JP4234090B2 - 電子写真用二成分現像剤 - Google Patents

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Description

本発明は、電子写真、静電記録、静電印刷などにおける静電荷像現像に用いる電子写真用二成分現像剤、特にカラー現像剤に関する。
電子写真方式による画像形成では、光導電性物質等の像担持体上に静電荷による潜像を形成し、この静電潜像に対して、帯電したトナー粒子を付着させて可視像を形成した後、該トナー像が紙等の記録媒体に転写され、定着され、出力画像となる。近年、電子写真方式を用いたコピアやプリンタの技術は、モノクロからフルカラーへの展開が急速になりつつあり、フルカラーの市場は拡大する傾向にある。フルカラー電子写真法によるカラー画像形成は一般に3原色であるイエロー、マゼンタ、シアンの3色のカラートナー又はそれに黒色を加えた4色のカラートナーを積層させて全ての色の再現を行なうものである。従って、色再現性に優れ、鮮明なフルカラー画像を得るためには、定着されたトナー画像表面をある程度平滑にして光散乱を減少させる必要がある。このような理由から従来のフルカラー複写機等の画像光沢は10〜50%の中〜高光沢のものが多かった。
一般に、乾式のトナー像を記録媒体に定着する方法としては、平滑な表面を持ったローラやベルトを加熱しトナーと圧着する接触加熱定着方法が多用されている。この方法は熱効率が高く高速定着が可能であり、カラートナーに光沢や透明性を与えることが可能であるという利点がある反面、加熱定着部材表面と溶融状態のトナーとを加圧下で接触させた後剥離するために、トナー像の一部が定着ローラ表面に付着して別の画像上に再転移する、いわゆるオフセット現象が生じる。このオフセット現象を防止することを目的として、離型性に優れたシリコーンゴムやフッ素樹脂で定着ローラ表面を形成し、さらにその定着ローラ表面にシリコーンオイル等の離型オイルを塗布する方法が一般に採用されていた。しかしこの方法は、トナーのオフセットを防止する点ではきわめて有効であるが、離型オイルを供給するための装置が必要であり、定着装置が大型化し、マシンの小型化に不向きである。このためモノクロトナーでは、溶融したトナーが内部破断しないように結着樹脂の分子量分布の調整等でトナーの溶融時の粘弾性を高め、さらにトナー中にワックス等の離型剤を含有させることにより、定着ローラに離型オイルを塗布しない(オイルレス化)、或いはオイル塗布量をごく微量とする方法が採用される傾向にある。
一方、カラートナーにおいてもモノクロトナー同様マシンの小型化、構成の簡素化の目的でオイルレス化の傾向が見られている。しかし、前述したようにカラートナーでは色再現性を向上させるために定着画像の表面を平滑にする必要があるため溶融時の粘弾性を低下させねばならず、光沢のないモノクロトナーよりオフセットし易く、定着装置のオイルレス化や微量塗布化がより困難となる。また、トナー中に離型剤を含有させると、トナーの付着性が高まり転写紙への転写性が低下し、さらにトナー中の離型剤がキャリア等の摩擦帯電部材を汚染し帯電性を低下させることにより耐久性が低下するという問題を生じる。
一方キャリアに関しては、キャリア表面へのトナー成分のフィルミング防止、キャリア均一表面の形成、表面酸化防止、感湿性低下の防止、現像剤の寿命の延長、感光体表面へのキャリア付着防止、感光体のキャリアによるキズあるいは摩耗からの保護、帯電極性の制御または帯電量の調節等の目的で、通常適当な樹脂材料で被覆等を施すことにより固く高強度の被覆層を設けることが行なわれており、例えば特定の樹脂材料で被覆されたもの[特開昭58−108548号公報(特許文献1)]、更にその被覆層に種々の添加剤を添加するもの[特開昭54−155048号公報(特許文献2)、特開昭57−40267号公報(特許文献3)、特開昭58−108549号公報(特許文献4)、特開昭59−166968号公報(特許文献5)、特公平1−19584号公報(特許文献6)、特公平3−628号公報(特許文献7)、特開平6−202381号公報(特許文献8)]、更にキャリア表面に添加剤を付着させたものを用いるもの[特開平5−273789号公報(特許文献9)]、更にコート膜厚よりも大きい導電性粒子をコート膜に含有させたものを用いるもの[特開平9−160304号公報(特許文献10)]などが開示されている。また特開平8−6307号公報(特許文献11)には、ベンゾグアナミン−n−ブチルアルコール−ホルムアルデヒド共重合体を主成分としてキャリア被覆材に用いることが記載され、特許第2683624号公報(特許文献12)には、メラミン樹脂とアクリル樹脂の架橋物をキャリア被覆材として用いることが記載されている。
しかし、依然として耐久性、キャリア付着抑制が不充分である。耐久性に関しては、トナーのキャリア表面へのスペント、それに伴う帯電量の不安定化、ならびに被覆樹脂の膜削れによる被覆層の減少及びそれに伴う抵抗低下等が問題であり、初期には良好な画像を得ることができるが、コピー枚数が増加するに連れ複写画像の画質が低下し問題であるため、改良をする必要がある。
さらに、より速く、より美しくという要望は高まる一方で、近年のマシンの高速化は著しい。これに伴い、現像剤が受けるストレスも飛躍的に増大しており、従来高寿命とされたキャリアにおいても充分な寿命が得られなくなってきている。また、従来よりキャリアの抵抗調整剤としてカーボンブラックを多く用いてきているが、膜削れ或は/及びカーボンブラックの脱離に起因するカーボンブラックのカラー画像中への移行による色汚れが懸念され、その対策としてこれまで様々な方法が提案され、その効果を発揮してきた。例えば、導電性材料(カーボンブラック)を芯材表面に存在させ、樹脂被覆層中には導電性材料を存在させないキャリアが特開平7−140723号公報(特許文献13)により提案されている。また、被覆樹脂層がその厚み方向にカーボンブラックの濃度勾配を持ち、該被覆樹脂層は表面に向かう程カーボンブラック濃度が低くなり、しかも該被覆層の表面にはカーボンブラックが存在しないキャリアが特開平8−179570号公報(特許文献14)により提案されている。また、芯材粒子表面に導電性カーボンを含有した内部被覆樹脂層を設け、更にその上に白色系導電性材料を含有した表面被覆樹脂層を設けてなる二層コート型キャリアが、特開平8−286429号公報(特許文献15)により提案されている。しかし、近年の高ストレス化には対応できず、色汚れが問題となってきており改善の必要がある。
そして、色汚れの抜本的な対策としては、色汚れの原因となっているカーボンブラックを排除することが何より一番効果があることは明白である。しかし、単にカーボンブラックを抜いた場合、先にも記したとおりカーボンブラックがその電気抵抗が低いという性質を持つことから、キャリアの抵抗が上がってしまうことになる。一般的に抵抗が高いキャリアを現像剤として用いた場合、コピー画像の大面積の画像面では、中央部の画像濃度が非常に薄く、端部のみが濃く表現される、いわゆるエッジ効果の鋭く利いた画像となる。また、画像が文字や細線の場合は、このエッジ効果のため鮮明な画像となるが、画像が中間調やカラー混合の場合には、非常に再現性の悪い画像となる欠点を有する。
一般的に、カーボンブラック以外の抵抗調整剤としては、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛などが知られているが、抵抗を下げるという効果としてはカーボンブラックに代わるに充分な効果は得られず、問題の解決に至っておらず、改善の必要がある。
特開昭58−108548号公報 特開昭54−155048号公報 特開昭57−40267号公報 特開昭58−108549号公報 特開昭59−166968号公報 特公平1−19584号公報 特公平3−628号公報 特開平6−202381号公報 特開平5−273789号公報 特開平9−160304号公報 特開平8−6307号公報 特許第2683624号公報 特開平7−140723号公報 特開平8−179570号公報 特開平8−286429号公報
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、耐久性に優れ、エッジ効果の生じないキメの細かい画像を長期にわたり形成することができ、色汚れの生じない良好な電子写真用二成分現像剤を提供すること、また、該現像剤を用いる画像形成方法、及び該現像剤を用いたプロセスカートリッジを提供することである。
すなわち、上記課題は本発明の(1)〜(14)によって解決される。
)「少なくともトナーとキャリアからなる二成分現像剤であって、キャリア芯材表面が樹脂被覆層を有し、該樹脂被覆層は粒子材料を含有し、該粒子材料は少なくとも導電性粒子を含むものであり、該導電性粒子は酸化スズ層の上に二酸化スズを含む酸化インジウム層からなる導電性被覆層を有し、前記樹脂被覆層中に含まれる前記粒子材料は前記キャリア芯材に対して被覆率が30〜90%の範囲で含有されており、前記トナーはトナー母体粒子表面をフッ素処理されており、XPS(X線光電子分光)法によって検出される、前記フッ素含有化合物に依存したフッ素原子の含有率が、2〜30原子個数%であることを特徴とする電子写真用二成分現像剤」;
)「前記導電性粒子は基体の上に前記酸化スズ層を有し、該酸化スズ層の上に二酸化スズを含む酸化インジウム層からなる導電性被覆層を有するものであり、該基体が、酸化アルミニウム、二酸化チタン、酸化亜鉛、二酸化ケイ素、硫酸バリウム、酸化ジルコニウムのいずれかの単独或いは複数であることを特徴とする前記第()項に記載の電子写真用二成分現像剤」;
)「前記導電性粒子の粉体比抵抗が、200(Ω・cm)以下であることを特徴とする前記第()項又は第()項に記載の電子写真用二成分現像剤」;
)「前記樹脂被覆層に含有される前記粒子材料は、前記導電性粒子以外の粒子を含有するものであることを特徴とする前記第()項乃至第()項のいずれかに記載の電子写真用二成分現像剤」;
)「前記キャリアの体積固有抵抗が、10[Log(Ω・cm)]以上16[Log(Ω・cm)]以下であることを特徴とする前記第()項乃至第()項のいずれかに記載の電子写真用二成分現像剤」;
)「前記キャリアの重量平均粒径が20μm以上65μm以下であることを特徴とする前記第()項乃至第()項のいずれかに記載の電子写真用二成分現像剤」;
)「前記結着樹脂が少なくともシリコン樹脂を含むものであることを特徴とする前記第()項乃至第()項のいずれかに記載の電子写真用二成分現像剤」;
)「前記結着樹脂が少なくともアクリル樹脂を含むものであることを特徴とする前記第()項乃至第()項のいずれかに記載の電子写真用二成分現像剤」;
)「前記結着樹脂が少なくともアクリル樹脂及びシリコン樹脂であることを特徴とする前記第(1)項乃至第(6)項のいずれかに記載の電子写真用二成分現像剤」;
10)「前記樹脂被覆層に含まれる前記粒子材料の粒子径(D)と、該樹脂被覆層の膜厚(h)の比が、1<[D/h]<10であることを特徴とする前記第()項乃至第()項のいずれかに記載の電子写真用二成分現像剤」;
11)「前記キャリアの1000(10 /4π・A/m)における磁気モーメントが、40(Am /kg)以上90(Am /kg)以下であることを特徴とする前記第()項乃至第(10)項のいずれかに記載の電子写真用二成分現像剤」;
12)「前記トナーがカラートナーであることを特徴とする前記第()項乃至第(11)項のいずれかに記載の電子写真用二成分カラー現像剤」;
13)「像担持体上に静電潜像を形成する工程、前記静電潜像を少なくともキャリアとトナーからなる現像剤で現像し可視像を形成する工程、得られた可視像を記録部材に転写し、定着する工程を有する画像形成方法であって、前記現像剤が前記第()項乃至第(12)項のいずれかに記載の電子写真用二成分現像剤であることを特徴とする画像形成方法」;
14)「現像手段と、像担持体、帯電手段、クリーニング手段より選ばれる少なくとも一つの手段を一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在であるプロセスカートリッジにおいて、前記現像手段は、現像剤を保持し、該現像剤は前記第()項乃至第(12)項のいずれかに記載の電子写真用二成分現像剤であることを特徴とするプロセスカートリッジ」。
本発明の電子写真用二成分現像剤は、キャリア付着の発生がなく、エッジ効果を抑えた、文字部などの細線の再現性がよい高精細な画像が得られる。さらに、帯電量及び抵抗の変化が少ないので、コピー枚数が増加するにつれ発生する複写画像の画質劣化が大幅に改善され、長期にわたり良好な画像を維持することができるという優れた効果を奏するものである。
以下に、本発明について更に具体的に詳しく説明する。
本発明者らは、上記従来技術の問題点を解決するために検討を続けてきた結果、少なくともトナーとキャリアからなる二成分現像剤用キャリアにおいて、該キャリアのキャリア芯材表面に樹脂被覆層を有し、該樹脂被覆層中には粒子材料を含有し、該粒子材料は少なくとも導電性粒子を含むものであり、該導電性粒子は酸化スズ層の上に二酸化スズを含む酸化インジウム層からなる導電性被覆層を有し、前記樹脂被覆層中に含まれる前記粒子材料は前記キャリア芯材に対して被覆率が30〜90%、より好ましくは40〜80%で、特に好ましくは45〜75%の範囲で含有することで改善効果が顕著であることが判った。該導電性粒子は、基体粒子を用いてこの上に前記酸化スズ層、二酸化スズを含む酸化インジウムの層を順次設けても、或いは、基体を用いず(酸化スズ粒子を基体として用い)、この酸化スズの表面に二酸化スズを含む酸化インジウムの層を設けてもよいが、基体粒子を用いてこの上に前記酸化スズ層、二酸化スズを含む酸化インジウムの層を順次設けるのが好ましい。これは、該導電性粒子の構成が、その基体粒子の表面の下層に二酸化スズ層を設け、その上に導電層である二酸化スズを含む酸化インジウムの層を設け適切な処理をすることで、上層の導電層が粒子表面に均一かつ強固に固定化することができるので、抵抗調整効果を充分発揮することが可能となる。
さらに、好ましくは、前記樹脂被覆層中には粒子材料として前記導電性微粒子および導電性粒子以外の粒子を含有し、導電性粒子以外の粒子としては例えば樹脂微粒子及び好ましくは無機微粒子等が挙げられる。前記粒子材料の添加量は上記の被覆率の範囲であることが重要である。被覆率が40%未満の場合は、キャリア表面の凹凸が少ないためスペント物のかきとり効果が充分に得られず、帯電低下を引き起こす。また、キャリア表面に樹脂部分が相対的に多くなるため、膜削れ量も多く、これも帯電低下を引き起こす原因となっている。一方、被覆率90%を超える場合には、芯材表面をほぼ完全に覆ってしまい導電性微粒子および無機微粒子が積層で存在する状態が多くなる。初期的には問題がないがコピー枚数が増加するにつれ、被覆している導電性微粒子および無機微粒子の脱離が多くなり、抵抗変動が大きくなり、抵抗調整効果を発揮することができない。また、コート樹脂層も一緒に脱離させられてしまうため、帯電低下も引き起こす。
さらに、トナー母体粒子表面がフッ素処理されており、XPS(X線光電子分光)法によって検出され前記フッ素含有化合物に依存したフッ素原子の含有率が2〜30原子個数%、好ましくは2〜10原子個数%、より好ましくは3〜8原子個数%で、特に好ましくは4〜6%の範囲であることで改善効果が顕著であることが判った。これは、フッ素含有化合物でトナー表面が処理されていることで、トナー母体流動性・帯電を改善できて、キャリア表面への添加剤の移行を防止できる。フッ素含有処理することでキャリア表面に微量スペントし、トナー添加剤がキャリア表面に付着することが防止できる。特に酸化チタンがスペントするとキャリアの帯電能力を著しく低下させる。さらに、フッ素含有化合物に依存したフッ素原子の含有率が上記の範囲であることが重要である。フッ素原子含有量が2原子個数%未満の場合は、添加剤のスペント防止効果が充分に得られず、帯電低下を引き起こす。一方、10原子個数%を超える場合には、トナー添加剤の付着は防止されるが、フッ素含有化合物のキャリア表面へのスペントが増大し、こちらも帯電低下を引き起こしてしまう。
本発明における被覆率は、樹脂被覆層中の粒子材料(導電性粒子、および無機酸化粒子のような導電性粒子以外の粒子)のキャリア芯材に対する被覆率であり次式で表わされる。
Figure 0004234090
(Ds:キャリア芯材粒径、ρs:キャリア芯材真比重、W:キャリア芯材に対する粒子材料(導電性粒子および無機酸化粒子のような導電性粒子以外の粒子)の添加量の比、Df:粒子材料の粒径、ρf:粒子材料の真比重)
本発明におけるフッ素量の測定方法は、XPS(X線光電子分光法)法を用いる。ここでは特にトナー表面数nm程度の極表面の領域である。測定方法、装置種類、条件等は同様な結果が得られるのであれば特に制限されないが、以下の条件が好ましい。
装置:PHI社製1600S型X線光電子分光装置
X線源:MgKα(400W)
分析領域:0.8×2.0mm
前処理:試料はアルミ皿内に詰め込み、カーボンシートで試料ホルダに接着させて測定した。
表面原子濃度算出:PHI社提供の相対感度因子を用いた。
また得られる結果はatomic%(原子個数%)である。
さらに、導電性粒子の基体を用いることが好ましく、導電性粒子の基体が、酸化アルミニウム、二酸化チタン、酸化亜鉛、二酸化ケイ素、硫酸バリウム、酸化ジルコニウムのいずれかで、単独或いは複数で用いることで、改善効果が顕著である。これは、粒子表面と導電層処理材との相性になるが、上記粒子との相性は非常に良好で、導電処理効果が良好に発揮される。また、本発明では上記粒子に限定するものではなく、これら以外にも、良好に効果を発揮するものについては用いることができる。
さらに、導電性粒子の粉体比抵抗が、200(Ω・cm)以下であることで、改善効果が顕著である。これは、この導電性粒子を含有させている目的が抵抗調整であるので、効率的に抵抗を下げる効果を得る必要がある。ところが、比抵抗が200(Ω・cm)を超える場合は、その効果が不充分である。
本発明における粉体比抵抗は、つぎのようにして測定される。すなわち、内径1インチの塩ビ管の下部に鋼鉄製電極を当て、塩ビ管内に試料5gを入れる。塩ビ管上部に鉄鋼製電極を当て、電極の上下に2mm厚テフロン(登録商標)板を敷き、油圧ブレス機にて油圧ゲージ目盛りで10kg/cmの加重を加える。10kg/cmの加圧した状態でLCRメーター(横河−HEWLETT−PACKARD社製 4261A)を接続し、接続直後の抵抗r(Ω)を読み取る。ノギスで全長L(cm)を測定する。
Figure 0004234090
r:接続直後の抵抗
L:試料を充填した場合の全長
11.35:試料を充填しない場合の全長
本発明に適した導電性粒子のより詳細な製造方法として、以下のような態様が挙げられる。
下層の二酸化スズの水和物の被膜を形成し、上層の二酸化スズを含む酸化インジウムの水和物の被覆を形成し、次にこれら水和物を加熱焼成処理(非水和化処理)する(及び、所望によりさらに、その後シランカップリング剤添加処理する)態様が、非限定的な態様例として、挙げられ、その際、下層の二酸化スズの水和物の被膜を形成させる方法としては、種々の方法がある。例えば、白色無機顔料の水懸濁液に、スズ塩またはスズ酸塩の溶液を添加した後、アルカリまたは酸を添加する方法、スズ塩またはスズ塩酸とアルカリまたは酸とを別々に並行して添加し被覆処理する方法等がある。白色無機顔料粒子表面に酸化スズの含水物を均一に被覆処理するには、後者の並行添加の方法がより適しており、このとき、水懸濁液を50〜100℃に加温保持することがより好ましい。また、スズ塩またはスズ酸塩とアルカリまたは酸とを並行添加する際のpHを2〜9とする。二酸化スズ水和物の等電点はpH=5.5であるので、好ましくはpH=2〜5あるいはpH6〜9を維持することが重要で、これによりスズの加水反応生成物を白色無機顔料粒子表面に均一に沈着させることができる。
スズ塩としては、例えば、塩化スズ、硫酸スズ、硝酸スズ等を使用することができる。また、スズ酸塩としては、例えば、スズ酸ナトリウム、スズ酸カリウム等を使用することができる。
アルカリとしては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸アンモニウム、アンモニア水、アンモニアガス等、酸としては、例えば、塩酸、硫酸、硝酸、酢酸等を使用することができる。
二酸化スズの水和物の被覆量は基体の白色無機顔料に対して、SnOとして0.5〜50重量%であり、好ましくは1.5〜40重量%である。少な過ぎると、上に被覆する酸化スズを含む酸化インジウムの水和物の被覆状態が不均一となり、しかも、基体の無機顔料の影響を受け、粉体の体積固有抵抗が高くなる。多過ぎると、基体の無機顔料粒子表面に密着していない酸化スズの水和物の量が多くなり、被覆が不均一になり易い。
次に上層の二酸化スズを含む酸化インジウムの水和物の被覆を形成させる方法も種々の方法があるが、先に被覆した二酸化スズの水和物の被膜を溶解させないため、スズ塩とインジウム塩の混合溶液とアルカリとを別々に並行して添加し被膜を形成させる方法がより好ましい。このとき、水懸濁液を50〜100℃に加温することがより好ましい。また、混合溶液とアルカリとを並行添加する際のpHは2〜9とし、好ましくはpH2〜5あるいは、pH6〜9で維持することが重要で、これによりスズ及びインジウムの加水反応生成物を均一に沈着させることができる。
スズの原料としては、例えば、塩化スズ、硫酸スズ、硝酸スズ等を使用することができる。インジウムの原料としては、例えば、塩化インジウム、硫酸インジウム等を使用することができる。
二酸化スズ添加量は、Inに対してSnOして0.1〜20重量%、好ましくは、2.5〜15重量%であり、少な過ぎても、多過ぎても所望の導電性が得られない。
酸化インジウムの処理量は基体の無機顔料に対して、Inとして5〜200重量%、好ましくは8〜150重量%であり、少な過ぎると所望の導電性が得られず、多過ぎても導電性はほとんど向上せず、また、高価になりコスト面からも好ましくない。
なお、本発明において、「導電性」粉末とは、粉体の体積固有抵抗値として1〜500Ω・cmの値を有するものを意味する。後述する実施例においても示されるように、本発明により、アンチモン含有品と同程度の100Ω・cm以下、場合により10Ω・cm以下という非常に導電性に優れた白色導電性粉末を得ることができる。
非水和化のため加熱処理を行なう際には、350〜750℃で非酸化性雰囲気にて行なうことが好ましく、空気中で加熱処理したものと比べると粉体の体積固有抵抗を2〜3桁低くすることができる。
非酸化性雰囲気とするためには、不活性ガスが使用できる。不活性ガスとしては例えば、窒素、ヘリウム、アルゴン、炭酸ガス等を使用することができる。工業的には、窒素ガスを吹き込みながら加熱処理を行なうことがコスト的に有利であり、特性の安定したものが得られる。
加熱する際の温度は350〜750℃、好ましくは400〜700℃であり、この範囲より低い場合にも、高い場合にも、所望の導電性が得がたい。また、加熱時間は、短かすぎる場合には加熱効果がなく、長すぎてもそれ以上の効果が望めないことから、15分〜4時間程度が適当であり、好ましくは、1〜2時間程度である。
得られた焼成物を粉砕し、この粉砕物を攪拌しながら所定量のシランカップリング剤を添加処理をする。さらに処理品は90〜120℃で1時間の加熱処理を行なう。シランカップリング剤としてはアミノ系シランカップリング剤、メタクリロキシ系シランカップリング剤、ビニル系シランカップリング剤、メルカプト系シランカップリング剤を使用することができる。
さらに、キャリア被覆層中に導電性粒子以外の粒子を含有することで、改善効果が顕著である。これは、抵抗調整の際に、上記導電性粒子だけで調整すると、樹脂被覆層中に含まれる導電性粒子の芯材に対して被覆率が変化してしまうため、好ましくない。この場合には、導電性粒子と導電性粒子以外の粒子をバランスよく併用させることにより、被覆層の構成を維持しつつ抵抗調整することが可能となる。ここでいう導電性粒子以外の粒子とは、無機酸化物粒子、あるいは樹脂微粒子等が挙げられ、導電性粒子の基体に用いているものも含まれるが、これに限定するものではない。さらに、被覆樹脂の構成をより均一化するという視点からすると、導電性粒子の基体に用いている粒子と同一の無機酸化物粒子を用いることが好ましい。
さらに、キャリアの体積固有抵抗が、10[Log(Ω・cm)]以上16[Log(Ω・cm)]以下であることで、改善効果が顕著である。これは、体積固有抵抗が10[Log(Ω・cm)]未満の場合、非画像部でのキャリア付着が生じ好ましくない。一方、体積固有抵抗が16[Log(Ω・cm)]を超える場合、エッジ効果が許容できないレベルに悪化して好ましくない。なお、ハイレジスト計の測定可能下限を下回った場合には、実質的には体積固有抵抗値は得られず、ブレークダウンしたものとして扱うことにする。本発明でいう体積固有抵抗とは、ギャップ2mmを隔てた平行電極間にキャリアを投入しタッピングした後、両電極間にDC1000Vを印加し30sec後の抵抗値をハイレジスト計で計測した値を体積抵抗率に変換した値をいう。
さらに、重量平均粒径が20μm以上65μm以下であることで、改善効果が顕著である。これは、重量平均粒径が20μm未満の場合は、粒子の均一性が低下することと、マシン側で充分使いこなす技術が確立できていないことにより、キャリア付着などの問題が生じ好ましくない。一方、65μmを越える場合には、画像細部の再現性が悪く精細な画像が得られないので、好ましくない。
さらに、少なくとも結着樹脂がシリコン樹脂であることで、改善効果が顕著である。これは、シリコン樹脂は表面エネルギーが低いためトナー成分のスペントがし難く、膜削れが生じるためのスペント成分の蓄積が進み難い効果が得られるためである。
本発明でいうシリコン樹脂とは、一般的に知られているシリコン樹脂全てを指し、オルガノシロサン結合のみからなるストレートシリコンや、アルキド、ポリエステル、エポキシ、アクリル、ウレタンなどで変性したシリコン樹脂などが挙げられるが、これに限るものではない。例えば、市販品としてストレートシリコン樹脂としては、信越化学製のKR271、KR255、KR152、東レ・ダウコーニング・シリコン社製のSR2400、SR2406、SR2410等が挙げられる。この場合、シリコン樹脂単体で用いることも可能であるが、架橋反応する他成分、帯電量調整成分等を同時に用いることも可能である。さらに、変性シリコン樹脂としては、信越化学製のKR206(アルキド変性)、KR5208(アクリル変性)、ES1001N(エポキシ変性)、KR305(ウレタン変性)、東レ・ダウコーニング・シリコン社製のSR2115(エポキシ変性)、SR2110(アルキド変性)などが挙げられる。
また、少なくとも結着樹脂がアクリル樹脂であることで、改善効果が顕著である。これは、アクリル樹脂は接着性が強く脆性が低いので、耐磨耗性に非常に優れた性質を持ち、被覆膜削れや膜剥がれといった劣化が発生しづらいので、被覆層を安定的に維持することが可能であるとともに、強い接着性により導電性粒子など被覆層中に含有する粒子を強固に保持することができる。特に、被覆層膜厚よりも大きな粒径を有する粒子の保持には強力な効果を発揮することができる。
本発明でいうアクリル樹脂とは、アクリル成分を有する樹脂全てを指し、特に限定するものではない。また、アクリル樹脂単体で用いることも可能であるが、架橋反応する他成分を少なくとも1つ以上同時に用いることも可能である。ここでいう架橋反応する他成分とは、例えばアミノ樹脂、酸性触媒などが挙げられるが、これに限るものではない。ここでいうアミノ樹脂とはグアナミン、メラミン樹脂等を指すが、これらに限るものではない。また、ここでいう酸性触媒とは、触媒作用を持つもの全てを用いることができる。例えば、完全アルキル化型、メチロール基型、イミノ基型、メチロール/イミノ基型等の反応性基を有するものであるが、これらに限るものではない。
さらに、少なくとも結着樹脂がアクリル樹脂及びシリコン樹脂であることで、改善効果が顕著である。これは、先にも記したが、アクリル樹脂は接着性が強く脆性が低いので耐磨耗性に非常に優れた性質を持つが、その反面、表面エネルギーが高いため、スペントし易いトナーとの組み合わせでは、トナー成分スペントが蓄積することによる帯電量低下など不具合が生じる場合がある。その場合、表面エネルギーが低いためトナー成分のスペントがし難く、膜削れが生じるためのスペント成分の蓄積が進み難い効果が得られるシリコン樹脂を併用することで、この問題を解消することができる。しかし、シリコン樹脂は接着性が弱く脆性が高いので、耐磨耗性が悪いという弱点も有するため、この2種の樹脂の性質をバランスよく得ることが重要であり、これによりスペントがし難く耐摩耗性も有する被覆膜を得ることが可能となる。
本発明におけるキャリア被覆層の結着樹脂量については、含有率が0.1重量%以上1.5重量%以下の範囲が好ましい。含有率が0.1重量%未満の場合、被覆膜が殆どない状態となるため、被覆膜の効果が充分に発揮できず好ましくない。一方、1.5重量%を超える場合、膜厚の増加とともに膜の削れ量が増加傾向にあるため好ましくないが、これに限るものではない。ここでいう結着樹脂の含有率とは、以下の式で示すものである。
Figure 0004234090
さらに、キャリア被覆層に含まれる導電性粒子の粒子径(D)と、該被覆層膜厚(h)が、1<[D/h]<10であることで、改善効果が顕著である。これは、該導電性粒子径(D)と該被覆樹脂膜厚(h)が1<[D/h]<10であることで、被覆膜に比べ粒子の方が凸となるので、現像剤を摩擦帯電させるための攪拌により、トナーとの摩擦あるいはキャリア同士の摩擦で、結着樹脂への強い衝撃を伴う接触を緩和することができる。これにより、帯電発生箇所である結着樹脂の膜削れも抑制することが可能となる。更に、キャリア表面に、被覆膜に比べ凸となる粒子が多数存在するため、キャリア同士の摩擦接触によりキャリア表面に付着したトナーのスペント成分を効率よく掻き落とすクリーニング効果も発揮し、トナースペントを防止することができる。[D/h]が1以下の場合、導電性粒子は結着樹脂中に埋もれてしまうため、効果が著しく低下し好ましくない。[D/h]が10以上の場合、該粒子と結着樹脂との接触面積が少ないため充分な拘束力が得られず、該粒子が容易に脱離してしまうため好ましくない。
さらに、1000(10 /4π・A/m)の強度の磁場における磁気モーメントが、40(Am /kg)以上90(Am /kg)以下であることで、改善効果が顕著である。これは、この範囲とすることで、キャリア粒子間の保持力が適正に保たれるので、キャリアまたは現像剤へのトナーの分散(混ざり)が素早く良好となるが、1KOeにおける磁気モーメントが40Am/kg未満の場合は、磁気モーメント不足によりキャリア付着が生じ好ましくない。一方、1KOeにおける磁気モーメントが90Am/kgを超える場合には、現像時に形成する現像剤の穂が硬くなり過ぎるため、画像細部の再現性が悪く精細な画像が得られないので好ましくない。
さらに、トナーがカラートナーであることで、改善効果が顕著である。これは、本発明のキャリアは、被覆層にカーボンブラックを含有していないので、膜削れ等に伴うカーボンブラックによる画像の色汚れを生じない。従って、色再現性が重要視されたカラー現像剤に非常に向いている。ここでいうカラートナーとは、一般的にカラー単色で用いられるカラートナーだけではなく、フルカラー用として用いられるイエロー、マゼンダ、シアン、レッド、グリーン、ブルーなどに加え、ブラックトナーも含まれる。
[トナー]
ここで、本発明でいうトナーについて詳しく説明することにする。本発明でいうトナーとは、モノクロトナー、カラートナー、フルカラートナーを問わず、一般的にいうトナー全てを含む。例えば、従来より用いられている混練粉砕型のトナーや、近年用いられるようになってきた多種の重合トナーなどが挙げられる。更に、離型剤を有するいわゆるオイルレストナーも用いることができるが、トナー母体粒子表面をフッ素処理しており、XPS(X線光電子分光)法によって検出される、前記フッ素含有化合物に依存したフッ素原子の含有率が2〜10原子個数%であればよい。一般的に、オイルレストナーは離型剤を含有するため、この離型剤がキャリア表面に移行するいわゆるスペントが生じやすいが、本発明のキャリアは耐スペント性が優れているため、長期にわたり良好な品質を維持できる。特にオイルレスフルカラートナーにおいては、結着樹脂が軟らかいため一般的にスペントし易いといわれるが、本発明のキャリアは非常に向いているといえる。
本発明のトナーに用いる結着樹脂としては、公知のものが使用できる。例えばポリスチレン、ポリ−p−スチレン、ポリビニルトルエン等のスチレン及びその置換体の単重合体、スチレン−p−クロルスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタアクリル酸共重合隊、スチレン−メタアクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタアクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタアクリル酸ブチル共重合体、スチレン−α−クロルメタアクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプロピル共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体等のスチレン系共重合体、ポリチメルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリエステル、ポリウレタン、エポキシ樹脂、ポリビニルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、フェノール樹脂、脂肪族又は芳香族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂などが単独あるいは混合して使用できる。
そして、圧力定着用結着樹脂としては、公知のものを混合して使用できる。例えば、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレンなどのポリオレフィン、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタクリル酸共重合体、エチレン−メタクリル酸エステル共重合体、エチレン−塩化ビニル共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、アイオノマー樹脂等のオレフィン共重合体、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体、ポリビニルピロリドン、メチルビニルエーテル−無水マレイン酸、マレイン酸変性フェノール樹脂、フェノール変性テルペン樹脂などが単独あるいは混合して使用でき、これらに限られるものではない。
さらに、本発明で用いるトナーには上記結着樹脂、着色剤、帯電制御剤の他に、定着助剤を含有することもできる。これにより、定着ロールにトナー固着防止用オイルを塗布しない定着システム、いわゆるオイルレスシステムにおいても使用できる。定着助剤としては、公知のものが使用できる。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、脂肪酸金属塩、脂肪酸エステル、パラフィンワックス、アミド系ワックス、多価アルコールワックス、シリコーンワニス、カルナウバワックス、エステルワックス等が使用でき、これらに限られるものではない。
本発明のカラートナー等のトナーに用いられる着色剤としては、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック各色のトナーを得ることが可能な公知の顔料や染料が使用でき、ここで挙げるものに限らない。例えば、黄色顔料としては、カドミウムイエロー、ミネラルファストイエロー、ニッケルチタンイエロー、ネーブルスイエロー、ナフトールイエローS、ハンザイエローG、ハンザイエロー10G、ベンジジンイエローGR、キノリンイエローレーキ、パーマネントイエローNCG、タートラジンレーキが挙げられる。
橙色顔料としては、モリブデンオレンジ、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、インダンスレンブリリアントオレンジRK、ベンジジンオレンジG、インダンスレンブリリアントオレンジGKが挙げられる。
赤色顔料としては、ベンガラ、カドミウムレッド、パーマネントレッド4R、リソールレッド、ピラゾロンレッド、ウォッチングレッドカルシウム塩、レーキレッドD、ブリリアントカーミン6B、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、アリザリンレーキ、ブリリアントカーミン3Bが挙げられる。
紫色顔料としては、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキが挙げられる。
青色顔料としては、コバルトブルー、アルカリブルー、ビクトリアブルーレーキ、フタロシアニンブルー、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー部分塩素化物、ファーストスカイブルー、インダンスレンブルーBCが挙げられる。
緑色顔料としては、クロムグリーン、酸化クロム、ピグメントグリーンB、マラカイトグリーンレーキ等が挙げられる。
黒色顔料としては、カーボンブラック、オイルファーネスブラック、チャンネルブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、アニリンブラック等のアジン系色素、金属塩アゾ色素、金属酸化物、複合金属酸化物が挙げられる。
また、これら着色剤は1種または2種以上を使用することができる。
本発明のカラートナー等のトナーには必要に応じ帯電制御剤をトナー中に含有させることができる。例えば、本発明のカラートナーは必要に応じ荷電制御剤をトナー中に含有させることができる。例えば、ニグロシン、炭素数2〜16のアルキル基を含むアジン系染料(特公昭42−1627号公報)、塩基性染料(例えばC.I.Basic Yello 2(C.I.41000)、C.I.Basic Yello 3、C.I.Basic Red 1(C.I.45160)、C.I.BasicRed 9(C.I.42500)、C.I.Basic Violet 1(C.I.42535)、C.I.Basic Violet 3(C.I.42555)、C.I.Basic Violet 10(C.I.45170)、C.I.Basic Violet 14(C.I.42510)、C.I.Basic Blue 1(C.I.42025)、C.I.Basic Blue 3(C.I.51005)、C.I.Basic Blue 5(C.I.42140)、C.I.Basic Blue 7(C.I.42595)、C.I.Basic Blue 9(C.I.52015)、C.I.Basic Blue 24(C.I.52030)、C.I.Basic Blue25(C.I.52025)、C.I.Basic Blue 26(C.I.44045)、C.I.Basic Green 1(C.I.42040)、C.I.Basic Green 4(C.I.42000)など、これらの塩基性染料のレーキ顔料、C.I.Solvent Black 8(C.I.26150)、ベンゾイルメチルヘキサデシルアンモニウムクロライド、デシルトリメチルクロライド等の4級アンモニウム塩、或いはジブチル又はジオクチルなどのジアルキルスズ化合物、ジアルキルスズボレート化合物、グアニジン誘導体、アミノ基を含有するビニル系ポリマー、アミノ基を含有する縮合系ポリマー等のポリアミン樹脂、特公昭41−20153号公報、特公昭43−27596号公報、特公昭44−6397号公報、特公昭45−26478号公報に記載されているモノアゾ染料の金属錯塩、特公昭55−42752号公報、特公昭59−7385号公報に記載されているサルチル酸、ジアルキルサルチル酸、ナフトエ酸、ジカルボン酸のZn、Al、Co、Cr、Fe等の金属錯体、スルホン化した銅フタロシアニン顔料、有機ホウ素塩類、含フッ素四級アンモニウム塩、カリックスアレン系化合物等が挙げられる。ブラック以外のカラートナーは、当然目的の色を損なう荷電制御剤の使用は避けるべきであり、白色のサリチル酸誘導体の金属塩等が好適に使用される。
本発明では、トナー母体粒子表面をフッ素含有化合物を用いて処理を施す。本発明トナーに用いるフッ素系化合物としては、フッ素原子を含む化合物であれば、有機、無機化合物いずれも使用可能で、フッ素原子を含むこと以外は特に限定されない。その中でも一般式(I)の化合物がより好ましい。
Figure 0004234090
(式中、Xは−SO−または−CO−であり、R、R、R、およびRは、独立に水素原子、炭素原子数1〜10のアルキル基、およびアリール基より成る群から選ばれる基であり、Yはヨウ素原子、臭素原子または塩素原子であり、mは1〜10、nは1〜10の整数)
また、前記一般式(I)で示される含フッ素4級アンモニウム塩に含金属アゾ染料を併用すると帯電制御的には好ましい。
前記一般式(I)の化合物の代表的な具体例としては、以下のようなフッ素系化合物(1)〜(27)が挙げられ、すべて白色または淡黄色を示している。またYはヨウ素がより好ましい。
Figure 0004234090
Figure 0004234090
Figure 0004234090
上記の中でも特に、N.N.N.−トリメチル−[3−(4−ペルフルオロノネニルオキシベンズアミド)プロピル]アンモニウム=ヨージドが、帯電付与能力の点でより好ましい。また前記前記化合物及び、他のフッ素系化合物との混合物もより好ましい。
フッ素化合物をトナーに処理する方法として、無機微粒子添加前の母体トナーをフッ素化合物を分散させた水系溶媒(界面活性剤を含んだ水も好ましい)に分散させ、トナー表面にフッ素化合物を付着させた後、溶媒を除去、乾燥させてトナー母体を得ることができるが、この方法に限定されない。
外添剤については、シリカや酸化チタン、アルミナ、炭化珪素、窒化珪素、窒化ホウ素等の無機微粒子や樹脂微粒子を母体トナー粒子に外添することにより転写性、耐久性をさらに向上させている。転写性や耐久性を低下させるワックスをこれらの外添剤で覆い隠すこととトナー表面が微粒子で覆われることによる接触面積が低下することによりこの効果が得られる。これらの無機微粒子はその表面が疎水化処理されていることが好ましく、疎水化処理されたシリカや酸化チタン、といった金属酸化物微粒子が好適に用いられる。樹脂微粒子としては、ソープフリー乳化重合法により得られた平均粒径0.05〜1μm程度のポリメチルメタクリレートやポリスチレン微粒子が好適に用いられる。
さらに、疎水化処理されたシリカ及び疎水化処理された酸化チタンを併用し、疎水化処理されたシリカの外添量より疎水化処理された酸化チタンの外添量を多くすることにより湿度に対する帯電の安定性にも優れたトナーとすることができる。上記の無機微粒子と併用して、比表面積20〜50m/gのシリカや平均粒径がトナーの平均粒径の1/100〜1/8である樹脂微粒子のように従来用いられていた外添剤より大きな粒径の外添剤をトナーに外添することにより耐久性を向上させることができる。これはトナーが現像装置内でキャリアと混合・攪拌され帯電し現像に供される過程でトナーに外添された金属酸化物微粒子は母体トナー粒子に埋め込まれていく傾向にあるが、これらの金属酸化物微粒子より大きな粒径の外添剤をトナーに外添することにより金属酸化物微粒子が埋め込まれることを抑制することができるためである。上記した無機微粒子や樹脂微粒子はトナー中に含有(内添)させることにより外添した場合より効果は減少するが転写性や耐久性を向上させる効果が得られるとともにトナーの粉砕性を向上させることができる。また、外添と内添を併用することにより外添した微粒子が埋め込まれることを抑制することができるため優れた転写性が安定して得られるとともに耐久性も向上する。
なお、ここで用いる疎水化処理剤の代表例としては以下のものが挙げられる。ジメチルジクロルシラン、トリメチルクロルシラン、メチルトリクロルシラン、アリルジメチルジクロルシラン、アリルフェニルジクロルシラン、ベンジルジメチルクロルシラン、ブロムメチルジメチルクロルシラン、α−クロルエチルトリクロルシラン、p−クロルエチルトリクロルシラン、クロルメチルジメチルクロルシラン、クロルメチルトリクロルシラン、p−クロルフェニルトリクロルシラン、3−クロルプロピルトリクロルシラン、3−クロルプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルメトキシシラン、ビニル−トリス(β−メトキシエトキシ)シラン、γ−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ジビニルジクロルシラン、ジメチルビニルクロルシラン、オクチル−トリクロルシラン、デシル−トリクロルシラン、ノニル−トリクロルシラン、(4−t−プロピルフェニル)−トリクロルシラン、(4−t−ブチルフェニル)−トリクロルシラン、ジベンチル−ジクロルシラン、ジヘキシル−ジクロルシラン、ジオクチル−ジクロルシラン、ジノニル−ジクロルシラン、ジデシル−ジクロルシラン、ジドデシル−ジクロルシラン、ジヘキサデシル−ジクロルシラン、(4−t−ブチルフェニル)−オクチル−ジクロルシラン、ジオクチル−ジクロルシラン、ジデセニル−ジクロルシラン、ジノネニル−ジクロルシラン、ジ−2−エチルヘキシル−ジクロルシラン、ジ−3,3−ジメチルベンチル−ジクロルシラン、トリヘキシル−クロルシラン、トリオクチル−クロルシラン、トリデシル−クロルシラン、ジオクチル−メチル−クロルシラン、オクチル−ジメチル−クロルシラン、(4−t−プロピルフェニル)−ジエチル−クロルシラン、オクチルトリメトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン、ヘキサエチルジシラザン、ジエチルテトラメチルジシラザン、ヘキサフェニルジシラザン、ヘキサトリルジシラザン等。この他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も使用可能である。この他、クリーニング性の向上等を目的とした外添剤として、脂肪酸金属塩やポリフッ化ビニリデンの微粒子等の滑剤等も併用可能である。
本発明でいうキャリアの芯材としては、電子写真用二成分キャリアとして公知のもの、例えば、フェライト、Cu−Znフェライト、Mnフェライト、Mn−Mgフェライト、Mn−Mg−Srフェライト、マグネタイト、鉄、ニッケル等キャリアの用途、使用目的に合わせ適宜選択して用いればよく、例に限るものではない。
本発明のトナー製造法は粉砕法、重合法など従来公知の方法が適用できる。例えば粉砕法の場合、トナーを混練する装置としては、バッチ式の2本ロール、バンバリーミキサーや連続式の2軸押出し機、例えば神戸製鋼所社製KTK型2軸押出し機、東芝機械社製TEM型2軸押出し機、KCK社製2軸押出し機、池貝鉄工社製PCM型2軸押出し機、栗本鉄工所社製KEX型2軸押出し機や、連続式の1軸混練機、例えばブッス社製コ・ニーダ等が好適に用いられる。以上により得られた溶融混練物は冷却した後粉砕されるが、粉砕は、例えば、ハンマーミルやロートプレックス等を用いて粗粉砕し、更にジェット気流を用いた微粉砕機や機械式の微粉砕機などを使用することができる。粉砕は、平均粒径が3〜15μmになるように行なうのが望ましい。さらに、粉砕物は風力式分級機等により、5〜20μmに粒度調整されることが好ましい。次いで、外添剤の母体トナーへ外添が行なわれるが、母体トナーと外添剤をミキサー類を用い混合・攪拌することにより外添剤が解砕されながらトナー表面に被覆される。このとき、無機微粒子や樹脂微粒子等の外添剤が均一にかつ強固に母体トナーに付着させることが耐久性の点で重要である。以上はあくまでも例でありこれに限るものではない。
[画像形成装置、プロセスカートリッジ]
図1に本発明の現像剤を有するプロセスカートリッジを有する画像形成装置の概略構成を示す。図1において、図はプロセスカートリッジ全体を示し、像担持体の典型例としての感光体、帯電手段、現像手段及びクリーニング手段を備えている。
本発明おいては、上述の像担持体(感光体)、帯電手段、現像手段、及びクリーニング手段等の構成要素のうち、本発明の現像剤を用いる現像手段と、他の単数又は複数の手段とをプロセスカートリッジとして一体に結合して構成し、このプロセスカートリッジを複写機やプリンタ等の画像形成装置本体に対して着脱可能に構成する。
本発明の現像剤を用いる現像手段を有するプロセスカートリッジを搭載する画像形成装置は、図2に示されるように、像担持体(感光体)が所定の周速度で回転駆動される。感光体は回転過程において、帯電手段によりその周面に正または負の所定電位の均一耐電を受け、次いで、スリット露光やレーザービーム走査露光等の像露光手段からの画像露光光を受け、こうして感光体の周面に静電潜像が順次形成され、形成された静電潜像は、次いで現像手段によりトナー現像され、現像されたトナー像は、給紙部から感光体と転写手段との間に感光体の回転と同期されて給送された転写材に、転写手段により順次転写されていく。像転写を受けた転写材は感光体面から分離されて像定着手段へ導入されて像定着され、複写物(コピー)として装置外へプリントアウトされる。像転写後の感光体表面は、クリーニング手段によって転写残りトナーの除去を受けて清浄面化され、さらに除電された後、繰り返し画像形成に使用される。
次に、実施例および比較例をあげて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお部は重量基準である。
(実施例1)
[導電微粒子]
酸化アルミニウム(平均一次粒径0.40μm、真比重3.9)200gを水2.5リットルに分散させて水懸濁液とした。この懸濁液を80に加温保持した。別途用意した塩化第二スズ(SnCl・5HO)25gを2N塩酸200ミリリットルに溶かした溶液と12重量%アンモニア水とを、懸濁液のpHを7〜8に保持するように添加した。引き続き別途用意した塩化インジウム(InCl)75gおよび塩化第二スズ(SnCl・5HO)10gを2N塩酸800ミリリットルに溶かした溶液と12重量%アンモニア水とを懸濁液のpHを7〜8に保持するように滴下した。滴下終了後、処理懸濁液を濾過、洗浄し、得られた処理顔料のケーキを120℃で乾燥した。
次いで、得られた乾燥粉末を窒素ガス気流中(1リットル/分)で500℃にて1.5時間熱処理した。得られた焼成物を粉砕し、この粉砕物を70℃に加温したヘンシェルミキサーにて、攪拌しながら4重量%のγ−メルカプトプロピルトリメトキシシランを添加処理をする。さらに処理品は100℃で1時間の加熱処理を行ない目的とする白色導電性粉末Aを得た。
[キャリア被覆層]
・シリコン樹脂溶液[固形分23重量%(SR2410:
東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)] 132.2重量部
・アミノシラン[固形分100重量%(SH6020:
東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)] 0.66重量部
・導電性粒子A[基体:アルミナ、表面処理;
下層=二酸化スズ/上層=二酸化スズを含む酸化インジウム、
粒径:0.40μm、粒子粉体比抵抗:3.7Ω・cm]31重量部
・無機酸化微粒子A
酸化アルミニウム 粒径:0.37μm、真比重:3.9 45重量部
・トルエン 300重量部
をホモミキサーで10分間分散し、シリコン樹脂被覆膜形成溶液を得た。芯材として平均粒径;35μm焼成フェライト粉(真比重5.5)5000重量部を用い、上記被覆膜形成溶液を芯材表面に膜厚0.15μmになるように、スピラコーター(岡田精工社製)によりコーター内温度40℃で塗布し乾燥した。得られたキャリアを電気炉中にて240℃で1時間放置して焼成した。冷却後フェライト粉バルクを目開き63μmの篩を用いて解砕し、D/h:2.3、体積固有抵抗:13.9[Log(Ω・cm)]、磁化:68Am/kgの[キャリア1]を得た。このときの樹脂被覆層中に含まれる導電性粒子および無機酸化粒子は芯材に対して被覆率が46%であった。
[キャリア]
芯材の平均粒径測定については、マイクロトラック粒度分析計(日機装株式会社)のSRAタイプを使用し、0.7μm以上、125μm以下のレンジ設定で行なったものを用いた。
結着樹脂膜厚測定は、透過型電子顕微鏡にてキャリア断面を観察することにより、キャリア表面を覆う被覆膜を観察することができるため、その膜厚の平均値をもって膜厚とした。
磁化測定は、東英工業(株)製VSM−P7−15を用い、下記の方法により測定したものである。試料約0.15gを秤量し、内径2.4mmφ、高さ8.5mmのセルに試料を充填し、1000エルステット(Oe)の磁場下で測定した値。
[トナー1]
無機微粒子の製造例
コア用原料の液状SiClを液体原料供給装置を用いてキャリアガスとしてArガスを流量300SCCM(毎分標準体積流量(CC))で吹き込み、流量250SCCMのSiCl蒸気を、Hガス20SLM(毎分標準体積流量(L))、Oガス20SLMと共にコア用バーナーに送り火炎加水分解、融合させてSiO微粒子を生成させた。この微粒子を所定の一次粒子径になるまで成長させ、得られた微粒子をヘキサメチルジシラザンにより疎水化処理を行ない、平均一次粒子径が5nmの[無機微粒子1]を得た。
有機微粒子エマルションの合成
撹拌棒および温度計をセットした反応容器に、水683部、メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩(エレミノールRS−30、三洋化成工業製)11部、スチレン80部、メタクリル酸83部、アクリル酸ブチル110部、チオグリコール酸ブチル12部、過硫酸アンモニウム1部を仕込み、400回転/分で15分間撹拌したところ、白色の乳濁液が得られた。加熱して、系内温度75℃まで昇温し5時間反応させた。さらに、1%過硫酸アンモニウム水溶液30部加え、75℃で5時間熟成してビニル系樹脂(スチレン−メタクリル酸−アクリル酸ブチル−メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩の共重合体)の水性分散液を得た。これを、[微粒子分散液1]とする。該[微粒子分散液1]をレーザー回折式粒度分布測定器(LA−920 島津製)で測定した体積平均粒径は、120nmであった。[微粒子分散液1]の一部を乾燥して樹脂分を単離した。該樹脂分のTgは42℃であり、重量平均分子量は3万であった。
水相の調製
水990部、[微粒子分散液1]65部、ドデシルジフェニルェーテルジスルホン酸ナトリウムの48.5%水溶液(エレミノール MON−7):三洋化成工業製)37部、酢酸エチル90部を混合撹拌し、乳白色の液体を得た。これを[水相1]とする。
低分子ポリエステルの合成
冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物229部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド3モル付加物529部、テレフタル酸208部、アジピン酸46部およびジブチルチンオキサイド2部を入れ、常圧で230℃で8時間反応し、さらに10〜15mmHgの減圧で5時聞反応した後、反応容器に無水トリメリット酸44部を入れ、180℃、常圧で2時間反応し、[低分子ポリエステル1]を得た。[低分子ポリエステル1]は、数平均分子量2500、重量平均分子量6700、Tg43℃、酸価25であった。
中間体ポリエステルの合成
冷却管、撹拌機および窒索導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物682部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物81部、テレフタル酸283部、無水トリメリット酸22部およびジブチルチンオキサイド2部を入れ、常圧で230℃で8時間反応し、さらに10〜15mmHgの減圧で5時間反応し[中間体ポリエステル1]を得た。[中間体ポリエステル1]は、数平均分子量2100、重量平均分子量9500、Tg55℃、酸価0.5、水酸基価51であった。
少なくとも活性水素基を有する化合物と反応可能な変性されたポリエステル系樹脂(プレポリマー1という)の合成
冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応容器中に、前記[中間体ポリエステル1]410部、イソホロンジイソシアネート89部、酢酸エチル500部を入れ100℃で5時間反応し、[プレポリマー1]を得た。[プレポリマー1]の遊離イソシアネート重量%は、1.53%であった。
ケチミンの合成
撹拌棒および温度計をセットした反応容器に、イソホロンジアミン170部とメチルエチルケトン75部を仕込み、50℃で5時間反応を行ない、[ケチミン化合物1]を得た。[ケチミン化合物1]のアミン価は418であった。
マスターバッチの合成
水1200部、カーボンブラック(キャボット社製、リーガル400R)40部、ポリエステル樹脂(三洋化成製、RS801)60部を、さらには水30部を加え、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)で混合し、混合物を2本ロールを用いて150℃で30分混練後、圧延冷却しパルペライザーで粉砕、[マスターバッチ1]を得た。
油相、すなわち無機微粒子を含有するトナー組成物の作製
撹拌棒および温度計をセットした容器に、前記[低分子ポリエステル1]400部、カルナバワックス110部、酢酸エチル947部を仕込み、撹拌下80℃に昇温し、80℃のまま5時間保持した後、1時問で30℃に冷却した。次いで容器に[マスターバッチ1]500部、酢酸エチル500部を仕込み、1時間混合し[原料溶解液1]を得た。
[原料溶解液1]1324部を容器に移し、ビーズミル(ウルトラビスコミル、アイメックス社製)を用いて、送液速度1Kg/hr、ディスク周速度6m/秒、0.5mmジルコニアビーズを80体積%充填、3パスの条件で、ワックスの分散を行なった。次いで、[低分子ポリエステル1]の65%酢酸エチル溶液1324部、前記の[無機微粒子1]34部を加え、上記条件のビーズミルで1パスし、[顔料・ワックス分散液1]を得た。[顔料・ワックス分散液1]の固形分濃度(130℃、30分)は50%であった。
乳化
[顔料・ワックス分散液1]648部、[プレポリマー1]を154部、[ケチミン化合物1]8.5部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化製)で5,000rpmで1分間混合した後、容器に[水相1]1200部を加え、TKホモミキサーで、回転数10000rpmで20分間混合し[乳化スラリー1]を得た。
すなわち、樹脂微粒子を含む水系媒体中で分散させると共に伸長反応が行なわれる。
脱溶剤
撹拌機および温度計をセットした容器に、[乳化スラリー1]を投入し、30℃で8時間脱溶剤した後、45℃で4時間熟成を行ない、[分散スラリー1]を得た。
洗浄・乾燥・フッ素処理
[分散スラリー1]100部を減圧濾過した後、
(1):濾過ケーキにイオン交換水100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後濾過した。
(2):(1)の濾過ケーキに10%水酸化ナトリウム水溶液100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで30分間)した後、減圧濾過した。
(3):(2)の濾過ケーキに10%塩酸100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後濾過した。
(4):(3)の濾過ケーキにイオン交換水300部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後濾過する操作を2回行ない、ケーキ状物を得た。これを、[濾過ケーキ1]とする。
[濾過ケーキ1]を循風乾燥機にて45℃で48時間乾燥した。
その後、水90部に対して[濾過ケーキ1]15部を加えて、これにフッ素化合物(上記例示化合物2)を0.0005部分散させることで、トナー粒子表面にフッ素化合物(2)を付着させた後、循風乾燥機にて45℃で48時間乾燥した。その後目開き75μmメッシュで篩い、トナー母体粒子を得た。これを、[トナー母体粒子1]とする。
外添剤処理
上記で得られた[トナー母体粒子1]100部に対して、外添剤として疎水性シリカ0.7部と、疎水化酸化チタン0.3部をヘンシェルミキサーにて混合処理し、トナーを得た。これを、[トナー1]とする。このときのフッ素原子の含有率は2.2原子個数%であった。
こうして得た[トナー1]7部と[キャリア1]93部を混合攪拌し、トナー濃度7重量%の現像剤を得、色汚れ、キャリア付着、エッジ効果、画像の精細性、耐久性(帯電低下量、抵抗変化量)を評価した。結果を表3に示す。
以下に実施例における評価の方法及び条件を示す。
[キャリア付着]
市販のデジタルフルカラープリンター(リコー社製IPSiO CX8200)改造機に現像剤をセットし、地肌ポテンシャルを150Vに固定し、無画像チャートを現像した感光体表面に付着しているキャリア個数をルーペ観察により5視野カウントし、その平均の100cm当たりのキャリア付着個数をもってキャリア付着量とした。評価は、◎:20個以下、○:21個以上60個以下、△:61個以上80個以下、×:81個以上とし、◎○△を合格とし×を不合格とした。
[エッジ効果]
市販のデジタルフルカラープリンター(リコー社製IPSiO CX8200)改造機に現像剤をセットし、大面積の画像を有するテストパターンを出力する。こうして得た画像パターン中央部の画像濃度の薄さ具合と、端部の濃さ具合の差を次のようにランクわけした。差がないものを◎、若干差があるものを○、差はあるが許容できるものを△、許容できないレベルまで差が生じているものを×とし、◎○△を合格とし×を不合格とした。
[画像の精細性]
画像の精細性については、文字画像部の再現性によって評価した。評価方法は、市販のデジタルフルカラープリンター(リコー社製IPSiO CX 8200)改造機に現像剤をセットし、画像面積5%の文字チャート(1文字の大きさ;2mm×2mm程度)を出力し、その文字再現性を画像により評価し、次のようにランク分けした。◎:非常に良好、○:良好、△:許容、×:実用上使用できないレベル、◎○△を合格とし×を不合格とした。
[耐久性]
市販のデジタルフルカラープリンター(リコー社製IPSiO CX 8200)改造機に現像剤をセットし、単色による100,000枚のランニング評価を行なった。そして、このランニングを終えたキャリアの帯電低下量、抵抗低下量をもって判断した。
キャリアへの添加剤スペントは、以下の方法で測定することができる。サンプリングした現像剤からトナーをエジェクトし、コート層を溶解しない溶媒にて完全洗浄し、得られたキャリアを計測する。(株)RIGAKU社製のZSX−100Eを用いて測定した。
ここでいう帯電量低下量とは、初期のキャリア95重量%に対しトナー5重量%の割合で混合し摩擦帯電させたサンプルを、一般的なブローオフ法[東芝ケミカル(株)製:TB−200]にて測定した帯電量(Q1)から、ランニング後の現像剤中のトナーを前記ブローオフ装置にて除去し得たキャリアを、前記方法と同様の方法で測定した帯電量(Q2)を差し引いた量のことをいい、目標値は10.0(μc/g)以内である。
ここでいう抵抗変化量とは、初期のキャリアを抵抗計測平行電極:ギャップ2mmの電極間に投入し、DC250Vを印加し30sec後の抵抗値をハイレジスト計で計測した値を体積抵抗率に変換した値(R1)から、ランニング後の現像剤中のトナーを前記ブローオフ装置にて除去し得たキャリアを、前記抵抗測定方法と同様の方法で測定した値(R2)を差し引いた量のことをいい、目標値は絶対値で3.0[Log(Ω・cm)]以内である。また、抵抗変化の原因は、キャリアの結着樹脂膜の削れ、トナー成分のスペント、キャリア被覆膜中の大粒子脱離などであるため、これらを減らすことで、抵抗変化量を抑えることができる。
(実施例2)
[トナー2]
有機微粒子エマルションの合成
撹拌棒および温度計をセットした反応容器に、水683部、メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩(エレミノールRS−30、三洋化成工業製)11部、スチレン68部、メタクリル酸93部、アクリル酸ブチル115部、過硫酸アンモニウム1部を仕込み、400回転/分で15分間撹拌したところ、白色の乳濁液が得られた。加熱して、系内温度75℃まで昇温し5時間反応させた。さらに、1%過硫酸アンモニウム水溶液30部加え、75℃で5時間熟成してビニル系樹脂(スチレン−メタクリル酸−アクリル酸ブチル−メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩の共重合体)の水性分散液[微粒子分散液2]を得た。[微粒子分散液2]をLA−920で測定した体積平均粒径は、90nmであった。[微粒子分散液2]の一部を乾燥して樹脂分を単離した。該樹脂分のTgは56℃であり、重量平均分子量は15万であった。
[トナー2]の作成
トナー1での[微粒子分散液1]の代わりに[微粒子分散液2]を使用した以外はトナー1と同様の工程でトナーを[濾過ケーキ2]を得た。その後、水90部に対して[濾過ケーキ2]15部を加えて、これにフッ素化合物(上記例示化合物2)を0.002部分散させることで、トナー粒子表面にフッ素化合物(2)を付着させた後、循風乾燥機にて45℃で48時間乾燥した。その後目開き75μmメッシュで篩い、トナー母体粒子を得た。これにトナー1同様の外添剤処理を行ない、[トナー2]を得た。このときのフッ素原子の含有率は7.6原子個数%であった。
[導電微粒子]
酸化アルミニウム(平均一次粒径0.40μm、真比重3.9)200gを水2.5リットルに分散させて水懸濁液とした。この懸濁液を80℃に加温保持した。別途用意した塩化第二スズ(SnCl・5HO)25gを2N塩酸200ミリリットルに溶かした溶液と12重量%アンモニア水とを、懸濁液のpHを7〜8に保持するように添加した。引き続き別途用意した塩化インジウム(InCl)75gおよび塩化第二スズ(SnCl・5HO)10gを2N塩酸800ミリリットルに溶かした溶液と12重量%アンモニア水とを懸濁液のpHを7〜8に保持するように滴下した。滴下終了後、処理懸濁液を濾過、洗浄し、得られた処理顔料のケーキを120℃で乾燥した。
次いで、得られた乾燥粉末を窒素ガス気流中(1リットル/分)で500℃にて1.5時間熱処理した。得られた焼成物を粉砕し、この粉砕物を70℃に加温したヘンシェルミキサーにて、攪拌しながら3.5重量%のγ−アミノプロピルトリエトキシシランを添加処理をする。さらに処理品は100℃で1時間の加熱処理を行ない目的とする白色導電性粉末Bを得た。
・シリコン樹脂溶液[固形分23重量%(SR2410:
東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)] 132.2重量部
・アミノシラン[固形分100重量%(SH6020:
東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)] 0.66重量部
・導電性粒子B[粒径:0.40μm、粒子粉体比抵抗:4.7Ω・cm] 57重量部
・無機酸化微粒子A
酸化アルミニウム 粒径:0.37μm、真比重3.9 35重量部
・トルエン 300重量部
をホモミキサーで10分間分散し、シリコン樹脂被覆膜形成溶液を得た。芯材として平均粒径;35μm焼成フェライト粉(真比重5.5)5000重量部を用い、上記被覆膜形成溶液を芯材表面に膜厚0.15μmになるように、スピラコーター(岡田精工社製)によりコーター内温度40℃で塗布し乾燥した。得られたキャリアを電気炉中にて240℃で1時間放置して焼成した。冷却後フェライト粉バルクを目開き63μmの篩を用いて解砕し、粒子含有率:50重量%、D/h:2.3、体積固有抵抗:12.1[Log(Ω・cm)]、磁化:68Am/kgの[キャリア2]を得た。このときの樹脂被覆層中に含まれる導電性粒子および無機酸化粒子は芯材に対して被覆率が57%であった。こうして得た[キャリア2]と[トナー2]を、実施例1と同様の方法により現像剤化し評価を行なった。結果を表3に示す。
(実施例3)
被覆層処方が以下に記す、アクリル樹脂系とシリコン樹脂系の混合系に変更した以外は実施例2と同様にして、D/h:2.3、体積固有抵抗:12.5[Log(Ω・cm)]、磁化:68Am/kgの[キャリア3]を得た。このときの樹脂被覆層中に含まれる導電性粒子および無機酸化粒子は芯材に対して被覆率が63%であった。
・アクリル樹脂溶液(固形分50重量%) 39.7重量部
・グアナミン溶液(固形分70重量%) 12.4重量部
・酸性触媒(固形分40重量%) 0.22重量部
・シリコン樹脂溶液[固形分20重量%(SR2410:
東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)] 185.8重量部
・アミノシラン[固形分100重量%(SH6020:
東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)] 0.42重量部
・導電性粒子B[実施例2と同じ粒径:0.40μm、
粒子粉体比抵抗:3.7Ω・cm] 66重量部
・無機酸化微粒子A
酸化アルミニウム 粒径:0.37μm、真比重3.9 35重量部
・トルエン 800重量部
こうして得た[キャリア3]と[トナー1]を、実施例1と同様の方法により現像剤化し評価を行なった。結果を表3に示す。
(実施例4)
実施例3において、導電性粒子の基体を酸化チタンに変更したこと以外は実施例3と同様にして、D/h:2.3、体積固有抵抗:11.9[Log(Ω・cm)]、磁化:68Am/kgの[キャリア4]を得た。
導電性粒子物性[実施例1の基体を平均一次粒子径0.39μmの酸化チタンに変更
カーボン量:0.29重量%、粒子粉体比抵抗:4.0Ω・cm、真比重:4.2]
こうして得た[キャリア4]と[トナー1]を、実施例1と同様の方法により現像剤化し、評価を行なった。結果を表3に示す。このときの樹脂被覆層中に含まれる導電性粒子および無機酸化粒子は芯材に対して被覆率が59%であった。
(実施例5)
実施例1において、キャリアの体積固有抵抗が10.9(Ω・cm)に変更になったこと以外は実施例1と同様にして、D/h:2.3、磁化:68Am/kgの[キャリア5]を得た。体積固有抵抗を下げるために、導電性粒子を以下のものに変更した。
導電性粒子物性[基体:アルミナ、真比重3.9
表面処理;下層=二酸化スズ/上層=二酸化スズを含む酸化インジウム、
粒径:0.39μm、カーボン量:0.33重量%、
粉体比抵抗:1.6Ω・cm]
こうして得た[キャリア5]と[トナー1]を、実施例2と同様の方法により現像剤化し、評価を行なった。結果を表2示す。このときの樹脂被覆層中に含まれる導電性粒子および無機酸化粒子は芯材に対して被覆率が48%であった。
(実施例6)
実施例3において、キャリアの重量平均粒径が18μm(真比重5.7)、微粒子添加量を変更した以外は同様にして、D/h:2.3、体積固有抵抗:12.7[Log(Ω・cm)]、磁化:66Am/kgの[キャリア6]を得た。
・アクリル樹脂溶液(固形分50重量%) 39.7重量部
・グアナミン溶液(固形分70重量%) 12.4重量部
・酸性触媒(固形分40重量%) 0.22重量部
・シリコン樹脂溶液[固形分20重量%(SR2410:
東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)] 185.8重量部
・アミノシラン[固形分100重量%(SH6020:
東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)] 0.42重量部
・導電性粒子B[粒径:0.40μm(真比重3.9)
粒子粉体比抵抗:3.7Ω・cm] 86重量部
・無機酸化微粒子A
酸化アルミニウム 粒径:0.37μm、真比重3.9 46重量部
・トルエン 800重量部
こうして得た[キャリア6]と[トナー1]を、実施例1と同様の方法により現像剤化し、評価を行なった。結果を表3に示す。このときの樹脂被覆層中に含まれる導電性粒子および無機酸化粒子は芯材に対して被覆率が45%であった。
(実施例7)
実施例3において、キャリアの重量平均粒径が71μm(真比重5.3)、微粒子添加量を変更した以外は同様にして、D/h:2.3、体積固有抵抗:12.5[Log(Ω・cm)]、磁化:69Am/kgの[キャリア7]を得た。
・アクリル樹脂溶液(固形分50重量%) 39.7重量部
・グアナミン溶液(固形分70重量%) 12.4重量部
・酸性触媒(固形分40重量%) 0.22重量部
・シリコン樹脂溶液[固形分20重量%(SR2410:
東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)] 185.8重量部
・アミノシラン[固形分100重量%(SH6020:
東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)] 0.42重量部
・導電性粒子B[実施例2と同じ粒径:0.40μm(真比重3.9)
粒子粉体比抵抗:3.7Ω・cm] 46重量部
・無機酸化微粒子A
酸化アルミニウム 粒径:0.37μm、真比重3.9 26重量部
・トルエン 800重量部
こうして得た[キャリア7]と[トナー1]を、実施例1と同様の方法により現像剤化し、評価を行なった。結果を表3に示す。このときの樹脂被覆層中に含まれる導電性粒子および無機酸化粒子は芯材に対して被覆率が89%であった。
(実施例8)
実施例3において、基体である酸化アルミニウム(真比重:4.2)の平均一次粒径を0.15μm、微粒子添加量を変更した以外は同様にして、D/h:0.8、体積固有抵抗:12.0[Log(Ω・cm)]、磁化:68Am/kgの[キャリア8]を得た。
・アクリル樹脂溶液(固形分50重量%) 39.7重量部
・グアナミン溶液(固形分70重量%) 12.4重量部
・酸性触媒(固形分40重量%) 0.22重量部
・シリコン樹脂溶液[固形分20重量%(SR2410:
東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)] 185.8重量部
・アミノシラン[固形分100重量%(SH6020:
東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)] 0.42重量部
・導電性粒子[基体:アルミナ、表面処理;
下層=二酸化スズ/上層=二酸化スズを含む酸化インジウム、
粒径:0.15μm、カーボン量:0.15重量%、
粉体比抵抗:2.4Ω・cm] 36重量部
・無機酸化微粒子
酸化アルミニウム 粒径:0.15μm、真比重4.2 16重量部
・トルエン 800重量部
こうして得た[キャリア8]と[トナー1]、実施例1と同様の方法により現像剤化し、評価を行なった。結果を表3に示す。このときの樹脂被覆層中に含まれる導電性粒子および無機酸化粒子は芯材に対して被覆率が79%であった。
(実施例9)
実施例3において、磁化の低い35μm焼成フェライト(真比重5.4)を用い、磁化が35Am/kgに変更になった以外は同様にして、粒子含有率:50重量%、D/h:2.3、体積固有抵抗:13.9[Log(Ω・cm)]の[キャリア9]を得た。こうして得た[キャリア9]と[トナー1]を、実施例1と同様の方法により現像剤化し、評価を行なった。結果を表2に示す。このときの樹脂被覆層中に含まれる導電性粒子および無機酸化粒子は芯材に対して被覆率が63%であった。
(実施例10)
実施例3において、磁化の高い35μm焼成フェライト(真比重5.5)を用い、磁化が93Am/kgに変更になった以外は同様にして、粒子含有率:50重量%、D/h:2.3、体積固有抵抗:10.9[Log(Ω・cm)]の[キャリア10]を得た。こうして得た[キャリア10]と[トナー1]を、実施例1と同様の方法により現像剤化し、評価を行なった。結果を表3に示す。このときの樹脂被覆層中に含まれる導電性粒子および無機酸化粒子は芯材に対して被覆率が63%であった。
(実施例11)
[導電微粒子]
酸化アルミニウム(平均一次粒径0.40μm、真比重3.9)200gを水2.5リットルに分散させて水懸濁液とした。この懸濁液を80℃に加温保持した。別途用意した塩化第二スズ(SnCl・5HO)22gを2N塩酸200ミリリットルに溶かした溶液と12重量%アンモニア水とを、懸濁液のpHを7〜8に保持するように添加した。引き続き別途用意した塩化インジウム(InCl)65gおよび塩化第二スズ(SnCl・5HO)8gを2N塩酸800ミリリットルに溶かした溶液と12重量%アンモニア水とを懸濁液のpHを7〜8に保持するように滴下した。滴下終了後、処理懸濁液を濾過、洗浄し、得られた処理顔料のケーキを120℃で乾燥した。
次いで、得られた乾燥粉末を窒素ガス気流中(1リットル/分)で500℃にて1.5時間熱処理した。得られた焼成物を粉砕し、この粉砕物を70℃に加温したヘンシェルミキサーにて、攪拌しながら3.5重量%のγ−アミノプロピルトリエトキシシランを添加処理をする。さらに処理品は100℃で1時間の加熱処理を行ない目的とする白色導電性粉末Cを得た。
実施例3において、導電性粒子のみ用いたこと以外は同様にして、D/h:2.3、体積固有抵抗:13.2[Log(Ω・cm)]の[キャリア11]を得た。
・導電性粒子C[粒径:0.40μm、カーボン量:0.31重量%
粒子粉体比抵抗:7.7Ω・cm] 78重量部
こうして得た[キャリア11]と[トナー1]を、実施例1と同様の方法により現像剤化し、評価を行なった。結果を表3示す。このときの樹脂被覆層中に含まれる導電性粒子および無機酸化粒子は芯材に対して被覆率が48%であった。
(比較例1)
[トナー3]
撹拌棒および温度計をセットした反応容器に、水683部、メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩(エレミノールRS−30、三洋化成工業製)11部、スチレン83部、メタクリル酸83部、アクリル酸ブチル110部、過硫酸アンモニウム1部を仕込み、400回転/分で15分間撹拌したところ、白色の乳濁液が得られた。加熱して、系内温度75℃まで昇温し5時間反応させた。さらに、1%過硫酸アンモニウム水溶液30部加え、75℃で5時間熟成してビニル系樹脂(スチレン−メタクリル酸−アクリル酸ブチル−メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩の共重合体)の水性分散液を得た。これを、[微粒子分散液3]とする。
該[微粒子分散液3]をレーザー回折式粒度分布測定器(LA−920 島津製)で測定した体積平均粒径は、105nmであった。[微粒子分散液3]の一部を乾燥して樹脂分を単離した。該樹脂分のTgは59℃であり、重量平均分子量は15万であった。
[トナー]の作成
実施例1での[微粒子分散液1]の代わりに[微粒子分散液3]を使用した以外は実施例1と同様の工程でトナーを[濾過ケーキ3]を得た。その後、水90部に対して[濾過ケーキ3]15部を加えて、これにフッ素化合物(上記例示化合物2)を0.01部分散させることで、トナー粒子表面にフッ素化合物(2)を付着させた後、循風乾燥機にて45℃で48時間乾燥した。その後目開き75μmメッシュで篩い、トナー母体粒子を得た。これに実施例1同様の外添剤処理を行ない、[トナー3]を得た。このときのフッ素原子の含有率は30.2原子個数%であった。
こうして得た[トナー3]と[キャリア1]を、実施例1と同様の方法により現像剤化し、評価を行なった。結果を表3示す。
(比較例2)
[トナー4]
イオン交換水709gに0.1M−NaPO水溶液451gを投入し60℃に加温した後、TKホモミキサーを用いて12,000rpmにて撹拌した。これに1.0M−CaCl水溶液68gを徐々に添加し、Ca(POを含む水系媒体を得た。スチレン170g、2−エチルヘキシルアクリレート30g、リーガル400R10g、パラフィンワックス(s.p.70℃)60g、ジ−tert−ブチルサリチル酸金属化合物5g、スチレン−メタクリル酸共重合体(Mw5万、酸価20mgKOH/g)10gをTK式ホモミキサーに投入、60℃に加温し、12,000rpmにて均一に溶解、分散した。これに、重合開始剤、2,2'−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)10gを溶解し、重合性単量体系を調製した。前記水系媒体中に上記重合性単量体系を投入し、60℃、N雰囲気下において、TKホモミキサーにて10,000rpmで20分間撹拌し、重合性単量体系を造粒した。その後、パドル撹拌翼で撹拌しつつ、60℃で3時間反応させた後、液温を80℃とし、10時間反応させた。
すなわち、有機溶媒相を用いることなく、重合反応終了後冷却し、塩酸を加えリン酸カルシウムを溶解させた後、濾過,水洗,乾燥をして、[トナー4]を得た。このときのフッ素原子の含有率は0.8原子個数%であった。
こうして得た[トナー4]と[キャリア1]を、実施例1と同様の方法により現像剤化し、評価を行なった。結果を表3示す。
(比較例3)
実施例11において、導電性微粒子添加量を78重量部から38重量部へと減量した以外は同様にして、D/h:2.3、体積固有抵抗:13.5[Log(Ω・cm)]、磁化:69Am/kgの[キャリア12]を得た。このときの樹脂被覆層中に含まれる導電性粒子および無機酸化粒子は芯材に対して被覆率が23%であった。こうして得た[キャリア12]と[トナー1]を、実施例1と同様の方法により現像剤化し、評価を行なった。結果を表3示す。
(比較例4)
実施例11において、導電性微粒子添加量を78重量部から170重量部へと増量した以外は同様にして、D/h:2.3、体積固有抵抗:10.5[Log(Ω・cm)]、磁化:69Am/kgの[キャリア13]を得た。このときの樹脂被覆層中に含まれる導電性粒子および無機酸化粒子は芯材に対して被覆率が105%であった。こうして得た[キャリア13]と[トナー1]を、実施例1と同様の方法により現像剤化し、評価を行なった。結果を表3示す。
Figure 0004234090
Figure 0004234090
表3より、本発明の範囲内である実施例1〜11については、エッジ効果、キャリア付着、精細性画像、帯電低下量、抵抗低下量の全ての評価項目において目標値の範囲内と良好な結果が得られた。
一方、フッ素原子が範囲外の比較例1および2では、ランニング30,000枚の時点で帯電低下量が20[μC/g]以上となり、トナー飛散がひどく、実用上使用できない結果となったため中止した。
さらに、被覆率が36%の比較例3では、抵抗および帯電低下が激しく実用上使用できない結果となった。被覆率が105%の比較例4では、導電性微粒子の脱離により抵抗低下が激しく、また、抵抗変動に伴う帯電低下も発生し、実用上使用できない結果となった。
本発明の現像剤を用いたプロセスカートリッジを有する画像形成装置の一例を示す図である。 本発明の現像剤を用いたプロセスカートリッジを有する画像形成装置の別の例を示す図である。
符号の説明
1 感光体ドラム
2 現像装置
3−3滞留現像剤
3a トナー
3b 磁性キャリア
4 現像スリーブ
5 マグネットローラ
6 ドクタブレード
7 現像剤収容ケース
7a プレドクター
8 トナーホッパー
8a トナー補給口
50 帯電ローラ
58 クリーニング装置
80 磁界形成手段
D 現像領域
S 現像剤収容部


Claims (14)

  1. 少なくともトナーとキャリアからなる二成分現像剤であって、キャリア芯材表面が樹脂被覆層を有し、該樹脂被覆層は粒子材料を含有し、該粒子材料は少なくとも導電性粒子を含むものであり、該導電性粒子は酸化スズ層の上に二酸化スズを含む酸化インジウム層からなる導電性被覆層を有し、前記樹脂被覆層中に含まれる前記粒子材料は前記キャリア芯材に対して被覆率が30〜90%の範囲で含有されており、前記トナーはトナー母体粒子表面をフッ素処理されており、XPS(X線光電子分光)法によって検出される、前記フッ素含有化合物に依存したフッ素原子の含有率が、2〜30原子個数%であることを特徴とする電子写真用二成分現像剤。
  2. 前記導電性粒子は基体の上に前記酸化スズ層を有し、該酸化スズ層の上に二酸化スズを含む酸化インジウム層からなる導電性被覆層を有するものであり、該基体が、酸化アルミニウム、二酸化チタン、酸化亜鉛、二酸化ケイ素、硫酸バリウム、酸化ジルコニウムのいずれかの単独或いは複数であることを特徴とする請求項に記載の電子写真用二成分現像剤。
  3. 前記導電性粒子の粉体比抵抗が、200(Ω・cm)以下であることを特徴とする請求項又はに記載の電子写真用二成分現像剤。
  4. 前記樹脂被覆層に含有される前記粒子材料は、前記導電性粒子以外の粒子を含有するものであることを特徴とする請求項乃至のいずれかに記載の電子写真用二成分現像剤。
  5. 前記キャリアの体積固有抵抗が、10[Log(Ω・cm)]以上16[Log(Ω・cm)]以下であることを特徴とする請求項乃至のいずれかに記載の電子写真用二成分現像剤。
  6. 前記キャリアの重量平均粒径が20μm以上65μm以下であることを特徴とする請求項乃至のいずれかに記載の電子写真用二成分現像剤。
  7. 前記結着樹脂が少なくともシリコン樹脂を含むものであることを特徴とする請求項乃至のいずれかに記載の電子写真用二成分現像剤。
  8. 前記結着樹脂が少なくともアクリル樹脂を含むものであることを特徴とする請求項乃至のいずれかに記載の電子写真用二成分現像剤。
  9. 前記結着樹脂が少なくともアクリル樹脂及びシリコン樹脂であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の電子写真用二成分現像剤。
  10. 前記樹脂被覆層に含まれる前記粒子材料の粒子径(D)と、該樹脂被覆層の膜厚(h)の比が、1<[D/h]<10であることを特徴とする請求項乃至のいずれかに記載の電子写真用二成分現像剤。
  11. 前記キャリアの1000(10 /4π・A/m)における磁気モーメントが、40(Am /kg)以上90(Am /kg)以下であることを特徴とする請求項乃至10のいずれかに記載の電子写真用二成分現像剤。
  12. 前記トナーがカラートナーであることを特徴とする請求項乃至11のいずれかに記載の電子写真用二成分カラー現像剤。
  13. 像担持体上に静電潜像を形成する工程、前記静電潜像を少なくともキャリアとトナーからなる現像剤で現像し可視像を形成する工程、得られた可視像を記録部材に転写し、定着する工程を有する画像形成方法であって、前記現像剤が請求項乃至12のいずれかに記載の電子写真用二成分現像剤であることを特徴とする画像形成方法。
  14. 現像手段と、像担持体、帯電手段、クリーニング手段より選ばれる少なくとも一つの手段を一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在であるプロセスカートリッジにおいて、前記現像手段は、現像剤を保持し、該現像剤は請求項乃至12のいずれかに記載の電子写真用二成分現像剤であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
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