JP5246098B2 - 電子写真式画像形成装置の二成分現像剤 - Google Patents

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本発明は、電子写真式画像形成装置の二成分現像剤に係わり、更に詳しくはポリ乳酸樹脂をメイン樹脂とするトナーとポリ乳酸を分散させたコート材により表面コートされたキャリアから成る二成分現像剤に関する。
従来、電子写真方式の画像形成装置には、一成分現像剤(トナー)を用いる方式のものと、二成分現像剤を用いる方式のものとがある。一成分現像剤を用いる方式は、取り扱いと制御が比較的容易であるため、現像剤としては一成分トナーが主流を占めていた。
ところが近年のように、印刷(以下、印字ともいう)処理の高速化に対する要望が強まってくると、印刷処理の高速化には二成分現像剤を用いる方式の方がよく対応できるため、更なる改良を加えた二成分現像剤が種々提案されるようになった。
上記の二成分系現像剤はトナーとキャリアで構成される。キャリアは現像器内でトナーと混合撹拌されてトナーに所定の電荷を与える。電荷を与えられたトナーはキャリアの表面に一時的に付着してキャリアの表面を被覆する。
キャリアは電荷を帯びたトナーを感光体上に運び、感光体上の静電潜像にトナーを転移させて、静電潜像上にトナー像を現像させる。表面のトナーを放出したキャリアは現像ローラ上に残り、再び現像器内に戻って新たなトナーと再び混合撹拌され、トナーに電荷を与え、そのトナーを感光体上に運ぶ、というように繰り返し使用される。
上記のようなキャリアとトナーとの関係では、摩擦熱によってキャリア表面にトナーが融着するスペント化の問題がある。また、現像器内における攪拌によって、キャリア表面の樹脂被覆層の剥離や脱落が生じ、これによるキャリア抵抗変化が起こり、初期段階の画像に比べて経時的には画像濃度不足や画像のカブリ等の画像の劣化を招くという問題も生じている。
これに対して近年、キャリアに関して現像装置の長寿命化が要求されている。このような要望に応えて上記のような問題を解決するために、通常、キャリアには、磁性コアの表面に、シリコン系樹脂、アクリル系樹脂、又はフッ素系樹脂等をコート材とした表面コート加工が施されることが多くなっている。
例えば、コート層の磨耗が極めて少なく、高寿命であり、長期にわたって特性が保持された高耐久性のキャリア粒子を形成するために、有機成分及び無機成分からなる複合材料を主成分とする電子写真キャリア用コート剤を作成し、このコート剤により処理されたキャリア粒子、その製造方法、及びそのキャリア粒子を用いた電子写真用現像剤が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
このように、キャリアに対する表面コートにより、帯電量や抵抗の安定化や、キャリア表面にトナーやトナー材料の一部が付着して起こるスペント現象などの耐汚染性による改良がされている。
ところで、従来、結着樹脂にはスチレン・アクリル樹脂や、ポリエステル樹脂などの石油由来の樹脂が使用されているが、近年、環境への配慮から、廃棄時に環境への負荷の少ない生分解性樹脂、さらには、再生可能資源からつくられるバイオマス由来の樹脂を、トナー用樹脂として用いる方法が提案されている。
これらの生分解性樹脂やバイオマス由来のプラスチックは、バイオプラスチックと呼ばれ、化石資源の消費を削減し、地球温暖化の元凶といわれる大気中の二酸化炭素濃度の上昇を抑制するものと期待されている。
地球温暖化を可及的に抑止するために地球環境汚染を予防する方策的概念としてカーボンニュートラル(Carbon Neutral) という環境化学の用語がある。カーボンニュートラルは直訳すれば「環境中の炭素循環量に対して中立」と意味になる。これは何かを生産したり一連の人為的活動を行った際に排出される二酸化炭素と吸収される二酸化炭素が同じ量であるという概念である。
このカーボンニュートラルの見地から地球環境汚染の防止に有益であるとして、植物由来の原料から合成されるバイオプラスチックを素材とするトナー材が考えられている。バイオプラスチックのうち、現在最も有望な樹脂のひとつがポリ乳酸であり、例えば、ポリ乳酸を構成単位とする樹脂を用いて、定着性及び保存性を両立させることができるというトナーが提案されている(例えば、特許文献2参照)。
特開2008−286815号公報 特開2008−262179号公報
しかしながら、ポリ乳酸樹脂のトナーを、二成分現像剤のトナーとして使用してみると種々の問題があることが判明する。第1には、キャリアに対する被覆率が低いという問題がある。
一般的に2成分現像剤のキャリアに対するトナーの被覆率としては60%〜90%が最適だとされている。上記のポリ乳酸トナーの場合も、計算上(トナーとキャリアを真球体とみなし表面積に対する質量比換算による被覆率)では問題ないと考えられた。
しかし、実際にSEM(Scanning Electron Microscope:走査型電子顕微鏡)により観察してみると、ポリ乳酸トナーによる被覆率は50%以下であり、これはキャリアにほとんど付着していないといえる状態である。
なお、被覆率の数値的な確認方法としては、SEM観察で得られた画像をソフトウエアで処理して、キャリア表面が見えている面積と付着しているトナー面積比で確認することができる。
ところで上述したように、従来、二成分現像剤の性能改善のため、キャリアの表面コート加工には、コート素材としてシリコン系樹脂、アクリル系樹脂、又はフッ素系樹脂等の樹脂が用いられている。
ところが、ポリ乳酸樹脂をメイン樹脂としたトナーを使用した場合は、上記いずれの表面コート加工をしたキャリアを用いても、計算上の被覆率は満足しても、SEMによる観察上では被覆率が低かった。
このように、二成分現像剤のトナーとしてポリ乳酸樹脂含有のトナーを用いた場合、従来の樹脂コート材を用いて表面コート加工されたキャリアでは、トナーの被覆率が十分に確保できず安定した帯電性が得られないため、画像濃度のバラツキや用紙かぶりが出たり、階調などの現像特性に悪影響が発現するため、現実には、二成分現像剤のトナーとしてポリ乳酸樹脂を利用したものは未だ実用にいたっていないという課題があった。
上記の課題を解決するために、本発明の電子写真式画像形成装置の二成分現像剤は、電子写真式画像形成装置の二成分現像剤において、ポリ乳酸を主原料とするトナーと、ポリ乳酸を分散した表面コート材により表面コートされたキャリアと、を混合して成り、上記表面コート材は、コート母材樹脂の100質量%に対して、ポリ乳酸樹脂を4質量%以上30質量%未満の割合で分散させて構成される。
上記キャリアの芯材は、例えば、フェライト系のCu−Zn系、Mn−Mg−Sr系、Mn系、Li−Mg−Ca系、又は鉄粉系で構成され、また、表面コート無しの粒径は35μm、飽和磁化は65emu/gであるように構成される。
記コート母材樹脂は、例えば、フッ素系樹脂、シリコン系樹脂、アクリル−スチレン系樹脂、アルキド樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、又はこれらの樹脂のブレンド系であり、上記キャリアの表面コート樹脂の総量は、キャリアのコアを100質量%としたとき0.05〜10.0質量%である。
本発明は、二成分現像剤におけるキャリアの表面コート材を、母材樹脂にポリ乳酸を分散させて構成するので、ポリ乳酸を主原料とするトナーのキャリアに対する被覆率が向上しトナーの安定した帯電性を得ることができ、これにより、ポリ乳酸を主原料とするトナーによる高画質の画像を形成できるという効果を奏する。
本発明の実施例1に係る二成分現像剤を得るために試作した8種類の二成分現像剤におけるキャリアに対するトナー被覆率とトナー帯電量とその評価を示す図表である。
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
先ず、発明者は、二成分現像剤のトナーとしてポリ乳酸を母材料樹脂とするトナーを作成した。使用するポリ乳酸樹脂としては、高温高湿条件下でも凝集しない耐熱性を向上させたポリ乳酸を使用するのが好ましい。すなわち、少なくとも耐熱性約50℃以上の樹脂でなければならない。この点ではトナーとして使用できる他の樹脂の条件と同じである。
このような耐熱性を向上させたポリ乳酸を加水分解して分子量を調整した後、この分子量調整後のポリ乳酸に、色剤としての顔料と、帯電制御剤としてのCCA又はCCRなどの電荷制御剤を、二軸連続混練機PCM−43(株式会社池貝製)を使用して混練する。
この混練したものを、気流式または機械式の粉砕分級機によって粒径7.8μmに調整されたトナー母体を作成する。このトナー母体100質量%に対して大粒径シリカ0.9質量%、小粒径シリカ0.1質量%の割合でヘンシェルミキサーにて混合してトナー母体にシリカを外添させて、所望の中心粒径から成るトナーを得た。
次に、キャリアを作成する。キャリアのコアはフェライト系であれば特に素材的には制限されるものではないが、本例では、フェライト系のCu−Zn系コアを用いる。このCu−Zn系コアは、樹脂コート無しの粒径は35μmであり、飽和磁化は65emu/gである。
尚、キャリアのコアとしては、Cu−Zn系の他に、Mn−Mg−Sr系、Mn系、Li−Mg−Ca系、又は鉄粉系を用いるようにしてもよい。
続いて、コーティング剤を作成する。コーティング剤は8種類を試作した。先ず、分散液としてのトルエン100質量%と、ポリ乳酸樹脂の分散母材としてのシリコン樹脂(東レ・ダウコーニングシリコン社製)100質量%に対し、ポリ乳酸樹脂を30、20、15、10、5、又は3質量%をそれぞれ混合し、それぞれホモジナイザーで分散させて、6種類の調整液を作成した。
上記に続き、更に、トルエン100質量%、シリコン樹脂100質量%、カーボンブラック10質量%、ポリ乳酸樹脂10質量%を混合し分散させたものと、トルエン100質量%、シリコン樹脂100質量%(ポリ乳酸樹脂無し)を混合したものの2種類の調整液を追加した。すなわち、本例で試作した調整液は合計8種類である。
これらの調整液を、それぞれ流動床コーティング装置で、先に作成したキャリアのコア1,000質量%の表面にコーティングして、表面コート加工済みの8種類のキャリアを作成した。
尚、上記の樹脂コーティング材の分散母材としては、シリコン樹脂と限るものではなく、例えば、フッ素系樹脂、シリコン系樹脂、アクリル−スチレン系樹脂、アルキド樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、又はこれらの樹脂のブレンド系であってもよく、特に制限はない。
要は、有機溶剤には溶解しないポリ乳酸樹脂を、粉末状で分散させることができるコーテキング樹脂材であればよい。
次に、上記のキャリア90質量%とトナー10質量%をボールミルなどで撹拌してキャリアとトナーを混合し、トナー濃度10%の8種類の二成分現像剤を作成した。
図1は、上記のようにして作成した8種類の二成分現像剤におけるキャリアに対するトナー被覆率とトナー帯電量と評価を示す図表である。同図表は左から右へ、二成分現像剤の試料番号欄2、調整液の材料1の名称欄3、材料1の配合率欄4、調整液の材料2の名称欄5、材料2の配合率欄6、調整液の材料3の名称欄7、材料3の配合率欄8、トナー被覆率欄9、トナー帯電量欄10、及び評価欄11から成る。
試料番号欄2の番号1〜4、6及び7の試料は、最初に作成した6種類の調整液を示し、資料番号欄2の番号5及び8の試料は、後から追加した2種類の調整液を示している。
また、被覆率欄9に示す被覆率は、計算によって算出されたものであり、本来トナーの外添剤の被覆量を算出するための確定した式を用いて、トナーをキャリアに置換え、外添剤をトナーに置き換えると、キャリアに対するトナーの被覆量を算出することができる。
すなわち、キャリアの粒径をDt、キャリアの比重をρt、トナーの粒径をDa、トナーの比重をρaとしたとき、
表面被覆率(%)=(√3/2)×((Dt×ρt)/(Da×ρa))
×((トナー仕込み量)/(キャリア仕込み量))×100
として算出することができる。
本例のように、キャリアの表面コート剤として母材樹脂にポリ乳酸樹脂の粉末を分散した表面コート剤を用いた場合は、算出値とSEMによる観察値とで差が無いことが判明している。
また、トナー帯電量欄11に示すトナー帯電量は、以下のようにして測定した。先ず、トレック社製、Model:210HS−2Aを使用し、トナーとキャリアを混合した二成分現像剤をファラデーゲージ(現像剤ケース)に0.2g入れて、635メッシュ(ステンレス鋼の金網規格で、メッシュ数:635、線径:0.020mm、目開き:0.020mm、網形態:綾織)で蓋をする。
次に、帯電量測定装置本体に接続された吸引式の小型ファラデーゲージで、二成分現像剤からトナーのみを分離する。トナーが分離されてキャリアのみが残ったファラデーゲージ(現像剤ケース)の質量を測定して、吸引したトナー質量を得る。得られたトナー質量と帯電量測定装置本体の測定値から計算してμC/gを算出してトナー帯電量とする。
以上の値の中でトナー被覆率をみると、試料番号2〜6の二成分現像において、トナー被覆率が73%以上であり、トナーの被覆率としては最適だとされている60%〜90%の間に収まっている。
また、トナー帯電量を見ると、同じく試料番号2〜6の二成分現像において、トナー帯電量が−37μC/g以上であり、これも十分なトナー帯電量を示している。したがって試料番号2〜6の二成分現像においては、トナー被覆率、トナー帯電量ともに評価は「○」であった。
これら評価が「○」であった試料番号2〜6の二成分現像のキャリア表面コート剤の材料配合率をみると、分散母剤(シリコン樹脂)の質量を100質量%とした場合に、分散剤であるポリ乳酸樹脂の質量は30質量%未満が望ましいことが分かる。
これは、ポリ乳酸樹脂をシリコン樹脂などに30質量%以上分散させた場合、分散剤の含有濃度が高くなって流動性が得られず、キャリアコアの表面に均一に付着しにくくなるからであると考えられる。
また、図表1をみると、ポリ乳酸樹脂が5質量%よりも少ないと、トナーの被覆率として十分な効果が得られないことも判明する。
尚、試料番号2〜6の二成分現像のキャリアの表面コート剤において、配合率とは別にキャリアコアに対する総コート量を実測して、キャリアコアの質量を100質量%とした場合、表面コート層の総量は0.05〜10.0質量%が好ましく、特に0.1〜7.0質量%が好ましいことが判明した。
また、表面コート剤が0.05質量%未満では、キャリア表面に均一な被覆層を形成することが出来ないこと、10質量%を超えると被覆層が厚く成り過ぎてトナーの帯電性に問題が出ることも判明した。
また、表面コートしたキャリアの帯電調整や抵抗調整のために、必要に応じて上記した調整液の各母剤樹脂に、例えば試料番号5の母剤樹脂(材料3の名称欄7及び配合率欄8参照)のように、導電性物質、例えばカーボンブラック等を若干量、例えば10質量%を加えるようにしてもよい。
上述したように本発明の実施例によれば、地球環境に優しいポリ乳酸樹脂をメイン樹脂とするトナーを用いる二成分現像剤において、キャリアの表面コート材にポリ乳酸を分散させるので、ポリ乳酸樹脂をメイン樹脂とするトナーに対してキャリアとして良好な被覆率と帯電性を付与することができる。

Claims (5)

  1. 電子写真式画像形成装置の二成分現像剤において、
    ポリ乳酸を主原料とするトナーと、
    ポリ乳酸を分散した表面コート材により表面コートされたキャリアと、
    を混合して成り、
    前記表面コート材は、コート母材樹脂の100質量%に対して、ポリ乳酸樹脂を4質量%以上30質量%未満の割合で分散させて構成される、
    ことを特徴とする電子写真式画像形成装置の二成分現像剤。
  2. 前記キャリアの芯材は、フェライト系のCu−Zn系、Mn−Mg−Sr系、Mn系、Li−Mg−Ca系、又は鉄粉系である、ことを特徴とする請求項1記載の電子写真式画像形成装置の二成分現像剤。
  3. 前記芯材は、表面コート無しの粒径35μm、飽和磁化65emu/gである、ことを特徴とする請求項2記載の電子写真式画像形成装置の二成分現像剤。
  4. 前記コート母材樹脂は、フッ素系樹脂、シリコン系樹脂、アクリル−スチレン系樹脂、アルキド樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、又はこれらの樹脂のブレンド系である、ことを特徴とする請求項記載の電子写真式画像形成装置の二成分現像剤。
  5. 前記キャリアの表面コート樹脂の総量は、キャリアのコアを100質量%としたとき0.05〜10.0質量%である、ことを特徴とする請求項4記載の電子写真式画像形成装置の二成分現像剤。
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JPH0798520A (ja) * 1993-07-06 1995-04-11 Ricoh Co Ltd 電子写真現像剤用キャリア
JP2909873B2 (ja) * 1993-08-30 1999-06-23 株式会社巴川製紙所 電子写真用トナーおよびその製造方法
JP3577673B2 (ja) * 1994-04-25 2004-10-13 コニカミノルタホールディングス株式会社 静電荷像現像剤用キャリア

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