JP2008233280A - 現像剤、キャリア、現像剤補給装置、画像形成装置、プロセスカートリッジ - Google Patents
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Abstract
【課題】二成分現像方式の画像形成装置において、現像装置内の帯電性を安定に保ち、長期での使用におけるベタ画像部のキャリア付着の発生を抑制し、カラー画像上の色汚れの発生も防止してキメの細かい高品質な画像を長期にわたって提供する。
【解決手段】少なくとも着色剤と結着樹脂で構成される母体粒子に、疎水性微粉末を外添してなり、疎水性微粉末を外添後のトナー粒子の比表面積Stが下記式を満たすものであり、又、キャリアは芯材及び被覆膜を有してなり、該被覆膜は結着樹脂及び粒子を含有し、平均膜厚に対する平均粒子径の比は0.01〜1であり、表面に平均高低差が0.02〜2.0μmの凹凸を有する。Sm+0.7Ss*X/100<St<Sm+0.97Ss
*X/100(式中Smは母体粒子の比表面積、Ssは疎水性微粉末の比表面積、Xは疎水
性微粉末の母体粒子に対する添加率(質量%)である。)
【選択図】図1
【解決手段】少なくとも着色剤と結着樹脂で構成される母体粒子に、疎水性微粉末を外添してなり、疎水性微粉末を外添後のトナー粒子の比表面積Stが下記式を満たすものであり、又、キャリアは芯材及び被覆膜を有してなり、該被覆膜は結着樹脂及び粒子を含有し、平均膜厚に対する平均粒子径の比は0.01〜1であり、表面に平均高低差が0.02〜2.0μmの凹凸を有する。Sm+0.7Ss*X/100<St<Sm+0.97Ss
*X/100(式中Smは母体粒子の比表面積、Ssは疎水性微粉末の比表面積、Xは疎水
性微粉末の母体粒子に対する添加率(質量%)である。)
【選択図】図1
Description
本発明は、電子写真法、静電記録法に用いられる二成分現像剤に用いられる電子写真用キャリア及びこの電子写真用キャリアを用いた補給用現像剤、現像装置内現像剤、プロセスカートリッジ、画像形成装置に関する。
複写機又はプリンタ等の電子写真方式による画像形成装置では、一様に帯電した像担持体表面に露光を行って潜像を形成し、潜像を現像してトナー像とした後、トナー像を記録紙等の転写材に転写することが行われている。トナー像を担持した転写材は、定着装置を通過し、その熱又は圧力によりトナーは転写材上に定着される。
上記画像形成装置において、像担持体上の潜像を現像する現像装置には、磁性材料を含むトナーを用いて現像を行う一成分現像方式のものと、トナーとキャリアからなる現像剤を用いて現像を行う二成分現像方式のものがある。
このうち、二成分現像方式の現像装置は、現像性に優れているため、現在使用されている大半の画像形成装置において用いられている。特に近年では、フルカラーやマルチカラー画像を形成するカラー画像形成装置が多く使用されており、二成分現像方式の現像装置に対する需要は、さらに高まってきている。
上記二成分現像方式の画像形成装置では、トナーとキャリアとは、現像装置内において撹拌され、トナーはその摩擦帯電によりキャリアから電荷を付与されると共に、キャリア外面に静電的に付着した状態となる。トナーを担持したキャリアは、現像領域へと搬送されて、現像バイアスが印加された条件下でトナーはキャリアから離れて、像担持体の潜像部分に静電的に付着し、トナー画像が形成される。このため、二成分現像方式において、高耐久で、且つ高い安定性を満足した画像を提供するためには、攪拌時に、トナーに対してキャリアから安定した帯電量が付与されることが重要であり、そのためには、長時間使用の前後においても、キャリアの帯電付与能力が安定していることが重要である。
このうち、二成分現像方式の現像装置は、現像性に優れているため、現在使用されている大半の画像形成装置において用いられている。特に近年では、フルカラーやマルチカラー画像を形成するカラー画像形成装置が多く使用されており、二成分現像方式の現像装置に対する需要は、さらに高まってきている。
上記二成分現像方式の画像形成装置では、トナーとキャリアとは、現像装置内において撹拌され、トナーはその摩擦帯電によりキャリアから電荷を付与されると共に、キャリア外面に静電的に付着した状態となる。トナーを担持したキャリアは、現像領域へと搬送されて、現像バイアスが印加された条件下でトナーはキャリアから離れて、像担持体の潜像部分に静電的に付着し、トナー画像が形成される。このため、二成分現像方式において、高耐久で、且つ高い安定性を満足した画像を提供するためには、攪拌時に、トナーに対してキャリアから安定した帯電量が付与されることが重要であり、そのためには、長時間使用の前後においても、キャリアの帯電付与能力が安定していることが重要である。
しかし、通常の二成分現像方式における現像装置では、トナーが現像動作によって消費されていく一方、キャリアは消費されずに現像槽内に残る。このため、現像槽内でトナーと共に撹拌されるキャリアは、撹拌頻度が多くなるにつれて、キャリア表面の樹脂コートの剥がれや、キャリア表面へのトナーの付着といった事態が生じることによって劣化し、例えば、キャリア抵抗値および現像剤の帯電性が徐々に低下して、現像剤の現像性が過度に上がり、画像濃度が上昇したり、かぶりが発生したりする不具合が誘発される。
上記問題を解決するものとして、例えば、特許文献1には、現像によって消費されるトナーと共にキャリアを追加し、現像装置内のキャリアを少しずつ入れ替えることにより、帯電量の変化を抑制し、画像濃度を安定化する現像装置、いわゆるトリクル現像方式の現像装置が開示されている。
しかしながら、特許文献1に開示の現像装置においても、長時間使用していくうちに、現像槽内には劣化したキャリアの割合が次第に増加し、画像濃度の上昇等の不具合を抑えることは困難であった。
しかしながら、特許文献1に開示の現像装置においても、長時間使用していくうちに、現像槽内には劣化したキャリアの割合が次第に増加し、画像濃度の上昇等の不具合を抑えることは困難であった。
また、特許文献2には、現像装置内に適宜補給する現像剤として、予め現像装置内に収容されているキャリアと比べて、高い抵抗値を有するキャリアを、トナーと共に含む現像剤を用いることで、帯電性の維持、画質低下を抑制することが開示されている。
さらに、特許文献3には、補給用現像剤として、より高い帯電量をトナーに対して付与
するキャリアをトナーと共に含む現像剤を使用することで、帯電性の維持、画質低下を抑制することが開示されている。
さらに、特許文献3には、補給用現像剤として、より高い帯電量をトナーに対して付与
するキャリアをトナーと共に含む現像剤を使用することで、帯電性の維持、画質低下を抑制することが開示されている。
しかしながら、現像装置内で入れ替わるキャリア量は、トナー消費量の差に伴い、各時点で異なってくることから、特許文献2又は3に開示の方法では、現像装置内の現像剤の抵抗値あるいは帯電量が変化して、画像濃度の変動が発生しやすくなるという不具合が生じた。
さらに、特許文献4には、予め現像装置内部に収容されているキャリアと物性の異なるキャリアをトナーと共に含有させた補給容現像剤を複数種用い、各現像剤を順次補給する方法が開示されている。
さらに、特許文献4には、予め現像装置内部に収容されているキャリアと物性の異なるキャリアをトナーと共に含有させた補給容現像剤を複数種用い、各現像剤を順次補給する方法が開示されている。
しかしながら、実際には、キャリアとトナーの比重が極端に異なるため、特許文献4に開示のように、一つのトナー補給容器内で、物性の異なる複数のキャリアのうちの一つを、トナーと共に含有させた補給現像剤を、互いに混ざり合わないように現像装置内に順次補給することは非常に困難であり、また、現像剤中のキャリアに対するトナー量が多いために、キャリアの劣化が生じやすく、長期にわたり安定した画像を得ることができない。
また、特許文献4に記載されているように、補給用キャリアの抵抗値を高めるため、そのキャリアコア材にコーティングするシリコンコート層のコート量を単に増やした場合には、抵抗値が高められる一方でキャリアの帯電量が低下してしまい、その結果、現像される画像の像再現性が低下したり、背景部汚れが発生するという問題がある。
このため、トリクル現像方式において、より安定した現像特性を得るためには、キャリアが長期の使用においても安定した帯電付与能力を維持できるものであることが重要である。
このため、トリクル現像方式において、より安定した現像特性を得るためには、キャリアが長期の使用においても安定した帯電付与能力を維持できるものであることが重要である。
二成分系現像方式に使用される粒状キャリアは、キャリア表面へのトナーのフィルミング防止、キャリア均一表面の形成、表面酸化防止、感湿性低下の防止、現像剤の寿命の延長、感光体のキャリアによるキズあるいは摩耗からの保護、帯電極性の制御または帯電量の調節等の目的で、通常、適当な樹脂材料で被覆したり(例えば、特許文献5参照。)、更に、その被覆層に種々の添加剤を添加する方法(例えば、特許文献6〜8参照。)が行われている。
更に、特許文献9には、キャリア表面に添加剤を付着させたものが提案されており、特許文献10には、被覆層厚よりも大きい導電性粒子を被覆層に含有させたものが提案されている。
また、特許文献11には、ベンゾグアナミン−n−ブチルアルコール−ホルムアルデヒド共重合体を主成分とするキャリア被覆材を用いることが提案されており、また、特許文献12には、メラミン樹脂とアクリル樹脂の架橋物をキャリア被覆材として用いることが提案されている。
また、特許文献11には、ベンゾグアナミン−n−ブチルアルコール−ホルムアルデヒド共重合体を主成分とするキャリア被覆材を用いることが提案されており、また、特許文献12には、メラミン樹脂とアクリル樹脂の架橋物をキャリア被覆材として用いることが提案されている。
しかし、依然として耐久性あるいは耐熱性に問題があり、また、トナーのキャリア表面へのスペント化、それに伴う帯電量の不安定化、ならびにトナーカブリ等の発生の問題がある。さらに、耐環境性を改良する必要がある。
また、二成分現像方式に用いられる現像剤において、安定した帯電特性を得るために、従来よりキャリア中に抵抗調整剤を含有させることが行われている。この抵抗調整剤としては、現在カーボンブラックが多用されている。
しかし、カラー画像を形成する画像形成装置において、このようなキャリアを使用した場合には、キャリア表面が膜削れしたり、カーボンブラックが脱離したりすることによって、カラー画像中にカーボンブラックが移行し、色汚れが生じることが懸念される。
また、二成分現像方式に用いられる現像剤において、安定した帯電特性を得るために、従来よりキャリア中に抵抗調整剤を含有させることが行われている。この抵抗調整剤としては、現在カーボンブラックが多用されている。
しかし、カラー画像を形成する画像形成装置において、このようなキャリアを使用した場合には、キャリア表面が膜削れしたり、カーボンブラックが脱離したりすることによって、カラー画像中にカーボンブラックが移行し、色汚れが生じることが懸念される。
このような現象が生じるのを抑制するための手段として、これまで様々な方法が提案されている。
例えば、特許文献13には、導電性材料(カーボンブラック)を芯材表面に存在させて、被覆層中に導電性材料を存在させないキャリアが提案されている。
また、特許文献14には、被覆層がその厚み方向にカーボンブラックの濃度勾配を持ち、該被覆層は表面に向かうほどカーボンブラック濃度が低くなり、しかも、該被覆層の表面にはカーボンブラックが存在しないキャリアが提案されている。
また、特許文献15には、芯材粒子表面に導電性カーボンを含有した内部被覆層を設け、更に、その上に白色系導電性材料を含有した表面被覆層を設けてなる2層コート型キャリアが提案されている。
例えば、特許文献13には、導電性材料(カーボンブラック)を芯材表面に存在させて、被覆層中に導電性材料を存在させないキャリアが提案されている。
また、特許文献14には、被覆層がその厚み方向にカーボンブラックの濃度勾配を持ち、該被覆層は表面に向かうほどカーボンブラック濃度が低くなり、しかも、該被覆層の表面にはカーボンブラックが存在しないキャリアが提案されている。
また、特許文献15には、芯材粒子表面に導電性カーボンを含有した内部被覆層を設け、更に、その上に白色系導電性材料を含有した表面被覆層を設けてなる2層コート型キャリアが提案されている。
しかし近年では、需要者からの要望を受けて、上記電子写真方式の画像形成装置において高速化の傾向が著しく、これに伴って、現像剤が受けるストレスも飛躍的に増大している。このため、特許文献13〜15の提案においても、カーボンブラックが画像中に移行することによって発生する色汚れを、完全に防止するのは困難である。
また、特許文献16には、表面に凹凸を設けた薄膜コートを設ける構成が開示されているが、この手法では現在要求されるような長寿命にはコート層の削れによる抵抗低下と言う面から不十分である。更に、この手法で単純にコート層を厚くするとキャリア表面に十分な凹凸を設ける事が出来ず、トナーからのスペントを防止するのには不十分である。
また、特許文献16には、表面に凹凸を設けた薄膜コートを設ける構成が開示されているが、この手法では現在要求されるような長寿命にはコート層の削れによる抵抗低下と言う面から不十分である。更に、この手法で単純にコート層を厚くするとキャリア表面に十分な凹凸を設ける事が出来ず、トナーからのスペントを防止するのには不十分である。
又、トナーにおいても、電子写真装置や静電記録装置等においては、感光体上に形成された静電潜像にトナーを付着させ、それを転写材に転写し、次いで熱により転写材に定着させ、トナー画像を形成している。また、フルカラー画像形成は一般に黒、イエロー、マゼンタ、及びシアンの4色のトナーを用いて色の再現を行うものであり、各色について現像を行い、各トナー層を転写材上に重ね合わせたトナー像を加熱し、同時に定着することによって、フルカラー画像を得ている。
ところが、一般に印刷を見慣れたユーザーからすると、フルカラー複写機における画像は未だ満足できるレベルではなく、写真、印刷に迫る高精細性、高解像度を満足するさらなる高画質化が求められており、電子写真画像の高画質化には小粒径で且つ狭い粒径分布を持つトナーが有効であることが知られている。
ところが、一般に印刷を見慣れたユーザーからすると、フルカラー複写機における画像は未だ満足できるレベルではなく、写真、印刷に迫る高精細性、高解像度を満足するさらなる高画質化が求められており、電子写真画像の高画質化には小粒径で且つ狭い粒径分布を持つトナーが有効であることが知られている。
従来より、電気的又は磁気的潜像は、トナーによって現像化されている。この静電荷像現像に使用されるトナーは、一般に、結着樹脂中に、着色剤、帯電制御剤、及びその他の添加剤を含有させた着色粒子である。このトナーの製造方法には、大別して粉砕法と重合法がある。前記粉砕法では、熱可塑性樹脂中に、着色剤、帯電制御剤、及びオフセット防止剤などを溶融混合して均一に分散させ、得られたトナー組成物を粉砕し、分級することによりトナーを製造している。
前記粉砕法によれば、ある程度優れた特性を有するトナーを製造することができるが、トナー用材料の選択には制限がある。例えば、溶融混合により得られるトナー組成物は、経済的に使用可能な装置により粉砕し、分級できるものでなければならない。この要請から、溶融混合した組成物は、充分に脆くせざるを得ない。このため、実際に上記トナー組成物を粉砕して粒子にする際に、高範囲の粒径分布が形成され易く、良好な解像度と階調性のある複写画像を得ようとすると、例えば、粒径5μm以下の微粉と20μm以上の粗粉を分級により除去しなければならず、収率が非常に低くなるという欠点がある。また、粉砕法では、着色剤や帯電制御剤などを熱可塑性樹脂中に均一に分散することが困難である。このような配合剤の不均一な分散は、トナーの流動性、現像性、耐久性、画像品質などに悪影響を及ぼす。
前記粉砕法によれば、ある程度優れた特性を有するトナーを製造することができるが、トナー用材料の選択には制限がある。例えば、溶融混合により得られるトナー組成物は、経済的に使用可能な装置により粉砕し、分級できるものでなければならない。この要請から、溶融混合した組成物は、充分に脆くせざるを得ない。このため、実際に上記トナー組成物を粉砕して粒子にする際に、高範囲の粒径分布が形成され易く、良好な解像度と階調性のある複写画像を得ようとすると、例えば、粒径5μm以下の微粉と20μm以上の粗粉を分級により除去しなければならず、収率が非常に低くなるという欠点がある。また、粉砕法では、着色剤や帯電制御剤などを熱可塑性樹脂中に均一に分散することが困難である。このような配合剤の不均一な分散は、トナーの流動性、現像性、耐久性、画像品質などに悪影響を及ぼす。
近年、これらの粉砕法における問題点を克服するため、例えば、懸濁重合法によって、トナー粒子を得ることが行われている(特許文献17参照)。しかし、この懸濁重合法に
より得られるトナー粒子は球形であるが、クリーニング性に劣るという欠点がある。画像面積率の低い現像及び転写では転写残トナーが少なく、クリーニング不良が問題となることはないが、写真画像など画像面積率の高いもの、更には、給紙不良等で未転写の画像形成したトナーが感光体上に転写残トナーとして発生することがあり、蓄積すると画像の地汚れを発生してしまう。また、感光体を接触帯電させる帯電ローラ等を汚染してしまい、本来の帯電能力を発揮できなくなってしまう。更に、低温定着性も十分でなく、定着に必要なエネルギーが多く必要となる。
より得られるトナー粒子は球形であるが、クリーニング性に劣るという欠点がある。画像面積率の低い現像及び転写では転写残トナーが少なく、クリーニング不良が問題となることはないが、写真画像など画像面積率の高いもの、更には、給紙不良等で未転写の画像形成したトナーが感光体上に転写残トナーとして発生することがあり、蓄積すると画像の地汚れを発生してしまう。また、感光体を接触帯電させる帯電ローラ等を汚染してしまい、本来の帯電能力を発揮できなくなってしまう。更に、低温定着性も十分でなく、定着に必要なエネルギーが多く必要となる。
一方、乳化重合法により得られる樹脂微粒子を会合させて不定形のトナー粒子を得る方法が開示されている(特許文献18参照)。しかし、この乳化重合法で得られるトナー粒子は水洗浄工程を経ても、界面活性剤が表面だけでなく粒子内部にも多量に残存し、トナーの帯電の環境安定性を損ない、かつ帯電量分布を広げ、得られた画像の地汚れが不良となる。また、残存する界面活性剤により、感光体や帯電ローラ、現像ローラ等を汚染してしまい、本来の帯電能力を発揮できなくなってしまうことがある。
また、熱ローラなどの加熱部材を使用して行われる接触加熱方式による定着工程において、加熱部材に対するトナー粒子の離型性(以下、「耐オフセット性」と称することがある)が要求される。ここで、耐オフセット性は、トナー粒子表面に離型剤を存在させることにより向上させることができる。これに対し、特許文献19及び特許文献20では、樹脂微粒子をトナー粒子中に含有させるだけでなく、該樹脂微粒子がトナー粒子の表面に偏在していることにより、耐オフセット性を向上させる方法が提案されている。しかし、この提案では、定着下限温度が上昇し、低温定着性、即ち省エネルギー定着性が十分ではないという問題がある。
また、乳化重合法によって得られる樹脂微粒子を会合させて不定形のトナー粒子を得る方法では、下記のような問題を生じる。つまり耐オフセット性を向上させるために、離型剤微粒子を会合させる場合において、該離型剤微粒子がトナー粒子の内部に取り込まれてしまう。その結果、耐オフセット性の向上を十分に図ることができない。樹脂微粒子、離型剤微粒子、着色剤微粒子などがランダムに融着してトナー粒子が構成されるので、得られるトナー粒子間において組成(構成成分の含有割合)及び構成樹脂の分子量等にバラツキが発生する。その結果、トナー粒子間で表面特性が異なり、長期にわたり安定した画像を形成することができない。更に、低温定着が求められる低温定着システムにおいては、トナー表面に偏在する樹脂微粒子による定着阻害が発生し、定着温度幅を十分に確保できないという問題がある。
一方、溶解懸濁法(EA、Emulsion−Aggregation法)という新製法が最近提案されている(特許文献21参照)。この手法は、懸濁重合法がモノマーから粒子を形成するのに対して、有機溶剤等に溶解したポリマーから造粒する手法で、樹脂の選択範囲の拡大や、極性の制御性等の利点をあげている。またトナーの構造制御(コア/シェル構造制御)が可能という利点をあげている。しかし、シェル構造は樹脂のみの層で顔料やワックスの表面への露出を低下させることを目的にしており、特に表面状態を工夫したわけではなく、またそのような構造にもなっていない(非特許文献1参照)。したがってシェル構造にはなっているがトナー表面は通常の樹脂で特に工夫はなく、より低温定着を目指した際には、耐熱保存性、環境帯電安定性の点で十分なものではなく問題である。
また、上記懸濁重合法、乳化重合法、及び溶解懸濁法は、いずれもスチレン・アクリル系の樹脂を用いることが一般的であり、ポリエステル系樹脂では粒子化に難があり粒径、粒度分布、形状制御が困難である。更に、より低温定着を目指した場合に定着性に限界がある。
また、耐熱保存性、及び低温定着を目的として、ウレア結合で変性されたポリエステルを使用することが提案されている(特許文献22参照)。しかし、この提案では、特に表面が工夫されたものでなく、より条件の厳しい環境帯電安定性の点で十分なものではなかった。
また、耐熱保存性、及び低温定着を目的として、ウレア結合で変性されたポリエステルを使用することが提案されている(特許文献22参照)。しかし、この提案では、特に表面が工夫されたものでなく、より条件の厳しい環境帯電安定性の点で十分なものではなかった。
近時、電子写真の分野では、高画質化が様々な角度から検討されており、中でも、トナーの小径化及び球形化が極めて有効であるとの認識が高まっている。しかし、トナーの小径化が進むにつれて転写性、定着性が低下し、貧弱な画像となってしまう傾向が見られる。一方、トナーを球形化することにより転写性が改善されることが知られている(特許文献23)。このような状況の中、カラー複写機やカラープリンタの分野では、更に画像形成の高速化が望まれている。高速化のためには「タンデム方式」が有効である(特許文献24参照)。
前記「タンデム方式」は、画像形成ユニットによって形成された画像を転写ベルトに搬送される単一の転写紙上に順次重ね合わせて転写することにより転写紙上にフルカラー画像を得る方式である。タンデム方式のカラー画像形成装置は、使用可能な転写紙の種類が豊富であり、フルカラー画像の品質も高く、高速度でフルカラー画像を得ることができる、という優れた特質を備える。特に、高速度でフルカラー画像を得ることができるという特質は、他の方式のカラー画像形成装置にはない特有の性質である。
前記「タンデム方式」は、画像形成ユニットによって形成された画像を転写ベルトに搬送される単一の転写紙上に順次重ね合わせて転写することにより転写紙上にフルカラー画像を得る方式である。タンデム方式のカラー画像形成装置は、使用可能な転写紙の種類が豊富であり、フルカラー画像の品質も高く、高速度でフルカラー画像を得ることができる、という優れた特質を備える。特に、高速度でフルカラー画像を得ることができるという特質は、他の方式のカラー画像形成装置にはない特有の性質である。
また、球形トナーを用いて高画質化を図りつつ、高速化も達成しようという試みもなされている。例えば、ケミカルトナーのような球形トナーは、感光体上の現像トナー像が緻密に形成されることから、転写時の転写圧がトナー層に均等に印加されるため、粉砕法トナーに比べて、転写率、転写画像の中抜けなどの転写異常の発生が少ない。しかし、経時の使用においては、粉砕トナーに比べ、トナーに転写性向上、流動性付与のために外添される疎水性微粉末(以下、外添剤と称する)が、トナー表面に急速に埋没するため、転写性、流動性の変化が大きくなる。特に、画像面積の小さい、即ち、トナー消費量の少ない画像を連続して出力した場合など、使用経時でトナー中の外添剤が埋没し、流動性向上効果が得られなくなるため、転写性が変動したり、それに起因して画像上のムラが目立つなどの課題を有している。上記課題に加え、近年のトナーの小粒径化によってより流動性を向上させるため、流動性を維持するために流動性改質剤は以前にも増して添加量は増加してきている。しかし、添加量が増すにつれ、外添剤と母体粒子との接着力は低下し、遊離して存在する外添剤が増えるため接触部材へ移行しやすくなり感光体フィルミング、キャリア汚染を引き起こしてしまうのが現状となっている。
そこで本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、二成分現像方式の画像形成装置において、現像装置内の帯電性を安定に保ち、長期での使用におけるベタ画像部のキャリア付着の発生を抑制し、またカラー画像上の色汚れの発生も防止して、キメの細かい高品質な画像を長期にわたって提供することができるトナー及びキャリア、現像方式、プロセスカートリッジ、画像形成装置を提供することを課題とする。
本発明は下記(1)〜(17)の構成よりなる。
(1)トナーとキャリアからなる現像剤において、該トナーは少なくとも着色剤と結着樹脂で構成される母体粒子に疎水性微粉末を外添してなり、該疎水性微粉末を外添した後のトナー粒子の比表面積Stが下記式(1)を満たすものであり、又、該キャリアが芯材及び該芯材を被覆する被覆膜を有してなり、該被覆膜は結着樹脂及び粒子を含有し、該被覆膜の平均膜厚に対する該粒子の平均粒子径の比が0.01以上1.00以下であり、表面に平均高低差が0.02μm以上2.0μm以下の凹凸を有することを特徴とする画像形成用現像剤。
Sm+0.7Ss*X/100<St<Sm+0.97Ss*X/100 (1)
[式中Smは母体粒子の比表面積、Ssは疎水性微粉末の比表面積、Xは疎水性微粉末の母体粒子に対する添加率(質量%)である。]
(1)トナーとキャリアからなる現像剤において、該トナーは少なくとも着色剤と結着樹脂で構成される母体粒子に疎水性微粉末を外添してなり、該疎水性微粉末を外添した後のトナー粒子の比表面積Stが下記式(1)を満たすものであり、又、該キャリアが芯材及び該芯材を被覆する被覆膜を有してなり、該被覆膜は結着樹脂及び粒子を含有し、該被覆膜の平均膜厚に対する該粒子の平均粒子径の比が0.01以上1.00以下であり、表面に平均高低差が0.02μm以上2.0μm以下の凹凸を有することを特徴とする画像形成用現像剤。
Sm+0.7Ss*X/100<St<Sm+0.97Ss*X/100 (1)
[式中Smは母体粒子の比表面積、Ssは疎水性微粉末の比表面積、Xは疎水性微粉末の母体粒子に対する添加率(質量%)である。]
(2)前記キャリアにおける結着樹脂及び前記粒子の重量の和に対する前記粒子の割合は、10%以上80%以下であることを特徴とする前記(1)に記載のキャリア。
(3)結着樹脂及び前記粒子の重量の和に対する前記粒子の割合は、40%以上70%以下であることを特徴とする前記(2)に記載のキャリア。
(4)芯材の表面積と前記芯材の個数の積に対する前記粒子の断面積と前記粒子の個数の積の比は、0.3以上30以下であることを特徴とする前記(1)から(3)のいずれか一項に記載のキャリア。
(5)体積固有抵抗は、1×1010Ω・cm以上1×1017Ω・cm以下であることを特徴とする前記(1)から(4)のいずれか一項に記載のキャリア。
(6)前記粒子は、アルミナ、シリカ及びチタンのいずれかを含有することを特徴とする前記(1)から(5)のいずれか一項に記載のキャリア。
(3)結着樹脂及び前記粒子の重量の和に対する前記粒子の割合は、40%以上70%以下であることを特徴とする前記(2)に記載のキャリア。
(4)芯材の表面積と前記芯材の個数の積に対する前記粒子の断面積と前記粒子の個数の積の比は、0.3以上30以下であることを特徴とする前記(1)から(3)のいずれか一項に記載のキャリア。
(5)体積固有抵抗は、1×1010Ω・cm以上1×1017Ω・cm以下であることを特徴とする前記(1)から(4)のいずれか一項に記載のキャリア。
(6)前記粒子は、アルミナ、シリカ及びチタンのいずれかを含有することを特徴とする前記(1)から(5)のいずれか一項に記載のキャリア。
(7)前記被覆膜の平均膜厚は、0.05μm以上4.00μm以下であることを特徴とする前記(1)から(6)のいずれか一項に記載のキャリア。
(8)前記被覆膜の平均膜厚は、0.05μm以上2.00μm以下であることを特徴とする前記(7)に記載のキャリア。
(9)前記結着樹脂のガラス転移温度は、20℃以上100℃以下であることを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載のキャリア。
(10)重量平均粒子径が20μm以上65μm以下であることを特徴とする前記(1)から(9)のいずれか一項に記載のキャリア。
(11)前記結着樹脂は、シリコーン樹脂を含有することを特徴とする前記(1)から(10)のいずれか一項に記載のキャリア。
(12)前記結着樹脂は、アクリル樹脂を含有することを特徴とする前記(1)から(11)のいずれか一項に記載のキャリア。
(13)少なくとも結着樹脂がアクリル樹脂及びシリコーン樹脂であることを特徴とする前記(1)〜(9)のいずれかに記載の電子写真用キャリア。
(8)前記被覆膜の平均膜厚は、0.05μm以上2.00μm以下であることを特徴とする前記(7)に記載のキャリア。
(9)前記結着樹脂のガラス転移温度は、20℃以上100℃以下であることを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載のキャリア。
(10)重量平均粒子径が20μm以上65μm以下であることを特徴とする前記(1)から(9)のいずれか一項に記載のキャリア。
(11)前記結着樹脂は、シリコーン樹脂を含有することを特徴とする前記(1)から(10)のいずれか一項に記載のキャリア。
(12)前記結着樹脂は、アクリル樹脂を含有することを特徴とする前記(1)から(11)のいずれか一項に記載のキャリア。
(13)少なくとも結着樹脂がアクリル樹脂及びシリコーン樹脂であることを特徴とする前記(1)〜(9)のいずれかに記載の電子写真用キャリア。
(14)1kOeの磁場における磁化が40Am2/kg以上90Am2/kg以下であることを特徴とする前記(1)から(12)のいずれか一項に記載のキャリア。
(15)トナーとキャリアとが収容されている現像装置に対して、トナーとキャリアとを前記現像装置に補給するとともに、前記現像装置内の余剰となった現像剤を排出しながら現像を行う画像形成装置に用いられる現像剤において、該現像装置はトナー及び/或いは前記現像装置に収容されている該トナーは下記式(1)を満たすものであり、又、前記現像装置に補給されるキャリア及び/或いは前記現像装置に収容されている該キャリアは、芯材及び該芯材を被覆する被覆膜を有してなり、該被覆膜は、結着樹脂及び粒子を含有し、該被覆膜の平均膜厚に対する該粒子の平均粒子径の比は、0.01以上1以下であり、表面に平均高低差が0.02μm以上2.0μm以下の凹凸を有する現像剤を用いることを特徴とする現像装置。
Sm+0.7Ss*X/100<St<Sm+0.97Ss*X/100 (1)
[式中Smは母体粒子の比表面積、Ssはシリカ微粉末の比表面積、Xは疎水性微粉末の母体粒子に対する添加率(質量%)である。]
(15)トナーとキャリアとが収容されている現像装置に対して、トナーとキャリアとを前記現像装置に補給するとともに、前記現像装置内の余剰となった現像剤を排出しながら現像を行う画像形成装置に用いられる現像剤において、該現像装置はトナー及び/或いは前記現像装置に収容されている該トナーは下記式(1)を満たすものであり、又、前記現像装置に補給されるキャリア及び/或いは前記現像装置に収容されている該キャリアは、芯材及び該芯材を被覆する被覆膜を有してなり、該被覆膜は、結着樹脂及び粒子を含有し、該被覆膜の平均膜厚に対する該粒子の平均粒子径の比は、0.01以上1以下であり、表面に平均高低差が0.02μm以上2.0μm以下の凹凸を有する現像剤を用いることを特徴とする現像装置。
Sm+0.7Ss*X/100<St<Sm+0.97Ss*X/100 (1)
[式中Smは母体粒子の比表面積、Ssはシリカ微粉末の比表面積、Xは疎水性微粉末の母体粒子に対する添加率(質量%)である。]
(16)静電潜像を担持する像担持体と、前記像担持体上の静電潜像を可視像化する現像装置とを一体に支持されていて、トナーとキャリアとを含む補給用現像剤を前記現像装置に補給するとともに、前記現像装置から現像剤を排出する画像形成装置本体に着脱可能に備えられるプロセスカートリッジにおいて、前記現像装置は、前記(15)に記載の現像剤を使用することを特徴とするプロセスカートリッジ。
(17)静電潜像を担持する像担持体と、前記像担持体上の静電潜像を可視像化する現像装置とを一体に支持されていて、トナーとキャリアとを含む補給用現像剤を前記現像装置に補給するとともに、前記現像装置から現像剤を排出する画像形成装置本体に着脱可能に備えられるプロセスカートリッジにおいて、前記現像装置は、前記(15)に記載の現像装置内現像剤を使用することを特徴とするプロセスカートリッジ。
(17)静電潜像を担持する像担持体と、前記像担持体上の静電潜像を可視像化する現像装置とを一体に支持されていて、トナーとキャリアとを含む補給用現像剤を前記現像装置に補給するとともに、前記現像装置から現像剤を排出する画像形成装置本体に着脱可能に備えられるプロセスカートリッジにおいて、前記現像装置は、前記(15)に記載の現像装置内現像剤を使用することを特徴とするプロセスカートリッジ。
本発明によれば、良好な転写性及びクリーニング性を長期にわたり維持することができ、感光体フィルミングの発生を防止し、画像むらの変動がなく、また、使用時の現像剤撹拌によって外添剤の埋没がない、流動性、及び帯電性が長期にわたり変化の少なく、トナーからの外添剤の離脱が少ない安定性に優れたトナーと、キャリアの耐久性、表面凹凸によるスペントかきとり効果による帯電安定性が向上されているため、現像装置内の現像剤の帯電性が安定した状態を維持することができるため、キャリア付着による異常画像の発生が抑えられ、また、色汚れの発生もなく、キメの細かい高品質な画像を長期にわたって提供することができる。
(画像形成装置)
以下、本発明の実施の形態を説明する。
図1は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。
画像形成装置本体100内には、4個の像担持体である感光体1(1a、1b、1c、
1d)を有するプロセスカートリッジたる画像形成ユニット2A、2B、2C、2Dを、画像形成装置100に対してそれぞれ着脱可能に装着している。画像形成装置100の略中央に転写ベルト8を複数のローラ間に矢示方向に回動可能に装着した転写装置3を配置している。
その転写ベルト15の下側の面に、画像形成ユニット2A、2B、2C、2Dにそれぞれ設けられている感光体1が接触するように配置している。そして、その画像形成ユニット2A、2B、2C、2Dに対応させて、それぞれ使用するトナーの色が異なる現像装置10A、10B、10C、10Dを配置している。
以下、本発明の実施の形態を説明する。
図1は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。
画像形成装置本体100内には、4個の像担持体である感光体1(1a、1b、1c、
1d)を有するプロセスカートリッジたる画像形成ユニット2A、2B、2C、2Dを、画像形成装置100に対してそれぞれ着脱可能に装着している。画像形成装置100の略中央に転写ベルト8を複数のローラ間に矢示方向に回動可能に装着した転写装置3を配置している。
その転写ベルト15の下側の面に、画像形成ユニット2A、2B、2C、2Dにそれぞれ設けられている感光体1が接触するように配置している。そして、その画像形成ユニット2A、2B、2C、2Dに対応させて、それぞれ使用するトナーの色が異なる現像装置10A、10B、10C、10Dを配置している。
画像形成ユニット2A、2B、2C、2Dは、同一の構成をしたユニットであり、画像形成ユニット2Aはマゼンタ色に対応する画像を形成し、画像形成ユニット2Bはシアン色に対応する画像を形成し、画像形成ユニット2Cはイエロー色に対応する画像を形成し、画像形成ユニット2Dはブラック色に対応する画像を形成する。
画像形成ユニット2A、2B、2C、2D内にそれぞれ配置されている現像装置10A、10B、10C、10Dでは、トナーとキャリアとを含む二成分系現像剤が用いられ、後述する現像剤補給装置200から、現像剤収容部14に備えられる図示省略したトナー濃度センサの出力に応じてトナー補給を行うとともに、キャリアも補給して古い現像剤を排出し、現像剤を交換することが可能な現像方式が採用されている。
画像形成ユニット2A、2B、2C、2Dの上方空間には、現像剤補給装置200A、200B、200C、200Dが配置されている。現像剤補給装置200は、感光体ドラム1に供給されようとしているトナーとは別の、新規なトナーと新規なキャリアを現像装置10に補給するための構成であり、その構成が図2に示されている。
画像形成ユニット2A、2B、2C、2D内にそれぞれ配置されている現像装置10A、10B、10C、10Dでは、トナーとキャリアとを含む二成分系現像剤が用いられ、後述する現像剤補給装置200から、現像剤収容部14に備えられる図示省略したトナー濃度センサの出力に応じてトナー補給を行うとともに、キャリアも補給して古い現像剤を排出し、現像剤を交換することが可能な現像方式が採用されている。
画像形成ユニット2A、2B、2C、2Dの上方空間には、現像剤補給装置200A、200B、200C、200Dが配置されている。現像剤補給装置200は、感光体ドラム1に供給されようとしているトナーとは別の、新規なトナーと新規なキャリアを現像装置10に補給するための構成であり、その構成が図2に示されている。
また、その画像形成ユニット2A、2B、2C、2Dの下方には書込みユニットとしての露光装置6を配置している。
露光装置6は、各色毎に用意されたレーザダイオード(LD)方式の4つの光源と、6面のポリゴンミラーとポリゴンモータから構成される1組のポリゴンスキャナと、各光源の光路に配置されたfθレンズ、長尺シリンドルカルレンズ等のレンズやミラーから構成されている。レーザダイオードから射出されたレーザ光はポリゴンスキャナにより偏向走査され感光体5上に照射される。
露光装置6は、各色毎に用意されたレーザダイオード(LD)方式の4つの光源と、6面のポリゴンミラーとポリゴンモータから構成される1組のポリゴンスキャナと、各光源の光路に配置されたfθレンズ、長尺シリンドルカルレンズ等のレンズやミラーから構成されている。レーザダイオードから射出されたレーザ光はポリゴンスキャナにより偏向走査され感光体5上に照射される。
転写ベルト15と現像剤補給装置200との間には、画像が転写された転写紙の画像を定着する定着装置9が設けられている。その定着装置9の転写紙搬送方向下流側には、排紙路51を形成し、そこに搬送した転写紙を排紙ローラ対52により排紙トレイ53上に排出可能にしている。
また、画像形成装置100の下部には、転写紙を収納可能な給紙カセット7を配設している。
また、画像形成装置100の下部には、転写紙を収納可能な給紙カセット7を配設している。
次に、この画像形成装置100の画像形成における動作について説明する。画像形成の動作を開始させると、各感光体1が図1で時計回り方向にそれぞれ回転する。そして、その各感光体1の表面が帯電ユニット3の帯電ローラ301により一様に帯電される。そして、画像形成ユニット2Aの感光体1aには、露光装置6によりマゼンタの画像に対応するレーザ光が、画像形成ユニット2Bの感光体1bにはシアンの画像に対応するレーザ光が、画像形成ユニット2Cの感光体1cにはイエローの画像に対応するレーザ光が、さらに画像形成ユニット2Dの感光体1dにはブラックの画像に対応するレーザ光がそれぞれ照射され、各色の画像データに対応した潜像がそれぞれ形成される。各潜像は、感光体1が回転することにより現像装置10A、10B、10C、10Dの位置に達すると、そこでマゼンタ、シアン、イエロー及びブラックの各トナーにより現像されて、4色のトナー像となる。
一方、給紙カセット7から転写紙が分離給紙部により給紙され、それが転写ベルト15の直前に設けられているレジストローラ対55により、各感光体1上に形成されているトナー像と一致するタイミングで搬送される。転写紙は、転写ベルト15の入口付近に配設している紙吸着ローラ54によりプラスの極性に帯電され、それにより転写ベルト15の表面に静電的に吸着される。そして、転写紙は、転写ベルト15に吸着した状態で搬送されながら、マゼンタ、シアン、イエロー及びブラック色の各トナー像が順次転写されていき、4色重ね合わせのフルカラーのトナー画像が形成される。その転写紙は、定着装置9で熱と圧力が加えられることによりトナー像が溶融定着され、その後は排紙系を通って、画像形成装置1上部の排紙トレイ53に排紙される。
(現像装置)
次に、現像装置周辺の構成について説明する。図2は、本発明の画像形成装置に備えられる現像装置とその周辺の構造を示す概略断面図である。図2において、現像装置10の上方には現像装置10内に新規なトナーとキャリアからなる現像剤を補給する現像剤補給装置200が備えられており、現像装置10の下方には、現像装置10内で過剰となった現像剤を排出する現像剤排出装置300が備えられている。
次に、現像装置周辺の構成について説明する。図2は、本発明の画像形成装置に備えられる現像装置とその周辺の構造を示す概略断面図である。図2において、現像装置10の上方には現像装置10内に新規なトナーとキャリアからなる現像剤を補給する現像剤補給装置200が備えられており、現像装置10の下方には、現像装置10内で過剰となった現像剤を排出する現像剤排出装置300が備えられている。
現像装置10は、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤を収容する現像剤収容部14と、像担持体としての感光体1と近接した状態で回転するように配設される現像剤担持搬送体としての現像ロール12と、現像剤収容部14内で回転するように配設される現像剤攪拌搬送部材としての2つの搬送スクリュー11a、11bと、現像ローラ12の表面に圧接又は近接した状態で配設される層厚規制部材13とでその主要部が構成されている。
このうち、現像ローラ12は、内部に固定されたマグネットロール120を備えた回転駆動する円筒状のスリーブ121である。また、現像剤収容部14は、中央側の隔壁14cにより2分され、両端側の連通部により連通された収容空間14a、14bからなり、その各収容空間14a、14bで回転する搬送スクリュー11a、11bにより現像剤が攪拌さながら収容空間14a、14bとの間を循環搬送されるようになっている。層厚規制部材13は、非磁性部材と磁性部材の二重構造からなり、その先端がマグネットロール120の所定の磁極に対向するように配設されている。
現像剤補給装置200は、補給用の二成分現像剤を収容する現像剤収容器230と、現像剤収容器230内の二成分現像剤を現像剤収容部14に送り出して供給する現像剤補給器220とから構成されている。現像剤補給器220は、現像剤収容器230と現像装置10との間に、それぞれに接続して備えられている。
現像剤補給装置200の詳細な構成については、後に図3を用いて説明する。
現像剤排出装置300は、現像剤収容部4内で過剰になった二成分現像剤を回収する回収容器330と、過剰になって現像剤収容部14から溢れ出る現像剤を回収容器330に送る現像剤排出手段としての排出パイプ331とで構成されている。排出パイプ331は、その上部開口331aが現像剤収容部14内の所定高さに位置するように配設されており、その所定高さにある上部開口331aを乗り越える分の現像剤を排出するようになっている。
現像剤補給装置200の詳細な構成については、後に図3を用いて説明する。
現像剤排出装置300は、現像剤収容部4内で過剰になった二成分現像剤を回収する回収容器330と、過剰になって現像剤収容部14から溢れ出る現像剤を回収容器330に送る現像剤排出手段としての排出パイプ331とで構成されている。排出パイプ331は、その上部開口331aが現像剤収容部14内の所定高さに位置するように配設されており、その所定高さにある上部開口331aを乗り越える分の現像剤を排出するようになっている。
なお、本発明の現像剤排出装置としては、上記の構成に限られるものではなく、例えば現像装置10の所定の箇所に現像剤排出口を開設し、排出パイプ331の代わりに、現像剤排出口の近傍に現像剤排出手段としての排出スクリュー等の搬送部材を設置して、現像剤排出口から排出された現像剤を回収容器330に搬送することとしてもよい。
また、本実施形態の排出パイプ331の端部又は内部に、この排出スクリューを備えることも可能である。
また、本実施形態の排出パイプ331の端部又は内部に、この排出スクリューを備えることも可能である。
(補給用現像剤)
本発明の補給用現像剤とは、少なくともトナーとキャリアとを含む物である。現像剤収容器230に収容されている、補給用現像剤のトナーとしては、下記に示すトナーが使用され、そのキャリアとしては芯材に所定の粒子を有してなる被覆層を形成した、磁性のキャリアが使用される。
(現像装置内現像剤)
また、現像装置内現像剤のトナーとしては、現像剤収容器230に収容されているトナーと同じものでも、異なるトナーでも使用することができ、また、キャリアとしても、現像剤収容器230に収容されているキャリアと同じものでも、異なるキャリアでも使用することができる。
本実施形態で使用されるキャリアの詳細な構成については、後に詳述する。
本発明の補給用現像剤とは、少なくともトナーとキャリアとを含む物である。現像剤収容器230に収容されている、補給用現像剤のトナーとしては、下記に示すトナーが使用され、そのキャリアとしては芯材に所定の粒子を有してなる被覆層を形成した、磁性のキャリアが使用される。
(現像装置内現像剤)
また、現像装置内現像剤のトナーとしては、現像剤収容器230に収容されているトナーと同じものでも、異なるトナーでも使用することができ、また、キャリアとしても、現像剤収容器230に収容されているキャリアと同じものでも、異なるキャリアでも使用することができる。
本実施形態で使用されるキャリアの詳細な構成については、後に詳述する。
次に、現像装置の現像動作について、図2を参照して説明する。
まず、現像剤収容部14内に予め収容されている現像装置内現像剤が、搬送スクリュー11a、11bより攪拌されて十分に混合されるとともに摩擦帯電された後、現像ローラ12に供給されて、そのスリーブ121表面に層状に付着する。
まず、現像剤収容部14内に予め収容されている現像装置内現像剤が、搬送スクリュー11a、11bより攪拌されて十分に混合されるとともに摩擦帯電された後、現像ローラ12に供給されて、そのスリーブ121表面に層状に付着する。
この現像ローラ12に付着する層状の現像剤は、層厚規制部材13により所定の厚さに規制されて均一な層にされた後、スリーブ121の回転に伴って感光体1と対向する現像領域Dに搬送される。そして、この現像領域Dにおいて、画像形成装置本体100(図1参照。)側で原稿の画像に応じて感光体1上に形成された潜像に二成分現像剤のトナーが静電吸着して現像が行われ、感光体1上にトナー像が形成される。
感光体1上に形成されたトナー像は、画像形成装置本体100側において記録用紙上に転写され、定着部により記録用紙上に定着される。
感光体1上に形成されたトナー像は、画像形成装置本体100側において記録用紙上に転写され、定着部により記録用紙上に定着される。
この現像動作が繰り返されることにより、現像剤収容部14内の現像装置内現像剤に含まれるトナーが消費されて徐々に減るが、このトナーの減量が、前記したトナー濃度センサにより検知されると、現像剤補給装置200の現像剤補給器220が駆動する。これにより、現像剤収容器230の現像剤収容部材231内部に収容されている、下記詳述するキャリアとトナーとを含んだ補給用現像剤が補給される。現像剤収容部14内に補給された新たな二成分現像剤は、現像剤収容部14内で搬送スクリュー11a、11bにより攪拌され、補給前から収容されている現像装置内現像剤と十分に混合される。
現像剤収容部14内には、現像剤補給装置200からの補給用現像剤の補給により、トナーと共にキャリアも所定の割合で補給されるため、現像剤収容部14内の現像剤量は次第に過剰となる。現像剤収容部14内で過剰になった二成分現像剤は、収容部14の規制高さを越えて溢れ出し現像剤排出装置300の排出パイプ331を通して回収容器330内に収容される。
(現像剤補給装置)
本実施形態の画像形成装置100は、形状が容易に変形する現像剤収納部材231に補給用現像剤を充填させ、スクリューポンプ223によってこの補給用現像剤を吸引して、現像装置10に供給する現像剤補給装置200を備えている。
以下に、図3〜図7を参照して、現像剤補給装置200の構成を詳細に説明する。
図3は、本発明で使用される現像剤補給装置200の概略構成図である。現像剤補給装置200に備えられた現像剤収容器230の内部には、減容可能な袋状部材としての現像剤収納部材231が備えられている。現像装置10の現像剤収容部14に補給される新規な補給用現像剤は、現像剤収納部材231内部に収容されている。現像剤収納部材231は、この現像剤が現像剤収容部14に補給されることによる内部の圧力の減少に伴って減
容する。
現像剤補給器220は、現像装置10の所定箇所に開設された補給口15aの上端に連結して備えられたスクリューポンプ223と、スクリューポンプ223に接続して備えられたノズル240と、ノズル240に接続して備えられた空気供給手段260とを備えており、現像剤収容部14に設置されるトナー濃度センサ(図示無し)等の検知信号に応じて駆動し、適量の現像剤を現像剤収容器230から現像剤収容部14に供給する。
スクリューポンプ223とノズル240の間には、このスクリューポンプ223に連通される現像剤搬送通路としての搬送チューブ221を有している。この搬送チューブ221は、好ましくは、フレキシブルで耐久性に優れたポリウレタン、ニトリル、EPDM等のゴム材料で形成されたものを利用する。
また、現像剤補給装置200は、現像剤収納容器としての現像剤収容器230を支持するための容器ホルダ222を有しており、この容器ホルダ222は樹脂等の剛性の高い材料で形成されている。
本実施形態の画像形成装置100は、形状が容易に変形する現像剤収納部材231に補給用現像剤を充填させ、スクリューポンプ223によってこの補給用現像剤を吸引して、現像装置10に供給する現像剤補給装置200を備えている。
以下に、図3〜図7を参照して、現像剤補給装置200の構成を詳細に説明する。
図3は、本発明で使用される現像剤補給装置200の概略構成図である。現像剤補給装置200に備えられた現像剤収容器230の内部には、減容可能な袋状部材としての現像剤収納部材231が備えられている。現像装置10の現像剤収容部14に補給される新規な補給用現像剤は、現像剤収納部材231内部に収容されている。現像剤収納部材231は、この現像剤が現像剤収容部14に補給されることによる内部の圧力の減少に伴って減
容する。
現像剤補給器220は、現像装置10の所定箇所に開設された補給口15aの上端に連結して備えられたスクリューポンプ223と、スクリューポンプ223に接続して備えられたノズル240と、ノズル240に接続して備えられた空気供給手段260とを備えており、現像剤収容部14に設置されるトナー濃度センサ(図示無し)等の検知信号に応じて駆動し、適量の現像剤を現像剤収容器230から現像剤収容部14に供給する。
スクリューポンプ223とノズル240の間には、このスクリューポンプ223に連通される現像剤搬送通路としての搬送チューブ221を有している。この搬送チューブ221は、好ましくは、フレキシブルで耐久性に優れたポリウレタン、ニトリル、EPDM等のゴム材料で形成されたものを利用する。
また、現像剤補給装置200は、現像剤収納容器としての現像剤収容器230を支持するための容器ホルダ222を有しており、この容器ホルダ222は樹脂等の剛性の高い材料で形成されている。
現像剤収容器230は、柔軟なシート材で形成される袋状部材としての現像剤収納部材231と、現像剤排出口を形成する排出口形成部材としての口金部232を有している。
現像剤収容部材231の材質としては、特に制限はなく、寸法精度がよいものが好適に用いられる。例えば、ポリエステル樹脂,ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリアクリル酸、ポリカーボネート樹脂、ABS樹脂、ポリアセタール樹脂等の樹脂が好適に挙げられる。
また、口金部232には、スポンジ、ゴム等で形成されるシール材233が設けられており、このシール材233には十字型の切り込みが設けられている。そして、この切り込みに現像剤補給器220のノズル240を通すことで、現像剤収容器230と現像剤補給器220が連通し固定される。
現像剤収容部材231の材質としては、特に制限はなく、寸法精度がよいものが好適に用いられる。例えば、ポリエステル樹脂,ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリアクリル酸、ポリカーボネート樹脂、ABS樹脂、ポリアセタール樹脂等の樹脂が好適に挙げられる。
また、口金部232には、スポンジ、ゴム等で形成されるシール材233が設けられており、このシール材233には十字型の切り込みが設けられている。そして、この切り込みに現像剤補給器220のノズル240を通すことで、現像剤収容器230と現像剤補給器220が連通し固定される。
本実施形態では、口金部232が、現像剤収容器230の下方に備えられている。ここで、口金部232が下方に備えられている状態とは、現像剤収容器230が現像剤補給装置200に配設された状態において、口金部232が、現像剤収容器230における下方向きの鉛直成分を含んだ位置に備えられていることを表している。
なお、口金部232が、現像剤収容器本体に備えられる位置としては、これに限られるものではなく、現像剤収容器230が現像剤補給装置200に配設された状態において、現像剤収容器230本体の水平方向に備えられてもよく、また、斜め方向に備えられることとしてもよい。
なお、口金部232が、現像剤収容器本体に備えられる位置としては、これに限られるものではなく、現像剤収容器230が現像剤補給装置200に配設された状態において、現像剤収容器230本体の水平方向に備えられてもよく、また、斜め方向に備えられることとしてもよい。
現像剤収容器は、トナーの消耗に応じて順次新しい物と交換されるが、本実施形態の現像剤収容器230は、上述した構成を備えることで、その着脱を容易に行うことが可能であり、また、交換時や使用時におけるトナー漏れを防止することが可能である。
なお、現像剤収容部材231としては、その大きさ、形状、構造、材質などについては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
現像剤収容部材231の形状としては、例えば、上述した円筒状等のものを好ましく用いることができ、また、その内周面には、スパイラル状の凹凸が形成されていることが好ましい。このような凹凸が形成されていることで、現像剤収容器230を回転させることによって、収容部材231内部に収容されているトナーを、排出口側に円滑に移行させることができる。また更に、上記スパイラル部の一部又は全部が、蛇腹機能を有しているものを用いることが、特に好ましい。
本発明の現像剤収容器230は、画像形成装置100の現像剤補給装置200への着脱が容易であり、また、保存や、搬送に適していて、取扱性に優れている。
現像剤収容部材231の形状としては、例えば、上述した円筒状等のものを好ましく用いることができ、また、その内周面には、スパイラル状の凹凸が形成されていることが好ましい。このような凹凸が形成されていることで、現像剤収容器230を回転させることによって、収容部材231内部に収容されているトナーを、排出口側に円滑に移行させることができる。また更に、上記スパイラル部の一部又は全部が、蛇腹機能を有しているものを用いることが、特に好ましい。
本発明の現像剤収容器230は、画像形成装置100の現像剤補給装置200への着脱が容易であり、また、保存や、搬送に適していて、取扱性に優れている。
図4(a)は、現像剤補給器220に設けられるノズル240の概略構成を示す外観図
であり、図4(b)は、その軸方向断面図であり、図4(c)は、図4(b)中符号A−Aの断面図である。このノズル240は、図4(b)に示すように、内管241とその内管241を内部に収容する外管242とからなる2重管構造を有している。内管241の内部は、現像剤収容器230内の現像剤を排出するための現像剤搬送通路としての現像剤流路241aとなっている。現像剤収容器230内のトナーは、スクリューポンプ223による吸引力により、吸引され、現像剤流路241aを通ってスクリューポンプ223内に引き込まれることになる。
であり、図4(b)は、その軸方向断面図であり、図4(c)は、図4(b)中符号A−Aの断面図である。このノズル240は、図4(b)に示すように、内管241とその内管241を内部に収容する外管242とからなる2重管構造を有している。内管241の内部は、現像剤収容器230内の現像剤を排出するための現像剤搬送通路としての現像剤流路241aとなっている。現像剤収容器230内のトナーは、スクリューポンプ223による吸引力により、吸引され、現像剤流路241aを通ってスクリューポンプ223内に引き込まれることになる。
図5は、スクリューポンプ223の概略構成を示す断面図である。このスクリューポンプ223は、一軸偏芯スクリューポンプと呼ばれるもので、内部にロータ224及びステータ225を備えている。ロータ224は、円形断面が螺旋状に捻れた形状を有し、硬い材質で形成されており、ステータ225の内部に嵌合される。一方、ステータ225は、ゴム状の柔軟な材料で形成され、長円形断面が螺旋状に捻れた形状の穴を有しており、この穴にロータ224が嵌合される。また、ステータ225の螺旋のピッチは、ロータ224の螺旋のピッチの2倍の長さに形成されている。また、ロータ224は、ユニバーサルジョイント227及び軸受228を介して、ロータ224を回転駆動させるための駆動モータ226に接続されている。
この構成において、現像剤収容器230からノズル240の現像剤流路241a及び搬送チューブ221を通って搬送されてきたトナー及びキャリアは、スクリューポンプ223のトナー吸引口223aから内部に入り込む。そして、ロータ224とステータ225の間に形成されるスペースに入り込み、ロータ224の回転に伴って、図3中右側方向に吸引搬送される。そして、ロータ224とステータ225の間のスペースを通過したトナーは、トナー落下口223bから下方に落下し、現像装置10の現像剤補給口14を介して、現像装置10の内部に供給される。
また、本実施形態で使用される現像剤補給器220は、現像剤収容器230内に空気を供給する空気供給手段260を備えている。
図3に示すように、各エア流路244a、244bは、それぞれ、気体供給通路としてのエア供給路261a、261bを介して、別個の気体送出装置としてのエアポンプ260a、260bに接続されている。
エア流路244は、図4(b)に示すように、現像剤補給器220のノズル240の内管241と外管242との間に、空気供給通路として設けられているものであり、このエア流路44は、図4(c)に示すように、互いに独立した断面半円状の2つの流路244a、244bから構成されている。
また、エアポンプ260a、260bとしては、通常のダイアフラム型のエアポンプを利用することができる。これらエアポンプ260a、260bから送り出される空気は、それぞれ、エア流路244a、244bを通って、各エア流路の気体供給口としてのエア供給口246a、246bからトナー収容器230内に供給される。各エア供給口246a、246bは、トナー流路241aの現像剤排出口としてのトナー流出口247の図中下方に位置している。これにより、各エア供給口246a、246bから供給される空気は、トナー流出口247付近のトナーに対して供給されることになり、使用されないまま長期間放置されてトナー流出口247にトナーが詰まった状態になったとしても、そのトナー流出口247を塞いでいるトナーを崩すことができる。
図3に示すように、各エア流路244a、244bは、それぞれ、気体供給通路としてのエア供給路261a、261bを介して、別個の気体送出装置としてのエアポンプ260a、260bに接続されている。
エア流路244は、図4(b)に示すように、現像剤補給器220のノズル240の内管241と外管242との間に、空気供給通路として設けられているものであり、このエア流路44は、図4(c)に示すように、互いに独立した断面半円状の2つの流路244a、244bから構成されている。
また、エアポンプ260a、260bとしては、通常のダイアフラム型のエアポンプを利用することができる。これらエアポンプ260a、260bから送り出される空気は、それぞれ、エア流路244a、244bを通って、各エア流路の気体供給口としてのエア供給口246a、246bからトナー収容器230内に供給される。各エア供給口246a、246bは、トナー流路241aの現像剤排出口としてのトナー流出口247の図中下方に位置している。これにより、各エア供給口246a、246bから供給される空気は、トナー流出口247付近のトナーに対して供給されることになり、使用されないまま長期間放置されてトナー流出口247にトナーが詰まった状態になったとしても、そのトナー流出口247を塞いでいるトナーを崩すことができる。
また、エア供給路261a、261bには、図示省略した気体送出制御手段としての制御部からの制御信号により、開閉動作する閉塞手段としての開閉弁262a、262bが設けられている。開閉弁262a、262bは、制御部からON信号を受け取ると弁を開けて空気を通過させ、制御部からOFF信号を受け取ると弁を閉めて空気の通過を阻止するように動作する。
次に、本実施形態における現像剤補給器220の動作について図3を用いて説明する。
上記制御部は、現像装置10からトナー濃度が不足した旨の信号を受け取ることで、現像剤補給動作を開始する。この現像剤補給動作では、まず、エアポンプ260a、260bをそれぞれ駆動させ、現像剤収容器230内に空気を供給するとともに、スクリューポンプ223の駆動モータ226を駆動させて、現像剤の吸引搬送を行う。
エアポンプ260a、260bから空気が送り出されると、その空気は、エア供給路261a、261bからノズル240のエア流路244a、244bに入り込み、エア供給口246a、246bから現像剤収容器230内に供給される。この空気によって、現像剤収容器230内の現像剤は、攪拌されて、空気を多く内包した状態となり、流動化が促進される。
上記制御部は、現像装置10からトナー濃度が不足した旨の信号を受け取ることで、現像剤補給動作を開始する。この現像剤補給動作では、まず、エアポンプ260a、260bをそれぞれ駆動させ、現像剤収容器230内に空気を供給するとともに、スクリューポンプ223の駆動モータ226を駆動させて、現像剤の吸引搬送を行う。
エアポンプ260a、260bから空気が送り出されると、その空気は、エア供給路261a、261bからノズル240のエア流路244a、244bに入り込み、エア供給口246a、246bから現像剤収容器230内に供給される。この空気によって、現像剤収容器230内の現像剤は、攪拌されて、空気を多く内包した状態となり、流動化が促進される。
また、現像剤収容器230内に空気が供給されると、現像剤収容器230内の内圧が高まることになる。従って、現像剤収容器230の内圧と外圧(大気圧)との間に圧力差が生じ、流動化した現像剤には、圧力の引く方向へ移動する力が働く。これにより、現像剤収容器230内の現像剤は、圧力の引く方向すなわち現像剤流出口247から流出することになる。
本実施形態では、スクリューポンプ223による吸引力も作用して、現像剤収容器230内の現像剤が現像剤流出口247から流出する。
本実施形態では、スクリューポンプ223による吸引力も作用して、現像剤収容器230内の現像剤が現像剤流出口247から流出する。
上述のようにして、現像剤収容器230から流出した現像剤は、現像剤流出口247からノズル240の現像剤流路241aを通り、搬送チューブ221を介してスクリューポンプ223内に移動する。そして、スクリューポンプ223内を移動した後、現像剤落下口223bから下方に落下し、現像剤補給口14から現像装置10内に現像剤が補給される。一定量の現像剤補給が完了したら、制御部は、エアポンプ260a、260b及び駆動モータ226の駆動を停止させ、かつ、開閉弁262a、262bを閉じ、トナー補給動作を終了する。このように、トナー補給動作終了時に開閉弁262a、262bを閉じることで、トナー収容器230内のトナーがノズル240のエア供給路244a、244bを通ってエアポンプ260a、260b側に逆流するのを防止している。
また、エアポンプ260a、260bから供給される空気の供給量は、スクリューポンプ223によるトナー及び空気の吸引量よりも少なく設定されている。よって、トナーを消費するにつれて、現像剤収容器230の内圧が減少することになる。ここで、本実施形態における現像剤収容器230の現像剤収納部材231は、柔軟なシート材で形成されているため、内圧の減少に伴って減容する。
図6は、現像剤収容部材231に現像剤を充填した状態の斜視図である。
図7は、現像剤収容部材231内部の現像剤が排出されて減容した(しぼんだ)状態を示す正面図である。ここで、現像剤収容部材231は60%以上減容されるものが望ましい。
図6は、現像剤収容部材231に現像剤を充填した状態の斜視図である。
図7は、現像剤収容部材231内部の現像剤が排出されて減容した(しぼんだ)状態を示す正面図である。ここで、現像剤収容部材231は60%以上減容されるものが望ましい。
図6に示す現像剤収容器230の現像剤収容部231内部には、上述したように、現像装置10に補給するための、キャリアとトナーからなる補給用現像剤が収容されている。
補給用現像剤は、補給用現像剤中のキャリアの重量比率が、3wt%以上30wt%未満であることが好ましい。
現像剤収容器230内における補給用現像剤中のキャリアの重量比率が、3wt%未満であると、補給されるキャリアの量が非常に少ないため、補給の効果が充分に得られない。一方、30wt%を超えると、補給用現像剤の現像剤収容部への安定した供給が得られない。
補給用現像剤は、補給用現像剤中のキャリアの重量比率が、3wt%以上30wt%未満であることが好ましい。
現像剤収容器230内における補給用現像剤中のキャリアの重量比率が、3wt%未満であると、補給されるキャリアの量が非常に少ないため、補給の効果が充分に得られない。一方、30wt%を超えると、補給用現像剤の現像剤収容部への安定した供給が得られない。
次に、補給用現像剤及び現像装置内現像剤中に含まれているトナーとキャリアについて
説明する。
(キャリア)
本発明のキャリアは、芯材及び芯材を被覆する被覆膜を有し、被覆膜は、結着樹脂及び粒子を含有し、被覆膜の平均膜厚hに対する粒子の平均粒子径Dの比(D/h)は、0.01以上1以下であり、0.1以上1以下が好ましい。これにより、耐久性が良好で、キャリア付着を抑制することが可能なキャリアが得られる。D/hが1より大きい場合、低画像面積でのランニングを行うと、被覆膜の粒子に起因する凸部が削れることによる抵抗の低下等が発生し、画像品質が低下する。また、D/hが0.01より小さい場合、粒子に起因する凹凸は、ほとんど見られず、被覆膜の表面が平らになり、トナーの固着による帯電性能の低下等が発生し、画像品質が低下する。
なお、前記被覆層の厚みhは、透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて、キャリア断面を観察し、キャリア表面を覆う被覆層の樹脂部の厚みを測定し、その平均値からを求めた。具体的には、前記キャリア断面から任意の50点の芯材表面とコート層表面までの距離を測定し、測定値の平均を求め厚みh(μm)とした。
説明する。
(キャリア)
本発明のキャリアは、芯材及び芯材を被覆する被覆膜を有し、被覆膜は、結着樹脂及び粒子を含有し、被覆膜の平均膜厚hに対する粒子の平均粒子径Dの比(D/h)は、0.01以上1以下であり、0.1以上1以下が好ましい。これにより、耐久性が良好で、キャリア付着を抑制することが可能なキャリアが得られる。D/hが1より大きい場合、低画像面積でのランニングを行うと、被覆膜の粒子に起因する凸部が削れることによる抵抗の低下等が発生し、画像品質が低下する。また、D/hが0.01より小さい場合、粒子に起因する凹凸は、ほとんど見られず、被覆膜の表面が平らになり、トナーの固着による帯電性能の低下等が発生し、画像品質が低下する。
なお、前記被覆層の厚みhは、透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて、キャリア断面を観察し、キャリア表面を覆う被覆層の樹脂部の厚みを測定し、その平均値からを求めた。具体的には、前記キャリア断面から任意の50点の芯材表面とコート層表面までの距離を測定し、測定値の平均を求め厚みh(μm)とした。
コート層中の粒子の平均粒子径Dは、ジューサーミキサーにアミノシラン(SH602
0:東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)30mlにトルエン溶液300mlを入れる。試料を6.0gを加え、ミキサー回転速度をlowにセットし3分間分散する。1000mlビーカーに予め用意されたトルエン溶液500mlの中に分散液を適量加えて希釈する。希釈液はホモジナイザーにて常に攪拌を続ける。超遠心式自動粒度分布測定装置CAPA‐700(堀場製作所製)にて体積平均粒径を測定する。
0:東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)30mlにトルエン溶液300mlを入れる。試料を6.0gを加え、ミキサー回転速度をlowにセットし3分間分散する。1000mlビーカーに予め用意されたトルエン溶液500mlの中に分散液を適量加えて希釈する。希釈液はホモジナイザーにて常に攪拌を続ける。超遠心式自動粒度分布測定装置CAPA‐700(堀場製作所製)にて体積平均粒径を測定する。
測定条件
回転速度:2000rpm
最大粒度:2.0μm
最小粒度:0.1μm
粒度間隔:0.1μm
分散媒粘度:0.59mPa・s
分散媒密度:0.87g/cm3
粒子密度:無機微粒子の密度は乾式自動嵩密度計アキュピック1330(島津製作所社製)を用い測定した真比重値を入力
回転速度:2000rpm
最大粒度:2.0μm
最小粒度:0.1μm
粒度間隔:0.1μm
分散媒粘度:0.59mPa・s
分散媒密度:0.87g/cm3
粒子密度:無機微粒子の密度は乾式自動嵩密度計アキュピック1330(島津製作所社製)を用い測定した真比重値を入力
本発明のキャリアの表面における凹凸の平均高低差は、0.02〜2.0μmであり、好ましくは0.05〜2.0μmである。平均高低差が2.0μmより大きくなると、凹部でトナーが固着しやすくなり、帯電性能が低下しやすくなる。また、凸部を形成する粒子が剥離して、抵抗が低下することがある。また、平均高低差が0.02μmよりも小さくなると、トナーのかきとり効果が減少する為にトナーが固着し帯電性能が低下しやすくなる。
平均高低差は、透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて、キャリア断面を観察し、キャリア表面を覆う被覆層の樹脂部の厚みを測定することで求めた。具体的には、前記キャリア断面から任意の50点の芯材表面とコート層表面までの距離を測定し、測定値の数値の大きい値から5点の平均値と数値の小さい値から5点の平均値との差とした。
平均高低差は、透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて、キャリア断面を観察し、キャリア表面を覆う被覆層の樹脂部の厚みを測定することで求めた。具体的には、前記キャリア断面から任意の50点の芯材表面とコート層表面までの距離を測定し、測定値の数値の大きい値から5点の平均値と数値の小さい値から5点の平均値との差とした。
本発明のキャリアをSEM観察すると、表面に凹凸を確認することができ、被覆膜内に粒子が含まれていることがわかる。この場合、D/hが1より大きい場合と比較して、粒子に起因する凸部の個数が少なくなり、凹凸の平均高低差が小さくなるが、被覆膜の平均膜厚が厚いため、低画像面積でのランニングの際にも、凸部が削れにくく、抵抗の低下を抑制することができる。
(芯材)
本発明のキャリアにおいて、芯材は、公知のものであれば特に限定されず、フェライト、Cu−Znフェライト、Mnフェライト、Mn−Mgフェライト、Mn−Mg−Srフェライト、マグネタイト、鉄、ニッケル等が挙げられ、キャリアの用途、使用目的に合わせ適宜選択して用いることができる。例えばMFL‐35S(パウダーテック株式会社製)、MFL‐35HS(パウダーテック株式会社製)、DFC−400M(同和鉄粉工業社製)などがあるがこれらに限られない。また、芯材の平均粒子径は、20〜65μmであることが好ましい。平均粒子径が20μm未満である場合は、静電潜像担持体へのキャリア付着が発生しやすくなる。また、平均粒子径が65μmを超える場合は、キャリアスジ等が発生し、画質が低下しやすい。
本発明のキャリアにおいて、芯材は、公知のものであれば特に限定されず、フェライト、Cu−Znフェライト、Mnフェライト、Mn−Mgフェライト、Mn−Mg−Srフェライト、マグネタイト、鉄、ニッケル等が挙げられ、キャリアの用途、使用目的に合わせ適宜選択して用いることができる。例えばMFL‐35S(パウダーテック株式会社製)、MFL‐35HS(パウダーテック株式会社製)、DFC−400M(同和鉄粉工業社製)などがあるがこれらに限られない。また、芯材の平均粒子径は、20〜65μmであることが好ましい。平均粒子径が20μm未満である場合は、静電潜像担持体へのキャリア付着が発生しやすくなる。また、平均粒子径が65μmを超える場合は、キャリアスジ等が発生し、画質が低下しやすい。
本発明のキャリアにおいて、結着樹脂及び粒子の重量の和に対する粒子の重量の比は、10〜80重量%、更に好ましくは40〜70%であることが好ましい。含有量が10重量%よりも少ない場合は、キャリアの表面における粒子の割合が少ないため、結着樹脂への強い衝撃を伴う接触を緩和する効果が小さくなる。一方、含有量が80重量%よりも多い場合には、キャリアの表面における結着樹脂の割合が少ないため、帯電性能が低下する。また、結着樹脂による粒子の保持能力が不十分となることがある。
粒子の含有率(重量%)=[粒子÷(粒子+被覆樹脂固形分総量)]
粒子の含有率(重量%)=[粒子÷(粒子+被覆樹脂固形分総量)]
本発明のキャリアにおいて、芯材の表面積と芯材の個数の積に対する粒子の断面積と粒子の個数の積の比(以下、粒子の被覆率という)は、0.3以上30以下であることが好ましい。これにより、粒子が被覆膜の内部で適度に積み重なり、被覆膜の強度を高めることができる。この結果、長期間のランニングにおいても、被覆膜の剥離、磨耗が少なくなり、安定した品質を維持することができる。粒子の被覆率が0.3未満である場合には、粒子の占める割合が少なくなり、粒子の凸凹により、トナーの固着を抑制する効果が低下する。また、粒子の被覆率が30を超える場合には、結着樹脂の占める割合が少なくなり、帯電性能が低下する。さらに、結着樹脂による粒子の保持能力が不十分となることがある。
なお、粒子の被覆率は、下記式
粒子の被覆率=(Ds×ρs×W)/(4×Df×ρf)
から求められる。
ここで、Dsは、芯材の平均粒子径、ρsは、芯材の真比重、Wは、芯材の重量に対する粒子の重量の比、Dfは、粒子の平均粒子径、ρfは、粒子の真比重である。すなわち、芯材の表面積は、直径がDsの球の表面積、芯材の個数は、直径がDs、真比重がρsの球の重量に対する芯材の重量の比、粒子の断面積は、直径がDfの円の面積、粒子の個数は、直径がDf、真比重がρfの球の重量に対する芯材の重量の比である。なお、芯材の平均粒子径は、先に示した粒子径Dと同様に測定される。
粒子の被覆率=(Ds×ρs×W)/(4×Df×ρf)
から求められる。
ここで、Dsは、芯材の平均粒子径、ρsは、芯材の真比重、Wは、芯材の重量に対する粒子の重量の比、Dfは、粒子の平均粒子径、ρfは、粒子の真比重である。すなわち、芯材の表面積は、直径がDsの球の表面積、芯材の個数は、直径がDs、真比重がρsの球の重量に対する芯材の重量の比、粒子の断面積は、直径がDfの円の面積、粒子の個数は、直径がDf、真比重がρfの球の重量に対する芯材の重量の比である。なお、芯材の平均粒子径は、先に示した粒子径Dと同様に測定される。
本発明のキャリアの体積固有抵抗は、1×1010Ω・cm以上1×1017Ω・cm以下であることが好ましい。体積固有抵抗が1×1010Ω・cm未満である場合、非画像部でのキャリア付着が発生しやすくなる。一方、体積固有抵抗が1×1017Ω・cmを超える場合は、エッジ効果が低下する。なお、ハイレジスト計の測定可能下限を下回った場合には、実質的には体積固有抵抗値は得られず、ブレークダウンしたものとして扱うことにする。
体積固有抵抗は、図8に示すように、電極間距離2mm、表面積2×4cmの電極32a、電極32bを収容したフッ素樹脂製容器からなるセル31にキャリア33を充填し、三協パイオテク社製:タッピングマシンPTM−1型を用いて、タッピングスピード30回/minにて1分間タッピング操作を行う。両極間に1000Vの直流電圧を印加し、ハイレジスタンスメーター4329A(4329A+LJK5HVLVWDQFH 0H
WHU;横川ヒューレットパッカード株式会社製)により直流抵抗を測定して電気抵抗率RΩ・cmを求め、LogRを算出する。
WHU;横川ヒューレットパッカード株式会社製)により直流抵抗を測定して電気抵抗率RΩ・cmを求め、LogRを算出する。
本発明において、粒子は、特に限定されないが、亜鉛、バリウム等の無機粒子が挙げられる。中でも、アルミナ、シリカ及びチタンのいずれかを含有することが好ましい。
本発明のキャリアにおいて、被覆膜の平均膜厚は好ましくは0.05〜4.00μm以下、更に好ましくは0.05〜2.00μmであることが好ましい。平均膜厚が0.05μm未満である場合には、粒子に起因する凸部を覆う被覆膜の平均膜厚が十分にないために、凸部が削れたり、芯材が露出したりすることにより、抵抗が低下しやすい。また、平均膜厚が4.00μmを超える場合には、キャリアの大型化に伴い、帯電性能が低下し、画像精細性の低下が発生しやすくなる。
本発明のキャリアにおいて、被覆膜の平均膜厚は好ましくは0.05〜4.00μm以下、更に好ましくは0.05〜2.00μmであることが好ましい。平均膜厚が0.05μm未満である場合には、粒子に起因する凸部を覆う被覆膜の平均膜厚が十分にないために、凸部が削れたり、芯材が露出したりすることにより、抵抗が低下しやすい。また、平均膜厚が4.00μmを超える場合には、キャリアの大型化に伴い、帯電性能が低下し、画像精細性の低下が発生しやすくなる。
本発明のキャリアにおいて、結着樹脂のガラス転移温度は、20〜100℃であることが好ましい。これにより、結着樹脂は、適度な弾性を有し、現像剤を摩擦帯電させるための攪拌における、トナーとキャリア又はキャリア同士が接触する際の衝撃を吸収することができる。この結果、被覆膜の磨耗を抑制することができる。ガラス転移温度が20℃を下回る場合は、ブロッキングが発生しやすくなる。一方、ガラス転移温度が100℃を上回る場合は、結着樹脂は、衝撃を吸収する能力が低下すると共に、磨耗しやすくなる。
ガラス転移温度(Tg)とは、具体的に次のような手順で決定される。測定装置として島津製作所製TA‐60WS、及びDSC‐60を用い、次に示す測定条件で測定した。
測定条件
サンプル容器:アルミニウム製サンプルパン(フタあり)
サンプル量:5mg
リファレンス:アルミニウム製サンプルパン(アルミナ10mg)
雰囲気:窒素(流量50ml/min)
温度条件
開始温度:20℃
昇温速度:10℃/min
終了温度:150℃
保持時間:なし
降温温度:10℃/min
終了温度:20℃
保持時間:なし
昇温速度:10℃/min
終了温度:150℃
測定条件
サンプル容器:アルミニウム製サンプルパン(フタあり)
サンプル量:5mg
リファレンス:アルミニウム製サンプルパン(アルミナ10mg)
雰囲気:窒素(流量50ml/min)
温度条件
開始温度:20℃
昇温速度:10℃/min
終了温度:150℃
保持時間:なし
降温温度:10℃/min
終了温度:20℃
保持時間:なし
昇温速度:10℃/min
終了温度:150℃
測定した結果は前記島津製作所製データ解析ソフト(TA−60、バージョン1.52)を用いて解析を行った。解析方法は2度目の昇温のDSC微分曲線であるDrDSC曲線のもっとも低温側に最大ピークを示す点を中心として±5℃の範囲を指定し、解析ソフトのピーク解析機能を用いてピーク温度を求める。次にDSC曲線で前記ピーク温度+5℃、及び−5℃の範囲で解析ソフトのピーク解析機能を用いてDSC曲線の最大吸熱温度を求める。ここで示された温度がトナーのTgに相当する。
本発明のキャリアの重量平均粒子径は、20〜65μmであることが好ましい。重量平均粒子径が20μm未満である場合は、粒子の均一性が低下し、キャリア付着が発生しやすくなる。一方、重量平均粒子径が65μmを越える場合には、画像細部の再現性が低下し、精細な画像が得られにくい。なお、キャリアの重量平均粒子径は、マイクロトラック粒度分析計(日機装社製)のSRAタイプを用いて測定することができる。0.7μm以上、125μm以下のレンジ設定で行ったものを用いた。また、分散液にはメタノールを
使用し屈折率1.33、キャリアおよび芯材の屈折率は2.42に設定する。
使用し屈折率1.33、キャリアおよび芯材の屈折率は2.42に設定する。
本発明のキャリアにおいて、結着樹脂は、シリコーン樹脂を含有することが好ましい。
シリコーン樹脂は、表面エネルギーが低いため、トナーの固着を抑制することができる。
シリコーン樹脂としては、公知のものを用いることができ、オルガノシロサン結合のみからなるストレートシリコーン樹脂や、アルキド樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂等で変性したシリコーン樹脂等が挙げられる。市販品のストレートシリコーン樹脂としては、KR271、KR255、KR152(以上、信越化学工業社製)、SR2400、SR2406、SR2410(以上、東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)等が挙げられる。この場合、シリコーン樹脂単体で用いることも可能であるが、架橋反応する他成分、帯電量を調整する成分等を同時に用いることもできる。さらに、変性シリコーン樹脂としては、KR206(アルキド変性)、KR5208(アクリル変性)、ES1001N(エポキシ変性)、KR305(ウレタン変性)(以上、信越化学工業社製)、SR2115(エポキシ変性)、SR2110(アルキド変性)(以上、東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)等が挙げられる。
シリコーン樹脂は、表面エネルギーが低いため、トナーの固着を抑制することができる。
シリコーン樹脂としては、公知のものを用いることができ、オルガノシロサン結合のみからなるストレートシリコーン樹脂や、アルキド樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂等で変性したシリコーン樹脂等が挙げられる。市販品のストレートシリコーン樹脂としては、KR271、KR255、KR152(以上、信越化学工業社製)、SR2400、SR2406、SR2410(以上、東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)等が挙げられる。この場合、シリコーン樹脂単体で用いることも可能であるが、架橋反応する他成分、帯電量を調整する成分等を同時に用いることもできる。さらに、変性シリコーン樹脂としては、KR206(アルキド変性)、KR5208(アクリル変性)、ES1001N(エポキシ変性)、KR305(ウレタン変性)(以上、信越化学工業社製)、SR2115(エポキシ変性)、SR2110(アルキド変性)(以上、東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)等が挙げられる。
本発明のキャリアにおいて、結着樹脂はアクリル樹脂を含有することが好ましい。アクリル樹脂は、接着性が強く、脆性が低いので、被覆膜の磨耗や剥離が発生しにくく、被覆膜を安定的に維持することができる。さらに被覆層中に含まれる粒子を強固に保持することができる。特に、被覆膜の平均膜厚よりも大きな粒子径を有する粒子を保持する場合には効果的である。
アクリル樹脂としては、公知のものを用いることができ、特に限定されない。また、アクリル樹脂は単体で用いることも可能であるが、架橋反応する成分を同時に用いることもできる。架橋反応する成分としては、グアナミン、メラミン樹脂等のアミノ樹脂、酸性触媒等が挙げられる。酸性触媒としては、触媒作用を持つものであれば特に限定されないが、完全アルキル化型、メチロール基型、イミノ基型、メチロール/イミノ基型等の反応性官能基を有するものを用いることができる。
アクリル樹脂としては、公知のものを用いることができ、特に限定されない。また、アクリル樹脂は単体で用いることも可能であるが、架橋反応する成分を同時に用いることもできる。架橋反応する成分としては、グアナミン、メラミン樹脂等のアミノ樹脂、酸性触媒等が挙げられる。酸性触媒としては、触媒作用を持つものであれば特に限定されないが、完全アルキル化型、メチロール基型、イミノ基型、メチロール/イミノ基型等の反応性官能基を有するものを用いることができる。
本発明において、結着樹脂はアクリル樹脂及びシリコーン樹脂を含有することが好ましい。アクリル樹脂は表面エネルギーが高いため、固着しやすいトナーを用いる場合に、固着されたトナーが蓄積することによる帯電量の低下等の不具合が発生することがある。この場合、表面エネルギーが低いシリコーン樹脂を併用することで、この問題を解消することができる。しかしながら、シリコーン樹脂は、接着性が弱く、脆性が高いので、この二種の樹脂の特性をバランス良く得ることが重要である。これにより、トナーの固着が発生しにくく、耐摩耗性に優れる被覆膜を得ることができる。
本発明のキャリアにおいて、結着樹脂及び芯材の重量の和に対する結着樹脂の重量の比は、0.1重量%以上1.5重量%以下であることが好ましい。この比が0.1重量%未満である場合、被覆膜の効果が充分に発揮されない。一方、1.5重量%を超える場合、被覆膜の磨耗量が増加する。
本発明のキャリアは、1kOeにおける磁化が40Am2/kg以上90Am2/kg以下であることが好ましい。これにより、キャリア粒子間の保持力が適正に保たれるので、キャリア又は現像剤中でトナーが分散しやすくなる。1kOeにおける磁化が40Am2
/kg未満である場合は、キャリア付着が発生しやすくなる。一方、1kOeにおける磁化が90Am2/kgを超える場合には、現像時に形成する現像剤の穂立ち(磁気ブラシ
)が硬くなり、画像細部の再現性が低下し、精細な画像が得られにくい。なお、前記磁気モーメントは、以下のようにして測定することができる。B−Hトレーサー(BHU−60/理研電子(株)製)を使用し、円筒セル(内径7mm、高さ10mm)にキャリア芯材粒子1.0gを詰めて装置にセットする。磁場を徐々に大きくし3000エルステッド
まで変化させ、次に徐々に小さくして零にした後、反対向きの磁場を徐々に大きくし3000エルステッドとする。更に徐々に磁場を小さくして零にした後、最初と同じ方向に磁場をかける。このようにして、B−Hカーブを図示し、その図より1000エルステッドの磁気モーメントを算出する。
本発明のキャリアは、1kOeにおける磁化が40Am2/kg以上90Am2/kg以下であることが好ましい。これにより、キャリア粒子間の保持力が適正に保たれるので、キャリア又は現像剤中でトナーが分散しやすくなる。1kOeにおける磁化が40Am2
/kg未満である場合は、キャリア付着が発生しやすくなる。一方、1kOeにおける磁化が90Am2/kgを超える場合には、現像時に形成する現像剤の穂立ち(磁気ブラシ
)が硬くなり、画像細部の再現性が低下し、精細な画像が得られにくい。なお、前記磁気モーメントは、以下のようにして測定することができる。B−Hトレーサー(BHU−60/理研電子(株)製)を使用し、円筒セル(内径7mm、高さ10mm)にキャリア芯材粒子1.0gを詰めて装置にセットする。磁場を徐々に大きくし3000エルステッド
まで変化させ、次に徐々に小さくして零にした後、反対向きの磁場を徐々に大きくし3000エルステッドとする。更に徐々に磁場を小さくして零にした後、最初と同じ方向に磁場をかける。このようにして、B−Hカーブを図示し、その図より1000エルステッドの磁気モーメントを算出する。
また、現像装置10では、劣化したキャリアの大半は、現像剤排出装置330によって排出される。しかし、劣化したキャリアの一部は、長期にわたって現像剤収容部14内に残留するものがあり、また、画像形成装置100において、トナーの消費量が少ない場合には、現像剤収容部14におけるキャリアの交換量が少なく、キャリアが現像剤収容部14内に滞留する期間が長くなる場合がある。
本実施形態では、現像剤収容器230内に、上記詳細に説明したキャリアが収容されている。画像形成装置100では、現像剤収容器230内部から現像剤収容部14内に、このキャリアを含んだ補給用現像剤が補給される。
現像剤収容部14内に補給されたトナーとキャリアは、搬送スクリュー11a、11bによって、初期から収容されているトナーとキャリアと共に混合されるが、この時、トナーとキャリア、あるいはキャリア同士が互いに接触し、その摩擦によってキャリア表面では膜削れが発生しやすい。
現像剤収容部14内に補給されたトナーとキャリアは、搬送スクリュー11a、11bによって、初期から収容されているトナーとキャリアと共に混合されるが、この時、トナーとキャリア、あるいはキャリア同士が互いに接触し、その摩擦によってキャリア表面では膜削れが発生しやすい。
補給用現像剤に含まれるキャリアは、被覆層表面に、被覆層中に分散された粒子に起因する凹凸を平均高低差0.02〜2.0μmの大きさで設けられている。このため、攪拌混
合の際に被覆層に対してトナーや他のキャリア粒子が接触しても、凸部によって衝撃が緩和される。このため、キャリア表面の膜削れが発生する割合を、大きく抑えることができる。また、攪拌時においてキャリア表面に付着したトナーのスペント成分が、この凸部によって掻き落とされるため、トナースペントの発生が防止される為に現像剤収容部14内の現像剤の、より安定した帯電制御効果を得ることができる。
また、現像装置10では、劣化したキャリアの大半は、現像剤排出装置によって排出される。しかし、劣化したキャリアの一部は、長期にわたって現像剤収容部14内に残留するものがあり、また、画像形成装置100において、トナーの消費量が少ない場合には、現像剤収容部14におけるキャリアの交換量が少なく、キャリアが現像剤収容部14内に滞留する期間が長くなる場合がある。
合の際に被覆層に対してトナーや他のキャリア粒子が接触しても、凸部によって衝撃が緩和される。このため、キャリア表面の膜削れが発生する割合を、大きく抑えることができる。また、攪拌時においてキャリア表面に付着したトナーのスペント成分が、この凸部によって掻き落とされるため、トナースペントの発生が防止される為に現像剤収容部14内の現像剤の、より安定した帯電制御効果を得ることができる。
また、現像装置10では、劣化したキャリアの大半は、現像剤排出装置によって排出される。しかし、劣化したキャリアの一部は、長期にわたって現像剤収容部14内に残留するものがあり、また、画像形成装置100において、トナーの消費量が少ない場合には、現像剤収容部14におけるキャリアの交換量が少なく、キャリアが現像剤収容部14内に滞留する期間が長くなる場合がある。
本実施形態では、現像剤収容器230内の補給用現像剤が補給される前から、現像剤収容部14内に収容されている現像装置内現像剤にも、補給用現像剤に使用したキャリアと同一キャリアが使用されている。
このため、現像剤の交換量が低い場合や、初期から収容されているキャリアの一部が現像剤収容部14から排出されずに残留した場合にも、上述したのと同様の機構によって、現像剤収容部14内におけるキャリアの劣化が抑えられて、長期間の使用後においても、現像剤の帯電性が安定した状態を保つことができる。
このため、現像剤の交換量が低い場合や、初期から収容されているキャリアの一部が現像剤収容部14から排出されずに残留した場合にも、上述したのと同様の機構によって、現像剤収容部14内におけるキャリアの劣化が抑えられて、長期間の使用後においても、現像剤の帯電性が安定した状態を保つことができる。
(トナー)
本発明のトナーは、少なくとも着色剤と結着樹脂から構成される母体粒子に疎水性微粉末を外添してなる。
本発明のトナーは、少なくとも着色剤と結着樹脂から構成される母体粒子に疎水性微粉末を外添してなる。
前記トナーは、少なくとも着色剤と結着樹脂で構成される母体粒子に、疎水性微粉末を外添してなり、疎水性微粉末を外添後のトナー粒子の比表面積Stが前記式(1)を満たすことを特徴とする画像形成用トナーである。
即ち、トナー粒子表面に存在する疎水性微粉末の付着状態が接触部材への移行しやすさを決定していると本発明者らは推定しており、トナー表面に固着していない遊離した外添
剤がキャリア、感光体等のトナーと接触するあらゆる部材に移行し、フィルミング、帯電低下を引き起こすと推定している。
剤がキャリア、感光体等のトナーと接触するあらゆる部材に移行し、フィルミング、帯電低下を引き起こすと推定している。
上記のような外添剤の接触部材への移行に対して、トナー粒子表面に存在する疎水性微粉末の付着状態が重要であり、接触部材へ移行しにくい外添剤の付着状態を作り出すことが重要である。
本発明者らは、前記式(1)を満足するように疎水性微粉末を存在させることにより、繰り返しコピーをしても疎水性微粉末がキャリアや感光体へ移行することなくトナー粒子表面に存在することを知見した。この結果、良好な転写性及びクリーニング性を長期にわたり維持することができ、感光体フィルミングの発生を防止し、画像むらの変動がなく、また、使用時の現像剤撹拌によって外添剤の埋没がなく、流動性、及び帯電性が長期にわたり変化が少ない、高画質な電子写真画像が形成できることを知見した。
又、母体粒子に疎水性微粉末を混合する方法としては、例えば、V型ブレンダー、ヘンシェルミキサー、ハイブリダイザーなど公知の混合機により行われているが、この混合において疎水性微粉末は以下のようなメカニズムで母体粒子に付着していると推定している。
混合装置内では、疎水性微粉末の凝集体がまず解砕されるプロセスからなり、それらが母体粒子表面に分散、付着するプロセス、そして母体表面へ固着し始めるプロセスの三つのプロセスから成り立っていると考えられる。
混合装置内では、疎水性微粉末の凝集体がまず解砕されるプロセスからなり、それらが母体粒子表面に分散、付着するプロセス、そして母体表面へ固着し始めるプロセスの三つのプロセスから成り立っていると考えられる。
即ち、本発明者らは疎水性微粉末を母体粒子表面に付着させる混合装置、混合条件をコントロールすることにより、母体粒子表面における疎水性微粉末の付着状態を所望の状態を作製することができることを見出した。
着色剤と結着樹脂からなる母体粒子表面において疎水性微粉末の付着状態が(1)式を満たす状態であると、疎水性微粉末が母体粒子表面に均一に分散され、母体粒子内部への埋没も少なく、且つ母体粒子から遊離した疎水性微粉末が少なく、疎水性微粉末が母体粒子に適度に付着しているため、トナーから離脱することがなく感光体フィルミング、キャリア汚染が発生せず良好な画像が長期にわたって得られる。
しかし、外添剤付着状態が St<Sm+0.7Ss*X/100であると疎水性微粉末
が母体粒子に固着しすぎてしまい、現像器内部のストレスによって容易に埋没してしまい、流動性の低下が大きくトナーの搬送性が悪くなったり、トナーの帯電量低下が顕著になるため地汚れの原因となる。また、外添剤付着状態がSm+0.97Ss*X/100<S
tであると母体粒子と疎水性微粉末との付着力が低く、遊離した疎水性微粉末が多く存在しているため接触部材に移行しやすく、感光体フィルミングやキャリア汚染による帯電量低下を引き起こしてしまう。
が母体粒子に固着しすぎてしまい、現像器内部のストレスによって容易に埋没してしまい、流動性の低下が大きくトナーの搬送性が悪くなったり、トナーの帯電量低下が顕著になるため地汚れの原因となる。また、外添剤付着状態がSm+0.97Ss*X/100<S
tであると母体粒子と疎水性微粉末との付着力が低く、遊離した疎水性微粉末が多く存在しているため接触部材に移行しやすく、感光体フィルミングやキャリア汚染による帯電量低下を引き起こしてしまう。
ここで、前記式中のSt、Sm、SsはBET比表面積測定によるそれぞれトナー粒子比表面積、母体粒子比表面積、疎水性微粉末の比表面積であり、Xは疎水性微粉末の母体
粒子に対する添加率(重量%)である。
粒子に対する添加率(重量%)である。
St、Sm、Ssの具体的な測定条件はTriStar3000(島津製作所株式会社製)を用いてBET多点法(相対圧と吸着した窒素量の関係を求めBET理論に基づき、1g中の表面積を求める方法)により算出される。なお、これらの測定は試料表面の不純物、特に水分を取り除くため前処理として真空脱気を24時間行い、不純物を取り除く工程を要する。
疎水性微粉末の添加率Xは蛍光X線分析装置により以下に示すように算出される。予め疎水性微粉末を所定の添加率(0.1%、0.3%、0.6%、1.2%、2.4%。4.8%)で母体粒子に添加し、それぞれ3gを直径40mmの円形ペレットに6トン/cm2の圧力で1分間成型し既知サンプルを作製する。このサンプルを蛍光X線分析装置(波
長分散型蛍光分析装置RIX3000理学電機製)で分析し、疎水性微粉末に含まれる元素のX線強度と添加率との検量線を作成する。未知試料の疎水性微粉末の添加量は上述と
同じようにペレットを作製し、蛍光X線分析装置により添加量を算出することができる。
長分散型蛍光分析装置RIX3000理学電機製)で分析し、疎水性微粉末に含まれる元素のX線強度と添加率との検量線を作成する。未知試料の疎水性微粉末の添加量は上述と
同じようにペレットを作製し、蛍光X線分析装置により添加量を算出することができる。
次に母体粒子と疎水性微粉末との混合について説明する。前記疎水性微粉末において粒径の異なる二種以上の外添剤を混合する場合、それらを同時に添加すると小径外添剤の方が先に付着してしまい、その結果大径外添剤の付着可能面積が低下し、結果として大径外添剤は遊離した状態で存在してしまう。小径外添剤を先に添加すると小径外添剤による高流動性発現のため、トナー間での摺擦が起こりにくく、後に添加される大径外添剤は母体粒子に付着し辛く、結果として遊離外添剤として存在しやすくなる。
二種以上の疎水性微粉末を外添する場合、母体粒子と大径外添剤をまず混合し、その後小径外添剤を混合させることにより好ましい外添剤付着状態を達成することができる。
前記疎水性微粉末と母体粒子とを混合し、前記式(1)を満足することができる混合装置としては、V型ブレンダー、ヘンシェルミキサー、ハイブリダイゼーションシステム等の公知の混合器が挙げられる。これら装置の回転体の周速は10〜150m/sが好ましい。前記周速が10m/s未満であると、外添剤と母体粒子の付着が弱く、多くの遊離外添剤が存在してしまうため所望の外添剤付着状態を達成できない。また150m/sを越えると外添剤が母体粒子に固着しすぎてしまい、外添剤としての機能を失ってしまうことがある。
前記疎水性微粉末と母体粒子とを混合し、前記式(1)を満足することができる混合装置としては、V型ブレンダー、ヘンシェルミキサー、ハイブリダイゼーションシステム等の公知の混合器が挙げられる。これら装置の回転体の周速は10〜150m/sが好ましい。前記周速が10m/s未満であると、外添剤と母体粒子の付着が弱く、多くの遊離外添剤が存在してしまうため所望の外添剤付着状態を達成できない。また150m/sを越えると外添剤が母体粒子に固着しすぎてしまい、外添剤としての機能を失ってしまうことがある。
前記外添剤とトナー粒子とが水系媒体中に分散されて、前記トナー粒子に前記外添剤が付着されてなること、即ち、湿式外添処理されることにより前記式(1)を満足できる。
前記湿式外添処理は、乾式トナーの場合には、乾式外添する前のトナー母体粒子を必要であれば界面活性剤等を用いて水に分散する。トナー粒子が水中で形成されている場合は用いた界面活性剤等を洗浄によって除去した後に、湿式外添工程を行うのが好ましい。水中に存在している余剰の界面活性剤をろ過、遠心分離などの固液分離操作をして除去し、得られたケーキ、スラリーを水系媒体中に再分散する。更にそのスラリーに無機微粒子を添加分散する。予め無機微粒子を水系分散体に分散させておくこともできる。その際、トナー母体の水分散体作成の界面活性剤と逆極性の界面活性剤を用いて分散しておくとトナー粒子表面への付着は更に効率的に行われる。また、無機微粒子が疎水化処理されており水系分散体に分散させにくい場合は、少量のアルコールなどとの併用により界面張力を下げて濡れ易くしてから無機微粒子を分散させてもよい。
前記湿式外添処理は、乾式トナーの場合には、乾式外添する前のトナー母体粒子を必要であれば界面活性剤等を用いて水に分散する。トナー粒子が水中で形成されている場合は用いた界面活性剤等を洗浄によって除去した後に、湿式外添工程を行うのが好ましい。水中に存在している余剰の界面活性剤をろ過、遠心分離などの固液分離操作をして除去し、得られたケーキ、スラリーを水系媒体中に再分散する。更にそのスラリーに無機微粒子を添加分散する。予め無機微粒子を水系分散体に分散させておくこともできる。その際、トナー母体の水分散体作成の界面活性剤と逆極性の界面活性剤を用いて分散しておくとトナー粒子表面への付着は更に効率的に行われる。また、無機微粒子が疎水化処理されており水系分散体に分散させにくい場合は、少量のアルコールなどとの併用により界面張力を下げて濡れ易くしてから無機微粒子を分散させてもよい。
その後、逆極性の界面活性剤水溶液を攪拌下徐々に添加する。逆極性の界面活性剤はトナー粒子固形分に対し0.01〜1質量%使用することが好ましい。逆極性の界面活性剤の添加によって無機微粒子分散体の水中での荷電が中和され、トナー粒子表面に無機微粒子を凝集付着させることができる。この無機微粒子はトナー粒子固形分に対し0.01〜5質量%使用することが好ましい。
なお、逆極性の界面活性剤水溶液を攪拌下徐々に添加する代わりに、分散系のpHを酸、アルカリ側に振って無機微粒子を付着することもできる。
なお、逆極性の界面活性剤水溶液を攪拌下徐々に添加する代わりに、分散系のpHを酸、アルカリ側に振って無機微粒子を付着することもできる。
これらトナー表面に付着させた無機微粒子は、その後スラリーを加熱することによりトナー表面に固定化し、脱離を防止することができる。その際トナーを構成する樹脂のガラス転移温度(Tg)よりも高い温度にて加熱することが望ましい。更に凝集を防止しながら乾燥後加熱処理を行ってもよい。
また、更に帯電性を補強する目的で、再分散したスラリー中に帯電制御剤微粒子分散体を存在させておくこともできる。帯電制御剤は通常粉体の形態であるが、水系媒体中でトナー粒子を製造した時に用いた界面活性剤や、帯電付与の目的で添加する逆極性の界面活性剤を用いて、別途水系媒体中で分散することによって微粒子分散体を得ることができる。逆極性の界面活性剤の添加によって、帯電制御剤微粒子分散体の水中での荷電が中和され、トナー粒子表面に凝集付着させることができる。
また、更に帯電性を補強する目的で、再分散したスラリー中に帯電制御剤微粒子分散体を存在させておくこともできる。帯電制御剤は通常粉体の形態であるが、水系媒体中でトナー粒子を製造した時に用いた界面活性剤や、帯電付与の目的で添加する逆極性の界面活性剤を用いて、別途水系媒体中で分散することによって微粒子分散体を得ることができる。逆極性の界面活性剤の添加によって、帯電制御剤微粒子分散体の水中での荷電が中和され、トナー粒子表面に凝集付着させることができる。
帯電制御剤は0.01〜1μmの粒子径の分散体であることが好ましく、トナー粒子固形分に対し0.01〜5質量%使用することができる。
また、更に帯電性を補強する目的で、再分散したスラリー中に樹脂微粒子分散体を存在させておくこともできる。樹脂微粒子分散体は乳化重合によって得られたものが好ましい。逆極性の界面活性剤の添加によって、樹脂微粒子分散体の水中での荷電が中和され、トナー粒子表面に凝集付着させることができる。この樹脂微粒子はトナー粒子固形分に対し0.01〜5質量%使用することができる。
また、更に帯電性を補強する目的で、再分散したスラリー中に樹脂微粒子分散体を存在させておくこともできる。樹脂微粒子分散体は乳化重合によって得られたものが好ましい。逆極性の界面活性剤の添加によって、樹脂微粒子分散体の水中での荷電が中和され、トナー粒子表面に凝集付着させることができる。この樹脂微粒子はトナー粒子固形分に対し0.01〜5質量%使用することができる。
前記疎水性微粉末としては、従来より流動性付与や帯電性付与の目的で使用されている微粒子が使用でき、例えば、酸化物微粒子、無機微粒子、疎水化処理無機微粒子、などが挙げられる。
前記疎水性微粉末としては、特に制限はなく、公知のものの中から目的に応じて適宜選択することができ、例えば、シリカ微粒子、疎水性シリカ、脂肪酸金属塩(ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸アルミニウムなど)、金属酸化物(チタニア、アルミナ、酸化錫、酸化アンチモンなど)、フルオロポリマー、等が挙げられる。
前記疎水性微粉末としては、特に制限はなく、公知のものの中から目的に応じて適宜選択することができ、例えば、シリカ微粒子、疎水性シリカ、脂肪酸金属塩(ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸アルミニウムなど)、金属酸化物(チタニア、アルミナ、酸化錫、酸化アンチモンなど)、フルオロポリマー、等が挙げられる。
前記シリカ微粒子としては、例えば、HDK H2000、HDK H2000/4、HDK H2050EP、HVK21、HDK H1303(いずれもヘキスト社製);R972、R974、RX200、RY200、R202、R805、R812(いずれも日本アエロジル株式会社製)がある。
前記チタニア微粒子としては、例えば、P−25(日本アエロジル株式会社製);STT−30、STT−65C−S(いずれもチタン工業株式会社製);TAF−140(富士チタン工業株式会社製);MT−150W、MT−500B、MT−600B、MT−150A(いずれもテイカ株式会社製)などがある。
前記疎水化処理された酸化チタン微粒子としては、例えば、T−805(日本アエロジル株式会社製);STT−30A、STT−65S−S(いずれもチタン工業株式会社製);TAF−500T、TAF−1500T(いずれも富士チタン工業株式会社製);MT−100S、MT−100T(いずれもテイカ株式会社製);IT−S(石原産業株式会社製)などがある。
前記チタニア微粒子としては、例えば、P−25(日本アエロジル株式会社製);STT−30、STT−65C−S(いずれもチタン工業株式会社製);TAF−140(富士チタン工業株式会社製);MT−150W、MT−500B、MT−600B、MT−150A(いずれもテイカ株式会社製)などがある。
前記疎水化処理された酸化チタン微粒子としては、例えば、T−805(日本アエロジル株式会社製);STT−30A、STT−65S−S(いずれもチタン工業株式会社製);TAF−500T、TAF−1500T(いずれも富士チタン工業株式会社製);MT−100S、MT−100T(いずれもテイカ株式会社製);IT−S(石原産業株式会社製)などがある。
前記疎水化処理された酸化物微粒子、シリカ微粒子、チタニア微粒子、及びアルミナ微粒子を得るためには、親水性の微粒子をメチルトリメトキシシランやメチルトリエトキシシラン、オクチルトリメトキシシランなどのシランカップリング剤で処理して得ることができる。また、シリコーンオイルを必要ならば熱を加えて無機微粒子に処理したシリコーンオイル処理酸化物微粒子、無機微粒子も好適である。
前記シリコーンオイルとしては、例えば、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、クロルフェニルシリコーンオイル、メチルハイドロジェンシリコーンオイル、アルキル変性シリコーンオイル、フッ素変性シリコーンオイル、ポリエーテル変性シリコーンオイル、アルコール変性シリコーンオイル、アミノ変性シリコーンオイル、エポキシ変性シリコーンオイル、エポキシ・ポリエーテル変性シリコーンオイル、フェノール変性シリコーンオイル、カルボキシル変性シリコーンオイル、メルカプト変性シリコーンオイル、アクリル、メタクリル変性シリコーンオイル、α−メチルスチレン変性シリコーンオイル等が使用できる。
前記シリコーンオイルとしては、例えば、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、クロルフェニルシリコーンオイル、メチルハイドロジェンシリコーンオイル、アルキル変性シリコーンオイル、フッ素変性シリコーンオイル、ポリエーテル変性シリコーンオイル、アルコール変性シリコーンオイル、アミノ変性シリコーンオイル、エポキシ変性シリコーンオイル、エポキシ・ポリエーテル変性シリコーンオイル、フェノール変性シリコーンオイル、カルボキシル変性シリコーンオイル、メルカプト変性シリコーンオイル、アクリル、メタクリル変性シリコーンオイル、α−メチルスチレン変性シリコーンオイル等が使用できる。
前記無機微粒子としては、例えば、シリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化鉄、酸化銅、酸化亜鉛、酸化スズ、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ペンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸パリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素などを挙げることができる。これらの中でも、シリカ、二酸化チタンが特に好ましい。
その他の高分子系微粒子としては、例えば、ソープフリー乳化重合や懸濁重合、分散重合によって得られるポリスチレン、メタクリル酸エステルやアクリル酸エステル共重合体やシリコーン、ベンゾグアナミン、ナイロンなどの重縮合系、熱硬化性樹脂による重合体粒子が挙げられる。
その他の高分子系微粒子としては、例えば、ソープフリー乳化重合や懸濁重合、分散重合によって得られるポリスチレン、メタクリル酸エステルやアクリル酸エステル共重合体やシリコーン、ベンゾグアナミン、ナイロンなどの重縮合系、熱硬化性樹脂による重合体粒子が挙げられる。
このような流動化剤は表面処理を行って、疎水性を上げ、高湿度下においても流動特性や帯電特性の悪化を防止することができる。例えばシランカップリング剤、シリル化剤、フッ化アルキル基を有するシランカップリング剤、有機チタネート系カップリング剤、アルミニウム系のカップリング剤、シリコーンオイル、変性シリコーンオイルなどが好ましい表面処理剤として挙げられる。
これら疎水化処理剤は、外添剤に対して1〜40重量部添加して被覆することが好ましく、3〜25重量部がより好ましい。
これら疎水性処理された外添剤はメタノールに対する濡れ性(ウエッタビリティ)で示される疎水化度で30〜80%の範囲になるようにすることが好ましい。
これら疎水化処理剤は、外添剤に対して1〜40重量部添加して被覆することが好ましく、3〜25重量部がより好ましい。
これら疎水性処理された外添剤はメタノールに対する濡れ性(ウエッタビリティ)で示される疎水化度で30〜80%の範囲になるようにすることが好ましい。
疎水化度は粉体濡れ性試験機WET−100P(レスカ株式会社製)により算出することができる。測定は300mlビーカーに純水50mlを入れ、これに外添剤を0.05g浮かべる。これを攪拌子により攪拌しながらメタノールを1ml/minで滴下し、透過度が50%になった時点でのメタノール濃度を疎水化度として算出する。
これら疎水性外添剤は一次粒子径が5〜500nmのものが好ましく、10〜300nmがより好ましい。
これら疎水性外添剤は一次粒子径が5〜500nmのものが好ましく、10〜300nmがより好ましい。
感光体や一次転写媒体に残存する転写後の現像剤を除去するためのクリーニング性向上剤としては、例えばステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸など脂肪酸金属塩、例えばポリメチルメタクリレート微粒子、ポリスチレン微粒子などのソープフリー乳化重合などによって製造された、ポリマー微粒子などを挙げることかできる。ポリマー微粒子は比較的粒度分布が狭く、体積平均粒径が0.01から1μmのものが好ましい。
前記外添剤のトナーにおける含有量は0.1〜8.0%が好ましい。このうち二種類以上の大きさの異なる外添剤を用いる場合は小径外添剤が5〜50nmであり、トナーの置ける含有率は0.1〜5.0%であり、大径外添剤が80nm〜300nmであり、含有率は0.1%〜5.0%であることが好ましい。
本発明のトナーは、製法や材料は、上記条件を満たしていれば、特に制限はなく、公知のものの中から目的に応じて適宜選択することができ、例えば、高画質高精細の画像を出力させるべく、小粒径で球形に近いトナーであることが好ましい。このようなトナーの製造方法としては、粉砕分級法、水系媒体中で油相を乳化、懸濁又は凝集させトナー母体粒子を形成させる、懸濁重合法、乳化重合法、ポリマー懸濁法等がある。
前記粉砕法は、例えば、トナー材料を溶融・混練し、粉砕、分級等することにより、前記トナーの母体粒子を得る方法である。なお、該粉砕法の場合、前記トナーの平均円形度を0.97〜1.0の範囲にする目的で、得られたトナーの母体粒子に対し、機械的衝撃
力を与えて形状を制御してもよい。この場合、前記機械的衝撃力は、例えば、ハイブリタイザー、メカノフュージョンなどの装置を用いて前記トナーの母体粒子に付与することができる。
力を与えて形状を制御してもよい。この場合、前記機械的衝撃力は、例えば、ハイブリタイザー、メカノフュージョンなどの装置を用いて前記トナーの母体粒子に付与することができる。
前記懸濁重合法は、油溶性重合開始剤、重合性単量体中に着色剤、離型剤等を分散し、界面活性剤、その他固体分散剤等が含まれる水系媒体中で後に述べる乳化法によって乳化分散する。その後重合反応を行い粒子化した後に、本発明におけるトナー粒子表面に無機微粒子を付着させる湿式処理を行えばよい。その際、余剰にある界面活性剤等を洗浄除去したトナー粒子に処理を施すことが好ましい。
前記重合性単量体としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、α−シアノアクリル酸、α−シアノメタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、フマール酸、マレイン酸又は無水マレイン酸などの酸類、アクリルアミド、メタクリルアミド、ジアセトンアクリルアミドあるいはこれらのメチロール化合物、ビニルピリジン、ビニルピロリドン、ビニルイミダゾール、エチレンイミン、メタクリル酸ジメチルアミノエチルなどのアミノ基を有すアクリレート、メタクリレートなどを一部用いることによってトナー粒子表面に官能基を導入できる。
また、使用する分散剤として酸基や塩基性基を有すものを選ぶことよって粒子表面に分散剤を吸着残存させ、官能基を導入することができる。
前記重合性単量体としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、α−シアノアクリル酸、α−シアノメタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、フマール酸、マレイン酸又は無水マレイン酸などの酸類、アクリルアミド、メタクリルアミド、ジアセトンアクリルアミドあるいはこれらのメチロール化合物、ビニルピリジン、ビニルピロリドン、ビニルイミダゾール、エチレンイミン、メタクリル酸ジメチルアミノエチルなどのアミノ基を有すアクリレート、メタクリレートなどを一部用いることによってトナー粒子表面に官能基を導入できる。
また、使用する分散剤として酸基や塩基性基を有すものを選ぶことよって粒子表面に分散剤を吸着残存させ、官能基を導入することができる。
前記乳化重合法としては、水溶性重合開始剤、重合性単量体を水中で界面活性剤を用いて乳化し、通常の乳化重合の手法によりラテックスを合成する。別途着色剤、離型剤等を水系媒体中分散した分散体を用意し、混合の後にトナーサイズまで凝集させ、加熱融着させることによりトナーを得る。その後、後述する無機微粒子の湿式処理を行えばよい。ラテックスとして懸濁重合法に使用されうる単量体と同様なものを用いればトナー粒子表面に官能基を導入できる。
本発明においては、これらの中でも、樹脂の選択性が高く、低温定着性が高く、また、造粒性に優れ、粒径、粒度分布、形状の制御が容易であるため、前記トナーとしては、活性水素基含有化合物と、該活性水素基含有化合物と反応可能な重合体とを含むトナー材料を有機溶剤に溶解乃至分散させてトナー溶液を調製した後、該トナー溶液を水系媒体中に乳化乃至分散させて分散液を調製し、該水系媒体中で、前記活性水素基含有化合物と、前記活性水素基含有化合物と反応可能な重合体とを反応させて接着性基材を粒子状に生成させ、前記有機溶剤を除去して得られるものが好適である。
前記トナー材料としては、活性水素基含有化合物と、該活性水素基含有化合物と反応可能な重合体と、結着樹脂と、離型剤と、着色剤とを反応させて得られる接着性基材などを少なくとも含み、更に必要に応じて、樹脂微粒子、帯電制御剤などのその他の成分を含む。
前記トナー材料としては、活性水素基含有化合物と、該活性水素基含有化合物と反応可能な重合体と、結着樹脂と、離型剤と、着色剤とを反応させて得られる接着性基材などを少なくとも含み、更に必要に応じて、樹脂微粒子、帯電制御剤などのその他の成分を含む。
−接着性基材−
前記接着性基材は、紙等の記録媒体に対し接着性を示し、前記活性水素基含有化合物及び該活性水素基含有化合物と反応可能な重合体を前記水系媒体中で反応させてなる接着性ポリマーを少なくとも含み、更に公知の結着樹脂から適宜選択した結着樹脂を含んでいてもよい。
前記接着性基材は、紙等の記録媒体に対し接着性を示し、前記活性水素基含有化合物及び該活性水素基含有化合物と反応可能な重合体を前記水系媒体中で反応させてなる接着性ポリマーを少なくとも含み、更に公知の結着樹脂から適宜選択した結着樹脂を含んでいてもよい。
前記接着性基材の重量平均分子量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、1,000以上が好ましく、2,000〜10,000,000がより好ましく、3,000〜1,000,000が特に好ましい。
前記重量平均分子量が、1,000未満であると、耐ホットオフセット性が悪化することがある。
前記重量平均分子量が、1,000未満であると、耐ホットオフセット性が悪化することがある。
前記接着性基材の貯蔵弾性率としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、測定周波数20Hzにおいて10,000dyne/cm2となる温度(TG’)が、通常100℃以上であり、110〜200℃が好ましい。該(TG’)が100℃未満であると、耐ホットオフセット性が悪化することがある。
前記接着性基材の粘性としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、測定周波数20Hzにおいて1,000ポイズとなる温度(Tη)が、通常180℃以下であり、90〜160℃が好ましい。該(Tη)が180℃を超えると、低温定着性が悪化することがある。
したがって、耐ホットオフセット性と低温定着性との両立を図る観点から、前記(TG’)は前記(Tη)よりも高いことが好ましい。即ち、(TG’)と(Tη)との差(TG’−Tη)は0℃以上が好ましく、10℃以上がより好ましく、20℃以上が更に好ましい。該差は大きければ大きいほどよい。
また、低温定着性と耐熱保存性との両立を図る観点からは、前記(TG’−Tη)は0〜100℃が好ましく、10〜90℃がより好ましく、20〜80℃が更に好ましい。
前記接着性基材の粘性としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、測定周波数20Hzにおいて1,000ポイズとなる温度(Tη)が、通常180℃以下であり、90〜160℃が好ましい。該(Tη)が180℃を超えると、低温定着性が悪化することがある。
したがって、耐ホットオフセット性と低温定着性との両立を図る観点から、前記(TG’)は前記(Tη)よりも高いことが好ましい。即ち、(TG’)と(Tη)との差(TG’−Tη)は0℃以上が好ましく、10℃以上がより好ましく、20℃以上が更に好ましい。該差は大きければ大きいほどよい。
また、低温定着性と耐熱保存性との両立を図る観点からは、前記(TG’−Tη)は0〜100℃が好ましく、10〜90℃がより好ましく、20〜80℃が更に好ましい。
前記接着性基材の具体例としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、ポリエステル系樹脂、などが特に好適に挙げられる。
前記ポリエステル系樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、ウレア変性ポリエステル系樹脂、などが特に好適に挙げられる。
前記ウレア変性ポリエステル系樹脂は、前記活性水素基含有化合物としてのアミン類(B)と、該活性水素基含有化合物と反応可能な重合体としてのイソシアネート基含有ポリエステルプレポリマー(A)とを前記水系媒体中で反応させて得られる。
前記ウレア変性ポリエステル系樹脂は、ウレア結合のほかに、ウレタン結合を含んでいてもよく、この場合、該ウレア結合と該ウレタン結合との含有モル比(ウレア結合/ウレタン結合)としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、100/0〜10/90が好ましく、80/20〜20/80がより好ましく、60/40〜30/70が特に好ましい。
前記ウレア結合が10未満であると、耐ホットオフセット性が悪化することがある。
前記ポリエステル系樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、ウレア変性ポリエステル系樹脂、などが特に好適に挙げられる。
前記ウレア変性ポリエステル系樹脂は、前記活性水素基含有化合物としてのアミン類(B)と、該活性水素基含有化合物と反応可能な重合体としてのイソシアネート基含有ポリエステルプレポリマー(A)とを前記水系媒体中で反応させて得られる。
前記ウレア変性ポリエステル系樹脂は、ウレア結合のほかに、ウレタン結合を含んでいてもよく、この場合、該ウレア結合と該ウレタン結合との含有モル比(ウレア結合/ウレタン結合)としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、100/0〜10/90が好ましく、80/20〜20/80がより好ましく、60/40〜30/70が特に好ましい。
前記ウレア結合が10未満であると、耐ホットオフセット性が悪化することがある。
前記ウレア変性ポリエステル樹脂の好ましい具体例としては、以下(1)から(10)、即ち、(1)ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物及びイソフタル酸の重縮合物をイソホロンジイソシアネートと反応させたポリエステルプレポリマーをイソホロンジアミンでウレア化したものと、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物及びイソフタル酸の重縮合物との混合物、(2)ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物及びイソフタル酸の重縮合物をイソホロンジイソシアネートと反応させたポリエステルプレポリマーをイソホロンジアミンでウレア化したものと、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物及びテレフタル酸の重縮合物との混合物、(3)ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物/ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物及びテレフタル酸の重縮合物をイソホロンジイソシアネートと反応させたポリエステルプレポリマーをイソホロンジアミンでウレア化したものと、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物/ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物及びテレフタル酸の重縮合物との混合物、(4)ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物/ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物及びテレフタル酸の重縮合物をイソホロンジイソシアネートと反応させたポリエステルプレポリマーをイソホロンジアミンでウレア化したものと、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物及びテレフタル酸の重縮合物との混合物、(5)ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物及びテレフタル酸の重縮合物をイソホロンジイソシアネートと反応させたポリエステルプレポリマーを、ヘキサメチレンジアミンでウレア化したものと、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物及びテレフタル酸の重縮合物との混合物、(6)ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物及びテレフタル酸の重縮合物をイソホロンジイ
ソシアネートと反応させたポリエステルプレポリマーをヘキサメチレンジアミンでウレア化したものと、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物/ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物及びテレフタル酸の重縮合物との混合物、(7)ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物及びテレフタル酸の重縮合物をイソホロンジイソシアネートと反応させたポリエステルプレポリマーをエチレンジアミンでウレア化したものと、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物及びテレフタル酸の重縮合物との混合物、(8)ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物及びイソフタル酸の重縮合物をジフェニルメタンジイソシアネートと反応させたポリエステルプレポリマーをヘキサメチレンジアミンでウレア化したものと、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物及びイソフタル酸の重縮合物との混合物、(9)ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物/ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物及びテレフタル酸/ドデセニルコハク酸無水物の重縮合物をジフェニルメタンジイソシアネートと反応させたポリエステルプレポリマーをヘキサメチレンジアミンでウレア化したものと、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物/ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物及びテレフタル酸の重縮合物との混合物、(10)ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物及びイソフタル酸の重縮合物をトルエンジイソシアネートと反応させたポリエステルプレポリマーをヘキサメチレンジアミンでウレア化したものと、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物及びイソフタル酸の重縮合物との混合物、等が好適に挙げられる。
ソシアネートと反応させたポリエステルプレポリマーをヘキサメチレンジアミンでウレア化したものと、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物/ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物及びテレフタル酸の重縮合物との混合物、(7)ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物及びテレフタル酸の重縮合物をイソホロンジイソシアネートと反応させたポリエステルプレポリマーをエチレンジアミンでウレア化したものと、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物及びテレフタル酸の重縮合物との混合物、(8)ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物及びイソフタル酸の重縮合物をジフェニルメタンジイソシアネートと反応させたポリエステルプレポリマーをヘキサメチレンジアミンでウレア化したものと、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物及びイソフタル酸の重縮合物との混合物、(9)ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物/ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物及びテレフタル酸/ドデセニルコハク酸無水物の重縮合物をジフェニルメタンジイソシアネートと反応させたポリエステルプレポリマーをヘキサメチレンジアミンでウレア化したものと、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物/ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物及びテレフタル酸の重縮合物との混合物、(10)ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物及びイソフタル酸の重縮合物をトルエンジイソシアネートと反応させたポリエステルプレポリマーをヘキサメチレンジアミンでウレア化したものと、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物及びイソフタル酸の重縮合物との混合物、等が好適に挙げられる。
−−活性水素基含有化合物−−
前記活性水素基含有化合物は、前記水系媒体中で、前記活性水素基含有化合物と反応可能な重合体が伸長反応、架橋反応等する際の伸長剤、架橋剤等として作用する。
前記活性水素基含有化合物としては、活性水素基を有していれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記活性水素基含有化合物と反応可能な重合体が前記イソシアネート基含有ポリエステルプレポリマー(A)である場合には、該イソシアネート基含有ポリエステルプレポリマー(A)と伸長反応、架橋反応等の反応により高分子量化可能な点で、前記アミン類(B)が好適である。
前記活性水素基としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、水酸基(アルコール性水酸基又はフェノール性水酸基)、アミノ基、カルボキシル基、メルカプト基、等が挙げられる。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。これらの中でも、アルコール性水酸基、が特に好ましい。
前記活性水素基含有化合物は、前記水系媒体中で、前記活性水素基含有化合物と反応可能な重合体が伸長反応、架橋反応等する際の伸長剤、架橋剤等として作用する。
前記活性水素基含有化合物としては、活性水素基を有していれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記活性水素基含有化合物と反応可能な重合体が前記イソシアネート基含有ポリエステルプレポリマー(A)である場合には、該イソシアネート基含有ポリエステルプレポリマー(A)と伸長反応、架橋反応等の反応により高分子量化可能な点で、前記アミン類(B)が好適である。
前記活性水素基としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、水酸基(アルコール性水酸基又はフェノール性水酸基)、アミノ基、カルボキシル基、メルカプト基、等が挙げられる。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。これらの中でも、アルコール性水酸基、が特に好ましい。
前記アミン類(B)としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、ジアミン(B1)、3価以上のポリアミン(B2)、アミノアルコール(B3)、アミノメルカプタン(B4)、アミノ酸(B5)、前記B1〜B5のアミノ基をブロックしたもの(B6)等、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。これらの中でも、ジアミン(B1)、ジアミン(B1)と少量の3価以上のポリアミン(B2)との混合物、が特に好ましい。
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。これらの中でも、ジアミン(B1)、ジアミン(B1)と少量の3価以上のポリアミン(B2)との混合物、が特に好ましい。
前記ジアミン(B1)としては、例えば、芳香族ジアミン、脂環式ジアミン、脂肪族ジアミン、等が挙げられる。該芳香族ジアミンとしては、例えば、フェニレンジアミン、ジエチルトルエンジアミン、4,4’ジアミノジフェニルメタン等が挙げられる。該脂環式ジアミンとしては、例えば、4,4’−ジアミノ−3,3’ジメチルジシクロヘキシルメタン、ジアミンシクロヘキサン、イソホロンジアミン等が挙げられる。該脂肪族ジアミンとしては、例えば、エチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン等が挙げられる。
前記3価以上のポリアミン(B2)としては、例えば、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、等が挙げられる。
前記アミノアルコール(B3)としては、例えば、エタノールアミン、ヒドロキシエチルアニリン、等が挙げられる。
前記アミノメルカプタン(B4)としては、例えば、アミノエチルメルカプタン、アミノプロピルメルカプタン、等が挙げられる。
前記アミノ酸(B5)としては、例えば、アミノプロピオン酸、アミノカプロン酸、等が挙げられる。
前記B1〜B5のアミノ基をブロックしたもの(B6)としては、例えば、前記(B1)から(B5)のいずれかのアミン類とケトン類(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等)から得られるケチミン化合物、オキサゾリゾン化合物、等が挙げられる。
前記3価以上のポリアミン(B2)としては、例えば、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、等が挙げられる。
前記アミノアルコール(B3)としては、例えば、エタノールアミン、ヒドロキシエチルアニリン、等が挙げられる。
前記アミノメルカプタン(B4)としては、例えば、アミノエチルメルカプタン、アミノプロピルメルカプタン、等が挙げられる。
前記アミノ酸(B5)としては、例えば、アミノプロピオン酸、アミノカプロン酸、等が挙げられる。
前記B1〜B5のアミノ基をブロックしたもの(B6)としては、例えば、前記(B1)から(B5)のいずれかのアミン類とケトン類(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等)から得られるケチミン化合物、オキサゾリゾン化合物、等が挙げられる。
なお、前記活性水素基含有化合物と前記活性水素基含有化合物と反応可能な重合体との伸長反応、架橋反応等を停止させるには、反応停止剤を用いることができる。該反応停止剤を用いると、前記接着性基材の分子量等を所望の範囲に制御することができる点で好ましい。該反応停止剤としては、モノアミン(ジエチルアミン、ジブチルアミン、ブチルアミン、ラウリルアミン等)、又はこれらをブロックしたもの(ケチミン化合物)、などが挙げられる。
前記アミン類(B)と、前記イソシアネート基含有ポリエステルプレポリマー(A)との混合比率としては、前記イソシアネート基含有プレポリマー(A)中のイソシアネート基[NCO]と、前記アミン類(B)中のアミノ基[NHx]の混合当量比([NCO]/[NHx])が、1/3〜3/1であるのが好ましく、1/2〜2/1であるのがより好ましく、1/1.5〜1.5/1であるのが特に好ましい。
前記混合当量比([NCO]/[NHx])が、1/3未満であると、低温定着性が低下することがあり、3/1を超えると、前記ウレア変性ポリエステル樹脂の分子量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化することがある。
前記混合当量比([NCO]/[NHx])が、1/3未満であると、低温定着性が低下することがあり、3/1を超えると、前記ウレア変性ポリエステル樹脂の分子量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化することがある。
−−活性水素基含有化合物と反応可能な重合体−−
前記活性水素基含有化合物と反応可能な重合体(以下「プレポリマー」と称することがある)としては、前記活性水素基含有化合物と反応可能な部位を少なくとも有しているものであれば特に制限はなく、公知の樹脂等の中から適宜選択することができ、例えば、ポリオール樹脂、ポリアクリル樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、これらの誘導体樹脂、等が挙げられる。
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。これらの中でも、溶融時の高流動性、透明性の点で、ポリエステル樹脂が特に好ましい。
前記活性水素基含有化合物と反応可能な重合体(以下「プレポリマー」と称することがある)としては、前記活性水素基含有化合物と反応可能な部位を少なくとも有しているものであれば特に制限はなく、公知の樹脂等の中から適宜選択することができ、例えば、ポリオール樹脂、ポリアクリル樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、これらの誘導体樹脂、等が挙げられる。
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。これらの中でも、溶融時の高流動性、透明性の点で、ポリエステル樹脂が特に好ましい。
前記プレポリマーにおける前記活性水素基含有化合物と反応可能な部位としては、特に制限はなく、公知の置換基等の中から適宜選択することができるが、例えば、イソシアネート基、エポキシ基、カルボン酸、酸クロリド基、等が挙げられる。
これらは、1種単独で含まれていてもよいし、2種以上が含まれていてもよい。これらの中でも、イソシアネート基が特に好ましい。
これらは、1種単独で含まれていてもよいし、2種以上が含まれていてもよい。これらの中でも、イソシアネート基が特に好ましい。
前記プレポリマーの中でも、高分子成分の分子量を調節し易く、乾式トナーにおけるオイルレス低温定着特性、特に定着用加熱媒体への離型オイル塗布機構のない場合でも良好な離型性及び定着性を確保できる点で、ウレア結合生成基含有ポリエステル樹脂(RMPE)であるのが特に好ましい。
前記ウレア結合生成基としては、例えば、イソシアネート基、等が挙げられる。前記ウレア結合生成基含有ポリエステル樹脂(RMPE)における該ウレア結合生成基が該イソシアネート基である場合、該ポリエステル樹脂(RMPE)としては、前記イソシアネート基含有ポリエステルプレポリマー(A)等が特に好適に挙げられる。
前記ウレア結合生成基としては、例えば、イソシアネート基、等が挙げられる。前記ウレア結合生成基含有ポリエステル樹脂(RMPE)における該ウレア結合生成基が該イソシアネート基である場合、該ポリエステル樹脂(RMPE)としては、前記イソシアネート基含有ポリエステルプレポリマー(A)等が特に好適に挙げられる。
前記イソシアネート基含有ポリエステルプレポリマー(A)としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリオール(PO)とポリカルボン酸(PC)との重縮合物であり、かつ前記活性水素基含有ポリエステル樹脂をポリイソシアネート(PIC)と反応させてなるもの、等が挙げられる。
前記ポリオール(PO)としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ジオール(DIO)、3価以上のポリオール(TO)、ジオール(DIO)と3価以上のポリオール(PO)との混合物、等が挙げられる。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。これらの中でも、前記ジオール(DIO)単独、又は前記ジオール(DIO)と少量の前記3価以上のポリオール(PO)との混合物、等が好ましい。
前記ジオール(DIO)としては、例えば、アルキレングリコール、アルキレンエーテルグリコール、脂環式ジオール、脂環式ジオールのアルキレンオキサイド付加物、ビスフェノール類、ビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物、等が挙げられる。
前記アルキレングリコールとしては、炭素数2〜12のものが好ましく、例えば、エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール等が挙げられる。前記アルキレンエーテルグリコールとしては、例えば、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール等が挙げられる。前記脂環式ジオールとしては、例えば、1,4−シクロヘキサンジメタノール、水素添加ビスフェノールA等が挙げられる。前記脂環式ジオールのアルキレンオキサイド付加物としては、例えば、前記脂環式ジオールに対し、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド等のアルキレンオキサイドを付加物したもの等が挙げられる。前記ビスフェノール類としては、例えば、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS等が挙げられる。前記ビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物としては、例えば、前記ビスフェノール類に対し、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド等のアルキレンオキサイドを付加物したもの等が挙げられる。
これらの中でも、炭素数2〜12のアルキレングリコール、ビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物等が好ましく、ビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物、ビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物と炭素数2〜12のアルキレングリコールとの混合物が特に好ましい。
前記アルキレングリコールとしては、炭素数2〜12のものが好ましく、例えば、エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール等が挙げられる。前記アルキレンエーテルグリコールとしては、例えば、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール等が挙げられる。前記脂環式ジオールとしては、例えば、1,4−シクロヘキサンジメタノール、水素添加ビスフェノールA等が挙げられる。前記脂環式ジオールのアルキレンオキサイド付加物としては、例えば、前記脂環式ジオールに対し、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド等のアルキレンオキサイドを付加物したもの等が挙げられる。前記ビスフェノール類としては、例えば、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS等が挙げられる。前記ビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物としては、例えば、前記ビスフェノール類に対し、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド等のアルキレンオキサイドを付加物したもの等が挙げられる。
これらの中でも、炭素数2〜12のアルキレングリコール、ビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物等が好ましく、ビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物、ビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物と炭素数2〜12のアルキレングリコールとの混合物が特に好ましい。
前記3価以上のポリオール(PO)としては、3〜8価又はそれ以上のものが好ましく、例えば、3価以上の多価脂肪族アルコール、3価以上のポリフェノール類、3価以上のポリフェノール類のアルキレンオキサイド付加物、等が挙げられる。
前記3価以上の多価脂肪族アルコールとしては、例えば、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、ソルビトール等が挙げられる。前記3価以上のポリフェノール類としては、例えば、トリスフェノールPA、フェノールノボラック、クレゾールノボラック等が挙げられる。前記3価以上のポリフェノール類のアルキレンオキサイド付加物としては、例えば、前記3価以上のポリフェノール類に対し、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド等のアルキレンオキサイドを付加物したもの等が挙げられる。
前記3価以上の多価脂肪族アルコールとしては、例えば、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、ソルビトール等が挙げられる。前記3価以上のポリフェノール類としては、例えば、トリスフェノールPA、フェノールノボラック、クレゾールノボラック等が挙げられる。前記3価以上のポリフェノール類のアルキレンオキサイド付加物としては、例えば、前記3価以上のポリフェノール類に対し、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド等のアルキレンオキサイドを付加物したもの等が挙げられる。
前記ジオール(DIO)と前記3価以上のポリオール(PO)との混合物における、前記ジオール(DIO)と前記3価以上のポリオール(PO)との混合質量比(DIO:PO)としては、100:0.01〜10が好ましく、100:0.01〜1がより好ましい。
前記ポリカルボン酸(PC)としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、ジカルボン酸(DIC)、3価以上のポリカルボン酸(PC)、ジカルボン酸(DIC)と3価以上のポリカルボン酸との混合物、等が挙げられる。
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。これらの中でも、ジカルボン酸(DIC)単独、又はDICと少量の3価以上のポリカルボン酸(PC)との混合物が好ましい。
前記ジカルボン酸としては、例えば、アルキレンジカルボン酸、アルケニレンジカルボン酸、芳香族ジカルボン酸、等が挙げられる。
前記アルキレンジカルボン酸としては、例えば、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸等が挙げられる。前記アルケニレンジカルボン酸としては、炭素数4〜20のものが好ましく、例えば、マレイン酸、フマール酸等が挙げられる。前記芳香族ジカルボン酸としては、炭素数8〜20のものが好ましく、例えば、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸等が挙げられる。
これらの中でも、炭素数4〜20のアルケニレンジカルボン酸、炭素数8〜20の芳香族ジカルボン酸が好ましい。
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。これらの中でも、ジカルボン酸(DIC)単独、又はDICと少量の3価以上のポリカルボン酸(PC)との混合物が好ましい。
前記ジカルボン酸としては、例えば、アルキレンジカルボン酸、アルケニレンジカルボン酸、芳香族ジカルボン酸、等が挙げられる。
前記アルキレンジカルボン酸としては、例えば、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸等が挙げられる。前記アルケニレンジカルボン酸としては、炭素数4〜20のものが好ましく、例えば、マレイン酸、フマール酸等が挙げられる。前記芳香族ジカルボン酸としては、炭素数8〜20のものが好ましく、例えば、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸等が挙げられる。
これらの中でも、炭素数4〜20のアルケニレンジカルボン酸、炭素数8〜20の芳香族ジカルボン酸が好ましい。
前記3価以上のポリカルボン酸(PO)としては、3〜8価又はそれ以上のものが好ましく、例えば、芳香族ポリカルボン酸、等が挙げられる。
前記芳香族ポリカルボン酸としては、炭素数9〜20のものが好ましく、例えば、トリメリット酸、ピロメリット酸等が挙げられる。
前記芳香族ポリカルボン酸としては、炭素数9〜20のものが好ましく、例えば、トリメリット酸、ピロメリット酸等が挙げられる。
前記ポリカルボン酸(PC)としては、前記ジカルボン酸(DIC)、前記3価以上のポリカルボン酸(PC)、及び、前記ジカルボン酸(DIC)と前記3価以上のポリカルボン酸との混合物、から選択されるいずれかの酸無水物又は低級アルキルエステル物を用いることもできる。前記低級アルキルエステルとしては、例えば、メチルエステル、エチルエステル、イソプロピルエステル等が挙げられる。
前記ジカルボン酸(DIC)と前記3価以上のポリカルボン酸(TC)との混合物における前記ジカルボン酸(DIC)と前記3価以上のポリカルボン酸(PC)との混合質量比(DIC:PC)としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、100:0.01〜10が好ましく、100:0.01〜1がより好ましい。
前記ポリオール(PO)とポリカルボン酸(PC)とを重縮合反応させる際の混合比率としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、前記ポリオール(PO)における水酸基[OH]と、前記ポリカルボン酸(PC)におけるカルボキシル基[COOH]との当量比([OH]/[COOH])が、通常、2/1〜1/1であるのが好ましく、1.5/1〜1/1であるのがより好ましく、1.3/1〜1.02/1であるのが特に好ましい。
前記ポリオール(PO)の前記イソシアネート基含有ポリエステルプレポリマー(A)における含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、0.5〜40質量%が好ましく、1〜30質量%がより好ましく、2〜20質量%が特に好ましい。
前記含有量が、0.5質量%未満であると、耐ホットオフセット性が悪化し、トナーの耐熱保存性と低温定着性とを両立させることが困難になることがあり、40質量%を超えると、低温定着性が悪化することがある。
前記含有量が、0.5質量%未満であると、耐ホットオフセット性が悪化し、トナーの耐熱保存性と低温定着性とを両立させることが困難になることがあり、40質量%を超えると、低温定着性が悪化することがある。
前記ポリイソシアネート(PIC)としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、脂肪族ポリイソシアネート、脂環式ポリイソシアネート、
芳香族ジイソシアネート、芳香脂肪族ジイソシアネート、イソシアヌレート類、これらのフェノール誘導体、オキシム、カプローラクタム等でブロックしたもの、などが挙げられる。
前記脂肪族ポリイソシアネートとしては、例えば、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、2,6−ジイソシアナトメチルカプロエート、オクタメチレンジイソシアネート、デカメチレンジイソシアネート、ドデカメチレンジイソシアネート、テトラデカメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサンジイソシアネート、テトラメチルヘキサンジイソシアネート等が挙げられる。前記脂環式ポリイソシアネートとしては、例えば、イソホロンジイソシアネート、シクロヘキシルメタンジイソシアネート等が挙げられる。前記芳香族ジイソシアネートとしては、例えば、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、1,5−ナフチレンジイソシアネート、ジフェニレン−4,4’−ジイソシアネート、4,4’−ジイソシアナト−3,3’−ジメチルジフェニル、3−メチルジフェニルメタン−4,4’−ジイソシアネート、ジフェニルエーテル−4,4’−ジイソシアネート等が挙げられる。前記芳香脂肪族ジイソシアネートとしては、例えば、α,α,α’,α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネート等が挙げられる。前記イソシアヌレート類としては、例えば、トリス−イソシアナトアルキル−イソシアヌレート、トリイソシアナトシクロアルキル−イソシアヌレート等が挙げられる。
これらは、1種単独でも使用することができ、2種以上を併用してもよい。
芳香族ジイソシアネート、芳香脂肪族ジイソシアネート、イソシアヌレート類、これらのフェノール誘導体、オキシム、カプローラクタム等でブロックしたもの、などが挙げられる。
前記脂肪族ポリイソシアネートとしては、例えば、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、2,6−ジイソシアナトメチルカプロエート、オクタメチレンジイソシアネート、デカメチレンジイソシアネート、ドデカメチレンジイソシアネート、テトラデカメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサンジイソシアネート、テトラメチルヘキサンジイソシアネート等が挙げられる。前記脂環式ポリイソシアネートとしては、例えば、イソホロンジイソシアネート、シクロヘキシルメタンジイソシアネート等が挙げられる。前記芳香族ジイソシアネートとしては、例えば、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、1,5−ナフチレンジイソシアネート、ジフェニレン−4,4’−ジイソシアネート、4,4’−ジイソシアナト−3,3’−ジメチルジフェニル、3−メチルジフェニルメタン−4,4’−ジイソシアネート、ジフェニルエーテル−4,4’−ジイソシアネート等が挙げられる。前記芳香脂肪族ジイソシアネートとしては、例えば、α,α,α’,α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネート等が挙げられる。前記イソシアヌレート類としては、例えば、トリス−イソシアナトアルキル−イソシアヌレート、トリイソシアナトシクロアルキル−イソシアヌレート等が挙げられる。
これらは、1種単独でも使用することができ、2種以上を併用してもよい。
前記ポリイソシアネート(PIC)と、前記活性水素基含有ポリエステル樹脂(例えば水酸基含有ポリエステル樹脂)とを反応させる際の混合比率としては、該ポリイソシアネート(PIC)におけるイソシアネート基[NCO]と、該水酸基含有ポリエステル樹脂における水酸基[OH]との混合当量比([NCO]/[OH])が、通常、5/1〜1/1であるのが好ましく、4/1〜1.2/1であるのがより好ましく、3/1〜1.5/1であるのが特に好ましい。
前記イソシアネート基[NCO]が、5を超えると、低温定着性が悪化することがあり、1未満であると、耐オフセット性が悪化することがある。
前記イソシアネート基[NCO]が、5を超えると、低温定着性が悪化することがあり、1未満であると、耐オフセット性が悪化することがある。
前記ポリイソシアネート(PIC)の前記イソシアネート基含有ポリエステルプレポリマー(A)における含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、0.5〜40質量%が好ましく、1〜30質量%がより好ましく、2〜20質量%が更に好ましい。
前記含有量が、0.5質量%未満であると、耐ホットオフセット性が悪化し、耐熱保存性と低温定着性とを両立させることが困難になることがあり、40質量%を超えると、低温定着性が悪化することがある。
前記含有量が、0.5質量%未満であると、耐ホットオフセット性が悪化し、耐熱保存性と低温定着性とを両立させることが困難になることがあり、40質量%を超えると、低温定着性が悪化することがある。
前記イソシアネート基含有ポリエステルプレポリマー(A)の1分子当たりに含まれるイソシアネート基の平均数としては、1以上が好ましく、1.2〜5がより好ましく、1.5〜4がより好ましい。
前記イソシアネート基の平均数が、1未満であると、前記ウレア結合生成基で変性されているポリエステル樹脂(RMPE)の分子量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化することがある。
前記イソシアネート基の平均数が、1未満であると、前記ウレア結合生成基で変性されているポリエステル樹脂(RMPE)の分子量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化することがある。
前記活性水素基含有化合物と反応可能な重合体の重量平均分子量(Mw)としては、テトラヒドロフラン(THF)可溶分のGPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィ)による分子量分布で、1,000〜30,000が好ましく、1,500〜15,000がより好ましい。該重量平均分子量(Mw)が、1,000未満であると、耐熱保存性が悪化することがあり、30,000を超えると、低温定着性が悪化することがある。
前記ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)による分子量分布の測定は、例えば、以下のようにして行うことができる。
即ち、まず、40℃のヒートチャンバー中でカラムを安定させる。この温度でカラム溶媒としてテトラヒドロフラン(THF)を毎分1mlの流速で流し、試料濃度を0.05〜0.6質量%に調整した樹脂のテトラヒドロフラン試料溶液を50〜200μl注入して測定する。前記試料における分子量の測定に当たっては、試料の有する分子量分布を数種の単分散ポリスチレン標準試料により作成された検量線の対数値とカウント数との関係から算出する。前記検量線作成用の標準ポリスチレン試料としては、Pressure Chemical Co.又は東洋ソーダ工業株式会社製の分子量が6×102、2.1×102、4×102、1.75×104、1.1×105、3.9×105、8.6×105、2×106、及び4.48×106のものを用い、少なくとも10点程度の標準ポリスチレン試料を用いることが好ましい。なお、前記検出器としてはRI(屈折率)検出器を用いることができる。
即ち、まず、40℃のヒートチャンバー中でカラムを安定させる。この温度でカラム溶媒としてテトラヒドロフラン(THF)を毎分1mlの流速で流し、試料濃度を0.05〜0.6質量%に調整した樹脂のテトラヒドロフラン試料溶液を50〜200μl注入して測定する。前記試料における分子量の測定に当たっては、試料の有する分子量分布を数種の単分散ポリスチレン標準試料により作成された検量線の対数値とカウント数との関係から算出する。前記検量線作成用の標準ポリスチレン試料としては、Pressure Chemical Co.又は東洋ソーダ工業株式会社製の分子量が6×102、2.1×102、4×102、1.75×104、1.1×105、3.9×105、8.6×105、2×106、及び4.48×106のものを用い、少なくとも10点程度の標準ポリスチレン試料を用いることが好ましい。なお、前記検出器としてはRI(屈折率)検出器を用いることができる。
−−結着樹脂−−
前記結着樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリエステル樹脂等が挙げられるが、特に、未変性ポリエステル樹脂(変性されていないポリエステル樹脂)が好ましい。
前記未変性ポリエステル樹脂を前記トナー中に含有させると、低温定着性及び光沢性を向上させることができる。
前記未変性ポリエステル樹脂としては、前記ウレア結合生成基含有ポリエステル樹脂と同様のもの、即ちポリオール(PO)とポリカルボン酸(PC)との重縮合物、等が挙げられる。該未変性ポリエステル樹脂は、その一部が前記ウレア結合生成基含有ポリエステル系樹脂(RMPE)と相溶していること、即ち、互いに相溶可能な類似の構造であるのが、低温定着性、耐ホットオフセット性の点で好ましい。
前記結着樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリエステル樹脂等が挙げられるが、特に、未変性ポリエステル樹脂(変性されていないポリエステル樹脂)が好ましい。
前記未変性ポリエステル樹脂を前記トナー中に含有させると、低温定着性及び光沢性を向上させることができる。
前記未変性ポリエステル樹脂としては、前記ウレア結合生成基含有ポリエステル樹脂と同様のもの、即ちポリオール(PO)とポリカルボン酸(PC)との重縮合物、等が挙げられる。該未変性ポリエステル樹脂は、その一部が前記ウレア結合生成基含有ポリエステル系樹脂(RMPE)と相溶していること、即ち、互いに相溶可能な類似の構造であるのが、低温定着性、耐ホットオフセット性の点で好ましい。
前記未変性ポリエステル樹脂の重量平均分子量(Mw)としては、テトラヒドロフラン(THF)可溶分のGPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィ)による分子量分布で、1,000〜30,000が好ましく、1,500〜15,000がより好ましい。前記重量平均分子量(Mw)が、1,000未満であると、耐熱保存性が悪化することがあるので、上述したように前記重量平均分子量(Mw)が1,000未満である成分の含有量は、8〜28質量%であることが必要である。一方、前記重量平均分子量(Mw)が30,000を超えると、低温定着性が悪化することがある。
前記未変性ポリエステル樹脂のガラス転移温度としては、通常30〜70℃であり、35〜70℃がより好ましく、35〜50℃が更に好ましく、35〜45℃が特に好ましい。前記ガラス転移温度が、30℃未満であると、トナーの耐熱保存性が悪化することがあり、70℃を超えると、低温定着性が不十分となることがある。
前記未変性ポリエステル樹脂の水酸基価としては、5mgKOH/gが以上が好ましく、10〜120mgKOH/gがより好ましく、20〜80mgKOH/gが更に好ましい。前記水酸基価が、5mgKOH/g未満であると、耐熱保存性と低温定着性とが両立し難くなることがある。
前記未変性ポリエステル樹脂の水酸基価としては、5mgKOH/gが以上が好ましく、10〜120mgKOH/gがより好ましく、20〜80mgKOH/gが更に好ましい。前記水酸基価が、5mgKOH/g未満であると、耐熱保存性と低温定着性とが両立し難くなることがある。
前記未変性ポリエステル樹脂の酸価としては、1.0〜50.0mgKOH/gが好ましく、1.0〜45.0mgKOH/gがより好ましく、15.0〜45.0mgKOH/gが更に好ましい。一般に前記トナーに酸価をもたせることによって負帯電性となり易くなる。
前記未変性ポリエステル樹脂を前記トナーに含有させる場合、前記ウレア結合生成基含有ポリエステル系樹脂(RMPE)と該未変性ポリエステル樹脂(PE)との混合質量比(RMPE/PE)としては、5/95〜25/75が好ましく、10/90〜25/7
5がより好ましい。
前記未変性ポリエステル樹脂を前記トナーに含有させる場合、前記ウレア結合生成基含有ポリエステル系樹脂(RMPE)と該未変性ポリエステル樹脂(PE)との混合質量比(RMPE/PE)としては、5/95〜25/75が好ましく、10/90〜25/7
5がより好ましい。
前記未変性ポリエステル樹脂(PE)の混合質量比が、95を超えると、耐ホットオフセット性が悪化し、耐熱保存性と低温定着性とが両立し難くなることがあり、25未満であると、光沢性が悪化することがある。
前記結着樹脂における前記未変性ポリエステル樹脂の含有量としては、例えば、50〜100質量%が好ましく、70〜95質量%がより好ましく、80〜90質量%が更に好ましい。該含有量が50質量%未満であると、低温定着性や画像の光沢性が悪化することがある。
前記結着樹脂における前記未変性ポリエステル樹脂の含有量としては、例えば、50〜100質量%が好ましく、70〜95質量%がより好ましく、80〜90質量%が更に好ましい。該含有量が50質量%未満であると、低温定着性や画像の光沢性が悪化することがある。
−その他の成分−
前記その他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、着色剤、離型剤、帯電制御剤、無機微粒子、流動性向上剤、クリーニング性向上剤、磁性材料、金属石鹸、等が挙げられる。
前記その他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、着色剤、離型剤、帯電制御剤、無機微粒子、流動性向上剤、クリーニング性向上剤、磁性材料、金属石鹸、等が挙げられる。
前記着色剤としては、特に制限はなく、公知の染料及び顔料の中から目的に応じて適宜選択することができ、例えば、カーボンブラック、ニグロシン染料、鉄黒、ナフトールイエローS、ハンザイエロー(10G、5G、G)、カドミュウムイエロー、黄色酸化鉄、黄土、黄鉛、チタン黄、ポリアゾイエロー、オイルイエロー、ハンザイエロー(GR、A、RN、R)、ピグメントイエローL、ベンジジンイエロー(G、GR)、パーマネントイエロー(NCG)、バルカンファストイエロー(5G、R)、タートラジンレーキ、キノリンイエローレーキ、アンスラザンイエローBGL、イソインドリノンイエロー、ベンガラ、鉛丹、鉛朱、カドミュウムレッド、カドミュウムマーキュリレッド、アンチモン朱、パーマネントレッド4R、パラレッド、ファイセーレッド、パラクロルオルトニトロアニリンレッド、リソールファストスカーレットG、ブリリアントファストスカーレット、ブリリアントカーンミンBS、パーマネントレッド(F2R、F4R、FRL、FRLL、F4RH)、ファストスカーレットVD、ベルカンファストルビンB、ブリリアントスカーレットG、リソールルビンGX、パーマネントレッドF5R、ブリリアントカーミン6B、ポグメントスカーレット3B、ボルドー5B、トルイジンマルーン、パーマネントボルドーF2K、ヘリオボルドーBL、ボルドー10B、ボンマルーンライト、ボンマルーンメジアム、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、ローダミンレーキY、アリザリンレーキ、チオインジゴレッドB、チオインジゴマルーン、オイルレッド、キナクリドンレッド、ピラゾロンレッド、ポリアゾレッド、クロームバーミリオン、ベンジジンオレンジ、ペリノンオレンジ、オイルオレンジ、コバルトブルー、セルリアンブルー、アルカリブルーレーキ、ピーコックブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー、インダンスレンブルー(RS、BC)、インジゴ、群青、紺青、アントラキノンブルー、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ、コバルト紫、マンガン紫、ジオキサンバイオレット、アントラキノンバイオレット、クロムグリーン、ジンクグリーン、酸化クロム、ピリジアン、エメラルドグリーン、ピグメントグリーンB、ナフトールグリーンB、グリーンゴールド、アシッドグリーンレーキ、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、アントラキノングリーン、酸化チタン、亜鉛華、リトボン、等が挙げられる。
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。
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。
前記着色剤の前記トナーにおける含有量は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、1〜15質量%が好ましく、3〜10質量%がより好ましい。
前記含有量が、1質量%未満であると、トナーの着色力の低下が見られ、15質量%を超えると、トナー中での顔料の分散不良が起こり、着色力の低下、及びトナーの電気特性の低下を招くことがある。
前記含有量が、1質量%未満であると、トナーの着色力の低下が見られ、15質量%を超えると、トナー中での顔料の分散不良が起こり、着色力の低下、及びトナーの電気特性の低下を招くことがある。
前記着色剤は、樹脂と複合化されたマスターバッチとして使用してもよい。該樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、スチレン又はその置換体の重合体、スチレン系共重合体、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、エポキシ樹脂、エポキシポリオール樹脂、ポリウレタン、ポリアミド、ポリビニルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、脂肪族炭化水素樹脂、脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィン、等が挙げられる。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。
前記スチレン又はその置換体の重合体としては、例えば、ポリエステル樹脂、ポリスチレン、ポリp−クロロスチレン、ポリビニルトルエン、等が挙げられる。前記スチレン系共重合体としては、例えば、スチレン−p−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン−α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−アクリロニトリル−インデン共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体、等が挙げられる。
前記マスターバッチは、前記マスターバッチ用樹脂と、前記着色剤とを高せん断力をかけて混合又は混練させて製造することができる。この際、着色剤と樹脂の相互作用を高めるために、有機溶剤を添加することが好ましい。また、いわゆるフラッシング法も着色剤のウエットケーキをそのまま用いることができ、乾燥する必要がない点で好適である。このフラッシング法は、着色剤の水を含んだ水性ペーストを樹脂と有機溶剤とともに混合又は混練し、着色剤を樹脂側に移行させて水分及び有機溶剤成分を除去する方法である。前記混合又は混練には、例えば、三本ロールミル等の高せん断分散装置が好適に用いられる。
前記離型剤としては、特に制限はなく、目的に応じて公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、ワックス類、等が好適に挙げられる。
前記ワックス類としては、例えば、カルボニル基含有ワックス、ポリオレフィンワックス、長鎖炭化水素、等が挙げられる。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。これらの中でも、カルボニル基含有ワックスが好ましい。
前記カルボニル基含有ワックスとしては、例えば、ポリアルカン酸エステル、ポリアルカノールエステル、ポリアルカン酸アミド、ポリアルキルアミド、ジアルキルケトン、等が挙げられる。前記ポリアルカン酸エステルとしては、例えば、カルナバワックス、モンタンワックス、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等が挙げられる。前記ポリアルカノールエステルとしては、例えば、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等が挙げられる。前記ポリアルカン酸アミドとしては、例えば、ジベヘニルアミド等が挙げられる。前記ポリアルキルアミドとしては、例えば、トリメリット酸トリステアリルアミド等が挙げられる。前記ジアルキルケトンとしては、例えば、ジステアリルケトン等が挙げられる。これらカルボニル基含有ワックスの中でも、ポリアルカン酸エステルが特に好ましい。
前記ポリオレフィンワッックスとしては、例えば、ポリエチレンワックス、ポリプロピ
レンワックス等が挙げられる。
前記長鎖炭化水素としては、例えば、パラフィンワッックス、サゾールワックス等が挙げられる。
前記ワックス類としては、例えば、カルボニル基含有ワックス、ポリオレフィンワックス、長鎖炭化水素、等が挙げられる。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。これらの中でも、カルボニル基含有ワックスが好ましい。
前記カルボニル基含有ワックスとしては、例えば、ポリアルカン酸エステル、ポリアルカノールエステル、ポリアルカン酸アミド、ポリアルキルアミド、ジアルキルケトン、等が挙げられる。前記ポリアルカン酸エステルとしては、例えば、カルナバワックス、モンタンワックス、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等が挙げられる。前記ポリアルカノールエステルとしては、例えば、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等が挙げられる。前記ポリアルカン酸アミドとしては、例えば、ジベヘニルアミド等が挙げられる。前記ポリアルキルアミドとしては、例えば、トリメリット酸トリステアリルアミド等が挙げられる。前記ジアルキルケトンとしては、例えば、ジステアリルケトン等が挙げられる。これらカルボニル基含有ワックスの中でも、ポリアルカン酸エステルが特に好ましい。
前記ポリオレフィンワッックスとしては、例えば、ポリエチレンワックス、ポリプロピ
レンワックス等が挙げられる。
前記長鎖炭化水素としては、例えば、パラフィンワッックス、サゾールワックス等が挙げられる。
前記離型剤の融点としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、40〜160℃が好ましく、50〜120℃がより好ましく、60〜90℃が特に好ましい。
前記融点が、40℃未満であると、ワックスが耐熱保存性に悪影響を与えることがあり、160℃を超えると、低温での定着時にコールドオフセットを起こし易いことがある。
前記離型剤の溶融粘度としては、該ワックスの融点より20℃高い温度での測定値として、5〜1000cpsが好ましく、10〜100cpsがより好ましい。
前記溶融粘度が、5cps未満であると、離型性が低下することがあり、1000cpsを超えると、耐ホットオフセット性、低温定着性への向上効果が得られなくなることがある。
前記融点が、40℃未満であると、ワックスが耐熱保存性に悪影響を与えることがあり、160℃を超えると、低温での定着時にコールドオフセットを起こし易いことがある。
前記離型剤の溶融粘度としては、該ワックスの融点より20℃高い温度での測定値として、5〜1000cpsが好ましく、10〜100cpsがより好ましい。
前記溶融粘度が、5cps未満であると、離型性が低下することがあり、1000cpsを超えると、耐ホットオフセット性、低温定着性への向上効果が得られなくなることがある。
前記離型剤の前記トナーにおける含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、0〜40質量%が好ましく、3〜30質量%がより好ましい。
前記含有量が、40質量%を超えると、トナーの流動性が悪化することがある。
前記含有量が、40質量%を超えると、トナーの流動性が悪化することがある。
前記帯電制御剤としては、特に制限はなく、公知のもの中から目的に応じて適宜選択することができるが、有色材料を用いると色調が変化することがあるため、無色乃至白色に近い材料が好ましく、例えば、トリフェニルメタン系染料、モリブデン酸キレート顔料、ローダミン系染料、アルコキシ系アミン、4級アンモニウム塩(フッ素変性4級アンモニウム塩を含む)、アルキルアミド、燐の単体又はその化合物、タングステンの単体又はその化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸の金属塩、サリチル酸誘導体の金属塩、等が挙げられる。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。
前記帯電制御剤は、市販品を使用してもよく、該市販品としては、例えば、第四級アンモニウム塩のボントロンP−51、オキシナフトエ酸系金属錯体のE−82、サリチル酸系金属錯体のE−84、フェノール系縮合物のE−89(以上、オリエント化学工業社製)、第四級アンモニウム塩モリブデン錯体のTP−302、TP−415(以上、保土谷化学工業社製)、第四級アンモニウム塩のコピーチャージPSY VP2038、トリフェニルメタン誘導体のコピーブルーPR、第四級アンモニウム塩のコピーチャージ NEG VP2036、コピーチャージ NX VP434(以上、ヘキスト社製)、LRA−901、ホウ素錯体であるLR−147(日本カーリット社製)、キナクリドン、アゾ系顔料、その他スルホン酸基、カルボキシル基、四級アンモニウム塩等の官能基を有する高分子系の化合物、等が挙げられる。
前記帯電制御剤は、前記マスターバッチと共に溶融混練させた後、溶解乃至分散させてもよく、あるいは前記トナーの各成分と共に前記有機溶剤に直接、溶解乃至分散させる際に添加してもよく、あるいはトナー粒子製造後にトナー表面に固定させてもよい。
前記帯電制御剤は、市販品を使用してもよく、該市販品としては、例えば、第四級アンモニウム塩のボントロンP−51、オキシナフトエ酸系金属錯体のE−82、サリチル酸系金属錯体のE−84、フェノール系縮合物のE−89(以上、オリエント化学工業社製)、第四級アンモニウム塩モリブデン錯体のTP−302、TP−415(以上、保土谷化学工業社製)、第四級アンモニウム塩のコピーチャージPSY VP2038、トリフェニルメタン誘導体のコピーブルーPR、第四級アンモニウム塩のコピーチャージ NEG VP2036、コピーチャージ NX VP434(以上、ヘキスト社製)、LRA−901、ホウ素錯体であるLR−147(日本カーリット社製)、キナクリドン、アゾ系顔料、その他スルホン酸基、カルボキシル基、四級アンモニウム塩等の官能基を有する高分子系の化合物、等が挙げられる。
前記帯電制御剤は、前記マスターバッチと共に溶融混練させた後、溶解乃至分散させてもよく、あるいは前記トナーの各成分と共に前記有機溶剤に直接、溶解乃至分散させる際に添加してもよく、あるいはトナー粒子製造後にトナー表面に固定させてもよい。
前記帯電制御剤の前記トナーにおける含有量としては、前記結着樹脂の種類、添加剤の有無、分散方法等により異なり、一概に規定することができないが、例えば、前記結着樹脂100質量部に対し、0.1〜10質量部が好ましく、0.2〜5質量部がより好ましい。該含有量が、0.1質量部未満であると、帯電制御性が得られないことがあり、10質量部を超えると、トナーの帯電性が大きくなりすぎ、主帯電制御剤の効果を減退させて、現像ローラとの静電的吸引力が増大し、現像剤の流動性低下や画像濃度の低下を招くことがある。
−樹脂微粒子−
前記樹脂微粒子としては、水系媒体中で水性分散液を形成しうる樹脂であれば特に制限
はなく、公知の樹脂の中から目的に応じて適宜選択することができ、熱可塑性樹脂であってもよいし、熱硬化性樹脂でもよく、例えば、ビニル系樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ケイ素樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、アニリン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリカーボネート樹脂、などが挙げられるが、これらの中でも、ビニル系樹脂が特に好ましい。
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。これらの中でも、微細な球状の樹脂樹脂粒子の水性分散液が得られ易い点で、ビニル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂及びポリエステル樹脂から選択される少なくとも1種で形成されているのが好ましい。
前記樹脂微粒子としては、水系媒体中で水性分散液を形成しうる樹脂であれば特に制限
はなく、公知の樹脂の中から目的に応じて適宜選択することができ、熱可塑性樹脂であってもよいし、熱硬化性樹脂でもよく、例えば、ビニル系樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ケイ素樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、アニリン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリカーボネート樹脂、などが挙げられるが、これらの中でも、ビニル系樹脂が特に好ましい。
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。これらの中でも、微細な球状の樹脂樹脂粒子の水性分散液が得られ易い点で、ビニル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂及びポリエステル樹脂から選択される少なくとも1種で形成されているのが好ましい。
なお、前記ビニル樹脂は、ビニルモノマーを単独重合又は共重合したポリマーであり、例えば、スチレン−(メタ)アクリル酸エステル樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体、(メタ)アクリル酸−アクリル酸エステル重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、スチレン−(メタ)アクリル酸共重合体、などが挙げられる。
また、前記樹脂微粒子としては、少なくとも2つの不飽和基を有する単量体を含んでなる共重合体を用いることもできる。
前記少なくとも2つの不飽和基を持つ単量体としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩(「エレミノールRS−30」;三洋化成工業株式会社製)、ジビニルベンゼン、1,6−ヘキサンジオールアクリレートなどが挙げられる。
また、前記樹脂微粒子としては、少なくとも2つの不飽和基を有する単量体を含んでなる共重合体を用いることもできる。
前記少なくとも2つの不飽和基を持つ単量体としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩(「エレミノールRS−30」;三洋化成工業株式会社製)、ジビニルベンゼン、1,6−ヘキサンジオールアクリレートなどが挙げられる。
前記樹脂微粒子は、目的に応じて適宜選択した公知の方法に従って重合させることにより得ることができるが、該樹脂微粒子の水性分散液として得るのが好ましい。該樹脂微粒子の水性分散液の調製方法としては、例えば、(1)前記ビニル樹脂の場合、ビニルモノマーを出発原料として、懸濁重合法、乳化重合法、シード重合法及び分散重合法から選択されるいずれかの重合反応により、直接、樹脂微粒子の水性分散液を製造する方法、(2)前記ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂等の重付加乃至縮合系樹脂の場合、前駆体(モノマー、オリゴマー等)又はその溶剤溶液を適当な分散剤の存在下、水性媒体中に分散させた後、加熱、又は硬化剤を添加して硬化させて、樹脂微粒子の水性分散体を製造する方法、(3)前記ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂等の重付加乃至縮合系樹脂の場合、前駆体(モノマー、オリゴマー等)又はその溶剤溶液(液体であることが好ましい。加熱により液状化してもよい)中に適当な乳化剤を溶解させた後、水を加えて転相乳化する方法、(4)予め重合反応(付加重合、開環重合、重付加、付加縮合、縮合重合等いずれの重合反応様式であってもよい)により調製した樹脂を機械回転式又はジェット式等の微粉砕機を用いて粉砕し、次いで、分級することによって樹脂微粒子を得た後、適当な分散剤存在下、水中に分散させる方法、(5)予め重合反応(付加重合、開環重合、重付加、付加縮合、縮合重合等いずれの重合反応様式であってもよい)により調製した樹脂を溶剤に溶解した樹脂溶液を霧状に噴霧することにより樹脂微粒子を得た後、該樹脂微粒子を適当な分散剤存在下、水中に分散させる方法、(6)予め重合反応(付加重合、開環重合、重付加、付加縮合、縮合重合等いずれの重合反応様式であってもよい)により調製した樹脂を溶剤に溶解した樹脂溶液に貧溶剤を添加するか、又は予め溶剤に加熱溶解した樹脂溶液を冷却することにより樹脂微粒子を析出させ、次に溶剤を除去して樹脂粒子を得た後、該樹脂粒子を適当な分散剤存在下、水中に分散させる方法、(7)予め重合反応(付加重合、開環重合、重付加、付加縮合、縮合重合等いずれの重合反応様式であってもよい)により調製した樹脂を溶剤に溶解した樹脂溶液を、適当な分散剤存在下、水性媒体中に分散させた後、加熱又は減圧等によって溶剤を除去する方法、(8)予め重合反応(付加重合、開環重合、重付加、付加縮合、縮合重合等いずれの重合反応様式であってもよい)により調製した樹脂を溶剤に溶解した樹脂溶液中に適当な乳化剤を溶解させた後、水を加えて転相乳化する方法、などが好適に挙げられる。
前記トナーとしては、例えば、公知の懸濁重合法、乳化凝集法、乳化分散法、などにより製造されるトナーが挙げられるが、活性水素基含有化合物と、該活性水素基含有化合物と反応可能な重合体とを含む前記トナー材料を有機溶剤に溶解させてトナー溶液を調製した後、該トナー溶液を水系媒体中に分散させて分散液を調製し、該水系媒体中で、前記活性水素基含有化合物と、前記活性水素基含有化合物と反応可能な重合体とを反応させて接着性基材を粒子状に生成させ、前記有機溶剤を除去して得られるトナーが好適に挙げられる。
−トナー溶液−
前記トナー溶液の調製は、前記トナー材料を前記有機溶剤に溶解させることにより行う。
−−有機溶剤−−
前記有機溶剤としては、前記トナー材料を溶解乃至分散可能な溶媒であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、除去の容易性の点で沸点が150℃未満の揮発性のものが好ましく、例えば、トルエン、キシレン、ベンゼン、四塩化炭素、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、1,1,2−トリクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロホルム、モノクロロベンゼン、ジクロロエチリデン、酢酸メチル、酢酸エチル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、等が挙げられる。これらの中でも、トルエン、キシレン、ベンゼン、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、クロロホルム、四塩化炭素、等が好ましく、酢酸エチルが特に好ましい。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。
前記有機溶剤の使用量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記トナー材料100質量部に対し、40〜300質量部が好ましく、60〜140質量部がより好ましく、80〜120質量部が更に好ましい。
前記トナー溶液の調製は、前記トナー材料を前記有機溶剤に溶解させることにより行う。
−−有機溶剤−−
前記有機溶剤としては、前記トナー材料を溶解乃至分散可能な溶媒であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、除去の容易性の点で沸点が150℃未満の揮発性のものが好ましく、例えば、トルエン、キシレン、ベンゼン、四塩化炭素、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、1,1,2−トリクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロホルム、モノクロロベンゼン、ジクロロエチリデン、酢酸メチル、酢酸エチル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、等が挙げられる。これらの中でも、トルエン、キシレン、ベンゼン、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、クロロホルム、四塩化炭素、等が好ましく、酢酸エチルが特に好ましい。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。
前記有機溶剤の使用量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記トナー材料100質量部に対し、40〜300質量部が好ましく、60〜140質量部がより好ましく、80〜120質量部が更に好ましい。
−分散液−
前記分散液の調製は、前記トナー溶液を水系媒体中に分散させることにより行う。
前記トナー溶液を前記水系媒体中に分散させると、該水系媒体中に、前記トナー溶液からなる分散体(油滴)が形成される。
前記分散液の調製は、前記トナー溶液を水系媒体中に分散させることにより行う。
前記トナー溶液を前記水系媒体中に分散させると、該水系媒体中に、前記トナー溶液からなる分散体(油滴)が形成される。
−−水系媒体−−
前記水系媒体としては、特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、水、該水と混和可能な溶剤、これらの混合物、などが挙げられるが、これらの中でも、水が特に好ましい。
前記水と混和可能な溶剤としては、前記水と混和可能であれば特に制限はなく、例えば、アルコール、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、セルソルブ類、低級ケトン類、などが挙げられる。
前記アルコールとしては、例えば、メタノール、イソプロパノール、エチレングリコール等が挙げられる。前記低級ケトン類としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン等が挙げられる。
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。
前記水系媒体としては、特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、水、該水と混和可能な溶剤、これらの混合物、などが挙げられるが、これらの中でも、水が特に好ましい。
前記水と混和可能な溶剤としては、前記水と混和可能であれば特に制限はなく、例えば、アルコール、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、セルソルブ類、低級ケトン類、などが挙げられる。
前記アルコールとしては、例えば、メタノール、イソプロパノール、エチレングリコール等が挙げられる。前記低級ケトン類としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン等が挙げられる。
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。
前記トナー溶液は、前記水系媒体中で攪拌しながら分散させるのが好ましい。
前記分散の方法としては特に制限はなく、公知の分散機等を用いて適宜選択することができ、該分散機としては、例えば、低速せん断式分散機、高速剪断式分散機、摩擦式分散機、高圧ジェット式分散機、超音波分散機、などが挙げられる。これらの中でも、前記分散体(油滴)の粒径を2〜20μmに制御することができる点で、高速剪断式分散機が好ましい。
前記高速剪断式分散機を用いた場合、回転数、分散時間、分散温度などの条件について
は特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、前記回転数としては、1,000〜30,000rpmが好ましく、5,000〜20,000rpmがより好ましく、前記分散時間としては、バッチ方式の場合は、0.1〜5分が好ましく、前記分散温度としては、加圧下において0〜150℃が好ましく、40〜98℃がより好ましい。なお、前記分散温度は高温である方が一般に分散が容易である
前記分散の方法としては特に制限はなく、公知の分散機等を用いて適宜選択することができ、該分散機としては、例えば、低速せん断式分散機、高速剪断式分散機、摩擦式分散機、高圧ジェット式分散機、超音波分散機、などが挙げられる。これらの中でも、前記分散体(油滴)の粒径を2〜20μmに制御することができる点で、高速剪断式分散機が好ましい。
前記高速剪断式分散機を用いた場合、回転数、分散時間、分散温度などの条件について
は特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、前記回転数としては、1,000〜30,000rpmが好ましく、5,000〜20,000rpmがより好ましく、前記分散時間としては、バッチ方式の場合は、0.1〜5分が好ましく、前記分散温度としては、加圧下において0〜150℃が好ましく、40〜98℃がより好ましい。なお、前記分散温度は高温である方が一般に分散が容易である
前記トナーの製造方法の一例として、前記接着性基材を粒子状に生成させてトナーを得る方法を以下に示す。
前記接着性基材を粒子状に生成させてトナーを造粒する方法においては、例えば、水系媒体相の調製、前記トナー溶液の調製、前記分散液の調製、前記水系媒体の添加、その他(前記活性水素基含有化合物と反応可能な重合体(プレポリマー)の合成、前記活性水素基含有化合物の合成等)を行う。
前記接着性基材を粒子状に生成させてトナーを造粒する方法においては、例えば、水系媒体相の調製、前記トナー溶液の調製、前記分散液の調製、前記水系媒体の添加、その他(前記活性水素基含有化合物と反応可能な重合体(プレポリマー)の合成、前記活性水素基含有化合物の合成等)を行う。
前記水系媒体相の調製は、例えば、前記樹脂微粒子を前記水系媒体に分散させることにより行うことができる。該樹脂微粒子の該水系媒体中の添加量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、0.5〜10質量%が好ましい。
前記トナー溶液の調製は、前記有機溶剤中に、前記活性水素基含有化合物、前記活性水素基含有化合物と反応可能な重合体、前記着色剤、前記離型剤、前記帯電制御剤、前記未変性ポリエステル樹脂等のトナー材料を、溶解乃至分散させることにより行うことができる。
なお、前記トナー材料の中で、前記活性水素基含有化合物と反応可能な重合体(プレポリマー)以外の成分は、前記水系媒体相調製において、前記樹脂微粒子を前記水系媒体に分散させる際に該水系媒体中に添加混合してもよいし、あるいは、前記トナー溶液を前記水系媒体相に添加する際に、該トナー溶液と共に前記水系媒体相に添加してもよい。
前記トナー溶液の調製は、前記有機溶剤中に、前記活性水素基含有化合物、前記活性水素基含有化合物と反応可能な重合体、前記着色剤、前記離型剤、前記帯電制御剤、前記未変性ポリエステル樹脂等のトナー材料を、溶解乃至分散させることにより行うことができる。
なお、前記トナー材料の中で、前記活性水素基含有化合物と反応可能な重合体(プレポリマー)以外の成分は、前記水系媒体相調製において、前記樹脂微粒子を前記水系媒体に分散させる際に該水系媒体中に添加混合してもよいし、あるいは、前記トナー溶液を前記水系媒体相に添加する際に、該トナー溶液と共に前記水系媒体相に添加してもよい。
前記分散液の調製は、先に調製した前記トナー溶液を、先に調製した前記水系媒体相中に乳化・分散させることにより行うことができる。そして、該乳化・分散の際、前記活性水素基含有化合物と前記活性水素基含有化合物と反応可能な重合体とを伸長反応乃至架橋反応させると、前記接着性基材が生成する。
前記接着性基材(例えば、前記ウレア変性ポリエステル樹脂)は、例えば、(1)前記活性水素基含有化合物と反応可能な重合体(例えば、前記イソシアネート基含有ポリエステルプレポリマー(A))を含む前記トナー溶液を、前記活性水素基含有化合物(例えば、前記アミン類(B))と共に、前記水系媒体相中に乳化・分散させ、分散体を形成し、該水系媒体相中で両者を伸長反応乃至架橋反応させることにより生成させてもよく、(2)前記トナー溶液を、予め前記活性水素基含有化合物を添加した前記水系媒体中に乳化・分散させ、分散体を形成し、該水系媒体相中で両者を伸長反応乃至架橋反応させることにより生成させてもよく、あるいは(3)前記トナー溶液を、前記水系媒体中に添加混合させた後で、前記活性水素基含有化合物を添加し、分散体を形成し、該水系媒体相中で粒子界面から両者を伸長反応乃至架橋反応させることにより生成させてもよい。なお、前記(3)の場合、生成するトナー表面に優先的に変性ポリエステル樹脂が生成され、該トナー粒子において濃度勾配を設けることもできる。
前記接着性基材(例えば、前記ウレア変性ポリエステル樹脂)は、例えば、(1)前記活性水素基含有化合物と反応可能な重合体(例えば、前記イソシアネート基含有ポリエステルプレポリマー(A))を含む前記トナー溶液を、前記活性水素基含有化合物(例えば、前記アミン類(B))と共に、前記水系媒体相中に乳化・分散させ、分散体を形成し、該水系媒体相中で両者を伸長反応乃至架橋反応させることにより生成させてもよく、(2)前記トナー溶液を、予め前記活性水素基含有化合物を添加した前記水系媒体中に乳化・分散させ、分散体を形成し、該水系媒体相中で両者を伸長反応乃至架橋反応させることにより生成させてもよく、あるいは(3)前記トナー溶液を、前記水系媒体中に添加混合させた後で、前記活性水素基含有化合物を添加し、分散体を形成し、該水系媒体相中で粒子界面から両者を伸長反応乃至架橋反応させることにより生成させてもよい。なお、前記(3)の場合、生成するトナー表面に優先的に変性ポリエステル樹脂が生成され、該トナー粒子において濃度勾配を設けることもできる。
前記乳化・分散により、前記接着性基材を生成させるための反応条件としては、特に制限はなく、前記活性水素基含有化合物と反応可能な重合体と前記活性水素基含有化合物との組合せに応じて適宜選択することができ、反応時間としては、10分間〜40時間が好ましく、2時間〜24時間がより好ましく、反応温度としては、0〜150℃が好ましく、40〜98℃がより好ましい。
前記水系媒体相中において、前記活性水素基含有化合物と反応可能な重合体(例えば、前記イソシアネート基含有ポリエステルプレポリマー(A))を含む前記分散体を安定に
形成する方法としては、例えば、前記水系媒体相中に、前記活性水素基含有化合物と反応可能な重合体(例えば、前記イソシアネート基含有ポリエステルプレポリマー(A))、前記着色剤、前記離型剤、前記帯電制御剤、前記未変性ポリエステル樹脂等の前記トナー材料を前記有機溶剤に溶解乃至分散させて調製した前記トナー溶液を添加し、剪断力により分散させる方法、等が挙げられる。なお、前記分散の方法の詳細は上述した通りである。
形成する方法としては、例えば、前記水系媒体相中に、前記活性水素基含有化合物と反応可能な重合体(例えば、前記イソシアネート基含有ポリエステルプレポリマー(A))、前記着色剤、前記離型剤、前記帯電制御剤、前記未変性ポリエステル樹脂等の前記トナー材料を前記有機溶剤に溶解乃至分散させて調製した前記トナー溶液を添加し、剪断力により分散させる方法、等が挙げられる。なお、前記分散の方法の詳細は上述した通りである。
前記分散液の調製においては、必要に応じて、前記分散体(前記トナー溶液からなる油滴)を安定化させ、所望の形状を得つつ粒度分布をシャープにする観点から、分散剤を用いることが好ましい。
前記分散剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、界面活性剤、難水溶性の無機化合物分散剤、高分子系保護コロイド、等が挙げられる。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。これらの中でも、界面活性剤が好ましい。
前記分散剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、界面活性剤、難水溶性の無機化合物分散剤、高分子系保護コロイド、等が挙げられる。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。これらの中でも、界面活性剤が好ましい。
前記界面活性剤としては、例えば、陰イオン界面活性剤、陽イオン界面活性剤、非イオン界面活性剤、両性界面活性剤、等が挙げられる。
前記陰イオン界面活性剤としては、例えば、アルキルベンゼンスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、リン酸エステル等が挙げられ、フルオロアルキル基を有するものが好適に挙げられる。該フルオロアルキル基を有するアニオン性界面活性剤としては、例えば、炭素数2〜10のフルオロアルキルカルボン酸又はその金属塩、パーフルオロオクタンスルホニルグルタミン酸ジナトリウム、3−[オメガ−フルオロアルキル(炭素数6〜11)オキシ]−1−アルキル(炭素数3〜4)スルホン酸ナトリウム、3−[オメガ−フルオロアルカノイル(炭素数6〜8)−N−エチルアミノ]−1−プロパンスルホン酸ナトリウム、フルオロアルキル(炭素数11〜20)カルボン酸又はその金属塩、パーフルオロアルキルカルボン酸(炭素数7〜13)又はその金属塩、パーフルオロアルキル(炭素数4〜12)スルホン酸又はその金属塩、パーフルオロオクタンスルホン酸ジエタノールアミド、N−プロピル−N−(2−ヒドロキシエチル)パーフルオロオクタンスルホンアミド、パーフルオロアルキル(炭素数6〜10)スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩、パーフルオロアルキル(炭素数6〜10)−N−エチルスルホニルグリシン塩、モノパーフルオロアルキル(炭素数6〜16)エチルリン酸エステル等が挙げられる。該フルオロアルキル基を有する界面活性剤の市販品としては、例えば、サーフロンS−111、S−112、S−113(旭硝子株式会社製);フローラドFC−93、FC−95、FC−98、FC−129(住友3M株式会社製);ユニダインDS−101、DS−102(ダイキン工業株式会社製);メガファックF−110、F−120、F−113、F−191、F−812、F−833(大日本インキ化学工業株式会社製);エクトップEF−102、103、104、105、112、123A、123B、306A、501、201、204(ト−ケムプロダクツ社製);フタージェントF−100、F150(ネオス社製)等が挙げられる。
前記陰イオン界面活性剤としては、例えば、アルキルベンゼンスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、リン酸エステル等が挙げられ、フルオロアルキル基を有するものが好適に挙げられる。該フルオロアルキル基を有するアニオン性界面活性剤としては、例えば、炭素数2〜10のフルオロアルキルカルボン酸又はその金属塩、パーフルオロオクタンスルホニルグルタミン酸ジナトリウム、3−[オメガ−フルオロアルキル(炭素数6〜11)オキシ]−1−アルキル(炭素数3〜4)スルホン酸ナトリウム、3−[オメガ−フルオロアルカノイル(炭素数6〜8)−N−エチルアミノ]−1−プロパンスルホン酸ナトリウム、フルオロアルキル(炭素数11〜20)カルボン酸又はその金属塩、パーフルオロアルキルカルボン酸(炭素数7〜13)又はその金属塩、パーフルオロアルキル(炭素数4〜12)スルホン酸又はその金属塩、パーフルオロオクタンスルホン酸ジエタノールアミド、N−プロピル−N−(2−ヒドロキシエチル)パーフルオロオクタンスルホンアミド、パーフルオロアルキル(炭素数6〜10)スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩、パーフルオロアルキル(炭素数6〜10)−N−エチルスルホニルグリシン塩、モノパーフルオロアルキル(炭素数6〜16)エチルリン酸エステル等が挙げられる。該フルオロアルキル基を有する界面活性剤の市販品としては、例えば、サーフロンS−111、S−112、S−113(旭硝子株式会社製);フローラドFC−93、FC−95、FC−98、FC−129(住友3M株式会社製);ユニダインDS−101、DS−102(ダイキン工業株式会社製);メガファックF−110、F−120、F−113、F−191、F−812、F−833(大日本インキ化学工業株式会社製);エクトップEF−102、103、104、105、112、123A、123B、306A、501、201、204(ト−ケムプロダクツ社製);フタージェントF−100、F150(ネオス社製)等が挙げられる。
前記陽イオン界面活性剤としては、例えば、アミン塩型界面活性剤、四級アンモニウム塩型の陽イオン界面活性剤等が挙げられる。前記アミン塩型界面活性剤としては、例えば、アルキルアミン塩、アミノアルコール脂肪酸誘導体、ポリアミン脂肪酸誘導体、イミダゾリン等が挙げられる。前記四級アンモニウム塩型の陽イオン界面活性剤としては、例えば、アルキルトリメチルアンモニム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩、アルキルジメチルベンジルアンモニウム塩、ピリジニウム塩、アルキルイソキノリニウム塩、塩化ベンゼトニウム等が挙げられる。該陽イオン界面活性剤の中でも、フルオロアルキル基を有する脂肪族一級、二級又は三級アミン酸、パーフルオロアルキル(炭素数6〜10個)スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩等の脂肪族四級アンモニウム塩、ベンザルコニウム塩、塩化ベンゼトニウム、ピリジニウム塩、イミダゾリニウム塩、などが挙げ
られる。該カチオン界面活性剤の市販品としては、例えば、サーフロンS−121(旭硝子株式会社製);フローラドFC−135(住友3M株式会社製);ユニダインDS−202(ダイキン工業株式会社製)、メガファックF−150、F−824(大日本インキ化学工業株式会社製);エクトップEF−132(ト−ケムプロダクツ社製);フタージェントF−300(ネオス社製)等が挙げられる。
られる。該カチオン界面活性剤の市販品としては、例えば、サーフロンS−121(旭硝子株式会社製);フローラドFC−135(住友3M株式会社製);ユニダインDS−202(ダイキン工業株式会社製)、メガファックF−150、F−824(大日本インキ化学工業株式会社製);エクトップEF−132(ト−ケムプロダクツ社製);フタージェントF−300(ネオス社製)等が挙げられる。
前記非イオン界面活性剤としては、例えば、脂肪酸アミド誘導体、多価アルコール誘導体等が挙げられる。
前記両性界面活性剤としては、例えば、アラニン、ドデシルジ(アミノエチル)グリシン、ジ(オクチルアミノエチル)グリシン、N−アルキル−N,N−ジメチルアンモニウムべタイン等が挙げられる。
前記両性界面活性剤としては、例えば、アラニン、ドデシルジ(アミノエチル)グリシン、ジ(オクチルアミノエチル)グリシン、N−アルキル−N,N−ジメチルアンモニウムべタイン等が挙げられる。
前記難水溶性の無機化合物分散剤としては、例えば、リン酸三カルシウム、炭酸カルシウム、酸化チタン、コロイダルシリカ、ヒドロキシアパタイト、等が挙げられる。
前記高分子系保護コロイドとしては、例えば、酸類、水酸基を含有する(メタ)アクリル系単量体、ビニルアルコール又はビニルアルコールとのエーテル類、ビニルアルコールとカルボキシル基を含有する化合物のエステル類、アミド化合物又はこれらのメチロール化合物、クローライド類、窒素原子若しくはその複素環を有するもの等のホモポリマー又は共重合体、ポリオキシエチレン系、セルロース類、等が挙げられる。
前記高分子系保護コロイドとしては、例えば、酸類、水酸基を含有する(メタ)アクリル系単量体、ビニルアルコール又はビニルアルコールとのエーテル類、ビニルアルコールとカルボキシル基を含有する化合物のエステル類、アミド化合物又はこれらのメチロール化合物、クローライド類、窒素原子若しくはその複素環を有するもの等のホモポリマー又は共重合体、ポリオキシエチレン系、セルロース類、等が挙げられる。
前記酸類としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、α−シアノアクリル酸、α−シアノメタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、フマール酸、マレイン酸、無水マレイン酸等が挙げられる。前記水酸基を含有する(メタ)アクリル系単量体としては、例えば、アクリル酸β−ヒドロキシエチル、メタクリル酸β−ヒドロキシエチル、アクリル酸β−ヒドロキシプロビル、メタクリル酸β−ヒドロキシプロピル、アクリル酸γ−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸γ−ヒドロキシプロピル、アクリル酸3−クロロ2−ヒドロキシプロビル、メタクリル酸3−クロロ−2−ヒドロキシプロピル、ジエチレングリコールモノアクリル酸エステル、ジエチレングリコールモノメタクリル酸エステル、グリセリンモノアクリル酸エステル、グリセリンモノメタクリル酸エステル、N−メチロールアクリルアミド、N−メチロールメタクリルアミド等が挙げられる。前記ビニルアルコール又はビニルアルコールとのエーテル類としては、例えば、ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルプロピルエーテル等が挙げられる。前記ビニルアルコールとカルボキシル基を含有する化合物のエステル類としては、例えば、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル等が挙げられる。前記アミド化合物又はこれらのメチロール化合物としては、例えば、アクリルアミド、メタクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド酸、又はこれらのメチロール化合物、などが挙げられる。前記クローライド類としては、例えば、アクリル酸クローライド、メタクリル酸クローライド等が挙げられる。前記窒素原子若しくはその複素環を有するもの等ホモポリマー又は共重合体としては、例えば、ビニルビリジン、ビニルピロリドン、ビニルイミダゾール、エチレンイミン等が挙げられる。前記ポリオキシエチレン系としては、例えば、ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシプロピレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミド、ポリオキシプロピレンアルキルアミド、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルフェニルエステル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエステル等が挙げられる。前記セルロース類としては、例えば、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース等が挙げられる。
前記分散液の調製においては、必要に応じて分散安定剤を用いることができる。
該分散安定剤としては、例えば、リン酸カルシウム塩等の酸、アルカリに溶解可能なもの等が挙げられる。
該分散安定剤を用いた場合は、塩酸等の酸によりリン酸カルシウム塩を溶解した後、水洗する方法、酵素により分解する方法等によって、微粒子からリン酸カルシウム塩を除去することができる。
該分散安定剤としては、例えば、リン酸カルシウム塩等の酸、アルカリに溶解可能なもの等が挙げられる。
該分散安定剤を用いた場合は、塩酸等の酸によりリン酸カルシウム塩を溶解した後、水洗する方法、酵素により分解する方法等によって、微粒子からリン酸カルシウム塩を除去することができる。
前記分散液の調製においては、前記伸長反応乃至前記架橋反応の触媒を用いることができる。該触媒としては、例えば、ジブチルチンラウレート、ジオクチルチンラウレート、等が挙げられる。
得られた分散液(乳化スラリー)から、有機溶剤を除去する。該有機溶剤の除去は、(1)反応系全体を徐々に昇温させて、前記油滴中の前記有機溶剤を完全に蒸発除去する方法、(2)乳化分散体を乾燥雰囲気中に噴霧して、油滴中の非水溶性有機溶剤を完全に除去してトナー微粒子を形成し、併せて水系分散剤を蒸発除去する方法、等が挙げられる。
得られた分散液(乳化スラリー)から、有機溶剤を除去する。該有機溶剤の除去は、(1)反応系全体を徐々に昇温させて、前記油滴中の前記有機溶剤を完全に蒸発除去する方法、(2)乳化分散体を乾燥雰囲気中に噴霧して、油滴中の非水溶性有機溶剤を完全に除去してトナー微粒子を形成し、併せて水系分散剤を蒸発除去する方法、等が挙げられる。
前記有機溶剤の除去が行われると、トナー粒子が形成される。該トナー粒子に対し、洗浄、乾燥等を行うことができ、更にその後、所望により分級等を行うことができる。該分級は、例えば、液中でサイクロン、デカンター、遠心分離等により、微粒子部分を取り除くことにより行うことができ、乾燥後に粉体として取得した後に分級操作を行ってもよい。
こうして、得られたトナー粒子を、前記着色剤、離型剤、前記帯電制御剤等の粒子と共に混合したり、更に機械的衝撃力を印加することにより、該トナー粒子の表面から該離型剤等の粒子が脱離するのを防止することができる。
前記機械的衝撃力を印加する方法としては、例えば、高速で回転する羽根によって混合物に衝撃力を加える方法、高速気流中に混合物を投入し加速させて粒子同士又は複合化した粒子を適当な衝突板に衝突させる方法、等が挙げられる。この方法に用いる装置としては、例えば、オングミル(ホソカワミクロン社製)、I式ミル(日本ニューマチック社製)を改造して粉砕エアー圧カを下げた装置、ハイブリダイゼイションシステム(奈良機械製作所社製)、クリプトロンシステム(川崎重工業株式会社製)、自動乳鉢、等が挙げられる。
前記機械的衝撃力を印加する方法としては、例えば、高速で回転する羽根によって混合物に衝撃力を加える方法、高速気流中に混合物を投入し加速させて粒子同士又は複合化した粒子を適当な衝突板に衝突させる方法、等が挙げられる。この方法に用いる装置としては、例えば、オングミル(ホソカワミクロン社製)、I式ミル(日本ニューマチック社製)を改造して粉砕エアー圧カを下げた装置、ハイブリダイゼイションシステム(奈良機械製作所社製)、クリプトロンシステム(川崎重工業株式会社製)、自動乳鉢、等が挙げられる。
前記トナーは、以下のような、体積平均粒径(Dv)、体積平均粒径(Dv)/個数平均粒径(Dn)、平均円形度、形状係数SF−1及びSF−2、などを有していることが好ましい。
前記トナーの体積平均粒径(Dv)としては、例えば、3〜8μmが好ましく、4〜7がより好ましく、5〜6が更に好ましい。ここで、体積平均粒径は、Dv=〔(Σ(nD3)/Σn)1/3(式中、nは粒子個数、Dは粒子径である)と定義される。
前記体積平均粒径が、3μm未満であると、二成分現像剤では現像器における長期の撹拌においてキャリアの表面にトナーが融着し、キャリアの帯電能力を低下させることがあり、また、一成分現像剤では、現像ローラへのトナーのフィルミングや、トナーを薄層化するため、ブレード等の部材へのトナー融着が発生し易くなることがあり、8μmを超えると、高解像で高画質の画像を得ることが難しくなり、現像剤中のトナーの収支が行われた場合にトナーの粒子径の変動が大きくなることがある。
前記体積平均粒径が、3μm未満であると、二成分現像剤では現像器における長期の撹拌においてキャリアの表面にトナーが融着し、キャリアの帯電能力を低下させることがあり、また、一成分現像剤では、現像ローラへのトナーのフィルミングや、トナーを薄層化するため、ブレード等の部材へのトナー融着が発生し易くなることがあり、8μmを超えると、高解像で高画質の画像を得ることが難しくなり、現像剤中のトナーの収支が行われた場合にトナーの粒子径の変動が大きくなることがある。
前記トナーにおける体積平均粒径(Dv)と個数平均粒径(Dn)との比(Dv/Dn)としては、例えば、1.25以下が好ましく、1.00〜1.20がより好ましく、1.10〜1.20が更に好ましい。
前記体積平均粒径と個数平均粒径との比(Dv/Dn)が、1.25以下であると、前記トナーの粒度分布が比較的シャープであり、定着性が向上するが、1.00未満であると、二成分現像剤では現像器における長期の撹拌においてキャリアの表面にトナーが融着し、キャリアの帯電能力を低下させたり、クリーニング性を悪化させることがあり、また
、一成分現像剤では、現像ローラへのトナーのフィルミングや、トナーを薄層化するため、ブレード等の部材へのトナー融着が発生し易くなることがあり、1.20を超えると、高解像で高画質の画像を得ることが難しくなり、現像剤中のトナーの収支が行われた場合にトナーの粒子径の変動が大きくなることがある。
前記体積平均粒径と個数平均粒径との比(Dv/Dn)が、1.25以下であると、前記トナーの粒度分布が比較的シャープであり、定着性が向上するが、1.00未満であると、二成分現像剤では現像器における長期の撹拌においてキャリアの表面にトナーが融着し、キャリアの帯電能力を低下させたり、クリーニング性を悪化させることがあり、また
、一成分現像剤では、現像ローラへのトナーのフィルミングや、トナーを薄層化するため、ブレード等の部材へのトナー融着が発生し易くなることがあり、1.20を超えると、高解像で高画質の画像を得ることが難しくなり、現像剤中のトナーの収支が行われた場合にトナーの粒子径の変動が大きくなることがある。
前記体積平均粒径、及び、前記体積平均粒径と個数平均粒子径との比(Dv/Dn)は、例えば、ベックマン・コールター社製の粒度測定器「マルチサイザーII」を用いて測定することができる。
前記平均円形度は、前記トナーの形状と投影面積の等しい相当円の周囲長を実在粒子の周囲長で除した値であり、例えば、0.900〜0.98が好ましく、0.940〜0.98がより好ましい。
前記平均円形度が、0.900未満であると、球形から離れた不定形の形状のトナーとなり、満足できる転写性やチリのない高画質画像が得られないことがあり、0.98を超えると、ブレードクリーニングなどを採用している画像形成システムでは、感光体上及び転写ベルトなどのクリーニング不良が発生し、画像上の汚れ、例えば、写真画像等の画像面積率の高い画像形成の場合において、給紙不良等で未転写の画像を形成したトナーが感光体上に転写残トナーとなって蓄積した画像の地汚れが発生してしまうことがあり、あるいは、感光体を接触帯電させる帯電ローラ等を汚染してしまい、本来の帯電能力を発揮できなくなってしまうことがある。
前記平均円形度は、例えば、トナーを含む懸濁液を平板上の撮像部検知帯に通過させ、CCDカメラで光学的に粒子画像を検知し、解析する光学的検知帯の手法などにより計測することができ、例えば、フロー式粒子像分析装置FPIA−2100(シスメックス社製)等を用いて計測することができる。
前記平均円形度が、0.900未満であると、球形から離れた不定形の形状のトナーとなり、満足できる転写性やチリのない高画質画像が得られないことがあり、0.98を超えると、ブレードクリーニングなどを採用している画像形成システムでは、感光体上及び転写ベルトなどのクリーニング不良が発生し、画像上の汚れ、例えば、写真画像等の画像面積率の高い画像形成の場合において、給紙不良等で未転写の画像を形成したトナーが感光体上に転写残トナーとなって蓄積した画像の地汚れが発生してしまうことがあり、あるいは、感光体を接触帯電させる帯電ローラ等を汚染してしまい、本来の帯電能力を発揮できなくなってしまうことがある。
前記平均円形度は、例えば、トナーを含む懸濁液を平板上の撮像部検知帯に通過させ、CCDカメラで光学的に粒子画像を検知し、解析する光学的検知帯の手法などにより計測することができ、例えば、フロー式粒子像分析装置FPIA−2100(シスメックス社製)等を用いて計測することができる。
形状係数SF−1及びSF−2は、例えば、日立製作所製FE−SEM(S−4200)により測定して得られたトナーのSEM像を300個無作為にサンプリングし、その画像情報をインターフェースを介してニレコ社製画像解析装置(Luzex AP)に導入し解析を行い、下記数式1及び数式2より算出し得られた値を形状係数SF−1及びSF−2と定義した。なお、SF−1及びSF−2の値はLuzexにより求めた値が好ましいが、同様の解析結果が得られるのであれば特に上記FE−SEM装置、画像解析装置に限定されない。
<数式1>
SF−1=(L2/A)×(π/4)×100
<数式2>
SF−2=(P2/A)×(1/4π)×100
ここで、Lはトナーの絶対最大長、Aはトナーの投影面積、Pはトナーの最大周長をそれぞれ表す。
なお、真球であれば、SF−1及びSF−2はいずれも100となり、100より値が大きくなるにつれて球形から不定形になる。また特にSF−1はトナー全体の形状(楕円や球等)を表し、SF−2は表面の凹凸程度を示す形状係数となる。
<数式1>
SF−1=(L2/A)×(π/4)×100
<数式2>
SF−2=(P2/A)×(1/4π)×100
ここで、Lはトナーの絶対最大長、Aはトナーの投影面積、Pはトナーの最大周長をそれぞれ表す。
なお、真球であれば、SF−1及びSF−2はいずれも100となり、100より値が大きくなるにつれて球形から不定形になる。また特にSF−1はトナー全体の形状(楕円や球等)を表し、SF−2は表面の凹凸程度を示す形状係数となる。
前記トナーの着色としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、ブラックトナー、シアントナー、マゼンタトナー及びイエロートナーから選択される少なくとも1種とすることができ、各色のトナーは前記着色剤の種類を適宜選択することにより得ることができるが、カラートナーであるのが好ましい。
本実施形態では、上述したキャリアとトナーを含んで構成される現像剤を、補給用現像剤及び現像装置内用現像剤として、図1に示す画像形成装置において使用することで、長期間の使用後においても、キャリア表面の膜削れや、キャリア表面におけるトナースペントの発生が防止されて、現像剤収容器14内における現像剤の帯電量の低下やキャリアの
電気抵抗値の低下が抑えられ、安定した現像特性が得られる。
本実施形態では、上述したキャリアとトナーを含んで構成される現像剤を、補給用現像剤及び現像装置内用現像剤として、図1に示す画像形成装置において使用することで、長期間の使用後においても、キャリア表面の膜削れや、キャリア表面におけるトナースペントの発生が防止されて、現像剤収容器14内における現像剤の帯電量の低下やキャリアの
電気抵抗値の低下が抑えられ、安定した現像特性が得られる。
また、上記キャリアは、キャリア抵抗値が大幅に低下したり、キャリア表面において局所的に抵抗値の低い箇所が発生したりすることが防止されているため、ベタ画像部におけるキャリア付着の発生が大幅に抑えられる。
このため、画像上へのキャリア付着によって画像の精細性が低下したり、現像剤収容器14内の現像剤量が減少することによって、画質劣化、耐久性悪化等の不具合が発生したりすることが、効果的に防止される。このため、経時での使用において、長期にわたり良好な画像品質を維持することができる。
このため、画像上へのキャリア付着によって画像の精細性が低下したり、現像剤収容器14内の現像剤量が減少することによって、画質劣化、耐久性悪化等の不具合が発生したりすることが、効果的に防止される。このため、経時での使用において、長期にわたり良好な画像品質を維持することができる。
また、本実施形態で使用されるキャリアは、色汚れの原因となるカーボンブラックを含有せずに、その抵抗値が調整されているため、安定した帯電性を維持しつつ、カラー用の画像形成装置で使用したときにも、画像上に色汚れを生じさせることなく、色再現性、精細性の高い高品質なカラー画像を提供することができる。
なお、本発明において使用される画像形成装置の構成としては、本実施形態において説明した、上述の構成を有するものに限られるものではなく、同様の機能を有していれば、他の構成を有する画像形成装置を使用することも可能である。
なお、本発明において使用される画像形成装置の構成としては、本実施形態において説明した、上述の構成を有するものに限られるものではなく、同様の機能を有していれば、他の構成を有する画像形成装置を使用することも可能である。
以下実施例により本発明を更に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。尚、下記において「部」は重量部を、「%」は重量%を意味する。
(実施例1)
20重量%のシリコーン樹脂溶液SR2410(東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)425部、アミノシランSH6020(東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)0.858部、非導電性粒子として、平均粒子径Dが0.3μmのアルミナ85.4部及びトルエン300部を、ホモミキサーを用いて15分間分散させることにより、被覆膜形成溶液を得た。芯材として、重量平均粒子径が35μmの焼成フェライト粉を用い、被覆膜の平均膜厚hが0.5μmになるように、スピラコーター(岡田精工社製)を用いて、コーター内温度40℃で被覆膜形成溶液を芯材の表面に塗布し、乾燥した。得られたキャリアを電気炉中に、300℃で1時間放置して焼成した。冷却後、目開きが63μmの篩を用いて解砕し、アルミナを50重量%含有し、D/hが0.6、平均高低差0.08μm
、体積固有抵抗が1014.2Ω・cm、磁化が68Am2/kgのキャリアを得た。
(実施例1)
20重量%のシリコーン樹脂溶液SR2410(東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)425部、アミノシランSH6020(東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)0.858部、非導電性粒子として、平均粒子径Dが0.3μmのアルミナ85.4部及びトルエン300部を、ホモミキサーを用いて15分間分散させることにより、被覆膜形成溶液を得た。芯材として、重量平均粒子径が35μmの焼成フェライト粉を用い、被覆膜の平均膜厚hが0.5μmになるように、スピラコーター(岡田精工社製)を用いて、コーター内温度40℃で被覆膜形成溶液を芯材の表面に塗布し、乾燥した。得られたキャリアを電気炉中に、300℃で1時間放置して焼成した。冷却後、目開きが63μmの篩を用いて解砕し、アルミナを50重量%含有し、D/hが0.6、平均高低差0.08μm
、体積固有抵抗が1014.2Ω・cm、磁化が68Am2/kgのキャリアを得た。
なお、芯材の体積平均粒径の測定は、マイクロトラック粒度分析計(日機装株式会社)のSRAタイプを使用し、0.7μm以上、125μm以下のレンジ設定で行ったものを用いた。
なお、前記被覆層の厚みhは、透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて、キャリア断面を観察し、キャリア表面を覆う被覆層の樹脂部の厚みを測定し、その平均値からを求めた。具体的には、前記キャリア断面から任意の50点の芯材表面とコート層表面までの距離を測定し、測定値の平均を求め厚みh(μm)とした。
コート層中の粒子の平均粒子径Dは、ジューサーミキサーにアミノシラン(SH6020:東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)30mlにトルエン溶液300mlを入れる。試料を6.0gを加え、ミキサー回転速度をlowにセットし3分間分散する。1000mlビーカーに予め用意されたトルエン溶液500mlの中に分散液を適量加えて希釈する。希釈液はホモジナイザーにて常に攪拌を続ける。超遠心式自動粒度分布測定装置CAPA−700(堀場製作所製)にて体積平均粒径を測定する。
コート層中の粒子の平均粒子径Dは、ジューサーミキサーにアミノシラン(SH6020:東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)30mlにトルエン溶液300mlを入れる。試料を6.0gを加え、ミキサー回転速度をlowにセットし3分間分散する。1000mlビーカーに予め用意されたトルエン溶液500mlの中に分散液を適量加えて希釈する。希釈液はホモジナイザーにて常に攪拌を続ける。超遠心式自動粒度分布測定装置CAPA−700(堀場製作所製)にて体積平均粒径を測定する。
測定条件
回転速度:2000rpm
最大粒度:2.0μm
最小粒度:0.1μm
粒度間隔:0.1μm
分散媒粘度:0.59mPa・s
分散媒密度:0.87g/cm3
粒子密度:無機微粒子の密度は乾式自動嵩密度計アキュピック1330(島津製作所社製)を用い測定した真比重値を入力
平均高低差は、透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて、キャリア断面を観察し、キャリア表面を覆う被覆層の樹脂部の厚みを測定することで求めた。具体的には、前記キャリア断面から任意の50点の芯材表面とコート層表面までの距離を測定し、測定値の数値の大きい値から5点の平均値と数値の小さい値から5点の平均値との差とした。
回転速度:2000rpm
最大粒度:2.0μm
最小粒度:0.1μm
粒度間隔:0.1μm
分散媒粘度:0.59mPa・s
分散媒密度:0.87g/cm3
粒子密度:無機微粒子の密度は乾式自動嵩密度計アキュピック1330(島津製作所社製)を用い測定した真比重値を入力
平均高低差は、透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて、キャリア断面を観察し、キャリア表面を覆う被覆層の樹脂部の厚みを測定することで求めた。具体的には、前記キャリア断面から任意の50点の芯材表面とコート層表面までの距離を測定し、測定値の数値の大きい値から5点の平均値と数値の小さい値から5点の平均値との差とした。
[トナーの作製]
−有機微粒子エマルションの合成−
撹拌棒及び温度計をセットした反応容器中に、水683部、メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩(エレミノールRS−30、三洋化成工業株式会社製)11部、スチレン83部、メタクリル酸83部、アクリル酸ブチル110部、及び過硫酸アンモニウム1部を仕込み、3800回転/分で30分間撹拌したところ、白色の乳濁液が得られた。これを加熱して、系内温度75℃まで昇温し4時間反応させた。更に、1%過硫酸アンモニウム水溶液30部を加え、75℃にて6時間熟成してビニル系樹脂(メタクリル酸−アクリル酸ブチル−メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩の共重合体)の水性分散液を得た。これを[微粒子分散液1]とする。
得られた[微粒子分散液1]に含まれる微粒子の体積平均粒径を、レーザー光散乱法を用いた粒径分布測定装置(「LA−920」、堀場製作所製)により測定したところ、110nmであった。また、[微粒子分散液1]の一部を乾燥して樹脂分を単離した。該樹脂分のガラス転移温度(Tg)は58℃であり、重量平均分子量(Mw)は13万であった。
−有機微粒子エマルションの合成−
撹拌棒及び温度計をセットした反応容器中に、水683部、メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩(エレミノールRS−30、三洋化成工業株式会社製)11部、スチレン83部、メタクリル酸83部、アクリル酸ブチル110部、及び過硫酸アンモニウム1部を仕込み、3800回転/分で30分間撹拌したところ、白色の乳濁液が得られた。これを加熱して、系内温度75℃まで昇温し4時間反応させた。更に、1%過硫酸アンモニウム水溶液30部を加え、75℃にて6時間熟成してビニル系樹脂(メタクリル酸−アクリル酸ブチル−メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩の共重合体)の水性分散液を得た。これを[微粒子分散液1]とする。
得られた[微粒子分散液1]に含まれる微粒子の体積平均粒径を、レーザー光散乱法を用いた粒径分布測定装置(「LA−920」、堀場製作所製)により測定したところ、110nmであった。また、[微粒子分散液1]の一部を乾燥して樹脂分を単離した。該樹脂分のガラス転移温度(Tg)は58℃であり、重量平均分子量(Mw)は13万であった。
−水相の調製−
水990部、[微粒子分散液1]83部、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの48.3%水溶液(エレミノールMON−7、三洋化成工業株式会社製)37部
、及び酢酸エチル90部を混合撹拌し、乳白色の液体を得た。これを[水相1]とする。
−低分子ポリエステルの合成−
冷却管、攪拌機、及び窒素導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物229部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド3モル付加物529部、テレフタル酸208部、アジピン酸46部、及びジブチルチンオキサイド2部を仕込み、常圧下、230℃にて7時間反応した。次いで、10〜15mmHgの減圧下で5時間反応した後、反応容器に無水トリメリット酸44部を入れ、180℃、常圧で3時間反応し、[低分子ポリエステル1]を得た。
得られた[低分子ポリエステル1]のガラス転移温度(Tg)は43℃、重量平均分子量(Mw)は6700、数平均分子量は2300、酸価は25であった。
水990部、[微粒子分散液1]83部、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの48.3%水溶液(エレミノールMON−7、三洋化成工業株式会社製)37部
、及び酢酸エチル90部を混合撹拌し、乳白色の液体を得た。これを[水相1]とする。
−低分子ポリエステルの合成−
冷却管、攪拌機、及び窒素導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物229部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド3モル付加物529部、テレフタル酸208部、アジピン酸46部、及びジブチルチンオキサイド2部を仕込み、常圧下、230℃にて7時間反応した。次いで、10〜15mmHgの減圧下で5時間反応した後、反応容器に無水トリメリット酸44部を入れ、180℃、常圧で3時間反応し、[低分子ポリエステル1]を得た。
得られた[低分子ポリエステル1]のガラス転移温度(Tg)は43℃、重量平均分子量(Mw)は6700、数平均分子量は2300、酸価は25であった。
−プレポリマーの合成−
冷却管、撹拌機、及び窒素導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物682部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物81部、テレフタル酸283部、無水トリメリット酸22部、及びジブチルチンオキサイド2部を入れ、常圧下、230℃にて7時間反応した。更に、10〜15mmHgの減圧下で5時間反応し、[中間体ポリエステル1]を得た。
得られた[中間体ポリエステル1]は、数平均分子量2200、重量平均分子量9700
、ガラス転移温度(Tg)は54℃、酸価は0.5、水酸基価は52であった。
次に、冷却管、撹拌機、及び窒素導入管の付いた反応容器中に、[中間体ポリエステル1]410部、イソホロンジイソシアネート89部、酢酸エチル500部を入れ、100℃にて5時間反応し、[プレポリマー1]を得た。
[プレポリマー1]の遊離イソシ得られた[アネート質量%は、1.53%であった。
冷却管、撹拌機、及び窒素導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物682部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物81部、テレフタル酸283部、無水トリメリット酸22部、及びジブチルチンオキサイド2部を入れ、常圧下、230℃にて7時間反応した。更に、10〜15mmHgの減圧下で5時間反応し、[中間体ポリエステル1]を得た。
得られた[中間体ポリエステル1]は、数平均分子量2200、重量平均分子量9700
、ガラス転移温度(Tg)は54℃、酸価は0.5、水酸基価は52であった。
次に、冷却管、撹拌機、及び窒素導入管の付いた反応容器中に、[中間体ポリエステル1]410部、イソホロンジイソシアネート89部、酢酸エチル500部を入れ、100℃にて5時間反応し、[プレポリマー1]を得た。
[プレポリマー1]の遊離イソシ得られた[アネート質量%は、1.53%であった。
−ケチミンの合成−
撹拌棒、及び温度計の付いた反応容器中に、イソホロンジアミン170部、メチルエチルケトン75部を仕込み、50℃にて4時間半反応を行い、[ケチミン化合物1]を得た。
得られた[ケチミン化合物1]のアミン価は417であった。
−マスターバッチ(MB)の調製−
水1200部、カーボンブラック(Printex35、デグサ社製)540部〔DBP吸油量=42ml/100mg、pH=9.5〕、ポリエステル樹脂(三洋化成工業株式会社製、RS801)1200部を加え、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)で混合した。得られた混合物を2本ロールを用いて110℃にて1時間混練後、圧延冷却しパルペライザーで粉砕して、カーボンブラックマスターバッチを得た。これを[マスターバッチ1]とする。
撹拌棒、及び温度計の付いた反応容器中に、イソホロンジアミン170部、メチルエチルケトン75部を仕込み、50℃にて4時間半反応を行い、[ケチミン化合物1]を得た。
得られた[ケチミン化合物1]のアミン価は417であった。
−マスターバッチ(MB)の調製−
水1200部、カーボンブラック(Printex35、デグサ社製)540部〔DBP吸油量=42ml/100mg、pH=9.5〕、ポリエステル樹脂(三洋化成工業株式会社製、RS801)1200部を加え、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)で混合した。得られた混合物を2本ロールを用いて110℃にて1時間混練後、圧延冷却しパルペライザーで粉砕して、カーボンブラックマスターバッチを得た。これを[マスターバッチ1]とする。
−油相の調製−
撹拌棒、及び温度計の付いた反応容器中に、[低分子ポリエステル1]378部、カルナバワックス100部、及び酢酸エチル947部を仕込み、撹拌下80℃に昇温し、80℃のまま5時間保持した後、1時間かけて30℃まで冷却した。次いで、反応容器に[マ
スターバッチ1]500部、及び酢酸エチル500部を仕込み、1時間混合して溶解物を
得た。これを[原料溶解液1]とする。
次に、[原料溶解液1]1324部を反応容器に移し、ビーズミル(ウルトラビスコミル
、アイメックス社製)を用いて、送液速度:1kg/hr、ディスク周速度:6m/秒、0
.5mmジルコニアビーズ充填量:80体積%、パス数:3回の条件で、カーボンブラック、ワックスの分散を行った。
次いで、[低分子ポリエステル1]の65%酢酸エチル溶液1324部を加え、上記と同条件のビーズミルを用いてパス数:2回で、分散液を得た。これを[顔料・ワックス分散液1]とする。
得られた[顔料・ワックス分散液1]の固形分濃度(130℃、30分)は50%であった。
撹拌棒、及び温度計の付いた反応容器中に、[低分子ポリエステル1]378部、カルナバワックス100部、及び酢酸エチル947部を仕込み、撹拌下80℃に昇温し、80℃のまま5時間保持した後、1時間かけて30℃まで冷却した。次いで、反応容器に[マ
スターバッチ1]500部、及び酢酸エチル500部を仕込み、1時間混合して溶解物を
得た。これを[原料溶解液1]とする。
次に、[原料溶解液1]1324部を反応容器に移し、ビーズミル(ウルトラビスコミル
、アイメックス社製)を用いて、送液速度:1kg/hr、ディスク周速度:6m/秒、0
.5mmジルコニアビーズ充填量:80体積%、パス数:3回の条件で、カーボンブラック、ワックスの分散を行った。
次いで、[低分子ポリエステル1]の65%酢酸エチル溶液1324部を加え、上記と同条件のビーズミルを用いてパス数:2回で、分散液を得た。これを[顔料・ワックス分散液1]とする。
得られた[顔料・ワックス分散液1]の固形分濃度(130℃、30分)は50%であった。
−乳化−
[顔料・ワックス分散液1]749部、[プレポリマー1]115部、及び[ケチミン化合物1]2.9部を反応容器中に入れ、TKホモミキサー(特殊機化製)を用いて5,000rpmで2分間混合した。その後、反応容器に[水相1]1200部を加え、TKホモミキサーで、回転数13,000rpmで25分間混合して、水系媒体分散液を得た。これを、[乳化スラリー1]とする。
−脱有機溶媒−
撹拌機、及び温度計の付いた反応容器中に、[乳化スラリー1]を投入し、30℃にて8時間脱溶剤した後、45℃にて4時間熟成を行い、有機溶媒が留去された分散液を得た。これを[分散スラリー1]とする。
[顔料・ワックス分散液1]749部、[プレポリマー1]115部、及び[ケチミン化合物1]2.9部を反応容器中に入れ、TKホモミキサー(特殊機化製)を用いて5,000rpmで2分間混合した。その後、反応容器に[水相1]1200部を加え、TKホモミキサーで、回転数13,000rpmで25分間混合して、水系媒体分散液を得た。これを、[乳化スラリー1]とする。
−脱有機溶媒−
撹拌機、及び温度計の付いた反応容器中に、[乳化スラリー1]を投入し、30℃にて8時間脱溶剤した後、45℃にて4時間熟成を行い、有機溶媒が留去された分散液を得た。これを[分散スラリー1]とする。
−洗浄・乾燥−
[分散スラリー1]100部を減圧濾過した後、以下のようにして、洗浄・乾燥を行った。
(1)濾過ケーキにイオン交換水100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12
000rpmで10分間)した後濾過した。
(2)(1)の濾過ケーキに10%水酸化ナトリウム水溶液100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12000rpmで30分間)した後、減圧濾過した。
(3)(2)の濾過ケーキに10%塩酸100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12000rpmで10分間)した後濾過した。
(4)(3)の濾過ケーキにイオン交換水100部を加え、対ケーキ固形分0.1%相当のフッ素系界面活性剤を溶解した水溶液を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12000rpmで10分間)した後濾過した。
(5)(4)の濾過ケーキにイオン交換水300部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後濾過する操作を2回行い、濾過ケーキを得た
。
この濾過ケーキを循風乾燥機にて45℃にて48時間乾燥し、目開き75μmメッシュで篩い、トナー母体粒子を得た。これを[トナー母体粒子1]とする。
[分散スラリー1]100部を減圧濾過した後、以下のようにして、洗浄・乾燥を行った。
(1)濾過ケーキにイオン交換水100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12
000rpmで10分間)した後濾過した。
(2)(1)の濾過ケーキに10%水酸化ナトリウム水溶液100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12000rpmで30分間)した後、減圧濾過した。
(3)(2)の濾過ケーキに10%塩酸100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12000rpmで10分間)した後濾過した。
(4)(3)の濾過ケーキにイオン交換水100部を加え、対ケーキ固形分0.1%相当のフッ素系界面活性剤を溶解した水溶液を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12000rpmで10分間)した後濾過した。
(5)(4)の濾過ケーキにイオン交換水300部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後濾過する操作を2回行い、濾過ケーキを得た
。
この濾過ケーキを循風乾燥機にて45℃にて48時間乾燥し、目開き75μmメッシュで篩い、トナー母体粒子を得た。これを[トナー母体粒子1]とする。
得られた「トナー母体粒子1」について、以下のようにして、体積平均粒径(Dv)及び粒度分布(Dv/Dn)、平均円形度、BET比表面積を測定した。体積平均粒径(Dv)は5.8μm、粒度分布(Dv/Dn)は1.15、平均円形度は0.950、BET比表面積は2.60m2/gであった。
<体積平均粒径(Dv)及び粒度分布(Dv/Dn)>
トナーの体積平均粒径及び粒度分布は、粒度測定器(「コールターカウンターTAII」;コールターエレクトロニクス社製)を用い、アパーチャー径が100μmの条件で測定した。これらの結果から(体積平均粒径/個数平均粒径)を算出した。
トナーの体積平均粒径及び粒度分布は、粒度測定器(「コールターカウンターTAII」;コールターエレクトロニクス社製)を用い、アパーチャー径が100μmの条件で測定した。これらの結果から(体積平均粒径/個数平均粒径)を算出した。
<平均円形度>
トナーの平均円形度は、フロー式粒子像分析装置(「FPIA−2100」;東亜医用電子株式会社製)を用いて計測した。具体的には、容器中に、予め不純固形物を除去した水100〜150mlに分散剤としての界面活性剤(アルキルベンゼンスフォン酸塩)を0.1〜0.5ml添加し、更に、各トナーを0.1〜0.5g添加して分散させた。得られた分散液を超音波分散器(ホンダエレクトロニクス社製)で約1〜3分間分散処理して、分散液の濃度を3000〜1万個/μlとしてトナーの形状及び分布を測定した。これらの測定結果から平均円形度を算出した。
トナーの平均円形度は、フロー式粒子像分析装置(「FPIA−2100」;東亜医用電子株式会社製)を用いて計測した。具体的には、容器中に、予め不純固形物を除去した水100〜150mlに分散剤としての界面活性剤(アルキルベンゼンスフォン酸塩)を0.1〜0.5ml添加し、更に、各トナーを0.1〜0.5g添加して分散させた。得られた分散液を超音波分散器(ホンダエレクトロニクス社製)で約1〜3分間分散処理して、分散液の濃度を3000〜1万個/μlとしてトナーの形状及び分布を測定した。これらの測定結果から平均円形度を算出した。
<BET比表面積>
母体粒子、外添剤、トナー粒子のBET比表面積は自動比表面積/細孔分布測定装置(TriStar3000:島津製作所製)を用いて計測した。サンプルセルに試料を約1
.0g秤量し、これを前処理スマートプレップ(島津製作所製)にて24時間真空乾燥させ、試料表面の不純物、水分を取り除いた。前処理後のサンプルをTriStar3000にセットし、窒素ガス吸着量と相対圧の関係を求める。この関係からBET多点法によって試料のBET比表面積を求める。
以下の実施例および比較例では、下記(A)〜(D)のいずれかの外添剤を使用したが本発明はこれに限定されるものではない。
(A)
ヘキサメチルジシラザンで表面処理された疎水化度65%、平均一次粒子径12nmの疎水性シリカ この外添剤のBET比表面積を測定したところ150m2/sであった。(B)
イソブチルトリメトキシシランにて表面処理された疎水化度70%、平均一次粒子径15nmの疎水性酸化チタン この外添剤のBET比表面積を測定したところ58m2/sであった。
得られた「トナー母体粒子1」100部に対し、外添剤(A)1.5部を添加し、ハイ
ブリダイゼーションシステムにて周速100m/sの条件の下、1分間混合し、さらに外添剤(B)0.5部を同装置にて周速100m/sの条件の下、1分間混合した。混合後
の粉体を目開き100μmのメッシュに通過させ、粗大粉を取り除き疎水性微粉末を外添したトナーAを作製した。
トナーAはトナーBET比表面積St:4.47、Sm+0.7Ss*X:4.38、Sm+0.97Ss*X:5.06であった。
母体粒子、外添剤、トナー粒子のBET比表面積は自動比表面積/細孔分布測定装置(TriStar3000:島津製作所製)を用いて計測した。サンプルセルに試料を約1
.0g秤量し、これを前処理スマートプレップ(島津製作所製)にて24時間真空乾燥させ、試料表面の不純物、水分を取り除いた。前処理後のサンプルをTriStar3000にセットし、窒素ガス吸着量と相対圧の関係を求める。この関係からBET多点法によって試料のBET比表面積を求める。
以下の実施例および比較例では、下記(A)〜(D)のいずれかの外添剤を使用したが本発明はこれに限定されるものではない。
(A)
ヘキサメチルジシラザンで表面処理された疎水化度65%、平均一次粒子径12nmの疎水性シリカ この外添剤のBET比表面積を測定したところ150m2/sであった。(B)
イソブチルトリメトキシシランにて表面処理された疎水化度70%、平均一次粒子径15nmの疎水性酸化チタン この外添剤のBET比表面積を測定したところ58m2/sであった。
得られた「トナー母体粒子1」100部に対し、外添剤(A)1.5部を添加し、ハイ
ブリダイゼーションシステムにて周速100m/sの条件の下、1分間混合し、さらに外添剤(B)0.5部を同装置にて周速100m/sの条件の下、1分間混合した。混合後
の粉体を目開き100μmのメッシュに通過させ、粗大粉を取り除き疎水性微粉末を外添したトナーAを作製した。
トナーAはトナーBET比表面積St:4.47、Sm+0.7Ss*X:4.38、Sm+0.97Ss*X:5.06であった。
次に、得られた「トナー1」7部と、「キャリア1」93部を混合攪拌し、トナー濃度7%の現像剤を作製した。
得られた現像剤について、画像形成装置(株式会社リコー製、IPSio Color
8100)に装填し、画像を出力して、以下のようにして、画像の精細性、耐久性(帯電低下量、抵抗変化量)、及びベタ画像キャリア付着を評価した。結果を表2に示す。
得られた現像剤について、画像形成装置(株式会社リコー製、IPSio Color
8100)に装填し、画像を出力して、以下のようにして、画像の精細性、耐久性(帯電低下量、抵抗変化量)、及びベタ画像キャリア付着を評価した。結果を表2に示す。
(帯電量)
帯電量は、キャリア93%に対しトナー7%の割合で混合し摩擦帯電させたサンプルを、一般的なブローオフ法[東芝ケミカル(株)製、TB−200]にて測定した値をいう。
(体積固有抵抗)
体積固有抵抗は、キャリアを抵抗計測平行電極の電極間(ギャップ2mm)に投入し、DC1000Vを印加し、30sec後の抵抗値をハイレジスト計で計測した値を体積抵抗率に変換した値を求めた。
帯電量は、キャリア93%に対しトナー7%の割合で混合し摩擦帯電させたサンプルを、一般的なブローオフ法[東芝ケミカル(株)製、TB−200]にて測定した値をいう。
(体積固有抵抗)
体積固有抵抗は、キャリアを抵抗計測平行電極の電極間(ギャップ2mm)に投入し、DC1000Vを印加し、30sec後の抵抗値をハイレジスト計で計測した値を体積抵抗率に変換した値を求めた。
(画像の精細性)
画像の精細性については、文字画像部の再現性によって評価した。評価方法は、市販のデジタルフルカラープリンター(株式会社リコー製、imagioNeo C600)に
図2に示す現像装置を搭載した改造機に現像剤をセットし、補給用現像剤が補給用現像剤中のキャリアの重量比率が20wt%で、画像面積5%の文字チャート(1文字の大きさが2mm×2mm程度)を出力し、その文字再現性を画像により評価し、次のようにランク分けした。◎:非常に良好、○:良好、△:許容、×:実用上使用できないレベル、なお◎○△を合格とし、×を不合格とした。
画像の精細性については、文字画像部の再現性によって評価した。評価方法は、市販のデジタルフルカラープリンター(株式会社リコー製、imagioNeo C600)に
図2に示す現像装置を搭載した改造機に現像剤をセットし、補給用現像剤が補給用現像剤中のキャリアの重量比率が20wt%で、画像面積5%の文字チャート(1文字の大きさが2mm×2mm程度)を出力し、その文字再現性を画像により評価し、次のようにランク分けした。◎:非常に良好、○:良好、△:許容、×:実用上使用できないレベル、なお◎○△を合格とし、×を不合格とした。
(地肌部キャリア付着)
地肌部キャリア付着については、市販のデジタルフルカラープリンター(株式会社リコー製、imagio Neo C600)に、図2に示す現像装置を搭載した改造機に現像剤をセットし、補給用現像剤が補給用現像剤中のキャリアの重量比率が20wt%で、地肌ポテンシャルを150Vに固定し、画像面積1%のA3文字チャート(1文字の大きさが2mm×2mm程度)を出力し、その地肌部のキャリア付着発生個数により評価し、次のようにランク分けした。◎:0個、○:2個以上5個以下、△:6個以上10個以下、×:11個以上とした。なお、◎○△を合格とし、×を不合格とした。
地肌部キャリア付着については、市販のデジタルフルカラープリンター(株式会社リコー製、imagio Neo C600)に、図2に示す現像装置を搭載した改造機に現像剤をセットし、補給用現像剤が補給用現像剤中のキャリアの重量比率が20wt%で、地肌ポテンシャルを150Vに固定し、画像面積1%のA3文字チャート(1文字の大きさが2mm×2mm程度)を出力し、その地肌部のキャリア付着発生個数により評価し、次のようにランク分けした。◎:0個、○:2個以上5個以下、△:6個以上10個以下、×:11個以上とした。なお、◎○△を合格とし、×を不合格とした。
(耐久性)
市販のデジタルフルカラープリンター(株式会社リコー製、imagio Neo C600)に図2に示す現像装置を搭載した改造機に現像剤をセットし、補給用現像剤が補給用現像剤中のキャリアの重量比率が20%で、単色による100,000枚のランニング評価を行った。そして、このランニングを終えたキャリアの帯電低下量、及び抵抗低下量をもって耐久性を判断した。
ここで、前記帯電量低下量とは、初期のキャリア95%に対しトナー7%の割合で混合し摩擦帯電させたサンプルを、一般的なブローオフ法(東芝ケミカル株式会社製、TB−200)にて測定した帯電量(Q1)から、ランニング後の現像剤中のトナーを前記ブローオフ装置にて除去し得たキャリアを、前記方法と同様の方法で測定した帯電量(Q2)
を差し引いた量を意味する。目標値は10.0μc/g以内である。また、帯電量の低下の原因はキャリア表面へのトナースペントであるため、このトナースペントを減らすことで、帯電量低下を抑えることができる。
ここで、前記抵抗変化量とは、初期のキャリアを抵抗計測平行電極の電極間(ギャップ2mm)に投入し、DC1,000Vを印加して30sec後の抵抗値をハイレジスト計で計測した。得られた値を体積抵抗率に変換した値(R1)から、ランニング後の現像剤中のトナーを前記ブローオフ装置にて除去し得たキャリアを、前記抵抗測定方法と同様の方法で測定した値(R2)を差し引いた量のことを意味する。目標値は絶対値で3.0〔Log(Ω・cm)〕以内である。また、抵抗変化の原因は、キャリアの被覆層の削れ、トナー成分のスペント、キャリア被覆層中の大粒子脱離などであるため、これらを減らすことで、抵抗変化量を抑えることができる。
市販のデジタルフルカラープリンター(株式会社リコー製、imagio Neo C600)に図2に示す現像装置を搭載した改造機に現像剤をセットし、補給用現像剤が補給用現像剤中のキャリアの重量比率が20%で、単色による100,000枚のランニング評価を行った。そして、このランニングを終えたキャリアの帯電低下量、及び抵抗低下量をもって耐久性を判断した。
ここで、前記帯電量低下量とは、初期のキャリア95%に対しトナー7%の割合で混合し摩擦帯電させたサンプルを、一般的なブローオフ法(東芝ケミカル株式会社製、TB−200)にて測定した帯電量(Q1)から、ランニング後の現像剤中のトナーを前記ブローオフ装置にて除去し得たキャリアを、前記方法と同様の方法で測定した帯電量(Q2)
を差し引いた量を意味する。目標値は10.0μc/g以内である。また、帯電量の低下の原因はキャリア表面へのトナースペントであるため、このトナースペントを減らすことで、帯電量低下を抑えることができる。
ここで、前記抵抗変化量とは、初期のキャリアを抵抗計測平行電極の電極間(ギャップ2mm)に投入し、DC1,000Vを印加して30sec後の抵抗値をハイレジスト計で計測した。得られた値を体積抵抗率に変換した値(R1)から、ランニング後の現像剤中のトナーを前記ブローオフ装置にて除去し得たキャリアを、前記抵抗測定方法と同様の方法で測定した値(R2)を差し引いた量のことを意味する。目標値は絶対値で3.0〔Log(Ω・cm)〕以内である。また、抵抗変化の原因は、キャリアの被覆層の削れ、トナー成分のスペント、キャリア被覆層中の大粒子脱離などであるため、これらを減らすことで、抵抗変化量を抑えることができる。
(ベタ画像キャリア付着)
上記耐久性評価の後、同デジタルフルカラープリンターを用いて地肌ポテンシャルを150Vに固定し、A3サイズ用紙に前面ベタ画像を現像し、得た画像上の白抜け個所や実際に付着しているキャリア個数をルーペ観察によりカウントし、そのトータル個数をもってベタ画像キャリア付着量とした。評価は、◎:0個、○:2個以上5個以下、△:6個以上10個以下、×:11個以上とした。なお、◎○△を合格とし、×を不合格とした。
上記耐久性評価の後、同デジタルフルカラープリンターを用いて地肌ポテンシャルを150Vに固定し、A3サイズ用紙に前面ベタ画像を現像し、得た画像上の白抜け個所や実際に付着しているキャリア個数をルーペ観察によりカウントし、そのトータル個数をもってベタ画像キャリア付着量とした。評価は、◎:0個、○:2個以上5個以下、△:6個以上10個以下、×:11個以上とした。なお、◎○△を合格とし、×を不合格とした。
(画像濃度)
普通紙の転写紙(株式会社リコー製、タイプ6200)に低付着量となる0.3±0.1mg/cm2の付着量におけるベタ画像出力後、画像濃度をX−Rite(X−Rit
e社製)により測定し、画像濃度1.4以上を○、1.4未満を×とした。
普通紙の転写紙(株式会社リコー製、タイプ6200)に低付着量となる0.3±0.1mg/cm2の付着量におけるベタ画像出力後、画像濃度をX−Rite(X−Rit
e社製)により測定し、画像濃度1.4以上を○、1.4未満を×とした。
(クリーニング性)
画像面積率95%チャートを1000枚出力後の清掃工程を通過した感光体上の転写残トナーをスコッチテープ(住友スリーエム株式会社製)で白紙に移し、それをマクベス反射濃度計RD514型で測定し、次のようにランク分けした。◎::ブランクとの差が0.005未満である。○:ブランクとの差が0.005〜0.010である△:ブランクとの差が0.011〜0.02である。×:ブランクとの差が0.02を超える。
画像面積率95%チャートを1000枚出力後の清掃工程を通過した感光体上の転写残トナーをスコッチテープ(住友スリーエム株式会社製)で白紙に移し、それをマクベス反射濃度計RD514型で測定し、次のようにランク分けした。◎::ブランクとの差が0.005未満である。○:ブランクとの差が0.005〜0.010である△:ブランクとの差が0.011〜0.02である。×:ブランクとの差が0.02を超える。
(転写性)
画像面積率20%チャートを感光体から紙に転写後、クリーニングの直前における感光体上の転写残トナーをスコッチテープ(住友スリーエム株式会社製)で白紙に移し、それをマクベス反射濃度計RD514型で測定し、次のようにランク分けした。◎:ブランクとの差が0.005未満である。○:ブランクとの差が0.005〜0.010である。△:ブランクとの差が0.011〜0.02である。×:ブランクとの差が0.02を超える。
画像面積率20%チャートを感光体から紙に転写後、クリーニングの直前における感光体上の転写残トナーをスコッチテープ(住友スリーエム株式会社製)で白紙に移し、それをマクベス反射濃度計RD514型で測定し、次のようにランク分けした。◎:ブランクとの差が0.005未満である。○:ブランクとの差が0.005〜0.010である。△:ブランクとの差が0.011〜0.02である。×:ブランクとの差が0.02を超える。
(トナー飛散)
温度40℃、湿度90%RHの環境下、画像形成装置(株式会社リコー製、IPSiO
Color8100)をオイルレス定着方式に改造してチューニングした評価機を用いて、各トナーを用いて画像面積率5%チャート連続100000枚出力耐久試験を実施後の複写機内のトナー汚染状態を目視にて、次のように評価した。◎:トナー汚れがまったく観察されず良好な状態である。○:わずかに汚れが観察される程度であり問題とならない。△:少し汚れが観察される程度である。×:許容範囲外で非常に汚れがあり問題となる。
温度40℃、湿度90%RHの環境下、画像形成装置(株式会社リコー製、IPSiO
Color8100)をオイルレス定着方式に改造してチューニングした評価機を用いて、各トナーを用いて画像面積率5%チャート連続100000枚出力耐久試験を実施後の複写機内のトナー汚染状態を目視にて、次のように評価した。◎:トナー汚れがまったく観察されず良好な状態である。○:わずかに汚れが観察される程度であり問題とならない。△:少し汚れが観察される程度である。×:許容範囲外で非常に汚れがあり問題となる。
(帯電安定性)
各トナーを用いて、画像面積率12%の文字画像パターンを用いて、連続10万枚出力
耐久試験を実施し、そのときの帯電量の変化を評価した。スリーブ上から現像剤を少量採取し、ブローオフ法により帯電量変化を求め、次のとおり評価した。○:帯電量の変化が5μc/g未満である。△:帯電量の変化が5μc/g以上10μc/g以下である。×:帯電量の変化が10μc/gを超える。
各トナーを用いて、画像面積率12%の文字画像パターンを用いて、連続10万枚出力
耐久試験を実施し、そのときの帯電量の変化を評価した。スリーブ上から現像剤を少量採取し、ブローオフ法により帯電量変化を求め、次のとおり評価した。○:帯電量の変化が5μc/g未満である。△:帯電量の変化が5μc/g以上10μc/g以下である。×:帯電量の変化が10μc/gを超える。
(フィルミング性)
画像面積率100%、75%、及び50%の帯チャートを1000枚出力後の現像ローラ、及び感光体上のフィルミングを観察し、次のとおり評価した。◎:まったくフィルミングが発生していない。○:うっすらとフィルミングの発生を確認できる。△:スジ状にフィルミングが発生している。×:全面にフィルミングが発生している。
又、補給用現像剤中のキャリア重量比は15%とした。
画像面積率100%、75%、及び50%の帯チャートを1000枚出力後の現像ローラ、及び感光体上のフィルミングを観察し、次のとおり評価した。◎:まったくフィルミングが発生していない。○:うっすらとフィルミングの発生を確認できる。△:スジ状にフィルミングが発生している。×:全面にフィルミングが発生している。
又、補給用現像剤中のキャリア重量比は15%とした。
(実施例2)
118.69部の50重量%のアクリル樹脂溶液ヒタロイド3001、37.18部の70重量%のグアナミン溶液マイコート106、0.68部の40重量%の酸性触媒キャタリスト4040、平均粒子径Dが0.3μmのアルミナ85.4部及びトルエン800部を、ホモミキサーを用いて15分間分散させることにより、被覆膜形成溶液を得た。芯材として、重量平均粒子径が35μmの焼成フェライト粉を用い、被覆膜の平均膜厚hが0.5μmになるように、スピラコーターを用いて、コーター内温度40℃で被覆膜形成溶液を芯材表面に塗布し、乾燥した。得られたキャリアを電気炉中、150℃で1時間放置して焼成した。冷却後、目開き63μmの篩を用いて解砕し、アルミナを50重量%含有し、D/hが0.6、平均高低差0.08μm、体積固有抵抗が1014.4Ω・cm、磁
化が68Am2/kgのキャリアを得た。このような事以外は実施例1同様に評価を行っ
た。
118.69部の50重量%のアクリル樹脂溶液ヒタロイド3001、37.18部の70重量%のグアナミン溶液マイコート106、0.68部の40重量%の酸性触媒キャタリスト4040、平均粒子径Dが0.3μmのアルミナ85.4部及びトルエン800部を、ホモミキサーを用いて15分間分散させることにより、被覆膜形成溶液を得た。芯材として、重量平均粒子径が35μmの焼成フェライト粉を用い、被覆膜の平均膜厚hが0.5μmになるように、スピラコーターを用いて、コーター内温度40℃で被覆膜形成溶液を芯材表面に塗布し、乾燥した。得られたキャリアを電気炉中、150℃で1時間放置して焼成した。冷却後、目開き63μmの篩を用いて解砕し、アルミナを50重量%含有し、D/hが0.6、平均高低差0.08μm、体積固有抵抗が1014.4Ω・cm、磁
化が68Am2/kgのキャリアを得た。このような事以外は実施例1同様に評価を行っ
た。
(実施例3)
51.61部のヒタロイド3001、16.12部のマイコート106、0.28部のキャタリスト4040、241.5部のSR2410、0.55部のSH6020、平均粒子径Dが0.3μmのアルミナ86.1部及びトルエン800部を、ホモミキサーを用いて15分間分散させることにより、被覆膜形成溶液を得た。
このような被覆膜形成溶液を用いたこと以外は、実施例2と同様にして、現像剤を得た。なお、キャリアは、アルミナを50重量%含有し、D/hが0.55、平均高低差0.08μm、体積固有抵抗が1015.2Ω・cm、磁化が68Am2/kgであった。
51.61部のヒタロイド3001、16.12部のマイコート106、0.28部のキャタリスト4040、241.5部のSR2410、0.55部のSH6020、平均粒子径Dが0.3μmのアルミナ86.1部及びトルエン800部を、ホモミキサーを用いて15分間分散させることにより、被覆膜形成溶液を得た。
このような被覆膜形成溶液を用いたこと以外は、実施例2と同様にして、現像剤を得た。なお、キャリアは、アルミナを50重量%含有し、D/hが0.55、平均高低差0.08μm、体積固有抵抗が1015.2Ω・cm、磁化が68Am2/kgであった。
<実施例4>
平均粒子径Dが0.3μmのアルミナの添加量を8.6部に変更したこと以外は、実施例3と同様にして、現像剤を得た。なお、キャリアは、アルミナを9重量%含有し、D/hが0.7、平均高低差1.5μm、体積固有抵抗が1012.2Ω・cm、磁化が68Am2/kgであった。
このような事以外は実施例1と同様に評価を行った。
平均粒子径Dが0.3μmのアルミナの添加量を8.6部に変更したこと以外は、実施例3と同様にして、現像剤を得た。なお、キャリアは、アルミナを9重量%含有し、D/hが0.7、平均高低差1.5μm、体積固有抵抗が1012.2Ω・cm、磁化が68Am2/kgであった。
このような事以外は実施例1と同様に評価を行った。
<実施例5>
平均粒子径Dが0.3μmのアルミナの添加量を344.4部に変更したこと以外は、実施例3と同様にして、現像剤を得た。なお、キャリアは、アルミナを80.1重量%含有し、D/hが0.3、平均高低差1.8μm、体積固有抵抗が1016.6Ω・cm、磁化が68Am2/kgであった。
このような事以外は実施例1と同様に評価を行った。
平均粒子径Dが0.3μmのアルミナの添加量を344.4部に変更したこと以外は、実施例3と同様にして、現像剤を得た。なお、キャリアは、アルミナを80.1重量%含有し、D/hが0.3、平均高低差1.8μm、体積固有抵抗が1016.6Ω・cm、磁化が68Am2/kgであった。
このような事以外は実施例1と同様に評価を行った。
<実施例6>
平均粒子径Dが0.3μmのアルミナの添加量を50部に変更したこと以外は、実施例
3と同様にして、現像剤を得た。なお、キャリアは、アルミナを37重量%含有し、D/hが0.66、平均高低差1.3μm、体積固有抵抗が1012.3Ω・cm、磁化が68Am2/kgであった。
このような事以外は実施例1と同様に評価を行った。
平均粒子径Dが0.3μmのアルミナの添加量を50部に変更したこと以外は、実施例
3と同様にして、現像剤を得た。なお、キャリアは、アルミナを37重量%含有し、D/hが0.66、平均高低差1.3μm、体積固有抵抗が1012.3Ω・cm、磁化が68Am2/kgであった。
このような事以外は実施例1と同様に評価を行った。
<実施例7>
平均粒子径Dが0.3μmのアルミナの添加量を250部に変更したこと以外は、実施例3と同様にして、現像剤を得た。なお、キャリアは、アルミナを74.5重量%含有し、D/hが0.33、平均高低差1.5μm、体積固有抵抗が1016.6Ω・cm、磁化が68Am2/kgであった。
このような事以外は実施例1と同様に評価を行った。
平均粒子径Dが0.3μmのアルミナの添加量を250部に変更したこと以外は、実施例3と同様にして、現像剤を得た。なお、キャリアは、アルミナを74.5重量%含有し、D/hが0.33、平均高低差1.5μm、体積固有抵抗が1016.6Ω・cm、磁化が68Am2/kgであった。
このような事以外は実施例1と同様に評価を行った。
<実施例8>
平均粒子径Dが0.3μmのアルミナの添加量を29部に変更したこと以外は、実施例3と同様にして、現像剤を得た。なお、キャリアは、アルミナを25.2重量%含有し、
被覆率が19.9、D/hが0.65、平均高低差1.1μm、体積固有抵抗が1013.0Ω・cm、磁化が68Am2/kgであった。
このような事以外は実施例1と同様に評価を行った。
平均粒子径Dが0.3μmのアルミナの添加量を29部に変更したこと以外は、実施例3と同様にして、現像剤を得た。なお、キャリアは、アルミナを25.2重量%含有し、
被覆率が19.9、D/hが0.65、平均高低差1.1μm、体積固有抵抗が1013.0Ω・cm、磁化が68Am2/kgであった。
このような事以外は実施例1と同様に評価を行った。
<実施例9>
非導電性粒子を平均粒子径Dが0.02μmの酸化チタンに変更し、添加量を15部としたこと以外は、実施例3と同様にして、現像剤を得た。なお、キャリアは、酸化チタンを14.9重量%含有し、被覆率が3280、D/hが0.05、平均高低差0.08μm、体積固有抵抗が1014.4Ω・cm、磁化が66Am2/kgであった。
このような事以外は実施例1と同様に評価を行った。
非導電性粒子を平均粒子径Dが0.02μmの酸化チタンに変更し、添加量を15部としたこと以外は、実施例3と同様にして、現像剤を得た。なお、キャリアは、酸化チタンを14.9重量%含有し、被覆率が3280、D/hが0.05、平均高低差0.08μm、体積固有抵抗が1014.4Ω・cm、磁化が66Am2/kgであった。
このような事以外は実施例1と同様に評価を行った。
<実施例10>
非導電性粒子の代わりに導電性粒子として、平均粒子径Dが0.35μm、体積固有抵抗が3.5Ω・cmの表面処理アルミナを用い、添加量を86.1部としたこと以外は、実施例3と同様にして、現像剤を得た。ここで、表面処理層は、二酸化スズを下層、二酸化スズを含有する酸化インジウムを上層とする二層構造からなる。なお、キャリアは、表面処理アルミナを50重量%含有し、D/hが0.63、平均高低差0.08μm、体積固有抵抗が109.8Ω・cm、磁化が68Am2/kgであった。
このような事以外は実施例1と同様に評価を行った。
非導電性粒子の代わりに導電性粒子として、平均粒子径Dが0.35μm、体積固有抵抗が3.5Ω・cmの表面処理アルミナを用い、添加量を86.1部としたこと以外は、実施例3と同様にして、現像剤を得た。ここで、表面処理層は、二酸化スズを下層、二酸化スズを含有する酸化インジウムを上層とする二層構造からなる。なお、キャリアは、表面処理アルミナを50重量%含有し、D/hが0.63、平均高低差0.08μm、体積固有抵抗が109.8Ω・cm、磁化が68Am2/kgであった。
このような事以外は実施例1と同様に評価を行った。
<実施例11>
SR2410の添加量を350.5部、平均粒子径Dが0.3μmのアルミナの添加量を360.4部に変更したこと以外は、実施例3と同様にして、現像剤を得た。なお、キャリアは、アルミナを77重量%含有し、D/hが0.38、平均高低差1.8μm、体積固有抵抗が1017.2Ω・cm、磁化が68Am2/kgであった。
このような事以外は実施例1と同様に評価を行った。
SR2410の添加量を350.5部、平均粒子径Dが0.3μmのアルミナの添加量を360.4部に変更したこと以外は、実施例3と同様にして、現像剤を得た。なお、キャリアは、アルミナを77重量%含有し、D/hが0.38、平均高低差1.8μm、体積固有抵抗が1017.2Ω・cm、磁化が68Am2/kgであった。
このような事以外は実施例1と同様に評価を行った。
<実施例12>
ヒタロイド3001の添加量を5.2部、マイコート106の添加量を1.6部、キャタリスト4040の添加量を0.14部、SR2410の添加量を24.15部、非導電性粒子を平均粒子径Dが0.02μmの酸化チタンに変更し、添加量を8.5部と変更したこと以外は、実施例3と同様にして、現像剤を得た。微粒子を50重量%含有し、被覆膜の平均膜厚hが0.04μm、D/hが0.5、平均高低差0.05μm、体積固有抵抗が1013.0Ω・cm、磁化が68Am2/kgであった。
このような事以外は実施例1と同様に評価を行った。
ヒタロイド3001の添加量を5.2部、マイコート106の添加量を1.6部、キャタリスト4040の添加量を0.14部、SR2410の添加量を24.15部、非導電性粒子を平均粒子径Dが0.02μmの酸化チタンに変更し、添加量を8.5部と変更したこと以外は、実施例3と同様にして、現像剤を得た。微粒子を50重量%含有し、被覆膜の平均膜厚hが0.04μm、D/hが0.5、平均高低差0.05μm、体積固有抵抗が1013.0Ω・cm、磁化が68Am2/kgであった。
このような事以外は実施例1と同様に評価を行った。
<実施例13>
ヒタロイド3001の添加量を206.4部、マイコート106の添加量を64.4部、SR2410の添加量を966部、に変更したこと以外は、実施例3と同様にして、現像剤を得た。なお、キャリアは、アルミナを50重量%含有し、被覆膜の平均膜厚hが4.3μm、D/hが0.07、平均高低差0.09μm、体積固有抵抗が1016.9Ω・cm、磁化が68Am2/kgであった。
このような事以外は実施例1と同様に評価を行った。
ヒタロイド3001の添加量を206.4部、マイコート106の添加量を64.4部、SR2410の添加量を966部、に変更したこと以外は、実施例3と同様にして、現像剤を得た。なお、キャリアは、アルミナを50重量%含有し、被覆膜の平均膜厚hが4.3μm、D/hが0.07、平均高低差0.09μm、体積固有抵抗が1016.9Ω・cm、磁化が68Am2/kgであった。
このような事以外は実施例1と同様に評価を行った。
<実施例14>
ヒタロイド3001の添加量を103.2部、マイコート106の添加量を32.2部、SR2410の添加量を483部、に変更こと以外は、実施例3と同様にして、現像剤を得た。なお、キャリアは、アルミナを33.5重量%含有し、被覆膜の平均膜厚hが2.1μm、D/hが0.07、平均高低差0.06μm、体積固有抵抗が1016.8Ω・cm、磁化が68Am2/kgであった。
このような事以外は実施例1と同様に評価を行った。
ヒタロイド3001の添加量を103.2部、マイコート106の添加量を32.2部、SR2410の添加量を483部、に変更こと以外は、実施例3と同様にして、現像剤を得た。なお、キャリアは、アルミナを33.5重量%含有し、被覆膜の平均膜厚hが2.1μm、D/hが0.07、平均高低差0.06μm、体積固有抵抗が1016.8Ω・cm、磁化が68Am2/kgであった。
このような事以外は実施例1と同様に評価を行った。
<実施例15>
芯材として、磁化の低い重量平均粒子径が35μm焼成フェライトを用いたこと以外は、実施例3と同様にして、現像剤を得た。なお、キャリアは、アルミナを50重量%含有し、D/hが0.55、平均高低差0.08μm、体積固有抵抗が1015.2Ω・cm、磁化が36Am2/kgであった。
このような事以外は実施例1と同様に評価を行った。
<実施例16>
芯材として、磁化の高い重量平均粒子径が35μm焼成フェライトを用いたこと以外は、実施例3と同様にして、現像剤を得た。なお、キャリアは、アルミナを50重量%含有し、D/hが0.55、平均高低差0.08μm、体積固有抵抗が1015.3Ω・cm、磁化が94Am2/kgであった。
このような事以外は実施例1と同様に評価を行った。
芯材として、磁化の低い重量平均粒子径が35μm焼成フェライトを用いたこと以外は、実施例3と同様にして、現像剤を得た。なお、キャリアは、アルミナを50重量%含有し、D/hが0.55、平均高低差0.08μm、体積固有抵抗が1015.2Ω・cm、磁化が36Am2/kgであった。
このような事以外は実施例1と同様に評価を行った。
<実施例16>
芯材として、磁化の高い重量平均粒子径が35μm焼成フェライトを用いたこと以外は、実施例3と同様にして、現像剤を得た。なお、キャリアは、アルミナを50重量%含有し、D/hが0.55、平均高低差0.08μm、体積固有抵抗が1015.3Ω・cm、磁化が94Am2/kgであった。
このような事以外は実施例1と同様に評価を行った。
(実施例17)
キャリアの重量平均粒子径を19μmにヒタロイド3001の添加量を206.4部、マイコート106の添加量を64.4部、SR2410の添加量を966部、アルミナの添加量を172.2部に変更したこと以外は実施例3と同様にして現像剤を得た。なお、キャリアは、アルミナを53重量%含有し、D/hが0.52、平均高低差1.1μm、体積固有抵抗が1015.0Ω・cm、磁化が66Am2/kgであった。
このような事以外は実施例1と同様に評価を行った。
(実施例18)
キャリアの重量平均粒子径を67μmに変更したこと以外は、実施例3と同様にして現像剤を得た。なおキャリアは、アルミナを49重量%含有し、D/hが0.27、平均高低差0.055μm、体積固有抵抗が1012.5Ω・cm、磁化が69Am2/kgであっ
た。
このような事以外は実施例1と同様に評価を行った。
キャリアの重量平均粒子径を19μmにヒタロイド3001の添加量を206.4部、マイコート106の添加量を64.4部、SR2410の添加量を966部、アルミナの添加量を172.2部に変更したこと以外は実施例3と同様にして現像剤を得た。なお、キャリアは、アルミナを53重量%含有し、D/hが0.52、平均高低差1.1μm、体積固有抵抗が1015.0Ω・cm、磁化が66Am2/kgであった。
このような事以外は実施例1と同様に評価を行った。
(実施例18)
キャリアの重量平均粒子径を67μmに変更したこと以外は、実施例3と同様にして現像剤を得た。なおキャリアは、アルミナを49重量%含有し、D/hが0.27、平均高低差0.055μm、体積固有抵抗が1012.5Ω・cm、磁化が69Am2/kgであっ
た。
このような事以外は実施例1と同様に評価を行った。
(実施例19)
実施例3において、補給用現像剤のキャリア重量比を5%に変更した事以外は実施例3と同様にして評価した。
(実施例20)
実施例3において、補給用現像剤のキャリア重量比を2%に変更した事以外は実施例3と同様にして評価した。
実施例3において、補給用現像剤のキャリア重量比を5%に変更した事以外は実施例3と同様にして評価した。
(実施例20)
実施例3において、補給用現像剤のキャリア重量比を2%に変更した事以外は実施例3と同様にして評価した。
<比較例1>
ヒタロイド3001の添加量を25部、マイコート106の添加量を8部、キャタリスト4040の添加量を0.14部、SR2410の添加量を120.5部、平均粒子径Dが0.3μmのアルミナの添加量を28.7部に変更したこと以外は、実施例3と同様にして現像剤を得た。なおキャリアは、アルミナを40.5重量%含有し、D/hが1.13、平均高低差1.95μm、体積固有抵抗が1013.2Ω・cm、磁化が68Am2/kgであった。
ヒタロイド3001の添加量を25部、マイコート106の添加量を8部、キャタリスト4040の添加量を0.14部、SR2410の添加量を120.5部、平均粒子径Dが0.3μmのアルミナの添加量を28.7部に変更したこと以外は、実施例3と同様にして現像剤を得た。なおキャリアは、アルミナを40.5重量%含有し、D/hが1.13、平均高低差1.95μm、体積固有抵抗が1013.2Ω・cm、磁化が68Am2/kgであった。
<比較例2>
キャリアの重量平均粒子径を19μmにヒタロイド3001の添加量を206.4部、マイコート106の添加量を64.4部、SR2410の添加量を966部、非導電性粒子を平均粒子径Dが0.02μmの酸化チタンに変更し添加量を430部に変更こと以外は実施例3と同様にして現像剤を得た。なお、キャリアは、微粒子を71.6重量%含有し、D/hが0.009、平均高低差0.055μm、体積固有抵抗が1016.5Ω・cm、磁化が68Am2/kgであった。
このような事以外は実施例1と同様に評価を行った。
キャリアの重量平均粒子径を19μmにヒタロイド3001の添加量を206.4部、マイコート106の添加量を64.4部、SR2410の添加量を966部、非導電性粒子を平均粒子径Dが0.02μmの酸化チタンに変更し添加量を430部に変更こと以外は実施例3と同様にして現像剤を得た。なお、キャリアは、微粒子を71.6重量%含有し、D/hが0.009、平均高低差0.055μm、体積固有抵抗が1016.5Ω・cm、磁化が68Am2/kgであった。
このような事以外は実施例1と同様に評価を行った。
(比較例3)
アクリル樹脂溶液(固形分50重量%) 56.0部
グアナミン溶液(固形分77重量%) 15.6部
アルミナ粒子[0.3μm、固有抵抗1014(Ω・cm)] 160.0部
トルエン 900部
ブチルセロソルブ 900部
をホモミキサーで10分間分散して被覆膜形成溶液を調合し、膜厚0.15μmになるようにスピラコーター(岡田精工社製)により塗布し乾燥したこと以外は実施例3と同様にして、現像剤を得た。なお、キャリアは、アルミナを80重量%含有し、D/hが2.0、平均高低差0.01μm、体積固有抵抗が1015.1Ω・cm、磁化が68Am2/kg
であった。
このような事以外は実施例1と同様に評価を行った。
アクリル樹脂溶液(固形分50重量%) 56.0部
グアナミン溶液(固形分77重量%) 15.6部
アルミナ粒子[0.3μm、固有抵抗1014(Ω・cm)] 160.0部
トルエン 900部
ブチルセロソルブ 900部
をホモミキサーで10分間分散して被覆膜形成溶液を調合し、膜厚0.15μmになるようにスピラコーター(岡田精工社製)により塗布し乾燥したこと以外は実施例3と同様にして、現像剤を得た。なお、キャリアは、アルミナを80重量%含有し、D/hが2.0、平均高低差0.01μm、体積固有抵抗が1015.1Ω・cm、磁化が68Am2/kg
であった。
このような事以外は実施例1と同様に評価を行った。
(比較例4)
アクリル樹脂溶液(固形分50重量%) 56.0部
グアナミン溶液(固形分77重量%) 15.6部
シリコーン樹脂溶液SR2410(20重量%)241.5部
アルミナ粒子[0.3μm、固有抵抗1014(Ω・cm)] 88.3部
トルエン 900部
をホモミキサーで10分間分散して被覆膜形成溶液を調合し、膜厚0.55μmになるようにスピラコーター(岡田精工社製)により塗布し乾燥した。トナーは「トナー母体粒子1」100部に対し、外添剤(A)を1.5部を添加し、ヘンシェルミキサーにて周速8m/sの条件にて5分間混合した。混合後の粉体を目開き100μmのメッシュに通過させ、粗大粉を取り除き、疎水性微粉末を外添したトナーBを作製したこと以外は実施例3と同様にして現像剤を得た。なおキャリアは、アルミナを50重量%含有し、D/hが0.55、平均高低差0.008μm、体積固有抵抗が1015.1Ω・cm、磁化が68Am2/kg、トナーBはトナーBET比表面積St:4.89、Sm+0.7Ss*X:4.
18、Sm+0.97Ss*X:4.78であった。
このような事以外は実施例1と同様に評価を行った。
アクリル樹脂溶液(固形分50重量%) 56.0部
グアナミン溶液(固形分77重量%) 15.6部
シリコーン樹脂溶液SR2410(20重量%)241.5部
アルミナ粒子[0.3μm、固有抵抗1014(Ω・cm)] 88.3部
トルエン 900部
をホモミキサーで10分間分散して被覆膜形成溶液を調合し、膜厚0.55μmになるようにスピラコーター(岡田精工社製)により塗布し乾燥した。トナーは「トナー母体粒子1」100部に対し、外添剤(A)を1.5部を添加し、ヘンシェルミキサーにて周速8m/sの条件にて5分間混合した。混合後の粉体を目開き100μmのメッシュに通過させ、粗大粉を取り除き、疎水性微粉末を外添したトナーBを作製したこと以外は実施例3と同様にして現像剤を得た。なおキャリアは、アルミナを50重量%含有し、D/hが0.55、平均高低差0.008μm、体積固有抵抗が1015.1Ω・cm、磁化が68Am2/kg、トナーBはトナーBET比表面積St:4.89、Sm+0.7Ss*X:4.
18、Sm+0.97Ss*X:4.78であった。
このような事以外は実施例1と同様に評価を行った。
(比較例5)
平均粒子径Dが0.3μmのアルミナの添加量を258.1部に変更し、ホモミキサーを用
いて10分間分散させること事以外は実施例3と同様にして現像剤を得た。なおキャリアは、アルミナを68重量%含有し、D/hが0.41、平均高低差2.2μm、体積固有抵抗が1015.2Ω・cm、磁化が68Am2/kgであった。
このような事以外は実施例1と同様に評価を行った。
(比較例6)
トナーC製造方法:「トナー母体粒子1」100部に対し、外添剤(A)1.5部を添加し、ハイブリダイゼーションシステムにて周速200m/sの条件の下、1分間混合し、さらに外添剤(B)0.5部を同装置にて周速200m/sの条件の下、1分間混合した。混合後の粉体を目開き100μmのメッシュに通過させ、粗大粉を取り除き疎水性微粉末を外添したトナーCを作製した。
トナーCを使用し、平均粒子径Dが0.3μmのアルミナの添加量を258.1部に変更し
、ホモミキサーを用いて10分間分散させること事以外は実施例3と同様にして現像剤を得た。なお、キャリアは、アルミナを68重量%含有し、D/hが0.41、平均高低差2.2μm、体積固有抵抗が1015.2Ω・cm、磁化が68Am2/kg、トナーCはトナーBET比表面積St:3.87、Sm+0.7Ss*X:4.38、Sm+0.97S
s*X:5.06であった。
このような事以外は実施例1と同様に評価を行った。
(比較例7)
実施例3において、画像の精細性評価、地肌部キャリア付着評価、耐久性(帯電低下量、抵抗低下量)評価、及びベタ画像キャリア付着評価での評価用現像装置を、図2における現像剤排出装置(300)を有さない現像装置に変更し、補給用現像剤をキャリアを含まない現像剤、即ちトナーに変更したこと以外は実施例3と同様にして評価を実施した。(比較例8)
トナーをトナーBに変更する事以外は、実施例3と同様にして評価を実施した。
平均粒子径Dが0.3μmのアルミナの添加量を258.1部に変更し、ホモミキサーを用
いて10分間分散させること事以外は実施例3と同様にして現像剤を得た。なおキャリアは、アルミナを68重量%含有し、D/hが0.41、平均高低差2.2μm、体積固有抵抗が1015.2Ω・cm、磁化が68Am2/kgであった。
このような事以外は実施例1と同様に評価を行った。
(比較例6)
トナーC製造方法:「トナー母体粒子1」100部に対し、外添剤(A)1.5部を添加し、ハイブリダイゼーションシステムにて周速200m/sの条件の下、1分間混合し、さらに外添剤(B)0.5部を同装置にて周速200m/sの条件の下、1分間混合した。混合後の粉体を目開き100μmのメッシュに通過させ、粗大粉を取り除き疎水性微粉末を外添したトナーCを作製した。
トナーCを使用し、平均粒子径Dが0.3μmのアルミナの添加量を258.1部に変更し
、ホモミキサーを用いて10分間分散させること事以外は実施例3と同様にして現像剤を得た。なお、キャリアは、アルミナを68重量%含有し、D/hが0.41、平均高低差2.2μm、体積固有抵抗が1015.2Ω・cm、磁化が68Am2/kg、トナーCはトナーBET比表面積St:3.87、Sm+0.7Ss*X:4.38、Sm+0.97S
s*X:5.06であった。
このような事以外は実施例1と同様に評価を行った。
(比較例7)
実施例3において、画像の精細性評価、地肌部キャリア付着評価、耐久性(帯電低下量、抵抗低下量)評価、及びベタ画像キャリア付着評価での評価用現像装置を、図2における現像剤排出装置(300)を有さない現像装置に変更し、補給用現像剤をキャリアを含まない現像剤、即ちトナーに変更したこと以外は実施例3と同様にして評価を実施した。(比較例8)
トナーをトナーBに変更する事以外は、実施例3と同様にして評価を実施した。
表2より、実施例1〜17は、エッジ効果、キャリア付着、画像の精細性、帯電低下量
及び抵抗変化量において、良好な結果が得られることがわかる。
比較例1より得られるキャリアは、十分な膜厚が得られず、キャリアの耐磨耗性に問題がある。
比較例2より得られるキャリアは、コート層表面に十分な凹凸を設ける事が出来ず、トナースペントのかきとり効果が不十分であり帯電低下が大きい。
及び抵抗変化量において、良好な結果が得られることがわかる。
比較例1より得られるキャリアは、十分な膜厚が得られず、キャリアの耐磨耗性に問題がある。
比較例2より得られるキャリアは、コート層表面に十分な凹凸を設ける事が出来ず、トナースペントのかきとり効果が不十分であり帯電低下が大きい。
比較例3より得られるキャリアは、コート液の攪拌が不十分であり、粒子の分散が不十分でありコート層表面の凹凸が不十分である。結果トナースペントのかきとり効果が不十分であり帯電低下が大きい。又、分散が不十分な為に局所的にコート層の削れが起き易く抵抗低下も大きい。
比較例4より得られるキャリアは、コート液の攪拌が不十分であり、粒子の分散が不十分でありコート層表面の凹凸が不十分である。結果トナースペントのかきとり効果が不十分であり帯電低下が大きい。又トナーBは疎水性微粉末の固定が不十分であり、キャリアへの移行による帯電低下を引き起こしている。更に現像ローラ、感光体へのフィルミングも多い。
比較例5より得られるキャリアは、コート液の攪拌が不十分であり、粒子の分散が不十分であり粒子は大きな凝集を作ってコート層中に存在する。表層の凹凸は大きくスペントかきとり能力はあるが、凸凹の溝にスペント物が溜まり易い、又、ストレスによりコート層が剥れる際には大きな塊として剥れ芯材部が露出してしまった。
比較例6より得られるキャリアは、コート液の攪拌が不十分であり、粒子の分散が不十分であり粒子は大きな凝集を作ってコート層中に存在する。表層の凹凸は大きくスペントかきとり能力はあるが、凸凹の溝にスペント物が溜まり易い、又、ストレスによりコート層が剥れる際には大きな塊として剥れ芯材部が露出してしまった。又トナーCは疎水性微粉末の固定が強すぎるため、疎水性微粉末に期待する効果が十分に得られず、画像濃度が出ない、クリーニング不良、転写不良、トナー飛散、帯電不安定、現像ローラ、感光体へのトナー母体成分のフィルミング等の品質不良が発生した。
比較例7では、補給用現像剤を用いない現像方式を使用した画像形成装置であるため、長期での使用後において、現像剤の帯電量及びキャリアの抵抗値が著しく低下する結果となった。
比較例8では、トナーBを使用する事で、キャリアへの疎水性微粉末の移行量がトナーAに比べ増えるために、キャリア帯電量低下が大きくなり、帯電安定性、画像品質共に劣るものとなる。
比較例4より得られるキャリアは、コート液の攪拌が不十分であり、粒子の分散が不十分でありコート層表面の凹凸が不十分である。結果トナースペントのかきとり効果が不十分であり帯電低下が大きい。又トナーBは疎水性微粉末の固定が不十分であり、キャリアへの移行による帯電低下を引き起こしている。更に現像ローラ、感光体へのフィルミングも多い。
比較例5より得られるキャリアは、コート液の攪拌が不十分であり、粒子の分散が不十分であり粒子は大きな凝集を作ってコート層中に存在する。表層の凹凸は大きくスペントかきとり能力はあるが、凸凹の溝にスペント物が溜まり易い、又、ストレスによりコート層が剥れる際には大きな塊として剥れ芯材部が露出してしまった。
比較例6より得られるキャリアは、コート液の攪拌が不十分であり、粒子の分散が不十分であり粒子は大きな凝集を作ってコート層中に存在する。表層の凹凸は大きくスペントかきとり能力はあるが、凸凹の溝にスペント物が溜まり易い、又、ストレスによりコート層が剥れる際には大きな塊として剥れ芯材部が露出してしまった。又トナーCは疎水性微粉末の固定が強すぎるため、疎水性微粉末に期待する効果が十分に得られず、画像濃度が出ない、クリーニング不良、転写不良、トナー飛散、帯電不安定、現像ローラ、感光体へのトナー母体成分のフィルミング等の品質不良が発生した。
比較例7では、補給用現像剤を用いない現像方式を使用した画像形成装置であるため、長期での使用後において、現像剤の帯電量及びキャリアの抵抗値が著しく低下する結果となった。
比較例8では、トナーBを使用する事で、キャリアへの疎水性微粉末の移行量がトナーAに比べ増えるために、キャリア帯電量低下が大きくなり、帯電安定性、画像品質共に劣るものとなる。
1 感光体
2A、2B、2C、2D 画像形成ユニット
3 帯電ユニット
301 帯電ローラ
6 露光装置
7 給紙カセット
8 転写ベルト
9 定着装置
10A、10B、10C、10D 現像装置
10a 仕切部材
10b トナー濃度センサ
11a,11b 搬送スクリュー
12 現像ローラ
13 ドクターブレード
14 現像剤収容部
15a 補給口
51 排紙路
52 排紙ローラ対
53 排紙トレイ
54 紙吸着ローラ
55 レジストローラ対
2A、2B、2C、2D 画像形成ユニット
3 帯電ユニット
301 帯電ローラ
6 露光装置
7 給紙カセット
8 転写ベルト
9 定着装置
10A、10B、10C、10D 現像装置
10a 仕切部材
10b トナー濃度センサ
11a,11b 搬送スクリュー
12 現像ローラ
13 ドクターブレード
14 現像剤収容部
15a 補給口
51 排紙路
52 排紙ローラ対
53 排紙トレイ
54 紙吸着ローラ
55 レジストローラ対
100 装置本体
200A、200B、200C、200D 現像剤補給装置
220 現像剤補給器
221 搬送チューブ
222 容器ホルダ
223 スクリューポンプ
224 ロータ
225 ステータ
226 駆動モータ
227 ユニバーサルジョイント
230 現像剤収容器
231 現像剤収納部材
232 口金部
233 シール材
200A、200B、200C、200D 現像剤補給装置
220 現像剤補給器
221 搬送チューブ
222 容器ホルダ
223 スクリューポンプ
224 ロータ
225 ステータ
226 駆動モータ
227 ユニバーサルジョイント
230 現像剤収容器
231 現像剤収納部材
232 口金部
233 シール材
240 ノズル
241 内管
241a 現像剤流路
242 外管
244 エア流路
246a,46b エア供給口
247 現像剤流出口
260 空気供給手段
260a,260b エアポンプ
261a,261b エア供給路
262a,262b 開閉弁
300 現像剤排出装置
330 回収容器
331 排出パイプ
241 内管
241a 現像剤流路
242 外管
244 エア流路
246a,46b エア供給口
247 現像剤流出口
260 空気供給手段
260a,260b エアポンプ
261a,261b エア供給路
262a,262b 開閉弁
300 現像剤排出装置
330 回収容器
331 排出パイプ
Claims (17)
- トナーとキャリアからなる現像剤において、該トナーは少なくとも着色剤と結着樹脂で構成される母体粒子に疎水性微粉末を外添してなり、該疎水性微粉末を外添した後のトナー粒子の比表面積Stが下記式(1)を満たすものであり、又、該キャリアが芯材及び該芯材を被覆する被覆膜を有してなり、該被覆膜は結着樹脂及び粒子を含有し、該被覆膜の平均膜厚に対する該粒子の平均粒子径の比が0.01以上1.00以下であり、表面に平均高低差が0.02μm以上2.0μm以下の凹凸を有することを特徴とする画像形成用現像剤。
Sm+0.7Ss*X/100<St<Sm+0.97Ss*X/100 (1)
[式中Smは母体粒子の比表面積、Ssは疎水性微粉末の比表面積、Xは疎水性微粉末の母体粒子に対する添加率(質量%)である。] - 前記キャリアにおける結着樹脂及び前記粒子の重量の和に対する前記粒子の割合は、10%以上80%以下であることを特徴とする請求項1に記載のキャリア。
- 結着樹脂及び前記粒子の重量の和に対する前記粒子の割合は、40%以上70%以下であることを特徴とする請求項2に記載のキャリア。
- 芯材の表面積と前記芯材の個数の積に対する前記粒子の断面積と前記粒子の個数の積の比は、0.3以上30以下であることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載のキャリア。
- 体積固有抵抗は、1×1010Ω・cm以上1×1017Ω・cm以下であることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載のキャリア。
- 前記粒子は、アルミナ、シリカ及びチタンのいずれかを含有することを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載のキャリア。
- 前記被覆膜の平均膜厚は、0.05μm以上4.00μm以下であることを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載のキャリア。
- 前記被覆膜の平均膜厚は、0.05μm以上2.00μm以下であることを特徴とする請求項7に記載のキャリア。
- 前記結着樹脂のガラス転移温度は、20℃以上100℃以下であることを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載のキャリア。
- 重量平均粒子径が20μm以上65μm以下であることを特徴とする請求項1から9のいずれか一項に記載のキャリア。
- 前記結着樹脂は、シリコーン樹脂を含有することを特徴とする請求項1から10のいずれか一項に記載のキャリア。
- 前記結着樹脂は、アクリル樹脂を含有することを特徴とする請求項1から11のいずれか一項に記載のキャリア。
- 少なくとも結着樹脂がアクリル樹脂及びシリコーン樹脂であることを特徴とする、請求項1〜9のいずれかに記載の電子写真用キャリア。
- 1kOeの磁場における磁化が40Am2/kg以上90Am2/kg以下であることを特徴とする請求項1から12のいずれか一項に記載のキャリア。
- トナーとキャリアとが収容されている現像装置に対して、トナーとキャリアとを前記現像装置に補給するとともに、前記現像装置内の余剰となった現像剤を排出しながら現像を行う画像形成装置に用いられる現像剤において、該現像装置はトナー及び/或いは前記現像装置に収容されている該トナーは下記式(1)を満たすものであり、又、
前記現像装置に補給されるキャリア及び/或いは前記現像装置に収容されている該キャリアは、芯材及び該芯材を被覆する被覆膜を有してなり、該被覆膜は、結着樹脂及び粒子を含有し、該被覆膜の平均膜厚に対する該粒子の平均粒子径の比は、0.01以上1以下であり、表面に平均高低差が0.02μm以上2.0μm以下の凹凸を有する現像剤を用いることを特徴とする現像装置。
Sm+0.7Ss*X/100<St<Sm+0.97Ss*X/100 (1)
[式中Smは母体粒子の比表面積、Ssはシリカ微粉末の比表面積、Xは疎水性微粉末の母体粒子に対する添加率(質量%)である。] - 静電潜像を担持する像担持体と、前記像担持体上の静電潜像を可視像化する現像装置とを一体に支持されていて、トナーとキャリアとを含む補給用現像剤を前記現像装置に補給するとともに、前記現像装置から現像剤を排出する画像形成装置本体に着脱可能に備えられるプロセスカートリッジにおいて、前記現像装置は、請求項15に記載の現像剤を使用することを特徴とするプロセスカートリッジ。
- 静電潜像を担持する像担持体と、前記像担持体上の静電潜像を可視像化する現像装置とを一体に支持されていて、トナーとキャリアとを含む補給用現像剤を前記現像装置に補給するとともに、前記現像装置から現像剤を排出する画像形成装置本体に着脱可能に備えられるプロセスカートリッジにおいて、前記現像装置は、請求項15に記載の現像装置内現像剤を使用することを特徴とするプロセスカートリッジ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007069699A JP2008233280A (ja) | 2007-03-18 | 2007-03-18 | 現像剤、キャリア、現像剤補給装置、画像形成装置、プロセスカートリッジ |
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|---|---|---|---|
| JP2007069699A JP2008233280A (ja) | 2007-03-18 | 2007-03-18 | 現像剤、キャリア、現像剤補給装置、画像形成装置、プロセスカートリッジ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2008233280A true JP2008233280A (ja) | 2008-10-02 |
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