JP5795953B2 - 電子写真用キャリアおよびそれを含む2成分現像剤 - Google Patents
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Description
そして、画像形成動作後に感光体表面上に残留した転写残留トナーは、クリーニング工程においてクリーニング装置により除去されて所定の回収部に回収され、クリーニング後の感光体表面における残留電荷は、次の画像形成に備えるために、除電工程において除電装置により除電される。
2成分現像剤は、キャリアにより、トナーの撹拌、搬送および帯電という機能が付与され、トナー自体がキャリアの機能を併せもつ必要がなく、トナーとキャリアとで機能を分離できるので、トナーのみを単独で含む1成分現像剤よりも制御性が向上し、高画質画像が得られ易いという特徴を有する。このため、2成分現像剤を構成するトナーおよびキャリアならびに併用に関する研究が盛んに行われている。
しかしながら、表面張力の高い樹脂では、キャリア芯材との密着性は良好であるが、トナーがスペント(消耗)し易いという問題がある。また、表面張力の低い樹脂では、トナースペントに対しては有効であるが、キャリア芯材との密着性に劣り、キャリアを現像槽内で撹拌すると、樹脂層が剥れて帯電の安定化が図れないという問題がある。
他方、近年では電子写真のフルカラー化が進み、それに伴ってトナーの改良、例えば、トナー表面に外添させる外添剤の改良も盛んに行われている。外添剤は、トナーに流動性を付与すると共に、帯電量のコントロール助剤として機能する。
フルカラー化において、トナーの転写効率を高める目的で外添剤の粒子径を大きくすると、トナーとキャリアとの接触機会が阻害され、トナーを安定的に帯電させることが困難になる。また、カラートナーは、その材料に起因して、モノクロトナーに比べて絶縁性が高く、帯電を安定化させることが困難である。
したがって、特許文献1のキャリアは、トナーの転写効率を向上させるために外添剤の粒子径を大きくすると、トナーを充分に帯電させることができないという問題がある。
また、特許文献5には、外添剤が外添されたトナーについての記載がなく、樹脂被覆キャリアと組合せるトナーによっては転写効率が不充分になる。さらには、単に金属酸化物微粒子を含むだけではキャリアとしての抵抗値が下がるため、キャリア付着を誘発し、実用上、上記のような課題が生じることになる。
さらに、特許文献6および7の樹脂被覆キャリアでは、表面処理されたマグネタイトにより、実使用上の帯電初期における帯電量は高くなるが、印字枚数が増加すると帯電量が低下して、表面処理した効果が事実上なくなるという問題がある。これは、マグネタイト粒子自体の抵抗値が低いために、マグネタイト粒子自体が電荷のリークポイントとして働くためと推察される。
また、印字枚数が増加すると樹脂層が剥離して、キャリア芯材が露出し、帯電量が低下するという問題があった。
具体的には、ストロンチウムフェライト微粒子を樹脂層に添加することにより、帯電量の低下を抑えることができる。
これは、印字枚数が増加したライフ後半に樹脂層が剥離してストロンチウム成分が露出しても、ストロンチウム成分自体が電荷供給性能を有し、帯電量の低下を抑制してロングライフ化に寄与することによるものと考えられる。
すなわち、本発明の2成分現像剤を用いて画像を形成することにより、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少ない高画質画像を安定して形成することができる。
また、本発明のキャリアは、樹脂層が導電性微粒子をさらに含むことにより、上記の効果がさらに発揮される。
本明細書において、特に断わりのない限り「平均粒子径」は「体積平均粒子径」を意味する。
Srフェライト微粒子を樹脂層に含有させることにより、樹脂層内部からSrフェライト微粒子を介して電荷がトナーに供給されるものと考えられるので、トナーに外添された外添剤の平均粒子径が大きくても、長期間にわたってトナーを安定して帯電させることができる。
また、Srフェライト微粒子が107〜109Ω・cmの抵抗値、すなわち適度な導通性を有することにより、2成分現像剤とした場合に画像の白抜け(ピンホール)が改善される。
さらに、通常、導電性の金属微粒子を添加すると電解強度が強くなるにしたがって導通し、キャリアが誘導帯電することによりキャリア付着が多くなるが、Srフェライト微粒子は高電圧(1000V印加電圧)下でも導通しないため、キャリア付着を抑制することができる。
本発明のキャリアは、キャリア芯材と、その表面を被覆する(形成される)、磁性微粒子として特定の電気的特性を有するSrフェライト微粒子を含む樹脂層(「コート層」ともいう)とで構成される。
キャリア芯材としては、当該技術分野で常用されるものであれば特に限定されず、例えば、鉄、銅、ニッケル、コバルトなどの磁性金属、フェライト、マグネタイトなどの磁性金属酸化物などが挙げられる。これらのキャリア芯材であれば、磁気ブラシ現像法に用いる現像剤に好適なキャリアが得られる。
これらの中でも、フェライト成分を含む粒子が好ましい。フェライトは、飽和磁化が高く、密度の小さいコートキャリアを得ることができるので、現像剤におけるその使用により、感光体へのコートキャリア付着が起こり難く、ソフトな磁気ブラシが形成されてドット再現の高い画像が得られる。
キャリア芯材の平均粒子径が上記の範囲であれば、感光体に形成された静電潜像にトナーを安定して搬送することができると共に、長期間にわたって高精細な画像を形成することができる。
キャリア芯材の平均粒子径が25μm未満では、キャリア付着のコントロールが困難になることある。一方、キャリア芯材の平均粒子径が100μmを超えると、高精細な画像を形成できないことがある。
樹脂層を形成する樹脂としては、当該技術分野で常用される樹脂であれば特に限定されず、例えば、アクリル樹脂、アクリル変性樹脂、シリコーン樹脂などが挙げられる。
本発明においては、上記の樹脂の1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
市販のアクリル樹脂としては、例えば、三菱レイヨン株式会社製の製品名:ダイヤナールSE-5437、積水化学工業株式会社製の製品名:エスレックPSE-0020、三洋化成工業株式会社製の製品名:ハイマーST95、三井化学株式会社製の製品名:FM601などが挙げられる。
架橋型シリコーン樹脂は、下記に示すように、Si原子に結合する水酸基同士または水酸基とOX基とが加熱脱水反応、常温硬化反応などによって架橋して硬化する公知のシリコーン樹脂である。
Si/Cが0.3未満では、樹脂層の硬度が低下し、キャリア寿命などが低下することがある。一方、Si/Cが2.2を超えると、キャリアのトナーに対する電荷付与性が温度変化による影響を受け易くなり、樹脂層が脆化することがある。
他の樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、スチレン樹脂、ポリアミド、ポリエステル、アセタール樹脂、ポリカーボネート、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、セルロース樹脂、ポリオレフィン、これらの共重合体樹脂、配合樹脂などが挙げられ、これらの中でも、帯電付与能力が高い点でアクリル樹脂が好ましい。例えば、シリコーン樹脂(特に架橋型シリコーン樹脂)により形成される樹脂層の耐湿性、離型性などをさらに向上させるために、二官能性シリコーンオイルを含んでいてもよい。
本発明のキャリアは、キャリア芯材を被覆する樹脂層に、磁性微粒子として、1000V印加電圧下で導通せずかつ107〜109Ω・cmの抵抗値を有するSrフェライト微粒子を含むことを特徴とする。
これにより、キャリアのトナーへの帯電付与能力を一層向上させることができ、長期間にわたってトナーを安定して帯電させることができ、樹脂層の機械的強度およびキャリア芯材に対する樹脂層の密着性を向上させることができる。
したがって、本発明のキャリアを含む2成分現像剤を用いて画像を形成することにより、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少ない高画質画像を安定して形成することができる。
図1は、Srフェライト微粒子の抵抗値測定に用いる測定冶具の模式図である。
測定冶具1は、磁石2、アルミニウム製の電極3、基盤(アクリル樹脂板)4から構成される。電極3の間隔は1mmであり、大きさ10mm×40mmの平行平板電極を形成する。この電極間にSrフェライト微粒子を200mg挿入し、次いで磁石2(表面磁束密度1500ガウス、対向する部分の磁石面積10mm×30mm)をN極とS極とが対向するように配置してSrフェライト微粒子を電極間に保持する。この電極3に直流電圧1Vステップで1000Vまで印加したときの電流値を計測してブリッジ抵抗値を算出し、その値をSrフェライト微粒子の体積抵抗値とする。
Srフェライト微粒子は、0.08〜0.8μmの平均粒子径を有するのが好ましく、0.2〜0.8μmの平均粒子径を有するのがより好ましい。
Srフェライト微粒子の平均粒子径が上記の範囲であれば、キャリア芯材の表面に樹脂層を形成する際、Srフェライト微粒子が樹脂層中およびキャリア間で偏在化することを安定して防ぐことができると共に、Srフェライト微粒子によって樹脂層の表面に凹凸が形成されることがないので、均一な樹脂層を形成することができる。この理由は定かではないが、小さな金属酸化微粒子が互いの磁力によって均一に保持されるためではないかと推察される。
原料となるSrフェライト微粒子が適度な平均粒子径を有さない場合には、予め上記の高抵抗化処理の前にサンドミルのような公知の装置を用いて粉砕処理や分級処理に付してもよい。具体的な処理ついては実施例において説明する。
Srフェライト微粒子の配合量が上記の範囲であれば、本発明の優れた効果が発揮される。
すなわち、樹脂層中のSrフェライト微粒子の配合量は、樹脂100重量部に対して0.05〜65重量部であるのが好ましく、10〜40重量部であるのがより好ましい。
Srフェライト微粒子の配合量が0.05重量部未満では、Srフェライト微粒子の効果が充分に得られないことがある。一方、Srフェライト微粒子の配合量が65重量部を超えると、樹脂層を均一に形成できないことがある。
樹脂層は、導電性微粒子をさらに含むのが好ましい。
樹脂層が導電性微粒子を含有することにより、より安定してキャリアのトナーへの帯電付与能力を向上させる、すなわちキャリアをチャージアップさせないことができる。
カーボンブラックは、少ない添加量で導電性を発現させることができ、ブラックトナーには好適である。一方、樹脂層からのカーボンブラックの脱離が懸念されることから、カラートナーにはアンチモンをドープさせた導電性酸化チタンなどが好適である。
導電性微粒子の配合量が0.1重量部未満では、効果が充分に得られないことがある。一方、導電性微粒子の配合量が30重量部を超えると、樹脂層を均一に形成できないことがある。
樹脂層は、トナー帯電量を調整する目的で、シランカップリング剤のようなカップリング剤をさらに含んでいてもよい。
シランカップリング剤の中でも、電子供与性の官能基を有するシランカップリング剤が好ましく、例えば、次式で示されるアミノ基含有シランカップリング剤が挙げられる。
(Y)nSi(R)m
(式中、Rは同一または異なってアルキル基、アルコキシ基または塩素原子を示し、Yは同一または異なってアミノ基を含有する炭化水素基を示し、mおよびnはそれぞれ1〜3の整数を示し、m+n=4である)
アルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基、イソブトキシ基、tert−ブトキシ基などの炭素数1〜4の直鎖または分岐鎖状のアルコキシ基が挙げられ、これらの中でも、メトキシ基、エトキシ基が好ましい。
Yで示されるアミノ基を含有する炭化水素基としては、例えば、−(CH2)a−X(式中、Xはアミノ基、アミノカルボニルアミノ基、アミノアルキルアミノ基、フェニルアミノ基またはジアルキルアミノ基を示し、aは1〜4の整数である)、−Ph−X(式中、Xは前記に同じであり、−Ph−はフェニレン基を示す)などが挙げられる。
H2N(H2C)3Si(OCH3)3
H2N(H2C)3Si(OC2H5)3
H2N(H2C)3Si(CH3)(OCH3)2
H2N(H2C)2HN(H2C)3Si(CH3)(OCH3)2
H2NOCHN(H2C)3Si(OC2H5)3
H2N(H2C)2HN(H2C)3Si(OCH3)3
H2N−Ph−Si(OCH3)3(式中、−Ph−はp−フェニレン基を示す)
Ph−HN(H2C)3Si(OCH3)3(式中、Ph−はフェニル基を示す)
(H9C4)2N(H2C)3Si(OCH3)3
カップリング剤の配合量は特に限定されないが、樹脂100重量部に対して0.01〜10重量部であるのが好ましく、1〜10重量部であるのがより好ましい。
カップリング剤の配合量が上記の範囲であれば、トナーに充分な電荷を付与し、かつ樹脂層の機械的強度などを著しく低下させることがない。
樹脂層は、帯電性をより安定して制御する目的で、有機微粒子をさらに含んでいてもよい。
有機微粒子は、後述する樹脂層形成用の樹脂液の溶剤に対して溶解しないものから選択すればよい。これにより、有機微粒子が溶解し樹脂層中に微分散して、有機微粒子の帯電制御機能の失効を回避できる
有機微粒子としては、ベンゾグアナミン樹脂微粒子、メラミン樹脂微粒子およびトリアジン環を含む有機微粒子などが挙げられ、これらの中でも、トリアジン環を含む有機微粒子が好ましい。また、その平均粒子径は、0.1〜1μmであるのが好ましい。
有機微粒子の配合量が0.1重量部未満では、効果が充分に得られないことがある。一方、有機微粒子の配合量が50重量部を超えると、樹脂層を均一に形成できないことがある。
本発明のキャリアは、キャリア芯材の表面に、上記の樹脂層の構成材料を溶剤中に溶解または分散させた樹脂液を塗布した後、溶剤を揮発除去して塗布層を形成し、さらに乾燥時または乾燥後に塗布層を加熱硬化または単に硬化させることによって製造することができる。
乾燥促進剤としては公知のものを使用でき、例えば、ナフチル酸、オクチル酸などの鉛、鉄、コバルト、マンガン、亜鉛塩などの金属石鹸、エタノールアミンなどの有機アミン類などが挙げられる。乾燥促進剤は1種を単独でまたは2種を組み合わせて用いることができる。その添加量は、溶剤100重量部に対して0.1〜5重量部程度である。
このようにして得られるキャリアは、高電気抵抗でかつ球形であることが好ましいが、導電性または非球形であっても本発明の効果が失われるものではない。
本発明の2成分現像剤は、本発明のキャリアとトナーとを含む。トナーについては次項(3)において説明する。
キャリアとトナーとの混合割合は特に限定されないが、高速画像形成装置(A4サイズの画像で40枚/分以上)に用いることを考慮すると、キャリアの平均粒子径Dk/トナーの平均粒子径Dtが5以上の状態で、キャリアの総表面積Sk(全キャリア粒子の表面積の総和)に対するトナーの総投影面積St(全トナー粒子の投影面積の総和)の割合(St/Sk×100)が30〜70%になるように混合するのが好ましい。これにより、トナーの帯電性が充分良好な状態で安定的に維持され、高速画像形成装置においても高画質画像を安定的にかつ長期的に形成できる好適な2成分現像剤として使用できる。
例えば、粒度分布測定装置(日機装株式会社製、型式:マイクロトラックMT3000)によりキャリアの平均粒子径を測定し、これに基づき、キャリアの比重を4.7として、混合するキャリアの重量から算出する。
また、「トナーの投影面積」は、次のようにして測定することができる。
例えば、粒度分布測定装置(ベックマン・コールター株式会社製、型式:コールターカウンタ・マルチサイザーII)によりトナーの平均粒子径を測定し、これに基づき、トナーの比重を1.0として、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)でトナー総面積とする。
上記の結果から、St/Sk×100を算出する。
このような2成分現像剤で高速現像すると、トナー消費量とトナーの消費に応じて現像装置の現像槽に供給されるトナー供給量とがそれぞれ最大になり、それでも需給バランスが損なわれることがない。
2成分現像剤におけるキャリアの量が多い場合、帯電量がより低くなる傾向があり、所望の現像特性が得られないばかりか、トナー供給量よりもトナー消費量の方が多くなり、トナーに充分な電荷を付与できなくなり、画質の劣化を招くことがある。一方、キャリアの量が少ない場合、帯電量が高くなる傾向があり、樹脂被覆キャリアからトナーが電界によって分離し難くなり、結果として画質の劣化を招くことがある。
トナーは、当該技術分野で常用されるトナーであれば特に限定されず、結着樹脂および着色剤を必須成分とし、必要に応じて離型剤、荷電制御剤などの公知の添加剤を含むトナー母粒子からなり、必要に応じて外添剤が添加されていてもよい。
結着樹脂としては、当該技術分野で常用されるトナー用の樹脂であれば特に限定されず、例えば、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。
本発明においては、上記の結着樹脂の1種を単独でまたは2種以上組み合わせて用いることができる。
ポリエステル樹脂は、通常、2価のアルコール成分および3価以上の多価アルコール成分から選ばれる1種以上と、2価のカルボン酸および3価以上の多価カルボン酸から選ばれる1種以上とを、公知の方法により縮重合反応もしくはエステル化、エステル交換反応させることにより得られる。
縮重合反応における条件は、モノマー成分の反応性により適宜設定すればよく、また重合体が好適な物性になった時点で反応を終了させればよい。例えば、反応温度は170〜250℃程度、反応圧力は5mmHg〜常圧程度である。
本発明においては、上記の2価のアルコール成分および3価以上の多価アルコール成分の1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
本発明においては、上記の2価のカルボン酸および3価以上の多価カルボン酸の1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
ポリエステル樹脂の酸価が5mgKOH/g未満では、樹脂の帯電特性が低下し、また荷電制御剤がポリエステル樹脂中に分散し難くなり、帯電立ち上がり性や連続使用時の帯電安定性に悪影響を及ぼすことがある。一方、ポリエステル樹脂の酸価が30mgKOH/gを超えると、吸湿性が高くなり帯電性が不安定になることがある。
着色剤としては、当該技術分野で常用される有機系および無機系の様々な種類および色の顔料および染料を用いることができ、例えば、黒色(ブラック)、白色、黄色(イエロー)、橙色、赤色(マゼンタ)、紫色、青色(シアン)および緑色の着色剤が挙げられる。
カーボンブラックは、その製造法などにより、チャンネルブラック、ローラーブラック、ディスクブラック、ガスファーネスブラック、オイルファーネスブラック、サーマルブラックおよびアセチレンブラックなどに分類され、これらの中から、得ようとするトナーの設計特性に応じて、適切なカーボンブラックを適宜選択すればよい。
本発明においては、上記の着色剤の1種を単独でまたは2種を組み合わせて用いることができ、それらの組み合わせは異色であっても同色であってもよい。
2種以上の着色剤を複合粒子化して用いてもよい。複合粒子は、例えば、2種以上の着色剤に適量の水、低級アルコールなどを添加し、ハイスピードミルなどの一般的な造粒機で造粒し、乾燥させることによって製造できる。
また、結着樹脂中に着色剤を均一に分散させるために、マスターバッチ化して用いてもよい。
複合粒子およびマスターバッチは、乾式混合の際にトナー組成物に混入される。
結着樹脂と着色剤との配合割合は特に限定されないが、結着樹脂100重量部に対する着色剤は30〜100重量部程度である。
混合の条件は、使用する混合機やマスターバッチ原料などにより適宜設定すればよい。
混練温度は、結着樹脂の軟化温度などの条件によるが、通常50〜150℃程度、好ましくは50〜120℃程度である。
他の溶融混練の条件は、使用する混練機やマスターバッチ原料などにより適宜設定すればよい。
マスターバッチを用いる場合には、着色剤の配合量が上記の範囲内になるように、マスターバッチの使用量を調整すればよい。
着色剤の配合量が上記の範囲内であれば、トナーの各種物性を損なうことなしに、高い画像濃度および画質品位を有する画像を形成することができる。
離型剤としては、当該技術分野で常用される離型剤を用いることができ、例えば、パラフィンワックスおよびマイクロクリスタリンワックスならびにそれら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、ポリオレフィンワックス(ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックスなど)、低分子量ポリプロピリンワックスおよび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)ならびにそれら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、ライスワックスおよびキャンデリラワックスならびにそれらの誘導体、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;脂肪酸アミドおよび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。
本発明においては、上記の離型剤の1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
離型剤の配合量は特に限定されないが、結着樹脂100重量部に対して0.2〜20重量部であるのが好ましく、1〜10重量部であるのがより好ましい。
離型剤の配合量が上記の範囲内であれば、トナーの各種物性を損なうことなしに、高い画像濃度および画質品位を有する画像を形成することができる。
荷電制御剤としては、当該技術分野で常用される正電荷制御用および負電荷制御用の荷電制御剤を用いることができる。
負電荷制御用の荷電制御剤としては、例えば、オイルブラック、スピロンブラックなどの油溶性染料、含金属アゾ化合物、アゾ錯体染料、ナフテン酸金属塩、サリチル酸およびその誘導体の金属錯体および金属塩(金属はクロム、亜鉛、ジルコニウムなど)、ホウ素化合物、脂肪酸石鹸、長鎖アルキルカルボン酸塩、樹脂酸石鹸などが挙げられる。
これらの中でもホウ素化合物は重金属を含まないことから特に好ましい。
荷電制御剤の配合量は特に限定されないが、結着樹脂100重量部に対して0.5〜3重量部であるのが好ましく、0.5〜2重量部であるのが特に好ましい。
電荷制御剤の配合量が上記の範囲内であれば、トナーの各種物性を損なうことなしに、高い画像濃度および画質品位を有する画像を形成することができる。
(トナーの製造方法)
トナーは、一般的なトナーの製造方法、例えば粉砕法などの乾式法、懸濁重合法、乳化凝集法、分散重合法、溶解懸濁法および溶融乳化法などの湿式法のような公知の方法により作製することができる。これらの中でも、粉砕法は、湿式などに比較して工程が少なく設備投資額も少なく済むなどの点で特に好ましい。
粉砕法によるトナーの作製では、少なくとも結着樹脂、着色剤および離型剤、任意に荷電制御剤を含むトナー材料を混合・溶融混練して混練物を得、次いで混練物を冷却固化・粉砕し、その後必要に応じて分級などの粒度調整を行い、トナー粒子を得る。
混合、溶融混練、粉砕および分級の各工程には、公知の装置を用いることができる。
外添剤としては、当該技術分野で常用される外添剤を用いることができ、例えば、シリカ、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、シリコーン樹脂、シランカップリング剤などにより表面処理(疎水化処理)されているものが好ましい。
本発明においては、上記の外添剤の1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
例えば、平均粒子径の異なる2種類の外添剤を用いる場合、小さい方が0.007〜0.5μmの平均粒子径を有し、大きい方が0.5〜0.2μmの平均粒子径を有し、小さい方の平均粒子径と大きい方の平均粒子径との比率が1:5〜1:20であるのが好ましい。
外添剤の添加量が上記の範囲内であれば、トナーの各種物性を損なうことなしに、高い画像濃度および画質品位を有する画像を形成することができる。
本発明の2成分現像剤を用いる画像形成方法は、像担持体に潜像を形成する工程と、2成分現像剤を用いて、像担持体に形成された潜像を現像してトナー像を形成する工程とを含み、色再現性をも含めた画像再現性に優れ、高精細かつ高画像濃度の画像を安定的にかつ長期的に形成することができる。
製造例、実施例および比較例において、各物性値を以下に示す方法により測定した。
エーテル型非イオン性界面活性剤(ポリオキシラウリルエーテル、HLB=13.6、花王株式会社製、製品名:エマルゲン109P)の5%水溶液10mLに、測定試料約10〜15mgを添加し、超音波分散機(株式会社エスエムテー製、型式:UH−50)を用いて周波数20kHzで1分間分散処理する。得られた分散液約1mLを粒度分布測定装置(日機装株式会社製、型式:マイクロトラックMT3000)で体積粒度分布を測定し、その結果から体積平均粒径を求める。
電解液(ベックマン・コールター株式会社製、商品名:ISOTON−II)50mlに、トナー母粒子20mgおよびアルキルエーテル硫酸エステルナトリウム1mlを加え、超音波分散機(株式会社エスエムテー製、型式:UH−50)を用いて周波数20kHzで3分間分散処理する。得られた分散液約1mLを粒度分布測定装置(ベックマン・コールター株式会社製、型式:コールターカウンターMultisizer3)の専用セルに充填した後、1分間撹拌して散乱光強度が安定したことを確認して、アパーチャ径100μm、測定粒子数500000カウントの条件下で体積粒度分布を測定し、その結果から体積平均粒径を求める。
示差走査熱量計(株式会社パーキンエルマージャパン製、型式:Diamond DSC)を用いて、試料0.01gを温度20℃から昇温速度10℃/分で200℃まで加熱し、次いで200℃から20℃に急冷する操作を2回繰返し、DSC曲線を測定する。2回目の操作で測定したDSC曲線の融解に相当する吸熱ピークの温度をワックスの融点とする。
(樹脂被覆キャリア1)
被覆樹脂:シリコーン樹脂(信越化学株式会社製、製品名:KR350)の20%トルエン溶液100重量部(樹脂20重量部)、
磁性微粒子:予め表面酸化および分級処理したSrフェライト微粒子(平均粒子径0.8μm、抵抗値108Ω・cm、1000V印加電圧下でも導通しない)30重量部
導電性微粒子:導電性カーボンブラックトルエン分散液(固形濃度15%、キャボット株式会社製、製品名:VULCAN XC72)5重量部
カップリング剤:シランカップリング剤(100%溶液、東レ・ダウコーニング株式会社製、製品名:SH6020)4重量部
溶剤:トルエン100重量部
得られた塗布層を有するキャリア芯材を、セーフティーオーブン(エスペック株式会社製、型式:SPH(H)102)を用いて、200℃で1時間加熱して塗布層を硬化させて樹脂層を形成し、100メッシュのふるいにかけて樹脂被覆キャリア(1)(キャリア芯材1000重量部に対して磁性微粒子30重量部)約2000gを得た。
表1に樹脂被覆キャリア1の各成分とそれらの配合量を示す。
表1に示す樹脂被覆キャリアの各成分とそれらの配合量とすること以外は、樹脂被覆キャリア1と同様にして樹脂被覆キャリア2〜15を得た。
樹脂被覆キャリア2の場合のみ、シリコーン樹脂(表1において(イ)と表記)の20%トルエン溶液の代わりに、アクリル樹脂(スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、共重合比20:80、分子量85,000、表1において(ロ)と表記)の20%トルエン溶液を用いた。
Srフェライト微粒子(い):平均粒子径2.0μm、抵抗値109Ω・cm
(う):平均粒子径0.1μm、抵抗値107Ω・cm
(え):平均粒子径2.5μm、抵抗値108Ω・cm
(お):平均粒子径0.08μm、抵抗値108Ω・cm
なお、Srフェライト微粒子(あ)〜(お)は、1000V印加電圧下でも導通しない。
表1に樹脂被覆キャリア2〜15の各成分とそれらの配合量を示す。
(トナー1)
結着樹脂: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とEP−BPA、酸成分:フマル酸と無水メリット酸) 87.5重量部
着色剤:C.I.Pigment Blue 15:1 5重量部
離型剤:無極性パラフィンワックス、融点78℃、重量平均分子量:Mw832)
6重量部
荷電制御剤:負帯電サリチル酸系化合物 1.5重量部
得られた溶融混練物を、冷却ベルトで冷却させた後、カッテングミルを用いて粗粉砕し、次いでジェット式粉砕機を用いて微粉砕し、さらに風力分級機を用いて分級して、平均粒子径6.5μmのトナー粒子2000gを得た。
(実施例1)
トナー1と樹脂被覆キャリア1とを混合比トナー濃度8%(トナー/キャリア=1/12.5)になるように組合せ、V型混合機(株式会社徳寿工作所製、型式:V−5)で20分間攪拌混合することによと、実施例1の2成分現像剤2000gを得た。
得られた2成分現像剤における帯電性、キャリア付着、画質および樹脂層の被覆状態を評価した。
表2に示すトナーと樹脂被覆キャリアとを組み合わせること以外は、実施例1と同様にして実施例2〜14および比較例1〜2の2成分現像剤を得て評価した。
(1)帯電性
(1−1)帯電立ち上がり特性
2成分現像剤の樹脂被覆キャリアとトナーとの組み合わせにおいて、前者の0.95gと後者の0.05gとを容量5mlのガラス瓶に入れ、これを回転培養機(タイテック株式会社製、型式:RT−50)を用いて回転数32rpmで1分間撹拌した。得られた2成分現像剤を採取し、吸引式帯電量測定装置(トレック株式会社製、型式:Model210HS)を用いて帯電量(μC/g)を測定した。また、攪拌時間1分間を3分間にすること以外は同様にして得られた2成分現像剤についても同様にして帯電量(μC/g)を測定した。
得られた攪拌時間1分間と3分間との帯電量の差の絶対値から、次の基準で帯電立ち上がり特性を評価した。
○:良好(帯電量の差が5μC/g以下)
△:可 (帯電量の差が5μC/gを超えて10μC/g以下)
×:不良(帯電量の差が10μC/gを超える)
測定用に改造した2成分現像装置を有する市販の複写機(シャープ株式会社製、型式:MX−6000N)に2成分現像剤をセットし、常温常湿(25℃、50%RH)下においてベタ画像を5000枚実写した後、画像部の画像濃度および非画像部の白色度、2成分現像剤の帯電量を測定した。
分光測色濃度計(日本平版機材株式会社製、型式:X−Rite938)を用いて、画像濃度を測定し、次の基準で評価した。
○:良好(画像濃度が1.4以上)
×:不良(画像濃度が1.4未満)
分光式色差計(日本電色工業株式会社製、型式:SZ90型)を用いて、三刺激値X、YおよびZを測定し、得られたZの値から、次の基準で白色度を評価した。
○:良好(Zの値が0.5以下)
△:可 (Zの値が0.5を超えて0.7以下)
×:不良(Zの値が0.7を超える)
吸引式帯電量測定装置(トレック株式会社製、型式:Model210HS)を用いて、帯電量(μC/g)を測定し、初期およびベタ画像5000枚実写後の帯電量を測定し、それらの差の絶対値から、次の基準で帯電量を評価した。
○:良好(帯電量の差が5μC/g以下)
△:可 (帯電量の差が5μC/gを超えて10μC/g以下)
×:不良(帯電量の差が10μC/gを超える)
上記の複写機に2成分現像剤をセットし、像担持体上の非画像部における一定面積(297mm×24mm)中のキャリア付着個数を計数した。この際、直流バイアス電圧200V、交流バイアス電圧1100Vおよび周波数9kHzを現像剤担持体に印加し、像担持体の表面には帯電させなかった。得られたキャリア付着個数から、次の基準でキャリア付着を評価した。
○:良好(キャリア付着個数が15個未満)
△:可 (キャリア付着個数が15個以上20個以下)
×:不良(キャリア付着個数が20個を超える)
上記の複写機に2成分現像剤をセットし、画像のテストチャートを印刷して、白色との色差が30、50および70における粒状性のスコア値を、自動プリンタ画質評価システム(王子計測機器株式会社製、型式:APQS)を用いて測定した。得られたスコア値の最大値から、次の基準で画質(粒状性)を評価した。なお、スコア値が低いほど画像のざらつきが少なく、高画質であることを示す。
○(良好):スコア値の最大値が11500未満
△(可) :スコア値の最大値が11500以上12000以下
×(不良):スコア値の最大値が12000を超える
表1に示す製造直後の樹脂被覆キャリアを電子顕微鏡(倍率1000)で観察し、樹脂層の状態を観察した。その結果、樹脂被覆キャリア8および10はいずれもキャリア芯材の露出部分が観察され、被覆状態を不良(×)と判断した。その他の樹脂被覆キャリアはいずれも良(○)であった。
また、(1−2)帯電のライフ特性の試験後の2成分現像剤から樹脂被覆キャリアを取り出し、(倍率1000)で観察し、樹脂層の状態を観察した。
製造時と対比した試験後の樹脂被覆キャリアの状態から、次の基準で樹脂層の状態を評価した。
○(良好):樹脂層の変化が少ない
×(不良):樹脂層が明らかに摩耗し、キャリア芯材の露出部分が多い
上記(1)〜(4)の評価結果に基づいて、次の基準で総合評価を行った。
◎:すべての評価項目について○
○:1つの評価項目にでも△がある
×:1つの評価項目にでも×がある
表2に2成分現像剤の各成分とそれらの混合比および評価結果を示す。
一方、Srフェライト微粒子を樹脂層に含まないキャリアを含有するトナー(比較例1)は、帯電性、キャリア付着、画質および樹脂層の被覆状態、特にライフ特性に劣ることがわかる。
2 磁石
3 電極
4 基盤
Claims (5)
- フェライトからなるキャリア芯材と、前記キャリア芯材を被覆し、かつ磁性微粒子として1000V印加電圧下で導通せずかつ107〜109Ω・cmの抵抗値を有するストロンチウムフェライト微粒子を含む樹脂層とで構成されることを特徴とする電子写真用キャリア。
- 前記ストロンチウムフェライト微粒子が、0.08〜0.8μmの体積平均粒子径を有する請求項1に記載の電子写真用キャリア。
- 前記ストロンチウムフェライト微粒子が、キャリア芯材1000重量部に対して0.05〜65重量部の割合で含まれる請求項1または2に記載の電子写真用キャリア。
- 前記樹脂層が、導電性微粒子をさらに含む請求項1〜3のいずれか1つに記載の電子写真用キャリア。
- 請求項1〜4のいずれか1つに記載の電子写真用キャリアとトナーとを含むことを特徴とする2成分現像剤。
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