JP2015127739A - Toner, developer, image forming apparatus, and process cartridge - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子写真、静電記録、静電印刷等における静電荷像を現像するために使用されるトナー該トナーを用いた画像形成装置及びプロセスカートリッジに関するものである。 The present invention relates to a toner used for developing an electrostatic image in electrophotography, electrostatic recording, electrostatic printing, and the like, and an image forming apparatus and a process cartridge using the toner.
近年、電子写真方式の技術分野では、高速の画像形成が可能で、しかも画像品位の高いカラー画像形成装置の開発競争が激化している。そのため、フルカラー画像を高速で得るために、画像形成方法において複数の電子写真感光体を直列に並べ、それぞれの電子写真感光体において各色成分ごとの画像を形成し、中間転写体上で重ね合わせて転写材上へ一括転写するいわゆるタンデム方式が多く採用されてきている(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。 In recent years, in the technical field of electrophotography, competition for development of color image forming apparatuses capable of high-speed image formation and high image quality is intensifying. Therefore, in order to obtain a full-color image at a high speed, a plurality of electrophotographic photosensitive members are arranged in series in the image forming method, and an image for each color component is formed on each electrophotographic photosensitive member, and is superimposed on the intermediate transfer member. Many so-called tandem systems that perform batch transfer onto a transfer material have been employed (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).
電子写真感光体表面に形成された転写トナー像を紙を主とした転写材に転写する工程を繰り返す画像形成装置においては、転写後に転写材に転移せずに電子写真感光体に残る残留トナーを、その都度十分に除去することが必須である。このため、クリーニング手段としては、従来からさまざまな提案がなされているが、ウレタンゴムなどの弾性材料からなるクリーニングブレードにより残留トナーを掻き落とすようなものが、構成が簡単でコンパクトかつ低コストであり、なおかつトナー除去機能も優れているため広く実用化されている。クリーニングブレードのゴム材料としては、高硬度で弾性に富み、耐摩耗性、機械的強度、耐オゾン性等に優れているウレタンゴムが一般的に使用されている。 In an image forming apparatus that repeats the process of transferring a transfer toner image formed on the surface of an electrophotographic photosensitive member to a transfer material mainly made of paper, residual toner remaining on the electrophotographic photosensitive member without being transferred to the transfer material after transfer is removed. Therefore, it is essential to remove them sufficiently each time. For this reason, various proposals have been made as cleaning means. However, a cleaning blade made of an elastic material such as urethane rubber is used to scrape the residual toner, which is simple in structure, compact and low cost. In addition, since the toner removing function is excellent, it is widely used. As a rubber material for the cleaning blade, urethane rubber that is high in hardness and rich in elasticity and excellent in wear resistance, mechanical strength, ozone resistance, and the like is generally used.
しかしながら、近年開発が進んでいるオンデマンド印刷に代表されるような高速の画像形成装置においては、クリーニングブレード先端部の摩耗や欠けが顕著に悪化する傾向があり、このクリーニングブレードによるクリーニング方式を長期に渡って成立させることが課題となっている。 However, in a high-speed image forming apparatus represented by on-demand printing, which has been developed in recent years, there is a tendency for wear and chipping at the tip of the cleaning blade to remarkably deteriorate. It is an issue to be established over the years.
また、上記のような高速の画像形成装置においてもより高画質のフルカラー画像形成が要求されており、高画質化への現像剤設計がなされてきている。高画質化、特にフルカラー画質への要求に対応するために、トナーとしてはますます小粒径化が進み、潜像を忠実に再現することが検討されている。この小粒径化に対しては、トナーを所望の形状及び表面構造に制御することを可能とする重合法によるトナー製造方法が提案されている。(例えば、特許文献3、特許文献4参照)。重合法トナーでは、トナー粒子の粒径制御及び形状制御に加えて粒度分布も小さくすることができるため、小粒径で比較的均一粒径であるトナー粒子によりドットや細線の再現性が良くなり、パイルハイト(画像層厚)も低くすることが可能となり、高画質化が期待できる。 In addition, the high-speed image forming apparatus as described above is required to form a full-color image with higher image quality, and a developer is designed to improve the image quality. In order to meet the demand for higher image quality, particularly full-color image quality, toners are increasingly becoming smaller in particle size and are being studied to faithfully reproduce latent images. To reduce the particle size, a method for producing a toner by a polymerization method that enables the toner to be controlled to have a desired shape and surface structure has been proposed. (For example, refer to Patent Document 3 and Patent Document 4). In the polymerization toner, since the particle size distribution can be reduced in addition to the particle size control and shape control of the toner particles, the toner particles having a small particle size and a relatively uniform particle size improve the reproducibility of dots and fine lines. In addition, the pile height (image layer thickness) can be reduced, and high image quality can be expected.
しかしその反面、重合過程に長時間を必要とし、さらに固化終了後溶媒とトナー粒子を分離し、その後洗浄乾燥を繰り返す必要が有り、多くの時間と、多量の水、エネルギーを必要とするという欠点がある。
また、重合トナーは高画質化が期待できるとは言え、クリーニング性との両立からある程度の異形化が必要とされるのと粒度分布としては十分狭いとは言えないため、高画質化への更なる要求に対して十分に答えられていないのが現状である。
However, on the other hand, it takes a long time for the polymerization process, and after completion of solidification, it is necessary to separate the solvent and toner particles, and then repeat washing and drying, which requires a lot of time, a lot of water and energy. There is.
In addition, polymerized toners can be expected to improve image quality, but some degree of modification is required for compatibility with cleaning properties and the particle size distribution is not sufficiently narrow. The current situation is that they are not fully answered.
この重合トナーに代わるトナーの製造方法として、トナー組成物を有機溶剤に溶解乃至分散させたトナー組成液を気相中に噴霧・噴射して液滴化した後、有機溶剤を除去してトナー粒子を得る方法が提案されている(特許文献5参照)。
また、ノズル内の熱膨張を利用し、やはり微小液滴を形成し、該液滴れを乾燥固化してトナー化する工法が提案されている(特許文献6参照)。
また、音響レンズを利用し、同様の処理をする方法が提案されている(特許文献7参照)。
As a method for producing a toner in place of the polymerized toner, a toner composition solution in which a toner composition is dissolved or dispersed in an organic solvent is sprayed and jetted into a gas phase to form droplets, and then the organic solvent is removed to form toner particles. Has been proposed (see Patent Document 5).
In addition, a method has been proposed in which fine droplets are formed using thermal expansion in the nozzle, and the droplets are dried and solidified to become toner (see Patent Document 6).
In addition, a method of performing the same processing using an acoustic lens has been proposed (see Patent Document 7).
しかし、これらの方法では、一つのノズルから単位時間あたりに吐出できる液滴数が少なく、生産性が悪いという問題があると同時に、液滴同士の合一による粒度分布の広がりが避けられず、単一分散性という点においても満足のいくものではなく、また、この工法で得られるトナーは、トナー組成液の表面張力により球形となってしまうためクリーニング性との両立が難しいという課題がある。
このように、これまでトナー並びにトナーを作製する工法において、クリーニング性と高画質化を高いレベルで達成できる技術は報告されていない。
However, in these methods, the number of droplets that can be ejected from one nozzle per unit time is small, and there is a problem that productivity is low, and at the same time, the spread of the particle size distribution due to the coalescence of droplets is unavoidable, The toner is not satisfactory in terms of monodispersibility, and the toner obtained by this method has a problem that it is difficult to achieve both cleaning properties because it becomes spherical due to the surface tension of the toner composition liquid.
Thus, no technology has been reported so far that can achieve high levels of cleaning performance and high image quality in the toner and the method of producing the toner.
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、従来にない、高画質化への更なる要求にも答えられる小粒径で均一な球形でありながら、かつ、クリーニング性にも優れる表面形状を有するトナーを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and has a uniform spherical shape with a small particle size that can respond to an unprecedented further demand for higher image quality, and is also easy to clean. An object is to provide a toner having an excellent surface shape.
上記課題を解決する手段である本発明の特徴は下記(1)のとおりである。
(1)結着樹脂及び離型剤を含むトナーにおいて、前記トナーの平均円形度が0.96〜0.99であり、前記トナーの表面に、幅(A)と深さ(B)との比率(A/B)が0.3〜0.9である凹部を1個以上有するトナー粒子の割合が10〜50個数%であることを特徴とするトナー。
The feature of the present invention, which is means for solving the above problems, is as described in (1) below.
(1) In a toner containing a binder resin and a release agent, the toner has an average circularity of 0.96 to 0.99, and a width (A) and a depth (B) on the surface of the toner. A toner, wherein a ratio of toner particles having one or more concave portions having a ratio (A / B) of 0.3 to 0.9 is 10 to 50% by number.
本発明によれば、従来における前記諸問題を解決し、前記目的を達成することができ、高速のフルカラー画像形成方法において、小粒径で均一な球形により従来にない高画質化への更なる要求にも答えられ、かつ、その表面形状により長期に渡り良好なクリーニング性を維持できるトナーを提供できる。 According to the present invention, the above-mentioned problems can be solved and the above-mentioned object can be achieved, and in a high-speed full-color image forming method, further improvement in image quality that has never been achieved by a uniform spherical shape with a small particle diameter can be achieved. It is possible to provide a toner that can satisfy the requirements and can maintain a good cleaning property for a long time due to its surface shape.
以下に、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。なお、いわゆる当業者は特許請求の範囲内における本発明を変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、これらの変更・修正はこの特許請求の範囲に含まれるものである。また、以下の説明はこの発明における最良の形態の例であって、この特許請求の範囲を限定するものではない。 EMBODIMENT OF THE INVENTION Below, the form for implementing this invention is demonstrated based on drawing. Note that it is easy for a person skilled in the art to make other embodiments by changing or correcting the present invention within the scope of the claims, and these changes and modifications are included in the scope of the claims. . The following description is an example of the best mode of the present invention, and does not limit the scope of the claims.
以下、本実施形態に係る画像形成装置で用いられるトナーの特徴について述べる。
本発明のトナーは、平均円形度が0.96〜0.99であり、電子顕微鏡写真観察によるトナー粒子100個のうち、最長長さ1μm以上の針状もしくは糸状凹部を1個以上有するトナー粒子を50〜100個数%含有するのが好ましい。
Hereinafter, characteristics of the toner used in the image forming apparatus according to the present embodiment will be described.
The toner of the present invention has an average circularity of 0.96 to 0.99, and out of 100 toner particles observed with an electron micrograph, has at least one needle-like or thread-like recess having a maximum length of 1 μm or more. Is preferably contained in an amount of 50 to 100% by number.
平均円形度が0.96よりも低い場合には、現像時の画像均一性が悪化したりドットや細線の再現性が悪くなり、さらに電子写真感光体から中間転写体もしくは中間転写体から転写材へのトナー転写効率が低下し均一転写が得られなくなる。また、パイルハイトが不均一になって光沢ムラなどの異常画像を発生してしまい、オンデマンド印刷などで要求されるような高いレベルの高画質な画像が得られない。 When the average circularity is lower than 0.96, the image uniformity during development deteriorates and the reproducibility of dots and fine lines deteriorates. Further, the electrophotographic photosensitive member to the intermediate transfer member or the intermediate transfer member to the transfer material. The toner transfer efficiency is reduced, and uniform transfer cannot be obtained. In addition, the pile height becomes non-uniform and abnormal images such as uneven glossiness occur, and a high-level high-quality image required for on-demand printing cannot be obtained.
本発明においては、TEM観察によるトナー粒子100個のうち、幅(A)と深さ(B)との比率(A/B)が0.3〜0.9である凹部を1個以上有するトナー粒子の割合が10〜50個数%であることが必要である。10個数%よりも少ないと、元々トナーの平均円形度が0.96〜0.99の球形トナーであるためクリーニングブレードのニップにおいて回転しながらニップ部をすり抜けてしまうトナーが圧倒的に多くなってしまうためクリーニング不良が発生してしまう。50個数%よりも多いと、流動性が低下してトナーが帯電しにくくなってしまうため、地汚れやチリなどの異常画像が発生してしまう。また、上記クリーニングブレードニップにおける凹部の回転抑止効果が発現するためには、(A/B)は0.3〜0.9を満たす必要があり、この範囲外の凹部を1個以上有するトナー粒子の割合が10〜50個数%であっても同様の効果は得られない。 In the present invention, the toner having one or more recesses having a ratio (A / B) of width (A) to depth (B) of 0.3 to 0.9 out of 100 toner particles observed by TEM. It is necessary that the ratio of particles is 10 to 50% by number. If it is less than 10% by number, the toner is originally a spherical toner having an average circularity of 0.96 to 0.99, so that the toner that passes through the nip while rotating in the nip of the cleaning blade is overwhelmingly increased. Therefore, defective cleaning occurs. If it exceeds 50% by number, the fluidity is lowered and the toner becomes difficult to be charged, so that an abnormal image such as background stains or dust is generated. Further, in order to exhibit the effect of suppressing the rotation of the concave portion in the cleaning blade nip, (A / B) needs to satisfy 0.3 to 0.9, and the toner particles have one or more concave portions outside this range. Even if the ratio is 10 to 50% by number, the same effect cannot be obtained.
従来の粉砕法や重合法では上記範囲のトナー粒度分布を得ることが困難である。上記範囲の粒度分布を有するトナーは後述する液滴造粒法によって得ることができる。Dv/Dn)が1.15以下であることによりトナーの粒径は不均一になることがなく、均一帯電が得られ、トナー飛散の発生や選択現像による現像のロバスト性低下がなく、オンデマンド印刷などで要求されるような高いレベルの高画質な画像を得ることができる。
従来の粉砕法や重合法では前記の粒度分布を有するトナーを得ることは困難であるが、後述する液滴造粒法を用いると前記の粒度分布を有するトナーを得ることができる。
It is difficult to obtain a toner particle size distribution in the above range by the conventional pulverization method or polymerization method. A toner having a particle size distribution in the above range can be obtained by a droplet granulation method to be described later. When Dv / Dn) is 1.15 or less, the toner particle size does not become non-uniform, uniform charging is obtained, toner scattering does not occur, and development robustness does not decrease due to selective development, and on demand. It is possible to obtain a high-quality image with a high level as required by printing or the like.
Although it is difficult to obtain a toner having the particle size distribution by a conventional pulverization method or polymerization method, a toner having the particle size distribution can be obtained by using a droplet granulation method described later.
トナーの表面には、一次平均粒径が80〜500nmのシリカが添加されていることが好ましい。
シリカの一次平均粒径が80nmよりも小さい場合には、ダム層が安定して形成されないため破綻しやすくなるとともに、スペーサ効果が十分に得られないためトナー粒子の非静電的付着力を十分に低減することができなくなり、クリーニングされにくくなる。さらには、高速機のように経時での機械的ストレスの大きい場合において、シリカがトナー表面に埋没しやすいため、長期に渡ってクリーニング不良を抑制することができなくなってしまう。一方、シリカの一次平均粒径が500nmよりも大きい場合には、シリカ自体がブレードニップをすり抜けやすく、そこを起点にトナー自体もすり抜けやすくなるため、クリーニング不良が発生してしまう。また、トナー自体の流動性が極端に悪化し、補給トナーが現像剤中に十分に混ざらずに地汚れを発生しやすくなってしまう。
Silica having a primary average particle size of 80 to 500 nm is preferably added to the surface of the toner.
When the primary average particle diameter of silica is smaller than 80 nm, the dam layer is not formed stably, so that the dam layer is easily broken, and the spacer effect cannot be obtained sufficiently, so that the non-electrostatic adhesion force of the toner particles is sufficient. Therefore, it is difficult to reduce the cleaning rate. Furthermore, when mechanical stress with time is large as in a high-speed machine, silica tends to be buried in the toner surface, so that it becomes impossible to suppress poor cleaning over a long period of time. On the other hand, when the primary average particle diameter of silica is larger than 500 nm, the silica itself easily slips through the blade nip, and the toner itself also easily slips from the starting point, resulting in poor cleaning. Further, the fluidity of the toner itself is extremely deteriorated, and the replenishment toner is not sufficiently mixed in the developer, so that it becomes easy to generate scumming.
このシリカが添加される割合は、トナー100質量部に対して0.5〜5質量部であることが好ましく、特に1〜4質量部であることが好ましい。添加される割合が0.5質量部よりも少ない場合には、スペーサ効果が十分に得られないためトナー粒子の非静電的付着力を低減することができずクリーニング不良が発生しやすくなる。また、5質量部よりも多い場合には、トナーの流動性が悪化し均一転写性を阻害したり、トナーから離脱するシリカの量が多くなってキャリアや感光体などにスペントし汚染してしまう恐れがある。 The ratio of the silica added is preferably 0.5 to 5 parts by mass, particularly 1 to 4 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the toner. When the added ratio is less than 0.5 parts by mass, the spacer effect cannot be sufficiently obtained, so that the non-electrostatic adhesion force of the toner particles cannot be reduced, and cleaning failure tends to occur. On the other hand, when the amount is more than 5 parts by mass, the fluidity of the toner is deteriorated and the uniform transferability is hindered, or the amount of silica released from the toner is increased and the carrier or the photoreceptor is spent and contaminated. There is a fear.
キャリア粒径は、重量平均粒径が15〜40μmであることが好ましい。15μmよりも小さい場合には、転写工程においてキャリアも一緒に転写されてしまうキャリア付着が起こりやすくなる。また、逆に40μmよりも大きい場合には、キャリア付着は起りにくいものの、高画像濃度を得るためにトナー濃度を高くした場合、地汚れが発生しやすくなる恐れがある。また、潜像のドット径が小さい場合、ドット再現性のバラツキが大きくなり、ハイライト部の粒状性が悪くなる恐れもある。 The carrier particle diameter is preferably 15 to 40 μm in weight average particle diameter. When the thickness is smaller than 15 μm, carrier adhesion is likely to occur in which the carrier is transferred together in the transfer step. On the other hand, if it is larger than 40 μm, carrier adhesion is unlikely to occur, but if the toner concentration is increased in order to obtain a high image density, there is a possibility that scumming is likely to occur. In addition, when the dot diameter of the latent image is small, the variation in dot reproducibility increases, and the graininess of the highlight portion may be deteriorated.
クリーニングブレードの電子写真感光体への当接圧は0.15〜0.4N/cmであるのが好ましく、特に0.18〜0.3N/cmであることが好ましい。当接圧が0.15N/cm未満の場合、クリーニングブレードによる電子写真感光体への圧接が弱く、トナーの阻止力が著しく低下してダム層が形成されにくくなり、トナーがすり抜け易くなって高いクリーニング性能を実現できない。また、当接圧が0.4N/cmを超える場合、電子写真感光体を回転させるために大きなトルクが必要となり、ブレード鳴きが発生しやすくなる。また、クリーニングブレードに折れ曲がり変形が生じ、電子写真感光体に対していわゆる腹当たり状態になるのでクリーニング不良が発生してしまう。さらには、クリーニングブレード自体の摩耗を促進することにもなる。 The contact pressure of the cleaning blade to the electrophotographic photosensitive member is preferably 0.15 to 0.4 N / cm, and particularly preferably 0.18 to 0.3 N / cm. When the contact pressure is less than 0.15 N / cm, the pressure contact with the electrophotographic photosensitive member by the cleaning blade is weak, the toner blocking force is remarkably reduced, and it becomes difficult to form a dam layer, and the toner is easy to slip through. Cleaning performance cannot be realized. When the contact pressure exceeds 0.4 N / cm, a large torque is required to rotate the electrophotographic photosensitive member, and blade squeal is likely to occur. Further, the cleaning blade is bent and deformed, and the electrophotographic photosensitive member is in a so-called belly contact state, resulting in poor cleaning. Furthermore, it also promotes wear of the cleaning blade itself.
クリーニングブレードの硬度(JIS−A硬度/JIS K6253硬さ試験で規定)は、70〜80°であるのが好ましく、より好ましくは72〜76°であるのが好ましい。硬度が70°未満の場合には、軟らかくクリーニングブレード自体が摩耗しやすいために、摩耗により生じる隙間のためにトナーすり抜けが発生し経時でクリーニング性能が劣化しやすい。また、硬度が80°を超える場合には、硬いためクリーニングブレードの欠けが生じやすく、経時でクリーニング性能が劣化しやすい。 The hardness of the cleaning blade (specified by the JIS-A hardness / JIS K6253 hardness test) is preferably 70 to 80 °, more preferably 72 to 76 °. When the hardness is less than 70 °, the cleaning blade itself is soft and easy to wear, so that toner slip occurs due to the gap caused by the wear, and the cleaning performance tends to deteriorate with time. Further, when the hardness exceeds 80 °, the cleaning blade is likely to be chipped because it is hard, and the cleaning performance tends to deteriorate with time.
クリーニングブレードの反発弾性(JIS K6255反発弾性試験で規定)は、25℃において20〜60%であるのが好ましく、より好ましくは30〜50%であるのが好ましい。反発弾性が20%未満の場合には、ブレードニップでトナーが一度すり抜けてしまうとその部分で連続的なトナーのすり抜けが発生してしまうためクリーニング不良が起こりやすい。まあ、反発弾性が60%を超える場合は、ブレードエッジが微小に振動するスティックスリップ運動が激しくなり、ブレードエッジのカケを誘発して、早い段階でクリーニング不良が起こりやすくなってしまう。 The rebound resilience (specified by the JIS K6255 rebound resilience test) of the cleaning blade is preferably 20 to 60% at 25 ° C., more preferably 30 to 50%. When the rebound resilience is less than 20%, once the toner slips through the blade nip, continuous toner slip occurs at that portion, so that cleaning failure tends to occur. If the rebound resilience exceeds 60%, the stick-slip motion in which the blade edge vibrates minutely becomes intense, causing the blade edge to become fragile, and cleaning failure tends to occur at an early stage.
クリーニングブレードは、ポリウレタン材料で形成される。ポリウレタンは、イソシアネート化合物とポリオール化合物との反応によって得られる。
なお、イソシアネート化合物としては、トリレンジイソシアネート、4,4−ジフェニルメタンジイソシアネート、1,5−ナフタレンジイソシアネート、トリフェニルメタントリイソシアネート、トリジンジイソシアネート、キシレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート等が挙げられる
The cleaning blade is made of a polyurethane material. A polyurethane is obtained by reaction of an isocyanate compound and a polyol compound.
Examples of the isocyanate compound include tolylene diisocyanate, 4,4-diphenylmethane diisocyanate, 1,5-naphthalene diisocyanate, triphenylmethane triisocyanate, tolidine diisocyanate, xylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, dicyclohexylmethane diisocyanate, and isophorone diisocyanate. Be
また、ポリオール化合物としては、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、アクリルポリオール、エポキシポリオール等が挙げられる。なお、アクリルポリオールを構成する原料モノマーとしては、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸n−ヘキシル、メタクリル酸ラウリル、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、イタコン酸、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル、メタクリル酸ヒドロキシプロピル、アクリル酸2−ヒドロキシエチル、アクリル酸ヒドロキシプロピル、アクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、グリシジルメタクリレート、スチレン、ビニルトルエン、酢酸ビニル、アクリロニトリル等が挙げられる。 Examples of the polyol compound include polyether polyol, polyester polyol, acrylic polyol, and epoxy polyol. In addition, as a raw material monomer constituting the acrylic polyol, methyl acrylate, ethyl acrylate, isopropyl acrylate, n-butyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, ethyl methacrylate, isopropyl methacrylate, n-butyl methacrylate, Isobutyl methacrylate, n-hexyl methacrylate, lauryl methacrylate, acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, itaconic acid, 2-hydroxyethyl methacrylate, hydroxypropyl methacrylate, 2-hydroxyethyl acrylate, hydroxypropyl acrylate, Examples include acrylamide, N-methylol acrylamide, diacetone acrylamide, glycidyl methacrylate, styrene, vinyl toluene, vinyl acetate, and acrylonitrile.
また、本発明の画像形成方法は、複数の電子写真感光体、帯電手段、露光手段、現像手段、転写手段、クリーニング手段を有するタンデム型であることが好ましい。電子写真感光体を複数個配備して、各々の回転時に1色ずつ現像するいわゆるタンデム型では、潜像形成工程と現像・転写工程とが各色毎に行なわれて各色のトナー像が形成される。このため、単色の画像形成速度とフルカラーの画像形成速度との差が小さく、高速印字に対応できる利点を有している。ところで、タンデム型は各色のトナー像を別々の電子写真感光体に形成し、各色トナー層の積層(色重ね)を行なうことによりフルカラー画像を形成する。このため、各色のトナー粒子間での帯電性等が異なるなど特性にばらつきがあると各色のトナー粒子による現像トナー量に差が生じ、色重ねによる二次色の色相の変化が大きくなり、言い換えれば、色再現性が低下する。 The image forming method of the present invention is preferably a tandem type having a plurality of electrophotographic photoreceptors, charging means, exposure means, developing means, transfer means, and cleaning means. In a so-called tandem type in which a plurality of electrophotographic photosensitive members are arranged and developed one color at a time of each rotation, a latent image forming process and a developing / transfer process are performed for each color to form a toner image of each color. . For this reason, the difference between the single-color image formation speed and the full-color image formation speed is small, and there is an advantage that it can cope with high-speed printing. By the way, the tandem type forms a toner image of each color on a separate electrophotographic photosensitive member, and forms a full color image by laminating (coloring) each color toner layer. For this reason, if there are variations in characteristics, such as different charging properties among the toner particles of each color, there will be a difference in the amount of toner developed by the toner particles of each color, and the change in the hue of the secondary color due to color superposition will increase, in other words If so, the color reproducibility is lowered.
(トナーの特性評価方法)
<平均円形度>
形状の計測方法としては粒子を含む懸濁液を平板上の撮像部検知帯に通過させ、CCDカメラで光学的に粒子画像を検知し、解析する光学的検知帯の手法が適当である。
この手法で得られる投影面積の等しい相当円の周囲長を実在粒子の周囲長で除した値が平均円形度である。
この値はフロー式粒子像分析装置FPIA−3000により平均円形度として計測した値である。
具体的な測定方法としては、容器中の予め不純固形物を除去した水100〜150ml中に分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスフォン酸塩を0.1〜0.5ml加え、更に測定試料を0.1〜0.5g程度加える。
試料を分散した懸濁液は超音波分散器で約1〜3分間分散処理を行ない、分散液濃度を3000〜10000個/μlとして前記装置によりトナーの形状及び分布を測定することによって得られる。
(Toner characteristic evaluation method)
<Average circularity>
As a method for measuring the shape, an optical detection band method is suitable in which a suspension containing particles is passed through an imaging unit detection band on a flat plate, and a particle image is optically detected and analyzed by a CCD camera.
The average circularity is a value obtained by dividing the perimeter of an equivalent circle having the same projected area obtained by this method by the perimeter of the actual particle.
This value is a value measured as an average circularity by a flow type particle image analyzer FPIA-3000.
As a specific measuring method, 0.1 to 0.5 ml of a surfactant, preferably alkylbenzene sulfonate is added as a dispersant to 100 to 150 ml of water from which impure solids have been removed in advance, and further measurement is performed. Add about 0.1-0.5g of sample.
The suspension in which the sample is dispersed is obtained by performing a dispersion treatment with an ultrasonic disperser for about 1 to 3 minutes, and measuring the shape and distribution of the toner with the above apparatus at a dispersion concentration of 3000 to 10000 / μl.
本測定法は平均円形度の測定再現性の点から前記分散液濃度が5000〜10000個/μlにすることが重要である。前記分散液濃度を得るために前記分散液の条件、すなわち添加する界面活性剤量、トナー量を変更する必要がある。界面活性剤量は前述したトナー粒径の測定と同様にトナーの疎水性により必要量が異なり、多く添加すると泡によるノイズが発生し、少ないとトナーを十分にぬらすことができないため、分散が不十分となる。またトナー添加量は粒径により異なり、小粒径の場合は少なく、また大粒径の場合は多くする必要があり、トナー粒径が3〜7μmの場合、トナー量を0.1〜0.5g添加することにより分散液濃度を5000〜10000個/μlにあわせることが可能となる。 In this measurement method, it is important that the concentration of the dispersion is 5000 to 10000 / μl from the viewpoint of measurement reproducibility of average circularity. In order to obtain the dispersion concentration, it is necessary to change the conditions of the dispersion, that is, the amount of surfactant to be added and the amount of toner. The amount of the surfactant varies depending on the hydrophobicity of the toner as in the measurement of the toner particle diameter described above. If it is added in a large amount, noise due to bubbles is generated, and if it is too small, the toner cannot be sufficiently wetted. It will be enough. The amount of toner added varies depending on the particle size, and it is small for small particle sizes and needs to be increased for large particle sizes. When the toner particle size is 3 to 7 μm, the toner amount is 0.1 to 0.3. By adding 5 g, the dispersion concentration can be adjusted to 5000 to 10000 / μl.
<凹部>
トナー凹部の幅(A)と深さ(B)の計測は、TEM観察により得られる画像より行う。
図12はトナー割断面における凹部の幅(A)及び深さ(B)を示すTEM画像を示す図である。
ここでTEM観察として、例えば、トナーをエポキシ樹脂に包埋したのち、ウルトラミクロトーム(ウルトラソニック)でスライスしてトナーの薄片を作製し、これを透過型電子顕微鏡を用い、顕微鏡の倍率を調整してトナーの割断面から凹部の幅(A)と深さ(B)が計測可能になるまで顕微鏡の視野を拡大して割断面を観察することで任意の100個のトナーの割断面を測定用サンプルとして抽出する。抽出後、それらの画像ファイルを例えば画像解析用ソフトウェアImageJを用いて、凹部の幅(A)と深さ(B)を求めることができる。
凹部の幅(A)は、図12に示すように、TEM観察によるトナー割断面において、凹部のトナー最表面側2点間を直線で結んだ長さを示す。一方、深さ(B)は、幅(A)の中点と凹部最深部を直線で結んだ長さを示す。
図13は凹部の種々の形状を模式的に示す図である。
凹部の形状は、例えば図13(a)〜(c)に示すように、幅(A)よりも深さ(B)の方が長い関係を満たしておれば良く、図13(d)〜(f)に示すように、幅(A)の方が深さ(B)よりも長いものは含まない。
<Recess>
The width (A) and depth (B) of the toner recess are measured from an image obtained by TEM observation.
FIG. 12 is a diagram showing a TEM image showing the width (A) and depth (B) of the recesses in the toner split section.
Here, for TEM observation, for example, after embedding the toner in an epoxy resin, it is sliced with an ultramicrotome (ultrasonic) to produce a toner flake, and this is adjusted with a transmission electron microscope to adjust the magnification of the microscope. By measuring the section of the microscope by expanding the field of view of the microscope until the width (A) and depth (B) of the recess can be measured from the section of the toner Extract as a sample. After the extraction, the width (A) and the depth (B) of the recesses can be obtained from these image files using, for example, image analysis software ImageJ.
As shown in FIG. 12, the width (A) of the concave portion indicates a length obtained by connecting two points on the toner outermost surface side of the concave portion with a straight line in the toner split section by TEM observation. On the other hand, the depth (B) indicates a length obtained by connecting the midpoint of the width (A) and the deepest concave portion with a straight line.
FIG. 13 is a diagram schematically showing various shapes of the recesses.
For example, as shown in FIGS. 13A to 13C, the shape of the recess only needs to satisfy the relationship that the depth (B) is longer than the width (A). As shown in f), the width (A) is not longer than the depth (B).
<重量平均粒径(D4)、体積平均粒径(Dv)、及び個数平均粒径(Dn)>
トナーの重量平均粒径(D4)、体積平均粒径(Dv)、及び個数平均粒径(Dn)は、粒度測定器(「マルチサイザーIII」、ベックマンコールター社製)を用い、アパーチャー径100μmで測定し、解析ソフト(Beckman Coulter Multisizer 3 Version3.51)にて解析を行なった。具体的にはガラス製100mlビーカーに10wt%界面活性剤(アルキルベンゼンスフォン酸塩ネオゲンSC−A;第一工業製薬性)を0.5ml添加し、各トナー0.5g添加しミクロスパーテルでかき混ぜ、次いでイオン交換水80mlを添加した。得られた分散液を超音波分散器(W−113MK−II本多電子社製)で10分間分散処理した。前記分散液を前記マルチサイザーIIIを用い、測定用溶液としてアイソトンIII(ベックマンコールター製)を用いて測定を行なった。測定は装置が示す濃度が8±2%に成るように前記トナーサンプル分散液を滴下した。本測定法は粒径の測定再現性の点から前記濃度を8±2%にすることが重要である。この濃度範囲であれば粒径に誤差は生じない。
<Weight average particle diameter (D4), volume average particle diameter (Dv), and number average particle diameter (Dn)>
The weight average particle diameter (D4), volume average particle diameter (Dv), and number average particle diameter (Dn) of the toner are measured using a particle size measuring device (“Multisizer III”, manufactured by Beckman Coulter, Inc.) with an aperture diameter of 100 μm. Measured and analyzed with analysis software (Beckman Coulter Multisizer 3 Version 3.51). Specifically, 0.5 ml of 10 wt% surfactant (alkylbenzene sulfonate Neogen SC-A; Daiichi Kogyo Seiyaku) was added to a glass 100 ml beaker, 0.5 g of each toner was added, and the mixture was stirred with a micropartel. Subsequently, 80 ml of ion-exchanged water was added. The obtained dispersion was subjected to a dispersion treatment for 10 minutes with an ultrasonic disperser (W-113MK-II, manufactured by Honda Electronics Co., Ltd.). The dispersion was measured using the Multisizer III and Isoton III (manufactured by Beckman Coulter) as the measurement solution. In the measurement, the toner sample dispersion was dropped so that the concentration indicated by the apparatus was 8 ± 2%. In this measurement method, it is important that the concentration is 8 ± 2% from the viewpoint of the reproducibility of the particle size. Within this concentration range, no error occurs in the particle size.
(キャリアの特性評価方法)
<重量平均粒径>
キャリアの重量平均粒径Dwは、個数基準で測定された粒子の粒径分布(個数頻度と粒径との関係)に基づいて算出されたものである。この場合の重量平均粒径Dwは、式(1)で表わされる。
Dw={1/Σ(nD3)}×{Σ(nD4)} … (1)
式(1)中、Dは、各チャネルに存在する粒子の代表粒径(μm)を示し、nは、各チャネルに存在する粒子の総数を示す。なお、チャネルとは、粒径分布図における粒径範囲を等分に分割するための長さを示すもので、本発明においては、2μmを採用した。また、各チャネルに存在する粒子の代表粒径としては、各チャネルに保存する粒子の粒径の下限値を採用した。
(Carrier characteristics evaluation method)
<Weight average particle size>
The weight average particle diameter Dw of the carrier is calculated based on the particle diameter distribution (relationship between the number frequency and the particle diameter) of the particles measured on the basis of the number. The weight average particle diameter Dw in this case is represented by the formula (1).
Dw = {1 / Σ (nD 3 )} × {Σ (nD 4 )} (1)
In formula (1), D represents the representative particle size (μm) of the particles present in each channel, and n represents the total number of particles present in each channel. The channel indicates a length for equally dividing the particle size range in the particle size distribution diagram, and 2 μm is adopted in the present invention. In addition, as the representative particle size of the particles present in each channel, the lower limit value of the particle size of the particles stored in each channel was adopted.
また、キャリア及びキャリアの芯材粒子における個数平均粒径Dpは、個数基準で測定された粒子の粒径分布に基づいて算出されたものである。この場合の個数平均粒径Dpは、式(2)で表わされる。
Dp=(1/ΣN)×(ΣnD) … (2)
式(2)中、Nは、計測した全粒子数を示し、nは、各チャネルに存在する粒子の総数を示し、Dは、各チャネル(2μm)に保存する粒子の粒径の下限値を示す。
Further, the number average particle diameter Dp of the carrier and the core material particles of the carrier is calculated based on the particle diameter distribution of the particles measured on the basis of the number. The number average particle diameter Dp in this case is represented by the formula (2).
Dp = (1 / ΣN) × (ΣnD) (2)
In formula (2), N represents the total number of particles measured, n represents the total number of particles present in each channel, and D represents the lower limit of the particle size of the particles stored in each channel (2 μm). Show.
本発明において、粒径分布を測定するための粒度分析計としては、マイクロトラック粒度分析計モデルHRA9320−X100(Honewell社製)を用いることができる。その測定条件は以下の通りである。
[1]粒径範囲 : 8〜100μm
[2]チャネル長さ(チャネル幅) : 2μm
[3]チャネル数 : 46
[4]屈折率 : 2.42
In the present invention, a microtrack particle size analyzer model HRA9320-X100 (manufactured by Honeywell) can be used as a particle size analyzer for measuring the particle size distribution. The measurement conditions are as follows.
[1] Particle size range: 8 to 100 μm
[2] Channel length (channel width): 2 μm
[3] Number of channels: 46
[4] Refractive index: 2.42
(トナーの製造手段)
以下、本発明の画像形成方法に用いられるトナーの製造手段の一例について、図1〜図7を用いて説明する。なお、本発明は、ここに例示されるトナーの製造手段に限定されるものではない。本発明のトナー製造手段は、液滴吐出手段、液滴固化捕集手段に分けられる。それぞれ下記で解説する。
(Toner production means)
Hereinafter, an example of toner production means used in the image forming method of the present invention will be described with reference to FIGS. The present invention is not limited to the toner production means exemplified here. The toner production means of the present invention is divided into a droplet discharge means and a droplet solidification collecting means. Each is explained below.
[液滴吐出手段]
本発明で用いる液滴吐出手段は吐出する液滴の粒径分布が狭ければ、特に制限は無く、公知のものを用いることができる。液滴吐出手段としては1流体ノズル、2流体ノズル、膜振動タイプ吐出手段、レイリー分裂タイプ吐出手段、液振動タイプ吐出手段、液柱共鳴タイプ吐出手段等が挙げられ、膜振動タイプの液滴吐出手段は例えば、特開2008−292976号公報に記載されている。レイリー分裂タイプの液滴吐出手段は例えば、特許第4647506号号公報に記載されている。液振動タイプの液滴吐出手段は例えば、特開2010−102195号公報に記載されている。
[Droplet discharge means]
The droplet discharge means used in the present invention is not particularly limited as long as the particle size distribution of the discharged droplets is narrow, and a known one can be used. Examples of the droplet discharge means include one-fluid nozzle, two-fluid nozzle, membrane vibration type discharge means, Rayleigh split type discharge means, liquid vibration type discharge means, and liquid column resonance type discharge means. The means is described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-292976. A Rayleigh splitting type droplet discharge means is described in, for example, Japanese Patent No. 4647506. A liquid vibration type droplet discharge means is described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-102195.
本発明のトナーを得るには上記のいずれかの方法を用いるが好ましい。
液滴の粒径分布を狭くし、かつ、トナーの生産性を確保するためには、例えば、液滴化液柱共鳴を利用することができる。液滴化液柱共鳴は、複数の吐出口が形成された液柱共鳴液室内の液体に振動を付与して液柱共鳴による定在波を形成し、該定在波の腹となる領域に形成された吐出口から液体を吐出するものである。
Any one of the above methods is preferably used to obtain the toner of the present invention.
In order to narrow the particle size distribution of the droplets and ensure the productivity of the toner, for example, liquid droplet resonance can be used. Droplet-like liquid column resonance forms a standing wave by liquid column resonance by applying vibration to the liquid in the liquid column resonance liquid chamber in which a plurality of discharge ports are formed. The liquid is discharged from the formed discharge port.
[液柱共鳴吐出手段]
液柱の共鳴を利用して吐出する液柱共鳴タイプ吐出手段について解説する。
図1に液柱共鳴液滴吐出手段11を示す。液共通供給路17及び液柱共鳴液室18を含んで構成されている。液柱共鳴液室18は、長手方向の両端の壁面のうち一方の壁面に設けられた液共通供給路17と連通されている。また、液柱共鳴液室18は、両端の壁面と連結する壁面のうち一つの壁面に液滴21を吐出する吐出口19と、吐出口19と対向する壁面に設けられ、かつ液柱共鳴定在波を形成するために高周波振動を発生する振動発生手段20とを有している。なお、振動発生手段20には、図示していない高周波電源が接続されている。
[Liquid column resonance ejection means]
The liquid column resonance type discharge means that discharges using the resonance of the liquid column will be described.
FIG. 1 shows a liquid column resonance droplet discharge means 11. The liquid common supply path 17 and the liquid column resonance liquid chamber 18 are included. The liquid column resonance liquid chamber 18 communicates with a liquid common supply path 17 provided on one of the wall surfaces at both ends in the longitudinal direction. The liquid column resonance liquid chamber 18 is provided on a wall surface facing the discharge port 19 and a discharge port 19 that discharges the droplet 21 to one wall surface of the wall surfaces connected to both ends. Vibration generating means 20 for generating high-frequency vibrations to form standing waves. The vibration generating means 20 is connected to a high frequency power source (not shown).
吐出手段より吐出される液体としては、トナー粒子を形成する成分を含有するトナー成分含有液を用いるが、トナー成分含有液は吐出させる条件下で液体状態であればよい。
トナー成分含有液としては、得ようとしているトナーの成分が溶媒中に溶解又は分散された状態で存在する「トナー成分溶解・分散液」を用いても良いし、トナー成分が溶融している状態で存在する「トナー成分溶融液」を用いても良い。
As the liquid discharged from the discharge means, a toner component-containing liquid containing a component that forms toner particles is used, but the toner component-containing liquid may be in a liquid state under the conditions for discharging.
As the toner component-containing liquid, a “toner component dissolved / dispersed liquid” in which the component of the toner to be obtained is dissolved or dispersed in a solvent may be used, or the toner component is melted. The “toner component melt” existing in the above may be used.
トナー組成液14は図示されない液循環ポンプにより液供給管を通って、図2に示す液柱共鳴液滴形成ユニット10の液共通供給路17内に流入し、図1に示す液柱共鳴液滴吐出手段11の液柱共鳴液室18に供給される。そして、トナー組成液14が充填されている液柱共鳴液室18内には、振動発生手段20によって発生する液柱共鳴定在波により圧力分布が形成される。そして、液柱共鳴定在波において振幅の大きな部分であって圧力変動が大きい、定在波の腹となる領域に配置されている吐出口19から液滴21が吐出される。 The toner composition liquid 14 passes through a liquid supply pipe by a liquid circulation pump (not shown) and flows into the liquid common supply path 17 of the liquid column resonance droplet forming unit 10 shown in FIG. 2, and the liquid column resonance droplet shown in FIG. It is supplied to the liquid column resonance liquid chamber 18 of the discharge means 11. A pressure distribution is formed in the liquid column resonance liquid chamber 18 filled with the toner composition liquid 14 by the liquid column resonance standing wave generated by the vibration generating means 20. Then, the droplet 21 is discharged from the discharge port 19 arranged in a region where the amplitude of the liquid column resonance standing wave has a large amplitude and the pressure fluctuation is large and becomes an antinode of the standing wave.
この液柱共鳴による定在波の腹となる領域とは、定在波の節以外の領域を意味するものである。好ましくは、定在波の圧力変動が液を吐出するのに十分な大きさの振幅を有する領域であり、より好ましくは圧力定在波の振幅が極大となる位置(速度定在波としての節)から極小となる位置に向かって±1/4波長の範囲である。定在波の腹となる領域であれば、吐出口が複数で開口されていても、それぞれからほぼ均一な液滴を形成することができ、更には効率的に液滴の吐出を行うことができ、吐出口の詰まりも生じ難くなる。 The region that becomes the antinode of the standing wave due to the liquid column resonance means a region other than the node of the standing wave. Preferably, it is a region where the pressure fluctuation of the standing wave has an amplitude large enough to discharge the liquid, and more preferably a position where the amplitude of the pressure standing wave becomes a maximum (a section as a velocity standing wave). ) To a minimum position in a range of ± 1/4 wavelength. If the region is an antinode of a standing wave, even if a plurality of discharge ports are opened, it is possible to form substantially uniform droplets from each of them, and more efficiently to discharge droplets. And clogging of the discharge port is less likely to occur.
なお、液共通供給路17を通過したトナー組成液14は図示されない液戻り管を流れて原料収容器に戻される。液滴21の吐出によって液柱共鳴液室18内のトナー組成液14の量が減少すると、液柱共鳴液室18内の液柱共鳴定在波の作用による吸引力が作用し、液共通供給路17から供給されるトナー組成液14の流量が増加し、液柱共鳴液室18内にトナー組成液14が補充される。そして、液柱共鳴液室18内にトナー組成液14が補充されると、液共通供給路17を通過するトナー組成液14の流量が元に戻る。 The toner composition liquid 14 that has passed through the liquid common supply path 17 flows through a liquid return pipe (not shown) and is returned to the raw material container. When the amount of the toner composition liquid 14 in the liquid column resonance liquid chamber 18 decreases due to the discharge of the liquid droplets 21, a suction force due to the action of the liquid column resonance standing wave in the liquid column resonance liquid chamber 18 acts, and the liquid common supply The flow rate of the toner composition liquid 14 supplied from the passage 17 increases, and the toner composition liquid 14 is replenished in the liquid column resonance liquid chamber 18. When the toner composition liquid 14 is replenished in the liquid column resonance liquid chamber 18, the flow rate of the toner composition liquid 14 passing through the liquid common supply path 17 is restored.
液柱共鳴液滴吐出手段11における液柱共鳴液室18は、金属やセラミックス、シリコンなどの駆動周波数において液体の共鳴周波数に影響を与えない程度の高い剛性を持つ材質により形成されるフレームがそれぞれ接合されて形成されている。また、図1に示すように、液柱共鳴液室18の長手方向の両端の壁面間の長さLは、後述するような液柱共鳴原理に基づいて決定される。また、図2に示す液柱共鳴液室18の幅Wは、液柱共鳴に余分な周波数を与えないように、液柱共鳴液室18の長さLの2分の1より小さいことが望ましい。更に、液柱共鳴液室18は、生産性を飛躍的に向上させるために1つの液滴形成ユニット10に対して複数配置されているほうが好ましい。その範囲に限定はないが、100〜2000個の液柱共鳴液室18が備えられた1つの液滴形成ユニットであれば操作性と生産性が両立でき、もっとも好ましい。また、液柱共鳴液室毎に、液供給のための流路が液共通供給路17から連通接続されており、液共通供給路17には複数の液柱共鳴液室18と連通している。 Each of the liquid column resonance liquid chambers 18 in the liquid column resonance droplet discharge means 11 has a frame formed of a material having such a high rigidity that does not affect the resonance frequency of the liquid at a driving frequency such as metal, ceramics, or silicon. It is formed by bonding. Further, as shown in FIG. 1, the length L between the wall surfaces at both ends in the longitudinal direction of the liquid column resonance liquid chamber 18 is determined based on the liquid column resonance principle as described later. Further, the width W of the liquid column resonance liquid chamber 18 shown in FIG. 2 is desirably smaller than one half of the length L of the liquid column resonance liquid chamber 18 so as not to give an extra frequency to the liquid column resonance. . Furthermore, it is preferable that a plurality of liquid column resonance liquid chambers 18 are arranged for one droplet forming unit 10 in order to dramatically improve productivity. The range is not limited, but one droplet forming unit provided with 100 to 2000 liquid column resonance liquid chambers 18 is most preferable because both operability and productivity can be achieved. In addition, for each liquid column resonance liquid chamber, a flow path for supplying liquid is connected from the common liquid supply path 17, and the common liquid supply path 17 communicates with a plurality of liquid column resonance liquid chambers 18. .
また、液柱共鳴液滴吐出手段11における振動発生手段20は所定の周波数で駆動できるものであれば特に制限はないが、圧電体を、弾性板9に貼りあわせた形態が望ましい。弾性板は、圧電体が接液しないように液柱共鳴液室の壁の一部を構成している。圧電体は、例えばチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)等の圧電セラミックスが挙げられるが、一般に変位量が小さいため積層して使用されることが多い。この他にも、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)等の圧電高分子や、水晶、LiNbO3、LiTaO3、KNbO3等の単結晶などが挙げられる。更に、振動発生手段20は、1つの液柱共鳴液室毎に個別に制御できるように配置されていることが望ましい。また、上記の1つの材質のブロック状の振動部材を液柱共鳴液室の配置にあわせて、一部切断し、弾性板を介してそれぞれの液柱共鳴液室を個別制御できるような構成が望ましい。 Further, the vibration generating means 20 in the liquid column resonance droplet discharging means 11 is not particularly limited as long as it can be driven at a predetermined frequency, but a form in which a piezoelectric body is bonded to the elastic plate 9 is desirable. The elastic plate constitutes a part of the wall of the liquid column resonance liquid chamber so that the piezoelectric body does not come into contact with the liquid. Examples of the piezoelectric body include piezoelectric ceramics such as lead zirconate titanate (PZT). However, since the amount of displacement is generally small, the piezoelectric body is often used by being laminated. In addition, piezoelectric polymers such as polyvinylidene fluoride (PVDF), single crystals such as quartz, LiNbO 3 , LiTaO 3 , KNbO 3, and the like can be given. Furthermore, it is desirable that the vibration generating means 20 is arranged so that it can be individually controlled for each liquid column resonance liquid chamber. In addition, a configuration in which the block-shaped vibrating member made of one material described above is partially cut in accordance with the arrangement of the liquid column resonance liquid chambers, and each liquid column resonance liquid chamber can be individually controlled via an elastic plate. desirable.
更に、吐出孔19の開口部の直径は、1[μm]〜40[μm]の範囲であることが望ましい。1[μm]以上であることにより液滴が小さくなり過ぎることを防止して適度な大きさの液滴を形成することができる。また、トナーの構成成分として顔料などの固形微粒子が含有された構成の場合にも、吐出孔19において閉塞を発生させることがなく、生産性を高めることができる。また、40[μm]以下であることにより、液滴の直径が大きくなりすぎることを防止できる。これにより、トナー組成液を大幅に希釈しなくても乾燥固化させて、所望のトナー粒子径3〜6μmを得ることができる。有機溶媒でトナー組成を非常に希薄な液に希釈する必要がある場合があり、このため、希釈に用いる有機溶媒の量を少なくでき、一定量のトナーを得るために必要な乾燥エネルギーを減らすことができる。 Furthermore, the diameter of the opening of the discharge hole 19 is desirably in the range of 1 [μm] to 40 [μm]. By being 1 [μm] or more, it is possible to prevent the droplets from becoming too small and to form droplets of an appropriate size. Even in the case where the toner contains a solid fine particle such as a pigment as a constituent component of the toner, the discharge hole 19 is not clogged, and the productivity can be improved. Moreover, it can prevent that the diameter of a droplet becomes large too much because it is 40 [micrometers] or less. As a result, the toner composition liquid can be dried and solidified without significantly diluting to obtain a desired toner particle diameter of 3 to 6 μm. It may be necessary to dilute the toner composition to a very dilute solution with an organic solvent, which can reduce the amount of organic solvent used for dilution and reduce the drying energy required to obtain a certain amount of toner. Can do.
また、図2からわかるように、吐出口19を液柱共鳴液室18内の幅方向に設ける構成を採用することは、吐出口19の開口を多数設けることができ、よって生産効率が高くなるために好ましい。また、吐出口19の開口配置によって液柱共鳴周波数が変動するため、液柱共鳴周波数は液滴の吐出を確認して適宜決定することが望ましい。 Further, as can be seen from FIG. 2, adopting a configuration in which the discharge port 19 is provided in the width direction in the liquid column resonance liquid chamber 18 can provide a large number of openings of the discharge port 19, thereby increasing the production efficiency. Therefore, it is preferable. In addition, since the liquid column resonance frequency varies depending on the opening arrangement of the discharge port 19, it is desirable to appropriately determine the liquid column resonance frequency by confirming the discharge of the droplet.
吐出口19の断面形状は図1等で開口部の径が小さくなるようなテーパー形状として記載されているが、適宜断面形状を選択することができる。 Although the cross-sectional shape of the discharge port 19 is described as a tapered shape such that the diameter of the opening is reduced in FIG. 1 and the like, the cross-sectional shape can be appropriately selected.
次に、液柱共鳴における液滴形成ユニットによる液滴形成のメカニズムについて説明する。
先ず、図1の液柱共鳴液滴吐出手段11内の液柱共鳴液室18において生じる液柱共鳴現象の原理について説明する。液柱共鳴液室内のトナー組成液の音速をcとし、振動発生手段20から媒質であるトナー組成液に与えられた駆動周波数をfとした場合、液体の共鳴が発生する波長λは、
λ=c/f ・・・(式1)
の関係にある。
Next, the mechanism of droplet formation by the droplet formation unit in liquid column resonance will be described.
First, the principle of the liquid column resonance phenomenon that occurs in the liquid column resonance liquid chamber 18 in the liquid column resonance droplet discharge means 11 of FIG. 1 will be described. When the sound velocity of the toner composition liquid in the liquid column resonance liquid chamber is c and the drive frequency given to the toner composition liquid as a medium from the vibration generating means 20 is f, the wavelength λ at which the liquid resonance occurs is
λ = c / f (Formula 1)
Are in a relationship.
また、図1の液柱共鳴液室18において固定端側のフレームの端部から液共通供給路17側の端部までの長さをLとする。そして、液共通供給路17側のフレームの端部の高さh1(=約80[μm])は連通口の高さh2(=約40[μm])の約2倍あり当該端部が閉じている固定端と等価であるとする。このような両側固定端の場合には、長さLが波長λの4分の1の偶数倍に一致する場合に共鳴が最も効率的に形成される。つまり、次の式2で表現される。
L=(N/4)λ ・・・(式2)
(但し、Nは偶数)
In the liquid column resonance liquid chamber 18 of FIG. 1, the length from the end of the frame on the fixed end side to the end on the liquid common supply path 17 side is L. The height h1 (= about 80 [μm]) of the end of the frame on the liquid common supply path 17 side is about twice the height h2 (= about 40 [μm]) of the communication port, and the end is closed. It is equivalent to the fixed end. In the case of such fixed ends on both sides, resonance is formed most efficiently when the length L matches an even multiple of one-fourth of the wavelength λ. That is, it is expressed by the following formula 2.
L = (N / 4) λ (Expression 2)
(However, N is an even number.)
更に、両端が完全に開いている両側開放端の場合にも上記式2が成り立つ。
同様にして、片方側が圧力の逃げ部がある開放端と等価で、他方側が閉じている(固定端)の場合、つまり片側固定端又は片側開放端の場合には、長さLが波長λの4分の1の奇数倍に一致する場合に共鳴が最も効率的に形成される。つまり、上記式2のNが奇数で表現される。
Furthermore, the above formula 2 is also established in the case of a double-sided open end where both ends are completely open.
Similarly, when one side is equivalent to an open end with a pressure relief portion and the other side is closed (fixed end), that is, one side fixed end or one side open end, the length L is the wavelength λ. Resonance is most efficiently formed when it matches an odd multiple of a quarter. That is, N in Expression 2 is expressed as an odd number.
最も効率の高い駆動周波数fは、上記式1と上記式2より、
f=N×c/(4L) ・・・(式3)
と導かれる。しかし、実際には、液体は共鳴を減衰させる粘性を持つために無限に振動が増幅されるわけではなく、Q値を持ち、後述する式4、式5に示すように、式3に示す最も効率の高い駆動周波数fの近傍の周波数でも共鳴は発生する。
The most efficient drive frequency f is obtained from the above formula 1 and the above formula 2.
f = N × c / (4L) (Formula 3)
It is guided. However, in reality, since the liquid has a viscosity that attenuates the resonance, the vibration is not amplified infinitely, and has a Q value. As shown in equations 4 and 5, which will be described later, Resonance also occurs at frequencies near the highly efficient drive frequency f.
図3にN=1、2、3の場合の速度及び圧力変動の定在波の形状(共鳴モード)を示し、かつ図4にN=4、5の場合の速度及び圧力変動の定在波の形状(共鳴モード)を示す。本来は疎密波(縦波)であるが、図3及び図4のように表記することが一般的である。実線が速度定在波、点線が圧力定在波である。例えば、N=1の片側固定端の場合を示す図3の(a)からわかるように、速度分布の場合閉口端で速度分布の振幅がゼロとなり、開口端で振幅が最大となり、直感的にわかりやすい。液柱共鳴液室の長手方向の両端の間の長さをLとしたとき、液体が液柱共鳴する波長をλとし、整数Nが1〜5の場合に定在波が最も効率よく発生する。また、両端の開閉状態によっても定在波パターンは異なるため、それらも併記した。後述するが、吐出口の開口や供給側の開口の状態によって、端部の条件が決まる。 FIG. 3 shows the shape of the standing wave of the velocity and pressure fluctuation (resonance mode) when N = 1, 2, 3 and FIG. 4 shows the standing wave of the speed and pressure fluctuation when N = 4, 5. The shape (resonance mode) is shown. Although it is originally a sparse / dense wave (longitudinal wave), it is generally expressed as shown in FIGS. The solid line is the velocity standing wave, and the dotted line is the pressure standing wave. For example, as can be seen from FIG. 3A showing the case of a fixed end with N = 1, in the case of velocity distribution, the amplitude of the velocity distribution is zero at the closed end, and the amplitude is maximum at the open end. Easy to understand. When the length between both ends in the longitudinal direction of the liquid column resonance liquid chamber is L, the wavelength at which the liquid resonates is λ, and the standing wave is most efficiently generated when the integer N is 1 to 5. . In addition, since the standing wave pattern varies depending on the open / closed state of both ends, they are also shown. As will be described later, the condition of the end is determined by the state of the opening of the discharge port and the opening of the supply side.
なお、音響学において、開口端とは長手方向の媒質(液)の移動速度がゼロとなる端であり、逆に圧力は極大となる。閉口端においては、逆に媒質の移動速度がゼロとなる端と定義される。閉口端は音響的に硬い壁として考え、波の反射が発生する。理想的に完全に閉口、もしくは開口している場合は、波の重ね合わせによって図3及び図4のような形態の共鳴定在波を生じる。しかし、吐出口数、吐出口の開口位置によっても定在波パターンは変動し、上記式3より求めた位置からずれた位置に共鳴周波数が現れるが、適宜駆動周波数を調整することで安定吐出条件を作り出すことができる。 In acoustics, the open end is an end at which the moving speed of the medium (liquid) in the longitudinal direction becomes zero, and conversely, the pressure becomes maximum. Conversely, the closed end is defined as an end where the moving speed of the medium becomes zero. The closed end is considered as an acoustically hard wall and wave reflection occurs. When ideally completely closed or open, a resonant standing wave of the form shown in FIGS. 3 and 4 is generated by superposition of the waves. However, the standing wave pattern also varies depending on the number of ejection ports and the opening position of the ejection ports, and the resonance frequency appears at a position deviated from the position obtained from the above equation 3. However, the stable ejection conditions can be adjusted by appropriately adjusting the driving frequency. Can be produced.
例えば、液体の音速cが1,200[m/s]、液柱共鳴液室の長さLが1.85[mm]を用い、両端に壁面が存在して、両側固定端と完全に等価のN=2の共鳴モードを用いた場合、上記式(2)より、最も効率の高い共鳴周波数は324kHzと導かれる。他の例では、液体の音速cが1,200[m/s]、液柱共鳴液室の長さLが1.85[mm]と、上記と同じ条件を用い、両端に壁面が存在して、両側固定端と等価のN=4の共鳴モードを用いた場合、上記式(2)より、最も効率の高い共鳴周波数は648kHzと導かれる。このように同じ構成の液柱共鳴液室においても、より高次の共鳴を利用することができる。 For example, the sound velocity c of the liquid is 1,200 [m / s], the length L of the liquid column resonance liquid chamber is 1.85 [mm], wall surfaces exist at both ends, and it is completely equivalent to the fixed ends on both sides. When N = 2 resonance mode is used, the most efficient resonance frequency is derived from the above equation (2) as 324 kHz. In another example, the sound velocity c of the liquid is 1,200 [m / s], the length L of the liquid column resonance liquid chamber is 1.85 [mm], and there are wall surfaces at both ends using the same conditions as described above. Thus, when N = 4 resonance mode equivalent to the fixed ends on both sides is used, the most efficient resonance frequency is derived from the above equation (2) as 648 kHz. Thus, higher-order resonance can be used also in the liquid column resonance liquid chamber having the same configuration.
図1に示す液柱共鳴液滴吐出手段11における液柱共鳴液室は、両端が閉口端状態と等価であるか、吐出口の開口の影響で、音響的に軟らかい壁として説明できるような端部であることが周波数を高めるためには好ましいが、それに限らず開放端であってもよい。ここでの吐出口の開口の影響とは、音響インピーダンスが小さくなり、特にコンプライアンス成分が大きくなることを意味する。よって、図3の(b)及び図4の(a)のような液柱共鳴液室の長手方向の両端に壁面を形成する構成は、両側固定端の共鳴モード、そして吐出口側が開口とみなす片側開放端の全ての共鳴モードが利用できるために、好ましい構成である。 The liquid column resonance liquid chamber in the liquid column resonance droplet discharge means 11 shown in FIG. 1 is an end that can be described as a wall that is acoustically soft due to whether the both ends are equivalent to the closed end state or the influence of the opening of the discharge port. Although it is preferable to increase the frequency, it is not limited to this and may be an open end. The influence of the opening of the discharge port here means that the acoustic impedance is reduced, and in particular, the compliance component is increased. Therefore, the configuration in which the wall surfaces are formed at both ends in the longitudinal direction of the liquid column resonance liquid chamber as shown in FIG. 3B and FIG. 4A is regarded as the resonance mode at both fixed ends and the discharge port side as an opening. This is a preferred configuration because all resonance modes at one open end can be used.
また、吐出口の開口数、開口配置位置、吐出口の断面形状も駆動周波数を決定する因子となり、駆動周波数はこれに応じて適宜決定することができる。例えば吐出口の数を多くすると、徐々に固定端であった液柱共鳴液室の先端の拘束が緩くなり、ほぼ開口端に近い共鳴定在波が発生し、駆動周波数は高くなる。更に、最も液供給路側に存在する吐出口の開口配置位置を起点に緩い拘束条件となり、また吐出口の断面形状がラウンド形状となったりフレームの厚さによる吐出口の体積が変動したり、実際上の定在波は短波長となり、駆動周波数よりも高くなる。 In addition, the numerical aperture of the discharge port, the opening arrangement position, and the cross-sectional shape of the discharge port are factors that determine the drive frequency, and the drive frequency can be appropriately determined according to this. For example, when the number of discharge ports is increased, the restriction at the tip of the liquid column resonance liquid chamber, which has been the fixed end, gradually loosens, a resonant standing wave that is almost close to the open end is generated, and the drive frequency increases. In addition, the opening position of the discharge port that is closest to the liquid supply channel is a starting point, and the loose restriction condition is applied.The cross-sectional shape of the discharge port is round or the volume of the discharge port varies depending on the frame thickness. The upper standing wave has a short wavelength and is higher than the driving frequency.
このように決定された駆動周波数で振動発生手段に電圧を与えたとき、振動発生手段が変形し、駆動周波数にて最も効率よく共鳴定在波を発生する。また、共鳴定在波が最も効率よく発生する駆動周波数の近傍の周波数でも液柱共鳴定在波は発生する。つまり、液柱共鳴液室の長手方向の両端間の長さをL、液供給側の端部に最も近い吐出口までの距離をLeとする。このとき、L及びLeの両方の長さを用いて下記式4及び式5で決定される範囲の駆動周波数fを主成分とした駆動波形を用いて振動発生手段を振動させ、液柱共鳴を誘起して液滴を吐出口から吐出することが可能である。 When a voltage is applied to the vibration generating means at the drive frequency determined in this way, the vibration generating means is deformed, and a resonant standing wave is generated most efficiently at the drive frequency. Further, the liquid column resonance standing wave is generated even at a frequency in the vicinity of the drive frequency at which the resonance standing wave is generated most efficiently. That is, the length between both ends in the longitudinal direction of the liquid column resonance liquid chamber is L, and the distance to the discharge port closest to the end on the liquid supply side is Le. At this time, the vibration generating means is vibrated using a drive waveform mainly composed of the drive frequency f in the range determined by the following formulas 4 and 5 using the lengths of both L and Le, and liquid column resonance is performed. It is possible to induce and discharge a droplet from the discharge port.
N×c/(4L)≦f≦N×c/(4Le) ・・・(式4)
N×c/(4L)≦f≦(N+1)×c/(4Le) ・・・(式5)
なお、液柱共鳴液室の長手方向の両端間の長さLと、液供給側の端部に最も近い吐出口までの距離Leの比がLe/L>0.6であることが好ましい。
N × c / (4L) ≦ f ≦ N × c / (4Le) (Formula 4)
N × c / (4L) ≦ f ≦ (N + 1) × c / (4Le) (Formula 5)
The ratio of the length L between both ends in the longitudinal direction of the liquid column resonance liquid chamber to the distance Le to the discharge port closest to the end on the liquid supply side is preferably Le / L> 0.6.
以上説明した液柱共鳴現象の原理を用いて、図1の液柱共鳴液室18において液柱共鳴圧力定在波が形成され、液柱共鳴液室18の一部に配置された吐出口19において連続的に液滴吐出が発生するのである。なお、定在波の圧力が最も大きく変動する位置に吐出口19を配置すると、吐出効率が高くなり、低い電圧で駆動することができる点で好ましい。また、吐出口19は1つの液柱共鳴液室18に1つでも構わないが、複数個配置することが生産性の観点から好ましい。具体的には、2〜100個の間であることが好ましい。 A liquid column resonance pressure standing wave is formed in the liquid column resonance liquid chamber 18 of FIG. 1 using the principle of the liquid column resonance phenomenon described above, and the discharge port 19 disposed in a part of the liquid column resonance liquid chamber 18. In this case, droplet discharge occurs continuously. Note that it is preferable to dispose the discharge port 19 at a position where the standing wave pressure fluctuates the most, because the discharge efficiency becomes high and the device can be driven at a low voltage. Further, although one discharge column 19 may be provided for one liquid column resonance liquid chamber 18, it is preferable to arrange a plurality of discharge ports 19 from the viewpoint of productivity. Specifically, it is preferably between 2 and 100.
100個以下とすることにより、吐出口19から所望の液滴を形成さる際に、振動発生手段20に与える電圧を低く抑えることができ、振動発生手段20としての圧電体の挙動を安定させることができる。また、複数の吐出口19を開孔する場合、吐出口間のピッチは20[μm]以上、液柱共鳴液室の長さ以下であることが好ましい。吐出口間のピッチが20[μm]以上とすることにより、隣り合う吐出口より放出された液滴同士が衝突して大きな滴となってしまう確率を低くすることができ、トナーの粒径分布良好にすることができる。 By setting the number to 100 or less, the voltage applied to the vibration generating means 20 can be kept low when a desired droplet is formed from the discharge port 19, and the behavior of the piezoelectric body as the vibration generating means 20 can be stabilized. Can do. Moreover, when opening the some discharge port 19, it is preferable that the pitch between discharge ports is 20 [micrometers] or more and below the length of a liquid column resonance liquid chamber. By setting the pitch between the discharge ports to 20 [μm] or more, it is possible to reduce the probability that droplets discharged from adjacent discharge ports collide with each other to form large droplets, and the toner particle size distribution. Can be good.
次に、液滴形成ユニットにおける液滴吐出ヘッド内の液柱共鳴液室で生じる液柱共鳴現象の様子について当該様子を示す図5を用いて説明する。なお、同図において、液柱共鳴液室内に記した実線は液柱共鳴液室内の固定端側から液共通供給路側の端部までの間の任意の各測定位置における速度をプロットした速度分布を示し、液共通供給路側から液柱共鳴液室への方向を+とし、その逆方向を−とする。また、液柱共鳴液室内に記した点線は液柱共鳴液室内の固定端側から液共通供給路側の端部までの間の任意の各測定位置における圧力値をプロットした圧力分布を示し、大気圧に対して正圧を+とし、負圧は−とする。 Next, the state of the liquid column resonance phenomenon occurring in the liquid column resonance liquid chamber in the droplet discharge head in the droplet forming unit will be described with reference to FIG. In the figure, the solid line drawn in the liquid column resonance liquid chamber represents the velocity distribution plotting the velocity at any measurement position from the fixed end side to the liquid common supply path side end in the liquid column resonance liquid chamber. The direction from the common liquid supply path to the liquid column resonance liquid chamber is +, and the opposite direction is −. In addition, the dotted line marked in the liquid column resonance liquid chamber indicates a pressure distribution in which the pressure value at each arbitrary measurement position between the fixed end side and the liquid common supply path side end in the liquid column resonance liquid chamber is plotted. The positive pressure is + with respect to the atmospheric pressure, and the negative pressure is-.
また、正圧であれば図中の下方向に圧力が加わることになり、負圧であれば図中の上方向に圧力が加わることになる。更に、同図において、上述したように液共通供給路側が開放されているが液共通供給路17と液柱共鳴液室18とが連通する開口の高さ(図1に示す高さh2)に比して固定端となるフレームの高さ(図1に示す高さh1)が約2倍以上である。このため図5では、液柱共鳴液室18はほぼ両側固定端であるという近似的な条件のもとでの速度分布及び圧力分布の時間的なそれぞれの変化を示している。 Moreover, if it is a positive pressure, a pressure will be applied to the downward direction in the figure, and if it is a negative pressure, a pressure will be applied to the upward direction in the figure. Further, in the same figure, the liquid common supply path side is opened as described above, but the height of the opening where the liquid common supply path 17 and the liquid column resonance liquid chamber 18 communicate with each other (height h2 shown in FIG. 1). In comparison, the height of the frame serving as the fixed end (height h1 shown in FIG. 1) is about twice or more. For this reason, FIG. 5 shows temporal changes in velocity distribution and pressure distribution under the approximate condition that the liquid column resonance liquid chamber 18 is substantially fixed on both sides.
図5の(a)は液滴吐出時の液柱共鳴液室18内の圧力波形と速度波形を示している。
また、図5の(b)は液滴吐出直後の液引き込みを行った後再びメニスカス圧が増加してくる。これらの同図の(a),(b)に示すように、液柱共鳴液室18における吐出口19が設けられている流路内での圧力は極大となっている。その後、図6の(c)に示すように、吐出口19付近の正の圧力は小さくなり、負圧の方向へ移行して液滴21が吐出される。
FIG. 5A shows a pressure waveform and a velocity waveform in the liquid column resonance liquid chamber 18 when a droplet is discharged.
In FIG. 5B, the meniscus pressure increases again after the liquid is drawn immediately after the droplet is discharged. As shown in FIGS. 4A and 4B, the pressure in the flow path in the liquid column resonance liquid chamber 18 provided with the discharge port 19 is maximum. Thereafter, as shown in FIG. 6C, the positive pressure in the vicinity of the discharge port 19 decreases, and the liquid droplet 21 is discharged in a negative pressure direction.
そして、図5の(d)に示すように、吐出口19付近の圧力は極小になる。このときから液柱共鳴液室18へのトナー組成液14の充填が始まる。その後、図5の(e)に示すように、吐出口19付近の負の圧力は小さくなり、正圧の方向へ移行する。この時点で、トナー組成液14の充填が終了する。そして、再び、図5の(a)に示すように、液柱共鳴液室18の液滴吐出領域の正の圧力が極大となって、吐出口19から液滴21が吐出される。このように、液柱共鳴液室内には振動発生手段の高周波駆動によって液柱共鳴による定在波が発生する。そして、圧力が最も大きく変動する位置となる液柱共鳴による定在波の腹に相当する液滴吐出領域に吐出口19が配置されていることから、当該腹の周期に応じて液滴21が吐出口19から連続的に吐出される。 As shown in FIG. 5D, the pressure in the vicinity of the discharge port 19 is minimized. From this time, the filling of the toner composition liquid 14 into the liquid column resonance liquid chamber 18 starts. Thereafter, as shown in FIG. 5E, the negative pressure in the vicinity of the discharge port 19 becomes smaller and shifts to the positive pressure direction. At this time, the filling of the toner composition liquid 14 is completed. Then, as shown in FIG. 5A again, the positive pressure in the droplet discharge region of the liquid column resonance liquid chamber 18 becomes maximum, and the droplet 21 is discharged from the discharge port 19. As described above, a standing wave due to liquid column resonance is generated in the liquid column resonance liquid chamber by high-frequency driving of the vibration generating means. And since the discharge port 19 is arrange | positioned in the droplet discharge area | region corresponded to the antinode of the standing wave by liquid column resonance which becomes a position where a pressure fluctuates the most, the droplet 21 respond | corresponds according to the period of the antinode. The ink is continuously discharged from the discharge port 19.
−液滴固化−
先に説明した液滴吐出手段から気体中に吐出させたトナー組成液の液滴を固化させた後に、捕集することで本発明のトナーを得ることが出来る。
-Droplet solidification-
The toner of the present invention can be obtained by solidifying and then collecting the droplets of the toner composition liquid discharged into the gas from the droplet discharge means described above.
−液滴固化手段−
固化させるには、トナー組成液の性状しだいで、考え方は異なるが、基本的にトナー組成液を固体状態にできれば手段を問わない。
例えばトナー組成液が固体原材料を揮発可能な溶媒に溶解または分散させたものであれば、液滴噴射後、搬送気流中液滴を乾燥させる、すなわち溶媒を揮発させることで達成することができる。溶媒の乾燥にあたっては、噴射する気体の温度や蒸気圧、気体種類等を適宜選定して乾燥状態を調整することが出来る。また、完全に乾燥していなくとも、捕集された粒子が固体状態を維持していれば、回収後に別工程で追加乾燥させても構わない。前記例に従わなくとも、温度変化や化学的反応等の適用で達成しても良い。
-Droplet solidification means-
To solidify, although the way of thinking varies depending on the properties of the toner composition liquid, basically any means can be used as long as the toner composition liquid can be brought into a solid state.
For example, if the toner composition solution is obtained by dissolving or dispersing a solid raw material in a volatile solvent, it can be achieved by drying the droplets in the conveying airflow after jetting the droplets, that is, volatilizing the solvent. In drying the solvent, the drying state can be adjusted by appropriately selecting the temperature, vapor pressure, gas type, and the like of the gas to be injected. Further, even if the particles are not completely dried, they may be additionally dried in a separate step after the collection as long as the collected particles maintain a solid state. Even if it does not follow the said example, you may achieve by application of a temperature change, a chemical reaction, etc.
−固化粒子捕集手段−
固化した粒子は公知の粉体捕集手段、例えばサイクロン捕集、バックフィルター等によって気中から回収することが出来る。
図6は、本発明のトナーの製造方法を実施する装置一例の断面図である。トナー製造装置1は、主に、液滴吐出手段2及び乾燥捕集ユニット60を含んで構成されている。
-Means for collecting solidified particles-
The solidified particles can be recovered from the air by a known powder collecting means such as a cyclone collecting or a back filter.
FIG. 6 is a cross-sectional view of an example of an apparatus for carrying out the toner manufacturing method of the present invention. The toner manufacturing apparatus 1 mainly includes a droplet discharge means 2 and a dry collection unit 60.
液滴吐出手段2には、トナー組成液14を収容する原料収容器13と、トナー組成液14を圧送する液循環ポンプ15とが連結されている。液循環ポンプ15は原料収容器13に収容されているトナー組成液14を液供給管16を通して液滴吐出手段2に供給し、更に液戻り管22を通って原料収容器13に戻すために液供給管16内のトナー組成液14を圧送する。この様な構成により、トナー組成液14は随時液滴吐出手段2に供給される。液供給管16にはP1、乾燥捕集ユニットにはP2の圧力測定器が設けられており、液滴吐出手段2への送液圧力および、乾燥捕集ユニット内の圧力は圧力計P1、P2によって管理される。このときに、P1>P2の関係であると、トナー組成液1が孔12から染み出す恐れがあり、P1<P2の場合には吐出手段に気体が入り、吐出が停止する恐れがあるため、P1≒P2があることが望ましい。
チャンバ61内では、搬送気流導入口64から作られる下降気流101が形成されている。液滴吐出手段2から吐出された液滴21は、重力よってのみではなく、搬送気流101によっても下方に向けて搬送され、固化粒子捕集手段62によって捕集される。
The droplet discharge means 2 is connected to a raw material container 13 that stores the toner composition liquid 14 and a liquid circulation pump 15 that pumps the toner composition liquid 14. The liquid circulation pump 15 supplies the toner composition liquid 14 stored in the raw material container 13 to the droplet discharge means 2 through the liquid supply pipe 16 and further returns to the raw material container 13 through the liquid return pipe 22. The toner composition liquid 14 in the supply pipe 16 is pumped. With such a configuration, the toner composition liquid 14 is supplied to the droplet discharge means 2 as needed. The liquid supply pipe 16 is provided with a pressure measuring device P1 and the dry collection unit is provided with a pressure measuring device P2. Managed by. At this time, if the relationship of P1> P2 is satisfied, the toner composition liquid 1 may ooze out from the hole 12, and if P1 <P2, there is a possibility that gas enters the discharge means and the discharge stops. It is desirable that P1≈P2.
In the chamber 61, a descending airflow 101 created from the carrier airflow inlet 64 is formed. The droplets 21 discharged from the droplet discharge means 2 are transported downward not only by gravity but also by the transport airflow 101 and are collected by the solidified particle collecting means 62.
−搬送気流−
噴射された液滴同士が乾燥前に接触すると、液滴同士が合体し一つの粒子になってしまう(以下この現象を合着と呼ぶ)。均一な粒径分布の固化粒子を得るためには、噴射された液滴どうしの距離を保つ必要がある。しかしながら、噴射された液滴は一定の初速度を持っているが空気抵抗により、やがて失速する。失速した粒子には後から噴射された液滴が追いついてしまい、結果として合着する。この現象は定常的に発生するため、この粒子を捕集すると粒径分布はひどく悪化することとなる。合着を防ぐためには液滴の速度低下を無くし、液滴同士を接触させないように搬送気流101によって合着を防ぎながら、液滴を固化させつつ搬送する必要があり、最終的には固化粒子捕集手段まで固化粒子を運ぶ。
-Conveyance airflow-
When the ejected droplets come into contact with each other before drying, the droplets coalesce and become one particle (hereinafter, this phenomenon is called coalescence). In order to obtain solidified particles having a uniform particle size distribution, it is necessary to maintain the distance between the ejected droplets. However, the ejected droplets have a constant initial velocity, but eventually become stalled due to air resistance. The jetted droplets catch up with the stalled particles and coalesce as a result. Since this phenomenon occurs constantly, the particle size distribution is greatly deteriorated when the particles are collected. In order to prevent coalescence, it is necessary to transport the liquid droplets while solidifying the droplets while preventing the liquid droplets from decreasing in speed and preventing the coalescence by the conveying airflow 101 so that the droplets do not contact each other. Carry the solidified particles to the collection means.
例えば搬送気流101は図1に示されるように、その一部を第一の気流として液滴吐出手段近傍に液滴吐出方向と同一方向に配置することで、液滴吐出直後の液滴速度低下を防ぎ、合着を防止することが出来る。あるいは、図7に示すように吐出方向に対して横方向であってもよい。あるいは図示していないが角度を持っていても良く、液滴吐出手段より液滴が離れるような角度を持っていることが望ましい。図7に示すように液滴吐出に対して横方向から合着防止気流を与える場合は吐出口から合着防止気流によって液滴が搬送された際に軌跡が重ならないような方向であることが望ましい。
上記のように第一の気流によって合着を防いだ後に、第二の気流によって固化粒子捕集手段まで固化粒子を運んでもよい。
For example, as shown in FIG. 1, a part of the transport airflow 101 is arranged as a first airflow in the vicinity of the droplet discharge means in the same direction as the droplet discharge direction, thereby reducing the droplet velocity immediately after the droplet discharge. Can be prevented and coalescence can be prevented. Alternatively, as shown in FIG. 7, the direction may be transverse to the ejection direction. Alternatively, although not shown, it may have an angle, and it is desirable to have an angle at which the droplets are separated from the droplet discharge means. As shown in FIG. 7, when the anti-adhesion airflow is applied from the lateral direction with respect to the droplet discharge, the trajectory may not be overlapped when the droplets are conveyed by the anti-adhesion airflow from the discharge port. desirable.
After preventing coalescence by the first air stream as described above, the solidified particles may be carried to the solidified particle collecting means by the second air stream.
第一の気流の速度は液滴噴射速度と同じかそれ以上であることが望ましい。液滴噴射速度より合着防止気流の速度が遅いと、合着防止気流本来の目的である液滴粒子を接触させないという機能を発揮させることが難しい。
第一の気流の性状は、液滴同士が合着しないような条件を追加することが出来、第二の気流と必ずしも同じでなくとも良い。また、合着防止気流に粒子表面の固化を促進させるような化学物質を混入したり、物理的作用期待して付与しても良い。
It is desirable that the velocity of the first air flow is equal to or higher than the droplet jet velocity. If the speed of the anti-adhesion airflow is lower than the droplet ejection speed, it is difficult to exert the function of preventing the droplet particles, which is the original purpose of the anti-adhesion airflow, from contacting.
The property of the first air stream can be added with a condition such that the droplets do not coalesce with each other, and may not necessarily be the same as the second air stream. Further, a chemical substance that promotes solidification of the particle surface may be mixed in the anti-adhesion airflow, or may be imparted in anticipation of physical action.
搬送気流101は特に気流の状態として限定されることは無く層流や旋回流や乱流であっても構わない。搬送気流101を構成する気体の種類は特に限定は無く、空気であっても窒素等の不燃性気体を用いても良い。また、搬送気流101の温度は適宜調整可能であり、生産時において変動の無いことが望ましい。またチャンバ61内に搬送気流101の気流状態を変えるような手段をとっても構わない。搬送気流101は液滴21同士の合着を防止すだけでなく、チャンバ61に付着することを防止することに用いても良い。 The carrier airflow 101 is not particularly limited as a state of the airflow, and may be a laminar flow, a swirl flow, or a turbulent flow. There is no particular limitation on the type of gas constituting the carrier airflow 101, and air or a nonflammable gas such as nitrogen may be used. Moreover, the temperature of the conveyance airflow 101 can be adjusted as appropriate, and it is desirable that there is no fluctuation during production. Further, a means for changing the airflow state of the carrier airflow 101 in the chamber 61 may be taken. The carrier airflow 101 may be used not only to prevent the droplets 21 from being attached to each other but also to prevent the droplets 21 from adhering to the chamber 61.
[二次乾燥]
図6で示された乾燥捕集手段によって得られたトナー粒子に含まれる残留溶剤量が多い場合はこれを低減するために必要に応じて、二次乾燥が行われる。二次乾燥としては流動床乾燥や真空乾燥のような一般的な公知の乾燥手段を用いることが出来る。有機溶剤がトナー中に残留すると耐熱保存性や定着性、帯電特性等のトナー特性が経時で変動するだけでなく。加熱による定着時において有機溶剤が揮発するため、使用者および周辺機器へ悪影響を及ぼす可能性が高まるため、充分な乾燥を実施する。
[Secondary drying]
When the amount of residual solvent contained in the toner particles obtained by the dry collection means shown in FIG. 6 is large, secondary drying is performed as necessary to reduce this. As the secondary drying, general known drying means such as fluidized bed drying or vacuum drying can be used. If the organic solvent remains in the toner, not only the toner characteristics such as heat-resistant storage stability, fixing properties, and charging characteristics will change over time. Since the organic solvent volatilizes during fixing by heating, the possibility of adverse effects on the user and peripheral equipment is increased. Therefore, sufficient drying is performed.
本発明のトナーは少なくとも結着樹脂、着色剤及び離型剤を含有し、必要に応じて、定着助剤、帯電調整剤、添加剤およびその他の成分を含有する。
本発明で用いる、「トナー組成液」について説明する。トナー組成液は上記トナー成分が溶媒に溶解又は分散させた液体状態であるか、または吐出させる条件下で液体であれば溶媒を含まなくてもよく、トナー成分の一部または全てが溶融した状態で混合され液体状態を呈しているものである。
トナー材料としては、上記のトナー組成液を調整することが出来れば、従来の電子写真用トナーと全く同じ物が使用できる。これを前記のように液滴吐出手段より微小液滴とし、液滴固化捕集手段により、目的とするトナー粒子を作製することが可能である。
The toner of the present invention contains at least a binder resin, a colorant, and a release agent, and if necessary, contains a fixing aid, a charge adjusting agent, an additive, and other components.
The “toner composition liquid” used in the present invention will be described. The toner composition liquid is in a liquid state in which the above toner components are dissolved or dispersed in a solvent, or may be free from a solvent as long as it is liquid under the conditions of ejection, and a part or all of the toner components are melted. In a liquid state.
As the toner material, if the above toner composition liquid can be adjusted, the same material as that of a conventional electrophotographic toner can be used. As described above, the droplets are made into fine droplets by the droplet discharge means, and the target toner particles can be produced by the droplet solidification collecting means.
(有機溶剤)
有機溶媒としては、結着樹脂を溶解し、着色剤等の分散体を安定に分散できる限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。トナーをサイクロンで捕集する場合は、ある程度トナー組成液を気相中で乾燥して、捕集する必要があるため、容易に乾燥できる溶媒が好ましい。乾燥の観点から、溶媒の沸点は100℃以下が、好ましい。
(Organic solvent)
The organic solvent is not particularly limited as long as it can dissolve the binder resin and stably disperse the dispersion such as the colorant, and can be appropriately selected according to the purpose. When collecting the toner with a cyclone, it is necessary to dry and collect the toner composition liquid in the gas phase to some extent. Therefore, a solvent that can be easily dried is preferable. From the viewpoint of drying, the boiling point of the solvent is preferably 100 ° C. or less.
有機溶媒としては、例えば、エーテル類、ケトン類、エステル類、炭化水素類、アルコール類が好ましく、テトラヒドロフラン(THF)、アセトン、メチルエチルケトン(MEK)、酢酸エチル、トルエンがより好ましい。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。 As the organic solvent, for example, ethers, ketones, esters, hydrocarbons, and alcohols are preferable, and tetrahydrofuran (THF), acetone, methyl ethyl ketone (MEK), ethyl acetate, and toluene are more preferable. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.
(結着樹脂)
結着樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、スチレン系単量体、アクリル系単量体、メタクリル系単量体等のビニル重合体、これらの単量体又は2種類以上からなる共重合体、ポリエステル系重合体、ポリオール樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂、キシレン樹脂、テルペン樹脂、クマロンインデン樹脂、ポリカーボネート樹脂、石油系樹脂、などが挙げられる。
結着樹脂の性状としては溶媒に溶解することが望まく、この特徴を除けば従来公知の性能を持っていることが望ましい。
(Binder resin)
There is no restriction | limiting in particular as binder resin, According to the objective, it can select suitably. For example, vinyl polymers such as styrene monomers, acrylic monomers, methacrylic monomers, copolymers of these monomers or two or more types, polyester polymers, polyol resins, phenol resins , Silicone resin, polyurethane resin, polyamide resin, furan resin, epoxy resin, xylene resin, terpene resin, coumarone indene resin, polycarbonate resin, petroleum resin, and the like.
As the properties of the binder resin, it is desirable that the binder resin be dissolved in a solvent.
―結着樹脂の分子量分布―
結着樹脂のGPC(ゲルパーメンテーションクロマトグラフィ)による分子量分布で、分子量3千〜5万の領域に少なくとも1つのピークが存在するのが、トナーの定着性、耐オフセット性の点で好ましい。また、THF可溶分としては、分子量10万以下の成分が60〜100[%]となるような結着樹脂も好ましく、分子量5千〜2万の領域に少なくとも1つのピークが存在する結着樹脂がより好ましい。
この中で低温定着性の観点から、ポリエステル系重合体が特に望ましい。
―Molecular weight distribution of binder resin―
The molecular weight distribution of the binder resin by GPC (gel permeation chromatography) and at least one peak in the region of molecular weight of 3,000 to 50,000 are preferable from the viewpoint of toner fixing property and offset resistance. In addition, as a THF soluble component, a binder resin in which a component having a molecular weight of 100,000 or less is 60 to 100 [%] is preferable, and a binder having at least one peak in a region having a molecular weight of 5,000 to 20,000. A resin is more preferable.
Of these, polyester polymers are particularly desirable from the viewpoint of low-temperature fixability.
―発熱ピーク温度、融点、及びガラス転移温度(Tg)の測定方法―
本発明におけるトナー、及び各材料の発熱ピーク温度、融点、ガラス転移温度(Tg)は、例えば、DSCシステム(示差走査熱量計)(「DSC−60」、島津製作所社製)を用いて測定することができる。
-Measurement method of exothermic peak temperature, melting point, and glass transition temperature (Tg)-
The heat generation peak temperature, melting point, and glass transition temperature (Tg) of the toner and each material in the present invention are measured using, for example, a DSC system (differential scanning calorimeter) (“DSC-60”, manufactured by Shimadzu Corporation). be able to.
具体的には、対象試料の発熱ピーク温度、融点、ガラス転移温度は、下記手順により測定できる。
まず、対象試料約5.0mgをアルミニウム製の試料容器に入れ、試料容器をホルダーユニットに載せ、電気炉中にセットする。次いで、窒素雰囲気下、0℃から昇温速度10℃/minにて200℃まで加熱する。その後、200℃から降温速度10℃/minにて0℃まで冷却させ、更に昇温速度10℃/minにて200℃まで加熱し、示差走査熱量計(「DSC−60」、島津製作所社製)を用いてDSC曲線を計測する。
Specifically, the exothermic peak temperature, melting point, and glass transition temperature of the target sample can be measured by the following procedure.
First, about 5.0 mg of a target sample is placed in an aluminum sample container, and the sample container is placed on a holder unit and set in an electric furnace. Next, the sample is heated from 0 ° C. to 200 ° C. at a heating rate of 10 ° C./min in a nitrogen atmosphere. Thereafter, the temperature is cooled to 0 ° C. at a temperature drop rate of 10 ° C./min from 200 ° C., and further heated to 200 ° C. at a temperature rise rate of 10 ° C./min. ) To measure the DSC curve.
得られるDSC曲線から、DSC−60システム中の解析プログラム『吸熱ショルダー温度』を用いて、一回目の昇温時におけるDSC曲線を選択し、対象試料の昇温一回目におけるガラス転移温度を求めることができる。また、『吸熱ショルダー温度』を用いて、二回目の昇温時におけるDSC曲線を選択し、対象試料の昇温二回目におけるガラス転移温度を求めることができる。 From the obtained DSC curve, using the analysis program “endothermic shoulder temperature” in the DSC-60 system, the DSC curve at the first temperature rise is selected, and the glass transition temperature at the first temperature rise of the target sample is obtained. Can do. Further, by using the “endothermic shoulder temperature”, a DSC curve at the second temperature rise can be selected, and the glass transition temperature at the second temperature rise of the target sample can be obtained.
また、得られるDSC曲線から、DSC−60システム中の解析プログラム『ピーク温度解析プログラム』を用いて、一回目の昇温時におけるDSC曲線を選択し、対象試料の昇温一回目における融点を求めることができる。また、『吸熱ピーク温度』を用いて、二回目の昇温時におけるDSC曲線を選択し、対象試料の昇温二回目における融点を求めることができる。
また同じく『ピーク温度解析プログラム』を用いて、一回目の降温時におけるDSC曲線を選択し、対象試料の降温一回目における発熱ピーク温度を求めることができる。
Further, from the obtained DSC curve, the DSC curve at the first temperature rise is selected using the analysis program “peak temperature analysis program” in the DSC-60 system, and the melting point at the first temperature rise of the target sample is obtained. be able to. Further, by using the “endothermic peak temperature”, a DSC curve at the second temperature rise can be selected, and the melting point at the second temperature rise of the target sample can be obtained.
Similarly, using the “peak temperature analysis program”, a DSC curve at the first temperature drop can be selected, and the exothermic peak temperature at the first temperature drop of the target sample can be obtained.
本発明では、対象試料としてトナーを用いた際の一回目昇温時におけるガラス転移温度をTg1st、同二回目昇温時におけるガラス転移温度をTg2ndとする。
また本発明では、各構成成分の二回目昇温時における融点、Tgを各対象試料の融点、Tgとする。
In the present invention, the glass transition temperature at the first temperature rise when the toner is used as the target sample is Tg1st, and the glass transition temperature at the second temperature rise is Tg2nd.
Moreover, in this invention, melting | fusing point and Tg at the time of the 2nd temperature rise of each structural component are made into melting | fusing point and Tg of each object sample.
(定着助剤)
本発明での定着補助成分は、定着部により加熱を受ける前には、結着樹脂とは、独立した結晶ドメインとしてトナー中に存在し、定着時の加熱により速やかに融解して、結着樹脂の軟化を促す作用を持つ。定着前には結着樹脂の軟化を生じさせないため、耐熱保存性に優れ、かつ定着時に結着樹脂を軟化させる作用を持つため、優れた低温定着性を発揮することができる。
(Fixing aid)
The fixing auxiliary component in the present invention is present in the toner as an independent crystalline domain from the binder resin before being heated by the fixing unit, and is quickly melted by heating at the time of fixing, so that the binder resin It has the effect of promoting softening. Since the binder resin is not softened before fixing, it has excellent heat-resistant storage stability and has an action of softening the binder resin at the time of fixing, so that excellent low-temperature fixability can be exhibited.
また、定着助剤成分はトナーの異形化効果も発現させることが出来る。この理由は明確ではないが、定着助剤の結晶ドメインがトナー中に存在することによって、トナーの表面形状が定着助剤の結晶ドメイン形状に追従するためと考えられる。異形化と言っても定着助剤の結晶ドメインに追従する形でトナー表面形状が変化するため、平均円形度としてはドラスティックな変化は見られないが、本発明で規定する凹部が発現することによるトナーの表面形状の変化が起こる。すなわち、見た目には球形形状を維持したまま表面形状が変化することにより、高画質化とクリーニング性の両立を可能にしている。この凹部を有するトナー粒子の個数制御には、定着助剤の添加量に応じて変化させることが一つの手段として有効であることが分かっている。定着助剤の添加量は、定着助剤の種類によっても異なるが、5%〜30%程度が好ましい。5%よりも少ないと、凹部の幅(A)と深さ(B)との比率(A/B)が0.9よりも大きい凹部が発現しやすく、本発明で規定した凹部を1個以上有するトナー粒子の割合が10個数%よりも少なくなってしまう。一方、30%よりも多いと、本発明で規定した凹部を1個以上有するトナー粒子の割合が50個数%よりも多くなってしまうか、あるいは幅(A)と深さ(B)との比率(A/B)が0.3よりも小さい凹部が多数発現してしまう。
このトナーの異形化には、直鎖アルキル脂肪酸であってエステル基を有するものが非常に効果的である。
Further, the fixing aid component can also exhibit a toner deforming effect. Although the reason for this is not clear, it is considered that the surface shape of the toner follows the crystal domain shape of the fixing aid due to the presence of the crystal domain of the fixing aid in the toner. Even if it is said to be deformed, since the toner surface shape changes in a form that follows the crystal domain of the fixing aid, a drastic change in the average circularity is not seen, but the recess defined in the present invention appears. The surface shape of the toner changes due to. That is, the surface shape changes while maintaining the spherical shape in appearance, thereby making it possible to achieve both high image quality and cleanability. It has been found that changing the number of toner particles having recesses according to the amount of the fixing aid is effective as one means. The amount of the fixing aid added varies depending on the type of the fixing aid, but is preferably about 5% to 30%. If it is less than 5%, a recess having a ratio (A / B) of the recess width (A) to depth (B) greater than 0.9 is likely to appear, and one or more recesses defined in the present invention are present. The ratio of the toner particles to be contained is less than 10% by number. On the other hand, if it is more than 30%, the ratio of toner particles having one or more recesses as defined in the present invention will be more than 50% or the ratio of width (A) to depth (B). Many recesses with (A / B) smaller than 0.3 will appear.
A linear alkyl fatty acid having an ester group is very effective for the modification of the toner.
前記定着助剤としては、例えば、脂肪酸エステル、フタル酸等の芳香族酸のエステル、燐酸エステル、マレイン酸エステル、フマル酸エステル、イタコン酸エステル、その他エステルなどが挙げられる。
脂肪酸における好ましい長鎖アルキル基はステアリル、ベヘニル、などC12からC25までがさらに好ましい。炭素数がC12より小さいとトナーの異型化効果が薄れ、C26よりも大きいと低温定着性に悪影響を与えるためである。好ましい具体例としては例えばステアリン酸ジエチレングリコールを挙げることができる。
上記構造を有するもので、かつ融点120℃以下である化合物が本発明の定着補助成分として用いられる。100℃以下、さらに好ましくは90℃以下である。融点が120℃より大きいと、低温定着性が十分に得られないためである。
Examples of the fixing aid include fatty acid esters, esters of aromatic acids such as phthalic acid, phosphoric esters, maleic esters, fumaric esters, itaconic esters, and other esters.
Preferred long-chain alkyl groups in fatty acids are more preferably C12 to C25 such as stearyl, behenyl and the like. This is because if the carbon number is smaller than C12, the effect of changing the toner is reduced, and if it is larger than C26, the low-temperature fixing property is adversely affected. Preferable specific examples include diethylene glycol stearate.
A compound having the above structure and having a melting point of 120 ° C. or lower is used as a fixing auxiliary component of the present invention. 100 ° C. or lower, more preferably 90 ° C. or lower. This is because if the melting point is higher than 120 ° C., sufficient low-temperature fixability cannot be obtained.
(離型剤)
本発明で用いるトナー組成液は、結着樹脂、着色剤とともに離型剤を含有する。
離型剤としては、特に制限はなく、通常使用されるものを適宜選択して使用することができる。例えば、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、ポリオレフィン離型剤、マイクロクリスタリン離型剤、パラフィン離型剤、サゾール離型剤等の脂肪族炭化水素系離型剤、酸化ポリエチレン離型剤等の脂肪族炭化水素系離型剤の酸化物又はそれらのブロック共重合体、キャンデリラ離型剤、カルナバ離型剤、木ろう、ホホバろう等の植物系離型剤、みつろう、ラノリン、鯨ろう等の動物系離型剤、オゾケライト、セレシン、ペテロラタム等の鉱物系離型剤、モンタン酸エステル離型剤、カスター離型剤の等の脂肪酸エステルを主成分とする離型剤類、脱酸カルナバ離型剤等の脂肪酸エステルを一部又は全部を脱酸化したもの、などが挙げられる。
(Release agent)
The toner composition liquid used in the present invention contains a release agent together with a binder resin and a colorant.
There is no restriction | limiting in particular as a mold release agent, Usually used thing can be selected suitably, and can be used. For example, aliphatic hydrocarbon release agents such as low molecular weight polyethylene, low molecular weight polypropylene, polyolefin release agents, microcrystalline release agents, paraffin release agents, sazole release agents, and aliphatics such as oxidized polyethylene release agents Oxides of hydrocarbon release agents or their block copolymers, candelilla release agents, carnauba release agents, plant release agents such as wood wax, jojoba wax, and animal systems such as beeswax, lanolin, spermaceti Release agents, mineral release agents such as ozokerite, ceresin, and petrolatum, release agents based on fatty acid esters such as montanate ester release agents and caster release agents, deacidified carnauba release agents, etc. And those obtained by deoxidizing a part or all of the fatty acid esters.
前記離型剤の融点としては、定着性と耐オフセット性のバランスを取るために、70〜140[℃]であることが好ましく、70〜120[℃]であることがより好ましい。70[℃]未満では耐ブロッキング性が低下することがあり、140[℃]を超えると耐オフセット効果が発現しにくくなることがある。
前記離型剤の総含有量としては、結着樹脂100質量部に対し、0.2〜20質量部が好ましく、0.5〜10質量部がより好ましい。
The melting point of the release agent is preferably 70 to 140 [° C.] and more preferably 70 to 120 [° C.] in order to balance the fixing property and the offset resistance. If it is less than 70 [° C.], the blocking resistance may be lowered, and if it exceeds 140 [° C.], the offset resistance effect may be difficult to be exhibited.
The total content of the release agent is preferably 0.2 to 20 parts by mass, and more preferably 0.5 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the binder resin.
本発明では、DSC(ディファレンシャルスキャニングカロリメトリー)において測定される離型剤の吸熱ピークの最大ピークのピークトップの温度をもって離型剤の融点とする。
前記離型剤又はトナーのDSC測定機器としては、高精度の内熱式入力補償型の示差走査熱量計で測定することが好ましい。測定方法としては、ASTM D3418−82に準じて行う。本発明に用いられるDSC曲線は、1回昇温、降温させ前履歴を取った後、温度速度10[℃/min]で、昇温させた時に測定されるものを用いる。
In the present invention, the temperature of the peak top of the endothermic peak of the release agent measured by DSC (differential scanning calorimetry) is defined as the melting point of the release agent.
As the DSC measuring device for the release agent or toner, it is preferable to perform measurement with a highly accurate internal heat input compensation type differential scanning calorimeter. As a measuring method, it carries out according to ASTM D3418-82. The DSC curve used in the present invention is one that is measured when the temperature is raised at a temperature rate of 10 [° C./min] after raising and lowering the temperature once and taking a previous history.
(着色剤)
前記着色剤としては、特に制限はなく、通常使用される着色剤を適宜選択して使用することができる。例えば、カーボンブラック、ニグロシン染料、鉄黒、ナフトールイエローS、ハンザイエロー(10G、5G、G)、カドミウムイエロー、黄色酸化鉄、黄土、黄鉛、チタン黄、ポリアゾイエロー、オイルイエロー、ハンザイエロー(GR、A、RN、R)、ピグメントイエローL、ベンジジンイエロー(G、GR)、パーマネントイエロー(NCG)、バルカンファストイエロー(5G、R)、タートラジンレーキ、キノリンイエローレーキ、アンスラザンイエローBGL、イソインドリノンイエロー、ベンガラ、鉛丹、鉛朱、カドミウムレッド、カドミウムマーキュリレッド、アンチモン朱、パーマネントレッド4R、パラレッド、ファイセーレッド、パラクロルオルトニトロアニリンレッド、リソールファストスカーレットG、ブリリアントファストスカーレット、ブリリアントカーンミンBS、パーマネントレッド(F2R、F4R、FRL、FRLL、F4RH)、ファストスカーレットVD、ベルカンファストルビンB、ブリリアントスカーレットG、リソールルビンGX、パーマネントレッドF5R、ブリリアントカーミン6B、ポグメントスカーレット3B、ボルドー5B、トルイジンマルーン、パーマネントボルドーF2K、ヘリオボルドーBL、ボルドー10B、ボンマルーンライト、ボンマルーンメジアム、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、ローダミンレーキY、アリザリンレーキ、チオインジゴレッドB、チオインジゴマルーン、オイルレッド、キナクリドンレッド、ピラゾロンレッド、ポリアゾレッド、クロームバーミリオン、ベンジジンオレンジ、ペリノンオレンジ、オイルオレンジ、コバルトブルー、セルリアンブルー、アルカリブルーレーキ、ピーコックブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー、インダンスレンブルー(RS、BC)、インジゴ、群青、紺青、アントラキノンブルー、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ、コバルト紫、マンガン紫、ジオキサンバイオレット、アントラキノンバイオレット、クロムグリーン、ジンクグリーン、酸化クロム、ピリジアン、エメラルドグリーン、ピグメントグリーンB、ナフトールグリーンB、グリーンゴールド、アシッドグリーンレーキ、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、アントラキノングリーン、酸化チタン、亜鉛華、リトボン及びこれらの混合物、などが挙げられる。
前記着色剤の含有量としては、トナーに対して1〜15質量%が好ましく、3〜10質量%がより好ましい。
(Coloring agent)
The colorant is not particularly limited, and a commonly used colorant can be appropriately selected and used. For example, carbon black, nigrosine dye, iron black, naphthol yellow S, Hansa yellow (10G, 5G, G), cadmium yellow, yellow iron oxide, ocher, yellow lead, titanium yellow, polyazo yellow, oil yellow, Hansa yellow ( GR, A, RN, R), Pigment Yellow L, Benzidine Yellow (G, GR), Permanent Yellow (NCG), Vulcan Fast Yellow (5G, R), Tartrazine Lake, Quinoline Yellow Lake, Anthrazan Yellow BGL, Iso Indolinone Yellow, Bengala, Pangdan, Lead Red, Cadmium Red, Cadmium Mercury Red, Antimony Zhu, Permanent Red 4R, Para Red, Faise Red, Parachlor Ortho Nitroaniline Red, Resol Fast Scarlet G, Brilli Fast Scarlet, Brilliant Carmine BS, Permanent Red (F2R, F4R, FRL, FRLL, F4RH), Fast Scarlet VD, Belkan Fast Rubin B, Brilliant Scarlet G, Resol Rubin GX, Permanent Red F5R, Brilliant Carmine 6B, Pogment Scarlet 3B, Bordeaux 5B, Toluidine Maroon, Permanent Bordeaux F2K, Helio Bordeaux BL, Bordeaux 10B, Bon Maroon Light, Bon Maroon Medium, Eosin Lake, Rhodamine Lake B, Rhodamine Lake Y, Alizarin Lake, Thioindigo Red B, Thioindigo Maroon , Oil red, quinacridone red, pyrazolone red, polyazo red, chrome vermilion, benzidine oren , Perinone orange, oil orange, cobalt blue, cerulean blue, alkaline blue rake, peacock blue rake, Victoria blue rake, metal-free phthalocyanine blue, phthalocyanine blue, fast sky blue, indanthrene blue (RS, BC), indigo, Ultramarine blue, bitumen, anthraquinone blue, fast violet B, methyl violet lake, cobalt purple, manganese purple, dioxane violet, anthraquinone violet, chrome green, zinc green, chromium oxide, pyridian, emerald green, pigment green B, naphthol green B, green Gold, Acid Green Lake, Malachite Green Lake, Phthalocyanine Green, Anthraquinone Green, Titanium Oxide, Zinc white, litbon and mixtures thereof can be used.
The content of the colorant is preferably 1 to 15% by mass and more preferably 3 to 10% by mass with respect to the toner.
本発明で用いる着色剤は、樹脂と複合化されたマスターバッチとして用いることもできる。マスターバッチとともに混練されるバインダー樹脂としては、ポリエステル樹脂やポリスチレン、ポリp−クロロスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレン及びその置換体の重合体;スチレン−p−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−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−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、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、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体などのスチレン系共重合体;ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、エポキシ樹脂、エポキシポリオール樹脂、ポリウレタン、ポリアミド、ポリビニルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、脂肪族又は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックス、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を混合して使用してもよい。 The colorant used in the present invention can also be used as a master batch combined with a resin. The binder resin kneaded with the master batch includes polyester resin, styrene such as polystyrene, poly p-chlorostyrene, polyvinyltoluene, and substituted polymers thereof; styrene-p-chlorostyrene copolymer, styrene-propylene copolymer Polymer, styrene-vinyltoluene copolymer, styrene-vinylnaphthalene copolymer, styrene-methyl acrylate copolymer, styrene-ethyl acrylate copolymer, styrene-butyl acrylate copolymer, styrene-octyl acrylate Copolymer, styrene-methyl methacrylate copolymer, styrene-ethyl methacrylate copolymer, styrene-butyl methacrylate copolymer, styrene-α-chloromethyl methacrylate copolymer, styrene-acrylonitrile copolymer, Styrene-vinyl Styrene copolymers such as tilketone copolymer, styrene-butadiene copolymer, styrene-isoprene copolymer, styrene-acrylonitrile-indene copolymer, styrene-maleic acid copolymer, styrene-maleic acid ester copolymer Combined; polymethyl methacrylate, polybutyl methacrylate, polyvinyl chloride, polyvinyl acetate, polyethylene, polypropylene, polyester, epoxy resin, epoxy polyol resin, polyurethane, polyamide, polyvinyl butyral, polyacrylic acid resin, rosin, modified rosin, terpene resin Aliphatic or alicyclic hydrocarbon resin, aromatic petroleum resin, chlorinated paraffin, paraffin wax, and the like. These may be used individually by 1 type, and 2 or more types may be mixed and used for them.
前記マスターバッチは、マスターバッチ用の樹脂と着色剤とを高せん断力をかけて混合、混練して得る事ができる。この際、着色剤と樹脂の相互作用を高めるために、有機溶剤を用いる事ができる。また、いわゆるフラッシング法と呼ばれる着色剤の、水を含んだ水性ペーストを、樹脂と有機溶剤とともに混合混練し、着色剤を樹脂側に移行させ、水分と有機溶剤成分を除去する方法も、着色剤のウエットケーキをそのまま用いる事ができるため、乾燥する必要がなく、好適に使用される。混合混練するには、3本ロールミル等の高せん断分散装置が好適に使用される。
前記マスターバッチの使用量としては、結着樹脂100質量部に対して、2〜30質量部が好ましい。
The master batch can be obtained by mixing and kneading a resin for a master batch and a colorant under a high shear force. At this time, an organic solvent can be used to enhance the interaction between the colorant and the resin. Also, there is a method of removing the water and organic solvent components by mixing and kneading an aqueous paste containing water, which is a so-called flushing method, together with a resin and an organic solvent, and transferring the colorant to the resin side. Since the wet cake can be used as it is, it does not need to be dried and is preferably used. For mixing and kneading, a high shearing dispersion device such as a three-roll mill is preferably used.
As the usage-amount of the said masterbatch, 2-30 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of binder resin.
また、前記マスターバッチ用の樹脂は、酸価が30mgKOH/g以下、アミン価が1〜100mgKOH/gで、着色剤を分散させて使用することが好ましく、酸価が20mgKOH/g以下、アミン価が10〜50mgKOH/gで、着色剤を分散させて使用することがより好ましい。酸価が30mgKOH/gを超えると、高湿下での帯電性が低下し、顔料分散性も不十分となることがある。また、アミン価が1mgKOH/g未満であるとき、及び、アミン価が100mgKOH/gを超えるときにも、顔料分散性が不十分となることがある。なお、酸価はJIS K0070に記載の方法により測定することができ、アミン価はJIS K7237に記載の方法により測定することができる。 The resin for the masterbatch preferably has an acid value of 30 mgKOH / g or less, an amine value of 1 to 100 mgKOH / g, and a colorant dispersed therein. The acid value is 20 mgKOH / g or less, the amine value Is more preferably 10 to 50 mg KOH / g, and the colorant is dispersed and used. When the acid value exceeds 30 mgKOH / g, the chargeability under high humidity may be lowered, and the pigment dispersibility may be insufficient. Further, when the amine value is less than 1 mgKOH / g and when the amine value exceeds 100 mgKOH / g, the pigment dispersibility may be insufficient. The acid value can be measured by the method described in JIS K0070, and the amine value can be measured by the method described in JIS K7237.
また、分散剤は、顔料分散性の点で、結着樹脂との相溶性が高いことが好ましく、具体的な市販品としては、「アジスパーPB821」、「アジスパーPB822」(味の素ファインテクノ社製)、「Disperbyk−2001」(ビックケミー社製)、「EFKA−4010」(EFKA社製)、などが挙げられる。 The dispersant is preferably highly compatible with the binder resin in terms of pigment dispersibility. Specific examples of commercially available products include “Ajisper PB821” and “Azisper PB822” (manufactured by Ajinomoto Fine Techno Co., Ltd.). , “Disperbyk-2001” (manufactured by Big Chemie), “EFKA-4010” (manufactured by EFKA), and the like.
(帯電制御剤)
本発明のトナーは帯電制御剤としては特に限定はないが、有機溶媒への溶解性の面から、フェノール類とアルデヒド類との重縮合反応により得られた重縮合体を含有する負帯電性の帯電制御剤を用いた。
前記フェノール類としては、1つのフェノール性水酸基を持ち、その水酸基のオルト位には水素が結合している、p−アルキルフェノール、p−アラルキルフェノール、p−フェニルフェノール、p−ヒドロキシ安息香酸エステルからなる群より選択された少なくとも1種のフェノール化合物を挙げることができる。また、前記アルデヒド類としては、パラホルムアルデヒド、ホルムアルデヒド、パラアルデヒド、フルフラールなどのアルデヒドを挙げることができる。
前記の帯電制御剤であって市販されているものとしては例えば、FCA−N型の縮合系ポリマーを含有した電荷制御剤(藤倉化成株式会社)等が挙げられる。
(Charge control agent)
The toner of the present invention is not particularly limited as a charge control agent. However, from the viewpoint of solubility in an organic solvent, the toner of the present invention has a negative chargeability containing a polycondensate obtained by polycondensation reaction of phenols and aldehydes. A charge control agent was used.
The phenols are composed of p-alkylphenol, p-aralkylphenol, p-phenylphenol, and p-hydroxybenzoic acid ester having one phenolic hydroxyl group and hydrogen bonded to the ortho position of the hydroxyl group. Mention may be made of at least one phenolic compound selected from the group. Examples of the aldehydes include aldehydes such as paraformaldehyde, formaldehyde, paraaldehyde, and furfural.
Examples of the charge control agent that is commercially available include a charge control agent (Fujikura Kasei Co., Ltd.) containing an FCA-N type condensation polymer.
本発明に係るトナーの添加剤として、静電潜像担持体・キャリアの保護、クリーニング性の向上、熱特性・電気特性・物理特性の調整、抵抗調整、軟化点調整、定着率向上等を目的として、各種金属石けん、フッ素系界面活性剤、フタル酸ジオクチルや、導電性付与剤として酸化スズ、酸化亜鉛、カーボンブラック、酸化アンチモン等や、酸化チタン、酸化アルミニウム、アルミナ等の無機微粉体などを必要に応じて添加することができる。これらの無機微粉体は、必要に応じて疎水化してもよい。また、ポリテトラフルオロエチレン、ステアリン酸亜鉛、ポリフッ化ビニリデン等の滑剤、酸化セシウム、炭化ケイ素、チタン酸ストロンチウム等の研磨剤、ケーキング防止剤、更に、トナー粒子と逆極性の白色微粒子及び黒色微粒子とを、現像性向上剤として少量用いることもできる。 As an additive of the toner according to the present invention, it is intended to protect the electrostatic latent image carrier / carrier, improve the cleaning property, adjust the thermal property / electric property / physical property, adjust the resistance, adjust the softening point, improve the fixing rate, etc. As various metal soaps, fluorine surfactants, dioctyl phthalate, tin oxide, zinc oxide, carbon black, antimony oxide, etc. as conductivity imparting agents, inorganic fine powders such as titanium oxide, aluminum oxide, alumina, etc. It can be added as necessary. These inorganic fine powders may be hydrophobized as necessary. In addition, lubricants such as polytetrafluoroethylene, zinc stearate, polyvinylidene fluoride, abrasives such as cesium oxide, silicon carbide, strontium titanate, anti-caking agents, white particles and black particles having opposite polarity to the toner particles, Can also be used in small amounts as a developability improver.
これらの添加剤は、帯電量コントロール等の目的でその表面をシリコーンワニス、各種変性シリコーンワニス、シリコーンオイル、各種変性シリコーンオイル、シランカップリング剤、官能基を有するシランカップリング剤、その他の有機ケイ素化合物等の処理剤、又は種々の処理剤で処理することも好ましい。 These additives have a silicone varnish, various modified silicone varnishes, silicone oil, various modified silicone oils, silane coupling agents, silane coupling agents having functional groups, and other organosilicons for the purpose of charge control and the like. It is also preferable to treat with a treating agent such as a compound or various treating agents.
前記添加剤としては、無機微粒子を好ましく用いることができる。前記無機微粒子としては、例えば、シリカ、アルミナ、酸化チタン、等公知のものを使用できる。
この他、高分子系微粒子たとえばソープフリー乳化重合や懸濁重合、分散重合によって得られるポリスチレン、メタクリル酸エステルやアクリル酸エステル共重合体やシリコーン、ベンゾグアナミン、ナイロンなどの重縮合系、熱硬化性樹脂による重合体粒子が挙げられる。
As the additive, inorganic fine particles can be preferably used. As said inorganic fine particle, well-known things, such as a silica, an alumina, a titanium oxide, can be used, for example.
In addition, polymer fine particles such as polystyrene obtained by soap-free emulsion polymerization, suspension polymerization and dispersion polymerization, methacrylic acid ester and acrylic acid ester copolymer, polycondensation system such as silicone, benzoguanamine and nylon, thermosetting resin And polymer particles.
このような外添剤は、表面処理剤により、疎水性を上げ、高湿度下においても外添剤自身の劣化を防止することができる。前記表面処理剤としては、例えば、シランカップリング剤、シリル化剤、フッ化アルキル基を有するシランカップリング剤、有機チタネート系カップリング剤、アルミニウム系のカップリング剤、シリコーンオイル、変性シリコーンオイル、などが好適に挙げられる。 Such an external additive can be made hydrophobic by the surface treatment agent and prevent deterioration of the external additive itself even under high humidity. Examples of the surface treatment agent include a silane coupling agent, a silylating agent, a silane coupling agent having a fluorinated alkyl group, an organic titanate coupling agent, an aluminum coupling agent, silicone oil, a modified silicone oil, Etc. are preferable.
前記外添剤の一次粒子径としては、5[nm]〜2[μm]であることが好ましく、5[nm]〜500[nm]であることがより好ましい。また、BET法による比表面積としては、20〜500[m2/g]であることが好ましい。この無機微粒子の使用割合としては、トナーの0.01〜5[質量%]であることが好ましく、0.01〜2.0[質量%]であることがより好ましい。 The primary particle diameter of the external additive is preferably 5 [nm] to 2 [μm], and more preferably 5 [nm] to 500 [nm]. Moreover, as a specific surface area by BET method, it is preferable that it is 20-500 [m2 / g]. The use ratio of the inorganic fine particles is preferably 0.01 to 5 [% by mass] of the toner, and more preferably 0.01 to 2.0 [% by mass].
静電潜像担持体や一次転写媒体に残存する転写後の現像剤を除去するためのクリーニング性向上剤としては、例えば、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸等の脂肪酸金属塩、ポリメチルメタクリレート微粒子、ポリスチレン微粒子等のソープフリー乳化重合によって製造されたポリマー微粒子、などを挙げることかできる。ポリマー微粒子は比較的粒度分布が狭く、体積平均粒径が0.01から1[μm]のものが好ましい。 Examples of the cleaning property improver for removing the developer after transfer remaining on the electrostatic latent image carrier or the primary transfer medium include fatty acid metal salts such as zinc stearate, calcium stearate, stearic acid, and polymethyl methacrylate. There may be mentioned polymer fine particles produced by soap-free emulsion polymerization such as fine particles and polystyrene fine particles. The polymer fine particles preferably have a relatively narrow particle size distribution and a volume average particle size of 0.01 to 1 [μm].
トナーを2成分系現像剤として用いる場合には、磁性キャリアと混合して用いれば良く、現像剤中のキャリアとトナーの含有比は、現像剤としてトナー濃度が1〜10wt%が好ましい。
磁性キャリアとしては、粒子径20〜50μm程度の鉄粉、フェライト粉、マグネタイト粉、磁性樹脂キャリアなど従来から公知のものが使用できる。
When the toner is used as a two-component developer, it may be used by mixing with a magnetic carrier, and the carrier to toner content ratio in the developer is preferably a toner concentration of 1 to 10 wt% as the developer.
As the magnetic carrier, conventionally known ones such as iron powder, ferrite powder, magnetite powder, magnetic resin carrier having a particle diameter of about 20 to 50 μm can be used.
また、被覆材料としては、アミノ系樹脂、例えば尿素−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ユリア樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂等があげられる。またポリビニルおよびポリビニリデン系樹脂、例えばアクリル樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリスチレン樹脂およびスチレンアクリル共重合樹脂等のポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル等のハロゲン化オレフィン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂およびポリブチレンテレフタレート樹脂等のポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリ弗化ビニル樹脂、ポリ弗化ビニリデン樹脂、ポリトリフルオロエチレン樹脂、ポリヘキサフルオロプロピレン樹脂、弗化ビニリデンとアクリル単量体との共重合体、弗化ビニリデンと弗化ビニルとの共重合体、テトラフルオロエチレンと弗化ビニリデンと非弗化単量体とのターポリマー等のフルオロターポリマー、およびシリコーン樹脂等が使用できる。 Examples of the coating material include amino resins such as urea-formaldehyde resin, melamine resin, benzoguanamine resin, urea resin, polyamide resin, and epoxy resin. Polyvinyl and polyvinylidene resins such as acrylic resins, polymethyl methacrylate resins, polyacrylonitrile resins, polyvinyl acetate resins, polyvinyl alcohol resins, polyvinyl butyral resins, polystyrene resins and styrene acrylic copolymer resins, Halogenated olefin resins such as vinyl, polyester resins such as polyethylene terephthalate resin and polybutylene terephthalate resin, polycarbonate resins, polyethylene resins, polyvinyl fluoride resins, polyvinylidene fluoride resins, polytrifluoroethylene resins, polyhexafluoro Propylene resin, copolymer of vinylidene fluoride and acrylic monomer, copolymer of vinylidene fluoride and vinyl fluoride, tetrafluoroethylene and vinylidene fluoride And fluoro such as terpolymers of non-fluoride monomers including, and silicone resins.
また必要に応じて、導電粉等を被覆樹脂中に含有させてもよい。導電粉としては、金属粉、カーボンブラック、酸化チタン、酸化錫、酸化亜鉛等が使用できる。これらの導電粉は、平均粒子径1μm以下のものが好ましい。平均粒子径が1μmよりも大きくなると、電気抵抗の制御が困難になる。
また、トナーはキャリアを使用しない1成分系の磁性トナー又は非磁性トナーとしても用いることができる。
Moreover, you may contain electrically conductive powder etc. in coating resin as needed. As the conductive powder, metal powder, carbon black, titanium oxide, tin oxide, zinc oxide or the like can be used. These conductive powders preferably have an average particle diameter of 1 μm or less. When the average particle diameter is larger than 1 μm, it becomes difficult to control electric resistance.
The toner can also be used as a one-component magnetic toner or a non-magnetic toner that does not use a carrier.
本発明によれば、少なくとも複数の電子写真感光体、帯電手段、露光手段、転写手段を有するタンデム型画像形成装置、画像形成方法が提供される。これによって、1ドラム型画像形成装置にくらべて、非常に高速で良好なフルカラー画像を得ることができる。
また、本発明によれば、電子写真感光体上に現像されたトナー画像を中間転写体上に一次転写したのち、該中間転写体上のトナー画像を記録材上に二次転写する中間転写手段を有する画像形成装置であって、複数色のトナー画像を中間転写体上に順次重ね合わせてカラー画像を形成し、該カラー画像を記録材上に一括で二次転写することで、色ズレを抑えた良好な画像が提供される。さらに中間転写体を介するレイアウトによって、画像形成装置内のレイアウトの自由度が向上し、装置の小型化、メンテナンス性の向上などが達成される。
According to the present invention, there are provided a tandem type image forming apparatus and an image forming method having at least a plurality of electrophotographic photoreceptors, charging means, exposure means, and transfer means. As a result, a good full-color image can be obtained at a very high speed as compared with the one-drum type image forming apparatus.
Further, according to the present invention, the intermediate transfer means for primarily transferring the toner image developed on the electrophotographic photosensitive member onto the intermediate transfer member and then secondary transferring the toner image on the intermediate transfer member onto the recording material. An image forming apparatus having a plurality of color toner images sequentially superimposed on an intermediate transfer member to form a color image, and the color image is secondarily transferred onto a recording material in a batch to thereby prevent color misregistration. A suppressed and good image is provided. Further, the layout through the intermediate transfer member improves the degree of freedom of layout in the image forming apparatus, and achieves downsizing of the apparatus and improvement in maintainability.
(プロセスカートリッジ)
本発明の現像剤は、例えば図9に示すようなプロセスカートリッジを備えた画像形成装置において使用することができる。
本発明においては、感光体、帯電手段、現像手段及びクリーニング手段等の構成要素のうち、複数のものをプロセスカートリッジとして一体に結合して構成し、このプロセスカートリッジを複写機やプリンタ等の画像形成装置本体に対して着脱可能に構成する。
(Process cartridge)
The developer of the present invention can be used in, for example, an image forming apparatus provided with a process cartridge as shown in FIG.
In the present invention, a plurality of components such as a photosensitive member, a charging unit, a developing unit, and a cleaning unit are integrally combined as a process cartridge, and the process cartridge is formed in an image forming apparatus such as a copying machine or a printer. It is configured to be detachable from the apparatus main body.
図9に示したプロセスカートリッジ71は、感光体72、帯電手段73、現像手段74、クリーニング手段75を備えている。以下でプロセスカートリッジの動作を説明する。
まず、感光体72が所定の周速度で回転駆動される。感光体72は回転過程において、帯電手段73によりその周面に正または負の所定電位の均一帯電を受け、次いで、スリット露光やレーザービーム走査露光等の像露光手段からの画像露光光を受ける。こうして感光体の周面に静電潜像が順次形成される。
形成された静電潜像は、次いで現像手段74によりトナー現像される。現像されたトナー像は、給紙部から感光体と転写手段との間に感光体の回転と同期されて給送された転写材に、転写手段により順次転写されていく。像転写を受けた転写材は感光体面から分離されて像定着手段へ導入されて像定着され、複写物(コピー)として装置外へプリントアウトされる。像転写後の感光体72の表面は、クリーニング手段75によって転写残りトナーの除去を受けて清浄面化され、更除電された後、繰り返し画像形成に使用される。
The process cartridge 71 shown in FIG. 9 includes a photoreceptor 72, a charging unit 73, a developing unit 74, and a cleaning unit 75. The operation of the process cartridge will be described below.
First, the photoconductor 72 is driven to rotate at a predetermined peripheral speed. In the rotation process, the photosensitive member 72 is uniformly charged with a predetermined positive or negative potential on its peripheral surface by the charging unit 73, and then receives image exposure light from an image exposure unit such as slit exposure or laser beam scanning exposure. In this way, electrostatic latent images are sequentially formed on the peripheral surface of the photoreceptor.
The formed electrostatic latent image is then developed with toner by the developing means 74. The developed toner image is sequentially transferred by the transfer unit to the transfer material fed from the paper feeding unit between the photoconductor and the transfer unit in synchronization with the rotation of the photoconductor. The transfer material that has received the image transfer is separated from the surface of the photosensitive member, introduced into the image fixing means, and fixed on the image, and printed out as a copy (copy). The surface of the photoconductor 72 after the image transfer is cleaned by removing the transfer residual toner by the cleaning means 75, and after being further discharged, it is repeatedly used for image formation.
(画像形成装置)
本発明の画像形成方法が実施される画像形成装置としては、例えば図10、図11に示した画像形成装置を用いることができる。
図10において、本体(100)は電子写真方式によるカラー画像形成を行なうための画像書込部(120Bk,120C,120M,120Y)、画像形成部(130Bk,130C,130M,130Y)、給紙部(140)から主に構成されている。画像信号を元に、画像処理部(図示せず)で画像処理を行ない、画像形成用の黒(Bk),シアン(C),マゼンタ(M),イエロー(Y)の各色信号に変換し、画像書込部(120Bk,120C,120M,120Y)に送信する。画像書込部(120Bk,120C,120M,120Y)は、例えば、レーザ光源、回転多面鏡等の偏向器、走査結像光学系及びミラー群(いずれも図示せず)からなるレーザ走査光学系であり、上記の各色信号に対応した4つの書込光路を有し、画像形成部(130Bk,130C,130M,130Y)に各色信号に応じた画像書込を行なう。
(Image forming device)
For example, the image forming apparatus shown in FIGS. 10 and 11 can be used as the image forming apparatus in which the image forming method of the present invention is implemented.
In FIG. 10, a main body (100) includes an image writing unit (120Bk, 120C, 120M, 120Y), an image forming unit (130Bk, 130C, 130M, 130Y), and a paper feeding unit for performing color image formation by electrophotography. (140). Based on the image signal, image processing is performed by an image processing unit (not shown), and converted into black (Bk), cyan (C), magenta (M), and yellow (Y) color signals for image formation, It transmits to an image writing part (120Bk, 120C, 120M, 120Y). The image writing unit (120Bk, 120C, 120M, 120Y) is, for example, a laser scanning optical system including a laser light source, a deflector such as a rotary polygon mirror, a scanning imaging optical system, and a mirror group (none of which are shown). Yes, it has four writing optical paths corresponding to the respective color signals, and performs image writing corresponding to the respective color signals to the image forming units (130Bk, 130C, 130M, 130Y).
画像形成部(130Bk,130C,130M,130Y)は、黒,シアン,マゼンタ,イエロー用の各感光体(210Bk,210C,210M,210Y)を備え、これらの各色用の感光体(210Bk,210C,210M,210Y)には通常OPC感光体が用いられる。各感光体(210Bk,210C,210M,210Y)の周囲には、帯電装置(215Bk,215C,215M,215Y)、上記画像書込部(120Bk,120C,120M,120Y)からのレーザ光の露光部、各色用の現像装置(200Bk,200C,200M,200Y)、1次転写装置(230Bk,230C,230M,230Y)、クリーニング装置(300Bk,300C,300M,300Y)、除電装置(図示せず)等が配設されている。なお、上記現像装置(200Bk,200C,200M,200Y)には、2成分磁気ブラシ現像方式を用いている。また、中間転写ベルト(220)が各感光体(210Bk,210C,210M,210Y)と1次転写装置(230Bk,230C,230M,230Y)との間に介在し、この中間転写ベルト(220)に各感光体から各色のトナー像が順次重ね合わせて転写され、各感光体上のトナー像を担持する。 The image forming unit (130Bk, 130C, 130M, 130Y) includes photoconductors (210Bk, 210C, 210M, 210Y) for black, cyan, magenta, and yellow, and photoconductors (210Bk, 210C, 210M and 210Y) are usually OPC photoreceptors. Around each of the photoconductors (210Bk, 210C, 210M, 210Y), there are charging devices (215Bk, 215C, 215M, 215Y), and laser light exposure units from the image writing unit (120Bk, 120C, 120M, 120Y). , Developing devices for respective colors (200Bk, 200C, 200M, 200Y), primary transfer devices (230Bk, 230C, 230M, 230Y), cleaning devices (300Bk, 300C, 300M, 300Y), static eliminators (not shown), etc. Is arranged. The developing device (200Bk, 200C, 200M, 200Y) uses a two-component magnetic brush developing system. An intermediate transfer belt (220) is interposed between each photoconductor (210Bk, 210C, 210M, 210Y) and the primary transfer device (230Bk, 230C, 230M, 230Y), and the intermediate transfer belt (220). The toner images of the respective colors are sequentially transferred from the respective photoconductors so as to carry the toner images on the respective photoconductors.
場合によっては、この中間転写ベルト(220)の外側で、最終色の1次転写位置通過後で2次転写位置通過前の位置に転写前帯電手段としてのプレ転写チャージャ(502)が配設されるのが好ましい。このプレ転写チャージャ(502)は、上記1次転写部で感光体(210)に転写された中間転写ベルト(220)上のトナー像を転写材としての転写紙に転写する前に、トナー像をトナー像と同極性に均一に帯電するものである。 In some cases, a pre-transfer charger (502) as pre-transfer charging means is disposed outside the intermediate transfer belt (220) at a position after passing the primary transfer position of the final color and before passing the secondary transfer position. It is preferable. The pre-transfer charger (502) transfers the toner image before transferring the toner image on the intermediate transfer belt (220) transferred to the photosensitive member (210) in the primary transfer portion onto a transfer sheet as a transfer material. The toner image is uniformly charged to the same polarity as the toner image.
各感光体(210Bk,210C,210M,210Y)から転写された中間転写ベルト(220)上のトナー像は、ハーフトーン部及びベタ部を含んでいたりトナーの重ね合せ量が異なる部分を含んでいたりするため、帯電量がばらついている場合がある。また、中間転写ベルト移動方向における1次転写部の隣接下流側の空隙に発生する剥離放電により、1次転写後の中間転写ベルト(220)上のトナー像内に帯電量のばらつきが発生する場合もある。このような同一トナー像内の帯電量のばらつきは中間転写ベルト(220)上のトナー像を転写紙に転写する2次転写部における転写余裕度を低下させてしまう。そこで、プレ転写チャージャ(502)で転写紙へ転写する前のトナー像をトナー像と同極性に均一に帯電することにより、同一トナー像内の帯電量のばらつきを解消し、2次転写部における転写余裕度を向上させている。 The toner image on the intermediate transfer belt (220) transferred from each photoconductor (210Bk, 210C, 210M, 210Y) includes a halftone portion and a solid portion, or includes a portion where the amount of toner overlap is different. Therefore, the charge amount may vary. Further, when the discharge amount generated in the gap adjacent to the downstream side of the primary transfer portion in the movement direction of the intermediate transfer belt causes variation in charge amount in the toner image on the intermediate transfer belt (220) after the primary transfer. There is also. Such variation in the charge amount in the same toner image lowers the transfer margin in the secondary transfer portion that transfers the toner image on the intermediate transfer belt (220) onto the transfer paper. Therefore, the toner image before being transferred onto the transfer paper by the pre-transfer charger (502) is uniformly charged to the same polarity as the toner image, thereby eliminating the variation in the charge amount in the same toner image. Improving the transfer margin.
以上、本実施形態によれば、各感光体(210Bk,210C,210M,210Y)から転写した中間転写ベルト(220)上のトナー像をプレ転写チャージャ(502)で均一に帯電することにより、中間転写ベルト(220)上のトナー像内に帯電量のばらつきがあっても、2次転写部における転写特性を、中間転写ベルト(220)上のトナー像の各部に渡ってほぼ一定にすることができる。従って、転写紙へ転写する時の転写余裕度の低下を抑え、トナー像を安定して転写できる。 As described above, according to this embodiment, the toner image on the intermediate transfer belt (220) transferred from each photoconductor (210Bk, 210C, 210M, 210Y) is uniformly charged by the pre-transfer charger (502), so that intermediate Even if there is a variation in the charge amount in the toner image on the transfer belt (220), the transfer characteristics in the secondary transfer portion can be made substantially constant across the portions of the toner image on the intermediate transfer belt (220). it can. Therefore, it is possible to suppress a decrease in transfer margin when transferring to transfer paper and to stably transfer a toner image.
なお、上記実施形態において、プレ転写チャージャ(502)で帯電される帯電量は、帯電対象物である中間転写ベルト(220)の移動速度に依存して変化する。例えば、中間転写ベルト(220)の移動速度が遅ければ、中間転写ベルト(220)上のトナー像の同一部分がプレ転写チャージャ(502)による帯電領域を通過する時間が長くなるので、帯電量が大きくなる。逆に、中間転写ベルト(220)の移動速度が速いと、中間転写ベルト(220)上のトナー像の帯電量が小さくなる。従って、中間転写ベルト(220)上のトナー像がプレ転写チャージャ(502)による帯電位置を通過している途中に中間転写ベルト(220)の移動速度が変化するような場合には、その中間転写ベルト(220)の移動速度に応じて、トナー像に対する帯電量が途中で変化しないようにプレ転写チャージャ(502)を制御することが望ましい。 In the above-described embodiment, the amount of charge charged by the pre-transfer charger (502) varies depending on the moving speed of the intermediate transfer belt (220) that is an object to be charged. For example, if the moving speed of the intermediate transfer belt (220) is slow, the time during which the same portion of the toner image on the intermediate transfer belt (220) passes through the charging region by the pre-transfer charger (502) becomes longer, so growing. Conversely, when the moving speed of the intermediate transfer belt (220) is fast, the charge amount of the toner image on the intermediate transfer belt (220) becomes small. Accordingly, when the moving speed of the intermediate transfer belt (220) changes while the toner image on the intermediate transfer belt (220) passes through the charging position by the pre-transfer charger (502), the intermediate transfer is performed. It is desirable to control the pre-transfer charger (502) according to the moving speed of the belt (220) so that the charge amount with respect to the toner image does not change midway.
また、プレ転写チャージャ(502)は、放電ワイヤ(502a)と、その放電ワイヤ(502a)と中間転写ベルト(220)との間に介在させるグリッド電極(502b)と、放電ワイヤ(502a)を囲む導電部材からなるケーシング(502c)とを備え、プレ転写チャージャ(502)用電源(803)により放電ワイヤ(502a)に中間転写ベルト(220)上のトナー像の帯電極性と同極性の直流高電圧が印加され、コロナ放電する。 The pre-transfer charger (502) surrounds the discharge wire (502a), the grid electrode (502b) interposed between the discharge wire (502a) and the intermediate transfer belt (220), and the discharge wire (502a). And a DC high voltage having the same polarity as the charging polarity of the toner image on the intermediate transfer belt (220) to the discharge wire (502a) by the power source (803) for the pre-transfer charger (502). Is applied and corona discharge occurs.
1次転写装置(230Bk,230C,230M,230Y)の間に導電性ローラ(241),(242),(243)が設けられている。そして、転写紙は給紙部(140)から給紙された後、レジストローラ対(160)を介して転写ベルト(500)に担持され、中間転写ベルト(220)と転写ベルト(500)が接触するところで2次転写ローラ(600)により中間転写ベルト(220)上のトナー像が転写紙に転写され、カラー画像形成が行なわれる。
そして、画像形成後の転写紙は転写ベルト(500)で定着装置(150)に搬送され、画像が定着されてカラー画像が得られる。転写されずに残った中間転写ベルト(220)上のトナーは、中間転写ベルトクリーニング装置(260)によってベルトから除去される。
Conductive rollers (241), (242), and (243) are provided between the primary transfer devices (230Bk, 230C, 230M, and 230Y). After the transfer paper is fed from the paper feed unit (140), it is carried on the transfer belt (500) via the registration roller pair (160), and the intermediate transfer belt (220) and the transfer belt (500) are in contact with each other. The toner image on the intermediate transfer belt (220) is transferred to the transfer paper by the secondary transfer roller (600), and a color image is formed.
Then, the transfer paper after the image formation is conveyed to the fixing device (150) by the transfer belt (500), and the image is fixed to obtain a color image. The toner on the intermediate transfer belt (220) remaining without being transferred is removed from the belt by the intermediate transfer belt cleaning device (260).
転写紙への転写前の中間転写ベルト(220)上のトナー極性は、現像時と同じマイナス極性であるため、2次転写ローラ(600)にはプラスの転写バイアス電圧が印加され、トナーは転写紙上に転写される。この部分でのニップ圧が転写性に影響し、定着性に大きく影響する。また、転写されずに残った中間転写ベルト(220)上のトナーは、転写紙と中間転写ベルト(220)とが離れる瞬間にプラス極性側に放電帯電され、0〜プラス側に帯電される。なお、転写紙のジャム時や非画像域に形成されたトナー像は、2次転写の影響を受けないため、もちろんマイナス極性のままである。 Since the toner polarity on the intermediate transfer belt (220) before transfer onto the transfer paper is the same negative polarity as that during development, a positive transfer bias voltage is applied to the secondary transfer roller (600), and the toner is transferred. It is transferred onto paper. The nip pressure at this portion affects the transfer property and greatly affects the fixability. Further, the toner on the intermediate transfer belt (220) remaining without being transferred is discharged and charged to the positive polarity side and charged from 0 to the positive side at the moment when the transfer paper and the intermediate transfer belt (220) are separated. Note that the toner image formed when the transfer paper is jammed or in the non-image area is not affected by the secondary transfer, and of course remains in the negative polarity.
感光体層の厚みを30μmとし、光学系のビームスポット径を50×60μm、光量を0.47mWとしている。感光体(黒)(210Bk)の帯電(露光側)電位V0を−700V、露光後電位VLを−120Vとして現像バイアス電圧を−470V、すなわち現像ポテンシャル350Vとして現像工程が行なわれるものである。感光体(黒)(210Bk)上に形成されたトナー(黒)の顕像はその後、転写(中間転写ベルト及び転写紙)、定着工程を経て画像として完成される。転写は最初、1次転写装置(230Bk,230C,230M,230Y)から中間転写ベルト(220)へ全色転写された後、更に別の2次転写ローラ(600)へのバイアス印加により転写紙へ転写される。 The thickness of the photosensitive layer is 30 μm, the beam spot diameter of the optical system is 50 × 60 μm, and the light quantity is 0.47 mW. The developing process is performed with the charging (exposure side) potential V0 of the photoreceptor (black) (210Bk) being −700 V, the post-exposure potential VL being −120 V, the developing bias voltage being −470 V, that is, the developing potential 350 V. The visible image of the toner (black) formed on the photoconductor (black) (210Bk) is then transferred (intermediate transfer belt and transfer paper) and completed as an image through a fixing process. First, all the colors are transferred from the primary transfer device (230Bk, 230C, 230M, 230Y) to the intermediate transfer belt (220), and then transferred to the transfer paper by applying a bias to another secondary transfer roller (600). Transcribed.
上記中間転写ベルト(220)上に残ったプラス帯電されたトナーは、マイナス電圧が印加された導電性ファーブラシ(262)でクリーニングされる。導電性ファーブラシ(262)への電圧印加方法は、導電性ファーブラシ(261)と極性が異なるだけで全く同一である。転写されずに残ったトナーも2つの導電性ファーブラシ(261),(262)でほとんどクリーニングされる。ここで、導電性ファーブラシ(262)でクリーニングされずに残ったトナー、紙粉、タルク等は、導電性ファーブラシ(262)のマイナス電圧により、マイナス帯電される。次の黒色の1次転写は、プラス電圧による転写であり、マイナス帯電したトナー等は中間転写ベルト(220)側に引き寄せられるため、感光体(黒)(210Bk)側への移行は防止できる。 The positively charged toner remaining on the intermediate transfer belt (220) is cleaned by a conductive fur brush (262) to which a negative voltage is applied. The method of applying a voltage to the conductive fur brush (262) is exactly the same as that of the conductive fur brush (261) except for the polarity. The toner remaining without being transferred is also almost cleaned by the two conductive fur brushes (261) and (262). Here, toner, paper powder, talc, and the like remaining without being cleaned by the conductive fur brush (262) are negatively charged by the negative voltage of the conductive fur brush (262). The next black primary transfer is a transfer using a positive voltage, and negatively charged toner or the like is attracted to the intermediate transfer belt (220) side, so that the transfer to the photoconductor (black) (210Bk) side can be prevented.
図11は、本発明の画像形成方法が実施される画像形成装置の他の例を示すもので、タンデム型間接転写方式の電子写真装置である。図中、(100)は複写装置本体、(200)はそれを載せる給紙テーブル、(300)は複写装置本体(100)上に取り付けるスキャナ、(400)はさらにその上に取り付ける原稿自動搬送装置(ADF)である。複写装置本体(100)には、中央に、無端ベルト状の中間転写体(10)を設ける。
そして、中間転写体(10)は、図11に示すとおり、図示例では3つの支持ローラ(14)、(15)、(16)に掛け回して図中時計回りに回転搬送可能とする。
この図示例では、3つのなかで第2の支持ローラ(15)の左に、画像転写後に中間転写体(10)上に残留する残留トナーを除去する中間転写体クリーニング装置(17)を設ける。
FIG. 11 shows another example of an image forming apparatus in which the image forming method of the present invention is carried out, and is a tandem indirect transfer type electrophotographic apparatus. In the figure, (100) is a copying apparatus main body, (200) is a paper feed table on which it is placed, (300) is a scanner mounted on the copying apparatus main body (100), and (400) is an automatic document feeder mounted thereon. (ADF). The copying machine main body (100) is provided with an endless belt-shaped intermediate transfer member (10) in the center.
As shown in FIG. 11, the intermediate transfer member (10) is wound around three support rollers (14), (15), and (16) in the illustrated example so that it can be rotated and conveyed clockwise in the drawing.
In this illustrated example, an intermediate transfer body cleaning device (17) for removing residual toner remaining on the intermediate transfer body (10) after image transfer is provided on the left of the second support roller (15) among the three.
また、3つのなかで第1の支持ローラ(14)と第2の支持ローラ(15)間に張り渡した中間転写体(10)上には、その搬送方向に沿って、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの4つの画像形成手段(18)を横に並べて配置してタンデム画像形成装置(20)を構成する。
そのタンデム画像形成装置(20)の上には、図11に示すように、さらに露光装置(21)を設ける。一方、中間転写体(10)を挟んでタンデム画像形成装置(20)と反対の側には、2次転写装置(22)を備える。2次転写装置(22)は、図示例では、2つのローラ(23)間に、無端ベルトである2次転写ベルト(24)を掛け渡して構成し、中間転写体(10)を介して第3の支持ローラ(16)に押し当てて配置し、中間転写体(10)上の画像をシートに転写する。
Further, among the three, the intermediate transfer member (10) stretched between the first support roller (14) and the second support roller (15) has yellow, cyan and magenta along the transport direction. The four black image forming means (18) are arranged side by side to constitute a tandem image forming apparatus (20).
An exposure device (21) is further provided on the tandem image forming device (20) as shown in FIG. On the other hand, a secondary transfer device (22) is provided on the side opposite to the tandem image forming device (20) with the intermediate transfer member (10) interposed therebetween. In the illustrated example, the secondary transfer device (22) includes a secondary transfer belt (24), which is an endless belt, spanned between two rollers (23), and the second transfer device (22) passes through an intermediate transfer member (10). 3 is pressed against the support roller (16), and the image on the intermediate transfer body (10) is transferred to the sheet.
2次転写装置(22)の横には、シート上の転写画像を定着する定着装置(25)を設ける。定着装置(25)は、無端ベルトである定着ベルト(26)に加圧ローラ(27)を押し当てて構成する。
上述した2次転写装置(22)には、画像転写後のシートをこの定着装置(25)へと搬送するシート搬送機能も備えてなる。もちろん、2次転写装置(22)として、転写ローラや非接触のチャージャを配置してもよいが、そのような場合はこのシート搬送機能を併せて備えることは難しくなる。
なお、図示例では、このような2次転写装置(22)および定着装置(25)の下に、上述したタンデム画像形成装置(20)と平行に、シートの両面に画像を記録すべくシートを反転するシート反転装置(28)を備える。
Next to the secondary transfer device (22), a fixing device (25) for fixing the transferred image on the sheet is provided. The fixing device (25) is configured by pressing a pressure roller (27) against a fixing belt (26) which is an endless belt.
The secondary transfer device (22) described above is also provided with a sheet transport function for transporting the image-transferred sheet to the fixing device (25). Of course, as the secondary transfer device (22), a transfer roller or a non-contact charger may be arranged, but in such a case, it is difficult to provide this sheet conveyance function together.
In the illustrated example, a sheet is placed under such a secondary transfer device (22) and a fixing device (25) so as to record an image on both sides of the sheet in parallel with the tandem image forming device (20). A sheet inverting device (28) for inverting is provided.
さて、いまこのカラー電子写真装置を用いてコピーをとるときは、原稿自動搬送装置(400)の原稿台(30)上に原稿をセットする。または、原稿自動搬送装置(400)を開いてスキャナ(300)のコンタクトガラス(32)上に原稿をセットし、原稿自動搬送装置(400)を閉じてそれで押さえる。
そして、不図示のスタートスイッチを押すと、原稿自動搬送装置(400)に原稿をセットしたときは、原稿を搬送してコンタクトガラス(32)上へと移動して後、他方コンタクトガラス(32)上に原稿をセットしたときは、直ちにスキャナ(300)を駆動し、第1走行体(33)および第2走行体(34)を走行する。そして、第1走行体(33)で光源から光を発射するとともに原稿面からの反射光をさらに反射して第2走行体(34)に向け、第2走行体(34)のミラーで反射して結像レンズ(35)を通して読取りセンサ(36)に入れ、原稿内容を読み取る。
Now, when making a copy using this color electrophotographic apparatus, the document is set on the document table (30) of the automatic document feeder (400). Alternatively, the automatic document feeder (400) is opened, a document is set on the contact glass (32) of the scanner (300), and the automatic document feeder (400) is closed and pressed by it.
When a start switch (not shown) is pressed, when the document is set on the automatic document feeder (400), the document is transported and moved onto the contact glass (32), and then the other contact glass (32). When a document is set on the scanner, the scanner (300) is immediately driven to travel on the first traveling body (33) and the second traveling body (34). Then, the first traveling body (33) emits light from the light source, and the reflected light from the document surface is further reflected toward the second traveling body (34) and reflected by the mirror of the second traveling body (34). Then, the image is placed in the reading sensor (36) through the imaging lens (35) and the content of the original is read.
また、不図示のスタートスイッチを押すと、不図示の駆動モータで支持ローラ(14)、(15)、(16)の1つを回転駆動して他の2つの支持ローラを従動回転し、中間転写体(10)を回転搬送する。同時に、個々の画像形成手段(18)でその感光体(40)を回転して各感光体(40)上にそれぞれ、ブラック・イエロー・マゼンタ・シアンの単色画像を形成する。そして、中間転写体(10)の搬送とともに、それらの単色画像を順次転写して中間転写体(10)上に合成カラー画像を形成する。 When a start switch (not shown) is pressed, one of the support rollers (14), (15), and (16) is driven to rotate by the drive motor (not shown), and the other two support rollers are driven to rotate. The transfer body (10) is rotated and conveyed. At the same time, the individual image forming means (18) rotates the photoreceptor (40) to form monochrome images of black, yellow, magenta, and cyan on each photoreceptor (40). Then, along with the conveyance of the intermediate transfer member (10), these monochrome images are sequentially transferred to form a composite color image on the intermediate transfer member (10).
一方、不図示のスタートスイッチを押すと、給紙テーブル(200)の給紙ローラ(42)の1つを選択回転し、ペーパーバンク(43)に多段に備える給紙カセット(44)の1つからシートを繰り出し、分離ローラ(45)で1枚ずつ分離して給紙路(46)に入れ、搬送ローラ(47)で搬送して複写機本体(100)内の給紙路(48)に導き、レジストローラ(49)に突き当てて止める。
または、給紙ローラ(50)を回転して手差しトレイ(51)上のシートを繰り出し、分離ローラ(52)で1枚ずつ分離して手差し給紙路(53)に入れ、同じくレジストローラ(49)に突き当てて止める。
On the other hand, when a start switch (not shown) is pressed, one of the paper feed rollers (42) of the paper feed table (200) is selectively rotated, and one of paper feed cassettes (44) provided in multiple stages in the paper bank (43). The sheet is fed out from the sheet, separated one by one by a separation roller (45), put into a sheet feeding path (46), and conveyed by a conveying roller (47) to a sheet feeding path (48) in the copying machine main body (100). Guide and stop against the registration roller (49).
Alternatively, the sheet feeding roller (50) is rotated to feed out the sheets on the manual feed tray (51), separated one by one by the separation roller (52), and placed in the manual sheet feeding path (53). ) And stop.
そして、中間転写体(10)上の合成カラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ(49)を回転し、中間転写体(10)と2次転写装置(22)との間にシートを送り込み、2次転写装置(22)で転写してシート上にカラー画像を記録する。
画像転写後のシートは、2次転写装置(22)で搬送して定着装置(25)へと送り込み、定着装置(25)で熱と圧力とを加えて転写画像を定着して後、切換爪(55)で切り換えて排出ローラ(56)で排出し、排紙トレイ(57)上にスタックする。または、切換爪(55)で切り換えてシート反転装置(28)に入れ、そこで反転して再び転写位置へと導き、裏面にも画像を記録して後、排出ローラ(56)で排紙トレイ(57)上に排出する。
Then, the registration roller (49) is rotated in time with the composite color image on the intermediate transfer member (10), and the sheet is fed between the intermediate transfer member (10) and the secondary transfer device (22). The image is transferred by the next transfer device (22) and a color image is recorded on the sheet.
The sheet after the image transfer is conveyed by the secondary transfer device (22) and sent to the fixing device (25). The fixing device (25) applies heat and pressure to fix the transferred image, and then the switching claw. It is switched at (55), discharged by the discharge roller (56), and stacked on the discharge tray (57). Alternatively, it is switched by the switching claw (55) and put into the sheet reversing device (28), where it is reversed and guided again to the transfer position, and an image is recorded also on the back surface, and then the paper discharge tray (56) is discharged by the discharge roller (56). 57) Drain up.
一方、画像転写後の中間転写体(10)は、中間転写体クリーニング装置(17)で、画像転写後に中間転写体(10)上に残留する残留トナーを除去し、タンデム画像形成装置(20)による再度の画像形成に備える。
ここで、レジストローラ(49)は一般的には接地されて使用されることが多いが、シートの紙粉除去のためにバイアスを印加することも可能である。
On the other hand, the intermediate transfer member (10) after the image transfer is removed by the intermediate transfer member cleaning device (17) to remove residual toner remaining on the intermediate transfer member (10) after the image transfer, and the tandem image forming device (20). To prepare for image formation again.
Here, the registration roller (49) is generally used while being grounded, but it is also possible to apply a bias for removing paper dust from the sheet.
本発明は下記の(1)のトナーに係るものであるが、次の(2)〜(8)をも実施の形態として含む。
(1)結着樹脂及び離型剤を含むトナーにおいて、前記トナーの平均円形度が0.96〜0.99であり、前記トナーの表面に、幅(A)と深さ(B)との比率(A/B)が0.3〜0.9である凹部を1個以上有するトナー粒子の割合が10〜50個数%であることを特徴とするトナー。
(2)体積平均粒径(Dv)と個数平均粒径(Dn)との比(Dv/Dn)が1.00〜1.15の範囲にあることを特徴とする(1)に記載のトナー。
(3)前記トナーの表面に一次平均粒径が80〜500nmのシリカが添加されていることを特徴とする(1)又は(2)に記載のトナー。
(4)少なくとも、結着樹脂、着色剤及び離型剤を含有するトナー組成物を有機溶剤に溶解又は分散させたトナー組成液を吐出させて液滴を形成する液滴形成工程と、形成された液滴を乾燥させて固化させる乾燥工程を経て作製されることを特徴とする(1)〜(3)のいずれかに記載のトナー。
(5)(1)〜(4)のいずれかに記載のトナーとキャリアとを含むことを特徴とする現像剤。
(6)像担持体と、該像担持体を帯電せしめる帯電手段と、該像担持体上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、該像担持体上の静電潜像をトナーにより現像する現像手段とを備える画像形成装置において、
上記現像手段に補給されるトナーとして、(1)〜(4)のいずれかに記載のトナーを用いることを特徴とする画像形成装置。
(7)前記像担持体を複数備え、該像担持体上に形成されたトナー像は、転写媒体に順次転写されることを特徴とする(6)に記載の画像形成装置。
(8)像担持体と、該像担持体を帯電せしめる帯電手段と、該像担持体上の潜像を現像する現像手段と、該像担持体に残留する転写残トナーをクリーニングするクリーニング手段とを備える画像形成装置に用いられ、該像担持体、該帯電手段、該クリーニング手段より選ばれる少なくとも1つと該現像手段とが一体になって画像形成装置本体に対して着脱可能に構成されるプロセスカートリッジにおいて、前記現像手段において用いられるトナーが(1)〜(4)のいずれかに記載のトナーであることを特徴とするプロセスカートリッジ。
The present invention relates to the following toner (1), and includes the following (2) to (8) as embodiments.
(1) In a toner containing a binder resin and a release agent, the toner has an average circularity of 0.96 to 0.99, and a width (A) and a depth (B) on the surface of the toner. A toner, wherein a ratio of toner particles having one or more concave portions having a ratio (A / B) of 0.3 to 0.9 is 10 to 50% by number.
(2) The toner according to (1), wherein the ratio (Dv / Dn) of the volume average particle diameter (Dv) to the number average particle diameter (Dn) is in the range of 1.00 to 1.15. .
(3) The toner according to (1) or (2), wherein silica having a primary average particle size of 80 to 500 nm is added to the surface of the toner.
(4) a droplet forming step of forming a droplet by discharging a toner composition solution in which a toner composition containing at least a binder resin, a colorant and a release agent is dissolved or dispersed in an organic solvent; The toner according to any one of (1) to (3), wherein the toner is produced through a drying process in which the droplets are dried and solidified.
(5) A developer comprising the toner according to any one of (1) to (4) and a carrier.
(6) an image carrier, a charging unit for charging the image carrier, a latent image forming unit for forming an electrostatic latent image on the image carrier, and an electrostatic latent image on the image carrier to be toner In an image forming apparatus comprising a developing means for developing by
An image forming apparatus, wherein the toner according to any one of (1) to (4) is used as the toner replenished to the developing means.
(7) The image forming apparatus according to (6), wherein a plurality of the image carriers are provided, and the toner images formed on the image carriers are sequentially transferred to a transfer medium.
(8) an image carrier, a charging unit for charging the image carrier, a developing unit for developing a latent image on the image carrier, and a cleaning unit for cleaning transfer residual toner remaining on the image carrier. The image forming apparatus including the image carrier, at least one selected from the charging unit and the cleaning unit, and the developing unit are integrally configured to be detachable from the main body of the image forming apparatus. In the cartridge, the toner used in the developing means is the toner described in any one of (1) to (4).
以下、本発明を実施例及び比較例にて更に詳細に説明する。なお、本発明は、ここに例示される実施例及び比較例に限定されるものではない。なお、実施例中の部は質量部を表わす。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples. In addition, this invention is not limited to the Example and comparative example which are illustrated here. In addition, the part in an Example represents a mass part.
(トナー1の作製)
[着色剤分散液の調製]
先ず、着色剤としての、カーボンブラックの分散液を調製した。
カーボンブラック(RegaL400;Cabot社製)18部、顔料分散剤3部を、酢酸エチル79部に、攪拌羽を有するミキサーを使用し、一次分散させた。得られた一次分散液を、ダイノーミルを用いて強力なせん断力により細かく分散し、凝集体を完全に除去した二次分散液を調製した。更に、0.45μmの細孔を有するポリテトラフルオロエチレン(PTFE)フィルター(フロリナートメンブレンフィルターFHLP09050、日本ミリポア株式会社)を通過させ、サブミクロン領域まで分散させた[カーボンブラック分散液1]を調製した。
(Preparation of Toner 1)
[Preparation of colorant dispersion]
First, a carbon black dispersion as a colorant was prepared.
Carbon black (Rega L400; manufactured by Cabot) 18 parts and pigment dispersant 3 parts were primarily dispersed in 79 parts of ethyl acetate using a mixer having stirring blades. The obtained primary dispersion was finely dispersed by a strong shearing force using a dyno mill to prepare a secondary dispersion from which aggregates were completely removed. Furthermore, [Carbon Black Dispersion 1] was prepared by passing through a polytetrafluoroethylene (PTFE) filter (Fluorinert Membrane Filter FHLP09050, Nihon Millipore Corporation) having 0.45 μm pores and dispersing to the submicron region. .
[結着樹脂の合成]
窒素導入管、脱水管、攪拌器、及び熱電対を装備した5リットルの四つ口フラスコ内に、アルコール成分として、ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物0.7モル及び、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物0.7モルを、カルボン酸成分として、テレフタル酸1.0モルを、エステル化触媒としてオクチル酸スズを入れ、窒素雰囲気下、190℃で5時間縮重合反応させた。その後、トリメリット酸0.07モルを追加して、210℃に昇温して2時間反応させ、さらに8KPaにて1時間反応させることにより、[ポリエステル樹脂1]を合成した。この樹脂の重量平均分子量は23,000、ガラス転移点は56℃であった。
重量平均分子量Mwは、結着樹脂のTHF溶解分をGPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)測定装置GPC−150C(ウォーターズ社製)によって測定した。カラムにはKF801〜807(ショウデックス社製)を使用し、検出器にはRI(屈折率)検出器を用いた。
[Synthesis of binder resin]
In a 5-liter four-necked flask equipped with a nitrogen introduction tube, a dehydration tube, a stirrer, and a thermocouple, 0.7 mol of bisphenol A propylene oxide adduct and bisphenol A ethylene oxide adduct 0. 7 mol was added as a carboxylic acid component, 1.0 mol of terephthalic acid, and tin octylate was added as an esterification catalyst, and subjected to a condensation polymerization reaction at 190 ° C. for 5 hours in a nitrogen atmosphere. Thereafter, 0.07 mol of trimellitic acid was added, the temperature was raised to 210 ° C., the mixture was reacted for 2 hours, and further reacted at 8 KPa for 1 hour to synthesize [Polyester Resin 1]. The resin had a weight average molecular weight of 23,000 and a glass transition point of 56 ° C.
The weight average molecular weight Mw was determined by measuring the THF-soluble content of the binder resin with a GPC (gel permeation chromatography) measuring device GPC-150C (manufactured by Waters). KF801-807 (manufactured by Shodex) was used for the column, and RI (refractive index) detector was used for the detector.
[トナー組成液の調製]
酢酸エチル676.7部に、離型剤としてLW−13(融点70.3℃、結晶化温度64.1℃、酢酸エチルに40℃にて3.6%溶解可能な合成エステルワックスで、日本精鑞株式会社製)を20部、定着助剤としてステアリン酸ジエチレングリコール(融点62℃)を10部、結着樹脂として[ポリエステル樹脂1]を263.3部を混合して40℃にて攪拌羽を有するミキサーを使用して溶解した。溶解後のトナー液中には顔料の凝集物、定着助剤及び離型剤が溶け残りは確認されなかった。さらに前記[カーボンブラック分散液1]100部を混合し、10分間撹拌することにより[トナー組成液1]を調製した。
[Preparation of toner composition liquid]
In 676.7 parts of ethyl acetate, LW-13 as a release agent (melting point: 70.3 ° C., crystallization temperature: 64.1 ° C., a synthetic ester wax that can be dissolved in ethyl acetate at 40 ° C. by 3.6%, 20 parts of Seiki Co., Ltd., 10 parts of diethylene glycol stearate (melting point 62 ° C.) as a fixing aid, and 263.3 parts of [Polyester resin 1] as a binder resin are mixed at 40 ° C. with stirring blades Dissolved using a mixer with In the toner solution after dissolution, no pigment agglomerates, fixing aids and release agents were dissolved. Further, 100 parts of [Carbon Black Dispersion 1] were mixed and stirred for 10 minutes to prepare [Toner Composition 1].
[トナー母体粒子の作製]
[トナー組成液1]を、図1、2、6に示すトナー製造装置を用い、液柱共鳴原理を用いた液滴吐出ヘッドにより以下に示す条件で液滴を吐出させた。その後、該液滴を乾燥固化し、サイクロン捕集した後、更に38℃にて48時間2次乾燥させることにより、[トナー母体粒子1]を作製した。
[Preparation of toner base particles]
[Toner Composition Liquid 1] was discharged using the toner manufacturing apparatus shown in FIGS. 1, 2, and 6 by a liquid droplet ejection head using the liquid column resonance principle under the following conditions. Thereafter, the liquid droplets were dried and solidified, collected by a cyclone, and then secondarily dried at 38 ° C. for 48 hours, thereby producing [Toner Base Particles 1].
[液柱共鳴条件]
共鳴モード :N=2
液柱共鳴液室の長手方向の両端間の長さ :L=1.8mm
液柱共鳴液室の液共通供給路側のフレームの端部の高さ :h1=80μm
液柱共鳴液室の連通口の高さ :h2=40μm
[Liquid column resonance conditions]
Resonance mode: N = 2
Length between both ends in the longitudinal direction of the liquid column resonance liquid chamber: L = 1.8 mm
Height of end of frame on liquid common supply path side of liquid column resonance liquid chamber: h1 = 80 μm
The height of the communication port of the liquid column resonance liquid chamber: h2 = 40 μm
[トナー母体粒子作製条件]
分散液比重 : ρ=1.1g/cm3
吐出口の形状 : 真円
吐出口直径 : 7.5μm
吐出口の開口数 : 液柱共鳴液室1つ当たり4個
隣接する吐出口の中心部間の最短間隔 : 130μm(全て等間隔)
乾燥エアー温度 : 40℃
印加電圧 : 10.0V
駆動周波数 : 385kHz
[Toner base particle preparation conditions]
Dispersion specific gravity: ρ = 1.1 g / cm 3
Discharge port shape: perfect circle Discharge port diameter: 7.5μm
Number of discharge ports: 4 per liquid column resonance liquid chamber Minimum distance between adjacent discharge ports: 130 μm (all equally spaced)
Dry air temperature: 40 ° C
Applied voltage: 10.0V
Drive frequency: 385 kHz
得られた[トナー母体粒子1]を100部と、平均粒径15nmのシリカ微粉体(ヘキサメチルジシラザン処理)1.0部、平均粒径15nmの酸化チタン微粉体(イソブチルトリメトキシシラン処理)0.5部を、ヘンシェルミキサー(三井鉱山株式会社製)を用いて周速30m/秒で30秒間混合し1分間休止する処理を5サイクル行った後、目開きが35μmのメッシュで篩い[トナー1]を作製した。 100 parts of the obtained [Toner Base Particle 1], 1.0 part of silica fine powder (hexamethyldisilazane treatment) having an average particle diameter of 15 nm, and titanium oxide fine powder having an average particle diameter of 15 nm (isobutyltrimethoxysilane treatment) 0.5 part was mixed with a Henschel mixer (manufactured by Mitsui Mining Co., Ltd.) at a peripheral speed of 30 m / sec for 30 seconds and subjected to a rest for 1 cycle, and then sieved with a mesh having an opening of 35 μm [toner 1] was produced.
(トナー2の作製)
[トナー1]の作製において、トナー組成液の調製工程におけるステアリン酸ジエチレングリコールの配合量を10部から15部に変更した以外は[トナー1]と同様にして[トナー2]を作製した。
(Preparation of Toner 2)
In the production of [Toner 1], [Toner 2] was produced in the same manner as [Toner 1] except that the blending amount of diethylene glycol stearate in the toner composition preparation step was changed from 10 parts to 15 parts.
(トナー3の作製)
[トナー1]の作製において、トナー組成液の調製工程におけるステアリン酸ジエチレングリコールの配合量を10部から20部に変更した以外は[トナー1]と同様にして[トナー3]を作製した。
(Preparation of Toner 3)
In the production of [Toner 1], [Toner 3] was produced in the same manner as [Toner 1] except that the blending amount of diethylene glycol stearate in the step of preparing the toner composition liquid was changed from 10 parts to 20 parts.
(トナー4の作製)
[トナー1]の作製において、[結着樹脂の合成]を下記のように変更した以外はトナー1と同様にしてトナー4を作製した。
(Preparation of Toner 4)
Toner 4 was prepared in the same manner as in Toner 1 except that [Binder Resin Synthesis] was changed as follows in the preparation of [Toner 1].
[結着樹脂の合成]
窒素導入管、脱水管、攪拌器、及び熱電対を装備した5リットルの四つ口フラスコ内に、アルコール成分として、ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物0.5モル及び、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物0.5モルを、カルボン酸成分として、テレフタル酸0.9モルを、エステル化触媒としてオクチル酸スズを入れ、窒素雰囲気下、190℃で5時間縮重合反応させた。その後、トリメリット酸0.07モルを追加して、210℃に昇温して2時間反応させ、さらに8KPaにて1時間反応させることにより、[ポリエステル樹脂2]を合成した。この樹脂の重量平均分子量は60,000、ガラス転移点は59℃であった。
[Synthesis of binder resin]
In a 5-liter four-necked flask equipped with a nitrogen introduction tube, a dehydration tube, a stirrer, and a thermocouple, 0.5 mol of bisphenol A propylene oxide adduct and bisphenol A ethylene oxide adduct 0. Five moles were added as a carboxylic acid component, 0.9 mole of terephthalic acid and tin octylate as an esterification catalyst, and subjected to a condensation polymerization reaction at 190 ° C. for 5 hours in a nitrogen atmosphere. Thereafter, 0.07 mol of trimellitic acid was added, the temperature was raised to 210 ° C., the mixture was reacted for 2 hours, and further reacted at 8 KPa for 1 hour to synthesize [Polyester Resin 2]. This resin had a weight average molecular weight of 60,000 and a glass transition point of 59 ° C.
(トナー5の作製)
[トナー4]の作製において、トナー組成液の調製工程におけるステアリン酸ジエチレングリコールの配合量を10部から15部に変更し、外添剤として更に平均粒径100nmのシリカ微粉体(ヘキサメチルジシラザン処理)0.8部を追加した以外は[トナー4]と同様にして[トナー5]を作製した。
(Preparation of Toner 5)
In the production of [Toner 4], the blending amount of diethylene glycol stearate in the toner composition preparation step was changed from 10 parts to 15 parts, and silica fine powder (hexamethyldisilazane treatment) having an average particle size of 100 nm was further added as an external additive. ) [Toner 5] was prepared in the same manner as [Toner 4] except that 0.8 part was added.
(トナー6の作製)
[トナー5]の作製において、外添剤として平均粒径100nmのシリカ微粉体(ヘキサメチルジシラザン処理)0.8部を平均粒径480nmのシリカ微粉体(ヘキサメチルジシラザン処理)0.8部に変更した以外は[トナー5]と同様にして[トナー6]を作製した。
(Production of Toner 6)
In the production of [Toner 5], 0.8 parts of silica fine powder having an average particle diameter of 100 nm (hexamethyldisilazane treatment) as an external additive is 0.8 parts of silica fine powder having an average particle diameter of 480 nm (hexamethyldisilazane treatment). [Toner 6] was produced in the same manner as [Toner 5] except that the toner was changed to the part.
(トナー7の製作)
[トナー5]の作製において、トナー組成液の調製工程におけるステアリン酸ジエチレングリコールの配合量を15部から20部に変更した以外は[トナー5]と同様にして[トナー6]を作製した。
(Production of toner 7)
In the production of [Toner 5], [Toner 6] was produced in the same manner as [Toner 5] except that the blending amount of diethylene glycol stearate in the step of preparing the toner composition liquid was changed from 15 parts to 20 parts.
(トナー8の製作)
[トナー5]の作製において、トナー組成液の調製工程におけるステアリン酸ジエチレングリコールの配合量を15部をグリセリンジステアレート20部に変更した以外は[トナー5]と同様にして[トナー8]を作製した。
(Production of toner 8)
[Toner 8] was prepared in the same manner as [Toner 5] except that 15 parts of diethylene glycol stearate was changed to 20 parts of glycerin distearate in the preparation process of toner composition. did.
(トナー9の作製)
[トナー1]の作製において、トナー組成液の調製工程におけるステアリン酸ジエチレングリコール10部をジベヘニン酸エチレングリコール(融点84℃)5部に変更した以外は[トナー1]と同様にして[トナー9]を作製した。
(Preparation of Toner 9)
In the preparation of [Toner 1], [Toner 9] was prepared in the same manner as [Toner 1] except that 10 parts of diethylene glycol stearate in the toner composition preparation step was changed to 5 parts of ethylene glycol dibehenate (melting point: 84 ° C.). Produced.
(トナー10の作製)
[トナー1]の作製において、トナー組成液の調製工程におけるステアリン酸ジエチレングリコール10部を下記の[結晶性ポリエステル1]10部に変更した以外は[トナー1]と同様にして[トナー10]を作製した。
(Production of Toner 10)
In the production of [Toner 1], [Toner 10] was produced in the same manner as [Toner 1] except that 10 parts of diethylene glycol stearate in the toner composition preparation step was changed to 10 parts of [Crystalline Polyester 1] described below. did.
−結晶性ポリエステル1−
窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱伝対を装備した5リットルの四つ口フラスコに1,10−デカン二酸2,320g、1,8−オクタンジオール1,430g、ハイドロキノン4.9gを入れ、200℃で10時間反応させた後、230℃に昇温して3時間反応させ、さらに8.3kPaにて4時間反応させて[結晶性ポリエステル1](融点70℃)を得た。
-Crystalline polyester 1-
Into a 5-liter four-necked flask equipped with a nitrogen inlet tube, dehydration tube, stirrer and thermocouple, 2,320 g of 1,10-decanedioic acid, 1,430 g of 1,8-octanediol, and 4.9 g of hydroquinone The mixture was reacted at 200 ° C. for 10 hours, heated to 230 ° C. and reacted for 3 hours, and further reacted at 8.3 kPa for 4 hours to obtain [Crystalline Polyester 1] (melting point 70 ° C.).
(トナー11の作製)
[トナー1]の作製において、トナー組成液の調製工程における定着助剤をなくした以外は[トナー1]と同様にして[トナー11]を作製した。
(Production of Toner 11)
[Toner 1] was prepared in the same manner as [Toner 1] except that the fixing aid in the toner composition liquid preparation step was omitted.
(トナー12の作製)
トナー11において、外添剤として更に平均粒径100nmのシリカ微粉体(ヘキサメチルジシラザン処理)0.8部を追加した以外は[トナー11]と同様にして[トナー12]を作製した。
以上のようにして作製した[トナー1]〜[トナー12]についてトナーの構成成分を表1に、またトナーの物性を表2に示す。
(Preparation of Toner 12)
[Toner 12] was produced in the same manner as [Toner 11] except that 0.8 part of silica fine powder (hexamethyldisilazane treatment) having an average particle diameter of 100 nm was further added as an external additive.
For [Toner 1] to [Toner 12] produced as described above, the constituent components of the toner are shown in Table 1, and the physical properties of the toner are shown in Table 2.
(トナー13の作製)
[トナー1]の作製において、トナー組成液の調製工程におけるステアリン酸ジエチレングリコールの配合量を10部から25部に変更した以外は[トナー1]と同様にして[トナー13]を作製した。
(Preparation of Toner 13)
[Toner 13] was prepared in the same manner as [Toner 1] except that the amount of diethylene glycol stearate in the toner composition preparation step was changed from 10 parts to 25 parts in the preparation of [Toner 1].
<キャリア>
次に、評価に用いたキャリアの具体的な作製例について説明する。本発明で用いるキャリアは、これらの例に限定されるものではない。
アクリル樹脂溶液(固形分50質量%) 21.0部
グアナミン溶液(固形分70質量%) 6.4部
アルミナ粒子[0.3μm、固有抵抗1014(Ω・cm)] 7.6部
シリコン樹脂溶液 65.0部
[固形分23質量%(SR2410:東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)]
アミノシラン 1.0部
[固形分100質量%(SH6020:東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)]
トルエン 60部
ブチルセロソルブ 60部
をホモミキサーで10分間分散し、アルミナ粒子を含むアクリル樹脂及びシリコーン樹脂のブレンド被覆膜形成溶液を得た。芯材として焼成フェライト粉[(MgO)1.8(MnO)49.5(Fe2O3)48.0:平均粒径;35μm]を用い、上記被覆膜形成溶液を芯材表面に膜厚0.15μmになるようにスピラコーター(岡田精工社製)により塗布し乾燥した。得られたキャリアを電気炉中にて150℃で1時間放置して焼成した。冷却後フェライト粉バルクを目開き106μmの篩を用いて解砕し、キャリアを得た。結着樹脂膜厚測定は、透過型電子顕微鏡にてキャリア断面を観察することにより、キャリア表面を覆う被覆膜を観察することができるため、その膜厚の平均値をもって膜厚とした。 こうして、重量平均粒径35μmのキャリアを得た。
<Career>
Next, a specific example of manufacturing the carrier used for evaluation will be described. The carrier used in the present invention is not limited to these examples.
Acrylic resin solution (solid content 50% by mass) 21.0 parts Guanamin solution (solid content 70% by mass) 6.4 parts Alumina particles [0.3 μm, specific resistance 1014 (Ω · cm)] 7.6 parts Silicone resin solution 65.0 parts [Solid content 23% by mass (SR2410: manufactured by Toray Dow Corning Silicone)]
Aminosilane 1.0 part [Solid content 100% by mass (SH6020: manufactured by Toray Dow Corning Silicone)]
60 parts of toluene 60 parts of butyl cellosolve was dispersed with a homomixer for 10 minutes to obtain a blend coating film forming solution of an acrylic resin and a silicone resin containing alumina particles. A fired ferrite powder [(MgO) 1.8 (MnO) 49.5 (Fe2O3) 48.0: average particle size; 35 μm] was used as the core material, and the coating film forming solution was applied to the surface of the core material with a film thickness of 0. It was applied and dried by a Spira coater (Okada Seiko Co., Ltd.) so as to be 15 μm. The obtained carrier was baked by standing in an electric furnace at 150 ° C. for 1 hour. After cooling, the ferrite powder bulk was crushed using a sieve having an aperture of 106 μm to obtain a carrier. The measurement of the binder resin film thickness was performed by observing the cross section of the carrier with a transmission electron microscope so that the coating film covering the carrier surface could be observed. Thus, a carrier having a weight average particle diameter of 35 μm was obtained.
<2成分現像剤の作製>
上記[トナー1]〜[トナー11]と上記フェライトキャリアを用い、キャリア100部に対しトナー7部を容器が転動して攪拌される型式のターブラミキサーを用いて均一混合し帯電させて現像剤を作製した。
<Preparation of two-component developer>
Using the above [Toner 1] to [Toner 11] and the above ferrite carrier, 7 parts of toner with 100 parts of carrier are uniformly mixed and charged using a type of tumbler mixer in which the container rolls and stirs. An agent was prepared.
<評価方法>
作製した現像剤を画像形成装置((株)リコー製RICOHPro C751EX)にセットし、常温常湿(25℃、60%RH)環境下で、リコー製タイプ6000<70W>ペーパー(A4、T目)にトナー付着量0.85±0.10mg/cm2のベタパターンを出力した。定着温度は140℃とした。
<Evaluation method>
The prepared developer is set in an image forming apparatus (RICOHPro C751EX manufactured by Ricoh Co., Ltd.), and in a normal temperature and normal humidity (25 ° C., 60% RH) environment, Ricoh type 6000 <70 W> paper (A4, T-th) A solid pattern with a toner adhesion amount of 0.85 ± 0.10 mg / cm 2 was output. The fixing temperature was 140 ° C.
(クリーニング性)
ランニング1,000枚、10万枚終了後にそれぞれ感光体を取り出し、クリーニングブレードを通過した感光体上の転写残トナーを日東電工(株)のプリンタックC(厚さ25μm)で採取し白紙に貼付け、938スペクトロデンシトメータ(X−Rite社製)を用い、観察用光源D50、視野角2°にてIDを10点測定して平均値を算出した。
ブランクとの差が0.005未満を◎、0.005以上0.010未満を○、0.010以上0.015未満を△、0.015以上を×として評価した。
◎及び○をクリーニング性が良好としている。
(Cleanability)
After running 1,000 sheets and 100,000 sheets, remove the photoconductors, and collect the transfer residual toner on the photoconductor that passed through the cleaning blade with Nitto Denko's Printerac C (thickness 25 μm) and paste it on a blank sheet. Using an 938 spectrodensitometer (manufactured by X-Rite), an average value was calculated by measuring 10 IDs with an observation light source D50 and a viewing angle of 2 °.
The difference from the blank was evaluated as ◎, less than 0.005, ◯ from 0.005 to less than 0.010, Δ from 0.010 to less than 0.015, and x from 0.015 or more.
◎ and ○ indicate good cleaning properties.
(チリ、ドット欠陥、細線再現性評価)
ランニング1,000枚、10万枚終了後にそれぞれチリ、ドット欠陥、細線再現性を評価する専用のA4評価チャートを10枚連続印字した。チリ及びドット欠陥は、ドット画像をルーペで観察し限度見本を用いて比較評価を行い、微小ドットの画質ランクを総合評価した。細線は、細線画像を限度見本を用いて目視により画質ランクを総合評価した。
画質ランクは5段階で、チリ、ドット欠陥が全くなく細線の再現性が良好な画像を5、チリ、ドット欠陥、細線の再現性がひどく画像として成立し得ないものを1として5段階で1枚づつ評価している。最終的には総合的な評価として10枚の平均値を出し、平均値が4以上をチリ、ドット欠陥、細線再現性が良好としている。
(Chile, dot defect, fine line reproducibility evaluation)
Ten A4 evaluation charts for evaluating dust, dot defects, and fine line reproducibility were continuously printed after finishing 1,000 sheets and 100,000 sheets, respectively. Chile and dot defects were evaluated by observing dot images with a magnifying glass and comparing them using limit samples, and comprehensively evaluating the image quality rank of minute dots. For fine lines, the image quality rank was comprehensively evaluated by visual observation of fine line images using limit samples.
The image quality rank is 5 levels, 5 for an image with no dust and dot defects and good fine line reproducibility, and 1 for 5 levels with 1 for poor reproducibility of dust, dot defects and fine lines. It is evaluated one by one. Finally, an average value of 10 sheets is obtained as a comprehensive evaluation, and an average value of 4 or more is assumed to have good reproducibility of dust, dot defects, and fine lines.
(ベタ均一性)
ランニング1,000枚、10万枚終了後にそれぞれA3全ベタ画像を出力し、A3用紙の4隅4ヶ所と中央1ヶ所の画像濃度を測定し、その差により以下にランクをつけた。画像濃度は日本電色工業株式会社製のグロスメーターを用いて、入射角度60°の条件で計測した。
ベタ均一性=(画像濃度最大値−画像濃度最小値)×100(%)
5ヶ所画像濃度の平均値
ランク5:15%未満
ランク4 : 15%以上30%未満
ランク3 : 30%以上50%未満
ランク2 : 50%以上70%未満
ランク1 : 70%以上
ランク4以上をベタ均一性が良好としている。
こうして評価した結果を表3に示す。
(Solid uniformity)
After running 1,000 sheets and 100,000 sheets, A3 all-solid images were output, and the image densities at four corners and one center of A3 paper were measured. The image density was measured using a gloss meter manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd. under the condition of an incident angle of 60 °.
Solid uniformity = (maximum value of image density−minimum value of image density) × 100 (%)
Average image density at 5 locations
Rank 5: less than 15%
Rank 4: 15% to less than 30% Rank 3: 30% to less than 50% Rank 2: 50% to less than 70% Rank 1: 70% or more
The results of the evaluation are shown in Table 3.
1:トナー製造装置
2:液滴吐出手段
6:トナー組成液供給口
7:トナー組成液流路
8:トナー組成液排出口
9:弾性板
10:液柱共鳴液滴吐出ユニット
11:液柱共鳴液滴吐出手段
12:気流通路
13:原料収容器
14:トナー組成液
15:液循環ポンプ
16:液供給管
17:液共通供給路
18:液柱共鳴流路
19:吐出口
20:振動発生手段
21:液滴
22:液戻り管
23:合着液滴
24:ノズル角度
60:乾燥捕集手段
61:チャンバ
62:トナー捕集手段
63:トナー貯留部
64:搬送気流導入口
65:搬送気流排出口
71 プロセスカートリッジ
72 感光体
73 帯電手段
74 現像手段
75 クリーニング手段
P1:液圧力計
P2:チャンバ内圧力計
1: Toner manufacturing apparatus 2: Droplet discharge means 6: Toner composition liquid supply port 7: Toner composition liquid flow path 8: Toner composition liquid discharge port 9: Elastic plate 10: Liquid column resonance Droplet discharge unit 11: Liquid column resonance Droplet discharge means 12: Air flow passage 13: Raw material container 14: Toner composition liquid 15: Liquid circulation pump 16: Liquid supply pipe 17: Liquid common supply path 18: Liquid column resonance flow path 19: Discharge port 20: Vibration generating means 21: droplet 22: liquid return pipe 23: coalescence droplet 24: nozzle angle 60: dry collection means 61: chamber 62: toner collection means 63: toner storage section 64: conveyance air flow inlet 65: conveyance air flow exhaust Exit 71 Process cartridge 72 Photoconductor 73 Charging means 74 Developing means 75 Cleaning means P1: Liquid pressure gauge P2: In-chamber pressure gauge
Claims (8)
前記トナーの平均円形度が0.96〜0.99であり、
前記トナーの表面に、幅(A)と深さ(B)との比率(A/B)が0.3〜0.9である凹部を1個以上有するトナー粒子の割合が10〜50個数%である
ことを特徴とするトナー。 In a toner containing a binder resin and a release agent,
The average circularity of the toner is 0.96 to 0.99,
The ratio of toner particles having one or more recesses having a ratio (A / B) of width (A) to depth (B) of 0.3 to 0.9 on the surface of the toner is 10 to 50% by number. Toner characterized by being.
上記現像手段に補給されるトナーとして、請求項1〜4のいずれかに記載のトナーを用いることを特徴とする画像形成装置。 An image carrier, charging means for charging the image carrier, latent image forming means for forming an electrostatic latent image on the image carrier, and developing the electrostatic latent image on the image carrier with toner In an image forming apparatus comprising a developing unit,
An image forming apparatus using the toner according to claim 1 as the toner replenished to the developing means.
前記現像手段において用いられるトナーが請求項1〜4のいずれかに記載のトナーであることを特徴とするプロセスカートリッジ。 An image comprising an image carrier, a charging unit for charging the image carrier, a developing unit for developing a latent image on the image carrier, and a cleaning unit for cleaning the transfer residual toner remaining on the image carrier. In a process cartridge used in a forming apparatus, wherein at least one selected from the image carrier, the charging unit, and the cleaning unit and the developing unit are integrated and detachable from the main body of the image forming apparatus.
The process cartridge according to claim 1, wherein the toner used in the developing unit is the toner according to claim 1.
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