JP4965898B2 - 補給用現像剤、現像方法及び補給用現像剤の製造方法 - Google Patents
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- Developing Agents For Electrophotography (AREA)
Description
電子写真方式による画像形成方法においては、静電潜像を担持する感光体の表面強度を高めた耐摩耗性及び耐傷性を向上させた感光体を搭載する高耐久な電子写真プロセスが提案されている。
しかし、耐摩耗性及び耐傷性を高めた感光体は、感光体表面の削れ量が少なくなるため、帯電工程で生成した感光体表面に付着している帯電生成物が削り取られ難くなる。その結果、特に高湿環境で使用した場合に、帯電生成物が感光体の表面に付着し、残存した帯電生成物によって感光体の表面抵抗が低下し、画像流れを生じることがあった。
研磨する部位とは、クリーニングブレードを用いて転写残余のトナーを感光体上から除去させる画像形成方法においては、クリーニング部である。クリーニングブレードと感光体との間のクリーニングニップ部に形成されている阻止層に無機微粒子が滞留することで感光体が研磨される。また、クリーニング工程を有さず、現像と同時に転写残トナーを現像器へ回収する所謂現像同時クリーニング方式における研磨部位とは、帯電補助部材であって、帯電補助部材に付着した無機微粒子が感光体を研磨する。
また、ここで用いられていた無機微粒子は、一般的にトナーとの付着力が弱く、トナーから遊離した状態で存在することが指摘されている。現像器中に遊離した無機微粒子が、二成分現像におけるキャリアのように挙動し、トナーの帯電量を極端に上昇させ、チャージアップが発生することがある。
従って、トナー物性や現像特性に影響を与えない無機微粒子や無機微粒子の添加方法の開発が期待される。
分に得られないことがある。
々に不足し、研磨効果を長期にわたって持続することが難しく、結局、耐久枚数が増加すると画像流れが発生する。
すなわち、本発明の目的は、少なくともトナー、無機微粒子及び磁性キャリアを含有する補給用現像剤であって、該補給用現像剤を現像器に補給しながら静電荷像を現像し、且つ少なくとも現像器内部で過剰になった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を提供することにある。また、本発明の目的は、高耐久性、高画質性を得るために、上記補給用現像剤を用いることを特徴とする現像方法を提供するこ
とにある。また、本発明の目的は、上記目的を達するのに最適な補給用現像剤の製造方法を提供することにある。
即ち、上記の高耐久安定性と高画質性の両立は、以下の(1)から(3)の何れか1に記載の補給用現像剤を用いることにより達成できる。
(1)補給用現像剤を現像器に補給しながら静電荷像を現像し、且つ少なくとも現像器内部で過剰になった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、トナー用外添剤、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、個数平均粒径(D1)が50〜300nm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た混合物Aと、前記トナー用外添剤と前記トナーとが予め混合された混合物Bとが、混合されることによって調製されたものであり、
前記トナー用外添剤が、酸化チタン微粒子、アルミナ微粒子、及びシリカ微粒子からなるグループより選ばれる微粒子であり、
前記無機微粒子が、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム及びセリウムからなるグループより選ばれる元素を含有する微粒子であり、
上記無機微粒子が、少なくとも珪酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム及び酸化セリウムから選ばれる1種以上あることを特徴とする補給用現像剤。
(2)上記磁性キャリアは、磁性キャリア100質量部に対して上記無機微粒子を0.01〜10質量部の質量比で混合することを特徴とする(1)に記載の補給用現像剤。
(3)上記補給用現像剤は、磁性キャリア1質量部に対してトナーを2〜50質量部の質量比で混合されていることを特徴とする(1)又は(2)に記載の補給用現像剤。
(4)上記補給用現像剤を現像器に補給しながら静電荷像を現像し、且つ少なくとも現像器内部で過剰になったキャリアを現像器から排出する二成分現像方法であって、(1)〜(3)のいずれか1に記載の補給用現像剤を用いることを特徴とする現像方法。
(5)補給用現像剤を現像器に補給しながら静電荷像を現像し、且つ少なくとも現像器内
部で過剰になった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、
上記補給用現像剤は、少なくともトナー、トナー用外添剤、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、個数平均粒径(D1)が50〜300nmであり、
上記無機微粒子と上記磁性キャリアとを予め混合した混合物Aと、上記トナー用外添剤と上記トナーとを予め混合した混合物Bとを、混合して、上記補給用現像剤を製造する工程を含み、
上記トナー用外添剤が、酸化チタン微粒子、アルミナ微粒子、及びシリカ微粒子からなるグループより選ばれる微粒子であり、
上記無機微粒子が、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム及びセリウムからなるグループより選ばれる元素を含有する微粒子であり、
上記無機微粒子が、少なくとも珪酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム及び酸化セリウムから選ばれる1種以上あることを特徴とする補給用現像剤の製造方法。
本発明は、補給用現像剤を現像器に補給しながら静電荷像を現像し、且つ少なくとも現像器内部で過剰になった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、個数平均粒径(D1)が50〜300nm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ることを特徴とする補給用現像剤に関する。
本発明の補給用現像剤に用いられる無機微粒子は、個数平均粒径(D1)が50〜300nmになるように調製されたものであれば良い。なお、本発明に用いられる無機微粒子の個数平均粒径(D1)は、例えば、篩を用いることによる分級によって調製することができる。
また、クリーニング工程を有さず、現像と同時に転写残トナーを回収するシステムにおいても、結果として、研磨部位である帯電補助部材へ十分な無機微粒子が供給されず、研磨効果が不十分となり、画像流れが発生する。
一方、上記無機微粒子の個数平均粒径(D1)が300nmより大きいと、連続使用によるチャージアップ、補給時のカブリと画像流れが発生した。これは、キャリアから遊離した無機微粒子が増加し、遊離した無機微粒子が二成分現像剤のキャリアのように挙動したため、チャージアップが発生するものと推察される。また、現像剤の流動性が低下し、補給用現像剤との混合性が低下し、帯電が不均一となり、カブリが発生するものと考えられる。
表面処理剤としては、カップリング剤やシリコーンオイル、脂肪酸金属塩などの処理剤が挙げられる。表面処理を行うことで、例えば、親水基と疎水基を有する化合物であるカップリング剤の場合、親水基側が無機微粒子表面を覆うことで疎水基側が外側になるので、微粒子の疎水化処理がなされ、環境による摩擦帯電量の変動を抑制させることができ、また、アミノ基、フッ素などの官能基を導入したカップリング剤により、摩擦帯電量の制御も容易にできる。
カップリング剤としてはチタネート系、アルミニウム系、シラン系カップリング剤等が挙げられ、脂肪酸金属塩としてはステアリン酸亜鉛、ステアリン酸ナトリウム、ステアリ
ン酸カルシウム、ラウリン酸亜鉛、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸マグネシウムなどが挙げられ、また脂肪酸であるステアリン酸などでも同様の効果が得られる。
処理の方法は、処理する表面処理剤などを溶媒中に溶解、分散させ、その中に無機微粒子を添加した、撹拌しながら溶媒を除去して処理する湿式方法や、カップリング剤、脂肪酸金属塩と無機微粒子を直接混合して撹拌しながら処理を行う乾式方法などが挙げられる。
また、表面処理については無機微粒子を完全に処理、被覆する必要は無く、効果が得られる範囲で無機微粒子が露出していても良い。つまり表面の処理が不連続に形成されていても良い。
また、トナーに無機微粒子を外添したトナーとキャリアを含有する補給用現像剤は、補給されるトナーの流動性が大幅に低いものとなっており、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、現像剤の混合不良によって、トナーが十分に帯電できずに、カブリが発生する場合がある。また、無機微粒子自体がトナーから離れ難いためか、無機微粒子の研磨部材への供給量が不足し、画像流れを防止する効果が弱くなることがある。
これは、形状が角張っているため球状に近い多面体状のものと比べてクリーニングブレードからのすり抜けが生じにくく、ブレード近傍に滞留し、感光体との接触面積が増加し、さらに、立方体、直方体の稜線が感光体と接触することで、付着物の除去、掻き取りを
、より効果的に行うことできる。
本発明の補給用現像剤に用いられる磁性キャリアとしては、特に限定されないが、例えば表面酸化又は未酸化の鉄、リチウム、カルシウム、マグネシウム、ニッケル、銅、亜鉛、コバルト、マンガン、クロム、希土類の如き金属粒子、それらの合金粒子、酸化物粒子及びフェライト等が使用できる。また、多孔質磁性体(多孔質フェライトを含む)に樹脂が含浸された、いわゆる樹脂含浸キャリアであっても良く、磁性体が樹脂中に分散されている磁性体含有樹脂キャリアであってもよい。
上記磁性体含有樹脂キャリアを製造する方法としては、樹脂を構成するモノマーを磁性体存在下で重合して得る方法がある。
また、非磁性無機化合物は、磁性体よりも比抵抗値が大きく、非磁性無機化合物の個数平均粒径は磁性体の個数平均粒径よりも大きい方が、磁性キャリアの比抵抗値を高める上で好ましい。
キシカルボン酸金属錯体の粒子、ポリカルボン酸金属錯体の粒子、ポリオール金属錯体の粒子が挙げられる。トナー粒子中に分散させる荷電制御剤でもいいが、官能基を有する樹脂粒子や官能基を有する処理剤で処理した無機の粒子を用いることが、トナーへの帯電付与性を良好にするためには好ましい。
本発明の補給用現像剤に用いられるトナーの製造方法は特に限定されず、懸濁重合法、乳化重合法、会合重合法、混練粉砕法などが用いられる。
本発明のトナーは、トナー用結着樹脂及び着色剤を含有し、トナーの重量平均粒径は、4.0〜8.0μmであることが好ましく、4.0〜7.0μmであることがより好ましく、4.5〜6.5μmであることがさらに好ましい。トナーの重量平均粒径が4.0〜8.0μmであると、ドットの再現性や転写効率を十分に高めることができる。トナーの重量平均粒径は、製造時におけるトナー粒子の分級や、分級品の混合によって調整することができる。
本発明の補給用現像剤に用いられる第一の態様のトナーは、ポリエステルユニットを主成分とする樹脂および着色剤を含有するトナー粒子を有するトナー(以下、「第一の態様のトナー」とも称する)である。「ポリエステルユニット」とは、ポリエステルに由来する部分を示し、また「ポリエステルユニットを主成分とする樹脂」とは、樹脂を構成する繰り返し単位の多くが、エステル結合を有する繰り返し単位である樹脂を意味するが、これらは後に詳細に説明される。
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。
本発明の補給用現像剤における第二の態様のトナーは、直接重合法または水系媒質中より得られるトナー粒子を有するトナー(以下、「第二の態様のトナー」とも称する)である。第二の態様のトナーは、直接重合法で製造されてもよいし、あらかじめ乳化微粒子を作り、その後着色剤、離型剤と一緒に凝集させて製造してもよい。後者により製造されるトナー粒子を有するトナーを「水系媒質中より得られるトナー」または「乳化重合法により得られるトナー」ともいう。
アクリル系モノマーとしては、以下のものが挙げられる。例えばクリル酸メチル、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、以下のものが挙げられる。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。
また、ラジカル重合性の三官能以上の重合開始剤の例としては、トリス(t−ブチルパーオキシ)トリアジン、ビニルトリス(t−ブチルパーオキシ)シラン、2,2−ビス(4,4−ジ−t−ブチルパーオキシシクロヘキシル)プロパン、2,2−ビス(4,4−ジ−t−アミルパーオキシシクロヘキシル)プロパン、2,2−ビス(4,4−ジ−t−オクチルパーオキシシクロヘキシル)プロパン、2,2−ビス(4,4−ジ−t−ブチルパーオキシシクロヘキシル)ブタンの如きラジカル重合性多官能重合開始剤が挙げられる
。
離型剤としては、以下のものが挙げられる。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含まれるトナーにおける離型剤の含有量は、トナー粒子中の結着樹脂100質量部に対して1〜15質量部であることが好ましく、3〜10質量部であることがより好ましい。離型剤の含有量が1〜15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、以下のものが挙げられる。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。
ライトの如き磁性粉が挙げられる。
ことが好ましい。
また、磁性キャリアと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10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アップ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することで、部材汚染が発生し、さらに、遊離した無機微粒子自身が、トナーに対してキャリアのように挙動し、トナーの帯電量が上昇すると考えられる。
この範囲で用いることにより、長期にわたり、安定した補給用現像剤の性能を維持することができ、トナーの帯電性の変動が少なく、ドット再現性も良好であり、かぶりの少ない画像を得ることができる。また、補給用現像剤容器から、現像器への補給性が良好であるなどのメリットもある。
本発明の補給用現像剤は、静電荷像担持体に静電荷像を形成し、磁界発生手段を内包する現像剤担持体上にトナーと磁性キャリアとから磁気ブラシを形成し、現像剤担持体上に形成された磁気ブラシで静電荷像を現像してトナー像を該静電荷像担持体上に形成する二成分現像方法であって、上記磁気ブラシが、磁性キャリア100質量部に対して、トナーを5〜20質量部有し、補給用現像剤を現像器に補給し、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ことを特徴とする二成分現像方法に用いられる。
まず、静電潜像担持体1は、帯電装置15によりその表面を負極性に一様に帯電される。次に、露光装置14により、一色目、例えばイエロー画像に対応する像露光がなされ、静電潜像担持体の如き感光体1の表面にはイエロー画像に対応する静電潜像が形成される。
現像装置13は、回転移動式の構成であり、上記イエロー画像に対応する静電潜像の先端が現像位置に到達する以前に、イエロー現像器が感光体1に対向し、その後磁気ブラシが静電潜像を摺擦して、上記感光体上にイエロートナー像を形成する。
感光体1の周面上の潜像をトナーと磁性キャリアとからなる磁気ブラシにより現像し、トナー像を形成する。このとき、磁気ブラシが磁性キャリア100質量部に対して、トナーを5〜20質量部有していることが重要である。
その後、マゼンタ画像形成工程と同様にして、三色目、例えばシアンの画像形成工程が行われ、最後に四色目、例えばブラックの画像形成工程が行われる。最後のブラックの画像形成工程では、転写材の搬送が上記三色目までの工程と異なる。すなわち、四色目の転写を終えた転写材12は、除電装置19および搬送ガイド部材20の先端の図示していない剥離フィンガーにより、転写ドラム24から分離され、定着装置21で多重トナー像が転写材に転写された後、画像形成装置の外に搬出される。
上記のような複写動作が繰り返されると、図2の現像器内の現像槽17内に収納されている現像剤中のトナーは徐々に消費され、キャリアに対するトナーの比率、すなわちトナー濃度が低下していく。このトナー濃度の変化は、現像槽17に設けられた図示しないトナー濃度センサによりトナー濃度が現像に必要な適性範囲内に常に入るようにフィードバック制御される。上記制御により補給用現像剤収容装置9の補給口から、現像器内の現像槽17に供給される。
リアが劣化していくと、トナーに所定の帯電量を付与し得なくなり、画質の低下を生じることになる。そこで、上記の現像器内の消費されない劣化したキャリアを新しいキャリアと置換する必要がある。図1においては、新しいキャリアを現像装置内に補給する手段として、現像により消費されたトナーを補給するための補給用現像剤収容装置9の中に補給用のトナーと上記所定の量のキャリアとを混合した補給用現像剤を入れる。そして、補給用現像剤収容装置9の補給口から、各々の現像器2、3、4、5に補給する。過剰になった現像剤は、現像器側現像剤排出口より排出される。
現像器2が感光体1に対向し、現像動作を行っている位置で、現像器2に設けられた現像器側の現像剤排出口34から溢出した現像剤は、回転動作により連通管36内を移動する。そして、回転式現像器切替装置の回転中心軸に設けられた現像剤回収口35から排出される。
の密度が低くなり、ドット再現性に劣ったり、磁性コートキャリアを拘束する力が弱まりキャリア付着が生じやすくなる。
また、周波数が500Hzより低いと、プロセススピードにも関係するが、静電潜像担持体に接触したトナーが現像スリーブに戻される際に、十分な振動が与えられずカブリが生じやすくなる。10000Hzを超えると、電界に対してトナーが追随できず画質低下を招きやすい。
り、現像スリーブ6と感光体1との距離(S−D間距離)を調整することで当接幅を適宜調整する方法がある。
補給用現像剤に含有されるキャリアによって増量したキャリアは、容量増えた分がオーバーフローして現像剤回収オーガに取り込まれ、補給用現像剤容器あるいは別の回収容器へ搬送される。
画像形成装置に併設される各画像形成ユニットの構成について第1の画像形成ユニットPaを例に挙げて説明する。
ベルトの如き搬送手段によって定着装置70に送られ、ただ一回の定着によって最終のフルカラー画像が得られる。
転写材上に転写された未定着のカラートナー像は、この定着装置70の定着ローラ71と加圧ローラ72との圧接部を通過することにより、熱及び圧力の作用により転写材上に定着される。
転写手段としては、転写材担持体の裏面側に当接する転写ブレードに代えて、ローラ状の転写ローラの如き転写材担持体の裏面側に当接して転写バイアスを直接印加可能な接触転写手段を用いることが可能である。
しかしながら、転写バイアス印加時のオゾンの発生量を制御できる点で接触転写手段を用いることが、より好ましい。
また、本発明は、上記補給用現像剤を現像器に補給しながら静電荷像を現像し、且つ少なくとも現像器内部で過剰になった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、個数平均粒径(D1)が50〜300nmであり、
上記無機微粒子と上記磁性キャリアとを予め混合し、その後トナーと混合することを特徴とする補給用現像剤の製造方法に関するものである。
周速が20m/分より低い場合は、無機微粒子が均一に磁性キャリア表面に付着されず、遊離した無機微粒子が多くなり、補給用現像剤とした際に、無機微粒子の偏析が起こる。また、解砕されないまま粗大な無機微粒子が残存し、補給用現像剤とした場合には、粗大粒子が現像スリーブとブレード間に挟まり、画像にスジを発生させることもある。
静電潜像担持体の構成としては、通常、画像形成装置に用いられる感光体と同じで良く、耐磨耗性を向上させた、感光体表面硬度の高い感光体、例えば、非晶質シリコン系感光体(a−Si系感光体)や、アルミニウム、SUSの如き導電性基体の上に、順に導電層、下引き層、電荷発生層、電荷輸送層、最表面層に保護層を有する有機感光体が挙げられる。
合物などが挙げられる。
これらの潤滑材はそれぞれ単独でも2種以上を任意の割合で用いることも可能である。
本発明に用いられる磁性キャリアの比抵抗は、図6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。
本発明の補給用現像剤に用いられるトナーの重量平均粒径は、測定装置として、コールターカウンターTA−IIまたはコールターマルチサイザーII(ベックマン・コールター社製)を用いて測定することができる。電解液は約1%NaCl水溶液であり、一級塩化ナトリウムを用いて調製されてもよく、また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)の市販品であってもよい。
トナーの重量平均粒径の測定は以下のように行われる。上記電解液100〜150ml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ホン塩酸)を0.1〜5mlを加え、さらに測定試料(トナー)を2〜20mg加える。試料を懸濁した電解液を超音波分散器で約1〜3分間分散処理して、測定サンプルとする。
アパーチャーは100μmのアパーチャーとする。試料の体積及び個数を、チャンネルごとに測定して、試料の体積分布と個数分布を算出する。算出された分布から、試料の重量平均粒径を求める。チャンネルとしては、2.00〜2.52μm;2.52〜3.17μm;3.17〜4.00μm;4.00〜5.04μm;5.04〜6.35μm;6.35〜8.00μm;8.00〜10.08μm;10.08〜12.70μm;12.70〜16.00μm;16.00〜20.20μm;20.20〜25.40μm;25.40〜32.00μm;32〜40.30μmの13チャンネルを用いる。
無機微粒子の個数平均粒径は、走査型電子顕微鏡FE−SEM(日立製作所社製 S−4700)により10万倍に拡大したトナー粒子表面の写真を撮影し、画像のコントラスト調整後、2値化する。さらに、その2値化画像を更に拡大して、それぞれの粒子について例えば50個の粒子について定規、ノギス等を用い、粒子の長径を計測し、その個数平均粒径を測定する。その際、微粒子の組成判別は、指定した特定の元素のみを上記装置のX線マイクロアナライザーにより検出することにより行う。
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によるクロマトグラムの分子量は次の条件で測定することができる。
BET比表面積は、比表面積測定装置オートソーブ1(湯浅アイオニクス社製)を用いて、BET法に従って、試料表面に窒素ガスを吸着させ、BET多点法を用いて算出され
得る。
ビニル系重合体として、スチレン1.9mol、2−エチルヘキシルアクリレート0.21mol、フマル酸0.15mol、α−メチルスチレンの2量体0.03mol、ジクミルパーオキサイド0.05molを滴下ロートに入れた。また、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2.0mol、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、架橋剤及び重合開始剤を5時間かけて滴下した。次いで220℃に昇温を行い、4時間反応させてハイブリッド樹脂(樹脂A)を得た。GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィ)による分子量測定の結果を表1に示す。なお、表1において、Mwは重量平均分子量であり、Mnは数平均分子量であり、Mpはピーク分子量である。
・スチレン 70質量部・アクリル酸n−ブチル 25質量部・マレイン酸モノブチル 5質量部・ジ−t−ブチルパーオキサイド 1質量部
上記各成分を、4つ口フラスコ内でキシレン200質量部を撹拌しながら容器内を十分に窒素で置換し120℃に昇温させた後3.0時間かけて滴下した。更にキシレン還流後下で重合を完了し、減圧下で溶媒を蒸留除去し、スチレン−アクリル樹脂(樹脂B)を得た。GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィ)による分子量測定の結果を表1に示す。
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3.6mol、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1.6mol、テレフタル酸1.7mol、無水トリメリット酸1.1mol、フマル酸2.4mol及び酸化ジブチル錫0.1g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。窒素雰囲気下で、200℃で6時間反応させ、ポリエステル樹脂(樹脂C)を得た。ハイブリッド樹脂製造例と同様にGPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィ)による分子量測定の結果を行い、結果を表1に示した。
・ハイブリッド樹脂(樹脂A) 100質量部・C.I.ピグメントブルー15:3 5質量部・ノルマルパラフィンワックス(示差走査熱量分析計(DSC)で測定された最大吸熱ピーク:70℃) 5質量部
・ジ−ターシャリブチルサリチル酸のアルミニウム化合物(荷電制御剤) 3質量部
上記材料をヘンシェルミキサーにより十分予備混合し、二軸押出し混練機で任意のバレル温度にて溶融混練した。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で12μm以下の粒径に微粉砕した。さらにコアンダ効果を利用した多分割分級機により、上記粉砕物を分級して、粒度分布における体積平均粒径が5.5μmの着色粒子としてシアン系樹脂粒子(分級品)を得た。得られたシアン系樹脂粒子(分級品)100質量部に、疎水性シリカ(BET:200m2/g)1.0質量部、イソブチルトリメトキシシランで表面処理した酸化チタン微粒子(BET:80m2/g)を1.0質量部添加し、ヘンシェルミキサーで混合して、トナー1を得た。
トナー製造例1において、C.I.ピグメントブルー15:3をC.I.ピグメントイエロー74にした以外は、トナー製造例1と同様にしてトナー2を得た。
トナー製造例1において、C.I.ピグメントブルー15:3をC.I.ピグメントレッド122にした以外は、トナー製造例1と同様にしてトナー3を得た。
トナー製造例1において、C.I.ピグメントブルー15:3をカーボンブラックにした以外は、トナー製造例1と同様にしてトナー4を得た。
トナー製造例1において、樹脂Aに替えて樹脂Bを使用した以外は、トナー製造例1と同様にしてトナー5を得た。
トナー製造例1において、樹脂Aに替えて樹脂Cを使用した以外は、トナー製造例1と同様にしてトナー6を得た。
高速撹拌装置TK−ホモミキサー(特殊機化工業社製)を備えた2リットル用四つ口フラスコ中に、イオン交換水710質量部と0.1mol/リットル−Na3PO4水溶液450質量部を添加し、高速撹拌装置の回転数を10000m/sに調整し、60℃に加温せしめた。ここに1.0mol/リットル−CaCl2水溶液68質量部を徐々に添加し、微小な難水溶性分散在Ca3(PO4)2を含む水系分散媒体を調製した。
一方、
・スチレン単量体 165質量部
・n−ブチルアクリレート単量体 35質量部
・ジビニルベンゼン単量体 0.5質量部
・C.I.ピグメントブルー15:3 14質量部
・樹脂B 10質量部
・ジ−ターシャリブチルサリチル酸のアルミニウム化合物(荷電制御剤) 2質量部
・エステルワックス(示差走査熱量分析計(DSC)で測定された最大吸熱ピーク:68℃) 20質量部
上記原材料をアトライター(三井金属社製)を用い3時間分散させた後、重合開始剤である2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)10質量部を添加して得られた重合性単量体組成物を、上記水系分散媒体中に投入し、高速撹拌装置の回転数を10000m/sに維持して造粒を行った。その後、パドル撹拌翼で撹拌しつつ70℃で2時間反応させた後、90℃で10時間重合させた。
反応終了後、懸濁液を冷却し、希塩酸を加えて難水溶性分散剤を溶解し、濾過,水洗,乾燥させた後、風力分級で分級し、着色粒子を得た。トナー製造例1と同様に疎水性シリカ(BET:200m2/g)1.0質量部、イソブチルトリメトキシシランで表面処理した酸化チタン微粒子(BET:80m2/g)を1.0質量部外添混合して、トナー7を得た。
・樹脂粒子分散液1の調製
スチレン 370gn−ブチルアクリレート 30gアクリル酸 6gドデカンチオール 24g四臭化炭素 4g
以上を混合、溶解したものを、非イオン性界面活性剤6g及びアニオン性界面活性剤10gをイオン交換水550gに溶解したものに、フラスコ中で分散し、乳化し、10分間ゆっくりと混合しながら、これに過硫酸アンモニウム4gを溶解したイオン交換水50gを投入し、窒素置換を行った後、上記フラスコ内を攪拌しながら内容物が70℃になるまでオイルバスで加熱し、5時間そのまま乳化重合を継続した。こうして、個数平均粒径が150nm、ガラス転移点(Tg)が62℃、重量平均分子量(Mw)が12,000である樹脂粒子を分散させてなる樹脂粒子分散液1を調製した。
・樹脂粒子分散液2の調製
スチレン 280gn−ブチルアクリレート 120gアクリル酸 8g
以上を混合、溶解したものを、非イオン性界面活性剤6g及びアニオン性界面活性剤1
2gをイオン交換水550gに溶解したものに、フラスコ中で分散し、乳化し、10分間ゆっくりと混合しながら、これに過硫酸アンモニウム3gを溶解したイオン交換水50gを投入し、窒素置換を行った後、上記フラスコ内を攪拌しながら内容物が70℃になるまでオイルバスで加熱し、5時間そのまま乳化重合を継続し、個数平均粒径が110nm、ガラス転移点(Tg)が55℃、重量平均分子量(Mw)が550,000である樹脂粒子を分散させてなる樹脂粒子分散液2を調製した。
・離型剤粒子分散液1の調製
ポリプロピレンワックス(示差走査熱量分析計(DSC)で測定された最大吸熱ピーク:85℃) 50g
アニオン性界面活性剤 5gイオン交換水 200g
以上を95℃に加熱して、ホモジナイザー等を用いて分散した後、圧力吐出型ホモジナイザーで分散処理し、個数平均粒径が570nmである離型剤を分散させてなる離型剤粒子分散液1を調製した。
・着色剤粒子分散液1の調製
C.I.ピグメントブルー15:3 20gアニオン性界面活性剤 2gイオン交換水 78g
以上を混合し、超音波洗浄機を用いて発振周波数26kHzで10分間分散を行って着色剤粒子分散液(アニオン性)1を調製した。
・混合液の調製
樹脂粒子分散液1 180g樹脂粒子分散液2 80g着色剤粒子分散液1 30g離型剤粒子分散液1 50g
以上を丸型ステンレス製フラスコ中でホモジナイザー等を用いて混合し、分散して混合液を調製した。
・凝集粒子の形成
上記混合液に凝集剤としてのカチオン性界面活性剤を1.5g添加し、加熱用オイルバス中でフラスコ内を攪拌しながら50℃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体積平均粒径が約6.1μmである凝集粒子が形成されていることが確認された。
・融合
その後、ここにアニオン製界面活性剤3g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攪拌を継続しながら105℃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、乾燥トナー製造例1と同様に疎水性シリカ(BET:200m2/g)1.0質量部、イソブチルトリメトキシシランで表面処理した酸化チタン微粒子(BET:80m2/g)を1.0質量部外添混合して、トナー8を得た。
トナー製造例5において、得られたシアン系樹脂粒子(分級品)100質量部に、疎水性シリカ(BET:200m2/g)1.0質量部、イソブチルトリメトキシシランで表面処理した酸化チタン微粒子(BET:80m2/g)を1.0質量部、表3の無機微粒子8を1.0質量部添加した以外は、トナー製造例5と同様にしてトナー9を得た。
硫酸チタニル水溶液を加水分解して得られた含水酸化チタンのスラリーをアルカリ水溶液で洗浄した。次に、該含水酸化チタンのスラリーに塩酸を添加して、pHを4.0に調整してチタニアゾル分散液を得た。該チタニアゾル分散液にNaOHを添加し、分散液の
pHを8.0に調整し、上澄み液の電気伝導度が100μS/cmになるまで洗浄をくり返しした。該含水酸化チタンに対し、1.02倍モル量のSr(OH)2・8H2Oを加えてSUS製の反応容器に入れ、窒素ガス置換した。更に、SrTiO3換算で0.3mol/リットルになるように蒸留水を加えた。窒素雰囲気中で該スラリーを90℃まで30℃/時間で昇温し、90℃に到達してから5時間反応を行った。反応後室温まで冷却し、上澄み液を除去した後、純水で洗浄をくり返し、その後、ヌッチェで濾過を行った。得られたケーキを乾燥し、個数平均粒径(D1)が52nmのチタン酸ストロンチウム微粒子を得た。このチタン酸ストロンチウム微粒子を無機微粒子1とした。無機微粒子の粒径を表2にまとめた。
硫酸チタニル水溶液を加水分解して得られた含水酸化チタンスラリーをアルカリ水溶液で洗浄した。次に、該含水酸化チタンのスラリーに塩酸を添加して、pHを0.65に調整してチタニアゾル分散液を得た。該チタニアゾル分散液にNaOHを添加し、分散液のpHを4.5に調整し、上澄み液の電気伝導度が70μS/cmになるまで洗浄をくり返しした。該含水酸化チタンに対し、0.97倍モル量のSr(OH)2・8H2Oを加えてSUS製反応容器に入れ、窒素ガス置換した。さらにSrTiO3換算で0.5mol/リットルになるように蒸留水を加えた。窒素雰囲気中で該スラリーを83℃まで6.5℃/時間で昇温し、83℃に到達してから6時間反応を行った。反応後室温まで冷却し、上澄み液を除去した後純水で洗浄をくり返す。
さらに窒素雰囲気下、上記スラリーをスラリーの固形分に対して6.5質量%のステアリン酸ナトリウムを溶解した水溶液中に入れ、撹拌しながら、硫酸亜鉛水溶液を滴下して、ペロブスカイト型結晶表面にステアリン酸亜鉛を析出させた。
該スラリーを純水でくり返し洗浄した後ヌッチェで濾過し、得られたケーキを乾燥してステアリン酸亜鉛で表面処理したチタン酸ストロンチウムを得た。
得られたチタン酸ストロンチウムは、粒子形状が概略立方体または直方体であり、個数平均粒径(D1)が105nmであった。このチタン酸ストロンチウムを無機微粒子2と
する。なお、本発明において、無機微粒子の粒径とは、上述した測定法における無機微粒子の2値化画像の長径を粒径と定義する。
四塩化チタン水溶液にアンモニア水を添加することにより加水分解して得られた含水酸化チタンを上澄み液の電気伝導度が90μS/cmになるまで純水で洗浄した。該含水酸化チタンに対し、1.6倍モル量のSr(OH)2・8H2Oを加えてSUS製反応容器に入れ、窒素ガス置換した。さらにSrTiO3換算で0.2mol/リットルになるように蒸留水を加えた。窒素雰囲気中で該スラリーを78℃まで12℃/時間で昇温し、78℃に到達してから3.5時間反応を行った。反応後室温まで冷却し、上澄み液を除去し
た後純水で洗浄をくり返した後ヌッチェで濾過し、得られたケーキを乾燥してチタン酸ストロンチウムを得た。得られたチタン酸ストロンチウムは、粒子形状が概略立方体または直方体であり、個数平均粒径(D1)が293nmであった。このチタン酸ストロンチウムを無機微粒子3とする。
四塩化チタン水溶液にアンモニア水を添加することにより加水分解して得られた含水酸化チタンを上澄み液の電気伝導度が90μS/cmになるまで純水で洗浄した。該含水酸化チタンに対し、1.5倍モル量のSr(OH)2・8H2Oを加えてSUS製反応容器に入れ、窒素ガス置換した。さらにSrTiO3換算で0.2mol/リットルになるように蒸留水を加えた。窒素雰囲気中で該スラリーを80℃まで15℃/時間で昇温し、80℃に到達してから4.5時間反応を行った。反応後室温まで冷却し、上澄み液を除去した後純水で洗浄をくり返す。さらに窒素雰囲気下、上記スラリーをスラリーの固形分に対して18質量%のステアリン酸ナトリウムを溶解した水溶液中に入れ、撹拌しながら、硫酸亜鉛水溶液を滴下して、ペロブスカイト型結晶表面にステアリン酸亜鉛を析出させた。該スラリーを純水でくり返し洗浄した後ヌッチェで濾過し、得られたケーキを乾燥してステアリン酸亜鉛で表面処理したチタン酸ストロンチウムを得た。
得られたチタン酸ストロンチウムは、粒子形状が概略立方体または直方体であり、個数平均粒径(D1)が320nmであった。このチタン酸ストロンチウムを無機微粒子4とする。
四塩化チタン水溶液にアンモニア水を添加することにより加水分解して得られた含水酸化チタンを純水で洗浄し、該含水酸化チタンのスラリーに含水酸化チタンに対するSO3として0.3%の硫酸を添加した。次に、該含水酸化チタンのスラリーに塩酸を添加して、pHを0.6に調整してチタニアゾル分散液を得た。該チタニアゾル分散液にNaOHを添加し、分散液のpHを5.0に調整し、上澄み液の電気伝導度が50μS/cmになるまで洗浄をくり返しした。該含水酸化チタンに対し、0.97倍モル量のSr(OH)2・8H2Oを加えてSUS製の反応容器に入れ、窒素ガス置換した。更に、SrTiO3換算で0.6mol/リットルになるように蒸留水を加えた。窒素雰囲気中で該スラリーを60℃まで10℃/時間で昇温し、60℃に到達してから9時間反応を行った。反応後室温まで冷却し、上澄み液を除去した後、純水で洗浄をくり返し、その後、ヌッチェで濾過を行った。得られたケーキを乾燥し、焼結工程を経由していないチタン酸ストロンチウム微粒子を得た。得られたチタン酸ストロンチウムは個数平均粒径(D1)が46nmであった。このチタン酸ストロンチウムを無機微粒子5とする。
固体の酸化チタンを希硫酸で溶解した溶液に、水酸化ナトリウムを加えて充分撹拌後、デカンテーションを行いチタン水和物のゾルを含有する水溶液を得た。このゾル含有水溶液に酢酸カルシウム水溶液を加え、攪拌混合した後、水酸化ナトリウム水溶液によりpH
調整した。次いで、各混合溶液を液温5℃で、攪拌や振動を与えることなく6時間静置した。静置後、デカンテーションを行い、塩素イオン、ナトリウムイオン等を除去し、沈殿物を濾別、乾燥して乾燥物を取得した。乾燥物を700℃で3時間加熱処理して、個数平均粒径(D1)が120nmのペロブスカイト型のチタン酸カルシウムが得られた。このチタン酸カルシウムを無機微粒子6とする。
濃度0.92規定のNaOH水溶液を約90℃に保持し、40℃に加熱保持したTiCl4 水溶液(TiCl4濃度0. 472mol/l)と、予め未溶解分を除去し約95℃
に加熱保持したBaCl2/NaOH水溶液(BaCl2濃度0. 258mol/リットル、NaOH濃度2. 73mol/リットル)とを、反応容器内に連続的に供給した。混合水溶液の温度を約90℃で一定とし、2分間撹拌して粒子状のチタン酸バリウムを生成した。熟成後、デカンテーションを行って上澄みと沈殿物を分離し洗浄して固体反応物を回収した。回収した固体反応物を大気雰囲気下において100℃で加熱することにより乾燥した。さらに900℃に30分加熱して個数平均粒径(D1)が220nmのチタン酸バリウム粉末を得た。このチタン酸バリウムを無機微粒子7とする。
Mg(OH)2粉末のスラリーとSiO2粉末をMgO:SiO2(モル比)で2:1となる様に秤量し、MgO濃度71.5g/リットル、SiO2濃度53.3g/リットルで150Lのスラリーとし、サンドグラインダーミルにて、湿式粉砕を行った。スラリーをスプレードライヤーで噴霧乾燥し、電気炉にて大気中で1100℃で30分焼成を行った。その後、焼成品をスラリー化して、サンドグラインダーミルにて、湿式粉砕を行った。スラリーをスプレードライヤーで噴霧乾燥し、サンドミルにて粉砕した。以上のようにして得られた珪酸マグネシウムの一次粒子の個数平均粒径(D1)は110nmであった。この珪酸マグネシウムを無機微粒子8とする。
CeO2換算で1.6mol/リットルの塩化第二セリウム(CeCl3)水溶液148.7mlと31重量%の過酸化水素水19.7gを加えた後、純水を加えて全量を200mlとした。以下、これを原料Aという。一方、28重量%アンモニア水を、NH3とCeCl3に含まれるClとの原子比(NH3/Cl)が1.5になるように65.6ml計りとり、これに純水を加えて全量を200mlとした。以下、これを原料Bという。次に、原料Aと原料Bとをともに全量ビーカーに入れ、攪拌しながら滴下し、含酸化セリウムゲルを沈殿させた。このときビーカーには純水50mlを予め添加しておいた。次にこの沈殿ゲルを、オートクレーブにて、150℃で24時間加熱処理してスラリー500mlを得、これを純水で5回濾過洗浄し、さらに200mlのエチルアルコールで洗浄、攪拌、濾過、減圧乾燥することにより個数平均粒径(D1)105nmの粉末を得た。この酸化セリウムを無機微粒子9とする。
生石灰を理論水量比1.5で乾式消和して得られた消石灰粉を用い、濃度450g/リットルの石灰乳を調製し、高速インペラー分散機で処理したのち、前記石灰乳を濃度120g/リットルに調整した。攪拌しながらCO2濃度29容量%のCO2含有ガスを石灰乳中に吹き込んで炭酸化反応を行った。炭酸化反応は第1段階として供給速度18m3/m2・hrで炭酸化率が6.2%になるまでCO2含有ガスを吹き込み、次に第2段階として供給速度を1.5m3/m2・hrに下げ炭酸化率が12.8%になるまでCO2含有ガスを吹き込み、さらに第3段階として供給速度を18m3/m2・hrまで上げ炭酸化率を44.5%になるまでCO2含有ガスを吹き込み反応を行った。得られた反応生成物を走査型電子顕微鏡で観察したところ、平均して長径2μm、厚さ0.2μmの六角板
状であった。さらにこの生成物を熱重量分析におけるTG曲線を求めたところ、CaCO3・1.6Ca(OH)2・H2Oの組成式が得られた。
得られた炭酸カルシウム系六角板状複合体1モルに対し、25℃、濃度400g/lにおける粘度が2500cpの水酸化カルシウム水性懸濁液1モルを混合した。得られた混合物に反応開始温度25℃で二酸化炭素濃度30容量%の二酸化炭素含有ガスを供給速度8.0m3/m2・hrで吹き込み炭酸化率50.5%まで炭酸化して、炭酸カルシウム系六角板状複合体を平均して長径3.8μmで厚さ0.4μmに粗大化させ、水性懸濁液Aを調製した。一方25℃、濃度400g/lにおける粘度が2,500cpの水酸化カ
ルシウム水性懸濁液を、濃度50g/lに調製し、反応開始温度13℃で二酸化炭素濃度30容量%の二酸化炭素含有ガスを供給速度10.0m3/m2・hrで炭酸化率32.3%となるまで吹き込んで、水性懸濁液Bを調製した。次いでA液とB液を、A液中のCa系化合物とB液中のCa系化合物のモル比が100:8になるように混合したのち、反応開始温度15℃で二酸化炭素濃度30容量%の二酸化炭素含有ガスを供給速度15m3/m2・hrで吹き込み、反応させて、個数平均粒径150nmである均一な立方体状炭酸カルシウムを得た。この炭酸カルシウムを無機微粒子10とする。
0.5mo1/リットルのFeCl3水溶液600mlに25%のアンモニア水溶液を添加した。この時の反応温度は10℃で、スラリーのpnをpHメータで調節して、スラリーのpHが7.0になるように添加した。このスラリーを10℃で1.5時間撹拌した
後吸引口過し、120℃で乾燥した。その後、塩化アンモニウムを除去するため洗浄し、再び乾燥した。個数平均粒径は60nmの球形の酸化鉄粒子を得た。この酸化鉄粒子を無機微粒子11とする。
1.4モル/リットルの硫酸ナトリウム水溶液1リットルを50℃の温度で5リットルの反応槽に仕込み、この中にヘキサメタリン酸ナトリウム3.3gを添加、溶解させた。この混合溶液を撹拌しつつ、これに0.8mol/リットルの硫化バリウム水溶液1.75リットルを滴下し、50℃の温度で1時間反応させた。滴下終了後、更に30分間撹拌した。得られたスラリーをフィルタープレスにて濾過水洗し、含水ケーキを100℃の温度で24時間乾燥後、粉砕して個数平均粒径100nm微細硫酸バリウムを得た。この硫酸バリウムを無機微粒子12とする。
金属マグネシウムを蒸留精製した、高純度のマグネシウムを1150℃で加熱気化させて酸化反応器に導入し、さらに希稈剤として純度99.9 %のアルゴンガスを導入してマグネシウム蒸気圧0.04気圧とし、次に純度99.9 %の酸素ガスを導入しながら温度1000℃で酸化させた。酸化中、生成するマグネシア微粒子を循環させて、酸化火炎中、溶融成長させ、気相酸化反応法により製造された個数平均粒径が200nmの酸化マグネシウム(MgO)粉末を得た。この酸化マグネシウム粒子を無機微粒子13とする。
有機溶媒中にSiCl4を分散し25℃に保持した。これにNH3を吹き込み反応させ、反応生成物を濾別洗浄してシリコンジイミドを得た。得られたシリコンジイミドを950℃で仮焼し、非晶質の窒化珪素粉末を得た。この非晶質窒化珪素粉末を窒素ガス気流中、1350℃に加熱して結晶化を行いα型窒化珪素粉末とした後、さらに粉砕して、個数平均粒径80nmの窒化珪素微粉末を得た。
これを、常法により洗浄、ろ過、乾燥、解砕処理して、窒化珪素微粒子を得た。この窒化珪素微粒子を無機微粒子14とする。
個数平均粒径0.30μm、(10000/4π(kA/m)の磁界下における磁化の強さ磁化の強さ75Am2/kg)のマグネタイト微粒子(比抵抗5×107(Ω・cm))と、個数平均粒径0.30μmのヘマタイト粉ヘマタイト微粒子(比抵抗3×108(Ω・cm))に対して、それぞれ3.5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) 6質量部
・上記処理したマグネタイト微粒子 74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生成するフェノール樹脂を硬化させた。その後、硬化したフェノール樹脂を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微粒子分散型樹脂コア(A)を得た。得られた磁性微粒子分散型樹脂コアは、個数平均粒子径が35μm、BET比表面積が0.07(m2/g)であった。
モル比で、Fe2O3=54モル%、CuO=16モル%、MgO=30モル%になるように秤量し、ボールミルを用いて8時間混合を行った。これを900℃で2時間仮焼した後、ボールミルにより粉砕を行い、更にスプレードライヤーにより造粒を行った。これを1150℃で10時間焼結し、粉砕し更に分級して磁性キャリアコア(B)を得た。得られた磁性キャリアコア(B)は、個数平均粒子径が35μm、BET比表面積が0.15(m2/g)であった。
先述の磁性微粒子分散型樹脂コア(A)をコーター(岡田精工社製:スピラコーター)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0.5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、この磁性コートキャリアを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%RH内で保たれたホッパー内で100時間調湿して磁性キャリア1を得た。
トルエン20質量部,ブタノール20質量部,水20質量部,氷40質量部を四つ口フラスコにとり、撹拌しながらCH3SiCl315モルと(CH3)2SiCl210モルとの混合物40質量部を加え、更に30分間撹拌した後、60℃で1時間縮合反応を行った。その後シロキサンを水で十分に洗浄し、トルエン−メチルエチルケトン−ブタノール混合溶媒に溶解して固型分10%のシリコーンワニスを調製した。
このシリコーンワニスにシロキサン固型分100質量部に対して2.0質量部のイオン交換水および2.0質量部の下記(3)の硬化剤と、3.0質量部の下記アミノシランカップリング剤(4)を同時添加し、キャリア被覆溶液を作製した。
磁性キャリア1の100.000質量部に対して、表2の無機微粒子1を0.200質
量部加え、常温常湿(23℃、50%RH)の環境において、V型混合機(V−20、株式会社徳寿工作所社製)を用いて30m/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。表3に磁性キャリア及び無機微粒子と磁性キャリアの混合物一覧と該混合物の混合条件を整理した。
磁性キャリア1の100.000質量部に対して、表2の無機微粒子2を0.400質
量部加え、常温常湿(23℃、50%RH)の環境において、V型混合機を用いて30m/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2を得た。
磁性キャリア1の100.000質量部に対して、表2の無機微粒子3を1.000質
量部加え、常温常湿(23℃、50%RH)の環境において、V型混合機を用いて30m/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3を得た。
磁性キャリア1の100.000質量部に対して、表2の無機微粒子4を2.5質量部
加え、常温常湿(23℃、50%RH)の環境において、V型混合機を用いて85m/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4を得た。
磁性キャリア1の100.000質量部に対して、表2の無機微粒子5を2.5質量部
加え、常温常湿(23℃、50%RH)の環境において、V型混合機を用いて70m/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5を得た。
磁性キャリア1の100.000質量部に対して、表2の無機微粒子6を0.5質量部
加え、常温常湿(23℃、50%RH)の環境において、V型混合機を用いて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6を得た。
磁性キャリア1の100.000質量部に対して、表2の無機微粒子7を0.5質量部
加え、常温常湿(23℃、50%RH)の環境において、V型混合機を用いて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7を得た。
磁性キャリア1の100.000質量部に対して、表2の無機微粒子8を2.0質量部
加え、常温常湿(23℃、50%RH)の環境において、V型混合機を用いて25m/分で5分間混合して無機微粒子と磁性キャリアの混合物8を得た。
磁性キャリア1の100.000質量部に対して、表2の無機微粒子8を9.5質量部
加え、常温常湿(23℃、50%RH)の環境において、V型混合機を用いて50m/分で10分間混合して無機微粒子と磁性キャリアの混合物9を得た。
磁性キャリア1の100.000質量部に対して、表2の無機微粒子8を0.011質
量部加え、常温常湿(23℃、50%RH)の環境において、V型混合機を用いて30m/分で5分間混合して無機微粒子と磁性キャリアの混合物10を得た。
磁性キャリア1の100.000質量部に対して、表2の無機微粒子8を10.20質
量部加え、常温常湿(23℃、50%RH)の環境において、V型混合機を用いて70m/分で5分間混合して無機微粒子と磁性キャリアの混合物11を得た。
磁性キャリア1の100.000質量部に対して、表2の無機微粒子8を0.008質
量部加え、常温常湿(23℃、50%RH)の環境において、V型混合機を用いて25m/分で5分間混合して無機微粒子と磁性キャリアの混合物12を得た。
磁性キャリア1の100.000質量部に対して、表2の無機微粒子9を2.0質量部
加え、常温常湿(23℃、50%RH)の環境において、V型混合機を用いて25m/分で5分間混合して無機微粒子と磁性キャリアの混合物13を得た。
磁性キャリア1の100.000質量部に対して、表2の無機微粒子10を2.0質量
部加え、常温常湿(23℃、50%RH)の環境において、V型混合機を用いて25m/分で5分間混合して無機微粒子と磁性キャリアの混合物14を得た。
磁性キャリア1の100.000質量部に対して、表2の無機微粒子11を2.0質量
部加え、常温常湿(23℃、50%RH)の環境において、V型混合機を用いて15m/分で5分間混合して無機微粒子と磁性キャリアの混合物15を得た。
磁性キャリア1の100.000質量部に対して、表2の無機微粒子12を2.0質量
部加え、常温常湿(23℃、50%RH)の環境において、V型混合機を用いて15m/分で5分間混合して無機微粒子と磁性キャリアの混合物16を得た。
磁性キャリア2の100.000質量部に対して、表2の無機微粒子13を2.0質量
部加え、常温常湿(23℃、50%RH)の環境において、V型混合機を用いて15m/分で5分間混合して無機微粒子と磁性キャリアの混合物17を得た。
磁性キャリア1の100.000質量部に対して、表2の無機微粒子14を2.0質量
部加え、常温常湿(23℃、50%RH)の環境において、V型混合機を用いて15m/分で5分間混合して無機微粒子と磁性キャリアの混合物18を得た。
上記で得られた磁性キャリア1の90質量部に対し、トナー1を10質量部加え、常温常湿(23℃、50%RH)の環境において、V型混合機により混合し、スタート用現像剤とした。このスタート用現像剤を現像槽に導入した。
一方、無機微粒子と磁性キャリアの混合物1の1質量部に対して、トナー1を9質量部加え、常温常湿(23℃、50%RH)の環境において、V型混合機により混合し、補給用現像剤とし、補給用現像剤収容装置内の補給用現像剤容器に充填した。
これらの現像剤を用い、キヤノン(株)製フルカラー複写機CLC5000改造機を用いて、初期の転写材(紙:A4 カラーレーザーコピア用紙)へのトナー載り量を0.55mg/cm2となるように現像バイアスを調整し、補給用現像剤を補給しながら、常温低湿(23℃、5%RH)下で画出し評価を行った。この環境で画像面積が5%となるチャートを用いて、5万枚の画像出力を行った。引き続き、高温高湿環境(30℃、80%RH)下で画像面積が25%となるチャートを用いて、さらに5万枚の画像出力を行った。さらに、以下の評価試験1〜4と補給用現像剤の排出性(補給性:評価試験5)の評価を行った。
尚、評価項目と評価基準については、下記に示した。得られた評価結果を表4に示す。
図7は二成分現像剤の摩擦帯電量を測定する装置の説明図である。まず、底にメッシュ目開き30μmのスクリーン51を有する金属製の測定容器52に、スリーブ上から採取した二成分現像剤0.5〜1.5gを入れ金属製の蓋53をする。このときの測定容器52全体の質量を秤りW1(g)とする。次に、吸引機54(測定容器2と接する部分は少なくとも絶縁体)において、吸引口55から吸引を行い風量調節弁56を調整して真空計57の圧力を4kPaとする。この状態で充分、好ましくは約2分間吸引を行ってトナーを吸引除去する。このときの電位計58の電位をV(ボルト)とする。ここで59はコンデンサーであり容量をC(μF)とする。また、吸引後の測定容器全体の質量を秤りW2(g)とする。このトナーの摩擦帯電量(mC/kg)は下記式の通り計算される。
[数1]
二成分現像剤摩擦帯電量(トリボ)(mC/kg)=C×V/(W1−W2)
得られた摩擦帯電量値より、下記の評価基準に基づき評価を行った。
<評価基準>
A:初期と5万枚耐久後のトリボ差がΔ3.0(mC/kg)未満。非常に良好。
B:初期と5万枚耐久後のトリボ差がΔ3.0以上5.0未満(mC/kg)で良好。実用上問題ない。
C:初期と5万枚耐久後のトリボ差がΔ5.0以上7.0未満(mC/kg)で帯電安定性にやや難があるが、実用上は問題ない。
D:初期と5万枚耐久後のトリボ差がΔ7.0以上で帯電安定性に問題があり、画像の
色味変動が目立ち、実用上不可である。
NL耐久画出し(常温低湿(23℃、5%RH))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濃度(%)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:非常に良好(1.2%未満)
B:良好(1.2%〜2.4%未満)
C:普通(2.4%〜3.6%未満)
D:悪い(3.6%以上)
NL耐久画出し(常温低湿(23℃、5%RH))後、静電荷潜像担持体(ドラム)のフィルミング(Drフィルミング)及び傷の状態を評価した。
<評価基準>
A:確認できる傷はない。
B:1μm以下のキズはあるが、画像上問題はない。
C:2μm未満の傷はあるが、画像には問題がない。
D:2μm以上の傷があり、画像上問題である。
HH耐久画出し(高温高湿環境下(30℃、80%RH))後、それぞれの環境で中間転写体を感光体から解除した状態で、帯電バイアスを印加しながら感光体のみを30分回転させた後停止させ、現像器から感光体を取り出し、高温高湿環境下(40℃、90%RH)に終夜放置後、現像器、中間転写体を通常に戻し、印字比率5%の文字パターンの画像を出力する。出力した画像を確認し、画像流れが消えるまで画像出力に要した出力枚数に応じて以下のランク分けを行った。
<評価基準>
A:10枚未満
B:10枚以上、30枚未満
C:30枚以上、50枚未満
D:50枚以上
補給用現像剤容器に、補給用現像剤を容器の内容積に対して0.43g/ccの量を充填し、容器を17m/sの速さで回転し、排出性を目視確認する。
<評価基準>
A:全量排出。
B:ほぼ全量排出。デッドスペースに若干の残留補給用現像剤有。
C:内壁に残留補給用現像剤有。
D:開口部が閉塞し、ブロッキング発生。
実施例1において、スタート用現像剤としてトナー1及び磁性キャリア1の代わりに、表4に示したようなトナー及び磁性キャリア又は無機微粒子と磁性キャリアの混合物を使用し、補給用現像剤としてトナー1及び無機微粒子と磁性キャリアの混合物2の代わりに、表4に示したようなトナー及び無機微粒子と磁性キャリアの混合物を表4に記載の混合比で調製した補給用現像剤を用いた以外は、実施例1と同様にして、画出しを行い、評価試験1〜5を行った。評価結果を表4に示す。
実施例1において、スタート用現像剤としてトナー1及び磁性キャリア1の代わりに、表4に示したようなトナー及び磁性キャリア又は無機微粒子と磁性キャリアの混合物を使用し、補給用現像剤としてトナー1及び無機微粒子と磁性キャリアの混合物2の代わりに、表4に示したようなトナー及び無機微粒子と磁性キャリアの混合物を表4に記載の混合比で調製した補給用現像剤を用い、画像形成装置として、キヤノン(株)製フルカラー複写機IRC3220Nを用い、スタート用現像剤200gを現像槽に加え、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。それ以外は、実施例1と同様にして、画出しを行い、評価試験1〜5を行った。得られた評価結果を表4に示す。なお、下記表中において、「キャリア」は「磁性キャリア」又は「無機微粒子と磁性キャリアの混合物」を意味する。
表5のスタート用現像剤、補給用現像剤を用いた以外は、実施例20と同様にして、画出しを行い、評価試験1〜5を行った。得られた評価結果を表5に示す。
2,3,4,5 現像器
6 現像スリーブ
7 規制ブレード
8 マグネットロール
9 補給用現像剤収容装置
10,11 現像剤搬送スクリュー
12 転写材
13 現像装置
14 露光装置
15 帯電ローラ
16,19,22,33 除電装置
17 現像槽
18,23 クリーニング装置
20 搬送ガイド部材
21 定着装置
24 転写ドラム
25 レジストレーションローラ
26,27 給紙トレイ
28,29 送り出しローラ
30 対向ローラ
31 転写装置
32 吸着装置
34 現像剤排出口
35 現像剤回収口
36 連通管
37 現像剤一次保管部
38 現像剤回収オーガ
Pa,Pb,Pc,Pd 画像形成ユニット
61a 感光体
62a 帯電ローラ
63a 現像器
64a 転写ブレード
65a 補給用現像剤容器
67a 露光光
68 転写材担持体
69 分離帯電器
70 定着装置
71 定着ローラ
72 加圧ローラ
75,76 加熱手段
79 クリーニング装置
80 駆動ローラ
81 ベルト従動ローラ
82 ベルト除電器
83 レジストローラ
85 トナー濃度検知センサー
101 補給用現像剤収容容器
102 現像器
103 クリーニング装置
104 現像剤回収容器
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
E 抵抗測定セル
L 試料厚み
51 導電性スクリーン
52 測定容器
53 金属製の蓋
54 吸引機
55 吸引口
56 風量調節弁
57 真空計
58 電位計
59 コンデンサー
Claims (5)
- 補給用現像剤を現像器に補給しながら静電荷像を現像し、且つ少なくとも現像器内部で過剰になった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、トナー用外添剤、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、個数平均粒径(D1)が50〜300nm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た混合物Aと、前記トナー用外添剤と前記トナーとが予め混合された混合物Bとが、混合されることによって調製されたものであり、
前記トナー用外添剤が、酸化チタン微粒子、アルミナ微粒子、及びシリカ微粒子からなるグループより選ばれる微粒子であり、
前記無機微粒子が、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム及びセリウムからなるグループより選ばれる元素を含有する微粒子であり、
前記無機微粒子が、少なくとも珪酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム及び酸化セリウムから選ばれる1種以上であ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0.01〜10質量部の質量比で混合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。
- 前記補給用現像剤は、磁性キャリア1質量部に対してトナーを2〜50質量部の質量比で含有す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。
- 前記補給用現像剤を現像器に補給しながら静電荷像を現像し、且つ少なくとも現像器内部で過剰になったキャリアを現像器から排出する二成分現像方法であって、請求項1〜3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現像方法。
- 補給用現像剤を現像器に補給しながら静電荷像を現像し、且つ少なくとも現像器内部で過剰になった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、
前記補給用現像剤は、少なくともトナー、トナー用外添剤、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、個数平均粒径(D1)が50〜300nmであり、
前記無機微粒子と前記磁性キャリアとを予め混合した混合物Aと、前記トナー用外添剤と前記トナーとを予め混合した混合物Bとを、混合して、前記補給用現像剤を製造する工程を含み、
前記トナー用外添剤が、酸化チタン微粒子、アルミナ微粒子、及びシリカ微粒子からなるグループより選ばれる微粒子であり、
前記無機微粒子が、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム及びセリウムからなるグループより選ばれる元素を含有する微粒子であり、
前記無機微粒子が、少なくとも珪酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム及び酸化セリウムから選ばれる1種以上あることを特徴とする補給用現像剤の製造方法。
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