JP2008070577A - Toner for electrostatic charge image development, image forming method, and method for manufacturing the toner - Google Patents
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Images
Landscapes
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- Dry Development In Electrophotography (AREA)
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Abstract
Description
本発明は、静電潜像を顕像化する電子写真の画像形成に用いられる静電荷像現像用トナー及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a toner for developing an electrostatic image used for forming an electrophotographic image for developing an electrostatic latent image, and a method for producing the same.
トナーは、一般に主成分が結着樹脂及び着色剤からなり、さらに必要に応じて荷電制御剤及び定着助剤を含有する粒子である。通常その粒子径は数〜数十ミクロンの範囲である。このトナーは一般に熱可塑性樹脂中に染料、顔料あるいは磁性体の如き着色剤を混合、溶融し、着色剤を均一に熱可塑性樹脂中に分散させた後、粉砕及び分級する、いわゆる粉砕法によって製造されている。 In general, the toner is a particle mainly composed of a binder resin and a colorant, and further containing a charge control agent and a fixing aid as necessary. Usually, the particle diameter is in the range of several to several tens of microns. This toner is generally produced by a so-called pulverization method in which a colorant such as a dye, pigment or magnetic substance is mixed and melted in a thermoplastic resin, and the colorant is uniformly dispersed in the thermoplastic resin and then pulverized and classified. Has been.
近年電子写真法を用いた画像形成装置は、単なる文字原稿を複写するための事務処理用複写機というだけでなく、高画質なフルカラー出力、コンピュータの高精細出力として広く使われるようになってきた。さらに、コンピュータの汎用化とともにプリンタもパーソナル分野においても使用され、それに伴い、低消費電力化のために定着温度を下げる要求も現われてきた。 In recent years, image forming apparatuses using electrophotography have become widely used not only as office copy machines for copying text documents but also as high-quality full-color output and high-definition output of computers. . Further, along with the generalization of computers, printers are used in the personal field, and accordingly, there has been a demand for lowering the fixing temperature in order to reduce power consumption.
たとえば、プリンタ装置はLEDまたはLBPプリンタが最近の市場の主流になっており、技術の方向としてより高解像度即ち、従来240、300dpiであったものが400、600、800dpiとなって来ている。従って現像方式もこれにともなってより高精細が要求されてきている。また、複写機においても高機能化が進んでおり、そのためデジタル化の方向に進みつつある。この方向は、静電荷像をレーザーで形成する方法が主であるため、やはり高解像度の方向に進んでおり、ここでもプリンタと同様に高解像・高精細の現像方式が要求されてきている。このためトナーの小粒径化が進んでおり、特許文献1(特開平1−112253号公報)、特許文献2(特開平1−191156号公報)、特許文献3(特開平2−214156号公報)、特許文献4(特開平2−284158号公報)、特許文献5(特開平3−181952号公報)、特許文献6(特開平4−162048号公報)などでは特定の粒度分布の粒径の小さいトナーが提案されている。また文字のシャープ性に関しては、トナーの重量平均径を6.0μm以下に小径化すると、文字のシャープ性は多少向上するが、トナーの流動性が著しく低下し、特にベタ黒画像の濃度低下が顕在化する。また小径化に伴い非画像部へのトナーの現像によるカブリ現象が発生する。 For example, LED or LBP printers have become the mainstream in the recent market for printer devices, and the direction of technology is higher resolution, that is, what was conventionally 240, 300 dpi has become 400, 600, 800 dpi. Accordingly, the development method is also required to have higher definition. In addition, copiers are also becoming more sophisticated, and therefore are moving toward digitalization. Since this method is mainly a method of forming an electrostatic charge image with a laser, it is also proceeding in the direction of high resolution, and here again, a high-resolution and high-definition developing method is required as in the case of a printer. . For this reason, the particle size of the toner has been reduced, and Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 1-112253), Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 1-191156), and Patent Document 3 (Japanese Patent Laid-Open No. 2-214156). ), Patent Document 4 (Japanese Patent Laid-Open No. 2-284158), Patent Document 5 (Japanese Patent Laid-Open No. 3-181952), Patent Document 6 (Japanese Patent Laid-Open No. 4-162048), and the like. Small toners have been proposed. Regarding the sharpness of characters, if the weight average diameter of the toner is reduced to 6.0 μm or less, the sharpness of characters is slightly improved, but the fluidity of the toner is remarkably lowered, and particularly the density of solid black images is lowered. Realize. Further, the fogging phenomenon occurs due to the development of the toner on the non-image portion as the diameter decreases.
また、トナーの流動性を確保する一手段として、特許文献7(特開平5−66608号公報)、特許文献8(特開平4−9860号公報)等で疎水化処理を施した無機微粉体若しくは疎水化処理した後さらにシリコーンオイル等で処理した無機微粉体を添加、あるいは特許文献9(特開昭61−249059号公報)、特許文献10(特開平4−264453号公報)、特許文献11(特開平5−346682号公報)で疎水化処理無機微粉体とシリコーンオイル処理無機微粉体を併用添加する方法が知られている。
特許文献12(特許第3230046号公報)では小径トナー粒子に特定の添加剤を組み合わせることにより、また、特許文献13(特許第3639714号公報)では2μm以下の小径トナー粒子の分布を規定することにより、トナー粒子に良好な流動性を保持させ、文字シャープ性,ベタ黒濃度及び文字中抜けのバランスを改善しているが、特にリサイクルトナーを用いるシステムにおいては長期における添加剤の付着状態が一定に保たれず耐久品質が改善されない。
Further, as one means for ensuring the fluidity of the toner, an inorganic fine powder subjected to a hydrophobizing treatment in Patent Document 7 (Japanese Patent Laid-Open No. 5-66608), Patent Document 8 (Japanese Patent Laid-Open No. 4-9860), or the like. After the hydrophobization treatment, inorganic fine powder treated with silicone oil or the like is added, or Patent Document 9 (Japanese Patent Laid-Open No. 61-249059), Patent Document 10 (Japanese Patent Laid-Open No. Hei 4-264453), Patent Document 11 ( JP-A-5-346682) discloses a method in which a hydrophobic treated inorganic fine powder and a silicone oil treated inorganic fine powder are used in combination.
In Patent Document 12 (Japanese Patent No. 3230046), a specific additive is combined with small-diameter toner particles, and in Patent Document 13 (Patent No. 3639714), the distribution of small-diameter toner particles of 2 μm or less is defined. The toner particles maintain good fluidity and improve the balance of character sharpness, solid black density, and character dropout, but the adhesion of additives over a long period of time is constant especially in systems using recycled toner. Durability is not improved because it is not maintained.
本発明の目的は、画像の高画質化と低温定着性を同時に満足する小粒径かつ粒度分布が狭い静電荷像現像用トナーであり、かつ長期の使用において添加剤の遊離がなく耐久性の高いトナー及びその製造方法を提供することである。 An object of the present invention is a toner for developing an electrostatic image having a small particle size and a narrow particle size distribution that satisfies both high image quality and low-temperature fixability at the same time. It is to provide a high toner and a manufacturing method thereof.
小粒径かつ粒度分布が狭いトナーにおいて、トナー母体粒子と添加剤との特定の混合モード、および特定の添加剤とを組み合わせることにより、トナー母体粒子と添加剤との混合状態を調整し、所望の状態に添加剤をトナー母体粒子に固定化させることで、長期の使用において添加剤の遊離がなく、長期の使用において画像ムラ、白スジがなく、耐久性の高いトナーが得られることを見出した。 In a toner having a small particle size and a narrow particle size distribution, the mixing state of the toner base particles and the additive is adjusted by combining a specific mixing mode of the toner base particles and the additive and a specific additive. By fixing the additive to the toner base particles in such a state, it has been found that the additive is not liberated in long-term use, and there is no image unevenness and white stripes in long-term use, and a highly durable toner can be obtained. It was.
すなわち、本発明は(1)「少なくとも着色剤と結着樹脂を含有するトナー母体粒子に、機械的なエネルギーを用いる混合機により、BET比表面積値の異なる2種類の無機微粒子である添加剤を混合して得られる静電荷像現像用トナーであって、第1の添加剤はBET比表面積が80〜200m2/gの疎水性シリカであり、第2の添加剤は第1の添加剤よりもBET比表面積が小さく、該トナーは、個数平均粒子径(Dn)が2.5μm乃至4.5μmであり、粒度分布指数(Dv/Dn)が1.0乃至1.3であり、トナー母体粒子と第2の添加剤の全投入重量部のうちの50〜100%とを先添加し混合機により混合し、(一段目混合)、ついで、第2の添加剤の残り全量と第1の添加剤全量を加え混合機により混合する工程(二段目混合)により得られることを特徴とする静電荷像現像用トナー」、
(2)「前記結着樹脂がポリエステル樹脂を含有し、該ポリエステル樹脂が、下記式(1)
That is, the present invention relates to (1) “additives that are two kinds of inorganic fine particles having different BET specific surface area values by using a mixer that uses mechanical energy to toner base particles containing at least a colorant and a binder resin. A toner for developing an electrostatic image obtained by mixing, wherein the first additive is hydrophobic silica having a BET specific surface area of 80 to 200 m 2 / g, and the second additive is more than the first additive. The toner has a small BET specific surface area, and the toner has a number average particle diameter (Dn) of 2.5 μm to 4.5 μm and a particle size distribution index (Dv / Dn) of 1.0 to 1.3. 50 to 100% of the total charge part of the particles and the second additive are added first and mixed by a mixer (first stage mixing), then the remaining total amount of the second additive and the first additive The process of adding all the additives and mixing with a mixer (two steps Mixing) toner for developing electrostatic images which is characterized in that it is obtained by "
(2) “The binder resin contains a polyester resin, and the polyester resin has the following formula (1):
(3)「前記第2の添加剤が疎水性シリカ、酸化チタン、酸化アルミナ、酸化ジルコニウムのいずれかであることを特徴とする前記第(1)項または第(2)項に記載の静電荷像現像用トナー」、
(4)「前記混合が、回転羽根を有する混合装置を用いて行うものであり、前記回転羽根の周速が一段目混合において3〜10m/sであり二段目混合が20〜60m/sである工程により得られたことを特徴とする前記第(1)項乃至第(3)項の何れかに記載の静電荷像現像用トナー」により達成される。
また、本発明は、(5)「少なくとも着色剤と結着樹脂を含有するトナー母体粒子に、機械的なエネルギーを用いる混合機により、BET比表面積値の異なる2種類の添加剤を混合して静電荷像現像用トナーを得る静電荷像現像用トナーの製造方法であって、第1の添加剤はBET比表面積が80〜200m2/gの疎水性シリカであり、第2の添加剤は第1の添加剤よりもBET比表面積が小さく、該トナーは、個数平均粒子径(Dn)が2.5μm乃至4.5μmであり、粒度分布指数(Dv/Dn)が1.0乃至1.3であり、トナー母体粒子と第2の添加剤の全投入重量部のうちの50〜100%とを先添加し混合機により混合し、(一段目混合)、ついで、第2の添加剤の残り全量と第1の添加剤全量を加え混合機により混合する工程(二段目混合)を含む静電荷像現像用トナーの製造方法」、
(6)「前記結着樹脂がポリエステル樹脂を含有し、該ポリエステル樹脂が、下記式(1)
(3) The electrostatic charge according to item (1) or item (2), wherein the second additive is any one of hydrophobic silica, titanium oxide, alumina oxide, and zirconium oxide. Image developing toner ",
(4) “The mixing is performed using a mixing device having rotating blades, the peripheral speed of the rotating blades is 3 to 10 m / s in the first stage mixing, and the second stage mixing is 20 to 60 m / s. It is achieved by the electrostatic image developing toner according to any one of items (1) to (3), which is obtained by the process described above.
In the present invention, (5) “two types of additives having different BET specific surface area values are mixed with a toner base particle containing at least a colorant and a binder resin by a mixer using mechanical energy. A method for producing an electrostatic image developing toner for obtaining an electrostatic image developing toner, wherein the first additive is hydrophobic silica having a BET specific surface area of 80 to 200 m 2 / g, and the second additive is The toner has a BET specific surface area smaller than that of the first additive, the toner has a number average particle diameter (Dn) of 2.5 μm to 4.5 μm, and a particle size distribution index (Dv / Dn) of 1.0 to 1. 3, 50 to 100% of the toner base particles and the total added weight part of the second additive are first added and mixed by a mixer (first stage mixing), and then the second additive is added. Add the entire remaining amount and the first additive and mix with a mixer. Extent method for producing a toner for developing electrostatic images comprising (second stage mixing) ",
(6) “The binder resin contains a polyester resin, and the polyester resin is represented by the following formula (1):
(7)「第2の添加剤が疎水性シリカ、酸化チタン、酸化アルミナ、酸化ジルコニウムのいずれかであることを特徴とする前記第(5)項または第(6)項に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法」、
(8)「前記混合が、回転羽根を有する混合装置を用いて行うものであり、前記回転羽根の周速が一段目混合において3〜10m/sであり二段目混合が20〜60m/sであることを特徴とする前記第(5)項乃至第(7)項の何れかに記載の静電荷像現像用トナーの製造方法」により達成される。
また、本発明は、(9)「外部より帯電部材に電圧を印加し被帯電体に帯電を行う帯電工程と、帯電している被帯電体に静電荷像を形成する工程と、静電荷像を現像手段の現像スリーブからトナー画像を形成する現像工程と、外部より転写部材に電圧を印加しトナー画像を転写体上に転写する転写手段を用いた転写工程と、転写後の被帯電体表面をクリーニング部材でクリーニングするクリーニング工程と、トナー画像を加熱定着する定着工程を含む画像形成方法において、該トナーが前記第(1)項乃至第(4)項のいずれかに記載の二成分現像用トナーであることを特徴とする画像形成方法」、
(10)「該定着工程が、前記転写体から転写されたトナー像を担持した支持体を、一対のローラの間を通過させることによってトナー像の加熱定着を行う定着装置を用いるものであり、前記トナー像支持体のトナー像支持面と接触する側の定着ローラの肉厚が1.0mm以下、該一対のローラ間に加える面圧(ローラ荷重/接触面積)が1.5×105Pa以下であることを特徴とする前記第(9)項に記載の画像形成方法」、
(11)「トナー像が転写体上に転写された後の前記被帯電体の表面をクリーニングして該被帯電体表面上のトナーを回収し、回収したトナーを該現像手段に供給して現像工程に使用するリサイクルシステムを含む前記第(9)項または前記第(10)項に記載の画像形成方法」、
(12)「該帯電工程が、前記帯電部材を被帯電体に接触させて外部より帯電部材に電圧を印加し、被帯電体を帯電するものであることを特徴とする前記第(9)項乃至第(11)項の何れかに記載の画像形成方法」、
(13)「前記被帯電体が静電潜像担持体であり、該静電潜像担持体上の静電潜像を現像剤により現像し、前記転写手段を介して該現像画像を前記転写部材へ静電転写する工程の際に、該静電潜像担持体と転写手段とが当接することを特徴とする前記第(9)項乃至第(12)項の何れかに記載の画像形成方法」により達成される。
また、本発明は(14)「前記第(1)項乃至第(4)項の何れかに記載のトナーが充填されたことを特徴とするトナー容器」により達成される。
また、本発明は(15)「前記第(1)項乃至第(4)項の何れかに記載のトナー及びキャリアを含有してなることを特徴とする二成分現像剤」により達成される。
また、本発明は(16)「前記被帯電体としての感光体と、帯電手段、現像手段、クリーニング手段より選ばれる少なくとも一つの手段を一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在であるプロセスカ−トリッジにおいて、前記現像手段は、トナー(現像剤)を保持し、該トナー(現像剤)は、前記第(1)項乃至第(4)項のいずれかに記載のトナーを用いることを特徴とするプロセスカートリッジ」により達成される。
(7) The electrostatic charge image according to (5) or (6), wherein the second additive is any one of hydrophobic silica, titanium oxide, alumina oxide, and zirconium oxide. Manufacturing method of developing toner ",
(8) “The mixing is performed using a mixing device having rotating blades, the peripheral speed of the rotating blades is 3 to 10 m / s in the first stage mixing, and the second stage mixing is 20 to 60 m / s. This is achieved by the method for producing a toner for developing an electrostatic charge image according to any one of items (5) to (7).
The present invention also provides: (9) “a charging step in which a voltage is applied to the charging member from the outside to charge the member to be charged, a step of forming an electrostatic charge image on the charged member to be charged, and an electrostatic charge image” A developing process for forming a toner image from the developing sleeve of the developing means, a transfer process using a transfer means for applying a voltage to the transfer member from the outside to transfer the toner image onto the transfer body, and the surface of the charged body after transfer In the image forming method including a cleaning step of cleaning the toner image with a cleaning member and a fixing step of heat-fixing the toner image, the toner is for two-component development according to any one of (1) to (4) An image forming method characterized by being a toner ",
(10) "The fixing step uses a fixing device that heat-fixes the toner image by passing a support carrying the toner image transferred from the transfer body between a pair of rollers, The thickness of the fixing roller on the side of the toner image support that contacts the toner image support surface is 1.0 mm or less, and the surface pressure (roller load / contact area) applied between the pair of rollers is 1.5 × 10 5 Pa. The image forming method according to item (9), wherein:
(11) “After the toner image is transferred onto the transfer member, the surface of the member to be charged is cleaned to collect the toner on the surface of the member to be charged, and the recovered toner is supplied to the developing means for development. The image forming method according to (9) or (10), including a recycling system used in the process ”,
(12) The item (9), wherein the charging step comprises charging the charged body by bringing the charging member into contact with the charged body and applying a voltage to the charging member from the outside. Thru | or the image forming method in any one of (11) terms,
(13) “The charged body is an electrostatic latent image carrier, the electrostatic latent image on the electrostatic latent image carrier is developed with a developer, and the developed image is transferred to the transfer unit via the transfer unit. The image forming apparatus according to any one of (9) to (12), wherein the electrostatic latent image carrier and the transfer unit abut on each other during the step of electrostatic transfer to the member. Achieved by "method".
In addition, the present invention is achieved by (14) “a toner container that is filled with the toner according to any one of (1) to (4)”.
In addition, the present invention is achieved by (15) “two-component developer comprising the toner and the carrier according to any one of items (1) to (4)”.
According to the present invention, (16) “a process in which the photosensitive member as the member to be charged and at least one unit selected from a charging unit, a developing unit, and a cleaning unit are integrally supported and detachable from the main body of the image forming apparatus. In the cartridge, the developing means holds toner (developer), and the toner (developer) uses the toner described in any one of (1) to (4). This is achieved by a "characteristic process cartridge".
以下の詳細かつ具体的な説明から明らかなように、本発明のトナーは長期の使用においても画像の高画質化と低温定着性を同時に満足することができるという極めて優れた効果を奏するものである。 As will be apparent from the following detailed and specific description, the toner of the present invention has an extremely excellent effect of being able to satisfy both high image quality and low-temperature fixability at the same time even during long-term use. .
小粒径トナーにおいてはトナーの流動性が悪化するために第1の添加剤である、流動性付与効果の高い疎水性シリカを多めに添加することが必要となる。このときのBET比表面積は80〜200m2/gである。80m2/g未満であるとシリカが凝集、または大粒径化しているため、トナー母体粒子への流動性付与が不十分であり、200m2/gを超えると流動性が高すぎるためにトナー母体粒子への固定化が困難となる。しかし、流動性付与効果の高いものと、これに比較し流動性付与効果の低い添加剤とを、同時にトナー母体粒子に添加し、混合すると、流動性の高いものだけが攪拌性が高くなり、流動性の低いものは十分に攪拌混合されず、凝集した状態で分散されてしまう。そのため、長期の使用においてトナー母体表面からの遊離が発生し、これらが画像ムラ、白スジ等を引き起こすことが判明した。流動性が異なる複数の添加剤を均一に混合し、かつ適度にトナー母体表面に固定化するためには、第1の添加剤である、流動性付与効果の最も高いBET比表面積は80〜200m2/gの範囲の疎水性シリカを混合する前に、これ以外の添加剤の全投入重量部のうちの50〜100%とを先添加し混合機により混合し、(一段目混合)、ついで、第2の添加剤の残り全量と第1の添加剤全量を加え混合機により混合する工程(二段目混合)を加えることが効果的であることを見出した。第2の添加剤は第1の添加剤よりもBET比表面積が小さいため、凝集性が高いが、一段目混合によりトナー母体表面との粉体トルクがかかり(混合に伴い紛体に力がかかり)、解砕され、均一化する。一段目混合時は第2の添加剤の全投入重量部のうちの50〜100%添加することにより効果的であり、この割合によりトナーの流動性や帯電量が変化するので、所望の特性により決定すれば良い。全投入重量部のうちの50%未満であると一段目混合時の解砕効果が不十分である。一段目混合により第2の添加剤が均一化され、かつトナーの流動性は向上しているので二段目混合に第2の添加剤の残り全量と第1の添加剤全量を加え混合することによりトナー母体表面への均一固定化が進み、長期の使用においてトナー母体表面からの遊離のないトナーを得ることができる。 In a toner having a small particle diameter, since the fluidity of the toner is deteriorated, it is necessary to add a large amount of hydrophobic silica which is a first additive and has a high fluidity-imparting effect. The BET specific surface area at this time is 80-200 m < 2 > / g. If it is less than 80 m 2 / g, the silica is agglomerated or has a large particle size, so that fluidity is not sufficiently imparted to the toner base particles, and if it exceeds 200 m 2 / g, the fluidity is too high and the toner is too high. It becomes difficult to immobilize the base particles. However, when a high fluidity-imparting effect and an additive having a low fluidity-giving effect are added to the toner base particles at the same time and mixed, only the high fluidity has high agitation, Those having low fluidity are not sufficiently stirred and mixed and dispersed in an aggregated state. For this reason, it has been found that liberation from the surface of the toner base occurs during long-term use, which causes image unevenness, white stripes, and the like. In order to uniformly mix a plurality of additives having different fluidity and to fix it appropriately on the surface of the toner base, the BET specific surface area that is the first additive and has the highest fluidity-imparting effect is 80 to 200 m. Before mixing the hydrophobic silica in the range of 2 / g, 50 to 100% of all the added parts by weight of the other additives are first added and mixed by a mixer (first stage mixing), then It was found that it is effective to add a step (second stage mixing) of adding the remaining total amount of the second additive and the total amount of the first additive and mixing them with a mixer. The second additive has a smaller BET specific surface area than the first additive, and thus has high cohesion, but powder torque with the toner base surface is applied by the first stage mixing (force is applied to the powder with mixing). Crush and homogenize. When mixing in the first stage, it is effective to add 50 to 100% of the total amount by weight of the second additive, and the fluidity and charge amount of the toner change depending on this ratio. Just decide. If it is less than 50% of the total weight part, the crushing effect at the first stage mixing is insufficient. Since the second additive is made uniform by the first stage mixing and the fluidity of the toner is improved, the remaining amount of the second additive and the entire first additive are added and mixed in the second stage mixing. As a result, uniform fixation on the surface of the toner base proceeds, and a toner free from the surface of the toner base can be obtained in long-term use.
このときの混合装置としては、例えばV型混合機、ロッキングミキサー、レーディゲミキサー、ナウターミキサー、ヘンシェルミキサーなどが挙げられるが、回転羽根を有する混合装置にて、前記回転羽根の周速が一段目混合において3〜10m/sであり二段目混合が20〜40m/sであることにより最も効果的に一段目混合での解砕、均一化と二段目混合でのトナー母体への均一固定化が進む。一段目混合は低速度であるほうが、粉体トルクがかかり添加剤の解砕、均一化に有利であり、またトナー母体へ負荷をかけないため3〜10m/sの低速であることが好ましい。3m/s未満であると混合されず、10m/sを超えると解砕、均一化が不十分である。二段目混合は20〜60m/sである。周速を上げるほうが、トナー母体への添加剤の固定化が進み有利であるが、一般的には40m/sを超えるとトナーに負荷がかかってしまいトナーが融着してしまったりするので、40m/s以上にはできない。ところが、本発明のトナーは、一段目混合によりトナー母体表面に添加剤が被覆されているためトナー母体同士の付着性が低下しておりまた母体表面に無機微粒子が付着することで表面硬度が硬くなっているので60m/sまで高くしてもトナー母体同士の融着による凝集の発生がない。これにより十分なトナー母体への添加剤の固定化が達成できる。 Examples of the mixing device at this time include a V-type mixer, a rocking mixer, a Ladige mixer, a Nauter mixer, a Henschel mixer, etc. In the mixing device having rotating blades, the peripheral speed of the rotating blades is In the first stage mixing, the speed is 3 to 10 m / s, and the second stage mixing is 20 to 40 m / s, so that the most effective crushing, homogenization in the first stage mixing, and the toner base in the second stage mixing. Uniform fixation proceeds. The lower speed of the first-stage mixing is advantageous for pulverizing and homogenizing the additive because the powder torque is applied, and it is preferably a low speed of 3 to 10 m / s so as not to apply a load to the toner base. When it is less than 3 m / s, it is not mixed, and when it exceeds 10 m / s, crushing and homogenization are insufficient. The second stage mixing is 20-60 m / s. Increasing the peripheral speed is more advantageous as the fixing of the additive to the toner base advances and is generally advantageous. However, if it exceeds 40 m / s, a load is applied to the toner and the toner may be fused. It cannot be over 40m / s. However, in the toner of the present invention, the surface of the toner base is coated with the additive by the first stage mixing, so that the adhesion between the toner bases is reduced, and the surface hardness is high due to the adhesion of inorganic fine particles to the surface of the base. Therefore, even if it is increased to 60 m / s, there is no occurrence of aggregation due to fusion of the toner bases. Thereby, sufficient fixation of the additive to the toner base can be achieved.
第2の添加剤が疎水性シリカ、酸化チタン、酸化アルミナ、酸化ジルコニウムのいずれかであることにより帯電の環境安定性やクリーニング性、転写性が高まる。 When the second additive is any one of hydrophobic silica, titanium oxide, alumina oxide, and zirconium oxide, charging environmental stability, cleaning property, and transfer property are enhanced.
また、結着樹脂がポリエステル樹脂を含有することによりトナーの低音定着性が有利となり、これにより画像のシャープ性が高まる。特に、下記式(1) Further, since the binder resin contains a polyester resin, the low-frequency fixability of the toner is advantageous, and the sharpness of the image is thereby increased. In particular, the following formula (1)
また画像形成方法の遂行には電子写真法によって画像を形成するための装置であれば限定せず例えば複写機やプリンタなどが抱合される。 The execution of the image forming method is not limited as long as it is an apparatus for forming an image by electrophotography. For example, a copying machine or a printer is conjugated.
本発明のトナーを現像剤として用いる画像形成装置の1例について説明する。
図1は、本発明に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。図中符号(100)は複写装置本体、(200)はそれを載せる給紙テーブル、(300)は複写装置本体(100)上に取り付けるスキャナ、(400)はさらにその上に取り付ける原稿自動搬送装置(ADF)である。
複写装置本体(100)には、潜像担持体としての感光体(40)の周囲に帯電、現像、クリーニング等の電子写真プロセスを実行する各手段を備えた画像形成手段(18)を、4つ並列にしたタンデム型画像形成装置(20)が備えられている。タンデム型画像形成装置(20)の上部には、画像情報に基づいて感光体(40)をレーザー光により露光し潜像を形成する露光装置(21)が設けられている。また、タンデム型画像形成装置(20)の各感光体(40)と対向する位置には、無端状のベルト部材からなる中間転写ベルト(10)が設けられている。中間転写ベルト(10)を介して感光体(40)と相対する位置には、感光体(40)上に形成された各色のトナー像を中間転写ベルト(10)に転写する一次転写手段(62)が配置されている。
An example of an image forming apparatus using the toner of the present invention as a developer will be described.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating an example of an image forming apparatus according to the present invention. In the figure, reference numeral (100) is a copying apparatus main body, (200) is a paper feed table on which the copying apparatus is placed, (300) is a scanner mounted on the copying apparatus main body (100), and (400) is an automatic document feeder mounted thereon. (ADF).
The copying apparatus main body (100) includes four image forming means (18) including various means for performing an electrophotographic process such as charging, developing, and cleaning around a photosensitive member (40) as a latent image carrier. Two parallel tandem image forming apparatuses (20) are provided. Above the tandem image forming apparatus (20), there is provided an exposure apparatus (21) that exposes the photoreceptor (40) with laser light based on image information to form a latent image. An intermediate transfer belt (10) made of an endless belt member is provided at a position facing each photoconductor (40) of the tandem type image forming apparatus (20). Primary transfer means (62) for transferring the toner images of the respective colors formed on the photoconductor (40) to the intermediate transfer belt (10) at positions facing the photoconductor (40) via the intermediate transfer belt (10). ) Is arranged.
また、中間転写ベルト(10)の下方には、中間転写ベルト(10)上に重ね合わされたトナー像を、給紙テーブル(200)より搬送されてくる転写紙に一括転写する二次転写装置(22)が配置されている。二次転写装置(22)は、2つのローラ(23)間に、無端ベルトである二次転写ベルト(24)を掛け渡して構成され、中間転写ベルト(10)を介して支持ローラ(16)に押し当てて配置し、中間転写ベルト(10)上のトナー像を転写紙に転写する。二次転写装置(22)の脇には、転写紙上の画像を定着する定着装置(25)が設けられている。定着装置(25)は、無端ベルトである定着ベルト(26)に加圧ローラ(27)を押し当てて構成する。
上述した二次転写装置(22)は、画像転写後の転写紙をこの定着装置(25)へと搬送するシート搬送機能も備えている。もちろん、二次転写装置(22)として、転写ローラや非接触のチャージャを配置してもよく、そのような場合は、このシート搬送機能を併せて備えることは難しくなる。
なお、図示例では、二次転写装置(22)および定着装置(25)の下に、上述したタンデム画像形成装置(20)と平行に、転写紙の両面に画像を記録すべく転写紙を反転する反転装置(28)を備える。
Further, below the intermediate transfer belt (10), a secondary transfer device (for transferring the toner images superimposed on the intermediate transfer belt (10) onto transfer paper conveyed from the paper feed table (200) in a batch. 22) is arranged. The secondary transfer device (22) is configured by spanning a secondary transfer belt (24), which is an endless belt, between two rollers (23), and a support roller (16) via an intermediate transfer belt (10). The toner image on the intermediate transfer belt (10) is transferred to the transfer paper. Next to the secondary transfer device (22), a fixing device (25) for fixing the image on the transfer paper is provided. The fixing device (25) is configured by pressing a pressure roller (27) against a fixing belt (26) which is an endless belt.
The secondary transfer device (22) described above also has a sheet transport function for transporting the transfer paper after image transfer to the fixing device (25). Of course, as the secondary transfer device (22), a transfer roller or a non-contact charger may be arranged. In such a case, it is difficult to provide this sheet conveying function together.
In the illustrated example, the transfer paper is inverted under the secondary transfer device (22) and the fixing device (25) so as to record images on both sides of the transfer paper in parallel with the tandem image forming device (20). An inverting device (28) is provided.
画像形成手段(18)の現像装置(4)には、上記のトナーを含んだ現像剤を用いる。
現像装置(4)は、現像剤担持体が現像剤を担持、搬送して、感光体(40)との対向位置において交互電界を印加して感光体(40)上の潜像を現像する。交互電界を印加することで現像剤を活性化させ、トナーの帯電量分布をより狭くすることができ、現像性を向上させることができる。
The developer containing the toner is used for the developing device (4) of the image forming means (18).
In the developing device (4), the developer carrying member carries and conveys the developer, and an alternating electric field is applied at a position facing the photoconductor (40) to develop the latent image on the photoconductor (40). By applying the alternating electric field, the developer is activated, the charge amount distribution of the toner can be narrowed, and the developability can be improved.
また、上記現像装置(4)は、感光体(40)と共に一体に支持され、画像形成装置本体に対し着脱自在に形成されるプロセスカートリッジとすることができる。このプロセスカートリッジは、この他に帯電手段、クリーニング手段を含んで構成してもよい。 Further, the developing device (4) can be a process cartridge that is integrally supported together with the photoreceptor (40) and is detachably formed on the image forming apparatus main body. In addition, the process cartridge may include a charging unit and a cleaning unit.
上記の画像形成装置の動作は以下のとおりである。
初めに、原稿自動搬送装置(400)の原稿台(30)上に原稿をセットする、または、原稿自動搬送装置(400)を開いてスキャナ(300)のコンタクトガラス(32)上に原稿をセットし、原稿自動搬送装置(400)を閉じてそれで押さえる。
そして、不図示のスタートスイッチを押すと、原稿自動搬送装置(400)に原稿をセットしたときは、原稿を搬送してコンタクトガラス(32)上へと移動して後、他方コンタクトガラス(32)上に原稿をセットしたときは、直ちにスキャナ(300)を駆動し、第一走行体(33)および第二走行体(34)を走行する。そして、第一走行体(33)で光源から光を発射するとともに原稿面からの反射光をさらに反射して第二走行体(34)に向け、第二走行体(34)のミラーで反射して結像レンズ(35)を通して読み取りセンサ(36)に入れ、原稿内容を読み取る。
The operation of the image forming apparatus is as follows.
First, the document is set on the document table (30) of the automatic document feeder (400), or the document is opened on the contact glass (32) of the scanner (300) by opening the automatic document feeder (400). Then, the automatic document feeder (400) is closed and pressed by it.
When a start switch (not shown) is pressed, when the document is set on the automatic document feeder (400), the document is transported and moved onto the contact glass (32), and then the other contact glass (32). When the document is set on the scanner, the scanner (300) is immediately driven to travel on the first traveling body (33) and the second traveling body (34). Then, the first traveling body (33) emits light from the light source, and the reflected light from the document surface is further reflected toward the second traveling body (34) and reflected by the mirror of the second traveling body (34). Then, the image is placed in the reading sensor (36) through the imaging lens (35), and the content of the original is read.
また、不図示のスタートスイッチを押すと、不図示の駆動モータで支持ローラ(14)、(15)、(16)の1つを回転駆動して他の2つの支持ローラを従動回転し、中間転写ベルト(10)を回転搬送する。同時に、個々の画像形成手段(18)でその感光体(40)を回転して各感光体(40)上にそれぞれ、ブラック・イエロー・マゼンタ・シアンの単色画像を形成する。そして、中間転写ベルト(10)の搬送とともに、それらの単色画像を順次転写して中間転写ベルト(10)上に合成カラー画像を形成する。 When a start switch (not shown) is pressed, one of the support rollers (14), (15), and (16) is driven to rotate by the drive motor (not shown), and the other two support rollers are driven to rotate. The transfer belt (10) is rotated and conveyed. At the same time, the individual image forming means (18) rotates the photoreceptor (40) to form monochrome images of black, yellow, magenta, and cyan on each photoreceptor (40). Then, along with the conveyance of the intermediate transfer belt (10), these monochrome images are sequentially transferred to form a composite color image on the intermediate transfer belt (10).
一方、不図示のスタートスイッチを押すと、給紙テーブル(200)の給紙ローラ(42)の1つを選択回転し、ペーパーバンク(43)に多段に備える給紙カセット(44)の1つからシートを繰り出し、分離ローラ(45)で1枚ずつ分離して給紙路(46)に入れ、搬送ローラ(47)で搬送して複写機本体(100)内の給紙路(48)に導き、レジストローラ(49)に突き当てて止める。
または、給紙ローラ(50)を回転して手差しトレイ(51)上のシートを繰り出し、分離ローラ(52)で1枚ずつ分離して手差し給紙路(53)に入れ、同じくレジストローラ(49)に突き当てて止める。
そして、中間転写ベルト(10)上の合成カラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ(49)を回転し、中間転写ベルト(10)と二次転写装置(22)との間にシートを送り込み、二次転写装置(22)で転写してシート上にカラー画像を記録する。
On the other hand, when a start switch (not shown) is pressed, one of the paper feed rollers (42) of the paper feed table (200) is selectively rotated, and one of paper feed cassettes (44) provided in multiple stages in the paper bank (43). The sheet is fed out from the sheet, separated one by one by a separation roller (45), put into a sheet feeding path (46), and conveyed by a conveying roller (47) to a sheet feeding path (48) in the copying machine main body (100). Guide and stop against the registration roller (49).
Alternatively, the sheet feeding roller (50) is rotated to feed out the sheets on the manual feed tray (51), separated one by one by the separation roller (52), and placed in the manual sheet feeding path (53). ) And stop.
Then, the registration roller (49) is rotated in synchronization with the composite color image on the intermediate transfer belt (10), and the sheet is fed between the intermediate transfer belt (10) and the secondary transfer device (22). The image is transferred by the next transfer device (22) and a color image is recorded on the sheet.
画像転写後のシートは、二次転写装置(22)で搬送して定着装置(25)へと送り込み、定着装置(25)で熱と圧力とを加えて転写画像を定着して後、切換爪(55)で切り換えて排出ローラ(56)で排出し、排紙トレイ(57)上にスタックする。または、切換爪(55)で切り換えてシート反転装置(28)に入れ、そこで反転して再び転写位置へと導き、裏面にも画像を記録して後、排出ローラ(56)で排紙トレイ(57)上に排出する。
一方、画像転写後の中間転写ベルト(10)は、中間転写ベルトクリーニング装置(17)で、画像転写後に中間転写ベルト(10)上に残留する残留トナーを除去し、タンデム画像形成装置(20)による再度の画像形成に備える。
The sheet after the image transfer is conveyed by the secondary transfer device (22) and sent to the fixing device (25). The fixing device (25) applies heat and pressure to fix the transferred image, and then the switching claw. It is switched at (55), discharged by the discharge roller (56), and stacked on the discharge tray (57). Alternatively, it is switched by the switching claw (55) and put into the sheet reversing device (28), where it is reversed and guided again to the transfer position, and an image is recorded also on the back surface, and then the paper discharge tray (56) is discharged by the discharge roller (56). 57) Drain up.
On the other hand, the intermediate transfer belt (10) after the image transfer is removed by the intermediate transfer belt cleaning device (17) to remove residual toner remaining on the intermediate transfer belt (10) after the image transfer, and the tandem image forming device (20). To prepare for image formation again.
図2は、本発明の画像形成技術における定着装置の1例を示す。
本発明の画像形成方法は前記のように、「定着工程が、トナー像を担持した支持体を、2本のローラの間を通過させることによってトナー像の加熱定着を行う定着装置を用いること」を1つの特徴として包含するものでもあり、さらに、「トナー像支持面と接触する側の定着ローラの肉厚が1.0mm以下、2本のローラ間に加える面圧(ローラ荷重/接触面積)が1.5×105Pa以下である定着装置(定着手段)」を用いることを1つの特徴として包含するものであるが、この定着装置例は図2に示される。図において、(1)は定着ローラ、(2)は加圧ローラをそれぞれ表している。定着ローラ(1)はアルミニウム、鉄、ステンレス又は真鍮のような、高熱伝導体から構成された金属シリンダ(3)の表面にRTV(常温にて加硫ゴム)、シリコンゴム、テトラフルオロエチレン-パーフルオロアルキルビニルエーテル(PFA)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)のようなオフセット防止層(4)が被覆されている。定着ローラ(1)の内部には、加熱ランプ(5)が配置されている。加圧ローラ(2)の金属シリンダ(6)は定着ローラ(1)と同じ材質が用いられる場合が多く、その表面にはPFA、PTFAなどのオフセット防止層(7)が被覆されている。また、必ずしも必要ではないが、加圧ローラ(2)の内部には加熱ランプ(8)が配置されている。
図示してはいないが、定着ローラ(1)と加圧ローラ(2)は、両端のバネにより圧接され回転する。
この定着ローラ(1)と加圧ローラ(2)の間にトナー像(T)の付着支持体(S)(紙などの転写紙)を通過させ定着を行う。図に示されるように、トナー付着面を定着ローラ(1)側にして通紙することが好ましい。
FIG. 2 shows an example of a fixing device in the image forming technique of the present invention.
As described above, the image forming method of the present invention “uses a fixing device in which the fixing step heat-fixes the toner image by passing a support carrying the toner image between two rollers”. In addition, “the thickness of the fixing roller on the side in contact with the toner image support surface is 1.0 mm or less, and the surface pressure applied between the two rollers (roller load / contact area)” is also included. The use of a fixing device (fixing means) having an A of 1.5 × 10 5 Pa or less ”is included as one feature. An example of this fixing device is shown in FIG. In the figure, (1) represents a fixing roller, and (2) represents a pressure roller. The fixing roller (1) is made of RTV (vulcanized rubber at room temperature), silicon rubber, tetrafluoroethylene-par on the surface of a metal cylinder (3) made of a high thermal conductor such as aluminum, iron, stainless steel or brass. An offset prevention layer (4) such as fluoroalkyl vinyl ether (PFA) or polytetrafluoroethylene (PTFE) is coated. A heating lamp (5) is arranged inside the fixing roller (1). The metal cylinder (6) of the pressure roller (2) is often made of the same material as the fixing roller (1), and its surface is covered with an offset prevention layer (7) such as PFA or PTFA. Although not necessarily required, a heating lamp (8) is disposed inside the pressure roller (2).
Although not shown, the fixing roller (1) and the pressure roller (2) are pressed against and rotated by springs at both ends.
A fixing support (S) (transfer paper such as paper) for toner image (T) is passed between the fixing roller (1) and the pressure roller (2) for fixing. As shown in the figure, it is preferable to pass the paper with the toner adhesion surface facing the fixing roller (1).
本発明に用いられる定着装置は、定着ローラの金属シリンダの肉厚を1.0mm以下とすることにより、定着ローラの温度立ち上がり特性を改善したものであり、極めて短時間で所望の温度まで立ち上げることができる。
好ましい金属シリンダの厚みは、用いる材料の強度、熱伝導率により異なるが0.2〜0.7mmが好ましい。
また、定着ローラと加圧ローラ間に加える荷重(面圧)は1.5×105Pa以下であることが好ましい。面圧はローラ両端に加えられる荷重をローラ接触面積で割った値である。
ローラ接触面積は、定着可能温度まで加熱したローラ間にOHP用紙のような、加熱により表面性の大きく変化するシートを通過させ、途中で停止し数10秒間保持した後排出し、表面性の変化した箇所の面積を求める。
ローラ面圧は高いほうがトナー像の定着には有利であるが、前記定着ローラの金属シリンダの厚みを1.0mm以下とした定着装置では、ローラの歪みを招くため、大荷重は加えられず、その荷重は1.5×105Pa以下であり、好ましくは0.5〜1.0×105Paである。
本発明のトナーは小粒径でありかつ粒度分布が狭いため熱伝導性が良好となり、ローラ面圧が1.5×105Pa以下、好ましくは0.5〜1.0×105Paであっても良好な定着性が得られる。
The fixing device used in the present invention improves the temperature rise characteristic of the fixing roller by setting the thickness of the metal cylinder of the fixing roller to 1.0 mm or less, and rises to a desired temperature in a very short time. be able to.
The preferred thickness of the metal cylinder varies depending on the strength and thermal conductivity of the material used, but is preferably 0.2 to 0.7 mm.
Further, the load (surface pressure) applied between the fixing roller and the pressure roller is preferably 1.5 × 10 5 Pa or less. The surface pressure is a value obtained by dividing the load applied to both ends of the roller by the roller contact area.
The roller contact area is determined by passing a sheet whose surface property greatly changes due to heating, such as OHP paper, between the rollers heated to the fixing temperature, stopping on the way, holding it for several tens of seconds, and then discharging it. Find the area of the location.
A higher roller surface pressure is advantageous for fixing a toner image. However, in the fixing device in which the thickness of the metal cylinder of the fixing roller is 1.0 mm or less, a large load is not applied because the roller is distorted. The load is 1.5 × 10 5 Pa or less, preferably 0.5 to 1.0 × 10 5 Pa.
Since the toner of the present invention has a small particle size and a narrow particle size distribution, the thermal conductivity is good, and the roller surface pressure is 1.5 × 10 5 Pa or less, preferably 0.5 to 1.0 × 10 5 Pa. Even if it exists, favorable fixability is obtained.
本発明のトナーはさらにリサイクルシステムを有する画像形成方法において特に有用である。長期において添加剤の遊離が抑制されるので、逆帯電量トナーの発生率が低いためリサイクルトナーの発生量がそもそも抑えられ、また、遊離した添加剤に起因するキャリアや現像スリーブ汚染が抑制されるので現像能力が劣化しないため、リサイクルトナーの発生量が少ない。さらにリサイクルトナーであっても添加剤が固定化されているため流動性低下や凝集体の発生が抑えられ、粒状地汚れなど異常画像の発生がない。
また、本発明のトナーは添加剤がトナー表面に均一固定化されているため、トナー間の付凝集性が低いため、接触帯電方式や接触転写方式において帯電部材や転写部材にトナーが付着、融着することなく良好な画像品質を提供することができる。
The toner of the present invention is particularly useful in an image forming method having a recycling system. Since the release of additives is suppressed over a long period of time, the generation rate of recycled toner is suppressed in the first place due to the low generation rate of the reverse charge amount toner, and the contamination of the carrier and developing sleeve due to the released additive is also suppressed. Therefore, the development capacity does not deteriorate, and the amount of recycled toner generated is small. Furthermore, even in the case of recycled toner, since the additive is fixed, the decrease in fluidity and the generation of aggregates are suppressed, and abnormal images such as granular background stains are not generated.
In addition, since the additive of the toner of the present invention is uniformly fixed on the toner surface, the cohesiveness between the toners is low, so that the toner adheres to and melts on the charging member or the transfer member in the contact charging method or the contact transfer method. Good image quality can be provided without wearing.
本発明のトナーに用いられる樹脂としては、従来より公知の樹脂が使用される。例えば、スチレン、ポリ−α−スチルスチレン、スチレン−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−ブタジェン共重合体、スチレン−塩化ビニル共重合体、スチレン−酢酸ビニル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体、スチレン−α−クロルアクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル−アクリル酸エステル共重合体等のスチレン系樹脂(スチレンまたはスチレン置換体を含む単重合体または共重合体)、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、塩化ビニル樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、フェノール樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、石油樹脂、ポリウレタン樹脂、ケトン樹脂、エチレン−エチルアクリレート共重合体、キシレン樹脂、ポリビニルブチラート樹脂などが挙げられるが、特に定着特性の面からポリエステル樹脂を用いることが好ましい。 As the resin used in the toner of the present invention, conventionally known resins are used. For example, styrene, poly-α-still styrene, styrene-chlorostyrene copolymer, styrene-propylene copolymer, styrene-butadiene copolymer, styrene-vinyl chloride copolymer, styrene-vinyl acetate copolymer, styrene -Styrene such as maleic acid copolymer, styrene-acrylic acid ester copolymer, styrene-methacrylic acid ester copolymer, styrene-α-chloroacrylic acid methyl copolymer, styrene-acrylonitrile-acrylic acid ester copolymer Resin (monopolymer or copolymer containing styrene or styrene-substituted product), polyester resin, epoxy resin, vinyl chloride resin, rosin-modified maleic acid resin, phenol resin, polyethylene resin, polypropylene resin, petroleum resin, polyurethane resin, Ketone resin, ethylene-ethylene Examples thereof include a acrylate copolymer, a xylene resin, and a polyvinyl butyrate resin, and it is particularly preferable to use a polyester resin from the viewpoint of fixing characteristics.
また、定着特性を悪化させず本発明における小粒径、狭分布のトナーを得るためにはスチレンアクリル樹脂やハイブリッド樹脂を5〜30%含有することにより粉砕性が向上する。ハイブリッド樹脂としては、縮重合系樹脂と付加重合系樹脂が化学的に結合されるため、両樹脂のモノマーのいずれとも反応しうる化合物を用いて重合するのが好ましい。このような両反応性モノマーとしては、フマル酸、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸ジメチル等の化合物が挙げられる。
両反応性モノマーの使用量は、付加重合系樹脂の原料モノマー100重量部を基準として、1〜25重量部、好ましくは2〜10重量部である。1重量部より少ないと着色剤や帯電制御剤の分散が悪くかぶりなどの画像品質が悪化した。25重量部より多いと樹脂がゲル化してしまう不具合があった。
Further, in order to obtain a toner having a small particle diameter and a narrow distribution in the present invention without deteriorating the fixing characteristics, the pulverizability is improved by containing 5-30% of styrene acrylic resin or hybrid resin. As the hybrid resin, since the condensation polymerization resin and the addition polymerization resin are chemically bonded, it is preferable to perform polymerization using a compound that can react with any of the monomers of both resins. Examples of such a bireactive monomer include compounds such as fumaric acid, acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, and dimethyl fumarate.
The amount of both reactive monomers used is 1 to 25 parts by weight, preferably 2 to 10 parts by weight, based on 100 parts by weight of the raw material monomer for the addition polymerization resin. When the amount was less than 1 part by weight, the colorant and the charge control agent were poorly dispersed and the image quality such as fog was deteriorated. When the amount is more than 25 parts by weight, there is a problem that the resin is gelled.
以上のようなハイブリット樹脂は、両反応の進行および完了を同時にする必要はなく、それぞれの反応温度、時間を選択して、独立に反応の進行を完了することができる。
例えば、反応容器中にポリエステル樹脂の縮重合系原料モノマーの混合物中に、ビニル系樹脂の付加重合系原料モノマーおよび重合開始剤からなる混合物を滴下してあらかじめ混合し、まずラジカル反応によりビニル系樹脂からなる重合反応を完了させ、次に反応温度を上昇させることにより縮重合反応によりポリエステル樹脂からなる縮重合反応を完了させる方法がある。この方法により、反応容器中で独立した2つの反応を並行して進行させることにより、2種の樹脂を効果的に分散させることが可能である。このときハイブリッド樹脂の酸価は15〜70mgKOH/gであることが良く、好ましくは20〜50mgKOH/g、さらに好ましくは20〜30mgKOH/gであることが良く酸価15〜70mgKOH/gである場合に、離型剤の分散効果が高くさらに低温定着性および環境安定性に優れていた。酸価を高くすることで、紙と樹脂との相溶性がよくなりさらなる低温定着化が図れたためと考えられる。酸価15mgKOH/g未満であるとハイブリッド樹脂に包括され分散している離型剤がポリエステルから遊離しやすくなり、70mgKOH/gを超えると空気中簿水分の影響が大きくなり、トナー帯電量が不安定となる。
The hybrid resin as described above does not need to proceed and complete both reactions at the same time, and can select each reaction temperature and time to complete the reaction independently.
For example, a mixture of a vinyl resin addition polymerization raw material monomer and a polymerization initiator is added dropwise to a mixture of polyester resin polycondensation raw material monomers in a reaction vessel and mixed in advance. There is a method in which a polymerization reaction comprising a polyester resin is completed by a condensation polymerization reaction by completing the polymerization reaction comprising, and then raising the reaction temperature. By this method, it is possible to effectively disperse the two kinds of resins by allowing two independent reactions to proceed in parallel in the reaction vessel. In this case, the acid value of the hybrid resin is preferably 15 to 70 mgKOH / g, preferably 20 to 50 mgKOH / g, more preferably 20 to 30 mgKOH / g, and the acid value is 15 to 70 mgKOH / g. Furthermore, the effect of dispersing the release agent was high, and the low-temperature fixability and environmental stability were excellent. It is thought that by increasing the acid value, the compatibility between the paper and the resin is improved, and further low-temperature fixing is achieved. When the acid value is less than 15 mgKOH / g, the release agent contained and dispersed in the hybrid resin is easily released from the polyester. When the acid value exceeds 70 mgKOH / g, the influence of the moisture in the air increases, and the toner charge amount is inadequate. It becomes stable.
本発明において、好ましく用いられるポリエステル樹脂を構成する2価の酸成分としては、例えば、芳香族系ジカルボン酸類としてはテレフタル酸,イソフタル酸,フタル酸,ジフェニル−P・P'−ジカルボン酸,ナフタレン−2・7−ジカルボン酸,ナフタレン−2・6−ジカルボン酸,ジフェニルメタン−P・P'−ジカルボン酸,ベンゾフェノン−4・4'−ジカルボン酸,1・2−ジフェノキシエタン−P・P'−ジカルボン酸が使用でき、それ以外の酸としては、マレイン酸,フマル酸,グリタル酸,シクロヘキサンジカルボン酸,コハク酸,マロン酸,アジピン酸,メサコン酸,イタコン酸,シトラコン酸,セバチン酸、これらの酸の無水物、低級アルキルエステルが使用できる。2価のアルコールとしては例えば、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、ポリオキシエチレン(2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、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、ポリオキシプロピレン(13)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンが挙げられる。 Examples of the divalent acid component constituting the polyester resin that is preferably used in the present invention include, for example, aromatic dicarboxylic acids such as terephthalic acid, isophthalic acid, phthalic acid, diphenyl-P · P′-dicarboxylic acid, naphthalene- 2,7-dicarboxylic acid, naphthalene-2,6-dicarboxylic acid, diphenylmethane-P, P'-dicarboxylic acid, benzophenone-4,4'-dicarboxylic acid, 1,2-diphenoxyethane-P, P'-dicarboxylic Acids can be used, and other acids include maleic acid, fumaric acid, glutaric acid, cyclohexanedicarboxylic acid, succinic acid, malonic acid, adipic acid, mesaconic acid, itaconic acid, citraconic acid, sebacic acid, Anhydrides and lower alkyl esters can be used. Examples of the divalent alcohol include polyoxypropylene (2,2) -2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane, polyoxyethylene (2) -2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane, Examples include polyoxypropylene (6) -2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane and polyoxypropylene (13) -2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane.
その他の2価のアルコールとしては、例えば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−ブテンジオールの如きジオール類、1,4−ビス(ヒドロキシメチル)シクロヘキサン、及びビスフェノールA、水素添加ビスフェノールAが挙げられる。 Examples of other divalent alcohols include ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3-propylene glycol, 1,4-butanediol, neopentyl glycol, and 1,4-butenediol. And diols such as 1,4-bis (hydroxymethyl) cyclohexane, bisphenol A, and hydrogenated bisphenol A.
また、本発明のトナーを混合して二成分現像剤として使用するキャリアとしては、ガラス、鉄、フェライト、ニッケル、ジルコン、シリカ等を主成分とする、粒径30〜1000μm程度の粉末、または、該粉末を芯材としてスチレン−アクリル系樹脂、シリコン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリフッ化ビニリデン系樹脂等をコーティングしたものから適宜選択して使用可能であるが、帯電能力の点から粒径30〜80μmが好ましい。 In addition, as a carrier to be used as a two-component developer by mixing the toner of the present invention, a powder having a particle size of about 30 to 1000 μm mainly composed of glass, iron, ferrite, nickel, zircon, silica, or the like, or The powder can be appropriately selected from those coated with a styrene-acrylic resin, a silicon resin, a polyamide resin, a polyvinylidene fluoride resin, etc. as a core material. 80 μm is preferable.
本発明のトナーにおいては、極性を制御するために、極性制御を配合することが可能である。この場合の極性制御剤としては、例えばニグロシン系染料、四級アンモニウム塩、アミノ基含有のポリマー、含金属アゾ染料、サリチル酸の錯化合物、フェノール化合物などが挙げられる。 In the toner of the present invention, polarity control can be blended in order to control polarity. Examples of the polarity control agent in this case include nigrosine dyes, quaternary ammonium salts, amino group-containing polymers, metal-containing azo dyes, salicylic acid complex compounds, and phenol compounds.
本発明のトナーに用いる離型剤としては、公知のものが使用できるが、特に脱遊離脂肪酸型カルナバワックス、モンタンワックス、及び酸化ライスワックスを単独又は組み合わせて使用することにより、ハイブリッド樹脂の分散効果が高まる。カルナウバワックスとしては、微結晶のものが良く、酸価が5以下であり、トナーバインダー中に分散した時の粒子径が1μm以下の粒径であるものが好ましい。モンタンワックスについては、一般に鉱物より精製されたモンタン系ワックスを指し、カルナバワックス同様、微結晶であり、酸価が5〜14であることが好ましい。酸化ライスワックスは、米ぬかワックスを空気酸化したものであり、その酸価は、10〜30が好ましい。その他の離型剤としては、固形シリコーンワニス、高級脂肪酸高級アルコール、モンタン系エステルワックス、低分子量ポリプロピレンワックス等、従来公知のいかなる離型剤をも混合して使用できる。トナーバインダー中に分散させる前の離型剤の体積平均粒径は10〜800μmが好ましい。 As the release agent used in the toner of the present invention, known ones can be used, and in particular, the effect of dispersing the hybrid resin can be obtained by using a liberated fatty acid type carnauba wax, montan wax, and oxidized rice wax alone or in combination. Will increase. The carnauba wax is preferably a microcrystalline one, having an acid value of 5 or less and a particle size of 1 μm or less when dispersed in a toner binder. The montan wax generally refers to a montan wax refined from minerals, and like a carnauba wax, it is microcrystalline and preferably has an acid value of 5 to 14. The oxidized rice wax is obtained by air-oxidizing rice bran wax, and the acid value thereof is preferably 10-30. As other mold release agents, any conventionally known mold release agents such as solid silicone varnish, higher fatty acid higher alcohol, montan ester wax, and low molecular weight polypropylene wax can be mixed and used. The volume average particle size of the release agent before being dispersed in the toner binder is preferably 10 to 800 μm.
(トナー母体粒子の製造方法)
本発明の製造方法は、少なくとも結着剤樹脂、主帯電制御剤および顔料を含む現像剤成分を機械的に混合する工程と、溶融混練する工程と、粉砕する工程と、分級する工程とを有するトナーの製造方法が適用できる。また機械的に混合する工程や溶融混練する工程において、粉砕または分級する工程で得られる製品となる粒子以外の粉末を戻して再利用する製造方法も含まれる。
ここで言う製品となる粒子以外の粉末(副製品)とは溶融混練する工程後、粉砕工程で得られる所望の粒径の製品となる成分以外の微粒子や粗粒子や引き続いて行われる分級工程で発生する所望の粒径の製品となる成分以外の微粒子や粗粒子を意味する。このような副製品を混合工程や溶融混練する工程で原料と好ましくは副製品1に対しその他原材料99から副製品50に対し、その他原材料50の重量比率で混合するのが好ましい。
少なくとも結着剤樹脂、主帯電制御剤および顔料、副製品を含む現像剤成分を機械的に混合する混合工程は、回転させる羽による通常の混合機などを用いて通常の条件で行えばよく、特に制限はない。
以上の混合工程が終了したら、次いで混合物を混練機に仕込んで溶融混練する。溶融混練機としては、一軸、二軸の連続混練機や、ロールミルによるバッチ式混練機を用いることができる。
この溶融混練は、バインダー樹脂の分子鎖の切断を招来しないような適正な条件で行うことが重要である。具体的には、溶融混練温度は、結着剤樹脂の軟化点を参考に行うべきであり、軟化点より低温過ぎると切断が激しく、高温過ぎると分散が進まない。
以上の溶融混練工程が終了したら、次いで混練物を粉砕する。この粉砕工程においては、まず粗粉砕し、次いで微粉砕することが好ましい。この際 ジェット気流中で衝突板に衝突させて粉砕したり、機械的に回転するロータとステータの狭いギャップで粉砕する方式が好ましく用いられる。
この粉砕工程が終了した後に、粉砕物を遠心力などで気流中で分級し、もって所定の粒径のトナー母体粒子を製造する。
(Method for producing toner base particles)
The production method of the present invention includes a step of mechanically mixing developer components including at least a binder resin, a main charge control agent, and a pigment, a step of melt-kneading, a step of pulverizing, and a step of classifying. A toner manufacturing method can be applied. In addition, in the mechanical mixing step and the melt-kneading step, a production method is also included in which powder other than the particles obtained as a product obtained in the pulverization or classification step is returned and reused.
The powders (sub-products) other than the particles used as the product referred to here are fine particles and coarse particles other than the components used as the product having a desired particle size obtained in the pulverization step after the melt-kneading step, and a subsequent classification step. It means fine particles or coarse particles other than the components that are produced as products having a desired particle size. It is preferable that such a by-product is mixed in the weight ratio of the other
The mixing step of mechanically mixing at least a binder resin, a main charge control agent and a pigment, and a developer component including a by-product may be performed under normal conditions using a normal mixer with a rotating wing, There is no particular limitation.
When the above mixing process is completed, the mixture is then charged into a kneader and melt-kneaded. As the melt kneader, a uniaxial or biaxial continuous kneader or a batch kneader using a roll mill can be used.
It is important that this melt-kneading is performed under appropriate conditions that do not cause the molecular chains of the binder resin to be broken. Specifically, the melt kneading temperature should be performed with reference to the softening point of the binder resin. If the temperature is too low than the softening point, cutting is severe, and if the temperature is too high, dispersion does not proceed.
When the above melt-kneading process is completed, the kneaded product is then pulverized. In this pulverization step, it is preferable to first coarsely pulverize and then finely pulverize. At this time, a method of pulverizing by colliding with a collision plate in a jet stream or pulverizing with a narrow gap between a rotor and a stator that rotate mechanically is preferably used.
After the pulverization step is completed, the pulverized product is classified in an air stream by centrifugal force or the like, thereby producing toner base particles having a predetermined particle size.
〔THF不溶分の測定〕
サンプル1.0gを秤量し(W5g)、円筒濾紙(例えば東洋濾紙社製No.86R)を入れてソックスレー抽出器にかけ、溶媒としてTHF200mlを用いて10時間抽出し、溶媒によって抽出された可溶成分溶液をエバポレートした後、100℃で数時間真空乾燥し、THF可溶樹脂成分量を秤量する(W6g)。結着樹脂のTHF不溶分は下記式から求められる。
本発明において、樹脂成分のテトラヒドロフラン(THF)可溶分のTHFを溶媒としたGPC(ゲルパーメイションクロマトグラフィ)によるクロマトグラムの分子量分布は次の条件で測定される。
[Measurement of THF-insoluble matter]
1.0 g of sample is weighed (W5 g), cylindrical filter paper (for example, No. 86R manufactured by Toyo Roshi Kaisha Co., Ltd.) is put in, subjected to a Soxhlet extractor, extracted for 10 hours using 200 ml of THF as a solvent, and soluble components extracted by the solvent After evaporation of the solution, it is vacuum-dried at 100 ° C. for several hours, and the amount of THF-soluble resin component is weighed (W6 g). The THF-insoluble content of the binder resin can be obtained from the following formula.
In the present invention, the molecular weight distribution of a chromatogram by GPC (gel permeation chromatography) using THF as the solvent for the resin component tetrahydrofuran (THF) is measured under the following conditions.
測定試料は以下のようにして作製する。
試料とTHFとを約0.5〜5mg/ml(例えば約5mg/ml)の濃度で混合し、室温にて数時間(例えば5〜6時間)放置した後、十分に振とうしTHFと試料を良く混ぜ(試料の合一体がなくなるまで)、更に室温にて12時間以上(例えば24時間)静置する。このとき試料とTHFの混合開始時点から、静置終了時点までの時間が24時間以上となるようにする。その後、サンプル処理フィルタ(ポアサイズ0.45〜0.5μm、たとえば、マイショリディスクH−25−2 東ソー社製、エキクロディスク25CR ゲルマン サイエンスジャパン社製が好ましく利用できる)を通過させたものをGPCの試料とする。試料濃度は、樹脂成分が0.5〜5mg/mlとなるように調整する。
The measurement sample is prepared as follows.
The sample and THF are mixed at a concentration of about 0.5 to 5 mg / ml (for example, about 5 mg / ml) and left at room temperature for several hours (for example, 5 to 6 hours). Are mixed well (until the sample is no longer united), and then allowed to stand at room temperature for 12 hours or longer (for example, 24 hours). At this time, the time from the start of mixing the sample and THF to the end of standing is set to 24 hours or longer. Then, GPC was passed through a sample processing filter (pore size 0.45 to 0.5 μm, for example, Mysori Disc H-25-2 manufactured by Tosoh Corp., Excro Disc 25CR manufactured by Gelman Science Japan Co., Ltd.). This sample. The sample concentration is adjusted so that the resin component is 0.5 to 5 mg / ml.
GPC測定装置において、40℃のヒートチャンバ中でカラムを安定化させ、この温度におけるカラムに溶媒としてTHFを毎分1mlの流速で流し、THF試料溶液を約100μl注入して測定する。試料の分子量測定にあたっては、試料の有する分子量分布を、数種の単分散ポリスチレン標準試料により作成された検量線の対数値とカウント数との関係から算出する。検量線作成用の標準ポリスチレン試料としては、たとえば東ソー社製、あるいは昭和電工社製の分子量が102〜107程度のものを用い、少なくとも10点程度の標準ポリスチレン試料を用いるのが適当である。検出器にはRI(屈折率)検出器を用いる。カラムとしては、市販のポリスチレンジェルカラムを複数本組み合わせるのが良く、たとえば昭和電工社製のshodex GPC KF−801,802,803,804,805,806,807,800Pの組み合わせや、東ソー社製のTSKgel G1000H(HXL),G2000H(HXL),G3000H(HXL),G4000H(HXL),G5000H(HXL),G6000H(HXL),G7000H(HXL),TSKguardcolumnの組み合わせを挙げることができる。
一般に、GPCクロマトグラムの測定では、高分子量側はベースラインからクロマトグラムが立上がり開始点から測定を始め、低分子量側は分子量約400まで測定する。
In the GPC measurement apparatus, the column is stabilized in a heat chamber at 40 ° C., THF is flowed through the column at this temperature as a solvent at a flow rate of 1 ml / min, and about 100 μl of the THF sample solution is injected and measured. In measuring the molecular weight of a sample, the molecular weight distribution of the sample is calculated from the relationship between the logarithmic value of a calibration curve prepared from several types of monodisperse polystyrene standard samples and the number of counts. As a standard polystyrene sample for preparing a calibration curve, for example, one having a molecular weight of about 10 2 to 10 7 manufactured by Tosoh Corporation or Showa Denko is used, and at least about 10 standard polystyrene samples are suitably used. . An RI (refractive index) detector is used as the detector. As the column, it is preferable to combine a plurality of commercially available polystyrene gel columns. For example, a combination of shodex GPC KF-801, 802, 803, 804, 805, 806, 807, 800P manufactured by Showa Denko, A combination of TSKgel G1000H (HXL), G2000H (HXL), G3000H (HXL), G4000H (HXL), G5000H (HXL), G6000H (HXL), G7000H (HXL), and TSKguardcolumn can be given.
In general, in the measurement of the GPC chromatogram, the high molecular weight side starts from the baseline when the chromatogram rises, and the low molecular weight side measures up to a molecular weight of about 400.
体積平均粒径(Dv)、個数平均粒径(Dn)、粒度分布指数(Dv/Dn)算出方法
コールターカウンター法によるトナー粒子の粒度分布の測定装置としては、コールターカウンターTA−IIやコールターマルチサイザーII(いずれもコールター社製)が挙げられる。以下に測定方法について述べる。
まず、電解水溶液100〜150ml中に分散剤として界面活性剤(好ましくはポリオキシエチレンアルキルエーテル)を0.1〜5ml加える。ここで、電解液とは1級塩化ナトリウムを用いて約1%NaCl水溶液を調製したもので、例えばISOTON−II(コールター社製)が使用できる。ここで、更に測定試料を2〜20mg加える。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約1〜3分間分散処理を行ない、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、トナー粒子又はトナーの体積、個数を測定して、体積分布と個数分布を算出する。得られた分布から、トナーの重量平均粒径(D4)、個数平均粒径を求めることができる。
Volume average particle size (Dv), number average particle size (Dn), particle size distribution index (Dv / Dn) calculation method As a measuring device for particle size distribution of toner particles by the Coulter counter method, Coulter counter TA-II or Coulter multisizer II (both manufactured by Coulter). The measurement method is described below.
First, 0.1 to 5 ml of a surfactant (preferably polyoxyethylene alkyl ether) is added as a dispersant to 100 to 150 ml of an aqueous electrolytic solution. Here, the electrolytic solution is a solution prepared by preparing a 1% NaCl aqueous solution using primary sodium chloride. For example, ISOTON-II (manufactured by Coulter) can be used. Here, 2 to 20 mg of a measurement sample is further added. The electrolytic solution in which the sample is suspended is subjected to a dispersion treatment with an ultrasonic disperser for about 1 to 3 minutes, and the measurement device is used to measure the volume and number of toner particles or toner using a 100 μm aperture as an aperture Volume distribution and number distribution are calculated. From the obtained distribution, the weight average particle diameter (D4) and the number average particle diameter of the toner can be obtained.
チャンネルとしては、2.00〜2.52μm未満;2.52〜3.17μm未満;3.17〜4.00μm未満;4.00〜5.04μm未満;5.04〜6.35μm未満;6.35〜8.00μm未満;8.00〜10.08μm未満;10.08〜12.70μm未満;12.70〜16.00μm未満;16.00〜20.20μm未満;20.20〜25.40μm未満;25.40〜32.00μm未満;32.00〜40.30μm未満の13チャンネルを使用し、粒径2.00μm以上乃至40.30μm未満の粒子を対象とする。これから体積平均粒径(Dv)、個数平均粒径(Dn)、粒度分布指数(Dv/Dn)を算出する。 As channels, 2.00 to less than 2.52 μm; 2.52 to less than 3.17 μm; 3.17 to less than 4.00 μm; 4.00 to less than 5.04 μm; 5.04 to less than 6.35 μm; 6 Less than 35 to 8.00 μm; less than 8.00 to less than 10.08 μm; less than 10.08 to less than 12.70 μm; less than 12.70 to less than 16.00 μm; less than 16.00 to less than 20.20 μm; Uses 13 channels of less than 40 μm; 25.40 to less than 32.00 μm; 32.00 to less than 40.30 μm, and targets particles having a particle size of 2.00 μm to less than 40.30 μm. From this, a volume average particle size (Dv), a number average particle size (Dn), and a particle size distribution index (Dv / Dn) are calculated.
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。なお、以降、「部」は、特に断わらない限り質量%を表す。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited by these Examples. In the following, “parts” represents mass% unless otherwise specified.
(実施例1〜3に使用のポリエステル樹脂の合成例)
ポリエステル樹脂(1)
冷却管、攪拌機及び窒素導入菅の付いた反応槽中に、トリメチロールプロパン3モル、フマル酸1モル、イソフタル酸1モル、オクチル酸スズ(II)0.2モルを入れ、230℃で窒素気流下に生成する水を留去しながら2時間反応させた。次いで5〜20mmHgの減圧下に1時間反応させ無水トリメリット酸)0.5モルを加え、常圧密閉下2時間反応後取り出し、室温まで冷却後、粉砕して非線状ポリエステル樹脂(1)を得た。
樹脂(1)はTHF不溶分を20%含有しており、ピークトップ分子量は8200であった。
(Synthesis example of polyester resin used in Examples 1 to 3)
Polyester resin (1)
In a reaction vessel equipped with a condenser, a stirrer, and a nitrogen introducing tank, 3 mol of trimethylolpropane, 1 mol of fumaric acid, 1 mol of isophthalic acid, and 0.2 mol of tin (II) octylate were added, and a nitrogen stream at 230 ° C. The reaction was carried out for 2 hours while distilling off the water produced below. Next, 0.5 mol of trimellitic anhydride (reacted for 1 hour under reduced pressure of 5 to 20 mmHg) was added, the reaction was taken out for 2 hours under sealed at normal pressure, taken out, cooled to room temperature, pulverized, and nonlinear polyester resin (1) Got.
Resin (1) contained 20% of THF-insoluble matter, and the peak top molecular weight was 8,200.
ポリエステル樹脂(2)
冷却管、攪拌機及び窒素導入菅の付いた反応槽中に、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド不加物1モル、ビスフェノールAのエチレンオキサイド不加物1モル、アジピン酸1.5モル、シクロヘキサンジカルボン酸0.5モル、ジラウリル酸スズ(II)1モルを入れ、230℃で窒素気流下に生成する水を留去しながら2時間反応させた。次いで5〜20mmHgの減圧下に3時間反応させ室温まで冷却後、粉砕して線状ポリエステル樹脂(2)を得た。
樹脂(2)はTHF不溶分を含有せず、ピークトップ分子量は4500であった。
Polyester resin (2)
In a reaction vessel equipped with a condenser, a stirrer, and a nitrogen inlet, 1 mol of propylene oxide adduct of bisphenol A, 1 mol of ethylene oxide adduct of bisphenol A, 1.5 mol of adipic acid, cyclohexanedicarboxylic acid 0. 5 mol and 1 mol of tin (II) dilaurate were added and reacted at 230 ° C. for 2 hours while distilling off the water produced under a nitrogen stream. Next, the mixture was reacted for 3 hours under reduced pressure of 5 to 20 mmHg, cooled to room temperature, and then pulverized to obtain a linear polyester resin (2).
Resin (2) contained no THF-insoluble matter and had a peak top molecular weight of 4,500.
ポリエステル樹脂(3)
オートクレーブ中に核体数4.4(1分子中のフェノール核数の平均量)、軟化点81℃のフェノールノボラック樹脂Aを1モル(455g)を入れて反応容器内の空気を窒素で置換した。次いでチタニウムジヒドロキビストリエタノールアミネートを1モル加えて、温度を120℃に保ちつつ、エチレングリコール 3モルを徐々に圧入し、反応を完結させた。揮発物を除去してノボラック型フェノール樹脂のオキシアルキレンエーテル(NE1)を得た。温度計、トルク検知器の付いた攪拌機、冷却器および窒素導入管の付いた反応槽中に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)2.1モル(735g)、NE1を0.9モル、テレフタル酸3モルを入れて、窒素気流下230℃で反応させた。反応物に透明感が出た時点から反応温度を200℃に下げて減圧下でポリエステル化反応を進めた。反応物の粘度が徐々に高くなり、攪拌磯のトルクが所定の値を示す時点で反応を停止し、反応物を取り出し急冷し、本発明のポリエステル樹脂((3))を得た。ポリエステル樹脂(3)はTHF不溶分28%、ピークトップ分子量は5200だった。
Polyester resin (3)
1 mol (455 g) of phenol novolak resin A having a nucleus number of 4.4 (average number of phenol nuclei in one molecule) and a softening point of 81 ° C. was placed in the autoclave, and the air in the reaction vessel was replaced with nitrogen. . Next, 1 mol of titanium dihydroxybistriethanolaminate was added, and 3 mol of ethylene glycol was gradually injected while maintaining the temperature at 120 ° C. to complete the reaction. Volatile substances were removed to obtain an oxyalkylene ether (NE1) of a novolac type phenol resin. 2.1 mol (735 g) of polyoxypropylene (2,2) -2,2-bis (4-hydroxyphenyl) in a reaction vessel equipped with a thermometer, a stirrer equipped with a torque detector, a cooler and a nitrogen introduction tube ), NE1 (0.9 mol) and terephthalic acid (3 mol) were added and reacted at 230 ° C. under a nitrogen stream. The reaction temperature was lowered to 200 ° C. from the time when the reaction product became transparent, and the polyesterification reaction proceeded under reduced pressure. The reaction was stopped when the viscosity of the reaction product gradually increased and the torque of the stirring rod showed a predetermined value, and the reaction product was taken out and rapidly cooled to obtain the polyester resin ((3)) of the present invention. Polyester resin (3) had a THF insoluble content of 28% and a peak top molecular weight of 5200.
ハイブリッド樹脂(4)
付加重合反応モノマーとしてスチレン20mol、nブチルメタクリレート5mol、重合開始剤としてt−ブチルハイドロパーオキサイド1molを滴下ロートに入れ、付加重合、縮重合両反応性モノマーとしてフタル酸:30mol、縮重合反応モノマーとして無水トリメリット酸:10mol、ビスフェノールA(2,2)プロピレンオキサイド:10mol、ビスフェノールA(2,2)エチレンオキサイド:10mol、エステル化触媒としてジステアロキシスズ(II)8molをステンレス攪拌棒、流下式コンデンサー、窒素ガス導入管および温度計を装備したフラスコに入れ、窒素雰囲気下にて150℃で攪拌しつつ、滴下ロートより付加重合系原料をあらかじめ混合したものを5時間かけて滴下した。終了後150℃に保ったまま5時間熟成した後、230℃に昇温して反応して、ハイブリッド樹脂(4)を得た。
ハイブリッド樹脂(4)はTHF不溶分を含有しておらず、ピークトップ分子量は9500であった。
Hybrid resin (4)
20 mol of styrene as an addition polymerization monomer, 5 mol of n-butyl methacrylate, and 1 mol of t-butyl hydroperoxide as a polymerization initiator are placed in a dropping funnel, phthalic acid: 30 mol as an addition polymerization and polycondensation reactive monomer, and as a condensation polymerization reaction monomer. Trimellitic anhydride: 10 mol, bisphenol A (2,2) propylene oxide: 10 mol, bisphenol A (2,2) ethylene oxide: 10 mol, 8 mol of distearoxytin (II) as an esterification catalyst, stainless steel stirring rod, flow-down type The mixture was placed in a flask equipped with a condenser, a nitrogen gas inlet tube and a thermometer, and a mixture prepared by previously adding an addition polymerization material from a dropping funnel was added dropwise over 5 hours while stirring at 150 ° C. in a nitrogen atmosphere. After completion, the mixture was aged for 5 hours while maintaining at 150 ° C., and then reacted by raising the temperature to 230 ° C. to obtain a hybrid resin (4).
The hybrid resin (4) contained no THF-insoluble matter and had a peak top molecular weight of 9,500.
スチレンアクリル樹脂(5)
冷却管、撹拌機、ガス導入管及び温度計を取り付けたフラスコにイオン交換水2000g、及びモノマーとしてスチレン500g、アクリル酸グリシジル100g、ラジカル開始剤として 過酸化ベンゾイルを50g、分散剤としてドデセニルベンゼンスルホン酸ナトリウム10gを仕込む。窒素置換しながら撹拌しながら加熱し90℃まで昇温し12時間反応した。得られた重合物は水洗し常温10torrにて乾燥し揮発分1%以下の粉状粉体を得た。
スチレンアクリル樹脂(5)はTHF不溶分を含有しておらず、ピークトップ分子量は4000であった。
Styrene acrylic resin (5)
A flask equipped with a cooling tube, a stirrer, a gas introduction tube and a thermometer, 2000 g of ion exchange water, 500 g of styrene as a monomer, 100 g of glycidyl acrylate, 50 g of benzoyl peroxide as a radical initiator, and dodecenyl as a dispersant Charge 10 g of sodium benzenesulfonate. The mixture was heated while stirring with nitrogen substitution, heated to 90 ° C., and reacted for 12 hours. The obtained polymer was washed with water and dried at a room temperature of 10 torr to obtain a powdery powder having a volatile content of 1% or less.
Styrene acrylic resin (5) contained no THF-insoluble matter and had a peak top molecular weight of 4000.
トナー母体粒子TB1作成方法
ポリエステル樹脂(1) 50部
ポリエステル樹脂(2) 30部
オリエント化学工業社製E−84(サリチル酸亜鉛(III)錯体) 5部
カルナバワックス(酸価:5mgKOH/g、Mw:1600) 5部
カーボンブラック(REGAL330R キャボット社) 10部
上記処方にて材料をへンシェルミキサ[三井三池化工機(株)製FM10B]を用いて予備混合した後、ニ軸混練機[(株)池貝製 PCM−30]で混練した。ついで超音速ジェット粉砕機ラボジェット[日本ニューマチック工業(株)製]を用いて微粉砕した後、気流分級機[日本ニューマチック工業(株)製 MDS−I]で分級し個数平均粒子径(Dn)が4.0μm、粒度分布指数(Dv/Dn)が1.3のトナー母体粒子TB1を作成した。
Toner base particle TB1 preparation method Polyester resin (1) 50 parts Polyester resin (2) 30 parts Orient Chemical Co., Ltd. E-84 (zinc salicylate (III) complex) 5 parts Carnauba wax (acid value: 5 mg KOH / g, Mw: 1600) 5 parts carbon black (REGAL330R Cabot) 10 parts After pre-mixing the materials with the above formulation using a Henschel mixer [FM10B made by Mitsui Miike Chemicals Co., Ltd.], a biaxial kneader [made by Ikegai Co., Ltd.] PCM-30]. Then, after finely pulverizing using a supersonic jet pulverizer, Labo Jet [manufactured by Nippon Pneumatic Industry Co., Ltd.], it is classified by an airflow classifier [MDS-I manufactured by Nippon Pneumatic Industry Co., Ltd.] and the number average particle diameter ( Toner base particles TB1 having a Dn) of 4.0 μm and a particle size distribution index (Dv / Dn) of 1.3 were prepared.
トナー母体粒子TB2作成方法
ポリエステル樹脂(3) 80部
スチレンアクリル樹脂(5) 10部
オリエント化学工業社製X−11(サリチル酸ジルコニウム錯体) 2部
WEP−1(日本油脂製エステルワックス) 8部
カーボンブラック(REGAL330R キャボット社) 10部
上記処方にて材料をへンシェルミキサ[三井三池化工機(株)製FM10B]を用いて予備混合した後、ニ軸混練機[(株)池貝製 PCM−30]で混練した。ついで超音速ジェット粉砕機ラボジェット[日本ニューマチック工業(株)製]を用いて微粉砕した後、気流分級機[日本ニューマチック工業(株)製 MDS−I]で分級し個数平均粒子径(Dn)が4.5μm、粒度分布指数(Dv/Dn)が1.0のトナー母体粒子TB2を作成した。
Toner base particle TB2 production method Polyester resin (3) 80 parts Styrene acrylic resin (5) 10 parts Orient Chemical Industries, Ltd. X-11 (zirconium salicylate complex) 2 parts WEP-1 (Nippon Yushi Fatty Ester Wax) 8 parts Carbon black (REGAL330R Cabot Corp.) 10 parts After pre-mixing the material with the above formulation using a Henschel mixer [FM10B made by Mitsui Miike Chemical Co., Ltd.], kneading using a biaxial kneader [PCM-30 made by Ikegai Co., Ltd.] did. Then, after finely pulverizing using a supersonic jet pulverizer, Labo Jet [manufactured by Nippon Pneumatic Industry Co., Ltd.], it is classified by an airflow classifier [MDS-I manufactured by Nippon Pneumatic Industry Co., Ltd.] and the number average particle diameter ( Toner base particles TB2 having a Dn) of 4.5 μm and a particle size distribution index (Dv / Dn) of 1.0 were prepared.
トナー母体粒子TB3作成方法
ポリエステル樹脂(1) 40部
ポリエステル樹脂(2) 30部
ハイブリッド樹脂(4) 10部
オリエント化学工業社製X−11(サリチル酸ジルコニウム錯体) 2部
WEP−5(日本油脂製エステルワックス) 8部
カーボンブラック(REGAL330R キャボット社) 10部
上記処方にて材料をへンシェルミキサ[三井三池化工機(株)製FM10B]を用いて予備混合した後、ニ軸混練機[(株)池貝製 PCM−30]で混練した。ついで超音速ジェット粉砕機ラボジェット[日本ニューマチック工業(株)製]を用いて微粉砕した後、気流分級機[日本ニューマチック工業(株)製 MDS−I]で分級し個数平均粒子径(Dn)が2.5μm、粒度分布指数(Dv/Dn)が1.2のトナー母体粒子TB3を作成した。
Preparation method of toner base particle TB3 Polyester resin (1) 40 parts Polyester resin (2) 30 parts Hybrid resin (4) 10 parts X-11 (zirconium salicylate complex) manufactured by Orient Chemical Industry Co., Ltd. 2 parts WEP-5 (Ester made from NOF) Wax) 8 parts Carbon black (REGAL330R Cabot) 10 parts After pre-mixing the materials with the above formulation using a Henschel mixer [FM10B made by Mitsui Miike Kako Co., Ltd.], a biaxial kneader [made by Ikegai Co., Ltd.] PCM-30]. Then, after finely pulverizing using a supersonic jet pulverizer, Labo Jet [manufactured by Nippon Pneumatic Industry Co., Ltd.], it is classified by an airflow classifier [MDS-I manufactured by Nippon Pneumatic Industry Co., Ltd.] and the number average particle diameter ( Toner base particles TB3 having a Dn) of 2.5 μm and a particle size distribution index (Dv / Dn) of 1.2 were prepared.
実施例1
混合処方
トナー母体粒子TB1 100部
二酸化チタンT805(日本アエロジル:BET比表面積 50m2/g) 1.2部
疎水性シリカR202(日本アエロジル:BET比表面積 80m2/g) 2.0部
添加剤混合には20Lスーパーミキサーを使用し、冷却水を流し、一段目混合として、トナー母体粒子TB1の100部と、二酸化チタンT805を1.2部投入し、8m/sの回転数にて2分間混合した。その後、二段目混合として疎水性シリカR202を2.0部投入し、60m/sの回転数にて3分間混合し、実施例1のトナーを得た。
Example 1
Mixed formulation Toner
実施例2
実施例1において、一段目混合の回転数を2m/sに変えた以外は実施例1と同じ処方、方法で実施例2のトナーを得た。
Example 2
In Example 1, the toner of Example 2 was obtained by the same formulation and method as Example 1 except that the rotation speed of the first stage mixing was changed to 2 m / s.
実施例3
実施例1において、一段目混合の回転数を15m/sに変えた以外は実施例1と同じ処方、方法で実施例3のトナーを得た。
Example 3
In Example 1, the toner of Example 3 was obtained by the same formulation and method as Example 1 except that the rotation speed of the first stage mixing was changed to 15 m / s.
実施例4
実施例1において、二段目混合の回転数を18m/sに変えた以外は実施例1と同じ処方、方法で実施例4のトナーを得た。
Example 4
In Example 1, the toner of Example 4 was obtained by the same formulation and method as in Example 1 except that the rotation speed of the second stage mixing was changed to 18 m / s.
実施例5
実施例1において、二段目混合の回転数を65m/sに変えた以外は実施例1と同じ処方、方法で実施例5のトナーを得た。
Example 5
In Example 1, the toner of Example 5 was obtained by the same formulation and method as in Example 1 except that the rotation speed of the second stage mixing was changed to 65 m / s.
実施例6
混合処方
トナー母体粒子TB1 100部
酸化アルミニウムC(日本アエロジル:BET比表面積 100m2/g) 1.0部
疎水性シリカH3004(ワッカー製:BET比表面積 200m2/g) 1.5部
添加剤混合には20Lスーパーミキサーを使用し、冷却水を流し、一段目混合として、トナー母体粒子TB1の100部と、酸化アルミニウムCを0.8部投入し、3m/sの回転数にて2分間混合した。その後、二段目混合として酸化アルミニウムCを0.2部と疎水性シリカH3004を1.5部投入し、55m/sの回転数にて3分間混合し、実施例6のトナーを得た。
Example 6
Mixed formulation Toner
実施例7
混合処方
トナー母体粒子TB2 100部
疎水性シリカOX50(日本アエロジル:BET比表面積 60m2/g) 0.8部
疎水性シリカR972(日本アエロジル:BET比表面積 130m2/g) 2.5部
添加剤混合には20Lスーパーミキサーを使用し、冷却水を流し、一段目混合として、トナー母体粒子TB2の100部と、疎水性シリカOX50を0.4部投入し、10m/sの回転数にて2分間混合した。その後、二段目混合として酸化アルミニウムCを0.2部と疎水性シリカR972を2.5部投入し、20m/sの回転数にて3分間混合し、実施例7のトナーを得た。
Example 7
Mixed formulation Toner
実施例8
混合処方
トナー母体粒子TB3 100部
二酸化チタンP25(日本アエロジル:BET比表面積 40m2/g) 1.8部
疎水性シリカR805(日本アエロジル:BET比表面積 160m2/g) 3.0部
添加剤混合には20Lスーパーミキサーを使用し、冷却水を流し、一段目混合として、トナー母体粒子TB3の100部と、二酸化チタンP25を1.0部投入し、7m/sの回転数にて2分間混合した。その後、二段目混合として二酸化チタンP25を0.8部と疎水性シリカR805を3.0部投入し、40m/sの回転数にて3分間混合し、実施例8のトナーを得た。
Example 8
Mixed formulation Toner
比較例1
トナー母体粒子TB1 100部
二酸化チタンT805(日本アエロジル:BET比表面積 50m2/g) 1.2部
疎水性シリカR202(日本アエロジル:BET比表面積 80m2/g) 2.0部
添加剤混合には20Lスーパーミキサーを使用し、冷却水を流し、上記処方にて一括で投入し60m/sの回転数にて3分間混合し、比較例1のトナーを得た。回転軸まわりにトナーが一部融着している状態であった。
Comparative Example 1
Toner
トナー母体粒子TB4、5作成方法
ポリエステル樹脂(1) 50部
ポリエステル樹脂(2) 30部
オリエント化学工業社製E−84 (サリチル酸亜鉛(III)錯体) 5部
カルナバワックス(酸価:5mgKOH/g、Mw:1600) 5部
カーボンブラック(REGAL330R キャボット社) 10部
上記処方にて材料をへンシェルミキサ[三井三池化工機(株)製FM10B]を用いて予備混合した後、ニ軸混練機[(株)池貝製 PCM−30]で混練した。ついで超音速ジェット粉砕機ラボジェット[日本ニューマチック工業(株)製]を用いて微粉砕した後、気流分級機[日本ニューマチック工業(株)製 MDS−I]で分級し個数平均粒子径(Dn)が5.0μm、粒度分布指数(Dv/Dn)が1.1のトナー母体粒子TB4と、個数平均粒子径(Dn)が3.0μm、粒度分布指数(Dv/Dn)が1.5のトナー母体粒子TB5を得た。
Toner base particle TB4, 5, preparation method Polyester resin (1) 50 parts Polyester resin (2) 30 parts Orient Chemical Co., Ltd. E-84 (zinc (III) salicylate complex) 5 parts Carnauba wax (acid value: 5 mg KOH / g, Mw: 1600) 5 parts Carbon black (REGAL330R Cabot) 10 parts After pre-mixing the materials with the above formulation using a Henschel mixer [FM10B, Mitsui Miike Chemical Co., Ltd.], then a twin screw kneader [Co., Ltd.] Kneaded with Ikegai PCM-30]. Then, after finely pulverizing using a supersonic jet pulverizer, Labo Jet [manufactured by Nippon Pneumatic Industry Co., Ltd.], it is classified by an airflow classifier [MDS-I manufactured by Nippon Pneumatic Industry Co., Ltd.] and the number average particle diameter ( Toner base particle TB4 having a Dn) of 5.0 μm and a particle size distribution index (Dv / Dn) of 1.1, a number average particle diameter (Dn) of 3.0 μm, and a particle size distribution index (Dv / Dn) of 1.5. Toner base particles TB5 were obtained.
比較例2
混合処方
トナー母体粒子TB4 100部
二酸化チタンP25(日本アエロジル:BET比表面積 50m2/g) 0.5部
疎水性シリカH30(ワッカー:BET比表面積 280m2/g) 1.0部
添加剤混合には20Lスーパーミキサーを使用し、冷却水を流し、上記処方にて一括で投入し40m/sの回転数にて3分間混合し、比較例2のトナーを得た。
Comparative Example 2
Mixed formulation Toner
比較例3
混合処方
トナー母体粒子TB5 100部
二酸化チタンP25(日本アエロジル:BET比表面積 50m2/g) 0.5部
疎水性シリカH30(ワッカー:BET比表面積 280m2/g) 1.0部
添加剤混合には20Lスーパーミキサーを使用し、冷却水を流し、一段目混合として、トナー母体粒子TB5の100部と、二酸化チタンP25を0.1部投入し、10m/sの回転数にて2分間混合した。その後、二段目混合として二酸化チタンP25を0.4部と疎水性シリカH30を1.0部投入し、60m/sの回転数にて3分間混合し、比較例3のトナーを得た。
Comparative Example 3
Mixed formulation Toner
実施例1〜8、比較例1〜3の評価方法
画像評価方法
得られたトナーをリコー製Imagio neo453に投入し、以下の画像評価方法に従い評価を行なった。なお、本装置はトナーリサイクル方式である。結果を表1に示す。
画像性の評価は、常温・常湿環境(25℃,60%)で100000枚後画像評価を行なった。
文字シャープ性…約2mm角の「電」の文字を約30倍に拡大し、図3の評価基準に従って判定した。ランク2,4はそれぞれランク1と3,3と5の中間レベルとする。
画像濃度…直径3cm黒べた円の濃度をマクベス濃度計より10点測定し、その平均値とした。
画像濃度むら…直径3cm黒べた円の濃度をマクベス濃度計より10点測定し、最大値と最小値の差とする。
かぶり
A:かぶりなし。
B:わずかにかぶり発生するが実用上問題なし。
C:悪い。かぶりひどい。
Evaluation Methods of Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 3 Image Evaluation Method The obtained toner was put into Imagio neo453 manufactured by Ricoh, and evaluation was performed according to the following image evaluation method. This apparatus is a toner recycling system. The results are shown in Table 1.
The evaluation of image quality was performed after 100,000 sheets in a normal temperature / humidity environment (25 ° C., 60%).
Character sharpness: About 2 mm square “Den” characters were enlarged about 30 times and judged according to the evaluation criteria of FIG.
Image density: The density of a solid black circle with a diameter of 3 cm was measured with a Macbeth densitometer at 10 points, and the average value was obtained.
Image density unevenness: The density of a solid solid circle with a diameter of 3 cm is measured at 10 points with a Macbeth densitometer, and the difference between the maximum value and the minimum value is obtained.
Cover A: No cover.
B: Slight fogging occurs but there is no practical problem.
C: Bad. It is terrible.
定着性の評価方法
リコーImagio neo 453にてヒーター温度を振ってコピーを行い定着画像を得る。定着ローラの厚みが0.5mm、2本のローラ間に加える面圧(ローラ荷重/接触面積)が1.0×105Paの条件に調整して評価した。
定着後の画像(トナー付着量:0.85±0.05mg/cm2)にメンデイングテープ(3M社製)を貼り、一定の圧力(2Kg)を掛けた後、ゆっくり引き剥がす。その前後の画像濃度をマクベス濃度計により測定し、次式にて定着率を算出する。定着ローラの温度を段階的に下げて、下記式で示す定着率が80%以下となるときの温度を定着温度とする。(画像濃度=テープ付着前)
Fixing evaluation method Copying is performed by changing the heater temperature with a Ricoh Imagio neo 453 to obtain a fixed image. Evaluation was made by adjusting the thickness of the fixing roller to 0.5 mm and adjusting the surface pressure (roller load / contact area) applied between the two rollers to 1.0 × 10 5 Pa.
A fixing tape (manufactured by 3M) is applied to the fixed image (toner adhesion amount: 0.85 ± 0.05 mg / cm 2 ), and after applying a certain pressure (2 kg), it is slowly peeled off. The image density before and after that is measured with a Macbeth densitometer, and the fixing rate is calculated by the following equation. The temperature of the fixing roller is lowered step by step, and the temperature at which the fixing rate represented by the following formula becomes 80% or less is defined as the fixing temperature. (Image density = before tape attachment)
粉砕フィード:各トナーの粒度分布を得たときの粉砕フィード。
Grinding feed: Grinding feed when the particle size distribution of each toner is obtained.
(図1)
4 現像装置
10 中間転写ベルト
14 支持ローラ
15 支持ローラ
16 支持ローラ
17 中間転写ベルトクリーニング装置
18 画像形成手段
20 タンデム型画像形成装置
21 レーザー露光装置
22 二次転写装置
23 ローラ
24 無端二次転写ベルト
25 定着装置
26 定着ベルト
27 加圧ローラ
25 定着装置
28 シート反転装置
30 原稿台
32 コンタクトガラス
33 第一走行体
34 第二走行体
35 結像レンズ
36 読取センサ
40 感光体
42 給紙ローラ
43 ペーパーバンク
44 給紙カセット
45 分離ローラ
46 給紙路
47 搬送ローラ
48 給紙路
49 レジストローラ
50 給紙ローラ
51 手差しトレイ
52 分離ローラ
53 手差し給紙路
54 レジストローラ
55 切換爪
56 排出ローラ
57 排紙トレイ
62 一次転写手段
100 複写装置本体、
200 給紙テーブル
300 スキャナ
400 原稿自動搬送装置(ADF)
(図2)
1 定着ローラ
2 加圧ローラ
3 金属シリンダ
4 オフセット防止層
5 加熱ランプ
6 金属シリンダ
7 オフセット防止層
8 加熱ランプ
T トナー像
S 付着支持体
(Figure 1)
4 Developing
200 Paper feed table 300
(Figure 2)
DESCRIPTION OF
Claims (16)
In a process cartridge that integrally supports at least one member selected from a photosensitive member as a member to be charged and a charging unit, a developing unit, and a cleaning unit, and is detachable from an image forming apparatus main body, the developing unit includes: 5. A process cartridge that holds toner (developer) and uses the toner according to claim 1 as the toner (developer).
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