JP5617579B2 - Image forming apparatus, image forming method, and process cartridge - Google Patents
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Description
本発明は、電子写真方式を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリ装置、又はそれらの複合機等の画像形成装置、画像形成方法、及びプロセスカートリッジに関する。 The present invention relates to an image forming apparatus, an image forming method, and a process cartridge, such as a copying machine, a printer, a facsimile machine, or a complex machine using an electrophotographic system.
近年の電子写真方式による画像形成装置においては、高画質を求められると同時に、高耐久性も望まれている。つまり環境変動による画質の変化が少なく、常に安定した画像を経時において提供していかなければならない。
また、更なる高速化も市場要求として高まっている。従来では、非磁性トナーと磁性キャリアからなる二成分現像剤を現像剤担持体上に保持し、内包される磁極によって磁気ブラシを形成させ、現像剤担持体に感光体(以下、「電子写真感光体」、「感光体」、「静電潜像担持体」、「像担持体」と称することがある)と対向する位置で現像バイアスを印加することにより現像を行う方法が広く知られている。この方式は、耐久性及び画像特性に優れるなどの理由により静電複写機の現像として一般に用いられるが、高速化、高濃度化及び経時での画像濃度の安定化には対応できていない。
In recent electrophotographic image forming apparatuses, high image quality and high durability are also desired. In other words, there is little change in image quality due to environmental fluctuations, and a stable image must be provided over time.
Further, further speeding up is increasing as a market demand. Conventionally, a two-component developer composed of a non-magnetic toner and a magnetic carrier is held on a developer carrier, a magnetic brush is formed by a magnetic pole contained therein, and a photosensitive member (hereinafter referred to as “electrophotographic photosensitive member”) is formed on the developer carrier. And a method of performing development by applying a developing bias at a position opposite to the body, the photosensitive member, the electrostatic latent image carrier, and the image carrier. . This method is generally used for development of an electrostatic copying machine for reasons such as excellent durability and image characteristics, but it cannot cope with high speed, high density, and stabilization of image density over time.
近年の高速化、高濃度化に対応する現像方式としては多段現像方式が提案されている。このような方式を採る理由としては、ベタ画像における画像濃度の低下を防止することが挙げられる。そのため、複数本の現像スリーブを多段にわたって配置する方式である。
多段現像方式においては、像担持体に接触する磁気ブラシが像担持体の回転方向に複数並設されるように磁気ブラシが形成されており、一つの潜像に対する現像動作が複数回行われることにより、ベタ画像に充分トナーが付着することを狙ったものである。言い換えると一つの潜像に対する現像時間が長くなり、トナー供給に余裕を持たせようとするものである。
しかし、依然として、後端白抜けなどの異常画像の発生は抑えられた訳ではない。後端白抜け等の異常画像を抑えるためには、例えば従来の多段現像では、現像スリーブ径を小さくするなどの対策が施された。現像スリーブ径を小さくすることにより(例えば直径16mm)、磁気ブラシの半値幅が狭くなる。そのため、現像ニップが短くなると同時に、実際には現像部の磁気ブラシの穂の長さが短く形成されるため、後端白抜け余裕度が向上する。しかし、小径の現像スリーブでは現像剤の穂切り極の設計が難しいという弊害も発生する。これは高速現像の課題であるベタ画像追従性能を低下させる要因となる。
また、現像スリーブを高速で回転させなければならないため、キャリア飛散などに対する余裕度も低下してしまう。
更には、駆動系への負荷も大きくなってしまうため、トルクの上昇による耐久性の低下や振動の発生などが新たな課題として持ちあがってくる。そのため、更なる高速化への対応が難しくなってしまう。
As a developing method corresponding to the recent increase in speed and density, a multistage developing method has been proposed. The reason for adopting such a method is to prevent a decrease in image density in a solid image. Therefore, this is a system in which a plurality of developing sleeves are arranged in multiple stages.
In the multi-stage development method, the magnetic brush is formed such that a plurality of magnetic brushes in contact with the image carrier are arranged in parallel in the rotation direction of the image carrier, and a developing operation for one latent image is performed a plurality of times. Thus, it is aimed that sufficient toner adheres to the solid image. In other words, the development time for one latent image becomes longer, and an attempt is made to provide a margin for toner supply.
However, the occurrence of abnormal images such as white spots at the rear end is still not suppressed. In order to suppress abnormal images such as trailing edge blanks, for example, in conventional multi-stage development, measures such as reducing the developing sleeve diameter have been taken. By reducing the diameter of the developing sleeve (for example, 16 mm in diameter), the half width of the magnetic brush is narrowed. Therefore, at the same time as the developing nip is shortened, the length of the head of the magnetic brush in the developing portion is actually shortened, so that the margin at the trailing edge is improved. However, with a small-diameter developing sleeve, there is also a problem that it is difficult to design a developer cutting edge. This becomes a factor of reducing the solid image following performance, which is a problem of high-speed development.
Further, since the developing sleeve must be rotated at a high speed, the margin for carrier scattering and the like is also reduced.
In addition, since the load on the drive system also increases, a decrease in durability due to an increase in torque and generation of vibrations are brought up as new problems. Therefore, it becomes difficult to cope with further speeding up.
画像濃度を安定化させるために、例えば、特許文献1では、一成分現像方式により単色の画像を出力する2段現像方式において、感光体と現像スリーブとの間隔を、感光体の移動方向上流側に位置する第1の現像スリーブのそれよりも、感光体の移動方向下流側に位置する第2の現像スリーブのそれの方を広くするという構成をとっている。このような構成を取ることにより白抜けは改善される。
しかし、前記第1の現像スリーブと前記第2の現像スリーブは、感光体の移動方向と同じ方向に回転するため、前記第1の現像スリーブで発生したハロー(ハーフ先端白抜け)を前記第2の現像スリーブで更に悪化させてしまうという問題点がある。
In order to stabilize the image density, for example, in Patent Document 1, in the two-stage development system that outputs a single color image by the one-component development system, the interval between the photoreceptor and the developing sleeve is set at the upstream side in the movement direction of the photoreceptor. The second developing sleeve located on the downstream side in the moving direction of the photosensitive member is made wider than that of the first developing sleeve located in the first position. By adopting such a configuration, white spots are improved.
However, since the first developing sleeve and the second developing sleeve rotate in the same direction as the moving direction of the photosensitive member, the halo (half-tip white spot) generated in the first developing sleeve is removed from the second developing sleeve. There is a problem that the development sleeve further deteriorates.
また、特許文献2では、感光体ドラムの回転方向にそって2つの現像室を設け、潜像移動方向の上流側の現像室に二成分現像剤を収容し、感光体ドラムに形成した静電潜像を二成分磁気ブラシ現像で現像する。下流側の現像室は、一成分現像方式とされトナー供給部材である弾性ローラを備え非磁性一成分現像により、同一の潜像を現像する。これにより現像性の向上と後端白抜けなどの問題を防止し、現像剤中のキャリアがスキャベンジング現象を防ぐことを可能とした画像形成装置が提案されている。このような構成をとることにより、後端白抜けは改善される。
しかし、下流側を一成分ジャンピング現像としたため、高速機では、トナー飛散などの弊害が発生する。
また、弾性ローラのため二成分の多段現像の金属製(アルミニウム等)のスリーブと比較して、耐久性が劣ってしまう。そのため多段現像の高速対応性と耐久性の両立が困難であるという問題点がある。
In Patent Document 2, two developing chambers are provided along the rotation direction of the photosensitive drum, the two-component developer is accommodated in the developing chamber on the upstream side in the latent image moving direction, and the electrostatic chamber formed on the photosensitive drum. The latent image is developed with a two-component magnetic brush development. The developing chamber on the downstream side is a one-component developing system and includes an elastic roller as a toner supply member, and develops the same latent image by non-magnetic one-component development. Thus, there has been proposed an image forming apparatus that can prevent problems such as improvement in developability and white-out at the rear end and can prevent the carrier in the developer from scavenging. By adopting such a configuration, the trailing edge white spot is improved.
However, since the downstream side is set to one-component jumping development, the high-speed machine has problems such as toner scattering.
Further, because of the elastic roller, the durability is inferior compared to a two-component multi-stage development metal (aluminum, etc.) sleeve. Therefore, there is a problem that it is difficult to achieve both high-speed compatibility and durability of multistage development.
また、特許文献3では、静電潜像移動方向下流側の現像担持体に内包される現像極の法線磁束密度の半値幅が、上流側の現像極の法線磁束密度の半値幅よりも狭くするという構成をとっている。
このような構成をとることにより、多段現像本来の要求である高速対応性と耐久性を達成しつつハーフトーン後端白抜けなどの異常画像を抑えることはできる。
しかし、このような構成では、下流側の現像極の法線磁束密度の半値幅の方が上流側よりも狭いため、下流側の現像領域において、現像される直前及び直後の磁気ブラシの穂倒れが急激に起こり、その際トナー飛散が発生してしまうという問題点がある。
Further, in Patent Document 3, the half-value width of the normal magnetic flux density of the developing pole contained in the developing carrier on the downstream side in the electrostatic latent image moving direction is larger than the half-value width of the normal magnetic flux density of the upstream developing pole. It is configured to be narrow.
By adopting such a configuration, it is possible to suppress abnormal images such as white spots at the trailing edge of the halftone while achieving high-speed compatibility and durability, which are essential requirements for multistage development.
However, in such a configuration, since the half-value width of the normal magnetic flux density of the downstream development pole is narrower than that of the upstream side, the magnetic brush spikes just before and immediately after development in the downstream development region. Abruptly occurs, and toner scattering occurs at that time.
また、特許文献4では、像担持体と同方向に回転する第1の現像部材と第2の現像部材とを有し、第1の現像部材表面の平均山間隔Sm1、第2の現像部材表面の平均山間隔Sm2、キャリアの重量平均粒径Dの関係をSm2<D≦Sm1とするという構成をとっている。
このような構成をとることにより、現像手段へのトナー融着による汚染と画質低下と言った2つの現象を防止できる。
しかし、第1の現像部材と第2の現像部材は像担持体と同方向に回転するため、第1の現像部材で発生したハロー(ハーフ先端白抜け)を第2の現像部材で改善するどころか更に悪化させてしまう恐れがある。また、第2の現像部材表面の平均山間隔Sm2をキャリアの重量平均粒径Dよりも小さくしているため、第1の現像部材で像担持体上に形成されたベタトナー像に対して、第2の現像部材上に形成される磁気ブラシによるスキャベンジングが行われる際に、磁気ブラシが第2の現像部材上を滑りやすくなるためスキャベンジングが不十分となり、ベタ画像の均一性が損なわれるという問題がある。なお、特許文献4において問題にしている現像手段へのトナー融着については、本発明のような第1の現像部材と第2の現像部材が逆方向に回転し、第1の現像部材が像担持体と逆方向に回転する方式では問題とならない。
In Patent Document 4, the first developing member and the second developing member that rotate in the same direction as the image carrier are provided, and the average crest interval Sm1 on the surface of the first developing member, the surface of the second developing member. The relationship between the average peak interval Sm2 and the weight average particle diameter D of the carrier is Sm2 <D ≦ Sm1.
By adopting such a configuration, it is possible to prevent two phenomena such as contamination due to toner fusion to the developing means and degradation of image quality.
However, since the first developing member and the second developing member rotate in the same direction as the image carrier, the second developing member can improve the halo (half-point white spot) generated in the first developing member. There is a risk of further worsening. In addition, since the average crest interval Sm2 on the surface of the second developing member is made smaller than the weight average particle diameter D of the carrier, the first toner is formed with respect to the solid toner image formed on the image carrier by the first developing member. When scavenging by the magnetic brush formed on the second developing member is performed, the magnetic brush becomes slippery on the second developing member, so that scavenging is insufficient and the uniformity of the solid image is impaired. There is a problem of being. In regard to toner fusion to the developing means, which is a problem in Patent Document 4, the first developing member and the second developing member as in the present invention rotate in opposite directions, and the first developing member is an image. There is no problem with the method of rotating in the direction opposite to the carrier.
本発明は、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、ハローやベタ画像濃度ムラ等の異常画像を抑えた高画質の画像を形成できると共に、高速対応性と耐久性の達成という多段現像本来の要求を満たすことができる画像形成装置、画像形成方法、及びプロセスカートリッジを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to solve the above-described problems and achieve the following objects. That is, the present invention is capable of forming a high-quality image that suppresses abnormal images such as halos and solid image density unevenness, and can satisfy the original multi-stage development requirements of achieving high-speed compatibility and durability. An object is to provide an image forming method and a process cartridge.
前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
<1> 像担持体と、該像担持体表面を帯電させる帯電手段と、帯電された像担持体表面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像を、トナーとキャリアを含む現像剤を用いて現像して可視像を形成する現像手段とを少なくとも有する画像形成装置であって、
前記現像手段が、少なくとも第1の現像部材と第2の現像部材とを有し、前記第1の現像部材と前記第2の現像部材が逆方向に回転し、前記第1の現像部材が前記像担持体と逆方向に回転し、前記第1の現像部材表面の平均山間隔をSm1、前記第2の現像部材表面の平均山間隔をSm2、前記現像剤のキャリアの重量平均粒径をDとしたとき、次式、Sm1≦D≦Sm2、を満たすことを特徴とする画像形成装置である。
<2> トナーが、少なくとも、活性水素基を有する化合物、該活性水素基を有する化合物と反応可能な部位を有する重合体、ポリエステル樹脂、着色剤、及び離型剤を有機溶媒中に溶解乃至分散させたトナー材料液を、水系媒体中で反応をさせて得られる前記<1>に記載の画像形成装置である。
<3> トナーの重量平均粒径が2μm〜6μmである前記<2>に記載の画像形成装置である。
<4> 少なくとも像担持体、帯電手段、及び現像手段を含む画像形成要素を複数配列してなるタンデム型である前記<1>から<3>のいずれかに記載の画像形成装置である。
<5> 帯電手段が、交番電圧を重畳した直流電圧を印加する前記<1>から<4>のいずれかに記載の画像形成装置である。
<6> 帯電手段が、ローラ状で像担持体に近接非接触配置されている前記<1>から<5>のいずれかに記載の画像形成装置である。
<7> 像担持体表面を帯電させる帯電工程と、帯電された像担持体表面を露光して静電潜像を形成する露光工程と、前記静電潜像を、トナーとキャリアを含む現像剤を用いて現像して可視像を形成する現像工程とを少なくとも含む画像形成方法であって、
前記現像工程が、少なくとも第1の現像部材と第2の現像部材とを有し、前記第1の現像部材と前記第2の現像部材が逆方向に回転し、前記第1の現像部材が前記像担持体と逆方向に回転し、前記第1の現像部材表面の平均山間隔をSm1、前記第2の現像部材表面の平均山間隔をSm2、前記現像剤のキャリアの重量平均粒径をDとしたとき、次式、Sm1≦D≦Sm2、を満たす現像手段を用いて行われることを特徴とする画像形成方法である。
<8> 像担持体と、該像担持体上に形成された静電潜像を、トナーとキャリアを含む現像剤を用いて現像し可視像を形成する現像手段とを少なくとも有し、画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジであって、
前記現像手段が、少なくとも第1の現像部材と第2の現像部材とを有し、前記第1の現像部材と前記第2の現像部材が逆方向に回転し、前記第1の現像部材が前記像担持体と逆方向に回転し、前記第1の現像部材表面の平均山間隔をSm1、前記第2の現像部材表面の平均山間隔をSm2、前記現像剤のキャリアの重量平均粒径をDとしたとき、次式、Sm1≦D≦Sm2、を満たすことを特徴とするプロセスカートリッジである。
Means for solving the problems are as follows. That is,
<1> An image carrier, a charging unit that charges the surface of the image carrier, an exposure unit that exposes the charged image carrier surface to form an electrostatic latent image, and the electrostatic latent image is converted into a toner. And an image forming apparatus having at least a developing unit that forms a visible image by developing using a developer containing a carrier,
The developing means includes at least a first developing member and a second developing member, the first developing member and the second developing member rotate in opposite directions, and the first developing member is Rotating in the opposite direction to the image carrier, the average crest distance on the surface of the first developing member is Sm1, the average crest distance on the surface of the second developing member is Sm2, and the weight average particle diameter of the carrier of the developer is D. In this case, the image forming apparatus satisfies the following expression: Sm1 ≦ D ≦ Sm2.
<2> The toner dissolves or disperses at least a compound having an active hydrogen group, a polymer having a site capable of reacting with the compound having an active hydrogen group, a polyester resin, a colorant, and a release agent in an organic solvent. The image forming apparatus according to <1>, which is obtained by reacting the toner material liquid thus obtained in an aqueous medium.
<3> The image forming apparatus according to <2>, wherein the toner has a weight average particle diameter of 2 μm to 6 μm.
<4> The image forming apparatus according to any one of <1> to <3>, wherein the image forming apparatus is a tandem type in which a plurality of image forming elements including at least an image carrier, a charging unit, and a developing unit are arranged.
<5> The image forming apparatus according to any one of <1> to <4>, wherein the charging unit applies a DC voltage on which an alternating voltage is superimposed.
<6> The image forming apparatus according to any one of <1> to <5>, wherein the charging unit is in the form of a roller and is disposed in proximity to and non-contact with the image carrier.
<7> A charging step for charging the surface of the image carrier, an exposure step for exposing the charged surface of the image carrier to form an electrostatic latent image, and a developer containing the electrostatic latent image and a toner and a carrier. An image forming method including at least a development step of developing a visible image by developing using
The developing step includes at least a first developing member and a second developing member, the first developing member and the second developing member rotate in opposite directions, and the first developing member is Rotating in the opposite direction to the image carrier, the average crest distance on the surface of the first developing member is Sm1, the average crest distance on the surface of the second developing member is Sm2, and the weight average particle diameter of the carrier of the developer is D. In this case, the image forming method is performed using a developing unit that satisfies the following formula: Sm1 ≦ D ≦ Sm2.
<8> An image carrier and at least developing means for developing the electrostatic latent image formed on the image carrier using a developer containing toner and a carrier to form a visible image, A process cartridge removable from the main body of the forming apparatus,
The developing means includes at least a first developing member and a second developing member, the first developing member and the second developing member rotate in opposite directions, and the first developing member is Rotating in the opposite direction to the image carrier, the average crest distance on the surface of the first developing member is Sm1, the average crest distance on the surface of the second developing member is Sm2, and the weight average particle diameter of the carrier of the developer is D. In this case, the process cartridge satisfies the following expression: Sm1 ≦ D ≦ Sm2.
本発明によると、従来における前記諸問題を解決し、前記目的を達成することができ、ハローやベタ画像濃度ムラ等の異常画像を抑えた高画質の画像を形成できると共に、高速対応性及び耐久性の達成という多段現像本来の要求を満たすことができる画像形成装置、画像形成方法、及びプロセスカートリッジを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to solve the above-described problems and achieve the object, and to form a high-quality image that suppresses abnormal images such as halo and solid image density unevenness, as well as high-speed compatibility and durability. Therefore, it is possible to provide an image forming apparatus, an image forming method, and a process cartridge capable of satisfying the original requirement of multi-stage development for achieving high performance.
(画像形成装置及び画像形成方法)
本発明の画像形成装置は、像担持体と、帯電手段と、露光手段と、現像手段とを少なくとも有してなり、更に必要に応じて適宜選択したその他の手段、例えば、定着手段、クリーニング手段、除電手段、リサイクル手段、制御手段等を有してなる。
本発明の画像形成方法は、帯電工程と、露光工程と、現像工程とを少なくとも含み、更に必要に応じて適宜選択したその他の工程、例えば定着工程、クリーニング工程、除電工程、リサイクル工程、制御工程等を含んでなる。
(Image forming apparatus and image forming method)
The image forming apparatus of the present invention includes at least an image carrier, a charging unit, an exposure unit, and a developing unit, and other units appropriately selected as necessary, for example, a fixing unit and a cleaning unit. , Static elimination means, recycling means, control means and the like.
The image forming method of the present invention includes at least a charging step, an exposure step, and a development step, and further other steps appropriately selected as necessary, for example, a fixing step, a cleaning step, a static elimination step, a recycling step, and a control step. Etc.
本発明の画像形成方法は、本発明の画像形成装置により好適に実施することができ、前記帯電工程は前記帯電手段により行うことができ、前記露光工程は前記露光手段により行うことができ、前記現像工程は前記現像手段により行うことができ、前記その他の工程は前記その他の手段により行うことができる。 The image forming method of the present invention can be preferably carried out by the image forming apparatus of the present invention, the charging step can be performed by the charging unit, the exposure step can be performed by the exposing unit, The developing step can be performed by the developing unit, and the other steps can be performed by the other unit.
<像担持体>
前記像担持体としては、その材質、形状、構造、大きさ等については、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、前記形状としては、例えば、ドラム状、シート状、エンドレスベルト状などが挙げられる。前記構造としては、単層構造であってもよいし、積層構造であってもよく、前記大きさとしては、前記画像形成装置の大きさや仕様等に応じて適宜選択することができる。前記材質としては、例えばアモルファスシリコン、セレン、CdS、ZnO等の無機感光体;ポリシラン、フタロポリメチン等の有機感光体(OPC)、などが挙げられる。
<Image carrier>
The material, shape, structure, size and the like of the image carrier are not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. Examples of the shape include a drum shape, a sheet shape, and an endless shape. Examples include a belt shape. The structure may be a single-layer structure or a laminated structure, and the size may be appropriately selected according to the size and specifications of the image forming apparatus. Examples of the material include inorganic photoreceptors such as amorphous silicon, selenium, CdS, and ZnO; organic photoreceptors (OPC) such as polysilane and phthalopolymethine, and the like.
前記アモルファスシリコン感光体は、例えば、支持体を50〜400℃に加熱し、該支持体上に真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、熱CVD法、光CVD法、プラズマCVD法等の成膜法により、a−Siからなる感光層を形成したものである。これらの中でも、プラズマCVD法が特に好ましく、具体的には、原料ガスを直流、高周波又はマイクロ波グロー放電によって分解し、支持体上にa−Siからなる感光層を形成する方法が好適である。 For example, the amorphous silicon photosensitive member is heated to 50 to 400 ° C., and a vacuum deposition method, a sputtering method, an ion plating method, a thermal CVD method, a photo CVD method, a plasma CVD method, or the like is applied on the support. A photosensitive layer made of a-Si is formed by a film forming method. Among these, the plasma CVD method is particularly preferable, and specifically, a method in which the source gas is decomposed by direct current, high frequency, or microwave glow discharge to form a photosensitive layer made of a-Si on the support is preferable. .
前記有機感光体(OPC)は、(1)光吸収波長域の広さ、光吸収量の大きさ等の光学特性、(2)高感度、安定な帯電特性等の電気的特性、(3)材料の選択範囲の広さ、(4)製造の容易さ、(5)低コスト、(6)無毒性、等の理由から一般に広く応用されている。このような有機感光体の層構成としては、単層構造と、積層構造とに大別される。
前記単層構造の感光体は、支持体と、該支持体上に単層型感光層を設けてなり、更に必要に応じて、保護層、中間層、その他の層を有してなる。
前記積層構造の感光体は、支持体と、該支持体上に電荷発生層、及び電荷輸送層を少なくともこの順に有する積層型感光層を設けてなり、更に必要に応じて、保護層、中間層、その他の層を有してなる。
The organic photoreceptor (OPC) has (1) optical characteristics such as a wide light absorption wavelength range and a large amount of light absorption, (2) electrical characteristics such as high sensitivity and stable charging characteristics, (3) In general, it is widely applied because of the wide selection range of materials, (4) ease of production, (5) low cost, and (6) non-toxicity. The layer structure of such an organic photoreceptor is roughly divided into a single layer structure and a laminated structure.
The single-layered photoreceptor has a support and a single-layer type photosensitive layer provided on the support, and further includes a protective layer, an intermediate layer, and other layers as necessary.
The laminated structure of the photoreceptor comprises a support, and a laminate type photosensitive layer having at least a charge generation layer and a charge transport layer in this order on the support, and further includes a protective layer and an intermediate layer as necessary. And other layers.
<帯電工程及び帯電手段>
前記帯電工程は、像担持体表面を帯電させる工程であり、前記帯電手段により行われる。
前記帯電手段としては、前記像担持体の表面に電圧を印加して一様に帯電させることができるものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、(1)像担持体と接触して帯電させる接触方式の帯電手段と、(2)像担持体と非接触で帯電させる非接触方式の帯電手段とに大別される。
<Charging step and charging means>
The charging step is a step of charging the surface of the image carrier, and is performed by the charging unit.
The charging means is not particularly limited as long as it can apply a voltage to the surface of the image carrier to uniformly charge the surface, and can be appropriately selected according to the purpose. There are roughly divided into a contact-type charging means for charging in contact with the image carrier and (2) a non-contact-type charging means for charging in a non-contact manner with the image carrier.
−接触方式の帯電手段−
前記(1)の接触方式の帯電手段としては、例えば導電性又は半導電性の帯電ローラ、磁気ブラシ、ファーブラシ、フィルム、ゴムブレードなどが挙げられる。これらの中でも、前記帯電ローラは、コロナ放電に比べてオゾンの発生量を大幅に低減することが可能であり、像担持体の繰り返し使用時における安定性に優れ、画質劣化防止に有効である。
前記磁気ブラシは、例えばZn−Cuフェライト等の各種フェライト粒子を支持する非磁性の導電スリーブと、該スリーブに内包されるマグネットロールとから構成される。前記ファーブラシは、例えばカーボン、硫化銅、金属又は金属酸化物等により導電処理されたファーを金属又は導電処理された芯金に巻き付けたり、張り付けたりして形成される。
-Contact charging means-
Examples of the contact type charging means (1) include a conductive or semiconductive charging roller, a magnetic brush, a fur brush, a film, and a rubber blade. Among these, the charging roller can greatly reduce the amount of ozone generated compared to corona discharge, and is excellent in stability when the image carrier is repeatedly used, and is effective in preventing image quality deterioration.
The magnetic brush includes a non-magnetic conductive sleeve that supports various ferrite particles such as Zn-Cu ferrite, and a magnet roll included in the sleeve. The fur brush is formed by, for example, winding or pasting a fur treated with carbon, copper sulfide, metal, metal oxide, or the like around a metal or a treated metal core.
−非接触方式の帯電手段−
前記(2)の非接触の帯電手段としては、例えばコロナ放電を利用した非接触帯電器や針電極デバイス、固体放電素子;像担持体に対して微小な間隙をもって配設された導電性又は半導電性の帯電ローラなどが挙げられる。
-Non-contact charging means-
The non-contact charging means (2) includes, for example, a non-contact charger using a corona discharge, a needle electrode device, a solid discharge element; Examples thereof include a conductive charging roller.
前記コロナ放電は、空気中のコロナ放電によって発生した正又は負のイオンを像担持体の表面に与える非接触な帯電方法であり、像担持体に一定の電荷量を与える特性を持つコロトン帯電器と、一定の電位を与える特性を持つスコロトロン帯電器とがある。
前記コロトン帯電器は、放電ワイヤの周囲に半空間を占めるケーシング電極とそのほぼ中心に置かれた放電ワイヤとから構成される。
前記スコロトロン帯電器は、前記コロトロン帯電器にグリッド電極を追加したものであり、グリッド電極は像担持体表面から1.0mm〜2.0mm離れた位置に設けられている。
前記像担持体に対して微小な間隙をもって配設された帯電ローラとしては、前記像担持体に対して微小なギャップを持つように前記帯電ローラを改良したものである。前記微小なギャップは10μm〜200μmが好ましく、10μm〜100μmがより好ましい。
The corona discharge is a non-contact charging method that gives positive or negative ions generated by corona discharge in the air to the surface of the image carrier, and a coroton charger having a characteristic of giving a constant amount of charge to the image carrier. And a scorotron charger having the characteristic of giving a constant potential.
The coroton charger is composed of a casing electrode that occupies a half space around the discharge wire, and a discharge wire placed almost at the center thereof.
The scorotron charger is obtained by adding a grid electrode to the corotron charger, and the grid electrode is provided at a position 1.0 mm to 2.0 mm away from the surface of the image carrier.
The charging roller disposed with a minute gap with respect to the image carrier is an improvement of the charging roller so as to have a minute gap with respect to the image carrier. The fine gap is preferably 10 μm to 200 μm, and more preferably 10 μm to 100 μm.
<露光工程及び露光手段>
前記露光は、例えば、前記露光手段を用いて前記像担持体の表面を像様に露光することにより行うことができる。
前記露光における光学系は、アナログ光学系とディジタル光学系とに大別される。前記アナログ光学系は、原稿を光学系により直接像担持体上に投影する光学系であり、前記ディジタル光学系は、画像情報が電気信号として与えられ、これを光信号に変換して像担持体を露光し作像する光学系である。
前記露光手段としては、前記帯電手段により帯電された前記像担持体の表面に、形成すべき像様に露光を行うことができる限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、複写光学系、ロッドレンズアレイ系、レーザ光学系、液晶シャッタ光学系、LED光学系、などの各種露光器が挙げられる。
なお、本発明においては、前記像担持体の裏面側から像様に露光を行う光背面方式を採用してもよい。
<Exposure process and exposure means>
The exposure can be performed, for example, by exposing the surface of the image carrier imagewise using the exposure unit.
The optical system in the exposure is roughly classified into an analog optical system and a digital optical system. The analog optical system is an optical system that projects a document directly onto an image carrier by an optical system, and the digital optical system receives image information as an electrical signal and converts it into an optical signal to convert the image information into an image carrier. Is an optical system that exposes an image.
The exposure means is not particularly limited as long as it can expose the surface of the image carrier charged by the charging means like an image to be formed, and can be appropriately selected according to the purpose. Examples include various exposure devices such as a copying optical system, a rod lens array system, a laser optical system, a liquid crystal shutter optical system, and an LED optical system.
In the present invention, an optical back side system in which imagewise exposure is performed from the back side of the image carrier may be adopted.
<現像工程及び現像手段>
前記現像工程は、前記静電潜像を、トナー乃至現像剤を用いて現像して可視像を形成する工程である。
前記可視像の形成は、例えば、前記静電潜像を前記トナー乃至前記現像剤を用いて現像することにより行うことができ、前記現像手段により行うことができる。
前記現像手段としては、少なくとも第1の現像部材と第2の現像部材とを有し、前記第1の現像部材と前記第2の現像部材が逆方向に回転し、前記第1の現像部材が前記像担持体と逆方向に回転するものが用いられる。
<Development process and development means>
The developing step is a step of developing the electrostatic latent image using a toner or a developer to form a visible image.
The visible image can be formed, for example, by developing the electrostatic latent image using the toner or the developer, and can be performed by the developing unit.
The developing means includes at least a first developing member and a second developing member, the first developing member and the second developing member rotate in opposite directions, and the first developing member Those rotating in the opposite direction to the image carrier are used.
ここで、本発明の画像形成装置で用いられる現像手段について図面を参照して説明する。
図1は、本発明の画像形成装置に用いる現像手段3の構成を示す概略図である。
図1に示すように、像担持体(感光体)1に対向して複数個の現像部材としての現像スリーブ2を平行に配置した現像手段3において、磁極構成のマグネットを内包する現像スリーブを感光体回転方向の最下流に設置している。
現像手段3は、第1の現像部材としての第1の現像スリーブ2aと、第2の現像部材としての第2の現像スリーブ2bとを有している。
多段現像方式では、ベタ画像に対する画像濃度の低下を防止するために、複数の現像スリーブを多段にわたって配置している。
そのため、ベタ画像のように深い静電潜像で描かれた画像に対しては、現像時間が長くなった効果により充分にトナーを潜像に供給することができる。
その反面、従来の多段現像では、ハローの発生や、ライン画像(特に横ライン)に対する再現性が不十分であるといった不具合が発生する。ハローとは、ハーフトーンの中に濃い画像を現像した場合に濃い画像の周辺が白く抜ける現象のことである。
それらの不具合を解決するために取られた手段は、現像スリーブ直径を小径化(例えば直径16mm)するものであった。
Here, the developing means used in the image forming apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of the developing means 3 used in the image forming apparatus of the present invention.
As shown in FIG. 1, in a developing means 3 in which developing sleeves 2 as a plurality of developing members are arranged in parallel to face an image carrier (photosensitive body) 1, a developing sleeve containing a magnet having a magnetic pole structure is exposed to light. It is installed at the most downstream in the body rotation direction.
The developing means 3 has a first developing sleeve 2a as a first developing member and a second developing sleeve 2b as a second developing member.
In the multi-stage development method, a plurality of development sleeves are arranged in multiple stages in order to prevent a decrease in image density with respect to a solid image.
Therefore, for an image drawn with a deep electrostatic latent image such as a solid image, the toner can be sufficiently supplied to the latent image due to the effect of increasing the development time.
On the other hand, the conventional multi-stage development causes problems such as the occurrence of halos and insufficient reproducibility for line images (particularly horizontal lines). A halo is a phenomenon in which the periphery of a dark image is whitened when a dark image is developed in halftone.
A measure taken to solve these problems has been to reduce the diameter of the developing sleeve (for example, 16 mm in diameter).
一方、更に高速化を目指す場合、感光体線速の増加に伴い現像スリーブ線速を増加させる訳であるが、小径の現像スリーブを高速回転する不具合が目立つようになる。
高速回転による現像スリーブの耐久性劣化、及び画質上では、ハローの再発生である。ハローをなくし、小径スリーブの使用限定がない多段現像を提案することによってトータルの設計余裕度を向上させる。
一般的に多段現像で再現される画像は、最下流に位置する現像スリーブ上に形成される磁気ブラシの接触状態で最終画像が決定される。そのため、本実施形態では、第1の現像部材としての第1の現像スリーブと、第2の現像部材としての第2の現像スリーブは逆方向に回転し、第1の現像スリーブは像担持体と逆方向に回転し、第1の現像スリーブ表面の平均山間隔をSm1、第2の現像スリーブ表面の平均山間隔をSm2、キャリアの重量平均粒径をDとしたとき、Sm1≦D≦Sm2の関係を満たすことが必要である。
On the other hand, when aiming at higher speed, the developing sleeve linear velocity is increased with the increase of the photosensitive member linear velocity, but the problem of high-speed rotation of the small-diameter developing sleeve becomes conspicuous.
The durability of the developing sleeve is deteriorated due to high-speed rotation, and halos are regenerated in terms of image quality. The total design margin is improved by proposing multi-stage development that eliminates halos and does not limit the use of small-diameter sleeves.
In general, an image reproduced by multi-stage development is determined by a contact state of a magnetic brush formed on a developing sleeve located on the most downstream side. Therefore, in this embodiment, the first developing sleeve as the first developing member and the second developing sleeve as the second developing member rotate in the opposite directions, and the first developing sleeve is the image carrier. Rotating in the opposite direction, Sm1 ≦ D ≦ Sm2 where Sm1 is the average crest distance on the first developing sleeve surface, Sm2 is the average crest distance on the second developing sleeve surface, and D is the weight average particle diameter of the carrier. It is necessary to satisfy the relationship.
前記第1の現像スリーブと第2の現像スリーブが像担持体と同方向に回転する通常の多段現像では、第1の現像スリーブで形成される画像に発生したハロー(ハーフ先端白抜け)を第2の現像スリーブで改善するどころか更に悪化させてしまう恐れがある。
これに対し、本発明においては、第1の現像スリーブと第2の現像スリーブが逆方向に回転し、第1の現像スリーブが像担持体と逆方向に回転するため、第1の現像スリーブで形成される画像にハロー(ハーフ後端白抜け)が発生するが、現像スリーブが像担持体と同方向に回転する場合に発生するハローに比べると軽度である。第2の現像スリーブは像担持体と同方向に回転するため、ハロー(ハーフ後端白抜け)部分を埋める効果が働く。第2の現像スリーブは像担持体と同方向に回転するためハロー(ハーフ先端白抜け)の発生が懸念されるが、第1の現像スリーブでハーフ先端部分は白抜けのない画像が既に形成されているため、その心配はない。従って、ハーフ先端・後端ともハローは発生しない。
In normal multi-stage development in which the first developing sleeve and the second developing sleeve rotate in the same direction as the image carrier, halos (half-tip white spots) generated in the image formed by the first developing sleeve are first detected. There is a possibility that the development sleeve 2 may be further deteriorated rather than improved.
On the other hand, in the present invention, the first developing sleeve and the second developing sleeve rotate in the opposite directions, and the first developing sleeve rotates in the opposite direction to the image carrier. A halo (half rear end white spot) occurs in the formed image, but it is milder than a halo that occurs when the developing sleeve rotates in the same direction as the image carrier. Since the second developing sleeve rotates in the same direction as the image bearing member, the effect of filling the halo (half rear end white spot) portion works. Since the second developing sleeve rotates in the same direction as the image carrier, there is a concern that halos (half-tip white spots) may occur, but the first developing sleeve has already formed an image with no white spots at the half-tip portions. So there is no worry about that. Therefore, halo does not occur at the front and rear ends of the half.
本発明においては、前記第1の現像部材としての第1の現像スリーブ表面の平均山間隔をSm1、前記第2の現像部材としての第2の現像スリーブ表面の平均山間隔をSm2、前記キャリアの重量平均粒径をDとしたとき、Sm1≦D≦Sm2の関係を満たす。
これにより、ベタ画像が形成される際に、第2の現像スリーブ上の磁気ブラシが現像領域に到達した際に、現像スリーブ表面の平均山間隔Sm2がキャリアの重量平均粒径Dよりも大きいために、磁気ブラシ根元に存在するキャリアがスリーブ表面を滑ることなく固定されるために安定した磁気ブラシの穂が形成されて、第1の現像スリーブで形成されたベタ画像において起きやすいエッジの過剰トナー付着をスキャベンジング力が適切に働いてより均一にする効果が働く。第2の現像スリーブ表面の平均山間隔Sm2がキャリアの重量平均粒径Dよりも小さいと、第2の現像スリーブ上の磁気ブラシが現像領域に到達した際に、磁気ブラシ根元に存在するキャリアがスリーブ表面を滑りやすくなるため、磁気ブラシの穂が像担持体と現像スリーブ摺擦力により崩れやすくなって後端白抜けが発生しやすくなってしまう。
In the present invention, Sm1 is the average crest distance on the surface of the first developing sleeve as the first developing member, Sm2 is the average crest distance on the surface of the second developing sleeve as the second developing member, and When the weight average particle diameter is D, the relationship of Sm1 ≦ D ≦ Sm2 is satisfied.
As a result, when the solid image is formed, when the magnetic brush on the second developing sleeve reaches the developing area, the average crest distance Sm2 on the surface of the developing sleeve is larger than the weight average particle diameter D of the carrier. In addition, since the carrier existing at the base of the magnetic brush is fixed without slipping on the sleeve surface, a stable magnetic brush ear is formed, and excess toner at the edge that is likely to occur in the solid image formed by the first developing sleeve The scavenging force works properly to make the adhesion more uniform. If the average crest distance Sm2 on the surface of the second developing sleeve is smaller than the weight average particle diameter D of the carrier, when the magnetic brush on the second developing sleeve reaches the developing region, the carrier existing at the base of the magnetic brush is not present. Since the sleeve surface becomes slippery, the magnetic brush ears are liable to collapse due to the rubbing force between the image carrier and the developing sleeve, and the trailing edge is liable to occur.
前記第1の現像スリーブ表面の平均山間隔Sm1は、前記第2の現像スリーブ表面の平均山間隔Sm2以下であり、かつキャリアの重量平均粒径D以下であることが好ましい。これにより、第1の現像スリーブと第2の現像スリーブ間での磁気ブラシの交換が最適に行われる。即ち、第1の現像スリーブ表面に形成された磁気ブラシが、現像ニップ領域を通過後にスリーブ表面から離れやすくなるため、現像剤の連れ周りが起こりにくく、第2の現像スリーブ表面への磁気ブラシの形成がスムーズに行われる。
前記第1の現像部材と前記第2の現像部材は、逆方向に回転し、更に第1の現像部材は像担持体と逆方向に回転するのが好ましい。
これにより、第1の現像スリーブ表面に形成された磁気ブラシが、現像ニップ領域を通過後にスリーブ表面から離れて現像剤中に戻った際に、すぐに次の第2の現像スリーブ表面に汲み上げられることがないため、第2の現像スリーブ表面に形成される磁気ブラシのトナー濃度が不足することなく十分なトナー濃度で形成されることができる。
The average crest spacing Sm1 of the first developing sleeve surface is preferably not more than the mean crest spacing Sm2 of the second developing sleeve surface and not more than the weight average particle diameter D of the carrier. As a result, the magnetic brush is optimally exchanged between the first developing sleeve and the second developing sleeve. That is, the magnetic brush formed on the surface of the first developing sleeve is easily separated from the surface of the sleeve after passing through the developing nip region. Formation is smooth.
It is preferable that the first developing member and the second developing member rotate in opposite directions, and that the first developing member further rotate in the opposite direction to the image carrier.
Accordingly, when the magnetic brush formed on the surface of the first developing sleeve passes through the developing nip region and then leaves the sleeve surface and returns into the developer, the magnetic brush is immediately pumped to the next second developing sleeve surface. Therefore, the magnetic brush formed on the surface of the second developing sleeve can be formed with a sufficient toner concentration without being insufficient.
前記第1の現像スリーブ表面の平均山間隔Sm1は、キャリアの重量平均粒径にもよるが、20μm〜50μmであることが好ましい。
前記第2の現像スリーブ表面の平均山間隔Sm2は、キャリアの重量平均粒径にもよるが、20μm〜60μmであることが好ましい。
The average crest distance Sm1 on the surface of the first developing sleeve is preferably 20 μm to 50 μm, although it depends on the weight average particle diameter of the carrier.
The average crest distance Sm2 on the surface of the second developing sleeve is preferably 20 μm to 60 μm, although it depends on the weight average particle diameter of the carrier.
ここで、前記現像スリーブの平均山間隔Smの測定には、例えば表面粗さ計(サーフコム1440D、東京精密社製、JIS B0601−1982規格)を用いることができる。平均山間隔Smは、図2に示すように粗面化処理した表面の断面曲線Dの中心線Cを横切る最初の山から谷への横断点から、次の山から谷への横断点までの間隔をS1とし、それ以降の横断点間隔をS2、S3、・・・、Sn(nは基準の長さ中の横断点の総数を示す)とした場合に、これらの値を算術平均したものであり、下記式(1)で表される。即ち、定性的には、平均山間隔Smは、現像スリーブ表面の山と隣の山の平均間隔を示す。
Sm=(S1+S2+・・・+Sn)/n・・・式(1)
Here, for example, a surface roughness meter (Surfcom 1440D, manufactured by Tokyo Seimitsu Co., Ltd., JIS B0601-1982 standard) can be used to measure the average crest distance Sm of the developing sleeve. As shown in FIG. 2, the average crest interval Sm is from the first mountain-to-valley crossing point across the center line C of the roughened cross-sectional curve D to the next mountain-to-valley crossing point. When the interval is S1, and the subsequent crossing point intervals are S2, S3,..., Sn (n indicates the total number of crossing points in the reference length), these values are arithmetically averaged. It is represented by the following formula (1). That is, qualitatively, the average peak interval Sm indicates the average interval between the peak on the surface of the developing sleeve and the adjacent peak.
Sm = (S1 + S2 + ... + Sn) / n ... Equation (1)
<<トナー>>
前記トナーの重量平均粒径は、2μm〜6μmが好ましく、3μm〜5.5μmがより好ましい。前記重量平均粒径が、2μm未満であると、ハローが発生しやすくなるのと、地肌部にトナーが飛散して地肌汚れを起こしやすくなることがあり、6μmを超えると、ベタ画像形成時に濃度ムラが発生しやすくなるのと、ドット再現性が不十分になり、ハーフトーン部分の粒状性も悪化して高精細な画像が得られなくなってしまうことがある。
ここで、前記トナーの重量平均粒径は、例えばコールターカウンター法によるトナーの粒度分布測定装置により測定することができる。
<< Toner >>
The weight average particle diameter of the toner is preferably 2 μm to 6 μm, and more preferably 3 μm to 5.5 μm. If the weight average particle size is less than 2 μm, halos are likely to occur, and toner may be scattered on the background part, which may easily cause background stains. If unevenness is likely to occur, the dot reproducibility becomes insufficient, the graininess of the halftone portion is also deteriorated, and a high-definition image may not be obtained.
Here, the weight average particle diameter of the toner can be measured by, for example, a toner particle size distribution measuring apparatus using a Coulter counter method.
前記トナーは、水系媒体中で作製され得られたものであることが好ましく、特にトナーにおける小粒径や、形状を得るために効果的である。
前記トナーの製法としては、懸濁重合法、乳化会合法、溶解懸濁法などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
The toner is preferably produced in an aqueous medium, and is particularly effective for obtaining a small particle size and shape in the toner.
Examples of the method for producing the toner include, but are not limited to, a suspension polymerization method, an emulsion association method, and a dissolution suspension method.
−懸濁重合法−
前記油溶性重合開始剤、重合性単量体中に着色剤、離型剤等を分散し、界面活性剤、その他固体分散剤等が含まれる水系媒体中で後に述べる乳化法によって乳化分散する。その後重合反応を行い粒子化し、余剰にある界面活性剤等を洗浄除去してトナー粒子を得る方法である。
前記重合性単量体として、例えばアクリル酸、メタクリル酸、α−シアノアクリル酸、α−シアノメタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、フマール酸、マレイン酸又は無水マレイン酸などの酸類、アクリルアミド、メタクリルアミド、ジアセトンアクリルアミドあるいはこれらのメチロール化合物、ビニルピリジン、ビニルピロリドン、ビニルイミダゾール、エチレンイミン、メタクリル酸ジメチルアミノエチルなどのアミノ基を有するアクリレート、メタクリレートなどを一部用いることによってトナー粒子表面に官能基を導入できる。
また、使用する分散剤として酸基や塩基性基を有すものを選ぶことよって粒子表面に分散剤を吸着残存させ、官能基を導入することができる。
-Suspension polymerization method-
A colorant, a release agent and the like are dispersed in the oil-soluble polymerization initiator and the polymerizable monomer, and then emulsified and dispersed by an emulsification method described later in an aqueous medium containing a surfactant and other solid dispersants. Thereafter, a polymerization reaction is performed to form particles, and a surfactant is removed by washing to obtain toner particles.
Examples of the polymerizable monomer include acids such as acrylic acid, methacrylic acid, α-cyanoacrylic acid, α-cyanomethacrylic acid, itaconic acid, crotonic acid, fumaric acid, maleic acid or maleic anhydride, acrylamide, methacrylamide , Diacetone acrylamide or their methylol compounds, vinyl pyridine, vinyl pyrrolidone, vinyl imidazole, ethyleneimine, dimethylaminoethyl methacrylate, etc. Can be introduced.
Further, by selecting a dispersant having an acid group or a basic group as a dispersant to be used, the dispersant can be adsorbed and left on the particle surface to introduce a functional group.
−乳化重合凝集法−
前記乳化重合凝集法は、水溶性重合開始剤、重合性単量体を水中で界面活性剤を用いて乳化し、通常の乳化重合の手法によりラテックスを合成する。別途着色剤、離型剤等を水系媒体中分散した分散体を用意し、混合の後にトナーサイズまで凝集させ、加熱融着させることによりトナーを得る。ラテックスとして懸濁重合法に使用されうる単量体と同様なものを用いればトナー粒子表面に官能基を導入できる。
-Emulsion polymerization aggregation method-
In the emulsion polymerization aggregation method, a water-soluble polymerization initiator and a polymerizable monomer are emulsified in water using a surfactant, and a latex is synthesized by an ordinary emulsion polymerization technique. Separately, a dispersion in which a colorant, a release agent and the like are dispersed in an aqueous medium is prepared, and after mixing, the toner is aggregated to a toner size and heat-fused to obtain a toner. A functional group can be introduced on the surface of the toner particles by using a latex similar to the monomer that can be used in the suspension polymerization method.
−ポリマー懸濁法−
前記ポリマー懸濁法は、水系媒体としては、水単独でもよいが、水と混和可能な溶剤を併用することもできる。
水と混和可能な溶剤としては、アルコール(メタノール、イソプロパノール、エチレングリコールなど)、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、セルソルブ類(メチルセルソルブなど)、低級ケトン類(アセトン、メチルエチルケトンなど)などが挙げられる。
トナー組成物の油相には、樹脂、プレポリマー、顔料等の着色剤、離型剤、帯電制御剤等を揮発性溶剤に溶解又は分散する。
水系媒体中に、トナー組成物からなる油相を界面活性剤、固体分散剤等の存在下で分散させ、プレポリマーの反応を行わせて粒子化する。
トナー粒子に官能基を導入するには、懸濁重合法で用いた官能基を有する単量体との共重合体や、ポリエステル樹脂の場合には酸の単量体として酸基の官能基を3以上有するものを用いたり、得られたポリエステル樹脂の末端の水酸基を更に複数の酸基を有する化合物によりエステル化することによって得ることができる。また、後に述べる水系媒体中での分散安定剤として、酸基を有する界面活性剤や極性高分子、有機、無機樹脂微粒子を用い、トナー粒子表面に残存させ酸基を導入することができる。酸基としてはカルボキシル基、スルホン基、スルホン酸基、りん酸基などが挙げられる。
-Polymer suspension method-
In the polymer suspension method, water alone may be used as an aqueous medium, but a solvent miscible with water may be used in combination.
Examples of the water-miscible solvent include alcohol (methanol, isopropanol, ethylene glycol, etc.), dimethylformamide, tetrahydrofuran, cellosolves (methyl cellosolve, etc.), lower ketones (acetone, methyl ethyl ketone, etc.), and the like.
In the oil phase of the toner composition, a colorant such as resin, prepolymer and pigment, a release agent, a charge control agent and the like are dissolved or dispersed in a volatile solvent.
An oil phase composed of a toner composition is dispersed in an aqueous medium in the presence of a surfactant, a solid dispersant and the like, and a prepolymer is reacted to form particles.
In order to introduce a functional group into the toner particles, a copolymer with a monomer having a functional group used in the suspension polymerization method, or a functional group of an acid group as an acid monomer in the case of a polyester resin is used. It can be obtained by using one having three or more or esterifying the terminal hydroxyl group of the obtained polyester resin with a compound having a plurality of acid groups. Further, as a dispersion stabilizer in an aqueous medium, which will be described later, an acid group-containing surfactant, polar polymer, organic or inorganic resin fine particles can be used, and an acid group can be introduced by remaining on the toner particle surface. Examples of the acid group include a carboxyl group, a sulfone group, a sulfonic acid group, and a phosphoric acid group.
なお、本発明が適用されるトナーは、ここに例示されるトナーに限定されるものではない。 The toner to which the present invention is applied is not limited to the toner exemplified here.
前記トナーの母体着色粒子は、少なくともバインダー樹脂と、着色剤と、離型剤とを含有し、粉砕法、懸濁重合法、乳化重合凝集法、ポリマー懸濁法から得ることができる。特に、本実施形態に係るトナーの母体着色粒子は、ポリマー懸濁法に近く、少なくとも、活性水素基を有する化合物と反応可能な部位を有する重合体、未変性ポリエステル、着色剤、離型剤とを有機溶媒中にそれぞれ溶解又は分散させたトナー材料液を、水系媒体中で架橋及び/又は伸長反応させて得られるトナーが好ましい。 The base coloring particles of the toner contain at least a binder resin, a colorant, and a release agent, and can be obtained from a pulverization method, a suspension polymerization method, an emulsion polymerization aggregation method, or a polymer suspension method. In particular, the base colored particles of the toner according to the exemplary embodiment are close to a polymer suspension method, and include at least a polymer having a site capable of reacting with a compound having an active hydrogen group, an unmodified polyester, a colorant, and a release agent. A toner obtained by cross-linking and / or elongation reaction of a toner material solution, each of which is dissolved or dispersed in an organic solvent, in an aqueous medium is preferable.
前記活性水素基を有する化合物と反応可能な部位を有する重合体としては、活性水素基を有する化合物と反応可能な部位を有するポリエステルプレポリマーが好ましい。このポリエステルプレポリマーは、水系媒体中で架橋及び/又は伸長反応し、変性ポリエステル(i)としてトナーに含有される。
前記変性ポリエステル(i)としては、ポリエステル樹脂中にエステル結合以外の結合基が存在し、またポリエステル樹脂中に構成の異なる樹脂成分が共有結合、イオン結合などで結合した状態をさす。具体的には、ポリエステル末端に、カルボン酸基、水酸基と反応するイソシアネート基などの官能基を導入し、更に活性水素基を有する化合物と反応させ、ポリエステル末端を変性したものを指す。
The polymer having a site capable of reacting with the compound having an active hydrogen group is preferably a polyester prepolymer having a site capable of reacting with a compound having an active hydrogen group. This polyester prepolymer undergoes crosslinking and / or elongation reaction in an aqueous medium and is contained in the toner as a modified polyester (i).
The modified polyester (i) refers to a state in which a bonding group other than an ester bond is present in the polyester resin, and resin components having different configurations are bonded to the polyester resin by a covalent bond, an ionic bond, or the like. Specifically, the polyester terminal is modified by introducing a functional group such as a carboxylic acid group or an isocyanate group that reacts with a hydroxyl group into the polyester terminal and further reacting with a compound having an active hydrogen group.
[トナーの製造方法(1)〜(5)]
(1)少なくとも、活性水素基を有する化合物と反応可能な部位を有する重合体、未変性ポリエステル、着色剤、離型剤とを有機溶媒中にそれぞれ溶解又は分散させたトナー材料液を作る。活性水素基を有する化合物と反応可能な部位を有する重合体としては、活性水素基を有する化合物と反応可能な部位を有するポリエステルプレポリマーが好ましく、例えば、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)が挙げられる。
イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)としては、多価アルコール(PO)と多価カルボン酸(PC)の重縮合物で、且つ活性水素基を有するポリエステルを、更に多価イソシアネート化合物(PIC)と反応させたものなどが挙げられる。このようなポリエステルが有する活性水素基としては、水酸基(アルコール性水酸基及びフェノール性水酸基)、アミノ基、カルボキシル基、メルカプト基などが挙げられる。これらの中でも、アルコール性水酸基が特に好ましい。
[Toner Production Method (1) to (5)]
(1) A toner material solution is prepared by dissolving or dispersing at least a polymer having a site capable of reacting with a compound having an active hydrogen group, an unmodified polyester, a colorant, and a release agent in an organic solvent. As the polymer having a site capable of reacting with a compound having an active hydrogen group, a polyester prepolymer having a site capable of reacting with a compound having an active hydrogen group is preferred, for example, a polyester prepolymer (A) having an isocyanate group. Can be mentioned.
As the polyester prepolymer (A) having an isocyanate group, a polycondensate of a polyhydric alcohol (PO) and a polyvalent carboxylic acid (PC) and a polyester having an active hydrogen group, and a polyvalent isocyanate compound (PIC) And those reacted with. Examples of active hydrogen groups possessed by such polyesters include hydroxyl groups (alcoholic hydroxyl groups and phenolic hydroxyl groups), amino groups, carboxyl groups, mercapto groups, and the like. Among these, alcoholic hydroxyl groups are particularly preferable.
前記多価アルコール化合物(PO)としては、2価アルコール(DIO)、3価以上の多価アルコール(TO)が挙げられる。これらの中でも、2価アルコール(DIO)単独、又は2価アルコール(DIO)と少量の3価以上の多価アルコール(TO)との混合物が好ましい。
前記2価アルコール(DIO)としては、例えばアルキレングリコール(エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオールなど);アルキレンエーテルグリコール(ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコールなど);脂環式ジオール(1,4−シクロヘキサンジメタノール、水素添加ビスフェノールAなど);ビスフェノール類(ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールSなど);前記脂環式ジオールのアルキレンオキサイド(エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなど)付加物;前記ビスフェノール類のアルキレンオキサイド(エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなど)付加物などが挙げられる。
これらのうち好ましいものは、炭素数2〜12のアルキレングリコール及びビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物であり、特に好ましいものはビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物、及びこれと炭素数2〜12のアルキレングリコールとの併用である。3価以上の多価アルコール(TO)としては、3〜8価又はそれ以上の多価脂肪族アルコール(グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトールなど);3価以上のフェノール類(トリスフェノールPA、フェノールノボラック、クレゾールノボラックなど);前記3価以上のポリフェノール類のアルキレンオキサイド付加物などが挙げられる。
Examples of the polyhydric alcohol compound (PO) include dihydric alcohol (DIO) and trihydric or higher polyhydric alcohol (TO). Among these, a dihydric alcohol (DIO) alone or a mixture of a dihydric alcohol (DIO) and a small amount of a trihydric or higher polyhydric alcohol (TO) is preferable.
Examples of the dihydric alcohol (DIO) include alkylene glycol (ethylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3-propylene glycol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, etc.); alkylene ether glycol (Diethylene glycol, triethylene glycol, dipropylene glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, polytetramethylene ether glycol, etc.); Alicyclic diols (1,4-cyclohexanedimethanol, hydrogenated bisphenol A, etc.); Bisphenols (bisphenol A) Bisphenol F, bisphenol S, etc.); alkylene oxides of the alicyclic diols (ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, etc.) Addendum; alkylene oxide of the bisphenols (ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, etc.), etc. adducts.
Among these, preferred are alkylene glycols having 2 to 12 carbon atoms and alkylene oxide adducts of bisphenols, and particularly preferred are alkylene oxide adducts of bisphenols and alkylene glycols having 2 to 12 carbon atoms. It is a combined use. As trihydric or higher polyhydric alcohol (TO), trihydric or higher polyhydric aliphatic alcohol (glycerin, trimethylolethane, trimethylolpropane, pentaerythritol, sorbitol, etc.); trihydric or higher phenols (Trisphenol PA, phenol novolak, cresol novolak, etc.); and alkylene oxide adducts of the above trivalent polyphenols.
前記多価カルボン酸(PC)としては、2価カルボン酸(DIC)及び3価以上の多価カルボン酸(TC)が挙げられ、(DIC)単独、及び(DIC)と少量の(TC)との混合物が好ましい。
前記2価カルボン酸(DIC)としては、アルキレンジカルボン酸(コハク酸、アジピン酸、セバシン酸など);アルケニレンジカルボン酸(マレイン酸、フマール酸など);芳香族ジカルボン酸(フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸など)などが挙げられる。これらのうち好ましいものは、炭素数4〜20のアルケニレンジカルボン酸及び炭素数8〜20の芳香族ジカルボン酸である。3価以上の多価カルボン酸(TC)としては、炭素数9〜20の芳香族多価カルボン酸(トリメリット酸、ピロメリット酸など)などが挙げられる。なお、多価カルボン酸(PC)としては、上述のものの酸無水物又は低級アルキルエステル(メチルエステル、エチルエステル、イソプロピルエステルなど)を用いて多価アルコール(PO)と反応させてもよい。
Examples of the polyvalent carboxylic acid (PC) include divalent carboxylic acid (DIC) and trivalent or higher polyvalent carboxylic acid (TC). (DIC) alone, (DIC) and a small amount of (TC) Is preferred.
Examples of the divalent carboxylic acid (DIC) include alkylene dicarboxylic acids (succinic acid, adipic acid, sebacic acid, etc.); alkenylene dicarboxylic acids (maleic acid, fumaric acid, etc.); aromatic dicarboxylic acids (phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid) Acid, naphthalenedicarboxylic acid, etc.). Of these, preferred are alkenylene dicarboxylic acids having 4 to 20 carbon atoms and aromatic dicarboxylic acids having 8 to 20 carbon atoms. Examples of the trivalent or higher polyvalent carboxylic acid (TC) include aromatic polycarboxylic acids having 9 to 20 carbon atoms (such as trimellitic acid and pyromellitic acid). In addition, as polyhydric carboxylic acid (PC), you may make it react with polyhydric alcohol (PO) using the above-mentioned acid anhydride or lower alkyl ester (Methyl ester, ethyl ester, isopropyl ester, etc.).
前記多価アルコール(PO)と前記多価カルボン酸(PC)の比率は、水酸基[OH]とカルボキシル基[COOH]の当量比[OH]/[COOH]として、通常2/1〜1/1、好ましくは1.5/1〜1/1、更に好ましくは1.3/1〜1.02/1である。
なお、多価アルコール化合物(PO)、及び多価カルボン酸(PC)としては、前記例示されたものの他、重縮合により活性水素基を有するポリエステルを形成できるものであれば、他のものを使用することも可能である。
The ratio of the polyhydric alcohol (PO) and the polyhydric carboxylic acid (PC) is usually 2/1 to 1/1 as the equivalent ratio [OH] / [COOH] of the hydroxyl group [OH] and the carboxyl group [COOH]. The ratio is preferably 1.5 / 1 to 1/1, and more preferably 1.3 / 1 to 1.02 / 1.
As the polyhydric alcohol compound (PO) and polyvalent carboxylic acid (PC), in addition to those exemplified above, other substances may be used as long as they can form a polyester having an active hydrogen group by polycondensation. It is also possible to do.
前記多価イソシアネート化合物(PIC)としては、例えば脂肪族多価イソシアネート(テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、2,6−ジイソシアナトメチルカプロエートなど);脂環式ポリイソシアネート(イソホロンジイソシアネート、シクロヘキシルメタンジイソシアネートなど);芳香族ジイソシアネート(トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネートなど);芳香脂肪族ジイソシアネート(α,α,α’,α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネートなど);イソシアネート類;前記ポリイソシアネートをフェノール誘導体、オキシム、カプロラクタムなどでブロックしたもの;これら2種以上の併用が挙げられる。 Examples of the polyvalent isocyanate compound (PIC) include aliphatic polyisocyanates (tetramethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, 2,6-diisocyanatomethylcaproate, etc.); alicyclic polyisocyanates (isophorone diisocyanate, cyclohexylmethane). Aromatic diisocyanates (tolylene diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate, etc.); araliphatic diisocyanates (α, α, α ′, α′-tetramethylxylylene diisocyanate, etc.); isocyanates; Those blocked with oxime, caprolactam, etc .; these two or more types may be used in combination.
前記多価イソシアネート化合物(PIC)の比率は、イソシアネート基[NCO]と、水酸基を有するポリエステルの水酸基[OH]の当量比[NCO]/[OH]として、通常5/1〜1/1、好ましくは4/1〜1.2/1、更に好ましくは2.5/1〜1.5/1である。[NCO]/[OH]が5を超えると低温定着性が悪化する。[NCO]のモル比が1未満では、ウレア変性ポリエステルを用いる場合、そのエステル中のウレア含量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。
イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)中の多価イソシアネート化合物(PIC)構成成分の含有量は、0.5質量%〜40質量%が好ましく、1質量%〜30質量%がより好ましく、2質量%〜20質量%が更に好ましい。前記含有量が、0.5質量%未満であると、耐ホットオフセット性が悪化するとともに、耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になることがあり、40質量%を超えると、低温定着性が悪化することがある。
イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)中の1分子当たりに含有されるイソシアネート基は、通常1個以上、好ましくは、平均1.5個〜3個、更に好ましくは、平均1.8個〜2.5個である。1分子当たり1個未満では、ウレア変性ポリエステルの分子量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。
また、本実施形態に係るトナーは、上述した変性ポリエステル(i)(ポリエステルプレポリマー(A))単独使用だけでなく、この変性ポリエステル(i)と共に、未変性ポリエステル(ii)をバインダー樹脂成分として含有させることもできる。未変性ポリエステル(ii)を併用することで、低温定着性及びフルカラー装置に用いた場合の光沢性が向上し、単独使用より好ましい。
The ratio of the polyvalent isocyanate compound (PIC) is usually 5/1 to 1/1, preferably as an equivalent ratio [NCO] / [OH] of the isocyanate group [NCO] and the hydroxyl group [OH] of the polyester having a hydroxyl group. Is 4/1 to 1.2 / 1, more preferably 2.5 / 1 to 1.5 / 1. When [NCO] / [OH] exceeds 5, low-temperature fixability deteriorates. When the molar ratio of [NCO] is less than 1, when a urea-modified polyester is used, the urea content in the ester is lowered and hot offset resistance is deteriorated.
The content of the polyvalent isocyanate compound (PIC) component in the polyester prepolymer (A) having an isocyanate group is preferably 0.5% by mass to 40% by mass, more preferably 1% by mass to 30% by mass. More preferably, the content is 20% by mass to 20% by mass. When the content is less than 0.5% by mass, the hot offset resistance is deteriorated, which may be disadvantageous in terms of both heat-resistant storage stability and low-temperature fixability, and when it exceeds 40% by mass, Low temperature fixability may deteriorate.
The number of isocyanate groups contained per molecule in the polyester prepolymer (A) having isocyanate groups is usually 1 or more, preferably 1.5 to 3 on average, more preferably 1.8 to average on average. 2.5 pieces. If it is less than 1 per molecule, the molecular weight of the urea-modified polyester will be low, and the hot offset resistance will deteriorate.
Further, the toner according to the present embodiment is not limited to the above-described modified polyester (i) (polyester prepolymer (A)) alone, but also the modified polyester (i) and the unmodified polyester (ii) as a binder resin component. It can also be contained. By using unmodified polyester (ii) in combination, the low-temperature fixability and the gloss when used in a full-color apparatus are improved, which is preferable to single use.
−未変性ポリエステル−
前記未変性ポリエステル(ii)としては、変性ポリエステル(i)のポリエステル成分と同様な多価アルコール(PO)と多価カルボン酸(PC)との重縮合物などが挙げられ、好ましいものも変性ポリエステル(i)と同様である。また、未変性ポリエステル(ii)は、ウレア結合以外の化学結合で変性されているものでもよく、例えばウレタン結合で変性されていてもよい。前記変性ポリエステル(i)と未変性ポリエステル(ii)は少なくとも一部が相溶していることが低温定着性、耐ホットオフセット性の面で好ましい。従って、前記変性ポリエステル(i)のポリエステル成分と、未変性ポリエステル(ii)は類似の組成が好ましい。未変性ポリエステル(ii)を含有させる場合の(i)と(ii)の質量比率は、5/95〜80/20が好ましく、5/95〜30/70がより好ましく、5/95〜25/75が更に好ましく、7/93〜20/80が特に好ましい。前記変性ポリエステル(i)の質量比率が5質量%未満であると、耐ホットオフセット性が悪化するとともに、耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になることがある。
-Unmodified polyester-
Examples of the unmodified polyester (ii) include polycondensates of a polyhydric alcohol (PO) and a polyvalent carboxylic acid (PC) similar to the polyester component of the modified polyester (i). Same as (i). The unmodified polyester (ii) may be modified with a chemical bond other than a urea bond, and may be modified with, for example, a urethane bond. It is preferable that the modified polyester (i) and the unmodified polyester (ii) are at least partially compatible in terms of low-temperature fixability and hot offset resistance. Therefore, the polyester component of the modified polyester (i) and the unmodified polyester (ii) preferably have similar compositions. When the unmodified polyester (ii) is contained, the mass ratio of (i) and (ii) is preferably 5/95 to 80/20, more preferably 5/95 to 30/70, and 5/95 to 25 /. 75 is more preferable, and 7/93 to 20/80 is particularly preferable. When the mass ratio of the modified polyester (i) is less than 5% by mass, the hot offset resistance may be deteriorated, and it may be disadvantageous in terms of both heat-resistant storage stability and low-temperature fixability.
前記未変性ポリエステル(ii)のピーク分子量は、1,000〜10,000が好ましく、2,000〜8,000がより好ましく、2,000〜5,000が更に好ましい。前記ピーク分子量が、1,000未満であると、耐熱保存性が悪化することがあり、10,000を超えると、低温定着性が悪化することがある。
前記未変性ポリエステル(ii)の水酸基価は、5mgKOH/g以上であることが好ましく、10mgKOH/g〜120mgKOH/gがより好ましく、20mgKOH/g〜80mgKOH/gが更に好ましい。前記水酸基価が、5mgKOH/g未満であると、耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になることがある。
前記未変性ポリエステル(ii)の酸価は、1mgKOH/g〜5mgKOH/gが好ましく、2mgKOH/g〜4mgKOH/gがより好ましい。ワックスに高酸価ワックスを使用するため、バインダー樹脂は低酸価バインダー樹脂が帯電や高体積抵抗につながるので二成分系現像剤に用いるトナーにはマッチしやすい。
The peak molecular weight of the unmodified polyester (ii) is preferably 1,000 to 10,000, more preferably 2,000 to 8,000, and still more preferably 2,000 to 5,000. When the peak molecular weight is less than 1,000, the heat resistant storage stability may be deteriorated, and when it exceeds 10,000, the low-temperature fixability may be deteriorated.
The hydroxyl value of the unmodified polyester (ii) is preferably 5 mgKOH / g or more, more preferably 10 mgKOH / g to 120 mgKOH / g, and still more preferably 20 mgKOH / g to 80 mgKOH / g. If the hydroxyl value is less than 5 mgKOH / g, it may be disadvantageous in terms of both heat-resistant storage stability and low-temperature fixability.
The acid value of the unmodified polyester (ii) is preferably 1 mgKOH / g to 5 mgKOH / g, more preferably 2 mgKOH / g to 4 mgKOH / g. Since a high acid value wax is used for the wax, the binder resin is easily matched with the toner used for the two-component developer because the low acid value binder resin leads to charging and high volume resistance.
バインダー樹脂のガラス転移温度Tgは、35℃〜70℃が好ましく、55℃〜65℃がより好ましい。前記ガラス転移温度Tgが、35℃未満であると、トナーの耐熱保存性が悪化し、70℃を超えると、低温定着性が不充分となる。ウレア変性ポリエステルは、得られるトナー母体粒子の表面に存在しやすいため、トナーにおいては、公知のポリエステル系トナーと比較して、ガラス転移温度Tgが低くても耐熱保存性が良好な傾向を示す。 The glass transition temperature Tg of the binder resin is preferably 35 ° C to 70 ° C, more preferably 55 ° C to 65 ° C. When the glass transition temperature Tg is less than 35 ° C., the heat-resistant storage stability of the toner is deteriorated, and when it exceeds 70 ° C., the low-temperature fixability becomes insufficient. Since urea-modified polyester is likely to be present on the surface of the obtained toner base particles, the toner tends to have good heat-resistant storage stability even at a low glass transition temperature Tg, as compared with known polyester-based toners.
−着色剤−
前記着色剤としては、特に制限はなく、公知の染料及び顔料が全て使用でき、例えば、カーボンブラック、ニグロシン染料、鉄黒、ナフトールイエローS、ハンザイエロー(10G、5G、G)、カドミュウムイエロー、黄色酸化鉄、黄土、黄鉛、チタン黄、ポリアゾイエロー、オイルイエロー、ハンザイエロー(GR、A、RN、R)、ピグメントイエローL、ベンジジンイエロー(G、GR)、パーマネントイエロー(NCG)、バルカンファストイエロー(5G、R)、タートラジンレーキ、キノリンイエローレーキ、アンスラザンイエローBGL、イソインドリノンイエロー、ベンガラ、鉛丹、鉛朱、カドミュウムレッド、カドミュウムマーキュリレッド、アンチモン朱、パーマネントレッド4R、パラレッド、ファイセーレッド、パラクロルオルトニトロアニリンレッド、リソールファストスカーレットG、ブリリアントファストスカーレット、ブリリアントカーンミンBS、パーマネントレッド(F2R、F4R、FRL、FRLL、F4RH)、ファストスカーレットVD、ベルカンファストルビンB、ブリリアントスカーレットG、リソールルビンGX、パーマネントレッドF5R、ブリリアントカーミン6B、ピグメントスカーレット3B、ボルドー5B、トルイジンマルーン、パーマネントボルドーF2K、ヘリオボルドーBL、ボルドー10B、ボンマルーンライト、ボンマルーンメジアム、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、ローダミンレーキY、アリザリンレーキ、チオインジゴレッドB、チオインジゴマルーン、オイルレッド、キナクリドンレッド、ピラゾロンレッド、ポリアゾレッド、クロームバーミリオン、ベンジジンオレンジ、ペリノンオレンジ、オイルオレンジ、コバルトブルー、セルリアンブルー、アルカリブルーレーキ、ピーコックブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー、インダンスレンブルー(RS、BC)、インジゴ、群青、紺青、アントラキノンブルー、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ、コバルト紫、マンガン紫、ジオキサンバイオレット、アントラキノンバイオレット、クロムグリーン、ジンクグリーン、酸化クロム、ピリジアン、エメラルドグリーン、ピグメントグリーンB、ナフトールグリーンB、グリーンゴールド、アシッドグリーンレーキ、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、アントラキノングリーン、酸化チタン、亜鉛華、リトポン及びそれらの混合物が使用できる。
前記着色剤の含有量は、前記トナーに対して1質量%〜15質量%が好ましく、3質量%〜10質量%がより好ましい。
-Colorant-
The colorant is not particularly limited, and all known dyes and pigments can be used. For example, carbon black, nigrosine dye, iron black, naphthol yellow S, Hansa yellow (10G, 5G, G), cadmium yellow , Yellow iron oxide, ocher, yellow lead, titanium yellow, polyazo yellow, oil yellow, Hansa yellow (GR, A, RN, R), pigment yellow L, benzidine yellow (G, GR), permanent yellow (NCG), Vulcan Fast Yellow (5G, R), Tartrazine Lake, Quinoline Yellow Lake, Anthrazan Yellow BGL, Isoindolinone Yellow, Bengala, Red Dan, Lead Zhu, Cadmium Red, Cadmium Mercury Red, Antimon Zhu, Permanent Red 4R, Para Red, Faisa Red, Lachlor Ortho Nitroaniline Red, Resol Fast Scarlet G, Brilliant Fast Scarlet, Brilliant Carmine BS, Permanent Red (F2R, F4R, FRL, FRLL, F4RH), Fast Scarlet VD, Belkan Fast Rubin B, Brilliant Scarlet G, Resol Rubin GX Permanent Red F5R, Brilliant Carmine 6B, Pigment Scarlet 3B, Bordeaux 5B, Tolujing Maroon, Permanent Bordeaux F2K, Helio Bordeaux BL, Bordeaux 10B, Bon Maroon Light, Bon Maroon Medium, Eosin Lake, Rhodamine Lake B, Rhodamine Lake Y, Alizarin Lake, Thioindigo Red B, Thioindigo Maroon, Oil Red, Quinacridone , Pyrazolone red, polyazo red, chrome vermilion, benzidine orange, perinone orange, oil orange, cobalt blue, cerulean blue, alkali blue rake, peacock blue rake, Victoria blue rake, metal-free phthalocyanine blue, phthalocyanine blue, fast sky blue, Indanthrene blue (RS, BC), indigo, ultramarine blue, bitumen, anthraquinone blue, fast violet B, methyl violet lake, cobalt purple, manganese purple, dioxane violet, anthraquinone violet, chrome green, zinc green, chromium oxide, pyridian, Emerald Green, Pigment Green B, Naphthol Green B, Green Gold, Acid Green Lake, Malachite Green lake, phthalocyanine green, anthraquinone green, titanium oxide, zinc white, lithopone and mixtures thereof can be used.
The content of the colorant is preferably 1% by mass to 15% by mass and more preferably 3% by mass to 10% by mass with respect to the toner.
前記トナーに用いられる着色剤は樹脂と複合化されたマスターバッチとして用いることもできる。マスターバッチの製造又はマスターバッチとともに混練されるバインダー樹脂としては、先にあげた変性、未変性ポリエステル樹脂の他にポリスチレン、ポリp−クロロスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレン及びその置換体の重合体;スチレン−p−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン−α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−アクリロニトリル−インデン共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体などのスチレン系共重合体;ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、エポキシ樹脂、エポキシポリオール樹脂、ポリウレタン、ポリアミド、ポリビニルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、脂肪族又は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックスなどが挙げられ、単独あるいは混合して使用できる。
このマスターバッチはマスターバッチ用の樹脂と着色剤とを高せん断力をかけて混合、混練してマスターバッチを得ることができる。この際着色剤と樹脂の相互作用を高めるために、有機溶剤を用いることができる。またいわゆるフラッシング法と呼ばれる着色剤の水を含んだ水性ペーストを樹脂と有機溶剤とともに混合混練を行い、着色剤を樹脂側に移行させ、水分と有機溶剤成分を除去する方法も着色剤のウェットケーキをそのまま用いることができるため乾燥する必要がなく、好ましく用いられる。混合混練するには3本ロールミル等の高せん断分散装置が好ましく用いられる。
The colorant used in the toner can also be used as a master batch combined with a resin. As the binder resin to be kneaded together with the production of the masterbatch or the masterbatch, in addition to the modified and unmodified polyester resins mentioned above, styrene such as polystyrene, poly p-chlorostyrene, and polyvinyltoluene, and polymers of substituted products thereof; Styrene-p-chlorostyrene copolymer, styrene-propylene copolymer, styrene-vinyltoluene copolymer, styrene-vinylnaphthalene copolymer, styrene-methyl acrylate copolymer, styrene-ethyl acrylate copolymer Styrene-butyl acrylate copolymer, styrene-octyl acrylate copolymer, styrene-methyl methacrylate copolymer, styrene-ethyl methacrylate copolymer, styrene-butyl methacrylate copolymer, styrene-α- Chloromethyl methacrylate copolymer, Len-acrylonitrile copolymer, styrene-vinyl methyl ketone copolymer, styrene-butadiene copolymer, styrene-isoprene copolymer, styrene-acrylonitrile-indene copolymer, styrene-maleic acid copolymer, styrene-maleic acid Styrene copolymers such as acid ester copolymers; polymethyl methacrylate, polybutyl methacrylate, polyvinyl chloride, polyvinyl acetate, polyethylene, polypropylene, polyester, epoxy resin, epoxy polyol resin, polyurethane, polyamide, polyvinyl butyral, poly Acrylic acid resin, rosin, modified rosin, terpene resin, aliphatic or alicyclic hydrocarbon resin, aromatic petroleum resin, chlorinated paraffin, paraffin wax and the like can be used alone or in combination. .
This master batch can be obtained by mixing and kneading a master batch resin and a colorant under a high shear force to obtain a master batch. In this case, an organic solvent can be used in order to enhance the interaction between the colorant and the resin. In addition, a so-called flushing method called watering paste containing water of colorant is mixed and kneaded together with resin and organic solvent, and the colorant is transferred to the resin side to remove moisture and organic solvent components. Since it can be used as it is, it does not need to be dried and is preferably used. For mixing and kneading, a high shear dispersion device such as a three-roll mill is preferably used.
−離型剤−
前記トナーは、バインダー樹脂、着色剤とともに離型剤となるワックスを含有させることもできる。前記ワックスとしては、特に制限はなく、公知のものが使用でき、例えばポリオレフィンワックス(ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックスなど);長鎖炭化水素(パラフィンワックス、サゾールワックスなど);カルボニル基含有ワックスなどが挙げられる。
これらのうち好ましいものは、カルボニル基含有ワックスである。カルボニル基含有ワックスとしては、ポリアルカン酸エステル(カルナバワックス、モンタンワックス、トリメチロールプロパントリベヘネート、ペンタエリスリトールテトラベヘネート、ペンタエリスリトールジアセテートジベヘネート、グリセリントリベヘネート、1,18−オクタデカンジオールジステアレートなど);ポリアルカノールエステル(トリメリット酸トリステアリル、ジステアリルマレエートなど);ポリアルカン酸アミド(エチレンジアミンジベヘニルアミドなど);ポリアルキルアミド(トリメリット酸トリステアリルアミドなど);及びジアルキルケトン(ジステアリルケトンなど)などが挙げられる。これらカルボニル基含有ワックスのうち好ましいものは、ポリアルカン酸エステルである。
-Release agent-
The toner may contain a wax as a release agent together with a binder resin and a colorant. The wax is not particularly limited and known ones can be used. Examples thereof include polyolefin wax (polyethylene wax, polypropylene wax, etc.); long chain hydrocarbon (paraffin wax, sasol wax, etc.); carbonyl group-containing wax, etc. It is done.
Of these, carbonyl group-containing waxes are preferred. Examples of the carbonyl group-containing wax include polyalkanoic acid esters (carnauba wax, montan wax, trimethylolpropane tribehenate, pentaerythritol tetrabehenate, pentaerythritol diacetate dibehenate, glycerin tribehenate, 1,18. -Octadecanediol distearate, etc.); polyalkanol esters (tristearyl trimellitic acid, distearyl maleate, etc.); polyalkanoic acid amides (ethylene diamine dibehenyl amide, etc.); polyalkylamides (trimellitic acid tristearyl amide, etc.) And dialkyl ketones (such as distearyl ketone). Among these carbonyl group-containing waxes, polyalkanoic acid esters are preferred.
前記ワックスの融点は、40℃〜160℃が好ましく、50℃〜120℃がより好ましく、60℃〜90℃が更に好ましい。前記融点が、40℃未満であると、耐熱保存性に悪影響を与えることがあり、160℃を超えるワックスは低温での定着時にコールドオフセットを起こしやすい。また、ワックスの溶融粘度は、融点より20℃高い温度での測定値として、5cps〜1,000cpsが好ましく、更に好ましくは10cps〜100cpsである。1000cpsを超えるワックスは、耐ホットオフセット性、低温定着性への向上効果に乏しい。前記トナー中のワックスの含有量は、0〜40質量%が好ましく、3質量%〜30質量%がより好ましい。 The melting point of the wax is preferably 40 ° C to 160 ° C, more preferably 50 ° C to 120 ° C, and still more preferably 60 ° C to 90 ° C. If the melting point is less than 40 ° C., the heat-resistant storage stability may be adversely affected, and waxes exceeding 160 ° C. tend to cause cold offset when fixing at low temperatures. Further, the melt viscosity of the wax is preferably 5 cps to 1,000 cps, more preferably 10 cps to 100 cps, as a measured value at a temperature 20 ° C. higher than the melting point. Waxes exceeding 1000 cps have poor effects for improving hot offset resistance and low-temperature fixability. The content of the wax in the toner is preferably 0 to 40% by mass, and more preferably 3% to 30% by mass.
−帯電制御剤−
前記トナーは、必要に応じて帯電制御剤を含有してもよい。帯電制御剤としては公知のものが全て使用でき、例えばニグロシン系染料、トリフェニルメタン系染料、クロム含有金属錯体染料、モリブデン酸キレート顔料、ローダミン系染料、アルコキシ系アミン、四級アンモニウム塩(フッ素変性四級アンモニウム塩を含む)、アルキルアミド、燐の単体又は化合物、タングステンの単体又は化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸金属塩及び、サリチル酸誘導体の金属塩等である。
具体的にはニグロシン系染料のボントロン03、第四級アンモニウム塩の商ボントロンP−51、含金属アゾ染料のボントロンS−34、オキシナフトエ酸系金属錯体のE−82、サリチル酸系金属錯体のE−84、フェノール系縮合物のE−89、(以上、商品名、オリエント化学工業社製)、第四級アンモニウム塩モリブデン錯体のTP−302、TP−415(以上、商品名、保土谷化学工業社製)、第四級アンモニウム塩のコピーチャージPSY VP2038、トリフェニルメタン誘導体のコピーブルーPR、第四級アンモニウム塩のコピーチャージNEG VP2036、コピーチャージNX VP434(以上、商品名、ヘキスト社製)、LRA−901、ホウ素錯体であるLRー147(商品名、日本カーリット社製)、銅フタロシアニン、ペリレン、キナクリドン、アゾ系顔料、その他スルホン酸基、カルボキシル基、四級アンモニウム塩等の官能基を有する高分子系の化合物が挙げられる。
前記帯電制御剤の使用量は、バインダー樹脂の種類、必要に応じて使用される添加剤の有無、分散方法を含めたトナー製造方法によって決定されるもので、一義的に限定されるものではないが、好ましくはバインダー樹脂100質量部に対して、0.1質量部〜10質量部が好ましく、0.2質量部〜5質量部がより好ましい。前記使用量が、10質量部を超えると、トナーの帯電性が大きすぎ、主帯電制御剤の効果を減退させ、現像ローラとの静電的吸引力が増大し、現像剤の流動性低下や、画像濃度の低下を招く。これらの帯電制御剤はマスターバッチ、樹脂とともに溶融混練した後溶解分散させることもできるし、もちろん有機溶剤に直接溶解、分散する際に加えてもよいし、トナー表面にトナー粒子作成後固定化させてもよい。
-Charge control agent-
The toner may contain a charge control agent as necessary. All known charge control agents can be used, such as nigrosine dyes, triphenylmethane dyes, chromium-containing metal complex dyes, molybdate chelate pigments, rhodamine dyes, alkoxy amines, quaternary ammonium salts (fluorine-modified). Quaternary ammonium salts), alkylamides, phosphorus simple substances or compounds, tungsten simple substances or compounds, fluorine-based activators, salicylic acid metal salts, and metal salts of salicylic acid derivatives.
Specifically, Nitronine dye Bontron 03, quaternary ammonium salt quotient Bontron P-51, metal-containing azo dye Bontron S-34, oxynaphthoic acid metal complex E-82, salicylic acid metal complex E -84, phenolic condensate E-89 (above, trade name, manufactured by Orient Chemical Industries), quaternary ammonium salt molybdenum complex TP-302, TP-415 (above, trade name, Hodogaya Chemical Co., Ltd.) Quaternary ammonium salt copy charge PSY VP2038, triphenylmethane derivative copy blue PR, quaternary ammonium salt copy charge NEG VP2036, copy charge NX VP434 (above, trade name, manufactured by Hoechst), LRA-901, LR-147 which is a boron complex (trade name, manufactured by Nippon Carlit), copper lid Cyanine, perylene, quinacridone, azo pigments, sulfonate group, carboxyl group, and polymer compounds having a functional group such as a quaternary ammonium salt.
The amount of the charge control agent used is determined by the toner production method including the type of binder resin, the presence or absence of additives used as necessary, and the dispersion method, and is not uniquely limited. However, 0.1 mass part-10 mass parts are preferable with respect to 100 mass parts of binder resin, and 0.2 mass part-5 mass parts are more preferable. If the amount used exceeds 10 parts by mass, the chargeability of the toner is too high, the effect of the main charge control agent is reduced, the electrostatic attraction force with the developing roller is increased, the flowability of the developer is reduced, This causes a decrease in image density. These charge control agents can be dissolved and dispersed after being melt-kneaded with a masterbatch and resin, or of course, may be added when directly dissolving or dispersing in an organic solvent, or may be fixed on the toner surface after preparation of toner particles. May be.
−外添剤−
得られた着色粒子の流動性や現像性、帯電性を補助するための外添剤としては、無機微粒子や疎水化処理無機微粒子等を用いることができる。それらは、条件を満たせば公知のものすべてが使用可能である。例えば、シリカ微粒子、疎水性シリカ、脂肪酸金属塩(ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸アルミニウムなど)、金属酸化物(チタニア、アルミナ、酸化スズ、酸化アンチモンなど)等を含有してもよい。この他、高分子系微粒子、例えばソープフリー乳化重合や懸濁重合、分散重合によって得られるポリスチレン、メタクリル酸エステルやアクリル酸エステル共重合体やシリコーン、ベンゾグアナミン、ナイロンなどの重縮合系、熱硬化性樹脂による重合体粒子が挙げられる。特に好適な外添剤としては、疎水化されたシリカ、チタニア、酸化チタン、アルミナ微粒子が挙げられる。
シリカ微粒子としては、HDK H2000、HDK H2000/4、HDK H2050EP、HVK21、HDK H1303(以上、商品名、ヘキスト社製)やR972、R974、RX200、RY200、R202、R805、R812(以上、商品名、日本アエロジル社製)がある。また、チタニア微粒子としては、P−25(商品名、日本アエロジル社製)やSTT−30、STT−65C−S(以上、商品名、チタン工業社製)、TAF−140(商品名、富士チタン工業社製)、MT−150W、MT−500B、MT−600B、MT−150A(以上、商品名、テイカ社製)などがある。特に疎水化処理された酸化チタン微粒子としては、T−805(商品名、日本アエロジル社製)やSTT−30A、STT−65S−S(以上、商品名、チタン工業社製)、TAF−500T、TAF−1500T(以上、商品名、富士チタン工業社製)、MT−100S、MT−100T(以上、商品名、テイカ社製)、IT−S(石原産業社製)などがある。
疎水化処理された無機微粒子、シリカ微粒子及びチタニア微粒子、アルミナ微粒子を得るためには、親水性の微粒子をメチルトリメトキシシランやメチルトリエトキシシラン、オクチルトリメトキシシランなどのシランカップリング剤で処理して得ることができる。またシリコーンオイルを必要ならば熱を加えて無機微粒子に処理した、シリコーンオイル処理無機微粒子も好適である。
-External additive-
As an external additive for assisting the fluidity, developability and chargeability of the obtained colored particles, inorganic fine particles, hydrophobized inorganic fine particles and the like can be used. Any of them can be used as long as the conditions are satisfied. For example, silica fine particles, hydrophobic silica, fatty acid metal salts (such as zinc stearate and aluminum stearate), metal oxides (such as titania, alumina, tin oxide, and antimony oxide) may be contained. In addition, polymer fine particles, such as polystyrene obtained by soap-free emulsion polymerization, suspension polymerization, and dispersion polymerization, methacrylate esters, acrylate copolymers, polycondensation systems such as silicone, benzoguanamine, and nylon, thermosetting Examples thereof include polymer particles made of a resin. Particularly suitable external additives include hydrophobized silica, titania, titanium oxide, and alumina fine particles.
As silica fine particles, HDK H2000, HDK H2000 / 4, HDK H2050EP, HVK21, HDK H1303 (above, trade name, manufactured by Hoechst) and R972, R974, RX200, RY200, R202, R805, R812 (above, trade name, Nippon Aerosil Co., Ltd.). Further, as titania fine particles, P-25 (trade name, manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.), STT-30, STT-65C-S (above, trade name, manufactured by Titanium Industry Co., Ltd.), TAF-140 (trade name, Fuji Titanium). Manufactured by Kogyo Co., Ltd.), MT-150W, MT-500B, MT-600B, MT-150A (above, trade name, manufactured by TEIKA). In particular, as hydrophobized titanium oxide fine particles, T-805 (trade name, manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.), STT-30A, STT-65S-S (above, trade name, manufactured by Titanium Industry Co., Ltd.), TAF-500T, There are TAF-1500T (the trade name, manufactured by Fuji Titanium Industry Co., Ltd.), MT-100S, MT-100T (the trade name, manufactured by Teica), IT-S (made by Ishihara Sangyo Co., Ltd.), and the like.
In order to obtain hydrophobized inorganic fine particles, silica fine particles, titania fine particles, and alumina fine particles, hydrophilic fine particles are treated with a silane coupling agent such as methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, or octyltrimethoxysilane. Can be obtained. In addition, silicone oil-treated inorganic fine particles obtained by treating the silicone oil with heat if necessary to treat the inorganic fine particles are also suitable.
前記シリコーンオイルとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、クロルフェニルシリコーンオイル、メチルハイドロジェンシリコーンオイル、アルキル変性シリコーンオイル、フッ素変性シリコーンオイル、ポリエーテル変性シリコーンオイル、アルコール変性シリコーンオイル、アミノ変性シリコーンオイル、エポキシ変性シリコーンオイル、エポキシ・ポリエーテル変性シリコーンオイル、フェノール変性シリコーンオイル、カルボキシル変性シリコーンオイル、メルカプト変性シリコーンオイル、アクリル、メタクリル変性シリコーンオイル、α−メチルスチレン変性シリコーンオイル等が使用できる。 The silicone oil is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, dimethyl silicone oil, methylphenyl silicone oil, chlorophenyl silicone oil, methyl hydrogen silicone oil, alkyl-modified silicone oil, fluorine-modified Silicone oil, polyether modified silicone oil, alcohol modified silicone oil, amino modified silicone oil, epoxy modified silicone oil, epoxy / polyether modified silicone oil, phenol modified silicone oil, carboxyl modified silicone oil, mercapto modified silicone oil, acrylic, methacrylic Modified silicone oil, α-methylstyrene modified silicone oil and the like can be used.
前記トナー材料液を作る際に用いる有機溶媒は、沸点が100℃未満の揮発性であることが、トナー母体粒子形成後の除去が容易である点から好ましい。具体的には、トルエン、キシレン、ベンゼン、四塩化炭素、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、1,1,2−トリクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロホルム、モノクロロベンゼン、ジクロロエチリデン、酢酸メチル、酢酸エチル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどを単独あるいは2種以上組合せて用いることができる。特に、トルエン、キシレン等の芳香族系溶媒及び塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、クロロホルム、四塩化炭素等のハロゲン化炭化水素が好ましい。有機溶媒の使用量は、ポリエステルプレポリマー100質量部に対し、300質量部以下が好ましく、100質量部以下がより好ましく、25質量部〜70質量部が更に好ましい。 The organic solvent used for preparing the toner material liquid is preferably volatile with a boiling point of less than 100 ° C. from the viewpoint of easy removal after toner base particle formation. Specifically, toluene, xylene, benzene, carbon tetrachloride, methylene chloride, 1,2-dichloroethane, 1,1,2-trichloroethane, trichloroethylene, chloroform, monochlorobenzene, dichloroethylidene, methyl acetate, ethyl acetate, methyl ethyl ketone, Methyl isobutyl ketone and the like can be used alone or in combination of two or more. In particular, aromatic solvents such as toluene and xylene and halogenated hydrocarbons such as methylene chloride, 1,2-dichloroethane, chloroform and carbon tetrachloride are preferred. 300 mass parts or less are preferable with respect to 100 mass parts of polyester prepolymers, and, as for the usage-amount of an organic solvent, 100 mass parts or less are more preferable, and 25 mass parts-70 mass parts are still more preferable.
(2)トナー材料液を界面活性剤、樹脂微粒子の存在下、水系媒体中で乳化させる。
水系媒体は、水単独でもよいし、アルコール(メタノール、イソプロピルアルコール、エチレングリコールなど)、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、セロソルブ類(メチルセロソルブなど)、低級ケトン類(アセトン、メチルエチルケトンなど)などの有機溶媒を含むものであってもよい。トナー材料液100質量部に対する水系媒体の使用量は、50質量部〜2,000質量部が好ましく、100質量部〜1,000質量部がより好ましい。前記使用量が、50質量部未満であると、トナー材料液の分散状態が悪く、所定の粒径のトナー粒子が得られない。2,000質量部を超えると経済的でない。
(2) The toner material liquid is emulsified in an aqueous medium in the presence of a surfactant and resin fine particles.
The aqueous medium may be water alone or contains an organic solvent such as alcohol (methanol, isopropyl alcohol, ethylene glycol, etc.), dimethylformamide, tetrahydrofuran, cellosolves (methyl cellosolve, etc.), lower ketones (acetone, methyl ethyl ketone, etc.). It may be a thing. The amount of the aqueous medium used relative to 100 parts by mass of the toner material liquid is preferably 50 parts by mass to 2,000 parts by mass, and more preferably 100 parts by mass to 1,000 parts by mass. When the amount used is less than 50 parts by mass, the toner material liquid is not well dispersed and toner particles having a predetermined particle diameter cannot be obtained. If it exceeds 2,000 parts by mass, it is not economical.
また、水系媒体中の分散を良好にするために、界面活性剤、樹脂微粒子等の分散剤を適宜加える。前記界面活性剤としては、例えばアルキルベンゼンスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、リン酸エステルなどのアニオン性界面活性剤、アルキルアミン塩、アミノアルコール脂肪酸誘導体、ポリアミン脂肪酸誘導体、イミダゾリンなどのアミン塩型や、アルキルトリメチルアンモニム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩、アルキルジメチルベンジルアンモニウム塩、ピリジニウム塩、アルキルイソキノリニウム塩、塩化ベンゼトニウムなどの4級アンモニウム塩型のカチオン性界面活性剤、脂肪酸アミド誘導体、多価アルコール誘導体などの非イオン界面活性剤、例えばアラニン、ドデシルジ(アミノエチル)グリシン、ジ(オクチルアミノエチル)グリシンやN−アルキル−N,N−ジメチルアンモニウムべタインなどの両性界面活性剤が挙げられる。 Further, in order to improve the dispersion in the aqueous medium, a dispersant such as a surfactant and resin fine particles is appropriately added. Examples of the surfactant include anionic surfactants such as alkylbenzene sulfonates, α-olefin sulfonates and phosphates, alkylamine salts, amino alcohol fatty acid derivatives, polyamine fatty acid derivatives, and amine salt types such as imidazoline. And quaternary ammonium salt type cationic surfactants such as alkyltrimethylammonium salts, dialkyldimethylammonium salts, alkyldimethylbenzylammonium salts, pyridinium salts, alkylisoquinolinium salts, benzethonium chloride, fatty acid amide derivatives, Amphoteric surfactants such as dihydric alcohol derivatives such as alanine, dodecyldi (aminoethyl) glycine, di (octylaminoethyl) glycine and N-alkyl-N, N-dimethylammonium betaine Surface active agents.
また、フルオロアルキル基を有する界面活性剤を用いることにより、非常に少量でその効果を上げることができる。好ましく用いられるフルオロアルキル基を有するアニオン性界面活性剤としては、炭素数2〜10のフルオロアルキルカルボン酸又はその金属塩、パーフルオロオクタンスルホニルグルタミン酸ジナトリウム、3−[ω−フルオロアルキル(C6〜C16)オキシ]−1−アルキル(C3〜C4)スルホン酸ナトリウム、3−[ω−フルオロアルカノイル(C6〜C8)−N−エチルアミノ]−1−プロパンスルホン酸ナトリウム、フルオロアルキル(C16〜C20)カルボン酸又はその金属塩、パーフルオロアルキルカルボン酸(C7〜C13)又はその金属塩、パーフルオロアルキル(C4〜C12)スルホン酸又はその金属塩、パーフルオロオクタンスルホン酸ジエタノールアミド、N−プロピル−N−(2−ヒドロキシエチル)パーフルオロオクタンスルホンアミド、パーフルオロアルキル(C6〜C10)スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩、パーフルオロアルキル(C6〜C10)−N−エチルスルホニルグリシン塩、モノパーフルオロアルキル(C6〜C16)エチルリン酸エステルなどが挙げられる。
また、アニオン性界面活性剤としては、サーフロンS−111、S−112、S−113(以上、商品名、旭硝子社製)、フロラードFC−93、FC−95、FC−98、FC−129(以上、商品名、住友3M社製)、ユニダインDS−101、DS−102(以上、商品名、ダイキン工業社製)、メガファックF−110、F−120、F−113、F−191、F−812、F−833(以上、商品名、大日本インキ社製)、エクトップEF−102、103、104、105、112、123A、123B、306A、501、201、204、(以上、商品名、トーケムプロダクツ社製)、フタージェントF−100、F150(以上、商品名、ネオス社製)などが挙げられる。
Further, by using a surfactant having a fluoroalkyl group, the effect can be increased in a very small amount. Preferred anionic surfactants having a fluoroalkyl group include fluoroalkyl carboxylic acids having 2 to 10 carbon atoms or metal salts thereof, disodium perfluorooctanesulfonyl glutamate, 3- [ω-fluoroalkyl (C6-C16 ) Oxy] -1-alkyl (C3-C4) sodium sulfonate, 3- [ω-fluoroalkanoyl (C6-C8) -N-ethylamino] -1-propanesulfonic acid sodium, fluoroalkyl (C16-C20) carvone Acid or metal salt thereof, perfluoroalkylcarboxylic acid (C7 to C13) or metal salt thereof, perfluoroalkyl (C4 to C12) sulfonic acid or metal salt thereof, perfluorooctanesulfonic acid diethanolamide, N-propyl-N- (2-hydroxyethyl) par Fluorooctanesulfonamide, perfluoroalkyl (C6-C10) sulfonamidopropyltrimethylammonium salt, perfluoroalkyl (C6-C10) -N-ethylsulfonylglycine salt, monoperfluoroalkyl (C6-C16) ethyl phosphate, etc. Can be mentioned.
Moreover, as anionic surfactant, Surflon S-111, S-112, S-113 (above, a brand name, Asahi Glass Co., Ltd. product), Florard FC-93, FC-95, FC-98, FC-129 ( Above, trade name, manufactured by Sumitomo 3M), Unidyne DS-101, DS-102 (above, trade name, manufactured by Daikin Industries), MegaFuck F-110, F-120, F-113, F-191, F -812, F-833 (above, trade name, manufactured by Dainippon Ink, Inc.), Xtop EF-102, 103, 104, 105, 112, 123A, 123B, 306A, 501, 201, 204, (above, trade name) , Manufactured by Tochem Products Co., Ltd.), Fantent F-100, F150 (above, trade name, manufactured by Neos), and the like.
また、カチオン性界面活性剤としては、フルオロアルキル基を有する脂肪族1級、2級もしくは3級アミン酸、パーフルオロアルキル(C6〜C10)スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩などの脂肪族4級アンモニウム塩、ベンザルコニウム塩、塩化ベンゼトニウム、ピリジニウム塩、イミダゾリニウム塩などが挙げられる。カチオン性界面活性剤としては、サーフロンS−121(商品名、旭硝子社製)、フロラードFC−135(商品名、住友3M社製)、ユニダインDS−202(商品名、ダイキンエ業杜製)、メガファックF−150、F−824(以上、商品名、大日本インキ化学工業社製)、エクトップEF−132(商品名、トーケムプロダクツ社製)、フタージェントF−300(商品名、ネオス社製)などが挙げられる。 In addition, as the cationic surfactant, aliphatic quaternary ammonium salts such as aliphatic primary, secondary or tertiary amine acids having a fluoroalkyl group, and perfluoroalkyl (C6-C10) sulfonamidopropyltrimethylammonium salts. Benzalkonium salt, benzethonium chloride, pyridinium salt, imidazolinium salt and the like. As cationic surfactants, Surflon S-121 (trade name, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.), Florard FC-135 (trade name, manufactured by Sumitomo 3M), Unidyne DS-202 (trade name, manufactured by Daikin Industries), Mega Fax F-150, F-824 (above, trade name, manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.), Xtop EF-132 (trade name, manufactured by Tochem Products), Footgent F-300 (trade name, Neos) Manufactured).
前記樹脂微粒子としては、特に制限はなく、水性分散体を形成しうる樹脂であればいかなる樹脂も使用でき、熱可塑性樹脂でも熱硬化性樹脂でもよい。例えばビニル系樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ケイ素系樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、アニリン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリカーボネート樹脂等が挙げられる。樹脂としては、前記の樹脂を2種以上併用しても差し支えない。
これらの中でも、微細球状樹脂粒子の水性分散体が得られやすい点から、ビニル系樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂及びそれらの併用が好ましい。例えばビニル系樹脂としては、ビニル系モノマーを単独重合また共重合したポリマーで、例えば、スチレン−(メタ)アクリル酸エステル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、(メタ)アクリル酸−アクリル酸エステル重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、スチレン−(メタ)アクリル酸共重合体等の樹脂が挙げられる。前記樹脂微粒子の平均粒径は、5nm〜300nmが好ましく、20nm〜200nmがより好ましい。なお、リン酸三カルシウム、炭酸カルシウム、酸化チタン、コロイダルシリカ、ヒドロキシアパタイト等の無機化合物分散剤も用いることができる。
The resin fine particles are not particularly limited, and any resin can be used as long as it can form an aqueous dispersion, and may be a thermoplastic resin or a thermosetting resin. Examples thereof include vinyl resins, polyurethane resins, epoxy resins, polyester resins, polyamide resins, polyimide resins, silicon resins, phenol resins, melamine resins, urea resins, aniline resins, ionomer resins, and polycarbonate resins. As the resin, two or more of the above resins may be used in combination.
Among these, a vinyl resin, a polyurethane resin, an epoxy resin, a polyester resin, and a combination thereof are preferable because an aqueous dispersion of fine spherical resin particles can be easily obtained. For example, vinyl resins are polymers obtained by homopolymerization or copolymerization of vinyl monomers, such as styrene- (meth) acrylic acid ester copolymers, styrene-butadiene copolymers, (meth) acrylic acid-acrylic acid esters. Examples thereof include resins such as a polymer, a styrene-acrylonitrile copolymer, a styrene-maleic anhydride copolymer, and a styrene- (meth) acrylic acid copolymer. The average particle size of the resin fine particles is preferably 5 nm to 300 nm, and more preferably 20 nm to 200 nm. Inorganic compound dispersants such as tricalcium phosphate, calcium carbonate, titanium oxide, colloidal silica, and hydroxyapatite can also be used.
前記の樹脂微粒子、無機化合物分散剤と併用して使用可能な分散剤として、高分子系保護コロイドにより分散液滴を安定化させてもよい。例えばアクリル酸、メタクリル酸、α−シアノアクリル酸、α−シアノメタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、フマール酸、マレイン酸又は無水マレイン酸などの酸類、あるいは水酸基を含有する(メタ)アクリル系単量体、例えばアクリル酸−β−ヒドロキシエチル、メタクリル酸−β−ヒドロキシエチル、アクリル酸−β−ヒドロキシプロビル、メタクリル酸−β−ヒドロキシプロピル、アクリル酸−γ−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸−γ−ヒドロキシプロピル、アクリル酸−3−クロロ−2−ヒドロキシプロビル、メタクリル酸−3−クロロ−2−ヒドロキシプロピル、ジエチレングリコールモノアクリル酸エステル、ジエチレングリコールモノメタクリル酸エステル、グリセリンモノアクリル酸エステル、グリセリンモノメタクリル酸エステル、N−メチロールアクリルアミド、N−メチロールメタクリルアミドなど、ビニルアルコール又はビニルアルコールとのエーテル類、例えばビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルプロピルエーテルなど、又はビニルアルコールとカルボキシル基を含有する化合物のエステル類、例えば酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニルなど、アクリルアミド、メタクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド又はこれらのメチロール化合物、アクリル酸クロライド、メタクリル酸クロライドなどの酸クロライド類、ビニルピリジン、ビニルピロリドン、ビニルイミダゾール、エチレンイミンなどの含窒素化合物、又はその複素環を有するものなどのホモポリマー又は共重合体、ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシプロピレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミド、ポリオキシプロピレンアルキルアミド、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルフェニルエステル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエステルなどのポリオキシエチレン系、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースなどのセルロース類などが使用できる。 As a dispersant that can be used in combination with the resin fine particles and the inorganic compound dispersant, the dispersed droplets may be stabilized by a polymer protective colloid. For example, acrylic acid, methacrylic acid, α-cyanoacrylic acid, α-cyanomethacrylic acid, itaconic acid, crotonic acid, fumaric acid, maleic acid or maleic anhydride and other (meth) acrylic monomers containing hydroxyl groups Bodies such as acrylic acid-β-hydroxyethyl, methacrylic acid-β-hydroxyethyl, acrylic acid-β-hydroxypropyl, methacrylic acid-β-hydroxypropyl, acrylic acid-γ-hydroxypropyl, methacrylic acid-γ-hydroxy Propyl, acrylic acid-3-chloro-2-hydroxypropyl, methacrylic acid-3-chloro-2-hydroxypropyl, diethylene glycol monoacrylate, diethylene glycol monomethacrylate, glycerol monoacrylate, glycerol monomethacrylate Luric acid esters, N-methylol acrylamide, N-methylol methacrylamide, etc., vinyl alcohol or ethers with vinyl alcohol, such as vinyl methyl ether, vinyl ethyl ether, vinyl propyl ether, etc., or compounds containing vinyl alcohol and a carboxyl group Esters such as vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl butyrate, acrylamide, methacrylamide, diacetone acrylamide or their methylol compounds, acid chlorides such as acrylic acid chloride, methacrylic acid chloride, vinyl pyridine, vinyl pyrrolidone, vinyl Nitrogen compounds such as imidazole and ethyleneimine, or homopolymers or copolymers such as those having a heterocyclic ring thereof, polyoxyethylene, polyoxypropylene , Polyoxyethylene alkylamine, polyoxypropylene alkylamine, polyoxyethylene alkylamide, polyoxypropylene alkylamide, polyoxyethylene nonylphenyl ether, polyoxyethylene lauryl phenyl ether, polyoxyethylene stearyl phenyl ester, polyoxyethylene Polyoxyethylenes such as nonylphenyl ester, celluloses such as methyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, and hydroxypropyl cellulose can be used.
前記分散の方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、低速せん断式、高速せん断式、摩擦式、高圧ジェット式、超音波などの公知の設備が適用できる。この中でも、分散体の粒径を2μm〜20μmにするために高速せん断式が好ましい。高速せん断式分散機を使用した場合、回転数は特に限定はないが、1,000〜30,000rpmが好ましく、5,000〜20,000rpmがより好ましい。分散時間は特に限定はないが、バッチ方式の場合は、0.1分〜5分が好ましい。分散時の温度としては、0℃〜150℃(加圧下)が好ましく、40℃〜98℃がより好ましい。 The dispersion method is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, known equipment such as a low-speed shear method, a high-speed shear method, a friction method, a high-pressure jet method, and an ultrasonic wave can be applied. . Among these, the high-speed shearing method is preferable in order to make the particle size of the dispersion 2 μm to 20 μm. When a high-speed shearing disperser is used, the number of rotations is not particularly limited, but is preferably 1,000 to 30,000 rpm, and more preferably 5,000 to 20,000 rpm. The dispersion time is not particularly limited, but is preferably 0.1 minutes to 5 minutes in the case of a batch method. The temperature during dispersion is preferably 0 ° C to 150 ° C (under pressure), more preferably 40 ° C to 98 ° C.
(3)乳化液の作製と同時に、アミン類(B)を添加し、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)との反応を行わせる。この反応は、分子鎖の架橋反応及び/又は伸長反応の少なくともいずれかの反応を伴う。ポリエステルプレポリマー(A)は、水系媒体中で架橋反応及び/又は伸長反応し、変性ポリエステル(i)としてトナーに含有される。
前記反応時間は、ポリエステルプレポリマー(A)の有するイソシアネート基構造とアミン類(B)との反応性により選択されるが、10分〜40時間が好ましく、2時間〜24時間がより好ましい。反応温度は、0℃〜150℃が好ましく、40℃〜98℃がより好ましい。また、必要に応じて公知の触媒を使用することができる。具体的にはジブチルチンラウレート、ジオクチルチンラウレートなどが挙げられる。
(3) At the same time as the preparation of the emulsion, the amines (B) are added to cause a reaction with the polyester prepolymer (A) having an isocyanate group. This reaction involves at least one of a molecular chain crosslinking reaction and / or an elongation reaction. The polyester prepolymer (A) undergoes a crosslinking reaction and / or elongation reaction in an aqueous medium and is contained in the toner as a modified polyester (i).
The reaction time is selected depending on the reactivity between the isocyanate group structure of the polyester prepolymer (A) and the amines (B), but is preferably 10 minutes to 40 hours, more preferably 2 hours to 24 hours. The reaction temperature is preferably 0 ° C to 150 ° C, more preferably 40 ° C to 98 ° C. Moreover, a well-known catalyst can be used as needed. Specific examples include dibutyltin laurate and dioctyltin laurate.
前記変性ポリエステル(i)の重量平均分子量は、1万以上が好ましく、2万〜1000万がより好ましく、3万〜100万が更に好ましい。このときのピーク分子量は1,000〜10,000が好ましい。前記ピーク分子量が、1,000未満であると、伸長反応しにくくトナーの弾性が少なく、その結果耐ホットオフセット性が悪化することがあり、10,000を超えると、定着性の低下や粒子化や粉砕において製造上の課題が高くなることがある。
前記変性ポリエステル(i)の数平均分子量は、上述の変性されていない未変性ポリエステル(ii)を用いる場合は特に限定されるものではなく、前記重量平均分子量とするのに得やすい数平均分子量でよい。変性ポリエステル(i)単独の場合は、数平均分子量は、20,000以下が好ましく、1,000〜10,000がより好ましく、2,000〜8,000が更に好ましい。前記数平均分子量が、20,000を超えると、低温定着性及びフルカラー装置に用いた場合の光沢性が悪化することがある。
The weight average molecular weight of the modified polyester (i) is preferably 10,000 or more, more preferably 20,000 to 10,000,000, and still more preferably 30,000 to 1,000,000. The peak molecular weight at this time is preferably 1,000 to 10,000. When the peak molecular weight is less than 1,000, the elongation reaction hardly occurs, and the elasticity of the toner is small. As a result, the hot offset resistance may be deteriorated. And manufacturing problems may be increased in pulverization.
The number average molecular weight of the modified polyester (i) is not particularly limited when the above-described unmodified polyester (ii) is used, and is a number average molecular weight that can be easily obtained as the weight average molecular weight. Good. In the case of the modified polyester (i) alone, the number average molecular weight is preferably 20,000 or less, more preferably 1,000 to 10,000, and still more preferably 2,000 to 8,000. When the number average molecular weight exceeds 20,000, low temperature fixability and glossiness when used in a full color apparatus may be deteriorated.
ウレア変性ポリエステルを得るためのポリエステルプレポリマー(A)とアミン類(B)との架橋反応又は伸長反応には、必要により反応停止剤を用い、得られるウレア変性ポリエステルの分子量を調整することができる。前記反応停止剤としては、例えばモノアミン(ジエチルアミン、ジブチルアミン、ブチルアミン、ラウリルアミンなど)、又はそれらをブロックしたもの(ケチミン化合物)などが挙げられる。 In the crosslinking reaction or elongation reaction between the polyester prepolymer (A) and the amines (B) for obtaining the urea-modified polyester, a reaction terminator can be used as necessary to adjust the molecular weight of the resulting urea-modified polyester. . Examples of the reaction terminator include monoamines (diethylamine, dibutylamine, butylamine, laurylamine, etc.), or those obtained by blocking them (ketimine compounds).
前記ポリエステルプレポリマー(A)と反応させるアミン類(B)としては、例えば2価アミン化合物(B1)、3価以上の多価アミン化合物(B2)、アミノアルコール(B3)、アミノメルカプタン(B4)、アミノ酸(B5)、B1〜B5のアミノ基をブロックしたもの(B6)などが挙げられる。
前記2価アミン化合物(B1)としては、例えば芳香族ジアミン(フェニレンジアミン、ジエチルトルエンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルメタンなど);脂環式ジアミン(4,4’−ジアミノ−3,3’−ジメチルジシクロヘキシルメタン、ジアミンシクロヘキサン、イソホロンジアミンなど);脂肪族ジアミン(エチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなど)などが挙げられる。
前記3価以上の多価アミン化合物(B2)としては、例えばジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミンなどが挙げられる。前記アミノアルコール(B3)としては、例えばエタノールアミン、ヒドロキシエチルアニリンなどが挙げられる。前記アミノメルカプタン(B4)としては、例えばアミノエチルメルカプタン、アミノプロピルメルカプタンなどが挙げられる。前記アミノ酸(B5)としては、例えばアミノプロピオン酸、アミノカプロン酸などが挙げられる。B1〜B5のアミノ基をブロックしたもの(B6)としては、前記B1〜B5のアミン類とケトン類(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなど)から得られるケチミン化合物、オキサゾリジン化合物などが挙げられる。これらアミン類(B)のうち好ましいものは、B1及びB1と少量のB2の混合物である。
Examples of the amines (B) to be reacted with the polyester prepolymer (A) include a divalent amine compound (B1), a trivalent or higher polyvalent amine compound (B2), an amino alcohol (B3), and an amino mercaptan (B4). , Amino acid (B5), and amino acids B1 to B5 blocked (B6).
Examples of the divalent amine compound (B1) include aromatic diamines (phenylenediamine, diethyltoluenediamine, 4,4′-diaminodiphenylmethane, etc.); alicyclic diamines (4,4′-diamino-3,3′-). Dimethyl dicyclohexyl methane, diamine cyclohexane, isophorone diamine, etc.); aliphatic diamines (ethylene diamine, tetramethylene diamine, hexamethylene diamine, etc.) and the like.
Examples of the trivalent or higher polyvalent amine compound (B2) include diethylenetriamine and triethylenetetramine. Examples of the amino alcohol (B3) include ethanolamine and hydroxyethylaniline. Examples of the amino mercaptan (B4) include aminoethyl mercaptan and aminopropyl mercaptan. Examples of the amino acid (B5) include aminopropionic acid and aminocaproic acid. Examples of the compound (B6) obtained by blocking the amino group of B1 to B5 include ketimine compounds and oxazolidine compounds obtained from the amines of B1 to B5 and ketones (acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, etc.). Among these amines (B), preferred are B1 and a mixture of B1 and a small amount of B2.
前記アミン類(B)の質量比率は、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)中のイソシアネート基[NCO]と、アミン類(B)中のアミノ基[NHX]の当量比[NCO]/[NHX]として、1/2〜2/1が好ましく、1.5/1〜1/1.5がより好ましく、1.2/1〜1/1.2が更に好ましい。前記当量比[NCO]/[NHX]が2を超えると、及び1/2未満となる場合は、ウレア変性ポリエステルの分子量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化することがある。
また、ウレア変性ポリエステル中には、ウレア結合と共にウレタン結合を含有していてもよい。前記ウレア結合含有量と前記ウレタン結合含有量のモル比は、100/0〜10/90が好ましく、80/20〜20/80がより好ましく、60/40〜30/70が更に好ましい。前記ウレア結合のモル比が、10モル%未満であると、耐ホットオフセット性が悪化することがある。
The mass ratio of the amines (B) is equivalent to the equivalent ratio [NCO] / [NCO] of the isocyanate group [NCO] in the polyester prepolymer (A) having an isocyanate group and the amino group [NHX] in the amine (B). NHX] is preferably 1/2 to 2/1, more preferably 1.5 / 1 to 1 / 1.5, and still more preferably 1.2 / 1 to 1 / 1.2. When the equivalent ratio [NCO] / [NHX] is more than 2 and less than 1/2, the molecular weight of the urea-modified polyester is lowered, and the hot offset resistance may be deteriorated.
The urea-modified polyester may contain a urethane bond together with a urea bond. The molar ratio between the urea bond content and the urethane bond content is preferably 100/0 to 10/90, more preferably 80/20 to 20/80, and still more preferably 60/40 to 30/70. When the molar ratio of the urea bond is less than 10 mol%, the hot offset resistance may be deteriorated.
(4)反応終了後、乳化分散体(反応物)から有機溶媒を除去し、洗浄、乾燥してトナー母体粒子を得る。
有機溶媒を除去するためには、系全体を徐々に層流の攪拌状態で昇温し、一定の温度域で強い攪拌を与えた後、脱溶媒を行うことで紡錘形のトナー母体粒子が作製できる。また、分散安定剤としてリン酸カルシウム塩などの酸、アルカリに溶解可能なものを用いた場合は、塩酸等の酸により、リン酸カルシウム塩を溶解した後、水洗するなどの方法によって、トナー母体粒子からリン酸カルシウム塩を除去する。その他酵素による分解などの操作によっても除去できる。
(4) After completion of the reaction, the organic solvent is removed from the emulsified dispersion (reactant), washed and dried to obtain toner base particles.
In order to remove the organic solvent, the temperature of the entire system is gradually raised in a laminar stirring state, and after giving strong stirring in a certain temperature range, the solvent base is removed to produce spindle-shaped toner base particles. . When a dispersion stabilizer that is soluble in an acid or alkali such as calcium phosphate is used, the calcium phosphate is dissolved from the toner base particles by a method such as dissolving the calcium phosphate with an acid such as hydrochloric acid and washing with water. Remove. It can also be removed by operations such as enzymatic degradation.
(5)前記で得られたトナー母体粒子に、荷電制御剤を打ち込み、次いで、シリカ微粒子、酸化チタン微粒子等の無機微粒子を外添させ、トナーを得る。
荷電制御剤の打ち込み、及び無機微粒子の外添は、ミキサー等を用いた公知の方法によって行われる。
これにより、小粒径であって、粒径分布のシャープなトナーを容易に得ることができる。
更に、有機溶媒を除去する工程で強い攪拌を与えることで、真球状からラクビーボール状の間の形状を制御することができ、更に、表面のモフォロジーも滑らかなものから梅干形状の間で制御することができる。
(5) A charge control agent is injected into the toner base particles obtained above, and then inorganic fine particles such as silica fine particles and titanium oxide fine particles are externally added to obtain a toner.
The injection of the charge control agent and the external addition of the inorganic fine particles are performed by a known method using a mixer or the like.
Thereby, a toner having a small particle size and a sharp particle size distribution can be easily obtained.
Furthermore, by applying strong agitation in the process of removing the organic solvent, the shape between the spherical shape and the rugby ball shape can be controlled, and the surface morphology is also controlled between the smooth shape and the umeboshi shape. be able to.
<<現像剤>>
前記トナーは、現像剤として用いられ、該現像剤は、キャリアとトナーからなる二成分現像剤が用いられる。
<< Developer >>
The toner is used as a developer, and a two-component developer including a carrier and a toner is used as the developer.
前記キャリアとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、芯材と、該芯材を被覆する樹脂層とを有するものが好ましい。
前記芯材の材料としては、特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、50emu/g〜90emu/gのマンガン−ストロンチウム(Mn−Sr)系材料、マンガン−マグネシウム(Mn−Mg)系材料などが好ましく、画像濃度の確保の点では、鉄粉(100emu/g以上)、マグネタイト(75emu/g〜120emu/g)等の高磁化材料が好ましい。また、トナーが穂立ち状態となっている静電潜像担持体への当りを弱くでき高画質化に有利である点で、銅−ジンク(Cu−Zn)系(30emu/g〜80emu/g)等の弱磁化材料が好ましい。これらは、1種単独で使用してもよい、2種以上を併用してもよい。
There is no restriction | limiting in particular as said carrier, Although it can select suitably according to the objective, What has a core material and the resin layer which coat | covers this core material is preferable.
There is no restriction | limiting in particular as a material of the said core material, It can select suitably from well-known things, For example, a manganese-strontium (Mn-Sr) type material of 50 emu / g-90 emu / g, manganese-magnesium ( A Mn—Mg) -based material is preferable, and from the viewpoint of securing image density, a highly magnetized material such as iron powder (100 emu / g or more), magnetite (75 emu / g to 120 emu / g) is preferable. In addition, the copper-zinc (Cu—Zn) system (30 emu / g to 80 emu / g) is advantageous in that it can weaken the contact with the electrostatic latent image bearing member in which the toner is in a spiked state and is advantageous for high image quality. A weakly magnetized material such as These may be used alone or in combination of two or more.
前記樹脂層の材料としては、特に制限はなく、公知の樹脂の中から目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、アミノ系樹脂、ポリビニル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ハロゲン化オレフィン樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリフッ化ビニル樹脂、ポリフッ化ビニリデン樹脂、ポリトリフルオロエチレン樹脂、ポリヘキサフルオロプロピレン樹脂、フッ化ビニリデンとアクリル単量体との共重合体、フッ化ビニリデンとフッ化ビニルとの共重合体、テトラフルオロエチレンとフッ化ビニリデンと非フッ化単量体とのターポリマー等のフルオロターポリマー(フッ化三重(多重)共重合体)、シリコーン樹脂などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、シリコーン樹脂が特に好ましい。
前記シリコーン樹脂としては、特に制限はなく、一般的に知られているシリコーン樹脂の中から目的に応じて適宜選択することができ、例えば、オルガノシロサン結合のみからなるストレートシリコーン樹脂;アルキド樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂等で変性したシリコーン樹脂、などが挙げられる。
前記シリコーン樹脂としては、市販品を用いることができ、ストレートシリコーン樹脂としては、例えば、信越化学工業株式会社製のKR271、KR255、KR152;東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製のSR2400、SR2406、SR2410などが挙げられる。
前記変性シリコーン樹脂としては、市販品を用いることができ、例えば、信越化学工業株式会社製のKR206(アルキド変性)、KR5208(アクリル変性)、ES1001N(エポキシ変性)、KR305(ウレタン変性);東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製のSR2115(エポキシ変性)、SR2110(アルキド変性)、などが挙げられる。
なお、シリコーン樹脂を単体で用いることも可能であるが、架橋反応する成分、帯電量調整成分等を同時に用いることも可能である。
The material of the resin layer is not particularly limited and can be appropriately selected from known resins according to the purpose. For example, amino resins, polyvinyl resins, polystyrene resins, halogenated olefin resins, Polyester resin, polycarbonate resin, polyethylene resin, polyvinyl fluoride resin, polyvinylidene fluoride resin, polytrifluoroethylene resin, polyhexafluoropropylene resin, copolymer of vinylidene fluoride and acrylic monomer, vinylidene fluoride And fluorinated terpolymers (triple fluorinated (multiple) copolymers) such as terpolymers of tetrafluoroethylene, vinylidene fluoride and non-fluorinated monomers, silicone resins, etc. It is done. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together. Among these, a silicone resin is particularly preferable.
The silicone resin is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose from generally known silicone resins. For example, a straight silicone resin consisting only of an organosilosan bond; an alkyd resin; Examples thereof include polyester resins, epoxy resins, acrylic resins, silicone resins modified with urethane resins, and the like.
Commercially available products can be used as the silicone resin. Examples of straight silicone resins include KR271, KR255, and KR152 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd .; SR2400, SR2406, and SR2410 manufactured by Toray Dow Corning Silicone Co., Ltd. Etc.
Commercially available products can be used as the modified silicone resin. For example, KR206 (alkyd modified), KR5208 (acryl modified), ES1001N (epoxy modified), KR305 (urethane modified) manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd .; SR2115 (epoxy-modified), SR2110 (alkyd-modified) manufactured by Dow Corning Silicone Co., Ltd., and the like.
In addition, although a silicone resin can be used alone, it is also possible to simultaneously use a component that undergoes a crosslinking reaction, a charge amount adjusting component, and the like.
前記樹脂層には、必要に応じて導電粉等を含有させてもよく、該導電粉としては、例えば、金属粉、カーボンブラック、酸化チタン、酸化錫、酸化亜鉛、などが挙げられる。これらの導電粉の平均粒子径としては、1μm以下が好ましい。前記平均粒子径が1μmを超えると、電気抵抗の制御が困難になることがある。
前記樹脂層は、例えば、前記シリコーン樹脂等を溶剤に溶解させて塗布溶液を調製した後、該塗布溶液を前記芯材の表面に公知の塗布方法により均一に塗布し、乾燥した後、焼付を行うことにより形成することができる。前記塗布方法としては、例えば、浸漬法、スプレー法、ハケ塗り法、などが挙げられる。
前記溶剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、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、セルソルブ、ブチルアセテート、などが挙げられる。
前記焼付としては、特に制限はなく、外部加熱方式であってもよいし、内部加熱方式であってもよく、例えば、固定式電気炉、流動式電気炉、ロータリー式電気炉、バーナー炉等を用いる方法、マイクロウエーブを用いる方法、などが挙げられる。
前記樹脂層の前記キャリアにおける量としては、0.01質量%〜5.0質量%が好ましい。前記量が、0.01質量%未満であると、前記芯材の表面に均一な前記樹脂層を形成することができないことがあり、5.0質量%を超えると、前記樹脂層が厚くなり過ぎてキャリア同士の造粒が発生し、均一なキャリア粒子が得られないことがある。
The resin layer may contain conductive powder or the like as necessary. Examples of the conductive powder include metal powder, carbon black, titanium oxide, tin oxide, and zinc oxide. The average particle diameter of these conductive powders is preferably 1 μm or less. When the average particle diameter exceeds 1 μm, it may be difficult to control electric resistance.
For example, the resin layer is prepared by dissolving the silicone resin or the like in a solvent to prepare a coating solution, and then uniformly coating the coating solution on the surface of the core material by a known coating method, drying, and baking. It can be formed by doing. Examples of the application method include an immersion method, a spray method, and a brush coating method.
There is no restriction | limiting in particular as said solvent, Although it can select suitably according to the objective, For example, toluene, xylene, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cellosolve, butyl acetate, etc. are mentioned.
The baking is not particularly limited, and may be an external heating method or an internal heating method. For example, a stationary electric furnace, a fluid electric furnace, a rotary electric furnace, a burner furnace, etc. The method of using, the method of using a microwave, etc. are mentioned.
The amount of the resin layer in the carrier is preferably 0.01% by mass to 5.0% by mass. When the amount is less than 0.01% by mass, the uniform resin layer may not be formed on the surface of the core material. When the amount exceeds 5.0% by mass, the resin layer becomes thick. In some cases, granulation of carriers occurs, and uniform carrier particles may not be obtained.
前記キャリアの重量平均粒径Dは、15μm〜45μmであることが好ましい。
ここで、前記キャリアの重量平均粒径Dは、例えば、マイクロトラック粒度分析計モデルHRA9320−X100(Honewell社製)を用いることができる。その測定条件は以下のとおりである。
[1]粒径範囲:8〜100μm
[2]チャネル長さ(チャネル幅):2μm
[3]チャネル数:46
[4]屈折率:2.42
The carrier preferably has a weight average particle diameter D of 15 μm to 45 μm.
Here, as the weight average particle diameter D of the carrier, for example, a Microtrac particle size analyzer model HRA9320-X100 (manufactured by Honeywell) can be used. The measurement conditions are as follows.
[1] Particle size range: 8 to 100 μm
[2] Channel length (channel width): 2 μm
[3] Number of channels: 46
[4] Refractive index: 2.42
前記現像剤におけるトナーとキャリアの混合割合は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、キャリア100質量部に対しトナー1質量部〜10質量部が好ましい。 The mixing ratio of the toner and the carrier in the developer is not particularly limited and may be appropriately selected according to the purpose. The amount is preferably 1 part by mass to 10 parts by mass of the toner with respect to 100 parts by mass of the carrier.
−転写工程及び転写手段−
前記転写工程は、前記可視像を記録媒体に転写する工程であるが、中間転写体を用い、該中間転写体上に可視像を一次転写した後、該可視像を前記記録媒体上に二次転写する態様が好ましく、前記トナーとして二色以上、好ましくはフルカラートナーを用い、可視像を中間転写体上に転写して複合転写像を形成する第一次転写工程と、該複合転写像を記録媒体上に転写する第二次転写工程とを含む態様がより好ましい。
前記転写は、例えば、前記可視像を転写帯電器を用いて前記像担持体(感光体)を帯電することにより行うことができ、前記転写手段により行うことができる。前記転写手段としては、可視像を中間転写体上に転写して複合転写像を形成する第一次転写手段と、該複合転写像を記録媒体上に転写する第二次転写手段とを有する態様が好ましい。
なお、前記中間転写体としては、特に制限はなく、目的に応じて公知の転写体の中から適宜選択することができ、例えば、転写ベルト等が好適に挙げられる。
-Transfer process and transfer means-
The transfer step is a step of transferring the visible image onto a recording medium. After the primary transfer of the visible image onto the intermediate transfer member using an intermediate transfer member, the visible image is transferred onto the recording medium. A primary transfer step of forming a composite transfer image by transferring a visible image onto an intermediate transfer body using two or more colors, preferably full color toner as the toner, and a composite transfer image; A mode including a secondary transfer step of transferring the transfer image onto the recording medium is more preferable.
The transfer can be performed, for example, by charging the image carrier (photosensitive member) with the transfer charger using the visible image, and can be performed by the transfer unit. The transfer means includes a primary transfer means for transferring a visible image onto an intermediate transfer member to form a composite transfer image, and a secondary transfer means for transferring the composite transfer image onto a recording medium. Embodiments are preferred.
The intermediate transfer member is not particularly limited and may be appropriately selected from known transfer members according to the purpose. For example, a transfer belt and the like are preferable.
前記転写手段(前記第一次転写手段、前記第二次転写手段)は、前記像担持体(感光体)上に形成された前記可視像を前記記録媒体側へ剥離帯電させる転写器を少なくとも有するのが好ましい。前記転写手段は、1つであってもよいし、2つ以上であってもよい。
前記転写器としては、コロナ放電によるコロナ転写器、転写ベルト、転写ローラ、圧力転写ローラ、粘着転写器、などが挙げられる。
なお、前記記録媒体としては、特に制限はなく、公知の記録媒体(記録紙)の中から適宜選択することができる。
The transfer means (the primary transfer means and the secondary transfer means) includes at least a transfer device that peels and charges the visible image formed on the image carrier (photoconductor) to the recording medium side. It is preferable to have. There may be one transfer means or two or more transfer means.
Examples of the transfer device include a corona transfer device using corona discharge, a transfer belt, a transfer roller, a pressure transfer roller, and an adhesive transfer device.
The recording medium is not particularly limited and can be appropriately selected from known recording media (recording paper).
前記定着工程は、記録媒体に転写された可視像を定着手段を用いて定着させる工程であり、各色のトナーに対し前記記録媒体に転写する毎に行ってもよいし、各色のトナーに対しこれを積層した状態で一度に同時に行ってもよい。
前記定着手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、公知の加熱加圧手段が好適である。前記加熱加圧手段としては、加熱ローラと加圧ローラとの組合せ、加熱ローラと加圧ローラと無端ベルトとの組合せ、などが挙げられる。
前記加熱加圧手段における加熱は、80℃〜200℃が好ましい。
なお、本発明においては、目的に応じて、前記定着工程及び定着手段と共にあるいはこれらに代えて、例えば、公知の光定着器を用いてもよい。
The fixing step is a step of fixing the visible image transferred to the recording medium using a fixing unit, and may be performed each time the toner of each color is transferred to the recording medium, or for the toner of each color. You may perform this simultaneously in the state which laminated | stacked this.
The fixing unit is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but a known heating and pressing unit is preferable. Examples of the heating and pressing means include a combination of a heating roller and a pressure roller, a combination of a heating roller, a pressure roller, and an endless belt.
The heating in the heating and pressing means is preferably 80 ° C to 200 ° C.
In the present invention, for example, a known optical fixing device may be used together with or in place of the fixing step and the fixing unit depending on the purpose.
前記除電工程は、前記像担持体に対し除電バイアスを印加して除電を行う工程であり、除電手段により好適に行うことができる。
前記除電手段としては、特に制限はなく、前記像担持体に対し除電バイアスを印加することができればよく、公知の除電器の中から適宜選択することができ、例えば、除電ランプ等が好適に挙げられる。
The neutralization step is a step of performing neutralization by applying a neutralization bias to the image carrier, and can be suitably performed by a neutralization unit.
The neutralization means is not particularly limited and may be appropriately selected from known neutralizers as long as it can apply a neutralization bias to the image carrier. It is done.
前記クリーニング工程は、前記像担持体上に残留する前記トナーを除去する工程であり、クリーニング手段により好適に行うことができる。
前記クリーニング手段としては、特に制限はなく、前記像担持体上に残留する前記電子写真トナーを除去することができればよく、公知のクリーナの中から適宜選択することができ、例えば、磁気ブラシクリーナ、静電ブラシクリーナ、磁気ローラクリーナ、ブレードクリーナ、ブラシクリーナ、ウエブクリーナ等が好適に挙げられる。
The cleaning step is a step of removing the toner remaining on the image carrier and can be suitably performed by a cleaning unit.
The cleaning means is not particularly limited, and may be selected from known cleaners as long as it can remove the electrophotographic toner remaining on the image carrier. For example, a magnetic brush cleaner, Suitable examples include electrostatic brush cleaners, magnetic roller cleaners, blade cleaners, brush cleaners, web cleaners, and the like.
前記リサイクル工程は、前記クリーニング工程により除去した前記トナーを前記現像手段にリサイクルさせる工程であり、リサイクル手段により好適に行うことができる。
前記リサイクル手段としては、特に制限はなく、公知の搬送手段等が挙げられる。
The recycling step is a step of recycling the toner removed by the cleaning step to the developing unit, and can be suitably performed by the recycling unit.
There is no restriction | limiting in particular as said recycling means, A well-known conveyance means etc. are mentioned.
前記制御工程は、前記各工程を制御する工程であり、制御手段により好適に行うことができる。
前記制御手段としては、前記各手段の動きを制御することができる限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、シークエンサー、コンピュータ等の機器が挙げられる。
The control step is a step of controlling each of the steps, and can be suitably performed by a control unit.
The control means is not particularly limited as long as the movement of each means can be controlled, and can be appropriately selected according to the purpose. Examples thereof include devices such as sequencers and computers.
ここで、図面を用いて本発明の画像形成装置及び画像形成方法について詳しく説明する。
図3は、本発明の画像形成装置の一例を示す概略図である。
像担持体10は、図3中の矢印の方向に回転し、像担持体10の周りには、帯電手段11、露光手段12、現像手段13、転写手段16、クリーニング手段17、除電手段18等が配置される。なお、クリーニング手段17及び除電手段18が省略されることもある。
Here, the image forming apparatus and the image forming method of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 3 is a schematic view showing an example of the image forming apparatus of the present invention.
The image carrier 10 rotates in the direction of the arrow in FIG. 3, and around the image carrier 10, there are a charging unit 11, an exposure unit 12, a developing unit 13, a transfer unit 16, a cleaning unit 17, a neutralizing unit 18, and the like. Is placed. The cleaning unit 17 and the charge removal unit 18 may be omitted.
画像形成装置の動作は、基本的に以下のようになる。帯電手段11により、像担持体10表面に対してほぼ均一に帯電が施される。続いて、露光手段12により、入力信号に対応した画像光書き込みが行われ、静電潜像が形成される。次に、現像手段13により、この静電潜像に現像が行われ、像担持体表面にトナー像が形成される。形成されたトナー像は、搬送ローラ14により転写部位に送られた記録媒体15に、転写手段16により、トナー像が転写される。このトナー像は、図示しない定着装置により記録媒体上に定着される。記録媒体に転写されなかった一部のトナーは、クリーニング手段17によりクリーニングされる。次いで、像担持体10上に残存する電荷は、除電手段18により除電が行われ、次のサイクルに移行する。 The operation of the image forming apparatus is basically as follows. The charging unit 11 charges the surface of the image carrier 10 almost uniformly. Subsequently, image light writing corresponding to the input signal is performed by the exposure unit 12 to form an electrostatic latent image. Next, the electrostatic latent image is developed by the developing means 13 to form a toner image on the surface of the image carrier. The formed toner image is transferred by the transfer unit 16 to the recording medium 15 sent to the transfer site by the conveying roller 14. This toner image is fixed on the recording medium by a fixing device (not shown). Part of the toner that has not been transferred to the recording medium is cleaned by the cleaning means 17. Next, the charge remaining on the image carrier 10 is neutralized by the neutralizing means 18 and proceeds to the next cycle.
図3に示すように、像担持体(感光体)10はドラム状の形状を示しているが、シート状、エンドレスベルト状のものであってもよい。帯電手段11、転写手段16には、コロトロン、スコロトロン、固体帯電器(ソリッド・ステート・チャージャ)のほか、ローラ状の帯電手段あるいはブラシ状の帯電手段等が用いられ、公知の手段がすべて使用可能である。
一方、露光手段12、除電手段18等の光源には、蛍光灯、タングステンランプ、ハロゲンランプ、水銀灯、ナトリウム灯、発光ダイオード(LED)、半導体レーザー(LD)、エレクトロルミネッセンス(EL)などの発光物全般を用いることができる。これらの中でも半導体レーザー(LD)や発光ダイオード(LED)が主に用いられる。
所望の波長域の光のみを照射するために、シャープカットフィルター、バンドパスフィルター、近赤外カットフィルター、ダイクロイックフィルター、干渉フィルター、色温度変換フィルターなどの各種フィルターを用いることもできる。
光源等は、光照射を併用した転写工程、除電工程、クリーニング工程、あるいは前露光などの工程を設けることにより、像担持体10に光が照射される。但し、除電工程における像担持体10への露光は、像担持体10に与える疲労の影響が大きく、特に帯電低下や残留電位の上昇を引き起こす場合がある。
したがって、露光による除電ではなく、帯電工程やクリーニング工程において逆バイアスを印加することによっても除電することが可能な場合もあり、像担持体の高耐久化の面から有効な場合がある。
As shown in FIG. 3, the image carrier (photoconductor) 10 has a drum shape, but may be a sheet or an endless belt. For the charging means 11 and the transfer means 16, in addition to corotron, scorotron, solid state charger (solid state charger), roller-like charging means or brush-like charging means are used, and all known means can be used. It is.
On the other hand, the light sources such as the exposure means 12 and the charge eliminating means 18 are luminescent materials such as a fluorescent lamp, a tungsten lamp, a halogen lamp, a mercury lamp, a sodium lamp, a light emitting diode (LED), a semiconductor laser (LD), and an electroluminescence (EL). General can be used. Among these, a semiconductor laser (LD) and a light emitting diode (LED) are mainly used.
Various types of filters such as a sharp cut filter, a band pass filter, a near infrared cut filter, a dichroic filter, an interference filter, and a color temperature conversion filter can be used to irradiate only light in a desired wavelength range.
The light source or the like provides the image carrier 10 with light by providing a transfer process, a static elimination process, a cleaning process, or a pre-exposure process using light irradiation. However, the exposure of the image carrier 10 in the charge removal step has a large influence of fatigue on the image carrier 10 and may cause a decrease in charge and an increase in residual potential.
Therefore, there are cases where it is possible to eliminate static electricity by applying a reverse bias in the charging process or cleaning process instead of static elimination by exposure, which may be effective in terms of enhancing the durability of the image carrier.
像担持体10に正(負)帯電を施し、画像露光を行うと、像担持体表面上には正(負)の静電潜像が形成される。これを負(正)極性のトナー(検電微粒子)で現像すれば、ポジ画像が得られるし、また正(負)極性のトナーで現像すれば、ネガ画像が得られる。
かかる現像手段には、公知の方法が適用されるし、また、除電手段にも公知の方法が用いられる。
像担持体表面に付着する汚染物質の中でも帯電によって生成する放電物質やトナー中に含まれる外添剤等は、湿度の影響を拾いやすく異常画像の原因となっているが、このような異常画像の原因物質には、紙粉もその一つであり、それらが像担持体に付着することによって、異常画像が発生しやすくなるだけでなく、耐摩耗性を低下させたり、偏摩耗を引き起こしたりする傾向が見られる。したがって、前記の理由により像担持体と紙とが直接接触しない構成であることが高画質化の点からより好ましい。
When the image carrier 10 is positively (negatively) charged and image exposure is performed, a positive (negative) electrostatic latent image is formed on the surface of the image carrier. A positive image can be obtained by developing this with negative (positive) toner (electrodetection fine particles), and a negative image can be obtained by developing with positive (negative) toner.
A known method is applied to the developing unit, and a known method is also used for the charge eliminating unit.
Among contaminants adhering to the surface of the image carrier, discharge substances generated by charging and external additives contained in the toner are easy to pick up the influence of humidity and cause abnormal images. Paper dust is one of the causative substances, and when they adhere to the image carrier, not only abnormal images are likely to occur, but also wear resistance is reduced or uneven wear is caused. The tendency to do is seen. Therefore, it is more preferable from the viewpoint of high image quality that the image carrier and the paper are not in direct contact for the above reasons.
現像手段13により、像担持体10上に現像されたトナーは、記録媒体15に転写されるが、すべてが転写されるわけではなく、像担持体10上に残存するトナーも生ずる。このようなトナーは、クリーニング手段17により、像担持体10から除去される。
このクリーニング手段17は、クリーニングブレード、クリーニングブラシ等の公知のものが用いられる。また、両者が併用されることもある。
The toner developed on the image carrier 10 by the developing means 13 is transferred to the recording medium 15, but not all is transferred, and toner remaining on the image carrier 10 is also generated. Such toner is removed from the image carrier 10 by the cleaning means 17.
As this cleaning means 17, a known one such as a cleaning blade or a cleaning brush is used. Moreover, both may be used together.
本発明においては、高光感度及び高安定化を実現したことから小径像担持体に適用することができる。前記小径像担持体がより有効に用いられる画像形成装置又はその方式としては、複数色のトナーに対応した各々の現像部に対して、対応した複数の像担持体を具備し、それによって並列処理を行う、いわゆるタンデム方式の画像形成装置にきわめて有効に使用される。前記タンデム方式の画像形成装置は、フルカラー印刷に必要とされるイエロー(C)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の少なくとも4色のトナー及びそれらを保持する現像部を配置し、更にそれらに対応した少なくとも4本の像担持体を具備することによって、従来のフルカラー印刷が可能な画像形成装置に比べきわめて高速なフルカラー印刷を可能としている。 In the present invention, since high photosensitivity and high stability are realized, it can be applied to a small-diameter image carrier. As an image forming apparatus or a system thereof in which the small-diameter image carrier is more effectively used, each developing unit corresponding to a plurality of color toners includes a plurality of corresponding image carriers, thereby performing parallel processing. It is very effectively used in a so-called tandem image forming apparatus. The tandem image forming apparatus includes at least four color toners of yellow (C), magenta (M), cyan (C), and black (K) required for full-color printing and a developing unit that holds them. Further, by providing at least four image carriers corresponding to them, full-color printing can be performed at a very high speed as compared with a conventional image forming apparatus capable of full-color printing.
図4は、本発明のタンデム方式のフルカラー電子写真装置を説明するための概略図である。
この図4において、像担持体(10C(シアン)),像担持体(10M(マゼンタ)),像担持体(10Y(イエロー)),像担持体(10K(ブラック))は、ドラム状の像担持体10であり、これらの像担持体(10C,10M,10Y,10K)は、図中の矢印方向に回転し、その周りに少なくとも回転順に帯電手段(11C,11M,11Y,11K)、現像手段(13C,13M,13Y,13K)、クリーニング手段(17C,17M,17Y,17K)が配置されている。
この帯電手段(11C,11M,11Y,11K)と、現像手段(13C,13M,13Y,13K)との間の像担持体10の裏面側より、図示しない露光手段からのレーザー光(12C,12M,12Y,12K)が照射され、像担持体(10C,10M,10Y,10K)に静電潜像が形成されるようになっている。
そして、このような像担持体(10C,10M,10Y,10K)を中心とした4つの画像形成要素(20C,20M,20Y,20K)が、転写材搬送手段である転写搬送ベルト19に沿って並置されている。
転写搬送ベルト19は、各画像形成ユニット(20C,20M,20Y,20K)の現像手段(13C,13M,13Y,13K)と、クリーニング手段(17C,17M,17Y,17K)との間で像担持体(10C,10M,10Y,10K)に当接しており、転写搬送ベルト19の像担持体10側の裏側に当たる面(裏面)には転写バイアスを印加するための転写手段(16C,16M,16Y,16K)が配置されている。各画像形成要素(20C,20M,20Y,20K)は現像装置内部のトナーの色が異なることであり、その他は全て同様の構成となっている。
FIG. 4 is a schematic view for explaining the tandem-type full-color electrophotographic apparatus of the present invention.
In FIG. 4, an image carrier (10C (cyan)), an image carrier (10M (magenta)), an image carrier (10Y (yellow)), and an image carrier (10K (black)) are drum-shaped images. The image carrier (10C, 10M, 10Y, 10K) rotates in the direction of the arrow in the drawing, and charging means (11C, 11M, 11Y, 11K) and development at least in the order of rotation therearound. Means (13C, 13M, 13Y, 13K) and cleaning means (17C, 17M, 17Y, 17K) are arranged.
From the back side of the image carrier 10 between the charging means (11C, 11M, 11Y, 11K) and the developing means (13C, 13M, 13Y, 13K), laser light (12C, 12M) from an exposure means (not shown). , 12Y, 12K), and electrostatic latent images are formed on the image carriers (10C, 10M, 10Y, 10K).
Then, four image forming elements (20C, 20M, 20Y, 20K) centering on such image carriers (10C, 10M, 10Y, 10K) are arranged along the transfer conveyance belt 19 which is a transfer material conveyance means. It is juxtaposed.
The transfer conveyance belt 19 carries an image between the developing means (13C, 13M, 13Y, 13K) of each image forming unit (20C, 20M, 20Y, 20K) and the cleaning means (17C, 17M, 17Y, 17K). A transfer means (16C, 16M, 16Y) for applying a transfer bias to a surface (back surface) which is in contact with the body (10C, 10M, 10Y, 10K) and contacts the back side of the transfer carrier belt 19 on the image carrier 10 side. , 16K). Each image forming element (20C, 20M, 20Y, 20K) is different in the color of the toner inside the developing device, and the others are the same in configuration.
図4に示す構成のカラー電子写真方式の画像形成装置において、画像形成動作は次のようにして行われる。まず、各画像形成要素(20C,20M,20Y,20K)において、像担持体(10C,10M,10Y,10K)が、像担持体10と連れ周り方向に回転する帯電手段(11C,11M,11Y,11K)により帯電され、次に、像担持体(10)の外側に配置された露光部(不図示)でレーザー光(12C,12M,12Y,12K)により、作成する各色の画像に対応した静電潜像が形成される。
次に現像手段(13C,13M,13Y,13K)により潜像を現像してトナー像が形成される。現像手段(13C,13M,13Y,13K)は、それぞれC(シアン),M(マゼンタ),Y(イエロー),K(ブラック)のトナーで現像を行う現像手段で、4つの像担持体(10C,10M,10Y,10K)上で作られた各色のトナー像は転写搬送ベルト19上で重ねられる。
In the color electrophotographic image forming apparatus having the configuration shown in FIG. 4, the image forming operation is performed as follows. First, in each of the image forming elements (20C, 20M, 20Y, 20K), the charging means (11C, 11M, 11Y) in which the image carrier (10C, 10M, 10Y, 10K) rotates along with the image carrier 10 in the peripheral direction. , 11K), and then corresponding to the image of each color to be created by laser light (12C, 12M, 12Y, 12K) by an exposure unit (not shown) arranged outside the image carrier (10). An electrostatic latent image is formed.
Next, the latent image is developed by developing means (13C, 13M, 13Y, 13K) to form a toner image. Developing means (13C, 13M, 13Y, 13K) are developing means for developing with toners of C (cyan), M (magenta), Y (yellow), and K (black), respectively, and four image carriers (10C). , 10M, 10Y, and 10K), the toner images of the respective colors are superimposed on the transfer conveyance belt 19.
記録媒体15は給紙コロ21によりトレイから送り出され、一対のレジストローラ22で一旦停止し、前記像担持体上への画像形成とタイミングを合わせて転写手段23に送られる。転写搬送ベルト19上に保持されたトナー像は転写手段23に印加された転写バイアスと転写搬送ベルト19との電位差から形成される電界により、記録媒体15上に転写される。記録媒体上に転写されたトナー像は、搬送されて、定着手段24により記録媒体上にトナーが定着されて、図示しない排紙部に排紙される。また、転写部で転写されずに各像担持体(10C,10M,10Y,10K)上に残った残留トナーは、それぞれのユニットに設けられたクリーニング手段(17C,17M,17Y,17K)で回収される。 The recording medium 15 is fed from the tray by a paper feed roller 21, temporarily stopped by a pair of registration rollers 22, and sent to the transfer unit 23 in synchronism with the image formation on the image carrier. The toner image held on the transfer conveyance belt 19 is transferred onto the recording medium 15 by an electric field formed from the potential difference between the transfer bias applied to the transfer means 23 and the transfer conveyance belt 19. The toner image transferred onto the recording medium is conveyed, the toner is fixed on the recording medium by the fixing unit 24, and is discharged to a paper discharge unit (not shown). Further, residual toner remaining on each image carrier (10C, 10M, 10Y, 10K) without being transferred by the transfer unit is collected by cleaning means (17C, 17M, 17Y, 17K) provided in each unit. Is done.
図4に示したような、中間転写方式は、フルカラー印刷が可能な画像形成装置に特に有効であり、複数のトナー像を一度中間転写体上に形成した後に紙に一度に転写することによって、色ズレの防止の制御もしやすく高画質化に対しても有効である。
中間転写体には、ドラム状やベルト状など種々の材質あるいは形状のものがあるが、本発明においては従来公知である中間転写体のいずれも使用することが可能であり、像担持体の高耐久化あるいは高画質化に対し有効かつ有用である。
なお、図4の例では画像形成要素は記録媒体搬送方向上流側から下流側に向けて、C(シアン),M(マゼンタ),Y(イエロー),K(ブラック)の色の順で並んでいるが、この順番に限るものではなく、色順は任意に設定されるものである。また、黒色のみの原稿を作成する際には、黒色以外の画像形成要素(20C,20M,20Y)が停止するような機構を設けることは本発明に特に有効に利用できる。
前記のタンデム方式による画像形成装置は、複数のトナー像を一度に転写できるため高速フルカラー印刷が実現される。
以上に示すような画像形成手段は、複写装置、ファクシミリ、プリンタ内に固定して組み込まれていてもよいが、プロセスカートリッジの形でそれら装置内に組み込まれてもよい。
The intermediate transfer method as shown in FIG. 4 is particularly effective for an image forming apparatus capable of full-color printing. By forming a plurality of toner images once on an intermediate transfer body and transferring them to paper at once, It is easy to control the color shift and is effective for high image quality.
The intermediate transfer member includes various materials or shapes such as a drum shape and a belt shape. In the present invention, any conventionally known intermediate transfer member can be used. Effective and useful for durability or high image quality.
In the example of FIG. 4, the image forming elements are arranged in the order of C (cyan), M (magenta), Y (yellow), and K (black) from the upstream side to the downstream side in the recording medium conveyance direction. However, it is not limited to this order, and the color order is arbitrarily set. Further, when a black-only document is created, it is particularly effective to use the present invention to provide a mechanism that stops the image forming elements (20C, 20M, 20Y) other than black.
The image forming apparatus using the tandem method can transfer a plurality of toner images at a time, so that high-speed full-color printing is realized.
The image forming means as described above may be fixedly incorporated in a copying apparatus, a facsimile, or a printer, but may be incorporated in these apparatuses in the form of a process cartridge.
(プロセスカートリッジ)
本発明のプロセスカートリッジは、像担持体と、該像担持体上に形成された静電潜像を、トナーとキャリアを含む現像剤を用いて現像し可視像を形成する現像手段とを少なくとも有し、更に必要に応じてその他の手段を有してなる。
前記プロセスカートリッジは、各種電子写真方式の画像形成装置、ファクシミリ、プリンタに着脱可能に備えさせることができ、本発明の前記画像形成装置に着脱可能に備えさせるのが特に好ましい。
(Process cartridge)
The process cartridge of the present invention includes at least an image carrier and a developing unit that develops an electrostatic latent image formed on the image carrier using a developer containing toner and a carrier to form a visible image. And other means as necessary.
The process cartridge can be detachably provided in various electrophotographic image forming apparatuses, facsimiles, and printers, and it is particularly preferable that the process cartridge is detachably provided in the image forming apparatus of the present invention.
前記プロセスカートリッジにおいては、前記現像手段が、少なくとも第1の現像部材と第2の現像部材とを有し、前記第1の現像部材と前記第2の現像部材が逆方向に回転し、前記第1の現像部材が前記像担持体と逆方向に回転し、前記第1の現像部材表面の平均山間隔をSm1、前記第2の現像部材表面の平均山間隔をSm2、前記現像剤のキャリアの重量平均粒径をDとしたとき、次式、Sm1≦D≦Sm2、を満たすことが必要である。
前記像担持体、及び前記その他の手段としては、前記画像形成装置と同様のものを用いることができる。
In the process cartridge, the developing means includes at least a first developing member and a second developing member, and the first developing member and the second developing member rotate in opposite directions, One developing member rotates in a direction opposite to the image carrier, the average crest distance on the surface of the first developing member is Sm1, the average crest distance on the surface of the second developing member is Sm2, and the developer carrier When the weight average particle diameter is D, it is necessary to satisfy the following formula: Sm1 ≦ D ≦ Sm2.
As the image carrier and the other means, those similar to the image forming apparatus can be used.
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。
下記実施例及び比較例において、トナーの重量平均粒径及び粒度分布、キャリアの重量平均粒径、並びにキャリアの被覆層厚みについては、以下のようにして測定した。
Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these examples.
In the following Examples and Comparative Examples, the weight average particle diameter and particle size distribution of the toner, the weight average particle diameter of the carrier, and the thickness of the coating layer of the carrier were measured as follows.
<トナーの重量平均粒径及び粒度分布の測定>
コールターカウンター法によるトナーの粒度分布測定装置として、コールターカウンターTA−II(コールター社製)を用いて、以下のようにして測定した。
まず、電解水溶液100ml〜150ml中に分散剤として界面活性剤(アルキルベンゼンスルフォン酸塩)を0.1ml〜5ml加えた。ここで、電解液とは1級塩化ナトリウムを用いて1質量%NaCl水溶液を調製したもので、ISOTON−II(コールター社製)が使用した。更に測定試料を2mg〜20mg加えた。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で1分間〜3分間分散処理を行い、前記測定装置により、アパーチャーとして100μmアパーチャーを用いて、トナー粒子又はトナーの質量、個数を測定して、重量分布と個数分布を算出した。得られた分布から、トナーの重量平均粒径(D4)、個数平均粒径(Dn)、及びD4/Dnを求めた。
チャンネルとしては、2.00μm以上2.52μm未満;2.52μm以上3.17μm未満;3.17μm以上4.00μm未満;4.00μm以上5.04μm未満;5.04μm以上6.35μm未満;6.35μm以上8.00μm未満;8.00μm以上10.08μm未満;10.08μm以上12.70μm未満;12.70μm以上16.00μm未満;16.00μm以上20.20μm未満;20.20μm以上25.40μm未満;25.40μm以上32.00μm未満;32.00μm以上40.30μm未満の13チャンネルを使用し、粒径2.00μm以上乃至40.30μm未満の粒子を対象とした。
<Measurement of weight average particle size and particle size distribution of toner>
Measurement was performed as follows using a Coulter Counter TA-II (manufactured by Coulter, Inc.) as a toner particle size distribution measuring apparatus by the Coulter Counter method.
First, 0.1 ml to 5 ml of a surfactant (alkylbenzene sulfonate) was added as a dispersant to 100 ml to 150 ml of the electrolytic aqueous solution. Here, the electrolytic solution was prepared by preparing a 1% by mass NaCl aqueous solution using primary sodium chloride, and was used by ISOTON-II (manufactured by Coulter). Further, 2 mg to 20 mg of a measurement sample was added. The electrolytic solution in which the sample is suspended is subjected to a dispersion treatment with an ultrasonic disperser for 1 minute to 3 minutes, and the measurement device is used to measure the mass and number of toner particles or toner using a 100 μm aperture as an aperture. Weight distribution and number distribution were calculated. From the obtained distribution, the weight average particle diameter (D 4 ), number average particle diameter (Dn), and D 4 / Dn of the toner were determined.
As a channel, it is 2.00 micrometers or more and less than 2.52 micrometers; 2.52 micrometers or more and less than 3.17 micrometers; 3.17 micrometers or more and less than 4.00 micrometers; 4.00 micrometers or more and less than 5.04 micrometers; 5.04 micrometers or more and less than 6.35 micrometers; .35 μm or more and less than 8.00 μm; 8.00 μm or more and less than 10.08 μm; 10.08 μm or more and less than 12.70 μm; 12.70 μm or more and less than 16.00 μm; 16.00 μm or more and less than 20.20 μm; Less than 40 μm; 25.40 μm or more and less than 32.00 μm; 13 channels of 32.00 μm or more and less than 40.30 μm were used, and particles having a particle size of 2.00 μm or more and less than 40.30 μm were targeted.
<キャリアの重量平均粒径の測定>
前記キャリアの重量平均粒径は、個数基準で測定された粒子の粒径分布(個数頻度と粒径との関係)に基づいて算出されたものであり、下記数式1で表わされる。
<数式1>
Dw={1/Σ(nD3)}×{Σ(nD4)}
ただし、前記数式1中、Dは、各チャネルに存在する粒子の代表粒径(μm)を示し、nは、各チャネルに存在する粒子の総数を示す。なお、チャネルとは、粒径分布図における粒径範囲を等分に分割するための長さを示すもので、2μmを採用した。また、各チャネルに存在する粒子の代表粒径としては、各チャネルに保存する粒子の粒径の下限値を採用した。
前記粒径分布を測定するための粒度分析計としては、例えばマイクロトラック粒度分析計モデルHRA9320−X100(Honewell社製)を用いることができ、その測定条件は以下の通りである。
・粒径範囲:8μm〜100μm
・チャネル長さ(チャネル幅):2μm
・チャネル数:46
・屈折率:2.42
<Measurement of weight average particle diameter of carrier>
The weight average particle size of the carrier is calculated based on the particle size distribution (relationship between the number frequency and the particle size) of the particles measured on the basis of the number, and is expressed by the following formula 1.
<Formula 1>
Dw = {1 / Σ (nD 3 )} × {Σ (nD 4 )}
In Equation 1, D represents the representative particle size (μm) of particles present in each channel, and n represents the total number of particles present in each channel. The channel indicates a length for equally dividing the particle size range in the particle size distribution diagram, and 2 μm was adopted. In addition, as the representative particle size of the particles present in each channel, the lower limit value of the particle size of the particles stored in each channel was adopted.
As a particle size analyzer for measuring the particle size distribution, for example, a Microtrac particle size analyzer model HRA9320-X100 (manufactured by Honeywell) can be used, and the measurement conditions are as follows.
-Particle size range: 8-100 μm
-Channel length (channel width): 2 μm
-Number of channels: 46
-Refractive index: 2.42
<キャリアの被覆層の厚みの測定>
被覆層の厚みは、透過型電子顕微鏡(TEM)にてキャリア断面を観察することにより、キャリア表面を覆う被覆層を観察し、その厚みの平均値を被覆層の厚みとした。
<Measurement of thickness of carrier coating layer>
The thickness of the coating layer was determined by observing the cross section of the carrier with a transmission electron microscope (TEM), observing the coating layer covering the carrier surface, and taking the average thickness as the thickness of the coating layer.
(製造例1)
<トナーAの作製>
−有機微粒子エマルションの合成−
撹拌棒、及び温度計をセットした反応容器内に、水683質量部、メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩(エレミノールRS−30、三洋化成工業株式会社製)11質量部、メタクリル酸166質量部、アクリル酸ブチル110質量部、及び過硫酸アンモニウム1質量部を仕込み、3,800回転/分で30分間撹拌したところ、白色の乳濁液が得られた。加熱して、系内温度75℃まで昇温し、4時間反応させた。更に、1質量%過硫酸アンモニウム水溶液30質量部加え、75℃で6時間熟成してビニル系樹脂(メタクリル酸−アクリル酸ブチル−メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩の共重合体)の水性分散液[微粒子分散液1]を得た。[微粒子分散液1]を粒度分布測定装置(LA−920、堀場製作所製)で測定した体積平均粒径は、110nmであった。[微粒子分散液1]の一部を乾燥して樹脂分を単離した。
該樹脂分のガラス転移温度(Tg)は58℃であり、重量平均分子量は13万であった。
(Production Example 1)
<Preparation of Toner A>
-Synthesis of organic fine particle emulsion-
In a reaction vessel in which a stirrer and a thermometer are set, 683 parts by mass of water, 11 parts by mass of sodium salt of ethylene oxide methacrylate adduct sulfate (Eleminol RS-30, manufactured by Sanyo Chemical Industries Ltd.), 166 methacrylic acid When a mass part, 110 mass parts of butyl acrylate, and 1 mass part of ammonium persulfate were prepared and stirred for 30 minutes at 3,800 rpm, a white emulsion was obtained. The system was heated to raise the system temperature to 75 ° C. and reacted for 4 hours. Further, 30 parts by mass of a 1% by mass aqueous ammonium persulfate solution was added, and the mixture was aged at 75 ° C. for 6 hours. A dispersion [fine particle dispersion 1] was obtained. The volume average particle diameter of [fine particle dispersion 1] measured with a particle size distribution analyzer (LA-920, manufactured by Horiba, Ltd.) was 110 nm. A portion of [Fine Particle Dispersion 1] was dried to isolate the resin component.
The glass transition temperature (Tg) of the resin was 58 ° C., and the weight average molecular weight was 130,000.
−水相の調製−
水990質量部、[微粒子分散液1]83質量部、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの48.3質量%水溶液(エレミノールMON−7、三洋化成工業株式会社製)37質量部、及び酢酸エチル90質量部を混合撹拌し、乳白色の液体を得た。これを[水相1]とする。
-Preparation of aqueous phase-
990 parts by weight of water, 83 parts by weight of [Fine Particle Dispersion 1], 37 parts by weight of an aqueous solution of 48.3% by weight of sodium dodecyl diphenyl ether disulfonate (Eleminol MON-7, manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd.), and 90 parts by weight of ethyl acetate Were mixed and stirred to obtain a milky white liquid. This is designated as [Aqueous Phase 1].
−フッ素系活性剤水溶液の調製−
N,N,N,−トリメチル−[3−(4−ペルフルオロノネニルオキシベンズアミド)プロピル]アンモニウム・ヨージド(製品名:フタージェント310、ネオス社製)10質量部、及びメタノール297質量部を容器に入れ、50℃に加熱し透明になるまで攪拌した。得られたフッ素系活性剤メタノール溶液を、攪拌しているイオン交換水693質量部に滴下し、滴下終了後50℃で30分間攪拌して、[フッ素系活性剤水溶液1]を得た。
-Preparation of aqueous solution of fluorinated activator-
N, N, N, -trimethyl- [3- (4-perfluorononenyloxybenzamido) propyl] ammonium iodide (product name: Footage 310, manufactured by Neos) 10 parts by mass and 297 parts by mass of methanol in a container The mixture was heated to 50 ° C. and stirred until it became transparent. The obtained fluorine-based activator methanol solution was dropped into 693 parts by mass of stirring ion-exchanged water, and stirred at 50 ° C. for 30 minutes after completion of the dropping to obtain [Fluorine-based activator aqueous solution 1].
−低分子ポリエステルの合成−
冷却管、撹拌機、及び窒素導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物229質量部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド3モル付加物529質量部、テレフタル酸208質量部、アジピン酸46質量部、及びジブチルチンオキサイド2質量部を入れ、常圧下、230℃で7時間反応し、更に10mmHg〜15mmHgの減圧で5時間反応した後、反応容器に無水トリメリット酸44質量部を入れ、常圧下、180℃で3時間反応し、[低分子ポリエステル1]を得た。
得られた[低分子ポリエステル1]は、数平均分子量2,300、重量平均分子量6,700、ガラス転移温度(Tg)43℃、酸価25mgKOH/gであった。
-Synthesis of low molecular weight polyester-
In a reaction vessel equipped with a cooling tube, a stirrer, and a nitrogen introduction tube, 229 parts by mass of bisphenol A ethylene oxide 2 mol adduct, 529 parts by mass of bisphenol A propylene oxide 3 mol adduct, 208 parts by mass of terephthalic acid, adipic acid 46 parts by mass and 2 parts by mass of dibutyltin oxide were added, reacted at 230 ° C. for 7 hours under normal pressure, and further reacted for 5 hours at a reduced pressure of 10 mmHg to 15 mmHg. Then, 44 parts by mass of trimellitic anhydride was added to the reaction vessel. The mixture was reacted at 180 ° C. for 3 hours under normal pressure to obtain [Low molecular polyester 1].
The obtained [Low molecular weight polyester 1] had a number average molecular weight of 2,300, a weight average molecular weight of 6,700, a glass transition temperature (Tg) of 43 ° C., and an acid value of 25 mgKOH / g.
−中間体ポリエステル及びプレポリマーの合成−
冷却管、撹拌機、及び窒素導入管の付いた反応容器内に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物682質量部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物81質量部、テレフタル酸283質量部、無水トリメリット酸22質量部、及びジブチルチンオキサイド2質量部を入れ、常圧下、230℃で7時間反応し、更に10mmHg〜15mmHgの減圧で5時間反応した[中間体ポリエステル1]を得た。
得られた[中間体ポリエステル1]は、数平均分子量2,200、重量平均分子量9,700、ガラス転移温度(Tg)54℃、酸価0.5mgKOH/g、水酸基価52mgKOH/gであった。
次に、冷却管、撹拌機、及び窒素導入管の付いた反応容器中に、[中間体ポリエステル1]410質量部、イソホロンジイソシアネート89質量部、及び酢酸エチル500質量部を入れ、100℃で5時間反応し、[プレポリマー1]を得た。得られた[プレポリマー1]の遊離イソシアネート質量%は、1.53%であった。
-Synthesis of intermediate polyester and prepolymer-
In a reaction vessel equipped with a cooling tube, a stirrer, and a nitrogen introduction tube, 682 parts by mass of bisphenol A ethylene oxide 2 mol adduct, 81 parts by mass of bisphenol A propylene oxide 2 mol adduct, 283 parts by mass of terephthalic acid, 22 parts by mass of merit acid and 2 parts by mass of dibutyltin oxide were added, reacted at 230 ° C. under normal pressure for 7 hours, and further reacted for 5 hours at a reduced pressure of 10 mmHg to 15 mmHg to obtain [Intermediate Polyester 1].
The obtained [Intermediate polyester 1] had a number average molecular weight of 2,200, a weight average molecular weight of 9,700, a glass transition temperature (Tg) of 54 ° C., an acid value of 0.5 mgKOH / g, and a hydroxyl value of 52 mgKOH / g. .
Next, 410 parts by mass of [Intermediate Polyester 1], 89 parts by mass of isophorone diisocyanate, and 500 parts by mass of ethyl acetate are placed in a reaction vessel equipped with a cooling pipe, a stirrer, and a nitrogen introduction pipe. The reaction was performed for a while to obtain [Prepolymer 1]. [Prepolymer 1] obtained had a free isocyanate mass% of 1.53%.
−ケチミンの合成−
撹拌棒、及び温度計をセットした反応容器内に、イソホロンジアミン170質量部、及びメチルエチルケトン75質量部を仕込み、50℃で4時間30分間反応を行い、[ケチミン化合物1]を得た。得られた[ケチミン化合物1]のアミン価は417であった。
-Synthesis of ketimine-
In a reaction vessel equipped with a stir bar and a thermometer, 170 parts by mass of isophoronediamine and 75 parts by mass of methyl ethyl ketone were charged and reacted at 50 ° C. for 4 hours and 30 minutes to obtain [ketimine compound 1]. The amine value of the obtained [ketimine compound 1] was 417.
−マスターバッチ(MB)の合成−
水1,200質量部、カーボンブラック(Printex35、デクサ社製、DBP吸油量=42ml/100mg、pH=9.5)600質量部、ポリエステル樹脂1200部を加え、ヘンシェルミキサー(三井鉱山株式会社製)で混合し、混合物を2本ロールを用いて120℃で1時間混練後、圧延冷却して、パルペライザーで粉砕し、[マスターバッチ1]を得た。
-Synthesis of master batch (MB)-
1,200 parts by weight of water, carbon black (Printex 35, manufactured by Dexa, 600 parts by weight of DBP oil absorption = 42 ml / 100 mg, pH = 9.5), 1200 parts of polyester resin, Henschel mixer (manufactured by Mitsui Mining Co., Ltd.) The mixture was kneaded at 120 ° C. for 1 hour using two rolls, rolled and cooled, and pulverized with a pulverizer to obtain [Masterbatch 1].
−油相の作製−
撹拌棒、及び温度計をセットした容器内に、[低分子ポリエステル1]378質量部、カルナバワックス95質量部、及び酢酸エチル947質量部を仕込み、撹拌下80℃に昇温し、80℃のまま5時間保持した後、1時間で30℃に冷却した。次いで、容器に[マスターバッチ1]500質量部、及び酢酸エチル500質量部を仕込み、1時間混合して、[原料溶解液1]を得た。
[原料溶解液1]1,324質量部を容器に移し、ビーズミル(ウルトラビスコミル、アイメックス社製)を用いて、送液速度1kg/hr、ディスク周速度6m/秒、0.5mmジルコニアビーズを80体積%充填、3パスの条件で、カーボンブラック、ワックスの分散を行った。次いで、[低分子ポリエステル1]の65質量%酢酸エチル溶液1324部加え、前記条件のビーズミルで2パスし、[顔料・ワックス分散液1]を得た。[顔料・ワックス分散液1]の固形分濃度(130℃、30分)は50質量%であった。
-Preparation of oil phase-
378 parts by weight of [low molecular polyester 1], 95 parts by weight of carnauba wax, and 947 parts by weight of ethyl acetate are charged in a container equipped with a stir bar and a thermometer. After maintaining for 5 hours, it was cooled to 30 ° C. in 1 hour. Next, 500 parts by mass of [Masterbatch 1] and 500 parts by mass of ethyl acetate were charged in a container and mixed for 1 hour to obtain [Raw material solution 1].
[Raw material solution 1] 1,324 parts by mass were transferred to a container, and using a bead mill (Ultra Visco Mill, manufactured by Imex Co., Ltd.) Carbon black and wax were dispersed under the conditions of 80% by volume filling and 3 passes. Next, 1324 parts of a 65% by weight ethyl acetate solution of [low molecular weight polyester 1] was added, followed by two passes with the bead mill under the above conditions to obtain [Pigment / Wax Dispersion 1]. [Pigment / Wax Dispersion 1] had a solid content (130 ° C., 30 minutes) of 50% by mass.
−乳化及び脱溶剤−
[顔料・ワックス分散液1]749質量部、[プレポリマー1]115質量部、[ケチミン化合物1]2.9質量部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化社製)で6,500rpmで3分間混合した後、容器に[水相1]1,200質量部を加え、TKホモミキサーで、回転数13,000rpmで40分間混合し、[乳化スラリー1]を得た。
次いで、撹拌機、及び温度計をセットした容器に、[乳化スラリー1]を投入し、30℃で10時間脱溶剤した後、45℃で7時間熟成を行い、[分散スラリー1]を得た。
-Emulsification and solvent removal-
[Pigment / Wax Dispersion 1] 749 parts by mass, [Prepolymer 1] 115 parts by mass, [Ketimine Compound 1] 2.9 parts by mass are placed in a container and TK homomixer (manufactured by Tokushu Kika Co., Ltd.) at 6,500 rpm After mixing for 3 minutes, 1,200 parts by mass of [Aqueous phase 1] was added to the container and mixed with a TK homomixer at 13,000 rpm for 40 minutes to obtain [Emulsion slurry 1].
Next, [Emulsion slurry 1] was put into a container equipped with a stirrer and a thermometer, and after removing the solvent at 30 ° C. for 10 hours, aging was carried out at 45 ° C. for 7 hours to obtain [Dispersion slurry 1]. .
−洗浄、フッ素活性剤処理、乾燥、及び風篩−
[分散スラリー1]100質量部を減圧濾過した後、以下の処理を行った。
(1)濾過ケーキにイオン交換水100質量部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後濾過した。
(2)(1)の濾過ケーキに10質量%水酸化ナトリウム水溶液100質量部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで30分間)した後、減圧濾過した。
(3)(2)の濾過ケーキに10質量%塩酸100質量部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後濾過した。
(4)(3)の濾過ケーキにイオン交換水300質量部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後濾過する操作を2回行い[濾過ケーキ1]を得た。
(5)[濾過ケーキ1]630質量部、及びイオン交換水2,928質量部を容器に入れ、スリーワンモータ(新東科学社製)で攪拌(回転数:400rpmで5分)して30℃に加熱する。回転数及び温度を保ちながら[フッ素系活性剤水溶液1]11質量部を滴下した。滴下終了後60分間攪拌し、濾過を行い[フッ素系活性剤処理後濾過ケーキ1]を得た。
得られた[フッ素系活性剤処理後濾過ケーキ1]を循風乾燥機にて45℃で48時間乾燥した。
そして、目開き75μmのメッシュで篩い、トナーを作製した。
-Cleaning, fluorine activator treatment, drying, and air sieving-
[Dispersion Slurry 1] 100 parts by mass were filtered under reduced pressure, and then subjected to the following treatment.
(1) 100 parts by mass of ion-exchanged water was added to the filter cake, mixed with a TK homomixer (rotation speed: 12,000 rpm for 10 minutes), and then filtered.
(2) 100 parts by mass of a 10% by mass aqueous sodium hydroxide solution was added to the filter cake of (1), mixed with a TK homomixer (30 minutes at 12,000 rpm), and then filtered under reduced pressure.
(3) 100 parts by mass of 10% by mass hydrochloric acid was added to the filter cake of (2), mixed with a TK homomixer (10 minutes at 12,000 rpm), and then filtered.
(4) Add 300 parts by mass of ion-exchanged water to the filter cake of (3), mix with a TK homomixer (10 minutes at 12,000 rpm) and then filter twice to obtain [Filter cake 1]. It was.
(5) Put 630 parts by mass of [Filter cake 1] and 2,928 parts by mass of ion-exchanged water into a container, and stir with a three-one motor (manufactured by Shinto Kagaku Co., Ltd.) (rotation speed: 400 rpm for 5 minutes) at 30 ° C. Heat to. While maintaining the rotation speed and temperature, 11 parts by mass of [Fluoroactive aqueous solution 1] was added dropwise. It stirred for 60 minutes after completion | finish of dripping, and filtered, and obtained the filter cake 1 after a fluorine-type activator process.
The obtained [Filtered cake 1 after treatment with fluorinated activator] was dried at 45 ° C. for 48 hours in a circulating drier.
Then, it was sieved with a mesh having an opening of 75 μm to prepare a toner.
得られたトナー100質量部に対して、平均粒径15nmのシリカ微粉体(ヘキサメチルジシラザン処理)を1.0質量部と平均粒径15nmの酸化チタン微粉体(イソブチルトリメトキシシラン処理)0.5質量部と平均粒径90nmのシリカ微粉体(ヘキサメチルジシラザン処理)1.5質量部をヘンシェルミキサーで混合してから篩がけをして、[トナーA]を作製した。 1.0 part by mass of silica fine powder (hexamethyldisilazane treatment) having an average particle diameter of 15 nm and titanium oxide fine powder (isobutyltrimethoxysilane treatment) having an average particle diameter of 15 nm are obtained with respect to 100 parts by mass of the obtained toner. Then, 1.5 parts by mass of silica powder (hexamethyldisilazane treatment) having an average particle diameter of 90 nm and 1.5 parts by mass were mixed with a Henschel mixer and sieved to prepare [Toner A].
(製造例2)
<トナーBの作製>
製造例1において、乳化及び脱溶剤工程を以下のように変更した以外は、製造例1と同様にして、トナーBを作製した。
(Production Example 2)
<Preparation of Toner B>
Toner B was produced in the same manner as in Production Example 1 except that the emulsification and solvent removal steps in Production Example 1 were changed as follows.
−乳化及び脱溶剤−
[顔料・ワックス分散液1]749質量部、[プレポリマー1]115質量部、及び[ケチミン化合物1]2.9質量部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化社製)を用い、6,500rpmで4分間混合した後、容器に[水相1]1,200質量部を加え、TKホモミキサーで、回転数16,000rpmで40分間混合し[乳化スラリー2]を得た。撹拌機及び温度計をセットした容器に、[乳化スラリー2]を投入し、30℃で8時間脱溶剤した後、45℃で7時間熟成を行い、[分散スラリー2]を得た。
-Emulsification and solvent removal-
[Pigment / Wax Dispersion 1] 749 parts by mass, [Prepolymer 1] 115 parts by mass, and [Ketimine Compound 1] 2.9 parts by mass are put in a container, and a TK homomixer (manufactured by Tokushu Kika Co., Ltd.) is used. After mixing at 6,500 rpm for 4 minutes, 1,200 parts by mass of [Aqueous phase 1] was added to the container, and mixed with a TK homomixer at 16,000 rpm for 40 minutes to obtain [Emulsion slurry 2]. [Emulsion slurry 2] was put into a container equipped with a stirrer and a thermometer, and after removing the solvent at 30 ° C. for 8 hours, aging was carried out at 45 ° C. for 7 hours to obtain [Dispersion slurry 2].
(製造例3)
<トナーCの作製>
−トナーの構成材料−
・結着樹脂としてのポリオール樹脂(1/2流出開始温度118℃)・・・98質量部
・離型剤としてのカルナバワックス・・・2.5質量部
・着色剤としてのブラッククトナー用カーボンブラック(C.I.Pigment Black7)・・・5質量部
・帯電制御剤としてのサリチル酸誘導体亜鉛塩(E−84、オリエント化学社製)・・・2.5質量部
前記トナーの構成材料を、ブレンダーで十分混合した後、100℃〜110℃に加熱した二軸押し出し機で溶融混練した。混練物を放冷後カッターミルで粗粉砕し、ジェット気流を用いた微粉砕機で粉砕後、風力分級装置を用いて母体着色粒子Cを得た。
次いで、母体着色粒子Cを100質量部に対して、平均粒径15nmのシリカ微粉体(ヘキサメチルジシラザン処理)を1.0質量部と平均粒径15nmの酸化チタン微粉体(イソブチルトリメトキシシラン処理)0.5質量部と平均粒径90nmのシリカ微粉体(ヘキサメチルジシラザン処理)1.5質量部をヘンシェルミキサーで混合してから、篩がけをした。以上により、トナーCを作製した。
(Production Example 3)
<Preparation of Toner C>
-Constituent materials of toner-
Polyol resin as binder resin (1/2 outflow start temperature 118 ° C.) 98 parts by weight Carnauba wax as release agent 2.5 parts by weight Carbon black for black toner as colorant (CI Pigment Black 7) ... 5 parts by mass Salicylic acid derivative zinc salt as a charge control agent (E-84, manufactured by Orient Chemical Co., Ltd.) ... 2.5 parts by mass A constituent material of the toner is blended with a blender. Then, the mixture was melt-kneaded with a twin screw extruder heated to 100 ° C to 110 ° C. The kneaded product was allowed to cool and then roughly pulverized with a cutter mill, pulverized with a fine pulverizer using a jet stream, and then, mother colored particles C were obtained using an air classifier.
Next, 100 parts by mass of the base colored particles C, 1.0 part by mass of silica fine powder (hexamethyldisilazane treatment) having an average particle diameter of 15 nm and titanium oxide fine powder (isobutyltrimethoxysilane) having an average particle diameter of 15 nm Treatment) 0.5 parts by mass and 1.5 parts by mass of silica fine powder (hexamethyldisilazane treatment) having an average particle diameter of 90 nm were mixed with a Henschel mixer and then sieved. Thus, toner C was produced.
次に、作製したトナーA〜Cの重量平均粒径を表1に示す。
(製造例4)
<キャリアの作製>
・アクリル樹脂溶液(固形分50質量%)・・・21.0質量部
・グアナミン溶液(固形分70質量%)・・・6.4質量部
・アルミナ粒子[平均粒径0.3μm、固有抵抗1014(Ω・cm)]・・・7.6質量部
・シリコーン樹脂溶液[固形分23質量%、SR2410、東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)]・・・65.0質量部
・アミノシラン[固形分100質量%、SH6020、東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)]・・・1.0質量部
・トルエン・・・60質量部
・ブチルセロソルブ・・・60質量部
前記組成をホモミキサーで10分間分散し、アルミナ粒子を含むアクリル樹脂及びシリコーン樹脂からなる被覆膜形成溶液を得た。芯材として焼成フェライト粉[(MgO)1.8(MnO)49.5(Fe2O3)48.0、平均粒径35μm]を用い、被覆膜形成溶液を芯材表面に被覆膜の膜厚が0.15μmになるようにスピラコーター(岡田精工社製)により塗布し、乾燥し、これを電気炉中にて150℃で1時間放置して焼成した。冷却後フェライト粉バルクを目開き106μmの篩を用いて解砕し、重量平均粒径Dが35μmのキャリアを得た。
(Production Example 4)
<Creation of carrier>
・ Acrylic resin solution (solid content 50% by mass) 21.0 parts by mass ・ Guanamine solution (solid content 70% by mass) 6.4 mass parts ・ Alumina particles [average particle size 0.3 μm, specific resistance 10 14 (Ω · cm)] 7.6 parts by mass Silicone resin solution [solid content 23% by mass, SR2410, manufactured by Toray Dow Corning Silicone Co., Ltd.] 65.0 parts by mass Aminosilane [ Solid content 100% by mass, SH6020, manufactured by Toray Dow Corning Silicone Co., Ltd.)] ... 1.0 part by massToluene ... 60 parts by massButyl cellosolve ... 60 parts by mass Dispersed to obtain a coating film forming solution composed of an acrylic resin containing alumina particles and a silicone resin. The sintered ferrite powder [(MgO) 1.8 (MnO) 49.5 (Fe 2 O 3 ) 48.0 , average particle size 35 μm] was used as the core material, and the coating film forming solution was coated on the surface of the core material. The film was coated with a Spira coater (Okada Seiko Co., Ltd.) so that the film thickness of the film became 0.15 μm, dried, and left to stand at 150 ° C. for 1 hour in an electric furnace and fired. After cooling, the ferrite powder bulk was pulverized using a sieve having an aperture of 106 μm to obtain a carrier having a weight average particle diameter D of 35 μm.
<現像剤の作製>
作製したトナーA〜Cを7質量部と、作製したキャリアを93質量部とをボールミルにて10分間混合し、現像剤A〜Cを作製した。
<Production of developer>
7 parts by mass of the produced toners A to C and 93 parts by mass of the produced carrier were mixed for 10 minutes by a ball mill to produce developers A to C.
(製造例5)
−現像スリーブの作製−
現像スリーブの材質や構成については、使用する現像剤の種類に応じて適宜選択される。例えば、二成分現像剤の場合は、内部に磁石等の磁界発生手段が設けられた現像スリーブが用いられ、その材質としてはSUS、アルミニウム等の非磁性金属が主に使用されている。近年では、現像スリーブ上の二成分現像剤を現像領域まで搬送する際の搬送性を向上させることを目的に、現像スリーブ表面を粗面化処理するのが主流となっている。
また、現像スリーブ表面への粗面化処理の方法としては、現像スリーブの表面をサンドペーパーで擦るサンドペーパー法、球形粒子によるビーズブラスト法、定形粒子によるサンドブラスト法、或いはこれら混合法、更には化学処理による化学エッチング法等が挙げられる。サンドブラスト法に用いられる定形粒子としては、例えば、特定の粒径を有するステンレス、アルミニウム、鋼鉄、ニツケル、真鍮等の金属からなる各種鋼体球、又はセラミツク、プラスチツク、グラスビーズ等の各種剛体球を使用することができる。
本発明では、表2に示す材質(SUS、アルミニウム)を用い、上述した方法により、直径30mm、軸方向長さ353mmのスリーブを作製し、その表面をブラスト処理して任意の平均山間隔Smになるように粗面化して、現像スリーブ1〜7を作製した。
作製した各現像スリーブについて、表面の平均山間隔Sm(μm)を以下に示すようにして測定した。結果を表2に示す。
(Production Example 5)
-Production sleeve development-
The material and configuration of the developing sleeve are appropriately selected according to the type of developer used. For example, in the case of a two-component developer, a developing sleeve provided with a magnetic field generating means such as a magnet is used, and a nonmagnetic metal such as SUS or aluminum is mainly used as the material. In recent years, it has become a mainstream to roughen the surface of the developing sleeve for the purpose of improving transportability when the two-component developer on the developing sleeve is transported to the developing region.
In addition, the surface of the developing sleeve can be roughened by a sandpaper method in which the surface of the developing sleeve is rubbed with sandpaper, a bead blasting method using spherical particles, a sandblasting method using regular particles, or a mixing method thereof, or a chemical method. The chemical etching method by a process etc. are mentioned. Examples of the regular particles used in the sandblasting method include various steel balls made of metals such as stainless steel, aluminum, steel, nickel and brass having a specific particle diameter, or various hard balls such as ceramic, plastic and glass beads. Can be used.
In the present invention, a sleeve having a diameter of 30 mm and an axial length of 353 mm is prepared by the above-described method using the materials shown in Table 2 (SUS, aluminum), and the surface is blasted to have an arbitrary average mountain interval Sm. The developing sleeves 1 to 7 were prepared by roughening the surface.
For each of the produced developing sleeves, the average crest distance Sm (μm) on the surface was measured as follows. The results are shown in Table 2.
<平均山間隔Smの測定>
現像スリーブの平均山間隔Smの測定は、表面粗さ計(サーフコム1440D、東京精密社製、JIS B0601−1982規格)を用いた。平均山間隔Smは、図2に示すように粗面化処理した表面の断面曲線Dの中心線Cを横切る最初の山から谷への横断点から、次の山から谷への横断点までの間隔をS1とし、それ以降の横断点間隔をS2、S3、・・・、Sn(nは基準の長さ中の横断点の総数を示す)とした場合に、これらの値を算術平均したものであり、下記式(1)で表される。即ち、定性的には。平均山間隔Smは、現像スリーブ表面の山と隣の山の平均間隔を示す。
Sm=(S1+S2+・・・+Sn)/n・・・式(1)
<Measurement of mean mountain spacing Sm>
A surface roughness meter (Surfcom 1440D, manufactured by Tokyo Seimitsu Co., Ltd., JIS B0601-1982 standard) was used for measurement of the average crest spacing Sm of the developing sleeve. As shown in FIG. 2, the average crest interval Sm is from the first mountain-to-valley crossing point across the center line C of the roughened cross-sectional curve D to the next mountain-to-valley crossing point. When the interval is S1, and the subsequent crossing point intervals are S2, S3,..., Sn (n indicates the total number of crossing points in the reference length), these values are arithmetically averaged. It is represented by the following formula (1). That is, qualitatively. The average peak interval Sm indicates the average interval between the peak on the surface of the developing sleeve and the adjacent peak.
Sm = (S1 + S2 + ... + Sn) / n ... Equation (1)
作製した現像剤A〜Cと現像スリーブ1〜7を表3に示す組み合わせで画像形成装置(株式会社リコー製、RICOH Pro C900の改造機)に搭載し、以下のようにして画像形成を行い、ハロー及びベタ画像の濃度ムラを評価した。結果を表3に示す。
前記画像形成装置は、図1に示すように、第1の現像スリーブ2aと第2の現像スリーブ2bとを有し、前記第1の現像スリーブ2aと前記第2の現像スリーブ2bが逆方向に回転し、前記第1の現像スリーブが像担持体1と逆方向に回転するように構成されている。
ただし、比較例4だけは、前記第1の現像スリーブ2aと前記第2の現像スリーブ2bが前記像担持体1と同方向に回転するように構成されている。
前記画像形成装置は、帯電手段として、株式会社リコー製のRICOH Pro C900のスコロトロンチャージャーをそのまま用いている。
The produced developers A to C and developing sleeves 1 to 7 are mounted on an image forming apparatus (made by Ricoh Co., Ltd., a modified machine of RICOH Pro C900) in the combination shown in Table 3, and image formation is performed as follows. Density unevenness of halo and solid images was evaluated. The results are shown in Table 3.
As shown in FIG. 1, the image forming apparatus has a first developing sleeve 2a and a second developing sleeve 2b, and the first developing sleeve 2a and the second developing sleeve 2b are in opposite directions. The first developing sleeve rotates and rotates in the direction opposite to the image carrier 1.
However, only Comparative Example 4 is configured such that the first developing sleeve 2 a and the second developing sleeve 2 b rotate in the same direction as the image carrier 1.
In the image forming apparatus, a RICOH Pro C900 scorotron charger manufactured by Ricoh Co., Ltd. is used as charging means.
<画像形成>
常温常湿下(25℃、60%RH)で、像担持体のVd(暗部電位)を−800V、Vl(明部電位)を−200Vになるように像担持体の初期電位を設定した。
紙としては、株式会社リコー製6200ペーパー(A4サイズ、T目)を使用し、画像面積5%で5,000枚通紙を行った後に、株式会社リコー製6200ペーパー(A3サイズ、Y目)を使用し、評価画像を1枚出力して下記項目を評価した。なお、評価画像は、全面ハーフトーンの中に四隅及び中央にベタパッチを配した画像を用いた。
<Image formation>
Under normal temperature and normal humidity (25 ° C., 60% RH), the initial potential of the image carrier was set so that Vd (dark part potential) of the image carrier was −800 V and Vl (bright part potential) was −200 V.
As paper, Ricoh Co., Ltd. 6200 paper (A4 size, T eye) was used. After passing 5,000 sheets with an image area of 5%, Ricoh Co., Ltd. 6200 paper (A3 size, Y eye) The following items were evaluated by outputting one evaluation image. In addition, the evaluation image used the image which arranged the solid patch in the four corners and the center in the whole surface halftone.
<<ハローの評価>>
4隅4ヶ所と中央1ヶ所の全5箇所のベタとハーフトーンの境界部分の白抜け度合いを目視で確認し、下記の基準で評価した。
〔評価基準〕
◎:目視にて、画像にハローなし
○:目視にて、画像にハローわずかにあり、実使用上問題ないレベル
△:目視にて、画像にハローあり、実使用上問題あるレベル
×:目視にて、画像に顕著なハローあり、△よりもひどいレベル
<< Hello evaluation >>
The degree of white spots in the boundary portions between the four solids and the halftone in all four places at four corners and one in the center was visually confirmed and evaluated according to the following criteria.
〔Evaluation criteria〕
◎: Visually, there is no halo in the image ○: Visually, there is a slight halo in the image, and there is no problem in actual use △: Visually, there is a halo in the image, there is a problem in actual use ×: Visually There is a noticeable halo in the image, which is worse than △
<<ベタ画像の濃度ムラ>>
4隅4ヶ所と中央1ヶ所の全5箇所の画像濃度を測定し、次式によりベタ均一性を算出し、下記基準によりランクをつけた。
ベタ画像の濃度ムラ=(画像濃度の最大値−画像濃度の最小値)×100(%)
画像濃度は、日本電色工業株式会社製のグロスメーターを用いて、入射角度60°の条件で計測し、5ヶ所画像濃度の平均値を求めた。
〔評価基準〕
ランク5:15%未満
ランク4:15%以上30%未満
ランク3:30%以上50%未満
ランク2:50%以上70%未満
ランク1:70%以上
<< Density unevenness of solid image >>
The image density was measured at all four locations at four corners at four locations and at one central location, solid uniformity was calculated according to the following formula, and ranking was performed according to the following criteria.
Density unevenness of solid image = (maximum value of image density−minimum value of image density) × 100 (%)
The image density was measured under the condition of an incident angle of 60 ° using a gloss meter manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd., and the average value of the image density at five locations was obtained.
〔Evaluation criteria〕
Rank 5: Less than 15% Rank 4: 15% or more but less than 30% Rank 3: 30% or more but less than 50% Rank 2: 50% or more but less than 70% Rank 1: 70% or more
<<現像手段へのトナー融着(スリーブ固着)>>
ハロー評価及びベタ画像濃度ムラの評価後、更に画像面積5%で50K(50,000枚)まで通紙を行った後に、スリーブ固着〔目視評価〕を評価した。
ランク5(固着なし)〜ランク1(固着が多い)の5段階の評価を行った。3ランク以上が許容されるレベルである。
<< Toner fusion to developing means (sleeve fixing) >>
After the halo evaluation and the solid image density unevenness evaluation, the paper was further passed up to 50K (50,000 sheets) with an image area of 5%, and then the sleeve fixing [visual evaluation] was evaluated.
Evaluation was performed in five stages from rank 5 (no sticking) to rank 1 (many sticks). Three or more ranks are acceptable levels.
本発明の画像形成装置、画像形成方法、及びプロセスカートリッジは、ハローやベタ画像濃度ムラ等の異常画像を抑えた高画質の画像を形成できると共に、高速対応性と耐久性の達成という多段現像本来の要求を満たすことができるので、直接又は間接電子写真多色画像現像方式を用いたフルカラー複写機、フルカラーレーザープリンター、及びフルカラー普通紙ファックス等に幅広く使用できる。 The image forming apparatus, the image forming method, and the process cartridge of the present invention are capable of forming a high-quality image that suppresses abnormal images such as halo and solid image density unevenness, and at the same time multi-stage development that achieves high-speed compatibility and durability. Therefore, it can be widely used in full-color copiers, full-color laser printers, full-color plain paper fax machines and the like using a direct or indirect electrophotographic multicolor image development system.
1 像担持体
2 現像スリーブ
2a 第1の現像スリーブ
2b 第2の現像スリーブ
3 現像手段
10、10Y、10M、10C、10K 像担持体
11、11Y、11M、11C、11K 帯電手段
12、12Y、12M、12C、13K 露光手段
13、13Y、13M、13C、13K 現像手段
14 搬送ローラ
15 記録媒体
16、16Y、16M、16C、16K 転写手段
17、17Y、17M、17C、17K クリーニング手段
18 除電手段
19 転写搬送ベルト
20Y、20M、20C、20K 画像形成要素
21 給紙コロ
22 レジストローラ
23 転写手段(二次転写手段)
24 定着手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Image carrier 2 Developing sleeve 2a 1st developing sleeve 2b 2nd developing sleeve 3 Developing means 10, 10Y, 10M, 10C, 10K Image bearing body 11, 11Y, 11M, 11C, 11K Charging means 12, 12Y, 12M , 12C, 13K Exposure unit 13, 13Y, 13M, 13C, 13K Development unit 14 Transport roller 15 Recording medium 16, 16Y, 16M, 16C, 16K Transfer unit 17, 17Y, 17M, 17C, 17K Cleaning unit 18 Static elimination unit 19 Transfer Conveying belt 20Y, 20M, 20C, 20K Image forming element 21 Paper feed roller 22 Registration roller 23 Transfer means (secondary transfer means)
24 Fixing means
Claims (8)
前記現像手段が、少なくとも第1の現像部材と第2の現像部材とを有し、前記第1の現像部材と前記第2の現像部材が逆方向に回転し、前記第1の現像部材が前記像担持体と同方向に回転し、前記第1の現像部材表面の平均山間隔をSm1、前記第2の現像部材表面の平均山間隔をSm2、前記現像剤のキャリアの重量平均粒径をDとしたとき、次式、Sm1≦D、D≦Sm2、及びSm1≠Sm2、を満たすことを特徴とする画像形成装置。 An image carrier, a charging unit for charging the surface of the image carrier, an exposure unit for exposing the charged surface of the image carrier to form an electrostatic latent image, and the electrostatic latent image with toner and a carrier. An image forming apparatus having at least developing means for forming a visible image by developing with a developer including
The developing means includes at least a first developing member and a second developing member, the first developing member and the second developing member rotate in opposite directions, and the first developing member is Rotating in the same direction as the image carrier, the average crest distance on the surface of the first developing member is Sm1, the average crest distance on the surface of the second developing member is Sm2, and the weight average particle diameter of the developer carrier is D. An image forming apparatus satisfying the following expressions: Sm1 ≦ D, D ≦ Sm2, and Sm1 ≠ Sm2 .
前記現像工程が、少なくとも第1の現像部材と第2の現像部材とを有し、前記第1の現像部材と前記第2の現像部材が逆方向に回転し、前記第1の現像部材が前記像担持体と同方向に回転し、前記第1の現像部材表面の平均山間隔をSm1、前記第2の現像部材表面の平均山間隔をSm2、前記現像剤のキャリアの重量平均粒径をDとしたとき、次式、Sm1≦D、D≦Sm2、及びSm1≠Sm2、を満たす現像手段を用いて行われることを特徴とする画像形成方法。 A charging step for charging the surface of the image carrier, an exposure step for exposing the charged image carrier surface to form an electrostatic latent image, and the electrostatic latent image using a developer containing toner and a carrier. An image forming method including at least a developing step of developing to form a visible image,
The developing step includes at least a first developing member and a second developing member, the first developing member and the second developing member rotate in opposite directions, and the first developing member is Rotating in the same direction as the image carrier, the average crest distance on the surface of the first developing member is Sm1, the average crest distance on the surface of the second developing member is Sm2, and the weight average particle diameter of the developer carrier is D. In this case, the image forming method is performed using a developing unit that satisfies the following formulas: Sm1 ≦ D, D ≦ Sm2, and Sm1 ≠ Sm2 .
前記現像手段が、少なくとも第1の現像部材と第2の現像部材とを有し、前記第1の現像部材と前記第2の現像部材が逆方向に回転し、前記第1の現像部材が前記像担持体と同方向に回転し、前記第1の現像部材表面の平均山間隔をSm1、前記第2の現像部材表面の平均山間隔をSm2、前記現像剤のキャリアの重量平均粒径をDとしたとき、次式、Sm1≦D、D≦Sm2、及びSm1≠Sm2、を満たすことを特徴とするプロセスカートリッジ。 An image forming apparatus main body having at least an image carrier and developing means for developing the electrostatic latent image formed on the image carrier using a developer containing toner and a carrier to form a visible image A process cartridge that can be attached to and detached from
The developing means includes at least a first developing member and a second developing member, the first developing member and the second developing member rotate in opposite directions, and the first developing member is Rotating in the same direction as the image carrier, the average crest distance on the surface of the first developing member is Sm1, the average crest distance on the surface of the second developing member is Sm2, and the weight average particle diameter of the developer carrier is D. A process cartridge characterized by satisfying the following expressions: Sm1 ≦ D, D ≦ Sm2, and Sm1 ≠ Sm2 .
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