JP7415450B2 - 現像剤、現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

現像剤、現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 Download PDF

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Description

本発明は、現像剤、現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置に関する。
電子写真方式では、光導電性物質等の感光体上に静電潜像を形成し、静電潜像に対して、帯電したトナーを付着させてトナー像を形成した後、トナー像を記録媒体に転写し、定着させて、画像を形成する。
近年、プリント速度の高速化も相まって、キャリアのトナーへの帯電付与能力の向上が強く要求されている。
従来のキャリアを用いると、トナーが消費された現像剤に補給されたトナーが十分に摩擦帯電されないために、現像剤担持体の下部にトナーが溜まってしまうトナー飛散や、白紙部にトナーが現像されてしまう地肌かぶり等の問題が発生していた。
このため、トナーの帯電量を一定に制御することが求められている。
ここで、チタン酸ストロンチウム粒子を含むトナーが知られている(例えば、特許文献1参照)。
また、芯材粒子の表面が樹脂を含む被覆層により被覆されているキャリアが知られている(例えば、特許文献2~5参照)。
しかしながら、長期間印刷すると、トナーを構成する成分がキャリアに固着することや、キャリアの被覆層が摩耗することにより、キャリア付着、トナー飛散、地肌かぶり、ゴースト画像が発生したり、画像濃度が低下したりするという問題があった。
また、長期間印刷すると、感光体が摩耗するという問題があった。
本発明は、長期間印刷しても、画像濃度が高く、キャリア付着、トナー飛散、地肌かぶり及びゴースト画像の発生並びに感光体の摩耗を抑制することが可能な現像剤を提供することを目的とする。
本発明の一態様は、現像剤において、トナーと、キャリアを有し、前記トナーは、Siを含む粒子を表面に有するチタン酸ストロンチウム粒子を含み、前記Siを含む粒子は、数平均円相当径が5nm以上15nm以下であり、前記キャリアは、芯材粒子の表面が樹脂を含む被覆層により被覆されており、体積平均粒径が45μm以上70μm以下であり、嵩密度が2.10g/cm以上2.50g/cm以下である。
本発明によれば、長期間印刷しても、画像濃度が高く、キャリア付着、トナー飛散、地肌かぶり及びゴースト画像の発生並びに感光体の摩耗を抑制することが可能な現像剤を提供することができる。
本実施形態のプロセスカートリッジの一例を示す図である。 実施例のトナー1のSEM像である。 ゴースト画像を評価する際に用いる縦帯チャートを示す図である。
以下に、本発明を実施するための形態を説明する。
なお、以下の実施形態は、本発明の好適な態様であるため、本発明は、実施形態に限定されるものではない。
(現像剤)
本実施形態の現像剤は、トナーと、キャリアを有する。
トナーは、Siを含む粒子(以下、Si含有粒子という)を表面に有するチタン酸ストロンチウム粒子を含み、Si含有粒子は、数平均円相当径が5~15nmである。
キャリアは、芯材粒子の表面が樹脂を含む被覆層により被覆されており、体積平均粒径が45~70μmであり、嵩密度が2.10~2.50g/cmである。
(キャリア)
キャリアの体積平均粒径は、45~70μmであるが、52~62μmであることが好ましい。キャリアの体積平均粒径が45μm未満であると、長期間印刷すると、エッジキャリア付着が発生し、70μmを超えると、長期間印刷すると、ベタキャリア付着及びゴースト画像が発生すると共に、画像濃度が低下する。
ここで、キャリアの体積平均粒径は、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。体積平均粒径は、体積基準の粒径分布に基づいて算出されたものであり、式
{Σ(Vi×di)}×{Σ(Vi)}
で表される。ここで、diは、各チャンネルに存在する粒子の代表粒径[μm]であり、Viは、各チャンネルに存在する粒子の体積である。なお、チャンネルは、粒径分布図における粒径の範囲を等分に分割するための長さであり、本実施形態においては、2μmを採用することができる。また、各チャンネルに存在する粒子の代表粒径としては、各チャンネルの粒径の下限値を採用することができる。
キャリアの嵩密度は、2.10~2.50g/cmであるが、2.35~2.50g/cmであることが好ましい。キャリアの嵩密度が2.10g/cm未満であると、長期間印刷すると、エッジキャリア付着が発生し、2.50g/cmを超えると、長期間印刷すると、ベタキャリア付着が発生すると共に、画像濃度が低下する。
キャリアの嵩密度は、例えば、金属粉-見掛密度試験方法(JIS-Z-2504)に従って、測定することができる。
具体的には、まず、直径2.5mmのオリフィスからキャリアを自然流出させることにより、直下に置いた25cmのステンレス鋼製の円柱状の容器から溢れるまで、キャリアを流入させた後、非磁性材料で構成される水平なへらを用いて、容器の上端に沿って一回の操作でキャリアを掻き取ることで測定することができる。
なお、直径2.5mmのオリフィスから、キャリアが自然流出しにくい場合は、直径5mmのオリフィスから、キャリアを自然流出させる。
次に、容器に流入したキャリアの質量を、容器の体積(25cm)で割ることにより、キャリアの嵩密度を算出する。
-無機粒子-
被覆層は、無機粒子をさらに含んでいてもよい。これにより、無機粒子のスペーサー効果により、長期間印刷しても、キャリアの被覆層が摩耗しにくくなる。
無機粒子を構成する材料は、特に限定されないが、負帯電トナーを用いる場合、正帯電性を有する材料を用いると、長期間印刷する場合の帯電安定性が向上する。
正帯電性を有する材料としては、例えば、硫酸バリウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、ハイドロタルサイト等が挙げられ、二種以上を併用してもよい。これらの中でも、負帯電トナーに対する帯電能力が高いこと、白色であり、被覆層から脱離した場合であっても、トナーの色味への影響が少ないことから、硫酸バリウムが好ましい。
-樹脂-
キャリアの被覆層に含まれる樹脂としては、例えば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂等が挙げられ、二種以上を併用してもよい。
アクリル樹脂は、接着性が強く、脆性が低いので、耐摩耗性に優れているが、その反面、表面エネルギーが高いため、トナーを構成する成分が被覆層に固着しやすくなる場合がある。その場合、表面エネルギーが低いため、トナーを構成する成分が固着しにくいシリコーン樹脂をアクリル樹脂と併用することで、この問題を解消することができる。ここで、シリコーン樹脂は、接着性が弱く、脆性が高いので、耐摩耗性に劣っている。このため、アクリル樹脂とシリコーン樹脂の性質をバランス良く得ることが重要である。これにより、トナーを構成する成分が固着しにくく、耐摩耗性に優れる被覆層を得ることが可能となる。
シリコーン樹脂としては、特に限定されないが、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、アルキド、ポリエステル、エポキシ、アクリル、ウレタン等により変性されている変性シリコーン樹脂等が挙げられる。
ストレートシリコーン樹脂の市販品としては、例えば、KR271、KR255、KR152(以上、信越化学工業製)、SR2400、SR2406、SR2410(以上、東レ・ダウコーニング・シリコーン製)等が挙げられる。
ストレートシリコーン樹脂は、単独で使用することも可能であるが、架橋反応する成分、帯電量を調整する成分等を併用することも可能である。
変性シリコーン樹脂の市販品としては、例えば、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・シリコーン製)等が挙げられる。
-被覆層の形成方法-
芯材粒子の表面に被覆層を形成する際には、例えば、芯材粒子の表面に被覆層用組成物を塗布する。
被覆層用組成物の塗布方法としては、例えば、スプレードライ法、浸漬法、パウダーコーティング法等が挙げられる。均一な被覆層を形成するためには、流動床型コーティング装置を用いることが好ましい。
被覆層用組成物は、シランカップリング剤をさらに含むことが好ましい。これにより、被覆層中に無機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、例えば、γ-(2-アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、γ-(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、γ-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)-γ-アミノプロピルトリメトキシシラン塩酸塩、γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ-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、γ-クロロプロピルトリメトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン、γ-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、γ-クロロプロピルメチルジメトキシシラン、メチルトリクロロシラン、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、二種以上を併用してもよい。
シランカップリング剤の市販品としては、例えば、AY43-059、SR6020、SZ6023、SH6026、SZ6032、SZ6050、AY43-310M、SZ6030、SH6040、AY43-026、AY43-031、sh6062、Z-6911、sz6300、sz6075、sz6079、sz6083、sz6070、sz6072、Z-6721、AY43-004、Z-6187、AY43-021、AY43-043、AY43-040、AY43-047、Z-6265、AY43-204M、AY43-048、Z-6403、AY43-206M、AY43-206E、Z6341、AY43-210MC、AY43-083、AY43-101、AY43-013、AY43-158E、Z-6920、Z-6940(以上、東レ・ダウコーニング・シリコーン製)等が挙げられる。
シリコーン樹脂に対するシランカップリング剤の質量比は、0.1~10質量%であることが好ましい。シリコーン樹脂に対するシランカップリング剤の質量比が0.1質量%以上であると、芯材粒子や無機粒子とシリコーン樹脂の接着性が向上するため、長期間印刷しても、被覆層が脱落しにくくなり、10質量%以下であると、長期間印刷しても、トナーを構成する成分がキャリアに固着しにくくなる。
-芯材粒子-
芯材粒子を構成する材料としては、磁性体であれば、特に限定されないが、鉄、コバルト等の強磁性金属;マグネタイト、ヘマタイト、フェライト等の酸化鉄;各種合金や化合物;これらの磁性体が分散している樹脂粒子等が挙げられる。これらの中でも、環境面への配慮から、Mn系フェライト、Mn-Mg系フェライト、Mn-Mg-Sr系フェライトが好ましい。
(トナー)
トナーは、数平均円相当径が5~15nmであるSi含有粒子を表面に有するチタン酸ストロンチウム粒子を含み、必要に応じて、チタン酸ストロンチウム粒子以外の粒子(以下、他の粒子という)をさらに含んでいてもよい。
トナーは、チタン酸ストロンチウム粒子(と、他の粒子)を、外添剤として、母体粒子の表面に有することが好ましい。このとき、チタン酸ストロンチウム粒子の負帯電性が向上し、弱帯電のトナー及び正帯電性のトナーが減少するため、トナーの帯電立ち上がり性が向上する。
-Si含有粒子-
Si含有粒子を構成する材料としては、例えば、ケイ酸ナトリウム、シリカ等が挙げられる。
なお、Si含有粒子は、チタン酸ストロンチウム粒子の表面に存在していることは、SEM-EDS(エネルギー分散形X線分析装置-走査型電子顕微鏡)測定により確認することができる。
Si含有粒子の数平均円相当径は、5~15nmであるが、7~13nmであることが好ましく、8~10nmであることがより好ましい。Si含有粒子の数平均円相当径が5nm未満であると、感光体が摩耗し、15nmを超えると、長期間印刷すると、トナー飛散及び地肌かぶりが発生する。
Si含有粒子の数平均円相当径は、例えば、走査型電子顕微鏡(Scanning Electron Microscope;SEM)により観察される画像から、Si含有粒子を任意に130個抽出し、画像処理ソフトを用いて二値化して円相当径を算出した後、平均することにより、求めることができる。
-チタン酸ストロンチウム粒子-
Si含有粒子を表面に有するチタン酸ストロンチウム粒子は、後述するように、常温湿式法により、チタン酸ストロンチウム粒子を合成する際に、Si含有粒子用材料を添加することで、得られる。
チタン酸ストロンチウム粒子の形状としては、例えば、球状、針状等が挙げられる。
チタン酸ストロンチウム粒子は、単一の粒子であってもよいし、複数の粒子が凝集した粒子であってもよい。
チタン酸ストロンチウム粒子の一次粒子の数平均円相当径は、20~40nmであることが好ましい。チタン酸ストロンチウム粒子の一次粒子の数平均円相当径が20nm以上40nm以下であると、長期間印刷しても、地肌かぶりが発生しにくくなる。
チタン酸ストロンチウム粒子の一次粒子の数平均円相当径は、例えば、走査型電子顕微鏡(Scanning Electron Microscope;SEM)により観察される画像から、チタン酸ストロンチウム粒子の一次粒子を任意に130個抽出し、画像処理ソフトを用いて二値化して円相当径を算出した後、平均することにより、求めることができる。
チタン酸ストロンチウム粒子のTiに対するSiのモル比は、1.0~10.0であることが好ましく、2.0~9.0であることがより好ましく、3.0~7.0であることがさらに好ましく、4.0~6.0であることが特に好ましい。チタン酸ストロンチウム粒子のTiに対するSiのモル比が1.0以上であると、長期間印刷しても、地肌かぶりが発生しにくくなり、10.0以下であると、長期間印刷しても、トナー飛散が発生しにくくなる。
チタン酸ストロンチウム粒子のTiに対するSiのモル比は、例えば、SEM-EDSのX線分析により、炭素のピーク強度を基準として、チタン酸ストロンチウム粒子における、Tiのピーク強度に対するSiのピーク強度の比率から測定することができる。
チタン酸ストロンチウム粒子のBET比表面積は、50m/g以上であることが好ましい。チタン酸ストロンチウム粒子のBET比表面積が50m/g以上であると、長期間印刷しても、トナー飛散が発生しにくくなる。
チタン酸ストロンチウム粒子のBET比表面積は、例えば、ジェミニ2375(MICROMETORICS INSTRUMENT製)を用いて、測定することができる。
母体粒子に対するチタン酸ストロンチウム粒子の質量比は、0.4~4.0%であることが好ましく、1.0~2.2%であることがより好ましい。母体粒子に対するチタン酸ストロンチウム粒子の質量比が0.4%以上であると、トナーの流動性及び凝集性が向上し、ハーフ画像の画質が向上し、トナーの凝集による画像の白抜けが発生しにくくなる。母体粒子に対するチタン酸ストロンチウム粒子の質量比が4.0%以下であると、トナーの低温定着性が向上する。
-チタン酸ストロンチウム粒子の合成方法-
Si含有粒子を表面に有するチタン酸ストロンチウム粒子の合成方法としては、例えば、常温湿式法等が挙げられる。
具体的には、Tiの供給源としての、チタン化合物の加水分解生成物である鉱酸解膠品と、Srの供給源としての、水溶性化合物を混合した後、Si含有粒子用材料をさらに混合して得られた混合液に、アルカリ水溶液を50℃以上沸点以下の温度で添加しながら反応させることで、チタン酸ストロンチウム粒子が得られる。
鉱酸解膠品としては、例えば、メタチタン酸等が挙げられる。
水溶性化合物としては、例えば、塩化ストロンチウム、硝酸ストロンチウム、水酸化ストロンチウム等が挙げられる。
アルカリ水溶液としては、水酸化ナトリウム等のアルカリ金属の水酸化物の水溶液等が挙げられる。
Si含有粒子用材料としては、例えば、ケイ酸ナトリウム、シリカ等が挙げられる。
-他の粒子-
他の粒子を構成する材料としては、例えば、シリカ、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、アルミナ、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、ベンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素等が挙げられ、二種以上を併用してもよい。
他の粒子は、表面の疎水性を向上させ、高湿度下における流動性や帯電性を向上させるために、表面処理剤により表面処理されていてもよい。
表面処理剤としては、例えば、アルキルシランカップリング剤、フッ素含有シランカップリング剤、シリル化剤、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。
母体粒子に対する他の粒子の質量比は、0.4~4.0%であることが好ましく、1.0~2.2%であることがより好ましい。母体粒子に対する他の粒子の質量比が0.4%以上であると、トナーの流動性及び凝集性を向上させることができ、ハーフ画像の画質が向上し、トナーの凝集による画像の白抜けが発生しにくくなる。母体粒子に対する他の粒子の質量比が4.0%以下であると、トナーの低温定着性が向上する。
-母体粒子-
母体粒子は、樹脂と、ワックスを含み、必要に応じて、樹脂、ワックス以外の成分(以下、他の成分という)をさらに含んでいてもよい。
母体粒子の体積平均粒径は、3.0~8.0μmであることが好ましい。母体粒子の体積平均粒径が3.0μm以上であると、トナーを構成する成分がキャリアに固着しにくくなり、8.0μm以下であると、画像の解像度及び画質が向上する。
母体粒子中の5.0μm以下である粒子の含有量は、20~40個数%であることが好ましい。
母体粒子の形状としては、例えば、球状、針状等が挙げられる。
母体粒子は、単一の粒子であってもよいし、複数の粒子が凝集した粒子であってもよい。
母体粒子の円形度は、0.92~0.98であることが好ましい。
母体粒子の構造としては、例えば、単一構造、コア-シェル構造等が挙げられる。
-樹脂-
樹脂としては、例えば、ポリエステル、ポリアミド、ポリエステルポリアミド共重合体等の縮重合系樹脂、ビニル系樹脂等の付加重合系樹脂等が挙げられ、二種以上を併用してもよい。
ポリエステルは、多価アルコールと、多塩基酸との縮重合により得られる。
多価アルコールとしては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール等のグリコール類、1,4-ビス(ヒドロキシメチル)シクロヘキサン等の2個のヒドロキシル基を有する脂環式化合物、ビスフェノールA等の2価フェノール化合物等が挙げられる。
なお、多価アルコールは、ヒドロキシル基を3個以上有していてもよい。
多塩基酸としては、例えば、マレイン酸、フマル酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、コハク酸、マロン酸等の2価カルボン酸、1,2,4-ベンゼントリカルボン酸、1,2,5-ベンゼントリカルボン酸、1,2,4-シクロヘキサントリカルボン酸、1,2,4-ナフタレントリカルボン酸、1,2,5-ヘキサントリカルボン酸、1,3-ジカルボキシル-2-メチレンカルボキシプロパン、1,2,7,8-オクタンテトラカルボン酸等の3価以上の多価カルボン酸等が挙げられ、二種以上を併用してもよい。
ポリアミドは、多価アミンと、多塩基酸との縮重合や、アミノカルボン酸の縮重合により得られる。
ポリエステルポリアミド共重合体は、多価アルコールと、多価アミンと、多塩基酸との縮重合や、多価アルコールと、多塩基酸と、アミノカルボン酸との縮重合により得られる。
多価アミンとしては、例えば、エチレンジアミン、ペンタメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、フェニレンジアミン、トリエチレンテトラミン等が挙げられ、二種以上を併用してもよい。
アミノカルボン酸としては、6-アミノカプロン酸、ε-カプロラクタム等が挙げられ、二種以上を併用してもよい。
縮重合系樹脂のガラス転移温度は、トナーの耐熱保存性の点から、55℃以上であることが好ましく、57℃以上であることがより好ましい。
ビニル系樹脂は、ビニル系モノマーの付加重合により得られる。
ビニル系モノマーとしては、例えば、スチレン、o-メチルスチレン、m-メチルスチレン、p-メチルスチレン、α-メチルスチレン、p-エチルスチレン、ビニルナフタレン;エチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチレン等のエチレン系不飽和モノオレフィン類;塩化ビニル、臭化ビニル、酢酸ビニル、ギ酸ビニル等のビニルエステル類;アクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n-プロピル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸tert-ブチル、アクリル酸アミル、メタクリル酸、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n-プロピル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸tert-ブチル、メタクリル酸アミル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸メトキシエチル、メタクリル酸グリシジル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸ジエチルアミノエチル等のエチレン性モノカルボン酸又はそのエステル;アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミド等のエチレン性モノカルボン酸置換体;マレイン酸ジメチル等のエチレン性ジカルボン酸又はその置換体;ビニルメチルケトン等のビニルケトン類等が挙げられ、二種以上を併用してもよい。
ビニル系モノマーを付加重合する際には、必要に応じて、架橋剤を添加することができる。
架橋剤としては、例えば、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレン、ポリエチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、ジプロピレングリコールジメタクリレート、ポリプロピレングリコールジメタクリレート、フタル酸ジアリル等が挙げられ、二種以上を併用してもよい。
ビニル系モノマーに対する架橋剤の質量比は、0.05~15%であることが好ましく、0.1~10%であることがより好ましい。ビニル系モノマーに対する架橋剤の質量比が0.05%以上であると、トナーの耐熱保存性が向上し、15%以下であると、トナーの低温定着性が向上する。
ビニル系モノマーを付加重合する際には、重合開始剤を使用することが好ましい。
重合開始剤としては、例えば、2,2'-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)、2,2'-アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ系又はジアゾ系重合開始剤、ベンゾイルパーオキサイド、メチルエチルケトンパーオキサイド、2,4-ジクロロベンゾイルパーオキサイド等の過酸化物重合開始剤等が挙げられ、二種以上を併用してもよい。
ビニル系モノマーに対する重合開始剤の質量比は、0.05~15%であることが好ましく、0.5~10%であることがより好ましい。
樹脂は、非線状構造を有する非線状樹脂であってもよいし、線状構造を有する線状樹脂であってもよい。ここで、非線状樹脂とは、架橋構造を有する樹脂を意味し、線状樹脂とは、架橋構造を有さない樹脂を意味する。
樹脂として、非線状樹脂と線状樹脂を併用することができる。
樹脂として、縮重合系樹脂と付加重合系樹脂とが化学的に結合されているハイブリッド樹脂を用いることができる。これにより、ワックスの分散性が向上し、その結果、トナーの耐熱保存性が向上し、感光体のフィルミングが発生しにくくなる。
ハイブリッド樹脂は、縮重合及び付加重合することが可能な両反応性化合物を用いて、縮重合及び付加重合することにより得られる。
両反応性化合物としては、例えば、フマル酸、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸ジメチル等が挙げられる。
付加重合系樹脂のモノマーに対する両反応性化合物の質量比は、1~25%であることが好ましく、2~10%であることがより好ましい。付加重合系樹脂のモノマーに対する両反応性化合物の質量比が1%以上であると、母体粒子中のワックスの分散性が向上し、25%以下であると、樹脂がゲル化しにくくなる。
ハイブリッド樹脂を合成する際には、縮重合及び付加重合を同時に進行及び完了する必要はなく、それぞれの反応温度及び時間を選択して、縮重合及び付加重合を独立に進行及び完了することができる。
例えば、反応容器中で、多価アルコールと、多塩基酸の混合物中に、ビニル系モノマーと、重合開始剤の混合物を滴下して混合して、ビニル系モノマーの付加重合を完了した後、反応温度を上昇させ、多価アルコールと、多塩基酸の縮重合を完了させる。これにより、反応容器中で、縮重合及び付加重合を独立に進行することができ、ポリエステルと、ビニル系樹脂を効果的に結合することが可能となる。
上記以外の樹脂としては、ポリウレタン、シリコーン樹脂、ケトン樹脂、石油系樹脂、水素添加された石油系樹脂等が挙げられる。
-ワックス-
ワックスとしては、例えば、エステルワックス、ポリオレフィンワックス、長鎖炭化水素等が挙げられ、二種以上を併用してもよい。これらの中でも、エステルワックスが好ましく、合成モノエステルワックスがより好ましい。
エステルワックスとしては、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、カルナウバワックス、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、マレイン酸ジステアリル等が挙げられる。
合成モノエステルワックスは、例えば、長鎖直鎖飽和脂肪酸と長鎖直鎖飽和アルコールから合成される。
長鎖直鎖飽和脂肪酸は、一般式
2n+1COOH
で表され、nが5~28程度であることが好ましい。
また、長鎖直鎖飽和アルコールは、一般式
2n+1OH
で表され、nが5~28程度であることが好ましい。
長鎖直鎖飽和脂肪酸としては、例えば、カプリン酸、ウンデシル酸、ラウリン酸、トリデシル酸、ミリスチン酸、ペンタデシル酸、パルミチン酸、ヘプタデカン酸、テトラデカン酸、ステアリン酸、ノナデカン酸、アラモン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸、セロチン酸、ヘプタコサン酸、モンタン酸、メリシン酸等が挙げられる。
長鎖直鎖飽和アルコールとしては、例えば、アミルアルコール、ヘキシールアルコール、ヘプチールアルコール、オクチルアルコール、カプリルアルコール、ノニルアルコール、デシルアルコール、ウンデシルアルコール、ラウリルアルコール、トリデシルアルコール、ミリスチルアルコール、ペンタデシルアルコール、セチルアルコール、ヘプタデシルアルコール、ステアリルアルコール、ノナデシルアルコール、エイコシルアルコール、セリルアルコール、ヘプタデカンノオール等が挙げられる。
なお、長鎖直鎖飽和脂肪酸、長鎖直鎖飽和アルコールは、低級アルキル基、アミノ基、ハロゲン等の置換基により置換されていてもよい。
トナーの断面におけるエステルワックスの円相当径は、0.1~0.5μmであることが好ましい。トナーの断面におけるエステルワックスの円相当径が0.1μm以上であると、長期間印刷しても、地肌かぶりが発生しにくくなり、0.5μm以下であると、長期間印刷しても、地肌かぶりが発生しにくくなり、感光体が摩耗しにくくなる。
トナーの断面におけるエステルワックスの円相当径は、トナーの断面をルテニウム染色した後、SEMにより観察されるトナーの断面の画像から測定することができる。
トナーがポリエステルを含む場合、トナーをATR法(全反射法)により測定することにより得られるFT-IRスペクトル(フーリエ変換赤外線吸収スペクトル)における、エステルワックスに由来するピークの最大高さをWとし、ポリエステルに由来するピークの最大高さをRとすると、式
0.05≦W/R≦0.14
を満たすことが好ましい。W/Rが0.05以上であると、長期間印刷しても、感光体が摩耗しにくくなり、0.14以下であると、長期間印刷しても、地肌かぶりが発生しにくくなる。
なお、ピークの最大高さは、ベースラインからの高さが最大であるピークの高さを意味する。
トナー中のワックスの含有量は、0.5~20質量%であることが好ましく、2~10質量%であることがより好ましい。トナー中のワックスの含有量が0.5質量%以上であると、トナーの耐高温オフセット性及び低温定着性が向上し、20質量%以下であると、トナーの耐熱保存性が向上する。
-他の成分-
他の成分としては、例えば、着色剤、帯電制御剤、クリーニング性向上剤、磁性材料等が挙げられる。
--着色剤--
着色剤としては、例えば、カーボンブラック、ニグロシン系染料、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、カドミウムレッド、カドミ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、パラクロロ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、ピ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。
トナー中の着色剤の含有量は、1~15質量%であることが好ましく、3~10質量%であることがより好ましい。
--帯電制御剤--
帯電制御剤としては、例えば、ニグロシン系染料、トリフェニルメタン系染料、クロム含有金属錯体染料、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、燐の単体又は化合物、タングステンの単体又は化合物、フッ素系界面活性剤、サリチル酸金属塩、サリチル酸誘導体の金属塩等が挙げられる。
トナー中の帯電制御剤の含有量は、0.1~10質量%であることが好ましく、0.2~5質量%であることがより好ましい。トナー中の帯電制御剤の含有量が0.1質量%以上であると、トナーの帯電立ち上がり性が向上し、10質量%以下であると、画像濃度が高くなる。
--クリーニング性向上剤--
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、ステアリン酸等の脂肪酸金属塩、ポリメチルメタクリレート粒子、ポリスチレン粒子等のソープフリー乳化重合により製造されているポリマー粒子等が挙げられる。
ポリマー粒子の体積平均粒径は、0.01~1μmであることが好ましい。
(トナーの製造方法)
トナーの製造方法としては、例えば、粉砕法、重合法等が挙げられる。
-粉砕法-
例えば、樹脂、ワックス、必要に応じて、他の成分を、ミキサー等を用いて混合した後、熱ロール、エクストルーダー等の混練機を用いて混練する。得られた混練物を冷却固化し、ジェットミル等の粉砕機を用いて粉砕した後、分級して、母体粒子を得る。母体粒子と、チタン酸ストロンチウム粒子、必要に応じて、他の粒子を混合して、トナーを得る。
-重合法-
重合法としては、例えば、塊状重合法、溶液重合法、乳化重合法、懸濁重合法等が挙げられる。
(補給用現像剤)
本実施形態の現像剤は、補給用現像剤として用いることができる。
現像装置内の余剰の現像剤を排出しながら、補給用現像剤を補給することで、長期間に渡って安定した画像品質が得られる。即ち、現像装置内の劣化したキャリアと、補給用現像剤中の劣化していないキャリアを入れ替えることで、長期間に渡って帯電量を保持することができ、安定した画像品質が得られる。
補給用現像剤は、特に、高画像面積印字時に有効である。
一般に、高画像面積印字時は、トナーを構成する成分がキャリアに固着しやすいため、キャリアの帯電量を保持しにくい。
そこで、補給用現像剤を用いると、高画像面積印字時には、キャリアの補給量も多くなるため、劣化したキャリアが入れ替わる頻度が高くなる。その結果、長期間に渡って安定した画像品質が得られる。
補給用現像剤におけるキャリアに対するトナーの質量比は、2~50であることが好ましい。補給用現像剤におけるキャリアに対するトナーの質量比が2以上であると、画像濃度が高くなり、50以下であると、画像品質が向上する。
(画像形成装置)
本実施形態の画像形成装置は、感光体と、感光体を帯電させる帯電手段と、帯電した感光体に露光光を照射して静電潜像を形成する露光手段と、感光体に形成された静電潜像を、本実施形態の現像剤を用いて現像してトナー像を形成する現像手段と、感光体に形成されたトナー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トナー像を定着させる定着手段とを有する。
本実施形態の画像形成装置は、必要に応じて、除電手段、クリーニング手段、リサイクル手段、制御手段等をさらに有していてもよい。
(プロセスカートリッジ)
本実施形態のプロセスカートリッジは、感光体と、感光体に形成された静電潜像を、本実施形態の現像剤を用いて現像してトナー像を形成する現像手段とを有し、画像形成装置の本体に対して着脱可能である。
図1に、本実施形態のプロセスカートリッジの一例を示す。
プロセスカートリッジ(10)は、感光体(11)と、感光体(11)の表面を帯電させる帯電装置(12)と、感光体(11)の表面に形成された静電潜像を、本実施形態の現像剤を用いて現像してトナー像を形成する現像装置(13)と、感光体(11)上に形成されたトナー像を記録媒体に転写した後、感光体(11)上に残留したトナーを除去するクリーニング装置(14)が一体に支持されている。
プロセスカートリッジ(10)は、複写機、プリンタ等の画像形成装置の本体に対して着脱可能である。
以下、プロセスカートリッジ(10)が搭載されている画像形成装置を用いて、画像を形成する方法について説明する。
まず、感光体(11)が所定の周速度で回転駆動され、帯電装置(12)により、感光体(11)の表面が正又は負の所定の電位に均一に帯電する。次に、スリット露光方式の露光装置、レーザービームで走査露光する露光装置等の露光装置から、帯電した感光体(11)の表面に露光光が照射され、静電潜像が形成される。さらに、感光体(11)の表面に形成された静電潜像は、現像装置(13)により、本実施形態の現像剤を用いて現像され、トナー像が形成される。次に、感光体(11)の表面に形成されたトナー像は、感光体(11)の回転と同期されて、給紙部から感光体(11)と転写装置の間に給紙された転写紙に転写される。さらに、トナー像が転写された転写紙は、感光体(11)の表面から分離されて定着装置に導入されて定着された後、複写物(コピー)として、画像形成装置の外部へプリントアウトされる。一方、トナー像が転写された感光体(11)の表面は、クリーニング装置(14)により、残留したトナーが除去されてクリーニングされる。クリーニングされた感光体(11)は、除電装置により除電された後、繰り返し画像形成に使用される。
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は、実施例に限定されるものではない。
(非線状ポリエステルAの合成)
ステンレス鋼製の撹拌棒、流下式コンデンサー、窒素ガス導入管、温度計を装備したフラスコに、フマル酸9.0mol、無水トリメリット酸3.5mol、ビスフェノールA(2,2)プロピレンオキサイド5.5mol、ビスフェノールA(2,2)エチレンオキサイド3.5molを入れた後、窒素ガス気流下、230℃で撹拌しながら、縮重合させ、非線状ポリエステルAを得た。
非線状ポリエステルAの軟化温度、ガラス転移温度、重量平均分子量は、それぞれ145.1℃、61.5℃、82,000であった。
<軟化温度>
高化式フローテスターCFT-500D(島津製作所製)を用いて、JIS K72101に基づき、1cmの非線状ポリエステルAを6℃/minの昇温速度で昇温しながら、プランジャーにより20kg/cmの荷重を印加して、直径1mm、長さ1mmのノズルから押し出した。ここで、プランジャーの降下量を温度に対してプロットし、プランジャーの降下量の最大値をhとするとき、h/2に対応する温度、即ち、非線状ポリエステルAの半分が流出した温度を軟化温度とした。
<ガラス転移温度>
示差走査熱量計DSC-60(島津製作所製)を用いて、JIS K7121-1987に基づき、非線状ポリエステルAを10℃/分で25℃から200℃まで昇温した後、10℃/分の降温速度で25℃まで冷却した後、10℃/分の昇温速度で昇温した。ここで、DSC曲線の非線状ポリエステルAがガラス転移する前のベースラインと、非線状ポリエステルAがガラス転移した後のベースラインの高さの差をhとするとき、h/2に対応する温度をガラス転移温度とした。
<重量平均分子量>
GPC測定装置HLC-8220GPC(東ソー製)及びカラムTSKgel SuperHZM-H 15cm 3連(東ソー製)を用いて、非線状ポリエステルAの重量平均分子量を測定した。具体的には、40℃のヒートチャンバー中でカラムを安定させた後、1mL/minの流速で、非線状ポリエステルAのテトラヒドロフラン(THF)溶液50μL~200μLをカラムに注入し、非線状ポリエステルAの重量平均分子量を測定した。このとき、数種の単分散ポリスチレン標準試料を用いて作成した検量線の対数値とカウント数との関係から、非線状ポリエステルAの重量平均分子量を求めた。検出器としては、RI(屈折率)検出器を用いた。
なお、単分散ポリスチレン標準試料としては、重量平均分子量が6×10、2.1×10、4×10、1.75×10、5.1×10、1.1×10、3.9×10、8.6×10、2×10、4.48×10の試料(Pressure Chemical製又は東ソー製)を用いた。
(線状ポリエステルBの合成)
ステンレス鋼製の撹拌棒、流下式コンデンサー、窒素ガス導入管、温度計を装備したフラスコに、テレフタル酸7.0mol、無水トリメリット酸2.5mol、ビスフェノールA(2,2)プロピレンオキサイド5.5mol、ビスフェノールA(2,2)エチレンオキサイド3.5molを入れた後、窒素ガス気流下、230℃で撹拌しながら、縮重合させ、線状ポリエステルBを得た。
線状ポリエステルBの軟化温度、ガラス転移温度、重量平均分子量は、それぞれ102.8℃、61.2℃、8,000であった。
なお、線状ポリエステルBの軟化温度、ガラス転移温度、重量平均分子量は、非線状ポリエステルAと同様にして、測定した。
(ハイブリッド樹脂Cの合成)
蒸留塔を有する5リットルのオートクレーブに、ハイブリッド樹脂C中の化学式(1)
Figure 0007415450000001
で表されるポリオキシプロピレン(2.2)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン(以下、BPA-POという)由来の構成単位、セバシン酸由来の構成単位が、それぞれ45mol%、30mol%となるように配合されたBPA-POとセバシン酸の混合物4,000g、酸化ジブチルスズ5gを入れた後、窒素ガス気流下、230℃で6時間縮重合させた後、160℃まで冷却した。次に、ハイブリッド樹脂C中のスチレン由来の構成単位、アクリル酸由来の構成単位が、それぞれ15mol%、10mol%となるように配合されたスチレンと、アクリル酸と、ジ-tert-ブチルペルオキシドの混合液25gを160℃で1時間撹拌しながら添加し、160℃で1時間付加重合させた後、180℃で縮重合させ、ハイブリッド樹脂Cを得た。
(チタン酸ストロンチウム粒子Aの合成)
硫酸法で得られたメタチタン酸を脱鉄漂白処理した後、メタチタン酸320gに対して、pHが9.0となるように5N水酸化ナトリウム水溶液を加え、脱硫処理した。次に、pHが6.2となるように2N塩酸を加え、ろ過した後、水洗し、洗浄済みケーキを得た。
得られた洗浄済みケーキに水を加え、TiOの含有量が2.1mol/Lの酸化チタンスラリーを得た後、pHが1.4となるように2N塩酸を加え、解膠処理し、TiOの含有量が1.88mol/Lの解膠含水酸化チタンスラリーを得た。
得られた解膠含水酸化チタンスラリーに、Tiに対するSrのモル比が1.25となるように、塩化ストロンチウム水溶液を添加した後、Tiに対するSiのモル比が5となるように、ケイ酸ナトリウムを添加し、TiOの濃度を0.94mol/Lに調整し、90℃で加熱処理した。次に、10N水酸化ナトリウム水溶液560mLを1時間かけて添加した後、95℃で1時間撹拌し、スラリーを得た。
得られたスラリーを50℃まで冷却した後、pH5.0となるまで2N塩酸を加え、1時間撹拌し、沈殿を得た。
得られた沈殿をデカンテーション洗浄し、ろ過した後、120℃の大気中で10時間乾燥させて、チタン酸ストロンチウム粒子Aを得た。
チタン酸ストロンチウム粒子AをSEM-EDSのX線分析を用いて分析したところ、チタン酸ストロンチウム粒子Aの表面にケイ酸ナトリウム粒子が存在しており、チタン酸ストロンチウム粒子Aの内部にもケイ酸ナトリウム粒子が存在していた。
(チタン酸ストロンチウム粒子Bの合成)
Tiに対するSiのモル比が1となるように、ケイ酸ナトリウムを添加した以外は、チタン酸ストロンチウム粒子Aと同様にして、チタン酸ストロンチウム粒子Bを得た。
チタン酸ストロンチウム粒子BをSEM-EDSのX線分析を用いて分析したところ、チタン酸ストロンチウム粒子Bの表面にケイ酸ナトリウム粒子が存在しており、チタン酸ストロンチウム粒子Bの内部にもケイ酸ナトリウム粒子が存在していた。
(チタン酸ストロンチウム粒子Cの合成)
Tiに対するSiのモル比が11となるように、ケイ酸ナトリウムを添加した以外は、チタン酸ストロンチウム粒子Aと同様にして、チタン酸ストロンチウム粒子Cを得た。
チタン酸ストロンチウム粒子CをSEM-EDSのX線分析を用いて分析したところ、チタン酸ストロンチウム粒子Cの表面にケイ酸ナトリウム粒子が存在しており、チタン酸ストロンチウム粒子Cの内部にもケイ酸ナトリウム粒子が存在していた。
(チタン酸ストロンチウム粒子Dの合成)
Tiに対するSiのモル比が4/3となるように、ケイ酸ナトリウムを添加し、80℃で加熱処理した以外は、チタン酸ストロンチウム粒子Aと同様にして、チタン酸ストロンチウム粒子Dを得た。
チタン酸ストロンチウム粒子DをSEM-EDSのX線分析を用いて分析したところ、チタン酸ストロンチウム粒子Dの表面にケイ酸ナトリウム粒子が存在しており、チタン酸ストロンチウム粒子Dの内部にもケイ酸ナトリウム粒子が存在していた。
(チタン酸ストロンチウム粒子Eの合成)
Tiに対するSiのモル比が9となるように、ケイ酸ナトリウムを添加し、95℃で加熱処理した以外は、チタン酸ストロンチウム粒子Aと同様にして、チタン酸ストロンチウム粒子Eを得た。
チタン酸ストロンチウム粒子EをSEM-EDSのX線分析を用いて分析したところ、チタン酸ストロンチウム粒子Eの表面にケイ酸ナトリウム粒子が存在しており、チタン酸ストロンチウム粒子Eの内部にもケイ酸ナトリウム粒子が存在していた。
(トナー1の製造)
ヘンシェルミキサーを用いて、非線状ポリエステルA(42質量部)、線状ポリエステルB(45質量部)、ハイブリッド樹脂C(13質量部)、カーボンブラック(10質量部)、カルナウバワックスWA-03(東亜化成製)(3質量部)を撹拌混合した。次に、ロールミル混練機を用いて、125~130℃で40分間混練した後、25℃まで冷却し、ジェットミルを用いて、粉砕分級し、母体粒子を得た。母体粒子は、体積平均粒径が7.0μmであり、粒径が5.0μm以下である粒子の含有量が35個数%であった。
ヘンシェルミキサーを用いて、母体粒子(100質量部)、シリカ粒子HDK-2000(クラリアント製)(1.0質量部)、チタン酸ストロンチウム粒子A(0.7質量部)を、周波数80Hzで10分間混合した後、篩を用いて、粒径が35μm以上の粒子を除去し、トナー1を得た。
図2に、トナー1のSEM像を示す。
(トナー2の製造)
チタン酸ストロンチウム粒子Aをチタン酸ストロンチウム粒子Bに変更した以外は、実施例1と同様にして、トナー2を得た。
(トナー3の製造)
チタン酸ストロンチウム粒子Aをチタン酸ストロンチウム粒子Cに変更した以外は、実施例1と同様にして、トナー3を得た。
(トナー4の製造)
チタン酸ストロンチウム粒子Aをチタン酸ストロンチウム粒子Dに変更した以外は、実施例1と同様にして、トナー4を得た。
(トナー5の製造)
チタン酸ストロンチウム粒子Aをチタン酸ストロンチウム粒子Eに変更した以外は、実施例1と同様にして、トナー5を得た。
表1に、トナーの特性を示す。
Figure 0007415450000002
(キャリア1の製造)
ホモミキサーを用いて、固形分濃度40質量%のシリコーン樹脂溶液(2100質量部)、アミノシラン(30質量部)、トルエン(6100部)を10分間分散させ、被覆層用塗布液1を得た。
スピラコーター(岡田精工製)を用いて、60℃の雰囲気下、体積平均粒径55μm、嵩密度2.58g/cmのCuZn系フェライト粒子(以下、芯材粒子1という)の表面に、被覆層の厚さが0.50μmとなるように、被覆層用塗布液1を30g/minの割合で塗布した後、乾燥させた。次に、電気炉を用いて、230℃で1時間焼成し、冷却させた後、目開き100μmの篩を用いて解砕し、キャリア1を得た。
(キャリア2の製造)
芯材粒子1を、体積平均粒径50μm、嵩密度2.61g/cmのCuZn系フェライト粒子(以下、芯材粒子2という)に変更した以外は、キャリア1と同様にして、キャリア2を得た。
(キャリア3の製造)
芯材粒子1を、体積平均粒径66μm、嵩密度2.55g/cmのCuZn系フェライト粒子(以下、芯材粒子3という)に変更した以外は、キャリア1と同様にして、キャリア3を得た。
(キャリア4の製造)
芯材粒子1を、体積平均粒径56μm、嵩密度2.30g/cmのCuZn系フェライト粒子(以下、芯材粒子4という)に変更した以外は、キャリア1と同様にして、キャリア4を得た。
(キャリア5の製造)
芯材粒子1を、体積平均粒径53μm、嵩密度2.65g/cmのCuZn系フェライト粒子(以下、芯材粒子5という)に変更した以外は、キャリア1と同様にして、キャリア5を得た。
(キャリア6の製造)
平均粒径0.60μmの硫酸バリウム粒子(1000質量部)を添加した以外は、被覆層用塗布液1と同様にして、被覆層用塗布液2を得た。
被覆層用塗布液1を被覆層用塗布液2に変更した以外は、キャリア1と同様にして、キャリア6を得た。
(キャリア7の製造)
平均粒径0.55μmの酸化マグネシウム粒子(1000質量部)を添加した以外は、被覆層用塗布液1と同様にして、被覆層用塗布液3を得た。
被覆層用塗布液1を被覆層用塗布液3に変更した以外は、キャリア1と同様にして、キャリア7を得た。
(キャリア8の製造)
平均粒径0.58μmのハイドロタルサイト粒子(1000質量部)を添加した以外は、被覆層用塗布液1と同様にして、被覆層用塗布液4を得た。
被覆層用塗布液1を被覆層用塗布液4に変更した以外は、キャリア1と同様にして、キャリア8を得た。
(キャリア9の製造)
芯材粒子1を、体積平均粒径42μm、嵩密度2.60g/cmのCuZn系フェライト粒子(以下、芯材粒子6という)に変更した以外は、キャリア1と同様にして、キャリア9を得た。
(キャリア10の製造)
芯材粒子1を、体積平均粒径72μm、嵩密度2.50g/cmのCuZn系フェライト粒子(以下、芯材粒子7という)に変更した以外は、キャリア1と同様にして、キャリア10を得た。
(キャリア11の製造)
芯材粒子1を、体積平均粒径61μm、嵩密度2.22g/cmのCuZn系フェライト粒子(以下、芯材粒子8という)に変更した以外は、キャリア1と同様にして、キャリア11を得た。
(キャリア12の製造)
芯材粒子1を、体積平均粒径50μm、嵩密度2.70g/cmのCuZn系フェライト粒子(以下、芯材粒子9という)に変更した以外は、キャリア1と同様にして、キャリア12を得た。
表2に、キャリアの特性を示す。
Figure 0007415450000003
(実施例1~10、比較例1~6)
ミキサーを用いて、トナー7部と、キャリア93部を3分間攪拌して、現像剤を得た(表3参照)。
次に、デジタルフルカラー複合機Pro C9100(リコー製)に現像剤をセットして画像を形成し、トナー飛散、地肌かぶり、画像濃度(ID)、エッジキャリア付着、ベタキャリア付着、ゴースト画像、感光体摩耗を評価した。
(トナー飛散)
100万枚ランニングした後に、現像剤担持体の下部に溜まったトナーを吸引することにより回収し、回収されたトナーの質量を測定し、トナー飛散を評価した。
なお、トナー飛散の判定基準を以下に示す。
トナーの質量が0mg以上50mg未満である場合:◎(大変良好)
トナーの質量が50mg以上100mg未満である場合:○(良好)
トナーの質量が100mg以上250mg未満である場合:△(使用可能)
トナーの質量が250mg以上である場合:×(不良)
(地肌かぶり)
100万枚ランニングした後に、白ベタ画像を現像中に電源をOFFにして現像を中断し、感光体上のトナーをテープ転写し、938スペクトロデンシトメーター(X-Rite製)を用いて、未転写のテープの画像濃度との差(ΔID)を測定し、地肌かぶりを評価した。
なお、地肌かぶりの判定基準を以下に示す。
ΔIDが0以上0.005未満である場合:◎(大変良好)
ΔIDが0.005以上0.01未満である場合:○(良好)
ΔIDが0.01以上0.02未満である場合:△(使用可能)
ΔIDが0.02以上である場合:×(不良)
(ID)
100万枚ランニングした後に、白ベタ画像及び黒ベタ画像を、A3用紙MyPaper(リコー製)各3枚に印字し、938スペクトロデンシトメーター(X-Rite製)を用いて、ステータスAモード、d50光で、黒ベタ画像のIDを測定した。
なお、IDの判定基準を以下に示す。
黒ベタ画像のIDが1.5以上である場合:◎(大変良好)
黒ベタ画像のIDが1.4以上1.5未満である場合:○(良好)
黒ベタ画像のIDが1.2以上1.4未満である場合:△(使用可能)
黒ベタ画像のIDが1.2未満である場合:×(不良)
(エッジキャリア付着)
100万枚ランニングした後に、10℃、15%RHの低温低湿環境の環境評価室に、デジタルフルカラー複合機を入れて1日放置した。次に、170μm×170μmを1マスとして、ベタ画像部と白紙部が縦横交互に配置されているA3サイズの画像を、帯電電位-630V、現像バイアス-500V(DC)の条件で出力し、1マスと1マスの境目にある画像の白抜けの個数をカウントし、エッジキャリア付着を評価した。
なお、エッジキャリア付着の判定基準を以下に示す。
画像の白抜けの個数が0個である場合:◎(大変良好)
画像の白抜けの個数が1~3個である場合:○(良好)
画像の白抜けの個数が4~10個である場合:△(使用可能)
画像の白抜けの個数が11個以上である場合:×(不良)
(ベタキャリア付着)
100万枚ランニングした後に、帯電電位-600V、ベタ画像部の露光後の電位-100V、現像バイアス500V(DC)の条件で、ベタ画像を現像中に電源をOFFにして現像を中断し、感光体上の10mm×100mmの領域のキャリア付着の個数をカウントし、ベタキャリア付着を評価した。
なお、ベタキャリア付着の判定基準を以下に示す。
キャリア付着の個数が0個である場合:◎(大変良好)
キャリア付着の個数が1~3個である場合:○(良好)
キャリア付着の個数が4~10個である場合:△(使用可能)
キャリア付着の個数が11個以上である場合:×(不良)
(ゴースト画像)
100万枚ランニングした後に、画像面積率8%のA4サイズの縦帯チャート(図3参照)を印刷し、938スペクトロデンシトメーター(X-Rite製)を用いて、スリーブ一周分と一周後の濃度差を、センター、リア、フロントの3箇所で測定して、3箇所の平均濃度差ΔIDを求め、ゴースト画像を評価した。
なお、ゴースト画像の判定基準を以下に示す。
ΔIDが0.01以下である場合:◎(大変良好)
ΔIDが0.01を超え、0.03以下である場合:○(良好)
ΔIDが0.03を超え、0.06以下である場合:△(使用可能)
ΔIDが0.06を超える場合:×(不良)
(感光体摩耗)
100万枚ランニングした後に、マイクロスコープVHX-6000(キーエンス製)を用いて、3D画像連結から、3Dデータを取得した。次に、ランニングする前後の感光体の表面全面の凹凸を測定し、消失した感光体の厚さを求め、感光体摩耗を評価した。
なお、感光体摩耗の判定基準を以下に示す。
消失した感光体の厚さが2μm以下である場合:◎(大変良好)
消失した感光体の厚さが2μmを超え、3μm以下である場合:○(良好)
消失した感光体の厚さが3μmを超える場合:×(不良)
表3に、現像剤の評価結果を示す。
Figure 0007415450000004
表3から、実施例1~10の現像剤は、長期間印刷しても、画像濃度が高く、キャリア付着、トナー飛散、地肌かぶり及びゴースト画像の発生並びに感光体の摩耗を抑制できることがわかる。
これに対して、比較例1の現像剤は、体積平均粒径が43μmであるキャリア9を有するため、長期間印刷すると、エッジキャリア付着が発生する。
比較例2の現像剤は、体積平均粒径が73μmであるキャリア10を有するため、長期間印刷すると、画像濃度が低下し、ベタキャリア付着及びゴースト画像が発生する。
比較例3の現像剤は、嵩密度が2.06g/cmであるキャリア11を有するため、長期間印刷すると、エッジキャリア付着が発生する。
比較例4の現像剤は、嵩密度が2.53g/cmであるキャリア12を有するため、長期間印刷すると、画像濃度が低下し、ベタキャリア付着が発生する。
比較例5の現像剤は、数平均円相当径が17.2μmであるチタン酸ナトリウム粒子を表面に有するチタン酸ストロンチウム粒子Dを含むトナー4を有するため、長期間印刷すると、トナー飛散、地肌かぶりが発生する。
比較例6の現像剤は、数平均円相当径が4.3μmであるチタン酸ナトリウム粒子を表面に有するチタン酸ストロンチウム粒子Eを含むトナー5を有するため、長期間印刷すると、感光体が摩耗する。
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
特開2019-28235号公報 特開昭58-108548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

Claims (8)

  1. トナーと、キャリアを有し、
    前記トナーは、Siを含む粒子を表面及び内部に有するチタン酸ストロンチウム粒子を含み、
    前記Siを含む粒子は、数平均円相当径が5nm以上15nm以下であり、
    前記キャリアは、芯材粒子の表面が樹脂を含む被覆層により被覆されており、体積平均粒径が45μm以上70μm以下であり、嵩密度が2.10g/cm以上2.50g/cm以下であり、
    前記チタン酸ストロンチウム粒子は、Tiに対するSiのモル比が1.0以上10.0以下である現像剤。
  2. 前記被覆層は、無機粒子をさらに含む、請求項1に記載の現像剤。
  3. 前記無機粒子は、硫酸バリウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム及びハイドロタルサイトからなる群より選択される材料を含む、請求項2に記載の現像剤。
  4. 前記チタン酸ストロンチウム粒子は、一次粒子の数平均円相当径が20nm以上40nm以下であり、BET比表面積が50m/g以上である、請求項1から3のいずれかに記載の現像剤。
  5. 前記トナーは、エステルワックスをさらに含み、
    前記トナーの断面における前記エステルワックスの円相当径が0.1μm以上0.5μm以下である、請求項1から4のいずれかに記載の現像剤。
  6. 感光体に形成されている静電潜像を、請求項1から5のいずれかに記載の現像剤を用いて現像する、現像装置。
  7. 請求項6に記載の現像装置を有する、プロセスカートリッジ。
  8. 請求項6に記載の現像装置を有する、画像形成装置。
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