JP4818009B2 - 補給用現像剤、画像形成方法及び補給用現像剤の製造方法 - Google Patents
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Description
従来、画像形成方法としては多数の方法が知られている。特に、以下のような画像形成方法を用いるのが一般的である。まず、光導電性物質を利用し、種々の手段により感光体上に電気的潜像を形成し、次いで、該潜像をトナーにより現像を行って可視像とする。そして、必要に応じて紙の如き転写材にトナーを転写させた後、熱及び/または圧力により記録材上にトナー画像を定着して複写物を得るものである。転写されず感光体上に残ったトナーは種々の方法でクリーニングされ、上述の工程が繰り返される。
感光体のクリーニング工程については、従来よりブレードクリーニング、ファーブラシクリーニング、及び、ローラークリーニングの如きクリーニング手段が用いられている。該クリーニング手段は力学的に感光体上の転写残トナーを掻き落とすか、または、せき止めることで、廃トナー容器へと転写残トナーを捕集するものである。よって、このようなクリーニング手段を構成する部材が感光体表面に押し当てられることに起因し、問題が生じやすい。例えば、クリーニング部材を強く押し当てることにより感光体表面が摩耗され、感光体の寿命を短くする。さらには、クリーニング手段を具備するために装置全体が必然的に大きくなり装置のコンパクト化を目指すときの足かせとなっている。また、エコロジーの観点より、廃トナーの出ないシステムが待望されている。
さらに、補給用現像剤に磁性キャリアを含有させると流動性が悪化するために、補給用現像剤収容容器から現像槽内に流入する補給用現像剤の補給量は、必ずしも一定ではなく、ムラが発生してしまう。そのため、画像の濃度安定性に欠けるという課題に対しては未だ改善の余地がある。
(1)補給用現像剤を現像器に補給しながら静電潜像を現像し、且つ少なくとも現像器内部で過剰になった磁性キャリアを現像器から排出する二成分現像方法に使用するための補給用現像剤であって、
上記補給用現像剤は、少なくともトナー、無機微粒子及び磁性キャリアを含有し、
上記無機微粒子は、シリカ、チタニア及びアルミナから選ばれる1種以上の金属酸化物であり、
上記補給用現像剤は、上記無機微粒子と上記磁性キャリアとが予め混合され、その後トナーと混合されることによって調製されたものであり、
上記磁性キャリア1質量部に対してトナーが2乃至50質量部の質量比で含有されていることを特徴とする補給用現像剤。
(2)上記磁性キャリア100質量部に対して上記無機微粒子が0.001乃至1.000質量部の質量比で含有されていることを特徴とする(1)に記載の補給用現像剤。
(3)上記無機微粒子の個数平均粒径が5乃至50nmであることを特徴とする(1)又は(2)に記載の補給用現像剤。
(4)補給用現像剤を現像器に補給しながら静電潜像を現像し、且つ少なくとも現像器内部で過剰になった磁性キャリアを必要に応じて現像器から排出する二成分現像方法を用いた画像形成方法であって、
(1)から(3)のいずれかに記載の補給用現像剤を用いることを特徴とする、画像形成方法。
(5)少なくともトナー、無機微粒子及び磁性キャリアを含有する補給用現像剤を現像器に補給しながら静電潜像を現像し、且つ少なくとも現像器内部で過剰になった磁性キャリアを現像器から排出する二成分現像方法に使用するための補給用現像剤の製造方法であって、
上記無機微粒子は、シリカ、チタニア、アルミナから選ばれる1種以上の金属酸化物であり、
上記無機微粒子と上記磁性キャリアとが予め混合され、その後トナーと混合されることによって調製され、
上記磁性キャリア1質量部に対してトナーが2乃至50質量部の質量比で混合されるこ
とを特徴とする、補給用現像剤の製造方法。
(6)静電潜像担持体を帯電する帯電工程と、帯電した静電潜像担持体に静電潜像を形成する静電潜像形成工程と、トナーと磁性キャリアとを含有する二成分系現像剤を収容する現像器を用いて上記静電潜像を現像して、静電潜像担持体上にトナー像を形成すると同時に、転写後の静電潜像担持体上に残留するトナーを回収する現像同時回収工程と、静電潜像担持体上のトナー像を中間転写体又は転写材に転写する転写工程とを少なくとも有する画像形成方法であって、
該画像形成方法は、補給用現像剤を現像器に補給しながら静電潜像を現像し、且つ少なくとも現像器内部で過剰になった磁性キャリアを必要に応じて現像器から排出する二成分現像方法を用いた画像形成方法であり、
該補給用現像剤には、(1)から(3)のいずれかに記載の補給用現像剤を用いることを特徴とする、画像形成方法。
上記補給用現像剤は、少なくともトナー、無機微粒子及び磁性キャリアを含有し、
上記無機微粒子は、シリカ、チタニア及びアルミナから選ばれる1種以上の金属酸化物であり、
上記無機微粒子と上記磁性キャリアとが予め混合され、その後トナーと混合されることによって調製されたものであることを特徴とする補給用現像剤により、長期にわたり安定した高画質な画像を出力することができることを見出した。以下にその詳細を説明する。
また、上記無機微粒子と上記磁性キャリアとが予め混合され、その後トナーと混合されることによって調製された本発明の補給用現像剤を用いた場合には、長期にわたる使用において、安定して高精細な画像を得ることができた。補給剤に無機微粒子が存在しない場合には、仮に、スタート用現像剤中の磁性キャリアに無機微粒子を含有していたとしても、長期使用によって安定した画像濃度は得られない。
その理由としては、補給用現像剤中に磁性キャリアを含有し、過剰になった磁性キャリアが排出されることで、現像器中の磁性キャリアが常にフレッシュな状態にあるため、長期の画像安定性が得られることによるもの、と考えられる。
さらに、本発明では補給用現像剤中の磁性キャリアに無機微粒子が予め混合されているために、補給用現像剤中の磁性キャリアの流動性が向上する。そのため補給用現像剤中での磁性キャリアの分散性が向上する。これにより、補給用現像剤中でトナーと磁性キャリアが接触しやすくなるために、トナーの帯電立ち上がりが良好になると考えられる。特に、画像比率の高い画像を連続して出力し、大量の現像剤が連続して補給されたときに効果が得られる。
発明者等はさらにクリーナーレスシステムにおける補給用現像剤に適したキャリアの検討を、帯電付与性や帯電立ち上がりに着目して行った。その結果、無機微粒子を予め混合した磁性キャリアを含有した補給用現像剤を用いることで、カブリによる画像不良が発生せず、高面積画像でも安定した出力が可能であることを見出した。
クリーナーレスシステムは転写残トナーが現像器中に回収され、再び現像工程で使用されるシステムである。そのため現像器中には、もともと現像器中に存在したトナーと回収
されたトナーが存在する。回収されたトナーは、転写残トナーであるため、通常のトナーと比較すると、付着している外添剤の量が少なかったりする。そのため、通常のトナーに比べ帯電の立ち上がりが悪化する傾向にある。この様に、通常のトナーと転写残トナーが現像器中に混在することにより、現像器中のトナーの帯電分布がブロードになりやすく、カブリなどの画像不良が発生しやすい。
しかし、無機微粒子を予め混合した磁性キャリアを含有した補給用現像剤を用いることで、転写残トナーをも迅速に立ち上げることができ、クリーナーレスシステムにも対応可能となった。その理由としては、現像器中における現像剤の流動性が良化できたことと、無機微粒子が磁性キャリアの表面に存在することでトナースペントを防止できたことが考えられる。
また、磁性キャリアに予め混合される上記無機微粒子が、磁性キャリア100質量部に対して上記無機微粒子を1.000質量部より大きい質量比であるとき、部材汚染やチャージダウンが発生することがある。これは、キャリアと無機微粒子を予め混合する工程において、均一な混合ができず、遊離した無機微粒子が増加し、遊離した無機微粒子が飛散し、部材汚染が発生してしまうためと考えられる。また、磁性キャリアの表面に存在する無機微粒子が多すぎるために、無機微粒子が磁性キャリアとトナーの接触を妨害し、トナーに十分な帯電付与が行われず、チャージダウンが発生するためと考えられる。
リアの分散性、トナーの帯電立ち上がりを考えると好ましい。
これに対して、上記補給用現像剤に用いられるトナーに外添する微粒子については、特に限定されるものではない。トナーに外添する微粒子については、後述する。
また、上記無機微粒子の個数平均粒径が5乃至50nmであることが好ましく、より好ましくは、個数平均粒径が10乃至40nmである。個数平均粒径が5nmより小さいと流動性付与が得られにくく、トナースペント防止効果も不足する傾向にある。また50nmより大きいと流動性付与が得られにくい。
上記シリカとしては、ケイ素ハロゲン化合物の蒸気相酸化により生成された微粉体であり、いわゆる乾式法シリカ又はヒュームドシリカと称されるもので、公知の技術によって製造されるものが挙げられる。例えば、該製造方法は、四塩化ケイ素ガスの酸水素焔中における熱分解酸化反応を利用するもので、基礎となる反応式は下記式である。
ルジシロキサン、1,3−ジフェニルテトラメチルジシロキサンおよび1分子当り2から12個のシロキサン単位を有し末端に位置する単位にそれぞれSiに結合した水酸基を1個ずつ含有するジメチルポリシロキサン等が挙げられる。これらは1種あるいは2種以上の混合物で用いることが可能である。
機にかける方法、有機溶剤に処理剤と被処理粒子を加えペーストとしたものを分散機にかける方法、ペーストを分散機にかけながら処理剤を添加する方法が挙げられる。有機溶剤中で処理する方法は被処理粒子を分散した状態で処理でき、処理後も合一が起こりにくく、凝集体が発生しづらいので好ましい方法である。数種の処理剤で処理する時はスラリー調製時に数種の処理剤を同時に添加しても良いし、順次添加しても良いし、分散機にかける時に追加添加しても良い。或いは、非処理粒子を数回分散機にかける場合には、分散機にかける毎に、予めスラリー中で数種の処理剤を添加混合しても良いし或いは分散機にかけているときに順次添加しても良い。
有機溶剤中で処理する方法としては上記の四つの方法が挙げられる。上記処理剤は同時に処理しても良いし、順不同で数段階に分けて処理しても良い。複数回に分けて処理する場合には、どのような処理法の組み合わせであっても良い。
上記処理剤の処理量としては、無機微粒子100質量部に対して5質量部乃至90質量部の範囲であることが好ましい。
グアナミン樹脂、アセトグアナミン樹脂、グリプタール樹脂、フラン樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリウレタン樹脂が挙げられる。
ート材へ添加すると、コート材を形成する樹脂へそれら粒子が分散しづらくなり、磁性体含有樹脂キャリアから上記粒子が脱離する傾向にある。特にカーボンブラックを添加した場合では、耐久するにしたがい、カーボンブラックによるトナーの汚染や部材の汚染を引き起こす傾向にある。
パン、ポリオキシプロピレン(6)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンの如きビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物;エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,4−ブテンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、ビスフェノールA、水素添加ビスフェノールA等が例示できる。
なお、ハイブリッド樹脂は、ポリエステルユニットと、アクリル酸エステルの如きカルボン酸エステル基を有するモノマー成分を重合して得られるビニル系重合体ユニットとが、エステル交換反応して結合することにより形成される。ハイブリッド樹脂としては、ビニル系重合体を幹重合体、ポリエステルユニットを枝重合体とするグラフト共重合体あるいはブロック共重合体が挙げられる。
アクリル系モノマーとしては、例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸n−オクチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸ジメチルアミノエチル、アクリル酸フェニルの如きアクリル酸エステル類やアクリル酸及びアクリル酸アミド類が挙げられる。
また、メタクリル系モノマーとしては、例えば、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸n−オクチル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸−2−エチルヘキシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸ジエチルアミノエチルの如きメタクリル酸エステル類やメタクリル酸及びメタクリル酸アミド類が挙げられる。
エチレン不飽和モノオレフィレン類のモノマーとしては、エチレン、プロピレン、ブチ
レン、イソブチレンが挙げられる。
ビニルエステル類のモノマーとしては、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ベンゾエ酸ビニルが挙げられる。
ビニルエーテル類のモノマーとしては、ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルイソブチルエーテルが挙げられる。
ビニルケトン類のモノマーとしては、ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、メチルイソプロペニルケトンが挙げられる。
N−ビニル化合物のモノマーとしては、N−ビニルピロール、N−ビニルカルバゾール、N−ビニルインドール、N−ビニルピロリドンが挙げられる。
その他のビニルモノマーとしては、ビニルナフタリン類、アクリロニトリル、メタクリロニトル、アクリルアミドの如きアクリル酸誘導体又はメタクリル酸誘導体が挙げられる。
これらのビニル系モノマーは単独で又は2つ以上を用いることができる。
離型剤としては、例えば、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、ポリオレフィン共重合物、ポリオレフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックス、フィッシャートロプシュワックスの如き脂肪族炭化水素系ワックス;酸化ポリエチレンワックスの如き脂肪族炭化水素系ワックスの酸化物、またはそれらのブロック共重合物;カルナバワックス、モンタン酸エステルワックス、ベヘン酸ベヘニルの如き脂肪酸エステルを主成分とするワックス類;脱酸カルナバワックスの如き脂肪酸エステル類を一部又は全部を脱酸化したものが挙げられる。
示差走査熱量分析測定装置の例には、パーキンエルマー社製DSC−7、TAインストルメント社製DSC2920、TAインストルメント社製Q1000などが含まれる。装置検出部の温度補正はインジウムと亜鉛の融点を用い、熱量の補正についてはインジウムの融解熱を用いる。測定サンプルにはアルミニウム製のパンを用い、対照用に空パンをセットし測定する。
本発明の補給用現像剤に用いられるトナーにおける離型剤の含有量は、トナー中の結着樹脂100質量部に対して1乃至15質量部であることが好ましく、3乃至10質量部であることがより好ましい。離型剤の含有量が1乃至15質量部であると、良好な転写性がオイルレス定着時に離型性を発揮できる。
染料としては、例えば、C.I.ダイレクトレッド1、C.I.ダイレクトレッド4、C.I.アシッドレッド1、C.I.ベーシックレッド1、C.I.モーダントレッド30、C.I.ダイレクトブルー1、C.I.ダイレクトブルー2、C.I.アシッドブルー9、C.I.アシッドブルー15、C.I.ベーシックブルー3、C.I.ベーシックブルー5、C.I.モーダントブルー7、C.I.ダイレクトグリーン6、C.I.ベーシックグリーン4、C.I.ベーシックグリーン6が挙げられる。
37、38、39、40、41、48、49、50、51、52、53、54、55、57、58、60、63、64、68、81、83、87、88、89、90、112、114、122、123、163、202、206、207、209、238、C.I.ピグメントバイオレット19、C.I.バットレッド1、2、10、13、15、23、29、35が挙げられる。
本発明の補給用現像剤は、いかなる画像形成装置でも用いることができる。
図1において無端状の中間転写ベルト60が、駆動ローラ6a、テンションローラ6b及び2次転写対向ローラ6cに懸架され、図中矢印の方向に回転している。
現像器は、上記中間転写ベルト60に直列に、各色に対応し4本配置されている。
イエロートナーを現像する現像器内に配置される、静電潜像担持体1はその回転過程で
、一次帯電ローラ2により所定の極性・電位に一様に帯電処理され、次いで不図示の画像露光手段(カラー原稿画像の色分解・結像露光光学系、画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調されたレーザビームを出力するレーザスキャンによる走査露光系等)による画像露光3を受けることにより目的のカラー画像の第1の色成分像(イエロー成分像)に対応した静電潜像が形成される。
次いで、その静電潜像が第1現像器4(イエロー現像器)により第1色であるイエロートナーにより現像される。
中間転写ベルト60上で形成された4色フルカラー画像は、次いで二次転写ローラ8により、転写材Pに一括転写され、不図示の定着装置によって溶融定着されカラープリント画像を得る。
中間転写ベルト60上に残留する二次転写残トナーは、中間転写ベルトクリーナ9でブレードクリーニングされ、次作像工程に備える。
上記中間転写ベルト60の材質の選定としては、各色ポートでのレジストレーションを良くするため、伸縮する材料は望ましくなく、樹脂系或いは、金属芯体入りのゴムベルト、樹脂+ゴムベルトが望ましい。
オートリフレッシュ現像方式を用いた図1及び2の現像器4の現像動作において、トナーと磁性キャリアとを混合した補給用現像剤が、トナー貯蔵室R3から、補給口20を経て、現像器4に補給される。
現像動作を繰り返し行った際に、過剰になった現像剤(劣化した磁性キャリア)は、現像器4に設けられた現像器側現像剤排出口34から溢出され、現像剤中間回収室35から、現像剤回収オーガ36を経て図示されていない現像剤回収容器に排出される。
して、潜像を乱してしまい、画質低下を招く場合がある。
静電潜像担持体の構成としては、通常の画像形成装置に用いられる静電潜像担持体と同じで良く、例えば、アルミニウム、SUS等の導電性基体の上に、順に導電層、下引き層、電荷発生層、電荷輸送層、必要に応じて電荷注入層を設ける構成が挙げられる。導電層、下引き層、電荷発生層、電荷輸送層は、通常の静電潜像担持体に用いられるもので良い。静電潜像担持体の最表面層として、例えば電荷注入層あるいは保護層を用いてもよい。
る。
に帯電工程が行われ、現像工程において転写残トナーが回収されるものであることがより好ましい。図4はこのような帯電量制御工程を有する画像形成方法が好ましく用いられる画像形成装置の一例を示す模式的断面図である。以下、図4を用いて帯電量制御工程をさらに有する本発明の画像形成方法に関して説明する。
給用現像剤を補給する。
キャリアの粒径は、レーザー回折式粒度分布測定器SALD−300V(島津製作所製)により測定して体積基準の50%粒径(D50)を算出する。
本発明に用いられる磁性キャリアの比抵抗は、図5に概略される測定装置を用いて測定される。抵抗測定セルEに磁性キャリア47を充填し、充填された磁性キャリアに接するように下部電極41および上部電極42を配し、これらの電極間に電圧を印加し、そのときに流れる電流を測定することによって磁性キャリアの比抵抗を求める。
比抵抗の測定条件は、充填された磁性キャリアと電極との接触面積Sを約2.3cm2、充填された磁性キャリアの試料厚みLを約0.8mm、上部電極42の荷重を180gとする。
なお、非磁性無機化合物、磁性体および導電性粒子の比抵抗の測定も同様に行うことができる。
コンタミノンN(界面活性剤)(和光純薬工業(株))が1%含まれるイオン交換水にて5gの補給用現像剤を洗浄し、磁性キャリアからトナーを分離した後、乾燥、調湿(25.0℃/60%RH)させた。その後、補給用現像剤中に含まれる磁性キャリアの重量を計算することで補給用現像剤中のキャリア濃度を算出した。
本発明において、トナーの重量平均粒径(D4)及び粒度分布は、コールターマルチサイザー(ベックマン・コールター社製)を用いて測定することが可能である。電解液として、1級塩化ナトリウムを用いた1%NaCl水溶液を調製する。あるいは、ISOTON(登録商標)−II(コールターサイエンティフィックジャパン社製)が電解液として使用できる。上記測定法としては、前記電解水溶液100乃至150ml中に分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルフォン酸塩を0.1乃至5ml加え、更に測定試料を2乃至20mg加える。試料を懸濁した電解液は超音波分散機「VS-150」(ヴェルヴォクリーア社製)で約1乃至3分間分散処理を行い、前記測定装置によりアパーチャーとして100μmアパーチャーを用いて、2.00μm以上のトナーの体積,個数を測定して体積分布と個数分布とを算出し、重量平均粒径(D4)(各チャンネルの中央値をチャンネル毎の代表値とする)を求める。
チャンネルとしては、2.00乃至2.52μm;2.52乃至3.17μm;3.17乃至4.00μm;4.00乃至5.04μm;5.04乃至6.35μm;6.35乃至8.00μm;8.00乃至10.08μm;10.08乃至12.70μm;12.70乃至16.00μm;16.00乃至20.20μm;20.20乃至25.40μm;25.40乃至32.00μm;32.00乃至40.30μmの13チャンネルを用いる。
摩擦帯電量を測定する装置の概略図を図6に示す。底に500メッシュのスクリーン273のある金属製の測定容器272に、複写機又はプリンターの現像スリーブ上から採取した二成分系現像剤を約0.5乃至1.5g入れ金属製のフタ274をする。この時の測
定容器272全体の質量を秤り、W1(g)とする。次に吸引機271(測定容器272と接する部分は少なくとも絶縁体)において、吸引口277から吸引し風量調節弁276を調整して真空計275の圧力を250mmAqとする。この状態で充分、好ましくは2分間吸引を行いトナーを吸引除去する。この時の電位計279の電位をV(ボルト)とする。ここで278はコンデンサーであり容量をC(mF)とする。また、吸引後の測定容器全体の重量を秤り、W2(g)とする。この試料の摩擦帯電量(mC/kg)は下式の如く算出される。
試料の摩擦帯電量(mC/kg)=C×V/(W1−W2)
(但し、測定条件は23℃,60%RHとする)
トナー粒子の平均円形度は、フロー式粒子像分析装置「FPIA−3000型」(シスメックス社製)によって、校正作業時の測定・解析条件で測定した。
ータルカウントモードにて3000個のトナー粒子を計測して、粒子解析時の2値化閾値を85%とし、解析粒子径を円相当径2.00μm以上、200.00μm以下に限定し、
トナー粒子の平均円形度を求めた。
BET法に従って、比表面積測定装置「ジェミニ2375 Ver.5.0」(島津製作所社製)を用いて試料表面に窒素ガスを吸着させ、BET多点法を用いてBET比表面積(m2/g)を算出する。
本発明の無機微粒子の個数平均粒径は電子顕微鏡により判定される。具体的に粒径の測定は、透過型電子顕微鏡(TEM)により20万倍で無機微粒子像を撮影し、その拡大写真を測定対象として行う。任意の1000個の粒子の粒径を測定した平均値を個数平均粒径とする。
集束イオンビーム加工観察装置(FIB)、FB−2000C(日立製作所)を用い測定を行う。この装置はガリウムビームをサンプルに照射し、サンプルを加工した後に観察
することができる装置である。それにより磁性キャリアの断面を観察することができ、磁性体の粒径を測定することができる。
試料の作製は、試料台にカーボンペースト水溶液を塗布しその上に試料(キャリア)を少量載せる。それに白金蒸着を行った後に試料をFIB装置にセットし、まずカーボンデポを行う。これはビームで加工する際にサンプル表面がビーム照射により変形することを防ぐために表面を導電性材料で覆う作業である。
実際の加工は、粗加工、中加工、仕上げ加工と分かれて行い、仕上げ加工になるに従いビームの強さを弱くしていく。それにより断面がきれいな状態で観察することができる。磁性キャリアの断面写真の中から、任意に磁性体を500個所抽出し、その平均値により算出したものを粒子の一次個数平均粒径とした。
本発明に用いられる磁性キャリアの真比重は、乾式自動密度計オートピクノメーター(ユアサアイオニクス社製)により求めることができる。この測定方法では、気相置換法に基づいて、固体・液体の真密度を測定する。この測定方法は、液相置換法と同様、アルキメデスの原理に基づいているが、置換媒体としてガスを用いるため、微細孔を有する磁性キャリアの測定精度が高いのが特徴である。
以下、本発明の具体的な実施例について説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
本発明の補給用現像剤に用いた磁性キャリアについて示す。
<磁性キャリアの製造例>
〈磁性体含有樹脂キャリアコアの製造例〉
マグネタイト微粒子(比抵抗4×107(Ω・cm)、個数平均粒径0.30μm)と、ヘマタイト微粒子(比抵抗3×108(Ω・cm)、個数平均粒径0.30μm)に対して、それぞれ3.2質量%、2.0質量%のシラン系カップリング剤(3−(2−アミノエチルアミノプロピル)トリメトキシシラン)を加え、容器内で120℃以上で高速混合撹拌し、それぞれの微粒子を親油化処理した。
・フェノール 10質量部
・ホルムアルデヒド溶液(ホルムアルデヒド37質量%水溶液) 10質量部
・上記処理したマグネタイト微粒子 70質量部
・上記処理したヘマタイト微粒子 10質量部
上記材料と、28質量%アンモニア水5質量部及び水10質量部をフラスコに入れ、攪拌、混合しながら45分かけて85℃まで昇温・保持し、3時間重合反応させて硬化させた。その後、30℃まで冷却し、更に水を添加した後上澄み液を除去し、沈殿物を水洗した後、風乾した。次いで、これを減圧下(5hPa以下)、60℃の温度で乾燥して、磁性微粒子が分散された状態の磁性体含有樹脂キャリアコアを得た。
上述の磁性体含有樹脂キャリアコアをコーター内に投入し、加湿窒素を流入させ水分量0.3質量%に調整した。その後、トルエン溶媒を用いて希釈したγ−アミノプロピルトリメトキシシラン3質量%を剪断応力を連続して印加しつつ、コア表面に処理した。乾燥窒素気流下で溶媒を揮発させながら行い、置換基がすべてメチル基であるストレートシリコーン樹脂1.0質量%及び、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン0.015質量%の混合物をトルエンを溶媒として被覆した。乾燥窒素気流下で溶媒を揮発させながら行なった。さらに、このコート材が被覆された磁性体含有樹脂キャリアコアを140℃で焼き付け、100メッシュの篩で、凝集した粗大粒子をカットし、次いで多分割風力分級機で微粉及び粗粉を除去して粒度分布を調整した。その後23℃,60%内で保たれたホッパー内で100時間調湿して磁性体含有樹脂キャリアを得た。得られた磁性体含有樹脂キャリアは、体積基準の50%粒径(D50)が40μmであった。
フェライト成分として、25.0mol%のMnO、2.0mol%のMgO、70.0mol%のFe2O3 及び1.0mol%のSrCO3 を湿式ボールミルで5時間粉砕、混合し、乾燥させた。得られた乾燥品を、900℃で3時間保持し、仮焼成を行なった。この仮焼成品を湿式ボールミルで7時間粉砕し、2μm以下とした。このスラリーにバインダー(ポリビニルアルコール)を2.0質量%添加し、次いでスプレードライヤー(製造元:大川原化工機)により造粒、乾燥し、体積基準の50%粒径(D50)が40μm程度の造粒品を得た。この造粒品を電気炉にて入れ、窒素ガス中の酸素濃度を2.0vol%に調整した混合ガス中で、1450℃で3時間保持し、本焼成を行なった。得られた本焼成を、解砕し、さらに篩(目開き75μm)で篩い分けしてフェライトコアを得た。
上記成分をキシレン300質量部と混合して、フェライトコア樹脂被覆溶液とした。この樹脂被覆溶液を70℃に加熱した流動床を用いて撹拌しながら、フェライトコアに、そのコアの質量に対してストレートシリコーン樹脂の質量が0.8質量%となるように塗布および溶媒除去操作を行った。さらに、オーブンを用いて、230℃で2.5時間の処理を行った後に、解砕、篩(目開き75μm)による分級処理を行い、フェライトキャリア1を得た。このフェライトキャリア1の真比重は4.6g/cm3、体積基準の50%粒
径(D50)は40μmであった。
フェライト成分として、20.0mol%のMgO、58.0mol%のFe2O3及び22.0mol%のSrCO3を湿式ボールミルで5時間粉砕、混合し、乾燥させた。得られた乾燥品を、950℃で3時間保持し、仮焼成を行なった。この仮焼成品を湿式ボールミルで6.5時間粉砕し、2μm以下とした。このスラリーにバインダー(ポリビニルアルコール)を1.0質量%、空孔調整剤として炭酸水素ナトリウムを2.0質量%添加し、次いでスプレードライヤー(製造元:大川原化工機)により造粒、乾燥し造粒品を得た。この造粒品を電気炉にて入れ、窒素ガス中の酸素濃度を2.0vol%に調整した混合ガス中で、1150℃で4時間保持し、本焼成を行なった。得られた本焼成を、解砕し、さらに篩(目開き75μm)で篩い分けして、磁性キャリアコア3を得た。このコア表面をSEMで観察すると、表面に空孔が存在していた。
シラン系カップリング剤(γ−アミノプロピルエトキシシラン) 10質量部
カーボンブラック(CB)(個数平均粒径30nm、DBP吸油量50ml/100g) 10質量部
上記成分をキシレン300質量部と混合して、フェライトコア樹脂被覆溶液とした。この樹脂被覆溶液を70℃に加熱した流動床を用いて撹拌しながら、フェライトコアに、そのコアの質量に対してストレートシリコーン樹脂の質量が10.0質量%となるように塗布および溶媒除去操作を行った。さらに、オーブンを用いて、230℃で3時間の処理を行った後に、解砕、篩(目開き75μm)による分級処理を行った。得られたフェライトキャリア2の真比重は3.3g/cm3、体積基準の50%粒径(D50)が42μmで
あり、フェライトキャリア1と比較して真比重が軽いものであった。
次に無機微粒子との製造例について示す。
〔無機微粒子1〕
硫酸法によって得られたBETが175m2/gである二酸化チタン原体100質量部をト
ルエンとエタノールとの混合溶媒に溶解させたイソブチルトリメトキシシラン10質量部によって表面処理を行い、乾燥解砕工程を経て無機微粒子1を得た。個数平均粒径は30nmであった。
乾式法で合成された比表面積(BET)が98m2/gであるシリカ原体100質量部を予
めヘキサメチルジシラザン10質量部によって処理し、その後常温から約260℃まで昇温させ加熱処理を行い、無機微粒子2を得た。個数平均粒径は30nmであった。
アルミニウムアンモニウムカーボネートハイドロオキサイト微粉体を濾過、乾燥、解砕し、該微粉体を860℃で35時間加熱処理した後、解砕して、アルミナ微粉体を生成した。トルエン中で、ヘキサメチルジシラザン10質量部によって処理し、これを乾燥及び解砕して、個数平均粒径30nm、BET比表面積161m2/gの無機微粒子3を得た
。
焼成条件を変えることで二酸化チタン原体のBETを73m2/gに変えること以外は無機
微粒子1と同様にして、無機微粒子4を得た。
製造時における火炎中の四塩化珪素ガスの滞留時間を変えることにより得られるシリカ原体のBETを300m2/gに変えること以外は無機微粒子2と同様にして無機微粒子5を得た。
メチルメタクリレート単量体に架橋剤を加えて懸濁重合によって個数平均粒径が100nmの樹脂微粒子1を得た。
(無機微粒子と磁性キャリアの混合物の製造方法1)
磁性体含有樹脂キャリアを100.000質量部に対して、表1に示す無機微粒子1を
0.100質量部を加え、V型混合機(株式会社徳寿工作所社製)を用いて25m/分で3分間混合して無機微粒子と磁性キャリアの混合物1を得た。
磁性体含有樹脂キャリアに混合する無機微粒子を表1に示す無機微粒子2,3に変更すること以外は無機微粒子と磁性キャリアの混合物1と同様にして、無機微粒子と磁性キャ
リアの混合物2,3を得た。
無機微粒子と磁性キャリアの混合物4は、磁性体含有樹脂キャリアをそのまま使用した。
磁性体含有樹脂キャリアに混合する無機微粒子を表1に示す無機微粒子4,5に変更すること以外は無機微粒子と磁性キャリアの混合物1と同様にして、磁性キャリア5,6を得た。
磁性体含有樹脂キャリアを100.000質量部に対して、表1に示す無機微粒子1を0
.050質量部と表1に示す無機微粒子5を0.050質量部を加えること以外は無機微粒子と磁性キャリアの混合物1と同様にして、無機微粒子と磁性キャリアの混合物7を得
た。
無機微粒子の混合量を変更すること以外は、無機微粒子と磁性キャリアの混合物5と同様にして、無機微粒子と磁性キャリアの混合物8〜11を得た。混合量は表2に示す。
磁性体含有樹脂キャリアをフェライトキャリア1,2に変更すること以外は、無機微粒子と磁性キャリアの混合物5と同様にして、無機微粒子と磁性キャリアの混合物12、13を得た。
磁性体含有樹脂キャリアに混合する無機微粒子を表1に示す樹脂微粒子1(後述)に変更すること以外は無機微粒子と磁性キャリアの混合物1と同様にして、無機微粒子と磁性キャリアの混合物14を得た。
<結着樹脂の製造例>
(ハイブリッド樹脂の製造例)
ビニル系共重合体ユニットの単量体又は2量体として、スチレン2.00mol、2−エチルヘキシルアクリレート0.23mol、フマル酸0.15mol、α−メチルスチレンの2量体0.02mol及び架橋剤及び重合開始剤として、ジクミルパーオキサイド0.07molを滴下ロートに入れる。また、ポリエステルユニット用単量体として、ポリオキシプロピレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン7.0mol、ポリオキシエチレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン3.0mol、テレフタル酸3.0mol、無水トリメリット酸1.5mol、フマル酸5.0mol及び酸化ジブチル錫0.2gをガラス製4リットルの4つ口フラスコに入れ、温度計,撹拌棒,コンデンサー及び窒素導入管を取りつけマントルヒーター内に
おいた。次にフラスコ内を窒素ガスで置換した後、撹拌しながら徐々に昇温し、145℃の温度で撹拌しつつ、先の滴下ロートよりビニル系樹脂の単量体及び2量体、架橋剤並びに重合開始剤を4時間かけて滴下した。次いで200℃に昇温を行い、4時間反応せしめてハイブリッド樹脂を得た。
(混練粉砕法によるトナーの製造例)
・上記ハイブリッド樹脂 100質量部
・ ワックス(ノルマルパラフィン、示差走査熱量計(DSC)で測定された最大吸熱ピーク温度:76℃、Mn:580) 3質量部
・1,4−ジ−t−ブチルサリチル酸アルミニウム化合物 0.5質量部
・シアン顔料(C.I.Pigment Blue15:3) 6質量部
上記の処方で十分にヘンシェルミキサー(FM−10B型、三井鉱山(株)製)により予備混合を行い、二軸押出し混練機(PCM−30型、池貝(株)製)で材料温度を130℃で溶融混練し、冷却後ハンマーミルを用いて約1乃至2mm程度に粗粉砕し、次いでエアージェット方式による微粉砕機(IDS、日本ニューマチック)で15μm以下の粒径に微粉砕した。さらに得られた微粉砕物を機械式粉砕機(ターボミル、ターボ工業製)により粉砕と表面改質(球形化)処理を同時に行った。さらにコアンダ効果を利用した多分割分級機(エルボージェット分級機、マツボー)により、前記粉砕物を分級して、重量平均粒径(D4)が5.0μm、平均円形度が0.955のトナー粒子1を得た。
上記トナー粒子1の100質量部に対して、針状酸化チタン微粉体(疎水化処理有り、個数平均粒径:30nm)(BET比表面積62(m2/g)、イソブチルシランカップ
リング剤10質量%処理)1.0質量部をヘンシェルミキサー(FM−10B型、三井鉱山(株)製)により外添してトナー1とした。
分散液Aの調整
・スチレン 350質量部
・n−ブチルアクリレート 100質量部
・アクリル酸 25質量部
・t−ドデシルメルカプタン 10質量部
以上の組成を混合及び溶解し、モノマー混合物として準備した。
・ 融点78℃のパラフィンワックス分散液 100質量部
(固形分濃度30%、分散粒径0.14μm)
・ アニオン性界面活性剤 1.2質量部
(第一工業製薬(株)製:ネオゲンSC)
・非イオン性界面活性剤 0.5質量部
(三洋化成(株)製:ノニポール400)
・イオン交換水 1530質量部
上記組成をフラスコ中で分散し、窒素置換を行いつつ加熱を開始する。液温が70℃となったところで、これに6.56質量部の過硫酸カリウムを350質量部のイオン交換水で溶解した溶液を投入した。液温を70℃に保ちつつ、前記モノマー混合物を投入攪拌し、液温を80℃にあげて6時間そのまま乳化重合を継続した後に液温を45℃とした後にフィルターで濾過して分散液Aを得た。こうして、得られた分散液中の粒子径は、平均粒径が0.16μm、固形分のガラス転移点(Tg)が60℃、重量平均分子量(Mw)が16,000であり、ピーク分子量は、11,000であった。パラフィンワックスは、重合体中6質量%含有されており、本固形分の薄片を透過電子顕微鏡にて観察した結果、重合体粒子がワックス粒子を内包化していることを確認した。
・スチレン 350質量部
・n−ブチルアクリレート 100質量部
・アクリル酸 25質量部
以上の割合を混合及び溶解し、モノマー混合物として準備した。
・ 融点105℃のフィッシャートロプシュワックス分散液 100質量部
(固形分濃度30%、分散粒径0.15μm)
・ アニオン性界面活性剤 1.5質量部
(第一工業製薬(株)製:ネオゲンSC)
・非イオン性界面活性剤 0.6質量部
(三洋化成(株)製:ノニポール400)
・イオン交換水 1530質量部
上記組成をフラスコ中で分散し、窒素置換を行いつつ加熱を開始する。液温が65℃となったところで、これに5.80質量部の過硫酸カリウムを300部のイオン交換水で溶解した溶液を投入した。液温を65℃に保ちつつ、前記モノマー混合物を投入攪拌し、液温を75℃にあげて8時間そのまま乳化重合を継続した後に液温を40℃とした後にフィルターで濾過して分散液Bを得た。こうして、得られた分散液中の粒子径は、平均粒径が0.16μm、固形分のガラス転移点(Tg)が65℃、重量平均分子量(Mw)が700,000であった。炭化水素系ワックスは、重合体中6質量%含有されており、本固形分の薄片を透過型電子顕微鏡にて観察した結果、ワックス粒子を内包化していることを確認した。
・C.I.ピグメンブルー15:3 12質量部
・アニオン性界面活性剤 1.5質量部
(第一工業製薬(株)製:ネオゲンSC)
・イオン交換水 79質量部
以上を混合し、サンドグラインダーミルを用いて分散し着色剤分散液Cを得た。
前記分散液A300質量部、分散液B150質量部及び分散液C25質量部を、撹拌装置、冷却管及び温度計を装着した1リットルのセパラブルフラスコに投入し撹拌した。この混合液に凝集剤として、10%塩化ナトリウム水溶液180質量部を滴下し、加熱用オイルバス中でフラスコ内を撹拌しながら54℃まで加熱した。50℃で1時間保持した後、光学顕微鏡にて観察すると径が約5μmである会合粒子が形成されていることが確認された。
その後の融着工程において、ここにアニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製:ネオゲンSC)3質量部を追加した後、ステンレス製フラスコを密閉し、磁力シールを用いて撹拌を継続しながら100℃まで加熱し、3時間保持した。そして、冷却後、反応生成物をろ過し、イオン交換水で十分に洗浄した後、乾燥させることにより、トナー粒子2を得た。得られたトナー粒子2は、重量平均粒径(D4)が5.2μm、平均円形度が0.969であった。
上記トナー粒子2の100質量部に対して、針状酸化チタン微粉体(BET比表面積62(m2/g)、イソブチルシランカップリング剤10質量%処理)1.0質量部をヘン
シェルミキサー(FM−75型、三井鉱山(株)製)により外添してトナー2とした。
冷却管、攪拌機および窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物720質量部、イソフタル酸270質量部およびジブチルチンオキサイド2質量部を入れ、常圧で240℃で8時間反応し、さらに10乃至15mmHgの減圧で5時間反応した後、160℃まで冷却して、これに31質量部の無水フタル酸を加え
て2時間反応した。次いで、80℃まで冷却し、酢酸エチル中にてイソフォロンジイソシアネート188質量部と2時間反応を行い、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)を得た。次いでプレポリマー(A)270質量部とイソホロンジアミン15質量部を50℃で2時間反応させ、重量平均分子量65000のウレア変性ポリエステル系樹脂(i)を得た。上記と同様にビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物724質量部、テレフタル酸276質量部を常圧下、230℃で8時間重縮合し、次いで10乃至15mmHgの減圧で5時間反応して、ピーク分子量5000の変性されていないポリエステル(a)を得た。ウレア変性ポリエステル系樹脂(i)200質量部と変性されていないポリエステル(a)800質量部を酢酸エチル/メチルエチルケトン(MEK)(1/1)混合溶剤2000質量部に溶解、混合し、トナーバインダー(1)の酢酸エチル/MEK溶液を得た。一部減圧乾燥し、トナーバインダー(1)を単離した。ガラス転移点(Tg)は58℃であった。
ビーカー内に前記のトナーバインダー(1)の酢酸エチル/MEK溶液240質量部、ペンタエリスリトールテトラベヘネート(融点81℃、溶融粘度25mpa・s)20質量部、C.I.Pigment Blue 15:3の生顔料6質量部を入れ、60℃にてTK式ホモミキサー(製造元:特殊機化工業)で12000rpmで攪拌し、均一に溶解、分散させた。別のビーカー内にイオン交換水706質量部、ハイドロキシアパタイト10%懸濁液(日本化学工業(株)製スーパタイト10)290質量部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.3質量部を入れ均一に溶解した。ついで60℃に昇温し、TK式ホモミキサー(製造元:特殊機化工業)で12000rpmに攪拌しながら、上記トナー材料溶液を投入し10分間攪拌した。ついでこの混合液を攪拌棒および温度計付のコルベンに移し、98℃まで昇温して溶剤を除去し、濾別、洗浄、乾燥した後、風力分級し、トナー粒子3を得た。該トナー粒子3の重量平均粒径(D4)は5.7μm、平均円形度が0.972であった。上記トナー粒子3の100質量部に対して、針状酸化チタン微粉体(BET=62、イソブチルシランカップリング剤10質量%処理)1.0質量部をヘンシェルミキサー(FM−75型、三井鉱山(株)製)により外添してトナー3とした。
無機微粒子と磁性キャリアの混合物1の91.0質量部に対し、トナー1を9.0質量部加え、V型混合機(V-20、セイシン企業製)により混合しスタート用現像剤を得た。一方、無機微粒子と磁性キャリアの混合物1を1質量部に対してトナー1を10質量部の質量比で加え、ターブラーミキサーにより混合し補給用現像剤を得た。
得られたスタート用現像剤及び補給用現像剤を市販のIRC3100(キヤノン社製)のブラックステーションを用い、各環境で初期の画像濃度が1.40になる様に現像コントラストを調整し単色モードで5万枚の画出し評価を行った。ちなみにこの本体はオート磁性キャリアリフレッシュ現像方式に対応している。
評価モードとしては、まず常温常湿下(23℃/60%RH)にてA4用紙(CLC80g紙、キャノン販売社製)を用いて画像面積が5%のオリジナル原稿を使用して5万枚の耐久試験を行った。さらに同様に、常温低湿下(23℃/5%RH)でも耐久試験を行った。それぞれの測定条件及び評価基準を以下に示す。また、スタート用現像剤及び補給用現像剤の評価結果を表4に示す。
画像濃度安定性は各環境での耐久初期と5万枚耐久後の濃度変化量を評価の基準とした。画像濃度は、カラー反射濃度計(例えばX−RITE 404A:X−Rite Co.製)にてオリジナル画像のベタ部(初期画像濃度=1.40)を5回平均し、画像濃度の変化値を見た。評価は初期からの濃度の変動差(Δ)で判断した。
<評価基準>
A:良好(Δ=0.08未満)
B:普通(0.08≦Δ<0.15%)
C:少し悪い(0.15≦Δ<0.20%)
D:悪い(0.2%以上)
ハーフトーン再現性は耐久初期と耐久後のハーフトーン画像濃度の変化を評価の基準とした。ハーフトーン画像濃度は、カラー反射濃度計(X−RITE 404A:X−Rite Co.製)にてオリジナル画像のハーフトーン部(初期画像濃度=0.4)を5回平均し、画像濃度の変化値を測定した。評価は耐久初期と5万枚耐久後の濃度の変動差(Δ)で判断した。
<評価基準>
A:良好(Δ=0.03未満)
B:普通(0.03≦Δ<0.05%)
C:少し悪い(0.05≦Δ<0.08%)
D:悪い(0.08%以上)
帯電変化量を評価することにより、帯電安定性を評価することができる。帯電変化量の評価方法は図6の装置を使用し、初期と各環境での5万枚耐久終了時の帯電量の差(Δ)で判断した。
<評価基準>
A:良好(Δ=3.0未満)
B:普通(3.0≦Δ<5.0)
C:少し悪い(5.0≦Δ<7.0)
D:悪い(Δ=7.0以上)
常温常湿下(23℃/60%RH)、および、常温低湿下(23℃/5%RH)耐久試験を行った後、カブリは白地部分の白色度をリフレクトメーター(densitometer TC6MC:(有)東京電色技術センター)により測定し、その白色度と転写紙の白色度平均値の差からカブリ量(%)を算出し、評価した。評価基準は次の通りである。<評価基準>
A:良好(1.2%未満)
B:普通(1.2%乃至2.4%未満)
C:少し悪い(2.4%乃至3.6%未満)
D:悪い(3.6%以上)
転写紙の搬送方向に対して、ハーフトーン横帯(30H 幅10mm)とベタ黒横帯(FFH 幅10mm)を交互に並べたチャートを出力する。その画像をスキャナで読みとり、二値化処理を行う。二値化画像の搬送方向に於ける、あるラインの輝度分布(256階調)をとり、その時のハーフトーンの輝度に接線を引き、ベタ部輝度と交わるまでのハーフトーン部後端の接線からずれた輝度の領域(面積:輝度数の和)をもって、白抜け度とする。
<評価基準>
A:非常に良好 50以下
B:良好 51以上150以下
C:普通 151以上300以下
D:少し悪い 301以上600以下
E:悪い 601以上
初期から1000枚ごとに補給用現像剤収容容器の補給口から、5gの補給用現像剤を採取し、補給用現像剤中のキャリア濃度を測定した。キャリア濃度変化量(%)は下記の式で求めることができる。採取した補給用現像剤は、界面活性剤(好ましくはアルキルベンゼンスルホン塩酸)が1%含まれるイオン交換水にて5gの補給用現像剤を洗浄し、磁性キャリアからトナーを分離した後、乾燥、調湿(25.0℃/60%RH)した。その後、補給用現像剤中に含まれる磁性キャリアの質量を計算することで補給用現像剤中の磁性キャリアの濃度を算出した。さらに下記式よりキャリア濃度変化量を求めた。
キャリア濃度変化量(%)=|(調整時の補給用現像剤中のキャリア濃度)−(補給剤容器から排出されたキャリア濃度)|/調整時の補給用現像剤中のキャリア濃度×100
<評価基準>
A:良好 キャリア濃度変化量が10%未満
B:普通 キャリア濃度変化量が10乃至20%未満
C:少し悪い キャリア濃度変化量が20乃至30%未満
D:悪い キャリア濃度変化量が30%以上
無機微粒子と磁性キャリアの混合物2,3にそれぞれ変更すること以外は、実施例1と同様に行った。また、現像剤及び補給用現像剤の評価結果を表4に示す。無機微粒子種を変えることで画像濃度や帯電安定性が若干悪化したが、全体的には良好なレベルであった。
スタート用現像剤にて、無機微粒子を添加しない無機微粒子と磁性キャリアの混合物4に変更すること以外は、実施例1と同様に行った。また、スタート用現像剤及び補給用現像剤の評価結果を表4に示す。スタート用現像剤に無機微粒子を添加しないために流動性が若干悪く、帯電安定性に劣っていたが、全体的には良好なレベルであった。
無機微粒子と磁性キャリアの混合物5,6,7にそれぞれ変更すること以外は、実施例1と同様に行った。また、スタート用現像剤及び補給用現像剤の評価結果を表4に示す。無機微粒子の粒径を変えることで、画像濃度や帯電安定性が若干悪化したが、全体的には良好なレベルであった。
無機微粒子と磁性キャリアの混合物8,9,10,11にそれぞれ変更すること以外は、実施例1と同様に行った。また、スタート用現像剤及び補給用現像剤の評価結果を表4に示す。
実施例8では無機微粒子の添加量が多いため、磁性キャリアとトナーとの帯電を阻害するため帯電安定性が悪化した。
実施例11では無機微粒子の添加量が少ないため、補給剤中でのトナーの帯電立ち上がりが不十分であるため帯電安定性が悪化した。
無機微粒子と磁性キャリアの混合物12,13にそれぞれ変更すること以外は、実施例1と同様に行った。また、スタート用現像剤及び補給用現像剤の評価結果を表4に示す。
補給用現像剤の磁性キャリアとトナーの混合比率を変えること以外は、実施例5と同様
に行った。また、スタート用現像剤及び補給用現像剤の評価結果を表4に示す。
補給用現像剤中の磁性キャリア比率が多くなると、磁性キャリアの分散性が悪化し、帯電安定性に劣る。
トナーを変えること以外は、実施例5と同様に行った。また、スタート用現像剤及び補給用現像剤の評価結果を表4に示す。
実施例1〜19で用いられる、無機微粒子と磁性キャリアの混合物名、添加粒子の種類(混合量)、及び磁性キャリアの種類(混合量)を表2に示す。
実施例1おいて、画像形成装置として、キヤノン(株)製フルカラー複写機IRC3220N(クリーナーレス現像方式)を用い、現像器には排出スクリューの如きキャリア回収部材を取り付けた。さらにオートキャリアリフレッシュ現像ができるように改造を施した。それ以外は、実施例1と同様にして、画出しと評価を行った。得られた評価結果を表7に示す。
この本体はクリーナーレス現像方式であるため、静電潜像担持体上のカブリトナーが排
出されずに現像器内に戻ってくる。そのためカブリのレベルは悪化したものの、全体的なレベルは良好であった。
無機微粒子と磁性キャリアの混合物を変えること以外は、実施例20と同様に行った。また、現像剤及び補給用現像剤の評価結果を表7に示す。無機微粒子種を変えることでカブリが悪化したが、全体的には良好なレベルであった。
スタート用現像剤及び補給用現像剤の無機微粒子と磁性キャリアの混合物において、磁性キャリアに無機微粒子を予め混合しないこと以外は、実施例20と同様に行った。また、スタート用現像剤及び補給用現像剤の評価結果を表7に示す。スタート用現像剤及び補給用現像剤の磁性キャリアに無機微粒子を予め混合しないために、現像剤の流動性が不十分であるためにトナーの帯電の立ち上がりが悪化する。そのため、特にクリーナーレス現像方式では、カブリトナーを再ネガ化できないためにカブリが実用不可レベルとなってしまった。
補給用現像剤の無機微粒子と磁性キャリアの混合物において、磁性キャリアに無機微粒子を予め混合しないこと以外は、実施例20と同様に行った。また、現像剤及び補給用現像剤の評価結果を表7に示す。補給用現像剤の磁性キャリアに予め無機微粒子を混合しないために、耐久後ではカブリが実用不可レベルとなってしまった。
添加する粒子を変えること以外は、実施例20と同様に行った。また、現像剤及び補給用現像剤の評価結果を表7に示す。樹脂微粒子では現像剤の流動性が良化しないため、実用不可レベルであった。
実施例20〜22及び比較例1,2で用いられる、無機微粒子と磁性キャリアの混合物名、添加粒子の種類(混合量)、及び磁性キャリアの種類(混合量)を表5に示す。
2 一次帯電ローラ
3 画像露光
4 現像器
4a 現像容器
4b 現像スリーブ
4c マグネットローラ
4d 現像剤コーティングブレード
4e 二成分現像剤
4f 現像剤搬送スクリュー
4g 補給用現像剤収容容器
5 転写ローラー
6 定着手段
6a 駆動ローラ
6b テンションローラ
6c 2次転写対向ローラ
7 帯電量制御部材
8 二次転写ローラ
9 中間転写ベルトクリーナ
11 現像スリーブ
12 マグネットローラ
13及び14 現像剤搬送スクリュー
15 規制ブレード
17 隔壁
18 補給用現像剤
19 現像剤
19a トナー
20 補給口
21 マグネットローラ
22 搬送スリーブ
23 磁性粒子
24 レーザー光
25 転写材(記録材)
26 バイアス印加手段
27 転写ブレード
28 トナー濃度検知センサー
34 現像器側現像剤排出口
35 現像剤中間回収室
36 現像剤回収オーガ
41 下部電極
42 上部電極
43 絶縁物
44 電流計
45 電圧計
46 定電圧装置
47 磁性キャリア
48 ガイドリング
60 中間転写ベルト
63 可撓性電極
68 一次転写バイアス源
271 吸引機
272 金属製の測定容器
273 500メッシュのスクリーン
274 金属製のフタ
275 真空計
276 風量調節弁
277 吸引口
278 コンデンサー
279 電位計
Y イエロー現像器
M マゼンタ現像器
C シアン現像器
Bk ブラック現像器
E 抵抗測定セル
L 試料厚み
N 磁極(現像極)
P 転写材
R1 現像剤室
R2 撹拌室
R3 トナー貯蔵室
S1、S2、S3、S4 電源
S1、S2 磁極
c 現像部
d 転写部
e ブラシ接触部
Claims (6)
- 補給用現像剤を現像器に補給しながら静電潜像を現像し、且つ少なくとも現像器内部で過剰になった磁性キャリアを現像器から排出する二成分現像方法に使用するための補給用現像剤であって、
前記補給用現像剤は、少なくともトナー、無機微粒子及び磁性キャリアを含有し、
前記無機微粒子は、シリカ、チタニア及びアルミナから選ばれる1種以上の金属酸化物であり、
前記補給用現像剤は、前記無機微粒子と前記磁性キャリアとが予め混合され、その後トナーと混合されることによって調製されたものであり、
前記磁性キャリア1質量部に対してトナーが2乃至50質量部の質量比で含有されていることを特徴とする補給用現像剤。 - 前記磁性キャリア100質量部に対して前記無機微粒子が0.001乃至1.000質量部の質量比で含有されていることを特徴とする請求項1に記載の補給用現像剤。
- 前記無機微粒子の個数平均粒径が5乃至50nmであることを特徴とする請求項1又は2に記載の補給用現像剤。
- 補給用現像剤を現像器に補給しながら静電潜像を現像し、且つ少なくとも現像器内部で過剰になった磁性キャリアを必要に応じて現像器から排出する二成分現像方法を用いた画像形成方法であって、
請求項1から3のいずれか一項に記載の補給用現像剤を用いることを特徴とする、画像形成方法。 - 少なくともトナー、無機微粒子及び磁性キャリアを含有する補給用現像剤を現像器に補給しながら静電潜像を現像し、且つ少なくとも現像器内部で過剰になった磁性キャリアを現像器から排出する二成分現像方法に使用するための補給用現像剤の製造方法であって、前記無機微粒子は、シリカ、チタニア、アルミナから選ばれる1種以上の金属酸化物であり、
前記無機微粒子と前記磁性キャリアとが予め混合され、その後トナーと混合されること
によって調製され、
前記磁性キャリア1質量部に対してトナーが2乃至50質量部の質量比で混合されることを特徴とする、補給用現像剤の製造方法。 - 静電潜像担持体を帯電する帯電工程と、帯電した静電潜像担持体に静電潜像を形成する静電潜像形成工程と、トナーと磁性キャリアとを含有する二成分系現像剤を収容する現像器を用いて前記静電潜像を現像して、静電潜像担持体上にトナー像を形成すると同時に、転写後の静電潜像担持体上に残留するトナーを回収する現像同時回収工程と、静電潜像担持体上のトナー像を中間転写体又は転写材に転写する転写工程とを少なくとも有する画像形成方法であって、
該画像形成方法は、補給用現像剤を現像器に補給しながら静電潜像を現像し、且つ少なくとも現像器内部で過剰になった磁性キャリアを必要に応じて現像器から排出する二成分現像方法を用いた画像形成方法であり、
該補給用現像剤には、請求項1から3のいずれか一項に記載の補給用現像剤を用いることを特徴とする、画像形成方法。
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