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JP2010092032A - 電子写真用キャリア及び二成分現像剤 - Google Patents

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JP2010092032A JP2009206159A JP2009206159A JP2010092032A JP 2010092032 A JP2010092032 A JP 2010092032A JP 2009206159 A JP2009206159 A JP 2009206159A JP 2009206159 A JP2009206159 A JP 2009206159A JP 2010092032 A JP2010092032 A JP 2010092032A
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芳洋 森屋
Akihiro Koban
昭宏 小番
Toyoshi Sawada
豊志 澤田
Ryuta Inoue
竜太 井上
Akiyoshi Sabe
顕芳 左部
Shingo Sakashita
真悟 阪下
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Abstract

【課題】 芯材と被覆樹脂の密着性の向上及びトナースペントによる画質劣化の防止とともに耐久性を改善したキャリアの提供。
【解決手段】 芯材の表面を、結着樹脂を含む被覆層で被覆したキャリアであって、前記結着樹脂は、一種以上の重合性ビニルモノマーを構造単位として含むセグメント(A)と、下記一般式(1)及び/又は下記一般式(2)で表されるかご型シルセスキオキサンの部分開裂構造体とを構造単位として含むセグメント(B)とを有する電子写真現像剤用のキャリア。
(RSiO1.5・・・一般式(1)
(RSiO1.5(RSiOH)・・・一般式(2)
(但し、n及びmはそれぞれ2以上の整数を表し、置換基R、R、Rは、それぞれ水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜10のアルコキシ基等を表す。)
【選択図】 なし

Description

本発明は、電子写真用キャリア及び二成分現像剤、並びにこれを備えた画像形成装置、プロセスカートリッジ、及び現像剤入り容器に関する。
電子写真複写装置等の画像形成装置においては、磁性を有する静電潜像現像用キャリアとトナーとからなる二成分現像剤を用いて現像を行う二成分現像装置と、トナーのみを用いて現像を行う一成分現像装置とが知られている。
通常、二成分現像装置は、内部に複数の磁極を有する磁石体からなるマグネットローラを備え、回転可能に支持された円筒状の現像剤担持体である現像スリーブを有している。この現像スリーブ表面に、キャリアにトナーを付着させた二成分現像剤からなる磁気ブラシを形成し、これを像担持体の現像領域に搬送して現像を行うものである。このような二成分現像装置では、キャリアとトナーとを撹拌混合することにより帯電を行うので、トナーの帯電性が安定し、比較的安定した良好な画像が得られる。
キャリアについては、キャリア表面へのトナー成分のスペント防止、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、感光体表面へのキャリア付着防止、感光体のキャリアによるキズあるいは摩耗からの保護、帯電極性の制御又は帯電量の調節等の目的で、芯材表面を樹脂材料で被覆して形成することが多い。芯材表面を樹脂材料で被覆したキャリアとしては、例えば、芯材表面を特定の樹脂材料で被覆したキャリア(特許文献1)、被覆層を形成する樹脂に種々の添加剤を添加したキャリア(特許文献2〜8)、キャリア表面に添加剤を付着させたキャリア(特許文献9)、被覆層厚みよりも大きい導電性粒子を被覆層中に含有させたキャリア(特許文献10)などが提案されている。
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して被覆層に用いたキャリアが提案されている。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被覆層に用いたキャリアが提案されている。
しかし、これらのキャリアは、依然として耐久性、及びキャリア付着抑制が不十分であり、特に耐久性に関しては、トナーのキャリア表面へのスペント、それに伴う帯電量の不安定化、被覆層の膜削れによる被覆層の減少及びそれに伴う抵抗低下等が問題であり、初期は良好な画像を得ることができるが、コピー枚数が増加するに連れ複写画像の画質が低下し問題であるため、改良をする必要がある。
トナーのキャリア表面へのスペント抑制に関しては、シリコーン樹脂のような低表面エネルギーを有する樹脂を用いることでの防止が試みられているが、シリコーン樹脂はトナーのみならずキャリア芯材に対しての密着性も低下させるため、スペントを抑制する反面、シリコーン樹脂からなる被覆層の芯材からの剥離を促進させて、芯材露出に伴う抵抗低下を引き起こすという問題があった。
このような問題を解決するため、特許文献13には、被覆層がアクリル系樹脂とシリコーン樹脂を含有し、芯材に対して密着性の高いアクリル樹脂部と、それを更に覆うように低表面エネルギーであるシリコーン樹脂が被覆する、2層構造を形成したキャリアとすることが提案されている。
さらに、特許文献14及び15には、アクリル系樹脂とシリコーン系樹脂それぞれの良好な特性を併せ持つものとして、アクリル変性シリコーン系樹脂を使用することにより、キャリアの帯電性、芯材密着性、及び耐スペント性の改善が提案されている。
特許文献14及び15に開示されたキャリアは、芯材と被覆樹脂の密着性を改善し被覆層の膜削れに伴う現像画像の画質の劣化を防止し、且つトナースペントによる画質劣化を防止するという目的を両立させることができた。しかし、これらのキャリアでは、現像剤攪拌時のストレスによる被覆層の劣化、例えば被覆層の機械的強度不足による膜削れが起こり易く、キャリアの耐久性に改善の余地があった。
本発明の目的は、上記問題点を踏まえ、芯材と被覆樹脂の密着性の向上及びトナースペントによる画質劣化の防止とともに耐久性を改善したキャリア、及びこれを用いた二成分現像剤、並びにこの二成分現像剤を備えた画像形成装置、プロセスカートリッジ、及び現像剤入り容器を提供することである。
本発明は、芯材の表面を、結着樹脂を含む被覆層で被覆したキャリアであって、前記結着樹脂は、一種または二種以上の重合性ビニルモノマーを構造単位として含むセグメント(A)と、下記一般式(1)で表されるかご型シルセスキオキサンの部分開裂構造体及び/又は下記一般式(2)で表されるかご型シルセスキオキサンの部分開裂構造体を構造単位として含むセグメント(B)と、を有することを特徴とする電子写真現像剤用のキャリア。
(RSiO1.5 ・・・・・一般式(1)
(但し、nは4以上の整数を表し、Rは、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜10のアルコキシ基またはアリロキシ基、炭素数1〜20の飽和炭化水素基、炭素数2〜20のアルケニル基、炭素数6〜20のアラルキル基、炭素数7〜20のアリール基、炭素数1〜20のヒドロキシアルキル基、及びケイ素数1〜10のケイ素原子含有基のうちいずれかを表す。)
(RSiO1.5(RSiOH) ・・・・一般式(2)
(但し、n及びmはそれぞれ2以上の整数を表し、R、Rは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜10のアルコキシ基またはアリロキシ基、炭素数1〜20の飽和炭化水素基、炭素数2〜20のアルケニル基、炭素数6〜20のアラルキル基、炭素数7〜20のアリール基、炭素数1〜20のヒドロキシアルキル基、及びケイ素数1〜10のケイ素原子含有基のうちいずれかを表す。)である。
本発明によれば、キャリアの被覆層と芯材との密着性を向上させると共に、長期の現像剤攪拌においてもトナースペント及び被覆層の膜削れに伴う画質の劣化が起こりにくい電子写真用のキャリアを提供することができる。
好ましい本発明は、前記結着樹脂は、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)を用いて求めたスチレン換算分子量分布から算出される多分散度が3.0以下であることを特徴とする前記キャリアである。
好ましい本発明は、前記結着樹脂は、質量平均分子量Mwが20,000〜200,000の範囲にあることを特徴とする前記キャリアである。
好ましい本発明は、前記セグメント(A)は、少なくともヒドロキシル基を有する一種又は二種以上の重合性ビニルモノマーの共重合体を含むことを特徴とする前記キャリアである。
好ましい本発明は、前記セグメント(A)は、アクリル樹脂のセグメントを有し、前記アクリル樹脂のセグメントがアミノ樹脂乃至イソシアネートによって架橋されていることを特徴とする前記キャリアである。
好ましい本発明は、前記結着樹脂は、前記セグメント(B)を重合開始物質とするリビングラジカル重合によって、前記セグメント(A)が形成されたことを特徴とする前記キャリアである。
好ましい本発明は、前記セグメント(A)は、原子移動ラジカル重合法によって重合性ビニルモノマーが重合したことを特徴とする前記キャリアである。
好ましい本発明は、前記被覆層は、アミノシランカップリング剤を含有することを特徴とする前記キャリアである。
本発明は、前記キャリアのうちいずれかと、トナーとを含むことを特徴とする二成分現像剤である。
本発明は、静電潜像担持体と、前記静電潜像担持体の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、前記静電潜像担持体の表面に形成された静電潜像を現像して可視像を形成する現像手段と、前記可視像を記録媒体に転写する転写手段と、記録媒体に転写された可視像を定着させる定着手段とを備えた電子写真式の画像形成装置であって、前記現像手段は、前記二成分現像剤を含むことを特徴とする画像形成装置である。
本発明は、静電潜像担持体と、前記静電潜像担持体の表面に形成された静電潜像を現像して可視像を形成する現像手段とを含む電子写真式画像形成装置のプロセスカートリッジであって、前記現像手段は、前記二成分現像剤を含むことを特徴とするプロセスカートリッジである。
本発明は、前記画像形成装置、又は前記プロセスカートリッジに着脱可能であって、前記二成分現像剤を収容したことを特徴とする現像剤入り容器である。
本発明によれば、芯材と被覆樹脂の密着性の向上及びトナースペントによる画質劣化の防止とともに耐久性を改善したキャリア、及びこれを用いた二成分現像剤、並びにこの二成分現像剤を備えた画像形成装置、プロセスカートリッジ、及び現像剤入り容器を提供することができる。
本発明のプロセスカートリッジの概略図 本発明の画像形成装置の例(1) 本発明の画像形成装置の例(2) 本発明の画像形成装置の例(3) 図4における画像形成部の一部の詳細図
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
(キャリア)
本発明のキャリアは、少なくとも芯材と、芯材表面に形成された被覆層とを有しており、更に必要に応じてその他の構成を有してしてもよい。以下、キャリアのそれぞれの構成要素について順次説明する。
<芯材>
キャリアの芯材としては、磁性を有する粒子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、フェライト、マグネタイト、鉄、などが好適に挙げられる。これらの中でも、フェライトが特に好ましい。
フェライトとしては、例えばマンガンフェライト、マンガン−マグネシウムフェライト、マンガン−ストロンチウムフェライト、マンガン−マグネシウム−ストロンチウムフェライト、銅−亜鉛フェライト、リチウム系フェライトなどが挙げられる。
フェライトには、芯材抵抗を制御する目的や製造安定性を高める目的で、例えばLi、Na、K、Ca、Ba、Y、Ti、Zr、V、Ag、Ni、Cu、Zn、Al、Sn、Sb、Bi等の元素を1種以上配合してもよい。これらの配合量としては、総金属元素量の5原子%以下が好ましく、3原子%以下がより好ましい。
芯材の平均粒径は、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、体積平均粒径として10〜200μm、好ましくは10〜60μmとすればよい。なお、芯材の体積平均粒径は、マイクロトラック粒度分析計SRA(日機装社製)を使用し、0.7〜125μmのレンジ設定で測定することができる。
<被覆層>
被覆層は、少なくとも結着樹脂を含有しており、微粒子、更に必要に応じてその他の成分を含有していてもよい。
−結着樹脂−
結着樹脂としては、少なくとも一種または二種以上の重合性ビニルモノマーを構造単位に含むセグメント(A)と、かご型シルセスキオキサン部分開裂構造体及び/又はかご型シルセスキオキサン部分開裂構造体を構造単位に含むセグメント(B)を有する。
―セグメント(A)―
セグメント(A)を構成する重合性ビニルモノマーとしては、重合性ビニルモノマー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る。重合性ビニルモノマーとしては、例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸ヘプチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸2−ヒドロキシエチル、アクリル酸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、グリセリンモノアクリル酸エステル、N−メチロールアクリルアミド等のアクリル酸エステル;メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸sec−ブチル、メタクリル酸tert−ブチル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル、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メタクリル酸エステル、グリセリンモノメタクリル酸エステル、N−メチロールメタクリルアミド等のメタクリル酸エステル;アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、フマル酸、マレイン酸、無水マレイン酸等が挙げられる。これらの重合性ビニルモノマーは、単独重合体、又は共重合体の形態としてセグメント(A)を形成してもよい。
セグメント(A)は、重合性ビニルモノマー、特にアクリル系樹脂骨格で形成することによって、芯材及び被覆層に含有される微粒子との密着性を強固にすることができ、被覆層の剥離防止に対して非常に優れた性質を付与し、被覆層の膜削れや膜剥がれといった劣化が発生し難く、被覆層を安定的に維持することが可能である。また、アクリル系樹脂骨格は、強い接着性により芯材や導電性粒子など被覆層中に含有する粒子を強固に保持することができる。特に、アクリル系樹脂骨格は、被覆層の厚さよりも大きな粒径を有する微粒子の保持には、強力な効果を発揮することができるので好ましい。
セグメント(A)は、更にアミノ樹脂やイソシアネート化合物によって架橋させることによって、適度な弾性を維持したまま、アクリル樹脂単独使用の場合に発生しがちな樹脂同士の融着、いわゆるブロッキングを防止することができる。このときセグメント(A)は、ヒドロキシル基を有する一種または二種以上の重合性ビニルモノマーを共重合させることで、アミノ樹脂との架橋点であるヒドロキシル基をセグメント(A)骨格に導入することが出来る。
アミノ樹脂としては、特に制限はなく、従来から公知のアミノ樹脂の中から目的に応じて適宜選択することができるが、これらの中でも、グアナミン樹脂、メラミン樹脂が、キャリアの帯電付与能力をも向上させることができるため特に好ましい。また、適度にキャリアの帯電付与能力を制御する必要がある場合には、グアナミン樹脂及びメラミン樹脂の少なくともいずれかと、他のアミノ樹脂とを併用しても差し支えない。
イソシアネート化合物としては、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、トリフェニルメタントリイソシアネート、ポリフェニルメタンポリイソシアネート、変性ジフェニルメタンジイソシアネート(変性MDI)、水添化キシリレンジイソシアネート(H−XDI)、キシリレンジイソシアネート(XDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HMDI)、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート(TMHMDI)、テトラメチルキシリレンジイソシアネート(m−TMXDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ノルボルネンジイソシアネート(NBDI)、1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン(H6XDI)、1,5−ナフタレンジイソシアネート等のポリイソシアネート、あるいはこれらポリイソシアネートの三量体化合物、これらポリイソシアネートとポリオールの反応生成物等が挙げられる。これらのイソシアネート化合物は単独、もしくは二種類以上組み合わせて使用しても良く、さらにまた、イソシアネート基の一部又は全部を、フェノール化合物やオキシム類等の公知のブロック化剤を用いてブロックしたブロックイソシアネート類を用いてもよい。
−セグメント(B)−
結着樹脂の構成要素であるセグメント(B)としては、下記一般式(1)で表されるかご型シルセスキオキサンの部分開裂構造体、及び/又は、下記一般式(2)で表されるかご型シルセスキオキサンの部分開裂構造体を有する。
(RSiO1.5 ・・・・・一般式(1)
但し、nは4以上の整数を表し、Rは、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜10のアルコキシ基またはアリロキシ基、炭素数1〜20の飽和炭化水素基、炭素数2〜20のアルケニル基、炭素数6〜20のアラルキル基、炭素数7〜20のアリール基、炭素数1〜20のヒドロキシアルキル基、及びケイ素数1〜10のケイ素原子含有基のうちいずれかを表す。
(RSiO1.5(RSiOH) ・・・・一般式(2)
但し、n及びmはそれぞれ2以上の整数を表し、R、Rは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜10のアルコキシ基またはアリロキシ基、炭素数1〜20の飽和炭化水素基、炭素数2〜20のアルケニル基、炭素数6〜20のアラルキル基、炭素数7〜20のアリール基、炭素数1〜20のヒドロキシアルキル基、及びケイ素数1〜10のケイ素原子含有基のうちいずれかを表す。
かご型シルセスキオキサンにおける「シルセスキオキサン」とは、一般に、セスキ(3/2を意味する)という言葉から、(RSiO3/2)で表されるいわゆるT単位シロキサンから構成されるポリシロキサン化合物を意味する。構成単位としてのシルセスキオキサンとしては、無定形、ラダー型、かご型、又はこれらの部分開裂構造体などが知られている。かご型シルセスキオキサン化合物としては、例えば特開2004−143449号公報に記載の方法によって合成することができる。かご型シルセスキオキサン化合物には、かご型シルセスキオキサン又はその誘導体を含む。
かご型シルセスキオキサン化合物は、後述するように、結着樹脂及び結着樹脂の構成単位であるモノマーの、少なくともいずれかと反応可能な官能基を有し、この官能基部位において、かご型シルセスキオキサン化合物と、結着樹脂及び結着樹脂を構成するモノマー単位の少なくともいずれかとが化学結合する。
―セグメント(A)とセグメント(B)の結合―
アクリル樹脂とかご型構造を有するシルセスキオキサン化合物との化学結合を形成させる方法としては、例えば、アクリルモノマーとの重合性官能基を有する上記一般式(1)及び/又は上記一般式(2)で表されるかご型シルセスキオキサン化合物乃至かご型シルセスキオキサン部分開裂構造体を重合開始物質として、ここからアクリルモノマーを重合させることにより、ポリマー鎖を形成させる重合手法が挙げられる。この重合方法により、ビニル系重合体骨格とかご型構造を有するシルセスキオキサンを化学的に強固に結合し、所望の強度を有する結着樹脂を形成することができる。このような反応によってセグメント(A)とセグメント(B)は化学的に結合された状態で結着樹脂を形成し、耐磨耗性や耐スペント性に優れた被覆層が形成される。
―結着樹脂の多分散度、分子量―
結着樹脂は、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)を用いて求めたスチレン換算分子量分布から算出される多分散度が3.0以下であることが好ましい。多分散度は、結着樹脂の分子量分布の程度を表す指標であり、多分散度が3.0より大きくなると、分子量分布が広くなりすぎ、高分子量成分と低分子量成分が多くなることによって、上述の問題が複合的に引き起こされることがあり好ましくない。
さらに、結着樹脂の質量平均分子量Mwとしては20,000〜200,000の範囲にあることが好ましい。質量平均分子量Mwが20,000未満であると、被覆層の強度が十分に保てず、耐磨耗性を悪化させると共に、現像剤中でのトナー構成成分のキャリア被覆層上への融着が顕著になることがある。さらにMwが200,000を超えると、芯材への樹脂溶液の被覆時に樹脂溶液の粘度が増大し、均一に被覆し難くなる場合がある。
―リビングラジカル重合法―
このような分子量、多分散度を有する結着樹脂を形成する方法としては、特に制限は無いが、セグメント(A)を、セグメント(B)を重合開始物質として重合させる、リビングラジカル重合法が好ましい。リビングラジカル重合法とは、反応物の末端の重合反応の活性が失われること無く維持されてなるラジカル重合のことであり、その例としては、非特許文献1に開示されているコバルトポルフィリン錯体を用いて反応させる例や、非特許文献2に開示されているニトロキシド化合物のラジカルキャッピング剤を用いる例、特許文献16、17に開示されている有機ハロゲン化合物を開始剤として、遷移金属錯体を触媒として重合反応させる、いわゆる原子移動ラジカル重合(ATRP)法の例、などが挙げられる。
これらのリビングラジカル重合法は、複数のモノマーを単純に共重合させる従来のフリーラジカル重合法に比較して、特定の官能基を有するモノマーを高分子鎖末端などの制御された位置に導入することが出来る利点がある。なお、本発明のキャリアにおいては、リビングラジカル重合法の中でも、原子移動ラジカル重合法を用いる結着樹脂の形成が特に好ましい。この原子移動ラジカル重合法は、非特許文献3にあるように、金属塩ならびにアミン系化合物存在下でたとえばα−ハロエステル基を開始基として、アクリル系モノマーやスチレン系モノマーなどラジカル重合可能なモノマーを、成長させていく重合方法である。この重合方法を用いることにより、有機ポリマーの分子量、分子量分布(多分散度)、ブロック共重合などを制御することを容易に行うことができる。
リビングラジカル重合法は、重合途中での失活が起こりにくく、分子量分布の狭い(多分散度の小さい)重合体が得られるとともに、モノマーと開始剤の比率によって分子量を自由に制御することが出来る点が特徴である。本発明に用いられる結着樹脂の形成方法としてリビングラジカル重合法を用いることにより、分子量分布を狭く、被覆層液の粘度を低く、かつ分子量や構成モノマーの位置、量を制御することが出来、本発明のキャリアの被覆層として最適な結着樹脂を提供することが出来る。なお、従来のラジカル重合法は、フリーラジカル重合であり、最終生成物の分子量分布が広く多分散度の大きい、粘度の高い重合体しか得られなく、かつ所望の官能基を有するモノマーは、確率的にしか重合体中に導入されない為、所望の比率での共重合体を得ることが困難な場合があった。
−アミノシランカップリング剤−
本発明のキャリアの被覆層には、キャリアのトナーに対する帯電量を制御する目的で、更にアミノシランカップリング剤を含有させることができる。アミノシランカップリング剤としては、従来から知られているものが使用でき、例えば、下記構造式で表される化合物が好適に挙げられる。
N(CHSi(OCH MW179.3
N(CHSi(OC MW221.4
N(CHSi(CH(OC) MW161.3
N(CHSi(CH)(OC MW191.3
N(CHNHCHSi(OCH MW194.3
N(CHNH(CHSi(CH(OCH) MW206.4
N(CHNH(CHSi((OCH MW224.4
(CHN(CHSi(CH)(OC MW219.4
(CNCSi(OCH MW291.6
なお、アミノシランカップリング剤は、被覆層を形成する際の被覆用の樹脂溶液中に添加して、被覆層中に含有させればよい。
アミノシランカップリング剤の被覆層における含有量は、0.001質量%〜30質量%が好ましく、0.001質量%〜10質量%がより好ましい。含有量が0.001質量%未満であると、帯電性が環境の影響を受け易く、また製品収率が低下しやすくなることがあり、30質量%を超えると、被覆層が脆くなりやすく、被覆層の耐摩耗性が低下することがある。
−微粒子−
被覆層中に含有させる材料として、更に樹脂成分とは異なる微粒子を含有させることができる。微粒子は、被覆層の厚みに対して、適切な含有量、粒子径を選択することにより、被覆層の強度を著しく向上させることができる。含有させる微粒子としては、従来公知の材料を単独、もしくは、混合して用いることが可能であり、代表例としてシリカ微粒子、酸化チタン微粒子、アルミナ微粒子などが挙げられ、これらの中でも、トナーを負極性に帯電させるため、アルミナ微粒子が好ましく用いられる。
微粒子の被覆層における含有量は、被覆層を構成する材料によっても適宜選択されるが、1〜70質量%が好ましく、18〜50質量%がより好ましい。微粒子の含有量が、1質量%未満であると、被覆層の強度の向上効果が十分ではないことがあり、70質量%を超えると、被覆層から微粒子の脱離が生じやすくなり、耐久性に不具合を生ずる場合がある。
キャリアの電気抵抗を適正にするため、被覆層中に導電性物質を含有させることが可能である。導電性物質としては、公知の導電性材料を用いることができ、例えば、導電性ZnO、Al等の金属粉、各種の方法で作られたSnO及び種々の元素をドープしたSnO、ホウ化物,例えばTiB、ZnB、MoB、炭化ケイ素及び導電性高分子(ポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリ(パラ−フェニレンスルフィド)、ポリピロール)などが挙げられる。
−被覆層の形成−
キャリアへの被覆層の形成法としては、特に制限はなく、従来公知の被覆層形成方法が使用でき、結着樹脂又は結着樹脂前駆体を始めとする上述の被覆層用の原料を溶解した被覆層溶液を、芯材の表面に噴霧法又は浸漬法等を用いて塗布する方法が挙げられる。芯材表面に被覆層溶液を塗布し、塗布層が形成されたキャリアを加熱することにより、結着樹脂又は結着樹脂前駆体の重合反応を促進させることが好ましい。
加熱処理は、塗布層を形成した後、引き続き、塗布層形成装置内で行ってもよく、或いは、塗布層を形成した後、通常の電気炉や焼成キルン等、別の加熱手段によって行ってもよい。加熱処理温度は、使用する被覆層材料によって異なるため、一概に決められるものではないが、通常は120℃〜350℃が好ましく、被覆層の分解温度以下の温度が好ましく、上限温度220℃程度とすることがより好ましい。加熱処理における処理時間は、5分間〜120分間程度であることが好ましい。
(二成分現像剤)
本発明の二成分現像剤は、上述の本発明のキャリアとトナーとを含む。これにより、キャリア付着が抑制され、電子写真画像の高画質化に対応できる電子写真用現像剤を得ることができる。本発明の二成分現像剤におけるトナーとキャリアの混合割合は、キャリア100質量部に対しトナー2.0〜12.0質量部が好ましく、2.5〜10質量部がより好ましい。
<トナー>
本発明の二成分現像剤におけるトナーとしては、特に制限はなく、電子写真用トナーとして使用されるものの中から目的に応じて適宜選択することができる、通常、トナーとしては、少なくとも結着樹脂及び着色剤を含んでおり、離型剤、帯電制御剤、更に必要に応じてその他の成分を含んでいる。
−結着樹脂−
トナー製造における結着樹脂としては、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、ポリスチレン、ポリp−クロルスチレン、ポリビニルトルエン等のスチレン又はその置換体の単独重合体、スチレン−クロルスチレン共重合体、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−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−メタアクリル酸共重合隊、スチレン−メタアクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタアクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタアクリル酸ブチル共重合体、スチレン−α−クロルメタア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−ビニルメチルエーテル共重合体、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−イソプロピル共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体等のスチレン系共重合体、ポリチメルメタクリレート樹脂、ポリブチルメタクリレート樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリアクリル酸樹脂、ロジン樹脂、変性ロジン樹脂、テルペン樹脂、フェノール樹脂、脂肪族又は芳香族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂などが挙げられる。これらの樹脂は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
−着色剤−
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、リトボンなどが挙げられる。これらの着色剤は、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。
着色剤のトナー中における含有量は、1〜15質量%が好ましく、3〜10質量%がより好ましい。
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。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樹脂、ポリブチルメタクリレート樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエステル樹脂、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、パラフィンなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
−離型剤−
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。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。
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。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。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。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。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。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。
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。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。
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。離型剤の融点が、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。
離型剤の溶融粘度としては、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。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。
離型剤のトナー中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、1〜40質量%が好ましく、3〜30質量%がより好ましい。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。
−帯電制御剤−
帯電制御剤としては、特に制限はなく、感光体に帯電される電荷の正負に応じて正又は負の荷電制御剤を適宜選択して用いることができる。
負の帯電制御剤としては、例えば、電子供与性の官能基を持つ樹脂又は化合物、アゾ染料、有機酸の金属錯体、などを用いることができる。負の帯電制御剤の具体的な商品名として、ボントロン(品番:S−31、S−32、S−34、S−36、S−37、S−39、S−40、S−44、E−81、E−82、E−84、E−86、E−88、A、1−A、2−A、3−A)(いずれも、オリエント化学工業社製)、カヤチャージ(品番:N−1、N−2)、カヤセットブラック(品番:T−2、004)(いずれも、日本化薬社製);アイゼンスピロンブラック(T−37、T−77、T−95、TRH、TNS−2)(いずれも保土谷化学工業社製);FCA−1001−N、FCA−1001−NB、FCA−1001−NZ、(いずれも、藤倉化成社製)などが挙げられる。
正の帯電制御剤としては、例えば、ニグロシン染料等の塩基性化合物、4級アンモニウム塩等のカチオン性化合物、高級脂肪酸の金属塩等を用いることができる。具体的な商品名としては、ボントロン(品番:N−01、N−02、N−03、N−04、N−05、N−07、N−09、N−10、N−11、N−13、P−51、P−52、AFP−B)(いずれも、オリエント化学工業社製);TP−302、TP−415、TP−4040(いずれも、保土谷化学工業社製);コピーブルーPR、コピーチャージ(品番:PX−VP−435、NX−VP−434)(いずれも、ヘキスト社製);FCA(品番:201、201−B−1、201−B−2、201−B−3、201−PB、201−PZ、301)(いずれも、藤倉化成社製);PLZ(品番:1001、2001、6001、7001)(いずれも、四国化成工業社製)などが挙げられる。
これらの正又は負の帯電制御剤は、それぞれ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。
帯電制御剤の添加量は、結着樹脂の種類、分散方法を含めたトナー製造方法によって決定されるもので、一義的に限定されるものではないが、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。帯電制御剤の添加量が、10質量部を超えると、トナーの帯電性が大きすぎ、帯電制御剤の効果を減退させ、現像ローラとの静電気的吸引力が増大し、現像剤の流動性低下や、画像濃度の低下を招くことがあり、0.1質量部未満であると、帯電立ち上り性や帯電量が十分でなく、トナー画像に影響を及ぼしやすい。
―その他の添加剤―
トナー材料としては、結着樹脂、離型剤、着色剤、及び帯電制御剤の他に、必要に応じて無機微粒子、流動性向上剤、クリーニング性向上剤、磁性材料、金属石鹸等を添加することができる。
無機微粒子としては、例えば、シリカ、チタニア、アルミナ、酸化セリウム、チタン酸ストロンチウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、リン酸カルシウム等を用いることができ、シリコーンオイルやヘキサメチルジシラザンなどで疎水化処理されたシリカ微粒子や、所定の表面処理を施した酸化チタンを用いることがより好ましい。
シリカ微粒子としては、例えば、具体的商品名として、アエロジル(品番:130、200V、200CF、300、300CF、380、OX50、TT600、MOX80、MOX170、COK84、RX200、RY200、R972、R974、R976、R805、R811、R812、T805、R202、VT222、RX170、RXC、RA200、RA200H、RA200HS、RM50、RY200、REA200)(いずれも、日本アエロジル社製)、HDK(品番:H20、H2000、H3004、H2000/4、H2050EP、H2015EP、H3050EP、KHD50)、HVK2150(いずれも、ワッカーケミカル社製)、カボジル(品番:L−90、LM−130、LM−150、M−5、PTG、MS−55、H−5、HS−5、EH−5、LM−150D、M−7D、MS−75D、TS−720、TS−610、TS−530)(いずれも、キャボット社製)などを用いることができる。
無機微粒子の添加量としては、トナー母体粒子100質量部に対し0.1〜5.0質量部が好ましく、0.8〜3.2質量部がより好ましい。
−トナーの形状、性状−
トナーは、その形状、大きさ等については、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、以下のような、平均円形度、体積平均粒径、体積平均粒径と個数平均粒径との比(体積平均粒径/個数平均粒径)などを有していることが好ましい。
−平均円形度−
平均円形度は、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投影面の周囲長で除した値であり、例えば、0.900〜0.980が好ましく、0.950〜0.975がより好ましい。また、平均円形度が0.94未満の粒子が、粒子全体の15体積%以下であるものが好ましい。
平均円形度が、0.900未満であると、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、0.980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。
平均円形度は、フロー式粒子像分析装置(「FPIA−2100」、シスメックス社製)を用いて測定し、解析ソフト(FPIA−2100 Data Processing Program for FPIA version00−10)を用いて解析を行った。具体的には、ガラス製100mlビーカーに10質量%界面活性剤(アルキルベンゼンスフォン酸塩、ネオゲンSC−A、第一工業製薬株式会社製)を0.1ml〜0.5ml添加し、各トナー0.1g〜0.5g添加しミクロスパーテルでかき混ぜ、次いでイオン交換水80mLを添加した。得られた分散液を超音波分散器(本多電子株式会社製)で3分間分散処理した。前記分散液を、上記フロー式粒子像分析装置FPIA−2100を用いて濃度を5,000〜15,000個/μLが得られるまでトナーの形状及び分布を測定した。本測定法では、平均円形度の測定再現性の点から前記分散液濃度が5,000個/μL〜15,000個/μLになるようにすることが重要である。前記分散液濃度を得るために前記分散液の条件、即ち、添加する界面活性剤量、トナー量を調整する必要がある。界面活性剤量は前述したトナー粒径の測定と同様にトナーの疎水性により必要量が異なり、多く添加すると泡によるノイズが発生し、少ないとトナーを十分に濡らすことができないため、分散が不十分となる。またトナー添加量は粒径により異なり、小粒径の場合は少なく、また大粒径の場合は多くする必要があり、トナーの体積平均粒径が3μm〜10μmの場合、トナー量を0.1〜0.5g添加することにより分散液濃度を5,000個/μL〜15,000個/μlに合わせることが可能となる。
−平均粒径−
トナーの体積平均粒径は、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、3〜10μmが好ましく、3〜8μmがより好ましい。体積平均粒径が、3μm未満であると、二成分現像剤として使用した場合、現像装置中での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る。体積平均粒径が、10μm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。
トナーにおける体積平均粒径と個数平均粒径との比(体積平均粒径/個数平均粒径)としては、1.00〜1.25が好ましく、1.10〜1.25がより好ましい。体積平均粒径、及び体積平均粒径と個数平均粒径との比(体積平均粒径/個数平均粒径)は、粒度測定器(「マルチサイザーIII」、ベックマンコールター社製)を用い、アパーチャー径100μmで測定し、解析ソフト(Beckman Coulter Mutlisizer 3 Version3.51)で解析を行った。具体的には、ガラス製100mlビーカーに10質量%界面活性剤(アルキルベンゼンスフォン酸塩ネオゲンSC−A、第一工業製薬株式会社製)を0.5ml添加し、各トナー0.5g添加しミクロスパーテルでかき混ぜ、次いでイオン交換水80mlを添加した。得られた分散液を超音波分散器(W−113MK−II、本多電子株式会社製)で10分間分散処理した。分散液をマルチサイザーIIIを用い、測定用溶液としてアイソトンIII(ベックマンコールター社製)を用いて測定を行った。測定は装置が示すトナー濃度が8±2%になるようにトナーサンプル分散液を滴下した。本測定法は粒径の測定再現性の点からトナー濃度を8±2%にすることが重要である。この濃度範囲であれば粒径に誤差は生じない。
−帯電電荷量−
トナーの帯電電荷量は、実際の使用プロセスにより異なるため一概に決定できるものではないが、本発明の二成分現像剤用のトナーとしては、飽和電荷量は、絶対値で3〜40μC/gであることが好ましく、5〜30μC/gがより好ましい。
<トナーの製造方法>
トナーの製造方法は、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、粉砕法、特定の結晶性高分子及び重合性単量体を含有する単量体組成物を水相中で直接的に重合する重合法(懸濁重合法、乳化重合法)、特定の結晶性高分子及びイソシアネート基含有プレポリマーを含有する組成物を水相中においてアミン類で直接的に伸長/架橋する重付加反応法、イソシアネート基含有プレポリマーを用いた重付加反応法、溶剤で溶解し脱溶剤して粉砕する方法、溶融スプレー法などが挙げられる。
−粉砕法−
粉砕法は、例えば、トナー材料を溶融乃至混練し、粉砕、分級等することにより、トナーの母体粒子を得る方法である。なお、粉砕法の場合、トナーの平均円形度を高くする目的で、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、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。
具体的には、まず溶融混練工程で、トナー材料を混合し、混合物を溶融混練機に仕込んで溶融混練する。溶融混練機としては、例えば、一軸の連続混練機、二軸の連続混練機、ロールミルによるバッチ式混練機を用いることができる。例えば、神戸製鋼所社製KTK型二軸押出機、東芝機械社製TEM型押出機、ケイシーケイ社製二軸押出機、池貝鉄工所製PCM型二軸押出機、ブス社製コニーダー等が好適に用いられる。この溶融混練は、バインダー樹脂の分子鎖の切断を招来しないような適正な条件で行うことが好ましい。溶融混練温度は、バインダー樹脂の軟化点を参考にして行われ、軟化点より高温過ぎると切断が激しく、低温すぎると分散が進まないことがある。
次に、粉砕工程では、前記混練で得られた混練物を粉砕する。この粉砕においては、まず、混練物を粗粉砕し、次いで微粉砕することが好ましい。この際ジェット気流中で衝突板に衝突させて粉砕したり、ジェット気流中で粒子同士を衝突させて粉砕したり、機械的に回転するローターとステーターの狭いギャップで粉砕する方式が好ましく用いられる。
分級工程では、粉砕で得られた粉砕物を分級して所定粒径の粒子に調整する。分級は、例えば、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る。粉砕物の微粒子部分を取り除いた後に、遠心力などで気流中でさらに分級し、所定の粒径のトナーを製造する。
−懸濁重合法−
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。
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る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。
−乳化重合法−
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。
これらの中でも、活性水素基含有化合物と、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、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、有機溶剤を除去して得られるトナーが好適である。このようにして製造したトナーは、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。
−トナーの着色−
トナーの着色法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、通常、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を製造することが多い。各色のトナーは上述の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ことが好ましい。
−添加剤の添加−
以上のようにして製造されたトナー母体粒子に、トナーの流動性や保存性、現像性、転写性を高めるために、更に疎水性シリカ微粉末等の無機微粒子を添加混合することができる。添加剤の混合は、一般の粉体の混合機が用いられるがジャケット等を装備して、内部の温度を調節できることが好ましい。なお、添加剤に与える負荷の履歴を変えるには、途中又は漸次添加剤を加えていけばよい。この場合、混合機の回転数、転動速度、時間、温度などを変化させてもよい。又はじめに強い負荷を、次に、比較的弱い負荷を与えてもよいし、その逆でもよい。使用できる混合設備としては、例えば、V型混合機、ロッキングミキサー、レーディゲミキサー、ナウターミキサー、ヘンシェルミキサーなどが挙げられる。次いで、250メッシュ以上の篩を通過させ、粗大粒子、凝集粒子を除去し、トナーが得られる。上述のトナーには、その他に必要に応じて、樹脂微粒子、離型剤などのその他の成分を添加することもできる。
(現像剤入り容器)
本発明の二成分系現像剤は、現像剤入り容器に収容されていてもよい。現像剤入り容器としては、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、現像剤容器本体とキャップとを有してなるもの、などが好適に挙げられる。
現像剤容器本体としては、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、例えば、形状としては、円筒状などが好ましく、内周面にスパイラル状の凹凸が形成され、回転させることにより内容物であるトナーが排出口側に移行可能であり、かつ該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、などが特に好ましい。
現像剤容器本体の材質としては、特に制限はなく、寸法精度がよいものが好ましく、例えば、樹脂が好適に挙げられ、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、などが好適に挙げられる。
本発明の現像剤入り容器は、保存、搬送等が容易であり、取扱性に優れ、後述する本発明のプロセスカートリッジ、画像形成装置等に、着脱可能に取り付けて現像剤の補給に好適に使用することができる。
(プロセスカートリッジ)
本発明のプロセスカートリッジは、静電潜像を担持する静電潜像担持体と、静電潜像担持体上に担持された静電潜像を、現像剤を用いて現像し可視像を形成する現像手段とを、少なくとも有しており、更に必要に応じて適宜選択したその他の手段を有している。
現像手段としては、本発明の二成分現像剤を収容する現像剤収容器と、現像剤収容器内に収容された本発明の二成分現像剤を担持しかつ搬送する現像剤担持体とを、少なくとも有し、更に、担持させるトナー層厚を規制するための層厚規制部材等を有していてもよい。
本発明のプロセスカートリッジは、各種電子写真方式の画像形成装置に着脱可能に備えさせることができ、後述する本発明で用いる画像形成装置に着脱可能であることが好ましい。
プロセスカートリッジは、例えば、図1に示すように、静電潜像担持体101を内蔵し、帯電手段102、現像手段104、転写手段108、クリーニング手段107を含み、更に必要に応じてその他の手段を有している。なお、図1中、103は露光手段による露光、105は記録媒体をそれぞれ示す。
図1に示すプロセスカートリッジによる画像形成プロセスについて説明する。静電潜像担持体101は、図1中の矢印方向に回転しながら、帯電手段102による帯電、露光手段(不図示)による露光103により、その表面に露光像に対応する静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像手段104で現像され、得られた可視像は転写手段108により、記録媒体105に転写され、プリントアウトされる。像転写後の静電潜像担持体表面は、クリーニング手段107によりクリーニングされ、更に除電手段(不図示)により除電されて、一回転し、再び、帯電手段102による帯電以下の操作を繰り返すことができる。
(画像形成装置及び画像形成方法)
本発明の画像形成装置は、静電潜像担持体と、静電潜像形成手段と、現像手段と、転写手段と、定着手段とを少なくとも有しており、更に必要に応じて適宜選択したその他の手段、例えば、除電手段、クリーニング手段、トナーのリサイクル手段、制御手段等を有している。
本発明の画像形成装置においては、静電潜像形成工程と、現像工程と、転写工程と、定着工程とを少なくとも含み、更に必要に応じて適宜選択したその他の工程、例えば、除電工程、クリーニング工程、リサイクル工程、制御工程等を含むことができる。以下に、画像形成の上記工程に従いながら、本発明の画像形成装置の各手段について説明する。
―静電潜像担持体及び静電潜像形成手段―
静電潜像形成工程は、静電潜像担持体上に静電潜像を形成する工程である。静電潜像担持体(「電子写真感光体」、「感光体」、「感光体ドラム」、「感光ドラム」、「像担持体」と称することがある)としては、その材質、形状、構造、大きさ、等について特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができるが、その形状としてはドラム状が好適に挙げられ、その材質としては、例えばアモルファスシリコン、セレン等の無機感光体、ポリシラン、フタロポリメチン等の有機感光体(OPC)、などが挙げられる。これらの中でも、長寿命性の点でアモルファスシリコン等が好ましい。
静電潜像の形成は、例えば静電潜像担持体の表面を一様に帯電させた後、像様に露光することにより行うことができ、静電潜像形成手段により行うことができる。静電潜像形成手段は、例えば静電潜像担持体の表面を一様に帯電させる帯電器と、静電潜像担持体の表面を像様に露光する露光器とを少なくとも備える。
帯電は、例えば、帯電器を用いて静電潜像担持体の表面に電圧を印加することにより行うことができる。帯電器としては、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、導電性又は半導電性のロール、ブラシ、フィルム、ゴムブレード等を備えたそれ自体公知の接触帯電器、コロトロン、スコロトロン等のコロナ放電を利用した非接触帯電器、などが挙げられる。また、帯電器としては、静電潜像担持体に接触乃至非接触状態で配置され、直流及び交流電圧を重畳印加することによって静電潜像担持体表面を帯電するものが好ましい。また、帯電器が、静電潜像担持体にギャップテープを介して非接触に近接配置された帯電ローラであり、該帯電ローラに直流並びに交流電圧を重畳印加することによって静電潜像担持体表面を帯電するものが好ましい。
露光は、例えば、露光器を用いて静電潜像担持体の表面を像様に露光することにより行うことができる。露光器としては、帯電器により帯電された静電潜像担持体の表面に、形成すべき像様に露光を行うことができる限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、複写光学系、ロッドレンズアレイ系、レーザー光学系、液晶シャッタ光学系、などの各種露光器が挙げられる。なお、本発明においては、静電潜像担持体の裏面側から像様に露光を行う光背面方式を採用してもよい。
−現像手段−
現像工程は、静電潜像を、本発明の二成分現像剤を用いて現像して可視像を形成する工程である。可視像の形成は、例えば、静電潜像を本発明の二成分現像剤を用いて現像することにより行うことができ、現像手段により行うことができる。現像手段は、例えば、本発明の二成分現像剤を用いて現像することができる限り、特に制限はなく、公知の現像器の中から適宜選択することができ、例えば、本発明の二成分現像剤を収容し、静電潜像に本発明の二成分現像剤を接触又は非接触的に付与可能な現像器を少なくとも有するものが好適に挙げられ、本発明の現像剤入り容器を備えた現像器などがより好ましい。
現像器は、乾式現像方式のものであってもよいし、湿式現像方式のものであってもよく、また、単色用現像器であってもよいし、多色用現像器であってもよく、例えば、二成分現像剤を摩擦攪拌させて帯電させる攪拌器と、回転可能なマグネットローラとを有してなるもの、などが好適に挙げられる。
現像器内では、例えば、トナーとキャリアとが混合攪拌され、その際の摩擦によりトナーが帯電し、回転するマグネットローラの表面に穂立ち状態で保持され、磁気ブラシが形成される。マグネットローラは、静電潜像担持体(感光体)近傍に配置されているため、マグネットローラの表面に形成された磁気ブラシを構成するトナーの一部は、電気的な吸引力によって静電潜像担持体(感光体)の表面に移動する。その結果、静電潜像がトナーにより現像されて静電潜像担持体(感光体)の表面にトナーによる可視像が形成される。
−転写手段−
転写工程は、可視像を記録媒体に転写する工程であるが、中間転写体を用い、中間転写体上に可視像を一次転写した後、可視像を記録媒体上に二次転写する態様が好ましく、トナーとして二色以上、好ましくはフルカラートナーを用い、可視像を中間転写体上に転写して複合転写像を形成する第一次転写工程と、複合転写像を記録媒体上に転写する第二次転写工程とを含む態様がより好ましい。
転写は、例えば、可視像に対し転写帯電器を用いて静電潜像担持体(感光体)を帯電することにより行うことができ、転写手段により行うことができる。転写手段としては、可視像を中間転写体上に転写して複合転写像を形成する第一次転写手段と、複合転写像を記録媒体上に転写する第二次転写手段とを有する態様が好ましい。
中間転写体としては、特に制限はなく、目的に応じて公知の転写体の中から適宜選択することができ、例えば、転写ベルト等が好適に挙げられる。転写手段(第一次転写手段、第二次転写手段)は、静電潜像担持体(感光体)上に形成された可視像を前記記録媒体側へ剥離帯電させる転写器を少なくとも有するのが好ましい。転写手段は、1つであってもよいし、2つ以上であってもよい。転写器としては、コロナ放電によるコロナ転写器、転写ベルト、転写ローラ、圧力転写ローラ、粘着転写器、などが挙げられる。
なお、記録媒体としては、特に制限はなく、公知の記録媒体(記録紙)の中から適宜選択することができる。
−定着手段−
定着工程は、記録媒体に転写された可視像を定着手段を用いて定着させる工程であり、各色のトナーに対し記録媒体に転写する毎に行ってもよいし、各色のトナーに対しこれを積層した状態で一度に同時に行ってもよい。
定着装置としては、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、公知の加熱加圧手段が好適である。加熱加圧手段としては、加熱ローラと加圧ローラとの組合せ、加熱ローラと加圧ローラと無端ベルトとの組合せ、などが挙げられる。定着装置が、発熱体を具備する加熱体と、加熱体と接触するフィルムと、フィルムを介して加熱体と圧接する加圧部材とを有し、フィルムと加圧部材の間に未定着画像を形成させた記録媒体を通過させて加熱定着する手段であることが好ましい。加熱加圧手段における加熱は、通常、80〜200℃が好ましい。
なお、本発明においては、目的に応じて、定着工程及び定着手段と共にあるいはこれらに代えて、例えば、公知の光定着器を用いてもよい。
−除電手段−
除電工程は、静電潜像担持体に対し除電バイアスを印加して除電を行う工程であり、除電手段により好適に行うことができる。除電手段としては、特に制限はなく、静電潜像担持体に対し除電バイアスを印加することができればよく、公知の除電器の中から適宜選択することができ、例えば、除電ランプ等が好適に挙げられる。
−クリーニング手段−
クリーニング工程は、静電潜像担持体上に残留する前記トナーを除去する工程であり、クリーニング手段により好適に行うことができる。クリーニング手段としては、特に制限はなく、静電潜像担持体上に残留する電子写真トナーを除去することができればよく、公知のクリーナの中から適宜選択することができ、例えば、磁気ブラシクリーナ、静電ブラシクリーナ、磁気ローラクリーナ、ブレードクリーナ、ブラシクリーナ、ウエブクリーナ等が好適に挙げられる。
−トナーのリサイクル手段−
トナーのリサイクル工程は、クリーニング工程により除去したトナーを現像手段にリサイクルさせる工程であり、リサイクル手段により好適に行うことができる。リサイクル手段としては、特に制限はなく、公知の搬送手段等が挙げられる。
−制御手段−
制御工程は、前記各工程を制御する工程であり、制御手段により好適に行うことができる。制御手段としては、各手段の動きを制御することができる限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、シークエンサー、コンピュータ等の機器が挙げられる。
<画像形成装置の実施形態1>
本発明の画像形成装置の実施形態1について、図2を参照しながら説明する。図2に示す画像形成装置100は、静電潜像担持体10(「感光体ドラム10」ともいう)と、帯電手段としての帯電ローラ20と、露光手段としての露光装置30と、現像手段としての現像装置40と、中間転写体50と、クリーニングブレードを有するクリーニング手段としてのクリーニング装置60と、除電手段としての除電ランプ70とを備える。なお、図2において、定着手段、給紙装置、排紙装置については省略している。
中間転写体50は無端ベルトであり、その内側に配置されこれを張架する3個のローラ51によって、図2中の矢印方向に移動可能に設計されている。3個のローラ51の一部は、中間転写体50へ所定の転写バイアス(一次転写バイアス)を印加可能な転写バイアスローラとしても機能する。中間転写体50には、その近傍に中間転写体用クリーニングブレード90が配置されており、また、記録媒体95に可視像(トナー像)を転写(二次転写)するための転写バイアスを印加可能な前記転写手段としての転写ローラ80が対向して配置されている。中間転写体50の周囲には、この中間転写体50上の可視像に電荷を付与するためのコロナ帯電器58が、該中間転写体50の回転方向において、静電潜像担持体10と中間転写体50との接触部と、中間転写体50と記録媒体95との接触部との間に配置されている。
現像装置40は、現像剤担持体としての現像ベルト41と、この現像ベルト41の周囲に併設したブラック現像ユニット45K、イエロー現像ユニット45Y、マゼンタ現像ユニット45M、及びシアン現像ユニット45Cとから構成されている。なお、ブラック現像ユニット45Kは、現像剤収容部42Kと現像剤供給ローラ43Kと現像ローラ44Kとを備えている。イエロー現像ユニット45Yは、現像剤収容部42Yと現像剤供給ローラ43Yと現像ローラ44Yとを備えている。マゼンタ現像ユニット45Mは、現像剤収容部42Mと現像剤供給ローラ43Mと現像ローラ44Mとを備えている。シアン現像ユニット45Cは、現像剤収容部42Cと現像剤供給ローラ43Cと現像ローラ44Cとを備えている。また、現像ベルト41は、無端ベルトであり、複数のベルトローラにより回転可能に張架され、一部が静電潜像担持体10と接触している。
図2に示す画像形成装置100において、例えば、帯電ローラ20が感光体ドラム10を一様に帯電させる。露光装置30が感光ドラム10上に像様に露光を行い、静電潜像を形成する。感光ドラム10上に形成された静電潜像を、現像装置40からトナーを供給して現像して可視像(トナー像)を形成する。可視像(トナー像)が、ローラ51から印加された電圧により中間転写体50上に転写(一次転写)され、更に転写紙95上に転写(二次転写)される。その結果、転写紙95上には転写像が形成される。なお、感光体10上の残存トナーは、クリーニング装置60により除去され、感光体10における帯電は除電ランプ70により一旦、除去される。
<画像形成装置の実施形態2>
本発明の画像形成装置の実施形態2について、図3を参照しながら説明する。図3に示す画像形成装置100は、図2に示す画像形成装置100のような現像ベルト41を備えておらず、感光体ドラム10の周囲に、ブラック現像ユニット45K、イエロー現像ユニット45Y、マゼンタ現像ユニット45M及びシアン現像ユニット45Cが直接対向して配置されている。それ以外は、図3に示す画像形成装置100は、図2に示す画像形成装置100と同様の構成を有し、同様の作用効果を示す。なお、図3においては、定着手段、給紙装置、排紙装置については省略し、図2における装置や部品と同じものは同符号で示した。
<画像形成装置の実施形態3>
本発明の画像形成装置の実施形態3について、図4を参照しながら説明する。図4には、タンデム画像形成装置示す。このタンデム画像形成装置は、複写装置本体150と、給紙テーブル200と、スキャナ300と、原稿自動搬送装置(ADF)400とを備えている。
複写装置本体150には、無端ベルト状の中間転写体50が中央部に設けられている。そして、中間転写体50は、支持ローラ14、15及び16に張架され、図4中、時計回りに回転可能とされている。支持ローラ15の近傍には、中間転写体50上の残留トナーを除去するための中間転写体クリーニング装置17が配置されている。支持ローラ14と支持ローラ15とにより張架された中間転写体50には、その搬送方向に沿って、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(K)の4つの画像形成手段18がそれぞれ中間転写体50に対向して並置されたタンデム型現像器120が配置されている。タンデム型現像器120の近傍には、露光装置21が配置されている。
中間転写体50における、タンデム型現像器120が配置された側とは反対側には、二次転写装置22が配置されている。二次転写装置22においては、無端ベルトである二次転写ベルト24が一対のローラ23に張架されており、二次転写ベルト24上を搬送される記録媒体(転写紙)と中間転写体50とは互いに接触可能である。二次転写装置22の近傍には定着装置25が配置されている。定着装置25は、無端ベルトである定着ベルト26と、これに押圧されて配置された加圧ローラ27とを備えている。
なお、タンデム画像形成装置においては、二次転写装置22及び定着装置25の近傍に、転写紙の両面に画像形成を行うために転写紙を反転させるためのシート反転装置28が配置されている。
タンデム型現像器120を用いたフルカラー画像の複写(カラーコピー)について説明する。先ず、原稿自動搬送装置(ADF)400の原稿台130上に原稿をセットするか、あるいは原稿自動搬送装置400を開いてスキャナ300のコンタクトガラス32上に原稿をセットし、原稿自動搬送装置400を閉じる。
スタートスイッチ(不図示)を押すと、原稿自動搬送装置400に原稿をセットした時は、原稿が搬送されてコンタクトガラス32上へと移動された後で、一方、コンタクトガラス32上に原稿をセットした時は直ちに、スキャナ300が駆動し、第1走行体33及び第2走行体34が走行する。このとき、第1走行体33により、光源からの光が照射されると共に原稿面からの反射光を第2走行体34におけるミラーで反射し、結像レンズ35を通して読取りセンサ36で受光されてカラー原稿(カラー画像)が読み取られ、ブラック、イエロー、マゼンタ及びシアンの画像情報とされる。
ブラック、イエロー、マゼンタ、及びシアンの各画像情報は、タンデム型現像器120における各画像形成手段18(ブラック用画像形成手段、イエロー用画像形成手段、マゼンタ用画像形成手段、及びシアン用画像形成手段)にそれぞれ伝達され、各画像形成手段において、ブラック、イエロー、マゼンタ、及びシアンの各トナー画像が形成される。即ち、タンデム型現像器120における各画像形成手段18(ブラック用画像形成手段、イエロー用画像形成手段、マゼンタ用画像形成手段及びシアン用画像形成手段)は、図5に示す(4個の画像形成手段18のうち2個のみ記載)ように、それぞれ、静電潜像担持体10(ブラック用静電潜像担持体10K、イエロー用静電潜像担持体10Y、マゼンタ用静電潜像担持体10M、及びシアン用静電潜像担持体10C)と、静電潜像担持体10を一様に帯電させる帯電装置160と、各カラー画像情報に基づいて各カラー画像対応画像様に静電潜像担持体を露光(図5中、L)し、静電潜像担持体上に各カラー画像に対応する静電潜像を形成する露光装置と、静電潜像を各カラートナー(ブラックトナー、イエロートナー、マゼンタトナー、及びシアントナー)を用いて現像して各カラートナーによるトナー画像を形成する現像装置61と、トナー画像を中間転写体50上に転写させるための転写帯電器62と、クリーニング装置63と、除電器64とを備えており、それぞれのカラーの画像情報に基づいて各単色の画像(ブラック画像、イエロー画像、マゼンタ画像、及びシアン画像)を形成可能である。
こうして形成されたブラック画像、イエロー画像、マゼンタ画像、及びシアン画像は、支持ローラ14、15及び16により回転移動される中間転写体50上にそれぞれ、ブラック用静電潜像担持体10K上に形成されたブラック画像、イエロー用静電潜像担持体10Y上に形成されたイエロー画像、マゼンタ用静電潜像担持体10M上に形成されたマゼンタ画像、及びシアン用静電潜像担持体10C上に形成されたシアン画像が、順次転写(一次転写)される。そして、中間転写体50上にブラック画像、イエロー画像、マゼンタ画像、及びシアン画像が重ね合わされて合成カラー画像(カラー転写像)が形成される。
一方、給紙テーブル200においては、給紙ローラ142の1つを選択的に回転させ、ペーパーバンク143に多段に備える給紙カセット144の1つからシート(記録紙)を繰り出し、分離ローラ145で1枚ずつ分離して給紙路146に送出し、搬送ローラ147で搬送して複写機本体150内の給紙路148に導き、レジストローラ49に突き当てて止める。あるいは、給紙ローラ142を回転して手差しトレイ54上のシート(記録紙)を繰り出し、分離ローラ145で1枚ずつ分離して手差し給紙路53に入れ、同じくレジストローラ49に突き当てて止める。なお、レジストローラ49は、一般には接地されて使用されるが、シートの紙粉除去のためにバイアスが印加された状態で使用されてもよい。そして、中間転写体50上に合成された合成カラー画像(カラー転写像)にタイミングを合わせてレジストローラ49を回転させ、中間転写体50と二次転写装置22との間にシート(記録紙)を送出させ、二次転写装置22により該合成カラー画像(カラー転写像)を該シート(記録紙)上に転写(二次転写)することにより、シート(記録紙)上にカラー画像が転写され形成される。なお、画像転写後の中間転写体50上の残留トナーは、中間転写体クリーニング装置17によりクリーニングされる。
カラー画像が転写されたシート(記録紙)は、二次転写装置22により搬送されて、定着装置25へと送出され、定着装置25において、熱と圧力とにより合成カラー画像(カラー転写像)がシート(記録紙)上に定着される。その後、シート(記録紙)は、切換爪55で切り換えて排出ローラ56により排出され、排紙トレイ57上にスタックされ、あるいは、切換爪55で切り換えてシート反転装置28により反転されて再び転写位置へと導き、裏面にも画像を記録した後、排出ローラ56により排出され、排紙トレイ57上にスタックされる。
本発明の画像形成装置では、被覆層と芯材との密着性に優れ、長期の現像剤攪拌においてもトナースペント及び被覆層の膜削れに伴う画質の劣化が起こりにくい本発明のキャリアを含む二成分現像剤を用いているので、トナー飛散や地汚れの少ない画像を長期にわたって提供することができる。
(実施例)
以下、本発明のキャリア及び二成分現像剤の実施例について説明するが、本発明は下記実施例に何ら限定されるものではない。
<実施例1>
(1)キャリアの作製
(a)試薬類
キャリアの作製に使用した主な試薬類の入手先及び前処理法について以下に記載した。イソブチルトリメトキシシラン(IBTMS;チッソ-アヅマックス社製)、3−メタクリロイルトリメトキシシラン(S710;チッソ-アヅマックス社製)、2−イソブチルブロミド(東京化成工業社製)、塩化銅(I)、ペンタメチルジエチレントリアミン(PMDETA、東京化成工業社製)、テトラヒドロフラン(THF、ナカライテスク社製)、メタノール(ナカライテスク社製)、及び濃硫酸(ナカライテスク社製)は、いずれも市販品をそのまま用いた。
トリエチルアミン(ナカライテスク社製)は、市販品を窒素気流下で蒸留して用いた。トルエン(ナカライテスク社製)は、市販品を水素化カルシウム存在下窒素気流下で蒸留して用いた。メタクリル酸メチル(MMA;ナカライテスク社製)は、市販品を水素化カルシウム存在下減圧蒸留して用いた。メタクリル酸2−ヒドロキシエチル(HEMA;ナカライテスク社製)は市販品を減圧蒸留して用いた。
SQA−1(ATRP開始基置換かご型ポリシルセスキオキサン)
SQA−1は、以下の方法によって合成して使用した。
玉付還流冷却管、三方コック、機械攪拌装置、温度計を備えた2000mL摺り付き三口フラスコを窒素置換し、窒素気流下とした。1規定水酸化ナトリウム水溶液28.8g、S710 132g(0.530mol)、イソブチルトリメトキシシラン(IBTMS)94.9g(0.530mol)、テトラヒドロフラン(THF)1600mLをフラスコに加え、60℃で3時間反応させた。室温まで冷却後、濃硫酸1.5mLを加えて中和した。ロータリーエバポレーターで低沸点部を除去後、再びもとのフラスコに戻し、ついでメタノール1600mLと濃硫酸4mLとを加えて室温で24時間攪拌し、3−メタクリロイルプロピル基の加水分解反応を行った。H−NMRで加水分解の完了を確認した後、炭酸水素ナトリウム飽和水溶液を加えて中和した。ロータリーエバポレーターで低沸点部を除去した後、テトラヒドロフランで抽出し、飽和食塩水で洗浄後、無水硫酸マグネシウムで脱水した。ロータリーエバポレーターで低沸点部を除去し、目的物のヒドロキシ置換かご型ポリシルセスキオキサン(SQH−1)を得た。収量は80.0g、収率は68.6%であった。
次に、磁気攪拌子、三方コック、200mL滴下ロート、セプタムキャップ、温度計を備えた1000mL摺り付き三口フラスコを脱気、乾燥し、アルゴン置換した。これに先に合成したかご型ポリシルセスキオキサンSQH−1を80.0g(Si−OH当量として364mmol)、トリエチルアミン40.4g(400mmol)、乾燥ジエチルエーテル500mLを加え、ドライアイス−メタノールで0℃以下に冷却した。これに、2−イソブチルブロミド83.7g(364mL)の100mLTHF溶液を15分間かけて滴下した。0℃で1時間攪拌した後、室温で18時間攪拌した。減圧濾過によりアンモニウム塩を除き、ロータリーエバポレーターで低沸点部を除去し、THFで抽出し、蒸留水で洗浄後、無水硫酸マグネシウムで脱水した。ろ過後、ロータリーエバポレーターで低沸点部を除去し、目的物のSQA−1(ATRP開始基置換かご型ポリシルセスキオキサン)を得た。収量は、127g、収率94.9%、数平均分子量1930、質量平均分子量2920であった。得られたSQA−1のH−NMR(重クロロホルム、テトラメチルシラン内部基準)測定におけるスペクトルは、0.55−0.73(4H)、0.90−1.00(3H)、1.70−1.90(2H)、1.90−1.97(7H)、4.1−4.2(2H)であり、29Si−NMR(重クロロホルム、テトラメチルシラン内部基準)測定におけるスペクトル(ピーク)は、−68であった。
(b)[結着樹脂1]の作製
磁気攪拌子、ジムロート管、三方コック、セプタム、温度計を備えた2000mL容摺り付き三口フラスコを脱気、乾燥し、アルゴン置換した。これに、SQA−1を60.0g(163mmoL;重合開始基として)、MMAを570g(5.69moL)、HEMAを30.0g(0.231moL)、塩化銅(I)を8.07g(81.5mmoL)、トルエンを1000mL加え、凍結脱気を三回繰り返した後、アルゴン気流下とした。磁気攪拌しつつ、オイルバスを用いて70℃に加熱した。昇温後、PMDETA14.1g(81.5mmoL)を加え、3時間反応させた。反応溶液は濃緑色に変化した。反応温度はいったん90℃まで上昇し、その後70℃に戻った。反応後、内容物を2L三角フラスコに三等分し、それぞれにトルエン1000mL、シリカゲル#60を500mL加え、室温で24時間攪拌した。この時点で溶液の色は淡黄色に変化した。ハイフロスーパーセル(ナカライテスク社製)を用いて不溶物を減圧濾過した後、THFを加えて合計6Lに希釈した。このTHF溶液を、激しく攪拌しつつ6倍体積量のヘキサンに対し加え、再沈殿させると、無色の固体が沈降した。減圧濾取後、減圧乾燥機で恒量になるまで乾燥させ、目的物の[結着樹脂1]を得た。[結着樹脂1]の収量は、569g、収率95.0%、数平均分子量25,900、質量平均分子量102,000、多分散度は3.9、H−NMR(重クロロホルム、テトラメチルシラン内部基準)スペクトル0.60−1.00、1.60−2.00、3.40−3.55、3.6−4.1であった。
(c)キャリア1の作製
下記の材料を固形分濃度が20%となるようにトルエン中に投入し、次いでホモミキサーで10分間分散して、[被覆層液1]を調製した。
・結着樹脂1・・・・・75質量部
・アルミナ微粒子(住友化学工業(株)スミラコンダム AA−04 粒子径0.4μm)・・・・・・・・・25質量部
・アミノシランカップリング剤(東レ・ダウコーニング株式会社製、SH6020、固形分100質量%)・・・1.2質量部。
次に、芯材としてフェライト粉(1kガウスでの飽和磁気モーメント65emu/g)を用い、前記[被覆層液1]を芯材表面に厚み1.0μmになるように転動流動式コーティング装置を用いて塗布した後、乾燥させキャリア前駆体を得た。得られたキャリア前駆体を電気炉中にて、180℃で60分間放置して焼成し、冷却後フェライト粉バルクを目開き90μmの篩を用いて解砕し、[キャリア1]を作製した。
得られた[キャリア1]の粒度分布をマイクロトラック粒度分布計(モデルHRA9320−X100)で測定したところ、質量平均粒径(Dw)が38.91μm、個数平均粒径(Dn)が34.74μm、Dw/Dnが1.12であった。また、[キャリア1]の体積抵抗率は14.2(logΩ・cm)であった。[キャリア1]の質量平均粒子径(Dw)、個数平均粒子径(Dn)、Dw/Dn、体積抵抗率それぞれについて、計測した結果を表1に示した。
Figure 2010092032
(2)[トナー1]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内に、水683質量部、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質量部、メタクリル酸166質量部、アクリル酸ブチル110質量部、及び過硫酸アンモニウム1質量部を仕込み、3,800回転/分で30分間撹拌し、白色の乳濁液を得た。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質量%過硫酸アンモニウム水溶液30質量部を加え、75℃で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[微粒子分散液1]を得た。
得られた[微粒子分散液1]について粒度分布測定器(LA−920、堀場製作所製)で測定したところ、体積平均粒径は110nmであった。また、得られた[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、質量平均分子量は13万であった。
−水相の調製−
水990質量部、[微粒子分散液1]83質量部、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質量%水溶液(エレミノールMON−7、三洋化成工業株式会社製)37質量部、及び酢酸エチル90質量部を混合撹拌し、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、撹拌機、及び窒素導入管の付いた反応容器内に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物229質量部、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質量部、テレフタル酸208質量部、アジピン酸46質量部、及びジブチルチンオキサイド2質量部を入れ、常圧下、230℃で7時間反応させ、更に10〜15mmHgの減圧で5時聞反応させた後、反応容器内に無水トリメリット酸44質量部を入れ、常圧下、180℃で3時間反応させ、[低分子ポリエステル1]を得た。[低分子ポリエステル1]は、数平均分子量2,300、質量平均分子量6,700、ガラス転移温度(Tg)43℃、酸価25mgKOH/gであった。
−中間体ポリエステル及び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内に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物682質量部、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質量部、テレフタル酸283質量部、無水トリメリット酸22質量部、及びジブチルチンオキサイド2質量部を入れ、常圧下、230℃で7時間反応させ、更に10mmHg〜15mmHgの減圧で5時間反応させた[中間体ポリエステル1]を得た。[中間体ポリエステル1]は、数平均分子量2,200、質量平均分子量9,700、ガラス転移温度(Tg)54℃、酸価0.5mgKOH/g、水酸基価52mgKOH/g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内に、[中間体ポリエステル1]410質量部、イソホロンジイソシアネート89質量部、及び酢酸エチル500質量部を入れ、100℃で5時間反応させて、[プレポリマー1]を得た。[プレポリマー1]の遊離イソシアネート質量%は、1.53%であった。
−ケチミン化合物の合成−
撹拌棒、及び温度計をセットした反応容器内に、イソホロンジアミン170質量部、及びメチルエチルケトン75質量部を仕込み、50℃で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)の作製−
水1,200質量部、カーボンブラック(Printex35、デクサ社製)540質量部〔DBP吸油量=42ml/100mg、pH=9.5〕、及び[低分子ポリエステル1]を1,200質量部加え、ヘンシェルミキサー(三井鉱山株式会社製)で混合し、混合物を2本ロールを用いて、110℃で1時間混練後、圧延冷却し、パルペライザーで粉砕、[マスターバッチ1]を得た。
−油相の作製−
撹拌棒、及び温度計をセットした容器内に、[低分子ポリエステル1]378質量部、カルナウバワックス100質量部、及び酢酸エチル947質量部を仕込み、撹拌下、80℃に昇温し、80℃のまま5時間保持した後、1時間で30℃に冷却した。次いで、容器内に[マスターバッチ1]500質量部、及び酢酸エチル500質量部を仕込み、1時間混合し、[原料溶解液1]を得た。
[原料溶解液1]1,324質量部を容器内に移し、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ジルコニアビーズを80体積%充填、3パスの条件で、カーボンブラック、及び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質量%酢酸エチル溶液1324質量部を加え、上記条件のビーズミルで2パスし、[顔料・ワックス分散液1]を得た。[顔料・ワックス分散液1]の固形分濃度(130℃、30分間)は50質量%であった。
−乳化及び脱溶剤−
[顔料・ワックス分散液1]749質量部、[プレポリマー1]を115質量部、[ケチミン化合物1]2.9質量部を容器内に入れ、TKホモミキサー(特殊機化株式会社製)で5,000rpmで2分間混合した後、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、[乳化スラリー1]を得た。
撹拌機及び温度計をセットした容器に、[乳化スラリー1]を投入し、30℃で8時間脱溶剤した後、40℃で24時間熟成を行い、[分散スラリー1]を得た。
−洗浄及び乾燥−
[分散スラリー1]100質量部を減圧濾過し、濾過ケーキ(a)を得た後、以下のようにして洗浄、濾過を繰り返した後、乾燥して[トナー母体粒子1]を得た。
(1)濾過ケーキ(a)にイオン交換水100質量部を加え、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、濾過ケーキ(b)を得た。
(2)濾過ケーキ(b)に10質量%水酸化ナトリウム水溶液100質量部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで30分間)した後、減圧濾過し、濾過ケーキ(c)を得た。
(3)濾過ケーキ(c)に10質量%塩酸100質量部を加え、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、濾過ケーキ(d)を得た。
(4)の濾過ケーキ(d)にイオン交換水300質量部を加え、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1]を得た。
[濾過ケーキ1]を循風乾燥機にて45℃で48時間乾燥した。その後、目開き75μmメッシュで篩い、体積平均粒径6.1μm、個数平均粒径5.4μm、平均円形度0.972の[トナー母体粒子1]を作製した。
−[トナー1]の作製−
最後に、得られた[トナー母体粒子1]100質量部に疎水シリカ0.7質量部と、疎水性酸化チタン0.3質量部をヘンシェルミキサーを用いて混合して[トナー1]を作製した。
(3)[二成分現像剤1]の作製
作製した[トナー1]及び[キャリア1]を、トナーによるキャリア被覆率が50%となる割合で調節し、ターブラーミキサー(シンマルエンタープライゼス社製)で攪拌し、[現像剤1]を作製した。
<現像剤1の評価>
得られた[現像剤1]を用いて、以下のようにして、被覆層の剥離及び削れ、トナースペント性、画像濃度、トナー飛散性、及び地汚れを評価した。
―被覆層の剥離及び削れの評価―
作製した各現像剤をタンデム型カラー画像形成装置(imagio Neo450、株式会社リコー製)を用いて、20万枚のランニング評価を行い、ランニングを終えたキャリアの抵抗低下量の比率(20万枚ラン後の抵抗低下量/ラン初期の抵抗低下量)として、下記基準で評価した。
〔評価基準〕
◎:1/10以上
○:1/10未満1/100以上
△:1/100未満1/1000以上
×:1/1000未満。
ここでいう抵抗低下量とは、ランニング前のキャリアを抵抗計測平行電極:ギャップ2mmの電極間に投入し、DC200Vを印加し30sec後の抵抗値をハイレジスト計(横川ヒューレットパッカード株式会社製、High Resistance Meter)で計測し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いい、目標値は2.0〔Log(Ω・cm)〕以下である。また、抵抗低下の原因は、キャリアの被覆層の芯材からの脱離であるため、削れを減らすことで、抵抗低下量を抑えることができる。なお、通常は、ラン初期のランニング前の抵抗が最も大きい。
―トナースペント性の評価―
作製した[現像剤1]をタンデム型カラー画像形成装置(imagio Neo450、株式会社リコー製)を用いて、20%画像面積のチャートを、画像濃度1.4±0.2になるようにトナー濃度を制御しながら、20万枚出力後の現像剤の帯電量(μc/g)の変化量(20万枚ラン後の帯電量の低下量/ラン初期の帯電量)で、出力前の初期値と比較して、下記基準で評価した。なお、帯電量はブローオフ法で測定した。
〔評価基準〕
◎:15%未満
○:15%以上30%未満
△:30%以上50%未満
×:50%以上。
トナーがキャリアにスペントすることで、キャリア最表面の組成が変化して、帯電量が低下する。この、ラン前後における帯電量の変化が少ないほど、トナーのキャリアへのスペントの程度が少ないと判断される。
−画像濃度の評価−
[現像剤1]を、タンデム型カラー画像形成装置(imagio Neo 450、株式会社リコー製)を用いて、複写紙(TYPE6000<70W>、株式会社リコー製)に、現像剤の付着量が1.00±0.05mg/cmのベタ画像を形成した。該ベタ画像の形成は、複写紙20万枚に対して繰り返し行った。
初期及び20万枚耐久試験後に得られたベタ画像の画像濃度について、目視で観察し、下記基準に基づいて、初期画像に対して、20万枚耐久試験後の画像を評価した。なお、得られた画像濃度が高いほど、高濃度の画像が形成できる。
〔評価基準〕
◎:画像濃度に変化がなく、高画質が得られた
○:やや画像濃度が低下したが、高画質が得られた
△:画像濃度が低下し、画質が低下した
×:著しく画像濃度低下し、画質が大きく低下した。
−トナー飛散性の評価−
[現像剤1]を用いて、タンデム型カラー画像形成装置(imagio Neo 450、株式会社リコー製)により、画像面積率5%のチャートを20万枚連続出力した際の機内のトナー汚染の程度を目視にて、下記基準により4段階で評価した。
〔評価基準〕
◎:画像形成装置内のトナー汚染がまったくなく、優良な状態である
○:画像形成装置内のトナー汚染がなく、良好な状態である
△:画像形成装置内のトナー汚染があるが、実使用可能なレベルである
×:画像形成装置内のトナー汚染がひどく、実使用不可能なレベルである。
−地汚れの評価−
[現像剤1]を用いて、タンデム型カラー画像形成装置(imagio Neo 450、株式会社リコー製)により、画像面積率5%のチャートを20万枚連続出力した際の画像背景部の地汚れの程度を目視により、下記基準で評価した。
〔評価基準〕
○:画像背景部に地汚れの発生がない
△:画像背景部に地汚れがやや発生している
×:画像背景部に地汚れが発生している。
−総合評価−
以上の各評価結果を総合して、下記基準で評価した。
〔評価基準〕
◎:非常に良好
○:良好
△:不良
×:極度に不良
評価結果を表2に示した。
Figure 2010092032
<実施例2>
(1)[キャリア2]の作製
実施例1の[キャリア1]の作製において、[被覆層液1]の材料を下記材料に変更して調製した[被覆層液2]を用いた以外は、実施例1と同様にして〔キャリア2〕を作製した。
・結着樹脂1・・・・・70質量部
・グアナミン溶液(三井サイテック株式会社製、マイコート106、固形分77質量%)・・・・・・・・39質量部
・アミノシランカップリング剤(東レ・ダウコーニング株式会社製、SH6020、固形分100質量%)・・・0.5質量部
得られた[キャリア2]の質量平均粒子径(Dw)、個数平均粒子径(Dn)、Dw/Dn、体積抵抗率それぞれについて、実施例1と同様にして計測した結果を表1に示した。
(2)[二成分現像剤2]の作製
実施例1の[二成分現像剤1]の作製において、[キャリア1]を[キャリア2]に変更した以外は、実施例1と同様にして[二成分現像剤2]を作製した。
(3)二成分現像剤2の評価
実施例1の[二成分現像剤1]の評価と同様にして、[二成分現像剤2]の評価を行い、その結果を表2に示した。
<実施例3>
(1)[キャリア3]の作製
(a)[結着樹脂2]の作製
磁気攪拌子、ジムロート管、三方コック、セプタム、温度計を備えた500mL容摺り付き三口フラスコを脱気、乾燥し、アルゴン置換した。これに、SQA−1を1.85g(5.00mmoL; 重合開始基として)、MMAを47.5g(475mmoL)、HEMAを3.25g(25.0mmoL)、塩化銅(I)を0.248g(2.50mmoL)、トルエンを100mL加え、凍結脱気を三回繰り返した後、アルゴン気流下とした。磁気攪拌しつつ、オイルバスを用いて70℃に加熱した。昇温後、PMDETA0.217g(1.25mmoL)を加え、70℃で23.5時間反応させた。反応溶液は濃緑色に変化した。反応後、トルエン 100mL、シリカゲル#60 50mL を加え、室温で24時間攪拌した。この時点で溶液の色は淡黄色に変化した。ハイフロスーパーセル(ナカライテスク社製)を用いて不溶物を減圧濾過した後、THFを加えて1Lに希釈した。このTHF溶液を激しく攪拌しつつヘキサン6Lに対し加え、再沈殿させると、無色の固体が沈降した。この固体を減圧濾取後、減圧乾燥機で恒量になるまで乾燥させ[結着樹脂2]を得た。[結着樹脂2]の収量は、16.0g、収率30.4%であり、数平均分子量17000、質量平均分子量340000、多分散度は2.0であった。[結着樹脂2]の実施例1と同様の1H−NMR(重クロロホルム、テトラメチルシラン内部基準)の測定結果は、0.60−1.00、1.60−2.00、3.40−3.55、3.6−4.1であった。
(b)キャリア3の作製
実施例1の[キャリア1]の作製において、[被覆層液1]の材料を下記材料に変更して調製した[被覆層液3]を用いた以外は、実施例1と同様にして〔キャリア3〕を作製した。
・結着樹脂2・・・・・100質量部
得られた[キャリア3]の質量平均粒子径(Dw)、個数平均粒子径(Dn)、Dw/Dn、体積抵抗率それぞれについて、実施例1と同様にして計測した結果を表1に示した。
(2)[二成分現像剤3]の作製
実施例1の[二成分現像剤1]の作製において、[キャリア1]を[キャリア3]に変更した以外は、実施例1と同様にして[二成分現像剤3]を作製した。
(3)[二成分現像剤3]の評価
実施例1の[二成分現像剤1]の評価と同様にして、[二成分現像剤3]の評価を行い、その結果を表2に示した。
<実施例4>
(1)[キャリア4]の作製
実施例1の[キャリア1]の作製において、[被覆層液1]の材料を下記材料に変更して調製した[被覆層液4]を用いた以外は、実施例1と同様にして〔キャリア4〕を作製した。
・結着樹脂2・・・・・・・・100質量部
・ブロックポリイソシアネート(三井化学ポリウレタン株式会社製タケネートB−882N、固形分質量70%)・・・28.6質量部
・アルミナ微粒子(住友化学工業(株)スミラコンダムAA−04、粒子径0.4μm)・・・・・・・・・・・・・20質量部
・アミノシランカップリング剤(東レ・ダウコーニング株式会社製、SH6020、固形分100質量%)・・・・・・・0.5質量部
得られた[キャリア4]の質量平均粒子径(Dw)、個数平均粒子径(Dn)、Dw/Dn、体積抵抗率それぞれについて、実施例1と同様にして計測した結果を表1に示した。
(2)[二成分現像剤4]の作製
実施例1の[二成分現像剤1]の作製において、[キャリア1]を[キャリア4]に変更した以外は、実施例1と同様にして[二成分現像剤4]を作製した。
(3)二成分現像剤4の評価
実施例1の[二成分現像剤1]の評価と同様にして、[二成分現像剤4]の評価を行い、その結果を表2に示した。
<実施例5>
(1)[キャリア5]の作製
(a)[結着樹脂3]の作製
磁気攪拌子、ジムロート管、三方コック、100mL滴下ロート、セプタム、温度計を備えた500mL容摺り付き三口フラスコを脱気、乾燥し、アルゴン置換した。これに、SQA−1を1.85g(5.00mmoL;重合開始基として)、MMA47.5g(475mmoL)、塩化銅(I)0.248g(2.50mmoL)、トルエン100mLを加え、凍結脱気を三回繰り返した後、アルゴン気流下とした。磁気攪拌しつつ、オイルバスを用いて70℃に加熱した。昇温後、PMDETA 0.217g (1.25mmoL)を加え、70℃で反応させた。反応溶液は濃緑色に変化した。反応開始から7時間後に、これにHEMA3.25g(25.0mmoL)をシリンジを用いて添加し、更に70℃で15.5時間反応させた。反応後、トルエン100mL、シリカゲル#60 50mLを加え、室温で24時間攪拌した。この時点で溶液の色は淡黄色に変化した。ハイフロスーパーセル(ナカライテスク社製)を用いて不溶物を減圧濾過した後、THFを加えて1Lに希釈した。このTHF溶液を激しく攪拌しつつヘキサン6Lに対し加え、再沈殿させると、無色の固体が沈降した。減圧濾取後、減圧乾燥機で恒量になるまで乾燥させ、目的物の[結着樹脂3]を得た。[結着樹脂3]の収量は、23.2g、収率は44.1%、数平均分子量24000、質量平均分子量34000、多分散度は1.4であった。[結着樹脂3]の実施例1と同様の1H−NMR(重クロロホルム、テトラメチルシラン内部基準)測定結果は、0.60−1.00、1.60−2.00、3.40−3.55、3.6−4.1であった。
(b)[キャリア5]の作製
実施例1の[キャリア1]の作製において、[被覆層液1]の材料を下記材料に変更して調製した[被覆層液5]を用いた以外は、実施例1と同様にして〔キャリア5〕を作製した。
・結着樹脂3・・・・・70質量部
・グアナミン溶液(三井サイテック株式会社製、マイコート106、固形分77質量%)・・・・・・・・・39質量部
得られた[キャリア5]の質量平均粒子径(Dw)、個数平均粒子径(Dn)、Dw/Dn、体積抵抗率それぞれについて、実施例1と同様にして計測した結果を表1に示した。
(2)二成分現像剤5の作製
実施例1の[二成分現像剤1]の作製において、[キャリア1]を[キャリア5]に変更した以外は、実施例1と同様にして[二成分現像剤5]を作製した。
(3)[二成分現像剤5]の評価
実施例1の[二成分現像剤1]の評価と同様にして、[二成分現像剤5]の評価を行い、その結果を表2に示した。
<実施例6>
(1)[キャリア6]の作製
実施例1の[キャリア1]の作製において、[被覆層液1]の材料を下記材料に変更して調製した[被覆層液6]を用いた以外は、実施例1と同様にして〔キャリア6〕を作製した。
・結着樹脂3・・・・・70質量部
・アルミナ微粒子(住友化学工業(株)スミラコンダムAA−04、粒子径0.4μm)・・・・・・・・・・30質量部
・アミノシランカップリング剤(東レ・ダウコーニング株式会社製、SH6020、固形分100質量%)・・・・1.2質量部
得られた[キャリア6]の質量平均粒子径(Dw)、個数平均粒子径(Dn)、Dw/Dn、体積抵抗率それぞれについて、実施例1と同様にして計測した結果を表1に示した。
(2)[二成分現像剤6]の作製
実施例1の[二成分現像剤1]の作製において、[キャリア1]を[キャリア6]に変更した以外は、実施例1と同様にして[二成分現像剤6]を作製した。
(3)二成分現像剤6の評価
実施例1の[二成分現像剤1]の評価と同様にして、[二成分現像剤6]の評価を行い、その結果を表2に示した。
<実施例7>
(1)[キャリア7]の作製
(a)[結着樹脂4]の作製
磁気攪拌子、ジムロート管、三方コック、100mL滴下ロート、セプタムを備えた500mL容摺り付き三口フラスコを脱気、乾燥し、アルゴン置換した。これに、SQA−1を0.62g(1.67mmoL;重合開始基として)、MMA47.5g(475mmoL)、HEMA3.25g(25.0mmoL)、塩化銅(I)0.08g(0.83mmoL)、トルエン100mLを加え、凍結脱気を三回繰り返した後、アルゴン気流下とした。磁気攪拌しつつ、オイルバスを用いて70℃に加熱した。昇温後、PMDETA0.072g(0.42mmoL)を加え、70℃で23.5時間反応させた。反応溶液は濃緑色に変化した。反応後、トルエン 100mL、シリカゲル#60 50mL を加え、室温で24時間攪拌した。この時点で溶液の色は淡黄色に変化した。ハイフロスーパーセル(ナカライテスク社製)を用いて不溶物を減圧濾過した後、THFを加えて1Lに希釈した。このTHF溶液を激しく攪拌しつつヘキサン6Lに対し加え、再沈殿させると、無色の固体が沈降した。減圧濾取後、減圧乾燥機で恒量になるまで乾燥させ、[結着樹脂4]を得た。[結着樹脂4]の収量は28.0g、収率は52.7%、数平均分子量79000、質量平均分子量155000、多分散度は2.0であった。[結着樹脂4]の実施例1と同様の1H−NMR(重クロロホルム、テトラメチルシラン内部基)の測定値は、0.70−1.10、1.70−2.05、3.45−3.60、3.7−4.2であった。
(b)キャリア7の作製
実施例1の[キャリア1]の作製において、[被覆層液1]の材料を下記材料に変更して調製した[被覆層液7]を用いた以外は、実施例1と同様にして[キャリア7]を作製した。
・結着樹脂4・・・・・・・・・・70質量部
・ブロックポリイソシアネート(三井化学ポリウレタン株式会社製、タケネートB−882N、固形分質量70%)・・・・28.6質量部
得られた[キャリア7]の質量平均粒子径(Dw)、個数平均粒子径(Dn)、Dw/Dn、体積抵抗率それぞれについて、実施例1と同様にして計測した結果を表1に示した。
(2)二成分現像剤7の作製
実施例1の[二成分現像剤1]の作製において、[キャリア1]を[キャリア7]に変更した以外は、実施例1と同様にして[二成分現像剤7]を作製した。
(3)[二成分現像剤7]の評価
実施例1の[二成分現像剤1]の評価と同様にして、[二成分現像剤7]の評価を行い、その結果を表2に示した。
<実施例8>
(1)[キャリア8]の作製
実施例1の[キャリア1]の作製において、[被覆層液1]の材料を下記材料に変更して調製した[被覆層液8]を用いた以外は、実施例1と同様にして[キャリア8]を作製した。
・結着樹脂4・・・・・・・・・・55質量部
・グアナミン溶液(三井サイテック株式会社製、マイコート106、固形分77質量%)・・・・・・・・・・・・19.5質量部
・アルミナ微粒子(住友化学工業(株)スミラコンダムAA−04、粒子径0.4μm)・・・・・・・・・・・・・・30質量部
・アミノシランカップリング剤(東レ・ダウコーニング株式会社製、SH6020、固形分100質量%)・・・・・・・・0.5質量部
得られた[キャリア8]の質量平均粒子径(Dw)、個数平均粒子径(Dn)、Dw/Dn、体積抵抗率それぞれについて、実施例1と同様にして計測した結果を表1に示した。
(2)[二成分現像剤8]の作製
実施例1の[二成分現像剤1]の作製において、[キャリア1]を[キャリア8]に変更した以外は、実施例1と同様にして[二成分現像剤8]を作製した。
(3)二成分現像剤8の評価
実施例1の[二成分現像剤1]の評価と同様にして、[二成分現像剤8]の評価を行い、その結果を表2に示した。
<実施例9>
(1)[キャリア9]の作製
(a)[結着樹脂5]の作製
磁気攪拌子、ジムロート管、三方コック、100mL滴下ロート、セプタム、温度計を備えた500mL容摺り付き三口フラスコを脱気、乾燥し、アルゴン置換した。これに、SQA−1を1.85g(5.00mmoL;重合開始基として)、MMA25.0g(250mmoL)、塩化銅(I)0.248g(2.50mmoL)、トルエン100mLを加え、凍結脱気を三回繰り返した後、アルゴン気流下とした。磁気攪拌しつつ、オイルバスを用いて70℃に加熱した。昇温後、PMDETA0.217g(1.25mmoL)を加え、70℃で反応させた。反応溶液は濃緑色に変化した。反応開始から6時間後に、これにHEMA3.25g(25.0mmoL)をシリンジを用いて添加し、更に70℃で3時間反応させた。次いでこれにMMA25.0g(250mmoL)を加え、70℃で18時間反応させた。反応後、トルエン100mL、シリカゲル#60を50mL加え、室温で24時間攪拌した。この時点で溶液の色は淡黄色に変化した。ハイフロスーパーセル(ナカライテスク社製)を用いて不溶物を減圧濾過した後、THFを加えて1Lに希釈した。このTHF溶液を激しく攪拌しつつヘキサン6Lに対し加え、再沈殿させると、無色の固体が沈降した。減圧濾取後、減圧乾燥機で恒量になるまで乾燥させ、[結着樹脂5]を得た。[結着樹脂5]の収量は、26.5g、収率は49.9%、数平均分子量22000、質量平均分子量52000、多分散度2.4であった。[結着樹脂5]の実施例1と同様の1H−NMR(重クロロホルム、テトラメチルシラン内部基準)による測定結果は、0.60−1.00、1.60−2.00、3.40−3.55、3.6−4.1であった。
(b)キャリア9の作製
実施例1の[キャリア1]の作製において、[被覆層液1]の材料を下記材料に変更して調製した[被覆層液9]を用いた以外は、実施例1と同様にして[キャリア9]を作製した。
・結着樹脂5・・・・・・・・・・70質量部
・アルミナ微粒子(住友化学工業(株)スミラコンダムAA−04、粒子径0.4μm)・・・・・・・・・・・・・・30質量部
得られた[キャリア9]の質量平均粒子径(Dw)、個数平均粒子径(Dn)、Dw/Dn、体積抵抗率それぞれについて、実施例1と同様にして計測した結果を表1に示した。
(2)[二成分現像剤9]の作製
実施例1の[二成分現像剤1]の作製において、[キャリア1]を[キャリア9]に変更した以外は、実施例1と同様にして[二成分現像剤9]を作製した。
(3)二成分現像剤9の評価
実施例1の[二成分現像剤1]の評価と同様にして、[二成分現像剤9]の評価を行い、その結果を表2に示した。
<実施例10>
(1)[キャリア10]の作製
実施例1の[キャリア1]の作製において、[被覆層液1]の材料を下記材料に変更して調製した[被覆層液10]を用いた以外は、実施例1と同様にして〔キャリア10〕を作製した。
・結着樹脂5・・・・・・・・・・・75質量部
・ブロックポリイソシアネート(三井化学ポリウレタン株式会社製、タケネートB−882N、固形分質量70%)・・・・35.7質量部
・アミノシランカップリング剤(東レ・ダウコーニング株式会社製、SH6020、固形分100質量%)・・・・・・・・・0.7質量部
得られた[キャリア10]の質量平均粒子径(Dw)、個数平均粒子径(Dn)、Dw/Dn、体積抵抗率それぞれについて、実施例1と同様にして計測した結果を表1に示した。
(2)二成分現像剤10の作製
実施例1の[二成分現像剤1]の作製において、[キャリア1]を[キャリア10]に変更した以外は、実施例1と同様にして[二成分現像剤10]を作製した。
(3)[二成分現像剤10]の評価
実施例1の[二成分現像剤1]の評価と同様にして、[二成分現像剤10]の評価を行い、その結果を表2に示した。
<実施例11>
(1)[キャリア11]の作製
(a)[結着樹脂6]の作製
磁気攪拌子、ジムロート管、三方コック、セプタム、温度計を備えた2000mL容摺り付き三口フラスコを脱気、乾燥し、アルゴン置換した。これに、SQA−1を10.0g(27.0mmoL;重合開始基として)、MMA123g(123mmoL)、HEMA8.44g(64.9mmoL)、塩化銅(I)1.34g(13.5mmoL)、トルエン 500mL を加え、凍結脱気を三回繰り返した後、アルゴン気流下とした。磁気攪拌しつつ、オイルバスを用いて70℃に加熱した。昇温後、PMDETA1.17g(6.75mmoL)を加え、70℃で18時間反応させた。反応溶液は濃緑色に変化した。反応後、トルエン 300mL、シリカゲル#60を150mL加え、室温で24時間攪拌した。この時点で溶液の色は淡黄色に変化した。ハイフロスーパーセル(ナカライテスク社製)を用いて不溶物を減圧濾過した後、THFを加えて3Lに希釈した。このTHF溶液を激しく攪拌しつつ6倍体積量のヘキサンに対し加え、再沈殿させると、無色の固体が沈降した。減圧濾取後、減圧乾燥機で恒量になるまで乾燥させ、[結着樹脂6]を得た。[結着樹脂6]の収量は、105.4g、収率は74.4%、数平均分子量15000、質量平均分子量37000、多分散度2.5であった。[結着樹脂6]の実施例1と同様の1H−NMR(重クロロホルム、テトラメチルシラン内部基準)測定結果は、0.60−1.00、1.60−2.00、3.40−3.55、3.6−4.1であった。
(b)[キャリア11]の作製
実施例1の[キャリア1]の作製において、[被覆層液1]の材料を下記材料に変更して調製した[被覆層液11]を用いた以外は、実施例1と同様にして[キャリア11]を作製した。
・結着樹脂6・・・・・・・・・・100質量部
・アミノシランカップリング剤(東レ・ダウコーニング株式会社製、SH6020、固形分100質量%)・・・・・・・・・0.8質量部
・ブロックポリイソシアネート(三井化学ポリウレタン株式会社製、タケネートB−882N、固形分質量70%)・・・・28.6質量部
得られた[キャリア11]の質量平均粒子径(Dw)、個数平均粒子径(Dn)、Dw/Dn、体積抵抗率それぞれについて、実施例1と同様にして計測した結果を表1に示した。
(2)二成分現像剤11の作製
実施例1の[二成分現像剤1]の作製において、[キャリア1]を[キャリア11]に変更した以外は、実施例1と同様にして[二成分現像剤11]を作製した。
(3)二成分現像剤11の評価
実施例1の[二成分現像剤1]の評価と同様にして、[二成分現像剤11]の評価を行い、その結果を表2に示した。
<実施例12>
(1)[キャリア12]の作製
実施例1の[キャリア1]の作製において、[被覆層液1]の材料を下記材料に変更して調製した[被覆層液12]を用いた以外は、実施例1と同様にして[キャリア12]を作製した。
・結着樹脂6・・・・・・・・・・70質量部
・アルミナ微粒子(住友化学工業(株)スミラコンダムAA−04、粒子径0.4μm)・・・・・・・・・・・・・・・30質量部
・アミノシランカップリング剤(東レ・ダウコーニング株式会社製、SH6020、固形分100質量%)・・・・・・・・・1.2質量部
得られた[キャリア12]の質量平均粒子径(Dw)、個数平均粒子径(Dn)、Dw/Dn、体積抵抗率それぞれについて、実施例1と同様にして計測した結果を表1に示した。
(2)[二成分現像剤12]の作製
実施例1の[二成分現像剤1]の作製において、[キャリア1]を[キャリア12]に変更した以外は、実施例1と同様にして[二成分現像剤12]を作製した。
(3)二成分現像剤12の評価
実施例1の[二成分現像剤1]の評価と同様にして、[二成分現像剤12]の評価を行い、その結果を表2に示した。
<比較例1>
(1)[キャリア13]の作製
実施例1の[キャリア1]の作製において、[被覆層液1]の材料を下記材料に変更して調製した[被覆層液13]を用いた以外は、実施例1と同様にして[キャリア13]を作製した。
・アクリル樹脂(メタクリル酸メチル60wt%、アクリル酸ブチル34wt%、アクリル酸2−ヒドロキシエチル6wt%の共重合体、質量平均分子量55000、多分散度4.4)・・・・・・・・・・55質量部
・グアナミン溶液(三井サイテック株式会社製、マイコート106、固形分77質量%)・・・・・・・・19.5質量部
・アルミナ微粒子(住友化学工業(株)スミラコンダムAA−04、粒子径0.4μm)・・・・・・・・・・30質量部
得られた[キャリア13]の質量平均粒子径(Dw)、個数平均粒子径(Dn)、Dw/Dn、体積抵抗率それぞれについて、実施例1と同様にして計測した結果を表1に示した。
(2)[二成分現像剤13]の作製
実施例1の[二成分現像剤1]の作製において、[キャリア1]を[キャリア13]に変更した以外は、実施例1と同様にして[二成分現像剤13]を作製した。
(3)[二成分現像剤13]の評価
実施例1の[二成分現像剤1]の評価と同様にして、[二成分現像剤13]の評価を行い、その結果を表2に示した。
<比較例2>
(1)[キャリア14]の作製
実施例1の[キャリア1]の作製において、[被覆層液1]の材料を下記材料に変更して調製した[被覆層液14]を用いた以外は、実施例1と同様にして[キャリア14]を作製した。
・シリコーン樹脂溶液(東レ・ダウコーニング株式会社製、SR2405、固形分50質量%)・・・・・・・・・・・・140質量部
・アミノシランカップリング剤(東レ・ダウコーニング株式会社製、SH6020、固形分100質量%)・・・・・・・1.4質量部
・アルミナ微粒子(住友化学工業(株)スミラコンダムAA−04、粒子径0.4μm)・・・・・・・・・・・・・・30質量部
得られた[キャリア14]の質量平均粒子径(Dw)、個数平均粒子径(Dn)、Dw/Dn、体積抵抗率それぞれについて、実施例1と同様にして計測した結果を表1に示した。
(2)[二成分現像剤14]の作製
実施例1の[二成分現像剤1]の作製において、[キャリア1]を[キャリア14]に変更した以外は、実施例1と同様にして[二成分現像剤14]を作製した。
(3)[二成分現像剤14]の評価
実施例1の[二成分現像剤1]の評価と同様にして、[二成分現像剤14]の評価を行い、その結果を表2に示した。
<比較例3>
(1)[キャリア15]の作製
実施例1の[キャリア1]の作製において、[被覆層液1]の材料を下記材料に変更して調製した[被覆層液15]を用いた以外は、実施例1と同様にして[キャリア15]を作製した。
・アクリル樹脂(メタクリル酸メチル60wt%、アクリル酸ブチル34wt%、アクリル酸2−ヒドロキシエチル6wt%の共重合体、質量平均分子量55000、多分散度4.4)・・・・・・・・・・・・20質量部
・グアナミン溶液(三井サイテック株式会社製、マイコート106、固形分77質量%)・・・・・・・・・・・13質量部
・シリコーン樹脂溶液(東レ・ダウコーニング株式会社製、SR2405、固形分50質量%)・・・・・・・・・・・80質量部
・アミノシランカップリング剤(東レ・ダウコーニング株式会社製、SH6020、固形分100質量%)・・・・・1.2質量部
・アルミナ微粒子(住友化学工業(株)スミラコンダムAA−04、粒子径04μm)・・・・・・・・・・・・30質量部
得られた[キャリア15]の質量平均粒子径(Dw)、個数平均粒子径(Dn)、Dw/Dn、体積抵抗率それぞれについて、実施例1と同様にして計測した結果を表1に示した。
(2)[二成分現像剤15]の作製
実施例1の[二成分現像剤1]の作製において、[キャリア1]を[キャリア15]に変更した以外は、実施例1と同様にして[二成分現像剤15]を作製した。
(3)[二成分現像剤15]の評価
実施例1の[二成分現像剤1]の評価と同様にして、[二成分現像剤15]の評価を行い、その結果を表2に示した。
<比較例4>
(1)[キャリア16]の作製
実施例1の[キャリア1]の作製において、被覆層液の材料を下記材料に変更し、溶剤をトルエンからメチルエチルケトンに変更し、更に得られた被覆層液の焼成条件を180℃から120℃に変更した以外は、実施例1と同様にして[キャリア16]を作製した。
・シリコーングラフトアクリル樹脂溶液(信越化学工業株式会社製、X−22−8004、固形分40質量%)・・・・・110質量部
・グアナミン溶液(三井サイテック株式会社製、マイコート106、固形分77質量%)・・・・・・・・・・・・26質量部
・アミノシランカップリング剤(東レ・ダウコーニング株式会社製、SH6020、固形分100質量%)・・・・・・1.0質量部
・アルミナ微粒子(住友化学工業(株)スミラコンダムAA−04、粒子径04μm)・・・・・・・・・・・・・30質量部
得られた[キャリア16]の質量平均粒子径(Dw)、個数平均粒子径(Dn)、Dw/Dn、体積抵抗率それぞれについて、実施例1と同様にして計測した結果を表1に示した。
(2)[二成分現像剤16]の作製
実施例1の[二成分現像剤1]の作製において、[キャリア1]を[キャリア16]に変更した以外は、実施例1と同様にして[二成分現像剤16]を作製した。
(3)[二成分現像剤16]の評価
実施例1の[二成分現像剤1]の評価と同様にして、[二成分現像剤16]の評価を行い、その結果を表2に示した。
10 :静電潜像担持体(感光体ドラム)
10K,10Y,10M,10C :静電潜像担持体(それぞれブラック、イエロー、マゼンタ、シアン)
14 :支持ローラ
15 :支持ローラ
16 :支持ローラ
17 :中間転写体クリーニング装置
18 :画像形成手段
20 :帯電ローラ
21 :露光装置
22 :二次転写装置
23 :ローラ
24 :二次転写ベルト
25 :定着装置
26 :定着ベルト
27 :加圧ローラ
28 :シート反転装置
30 :露光装置
32 :コンタクトガラス
33 :第1走行体
34 :第2走行体
35 :結像レンズ
36 :読み取りセンサ
40 :現像装置
41 :現像ベルト
42K,42Y,42M,42C :現像剤収容部(それぞれブラック、イエロー、マゼンタ、シアン)
43K,43Y,43M,43C :現像剤供給ローラ(それぞれブラック、イエロー、マゼンタ、シアン)
44K,44Y,44M,44C :現像ローラ(それぞれブラック、イエロー、マゼンタ、シアン)
45K,45Y,45M,45C :現像ユニット(それぞれブラック、イエロー、マゼンタ、シアン)
49 :レジストローラ
50 :中間転写体
51 :ローラ
53 :給紙路
54 :手差しトレイ
55 :切替爪
56 :排出ローラ
57 :排紙トレイ
58 :コロナ帯電器
60 :クリーニング装置
61 :現像装置
62 :転写帯電器
63 :クリーニング装置
64 :除電器
70 :除電ランプ
80 :転写ローラ
90 :中間転写体用クリーニングブレード
95 :記録媒体
100 :画像形成装置
101 :静電潜像担持体
102 :帯電手段
103 :露光
104 :現像手段
105 :記録媒体
107 :クリーニング手段
108 :転写手段
120 :タンデム型現像器
130 :原稿台
142 :給紙ローラ
143 :ペーパーバンク
144 :給紙カセット
145 :分離ローラ
146 :給紙路
147 :搬送ローラ
148 :給紙路
150 :複写装置本体
160 :帯電装置
200 :給紙テーブル
300 :スキャナ
400 :原稿自動搬送装置
特開昭58−108548号公報 特開昭54−155048号公報 特開昭57−40267号公報 特開昭58−108549号公報 特開昭59−166968号公報 特公平1−19584号公報 特公平3−628号公報 特開平6−202381号公報 特許第3120460号公報 特開平9−160304号公報 特開平8−6307号公報 特許第2683624号公報 特開2006−058811号公報 特許第3808120号公報 特許第3973313号公報 特開2005−320519号公報 特開2002-80523号公報
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Claims (12)

  1. 芯材の表面を、結着樹脂を含む被覆層で被覆したキャリアであって、
    前記結着樹脂は、一種または二種以上の重合性ビニルモノマーを構造単位として含むセグメント(A)と、
    下記一般式(1)で表されるかご型シルセスキオキサンの部分開裂構造体及び/又は下記一般式(2)で表されるかご型シルセスキオキサンの部分開裂構造体を構造単位として含むセグメント(B)と、
    を有することを特徴とする電子写真現像剤用のキャリア。
    (RSiO1.5 ・・・・・一般式(1)
    (但し、nは4以上の整数を表し、Rは、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜10のアルコキシ基またはアリロキシ基、炭素数1〜20の飽和炭化水素基、炭素数2〜20のアルケニル基、炭素数6〜20のアラルキル基、炭素数7〜20のアリール基、炭素数1〜20のヒドロキシアルキル基、及びケイ素数1〜10のケイ素原子含有基のうちいずれかを表す。)
    (RSiO1.5(RSiOH) ・・・・一般式(2)
    (但し、n及びmはそれぞれ2以上の整数を表し、R、Rは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜10のアルコキシ基またはアリロキシ基、炭素数1〜20の飽和炭化水素基、炭素数2〜20のアルケニル基、炭素数6〜20のアラルキル基、炭素数7〜20のアリール基、炭素数1〜20のヒドロキシアルキル基、及びケイ素数1〜10のケイ素原子含有基のうちいずれかを表す。)
  2. 前記結着樹脂は、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)を用いて求めたスチレン換算分子量分布から算出される多分散度が3.0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。
  3. 前記結着樹脂は、質量平均分子量Mwが20,000〜200,000の範囲にあることを特徴とする請求項1〜2いずれか一項に記載のキャリア。
  4. 前記セグメント(A)は、少なくともヒドロキシル基を有する一種又は二種以上の重合性ビニルモノマーの共重合体を含むことを特徴とする請求項1〜3いずれか一項に記載のキャリア。
  5. 前記セグメント(A)は、アクリル樹脂のセグメントを有し、前記アクリル樹脂のセグメントがアミノ樹脂乃至イソシアネートによって架橋されていることを特徴とする請求項1〜4いずれか一項に記載のキャリア。
  6. 前記結着樹脂は、前記セグメント(B)を重合開始物質とするリビングラジカル重合によって、前記セグメント(A)が形成されたことを特徴とする請求項1〜5いずれか一項に記載のキャリア。
  7. 前記セグメント(A)は、原子移動ラジカル重合法によって重合性ビニルモノマーが重合したことを特徴とする請求項1〜6いずれか一項に記載のキャリア。
  8. 前記被覆層は、アミノシランカップリング剤を含有することを特徴とする請求項1〜7いずれか一項に記載のキャリア。
  9. 請求項1〜8のいずれか一項に記載のキャリアと、トナーとを含むことを特徴とする二成分現像剤。
  10. 静電潜像担持体と、前記静電潜像担持体の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、前記静電潜像担持体の表面に形成された静電潜像を現像して可視像を形成する現像手段と、前記可視像を記録媒体に転写する転写手段と、記録媒体に転写された可視像を定着させる定着手段とを備えた電子写真式の画像形成装置であって、
    前記現像手段は、請求項9に記載の二成分現像剤を含むことを特徴とする画像形成装置。
  11. 静電潜像担持体と、前記静電潜像担持体の表面に形成された静電潜像を現像して可視像を形成する現像手段とを含む電子写真式画像形成装置のプロセスカートリッジであって、
    前記現像手段は、請求項9に記載の二成分現像剤を含むことを特徴とするプロセスカートリッジ。
  12. 請求項10に記載の画像形成装置、又は請求項11に記載のプロセスカートリッジに着脱可能であって、請求項9に記載の二成分現像剤を収容したことを特徴とする現像剤入り容器。
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