JP5513388B2 - 磁性キャリア及び二成分系現像剤 - Google Patents
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Description
(a)該直線上における該磁性キャリア粒子の表面から該多孔質磁性コア粒子の表面までの距離から測定した該樹脂の厚さが0.0μm以上0.3μm以下である直線の数Aが、全直線数72本に対して7本以上36本以下である。
(b)該直線上における該磁性キャリア粒子の表面から該多孔質磁性コア粒子の表面までの距離から測定した該樹脂の厚さが1.5μm以上5.0μm以下である直線の数Bが、全直線数72本に対して7本以上36本以下である。
(c)該直線上における該磁性キャリア粒子の表面から該多孔質磁性コア粒子の表面までの距離から測定した該樹脂の厚さが0.0μm以上5.0μm以下である直線の数Cが、全直線数72本に対して70本以上である。
該式中において、M1及びM2としては、Li、Fe、Mn、Mg、Sr、Cu、Zn、Ni、Co、Caからなる群から選ばれる1種類以上の金属原子を用いることが好ましい。
混合装置内に、秤量したフェライト原料を入れ、0.1時間以上20.0時間以下、粉砕、混合する。フェライト原料としては、例えば以下のものが挙げられる。Li、Fe、Zn、Ni、Mn、Mg、Co、Cu、Ba、Sr、Y、Ca、Si、V、Bi、In、Ta、Zr、B、Mo、Na、Sn、Ti、Cr、Al、希土類金属の金属粒子、金属元素の酸化物、金属元素の水酸化物、金属元素のシュウ酸塩、金属元素の炭酸塩。混合装置としては、例えば以下のものが挙げられる。ボールミル、遊星ミル、ジオットミル、振動ミル。特にボールミルが混合性の観点から好ましい。
混合したフェライト原料を、大気中で焼成温度700℃以上1000℃以下の範囲で、0.5時間以上5.0時間以下仮焼成し、原料をフェライトにする。焼成には、例えば以下の炉が用いられる。バーナー式焼却炉、ロータリー式焼却炉、電気炉。
工程2で作製した仮焼フェライトを粉砕機で粉砕する。粉砕機としては、所望の粒径が得られれば特に限定されない。例えば以下のものが挙げられる。クラッシャーやハンマーミル、ボールミル、ビーズミル、遊星ミル、ジオットミル。ボールミルやビーズミルは、比重が重く、粉砕時間を短くすることできる点から好ましい。また、乾式より湿式の方が、粉砕品がミルの中で舞い上がることがなく粉砕効率が高い。このため、乾式より湿式の方がより好ましい。
仮焼フェライトの粉砕品に対し、水、バインダーと、必要に応じて、孔調整剤を加える。孔調整剤としては、発泡剤や樹脂微粒子が挙げられる。発泡剤として、例えば、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、炭酸水素リチウム、炭酸水素アンモニウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸リチウム、炭酸アンモニウム。樹脂微粒子として、例えば、ポリエステル、ポリスチレン、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体、スチレン−α−クロルメタ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−イソプレン共重合体、スチレン−アクリロニトリル−インデン共重合体の如きスチレン共重合体;ポリ塩化ビニル、フェノール樹脂、変性フェノール樹脂、マレイン樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリ酢酸ビニル、シリコーン樹脂;脂肪族多価アルコール、脂肪族ジカルボン酸、芳香族ジカルボン酸、芳香族ジアルコール類及びジフェノール類から選択されるモノマーを構造単位として有するポリエステル樹脂;ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリビニルブチラール、テルペン樹脂、クマロンインデン樹脂、石油樹脂、ポリエステルユニットとビニル系重合体ユニットを有しているハイブリッド樹脂の微粒子。バインダーとしては、例えば、ポリビニルアルコールが用いられる。
次に、造粒品を温度800℃以上1200℃以下で1時間以上24時間以下焼成する。焼成温度を上げ、焼成時間を長くすることで、多孔質磁性コア粒子の焼成が進み、その結果、孔径は小さくなり、かつ、孔の数も減る。このようにして、多孔質磁性コア粒子の孔の大きさと数をコントロールすることができる。
以上の様に焼成した粒子を解砕した後に、必要に応じて、分級や篩で篩分して粗大粒子や微粒子を除去してもよい。多孔質磁性コア粒子の体積基準50%粒径(D50)は、18.0μm以上68.0μm以下であることが、画像へのキャリア付着とガサツキの抑制の観点から好ましい。
多孔質磁性コア粒子は、内部の孔の大きさと数によっては物理的強度が低くなることがあり、磁性キャリア粒子としての物理的強度を高めるためにも、多孔質磁性コア粒子の孔の少なくとも一部に樹脂を含有させることが好ましい。
粒度分布測定は、レーザー回折・散乱方式の粒度分布測定装置「マイクロトラックMT3300EX」(日機装社製)にて測定を行う。測定には、乾式測定用の試料供給機「ワンショットドライ型サンプルコンディショナーTurbotrac」(日機装社製)を装着して行った。Turbotracの供給条件として、真空源として集塵機を用い、風量約33リットル/sec、圧力約17kPaとする。制御は、ソフトウエア上で自動的に行う。粒径は体積基準の累積値である50%粒径(D50)を求める。制御及び解析は付属ソフト(バージョン10.3.3−202D)を用いて行う。測定条件は、SetZero時間10秒、測定時間10秒、測定回数1回、粒子屈折率は、1.81、粒子形状を非球形、測定上限1408μm、測定下限0.243μmとする。測定は、常温常湿環境下(温度約23℃/湿度約60%RH)で行う。
磁性キャリア粒子の断面加工には、集束イオンビーム加工観察装置(FIB)、日立製作所社製FB−2100を用いる。FIB用試料台上にカーボンペーストを塗り、その上に磁性キャリア粒子を1粒子ずつ独立して存在するように少量固着させ、導電膜として白金蒸着することで試料を作製する。試料をFIB装置にセットし、加速電圧40kV、Gaイオン源を用いて、粗加工し(ビーム電流39nA)、続いて仕上げ加工(ビーム電流7nA)を行い、試料断面を削り出す。
(式)Rx/Ry≦1.2となる粒子の割合=25/断面加工した粒子数×100(%)
トナーの平均円形度は、フロー式粒子像分析装置「FPIA−3000」(シスメックス社製)によって、校正作業時の測定及び解析条件で測定する。
円形度C=2×(π×S)1/2/L
粒子像が円形の時に円形度は1になり、粒子像の外周の凹凸の程度が大きくなればなるほど円形度は小さい値になる。各粒子の円形度を算出後、得られた円形度の相加平均値を算出し、その値を平均円形度とする。
トナーの重量平均粒径(D4)は、以下のようにして算出する。測定装置としては、100μmのアパーチャーチューブを備えた細孔電気抵抗法による精密粒度分布測定装置「コールター・カウンター Multisizer 3」(登録商標、ベックマン・コールター社製)を用いる。測定条件の設定及び測定データの解析は、付属の専用ソフト「ベックマン・コールター Multisizer 3 Version3.51」(ベックマン・コールター社製)を用いる。尚、測定は実効測定チャンネル数2万5千チャンネルで行う。
(1)Multisizer 3専用のガラス製250ml丸底ビーカーに前記電解水溶液約200mlを入れ、サンプルスタンドにセットし、スターラーロッドの撹拌を反時計回りで24回転/秒にて行う。そして、専用ソフトの「アパーチャーのフラッシュ」機能により、アパーチャーチューブ内の汚れと気泡を除去しておく。
(2)ガラス製の100ml平底ビーカーに前記電解水溶液約30mlを入れる。この中に分散剤として「コンタミノンN」(非イオン界面活性剤、陰イオン界面活性剤、有機ビルダーからなるpH7の精密測定器洗浄用中性洗剤の10質量%水溶液、和光純薬工業社製)をイオン交換水で約3質量倍に希釈した希釈液を約0.3ml加える。
(3)発振周波数50kHzの発振器2個を位相を180度ずらした状態で内蔵し、電気的出力120Wの超音波分散器「Ultrasonic Dispension System Tetora150」(日科機バイオス社製)を準備する。超音波分散器の水槽内に約3.3lのイオン交換水を入れ、この水槽中にコンタミノンNを約2ml添加する。
(4)前記(2)のビーカーを前記超音波分散器のビーカー固定穴にセットし、超音波分散器を作動させる。そして、ビーカー内の電解水溶液の液面の共振状態が最大となるようにビーカーの高さ位置を調整する。
(5)前記(4)のビーカー内の電解水溶液に超音波を照射した状態で、トナー約10mgを少量ずつ前記電解水溶液に添加し、分散させる。そして、さらに60秒間超音波分散処理を継続する。尚、超音波分散にあたっては、水槽の水温が10℃以上40℃以下となる様に適宜調節する。
(6)サンプルスタンド内に設置した前記(1)の丸底ビーカーに、ピペットを用いてトナーを分散した前記(5)の電解質水溶液を滴下し、測定濃度が約5%となるように調整する。そして、測定粒子数が50000個になるまで測定を行う。
(7)測定データを装置付属の前記専用ソフトにて解析を行い、重量平均粒径(D4)を算出する。尚、前記専用ソフトでグラフ/体積%と設定したときの、「分析/体積統計値(算術平均)」画面の「平均径」が重量平均粒径(D4)である。
ワックスの最大吸熱ピークのピーク温度は、示差走査熱量分析装置「Q1000」(TA Instruments社製)を用いてASTM D3418−82に準じて測定する。
装置検出部の温度補正はインジウムと亜鉛の融点を用い、熱量の補正についてはインジウムの融解熱を用いる。
具体的には、ワックス約10mgを精秤し、これをアルミニウム製のパンの中に入れ、リファレンスとして空のアルミニウム製のパンを用い、測定温度範囲30乃至200℃の間で、昇温速度10℃/minで測定を行う。尚、測定においては、一度200℃まで昇温させ、続いて30℃まで降温し、その後に再度昇温を行う。この2度目の昇温過程での温度30乃至200℃の範囲におけるDSC曲線の最大の吸熱ピークを、本発明のワックスの最大吸熱ピークとする。
また、結着樹脂またはトナーのガラス転移温度(Tg)は、結着樹脂またはトナーを約10mg精秤し、ワックスの最大吸熱ピークのピーク温度測定と同様に、測定する。すると、温度40℃以上100℃以下の範囲において比熱変化が得られる。このときの比熱変化前と比熱変化後のベースラインの中間点の線と示差熱曲線との交点を、結着樹脂またはトナーのガラス転移温度Tgとする。
ピーク分子量(Mp)、数平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により、以下のようにして測定する。まず、室温で24時間かけて、試料をテトラヒドロフラン(THF)に溶解する。試料としては、樹脂、または、トナーを用いる。そして、得られた溶液を、ポア径が0.2μmの耐溶剤性メンブランフィルター「マエショリディスク」(東ソー社製)で濾過してサンプル溶液を得る。尚、サンプル溶液は、THFに可溶な成分の濃度が約0.8質量%となるように調整する。このサンプル溶液を用いて、以下の条件で測定する。
装置 :HLC8120 GPC(検出器:RI)(東ソー社製)
カラム :Shodex KF−801、802、803、804、805、806、807の7連(昭和電工社製)
溶離液 :テトラヒドロフラン(THF)
流速 :1.0ml/min
オーブン温度:40.0℃
試料注入量 :0.10ml
試料の分子量の算出にあたっては、標準ポリスチレン樹脂(例えば、商品名「TSKスタンダード ポリスチレン F−850、F−450、F−288、F−128、F−80、F−40、F−20、F−10、F−4、F−2、F−1、A−5000、A−2500、A−1000、A−500」、東ソ−社製)を用いて作成した分子量校正曲線を使用する。
外添剤の疎水化度を評価するためのメタノールを用いた疎水化度測定は、次のように行う。外添剤0.2gを三角フラスコの水50mlに添加する。メタノールをビュレットから滴定する。この際、フラスコ内の溶液はマグネチックスターラーで常時撹拌する。外添剤の沈降終了は、全量が液体中に懸濁することによって確認され、疎水化度は、沈降終了時点に達した際のメタノールと水の混合液のメタノールの体積百分率として表される。
<多孔質磁性コアの製造例1>
Fe2O3 58.7質量%
MnCO3 34.9質量%
Mg(OH)2 5.2質量%
SrCO3 1.2質量%
上記材料を上記組成比となるようにフェライト原材料を秤量した。その後、直径(φ)10mmのジルコニアのボールを用いた乾式ボールミルで2時間粉砕、混合した(工程1:秤量、混合工程)。粉砕、混合した後、大気中、温度950℃で2時間焼成し、仮焼フェライトを作製した(工程2:仮焼成工程)。フェライトの組成は、下記の通りである。
(MnO)a(MgO)b(SrO)c(Fe2O3)d
上記式において、a=0.395、b=0.116、c=0.011、d=0.478
クラッシャーで仮焼フェライトを0.5mm程度に粉砕した後に、ジルコニア(φ10mm)のボールを用い、仮焼フェライト100質量部に対し、水を30質量部加え、湿式ボールミルで4時間粉砕してフェライトスラリー(仮焼フェライト微粉砕品)を得た(工程3:粉砕工程)。フェライトスラリーに、バインダーとして仮焼フェライト100質量部に対してポリビニルアルコール2.0質量部を添加し、スプレードライヤー(製造元:大川原化工機)で、約36μmの球状粒子に造粒した(工程4:造粒工程)。電気炉にて窒素雰囲気下(酸素濃度0.01体積%以下)で、温度1100℃で4時間焼成した(工程5:本焼成工程)。凝集した粒子を解砕した後に、目開き250μmの篩で篩分して粗大粒子を除去し、多孔質磁性コア1を得た(工程6:選別工程)。
多孔質磁性コアの製造例1のうち、工程3の湿式ボールミルの粉砕時間を4時間から5時間に変更し、工程5の焼成温度を1100℃から1050℃に変更した以外は、多孔質磁性コアの製造例1と同様にして、多孔質磁性コア2を得た。
多孔質磁性コアの製造例1のうち、工程3のクラッシャーでの粉砕粒度を0.5mm程度から0.3mm程度に変更し、湿式ボールミルの粉砕時間を4時間から2時間に変更した以外は、多孔質磁性コアの製造例1と同様にして、多孔質磁性コア3を得た。
多孔質磁性コアの製造例1のうち、工程5の焼成温度を1100℃から1150℃に変更した以外は、多孔質磁性コアの製造例1と同様にして、多孔質磁性コア4を得た。
Fe2O3 61.4質量%
MnCO3 31.0質量%
Mg(OH)2 6.8質量%
SrCO3 0.8質量%
多孔質磁性コアの製造例1のうち、工程1でフェライト原材料の比率を上記の如くに変更した。多孔質磁性コアの製造例1の工程3のクラッシャーでの粉砕粒度を0.5mm程度から0.3mm程度に変更し、湿式ボールミルの粉砕時間を4時間から5時間に変更した。多孔質磁性コアの製造例1の工程4のポリビニルアルコールの添加量を2%から1%に変更した。工程5の焼成温度を1100℃から1250℃に変更した以外は、多孔質磁性コアの製造例1と同様にして、多孔質磁性コア5を得た。
多孔質磁性コアの製造例1のうち、工程4で、フェライトスラリーに、バインダーとしてポリビニルアルコール2%と共に、炭酸ナトリウムを2%添加した。また、工程5の焼成工程の焼成時間を4時間から2時間に、焼成温度を1100℃から1050℃に変更した。これら以外は、多孔質磁性コアの製造例1と同様にして、多孔質磁性コア6を得た。
Fe2O3 62.4質量%
MnCO3 30.5質量%
Mg(OH)2 6.4質量%
SrCO3 0.7質量%
多孔質磁性コアの製造例1のうち、工程1でフェライト原材料の比率を上記の如く変更した。
多孔質磁性コアの製造例1の工程3のクラッシャーでの粉砕粒度を0.5mm程度から0.3mm程度に変更し、湿式ボールミルの粉砕時間を4時間から1時間に変更した。ボールミルで粉砕の後、得られたスラリーをジルコニアのビーズ(φ1mm)を用いた湿式ビーズミルで4時間粉砕し、フェライトスラリーを得た。これら以外は、多孔質磁性コアの製造例1と同様にして、多孔質磁性コア7を得た。
Fe2O3 71.0質量%
CuO 12.5質量%
ZuO 16.5質量%
上記材料を上記組成比となるようにフェライト原材料を秤量した。その後、水を加えてボールミルで湿式混合した(工程1:秤量・混合工程)。乾燥・粉砕した後、大気中、温度950℃で2時間焼成し、フェライトを作製した(工程2:仮焼成工程)。クラッシャーで0.5mm程度に粉砕した後に、ステンレスのボール(φ10mm)を用いた湿式ボールミルで6時間粉砕した(工程3:粉砕工程)。フェライトスラリーに、バインダーとしてポリビニルアルコール2%を添加し、スプレードライヤー(製造元:大川原化工機)で約36μmの球状粒子に造粒した(工程4:造粒工程)。大気中で温度1300℃で4時間焼成した(工程5:本焼成工程)。凝集した粒子を解砕した後に、目開き250μmの篩で篩分して粗大粒子を除去し、多孔質磁性コア8を得た(工程6:選別工程)。
Fe2O3 61.8質量%
MnCO3 31.1質量%
Mg(OH)2 6.5質量%
SrCO3 0.6質量%
上記材料を上記組成比となるようにフェライト原材料を秤量し、水と混合した後、湿式のメディアミルで5時間粉砕、混合してスラリーを得た。得られたスラリーをスプレードライヤーにて乾燥し、真球状の粒子を得た(工程1:秤量・混合工程)。粉砕、混合した後、大気中、温度950℃で2時間焼成し、仮焼フェライトを作製した(工程2:仮焼成工程)。クラッシャーで0.5mm程度に粉砕した後に、仮焼フェライト100質量部に対し、水を30質量部加え、1/8インチ径のステンレスビーズを用い、湿式ボールミルで1時間粉砕したのち、さらに1/16インチ径のステンレスビーズを用いて4時間粉砕しフェライトスラリー(仮焼フェライト微粉砕品)を得た(工程3:粉砕工程)。フェライトスラリーに、バインダーとして仮焼フェライト100質量部に対してポリビニルアルコール1.0質量部を添加し、スプレードライヤー(製造元:大川原化工機)で、約34μmの球状粒子に造粒した(工程4:造粒工程)。焼成雰囲気をコントロールするために、電気炉にて窒素雰囲気下(酸素濃度0.01体積%以下)で、温度1100℃で4時間焼成した(工程5:本焼成工程)。凝集した粒子を解砕した後に、目開き250μmの篩で篩分して粗大粒子を除去し、多孔質磁性コア9を得た(工程6:選別工程)。
メタクリル酸メチルモノマー100.0質量部を、還流冷却器、温度計、窒素吸い込み管、及びすり合わせ方式撹拌装置を有する四つ口フラスコに加えた。さらにトルエン90.0質量部、メチルエチルケトン110.0質量部、及びアゾビスイソバレロニトリル2.0質量部を加えた。得られた混合物を、窒素気流下で温度70℃で10時間保持し、重合反応終了後、洗浄を繰り返し、共重合体溶液1(固形分33質量%)を得た。
重量平均分子量5,000のメタクリル酸メチルマクロマー 25.0質量部と、メタクリル酸シクロヘキシルモノマー75.0質量部を、還流冷却器、温度計、窒素吸い込み管、及びすり合わせ方式撹拌装置を有する四つ口フラスコに加えた。さらにトルエン90.0質量部、メチルエチルケトン110.0質量部、及びアゾビスイソバレロニトリル2.0質量部を加えた。得られた混合物を、窒素気流下で温度70℃で10時間保持し、重合反応終了後洗浄を繰り返し、共重合体溶液2(固形分33質量%)を得た。
ストレートシリコーン(KR271・信越化学社製)を固形分濃度20.0質量%となるようにトルエンで希釈し、γ−アミノプロピルトリエトキシシランを1.0質量%となるようにトルエンで希釈して樹脂液1を得た。
共重合体溶液1 15.0質量部を、トルエン85.0質量部に溶解させ、樹脂液2を得た。
ストレートシリコーン(KR255・信越化学社製)を固形分濃度15.0質量%となるようにトルエンで希釈し、γ−アミノプロピルトリエトキシシランを1.0質量%となるようにトルエンで希釈して樹脂液3を得た。
共重合体液2を15.0質量部と、4級アンモニウム塩化合物(P−51、オリエント化学社製)2.0質量部を、トルエン83.0質量部に溶解させ、樹脂液4を得た。
ストレートシリコーン樹脂(SR2411、東レ・ダウコーニング株式会社製)を13.0質量部、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン0.5質量部をトルエン86.5質量部に溶解させ、樹脂液5を得た。
ストレートシリコーン樹脂(SR2411、東レ・ダウコーニング株式会社製)を20.0質量部、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン2.0質量部をトルエン100質量部に溶解させ、樹脂液6を得た。
ストレートシリコーン樹脂(SR2411、東レ・ダウコーニング株式会社製)を20.0質量部、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン2.0質量部、導電性カーボン(ケッチェン・ブラック・インターナショナル社製のケッチェンブラックEC)2.0質量部をトルエン100質量部に溶解混合させ、樹脂液7を得た。
工程1(樹脂充填方法1):
多孔質磁性コア1の100.0質量部を混合撹拌機(ダルトン社製の万能撹拌機NDMV型)の撹拌容器内に入れ、30℃に温度を保ちながら、減圧しながら窒素を導入し、樹脂液1を多孔質磁性コア1に対し樹脂成分として12.0質量部となるように減圧下で滴下し、滴下終了後2時間そのまま撹拌を続けた。その後、70℃まで温度を上げ、減圧下で溶剤を除去して、多孔質磁性コア1のコア粒子内に樹脂液1から得られるシリコーン樹脂を有するシリコーン樹脂組成物を充填した。冷却後、得られた多孔質磁性コア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、温度200℃で2時間熱処理した後、目開き70μmの篩で分級してシリコーン樹脂組成物が充填された磁性コアを得た。
この磁性コア100.0質量部を遊星運動型混合機(ホソカワミクロン社製のナウタミキサVN型)に投入し、スクリュー状の撹拌羽根を公転を1分間に3.5回転させ、自転を1分間に100回転させながら撹拌し、窒素を流量0.1m3/minでフローさせ、トルエンを除去するために減圧下(約0.01MPa)で温度70℃に加熱した。樹脂液3を磁性コア粒子に対して樹脂成分として1.0質量部になるように投入した。投入の仕方として、1/3の量の樹脂液を投入し、20分間トルエン除去及び塗布操作を行った。次いで、さらに1/3の量の樹脂液を投入し、20分間トルエン除去及び塗布操作を行い、さらに1/3の量の樹脂液を投入し、20分間トルエン除去及び塗布操作を行った。磁性コア粒子100質量部に対して、被覆量は、1.0質量部であった。その後、シリコーン樹脂で被覆された磁性キャリア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、混合容器を1分間に10回転させて撹拌しながら、窒素雰囲気下に温度200℃で2時間熱処理した。撹拌することにより、磁性キャリア粒子の表面の樹脂の厚さ状態をコントロールした。得られた磁性キャリアを目開き70μmの篩を通した後、風力分級器で分級し、粗粒子側をカットして磁性キャリア1を得た。
磁性キャリアの製造例1の工程1において、多孔質磁性コア1を多孔質磁性コア2に変更し、樹脂液1を樹脂液2に変更し、質量部数を12.0質量部から18.0質量部に変更し、工程2において樹脂液3を樹脂液4に変更し、温度200℃で2時間熱処理を温度100℃で2時間熱処理し、風力分級を行わないこと以外は、磁性キャリアの製造例1と同様にして、磁性キャリア2を得た。
磁性キャリアの製造例1の工程1において、多孔質磁性コア1を多孔質磁性コア3に変更し、風力分級を行わないこと以外は、磁性キャリアの製造例1と同様にして、磁性キャリア3を得た。
磁性キャリアの製造例1の工程1において、多孔質磁性コア1を多孔質磁性コア4に変更し、樹脂液の質量部数を12.0質量部から9.6質量部に変更し、工程2において樹脂液3を樹脂液4に変更し、温度200℃で2時間熱処理を温度100℃で2時間熱処理し、風力分級を行い、微粉側をカットした以外は、磁性キャリアの製造例1と同様にして、磁性キャリア4を得た。
磁性キャリアの製造例1の工程1において、多孔質磁性コア1を多孔質磁性コア5に変更し、樹脂液の質量部数を12.0質量部から8.8質量部に変更し、工程2を行わず、風力分級を行わないこと以外は、磁性キャリアの製造例1と同様にして磁性キャリア5を得た。
磁性キャリアの製造例1の工程1において、多孔質磁性コア1を多孔質磁性コア6に変更し、混合撹拌機の温度を30℃から80℃に変更し、樹脂液の質量部数を12.0質量部から18.0質量部に変更し(樹脂充填方法2)、工程2を行わず、風力分級を3度繰り返し、微粉側をカットすること以外は、磁性キャリアの製造例1と同様にして磁性キャリア6を得た。
工程1(樹脂充填方法3):
多孔質磁性コア粒子6の100.0質量部を混合撹拌機(ダルトン社製の万能撹拌機NDMV型)の撹拌容器内に入れ、30℃に温度を保ちながら、減圧しながら窒素を導入し、樹脂液1を多孔質磁性コア6に対し樹脂成分として10.8質量部となるように減圧下で滴下し、滴下終了後2時間そのまま撹拌を続けた。その後、70℃まで温度を上げ、減圧下で溶剤を除去して、多孔質磁性コア6のコア粒子内に、樹脂液1から得られるシリコーン樹脂を有するシリコーン樹脂組成物を充填した。その後、30℃まで降温させ、再度、シリコーン樹脂を有するシリコーン樹脂組成物を充填した多孔質磁性コアを混合撹拌機の撹拌容器内に入れ、30℃に温度を保ちながら、減圧しながら窒素を導入し、樹脂液1を多孔質磁性コア6に対し樹脂成分として10.8質量部となるように減圧下で滴下し、滴下終了後2時間そのまま撹拌を続けた。その後、70℃まで温度を上げ、減圧下で溶剤を除去して、コア粒子内への樹脂の充填を完了した。冷却後、得られた磁性キャリア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、温度200℃で2時間熱処理した後、目開き70μmの篩で分級し、風力分級を3度繰り返し、微粉側をカットし、磁性キャリア7を得た。樹脂被覆工程は行わなかった。
磁性キャリアの製造例7の工程1において、多孔質磁性コア6を多孔質磁性コア5に変更し、樹脂液の質量部数を10.8質量部から4.9質量部に変更し、2段階目の充填時に、樹脂液1を樹脂液3に変え、樹脂液の質量部数を10.8質量部から4.9質量部に変更し、風力分級を行わないこと以外は、磁性キャリアの製造例7と同様にして磁性キャリア8を得た。
樹脂充填工程は行わず、次に示す樹脂被覆工程2を行った。
工程2(樹脂被覆方法2):
多孔質磁性コア6の100.0質量部を流動層コーティング装置(フロイント産業社製のスパイラフローSFC型)に入れ、給気風量0.8m3/minとした窒素を導入し、給気温度を温度100℃とした。回転ローターの回転数を1分間に1000回転とし、品温が温度50℃になった後、樹脂液3を用いてスプレーを開始した。スプレー速度3.5g/minとした。多孔質磁性コア6の100.0質量部に対して被覆樹脂量が2.0質量部となるまで被覆を行った。冷却後、さらに同様の被覆操作を行い、多孔質磁性コアの100.0質量部に対して被覆樹脂量が2.0質量部となるまで、被覆を行った。さらに、混合容器を1分間に10回転させて撹拌しながら、窒素雰囲気下に温度200℃で2時間熱処理した。撹拌することにより、磁性キャリア粒子の表面の樹脂の厚さ状態をコントロールした。得られた磁性キャリアを目開き70μmの篩を通した後、風力分級器で3回分級し、微粉側をカットして、磁性キャリア9を得た。
磁性キャリアの製造例1の工程1において、多孔質磁性コア1を多孔質磁性コア5に変更し、樹脂液の質量部数を12.0質量部から7.8質量部に変更し、工程2を行わず、風力分級を1回行い、微粉側をカットすること以外は、磁性キャリアの製造例1と同様にして磁性キャリア10を得た。
磁性キャリアの製造例9の工程2において、給気温度を温度100℃から温度70℃に変更し、風力分級を5回行い、粗粉側をカットしたこと以外は、磁性キャリアの製造例9と同様にして磁性キャリア11を得た。
磁性キャリアの製造例1の工程1において、多孔質磁性コア1多孔質磁性コア5に変更し、樹脂液の質量部数を12.0質量部から6.8質量部に変更し、スパイラル羽根を有する混合機の撹拌回転数を10回から20回に変えること、及び工程2を行わず、風力分級を1回行い、微粉側をカットすること以外は、磁性キャリアの製造例1と同様にして磁性キャリア12を得た。磁性キャリア粒子の表面の樹脂量を減じるコントロールを強化した。
磁性キャリアの製造例6の工程1において、用いる樹脂液の質量部数を18.0質量部から19.0質量部に変更し、スパイラル羽根を有する混合機の撹拌回転数を10回から2回に変えること、風力分級を3回行い、粗粉側をカットしたこと以外は、磁性キャリアの製造例6と同様にして磁性キャリア13を得た。磁性キャリア粒子の表面の樹脂量のコントロールを行わなかった。
工程1(樹脂充填方法4):
多孔質磁性コア7の100.0質量部を、一軸式間接加熱型乾燥機(ホソカワミクロン社製のトーラスディスクTD型)に入れ、窒素を導入しながら温度75℃に保ちながら、樹脂液5を多孔質磁性コア7に対し樹脂成分として9.6質量部となるように滴下し、滴下終了後2時間そのまま撹拌を続けた。その後、200℃まで温度を上げ、減圧下に溶剤を除去した。その後、スパイラル羽根を有する混合機の撹拌回転数を10回とし、窒素を導入して200℃で2時間加熱を行い、その後、目開き70μmの篩で分級し、シリコーン樹脂組成物が充填された多孔質磁性コアを得た。
この多孔質磁性コア100.0質量部を流動層コーティング装置(フロイント産業社製のスパイラフローSFC型)に入れ、給気風量0.8m3/minとした窒素を導入し、給気温度を温度70℃とした。回転ローターの回転数を1分間に1000回転とし、品温が温度50℃になった後、樹脂液5を用いてスプレーを開始した。スプレー速度3.5g/minとした。シリコーン樹脂組成物が充填された多孔質磁性コア100.0質量部に対して被覆樹脂量が2.0質量部となるまで被覆を行い、被覆した後、スパイラル羽根を有する混合機の撹拌回転数を10回とし、窒素を導入して220℃で2時間加熱を行い、その後、目開き70μmの篩で分級し、磁性キャリア14を得た。
磁性キャリアの製造例1において、多孔質磁性コア1を多孔質磁性コア8に変更し、工程1は行わず、工程2において用いる樹脂液3を樹脂液4に変更し、風力分級を2回行い、微粉側をカットする以外は、磁性キャリアの製造例1と同様にして磁性キャリア15を得た。
磁性キャリアの製造例14において、多孔質磁性コア7を多孔質磁性コア9に変更し、樹脂液5を樹脂液6に変更し、質量部数を9.6質量部から20.0質量部に変更し、スパイラル羽根を有する混合機の撹拌回転数を10回から2回に変えること、工程2を行わず、風力分級を行わないこと以外は、磁性キャリアの製造例14と同様にして、磁性キャリア16を得た。
磁性キャリアの製造例14において、多孔質磁性コア7を多孔質磁性コア9に変更し、樹脂液5を樹脂液6に変更し、質量部数を9.6質量部から13.0質量部に変更し、スパイラル羽根を有する混合機の撹拌回転数を10回から2回に変えること、工程2において用いる樹脂液5を樹脂液7に変更し、さらに、被覆後の熱処理を真空乾燥機に代え、窒素を流量0.01m3/minでフローさせつつ、減圧下(約0.01MPa)において温度220℃で2時間処理する以外は、磁性キャリアの製造例14と同様にして、磁性キャリア17を得た。
工程2(樹脂被覆方法4):
磁性キャリア製造例1の工程1において製造された、シリコーン樹脂組成物が充填された磁性コア100.0質量部を遊星運動型混合機(ホソカワミクロン社製のナウタミキサVN型)に投入し、スクリュー状の撹拌羽根を公転を1分間に3.5回転させ、自転を1分間に100回転させながら撹拌した。その際、窒素を流量0.1m3/minでフローさせ、減圧下(約0.01MPa)になるようトルエンをさらに除去するために温度70℃に加熱した。樹脂液3を磁性キャリアに対して樹脂成分として1.0質量部になるように一度に投入60分間トルエン除去及び塗布操作を行った。それ以外は、磁性キャリア1と同様にして、磁性キャリア18を得た。
冷却管、撹拌機、及び、窒素導入管のついた反応槽中に、以下の材料を秤量した。
テレフタル酸 299質量部
無水トリメリット酸 19質量部
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
747質量部
チタニウムジヒドロキシビス(トリエタノールアミネート) 1質量部
その後、温度200℃に加熱し、窒素を導入しながら生成する水を除去しながら10時間反応させ、その後、1.3×102Paに減圧し1時間反応させ、樹脂1を合成した。GPCで求めた樹脂1の分子量は、重量平均分子量(Mw)6,000、数平均分子量(Mn)2,400であり、ピーク分子量(Mp)2,800であった。
テレフタル酸 332質量部
ポリオキシエチレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン
996質量部
チタニウムジヒドロキシビス(トリエタノールアミネート) 1質量部
その後、温度220℃に加熱し、窒素を導入しながら生成する水を除去しながら10時間反応させた。さらに、無水トリメリット酸96質量部を加え、温度180℃に加熱し2時間反応させ樹脂2を合成した。GPCで求めた樹脂2の分子量は、重量平均分子量(Mw)84,000、数平均分子量(Mn)6,200、ピーク分子量(Mp)12,000、ガラス転移点(Tg)62℃であった。
樹脂1 50.0質量部
樹脂2 50.0質量部
精製ノルマルパラフィン(DSC最大吸熱ピークのピーク温度70℃)
5.0質量部
C.I.ピグメントブルー15:3 5.0質量部
3,5−ジ−t−ブチルサリチル酸アルミニウム化合物 1.0質量部
上記材料をヘンシェルミキサー(FM−75型、三井三池化工機(株)製)で混合した後、温度130℃に設定した二軸混練機(PCM−30型、池貝鉄工(株)製)にて混練した。得られた混練物を冷却し、ハンマーミルにて1mm以下に粗粉砕し、粗砕物を得た。得られた粗砕物を、高圧気体を用いた衝突式気流粉砕機を用いて微粉砕した。
トナー製造例1において、精製ノルマルパラフィン(DSC最大吸熱ピークのピーク温度70℃)5.0質量部の代わりにライスワックス(DSC最大吸熱ピークのピーク温度79℃)2.0質量部を用いた。得られた微粉砕物を、表面改質を行わずに、風力分級機(エルボジェットラボEJ−L3、日鉄鉱業社製)で分級しで微粉及び粗粉を同時に分級除去した。上記以外は、トナー製造例1と同様にしてトナー2を得た。
スチレン 78.4質量部
アクリル酸−n−ブチル 20.8質量部
メタクリル酸 2.0質量部
上記材料を反応容器に添加し、該混合液を温度110℃まで昇温した。窒素雰囲気下にラジカル重合開始剤であるtert−ブチルハイドロパーオキサイド1部をキシレン10部に溶解したものを該混合液に約30分かけて滴下した。さらにその温度で該混合液を10時間保温してラジカル重合反応を終了させた。さらに該混合液を加熱しながら減圧し、脱溶剤することにより樹脂2を得た。GPCで求めた樹脂2の分子量は、重量平均分子量(Mw)35,000、数平均分子量(Mn)8,000であり、ピーク分子量(Mp)12,000、ガラス転移点(Tg)58℃であった。
樹脂2 100.0質量部
精製ノルマルパラフィン(DSC最大吸熱ピークのピーク温度70℃)
5.0質量部
C.I.ピグメントブルー15:3 5.0質量部
3,5−ジ−t−ブチルサリチル酸アルミニウム化合物 1.0質量部
上記材料をヘンシェルミキサー(FM−75型、三井三池化工機(株)製)でよく混合した後、温度130℃に設定した二軸混練機(PCM−30型、池貝鉄工(株)製)にて混練した。得られた混練物を冷却し、ハンマーミルにて1mm以下に粗粉砕し、粗砕物を得た。得られた粗砕物を、高圧気体を用いた衝突式気流粉砕機を用いて微粉砕した。
次に、得られた微粉砕物をファカルティ(ホソカワミクロン社製)を用い、微粒子を除去しながら表面改質を行い、トナー粒子を得た。得られたトナー粒子100.0質量部に、無機微粒子として、個数平均粒径が40nmでありi−ブチルトリメトキシシランで処理された疎水化度50%の酸化チタン微粉体1.0質量部、個数平均粒径が110nmでありヘキサメチルジシラザンで処理された疎水化度85%のアモルファスシリカ微粉体を0.5質量部の外添混合し、トナー3を得た。
イオン交換水710質量部に、0.1M−Na3PO4水溶液450質量部を投入し、温度65℃に加温した後、TK式ホモミキサー(特殊機化工業製)を用いて、200s-1(12000rpm)にて撹拌した。これに1.0M−CaCl2水溶液68質量部を徐々に添加し、Ca3(PO4)2を含む水系媒体を得た。
スチレン 80.0質量部
n−ブチルアクリレート 20.0質量部
C.I.ピグメントブルー15:3 6.0質量部
3,5−ジ−t−ブチルサリチル酸アルミニウム化合物 1.0質量部
ポリエステル(ビスフェノールA、テレフタル酸、無水トリメリット酸より重合、Mp=8000)
7.0質量部
ベヘン酸ベヘニル(DSC最大吸熱ピークのピーク温度72℃)
14.0質量部
上記材料を温度60℃に加温し、TK式ホモミキサー(特殊機化工業製)を用いて、167s-1(10,000rpm)にて均一に溶解、分散した。これに、重合開始剤2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)7.0質量部を溶解し、モノマー組成物を調製した。
分散液A:
スチレン 350.0質量部
n−ブチルアクリレート 100.0質量部
アクリル酸 25.0質量部
t−ドデシルメルカプタン 10.0質量部
上記材料を混合及び溶解し、モノマー混合物Aを調製した。
パラフィンワックス分散液 100.0質量部
(DSC最大吸熱ピークのピーク温度72℃、固形分濃度30%、分散粒径0.14μm)
アニオン性界面活性剤 1.2質量部
(第一工業製薬(株)製:ネオゲンSC)
非イオン性界面活性剤 0.5質量部
(三洋化成(株)製:ノニポール400)
イオン交換水 1530.0質量部
上記材料をフラスコ中で分散し、窒素置換を行いつつ加熱を開始した。液温が温度65℃となったところで、これに6.5質量部の過硫酸カリウムを350質量部のイオン交換水で溶解した溶液を投入した。液温を温度70℃に保ちつつ、前記モノマー混合物Aを投入撹拌し、液温を温度80℃にあげて5時間そのまま乳化重合を継続した後に液温を温度40℃とした後にフィルターで濾過して分散液Aを得た。
スチレン 350.0質量部
n−ブチルアクリレート 100.0質量部
アクリル酸 30.0質量部
以上記材料を混合及び溶解し、モノマー混合物Bを調製した。
フィッシャートロプシュワックス分散液 100.0質量部
(DSC吸熱ピークのピーク温度105℃、固形分濃度30%、分散粒径0.15μm)
アニオン性界面活性剤 1.5質量部
(第一工業製薬(株)製:ネオゲンSC)
非イオン性界面活性剤 0.5質量部
(三洋化成(株)製:ノニポール400)
イオン交換水 1530.0質量部
上記材料をフラスコ中で分散し、窒素置換を行いつつ加熱を開始した。液温が温度65℃となったところで、これに5.9質量部の過硫酸カリウムを300.0質量部のイオン交換水で溶解した溶液を投入した。液温を温度65℃に保ちつつ、前記モノマー混合物Bを投入撹拌し、液温を温度75℃にあげて8時間そのまま乳化重合を継続した後に液温を温度40℃とした後にフィルターで濾過して分散液Bを得た。
C.I.ピグメンブルー15:3 12.0質量部
アニオン性界面活性剤 2.0質量部
(第一工業製薬(株)製:ネオゲンSC)
イオン交換水 78.0質量部
上記材料を混合し、サンドグラインダーミルを用いて分散し着色剤分散液Cを得た。
作製した磁性キャリアとトナーを用い、表3に示す組み合わせで二成分系現像剤を調製した。二成分系現像剤は、磁性キャリア90質量%及びトナー10質量%の配合割合とした。
印刷環境 温度23℃/湿度60%RH(以下「N/N」)
温度23℃/湿度5%RH(以下「N/L」)
温度30℃/湿度80%RH(以下「H/H」)
紙:レーザービームプリンター用紙CS−814(A4、81.4g/m2)
(キヤノンマーケティングジャパン株式会社より販売)
各環境において、直流電圧VDCを、FFH画像(ベタ部)のトナーの紙上への載り量が0.5mg/cm2となるように調整した。FFH画像とは、256階調を16進数で表示した値であり、00Hを1階調目(白地部)、FFHを256階調目(ベタ部)とした。
調整後、3cm×6cmの大きさのFFH画像を一枚プリントアウトし、これを初期の画像とした。この初期の画像について、X−Riteカラー反射濃度計(Color reflection densitometer X−Rite 404A)を用いて画像濃度を判定した。
続いて、画像比率1%のFFH画像を50000枚プリントアウトした。印字後に、3cm×6cmの大きさのFFH画像を1枚プリントアウトし、これを耐久後の画像とした。初期と同様にして反射濃度計を用い耐久後の画像について画像濃度を判定し、初期の濃度との差を絶対値で算出した。
A:0.00以上0.05未満
B:0.05以上0.10未満
C:0.10以上0.20未満
D:0.20以上
直流電圧VDCはFFH画像(ベタ部)のトナーの紙上への載り量が0.5mg/cm2となるように調整した。次に、A4全面の画像面積比率1%のFFH画像を50000枚プリントアウトした。その後、00H画像を印刷し、感光ドラム上の部分を透明な粘着テープを密着させてサンプリングし、1cm×1cm中の感光ドラム上に付着していた磁性キャリア粒子の個数をカウントし、1cm2当りの付着キャリア粒子の個数を算出した。
A:3個以下
B:4個以上10個以下
C:11個以上20個以下
D:21個以上
各環境で、画像比率5%のFFH画像を10枚プリントアウトした。紙の搬送方向に対して、30H画像の横帯(幅10mm)とFFH画像の横帯(幅10mm)を交互に並べたチャートを出力した。その画像をスキャナで読みとり、二値化処理を行った。二値化画像の搬送方向に於ける、あるラインの輝度分布(256階調)をとり、その時の30H画像の輝度に接線を引き、FFH画像の輝度と交わるまでの30H画像部後端の接線からずれた輝度の領域(面積:輝度数の和)をもって、白抜け度とした。
A:50以下
B:51以上150以下
C:151以上300以下
D:301以上
各環境で、画像比率5%のFFH画像を10枚印字した。複写機本体を各環境に1週間放置した後に00H画像を1枚印刷した。紙の平均反射率Dr(%)をリフレクトメータ(東京電色株式会社製の「REFLECTOMETER MODEL TC−6DS」)によって測定した。続いて、00H画像の反射率Ds(%)を測定した。下記式を用いてカブリ率(%)を算出した。得られたカブリを下記の評価基準に従って評価した。
カブリ率(%)=Dr(%)−Ds(%)
A:0.5%以下
B:0.6%以上1.0%以下
C:1.1%以上2.0%以下
D:2.1%以上
この出願は2008年8月4日に出願された日本国特許出願番号第2008−201072からの優先権を主張するものであり、その内容を引用してこの出願の一部とするものである。
Claims (8)
- 多孔質磁性コア粒子と樹脂とを少なくとも含有する磁性キャリア粒子を有する磁性キャリアであって、
走査型電子顕微鏡により撮影された該磁性キャリア粒子の断面の反射電子像において、該磁性キャリア粒子の断面における最大径の中点である基準点から該磁性キャリア粒子の表面に向かって5°おきに72等分割する直線を引いたとき、下記(a)、(b)、(c)を満たす磁性キャリア粒子を60個数%以上含有することを特徴とする磁性キャリア。
(a)該直線上における該磁性キャリア粒子の表面から該多孔質磁性コア粒子の表面までの距離から測定した樹脂の厚さが0.0μm以上0.3μm以下である直線の数Aが、全直線数72本に対して7本以上36本以下である。
(b)該直線上における該磁性キャリア粒子の表面から該多孔質磁性コア粒子の表面までの距離から測定した樹脂の厚さが1.5μm以上5.0μm以下である直線の数Bが、全直線数72本に対して7本以上36本以下である。
(c)該直線上における該磁性キャリア粒子の表面から該多孔質磁性コア粒子の表面までの距離から測定した樹脂の厚さが0.0μm以上5.0μm以下である直線の数Cが、全直線数72本に対して70本以上である。 - 前記Aが、全直線本数72本に対して11本以上32本以下であり、前記Bが、全直線本数72本に対して11本以上32本以下であることを特徴とする請求項1に記載の磁性キャリア。
- 前記直線のうち1本目から18本目までの直線における前記樹脂の厚さの平均値を平均値(1)、前記直線のうち19本目から36本目までの直線における前記樹脂の厚さの平均値を平均値(2)、前記直線のうち37本目から54本目までの直線における前記樹脂の厚さの平均値を平均値(3)、前記直線のうち55本目から72本目までの直線における前記樹脂の厚さの平均値を平均値(4)とし、該平均値(1)乃至(4)における最大値と最小値との差が1.5μm以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載の磁性キャリア。
- 該磁性キャリア粒子は、該多孔質磁性コア粒子の孔に、樹脂が充填された磁性キャリア粒子であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の磁性キャリア。
- 該磁性キャリア粒子は、該多孔質磁性フェライト粒子の孔に樹脂が充填されている粒子の表面をさらに樹脂で被覆した粒子であることを特徴とする請求項4に記載の磁性キャリア。
- 請求項1乃至5のいずれかに記載の磁性キャリアとトナーとを有する二成分系現像剤。
- 該トナーは、画像処理解像度512×512画素(1画素あたり0.37μm×0.37μm)のフロー式粒子像測定装置によって計測された円相当径1.985μm以上39.69μm未満の粒子を、0.200以上1.000以下の円形度範囲に800分割し解析された該トナーの平均円形度が、0.940以上1.000以下であることを特徴とする請求項6に記載の二成分系現像剤。
- 該トナーは、円相当径1.985μm以上39.69μm未満における円形度分布において、円形度の低い方から累積10個数%における円形度が0.910以上であることを特徴とする請求項6または7に記載の二成分系現像剤。
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