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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024152201
(43)【公開日】2024-10-25
(54)【発明の名称】二成分現像剤、および画像形成装置
(51)【国際特許分類】
   G03G 9/113 20060101AFI20241018BHJP
   G03G 9/083 20060101ALI20241018BHJP
   G03G 15/06 20060101ALI20241018BHJP
【FI】
G03G9/113 351
G03G9/083
G03G15/06 101
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023066249
(22)【出願日】2023-04-14
(71)【出願人】
【識別番号】000001270
【氏名又は名称】コニカミノルタ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002952
【氏名又は名称】弁理士法人鷲田国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】久保 雄也
(72)【発明者】
【氏名】茂木 健太郎
(72)【発明者】
【氏名】小原 慎也
【テーマコード(参考)】
2H073
2H500
【Fターム(参考)】
2H073BA03
2H500AA04
2H500AB04
2H500FA03
2H500FA05
(57)【要約】
【課題】印刷物にカブリやゴーストを生じさせ難く、かつ耐久性の高い二成分現像剤を提供する。
【解決手段】二成分現像剤は、トナー、および磁性キャリアを含む二成分現像剤であり、前記トナーは、結着樹脂および磁性体を含有するトナー粒子を含み、前記トナー粒子中の前記磁性体の量は30質量%以上60質量%以下であり、前記磁性キャリアは、磁性を有する芯材と、前記芯材を被覆する樹脂被覆層とを有する、キャリア粒子を含み、前記樹脂被覆層は、脂環式(メタ)アクリレートモノマーの重合体を含む。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
トナー、および磁性キャリアを含む二成分現像剤であり、
前記トナーは、結着樹脂および磁性体を含有するトナー粒子を含み、
前記トナー粒子中の前記磁性体の量は30質量%以上60質量%以下であり、
前記磁性キャリアは、磁性を有する芯材と、前記芯材を被覆する樹脂被覆層とを有する、キャリア粒子を含み、
前記樹脂被覆層は、脂環式(メタ)アクリレートモノマーの重合体を含む、
二成分現像剤。
【請求項2】
前記重合体の全構成単位に対する、前記脂環式(メタ)アクリレートモノマー由来の構成単位の割合が、20~80質量%である、
請求項1に記載の二成分現像剤。
【請求項3】
前記重合体の全構成単位に対する、前記脂環式(メタ)アクリレートモノマー由来の構成単位の割合が、40~80質量%である、
請求項1に記載の二成分現像剤。
【請求項4】
前記重合体の全構成単位に対する、前記脂環式(メタ)アクリレートモノマー由来の構成単位の割合が、60~80質量%である、
請求項1に記載の二成分現像剤。
【請求項5】
前記脂環式(メタ)アクリレートモノマーが、メタクリル酸シクロヘキシルを含む、
請求項1に記載の二成分現像剤。
【請求項6】
像担持体と、
前記像担持体の表面に形成された静電潜像にトナーを供給するための現像部と、
を含み、
前記現像部が、
請求項1~5のいずれか一項に記載の二成分現像剤を収容する現像剤収容部と、
前記像担持体に対向するように、かつ回転自在に支持された現像剤搬送部材と、を含み、
前記現像剤搬送部材は、内部にマグネットロールを含み、かつ表面に前記二成分現像剤を担持することで、前記現像剤収容部側から前記像担持体側に搬送する、
画像形成装置。
【請求項7】
前記現像部が、前記現像剤搬送部材に交流バイアス電圧を印加するための、バイアス印加部を有する、
請求項6に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、二成分現像剤および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、電子写真方式の複写機やプリンターは、プリント速度の高速化が進んでおり、これらに使用される現像剤として、磁性キャリアおよびトナーを含む二成分現像剤が主流になっている。二成分現像剤では、トナーおよびキャリアを機械的に撹拌することでトナーに所望の帯電量を迅速に付与できる。したがって、二成分現像剤は高速現像に非常に有利である、とされている。
【0003】
二成分現像剤を使用した磁気ブラシ現像法では、帯電した二成分現像剤を現像剤搬送部材(現像ローラ)によって感光体(像担持体)側に搬送すると、トナーのみが、帯電した感光体上に移動する。一方、現像剤搬送部材上に残ったトナーや磁性キャリアは回収されて再利用される。
【0004】
ここで、特許文献1には、二成分現像剤用のトナーに、磁性体を結着樹脂で結着したトナー粒子を使用することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2006-72137号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
上記特許文献1に記載されているような、磁性体を含むトナー粒子は、その磁性によって、現像剤搬送部材近傍に滞留しやすい。したがって、現像を行う際、現像剤搬送部材によって十分な量のトナーを像担持体側に搬送可能である。その結果、得られる印刷物に、トナーの濃度ムラや濃度不足が生じ難い。さらに、トナー(トナー粒子)が十分に帯電していることから、像担持体側でトナーが飛散し難く、印刷物にカブリが生じ難いと考えられている。
【0007】
しかしながら、本発明者らが鋭意検討を行ったところ、上記磁性体を含むトナー粒子は非常に硬く、トナー(トナー粒子)と磁性キャリアとの摩擦によって、磁性キャリアが劣化しやすいことが明らかとなった。磁性キャリアが劣化すると、得られる印刷物にカブリが生じたり、ゴーストが生じたりする。したがって、上記トナー粒子を含むトナーでは、高品質な印刷物が得られ難い、という課題があった。
【0008】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、印刷物にカブリやゴーストを生じさせ難く、かつ耐久性の高い二成分現像剤、および二成分現像剤を用いる画像形成装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記目的を達成するための本発明の一態様は、トナー、および磁性キャリアを含む二成分現像剤であり、前記トナーは、結着樹脂および磁性体を含有するトナー粒子を含み、前記トナー粒子中の前記磁性体の量は30質量%以上60質量%以下であり、前記磁性キャリアは、磁性を有する芯材と、前記芯材を被覆する樹脂被覆層とを有する、キャリア粒子を含み、前記樹脂被覆層は、脂環式(メタ)アクリレートモノマーの重合体を含む、二成分現像剤に関する。
【0010】
本発明の別の態様は、像担持体と、前記像担持体の表面に形成された静電潜像にトナーを供給するための現像部と、を含み、前記現像部が、上記記載の二成分現像剤を収容する現像剤収容部と、前記像担持体に対向するように、かつ回転自在に支持された現像剤搬送部材と、を含み、前記現像剤搬送部材は、内部にマグネットロールを含み、かつ表面に前記二成分現像剤を担持することで、前記現像剤収容部側から前記像担持体側に搬送する、画像形成装置に関する。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、印刷物にカブリやゴーストを生じさせ難く、かつ耐久性の高い二成分現像剤や、当該二成分現像剤を用いる画像形成装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0012】
図1図1は、本発明の一実施形態に関する画像形成装置の例示的な構成を示す模式図である。
図2図2は、ゴースト評価のための印刷パターンを示す図である。
図3図3は、ゴースト評価のための印刷パターンを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、本発明について、実施形態に基づき、詳細に説明する。ただし、本発明は、これらの実施形態に限定されない。
【0014】
1.二成分現像剤
本実施形態は、トナー、および磁性キャリアを含む二成分現像剤に関する。本実施形態のトナーは、磁性体を30質量%以上60質量%以下含むトナー粒子を含むが、当該二成分現像剤によれば、印刷物にカブリやゴーストが生じ難い。また磁性キャリアが長期に亘って劣化しにくい。その理由は、以下の通りである。
【0015】
本実施形態の二成分現像剤では、磁性キャリアが、磁性を有する芯材と、その表面を覆う樹脂被覆層とを有し、樹脂被覆層が、脂環式(メタ)アクリレートモノマーの重合体を含む。脂環式(メタ)アクリレートモノマーを含む磁性キャリアは、その機械的強度が高く、例えば磁性体を含むトナー粒子との摩擦によって劣化し難い。さらに、当該樹脂被覆層は、吸湿性が低く、二成分現像剤を高温高湿下で使用しても帯電量が低下し難い。したがって、様々な環境下で、長期間に亘って、高品質な画像を提供することができる。またさらに、磁性体を含むトナー粒子は、磁性体のフィラー効果によって流動性が高い。さらに、上述のように、その磁性によって画像形成装置の現像剤搬送部近傍に滞留しやすい。したがって、高速機のような短い現像プロセスにおいても、常にトナーを像担持部側に移動させることが可能であり、得られる印刷物にトナーの濃度ムラや濃度低下が生じ難く、さらにはゴーストも生じ難い。また、脂環式(メタ)アクリレートモノマーを含む樹脂被覆層の機械的強度が高いことからトナー粒子の物理的な付着が起こりにくく、磁性成分比率の高いトナーがキャリア表面に付着することで磁化の観点から心材表面が露出したような状態になることも防ぎ、カブリも生じ難い。以下、当該二成分現像剤の各成分について説明する。
【0016】
(1)トナー
トナーは、少なくともトナー粒子を含んでいればよいが、通常、外添剤をさらに含む。
【0017】
(1-1)トナー粒子
トナー粒子は、結着樹脂および磁性体を少なくとも含む粒子である。トナー粒子中の磁性体の量は、30質量%以上60質量%以下であればよいが、31質量%以上60質量%以下が好ましく、40質量%以上60質量%以下がより好ましい。トナー粒子中の磁性体の量が30質量%以上であると、上述のように、磁性体のフィラー効果によって、トナー粒子の流動性が高まりやすい。また、その磁性によって、トナー粒子が現像剤搬送部材の近傍に滞留しやすくなる。一方、磁性体の量が60質量%以下であると、現像時に現像剤搬送部材から像担持体側にトナー粒子が移行しやすくなる。したがって、高速印刷機等による印刷でも、高品質な印刷物の形成が可能となる。
【0018】
・磁性体
トナー粒子が含む磁性体は、磁性を示す成分であればよく、公知の磁性体を使用可能である。磁性体の例には、鉄、コバルト、ニッケル等の金属やその合金;Fe、γ-Fe、コバルト添加酸化鉄等の金属酸化物;MnZnフェライト、NiZnフェライト等の各種フェライト;マグネタイト;ヘマタイト等が含まれる。トナー粒子は、これらを一種のみ含んでいてもよく、二種以上含んでいてもよい。
【0019】
さらに、磁性体は、上記金属や合金等の表面が、シランカップリング剤やチタネートカップリング剤等の表面処理剤で処理されたものであってもよく、珪素系化合物やアルミニウム系化合物等の無機系材料でコーティングされたものであってもよく、ポリマーコーティングされたものであってもよい。
【0020】
また、磁性体の粒形は特に制減されないが、その個数平均粒径は0.05μm以上0.35μm以下が好ましい。磁性体の個数平均粒形が当該範囲であるとトナー粒子(トナー)の流動性が高まりやすい。なお、個数平均粒形は、コールターカウンターにより測定される値であり、ISOTON-II(ベックマンーコールター社製)を電解液として使用して測定される値である。また測定する粒子数は、1試料につき50000個である。
【0021】
・結着樹脂
結着樹脂は、上述の磁性体を結着することが可能な樹脂であれば特に制限されない。結着樹脂の例には、スチレン、パラクロロスチレン、α-メチルスチレン等のスチレン類;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n-ブチル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸2-エチルヘキシル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n-プロピル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸2-エチルヘキシル等のビニル基を有するエステル類;アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のビニルニトリル類;ビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等のビニルエーテル類;ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルイソプロペニルケトン等のビニルケトン類;エチレン、プロピレン、ブタジエン等のオレフィン類;等、不飽和二重結合を有する単量体(ビニル系単量体)を一種単独で、または二種以上重合した樹脂が含まれる。
【0022】
結着樹脂の他の例には、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、ポリエーテル樹脂等、非ビニル縮合系樹脂も含まれる。またこれらの樹脂と、上記ビニル系単量体の重合体との混合物であってもよく、これらの樹脂の存在下、ビニル系単量体を重合して得られるグラフト重合体であってもよい。トナー粒子は、結着樹脂を一種のみ含んでいてもよく、二種以上含んでいてもよい。
【0023】
結着樹脂のガラス転移点Tgは、トナー粒子の製造しやすさ、保存安定性、形状安定性、低温定着性、画像保存性等、所望の性能に合わせて適宜選択されるが、40℃以上80℃以下が好ましく、45℃以上70℃以下が好ましい。
【0024】
また、トナー粒子中の結着樹脂の量は、上記磁性体等を結着可能であれば特に制限されないがトナー粒子の質量に対して、15質量%以上55質量%以下が好ましく、20質量%以上50質量%以下がより好ましい。
【0025】
・着色剤
トナー粒子は、着色剤をさらに含んでいてもよい。例えば黒色の着色剤を含んでいてもよく、任意の色の着色剤を含んでいてもよい。また、トナー粒子は、着色剤を一種のみ含んでいてもよく、二種以上含んでいてもよい。
【0026】
黒色の着色剤の例には、黒色水酸化鉄、黒色酸化チタン、カーボンブラック等が含まれる。これらの中でも、黒色酸化チタン(チタンブラック)が好ましい。トナー粒子が黒色酸化チタンを含むと、上述の磁性体の分散性が良好になりやすい。
【0027】
一方、黒色以外の着色剤の例には、デュポンオイルレッド、オリエントオイルレッド、ローズベンガル、C.I.ピグメントレッドの5、112、123、139、144、149、166、177、178、222、48:1、48:2、48:3、53:1、57:1および81:1、C.I.ピグメントオレンジの31および43、キノリンイエロー、クロームイエロー、C.I.ピグメントイエローの12、14、17、93、94、97、138、174、180および188、ウルトラマリンブルー、アニリンブルー、カルコイルブルー、メチレンブルークロライド、銅フタロシアニン、C.I.ピグメントブルーの15、60、15:1、15:2および15:3、C.I.ピグメントグリーンの7、マラカイトグリーンオキサレート等が含まれる。トナー粒子は、これらを一種のみ含んでいてもよく、二種以上含んでいてもよい。
【0028】
着色剤の量は特に制限されないが、着色剤がチタンブラックを含む場合、その量は、トナー粒子の質量に対して0質量%超30質量%以下が好ましく、0質量%以上20質量%以下がより好ましい。また、トナー粒子が他の着色剤を含む場合にも、これらの量の合計は、トナー粒子の質量に対して30質量%以下が好ましく、0質量%以上20質量%以下がより好ましい。着色剤の量が当該範囲であると、トナーの帯電性能等に影響し難い。
【0029】
・離型剤
トナー粒子は、離型剤をさらに含んでいてもよい。トナー粒子が離型剤を含むと、オフセットが生じ難くなる。離型剤は公知の化合物を使用できる。離型剤の例には、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン等の低分子量ポリオレフィン類;加熱により軟化点を示すシリコーン類;オレイン酸アミド、エルカ酸アミド、リシノール酸アミド、ステアリン酸アミド等の脂肪酸アミド類;カルナウバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス、木ロウ、ホホバ油等の植物系ワックス;ミツロウ等の動物系ワックス;モンタンワックス、オゾケライト、セレシン、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、フィッシャートロプシュワックス等の鉱物・石油系ワックス;およびそれらの変性物が含まれる。
【0030】
離型剤の量は特に制限されないが、トナー粒子の質量に対して0.1質量%以上20質量%以下が好ましく、2質量%以上15質量%以下がより好ましい。離型剤の量が当該範囲であると、オフセットを抑制しやすくなる。また、離型剤の量が当該範囲内であると、トナーの帯電性能や、保存安定性に影響を生じさせ難い。
【0031】
・内添剤
トナー粒子は、本実施形態の目的および効果を損なわない範囲で、内添剤をさらに含んでいてもよい。内添剤の例には、フッ素系界面活性剤、サリチル酸系錯体、鉄錯体等の鉄系染料、クロム錯体等のクロム系染料、マレイン酸系重合体等の高分子酸、4級アンモニウム塩、ニグロシン等のアジン系染料等が含まれる。
【0032】
(1-2)外添剤
外添剤は、トナー粒子の流動性や帯電性等を制御する機能を果たす。トナーは、外添剤を1種のみ含んでもよく、2種以上含んでいてもよい。
【0033】
外添剤の例には、シリカ粒子、チタニア粒子、アルミナ粒子、ジルコニア粒子、酸化亜鉛粒子、酸化クロム粒子、酸化セリウム粒子、酸化アンチモン粒子、酸化タングステン粒子、酸化スズ粒子、酸化テルル粒子、酸化マンガン粒子および酸化ホウ素粒子等が含まれる。
【0034】
外添剤は、その表面が疎水化処理されていることが好ましい。疎水化処理には、公知の表面処理剤が用いられる。表面処理剤は、1種類を単独で使用してもよいし、2種類以上を併用してもよい。表面処理剤の例には、シランカップリング剤、シリコーンオイル、チタネート系カップリング剤、アルミネート系カップリング剤、脂肪酸、脂肪酸金属塩、そのエステル化物およびロジン酸等が含まれる。
【0035】
上記シランカップリング剤の例には、ジメチルジメトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)、メチルトリメトキシシラン、イソブチルトリメトキシシランおよびデシルトリメトキシシランなどが含まれる。上記シリコーンオイルの例には、環状化合物、および直鎖状あるいは分岐状のオルガノシロキサンなどが含まれ、より具体的には、オルガノシロキサンオリゴマー、オクタメチルシクロテトラシロキサン、デカメチルシクロペンタシロキサン、テトラメチルシクロテトラシロキサン、および、テトラビニルテトラメチルシクロテトラシロキサン等が含まれる。
【0036】
上記シリコーンオイルの例には、側鎖または片末端や両末端、側鎖片末端、側鎖両末端などに変性基を導入した反応性の高い、少なくとも末端を変性したシリコーンオイルが含まれる。上記変性基の種類は、一種でもそれ以上でもよい。上記変性基の例には、アルコキシ、カルボキシル、カルビノール、高級脂肪酸変性、フェノール、エポキシ、(メタ)アクリロイルおよびアミノが含まれる。
【0037】
外添剤の含有量は、トナーの総量に対して0.1質量%以上10.0質量%以下が好ましく、1.0質量%以上3.0質量%以下がより好ましい。
【0038】
・トナーの製造方法
上述の磁性体および結着剤を含むトナー粒子の製造方法は特に制限されず、所望の物性に合わせて、混錬粉砕法や、湿式製法等で製造可能である。表面凹凸の少ないトナー粒子を作製したい場合には、湿式製法がより好ましい。
【0039】
湿式製法の種類は制限されず、懸濁重合方法であってもよい。また、結着樹脂や磁性体を油性媒体中に添加して油性分散混合物を調製し、当該油性分散混合物を水性媒体中に分散させて油性液滴を形成し、硬化させる方法であってもよい。さらに、イオン性界面活性剤によって結着樹脂を分散させた結着樹脂分散液と、反対極性のイオン性界面活性剤によって磁性体を分散させた分散液をあらかじめ調製しておき、これらをヘテロ凝集させて凝集粒子を形成し、凝集粒子を、結着樹脂のガラス転移点Tg以上に加熱することで硬化させる乳化重合法であってもよい。当該方法によれば、トナー粒子の粒形分布をシャープにしたり、小径のトナー粒子を調製することも可能である。
【0040】
一方、上記トナー粒子の作製後、必要に応じて当該トナー粒子と外添剤とを混合してもよい。これにより、外添剤を有するトナーを得ることができる。
【0041】
トナー粒子の体積平均粒径D50vは5.0μm以上8.0μm以下が好ましく、5.5μm以上7.0μm以下がより好ましい。トナー粒子の体積平均粒形D50vが上記範囲であると、二成分現像剤を様々な画像形成装置に使用しやすくなる。当該体積平均粒形は、コールターカウンター法で測定される値である。
【0042】
(2)磁性キャリア
磁性キャリアは、磁性を有する芯材と、前記芯材を被覆する樹脂被覆層とを有する、キャリア粒子を含んでいればよく、必要に応じて他の成分を含んでいてもよい。
【0043】
・芯材
芯材は、磁性を有する粒子状の成分であればよい。磁性を有する粒子状の成分の例には、多孔質磁性粒子が含まれる。当該多孔質磁性粒子の細孔径分布0.1μm以上3.0μm以下におけるピーク細孔径は、0.40μm以上1.00μm以下が好ましい。ピーク細孔径が当該範囲であると、二成分現像剤の使用環境が変化しても、磁性キャリアの物性が変化し難く、磁性キャリアの耐久性も高まりやすい。また、多孔質磁性粒子の細孔径分布0.1μm以上3.0μm以下における、微分細孔容積の積分値である細孔容積は、58mm/g以上100mm/g以下が磁性キャリアの安定性の観点で好ましい。当該細孔分布径は、水銀圧乳法により測定される値であり、例えば、ユアサアイオニクス社製、全自動多機能水銀ポロシメータPoreMasterシリーズ・PoreMaster-GTシリーズや、島津製作所社製、自動ポロシメータオートポアIV 9500 シリーズ等を用いて測定される値である。
【0044】
多孔質磁性粒子の材料の例には、マグネタイト、フェライトが含まれ、中でもフェライトが、多孔質磁性コア粒子の多孔質の構造を制御したり、抵抗を調整したりしやすいとの観点でより好ましい。
【0045】
フェライトは次の一般式で表される焼結体である。
(M O)(MO)(Fe
当該一般式中、Mは1価の金属を表し、Mは2価の金属を表す。MおよびMの例には、Li、Fe、Mn、Mg、Sr、Cu、Zn、Ca、Ni、Co、Ba、Y、V、Bi、In、Ta、Zr、B、Mo、Na、Sn、Ti、Cr、Al、Si、および希土類が含まれ、これらの中でもLi、Fe、Mn、Mg、Sr、Cu、Zn、Caが好ましい。さらに、x+y+z=1.0としたとき、xおよびyは、それぞれ0≦(x,y)≦0.8であり、zは、0.2<z<1.0である
【0046】
上記のフェライトの中でも、Mn原子を含有する、Mn系フェライト、Mn-Mg系フェライト、Mn-Mg-Sr系フェライト、Li-Mn系フェライトが、安定性等の観点でより好ましい。
【0047】
また、上記多孔質磁性粒子は、内部の細孔容積によっては物理的強度が低くなることがある。そこで、物理的強度を高めるために、多孔質磁性粒子の空隙の少なくとも一部に樹脂が充填されていることが好ましい。
【0048】
多孔質磁性粒子に充填される樹脂は熱可塑性樹脂であってもよく、熱硬化性樹脂であってもよい。熱可塑性樹脂の例には、ノボラック樹脂、飽和アルキルポリエステル樹脂、ポリアリレート、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂等が含まれる。また、熱硬化性樹脂の例には、フェノール系樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂等が含まれる。
【0049】
樹脂の量は、芯材の全質量に対して、2質量%以上15質量%以下が好ましい。芯材毎の樹脂量にバラつきが少なければ、多孔質磁性粒子の表面近傍の空隙にのみ樹脂が充填されていてもよく、空隙すべてに樹脂が充填されていてもよい。
【0050】
また、芯材の体積平均粒径は、10~100μmが好ましく、20~80μmがより好ましい。芯材の体積平均粒径は、代表的に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(へロス、シンパティック社製)により測定することができる。
【0051】
さらに、芯材の飽和磁化は30~75A・m/kgが好ましく、残留磁化は5.0A・m/kg以下が好ましい。このような磁気特性を有する芯材を用いると、磁性キャリア粒子が部分的に凝集し難い。また、現像剤搬送部材の表面に二成分現像剤が均一に付着しやすくなり、濃度むらがなく、均一で高精細のトナー画像を形成することが可能になる。
【0052】
上記多孔質磁性粒子を含む芯材は、公知の方法で調製可能である。例えば、所望のフェライトの原料を仮焼成し、これを粉砕する。そして、細孔調整剤(例えば発泡剤や樹脂微粒子等)とともに造粒し、これを焼成することで多孔質磁性粒子を調製できる。
【0053】
また、上記多孔質磁性粒子の空隙への樹脂の充填は、浸漬法、スプレー法、ハケ塗り法、流動床等によって、多孔質磁性粒子の空隙内に樹脂溶液を導入し、溶剤を揮発させること等によって行うことができる。ただし、当該方法に限定されない。
【0054】
・樹脂被覆層
樹脂被覆層は、上記芯材を被覆し、かつ脂環式(メタ)アクリレートモノマーの重合体を含む層であればよい。樹脂被覆層が、脂環式(メタ)アクリレートモノマー由来の構造を含むと、上述のように、磁性キャリアの機械的強度が高まりやすい。なお、本明細書において(メタ)アクリレートとの記載には、アクリレート、メタクリレート、およびこれらの混合物を含み、(メタ)アクリルの記載には、メタクリル、アクリル、およびこれらの混合物を含む。
【0055】
樹脂被覆層は、脂環式(メタ)アクリレートモノマーの単独重合体で構成されていてもよいが、脂環式(メタ)アクリレートモノマーと、他のモノマーとの共重合体であることが好ましい。
【0056】
本明細書における、脂環式(メタ)アクリレートモノマーとは、分子内に脂環式炭化水素を含む(メタ)アクリレートモノマーであり、脂環式炭化水素の好ましい炭素数は、5以上8以下である。脂環式(メタ)アクリレートモノマーの具体例には、(メタ)アクリル酸シクロペンチル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸シクロヘプチル、および(メタ)アクリル酸シクロオクチルが含まれ、これらの中でも、機械的強度および帯電量の環境安定性の観点から、メタクリル酸シクロヘキシルが好ましい。
【0057】
樹脂被覆層を構成する樹脂の全構成単位に対する、脂環式(メタ)アクリレートモノマー由来の構成単位の量は、20~80質量%が好ましく、40~80質量%がより好ましく、60~80質量%がさらに好ましい。脂環式(メタ)アクリレートモノマー由来の構成単位の量が当該範囲であると、磁性キャリアの機械的強度がさらに高まりやすく、磁性キャリアの帯電量の安定性も一層向上する。なお、当該構成単位の含有量は、樹脂を製造する際の重合比と実質的に同じである。
【0058】
また、上記脂環式(メタ)アクリレートモノマーと共重合するモノマーの例には、鎖状または分岐鎖状(メタ)アクリル酸エステル、(メタ)アクリル酸アミノアルキルエステル等の(メタ)アクリル系モノマー、スチレン、酢酸ビニル、塩化ビニル等のビニル系モノマー等が含まれる。これらの中でも樹脂被覆層の安定性が高まりやすいとの観点で(メタ)アクリル系モノマーが好ましく、特にメタクリル酸メチルが特に好ましい。
【0059】
磁性キャリア中の樹脂被覆層の量は、上記芯材100質量部に対して0.5質量部以上3.0質量部以下が好ましい。樹脂被覆層の量が上記範囲であると、磁性キャリアの耐摩耗性が一層良好になる。
【0060】
上記芯材の周囲に樹脂被覆層を形成する方法は特に制限されず、公知の方法を適用可能である。その例には、被覆樹脂を溶剤に溶解させた塗布液を、芯材の表面にスプレー塗布し、乾燥させる流動層式スプレーコート法;被覆樹脂を溶剤に溶解させた溶液中に上記芯材を浸漬し、乾燥させる浸漬式コート法;上記モノマー(脂環式(メタ)アクリルモノマーや他のモノマー)を含む溶液中に芯材を浸漬し、その後、溶媒を除去し、加熱によってモノマーを重合させる重合法;芯材の表面に被覆樹脂を、機械的衝撃を加えながら固着させる乾式コート法;等が含まれる。
【0061】
上記芯材を樹脂被覆層で被覆したキャリア粒子の体積平均粒径D50vは10μm以上100μm以下が好ましく、20μm以上80μm以下がより好ましい。キャリア粒子の体積平均粒形D50vが上記範囲であると、二成分現像剤を様々な画像形成装置に使用しやすくなる。当該体積平均粒形は、コールターカウンター法で測定される値である。
【0062】
(3)二成分現像剤の調製方法
本実施形態の二成分現像剤は、上述のトナーと磁性キャリアとを、混合装置を用いて混合することで製造できる。混合装置の例には、例えばヘンシェルミキサー、ナウターミキサー、V型混合機が含まれる。トナーの量および磁性キャリアの量は、所望の性能に合わせて適宜選択される。
【0063】
2.画像形成装置
二成分現像剤は、公知の画像形成装置に使用可能であるが、例えば図1に示す、電子写真方式による画像形成装置1に使用可能である。
【0064】
図1は、感光体100を有する画像形成装置の例示的な構成を示す模式図である。図1に示すように、画像形成装置1は、画像読取部10、操作表示部20、画像処理部30、画像形成部40、用紙搬送部50、定着部60および制御部70を備える。
【0065】
制御部70は、展開したプログラムと協働して画像形成装置1の各ブロックの動作を集中制御するための装置であり、例えば、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)およびRAM(Random Access Memory)を備える。
【0066】
画像読取部10は、ADF(Auto Document Feeder)と称される自動原稿給紙装置111および原稿画像走査装置112(スキャナー)等を備えて構成される。操作表示部20は、例えばタッチパネル付の液晶ディスプレイ(LCD:Liquid Crystal Display)で構成され、表示部および操作部として機能する。画像処理部30は、入力画像データに対して、初期設定またはユーザー設定に応じたデジタル画像処理を行う回路等を備える。
【0067】
画像形成部40は通常、Y(イエロー)、M(マゼンタ)、C(シアン)、K(ブラック)の各色トナー(上述の二成分現像剤)による画像形成ユニット41(41Y、41M、41Cおよび41K)を含む。画像形成部40は、さらに、中間転写ユニット42および二次転写ユニット43を有する。これらは、転写手段に相当する。
【0068】
画像形成ユニット41は、露光部411、現像部412、感光体(像担持体)413、帯電部414、およびドラムクリーニング装置415をそれぞれ有する。感光体413は、例えば負帯電型の有機感光体として使用される。帯電部414は、例えばコロナ帯電器である。帯電部414は、帯電ローラーや帯電ブラシ、帯電ブレード等の接触帯電部材を感光体413に接触させて帯電させる接触帯電手段であってもよい。露光部411は、例えば、光源としての半導体レーザーと、形成すべき画像に応じたレーザー光を感光体413に向けて照射する光偏向装置(ポリゴンモータ)とを含む。
【0069】
現像部412は、上述の二成分現像剤を収容する現像剤収容部と、当該現像剤収容部の開口部に、上記感光体413に対向するように、かつ回転自在に配置されており、内部にマグネットロールを含む現像剤搬送部材(現像ローラ)と、二成分現像剤が連通可能に現像剤収容部内を仕切る隔壁と、現像剤収容部の開口部側の二成分現像剤を現像剤搬送部材に向けて搬送するための搬送ローラと、現像剤収容部内の二成分現像剤を撹拌するための撹拌ローラと、を有する。また、現像部412には、現像剤搬送部材(現像ローラ)に交流バイアス電圧を印加するためのバイアス印加部も配置されている。交流バイアスを印加するためのバイアス印加部が配置されていると、現像剤搬送部材側から感光体(像担持体)413側へのトナーの供給がよりスムーズになる。
【0070】
中間転写ユニット42は、中間転写ベルト421、中間転写ベルト421を感光体413に圧接させる一次転写ローラ422、バックアップローラ423Aを含む複数の支持ローラ423、およびベルトクリーニング装置426を有する。中間転写ベルト421は、複数の支持ローラ423にループ状に張架される。複数の支持ローラ423のうちの少なくとも一つの駆動ローラが回転することにより、中間転写ベルト421は矢印A方向に一定速度で走行する。
【0071】
二次転写ユニット43は、無端状の二次転写ベルト432、および二次転写ローラ431Aを含む複数の支持ローラ431を有する。二次転写ベルト432は、二次転写ローラ431Aおよび支持ローラ431によってループ状に張架される。
【0072】
定着部60は、定着器F内にユニットとして配置される。定着部60は、定着ローラ62と、定着ローラ62を加熱するための発熱ベルト63と、定着ローラ62に対して、相対的に付勢されるように配置されている加圧ローラ64とを有する。
【0073】
用紙搬送部50は、給紙部51、排紙部52、搬送部53を備える。給紙部51を構成する3つの給紙トレイユニット51a~51cには、坪量やサイズなどに基づいて識別された用紙Sが予め設定された種類ごとに収容される。用紙Sは、記録媒体に相当し、例えば規格用紙、特殊用紙等である。搬送部53は、中間搬送ローラ対53aを備える。
【0074】
画像形成装置1において、自動原稿給紙装置11は、原稿トレイに載置された原稿Dを搬送機構により搬送して原稿画像走査装置12へ送り出す。自動原稿給紙装置11は、原稿トレイに載置された多数枚の原稿Dの画像(両面を含む)を連続して一挙に読み取ることができる。原稿画像走査装置12は、自動原稿給紙装置111からコンタクトガラス上に搬送された原稿またはコンタクトガラス上に載置された原稿を光学的に走査し、原稿からの反射光をCCD(Charge Coupled Device)センサー112aの受光面上に結像させ、原稿画像を読み取る。画像読取部10は、原稿画像走査装置112による読取結果に基づいて入力画像データを生成する。この入力画像データには、画像処理部30において必要に応じて所定の画像処理が施される。
【0075】
制御部70は、感光体413を回転させる駆動用モーター(図示略)に供給される駆動電流を制御する。それにより、感光体413は、一定の周速度で回転する。帯電部414は、光導電性を有する感光体413の表面を一様に負極性に帯電させる。露光部411は、感光体413に対して各色成分の画像に対応するレーザー光を照射し、感光体413の表面には、周囲との電位差により各色成分の静電潜像が形成される。現像部412は、感光体413の表面に各色成分のトナーを付着させることにより静電潜像を可視化してトナー画像を形成する。
【0076】
一方、中間転写ベルト421は、駆動ローラとなる支持ローラ423が回転することにより、矢印A方向に一定速度で走行する。一次転写ローラ422によって中間転写ベルト421が感光体413に圧接されることにより、一次転写ニップ部が形成され、感光体413上の各色のトナー画像は、中間転写ベルト421に各色トナー画像が順次重なるように一次転写される。感光体413の表面に残存する転写残トナーは、ドラムクリーニング装置415における、感光体413の表面に当接する上記弾性ブレードによって一次転写後に当該表面から除去される。
【0077】
他方、中間転写ベルト421を介して、二次転写ローラ431Aがバックアップローラ423Aに圧接されることにより、二次転写ニップ部が形成される。排紙部51から給紙された用紙Sは、二次ニップ転写部に搬送される。用紙Sの傾きおよび幅方向の位置(片寄り)は、搬送部53により搬送される過程で補正される。
【0078】
二次転写ニップ部を用紙Sが通過する際、中間転写ベルト421に担持されているトナー画像が用紙Sに二次転写される。トナー画像が転写された用紙Sは、定着部60に向けて搬送される。二次転写後に中間転写ベルト421の表面に残存する転写残トナーは、ベルトクリーニング装置426における、中間転写ベルト421の表面に当接する上記弾性ブレードによって当該表面から除去される。
【0079】
定着部60は、搬送されてきた用紙Sを定着ニップで加熱、加圧することにより、用紙Sにトナー画像を定着させる。加圧ローラ64や発熱ベルト63等の駆動制御は、制御部70によって行われる。
【0080】
加熱装置によって発熱ベルト63が加熱され、その結果、発熱ベルト63が幅方向にわたって所定の定着温度(例えば170℃)で均一となる。定着温度とは、用紙S上のトナーを溶融するのに必要な熱エネルギーを供給し得る温度であり、画像形成される用紙Sの紙種等によって異なる。
【0081】
こうして所望の画像が形成された用紙Sは、排紙ローラ52aを備えた排紙部52により画像形成装置1の機外に排紙される。
【0082】
なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の思想の範囲内で様々な変形が可能であることはいうまでもない。
【実施例0083】
以下、本発明の具体的な実施例を比較例とともに説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0084】
1.トナーの製造方法
(1-1)結着樹脂分散液aの調製
以下の成分を混合溶解させた原料溶液を準備した。
・スチレン(和光純薬社製):330質量部
・n-ブチルアクリレート(和光純薬社製):70質量部
・β-カルボキシエチルアクリレート(ローディア日華社製):9質量部
・1’,10-デカンジオールジアクリレート(新中村化学社製):1.5質量部
・ドデカンチオール(和光純薬社製):2.7質量部
【0085】
アニオン性界面活性剤(ダウファックス、ローディア社製)4質量部をイオン交換水550質量部に溶解させた溶液を別途準備し、当該溶液と上記原料溶液とを混合し、フラスコ中で分散および乳化させた。ゆっくりと攪拌・混合しながら、過硫酸アンモニウム6質量部をイオン交換水50質量部に溶解させた溶液を、10分間かけて添加した。次いで、系内を窒素で十分に置換した後、フラスコを攪拌しながらオイルバスで系内が70℃になるまで加熱し、5時間そのまま乳化重合を継続して、アニオン性の樹脂微粒子分散液aを得た。
【0086】
得られた樹脂微粒子の中心粒径は220nmであり、固形分量は45質量%であり、ガラス転移点は53.0℃であり、質量平均分子量Mwは31000であり、Z平均分子量は78000であった。
【0087】
(1-2)樹脂微粒子分散液bの調製
以下の成分を混合溶解させた原料溶液を準備した。
・スチレン(和光純薬社製):330質量部
・n-ブチルアクリレート(和光純薬社製):70質量部
・β-カルボキシエチルアクリレート(ローディア日華社製):9質量部
・1’,10-デカンジオールジアクリレート(新中村化学社製):1.2質量部
【0088】
アニオン性界面活性剤(ダウファックス、ローディア社製)8質量部をイオン交換水550質量部に溶解させた溶液を別途準備し、当該溶液と上記原料溶液とを混合し、フラスコ中で分散および乳化させた。ゆっくりと攪拌・混合しながら、過硫酸アンモニウム3質量部を溶解したイオン交換水50質量部を10分間かけて投入した。次いで、系内を窒素で十分に置換した後、フラスコを攪拌しながらオイルバスで系内が65℃になるまで加熱し、5時間そのまま乳化重合を継続させて、アニオン性の樹脂微粒子分散液bを得た。
【0089】
得られた樹脂微粒子の中心粒径は200nmであり、固形分量は45質量%であり、ガラス転移点は53.5℃であり、質量平均分子量Mwは780000であり、Z平均分子量は2200000であった。
【0090】
(1-3)磁性体分散液の調製
下記の成分を混合し、ホモジナイザー(ウルトラタラックス、IKA社製)で10分予備分散した。
・マグネタイト(戸田工業社製、粒径150nm、796kA/mにおける飽和磁化84Am/g):25質量部
・イオン性界面活性剤(ネオゲンRK、第一工業製薬):5質量部
・イオン交換水:70質量部
その後、対向衝突型湿式粉砕機(アルティマイザー、杉野マシン社製)を用い、圧力245MPaで15分間分散処理を行って磁性体分散液(固形分30質量%)を得た。得られた磁性体分散液中の磁性体の中心粒径は、270nmであった。
【0091】
(1-4)着色剤分散液の調製
下記成分を混合し、ホモジナイザー(ウルトラタラックス、IK突型湿式粉砕機(アルティマイザー、杉野マシン社製)を用い、圧力245MPaで15分間分散処理を行って着色剤分散液(固形分30質量%)を得た。
・カーボンブラック(R330 キャボット社製):25質量部
・イオン性界面活性剤(ネオゲンRK、第一工業製薬):5質量部
・イオン交換水:70質量部
得られた着色剤分散液中の着色剤の中心粒径は、150nmであった。
【0092】
(1-5)離型剤分散液の調製
以下の成分を混合し、130℃に加熱した後、ゴーリンホモジナイザー(ゴーリン社製)を用いて560kg/cmの圧力の下で30分間分散処理を行った。その後、50℃まで冷却して離型剤分散液を得た。
・ポリエチレン系ワックス(PW850、東洋ペトロライト社製):200質量部
・イオン界面活性剤(ネオゲンRK、第一工業製薬社製):10質量部
・イオン交換水:630質量部
得られた離型剤分散液中の離型剤の中心粒径は200nmであり、固形分濃度は25質量%であった。
【0093】
(2-1)トナーAの調整
下記成分を丸型ステンレス製フラスコ中でウルトラタラックス(T50、IKA社製)を用いて十分に混合・分散した。
・樹脂微粒子分散液a:120質量部
・樹脂微粒子分散液b:20質量部
・磁性体分散液:160質量部
・着色剤分散液:16質量部
・離型剤分散液:44質量部
【0094】
上記で得られた分散液にポリ塩化アルミニウム0.4質量部を加え、ウルトラタラックスで分散操作を継続した。その後、加熱用オイルバスでフラスコを攪拌しながら50℃まで加熱した。50℃で60分間保持した後、さらに樹脂微粒子分散液aを40質量部、緩やかに追加した。その後、0.5規定の水酸化ナトリウム水溶液で系内のpHを5.4に調整した。そして、ステンレス製フラスコを密閉し、磁力シールを用いて攪拌を継続しながら94℃まで加熱し、5時間保持した。
【0095】
冷却および濾過を行い、さらにイオン交換水で十分に洗浄した後、ヌッチェ式吸引濾過により固液分離を施した。分離された固体をさらに40℃のイオン交換水3リットルに再分散し、300rpmで15分間攪拌・洗浄した。これをさらに5回繰り返し、ヌッチェ式吸引濾過によりNo.5Aのろ紙を用いて固液分離を行った。次いで真空乾燥を12時間継続してトナー粒子A(磁性体比率31.5質量%)を得た。
【0096】
上記トナー粒子A100質量部に対し、ジメチルシリコーンオイル処理シリカ(TS720:キャボット社製、一次粒子径12nm)1.5質量部を添加し、サンプルミルを用いて混合して外添し、トナーAを得た。得られたトナーAのコールターカウンター法で測定される体積平均粒径D50vは6.5μmであった。
【0097】
(2-2)トナーBの調整
分散液を以下の組成に変更した以外は、トナーAと同様の工程で、トナーBを得た。トナー粒子B中の磁性体比率は29.0質量%であった。得られたトナーBのコールターカウンター法で測定される体積平均粒径D50vは6.5μmであった。
・樹脂微粒子分散液(1):120質量部
・樹脂微粒子分散液(2):20質量部
・磁性体分散液:140質量部
・着色剤分散液:16質量部
・離型剤分散液:44質量部
【0098】
(2-3)トナーCの調整
分散液を以下の組成に変更した以外は、トナーAと同様の工程で、トナーCを得た。トナー粒子C中の磁性体比率は59.3質量%であった。得られたトナーCのコールターカウンター法で測定される体積平均粒径D50vは6.7μmであった。
・樹脂微粒子分散液(1):120質量部
・樹脂微粒子分散液(2):20質量部
・磁性体分散液:650質量部
・着色剤分散液:16質量部
・離型剤分散液:44質量部
【0099】
(2-4)トナーDの調整
分散液を以下の組成に変更した以外は、トナーAと同様の工程で、トナーDを得た。トナー粒子D中の磁性体比率は60.1質量%であった。得られたトナーDのコールターカウンター法で測定される体積平均粒径D50vは6.7μmであった。
・樹脂微粒子分散液(1):120質量部
・樹脂微粒子分散液(2):20質量部
・磁性体分散液:680質量部
・着色剤分散液:16質量部
・離型剤分散液:44質量部
【0100】
(2-5)トナーEの調整
分散液を以下の組成に変更した以外は、トナーAと同様の工程で、トナーEを得た。トナー粒子E中の磁性体比率は40.6質量%であった。得られたトナーEのコールターカウンター法で測定される体積平均粒径D50vは6.6μmであった。
・樹脂微粒子分散液(1):120質量部
・樹脂微粒子分散液(2):20質量部
・磁性体分散液:250質量部
・着色剤分散液:16質量部
・離型剤分散液:44質量部
【0101】
(2-6)トナーFの調整
分散液を以下の組成に変更した以外は、トナーAと同様の工程で、トナーFを得た。トナー粒子F中の磁性体比率は39.8質量%であった。得られたトナーFのコールターカウンター法で測定される体積平均粒径D50vは6.6μmであった。
・樹脂微粒子分散液(1):120質量部
・樹脂微粒子分散液(2):20質量部
・磁性体分散液:240質量部
・着色剤分散液:16質量部
・離型剤分散液:44質量部
【0102】
2.磁性キャリアの製造方法
(1)芯材の調製
・混合工程
下記フェライト原材料を秤量し、フェライト原材料80質量部に水20質量部を加えた。その後、直径(φ)10mmのジルコニアを用いて、ボールミルで3時間湿式混合し、スラリーを調製した。スラリーの固形分濃度は、80質量%とした。
・Fe:68.3質量%
・MnCO:28.5質量%
・Mg(OH):2.0質量%
・SrCO:1.2質量%
【0103】
・仮焼成工程
得られたスラリーをスプレードライヤー(大川原化工機社製)により乾燥した。その後、バッチ式電気炉で、窒素雰囲気下(酸素濃度1.0体積%)、温度1050℃で3.0時間焼成し、仮焼フェライトを作製した。
【0104】
・粉砕工程
仮焼フェライトをクラッシャーで0.5mm程度に粉砕した後に、水を加え、スラリーを調製した。スラリーの固形分濃度を70質量%とした。さらに、1/8インチのステンレスビーズを用いた湿式ボールミルで3時間粉砕し、スラリーを得た。当該スラリーを直径1mmのジルコニアを用いた湿式ビーズミルで4時間粉砕し、体積基準の50%粒子径(D50)が1.3μmである仮焼フェライトスラリーを得た。
【0105】
・造粒工程
上記仮焼フェライトスラリー100質量部に対し、分散剤としてポリカルボン酸アンモニウム1.0質量部、バインダーと(ポリビニルアルコール)1.5質量部を添加した。その後、スプレードライヤー(大川原化工機社製)で球状粒子に造粒、乾燥した。得られた造粒物に対して、粒度調整を行った後、ロータリー式電気炉を用いて700℃で2時間加熱し、分散剤やバインダー等の有機物を除去した。
【0106】
・焼成工程
窒素雰囲気下(酸素濃度1.0体積%)で、室温から焼成温度(1100℃)まで2時間かけて昇温させ、温度1100℃で4時間保持し、焼成した。その後、8時間をかけて温度60℃まで降温し、窒素雰囲気から大気に戻し、温度40℃以下で取り出した。
【0107】
・選別工程
凝集した粒子を解砕した後、目開き150μmの篩で篩分して粗大粒子を除去、風力分級を行って微粉を除去し、さらに磁力選鉱により低磁力分を除去して多孔質磁性粒子を得た。
【0108】
多孔質磁性粒子を100質量部秤量し、混合撹拌機(ダルトン社製の万能撹拌機NDMV型)の撹拌容器内に入れ、60℃に温度した。当該撹拌容器に、常圧でメチルシリコーンオリゴマー:95.0質量%、γ-アミノプロピルトリメトキシシラン:5.0質量%からなる充填樹脂を5質量部滴下した。滴下終了後、時間を調整しながら撹拌を続け、70℃まで温度を上げ、多孔質磁性粒子内に樹脂組成物を充填した。
【0109】
冷却後、得られた樹脂充填型磁性粒子を、回転可能な混合容器内にスパイラル羽根を有する混合機(杉山重工業社製のドラムミキサーUD-AT型)に移し、窒素雰囲気下で、2℃/分の昇温速度で、撹拌しながら140℃まで上昇させた。その後140℃で50分間加熱撹拌を続けた。その後、室温まで冷却し、空隙に樹脂が充填、硬化されたフェライト粒子を取り出し、磁力選鉱機を用いて、非磁性物を取り除いた。さらに、振動篩にて粗大粒子を取り除き樹脂が充填された芯材を得た。得られた芯材のピーク細孔径は0.60μmであり、細孔容積は75mm/gであった。
【0110】
(2-1)被覆樹脂溶液1の調製
還流冷却器、温度計、窒素吸い込み管、およびすり合わせ方式撹拌装置を配置した、4つ口フラスコに、メタクリル酸シクロヘキシル0.38質量部およびメタクリル酸メチル1.62質量部を添加した。さらに、トルエン3.0質量部、メチルエチルケトン3.0質量部、およびアゾビスイソバレロニトリル0.072質量部を加え、窒素気流下80℃で10時間保ち、被覆樹脂溶液1(固形分35質量%)を得た。
【0111】
(2-2)被覆樹脂溶液2~9の調製
メタクリル酸シクロヘキシルおよびメタクリル酸メチルの比率を、表1に示すように変更した以外は、被覆樹脂溶液1と同様に、被覆樹脂溶液2~9を得た。
【0112】
【表1】
【0113】
(3)磁性キャリアの調製
(3-1)磁性キャリア(キャリア粒子)1の調製
上述の被覆樹脂溶液1中の被覆樹脂の濃度が5質量%になるように、被覆樹脂溶液をトルエンで希釈した。そして、芯材100質量部に対して、被覆樹脂の量が2質量部となるように、被覆樹脂溶液1を秤量した。その後温度60℃で維持されている遊星運動型混合機(ホソカワミクロン社製のナウターミキサーVN型)に、芯材を入れ、上記被覆樹脂溶液1の半量を投入した。そして、30分間かけて、溶媒を除去しながら、芯材の周りに、樹脂を塗布した。次いで、残りの被覆樹脂溶液を投入し、40分間かけて、芯材の周りに、樹脂を塗布した。
【0114】
その後、樹脂被覆層が形成された磁性キャリアを、回転可能な混合容器(内部にスパイラル羽根有)を有する杉山重工業社製のドラムミキサーUD-AT型混合機の混合容器内に移し、混合容器を1分間に10回転させて撹拌しながら、窒素雰囲気下、温度120℃で2時間熱処理した。得られた粒子を、磁力選鉱により低磁力品を分別し、開口150μmの篩を通した。その後、風力分級器で分級し、磁性キャリア1を得た。磁性キャリア1の粒子表面の算術平均粗さRaは0.30μmであった。
【0115】
(3-2)磁性キャリア2~9の調製
被覆樹脂溶液1を、被覆樹脂溶液2~9に変更した以外は、磁性キャリア2~9を得た。
【0116】
3.二成分現像剤の調製
後述の表2に示すように、トナーと、磁性キャリアとを組み合わせ、トナー濃度が8質量%となるように各材料を振とう機(YS-8D型、ヤヨイ社製)にて振とうした。振とう機の振幅条件は200rpmかつ2分間とした。
【0117】
4.評価
(1)耐久試験方法
画像形成装置として、キヤノン社製カラー複写機imagePRESS C850 改造機を用いた。当該画像形成装置の現像部(現像剤収容部)に二成分現像剤を入れ、印刷物を作成した。
【0118】
・N/L環境での耐久試験:温度23℃/湿度5RH%で、画像比率1%のFFH出力のチャートを用いて所定枚数印刷を行った。
・H/H環境での耐久試験:温度30℃/湿度80RH%で、画像比率1%のFFH出力のチャートを用いて所定枚数枚印刷を行った。
なお、FFHとは、256階調を16進数で表示した値であり、00hが256階調の1階調目(白地部)であり、FFHが256階調の256階調目(ベタ部)である。
【0119】
(条件)
紙:レーザービームプリンター用紙CS-814(81.4g/m)(キヤノンマーケティングジャパン社製)
画像形成速度:A4サイズ、フルカラーにて、90(枚/分)で出力できるように改造した。
現像条件:現像コントラストを任意値で調整可能にし、本体による自動補正が作動しないように改造した。交番電界のピーク間の電圧(Vpp)は、周波数2.0kHz、Vppが0.7kVから1.8kVまで0.1kV刻みで変えられるように改造した。各色とも、単色で画像が出力できるように改造した。
【0120】
(2)カブリ評価
H/H環境下でA3サイズの紙(CS-814)に、画像比率100%、00hのベタ画像(ベタ白画像)を印字し、以下の基準で判断した。
印字しない紙の6点の平均反射率Dr(%)と、印字した紙の6点の平均反射率Ds(%)とを、リフレクトメータ(東京電色社製、REFLECTOMETER MODEL TC-6DS)によって測定し、カブリ率(%)を求めた。
カブリ率(%)=Dr(%)-Ds(%)
さらに、H/H環境において上記耐久試験(20000枚の印刷)を行なった。その後、耐久試験を行なう前と同様の現像条件にしてカブリ率を算出した。それぞれの結果を表2に示す。A~Iが問題ない範囲である。
【0121】
<評価基準>
A:カブリ率が0.2%未満
B:カブリ率が0.2%以上、0.4%未満
C:カブリ率が0.4%以上、0.6%未満
D:カブリ率が0.6%以上、0.8%未満
E:カブリ率が0.8%以上、1.0%未満
F:カブリ率が1.0%以上、1.2%未満
G:カブリ率が1.2%以上、1.4%未満
H:カブリ率が1.4%以上、1.6%未満
I:カブリ率が1.6%以上、2.0%未満
J:カブリ率が2.0%以上
【0122】
(3)ゴースト評価
上記画像形成装置から、現像部内部で過剰になった磁性キャリアを現像部から排出する機構を取り外した。そして、FFH画像(ベタ黒画像)におけるトナーの紙上への載り量が0.45mg/cmとなるように、調整した。
そして、N/L環境下で、10000枚の印刷を行った。10000枚の連続通紙は、1枚目とすべて同じ現像条件、転写条件(キャリブレーション無し)で行った。評価紙は、コピー普通紙GF-C081(A4サイズ、坪量81.4g/m、キヤノンマーケティングジャパン社製)を用いた。
【0123】
10000枚の連続通紙(画像出力)後、図2に示すベタ黒(トナー量が0.45mg/cm)の縦帯と、縦帯以外はベタ白(白地のまま)であるテストチャートを999枚連続で通紙(出力)した。その後、1000枚目として同じジョブ内で、図3に示す全面ハーフトーン画像(1200dpi、1ラインを2ドット2スペースで形成するパターン)を出力した。
【0124】
図3に示す領域(a)は、図2に示すベタ黒の縦帯に対応する領域であり、領域(b)は、図2に示すベタ白の領域に対応する領域である。図3に示す領域(a)の画像濃度と領域(b)の画像濃度とを測定し、その濃淡差によりゴーストを評価した。なお、領域(a)と領域(b)は現像剤搬送部材(搬送ローラ)の1周目の範囲である。つまり、図3に示す領域(a)と領域(b)の横幅は現像剤搬送部材(搬送ローラ)の周長6.3mmに等しい。画像濃度は、X-Riteカラー反射濃度計(X-rite社製、X-rite500Series)を用いて測定した。
【0125】
測定は、温度23℃、相対湿度5%下で行った。濃度差を、以下の評価基準によってランク付けした。A~Cが問題ない範囲である。
A:領域(a)と領域(b)の濃度差が0.02未満
B:領域(a)と領域(b)の濃度差が0.02以上0.04未満
C:領域(a)と領域(b)の濃度差が0.04以上0.06未満
D:領域(a)と領域(b)の濃度差が0.06以上0.10未満
【0126】
(3)面内濃度ムラ評価
N/L環境下でA4サイズの紙(CS-814)に200mm×280mmの大きさのFFH画像(紙上のトナー載り量:0.35mg/cm)を出力し、得られた画像を20mm×20mmごとに140個に区切り、各画像の中央部の濃度をX-Riteカラー反射濃度計(Color reflection densitometer X-Rite 404A)により測定した。得られた画像濃度のうち、最大のものをDmax、最小のものをDminとし、これらの差Dmax-Dminを算出して下記の基準により面内濃度ムラを評価した。さらに、N/L環境において耐久試験(20000枚の印刷)を行なった。その後、耐久試験を行なう前と同様にして面内濃度ムラの評価を行なった。それぞれの結果を表2に示す。A~Iが問題ない範囲である。
<評価基準>
A:0.00≦Dmax-Dmin≦0.02
B:0.02<Dmax-Dmin≦0.05
C:0.05<Dmax-Dmin≦0.08
D:0.08<Dmax-Dmin≦0.10
E:0.10<Dmax-Dmin≦0.13
F:0.13<Dmax-Dmin≦0.15
G:0.15<Dmax-Dmin≦0.18
H:0.18<Dmax-Dmin≦0.20
I:0.20<Dmax-Dmin≦0.25
J:0.25<Dmax-Dmin
【0127】
【表2】
【0128】
上記表に示されるように、磁性体を30質量%以上60質量%以下含むトナー粒子を含むトナーと、芯材の周囲に脂環式(メタ)アクリレートモノマーの重合体を含む樹脂被覆層を有するキャリア粒子を含む磁性キャリアとを組み合わせた二成分現像剤によれば、カブリ、ゴースト、面内濃度ムラのいずれもが生じにくかった(実施例1~10)。
【0129】
これに対し、トナー粒子中の磁性体含有量が30質量%未満である二成分現像剤では、ゴーストが生じやすかった(比較例2)。トナー粒子の流動性が低かったことが一因として考えられる。一方、トナー粒子中の磁性体含有量が60質量%を超える場合には、ゴーストだけでなく、カブリも生じやすかった(比較例1)。この場合、トナー粒子中の磁性体の量が多いため、印刷機の現像部の搬送ローラから、前記トナー粒子が像担持体側に移行し難かったと考えられる。さらに、磁性キャリアの樹脂被覆層が、脂環式(メタ)アクリレートモノマーの重合体を含まない場合には、ゴーストやカブリが生じやすかっただけでなく、面内濃度ムラも生じやすかった(比較例1)。磁性キャリアが劣化しやすかったと考えられる。
【産業上の利用可能性】
【0130】
本発明によれば、印刷物にカブリやゴーストを生じさせ難く、かつ耐久性の高い二成分現像剤や、当該二成分現像剤を用いる画像形成装置が提供される。
【符号の説明】
【0131】
1 画像形成装置
10 画像読取部
20 操作表示部
30 画像処理部
40 画像形成部
41、41Y、41M、41C、41K 画像形成ユニット
42 中間転写ユニット
43 二次転写ユニット
50 用紙搬送部
51 給紙部
51a、51b、51c 給紙トレイユニット
52 排紙部
52a 排紙ローラ
53 搬送部
53a 中間搬送ローラ対
60 定着部
62 定着ローラ
63 発熱ベルト
64 加圧ローラ
70 制御部
111 自動原稿給紙装置
112 スキャナー
112a CCDセンサー
411 露光部
412 現像部
413 感光体(像担持体)
414 帯電部
415 ドラムクリーニング装置
421 中間転写ベルト
422 一次転写ローラ
423、431 支持ローラ
423A バックアップローラ
426 ベルトクリーニング装置
431 支持ローラ
431A 二次転写ローラ
432 二次転写ベルト
D 原稿
S 用紙
図1
図2
図3