JP4864147B2 - 樹脂被覆キャリアの製造方法、樹脂被覆キャリア、2成分現像剤、現像装置、画像形成装置および画像形成方法 - Google Patents
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Description
して画像形成処理を行う複写機、プリンタおよびファクシミリ装置などの画像形成装置が広く普及している。
直径が0.1μm以上1.0μm以下の空隙を有し、見掛密度が1.6g/cm3以上2.0g/cm3以下であり、残留磁化が10emu/g以下であるキャリア芯材と、体積平均粒子径が1μm未満である樹脂粒子とを混合し、60℃以上200℃以下の加熱下で撹拌しながら衝撃力を加えることによって、キャリア芯材の表面に樹脂粒子を付着させるとともに膜化させて、乾式法で被覆層を形成する被覆工程を含み、
被覆工程における撹拌時間が、60分間以上360分間以下であることを特徴とする樹脂被覆キャリアの製造方法である。
前記被覆工程は、
前記キャリア芯材と、前記第1樹脂粒子とを混合し、加熱下で撹拌しながら衝撃力を加えることによって、キャリア芯材の表面に第1樹脂粒子を付着させて第1樹脂粒子付着キャリア芯材を得る第1被覆工程と、
前記第1樹脂粒子付着キャリア芯材と、前記第2樹脂粒子とを混合し、加熱下で撹拌しながら衝撃力を加えることによって、第1樹脂粒子付着キャリア芯材の表面に第2樹脂粒子を付着させるとともに、第1樹脂粒子および第2樹脂粒子をキャリア芯材の表面で膜化させて被覆層を形成する第2被覆工程とを含むことを特徴とする。
キャリア芯材は、直径が0.1μm以上1.0μm以下の空隙を有し、見掛密度が1.6g/cm3以上2.0g/cm3以下であり、残留磁化が10emu/g以下であり、
樹脂被覆層は、キャリア芯材表面に樹脂粒子を付着させ、60℃以上200℃以下の熱および衝撃力を加える乾式法によって、60分間以上360分間以下の撹拌時間で形成され、
樹脂粒子の体積平均粒子径が1μm未満であることを特徴とする樹脂被覆キャリアである。
また本発明は、前記樹脂被覆キャリアと、結着樹脂および着色剤を含むトナーとを含むことを特徴とする2成分現像剤である。
色の異なる複数のトナー像が形成される中間転写体を備えた転写手段とを有することを特徴とする画像形成装置である。
<第1の実施形態>
本発明の第1の実施形態である樹脂被覆キャリアは、キャリア芯材と、キャリア芯材表面に形成される樹脂被覆層とを有する。図1は、本発明の2成分現像剤1の構成を模式的に示す断面図である。2成分現像剤1は、本実施形態の樹脂被覆キャリア2とともに、トナー3とを含む。樹脂被覆キャリア2は、キャリア芯材2aと、キャリア芯材2aの表面に形成された樹脂被覆層2bとを含む。トナー3の構成については後述する。
本実施形態の樹脂被覆キャリア2を形成するキャリア芯材2aは、見掛密度が1.6g/cm3以上2.0g/cm3以下であり、残留磁化が10emu/g以下であり、体積平均粒子径が25μm以上50μm以下である。このように見掛密度および残留磁化が充分に小さいキャリア芯材2aを含む樹脂被覆キャリア2は、その撹拌時において、現像槽内部にあるマグネットローラーなどの駆動トルクを低減できるので省電力化が可能になる。さらに、現像時において現像槽内部ではトナー3と樹脂被覆キャリア2とが常に撹拌されているが、見掛密度が小さいと樹脂被覆キャリア2にかかる撹拌ストレス、および樹脂被覆層2bの磨耗が低減されるので、印刷枚数が増加しても安定した帯電量をトナー3に与えられる樹脂被覆キャリア2とすることができる。またキャリア芯材2aの体積平均粒子径が25μm以上50μm以下であるので、キャリア付着を抑え、駆動トルクを低減できる樹脂被覆キャリア2とすることができる。なお、キャリア芯材2aの見掛密度が1.6g/cm3未満であっても上記の効果を発揮することができるが、樹脂被覆キャリア2の耐久性を考慮すると、キャリア芯材2aの見掛密度は1.6g/cm3以上に規定する必要がある。
このようなキャリア芯材2aの表面には樹脂被覆層2bが形成されている。樹脂被覆層2bは、キャリア芯材2a表面に樹脂粒子を付着させ、熱および衝撃力を加える乾式法によって形成される。そのため、樹脂被覆層2bが有機溶媒を含まず、安定な樹脂被覆層2bが形成される。湿式法では、樹脂被覆層は表面から形成されるので、有機溶媒を含んだまま膜化が進行し、安定な樹脂被覆層は形成されない。湿式法で作製し、樹脂被覆層内部に有機溶媒が残留した樹脂被覆キャリアを含む2成分現像剤を現像装置に入れ、現像装置内で撹拌すると、該現像装置内部の温度が上昇することで該樹脂被覆キャリアの樹脂被覆層から有機溶媒が染み出す場合がある。被覆樹脂層内部の有機溶媒が染み出すと、樹脂被覆キャリア表面に付着しているトナーを構成する主樹脂が溶けトナー自身が劣化するとともに、樹脂被覆キャリアとの付着強度が増加して感光体への現像量が低下し、現像剤の流動性低下による搬送不良によって画像劣化が引き起こされる。さらには臭気の問題も発生する。乾式法での樹脂被覆層2b形成の条件は後で述べる。以下、樹脂被覆層2bの形成に用いられる樹脂粒子を、被覆用樹脂粒子と記載する。
樹脂被覆層2bの層厚は、0.5μm以上2.0μm以下が好ましい。
ステップS1のキャリア芯材作製工程では、キャリア芯材2aを作製するが、キャリア芯材2aは、たとえば樹脂添加法で作製することができる。図4は、樹脂添加法を用いるキャリア芯材2aの製造方法を示す工程図である。
ステップS1aの秤量工程およびステップS1bの混合工程では、磁性酸化物などのキャリア芯材2aの原材料を秤量し、混合して金属原料混合物を得る。2種類以上の磁性酸化物を用いる場合には、2種類以上の磁性酸化物の配合比を、磁性酸化物の目的とする組成と一致させて秤量する。
ステップS1cの粉砕工程では、金属原料混合物および樹脂粒子を、振動ミルなどの粉砕機中に導入し、体積平均粒子径0.5〜2.0μm、好ましくは1μmまで粉砕する。金属原料混合物および樹脂粒子を、この範囲まで粉砕することによって、キャリア芯材2aの表面の空隙の直径が0.1μm以上1.0μm以下となるように調整することができる。
ステップS1dの造粒工程では、該湿式粉砕されたスラリーを噴霧乾燥機に導入し、100〜300℃の熱風中に噴霧して乾燥させ、体積平均粒子径10〜200μmの造粒粉を得る。得られた造粒粉は、本製造方法で製造される樹脂被覆キャリアの体積平均粒子径を考慮して、それを外れる粗粒および微粉を、振動ふるいで除外して粒度調整する。具体的には、樹脂被覆キャリアの体積平均粒子径は25μm以上50μm以下が好ましいことから、当該造粒粉の体積平均粒子径を15〜100μmに調整しておくことが好ましい。
ステップS1eの仮焼工程では、前記造粒粉を、800℃〜1000℃に加熱した炉に投入し、大気下で仮焼して仮焼品とする。このとき、樹脂粒子が燃焼し発生するガスにより造粒粉中に中空構造が形成される。樹脂粒子としてシリコーン系樹脂粒子を用いた場合には、該中空構造中に非磁性酸化物であるSiO2が生成される。
ステップS1fの焼成工程では、該中空構造が形成された仮焼品を、1100〜1250℃に加熱した炉に投入して焼成し、フェライト化して焼成物とする。焼成時の温度が高いと鉄の酸化が進行し、磁力が低下するため、キャリア芯材の残留磁化はたとえば焼成温度で調整することができる。
ステップS1gの解砕工程では、焼成工程で得られた焼成物をハンマーミル解粒等で粗粉砕し、次に気流分級機で1次分級する。さらにステップS1hの分級工程で、振動ふるいまたは超音波ふるいにて粒度をそろえた後、磁場選鉱機にかけ、非磁性成分を除去することによってキャリア芯材2aを得る。
ステップS2の被覆工程では、キャリア芯材作製工程S1で得られたキャリア芯材2aの表面に被覆層を乾式法で形成する。
図3に示す樹脂被覆キャリア2の製造方法は、キャリア芯材作製工程S10と、被覆工程S20とを含み、被覆工程S20は、第1被覆工程S20aと、第2被覆工程S20bとを含む。キャリア芯材作製工程S10では、図2に示すキャリア芯材作製工程S1と同様にしてキャリア芯材2aを作製する。
ステップS20aの第1被覆工程では、キャリア芯材作製工程S10で得られたキャリア芯材2aと、第1樹脂粒子とを混合し、加熱下で撹拌しながら衝撃力を加えることによって、キャリア芯材の表面に第1樹脂粒子を付着させて第1樹脂粒子付着キャリア芯材を得る。
ステップS20bの第2被覆工程では、第1樹脂粒子付着キャリア芯材と、第2樹脂粒子とを混合し、加熱下で撹拌しながら衝撃力を加えることによって、第1樹脂粒子付着キャリア芯材の表面に第2樹脂粒子を付着させるとともに、第1樹脂粒子および第2樹脂粒子をキャリア芯材2aの表面で膜化させる。このキャリア芯材をさらに加熱し、膜化させた第1樹脂粒子および第2樹脂粒子を硬化させることによって、キャリア芯材2aの表面に被覆層を形成でき、被覆層のみから構成される樹脂被覆層2bが形成された樹脂被覆キャリア2を得る。
本発明の第2の実施形態である樹脂被覆キャリアは、キャリア芯材と、キャリア芯材表面に形成される被覆層と、被覆層上に形成される最外殻層とを有する。図5は、本発明の2成分現像剤21の構成を模式的に示す断面図である。2成分現像剤21は、本実施形態の樹脂被覆キャリア22とともに、トナー3とを含む。樹脂被覆キャリア22は、キャリア芯材22aと、キャリア芯材22aの表面に形成された樹脂被覆層22bとを含む。本実施形態において、樹脂被覆層22bは、被覆層24aと最外殻層24bとから構成されている。トナー3の構成については後述する。
ステップS300の最外殻層形成工程では、被覆工程S200で得られた、被覆層24aが形成されたキャリア芯材22aと、被覆工程S200で用いられる第1樹脂粒子および第2樹脂粒子よりも高いガラス転移温度を有する第3樹脂粒子とを混合し、加熱下で撹拌しながら衝撃力を加えることによって、被覆層24aが形成されたキャリア芯材22aの表面に第3樹脂粒子を付着させるとともに膜化させる。このキャリア芯材をさらに加熱し、膜化させた第3樹脂粒子を硬化させることによって、被覆層24a上に最外殻層24bを形成する。これによって、被覆層24aと最外殻層24bとから構成される樹脂被覆層22bを有する樹脂被覆キャリア22を得る。
第3樹脂粒子の体積平均粒子径は、0.05μm以上1.0μm未満が好ましい。
このように、最外殻層24bを形成する際に、被覆工程S200で用いられる第1樹脂粒子および第2樹脂粒子よりも高いガラス転移温度を有する第3樹脂粒子を用いることによって、被覆層24a上に耐熱性に優れる強固な最外殻層24bを形成することができるので、耐熱性に優れる強固な樹脂被覆キャリア22を得ることができる。また、第1樹脂粒子および第2樹脂粒子で構成される被覆層24a上に、第1樹脂粒子および第2樹脂粒子よりもガラス転移温度の高い第3樹脂粒子で樹脂被覆層22bを形成することによって、トナー3に対する帯電付与性を確保することができる。
本発明の第1の実施形態である2成分現像剤1は、第1実施形態の樹脂被覆キャリア2と、結着樹脂および着色剤を含むトナー3とを含む。また、本発明の第2の実施形態である2成分現像剤21は、第2実施形態の樹脂被覆キャリア22と、結着樹脂および着色剤を含むトナー3とを含む。本発明の樹脂被覆キャリア2,22は安定した帯電量をトナー3に与えることができるので、印刷枚数が増加しても帯電量が安定した2成分現像剤1とすることができる。このような2成分現像剤1,21を用いると、画像を高精細に再現でき、色再現性が良好でかつ画像濃度が高く、かぶりなどの画像欠陥のない高画質画像を長期間に渡って安定して形成できる。
結着樹脂としては、特に限定されるものではなく、黒トナー用またはカラートナー用の公知の結着樹脂を使用することができる。たとえば、ポリエステル系樹脂、ポリスチレン、スチレン−アクリル酸エステル共重合樹脂などのスチレン系樹脂、ポリメチルメタクリレートなどのアクリル系樹脂、ポリエチレンなどのポリオレフィン系樹脂、ポリウレタン、エポキシ樹脂などが挙げられる。また、原料モノマー混合物に離型剤を混合し、重合反応を行って得られる樹脂を用いてもよい。結着樹脂は1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
着色剤としては、所望の色に応じて種々の着色剤を用いることができ、たとえば、イエロートナー用着色剤、マゼンタトナー用着色剤、シアントナー用着色剤、ブラックトナー用着色剤などが挙げられる。
電荷制御剤は、トナー3の摩擦帯電性を制御することを目的として添加される。電荷制御剤としては、この分野で常用される正電荷制御用または負電荷制御用の電荷制御剤を使用できる。正電荷制御用の電荷制御剤としては、たとえば、ニグロシン染料、塩基性染料、四級アンモニウム塩、四級ホスホニウム塩、アミノピリン、ピリミジン化合物、多核ポリアミノ化合物、アミノシラン、ニグロシン染料およびその誘導体、トリフェニルメタン誘導体、グアニジン塩、アミジン塩などが挙げられる。
離型剤としては、この分野で常用されるものが使用でき、たとえば、パラフィンワックスおよびその誘導体、マイクロクリスタリンワックスおよびその誘導体などの石油系ワックス、フィッシャートロプシュワックスおよびその誘導体、ポリオレフィンワックスおよびその誘導体、低分子量ポリプロピリンワックスおよびその誘導体、ポリオレフィン系重合体ワックス(低分子量ポリエチレンワックスなど)およびその誘導体などの炭化水素系合成ワックス、カルナバワックスおよびその誘導体、ライスワックスおよびその誘導体、キャンデリラワックスおよびその誘導体、木蝋などの植物系ワックス、蜜蝋、鯨蝋などの動物系ワックス、脂肪酸アミド、フェノール脂肪酸エステルなどの油脂系合成ワックス、長鎖カルボン酸およびその誘導体、長鎖アルコールおよびその誘導体、シリコーン系重合体、高級脂肪酸などが挙げられる。なお、誘導体には、酸化物、ビニル系モノマーとワックスとのブロック共重合物、ビニル系モノマーとワックスとのグラフト変性物などが含まれる。離型剤の使用量は特に制限されず広い範囲から適宜選択できるが、好ましくは、結着樹脂100重量部に対して0.2〜20重量部である。
トナー3の外添剤3aとしては、この分野で常用されるものを使用でき、たとえば、酸化ケイ素、酸化チタン、炭化ケイ素、酸化アルミニウム、チタン酸バリウムなどが挙げられる。本実施形態では、粒子径の異なる2種類以上の外添剤を併用し、少なくとも1種類の1次粒子径の体積平均粒子径が0.1μm以上0.2μm以下である。外添剤として、少なくとも1種類の1次粒子径が0.1μm以上であるものを用いると、特にカラートナーにおいて、転写性が向上するとともに、外添剤のキャリア表面への付着による帯電低下を引き起こすことなく、長期的かつ安定的にトナー3を帯電させることができる。外添剤の使用量は、特に制限されないが、好ましくはトナー3が100重量部に対して0.1〜3.0重量部である。
本発明の実施の一形態である現像装置20は、本発明の2成分現像剤1,21を用いて現像を行う。図7は、本実施形態の現像装置20の構造を模式的に示す概略断面図である。図7では、2成分現像剤1を用いている。図7に示すように、現像装置20は、2成分現像剤1を格納する現像ユニット10と、2成分現像剤1を像担持体(像形成体、感光体)15に搬送する現像剤担持体(現像剤搬送担持体)13とを備える。
本発明の実施の一形態である画像形成装置は、上記現像装置20を備える。他構成は、公知の電子写真方式の画像形成装置と同様の構成を用いることができ、たとえば、像担持体と、帯電手段と、露光手段と、転写手段と、定着手段と、像担持体クリーニング手段と、中間転写体クリーニング手段とを含む。像担持体は、表面に静電荷像を形成し得る感光層を有する。帯電手段は、像担持体表面を所定電位に帯電させる。露光手段は、表面が帯電状態にある像担持体に画像情報に応じた信号光を照射して像担持体の表面に静電荷像(静電潜像)を形成する。転写手段は、現像装置20からトナー3が供給されて現像された像担持体表面のトナー像を中間転写体に転写した後、記録媒体に転写する。定着手段は、記録媒体表面のトナー像を記録媒体に定着させる。像担持体クリーニング手段は、トナー像の記録媒体への転写後において、像担持体表面に残留するトナーおよび紙粉などを除去する。中間転写体クリーニング手段は、上記中間転写体に付着した余分なトナーなどを除去する。このように本実施形態の画像形成装置は、本発明の現像装置20と、色の異なる複数のトナー像が形成される中間転写体を備えた転写手段とを有する。本発明の現像装置20は高精細で、かぶりのないトナー像を長期間に渡って安定して形成することができるので、中間転写体を備えトナー像を2回転写する機構を有する本発明の画像形成装置においても、画像を高精細に再現し、色再現性が良好でかつ画像濃度が高く、かぶりなどの画像欠陥のない高画質画像を長期間に渡って安定して形成することができる。
本発明の実施の一形態である画像形成方法は、本発明の現像装置20を備える本発明の画像形成装置を用いて画像形成を行う。
キャリア芯材の見掛密度は、JIS Z2504 2000に準拠して測定した。
キャリア芯材の残留磁化には、振動試料型磁力計(商品名:VSM、東英工業株式会社製)を用いた。キャリア芯材を直径6mmのプラスチック容器(円形)に隙間がないように充填し、外部磁場を変更することによって測定した。
非磁性酸化物の真密度は、ピクノメータ1000(商品名、QUANTA CHROME社製)を用いて気相置換法で測定した。
エマルゲン109P(花王社製、ポリオキシエチレンラウリルエーテルHLB13.6)5% 10mLに測定試料約10〜15mgを添加し、超音波分散機にて1分間分散した。このうち約1mLをマイクロトラックMT3000(日機装株式会社)の所定箇所に加えた後、1分間撹拌し散乱光強度が安定したのを確認して測定を行った。
樹脂被覆層の厚さはキャリア芯材の粒子径と比較しても圧倒的に薄いため、樹脂被覆キャリアの体積平均粒子径をキャリア芯材の体積平均粒子径とした。
100mLビーカーに、塩化ナトリウム(1級)の1%水溶液(電解液)を20mL入れ、これにアルキルベンゼンスルホン酸塩(分散剤)0.5mLおよびトナー試料3mgを順次添加し、5分間超音波分散した。これに全量が100mLになるように塩化ナトリウム(1級)の1%水溶液を添加し、再度5分間超音波分散したものを測定用試料とした。この測定用試料について、コールターカウンタ TA−III(商品名、コールター社製)を用い、アパーチャー径100μm、測定対象粒径が個数基準で2〜40μmの条件下で測定を行い、体積平均粒子径を算出した。
樹脂被覆キャリアの比重を4.7とし、マイクロトラック(商品名:マイクロトラックMT3000、日機装株式会社製)より得られた体積平均粒子径をもとに、混合する樹脂被覆キャリアの重量から総面積を算出した。
トナーの比重を1.2とし、コールターカウンタ(商品名:コールターカウンタ・マルチサイザーII、ベックマン・コールター社製)で得られた体積平均粒子径をもとに、混合するトナー重量に対するトナー個数を算出し、トナー個数×トナー面積(円と仮定して算出)でトナー総投影面積とした。
キャリア芯材を電子顕微鏡(商品名:V9500、キーエンス社製)で1000倍に拡大して観察し、平面視したキャリア芯材の中心から半径1/2の領域をトリミングし、その領域におけるキャリア芯材の表面の空隙の輪郭を、画像解析ソフト(商品名:A像くん、旭化成エンジニアリング株式会社製)によって抽出し解析することでキャリア芯材の空隙の直径を算出した。
(実施例1)
[秤量工程、混合工程]
キャリア芯材の原材料として、微粉砕したFe2O3とMgCO3とを準備し、モル比でFe2O3:MgCO3=80:20となるように秤量し、混合して金属原料混合物を得た。水中へ、キャリア芯材の全原材料に対して10wt%に相当する体積平均粒子径5μmのポリエチレン樹脂粒子(商品名:LE−1080、住友精化株式会社製)と、1.5wt%に相当するポリカルボン酸アンモニウム系分散剤と、0.05wt%に相当するSNウェット980(湿潤剤、サンノプコ株式会社製)と、0.02wt%に相当するポリビニルアルコール(バインダ)とを添加した水溶液を調製した。
前記水溶液に金属原料混合物を投入して撹拌し、濃度75wt%のスラリーを得た。このスラリーを湿式ボールミルにて湿式粉砕し、体積平均粒子径が1μmとなるまでしばらく撹拌した。
スプレードライヤーにて該スラリーを噴霧し、体積平均粒子径10〜200μmの乾燥した造粒品を得た。網目61μmの篩網を用いてこの造粒品から粗粒を分離した。
大気下において乾燥造粒品を900℃で加熱することで仮焼し、樹脂粒子成分を分解させて仮焼品とした。
1160℃の窒素雰囲気下で仮焼品を5時間焼成してフェライト化させ、焼成品とした。
焼成品をハンマーミルで解砕して、風力分級機を用いて微粉を除去し、網目54μmの振動ふるいで粒度調整することによってキャリア芯材を得た。このキャリア芯材の空隙の直径は、0.6μmである。
前記キャリア芯材と、被覆用樹脂粒子であるアクリル系樹脂粒子(商品名:MP5500、体積平均粒子径0.4μm、綜研化学株式会社製)とを、重量比でキャリア芯材:アクリル系樹脂粒子=97:3の割合で混合し、スパルタンリューザーに導入して撹拌した。撹拌が進むにつれて温度が上昇し、装置内の温度が80℃に到達してから60分間撹拌した。これによって、キャリア芯材重量に対し3.0wt%の割合でアクリル系樹脂粒子がキャリア芯材表面に付着し、膜化された。このアクリル系樹脂粒子が膜化されたキャリア芯材を熱風循環式加熱装置に投入して200℃で1時間加熱を行い、膜化されたアクリル系樹脂粒子を硬化させることによって実施例1の樹脂被覆キャリアを得た。
混合工程で、ポリエチレン樹脂粒子の代わりに、シリコーンを含有する樹脂である平均粒子径2.4μmのシリコーン樹脂粒子(商品名:トスパール120、GE東芝シリコーン株式会社製)を用い、焼成工程で、焼成を1180℃の温度で行なったこと以外は実施例1と同様にして実施例2の樹脂被覆キャリアを得た。実施例2のキャリア芯材の空隙の直径は、0.5μmである。
[秤量工程、混合工程]
キャリア芯材の原材料として、微粉砕したFe2O3とMg(OH)2とを準備し、モル比でFe2O3:Mg(OH)2=80:20となるように秤量し、混合して金属原料混合物を得た。水中へ、キャリア芯材の全原材料に対して20wt%に相当する体積平均粒子径4μmのシリカ粒子(商品名:SIKRON M500、SIBELCO社製)と、1.5wt%に相当するポリカルボン酸アンモニウム系分散剤と、0.05wt%に相当するSNウェット980(湿潤剤、サンノプコ株式会社製)と、0.02wt%に相当するポリビニルアルコール(バインダ)とを添加した水溶液を調製した。
前記水溶液に金属原料混合物を投入して撹拌し、濃度75wt%のスラリーを得た。このスラリーを湿式ボールミルにて湿式粉砕し、体積平均粒子径が1μmとなるまでしばらく撹拌した。
スプレードライヤーにて該スラリーを噴霧し、粒径10μm〜200μmの乾燥造粒品を得た。網目61μmの篩網を用いてこの乾燥造粒品から粗粒を分離した。
1150℃の窒素雰囲気下で仮焼品を5時間焼成してフェライト化させ、焼成品とした。
焼成品をハンマーミルで解砕して、風力分級機を用いて微粉を除去し、網目54μmの振動ふるいで粒度調整することによってキャリア芯材を得た。このキャリア芯材の空隙の直径は、0.7μmである。
前記キャリア芯材と、被覆用樹脂粒子であるアクリル系樹脂粒子(商品名:MP5500、体積平均粒子径0.4μm、綜研化学株式会社製)とを、重量比でキャリア芯材:アクリル系樹脂粒子=97:3の割合で混合し、スパルタンリューザーに導入して撹拌した。撹拌が進むにつれて装置内の温度が上昇し、装置内の温度が80℃に到達してから60分間撹拌した。これによって、キャリア芯材重量に対し3.0wt%の割合でアクリル系樹脂がキャリア芯材表面に付着し、膜化された。このアクリル系樹脂が膜化されたキャリア芯材を熱風循環式加熱装置に投入して200℃で1時間加熱を行い、膜化されたアクリル系樹脂を硬化させることによって実施例3の樹脂被覆キャリアを得た。
[キャリア芯材作製工程]
実施例1と同様にして、キャリア芯材を作製した。
前記キャリア芯材と、第1樹脂粒子であるアクリル系樹脂粒子(商品名:MP−1600、体積平均粒子径0.8μm、綜研化学株式会社製)とを、重量比でキャリア芯材:アクリル系樹脂粒子=100:0.5の割合で混合し、スパルタンリューザーに導入して撹拌した。撹拌が進むにつれて装置内の温度が上昇し、装置内の温度が80℃に到達してから60分間撹拌した。これによって、キャリア芯材重量に対し0.5wt%の割合で第1樹脂粒子であるアクリル系樹脂がキャリア芯材表面に付着し、第1樹脂粒子付着キャリア芯材が得られた。
前記第1樹脂粒子付着キャリア芯材と、第2樹脂粒子であるアクリル系樹脂粒子(商品名:MP5500、体積平均粒子径0.4μm、綜研化学株式会社製)とを、重量比でキャリア芯材:アクリル系樹脂粒子=100:0.5の割合で混合し、スパルタンリューザーに導入して撹拌した。撹拌が進むにつれて装置内の温度が上昇し、装置内の温度が80℃に到達してから60分間撹拌した。これによって、キャリア芯材重量に対し0.5wt%の割合で第2樹脂粒子であるアクリル系樹脂がキャリア芯材表面に付着し、第1樹脂粒子および第2樹脂粒子が膜化された。この第1樹脂粒子および第2樹脂粒子が膜化されたキャリア芯材を熱風循環式加熱装置に投入して200℃で1時間加熱を行い、膜化された第1樹脂粒子および第2樹脂粒子を硬化させることによって実施例4の樹脂被覆キャリアが得られた。
[キャリア芯材作製工程、第1被覆工程、第2被覆工程]
実施例4と同様にして、表面に被覆層が形成されたキャリア芯材を作製した。
表面に被覆層が形成されたキャリア芯材と、第3樹脂粒子であるアクリル系樹脂粒子(商品名:FS501、体積平均粒子径0.5μm、日本ペイント株式会社製)とを、重量比で、表面に被覆層が形成されたキャリア芯材:アクリル系樹脂粒子=100:1の割合で混合し、スパルタンリューザーに導入して撹拌した。撹拌が進むにつれて装置内の温度が上昇し、装置内の温度が80℃に到達してから60分間撹拌した。これによって、第3樹脂粒子であるアクリル系樹脂が、被覆層が形成されたキャリア芯材の表面に付着し、第3樹脂粒子が膜化された。この第3樹脂粒子が膜化されたキャリア芯材を熱風循環式加熱装置に投入して200℃で1時間加熱を行い、膜化された第3樹脂粒子を硬化させることによって実施例5の樹脂被覆キャリアが得られた。なお、第3樹脂粒子のガラス転移温度は、第1樹脂粒子および第2樹脂粒子のガラス転移温度よりも大きい。
秤量工程および混合工程において、ポリエチレン樹脂粒子を添加せず、また仮焼工程を行わなかったこと以外は実施例1と同様にして比較例1の樹脂被覆キャリアを得た。
実施例1と同様にしてキャリア芯材を製造し、このキャリア芯材と、シリコーン樹脂(商品名:SR2411、東レダウコーニング株式会社製)をトルエンで溶解させた樹脂溶液とを万能混合撹拌機(ダルトン社製)に投入し、撹拌しながら有機溶媒を蒸発させることによってキャリア芯材表面を樹脂で被覆した。この樹脂被覆されたキャリア芯材を200℃の熱風循環式加熱装置で1時間焼成することによって、比較例2の樹脂被覆キャリアを得た。シリコーン樹脂は、実施例1のポリエチレン樹脂粒子と固形分で同じになるように調整した。
被覆工程で、体積平均粒子径が0.4μmのアクリル系樹脂粒子の代わりに、体積平均粒子径が1.0μmのアクリル系樹脂粒子(商品名:FS-301、日本ペイント株式会社製)を用いたこと以外は実施例1と同様にして比較例3の樹脂被覆キャリアを得た。
焼成工程で、焼成の際の温度を変更することでキャリア芯材の残留磁化量を11emu/gに調整したこと以外は実施例1と同様にして比較例4の樹脂被覆キャリアを得た。
4種類のトナー(トナー(1)〜(4))を以下のように作製した。
・ポリエステル樹脂(酸価:21mgKOH/g、芳香族系アルコール成分:PO−BPAおよびEP−BPA、酸成分:フマル酸および無水メリット酸)…87.5重量%
・C.I.Pigment Blue 15:1 …5重量%
・無極性パラフィンワックス(DSCピーク78℃、重量平均分子量(Mw)8.32
×102) …6重量%
・電荷制御剤(商品名:ボントロン E−84、オリエント化学社製)…1.5重量%
C.I.Pigment Blue 15:1の代わりにカーボンブラックを用いたこと以外はトナー(1)と同様にしてトナー(2)を作製した。
電荷制御剤(商品名:E−81)の代わりに、電荷制御剤(商品名:LR−147、日本カーリット社製)を用いたこと以外はトナー(1)と同様にしてトナー(3)を作製した。電荷制御剤(商品名:E−81)と、電荷制御剤(商品名:LR−147、日本カーリット社製)とでは、物性に大きな違いはないが、電荷制御剤(商品名:E−81)の方がわずかに帯電立ち上がりが速い。
体積平均粒子径が0.1μmの疎水化処理を施したシリカを外添させなかったこと以外はトナー(1)と同様にしてトナー(4)を作製した。
樹脂被覆キャリアの総表面積に対するトナーの総投影面積の割合が70%となるような重量比で、実施例および比較例の樹脂被覆キャリアと前記トナーとをそれぞれ混合した。総重量300gの樹脂被覆キャリアおよびトナーをポリエチレン製の容器にて混合し、ロールミルにて1時間撹拌混合して、2成分現像剤を作製した。
前記2成分現像剤を用いて以下の評価を行った。
2成分現像装置を有する複写機(商品名がMX−6200Nの改造機、シャープ株式会社製)に前記2成分現像剤をセットし、常温常湿下において3分間空転させてから採取した前記2成分現像剤の帯電量を吸引式帯電量測定装置(商品名:210H−2A Q/M
Meter、TREK社製)で測定した。
○:良好。帯電量が−25μC/g以上である。
△:可。帯電量が−20μC/g以上−25μC/g未満である。
×:不良。帯電量が−20μC/g未満である。
複写機(商品名:MX−6200N、シャープ株式会社製)の現像装置を改造した装置と上記現像剤を用いて、ライン幅が400μmになるように調整して細線を印字させ、感光体上の画像をセロハンテープに転写した。その転写画像の欠けおよびトナー飛散(かぶり)の有無を光学顕微鏡で観察し、以下の評価基準で評価した。
◎:非常に良好。画像に欠けが確認されない。
○:良好。画像の欠けが3箇所以下である。
△:可。画像の欠けが4個所以上6箇所以下である。
×:不良。画像の欠けが7箇所以上である。
○:良好。トナー飛散がほとんど確認できない。
△:可。トナー飛散がわずかに確認できるが実用上問題ない程度である。
×:不良。トナー飛散が明確に確認できる。
実施例および比較例の樹脂被覆キャリア76gとトナー4gとをそれぞれ併せた現像剤が入った100mlのポリエチレン容器を150rpmのボールミルで60分間撹拌した後、現像剤の帯電量を測定し、高温高湿下に曝露した。1日後、3日後および10日後の現像剤を同様の条件で撹拌し、現像剤の帯電量を測定した。現像剤の初日の帯電量と1日後の帯電量とを比較し、1日後の帯電量と3日後の帯電量とを比較し、3日後の帯電量と10日後の帯電量とを比較した。現像剤の初日の帯電量と1日後の帯電量との差、1日後の帯電量と3日後の帯電量との差、および3日後の帯電量と10日後の帯電量との差のうち、最も帯電量変化の大きい帯電量差(減衰帯電量差)で帯電量の減衰特性を評価した。
○:良好。減衰帯電量差が絶対値で5μC/g以下である。
△:可。減衰帯電量差が絶対値で5μC/gを超えて7μC/g以下である。
×:不良。減衰帯電量差が絶対値で7μC/gを超える。
2成分現像装置を有する複写機(商品名:MX−6000N、シャープ株式会社製)に前記2成分現像剤を充填し、常温常湿下においてベタ画像を50000枚実写した後、画像部の画像濃度、非画像部の白色度、および2成分現像剤のライフ帯電量を測定した。画像濃度は、X−Rite938分光測色濃度計により測定した。白色度は、日本電色工業株式会社製SZ90型分光式色差計を用いて三刺激値X、Y、Zを求めた。2成分現像剤の初期およびライフの帯電量は吸引式帯電量測定装置を用いて測定した。
○:良好。画像濃度が1.4以上である。
×:不良。画像濃度が1.4未満である。
○:良好。Zの値が0.5以下である。
△:可。Zの値が0.5を超えて0.7以下である。
×:不良。Zの値が0.7を超える。
○:良好。初期とライフとの帯電量の差(以下「ライフ帯電量差」とも記載する)が絶対値で5μC/g以下である。
△:可。初期とライフとの帯電量の差が絶対値で5μC/gを超えて7μC/g以下である。
×:不良。初期とライフとの帯電量の差が絶対値で7μC/gを超える。
複写機(商品名:MX−6200N、シャープ株式会社製)の現像装置を用いて、トルクの測定を行った。
○:良好。トルクの値が12.5g・cm以下である。
×:不良。トルクの値が12.5g・cmを超える。
上記評価結果を用いた総合評価基準は以下のとおりである。
○:良好。上記評価の評価結果が◎、○または△である。
×:不良。上記評価の評価結果に×が含まれる。
2,22 樹脂被覆キャリア
2a,22a キャリア芯材
2b,22b 樹脂被覆層
24a 被覆層
24b 最外殻層
3 トナー
3a 外添剤
3b トナー母粒子
Claims (11)
- 樹脂被覆キャリアの製造方法であって、
直径が0.1μm以上1.0μm以下の空隙を有し、見掛密度が1.6g/cm3以上2.0g/cm3以下であり、残留磁化が10emu/g以下であるキャリア芯材と、体積平均粒子径が1μm未満である樹脂粒子とを混合し、60℃以上200℃以下の加熱下で撹拌しながら衝撃力を加えることによって、キャリア芯材の表面に樹脂粒子を付着させるとともに膜化させて、乾式法で被覆層を形成する被覆工程を含み、
被覆工程における撹拌時間が、60分間以上360分間以下であることを特徴とする樹脂被覆キャリアの製造方法。 - 前記樹脂粒子は、第1樹脂粒子と、第1樹脂粒子よりも体積平均粒子径の小さい第2樹脂粒子とから構成され、
前記被覆工程は、
前記キャリア芯材と、前記第1樹脂粒子とを混合し、加熱下で撹拌しながら衝撃力を加えることによって、キャリア芯材の表面に第1樹脂粒子を付着させて第1樹脂粒子付着キャリア芯材を得る第1被覆工程と、
前記第1樹脂粒子付着キャリア芯材と、前記第2樹脂粒子とを混合し、加熱下で撹拌しながら衝撃力を加えることによって、第1樹脂粒子付着キャリア芯材の表面に第2樹脂粒子を付着させるとともに、第1樹脂粒子および第2樹脂粒子をキャリア芯材の表面で膜化させて被覆層を形成する第2被覆工程とを含むことを特徴とする請求項1に記載の樹脂被覆キャリアの製造方法。 - 前記被覆工程の後工程として、前記被覆工程で用いられる樹脂粒子よりも高いガラス転移温度を有する第3樹脂粒子を、前記被覆層上に付着させるとともに膜化させて最外殻層を形成する最外殻層形成工程を含むことを特徴とする請求項1または2に記載の樹脂被覆キャリアの製造方法。
- キャリア芯材と、キャリア芯材表面に形成された樹脂被覆層とを有する樹脂被覆キャリアであって、
キャリア芯材は、直径が0.1μm以上1.0μm以下の空隙を有し、見掛密度が1.6g/cm3以上2.0g/cm3以下であり、残留磁化が10emu/g以下であり、
樹脂被覆層は、キャリア芯材表面に樹脂粒子を付着させ、60℃以上200℃以下の熱および衝撃力を加える乾式法によって、60分間以上360分間以下の撹拌時間で形成され、
樹脂粒子の体積平均粒子径が1μm未満であることを特徴とする樹脂被覆キャリア。 - キャリア芯材が、磁性酸化物と、真密度が3.5g/cm3以下の非磁性酸化物とを含むことを特徴とする請求項4に記載の樹脂被覆キャリア。
- 磁性酸化物がソフトフェライトであることを特徴とする請求項5に記載の樹脂被覆キャリア。
- 請求項4〜6のいずれか1つに記載の樹脂被覆キャリアと、結着樹脂および着色剤を含むトナーとを含むことを特徴とする2成分現像剤。
- 請求項7に記載の2成分現像剤を用いて現像を行うことを特徴とする現像装置。
- 請求項8に記載の現像装置と、
色の異なる複数のトナー像が形成される中間転写体を備えた転写手段とを有することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項7に記載の2成分現像剤を用いて現像し、多色画像を形成することを特徴とする画像形成方法。
- 中間転写体上に色の異なる複数のトナー像を形成する中間転写方式を用いて転写を行うことを特徴とする請求項10に記載の画像形成方法。
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