JP6519556B2 - 2成分現像剤 - Google Patents
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Description
2成分現像剤が、トナーとキャリアとを含む。トナーは、トナー母粒子と、それぞれトナー母粒子の表面に付着した複数の樹脂粒子(以下、第1樹脂粒子と記載する)とを備えるトナー粒子を、複数含む。キャリアは、キャリア母粒子と、それぞれキャリア母粒子の表面に付着した複数の樹脂粒子(以下、第2樹脂粒子と記載する)とを備えるキャリア粒子を、複数含む。第1樹脂粒子の、温度160℃かつ圧力0.1kgf/mm2での5分間加圧後のブロッキング率は、目開き75μmのメッシュによる測定で30質量%未満である。第2樹脂粒子の、温度160℃かつ圧力0.1kgf/mm2での5分間加圧後のブロッキング率は、目開き75μmのメッシュによる測定で30質量%以上である。なお、ブロッキング率の測定方法は、後述する実施例と同じ方法又はその代替方法である。
外添剤として樹脂粒子を備えるトナー粒子を連続印刷に使用した場合に、トナー粒子から樹脂粒子が脱離し、脱離した樹脂粒子が感光体ドラムの表面に付着することに、発明者は着眼した。ブレードクリーニング方式で感光体ドラムの表面をクリーニングする場合には、感光体ドラムの表面に存在する樹脂粒子が、感光体ドラムとクリーニングブレードとの間に挟まれて、摩擦により加熱及び加圧される。樹脂粒子が、加熱及び加圧により熱圧縮されて(詳しくは、塑性変形して)、感光体ドラムの表面に固着すると、高画質の画像を形成することが難しくなる。詳しくは、形成された画像中に、ダッシュマーク(感光体ドラムの表面に存在する固着物に起因した画像欠陥)が生じ易くなる。
一般的な画像形成装置において、2成分現像剤(トナー及びキャリア)は、現像装置内で攪拌されながら使用される。攪拌により、トナー粒子の外添剤がトナー粒子から脱離すると、脱離した外添剤が、キャリア粒子に付着することがある。現像装置内において、トナー粒子の外添剤がキャリア粒子に付着すると、キャリアの帯電付与性が変動して、トナーの帯電量が過剰になったり不十分になったりする傾向がある。
トナー母粒子は、結着樹脂を含有する。また、トナー母粒子は、内添剤(例えば、着色剤、離型剤、電荷制御剤、及び磁性粉)を含有してもよい。
トナー母粒子では、一般的に、成分の大部分(例えば、85質量%以上)を結着樹脂が占める。このため、結着樹脂の性質がトナー母粒子の全体の性質に大きな影響を与えると考えられる。
トナー母粒子は、着色剤を含有してもよい。着色剤としては、トナーの色に合わせて公知の顔料又は染料を用いることができる。画像形成に適したトナーを得るためには、着色剤の量が、結着樹脂100質量部に対して、1質量部以上20質量部以下であることが好ましい。
トナー母粒子は、離型剤を含有していてもよい。離型剤は、例えば、トナーの定着性又は耐オフセット性を向上させる目的で使用される。トナーの定着性又は耐オフセット性を向上させるためには、離型剤の量は、結着樹脂100質量部に対して、1質量部以上30質量部以下であることが好ましい。
トナー母粒子は、電荷制御剤を含有していてもよい。電荷制御剤は、例えば、トナーの帯電安定性又は帯電立ち上がり特性を向上させる目的で使用される。トナーの帯電立ち上がり特性は、短時間で所定の帯電レベルにトナーを帯電可能か否かの指標になる。
トナー母粒子は、磁性粉を含有していてもよい。磁性粉の材料としては、例えば、強磁性金属(より具体的には、鉄、コバルト、ニッケル、又はこれら金属の1種以上を含む合金等)、強磁性金属酸化物(より具体的には、フェライト、マグネタイト、又は二酸化クロム等)、又は強磁性化処理が施された材料(より具体的には、熱処理により強磁性が付与された炭素材料等)を好適に使用できる。磁性粉からの金属イオン(例えば、鉄イオン)の溶出を抑制するためには、表面処理された磁性粒子を磁性粉として使用することが好ましい。1種類の磁性粉を単独で使用してもよいし、複数種の磁性粉を併用してもよい。
前述の基本構成を有する2成分現像剤では、トナー母粒子の表面にトナー外添剤(詳しくは、複数の外添剤粒子を含む粉体)が付着している。トナー粒子は、トナー外添剤として、複数の第1樹脂粒子を備える。例えば、トナー母粒子(粉体)と外添剤(粉体)とを一緒に攪拌することで、外添剤粒子(例えば、第1樹脂粒子)の一部(底部)がトナー母粒子の表層部に埋め込まれ、物理的な力でトナー母粒子の表面に外添剤粒子が付着(物理的結合)する。
キャリア母粒子は、コート層を備えないキャリア母粒子(例えば、フェライトキャリア粒子)であってもよいし、コート層を備えるキャリア母粒子(以下、被覆キャリア粒子と記載する)であってもよい。2成分現像剤を用いて長期にわたって高画質の画像を形成するためには、被覆キャリア粒子を使用することが好ましい。被覆キャリア粒子は、キャリアコアと、キャリアコアの表面を覆うコート層とを備える。十分なキャリアの帯電付与性及び耐久性を確保するためには、コート層が、キャリアコアの表面領域のうち、90%以上の面積を覆っていることが好ましく、100%の面積を覆っていることが特に好ましい。
キャリアコアは、磁性材料を含有することが好ましい。キャリアコアが磁性材料の粒子であってもよいし、キャリアコアの結着樹脂中に磁性材料の粒子を分散させてもよい。キャリアコアに含有される磁性材料としては、例えば、マグネタイト、バリウムフェライト、マグヘマイト、Mn−Znフェライト、Ni−Znフェライト、Mn−Mgフェライト、Ca−Mgフェライト、Liフェライト、又はCu−Znフェライトのような酸化鉄が好ましい。個々のキャリアコアの材料として、1種類の磁性材料を単独で使用してもよいし、2種以上の磁性材料を併用してもよい。キャリアコアとしては、市販品を使用してもよい。また、磁性材料を粉砕及び焼成してキャリアコアを自作してもよい。キャリアコアの作製において、磁性材料の添加量(特に、強磁性材料の割合)を変えることで、キャリアの飽和磁化を調整することができる。また、キャリアコアの作製において、焼成温度を変えることで、キャリアの円形度を調整することができる。
コート層は、キャリアコアを被覆するように、キャリアコアの表面に形成される。コート層は、実質的に樹脂から構成される。コート層を構成する樹脂中に添加剤が分散していてもよい。コート層の形成方法の例としては、樹脂(又は、樹脂の材料)を含む液にキャリアコアを浸漬する方法、又は、樹脂(又は、樹脂の材料)を含む液を流動層中のキャリアコアに噴霧する方法が挙げられる。
前述の基本構成を有する2成分現像剤では、キャリア母粒子の表面に外添剤(詳しくは、複数の外添剤粒子を含む粉体)が付着している。キャリア粒子は、キャリア外添剤として、複数の第2樹脂粒子を備える。例えば、キャリア母粒子(粉体)と外添剤(粉体)とを一緒に攪拌することで、外添剤粒子(例えば、第2樹脂粒子)の一部(底部)がキャリア母粒子の表層部に埋め込まれ、物理的な力でキャリア母粒子の表面に外添剤粒子が付着(物理的結合)する。
(モノマー)
BMA:メタクリル酸n−ブチル
MMA:メタクリル酸メチル
S:スチレン
(架橋剤)
DVB:ジビニルベンゼン
EGDMA:エチレングリコールジメタクリレート
(樹脂粒子S−1〜S−6の調製)
攪拌装置、冷却管、温度計、及び窒素導入管を備えた容量1Lの4つ口フラスコ内に、イオン交換水600gと、乳化剤(DBS:ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム)6gと、開始剤(BPO:過酸化ベンゾイル)15gと、表2に示す種類及び量の樹脂原料とを入れた。例えば、樹脂粒子S−1の調製では、樹脂原料として、メタクリル酸n−ブチル(BMA)100gと、スチレン(S)95gと、ジビニルベンゼン(DVB)5gとを入れた。また、樹脂粒子S−5の調製では、樹脂原料として、メタクリル酸メチル(MMA)100gと、スチレン(S)95gと、ジビニルベンゼン(DVB)5gとを入れた。また、樹脂粒子S−6の調製では、樹脂原料として、メタクリル酸n−ブチル(BMA)60gと、スチレン(S)60gと、エチレングリコールジメタクリレート(EGDMA)80gとを入れた。なお、樹脂粒子S−1〜S−5の各々の調製において、架橋剤として使用したジビニルベンゼン(DVB)の純度(質量分率)は80%であった。樹脂粒子S−6の調製において、架橋剤として使用したエチレングリコールジメタクリレート(EGDMA)の純度(質量分率)は97%であった。
(トナー母粒子の準備)
トナー母粒子として、非カプセルトナー粒子(結着樹脂:ポリエステル樹脂、離型剤:エステルワックス(日油株式会社製「ニッサンエレクトール(登録商標)WEP−3」)、着色剤:カーボンブラック(三菱化学株式会社製「MA100」)、電荷制御剤:4級アンモニウム塩(オリヱント化学工業株式会社製「BONTRON(登録商標)P−51」)、体積中位径(D50):7.0μm)を準備した。
多目的小型混合粉砕機(日本コークス工業株式会社製「マルチパーパスミキサ」、羽根回転速度(最大):10000rpm)を用いて、上記のように準備したトナー母粒子100質量部と、シリカ粒子(表面処理:メチルハイドロジェンポリシロキサン(信越化学工業株式会社製「KF−99P」)及び3−アミノプロピルトリエトキシシラン(信越化学工業株式会社製「KBE−903」)、個数平均1次粒子径:16nm、BET比表面積:約130m2/g)2質量部と、表1中の「第1樹脂粒子」に示す外添剤(各現像剤に定められた、樹脂粒子S−1〜S−4及びS−6のいずれか)1質量部とを、10分間混合した。例えば、現像剤DA−1用トナーの製造では、外添剤として、上記シリカ粒子に加えて樹脂粒子S−4を使用した。また、現像剤DA−2用トナーの製造では、外添剤として、上記シリカ粒子に加えて樹脂粒子S−3を使用した。また、現像剤DB−5用トナーの製造では、外添剤として上記シリカ粒子のみを使用した。
市販の合成洗剤(濃度7質量%アルキルエーテル硫酸エステルナトリウム水溶液:花王株式会社製「マイペット(登録商標)」)を水で10倍に希釈して、界面活性剤水溶液を調製し、その界面活性剤水溶液500mL中に、測定対象(トナー)10gを分散させて、トナー分散液を得た。
ブロッキング率=100×吸引後の樹脂粒子の質量/吸引前の樹脂粒子の質量
(キャリア母粒子の準備)
キャリア母粒子として、被覆キャリア粒子(キャリアコア:Mn−Mg−Srフェライトコア(パウダーテック株式会社製「EF−50」)、コート層:シリコーン重合体(東レダウコーニング株式会社製)、体積中位径(D50):50μm)を準備した。なお、現像剤DB−5用キャリアの製造では、次に示す「キャリアの外添」を行わず、準備されたキャリア母粒子(粉体)を、そのまま現像剤DB−5用キャリアとして使用した。
多目的小型混合粉砕機(日本コークス工業株式会社製「マルチパーパスミキサ」、羽根回転速度(最大):10000rpm)を用いて、上記のように準備したキャリア母粒子100質量部と、表1中の「第2樹脂粒子」に示す外添剤(各現像剤に定められた、樹脂粒子S−1〜S−5のいずれか)0.1質量部とを、5分間混合した。例えば、現像剤DA−1用キャリアの製造では、外添剤として樹脂粒子S−1を使用した。また、現像剤DA−3用キャリアの製造では、外添剤として樹脂粒子S−2を使用した。
前述の手順で製造したトナー(表1に示されるように、各現像剤に定められたトナー)10質量部と、前述の手順で製造したキャリア(表1に示されるように、各現像剤に定められたキャリア)100質量部とを、ボールミルを用いて30分間混合して、現像剤DA−1〜DA−5及びDB−1〜DB−5(それぞれ2成分現像剤)を得た。
各試料(現像剤DA−1〜DA−5及びDB−1〜DB−5)の評価方法は、以下の通りである。
評価機として、複合機(京セラドキュメントソリューションズ株式会社製「TASKalfa5550ci」)を用いた。試料(評価対象:現像剤DA−1〜DA−5及びDB−1〜DB−5のいずれか)を評価機の現像装置に投入し、試料(現像剤)に対応するトナー(補給用トナー)を評価機のトナーコンテナに投入した。
現像剤DA−1〜DA−5及びDB−1〜DB−5の各々について、耐ダッシュマーク性(ダッシュマークの有無、又はダッシュマークが確認された時点での累積印刷枚数)、及び耐補給かぶり性(かぶり濃度)を評価した結果を、表3に示す。
11 トナー母粒子
13a 第1樹脂粒子
13b 無機粒子
20 キャリア粒子
21 キャリアコア
22 コート層
23 第2樹脂粒子
Claims (9)
- トナーとキャリアとを含む2成分現像剤であって、
前記トナーは、トナー母粒子と、それぞれ前記トナー母粒子の表面に付着した複数の第1樹脂粒子とを備えるトナー粒子を、複数含み、
前記キャリアは、キャリア母粒子と、それぞれ前記キャリア母粒子の表面に付着した複数の第2樹脂粒子とを備えるキャリア粒子を、複数含み、
前記第1樹脂粒子の、温度160℃かつ圧力0.1kgf/mm2での5分間加圧後のブロッキング率は、目開き75μmのメッシュによる測定で5質量%以上20質量%以下であり、
前記第2樹脂粒子の、温度160℃かつ圧力0.1kgf/mm2での5分間加圧後のブロッキング率は、目開き75μmのメッシュによる測定で50質量%以上90質量%以下である、2成分現像剤。 - 前記第1樹脂粒子及び前記第2樹脂粒子はそれぞれ、架橋スチレン−アクリル酸系樹脂を含有する、請求項1に記載の2成分現像剤。
- 前記第1樹脂粒子に含有される前記架橋スチレン−アクリル酸系樹脂は、エステル部に炭素数1以上4以下のアルキル基を有する第1(メタ)アクリル酸アルキルエステルと、第1スチレン系モノマーと、2個以上の不飽和結合を有する第1架橋剤との重合物であり、
前記第2樹脂粒子に含有される前記架橋スチレン−アクリル酸系樹脂は、エステル部に炭素数1以上4以下のアルキル基を有する第2(メタ)アクリル酸アルキルエステルと、第2スチレン系モノマーと、2個以上の不飽和結合を有する第2架橋剤との重合物である、請求項2に記載の2成分現像剤。 - 前記第1樹脂粒子に含有される前記架橋スチレン−アクリル酸系樹脂と、前記第2樹脂粒子に含有される前記架橋スチレン−アクリル酸系樹脂とは、互いに同種のモノマー及び同種の架橋剤で構成され、かつ、互いに異なる架橋度を有する、請求項2又は3に記載の2成分現像剤。
- 前記第1(メタ)アクリル酸アルキルエステルと前記第2(メタ)アクリル酸アルキルエステルとはそれぞれ、メタクリル酸ブチルであり、
前記第1スチレン系モノマーと前記第2スチレン系モノマーとはそれぞれ、スチレンであり、
前記第1架橋剤と前記第2架橋剤とは、それぞれジビニルベンゼンであるか、又は、それぞれエチレングリコールジメタクリレートである、請求項3に記載の2成分現像剤。 - 前記第1樹脂粒子に含有される前記架橋スチレン−アクリル酸系樹脂と、前記第2樹脂粒子に含有される前記架橋スチレン−アクリル酸系樹脂とは、互いに異なる架橋剤で架橋されている、請求項2又は3に記載の2成分現像剤。
- 前記第1架橋剤はジビニルベンゼンであり、
前記第2架橋剤はエチレングリコールジメタクリレートである、請求項3に記載の2成分現像剤。 - 前記キャリア母粒子は、キャリアコアと、前記キャリアコアの表面を覆うコート層とを備える、請求項1〜7のいずれか一項に記載の2成分現像剤。
- 前記トナー母粒子の表面には、前記第1樹脂粒子に加えて、無機粒子が付着しており、
前記キャリア母粒子の表面には、無機粒子が外添されていない、請求項1〜8のいずれか一項に記載の2成分現像剤。
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