JP7395107B2 - 二成分現像剤 - Google Patents
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- Developing Agents For Electrophotography (AREA)
Description
高画質化のためには、トナーの帯電特性を安定化する必要がある。トナーの帯電特性を安定化するために、外添剤の検討が種々行われている。特許文献1では、表面にアミノ基を有するシリカ粒子と、表面にアミノ基を有する酸化チタン粒子を外添することで低湿環境での安定性を向上させることができるトナーが開示されている。
一方で、トナー由来成分のキャリアへの移行により、帯電能が低下することは知られており、キャリアの低表面自由エネルギー化のため、フッ素樹脂コートを行うことも知られている。またフッ素樹脂は正帯電トナーへの帯電性が高く、高帯電付与樹脂としても非常に有用である。ただしフッ素樹脂コートは脆い性質があり、悪化長期安定性、特にキャリア付着の増加といった問題が発生する場合がある。
それを改善する例として、特許文献2では被覆樹脂中にフッ素、ケイ素、窒素を含有させた樹脂被覆層形成がなされたキャリアが開示されている。
本発明は、上述した課題を解決するものであり、低湿環境下だけでなく、高湿環境下においても、長期使用後の画像濃度安定性、静置後の濃度安定性を維持できる二成分現像剤を提供することである。
トナーと磁性キャリアとを含有する二成分現像剤であって、
該トナーは、トナー母粒子と、該トナー母粒子の表面に存在する無機微粒子A及び無機微粒子Bを有し、
該無機微粒子Aは、
(i)シリカ微粒子であり、
(ii)表面にアミノ基を有し、
(iii)一次粒子の個数平均粒径が60nm以上120nm以下であり、
該無機微粒子Bは、
(i)酸化チタン微粒子、酸化アルミニウム微粒子、チタン酸バリウム微粒子、チタン酸カルシウム微粒子及びチタン酸ストロンチウム微粒子からなる群より選択されるいずれかの微粒子であり、
(ii)体積抵抗率が、1.0×109Ω・cm以上1.0×1011Ω・cm以下であり、
(iii)表面にアミノ基を有し、
該無機微粒子Aの一次粒子の個数平均粒径は、該無機微粒子Bの一次粒子の個数平均粒径よりも大きく、
該無機微粒子Aの含有量は、該トナーを基準として、0.5質量%以上5.0質量%以下であり、
該無機微粒子Bの含有量は、該無機微粒子Aを基準として、10質量%以上50質量%以下であり、
該磁性キャリアは、磁性キャリアコア粒子及び該磁性キャリアコア粒子の表面に存在する樹脂被覆層を有し、
該樹脂被覆層は、窒素元素、ケイ素元素、フッ素元素を含有しており、
該磁性キャリアの表面におけるX線光電子分光分析で検出される窒素原子、ケイ素原子、フッ素原子、炭素原子及び酸素原子の総和を基準として、該磁性キャリアの表面における窒素原子の比率をN1(原子%)、ケイ素原子の比率をS1(原子%)、フッ素原子の比率をF1(原子%)とし、
該磁性キャリアの表面から深さ40nmの位置におけるX線光電子分光分析で検出される窒素原子、ケイ素原子、フッ素原子、炭素原子及び酸素原子の総和を基準として、該磁性キャリアの表面から深さ40nmの位置における窒素原子の比率をN2(原子%)、ケイ素原子の比率をS2(原子%)、フッ素原子の比率をF2(原子%)としたとき、
該N1、S1、F1、N2、S2およびF2が、
0.1≦N1≦1.5
0.3≦S1≦5.0
45.0≦F1≦65.0
S1<S2
S1/N1<S2/N2
F1>F2
を満たすことを特徴とする二成分現像剤に関する。
これに関して本発明者らは、アミノ基の水分吸着しやすい特徴と低抵抗外添剤による影響とによって帯電の維持が困難になったためと考える。
これについて本発明者らは、トナーの水分吸着状態に対してキャリアの高い撥水性により吸着したトナー表面の水分の逃げ場がないため、高湿環境でトナーの帯電維持性が低下するのではないかと考えた。そこで本発明者らはトナー表面に吸着した水分をうまく現像剤内に分散させることで高湿環境における帯電安定性も維持できるに成分現像剤を発明するに至った。
前記樹脂被覆層は、窒素原子、ケイ素原子、フッ素原子を含有しており、
前記磁性キャリアの表面におけるX線光電子分光分析で検出される窒素原子、ケイ素原子、フッ素原子、炭素原子及び酸素原子の総和を基準として、
前記磁性キャリアの表面における窒素原子の比率をN1(原子%)、ケイ素原子の比率をS1(原子%)、フッ素原子の比率をF1(原子%)とし、
前記磁性キャリアの表面から深さ40nmの位置におけるX線光電子分光分析で検出される窒素原子、ケイ素原子、フッ素原子、炭素原子及び酸素原子の総和を基準として、
前記磁性キャリアの表面から深さ40nmの位置における窒素原子の比率をN2(原子%)、ケイ素原子の比率をS2(原子%)、フッ素原子の比率をF2(原子%)としたとき、
前記N1、S1、F1、N2、S2およびF2が、
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0.3≦S1≦5.0
45.0≦F1≦65.0
S1<S2
S1/N1<S2/N2
F1>F2
を満たすことを特徴とする。具体的に樹脂被覆層は磁性キャリアの最表層は、特定の元素比率で窒素原子、ケイ素原子、フッ素原子が存在しており、特にフッ素元素が最も多い構成となっている。さらに表面から磁性キャリアの内部方向に向かってケイ素元素の比率が増加し、フッ素元素の比率は減少している。また窒素元素は深さ方向に関係無く、特定の範囲内で存在していることが特徴である。本構成にすることで、高湿環境下においても、長期使用後の画像濃度安定性、静置後の濃度安定性を維持することが可能となる。これについて詳細は定かではないが、本発明者らは以下のように考える。
また、S1(原子%)は0.30%以上5.00%以下であり、好ましくは0.35%以上4.50%以下である。
さらにF1(原子%)は45.0%以上65.0%以下であり、好ましくは46.00%以上62.00%以下である。上記範囲にあることで低湿、高湿両環境の安定性が向上し、特に高湿環境における濃度安定性に高い効果が得られる。
また、N1(原子%)とN2(原子%)との関係が、0.70≦N1/N2≦1.30であることでも本発明の効果が十分に得られやすくなる。
さらに、樹脂被覆層の組成として、フッ素元素はフッ素系樹脂、ケイ素元素はシリコーン系樹脂、窒素元素は窒素系化合物に由来することにより、良好な環境安定性を得ることが可能となる。
磁性キャリアコアとしては、通常のフェライト、マグネタイト等の磁性キャリアコアを使用することができる。また、樹脂中に磁性粉が分散されたバインダー型の磁性キャリアコアも用いることができる。
本発明の磁性キャリアにおける樹脂被覆層のフッ素元素を含有する樹脂としては、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)、ポリビニリデンジフルオライド(PVDF)からなる群より選択される1種以上のフッ素系樹脂が好ましく、FEP又はPFAが特に好ましい。
フッ素元素を含有する樹脂の添加量としては、F1(原子%)が45.00%以上65.00%以下になるように調整して添加する。磁性キャリアコア100部に対して0.40部以上、5.20部以下であることが好ましく、より好ましくは0.55部以上4.90部以下である。
ケイ素元素を含有する樹脂の添加量としては、S1(原子%)が0.30%以上5.00%以下になるように調整して添加する。磁性キャリアコア100部に対して0.15部以上、1.60部以下であることが好ましい。
アミノシランカップリング剤としては、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、3-アミノプロピルメチルジエトキシシラン、(フェニルアミノメチル)メチルジメトキシシラン、N-2-(アミノエチル)-3-アミノイソブチルメチルジメトキシシラン、N-エチルアミノイソブチルメチルジエトキシシラン、N-メチルアミノプロピルメチルジメトキシシラン、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-(2-アミノエチル)-3-アミノプロピルトリメトキシシランなどが挙げられる。
窒素元素を含有する化合物の添加量としては、N1(原子%)が0.10%以上1.50%以下になるように調整して添加する。磁性キャリアコア100部に対して0.03部以上、0.14部以下であることが好ましい。
まず第一被覆層としてシリコーン樹脂等のケイ素元素を含有する樹脂を熱硬化させない状態で被覆する。その際に窒素系樹脂や窒素化合物などの窒素元素を含有する化合物を、ケイ素元素を含有する樹脂に添加しても良い。また第二被覆層で使用するフッ素元素を有する樹脂を少量添加してもよい。次に第二被覆層としてフッ素元素を有する樹脂を被覆後、加熱してケイ素元素を含有する樹脂の硬化、フッ素元素を有する樹脂の固着を行う。その際に含窒素系樹脂や含窒素化合物などの窒素元素を含有する化合物を、フッ素元素を含有する樹脂に添加しても良い。
磁性キャリアの元素分析は、X線光電子分光分析(XPS)を用いて、以下のように測定する。測定サンプルとしては、XPS専用プラテン上に加工された直径2mm・深さ2mmのサンプルセット孔に、磁性キャリアをセットする。そして、下記XPS装置により、X線照射箇所およびGCIB照射によるスパッタリング箇所を、上記サンプルセット孔部に設定する。
使用装置:アルバック・ファイ社製 PHI5000VersaProbeII
照射線:Al-Kα線
ビーム径:100μ
出力:25W15kV
光電子取り込み角度:45°
PassEnergy:58.70eV
Stepsize:0.125eV
XPSピーク:F1s、Si2p、N1s、C1s、O1s
測定範囲:300μm×200μm
以上の条件よりN1、S1、F1(原子%)の測定を行った。
GUNタイプ:GCIB
SputterSetting:20kV
なお、深さ40nmの位置に関しては、事前にスパッタレート(時間に対する深さのレート)を測定し、40nmに相当するスパッタ時間を算出し、該当する時間スパッタすることで、深さ40nmの位置とした。
(1)流動層を円筒の管体内を上昇する気体流によって形成し、
(2)更に、被覆樹脂溶液を流動層の移動方向に対して垂直方向から供給し、
(3)且つ樹脂溶液の噴霧圧が1.5kg/cm2以上でスプレー塗布されることを特徴とする磁性キャリア製造方法を挙げることができる。
樹脂被覆層の平均層厚は、磁性キャリアコア粒子に対する樹脂成分の添加量を変更することで調整可能である。例えば被覆樹脂成分量を増やすことで樹脂被覆層の平均層厚は厚くなる。
樹脂被覆層の膜厚(層厚)は、磁性キャリアの断面を透過電子顕微鏡(TEM)(各50,000倍)で観察し、樹脂被覆層の厚みを計測した。
具体的には、アルゴンイオンミリング装置(日立ハイテクノロジーズ社製、商品名E-3500)を用い、磁性キャリアをイオンミリングし、透過電子顕微鏡(TEM)(各50,000倍)にて磁性キャリア断面の樹脂被覆層厚みを1粒子につき任意に5点測定した。
磁性キャリア10粒子に対して上記と同様の測定を行い、得られた樹脂被覆層の厚みの測定値50点の平均値を平均層厚とした。イオンミリング測定条件は下記のとおりである。
ビーム径 :400μm(半値幅)
イオンガン加速電圧 :5kV
イオンガン放電電圧 :4kV
イオンガン放電電流 :463μA
イオンガン照射電流量 :90μA/cm3/1min
本発明に係る正帯電性トナーは、トナー粒子と、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、
該トナー母粒子の表面に存在する外添剤は無機微粒子A及び無機微粒子Bを有している。
無機微粒子Aは、
(i)シリカ微粒子であり、
(ii)表面にアミノ基を有し、
(iii)一次粒子の個数平均粒径は60nm以上120nm以下である。一次粒子の個数平均粒径が上記範囲にあることで低湿、高湿両環境の安定性が向上し、特に高湿環境における濃度安定性が向上する。
(i)酸化チタン微粒子、酸化アルミニウム微粒子、チタン酸バリウム微粒子、チタン酸カルシウム微粒子及びチタン酸ストロンチウム微粒子からなる群より選択されるいずれかの微粒子であり、
(ii)体積抵抗率が、1.0×109Ω・cm以上1.0×1011Ω・cm以下であり、
(iii)表面にアミノ基を有する。
体積抵抗率は好ましくは、2.0×109Ω・cm以上7.0×1010Ω・cm以下である。上記範囲にあることで低湿、高湿両環境の濃度安定性が向上する。
また無機微粒子Aの含有量はトナーを基準として0.5質量%以上5.0質量%以下であり、好ましくは0.7質量%以上4.6質量%以下であり、より好ましくは1.0質量%以上4.4質量%以下である。上記範囲にあることで低湿、高湿両環境の濃度安定性が向上する。
また、また無機微粒子B含有量は無機微粒子Aを基準として、10質量%以上50質量%以下であり、好ましくは12質量%以上47質量%以下である。上記範囲にあることで低湿環境の安定性が向上する。
さらに無機微粒子Bの個数平均粒径は、好ましくは10nm以上110nm以下である。上記範囲にあることで本発明の効果がよりよく発揮される。
トナー粒子は公知の結着樹脂を用いることができる。例えば、結着樹脂としては、以下のものが挙げられる。
スチレン系樹脂、スチレン系共重合樹脂、ポリエステル樹脂、ポリオール樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、フェノール樹脂、天然樹脂変性フェノール樹脂、天然樹脂変性マレイン酸樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリ酢酸ビニル、シリコーン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂、キシレン樹脂、ポリビニルブチラール、テルペン樹脂、クマロンインデン樹脂、石油系樹脂。好ましく用いられる樹脂として、スチレン系共重合樹脂、ポリエステル樹脂、及びポリエステル樹脂とスチレン系共重合樹脂が混合又は両者が一部反応したハイブリッド樹脂が挙げられる。さらに好ましくは、結着樹脂として、ポリエステル樹脂を含む態様である。
結晶性ポリエステルの原料モノマーに用いられるアルコール成分としては、例えば、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、1,20-イコサンジオールなどの脂肪族ジオールが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
結晶性ポリエステルを得るためのアルコール成分としては、上記の脂肪族ジオール以外の多価アルコール成分を含有していても良い。例えば、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパンのポリオキシプロピレン付加物、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパンのポリオキシエチレン付加物を含むビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物等の芳香族ジオール;グリセリン、ペンタエリスリトール、トリメチロールプロパン等の3価以上のアルコールが挙げられる。
脂肪族ジカルボン酸化合物の含有量は、カルボン酸成分中に80モル%以上100モル%以下含有されることが好ましい。
結晶性ポリエステル樹脂の原料モノマーであるアルコール成分とカルボン酸成分とのモル比(カルボン酸成分/アルコール成分)は、0.80以上1.20以下であることが好ましい。
黒色の顔料としては、ファーネスブラック、チャンネルブラック、アセチレンブラック、サーマルブラック、ランプブラック等のカーボンブラックが用いられ、また、マグネタイト、フェライト等の磁性粉も用いられる。
着色剤の含有量は、結着樹脂100質量部に対し、1質量部以上20質量部以下が好ましい。
これらワックスは、一種類を単独で使用してもよいし二種類以上を併用して使用してもよい。ワックスは、結着樹脂100質量部に対して、1質量部以上20質量部以下添加することが好ましい。
シリカ微粉体は、必要に応じ、疎水化、摩擦帯電性コントロールの目的で下記のような処理剤で、あるいは種々の処理剤を併用して処理されていることも好ましい。
・未変性のシリコーンワニス、各種変性シリコーンワニス、未変性のシリコーンオイル、各種変性シリコーンオイル、シランカップリング剤、官能基を有するシラン化合物又は、その他の有機ケイ素化合物。
粉砕法により製造されるトナー粒子は、例えば下記のようにして製造される。結着樹脂、着色剤及び必要に応じてその他の添加剤等を、ヘンシェルミキサー、ボールミルのような混合機により十分に混合する。混合物を二軸混練押出機、加熱ロール、ニーダー、エクストルーダーのような熱混練機を用いて溶融混練する。その際、ワックス、磁性酸化鉄粒子及び含金属化合物を添加することもできる。溶融混練物を冷却固化した後、粉砕及び分級を行い、トナー粒子を得る。この際、微粉砕時の排気温度を調整することで、トナー粒子の平均円形度を制御することができる。さらに必要に応じて、トナー粒子と外添剤をヘンシェルミキサーのような混合機により混合し、トナーを得ることができる。
専用ソフトの「標準測定方法(SOM)を変更画面」において、コントロールモードの総カウント数を50000粒子に設定し、測定回数を1回、Kd値は「標準粒子10.0μm」(ベックマン・コールター社製)を用いて得られた値を設定する。閾値/ノイズレベルの測定ボタンを押すことで、閾値とノイズレベルを自動設定する。また、カレントを1600μAに、ゲインを2に、電解液をISOTON IIに設定し、測定後のアパーチャーチューブのフラッシュにチェックを入れる。
専用ソフトの「パルスから粒径への変換設定画面」において、ビン間隔を対数粒径に、粒径ビンを256粒径ビンに、粒径範囲を2μmから60μmまでに設定する。
(1)Multisizer 3専用のガラス製250mL丸底ビーカーに前記電解水溶液約200mLを入れ、サンプルスタンドにセットし、スターラーロッドの撹拌を反時計回りで24回転/秒にて行う。そして、専用ソフトの「アパーチャーのフラッシュ」機能により、アパーチャーチューブ内の汚れと気泡を除去しておく。
(2)ガラス製の100mL平底ビーカーに前記電解水溶液約30mLを入れ、この中に分散剤として下記「コンタミノンN」をイオン交換水で3質量倍に希釈した希釈液を約0.3mL加える。
コンタミノンN:非イオン界面活性剤、陰イオン界面活性剤、有機ビルダーからなるpH7の精密測定器洗浄用中性洗剤の10質量%水溶液、和光純薬工業社製
(4)前記(2)のビーカーを前記超音波分散器のビーカー固定穴にセットし、超音波分散器を作動させる。そして、ビーカー内の電解水溶液の液面の共振状態が最大となるようにビーカーの高さ位置を調整する。
(6)サンプルスタンド内に設置した前記(1)丸底ビーカーに、ピペットを用いてトナー粒子を分散した前記(5)電解水溶液を滴下し、測定濃度が約5%となるように調整する。そして、測定粒子数が50000個になるまで測定を行う。
(7)測定データを装置付属の前記専用ソフトにて解析を行ない、重量平均粒径(D4)を算出する。なお、専用ソフトでグラフ/体積%と設定したときの、分析/体積統計値(算術平均)画面の「平均径」が重量平均粒径(D4)である。
<磁性キャリアコア粒子の製造例>
・Fe2O3 62.7部
・MnCO3 29.5部
・Mg(OH)2 6.8部
・SrCO3 1.0部
上記材料を上記組成比となるようにフェライト原材料を秤量した。
その後、ステンレスビーズを用いた乾式振動ミルで5時間粉砕及び混合した。得られた粉砕物をローラーコンパクターにて、約1mm角のペレットにした。
該仮焼フェライトをクラッシャーで0.3mm程度に粉砕した後に、ジルコニアビーズを用い、仮焼フェライト100部に対し、水を30部加え、湿式ボールミルで1時間粉砕した。さらに、得られたスラリーを、湿式ボールミルで4時間粉砕し、フェライトスラリー(仮焼フェライトの微粉砕品)を得た。
焼成雰囲気をコントロールするために、電気炉にて窒素雰囲気下(酸素濃度1.00体積%)で、室温から温度1300℃まで2時間で昇温し、その後、温度1150℃で4時間焼成した。その後、4時間をかけて、温度60℃まで降温し、窒素雰囲気から大気に戻し、温度40℃以下で取り出した。
凝集した粒子を解砕した後に、磁力選鉱により低磁力品をカットし、目開き250μmの篩で篩分して粗大粒子を除去し、体積基準の50%粒径(D50)が37.0μmの磁性キャリアコア粒子を得た。
第1被覆工程として表1に示す熱硬化型シリコーン樹脂溶液(メチルシリコーン樹脂)を被覆樹脂量が磁性コア粒子100部に対して0.20部になるように、磁性キャリアコア粒子1に塗布した。塗布には、流動床内に回転式底板ディスクと撹拌羽を設けて旋回流を形成させながら被覆を行う被覆装置を使用した。尚、上述の樹脂溶液は、流動床の装置内での移動方向に対して垂直な方向から噴霧した。
・熱硬化型フッ素樹脂溶液(FEP)(固形分として磁性コア粒子100部に対して1.91部)
・熱硬化型メラミン樹脂溶液(固形分として磁性コア粒子100部に対して0.09部)
この被覆溶液を流動床内に回転式底板ディスクと撹拌羽を設けて旋回流を形成させながら被覆を行う被覆装置を使用して磁性コア粒子に塗布した。その後、得られたキャリアを流動床中で温度280℃で1時間乾燥して溶剤を除去後、磁性キャリア1を得た。
得られたキャリアに対して、X線光電子分光法による元素分析を行ったところ、N1が0.42、S1が0.71、F1が57.64、N2が0.41、S2が1.60、F2が56.70であった。またキャリアの樹脂被覆層の平均層厚は705nmであった。分析結果を表2に示す。
第1被覆工程として表1に示す樹脂または化合物を、磁性キャリアコア粒子100部に対して固形分が表1に示す部数となるよう混合し、それ以外は磁性キャリア1と同様に流動床による被覆装置を用いて被覆した。
次に第2被覆工程として表1に示す樹脂または化合物を、磁性コア粒子100部に対して固形分が表1に示す部数となるよう混合し、それ以外は磁性キャリア1と同様に塗布した。
その後、実施例1と同様に流動床中で加熱、乾燥させ、磁性キャリア2~17を得た。分析結果を表2に示す。
メチルシリコーン:KR-242A(信越化学社製)
メチルフェニルシリコーン:KR-300(信越化学社製)
FEP:テトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレンの共同合体(固形分)を20質量%含有した溶液
メラミン樹脂:メラミン/ホルムアルデヒド/メタノール/水=5/4/1/5質量部含むpH8.5に調整した溶液
PVDF:ポリフッ化ビニリデン(固形分)を20質量%含有した溶液
・ビスフェノールAエチレンオキサイド(2.2モル付加物): 50.0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): 50.0モル部
・テレフタル酸: 90.0モル部
・無水トリメリット酸: 10.0モル部
上記ポリエステルユニットを構成するモノマー100質量部をチタンテトラブトキシド500ppmと共に5リットルオートクレーブに混合した。
そこに、還流冷却器、水分分離装置、N2ガス導入管、温度計及び攪拌装置を付し、オートクレーブ内にN2ガスを導入しながら230℃で縮重合反応を行った。所望の軟化点になるように反応時間を調整し、反応終了後、容器から取り出し、冷却、粉砕して結着樹脂1を得た。結着樹脂1のTm(軟化点)は130℃、Tg(ガラス転移温度)は57℃であった。
・1,10-デカンジカルボン酸 50モル部
・エチレングリコール 50モル部
上記モノマー及びモノマー総量に対して、0.2%のジブチル錫オキシドを、窒素導入管、脱水管、攪拌装置及び熱電対を装備した10Lの四つ口フラスコに入れ、180℃で4時間反応させた。その後、10℃/1時間で210℃まで昇温、210℃で8時間保持した後、8.3kPaにて1時間反応させることにより、結晶性ポリエステル1を得た。
撹拌装置のついたビーカーに、ドデシル硫酸ナトリウム2部と、イオン交換水1600部を投入し、25℃にて完全に溶解するまで撹拌を続け、水系媒体1を調製した。ついで、密閉容器に、以下の原料とトルエン160部を仕込み、70℃に加熱して完全に溶解し、モノマー溶液1を調製した。
・アミノエチルメタクリレート 10部
・シクロヘキシルメタクリレート 10部
・スチレン 60部
・メチルメタクリレート 20部
上記のモノマー溶液1を25℃まで降温した後、重合開始剤としてターシャリーブチルパーオキシピバレートを6部混合し、上記の水系媒体1に投入する。そして、高出力超音波ホモジナイザー(VCX-750)で超音波を照射することで、上記のモノマー溶液1の乳化液を調製した。
前記分散体中の微粒子状の樹脂とトルエンを16500rpmで2.5時間遠心分離機により分離した。
その後、撹拌装置のついたビーカーに、濃縮された樹脂微粒子の分散体を、高出力超音波ホモジナイザー(VCX-750)を用いて、アセトンに分散させることで、固形分濃度10.0質量%の樹脂微粒子分散液1を調製した。樹脂微粒子分散液1中の樹脂微粒子の体積平均粒径は0.20μmであった。
・結着樹脂1 100部
・結晶性ポリエステル1 5部
・C.I.ピグメントブルー 15:3 4部
上記材料をヘンシェルミキサーで予備混合した後、二軸混練押し出し機によって、160℃で溶融混練した。
得られた混練物を冷却し、ハンマーミルで粗粉砕した後、ターボミルで微粉砕した。
得られた微粉砕物を、コアンダ効果を利用した多分割分級機を用いて分級し、重量平均粒径(D4)6.0μmの粒子を得た。
表3に示す無機微粒子A-1~A-8を準備した。各無機微粒子の個数平均粒子径、処理剤種、処理量を表3に示す。
表4に示す無機微粒子B-1~B-11を準備した。各無機微粒子の基材の種類、処理剤種、処理量、個数平均粒子径、体積抵抗率を表4に示す。
トナー粒子1を100部に対して、下記の材料を外添混合し、目開き150μmのメッシュで篩い、トナー1を得た。
・疎水化処理したシリカ微粒子(アミノシランカップリング剤による表面処理、BET法で測定した窒素吸着による比表面積が140m2/g) 1.0部
・酸化チタン微粒子 0.5部
・無機微粒子A-1 2.5質量%(トナーの質量を基準とした値)
・無機微粒子B-1 30質量%(無機微粒子A-1の含有量を基準とした値)
無機微粒子A、無機微粒子Bの種類、量を表5に示すように変えた以外はトナー1の製造例と同様にして、トナー2~30を得た。
表6に示すように、トナー1と磁性キャリア1とを、磁性キャリア90部に対して、トナーが10部になるように、V型混合機(V-10型:株式会社徳寿製作所)を用いて、0.5s-1、回転時間5minの条件で混合した。このようにして、実施例1で用いる二成分現像剤を調製した。
表6に示すようにトナーと磁性キャリアとの組み合わせを変えた以外は、実施例1の場合と同様にして、実施例2~16及び比較例1~14で用いる二成分現像剤を作製し、得られた二成分現像剤を用いて以下の評価を行った。
画像形成装置として、imagePRESS C800(キヤノン製)を用い、現像剤担持体の露光を、非画像部に露光するように反転させた。また、現像の直流電圧VDCを自由に設定できるようにし、転写電圧の極性を反転させ、自由に設定できるように改造し、正帯電トナー用現像剤の画像が出力できるようにした。この改造機のシアン色の位置の現像器に二成分現像剤を入れ、紙上のトナーの載り量が所望になるように静電潜像担持体の帯電電圧VD、レーザーパワーを調整し、後述の評価を行った。
常温低湿環境 温度23℃/相対湿度5%(以下 N/L)にて画像比率50%のFFH出力チャートを90000枚出力した後、画像比率100%の00H出力チャート(A4全面ベタ白画像)を10枚出力した。そして、各ベタ白画像の白地部分の白色度(反射濃度)と、印刷していない転写紙の反射濃度とをリフレクトメーター(東京電色社製)により測定し、下記式を用いて、カブリ濃度(%)を算出した。
カブリ濃度(%)=(ベタ白画像の白地部分の反射濃度)-(印刷していない転写紙の反射濃度)
前記10枚のカブリ濃度の平均値を算出し、算出された平均値を下記の基準によって評価した。
ここで、FFHとは、256階調を16進数で表示した値であり、00Hが256階調の1階調目(白地部)であり、FFHが256階調の256階調目(ベタ部)である。
A(10点):0.6%未満
B(9点) :0.6%以上0.8%未満
C(8点) :0.8%以上1.0%未満
D(7点) :1.0%以上1.2%未満
E(6点) :1.2%以上1.4%未満
F(5点) :1.4%以上1.6%未満
G(4点) :1.6%以上1.8%未満
H(3点) :1.8%以上2.0%未満
I(2点) :2.0%以上2.2%未満
J(1点) :2.2%以上
結果を表6に示す。
N/L環境に12時間調湿した画像形成装置を用い、ベタ画像反射濃度が1.50となるように現像コントラストを調整した画像比率10%のFFH画像(ベタ画像)を1枚出力した。その後に画像比率5%のFFH出力チャートを90000枚出力した。その直後に画像比率10%のFFH画像(ベタ画像)を1枚出力し、任意の5点の画像濃度を測定した。なお、画像濃度は分光濃度計500シリーズ(X-Rite社製)で測定し、90000枚出力前後の画像濃度(初期の画像濃度-90000枚出力後の画像濃度)の絶対値を評価した。
A(10点):0.05未満
B(9点) :0.05以上0.07未満
C(8点) :0.07以上0.09未満
D(7点) :0.09以上0.11未満
E(6点) :0.11以上0.13未満
F(5点) :0.13以上0.15未満
G(4点) :0.15以上0.17未満
H(3点) :0.17以上0.19未満
I(2点) :0.19以上0.21未満
J(1点) :0.21以上
結果を表6に示す。
高温高湿環境 温度32℃/相対湿度80%(以下 H/H)に12時間調湿した画像形成装置を用い、ベタ画像反射濃度が1.50となるように現像コントラストを調整した画像比率10%のFFH画像(ベタ画像)を1枚出力した。その後、画像比率50%のFFH出力チャートを90000枚出力した。その直後に画像比率10%のFFH画像(ベタ画像)を1枚出力し、任意の5点の画像濃度を測定した。なお、画像濃度は分光濃度計500シリーズ(X-Rite社製)で測定し、90000枚出力前後の画像濃度(初期の画像濃度-90000枚出力後の画像濃度)の絶対値を評価した。
A(10点):0.05未満
B(9点) :0.05以上0.07未満
C(8点) :0.07以上0.09未満
D(7点) :0.09以上0.11未満
E(6点) :0.11以上0.13未満
F(5点) :0.13以上0.15未満
G(4点) :0.15以上0.17未満
H(3点) :0.17以上0.19未満
I(2点) :0.19以上0.21未満
J(1点) :0.21以上
結果を表6に示す。
H/H環境にて画像比率50%のFFH出力チャートを90000枚出力後、ベタ画像反射濃度が1.50となるように現像コントラストを調整した画像比率10%のFFH画像(ベタ画像)を1枚出力した。その後、画像形成装置を14日間H/H環境に静置後、画像比率10%のFFH画像(ベタ画像)を1枚出力し、任意の5点の画像濃度を測定した。評価は(90000枚出力後の画像濃度(1.50)-14日間静置後の画像濃度)の絶対値を評価した。
A(10点):0.05未満
B(9点) :0.05以上0.07未満
C(8点) :0.07以上0.09未満
D(7点) :0.09以上0.11未満
E(6点) :0.11以上0.13未満
F(5点) :0.13以上0.15未満
G(4点) :0.15以上0.17未満
H(3点) :0.17以上0.19未満
I(2点) :0.19以上0.21未満
J(1点) :0.21以上
結果を表6に示す。
上記評価W、X、Y、及びZにおける評価ランクに対し、(A=10、B=9、C=8、D=7、E=6、F=5、G=4、H=3、I=2、J=1)として数値化した。結果を表6に示す。
Claims (7)
- トナーと磁性キャリアとを含有する二成分現像剤であって、
該トナーは、トナー母粒子と、該トナー母粒子の表面に存在する無機微粒子A及び無機微粒子Bを有し、
該無機微粒子Aは、
(i)シリカ微粒子であり、
(ii)表面にアミノ基を有し、
(iii)一次粒子の個数平均粒径が60nm以上120nm以下であり、
該無機微粒子Bは、
(i)酸化チタン微粒子、酸化アルミニウム微粒子、チタン酸バリウム微粒子、チタン酸カルシウム微粒子及びチタン酸ストロンチウム微粒子からなる群より選択されるいずれかの微粒子であり、
(ii)体積抵抗率が、1.0×109Ω・cm以上1.0×1011Ω・cm以下であり、
(iii)表面にアミノ基を有し、
該無機微粒子Aの一次粒子の個数平均粒径は、該無機微粒子Bの一次粒子の個数平均粒径よりも大きく、
該無機微粒子Aの含有量は、該トナーを基準として、0.5質量%以上5.0質量%以下であり、
該無機微粒子Bの含有量は、該無機微粒子Aを基準として、10質量%以上50質量%以下であり、
該磁性キャリアは、磁性キャリアコア粒子及び該磁性キャリアコア粒子の表面に存在する樹脂被覆層を有し、
該樹脂被覆層は、窒素元素、ケイ素元素、フッ素元素を含有しており、
該磁性キャリアの表面におけるX線光電子分光分析で検出される窒素原子、ケイ素原子、フッ素原子、炭素原子及び酸素原子の総和を基準として、該磁性キャリアの表面における窒素原子の比率をN1(原子%)、ケイ素原子の比率をS1(原子%)、フッ素原子の比率をF1(原子%)とし、
該磁性キャリアの表面から深さ40nmの位置におけるX線光電子分光分析で検出される窒素原子、ケイ素原子、フッ素原子、炭素原子及び酸素原子の総和を基準として、該磁性キャリアの表面から深さ40nmの位置における窒素原子の比率をN2(原子%)、ケイ素原子の比率をS2(原子%)、フッ素原子の比率をF2(原子%)としたとき、
該N1、S1、F1、N2、S2およびF2が、
0.1≦N1≦1.5
0.3≦S1≦5.0
45.0≦F1≦65.0
S1<S2
S1/N1<S2/N2
F1>F2
を満たすことを特徴とする二成分現像剤。 - 前記樹脂被覆層の平均層厚が、50nm以上3000nm以下である請求項1に記載の二成分現像剤。
- 前記S1と前記S2との関係が、
S2/S1≧2
である請求項1又は2に記載の二成分現像剤。 - 前記N1と前記N2との関係が、
0.7≦N1/N2≦1.3
である請求項1~3のいずれか一項に記載の二成分現像剤。 - 前記樹脂被覆層は、フッ素系樹脂を含有する請求項1~4のいずれか一項に記載の二成分現像剤。
- 前記樹脂被覆層は、シリコーン系樹脂を含有する請求項1~5のいずれか一項に記載の二成分現像剤。
- 前記樹脂被覆層は、窒素系化合物又は窒素系樹脂を含有する請求項1~6のいずれか一項に記載の二成分現像剤。
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