JP4028114B2 - Developer and image forming apparatus - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真、静電記録、静電印刷等における静電荷像を現像するための現像剤に係り、特に、フルカラー記録用の現像剤に関する。
【0002】
【従来の技術】
電子写真装置または静電記録装置において、感光体もしくは誘電体などから静電像保持体上に形成された静電潜像を可視像化するにあたっては、従来から、トナーとキャリアとを用いる2成分系現像法やキャリアの機能も備えたトナーを用いる1成分現像法などが広く用いられている。
【0003】
このような電子写真現像法に用いられるトナーは、一般に、熱可塑性樹脂中に着色剤、及びその他の添加剤を溶融混合し、均一に分散した後、固化物を微粉砕、分級し、所望の粒径の着色微粒子として製造される。
【0004】
また、電子写真装置または静電記録装置においては、モノカラーからフルカラー記録への展開が進み、一般に、3原色であるイエロー、シアン、マゼンタの3色のカラートナーを用いてすべての色の再現を行うようになった。
【0005】
その方法は、原稿からの光を、トナーの色と補色の関係にある色分解フィルターを通して感光体上に照射することにより、静電潜像を形成させ、次いで、現像、転写工程を経てトナーを支持体に保持させる。この工程を各色について順次複数回行い、レジストレーションを合わせつつ、同一支持体上にトナーを重ね合わせた後、一回の定着により最終のフルカラー画像を得るものである。
【0006】
現像剤がトナーとキャリアからなるいわゆる二成分現像剤を使用する現像方式の場合においては、キャリアとの摩擦によって、トナーは所要の帯電量および帯電極性に帯電せしめられ、静電引力を利用して静電像をトナーで現像する。主としてキャリアとの関係によって定まるトナーの摩擦帯電特性が良好であることが必要とされる。
【0007】
トナーに帯電安定性、流動性、及び耐久安定性等を付与させる手段として、トナー粒子の表面に外添剤と呼ばれる微小粒子を添加する提案がなされている。
【0008】
例えば、帯電性微粒子のごとき帯電制御剤をトナーに添加すること、トナーと逆極性の樹脂微粉末を使用すること、フッ素含有化合物を現像剤に添加すること等が提案されている。
【0009】
例えば酸化チタンは、研磨剤、流動化剤として使用されたり、表面処理した酸化チタン微粒子でポジ帯電性をトナーに付与している。また、疎水性シリカとの併用でシリカの帯電量を押さえるために用いられる。その他、アナターゼ型酸化チタン、アルキルトリアルコキシシランで処理した酸化チタン、アモルファス状の疎水性酸化チタン、ルチル型酸化チタン等が帯電制御剤として用いることが提案されている。
【0010】
しかしながら、いずれの外添剤を添加しても、満足な帯電安定性、流動性、及び耐久安定性等が得られていない。
【0011】
また、カラートナーは、ブラックトナーのように磁性粉やカーボンブラックのような導電性物質を含まないので、摩擦電荷をリークしにくく、トナーの帯電量が安定せずに大きくなる傾向になる。
【0012】
また、フルカラー用のトナーは温湿度の影響を受けやすく、低湿下での帯電量過大、高湿下での帯電量不足といった問題が起こり、すべての環境において安定した帯電量を保持させることが困難であった。
【0013】
このような帯電性を改善するために、トナーに加える帯電制御剤、流動性付与剤、バインダー樹脂など、さらには、キャリアのコア剤やコート剤など、トナー及び現像剤を構成するすべての材料について、優れた摩擦帯電性を達成するための検討がなされている。
【0014】
カラートナーの場合、トナーの色相に影響を与えない酸化チタンなどの金属酸化物微粒子がトナー表面に外添されることが公知である。しかし、満足の帯電性が得られるものではなかった。
【0015】
例えばルチル型酸化チタンは、表面活性が小さく、疎水化は必ずしも十分に行われていなかった。また、処理剤を多量に使用したり、高粘性の処理剤等を使用することで、疎水化度を上げることはできたが、疎水化処理の段階で合一粒子が生じたり、疎水化が不均一であるなど、疎水化が十分にできないため、流動性に劣っていた。さらに、流動性を補うためにシリカと併用すると、トナーの帯電特性を損なうといった問題があった。
【0016】
また、ルチル型酸化チタンの表面を無機酸化物で表面処理した後、有機処理して疎水化することにより、粒子同士の合一が生じにくく、均一かつ単時間に処理できる方法が、例えば特開平7−244397号公報に開示されているが、その疎水化度は80%が限界で、それ以上の疎水化度を得ることは困難であるため、改良の必要があった。
【0017】
アナターゼ型酸化チタンは、体積固有抵抗が小さく、高湿下での帯電リークが早く、帯電が安定しない等の問題があった。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、帯電安定性、流動性、及び耐久安定性の良好な現像剤を提供することを目的とする。
【0019】
【課題を解決する手段】
本発明は、着色剤及びバインダー樹脂を含有するトナー粒子と、該トナー粒子上に外添された、疎水化処理されたルチル/アナターゼ混晶型酸化チタンと、ルチル型酸化チタンまたはアナターゼ型酸化チタンとの混合物を含有する現像剤を提供する。
また、本発明は、像担持体と、
該像担持体上に設けられ、着色剤及びバインダー樹脂を含有するトナー粒子、及び該トナー粒子上に外添された、疎水化処理されたルチル/アナターゼ混晶型酸化チタンと、ルチル型酸化チタンまたはアナターゼ型酸化チタンとの混合物を含有する現像剤が収容され、該像担持体表面に形成された静電潜像を該現像剤により可視化して現像剤像を形成するための現像装置とを具備する画像形成装置を提供する
【0020】
【発明の実施の形態】
本発明の現像剤は、着色剤及びバインダー樹脂を含有するトナー粒子上に、疎水化処理されたルチル/アナターゼ混晶型酸化チタンが外添されたトナーを含む。
【0021】
本発明に使用されるルチル/アナターゼ混晶型酸化チタンは、ルチル型酸化チタン、アナターゼ型酸化チタン両者の欠点を補い、簡便な方法で、粒子同士の合一が生じることなく、均一にかつ十分に疎水化処理が可能であり、適度の体積固有抵抗を有する。このような疎水化処理されたルチル/アナターゼ混晶型酸化チタンは、現像剤中に良好に分散し、非常に優れた流動性が得られ、環境安定性のある良好な摩擦帯電性が得られると同時に、キャリア等の帯電付与部材との摩擦等に対して非常に耐久性のある現像剤が得られる。
【0022】
さらに、本発明によれば、このような現像剤を使用することにより、鮮明な画像特性を有する画像が得られる。
【0023】
本発明の現像剤には、好ましくは疎水性シリカがさらに添加される。疎水性シリカを添加することにより、流動性及び帯電性がより良好となる。なお、本発明に用いられるルチル/アナターゼ混晶型酸化チタンは、疎水性シリカと併用しても、現像剤の帯電特性を損なう等の問題が発生しない。
【0024】
疎水化処理されたルチル/アナターゼ混晶型の酸化チタンは、トナー粒子中に0.02〜3.0重量%含まれていることが好ましい。
【0025】
また、従来使用できなかったルチル型、アナターゼ型酸化チタンを、ルチル/アナターゼ混晶型酸化チタンと共に現像剤中に外添することも可能である。
【0026】
疎水化処理されたルチル/アナターゼ混晶型の酸化チタンと、疎水化度の異なるルチル型またはアナターゼ型酸化チタンとを混合する場合には、その混合比が1:8〜1:1であり、トナー粒子中に0.02〜3.0重量%含まれており、混合物中のルチル型とアナターゼ型の比が5:95〜90:10であることが好ましい。さらに、ルチル/アナターゼ混晶型の酸化チタンの疎水化度がルチル型またはアナターゼ型酸化チタンの疎水化度よりも大きいことが好ましい。
【0027】
本発明に用いられるルチル/アナターゼ混晶型酸化チタンは、好ましくは乾式法により得ることができ、例えばチタンアルコキシド等の揮発性チタン化合物を原料とし、気化または霧化した後、300〜800℃の温度で分解して、酸化チタン微粒子とし、分解後直ちにチタン微粒子が再び合一しない温度(好ましくは100℃以下)まで、できるだけ短時間で冷却することにより、酸化チタンを得ることができる。
【0028】
本発明に用いられる酸化チタンの原料としては、チタンテトラメトキシド、チタンテトラエトキシド、チタンテトラプロポキシド、チタンテトラブトキシド、ジエトキシチタンオキシドなどのチタンアルコキシド類、四塩化チタン、四臭化チタンなどのハロゲン化チタン、トリハロゲン化モノアルコキシチタン、ジハロゲン化ジアルコキシチタン、モノハロゲン化トリアルコキシチタンなどの揮発性を有するチタン化合物があげられる。
【0029】
揮発性チタン化合物を気化または霧化せしめた後には、分解を行うために、酸素水素含有ガスが必要である。
【0030】
本発明に用いられる酸化チタンの疎水化処理剤としては、カップリング剤が好ましく、例えばシランカップリング剤、チタンカップリング剤などが例示できる。特に好ましく用いられるのはシランカップリング剤であり、下記一般式Rm−Si−Yn
R:アルコオキシ基
m:1〜3の整数
Y:アルキル基、ビニル基、グリシドキシ基、メタクリル基を含む炭化水素基 n:1〜3の整数
で表されるものであり、例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、トリメチルメトキシシラン、ヒドロキシプロピルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、n−ヘキサデシルトリメトキシシラン、n−オクタデシルトリメトキシシラン等をあげることができる。
【0031】
その疎水化処理量は、酸化チタン100重量%に対して、3〜40重量%とし、疎水化度を80〜98%にすることが好ましい。
【0032】
疎水化度が80%より小さいと、高湿度下での長期放置による帯電量低下が大きくなり、また、疎水化度が98%を超える処理は実質困難であり、98%以上にするためには、処理剤を多量に使用したり、高粘性の処理剤等を使用することで可能であるが、疎水化処理に長時間を要したり、疎水化の段階で合一粒子が生じたり、得られた酸化チタン自身の帯電コントロールが困難になり、結果として低湿度下で現像剤がチャージアップしてしまう。
【0033】
疎水化の処理は、例えば、カップリング剤を含有する溶液中に酸化チタン微粒子を浸漬し、乾燥する方法、あるいは酸化チタン微粒子にカップリング剤を含有する溶液を噴霧し、乾燥する方法等によって適宜選択して行うことができる。
【0034】
疎水化の別の方法としては、酸化チタン生成で、急冷する際に、例えば窒素ガス等の不活性ガスの冷媒と一緒に加熱分解後の酸化チタン微粒子を疎水化剤で処理して疎水化する方法も例示される。
【0035】
また、本発明に用いられる疎水化処理されたルチル/アナターゼ混晶型酸化チタンの好ましい水分量は、1.0%以下であり、好ましいBET比表面積は、60〜75m2 /g、好ましい粒子径は、0.01〜0.1μm、好ましい嵩密度は、75〜110g/l、及び好ましい体積固有抵抗値は、108 〜1011Ωcmである。
【0036】
【実施例】
以下、実施例を示し、本発明を具体的に説明する。
【0037】
まず、本発明に使用される酸化チタンの製造例を示す。
【0038】
酸化チタンの製造例1
ルチル−アナターゼ混晶型の酸化チタンは、乾式法、すなわち、揮発性チタン化合物を高温気相中で加水分解反応させ、反応生成物を急速に冷却することにより得た。具体的には、150℃で気化した四塩化チタン2容量%、水素ガス4容量%および空気94容量%の混合ガスをバーナーに供給し、炎温度300〜800℃で燃焼させて加水分解を行い、反応生成物を直ちに100℃の温度下に30秒放置して急冷した。
【0039】
この結果、平均一次粒子径0.015μmの結晶質二酸化チタンを得た。この二酸化チタンの結晶型はルチル型10%、アナターゼ型90%であった。
【0040】
次に、この酸化チタン粉末200gを内容量5リットルのセパラブルフラスコにとり、混合しながらヘキシルトリメトキシシラン20gを窒素ガス雰囲気中でよく混合して、120℃で30分間加熱した後に室温まで降温して、疎水化度90%の酸化チタンAを得た。
【0041】
得られた酸化チタンについて種々の測定、評価を行なった。
【0042】
酸化チタンの結晶型を、X線回折により同定した。明らかに同一粒子中にアナターゼ型(101)とルチル型(110)を示すピークが認められた。
【0043】
図1に、酸化チタンAのX線回折測定結果を表すグラフ図を示す。図示するように、アナターゼ型(101)とルチル型(110)との比率は、各々、ピーク11と12の面積により求められ、90:10であった。
【0044】
疎水化度は、次の方法により測定することができる。200mlのビーカーに水50mlを入れ、更に0.2gのシリカまたは酸化チタンを添加した。そして、マグネットスターラでゆるやかに撹拌しつつ、滴下時に先端が水中に浸漬されたビュレットからメタノールを加え、浮かんでいるシリカまたは酸化チタンが沈みはじめ、完全に沈んだときの滴下メタノールのml数を読み、下記式(1)
疎水化度=(滴下メタノールのml数)/(50+滴下メタノールのml数)×100 …(1)
から求められる。メタノールは、この場合、界面活性剤の役割をし、メタノール滴下に伴って浮いているシリカまたは酸化チタンがメタノールを介して水中に分散するので疎水化度の値が大きいほどシリカまたは酸化チタンの疎水化度が高いといえる。
【0045】
比表面積は、BET比表面積を意味し、ここでは窒素吸着法によって測定した。例えば、カンタソープQS−16型(カンタクローム社製)により、流通式窒素吸着BET1点法を用いて測定した。すなわち、サンプルをN2 100%ガス流通下に200℃で15分間脱気し、サンプルを液体窒素温度に冷却し、He/N2 (N2 30%)混合ガスを流し、N2 を吸着させた後、常温で吸着したN2 を脱離し、脱離したN2 を熱伝導度検出器によって求め、それによって算出された全表面積をサンプルの乾燥質量1gに対する割合として表した。
【0046】
水分量は、カールフィッシャー水分量を意味し、カールフィッシャー滴定装置を用いて、定電圧分極電圧滴定法によって測定したものである。例えば、三菱化学社製の容量滴定式水分測定装置KF−06型によって測定することができる。すなわち、マイクロシリンジで、純水10μlを精秤し、この水を除去するのに必要な試薬滴定量より、カールフィッシャー試薬1ml当たりの水分(mg)を算出する。次いで、測定サンプルを100〜200mg精秤し、測定フラスコ内で5分間マグネティックスターラにより十分分散させる。分散後、測定を開始し、滴定に要したカールフィッシャー試薬の滴定量(ml)を積算して下記式(1)(13)により水分量および水分率を算出し、その水分率でカールフィッシャー水分量を表した。
【0047】
水分量(mg)=試薬消費量(ml)×試薬力価(mgH2 O/ml)…(2)
水分率(%)=(水分量(mg))/(サンプル量(mg))×100…(3)
嵩密度は、軽嵩密度と重嵩密度を意味し、パウダーテスタ(ホソカワミクロン社製)を用いて測定した。軽嵩密度は、振動台に目開き710μmのふるいを設置し、その真下にあらかじめ重量を測定した測定用カップ(容量100cc)を置く。次いで、適当量のサンプルをふるいの上に静かに入れ、スタートボタンを押し、レオスタットの目盛を0から徐々に上げて振動台を振動させ、サンプルを測定用カップに入るように流出させた。カップに山盛りサンプルが充填されたら振動を停止し、山盛りのカップ上面をブレードによりすり切り、天秤により精秤した。軽嵩密度は、以下の式(4)により算出した。
【0048】
軽嵩密度(g/cm2 )=(サンプル質量(g))/100…(4)
また、このカップにキャップを継ぎ足し、サンプルをキャップの上部まで静かに入れる。パウダテスタをタッピングに切り替え、カップをタッピングホルダにのせ、スタートボタンを押し、180回タッピングした。途中でサンプルがカップ上部より下がった場合はサンプルを追加し、継続した。タッピング後、カップからキャップを静かに外し、カップ上の余分なサンプルはブレードによりすり切り、天秤により精秤した。重嵩密度は、軽嵩密度と同様の式により算出される。 粒子径は、透過型電子顕微鏡で観察し、視野中の約1000個の粒子径を測定して平均粒径を求めた。
【0049】
以上の測定結果を下記表1−1に示す。
【0050】
酸化チタンの製造例2
ルチル型酸化チタンは、湿式法、すなわち、液相で化学反応または結晶成長を経て精製することにより得られる。湿式法としては、硫酸法と塩酸法が例示される。ここでは、塩酸法により製造した。
【0051】
まず、二酸化チタン濃度60g/リットルのオルトチタン酸の分散スラリーに二酸化チタンに対して40重量%の塩酸を添加した後、沸点に加熱して3時間保持した後、濾過、洗浄した。
【0052】
得られたケーキを110℃で乾燥後、800℃で1時間焼成して、石川式らいかい機で粉砕して平均一次粒子径0.010μmの結晶質二酸化チタンを得た。 得られた酸化チタンBをX線回折分析した結果を表すグラフ図を図2に示す。 図示するように、ピーク13がルチル型(110)にしか現れないため、結晶型は、ルチル型(110)が100%であることがわかった。
【0053】
次に、製造例1と同様にして、疎水化度50%の酸化チタンBを得た。
【0054】
また、得られた酸化チタンBについて、製造例1と同様の測定、評価を行なった。その結果を下記表1−1に示す。
【0055】
酸化チタンの製造例3
アナターゼ型酸化チタンは、製造例2と同様に湿式法で得られる。硫酸イオンを実質的に含まない四塩化チタン水溶液100g/リットルに、pHが3.5になるまで室温下でアンモニア水を添加し、引き続き80℃に加熱し、30分間保持して中和沈殿物を得た。
【0056】
次に、沈殿物を濾過、洗浄した後、得られたケーキを再び水中に分散させてスラリーとし、アンモニア水を添加してpH7.0に調節した。
【0057】
次いで、濾過、洗浄し、110℃の温度で乾燥させた。800℃で1時間成して、石川式らいかい機で粉砕し、平均一次粒子径0.020μmの結晶質二酸化チタンを得た。
【0058】
得られた酸化チタンBをX線回折分析した結果を表すグラフ図を図3に示す。図示するように、ピーク14がアナターゼ型(101)にしか現れないため、結晶型は、アナターゼ型(101)が100%であることがわかった。
【0059】
この二酸化チタンの結晶型はアナターゼ型100%であった。
【0060】
次に、製造例1と同様にして、疎水化度60%の酸化チタンCを得た。
【0061】
また、得られた酸化チタンCについて、製造例1と同様の測定、評価を行なった。その結果を下記表1−1に示す。
【0062】
なお、本発明に用いるバインダー樹脂としては、従来、トナー用のバインダー樹脂として使用されていたスチレンおよびその置換体の共重合体や、アクリル系樹脂を用いることができる。
【0063】
上記のスチレンおよびその置換体の共重合体としては、例えば、ポリスチレンホモポリマー、水素添加スチレン樹脂、スチレン−イソブチレン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン三元共重合体、アクリロニトリル−スチレン−アクリル酸エステル三元共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、アクリロニトリル−アクリルゴム−スチレン三元共重合体、アクリロニトリル−塩素化ポリスチレン−スチレン三元共重合体、アクリロニトリル−EVA−スチレン三元共重合体、スチレン−p−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ブタジエンゴム、スチレン−マレイン酸エステル共重合体、スチレン−イソブチレン共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体などが例示される。
【0064】
また、アクリル系樹脂としては、例えば、ポリアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチルメタクリレート、ポリーn−ブチルメタクリレート、ポリグリシジルメタクリレート、ポリ含フッ素アクリレート、スチレン−メタクリレート共重合体、スチレン−ブチルメタクリレート共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体などが例示される。
【0065】
その他、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアミド、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、ポリビニルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、脂肪族または脂環族炭化水素樹脂、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を単独で、あるいは混合して使用することもできる。
【0066】
本発明に用いる着色剤としては、カーボンブラックや有機もしくは無機の顔料や染料などが用いられる。特別な制約は無いが、カーボンブラックではアセチレンブラック、ファーネスブラック、サーマルブラック、チャネルブラック、ケッチェンブラックなどを。また、顔染料としては、例えば、ファーストイエローG、ベンジジンイエロー、インドファストオレンジ、イルガジンレッド、カーミンFB、パーマネントボルドーFRR、ピグメントオレンジR、リソールレッド2G、レーキッドC、ローダミンFB、ローダミンBレーキ、フタロシアニンブルー、ピグメントブルー、ブリリアントグリーンB、フタロシアニングリーン、キナクリドンなど。これらを単独で、あるいは混合して使用することもできる。混合、分散手段としては、高速ディゾルバ、ロールミル、ボールミルなどによる湿式分散法や、ロール、加圧ニーダー、インターナルミキサー、スクリュー型押出機などによる溶融混練法などを用いることができ、また、混合物を粗粉砕する手段としては、例えば、ハンマーミル、カッターミル、ジェットミル、ローラーミル、ボールミルなどが使用可能である。また、粗粉砕物を微粉砕する手段としては、ジェットミル、高速回転式粉砕機などを用いることができる。また、微粉砕物を分級する手段としては、気流式分級機などを用いることができる。
【0067】
本発明においては、必要に応じて、耐オフセット特性を向上させるためのワックス類や、摩擦帯電電荷量を制御するための帯電制御剤などを配合することができる。帯電制御剤としては、例えば、アルキルサリチル酸の金属キレート、塩素化ポリエステル、酸基過剰のポリエステル、塩素化ポリオレフィン、脂肪酸の金属塩、脂肪酸石鹸などの負極性制御剤が例示される。
【0068】
外部添加剤としては、本発明からなる酸化チタンの他に、シリカ微粒子、金属酸化物微粒子、クリーニング助剤などが用いられる。シリカ微粒子としては、二酸化ケイ素、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム、ケイ酸亜鉛、ケイ酸マグネシウムなどがあげられる。金属酸化物微粒子としては、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウムなどがあげられる。クリーニング助剤としては、ポリメチルメタクリレート、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレンなどの樹脂微粉末などがあげられる。これら外部添加剤は、疎水化などの表面処理が施されたものが好ましい。
【0069】
本発明の疎水性酸化チタンおよび疎水性シリカ等からなる外部添加剤を混合する手段としては、公知の混合装置を使用できるが、例えば高速流動形混合装置を用いるのが望ましい。高速流動形混合装置としては、例えば、ヘンシェルミキサ、スーパーミキサ、マイクロスピードミキサなどがあげられる。
【0070】
本発明に係る現像剤は、バインダー樹脂、着色剤を用いて、例えば、次のようにして製造される。
【0071】
まず、少なくともバインダー樹脂100重量部と着色剤1〜10重量部とをヘンシェルミキサなどの高速流動型混合機などを用いて混合、分散する。次ぎに、加圧ニーダー、ロールなどを用いて加熱溶融混練する。得られた混合物をハンマーミル、ジェットミルなどを用いて粗粉砕する。次いで、ジェットミルなどを用いて微粉砕し、しかるのち、風力分級法などにより所望の粒径に分級し、外部添加剤と高速流動形混合機などにより混合することにより本発明の現像剤を得る。
【0072】
この様にして得られる本発明の現像剤は、公知の現像方法すべてに適用できる。例えば、カスケード法、磁気ブラシ法、マイクロトーニング法などの二成分現像法、導電性一成分現像法、絶縁性一成分現像法、ジャンピング現像法などの磁性体を含有する一成分現像法、粉末雲法、ファーブラシ法、現像剤担持体上に静電的に保持されることによって現像部へ搬送され現像される非磁性一成分現像法などをあげることができる。
【0073】
本発明の現像剤は、例えば図4に示す構成の二成分現像装置を有する複写機に適用することができる。以下の実施例では、図4に示す複写機を用いて、画像出しを行ない、現像剤の帯電量変化、キャリアに対するトナーの濃度比(T/C)変化、画像濃度(ID)変化を評価した。
【0074】
図4において、感光体ドラム1には静電荷像が形成される。感光体ドラム1近傍のトナー容器2にはトナーおよびキャリア(現像剤)3が収容されており、その感光体ドラム1側には多極マグネットロール4とその外周に装着された現像スリーブ5が設置されている。現像スリーブ5の表面には、多極マグネットローラ4の磁力により現像剤3のキャリアが付着し、キャリア表面にトナー粒子が付着してトナー層が形成される。図4では、多極マグネットローラは固定、現像スリーブは反時計回りに回転され、現像剤3は随時搬送される。また、現像剤3の搬送量は規制ブレード6で規制される。同時に感光体ドラム1が時計回りに回転され、現像スリーブ5と感光体ドラム1とが接近する箇所で、電源7からバイアスが引加されて、静電引力により現像スリーブ5から感光体ドラム1上の静電荷像にトナー3が付着し、現像が行われる。
【0075】
実施例1〜,比較例1〜3
下記の組成でトナーを作成した。
【0076】
ポリエステル樹脂 100重量部
フタロシアニン顔料 5重量部
含金染料 2重量部
低分子量ポリプロピレンワックス 1重量部
上記処方の材料をエクストルーダーで加熱溶融混練し、冷却後ジェットミルで粉砕し、風力分級機で分級して堆積平均粒径8μm,4〜14μmの粒径のトナー粒子を得た。このトナー100重量部に対して、疎水性シリカ0.5重量部および下記表1−1及び表1−2に示す種々の酸化チタン2.0重量部を高速混合機によって混合し、トナーA〜Fを得た。
【0077】
ここで、酸化チタンとして、上記製造例1の酸化チタンAを用いた現像剤を参考例1、製造例2の酸化チタンBを用いた現像剤を比較例1、製造例3の酸化チタンCを用いた現像剤を比較例2、酸化チタンAと酸化チタンBの混合物を用いた現像剤を実施例、酸化チタンAと酸化チタンCの混合物を用いた現像剤を実施例2、酸化チタンBと酸化チタンCの混合物を用いた現像剤を比較例3とした。
【0078】
さらに、得られたトナーにキャリアとして、シリコーン樹脂を被覆した粒子径約50μmのフェライトを用い、キャリア100重量部に対して、各トナー組成物を8重量部添加した。次いで、Vブレンダーにて30分混合して、現像剤を得た。
【0079】
コピーテストを行った結果を下記表1−1、表1−2に示す。コピーテストにおいては、低温低湿(10℃、20%RH)で5000枚、高温高湿(30℃、80%RH)で10000枚、室温室湿(20℃、50%RH)で30000枚のコピーを行った。
【0080】
なお、各評価における○は全く問題なく良好であり、△は何とか使用できる。×は使用に耐えないを意味する。
【0081】
帯電量は、東芝ケミカル社製ブローオフ粉体帯電量測定装置TB−220型で測定した。
【0082】
T/C濃度比は一定量の現像剤のトナーをエアで吹いて除去したときの重量を測定することによって求めた。
【0083】
画像濃度は、マクベス濃度計によって測定した。
【0084】
流動性は、パウダテスタによって測定した。環境特性は、低温低湿(10℃、20%RH)、高温高湿(30℃、80%RH)、室温室湿(20℃、50%RH)にて行った。
【0085】
トナー飛散は、複写装置内部の現像器周辺を観察することにより評価した。
【0086】
【表1】

Figure 0004028114
【0087】
【表2】
Figure 0004028114
【0088】
【発明の効果】
本発明によれば、ルチル/アナターゼ混晶型酸化チタンを外添することにより、優れた帯電安定性、流動性、及び耐久安定性を有する現像剤が得られる。
【0089】
また、本発明の現像剤に、さらに疎水性シリカと併用することにより、流動性及び帯電性がより良好となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に用いられるルチル/アナターゼ混晶型酸化チタンのX線回折測定結果を表すグラフ図
【図2】 ルチル型酸化チタンのX線回折測定結果を表すグラフ図
【図3】 アナターゼ型酸化チタンのX線回折測定結果を表すグラフ図
【図4】 本発明の現像剤を適用し得る現像装置の一例を表す該略図
【符号の説明】
1…感光体
2…現像剤容器
3…現像剤
4…多極マグネルットロール
5…現像スリーブ
6…規制ブレード
7…電源[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a developer for developing an electrostatic image in electrophotography, electrostatic recording, electrostatic printing, and the like, and more particularly to a developer for full-color recording.
[0002]
[Prior art]
In an electrophotographic apparatus or an electrostatic recording apparatus, a toner and a carrier are conventionally used to visualize an electrostatic latent image formed on an electrostatic image holding body from a photosensitive member or a dielectric. A component-based development method and a one-component development method using a toner having a carrier function are widely used.
[0003]
In general, a toner used in such an electrophotographic development method is obtained by melt-mixing a colorant and other additives in a thermoplastic resin and uniformly dispersing the mixture, and then finely pulverizing and classifying the solidified product. Manufactured as colored fine particles.
[0004]
In electrophotographic apparatuses or electrostatic recording apparatuses, development from mono-color to full-color recording has progressed. In general, all three color toners, yellow, cyan, and magenta, are used to reproduce all colors. Came to do.
[0005]
In this method, an electrostatic latent image is formed by irradiating light from an original on a photoconductor through a color separation filter having a complementary color relationship with the color of the toner, and then developing and transferring the toner. Hold on a support. This process is sequentially performed a plurality of times for each color, and the final full-color image is obtained by one-time fixing after superimposing the toner on the same support while aligning the registration.
[0006]
In the case of a developing method using a so-called two-component developer in which a developer is composed of a toner and a carrier, the toner is charged to a required charge amount and charge polarity by friction with the carrier, and electrostatic attraction is used. The electrostatic image is developed with toner. The toner needs to have good frictional charging characteristics determined mainly by the relationship with the carrier.
[0007]
As means for imparting charging stability, fluidity, durability stability and the like to the toner, proposals have been made to add fine particles called external additives to the surface of the toner particles.
[0008]
For example, it has been proposed to add a charge control agent such as chargeable fine particles to the toner, use resin fine powder having a polarity opposite to that of the toner, or add a fluorine-containing compound to the developer.
[0009]
For example, titanium oxide is used as an abrasive and a fluidizing agent, or has been surface-treated with titanium oxide fine particles to impart positive chargeability to the toner. Further, it is used in combination with hydrophobic silica to suppress the charge amount of silica. In addition, it has been proposed to use anatase-type titanium oxide, titanium oxide treated with alkyltrialkoxysilane, amorphous hydrophobic titanium oxide, rutile-type titanium oxide, or the like as a charge control agent.
[0010]
However, even if any external additive is added, satisfactory charging stability, fluidity, durability stability and the like are not obtained.
[0011]
Further, since the color toner does not contain a conductive substance such as magnetic powder or carbon black like black toner, it is difficult to leak frictional charges, and the charge amount of the toner tends to increase without stabilization.
[0012]
Also, full-color toners are easily affected by temperature and humidity, causing problems such as excessive charge under low humidity and insufficient charge under high humidity, making it difficult to maintain a stable charge in all environments. Met.
[0013]
In order to improve such chargeability, all materials constituting the toner and developer, such as a charge control agent added to the toner, a fluidity imparting agent, a binder resin, and further, a core agent and a coating agent of the carrier, etc. In order to achieve excellent triboelectric charging properties, studies have been made.
[0014]
In the case of a color toner, it is known that metal oxide fine particles such as titanium oxide that do not affect the hue of the toner are externally added to the toner surface. However, satisfactory chargeability was not obtained.
[0015]
For example, rutile-type titanium oxide has a small surface activity and has not been sufficiently hydrophobized. In addition, it was possible to increase the degree of hydrophobicity by using a large amount of treatment agent or using a high-viscosity treatment agent. It was inferior in fluidity because it could not be sufficiently hydrophobized, such as being non-uniform. Further, when used together with silica to supplement fluidity, there is a problem that the charging characteristics of the toner are impaired.
[0016]
Further, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 9 (1998) discloses a method in which the surface of rutile type titanium oxide is subjected to surface treatment with an inorganic oxide and then subjected to an organic treatment to make it hydrophobic so that particles are less likely to coalesce and can be treated uniformly and in one hour. Although it is disclosed in Japanese Patent Application Publication No. 7-244497, the degree of hydrophobicity is limited to 80%, and it is difficult to obtain a degree of hydrophobicity higher than that.
[0017]
Anatase-type titanium oxide has problems such as low volume resistivity, quick charge leakage under high humidity, and unstable charging.
[0018]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a developer having good charging stability, fluidity, and durability stability.
[0019]
[Means for solving the problems]
The present invention relates to a toner particle containing a colorant and a binder resin, a hydrolyzed rutile / anatase mixed crystal titanium oxide externally added on the toner particle, and a rutile titanium oxide. Or A developer containing a mixture with anatase-type titanium oxide is provided.
The present invention also provides an image carrier,
Toner particles provided on the image carrier and containing a colorant and a binder resin; as well as Hydrophobized rutile / anatase mixed crystal titanium oxide and rutile titanium oxide externally added on the toner particles Or A developer containing a developer containing a mixture with anatase-type titanium oxide, and developing the electrostatic latent image formed on the surface of the image carrier with the developer to form a developer image; Image forming apparatus I will provide a .
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The developer of the present invention includes a toner in which a rutile / anatase mixed crystal type titanium oxide subjected to a hydrophobic treatment is externally added to toner particles containing a colorant and a binder resin.
[0021]
The rutile / anatase mixed type titanium oxide used in the present invention compensates for the disadvantages of both the rutile type titanium oxide and the anatase type titanium oxide, and is uniform and sufficient without causing coalescence between particles by a simple method. Can be hydrophobized and has a suitable volume resistivity. Such a hydrophobized rutile / anatase mixed crystal type titanium oxide is well dispersed in the developer, provides excellent fluidity, and provides excellent triboelectric charging properties with environmental stability. At the same time, a developer that is extremely durable against friction with a charge imparting member such as a carrier can be obtained.
[0022]
Furthermore, according to the present invention, an image having clear image characteristics can be obtained by using such a developer.
[0023]
Preferably, hydrophobic silica is further added to the developer of the present invention. By adding hydrophobic silica, fluidity and chargeability are improved. The rutile / anatase mixed crystal type titanium oxide used in the present invention does not cause problems such as impairing the charging characteristics of the developer even when used in combination with hydrophobic silica.
[0024]
The rutile / anatase mixed crystal type titanium oxide subjected to the hydrophobization treatment is preferably contained in the toner particles in an amount of 0.02 to 3.0% by weight.
[0025]
It is also possible to externally add rutile type and anatase type titanium oxide, which could not be used conventionally, into the developer together with the rutile / anatase mixed crystal type titanium oxide.
[0026]
When mixing a hydrolyzed rutile / anatase mixed type titanium oxide and a rutile or anatase type titanium oxide having a different degree of hydrophobization, the mixing ratio is 1: 8 to 1: 1. The toner particles are contained in an amount of 0.02 to 3.0% by weight, and the ratio of the rutile type to the anatase type in the mixture is preferably 5:95 to 90:10. Further, the degree of hydrophobicity of the rutile / anatase mixed crystal type titanium oxide is preferably larger than the degree of hydrophobicity of the rutile type or anatase type titanium oxide.
[0027]
The rutile / anatase mixed crystal titanium oxide used in the present invention can be preferably obtained by a dry method. For example, a volatile titanium compound such as titanium alkoxide is used as a raw material, vaporized or atomized, and then heated to 300 to 800 ° C. Titanium oxide can be obtained by decomposing at a temperature to form titanium oxide fine particles, and cooling in as short a time as possible to a temperature (preferably 100 ° C. or less) at which titanium fine particles are not reunited immediately after decomposition.
[0028]
Examples of the raw material for titanium oxide used in the present invention include titanium alkoxides such as titanium tetramethoxide, titanium tetraethoxide, titanium tetrapropoxide, titanium tetrabutoxide, and diethoxytitanium oxide, titanium tetrachloride, titanium tetrabromide, etc. Examples thereof include volatile titanium compounds such as titanium halides, trihalogenated monoalkoxytitanium, dihalogenated dialkoxytitanium, and monohalogenated trialkoxytitanium.
[0029]
After vaporizing or atomizing the volatile titanium compound, an oxygen-hydrogen containing gas is required to perform decomposition.
[0030]
As the hydrophobizing agent for titanium oxide used in the present invention, a coupling agent is preferable, and examples thereof include a silane coupling agent and a titanium coupling agent. Particularly preferably used is a silane coupling agent, which has the following general formula Rm-Si-Yn
R: Alcooxy group
m: an integer from 1 to 3
Y: hydrocarbon group including alkyl group, vinyl group, glycidoxy group, methacryl group n: an integer of 1 to 3
For example, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, vinyltriacetoxysilane, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, isobutyltrimethoxysilane, dimethyl Examples include dimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, trimethylmethoxysilane, hydroxypropyltrimethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, n-hexadecyltrimethoxysilane, and n-octadecyltrimethoxysilane.
[0031]
The amount of hydrophobic treatment is preferably 3 to 40% by weight with respect to 100% by weight of titanium oxide, and the degree of hydrophobicity is preferably 80 to 98%.
[0032]
If the degree of hydrophobicity is less than 80%, the decrease in charge amount due to standing for a long time under high humidity becomes large, and the treatment with the degree of hydrophobicity exceeding 98% is practically difficult. It can be done by using a large amount of treatment agent or using a highly viscous treatment agent, but it takes a long time for the hydrophobization treatment, and coalescence particles are produced at the hydrophobization stage. It becomes difficult to control the charging of the titanium oxide itself, and as a result, the developer is charged up under low humidity.
[0033]
The hydrophobization treatment is appropriately performed by, for example, immersing the titanium oxide fine particles in a solution containing a coupling agent and drying, or spraying a solution containing the coupling agent on the titanium oxide fine particles and drying. You can choose to do it.
[0034]
As another method of hydrophobizing, when titanium oxide is generated and rapidly cooled, the titanium oxide fine particles after thermal decomposition are treated with a hydrophobizing agent together with an inert gas refrigerant such as nitrogen gas to be hydrophobized. A method is also illustrated.
[0035]
Moreover, the preferable water content of the hydrolyzed rutile / anatase mixed crystal type titanium oxide used in the present invention is 1.0% or less, and the preferable BET specific surface area is 60 to 75 m. 2 / G, a preferred particle size is 0.01 to 0.1 μm, a preferred bulk density is 75 to 110 g / l, and a preferred volume resistivity is 10 8 -10 11 Ωcm.
[0036]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples.
[0037]
First, the manufacture example of the titanium oxide used for this invention is shown.
[0038]
Production example 1 of titanium oxide
The rutile-anatase mixed crystal type titanium oxide was obtained by a dry process, that is, a volatile titanium compound was hydrolyzed in a high-temperature gas phase, and the reaction product was rapidly cooled. Specifically, a mixed gas of 2% by volume of titanium tetrachloride, 4% by volume of hydrogen gas and 94% by volume of air vaporized at 150 ° C. is supplied to the burner and burned at a flame temperature of 300 to 800 ° C. for hydrolysis. The reaction product was immediately cooled at 100 ° C. for 30 seconds.
[0039]
As a result, crystalline titanium dioxide having an average primary particle diameter of 0.015 μm was obtained. The crystal form of the titanium dioxide was rutile type 10% and anatase type 90%.
[0040]
Next, 200 g of this titanium oxide powder is placed in a separable flask having an internal volume of 5 liters, and 20 g of hexyltrimethoxysilane is mixed well in a nitrogen gas atmosphere while mixing. Thus, titanium oxide A having a hydrophobicity of 90% was obtained.
[0041]
Various measurements and evaluations were performed on the obtained titanium oxide.
[0042]
The crystal form of titanium oxide was identified by X-ray diffraction. Apparently, peaks indicating anatase type (101) and rutile type (110) were observed in the same particle.
[0043]
In FIG. 1, the graph showing the X-ray-diffraction measurement result of the titanium oxide A is shown. As shown in the figure, the ratio of the anatase type (101) and the rutile type (110) was determined by the areas of the peaks 11 and 12, respectively, and was 90:10.
[0044]
The degree of hydrophobicity can be measured by the following method. 50 ml of water was put into a 200 ml beaker, and 0.2 g of silica or titanium oxide was further added. Then, while gently stirring with a magnetic stirrer, add methanol from the burette where the tip was immersed in water at the time of dropping, and the floating silica or titanium oxide began to sink, and the number of ml of methanol dropped when completely sinking was read. The following formula (1)
Hydrophobicity = (ml of methanol dropped) / (50 + ml of methanol dropped) × 100 (1)
It is requested from. In this case, methanol acts as a surfactant, and the silica or titanium oxide that floats as methanol is dropped is dispersed in water via methanol, so the higher the degree of hydrophobicity, the more hydrophobic the silica or titanium oxide. It can be said that the degree of conversion is high.
[0045]
The specific surface area means a BET specific surface area, and was measured here by a nitrogen adsorption method. For example, measurement was performed using a canter soap QS-16 type (manufactured by Kantachrome) using a flow-type nitrogen adsorption BET one-point method. That is, N 2 Degas for 15 minutes at 200 ° C. under 100% gas flow, cool sample to liquid nitrogen temperature, He / N 2 (N 2 30%) Flowing mixed gas, N 2 N adsorbed at room temperature after adsorbing 2 And desorbed N 2 Was obtained by a thermal conductivity detector, and the total surface area calculated thereby was expressed as a ratio to 1 g of the dry mass of the sample.
[0046]
The water content means the Karl Fischer water content, and is measured by a constant voltage polarization voltage titration method using a Karl Fischer titrator. For example, it can be measured by a volumetric titration moisture measuring device KF-06 manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation. That is, 10 μl of pure water is precisely weighed with a microsyringe, and the water content (mg) per ml of Karl Fischer reagent is calculated from the reagent titration necessary to remove this water. Next, 100 to 200 mg of a measurement sample is precisely weighed and sufficiently dispersed in a measurement flask with a magnetic stirrer for 5 minutes. After dispersion, measurement is started, and the titer (ml) of the Karl Fischer reagent required for titration is integrated to calculate the water content and water content according to the following formulas (1) and (13). Expressed quantity.
[0047]
Water content (mg) = reagent consumption (ml) × reagent titer (mgH 2 O / ml) (2)
Moisture content (%) = (water content (mg)) / (sample amount (mg)) × 100 (3)
The bulk density means a light bulk density and a heavy bulk density, and was measured using a powder tester (manufactured by Hosokawa Micron). For the light bulk density, a sieve having an aperture of 710 μm is installed on a vibration table, and a measuring cup (capacity: 100 cc) whose weight has been measured in advance is placed immediately below the sieve. Next, an appropriate amount of sample was gently put on the sieve, the start button was pushed, the scale of the rheostat was gradually raised from 0, the shaking table was vibrated, and the sample was allowed to flow out into the measuring cup. When the heaped sample was filled in the cup, the vibration was stopped, and the upper surface of the heaped cup was ground with a blade and precisely weighed with a balance. The light bulk density was calculated by the following formula (4).
[0048]
Light bulk density (g / cm 2 ) = (Sample mass (g)) / 100 (4)
Also, add a cap to the cup and gently place the sample up to the top of the cap. The powder tester was switched to tapping, the cup was placed on the tapping holder, the start button was pressed, and tapping was performed 180 times. If the sample fell below the top of the cup, the sample was added and continued. After tapping, the cap was gently removed from the cup, and the excess sample on the cup was ground with a blade and precisely weighed with a balance. The heavy bulk density is calculated by the same formula as the light bulk density. The particle diameter was observed with a transmission electron microscope, and the average particle diameter was determined by measuring the diameter of about 1000 particles in the field of view.
[0049]
The above measurement results are shown in Table 1-1 below.
[0050]
Production example 2 of titanium oxide
Rutile-type titanium oxide can be obtained by a wet method, that is, by purification through a chemical reaction or crystal growth in the liquid phase. Examples of the wet method include a sulfuric acid method and a hydrochloric acid method. Here, it manufactured by the hydrochloric acid method.
[0051]
First, after adding 40 wt% hydrochloric acid to titanium dioxide in a dispersion slurry of orthotitanic acid having a titanium dioxide concentration of 60 g / liter, the mixture was heated to the boiling point and maintained for 3 hours, and then filtered and washed.
[0052]
The obtained cake was dried at 110 ° C., calcined at 800 ° C. for 1 hour, and pulverized with an Ishikawa-type cracker to obtain crystalline titanium dioxide having an average primary particle size of 0.010 μm. A graph showing the result of X-ray diffraction analysis of the obtained titanium oxide B is shown in FIG. As shown in the figure, since the peak 13 appears only in the rutile type (110), it was found that the rutile type (110) was 100%.
[0053]
Next, in the same manner as in Production Example 1, titanium oxide B having a hydrophobicity of 50% was obtained.
[0054]
Moreover, about the obtained titanium oxide B, the same measurement and evaluation as the manufacture example 1 were performed. The results are shown in Table 1-1 below.
[0055]
Production example 3 of titanium oxide
Anatase-type titanium oxide is obtained by a wet method as in Production Example 2. Ammonia water is added to 100 g / liter of an aqueous titanium tetrachloride solution substantially free of sulfate ions at room temperature until the pH reaches 3.5, followed by heating to 80 ° C. and holding for 30 minutes to neutralize the precipitate. Got.
[0056]
Next, the precipitate was filtered and washed, and then the obtained cake was dispersed again in water to form a slurry, and ammonia water was added to adjust the pH to 7.0.
[0057]
It was then filtered, washed and dried at a temperature of 110 ° C. The mixture was formed at 800 ° C. for 1 hour and pulverized with an Ishikawa-type cracker to obtain crystalline titanium dioxide having an average primary particle size of 0.020 μm.
[0058]
A graph showing the result of X-ray diffraction analysis of the obtained titanium oxide B is shown in FIG. As shown, peak 14 is Anatase type (101) Appears only in the crystal form, Anatase type (101) Was found to be 100%.
[0059]
The crystal form of the titanium dioxide was anatase type 100%.
[0060]
Next, in the same manner as in Production Example 1, titanium oxide C having a hydrophobization degree of 60% was obtained.
[0061]
Further, the obtained titanium oxide C was subjected to the same measurement and evaluation as in Production Example 1. The results are shown in Table 1-1 below.
[0062]
As the binder resin used in the present invention, there can be used a copolymer of styrene and its substitute, and an acrylic resin, which are conventionally used as a binder resin for toner.
[0063]
Examples of the styrene and substituted copolymers thereof include polystyrene homopolymers, hydrogenated styrene resins, styrene-isobutylene copolymers, styrene-butadiene copolymers, acrylonitrile-butadiene-styrene terpolymers, Acrylonitrile-styrene-acrylic acid ester terpolymer, styrene-acrylonitrile copolymer, acrylonitrile-acrylic rubber-styrene terpolymer, acrylonitrile-chlorinated polystyrene-styrene terpolymer, acrylonitrile-EVA-styrene Ternary copolymer, styrene-p-chlorostyrene copolymer, styrene-propylene copolymer, styrene-butadiene rubber, styrene-maleic acid ester copolymer, styrene-isobutylene copolymer, styrene-maleic anhydride Such polymers may be mentioned.
[0064]
Examples of the acrylic resin include polyacrylate, polymethyl methacrylate, polyethyl methacrylate, poly-n-butyl methacrylate, polyglycidyl methacrylate, polyfluorinated acrylate, styrene-methacrylate copolymer, and styrene-butyl methacrylate copolymer. And styrene-ethyl acrylate copolymer.
[0065]
In addition, polyvinyl chloride, polyvinyl acetate, polyethylene, polypropylene, polyester, polyurethane, polyamide, epoxy resin, phenol resin, urea resin, polyvinyl butyral, polyacrylic acid resin, rosin, modified rosin, terpene resin, aliphatic or alicyclic Aromatic hydrocarbon resins, aromatic petroleum resins, chlorinated paraffins, paraffin waxes and the like can be used alone or in combination.
[0066]
Examples of the colorant used in the present invention include carbon black, organic or inorganic pigments and dyes. There are no special restrictions, but for carbon black, acetylene black, furnace black, thermal black, channel black, ketjen black, etc. Facial dyes include, for example, First Yellow G, Benzidine Yellow, Indian Fast Orange, Irgadine Red, Carmine FB, Permanent Bordeaux FRR, Pigment Orange R, Resol Red 2G, Raked C, Rhodamine FB, Rhodamine B Lake, Phthalocyanine Blue, pigment blue, brilliant green B, phthalocyanine green, quinacridone, etc. These may be used alone or in combination. As the mixing and dispersing means, a wet dispersion method using a high-speed dissolver, roll mill, ball mill or the like, a melt kneading method using a roll, a pressure kneader, an internal mixer, a screw type extruder, or the like can be used. As a means for coarse pulverization, for example, a hammer mill, a cutter mill, a jet mill, a roller mill, a ball mill, or the like can be used. Moreover, as a means for finely pulverizing the coarsely pulverized product, a jet mill, a high-speed rotary pulverizer, or the like can be used. As a means for classifying the finely pulverized product, an airflow classifier or the like can be used.
[0067]
In the present invention, if necessary, a wax for improving the anti-offset characteristic, a charge control agent for controlling the triboelectric charge amount, and the like can be blended. Examples of the charge control agent include negative polarity control agents such as alkyl salicylic acid metal chelates, chlorinated polyesters, acid group excess polyesters, chlorinated polyolefins, fatty acid metal salts, and fatty acid soaps.
[0068]
As the external additive, silica fine particles, metal oxide fine particles, cleaning aids and the like are used in addition to the titanium oxide of the present invention. Examples of the silica fine particles include silicon dioxide, aluminum silicate, sodium silicate, potassium silicate, zinc silicate, magnesium silicate and the like. Examples of the metal oxide fine particles include zinc oxide, aluminum oxide, zirconium oxide, strontium titanate, and barium titanate. Examples of the cleaning aid include fine resin powders such as polymethyl methacrylate, polyvinylidene fluoride, and polytetrafluoroethylene. These external additives are preferably those subjected to surface treatment such as hydrophobization.
[0069]
As a means for mixing the external additive comprising the hydrophobic titanium oxide and the hydrophobic silica of the present invention, a known mixing apparatus can be used, but it is desirable to use, for example, a high-speed flow type mixing apparatus. Examples of the high-speed fluid mixing device include a Henschel mixer, a super mixer, and a micro speed mixer.
[0070]
The developer according to the present invention is produced, for example, as follows using a binder resin and a colorant.
[0071]
First, at least 100 parts by weight of the binder resin and 1 to 10 parts by weight of the colorant are mixed and dispersed using a high-speed fluid mixer such as a Henschel mixer. Next, the mixture is heated and melt-kneaded using a pressure kneader, a roll or the like. The obtained mixture is coarsely pulverized using a hammer mill, a jet mill or the like. Next, the mixture is finely pulverized using a jet mill or the like, and then classified to a desired particle size by an air classification method or the like, and then mixed with an external additive and a high-speed fluidized mixer to obtain the developer of the present invention. .
[0072]
The developer of the present invention thus obtained can be applied to all known development methods. For example, two-component development methods such as cascade method, magnetic brush method, microtoning method, conductive one-component development method, insulating one-component development method, one-component development method containing magnetic materials such as jumping development method, powder cloud And a non-magnetic one-component developing method in which the toner is electrostatically held on the developer carrying member and conveyed to the developing portion to be developed.
[0073]
The developer of the present invention can be applied to, for example, a copying machine having a two-component developing device having the configuration shown in FIG. In the following examples, using the copying machine shown in FIG. 4, an image was printed, and the change in the charge amount of the developer, the change in the toner density ratio (T / C), and the change in the image density (ID) were evaluated. .
[0074]
In FIG. 4, an electrostatic charge image is formed on the photosensitive drum 1. A toner container 2 in the vicinity of the photosensitive drum 1 contains toner and a carrier (developer) 3, and a multipolar magnet roll 4 and a developing sleeve 5 mounted on the outer periphery thereof are installed on the photosensitive drum 1 side. Has been. The carrier of the developer 3 adheres to the surface of the developing sleeve 5 by the magnetic force of the multipolar magnet roller 4, and toner particles adhere to the carrier surface to form a toner layer. In FIG. 4, the multipolar magnet roller is fixed, the developing sleeve is rotated counterclockwise, and the developer 3 is conveyed as needed. Further, the conveyance amount of the developer 3 is regulated by the regulation blade 6. At the same time, the photosensitive drum 1 is rotated clockwise, and a bias is applied from the power source 7 at a location where the developing sleeve 5 and the photosensitive drum 1 approach each other, and the electrostatic sleeve is applied to the photosensitive drum 1 from the developing sleeve 5 by electrostatic attraction. The toner 3 adheres to the electrostatic charge image and development is performed.
[0075]
Example 1 2 Comparative Examples 1 to 3
A toner was prepared with the following composition.
[0076]
100 parts by weight of polyester resin
5 parts by weight of phthalocyanine pigment
Metal dye 2 parts by weight
1 part by weight of low molecular weight polypropylene wax
The material of the above formulation was heated and melted and kneaded with an extruder, cooled, pulverized with a jet mill, and classified with an air classifier to obtain toner particles having a mean particle size of 8 μm and a particle size of 4 to 14 μm. To 100 parts by weight of the toner, 0.5 parts by weight of hydrophobic silica and 2.0 parts by weight of various titanium oxides shown in Tables 1-1 and 1-2 below are mixed by a high-speed mixer. F was obtained.
[0077]
Here, as the titanium oxide, a developer using the titanium oxide A of Production Example 1 is used. Reference example 1 The developer using the titanium oxide B of Production Example 2 is Comparative Example 1, the developer using the titanium oxide C of Production Example 3 is Comparative Example 2, and the developer using a mixture of titanium oxide A and titanium oxide B is used. Example 1 A developer using a mixture of titanium oxide A and titanium oxide C was used in Example 2, and a developer using a mixture of titanium oxide B and titanium oxide C was used as Comparative Example 3.
[0078]
Further, as the carrier, ferrite having a particle diameter of about 50 μm coated with a silicone resin was used as a carrier, and 8 parts by weight of each toner composition was added to 100 parts by weight of the carrier. Next, the mixture was mixed for 30 minutes with a V blender to obtain a developer.
[0079]
The results of the copy test are shown in Table 1-1 and Table 1-2 below. In the copy test, 5000 sheets were copied at low temperature and low humidity (10 ° C, 20% RH), 10,000 sheets at high temperature and high humidity (30 ° C, 80% RH), and 30000 copies at room temperature (20 ° C, 50% RH). Went.
[0080]
In addition, (circle) in each evaluation is favorable with no problem at all, and (triangle | delta) can be used somehow. X means that it cannot be used.
[0081]
The charge amount was measured with a blow-off powder charge amount measuring device TB-220 manufactured by Toshiba Chemical Corporation.
[0082]
The T / C concentration ratio was determined by measuring the weight when a certain amount of developer toner was removed by blowing with air.
[0083]
Image density was measured with a Macbeth densitometer.
[0084]
The fluidity was measured with a powder tester. Environmental characteristics were measured at low temperature and low humidity (10 ° C., 20% RH), high temperature and high humidity (30 ° C., 80% RH), and room temperature room humidity (20 ° C., 50% RH).
[0085]
Toner scattering was evaluated by observing the periphery of the developing device inside the copying apparatus.
[0086]
[Table 1]
Figure 0004028114
[0087]
[Table 2]
Figure 0004028114
[0088]
【The invention's effect】
According to the present invention, a developer having excellent charging stability, fluidity, and durability stability can be obtained by externally adding rutile / anatase mixed crystal type titanium oxide.
[0089]
Further, when the developer of the present invention is further used in combination with hydrophobic silica, fluidity and chargeability are further improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a graph showing the results of X-ray diffraction measurement of rutile / anatase mixed crystal titanium oxide used in the present invention.
FIG. 2 is a graph showing the results of X-ray diffraction measurement of rutile titanium oxide.
FIG. 3 is a graph showing the results of X-ray diffraction measurement of anatase-type titanium oxide.
FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of a developing device to which the developer of the present invention can be applied.
[Explanation of symbols]
1 ... Photoconductor
2 ... Developer container
3 ... Developer
4 ... Multi-pole Magnelt roll
5. Development sleeve
6 ... Regulator blade
7 ... Power supply

Claims (3)

着色剤及びバインダー樹脂を含有するトナー粒子と、該トナー粒子上に外添された、疎水化処理されたルチル/アナターゼ混晶型酸化チタンと、ルチル型酸化チタンまたはアナターゼ型酸化チタンとの混合物を含有する現像剤。A mixture of toner particles containing a colorant and a binder resin, a hydrolyzed rutile / anatase mixed crystal type titanium oxide externally added on the toner particles, and a rutile type titanium oxide or anatase type titanium oxide. Contains developer. 前記混合物中のルチル型及びアナターゼ型の比が5:95ないし90:10であることを特徴とする請求項1に記載の現像剤。  The developer according to claim 1, wherein the ratio of the rutile type and the anatase type in the mixture is 5:95 to 90:10. 像担持体と、
該像担持体上に設けられ、着色剤及びバインダー樹脂を含有するトナー粒子、及び該トナー粒子上に外添された、疎水化処理されたルチル/アナターゼ混晶型酸化チタンと、ルチル型酸化チタンまたはアナターゼ型酸化チタンとの混合物を含有する現像剤が収容され、該像担持体表面に形成された静電潜像を該現像剤により可視化して現像剤像を形成するための現像装置とを具備する画像形成装置。
An image carrier;
Toner particles provided on the image carrier and containing a colorant and a binder resin, and a hydrolyzed rutile / anatase mixed crystal type titanium oxide and a rutile type titanium oxide externally added on the toner particles Or a developer containing a developer containing a mixture with anatase-type titanium oxide, and forming a developer image by visualizing the electrostatic latent image formed on the surface of the image carrier with the developer. An image forming apparatus provided.
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