JP7035745B2 - 静電荷像現像用二成分現像剤 - Google Patents

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Description

本発明は、静電荷像現像用トナーおよび静電荷像現像用二成分現像剤に関する。
近年、画像形成装置において、より高速化、高画質化及び高耐久化することが求められている。また、画像を形成するための各プロセスの速度が加速する一方で、画像の高精細及びコスト低減の観点から、装置を構成する各構成部材の長寿命化が求められている。
高画質化を達成するための手段として、トナー粒子の小粒径化が検討されている。トナー粒子はその粒子径が小さい程、微細な潜像の再現性が良好である。また、少ないトナー量で紙を隠ぺいすることが可能となるため、画像濃度を低下させずに、定着に必要なエネルギーを低減することが可能となる。
また、一般的な二成分現像剤を用いた電子写真画像形成方式では、現像機内でキャリア粒子とトナー粒子とを混合し、摩擦によりトナー粒子を帯電させて、像担持体上にトナー画像を形成する。すなわち、二成分現像剤においては、トナー粒子の機能とキャリア粒子の機能とが分離されている。したがって、二成分現像剤はトナー単独を含む一成分現像剤と比べて、制御性が高く、高画質画像を得やすい点で優れている。
しかしながら、トナー粒子を小粒径化すると、その比表面積が増大するため、二成分現像剤においては、キャリア粒子との接触面積が増加して、過剰帯電する傾向にある。特に低温低湿環境下においては、過剰帯電のために、トナーが像担持体に現像しにくくなり、また、像担持体上のトナーから転写材への転写の際にも転写されにくく、画像濃度が低下することがある。
さらに転写材に転写せずに像担持体上に残ったトナーは、像担持体上から除去されなければならない。像担持体上に残ったトナーをクリーニングする方法として、ウレタンゴム等の弾性材料からなるクリーニングブレードのエッジを像担持体表面に接触させる方法が広く用いられている。このとき、クリーニングブレードは、ー般に、その一端のエッジを像担持体の走行方向に対しカウンター方向に圧接させて使用する。このとき、小粒子径のトナーは、上記のようなクリーニングブレードをすり抜けしやすいため、クリーニングが非常に困難となる。
小粒子径のトナー粒子がクリーニングブレードをすり抜けてしまう現象については、一般的に以下のように考えられている。クリーニングブレードのエッジ(ニップ部)に集められた小粒子径のトナー粒子は、互いに接触面積が大きく、互いに同等の粒子径であるため、互いを乗り越えて移動することが困難である。その結果、最密充填状態(隙間無く充填された状態)になり易い。また、像担持体表面との接触面積が大きくなることにより、付着力も大きくなり、あたかも1つの集合体のようにクリーニングブレードを押し上げる力を発揮し、クリーニングブレードをすり抜けてしまうと考えられている。
トナーのクリーニング性を高める方法として、特許文献1には、チタン酸ストロンチウム粒子などの研磨剤粒子を潤滑材粒子と共に添加したトナーが記載されている。
特開2016-186547号公報
しかしながら、特許文献1のように研磨剤粒子の使用によってクリーニングブレードの圧接力を増加させても、クリーニングに対する効果はあまり期待できない。むしろ研磨材粒子が像担持体の表面を傷つけて、その寿命を低減させてしまう等の不具合が発生しやすくなると考えられる。よって、過剰帯電が抑制され、像担持体のクリーニング性が高く、且つ連続印字の際にも高画質の画像を形成することが可能な、小粒子径の静電荷像現像用トナーおよび現像剤は未だ報告されていない。
本発明は、過剰帯電が抑制され、クリーニング性が向上し、連続印字の際にも高画質な画像を形成し得る静電荷像現像用トナー、およびそれを用いた静電荷像現像用二成分現像剤を提供することを課題とする。
本発明は、上記課題を解決する第一の手段として、少なくとも結着樹脂を含むトナー母体粒子と、チタン酸ストロンチウム微粒子を含む外添剤とを含有するトナー粒子を含む静電荷像現像用トナーであって、前記トナー粒子の体積基準におけるメジアン径は3.0μm以上5.0μm以下であり、前記チタン酸ストロンチウム微粒子は、個数粒度分布におけるピークトップの粒子径Rが20nm以上60nm以下であるチタン酸ストロンチウム微粒子(A)と、個数粒度分布におけるピークトップの粒子径Rが300nmを超え2000nm以下であるチタン酸ストロンチウム微粒子(B)とを含む、静電荷像現像用トナーを提供する。
さらに本発明は、上記課題を解決する第二の手段として、本発明の静電荷像現像用トナーと、キャリア粒子とを含有する、静電荷像現像用二成分現像剤を提供する。
本発明により、過剰帯電が抑制され、クリーニング性が向上し、連続印字の際にも高画質な画像を形成し得る静電荷像現像用トナー、およびそれを用いた静電荷像現像用二成分現像剤を提供することができる。
本発明のトナーは、少なくとも結着樹脂を含むトナー母体粒子と、チタン酸ストロンチウム微粒子を含む外添剤とを含有するものである。本発明においては、外添剤に含まれるチタン酸ストロンチウム微粒子は、個数粒度分布におけるピークトップの粒子径Rが20nm以上60nm以下であるチタン酸ストロンチウム微粒子(A)と、個数粒度分布におけるピークトップの粒子径Rが300nmを超え2000nm以下であるチタン酸ストロンチウム微粒子(B)という少なくとも2種類のチタン酸ストロンチウム微粒子を含むことによって、過剰帯電が抑制され、クリーニング性が向上し、連続印字の際にも高画質な画像を形成し得る静電荷像現像用トナー、およびそれを用いた静電荷像現像用二成分現像剤を提供することができる。そのメカニズムは明らかではないが、次のように推測される。
外添剤に粒子径Rが20nm以上60nm以下である、小粒子径のチタン酸ストロンチウム微粒子(A)が含まれると、トナー粒子が小粒径化されていても、トナーの過剰帯電が抑制されうることを見出した。これは、チタン酸ストロンチウムという化合物が、低抵抗かつ正帯電性が高いという特徴を有するためと考えられる。また、チタン酸ストロンチウム微粒子(A)の粒子径Rは20nm以上60nm以下と小さいため、トナー粒子とキャリア粒子との接触面積が増えて、帯電の立ち上がりも良好になると考えられる。さらにチタン酸ストロンチウムは正帯電性が高いため、少ない含有量でも帯電の立ち上がりを良好にすることができる。よって、小粒子径(約20nm~60nm)の外添剤粒子を多く含むことによる、トナーの流動性の上昇や、それに伴うクリーニング性の低下といった問題は、チタン酸ストロンチウム微粒子(A)の使用によって抑制することができる。
また、外添剤に粒子径Rが300nmを超え2000nm以下である、大粒子径のチタン酸ストロンチウム微粒子(B)が含まれると、小粒子径のチタン酸ストロンチウム(A)のトナー母体粒子への埋め込みを抑制し、連続印字時でも安定した帯電量を維持することが可能となる。
さらにチタン酸ストロンチウム微粒子(B)は、クリー二ング性の向上や、像担持体表面に付着する付着物を除去する研磨効果を発揮して、良好な画像の形成を可能にすると考えられる。大粒子径のチタン酸ストロンチウム微粒子(B)は、トナー粒子の最表層に存在するため、現像工程においては、トナー粒子同士の摺擦により、ある程度の粒子が脱離することとなる。脱離したチタン酸ストロンチウム微粒子(B)は、トナー粒子との摩擦により、トナー粒子とは逆の極性(正帯電性)を保持し、現像工程にて非画像部に現像されることとなる。非画像部に現像されたチタン酸ストロンチウム微粒子(B)は、静電潜像担持体上に残存し、クリーニング工程にて回収され、選択的にクリーニング部材と静電潜像担持体の接触部分に蓄積する。画像部に対しては、クリーニングブレード近傍に残留した転写残トナー粒子中のチタン酸ストロンチウム微粒子(B)が、上記と同様に、接触部分に蓄積する。非画像部および画像部に残留し、クリーニング部材および静電潜像担持体の接触部分に蓄積したチタン酸ストロンチウム微粒子(B)は、クリーニング部材からのトナーの漏れを塞き止める阻止層を形成し、トナーのすり抜けを防止することで、トナーのクリーニング性を向上させることができると考えられる。
また、上記のように蓄積したチタン酸ストロンチウム微粒子(B)は、像担持体上に付着したトナーによるフィルミングや融着を除去する研磨効果も発揮し得る。これはチタン酸ストロンチウムのモース硬度が5~6と適度な硬さを有しているためと考えられる。蓄積したチタン酸ストロンチウム微粒子(B)は画像部、非画像部の両方に存在するため、像担持体を均一に研磨することが可能である。
よって、粒子径が異なる少なくとも2種類のチタン酸ストロンチウムを用いることで、過剰帯電が抑制され、クリーニング性が向上し、連続印字の際にも高画質な画像を形成し得る静電荷像現像用トナー、およびそれを用いた静電荷像現像用二成分現像剤を提供することができる。
以下、本発明の実施形態を説明する。
1.静電荷像現像用トナー
本実施形態に係るトナーは、少なくとも結着樹脂を含むトナー母体粒子と、チタン酸ストロンチウム微粒子を含む外添剤とを含有する。当該トナー母体粒子は、結着樹脂によって主に構成され、必要に応じて着色剤、離型剤、電制御剤、界面活性剤などの種々の添加剤を含有する粒子である。まず、結着樹脂について説明する。
1-1.結着樹脂
トナー母体粒子を構成する結着樹脂としては、熱可塑性樹脂を用いることが好ましい。
このような結着樹脂としては、一般にトナーを構成する結着樹脂として用いられているものを特に制限なく用いることができる。具体的には、スチレン樹脂、アクリル樹脂、スチレンアクリル共重合体樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂、オレフィン系樹脂、アミド樹脂、エポキシ樹脂などが挙げられる。
さらに本発明において、結着樹脂は非晶性樹脂と結晶性樹脂とを含むことが好ましい。
[非晶性樹脂]
本発明のトナーに含まれる得る非晶性樹脂は、結晶性樹脂と共に結着樹脂を構成する。非晶性樹脂とは、当該樹脂について示差走査熱量測定(DSC:Differential Scanning Calorimetry)を行った時に、融点を有さず、比較的高いガラス転移温度(Tg)を有する樹脂である。
尚、樹脂のガラス転移温度(Tg)は、例えば、「ダイヤモンドDSC」(パーキンエルマー社製)を用いて測定することができる。測定試料(樹脂)3.0mgをアルミニウム製パンに封入し、「ダイヤモンドDSC」のサンプルホルダーにセットする。リファレンスは空のアルミニウム製パンを使用する。そして、昇温速度10℃/分で0℃から200℃まで昇温する第1昇温過程、冷却速度10℃/分で200℃から0℃まで冷却する冷却過程、および昇温速度10℃/分で0℃から200℃まで昇温する第2昇温過程をこの順に経る測定条件(昇温・冷却条件)によってDSC曲線を得る。この測定によって得られたDSC曲線に基づいて、その第2昇温過程における第1の吸熱ピークの立ち上がり前のベースラインの延長線と、第1のピークの立ち上がり部分からピーク頂点までの間で最大傾斜を示す接線を引き、その交点をガラス転移温度(Tg)とする。
DSC測定において1度目の昇温過程におけるガラス転移温度をTgとし、2度目の昇温過程におけるガラス転移温度をTgとしたとき、低温定着性などの定着性、並びに、耐熱保管性などの耐熱性を確実に得る観点から、上記非晶性樹脂のTgは35℃以上80℃以下であることが好ましく、特に45℃以上65℃以下であることが好ましい。また上記と同様の観点から、上記非晶性樹脂のTgは20℃以上70℃以下であることが好ましく、特に30℃以上55℃以下であることが好ましい。
非晶性樹脂の含有量としては、特に限定はないが、画像強度の観点から、トナー母体粒子全量に対して、20質量%以上99質量%以下であると好ましい。さらに非晶性樹脂の含有量は、トナー母体粒子全量に対して30質量%以上95質量%以下であることがより好ましく、40質量%以上90質量%以下であることが特に好ましい。なお、非晶性樹脂として2種以上の樹脂を含む場合は、これらの合計量が、トナー母体粒子全量に対して、上記含有量の範囲内であることが好ましい。なお、離型剤を含有する非晶性樹脂を用いた場合、当該非晶性樹脂中の離型剤は、トナーを構成する離型剤の含有量に含めるものとする。
本発明に係るトナー母体粒子に用いられる非晶性樹脂については、特に限定はなく、本技術分野における従来公知の非晶性樹脂が用いられうる。具体例としては、スチレン系樹脂、ビニル系樹脂、オレフィン系樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、ポリエーテル樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。また、非晶性樹脂としては、ポリエステル樹脂やビニル系樹脂が好ましい。
非晶性のポリエステル樹脂は、2価以上のカルボン酸(多価カルボン酸)と、2価以上のアルコール(多価アルコール)との重縮合反応によって得られるものである。非晶性ポリエステル樹脂の調製に用いられる多価カルボン酸および多価アルコールの例に特に限定はない。例えば、多価カルボン酸としては、不飽和脂肪族多価カルボン酸、芳香族多価カルボン酸、およびこれらの誘導体を用いることが好ましい。非晶性の樹脂を形成することができるのであれば、飽和脂肪族多価カルボン酸を併用してもよい。また、多価カルボン酸は、単独でもまたは2種以上を混合して用いてもよい。
多価アルコールとしては、帯電性やトナー強度の観点から、不飽和脂肪族多価アルコール、芳香族多価アルコールおよびこれらの誘導体を用いることが好ましく、非晶性の樹脂を形成することができれば、飽和脂肪族多価アルコールを併用してもよい。上記多価アルコールは、単独でもまたは2種以上を混合して用いてもよい。
非晶性ポリエステル樹脂の製造方法に特に限定はなく、公知のエステル化触媒を利用して、上記多価カルボン酸および多価アルコールを重縮合する(エステル化する)ことにより当該樹脂を製造することができる。反応触媒や反応条件については、後述する結晶性ポリエステル樹脂の製造に使用可能な反応条件と同等である。
また、非晶性ポリエステル樹脂と共に、非晶性ビニル樹脂を含むことが好ましい。結着樹脂の合計質量に対して、非晶性ビニル樹脂を0.1質量%~20質量%含有すると、トナー粒子の表面が適度な硬さとなるため、チタン酸ストロンチウム微粒子(A)のトナー母体粒子への埋没が生じにくくなる。また、連続印字時においては、帯電立ち上がり性が向上し、形成される画像の画質が向上しやすくなる。また、非晶性ビニル樹脂の含有量が20質量%未満であると、低温定着性が良好になりやすい。
なお、非晶性ビニル樹脂は、非晶性ビニル樹脂そのものが結着樹脂に含まれていてもよいし、非晶性ビニル樹脂成分がハイブリッド化した複合樹脂として含まれていても良い。
非晶性ビニル樹脂は、例えば、1,8-オクタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,9-ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、1,10-デカンジオールジ(メタ)アクリレート、1,11-ウンデカンジオールジ(メタ)アクリレート、1,12-ドデカンジオールジ(メタ)アクリレート、1,13-トリデカンジオールジ(メタ)アクリレート、1,14-テトラデカンジオールジ(メタ)アクリレート、1,15-ペンタデカンジオールジ(メタ)アクリレート、1,16-ヘキサデカンジオールジ(メタ)アクリレート、1,17-ヘプタデカンジオールジ(メタ)アクリレート、1,18-オクタデカンジオールジ(メタ)アクリレート、1,19-ノナデカンジオールジ(メタ)アクリレート、1,20-エイコサンジオールジ(メタ)アクリレート、1,21-ヘンエイコサンジオールジ(メタ)アクリレート、1,22-ドコサンジオールジ(メタ)アクリレート、1,23-トリコサンジオールジ(メタ)アクリレート、1,24-トテラコサンジオールジ(メタ)アクリレート、1,25-ペンタコサンジオールジ(メタ)アクリレート、1,26-ヘキサコサンジオールジ(メタ)アクリレート、1,27-ヘプタコサンジオールジ(メタ)アクリレート、1,28-オクタコサンジオールジ(メタ)アクリレート、1,29-ノナコサンジオールジ(メタ)アクリレート、1,30-トリアコンタンジオールジ(メタ)アクリレート等の単量体由来の構成単位を有する重合体である。これら単量体は単独でも、または2種以上組み合わせても用いることができる。なお、本明細書において、「(メタ)アクリレート」は「アクリレートおよび/またはメタクリレート」を意味する。
また、上記の単量体の他に、スチレン単量体、(メタ)アクリル酸エステル単量体、ビニルエステル類、ビニルエーテル類、ビニルケトン類、N-ビニル化合物類、ビニル化合物類、アクリル酸あるいはメタクリル酸誘導体などを1種または2種以上使用するともできる。
非晶性ビニル樹脂の製造方法は、特に限定はなく、上記単量体の重合に通常用いられる過酸化物、過硫化物、過硫酸塩、アゾ化合物などの任意の重合開始剤を用い、塊状重合、溶液重合、乳化重合法、ミニエマルション法、分散重合法など公知の重合手法により重合を行う方法が挙げられる。また、分子量を調整することを目的として、公知の連鎖移動剤を用いることができる。連鎖移動剤としては、たとえば、n-オクチルメルカプタン等のアルキルメルカプタン、メルカプト脂肪酸エステルなどを挙げることができる。
非晶性ビニル樹脂は、ガラス転移温度(Tg)が25~70℃であることが好ましく、35~65℃がより好ましい。なお、ビニル樹脂のガラス転移温度(Tg)は、上述した方法により測定することができる。
[結晶性樹脂]
本発明においては、トナー母体粒子の柔軟性を高め、外添剤に含まれるチタン酸ストロンチウム微粒子を固着しやすくなるために、トナー粒子が少なくとも結晶性ポリエステル樹脂を含有することが好ましい。また、結晶性ポリエステル樹脂を含有することによって、トナー粒子は溶けやすくなることから、低温定着性の観点からも好ましい。
なお、本明細書において、「結晶性ポリエステル樹脂」とは、DSCにおいて、階段状の吸熱変化ではなく、明確な吸熱ピークを有するポリエステル樹脂をいう。明確な吸熱ピークとは、具体的には、DSCにおいて、昇温速度10℃/minで測定した際に、吸熱ピークの半値幅が15℃以内であるピークのことを意味する。尚、結晶性樹脂の融点は、上述した非晶性樹脂のガラス転移温度(Tg)と同様にして得られたDSC曲線に基づいて、その第2昇温過程における結晶性樹脂に由来する吸熱ピーク(半値幅が15℃以内である吸熱ピーク)のピークトップの温度を融点(Tc)とする。
結晶性ポリエステル樹脂は、多価カルボン酸成分と多価アルコール成分とから合成することもできる。
多価カルボン酸成分としては、例えば、シュウ酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、スペリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、1,9-ノナンジカルボン酸、1,10-デカンジカルボン酸、ドデカン二酸(1,12-ドデカンジカルボン酸)、1,14-テトラデカンジカルボン酸、1,18-オクタデカンジカルボン酸等の脂肪族ジカルボン酸や、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレン-2,6-ジカルボン酸、マロン酸、メサコニン酸等の二塩基酸等の芳香族ジカルボン酸などが挙げられる。さらに、これらの無水物やこれらの低級アルキルエステルも挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらは1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
また、3価以上のカルボン酸としては、1,2,4-ベンゼントリカルボン酸、1,2,5-ベンゼントリカルボン酸、1,2,4-ナフタレントリカルボン酸等、およびこれらの無水物やこれらの低級アルキルエステルなどが挙げられる。これらは1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。さらに、多価カルボン酸成分の他に、二重結合を有するジカルボン酸成分を使用してもよい。二重結合を有するジカルボン酸としては、例えば、マレイン酸、フマル酸、3-ヘキセンジオイック酸、3-オクテンジオイック酸等が挙げられるが、これらに限定されない。また、これらの低級エステル、酸無水物等も挙げられる。
一方、多価アルコール成分としては、脂肪族ジオールが好ましく、主鎖部分の炭素数が7以上20以下である直鎖型脂肪族ジオールがより好ましい。前記脂肪族ジオールが直鎖型の場合、ポリエステル樹脂の結晶性が維持され、溶融温度の降下が抑えられることから、耐トナーブロッキング性、画像保存性、および低温定着性に優れる。また、炭素数が7以上20以下であると、多価カルボン酸成分と重縮合させる際の融点が低く抑えられ、かつ低温定着が実現される一方、実用上、材料を入手しやすい。主鎖部分の前記炭素数としては7以上14以下であることがより好ましい。
結晶性ポリエステル樹脂の合成に好適に用いられる脂肪族ジオールとしては、エチレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,7-ヘプタンジオール、1,8-オクタンジオール、1,9-ノナンジオール、1,10-デカンジオール、1,11-ウンデカンジオール、1,12-ドデカンジオール、1,13-トリデカンジオール、1,14-テトラデカンジオール、1,18-オクタデカンジオールなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらは1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらのうち、入手容易性を考慮すると、1,8-オクタンジオール、1,9-ノナンジオール、1,10-デカンジオールが好ましい。3価以上のアルコールとしては、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールなどが挙げられる。これらは1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
結晶性ポリエステル樹脂は、常法に従い、ジブチル錫オキシド、またはテトラブトキシチタネート等の重合触媒存在下で、多価カルボン酸成分と多価アルコール成分との重縮合反応を行って合成することができる。
重縮合反応における反応温度は、180℃以上230℃以下で行うことが好ましい。必要に応じて反応系内を減圧にし、重縮合で発生する水やアルコールを除去しながら反応させる。単量体が反応温度下で溶解または相溶しない場合は、高沸点の溶剤を溶解補助剤として加え溶解させてもよい。重縮合反応においては、溶解補助溶剤を留去しながら行う。共重合反応において相溶性の悪いモノマーが存在する場合は、あらかじめ相溶性の悪いモノマーと、そのモノマーと重縮合予定の酸またはアルコールとを縮合させておいてから主成分と共に重縮合させるとよい。
結晶性ポリエステル樹脂の重量平均分子量は、好ましくは5,000~50,000である。なお、本明細書において、結晶性ポリエステル樹脂の重量平均分子量は、GPCによって測定される値であり、例えば、以下の方法で測定することができる。
装置として「HLC-8120GPC」(東ソー株式会社製)およびカラムとして「TSKguardcolumn+TSKgelSuperHZ-M3連」(東ソー株式会社製)を用い、カラム温度を40℃に保持しながら、キャリア溶媒としてテトラヒドロフラン(THF)を流速0.2mL/分で流す。測定試料(樹脂)は、濃度1mg/mlになるようにテトラヒドロフランに溶解した溶液を使用する。当該溶液は、超音波分散機を用いて、室温にて5分間処理を行い、次いで、ポアサイズ0.2μmのメンブランフィルターで処理して得ることができる。この試料溶液10μLを上記のキャリア溶媒と共に装置内に注入し、屈折率検出器(RI検出器)を用いて検出する。単分散のポリスチレン標準粒子を用いて作成された検量線に基づいて、測定試料の分子量分布を算出する。
<他の構成成分(内添剤)>
本発明で用いられるトナー母体粒子は、結着樹脂の他に、着色剤、離型剤(ワックス)、荷電制御剤等の内添剤を含んでいてもよい。
<着色剤>
本発明のトナーが含有する着色剤としては、公知の無機又は有機着色剤を使用することができる。着色剤としてはカーボンブラック、磁性粉のほか、各種有機または無機の顔料や染料等が使用できる。
イエロートナー用のイエロー着色剤としては、染料としてC.I.ソルベントイエロー19、同44、同77、同79、同81、同82、同93、同98、同103、同104、同112、同162等、また、顔料としてC.I.ピグメントイエロー14、同17、同74、同93、同94、同138、同155、同180、同185等が使用可能で、これらの混合物も使用可能である。
マゼンタトナー用のマゼンタ着色剤としては、染料としてC.I.ソルベントレッド1、同49、同52、同58、同63、同111、同122等、顔料としてC.I.ピグメントレッド5、同48:1、同53:1、同57:1、同122、同139、同144、同149、同166、同177、同178、同222等が使用可能で、これらの混合物も使用可能である。
シアントナー用のシアン着色剤としては、染料としてC.I.ソルベントブルー25、同36、同60、同70、同93、同95等、顔料としてC.I.ピグメントブルー1、同7、同15:3、同18:3、同60、同62、同66、同76等が使用可能である。
グリーン用のグリーン着色剤としては、染料としてC.I.ソルベントグリーン3、同5、同28等、顔料としてC.I.ピグメントグリーン7等が使用可能である。
オレンジトナー用のオレンジ着色剤としては、染料としてC.I.ソルベントオレンジ63、同68、同71、同72、同78等、顔料としてC.I.ピグメントオレンジ16、同36、同43、同51、同55、同59、同61、同71等が使用可能である。
ブラックトナー用の着色剤としては、カーボンブラック、磁性体、鉄・チタン複合酸化物ブラック等が使用可能であり、カーボンブラックとしては、チャンネルブラック、ファーネスブラック、アセチレンブラック、サーマルブラック、ランプブラック等が使用可能である。また、磁性体としてはフェライト、マグネタイトなどが使用可能である。
着色剤の含有割合は、トナーの全質量に対して、0.5質量%以上20質量%以下であることが好ましく、より好ましくは2質量%以上10質量%以下である。このような範囲であると画像の色再現性を確保できる。
また、着色剤の大きさとしては、体積平均粒子径(体積基準のメジアン径)で、10nm以上1000nm以下、50nm以上500nm以下が好ましく、さらには80nm以上300nm以下が特に好ましい。当該体積平均粒子径は、カタログ値であってもよく、また、例えば着色剤の体積平均粒子径(体積基準のメジアン径)は、「UPA-150」(マイクロトラック・ベル株式会社製)によって測定することができる。
<離型剤>
本発明に係るトナーには、離型剤を添加することができる。離型剤としては、例えば、ポリエチレンワックス、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、フィッシャートロプシュワックス、ジステアリルケトンなどのジアルキルケトン系ワックス、カルナバワックス、モンタンワックス、ベヘニルベヘネート、ベヘン酸ベヘネート、トリメチロールプロパントリベヘネート、ペンタエリスリトールテトラミリステート、ペンタエリスルトールテトラステアレート、ペンタエリスリトールテトラベヘネート、ペンタエリスリトールジアセテートジベヘネート、グリセリントリベヘネート、1,18-オクタデカンジオールジステアレート、トリメリット酸トリステアリル、ジステアリルマレエートなどのエステル系ワックス、エチレンジアミンジベヘニルアミド、トリメリット酸トリステアリルアミドなどのアミド系ワックスなどが挙げられる。これらは1種単独で、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
トナー中における離型剤の含有割合としては、トナー全質量に対して2質量%以上30質量%以下であることが好ましく、5質量%以上20質量%以下であることがより好ましい。
<荷電制御剤>
また、本発明に係るトナーには、必要に応じて荷電制御剤を添加(内添)することができる。荷電制御剤としては、種々の公知のものを使用することができる。
荷電制御剤としては、水系媒体中に分散することができる公知の種々の化合物を用いることができる。具体的には、ニグロシン系染料、ナフテン酸又は高級脂肪酸の金属塩、アルコキシル化アミン、第四級アンモニウム塩化合物、アゾ系金属錯体、サリチル酸金属塩又はその金属錯体などが挙げられる。
荷電制御剤の含有割合は、結着樹脂全量に対して0.1質量%以上10質量%以下であることが好ましく、0.5質量%以上5質量%以下がより好ましい。
<トナー母体粒子の構造>
また、本実施形態に係るトナー母体粒子の構造は、上述したトナー母体粒子のみの単層構造であってもよいし、上述したトナー母体粒子をコア粒子として、当該コア粒子とその表面を被覆するシェル層とを備えるコア・シェル構造のような多層構造であってもよい。シェル層は、コア粒子の全表面を被覆していなくてもよく、部分的にコア粒子が露出していてもよい。コア・シェル構造の断面は、例えば透過型電子顕微鏡(TEM:Transmission Electron Microscope)、走査型プローブ顕微鏡(SPM:Scanning Probe Microscope)などの公知の観察手段によって、確認することができる。
コア・シェル構造の場合は、コア粒子とシェル層でガラス転移点、融点、硬度などの特性を異ならせることができ、目的に応じたトナー母体粒子の設計が可能である。例えば、結着樹脂、着色剤、離型剤などを含有し、ガラス転移点が比較的低いコア粒子の表面に、ガラス転移点が比較的高い樹脂を凝集、融着させて、シェル層を形成することができる。
また、本発明のトナーは、カブリの抑制などの観点から、離型剤が、トナー粒子表面に露出しない状態で、かつ、トナー粒子の表面近傍に存在していることが好ましい。例えば、トナー母体粒子がビニル樹脂を含み、且つ離型剤がエステルワックスを含む場合、離型剤はビニル樹脂近傍に存在することとなるため、ビニル樹脂もまた、トナー粒子の表面近傍に存在していることが好ましい。すなわち、トナーは、少なくとも2層(内側層および外表層)以上の積層構造を有するトナー母体粒子を含み、外側層(表面層)が、ビニル樹脂と、エステルワックスを含む離型剤とを含んでいると好ましい。当該態様において、外側層は、主成分としての非晶性ポリエステル樹脂をさらに含んでいてもよい。また、本発明の効果をさらに高めるため、上記ビニル樹脂のドメインが、非晶性ポリエステル樹脂のマトリクス中に分散されていることが好ましい。
トナー母体粒子の平均円形度は、0.935~0.995であることが好ましく、0.945~0.990であることがより好ましく、0.955~0.980であることがさらに好ましい。このような範囲の平均円形度であれば、個々のトナー粒子が破砕しにくく、帯電量が安定し、画質が高いものになりやすい。なお、平均円形度は、例えば、フロー式粒子像分析装置「FPIA-3000」(Sysmex社製)を用いて測定することができる。
具体的には、トナー母体粒子を界面活性剤水溶液に湿潤させ、超音波分散を1分間行って分散させた後、「FPIA-2100」を用い、測定条件HPF(高倍率撮像)モードにて、HPF検出数4000個の適正濃度で測定を行う。円形度は下記式で計算される。
円形度=(粒子像と同じ投影面積を持つ円の周囲長)/(粒子投影像の周囲長)
また平均円形度は、各粒子の円形度を合計し、測定した全粒子数で割った算術平均値である。
1-2.外添剤
本発明に係るトナーは、チタン酸ストロンチウム微粒子を含む外添剤を含有する。
[チタン酸ストロンチウム微粒子]
本発明において使用するチタン酸ストロンチウム微粒子は、小粒子径のチタン酸ストロンチウム微粒子(A)および大粒子径のびチタン酸ストロンチウム微粒子(B)を含む。
チタン酸ストロンチウム微粒子(A)の個数粒度分布におけるピークトップの粒子径Rは20nm以上60nm以下であり、30nm以上50nm以下であることが好ましい。チタン酸ストロンチウム微粒子(A)の粒子径Rが20nm以上であれば、トナーの流動性が高くなり過ぎないため、クリーニング性が良好になりやすい。また、粒子径Rが60nm以下であれば、過剰帯電を抑制する効果が発揮されやすい。
チタン酸ストロンチウム微粒子(B)の個数粒度分布におけるピークトップの粒子径Rは、300nmを超え2000nm以下であり、310nm以上1500nm以下であることが好ましく、350nm以上1200nm以下であることがより好ましい。チタン酸ストロンチウム微粒子(B)の粒子径Rが300nmを超えると、チタン酸ストロンチウム微粒子(A)を保護することによって、耐久条件下における画質(濃度)が向上し得る。また、2000nm以下であれば、像担持体が過剰に摩耗されていることはないため、耐久条件下における画質の低下が抑制されやすい。
本発明においてチタン酸ストロンチウム微粒子の粒子径は、その形状によって測定方法が異なる。
立方体状または直方体状のチタン酸ストロンチウム粒子の粒子径は次の方法で測定することができる。
走査型電子顕微鏡(SEM)(例えば、日本電子(株)製の「JSM-7401F」)を用いて、倍率40000倍でトナー粒子表面の外添剤を観察する。外添剤の一次粒子の画像解析によって、粒子ごとの最長径及び最短径を測定し、その中間値を球相当径とする。そして、測定した100個の一次粒子の粒子径と個数を元に個数粒度分布を求める。当該分布に存在するピークの内、最も大きいもの2つを選び、ピーク値が小さい方をチタン酸ストロンチウム微粒子(A)のピーク、大きい方をチタン酸ストロンチウム微粒子(B)のピークとし、当該ピークのピークトップの粒子径を、チタン酸ストロンチウム粒子の粒子径とする。
不定形のチタン酸ストロンチウム粒子のピークトップ粒子径は次の方法で測定することができる。
走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて、倍率5000倍でトナーの画像撮影を行う。次いで、その視野でのエネルギー分散型X線分析(EDS分析)を行う。その際、ストロンチウムとチタンの元素分析を行い、チタン酸ストロンチウム粒子を確定する。チタン酸ストロンチウムを確定したSEM画像を、画像処理解析装置(例えば、「LUZEX AP」(ニレコ社製))にて2値化処理する。複数の写真の中で、チタン酸ストロンチウム100個についての水平方向フェレ径を算出し、当該水平方向フェレ径と個数を元に粒度分布を求める。当該分布に存在するピークの内、最も大きいもの2つを選び、ピーク値が小さい方をチタン酸ストロンチウム微粒子(A)のピーク、大きい方をチタン酸ストロンチウム微粒子(B)のピークとし、当該ピークのピークトップの水平方向フェレ径をチタン酸ストロンチウム粒子の粒子径とする。ここで水平方向フェレ径とは、外添剤の画像を2値化処理したときの外接長方形の、x軸に平行な辺の長さとする。
なお、チタン酸ストロンチウムの数平均一次粒子径が小径であり、凝集体としてトナー表面に存在する場合は、当該凝集体を形成する一次粒子の粒子径を測定するものとする。
また、チタン酸ストロンチウム微粒子(A)の粒子径Rが60nm以下であり、チタン酸ストロンチウム微粒子(B)の粒子径Rが300nmを超え、さらに後述するような他のチタン酸ストロンチウム微粒子が含まれない態様においては、上述のように測定した100個の一次粒子の粒子径について、200nm未満のものをチタン酸ストロンチウム微粒子(A)、200nm以上のものをチタン酸ストロンチウム微粒子(B)と定義し、それぞれの平均値である個数平均粒子径を、ピークトップ粒子径である粒子径RおよびRBの代わりに使用することもできる。
本発明において使用するチタン酸ストロンチウム微粒子(A)および前記チタン酸ストロンチウム微粒子(B)の形状に限定はなく、立方体状、直方体状または不定形のいずれでもかまわない。しかし、チタン酸ストロンチウム微粒子(A)および前記チタン酸ストロンチウム微粒子(B)の一方が、立方体状及び/又は直方体状であることが好ましい。チタン酸ストロンチウム微粒子(A)またはチタン酸ストロンチウム微粒子(B)の粒子形状が立方体状及び/又は直方体状であり、他方が不定形であると、トナーのクリーニング性および研磨力のさらなる向上が見込まれる。
チタン酸ストロンチウム微粒子(A)および前記チタン酸ストロンチウム微粒子(B)の形状は、走査型電子顕微鏡(SEM)による観察によって確認することができる。
尚、1種のチタン酸ストロンチウム微粒子中に形状の異なる複数種のチタン酸ストロンチウム微粒子が存在する場合、当該チタン酸ストロンチウム微粒子の形状は、最も存在量の多い形状(例えば、確認した100個の粒子中の50個超を占める形状)を粒子の形状とする。
チタン酸ストロンチウム微粒子の粒子径および形状は、その製造方法によって制御することができる。次に、製造方法と形状の関係について説明する。
(立方体状及び/又は直方体状のチタン酸ストロンチウム微粒子の製造方法)
立方体状及び/又は直方体状のチタン酸ストロンチウム微粒子は、硫酸チタニル水溶液を加水分解して得た含水酸化チタンスラリーのpHを調整して得たチタニアゾル分散液に、ストロンチウムの水酸化物を添加して、反応温度まで加温することで合成することができる。含水酸化チタンスラリーはpH0.5以上1.0以下とすることで、良好な結晶化度及び粒径のチタニアゾルが得られる。また、チタニアゾル粒子に吸着しているイオンを除去する目的で、当該チタニアゾルの分散液に、例えば、水酸化ナトリウム等のアルカリ性物質を添加することが好ましい。このとき、アルカリ金属イオン等を含水酸化チタン表面に吸着させないために、スラリーはpH7以上にしないことが好ましい。また、反応温度は60℃以上100℃以下が好ましく、所望の粒度分布を得るためには、昇温速度を30℃/時間以下にすることが好ましく、反応時間は3時間以上7時間以下であることが好ましい。
製造方法の一例を示すと、硫酸チタニルから加水分解して得られた含水酸化チタンスラリーをアルカリ水溶液で洗浄する。次に、得られた含水酸化チタンのスラリーに塩酸を添加して、チタニアゾル分散液を得る。チタニアゾル分散液にNaOHを添加し、含水酸化チタンを得る。含水酸化チタンにSr(OH)・8HOを加え、窒素ガス置換を行い、蒸留水を加える。窒素雰囲気中で当該スラリーを80℃まで昇温し、80℃で6時間反応を行う。反応後室温まで冷却し、洗浄をくり返し、その後、濾過、乾燥し、焼結工程を経由していないチタン酸ストロンチウム微粒子を得る。このように焼成工程を経由しない製造方法(湿式法)にすることで、立方体状及び/又は直方体状のチタン酸ストロンチウムを得ることができる。
(不定形のチタン酸ストロンチウム微粒子の製造方法)
不定形のチタン酸ストロンチウム微粒子は、焼成工程を経由する焼成法によって得ることができる。例えば、炭酸ストロンチウムと酸化チタンをほぼ等モルとり、ボールミル等で混合した後、圧力成形し、1000℃以上1500℃以下で焼成し、次いで、機械粉砕後、分級することで製造することができる。なお、形状、粒径等は、原料、原料組成、成形圧、焼成温度、粉砕及び分級を適宜変更することにより調整することができる。
また、チタン酸ストロンチウム微粒子(A)およびチタン酸ストロンチウム微粒子(B)の少なくとも一方が、ランタン含有チタン酸ストロンチウム微粒子であることが好ましい。チタン酸ストロンチウム微粒子にランタンをドープすることで、立方体状及び直方体状の角をとり、チタン酸ストロンチウム微粒子の球径化度を調整することができる。ランタン含有チタン酸ストロンチウム微粒子を外添剤に使用することで、静電潜像担持体表面の過剰な減耗や傷を防ぐことができる。
ランタン含有チタン酸ストロンチウム微粒子は、例えば、本願の実施例と同様に、塩化ランタン水溶液等を使用して製造することができる。
尚、チタン酸ストロンチウム微粒子がランタンを含有するか否かについては、蛍光X線分析(XRF)により確認することができる。具体的には、サンプル3gを加圧してペレット化し、蛍光X線分析装置「XRF-1700」((株)島津製作所製)を用いた定性分析にて測定を行うことができる。なお、2θテーブルより測定した元素のKαピーク角度を決定し、測定に用いることができる。
チタン酸ストロンチウム微粒子(A)の含有量は、トナー母体粒子100質量部に対して、0.3質量部以上3.0質量部以下が好ましく、0.5質量部以上2.0質量部以下であることがより好ましい。チタン酸ストロンチウム微粒子(A)の含有量が0.3質量部以上であると、十分な過剰帯電抑制効果が達成されやすい。また、含有量が3.0質量部以下であると、トナー母体粒子からの脱離が少なく、耐久条件下での過剰帯電抑制効果が発揮されやすくなる。
チタン酸ストロンチウム微粒子(B)の含有量は、トナー母体粒子100質量部に対して、0.3質量部以上3.0質量部以下が好ましく、0.5質量部以上2.0質量部以下であることがより好ましい。チタン酸ストロンチウム微粒子(B)の含有量が0.3質量部以上であると、耐久条件下におけるチタン酸ストロンチウム微粒子(A)に対する保護効果およびクリーニング性が発揮されやすく、かつ像担持体の研磨性が良好で、画質が向上しやすくなる。また、含有量が3.0質量部以下であると、像担持体が適度に研磨されるため、像担持体の耐久性が高まる傾向にある。
外添剤は、上記チタン酸ストロンチウム粒子(A)および(B)の使用による効果が損なわれない限り、チタン酸ストロンチウム微粒子(A)および(B)とは粒子径の異なる他のチタン酸ストロンチウム微粒子を1種以上含んでいてもよい。このような他のチタン酸ストロンチウム微粒子の個数粒度分布におけるピークトップの粒子径に特に限定はなく、チタン酸ストロンチウム微粒子(A)よりも小さいものでもよいし、チタン酸ストロンチウム微粒子(B)よりも大きいものでもよいし、チタン酸ストロンチウム微粒子(A)と(B)の間の粒子径でもよい。
さらに外添剤は、上記チタン酸ストロンチウム微粒子(A)および(B)の使用による効果が損なわれない限り、チタン酸ストロンチウム粒子以外の無機微粒子や有機微粒子、滑材を含んでもよい。
チタン酸ストロンチウム粒子以外の無機微粒子の例には、シリカ粒子、アルミナ粒子、ジルコニア粒子、酸化亜鉛粒子、酸化クロム粒子、酸化セリウム粒子、酸化アンチモン粒子、酸化タングステン粒子、酸化スズ粒子、酸化テルル粒子、酸化マンガン粒子および酸化ホウ素粒子などが含まれる。当該無機微粒子は、必要に応じて、シランカップリング剤やシリコーンオイルなどの表面処理剤によって疎水化処理されていてもよい。また、上記無機微粒子の大きさは、数平均一次粒子径で20~500nmの範囲であることが好ましく、70~300nmの範囲であることがより好ましい。
上記有機微粒子には、スチレンやメチルメタクリレートなどの単独重合体やこれらの共重合体による有機微粒子を使用することができる。上記有機微粒子の大きさは、個数平均一次粒子径で10~2000nm程度であり、その粒子形状は、例えば球形である。
上記滑剤は、クリーニング性や転写性をさらに向上させる目的で使用される。上記滑剤の例には、高級脂肪酸の金属塩が挙げられる。より具体的には、ステアリン酸の亜鉛、アルミニウム、銅、マグネシウム、カルシウムなどの塩;オレイン酸の亜鉛、マンガン、鉄、銅、マグネシウムなどの塩;パルミチン酸の亜鉛、銅、マグネシウム、カルシウムなどの塩;リノール酸の亜鉛、カルシウムなどの塩;リシノール酸の亜鉛、カルシウムなどの塩が含まれる。
トナーに含まれる外添剤の総量(即ち、チタン酸ストロンチウム粒子(A)および(B)、他の無機微粒子、有機微粒子、および滑材の合計含有量)は、トナー母体粒子100質量部に対して0.05質量部以上5.0質量部以下の範囲内であることが好ましい。
1-3.トナー粒子
[トナー粒子の粒子径]
本実施形態に係るトナー粒子の体積基準のメジアン径は3.0μm以上5.0μm以下であり、3.5μm以上4.5μm以下であることが好ましい。トナーの体積基準のメジアン径が3.0μm以上であれば、クリーニング性が良好になりやすく、5.0μm以下であると、高画質化が良好になりやすい。
なお、体積基準のメジアン径は、製造時において使用する凝集剤の濃度や有機溶媒の添加量、融着時間、結着樹脂の組成などによって制御することができる。
体積基準のメジアン径は、マルチサイザー3(ベックマン・コールター社製)に、データ処理用ソフトSoftware V3.51を搭載したコンピューターシステムを接続した測定装置を用いて測定することができる。具体的には、試料(トナー粒子)0.02gを、20mLの界面活性剤溶液(トナー粒子の分散を目的として、例えば界面活性剤成分を含む中性洗剤を純水で10倍希釈した界面活性剤溶液)に添加してなじませた後、1分間の超音波分散処理を行い、トナー粒子の分散液を調製する。このトナー粒子の分散液を、サンプルスタンド内のISOTONII(ベックマン・コールター社製)の入ったビーカーに、測定装置の表示濃度が8%になるまでピペットにて注入する。この濃度にすることにより、再現性のある測定値を得ることができる。そして、測定装置において、測定粒子カウント数を25000個、アパーチャー径を100μmにし、測定範囲である2~60μmの範囲を256分割して頻度値を算出し、体積積算分率の大きい方から50%の粒子径(D50)を体積基準のメジアン径として求める。
[トナー粒子の製造方法]
トナー粒子を製造する方法は、トナー母体粒子を製造する工程(以下、「トナー母体粒子製造工程」ともいう)と、当該トナー母体粒子の表面に外添剤を添加する工程(以下、「外添剤添加工程」ともいう)とを含む。トナー母体粒子を製造する方法に限定はなく、混練粉砕法、懸濁重合法、乳化凝集法、溶解懸濁法、ポリエステル伸長法、分散重合法など公知の方法が挙げられる。
また、外添剤添加工程は、乾燥工程の前に行うこともできるが、乾燥工程を経たトナー母体粒子に対して行うことが好ましい。外添剤の添加は、例えば、タービュラーミキサー、ヘンシェルミキサー、ナウターミキサー、V型混合機などの公知の種々の混合装置を使用して、トナー母体粒子と外添剤とを混合することにより行うことができる。
以上のように製造されたトナー粒子は、例えば磁性体を含有させて一成分磁性トナーとして使用する場合、いわゆるキャリアと混合して二成分現像剤としてのトナーとして使用する場合、非磁性トナーを単独で使用する場合などが考えられるが、二成分現像剤として使用することが好ましい。
2.静電荷像現像用二成分現像剤
本実施形態に係る静電荷像現像用二成分現像剤は、静電荷像現像用トナーと、キャリア粒子とを含有する。
2-1.静電荷像現像用トナー
本発明に係るトナーは、上述した本発明の静電荷像現像用トナーである。すなわち、少なくとも結着樹脂を含むトナー母体粒子と、特定粒子径の少なくとも2種のチタン酸ストロンチウム微粒子を含む外添剤とを含有し、体積基準のメジアン径が、3.0μm以上5.0μm以下であるトナー粒子を含むトナーである。
2-2.キャリア粒子
本発明に係るキャリア粒子は、芯材粒子と、当該芯材粒子の表面を被覆する被覆用樹脂とを含むものである。芯材粒子表面を被覆用樹脂で被覆されてなるものが、連続印字における画像濃度安定性が高いため好ましい。被覆とはキャリア粒子を被覆用樹脂が一部被覆している状態も含む。
キャリア粒子表面における芯材粒子の露出面積比率(以下、単に露出面積比率ともいう)に特に限定はないが、芯材粒子の表面積に対して、10.0%以上18.0%以下であることが好ましい。露出面積比率が10.0%以上であると、キャリア粒子の抵抗値が高くなりすぎず、初期および連続印字後で高画質な画像を出力することができる。露出面積比率が18.0%以下であると、キャリア粒子の静電潜像担持体(電子写真感光体)への付着を抑制でき、連続印字における画質の劣化が抑制される。
キャリア粒子表面における芯材粒子の露出部の測定は、XPS測定(X線光電子分光測定)により芯材粒子に対する被覆層の被覆率を下記の方法で測定し求められる。XPS測定装置としては、サーモフィッシャーサイエンティフィック製、K-Alphaを使用し、測定は、X線源としてAlモノクロマチックX線を用い、加速電圧を7kV、エミッション電流を6mVに設定して実施し、被覆層を構成する主たる元素(通常は炭素)と、芯材粒子を構成する主たる元素(通常は鉄)とについて測定する。
以下、芯材粒子が、酸化鉄系である場合を前提に説明する。ここで、炭素についてはC1sスペクトルを、鉄についてはFe2p3/2スペクトルを、酸素についてはO1sスペクトルを測定する。これらの各々の元素のスペクトルに基づいて、炭素、酸素、および鉄の元素個数(それぞれ、「AC」、「AO」、および「AFe」と表す)を求めて、得られた炭素、酸素、鉄の元素個数比率より下記式に基づいて、芯材粒子単体、および、芯材粒子を被覆層で被覆した後(キャリア)の鉄量率を求め、続いて、下記式により被覆率を求める。
Figure 0007035745000001
Figure 0007035745000002
芯材粒子の露出面積比率(%)=100-被覆率(%)となる。
なお、芯材粒子として、酸化鉄系以外の材料を用いる場合には、酸素の他に芯材粒子を構成する金属元素のスペクトルを測定し、上述の式に準じて同様の計算を行えば被覆率が求められる。
キャリア粒子の体積平均粒径に特に限定はないが、好ましくは15.0μm以上28.0μm以下であり、より好ましくは20.0μm以上25.0μm以下である。なお、キャリア粒子の体積平均粒径は、次の方法で測定することができる。
キャリア粒子の体積平均粒径は、レーザー回折式粒度分布測定装置「HEROS KA」(日本レーザー株式会社製)を用いて、湿式法にて測定することができる。具体的には、まず、焦点位置200mmの光学系を選択し、測定時間を5秒に設定する。そして、測定用の磁性体粒子を0.2質量%ドデシル硫酸ナトリウム水溶液に加え、超音波洗浄機「US-1」(asone社製)を用いて3分間分散させて測定用試料分散液を作製し、これを「HEROS KA」に数滴供給し、試料濃度ゲージが測定可能領域に達した時点で測定を開始する。得られた粒度分布を粒度範囲(チャンネル)に対して、小径側から累積分布を作成し、累積50%となる粒径(D50)を体積平均粒径とした。
以下、キャリア粒子を構成する芯材粒子および被覆用樹脂について説明する。
[芯材粒子]
芯材粒子としては、鉄、銅、ニッケル、コバルトなどの磁性金属、フェライトなどの磁性金属酸化物などが挙げられる。中でも、耐久性の観点から、芯材粒子がフェライトであることが好ましい。
フェライトは、一般式:(MO)(Feで表される化合物であり、フェライトを構成するFeのモル比yを30~95モル%とすることが好ましい。モル比yがかような範囲であるフェライトは、所望の磁化を得やすいので、キャリア粒子同士の付着が起こりにくいキャリア粒子を作製できるなどのメリットを有する。一般式中のMとしては、例えば、マンガン(Mn)、マグネシウム(Mg)、ストロンチウム(Sr)、カルシウム(Ca)、チタン(Ti)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、ニッケル(Ni)、アルミニウム(Al)、ケイ素(Si)、ジルコニウム(Zr)、ビスマス(Bi)、コバルト(Co)、リチウム(Li)などの金属が採用されうる。これら金属原子は、単独でもまたは2種以上組み合わせても用いることができる。中でも、残留磁化が低く好適な磁気特性が得られるという観点から、マンガン、マグネシウム、ストロンチウム、リチウム、銅、亜鉛が好ましく、マンガン、マグネシウムがより好ましい。すなわち、本発明に係る芯材粒子は、マンガンおよびマグネシウムの少なくとも一方を含むフェライト粒子であることが好ましい。より好ましくは、本発明に係る芯材粒子は、マンガンおよびマグネシウムの双方を含むフェライト粒子である。この場合、キャリア芯材の平均磁化を所望の範囲に制御しやすいことから、MnOの含有比率をフェライトに対して、20~40モル%とすることが好ましく、また、MgOの含有比率を7~30モル%とすることが好ましい。
芯材粒子は市販品を用いてもよいし、合成品を用いてもよい。
[被覆用樹脂]
被覆用樹脂としては、脂環式(メタ)アクリル酸エステル由来の構成単位を含む樹脂が好ましい。被覆用樹脂が脂環式(メタ)アクリル酸エステル化合物由来の構成単位を含むことにより、キャリア粒子の水分吸着量及び帯電性の環境差を低減させることができる。その結果、特に高温高湿環境下における帯電量の低下が抑制され得る。また、脂環式(メタ)アクリル酸エステル由来の構成単位を含む樹脂は、適度な機械的強度を有することから、被覆材として適度に摩耗されることにより、キャリア粒子表面がリフレッシュされるという利点も有する。
脂環式(メタ)アクリル酸エステルとしては、(メタ)アクリル酸シクロプロピル、(メタ)アクリル酸シクロブチル、(メタ)アクリル酸シクロペンチル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸シクロヘプチル、(メタ)アクリル酸ジシクロペンタニル、(メタ)アクリル酸シクロドデシル、(メタ)アクリル酸メチルシクロヘキシル、(メタ)アクリル酸トリメチルシクロヘキシル、(メタ)アクリル酸t-ブチルシクロヘキシル、アダマンチル(メタ)アクリレートなどが挙げられる。中でも、上記効果がより得られやすいことから、脂環式(メタ)アクリル酸エステルとしては、炭素原子数3~8個のシクロアルキル環を有する(メタ)アクリル酸エステルが好ましく、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸シクロペンチルであることがより好ましく、機械的強度および帯電量の環境安定性の観点から、メタクリル酸シクロヘキシルがさらに好ましい。脂環式(メタ)アクリル酸エステルは、単独でもまたは2種以上組み合わせても使用することができる。
重合成分としては、脂環式(メタ)アクリル酸エステルの他に、脂環式(メタ)アクリル酸エステルと共重合可能な他の単量体を用いてもよい。他の単量体の例としては、スチレン、o-メチルスチレン、m-メチルスチレン、p-メチルスチレン、α-メチルスチレン、p-クロロスチレン、3,4-ジクロロスチレン、p-フェニルスチレン、p-エチルスチレン、2,4-ジメチルスチレン、p-tert-ブチルスチレン、pn-ヘキシルスチレン、p-n-オクチルスチレン、p-n-ノニルスチレン、p-n-デシルスチレン、p-n-ドデシルスチレン等のスチレン化合物;メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n-ブチル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸t-ブチル、メタクリル酸n-オクチル、メタクリル酸2-エチルヘキシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ベンジル、メタクリル酸イソボルニル、メタクリル酸ジエチルアミノエチル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル等のメタクリル酸エステル化合物;アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸n-ブチル、アクリル酸t-ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸n-オクチル、アクリル酸2-エチルヘキシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸フェニル、アクリル酸ベンジル等のアクリル酸エステル化合物;エチレン、プロピレン、イソブチレン等のオレフィン化合物;塩化ビニル、塩化ビニリデン、臭化ビニル、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン等のハロゲン化ビニル化合物;プロピオン酸ビニル、酢酸ビニル、ベンゾエ酸ビニル等のビニルエステル化合物;ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル等のビニルエーテル化合物;ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルヘキシルケトン等のビニルケトン化合物;N-ビニルカルバゾール、N-ビニルインドール、N-ビニルピロリドン等のN-ビニル化合物;ビニルナフタレン、ビニルピリジン等のビニル化合物;アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミド等のアクリル酸またはメタクリル酸誘導体が挙げられる。これら他の単量体は、単独でもまたは2種以上組み合わせても使用することができる。中でも、機械的強度および帯電量の環境安定性等の観点から、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸n-ブチル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸オクチル、および(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシルなどの鎖式(メタ)アクリル酸エステルまたはスチレンを用いることが好ましく、鎖式(メタ)アクリル酸エステルを用いることがより好ましい。鎖式(メタ)アクリル酸エステルのアルキル基の炭素数は1~8であることが好ましい。脂環式(メタ)アクリル酸エステルと、鎖式(メタ)アクリル酸エステルとの共重合体は、キャリア表面がリフレッシュされやすく、かつ現像機内でのストレス耐性に優れるため好ましい。
被覆用樹脂に含まれる脂環式(メタ)アクリル酸エステル由来の構成単位の量は、被覆用樹脂の総質量に対して、50質量%以上90質量%以下であることが好ましく、50質量%を超え80質量%以下であることがより好ましい。脂環式(メタ)アクリル酸エステル由来の構成単位の量が50質量%以上であると、上述した脂環式(メタ)アクリル酸エステル化合物由来の構成単位による効果が発揮されやすい。
被覆用樹脂の製造方法に特に限定はなく、従来公知の重合法を適宜利用することができる。例えば、粉砕法、乳化分散法、懸濁重合法、溶液重合法、分散重合法、乳化重合法、乳化重合凝集法、その他の公知の方法等が挙げられる。特に、粒子径の制御の観点から、乳化重合法で合成することが好ましい。
かかる乳化重合法で用いる上記単量体以外の重合開始剤、界面活性剤、さらに必要に応じて用いる連鎖移動剤等や、重合温度等の重合条件に関しては、特に限定はなく、従来公知の重合開始剤、界面活性剤、連鎖移動剤等を用いることができ、重合温度等の重合条件も従来公知の重合条件を適宜利用して調整することができる。
被覆用樹脂(上記単量体を重合した重合体)の重量平均分子量は、特に限定はないが、好ましくは20万~80万、より好ましくは30万~70万の範囲である。被覆用樹脂の重量平均分子量が20万以上であれば、芯材粒子の表面に被覆用樹脂から形成される樹脂被覆層の減耗が促進され過ぎることもなく、キャリア粒子の付着を引き起こし難い点で優れている。被覆用樹脂の重量平均分子量が80万以下であれば、トナー粒子からキャリア粒子表面への外添剤の移行による帯電量低下を引き起こすことなく、良好な帯電量を長期間保持することができる。
被覆用樹脂の重量平均分子量は、上述したゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により上述した方法で測定することができる。
[キャリア粒子の製造方法]
芯材粒子の表面を被覆用樹脂で被覆する方法としては、公知の湿式塗布法や乾式塗布法が挙げられ、いずれの方法でも樹脂被覆層を設けることができる。また、溶剤を用いず、環境負荷が小さいこと、また芯材粒子表面に均一に被覆用樹脂を被覆できるという観点から、乾式塗布法で行うことが好ましい。
キャリア粒子の芯材露出面積は、乾式塗布法においては、加熱時の撹拌時間によって制御することができる。樹脂粒子を芯材粒子に付着させ、加熱下で攪拌混合することにより
脂を延展し成膜していくが、時間を長くすることにより延展が進み樹脂が薄膜化するため、露出面積が増加する方向となる。キャリア粒子表面における芯材粒子の露出面積を10%以上18%以下とするためには、加熱時の撹拌時間を30~70分とすることが好ましく、40~60分とすることがより好ましい。
被覆用樹脂と、芯材粒子との混合比は、特に限定されるものではないが、芯材粒子100質量部に対して、1~10質量部であることが好ましく、2~6質量部であることがより好ましい。
キャリア表面における芯材粒子の露出面積比率は、例えば、樹脂添加後の加熱下での混合時間、芯材粒子に対する被覆樹脂添加量などを制御することによって制御することができる。樹脂添加後の加熱下での混合時間を長くすれば露出面積比率は大きくなる傾向にあり、また、樹脂添加量が多くなれば、露出面積比率は小さくなる傾向にある。
2-3.静電荷像現像用二成分現像剤の製造方法
二成分現像剤は、通常、キャリア粒子とトナー粒子とから構成されるものである。キャリア粒子およびトナー粒子の合計質量に対するトナー粒子の比率に特に限定はないが、通常、8.0質量%以上10.0質量%以下である。トナー粒子の比率がこの範囲内であると、トナーの帯電量が適切となり、初期および連続印字後の画質がより良好となる。
二成分現像剤は、キャリア粒子とトナー粒子とを、混合装置を用いて混合することで製造することができる。混合装置としては、例えばヘンシェルミキサー、ナウターミキサー、V型混合機を挙げることができる。
以下、本発明を実施例および比較例を用いてさらに具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
1.非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液の調製
[非晶性ポリエステル樹脂の作製]
ビスフェノールAエチレンオキサイド2.2モル付加物 :40モル部
ビスフェノールAプロピレンオキサイド2.2モル付加物:60モル部
テレフタル酸ジメチル :60モル部
フマル酸ジメチル :15モル部
ドデセニルコハク酸無水物 :20モル部
トリメリット酸無水物 : 5モル部
撹拌器、温度計、コンデンサー及び窒素ガス導入管を備えた反応容器に、上記モノマーのうちフマル酸ジメチルおよびトリメリット酸無水物以外のモノマーと、ジオクチル酸スズを上記モノマーの合計100質量部に対して0.25質量部投入した。窒素ガス気流下、235℃で6時間反応させた後、200℃に降温して、フマル酸ジメチルおよびトリメリット酸無水物を加え、1時間反応させた。温度を220℃まで5時間かけて昇温し、10kPaの圧力下で、重量平均分子量が35,000、数平均分子量が8,000となるように重合させ、淡黄色透明な非晶性ポリエステル樹脂を得た。
非晶性ポリエステル樹脂は、重量平均分子量が35,000、数平均分子量が8,000、ガラス転移温度(Tg)が56℃であった。
[非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液の調製]
上記で得られた非晶性ポリエステル樹脂200質量部と、メチルエチルケトン100質量部と、イソプロピルアルコール35質量部と、10質量%アンモニア水溶液7.0質量部とをセパラブルフラスコに入れ、十分に混合、溶解した。次に、40℃で加熱攪拌しながら、イオン交換水を送液ポンプを用いて送液速度8g/分で滴下し、送液量が580質量部になったところで滴下を止めた。その後、減圧下で溶剤除去を行い、非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液を得た。上記分散液にイオン交換水を加えて固形分量が25質量%となるように調整し、非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液を調製した。
調製した分散液中の非晶性ポリエステル樹脂粒子
の体積基準のメジアン径(D50)を、マイクロトラックUPA-150(日機装株式会社製)にて測定したところ、156nmであった。
2.非晶性ビニル樹脂粒子分散液の調製
撹拌装置、温度センサー、冷却管および窒素導入装置を取り付けた5Lの反応容器に、アニオン性界面活性剤(ダウファックス、ダウ・ケミカル社製)5.0質量部と、イオン交換水2500質量部とを仕込み、窒素気流下230rpmの撹拌速度で撹拌しながら、内温を75℃に昇温させた。次いで、過硫酸カリウム(KPS)18.0質量部をイオン交換水342質量部に溶解させた溶液を添加し、液温を75℃とした。さらに、スチレン(St)903.0質量部、n-ブチルアクリレート(BA)282.0質量部及びアクリル酸(AA)12.0質量部、1,10-デカンジオールジアクリレート3.0質量部およびドデカンチオール8.1質量部からなる単量体混合液を2時間かけて滴下した。滴下終了後、75℃において2時間にわたって加熱、撹拌することによって重合させ、非晶性ビニル樹脂分散液を得た。上記分散液にイオン交換水を加えて固形分量が25質量%となるように調整し、非晶性ビニル樹脂粒子の分散液を調製した。この分散液中の非晶性ビニル樹脂粒子の体積基準のメジアン径(D50)をマイクロトラックUPA-150(日機装株式会社製)にて測定したところ、160nmであった。
非晶性ビニル樹脂は、ガラス転移温度(Tg)が52℃、重量平均分子量(Mw)が38,000、数平均分子量(Mn)が15,000であった。
3.結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液の調製
[結晶性ポリエステル樹脂の作製]
ドデカン二酸 :50モル部
1,6-ヘキサンジオール :50モル部
撹拌器、温度計、コンデンサーおよび窒素ガス導入管を備えた反応容器に上記モノマーを入れ、反応容器中を乾燥窒素ガスで置換した。次いで、チタンテトラブトキサイド(Ti(O-n-Bu))を上記モノマーの合計100質量部に対して0.25質量部投入した。窒素ガス気流下、170℃で3時間撹拌し反応させた後、温度をさらに210℃まで1時間かけて昇温し、反応容器内を3kPaまで減圧し、減圧下で13時間撹拌し反応させて、結晶性ポリエステル樹脂を得た。
結晶性ポリエステル樹脂は、重量平均分子量が25,000、数平均分子量が8,500、融点が71.8℃であった。
[結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液の調製]
上記で得られた結晶性ポリエステル樹脂200質量部と、メチルエチルケトン120質量部と、イソプロピルアルコール30質量部とをセパラブルフラスコに入れ、これを60℃で充分混合、溶解した後、10質量%アンモニア水溶液を8質量部滴下した。加熱温度を67℃に下げ、攪拌しながらイオン交換水送液ポンプを用いて送液速度8g/分で滴下し、送液量が580質量部になったところで、イオン交換水の滴下を止めた。その後、減圧下で溶媒除去を行い、結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液を得た。上記分散液にイオン交換水を加えて固形分量が25質量%となるように調整し、結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液を調製した。この分散液中の結晶性ポリエステル樹脂粒子の体積基準のメジアン径(D50)を、マイクロトラックUPA-150(日機装株式会社製)にて測定したところ、198nmであった。
尚、上記樹脂の分子量、ガラス転移温度(Tg)および融点は、以下の方法で測定した。
(樹脂の重量平均分子量および数平均分子量)
各樹脂のGPCによる分子量(重量平均分子量および数平均分子量)の測定は、以下のようにして行った。装置「HLC-8120GPC」(東ソー株式会社製)およびカラム「TSKguardcolumn+TSKgelSuperHZ-M3連」(東ソー株式会社製)を用い、カラム温度を40℃に保持しながら、キャリア溶媒としてテトラヒドロフラン(THF)を流速0.2mL/分で流した。測定試料(樹脂)は、濃度1mg/mlになるようにテトラヒドロフランに溶解させた。当該溶液の調製は、超音波分散機を用いて、室温にて5分間の処理によって行った。次いで、ポアサイズ0.2μmのメンブランフィルターで処理して試料溶液を得、この試料溶液10μLを上記のキャリア溶媒と共に装置内に注入し、屈折率検出器(RI検出器)を用いて検出した。単分散のポリスチレン標準粒子を用いて作成された検量線に基づいて、測定試料の分子量分布を算出した。上記検量線測定用のポリスチレンとしては10点用いた。
(ガラス転移温度(Tg)および融点)
樹脂のガラス転移温度(Tg)は、「ダイヤモンドDSC」(パーキンエルマー社製)を用いて測定した。まず、測定試料(樹脂)3.0mgをアルミニウム製パンに封入し、「ダイヤモンドDSC」のサンプルホルダーにセットした。リファレンスは空のアルミニウム製パンを使用した。そして、昇温速度10℃/分で0℃から200℃まで昇温する第1昇温過程、冷却速度10℃/分で200℃から0℃まで冷却する冷却過程、および昇温速度10℃/分で0℃から200℃まで昇温する第2昇温過程をこの順に経る測定条件(昇温・冷却条件)によってDSC曲線を得た。この測定によって得られたDSC曲線に基づいて、その第2昇温過程における第1の吸熱ピークの立ち上がり前のベースラインの延長線と、第1のピークの立ち上がり部分からピーク頂点までの間で最大傾斜を示す接線を引き、その交点をガラス転移温度(Tg)とした。
また、結晶性樹脂の融点は、上記と同様にして得られたDSC曲線に基づいて、その第2昇温過程における結晶性樹脂に由来する吸熱ピーク(半値幅が15℃以内である吸熱ピーク)のピークトップの温度を融点(Tc)とした。
4.離型剤粒子分散液の調製
パラフィン系ワックス(日本精蝋製のHNP0190、融解温度85℃):270質量部
アニオン性界面活性剤(第一工業製薬製のネオゲンRK):13.5質量部(有効成分60%、離型剤に対して3%)
イオン交換水:21.6質量部
上記の材料を混合し、圧力吐出型ホモジナイザー(ゴーリンホモジナイザ、ゴーリン社製)で、内液温度120℃にてパラフィン系ワックスを溶解した後、分散圧力5MPaで120分間、続いて40MPaで360分間分散処理し、冷却して、分散液を得た。イオン交換水を加えて固形分量が20%になるように調整し、これを離型剤粒子分散液(W1)とした。離型剤粒子分散液中の粒子の体積基準のメジアン径(D50)をマイクロトラックUPA-150(日機装株式会社製)にて測定したところ、215nmであった。
5.着色剤粒子分散液の調製
カーボンブラック(リーガル(登録商標)330、キャボット社製):100質量部
アニオン性界面活性剤(ネオゲンSC、第一工業製薬製) :15質量部
イオン交換水 :400質量部
上記成分を混合し、ホモジナイザー(ウルトラタラックス、IKA社製)により10分間予備分散した後、高圧衝撃式分散機アルティマイザー(スギノマシン製)を用い、圧力245MPaで30分間分散処理を行い、ブラック着色剤粒子の水系分散液を得た。得られた分散液にさらにイオン交換水を添加して、固形分が15質量%となるように調整することによりブラック着色剤粒子分散液を得た。この分散液中の着色剤粒子の体積基準のメジアン径(D50)を、マイクロトラックUPA-150(日機装株式会社製)を用いて測定したところ、110nmであった。
6.トナー母体粒子の作製
[トナー母体粒子1の作製]
(凝集・融着工程および熟成工程)
非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液 :1040質量部
結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液 :160質量部
離型剤粒子分散液 :200質量部
ブラック着色剤分散液 :187質量部
アニオン性界面活性剤(Dowfax2A1 20%水溶液):40質量部
イオン交換水 :1500質量部
温度計、pH計および撹拌器を備えた4リットルの反応容器に上記の初期原料を入れ、温度25℃とし、1.0%硝酸を添加してpHを3.0に調整した。その後、ホモジナイザー(ウルトラタラックスT50、IKA社製)を用いて3,000rpmで上記混合物を分散しながら、濃度2%の硫酸アルミニウム(凝集剤)水溶液100質量部を30分かけて滴下した。滴下終了後、10分間撹拌し、原料と凝集剤を十分に混合した。
次に、反応容器に撹拌器およびマントルヒーターを設置し、スラリーが充分に撹拌されるように撹拌器の回転数を調整しながら、温度40℃までは0.2℃/分の昇温速度、40℃を超えてからは0.05℃/分の昇温速度で昇温し、10分ごとにコールターマルチサイザー3(アパーチャー径100μm、ベックマン・コールター社製)にて反応容器内の粒子の粒径を測定した。体積基準のメジアン径が3.9μmになったところで温度を保持し、予め準備しておいた下記追加原料の混合液を20分間かけて投入した。
非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液 :400質量部
アニオン性界面活性剤(Dowfax2A1 20%水溶液):15質量部
反応容器を50℃に30分間保持した後、そこにEDTA(エチレンジアミン四酢酸)20%溶液を8部添加し、次に1mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を加え、反応容器内の原料分散液のpHを9.0に調整した。その後、5℃ごとにpHを9.0に調整しながら、昇温速度1℃/分で85℃まで昇温し、85℃で保持した。
(冷却工程)
上記で得られた混合物について、FPIA-3000(シスメックス株式会社製)を用いて形状係数を測定し、形状係数が0.970になった時点で、降温速度10℃/分で冷却し、トナー母体粒子分散液を得た。
(濾過・洗浄工程および乾燥工程)
トナー母体粒子分散液を濾過してトナー母体粒子を回収し、イオン交換水で充分洗浄した。次いで、40℃にて乾燥して、トナー母体粒子1を得た。得られたトナー母体粒子1は、体積基準のメジアン径は4.0μm、平均円形度は0.972であった。
尚、トナー母体粒子の体積基準のメジアン径は、コールターマルチサイザー3(アパーチャー径100μm、ベックマン・コールター社製)にて測定した値である。
[トナー母体粒子2の作製]
トナー母体粒子1の作製において、反応容器内の粒子の体積基準のメジアン径が2.9μmになったところで温度を保持し、予め準備しておいた追加原料の混合液を投入したこと以外は、トナー母体粒子1と同様にトナー母体粒子2を作製した。
得られたトナー母体粒子2は、体積基準のメジアン径は3.0μm、平均円形度は0.972であった。
[トナー母体粒子3の作製]
トナー母体粒子1の作製において、反応容器内の粒子の体積基準のメジアン径が4.9μmになったところで温度を保持し、予め準備しておいた追加原料の混合液を投入したこと以外は、トナー母体粒子1と同様にトナー母体粒子3を作製した。
得られたトナー母体粒子3は、体積基準のメジアン径は5.0μm、平均円形度は0.972であった。
[トナー母体粒子4の作製]
トナー母体粒子1の作製において、初期原料を下記に変更したこと以外は、トナー母体粒子1と同様にトナー母体粒子4を作製した。
非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液 :1008質量部
非晶性ビニル樹脂分散液 :32質量部
結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液 :160質量部
離型剤粒子分散液 :200質量部
ブラック着色剤分散液 :187質量部
アニオン性界面活性剤(Dowfax2A1 20%水溶液):40質量部
イオン交換水 :1500質量部
得られたトナー母体粒子4は、体積基準のメジアン径は4.0μm、平均円形度は0.972であった。
[トナー母体粒子5の作製]
トナー母体粒子1の作製において、反応容器内の粒子の体積基準のメジアン径が2.7μmになったところで温度を保持し、予め準備しておいた追加原料の混合液を投入したこと以外は、トナー母体粒子1と同様にトナー母体粒子5を作製した。
得られたトナー母体粒子5は、体積基準のメジアン径は2.8μm、平均円形度は0.972であった。
[トナー母体粒子6の作製]
トナー母体粒子1の作製において、反応容器内の粒子の体積基準のメジアン径が5.1μmになったところで温度を保持し、予め準備しておいた追加原料の混合液を投入したこと以外は、トナー母体粒子1と同様にトナー母体粒子6を作製した。
得られたトナー母体粒子6は、体積基準のメジアン径は5.2μm、平均円形度は0.972であった。
7.チタン酸ストロンチウム微粒子の調製
[チタン酸ストロンチウム微粒子A1の調製]
硫酸チタニル水溶液を加水分解して得られた含水酸化チタンスラリーをアルカリ水溶液で洗浄した。次に、塩酸を用いて、洗浄後の含水酸化チタンのスラリーのpHを0.6に調整して、チタニアゾル分散液を得た。得られたチタニアゾル分散液にNaOHを添加し、分散液のpHを5.0に調整した。上澄み液の電気伝導度が50μS/cmになるまで洗浄をくり返した後、含水酸化チタンに対して、0.97倍モル量のSr(OH)・8HOを加えてSUS製反応容器に入れ、窒素ガス置換した。さらにSrTiO換算で0.6mol/リットルになるように蒸留水を加えた。窒素雰囲気中で反応容器内のスラリーを60℃まで10℃/時間で昇温し、60℃に到達してから8時間反応を行った。反応後室温まで冷却し、上澄み液を除去した後、純水で洗浄をくり返し、その後、ヌッチェで濾過を行った。得られたケーキを乾燥し、焼結工程を経由していないチタン酸ストロンチウム微粒子A1を得た。
得られたチタン酸ストロンチウム微粒子A1の形状をSEMにより観察した結果、粒子形状は直方体および/または立方体であった。また、ピークトップ粒子径Rは40nmであった。
尚、立方体状または直方体状のチタン酸ストロンチウム微粒子のピークトップ粒子径は以下の方法で測定した。
走査型電子顕微鏡(SEM)(日本電子(株)製の「JSM-7401F」)を用いて、倍率40000倍でチタン酸ストロンチウム微粒子を観察し、一次粒子の画像解析によって、粒子ごとの最長径及び最短径を測定し、その中間値を球相当径とした。そして、測定した100個の一次粒子の粒子径と個数を元に個数粒度分布を求めた。当該分布に存在するピークのピークトップの粒子径を、チタン酸ストロンチウム粒子の粒子径とした。
[チタン酸ストロンチウム微粒子A2の調製]
硫酸チタニル水溶液を加水分解して得られた含水酸化チタンスラリーをアルカリ水溶液で洗浄した。次に、塩酸を用いて、洗浄後の含水酸化チタンのスラリーのpHを0.6に調整して、チタニアゾル分散液を得た。得られたチタニアゾル分散液にNaOHを添加し、分散液のpHを5.0に調整した。上澄み液の電気伝導度が50μS/cmになるまで洗浄をくり返した後、含水酸化チタンに対して、0.97倍モル量のSr(OH)・8HOを加えてSUS製反応容器に入れ、窒素ガス置換した。さらにSrTiO換算で0.6mol/リットルになるように蒸留水を加えた。窒素雰囲気中で反応容器内のスラリーを50℃まで10℃/時間で昇温し、50℃に到達してから6時間反応を行った。反応後室温まで冷却し、上澄み液を除去した後、純水で洗浄をくり返し、その後、ヌッチェで濾過を行った。得られたケーキを乾燥し、焼結工程を経由していないチタン酸ストロンチウム微粒子A2を得た。
得られたチタン酸ストロンチウム微粒子A2の形状をSEMにより観察した結果、粒子形状は直方体および/または立方体であった。また、ピークトップ粒子径Rは20nmであった。
[チタン酸ストロンチウム微粒子A3の調製]
硫酸チタニル水溶液を加水分解して得られた含水酸化チタンスラリーをアルカリ水溶液で洗浄した。次に、塩酸を用いて、洗浄後の含水酸化チタンのスラリーのpHを0.65に調整して、チタニアゾル分散液を得た。得られたチタニアゾル分散液にNaOHを添加し、分散液のpHを4.7に調整した。上澄み液の電気伝導度が50μS/cmになるまで洗浄をくり返した後、含水酸化チタンに対して、0.97倍モル量のSr(OH)・8HOを加えてSUS製反応容器に入れ、窒素ガス置換した。さらにSrTiO換算で0.6mol/リットルになるように蒸留水を加えた。窒素雰囲気中で反応容器内のスラリーを65℃まで10℃/時間で昇温し、65℃に到達してから8時間反応を行った。反応後室温まで冷却し、上澄み液を除去した後、純水で洗浄をくり返し、その後、ヌッチェで濾過を行った。得られたケーキを乾燥し、焼結工程を経由していないチタン酸ストロンチウム微粒子A3を得た。
得られたチタン酸ストロンチウム微粒子A3の形状をSEMにより観察した結果、粒子形状は直方体および/または立方体であった。また、ピークトップ粒子径Rは60nmであった。
[チタン酸ストロンチウム微粒子A4の調製]
炭酸ストロンチウム1500gと酸化チタン800gをボールミルにて、8時間湿式混合した後、ろ過乾燥し、この混合物を5kg/cmの圧力で成形して1300℃で8時間焼結した。これを、機械粉砕して、分級し、チタン酸ストロンチウム微粒子A4を得た。
得られたチタン酸ストロンチウム微粒子A4の形状をSEMにより観察した結果、粒子形状は不定形であった。また、ピークトップ粒子径Rは40nmであった。
尚、不定形なチタン酸ストロンチウム微粒子のピークトップ粒子径は以下の方法で測定した。
走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて、倍率5000倍でチタン酸ストロンチウム微粒子の画像撮影を行った。得られたSEM画像を、画像処理解析装置(「LUZEX AP」(ニレコ社製))にて2値化処理した。複数の写真の中で、チタン酸ストロンチウム100個についての水平方向フェレ径を算出し、当該水平方向フェレ径と個数を元に粒度分布を求めた。当該分布に存在するピークのピークトップの水平方向フェレ径をチタン酸ストロンチウム粒子の粒子径とした。ここで水平方向フェレ径とは、外添剤の画像を2値化処理したときの外接長方形の、x軸に平行な辺の長さとした。
[チタン酸ストロンチウム微粒子A5の調製]
硫酸法で得られたメタチタン酸を脱鉄漂白処理した後、水酸化ナトリウム水溶液を加えてpH9.0とし、脱硫処理を行った。その後、塩酸によりpH5.8まで中和し、ろ過水洗を行った。得られた洗浄済みケーキに水を加え、TiOとして1.85モル/Lのスラリーとした後、塩酸を加えてpH1.0とし、解膠処理を行い、メタチタン酸を得た。このメタチタン酸からTiOとして0.625molを採取し、3Lの反応容器に投入した。塩化ストロンチウム水溶液および塩化ランタン水溶液をSrO/LaО/TiOモル比で1.00/0.06/1.00となるよう0.663モル添加した後、TiO濃度0.313モル/Lに調整した。次に、撹拌しながら90℃に加温した後、10N水酸化ナトリウム水溶液296mLを11時間かけて添加し、その後、95℃で1.5時間撹拌を続け、反応を終了した。
当該反応スラリーを50℃まで冷却し、pH5.0となるまで塩酸を加え1時間撹拌を続けた。得られた沈殿をデカンテーション洗浄し、当該沈殿を含むスラリーに塩酸を加えpH6.5に調整し、固形分に対して9重量%のイソブチルトリメトキシシランを添加して1時間撹拌保持を続けた。次いで、ろ過洗浄を行い、得られたケーキを120℃の大気中で8時間乾燥し、ランタン含有チタン酸ストロンチウム微粒子A5を得た。得られたランタン含有チタン酸ストロンチウム微粒子A5のピークトップ粒子径Rを前述した方法で算出したところ、40nmであった。
[チタン酸ストロンチウム微粒子A6の調製]
硫酸チタニル水溶液を加水分解して得られた含水酸化チタンスラリーをアルカリ水溶液で洗浄した。次に、塩酸を用いて、洗浄後の含水酸化チタンのスラリーのpHを0.65に調整して、チタニアゾル分散液を得た。得られたチタニアゾル分散液にNaOHを添加し、分散液のpHを4.7に調整した。上澄み液の電気伝導度が50μS/cmになるまで洗浄をくり返した後、含水酸化チタンに対して、0.97倍モル量のSr(OH)・8HOを加えてSUS製反応容器に入れ、窒素ガス置換した。さらにSrTiO換算で0.6mol/リットルになるように蒸留水を加えた。窒素雰囲気中で反応容器内のスラリーを55℃まで10℃/時間で昇温し、55℃に到達してから7時間反応を行った。反応後室温まで冷却し、上澄み液を除去した後、純水で洗浄をくり返し、その後、ヌッチェで濾過を行った。得られたケーキを乾燥し、焼結工程を経由していないチタン酸ストロンチウム微粒子A6を得た。
得られたチタン酸ストロンチウム微粒子A6の形状をSEMにより観察した結果、粒子形状は直方体および/または立方体であった。また、ピークトップ粒子径Rは15nmであった。
[チタン酸ストロンチウム微粒子A7の調製]
硫酸チタニル水溶液を加水分解して得られた含水酸化チタンスラリーをアルカリ水溶液で洗浄した。次に、塩酸を用いて、洗浄後の含水酸化チタンのスラリーのpHを0.65に調整して、チタニアゾル分散液を得た。得られたチタニアゾル分散液にNaOHを添加し、分散液のpHを4.7に調整した。上澄み液の電気伝導度が50μS/cmになるまで洗浄をくり返した後、含水酸化チタンに対して、0.97倍モル量のSr(OH)・8HOを加えてSUS製反応容器に入れ、窒素ガス置換した。さらにSrTiO換算で0.6mol/リットルになるように蒸留水を加えた。窒素雰囲気中で反応容器内のスラリーを75℃まで10℃/時間で昇温し、75℃に到達してから10時間反応を行った。反応後室温まで冷却し、上澄み液を除去した後、純水で洗浄をくり返し、その後、ヌッチェで濾過を行った。得られたケーキを乾燥し、焼結工程を経由していないチタン酸ストロンチウム微粒子A7を得た。
得られたチタン酸ストロンチウム微粒子A7の形状をSEMにより観察した結果、粒子形状は直方体および/または立方体であった。また、ピークトップ粒子径Rは70nmであった。
[チタン酸ストロンチウム微粒子B1、B2、B3、B6およびB7の調製]
チタン酸ストロンチウム微粒子A4の調製において、同じ分級条件を用い、ピークトップ粒子径Rがそれぞれ1000nm、300nm、2000nm、250nm、2500nmとなる時間にわたり機械粉砕を実施し、チタン酸ストロンチウム微粒子B1、B2、B3、B6およびB7を調製した。
[チタン酸ストロンチウム微粒子B4の調製]
硫酸チタニル水溶液を加水分解して得られた含水酸化チタンスラリーをアルカリ水溶液で洗浄した。次に、塩酸を用いて、洗浄後の含水酸化チタンのスラリーのpHを0.7に調整して、チタニアゾル分散液を得た。得られたチタニアゾル分散液にNaOHを添加し、分散液のpHを4.7に調整した。上澄み液の電気伝導度が40μS/cmになるまで洗浄をくり返した後、含水酸化チタンに対して、0.97倍モル量のSr(OH)・8HOを加えてSUS製反応容器に入れ、窒素ガス置換した。さらにSrTiO換算で0.6mol/リットルになるように蒸留水を加えた。窒素雰囲気中で反応容器内のスラリーを95℃まで10℃/時間で昇温し、95℃に到達してから20時間反応を行った。反応後室温まで冷却し、上澄み液を除去した後、純水で洗浄をくり返し、その後、ヌッチェで濾過を行った。得られたケーキを乾燥し、焼結工程を経由していないチタン酸ストロンチウム微粒子B4を得た。
得られたチタン酸ストロンチウム微粒子B4の形状をSEMにより観察した結果、粒子形状は直方体および/または立方体であった。また、ピークトップ粒子径Rは1000nmであった。
[チタン酸ストロンチウム微粒子B5の調製]
硫酸法で得られたメタチタン酸を脱鉄漂白処理した後、水酸化ナトリウム水溶液を加えてpH9.0とし、脱硫処理を行った。その後、塩酸によりpH5.8まで中和し、ろ過水洗を行った。得られた洗浄済みケーキに水を加え、TiOとして1.85モル/Lのスラリーとした後、塩酸を加えてpH1.0とし、解膠処理を行い、メタチタン酸を得た。このメタチタン酸からTiOとして0.625molを採取し、3Lの反応容器に投入した。塩化ストロンチウム水溶液および塩化ランタン水溶液をSrO/LaО/TiOモル比で1.00/0.06/1.00となるよう0.663モル添加した後、TiO濃度0.313モル/Lに調整した。次に、撹拌しながら90℃に加温した後、10N水酸化ナトリウム水溶液296mLを11時間かけて添加し、その後、95℃で16時間撹拌を続け、反応を終了した。
当該反応スラリーを50℃まで冷却し、pH5.0となるまで塩酸を加え1時間撹拌を続けた。得られた沈殿をデカンテーション洗浄し、当該沈殿を含むスラリーに塩酸を加えpH6.5に調整し、固形分に対して9重量%のイソブチルトリメトキシシランを添加して1時間撹拌保持を続けた。次いで、ろ過・洗浄を行い、得られたケーキを120℃の大気中で8時間乾燥し、ランタン含有チタン酸ストロンチウム微粒子B5を得た。得られたランタン含有チタン酸ストロンチウム微粒子B5のピークトップ粒子径Rを前述した方法で算出したところ、1000nmであった。
8.キャリア粒子の製造
[キャリア粒子1]
(芯材粒子1の作製)
MnO:35mol%、MgO:14.5mol%、Fe:50mol%およびSrO:0.5mol%となるように原料を秤量し、水と混合した後、湿式メディアミルで5時間粉砕してスラリーを得た。
得られたスラリーをスプレードライヤーにて乾燥し、真球状の粒子を得た。この粒子を粒度調整した後、950℃で2時間加熱し、ロータリーキルンで仮焼成を行った。直径0.3cmのステンレスビーズを用いて乾式ボールミルで1時間粉砕した。次に、バインダーとしてPVAを固形分に対して0.8質量%添加し、更に水および分散剤を添加し、直径0.5cmのジルコニアビーズを用いて30時間粉砕した。次いでスプレードライヤーにより造粒、乾燥し、電気炉にて、温度1050℃で20時間保持し、本焼成を行い、芯材を得た。
得られた芯材を解砕し、さらに分級して粒度調整し、その後、磁力選鉱により低磁力品を分別し、芯材粒子1を得た。芯材粒子1の体積平均粒径は22.0μmであった。
(被覆用樹脂1の作製)
0.3質量%のベンゼンスルホン酸ナトリウムの水溶液中に、メタクリル酸シクロヘキシル(CHMA)およびメタクリル酸メチル(MMA)を「質量比=70:30」(共重合比)で添加した。そこに、単量体総量の0.5質量%にあたる量の過硫酸カリウムを添加して乳化重合を行い、樹脂分散液を得た。その後、樹脂分散液をスプレードライで乾燥することで、被覆用樹脂1を得た。被覆用樹脂の重量平均分子量を上記と同様にGPCで測定したところ、50万であった。
(キャリア粒子1の作製)
水平撹拌羽根付き高速撹拌混合機に、芯材粒子1を100質量部、および被覆用樹脂1を4.5質量部投入し、水平回転翼の周速が8m/secとなる条件で、22℃で15分間混合撹拌した。その後、120℃で50分混合して機械的衝撃力(メカノケミカル法)の作用で芯材粒子の表面に被覆材を被覆させ、室温まで冷却して、「キャリア粒子1」を得た。
[キャリア粒子2]
キャリア粒子1の作製において、被覆用樹脂1を下記被覆用樹脂2に変更する以外は同様にして、キャリア粒子2を製造した。
(被覆用樹脂2の作製)
0.3質量%のベンゼンスルホン酸ナトリウムの水溶液中に、メタクリル酸シクロヘキシルおよびメタクリル酸メチルを「質量比=50:50」(共重合比)で添加した。そこに、単量体総量の0.5質量%にあたる量の過硫酸カリウムを添加して乳化重合を行い、樹脂分散液を得た。その後、樹脂分散液をスプレードライで乾燥することで、被覆用樹脂1を得た。被覆用樹脂の重量平均分子量は50万であった。
[キャリア粒子3]
常温効果反応型メチルシリコーン樹脂をトルエンに溶解して被覆液を調整し、得られた被覆液を芯材1の表面に塗布した。加熱乾燥して溶剤を除去して硬化させることにより、キャリア粒子3を作製した。
9.二成分現像剤の製造
[現像剤1]
(外添剤添加工程およびデべロッパーの作製)
トナー母体粒子1(体積基準のメジアン径:4.0μm)に、チタン酸ストロンチウム微粒子A1を0.96質量部、チタン酸ストロンチウム微粒子B1を0.8質量部、シリカ(個数平均粒径:40nm)を0.97質量部を添加し、ヘンシェルミキサーにて20分混合することにより、トナーを作製した。
上記のようにして作製したトナーおよびキャリア粒子1を、トナー濃度が9質量%となるようにして混合し、現像剤1を作製した。混合機はV型混合機(株式会社徳寿工作所製)を用い、25℃で30分間混合した。
[現像剤2~5、8~22]
下記表1に示す種類のトナー母体粒子、チタン酸ストロンチウム微粒子(A)およびチタン酸ストロンチウム微粒子(B)を使用すること以外は現像剤1と同様にしてトナーを作製した。
次に、作製したトナーと、表1に示すキャリア粒子とを使用すること以外は現像剤1と同様にして、現像剤2~5、および8~22を作製した。
[現像剤6]
(外添剤添加工程およびデべロッパー作製)
トナー母体粒子2(体積基準のメジアン径:3.0μm)に、チタン酸ストロンチウム微粒子A1を1.3質量部、チタン酸ストロンチウム微粒子B1を0.8質量部、シリカ(個数平均粒径:40nm)を1.3質量部添加し、ヘンシェルミキサーにて20分混合することにより、トナーを作製した。
上記のようにして作製したトナーおよびキャリア粒子1を、トナー濃度が9質量%となるようにして混合し、現像剤6を作製した。混合機はV型混合機(株式会社徳寿工作所製)を用い、25℃で30分間混合した。
[現像剤7]
(外添剤添加工程およびデべロッパー作製)
トナー母体粒子3(体積基準のメジアン径:5.0μm)に、チタン酸ストロンチウム微粒子A1を0.78質量部、チタン酸ストロンチウム微粒子B1を0.7質量部、シリカ(個数平均粒径:40nm)を0.78質量部添加し、ヘンシェルミキサーにて20分混合することにより、トナーを作製した。
上記のようにして作製したトナーおよびキャリア粒子1を、トナー濃度が9質量%となるようにして混合し、現像剤7を作製した。混合機はV型混合機(株式会社徳寿工作所製)を用い、25℃で30分間混合した。
[現像剤23]
(外添剤添加工程およびデべロッパー作製)
トナー母体粒子5(体積基準のメジアン径:2.8μm)に、チタン酸ストロンチウム微粒子A1を1.38質量部、チタン酸ストロンチウム微粒子B1を0.9質量部、シリカ(個数平均粒径:40nm)を1.4質量部添加し、ヘンシェルミキサーにて20分混合することにより、トナーを作製した。
上記のようにして作製したトナーおよびキャリア粒子1を、トナー濃度が9質量%となるようにして混合し、現像剤23を作製した。混合機はV型混合機(株式会社徳寿工作所製)を用い、25℃で30分間混合した。
[現像剤24]
(外添剤添加工程およびデべロッパー作製)
トナー母体粒子6(体積基準のメジアン径:5.3μm)に、チタン酸ストロンチウム微粒子A1を0.73質量部、チタン酸ストロンチウム微粒子B1を0.7質量部、シリカ(個数平均粒径:40nm)を0.73質量部添加し、ヘンシェルミキサーにて20分混合することにより、トナーを作製した。
上記のようにして作製したトナーおよびキャリア粒子1を、トナー濃度が9質量%となるようにして混合し、現像剤24を作製した。混合機はV型混合機(株式会社徳寿工作所製)を用い、25℃で30分間混合した。
現像剤1~24の組成を、下記表1に示す。
Figure 0007035745000003
作製した現像剤1~24のそれぞれについて、クリーニング性、画像スジの発生、画像濃度およびカブリの発生を評価した。
尚、評価には、画像形成装置「bizhub PRESS C1070」(コニカミノルタ社製)を使用した。
(クリーニング性)
温度25℃、湿度50%RHの環境下で、画像面積比率10%の画像の画像形成を50万枚行った。次に、ハーフトーン画像を出力した。感光体の傷、およびハーフトーン画像の画像不良を目視で観察し、以下の評価基準に基づき評価した。
◎:感光体表面に目視で認められる傷は全くなく、ハーフトーン画像にも不良の発生は認められない
○:感光体表面に目視で認められる目立った傷の発生はなく、ハーフトーン画像にも感光体傷に対応する画像不良の発生は認められない
×:感光体表面に目視で、明確に傷の発生が認められ、ハーフトーン画像にも当該傷に対応する画像不良の発生が認められる
(画像スジ)
温度25℃、湿度50%RHの環境下で、画像面積比率5%の帯画像をA4横送りで各100万枚の両面連続プリントを行う耐刷試験1を実施した。耐刷試験後に、さらに温度30℃、湿度80%RHの環境下で、画像面積比率6%の文字像をA4横送りで50万枚片面連続プリントを行う耐刷試験2を実施した。耐刷試験1および2の後に、ハーフトーン画像を出力し、このハーフトーン画像を目視で観察して、感光体の表面傷による画像スジ(FDスジ)について、下記評価基準に基づき評価した。
◎:ハーフトーン画像に軸方向の画像スジ欠陥が見られない。
○:ハーフトーン画像に軸方向長さ1cm未満、通紙方向幅1mm未満の軸方向の画像スジ欠陥が1個以上4個以下の数で視認される。
×:ハーフトーン画像に軸方向長さ1cm未満、通紙方向幅1mm未満の軸方向の画像スジ欠陥が5個以上の数で視認される、又は軸方向長さ1cm以上若しくは通紙方向幅1mm以上を満たす軸方向の画像スジ欠陥が1個以上の数で視認される。
(画像濃度差)
温度25℃、湿度50%RHの環境下において、画像面積率5%の画像をA4版上質紙(64g/m)40万枚に画像形成を行った。
同様な操作を、温度10℃、湿度15%RHの環境下でも行った。
得られた画像の反射濃度を、マクベス反射濃度計「RD907」(マクベス社製)によって全て測定し、画像形成の環境違いでの最大反射濃度差を求め、下記評価基準に基づき評価した。
◎:反射濃度差の絶対値が0.03以下
○:反射濃度差の絶対値が0.03を超え0.06以下
×:反射濃度差の絶対値が0.06を超える
尚、過剰帯電時には帯電量が高いため画像濃度が低くなる。よって、反射濃度差の絶対値が小さいほど、過剰帯電の発生が少ないことを意味する。
(カブリ)
カブリ濃度の測定した。まず、印字されていない白紙について、マクベス反射濃度計「RD-918」を用いて20か所の絶対画像濃度を測定し、それらの平均値を白紙濃度とした。
温度25℃、湿度50%RHの環境下で印字率5%の文字画像をA4の上質紙(64g/m)40万枚に印刷した後、ベタ白画像を印刷した。印刷したベタ白画像について、上記白紙と同様に、20か所の絶対画像濃度を測定し、その平均値を求めた。このベタ白画像の平均濃度から白紙濃度を引いた値をカブリ濃度とし、下記評価基準に基づき評価した。
◎:カブリ濃度が0.005未満
○:カブリ濃度が0.005以上0.010未満
×:カブリ濃度が0.010以上
現像剤1~24の評価結果を、下記表2に示す。
Figure 0007035745000004
表2の結果から明かなように、個数粒度分布におけるピークトップの粒子径Rが20nm以上60nm以下であるチタン酸ストロンチウム微粒子(A)と、個数粒度分布におけるピークトップの粒子径Rが300nmを超え2000nm以下であるチタン酸ストロンチウム微粒子(B)とを含む外添剤を含有し、体積基準におけるメジアン径が3.0μm以上5.0μm以下であるトナー粒子を用いた現像剤1~16は、いずれも、クリーニング性が良好であり、且つ画像のスジやカブリの発生が少なく、過剰帯電が生じにくいため画像形成の環境の違いによる濃度差が小さく、高品質の画像を形成することができた。
チタン酸ストロンチウム微粒子(A)が直方体である現像剤1は、チタン酸ストロンチウム微粒子(A)および(B)の両方が不定形である現像剤9と比べて、クリーニング性が向上した。チタン酸ストロンチウム微粒子(A)および(B)の一方の粒子形状が直方体状であり、他方が不定形であることで、チタン酸ストロンチウム微粒子とトナー母体粒子との接触面積が増加し、トナー母体粒子からのチタン酸ストロンチウム微粒子の脱離が抑制されて、クリーニング性が向上したと考えられる。また、チタン酸ストロンチウム微粒子(A)が直方体状のランタン含有微粒子である現像剤12は、ランタンを含有しないチタン酸ストロンチウム微粒子(A)を使用した現像剤1と比べて、画像濃度差が小さかった。これは、チタン酸ストロンチウム微粒子にランタンをドープすることで、立方体状及び直方体状の角がとれ、静電潜像担持体表面の過剰な減耗や傷が抑制されて、過剰帯電が生じにくいためと考えられる。
さらに、キャリア粒子に含まれる被覆用樹脂に、50質量%を超える量の脂環式(メタ)アクリル酸エステル由来の構成単位(CHMA)が含まれる現像剤1は、脂環式(メタ)アクリル酸エステル由来の構成単位(CHMA)の量が50質量%である現像剤15や、被覆用樹脂がシリコーン樹脂である現像剤16と比べて、カブリの発生が少なかった。これらの結果から、脂環式(メタ)アクリル酸エステル由来の構成単位は、キャリア粒子の帯電性の環境差を低減させる上で有効であることがわかる。
一方、チタン酸ストロンチウム微粒子(B)を含まない現像剤21は、全ての評価結果が悪かった。また、チタン酸ストロンチウム微粒子(A)を含まない現像剤22は、画像形成の環境の違いによる濃度差が大きく、過剰帯電が生じていた。これら結果から、本発明の効果を達成するためには、粒子径の異なる、2種類のチタン酸ストロンチウム微粒子の存在が必須であることがわかる。
さらに、チタン酸ストロンチウム微粒子(A)の粒子径が20nm未満である現像剤17は、クリーニング性が悪く、画像形成の環境の違いによる濃度差が大きかった。また、チタン酸ストロンチウム微粒子(B)の粒子径が300nm未満である現像剤18は、クリーニング性が悪く、画像にスジの発生が認められ、画像形成の環境の違いによる濃度差が大きかった。さらにチタン酸ストロンチウム微粒子(A)の粒子径が60nmを超える現像剤19、およびチタン酸ストロンチウム微粒子(B)の粒子径が2000nmを超える現像剤20は、画像にスジが発生し、画像形成の環境の違いによる濃度差が大きかった。これら結果から、本発明の効果を達成するためには、2種類のチタン酸ストロンチウム微粒子の粒子径が重要であることがわかる。
また、トナー粒子の粒子径が3.0μm未満である現像剤23は、クリーニング性が悪く、画像形成の環境の違いによる濃度差が大きかった。また、トナー粒子の粒子径が5.0μmを超える現像剤24は、画像形成の環境の違いによる濃度差が大きく、画像にカブリも発生した。これら結果から、チタン酸ストロンチウム微粒子(A)および(B)の粒子径のみならず、トナー粒子の粒子径が、過剰帯電が抑制され、クリーニング性が向上し、連続印字の際にも高画質な画像を形成し得る静電荷像現像用トナー、およびそれを用いた静電荷像現像用二成分現像剤を得るために重要であることがわかる。
本発明によれば、過剰帯電が抑制され、クリーニング性が向上し、連続印字の際にも高画質な画像を形成し得る静電荷像現像用トナー、およびそれを用いた静電荷像現像用二成分現像剤を提供することができる。よって、本発明によれば、電子写真方式の画像形成装置におけるさらなる高速化、高性能化、省力化および記録媒体の多様化が期待され、当該画像形成装置のさらなる普及が期待される。

Claims (5)

  1. 静電荷像現像用トナーと、
    キャリア粒子と、を含有する、静電荷像現像用二成分現像剤であって、
    前記静電荷像現像用トナーは、少なくとも結着樹脂を含むトナー母体粒子と、
    チタン酸ストロンチウム微粒子を含む外添剤とを含有
    前記トナー粒子の体積基準におけるメジアン径は、3.0μm以上5.0μm以下であり、
    前記チタン酸ストロンチウム微粒子は、個数粒度分布におけるピークトップの粒子径Rが20nm以上60nm以下であるチタン酸ストロンチウム微粒子(A)と、個数粒度分布におけるピークトップの粒子径Rが300nm以上2000nm以下であるチタン酸ストロンチウム微粒子(B)とを含
    前記チタン酸ストロンチウム微粒子(A)および前記チタン酸ストロンチウム微粒子(B)の少なくとも一方は、ランタン含有チタン酸ストロンチウム微粒子である、
    静電荷像現像用二成分現像剤
  2. 前記チタン酸ストロンチウム微粒子(A)および前記チタン酸ストロンチウム微粒子(B)の一方は、立方体状及び/又は直方体状の微粒子を含む、請求項1に記載の静電荷像現像用二成分現像剤
  3. 前記チタン酸ストロンチウム微粒子(B)の粒子径Rは、310nm以上1500nm以下である、請求項1または2のいずれか一項に記載の静電荷像現像用二成分現像剤
  4. 前記キャリア粒子は、芯材粒子と、前記芯材粒子の表面を被覆する被覆用樹脂とを含み、前記被覆用樹脂は、脂環式(メタ)アクリル酸エステル由来の構成単位を含む、請求項1~3のいずれか一項に記載の静電荷像現像用二成分現像剤。
  5. 前記被覆用樹脂に含まれる前記脂環式(メタ)アクリル酸エステル由来の構成単位の量は、前記被覆用樹脂の総質量に対して、50質量%以上である、請求項に記載の静電荷像現像用二成分現像剤。
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