JP6163963B2 - 静電荷像現像用二成分現像剤、及びその製造方法 - Google Patents
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Description
すなわち、本発明に係る上記課題は、以下の手段により解決される。
前記キャリア粒子が、中空と当該中空から当該キャリア粒子の表面へと貫通した孔状の経路とを有し、
前記中空が、その最大径が当該キャリア芯材粒子の粒径の20〜70%の範囲内であり、
かつ前記キャリア芯材粒子が、表面側に開口した開口隙間を有し、前記キャリア粒子の当該開口隙間には、樹脂が充填されていることを特徴とする静電荷像現像用二成分現像剤。
前記キャリア芯材粒子に、中空と当該中空から当該キャリア芯材粒子の表面へと貫通した孔状の経路とを形成する工程を有し、かつ前記工程後に、前記キャリア芯材粒子の表面に、前記樹脂被覆層を機械式衝撃力によって形成する工程を有することを特徴とする静電荷像現像用二成分現像剤の製造方法。
本発明の静電荷像現像用二成分現像剤は、トナー粒子と、キャリア芯材粒子の表面に樹脂被覆層を有するキャリア粒子とを含有する静電荷像現像用二成分現像剤であって、当該キャリア芯材粒子が、中空と当該中空から当該キャリア粒子の表面へと貫通した孔状の経路とを有し、かつ前記キャリア芯材粒子が、表面側に開口した開口隙間を有し、当該開口隙間には、樹脂が充填されていることを特徴とする。
以下、本発明の静電荷像現像用二成分現像剤の構成要素について詳細に説明をする。
本発明の静電荷像現像用二成分現像剤は、トナー粒子とキャリア粒子を含有する静電荷像現像用二成分現像剤である。
<キャリア芯材粒子>
図1は、本発明のキャリア粒子の一例を示す概略断面図である。
図1に示すように、キャリア粒子1は、キャリア芯材粒子2と、当該キャリア芯材粒子2の表面に樹脂被覆層3とを有する。また、キャリア粒子1は、キャリア芯材粒子2に中空4と当該中空4から当該キャリア粒子1の表面へと貫通した孔状の経路5とを有し、かつ当該キャリア芯材粒子2が、表面側に開口した開口隙間6を有し、当該開口隙間には、樹脂7が充填されている。
本発明のキャリア芯材粒子としては、例えば、鉄粉などの金属粉のほか、各種フェライト粒子、又はそれらを樹脂中に分散させた粒子を挙げることができる。これらの中では、フェライト粒子が好ましい。
(MO)x(FeOOH)y
(一般式(1)中、x及びyはモル比を表す。)
一般式(1)中、MはFeを除く、マンガン(Mn)、マグネシウム(Mg)、ストロンチウム(Sr)、カルシウム(Ca)、リチウム(Li)、ジルコニウム(Zr)及びビスマス(Bi)の金属原子で、これらを単独又は複数種類組み合わせて使用することが可能である。
また、本発明に係るキャリア芯材粒子を作製するために使用される化合物は、特に限定されず、公知のものを使用することができるが、後述のように、FeOOH、MnCO3、MgCO3を用いて作製されることが好ましい。
本発明の静電荷像現像用二成分現像剤を構成するキャリア芯材粒子は、中空を有する。本発明の静電荷像現像用二成分現像剤は、中空を有することで、キャリア粒子の比重が小さくなり、トナー粒子に与えるストレスを小さくすることができ、ひいては、スペントによるキャリア粒子の劣化を抑制することができる。
本発明では、この中空の最大径は、当該キャリア芯材粒子の粒径の20〜70%の範囲内であることが好ましい。
本発明に係るキャリア芯材粒子が有する中空の最大径は、キャリア芯材粒子断面のSEM写真から測定される。
図2は、SEM写真から測定されるキャリア芯材粒子断面を説明する概略図である。図2に示す(1a)〜(3a)及び(1b)〜(3b)はそれぞれ切断断線を表し、(3a)及び(3b)で示す切断線のキャリア芯材粒子2の切断面の最大径は、キャリア芯材粒子2の平均粒径の95%であるものとする。また、(1a)、(1b)、(2a)、(2b)で示す切断線のキャリア芯材粒子2の切断面の最大径は、キャリア芯材粒子2の平均粒径の95%未満であるものとする。
具体的には、キャリア芯材粒子2が有する中空4の最大径は、下記のように測定されるものである。
本発明の静電荷像現像用二成分現像剤を製造する静電荷像現像用二成分現像剤の製造方法としては、従来公知の種々の方法を採用することができる。
本発明においては、特に、本発明の静電荷像現像用二成分現像剤の製造方法として、少なくとも下記(1)及び(2)の工程を有することが、本発明に係る中空及び経路を残しつつ、最小限の樹脂量で樹脂被覆層をキャリア粒子に形成することができ、安定性の向上と長寿命化によるランニングコストの低減とを達成しつつ、キャリア粒子作製のための原材料コストも削減できるため好ましい。
(1)内部に中空と、当該中空からキャリア芯材粒子の表面へと貫通した孔状の経路とを有するキャリア芯材粒子を形成する工程(キャリア芯材粒子形成工程)
(2)キャリア芯材粒子の表面に、樹脂被覆層を機械式衝撃力によって形成する工程(樹脂被覆層形成工程)
キャリア芯材粒子形成工程では、内部に中空と、当該中空からキャリア芯材粒子の表面へと貫通した孔状の経路とを有するキャリア芯材粒子を作製する。
本発明に係るキャリア芯材粒子は、マンガン及びマグネシウムを含有させることが好ましく、このため、FeOOH、MnCO3、MgCO3を用いて作製されることが好ましい。なお、キャリア芯材粒子を作製するための材料は、これらに限定されず、MnCO3、MgCO3のほか、Mn3O4、Mg(OH)2など公知のものが使用されてもよい。
まず、FeOOH、MnCO3、MgCO3を75:20:5で秤量し、水と分散剤(例えば、ポリカルボン酸アンモニウム系分散剤)と潤滑剤(例えば、SNウェット980)とバインダー(例えば、ポリビニルアルコール)を加え、スラリーを得る。このスラリーをビーズミルにて粉砕した後、造粒する。この造粒品から径が61μm以上の粗粉と径が15μm以下の微粉を除去した後、大気中で加熱し(仮焼成)、その後、窒素雰囲気下で加熱(本焼成)してフェライト化させる。得られた焼成物を分級することで本発明に係るキャリア芯材粒子を得る。
なお、仮焼成の温度は、特に限定されないが、800〜850℃であることが好ましい。また、本焼成の温度は、特に限定されないが、1000〜1250℃、特に好ましくは1100〜1150℃であることが好ましい。このようにして形成されたキャリア芯材粒子には、前述したSEM写真から、最大径が当該キャリア芯材粒子の粒径の20〜70%の範囲内である中空が観察される。
本発明に係るキャリア粒子は、キャリア芯材粒子の表面を樹脂で被覆した樹脂被覆層を有するキャリア粒子(以下「樹脂被覆キャリア」ともいう。)である。樹脂被覆層を有することによって、キャリア粒子の電気抵抗率や帯電性能を制御することができ、さらに耐久性を向上させることができる。
キャリア粒子の飽和磁化値は、「直流磁化特性自動記録装置3257−35」(横河電気株式会社製)により測定されるものである。なお、キャリア粒子の飽和磁化値の測定条件として、測定するキャリア粒子は、あらかじめ20℃、50%RH環境にて2時間調湿したものを使用する。高さ20mm、内径15.8mmのアクリル製円筒にキャリア粒子を充填し、充填密度ρを求める。その後、キャリア粒子を充填したアクリル製円筒を直流磁化特性自動記録装置にセットし、795.8kA/m(10kOe)の磁界をかけて、y軸が磁束密度B(Gauss)、x軸が磁界の強さH(A/m)の磁気ヒステリシス曲線を得る。飽和磁化値として、σ1000の数値を用いる。
本発明に係るキャリア粒子は、上述のキャリア芯材粒子を樹脂で形成される樹脂被覆層を有するキャリア粒子である。当該樹脂被覆層を形成する樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、塩素化ポリエチレン、クロルスルホン化ポリエチレンなどのポリオレフィン系樹脂;ポリスチレン樹脂;ポリメチルメタクリレートなどのアクリル系樹脂、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルエーテル、ポリビリケトンなどのポリビニル系及びポリビニリデン系の樹脂;塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体やスチレン−アクリル酸共重合体などの共重合体樹脂;オルガノシロキサン結合からなるシリコーン樹脂又はその変成樹脂(例えば、アルキッド樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタンなどによる変成樹脂);ポリテトラクロルエチレン、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリクロルトリフルロルエチレンなどのフッ素樹脂;ポリアミド樹脂;ポリエステル樹脂;ポリウレタン樹脂;ポリカーボネート樹脂;尿素−ホルムアルデヒド樹脂などのアミノ樹脂;エポキシ樹脂などが挙げられる。
本発明に係る樹脂被覆層形成工程では、キャリア芯材粒子の表面に、前記樹脂被覆層を機械式衝撃力によって形成する。
具体的には、キャリア芯材粒子形成工程にて作製されたキャリア芯材粒子を、撹拌羽根つき高速混合機に、被覆用樹脂の粒子(被覆用樹脂粒子)とともに投入し、所定の温度環境下(樹脂被覆温度)で、1〜複数回混合撹拌する。この混合撹拌を行う回数は、特に限定されないが、2回行われることが好ましい。これにより、機械的衝撃力(メカノケミカル法)の作用で芯材粒子の表面に樹脂被覆層が形成されることで本発明に係るキャリア粒子が作製される。
このようにして作製されたキャリア粒子には、キャリア粒子の表面へと貫通した孔状の経路が形成されていることが、後述のBET比表面積と換算BETとの関係から確認される。
また、混合撹拌する際の撹拌羽根の周速は、1回目の混合は1〜10m/sec、2回目の混合は6〜10m/secが好ましい。
なお、当該周速が10m/secを超えると、混合撹拌時の温度が上がりすぎ、被覆用樹脂粒子が過度に溶解したり、キャリア芯材粒子が割れたりするおそれがある。
また、2回目の混合撹拌する際の撹拌羽根の周速は、1回目の混合撹拌する際の周速よりも速いほうが、衝撃熱を樹脂被覆に利用できるため好ましい。
なお、被覆用樹脂粒子の個数平均粒径がこの範囲を超えて、小さすぎると本発明に係る経路が被覆用樹脂粒子によって被覆、充填されてしまうおそれがあり、また、大きすぎると被覆用樹脂粒子が綺麗にキャリア芯材粒子を被覆しにくくなるおそれがある。
本発明の静電荷像現像用二成分現像剤を構成するキャリア粒子は、中空から当該キャリア粒子の表面へと貫通した孔状の経路を有する。この経路を有していることにより、本発明の静電荷像現像用二成分現像剤は、キャリア粒子の1粒子あたりのかさ密度(見掛け密度)が小さくなり、トナーに与えるストレスを小さくすることができ、ひいては、スペントによるキャリアの劣化を抑制することができる。
なお、本発明の経路の有無は、後述のようにcs値と真密度から算出される換算BETに対するBET比表面積の値から判断される。
見掛け密度は、JIS−Z2504(金属粉の見掛け密度試験法)に従って測定する。具体的には、キャリア粒子50gをロートに投入し、測定用セル(25ml)にキャリア粒子を入れる。キャリア粒子50g投入後にセル上端部にたまったキャリア粒子を摺りきり、セル上面を平坦にする。その後セル質量を測定し、空セルの質量を減算してセル内に充填されたキャリア粒子の質量を算出する。キャリア見掛け密度(g/cm3)=キャリア質量/25mlとして算出する。
真密度は、JIS R9301−2−1に準拠して、ピクノメーターを用いて測定する。本発明では、例えば、溶媒としてメタノールを用い、温度25℃にて真密度を測定することができる。
BET比表面積は、比表面積測定装置「GEMINI2360」(株式会社島津製作所社製)を用いて測定する。測定試料を測定用セルに入れ、精密天秤で正確に秤量し、秤量し終えたら、装置附帯のガスポートにて200℃で60分間真空吸引熱処理を行う。次いで、測定ポートに試料をセットし、測定を開始する。測定は10点法で行い、測定終了時に試料の質量を入力すると、BET比表面積が自動的に算出される。
なお、測定用セルは、球形外形1.9cm(0.75インチ)、長さ3.8cm(1.5インチ)、セル長さ15.5cm(6.1インチ)、容積12.0cm3、サンプル容量約6.00cm3のものを使用する。
また、測定は、温度を10〜30℃、相対湿度が20〜80%であり結露なしの環境で行われることが好ましい。
換算BETの算定の方法は、特に限定されず、公知の方法を用いて算定することができるが、本発明では、湿式分散型粒度分布測定器であるマイクロトラックを用いてcs値(Calculated Specific Surfaces Area)を求め、該cs値を真密度で割り返す方法を採用する。
キャリア芯材粒子の体積基準におけるメディアン径(D50)及びcs値は、湿式分散機を備えたレーザー回折式粒度分布測定装置「ヘロス(HELOS)」(シンパティック社製)により測定及び算出する。
本発明に係るキャリア芯材粒子は、樹脂が充填されている開口隙間を表面側に開口した状態で有している。これにより、中空を有することにより比重を下げつつ、強度も高くすることができるという効果が得られる。当該開口隙間に充填される樹脂は、特に限定されず、公知のものでよいが、被覆用樹脂であることが好ましい。
なお、当該開口間隙の開口部の径の大きさは100〜500nmであることが好ましい。これにより、後述の機械式衝撃力によって樹脂被覆層を形成しつつ、当該開口隙間に樹脂を充填することができ、キャリア粒子の強度が向上するという効果が得られる。
トナー母体粒子とは、少なくとも結着樹脂と着色剤とを含有する粒子のことである。
このトナー母体粒子は、そのままでもトナー粒子として使用することができるが、通常、外添剤を添加して使用することが好ましい。
これらの中でも、高画質化、高安定性に有利となる粒子径の均一性、形状の制御性、コア・シェル構造形成の容易性の観点より、乳化凝集法を採用することが好ましい。
本発明に係るトナー母体粒子は、転写効率の向上の観点から、平均円形度が0.900〜0.970であることが好ましく、より好ましくは0.930〜0.965である。なお、平均円形度は、フロー式粒子像分析装置「FPIA−2100」(Sysmex社製)を用いて測定することができる。具体的には、トナー母体粒子を界面活性剤入り水溶液にてなじませ、超音波分散処理を1分間行って分散させた後、「FPIA−2100」(Sysmex社製)によって、測定条件HPF(高倍率撮像)モードにて、HPF検出数3000〜10000個の適正濃度で撮影を行い、個々のトナー母体粒子について下記一般式(2)に従って円形度を算出し、各トナー母体粒子の円形度を加算し、全トナー母体粒子数で除することにより算出した値である。
一般式(2):
円形度=円相当径から求めた円の周囲長/粒子投影像の周囲長
上述のようにトナー母体粒子は、そのままで本発明のトナー粒子を構成することができるが、流動性、帯電性、クリーニング性などを改良するために、当該トナー母体粒子に、いわゆる後処理剤である流動化剤、クリーニング助剤などの外添剤を添加して本発明のトナー粒子を構成してもよい。
特に、平均粒径70〜150nmの範囲内のシリカ微粒子を使用することが、耐久性、クリーニング性及び転写性の観点から好ましい。
これら無機微粒子は、耐熱性及び環境安定性の観点から、シランカップリング剤やチタンカップリング剤、高級脂肪酸、シリコーンオイルなどによって表面処理が行われたものであることが好ましい。
外添剤の添加量は、トナー母体粒子100質量部に対して0.05〜5質量部の範囲内、好ましくは0.1〜3質量部の範囲内とされる。また、外添剤としては種々のものを組み合わせて用いてもよい。
外添剤の添加方法としては、乾燥済みのトナー母体粒子に外添剤を粉体で添加する乾式法が挙げられる。混合装置としては、ヘンシェルミキサー、コーヒーミル等の機械式の混合装置が挙げられる。
本発明に係る現像剤は、キャリア粒子とトナー粒子を混合した静電荷像現像用二成分現像剤として使用される。現像装置内に収容された現像剤中におけるトナー粒子の含有割合は、通常トナー粒子が現像剤全体の4〜16質量%が好ましい。本発明に係るオートリファイニング現像方式における、補給用現像剤においては、キャリア粒子の含有割合が3〜20質量%が好ましい。
<実施例1の作製>
(キャリア芯材粒子の作製)
原材料として、FeOOH、MnCO3及びMgCO3を採用した。各原材料の配合比は、FeOOH:75モル%、MnCO3:20モル%、MgCO3:5モル%になるように秤量した。次に、当該原材料を固形分濃度が65%となるように、水と分散剤(ポリカルボン酸アンモニウム系分散剤)と潤滑剤(SNウェット980)とバインダー(ポリビニルアルコール)とを加え、スラリーを得た。このスラリーをビーズミルにて2時間粉砕した後、スプレードライヤーにて造粒した。この造粒品から粒径が61μm以上の粗粉と粒径が15μm以下の微粉を除去した後、大気中で850℃(仮焼成温度)にて2時間加熱して仮焼成し、その後、窒素雰囲気下にて1150℃(本焼成温度)で5時間加熱してフェライト化された焼成物を得た。得られた焼成物を分級し、中空を有する平均粒径30.2μmのキャリア芯材粒子を得た。
まず、上記で準備したキャリア芯材粒子について見掛け密度値を測定した。次に、撹拌羽根つき高速混合機に、キャリア芯材粒子を(見掛け密度値/2.24×100)質量部と、シクロヘキシルメタクリレート(被覆用樹脂)を3.5質量部投入した。次に、これらキャリア芯材粒子1及び被覆用樹脂を水平回転翼(撹拌羽根)の周速が8m/secとなる条件で、22℃で15分間混合撹拌した。その後、120℃で50分混合して機械的衝撃力(メカノケミカル法、表1にてMECと記載。)の作用で芯材粒子の表面に樹脂被覆層を形成し、実施例1に係るキャリア粒子を得た。
デジタルカラー複合機「bizhub C754」(コニカミノルタ社製)で使用している「シアントナー」を準備した。このシアントナーの平均円形度は0.940であった。
上記のようにして作製したキャリア粒子(見掛け密度/2.24×100)質量部と市販のカラー複合機「bizhub PRESS C8000」(コニカミノルタ社製)の「シアントナー」を7.5質量部とを混合して実施例1の静電荷像現像用二成分現像剤を作製した。静電荷像現像用二成分現像剤の作製は、常温常湿(温度20℃、相対湿度50%RH)環境下で、Vブレンダーを用いてトナーとキャリアを混合することにより行った。Vブレンダーの回転数を20rpm、撹拌時間を20分にして処理を行い、さらに、混合物を目開き125μmのメッシュでふるいわけして作製した。
実施例1の作製において、原材料、原材料の配合比、投入する被覆用樹脂の量(投入樹脂量)、仮焼成温度、本焼成温度を表1に記載の数値に変更して、実施例2〜18に係る静電荷像現像用二成分現像剤を作製した。
実施例1の作製において、シクロヘキシルメタクリレート(被覆用樹脂)を3.5質量部投入するかわりに、ビスフェノールAとテレフタル酸を等モル用いて脱水縮合して形成した非晶性ポリエステルを3.5質量部投入することに変更して、実施例19に係る静電荷像現像用二成分現像剤を作製した。
実施例1の作製において、シクロヘキシルメタクリレート(被覆用樹脂)を3.5質量部投入するかわりに、メタクリル酸メチル(被覆用樹脂)を3.5質量部投入することに変更して、実施例20に係る静電荷像現像用二成分現像剤を作製した。
実施例1の作製において、原材料、原材料の配合比、投入樹脂量、仮焼成温度、本焼成温度及びキャリア芯材粒子の樹脂被覆の方法を表1に記載の数値及び方法に変更して、比較例1〜3に係る静電荷像現像用二成分現像剤を作製した。
実施例1において、原材料、原材料の配合比、仮焼成温度、本焼成温度を表1に記載の数値に変更し、さらに、キャリア芯材粒子の樹脂被覆層を溶剤コート法によって形成することで、比較例4を作製した。樹脂被覆は、具体的には、以下のように行った。
まず、シクロヘキシルメタクリレート(被覆用樹脂)3.5質量部、トルエン15質量部をペイントシェーカーにて1時間混合し、コート溶液を得た。次に、実施例1と同様の手法で作製したキャリア芯材粒子(見掛け密度値/2.24×100)質量部を、剪断応力を連続して加えながら撹拌しつつ、上記コート溶液を徐々に加えた。減圧下(5hPa)で70℃に保持して撹拌しながら溶媒を揮発させて、キャリア芯材粒子表面を被覆用樹脂でコートした。この被覆用樹脂でコートされた粒子を、120℃で2時間撹拌しながら熱処理した。冷却した後、解砕し、さらに目開き76μmのふるいで粗粒を除去して、比較例4に係るキャリア粒子を得た。このように樹脂被覆層を溶剤コート法によって樹脂被覆層が形成された当該キャリア粒子は、経路に被覆用樹脂が充填される。
上記のようにして作製された実施例1〜20及び比較例1〜4に係るキャリア粒子の物性として、見掛け密度、真密度、BET比表面積、キャリア芯材粒子の粒径、cs値、換算BET、BET比表面積/換算BET、中空の最大径、径比(中空の粒径/キャリア芯材粒子の粒径)、キャリア芯材粒子の質量に対する樹脂被覆層の質量(以下、「樹脂被覆層の樹脂量」ともいう。)及び飽和磁化値を表2に示した。
見掛け密度は、JIS−Z2504(金属粉の見掛け密度試験法)に従って測定した。キャリア粒子50gをロートに投入し、測定用セル(25ml)にキャリア粒子を入れた。キャリア粒子50g投入後にセル上端部にたまったキャリア粒子を摺りきり、セル上面を平坦にした。その後セル質量を測定し、空セルの質量を減算してセル内に充填されたキャリア粒子の質量を算出した。キャリア見掛け密度(g/cm3)=比重キャリア質量/25mlとして算出した。
真密度は、JIS R9301−2−1に準拠して、ピクノメーターを用いて測定した。本発明では、溶媒としてメタノールを用い、温度25℃にて真密度を測定した。
BET比表面積は、比表面積測定装置「GEMINI2390」(株式会社島津製作所社製)を用いて測定した。測定試料を測定用セル(25ml)に入れ、精密天秤で正確に秤量し、秤量し終えたら、装置附帯のガスポートにて200℃で60分間真空吸引熱処理を行った。次いで、測定ポートに試料をセットし、測定を開始した。測定は10点法で行い、測定終了時に試料の質量を入力し、自動的に算出されるBET比表面積を得た。測定用セルは、球形外形1.9cm(0.75インチ)、長さ3.8cm(1.5インチ)、セル長さ15.5cm(6.1インチ)、容積12.0cm3、サンプル容量約6.00cm3のものを使用した。
また、測定は、温度が20℃、相対湿度50%であり結露なしの環境で行われた。
換算BETの算定の方法として、湿式分散型粒度分布測定器であるマイクロトラックを用いてcs値(Calculated Specific Surfaces Area)を求め、該cs値を真密度で割り返す方法を採用した。
キャリア芯材粒子の体積基準におけるメディアン径(D50)及びcs値は、湿式分散機を備えたレーザー回折式粒度分布測定装置「ヘロス(HELOS)」(シンパティック社製)により測定及び算出した。
エポキシ系樹脂(測定用樹脂)にキャリア芯材を包埋させたのち、当該樹脂を硬化させて当該樹脂中にキャリア芯材粒子が分散したままの状態で固定した。次に、クロスセクションポリッシャー(Cross Section Polisher IB−09020CP(日本電子社製))を用い、上記キャリア芯材粒子を包埋させた樹脂組成物をスパッタリングによって切削し、キャリア芯材粒子断面をSEMにて写真撮影するための試料を作製した。作製した撮影用試料はSEM(JSM−7500F(日本電子社製))にて200倍の倍率にてサンプリングするキャリア芯材粒子が200〜300個になるように複数の視野を撮影し、キャリア芯材粒子断面の画像を得た。得られた画像から、LUZEX AP(ニレコ社製)によってキャリア芯材粒子の外径(最大径)及びキャリア芯材粒子の中空の外径(最大径)を測定した。なお、当該中空の最大径の測定では、キャリア芯材粒子の中心付近の断面の径を測定するために、キャリア芯材粒子の切断面の最大径がキャリア芯材粒子の平均粒径の95%以上である切断面をもつキャリア芯材粒子のみを測定に用いた。切断したキャリア芯材粒子の内、当該条件を満たすもの30個を無作為にピックアップしてその平均を最大径とした。
キャリア芯材粒子の質量に対する樹脂被覆層の質量は、キャリア粒子から、樹脂被覆層を取り除いたキャリア芯材粒子(コア)を充分に乾かした後に、キャリア芯材粒子の質量を測定した。当該キャリア粒子と当該キャリア芯材粒子との質量の差分から樹脂被覆層の質量を算出し、樹脂被覆層の樹脂量を求めた。
キャリア粒子の飽和磁化値は、「直流磁化特性自動記録装置3257−35」(横河電気株式会社製)により測定した。なお、キャリア粒子の飽和磁化値の測定条件として、測定するキャリア粒子は、あらかじめ20℃、50%RH環境にて2時間調湿したものを使用した。高さ20mm、内径15.8mmのアクリル製円筒にキャリア粒子を充填し、充填密度ρを求めた。その後、キャリア粒子を充填したアクリル製円筒を直流磁化特性自動記録装置にセットし、795.8kA/m(10kOe)の磁界をかけて、y軸が磁束密度B(Gauss)、x軸が磁界の強さH(A/m)の磁気ヒステリシス曲線を得た。飽和磁化値として、σ1000の数値を用いた。
上記で作製した現像剤に対し、以下の評価を行った。結果は、表3に示す。
下記のようにして、物性の評価として、現像剤のトルク値、キャリア粒子の強度及び現像剤の環境変化による帯電量の差を評価した。
トルク値は、市販のカラー複合機「bizhub PRESS C8000」(コニカミノルタ社製)の現像装置に、現像剤を充填してトルクメーターをギア部にはめて測定した。
キャリア粒子の強度は、微小圧縮試験機「MCTM−500」(株式会社島津製作所社製)を用い、当該測定装置の操作マニュアルに従い測定を行った。なお、測定装置の各種設定は以下(1)〜(6)のとおりに設定した。
(1)測定モード:測定モード1(圧縮試験)
(2)荷重:300mN
(3)負荷速度:3.87mN/sec
(4)変位スケール:100μm
(5)上部加圧圧子:平面圧子50μm径
(6)下部加圧板:SKS平板
上記(1)〜(6)の設定のもと、下部加圧板上のキャリア粒子を当該測定装置の光学モニターで観察し、体積分布基準の50%粒径をD50とした時に、(D50−5μm)〜(D50+5μm)の粒径を有する磁性キャリアを無作為に選択し、該当する粒子を100個測定した。その破壊強度の平均値をキャリア強度(MPa)としてキャリア強度の評価を行った。なお、キャリア強度は、200MPa以上を合格とする。
電界分離法によって帯電量を測定した。現像剤1gをマグネットローラー上にセットし、あらかじめ質量を測定しておいた対向電極をセットした。
トナー極性と同極性に3kVのバイアスを印加し、この状態でマグネットローラーを2700rpmで1分間回転させた。
上記マグネットローラーの回転終了後、対向電極間の電圧と質量を測定し、対向電極に付着したトナーの質量M(g)、コンデンサーの容量(ここでは1μF)と対向電極間の電圧Vとの積Qより、トナー帯電量Q/M(μC/g)とした。本実施例においては、30℃、80%RHで一晩調湿されたキャリアから算出したトナー帯電量の値と、10℃、20%RHで一晩調湿されたキャリアから算出したトナー帯電量の値との差を、環境変化による帯電量の差として定義した。なお、環境変化による帯電量の差は、8以下を合格とする。
市販のカラー複合機「bizhub PRESS C8000」(コニカミノルタ社製)の現像装置に、現像剤を順次装填して画像面積率20%の画像で40万枚プリントして評価した。今回は全てシアントナーのみで行っている。なお、プリントにはA4判上質紙(64g/m2)を用い、20万枚までは30℃、80%RHで、20万枚から40万枚までは10℃、20%RHの環境で行い、環境に対しての現像剤の安定性を評価するため、20万枚(200kp)時点、40万枚(400kp)時点において、下記の各評価を実施した。
現像剤を5g採取して環境変化による帯電量の差の測定と同様の電界分離にてキャリアとトナーを分離し、キャリアを回収した。回収したキャリア3gと、メチルエチルケトン溶液20mlとを、ウェイブローターで20分混合し、キャリア表面の樹脂とスペントしたトナーを抽出した。この操作を5回繰り返し、回収した溶液の650nmにおける吸光度を測定した。得られた測定値からスペントの評価を行った。なお、スペントは、93〜100を合格とする。
上記のスペントの評価にて使用されたキャリア粒子から、樹脂被覆層を取り除いたキャリア芯材粒子(コア)を充分に乾かした後に、キャリア芯材粒子の質量を測定した。当該キャリア粒子と当該キャリア芯材粒子との質量の差分から樹脂被覆層の質量を算出し、樹脂被覆層の樹脂量を求めた。400kp印刷後に、樹脂被覆層の樹脂量(表3の樹脂量)が2.8%以上、かつ、初期値に対する残存量(表3の残存量)が80%以上あれば合格とする。
かぶりは、常温常湿(20℃、50%RH)のプリント環境で、印字率0%の白紙を印刷し、20か所の画像面積率を測定した。0以上0.4未満を合格とする。
粒状性は、目視で評価した。また、20倍のルーペでドット間を観察することによっても評価した。なお、◎を合格とする。
◎:目視で粒状性を全く感じさせない、かつ20倍のルーペでドット間を観察したところ、粒状性の悪化の原因となるトナー粒子が観察されない
△:目視では注視によりかすかな粒状性を感じる、若しくは20倍のルーペでドット間を観察したところ粒状性の悪化の原因となるトナー粒子が1〜3個確認される
×:「ランク◎」の画像に比べて目視でガサツキを感じる、若しくは20倍ルーペでドット間を観察したところ粒状性の悪化の原因となるトナー粒子が計数困難なほど存在する
画像濃度は、ベタ画像を20万枚プリントした時と40万枚プリントした時とのベタ画像の濃度差ΔEを画像濃度安定性として、反射濃度計「RD−918」(マクベス社製)を用いて12点測定して評価した。なお、画像濃度差は0〜2を合格とする。
ベタ画像を40万枚プリントした時のベタ部の画像欠損の有無を目視で官能評価した。 具体的には、紙より20cmの視点位置から観測して、キャリア飛散やキャリア付着による白抜け等の故障が起っていないかどうかによって画像欠損の有無を判定した。A4紙10枚のベタ画像の欠損(白抜け)の数をカウントし、3個以上を問題あり「×」、それより少ないものを問題なし「◎」とし、◎を合格とした。
2 キャリア芯材粒子
3 樹脂被覆層
4 中空
5 経路
6 開口隙間
7 樹脂
Claims (7)
- トナー粒子と、キャリア芯材粒子の表面に樹脂被覆層を有するキャリア粒子とを含有する静電荷像現像用二成分現像剤であって、
前記キャリア粒子が、中空と当該中空から当該キャリア粒子の表面へと貫通した孔状の経路とを有し、
前記中空が、その最大径が当該キャリア芯材粒子の粒径の20〜70%の範囲内であり、
かつ前記キャリア芯材粒子が、表面側に開口した開口隙間を有し、前記キャリア粒子の当該開口隙間には、樹脂が充填されていることを特徴とする静電荷像現像用二成分現像剤。 - 前記キャリア芯材粒子の体積基準におけるメディアン径(D50)が、25〜45μmの範囲内であることを特徴とする請求項1に記載の静電荷像現像用二成分現像剤。
- 前記キャリア粒子の前記樹脂被覆層の質量が、前記キャリア芯材粒子の質量に対して3.2〜4.8%の範囲内であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の静電荷像現像用二成分現像剤。
- 前記キャリア粒子の飽和磁化値が、60×10-3〜80×10-3A・m2/g(60〜80emu/g)の範囲内であることを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載の静電荷像現像用二成分現像剤。
- 前記樹脂被覆層が、アクリル系樹脂を含有することを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載の静電荷像現像用二成分現像剤。
- 前記樹脂被覆層が、シクロヘキシルメタクリレートの重合体又は共重合体を含有することを特徴とする請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載の静電荷像現像用二成分現像剤。
- 請求項1から請求項6までのいずれか一項に記載の静電荷像現像用二成分現像剤を製造する静電荷像現像用二成分現像剤の製造方法であって、
前記キャリア芯材粒子に、中空と当該中空から当該キャリア芯材粒子の表面へと貫通した孔状の経路とを形成する工程を有し、かつ前記工程後に、前記キャリア芯材粒子の表面に、前記樹脂被覆層を機械式衝撃力によって形成する工程を有することを特徴とする静電荷像現像用二成分現像剤の製造方法。
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