JP2009025746A - Two-component developer and image forming apparatus using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子写真法などの画像形成方法において静電潜像などの潜像を可視化するために用いられる二成分現像剤およびそれを用いた画像形成装置に関する。 The present invention relates to a two-component developer used for visualizing a latent image such as an electrostatic latent image in an image forming method such as electrophotography, and an image forming apparatus using the same.
電子写真方式を利用した画像形成装置によって記録媒体に画像を形成させる場合、以下のようにして記録媒体に画像が形成される。まず、帯電手段が回転駆動される感光体の表面を均一に帯電する。次に、露光手段が感光体表面にレーザ光を照射して、感光体表面に静電潜像を形成させる。次に、現像手段がトナーと呼ばれる荷電微粒子を含む現像剤を感光体表面に形成される静電潜像に供給して、感光体表面に可視像であるトナー像を形成させる。次に、転写手段がトナー像を記録媒体に転写させる。その後、定着手段が記録媒体に転写されたトナー像を定着させることによって、記録媒体に画像が形成される。また、クリーニング手段が感光体表面上に残った転写残留トナーを除去するとともに、除電手段が感光体表面の残留電荷を除電して、次の画像形成に備える。 When an image is formed on a recording medium by an image forming apparatus using an electrophotographic method, the image is formed on the recording medium as follows. First, the surface of the photoreceptor to which the charging unit is driven to rotate is uniformly charged. Next, the exposure unit irradiates the surface of the photoconductor with laser light to form an electrostatic latent image on the surface of the photoconductor. Next, the developing means supplies a developer containing charged fine particles called toner to the electrostatic latent image formed on the surface of the photoconductor to form a visible toner image on the surface of the photoconductor. Next, the transfer means transfers the toner image to the recording medium. Thereafter, the fixing unit fixes the toner image transferred to the recording medium, thereby forming an image on the recording medium. In addition, the cleaning unit removes the transfer residual toner remaining on the surface of the photosensitive member, and the neutralizing unit neutralizes the residual charge on the surface of the photosensitive member to prepare for the next image formation.
感光体表面に形成される静電潜像を現像する現像剤としては、トナーのみからなる一成分現像剤と、トナーと磁性を有するキャリアと呼ばれる粒子とからなる二成分現像剤との2種類が知られている。一成分現像剤はキャリアを使用しないことから、トナーとキャリアを均一に混合するための攪拌機構などを必要としないことから、現像手段の構成がシンプルになるといった利点を有するが、トナーの帯電量が安定しにくいなどの欠点がある。二成分現像剤は、トナーとキャリアを均一に混合するための攪拌機構などを必要とすることから、現像手段の構成が複雑になるといった欠点を有するが、安定した帯電量がトナーに付与されるため、画像形成が高速に行われる高速画像形成装置、カラー画像を形成するカラー画像形成装置への適合性に優れる。 There are two types of developers for developing the electrostatic latent image formed on the surface of the photosensitive member: a one-component developer composed only of toner and a two-component developer composed of toner and particles called magnetic carrier. Are known. Since a one-component developer does not use a carrier and does not require a stirring mechanism for uniformly mixing the toner and the carrier, it has an advantage that the structure of the developing unit is simplified. Have drawbacks such as being difficult to stabilize. Since the two-component developer requires a stirring mechanism for uniformly mixing the toner and the carrier, there is a disadvantage that the configuration of the developing unit becomes complicated, but a stable charge amount is imparted to the toner. Therefore, it is excellent in adaptability to a high-speed image forming apparatus that performs image formation at high speed and a color image forming apparatus that forms a color image.
また、近年においてはユーザーの高画質化に対する要望に応えるため、体積平均粒径が5μm以上7μm以下といった小粒径トナーがよく使用されている。このような小粒径トナーは、ドットの再現性を大幅に改良して、高解像度化や粒状感の低減といった高画質化に有効であるが、小粒径トナーを含む現像剤を画像形成装置の現像剤として使用した場合には、カブリの発生、画像濃度の不足などの解決すべき課題が残っている。このような課題を解決するために、小粒径トナーを用いた二成分現像剤においては、25μm以上50μm以下といった小粒径キャリアが使用されるようになってきた。キャリアの小粒径化によって、二成分現像剤中のトナー濃度を高くすることができて画像濃度の不足を抑制することができるとともに、トナー帯電量を安定させてカブリの発生を防止することができる。 In recent years, in order to meet the user's demand for higher image quality, a toner having a small particle diameter with a volume average particle diameter of 5 μm or more and 7 μm or less is often used. Such a small-diameter toner is effective in improving the reproducibility of dots and improving the image quality such as high resolution and reduction in graininess. When used as a developer, there remain problems to be solved such as fogging and insufficient image density. In order to solve such a problem, in a two-component developer using a small particle diameter toner, a small particle diameter carrier of 25 μm or more and 50 μm or less has been used. By reducing the particle size of the carrier, it is possible to increase the toner density in the two-component developer and suppress the shortage of the image density, and to stabilize the toner charge amount and prevent the occurrence of fog. it can.
特許文献1には、体積平均粒子径が25μm以上50μm以下のコア粒子表面に被覆層が形成される小粒径キャリアが開示されている。特許文献1に開示される小粒径キャリアは、体積抵抗率が106Ω・cm以上1010Ω・cm以下であり、かつ形状指標=BET表面積/(6/(体積平均粒子径×コア粒子比重))で表わされる形状指標が2〜5のキャリアである。このようなキャリアを含む二成分現像剤を用いることによって、ベタ画像の白抜けや階調境界部の白抜けを防止することができる。 Patent Document 1 discloses a small particle carrier in which a coating layer is formed on the surface of a core particle having a volume average particle diameter of 25 μm or more and 50 μm or less. The small particle size carrier disclosed in Patent Document 1 has a volume resistivity of 10 6 Ω · cm or more and 10 10 Ω · cm or less, and shape index = BET surface area / (6 / (volume average particle diameter × core particle). The shape index represented by the specific gravity)) is a carrier having 2-5. By using such a two-component developer containing a carrier, it is possible to prevent white spots in solid images and white spots in gradation boundaries.
しかしながら、特許文献1に開示されるキャリアを含む二成分現像剤を画像形成装置の現像剤として使用した場合、長期間の使用によって現像剤中のトナー濃度が低下したり、キャリアの被覆層が磨耗すると、感光体表面にキャリアが付着しやすくなり、画像に白抜けが発生する。 However, when the two-component developer containing a carrier disclosed in Patent Document 1 is used as a developer of an image forming apparatus, the toner concentration in the developer is lowered or the coating layer of the carrier is worn out over a long period of use. Then, the carrier easily adheres to the surface of the photoconductor, and white spots occur in the image.
したがって本発明の目的は、長期間の使用においてもキャリアが感光体表面に付着するのを抑制して、画像に白抜けが発生するのを防止することができる二成分現像剤およびそれを用いた画像形成装置を提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to use a two-component developer capable of suppressing the carrier from adhering to the surface of the photoreceptor even in long-term use and preventing the occurrence of white spots on the image, and the same. An image forming apparatus is provided.
本発明は、静電潜像を可視化するトナーと、磁性を有するキャリアとを含む二成分現像剤であって、
トナーは、体積平均粒子径が4μm以上8μm以下であり、下記一般式(1)
The present invention is a two-component developer comprising a toner for visualizing an electrostatic latent image and a carrier having magnetism,
The toner has a volume average particle size of 4 μm or more and 8 μm or less, and the following general formula (1)
(式中、R1およびR4は水素原子、アルキル基、置換または非置換の芳香環(縮合環も含む)を示し、R2およびR3は置換または非置換の芳香環(縮合環も含む)を示し、X+はカチオンを示す。)で表されるホウ素化合物、結着樹脂および着色剤から形成される体積抵抗率が1×109Ω・cm以上2×1011Ω・cm以下である着色樹脂粒子を含んで構成され、
キャリアは、体積平均粒子径が20μm以上60μm以下であり、体積抵抗率が1×1013Ω・cm以上2×1015Ω・cm以下であることを特徴とする二成分現像剤である。
(Wherein R 1 and R 4 represent a hydrogen atom, an alkyl group, a substituted or unsubstituted aromatic ring (including a condensed ring), and R 2 and R 3 represent a substituted or unsubstituted aromatic ring (including a condensed ring). And X + represents a cation.) The volume resistivity formed from the boron compound represented by (2), the binder resin, and the colorant is 1 × 10 9 Ω · cm or more and 2 × 10 11 Ω · cm or less. Consists of some colored resin particles,
The carrier is a two-component developer having a volume average particle size of 20 μm to 60 μm and a volume resistivity of 1 × 10 13 Ω · cm to 2 × 10 15 Ω · cm.
また本発明は、トナーは、トナーに流動性を付与する外添剤を含み、
外添剤は、着色樹脂粒子の表面に外添され、その一次粒子径が5nm以上15nm以下であり、かつ体積抵抗率が1×1013Ω・cm以上2×1015Ω・cm以下であることを特徴とする。
In the present invention, the toner includes an external additive that imparts fluidity to the toner,
The external additive is externally added to the surface of the colored resin particles, the primary particle diameter thereof is 5 nm or more and 15 nm or less, and the volume resistivity is 1 × 10 13 Ω · cm or more and 2 × 10 15 Ω · cm or less. It is characterized by that.
また本発明は、外添剤は、表面が疎水化処理されたシリカから成る微粒子であることを特徴とする。 In the invention, it is preferable that the external additive is fine particles made of silica having a hydrophobic surface.
また本発明は、キャリアは、コア粒子と、コア粒子を被覆する被覆層とを含んで構成され、
被覆層がシリコーン樹脂によって形成されることを特徴とする。
In the present invention, the carrier includes core particles and a coating layer that covers the core particles.
The coating layer is formed of a silicone resin.
また本発明は、コア粒子は、体積抵抗率が1×108Ω・cm以上5×1010Ω・cm以下のフェライトから成る粒子で形成されることを特徴とする。 Further, the present invention is characterized in that the core particle is formed of particles made of ferrite having a volume resistivity of 1 × 10 8 Ω · cm to 5 × 10 10 Ω · cm.
また本発明は、被覆層の厚みが0.5μm以上5μm以下であることを特徴とする。
また本発明は、着色樹脂粒子は、BET比表面積が1.5m2/g以上1.9m2/g以下であることを特徴とする。
In the present invention, the thickness of the coating layer is 0.5 μm or more and 5 μm or less.
In the present invention, the colored resin particles have a BET specific surface area of 1.5 m 2 / g or more and 1.9 m 2 / g or less.
また本発明は、静電潜像を担持する感光体と、感光体表面を帯電させる帯電手段と、感光体表面に静電潜像を形成させる露光手段と、感光体表面に形成される静電潜像に現像剤を供給して可視像を形成させる現像手段と、可視像を記録媒体に転写させる転写手段と、感光体表面に残留する現像剤を除去するクリーニング手段と、記録媒体に転写された可視像を定着させる定着手段とを含む画像形成装置であって、
現像剤が前記二成分現像剤であることを特徴とする画像形成装置である。
The present invention also provides a photoreceptor carrying an electrostatic latent image, a charging unit for charging the surface of the photoreceptor, an exposure unit for forming an electrostatic latent image on the surface of the photoreceptor, and an electrostatic formed on the surface of the photoreceptor. A developing means for supplying a developer to the latent image to form a visible image; a transferring means for transferring the visible image to a recording medium; a cleaning means for removing the developer remaining on the surface of the photoreceptor; and a recording medium. An image forming apparatus including a fixing means for fixing the transferred visible image,
An image forming apparatus, wherein the developer is the two-component developer.
本発明によれば、キャリアの体積抵抗率が1×1013Ω・cm以上2×1015Ω・cm以下に調整される。キャリアの体積抵抗率を1×1013Ω・cm以上に調整することによって、長期間の使用によって現像剤中のトナー濃度が低下した場合であっても、感光体に担持される静電潜像が保持する電荷がキャリアにリークするのを防止することができ、現像時に印加される現像バイアス電位によって現像ローラからキャリアに電荷がリークするのを防止することができる。そのため、感光体にキャリアが付着するのを防止することができる。また、キャリアの体積抵抗率を2×1015Ω・cm以下に調整することによって、キャリアが電荷を蓄積するのを防止することができる。 According to the present invention, the volume resistivity of the carrier is adjusted to 1 × 10 13 Ω · cm or more and 2 × 10 15 Ω · cm or less. By adjusting the volume resistivity of the carrier to 1 × 10 13 Ω · cm or more, the electrostatic latent image carried on the photoconductor even when the toner concentration in the developer is lowered due to long-term use. Can be prevented from leaking to the carrier, and the charge can be prevented from leaking from the developing roller to the carrier due to the developing bias potential applied during development. Therefore, it is possible to prevent the carrier from adhering to the photoreceptor. Further, by adjusting the volume resistivity of the carrier to 2 × 10 15 Ω · cm or less, the carrier can be prevented from accumulating charges.
さらに、着色樹脂粒子の体積抵抗率が1×109Ω・cm以上2×1011Ω・cm以下に調整される。着色樹脂粒子の体積抵抗率を2×1011Ω・cm以下に調整することによって、長期間の使用によって現像剤中のトナー濃度が低下した場合であっても、トナーとキャリアとの摩擦帯電によってキャリアの帯電量が上昇するのを防止することができる。そのため、感光体にキャリアが付着するのを防止することができる。また、着色樹脂粒子の体積抵抗率を1×109Ω・cm以上に調整することによって、感光体に担持される静電潜像が保持する電荷がトナーの方にリークするのを防止することができる。そのため、静電潜像が乱れるのを防止することができ、画像形成装置によって形成される画像に、カブリやガサツキが発生するのを防止することができる。 Furthermore, the volume resistivity of the colored resin particles is adjusted to 1 × 10 9 Ω · cm to 2 × 10 11 Ω · cm. By adjusting the volume resistivity of the colored resin particles to 2 × 10 11 Ω · cm or less, even if the toner concentration in the developer is lowered due to long-term use, the frictional charging between the toner and the carrier causes An increase in the charge amount of the carrier can be prevented. Therefore, it is possible to prevent the carrier from adhering to the photoreceptor. Further, by adjusting the volume resistivity of the colored resin particles to 1 × 10 9 Ω · cm or more, it is possible to prevent the charge held by the electrostatic latent image carried on the photoreceptor from leaking toward the toner. Can do. Therefore, it is possible to prevent the electrostatic latent image from being disturbed, and it is possible to prevent the image formed by the image forming apparatus from being fogged or blurred.
また本発明によれば、一次粒子径が5nm以上15nm以下であり、かつ体積抵抗率が1×1013Ω・cm以上2×1015Ω・cm以下の外添剤が着色樹脂粒子表面に外添される。一次粒子径が5nm以上15nm以下の小粒径である外添剤は、少量の添加でトナーの流動性を向上させることができるとともに、トナーの帯電立ち上がり性を向上させ、現像槽内に補給されるトナーを速やかに帯電させることができる。また、外添剤の体積抵抗率が1×1013Ω・cm以上となるように調整されるので、トナーが保持する電荷が外添剤を経由してキャリアにリークするのを防止することができる。そのため、キャリアが感光体に付着するのを防止することができる。また、外添剤の体積抵抗率が2×1015Ω・cm以下となるように調整されるので、比較的低コストで外添剤を製造することができる。 Further, according to the present invention, an external additive having a primary particle diameter of 5 nm to 15 nm and a volume resistivity of 1 × 10 13 Ω · cm to 2 × 10 15 Ω · cm is attached to the surface of the colored resin particles. Attached. An external additive having a small primary particle size of 5 nm or more and 15 nm or less can improve the fluidity of the toner when added in a small amount and improves the charge rising property of the toner and is replenished into the developing tank. Toner can be charged quickly. Further, since the volume resistivity of the external additive is adjusted to be 1 × 10 13 Ω · cm or more, it is possible to prevent the charge held by the toner from leaking to the carrier via the external additive. it can. Therefore, it is possible to prevent the carrier from adhering to the photoreceptor. Further, since the volume resistivity of the external additive is adjusted to be 2 × 10 15 Ω · cm or less, the external additive can be produced at a relatively low cost.
また本発明によれば、外添剤は、表面が疎水化処理されたシリカから成る微粒子である。これによって、外添剤が吸湿するのを防止することができ、トナー帯電量が不安定になるのを防止することができる。 Further, according to the present invention, the external additive is fine particles made of silica whose surface has been hydrophobized. As a result, the external additive can be prevented from absorbing moisture, and the toner charge amount can be prevented from becoming unstable.
また本発明によれば、キャリアは、コア粒子とコア粒子を被覆する被覆層とを含んで構成され、被覆層がシリコーン樹脂によって形成される。シリコーン樹脂にはホウ素化合物が付着しにくく、そのためキャリア表面にホウ素化合物が保持する電荷がリークするのを防止することができる。したがって、長期にわたってトナーの帯電付与能力が維持される。 According to the invention, the carrier includes the core particles and the coating layer that covers the core particles, and the coating layer is formed of the silicone resin. The boron compound is unlikely to adhere to the silicone resin, so that it is possible to prevent leakage of the charge held by the boron compound on the carrier surface. Therefore, the charge imparting ability of the toner is maintained over a long period.
また本発明によれば、コア粒子は、体積抵抗率が1×108Ω・cm以上5×1010Ω・cm以下のフェライトから成る粒子で形成される。体積抵抗率が前記範囲に調整されたフェライトから成るキャリアは、電気絶縁性およびキャリア表面に残るカウンター電荷の除去能力に優れたキャリアとなる。そのため、画像形成装置によって形成される画像のベタ画像周辺部のエッジ効果および画像濃度低下を防止することができる。 According to the invention, the core particle is formed of particles made of ferrite having a volume resistivity of 1 × 10 8 Ω · cm to 5 × 10 10 Ω · cm. A carrier made of ferrite having a volume resistivity adjusted to the above range is a carrier excellent in electrical insulation and the ability to remove counter charges remaining on the carrier surface. Therefore, it is possible to prevent the edge effect and the image density decrease in the solid image peripheral portion of the image formed by the image forming apparatus.
また本発明によれば、キャリアが有する被覆層の厚みが、0.5μm以上5μm以下に調整される。被覆層の厚みを0.5μm以上に調整することによって、感光体表面の電荷がキャリアに移動するのを防止することができ、得られる画像に刷毛スジが発生するのを防止することができる。また、被覆層の厚みを5μm以下に調整することによって、トナーが現像された後にキャリアに残るカウンターチャージを速やかに消失させることができる。 Moreover, according to this invention, the thickness of the coating layer which a carrier has is adjusted to 0.5 micrometer or more and 5 micrometers or less. By adjusting the thickness of the coating layer to 0.5 μm or more, the charge on the surface of the photoreceptor can be prevented from moving to the carrier, and the occurrence of brush streaks can be prevented in the obtained image. Further, by adjusting the thickness of the coating layer to 5 μm or less, the counter charge remaining on the carrier after the toner is developed can be quickly eliminated.
また本発明によれば、着色樹脂粒子のBET比表面積が1.5m2/g以上1.9m2/g以下に調整される。着色樹脂粒子のBET比表面積を1.9m2/g以下に調整することによって、着色樹脂粒子表面の凹凸が少なくなり、外添剤が凹部に入り込むのを防止することができ、外添剤を着色樹脂粒子表面に均一に付着させることができる。そのため、外添剤のもつコロ効果(トナーの流動性を良くする効果)やスペーサ効果(電荷のリークを防ぐ効果)を充分に得ることができ、得られる画像のカブリ発生を防止することができるとともにトナー飛散を防止することができる。 According to the present invention, BET specific surface area of the colored resin particles is adjusted to below 1.5 m 2 / g or more 1.9m 2 / g. By adjusting the BET specific surface area of the colored resin particles to 1.9 m 2 / g or less, the unevenness of the colored resin particle surface can be reduced and the external additive can be prevented from entering the concave portion. It can adhere uniformly to the surface of the colored resin particles. Therefore, the roller effect (an effect of improving the fluidity of the toner) and the spacer effect (an effect of preventing charge leakage) of the external additive can be sufficiently obtained, and fogging of the obtained image can be prevented. In addition, toner scattering can be prevented.
また本発明によれば、画像形成装置が画像を形成するための現像剤が、前記二成分現像剤である。キャリアが感光体表面に付着するのを抑制された二成分現像剤を用いて画像が形成されるので、長期間の使用によって現像剤中のトナー濃度が低下したり、キャリアの被覆層が摩耗した場合でも、感光体表面にキャリアが付着せず、得られる画像に白抜けが発生するのを防止することができる。 According to the invention, the developer for forming an image by the image forming apparatus is the two-component developer. Since the image is formed using a two-component developer in which the carrier is prevented from adhering to the surface of the photoreceptor, the toner concentration in the developer is lowered or the coating layer of the carrier is worn out over a long period of use. Even in this case, it is possible to prevent the carrier from adhering to the surface of the photoconductor and the occurrence of white spots in the obtained image.
本発明の二成分現像剤は、静電潜像を可視化するトナーと、磁性を有するキャリアとを含む。 The two-component developer of the present invention includes a toner for visualizing an electrostatic latent image and a magnetic carrier.
[トナー]
本発明の二成分現像剤に含まれるトナーは、少なくともホウ素化合物、結着樹脂および着色剤から形成される着色樹脂粒子を含んで構成され、この着色樹脂粒子の体積平均粒子径が4μm以上8μm以下に調整される。このような小粒径トナーは、ドットの再現性を大幅に改良して、高解像度化や粒状感の低減といった高画質化に有効である。
[toner]
The toner contained in the two-component developer of the present invention includes at least colored resin particles formed from a boron compound, a binder resin, and a colorant, and the volume average particle diameter of the colored resin particles is 4 μm or more and 8 μm or less. Adjusted to Such a small-diameter toner is effective in improving the reproducibility of dots and improving the image quality such as higher resolution and reduced graininess.
(ホウ素化合物)
ホウ素化合物は、下記一般式(1)
(Boron compound)
The boron compound has the following general formula (1)
(式中、R1およびR4は水素原子、アルキル基、置換または非置換の芳香環(縮合環も含む)を示し、R2およびR3は置換または非置換の芳香環(縮合環も含む)を示し、X+はカチオンを示す。)で表される化合物であり、高い負帯電性と帯電安定性とを有している。そのため、ホウ素化合物をトナーに添加することによって、速い帯電立ち上がり性と帯電安定性とを付与することができる。その結果、ホウ素化合物を含有するトナーを画像形成装置の現像剤として使用した場合には、カブリの発生を防止することができる。 (Wherein R 1 and R 4 represent a hydrogen atom, an alkyl group, a substituted or unsubstituted aromatic ring (including a condensed ring), and R 2 and R 3 represent a substituted or unsubstituted aromatic ring (including a condensed ring). X + represents a cation.) And has high negative chargeability and charge stability. Therefore, by adding a boron compound to the toner, it is possible to impart fast charge rising property and charge stability. As a result, when a toner containing a boron compound is used as a developer of the image forming apparatus, occurrence of fog can be prevented.
一般式(1)で示される化合物について詳細に説明する。R1およびR4のアルキル基には、メチル基、エチル基、n−ブチル基、iso−アミル基、n−ドデシル基、n−オクタデシル基、シクロヘキシル基などが挙げられ、R1、R2、R3およびR4の芳香環には、ベンゼン環、ナフタリン環などが挙げられ、置換基にはアルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、アリール基、アラルキル基、ニトロ基、シアン基などが挙げられる。カチオンには、種々の無機カチオン、有機カチオンを用いることができる。無機カチオンには、水素イオン、金属イオンが挙げられ、1価および2価の金属イオンとして、Li+、Na+、K+、Mg2+、Ca2+、Zn2+などが挙げられる。また、有機カチオンとしては、アンモニウムイオン、イミニウムイオンまたはスルホニウムイオンなどが挙げられる。このようなホウ素化合物の具体例を下表1に示す。 The compound represented by the general formula (1) will be described in detail. Examples of the alkyl group of R 1 and R 4 include a methyl group, an ethyl group, an n-butyl group, an iso-amyl group, an n-dodecyl group, an n-octadecyl group, a cyclohexyl group, and the like, and R 1 , R 2 , Examples of the aromatic ring of R 3 and R 4 include a benzene ring and a naphthalene ring, and examples of the substituent include an alkyl group, an alkoxy group, a halogen atom, an aryl group, an aralkyl group, a nitro group, and a cyan group. As the cation, various inorganic cations and organic cations can be used. Inorganic cations include hydrogen ions and metal ions, and monovalent and divalent metal ions include Li + , Na + , K + , Mg 2+ , Ca 2+ , Zn 2+ and the like. Examples of the organic cation include ammonium ion, iminium ion, and sulfonium ion. Specific examples of such boron compounds are shown in Table 1 below.
ホウ素化合物の添加量は、後述する結着樹脂100重量部に対して、0.5重量部以上3重量部以下であることが好ましく、1重量部以上2重量部以下であることがさらに好ましい。 The addition amount of the boron compound is preferably 0.5 parts by weight or more and 3 parts by weight or less, and more preferably 1 part by weight or more and 2 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the binder resin described later.
(結着樹脂)
結着樹脂としては、トナーの結着樹脂として常用されるものを使用でき、たとえば、ポリエステル樹脂、ポリスチレン−アクリル酸エステル共重合体などのスチレン−アクリル系樹脂、ポリスチレンなどのスチレン系樹脂、(メタ)アクリル樹脂、塩化ビニル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂などが挙げられる。これらの中でも、線形又は非線形のポリエステル樹脂が好ましい。ポリエステル樹脂は、機械的強度(摩耗などによって微粉が発生しにくい)、定着性(定着後に紙から剥離しにくい)、および耐ホットオフセット性を両立させる上で優れている。
(Binder resin)
As the binder resin, those commonly used as toner binder resins can be used. For example, polyester resins, styrene-acrylic resins such as polystyrene-acrylic acid ester copolymers, styrene resins such as polystyrene, ) Acrylic resin, vinyl chloride resin, phenol resin, epoxy resin, polyurethane resin, polyvinyl butyral resin and the like. Among these, linear or non-linear polyester resins are preferable. Polyester resins are excellent in achieving both mechanical strength (difficult to generate fine powder due to wear, etc.), fixability (hard to peel off from paper after fixing), and hot offset resistance.
ポリエステル樹脂は、2価以上の多価アルコールと多塩基酸、および必要に応じて3価以上の多価アルコールあるいは多塩基酸からなるモノマー組成物を重合することにより得られる。ポリエステル樹脂の重合に用いられる2価のアルコールとしては、たと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、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオールなどのジオール類、ビスフェノールA、水素添加ビスフェノールA、ポリオキシエチレン化ビスフェノールA、ポリオキシプロピレン化ビスフェノールAなどのビスフェノールAアルキレンオキシド付加物が挙げられる。 The polyester resin is obtained by polymerizing a monomer composition composed of a dihydric or higher polyhydric alcohol and a polybasic acid and, if necessary, a trihydric or higher polyhydric alcohol or polybasic acid. Examples of the divalent alcohol used for polymerization of the polyester resin include ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3-propylene glycol, 1,4-butanediol, neopentyl glycol, 1 Diols such as 1,4-butenediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, bisphenol A alkylene such as bisphenol A, hydrogenated bisphenol A, polyoxyethylenated bisphenol A, polyoxypropylenated bisphenol A And oxide adducts.
3価以上の多価アルコールとしては、たとえばソルビトール、1,2,3,6−ヘキサンテトロール、1,4−ソルビタン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、蔗糖、1,2,4−ブタントリオール、1,2,5−ペンタントリオール、グリセロール、2−メチルプロパントリオール、2−メチル−1,2,4−ブタントリオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、1,3,5−トリヒドロキシメチルベンゼンが挙げられる。 Examples of the trihydric or higher polyhydric alcohol include sorbitol, 1,2,3,6-hexanetetrol, 1,4-sorbitan, pentaerythritol, dipentaerythritol, tripentaerythritol, sucrose, 1,2,4- Butanetriol, 1,2,5-pentanetriol, glycerol, 2-methylpropanetriol, 2-methyl-1,2,4-butanetriol, trimethylolethane, trimethylolpropane, 1,3,5-trihydroxymethyl Benzene is mentioned.
2価の多塩基酸としては、たとえばマレイン酸、フマール酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、シクロヘキサンジカルボン酸、コハク酸、アジピン酸、セバチン酸、アゼライン酸、マロン酸、これらの酸の無水物、低級アルキルエステル、またはn−ドデセニルコハク酸、n−ドデシルコハク酸などのアルケニルコハク酸類もしくはアルキルコハク酸類が挙げられる。 Examples of the divalent polybasic acid include maleic acid, fumaric acid, citraconic acid, itaconic acid, glutaconic acid, phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, cyclohexanedicarboxylic acid, succinic acid, adipic acid, sebacic acid, azelaic acid, Examples include malonic acid, anhydrides of these acids, lower alkyl esters, or alkenyl succinic acids or alkyl succinic acids such as n-dodecenyl succinic acid and n-dodecyl succinic acid.
3価以上の多塩基酸としては、たとえば1,2,4−ベンゼントリカルボン酸、1,2,5−ベンゼントリカルボン酸、1,2,4−シクロヘキサントリカルボン酸、2,5,7−ナフタレントリカルボン酸、1,2,4−ナフタレントリカルボン酸、1,2,5−ヘキサントリカルボン酸、1,3−ジカルボキシル−2−メチル−2−メチレンカルボキシプロパン、テトラ(メチレンカルボキシル)メタン、1,2,7,8−オクタンテトラカルボン酸、およびこれらの無水物などが挙げられる。 Examples of the tribasic or higher polybasic acid include 1,2,4-benzenetricarboxylic acid, 1,2,5-benzenetricarboxylic acid, 1,2,4-cyclohexanetricarboxylic acid, and 2,5,7-naphthalenetricarboxylic acid. 1,2,4-naphthalenetricarboxylic acid, 1,2,5-hexanetricarboxylic acid, 1,3-dicarboxyl-2-methyl-2-methylenecarboxypropane, tetra (methylenecarboxyl) methane, 1,2,7 , 8-octanetetracarboxylic acid, and anhydrides thereof.
(着色剤)
着色剤としては、トナーの着色剤として常用される顔料、染料を使用することができる。黒トナー用の着色剤としては、カーボンブラック、マグネタイトなどが挙げられる。イエロートナー用の着色剤としては、C.I.ピグメント・イエロー1、同3、同74、同97、同98などのアセト酢酸アリールアミド系モノアゾ黄色顔料、C.I.ピグメント・イエロー12、同13、同14、同17などのアセト酢酸アリールアミド系ジスアゾ黄色顔料、C.I.ピグメント・イエロー93、同155などの縮合モノアゾ系黄色顔料、C.I.ピグメント・イエロー180、同150、同185などのその他黄色顔料、C.I.ソルベント・イエロー19、同77、同79、C.I.ディスパース・イエロー164などの黄色染料などが挙げられる。
(Coloring agent)
As the colorant, pigments and dyes commonly used as toner colorants can be used. Examples of the colorant for black toner include carbon black and magnetite. Examples of the colorant for yellow toner include C.I. I. Acetoacetic acid arylamide monoazo yellow pigments such as C.I.
マゼンタトナー用の着色剤としては、C.I.ピグメント・レッド48、同49:1、同53:1、同57、同57:1、同81、同122、同5、同146、同184、同238、C.I.ピグメント・バイオレット19などの赤色もしくは紅色顔料、C.I.ソルベント・レッド49、同52、同58、同8などの赤色系染料などが挙げられる。
シアントナー用の着色剤としては、C.I.ピグメント・ブルー15:3、同15:4などの銅フタロシアニンおよびその誘導体の青色系染顔料、C.I.ピグメント・グリーン7、同36(フタロシアニン・グリーン)などの緑色顔料などが挙げられる。着色剤の添加量は、結着樹脂100重量部に対して、1重量部以上15重量部以下であることが好ましく、2重量部以上10重量部以下であることがさらに好ましい。
Examples of the colorant for magenta toner include C.I. I. Pigment Red 48, 49: 1, 53: 1, 57, 57: 1, 81, 122, 5, 146, 184, 238, C.I. I. Red or red pigments such as
Examples of the colorant for cyan toner include C.I. I. A blue dye / pigment of copper phthalocyanine and its derivatives such as CI Pigment Blue 15: 3 and 15: 4; I. And green pigments such as CI Pigment Green 7 and 36 (phthalocyanine green). The addition amount of the colorant is preferably 1 part by weight or more and 15 parts by weight or less, and more preferably 2 parts by weight or more and 10 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the binder resin.
着色樹脂粒子は、少なくとも前述したホウ素化合物、結着樹脂および着色剤から形成され、その体積平均粒子径が4μm以上8μm以下に調整される。なお、体積平均粒子径の測定は、コールター社製のコールターカウンターで100μmのアパーチャーを用いて行った。さらに本発明の着色樹脂粒子は、その体積抵抗率が1×109Ω・cm以上2×1011Ω・cm以下に調整される。 The colored resin particles are formed from at least the boron compound, the binder resin, and the colorant described above, and the volume average particle diameter thereof is adjusted to 4 μm or more and 8 μm or less. The volume average particle diameter was measured with a Coulter counter manufactured by Coulter, Inc., using a 100 μm aperture. Furthermore, the volume resistivity of the colored resin particles of the present invention is adjusted to 1 × 10 9 Ω · cm or more and 2 × 10 11 Ω · cm or less.
このような体積抵抗率を有する着色樹脂粒子は、たとえば、着色樹脂粒子中に添加されるホウ素化合物、結着樹脂および着色剤の種類や添加量を調整することによって製造することができる。また、着色樹脂粒子中に、さらにカーボンブラック、酸化チタンなどの導電剤を添加して、その導電剤の種類および添加量を調整することによって製造することもできる。たとえば、黒トナー用の着色樹脂粒子を製造する場合、結着樹脂100重量部に対して8重量部以上15重量部以下のカーボンブラックを添加して、所望の体積抵抗率を有する着色樹脂粒子が得られる。このとき、導電剤として添加するカーボンブラックは、結着樹脂への分散性および安定した体積抵抗率が得られるという観点から、その吸油量が90ml/100g以上170ml/100g以下であることが好ましい。 The colored resin particles having such a volume resistivity can be produced, for example, by adjusting the types and addition amounts of the boron compound, binder resin and colorant added to the colored resin particles. Moreover, it can also manufacture by adding electrically conductive agents, such as carbon black and a titanium oxide, in a colored resin particle, and adjusting the kind and addition amount of the electrically conductive agent. For example, when producing colored resin particles for black toner, 8 to 15 parts by weight of carbon black is added to 100 parts by weight of the binder resin, and the colored resin particles having a desired volume resistivity are obtained. can get. At this time, the carbon black added as a conductive agent preferably has an oil absorption of 90 ml / 100 g or more and 170 ml / 100 g or less from the viewpoint of obtaining dispersibility in the binder resin and stable volume resistivity.
以上のように、着色樹脂粒子の体積抵抗率を1×109Ω・cm以上に調整することによって、感光体に担持される静電潜像が保持する電荷がトナーの方にリークするのを防止することができる。そのため、静電潜像が乱れるのを防止することができ、画像形成装置によって形成される画像に、カブリやガサツキが発生するのを防止することができる。また、着色樹脂粒子の体積抵抗率を2×1011Ω・cm以下に調整することによって、長期間の使用によって現像剤中のトナー濃度が低下した場合であっても、トナー帯電量が上昇するのを防止することができる。そのため、トナーがカウンター電荷を保持する後述するキャリアと摩擦して発生する摩擦帯電によって、キャリアの帯電量が上昇するのを防止することができ、キャリアが感光体に付着するのを防止することができる。 As described above, by adjusting the volume resistivity of the colored resin particles to 1 × 10 9 Ω · cm or more, the charge held by the electrostatic latent image carried on the photosensitive member is leaked toward the toner. Can be prevented. Therefore, it is possible to prevent the electrostatic latent image from being disturbed, and it is possible to prevent the image formed by the image forming apparatus from being fogged or blurred. Further, by adjusting the volume resistivity of the colored resin particles to 2 × 10 11 Ω · cm or less, the toner charge amount is increased even when the toner concentration in the developer is lowered by long-term use. Can be prevented. For this reason, it is possible to prevent the charge amount of the carrier from increasing due to frictional charging generated by friction of the toner with a carrier to be described later that holds the counter charge, and to prevent the carrier from adhering to the photoconductor. it can.
なお、着色樹脂粒子の体積抵抗率の測定は、以下に示す手順で行われる、圧縮法によって行った。まず、温度20℃、湿度65%の環境下に24時間放置した着色樹脂粒子を、2枚の銅板電極の間に挟んで圧力100kg/cm2でプレスし、銅板電極間距離が8mm以上10mm以下となる試料を作製した。次に、電界強度500V/cmの電圧を試料に印加し、電圧を印加してから15秒後の抵抗を測定して、着色樹脂粒子の体積抵抗率を算出した。
In addition, the measurement of the volume resistivity of the colored resin particles was performed by a compression method performed in the following procedure. First, colored resin particles left for 24 hours in an environment of
また、着色樹脂粒子は、そのBET比表面積が1.5m2/g以上1.9m2/g以下であることが好ましい。BET比表面積が1.9m2/gを超えると、着色樹脂粒子表面に凹凸が多くなり、後述するトナー表面に外添される外添剤がその凹部に入り込み、外添剤をトナー表面に均一に付着させることが困難となる。その結果、外添剤のもつコロ効果(トナーの流動性を良くする効果)やスペーサ効果(電荷のリークを防ぐ効果)が充分に得られなくなり、カブリやトナー飛散が発生し易くなる。また、BET比表面積が1.5m2/g未満では、着色樹脂粒子の表面が平滑になりすぎるため、クリーニング不良が発生してカブリが発生し易くなる。BET比表面積が所望の範囲となる着色樹脂粒子は、角がない粒子形状とすることによって得られる。その方法としては、たとえば、円筒状の配管の中に着色樹脂粒子を入れた状態で高速回転させる方法、熱気流中で瞬間的にトナーを溶融させるサフュージョンシステムなどが挙げられる。なお、BET比表面積の測定は、BET比表面積測定装置ジェミニ2360(島津製作所製)を用いて3点測定法で行った。 The colored resin particles preferably have a BET specific surface area of 1.5 m 2 / g or more and 1.9 m 2 / g or less. When the BET specific surface area exceeds 1.9 m 2 / g, the colored resin particle surface becomes uneven, and external additives added externally to the toner surface, which will be described later, enter the concave portions, and the external additives are evenly distributed on the toner surface. It becomes difficult to adhere to. As a result, the roller effect (effect of improving toner fluidity) and the spacer effect (effect of preventing charge leakage) of the external additive cannot be obtained sufficiently, and fog and toner scattering are likely to occur. On the other hand, when the BET specific surface area is less than 1.5 m 2 / g, the surface of the colored resin particles becomes too smooth, so that a cleaning failure occurs and fog is likely to occur. Colored resin particles having a BET specific surface area in a desired range can be obtained by forming particles with no corners. As the method, for example, a method of rotating at high speed with colored resin particles placed in a cylindrical pipe, a saffusion system for instantaneously melting toner in a hot air stream, and the like can be mentioned. The BET specific surface area was measured by a three-point measurement method using a BET specific surface area measuring device Gemini 2360 (manufactured by Shimadzu Corporation).
着色樹脂粒子は、混練粉砕法や重合法などの公知の方法によって製造することができる。着色樹脂粒子を製造するとき、前述したホウ素化合物、結着樹脂、着色剤および導電剤の他に、離型剤などの添加剤を添加してもよい。離型剤を添加することによって、定着ローラまたは定着ベルトに対するトナーの離型性を高めることができ、定着時の高温・低温オフセットを防止することができる。離型剤の添加量は、特に制限されないが、結着樹脂100重量部に対して1重量部以上5重量部以下である。離型剤としては、ポリプロピレン、ポリエチレン等の合成ワックスやパラフィンワックスおよびその誘導体、マイクロクリスタリンワックスおよびその誘導体等の石油系ワックスおよびその変成ワックス、カルナウバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス等の植物系ワックスなどが挙げられる。 The colored resin particles can be produced by a known method such as a kneading pulverization method or a polymerization method. When producing colored resin particles, an additive such as a release agent may be added in addition to the boron compound, binder resin, colorant, and conductive agent described above. By adding the release agent, it is possible to improve the releasability of the toner with respect to the fixing roller or the fixing belt, and it is possible to prevent high temperature / low temperature offset during fixing. The addition amount of the release agent is not particularly limited, but is 1 part by weight or more and 5 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the binder resin. Release agents include synthetic waxes such as polypropylene and polyethylene, paraffin waxes and derivatives thereof, petroleum waxes such as microcrystalline wax and derivatives thereof, and modified waxes thereof, carnauba wax, rice wax, candelilla wax, and other plant systems. Wax etc. are mentioned.
着色樹脂粒子を混練粉砕法によって製造する場合、まず、ホウ素化合物、結着樹脂、着色剤、導電剤、離型剤およびその他の添加剤を、ヘンシェルミキサ、スーパーミキサ、メカノミル、Q型ミキサなどから選ばれる混合機によって混合する。次に、得られる混合物を2軸混練機、1軸混練機などから選ばれる混練機によって、70℃以上180℃以下程度の温度にて溶融混練する。その後、得られる混練物を冷却固化し、固化物をジェットミルなどのエア式粉砕機によって粉砕し、必要に応じて分級などの粒度調整を行って、着色樹脂粒子を製造することができる。 When producing colored resin particles by the kneading and pulverization method, first, boron compound, binder resin, colorant, conductive agent, mold release agent and other additives are obtained from Henschel mixer, super mixer, mechano mill, Q type mixer, etc. Mix with the chosen mixer. Next, the obtained mixture is melt-kneaded at a temperature of about 70 ° C. or higher and 180 ° C. or lower by a kneader selected from a twin-screw kneader, a single-screw kneader, and the like. Thereafter, the obtained kneaded product is cooled and solidified, and the solidified product is pulverized by an air pulverizer such as a jet mill, and particle size adjustment such as classification is performed as necessary to produce colored resin particles.
(外添剤)
本発明のトナーは、外添剤を含んで構成されるのが好ましい。外添剤は、着色樹脂粒子の表面に外添され、トナーに流動性を付与して、トナーの搬送性を向上させる。外添剤は、その一次粒子径が5nm以上15nm以下であり、かつ体積抵抗率が1×1013Ω・cm以上2×1015Ω・cm以下に調整されるのが好ましい。一次粒子径が5nm以上15nm以下の小粒径である外添剤は、少量の添加でトナーの流動性を向上させることができるとともに、トナーの帯電立ち上がり性を向上させ、現像槽内に補給されるトナーを速やかに帯電させることができる。しかしながら、このような小粒径の外添剤は、長期間の使用によって、後述するキャリアの被覆層に埋没しやすいといった傾向がある。本発明の外添剤は、その体積抵抗率が1×1013Ω・cm以上となるように調整されるので、キャリアの被覆層に埋没した場合においても、トナーが保持する電荷が外添剤を経由してキャリアにリークするのを防止することができる。そのため、キャリアが感光体に付着するのを防止することができる。また、外添剤の体積抵抗率が2×1015Ω・cm以下となるように調整されるので、比較的低コストで外添剤を製造することができる。
(External additive)
The toner of the present invention preferably includes an external additive. The external additive is externally added to the surface of the colored resin particles, imparts fluidity to the toner, and improves toner transportability. It is preferable that the external additive has a primary particle diameter of 5 nm to 15 nm and a volume resistivity of 1 × 10 13 Ω · cm to 2 × 10 15 Ω · cm. An external additive having a small primary particle size of 5 nm or more and 15 nm or less can improve the fluidity of the toner when added in a small amount and improves the charge rising property of the toner and is replenished into the developing tank. Toner can be charged quickly. However, such an external additive having a small particle diameter tends to be buried in a coating layer of a carrier to be described later when used for a long period of time. Since the external additive of the present invention is adjusted so that the volume resistivity is 1 × 10 13 Ω · cm or more, the charge retained by the toner is retained even when buried in the carrier coating layer. It is possible to prevent leakage to the carrier via the. Therefore, it is possible to prevent the carrier from adhering to the photoreceptor. Further, since the volume resistivity of the external additive is adjusted to be 2 × 10 15 Ω · cm or less, the external additive can be produced at a relatively low cost.
外添剤の体積抵抗率は、たとえば、外添剤を構成する基体の種類などによって調整することができる。外添剤を構成する基体としては、シリカ、アルミナ、酸化チタンなどの無機材料が挙げられる。また、詳細は後述するが、外添剤の表面を処理する表面処理剤の種類、処理量を変えることによって調整することもできる。 The volume resistivity of the external additive can be adjusted, for example, depending on the type of the substrate constituting the external additive. Examples of the substrate constituting the external additive include inorganic materials such as silica, alumina, and titanium oxide. Moreover, although mentioned later for details, it can also adjust by changing the kind and processing amount of the surface treating agent which process the surface of an external additive.
外添剤は、表面が疎水化処理されたシリカから成る微粒子であることが好ましい。このように、外添剤の表面を疎水化処理することによって、外添剤が吸湿するのを防止することができ、トナー帯電量が不安定になるのを防止することができる。また、外添剤の表面を疎水化処理することによって、正帯電する外添剤に、着色樹脂粒子に含有されるホウ素化合物が保持する負電荷がリークするのを防止することができ、外添剤が長期間にわたって正電荷を保持することができる。そのため、正電荷を保持する外添剤がキャリアと接触することによって、速やかにキャリアに正電荷を渡すことができ、トナーの速い帯電立ち上がり性を維持することができる。 The external additive is preferably fine particles made of silica having a hydrophobic surface. Thus, by hydrophobizing the surface of the external additive, it is possible to prevent the external additive from absorbing moisture and to prevent the toner charge amount from becoming unstable. In addition, the surface of the external additive can be hydrophobized to prevent the negative charge held by the boron compound contained in the colored resin particles from leaking to the positively charged external additive. The agent can retain a positive charge over a long period of time. Therefore, when the external additive holding a positive charge comes into contact with the carrier, the positive charge can be quickly transferred to the carrier, and the quick charge rising property of the toner can be maintained.
外添剤の体積抵抗率は、使用する表面処理剤の種類、処理量を変えることによって調整することができる。疎水化表面処理剤としては、シランカップリング剤、チタンカップリング剤、シリコーンオイルなどが挙げられる。これらの中でも、疎水性に優れて、トナー帯電量が不安定になるのを防止する効果が大きいシランカップリング剤である、ヘキサメチルジシラザンを表面処理剤として用いるのが好ましい。外添剤の添加量は、着色樹脂粒子100重量部に対して0.5重量部以上5重量部以下の割合で混合するのが好ましい。添加量が少なすぎると、外添剤の効果が得られにくく、逆に添加量が多すぎるとトナーの定着性が低下する。さらに外添剤は、着色樹脂粒子表面の被覆率が20%以上80%以下となるように添加することが好ましい。外添剤は、ヘンシェルミキサなどの気流混合機を用いて、着色樹脂粒子に外添することができる。なお、外添剤の一次粒子径の測定は、走査型電子顕微鏡を用いて測定した個数平均値を算出して行った。また、外添剤の体積抵抗率の測定は、前述した着色樹脂粒子の体積抵抗率の測定と同様にして、圧縮法によって行った。 The volume resistivity of the external additive can be adjusted by changing the type and amount of the surface treatment agent to be used. Examples of the hydrophobizing surface treatment agent include silane coupling agents, titanium coupling agents, and silicone oils. Among these, it is preferable to use hexamethyldisilazane, which is a silane coupling agent having excellent hydrophobicity and preventing the toner charge amount from becoming unstable, as a surface treatment agent. The amount of the external additive added is preferably 0.5 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the colored resin particles. If the addition amount is too small, it is difficult to obtain the effect of the external additive, and conversely if the addition amount is too large, the toner fixability is lowered. Further, the external additive is preferably added so that the coverage of the colored resin particle surface is 20% or more and 80% or less. The external additive can be externally added to the colored resin particles using an air flow mixer such as a Henschel mixer. The primary particle diameter of the external additive was measured by calculating the number average value measured using a scanning electron microscope. The volume resistivity of the external additive was measured by the compression method in the same manner as the volume resistivity of the colored resin particles described above.
[キャリア]
キャリアは、磁性を有する材料である。キャリアの飽和磁化としては、飽和磁化が低いほど感光体と接する磁気ブラシが柔らかくなるので、静電潜像に忠実な画像が得られるが、飽和磁化が低すぎると、感光体表面にキャリアが付着し、得られる画像に白抜け現象が発生しやすくなり、飽和磁化が高すぎると、磁気ブラシの剛直化によって、静電潜像に忠実な画像が得られにくくなる。そのため、キャリアの飽和磁化は、30emu/g以上100emu/g以下の範囲に調整するのが好ましい。
[Career]
The carrier is a material having magnetism. As the saturation magnetization of the carrier, the lower the saturation magnetization, the softer the magnetic brush in contact with the photoreceptor, so that an image faithful to the electrostatic latent image can be obtained. However, if the saturation magnetization is too low, the carrier adheres to the surface of the photoreceptor. However, white spots are likely to occur in the obtained image, and if the saturation magnetization is too high, it becomes difficult to obtain an image faithful to the electrostatic latent image due to the stiffening of the magnetic brush. Therefore, it is preferable to adjust the saturation magnetization of the carrier to a range of 30 emu / g or more and 100 emu / g or less.
また、本発明の二成分現像剤に含まれるキャリアは、体積平均粒子径が20μm以上60μm以下であり、体積抵抗率が1×1013Ω・cm以上2×1015Ω・cm以下となるように調整される。キャリアの体積平均粒子径が小さすぎると、現像時にキャリアが現像ローラから感光体に移動し易くなり、得られる画像に白抜けが発生する。キャリアの体積平均粒子径が大きすぎると、ドット再現性が悪くなり、得られる画像が粗くなる。 The carrier contained in the two-component developer of the present invention has a volume average particle size of 20 μm or more and 60 μm or less, and a volume resistivity of 1 × 10 13 Ω · cm or more and 2 × 10 15 Ω · cm or less. Adjusted to When the volume average particle diameter of the carrier is too small, the carrier easily moves from the developing roller to the photoreceptor during development, and white spots occur in the obtained image. If the volume average particle diameter of the carrier is too large, the dot reproducibility is deteriorated and the obtained image becomes rough.
また、前述したように、本発明に使用するトナーは、体積平均粒子径が4μm以上8μm以下の小粒径トナーである。このような小粒径トナーを用いた二成分現像剤においては、体積平均粒子径が20μm以上60μm以下といった小粒径キャリアを使用することによって、二成分現像剤中のトナー濃度を高くすることができて画像濃度の不足を抑制することができるとともに、トナー帯電量を安定させてカブリの発生を防止することができる。しかしながら、このような小粒径キャリアにおいては、静電気力がキャリアの挙動に大きな影響を与え、キャリアへの電荷注入やトナーとの接触帯電等によるキャリア帯電量の上昇(チャージアップ)、あるいは反対電荷の注入による逆帯電キャリアの発生が起こると、感光体へのキャリア付着が発生しやすくなる。 As described above, the toner used in the present invention is a small particle size toner having a volume average particle size of 4 μm or more and 8 μm or less. In the two-component developer using such a small particle size toner, the toner concentration in the two-component developer can be increased by using a small particle size carrier having a volume average particle size of 20 μm or more and 60 μm or less. Thus, it is possible to suppress the shortage of the image density and to stabilize the toner charge amount to prevent the occurrence of fog. However, in such a small particle size carrier, the electrostatic force has a great influence on the behavior of the carrier, and the charge amount of the carrier increases due to charge injection to the carrier, contact charging with the toner, etc. When reversely charged carriers are generated due to the injection of the carrier, carrier adhesion to the photoreceptor tends to occur.
そこで、本発明に使用するキャリアは、体積抵抗率が1×1013Ω・cm以上2×1015Ω・cm以下となるように調整される。このようなキャリアの体積抵抗率は、たとえば、キャリアを構成する基体である後述のコア粒子の種類などによって調整することができる。また、詳細は後述するが、キャリアが有する被覆層中に添加する導電剤の種類や添加量によって調整することもできる。 Therefore, the carrier used in the present invention is adjusted so that the volume resistivity is 1 × 10 13 Ω · cm or more and 2 × 10 15 Ω · cm or less. The volume resistivity of such a carrier can be adjusted by, for example, the type of core particles described later, which is a substrate constituting the carrier. Moreover, although mentioned later for details, it can also adjust with the kind and addition amount of the electrically conductive agent added in the coating layer which a carrier has.
以上のように、キャリアの体積抵抗率を1×1013Ω・cm以上に調整することによって、感光体に担持される静電潜像が保持する電荷がキャリアにリークするのを防止することができ、現像時に印加される現像バイアス電位によって現像ローラからキャリアに電荷がリークするのを防止することができる。さらに、キャリアが着色樹脂粒子に含有されるホウ素化合物と接触したときに、ホウ素化合物が保持する負電荷がキャリアにリークするのを防止することができる。そのため、長期間の使用によって現像剤中のトナー濃度が低下した場合であっても、感光体にキャリアが付着するのを防止することができる。また、キャリアの体積抵抗率を2×1015Ω・cm以下に調整することによって、画像形成装置によって画像を連続的に形成させた場合においても、トナーとキャリアとの接触帯電によってキャリア帯電量が上昇するのを防止することができ、感光体にキャリアが付着するのを防止することができる。さらに、キャリアの体積抵抗率を2×1015Ω・cm以下に調整することによって、キャリアの正電荷の蓄積防止効果(帯電リーク性)が低下するのを防止することができ、感光体に担持される静電潜像を現像するときに、現像中に残留するキャリアが正電荷を蓄積するのを防止することができる。 As described above, by adjusting the volume resistivity of the carrier to 1 × 10 13 Ω · cm or more, the charge held by the electrostatic latent image carried on the photoconductor can be prevented from leaking to the carrier. In addition, it is possible to prevent the charge from leaking from the developing roller to the carrier due to the developing bias potential applied during development. Furthermore, when the carrier comes into contact with the boron compound contained in the colored resin particles, the negative charge held by the boron compound can be prevented from leaking to the carrier. Therefore, even when the toner concentration in the developer is lowered due to long-term use, it is possible to prevent the carrier from adhering to the photoreceptor. Further, by adjusting the volume resistivity of the carrier to 2 × 10 15 Ω · cm or less, even when the image is continuously formed by the image forming apparatus, the carrier charge amount is reduced by contact charging between the toner and the carrier. As a result, the carrier can be prevented from rising and the carrier can be prevented from adhering to the photoreceptor. Further, by adjusting the volume resistivity of the carrier to 2 × 10 15 Ω · cm or less, it is possible to prevent the positive charge accumulation prevention effect (charge leakage property) of the carrier from being lowered, and the carrier is supported on the photoreceptor. When developing the electrostatic latent image to be developed, it is possible to prevent carriers remaining during development from accumulating positive charges.
なお、キャリアの体積抵抗率の測定は、以下に示す手順で行われる、ブリッジ法によって行った。まず、温度20℃、湿度65%の環境下において、6.5mmの間隙を設けて設置される幅30mm、高さ10mmの2枚の銅板電極間に0.2gのキャリアを充填した。次に、N極とS極が対向するように各銅板電極の外側に配置される2つの磁石(100mT)の磁力線によって、キャリアによるブリッジを形成させた状態で、500Vの電圧を印加し、電圧を印加してから15秒後の抵抗を測定して、キャリアの体積抵抗率を算出した。また、キャリアの体積平均粒子径の測定は、レーザ回折式粒度分布測定装置HELOS(SYMPATEC社製)に乾式分散装置RODOS(SYMPATEC社製)を用いて、分散圧3.0barの条件下で行った。
The volume resistivity of the carrier was measured by a bridge method performed by the following procedure. First, in an environment of
本発明の二成分現像剤に含まれるキャリアは、磁性を有するコア粒子とコア粒子を被覆する被覆層とを含んで構成される。 The carrier contained in the two-component developer of the present invention includes magnetic core particles and a coating layer that covers the core particles.
(コア粒子)
コア粒子としては、公知の磁性粒子が使用できるが、帯電性や耐久性の点でフェライト粒子が好ましい。フェライト粒子としては公知のものを使用でき、たとえば、亜鉛系フェライト、ニッケル系フェライト、銅系フェライト、ニッケル−亜鉛系フェライト、マンガン−マグネシウム系フェライト、銅−マグネシウム系フェライト、マンガン−亜鉛系フェライト、マンガン−銅−亜鉛系フェライトなどが挙げられる。これらのフェライト粒子は、公知の方法で製造できる。たとえば、まず、酸化鉄(Fe2O3)や水酸化マグネシウム(Mg(OH)2)などのフェライト原料を混合し、この混合粉を加熱炉で加熱して仮焼する。次に、得られた仮焼物を冷却後、振動ミルでほぼ1μm程度の粒子となるように粉砕し、粉砕粉に分散剤と水を加えてスラリーを作製する。その後、得られたスラリーを湿式ボールミルで湿式粉砕し、得られる懸濁液をスプレードライヤーで造粒乾燥することによって、フェライト粒子を製造することができる。また、フェライト粒子の体積抵抗率は、1×108Ω・cm以上5×1010Ω・cm以下に調整するのが好ましい。体積抵抗率が前記の範囲に調整されたフェライト粒子を有するキャリアは、電気絶縁性およびキャリア表面に残るカウンター電荷の除去能力に優れたキャリアとなる。そのため、カブリ、ベタ画像周辺部のエッジ効果および画像濃度低下を防止することができる。
(Core particles)
As the core particles, known magnetic particles can be used, but ferrite particles are preferable in terms of chargeability and durability. Known ferrite particles can be used, such as zinc ferrite, nickel ferrite, copper ferrite, nickel-zinc ferrite, manganese-magnesium ferrite, copper-magnesium ferrite, manganese-zinc ferrite, manganese. -Copper-zinc ferrite etc. are mentioned. These ferrite particles can be produced by a known method. For example, first, ferrite raw materials such as iron oxide (Fe 2 O 3 ) and magnesium hydroxide (Mg (OH) 2 ) are mixed, and this mixed powder is heated in a heating furnace and calcined. Next, after cooling the obtained calcined product, it is pulverized by a vibration mill so as to become particles of about 1 μm, and a dispersant and water are added to the pulverized powder to prepare a slurry. Thereafter, the obtained slurry is wet pulverized with a wet ball mill, and the resulting suspension is granulated and dried with a spray dryer, whereby ferrite particles can be produced. The volume resistivity of the ferrite particles is preferably adjusted to 1 × 10 8 Ω · cm or more and 5 × 10 10 Ω · cm or less. A carrier having ferrite particles whose volume resistivity is adjusted to the above range is a carrier excellent in electrical insulation and the ability to remove counter charges remaining on the carrier surface. Therefore, it is possible to prevent the fogging, the edge effect at the periphery of the solid image, and the decrease in image density.
(被覆層)
被覆層を構成する材料としては、公知の樹脂材料が使用でき、たとえば、アクリル樹脂やシリコーン樹脂などが挙げられる。これらの中でも、シリコーン樹脂が好ましい。その理由は、シリコーン樹脂から成る被覆層を有するキャリアは、その表面にホウ素化合物が付着しにくく、長期にわたってトナーの帯電付与能力を維持することができるからである。
(Coating layer)
As the material constituting the coating layer, a known resin material can be used, and examples thereof include an acrylic resin and a silicone resin. Among these, a silicone resin is preferable. The reason is that the carrier having a coating layer made of a silicone resin is hard to adhere a boron compound to the surface thereof, and can maintain the toner's charge imparting ability over a long period of time.
シリコーン樹脂としては公知のものが使用でき、たとえば、シリコーンワニス(商品名:TSR115、TSR114、TSR102、TSR103、YR3061、TSR110、TSR116、TSR117、TSR108、TSR109、TSR180、TSR181、TSR187、TSR144、TSR165など、いずれも信越化学株式会社製、KR271、KR272、KR275、KR280、KR282、KR267、KR269、KR211、KR212など、いずれも株式会社東芝製)、アルキッド変性シリコーンワニス(商品名:TSR184、TSR185など、いずれも株式会社東芝製)、エポキシ変性シリコーンワニス(商品名:TSR194、YS54など、いずれも株式会社東芝製)、ポリエステル変性シリコーンワニス(商品名:TSR187など、株式会社東芝製)、アクリル変性シリコーンワニス(商品名:TSR170、TSR171など、いずれも株式会社東芝製)、ウレタン変性シリコーンワニス(商品名:TSR175など、株式会社東芝製)、反応性シリコーン樹脂(商品名:KA1008、KBE1003、KBC1003、KBM303、KBM403、KBM503、KBM602、KBM603など、いずれも信越化学株式会社製)などが挙げられる。 Known silicone resins can be used, such as silicone varnishes (trade names: TSR115, TSR114, TSR102, TSR103, YR3061, TSR110, TSR116, TSR117, TSR108, TSR109, TSR180, TSR181, TSR187, TSR144, TSR165, etc. All manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., KR271, KR272, KR275, KR280, KR282, KR267, KR269, KR211, KR212, etc., all manufactured by Toshiba Corporation, alkyd modified silicone varnishes (trade names: TSR184, TSR185, etc.) Manufactured by Toshiba), epoxy-modified silicone varnish (trade names: TSR194, YS54, etc., all manufactured by Toshiba Corporation), polyester-modified Ricone varnish (trade name: TSR187, manufactured by Toshiba Corporation), acrylic modified silicone varnish (trade name: TSR170, TSR171, etc., all manufactured by Toshiba Corporation), urethane modified silicone varnish (trade name: TSR175, etc., Toshiba Corporation) And a reactive silicone resin (trade names: KA1008, KBE1003, KBC1003, KBM303, KBM403, KBM503, KBM602, KBM603, etc., all manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.).
被覆層には、キャリアの体積抵抗率を調整するために、導電剤が添加される。導電剤としては、たとえば、酸化ケイ素、アルミナ、カーボンブラック、グラファイト、酸化亜鉛、チタンブラック、酸化鉄、酸化チタン、酸化スズ、チタン酸カリウム、チタン酸カルシウム、ホウ酸アルミニウム、酸化マグネシウム、硫酸バリウム、炭酸カルシウムなどが挙げられる。これらの中でも、製造安定性、コストおよび電気抵抗の低さなどの観点から、カーボンブラックが好ましい。カーボンブラックの種類は特に限定されないが、DBP(ジブチルフタレート)吸油量が90ml/100g以上170ml/100g以下の範囲にあるものが、製造安定性に優れる点で好ましい。また、一次粒子径が50nm以下のものが、分散性に優れるため特に好ましい。導電剤は、1種を単独で使用することができ、2種以上を併用して使用することもできる。導電剤の被覆層への添加量は、被覆層を構成する樹脂材料100重量部に対して0.1重量部以上20重量部以下である。 A conductive agent is added to the coating layer in order to adjust the volume resistivity of the carrier. Examples of the conductive agent include silicon oxide, alumina, carbon black, graphite, zinc oxide, titanium black, iron oxide, titanium oxide, tin oxide, potassium titanate, calcium titanate, aluminum borate, magnesium oxide, barium sulfate, Examples include calcium carbonate. Among these, carbon black is preferable from the viewpoints of production stability, cost, and low electric resistance. The type of carbon black is not particularly limited, but those having a DBP (dibutyl phthalate) oil absorption in the range of 90 ml / 100 g or more and 170 ml / 100 g or less are preferable from the viewpoint of excellent production stability. In addition, those having a primary particle diameter of 50 nm or less are particularly preferable because of excellent dispersibility. A conductive agent can be used individually by 1 type, and can also be used in combination of 2 or more type. The addition amount of the conductive agent to the coating layer is 0.1 part by weight or more and 20 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the resin material constituting the coating layer.
コア粒子に被覆層を形成する方法は、公知の方法が採用できる。たとえば、まず、被覆層を構成する樹脂材料および導電剤を有機溶媒に溶解して、被覆樹脂溶液を作製する。次に、被覆樹脂溶液を用いてコア粒子表面に被覆層を形成する。その方法としては、被覆樹脂溶液にコア粒子を浸漬させる浸漬法、被覆樹脂溶液をコア粒子に噴霧するスプレー法、流動エアによって浮遊させた状態のコア粒子に被覆樹脂溶液を噴霧する流動床法、ニーダーコーター中でコア粒子と被覆樹脂溶液とを混合するニーダーコーター法などが挙げられる。浸漬法によってコア粒子表面に被覆層を形成するときの具体的な方法を、以下に説明する。以下の説明では、コア粒子としてフェライト粒子、被覆層を構成する樹脂材料として熱硬化性シリコーン樹脂を用いる。まず、熱硬化性シリコーン樹脂をトルエンに溶解して作製した被覆樹脂溶液と、フェライト粒子とを所定の割合で攪拌機の容器に入れ、所定時間撹件する。このとき、フェライト粒子の表面に被覆膜が形成される。次に、被覆膜が形成されたフェライト粒子を固定式加熱装置に装填し、240℃程度に加熱する。このとき、シリコーン樹脂がフェライト粒子の表面上で熱硬化して被覆層となる。 As a method for forming the coating layer on the core particles, a known method can be adopted. For example, first, a resin material and a conductive agent constituting the coating layer are dissolved in an organic solvent to prepare a coating resin solution. Next, a coating layer is formed on the surface of the core particles using the coating resin solution. The method includes an immersion method in which the core particles are immersed in the coating resin solution, a spray method in which the coating resin solution is sprayed onto the core particles, a fluidized bed method in which the coating resin solution is sprayed onto the core particles suspended by flowing air, Examples thereof include a kneader coater method in which core particles and a coating resin solution are mixed in a kneader coater. A specific method for forming a coating layer on the surface of the core particle by the dipping method will be described below. In the following description, ferrite particles are used as the core particles, and thermosetting silicone resin is used as the resin material constituting the coating layer. First, a coating resin solution prepared by dissolving a thermosetting silicone resin in toluene and ferrite particles are put in a container of a stirrer at a predetermined ratio and stirred for a predetermined time. At this time, a coating film is formed on the surface of the ferrite particles. Next, the ferrite particles on which the coating film is formed are loaded into a fixed heating device and heated to about 240 ° C. At this time, the silicone resin is thermoset on the surface of the ferrite particles to form a coating layer.
被覆層の厚みは、0.5μm以上5μm以下に調整されることが好ましい。被覆層の厚みが薄すぎると、感光体表面の電荷がキャリアに移動し、得られる画像に刷毛スジが発生する。逆に被覆層の厚みが厚すぎると、トナーが現像された後に、キャリアに残るカウンターチャージを速やかに消失できなくなり、エッジのある画像になる。なお、被覆層の厚みは、薄くスライスしたキャリアの薄片を、透過型電子顕微鏡にて観察して測定することができるが、被覆層を形成するときに、コア粒子の粒径比重、並びに被覆樹脂溶液の塗布量や比重を基に算出することができる。 The thickness of the coating layer is preferably adjusted to 0.5 μm or more and 5 μm or less. If the thickness of the coating layer is too thin, the charge on the surface of the photoreceptor moves to the carrier, and brush streaks occur in the resulting image. On the other hand, if the coating layer is too thick, the counter charge remaining on the carrier cannot be quickly lost after the toner is developed, resulting in an edged image. The thickness of the coating layer can be measured by observing a thin slice of the carrier with a transmission electron microscope. When the coating layer is formed, the particle diameter specific gravity of the core particles and the coating resin It can be calculated based on the application amount and specific gravity of the solution.
本発明の二成分現像剤は、前述したトナーとキャリアとを、ナウターミキサーなどの混合機で混合することによって製造できる。トナーとキャリアとは、キャリア100重量部に対して、トナーが3重量部以上15重量部以下の割合となるように混合される。 The two-component developer of the present invention can be produced by mixing the above-described toner and carrier with a mixer such as a Nauta mixer. The toner and the carrier are mixed so that the amount of the toner is 3 to 15 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the carrier.
図1は、本発明の実施の一形態である画像形成装置31の構成を示す図である。画像形成装置31は、デジタル複写機であって、複写モードと印刷モードとを選択することができ、複写モードでは、後述するスキャナ部29において読み取られる原稿の画像情報に応じて原稿の複写物を印刷し、印刷モードでは画像形成装置31にネットワークを介して接続される外部機器からの画像情報に応じてそれに対応する画像を印刷することができる。
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an
画像形成装置31は、画像を形成するための現像剤が、前述した二成分現像剤である。画像形成装置31では、キャリアが感光体表面に付着するのを抑制された二成分現像剤を用いて画像が形成されるので、長期間の使用によって現像剤中のトナー濃度が低下したり、キャリアの被覆層が摩耗した場合でも、感光体表面にキャリアが付着せず、得られる画像に白抜けが発生するのを防止することができる。
In the
画像形成装置31は、感光体20と、帯電手段21と、露光手段22と、現像手段1と、転写手段23と、定着手段25と、クリーニング手段24と、給紙トレイ28と、スキャナ部29と、排紙トレイ30とを含んで構成される。
The
感光体20は、図示しない駆動手段によって軸線回りに回転駆動可能に支持され、その表面に静電潜像ひいてはトナー像が形成される感光膜を有するローラ状部材である。感光体20には、たとえば、図示しない導電性基体と、導電性基体表面に形成される図示しない感光膜とを含むローラ状部材を使用できる。導電性基体には、円筒状、円柱状、シート状などの導電性基体を使用でき、その中でも円筒状導電性基体が好ましい。感光膜としては、有機感光膜、無機感光膜などが挙げられる。有機感光膜としては、電荷発生物質を含む樹脂層である電荷発生層と、電荷輸送物質を含む樹脂層である電荷輸送層との積層感光体、1つの樹脂層中に電荷発生物質と電荷輸送物質とを含む単層感光体などが挙げられる。無機感光膜としては、酸化亜鉛、セレン、アモルファスシリコンなどから選ばれる1種または2種以上を含む膜が挙げられる。導電性基体と感光膜との間には、下地膜を介在させてもよく、感光膜の表面には主に感光膜を保護するための表面膜(保護膜)を設けてもよい。
The
帯電手段21は、たとえば、感光体20にコロナ放電を行う鋸歯型帯電器である。帯電手段21には図示しない電源が接続され、帯電手段21に電圧を印加する。帯電手段21は電源から電圧の印加を受けてコロナ放電を行い、感光体20表面を所定の極性および電位に帯電させる。帯電手段21としては、これに限定されず、帯電ブラシ型帯電器、ローラ状帯電器、イオン発生装置、磁気ブラシなどの帯電器が使用できる。
The charging means 21 is, for example, a saw-tooth type charger that performs corona discharge on the
露光手段22は、たとえば、光源を含むレーザスキャニング装置である。レーザスキャニング装置は、光源、ポリゴンミラー、fθレンズ、反射ミラーなどを組合せた装置である。光源としては、たとえば、半導体レーザ、LEDアレイ、エレクトロルミネッセンス(EL)素子などを使用できる。露光手段22は、後述するスキャナ部29において読み取られる原稿の画像情報または外部機器からの画像情報が入力され、画像情報に応じた信号光を、帯電状態にある感光体20表面に照射する。これによって、感光体20表面に、画像情報に応じた静電潜像が形成される。
The exposure means 22 is, for example, a laser scanning device including a light source. The laser scanning device is a device that combines a light source, a polygon mirror, an fθ lens, a reflection mirror, and the like. As the light source, for example, a semiconductor laser, an LED array, an electroluminescence (EL) element, or the like can be used. The
現像手段1は、感光体20に担持される静電潜像に、本発明の二成分現像剤を供給して可視像を形成させる。図2は、現像手段1の構成を示す断面図である。現像手段1は、現像槽2と、現像ローラ3と、第1撹拌部材4と、第2撹拌部材5と、搬送部材6と、規制部材7と、規制部材支持体8と、流し板9と、磁性部材10と、磁性部材支持体11と、トナー濃度検知センサ12とを含んで構成される。現像槽2は、内部空間を有するほぼ角柱状の容器部材であり、現像ローラ3、第1撹拌部材4、第2撹拌部材5および搬送部材6を回転自在に支持し、規制部材7、流し板9などを直接的または間接的に支持し、本発明の二成分現像剤を収容する。また、現像槽2には、感光体20を臨む側面に開口2aが形成され、この開口2aから現像剤を感光体20表面に形成される静電潜像に向けて供給する。また、現像槽2の上面には、トナーが補給される開口であるトナー補給口2bが形成される。
The developing unit 1 supplies the two-component developer of the present invention to the electrostatic latent image carried on the
現像槽2の鉛直方向上方には図示しないトナーカートリッジおよびトナーホッパが設けられる。より詳しくは、鉛直方向上方から下方に向けて、トナーカートリッジ、トナーホッパおよび現像槽2の順番で設けられる。トナーカートリッジは、その内部空間にトナーを収容し、画像形成装置31の壁面に対して着脱可能に設けられる。トナーカートリッジに収容されるトナーは、トナーカートリッジが駆動手段(不図示)によって軸線回りに回転することによって、トナーカートリッジに形成される開口からトナーホッパに向けて落下して、トナーホッパに供給される。トナーホッパには、トナーホッパから現像槽2に向けてトナーが排出される開口であるトナー排出口が、現像槽2に形成されるトナー補給口2bと鉛直方向に連通するように設けられる。さらにトナーホッパには、トナー排出口の鉛直方向上方にトナー補給ローラ19が設けられる。トナー補給ローラ19は、トナーホッパによって回転自在に支持され、図示しない駆動手段によって回転駆動する。トナー補給ローラ19の回転駆動は、トナー濃度検知センサ12による現像槽2内のトナー濃度の検知結果に応じて、画像形成装置に設けられる図示しない制御手段により制御される。トナー補給ローラ19の回転駆動によって、トナーホッパからトナー補給口2bを介して、現像槽2内にトナーが補給される。
A toner cartridge and a toner hopper (not shown) are provided above the developing tank 2 in the vertical direction. More specifically, the toner cartridge, the toner hopper, and the developing tank 2 are provided in this order from the top to the bottom in the vertical direction. The toner cartridge accommodates toner in its internal space and is detachably attached to the wall surface of the
現像ローラ3は、少なくとも一部が現像槽2に回転自在に支持され、図示しない駆動手段によって軸心回りに回転駆動するローラ状部材である。現像ローラ3は、現像槽2の開口2aを介して感光体20に対向するように配置される。現像ローラ3は、感光体20に対して間隙を有して離隔するように設けられ、最近接部分が現像ニップ部となる。現像ニップ部において、現像ローラ3表面の図示しない現像剤層から感光体20表面の静電潜像にトナーが供給される。現像ニップ部では、現像ローラ3に接続される図示しない電源から現像ローラ3に対して現像バイアス電圧が印加され、現像ローラ3表面の現像剤層から感光体20表面の静電潜像へのトナーの移行が円滑に進行する。現像ローラ3は、マグネットローラ13とスリーブ14とを含む。マグネットローラ13は、その長手方向の両端部が現像槽2の現像槽壁によって支持され、現像ローラ3の周方向位置に断面形状が長方形の複数の棒磁石である磁極N1,N2,N3および磁極S1,S2,S3,S4が互いに離隔して現像ローラ3の半径方向に放射状に配置される多極着磁型マグネットローラである。各磁極は、現像ローラ3(スリーブ14)の回転方向とは逆方向において、磁極N1,S1,N2,S2,N3,N4,S3の順番に配置される。
The developing
マグネットローラ13において、磁極N3は、磁極S2から現像ローラ3の回転方向上流側(以下特に断わらない限り単に「上流側」とする)において、特定の角度範囲に設けるのが好ましい。ここで、角度範囲の角度とは、磁極S2が配置される現像ローラ3の断面における半径(以下「半径S2」とする)と、磁極N3が配置される現像ローラ3の断面における半径(以下「半径N3」とする)とが成す角の角度である。角度範囲は、33°以上であり、かつ半径S2と、現像ローラ3の軸心と後述する第1撹拌部材4の軸心とを結ぶ直線とが成す角の角度(以下「第1撹拌部材4の設置角度」とする)以下にするのが好ましい。角度範囲が33°未満では、画像濃度むらなどの画像不良が発生し易くなる。また、第1撹拌部材4の設置角度を超えると、半径N3の延長線が第1撹拌部材4の軸心よりも鉛直方向下方を延びることになる。その結果、第1撹拌部材4の現像ローラ3への現像剤汲み上げ能力が低下し、画像濃度の低下、画像濃度むらなどの画像不良が発生し易くなる。
In the
また、本実施の形態では、マグネットローラ13における各磁極の配置は次の通りであり、図3は、現像ローラ3が有するマグネットローラ13における各磁極の磁力分布を示す図である。磁極N1(ピーク値=105.8mT)は、感光体20に対向する位置において、現像ローラ3の軸心と感光体20の軸心とを結ぶ直線上に設けられる。磁極S1(ピーク値=−87.0mT)は磁極N1から上流側50.55°の位置に設けられる。この角度は、磁極S1が配置される現像ローラ3の断面における半径S1と磁極N1が配置される現像ローラ3の断面における半径N1とが成す角の角度である。以下同様とする。磁極N2(ピーク値=39.3mT)は、磁極N1から上流側111.33°の位置に設けられる。磁極S2(ピーク値=−46.9mT)は、磁極N1から上流側153.73°の位置に設けられる。磁極N3(ピーク値=52.8mT)は、磁極N1から上流側199.40°の位置、また磁極S2から上流側45.67°に設けられる。磁極N4(ピーク値=46.8mT)は、磁極N1から上流側272.40°の位置に設けられる。磁極S3(ピーク値=−83.2mT)は、磁極N1から上流側314.80°の位置に設けられる。
In the present embodiment, the arrangement of the magnetic poles in the
スリーブ14は、マグネットローラ13に外嵌され、現像槽2および図示しない支持部材によって回転自在に支持され、図示しない駆動手段によって回転可能に設けられる円筒状部材である。スリーブ14は、非磁性材料を用いて形成される。本実施の形態では、スリーブ14は反時計回りに回転し、感光体20は時計回りに回転する。したがって、現像ニップ部においてスリーブ14と感光体20とは逆方向に回転する。
The
第1撹拌部材4および第2撹拌部材5は、いずれも、現像槽2によって回転自在に支持され、かつ図示しない駆動手段によって軸心回りに回転駆動可能に設けられるローラ状部材である。本実施の形態では、第1撹拌部材4は反時計回りに回転し、第2撹拌部材4は時計回りに回転する。第1撹拌部材4は、現像ローラ3を介して感光体20に対向しかつ現像ローラ3よりも鉛直方向下方になる位置に設けられる。本実施の形態では、半径S2と、現像ローラ3の軸心と第1撹拌部材4の軸心とを結ぶ直線とが成す角の角度である第1撹拌部材4の設置角度は54°である。第2撹拌部材5は、第1撹拌部材4を介して現像ローラ3に対向し、かつ現像ローラ3よりも鉛直方向下方になる位置に設けられる。第1撹拌部材4および第2撹拌部材5は、現像槽2内に貯留される現像剤を撹拌してトナーに均一な電荷を付与するとともに、帯電状態にある現像剤を汲み上げて現像ローラ3の周囲に送給する。
Each of the first stirring member 4 and the second stirring member 5 is a roller-like member that is rotatably supported by the developing tank 2 and that can be driven to rotate around an axis by a driving unit (not shown). In the present embodiment, the first stirring member 4 rotates counterclockwise, and the second stirring member 4 rotates clockwise. The first stirring member 4 is provided at a position facing the
搬送部材6は、現像槽2によって回転自在に支持されかつ図示しない駆動手段によって回転駆動可能に設けられるローラ状部材である。搬送部材6は、第2撹拌部材5を介して第1撹拌部材4に対向し、かつトナー補給口2bの鉛直方向下方に設けられる。搬送部材6は、トナー補給口2bを介して現像槽2内に補給されるトナーを、第2撹拌部材5の周囲に搬送する。
The conveyance member 6 is a roller-like member that is rotatably supported by the developing tank 2 and is rotatably driven by a driving unit (not shown). The conveying member 6 faces the first stirring member 4 through the second stirring member 5 and is provided below the
規制部材7は、現像ローラ3の軸線方向に平行に延びる板状部材であり、現像ローラ3の鉛直方向上方において、その短手方向の一端が現像槽2と規制部材支持体8とによって支持され、かつ他端が現像ローラ3表面に対して間隙を有して離隔するように設けられる。本実施の形態では、規制部材7は現像ローラ3の半径方向(現像ローラ3の半径の延長線)上に設けられ、該延長線と、磁極N1が配置される現像ローラ3の断面における半径N1とが成す角の角度が90°になるように設けられる。規制部材7は、たとえば、ステンレス鋼、アルミニウムなどの弾性を有する非磁性金属、合成樹脂などによって形成される。本実施の形態では、規制部材7には薄板状のステンレス鋼を使用する。規制部材支持体8は、現像槽2とともに規制部材7を支持する。具体的には、規制部材7の短手方向の一端およびその近傍部分を、規制部材支持体8と現像槽2とによって挟持するようにして支持する。規制部材支持体8は、たとえば、合成樹脂、金属などの材料によって形成される。本実施の形態では、規制部材支持体8は、合成樹脂から形成される。規制部材7は、現像ローラ3表面に担持される現像剤層から余分な現像剤を取り除き、現像剤層の層厚を一定に規制することによって、現像剤の搬送量を調整する。また、規制部材7は、短手方向の他端と現像剤層との摺擦によって、現像剤層に含まれる帯電が不充分な現像剤に電荷を付与し、現像剤層に含まれる現像剤を充分に帯電させる。
The regulating member 7 is a plate-like member extending parallel to the axial direction of the developing
流し板9は、現像槽2内において、現像ローラ3の回転方向における規制部材7よりも上流側であって、第1撹拌部材4および第2撹拌部材5の鉛直方向上方に設けられる板状部材である。流し板9は、短手方向の一端が現像ローラ3表面に対向し、間隙を有して離隔し、他端が現像ローラ3から離反する方向に延びる。本実施の形態では、流し板9の上面は、流し板9の短手方向における現像ローラ3側の端部およびその近傍部分では水平方向に対して平行になり、それ以外の部分では現像ローラ3から離反するにつれて鉛直方向下方に下降するように設けられる。流し板9は、その鉛直方向下部において流し板9の長手方向に貫通するように形成され貫通口に挿通される支持部材9aによって支持される。流し板9を設けることによって、現像槽2内における現像剤の円滑な流れが発生し、トナーの不均一な帯電、トナーのブロッキングなどの発生が防止される。詳しくは、規制部材7によって現像ローラ3表面から取り除かれる現像剤は一時的に現像ローラ3上方の空間に滞留するが、量が多くなると流し板9の上面を現像ローラ3から離反する方向に流過し始める。現像剤は流し板9の上面に沿って流過し、流し板9の短手方向における現像ローラ3側とは反対側の端部から第2撹拌部材5に向けて落下する。落下した現像剤は第1撹拌部材4および第2撹拌部材5によって他の現像剤および新しく供給されるトナーと均一に混合され、現像ローラ3に向けて搬送される。
The flow plate 9 is a plate-like member provided in the developing tank 2 upstream of the regulating member 7 in the rotation direction of the developing
なお、第1撹拌部材4、第2撹拌部材5、搬送部材6、規制部材7、流し板9および磁性部材10の寸法は、現像ローラ3の寸法に応じて、適切な範囲から適宜決定される。トナー濃度検知センサ12は、たとえば、第2撹拌部材5の鉛直方向下方の現像槽2底面に装着され、センサ面が現像槽2の内部に露出するように設けられる。トナー濃度検知センサは図示しない制御手段に電気的に接続される。制御手段は、トナー濃度検知センサ12による検知結果に応じて、トナーカートリッジを回転駆動させ、トナーホッパを介して現像槽2内部にトナーを補給するように制御する。すなわち、トナー濃度検知センサ12による検知結果がトナー濃度設定値よりも低いと判定すると、トナーカートリッジを回転駆動させる駆動手段に制御信号を送り、トナーカートリッジを回転駆動させる。トナー濃度検知センサ12には、一般的なトナー濃度検知センサを使用でき、たとえば、透過光検知センサ、反射光検知センサ、透磁率検知センサなどが挙げられる。これらの中でも、透磁率検知センサが好ましい。
The dimensions of the first agitating member 4, the second agitating member 5, the conveying member 6, the regulating member 7, the flow plate 9 and the
トナー濃度検知センサ12として透磁率検知センサを用いた場合、トナー濃度検知センサ12には図示しない電源が接続される。電源は、トナー濃度検知センサ12を駆動させるための駆動電圧およびトナー濃度の検知結果を制御手段に出力するための制御電圧をトナー濃度検知センサ12に印加する。電源によるトナー濃度検知センサ12への電圧の印加は、制御手段によって制御される。トナー濃度検知センサ12は、制御電圧の印加を受けてトナー濃度の検知結果を出力電圧値として出力する型式のセンサであり、基本的に出力電圧の中央値近傍の感度がよいため、その付近の出力電圧が得られるような制御電圧を印加して用いられる。このような型式のトナー濃度検知センサ12である透磁率検知センサは市販されており、たとえば、TS−L、TS−A、TS−K(いずれも商品名、TDK株式会社製)などが挙げられる。
When a magnetic permeability detection sensor is used as the toner
現像手段1によれば、現像槽2に貯留される現像剤が、第1撹拌部材4および第2撹拌部材5の回転によって第1撹拌部材4の鉛直方向上方に搬送され、そこで磁性部材10によって持ち上げられ、現像ローラ3表面に供給される。現像ローラ3は、その表面に現像剤層を担持して回転し、規制部材7による現像剤層の層厚規制および現像剤の帯電を受けた後、現像ニップ部で感光体20上の静電潜像にトナーを供給して現像する。現像終了後、現像ローラ3は、さらに回転して再度現像剤の供給を受ける。一方、規制部材7によって現像ローラ3表面から取り除かれる現像剤は、流し板9の上面を現像ローラ3から離反する方向に流過し、第2撹拌部材5と搬送部材6との間に戻され、そこで他の現像剤と再度混合され、現像ローラ3に向けて搬送される。現像槽2内では、前記のような現像剤の循環が起こる。また、搬送部材6は、トナー濃度検知センサ12による検知結果に応じて現像槽2内に補給されるトナーを第2撹拌部材5の周囲に搬送する。
According to the developing unit 1, the developer stored in the developing tank 2 is transported vertically above the first stirring member 4 by the rotation of the first stirring member 4 and the second stirring member 5, where the developer is stored by the
転写手段23は、感光体20表面のトナー像を記録媒体に転写する。転写手段23は、図示しない支持部材によって回転自在に支持され、かつ図示しない駆動手段によって回転可能に設けられ、かつ感光体20に圧接するように設けられるローラ状部材である。転写手段23には、たとえば、直径8mm以上10mm以下の金属製芯金と、金属製芯金の表面に形成される導電性弾性層とを含むローラ状部材が用いられる。金属製芯金を形成する金属としては、ステンレス鋼、アルミニウムなどを使用できる。導電性弾性層としては、エチレン−プロピレンゴム(EPDM)、発泡EPDM、発泡ウレタンなどのゴム材料にカーボンブラックなどの導電剤を配合したゴム材料を使用できる。感光体20と転写手段23との圧接部(転写ニップ部)に、感光体20の回転によってトナー像が搬送されるのに同期して、給紙トレイ28から図示しないピックアップローラおよびレジストローラを介して記録媒体が1枚ずつ供給される。記録媒体が転写ニップ部を通過することによって、感光体20表面のトナー像が記録媒体に転写される。転写手段23には図示しない電源が接続され、トナー像を記録媒体に転写する際に、トナー像を構成するトナーの帯電極性とは逆極性の電圧を転写手段23に印加する。これによって、トナー像が記録媒体に円滑に転写される。
The
定着手段25は、トナー像が転写された記録媒体を定着ニップ部に通過させ、トナー像を構成するトナーを溶融させるとともに記録媒体に押圧することによって、トナー像を記録媒体に定着させる。定着手段25は、定着ローラ26と、加圧ローラ27とを含む。定着ローラ26は、図示しない支持部材によって回転自在に支持され、かつ図示しない駆動手段によって軸線回りに回転可能に設けられるローラ状部材である。定着ローラ26は、その内部に図示しない加熱部材を有し、転写ニップ部から搬送される記録媒体に担持される未定着トナー像を構成するトナーを加熱し、トナーを溶融させて記録媒体に定着させる。定着ローラ26としては、たとえば、芯金と、弾性層とを含むローラ状部材を使用する。芯金は、鉄、ステンレス、アルミニウムなどの金属によって形成される。弾性層は、たとえば、シリコーンゴム、フッ素ゴムなどの弾性材料で形成される。加熱部材は図示しない電源から電圧印加を受けて発熱する。加熱部材にはハロゲンランプ、赤外線ランプなどを使用できる。
The fixing
加圧ローラ27は、回転自在に支持され、かつ図示しない加圧部材によって定着ローラ26に対して圧接するように設けられるローラ状部材である。加圧ローラ27は、定着ローラ26の回転に従動回転する。定着ローラ26と加圧ローラ27との圧接部が定着ニップ部である。加圧ローラ27は、定着ローラ26によるトナー像の記録媒体への加熱定着に際し、溶融状態にあるトナーを記録媒体に対して押圧することによって、トナー像の記録媒体への定着を促進する。加圧ローラ27には、定着ローラ26と同じ構成のローラ状部材を使用できる。加圧ローラ27の内部にも加熱部材を設けてもよい。加熱部材には定着ローラ26内部の加熱部材と同様のものを使用できる。トナー像が定着された記録媒体は、図示しない搬送手段によって、後述する排紙トレイ30に排出され、排紙トレイ30上に積載される。
The
クリーニング手段24は、トナー像を転写した後の感光体20表面を清浄化する。クリーニング手段24は、図示しないクリーニングブレードと、図示しないトナー貯留槽とを含む。クリーニングブレードは、感光体20の長手方向に平行に延びて設けられ、かつその短手方向の一端が感光体20表面に当接するように設けられる板状部材である。クリーニングブレードは、記録媒体にトナー像を転写した後に感光体20表面に残留するトナー、紙粉などを感光体20表面から取り除く。トナー貯留槽は、内部空間を有する容器状部材であり、クリーニングブレードによって除去されるトナーを一時的に貯留する。
The
給紙トレイ28は、普通紙、被覆紙、カラーコピー用紙、OHPフィルムなどの記録媒体を収容するトレイである。給紙トレイ28は複数設けられ、それぞれの給紙トレイ28にサイズの異なる記録媒体が収容される。記録媒体のサイズには、A3、A4、B5、B4などがある。また、複数の給紙トレイ28に同じサイズの記録媒体を収容してもよい。図示しないピックアップローラと、搬送ローラと、レジストローラとによって、感光体20表面のトナー像が転写ニップ部に搬送されるのに同期して、記録媒体が1枚ずつ送給される。
The
スキャナ部29には、図示しない原稿セットトレイ、自動反転原稿搬送装置(RADF、Reversing Automatic Document Feeder)などが設けられるとともに、図示しない原稿読み取り装置が設けられる。自動反転原稿搬送装置は、原稿セットトレイに載置される原稿を、原稿読み取り装置の原稿載置台に搬送する。原稿読み取り装置は、原稿載置台と、原稿走査装置と、反射部材と、光電変換素子(Charge Coupled Device、以下「CCD」という)ラインセンサなどを含み、原稿載置台に載置される原稿の画像情報を複数ライン毎、たとえば10ライン毎に読み取る。原稿載置台は、画像情報を読み取る原稿を載置するためのガラス製板状部材である。
The
原稿走査装置は、図示しない光源と第1の反射ミラーとを含み、原稿載置台の鉛直方向下面に沿って平行に一定速度Vで往復移動し、原稿載置台に載置される原稿の画像形成面に光を照射する。光の照射によって反射光像が得られる。光源は、原稿載置台に載置される原稿に照射する光の光源である。第1の反射ミラーは、反射光像を反射部材に向けて反射する。反射部材は、図示しない第2の反射ミラーと第3の反射ミラーと光学レンズとを含み、原稿走査装置で得られる反射光像をCCDラインセンサ上で結像させる。反射部材は、原稿走査装置の往復移動に追随してV/2の速度で往復移動する。第2、第3の反射ミラーは、反射光像が光学レンズに向うように反射光像を反射させる。光学レンズは、反射光像をCCDラインセンサ上に結像させる。CCDラインセンサは、光学レンズによって結像される反射光像を電気信号に光電変換する図示しないCCD回路を含み、画像情報である電気信号を制御手段の中の画像処理部に出力する。画像処理部は、原稿読み取り装置またはパーソナルコンピュータなどの外部装置から入力される画像情報を電気信号に変換し、露光手段22に出力する。
The document scanning device includes a light source (not shown) and a first reflecting mirror, and reciprocates at a constant speed V in parallel along the lower surface in the vertical direction of the document placement table, thereby forming an image of the document placed on the document placement table. Irradiate the surface with light. A reflected light image is obtained by light irradiation. The light source is a light source for irradiating a document placed on the document table. The first reflecting mirror reflects the reflected light image toward the reflecting member. The reflecting member includes a second reflecting mirror, a third reflecting mirror, and an optical lens (not shown), and forms a reflected light image obtained by the document scanning device on the CCD line sensor. The reflecting member reciprocates at a speed of V / 2 following the reciprocating movement of the document scanning device. The second and third reflection mirrors reflect the reflected light image so that the reflected light image faces the optical lens. The optical lens forms a reflected light image on the CCD line sensor. The CCD line sensor includes a CCD circuit (not shown) that photoelectrically converts a reflected light image formed by the optical lens into an electric signal, and outputs an electric signal as image information to an image processing unit in the control means. The image processing unit converts image information input from an external device such as a document reading device or a personal computer into an electrical signal and outputs the electrical signal to the
画像形成装置31は、前述した現像手段1、帯電手段21、露光手段22、転写手段23、クリーニング手段24および定着手段25などの動作を、個別または統括的に制御する制御手段を含んでもよい。制御手段は、記憶部と演算部と制御部とを含む。記憶部には、トナー濃度検知センサ12などの各種センサによる検知結果、設定値、画像情報、テーブルデータ、プログラムなどが書き込まれる。記憶部には、この分野で常用されるものを使用でき、たとえば、リードオンリィメモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)、ハードディスクドライブ(HDD)などが挙げられる。演算部は、記憶部に入力される各種データ(印刷指令、検知結果、画像情報など)および各種制御を実施するためのプログラムを取り出し、各種検知および/または判定を行う。制御部は、演算部における判定結果に応じて該当手段に制御信号を送付し、動作制御を行う。制御部および演算部は、たとえば、中央処理装置(CPU、Central Processing Unit)を備えるマイクロコンピュータ、マイクロプロセッサなどによって実現される処理回路である。
The
(実施例)
以下に実施例および比較例を挙げ、本発明を具体的に説明する。まず、実施例および比較例の二成分現像剤を、以下に示す方法で製造した。
(Example)
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples and Comparative Examples. First, the two-component developers of Examples and Comparative Examples were produced by the following method.
[着色樹脂粒子の製造]
実施例および比較例の着色樹脂粒子を、次に示す材料を用いて作製した。
[Production of colored resin particles]
The colored resin particles of Examples and Comparative Examples were produced using the materials shown below.
結着樹脂(ビスフェノールAプロピレンオキサイド、テレフタル酸および無水トリメリット酸を単量体として重縮合して得られるポリエステル樹脂:ガラス転移温度60℃、軟化温度130℃):100重量部
ホウ素化合物(化合物番号B1):2重量部
カーボンブラック(三菱化学製:MA−100):12重量部
ポリプロピレンワックス(三洋化成製:ビスコール550P):2重量部
Binder resin (polyester resin obtained by polycondensation using bisphenol A propylene oxide, terephthalic acid and trimellitic anhydride as monomers: glass transition temperature 60 ° C., softening temperature 130 ° C.): 100 parts by weight Boron compound (compound number) B1): 2 parts by weight Carbon black (manufactured by Mitsubishi Chemical: MA-100): 12 parts by weight Polypropylene wax (manufactured by Sanyo Kasei: Biscol 550P): 2 parts by weight
上記材料を気流混合機(三井鉱山社製:ヘンシェルミキサ)にて10分間混合した。混合物を混練分散処理装置(三井鉱山株式会社製:ニーディックスMOS140−800)で溶融混練し、その混練物を冷却させた後、カッティングミルで粗粉砕した。粗粉砕物は、微粉砕機(三井鉱山社製:CGS)によって微粉砕し、風力分級機(ホソカワミクロン社製:TSPセパレータ)を用いて分級を行うことによって体積平均粒径が6.5μm、BET比表面積が1.8m2/gの着色樹脂粒子(J1)を作製した。なお、体積平均粒子径は、コールターマルチサイザーII(ベックマン・コールター株式会社製)で測定した。 The above materials were mixed for 10 minutes with an airflow mixer (Mitsui Mining Co., Ltd .: Henschel mixer). The mixture was melt-kneaded with a kneading and dispersing apparatus (Mitsui Mining Co., Ltd .: Needix MOS140-800), the kneaded product was cooled, and then coarsely pulverized with a cutting mill. The coarsely pulverized product is finely pulverized by a fine pulverizer (Mitsui Mining Co., Ltd .: CGS), and classified by using an air classifier (Hosokawa Micron Corp .: TSP separator), so that the volume average particle diameter is 6.5 μm, BET Colored resin particles (J1) having a specific surface area of 1.8 m 2 / g were produced. The volume average particle size was measured with Coulter Multisizer II (manufactured by Beckman Coulter, Inc.).
また、カーボンブラックの添加量が異なる点を除いて、着色樹脂粒子(J1)と同様の作製方法で、表2に示す量のカーボンブラックを添加した着色樹脂粒子(J2〜J8、J10、J11)を作製した。さらに、化合物番号B1のホウ素化合物を使用しない点を除いて、着色樹脂粒子(J1)と同様の作製方法で着色樹脂粒子(J9)を作製した。着色樹脂粒子(J2〜J11)の体積平均粒径とBET比表面積はいずれも、6.5±0.5μm、1.8±0.05m2/gであった。 Further, colored resin particles (J2 to J8, J10, J11) added with the amount of carbon black shown in Table 2 by the same production method as the colored resin particles (J1) except that the addition amount of carbon black is different. Was made. Furthermore, colored resin particles (J9) were produced by the same production method as the colored resin particles (J1) except that the boron compound of compound number B1 was not used. The volume average particle diameter and the BET specific surface area of the colored resin particles (J2 to J11) were 6.5 ± 0.5 μm and 1.8 ± 0.05 m 2 / g, respectively.
[トナーの製造]
次に外添剤として、シリカ微粒子(BET比表面積約140m2/g)をヘキサメチルジシラザンで表面処理することによって得られた1次粒径が12nm疎水性シリカ微粒子である外添剤(G1)を用いて前記着色樹脂粒子(J1)の外添を行い、トナー(T1)を作製した。外添方法については、着色樹脂粒子(J1)100重量部と外添剤(G1)1.2重量部を気流混合機(三井鉱山社製:ヘンシェルミキサ)に投入し、攪拌羽根の先端速度を15m/秒に設定し、2分間混合した。得られたトナー(T1)を走査型電子顕微鏡で観察すると、外添剤(G1)が着色樹脂粒子(J1)表面に均一に付着していた。さらに表面処理剤として用いたヘキサメチルジシラザンの処理量を変えることを除いて、外添剤(G1)と同様の方法で表3に示す体積抵抗率となる外添剤(G2〜G5)を作製し、着色樹脂粒子(J1)に外添することによって、実施例および比較例のトナーとして表4に示す処方のトナー(T2〜T15)を作製した。
[Manufacture of toner]
Next, as an external additive, an external additive (G1) having a primary particle size of 12 nm hydrophobic silica fine particles obtained by surface-treating silica fine particles (BET specific surface area of about 140 m 2 / g) with hexamethyldisilazane. ) Was used to externally add the colored resin particles (J1) to prepare a toner (T1). As for the external addition method, 100 parts by weight of the colored resin particles (J1) and 1.2 parts by weight of the external additive (G1) are put into an airflow mixer (Mitsui Mining Co., Ltd .: Henschel mixer), and the tip speed of the stirring blade is set. Set to 15 m / s and mixed for 2 minutes. When the obtained toner (T1) was observed with a scanning electron microscope, the external additive (G1) was uniformly attached to the surface of the colored resin particles (J1). Further, external additives (G2 to G5) having the volume resistivity shown in Table 3 in the same manner as the external additive (G1) except that the amount of hexamethyldisilazane used as the surface treatment agent is changed. By preparing and externally adding to the colored resin particles (J1), toners (T2 to T15) having the formulations shown in Table 4 were prepared as toners of Examples and Comparative Examples.
[キャリアの製造]
実施例および比較例のキャリアは、次に示す方法により作製した。フェライト原料をボールミルにて混合した後、ロータリーキルンにて900℃で仮焼し、得られた仮焼粉を、湿式粉砕機により粉砕媒体としてスチールボールを用いて平均粒径2μm以下にまで微粉砕した。得られたフェライト微粉末をスプレードライ方式により造粒し、造粒物を1300℃で焼成した。焼成後、クラッシャを用いて解砕し、体積平均粒子径が約50μm、体積抵抗率が1×109Ω・cmのフェライト成分からなるコア粒子を得た。次にコア粒子を被覆するための被覆用塗液として、シリコーン樹脂(商品名:TSR115、信越化学社製)をトルエンに溶解および分散し、被覆用塗液を調製した。スプレー被覆装置により、コア粒子100重量部に対して、前記被覆用塗液5重量部(シリコーン樹脂換算)をスプレーし、前記コア粒子を被覆した。トルエンを完全に蒸発除去し、体積平均粒子径が50μm、シリコーン樹脂の膜厚が1μm、体積抵抗率が5×1011Ω・cm、飽和磁化65emu/g、のキャリア(C1)を作製した。
[Carrier production]
The carriers of Examples and Comparative Examples were produced by the following method. After mixing the ferrite raw material in a ball mill, the calcined powder was calcined at 900 ° C. in a rotary kiln, and the obtained calcined powder was finely pulverized to a mean particle size of 2 μm or less using a steel ball as a grinding medium by a wet pulverizer. . The obtained ferrite fine powder was granulated by a spray drying method, and the granulated product was fired at 1300 ° C. After firing, the mixture was pulverized using a crusher to obtain core particles composed of a ferrite component having a volume average particle diameter of about 50 μm and a volume resistivity of 1 × 10 9 Ω · cm. Next, as a coating solution for coating the core particles, a silicone resin (trade name: TSR115, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) was dissolved and dispersed in toluene to prepare a coating solution. Using a spray coating apparatus, 5 parts by weight of the coating liquid for coating (in terms of silicone resin) was sprayed on 100 parts by weight of the core particles to coat the core particles. Toluene was completely removed by evaporation to prepare a carrier (C1) having a volume average particle diameter of 50 μm, a silicone resin film thickness of 1 μm, a volume resistivity of 5 × 10 11 Ω · cm, and a saturation magnetization of 65 emu / g.
また、前記キャリアの製造において、被覆用塗液の塗布量を変更する以外はキャリア(C1)と同様の作製方法によって、表5に示す体積抵抗率となるキャリア(C2〜C6)を作製した。 Further, in the production of the carrier, carriers (C2 to C6) having the volume resistivity shown in Table 5 were produced by the same production method as that for the carrier (C1) except that the coating amount of the coating liquid for coating was changed.
[二成分現像剤の製造]
実施例および比較例の二成分現像剤として、トナー(T1〜T15)とキャリア(C1〜C6)とを混合することによって、表6および表7に示す実施例1〜15および比較例1〜5の二成分現像剤を作製した。二成分現像剤の混合方法については、トナー6重量部とキャリア94重量部とをナウターミキサー(商品名:VL−0、ホソカワミクロン社製)に投入し、20分間攪拌混合することによって、実施例および比較例の二成分現像剤を作製した。
[Manufacture of two-component developer]
By mixing toners (T1 to T15) and carriers (C1 to C6) as the two-component developers of Examples and Comparative Examples, Examples 1 to 15 and Comparative Examples 1 to 5 shown in Table 6 and Table 7 are mixed. A two-component developer was prepared. As for the mixing method of the two-component developer, 6 parts by weight of toner and 94 parts by weight of carrier are put into a Nauta mixer (trade name: VL-0, manufactured by Hosokawa Micron Corporation) and mixed by stirring for 20 minutes. And the two-component developer of the comparative example was produced.
作製した二成分現像剤を用いて、画像形成装置31によって連続プリントテストを行った。画像形成装置31の現像条件は、感光体20の周速を400mm/秒、現像ローラ3の周速560mm/秒、感光体20と現像ローラ3のギャップを0.42mm、現像ローラ3と規制ブレードのギャップを0.5mmとなるように設定し、ベタ画像(100%濃度)における紙上のトナー付着量が0.5mg/cm2、非画像部におけるトナー付着量が最も少なくなる条件に、感光体20の表面電位および現像バイアスをそれぞれ調整した。試験紙は、A4サイズの電子写真用紙(マルチレシーバー:シャープドキュメントシステム社製)を使用した。試験紙上に記録されるプリント画像のカバレージが6%となるテキスト画像のプリントテストをそれぞれ行った。表6,7には、実施例および比較例の二成分現像剤を用いたときの帯電量、キャリア付着、カブリ、画像濃度についての評価結果も併せて示した。なお、評価方法は以下に示す通りである。
A continuous print test was performed by the
<帯電量>
トナー帯電量は、吸引式小型帯電量測定装置(トレックジャパン社製:210HS−2A)を用いて測定した。
<Charge amount>
The toner charge amount was measured using a suction type small charge amount measuring device (manufactured by Trek Japan Co., Ltd .: 210HS-2A).
<キャリア付着>
キャリア付着は、画像形成装置31によってプリントした試験紙における、キャリア付着による白抜けの発生頻度で評価した。評価基準は次の通りである。
○:良好。プリントした試験紙10枚において、キャリア付着による白抜けがない。
△:やや不良。プリントした試験紙10枚において、キャリア付着による白抜けが発生し、その白抜け発生箇所が3箇所未満である。
×:不良。プリントした試験紙10枚において、キャリア付着による白抜けが発生し、その白抜け発生箇所が3箇所以上である。
<Carrier adhesion>
The carrier adhesion was evaluated based on the occurrence frequency of white spots due to carrier adhesion on the test paper printed by the
○: Good. In 10 printed test papers, there is no white spot due to carrier adhesion.
Δ: Slightly poor In 10 printed test papers, white spots are generated due to carrier adhesion, and the number of white spots is less than three.
X: Defect. In 10 printed test papers, white spots occur due to carrier adhesion, and the number of white spots is 3 or more.
<カブリ>
カブリは、画像形成装置31によってプリントした試験紙における、非画像部(0%濃度)の濃度であるカブリ濃度によって評価した。カブリ濃度の測定方法は、次の通りである。まず、白度計(日本電色工業社製:Z−Σ90 COLOR MEASURING SYSTEM)を用いて、予めプリント前の試験紙の白色度を測定した。次に、プリント後の試験紙の非画像部における白色度を、前記白度計を用いて測定し、プリント前の試験紙の白色度との差を求め、カブリ濃度とした。評価基準は次の通りである。
○:良好。カブリ濃度が0.6未満であり、肉眼ではカブリがほとんど見えない状態である。
△:やや不良。カブリ濃度が0.6以上1.0未満である。
×:不良。カブリ濃度が1.0以上であり、肉眼でカブリが明確に見える状態である。
<Fog>
The fog was evaluated by the fog density which is the density of the non-image area (0% density) in the test paper printed by the
○: Good. The fog density is less than 0.6, and the fog is hardly visible to the naked eye.
Δ: Slightly poor The fog density is 0.6 or more and less than 1.0.
X: Defect. The fog density is 1.0 or more, and the fog is clearly visible with the naked eye.
<画像濃度>
画像濃度は、一辺が3cmのベタ画像(100%濃度)をプリントし、その画像濃度を反射濃度計(マクベス社製:RD918)を用いて測定して評価した。評価基準は次の通りである。
○:良好。画像濃度が1.3以上であり、試験紙の繊維がトナーで完全に覆われた状態である。
△:やや不良。画像濃度が1.2以上1.3未満である。
×:不良。画像濃度が1.2未満であり、試験紙の繊維がトナーで不完全に覆われた状態である。
<Image density>
The image density was evaluated by printing a solid image (100% density) with a side of 3 cm and measuring the image density using a reflection densitometer (Macbeth: RD918). The evaluation criteria are as follows.
○: Good. The image density is 1.3 or more, and the fibers of the test paper are completely covered with toner.
Δ: Slightly poor The image density is 1.2 or more and less than 1.3.
X: Defect. The image density is less than 1.2, and the test paper fibers are incompletely covered with toner.
表6に示すように、実施例1〜15に示される本発明の二成分現像剤を用いた連続プリントテストにおいては、キャリア付着の発生は見られず、トナーの帯電量は安定しており、画像濃度が高く、カブリのない画像が得られた。一方、比較例1の(ホウ素化合物を含まないトナーを用いた現像剤)においては、5000枚の連続プリント後にカブリの発生が見られた。また、比較例2(体積抵抗率の高いトナーを用いた現像剤)においては、5000枚連続プリント後にトナーの帯電量が上昇し、キャリア付着に起因する白抜けの発生が見られた。比較例3(体積抵抗率の低いトナーを用いた現像剤)においては、カブリの発生が見られ、ガサツキのある画像となった。比較例4(体積抵抗率の低いキャリアを用いた現像剤)においては、キャリア付着に起因する白抜けの発生が見られた。比較例5(体積抵抗率の高いキャリアを用いた現像剤)においては、5000枚連続プリント後にトナーの帯電量が上昇し、キャリア付着に起因する白抜けの発生が見られた。 As shown in Table 6, in the continuous print test using the two-component developer of the present invention shown in Examples 1 to 15, no carrier adhesion was observed, and the toner charge amount was stable. An image having a high image density and no fog was obtained. On the other hand, in Comparative Example 1 (developer using toner containing no boron compound), fogging was observed after continuous printing of 5000 sheets. Further, in Comparative Example 2 (developer using toner having a high volume resistivity), the toner charge amount increased after continuous printing of 5000 sheets, and white spots due to carrier adhesion were observed. In Comparative Example 3 (developer using a toner having a low volume resistivity), fogging was observed, and the image was gritty. In Comparative Example 4 (developer using a carrier having a low volume resistivity), white spots due to carrier adhesion were observed. In Comparative Example 5 (developer using a carrier having a high volume resistivity), the toner charge amount increased after continuous printing of 5000 sheets, and white spots due to carrier adhesion were observed.
表7に示すように、実施例1,12,13に示される二成分現像剤においては、20000枚の連続プリント後でも、キャリア付着の発生は見られず、トナーの帯電量は安定しており、画像濃度が高く、カブリのない画像が得られた。一方、実施例14,15(体積抵抗率の低い外添剤を用いた現像剤)に示される二成分現像剤においては、5000枚の連続プリント後で良好であった画像品質が、20000枚の連続プリント後では、キャリア付着に起因する白抜けの発生が見られ、カブリのある画像となった。 As shown in Table 7, in the two-component developers shown in Examples 1, 12, and 13, no carrier adhesion was observed even after continuous printing of 20000 sheets, and the toner charge amount was stable. An image having a high image density and no fog was obtained. On the other hand, in the two-component developer shown in Examples 14 and 15 (developer using an external additive having a low volume resistivity), the image quality that was good after continuous printing of 5000 sheets was 20000 sheets. After continuous printing, white spots due to carrier adhesion were observed, resulting in a fogged image.
1 現像手段
20 感光体
21 帯電手段
22 露光手段
23 転写手段
24 クリーニング手段
25 定着手段
31 画像形成装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Developing means 20
Claims (8)
トナーは、体積平均粒子径が4μm以上8μm以下であり、下記一般式(1)
キャリアは、体積平均粒子径が20μm以上60μm以下であり、体積抵抗率が1×1013Ω・cm以上2×1015Ω・cm以下であることを特徴とする二成分現像剤。 A two-component developer comprising a toner for visualizing an electrostatic latent image and a carrier having magnetism,
The toner has a volume average particle size of 4 μm or more and 8 μm or less, and the following general formula (1)
The two-component developer, wherein the carrier has a volume average particle diameter of 20 μm or more and 60 μm or less and a volume resistivity of 1 × 10 13 Ω · cm or more and 2 × 10 15 Ω · cm or less.
外添剤は、着色樹脂粒子の表面に外添され、その一次粒子径が5nm以上15nm以下であり、かつ体積抵抗率が1×1013Ω・cm以上2×1015Ω・cm以下であることを特徴とする請求項1に記載の二成分現像剤。 The toner includes an external additive that imparts fluidity to the toner,
The external additive is externally added to the surface of the colored resin particles, the primary particle diameter thereof is 5 nm or more and 15 nm or less, and the volume resistivity is 1 × 10 13 Ω · cm or more and 2 × 10 15 Ω · cm or less. The two-component developer according to claim 1.
被覆層がシリコーン樹脂によって形成されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の二成分現像剤。 The carrier includes core particles and a coating layer that covers the core particles,
The two-component developer according to claim 1, wherein the coating layer is formed of a silicone resin.
現像剤が請求項1〜7のいずれか1つに記載の二成分現像剤であることを特徴とする画像形成装置。 A photosensitive member carrying an electrostatic latent image, a charging unit for charging the surface of the photosensitive member, an exposure unit for forming an electrostatic latent image on the surface of the photosensitive member, and a developer for the electrostatic latent image formed on the surface of the photosensitive member A developing means for forming a visible image by supplying the toner, a transferring means for transferring the visible image to the recording medium, a cleaning means for removing the developer remaining on the surface of the photoreceptor, and the visible image transferred to the recording medium. An image forming apparatus including a fixing unit that fixes an image,
An image forming apparatus, wherein the developer is the two-component developer according to claim 1.
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