JP2004113837A - Apparatus and method for manufacturing developer - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンター、ファクシミリ等の電子写真法、静電印刷法などを用いた画像形成方法・装置に用いる現像剤の製造装置及び製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、トナーを用いて静電潜像を現像する方法としては、磁気ブラシ現像法(米国特許第2874063号明細書(特許文献1)参照)に代表される二成分現像方法や一成分現像法などが知られている。
【0003】
二成分現像法に用いられる乾式二成分現像剤は、比較的大きなキャリア粒子表面上に微小なトナー粒子が、両粒子の摩擦により発生した電気力により保持されており、静電潜像に近接すると、静電潜像が形成する電界によるトナー粒子に対する潜像方向への吸引力が、トナー粒子とキャリア粒子間の結合力に打ち勝って、トナー粒子は静電潜像上に吸引付着されて静電潜像が可視化されるものである。そして、現像剤は現像によって消費されたトナーを補充しながら反復使用される。
【0004】
したがって、この二成分現像法では安定した画像濃度を得るためにキャリアとトナーの混合比(トナー濃度)を一定にする必要があり、そのためのトナー補給機構や複雑なトナー濃度センサを搭載する必要があるために、現像装置が大型になり、その動作機構も複雑になるという欠点がある。
【0005】
また、現像剤製造装置においては、現像剤の動きが活発な箇所とそうでない箇所、あるいは現像剤の多い箇所と少ない箇所においてトナーの取り込み量が異なり、部分的にトナー濃度が不安定となって、一定のトナー濃度の現像剤を安定供給できなくなる。
そのため、生産時には混合機内の各部からサンプリングを頻繁に行い、各部の現像剤中のトナー濃度が一定になるまで、攪拌/混合を続ける必要がある。
このような操作を繰り返すと現像剤中のトナー濃度が安定化するまで、生産効率/検査効率が非常に悪くなる問題がある。
そこで、混合状態を精度よく測定できる方法が提案されている。例えば、特開平6−331542号公報(特許文献2)では、光ファイバーによる反射光量の度合いを混合度として検出する方法が提案されている。しかし、このような方式では計測機器が高価且つ複雑になり、維持管理が大変になる問題がある。
【0006】
【特許文献1】
米国特許第2874063号明細書
【特許文献2】
特開平6−331542号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の欠点を解決しようとするもので、第1の目的は、トナーへの帯電の付与が十分に行われ、トナー飛散や地肌汚れ、スジ状汚れのない良好な画像を得ることができる現像剤を製造できる現像剤製造装置及び製造方法を提供することである。
また、本発明の第2の目的は、前記現像剤を効率よく一定に安定した現像剤を製造できる現像剤製造装置及び製造方法を提供することである。
さらに、本発明の第3の目的は、検査/計測頻度を極力少なくして、短時間での製造を可能にする現像剤製造装置及び製造方法を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明によれば上記課題は下記の技術的手段により解決される。
(1)トナーとキャリアを攪拌混合し二成分現像剤を製造する現像剤製造装置において、
原料投入口及び現像剤排出口を有し、水平方向に延び両端が閉塞された筒形状をなし、トナーとキャリアの攪拌混合のためにこれらを収容する攪拌混合容器と、
該攪拌混合容器の両端壁に回転自在に支持されたシャフトに固定され、トナーとキャリアに、該シャフトと平行な方向に攪拌力を付与する攪拌翼と、
該攪拌混合容器の内壁面に設置され、混合中の二成分現像剤の見かけの透磁率を検知する少なくとも3つのセンサーと、
該3つのセンサーの検知結果に基づき、混合中の二成分現像剤が設定トナー濃度になるまで該攪拌翼による攪拌及び該センサーによる検知を繰り返させる制御手段とを具備することを特徴とする現像剤製造装置。
(2)該センサーは、混合中の二成分現像剤と常に接触するように該シャフトと平行な方向に離間して配置され、さらに該センサーで検知された見かけの透磁率を電圧値に変換する検知手段を有することを特徴とする前記(1)に記載の現像剤製造装置。
(3)非計測時に該センサーの検知部にエアーを供給して保護するエアー供給手段を有し、該制御手段は、設定トナー濃度T0の基準電圧をV0としたとき、各攪拌/混合時間におけるサンプリングした計測トナー濃度T1の計測電圧がV1の時、下記に示す関係で攪拌/混合・停止サイクルを繰り返させることを特徴とする前記(1)又は(2)に記載の現像剤製造装置。
V0 ≧ V1 (攪拌/混合 稼動)
V0 = V1 (攪拌/混合 停止)
(4)トナーとキャリアを攪拌混合し二成分現像剤を製造する現像剤製造方法において、
原料投入口及び現像剤排出口を有し、水平方向に延び両端が閉塞された筒形状をなす攪拌混合容器中に、トナーとキャリアの攪拌混合のためにこれらを投入し、
該攪拌混合容器の両端壁に回転自在に支持されたシャフトに固定された攪拌翼で、トナーとキャリアに、該シャフトと平行な方向に攪拌力を付与して攪拌混合を行わせ、
該攪拌混合容器内壁面に設置された少なくとも3つのセンサーで、混合中の二成分現像剤の見かけの透磁率を検知し、
該3つのセンサーの検知結果に基づき、混合中の二成分現像剤が設定トナー濃度になるまで該攪拌翼による攪拌及び該センサーによる検知を繰り返させて現像剤を製造することを特徴とする現像剤製造方法。
(5)該センサーを、混合中の二成分現像剤と常に接触するように該シャフトと平行な方向に離間して配置し、該センサーで検知された見かけの透磁率を電圧に変換して制御情報とすることを特徴とする前記(4)に記載の現像剤製造方法。
(6)該センサーを、非計測時には該センサーの検知部に周辺からエアーを供給して保護し、設定トナー濃度T0の基準電圧をV0としたとき、各攪拌/混合時間におけるサンプリングした計測トナー濃度T1の計測電圧がV1の時、下記に示す関係で攪拌/混合・停止サイクルを繰り返させることを特徴とする前記(4)又は(5)に記載の現像剤製造方法。
V0 ≧ V1 (攪拌/混合 稼動)
V0 = V1 (攪拌/混合 停止)
(7)キャリアの1000Oeの磁場中での磁化:σcが30〜120emu/gである現像剤を製造することを特徴とする前記(4)〜(6)のいずれかに記載の現像剤製造方法。
(8)キャリアの重量平均粒子径が20〜100μmで、トナーの体積平均粒子径が5〜15μmである現像剤を製造することを特徴とする前記(4)〜(7)のいずれかに記載の現像剤製造方法。
(9)トナーとキャリアの重量比が1:99〜20:80である現像剤を製造することを特徴とする前記(4)〜(8)のいずれかに記載の現像剤製造方法。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下本発明を図面に基づいて詳細に説明する。
図1に本発明による現像剤製造装置の構造を正面断面図で示す。11は本発明による一構成例の現像剤製造装置である。この現像剤製造装置11では、基台12上に一対の支持部13a、13bが離間配置されており、これらの上部適所には図示しない透孔が設けられており、この透孔に設けられたベアリング機構のような周知の回転補助部材によりシャフト14が両支持部13a、13b間に回転自在に装架されている。支持部13aから図中左側に突出したシャフト部分にはプーリー15が固設されている。また、支持部13aの下方適所には透孔を介して、攪拌翼駆動モーター16の駆動軸17が突出しており、その先端にはプーリー18が固設されている。プーリー15とプーリー18間には回転ベルト19が掛け渡され、攪拌翼駆動モーター16の駆動力がこれらを介して伝達され、シャフト14を回転駆動できるようになっっている。
【0010】
攪拌混合容器20は、円筒体を横倒させ、その両端面21a、21bは閉塞された形状を有し、現像剤(トナー及びキャリア)22の混合攪拌ための密閉空間が形成されている(図2参照)。攪拌混合容器20の両側面21a、21bの中央には透孔が形成され、それらをシャフト14が挿通している。シャフト14には図示のように、現像剤22の混合攪拌のための攪拌翼23a、23bが取り付けられている。これら攪拌翼23a、23bとしては現像剤22の効率的な混合攪拌のため従来公知の各種の形状のものを採用することができる。また、攪拌混合容器20の上側には、混合すべきトナーとキャリアからなる原料を投入する原料投入口24が設けられ、攪拌混合容器20の下側には製造された現像剤22を排出するための排出口25が設けられている。
【0011】
攪拌混合容器20の円筒状部内壁には図1及び図2に示すように、3つのセンサー26a、26b、26cがシャフト14と平行な方向に沿って図中、左、中央、右の3カ所に離間して設置されている。もちろんセンサー26の数は4つ以上でも構わない。センサー26は現像剤22のトナー濃度を見かけの透磁率を介して検知するようになっている。具体的には、図3に示すようなセンサー回路により、トナー濃度を見かけの透磁率として、電圧に変換し、その検知信号に基づいて図示しない制御部(パソコン等を利用)により、攪拌翼23による攪拌/混合とセンサー26による検知・計測が繰り返す制御が行われるようになっている。前記センサー回路は、図3に示すような構成で、攪拌混合容器20内の現像剤22に磁界を印加し、見かけの透磁率の検知を行う。
【0012】
ここで、センサー26の検知電圧とトナー濃度との関係の一例を図4に示す。所望のトナー濃度は、画像形成装置の機種/プロセスによって異なり、各機種別の所望設定トナー濃度(=センサー基準電圧)が設定される。図4の例では、下記式で示される関係が成り立っている。
【数1】
Y=−0.6078X+5.2192
(R=0.9943)
例えば、トナー濃度の設定値が4.0±0.05%の場合、センサー電圧は、1.92V〜2.10Vの幅で制御される。
センサー26の数は、攪拌混合容器20内での測定値のばらつきを押さえるため、少なくとも左・中央・右の3点設置されており、各センサー26が所望のトナー濃度(基準電圧)に達するまで、攪拌翼23による攪拌/混合とセンサー26による検知・計測が繰り返される。センサー26の検知部は、検知誤差を無くすため、非計測時にはセンサー保護エアーホース27から供給されるエアーにより保護され、検知時にはエアー供給が停止するようになっている。その様子を図5に示す。
【0013】
次に、本構成例の現像剤製造装置の動作について述べる。
二成分現像剤の原料となるトナーとキャリアは原料投入口24から攪拌混合容器20内に投入される。所要量の投入がされると、駆動モーター16が作動し、その回転力はシャフト17、プーリー18、ベルト19、プーリー15、シャフト14に伝達され、攪拌翼23を回転させ、現像剤22の攪拌混合が行われる。図示しない制御部は、駆動モーター16の稼働動作とセンサー26による計測動作を制御し、センサー26は一定の混合時間ごとに現像剤22の見かけの透磁率を測定し、それが電圧値に変換される。センサー26の検知時にはセンサー保護エアーホース27からのエアー供給が停止する。各センサー26の電圧値が設定トナー濃度に相当する基準電圧に達すると、図示しない制御部は駆動モーター16の稼働を停止し、これにより攪拌混合が停止する。一方、各センサー26の電圧値が設定トナー濃度に相当する基準電圧に達しないと、駆動モーター16を稼働させ、攪拌混合を行わせる。以上のような動作により、設定トナー濃度の二成分現像剤22が安定して得られることになる。
【0014】
次に、本発明の現像剤製造装置ないし製造方法で製造される、好ましい二成分現像剤並びにその原料となるキャリア及びトナーについて述べる。
【0015】
本発明に使用するトナーとしては、従来の公知の方法で製造されたものを使用できる。具体的には、結着樹脂、磁性体、極性制御剤、必要に応じて任意の添加剤より成る混合物を熱ロールミルで溶融混練した後、冷却固化せしめ、これを粉砕分級し、必要に応じて外添剤を混合して得られる。
【0016】
この結着樹脂としては、公知のものがすべて使用できる。例えば、ポリスチレン、ポリ−p−クロルスチレン、ポリビニルトルエンの如きスチレン及びその置換体の単重合体;スチレン−p−クロルスチレン共重合体、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、スタレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルエチルエーテル共重合体、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系共重合体;ポリ塩化ビニル、フェノール樹脂、天然変性フェノール樹脂、天然樹脂変性マレイン酸樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリ酢酸ビニール、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン、ポリアミド樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂、キシレン樹脂、ポリビニルブチラール、、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、クマロインデン樹脂、脂肪族叉は脂肪族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックスなどが単独であるいは混合して使用できる。
【0017】
特に加熱加圧定着方式においては、結着樹脂としてポリエステル樹脂を用いることにより、耐塩ビマット融着性に優れ、熱ロールへの耐オフセット性に優れたトナーを得ることができる。
【0018】
加圧定着方式を用いる場合には、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチレン、ポリウレタンエラストマー、エチレン−エチルアクリレート共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、アイオノマー樹脂、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、線状飽和ポリエステル、パラフィンなどがある。
【0019】
トナーには荷電制御剤をトナー粒子に内添、又はトナー粒子に外添して用いることが好ましい。荷電制御剤によって、現像システムに応じた最適の荷電量コントロールが可能となる。
【0020】
トナーに用いられる極性制御剤としては従来より公知の物でよく、正極性制御剤としては、ニグロシン及び脂肪酸金属塩等による変性物;トリブチルベンジルアンモニウム−1−ヒドロキシ−4−ナフトスルフォン酸塩、テトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレートなどの四級アンモニウム塩;ジブチルスズオキサイド、ジオクチルスズオキサイド、ジシクロヘキシルスズオキサイドなどのジオルガノスズオキサイド;ジブチルスズボレート、ジオクチルスズボレート、ジシクロヘキシルスズボレートなどのジオルガノスズボレートを単独あるいは2種類以上組み合わせて用いることができる。これらの中でも、ニグロシン系化合物、有機四級アンモニウム塩の如き極性制御剤が特に好ましく用いられる。
【0021】
負極性制御剤としては、例えば有機金属化合物、キレート化合物が有効である。その例としてはアルミニウムアセチルアセトナート、鉄(II)アセチルアセトナート、3,5−ジタ−シャリ−ブチルサリチル酸クロム等があり、特にアセチルアセトン金属錯体、モノアゾ金属錯体、ナフトエ酸あるいはサリチル酸系の金属錯体又は塩が好ましく、特にサリチル酸系金属錯体、モノアゾ金属錯体又はサリチル酸系金属塩が好ましい。
【0022】
前記の極性制御剤は、微粒子状として用いることが好ましく、具体的には、3μm以下の個数平均粒径が好ましい。
【0023】
トナーに使用される極性制御剤の使用量は、結着樹脂の種類、必要に応じて使用される添加剤の有無、分散方法を含めたトナー製造方法によって決定されるもので、一義的に限定されるものではないが、好ましくは結着剤100重量部に対して、0.1〜20重量部の範囲、好ましくは0.2〜10重量部で用いられる。0.1重量部未満では、トナーの帯電量が不足し実用的でない。また20重量部を超える場合にはトナーの帯電量が大きすぎ、キャリアとの静電的吸引力の増大のため、現像剤の流動性低下や、画像濃度の低下を招く。
【0024】
また、本発明で用いるトナーには必要に応じて顔料や染料等の着色剤を添加しても良い。顔料としては、例えば黒色の着色剤として、カーボンブラック、アニリンブラック、ファーネスブラック、ランプブラック等が使用できる。シアンの着色剤として例えば、フタロシアニンブルー、メチレンブルー、ビクトリアブルー、メチルバイオレット、アニリンブルー、ウルトラマリンブルー等が使用できる。マゼンタの着色剤として例えば、ローダミン6Gレーキ、ジメチルキナクリドン、ウォッチングレッド、ローズベンガル、ローダミンB、アリザリンレーキ等が使用できる。イエローの着色剤として例えば、クロムイエロー、ベンジジンイエロー、ハンザイエロー、ナフトールイエロー、モリブデンオレンジ、キノリンイエロー、タートラジン等が使用でき、その使用量は、樹脂100重量部に対し0.1〜20重量部、好ましくは2〜10重量部の添加量が良い。染料としては例えば、アゾ系染料、アントラキノン系染料、キサンテン系染料、メチン系染料等があり、樹脂100重量部に対し、0.05〜10重量部、好ましくは0.1〜3重量部の添加量が良い。
【0025】
また本発明で用いるトナーには帯電安定性、現像性、流動性、耐久性向上のために、添加剤を用いることが好ましい。これら添加剤としては例えば、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化アンチモン、酸化錫等の金属酸化物や炭化ケイ素、窒化ケイ素等の微粉末等の流動性向上剤や、例えばフッ素系樹脂微粒子、シリコーン系樹脂微粒子、アクリル系樹脂微粒子等の樹脂微粒子やステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸マグネシウム等の金属石鹸系滑剤等のクリーニング助剤が挙げられる。この中でも特に流動性向上剤としては酸化ケイ素、酸化チタンが好ましく、クリーニング助剤としては、ステアリン酸亜鉛が好ましい。
【0026】
本発明に用いられる流動性向上剤は、必要に応じシリコーンワニス、各種変性シリコーンワニス、シリコーンオイル、各種変性シリコーンオイル、シランカップリング剤、官能基を有するシランカップリング剤、その他の有機ケイ素化合物等の処理剤、あるいは種々の処理剤で併用して処理されていることが好ましい。
【0027】
本発明で用いるトナーには定着時の離型性を良くする目的で離型剤を含有させても良い。離型剤としては公知の物が使用でき、例えば低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、マイクロクリスタリンワックス、カルナバワックス、サゾールワックス、パラフィンワックス等をバインダー樹脂100重量%に対し0.1〜10重量%を磁性トナーに加えることが好ましい。
【0028】
また、本発明において用いるキャリアは、1000[Oe]の磁場中における飽和磁化が好ましくは30〜120[emu/g]、より好ましくは40〜100[emu/g]である。このような範囲であると、トナー取り込み時に現像剤がトナーを効率よく取り込むことができるため、トナー消費量の多い画像を繰り返し複写しても画像濃度の低下を防止できる。また、現像領域における現像剤の現像スリーブへの磁気束縛力が大きくなるために、感光体上へのキャリアの現像が有効に防止され、良好な画像が得られる。
【0029】
また、キャリアの重量平均粒子径は好ましくは20〜100μm、より好ましくは20〜80μmであり、トナーの体積平均粒子径は好ましくは5〜15μmである。このような範囲であると、現像剤を画像形成装置に取り込んだとき、現像剤が現像スリーブから離脱し感光体上に付着することを防止することが可能で、さらに現像に寄与する現像剤を構成するキャリアの粒子径を小さくすることによりトナーの保有率を高くできるために、高速複写機においても十分な画像濃度及び細線再現性を達成できる。
【0030】
さらに、キャリアとトナーの重量比は1:99〜20:80であることが好ましい。このような範囲であると、現像領域において現像に寄与するトナーの量が多く、トナーの保有率を高くできるために、高速複写機においても十分な画像濃度及び細線再現性を達成できる。
【0031】
キャリアの核体粒子としては、従来より公知のものでよく例えば鉄、コバルト、ニッケル等の強磁性金属;マグネタイト、ヘマタイト、フェライトなどの合金や化合物;前記強磁性体微粒子と樹脂との複合体等が挙げられる。
【0032】
これら本発明で用いられるキャリアはより耐久性を長くする目的で、表面を樹脂で被覆することが好ましい。
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、クロロスルホン化ポリエチレン等のポリオレフィン系樹脂;ポリスチレン、アクリル(例えばポリメチルメタクリレート)、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、ポリビリケトン等のポリビニル及びポリビニリデン系樹脂;塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体;;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品(例えばアルキッド樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン等による変成品);ポリテトラフルオロエチレン、ポリ弗化ビニル、ポリ弗化ビニリデン、ポリクロロトリフルオロエチレン等の弗素樹脂;ポリアミド;ポリエステル;ポリウレタン;ポリカーボネート;尿素−ホルムアルデヒド樹脂等のアミノ樹脂;エポキシ樹脂等が挙げられる。中でもトナースペントを防止する点で好ましいのはシリコーン樹脂又はその変成品、弗素樹脂、特にシリコーン樹脂又はその変成品である。
【0033】
シリコーン樹脂としては、従来から知られているいずれのシリコーン樹脂であってもよく、下記式で示されるオルガノシロキサン結合のみからなるストレートシリコーン及びアルキド、ポリエステル、エポキシ、ウレタンなどで変成したシリコーン樹脂が挙げられる。
【0034】
【化1】
【0035】
上記式中R1は水素原子、炭素原子1〜4のアルキル基又はフェニル基、R2及びR3は水素基、炭素原子数1〜4のアルコキシ基、フェニル基、フェノキシ基、炭素原子数2〜4のアリケニル基、炭素原子数2〜4のアルケニルオキシ基、ヒドロキシ基、カルボキシル基、エチレンオキシド基、グリシジル基又は下記式で示される基である。
【0036】
【化2】
【0037】
上記式中R4,R5はヒドロキシ基、カルボキシル基、炭素原子数1〜4のアルキル基、炭素原子数1〜4のアルコキシ基、炭素原子数2〜4のアルケニル基、炭素原子数2〜4のアルケニルオキシ基、フェニル基、フェノキシ基、k,l,m,n,o,pは1以上の整数を示す。
上記各置換基は未置換のもののほか、例えばアミノ基、ヒドロキシ基、カルボキシル基、メルカプト基、アルキル基、フェニル基、エチレンオキサイド基、グリシジル基、ハロゲン原子のような置換基を有してもよい。
【0038】
また本発明で用いられるキャリアは、その体積固有抵抗を制御するために被覆層中に導電性付与材料を分散しても良い。分散される導電性材付与は従来より公知の物でよく、例えば鉄、金、銅等の金属;フェライト、マグネタイト等の酸化鉄;カーボンブラック等の顔料が挙げられる。
【0039】
この中でも特にカーボンブラックの一つであるファーネスブラックとアセチレンブラックの混合物を用いることにより、少量の導電性微粉末の添加で効果的に導電性の調整が可能で、更に被覆層の耐摩耗性に優れたキャリアを得ることが可能となった。これらの導電性微粉末は、粒径0.01〜10μm程度のものが好ましく、被覆樹脂100重量部に対して2〜30重量部添加されることが好ましく、さらには5〜20重量部が好ましい。
【0040】
また、キャリア被覆層中には核体粒子との接着性を向上させたり導電性付与剤の分散性を向上させる目的でシランカップリング剤、チタンカップリング剤等を添加しても良い。
【0041】
本発明で用いるシランカップリング剤としては下記一般式で示される化合物である。
【0042】
【化3】
YRSiX3
【0043】
但し、Xはけい素原子に結合している加水分解基でクロル基、アルコキシ基、アセトキシ基、アルキルアミノ基、プロペノキシ基などがある。
Yは有機マトリックスと反応する有機官能基でビニル基、メタクリル基、エポキシ基、グリシドキシ基、アミノ基、メルカプト基などがある。
Rは炭素数1〜20のアルキル基又はアルキレン基である。
【0044】
このシランカップリング剤の中でも、特に負帯電性を有する現像剤を得るにはYにアミノ基を有するアミノシランカップリング剤が好ましく、正帯電性を有する現像剤を得るにはYにエポキシ基を有するエポキシシランカップリング剤が好ましい。
【0045】
被覆層の形成法としては、従来と同様、キャリア核体粒子の表面に被覆層形成液を噴霧法、浸漬法等の手段で塗布すればよい。
被覆層の厚さは0.1〜20μmが好ましい。
【0046】
【実施例】
以下本発明を実施例により具体的に説明する。
【0047】
トナーの製造例を以下に示す。
[製造例1]
スチレン−アクリル樹脂 100重量部
カーボンブラック 5重量部
ニグロシン染料 3重量部
上記処方の混合物をヘンシェルミキサーにて混合後、180℃に設定した混練押し出し機によって混練した後、冷却固化せしめ、これをカッターミルにて粗粉砕後、機械式粉砕機を使用して微粉砕し、得られた微粉砕物を、コアンダ効果を利用した多分割分級機を使用してジェットミルで粉砕し、分級して平均16μmの母体粒子を得た。この母体粒子100重量部に対して、疎水化処理されたコロイダルシリカ:0.3重量部、ステアリン酸亜鉛:0.2重量部を加え、ヘンシェルミキサーにて混合しトナー粒子aを得た。
【0048】
[製造例2]
ポリエステル樹脂 100重量部
カーボンブラック 5重量部
含クロムアゾ染料 3重量部
上記処方の混合物をヘンシェルミキサーにて混合後、150℃に設定した混練押し出し機によって混練した後、冷却固化せしめ、これをハンマーミルにて粗粉砕後、機械式粉砕機を使用して微粉砕し、得られた微粉砕物をコアンダ効果を利用した多分割分級機を使用してジェットミルで粉砕し、分級して平均8μmの母体粒子を得た。この母体粒子100重量部に対して、疎水化処理されたコロイダルシリカ:0.3重量部、疎水化処理された酸化チタン:0.2重量部を加え、ヘンシェルミキサーにて混合しトナー粒子aを得た。
【0049】
キャリアの製造例を以下に示す。
[キャリア製造例1]
湿式法により作成したマグネタイト100重量部に対してポリビニルアルコール2重量部、水60重量部をボールミルに入れ12時間混合してマグネタイトのスラリーを調整した。このスラリーをスプレードライヤーにて噴霧造粒し、平均粒径54μmの球形粒子とした。
この粒子を窒素雰囲気中で1000℃の温度で3時間焼成後冷却し核体粒子1を得た。
シリコーン樹脂溶液 100重量部
トルエン 100重量部
メチルトリメトキシシラン 6重量部
カーボンブラック 10重量部
上記混合物をホモミキサーで20分間分散し、被覆層形成液1を調整した。
この被覆層形成液を流動床型コーティング装置を用いて核体粒子1を1000重量部の表面にコーティングして、シリコーン樹脂被覆キャリアAを得た。
このキャリア粒子の特性は以下の通りであった。
平均粒子径 :58μm
飽和磁化 :65emu/g
【0050】
[キャリア製造例2]
CuO:24mol%、ZnO:25mol%、Fe2O3:51mol%に水を加え、湿式ボールミルにて12時間粉砕混合し、スラリーを得た。このスラリーを乾燥し粉砕した後1000℃の温度で仮焼成を行った。仮焼成後さらに湿式ボールミルにて10時間粉砕し、分散剤及びバインダーを加えて、次いでスプレードライヤーにより造粒、乾燥し、電気炉にて1100℃で3時間焼成した後、粉砕し、さらに分級して、平均粒径51μmの核体粒子2を得た。この核体粒子に対して、製造例14と同様の方法で被覆層を形成し、キャリアBを得た。
このキャリア粒子の特性は以下の通りであった。
平均粒子径 :55μm
飽和磁化 :51emu/g
【0051】
[キャリア製造例3]
軟鋼屑を一次粉砕した後,油焼,選鉱等の工程を経た後,窒化処理して脆い一次粒子を形成する。この一次粒子を粉砕処理した後,分級して平均粒径が53μmの核体粒子3を得た。この核体粒子に対して、製造例14と同様の方法で被覆層を形成し、キャリアCを得た。
このキャリア粒子の特性は以下の通りであった。
平均粒子径 :55μm
飽和磁化 :117emu/g
【0052】
[実施例1]
製造例で作成されたキャリアA:100重量部に対してトナーa:4重量部をそれぞれ加え、図1に示す構成のレーディゲミキサーで攪拌/混合を繰り返し、前記したような制御を行い、二成分現像剤を得た。センサー電圧とトナー濃度の関係を図6及び表1に示す。
図6は、実際にサンプリングし計測したトナー濃度とセンサー制御によって得られたトナー濃度の比較グラフを示す。グラフ及び表1からわかるように、センサー制御によって制御されたトナー濃度と実測トナー濃度とほぼ同等のトナー濃度が達成できている。
【0053】
【表1】
【0054】
[実施例2]
製造例で作成されたキャリアA:100重量部に対してトナーaを2重量部に変えた他は全て実施例1と同様にして、現像剤を得た。その結果を図7及び表2に示す。
グラフ及び表2からわかるように、トナー濃度設定値を2.0%に変更した条件も同様に実測濃度とほぼ同等レベルのトナー濃度を得ている。安定するまでの時間としては、12〜15分までの時間で安定している。高濃度設定条件に比べると、若干であるが早く安定化している。
【0055】
【表2】
【0056】
[比較例1]
製造例で作成されたキャリアA:100重量部に対してトナーaを4重量部に変えセンサー検知をさせないで、通常のサンプリング方法でサンプリング/計測した他は全て同じ方法でそれぞれ加え、レーディゲミキサーで攪拌/混合を繰り返し現像剤を得た。
【0057】
[比較例2]
製造例で作成されたキャリアA:100重量部に対してトナーaを4重量部に変えセンサー検知をさせないで、通常のサンプリング方法でサンプリング/計測した他は全て同じ方法でそれぞれ加え、レーディゲミキサーで攪拌/混合を繰り返し現像剤を得た。
【0058】
次に上記実施例で作成した現像剤を用いて(株)リコー製のFT2200に組み込み、画像出し試験を行い、画像濃度、地肌汚れ、キャリア現像、中間調再現性、画像濃度制御性を評価した。その結果を表3に示す。
【0059】
【表3】
【0060】
[試験]
(画像濃度、地肌汚れ)
画像の上部、中部、下部からそれぞれ3カ所、計9カ所の位置の画像濃度及び地肌汚れをマクベス反射濃度計で測定した。
(中間調再現性)
コダック社グレースケール(No.Q−13)を複写して階調可能な数を評価した。
評価基準は次の通りとした。
◎:13以上
○:10〜12
△: 6〜 9
×: 5以下
(画像濃度制御性)
原稿濃度が1.6の100%ソリッド画像を20枚連続複写し、画像濃度の変化を評価した。
評価基準は次の通りとした。
◎:画像濃度差が0.1未満
○: 0.1以上0.2未満
△: 0.2以上0.5未満
×: 0.5以上
【0061】
【発明の効果】
本発明によれば、前記構成及び手法を採用したので、トナー濃度のばらつきがない安定した二成分現像剤が得られる。また、本発明によれば、攪拌混合容器内のトナー濃度を逐次センサーによって検知しているので、検査/計測頻度が減り、生産効率が上がる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による現像剤製造装置の一構成例を示す正面断面図である。
【図2】図1の装置の側面断面図及び正面断面図である。
【図3】センサー回路図である。
【図4】センサー電圧とトナー濃度の関係を示す図である。
【図5】センサー拡大図である。
【図6】実施例1におけるトナー濃度と混合時間の関係を示すグラフである。
【図7】実施例2におけるトナー濃度と混合時間の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
11 現像剤製造装置
12 基台
13(13a、13b) 支持部
14 シャフト
15 プーリー
16 攪拌翼駆動モーター
17 駆動軸
18 プーリー
19 回転ベルト
20 攪拌混合容器
21 両端面
22 現像剤
23(23a、23b) 攪拌翼
24 原料投入口
25 排出口
26(26a、26b、26c) センサー
27 センサー保護エアーホース[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an apparatus and a method for manufacturing a developer used in an image forming method and apparatus using an electrophotographic method such as a copying machine, a printer, and a facsimile, and an electrostatic printing method.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a method of developing an electrostatic latent image using toner, a two-component developing method represented by a magnetic brush developing method (see US Pat. No. 2,870,063 (Patent Document 1)) and a one-component developing method are known. It has been known.
[0003]
The dry two-component developer used in the two-component development method has fine toner particles on the surface of relatively large carrier particles, which are held by electric force generated by friction between the two particles. Then, the attraction force in the latent image direction on the toner particles due to the electric field formed by the electrostatic latent image overcomes the bonding force between the toner particles and the carrier particles, and the toner particles are attracted to and adhered to the electrostatic latent image and become electrostatically charged. The latent image is to be visualized. The developer is used repeatedly while replenishing the toner consumed by the development.
[0004]
Therefore, in this two-component developing method, it is necessary to keep the mixture ratio of toner and carrier (toner density) constant in order to obtain a stable image density, and it is necessary to mount a toner replenishing mechanism and a complicated toner density sensor for that purpose. For this reason, there is a disadvantage that the developing device becomes large in size and the operation mechanism becomes complicated.
[0005]
Further, in a developer manufacturing apparatus, the amount of toner taken in is different between a portion where the developer is active and a portion where the developer is not active, or a portion where the amount of the developer is large and a portion where the amount of the developer is small. As a result, the developer having a constant toner concentration cannot be supplied stably.
Therefore, at the time of production, it is necessary to frequently perform sampling from each part in the mixer and continue stirring / mixing until the toner concentration in the developer in each part becomes constant.
When such an operation is repeated, there is a problem that the production efficiency / inspection efficiency becomes very poor until the toner concentration in the developer is stabilized.
Therefore, a method capable of accurately measuring the mixed state has been proposed. For example, Japanese Patent Laying-Open No. 6-331542 (Patent Document 2) proposes a method of detecting the degree of the amount of light reflected by an optical fiber as a degree of mixing. However, in such a method, there is a problem that the measuring device is expensive and complicated, and the maintenance is difficult.
[0006]
[Patent Document 1]
U.S. Pat. No. 2,870,063
[Patent Document 2]
JP-A-6-331542
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The first object of the present invention is to solve the above-mentioned drawbacks. The first object of the present invention is to sufficiently charge the toner and obtain a good image free from toner scattering, background stain, and streak-like stain. An object of the present invention is to provide a developer manufacturing apparatus and a manufacturing method capable of manufacturing a developer that can be manufactured.
It is a second object of the present invention to provide a developer manufacturing apparatus and a manufacturing method capable of efficiently and stably manufacturing the developer.
Further, a third object of the present invention is to provide a developer manufacturing apparatus and a manufacturing method which enable manufacturing in a short time by minimizing inspection / measurement frequency.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors have conducted intensive studies to solve the above-mentioned problems, and as a result, completed the present invention.
That is, according to the present invention, the above problems are solved by the following technical means.
(1) In a developer producing apparatus for producing a two-component developer by stirring and mixing a toner and a carrier,
A stirring and mixing container having a material input port and a developer discharge port, having a tubular shape extending horizontally and having both ends closed, and for accommodating the toner and the carrier for stirring and mixing,
A stirring blade fixed to a shaft rotatably supported on both end walls of the stirring and mixing container, and applying a stirring force to the toner and the carrier in a direction parallel to the shaft;
At least three sensors installed on the inner wall surface of the stirring and mixing container and detecting an apparent magnetic permeability of the two-component developer being mixed;
Control means for repeating the stirring by the stirring blade and the detection by the sensor until the two-component developer being mixed reaches the set toner concentration based on the detection results of the three sensors. manufacturing device.
(2) The sensor is spaced apart in a direction parallel to the shaft so as to always contact the two-component developer being mixed, and further converts an apparent magnetic permeability detected by the sensor into a voltage value. The developer manufacturing apparatus according to the above (1), further comprising a detection unit.
(3) Air supply means for supplying air to the detection section of the sensor to protect the sensor when measurement is not performed, and the control means sets the reference voltage of the set toner concentration T0 to V0 and sets the reference voltage at each stirring / mixing time. The developer producing apparatus according to (1) or (2), wherein when the measured voltage of the sampled measured toner concentration T1 is V1, the stirring / mixing / stopping cycle is repeated in the following relationship.
V0 ≧ V1 攪拌 (stirring / mixing operation)
V0 = {V1 (stirring / mixing stop)
(4) In a developer manufacturing method of manufacturing a two-component developer by stirring and mixing a toner and a carrier,
A stirring and mixing container having a raw material input port and a developer discharge port and having a tubular shape extending in the horizontal direction and having both ends closed is charged for stirring and mixing the toner and the carrier,
With a stirring blade fixed to a shaft rotatably supported on both end walls of the stirring and mixing container, the toner and the carrier are subjected to stirring and mixing by applying a stirring force in a direction parallel to the shaft,
At least three sensors installed on the inner wall surface of the stirring and mixing container detect an apparent magnetic permeability of the two-component developer being mixed,
Developing the developer by repeating agitation by the agitating blade and detection by the sensor based on the detection results of the three sensors until the two-component developer being mixed reaches a set toner concentration; Production method.
(5) The sensor is spaced apart in a direction parallel to the shaft so as to always contact the two-component developer being mixed, and the apparent magnetic permeability detected by the sensor is converted into a voltage and controlled. The method for producing a developer according to the above (4), wherein the method is information.
(6) When the sensor is not measured, the sensor is protected by supplying air from its surroundings to the detection unit. When the reference voltage of the set toner concentration T0 is V0, the measured toner concentration sampled at each stirring / mixing time. The method for producing a developer according to the above (4) or (5), wherein when the measured voltage of T1 is V1, the stirring / mixing / stopping cycle is repeated in the following relationship.
V0 ≧ V1 攪拌 (stirring / mixing operation)
V0 = {V1 (stirring / mixing stop)
(7) The method for producing a developer according to any one of the above (4) to (6), wherein a developer having a magnetization of a carrier in a magnetic field of 1000 Oe: σc of 30 to 120 emu / g is produced. .
(8) The developer according to any one of (4) to (7) above, wherein a developer having a weight average particle diameter of the carrier of 20 to 100 μm and a volume average particle diameter of the toner of 5 to 15 μm is produced. Developer manufacturing method.
(9) The method for producing a developer according to any one of (4) to (8), wherein the developer has a weight ratio of the toner to the carrier of 1:99 to 20:80.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a front sectional view showing the structure of a developer manufacturing apparatus according to the present invention.
[0010]
The stirring and mixing
[0011]
As shown in FIGS. 1 and 2, three sensors 26a, 26b, and 26c are provided along the direction parallel to the shaft 14 on the inner wall of the cylindrical portion of the stirring and mixing
[0012]
Here, an example of the relationship between the detection voltage of the
(Equation 1)
Y = -0.6078X + 5.2192
(R = 0.9943)
For example, when the set value of the toner density is 4.0 ± 0.05%, the sensor voltage is controlled in a range of 1.92V to 2.10V.
The number of
[0013]
Next, the operation of the developer manufacturing apparatus of this configuration example will be described.
The toner and the carrier, which are the raw materials of the two-component developer, are introduced into the mixing
[0014]
Next, a preferred two-component developer produced by the developer producing apparatus or method of the present invention, and a carrier and a toner as raw materials thereof will be described.
[0015]
As the toner used in the present invention, a toner manufactured by a conventionally known method can be used. Specifically, after a mixture composed of a binder resin, a magnetic substance, a polarity control agent, and optional additives is melted and kneaded with a hot roll mill, the mixture is cooled and solidified, and the resulting mixture is pulverized and classified. It is obtained by mixing an external additive.
[0016]
As the binder resin, all known resins can be used. For example, a homopolymer of styrene such as polystyrene, poly-p-chlorostyrene and polyvinyltoluene and a substituted product thereof; a styrene-p-chlorostyrene copolymer, a styrene-vinyltoluene copolymer, and a styrene-vinylnaphthalene copolymer Styrene-acrylic acid ester copolymer, styrene-methacrylic acid ester copolymer, styrene-α-chloromethyl methacrylate copolymer, stalene-acrylonitrile copolymer, styrene-vinyl methyl ether copolymer, styrene-vinyl Styrenes such as ethyl ether copolymer, styrene-vinyl methyl ketone copolymer, styrene-butadiene copolymer, styrene-isoprene copolymer, styrene-acrylonitrile-isoprene copolymer, styrene-acrylonitrile-indene copolymer Shared weight Body: polyvinyl chloride, phenolic resin, natural modified phenolic resin, natural resin modified maleic acid resin, acrylic resin, methacrylic resin, polyvinyl acetate, silicone resin, polyester resin, polyurethane, polyamide resin, furan resin, epoxy resin, xylene resin , Polyvinyl butyral, rosin, modified rosin, terpene resin, coumaroindene resin, aliphatic or aliphatic hydrocarbon resin, aromatic petroleum resin, chlorinated paraffin, paraffin wax and the like can be used alone or in combination.
[0017]
In particular, in the heat and pressure fixing method, by using a polyester resin as the binder resin, a toner having excellent PVC mat fusion resistance and excellent resistance to offset to a hot roll can be obtained.
[0018]
When the pressure fixing method is used, for example, polyethylene, polypropylene, polymethylene, polyurethane elastomer, ethylene-ethyl acrylate copolymer, ethylene-vinyl acetate copolymer, ionomer resin, styrene-butadiene copolymer, styrene-isoprene copolymer Examples include polymers, linear saturated polyesters, and paraffin.
[0019]
It is preferable that the charge control agent is added to the toner particles internally or externally added to the toner particles. The charge control agent makes it possible to control the amount of charge optimally according to the development system.
[0020]
The polarity control agent used in the toner may be a conventionally known one, and the positive polarity control agent may be a modified product of nigrosine and a fatty acid metal salt; tributylbenzylammonium-1-hydroxy-4-naphthosulfonate; Quaternary ammonium salts such as butylammonium tetrafluoroborate; diorganotin oxides such as dibutyltin oxide, dioctyltin oxide and dicyclohexyltin oxide; diorganotin borates such as dibutyltin borate, dioctyltin borate and dicyclohexyltin borate, alone or in combination of two types These can be used in combination. Among these, a polarity controlling agent such as a nigrosine compound or an organic quaternary ammonium salt is particularly preferably used.
[0021]
As the negative control agent, for example, an organic metal compound and a chelate compound are effective. Examples thereof include aluminum acetylacetonate, iron (II) acetylacetonate, and
[0022]
The polarity controlling agent is preferably used in the form of fine particles, and specifically, a number average particle size of 3 μm or less.
[0023]
The amount of the polarity control agent used in the toner is determined by the type of the binder resin, the presence or absence of additives used as necessary, and the toner manufacturing method including the dispersion method, and is uniquely limited. However, it is preferably used in an amount of 0.1 to 20 parts by weight, preferably 0.2 to 10 parts by weight, based on 100 parts by weight of the binder. If the amount is less than 0.1 part by weight, the amount of charge of the toner is insufficient, which is not practical. On the other hand, when the amount exceeds 20 parts by weight, the charge amount of the toner is too large, and the electrostatic attraction with the carrier is increased, so that the fluidity of the developer is reduced and the image density is reduced.
[0024]
Further, a colorant such as a pigment or a dye may be added to the toner used in the present invention as needed. As the pigment, for example, carbon black, aniline black, furnace black, lamp black and the like can be used as a black colorant. As a cyan coloring agent, for example, phthalocyanine blue, methylene blue, Victoria blue, methyl violet, aniline blue, ultramarine blue, and the like can be used. As the magenta coloring agent, for example, rhodamine 6G lake, dimethylquinacridone, watching red, rose bengal, rhodamine B, alizarin lake and the like can be used. As a yellow colorant, for example, chrome yellow, benzidine yellow, Hansa yellow, naphthol yellow, molybdenum orange, quinoline yellow, tartrazine, etc., the amount of use is 0.1 to 20 parts by weight per 100 parts by weight of the resin, Preferably, the addition amount is 2 to 10 parts by weight. Examples of the dye include azo dyes, anthraquinone dyes, xanthene dyes, methine dyes and the like, and 0.05 to 10 parts by weight, preferably 0.1 to 3 parts by weight, per 100 parts by weight of the resin. Amount is good.
[0025]
Further, it is preferable to use an additive in the toner used in the present invention in order to improve charge stability, developability, fluidity and durability. These additives include, for example, metal oxides such as cerium oxide, zirconium oxide, silicon oxide, titanium oxide, aluminum oxide, zinc oxide, antimony oxide, and tin oxide, and fine powders such as silicon carbide and silicon nitride. And cleaning aids such as resin fine particles such as fluorine resin fine particles, silicone resin fine particles, and acrylic resin fine particles, and metal soap-based lubricants such as zinc stearate, calcium stearate, aluminum stearate, and magnesium stearate. Can be Among these, silicon oxide and titanium oxide are preferable as the fluidity improver, and zinc stearate is preferable as the cleaning aid.
[0026]
The fluidity improver used in the present invention may be, if necessary, a silicone varnish, various modified silicone varnishes, silicone oil, various modified silicone oils, a silane coupling agent, a silane coupling agent having a functional group, and other organosilicon compounds. Or a combination of various treating agents.
[0027]
The toner used in the present invention may contain a release agent for the purpose of improving the releasability at the time of fixing. As the release agent, known products can be used. For example, low-molecular-weight polyethylene, low-molecular-weight polypropylene, microcrystalline wax, carnauba wax, sasol wax, paraffin wax, etc. are used in an amount of 0.1 to 10% by weight based on 100% by weight of the binder resin. Is preferably added to the magnetic toner.
[0028]
The carrier used in the present invention preferably has a saturation magnetization in a magnetic field of 1000 [Oe] of 30 to 120 [emu / g], more preferably 40 to 100 [emu / g]. In such a range, the developer can efficiently take in the toner at the time of taking in the toner, so that the image density can be prevented from lowering even when an image with a large amount of toner consumption is repeatedly copied. Further, since the magnetic binding force of the developer to the developing sleeve in the developing area is increased, the development of the carrier on the photoconductor is effectively prevented, and a good image is obtained.
[0029]
Further, the weight average particle diameter of the carrier is preferably 20 to 100 μm, more preferably 20 to 80 μm, and the volume average particle diameter of the toner is preferably 5 to 15 μm. Within such a range, when the developer is taken into the image forming apparatus, the developer can be prevented from detaching from the developing sleeve and adhering to the photoreceptor, and furthermore, the developer contributing to the development can be prevented. Since the toner holding ratio can be increased by reducing the particle size of the constituting carrier, sufficient image density and fine line reproducibility can be achieved even in a high-speed copying machine.
[0030]
Further, the weight ratio of the carrier to the toner is preferably from 1:99 to 20:80. Within such a range, the amount of toner contributing to the development in the development area is large, and the toner holding ratio can be increased, so that sufficient image density and fine line reproducibility can be achieved even in a high-speed copying machine.
[0031]
As the core particles of the carrier, conventionally known particles may be used, for example, ferromagnetic metals such as iron, cobalt, and nickel; alloys and compounds such as magnetite, hematite, and ferrite; composites of the ferromagnetic particles and a resin; Is mentioned.
[0032]
It is preferable that the surface of the carrier used in the present invention is coated with a resin for the purpose of further increasing the durability.
Examples of the resin forming the coating layer include polyolefin resins such as polyethylene, polypropylene, chlorinated polyethylene, and chlorosulfonated polyethylene; polystyrene, acrylic (eg, polymethyl methacrylate), polyacrylonitrile, polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, polyvinyl butyral, Polyvinyl and polyvinylidene resins such as polyvinyl chloride, polyvinyl carbazole, polyvinyl ether, and polybiliketone; vinyl chloride-vinyl acetate copolymers; silicone resins comprising organosiloxane bonds or modified products thereof (for example, alkyd resins, polyester resins, epoxy resins) Modified products by resin, polyurethane, etc.); polytetrafluoroethylene, polyvinyl fluoride, polyvinylidene fluoride, polychlorotrifluoroe Polyamides; polyesters; fluoroplastic Len and polyurethane; polycarbonates; - urea amino resins such as formaldehyde resins, epoxy resins and the like. Among these, silicone resins or modified products thereof, and fluorine resins, particularly silicone resins or modified products thereof are preferable in terms of preventing toner spent.
[0033]
As the silicone resin, any conventionally known silicone resin may be used, and examples thereof include straight silicone comprising only an organosiloxane bond represented by the following formula and silicone resins modified with alkyd, polyester, epoxy, urethane, and the like. Can be
[0034]
Embedded image
[0035]
In the above formula, R1 is a hydrogen atom, an alkyl group or a phenyl group having 1 to 4 carbon atoms, R2 and R3 are a hydrogen group, an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, a phenyl group, a phenoxy group, and a C2-4 It is an alkenyl group, an alkenyloxy group having 2 to 4 carbon atoms, a hydroxy group, a carboxyl group, an ethylene oxide group, a glycidyl group or a group represented by the following formula.
[0036]
Embedded image
[0037]
In the above formula, R4 and R5 are a hydroxy group, a carboxyl group, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 4 carbon atoms, An alkenyloxy group, a phenyl group, a phenoxy group, k, l, m, n, o, and p represent an integer of 1 or more.
Each of the above substituents may have a substituent such as an amino group, a hydroxy group, a carboxyl group, a mercapto group, an alkyl group, a phenyl group, an ethylene oxide group, a glycidyl group, and a halogen atom, in addition to unsubstituted ones. .
[0038]
In the carrier used in the present invention, a conductivity-imparting material may be dispersed in the coating layer to control its volume resistivity. The conductive material to be dispersed may be a conventionally known material, and examples thereof include metals such as iron, gold, and copper; iron oxides such as ferrite and magnetite; and pigments such as carbon black.
[0039]
Among them, in particular, by using a mixture of furnace black and acetylene black, which are one of carbon blacks, it is possible to effectively adjust the conductivity by adding a small amount of conductive fine powder, and further improve the wear resistance of the coating layer. It has become possible to obtain an excellent career. These conductive fine powders preferably have a particle size of about 0.01 to 10 μm, and are preferably added in an amount of 2 to 30 parts by weight, more preferably 5 to 20 parts by weight, based on 100 parts by weight of the coating resin. .
[0040]
In addition, a silane coupling agent, a titanium coupling agent, or the like may be added to the carrier coating layer for the purpose of improving the adhesion to the core particles or improving the dispersibility of the conductivity-imparting agent.
[0041]
The silane coupling agent used in the present invention is a compound represented by the following general formula.
[0042]
Embedded image
YRSix3
[0043]
Here, X is a hydrolyzing group bonded to a silicon atom, and includes a chloro group, an alkoxy group, an acetoxy group, an alkylamino group, a propenoxy group and the like.
Y is an organic functional group that reacts with the organic matrix, such as a vinyl group, a methacryl group, an epoxy group, a glycidoxy group, an amino group, and a mercapto group.
R is an alkyl group or alkylene group having 1 to 20 carbon atoms.
[0044]
Among these silane coupling agents, an aminosilane coupling agent having an amino group in Y is preferable for obtaining a developer having a negative charge property, and an epoxy group is preferably used for obtaining a developer having a positive charge property. Epoxy silane coupling agents are preferred.
[0045]
As a method for forming the coating layer, a coating layer forming liquid may be applied to the surface of the carrier core particles by a method such as a spraying method and an immersion method, as in the related art.
The thickness of the coating layer is preferably from 0.1 to 20 μm.
[0046]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described specifically with reference to examples.
[0047]
An example of the production of a toner is shown below.
[Production Example 1]
Styrene-acrylic resin 100 parts by weight
5 parts by weight of carbon black
Nigrosine dye: 3 parts by weight
After mixing the mixture of the above formulation with a Henschel mixer, kneading with a kneading extruder set at 180 ° C., solidifying by cooling, coarsely pulverizing with a cutter mill, and finely pulverizing using a mechanical pulverizer. The obtained finely pulverized product was pulverized by a jet mill using a multi-part classifier utilizing the Coanda effect, and classified to obtain base particles having an average of 16 μm. To 100 parts by weight of the base particles, 0.3 parts by weight of hydrophobized colloidal silica and 0.2 parts by weight of zinc stearate were added and mixed with a Henschel mixer to obtain toner particles a.
[0048]
[Production Example 2]
100 parts by weight of polyester resin
5 parts by weight of carbon black
Chromium-containing
After mixing the mixture of the above formulation with a Henschel mixer, kneading with a kneading extruder set at 150 ° C., solidifying by cooling, coarsely pulverizing with a hammer mill, and finely pulverizing using a mechanical pulverizer. The obtained finely pulverized product was pulverized with a jet mill using a multi-part classifier utilizing the Coanda effect, and classified to obtain base particles having an average of 8 μm. 0.3 parts by weight of hydrophobized colloidal silica and 0.2 parts by weight of hydrophobized titanium oxide are added to 100 parts by weight of the base particles, and mixed with a Henschel mixer to form toner particles a. Obtained.
[0049]
An example of manufacturing a carrier is shown below.
[Carrier Production Example 1]
2 parts by weight of polyvinyl alcohol and 60 parts by weight of water were added to a ball mill with 100 parts by weight of magnetite prepared by a wet method and mixed for 12 hours to prepare a magnetite slurry. The slurry was spray-granulated with a spray dryer to obtain spherical particles having an average particle size of 54 μm.
The particles were fired in a nitrogen atmosphere at a temperature of 1000 ° C. for 3 hours and then cooled to obtain
Silicone resin solution 100 parts by weight
100 parts by weight of toluene
Carbon black 10 parts by weight
The mixture was dispersed with a homomixer for 20 minutes to prepare a coating
The
The characteristics of the carrier particles were as follows.
Average particle size: 58 μm
Saturation magnetization: 65 emu / g
[0050]
[Carrier Production Example 2]
CuO: 24 mol%, ZnO: 25 mol%, Fe2O3: Water was added to 51 mol%, and the mixture was pulverized and mixed in a wet ball mill for 12 hours to obtain a slurry. The slurry was dried and pulverized, and then calcined at a temperature of 1000 ° C. After the calcination, the mixture was further pulverized by a wet ball mill for 10 hours, a dispersant and a binder were added, and the mixture was granulated and dried by a spray drier. Thus,
The characteristics of the carrier particles were as follows.
Average particle size: 55 μm
Saturation magnetization: 51 emu / g
[0051]
[Carrier Production Example 3]
After the mild steel scrap is first pulverized, it undergoes oil baking, beneficiation, and other processes, and is then subjected to nitriding treatment to form brittle primary particles. The primary particles were pulverized and classified to obtain
The characteristics of the carrier particles were as follows.
Average particle size: 55 μm
Saturation magnetization: 117 emu / g
[0052]
[Example 1]
4 parts by weight of the toner a was added to 100 parts by weight of the carrier A prepared in the production example, and the mixture was repeatedly stirred / mixed with a Loedige mixer having the configuration shown in FIG. A two-component developer was obtained. FIG. 6 and Table 1 show the relationship between the sensor voltage and the toner concentration.
FIG. 6 shows a comparison graph of the toner density actually sampled and measured and the toner density obtained by sensor control. As can be seen from the graph and Table 1, a toner density controlled by the sensor control and a toner density substantially equal to the measured toner density can be achieved.
[0053]
[Table 1]
[0054]
[Example 2]
A developer was obtained in the same manner as in Example 1 except that the toner a was changed to 2 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the carrier A prepared in the production example. The results are shown in FIG.
As can be seen from the graph and Table 2, under the condition that the toner density set value was changed to 2.0%, a toner density substantially equal to the actually measured density was similarly obtained. The time until stabilization is stable in a time from 12 to 15 minutes. Compared to the high-concentration setting condition, it is stabilized slightly, but quickly.
[0055]
[Table 2]
[0056]
[Comparative Example 1]
Carrier A prepared in the production example: toner 100 was added to 100 parts by weight, toner a was changed to 4 parts by weight, and sensor detection was not performed. Stirring / mixing was repeated with a mixer to obtain a developer.
[0057]
[Comparative Example 2]
Carrier A prepared in the production example: toner 100 was added to 100 parts by weight, toner a was changed to 4 parts by weight, and sensor detection was not performed. Stirring / mixing was repeated with a mixer to obtain a developer.
[0058]
Next, the developer prepared in the above example was incorporated into an FT2200 manufactured by Ricoh Co., Ltd., and an image output test was performed to evaluate image density, background contamination, carrier development, halftone reproducibility, and image density controllability. . Table 3 shows the results.
[0059]
[Table 3]
[0060]
[test]
(Image density, background stain)
Image densities and background stains were measured at a total of 9 locations at three locations from the top, middle, and bottom of the image, respectively, using a Macbeth reflection densitometer.
(Halftone reproducibility)
A Kodak gray scale (No. Q-13) was copied to evaluate the number of possible gradations.
The evaluation criteria were as follows.
◎: 13 or more
:: 10 to 12
△: △ 6 ~ 9
×: less than $ 5
(Image density controllability)
Twenty sheets of a 100% solid image having an original density of 1.6 were continuously copied, and the change in image density was evaluated.
The evaluation criteria were as follows.
A: Image density difference is less than 0.1
: 0.1 or more and less than 0.2
Δ: Δ0.2 or more and less than 0.5
×: 0.5 or more
[0061]
【The invention's effect】
According to the present invention, since the above-described configuration and method are employed, a stable two-component developer having no variation in toner density can be obtained. Further, according to the present invention, since the toner concentration in the stirring and mixing container is sequentially detected by the sensor, the frequency of inspection / measurement is reduced, and the production efficiency is increased.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front cross-sectional view showing one configuration example of a developer manufacturing apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a side sectional view and a front sectional view of the apparatus of FIG. 1;
FIG. 3 is a sensor circuit diagram.
FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between a sensor voltage and a toner density.
FIG. 5 is an enlarged view of a sensor.
FIG. 6 is a graph showing the relationship between toner concentration and mixing time in Example 1.
FIG. 7 is a graph showing the relationship between toner concentration and mixing time in Example 2.
[Explanation of symbols]
11 Developer manufacturing equipment
12 base
13 (13a, 13b) Support
14 shaft
15 pulley
16 stirring blade drive motor
17 drive shaft
18 pulley
19 rotating belt
20 mixing container
21mm both end faces
22 developer
23 (23a, 23b) stirring blade
24 material inlet
25mm outlet
26 (26a, 26b, 26c) Sensor
27 Sensor protection air hose
Claims (9)
原料投入口及び現像剤排出口を有し、水平方向に延び両端が閉塞された筒形状をなし、トナーとキャリアの攪拌混合のためにこれらを収容する攪拌混合容器と、
該攪拌混合容器の両端壁に回転自在に支持されたシャフトに固定され、トナーとキャリアに、該シャフトと平行な方向に攪拌力を付与する攪拌翼と、
該攪拌混合容器の内壁面に設置され、混合中の二成分現像剤の見かけの透磁率を検知する少なくとも3つのセンサーと、
該3つのセンサーの検知結果に基づき、混合中の二成分現像剤が設定トナー濃度になるまで該攪拌翼による攪拌及び該センサーによる検知を繰り返させる制御手段とを具備することを特徴とする現像剤製造装置。In a developer manufacturing apparatus that manufactures a two-component developer by stirring and mixing a toner and a carrier,
A stirring and mixing container having a material input port and a developer discharge port, having a tubular shape extending horizontally and having both ends closed, and for accommodating the toner and the carrier for stirring and mixing,
A stirring blade fixed to a shaft rotatably supported on both end walls of the stirring and mixing container, and applying a stirring force to the toner and the carrier in a direction parallel to the shaft;
At least three sensors installed on the inner wall surface of the stirring and mixing container and detecting an apparent magnetic permeability of the two-component developer being mixed;
Control means for repeating the stirring by the stirring blade and the detection by the sensor until the two-component developer being mixed reaches the set toner concentration based on the detection results of the three sensors. manufacturing device.
V0 ≧ V1 (攪拌/混合 稼動)
V0 = V1 (攪拌/混合 停止)Air supply means for supplying air to the detection unit of the sensor to protect it during non-measurement, wherein the control means performs sampling and measurement at each stirring / mixing time when the reference voltage of the set toner concentration T0 is V0. 3. The developer manufacturing apparatus according to claim 1, wherein when the measured voltage of the toner concentration T1 is V1, the stirring / mixing / stopping cycle is repeated in the following relationship.
V0 ≧ V1 (stirring / mixing operation)
V0 = V1 (stirring / mixing stopped)
原料投入口及び現像剤排出口を有し、水平方向に延び両端が閉塞された筒形状をなす攪拌混合容器中に、トナーとキャリアの攪拌混合のためにこれらを投入し、
該攪拌混合容器の両端壁に回転自在に支持されたシャフトに固定された攪拌翼で、トナーとキャリアに、該シャフトと平行な方向に攪拌力を付与して攪拌混合を行わせ、
該攪拌混合容器の内壁面に設置された少なくとも3つのセンサーで、混合中の二成分現像剤の見かけの透磁率を検知し、
該3つのセンサーの検知結果に基づき、混合中の二成分現像剤が設定トナー濃度になるまで該攪拌翼による攪拌及び該センサーによる検知を繰り返させて現像剤を製造することを特徴とする現像剤製造方法。In a developer producing method for producing a two-component developer by stirring and mixing a toner and a carrier,
A stirring and mixing container having a raw material input port and a developer discharge port and having a tubular shape extending in the horizontal direction and having both ends closed is charged for stirring and mixing the toner and the carrier,
With a stirring blade fixed to a shaft rotatably supported on both end walls of the stirring and mixing container, the toner and the carrier are subjected to stirring and mixing by applying a stirring force in a direction parallel to the shaft,
At least three sensors installed on the inner wall surface of the stirring and mixing container detect the apparent magnetic permeability of the two-component developer being mixed,
Developing the developer by repeating agitation by the agitating blade and detection by the sensor based on the detection results of the three sensors until the two-component developer being mixed reaches a set toner concentration; Production method.
V0 ≧ V1 (攪拌/混合 稼動)
V0 = V1 (攪拌/混合 停止)When the sensor is not measured, the sensor is protected by supplying air from its surroundings to the detection unit. When the reference voltage of the set toner concentration T0 is set to V0, the measured toner concentration T1 sampled at each stirring / mixing time is measured. 6. The method according to claim 4, wherein when the voltage is V1, the stirring / mixing / stopping cycle is repeated in the following relationship.
V0 ≧ V1 (stirring / mixing operation)
V0 = V1 (stirring / mixing stopped)
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