば回転せん断型ホモジナイザーや、メディアを有するボールミル、サンドミル、ダイノミル等の一般的な分散方法が挙げられる。また、樹脂粒子の種類によっては、転相乳化法によって分散媒に樹脂粒子を分散させてもよい。転相乳化法とは、分散すべき樹脂を、その樹脂が可溶な疎水性有機溶剤中に溶解せしめ、有機連続相(O相)に塩基を加えて中和したのち、水系媒体(W相)を投入することによって、W/OからO/Wへの転相を行い、樹脂を水系媒体中に粒子状に分散する方法である。
樹脂粒子分散液中に分散する樹脂粒子の体積平均粒径としては、例えば0.01μm以上1μm以下が好ましく、0.08μm以上0.8μm以下がより好ましく、0.1μm以上0.6μm以下がさらに好ましい。
樹脂粒子の体積平均粒径は、レーザ回折式粒度分布測定装置(例えば、堀場製作所製LA-700)の測定によって得られた粒度分布を用い、分割された粒度範囲(チャンネル)に対し、体積について小粒径側から累積分布を引き、全粒子に対して累積50%となる粒径を体積平均粒径D50vとして測定される。他の分散液中の粒子の体積平均粒径も同様に測定される。
樹脂粒子の体積平均粒径は、レーザ回折式粒度分布測定装置(例えば、堀場製作所製LA-700)の測定によって得られた粒度分布を用い、分割された粒度範囲(チャンネル)に対し、体積について小粒径側から累積分布を引き、全粒子に対して累積50%となる粒径を体積平均粒径D50vとして測定される。他の分散液中の粒子の体積平均粒径も同様に測定される。
樹脂粒子分散液に含まれる樹脂粒子の含有量は、5質量%以上50質量%以下が好ましく、10質量%以上40質量%以下がより好ましい。
樹脂粒子分散液と同様にして、例えば、着色剤粒子分散液、離型剤粒子分散液も調製される。つまり、樹脂粒子分散液における粒子の体積平均粒径、分散媒、分散方法、及び粒子の含有量に関しては、着色剤粒子分散液中に分散する着色剤粒子、及び離型剤粒子分散液中に分散する離型剤粒子についても同様である。
-凝集粒子形成工程-
次に、樹脂粒子分散液と、着色剤粒子分散液と、離型剤粒子分散液と、を混合する。
そして、混合分散液中で、樹脂粒子と着色剤粒子と離型剤粒子とをヘテロ凝集させ目的とするトナー粒子の径に近い径を持つ、樹脂粒子と着色剤粒子と離型剤粒子とを含む凝集粒子を形成する。
次に、樹脂粒子分散液と、着色剤粒子分散液と、離型剤粒子分散液と、を混合する。
そして、混合分散液中で、樹脂粒子と着色剤粒子と離型剤粒子とをヘテロ凝集させ目的とするトナー粒子の径に近い径を持つ、樹脂粒子と着色剤粒子と離型剤粒子とを含む凝集粒子を形成する。
具体的には、例えば、混合分散液に凝集剤を添加すると共に、混合分散液のpHを酸性(例えばpH2以上5以下)に調整し、必要に応じて分散安定剤を添加した後、樹脂粒子のガラス転移温度に近い温度(具体的には、例えば、樹脂粒子のガラス転移温度-30℃以上ガラス転移温度-10℃以下)に加熱し、混合分散液に分散された粒子を凝集させて、凝集粒子を形成する。
凝集粒子形成工程においては、例えば、混合分散液を回転せん断型ホモジナイザーで攪拌下、室温(例えば25℃)で凝集剤を添加し、混合分散液のpHを酸性(例えばpH2以上5以下)に調整し、必要に応じて分散安定剤を添加した後に、加熱を行ってもよい。
凝集粒子形成工程においては、例えば、混合分散液を回転せん断型ホモジナイザーで攪拌下、室温(例えば25℃)で凝集剤を添加し、混合分散液のpHを酸性(例えばpH2以上5以下)に調整し、必要に応じて分散安定剤を添加した後に、加熱を行ってもよい。
凝集剤としては、例えば、混合分散液に含まれる界面活性剤と逆極性の界面活性剤、無機金属塩、2価以上の金属錯体が挙げられる。凝集剤として金属錯体を用いた場合には、界面活性剤の使用量が低減され、帯電特性が向上する。
凝集剤と共に、該凝集剤の金属イオンと錯体もしくは類似の結合を形成する添加剤を必要に応じて用いてもよい。この添加剤としては、キレート剤が好適に用いられる。
凝集剤と共に、該凝集剤の金属イオンと錯体もしくは類似の結合を形成する添加剤を必要に応じて用いてもよい。この添加剤としては、キレート剤が好適に用いられる。
無機金属塩としては、例えば、塩化カルシウム、硝酸カルシウム、塩化バリウム、塩化マグネシウム、塩化亜鉛、塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム等の金属塩;ポリ塩化アルミニウム、ポリ水酸化アルミニウム、多硫化カルシウム等の無機金属塩重合体;などが挙げられる。
キレート剤としては、水溶性のキレート剤を用いてもよい。キレート剤としては、例えば、酒石酸、クエン酸、グルコン酸等のオキシカルボン酸;イミノ二酸酢(IDA)、ニトリロ三酢酸(NTA)、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)等のアミノカルボン酸;などが挙げられる。
キレート剤の添加量は、樹脂粒子100質量部に対して0.01質量部以上5.0質量部以下が好ましく、0.1質量部以上3.0質量部未満がより好ましい。
キレート剤としては、水溶性のキレート剤を用いてもよい。キレート剤としては、例えば、酒石酸、クエン酸、グルコン酸等のオキシカルボン酸;イミノ二酸酢(IDA)、ニトリロ三酢酸(NTA)、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)等のアミノカルボン酸;などが挙げられる。
キレート剤の添加量は、樹脂粒子100質量部に対して0.01質量部以上5.0質量部以下が好ましく、0.1質量部以上3.0質量部未満がより好ましい。
-融合・合一工程-
次に、凝集粒子が分散された凝集粒子分散液を、例えば、樹脂粒子のガラス転移温度以上(例えば樹脂粒子のガラス転移温度より10℃から30℃高い温度)に加熱して、凝集粒子を融合・合一し、トナー粒子を形成する。
次に、凝集粒子が分散された凝集粒子分散液を、例えば、樹脂粒子のガラス転移温度以上(例えば樹脂粒子のガラス転移温度より10℃から30℃高い温度)に加熱して、凝集粒子を融合・合一し、トナー粒子を形成する。
以上の工程を経て、トナー粒子が得られる。
凝集粒子が分散された凝集粒子分散液を得た後、当該凝集粒子分散液と、樹脂粒子が分散された樹脂粒子分散液と、をさらに混合し、凝集粒子の表面にさらに樹脂粒子を付着するように凝集して、第2凝集粒子を形成する工程と、第2凝集粒子が分散された第2凝集粒子分散液に対して加熱をし、第2凝集粒子を融合・合一して、コア・シェル構造のトナー粒子を形成する工程と、を経て、トナー粒子を製造してもよい。
凝集粒子が分散された凝集粒子分散液を得た後、当該凝集粒子分散液と、樹脂粒子が分散された樹脂粒子分散液と、をさらに混合し、凝集粒子の表面にさらに樹脂粒子を付着するように凝集して、第2凝集粒子を形成する工程と、第2凝集粒子が分散された第2凝集粒子分散液に対して加熱をし、第2凝集粒子を融合・合一して、コア・シェル構造のトナー粒子を形成する工程と、を経て、トナー粒子を製造してもよい。
融合・合一工程終了後、溶液中に形成されたトナー粒子に、公知の洗浄工程、固液分離工程、及び乾燥工程を施して乾燥した状態のトナー粒子を得る。洗浄工程は、帯電性の観点から、イオン交換水による置換洗浄を充分に施すことがよい。固液分離工程は、生産性の観点から、吸引濾過、加圧濾過等を施すことがよい。乾燥工程は、生産性の観点から、凍結乾燥、気流乾燥、流動乾燥、振動型流動乾燥等を施すことがよい。
そして、本実施形態に係るトナーは、例えば、得られた乾燥状態のトナー粒子に、外添剤を添加し、混合することにより製造される。混合は、例えばVブレンダー、ヘンシェルミキサー、レーディゲミキサー等によって行うことがよい。更に、必要に応じて、振動篩分機、風力篩分機等を使ってトナーの粗大粒子を取り除いてもよい。
-外添剤-
外添剤としては、例えば、無機粒子が挙げられる。該無機粒子として、SiO2、TiO2、Al2O3、CuO、ZNO、SNO2、CeO2、Fe2O3、MgO、BaO、CaO、K2O、Na2O、ZrO2、CaO・SiO2、K2O・(TiO2)N、Al2O3・2SiO2、CaCO3、MgCO3、BaSO4、MgSO4等が挙げられる。
外添剤としては、例えば、無機粒子が挙げられる。該無機粒子として、SiO2、TiO2、Al2O3、CuO、ZNO、SNO2、CeO2、Fe2O3、MgO、BaO、CaO、K2O、Na2O、ZrO2、CaO・SiO2、K2O・(TiO2)N、Al2O3・2SiO2、CaCO3、MgCO3、BaSO4、MgSO4等が挙げられる。
外添剤としての無機粒子の表面は、疎水化処理が施されていることがよい。疎水化処理は、例えば疎水化処理剤に無機粒子を浸漬する等して行う。疎水化処理剤は特に制限されないが、例えば、シラン系カップリング剤、シリコーンオイル、チタネート系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤等が挙げられる。これらは1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
疎水化処理剤の量は、通常、例えば、無機粒子100質量部に対して、1質量部以上10質量部以下である。
疎水化処理剤の量は、通常、例えば、無機粒子100質量部に対して、1質量部以上10質量部以下である。
外添剤としては、樹脂粒子(ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、メラミン樹脂等の樹脂粒子)、クリーニング活剤(例えば、ステアリン酸亜鉛に代表される高級脂肪酸の金属塩、フッ素系高分子量体の粒子)等も挙げられる。
外添剤の外添量は、トナー粒子に対して、0.01質量%以上5質量%以下が好ましく、0.01質量%以上2.0質量%以下がより好ましい。
<画像形成装置、画像形成方法>
本実施形態に係る画像形成装置は、像保持体と、像保持体の表面を帯電する帯電手段と、帯電した像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、静電荷像現像剤を収容し、静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段と、像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着手段と、を備える。そして、静電荷像現像剤として、本実施形態に係る静電荷像現像用キャリアの製造方法により製造された静電荷像現像用キャリアを含む静電荷像現像剤が適用される。
本実施形態に係る画像形成装置は、像保持体と、像保持体の表面を帯電する帯電手段と、帯電した像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、静電荷像現像剤を収容し、静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段と、像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着手段と、を備える。そして、静電荷像現像剤として、本実施形態に係る静電荷像現像用キャリアの製造方法により製造された静電荷像現像用キャリアを含む静電荷像現像剤が適用される。
本実施形態に係る画像形成装置では、像保持体の表面を帯電する帯電工程と、帯電した像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成工程と、本実施形態に係る静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像工程と、像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写工程と、記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着工程と、を有する画像形成方法(本実施形態に係る画像形成方法)が実施される。
また、本実施形態に係る画像形成方法は、本実施形態に係る静電荷像現像用キャリアの製造方法により製造された静電荷像現像用キャリアを用いる。
また、本実施形態に係る画像形成方法は、本実施形態に係る静電荷像現像用キャリアの製造方法により製造された静電荷像現像用キャリアを用いる。
本実施形態に係る画像形成装置は、像保持体の表面に形成されたトナー画像を直接記録媒体に転写する直接転写方式の装置;像保持体の表面に形成されたトナー画像を中間転写体の表面に一次転写し、中間転写体の表面に転写されたトナー画像を記録媒体の表面に二次転写する中間転写方式の装置;トナー画像の転写後、帯電前の像保持体の表面をクリーニングするクリーニング手段を備えた装置;トナー画像の転写後、帯電前に像保持体の表面に除電光を照射して除電する除電手段を備える装置;等の公知の画像形成装置が適用される。
本実施形態に係る画像形成装置が中間転写方式の装置の場合、転写手段は、例えば、表面にトナー画像が転写される中間転写体と、像保持体の表面に形成されたトナー画像を中間転写体の表面に一次転写する一次転写手段と、中間転写体の表面に転写されたトナー画像を記録媒体の表面に二次転写する二次転写手段と、を有する構成が適用される。
本実施形態に係る画像形成装置が中間転写方式の装置の場合、転写手段は、例えば、表面にトナー画像が転写される中間転写体と、像保持体の表面に形成されたトナー画像を中間転写体の表面に一次転写する一次転写手段と、中間転写体の表面に転写されたトナー画像を記録媒体の表面に二次転写する二次転写手段と、を有する構成が適用される。
本実施形態に係る画像形成装置において、例えば、現像手段を含む部分が、画像形成装置に着脱するカートリッジ構造(プロセスカートリッジ)であってもよい。プロセスカートリッジとしては、例えば、本実施形態に係る静電荷像現像剤を収容し、現像手段を備えるプロセスカートリッジが好適に用いられる。
以下、本実施形態に係る画像形成装置の一例を示すが、これに限定されるわけではない。以下の説明においては、図に示す主要部を説明し、その他はその説明を省略する。
図1は、本実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。
図1に示す画像形成装置は、色分解された画像データに基づく、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色の画像を出力する電子写真方式の第1乃至第4の画像形成ユニット10Y、10M、10C、10K(画像形成手段)を備えている。これらの画像形成ユニット(以下、単に「ユニット」と称する場合がある)10Y、10M、10C、10Kは、水平方向に互いに予め定められた距離離間して並設されている。これらユニット10Y、10M、10C、10Kは、画像形成装置に着脱するプロセスカートリッジであってもよい。
図1に示す画像形成装置は、色分解された画像データに基づく、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色の画像を出力する電子写真方式の第1乃至第4の画像形成ユニット10Y、10M、10C、10K(画像形成手段)を備えている。これらの画像形成ユニット(以下、単に「ユニット」と称する場合がある)10Y、10M、10C、10Kは、水平方向に互いに予め定められた距離離間して並設されている。これらユニット10Y、10M、10C、10Kは、画像形成装置に着脱するプロセスカートリッジであってもよい。
各ユニット10Y、10M、10C、10Kの上方には、各ユニットを通して中間転写ベルト(中間転写体の一例)20が延設されている。中間転写ベルト20は、駆動ロール22及び支持ロール24に巻きつけて設けられ、第1のユニット10Yから第4のユニット10Kに向う方向に走行するようになっている。支持ロール24は、図示しないバネ等により駆動ロール22から離れる方向に力が加えられており、両者に巻きつけられた中間転写ベルト20に張力が与えられている。中間転写ベルト20の像保持体側面には、駆動ロール22と対向して中間転写体クリーニング装置30が備えられている。
各ユニット10Y、10M、10C、10Kの現像装置(現像手段の一例)4Y、4M、4C、4Kのそれぞれには、トナーカートリッジ8Y、8M、8C、8Kに収められたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各トナーの供給がなされる。
各ユニット10Y、10M、10C、10Kの現像装置(現像手段の一例)4Y、4M、4C、4Kのそれぞれには、トナーカートリッジ8Y、8M、8C、8Kに収められたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各トナーの供給がなされる。
第1乃至第4のユニット10Y、10M、10C、10Kは、同等の構成及び動作を有しているため、ここでは中間転写ベルト走行方向の上流側に配設されたイエロー画像を形成する第1のユニット10Yについて代表して説明する。
第1のユニット10Yは、像保持体として作用する感光体1Yを有している。感光体1Yの周囲には、感光体1Yの表面を予め定められた電位に帯電させる帯電ロール(帯電手段の一例)2Y、帯電された表面を色分解された画像信号に基づくレーザ光線3Yによって露光して静電荷像を形成する露光装置(静電荷像形成手段の一例)3、静電荷像に帯電したトナーを供給して静電荷像を現像する現像装置(現像手段の一例)4Y、現像したトナー画像を中間転写ベルト20上に転写する一次転写ロール5Y(一次転写手段の一例)、及び一次転写後に感光体1Yの表面に残存するトナーを除去する感光体クリーニング装置(クリーニング手段の一例)6Yが順に配置されている。
一次転写ロール5Yは、中間転写ベルト20の内側に配置され、感光体1Yに対向した位置に設けられている。各ユニットの一次転写ロール5Y、5M、5C、5Kには、一次転写バイアスを印加するバイアス電源(図示せず)がそれぞれ接続されている。各バイアス電源は、図示しない制御部による制御によって、各一次転写ロールに印加する転写バイアスの値を変える。
一次転写ロール5Yは、中間転写ベルト20の内側に配置され、感光体1Yに対向した位置に設けられている。各ユニットの一次転写ロール5Y、5M、5C、5Kには、一次転写バイアスを印加するバイアス電源(図示せず)がそれぞれ接続されている。各バイアス電源は、図示しない制御部による制御によって、各一次転写ロールに印加する転写バイアスの値を変える。
以下、第1のユニット10Yにおいてイエロー画像を形成する動作について説明する。
まず、動作に先立って、帯電ロール2Yによって感光体1Yの表面が-600V乃至-800Vの電位に帯電される。
感光体1Yは、導電性(例えば20℃における体積抵抗率1×10-6Ωcm以下)の基体上に感光層を積層して形成されている。この感光層は、通常は高抵抗(一般の樹脂の抵抗)であるが、レーザ光線が照射されると、レーザ光線が照射された部分の比抵抗が変化する性質を持っている。そこで、帯電した感光体1Yの表面に、図示しない制御部から送られてくるイエロー用の画像データに従って、露光装置3からレーザ光線3Yを照射する。それにより、イエローの画像パターンの静電荷像が感光体1Yの表面に形成される。
まず、動作に先立って、帯電ロール2Yによって感光体1Yの表面が-600V乃至-800Vの電位に帯電される。
感光体1Yは、導電性(例えば20℃における体積抵抗率1×10-6Ωcm以下)の基体上に感光層を積層して形成されている。この感光層は、通常は高抵抗(一般の樹脂の抵抗)であるが、レーザ光線が照射されると、レーザ光線が照射された部分の比抵抗が変化する性質を持っている。そこで、帯電した感光体1Yの表面に、図示しない制御部から送られてくるイエロー用の画像データに従って、露光装置3からレーザ光線3Yを照射する。それにより、イエローの画像パターンの静電荷像が感光体1Yの表面に形成される。
静電荷像とは、帯電によって感光体1Yの表面に形成される像であり、レーザ光線3Yによって、感光層の被照射部分の比抵抗が低下し、感光体1Yの表面の帯電した電荷が流れ、一方、レーザ光線3Yが照射されなかった部分の電荷が残留することによって形成される、いわゆるネガ潜像である。
感光体1Y上に形成された静電荷像は、感光体1Yの走行に従って予め定められた現像位置まで回転する。そして、この現像位置で、感光体1Y上の静電荷像が、現像装置4Yによってトナー画像として現像され可視化される。
感光体1Y上に形成された静電荷像は、感光体1Yの走行に従って予め定められた現像位置まで回転する。そして、この現像位置で、感光体1Y上の静電荷像が、現像装置4Yによってトナー画像として現像され可視化される。
現像装置4Y内には、例えば、少なくともイエロートナーとキャリアとを含む静電荷像現像剤が収容されている。イエロートナーは、現像装置4Yの内部で攪拌されることで摩擦帯電し、感光体1Y上に帯電した帯電荷と同極性(負極性)の電荷を有して現像剤ロール(現像剤保持体の一例)上に保持されている。そして、感光体1Yの表面が現像装置4Yを通過していくことにより、感光体1Y表面上の除電された潜像部にイエロートナーが静電的に付着し、潜像がイエロートナーによって現像される。イエローのトナー画像が形成された感光体1Yは、引続き予め定められた速度で走行され、感光体1Y上に現像されたトナー画像が予め定められた一次転写位置へ搬送される。
感光体1Y上のイエロートナー画像が一次転写位置へ搬送されると、一次転写ロール5Yに一次転写バイアスが印加され、感光体1Yから一次転写ロール5Yに向う静電気力がトナー画像に作用し、感光体1Y上のトナー画像が中間転写ベルト20上に転写される。このとき印加される転写バイアスは、トナーの極性(-)と逆極性の(+)極性であり、第1のユニット10Yでは制御部(図示せず)によって例えば+10μAに制御されている。
一方、感光体1Y上に残留したトナーは感光体クリーニング装置6Yで除去されて回収される。
一方、感光体1Y上に残留したトナーは感光体クリーニング装置6Yで除去されて回収される。
第2のユニット10M以降の一次転写ロール5M、5C、5Kに印加される一次転写バイアスも、第1のユニットに準じて制御されている。
こうして、第1のユニット10Yにてイエローのトナー画像が転写された中間転写ベルト20は、第2乃至第4のユニット10M、10C、10Kを通して順次搬送され、各色のトナー画像が重ねられて多重転写される。
こうして、第1のユニット10Yにてイエローのトナー画像が転写された中間転写ベルト20は、第2乃至第4のユニット10M、10C、10Kを通して順次搬送され、各色のトナー画像が重ねられて多重転写される。
第1乃至第4のユニットを通して4色のトナー画像が多重転写された中間転写ベルト20は、中間転写ベルト20と、中間転写ベルトの内面に接する支持ロール24と、中間転写ベルト20の像保持面側に配置された二次転写ロール(二次転写手段の一例)26とから構成された二次転写部へと至る。一方、記録紙(記録媒体の一例)Pが供給機構を介して二次転写ロール26と中間転写ベルト20とが接触した隙間に予め定められたタイミングで給紙され、二次転写バイアスが支持ロール24に印加される。このとき印加される転写バイアスは、トナーの極性(-)と同極性の(-)極性であり、中間転写ベルト20から記録紙Pに向う静電気力がトナー画像に作用し、中間転写ベルト20上のトナー画像が記録紙P上に転写される。この際の二次転写バイアスは二次転写部の抵抗を検出する抵抗検出手段(図示せず)により検出された抵抗に応じて決定されるものであり、電圧制御されている。
この後、記録紙Pは定着装置(定着手段の一例)28における一対の定着ロールの圧接部(ニップ部)へと送り込まれ、トナー画像が記録紙P上へ定着され、定着画像が形成される。
トナー画像を転写する記録紙Pとしては、例えば、電子写真方式の複写機、プリンター等に使用される普通紙が挙げられる。記録媒体としては、記録紙P以外にも、OHPシート等も挙げられる。
定着後における画像表面の平滑性をさらに向上させるには、記録紙Pの表面も平滑であることが好ましく、例えば、普通紙の表面を樹脂等でコーティングしたコート紙、印刷用のアート紙等が好適に使用される。
定着後における画像表面の平滑性をさらに向上させるには、記録紙Pの表面も平滑であることが好ましく、例えば、普通紙の表面を樹脂等でコーティングしたコート紙、印刷用のアート紙等が好適に使用される。
カラー画像の定着が完了した記録紙Pは、排出部へ向けて搬出され、一連のカラー画像形成動作が終了される。
<プロセスカートリッジ>
本実施形態に係るプロセスカートリッジは、本実施形態に係る静電荷像現像剤を収容し、静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段を備え、画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジである。
本実施形態に係るプロセスカートリッジは、本実施形態に係る静電荷像現像剤を収容し、静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段を備え、画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジである。
本実施形態に係るプロセスカートリッジは、上記構成に限られず、現像手段と、その他、必要に応じて、例えば、像保持体、帯電手段、静電荷像形成手段、及び転写手段等のその他手段から選択される少なくとも一つと、を備える構成であってもよい。
以下、本実施形態に係るプロセスカートリッジの一例を示すが、これに限定されるわけではない。以下の説明においては、図に示す主要部を説明し、その他はその説明を省略する。
図2は、本実施形態に係るプロセスカートリッジを示す概略構成図である。
図2に示すプロセスカートリッジ200は、例えば、取り付けレール116及び露光のための開口部118が備えられた筐体117により、感光体107(像保持体の一例)と、感光体107の周囲に備えられた帯電ロール108(帯電手段の一例)、現像装置111(現像手段の一例)、及び感光体クリーニング装置113(クリーニング手段の一例)を一体的に組み合わせて保持して構成し、カートリッジ化されている。
図2中、109は露光装置(静電荷像形成手段の一例)、112は転写装置(転写手段の一例)、115は定着装置(定着手段の一例)、300は記録紙(記録媒体の一例)を示している。
図2に示すプロセスカートリッジ200は、例えば、取り付けレール116及び露光のための開口部118が備えられた筐体117により、感光体107(像保持体の一例)と、感光体107の周囲に備えられた帯電ロール108(帯電手段の一例)、現像装置111(現像手段の一例)、及び感光体クリーニング装置113(クリーニング手段の一例)を一体的に組み合わせて保持して構成し、カートリッジ化されている。
図2中、109は露光装置(静電荷像形成手段の一例)、112は転写装置(転写手段の一例)、115は定着装置(定着手段の一例)、300は記録紙(記録媒体の一例)を示している。
以下、実施例により発明の実施形態を詳細に説明するが、発明の実施形態は、これら実施例に限定されるものではない。以下の説明において、特に断りのない限り、「部」及び「%」は質量基準である。
<トナーの作製>
-着色剤粒子分散液の調製-
シアン顔料(銅フタロシアニンB15:3(大日精化工業(株)製)):50質量部
アニオン性界面活性剤:ネオゲンSC(第一工業製薬(株)製)5質量部
イオン交換水:200質量部
上記を混合し、IKA社製ウルトラタラックスにより5分間、更に超音波バスにより10分間分散し、固形分21%の着色剤粒子分散液を得た。(株)堀場製作所製粒度測定器LA-700にて体積平均粒径を測定したところ160Nmであった。
-着色剤粒子分散液の調製-
シアン顔料(銅フタロシアニンB15:3(大日精化工業(株)製)):50質量部
アニオン性界面活性剤:ネオゲンSC(第一工業製薬(株)製)5質量部
イオン交換水:200質量部
上記を混合し、IKA社製ウルトラタラックスにより5分間、更に超音波バスにより10分間分散し、固形分21%の着色剤粒子分散液を得た。(株)堀場製作所製粒度測定器LA-700にて体積平均粒径を測定したところ160Nmであった。
-離型剤粒子分散液の調製-
パラフィンワックス:HNP-9(日本精鑞(株)製):19質量部
アニオン性界面活性剤:ネオゲンSC(第一工業製薬(株)製):1質量部
イオン交換水:80質量部
上記を耐熱容器中で混合し、90℃に昇温して30分、撹拌を行った。次いで、容器底部より溶融液をゴーリンホモジナイザーへと流通し、5MPaの圧力条件のもと、3パス相当の循環運転を行った後、圧力を35MPaに昇圧し、更に3パス相当の循環運転を行った。こうして出来た乳化液を前記耐熱溶液中で40℃以下になるまで冷却し、離型剤粒子分散液を得た。(株)堀場製作所製粒度測定器LA-700にて体積平均粒径を測定したところ240Nmであった。
パラフィンワックス:HNP-9(日本精鑞(株)製):19質量部
アニオン性界面活性剤:ネオゲンSC(第一工業製薬(株)製):1質量部
イオン交換水:80質量部
上記を耐熱容器中で混合し、90℃に昇温して30分、撹拌を行った。次いで、容器底部より溶融液をゴーリンホモジナイザーへと流通し、5MPaの圧力条件のもと、3パス相当の循環運転を行った後、圧力を35MPaに昇圧し、更に3パス相当の循環運転を行った。こうして出来た乳化液を前記耐熱溶液中で40℃以下になるまで冷却し、離型剤粒子分散液を得た。(株)堀場製作所製粒度測定器LA-700にて体積平均粒径を測定したところ240Nmであった。
-樹脂粒子分散液-
〔油層〕
スチレン(富士フイルム和光純薬(株)製):30質量部
アクリル酸N-ブチル(富士フイルム和光純薬(株)製):10質量部
β-カルボキシエチルアクリレート(ローディア日華(株)製):1.3質量部
ドデカンチオール(富士フイルム和光純薬(株)製):0.4質量部
〔油層〕
スチレン(富士フイルム和光純薬(株)製):30質量部
アクリル酸N-ブチル(富士フイルム和光純薬(株)製):10質量部
β-カルボキシエチルアクリレート(ローディア日華(株)製):1.3質量部
ドデカンチオール(富士フイルム和光純薬(株)製):0.4質量部
〔水層1〕
イオン交換水:17質量部
アニオン性界面活性剤(ダウファックス、ダウケミカル社製):0.4質量部
イオン交換水:17質量部
アニオン性界面活性剤(ダウファックス、ダウケミカル社製):0.4質量部
〔水層2〕
イオン交換水:40質量部
アニオン性界面活性剤(ダウファックス、ダウケミカル社製):0.05質量部
ペルオキソ二硫酸アンモニウム(富士フイルム和光純薬(株)製):0.4質量部
イオン交換水:40質量部
アニオン性界面活性剤(ダウファックス、ダウケミカル社製):0.05質量部
ペルオキソ二硫酸アンモニウム(富士フイルム和光純薬(株)製):0.4質量部
上記の油層成分と水層1の成分とをフラスコに入れて撹拌混合し単量体乳化分散液とした。反応容器に上記水層2の成分を投入し、容器内を窒素で十分に置換し、撹拌をしながらオイルバスで反応系内が75℃になるまで加熱した。反応容器内に上記の単量体乳化分散液を3時間かけて徐々に滴下し、乳化重合を行った。滴下終了後更に75℃で重合を継続し、3時間後に重合を終了させた。
得られた樹脂粒子は、レーザー回折式粒度分布測定装置LA-700((株)堀場製作所製)で樹脂粒子の体積平均粒径D50vを測定したところ250Nmであり、示差走査熱量計(DSC-50、(株)島津製作所製)を用いて昇温速度10℃/分で樹脂のガラス転移温度を測定したところ53℃であり、分子量測定器(HLC-8020、東ソー社製)を用い、THFを溶媒として数平均分子量(ポリスチレン換算)を測定したところ13,000であった。これにより体積平均粒径250Nm、固形分42%、ガラス転移温度52℃、数平均分子量MNが13,000の樹脂粒子分散液を得た。
得られた樹脂粒子は、レーザー回折式粒度分布測定装置LA-700((株)堀場製作所製)で樹脂粒子の体積平均粒径D50vを測定したところ250Nmであり、示差走査熱量計(DSC-50、(株)島津製作所製)を用いて昇温速度10℃/分で樹脂のガラス転移温度を測定したところ53℃であり、分子量測定器(HLC-8020、東ソー社製)を用い、THFを溶媒として数平均分子量(ポリスチレン換算)を測定したところ13,000であった。これにより体積平均粒径250Nm、固形分42%、ガラス転移温度52℃、数平均分子量MNが13,000の樹脂粒子分散液を得た。
-トナー1の作製-
樹脂粒子分散液:150質量部
着色剤粒子分散液:30質量部
離型剤粒子分散液:40質量部
ポリ塩化アルミニウム:0.4質量部
上記の成分をステンレス製フラスコ中でIKE社製のウルトラタラックスを用い十分に混合、分散した後、加熱用オイルバスでフラスコを撹拌しながら48℃まで加熱した。48℃で80分保持した後、ここに上記と同じ樹脂粒子分散液を緩やかに70質量部追加した。
その後、濃度0.5mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を用いて系内のpHを6.0 に調整した後、ステンレス製フラスコを密閉し、撹拌軸のシールを磁力シールして攪拌を継続しながら97℃まで加熱して3時間保持した。反応終了後、降温速度を1℃/分で冷却し、濾過、イオン交換水で十分に洗浄した後、ヌッチェ式吸引濾過により固液分離を行った。これを更に40℃のイオン交換水3,000質量部を用いて再分散し、15分間300rpmで撹拌及び洗浄した。この洗浄操作を更に5回繰り返し、濾液のpHが6.54、電気伝導度6.5μS/cmとなったところで、ヌッチェ式吸引濾過によりNo.5Aろ紙を用いて固液分離を行った。次いで真空乾燥を12時間継続してトナー粒子を得た。
トナー粒子の体積平均粒径D50vをコールターカウンターで測定したところ6.2μmであり、体積平均粒度分布指標GSDvは1.20であった。ルーゼックス社製のルーゼックス画像解析装置で形状観察を行ったところ、粒子の形状係数SF1は135でポテト形状であることが観察された。またトナーのガラス転移温度は52℃であった。更に、このトナーに、ヘキサメチルジシラザン(以下、「HMDS」と略す場合がある)で表面疎水化処理した平均一次粒径40Nmのシリカ(SiO2)粒子と、メタチタン酸とイソブチルトリメトキシシランの反応生成物である平均一次粒径20Nmのメタチタン酸化合物粒子とを、トナー粒子の表面に対する被覆率が40%となるように添加し、ヘンシェルミキサーで混合し、トナー1を作製した。
樹脂粒子分散液:150質量部
着色剤粒子分散液:30質量部
離型剤粒子分散液:40質量部
ポリ塩化アルミニウム:0.4質量部
上記の成分をステンレス製フラスコ中でIKE社製のウルトラタラックスを用い十分に混合、分散した後、加熱用オイルバスでフラスコを撹拌しながら48℃まで加熱した。48℃で80分保持した後、ここに上記と同じ樹脂粒子分散液を緩やかに70質量部追加した。
その後、濃度0.5mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を用いて系内のpHを6.0 に調整した後、ステンレス製フラスコを密閉し、撹拌軸のシールを磁力シールして攪拌を継続しながら97℃まで加熱して3時間保持した。反応終了後、降温速度を1℃/分で冷却し、濾過、イオン交換水で十分に洗浄した後、ヌッチェ式吸引濾過により固液分離を行った。これを更に40℃のイオン交換水3,000質量部を用いて再分散し、15分間300rpmで撹拌及び洗浄した。この洗浄操作を更に5回繰り返し、濾液のpHが6.54、電気伝導度6.5μS/cmとなったところで、ヌッチェ式吸引濾過によりNo.5Aろ紙を用いて固液分離を行った。次いで真空乾燥を12時間継続してトナー粒子を得た。
トナー粒子の体積平均粒径D50vをコールターカウンターで測定したところ6.2μmであり、体積平均粒度分布指標GSDvは1.20であった。ルーゼックス社製のルーゼックス画像解析装置で形状観察を行ったところ、粒子の形状係数SF1は135でポテト形状であることが観察された。またトナーのガラス転移温度は52℃であった。更に、このトナーに、ヘキサメチルジシラザン(以下、「HMDS」と略す場合がある)で表面疎水化処理した平均一次粒径40Nmのシリカ(SiO2)粒子と、メタチタン酸とイソブチルトリメトキシシランの反応生成物である平均一次粒径20Nmのメタチタン酸化合物粒子とを、トナー粒子の表面に対する被覆率が40%となるように添加し、ヘンシェルミキサーで混合し、トナー1を作製した。
〔コート液1の調製〕
ラッカー(シクロヘキシルメタクリレート/メチルメタクリレート共重合体(共重合比95モル%/5モル%)(重量平均分子量:6.5万、ガラス転移温度105℃)を20部とトルエン80部を混合した溶液):100部
カーボンブラック(平均粒径0.2μm):磁性粒子100部に対して0.22部
分散機(サンドミル)にガラスビーズφ1mmを充填し、そこに上記の材料を投入し、ディスクの外周速10m/sで30分間分散後、コート液1を得た。
ラッカー(シクロヘキシルメタクリレート/メチルメタクリレート共重合体(共重合比95モル%/5モル%)(重量平均分子量:6.5万、ガラス転移温度105℃)を20部とトルエン80部を混合した溶液):100部
カーボンブラック(平均粒径0.2μm):磁性粒子100部に対して0.22部
分散機(サンドミル)にガラスビーズφ1mmを充填し、そこに上記の材料を投入し、ディスクの外周速10m/sで30分間分散後、コート液1を得た。
(実施例1)
-第1工程(混合工程)-
フェライト粒子(体積平均粒径35μm):100部
コート液1:フェライト粒子100部に対して固形分量が3部となる量
上記成分を、ジャケット温度を90℃に暖気した回分式撹拌型真空混合機((株)井上製作所製50Lニーダー、撹拌翼直径D=0.25m、ケーシング内壁と撹拌翼の外周とのクリアランス/D=3.5%)に50kg投入し、前記混合機の内圧を80kPa-absで、60rpmで撹拌混合しながら、槽内温度が70℃まで撹拌混合した。
なお、第1工程における、撹拌翼の回転数N1(rps)、撹拌翼の直径D、第1工程の時間t1(s)との関係「撹拌翼の周速(πDN1)×t1(πDN1)×分散液の粘度μ」と、混合機内の圧力と乾燥開始時の混合物の到達温度は表1中に記載した値となる様に調製した。
なお表1中に記載された「混合物の温度」は、第2工程開始時の槽内温度を示す。
-第1工程(混合工程)-
フェライト粒子(体積平均粒径35μm):100部
コート液1:フェライト粒子100部に対して固形分量が3部となる量
上記成分を、ジャケット温度を90℃に暖気した回分式撹拌型真空混合機((株)井上製作所製50Lニーダー、撹拌翼直径D=0.25m、ケーシング内壁と撹拌翼の外周とのクリアランス/D=3.5%)に50kg投入し、前記混合機の内圧を80kPa-absで、60rpmで撹拌混合しながら、槽内温度が70℃まで撹拌混合した。
なお、第1工程における、撹拌翼の回転数N1(rps)、撹拌翼の直径D、第1工程の時間t1(s)との関係「撹拌翼の周速(πDN1)×t1(πDN1)×分散液の粘度μ」と、混合機内の圧力と乾燥開始時の混合物の到達温度は表1中に記載した値となる様に調製した。
なお表1中に記載された「混合物の温度」は、第2工程開始時の槽内温度を示す。
-第2工程(乾燥工程)-
次いで、前記混合機の内圧を10kPa-absまで5分で減圧して、溶剤が乾燥するまで、60rpmで10kPa-absで固定した。前記混合機における撹拌動力が、乾燥開始前の撹拌動力値の1.3倍まで低下したタイミングで、前記混合機のジャケットに冷水20℃を注入した。
次いで、前記混合機の内圧を10kPa-absまで5分で減圧して、溶剤が乾燥するまで、60rpmで10kPa-absで固定した。前記混合機における撹拌動力が、乾燥開始前の撹拌動力値の1.3倍まで低下したタイミングで、前記混合機のジャケットに冷水20℃を注入した。
-第3工程(冷却工程)-
前記混合機に冷水20℃を注入した時点(=第2工程終了点)から、60rpmで45分後に撹拌を停止して前記混合機から容器に排出し、キャリアを作製した。
前記混合機に冷水20℃を注入した時点(=第2工程終了点)から、60rpmで45分後に撹拌を停止して前記混合機から容器に排出し、キャリアを作製した。
-第4工程(粗大粉除去工程)-
前記混合機から取り出したキャリアは、75μmの目開きの篩により篩分して、キャリア1を作製した。
前記混合機から取り出したキャリアは、75μmの目開きの篩により篩分して、キャリア1を作製した。
(実施例2~10)
表1に記載の各条件を満たすように変更した以外は、実施例1と同様にして、実施例2~10のキャリアであるキャリア2~10をそれぞれ作製した。
表1に記載の各条件を満たすように変更した以外は、実施例1と同様にして、実施例2~10のキャリアであるキャリア2~10をそれぞれ作製した。
(実施例11)
〔コート液2の調製〕
ラッカー;スチレン/メチルメタクリレートの共重合体(共重合比30質量%/70質量%)を使用した以外は、表1に記載の各条件で、キャリア11を作製した。
〔コート液2の調製〕
ラッカー;スチレン/メチルメタクリレートの共重合体(共重合比30質量%/70質量%)を使用した以外は、表1に記載の各条件で、キャリア11を作製した。
(実施例12)
フェライト粒子(体積平均粒径25μm):100部を使用した以外は、表1に記載の各条件で、キャリア12を作製した。
フェライト粒子(体積平均粒径25μm):100部を使用した以外は、表1に記載の各条件で、キャリア12を作製した。
(比較例1)
〔コート液C1の調製〕
ラッカー(シクロヘキシルメタクリレート/メチルメタクリレート共重合体(共重合比95モル:5モル)(重量平均分子量:6.5万、ガラス転移温度105℃)を5部とトルエンと95部を混合した溶液):100部
カーボンブラック(平均粒径0.2μm):コート液C1 100部に対して0.6部
分散機(サンドミル)にガラスビーズφ1mmを充填し、そこに上記の材料を投入し、ディスクの外周速10m/sで30分間分散後、コート液C1を得た。
〔コート液C1の調製〕
ラッカー(シクロヘキシルメタクリレート/メチルメタクリレート共重合体(共重合比95モル:5モル)(重量平均分子量:6.5万、ガラス転移温度105℃)を5部とトルエンと95部を混合した溶液):100部
カーボンブラック(平均粒径0.2μm):コート液C1 100部に対して0.6部
分散機(サンドミル)にガラスビーズφ1mmを充填し、そこに上記の材料を投入し、ディスクの外周速10m/sで30分間分散後、コート液C1を得た。
コート液1を表1のコート液C1に変更した以外は、実施例1と同様にして、比較例1のキャリアであるキャリアC1を作製した。
(比較例2~4)
表1に記載の各条件を満たすように変更した以外は、実施例1と同様にして、比較例2~4のキャリアであるキャリアC2~C4を作製した。
表1に記載の各条件を満たすように変更した以外は、実施例1と同様にして、比較例2~4のキャリアであるキャリアC2~C4を作製した。
<現像剤の作製>
キャリア1~12、C1~C4のいずれかと、トナー1とを、キャリア:トナー=100:10(質量比)の混合比でVブレンダーに入れ20分間撹拌し、現像剤1~12、C1~C4をそれぞれ得た。
キャリア1~12、C1~C4のいずれかと、トナー1とを、キャリア:トナー=100:10(質量比)の混合比でVブレンダーに入れ20分間撹拌し、現像剤1~12、C1~C4をそれぞれ得た。
-コート液の粘度μの測定-
振動式粘度計(ビスコメイト VM-10A、(株)セコニック製)を用い、第一工程(混合工程)の添加時におけるコート液の温度における粘度(mPa・s)を測定した。
振動式粘度計(ビスコメイト VM-10A、(株)セコニック製)を用い、第一工程(混合工程)の添加時におけるコート液の温度における粘度(mPa・s)を測定した。
-キャリアにおける樹脂被覆層の被覆率の測定-
キャリアの表面における樹脂被覆層の被覆率は、X線光電子分光法(XPS)により、以下の方法で求めた。
対象となるキャリアと、対象となるキャリアから樹脂被覆層を除いた磁性粒子を用意する。キャリアから樹脂被覆層を除く方法としては、トルエンにより樹脂成分を溶解させて樹脂被覆層を除去する方法を用いた。キャリアと、樹脂被覆層を除いた磁性粒子とをそれぞれ測定試料にして、XPSでFe,C,O(atomic%)を定量し、(キャリアのFe)÷(磁性粒子のFe)×100を算出し、磁性粒子の露出割合(%)を求め、(100-磁性粒子の露出割合)を樹脂被覆層の被覆率(%)とした。
キャリアの表面における樹脂被覆層の被覆率は、X線光電子分光法(XPS)により、以下の方法で求めた。
対象となるキャリアと、対象となるキャリアから樹脂被覆層を除いた磁性粒子を用意する。キャリアから樹脂被覆層を除く方法としては、トルエンにより樹脂成分を溶解させて樹脂被覆層を除去する方法を用いた。キャリアと、樹脂被覆層を除いた磁性粒子とをそれぞれ測定試料にして、XPSでFe,C,O(atomic%)を定量し、(キャリアのFe)÷(磁性粒子のFe)×100を算出し、磁性粒子の露出割合(%)を求め、(100-磁性粒子の露出割合)を樹脂被覆層の被覆率(%)とした。
-キャリア中の遊離樹脂量の測定-
キャリアを一定量計量し、水中で分散させ、キャリアを磁石で固定しながら、分散液をろ過した。ろ紙を乾燥させ、ろ紙前後の質量差と計量したキャリア量から遊離樹脂量を算出した。
キャリアを一定量計量し、水中で分散させ、キャリアを磁石で固定しながら、分散液をろ過した。ろ紙を乾燥させ、ろ紙前後の質量差と計量したキャリア量から遊離樹脂量を算出した。
-色くすみ抑制性の評価-
色くすみの評価は、次のようにして行った。
得られた現像剤を充填したDocuColor 7171 P(富士フイルムビジネスイノベーション(株)製)を用いて5cm×5cmのベタ画像のパッチを1枚出力し(サンプル1)、続いてエリアカバレッジ5%の画像を100,000枚出力した後に、再度5cm×5cmのベタ画像のパッチを1枚出力(サンプル2)した。そして、サンプル1及びサンプル2の色域(L*、a*、b*)を測定した。なお、色域は、画像濃度計X-RITE938(X-RITE社製)により測定した。
サンプル2の色域とサンプル1の色域との差異から、以下の数式を用いてΔEを算出し、これを色くすみの評価の指標とした。
ΔE=〔(ΔL*)2+(Δa*)2+(Δb*)2〕1/2
ここで、ΔL*=(サンプル2のL*-サンプル1のL*)、Δa*=(サンプル2のa*-サンプル1のa*)、Δb*=(サンプル2のb*-サンプル1のb*)である。
評価基準は、以下の通りである。G1又はG2であることが好ましく、G1であることがより好ましい。
-評価基準-
G1:ΔE≦3.0
G2:3.0<ΔE≦6.0
G3:6.0<ΔE≦10
G4:10<ΔE
色くすみの評価は、次のようにして行った。
得られた現像剤を充填したDocuColor 7171 P(富士フイルムビジネスイノベーション(株)製)を用いて5cm×5cmのベタ画像のパッチを1枚出力し(サンプル1)、続いてエリアカバレッジ5%の画像を100,000枚出力した後に、再度5cm×5cmのベタ画像のパッチを1枚出力(サンプル2)した。そして、サンプル1及びサンプル2の色域(L*、a*、b*)を測定した。なお、色域は、画像濃度計X-RITE938(X-RITE社製)により測定した。
サンプル2の色域とサンプル1の色域との差異から、以下の数式を用いてΔEを算出し、これを色くすみの評価の指標とした。
ΔE=〔(ΔL*)2+(Δa*)2+(Δb*)2〕1/2
ここで、ΔL*=(サンプル2のL*-サンプル1のL*)、Δa*=(サンプル2のa*-サンプル1のa*)、Δb*=(サンプル2のb*-サンプル1のb*)である。
評価基準は、以下の通りである。G1又はG2であることが好ましく、G1であることがより好ましい。
-評価基準-
G1:ΔE≦3.0
G2:3.0<ΔE≦6.0
G3:6.0<ΔE≦10
G4:10<ΔE
評価結果を、まとめて表1に示す。
なお、表1における※、並びに、樹脂種欄のA及びBは、以下を表す。
※:磁性粒子100質量部に対する量
材料種A:シクロヘキシルメタクリレート/メチルメタクリレート共重合体(共重合比95モル%/5モル%)
材料種B:スチレン/メチルメタクリレートの共重合体(共重合比30質量%/70質量%)
また、表1におけるμ×仕事量欄における「E+0n」(n=3、4又は5))との記載は、「×10n」を表す。すなわち、実施例1のμ×仕事量欄における「1.1E+05」との記載は、「1.1×105」を表す。
※:磁性粒子100質量部に対する量
材料種A:シクロヘキシルメタクリレート/メチルメタクリレート共重合体(共重合比95モル%/5モル%)
材料種B:スチレン/メチルメタクリレートの共重合体(共重合比30質量%/70質量%)
また、表1におけるμ×仕事量欄における「E+0n」(n=3、4又は5))との記載は、「×10n」を表す。すなわち、実施例1のμ×仕事量欄における「1.1E+05」との記載は、「1.1×105」を表す。
上記結果から、本実施例は、比較例に比べ、得られる画像の色くすみ抑制性に優れることがわかる。
1Y、1M、1C、1K 感光体(像保持体の一例)
2Y、2M、2C、2K 帯電ロール(帯電手段の一例)
3 露光装置(静電荷像形成手段の一例)
3Y、3M、3C、3K レーザ光線
4Y、4M、4C、4K 現像装置(現像手段の一例)
5Y、5M、5C、5K 一次転写ロール(一次転写手段の一例)
6Y、6M、6C、6K 感光体クリーニング装置(クリーニング手段の一例)
8Y、8M、8C、8K トナーカートリッジ
10Y、10M、10C、10K 画像形成ユニット
20 中間転写ベルト(中間転写体の一例)
22 駆動ロール
24 支持ロール
26 二次転写ロール(二次転写手段の一例)
28 定着装置(定着手段の一例)
30 中間転写体クリーニング装置
P 記録紙(記録媒体の一例)
107 感光体(像保持体の一例)
108 帯電ロール(帯電手段の一例)
109 露光装置(静電荷像形成手段の一例)
111 現像装置(現像手段の一例)
112 転写装置(転写手段の一例)
113 感光体クリーニング装置(クリーニング手段の一例)
115 定着装置(定着手段の一例)
116 取り付けレール
117 筐体
118 露光のための開口部
200 プロセスカートリッジ
300 記録紙(記録媒体の一例)
2Y、2M、2C、2K 帯電ロール(帯電手段の一例)
3 露光装置(静電荷像形成手段の一例)
3Y、3M、3C、3K レーザ光線
4Y、4M、4C、4K 現像装置(現像手段の一例)
5Y、5M、5C、5K 一次転写ロール(一次転写手段の一例)
6Y、6M、6C、6K 感光体クリーニング装置(クリーニング手段の一例)
8Y、8M、8C、8K トナーカートリッジ
10Y、10M、10C、10K 画像形成ユニット
20 中間転写ベルト(中間転写体の一例)
22 駆動ロール
24 支持ロール
26 二次転写ロール(二次転写手段の一例)
28 定着装置(定着手段の一例)
30 中間転写体クリーニング装置
P 記録紙(記録媒体の一例)
107 感光体(像保持体の一例)
108 帯電ロール(帯電手段の一例)
109 露光装置(静電荷像形成手段の一例)
111 現像装置(現像手段の一例)
112 転写装置(転写手段の一例)
113 感光体クリーニング装置(クリーニング手段の一例)
115 定着装置(定着手段の一例)
116 取り付けレール
117 筐体
118 露光のための開口部
200 プロセスカートリッジ
300 記録紙(記録媒体の一例)
Claims (13)
- 樹脂、導電性粒子及び溶剤を含むコート液と磁性粒子とを撹拌翼を有する混合機に添加して混合し混合物を得る混合工程、並びに、
前記混合物から前記溶剤を蒸発乾燥させて、前記磁性粒子の表面に樹脂被覆層を有するキャリアを作製する乾燥工程を含み、
前記コート液の前記混合機へ添加時の粘度μが、60mPa・sを超え1,000mPa・s以下であり、
前記粘度μ(mPa・s)と前記キャリアにおける前記磁性粒子100質量部に対する前記樹脂被覆層の量W(質量部)との比μ/Wの値が、20以上500以下である
静電荷像現像用キャリアの製造方法。 - 前記樹脂被覆層の量Wが、前記磁性粒子100質量部に対し、1質量部以上5質量部以下である請求項1に記載の静電荷像現像用キャリアの製造方法。
- 前記樹脂被覆層の量Wが、前記磁性粒子100質量部に対し、2質量部以上4質量部以下である請求項2に記載の静電荷像現像用キャリアの製造方法。
- 前記粘度μが、80mPa・s以上800mPa・s以下である請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の静電荷像現像用キャリアの製造方法。
- 前記粘度μが、100mPa・s以上500mPa・s以下である請求項4に記載の静電荷像現像用キャリアの製造方法。
- 前記μ/Wの値が、30以上150以下である請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の静電荷像現像用キャリアの製造方法。
- 前記混合物における前記磁性粒子を除く混合物の固形分濃度Sが、10質量%以上30質量%以下である請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の静電荷像現像用キャリアの製造方法。
- 前記混合工程における撹拌条件が、下記式1を満たす請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載の静電荷像現像用キャリアの製造方法。
1×104≦撹拌仕事量(=周速πDN×撹拌時間T)×前記粘度μ(mPa・s)≦5×105 ・・・・式1
式1中、Dは、前記撹拌翼の直径(m)を表し、Nは、前記撹拌翼の回転数(rps)を表し、Tは、前記コート液を添加してから前記溶剤を蒸発乾燥し始めるまでの撹拌時間(s)を表す。 - 前記混合工程における混合機内の温度が、混合機内圧力に応じて、前記溶剤の沸点-50℃以上前記溶剤の沸点-20℃以下である請求項1乃至請求項8のいずれか1項記載の静電荷像現像用キャリアの製造方法。
- 前記混合工程における前記導電性粒子の添加量が、前記磁性粒子100質量部に対し、0.1質量部以上1.0質量部以下である請求項1乃至請求項9のいずれか1項に記載の静電荷像現像用キャリアの製造方法。
- 請求項1~請求項10のいずれか1項に記載の静電荷像現像用キャリアの製造方法により製造された静電荷像現像用キャリア、及び、静電荷像現像用トナーを含有する静電荷像現像剤。
- 少なくとも像保持体を帯電させる帯電工程と、
前記像保持体表面に静電潜像を形成する露光工程と、
前記像保持体表面に形成された静電潜像を静電荷像現像剤により現像してトナー像を形成する現像工程と、
前記像保持体表面に形成されたトナー像を被転写体表面に転写する転写工程と、
前記トナー像を定着する定着工程と、を含み、
前記静電荷像現像剤が、請求項11に記載の静電荷像現像剤である
画像形成方法。 - 像保持体と、
前記像保持体を帯電させる帯電手段と、
帯電した前記像保持体を露光して前記像保持体上に静電潜像を形成させる露光手段と、
静電荷像現像剤により前記静電潜像を現像してトナー像を形成させる現像手段と、
前記トナー像を前記像保持体から被転写体に転写する転写手段と、
前記トナー像を定着する定着手段と、を有し、
前記静電荷像現像剤が、請求項11に記載の静電荷像現像剤である
画像形成装置。
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JP2022035226A JP2023130751A (ja) | 2022-03-08 | 2022-03-08 | 静電荷像現像用キャリアの製造方法、静電荷像現像剤、画像形成方法、及び、画像形成装置 |
US18/161,835 US20230288830A1 (en) | 2022-03-08 | 2023-01-30 | Method for producing carrier for developing electrostatic charge image, electrostatic charge image developer, image forming method, and image forming apparatus |
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