JP2011145440A - Magnetic carrier and two-component developer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子写真方式、静電記録方式、静電印刷方式に用いられる磁性キャリアおよび二成分系現像剤に関する。 The present invention relates to a magnetic carrier and a two-component developer used in an electrophotographic system, an electrostatic recording system, and an electrostatic printing system.
二成分現像方式は磁性キャリアを使用することから、トナーに対する摩擦帯電面積が広いため、一成分現像方式に比較して、帯電特性が安定しており、長期にわたって高画質を維持するのに有利である。また、現像領域へのトナー供給性に優れており、特に高速機に使用されることが多い。高速機においては、現像剤にはより大きな負荷が掛かるため、これまで以上に高い耐久性が要求されている。 Since the two-component development method uses a magnetic carrier, the triboelectric charging area for the toner is wide, so the charging characteristics are more stable than the one-component development method, which is advantageous for maintaining high image quality over a long period of time. is there. In addition, it is excellent in supplying toner to the developing area, and is often used particularly in high-speed machines. In a high-speed machine, since a greater load is applied to the developer, higher durability than ever is required.
そこで、軽金属系フェライトであるLi−Mg系複合フェライトを用いることにより、比重の小さい磁性キャリアとなり高耐久性を有する磁性キャリアの提案がなされている(特許文献1参照)。本発明によると、微量に含まれるMnの量をコントロールすることにより、高抵抗で、しかも磁気特性及び表面性等の諸物性のばらつきが少ないフェライト粒子を得ることができ、磁性キャリアの飛散試験においても良好な性能が得られている。 Then, the proposal of the magnetic carrier which becomes a magnetic carrier with small specific gravity and has high durability by using Li-Mg type complex ferrite which is a light metal type ferrite is made (refer patent document 1). According to the present invention, by controlling the amount of Mn contained in a trace amount, ferrite particles having high resistance and less variation in physical properties such as magnetic properties and surface properties can be obtained. Also good performance is obtained.
しかしながら、トナーと組み合わせて電子写真現像剤にした場合の性能評価については議論されていない。上記のような磁性キャリアは、より低比重であることにより耐久性の向上は図れるものの、濃度低下等の現像性に劣る場合がある。このような現像性低下の要因は、磁性キャリアが高抵抗化されることによる電極効果が低下するためである。その結果、ハーフトーン部とベタ黒部の境界でハーフトーン部後端のトナーが掻き取られ白いスジとなり、ベタ黒部のエッジが強調される画像欠陥(以下、白抜けと称する)が発生する場合がある。 However, there is no discussion about performance evaluation when an electrophotographic developer is combined with toner. Although the magnetic carrier as described above can be improved in durability due to its lower specific gravity, it may be inferior in developability such as a decrease in density. The cause of such a decrease in developability is that the electrode effect due to the increase in resistance of the magnetic carrier is reduced. As a result, the toner at the rear end of the halftone part is scraped off at the boundary between the halftone part and the solid black part, resulting in a white stripe, and an image defect (hereinafter referred to as a white spot) in which the edge of the solid black part is emphasized may occur. is there.
また、Li系フェライトは一般的に、電気的に高抵抗なフェライトを得られ易いが、温度や湿度に大きく影響され易い性質を有する。そのため、高温高湿環境下ではトナーの帯電立ち上がり性が悪くカブリが発生し、低温低湿環境下ではトナーが過剰に帯電して画像濃度の低下という各種環境における現像性確保の観点において、改善の余地があった。 Li-based ferrite generally has a property that it is easy to obtain an electrically high resistance ferrite, but is easily influenced by temperature and humidity. For this reason, there is room for improvement in terms of ensuring developability in various environments where the toner has poor charging startability in high temperature and high humidity environments and fogging occurs, and in low temperature and low humidity environments, the toner is excessively charged and image density is lowered. was there.
本発明の目的は、長期使用においても現像性に優れ、高品質な画像を得ることが可能な磁性キャリア及び二成分系現像剤を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a magnetic carrier and a two-component developer that are excellent in developability even in long-term use and can obtain a high-quality image.
具体的には、長期使用においても画像濃度変動やキャリア付着が少なく、また、がさつきが少なく、白抜け、カブリが少ない画像を得ることが可能な磁性キャリアおよび二成分系現像剤を提供することにある。 Specifically, it is possible to provide a magnetic carrier and a two-component developer capable of obtaining an image with little fluctuation in image density and carrier adhesion even in long-term use, and with less roughness, white spots and fogging. It is in.
本発明の目的は、以下の構成を採用することにより達成できる。 The object of the present invention can be achieved by employing the following configuration.
本発明は、多孔質フェライトコア粒子と樹脂とを少なくとも含有する磁性キャリア粒子を有する磁性キャリアであって、
該多孔質フェライトコア粒子が、LiとMnを少なくとも含むフェライトを含有し、平均グレイン径が2.0μm以上5.0μm以下であり、
該磁性キャリアは、樹脂を少なくとも5.0質量%以上20.0質量%以下含有し、
交流インピーダンス測定により得られるインピーダンスZの周波数依存特性を、下記(1)式で表されるフィッティング関数により、フィッティングしたときの該磁性キャリアのパラメータαが、1000V/cmの電界強度下において、0.70以上0.90以下であることを特徴とする磁性キャリアに関する。
The present invention is a magnetic carrier having magnetic carrier particles containing at least porous ferrite core particles and a resin,
The porous ferrite core particles contain ferrite containing at least Li and Mn, and the average grain diameter is 2.0 μm or more and 5.0 μm or less,
The magnetic carrier contains at least 5.0% by mass to 20.0% by mass of resin,
When the frequency dependent characteristic of the impedance Z obtained by the AC impedance measurement is fitted by a fitting function represented by the following equation (1), the parameter α of the magnetic carrier is 0. The present invention relates to a magnetic carrier that is 70 or more and 0.90 or less.
ωは交流インピーダンス測定の角周波数
Rs及びRは抵抗の次元を持つ実数パラメータ
αは0以上1以下の値をとる無次元の実数パラメータ
Tは(RT)1/αが時間の次元を持つ実数パラメータ
また、本発明は、磁性キャリアとトナーを含む二成分系現像剤であって、該磁性キャリアは、上述の磁性キャリアであることを特徴とする二成分系現像剤に関する。 The present invention also relates to a two-component developer including a magnetic carrier and a toner, wherein the magnetic carrier is the above-described magnetic carrier.
本発明の磁性キャリアおよび二成分系現像剤を用いることにより、長期使用においても画像濃度変動やキャリア付着が少なく、また、がさつきが少なく、白抜け、カブリが少ない画像を得ることができる。 By using the magnetic carrier and the two-component developer of the present invention, it is possible to obtain an image with little fluctuation in image density and carrier adhesion, little roughness, little white spots and fog even in long-term use.
以下、本発発明を実施するための最良の形態詳細に説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail.
静電潜像担持体に現像剤磁気ブラシを接触させて現像を行う場合に、現像性を良化させるには、磁性キャリアの電極効果を増大させることが重要である。磁性キャリアの電極効果を増大させる手段としては、磁性キャリアに用いるフェライトコアの抵抗率を下げたり、樹脂コートキャリアであれば、コート樹脂中に導電剤を添加することなどで調整できる。 In the case where development is performed by bringing a developer magnetic brush into contact with the electrostatic latent image carrier, it is important to increase the electrode effect of the magnetic carrier in order to improve developability. Means for increasing the electrode effect of the magnetic carrier can be adjusted by lowering the resistivity of the ferrite core used for the magnetic carrier, or by adding a conductive agent to the coated resin in the case of a resin-coated carrier.
しかし、フェライトコアの抵抗率が低すぎる場合には、現像剤磁気ブラシを介して、静電潜像担持体表面への電荷注入が起こり、キャリア付着による画像白ポチや、静電潜像を乱すことによるがさつきが発生する場合がある。 However, if the resistivity of the ferrite core is too low, charge injection to the surface of the electrostatic latent image carrier occurs via the developer magnetic brush, and the image white spots due to carrier adhesion and the electrostatic latent image are disturbed. There may be some rustling.
一方、フェライトコアの抵抗率を大きくすれば、コート樹脂中に導電剤を添加した場合でも電荷注入は抑制することができるが、現像性が悪化することに加え、白抜けが悪化してしまう。 On the other hand, if the resistivity of the ferrite core is increased, charge injection can be suppressed even when a conductive agent is added to the coating resin. However, white spots are worsened in addition to deterioration in developability.
このように、従来の手法により磁性キャリアの電極効果を変化させるだけでは、現像性の良化と電荷注入の抑制の両立が困難であった。 As described above, it is difficult to achieve both improvement in developability and suppression of charge injection only by changing the electrode effect of the magnetic carrier by the conventional method.
本発明は、多孔質フェライトコア粒子と樹脂を少なくとも含有する磁性キャリア粒子を有する磁性キャリアであって、
該多孔質フェライトコア粒子が、LiとMnを少なくとも含むフェライトを含有し、平均グレイン径が2.0μm以上5.0μm以下であり、
該磁性キャリアは、樹脂を少なくとも5.0質量%以上20.0質量%以下含有し、
交流インピーダンス測定により得られるインピーダンスZの周波数依存特性を、下記(1)式で表されるフィッティング関数により、フィッティングしたときの該磁性キャリアのパラメータαが、1000V/cmの電界強度下において、0.70以上0.90以下であることを特徴とする。
The present invention is a magnetic carrier having magnetic carrier particles containing at least a porous ferrite core particle and a resin,
The porous ferrite core particles contain ferrite containing at least Li and Mn, and the average grain diameter is 2.0 μm or more and 5.0 μm or less,
The magnetic carrier contains at least 5.0% by mass to 20.0% by mass of resin,
When the frequency dependent characteristic of the impedance Z obtained by the AC impedance measurement is fitted by a fitting function represented by the following equation (1), the parameter α of the magnetic carrier is 0. It is 70 or more and 0.90 or less.
ωは交流インピーダンス測定の角周波数
Rs及びRは抵抗の次元を持つ実数パラメータ
αは0以上1以下の値をとる無次元の実数パラメータ
Tは(RT)1/αが時間の次元を持つ実数パラメータ
前記の磁性キャリアの構成を用いることにより、現像性の良化と電荷注入の抑制の両立をさせることができることを見出した。更に長期使用においても画像濃度変動やキャリア付着が少なく、がさつきが少なく、白抜け、カブリが少ない画像を得ることができることを見出した。 It has been found that by using the structure of the magnetic carrier, both improvement in developability and suppression of charge injection can be achieved. Furthermore, it has been found that even in long-term use, it is possible to obtain an image with little fluctuation in image density and carrier adhesion, less roughness, less white spots, and less fog.
まず本発明における磁性キャリアのパラメータαについて説明する。 First, the parameter α of the magnetic carrier in the present invention will be described.
磁性キャリアのパラメータαとは、磁性キャリア粒子の内部に存在する時定数分布の広がりに対応したパラメータであり、時定数分布の広がりが大きい程、αの値が1に比べて小さくなることが知られている〔参考文献1〕。時定数分布の広がりは、交流インピーダンス測定により求まる複素インピーダンスの周波数特性に現れる。そして時定数が特定の分布を持っている場合、複素インピーダンスの周波数特性は経験的に下記(2)式で表される、Cole−Coleの式に従うことが知られている。 The parameter α of the magnetic carrier is a parameter corresponding to the spread of the time constant distribution existing inside the magnetic carrier particle, and it is known that the value of α becomes smaller than 1 as the spread of the time constant distribution increases. [Reference 1]. The spread of the time constant distribution appears in the frequency characteristic of the complex impedance obtained by the AC impedance measurement. When the time constant has a specific distribution, it is known that the frequency characteristic of the complex impedance follows the Cole-Cole equation expressed by the following equation (2) empirically.
〔参考文献1〕Evgenij Barsoukov, J.Ross Macdonald : “Impedance Spectroscopy” Wiley Interscience
[Reference 1] Evgenij Barsoukov, J. et al. Ross Macdonald: “Impedance Spectroscopy” Wiley Interscience
このため、磁性キャリアの交流インピーダンス測定により、複素インピーダンスの周波数特性を測定し、更に、上記Cole−Coleの式によるフィッティングからαの値を求めることで、磁性キャリアの持つ時定数の広がりの程度を知ることができる。パラメータαの測定方法については、後述にて記載する。 For this reason, the frequency characteristic of the complex impedance is measured by measuring the AC impedance of the magnetic carrier, and further, the value of α is obtained from the fitting by the above-mentioned Cole-Cole equation, so that the extent of the time constant of the magnetic carrier is increased. I can know. A method for measuring the parameter α will be described later.
本発明者らが鋭意検討した結果、磁性キャリア粒子の時定数分布の広がりの程度と、現像性との間に強い相関が存在し、時定数分布の広がりが大きい程、現像性が向上することを見出した。 As a result of intensive studies by the present inventors, there is a strong correlation between the extent of the time constant distribution of the magnetic carrier particles and the developability, and the greater the spread of the time constant distribution, the better the developability. I found.
本発明の磁性キャリアがこのような優れた効果を発現する理由は明確ではないが、本発明者らは以下のように推察している。 The reason why the magnetic carrier of the present invention exhibits such excellent effects is not clear, but the present inventors speculate as follows.
磁性キャリア粒子の時定数分布の広がりが大きいことは、磁性キャリア粒子の内部において、電荷移動の時定数に分散を持たせる要因となると考えられる。 The large spread of the time constant distribution of the magnetic carrier particles is considered to be a factor that causes dispersion of the time constant of charge transfer inside the magnetic carrier particles.
磁性キャリア粒子の内部に極端に時定数が小さい領域と、極端に時定数が大きい領域が存在する場合、外部電界が印加されたときに、磁性キャリア粒子内部の電気伝導が局部的に抑制され、粒子内部に大きな分極が形成されると考えられる。この粒子内部に形成された大きな分極の効果によって、磁性キャリア粒子の周りの外部電界は歪められ、磁性キャリア粒子に付着したトナーが受ける実電界が強められ、結果としてトナーが磁性キャリア粒子から飛翔しやすくなるためと考えられる。 When there is a region having an extremely small time constant and a region having an extremely large time constant inside the magnetic carrier particle, when an external electric field is applied, the electric conduction inside the magnetic carrier particle is locally suppressed, It is thought that a large polarization is formed inside the particle. Due to the effect of large polarization formed inside the particles, the external electric field around the magnetic carrier particles is distorted, and the actual electric field received by the toner attached to the magnetic carrier particles is strengthened. As a result, the toner flies from the magnetic carrier particles. This is thought to be easier.
そして、本発明者らが鋭意検討した結果、磁性キャリア粒子の時定数分布の広がりの大きさは、磁性キャリア粒子の内部における、磁性フェライトのグレイン(結晶粒子)同士の繋がりの状態の「ばらつき」の大きさと相関することを見出した。 As a result of intensive studies by the present inventors, the magnitude of the spread of the time constant distribution of the magnetic carrier particles is “variation” in the state of connection between the grains (crystal particles) of the magnetic ferrite inside the magnetic carrier particles. It was found to correlate with the size of.
グレイン同士の繋がりの状態とは、グレイン同士の接触部における界面(結晶粒界)の状態である。具体的にグレイン同士の繋がりの状態にばらつきを持たせ、パラメータαを本発明の範囲に制御するるためには、下記のようなものが挙げられる。 The state of connection between grains is the state of the interface (grain boundary) at the contact portion between grains. Specifically, in order to control the parameter α within the range of the present invention by providing variation in the connection state between grains, the following may be mentioned.
例えば、結晶粒界の面積や厚みなどの形態的なばらつきや、組成によるばらつき、結晶粒界同士の空間的配置によるばらつきなどが挙げられる。また、焼結過程において結晶粒界に偏析した物質の量や電気抵抗のばらつき、結晶粒界周辺の結晶粒子の大きさやその完全性、磁界の指向性、組成の分布のばらつき等も、結晶粒界の状態のばらつきとなる。 Examples include morphological variations such as the area and thickness of crystal grain boundaries, variations due to composition, and variations due to spatial arrangement of crystal grain boundaries. In addition, the amount of substances segregated at the grain boundaries during the sintering process and variations in electrical resistance, the size and completeness of the crystal grains around the grain boundaries, the directivity of the magnetic field, the variation in composition distribution, etc. Variation in the state of the field.
ここで磁性キャリア粒子の時定数分布の広がりが大きい、すなわち磁性キャリアのパラメータαが本発明の範囲であるであるためには、多孔質磁性フェライトコア粒子と樹脂とを少なくとも含有する磁性キャリア粒子を有する磁性キャリアであることが必要である。 Here, in order that the spread of the time constant distribution of the magnetic carrier particles is large, that is, the parameter α of the magnetic carrier is within the range of the present invention, magnetic carrier particles containing at least porous magnetic ferrite core particles and a resin are used. It is necessary to have a magnetic carrier.
本発明の多孔質磁性フェライトコア粒子は孔を有する磁性フェライトコアであり、その内部において、磁性コア部が三次元的に繋がっているものである。よって中実な磁性フェライトコア粒子と比べて、多孔質磁性フェライトコア粒子は、その表層や内部において、多くの結晶粒界が存在し、結晶粒界の状態にも「ばらつき」を有し易いため好ましい。 The porous magnetic ferrite core particle of the present invention is a magnetic ferrite core having pores, in which the magnetic core portions are three-dimensionally connected. Therefore, compared to solid magnetic ferrite core particles, porous magnetic ferrite core particles have many crystal grain boundaries in the surface layer and inside, and the state of crystal grain boundaries tends to have “variation”. preferable.
さらに本発明の多孔質フェライトコア粒子は、LiとMnを少なくとも含むフェライトを含有することを特徴とする。多孔質フェライトコア粒子が、LiとMnを少なくとも含むフェライトを含有することにより、フェライト中に結晶構造の違いが生じ、さらにばらつきを持たせることが可能になる推測される。 Furthermore, the porous ferrite core particle of the present invention is characterized by containing a ferrite containing at least Li and Mn. When the porous ferrite core particles contain ferrite containing at least Li and Mn, it is speculated that a difference in crystal structure occurs in the ferrite, and that it is possible to have further variations.
フェライトは、各種金属酸化物の微粒子を高温状態で焼結して得られるグレインの結合体(フェライトの構成成分)である。 Ferrite is a grain combination (component of ferrite) obtained by sintering fine particles of various metal oxides at a high temperature.
フェライトの結晶構造は複数存在するが、Li系フェライトやMn系フェライトは、スピネル型構造をとる。単位胞中に金属イオンの入る位置はA、Bの2種類が存在し、各金属イオンは選択的な位置に入ることが知られている。 There are a plurality of ferrite crystal structures, but Li-based ferrites and Mn-based ferrites have a spinel structure. There are two types of positions of metal ions in the unit cell, A and B, and each metal ion is known to enter a selective position.
一般にLiは1価の金属であり、A位置に配位する1−3スピネルの構造をとる。この構造は2価の金属であるCu、Zn、Niなどが形成する2−3スピネルとは特性が異なり、電気的には高抵抗になりやすい。 In general, Li is a monovalent metal and has a structure of 1-3 spinel coordinated at the A position. This structure differs in characteristics from 2-3 spinel formed by Cu, Zn, Ni, etc., which are divalent metals, and tends to be electrically high resistance.
一方、Mnは2価だけでなく複数の価数をもち、さらにスピネル構造のA位置、B位置の両方に配位するといわれており、構造は2−3スピネルであっても様々なパターンになる。 On the other hand, Mn has not only two valences but also a plurality of valences, and is said to be coordinated to both the A and B positions of the spinel structure. .
さらに、複数の金属酸化物を含むフェライトを作製する場合には、構成成分の違いによる焼結速度に差が生じる。その結果、LiとMnを含むフェライトにおいては、それぞれの結晶構造が異なるだけでなく、特にMnの価数が変動するため、より不均一な結晶構造を有するフェライトになりやすい。そこで特許文献1においては、Li系フェライトにおいて不均一な結晶構造の原因になるMn元素を極微量にすることにより、結晶構造にばらつきの少ないフェライト粒子が得られている。 Furthermore, when producing a ferrite containing a plurality of metal oxides, a difference occurs in the sintering rate due to the difference in constituent components. As a result, in ferrite containing Li and Mn, not only the crystal structures are different from each other, but also the valence of Mn fluctuates, so that it is likely to be a ferrite having a more non-uniform crystal structure. Therefore, in Patent Document 1, ferrite particles with little variation in crystal structure are obtained by making the amount of Mn element that causes an inhomogeneous crystal structure in the Li-based ferrite extremely small.
一方、本発明においては、あえて上記の特性を利用することによりグレイン同士の接触部における界面の面積状態、磁界の指向性、組成の分布にばらつきを持たせる構造となるものと推察している。さらに、焼結工程において、フェライトコア粒子内部を多孔質に調整することにより、前述したキャリア粒子内部での分極をコントロールすることが可能となった。 On the other hand, in the present invention, it is presumed that by using the above-mentioned characteristics, it becomes a structure in which the area state of the interface, the directivity of the magnetic field, and the composition distribution are varied in the contact portion between the grains. Furthermore, in the sintering process, the polarization inside the carrier particles can be controlled by adjusting the inside of the ferrite core particles to be porous.
尚、特許文献1において開示されているフェライトキャリアでは、含有するMnが極微量であり、前述したような組成の分布にばらつきをもったフェライトは得られないと推察される。 In addition, in the ferrite carrier currently disclosed by patent document 1, it is guessed that the ferrite which has dispersion | distribution in the distribution of a composition as mentioned above cannot be obtained because Mn contained is very trace amount.
このように一粒子のキャリア内部において、結晶粒界の状態に「ばらつき」を持たせることで、個々の結晶粒界における電気伝導におけるポテンシャル障壁のばらつきが生じる。つまり、フェライトコア粒子内部に極端に時定数が小さい界面から極端に時定数が大きい界面までが存在することで、外部電界が印加されたときに、コア粒子内部の電気伝導が局部的に抑制され、大きな分極が形成される。 Thus, by providing “variation” to the state of the crystal grain boundary inside the carrier of one particle, variation in potential barrier in electrical conduction at each crystal grain boundary occurs. In other words, the presence of an interface having an extremely small time constant to an interface having an extremely large time constant is present inside the ferrite core particle, so that when an external electric field is applied, the electric conduction inside the core particle is locally suppressed. A large polarization is formed.
更に、このような電気伝導特性を有する磁性キャリアは、多孔質フェライトコア粒子に含有させる樹脂の量や存在状態を変化させたり、磁性キャリア粒子の表面をさらに樹脂で被覆することができる。そのため、現像注入の発生を防止しうる電気抵抗を持たせながら、電界印加下においてキャリア内部に大きな分極を形成させることが可能となり、現像性の良化と電荷注入の抑制の両立が達成できていると考えている。 Furthermore, the magnetic carrier having such electric conduction characteristics can change the amount and presence of the resin contained in the porous ferrite core particles, or can further coat the surface of the magnetic carrier particles with the resin. Therefore, it is possible to form a large polarization inside the carrier under the application of an electric field while having an electric resistance that can prevent development injection, and it is possible to achieve both improvement in developability and suppression of charge injection. I think.
本発明の磁性キャリアは、パラメータαの値が電界強度1000V/cmにおいて、0.70以上0.90以下であることにより、現像性の良化と電荷注入の抑制の両立が達成できる。その結果、長期使用においても画像濃度変動やキャリア付着が少なく、がさつきが少なく、白抜け、カブリが少ない画像を得ることができる。より好ましくはパラメータαの値が、0.70以上0.87以下である。 In the magnetic carrier of the present invention, when the value of the parameter α is 0.70 or more and 0.90 or less at an electric field strength of 1000 V / cm, it is possible to achieve both improvement in developability and suppression of charge injection. As a result, it is possible to obtain an image with less image density fluctuation and carrier adhesion, less roughness, less white spots, and less fog even in long-term use. More preferably, the value of the parameter α is 0.70 or more and 0.87 or less.
本発明者らが鋭意検討した結果、電界強度1000V/cmの電界下において測定した磁性キャリアのパラメータαが、実現像領域における現像性と最も相関することを発見した。そして該パラメータαが低いほど、磁性キャリアの現像性が高まることを見出した。 As a result of intensive studies by the present inventors, it has been found that the parameter α of the magnetic carrier measured under an electric field strength of 1000 V / cm is most correlated with the developability in the realized image region. The inventors have found that the lower the parameter α, the higher the developability of the magnetic carrier.
ここで該パラメータαを求めるにあたり、電界強度を変更して検討を行ったところ、電界強度1000V/cmにおけるパラメータαが、最も実現像領域での現像性と相関することがわかった。 Here, when determining the parameter α, the electric field strength was changed and examined, and it was found that the parameter α at the electric field strength of 1000 V / cm most correlated with the developability in the realized image region.
この電界強度1000V/cmという電界強度は、実現像領域に印加される電界強度と比べると、かなり小さいものである。例えば、実際の現像領域として、コントラスト電圧(Vcont)が350V、交番電圧の振幅(Vpp)が1300V、現像スリーブ−感光ドラム間距離(S−D間距離)が400μmである場合を考える。 This field strength of 1000 V / cm is considerably smaller than the field strength applied to the realization image area. For example, let us consider a case in which the contrast voltage (Vcont) is 350 V, the alternating voltage amplitude (Vpp) is 1300 V, and the distance between the developing sleeve and the photosensitive drum (SD distance) is 400 μm as an actual developing area.
この実現像領域では、VcontとVppの1/2の和である、約1000V(Vcont:350V、1/2Vpp:650V)をS−D間距離(400μm)で序した値である約25000V/cmの電界強度が、瞬間的に現像剤磁気ブラシに印加されている。
それにも関わらず、該パラメータαが実現像領域での現像性に相関する理由は定かではないが、本発明者らは以下のように考えている。
In this realization image region, about 1000 V (Vcont: 350 V, 1/2 Vpp: 650 V), which is the sum of Vcont and Vpp, is approximately 25000 V / cm, which is a value obtained by ordering the S-D distance (400 μm). Is applied to the developer magnetic brush instantaneously.
Nevertheless, the reason why the parameter α correlates with developability in the realized image region is not clear, but the present inventors consider as follows.
実際の現像領域において、磁性キャリアはトナーを担持しており、トナーは絶縁体であるため、トナーを介して磁性キャリアが当接する部分においては流れる電流値が小さくなると考えられる。一方、磁性キャリアのみ存在し、磁性キャリア同士が当接する状況においては、現像領域における電圧は、二成分系現像剤にかかる電圧よりも小さくなっているものと思われる。その結果、磁性キャリアのみの現像領域における特性と、1000V/cmにおけるパラメータαが相関するものと考えられる。 In the actual development region, the magnetic carrier carries toner, and the toner is an insulator. Therefore, it is considered that the value of the flowing current is small at the portion where the magnetic carrier contacts through the toner. On the other hand, in the situation where only the magnetic carriers are present and the magnetic carriers are in contact with each other, the voltage in the development region seems to be smaller than the voltage applied to the two-component developer. As a result, it is considered that the characteristic in the developing region of only the magnetic carrier and the parameter α at 1000 V / cm are correlated.
パラメータαの値が0.70未満の場合には、磁性キャリア内部における分極が過剰になり、現像性は良化するが、ハーフトーン画像でのがさつきが悪化する。パラメータαの値が0.90を超える場合には、磁性キャリア内部における分極が十分に生じないため現像性が低下し、白抜けなどの画像欠陥を生じる。 When the value of the parameter α is less than 0.70, the polarization inside the magnetic carrier becomes excessive and the developability is improved, but the roughness in the halftone image is deteriorated. When the value of the parameter α exceeds 0.90, polarization in the magnetic carrier is not sufficiently generated, so that developability is deteriorated and image defects such as white spots are generated.
さらに本発明の多孔質フェライトコア粒子は、平均グレイン径が2.0μm以上5.0μm以下であることを特徴とし、より好ましくは2.2μm以上4.5μm以下である。 Furthermore, the porous ferrite core particles of the present invention are characterized in that the average grain diameter is 2.0 μm or more and 5.0 μm or less, and more preferably 2.2 μm or more and 4.5 μm or less.
該多孔質フェライトコア粒子の平均グレイン径を上記の範囲にすることにより、コア粒子内部の孔に樹脂が充填されやすくなる。これは、樹脂を充填する際に毛細管現象が生じ、コア粒子表面から延びる孔を通してコア粒子内部まで十分に充填できるためであると推察される。コア粒子内部の孔まで樹脂が充填される事により、Li系フェライトの課題である使用環境の違いによる帯電変動を抑制することができる。 By making the average grain diameter of the porous ferrite core particles in the above range, the pores inside the core particles are easily filled with resin. This is presumably because capillarity occurs when the resin is filled, and the core particle can be sufficiently filled through the holes extending from the surface of the core particle. By filling the resin up to the pores inside the core particle, it is possible to suppress the charging fluctuation due to the difference in use environment, which is a problem of the Li-based ferrite.
また、内部の孔部にも樹脂が充填されるため、磁性キャリアの比重を小さくコントロールできるとともに、物理的強度も十分に確保することが可能となる。その結果、混合時にキャリアにかかるストレスを軽減させることができ、長期使用においてもカブリの少ない安定した画質が確保できる。 In addition, since the resin is filled in the internal hole, the specific gravity of the magnetic carrier can be controlled to be small, and the physical strength can be sufficiently secured. As a result, the stress applied to the carrier during mixing can be reduced, and stable image quality with little fogging can be ensured even during long-term use.
さらに、平均グレイン径を調整することにより、多孔質フェライトコア粒子表面に適度な凹凸を有することで、表面性にばらつきが生じる。その結果、パラメーターαのコントロールがさらに容易になる。 Furthermore, by adjusting the average grain diameter, the surface properties of the porous ferrite core particles are uneven due to having appropriate irregularities. As a result, the control of the parameter α becomes easier.
多孔質フェライトコア粒子の平均グレイン径が2.0μm未満の場合、コア粒子内部の孔に樹脂が均一に充填され難く、トナーとキャリアの混合性が低下することにより、カブリが発生しやすくなる。また、高温高湿環境下では、画像濃度の変動が大きくなりやすい。 When the average grain size of the porous ferrite core particles is less than 2.0 μm, it is difficult to uniformly fill the pores inside the core particles with resin, and the mixing of the toner and the carrier is lowered, so that fog is likely to occur. In addition, fluctuations in image density tend to be large under a high temperature and high humidity environment.
多孔質フェライトコア粒子の平均グレイン径が5.0μmよりも大きい場合、グレイン同士の接合面積が小さくなり、物理的強度が低下しやすくキャリア粒子としての耐久性を確保できにくく、キャリア付着が生じやすくなる。 When the average grain diameter of the porous ferrite core particles is larger than 5.0 μm, the bonding area between the grains becomes small, the physical strength tends to decrease, it is difficult to ensure the durability as carrier particles, and carrier adhesion is likely to occur. Become.
さらに本発明の磁性キャリアは、樹脂を少なくとも5.0質量%以上20.0質量%以下含有することを特徴とし、より好ましくは8.0質量%以上15.0質量%以下である。 Furthermore, the magnetic carrier of the present invention contains at least 5.0% by mass to 20.0% by mass of resin, more preferably 8.0% by mass to 15.0% by mass.
該磁性キャリアの樹脂量を上記の範囲にすることにより、使用する環境によらず優れた帯電安定性が得られ、高い現像性が確保できる。 By setting the amount of the resin of the magnetic carrier within the above range, excellent charging stability can be obtained regardless of the use environment, and high developability can be ensured.
磁性キャリアの含有する樹脂が5.0質量%未満の場合、フェライトコア粒子を十分に被覆できなくなる為、高温高湿環境下ではトナーの摩擦帯電立ち上がり性が悪く、且つ帯電の絶対値も低くなりカブリが発生する。 When the resin contained in the magnetic carrier is less than 5.0% by mass, the ferrite core particles cannot be sufficiently coated, so that the toner has a poor frictional charge rise property in a high temperature and high humidity environment, and the absolute value of the charge is also low. Fogging occurs.
磁性キャリアの含有する樹脂が20.0質量%より多い場合、磁性キャリアの抵抗が高くなりすぎるため、パラメーターαが0.90を超えたり、低温低湿環境下ではトナーが過剰に帯電して画像濃度の低下する。 If the amount of resin contained in the magnetic carrier is more than 20.0% by mass, the resistance of the magnetic carrier becomes too high, so that the parameter α exceeds 0.90 or the toner is excessively charged in a low temperature and low humidity environment, and the image density Of decline.
本発明の磁性キャリアは、含有する金属酸化物の総mol数に対して、LiがLi2O基準で少なくとも5.0mol%以上25.0mol%以下であることが好ましく、7.0mol%以上20.0mol%以下であることがより好ましい。 In the magnetic carrier of the present invention, Li is preferably at least 5.0 mol% to 25.0 mol% based on Li 2 O with respect to the total number of moles of the metal oxide contained, and is 7.0 mol% to 20 mol. More preferably, it is 0.0 mol% or less.
多孔質フェライトコアの含有する金属酸化物の総mol数に対して、LiがLi2O基準で5.0mol%未満の場合には、比重を小さくしにくく、混合時にかかるストレスが大きくなる場合がある。一方、25.0mol%より多くなる場合には、製造時においてLi成分と、Mn成分との比重差が大きくなり、不均一な組成になり過ぎる場合がある。また、磁力が十分に得られずキャリア付着が発生する場合がある。 When Li is less than 5.0 mol% based on Li 2 O with respect to the total number of moles of metal oxide contained in the porous ferrite core, it is difficult to reduce the specific gravity, and the stress applied during mixing may increase. is there. On the other hand, when it exceeds 25.0 mol%, the specific gravity difference between the Li component and the Mn component becomes large at the time of production, which may result in an uneven composition. In addition, sufficient magnetic force cannot be obtained and carrier adhesion may occur.
本発明の磁性キャリアは、含有する金属酸化物の総mol数に対して、MnがMnO基準で少なくとも0.5mol%以上10.0mol%以下であることが好ましく、1.0mol%以上8.0mol%以下であることがより好ましい。 In the magnetic carrier of the present invention, Mn is preferably at least 0.5 mol% to 10.0 mol% on the basis of MnO with respect to the total number of moles of the metal oxide contained, and 1.0 mol% to 8.0 mol. % Or less is more preferable.
多孔質フェライトコアの含有する金属酸化物の総mol数に対して、MnがMnO基準で0.5mol%未満の場合には、磁力が低くなり、グレインのつながりにばらつきを持たせることが難しくなる場合がある。その場合、パラメータαが大きくなる場合がある。一方、10.0mol%より多くなる場合には、平均グレイン径がブロードになりすぎ、キャリア流動性が低下することで帯電が不均一になりやすく、画像濃度の変動が大きくなる場合がある。 When Mn is less than 0.5 mol% on the basis of MnO with respect to the total number of moles of metal oxides contained in the porous ferrite core, the magnetic force becomes low, and it becomes difficult to vary the grain connection. There is a case. In that case, the parameter α may increase. On the other hand, when it exceeds 10.0 mol%, the average grain diameter becomes too broad, and the carrier fluidity is lowered, so that the charge is likely to be non-uniform and the fluctuation of the image density may increase.
さらに本発明の磁性キャリアの電界強度1000V/cmにおける比抵抗が、7.0×105Ω・cm以上5.0×107Ω・cm以下であることが好ましく、1.0×106Ω・cm以上3.0×107Ω・cm以下であることがより好ましい。該磁性キャリアの比抵抗を上記の範囲にすることにより、電極効果がさらに効果的に得られ、各種環境における現像性が良化してがさつきの発生が抑制される。 Further, the specific resistance of the magnetic carrier of the present invention at an electric field strength of 1000 V / cm is preferably 7.0 × 10 5 Ω · cm or more and 5.0 × 10 7 Ω · cm or less, and 1.0 × 10 6 Ω or less. More preferably, it is cm or more and 3.0 × 10 7 Ω · cm or less. By making the specific resistance of the magnetic carrier in the above range, the electrode effect can be obtained more effectively, the developability in various environments is improved, and the occurrence of roughing is suppressed.
さらに、本発明の多孔質磁性コアの電界強度300V/cmにおける比抵抗が、1.0×106Ω・cm以上、9.0×106Ω・cm以下であることが好ましく、2.0×106Ω・cm以上、7.0×106Ω・cm以下であることがより好ましい。 Furthermore, the specific resistance at an electric field strength of 300 V / cm of the porous magnetic core of the present invention is preferably 1.0 × 10 6 Ω · cm or more and 9.0 × 10 6 Ω · cm or less, and 2.0 It is more preferable that it is not less than × 10 6 Ω · cm and not more than 7.0 × 10 6 Ω · cm.
該多孔質フェライトコアの比抵抗を上記の範囲にすることにより、磁性キャリア粒子内での分極をよりコントロールすることでき、さらに白抜けを抑制できる。 By setting the specific resistance of the porous ferrite core in the above range, the polarization in the magnetic carrier particles can be further controlled, and white spots can be suppressed.
多孔質磁性フェライトコアは、以下のような工程で製造することができる。 The porous magnetic ferrite core can be manufactured by the following process.
本発明で用いられるLi−Mn系フェライトとは次式で表される焼結体である。
(Li2O)a(MnO)b(M1O)c(M2O)d(Fe2O3)e
(0.050≦a≦0.250、0.005≦b≦0.100、c,dはそれぞれ0.000≦(c,d)≦0.200、0.650<e<0.945、a+b+c+d+e=1.000))
The Li—Mn ferrite used in the present invention is a sintered body represented by the following formula.
(Li 2 O) a (MnO) b (M1O) c (M2O) d (Fe 2 O 3 ) e
(0.050 ≦ a ≦ 0.250, 0.005 ≦ b ≦ 0.100, c and d are 0.000 ≦ (c, d) ≦ 0.200, 0.650 <e <0.945, a + b + c + d + e = 1.000))
上記式中においてM1及びM2は2価の金属であり、Fe、Mg、Sr、Cu、Zn、Ni、Co、Caからなる群から選ばれる1種類以上の金属元素を表す。尚、上記フェライトは主要元素を示し、それ以外の微量金属元素を含有してもよい。 In the above formula, M1 and M2 are divalent metals and represent one or more metal elements selected from the group consisting of Fe, Mg, Sr, Cu, Zn, Ni, Co, and Ca. In addition, the said ferrite shows a main element and may contain the trace metal element other than that.
まず、多孔質磁性フェライトコアの製造工程の一態様について以下に説明する。 First, an aspect of the manufacturing process of the porous magnetic ferrite core will be described below.
工程1(秤量・混合工程):
上記フェライトの原料を、秤量し、混合する。
Process 1 (weighing / mixing process):
The ferrite raw materials are weighed and mixed.
フェライト原料としては、例えば以下のものが挙げられる。Li、Mn、Fe、Zn、Ni、Mg、Co、Cu、Ba、Sr、Y、Ca、Si、V、Bi、In、Ta、Zr、B、Mo、Na、Sn、Ti、Cr、Al、希土類金属の金属粒子、酸化物、水酸化物、シュウ酸塩、炭酸塩が挙げられる。その中でも、Liの出発原料として、Li2CO3が好ましく、Mnの出発原料としては、MnCO3、Mn3O4が好ましい。 Examples of the ferrite raw material include the following. Li, Mn, Fe, Zn, Ni, Mg, Co, Cu, Ba, Sr, Y, Ca, Si, V, Bi, In, Ta, Zr, B, Mo, Na, Sn, Ti, Cr, Al, Examples include rare earth metal particles, oxides, hydroxides, oxalates, and carbonates. Among them, Li 2 CO 3 is preferable as a starting material for Li, and MnCO 3 and Mn 3 O 4 are preferable as a starting material for Mn.
混合する装置としては、例えば以下のものが挙げられる。ボールミル、遊星ミル、ジオットミル、振動ミル。特にボールミルが混合性の観点から好ましい。具体的には、ボールミル中に、秤量したフェライト原料、ボールを入れ、0.1時間以上20.0時間以下、粉砕・混合する。 Examples of the mixing apparatus include the following. Ball mill, planetary mill, Giotto mill, vibration mill. A ball mill is particularly preferable from the viewpoint of mixing properties. Specifically, a weighed ferrite raw material and balls are placed in a ball mill, and pulverized and mixed for 0.1 to 20.0 hours.
工程2(仮焼成工程):
粉砕・混合したフェライト原料を、大気中で焼成温度700℃以上1000℃以下の範囲で、0.5時間以上5.0時間以下仮焼成し、フェライト化する。焼成には、例えば以下の炉が用いられる。バーナー式焼却炉、ロータリー式焼却炉、電気炉。
Step 2 (temporary firing step):
The ferrite raw material thus pulverized and mixed is calcined in the atmosphere at a firing temperature of 700 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower for 0.5 hour or more and 5.0 hours or less to form a ferrite. For firing, for example, the following furnace is used. Burner type incinerator, rotary type incinerator, electric furnace.
工程3(粉砕工程):
工程2で作製した仮焼フェライトを粉砕機で粉砕する。
Step 3 (grinding step):
The calcined ferrite produced in step 2 is pulverized with a pulverizer.
粉砕機としては、所望の粒径が得られれば特に限定されない。例えば、クラッシャーやハンマーミル、ボールミル、ビーズミル、遊星ミル、ジオットミルなどが挙げられる。
仮焼フェライト微粉砕品の体積基準の50%粒径(D50)は0.5μm以上3.0μm以下であることが好ましい。
The pulverizer is not particularly limited as long as a desired particle size can be obtained. For example, a crusher, a hammer mill, a ball mill, a bead mill, a planetary mill, a Giotto mill, and the like can be given.
The volume-based 50% particle size (D50) of the calcined ferrite finely pulverized product is preferably 0.5 μm or more and 3.0 μm or less.
また仮焼フェライト微粉砕品の体積基準の50%粒径(D50)と体積基準の90%粒子径(D90)の比であるD90/D50を1.5以上6.0以下とすることが好ましく、2.0以上5.0以下とすることがより好ましい。D90/D50は粒度分布の指標であり、大きいほど粒度分布が広いことを示している。 Further, it is preferable that D90 / D50, which is the ratio of the volume-based 50% particle size (D50) and the volume-based 90% particle size (D90) of the calcined ferrite finely pulverized product to be 1.5 or more and 6.0 or less. 2.0 to 5.0 is more preferable. D90 / D50 is an index of particle size distribution, and the larger the value, the wider the particle size distribution.
本発明において、磁性キャリアのパラメータαを所望の範囲にするための手段の一つとして、仮焼フェライト微粉砕品の粒径や粒径分布をコントロールすることがあげられ、D90/D50が大きいほど、磁性キャリアのパラメータαを小さくできるため好ましい。
仮焼フェライト微粉砕品の粒度分布が広いことで、磁性キャリア粒子の内部においてグレイン同士の繋がり(結晶粒界)の状態に「ばらつき」を生じやすくなることによる。
In the present invention, one of the means for setting the parameter α of the magnetic carrier within a desired range is to control the particle size and particle size distribution of the calcined ferrite finely pulverized product, and the larger D90 / D50 is, It is preferable because the parameter α of the magnetic carrier can be reduced.
This is because the grain size distribution of the finely pulverized calcined ferrite product tends to cause “variation” in the state of the connection between grains (crystal grain boundary) inside the magnetic carrier particles.
仮焼フェライト微粉砕品を上記の粒径にするために、例えば、ボールミルやビーズミルを用いて粉砕する場合、ボールやビーズの素材、粒径、運転時間を制御することで達成できる。具体的には、仮焼フェライト微粉砕品の粒径を小さくするためには、比重の大きいボールを用い、粉砕時間を長くすればよい。また、仮焼フェライト微粉砕品の粒度分布を広くするためには、比重の重いボールやビーズを用い、粉砕時間を短くすることで得ることができる。また、粒径の異なる仮焼フェライト微粉砕品を別々に調整し、それらの混合することによっても粒度分布の広い仮焼フェライト微粉砕品を得ることができる。 In order to make the finely pulverized calcined ferrite product have the above particle size, for example, when pulverizing using a ball mill or a bead mill, it can be achieved by controlling the material of the ball or bead, the particle size, and the operation time. Specifically, in order to reduce the particle diameter of the calcined ferrite finely pulverized product, a ball having a large specific gravity is used and the pulverization time is lengthened. Moreover, in order to widen the particle size distribution of the calcined ferrite finely pulverized product, it can be obtained by using balls and beads having a high specific gravity and shortening the pulverization time. Moreover, the calcined ferrite finely pulverized product having a wide particle size distribution can be obtained by separately adjusting and mixing the calcined ferrite finely pulverized product having different particle diameters.
ボールやビーズの素材としては、所望の粒度分布とすることができれば特に限定されない。例えば、以下のものがあげられる。ソーダガラス(比重2.5g/cm3)、ソーダレスガラス(比重2.6g/cm3)、高比重ガラス(比重2.7g/cm3)等のガラスや、石英(比重2.2g/cm3)、チタニア(比重3.9g/cm3)、窒化ケイ素(比重3.2g/cm3)、アルミナ(比重3.6g/cm3)、ジルコニア(比重6.0g/cm3)、スチール(比重7.9g/cm3)、ステンレス(比重8.0g/cm3)。中でも、アルミナ、ジルコニア、ステンレスは、耐磨耗性に優れているために好ましい。 The material of the balls and beads is not particularly limited as long as the desired particle size distribution can be obtained. For example, the following can be mentioned. Glasses such as soda glass (specific gravity 2.5 g / cm 3 ), sodaless glass (specific gravity 2.6 g / cm 3 ), high specific gravity glass (specific gravity 2.7 g / cm 3 ), quartz (specific gravity 2.2 g / cm) 3 ), titania (specific gravity 3.9 g / cm 3 ), silicon nitride (specific gravity 3.2 g / cm 3 ), alumina (specific gravity 3.6 g / cm 3 ), zirconia (specific gravity 6.0 g / cm 3 ), steel ( Specific gravity 7.9 g / cm 3 ), stainless steel (specific gravity 8.0 g / cm 3 ). Among these, alumina, zirconia, and stainless steel are preferable because of excellent wear resistance.
ボールやビーズの粒径は、所望の粒径・分布が得られれば、特に限定されない。例えば、ボールとしては、φ5mm以上φ60mmのものが好適に用いられる。また、ビーズとしてはφ0.03mm以上φ5mm未満のものが好適に用いられる。 The particle size of the ball or bead is not particularly limited as long as a desired particle size / distribution is obtained. For example, a ball having a diameter of φ5 mm or more and φ60 mm is preferably used. Further, beads having a diameter of φ0.03 mm or more and less than φ5 mm are preferably used.
また、ボールミルやビーズミルは、乾式より湿式の法が、粉砕品がミルの中で舞い上がることがなく粉砕効率が高い。このため、乾式より湿式の方がより好ましい。 In addition, ball mills and bead mills have a high grinding efficiency when a wet method is used rather than a dry method, and a pulverized product does not rise in the mill. For this reason, the wet type is more preferable than the dry type.
工程4(造粒工程):
仮焼フェライトの粉砕品に対し、水、バインダー、分散剤と、必要に応じて、孔調整剤を加える。
Process 4 (granulation process):
Water, a binder, a dispersant, and, if necessary, a pore adjuster are added to the pulverized product of calcined ferrite.
孔調整剤としては、発泡剤や樹脂微粒子が挙げられる。発泡剤として、例えば、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、炭酸水素リチウム、炭酸水素アンモニウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸リチウム、炭酸アンモニウム。樹脂微粒子として、例えば、ポリエステル、ポリスチレン、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、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−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−アクリロニトリル−インデン共重合体の如きスチレン共重合体;ポリ塩化ビニル、フェノール樹脂、変性フェノール樹脂、マレイン樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリ酢酸ビニル、シリコーン樹脂;脂肪族多価アルコール、脂肪族ジカルボン酸、芳香族ジカルボン酸、芳香族ジアルコール類及びジフェノール類から選択されるモノマーを構造単位として有するポリエステル樹脂;ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリビニルブチラール、テルペン樹脂、クマロンインデン樹脂、石油樹脂、ポリエステルユニットとビニル系重合体ユニットを有しているハイブリッド樹脂の微粒子が挙げられる。 Examples of the pore adjuster include a foaming agent and resin fine particles. Examples of the foaming agent include sodium hydrogen carbonate, potassium hydrogen carbonate, lithium hydrogen carbonate, ammonium hydrogen carbonate, sodium carbonate, potassium carbonate, lithium carbonate, and ammonium carbonate. Examples of resin fine particles include polyester, polystyrene, styrene-vinyltoluene copolymer, styrene-vinylnaphthalene copolymer, styrene-acrylic acid ester copolymer, styrene-methacrylic acid ester copolymer, and styrene-α-chloromethacrylic acid. Styrene copolymers such as acid methyl copolymer, styrene-acrylonitrile copolymer, styrene-vinyl methyl ketone copolymer, styrene-butadiene copolymer, styrene-isoprene copolymer, styrene-acrylonitrile-indene copolymer Polyvinyl chloride, phenolic resin, modified phenolic resin, maleic resin, acrylic resin, methacrylic resin, polyvinyl acetate, silicone resin; aliphatic polyhydric alcohol, aliphatic dicarboxylic acid, aromatic dicarboxylic acid, aromatic dialcohol and Polyester resin having monomers selected from phenols as structural units; polyurethane resin, polyamide resin, polyvinyl butyral, terpene resin, coumarone indene resin, petroleum resin, hybrid resin having polyester unit and vinyl polymer unit Fine particles.
バインダーとしては、例えば、ポリビニルアルコールが用いられる。 For example, polyvinyl alcohol is used as the binder.
工程3において、湿式で粉砕した場合は、フェライトスラリー中に含まれている水も考慮し、バインダーと必要に応じて孔調整剤を加えることが好ましい。 In Step 3, when wet pulverization is performed, it is preferable to add a binder and, if necessary, a pore adjuster, taking into account the water contained in the ferrite slurry.
得られたフェライトスラリーを、噴霧乾燥機を用い、100℃以上200℃以下の加温雰囲気下で、乾燥・造粒する。噴霧乾燥機としては、従来公知のものを使用することができるが、得られる多孔質磁性フェライトコア粒子の粒径を制御がし易い点で、スプレードライヤーが好適に使用できる。 The obtained ferrite slurry is dried and granulated using a spray dryer in a heated atmosphere of 100 ° C. or higher and 200 ° C. or lower. As the spray dryer, a conventionally known one can be used, but a spray dryer can be preferably used because the particle diameter of the obtained porous magnetic ferrite core particles can be easily controlled.
工程5(本焼成工程):
次に、造粒品を焼成する。800℃以上1300℃以下で1時間以上24時間以下焼成することが好ましく、1000℃以上1200℃以下がより好ましい。
Process 5 (main baking process):
Next, the granulated product is fired. The baking is preferably performed at 800 ° C. to 1300 ° C. for 1 hour to 24 hours, more preferably 1000 ° C. to 1200 ° C.
ここで上記範囲内で焼成温度や焼成時間を制御することで、多孔質磁性フェライトコア粒子の多孔質の度合いを調整できる。例えば焼成温度を高くしたり、焼成時間を長くしたりすることで、仮焼フェライト微粉砕品の焼成が進行してフェライト化し、同時に結晶粒子の合一を進行させることができる。これにより磁性フェライトのグレインが三次元的に繋がった、多孔質磁性フェライトコアを得ることができる。 Here, the degree of porosity of the porous magnetic ferrite core particles can be adjusted by controlling the firing temperature and firing time within the above range. For example, by raising the firing temperature or lengthening the firing time, firing of the calcined ferrite finely pulverized product proceeds and becomes ferrite, and at the same time, coalescence of crystal particles can proceed. Thereby, a porous magnetic ferrite core in which the grains of magnetic ferrite are three-dimensionally connected can be obtained.
前述したように、多孔質の度合いが高い多孔質磁性フェライトコアは、グレイン同士の繋がりの数が多く、繋がりの状態にも「ばらつき」を生じ易い。よって得られる磁性キャリアのパラメータαを小さくし易い傾向にある。 As described above, the porous magnetic ferrite core having a high degree of porosity has a large number of connections between grains, and “variation” tends to occur in the connection state. Therefore, the parameter α of the obtained magnetic carrier tends to be easily reduced.
一方で、焼成温度を高くしすぎたり、焼成時間を長くしすぎたりすると、完全に仮焼フェライトが合一、一体化してしまい、孔がない、または殆どない、中実なフェライトコアとなってしまう。このような中実なフェライトコアは磁性キャリアとしても、該パラメータαはきわめて1に近い値にしかならないため、所望の範囲に調整することができないため、好ましくない。 On the other hand, if the firing temperature is set too high or the firing time is set too long, the calcined ferrite is completely united and integrated, resulting in a solid ferrite core with few or no holes. End up. Even if such a solid ferrite core is used as a magnetic carrier, the parameter α is only close to 1 and cannot be adjusted to a desired range, which is not preferable.
また、得られる磁性キャリアのパラメータαを好ましい範囲にコントロールする手段として、焼成する際の雰囲気をコントロールすることも重要である。例えば、酸素濃度の低い雰囲気や、還元雰囲気(水素存在下)において焼成することにより、得られる磁性キャリアの該パラメータαを小さくできる。これはおそらく多孔質磁性フェライトコアを構成するグレインの酸化が抑えられたことで、印加した現像バイアスが磁性キャリア内部のより多くのグレイン同士の繋がりに作用し、見かけ上、繋がり状態の「ばらつき」が大きくなるためと推定される。 It is also important to control the atmosphere during firing as a means for controlling the parameter α of the obtained magnetic carrier within a preferable range. For example, the parameter α of the obtained magnetic carrier can be reduced by firing in an atmosphere having a low oxygen concentration or in a reducing atmosphere (in the presence of hydrogen). This is probably because the oxidation of the grains composing the porous magnetic ferrite core was suppressed, and the applied development bias acts on the connection between more grains in the magnetic carrier, and apparently `` variation '' of the connection state Is estimated to increase.
工程6(選別工程):
以上の様に焼成した粒子を解砕した後に、分級や篩で篩分して粗大粒子や微粒子を除去することで、最終的に得られる磁性キャリアが所望の粒度分布となるように調整することが好ましい。さらに、磁力選鉱による弱磁性物や非磁性物を除去することが好ましい。
Process 6 (screening process):
After pulverizing the baked particles as described above, sieving with classification or sieving to remove coarse particles and fine particles, so that the final magnetic carrier can be adjusted to the desired particle size distribution Is preferred. Furthermore, it is preferable to remove weak magnetic substances and non-magnetic substances by magnetic separation.
多孔質フェライトコア粒子の体積分布基準50%粒径(D50)は、23μm以上68μm以下であることが磁性キャリアとなったときに、画像へのキャリア付着とがさつきの抑制のためより望ましい。 The volume distribution reference 50% particle diameter (D50) of the porous ferrite core particles is more preferably 23 μm or more and 68 μm or less in order to suppress the adhesion of the carrier to the image when it becomes a magnetic carrier.
<磁性キャリアの製造方法>
上述の工程1乃至6の方法によって得られた多孔質磁性フェライトコアの孔に樹脂を充填せしめることで、多孔質磁性フェライトコアと樹脂とを少なくとも含有する磁性キャリア粒子を有する磁性キャリアを得ることができる。
<Method for manufacturing magnetic carrier>
A magnetic carrier having magnetic carrier particles containing at least a porous magnetic ferrite core and a resin can be obtained by filling a resin in the pores of the porous magnetic ferrite core obtained by the method of steps 1 to 6 described above. it can.
ここで、多孔質磁性フェライトコアに樹脂を充填したものを充填コアと呼ぶ。本発明においてはこの充填コアをそのまま磁性キャリアとして用いても良いが、充填コアをさらに樹脂で被覆することで、環境安定性にも優れた磁性キャリアとなるため好ましい。 Here, a porous magnetic ferrite core filled with a resin is called a filled core. In the present invention, this filled core may be used as it is as a magnetic carrier, but it is preferable to coat the filled core with a resin to obtain a magnetic carrier excellent in environmental stability.
工程7(樹脂充填工程)
多孔質磁性フェライトコアの孔に樹脂が充填された充填コアを得るためには、まず、充填させる樹脂と該樹脂が可溶な溶剤を混合した樹脂溶液を用意する。その後、この樹脂溶液を多孔質磁性フェライトコアに添加することより、多孔質磁性フェライトコア粒子を樹脂溶液に含浸させ、その後溶剤のみ除去させる方法が好ましい。
Process 7 (resin filling process)
In order to obtain a filled core in which the pores of the porous magnetic ferrite core are filled with resin, first, a resin solution in which a resin to be filled and a solvent in which the resin is soluble is mixed is prepared. Thereafter, a method of adding the resin solution to the porous magnetic ferrite core and impregnating the porous magnetic ferrite core particles with the resin solution and then removing only the solvent is preferable.
ここで用いられる溶剤は、充填する樹脂が可溶であれば、有機性の溶剤でも水でもよい。有機溶剤として、トルエン、キシレン、セルソルブブチルアセテート、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メタノールが挙げられる。 The solvent used here may be an organic solvent or water as long as the resin to be filled is soluble. Examples of the organic solvent include toluene, xylene, cellosolve butyl acetate, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, and methanol.
該樹脂溶液における樹脂の固形分量は、好ましくは1質量%以上30質量%以下であり、より好ましくは1質量%以上10質量%以下である。 The resin solid content in the resin solution is preferably 1% by mass or more and 30% by mass or less, and more preferably 1% by mass or more and 10% by mass or less.
樹脂溶液における樹脂の固形分量が上記範囲であることで、樹脂溶液の粘度が適度なものとなるため、多孔質磁性フェライトコア粒子の孔に樹脂溶液が侵入し易くなるため好ましい。さらに、孔に入り込んだ樹脂が孔内で担持され易くなるため、多孔質磁性フェライトコア粒子の孔に樹脂を均一に充填し易くなるため好ましい。 When the solid content of the resin in the resin solution is in the above range, the viscosity of the resin solution becomes appropriate, which is preferable because the resin solution easily enters the pores of the porous magnetic ferrite core particles. Furthermore, since the resin that has entered the pores is easily carried in the pores, the pores of the porous magnetic ferrite core particles are easily filled uniformly with the resin, which is preferable.
孔への樹脂充填が均一に行われないと、多孔質磁性フェライトコア粒子の表面に樹脂が偏在して、表面を樹脂で厚く被覆したかのようになってしまう場合がある。このような状況になると得られる磁性キャリアのパラメータαが大きくなってしまう場合があるため、孔へ樹脂を均一に充填することが肝要である。 If the resin is not uniformly filled into the pores, the resin may be unevenly distributed on the surface of the porous magnetic ferrite core particles, and it may appear as if the surface is covered with the resin. In such a situation, the parameter α of the magnetic carrier obtained may become large, so it is important to uniformly fill the hole with resin.
また粒径の小さい多孔質磁性フェライトコア粒子は孔へ樹脂溶液を侵入させるのが難しい傾向にあるため、樹脂溶液における樹脂の固形分量を少なくして、樹脂溶液の粘度を低く調整することが好ましい。 In addition, since the porous magnetic ferrite core particles having a small particle size tend to make it difficult for the resin solution to enter the pores, it is preferable to adjust the viscosity of the resin solution to be low by reducing the solid content of the resin in the resin solution. .
上記多孔質磁性フェライトコアの孔に充填する樹脂としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のどちらも用いることができるが、多孔質磁性フェライトコアに対する親和性が高いものであることが好ましい。親和性が高い樹脂を用いた場合には、多孔質磁性フェライトコアの孔への樹脂の充填が容易となり、均一な充填が可能となるため、結果として機械的強度に優れたものとなるため好ましい。 As the resin filling the pores of the porous magnetic ferrite core, either a thermoplastic resin or a thermosetting resin can be used, but it is preferable that the resin has a high affinity for the porous magnetic ferrite core. When a resin with high affinity is used, it is easy to fill the resin in the pores of the porous magnetic ferrite core, and uniform filling is possible, resulting in excellent mechanical strength, which is preferable. .
上記充填させる樹脂として、熱可塑性樹脂としては、以下のものが挙げられる。ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、スチレン−アクリル樹脂;スチレン−ブタジエン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリフッ化ビニリデン樹脂、フルオロカーボン樹脂、パーフルオロカーボン樹脂、ポリビニルピロリドン、石油樹脂、ノボラック樹脂、飽和アルキルポリエステル樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアリレート、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルケトン樹脂が挙げられる。 As the resin to be filled, examples of the thermoplastic resin include the following. Polystyrene, polymethyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate, styrene-acrylic resin; styrene-butadiene copolymer, ethylene-vinyl acetate copolymer, polyvinyl chloride, polyvinyl acetate, polyvinylidene fluoride resin, fluorocarbon resin, perfluorocarbon resin, polyvinyl Examples include pyrrolidone, petroleum resin, novolak resin, saturated alkyl polyester resin, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyarylate, polyamide resin, polyacetal resin, polycarbonate resin, polyethersulfone resin, polysulfone resin, polyphenylene sulfide resin, and polyether ketone resin. It is done.
また、上記熱硬化性樹脂としては、以下のものが挙げられる。フェノール樹脂、変性フェノール樹脂、マレイン樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、無水マレイン酸とテレフタル酸と多価アルコールとの重縮合によって得られる不飽和ポリエステル、尿素樹脂、メラミン樹脂、尿素−メラミン樹脂、キシレン樹脂、トルエン樹脂、グアナミン樹脂、メラミン−グアナミン樹脂、アセトグアナミン樹脂、グリプタール樹脂、フラン樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリウレタン樹脂が挙げられる。 Moreover, the following are mentioned as said thermosetting resin. Phenolic resin, modified phenolic resin, maleic resin, alkyd resin, epoxy resin, unsaturated polyester obtained by polycondensation of maleic anhydride, terephthalic acid and polyhydric alcohol, urea resin, melamine resin, urea-melamine resin, xylene resin , Toluene resin, guanamine resin, melamine-guanamine resin, acetoguanamine resin, gliptal resin, furan resin, silicone resin, polyimide, polyamideimide resin, polyetherimide resin, polyurethane resin.
また、これらの樹脂を変性した樹脂を用いても良い。中でもポリフッ化ビニリデン樹脂、フルオロカーボン樹脂、パーフロロカーボン樹脂又は溶剤可溶性パーフロロカーボン樹脂等の含フッ素系樹脂、変性シリコーン樹脂あるいはシリコーン樹脂は、多孔質磁性フェライトコアに対する親和性が高いため好ましい。 Further, a resin obtained by modifying these resins may be used. Of these, fluorine-containing resins such as polyvinylidene fluoride resin, fluorocarbon resin, perfluorocarbon resin or solvent-soluble perfluorocarbon resin, modified silicone resin or silicone resin are preferred because of their high affinity for the porous magnetic ferrite core.
上記樹脂の中で、熱硬化性樹脂が、磁性キャリアの機械的強度、耐久性に優れるため好ましい。中でも変性シリコーン樹脂あるいはシリコーン樹脂が、磁性キャリアとトナーの付着力を低減でき、より現像性が高まるため好ましい。 Among the above resins, a thermosetting resin is preferable because of excellent mechanical strength and durability of the magnetic carrier. Among these, a modified silicone resin or a silicone resin is preferable because it can reduce the adhesion between the magnetic carrier and the toner and further improve the developability.
例えば、市販品として、以下のものが挙げられる。シリコーン樹脂では、信越化学社製のKR271、KR255、KR152、東レ・ダウコーニング社製のSR2400、SR2405、SR2410、SR2411。変性シリコーン樹脂では、信越化学社製のKR206(アルキッド変性)、KR5208(アクリル変性)、ES1001N(エポキシ変性)、KR305(ウレタン変性)、東レ・ダウコーニング社製のSR2115(エポキシ変性)、SR2110(アルキッド変性)が挙げられる。 For example, the following are mentioned as a commercial item. Among silicone resins, KR271, KR255, and KR152 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., and SR2400, SR2405, SR2410, and SR2411 manufactured by Toray Dow Corning. Among the modified silicone resins, KR206 (alkyd modified), KR5208 (acrylic modified), ES1001N (epoxy modified), KR305 (urethane modified) manufactured by Shin-Etsu Chemical, SR2115 (epoxy modified), SR2110 (alkyd) manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd. Modification).
工程8(樹脂被覆):
充填コア粒子の表面を樹脂で被覆する方法としては、特に限定されないが、浸漬法、スプレー法、ハケ塗り法、及び流動床の如き塗布方法により被覆する方法が挙げられる。
Step 8 (resin coating):
The method of coating the surface of the filled core particles with a resin is not particularly limited, and examples thereof include a coating method such as a dipping method, a spray method, a brush coating method, and a fluidized bed.
充填コア粒子の表面を被覆する樹脂の量としては、充填コア粒子100質量部に対し、0.1質量部以上5.0質量部以下の範囲で、得られる磁性キャリアの該パラメータαが所望の範囲となるように調整することが好ましい。 The amount of the resin covering the surface of the filled core particles is within the range of 0.1 parts by weight or more and 5.0 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the filled core particles. It is preferable to adjust so that it may become a range.
上記被覆材を形成する樹脂としては、上述した熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のどちらを用いてもかまわない。中でも含フッ素系樹脂、変性シリコーン樹脂あるいはシリコーン樹脂、脂環基を有するアクリル樹脂は、離型性が高いためにトナースペント防止の観点から好ましい。 As the resin for forming the covering material, either the above-described thermoplastic resin or thermosetting resin may be used. Of these, fluorine-containing resins, modified silicone resins or silicone resins, and acrylic resins having an alicyclic group are preferable from the viewpoint of preventing toner spent due to their high releasability.
上述した樹脂は、単独でも使用できるが、2種類以上を混合して使用してもよい。また、熱可塑性樹脂に硬化剤等を混合し硬化させて使用することもできる。特より離型性の高い樹脂を用いることが好適である。 The above-described resins can be used alone or in combination of two or more. In addition, a curing agent or the like can be mixed with a thermoplastic resin and cured for use. It is preferable to use a resin having a higher releasability than the above.
さらに、被覆樹脂には、導電性を有する粒子や荷電制御性を有する粒子や荷電制御剤、荷電制御樹脂、カップリング剤を摩擦帯電性をコントロールするために含有していてもよい。 Further, the coating resin may contain conductive particles, charge controllable particles, a charge control agent, a charge control resin, and a coupling agent in order to control the triboelectric chargeability.
荷電制御物質としては、荷電制御性を有する粒子や荷電制御性を有する材料を用いることができる。荷電制御性を有する粒子の添加量としては、被覆樹脂100質量部に対し、0.5質量部以上50.0質量部以下であることが摩擦帯電量を調整するためには好ましい。 As the charge control substance, particles having charge controllability or materials having charge controllability can be used. The addition amount of the particles having charge controllability is preferably 0.5 parts by mass or more and 50.0 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the coating resin in order to adjust the triboelectric charge amount.
導電性を有する粒子としては、カーボンブラック、マグネタイト、グラファイト、酸化亜鉛、酸化錫が挙げられる。添加量としては、被覆樹脂100質量部に対し、0.1質量部以上10.0質量部以下であることが磁性キャリアの抵抗を調整するためには好ましい。 Examples of the conductive particles include carbon black, magnetite, graphite, zinc oxide, and tin oxide. The addition amount is preferably 0.1 parts by mass or more and 10.0 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the coating resin in order to adjust the resistance of the magnetic carrier.
本発明においては、多孔質フェライトコアに樹脂を充填後及び/又は、充填された充填コア粒子の表面をさらに樹脂で被覆した後、パラメータαを好適にするため、熱処理を行なう際、機械的ストレスをかけても良い。キャリア粒子に機械的ストレスをかけることにより、粒子表面の状態(樹脂の厚さやコア粒子の露出度合い)を調整し、パラメータαをよりコントロールすることができる。 In the present invention, after the resin is filled into the porous ferrite core and / or after the surface of the filled core particle is further coated with the resin, the mechanical stress is applied during the heat treatment in order to optimize the parameter α. It is okay to spend. By applying mechanical stress to the carrier particles, the state of the particle surface (the thickness of the resin and the degree of exposure of the core particles) can be adjusted, and the parameter α can be further controlled.
このようにして得られた磁性キャリアについて、風力分級機や気流分級機などの分級機や、篩で篩分して、所望の粒度分布になるように調整することが好ましい。 The magnetic carrier thus obtained is preferably adjusted so as to have a desired particle size distribution by sieving with a classifier such as an air classifier or an air classifier, or a sieve.
本発明の磁性キャリアは、体積分布基準の50%粒径(D50)が25μm以上70μm以下であることが好ましい。上記特定の範囲にあることにより、トナーへの摩擦帯電付与能とキャリア付着とカブリ防止の観点から好ましい。 The magnetic carrier of the present invention preferably has a volume distribution standard 50% particle size (D50) of 25 μm or more and 70 μm or less. By being in the specific range described above, it is preferable from the viewpoints of imparting triboelectric charge to the toner, carrier adhesion, and fog prevention.
次に、本発明において用いられるトナーに関して説明する。 Next, the toner used in the present invention will be described.
トナーは、結着樹脂と着色剤と必要に応じてワックスを含有するトナー粒子を有するものが用いられる。 As the toner, toner having toner particles containing a binder resin, a colorant, and, if necessary, wax is used.
本発明に用いることが出来る結着樹脂は、トナーの保存性と低温定着性を両立するために、ゲルパーミエイションクロマトグラフィー(GPC)により測定される分子量分布のピーク分子量(Mp)が2000以上50000以下、数平均分子量(Mn)が1500以上30000以下、重量平均分子量(Mw)が2000以上1000000以下、ガラス転移点(Tg)が40℃以上80℃以下であることが好ましい。 The binder resin that can be used in the present invention has a peak molecular weight (Mp) of 2000 or more in the molecular weight distribution measured by gel permeation chromatography (GPC) in order to achieve both storage stability and low-temperature fixability of the toner. It is preferable that the number average molecular weight (Mn) is 1500 or more and 30000 or less, the weight average molecular weight (Mw) is 2000 or more and 1000000 or less, and the glass transition point (Tg) is 40 ° C. or more and 80 ° C. or less.
ワックスは、結着樹脂100質量部あたり0.5質量部以上20質量部以下使用されることが好ましい。また、ワックスの最大吸熱ピークのピーク温度としては45℃以上140℃以下であることが好ましい。トナーの保存性と耐ホットオフセット性を両立でき好ましい。 The wax is preferably used in an amount of 0.5 to 20 parts by mass per 100 parts by mass of the binder resin. The peak temperature of the maximum endothermic peak of the wax is preferably 45 ° C. or higher and 140 ° C. or lower. It is preferable because both the storage stability of the toner and the hot offset resistance can be achieved.
ワックスとしては、以下のものが挙げられる。低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、アルキレン共重合体、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックス、フィッシャートロプシュワックスの如き炭化水素系ワックス;酸化ポリエチレンワックスの如き炭化水素系ワックスの酸化物又はそれらのブロック共重合物;カルナバワックス、ベヘン酸ベヘニルエステルワックス、モンタン酸エステルワックスの如き脂肪酸エステルを主成分とするワックス類。他に、脱酸カルナバワックスの如き脂肪酸エステル類を一部又は全部を脱酸化したものが挙げられる。 Examples of the wax include the following. Low molecular weight polyethylene, low molecular weight polypropylene, alkylene copolymer, hydrocarbon wax such as microcrystalline wax, paraffin wax, Fischer-Tropsch wax; oxide of hydrocarbon wax such as oxidized polyethylene wax or block copolymer thereof; Waxes based on fatty acid esters such as carnauba wax, behenic acid behenate wax, and montanic acid ester wax. In addition, fatty acid esters such as deoxidized carnauba wax may be partially or wholly deoxidized.
着色剤の使用量は、結着樹脂100質量部に対して好ましくは0.1質量部以上30質量部以下であり、より好ましくは0.5質量部以上20質量部以下である。 The amount of the colorant used is preferably 0.1 parts by mass or more and 30 parts by mass or less, and more preferably 0.5 parts by mass or more and 20 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the binder resin.
トナーには、必要に応じて荷電制御剤を含有させることもできる。トナーに含有される荷電制御剤としては、公知のものが利用できるが、特に、無色でトナーの帯電スピードが速く且つ一定の帯電量を安定して保持できる芳香族カルボン酸の金属化合物が好ましい。 The toner may contain a charge control agent as necessary. As the charge control agent contained in the toner, known ones can be used. In particular, a metal compound of an aromatic carboxylic acid that is colorless, has a high toner charging speed, and can stably maintain a constant charge amount is preferable.
ネガ系荷電制御剤としては、サリチル酸金属化合物、ナフトエ酸金属化合物、ダイカルボン酸金属化合物、スルホン酸又はカルボン酸を側鎖に持つ高分子型化合物、スルホン酸塩或いはスルホン酸エステル化物を側鎖に持つ高分子型化合物、カルボン酸塩或いはカルボン酸エステル化物を側鎖に持つ高分子型化合物、ホウ素化合物、尿素化合物、ケイ素化合物、カリックスアレーンが挙げられる。 Negative charge control agents include salicylic acid metal compounds, naphthoic acid metal compounds, dicarboxylic acid metal compounds, sulfonic acid or polymer compounds having carboxylic acid in the side chain, sulfonates or sulfonated products in the side chain. Examples thereof include a polymer compound having a carboxylate or a carboxylate ester compound in the side chain, a boron compound, a urea compound, a silicon compound, and a calixarene.
荷電制御剤はトナー粒子に対して内添しても良いし外添しても良い。荷電制御剤の添加量は結着樹脂100.0質量部に対し0.2質量部以上10.0質量部以下が好ましい。 The charge control agent may be added internally or externally to the toner particles. The addition amount of the charge control agent is preferably 0.2 parts by mass or more and 10.0 parts by mass or less with respect to 100.0 parts by mass of the binder resin.
トナーには、流動性向上のため、外添剤が添加されていることが好ましい。外添剤としては、シリカ、酸化チタン、酸化アルミニウムの如き無機微粉体が好ましい。無機微粉体は、シラン化合物、シリコーンオイル又はそれらの混合物の如き疎水化剤で疎水化されていることが好ましい。外添剤は、トナー粒子100.0質量部に対して0.1質量部以上5.0質量部以下で使用されることが好ましい。トナー粒子と外添剤との混合は、ヘンシェルミキサーの如き公知の混合機を用いることができる。 It is preferable that an external additive is added to the toner in order to improve fluidity. As the external additive, inorganic fine powders such as silica, titanium oxide and aluminum oxide are preferable. The inorganic fine powder is preferably hydrophobized with a hydrophobizing agent such as a silane compound, silicone oil or a mixture thereof. The external additive is preferably used in an amount of 0.1 to 5.0 parts by mass with respect to 100.0 parts by mass of the toner particles. For mixing the toner particles and the external additive, a known mixer such as a Henschel mixer can be used.
トナー粒子を製造する方法としては、例えば、結着樹脂及び着色剤を溶融混練し、混練物を冷却後、粉砕及び分級する粉砕法;結着樹脂と着色剤とを溶剤中に溶解または分散させた溶液を水系媒体中に導入し懸濁造粒させ、該溶剤を除去することによってトナー粒子を得る懸濁造粒法;モノマーに着色剤等を均一に溶解または分散したモノマー組成物を分散安定剤を含有する連続層(例えば水相)中に分散し、重合反応を行わせトナー粒子を作成する懸濁重合法;モノマーでは可溶であるが、重合体を形成すると不溶となるモノマーと水系有機溶媒を用いて直接トナー粒子を生成するモノマーには可溶で得られる重合体が不溶な水系有機溶剤を用い直接トナー粒子を生成する分散重合法;水溶性極性重合開始剤存在下で直接重合しトナー粒子を生成する乳化重合法;少なくとも重合体微粒子及び着色剤微粒子を凝集して微粒子凝集体を形成する工程と該微粒子凝集体中の微粒子間の融着を起こさせる熟成工程を経て得られる乳化凝集法;がある。 Examples of the method for producing toner particles include a pulverization method in which a binder resin and a colorant are melt-kneaded and the kneaded product is cooled and then pulverized and classified; the binder resin and the colorant are dissolved or dispersed in a solvent. Suspension granulation method in which toner particles are obtained by introducing the solution into an aqueous medium, suspending granulation, and removing the solvent; dispersing and stabilizing a monomer composition in which a colorant is uniformly dissolved or dispersed in the monomer Suspension polymerization method in which toner particles are prepared by dispersing in a continuous layer (for example, an aqueous phase) containing an agent and carrying out a polymerization reaction; monomers and aqueous systems that are soluble in monomers but become insoluble when a polymer is formed Direct dispersion in the presence of a water-soluble polar polymerization initiator using a water-based organic solvent that is soluble in the monomer that directly produces toner particles using an organic solvent and is insoluble in the resulting polymer; Toner particles An emulsion polymerization method to be produced; an emulsion aggregation method obtained by aggregating at least polymer fine particles and colorant fine particles to form a fine particle aggregate, and an aging step for causing fusion between the fine particles in the fine particle aggregate; There is.
粉砕法でのトナー製造手順について説明する。 A procedure for producing toner by the pulverization method will be described.
原料混合工程では、トナー粒子を構成する材料として、例えば、結着樹脂、着色剤及びワックス、必要に応じて荷電制御剤等の他の成分を所定量秤量して配合し、混合する。混合装置の一例としては、ダブルコン・ミキサー、V型ミキサー、ドラム型ミキサー、スーパーミキサー、ヘンシェルミキサー、ナウタミキサ、メカノハイブリッド(三井鉱山社製)。 In the raw material mixing step, as a material constituting the toner particles, for example, a predetermined amount of other components such as a binder resin, a colorant and a wax, and a charge control agent as necessary are mixed and mixed. Examples of the mixing apparatus include a double-con mixer, a V-type mixer, a drum-type mixer, a super mixer, a Henschel mixer, a Nauta mixer, and a mechano hybrid (manufactured by Mitsui Mining Co., Ltd.).
次に、混合した材料を溶融混練して、結着樹脂中に着色剤等を分散させる。その溶融混練工程では、加圧ニーダー、バンバリィミキサーの如きバッチ式練り機や、連続式の練り機を用いることができ、連続生産できる優位性から、1軸又は2軸押出機が主流となっている。例えば、KTK型2軸押出機(神戸製鋼所社製)、TEM型2軸押出機(東芝機械社製)、PCM混練機(池貝鉄工製)、2軸押出機(ケイ・シー・ケイ社製)、コ・ニーダー(ブス社製)、ニーデックス(三井鉱山社製)。 Next, the mixed material is melt-kneaded to disperse the colorant and the like in the binder resin. In the melt-kneading process, a batch kneader such as a pressure kneader or a Banbury mixer or a continuous kneader can be used, and a single-screw or twin-screw extruder has become the mainstream because of the advantage of continuous production. ing. For example, KTK type twin screw extruder (manufactured by Kobe Steel Co., Ltd.), TEM type twin screw extruder (manufactured by Toshiba Machine Co., Ltd.), PCM kneader (manufactured by Ikekai Tekko), twin screw extruder (manufactured by K.C.K. ), Ko Kneader (Bus), Needex (Mitsui Mining).
更に、溶融混練することによって得られる着色された樹脂組成物は、2本ロール等で圧延され、冷却工程で水によって冷却してもよい。 Furthermore, the colored resin composition obtained by melt-kneading may be rolled with two rolls or the like and cooled with water in the cooling step.
ついで、樹脂組成物の冷却物は、粉砕工程で所望の粒径にまで粉砕される。粉砕工程では、例えば、クラッシャー、ハンマーミル、フェザーミルの如き粉砕機で粗粉砕した後、更に、例えば、クリプトロンシステム(川崎重工業社製)、スーパーローター(日清エンジニアリング社製)、ターボ・ミル(ターボ工業製)やエアージェット方式による微粉砕機で微粉砕する。 Next, the cooled product of the resin composition is pulverized to a desired particle size in the pulverization step. In the pulverization step, for example, after coarse pulverization with a pulverizer such as a crusher, a hammer mill, or a feather mill, for example, a kryptron system (manufactured by Kawasaki Heavy Industries), a super rotor (manufactured by Nisshin Engineering), a turbo mill Finely pulverize with a turbomill (made by Turbo Industries) or air jet type fine pulverizer.
その後、必要に応じて慣性分級方式のエルボージェット(日鉄鉱業社製)、遠心力分級方式のターボプレックス(ホソカワミクロン社製)、TSPセパレータ(ホソカワミクロン社製)、ファカルティ(ホソカワミクロン社製)の如き分級機や篩分機を用いて分級し、トナー粒子を得る。 Then, if necessary, classification such as inertial class elbow jet (manufactured by Nippon Steel & Mining Co., Ltd.), centrifugal classification turboplex (manufactured by Hosokawa Micron), TSP separator (manufactured by Hosokawa Micron), Faculty (manufactured by Hosokawa Micron) The toner particles are obtained by classification using a machine or a sieving machine.
また、必要に応じて、粉砕後に、ハイブリタイゼーションシステム(奈良機械製作所製)、メカノフージョンシステム(ホソカワミクロン社製)、ファカルティ(ホソカワミクロン社製)、メテオレインボー MR Type(日本ニューマチック社製)を用いて、球形化処理の如きトナー粒子の表面改質処理を行うこともできる。 In addition, if necessary, after pulverization, a hybridization system (manufactured by Nara Machinery Co., Ltd.), mechano-fusion system (manufactured by Hosokawa Micron Co., Ltd.), Faculty (manufactured by Hosokawa Micron Co., Ltd.), Meteorbomb MR Type (manufactured by Nippon Pneumatic Co., Ltd.) is used. Thus, the surface modification treatment of the toner particles such as spheroidization treatment can also be performed.
トナーの製造方法として乳化凝集法を用いる場合には、以下のような製造方法によってトナーを製造することが可能である。 When the emulsion aggregation method is used as the toner production method, the toner can be produced by the following production method.
乳化凝集法は、水系溶媒中に乳化分散された微粒子であればよい。例えば、公知のモノマーを乳化重合して得られた乳化微粒子、あらかじめ重合した重合体を、重合体が溶解しない溶液中へ安定剤とともに添加して機械的に混合分散し得られた乳化微粒子が好ましく用いられる。 The emulsion aggregation method may be fine particles emulsified and dispersed in an aqueous solvent. For example, emulsified fine particles obtained by emulsion polymerization of known monomers, and emulsified fine particles obtained by adding a prepolymerized polymer together with a stabilizer into a solution in which the polymer does not dissolve, and mechanically mixing and dispersing are preferred. Used.
これらの乳化微粒子は、必要に応じて乳化分散液中に撹拌しながら電解質等の凝集剤を添加し、更に加熱することにより凝集し、微粒子凝集体を形成することができる。 These emulsified fine particles can be agglomerated by adding an aggregating agent such as an electrolyte to the emulsified dispersion with stirring, if necessary, and further heating to form fine particle aggregates.
用いられる電解質としては、有機の塩、無機塩のいずれでも良いが、好ましくは、一価、或いは二価以上の多価の金属塩を用いると良い。このような塩の具体例としては、NaCl、KCl、LiCl、Na2SO4、K2SO4、Li2SO4、MgCl2、CaCl2、MgSO4、CaSO4、ZnSO4、Al2(SO4)3、Fe2(SO4)3等が挙げられる。 The electrolyte used may be either an organic salt or an inorganic salt, but preferably a monovalent or divalent or higher polyvalent metal salt is used. Specific examples of such salts include NaCl, KCl, LiCl, Na 2 SO 4 , K 2 SO 4 , Li 2 SO 4 , MgCl 2 , CaCl 2 , MgSO 4 , CaSO 4 , ZnSO 4 , Al 2 (SO 4 ) 3 , Fe 2 (SO 4 ) 3 and the like.
電解質を添加するに当って、混合分散液の温度は40℃以下に保つことが好ましい。温度が40℃を超える条件で電解質を添加すると急速な凝集が起こり、粒径制御が困難となったり、得られた粒子のかさ密度が低くなったりする場合がある。 In adding the electrolyte, the temperature of the mixed dispersion is preferably kept at 40 ° C. or lower. When an electrolyte is added under conditions where the temperature exceeds 40 ° C., rapid aggregation occurs, and particle size control becomes difficult, and the bulk density of the obtained particles may be low.
更にその後、加熱して凝集粒子を生成させる。凝集粒子生成温度は、粒子の凝集形態にあわせ任意の温度でかまわない。撹拌は通常の公知の撹拌装置、例えばパドル翼、イカリ翼、三枚後退翼、マックスブレンド翼、フルゾーン翼、ダブルヘリカル等を有する反応槽で行っても良いし、ホモジナイザー、ホモミキサー、ヘンシェルミキサー等を用いることもできる。 Thereafter, the mixture is heated to produce aggregated particles. The aggregated particle formation temperature may be any temperature according to the aggregated form of the particles. Stirring may be performed in a reaction tank having a normal known stirring device such as a paddle blade, squid blade, three retreat blades, Max blend blade, full zone blade, double helical, etc., homogenizer, homomixer, Henschel mixer, etc. Can also be used.
凝集工程による粒径成長は、実質的にトナー粒子の大きさの粒子が得られるまで行われるが、分散液のpHと温度を調節することにより、比較的容易に制御することが可能である。pHの値は使用する乳化剤の種類、量、目標とするトナーの粒径によって変わるため一義的には定義できないが、アニオン界面活性剤を主に用いる場合には、通常pH2乃至6、カチオン界面活性剤を用いるときには、通常pH8乃至12程度が用いられる。 The particle size growth by the aggregation process is carried out until particles having substantially the same size as the toner particles are obtained, but can be controlled relatively easily by adjusting the pH and temperature of the dispersion. The pH value varies depending on the type and amount of emulsifier used and the target particle size of the toner, so it cannot be uniquely defined. However, when an anionic surfactant is mainly used, the pH is usually 2 to 6, and the cationic surface activity. When an agent is used, a pH of about 8 to 12 is usually used.
上記微粒子凝集体を形成する工程のあと、微粒子凝集体中の微粒子間の融着を起こさせる熟成工程を経て得ることができる。 After the step of forming the fine particle aggregate, it can be obtained through an aging step for causing fusion between the fine particles in the fine particle aggregate.
凝集工程で得られた微粒子凝集体の安定性を増すために、微粒子凝集体を重合体一次粒子のガラス転移温度(Tg)より高い温度で所定時間保持することにより、凝集した粒子間の融着を起こさせる。熟成工程は、凝集工程に用いた撹拌装置と同様な撹拌装置を用いて行うことができる。 In order to increase the stability of the fine particle aggregate obtained in the aggregation step, the fine particle aggregate is held for a predetermined time at a temperature higher than the glass transition temperature (Tg) of the polymer primary particle, thereby fusing the aggregated particles. Wake up. The aging step can be performed using a stirrer similar to the stirrer used in the aggregation step.
上記の各工程を経ることにより得られたトナー粒子は、公知の方法に従って固液分離し、トナー粒子を回収し、次いで、これを必要に応じて、洗浄した後、乾燥させることにより得られる。 The toner particles obtained through each of the above steps are obtained by solid-liquid separation according to a known method, collecting the toner particles, and then washing and drying the toner particles as necessary.
これらのトナーは分級して粒度分布を制御しても良く、その方法として好ましくは、慣性力を利用した多分割分級装置を用いる。 These toners may be classified to control the particle size distribution, and as a method therefor, a multi-division classifier using inertial force is preferably used.
本発明の磁性キャリアは、トナーと磁性キャリアとトナーを含む二成分系現像剤として用いることができる。 The magnetic carrier of the present invention can be used as a two-component developer containing toner, magnetic carrier and toner.
該二成分系現像剤を、現像器内に収容された現像剤担持体上に担持させて現像に用いる現像剤として用いることができる。 The two-component developer can be used as a developer used for development by being carried on a developer carrier accommodated in a developing device.
現像剤として用いる場合は、混合比率を磁性キャリア100質量部に対してトナーを2質量部以上20質量部以下とすることが好ましく、4質量部以上15質量部以下がより好ましい。上記範囲とすることで、高画像濃度を達成しトナーの飛散を低減することができる。 When used as a developer, the mixing ratio is preferably 2 to 20 parts by mass, more preferably 4 to 15 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the magnetic carrier. By setting it within the above range, high image density can be achieved and toner scattering can be reduced.
本発明の磁性キャリアは、補給用トナーと混合して現像器に補給し、且つ、少なくとも現像器内部で過剰になった磁性キャリアを現像器から排出する二成分現像方法に用いる補給用現像剤として用いることもできる。 The magnetic carrier of the present invention is used as a replenishing developer used in a two-component developing method for mixing with a replenishing toner to replenish the developing unit, and discharging at least the excess magnetic carrier inside the developing unit from the developing unit. It can also be used.
補給用現像剤として用いる場合には、現像剤の耐久性を高めるという観点から、混合比率を磁性キャリア1質量部に対してトナーを2質量部以上50質量部以下が好ましい。 When used as a replenishing developer, the mixing ratio is preferably 2 parts by mass or more and 50 parts by mass or less of toner with respect to 1 part by mass of the magnetic carrier from the viewpoint of enhancing the durability of the developer.
上記磁性キャリア及びトナーの各種物性の測定法について以下に説明する。 A method for measuring various physical properties of the magnetic carrier and toner will be described below.
<磁性キャリアのパラメータαの測定方法>
(サンプルの秤量)
まず、測定するサンプルを、電極面積が4.9cm2である円筒型電極(直径2.5cm)を有するサンプルホルダに封入する。電極間に100Nの押し圧をかけたときに封入したサンプルの厚みLが0.95mm以上1.05mm以下の範囲となるように、サンプルを秤量した。
<Method of measuring parameter α of magnetic carrier>
(Weighing sample)
First, a sample to be measured is sealed in a sample holder having a cylindrical electrode (diameter 2.5 cm) having an electrode area of 4.9 cm 2 . The sample was weighed so that the thickness L of the sample enclosed when a pressing pressure of 100 N was applied between the electrodes was in the range of 0.95 mm to 1.05 mm.
(測定回路の説明)
上記のサンプルホルダの電極間に図1に示すように配線を行い、サンプルホルダの電極間に100Nの押し圧をかけた状態において、サンプルホルダ内部に封入したキャリア、又はコア粒子の交流インピーダンス測定を行った。
(Explanation of measurement circuit)
Wiring is performed between the electrodes of the sample holder as shown in FIG. 1, and the AC impedance measurement of the carrier or core particles enclosed in the sample holder is performed in a state where a pressure of 100 N is applied between the electrodes of the sample holder. went.
尚、本測定では、所望の電界下におけるαを求めるために、直流電圧を印加した状態における交流インピーダンス測定を行う。このため、図1に示すように、正弦波電圧Vacに直流電圧Voを重畳した交番バイアスをサンプルホルダの電極間に印加する。更に、このときに電極間に流れる応答電流の交流成分のみを取り出し、解析することで、直流電界下におけるインピーダンスを測定した。 In this measurement, in order to obtain α under a desired electric field, AC impedance measurement is performed with a DC voltage applied. For this reason, as shown in FIG. 1, an alternating bias obtained by superimposing the DC voltage Vo on the sine wave voltage Vac is applied between the electrodes of the sample holder. Further, only the AC component of the response current flowing between the electrodes at this time was taken out and analyzed to measure the impedance under a DC electric field.
インピーダンス測定装置としては、Solartron社製1260型周波数応答解析装置(FRA)及び、同社製1296型誘電率測定インターフェイスを用いた。 As the impedance measuring apparatus, a 1260 type frequency response analyzer (FRA) manufactured by Solartron and a 1296 type dielectric constant measuring interface manufactured by the same company were used.
上記交番バイアスに用いられる、直流電圧Voは、波形発振器から出力した直流電圧信号を、Trek社製PZD2000型高電圧電源で増幅して得た。また、正弦波電圧Vacは1296型誘電率測定インターフェイスのSAMPLE−HI端子より出力される。更に図1に示すように、測定系にコンデンサC1(66μF)及びツェナーダイオードZD1(5V)を配置することで、正弦波電圧Vacに直流電圧Voを重畳することで、上記交番バイアスを得た。 The DC voltage Vo used for the alternating bias was obtained by amplifying a DC voltage signal output from a waveform oscillator with a PZD2000 type high voltage power source manufactured by Trek. The sine wave voltage Vac is output from the SAMPLE-HI terminal of the 1296 type dielectric constant measurement interface. Further, as shown in FIG. 1, by arranging the capacitor C1 (66 μF) and the Zener diode ZD1 (5 V) in the measurement system, the alternating bias was obtained by superimposing the DC voltage Vo on the sine wave voltage Vac.
また、応答電流は、図1中の抵抗器R2(10kΩ)、コンデンサC2(33μF)、及びツェナーダイオードZD2(5V)を用いた分流回路を用いることで、直流成分と交流成分に分離することができる。このとき、コンデンサC2側に流れる交流成分のみを1260型インピーダンスアナライザのINPUT−V1−LO端子および、1296型誘電率測定インターフェイスのSAMPLE−LO端子に入力し、応答電流波形の解析を行い、インピーダンスを測定した。 Further, the response current can be separated into a DC component and an AC component by using a shunt circuit using the resistor R2 (10 kΩ), the capacitor C2 (33 μF), and the Zener diode ZD2 (5 V) in FIG. it can. At this time, only the AC component flowing to the capacitor C2 side is input to the INPUT-V1-LO terminal of the 1260 type impedance analyzer and the SAMPLE-LO terminal of the 1296 type dielectric constant measurement interface, the response current waveform is analyzed, and the impedance is calculated. It was measured.
尚、図1中の抵抗器R1(10kΩ)は保護抵抗であり、測定系に流れる最大電流量を制限する。 Note that the resistor R1 (10 kΩ) in FIG. 1 is a protective resistor, and limits the maximum amount of current flowing through the measurement system.
(複素インピーダンスの測定)
本実施例では、Solartron社製インピーダンス測定ソフトウェアSMaRTを用いて、インピーダンスの自動測定を行った。SMaRTでは、所定の周波数fの正弦波電圧と正弦波電圧に対する応答電流から、周波数fに対する複素インピーダンス
Z(ω)=Re[Z(ω)]+ilm[Z(ω)]
を測定することができる。ただし、Re〔Z〕はインピーダンスの実部、Im〔Z〕はインピーダンスの虚部である。また、ωは角周波数であり、周波数fとは、ω=2πfの関係がある。
(Measurement of complex impedance)
In this example, automatic impedance measurement was performed using impedance measurement software SMaRT manufactured by Solartron. In SMaRT, the complex impedance Z (ω) = Re [Z (ω)] + ilm [Z (ω)] with respect to the frequency f is calculated from the sine wave voltage of the predetermined frequency f and the response current to the sine wave voltage.
Can be measured. However, Re [Z] is the real part of the impedance, and Im [Z] is the imaginary part of the impedance. Further, ω is an angular frequency, and there is a relationship of ω = 2πf with the frequency f.
インピーダンスの周波数特性を測定するために、上記正弦波電圧の周波数f(Hz)は、1Hzから1MHzまでの複数の周波数でインピーダンス測定を行った。また、正弦波電圧の振幅は実効値で1Vとした。 In order to measure the frequency characteristics of impedance, impedance measurement was performed at a plurality of frequencies from 1 Hz to 1 MHz as the frequency f (Hz) of the sine wave voltage. The amplitude of the sine wave voltage is 1V in terms of effective value.
上記のように、1Hzから1MHzの周波数範囲において複数の周波数で測定した複素インピーダンスZを複素平面状にプロットすることで、所謂Cole−Coleプロット(ナイキスト線図)を作成した。 As described above, a so-called Cole-Cole plot (Nyquist diagram) was created by plotting the complex impedance Z measured at a plurality of frequencies in a frequency range of 1 Hz to 1 MHz in a complex plane.
(等価回路によるフィッティング)
次に、交流インピーダンス測定で得られた複素インピーダンス測定データからαを求めた方法について具体的に説明する。
(Fitting by equivalent circuit)
Next, a method for obtaining α from complex impedance measurement data obtained by AC impedance measurement will be specifically described.
作成したCole−Coleプロットは、Solartron社製解析ソフトウェアZView2のInstant Fit機能を使用する。図2に示した等価回路の複素インピーダンスと対応させてフィッティングを行い、インピーダンス測定データのフィッティングパラメータとしてαを求めた。 The created Cole-Cole plot uses the Instant Fit function of the analysis software ZView2 manufactured by Solartron. Fitting was performed in correspondence with the complex impedance of the equivalent circuit shown in FIG. 2, and α was obtained as a fitting parameter of impedance measurement data.
ここで、図2においてRs、Rは抵抗であり、CPEはConstant Phase Element(定相要素)と呼ばれる回路素子であり、CPEの複素インピーダンスZCPEの周波数特性は下記(3)式で表される。 Here, in FIG. 2, Rs and R are resistors, CPE is a circuit element called a constant phase element (constant phase element), and the frequency characteristic of the complex impedance Z CPE of the CPE is expressed by the following equation (3). .
ここで、ωはインピーダンス測定の角周波数、iは虚数単位である。また、αは0から1までの実数パラメータであり、特にαの値が1であるとき、下記(4)式で表されるコンデンサのインピーダンスZCと同形式となる。 Here, ω is an angular frequency of impedance measurement, and i is an imaginary unit. Α is a real number parameter from 0 to 1, and when the value of α is 1, it has the same form as the impedance Z C of the capacitor expressed by the following equation (4).
このとき、Tはコンデンサの静電容量Cに対応し、F(ファラッド)の次元を持つ。 At this time, T corresponds to the capacitance C of the capacitor and has a dimension of F (farad).
図2の等価回路全体のインピーダンスは、下記式で表され、最終的には下記(1)式で表される。
Z(ω)=Rs+(1/R+1/ZCFE)-1
=Rs+(1/R+1/((iω)αT)-1)-1
The impedance of the entire equivalent circuit in FIG. 2 is expressed by the following formula, and finally by the following formula (1).
Z (ω) = Rs + (1 / R + 1 / Z CFE ) −1
= Rs + (1 / R + 1 / ((iω) α T) −1 ) −1
尚、Rsはフィッティングの精度を向上させるためにフィッティング回路に導入した仮想的な抵抗であるため、負の値をとってもよい。 Note that Rs is a virtual resistance introduced into the fitting circuit in order to improve the fitting accuracy, and therefore may take a negative value.
図3は、図2の回路において、Rs=0Ω、R=1×105Ωとし、T=2×10-10Fα・Ωα-1、α=1.0、α=0.9、α=0.8、およびα=0.7におけるCole−Coleプロットを示している。Cole−Coleプロットの形状から解るように、上記(4)式におけるαはCole−Coleプロットの描く円弧の歪み対応したパラメータである。 FIG. 3 is a circuit diagram of FIG. 2 where Rs = 0Ω and R = 1 × 10 5 Ω, T = 2 × 10 −10 F α · Ω α-1 , α = 1.0, α = 0.9, Cole-Cole plots are shown at α = 0.8 and α = 0.7. As understood from the shape of the Cole-Cole plot, α in the above equation (4) is a parameter corresponding to the distortion of the arc drawn by the Cole-Cole plot.
尚、本測定の測定系においては、図1の回路図に示したように、応答電流の交流成分の経路に着目すると、サンプルに対してコンデンサC1及びC2が直列に接続されている。このため、インピーダンス測定の周波数が比較的低周波になると、サンプルの有するインピーダンスに比べて、コンデンサC1及びC2が有するインピーダンスの割合が大きくなる場合ある。このとき、Cole−Coleプロットの形状は、図4に示すように、低周波側にある周波数領域IIにおいて円弧から大きく外れる場合がある。この場合、Cole−Coleプロットが円弧を描く、高周波側の周波数範囲Iにおいて、図2の等価回路でフィッティングを行い、αの値を求める。 In the measurement system of this measurement, as shown in the circuit diagram of FIG. 1, when attention is paid to the path of the AC component of the response current, capacitors C1 and C2 are connected in series to the sample. For this reason, when the impedance measurement frequency is relatively low, the ratio of the impedances of the capacitors C1 and C2 may be larger than the impedance of the sample. At this time, as shown in FIG. 4, the shape of the Cole-Cole plot may greatly deviate from the arc in the frequency region II on the low frequency side. In this case, in the frequency range I on the high frequency side where the Cole-Cole plot draws an arc, fitting is performed with the equivalent circuit of FIG. 2 to obtain the value of α.
(電界下におけるα)
本発明の103V/cmの電界下におけるパラメータαは以下のように求めた。
(Α under electric field)
The parameter α of the present invention under an electric field of 10 3 V / cm was determined as follows.
インピーダンスを測定する際に、サンプルに印加される平均の電界強度Esampleは、インピーダンス測定時に電極間のサンプルが分担する電圧の直流成分Vsampleと電極間距離Lを用いて、Vsample/Lで表される。Vsampleの値は、図1の回路図に示したa点における電位とb点における電位の差分により測定することができる。本測定では、Tktronix社製の高電圧プローブP6015Aを用いて、a点及びb点における電位を測定し、それらの電位の差分によりサンプルホルダの電極間の分担電圧Vsampleを測定した。また、Vsampleの値は、高電圧電源から出力される直流電圧Voの電圧を変化させることで調整した。 When measuring the impedance, the average electric field strength Essample applied to the sample is expressed by Vsample / L using the DC component Vsample of the voltage shared by the sample between the electrodes and the interelectrode distance L during the impedance measurement. . The value of Vsample can be measured by the difference between the potential at point a and the potential at point b shown in the circuit diagram of FIG. In this measurement, the potential at points a and b was measured using a high voltage probe P6015A manufactured by Tktronix, and the shared voltage Vsample between the electrodes of the sample holder was measured based on the difference between these potentials. Further, the value of Vsample was adjusted by changing the voltage of the DC voltage Vo output from the high voltage power supply.
このようにして、複数の電界強度Eにおいてインピーダンス測定を行い、各電界強度下におけるαを求め、グラフにプロットすることで、103V/cmの電界下におけるキャリアαを得た。 In this way, impedance measurement was performed at a plurality of electric field strengths E, α under each electric field strength was obtained, and plotted on a graph to obtain carrier α under an electric field of 10 3 V / cm.
<多孔質フェライトコア粒子、および磁性キャリアの比抵抗の測定>
多孔質フェライトコア粒子、および磁性キャリアの比抵抗は、図5に概略される測定装置を用いて測定される。
<Measurement of resistivity of porous ferrite core particles and magnetic carrier>
The specific resistance of the porous ferrite core particles and the magnetic carrier is measured by using a measuring apparatus schematically shown in FIG.
抵抗測定セルAは、断面積2.4cm2の穴の開いた円筒状のPTFE樹脂容器21、下部電極(ステンレス製)22、支持台座(PTFE樹脂製)23、上部電極(ステンレス製)24から構成される。支持台座23上に円筒状のPTFE樹脂容器1を載せ、試料25を0.5g乃至1.3g程度の範囲で充填し、充填された試料25に上部電極4を載せ、試料の厚みを測定する。予め試料のないときの厚みをd1(ブランク)、0.5g乃至1.3g程度の試料を充填したときの厚みd2(試料)とすると、実際の試料の厚みdは下記式で表せる。
d=d2(試料)−d1(ブランク)
The resistance measuring cell A includes a cylindrical
d = d2 (sample) −d1 (blank)
この時、試料の厚みが0.95mm以上1.04mmとなるように試料の量を適宜変えることが重要である。 At this time, it is important to appropriately change the amount of the sample so that the thickness of the sample becomes 0.95 mm or more and 1.04 mm.
電極間に電圧を印加し、そのときに流れる電流を測定することによって試料の比抵抗を求めることができる。測定には、エレクトロメーター26(ケスレー6517Aケスレー社製)及び制御用にコンピュータ27を用いる。
The specific resistance of the sample can be obtained by applying a voltage between the electrodes and measuring the current flowing at that time. For the measurement, an electrometer 26 (Kesley 6517A manufactured by Kesley) and a
制御用コンピュータにナショナルインスツルメンツ社製の制御系と制御ソフトウエア(LabVEIW ナショナルインスツルメンツ社製)を用いたソフトウエアにより行う。測定条件として、試料と電極との接触面積S=2.4cm2、試料の厚み0.95mm以上1.04mm以下になるように実測した値dを入力する。また、上部電極の荷重120g、最大印加電圧1000Vとする。 This is performed by software using a control system and control software (manufactured by LabVEIW National Instruments) manufactured by National Instruments for the control computer. As measurement conditions, a measured value d is inputted so that the contact area S of the sample and the electrode is S = 2.4 cm 2 and the thickness of the sample is 0.95 mm or more and 1.04 mm or less. The upper electrode load is 120 g and the maximum applied voltage is 1000 V.
電圧の印加条件は、制御用コンピュータとエレクトロメーター間の制御にIEEE−488インターフェースを用いて、エレクトロメーターの自動レンジ機能を利用する。具体的には、1V、2V、4V、8V、16V、32V、64V、128V、256V、512V、1000Vの電圧を1秒間ずつ印加するスクリーニングを行う。その際に最大1000V(電界強度としては、約10000V/cm)まで印加可能かどうかをエレクトロメーターが判断し、過電流が流れる場合、「VOLTAGE SOURCE OPARATE」が点滅する。すると印加電圧を下げて、印加可能な電圧をさらにスクリーニングし、印加電圧の最大値を自動的に決める。その後、本測定を行う。その最大電圧値を5分割した電圧を各ステップとして30秒間保持させた後の電流値から抵抗値を測定する。例えば、最大印加電圧が1000Vの場合には、200V、400V、600V、800V、1000V、1000V、800V、600V、400V、200Vと200V刻みで電圧を上げた後下げていくような順で印加する。それぞれのステップで30秒保持後の電流値から抵抗値を測定する。また、例えば、最大印加電圧が66.0Vであり、13.2V、26.4V、39.6V、52.8V、66.0V、66.0V、52.8V、39.6V、26.4V、13.2Vの順で印加する。そこで得られる電流値をコンピュータにより処理することで、試料厚み、電極面積から電界強度及び比抵抗を算出して、グラフにプロットする。その場合、最大印加電圧から電圧を下げていく5点をプロットする。なお、各ステップでの測定において、「VOLTAGE SOURCE OPARATE」が点滅し、過電流が流れた場合には、測定上、抵抗値が0と表示される。この現象をブレークダウンすると定義する。尚、比抵抗、電界強度は、下記式にて求められる。
比抵抗(Ω・cm)=(印加電圧(V)/測定電流(A))×S(cm2)/d(cm)
電界強度(V/cm)=印加電圧(V)/d(cm)
The voltage application condition uses the IEEE-488 interface for control between the control computer and the electrometer, and utilizes the electrometer automatic range function. Specifically, screening is performed in which voltages of 1V, 2V, 4V, 8V, 16V, 32V, 64V, 128V, 256V, 512V, and 1000V are applied for 1 second each. At that time, the electrometer determines whether it is possible to apply up to 1000 V (the electric field strength is about 10000 V / cm), and when the overcurrent flows, “VOLTAGE SOURCE OPARATE” flashes. Then, the applied voltage is lowered, the applicable voltage is further screened, and the maximum value of the applied voltage is automatically determined. Then, this measurement is performed. The resistance value is measured from the current value after holding the voltage obtained by dividing the maximum voltage value into five steps for 30 seconds. For example, when the maximum applied voltage is 1000 V, the voltage is applied in the order of 200 V, 400 V, 600 V, 800 V, 1000 V, 1000 V, 800 V, 600 V, 400 V, 200 V and 200 V increments and then decreasing. At each step, the resistance value is measured from the current value after holding for 30 seconds. Further, for example, the maximum applied voltage is 66.0 V, 13.2 V, 26.4 V, 39.6 V, 52.8 V, 66.0 V, 66.0 V, 52.8 V, 39.6 V, 26.4 V, Apply in the order of 13.2V. The current value obtained there is processed by a computer, and the electric field strength and specific resistance are calculated from the sample thickness and electrode area, and plotted on a graph. In that case, 5 points to decrease the voltage from the maximum applied voltage are plotted. In the measurement at each step, “VOLTAGE SOURCE OPARATE” blinks, and when an overcurrent flows, the resistance value is displayed as 0 for measurement. This phenomenon is defined as breakdown. In addition, specific resistance and electric field strength are calculated | required by a following formula.
Specific resistance (Ω · cm) = (applied voltage (V) / measured current (A)) × S (cm 2 ) / d (cm)
Electric field strength (V / cm) = applied voltage (V) / d (cm)
<多孔質フェライトコア粒子の平均グレイン径の測定方法>
多孔質フェライトコア粒子の平均グレイン径の測定は、走査型電子顕微鏡(SEM)、S−4800(日立ハイテクノロジーズ社製)を用いて、以下の条件にて観察した。尚、フラッシング操作を行ってから観察した。
SignalName=SE(U,LA100)
AcceleratingVoltage=5000Volt
EmissionCurrent=10000nA
WorkingDistance=4000um
LensMode=High
Condencer1=3
ScanSpeed=Slow4(40sec)
Magnification=1500
DataSize=1280x960
ColorMode=Grayscale
SpecimenBias=0V
<Measuring method of average grain diameter of porous ferrite core particles>
The average grain diameter of the porous ferrite core particles was measured using a scanning electron microscope (SEM) and S-4800 (manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation) under the following conditions. In addition, it observed after performing flushing operation.
SignalName = SE (U, LA100)
AcceleratingVoltage = 5000Volt
EmissionCurrent = 10000nA
Working distance = 4000um
LensMode = High
Condencer1 = 3
ScanSpeed = Slow4 (40 sec)
Magnification = 1500
DataSize = 1280x960
ColorMode = Grayscale
SpecimenBias = 0V
尚、反射電子像のキャプチャは、上記条件のほか、走査電子顕微鏡S−4800の制御ソフト上で「コントラスト5、ブライトネス−5」に明るさを調整し、磁性対観察モードはOFFとし、256階調のグレースケール画像を得た。 In addition to the above-mentioned conditions, the reflected electron image is captured by adjusting the brightness to “contrast 5, brightness-5” on the control software of the scanning electron microscope S-4800, turning off the magnetic pair observation mode, and the 256th floor. Toned grayscale image was obtained.
多孔質フェライトコア粒子の平均グレイン径の算出は、得られたグレースケールのSEM反射電子画像について、画像解析ソフトImage−ProPlus5.1J(Media Cybernetics社製)を用いて以下の手順で算出される。 The average grain diameter of the porous ferrite core particles is calculated by the following procedure using the image analysis software Image-ProPlus 5.1J (manufactured by Media Cybernetics) for the obtained gray-scale SEM reflected electron image.
まず、試料とする多孔質フェライトコア粒子は、各試料の最大径をDmaxとして、D50×0.9≦Dmax≦D50×1.1である多孔質フェライトコア粒子を対象とする。さらに多孔質フェライトコア粒子のSEM反射電子画像において、測定対象とする粒子の水平フェレ径を測定する。さらに20個の多孔質フェライトコア粒子について同様の測定を行い、その平均値を用いる。 First, the porous ferrite core particles used as a sample are porous ferrite core particles satisfying D50 × 0.9 ≦ Dmax ≦ D50 × 1.1, where Dmax is the maximum diameter of each sample. Further, in the SEM reflected electron image of the porous ferrite core particle, the horizontal ferret diameter of the particle to be measured is measured. Further, the same measurement is performed on 20 porous ferrite core particles, and the average value is used.
<磁性キャリア及び多孔質フェライトコアの体積分布基準50%粒径(D50)>
磁性キャリア及び多孔質フェライトコアの体積分布基準50%粒径(D50)の測定は、粒度分布測定は、レーザー回折・散乱方式の粒度分布測定装置「マイクロトラックMT3300EX」(日機装社製)で、乾式測定用の試料供給機「ワンショットドライ型サンプルコンディショナーTurbotrac」(日機装社製)を装着して行った。Turbotracの供給条件として、真空源として集塵機を用い、風量約33リットル/sec、圧力約17kPaとした。制御は、ソフトウエア上で自動的に行う。粒径は体積基準の累積値である50%粒径(D50)を求める。制御及び解析は付属ソフト(バージョン10.3.3−202D)を用いて行う。
<Volume distribution standard 50% particle size (D50) of magnetic carrier and porous ferrite core>
The volume distribution standard 50% particle size (D50) of the magnetic carrier and the porous ferrite core is measured using a laser diffraction / scattering type particle size distribution measuring apparatus “Microtrack MT3300EX” (manufactured by Nikkiso Co., Ltd.) The measurement was performed by mounting a sample feeder “One-shot dry type sample conditioner Turbotrac” (manufactured by Nikkiso Co., Ltd.). As the supply conditions of Turbotrac, a dust collector was used as a vacuum source, the air volume was about 33 liters / sec, and the pressure was about 17 kPa. Control is automatically performed on software. For the particle size, a 50% particle size (D50), which is a cumulative value based on volume, is obtained. Control and analysis are performed using attached software (version 10.3.3-202D).
測定条件は下記の通りである。
SetZero時間 :10秒
測定時間 :10秒
測定回数 :1回
粒子屈折率 :1.81
粒子形状 :非球形
測定上限 :1408μm
測定下限 :0.243μm
測定環境 :約23℃/50%RH
The measurement conditions are as follows.
SetZero time: 10 seconds Measurement time: 10 seconds Number of measurements: 1 time Particle refractive index: 1.81
Particle shape: Non-spherical measurement upper limit: 1408 μm
Measurement lower limit: 0.243 μm
Measurement environment: Approx. 23 ° C / 50% RH
<トナーの重量平均粒径(D4)>
トナーの重量平均粒径(D4)は、100μmのアパーチャーチューブを備えた細孔電気抵抗法による精密粒度分布測定装置「コールター・カウンター Multisizer 3」(登録商標、ベックマン・コールター社製)と、測定条件設定及び測定データ解析をするための付属の専用ソフト「ベックマン・コールター Multisizer 3 Version3.51」(ベックマン・コールター社製)を用いて、実効測定チャンネル数2万5千チャンネルで測定し、測定データの解析を行い、算出した。
<Weight average particle diameter of toner (D4)>
The weight average particle diameter (D4) of the toner is determined based on the precise particle size distribution measuring apparatus “Coulter Counter Multisizer 3” (registered trademark, manufactured by Beckman Coulter, Inc.) having a 100 μm aperture tube. Using the attached dedicated software “Beckman Coulter Multisizer 3 Version 3.51” (manufactured by Beckman Coulter, Inc.) for setting and analyzing the measurement data, the measurement data is measured with 25,000 effective channels. Analysis was performed and calculated.
測定に使用する電解水溶液は、特級塩化ナトリウムをイオン交換水に溶解して濃度が約1質量%となるようにしたもの、例えば、「ISOTON II」(ベックマン・コールター社製)が使用できる。 As the electrolytic aqueous solution used for the measurement, special grade sodium chloride is dissolved in ion-exchanged water so as to have a concentration of about 1% by mass, for example, “ISOTON II” (manufactured by Beckman Coulter, Inc.) can be used.
尚、測定、解析を行う前に、以下のように前記専用ソフトの設定を行った。 Prior to measurement and analysis, the dedicated software was set as follows.
前記専用ソフトの「標準測定方法(SOM)を変更画面」において、コントロールモードの総カウント数を50000粒子に設定し、測定回数を1回、Kd値は「標準粒子10.0μm」(ベックマン・コールター社製)を用いて得られた値を設定する。閾値/ノイズレベルの測定ボタンを押すことで、閾値とノイズレベルを自動設定する。また、カレントを1600μAに、ゲインを2に、電解液をISOTON IIに設定し、測定後のアパーチャーチューブのフラッシュにチェックを入れる。 In the “Standard measurement method (SOM) change screen” of the dedicated software, set the total count in the control mode to 50000 particles, the number of measurements is 1 and the Kd value is “standard particles 10.0 μm” (Beckman Coulter Set the value obtained using The threshold and noise level are automatically set by pressing the threshold / noise level measurement button. Also, the current is set to 1600 μA, the gain is set to 2, the electrolyte is set to ISOTON II, and the aperture tube flash after measurement is checked.
前記専用ソフトの「パルスから粒径への変換設定画面」において、ビン間隔を対数粒径に、粒径ビンを256粒径ビンに、粒径範囲を2μmから60μmまでに設定する。 In the “pulse to particle size conversion setting screen” of the dedicated software, the bin interval is set to logarithmic particle size, the particle size bin is set to 256 particle size bin, and the particle size range is set to 2 μm to 60 μm.
具体的な測定法は以下の通りである。
(1)Multisizer 3専用のガラス製250ml丸底ビーカーに前記電解水溶液約200mlを入れ、サンプルスタンドにセットし、スターラーロッドの撹拌を反時計回りで24回転/秒にて行う。そして、解析ソフトの「アパーチャーのフラッシュ」機能により、アパーチャーチューブ内の汚れと気泡を除去しておく。
(2)ガラス製の100ml平底ビーカーに前記電解水溶液約30mlを入れ、この中に分散剤として「コンタミノンN」(非イオン界面活性剤、陰イオン界面活性剤、有機ビルダーからなるpH7の精密測定器洗浄用中性洗剤の10質量%水溶液、和光純薬工業社製)をイオン交換水で3質量倍に希釈した希釈液を約0.3ml加える。
(3)発振周波数50kHzの発振器2個を位相を180度ずらした状態で内蔵し、電気的出力120Wの超音波分散器「Ultrasonic Dispension System Tetora150」(日科機バイオス社製)の水槽内に所定量のイオン交換水を入れ、この水槽中に前記コンタミノンNを約2ml添加する。
(4)前記(2)のビーカーを前記超音波分散器のビーカー固定穴にセットし、超音波分散器を作動させる。そして、ビーカー内の電解水溶液の液面の共振状態が最大となるようにビーカーの高さ位置を調整する。
(5)前記(4)のビーカー内の電解水溶液に超音波を照射した状態で、トナー約10mgを少量ずつ前記電解水溶液に添加し、分散させる。そして、さらに60秒間超音波分散処理を継続する。尚、超音波分散にあたっては、水槽の水温が10℃以上40℃以下となる様に適宜調節する。
(6)サンプルスタンド内に設置した前記(1)の丸底ビーカーに、ピペットを用いてトナーを分散した前記(5)の電解質水溶液を滴下し、測定濃度が約5%となるように調整する。そして、測定粒子数が50000個になるまで測定を行う。
(7)測定データを装置付属の前記専用ソフトにて解析を行い、重量平均粒径(D4)を算出する。尚、前記専用ソフトでグラフ/体積%と設定したときの、分析/体積統計値(算術平均)画面の「平均径」が重量平均粒径(D4)である。
The specific measurement method is as follows.
(1) About 200 ml of the electrolytic solution is placed in a glass 250 ml round bottom beaker exclusively for Multisizer 3, set on a sample stand, and the stirrer rod is stirred counterclockwise at 24 rpm. Then, dirt and bubbles in the aperture tube are removed by the “aperture flush” function of the analysis software.
(2) About 30 ml of the electrolytic aqueous solution is put in a glass 100 ml flat bottom beaker, and "Contaminone N" (nonionic surfactant, anionic surfactant,
(3) Two oscillators with an oscillation frequency of 50 kHz are incorporated in a state where the phase is shifted by 180 degrees, and placed in a water tank of an ultrasonic dispersion device “Ultrasonic Dissipation System Tetora 150” (manufactured by Nikki Bios Co., Ltd.) having an electrical output of 120 W. A fixed amount of ion-exchanged water is added, and about 2 ml of the above-mentioned Contaminone N is added to this water tank.
(4) The beaker of (2) is set in the beaker fixing hole of the ultrasonic disperser, and the ultrasonic disperser is operated. And the height position of a beaker is adjusted so that the resonance state of the liquid level of the electrolyte solution in a beaker may become the maximum.
(5) In a state where the electrolytic aqueous solution in the beaker of (4) is irradiated with ultrasonic waves, about 10 mg of toner is added to the electrolytic aqueous solution little by little and dispersed. Then, the ultrasonic dispersion process is continued for another 60 seconds. In the ultrasonic dispersion, the temperature of the water tank is appropriately adjusted so as to be 10 ° C. or higher and 40 ° C. or lower.
(6) To the round bottom beaker of (1) installed in the sample stand, the electrolyte solution of (5) in which the toner is dispersed is dropped using a pipette, and the measurement concentration is adjusted to about 5%. . Measurement is performed until the number of measured particles reaches 50,000.
(7) The measurement data is analyzed with the dedicated software attached to the apparatus, and the weight average particle diameter (D4) is calculated. The “average diameter” on the analysis / volume statistics (arithmetic average) screen when the graph / volume% is set by the dedicated software is the weight average particle diameter (D4).
<樹脂またはトナーのピーク分子量(Mp)、数平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)の測定方法>
ピーク分子量(Mp)、数平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により、以下のようにして測定する。
<Measurement method of peak molecular weight (Mp), number average molecular weight (Mn), and weight average molecular weight (Mw) of resin or toner>
The peak molecular weight (Mp), number average molecular weight (Mn), and weight average molecular weight (Mw) are measured by gel permeation chromatography (GPC) as follows.
まず、室温で24時間かけて、試料をテトラヒドロフラン(THF)に溶解する。試料としては、樹脂、または、トナーを用いる。そして、得られた溶液を、ポア径が0.2μmの耐溶剤性メンブランフィルター「マエショリディスク」(東ソー社製)で濾過してサンプル溶液を得る。尚、サンプル溶液は、THFに可溶な成分の濃度が約0.8質量%となるように調整する。このサンプル溶液を用いて、以下の条件で測定する。
装置 :HLC8120 GPC(検出器:RI)(東ソー社製)
カラム :Shodex KF−801、802、803、804、805、806、807の7連(昭和電工社製)
溶離液 :テトラヒドロフラン(THF)
流速 :1.0ml/min
オーブン温度 :40.0℃
試料注入量 :0.10ml
First, a sample is dissolved in tetrahydrofuran (THF) at room temperature over 24 hours. As the sample, resin or toner is used. The obtained solution is filtered through a solvent-resistant membrane filter “Maescho Disc” (manufactured by Tosoh Corporation) having a pore diameter of 0.2 μm to obtain a sample solution. The sample solution is adjusted so that the concentration of the component soluble in THF is about 0.8% by mass. Using this sample solution, measurement is performed under the following conditions.
Apparatus: HLC8120 GPC (detector: RI) (manufactured by Tosoh Corporation)
Column: Seven series of Shodex KF-801, 802, 803, 804, 805, 806, 807 (manufactured by Showa Denko KK)
Eluent: Tetrahydrofuran (THF)
Flow rate: 1.0 ml / min
Oven temperature: 40.0 ° C
Sample injection volume: 0.10 ml
試料の分子量の算出にあたっては、標準ポリスチレン樹脂(例えば、商品名「TSKスタンダード ポリスチレン F−850、F−450、F−288、F−128、F−80、F−40、F−20、F−10、F−4、F−2、F−1、A−5000、A−2500、A−1000、A−500」、東ソ−社製)を用いて作成した分子量校正曲線を使用する。 In calculating the molecular weight of the sample, standard polystyrene resin (for example, trade name “TSK Standard Polystyrene F-850, F-450, F-288, F-128, F-80, F-40, F-20, F— 10, F-4, F-2, F-1, A-5000, A-2500, A-1000, A-500 ", manufactured by Tosoh Corporation) are used.
<ワックスの最大吸熱ピークのピーク温度、結着樹脂のガラス転移温度Tg>
ワックスの最大吸熱ピークのピーク温度は、示差走査熱量分析装置「Q1000」(TA Instruments社製)を用いてASTM D3418−82に準じて測定する。
<Peak temperature of maximum endothermic peak of wax, glass transition temperature Tg of binder resin>
The peak temperature of the maximum endothermic peak of the wax is measured according to ASTM D3418-82 using a differential scanning calorimeter “Q1000” (manufactured by TA Instruments).
装置検出部の温度補正はインジウムと亜鉛の融点を用い、熱量の補正についてはインジウムの融解熱を用いる。 The temperature correction of the device detection unit uses the melting points of indium and zinc, and the correction of heat uses the heat of fusion of indium.
具体的には、ワックスを約10mg精秤し、これをアルミニウム製のパンの中に入れ、リファレンスとして空のアルミニウム製のパンを用い、測定温度範囲30以上200℃以下の間で、昇温速度10℃/minで測定を行う。尚、測定においては、一度200℃まで昇温させ、続いて30℃まで降温し、その後に再度昇温を行う。この2度目の昇温過程での温度30以上200℃以下の範囲におけるDSC曲線の最大の吸熱ピークを、本発明のワックスの最大吸熱ピークとする。 Specifically, about 10 mg of wax is precisely weighed, put in an aluminum pan, and an empty aluminum pan is used as a reference. Measurement is performed at 10 ° C./min. In the measurement, the temperature is once raised to 200 ° C., subsequently lowered to 30 ° C., and then the temperature is raised again. The maximum endothermic peak of the DSC curve in the temperature range of 30 ° C. to 200 ° C. in the second temperature raising process is defined as the maximum endothermic peak of the wax of the present invention.
また、結着樹脂のガラス転移温度(Tg)は、ワックスの最大吸熱ピークのピーク温度測定と同様に、結着樹脂またはトナーを約10mg精秤し測定する。すると、温度40℃以上100℃以下の範囲において比熱変化が得られる。このときの比熱変化前と比熱変化後のベースラインの中間点の線と示差熱曲線との交点を、結着樹脂のガラス転移温度Tgとする。 Further, the glass transition temperature (Tg) of the binder resin is measured by precisely weighing about 10 mg of the binder resin or toner in the same manner as the peak temperature measurement of the maximum endothermic peak of the wax. Then, a specific heat change is obtained in the temperature range of 40 ° C to 100 ° C. At this time, the intersection of the intermediate point line of the baseline before the specific heat change and after the specific heat change and the differential heat curve is defined as the glass transition temperature Tg of the binder resin.
以下、本発明の具体的実施例について説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 Specific examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these examples.
<多孔質フェライトコア粒子1の製造例>
工程1(秤量・混合工程):
Fe2O3 88.7質量%
MnCO3 4.6質量%
Li2CO3 6.7質量%
となるようにフェライト原材料を秤量した。その後、ジルコニア(φ10mm)のボールを用いた乾式ボールミルで2時間粉砕・混合した。
<Example of production of porous ferrite core particle 1>
Process 1 (weighing / mixing process):
Fe 2 O 3 88.7 mass%
MnCO 3 4.6% by mass
Li 2 CO 3 6.7% by mass
The ferrite raw material was weighed so that Thereafter, the mixture was pulverized and mixed for 2 hours in a dry ball mill using zirconia (φ10 mm) balls.
工程2(仮焼成工程):
粉砕・混合した後、バーナー式焼成炉を用い大気中で900℃で2時間焼成し、仮焼フェライトを作製した。フェライトの組成は、下記の通り。
(Li2O)a(MnO)b(Fe2O3)c
上記式において、a=0.132、b=0.058、c=0.810
Step 2 (temporary firing step):
After pulverization and mixing, firing was performed in the atmosphere at 900 ° C. for 2 hours using a burner-type firing furnace to prepare calcined ferrite. The composition of ferrite is as follows.
(Li 2 O) a (MnO) b (Fe 2 O 3 ) c
In the above formula, a = 0.132, b = 0.588, c = 0.810
工程3(粉砕工程):
クラッシャーで0.3mm程度に粉砕した後に、ステンレス(φ10mm)のボールを用い、仮焼フェライト100質量部に対し水を30質量部加え、湿式ボールミルで1時間粉砕した。そのスラリーを、ジルコニアのビーズ(φ1.0mm)を用いた湿式ビーズミルで1時間粉砕し、フェライトスラリー(仮焼フェライト微粉砕品)を得た。
Step 3 (grinding step):
After crushing to about 0.3 mm with a crusher, 30 parts by mass of water was added to 100 parts by mass of calcined ferrite using a stainless steel (φ10 mm) ball, and pulverized with a wet ball mill for 1 hour. The slurry was pulverized for 1 hour by a wet bead mill using zirconia beads (φ1.0 mm) to obtain a ferrite slurry (calcined ferrite finely pulverized product).
工程4(造粒工程):
フェライトスラリーに、バインダーとして仮焼フェライト100質量部に対してポリビニルアルコール2.0質量部を添加し、スプレードライヤー(製造元:大川原化工機)で、球状粒子に造粒した。
Process 4 (granulation process):
To the ferrite slurry, 2.0 parts by mass of polyvinyl alcohol was added as a binder with respect to 100 parts by mass of calcined ferrite, and granulated into spherical particles with a spray dryer (manufacturer: Okawara Chemical).
工程5(焼成工程):
焼成雰囲気をコントロールするために、電気炉にて窒素雰囲気下(酸素濃度0.0体積%)で、1100℃で4時間焼成した。
Process 5 (firing process):
In order to control the firing atmosphere, firing was performed at 1100 ° C. for 4 hours in a nitrogen atmosphere (oxygen concentration: 0.0 vol%) in an electric furnace.
工程6(選別工程):
凝集した粒子を解砕した後に、目開き250μmの篩で篩分して粗大粒子を除去し、体積分布基準の50%粒径(D50)36μmの多孔質フェライトコア粒子1を得た。フェライト組成と得られた物性を表1に示す。
Process 6 (screening process):
After the aggregated particles were crushed, the coarse particles were removed by sieving with a sieve having an opening of 250 μm to obtain porous ferrite core particles 1 having a volume distribution standard 50% particle size (D50) of 36 μm. Table 1 shows the ferrite composition and the obtained physical properties.
<多孔質フェライトコア粒子2乃至12の製造例>
多孔質フェライトコア粒子1の製造例において、表1のフェライト組成になるように材料の秤量値を変更した以外は、多孔質フェライトコア粒子1の製造例と同様にして多孔質フェライトコア粒子2乃至12を得た。得られた物性を表1に示す。
<Production Example of Porous Ferrite Core Particles 2 to 12>
In the production example of the porous ferrite core particle 1, the porous ferrite core particles 2 to 2 are manufactured in the same manner as in the production example of the porous ferrite core particle 1 except that the weighing value of the material is changed so as to have the ferrite composition shown in Table 1. 12 was obtained. The obtained physical properties are shown in Table 1.
<多孔質フェライトコア粒子13の製造例>
多孔質フェライトコア粒子1の製造例において、
Fe2O3 64.4質量%
Mg(OH)2 5.8質量%
Li2CO3 29.8質量%
となるようにフェライト材料の秤量値を変更した。さらに上記フェライト材料100質量部に対して、Mn3O4 0.75質量部を加えた。また、仮焼成の温度を800℃に、ポリビニルアルコールの添加量を1.0質量部に変更した以外は、多孔質フェライトコア粒子1の製造例と同様にして多孔質フェライトコア粒子13を得た。得られた物性を表1に示す。
<Example of production of porous ferrite core particle 13>
In the production example of the porous ferrite core particle 1,
Fe 2 O 3 64.4% by mass
Mg (OH) 2 5.8 mass%
Li 2 CO 3 29.8% by mass
The weighed value of the ferrite material was changed so that Furthermore, 0.75 part by mass of Mn 3 O 4 was added to 100 parts by mass of the ferrite material. Moreover, the porous ferrite core particle 13 was obtained in the same manner as in the production example of the porous ferrite core particle 1 except that the pre-baking temperature was changed to 800 ° C. and the addition amount of polyvinyl alcohol was changed to 1.0 part by mass. . The obtained physical properties are shown in Table 1.
<フェライトコア粒子14の製造例>
多孔質フェライトコア粒子1の製造例において、表1のフェライト組成になるように材料の秤量値を変更した。さらに、工程3のステンレスボールを用いる湿式ボールミルでの粉砕時間を6時間に、工程5の焼成温度を1300℃に変更した以外は、多孔質フェライトコア粒子1の製造例と同様にしてフェライトコア粒子14を得た。得られた物性を表1に示す。
<Production example of ferrite core particle 14>
In the production example of the porous ferrite core particle 1, the weight value of the material was changed so that the ferrite composition shown in Table 1 was obtained. Further, the ferrite core particles were made in the same manner as in the production example of the porous ferrite core particles 1 except that the pulverization time in the wet ball mill using the stainless balls in step 3 was changed to 6 hours and the firing temperature in step 5 was changed to 1300 ° C. 14 was obtained. The obtained physical properties are shown in Table 1.
次に、磁性キャリアの製造例について述べる。 Next, an example of manufacturing a magnetic carrier will be described.
まず本発明において用いる樹脂溶液を次のようにして得た。 First, a resin solution used in the present invention was obtained as follows.
<樹脂液1の調製>
ストレートシリコーン(SR2411、東レ・ダウコーニング株式会社製)を固形分換算で20.0質量部、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン1.0質量部、トルエン200.0質量部をボールミル(ソーダガラスボール φ10mm)を用いて1時間混合し、樹脂液1を得た。
<Preparation of resin liquid 1>
Straight silicone (SR2411, manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd.) 20.0 parts by mass in terms of solid content, 1.0 part by mass of γ-aminopropyltriethoxysilane, and 200.0 parts by mass of toluene are ball mills (soda glass balls φ10 mm ) For 1 hour to obtain a resin liquid 1.
<樹脂液2の調製>
ストレートシリコーン(SR2410、東レ・ダウコーニング株式会社製)を固形分換算で100.0質量部、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン8.0質量部、トルエン300.0質量部をボールミル(ソーダガラスボール φ10mm)を用いて2時間混合し、樹脂液2を得た。
<Preparation of resin liquid 2>
Straight silicone (SR2410, manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd.) in terms of solid content is 100.0 parts by mass, γ-aminopropyltriethoxysilane 8.0 parts by mass, toluene 300.0 parts by mass in a ball mill (soda glass ball φ10 mm ) Was used for 2 hours to obtain a resin liquid 2.
<樹脂液3の調製>
シクロヘキシルメタクリレート(Mw=35000)を固形分換算で100.0質量部、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン6.0質量部、トルエン300.0質量部をボールミル(ソーダガラスボール φ10mm)を用いて2時間混合し、樹脂液3を得た。
<Preparation of resin liquid 3>
Cyclohexyl methacrylate (Mw = 35000) in terms of solid content is 100.0 parts by mass, 6.0 parts by mass of γ-aminopropyltriethoxysilane, and 300.0 parts by mass of toluene using a ball mill (soda glass ball φ10 mm) for 2 hours. By mixing, a resin liquid 3 was obtained.
続いて、磁性キャリアの製造を次のように行った。 Subsequently, the magnetic carrier was manufactured as follows.
<磁性キャリアの製造例1>
工程1(樹脂充填工程):
多孔質磁性コア粒子1の100.0質量部を混合撹拌機(ダルトン社製の万能撹拌機NDMV型)の撹拌容器内に入れた。撹拌容器内温度を30℃に保ちながら、減圧しながら窒素を導入し、樹脂液1を多孔質磁性コア粒子1に対し樹脂成分として11.4質量部となるように減圧下で滴下し、滴下終了後2時間そのまま撹拌を続けた。その後、70℃まで温度を上げ、減圧下で溶剤を除去して、多孔質磁性コア1のコア粒子内に樹脂液1から得られるシリコーン樹脂を有するシリコーン樹脂組成物を充填した。冷却後、得られた磁性キャリア粒子をジュリアミキサー(徳寿工作所)に移し、窒素雰囲気下、温度200℃で2時間熱処理した後、開口70μmの篩で分級して充填コア粒子1を得た。
<Manufacture example 1 of a magnetic carrier>
Step 1 (resin filling step):
100.0 parts by mass of the porous magnetic core particles 1 were placed in a stirring vessel of a mixing stirrer (universal stirrer NDMV type manufactured by Dalton). While maintaining the temperature in the stirring vessel at 30 ° C., nitrogen was introduced while reducing the pressure, and the resin liquid 1 was added dropwise to the porous magnetic core particles 1 under reduced pressure so as to be 11.4 parts by mass as a resin component. Stirring was continued for 2 hours after completion. Thereafter, the temperature was raised to 70 ° C., the solvent was removed under reduced pressure, and the silicone resin composition having the silicone resin obtained from the resin liquid 1 was filled into the core particles of the porous magnetic core 1. After cooling, the obtained magnetic carrier particles were transferred to a Julia mixer (Tokuju workshop), heat-treated at a temperature of 200 ° C. for 2 hours in a nitrogen atmosphere, and then classified with a sieve having an opening of 70 μm to obtain filled core particles 1.
工程2(樹脂コート工程):
充填コア粒子1の100.0質量部を流動層コーティング装置(フロイント産業社製のスパイラフローSFC型)に入れ、給気風量0.8m3/minとした窒素を導入し、給気温度を温度80℃とした。回転ローターの回転数を1分間に1000回転とし、品温が温度50℃になった後、樹脂液2を用いてスプレーを開始した。スプレー速度3.5g/minとした。充填コア粒子1の100.0質量部に対して被覆樹脂量が0.8質量部となるまで被覆を行い、磁性キャリアを得た。
Process 2 (resin coating process):
Put 100.0 parts by mass of packed core particles 1 into a fluidized bed coating apparatus (Spiraflow SFC type manufactured by Freund Sangyo Co., Ltd.), introduce nitrogen with an air supply rate of 0.8 m 3 / min, and set the supply air temperature to The temperature was 80 ° C. The number of rotations of the rotating rotor was set to 1000 rotations per minute, and after the product temperature reached 50 ° C., spraying was started using the resin liquid 2. The spray rate was 3.5 g / min. Coating was performed until the amount of the coating resin reached 0.8 parts by mass with respect to 100.0 parts by mass of the filled core particles 1 to obtain a magnetic carrier.
その後、シリコーン樹脂で被覆された磁性キャリアを回転可能な混合容器内にスパイラル羽根を有する混合機(杉山重工業社製のドラムミキサーUD−AT型)に移した。混合容器を1分間に10回転させて撹拌しながら、窒素雰囲気下に温度200℃で2時間熱処理した。撹拌することにより、磁性キャリア粒子の表面の樹脂厚さ状態をコントロールした。得られた磁性キャリアを開口70μmの篩を通して磁性キャリア1を得た。得られた磁性キャリア1のパラメータαは0.76であった。 Thereafter, the magnetic carrier coated with the silicone resin was transferred to a mixer (drum mixer UD-AT type manufactured by Sugiyama Heavy Industries Co., Ltd.) having spiral blades in a rotatable mixing container. The mixture container was heat-treated at a temperature of 200 ° C. for 2 hours under a nitrogen atmosphere while stirring at 10 rotations per minute. By stirring, the resin thickness state of the surface of the magnetic carrier particles was controlled. The obtained magnetic carrier was passed through a sieve having an opening of 70 μm to obtain a magnetic carrier 1. The parameter α of the obtained magnetic carrier 1 was 0.76.
磁性キャリア1の樹脂充填工程、及び樹脂コート工程における樹脂の種類、量、及び得られた物性を表2に示す。 Table 2 shows the type, amount, and physical properties of the resin in the resin filling step and the resin coating step of the magnetic carrier 1.
<磁性キャリア2乃至14の製造例>
樹脂充填工程における充填樹脂の種類、量、および樹脂コート工程における樹脂の種類、量を表2の様に変え、磁性キャリア2乃至14を得た。得られた物性を表2に示す。
<Example of production of magnetic carriers 2 to 14>
Magnetic carriers 2 to 14 were obtained by changing the type and amount of the filled resin in the resin filling step and the type and amount of the resin in the resin coating step as shown in Table 2. The obtained physical properties are shown in Table 2.
次に、トナーの製造例について述べる。 Next, an example of toner production will be described.
<トナーの製造例>
冷却管、撹拌機、及び、窒素導入管のついた反応槽中に、以下の材料を秤量した。
テレフタル酸 288質量部
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
880質量部
チタニウムジヒドロキシビス(トリエタノールアミネート) 1質量部
その後、190℃に加熱し、窒素を導入しながら生成する水を除去しながら10時間反応させた。さらに、無水トリメリット酸61質量部を加え、170℃に加熱し、2.5時間反応させ樹脂1を合成した。
<Example of toner production>
The following materials were weighed in a reaction vessel equipped with a cooling tube, a stirrer, and a nitrogen introducing tube.
Terephthalic acid 288 parts by mass polyoxypropylene (2.2) -2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane
880 parts by mass Titanium dihydroxybis (triethanolamate) 1 part by mass Thereafter, the mixture was heated to 190 ° C. and reacted for 10 hours while removing water produced while introducing nitrogen. Further, 61 parts by mass of trimellitic anhydride was added, heated to 170 ° C., and reacted for 2.5 hours to synthesize Resin 1.
GPCで求めた樹脂1の分子量は、重量平均分子量(Mw)64000、数平均分子量(Mn)5500、ピーク分子量(Mp)10100、ガラス転移点(Tg)60℃であった。 The molecular weight of the resin 1 determined by GPC was a weight average molecular weight (Mw) of 64000, a number average molecular weight (Mn) of 5500, a peak molecular weight (Mp) of 10100, and a glass transition point (Tg) of 60 ° C.
樹脂1 100.0質量部
精製ノルマルパラフィン(DSC最大吸熱ピーク65℃) 5.0質量部
C.I.ピグメントブルー15:3 5.0質量部
上記材料をヘンシェルミキサー(FM−75型、三井三池化工機(株)製)でよく混合した後、温度120℃に設定した二軸混練機(PCM−30型、池貝鉄工(株)製)に溶融混練した。得られた混練物を冷却し、ハンマーミルにて1mm以下に粗粉砕し、粗砕物1を得た。
Resin 1 100.0 parts by mass Purified normal paraffin (DSC maximum endothermic peak 65 ° C.) 5.0 parts by mass C.I. I. Pigment Blue 15: 3 5.0 parts by mass After the above materials were thoroughly mixed with a Henschel mixer (FM-75 type, manufactured by Mitsui Miike Chemical Co., Ltd.), a twin-screw kneader (PCM-30 set at a temperature of 120 ° C.) Melt kneaded into a mold, manufactured by Ikekai Tekko Co., Ltd. The obtained kneaded product was cooled and coarsely pulverized to 1 mm or less with a hammer mill to obtain a coarsely pulverized product 1.
次に、得られた粗砕物1を、ターボ工業社製のターボ・ミル(T−250:RSSローター/SNBライナー)を用いて、5μm程度の微粉砕物1を作製した。 Next, the obtained coarsely pulverized product 1 was produced using a turbo mill (T-250: RSS rotor / SNB liner) manufactured by Turbo Industry Co., Ltd. to produce a finely pulverized product 1 having a size of about 5 μm.
次に、得られた微粉砕物1を回転型分級機(200TSP、ホソカワミクロン社製)を用い分級を行い、トナー粒子を得た。得られたトナー粒子は、重量平均粒径(D4)が5.6μmであった。 Next, the finely pulverized product 1 obtained was classified using a rotary classifier (200TSP, manufactured by Hosokawa Micron Corporation) to obtain toner particles. The obtained toner particles had a weight average particle diameter (D4) of 5.6 μm.
得られたトナー粒子100.0質量部に、酸化チタン(STT−30A;チタン工業社製)1.0質量部とシリカ(AEROSIL R972;日本アエロジル社製)1.0質量部とを、外添混合し、トナーを得た。 To 100.0 parts by mass of the obtained toner particles, 1.0 part by mass of titanium oxide (STT-30A; manufactured by Titanium Industry Co., Ltd.) and 1.0 part by mass of silica (AEROSIL R972; manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.) were externally added. The toner was obtained by mixing.
〔実施例1〕
次に、このように作製した磁性キャリア1とトナーで二成分系現像剤を作製した。二成分系現像剤は、磁性キャリア92.0質量%、トナー8.0質量%の配合割合とし、V型混合機で5分間混合した。
[Example 1]
Next, a two-component developer was prepared with the magnetic carrier 1 and the toner thus prepared. The two-component developer was blended in a proportion of 92.0% by mass of magnetic carrier and 8.0% by mass of toner, and mixed for 5 minutes with a V-type mixer.
<現像性評価>
画像形成装置として、キヤノン製デジタル商業印刷用プリンターimagePRESSC1改造機を用い、シアン位置の現像器に上記二成分系現像剤を入れ、画像形成し評価を行った。尚、改造点は、現像器内部で過剰になった磁性キャリアを現像器から排出する機構を取り外し、現像剤担持体には周波数1.8kHz、Vpp1.3kVの交流電圧と直流電圧VDCを印加した。直流電圧VDCはFFh画像(ベタ画像)のトナーの紙上への載り量が0.45mg/cm2となるように調整した。FFh画像とは、256階調を16進数で表示した値であり、00hを256階調の1階調目(白地部)、FFhを256階調の256階調目(ベタ部)とする。
<Developability evaluation>
A Canon digital commercial printing printer imagePRESSC1 was used as an image forming apparatus, and the above two-component developer was put in a developing device at a cyan position to form an image for evaluation. The remodeling point is that the mechanism that discharges the excess magnetic carrier inside the developing device is removed from the developing device, and the AC voltage and DC voltage V DC of 1.8 kHz and Vpp 1.3 kV are applied to the developer carrier. did. The DC voltage VDC was adjusted so that the amount of toner on the paper of the FFh image (solid image) was 0.45 mg / cm 2 . The FFh image is a value in which 256 gradations are displayed in hexadecimal notation, where 00h is the first gradation (white background portion) of 256 gradations and FFh is the 256th gradation (solid portion) of 256 gradations.
上記条件で、画像比率5%、FFh画像のオリジナル原稿(A4)を用いて、50000枚耐久試験を行い、以下の評価を行った。
印刷環境 常温常湿環境:温度23℃/湿度60%RH(以下「N/N」)
高温高湿環境:温度30℃/湿度80%RH(以下「H/H」)
常温低湿環境:温度23℃/湿度5%RH(以下「N/L」)
紙 コピー用紙CS−814(坪量81.4g/m2)
(キヤノンマーケティングジャパン株式会社より販売)
Under the above conditions, an endurance test of 50000 sheets was performed using an original document (A4) with an image ratio of 5% and an FFh image, and the following evaluation was performed.
Printing environment Normal temperature and humidity environment:
High-temperature and high-humidity environment: Temperature 30 ° C / Humidity 80% RH (hereinafter “H / H”)
Normal temperature and low humidity environment:
Paper Copy paper CS-814 (basis weight 81.4g / m 2 )
(Sold from Canon Marketing Japan Inc.)
以下の評価方法に基づいて評価し、その結果を表3に示す。 Evaluation is based on the following evaluation methods, and the results are shown in Table 3.
[評価方法及び基準]
1)耐久後の画像濃度の変化
各環境における、耐久前後での画像濃度の変化を評価した。
[Evaluation methods and standards]
1) Change in image density after endurance The change in image density before and after endurance in each environment was evaluated.
各環境において、FFh画像のトナーの載り量を0.45mg/cm2となるように現像電圧を初期調整した。X−Riteカラー反射濃度計(500シリーズ:X−Rite社製)を使用し、5cm×5cmの大きさのFFh画像を3枚出力し、3枚目の画像濃度を測定した。耐久初期及び耐久後の画像濃度の差を以下の基準で評価とした。
A:0.00以上0.05未満 (非常に良好)
B:0.05以上0.10未満 (良好)
C:0.10以上0.20未満 (本発明において許容レベル)
D:0.20以上 (本発明において許容できない)
In each environment, the development voltage was initially adjusted so that the applied amount of toner on the FFh image was 0.45 mg / cm 2 . Using an X-Rite color reflection densitometer (500 series: manufactured by X-Rite), three FFh images each having a size of 5 cm × 5 cm were output, and the image density of the third sheet was measured. The difference in image density between the initial durability and after the durability was evaluated according to the following criteria.
A: 0.00 or more and less than 0.05 (very good)
B: 0.05 or more and less than 0.10 (good)
C: 0.10 or more and less than 0.20 (Acceptable level in the present invention)
D: 0.20 or more (not acceptable in the present invention)
2)ドット再現性(がさつきの評価)
N/N及びH/Hにおける、耐久前後でのドット再現性を評価した。
1画素を1ドットで形成するドット画像(FFh画像)を作成した。紙上の1ドットあたりの面積が、20000μm2以上25000μm2以下となるように、レーザービームのスポット径を調整した。デジタルマイクロスコープVHX−500(レンズワイドレンジズームレンズVH−Z100・キーエンス社製)を用い、ドット1000個の面積を測定した。ドット面積の個数平均(S)とドット面積の標準偏差(σ)を算出し、ドット再現性指数を下記式により算出した。
ドット再現性指数(I)=σ/S×100
A:Iが4.0未満 (非常に良好)
B:Iが4.0以上6.0未満 (良好)
C:Iが6.0以上8.0未満 (本発明において許容レベル)
D:Iが8.0以上 (本発明において許容できない)
2) Dot reproducibility (assessment of roughness)
The dot reproducibility before and after endurance in N / N and H / H was evaluated.
A dot image (FFh image) in which one pixel is formed by one dot was created. The spot diameter of the laser beam was adjusted so that the area per dot on the paper was 20000 μm 2 or more and 25000 μm 2 or less. The area of 1000 dots was measured using a digital microscope VHX-500 (lens wide range zoom lens VH-Z100, manufactured by Keyence Corporation). The number average (S) of dot areas and the standard deviation (σ) of dot areas were calculated, and the dot reproducibility index was calculated by the following formula.
Dot reproducibility index (I) = σ / S × 100
A: I is less than 4.0 (very good)
B: I is 4.0 or more and less than 6.0 (good)
C: I is 6.0 or more and less than 8.0 (Acceptable level in the present invention)
D: I is 8.0 or more (not acceptable in the present invention)
3)白抜け評価
N/N及びN/Lにおける、耐久前後での白抜けを評価した。
3) White spot evaluation White spots before and after endurance in N / N and N / L were evaluated.
転写紙の搬送方向に対して、ハーフトーン横帯(30H 幅10mm)とベタ黒横帯(FFH 幅10mm)を交互に並べたチャートを出力する。その画像をスキャナで読みとり、二値化処理を行う。二値化画像の搬送方向におけるあるラインの輝度分布(256階調)をとる。そのときのハーフトーンの輝度に接線を引き、ベタ部輝度と交わるまでのハーフトーン部後端の接線からずれた輝度の領域(面積:輝度数の和)をもって、白抜け度とし、以下の基準に基づき評価した。
A:50未満 (非常に良好)
B:50以上200未満 (良好)
C:200以上400未満 (本発明において許容レベル)
D:400以上 (本発明において許容できない)
A chart in which halftone horizontal bands (
A: Less than 50 (very good)
B: 50 or more and less than 200 (good)
C: 200 or more and less than 400 (Acceptable level in the present invention)
D: 400 or more (not acceptable in the present invention)
4)カブリ
N/N及びH/Hにおける、耐久前後でのカブリを評価した。
4) Fog The fog before and after durability in N / N and H / H was evaluated.
各環境にて00h画像を10枚出力し、10枚目の紙上の平均反射率Dr(%)をリフレクトメーター(東京電色株式会社製の「REFLECTOMETER MODEL TC−6DS」)によって測定した。 Ten 00h images were output in each environment, and the average reflectance Dr (%) on the tenth sheet of paper was measured with a reflectometer (“REFLECTOMETER MODEL TC-6DS” manufactured by Tokyo Denshoku Co., Ltd.).
一方、画像を出力していない紙上の反射率Ds(%)を測定し、カブリ(%)は下記式から算出した。
カブリ(%)=Dr(%)−Ds(%)
A:0.5%未満 (非常に良好)
B:0.5%以上1.0%未満 (良好)
C:1.0%以上2.0%未満 (本発明において許容レベル)
D:2.0%以上 (本発明において許容できない)
On the other hand, the reflectance Ds (%) on paper on which no image was output was measured, and the fog (%) was calculated from the following equation.
Fog (%) = Dr (%) − Ds (%)
A: Less than 0.5% (very good)
B: 0.5% or more and less than 1.0% (good)
C: 1.0% or more and less than 2.0% (Acceptable level in the present invention)
D: 2.0% or more (not acceptable in the present invention)
5)キャリア付着
N/Nにおける、耐久前後でのキャリア付着を評価した。
5) Carrier adhesion The carrier adhesion before and after endurance in N / N was evaluated.
ハーフトーン画像(30h画像)を印刷し、そのハーフトーン画像上1cm2の領域内において、光学顕微鏡で磁性キャリアの存在個数をカウントし、1cm2当りの付着キャリア粒子の個数を算出した。
A:5個未満 (非常に良好)
B:5個以上10個未満 (良好)
C:11個以上20個未満 (本発明において許容レベル)
D:20個以上 本発明において許容できない)
A halftone image (30h image) was printed, and the number of magnetic carriers present in an area of 1 cm 2 on the halftone image was counted with an optical microscope to calculate the number of adhered carrier particles per 1 cm 2 .
A: Less than 5 (very good)
B: 5 or more and less than 10 (good)
C: 11 or more and less than 20 (Acceptable level in the present invention)
D: 20 or more is not acceptable in the present invention)
〔実施例2乃至9、および比較例1乃至5〕
磁性キャリアとトナーの組み合わせを代えたこと以外は、実施例1と同様にして評価を行った。評価結果を表3に示す。
[Examples 2 to 9 and Comparative Examples 1 to 5]
Evaluation was performed in the same manner as in Example 1 except that the combination of the magnetic carrier and the toner was changed. The evaluation results are shown in Table 3.
D:SDギャップ、Z:誘電率測定器、21:樹脂容器、22:下部電極、23:支持台座、24:上部電極、25:試料、26:エレクトロンメーター、27:処理コンピュータ、A:抵抗測定セル、d:サンプル高さ、d1(ブランク):サンプルがない状態の高さ、d2(試料):サンプルが入った状態の高さ D: SD gap, Z: Dielectric constant measuring device, 21: Resin container, 22: Lower electrode, 23: Support base, 24: Upper electrode, 25: Sample, 26: Electron meter, 27: Processing computer, A: Resistance measurement Cell, d: sample height, d1 (blank): height without sample, d2 (sample): height with sample
Claims (2)
該多孔質フェライトコア粒子が、LiとMnを少なくとも含むフェライトを含有し、平均グレイン径が2.0μm以上5.0μm以下であり、
該磁性キャリアは、樹脂を少なくとも5.0質量%以上20.0質量%以下含有し、
交流インピーダンス測定により得られるインピーダンスZの周波数依存特性を、下記(1)式で表されるフィッティング関数により、フィッティングしたときの該磁性キャリアのパラメータαが、1000V/cmの電界強度下において、0.70以上0.90以下であることを特徴とする磁性キャリア。
ωは交流インピーダンス測定の角周波数
Rs及びRは抵抗の次元を持つ実数パラメータ
αは0以上1以下の値をとる無次元の実数パラメータ
Tは(RT)1/αが時間の次元を持つ実数パラメータ A magnetic carrier having magnetic carrier particles containing at least porous ferrite core particles and a resin,
The porous ferrite core particles contain ferrite containing at least Li and Mn, and the average grain diameter is 2.0 μm or more and 5.0 μm or less,
The magnetic carrier contains at least 5.0% by mass to 20.0% by mass of resin,
When the frequency dependent characteristic of the impedance Z obtained by the AC impedance measurement is fitted by a fitting function represented by the following equation (1), the parameter α of the magnetic carrier is 0. A magnetic carrier characterized by being 70 or more and 0.90 or less.
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