JP6794963B2 - 静電潜像現像用キャリア、及び2成分現像剤 - Google Patents
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Description
2成分現像剤が、次に示す構成(以下、基本構成と記載する)を有する本実施形態に係るキャリアと、そのキャリアとの摩擦により正に帯電し得る正帯電性トナーとを含む。正帯電性トナーは、例えば、トナー母粒子と、トナー母粒子の表面に付着した外添剤とを備えるトナー粒子を、複数含む。トナーの正帯電性を向上させるためには、外添剤が正帯電性シリカ粒子を含むことが特に好ましい。
キャリアが、キャリアコアと、キャリアコアの表面を覆う第1コート層及び第2コート層とを備えるキャリア粒子を、複数含む。第1コート層及び第2コート層は、キャリアコアの表面から、第1コート層、第2コート層の順の積層構造を有する。第1コート層は、フッ素樹脂を含有する。第2コート層は、シリコーン樹脂と、シリコーン樹脂の質量に対して1質量%以上のフッ素シランとを含有する。第1コート層の表面領域のうち、第2コート層で覆われている領域の面積SAと、第2コート層で覆われていない領域の面積SBとは、「0.05≦SB/(SA+SB)≦0.50」の関係を満たす。
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、及び磁性粉の少なくとも1つ)を含有してもよい。
一般に、結着樹脂は、トナーの主成分となる。磁性粉を含む磁性トナーの好適な一例では、トナーコアの約60質量%を結着樹脂が占める。磁性粉を含まない非磁性トナーの好適な一例では、トナーコアの約85質量%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。トナーの耐熱保存性及び低温定着性の両立を図るためには、トナー母粒子が、結着樹脂として、ポリエステル樹脂及びスチレン−アクリル酸系樹脂の少なくとも一方を含有することが特に好ましい。
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、離型剤の量が、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。
トナー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)を付着させてもよい。外添剤は、内添剤とは異なり、トナー母粒子の内部には存在せず、トナー母粒子の表面(トナー粒子の表層部)のみに選択的に存在する。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、トナー母粒子の表面に外添剤粒子を付着させることができる。トナー母粒子と外添剤粒子とは、互いに化学反応せず、化学的ではなく物理的に結合する。トナー母粒子と外添剤粒子との結合の強さは、攪拌条件(より具体的には、攪拌時間、及び攪拌の回転速度等)、外添剤粒子の粒子径、外添剤粒子の形状、及び外添剤粒子の表面状態などによって調整できる。
前述の基本構成を有するキャリアでは、キャリア粒子が、キャリアコアと、キャリアコアの表面を覆う第1コート層及び第2コート層とを備える。第1コート層及び第2コート層は、キャリアコアの表面から、第1コート層、第2コート層の順の積層構造を有する。こうした積層構造を有するキャリア粒子は、キャリアコアの表面に第1コート層を形成して、第1コート粒子(詳しくは、キャリアコアと第1コート層との複合体)を得た後、第1コート粒子の表面に第2コート層を形成することで得られる。第1コート層のどの部位も、第2コート層よりもキャリアコア側に位置する。すなわち、キャリアコア上には、キャリアコアの表面から、第2コート層、第1コート層の順に積層されている部位が存在しない。
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の例としては、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、フェライト等)が挙げられる。フェライトの好適な例としては、マグネタイト(スピネルフェライト)、バリウムフェライト、Mnフェライト、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、Cu−Znフェライト、又はMn−Mg−Srフェライトが挙げられる。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。
前述の基本構成を有するキャリアでは、第1コート層が、フッ素樹脂を含有する。フッ素樹脂としては、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリトリフルオロエチレン(より具体的には、ポリクロロトリフルオロエチレン等)、ポリヘキサフルオロプロピレン、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、及びテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)からなる群より選択される1種以上の樹脂が好ましく、FEP又はPFAが特に好ましい。
前述の基本構成を有するキャリアでは、第2コート層が、シリコーン樹脂と、シリコーン樹脂の質量に対して1質量%以上のフッ素シランとを含有する。
(トナー母粒子の作製)
FMミキサー(日本コークス工業株式会社製「FM−20B」)を用いて、回転速度2000rpmの条件で、ポリエステル樹脂(三井化学株式会社製「XPE258」)100質量部と、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」)9質量部と、カーボンブラック(三菱化学株式会社製「MA100」)9質量部と、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」)1質量部とを、4分間混合した。
続けて、得られたトナー母粒子に外添を行った。詳しくは、トナー母粒子100質量部と、導電性酸化チタン粒子(チタン工業株式会社製「EC−100」、基材:TiO2、被覆層:SbドープSnO2層、体積中位径:約0.35μm)1質量部と、正帯電性シリカ粒子(日本アエロジル株式会社製「AEROSIL(登録商標)REA90」、内容:表面処理により正帯電性が付与された乾式シリカ粒子、個数平均1次粒子径:約20nm)1質量部とを、FMミキサー(日本コークス工業株式会社製「FM−10B」)を用いて回転速度3500rpmで5分間混合することにより、トナー母粒子の表面に外添剤(酸化チタン粒子及びシリカ粒子)を付着させた。その後、得られた粉体を、200メッシュ(目開き75μm)の篩を用いて篩別した。その結果、多数のトナー粒子(非カプセルトナー粒子)を含む正帯電性トナーが得られた。
MnO(体積中位径0.9μm)換算で40質量部、MgO(体積中位径0.9μm)換算で10質量部、Fe2O3(体積中位径0.8μm)換算で50質量部になるように各原材料(MnO、MgO、及びFe2O3の各原材料)を適量配合し、原材料に水を加えた。次に、湿式ボールミルを用いて原材料を2時間かけて粉砕した後、混合した。その後、得られた混合物の乾燥及び造粒を、スプレードライヤーで行った。その後、温度1000℃で5時間焼成して、3000(103/4π・A/m)の印加磁場での飽和磁化が65Am2/kgである体積中位径40μmのキャリアコア(マンガン含有フェライトキャリア)を得た。
キャリアCA−1〜CA−10及びCB−1〜CB−3の各々の製造では、キャリアコアに対して、次に示す第1コート及び第2コートを行った。
テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)をメチルエチルケトンに分散させて、第1コート液を得た。前述の手順で作製したキャリアコア(粉体)を流動コーティング装置(株式会社パウレック製「マルチプレックスMP−01」)に投入し、キャリアコアを流動させた。そして、流動コーティング装置を用いて、流動しているキャリアコアに対して、表1中の「フッ素樹脂」に示す量のFEPを含む第1コート液をスプレーコーティングした。表1に示される「フッ素樹脂」の量は、キャリアコア100質量部に対する樹脂の量である。例えば、キャリアCA−1の製造では、キャリアコア100質量部に対して0.8質量部のFEPをコーティングした。その結果、第1コート粒子(詳しくは、第1コート層で覆われた状態のキャリアコア)が得られた。キャリアCA−1〜CA−10及びCB−1〜CB−3の各々では、第1コート層の厚さが100nm以上450nm以下であった。スプレーコーティングされるFEP(すなわち、キャリアコアに付与されるFEP)の量が多くなるほど、第1コート層の厚さも被覆率も大きくなる傾向があった。
固形分換算で100gのメチルシリコーン樹脂をトルエン500mLに溶解させて、樹脂溶液を得た。続けて、得られた樹脂溶液に、表1中の「フッ素シラン」に示す量のフッ素シランを添加して、第2コート液を得た。フッ素シランとしては、トリメトキシ(3,3,3−トリフルオロプロピル)シラン(東京化成工業株式会社製)を使用した。例えば、キャリアCA−1の製造では、上記樹脂溶液中のメチルシリコーン樹脂の固形分に対して20質量%のフッ素シランを添加して、第2コート液を調製した。キャリアCB−1の製造では、フッ素シランを添加しなかった。キャリアCB−1の製造では、上記樹脂溶液が第2コート液に相当する。
測定対象(キャリアCA−1〜CA−10及びCB−1〜CB−3のいずれか)に含まれるキャリア粒子を、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて撮影し、得られた撮影像から、第1コート層の被覆面積(=SA+SB)と、第1コート層の露出面積(=SB)とを求めた。
キャリアCB−4の製造では、キャリアコアに対して、次に示す単一コート層の形成を行った。
固形分換算で100gのメチルシリコーン樹脂をトルエン500mLに溶解させて、コート液を得た。前述の手順で作製したキャリアコア(粉体)を流動コーティング装置(株式会社パウレック製「マルチプレックスMP−01」)に投入し、キャリアコアを流動させた。そして、流動コーティング装置を用いて、流動しているキャリアコア100質量部に対して、10質量部のメチルシリコーン樹脂を含むコート液をスプレーコーティングした。続けて、上記流動コーティング装置内の流動層に、温度270℃の熱処理を2時間行って、コート液を硬化させた。その結果、多数のキャリア粒子を含むキャリア(キャリアCB−4)が得られた。
各試料(キャリアCA−1〜CA−10及びCB−1〜CB−4)の評価方法は、以下の通りである。
キャリア(評価対象:キャリアCA−1〜CA−10及びCB−1〜CB−4のいずれか)100質量部と、トナー(前述の手順で作製した正帯電性トナー)8質量部とを、粉体混合機(愛知電機株式会社製「ロッキングミキサー(登録商標)」、混合方式:容器回転揺動方式)を用いて30分間混合して、2成分現像剤を調製した。
評価機として、プリンター(京セラドキュメントソリューションズ株式会社製「FS−C5250DN」、感光体ドラム:単層型感光層を備える有機感光体ドラム、帯電装置:接触帯電方式の帯電ローラー、感光体クリーニング方式:クリーニングブレード)を用いた。前述の方法で調製した2成分現像剤を評価機の現像装置に投入し、補給用トナー(前述の手順で作製した正帯電性トナー)を評価機のトナーコンテナに投入した。
帯電変動率=100×|帯電量QA−帯電量QB|/QA
キャリアCA−1〜CA−10及びCB−1〜CB−4の各々について、初期帯電性(帯電量QA)及び帯電耐久性(帯電変動率)を評価した結果を、表2に示す。
11 トナー母粒子
13 外添剤粒子
20 キャリア粒子
21 キャリアコア
22 コート層
22a 第1コート層
22b 第2コート層
R 領域
Claims (7)
- キャリアコアと、前記キャリアコアの表面を覆う第1コート層及び第2コート層とを備えるキャリア粒子を、複数含む、静電潜像現像用キャリアであって、
前記第1コート層及び前記第2コート層は、前記キャリアコアの表面から、前記第1コート層、前記第2コート層の順の積層構造を有し、
前記第1コート層は、フッ素樹脂を含有し、
前記第2コート層は、シリコーン樹脂と、前記シリコーン樹脂の質量に対して5質量%以上50質量%以下のフッ素シランとを含有し、
前記第1コート層の表面領域のうち、前記第2コート層で覆われている領域の面積SAと、前記第2コート層で覆われていない領域の面積SBとは、「0.25≦SB/(SA+SB)≦0.40」の関係を満たし、
前記第1コート層中の前記フッ素樹脂の量は、前記第1コート層中の前記フッ素樹脂と前記第2コート層中の前記シリコーン樹脂との合計質量に対して40質量%以上60質量%以下である、静電潜像現像用キャリア。 - 前記キャリアコアは、フェライト粒子であり、
前記第1コート層は、前記キャリアコアの表面領域のうち85%以上98%以下の面積を覆っており、
前記第2コート層は、前記キャリアコアの表面領域のうち、前記第1コート層から露出している領域の全てを覆い、かつ、前記第1コート層上にも存在する、請求項1に記載の静電潜像現像用キャリア。 - 前記第1コート層の厚さは、100nm以上450nm以下であり、
前記第2コート層の厚さは、100nm以上550nm以下である、請求項2に記載の静電潜像現像用キャリア。 - キャリアコアと、前記キャリアコアの表面を覆う第1コート層及び第2コート層とを備えるキャリア粒子を、複数含む、静電潜像現像用キャリアであって、
前記第1コート層及び前記第2コート層は、前記キャリアコアの表面から、前記第1コート層、前記第2コート層の順の積層構造を有し、
前記第1コート層は、フッ素樹脂を含有し、
前記第2コート層は、シリコーン樹脂と、前記シリコーン樹脂の質量に対して5質量%以上50質量%以下のフッ素シランとを含有し、
前記第1コート層の表面領域のうち、前記第2コート層で覆われている領域の面積S A と、前記第2コート層で覆われていない領域の面積S B とは、「0.05≦S B /(S A +S B )≦0.15」の関係を満たし、
前記第1コート層中の前記フッ素樹脂の量は、前記第1コート層中の前記フッ素樹脂と前記第2コート層中の前記シリコーン樹脂との合計質量に対して10質量%以上20質量%以下である、静電潜像現像用キャリア。 - キャリアコアと、前記キャリアコアの表面を覆う第1コート層及び第2コート層とを備えるキャリア粒子を、複数含む、静電潜像現像用キャリアであって、
前記第1コート層及び前記第2コート層は、前記キャリアコアの表面から、前記第1コート層、前記第2コート層の順の積層構造を有し、
前記第1コート層は、フッ素樹脂を含有し、
前記第2コート層は、シリコーン樹脂と、前記シリコーン樹脂の質量に対して25質量%以上35質量%以下のフッ素シランとを含有し、
前記第1コート層の表面領域のうち、前記第2コート層で覆われている領域の面積S A と、前記第2コート層で覆われていない領域の面積S B とは、「0.05≦S B /(S A +S B )≦0.50」の関係を満たす、静電潜像現像用キャリア。 - 請求項1〜5のいずれか一項に記載の静電潜像現像用キャリアと、前記静電潜像現像用キャリアとの摩擦により正に帯電し得る正帯電性トナーとを含む、2成分現像剤。
- 前記正帯電性トナーは、トナー母粒子と、前記トナー母粒子の表面に付着した外添剤とを備えるトナー粒子を複数含み、
前記外添剤は、正帯電性シリカ粒子を含む、請求項6に記載の2成分現像剤。
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