JP3667059B2 - Magnetic carrier for electrophotographic developer, two-component developer and image forming method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真、静電記録、静電印刷の如き静電荷像を現像するのに用いられる電子写真用現像剤に用いられるキャリア、該キャリアを有する二成分系現像剤及び該現像剤を使用する画像形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
静電手段によって光導電材料の表面に像を形成し現像することは従来周知である。
【0003】
米国特許第2,297,691号明細書、特公昭42−23910号公報及び特公昭43−24748号公報に記載されている通り多数の方法が知られている。一般には光導電性物質を利用し、種々の手段により感光体に静電荷像を形成し、次いで該静電荷像上にトナーを付着させることによってトナー画像を形成する。
【0004】
次いで必要に応じて紙の如き画像支持体表面にトナーを転写した後、加熱、加圧、加熱加圧或いは溶剤蒸気により定着し複写物又はプリンタを得るものである。トナー画像を転写する工程を有する場合には、通常残余のトナーを感光体から除去するための工程が設けられる。
【0005】
静電荷像をトナーを用いて現像する方法としては、例えば、米国特許第2,221,776号明細書に記載されている粉末雲法、同第2,618,552号明細書に記載されているカスケード現像法、同第2,874,063号明細書に記載されている磁気ブラシ法、及び同第3,909,258号明細書に記載されている導電性磁性トナーを用いる方法、現像剤担持体(現像スリーブ)に交流成分と直流成分からなるバイアス電界を印加し現像を行う(特開昭62−63970号公報に開示)現像法がある。
【0006】
磁気ブラシ現像方法において、鋼、フェライトなど磁性を有するキャリア粒子を用い、トナーと磁性キャリア粒子とからなる二成分系現像剤は現像スリーブに内包される磁石で保持され、その磁石の磁界により、現像剤を現像スリーブ上にブラシ状に配列させる。この磁気ブラシが光導電層の静電荷像面と接続すると、トナーのみが磁気ブラシから静電荷像へ引きつけられ、静電荷像の現像を行うものである。
【0007】
磁気ブラシ現像方法に適用される二成分系現像剤を構成するキャリアは、導電性キャリアと絶縁性キャリアに大別される。導電性キャリアとしては通常酸化又は未酸化の鉄粉が用いられる。鉄粉キャリアを有する二成分系現像剤は、トナーに対する摩擦帯電性が不安定であり、トナー像にカブリが発生しやすいという問題点がある。即ち、現像剤の使用に伴ない、鉄粉キャリア粒子の表面にトナー粒子が付着し、蓄積(スペント・トナー)しやすいため、その結果、鉄粉キャリア粒子の電気抵抗が増大して、磁気ブラシを通るバイアス電流が低下し、鉄粉キャリアのトナーに対する摩擦帯電性が不安定となる。そのため形成されるトナー像の画像濃度が低下しカブリが増大する。従って、鉄粉キャリアを含有する二成分系現像剤を用いて電子写真装置により連続的に複写を行うと、少数回で現像剤が劣化するため、現像剤を早期に交換することが必要となり、結局コストが高いものとなる。
【0008】
絶縁性キャリアとしては一般に鉄、ニッケル、フェライトの如き強磁性体よりなるキャリア芯材の表面を絶縁性樹脂により均一に被覆したキャリアが代表的なものである。絶縁性樹脂コートキャリアを用いた二成分系現像剤においてはキャリア表面にトナー粒子が融着することが導電性のノンコートキャリアの場合に比べて著しく少なく、同時にトナーとキャリアとの摩擦帯電性を制御することが容易であり耐久性に優れ使用寿命が長い点で、特に高速の電子複写機に好適であるという利点がある。
【0009】
絶縁性樹脂コートキャリアに対して要求される重要な特性として適当な帯電性、耐衝撃性、耐摩耗性、キャリアコアと被覆樹脂との良好な密着性、キャリア粒子表面における電荷分布の均一性を挙げることができる。
【0010】
絶縁性樹脂コートキャリアにおいて、トナー融着によるキャリアのスぺント化を防ぐために表面エネルギーの小さい樹脂を被覆層として用いることにより耐久性を向上させる提案がなされている。
【0011】
シリコーン樹脂で被覆されたキャリアはスペント化が起こり難く、現像剤として寿命が長いと言われているが、キャリアによるトナーへの帯電付与能力が弱いため、カブリの多いトナー像が形成されやすく、また、トナー飛散が多く本体の機内汚染を招き、画像欠陥が発生しやすかった。
【0012】
上記問題を克服するために被覆樹脂として樹脂変性シリコーン樹脂を用いることが特開昭55−157751号公報に提案されている。
【0013】
さらに、特開平1−147478号公報には、アミノシランカップリング剤を含有するシリコーン樹脂で被覆されているキャリアが提案されている。しかしながら、トナーの重量平均径が9μm以下と小さくなってくると、これらのキャリアでもトナーに対する帯電制御性が不充分であり、特に、常温低湿環境下ではカブリが発生しやすかったものであり、さらに改良されたキャリアが待望されているものである。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記問題点を解消した電子写真現像剤用キャリアを提供することにある。
【0015】
本発明の目的は、キャリアコア粒子との接着性に優れ、トナーに対する帯電付与能に優れている樹脂被覆層を有する電子写真現像剤用キャリアを提供することにある。
【0016】
本発明の目的は、多数枚耐久性に優れ、環境安定性に優れている電子写真現像剤用キャリアを提供することにある。
【0017】
本発明の目的は、平均粒径の小さい負摩擦帯電性の非磁性トナーに対しても帯電付与能が高く、帯電制御性に優れている電子写真現像剤用キャリアを提供することにある。
【0018】
さらに、本発明の目的は、該キャリアとトナーとを有する二成分系現像剤を提供することにある。
【0019】
さらに、本発明の目的は、該二成分系現像剤を使用する画像形成方法を提供することにある。
【0020】
【課題を解決するための手段】
本発明は、磁性キャリアコア粒子及び該磁性キャリアコア粒子を被覆しているシリコーン樹脂を有する電子写真現像用磁性キャリアであり、
該シリコーン樹脂は、(a)−COO−基及び(b)少なくとも、フェニル基又は含窒素基を有し、
(i)ESCAによる測定で、−COO−基に由来する炭素量が、シリコーン樹脂に由来するケイ素量に対して15〜65原子%であり、且つ、
(ii)ESCAによる測定で、少なくとも、シリコーン樹脂が含窒素基を有しない場合はフェニル基に由来する炭素量が、−COO−基に由来する炭素量に対して10〜200原子%であるか、又はシリコーン樹脂が含窒素基を有する場合は含窒素基に由来する窒素量が、−COO−基に由来する炭素量に対して0.01〜10原子%であることを特徴とする電子写真現像剤用磁性キャリアに関する。
【0021】
さらに、本発明は、トナー及び磁性キャリアを有する二成分系現像剤において、該磁性キャリアは磁性キャリアコア粒子及び該磁性キャリアコア粒子を被覆しているシリコーン樹脂を有し、
該シリコーン樹脂は、(a)−COO−基及び(b)少なくとも、フェニル基又は含窒素基を有し、
(i)ESCAによる測定で、−COO−基に由来する炭素量が、シリコーン樹脂を構成するケイ素量に対して15〜65原子%であり、且つ、
(ii)ESCAによる測定で、少なくとも、シリコーン樹脂が含窒素基を有しない場合はフェニル基に由来する炭素量が、−COO−基に由来する炭素量に対して10〜200原子%であるか、又はシリコーン樹脂が含窒素基を有する場合は含窒素基に由来する窒素量が、−COO−基に由来する炭素量に対して0.01〜10原子%であることを特徴とする二成分系現像剤に関する。
【0022】
さらに、本発明は、感光体に静電荷像を形成し、
磁界発生手段を内包する現像剤担持体上に二成分系現像剤の磁気ブラシを形成し、
現像剤担持体上に形成された磁気ブラシで静電荷像を現像してトナー像を感光体上に形成する画像形成方法であり、
該二成分系現像剤がトナー及び磁性キャリアを有し、該磁性キャリアが、磁性キャリアコア粒子及び該磁性キャリアコア粒子を被覆しているシリコーン樹脂を有し、
該シリコーン樹脂は、(a)−COO−基及び(b)少なくとも、フェニル基又は含窒素基を有し、
(i)ESCAによる測定で、−COO−基に由来する炭素量が、シリコーン樹脂を構成するケイ素量に対して15〜65原子%であり、且つ、
(ii)ESCAによる測定で、少なくとも、シリコーン樹脂が含窒素基を有しない場合はフェニル基に由来する炭素量が、−COO−基に由来する炭素量に対して10〜200原子%であるか、又はシリコーン樹脂が含窒素基を有する場合は含窒素基に由来する窒素量が、−COO−基に由来する炭素量に対して0.01〜10原子%であることを特徴とする画像形成方法に関する。
【0023】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、キャリアの諸物性に大きく関与する表面組成に着眼し、官能基に由来する原子の存在比を考慮することにより、優れた特性を有するキャリアを提供し得ることが分かった。本発明においては、キャリアの樹脂被覆層に含まれる珪素の量、ベンゼン環の量、又は含窒素基の量、−COO−基の量を制御することにより上記問題を解決し、更に画像流れをも改善し得る。
【0024】
本発明において、ELECTRON SPECTROSCORY FOR CHEMICAL ANALYSIS(ESCA)による原子組成の測定は、例えばPHYSICAL ELECTRONICS,INC.MODEL−5600ciを用いて、モノクロX線源(A1Kα、14kV−350W)、アパーチャーサイズ直径800μm、取り出し角75で行う。
【0025】
本発明において、ESCAによるシリコーン樹脂被覆キャリアの表面の分析においては、シリコーン樹脂を構成するケイ素原子は、102.0eV±0.5eVに位置するものを測定対象にし、−COO−基の炭素原子は、289.0eV±0.5eVに位置するものを測定対象にし、フェニル基の炭素原子は291.7eV±0.5eVに位置するものを測定対象にし、含窒素基の窒素原子は400.0eV±0.5eVに位置するものを測定対象にする。後述の磁性キャリアNo.2に関するESCAのチャートを図4乃至7に示す。
【0026】
本発明の磁性キャリアにおいて、シリコーン樹脂被覆層はESCAによる測定で(シリコーン樹脂に含まれる−COO−基由来の炭素量/シリコーン樹脂を構成するケイ素量)×100の値が10〜70原子%(より好ましくは15〜65原子%)であるという条件を満足している。シリコーン樹脂被覆層において、−COO−基が無いか、又は、少ない場合である(−COO−基に由来する炭素量/珪素量)×100<10原子%になると、シリコーン樹脂被覆層を厚くして絶縁性を高めて電荷のリークを抑えても、トナー(特に、重量平均粒径が9μm以下の小粒径トナー)に十分に帯電を持たせることができず、デジタル潜像のドット再現性に劣り、環境安定性にも劣る。逆に(−COO−基に由来する炭素量/珪素量)×100>70原子%の如く−COO−基が多くなると、画像流れの抑制効果が低下し、更にシリコーン樹脂被覆層表面の離型性の低下によりトナースペントが発生しやすく多数枚耐久性が低下する。シリコーン樹脂被覆層中に適度な割合で−COO−基と珪素を存在させることで、画像流れを起こさず、十分な帯電付与能と環境安定性に優れ、更に十分な耐久性を持つ樹脂被覆キャリアが得られる。
【0027】
さらに、シリコーン樹脂被覆層はESCAによる測定で(シリコーン樹脂に含まれるフェニル基由来の炭素量/シリコーン樹脂に含まれる−COO−基由来の炭素量)×100の値が0.1〜300原子%(より好ましくは10〜200原子%)であるという条件を満足している。
【0028】
被覆層のフェニル基に由来する炭素量を、−COO−基に由来する炭素量に対して特定の割合で存在させることで、現像効率が良く、帯電性に優れ、特に低湿下において顕著なチャージアップによる耐久濃度ダウンを生じない、極めて長寿命なシリコーン樹脂被覆キャリアを提供することができる。
【0029】
この理由は定かではないのだが、フェニル基に由来する炭素量と−COO−基に由来する炭素量とをある特定の割合で存在させることで、電荷の付与と電荷の拡散とのバランスがとれ、良好な現像性を達成し、長寿命な被覆磁性キャリアを得ることができると推察される。フェニル基に由来する炭素量が無いか、若しくは少ない場合である〔(フェニル基に由来する炭素量)/(−COO−基に由来する炭素量)〕×100<0.1原子%になると、電荷の拡散の度合いが鈍くなり、耐久につれて電荷が蓄積することで、チャージアップによる耐久濃度ダウンを生じてしまうと推察される。逆に〔(フェニル基に由来する炭素量)/(−COO−基に由来する炭素量)〕×100>300原子%になると、現像性が低下し、耐久につれてトナーの粒度分布が変化し、粒径の大きなトナー粒子が現像器中に増加することにより、画質が低下する。被覆層中に適度な割合でフェニル基に由来する炭素量と−COO−基に由来する炭素量を存在させることで、良好な現像性を持ち、更に十分な耐久性を持つ被覆キャリアを得ることができる。
【0030】
また、シリコーン樹脂被覆層が、ESCAによる測定で〔(シリコーン樹脂に含まれる含窒素基に由来する窒素量/シリコーン樹脂に含まれる−COO−基由来の炭素量)〕×100の値が0.01〜10原子%(より好ましくは、0.1〜5原子%)である条件を満足している場合も良好なシリコーン樹脂被覆磁性キャリアを提供し得る。
【0031】
窒素量が−COO−の炭素量とある特定の割合で存在させることで、電荷の立ち上がりに優れ、特に低湿下において顕著なチャージアップによる耐久濃度ダウンを生じない、極めて長寿命なキャリアを提供することできる。
【0032】
この理由は定かではないのだが、窒素量を−COO−の炭素量とある特定の割合で存在させることで、電荷の付与と拡散が良好に成り立ち、シリコーン樹脂で被覆された長寿命なコート磁性キャリアが得ることができる。含窒素基が無いか、若しくは少ない場合ある(窒素量/−COO−基に由来する炭素量)×100<0.01原子%になると、電荷の付与が低く、また電荷の拡散が大きくなり、結果として帯電速度が遅くなり、トナー飛散及びカブリ等といった悪現象が発生しやすくなる。逆に(窒素量−COO−基に由来する炭素量)×100>10原子%になると、電荷の拡散の度合いが鈍くなり、耐久につれて電荷が蓄積することで、チャージアップによる耐久濃度ダウンを生じてしまう。
【0033】
本発明に用いられるシリコーン樹脂としては、上述した表面組成を有するものであり例えば、メタクリル酸エステル変性シリコーン樹脂、アクリル酸エステル変性シリコーン樹脂、スチレン−アクリル酸エステル変性シリコーン樹脂、スチレン−メタクリル酸エステル変性シリコーン樹脂、アミノ変性シリコーン樹脂、ジメチルシリコーン樹脂、ジフェニルシリコーン樹脂、エポキシ変性シリコーン樹脂、メチルフェニルシリコーン樹脂等が挙げられる。これらを単独で又は混合して用いられる。
【0034】
【外19】
【0035】
下記式(I)及び(II)の構成単位を有するシリコーンオリゴマー又はシリコーン樹脂を生成する。
【0036】
【外20】
(式中、R1 〜R5 はそれぞれメチル基、エチル基又はフェニル基から選ばれる炭化水素基を表わす。)
【0037】
シリコーンオリゴマー又はシリコーン樹脂を生成する際に下記式(III)、(IV),(Va)及び(Vb)を使用しても良い。
【0038】
【外21】
(式中、R6 及びR7 は炭素数が1以上の炭化水素基を表わす。)
【0039】
【外22】
【0040】
さらに、メタクリル酸エステル又はアクリル酸エステルと下記式(VI)
【0041】
【外23】
(式中、R8 ,R9 及びR10は同一又は異なる基でありCH3 、CH2 CH3 、OCH3 又はOCH2 CH3 を表す。但し、R8 、R9 及びR10の少なくとも1つはOCH3 又はOCH2 CH3 である。)
で示される化合物とを反応させてオリゴマー又は樹脂を上記シリコーンオリゴマー又はシリコーン樹脂と組み合わせて使用してもよい。
【0042】
本発明のシリコーン樹脂被覆磁性キャリアにおけるキャリア芯材としては、従来より公知のものが使用できる。例えば、鉄、コバルト等の強磁性体金属の粒子、磁性体を樹脂に分散させた粒子、マグネタイト粒子、ヘマタイト粒子、フェライト粒子等が挙げられる。好ましくは、表面をコントロールし易いフェライト粒子や鉄粒子を用いるのがよく、特にフェライト粒子が好ましい。
【0043】
本発明におけるキャリア芯材の粒径は、個数平均粒径20〜100μmが好ましく、特に30〜65μmのものが好ましい。これは個数平均粒径が20μm未満になると、キャリア粒子の分布において微粉が多くなり、1粒子当たりの磁化が低くなりキャリアの飛散が生じやすい。また、キャリアの個数平均粒子が100μmを超えると、キャリアの比表面が低下しトナーの飛散が生じやすい。また、ベタ部分の多いフルカラー画像形成では、特にベタ部の再現が低下する。
【0044】
本発明における被覆層を形成するためのシリコーンオリゴマー又はシリコーン樹脂の溶剤としては、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンの如き有機溶剤が挙げられる。
【0045】
最終的に生成されたシリコーン樹脂被覆磁性キャリアの表面が上記原子組成を満たすように被覆液を調製し、磁性キャリアコアを該被覆液でコートして後、被覆層の焼結温度を通常行うよりも低い、120〜170℃で焼き付けさせるのが良い。この理由としては、120℃を下回る温度で焼結させると流動性が低下し、トナーに対する耐スペント性も低下する。また逆に170℃を上回る焼結温度であると理由は定かではないが、アクリル基又は含窒素基を酸化することによる帯電性の低下を招き、トナー飛散やカブリが生じやすくなるためである。
【0046】
焼付装置としては、外部加熱方式又は内部加熱方式のいずれでもよく、例えば、固定式又は流動式電気炉、ロータリー式電気炉、バーナー炉でもよく、もしくはマイクロウエーブによる焼付でもよい。
【0047】
シリコーン樹脂被覆磁性キャリア中の樹脂被覆量としては、シリコーン樹脂被覆磁性キャリア総量に対し0.10〜5.0重量%であり、好ましくは0.15〜2.0重量%である。
【0048】
本発明のキャリアと組み合わせて使用するトナーとしては、重量平均粒径が9μm以下、好ましくは重量平均粒径3.0〜8.0μmの範囲であることが好適である。
【0049】
トナーの結着樹脂としては、例えば、ポリスチレン、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−アクリル共重合体の如きスチレン系共重合体;エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合体のようなエチレン系共重合体;フェノール系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、マレイン酸系樹脂が挙げられる。
【0050】
これらの樹脂の中で、特に負帯電能の高いポリエステル系樹脂を用いた場合、本発明キャリアの組み合わせ効果は大きい。
【0051】
特に、次式
【0052】
【外24】
(式中Rはエチレンまたはプロピレン基であり、x,yはそれぞれ1以上の整数であり、かつx+yの平均値は2〜10である。)で代表されるビスフェノール誘導体もしくは置換体をジオール成分とし、2価以上のカルボン酸またはその酸無水物またはその低級アルキルエステルとからなるカルボン酸成分(例えばフマル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、フタル酸、テレフタル酸、トリメリット酸、ピロメリット酸など)とを共縮重合したポリエステル樹脂がシャープな溶融特性を有するのでより好ましい。
【0053】
着色剤としては、非磁性トナーとしては公知の染顔料、例えばフタロシアニンブルー、インダスレンブルー、ピーコックブルー、パーマネントレッド、レーキレッド、ローダミンレーキ、ハンザイエロー、パーマネントイエロー、ベンジジンイエロー等を使用することができる。その含有量としては、OHP用フィルムの透過性に対し敏感に反映するために、結着樹脂100重量部に対して12重量部以下であり、好ましくは0.5〜9重量部である。
【0054】
本発明に使用されるトナーには、荷電制御剤をトナーに配合しても良い。荷電制御剤の添加によって現像システムに応じた最適の摩擦帯電量とすることが出来る。
【0055】
負荷電制御剤としては、有機金属錯体及びキレート化合物が好ましい。アゾ系金属錯体、アルミニウムアセチルアセトナート、鉄(II)アセチルアセトナート、3.5−ジーターシャリーブチルサリチル酸クロム,3,5−ジーターシャリーブチルサリチル酸アルミ、3.5−ジーターシャリーブチルサリチル酸亜鉛等を挙げることが出来る。特にアセチルアセトンの金属錯体(モノアルキル置換体及びジアルキル置換体を包含する)、サリチル酸系金属錯体(モノアルキル置換体及びジアルキル置換体を包含する)、又はそれらの塩が好ましく、特にはサリチル酸系金属錯体又は塩が好適である。
【0056】
上述の荷電制御剤はトナーに添加する際には、結着樹脂100重量部に対して0.1〜20重量部、より好ましくは0.2〜10重量部で使用することが好適である。特にカラー画像形成に使用される場合には無色若しくは淡色の荷電制御剤を使用することが好ましい。
【0057】
本発明に使用されるトナーには、シリカ微粉末、アルミナ微粉末、酸化チタン微粉末、ポリテトラフロロエチレン微粉末、ポリビニルデンフロライド微粉末、ポリメチルメタクリレート微粉末、ポリスチレン微粉末、シリコーン微粉末の如き微粉末を混合又は添加することが好適である。トナーに対して上述した微粉末を混合又は添加することによって、トナーとキャリア、或いはトナー相互の間に微粉末が存在することになり、現像剤の流動性が向上され、且つ更に現像剤の寿命も向上されることになる。上述した微粉末の表面積としては、BET法による窒素吸着によった比表面積が30m2 /g以上、特に50〜400m2 /gの範囲のものが良好な結果が得られる。かかる微粉末の添加量は、トナーに対して0.1〜20重量%で使用することが好適である。
【0058】
本発明のトナーには更に熱ロール定着時の離型性を向上させる目的でポリエチレン、ポリプロピレン、マイクロクリスタリングワックス、カルナバワックス、サゾールワックル、パラフィンワックスの如きワックス成分を添加することも出来る。
【0059】
この様な組成を有するトナーは、ビニル系熱可塑性樹脂又は非ビニル系の熱可塑性樹脂、着色剤、荷電制御剤、その他の添加剤を混合機により十分に混合してから加熱ロール、ニーダー、エクストルーダーの如き混練機を用いて溶融及び混練して樹脂類を十分に混合して樹脂類を互いに混合し、その中に顔料若しくは染料を分散させる。溶融混練物を冷却後、粉砕及び分級を行ってトナー粒子を得ることが出来る。該トナー粒子はそのままで使用することも出来るが、必要に応じた種類及び量の微粉体を外添して使用することも出来る。
【0060】
かかる微粉末の外添処理は、ヘンシェルミキサーの如き混合機を使用して行うことが出来る。この様にして得られたトナーは本発明のキャリア粒子と混合されて二成分系現像剤とされる。上述の二成分系現像剤を形成する場合、現像プロセスにも依存するが典型的には現像剤中のトナーの割合が1〜20重量%、より好ましくは1〜10重量%の範囲であることが好適である。かかる二成分系現像剤のトナーの摩擦帯電量としては20〜100μC/gの範囲であることが好適であり、最も好ましく30〜60μC/gである。本発明で使用した摩擦帯電量の測定条件については後述する。
【0061】
キャリア及びトナーの各物性の測定方法について以下に説明する。
【0062】
キャリアの平均粒径の測定
キャリアの粒径は、光学顕微鏡によりランダムに300個以上抽出し、ニレコ社(株)製の画像処理解析装置Luzex3により水平方向フェレ径をもってキャリア粒径として測定するものとする。
【0063】
トナーの粒度分布の測定
測定装置としては、コールターカウンターTA−II或いはコールターマルチサイザーII(コールター社製)を用いる。電解液は、1級塩化ナトリウムを用いて、約1%NaCl水溶液を調製する。例えば、ISOTON−II(コールターサイエンティフィックジャパン社製)が使用できる。測定方法としては、前記電解水溶液100〜150ml中に分散剤として、界面活性剤(好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸塩)を、0.1〜5ml加え、さらに測定試料を2〜20mg加える。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約1〜3分間分散処理を行ない、前記測定装置により、アパーチャーとして100μmアパーチャーを用いて、トナー粒子の体積及び個数を各チャンネルごとに測定して、トナーの体積分布と個数分布とを算出する。それから、トナー粒子の体積分布から求めた重量基準のトナーの重量平均粒径(D4)(各チャンネルの中央値をチャンネル毎の代表値とする)を求める。
【0064】
チャンネルとしては、2.00〜2.52μm;2.52〜3.17μm;3.17〜4.00μm;4.00〜5.04μm;5.04〜6.35μm;6.35〜8.00μm;8.00〜10.08μm;10.08〜12.70μm;12.70〜16.00μm;16.00〜20.20μm;20.20〜25.40μm;25.40〜32.00μm;32.00〜40.30μmの13チャンネルを用いる。
【0065】
トナーの凝集度
試料(外添剤を有するトナー等)の流動特性を測定する一手段として凝集度を用いるものであり、この凝集度の値が大きいほど試料の流動性は悪いと判断する。
【0066】
測定装置としては、デジタル振動計(デジバイブロ MODEL 1332)を有するパウダーテスター(細川ミクロン社製)を用いる。
【0067】
測定法としては、振動台に200メッシュ,100メッシュ,60メッシュのフルイを目開の狭い順に、すなわち60メッシュフルイが最上位にくるように200メッシュ,100メッシュ,60メッシュのフルイ順に重ねてセットする。
【0068】
このセットした60メッシュフルイ上に正確に秤量した試料5gを加え、振動台への入力電圧を21.7Vになるようにし、デジタル振動計の変位の値を0.130にし、その際に振動台の振幅が60〜90μmの範囲に入るように調整し(レオスタット目盛約2.5)、約15秒間振動を加える。その後、各フルイ上に残った試料の重量を測定して下式にもとずき凝集度を算出する。
【0069】
【外25】
【0070】
試料は温度23℃,湿度60%RHの環境下で約12時間放置したものを用い、測定環境は温度23℃,湿度60%RHである。
【0071】
次に、図1に示す現像装置を参照して本発明の画像形成方法を説明する。
【0072】
静電荷像担持体(感光体)1は静電記録用絶縁ドラムあるいはα−Se,CdS,ZnO2 ,OPC,α−Siの如き光導電絶縁物質層を持つ感光ドラムもしくは感光ベルトである。静電荷像担持体1は図示しない駆動装置によって矢印a方向に回転される。2は静電荷像担持体1に近接もしくは接触されている現像剤担持体としての現像スリーブであり、例えばアルミニウム、SUS316の如き非磁性材料で構成されている。現像スリーブ2を現像容器の左下方壁に容器長手方向に形成した横長開口に右略半周面を容器20内へ突入させ、左略半周面に容器外へ露出させて回転自在に軸受けさせて横設してあり、矢印b方向に回転駆動される。
【0073】
3は現像スリーブ(現像剤担持体)2内に挿入し図示の位置姿勢に位置決め保持した固定磁界発生手段としての固定の永久磁石(マグネット)であり、現像スリーブ2が回転駆動されてもこの磁石3は図示の位置・姿勢にそのまま固定保持される。この磁石3はN極の磁極3a,3e及び3dを有し、S極の磁極3b及び3cの5磁極を有する。磁石3は永久磁石に代えて電磁石を配設してもよい。
【0074】
4は現像スリーブ2を配設した現像剤供給器開口の上縁側に、基部を容器側壁に固定した、現像剤規制部材としての非磁性ブレードであり、例えばSUS316を横断面路図の如くL字形に曲げ加工したものである。
【0075】
5は非磁性ブレード(現像剤規制部材)4の下面側に上面を接触させ前端面を現像剤案内面とした磁性キャリア限定部材であり、非磁性ブレード4及び磁性キャリア返し部材5などによって構成される部分が規制部である。
【0076】
7は本発明のキャリア及びトナーを有する現像剤層である。6は非磁性トナーである。
【0077】
10はトナー濃度検出センサー(不図示)によって得られる出力に応じて作動するトナー補給ローラーである。センサとしては、現像剤の体積検知方式、圧電素子、インダクタンス変化検知素子、交番バイアスを利用したアンテナ方式、光学濃度を検知する方式を利用することができる。該ローラーの回転または停止によって非磁性トナー6の補給を行う。トナー6が補給されたフレッシュな現像剤は現像剤搬送スクリュー11によって搬送されながら混合及び攪拌される。従ってこの搬送中において補給されたトナーにトリボ付与が行われる。13はしきり板で現像器の長手方向両端部において切り欠かれており、この部分でスクリュー11によって搬送されたフレッシュな現像剤がスクリュー12へ受け渡される。
【0078】
S磁極3dは搬送極である。現像後の回収現像剤を容器内に回収し、さらに容器内の現像剤を規制部まで搬送する。
【0079】
3d付近では、現像スリーブ2に近接して設けたスクリュー2によって搬送されてきたフレッシュな現像剤と現像後の回収現像剤とを交換する。
【0080】
非磁性ブレード4の端部と現像スリーブ2面との距離dは100〜900μm、好ましくは150〜800μmである。この距離が100μmより小さいとキャリア粒子がこの間に詰まり現像剤層にムラを生じやすいと共に良好な現像を行うのに必要な現像剤を塗布することが出来ず濃度の薄いムラの多い現像画像しか得られない場合がある。一方、この距離が900μmより大きいと現像スリーブ2上へ塗布される現像剤量が増加し所定の現像剤層厚の規制が行えず、潜像担持体への磁性粒子付着が多くなると共に現像剤の循環、現像剤限定部材5による現像規制が弱まりトナーのトリボが不足しカブリしやすくなる傾向がある。
【0081】
現像スリーブ2上の現像剤層の厚さを、現像スリーブ2と静電荷像担持体1との対向空隙距離と同様もしくは若干大きくし、現像スリーブ2に交番電圧を印加することが好ましい。空隙の距離は、50〜800μm(より好ましくは、100〜700μm)が良い。
【0082】
バイアス電源14により現像スリーブ2に交番電圧又は交番電圧に直流電圧を重畳した現像バイアスを印加することにより、現像スリーブ2から静電荷像担持体10へのトナーの移動を容易にし、さらに良質の画像を形成することができる。
【0083】
上記の印加する交番電圧としての交流電圧は1,000〜10,000(好ましくは、2,000〜8,000)Vppであることが好ましい。直流電圧を重畳する場合には、直流電圧を絶対値で1,000V以下の範囲で印加することが好ましい。
【0084】
本発明の現像剤をフルカラー画像形成方法を良好に実施し得るための画像形成装置を図2を参照しながら説明する。
【0085】
図2に示されるカラー電子写真装置は、装置本体1の右側(図1右側)から装置本体の略中央部にわたって設けられている転写材搬送系Iと、装置本体1の略中央部に、上記転写材搬送系Iを構成している転写ドラム315に近接して設けられている潜像形成部IIと、上記潜像形成部IIと近接して配設されている現像手段(すなわち回転式現像装置)IIIとに大別される。
【0086】
上記転写材搬送系Iは、以下の様な構成となっている。上記装置本体1の右壁(図2右側)に開口部が形成されており、該開口部に着脱自在な転写材供給用トレイ302及び303が一部機外に突出して配設されている。該トレイ302及び303の略直上部には給紙用ローラー304及び305が配設され、これら給紙用ローラー304及び305と左方に配された矢印A方向に回転自在な転写ドラム305とを連係するように、給紙用ローラー306及び給紙ガイド307及び308が設けられている。上記転写ドラム315の外周面近傍には回転方向上流側から上流側に向かって当接用ローラー309、グリッパ310、転写材分離用帯電器311、分離爪312が順次配設されている。
【0087】
上記転写ドラム315の内周側には転写帯電器313、転写材分離用帯電器314が配設されている。転写ドラム315の転写材が巻き付く部分にはポリ弗化ビニリデンの如き、ポリマーで形成されている転写シート(図示せず)が貼り付けられており、転写材は該転写シート上に静電的に密着貼り付けされている。上記転写ドラム315の右側上部には上記分離爪312と近接して搬送ベルト手段316が配設され、該搬送ベルト手段316の転写材搬送方向終端(右側)には定着装置318が配設されている。該定着装置318よりもさらに搬送方向後流には装置本体301の外へと延在し、装置本体301に対して着脱自在な排出用トレイ317が配設されている。
【0088】
次に、上記潜像形成部IIの構成を説明する。図2に矢印方向に回転自在な潜像担持体である感光体(例えば、OPC感光ドラム又はOPC感光ベルト)319が、外周面を上記転写ドラム315の外周面と当接して配設されている。上記感光ドラム319の上方でその外周面近傍には、該感光ドラム319の回転方向上流側から下流側に向かって除電用帯電器320、クリーニング手段321及び一次帯電器323が順次配設され、さらに上記感光ドラム319の外周面上に静電潜像を形成するためのレーザービームスキャナのごとき像露光手段324、及びミラーのごとき像露光反射手段325が配設されている。
【0089】
上記回転式現像装置IIIの構成は以下のごとくである。上記感光ドラム319の外周面と対向する位置に、回転自在な筐体(以下「回転体」という)326が配設され、該回転体326中には四種類の現像装置が周方向の四位置に搭載され、上記感光ドラム319の外周面上に形成された静電潜像を可視化(すなわち現像)するようになっている。上記四種類の現像装置は、それぞれイエロー現像装置327Y、マゼンタ現像装置327M、シアン現像装置327C及びブラック現像装置327BKを有する。
【0090】
上記したごとき構成の画像形成装置全体のシーケンスについて、フルカラーモードの場合を例として説明する。上述した感光ドラム319が図2矢印方向に回転すると、該感光ドラム319上の感光体は一次帯電器323によって帯電される。図2の装置においては、各部動作速度(以下、プロセススピードとする)は100mm/sec以上(例えば、130〜250mm/sec)である。一次帯電器323による感光ドラム319に対する帯電が行われると、原稿328のイエロー画像信号にて変調されたレーザー光Eにより画像露光が行われ、感光ドラム319上に静電潜像が形成され、回転体326の回転によりあらかじめ現像位置に定置されたイエロー現像装置327Yによって上記静電潜像の現像が行われ、イエロートナー画像が形成される。
【0091】
給紙ガイド307、給紙ローラー306、給紙ガイド308を経由して搬送されてきた転写材は、所定のタイミングにてグリッパ310により保持され、当接用ローラー309と該当接用ローラー309と対向している電極とによって静電的に転写ドラム315に巻き付けられる。転写ドラム315は、感光ドラム319と同期して図2矢印方向に回転しており、イエロー現像装置327Yにより形成されたイエロートナー画像は、上記感光ドラム319の外周面と上記転写ドラム315の外周面とが当接している部位にて転写帯電器313によって転写材上に転写される。転写ドラム315はそのまま回転を継続し、次の色(図2においてはマゼンタ)の転写に備える。
【0092】
感光ドラム319は、上記除電用帯電器320により除電され、クリーニングブレードによるクリーニング手段321によってクリーニングされた後、再び一次帯電器323によって帯電され、次のマゼンタ画像信号により画像露光が行われ、静電潜像が形成される。上記回転式現像装置は、感光ドラム319上にマゼンタ画像信号による像露光により静電潜像が形成される間に回転して、マゼンタ現像装置327Mを上述した所定の現像位置に配置せしめ、所定のマゼンタトナーにより現像を行う。引き続いて、上述したごときプロセスをそれぞれシアン色及びブラック色に対しても実施し、四色のトナー像の転写が終了すると、転写材上に形成された四色顕画像は各帯電器322及び314により除電され、上記グリッパ310による転写材の把持が解除されると共に、該転写材は、分離爪312によって転写ドラム315より分離され、搬送ベルト316で定着装置318に送られ、熱と圧力により定着され一連のフルカラープリントシーケンスが終了し、所要のフルカラープリント画像が転写材の一方の面に形成される。
【0093】
このとき、定着装置318での定着動作速度は、本体のプロセススピード(例えば160mm/sec)より遅い(例えば90mm/sec)で行われる。これは、トナーが二層から四層積層された未定着画像を溶融混色させる場合、十分な加熱量をトナーに与えなければならないためで、現像速度より遅い速度で定着を行うことによりトナーに対する加熱量を多くしている。
【0094】
【実施例】
実施例1
磁性キャリアコア粒子の表面に被覆層を形成するための塗布液を下記の如く調製した。
【0095】
キシレンに下記化合物(1)の33モル部、下記化合物(2)の35モル部及び下記化合物(3)の2モル部を溶解し、得られたキシレン溶液を温度70〜80℃に加温された温水の入っている容器に液下し、シリコーン化合物を縮重合してオリゴマーを生成した。前記構成単位(I)及び(II)を有するシリコーンオリゴマーを生成後、下層の水層と上層のオリゴマーを溶解しているキシレン層とを分離し、第1のキシレン溶液を調製した。
【0096】
【外26】
【0097】
別途、下記化合物(4)の15モル部及び下記化合物(5)の15モル部をキシレンに溶解し、得られたキシレン溶液にアゾ系開始剤(2,2′−azobisisobutyronitlile)の約3モル部を加え、液温50〜60℃でラジカル重合をおこない、化合物(4)と(5)との共重合体を生成し、第2のキシレン溶液を調製した。
【0098】
【外27】
【0099】
次に、第1のキシレン溶液と第2のキシレン溶液とを混合し、キシレンを追加して固形分濃度が約3重量%となるように調整して塗布液No.1を調製した。
【0100】
磁性キャリアコア粒子として平均粒径35μmの磁性フェライト粒子(商品名:F−400;パウダーテック社製 POWDERTECH CO.,LTD)に対して流動床中で塗布液No.1を塗布して被覆層を有する磁性キャリアを得た。次いで、磁性キャリアを温度150℃で30分間加熱処理し、磁性フェライトコア粒子表面にシリコーン樹脂の焼き付けをおこないシリコーン樹脂の0.5重量%でコーティングされている磁性キャリアNo.1を得た。得られた磁性キャリアNo.1の表面をESCAで分析したところ、−COO−基に由来する炭素量がシリコーン樹脂を構成するケイ素量に対して39原子%であり、フェニル基に由来する炭素量が−COO−基に由来する炭素量に対して112原子%であった。
【0101】
磁性キャリアNo.1と、カラーレーザ複写機(キヤノン製、商品名CLC−700)用の負摩擦帯電性の非磁性シアントナー(重量平均粒径約8.5μm、凝集度10%)、負摩擦帯電性の非磁性マゼンタトナー(重量平均粒径約8.5μm、凝集度10%)、負摩擦帯電性の非磁性イエロートナー(重量平均粒径約8.5μm、凝集度10%)、及び負摩擦帯電性の非磁性ブラックトナー(重量平均粒径約8.5μm、凝集度10%)とをそれぞれ混合してシアン色用二成分系現像剤(トナー濃度6重量%)、マゼンタン色用二成分系現像剤(トナー濃度6重量%)、イエロー色用二成分系現像剤(トナー濃度6重量%)及びブラック色用二成分系現像剤(トナー濃度6重量%)を調製した。
【0102】
各色用二成分系現像剤をOPC感光ドラムを有し、現像時に現像スリーブに交流バイアスを印加しながら反転現像方式でデジタルな静電荷像を現像する方式の該カラーレーザ複写機のシアン色用現像器、マゼンタ色用現像器、イエロー色用現像器及びブラック色用現像器にそれぞれ入れ、画像面積比率25%のオリジナル原稿を用いて常温常湿(23℃/60%RH)の環境下で逐次各色トナーを補給しながら、各色モノカラーモードで5万枚連続複写したところ、5万枚の耐久中画像濃度の変動が小さく、画像上カブリも無く、帯電量変化が殆どなく、且つトナー粒径が殆ど変化しない耐久安定性に優れたものであった。シアントナーの摩擦帯電量は−27μC/gであり、マゼンタトナーの摩擦帯電量は−26μC/gであり、イエロートナーの摩擦帯電量は−28μC/gであり、ブラックトナーの摩擦帯電量は−23μC/gであった。更に高温高湿(30℃,80%RH)と低温低湿(15℃,10%RH)における帯電量の差も小さいものであり帯電特性に優れ、且つ高湿下で顕著になる感光ドラム上の画像流れも全く発生していない優れた特性を示した。結果を表3に示す。
【0103】
実施例2
表2に示す処方にした塗布液No.2を使用することを除いて実施例1と同様にして磁性キャリアNo.2を調製した。磁性キャリアNo.2のESCAの分析結果を表2に示す。磁性キャリアNo.2を使用し、実施例1と同様にして各色現像剤を調製し、実施例1と同様にして評価した。
【0104】
結果を表3に示す。5万枚後の画像濃度の変動と帯電量の変動が若干見られたものの良好なレベルであった。
【0105】
実施例3
組成比を変更することを除いて表1に示す処方で塗布液No.3を調製した。
【0106】
塗布液No.3を使用して実施例1と同様にして磁性キャリアNo.3を調製した。磁性キャリアNo.3のESCAの分析結果を表2に示す。磁性キャリアNo.3を使用し、実施例1と同様にして各色現像剤を調製し、実施例1と同様にして評価した。
【0107】
結果を表3に示す。5万枚後の若干のカブリと現像器中のトナー粒度の変動が若干見られたものの良好なレベルであった。
【0108】
比較例1
化合物(1)を使用しなく、組成比を表1に変更することを除いて表1に示す処方で塗布液No.4を調製した。
【0109】
塗布液No.4を使用して実施例1と同様にして比較磁性キャリアNo.1を調製した。比較磁性キャリアNo.1のESCAの分析結果を表2に示す。比較磁性キャリアNo.1を使用し、実施例1と同様にして各色現像剤を調製し、実施例1と同様にして評価した。結果を表3に示す。
【0110】
5万枚後の画像濃度の変動と帯電量の変動に関して悪く、耐久安定性に欠けるものであり、環境による帯電量の変化が大きく帯電特性に劣るものであった。この理由としては−COO−基に由来する炭素量に対してフェニル基に由来する炭素量が少なく、電荷の拡散が十分に行われないために電荷の蓄積に依るものだと考えられる。
【0111】
比較例2
表2に示す処方の塗布液No.5を使用することを除いて実施例1と同様にして比較磁性キャリアNo.2を調製した。比較磁性キャリアNo.2のESCAの分析結果を表2に示す。比較磁性キャリアNo.2を使用し、実施例1と同様にして各色現像剤を調製し、実施例1と同様にして評価した。
【0112】
結果を表3に示す。5万枚後の画像濃度の変動と帯電量の変動及びカブリに関して悪く、耐久安定性に欠けるものであり、トナー粒度が耐久後に変化した。
【0113】
比較例3
組成比を変更することを除いて表1に示す処方で塗布液No.6を調製した。塗布液No.6を使用することを除いて実施例1と同様にして比較磁性キャリアNo.3を調製した。比較磁性キャリアNo.3のESCAの分析結果を表2に示す。比較磁性キャリアNo.3を使用し、実施例1と同様にして各色現像剤を調製し、実施例1と同様にして評価した。
【0114】
結果を表3に示す。5万枚後のカブリと帯電量の変動に関して悪く、耐久安定性に欠けるものであり、感光ドラム上の画像流れが発生した。
【0115】
比較例4
組成比を変更することを除いて表1に示す処方で塗布液No.7を調製した。塗布液No.7を使用することを除いて実施例1と同様にして比較磁性キャリアNo.4を調製した。比較磁性キャリアNo.4のESCAの分析結果を表2に示す。比較磁性キャリアNo.4を使用し、実施例1と同様にして各色現像剤を調製し、実施例1と同様にして評価した。
【0116】
結果を表3に示す。5万枚後の画像濃度の変動とカブリに関して悪く、耐久安定性に欠けるものであり、環境による帯電量の変化が大きく帯電特性に劣るものであった。この理由としては珪素量に対して−COO−基に由来する炭素量少なく、帯電付与能力に劣っていたためだと考えられる。
【0117】
比較例5
化合物(4)及び(5)を使用しなく、組成比を変更することを除いて表1に示す処方で塗布液No.8を調製した。塗布液No.8を使用することを除いて実施例1と同様にして比較磁性キャリアNo.5を調製した。比較磁性キャリアNo.5のESCAの分析結果を表2に示す。比較磁性キャリアNo.5を使用し、実施例1と同様にして各色現像剤を調製し、実施例1と同様にして評価した。結果を表3に示す。
【0118】
比較例6
化合物(1)を使用しなく、組成比を変更することを除いて表1に示す処方で塗布液No.9を調製した。塗布液No.9を使用して実施例1と同様にして比較磁性キャリアNo.6を調製した。比較磁性キャリアNo.6のESCAの分析結果を表2に示す。比較磁性キャリアNo.6を使用し、実施例1と同様にして各色現像剤を調製し、実施例1と同様にして評価した。結果を表3に示す。
【0119】
【表1】
【0120】
【表2】
【0121】
【表3】
【0122】
評価方法
1)画像濃度:
適正露光条件下でコピーし、I.D.の評価を、ベタ部の画像濃度をマクベス濃度計により測定してランク評価した。
【0123】
A:濃度ムラも無く原稿濃度を非常に良く再現している
B:原稿濃度を再現している(実用上問題ないレベル)
C:不均一で濃度ムラがある(実用上問題を生じるレベル)
D:原稿濃度に比べ大きく変化している(実用できないレベル)
【0124】
2)画像上のカブリ:
白地画像上のトナーカブリを東京電色社製のREFLECTOMETER MODEL TC−6DSを用い測定してランク評価した。
【0125】
A:0.5%未満
B:0.5〜1.5%未満
C:1.5〜2.5%未満
D:2.5%以上
【0126】
3)帯電量の環境変動:
50ml容量のポリエチレン容器に入れ現像剤を15℃,湿度10%環境下で一日放置後、500回手で振って混合した後のトナーの帯電量Q(LL)と、30℃,湿度80%環境下で一日放置後に500回手で振って混合した後のトナーの帯電量Q(HH)を、後述する帯電量の測定方法を用いて算出し、その差ΔQ(=Q(LL)−Q(HH))でランク評価した。
【0127】
A:ΔQ=10μC/g未満
B:ΔQ=10μC/g以上15μC/g未満
C:ΔQ=15μC/g以上20μC/g未満
D:ΔQ=20μC/g以上
【0128】
4)帯電量の耐久変動:
23℃,湿度60%環境下で耐久初期の現像器の現像スリーブ上から採取した現像剤のトナーの帯電量Q(start)と、5万枚後の現像器の現像スリーブ上から採取した現像剤のトナーの帯電量Q(last)を、後述する帯電量の測定方法を用いて算出し、その差ΔQ(=Q(start)−Q(last)でランク評価した。
【0129】
A:ΔQ=5μC/g未満
B:ΔQ=5μC/g以上10μC/g未満
C:ΔQ=10μC/g以上15μC/g未満
D:ΔQ=15μC/g以上
【0130】
5)トナー粒度の耐久変動:
23℃,湿度60%環境下で耐久初期の現像器中のトナーの重量平均トナー粒径D(start)と、5万枚後の現像器中のトナーの重量平均トナー粒径D(last)を、後述するトナー粒径の測定方法を用いて算出し、その差ΔD(=D(start)−D(last))でランク評価した。
【0131】
A:ΔD=1μm未満
B:ΔD=1μm以上2μm未満
C:ΔD=2μm以上3μm未満
D:ΔD=3μm以上
【0132】
6)感光ドラム上の画像流れ:
30℃,湿度60%環境下においてカラーレーザ複写機(CLC700)を用い、ハーフトーン画像を形成させ画質の評価を行った。
【0133】
A:全く画像流れが見られない
B:少々見られるが実用上問題ないレベル
C:実用上問題になるレベル
D:全面に画像流れが見られ、実用不可能なレベル
【0134】
7)帯電量の測定:
図3は現像剤のトナーのトリボ電荷を測定する装置の説明図である。先ず、底に500メッシュのスクリーン103のある金属製の測定容器102に、現像器のスリーブ上から採取した現像剤約0.5〜0.9gを入れ金属製のフタ104をする。このときの測定容器2全体の重量を秤りW1(g)とする。次に、吸引機101(測定容器102と接する部分は少なくとも絶縁体)において、吸引口107から吸引し同量調節弁106を調整して真空計105の圧力を250mmAqとする。この状態で充分、好ましくは約2分間吸引を行いトナーを吸引除去する。このときの電位計109の電位をV(ボルト)とする。ここで108はコンデンサーであり容量をC(μF)とする。また、吸引後の測定容器全体の重量を秤りW2 (g)とする。このトナーの摩擦帯電量(μC/g)は下式の如く計算される。
【0135】
トナーの摩擦帯電量(μC/g)=(C×V)/(W1 −W2 )
【0136】
実施例4
シアントナーの調製
プロポキシ化ビスフェノールとフマル酸を縮合して得られたポリエステル樹脂
(結着樹脂、重量平均分子量 25,000) 100重量部
フタロシアニン顔料(シアン着色剤) 4重量部
ジ−tert−ブチルサリチル酸クロム(負荷電性制御剤) 4重量部
上記材料をヘンシェルミキサーにより十分予備混合を行い、2軸式押出し機で溶融混練し、冷却後ハンマーミルを用いて約1〜2mm程度に粗粉砕し、次いでエアージェット方式による微粉砕機で微粉砕した。更に得られた微粉砕物を分級して重量平均粒径約5.8μmの負帯電性の非磁性シアントナー粒子を得た。得られた非磁性シアントナー粒子100重量部と疎水性酸化チタン微粉体(BET比表面積100m2 /g)1.5重量部とを混合して負帯電性シアントナーを調製した。
【0137】
マゼンタトナーの調製
フタロシアニン顔料のかわりにキナクリドン系マゼンタ顔料を使用することを除いて、上記シアントナー粒子と同様にして重量平均粒径約5.8μmの負帯電性の非磁性マゼンタトナー粒子を得た。得られた非磁性マゼンタトナー粒子100重量部と疎水性酸化チタン微粉体(BET比表面積100m2/g)1.5重量部とを混合して負帯電性マゼンタトナーを調製した。
【0138】
イエロートナーの調製
フタロシアニン顔料のかわりにイエロー着色剤(C.I.ピグメントイエロー17)を使用することを除いて、上記シアントナー粒子と同様にして重量平均粒径約5.8μmの負帯電性の非磁性イエロートナー粒子を得た。得られた非磁性イエロートナー粒子100重量部と疎水性酸化チタン微粉体(BET比表面積100m2 /g)1.5重量部とを混合して負帯電性イエロートナーを調製した。
【0139】
ブラックトナーの調製
フタロシアニン顔料のかわりにカーボンブラックを使用することを除いて、上記シアントナー粒子と同様にして重量平均粒径約5.8μmの負帯電性のブラックトナー粒子を得た。得られた非磁性ブラックトナー粒子100重量部と疎水性酸化チタン微粉体(BET比表面積100m2/g)1.3重量部とを混合して負帯電性ブラックトナーを調製した。
【0140】
小粒径の上記各色トナー6重量部と実施例1で調製された磁性キャリアNo.1の94重量部とを混合して各色の二成分系現像剤を調製し、実施例1と同様にして逐次各色トナーを補給しながら単色モードで画出し試験をおこなった。結果を表4に示す。常温常湿環境下では、シアントナーの摩擦帯電量は、−34μC/gであり、マゼンタトナーの摩擦帯電量は−33μC/gであり、イエロートナーの摩擦帯電量は−35μC/gであり、ブラックトナーの摩擦帯電量は−32μC/gであった。
【0141】
実施例5,6、比較例7乃至12
磁性キャリアNo.2及び3、比較磁性キャリアNos.1乃至6を使用することを除いて、実施例4と同様にして画出し試験をおこなった。結果を表4に示す。
【0142】
【表4】
【0143】
実施例7
磁性キャリアコア粒子の表面に被覆層を形成するための塗布液を下記の如く調製した。
【0144】
キシレンに化合物(1)の28モル部、化合物(2)の37モル部、化合物(3)の2モル部及び下記化合物(8)の3モル部を溶解し、得られたキシレン溶液を温度70〜80℃に加温された温水の入っている容器に液下し、シリコーン化合物を縮重合してオリゴマーを生成した。前記構成単位(I)及び(II)を有するシリコーンオリゴマーを生成後、下層の水層と上層の含窒素基を有するオリゴマーを溶解しているキシレン層とを分離し、第3のキシレン溶液を調製した。
【0145】
【外28】
【0146】
次に、実施例1と同様にして調製した化合物(4)と(5)との共重合体を溶解している第2のキシレン溶液と上記第3のキシレン溶液とを混合し、キシレンを追加して固形分濃度が約3重量%となるように調製して塗布液No.10を調製した。
【0147】
磁性キャリアコア粒子として平均粒径35μmの磁性フェライト粒子(商品名:F−400;パウダーテック社製)に対して流動床中で塗布液No.10を塗布して被覆層を有する磁性キャリアを得た。次いで、磁性キャリアを温度150℃で30分間加熱処理し、磁性フェライトコア粒子表面にシリコーン樹脂の焼き付け(sticking)をおこないシリコーン樹脂の1.0重量%でコーティングされている磁性キャリアNo.4を得た。得られた磁性キャリアNo.4の表面をESCAで分析したところ、−COO−基に由来する炭素量がシリコーン樹脂を構成するケイ素量に対して40原子%であり、含窒素基に由来する窒素量が−COO−基に由来する炭素量に対して1原子%であった。
【0148】
磁性キャリアNo.4を使用して実施例1と同様にして画出し試験をおこなった結果を表7に示す。
【0149】
50000枚後の画像濃度の変動が小さく、画像上カブリも無く、そして帯電量変化がほとんどない耐久安定性に優れたものであった。さらに高温多湿と低温低湿における帯電量の差も小さいものであり帯電特性に優れ、且つ高湿下で顕著になる感光ドラム上の画像流れも全く発生していない優れた特性を示した。
【0150】
実施例8
シリコーンオリゴマーを生成する時に化合物(6)及び(7)を使用し、組成比を変更することを除いて表5に示す処方で実施例4と同様にして塗布液No.11を調製した。塗布液No.11を使用して実施例1と同様にして磁性キャリアNo.5を調製した。磁性キャリアNo.5のESCAの分析結果を表6に示す。磁性キャリアNo.5を使用し、実施例1と同様にして各色現像剤を調製し、実施例1と同様にして評価した。結果を表7に示す。50000枚後の画像濃度の変動と帯電量の変動が若干見られたものの好適なレベルであった。
【0151】
実施例9
化合物(8)のかわりに下記化合物(9)を使用し、組成比を変更することを除いて表5に示す処方で実施例4と同様にして塗布液No.12を調製した。
【0152】
【外29】
【0153】
塗布液No.12を使用して実施例1と同様にして磁性キャリアNo.6を調製した。磁性キャリアNo.6のESCAの分析結果を表6に示す。磁性キャリアNo.6を使用し、実施例1と同様にして各色現像剤を調製し、実施例1と同様にして評価した。結果を表7に示す。50000枚後の画像濃度の変動と帯電量の変動が若干見られたものの好適なレベルであった。
【0154】
比較例13乃至18
表5に示す処方の塗布液Nos.13乃至17を使用して実施例1と同様にして比較磁性キャリアNos.7乃至11を調製した。比較磁性キャリアNos.7乃至11のESCAの分析結果を表6に示す。比較磁性キャリアNos.7乃至11を使用し、実施例1と同様にして各色現像剤を調製し、実施例1と同様にして評価した。結果を表7に示す。比較例13では、50000枚後の画像濃度の変動と帯電量の変動及びカブリに関して悪く、耐久安定性に欠けるものであり、環境による帯電量の変化が大きく帯電特性に劣るものであった。この理由としてはケイ素量に対して−COO−基に由来する炭素量が少なく、帯電付与能力に劣っていたためだと考えられる。
【0155】
比較例14では、50000枚後の画像濃度の変動と帯電量の変動及びカブリに関して悪く、耐久安定性に欠けるものであり、感光ドラム上の画像流れも悪いレベルであった。
【0156】
比較例15では、50000枚後の画像濃度の変動と帯電量の変動及びカブリが著しく悪く耐久安定性に欠けるものであった。この理由としては−COO−基に由来する炭素量に対して窒素量が多く、電荷の拡散が十分に行われないために電荷の蓄積に依るものだと考えられる。
【0157】
比較例16では、50000枚後の画像濃度の変動と帯電量の変動及びカブリが著しく悪く耐久安定性に欠けるものであった。この理由としては−COO−基に由来する炭素量に対して窒素量が少なく、帯電速度に非常に乏しく電荷付与能力が低いことに依るものだと考えられる。
【0158】
【表5】
【0159】
【表6】
【0160】
【表7】
【0161】
実施例10乃至12及び比較例19乃至23
実施例4で調製した重量平均粒径5.8μmの小粒径の各色トナーと、磁性キャリアNos.4乃至6及び比較磁性キャリアNos.7乃至11を使用し、実施例1と同様にして画出し試験をおこなった。結果を表8に示す。
【0162】
【表8】
【0163】
【発明の効果】
本発明のキャリアを用いた現像剤は、摩擦帯電において環境安定性及び耐久安定性に優れ、且つ画像濃度を十分に満足しつつカブリのない、そして画像流れのない優れた画質を、50000枚後も安定して得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の画像形成方法を実施するための画像形成装置の一具体例を示す概略的説明図である。
【図2】本発明の画像形成方法をフルカラー画像形成に適用するためのフルカラー複写機の一具体例を示す概略的説明図である。
【図3】二成分系現像剤におけるトナーの摩擦帯電量を測定するための測定装置の説明図である。
【図4】シリコーン樹脂で被覆された本発明の磁性キャリアのESCAのチャートの一例を示す図である。
【図5】ESCAのチャートの一例を示す図である。
【図6】ESCAのチャートの一例を示す図である。
【図7】ESCAのチャートの一例を示す図である。
【符号の説明】
1 静電荷像担持体(感光ドラム又は感光ベルト)
2 現像剤担持体(現像スリーブ)
3 磁石
14 バイアス電源
101 吸引機
102 測定容器
103 導電性スクリーン
104 フタ
105 真空計
106 同量調節弁
107 吸引口
108 コンデンサ
109 電位計[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a carrier used in an electrophotographic developer used for developing an electrostatic image such as electrophotography, electrostatic recording, and electrostatic printing, a two-component developer having the carrier, and the developer. The present invention relates to an image forming method to be used.
[0002]
[Prior art]
It is well known in the art to form and develop an image on the surface of a photoconductive material by electrostatic means.
[0003]
Numerous methods are known as described in US Pat. No. 2,297,691, Japanese Patent Publication No. 42-23910 and Japanese Patent Publication No. 43-24748. In general, a photoconductive material is used, and an electrostatic image is formed on the photoreceptor by various means, and then a toner image is formed on the electrostatic image by attaching toner.
[0004]
Next, the toner is transferred to the surface of an image support such as paper as necessary, and then fixed by heating, pressing, heating and pressing, or solvent vapor to obtain a copy or a printer. When the toner image is transferred, a process for removing the remaining toner from the photoreceptor is usually provided.
[0005]
Examples of a method for developing an electrostatic image using toner include a powder cloud method described in US Pat. No. 2,221,776 and a method described in US Pat. No. 2,618,552. Cascade development method, magnetic brush method described in US Pat. No. 2,874,063, and method using conductive magnetic toner described in US Pat. No. 3,909,258, developer There is a development method in which a bias electric field composed of an alternating current component and a direct current component is applied to a carrier (developing sleeve) to perform development (disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 62-63970).
[0006]
In the magnetic brush development method, magnetic carrier particles such as steel and ferrite are used, and a two-component developer composed of toner and magnetic carrier particles is held by a magnet contained in a developing sleeve, and developed by the magnetic field of the magnet. The agent is arranged in a brush shape on the developing sleeve. When this magnetic brush is connected to the electrostatic charge image surface of the photoconductive layer, only the toner is attracted from the magnetic brush to the electrostatic charge image, and the electrostatic charge image is developed.
[0007]
Carriers constituting the two-component developer applied to the magnetic brush developing method are roughly classified into conductive carriers and insulating carriers. As the conductive carrier, oxidized or unoxidized iron powder is usually used. The two-component developer having an iron powder carrier has a problem that the triboelectric chargeability with respect to the toner is unstable and fogging is likely to occur in the toner image. That is, as the developer is used, the toner particles adhere to the surface of the iron powder carrier particles and easily accumulate (spent toner). As a result, the electric resistance of the iron powder carrier particles increases and the magnetic brush And the triboelectric charging property of the iron powder carrier to the toner becomes unstable. As a result, the image density of the formed toner image decreases and fogging increases. Therefore, when copying continuously with an electrophotographic apparatus using a two-component developer containing an iron powder carrier, the developer deteriorates in a few times, so it is necessary to replace the developer early, After all, the cost is high.
[0008]
A typical example of the insulating carrier is a carrier in which the surface of a carrier core made of a ferromagnetic material such as iron, nickel, or ferrite is uniformly coated with an insulating resin. In a two-component developer using an insulating resin-coated carrier, toner particles are significantly less fused to the carrier surface than in the case of a conductive non-coated carrier, and at the same time, the triboelectric chargeability between the toner and the carrier is controlled. This is advantageous in that it is suitable for a high-speed electronic copying machine in that it is easy to do and has excellent durability and long service life.
[0009]
Appropriate chargeability, impact resistance, wear resistance, good adhesion between carrier core and coating resin, and uniformity of charge distribution on the surface of carrier particles are important characteristics required for insulating resin-coated carriers. Can be mentioned.
[0010]
In an insulating resin-coated carrier, there has been a proposal for improving durability by using a resin having a small surface energy as a coating layer in order to prevent the carrier from being spun due to toner fusion.
[0011]
Carriers coated with a silicone resin are less likely to be spent, and are said to have a long life as a developer. However, since the ability of the carrier to impart charge to the toner is weak, a toner image with a lot of fog is likely to be formed. The toner was scattered a lot, causing the inside of the machine to be contaminated, and image defects were likely to occur.
[0012]
In order to overcome the above problems, Japanese Patent Laid-Open No. 55-157751 proposes using a resin-modified silicone resin as a coating resin.
[0013]
Further, JP-A-1-147478 proposes a carrier coated with a silicone resin containing an aminosilane coupling agent. However, when the weight average diameter of the toner is as small as 9 μm or less, the charge controllability to the toner is insufficient even with these carriers, and in particular, fog is likely to occur in a room temperature and low humidity environment. An improved career is awaited.
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a carrier for an electrophotographic developer that solves the above problems.
[0015]
An object of the present invention is to provide a carrier for an electrophotographic developer having a resin coating layer that is excellent in adhesion to carrier core particles and excellent in charge imparting ability to toner.
[0016]
An object of the present invention is to provide a carrier for an electrophotographic developer which is excellent in durability of a large number of sheets and excellent in environmental stability.
[0017]
An object of the present invention is to provide a carrier for an electrophotographic developer that has a high charge imparting ability even with a negative frictionally chargeable nonmagnetic toner having a small average particle diameter and is excellent in charge controllability.
[0018]
A further object of the present invention is to provide a two-component developer having the carrier and toner.
[0019]
Another object of the present invention is to provide an image forming method using the two-component developer.
[0020]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is a magnetic carrier for electrophotographic development comprising a magnetic carrier core particle and a silicone resin coating the magnetic carrier core particle,
The silicone resin has (a) a —COO— group and (b) at least a phenyl group or a nitrogen-containing group,
(I) The amount of carbon derived from —COO— groups is determined by ESCA relative to the amount of silicon derived from silicone resin.15-65Atomic percent, and
(Ii) In the measurement by ESCA, at least when the silicone resin does not have a nitrogen-containing group, the carbon amount derived from the phenyl group is larger than the carbon amount derived from the —COO— group.10-200If the silicone resin has a nitrogen-containing group, the amount of nitrogen derived from the nitrogen-containing group is 0.01 to 10 atomic% with respect to the amount of carbon derived from the —COO— group. The present invention relates to a characteristic magnetic carrier for an electrophotographic developer.
[0021]
Furthermore, the present invention provides a two-component developer having a toner and a magnetic carrier, wherein the magnetic carrier has a magnetic carrier core particle and a silicone resin coating the magnetic carrier core particle,
The silicone resin has (a) a —COO— group and (b) at least a phenyl group or a nitrogen-containing group,
(I) The amount of carbon derived from the —COO— group as measured by ESCA is relative to the amount of silicon constituting the silicone resin.15-65Atomic percent, and
(Ii) In the measurement by ESCA, at least when the silicone resin does not have a nitrogen-containing group, the carbon amount derived from the phenyl group is larger than the carbon amount derived from the —COO— group.10-200If the silicone resin has a nitrogen-containing group, the amount of nitrogen derived from the nitrogen-containing group is 0.01 to 10 atomic% with respect to the amount of carbon derived from the —COO— group. The present invention relates to a two-component developer.
[0022]
Furthermore, the present invention forms an electrostatic charge image on the photoreceptor,
A magnetic brush of a two-component developer is formed on the developer carrier that contains the magnetic field generating means,
An image forming method for developing an electrostatic charge image with a magnetic brush formed on a developer carrying member to form a toner image on a photoreceptor,
The two-component developer has a toner and a magnetic carrier, and the magnetic carrier has a magnetic carrier core particle and a silicone resin covering the magnetic carrier core particle;
The silicone resin has (a) a —COO— group and (b) at least a phenyl group or a nitrogen-containing group,
(I) The amount of carbon derived from the —COO— group as measured by ESCA is relative to the amount of silicon constituting the silicone resin.15-65Atomic percent, and
(Ii) In the measurement by ESCA, at least when the silicone resin does not have a nitrogen-containing group, the carbon amount derived from the phenyl group is larger than the carbon amount derived from the —COO— group.10-200If the silicone resin has a nitrogen-containing group, the amount of nitrogen derived from the nitrogen-containing group is 0.01 to 10 atomic% with respect to the amount of carbon derived from the —COO— group. The present invention relates to a characteristic image forming method.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present inventors have found that a carrier having excellent characteristics can be provided by paying attention to the surface composition that greatly affects various physical properties of the carrier and considering the abundance ratio of atoms derived from the functional group. In the present invention, the above problem is solved by controlling the amount of silicon contained in the resin coating layer of the carrier, the amount of benzene rings, or the amount of nitrogen-containing groups, and the amount of -COO-groups. Can also improve.
[0024]
In the present invention, the measurement of atomic composition by ELECTRON SPECTROSCORY FOR CHEMICAL ANALYSIS (ESCA) can be performed by, for example, PHYSICAL ELECTRONICS, INC. Using a MODEL-5600ci, a monochrome X-ray source (A1Kα, 14 kV-350 W), an aperture size diameter of 800 μm, and an extraction angle of 75 are used.
[0025]
In the present invention, in the analysis of the surface of the silicone resin-coated carrier by ESCA, the silicon atom constituting the silicone resin is measured at 102.0 eV ± 0.5 eV, and the carbon atom of the —COO— group is The measurement target is 289.0 eV ± 0.5 eV, the carbon atom of the phenyl group is 291.7 eV ± 0.5 eV, and the nitrogen atom of the nitrogen-containing group is 400.0 eV ±. A measurement object is set at 0.5 eV. Magnetic carrier no. The ESCA chart for 2 is shown in FIGS.
[0026]
In the magnetic carrier of the present invention, the silicone resin coating layer is measured by ESCA (the amount of carbon derived from —COO— groups contained in the silicone resin / the amount of silicon constituting the silicone resin) × 100 of 10 to 70 atomic% ( More preferably, the condition of 15 to 65 atomic%) is satisfied. In the silicone resin coating layer, when the —COO— group is absent or small (the amount of carbon derived from the —COO— group / the amount of silicon) × 100 <10 atomic%, the silicone resin coating layer is thickened. Even if the insulation is improved to suppress the leakage of charge, the toner (particularly, the small particle diameter toner having a weight average particle diameter of 9 μm or less) cannot be sufficiently charged, and the dot reproducibility of the digital latent image is not achieved. Inferior to environmental stability. Conversely, if the amount of —COO— groups increases, such as (carbon amount derived from —COO— groups / silicon amount) × 100> 70 atomic%, the effect of suppressing the image flow decreases, and the release of the surface of the silicone resin coating layer further occurs. As a result, the toner spent tends to occur and the durability of a large number of sheets decreases. Resin-coated carrier that does not cause image flow, has sufficient charge imparting ability and environmental stability, and has sufficient durability by having -COO-group and silicon present in an appropriate ratio in the silicone resin coating layer Is obtained.
[0027]
Furthermore, the silicone resin coating layer has a value of 0.1 to 300 atomic% as measured by ESCA (the amount of carbon derived from the phenyl group contained in the silicone resin / the amount of carbon derived from the —COO— group contained in the silicone resin) × 100. The condition of (more preferably 10 to 200 atomic%) is satisfied.
[0028]
By making the carbon amount derived from the phenyl group of the coating layer present at a specific ratio with respect to the carbon amount derived from the -COO- group, the development efficiency is good, the charging property is excellent, and the charge is remarkable especially under low humidity. An extremely long-life silicone resin-coated carrier that does not cause a decrease in durable concentration due to up can be provided.
[0029]
The reason for this is not clear, but by making the amount of carbon derived from the phenyl group and the amount of carbon derived from the —COO— group present at a certain ratio, the balance between charge application and charge diffusion can be balanced. It is presumed that a good magnetic developability can be achieved and a long-life coated magnetic carrier can be obtained. When the amount of carbon derived from the phenyl group is absent or small [(the amount of carbon derived from the phenyl group) / (the amount of carbon derived from the —COO— group)] × 100 <0.1 atomic%, It is presumed that the endurance density decreases due to charge-up due to the fact that the degree of charge diffusion becomes dull and the charge accumulates with endurance. Conversely, when [(carbon amount derived from phenyl group) / (carbon amount derived from —COO-group)] × 100> 300 atomic%, the developability deteriorates, and the particle size distribution of the toner changes with durability. When toner particles having a large particle diameter increase in the developing device, the image quality is deteriorated. By providing a carbon amount derived from a phenyl group and a carbon amount derived from a -COO- group at an appropriate ratio in the coating layer, a coated carrier having good developability and further sufficient durability is obtained. Can do.
[0030]
The silicone resin coating layer had a value of [(nitrogen derived from nitrogen-containing group contained in silicone resin / carbon amount derived from —COO-group contained in silicone resin)] × 100 as measured by ESCA. A satisfactory silicone resin-coated magnetic carrier can be provided even when the condition of 01 to 10 atomic% (more preferably, 0.1 to 5 atomic%) is satisfied.
[0031]
When the nitrogen amount is present at a certain ratio to the carbon amount of -COO-, it provides an extremely long-life carrier that is excellent in charge rising and does not cause a decrease in the durability concentration due to significant charge-up, particularly under low humidity. I can.
[0032]
The reason for this is not clear, but by making the amount of nitrogen present at a specific ratio to the amount of carbon in —COO—, charge application and diffusion can be performed well, and a long-life coated magnet coated with a silicone resin. Carrier can get. When there are no or few nitrogen-containing groups (nitrogen amount / carbon amount derived from —COO— group) × 100 <0.01 atomic%, charge application is low, and charge diffusion is increased, As a result, the charging speed becomes slow, and adverse phenomena such as toner scattering and fogging tend to occur. Conversely, when (nitrogen amount—carbon amount derived from COO—group) × 100> 10 atomic%, the degree of charge diffusion decreases, and charges accumulate with durability, resulting in a decrease in durability concentration due to charge-up. End up.
[0033]
Examples of the silicone resin used in the present invention include those having the above-described surface composition, such as methacrylic acid ester-modified silicone resin, acrylic ester-modified silicone resin, styrene-acrylic ester-modified silicone resin, and styrene-methacrylic ester-modified. Examples thereof include silicone resins, amino-modified silicone resins, dimethyl silicone resins, diphenyl silicone resins, epoxy-modified silicone resins, and methylphenyl silicone resins. These may be used alone or in combination.
[0034]
[Outside 19]
[0035]
A silicone oligomer or silicone resin having structural units of the following formulas (I) and (II) is produced.
[0036]
[Outside 20]
(Wherein R1 ~ RFive Each represents a hydrocarbon group selected from a methyl group, an ethyl group and a phenyl group. )
[0037]
In producing the silicone oligomer or silicone resin, the following formulas (III), (IV), (Va) and (Vb) may be used.
[0038]
[Outside 21]
(Wherein R6 And R7 Represents a hydrocarbon group having 1 or more carbon atoms. )
[0039]
[Outside 22]
[0040]
Further, methacrylic acid ester or acrylic acid ester and the following formula (VI)
[0041]
[Outside 23]
(Wherein R8 , R9 And RTenAre the same or different groups and CHThree , CH2 CHThree , OCHThree Or OCH2 CHThree Represents. However, R8 , R9 And RTenAt least one of the OCHThree Or OCH2 CHThree It is. )
The oligomer or resin may be used in combination with the silicone oligomer or silicone resin by reacting with the compound represented by
[0042]
As the carrier core material in the silicone resin-coated magnetic carrier of the present invention, conventionally known ones can be used. Examples thereof include particles of a ferromagnetic metal such as iron and cobalt, particles obtained by dispersing a magnetic material in a resin, magnetite particles, hematite particles, and ferrite particles. Preferably, ferrite particles or iron particles whose surface can be easily controlled are used, and ferrite particles are particularly preferable.
[0043]
The particle diameter of the carrier core material in the present invention is preferably a number average particle diameter of 20 to 100 μm, particularly preferably 30 to 65 μm. When the number average particle diameter is less than 20 μm, the amount of fine particles increases in the carrier particle distribution, the magnetization per particle is lowered, and carrier scattering is likely to occur. On the other hand, when the number average particle of the carrier exceeds 100 μm, the specific surface of the carrier is lowered and the toner is likely to be scattered. In addition, in full-color image formation with many solid portions, the reproduction of solid portions is particularly deteriorated.
[0044]
Examples of the solvent for the silicone oligomer or silicone resin for forming the coating layer in the present invention include organic solvents such as toluene, xylene, methyl ethyl ketone, and methyl isobutyl ketone.
[0045]
The coating liquid is prepared so that the surface of the finally produced silicone resin-coated magnetic carrier satisfies the above atomic composition, the magnetic carrier core is coated with the coating liquid, and then the sintering temperature of the coating layer is normally performed. It is good to bake at 120-170 degreeC which is low. The reason for this is that when sintering is performed at a temperature lower than 120 ° C., the fluidity is lowered and the spent resistance against the toner is also lowered. Conversely, the reason is that the sintering temperature is higher than 170 ° C., but the reason is that the chargeability is lowered by oxidizing the acrylic group or the nitrogen-containing group, and toner scattering and fogging are likely to occur.
[0046]
The baking apparatus may be either an external heating system or an internal heating system, and may be, for example, a fixed or fluid electric furnace, a rotary electric furnace, a burner furnace, or a microwave baking.
[0047]
The resin coating amount in the silicone resin-coated magnetic carrier is 0.10 to 5.0% by weight, preferably 0.15 to 2.0% by weight, based on the total amount of the silicone resin-coated magnetic carrier.
[0048]
The toner used in combination with the carrier of the present invention preferably has a weight average particle diameter of 9 μm or less, and preferably a weight average particle diameter of 3.0 to 8.0 μm.
[0049]
Examples of toner binder resins include styrene copolymers such as polystyrene, styrene-butadiene copolymers, and styrene-acrylic copolymers; ethylene-vinyl acetate copolymers and ethylene-vinyl alcohol copolymers. Examples of such ethylene copolymers include phenolic resins, epoxy resins, polyamide resins, polyester resins, and maleic acid resins.
[0050]
Among these resins, particularly when a polyester resin having a high negative chargeability is used, the combination effect of the carrier of the present invention is great.
[0051]
In particular, the following formula
[0052]
[Outside 24]
(Wherein R is an ethylene or propylene group, x and y are each an integer of 1 or more, and the average value of x + y is 2 to 10). Carboxylic acid component consisting of a divalent or higher carboxylic acid or its acid anhydride or its lower alkyl ester (for example, fumaric acid, maleic acid, maleic anhydride, phthalic acid, terephthalic acid, trimellitic acid, pyromellitic acid, etc.) A polyester resin obtained by co-condensation with is preferable because it has sharp melting characteristics.
[0053]
As the colorant, known dyes and pigments such as phthalocyanine blue, indanthrene blue, peacock blue, permanent red, lake red, rhodamine lake, Hansa yellow, permanent yellow, benzidine yellow and the like can be used as the non-magnetic toner. . The content is 12 parts by weight or less, preferably 0.5 to 9 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the binder resin in order to reflect sensitively to the transparency of the OHP film.
[0054]
In the toner used in the present invention, a charge control agent may be added to the toner. By adding the charge control agent, the optimum triboelectric charge amount according to the development system can be obtained.
[0055]
As the negative charge control agent, an organometallic complex and a chelate compound are preferable. Azo-based metal complexes, aluminum acetylacetonate, iron (II) acetylacetonate, chromium 3.5-ditertiary butylsalicylate, 3,5-ditertiary butylsalicylate aluminum, 3.5-zetary butylsalicylate zinc, etc. I can do it. In particular, metal complexes of acetylacetone (including monoalkyl-substituted and dialkyl-substituted products), salicylic acid-based metal complexes (including monoalkyl-substituted and dialkyl-substituted products), or salts thereof are preferable, and salicylic acid-based metal complexes are particularly preferable. Or a salt is suitable.
[0056]
When the above-mentioned charge control agent is added to the toner, it is preferably used in an amount of 0.1 to 20 parts by weight, more preferably 0.2 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the binder resin. In particular, when used for color image formation, it is preferable to use a colorless or light-colored charge control agent.
[0057]
The toner used in the present invention includes silica fine powder, alumina fine powder, titanium oxide fine powder, polytetrafluoroethylene fine powder, polyvinyldenfluoride fine powder, polymethyl methacrylate fine powder, polystyrene fine powder, and silicone fine powder. It is preferable to mix or add such a fine powder. By mixing or adding the above-described fine powder to the toner, the fine powder exists between the toner and the carrier or between the toners, the flowability of the developer is improved, and the life of the developer is further increased. Will also be improved. As the surface area of the fine powder described above, the specific surface area by nitrogen adsorption by the BET method is 30 m.2 / G or more, especially 50-400m2 Good results are obtained in the range of / g. The addition amount of such fine powder is preferably 0.1 to 20% by weight based on the toner.
[0058]
To the toner of the present invention, a wax component such as polyethylene, polypropylene, microcrystalline wax, carnauba wax, sazol waffle and paraffin wax may be added for the purpose of improving releasability at the time of fixing with a hot roll.
[0059]
A toner having such a composition is obtained by thoroughly mixing a vinyl-type thermoplastic resin or a non-vinyl-type thermoplastic resin, a colorant, a charge control agent, and other additives with a mixer, and then heating rolls, kneaders, extenders. It is melted and kneaded using a kneader such as a ruder, and the resins are sufficiently mixed to mix the resins with each other, and the pigment or dye is dispersed therein. After the melt-kneaded product is cooled, the toner particles can be obtained by pulverization and classification. The toner particles can be used as they are, but they can be used by adding externally a kind and amount of fine powder as required.
[0060]
The external addition treatment of the fine powder can be performed using a mixer such as a Henschel mixer. The toner thus obtained is mixed with the carrier particles of the present invention to form a two-component developer. When forming the above-mentioned two-component developer, the ratio of the toner in the developer is typically in the range of 1 to 20% by weight, more preferably 1 to 10% by weight, depending on the development process. Is preferred. The toner triboelectric charge amount of such a two-component developer is preferably in the range of 20 to 100 μC / g, and most preferably 30 to 60 μC / g. The measurement conditions of the triboelectric charge amount used in the present invention will be described later.
[0061]
A method for measuring the physical properties of the carrier and the toner will be described below.
[0062]
Measurement of average particle size of carrier
The particle size of the carrier is extracted 300 or more randomly by an optical microscope, and measured as the carrier particle size with a horizontal ferret diameter by an image
[0063]
Measurement of toner particle size distribution
As a measuring device, Coulter Counter TA-II or Coulter Multisizer II (manufactured by Coulter Inc.) is used. As the electrolyte, first grade sodium chloride is used to prepare an approximately 1% NaCl aqueous solution. For example, ISOTON-II (manufactured by Coulter Scientific Japan) can be used. As a measurement method, 0.1 to 5 ml of a surfactant (preferably alkylbenzene sulfonate) is added as a dispersant to 100 to 150 ml of the electrolytic aqueous solution, and 2 to 20 mg of a measurement sample is further added. The electrolytic solution in which the sample is suspended is subjected to a dispersion treatment with an ultrasonic disperser for about 1 to 3 minutes, and the volume and the number of toner particles are measured for each channel by using the 100 μm aperture as the aperture. Thus, the toner volume distribution and number distribution are calculated. Then, the weight-based toner weight average particle diameter (D4) obtained from the volume distribution of the toner particles (the median value of each channel is a representative value for each channel) is obtained.
[0064]
As channels, 2.00 to 2.52 μm; 2.52 to 3.17 μm; 3.17 to 4.00 μm; 4.00 to 5.04 μm; 5.04 to 6.35 μm; 6.35 to 8. 00μm; 8.00 to 10.08 μm; 10.08 to 12.70 μm; 12.70 to 16.00 μm; 16.00 to 20.20 μm; 20.20 to 25.40 μm; 25.40 to 32.00 μm; 13 channels of 32.00-40.30 μm are used.
[0065]
Toner cohesion
The degree of aggregation is used as one means for measuring the flow characteristics of a sample (such as a toner having an external additive). The larger the value of the degree of aggregation, the worse the fluidity of the sample.
[0066]
As a measuring device, a powder tester (manufactured by Hosokawa Micron Corporation) having a digital vibrometer (Digivibro Model 1332) is used.
[0067]
As a measurement method, 200 mesh, 100 mesh, and 60 mesh sieves are placed on the shaking table in the order of narrow opening, that is, the meshes of 200 mesh, 100 mesh, and 60 mesh are overlapped in order of the highest mesh. To do.
[0068]
5 g of accurately weighed sample is added to the set 60 mesh sieve, the input voltage to the shaking table is set to 21.7 V, and the displacement value of the digital shaking meter is set to 0.130. Is adjusted to fall within the range of 60 to 90 μm (rheostat scale about 2.5), and vibration is applied for about 15 seconds. Thereafter, the weight of the sample remaining on each sieve is measured, and the degree of aggregation is calculated based on the following equation.
[0069]
[Outside 25]
[0070]
The sample used was left at a temperature of 23 ° C. and a humidity of 60% RH for about 12 hours, and the measurement environment was a temperature of 23 ° C. and a humidity of 60% RH.
[0071]
Next, the image forming method of the present invention will be described with reference to the developing device shown in FIG.
[0072]
An electrostatic charge image carrier (photoconductor) 1 is an electrostatic recording insulating drum or α-Se, CdS, ZnO.2 , OPC, α-Si, a photosensitive drum or photosensitive belt having a photoconductive insulating material layer. The
[0073]
[0074]
[0075]
[0076]
[0077]
[0078]
The S magnetic pole 3d is a transport pole. The collected developer after development is collected in a container, and the developer in the container is further transported to a regulating portion.
[0079]
In the vicinity of 3d, the fresh developer conveyed by the
[0080]
The distance d between the end of the
[0081]
It is preferable to apply an alternating voltage to the developing
[0082]
A
[0083]
The alternating voltage as the alternating voltage to be applied is preferably 1,000 to 10,000 (preferably 2,000 to 8,000) Vpp. When superimposing a DC voltage, it is preferable to apply the DC voltage in an absolute value range of 1,000 V or less.
[0084]
An image forming apparatus for satisfactorily implementing the full color image forming method using the developer of the present invention will be described with reference to FIG.
[0085]
The color electrophotographic apparatus shown in FIG. 2 includes the transfer material conveying system I provided from the right side (right side of FIG. 1) of the apparatus
[0086]
The transfer material transport system I has the following configuration. An opening is formed in the right wall (right side in FIG. 2) of the apparatus
[0087]
A transfer charger 313 and a transfer material separation charger 314 are disposed on the inner peripheral side of the
[0088]
Next, the configuration of the latent image forming unit II will be described. In FIG. 2, a photosensitive member (eg, an OPC photosensitive drum or an OPC photosensitive belt) 319 that is a latent image carrier that can rotate in the direction of the arrow is disposed with its outer peripheral surface in contact with the outer peripheral surface of the
[0089]
The configuration of the rotary developing device III is as follows. A rotatable housing (hereinafter referred to as a “rotating body”) 326 is disposed at a position facing the outer peripheral surface of the
[0090]
The sequence of the entire image forming apparatus configured as described above will be described by taking the case of the full color mode as an example. When the
[0091]
The transfer material conveyed via the
[0092]
The
[0093]
At this time, the fixing operation speed in the
[0094]
【Example】
Example 1
A coating solution for forming a coating layer on the surface of the magnetic carrier core particles was prepared as follows.
[0095]
33 parts by mole of the following compound (1), 35 parts by mole of the following compound (2) and 2 parts by mole of the following compound (3) are dissolved in xylene, and the resulting xylene solution is heated to a temperature of 70 to 80 ° C. The solution was poured into a container containing warm water and the silicone compound was subjected to condensation polymerization to produce an oligomer. After producing the silicone oligomer having the structural units (I) and (II), the lower aqueous layer and the xylene layer dissolving the upper oligomer were separated to prepare a first xylene solution.
[0096]
[Outside 26]
[0097]
Separately, 15 mol parts of the following compound (4) and 15 mol parts of the following compound (5) are dissolved in xylene, and about 3 mol parts of an azo initiator (2,2′-azobisisobutyronitrile) are dissolved in the resulting xylene solution. And radical polymerization was carried out at a liquid temperature of 50 to 60 ° C. to produce a copolymer of the compounds (4) and (5) to prepare a second xylene solution.
[0098]
[Outside 27]
[0099]
Next, the first xylene solution and the second xylene solution are mixed, and xylene is added to adjust the solid content concentration to about 3% by weight. 1 was prepared.
[0100]
As a magnetic carrier core particle, a magnetic ferrite particle having an average particle size of 35 μm (trade name: F-400; POWDERTECH CO., LTD, manufactured by Powder Tech Co., Ltd.) was applied in a fluidized bed. 1 was applied to obtain a magnetic carrier having a coating layer. Next, the magnetic carrier was heat-treated at a temperature of 150 ° C. for 30 minutes, and the surface of the magnetic ferrite core particles was baked with a silicone resin and coated with 0.5% by weight of the silicone resin. 1 was obtained. The obtained magnetic carrier No. When the surface of 1 was analyzed by ESCA, the amount of carbon derived from —COO— groups was 39 atomic% with respect to the amount of silicon constituting the silicone resin, and the amount of carbon derived from phenyl groups was derived from —COO— groups. It was 112 atomic% with respect to the carbon amount to do.
[0101]
Magnetic carrier No. 1, a non-magnetic cyan toner (weight average particle size of about 8.5 μm,
[0102]
Development for cyan color of the color laser copying machine having a two-component developer for each color having an OPC photosensitive drum and developing a digital electrostatic charge image by a reversal development method while applying an AC bias to the developing sleeve during development , Magenta color developer unit, yellow color developer unit, and black color developer unit, using an original document with an image area ratio of 25%, in an environment of normal temperature and humidity (23 ° C / 60% RH). When 50,000 sheets were continuously copied in each color mono color mode while replenishing each color toner, the fluctuation of the image density during the durability of 50,000 sheets was small, there was no fogging on the image, there was almost no change in charge amount, and the toner particle size Was excellent in durability stability with almost no change. The triboelectric charge amount of cyan toner is −27 μC / g, the triboelectric charge amount of magenta toner is −26 μC / g, the triboelectric charge amount of yellow toner is −28 μC / g, and the triboelectric charge amount of black toner is − It was 23 μC / g. Furthermore, the difference in charge amount between high temperature and high humidity (30 ° C., 80% RH) and low temperature and low humidity (15 ° C., 10% RH) is also small, and it has excellent charging characteristics and becomes noticeable under high humidity. Excellent characteristics with no image flow occurred. The results are shown in Table 3.
[0103]
Example 2
Coating liquid No. having the formulation shown in Table 2 was used. 2 except that the magnetic carrier No. 2 was used in the same manner as in Example 1. 2 was prepared. Magnetic carrier No. Table 2 shows the results of ESCA analysis of No. 2. Magnetic carrier No. Each color developer was prepared in the same manner as in Example 1, and evaluated in the same manner as in Example 1.
[0104]
The results are shown in Table 3. The image density after 50,000 sheets was slightly changed and the charge amount was slightly changed, but it was a good level.
[0105]
Example 3
Except for changing the composition ratio, the coating liquid No. 3 was prepared.
[0106]
Coating liquid No. 3 is used in the same manner as in Example 1 to obtain the magnetic carrier No. 3 was prepared. Magnetic carrier No. The analysis results of 3 ESCA are shown in Table 2. Magnetic carrier No. Each color developer was prepared in the same manner as in Example 1 and evaluated in the same manner as in Example 1.
[0107]
The results are shown in Table 3. Although a slight fog after 50,000 sheets and a slight change in the toner particle size in the developing device were observed, the level was good.
[0108]
Comparative Example 1
Except for not using the compound (1) and changing the composition ratio to Table 1, the coating solution No. 4 was prepared.
[0109]
Coating liquid No. 4 was used in the same manner as in Example 1, and the comparative magnetic carrier No. 1 was prepared. Comparative magnetic carrier No. Table 2 shows the results of analysis of 1 ESCA. Comparative magnetic carrier No. Each color developer was prepared in the same manner as in Example 1 and evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 3.
[0110]
The change in image density after 50,000 sheets and the change in charge amount were poor and lacked in durability stability, and the change in charge amount due to the environment was large and the charge characteristics were inferior. The reason for this is considered to be due to the accumulation of charge because the amount of carbon derived from the phenyl group is less than the amount of carbon derived from the —COO— group, and the charge is not sufficiently diffused.
[0111]
Comparative Example 2
The coating liquid No. Comparative magnetic carrier No. 5 was used in the same manner as in Example 1 except that No. 5 was used. 2 was prepared. Comparative magnetic carrier No. Table 2 shows the results of ESCA analysis of No. 2. Comparative magnetic carrier No. Each color developer was prepared in the same manner as in Example 1, and evaluated in the same manner as in Example 1.
[0112]
The results are shown in Table 3. The image density after 50,000 sheets, the fluctuation of the charge amount and the fog were poor and the durability stability was poor, and the toner particle size changed after the endurance.
[0113]
Comparative Example 3
Except for changing the composition ratio, the coating liquid No. 6 was prepared. Coating liquid No. 6 was used in the same manner as in Example 1 except that the comparative magnetic carrier No. 6 was used. 3 was prepared. Comparative magnetic carrier No. The analysis results of 3 ESCA are shown in Table 2. Comparative magnetic carrier No. Each color developer was prepared in the same manner as in Example 1 and evaluated in the same manner as in Example 1.
[0114]
The results are shown in Table 3. It was bad in terms of fog and fluctuation of the charge amount after 50,000 sheets and lacked durability stability, and image flow on the photosensitive drum occurred.
[0115]
Comparative Example 4
Except for changing the composition ratio, the coating liquid No. 7 was prepared. Coating liquid No. Comparative magnetic carrier No. 7 was used in the same manner as in Example 1 except that No. 7 was used. 4 was prepared. Comparative magnetic carrier No. The analysis results of 4 ESCA are shown in Table 2. Comparative magnetic carrier No. Each color developer was prepared in the same manner as in Example 1 and evaluated in the same manner as in Example 1.
[0116]
The results are shown in Table 3. The image density fluctuation and fogging after 50,000 sheets were poor and lacked durability stability, and the change in charge amount due to the environment was large and the charging characteristics were inferior. This is considered to be because the amount of carbon derived from the —COO— group was small relative to the amount of silicon, and the charge imparting ability was poor.
[0117]
Comparative Example 5
The coating liquid No. 1 was prepared according to the formulation shown in Table 1 except that the compounds (4) and (5) were not used and the composition ratio was changed. 8 was prepared. Coating liquid No. Comparative magnetic carrier No. 8 was used in the same manner as in Example 1 except that No. 8 was used. 5 was prepared. Comparative magnetic carrier No. The analysis results of 5 ESCA are shown in Table 2. Comparative magnetic carrier No. Each color developer was prepared in the same manner as in Example 1 and evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 3.
[0118]
Comparative Example 6
Except for not using the compound (1) and changing the composition ratio, the coating liquid No. 9 was prepared. Coating liquid No. 9 was used in the same manner as in Example 1, and the comparative magnetic carrier No. 6 was prepared. Comparative magnetic carrier No. The analysis results of 6 ESCA are shown in Table 2. Comparative magnetic carrier No. Each color developer was prepared in the same manner as in Example 1 and evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 3.
[0119]
[Table 1]
[0120]
[Table 2]
[0121]
[Table 3]
[0122]
Evaluation methods
1) Image density:
Copy under proper exposure conditions. D. In the evaluation, the solid image density was measured with a Macbeth densitometer, and the rank was evaluated.
[0123]
A: The original density is reproduced very well without density unevenness.
B: The document density is reproduced (a level with no practical problem).
C: non-uniform and uneven density (a level causing practical problems)
D: Changed greatly compared to the original density (unusable level)
[0124]
2) Fog on the image:
The toner fog on the white background image was measured using a REFLECTOMETER MODEL TC-6DS manufactured by Tokyo Denshoku Co., Ltd., and rank evaluation was performed.
[0125]
A: Less than 0.5%
B: Less than 0.5 to 1.5%
C: Less than 1.5 to 2.5%
D: 2.5% or more
[0126]
3) Environmental variation of charge amount:
The toner is charged in a 50 ml capacity polyethylene container at 15 ° C. and 10% humidity for one day and then mixed by shaking by
[0127]
A: ΔQ = less than 10 μC / g
B: ΔQ = 10 μC / g or more and less than 15 μC / g
C: ΔQ = 15 μC / g or more and less than 20 μC / g
D: ΔQ = 20 μC / g or more
[0128]
4) Durability fluctuation of charge amount:
The toner charge amount Q (start) of the developer collected from the developing sleeve of the developing device in the initial stage of durability at 23 ° C. and 60% humidity, and the developer collected from the developing sleeve of the developing device after 50,000 sheets The toner charge amount Q (last) was calculated using a charge amount measurement method described later, and rank evaluation was performed using the difference ΔQ (= Q (start) −Q (last)).
[0129]
A: ΔQ = less than 5 μC / g
B: ΔQ = 5 μC / g or more and less than 10 μC / g
C: ΔQ = 10 μC / g or more and less than 15 μC / g
D: ΔQ = 15 μC / g or more
[0130]
5) Durability fluctuation of toner particle size:
The weight average toner particle size D (start) of the toner in the developing device in the initial stage of durability under the environment of 23 ° C. and 60% humidity, and the weight average toner particle size D (last) of the toner in the developing device after 50,000 sheets The toner particle size was calculated using a toner particle diameter measuring method described later, and the rank was evaluated by the difference ΔD (= D (start) −D (last)).
[0131]
A: ΔD = 1 less than 1 μm
B: ΔD = 1 to 2 μm
C: ΔD = 2 μm or more and less than 3 μm
D: ΔD = 3 μm or more
[0132]
6) Image flow on the photosensitive drum:
A halftone image was formed using a color laser copying machine (CLC700) in an environment of 30 ° C. and humidity of 60%, and the image quality was evaluated.
[0133]
A: No image flow is seen
B: A level that can be seen a little but has no practical problem
C: Practical problem level
D: Image flow is seen on the entire surface, impractical level
[0134]
7) Measurement of charge amount:
FIG. 3 is an explanatory diagram of an apparatus for measuring the tribo charge of the developer toner. First, about 0.5 to 0.9 g of the developer collected from the sleeve of the developing device is placed in a
[0135]
Toner triboelectric charge amount (μC / g) = (C × V) / (W1 -W2 )
[0136]
Example 4
Preparation of cyan toner
Polyester resin obtained by condensation of propoxylated bisphenol and fumaric acid
(Binder resin, weight average molecular weight 25,000) 100 parts by weight
4 parts by weight of phthalocyanine pigment (cyan colorant)
Di-tert-butylsalicylic acid chromium (negative charge control agent) 4 parts by weight
The above materials are sufficiently premixed with a Henschel mixer, melt-kneaded with a twin-screw extruder, cooled and roughly ground to about 1 to 2 mm using a hammer mill, and then finely ground with an air jet type fine grinding machine. did. Further, the obtained finely pulverized product was classified to obtain negatively charged nonmagnetic cyan toner particles having a weight average particle diameter of about 5.8 μm. 100 parts by weight of the obtained nonmagnetic cyan toner particles and hydrophobic titanium oxide fine powder (BET specific surface area of 100 m)2 / G) A negatively chargeable cyan toner was prepared by mixing 1.5 parts by weight.
[0137]
Preparation of magenta toner
Except for using a quinacridone-based magenta pigment instead of the phthalocyanine pigment, negatively charged nonmagnetic magenta toner particles having a weight average particle diameter of about 5.8 μm were obtained in the same manner as the cyan toner particles. 100 parts by weight of the obtained nonmagnetic magenta toner particles and hydrophobic titanium oxide fine powder (BET specific surface area of 100 m)2/ G) A negatively chargeable magenta toner was prepared by mixing 1.5 parts by weight.
[0138]
Preparation of yellow toner
A negatively chargeable non-magnetic yellow toner having a weight average particle diameter of about 5.8 μm in the same manner as the cyan toner particles except that a yellow colorant (CI Pigment Yellow 17) is used in place of the phthalocyanine pigment. Particles were obtained. 100 parts by weight of the obtained nonmagnetic yellow toner particles and hydrophobic titanium oxide fine powder (BET specific surface area of 100 m)2 / G) A negatively chargeable yellow toner was prepared by mixing 1.5 parts by weight.
[0139]
Preparation of black toner
Negatively charged black toner particles having a weight average particle diameter of about 5.8 μm were obtained in the same manner as the cyan toner particles except that carbon black was used in place of the phthalocyanine pigment. 100 parts by weight of the obtained nonmagnetic black toner particles and hydrophobic titanium oxide fine powder (BET specific surface area of 100 m)2/ G) A negatively chargeable black toner was prepared by mixing 1.3 parts by weight.
[0140]
6 parts by weight of each color toner having a small particle diameter and the magnetic carrier No. prepared in Example 1 were used. A two-component developer of each color was prepared by mixing with 94 parts by weight of No. 1, and an image formation test was conducted in the single color mode while replenishing each color toner in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 4. Under a normal temperature and humidity environment, the triboelectric charge amount of cyan toner is −34 μC / g, the triboelectric charge amount of magenta toner is −33 μC / g, and the triboelectric charge amount of yellow toner is −35 μC / g, The triboelectric charge amount of the black toner was −32 μC / g.
[0141]
Examples 5 and 6 and Comparative Examples 7 to 12
Magnetic carrier No. 2 and 3, comparative magnetic carrier Nos. The image-drawing test was conducted in the same manner as in Example 4 except that 1 to 6 were used. The results are shown in Table 4.
[0142]
[Table 4]
[0143]
Example 7
A coating solution for forming a coating layer on the surface of the magnetic carrier core particles was prepared as follows.
[0144]
In xylene, 28 mol parts of the compound (1), 37 mol parts of the compound (2), 2 mol parts of the compound (3) and 3 mol parts of the following compound (8) were dissolved. The solution was poured into a container containing warm water heated to ˜80 ° C., and a silicone compound was subjected to condensation polymerization to produce an oligomer. After the formation of the silicone oligomer having the structural units (I) and (II), the lower aqueous layer and the xylene layer in which the upper nitrogen-containing oligomer is dissolved are separated to prepare a third xylene solution. did.
[0145]
[Outside 28]
[0146]
Next, the second xylene solution dissolving the copolymer of the compounds (4) and (5) prepared in the same manner as in Example 1 is mixed with the third xylene solution, and xylene is added. The solid content concentration was adjusted to about 3% by weight and the coating solution No. 10 was prepared.
[0147]
As a magnetic carrier core particle, a magnetic ferrite particle having an average particle diameter of 35 μm (trade name: F-400; manufactured by Powdertech Co., Ltd.) was applied to a coating solution No. 10 was applied to obtain a magnetic carrier having a coating layer. Next, the magnetic carrier was heated at a temperature of 150 ° C. for 30 minutes, the surface of the magnetic ferrite core particles was baked with a silicone resin, and the magnetic carrier No. 1 coated with 1.0% by weight of the silicone resin was coated. 4 was obtained. The obtained magnetic carrier No. When the surface of No. 4 was analyzed by ESCA, the amount of carbon derived from the —COO— group was 40 atomic% with respect to the amount of silicon constituting the silicone resin, and the amount of nitrogen derived from the nitrogen-containing group was changed to —COO— group. It was 1 atomic% with respect to the amount of carbon derived.
[0148]
Magnetic carrier No. Table 7 shows the results of the image output test using 4 in the same manner as in Example 1.
[0149]
The change in image density after 50,000 sheets was small, there was no fogging on the image, and there was almost no change in charge amount, and the durability stability was excellent. Further, the difference in charge amount between high temperature and high humidity and low temperature and low humidity was small, and the charge characteristics were excellent, and the image characteristics on the photosensitive drum that became remarkable under high humidity were not generated at all.
[0150]
Example 8
In the same manner as in Example 4 except that the compounds (6) and (7) were used when the silicone oligomer was produced and the composition ratio was changed, the coating solution No. 11 was prepared. Coating liquid No. 11 was used in the same manner as in Example 1 to obtain the magnetic carrier No. 5 was prepared. Magnetic carrier No. The analysis results of 5 ESCA are shown in Table 6. Magnetic carrier No. Each color developer was prepared in the same manner as in Example 1 and evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 7. Although there were some fluctuations in image density after 50,000 sheets and fluctuations in charge amount, they were at suitable levels.
[0151]
Example 9
The following compound (9) was used in place of the compound (8), and the coating solution No. 1 was prepared in the same manner as in Example 4 except that the composition ratio was changed. 12 was prepared.
[0152]
[Outside 29]
[0153]
Coating liquid No. 12 was used in the same manner as in Example 1 to obtain the magnetic carrier No. 6 was prepared. Magnetic carrier No. The analysis results of 6 ESCA are shown in Table 6. Magnetic carrier No. Each color developer was prepared in the same manner as in Example 1 and evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 7. Although there were some fluctuations in image density after 50,000 sheets and fluctuations in charge amount, they were at suitable levels.
[0154]
Comparative Examples 13 to 18
Coating solution Nos. 13 to 17 were used in the same manner as in Example 1 to produce the comparative magnetic carrier Nos. 7 to 11 were prepared. Comparative magnetic carrier Nos. Table 6 shows the results of ESCA analysis of 7 to 11. Comparative magnetic carrier Nos. Each color developer was prepared in the same manner as in Example 1 using 7 to 11, and evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 7. In Comparative Example 13, the image density variation after 50000 sheets, the variation in charge amount and fogging were poor, and durability stability was poor, and the change in the charge amount due to the environment was large and the charging characteristics were inferior. The reason is considered to be that the amount of carbon derived from the —COO— group was small relative to the amount of silicon, and the charge imparting ability was poor.
[0155]
In Comparative Example 14, the image density fluctuation after 50000 sheets, the charge amount fluctuation and fogging were poor, the durability stability was poor, and the image flow on the photosensitive drum was also at a bad level.
[0156]
In Comparative Example 15, the image density fluctuation after 50000 sheets, the charge amount fluctuation and fogging were remarkably poor and lacked in durability stability. The reason for this is thought to be that the amount of nitrogen is larger than the amount of carbon derived from the —COO— group, and the charge is not sufficiently diffused, so that it depends on charge accumulation.
[0157]
In Comparative Example 16, the image density fluctuation after 50000 sheets, the charge amount fluctuation and fogging were remarkably poor and lacked in durability stability. The reason for this is considered to be that the amount of nitrogen is small relative to the amount of carbon derived from the —COO— group, the charging speed is very poor, and the charge imparting ability is low.
[0158]
[Table 5]
[0159]
[Table 6]
[0160]
[Table 7]
[0161]
Examples 10 to 12 and Comparative Examples 19 to 23
Each color toner having a small particle diameter of 5.8 μm prepared in Example 4 and a magnetic carrier Nos. 4 to 6 and the comparative magnetic carrier Nos. 7 to 11 were used and an image output test was conducted in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 8.
[0162]
[Table 8]
[0163]
【The invention's effect】
The developer using the carrier of the present invention is excellent in environmental stability and durability stability in triboelectric charging, and has excellent image quality with no fog and no image blur while sufficiently satisfying the image density, after 50,000 sheets. Can also be obtained stably.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic explanatory view showing a specific example of an image forming apparatus for carrying out an image forming method of the present invention.
FIG. 2 is a schematic explanatory view showing a specific example of a full-color copying machine for applying the image forming method of the present invention to full-color image formation.
FIG. 3 is an explanatory diagram of a measuring apparatus for measuring the triboelectric charge amount of toner in a two-component developer.
FIG. 4 is a diagram showing an example of an ESCA chart of the magnetic carrier of the present invention coated with a silicone resin.
FIG. 5 is a diagram showing an example of an ESCA chart.
FIG. 6 is a diagram showing an example of an ESCA chart.
FIG. 7 is a diagram showing an example of an ESCA chart.
[Explanation of symbols]
1 Electrostatic charge image carrier (photosensitive drum or photosensitive belt)
2 Developer carrier (Development sleeve)
3 Magnet
14 Bias power supply
101 Suction machine
102 Measuring container
103 conductive screen
104 lid
105 Vacuum gauge
106 Same amount control valve
107 Suction port
108 capacitors
109 electrometer
Claims (56)
該シリコーン樹脂は、(a)−COO−基及び(b)少なくとも、フェニル基又は含窒素基を有し、
(i)ESCAによる測定で、−COO−基に由来する炭素量が、シリコーン樹脂に由来するケイ素量に対して15〜65原子%であり、且つ、
(ii)ESCAによる測定で、少なくとも、シリコーン樹脂が含窒素基を有しない場合はフェニル基に由来する炭素量が、−COO−基に由来する炭素量に対して10〜200原子%であるか、又は シリコーン樹脂が含窒素基を有する場合は含窒素基に由来する窒素量が、−COO−基に由来する炭素量に対して0.01〜10原子%であることを特徴とする電子写真現像剤用磁性キャリア。A magnetic carrier for electrophotographic development comprising a magnetic carrier core particle and a silicone resin coating the magnetic carrier core particle;
The silicone resin has (a) a —COO— group and (b) at least a phenyl group or a nitrogen-containing group,
(I) The amount of carbon derived from the —COO— group is 15 to 65 atomic% relative to the amount of silicon derived from the silicone resin, as measured by ESCA, and
(Ii) Whether the carbon amount derived from the phenyl group is 10 to 200 atomic% with respect to the carbon amount derived from the —COO— group when the silicone resin does not have a nitrogen-containing group, as measured by ESCA. Or when the silicone resin has a nitrogen-containing group, the amount of nitrogen derived from the nitrogen-containing group is 0.01 to 10 atomic% with respect to the amount of carbon derived from the —COO— group. Magnetic carrier for developer.
【外1】
(式中、R1〜R5はそれぞれメチル基、エチル基又はフェニル基から選ばれる炭化水素基を表わす。)で示される構成単位を有し、該シリコーン樹脂は官能基としてエステル基及びフェニル基を有する請求項1乃至4のいずれかの磁性キャリア。Silicone resins are represented by the following formulas (I) and (II)
[Outside 1]
(Wherein R 1 to R 5 each represent a hydrocarbon group selected from a methyl group, an ethyl group or a phenyl group), and the silicone resin has an ester group and a phenyl group as functional groups. The magnetic carrier according to claim 1, comprising:
【外2】
(式中、R1〜R5はそれぞれメチル基、エチル基又はフェニル基から選ばれる炭化水素基を表わす。)で示される構成単位を有し、該シリコーン樹脂は官能基としてエステル基及び下記式(VII)又は(VIII)
【外3】
【外4】
で示される含窒素基を有する請求項1乃至5のいずれかの磁性キャリア。Silicone resins are represented by the following formulas (I) and (II)
[Outside 2]
(Wherein R 1 to R 5 each represents a hydrocarbon group selected from a methyl group, an ethyl group or a phenyl group), the silicone resin has an ester group and the following formula as functional groups (VII) or (VIII)
[Outside 3]
[Outside 4]
The magnetic carrier according to claim 1, which has a nitrogen-containing group represented by the formula:
【外5】
(式中、R8,R9及びR10は同一又は異なる基でありCH3、CH2CH3、OCH3又はOCH2CH3を表す。但し、R8、R9及びR10の少なくとも1つはOCH3又はOCH2CH3である。)で示される化合物由来のエステル基を有している請求項1乃至6のいずれかの磁性キャリア。The silicone resin has a phenyl group and the following formula (VI)
[Outside 5]
(Wherein R 8 , R 9 and R 10 are the same or different groups and represent CH 3, CH 2 CH 3, OCH 3 or OCH 2 CH 3, provided that at least one of R 8 , R 9 and R 10 is OCH 3 or OCH 2 CH 3. The magnetic carrier according to claim 1, which has an ester group derived from a compound represented by the formula:
【外6】
(式中、R8,R9及びR10は同一又は異なる基でありCH3、CH2CH3、OCH3又はOCH2CH3を表す。但し、R8、R9及びR10の少なくとも1つはOCH3又はOCH2CH3である。)で示される化合物由来のエステル基を有する請求項1乃至7のいずれかの磁性キャリア。The silicone resin has a nitrogen-containing group and the following formula (VI)
[Outside 6]
(Wherein R 8 , R 9 and R 10 are the same or different groups and represent CH 3, CH 2 CH 3, OCH 3 or OCH 2 CH 3, provided that at least one of R 8 , R 9 and R 10 is OCH 3 or OCH 2 CH 3. The magnetic carrier according to claim 1, which has an ester group derived from a compound represented by the formula:
該シリコーン樹脂は、(a)−COO−基及び(b)少なくとも、フェニル基又は含窒素基を有し、
(i)ESCAによる測定で、−COO−基に由来する炭素量が、シリコーン樹脂を構成するケイ素量に対して15〜65原子%であり、且つ、
(ii)ESCAによる測定で、少なくとも、シリコーン樹脂が含窒素基を有しない場合はフェニル基に由来する炭素量が、−COO−基に由来する炭素量に対して10〜200原子%であるか、又はシリコーン樹脂が含窒素基を有する場合は含窒素基に由来する窒素量が、−COO−基に由来する炭素量に対して0.01〜10原子%であることを特徴とする二成分系現像剤。In a two-component developer having a toner and a magnetic carrier, the magnetic carrier has a magnetic carrier core particle and a silicone resin covering the magnetic carrier core particle,
The silicone resin has (a) a —COO— group and (b) at least a phenyl group or a nitrogen-containing group,
(I) The amount of carbon derived from the —COO— group is 15 to 65 atomic% relative to the amount of silicon constituting the silicone resin, as measured by ESCA, and
(Ii) Whether the carbon amount derived from the phenyl group is 10 to 200 atomic% with respect to the carbon amount derived from the —COO— group when the silicone resin does not have a nitrogen-containing group, as measured by ESCA. Or when the silicone resin has a nitrogen-containing group, the amount of nitrogen derived from the nitrogen-containing group is 0.01 to 10 atomic% with respect to the amount of carbon derived from the —COO— group. Developer.
【外7】
(式中、R1〜R5はそれぞれメチル基、エチル基又はフェニル基から選ばれる炭化水素基を表わす。)で示される構成単位を有し、該シリコーン樹脂は官能基としてエステル基及びフェニル基を有する請求項16乃至24のいずれかの二成分系現像剤。Silicone resins are represented by the following formulas (I) and (II)
[Outside 7]
(Wherein R 1 to R 5 each represent a hydrocarbon group selected from a methyl group, an ethyl group or a phenyl group), and the silicone resin has an ester group and a phenyl group as functional groups. The two-component developer according to any one of claims 16 to 24.
【外8】
(式中、R1〜R5はそれぞれメチル基、エチル基又はフェニル基から選ばれる炭化水素基を表わす。)で示される構成単位を有し、該シリコーン樹脂は官能基としてエステル基及び下記式(VII)又は(VIII)
【外9】
【外10】
で示される含窒素基を有する請求項16乃至25のいずれかの二成分系現像剤。Silicone resins are represented by the following formulas (I) and (II)
[Outside 8]
(Wherein R 1 to R 5 each represents a hydrocarbon group selected from a methyl group, an ethyl group or a phenyl group), the silicone resin has an ester group and the following formula as functional groups (VII) or (VIII)
[Outside 9]
[Outside 10]
The two-component developer according to any one of claims 16 to 25, which has a nitrogen-containing group represented by:
【外11】
(式中、R8,R9及びR10は同一又は異なる基でありCH3、CH2CH3、OCH3又はOCH2CH3を表す。但し、R8、R9及びR10の少なくとも1つはOCH3又はOCH2CH3である。)で示される化合物由来のエステル基を有している請求項16乃至26のいずれかの二成分系現像剤。The silicone resin has a phenyl group and the following formula (VI)
[Outside 11]
(Wherein R 8 , R 9 and R 10 are the same or different groups and represent CH 3, CH 2 CH 3, OCH 3 or OCH 2 CH 3, provided that at least one of R 8 , R 9 and R 10 is OCH 3 or OCH 2 CH 3. 27. The two-component developer according to any one of claims 16 to 26, which has an ester group derived from a compound represented by the formula:
【外12】
(式中、R8,R9及びR10は同一又は異なる基でありCH3、CH2CH3、OCH3又はOCH2CH3を表す。但し、R8、R9及びR10の少なくとも1つはOCH3又はOCH2CH3である。)で示される化合物由来のエステル基を有する請求項16乃至27のいずれかの二成分系現像剤。The silicone resin has a nitrogen-containing group and the following formula (VI)
[Outside 12]
(Wherein R 8 , R 9 and R 10 are the same or different groups and represent CH 3, CH 2 CH 3, OCH 3 or OCH 2 CH 3, provided that at least one of R 8 , R 9 and R 10 is OCH 3 or OCH 2 CH 3. The two-component developer according to any one of claims 16 to 27, which has an ester group derived from a compound represented by
磁界発生手段を内包する現像剤担持体上に二成分系現像剤の磁気ブラシを形成し、
現像剤担持体上に形成された磁気ブラシで静電荷像を現像してトナー像を感光体上に形成する画像形成方法であり、
該二成分系現像剤がトナー及び磁性キャリアを有し、該磁性キャリアが、磁性キャリアコア粒子及び該磁性キャリアコア粒子を被覆しているシリコーン樹脂を有し、
該シリコーン樹脂は、(a)−COO−基及び(b)少なくとも、フェニル基又は含窒素基を有し、
(i)ESCAによる測定で、−COO−基に由来する炭素量が、シリコーン樹脂を構成するケイ素量に対して15〜65原子%であり、且つ、
(ii)ESCAによる測定で、少なくとも、シリコーン樹脂が含窒素基を有しない場合はフェニル基に由来する炭素量が、−COO−基に由来する炭素量に対して10〜200原子%であるか、又はシリコーン樹脂が含窒素基を有する場合は含窒素基に由来する窒素量が、−COO−基に由来する炭素量に対して0.01〜10原子%であることを特徴とする画像形成方法。Forming an electrostatic charge image on the photoreceptor,
A magnetic brush of a two-component developer is formed on the developer carrier that contains the magnetic field generating means,
An image forming method for developing an electrostatic charge image with a magnetic brush formed on a developer carrying member to form a toner image on a photoreceptor,
The two-component developer has a toner and a magnetic carrier, and the magnetic carrier has a magnetic carrier core particle and a silicone resin covering the magnetic carrier core particle;
The silicone resin has (a) a —COO— group and (b) at least a phenyl group or a nitrogen-containing group,
(I) The amount of carbon derived from the —COO— group is 15 to 65 atomic% relative to the amount of silicon constituting the silicone resin, as measured by ESCA, and
(Ii) Whether the carbon amount derived from the phenyl group is 10 to 200 atomic% with respect to the carbon amount derived from the —COO— group when the silicone resin does not have a nitrogen-containing group, as measured by ESCA. Or when the silicone resin has a nitrogen-containing group, the amount of nitrogen derived from the nitrogen-containing group is 0.01 to 10 atomic% with respect to the amount of carbon derived from the —COO— group. Method.
【外13】
(式中、R1〜R5はそれぞれメチル基、エチル基又はフェニル基から選ばれる炭化水素基を表わす。)で示される構成単位を有し、該シリコーン樹脂は官能基としてエステル基及びフェニル基を有する請求項36乃至45のいずれかの画像形成方法。Silicone resins are represented by the following formulas (I) and (II)
[Outside 13]
(Wherein R 1 to R 5 each represent a hydrocarbon group selected from a methyl group, an ethyl group or a phenyl group), and the silicone resin has an ester group and a phenyl group as functional groups. The image forming method according to claim 36, comprising:
【外14】
(式中、R1〜R5はそれぞれメチル基、エチル基又はフェニル基から選ばれる炭化水素基を表わす。)で示される構成単位を有し、該シリコーン樹脂は官能基としてエステル基及び下記式(VII)又は(VIII)
【外15】
【外16】
で示される含窒素基を有する請求項36乃至46のいずれかの画像形成方法。Silicone resins are represented by the following formulas (I) and (II)
[Outside 14]
(Wherein R 1 to R 5 each represents a hydrocarbon group selected from a methyl group, an ethyl group or a phenyl group), the silicone resin has an ester group and the following formula as functional groups (VII) or (VIII)
[Outside 15]
[Outside 16]
47. The image forming method according to claim 36, which has a nitrogen-containing group represented by
【外17】
(式中、R8,R9及びR10は同一又は異なる基でありCH3、CH2CH3、OCH3又はOCH2CH3を表す。但し、R8、R9及びR10の少なくとも1つはOCH3又はOCH2CH3である。)で示される化合物由来のエステル基を有している請求項36乃至47のいずれかの画像形成方法。The silicone resin has a phenyl group and the following formula (VI)
[Outside 17]
(Wherein R 8 , R 9 and R 10 are the same or different groups and represent CH 3, CH 2 CH 3, OCH 3 or OCH 2 CH 3, provided that at least one of R 8 , R 9 and R 10 is OCH 3 or OCH 2 CH 3. 48. The image forming method according to claim 36, which has an ester group derived from a compound represented by
【外18】
(式中、R8,R9及びR10は同一又は異なる基でありCH3、CH2CH3、OCH3又はOCH2CH3を表す。但し、R8、R9及びR10の少なくとも1つはOCH3又はOCH2CH3である。)で示される化合物由来のエステル基を有する請求項36乃至48のいずれかの画像形成方法。The silicone resin has a nitrogen-containing group and the following formula (VI)
[Outside 18]
(Wherein R 8 , R 9 and R 10 are the same or different groups and represent CH 3, CH 2 CH 3, OCH 3 or OCH 2 CH 3, provided that at least one of R 8 , R 9 and R 10 is OCH 3 or OCH 2 CH 3. 49. The image forming method according to claim 36, which has an ester group derived from a compound represented by formula (1):
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