JP6414442B2 - 静電潜像現像用白色現像剤、画像形成方法、画像形成装置およびプロセスカートリッジ - Google Patents
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Description
白色トナーは、黒もしくは色のついた基材である紙等に、白地のベースとして使用されたり、透明基材であるフィルム等の白地に用いたりされる。この場合、白色トナーには、隠蔽特性が要求される。隠蔽特性とは、白色トナーが定着された白素地の先を見えなくする能力である。白色の場合、定着された白色トナーのみで、真っ白く発色させるため、入射した光をすべて散乱反射する必要があり、少しでも入射光が透過してしまうと隠蔽性が低下して不鮮明さを感じる。
隠蔽性を高めるために、これまで色々な提案がなされて来た(例えば、特許文献2、特許文献3参照)。
この問題に関して、トナーによる解決ももちろんだが、もともと白トナーの、顔料濃度が高いことに起因しているので、トナー以外での対策案を打ち出すことも必要である。
即ち、本発明は以下のとおりである。
少なくとも結着樹脂と白色顔料と離型剤とを有する白色トナーと、少なくとも芯材と、該芯材を被覆する被覆樹脂及び導電性微粒子からなる被覆層とを含む磁性キャリアとからなる静電潜像現像用白色現像剤であって、
前記磁性キャリアのRaが0.50〜1.00μmの範囲にあり、また前記磁性キャリアの嵩密度が2.08〜2.24g/cm3の範囲にあり、前記白色トナー中の前記白色顔料の含有量が前記白色トナー中の前記結着樹脂100質量部に対して50質量部以上80質量部以下であることを特徴とする静電潜像現像用白色現像剤。
本発明によると、顔料の多い白色トナーに対してキャリアのRaと嵩密度を最適にすることでトナー凝集体による異常画像のない白色現像剤を提供できる。キャリア表面の程よい粗さと適度な嵩密度がトナー凝集体をほぐすのに効果があると考えられる。
このように、本発明の白色現像剤はキャリアのRa、嵩密度、に加え、更にD/h、および白色顔料の含有量が好ましい範囲であることにより、より高品質な画像を提供できる非常に優れた白色現像剤となる。
前記キャリアの算術平均表面粗さRaの測定は、光学顕微鏡(例えば、OPTELICS C130、LASERTEC社製)を使用して行った。具体的には、対物レンズ倍率50倍に設定し、解像度0.20μmで画像を取り込んだ後、前記キャリア粒子の頂点部を中心にして観察エリアを10μm×10μmとし、前記キャリア粒子数100個の表面粗さRaの平均値を測定した。
キャリアの表面粗さRaは、被覆樹脂の種類や膜厚、導電性微粒子等の調整によって、本発明の範囲とすることができる。
嵩密度は、例えば、JIS-Z2504に記載の方法で測定することができる。
キャリアの嵩密度は、被覆樹脂の種類や膜厚、導電性微粒子等の調整によって、本発明の範囲とすることができる。
ここで、前記導電性微粒子の体積平均粒子径(D)は、例えば、ナノトラックUPA−EX150(日機装社製)にて測定することができる。
ここで、前記キャリアの被覆層の平均厚みhは、例えば、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て、その平均値から求めることができる。具体的には、図3に示すように、導電性微粒子がない部分の樹脂部の厚みを測定する。導電性微粒子上の樹脂部の厚みは測定には含めない。前記キャリア断面の任意の50点測定の平均を求め厚みh(μm)とすることができる。
なお、体積平均粒径は、例えば、マイクロトラック粒度分布計モデルHRA9320−X100(日機装社製)を用いて測定することができる。
なお、体積固有抵抗は、図1に示すセルを用いて測定することができる。具体的には、まず、表面積2.5cm×4cmの電極(1a)及び電極(1b)を、0.2cmの距離を隔てて収容したフッ素樹脂製容器(2)からなるセルに、キャリア(3)を充填し、落下高さ1cm、タッピングスピード30回/分で、10回のタッピングを行う。次に、電極(1a)及び(1b)の間に1000Vの直流電圧を印加して30秒後の抵抗値r[Ω]を、ハイレジスタンスメーター4329A(横河ヒューレットパッカード社製)を用いて測定し、下記式2から、体積固有抵抗[Ω・cm]を算出することができる。
これにより、適度な弾性を維持したまま、被覆層同士の融着を抑制することができる。
前記導電性微粒子の含有量は、前記結着樹脂100質量部に対して、0.1質量部〜1,000質量部が好ましく、70質量部〜700質量部がより好ましい。
これにより、導電性微粒子を安定に分散させることができる。
シランカップリング剤としては、特に限定されないが、r−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、r−(2−アミノエチル)アミノプロピルメチルジメトキシシラン、r−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、N−β−(N−ビニルベンジルアミノエチル)−r−アミノプロピルトリメトキシシラン塩酸塩、r−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、r−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、r−クロルプロピルトリメトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン、r−アニリノプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、オクタデシルジメチル[3−(トリメトキシシリル)プロピル]アンモニウムクロライド、r−クロルプロピルメチルジメトキシシラン、メチルトリクロルシラン、ジメチルジクロロシラン、トリメチルクロロシラン、アリルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、1,3−ジビニルテトラメチルジシラザン、メタクリルオキシエチルジメチル(3−トリメトキシシリルプロピル)アンモニウムクロライド等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
芯材粒子は、体積平均粒径が32〜40μmであるものが好ましく、より好ましくは33〜40μmである。
[白色顔料]
本発明で使用される白色顔料としては、ポリオールにて表面処理をされている二酸化チタン顔料が好ましく、より好ましくは少なくともアルミニウムとトリメチロールプロパン及び/又はトリメチロールエタンで被覆されているものである。
前記二酸化チタン顔料としては市販品としてタイペークPF−739、CR−50−2、タイペークCR−60−2(いずれも石原産業社製)を入手することができる。中でもタイペークPF−739は更にジルコニア処理により吸湿水分量が抑制されトナーに用いるには好適なものとなっている。
前記白色顔料としての二酸化チタンがポリオールにて表面処理されていることで、結着樹脂、離型剤の物性との関係も寄与するが、前記白色顔料が結着樹脂中に離型剤に被覆された状態で分散されている状態を得ることができた。一方、白色顔料が表面処理されていない場合には、離型剤に被覆された状態を作り出せない場合もあった。
十分な隠蔽力を得る為には白色顔料をトナー中に、結着樹脂100質量部に対して50質量部以上添加することが好ましいが、この場合、白色顔料の体積平均粒径が200nm未満であると該顔料が及ぼす結着樹脂物性への影響が大きくなる場合がある。
また、白色顔料の体積平均粒径が300nmより大きいと隠蔽力自体が低下する場合がある。
白色顔料の体積平均粒径は、さらに好ましくは220nm以上、270nm以下である。
白色顔料が50質量部未満であると、十分な白色濃度を得ることが出来ない場合がある。一方、白色顔料が80質量部を超えると、トナーの凝集性が高くなりすぎて、外圧によりほぐすことが出来なくなる場合がある。
前記結着樹脂は特に限定されず、従来公知のものを利用することができ、例えば、ポリエステル系樹脂を好ましく用いることができる。
以下ではポリエステル系樹脂を例に本発明の結着樹脂について説明する。
2価のアルコール成分としては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,5−ペンタンジオール、1,6−へキサンジオール、ネオペンチルグリコール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、水素化ビスフェノールA、又は、ビスフェノールAにエチレンオキシド、プロピレンオキシド等の環状エーテルが重合して得られるジオール、などが挙げられる。
結着樹脂の重量平均分子量は、東ソー製HLC−8220GPCを用いて、テトラヒドロフラン(THF)を溶媒として選択し測定を行い算出した。
また、該ポリエステル系樹脂の酸価は0.1mgKOH/g〜50mgKOH/gが好ましく、更に好ましくは10mgKOH/g〜30mgKOH/gである。
ポリエステル系樹脂成分を構成するモノマーのうちビニル重合体と反応し得るものとしては、例えば、フタル酸、マレイン酸、シトラコン酸、イタコン酸等の不飽和ジカルボン酸又はその無水物、などが挙げられる。
ビニル重合体成分を構成するモノマーとしては、カルボキシル基又はヒドロキシ基を有するものや、アクリル酸若しくはメタクリル酸エステル類が挙げられる。
また、ポリエステル系重合体、ビニル重合体とその他の結着樹脂を併用する場合、全体の結着樹脂の酸価が0.1〜50mgKOH/gを有する樹脂を60質量%以上有するものが好ましい。
[1]試料は予め結着樹脂(重合体成分)以外の添加物を除去して使用するか、結着樹脂及び架橋された結着樹脂以外の成分の酸価及び含有量を予め求めておく。
試料の粉砕品0.5〜2.0gを精秤し、重合体成分の重さをW(g)とする。
例えば、トナーから結着樹脂の酸価を測定する場合は、着色剤又は磁性体等の酸価及び含有量を別途測定しておき、計算により結着樹脂の酸価を求める。
[2]300(ml)のビーカーに試料を入れ、トルエン/エタノール(体積比4/1)の混合液150(ml)を加え溶解する。
[3]0.1mol/lのKOHのエタノール溶液を用いて、電位差滴定装置を用いて滴定する。
[4]この時のKOH溶液の使用量をS(ml)とし、同時にブランクを測定し、この時のKOH溶液の使用量をB(ml)とし、以下の式(1)で算出する。
ただしfはKOHのファクターである。
酸価(mgKOH/g)=[(S−B)×f×5.61]/W 式(1)
Tgが40℃より低いと高温雰囲気下でトナーが劣化しやすく、また定着時にオフセットが発生しやすくなることがある。
また、Tgが80℃を超えると、定着性が低下することがある。
結晶性ポリエステル樹脂前駆体としては、変性ポリエステル系樹脂からなる結着樹脂前駆体が好ましく、イソシアネートやエポキシなどにより変性されたポリエステルプレポリマーを挙げることができる。
これは、活性水素基を持つ化合物(アミン類など)と伸長または架橋反応し、離型幅(定着下限温度とホットオフセット発生温度の差)の向上に効果をおよぼす。
イソシアネート化剤としては、脂肪族ポリイソシアネート(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など);脂環式ポリイソシアネート(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など);芳香族ジイソシアネート(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など);芳香脂肪族ジイソシアネート(α,α,α’,α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネートなど);イソシアヌレート類;前記ポリイソシアネートをフェノール誘導体、オキシム、カプロラクタムなどでブロックしたもの;およびこれら2種以上の併用が挙げられる。
また、エポキシ化剤としては、エピクロロヒドリンなどをその代表例として挙げることができる。
[NCO]/[OH]が5を超えると低温定着性が悪化する。
[NCO]のモル比が1未満では、このポリエステルプレポリマーのウレア含量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。
0.5質量%未満では、耐ホットオフセット性が悪化するとともに、耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になる。
また、40質量%を超えると低温定着性が悪化する。
1分子当たり1個未満では、伸長反応後の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。
結着樹脂前駆体と伸長または架橋する化合物としては、活性水素基を有する化合物が挙げられ、その代表として、アミン類を挙げることができる。
アミン類としては、ジアミン化合物、3価以上のポリアミン化合物、アミノアルコール化合物、アミノメルカプタン化合物、アミノ酸化合物、および、これらのアミノ基をブロックした化合物などが挙げられる。
ジアミン化合物としては、芳香族ジアミン(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など);脂環式ジアミン(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など);および脂肪族ジアミン(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など)などが挙げられる。
3価以上のポリアミン化合物としては、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミンなどが挙げられる。
アミノアルコール化合物としては、エタノールアミン、ヒドロキシエチルアニリンなどが挙げられる。
アミノメルカプタン化合物としては、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などが挙げられる。
アミノ酸化合物としては、アミノプロピオン酸、アミノカプロン酸などが挙げられる。
これらのアミノ基をブロックした化合物としては、前記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など)から得られるケチミン化合物、オキサゾリン化合物などが挙げられる。
これらアミン類のうち好ましいものは、ジアミン化合物およびジアミン化合物と少量のポリアミン化合物の混合物である。
本発明において、有機溶媒としては、トナー組成物(ポリエステル系樹脂前駆体、活性水素含有化合物、着色剤、非反応性ポリエステル樹脂など)を溶解、及び/又は分散可能な溶媒であれば特に限定するものではない。
好ましいものとしては、該有機溶媒の沸点が150℃未満の揮発性であることが、除去が容易である点から好ましい。
該有機溶媒としては、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、酢酸メチル、酢酸エチル、メチルエチルケトン、アセトン、テトラヒドロフランなどを単独あるいは2種以上組合せて用いることができる。
これらの中でも、酢酸メチル、酢酸エチルは、特にトナーに対する揮発性が高いので好ましい。
前記トナー組成物100質量部に対する有機溶媒の使用量は、通常40〜300質量部、好ましくは60〜140質量部、さらに好ましくは80〜120質量部である。
本発明のトナーにおいて離型剤は白色顔料を被覆していることが好ましく、下記の有機低分子物質を好ましく用いることができる。
離型剤としては、酸価が1.0mgKOH以上、6.0mgKOH以下の有機低分子物質が好ましい。
離型剤の含有量は、母体トナー粒子100質量部に対し、1〜50質量部が好ましい。
本発明のトナーには着色剤、結着樹脂の他に様々な機能を持たせる為に有機低分子物質が分散され添加される。
有機低分子物質の例としては、脂肪酸エステル、フタル酸等の芳香族酸のエステル、燐酸エステル、マレイン酸エステル、フマル酸エステル、イタコン酸エステル、その他エステル、ベンジル、ベンゾイン化合物、ベンゾイル化合物等のケトン類、ヒンダードフェノール化合物、べンゾトリアゾール化合物、芳香族スルホンアミド化合物、脂肪族アミド化合物、長鎖アルコール、長鎖ジアルコール、長鎖カルボン酸、長鎖ジカルボン酸、などが挙げられる。
また、これら天然ワックスのほか、フィッシャー・トロプシュワックス、ポリエチレンワックス等の合成炭化水素ワックス;エステル、ケトン、エーテル等の合成ワックス;などが挙げられる。
更に、12−ヒドロキシステアリン酸アミド、ステアリン酸アミド、無水フタル酸イミド、塩素化炭化水素等の脂肪酸アミド;低分子量の結晶性高分子樹脂である、ポリ−n−ステアリルメタクリレート、ポリ−n−ラウリルメタクリレート等のポリアクリレートのホモ重合体あるいは共重合体(例えば、n−ステアリルアクリレート−エチルメタクリレートの共重合体等);側鎖に長いアルキル基を有する結晶性高分子、などを用いてもよい。
これらは1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
この場合該有機低分子物質の溶融温度は100℃以下が好ましく、更に好ましくは90℃以下である。
溶融温度が100℃以上となると定着時にコールドオフセットを発生しやすくなる。
また、該有機低分子物質の溶融粘度としては、該有機低分子物質の融点より10℃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、1,000cps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。
つまり、該有機低分子物質により樹脂の軟化速度が向上し低温定着性を有することとなる。
本発明の場合には、樹脂と有機低分子物質が有機低分子物質の溶融温度以上の温度にて相溶することは好ましくなく、トナー製造工程中に相溶しトナーの耐熱保存性が損なわれる懸念があるからである。
酸価が1.0mgKOH/g未満では前記白色顔料を内包することなく単独でトナー中に分散される場合がある。
また、6.0mgKOH/gより大きい場合、結着樹脂との相溶性が向上し離型剤として機能しなくなる場合がある。
白色顔料、結着樹脂、有機低分子物質以外の材料として、トナー粒子に流動性、現像性、帯電性、クリーニング性等を付与するための外添剤として無機微粒子を使用することができる。
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。
前記無機微粒子の一次粒子径としては、5nm〜2μmが好ましく、5nm〜500nmがより好ましい。
また、前記無機微粒子のBET法による比表面積としては、20〜500m2/gが好ましい。
前記無機微粒子の前記トナーにおける含有量としては、0.01〜5.0質量%が好ましく、0.01〜2.0質量%がより好ましい。
前記流動性向上剤は、粒子を表面処理することによって粒子の疎水性を上げ、高湿度下においても流動特性や帯電特性の悪化を防止可能とするものを意味し、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、等が挙げられる。
前記シリカ、前記酸化チタンは、このような流動性向上剤により表面処理行い、疎水性シリカ、疎水性酸化チタンとして使用するのが特に好ましい。
該ポリマー微粒子は、比較的粒度分布が狭いものが好ましく、体積平均粒径が0.01〜1μmのものが好適である。
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。
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。
補給用現像剤の混合比率は、キャリア1質量部に対してトナーを2〜50質量部の配合割合とすることが好ましい。トナーが2質量部未満の場合には、補給キャリア量が多すぎ、キャリア供給過多となり現像装置中のキャリア濃度が高くなりすぎるため、現像剤の帯電量が増加しやすい。又、現像剤帯電量が上がる事により、現像能力が下がり画像濃度が低下してしまう。また50質量部を超えると、補給用現像剤中のキャリア割合が少なくなるため、画像形成装置中のキャリアの入れ替わりが少なくなり、キャリア劣化に対する効果が期待できなくなる。
本発明の画像形成装置は、静電潜像担持体と、該静電潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、前記静電潜像を二成分現像剤を用いて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、前記記録媒体に転写された転写像を定着させる定着手段とを有する画像形成装置であって、前記二成分現像剤として、本発明の静電潜像現像用白色現像剤を、単独もしくは他の有色トナーを用いた現像剤との組み合わせで用いる。
前記他の有色トナーを用いた現像剤としては、公知の一般的な現像剤を用いることができる。
本発明のプロセスカートリッジは、静電潜像担持体と、該静電潜像担持体上に形成した静電潜像を二成分現像剤を用いて現像し可視像を形成する現像手段とを有するプロセスカートリッジであって、前記二成分現像剤が、本発明の静電潜像現像用白色現像剤である。
尚、上記の説明では、白色トナー像が形成された後に有色トナー像が形成される例を挙げたが、有色トナーが形成された後に白色トナー像が形成される場合もある。
[1]少なくとも結着樹脂と白色顔料と離型剤とを有する白色トナーと、少なくとも芯材と、該芯材を被覆する被覆樹脂及び導電性微粒子からなる被覆層とを含む磁性キャリアとからなる静電潜像現像用白色現像剤であって、前記磁性キャリアのRaが0.50〜1.00μmの範囲にあり、また前記磁性キャリアの嵩密度が2.08〜2.24g/cm3の範囲にあることを特徴とする静電潜像現像用白色現像剤。
[2]前記磁性キャリアの被覆層中の導電性微粒子の体積平均粒子径D(μm)と被覆層の平均厚みh(μm)の比であるD/hが0.50≦D/h≦1.10を満たすことを特徴とする前記[1]に記載の静電潜像現像用白色現像剤。
[3]前記白色顔料がポリオールにて表面処理さている酸化チタンであり、前記酸化チタンの含有量が白色トナー中、結着樹脂100質量部に対して50質量部以上、かつ80質量部以下であり、前記結着樹脂が少なくとも2種のポリエステル樹脂からなり、第1のポリエステル樹脂の重量平均分子量が6000以上14000以下であり、第2のポリエステル樹脂の重量平均分子量が25000以上90000以下であることを特徴とする前記[1]又は[2]に記載の静電潜像現像用白色現像剤。
[4]静電潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成工程と、前記静電潜像を二成分現像剤を用いて現像して可視像を形成する現像工程と、前記可視像を記録媒体に転写する転写工程と、前記記録媒体に転写された転写像を定着させる定着工程とを含む画像形成方法であって、前記二成分現像剤として、前記[1]から[3]のいずれかに記載の静電潜像現像用白色現像剤を、単独もしくは他の有色トナーを用いた現像剤との組み合わせで用いることを特徴とする画像形成方法。
[5]静電潜像担持体と、該静電潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、前記静電潜像を二成分現像剤を用いて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、前記記録媒体に転写された転写像を定着させる定着手段とを有する画像形成装置であって、前記二成分現像剤として、前記[1]から[3]のいずれかに記載の静電潜像現像用白色現像剤を、単独もしくは他の有色トナーを用いた現像剤との組み合わせで用いることを特徴とする画像形成装置。
[6]静電潜像担持体と、該静電潜像担持体上に形成した静電潜像を二成分現像剤を用いて現像し可視像を形成する現像手段とを有するプロセスカートリッジであって、前記二成分現像剤が、前記[1]から[3]のいずれかに記載の静電潜像現像用白色現像剤であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
[芯材製造例1]
MnCO3、Mg(OH)2、Fe2O3、及びSrCO3粉を秤量し混合して混合粉を得た。
この混合粉を、加熱炉により850℃、1時間、大気雰囲気下で仮焼し、得られた仮焼物を冷却後、粉砕して、粒径3μm以下の粉体とした。この粉体を1質量%の分散剤を水と共に加えてスラリーとし、このスラリーをスプレードライヤに供給して造粒し、平均粒径約40μmの造粒物を得た。
この造粒物を焼成炉に装填し、窒素雰囲気下で、1150℃、4時間焼成した。この焼成物の成分分析を行ったところMnO 40.0mol%、MgO 10.0mol%、Fe2O3 49.6mol%、SrO 0.4mol%であった。得られた焼成物を解砕機で解砕した後、篩い分けにより粒度調整を行い、体積平均粒径35μm、嵩密度2.11g/cm3の球形フェライト粒子C1を得た。
体積平均粒径は、マイクロトラック粒度分布計モデルHRA9320−X100(日機装社製)を用いて水中にて、物質屈折率2.42、溶媒屈折率1.33、濃度を約0.06に設定して測定した。
嵩密度はJIS−Z2504に則って測定した。
同様にして、1120℃、4時間焼成することで、体積平均粒径35μm、嵩密度2.01g/cm3の球形フェライト粒子C2を得た。
酸化アルミニウム(住友化学製AKP−30)100gを水1リットルに分散させ懸濁液とし、この液を65℃に加温した。その懸濁液に塩化第二錫46gと五酸化りん0.5gを2N塩酸1.7リットルに溶かした溶液と12質量%アンモニア水とを懸濁液のPHが7〜8になるように54分かけて滴下した。滴下後、懸濁液を濾過、洗浄して得られたケーキを110℃で乾燥した。次にこの乾燥粉末を窒素気流中で500℃1時間処理し、体積平均粒径0.18μmの導電性微粒子P1を得た。
体積平均粒径はナノトラックUPA−EX150(日機装社製)を用いて水中で物質屈折率1.66、溶媒屈折率1.33に設定して測定した。
導電性微粒子製造例1の調製において、塩化第二錫51gと五酸化りん0.5gを1時間かけて滴下した以外はP1と全く同様にして体積平均粒径0.20μmの導電性微粒子P2を得た。
導電性微粒子製造例1の調製において、塩化第二錫90gと五酸化りん0.9gを1時間45分かけて滴下した以外はP1と全く同様にして体積平均粒径0.35μmの導電性微粒子P3を得た。
導電性微粒子製造例1の調製において、塩化第二錫128gと五酸化りん1.3gを2時間30分かけて滴下した以外はP1と全く同様にして体積平均粒径0.50μmの導電性微粒子P4を得た。
導電性微粒子製造例1の調製において、塩化第二錫133gと五酸化りん1.4gを2時間36分かけて滴下した以外はP1と全く同様にして体積平均粒径0.52μmの導電性微粒子P5を得た。
撹拌機付きフラスコにトルエン300gを投入して、窒素ガス気流下で90℃まで昇温した。次いでこれに、CH2=CMe−COO−C3H6−Si(OSiMe3)3(式中、Meはメチル基である。)で示される3−メタクリロキシプロピルトリス(トリメチルシロキシ)シラン84.4g(200ミリモル:サイラプレーンTM−0701T/チッソ株式会社製)、3−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン39g(150ミリモル)、メタクリル酸メチル65.0g(650ミリモル)、および、2,2’−アゾビス−2−メチルブチロニトリル0.58g(3ミリモル)の混合物を1時間かけて滴下した。滴下終了後、さらに、2,2’−アゾビス−2−メチルブチロニトリル0.06g(0.3ミリモル)をトルエン15gに溶解した溶液を加えて(2,2’−アゾビス−2−メチルブチロニトリルの合計量0.64g=3.3ミリモル)、90〜100℃で3時間混合してラジカル共重合させてメタクリル系共重合体R1を得た。
(キャリア被覆層)
・シリコーン樹脂溶液
[固形分20質量%(SR2410:東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)]
1215質量部
・チタン触媒[固形分60質量%(TC−750:マツモトファインケミカル社製)]
4質量部
・アミノシラン
[固形分100質量%(SH6020:東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)]
3.2質量部
・導電性微粒子P4 110質量部
・トルエン 1000質量部
をホモミキサーで10分間分散し、シリコーン樹脂の混合被覆膜形成溶液を得た。芯材としてC1:5000質量部を用い、上記被覆膜形成溶液を芯材表面にスピラコーター(岡田精工社製)によりコーター内温度55℃で塗布し乾燥した。得られたキャリアを電気炉中にて200℃で1時間放置して焼成した。
冷却後フェライト粉バルクを目開き63μmの篩を用いて解砕し、体積平均粒径36μm、体積固有抵抗11LogΩcm、嵩密度2.24g/cm3、被覆層の平均厚み0.45μmのキャリア1を得た。
体積固有抵抗は、図1に示すセルを用いて、表面積2.5cm×4cmの電極(1a)及び電極(1b)を、0.2cmの距離を隔てて収容したフッ素樹脂製容器(2)からなるセルに、キャリア(3)を充填し、落下高さ1cm、タッピングスピード30回/分で、10回のタッピングを行った後、電極(1a)及び(1b)の間に1000Vの直流電圧を印加して30秒後の抵抗値r[Ω]を、ハイレジスタンスメーター4329A(横河ヒューレットパッカード社製)を用いて測定し、下記式2から、体積固有抵抗[Ω・cm]を算出した。
キャリアの被覆層の平均厚み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、その平均値から求めた。具体的には、図3に示すように、導電性微粒子がない部分の樹脂部の厚みを測定した。導電性微粒子上の樹脂部の厚みは測定には含めない。前記キャリア断面の任意の50点測定の平均を求め厚みh(μm)とした。
キャリア製造例1において、シリコーン樹脂溶液を1188質量部、導電性微粒子をP2にした以外は、キャリア1と全く同様にして、体積平均粒径36μm、体積固有抵抗11LogΩcm、嵩密度2.24g/cm3、被覆層の平均厚み0.25μmのキャリア2を得た。
キャリア製造例1において、シリコーン樹脂溶液を1188質量部、導電性微粒子をP3、芯材粒子をC2にした以外は、キャリア1と全く同様にして、体積平均粒径36μm、体積固有抵抗11LogΩcm、嵩密度2.08g/cm3、被覆層の平均厚み0.44μmのキャリア3を得た。
キャリア製造例1において、シリコーン樹脂溶液を1080質量部、導電性微粒子をP2、芯材粒子をC2にした以外は、キャリア1と全く同様にして、体積平均粒径36μm、体積固有抵抗11LogΩcm、嵩密度2.08g/cm3、被覆層の平均厚み0.40μmのキャリア4を得た。
キャリア製造例1において、シリコーン樹脂溶液を1242質量部、導電性微粒子をP5にした以外は、キャリア1と全く同様にして、体積平均粒径36μm、体積固有抵抗11LogΩcm、嵩密度2.16g/cm3、被覆層の平均厚み0.46μmのキャリア5を得た。
キャリア製造例1において、シリコーン樹脂溶液を1026質量部、導電性微粒子をP1にした以外は、キャリア1と全く同様にして、体積平均粒径36μm、体積固有抵抗11LogΩcm、嵩密度2.16g/cm3、被覆層の平均厚み0.38μmのキャリア6を得た。
キャリア製造例1において、シリコーン樹脂溶液を1188質量部、導電性微粒子をP3にした以外は、キャリア1と全く同様にして、体積平均粒径36μm、体積固有抵抗11LogΩcm、嵩密度2.16g/cm3、被覆層の平均厚み0.44μmのキャリア7を得た。
・メタクリル系共重合体R1(固形分20質量%) 1188質量部
・チタン触媒[固形分60質量%(TC−750:マツモトファインケミカル社製)]
4質量部
・アミノシラン
[固形分100質量%(SH6020:東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)]
3.2質量部
・導電性微粒子P3 100質量部
・トルエン 1000質量部
をホモミキサーで10分間分散し、混合被覆膜形成溶液を得た。芯材としてC1:5000質量部を用い、上記被覆膜形成溶液を芯材表面にスピラコーター(岡田精工社製)によりコーター内温度55℃で塗布し乾燥した。得られたキャリアを電気炉中にて200℃で1時間放置して焼成した。冷却後フェライト粉バルクを目開き63μmの篩を用いて解砕し、体積平均粒径36μm、体積固有抵抗11LogΩcm、嵩密度2.16g/cm3、被覆層の平均厚み0.44μmのキャリア8を得た。
キャリア製造例1において、シリコーン樹脂溶液を1188質量部、導電性微粒子をP3、芯材粒子をC2にした以外は、キャリア1と全く同様にして、体積平均粒径36μm、体積固有抵抗11LogΩcm、嵩密度2.05g/cm3、被覆層の平均厚み0.44μmのキャリア1’を得た。
キャリア製造例1において、シリコーン樹脂溶液を1080質量部、導電性微粒子をP2にした以外は、キャリア1と全く同様にして、体積平均粒径36μm、体積固有抵抗11LogΩcm、嵩密度2.28g/cm3、被覆層の平均厚み0.40μmのキャリア2’を得た。
キャリア製造例1において、シリコーン樹脂溶液を1890質量部、導電性微粒子をP3にした以外は、キャリア1と全く同様にして、体積平均粒径36μm、体積固有抵抗11LogΩcm、嵩密度2.16g/cm3、被覆層の平均厚み0.70μmのキャリア3’を得た。
キャリア製造例1において、シリコーン樹脂溶液を864質量部、導電性微粒子をP3にした以外は、キャリア1と全く同様にして、体積平均粒径36μm、体積固有抵抗11LogΩcm、嵩密度2.16g/cm3、被覆層の平均厚み0.32μmのキャリア4’を得た。
・ポリエステル樹脂A(重量平均分子量10000) ・・・・40部
・ポリエステル樹脂B(重量平均分子量60000) ・・・・60部
・カルナバワックス ・・・・1部
・二酸化チタン(タイペークPF−739 石原産業社製) ・・・・48部
上記のトナー構成材料を、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製のヘンシェル20Bで1500rpmで3分間)で混合し、一軸混練機(Buss社製の小型ブス・コ・ニーダー)にて以下の条件で混練を行い(設定温度:入口部100℃、出口部50℃で、フィード量:2kg/Hr)、[母体トナーA1]を得た。
更に、[母体トナーA1]を混練後圧延冷却し、パルペライザーで粉砕し、更に、I式ミル(日本ニューマチック社製IDS−2型にて、平面型衝突板を用い、エアー圧力:6.8atm/cm2、フィード量:0.5kg/hrの条件)にて微粉砕を行い、更に分級を行って(アルピネ社製の132MP)、[母体トナー粒子1]を得た。
母体トナー粒子1の製造例1において、タイペークPF−739を50部にした以外は母体トナー粒子1と全く同様にして、母体トナー粒子2を得た。
[母体トナー粒子3の製造例]
母体トナー粒子1の製造例1において、タイペークPF−739を65部にした以外は母体トナー粒子1と全く同様にして、母体トナー粒子3を得た。
[母体トナー粒子4の製造例]
母体トナー粒子1の製造例1において、タイペークPF−739を80部にした以外は母体トナー粒子1と全く同様にして、母体トナー粒子4を得た。
[母体トナー粒子5の製造例]
母体トナー粒子1の製造例1において、タイペークPF−739を82部にした以外は母体トナー粒子1と全く同様にして、母体トナー粒子5を得た。
「母体トナー粒子1〜5」100部に対し、外添剤として疎水性シリカ微粒子(R972:日本アエロジル社製)を1.0部添加し、ヘンシェルミキサーで混合してトナー粒子を得た(以下「トナー1〜5」という)。
〔現像剤1〜10、1’〜4’の作製〕
キャリア製造例で得られたキャリア(93部)に対して、トナー製造例で得られたトナー(7.2μm)を7.0部加えて、ボールミルで20分攪拌して、現像剤1〜10、1’〜4’を作製した。
表1に現像剤の組み合わせ、トナーの組成、キャリアの組成、物性を示す。
画像品質の特性試験は、リコー社製 リコープロC751EX(リコー製デジタルカラー複写機・プリンタ複合機)を使用し、次の現像条件で行った。
・現像ギャップ(感光体−現像スリーブ):0.3mm
・ドクターギャップ(現像スリーブ−ドクター):0.65mm
・感光体線速度:440mm/sec
・(現像スリーブ線速度)/(感光体線速度):1.80
・書込み密度:600dpi
・帯電電位(Vd):−600V
・画像部(ベタ原稿)にあたる部分の感光後の電位:−100V
・現像バイアス:DC−500V/交流バイアス成分:2KHz、−100V〜−900V、50%duty
上記現像条件における、30mm×30mmのベタ部(注1)の中心をX−Rite938分光測色濃度計で、5個所測定し平均値を出した。
注1;現像ポテンシャル400V相当箇所=(露光部電位−現像バイアスDC)
=−100V−(−500V)
初期と100万枚出力後のID差を以下の基準に従い評価した。
0以上〜0.2未満 : ◎(大変良好)
0.2以上〜0.3未満 : ○(良好)
0.3以上〜0.4未満 : △(使用可能)
0.4以上 : ×(不良)
前記100万枚出力後のベタ画像について、排紙方向と同じ方向に画像抜けがないかを目視で観察した。画像抜けがないものは合格(○)、わずかに画像抜けがあるものは使用可能(△)、明らかな画像抜けがあるものは不合格(×)とした。
キャリア付着が発生すると、感光体ドラムや定着ローラの傷の原因となり、画像品質の低下を招く。感光体上にキャリア付着が発生しても、一部のキャリアしか紙に転写しないため、以下の方法で評価した。
前述の現像条件(帯電電位(Vd):−600V、画像部(ベタ原稿)にあたる部分の感光後の電位:−100V、現像バイアス:DC−500V)における、リコープロC901のベタ画像(30mm×30mm)に付着したキャリアの個数を、感光体上でカウントしてベタキャリア付着の評価を行った。
表中記載の記号は、◎:大変良好、○:良好、△:使用可能、×:不良とした。
100万枚後の結果を表2に示す。
1b 電極
2 フッ素樹脂製容器
3 キャリア
10 プロセスカートリッジ
11 感光体
12 帯電装置
13 現像装置
14 クリーニング装置
Claims (6)
- 少なくとも結着樹脂と白色顔料と離型剤とを有する白色トナーと、少なくとも芯材と、該芯材を被覆する被覆樹脂及び導電性微粒子からなる被覆層とを含む磁性キャリアとからなる静電潜像現像用白色現像剤であって、
前記磁性キャリアのRaが0.50〜1.00μmの範囲にあり、また前記磁性キャリアの嵩密度が2.08〜2.24g/cm3の範囲にあり、前記白色トナー中の前記白色顔料の含有量が前記白色トナー中の前記結着樹脂100質量部に対して50質量部以上80質量部以下であることを特徴とする静電潜像現像用白色現像剤。 - 前記磁性キャリアの被覆層中の導電性微粒子の体積平均粒子径D(μm)と被覆層の平均厚みh(μm)の比であるD/hが0.50≦D/h≦1.10を満たすことを特徴とする請求項1に記載の静電潜像現像用白色現像剤。
- 前記白色顔料がポリオールにて表面処理されている酸化チタンであり、前記結着樹脂が少なくとも2種のポリエステル樹脂からなり、第1のポリエステル樹脂の重量平均分子量が6000以上14000以下であり、第2のポリエステル樹脂の重量平均分子量が25000以上90000以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載の静電潜像現像用白色現像剤。
- 静電潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成工程と、前記静電潜像を二成分現像剤を用いて現像して可視像を形成する現像工程と、前記可視像を記録媒体に転写する転写工程と、前記記録媒体に転写された転写像を定着させる定着工程とを含む画像形成方法であって、前記二成分現像剤として、請求項1から3のいずれかに記載の静電潜像現像用白色現像剤を、単独もしくは他の有色トナーを用いた現像剤との組み合わせで用いることを特徴とする画像形成方法。
- 静電潜像担持体と、該静電潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、前記静電潜像を二成分現像剤を用いて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、前記記録媒体に転写された転写像を定着させる定着手段とを有する画像形成装置であって、前記二成分現像剤として、請求項1から3のいずれかに記載の静電潜像現像用白色現像剤を、単独もしくは他の有色トナーを用いた現像剤との組み合わせで用いることを特徴とする画像形成装置。
- 静電潜像担持体と、該静電潜像担持体上に形成した静電潜像を二成分現像剤を用いて現像し可視像を形成する現像手段とを有するプロセスカートリッジであって、前記二成分現像剤が、請求項1から3のいずれかに記載の静電潜像現像用白色現像剤であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
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