JP6699331B2 - Carrier, developer, process cartridge, image forming apparatus, and image forming method - Google Patents
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Description
本発明は、キャリア、現像剤、プロセスカートリッジ、画像形成装置及び画像形成方法に関する。 The present invention relates to a carrier, a developer, a process cartridge, an image forming apparatus and an image forming method.
複写機、プリンタ、複合機等の画像形成装置では、電子写真方式、静電記録方式等の静電気の特性を利用した画像形成技術が用いられている。例えば、電子写真方式による画像形成技術では、感光体の表面に形成された静電潜像に帯電したトナーを付着させて、感光体の表面にトナー像を現像し、このトナー像を記録媒体に転写して、定着させることにより、画像を形成する。 Image forming apparatuses such as a copying machine, a printer, and a multi-function peripheral use an image forming technique utilizing electrostatic characteristics such as an electrophotographic method and an electrostatic recording method. For example, in electrophotographic image forming technology, charged toner is attached to an electrostatic latent image formed on the surface of a photoconductor, the toner image is developed on the surface of the photoconductor, and the toner image is recorded on a recording medium. An image is formed by transferring and fixing.
トナーは、キャリアと呼ばれる粒子により帯電され、該キャリアによって感光体に搬送されて、静電潜像が形成された感光体の表面に付着する。また、感光体にトナーが付着した後のキャリアは、回収されて、トナーの帯電、搬送に再利用される。 The toner is charged by particles called a carrier, is transported to the photoconductor by the carrier, and adheres to the surface of the photoconductor on which the electrostatic latent image is formed. Further, the carrier after the toner adheres to the photoconductor is collected and reused for charging and transporting the toner.
近年、電子写真方式を用いた複写機やプリンタの技術は、モノクロからフルカラーへの展開が急速になりつつあり、フルカラーの市場は拡大する傾向にある。フルカラー画像の形成では、一般に、イエロー、マゼンタ、シアンの3色のカラートナー、またはこれに黒色を加えた4色のカラートナーを積層させて全ての色の再現を行う。最近では、プリント速度の高速化も相まって、キャリアのトナーへの帯電付与能力の向上が求められている。 In recent years, the technology of copying machines and printers using an electrophotographic system is rapidly expanding from monochrome to full color, and the full color market tends to expand. In forming a full-color image, generally, three color toners of yellow, magenta, and cyan, or four color toners in which black is added is laminated, and all the colors are reproduced. Recently, along with the increase in printing speed, it has been required to improve the charge imparting ability of the carrier to the toner.
一方、業務用の大量の文書を印刷したり製本したりするいわゆるプロダクションプリンティングの分野では、近年市場が拡大しており、さらなる高画質化が求められているため、トナーの帯電量を一定に制御することがこれまで以上に求められている。 On the other hand, in the field of so-called production printing, which prints or binds a large amount of documents for business use, the market has been expanding in recent years, and higher image quality is required. There is more demand than ever.
このような状況の下、電子写真方式による画像形成の分野では、従来から種々の試みがなされている。例えば、キャリアの表面に帯電付与機能を備える樹脂層を形成する技術や、キャリアの表面に微粒子を含有する樹脂層を形成する技術がある(特許文献1及び特許文献2)。 Under such circumstances, various attempts have hitherto been made in the field of image formation by electrophotography. For example, there are a technique of forming a resin layer having a charge imparting function on the surface of a carrier and a technique of forming a resin layer containing fine particles on the surface of a carrier (Patent Documents 1 and 2).
しかしながら、長期間に亘って画像形成を行う場合、印刷枚数の増加に伴って、キャリアが磨耗し、キャリアのトナーに対する帯電付与機能が低下する。これにより、現像器外にトナーが堆積するトナー飛散や、白紙部にトナーが現像される地汚れが発生する問題がある。 However, when an image is formed for a long period of time, the carrier wears as the number of printed sheets increases, and the charge imparting function for the toner of the carrier deteriorates. As a result, there is a problem in that toner is scattered outside the developing unit and toner scatters on the white paper portion.
また、長期間に亘る画像形成では大量の印刷が行われるが、大量の印刷を実施する上で、画像間の濃度変動や濃度ムラを抑えることは困難である。そのため、従来の技術では、長期に亘る安定した画像形成を行うことはできない。 Further, although a large amount of printing is performed in image formation for a long period of time, it is difficult to suppress density variation and unevenness in density between images when performing a large amount of printing. Therefore, the conventional technique cannot perform stable image formation for a long period of time.
本発明の目的は、長期に亘って大量の印刷を行う場合でも、安定した画像形成を行うことができるキャリア、現像剤、プロセスカートリッジ、画像形成装置及び画像形成方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a carrier, a developer, a process cartridge, an image forming apparatus, and an image forming method that can form a stable image even when a large amount of printing is performed for a long period of time.
本発明の一態様にかかるキャリアは、磁性を有するコア粒子と、該コア粒子の表面を被覆する被覆層とを有するキャリアであって、前記被覆層は樹脂と微粒子としてタングステンドープ酸化錫とを含み、前記微粒子の粒度分布は、少なくとも2つのピークを有し、前記ピークのうち粒径が最大となるピークを示す該粒径をanm、粒径が最小となるピークを示す該粒径をbnmとしたとき、a及びbが、5≦a/b≦100を満たし、かつ前記キャリアのBET比表面積をC、前記コア粒子のBET比表面積をFとしたとき、C及びFが、20≦C2/F≦280を満たすことを特徴とする。
A carrier according to one embodiment of the present invention is a carrier having magnetic core particles and a coating layer that coats the surface of the core particles, the coating layer containing a resin and tungsten-doped tin oxide as fine particles. The particle size distribution of the fine particles has at least two peaks, the particle size showing a peak having the largest particle size among the peaks is anm, and the particle size showing a peak having the smallest particle size is bnm. When a and b satisfy 5≦a/b≦100, and the BET specific surface area of the carrier is C and the BET specific surface area of the core particle is F, C and F are 20≦C 2 It is characterized in that /F≦280 is satisfied.
本発明に係るキャリアの一態様によれば、長期に亘って大量の印刷を行う場合でも、安定した画像形成を行うことができる。 According to one aspect of the carrier of the present invention, stable image formation can be performed even when a large amount of printing is performed for a long period of time.
以下、適宜図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図1は、本発明のキャリアの一例を示す概略断面図である。図1に示すキャリア1は、主に磁性を有する芯材粒子と、芯材粒子3の表面を被覆する樹脂層5を有する。さらに樹脂層5中には、少なくとも微粒子が含まれている。なお、芯材粒子3、樹脂層5、及び微粒子7は、本発明のコア粒子、被覆層、及び微粒子の一例である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings as appropriate. FIG. 1 is a schematic sectional view showing an example of the carrier of the present invention. The carrier 1 shown in FIG. 1 mainly includes magnetic core particles and a
図2は、本発明のキャリアの一例に用いられる微粒子の粒度分布を示すグラフである。このグラフでは、横軸に粒径[nm]、縦軸に強度[%]が示されている。微粒子7は、図2に示すように、少なくとも2つのピークが存在する粒度分布を持つ。具体的には、図2に示す粒度分布には、5つのピーク(P1〜P5)が存在する。
FIG. 2 is a graph showing the particle size distribution of fine particles used in an example of the carrier of the present invention. In this graph, the horizontal axis represents the particle size [nm] and the vertical axis represents the strength [%]. The
これら5つのピークのうち粒径が最大となるピークP5を示す粒径(以下、最大粒径という)をa[nm]、粒径が最小となるピークP1を示す粒径(以下、最小粒径という)をb[nm]とする。このとき、微粒子7は、最大粒径a及び最少粒径bが5≦a/b≦100の条件を満たす。
Of these five peaks, the particle size showing the peak P5 having the maximum particle size (hereinafter referred to as the maximum particle size) is a [nm], and the particle size showing the peak P1 having the minimum particle size (hereinafter, the minimum particle size). Is referred to as b[nm]. At this time, the
さらに、キャリア1のBET比表面積をC、コア粒子のBET比表面積をFとしたときに、C及びFが、20≦C2/F≦280の条件を満たす。これらの条件を満たすことにより、微粒子が効果的に被覆層に配列され、キャリアの表面に最適な表面積を付与し、かつ、長期印刷時のキャリア形状の劣化を防ぐことができる。特に、トナー像を現像した後のキャリアは回収されて再利用されるが、本発明のキャリアを用いれば、長期に亘って大量の印刷を行う場合でも、安定した画像形成を行うことができる。 Further, where C is the BET specific surface area of the carrier 1 and F is the BET specific surface area of the core particles, C and F satisfy the condition of 20≦C 2 /F≦280. By satisfying these conditions, the fine particles can be effectively arranged in the coating layer, an optimum surface area can be given to the surface of the carrier, and the deterioration of the carrier shape during long-term printing can be prevented. In particular, the carrier after developing the toner image is collected and reused. However, by using the carrier of the present invention, stable image formation can be performed even when a large amount of printing is performed for a long period of time.
樹脂層5中の微粒子7は、芯材粒子を被覆する樹脂層5(被覆層)に硬さを付与する。そのため、高速印字される昨今のプリンタにおいてキャリア形状の劣化を抑制するために重要な因子となる。発明者らは、微粒子7の粒度分布に2つ以上のピークをもたせ、かつ、粒径のピークが最大となる最大粒径aと粒径のピークが最小となる最小粒径bが、5≦a/b≦100の条件を満たす場合に、微粒子7を効果的に被覆層中に配置させキャリア形状の劣化を抑制できることを知見した。
The
具体的には、5≦a/bであれば、微粒子に大小関係が発生し、被覆層中に幾何学的に微粒子を配列させることができる。そのため、被覆層に硬さをもたらし、キャリア形状の劣化を抑制できる。また、a/b≦100であれば、最小粒径bに対して最大粒径aが大きくなり過ぎない。そのため、微粒子の被覆層からの離脱を防ぐことができるので、キャリア形状の劣化を抑制できる。 Specifically, if 5≦a/b, a size relationship occurs between the fine particles, and the fine particles can be geometrically arranged in the coating layer. Therefore, it is possible to bring hardness to the coating layer and suppress deterioration of the carrier shape. Further, if a/b≦100, the maximum particle size a does not become too large with respect to the minimum particle size b. Therefore, since it is possible to prevent the fine particles from being separated from the coating layer, deterioration of the carrier shape can be suppressed.
なお、微粒子7の粒径の確認は、公知の方法で行うことができる。本実施の形態では、以下の方法で測定した。すなわち、FIB(集束イオンビーム)で該キャリアを切断し、その断面をSEM等で観察することによって行うことができる。
The particle size of the
具体的には、カーボンテープ上に試料を付着させ、表面保護及び導電処理のため、オスミウムを約20nmコーティングする。FIB−SEM装置(Carl Zeiss(SII)社製、NVision40)を用いて、加速電圧2.0kV、アパーチャ30μm、High Current ON、検出器 SE2,InLens、導電処理なし、W.D 5.0mm、試料傾斜54°にてFIB処理を行なう。 Specifically, a sample is attached onto a carbon tape, and osmium is coated to a thickness of about 20 nm for surface protection and conductive treatment. Using a FIB-SEM apparatus (Carl Zeiss (SII), NVision40), accelerating voltage 2.0 kV, aperture 30 μm, High Current ON, detector SE2, InLens, no conductive treatment, W.I. FIB treatment is performed at D 5.0 mm and sample inclination 54°.
電子冷却型シリコンドリフト(SDD)検出器(Thermo Fisher Scientific社製、UltraDry)(Φ30mm2)と解析ソフト(Thermo Fisher Scientific社製、NORAN System6(NSS))を用いて、加速電圧 3.0kV、アパーチャ 120μm、High Current ON、導電処理 Os、ドリフト補正 有り、W.D 10.0mm、測定法 Area Scan、積算時間10sec、積算回数100回、試料傾斜54°倍率10000倍にてSEM観察を行なう。 An electron-cooled silicon drift (SDD) detector (Thermo Fisher Scientific, UltraDry) (Φ30 mm 2) and analysis software (Thermo Fisher Scientific, NORAN System 6 (NSS)) were used to accelerate at an acceleration voltage of 3.0 kV and a voltage of 3.0 kV. , High Current ON, conductivity treatment Os, with drift correction, W.I. D 10.0 mm, measurement method Area Scan, integration time 10 sec, integration number 100 times, SEM observation with sample inclination 54° and magnification 10000 times.
これをTIFF画像に取り込み、画像処理ソフト(Media Cybernetics社製、Image−Pro Plus)を用いて、粒子だけの画像にした後、二値化処理を行い、白色の部分(微粒子部分)と黒色の部分(樹脂部分)にわけ、白色の部分の粒径の測定を行った。また、微粒子が非球形の場合は、微粒子の粒径を円相当径として測定した。この方法を微粒子1000粒に対して行い、微粒子の粒度分布をプロットした。 This is taken into a TIFF image, and after using the image processing software (Media Cybernetics, Image-Pro Plus) to form an image of only particles, binarization is performed, and a white part (fine particle part) and a black part The particle size of the white part was measured by dividing the part (resin part). When the fine particles were non-spherical, the particle diameter of the fine particles was measured as a circle equivalent diameter. This method was performed on 1000 particles, and the particle size distribution of the particles was plotted.
プロットについては5[nm]ごとにグルーピングした結果で実施し、ピークについては頻度5%以下のものはピークとみなさないこととした。また、プロット上の極値をもってピークと定義した。 Plotting was performed based on the results of grouping every 5 [nm], and peaks with a frequency of 5% or less were not considered to be peaks. In addition, the extreme value on the plot was defined as the peak.
また、本発明において、キャリア1のBET比表面積は、トナーへの帯電付与機能として非常に重要な因子である。BET比表面積が高いことは、トナーとキャリア1の摩擦帯電回数を増やすことを意味し、電荷付与を可能とするキャリア1の面積が多いことを意味し、キャリア1の帯電能力をトナーへ伝達する効率を上げることを意味する。そのため、高画像面積または高速印刷のために、摩擦帯電に対していち早くトナーを帯電させる要求を満たすことに繋がる。 Further, in the present invention, the BET specific surface area of the carrier 1 is a very important factor as a function of imparting charge to the toner. A high BET specific surface area means that the number of times of triboelectric charging between the toner and the carrier 1 is increased, and that there is a large area of the carrier 1 capable of providing an electric charge, and the charging ability of the carrier 1 is transmitted to the toner. It means increasing efficiency. Therefore, for high image area or high-speed printing, it is possible to meet the requirement of quickly charging the toner against frictional charging.
一方でキャリア1のBET比表面積には、芯材粒子3のBET比表面積が影響する。すなわち、キャリア1の表面の凹凸が芯材粒子3の凹凸に沿うことによって、キャリア1のBET比表面積が変動する。芯材粒子3のBET比表面積が高いほど芯材粒子3に凸部が存在することを意味する。
On the other hand, the BET specific surface area of the carrier 1 is affected by the BET specific surface area of the
現像器内でキャリア1は、摩擦または衝突により運動エネルギーを受けて磨耗する。磨耗した結果、樹脂層5(被覆層)内部の芯材粒子3が表面に露出すると、その露出した箇所から電荷のリークが起こり、キャリア1の帯電低下や抵抗低下を引き起こし、地汚れまたはキャリア付着といった問題が生じる。
In the developing device, the carrier 1 receives kinetic energy due to friction or collision and is worn. When the
芯材粒子3の凸部には物理的に被覆材料が付着しづらく、被覆層が部分的に薄膜になる。そのため、微粒子の存在が疎になりやすく、被覆層の耐磨耗性が弱い部分となる。その結果、芯材粒子に凸部が存在するほど、地汚れやキャリア付着の問題が発生しやすくなるため、長期印字において致命的な課題となる。
It is difficult for the coating material to physically adhere to the convex portions of the
発明者らは鋭意検討を繰り返した結果、芯材粒子とキャリアのBET比表面積に着目し、キャリアのBET比表面積をC、コア粒子のBET比表面積をFとしたとき、C及びFが、20≦C2/F≦280の条件を満たすことにより、長期に亘って大量の印刷を行う場合でも、安定した画像形成を行うことができることを見出した。 As a result of repeated intensive studies, the inventors focused on the BET specific surface areas of the core material particle and the carrier, and when the BET specific surface area of the carrier was C and the BET specific surface area of the core particle was F, C and F were 20. It has been found that by satisfying the condition of ≦C 2 /F≦280, stable image formation can be performed even when a large amount of printing is performed for a long period of time.
具体的には、プロダクションプリンティングの分野において求められる画質に対して十分な帯電制御が長期印刷に渡って可能であり、かつ現像領域に安定した現像剤量を供給することが可能であり、かつ低温定着トナーを使用した高速機においても低画像面積率の印字密度での連続通紙を可能にすることができるキャリア、および現像剤を得ることができることを知見した。 Specifically, sufficient charge control for the image quality required in the field of production printing can be performed over long-term printing, a stable amount of developer can be supplied to the developing area, and low temperature It has been found that it is possible to obtain a carrier and a developer that enable continuous paper passing with a low image area ratio and printing density even in a high-speed machine using a fixing toner.
特に、21≦C2/Fの範囲では、芯材粒子の凸部によって樹脂層5(被覆層)内部の芯材粒子3が表面に露出しにくくなり、地汚れやキャリア付着が生じにくくなる。また、被覆層にトナーを即座に帯電させるだけの比表面積が存在することになるため、長期印字に渡り、安定した帯電供給が可能になる。一方、C2/F≦270の範囲では、キャリア1の樹脂層5に多量の微粒子を含有させることができるため、微粒子の離脱を防ぐことができる。
In particular, in the range of 21≦C 2 /F, the
C2/Fの範囲は、好ましくは45≦C2/F≦100である。この範囲ではさらに長期印字にわたる帯電付与能力をさらに安定化させることができる。また、C2/Fの範囲は、さらに好ましくは、50≦C2/F≦100である。この範囲では、地汚れといった帯電に懸かる問題をさらに改善させることが可能である。 The range of C 2 /F is preferably 45≦C 2 /F≦100. Within this range, the charge imparting ability over a long period of printing can be further stabilized. Further, the range of C 2 /F is more preferably 50≦C 2 /F≦100. In this range, it is possible to further ameliorate problems due to electrostatic charges such as background stains.
なお本実施の形態において、キャリアのBET比表面積は、キャリア5.0gをBET比表面積測定装置(島津製作所製 Tristar3000)を用いて測定した。また、芯材粒子のBET比表面積も、芯材粒子5.0gをBET比表面積測定装置(島津製作所製 Tristar3000)を用いて測定した。 In the present embodiment, the BET specific surface area of the carrier was measured using 5.0 g of the carrier with a BET specific surface area measuring device (Tristar 3000 manufactured by Shimadzu Corporation). The BET specific surface area of the core particles was also measured by using 5.0 g of the core particles using a BET specific surface area measuring device (Tristar 3000 manufactured by Shimadzu Corporation).
なお、コア粒子のBET比表面積が小さすぎると、キャリアのBET比表面積も小さくなるため、トナーとキャリアの摩擦回数が少なくなって、トナーに対するキャリアの帯電付与能力が低下するおそれがある。一方、コア粒子のBET比表面積が大きすぎると、キャリアのBET比表面積も大きくなるため、上述のように芯材粒子の凸部によってキャリアの表面(樹脂層の表面)が摩耗(または劣化)し易くなり、長期印刷に亘る安定した画像形成ができないおそれがある。 If the BET specific surface area of the core particles is too small, the BET specific surface area of the carrier also becomes small, so that the number of times of friction between the toner and the carrier is reduced, and the charge imparting ability of the carrier to the toner may be deteriorated. On the other hand, if the BET specific surface area of the core particles is too large, the BET specific surface area of the carrier also increases, so that the surface of the carrier (the surface of the resin layer) is worn (or deteriorated) due to the protrusions of the core material particles as described above. It becomes easy and stable image formation may not be possible over long-term printing.
そこで、コア粒子のBET比表面積Fは、0.05≦F≦0.2の条件を満たすように調整するのが好ましい。上述のようにコア粒子のBET比表面積は、キャリアのBET比表面積に影響するが、コア粒子のBET比表面積をこのような範囲に調整することにより、トナーとの摩擦回数が増えても、表面が摩耗しにくいキャリアを提供することができる。すなわち、キャリアのトナーに対する帯電付与機能を高く維持しながら、キャリアの耐久性を高めることができる。 Therefore, the BET specific surface area F of the core particles is preferably adjusted so as to satisfy the condition of 0.05≦F≦0.2. As described above, the BET specific surface area of the core particles influences the BET specific surface area of the carrier. However, by adjusting the BET specific surface area of the core particles to such a range, even if the number of friction with the toner is increased, the surface It is possible to provide a carrier that does not easily wear. That is, the durability of the carrier can be improved while maintaining a high charge imparting function of the carrier to the toner.
微粒子7の最大粒径a[nm]の値は、好ましくは400≦a≦1800である。400≦aでは、微粒子が全体として粒径が小さくなり過ぎないことを意味し、粒径が小さい粒子の受ける運動エネルギーによる被覆層からの離脱を抑制し、長期印字に対してBET比表面積を維持することができ、地汚れといった帯電にかかる問題をさらに改善することができる。
The value of the maximum particle size a [nm] of the
一方、最大粒径aがa≦1800では、微粒子が全体として粒径が相対的に大きくなりすぎず、粒径が大きい粒子に対して樹脂層が保持しきれずに離脱する問題を抑制し、長期印字に対してBET比表面積を維持することができ、地汚れといった帯電にかかる問題をさらに改善することができる。 On the other hand, when the maximum particle size a is a≦1800, the particle size of the particles as a whole does not become too large as a whole, and the problem that the resin layer cannot be retained and is detached from the particles having a large particle size is suppressed, and It is possible to maintain the BET specific surface area for printing, and it is possible to further improve the problem of charging such as scumming.
微粒子としては導電性微粒子、非導電性微粒子を使うことができ、導電性微粒子と非導電性微粒子を併用することも可能である。 As the fine particles, conductive fine particles and non-conductive fine particles can be used, and it is also possible to use conductive fine particles and non-conductive fine particles together.
導電性微粒子は、酸化アルミニウム、二酸化チタン、酸化亜鉛、二酸化珪素、硫酸バリウム、酸化ジルコニウム等の無機化合物を基体として、二酸化スズや酸化インジウムを層として形成したフィラー、カーボンブラック、ITO、PTO,WTO、酸化錫、ポリアニリンなどを使用できる。基体に用いる無機化合物としては、酸化アルミニウム、さらには、硫酸バリウムが好ましい。 The conductive fine particles are a filler formed by forming a layer of tin dioxide or indium oxide on a base of an inorganic compound such as aluminum oxide, titanium dioxide, zinc oxide, silicon dioxide, barium sulfate, zirconium oxide, carbon black, ITO, PTO, WTO. , Tin oxide, polyaniline and the like can be used. As the inorganic compound used for the substrate, aluminum oxide and further barium sulfate are preferable.
非導電性微粒子としては、酸化アルミニウム、二酸化チタン、酸化亜鉛、二酸化珪素、硫酸バリウム、酸化ジルコニウムなどの無機化合物が使用できるが、酸化アルミニウム、さらには、硫酸バリウムが好ましい。 As the non-conductive fine particles, inorganic compounds such as aluminum oxide, titanium dioxide, zinc oxide, silicon dioxide, barium sulfate and zirconium oxide can be used, but aluminum oxide and further barium sulfate are preferable.
本発明のキャリアは、樹脂層5(被覆層)中の樹脂成分が、下記化学式(1)の共重合体を加水分解し、シラノール基を生成し、触媒を用いて縮合することにより架橋、被覆した後、加熱処理して得られるキャリアであることが好ましい。 In the carrier of the present invention, the resin component in the resin layer 5 (coating layer) hydrolyzes the copolymer represented by the following chemical formula (1) to generate a silanol group, which is crosslinked and coated by condensation using a catalyst. It is preferable that the carrier is obtained by heating after the above.
下記化学式(1)の共重合体は、下記化学式(2)の構成単位のモノマーA成分と下記化学式(3)の構成単位のモノマーB成分をラジカル共重合して得られる。 The copolymer represented by the following chemical formula (1) is obtained by radical copolymerizing the monomer A component of the structural unit represented by the chemical formula (2) below and the monomer B component of the structural unit represented by the chemical formula (3) below.
A成分: A component:
上記化学式(2)で示されるA成分は、側鎖にメチル基が多数存在する原子団・トリス(トリメチルシロキシ)シランを有しており、樹脂全体に対してA成分の比率が高くなると表面エネルギーが小さくなり、トナーの樹脂成分、ワックス成分などの付着が少なくなる。A成分が10モル%未満だと十分な効果が得られず、トナー成分の付着が急増する。また、90モル%より多くなると、成分B、および成分Cが減り、架橋が進まず、強靭性が不足すると共に、芯材と樹脂層の接着性が低下し、キャリア被膜の耐久性が悪くなる。 The component A represented by the chemical formula (2) has an atomic group, tris(trimethylsiloxy)silane, in which a large number of methyl groups are present in the side chain, and the surface energy increases when the ratio of the component A with respect to the entire resin increases. Becomes smaller, and the adhesion of the resin component and wax component of the toner is reduced. If the content of the component A is less than 10 mol %, a sufficient effect cannot be obtained, and the adhesion of the toner component rapidly increases. On the other hand, when it is more than 90 mol %, the component B and the component C decrease, the crosslinking does not proceed, the toughness becomes insufficient, the adhesion between the core material and the resin layer decreases, and the durability of the carrier film deteriorates. ..
R2は炭素原子数1〜4のアルキル基であり、このようなモノマー成分としては、次式で示されるトリス(トリアルキルシロキシ)シラン化合物が例示される。 R 2 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and as such a monomer component, a tris(trialkylsiloxy)silane compound represented by the following formula is exemplified.
下式中、Meはメチル基、Etはエチル基、Prはプロピル基である。
CH2=CMe−COO−C3H6−Si(OSiMe3)3
CH2=CH−COO−C3H6−Si(OSiMe3)3
CH2=CMe−COO−C4H8−Si(OSiMe3)3
CH2=CMe−COO−C3H6−Si(OSiEt3)3
CH2=CH−COO−C3H6−Si(OSiEt3)3
CH2=CMe−COO−C4H8−Si(OSiEt3)3
CH2=CMe−COO−C3H6−Si(OSiPr3)3
CH2=CH−COO−C3H6−Si(OSiPr3)3
CH2=CMe−COO−C4H8−Si(OSiPr3)3
A成分の製造方法は特に限定されないが、例えば、トリス(トリアルキルシロキシ)シランを白金触媒の存在下にアリルアクリレートまたはアリルメタクリレートと反応させる方法により得られる。また、特開平11−217389に記載されている、カルボン酸と酸触媒の存在下で、メタクリロキシアルキルトリアルコキシシランとヘキサアルキルジシロキサンとを反応させる方法により得られる。
In the following formulae, Me is a methyl group, Et is an ethyl group, and Pr is a propyl group.
CH 2 = CMe-COO-C 3 H 6 -Si (OSiMe 3) 3
CH 2 = CH-COO-C 3 H 6 -Si (OSiMe 3) 3
CH 2 = CMe-COO-C 4 H 8 -Si (OSiMe 3) 3
CH 2 = CMe-COO-C 3 H 6 -Si (OSiEt 3) 3
CH 2 = CH-COO-C 3 H 6 -Si (OSiEt 3) 3
CH 2 = CMe-COO-C 4 H 8 -Si (OSiEt 3) 3
CH 2 = CMe-COO-C 3 H 6 -Si (OSiPr 3) 3
CH 2 = CH-COO-C 3 H 6 -Si (OSiPr 3) 3
CH 2 = CMe-COO-C 4 H 8 -Si (OSiPr 3) 3
The method for producing the component A is not particularly limited, but it can be obtained, for example, by a method in which tris(trialkylsiloxy)silane is reacted with allyl acrylate or allyl methacrylate in the presence of a platinum catalyst. Further, it can be obtained by a method described in JP-A No. 11-217389, in which methacryloxyalkyltrialkoxysilane and hexaalkyldisiloxane are reacted in the presence of a carboxylic acid and an acid catalyst.
B成分: B component:
すなわち、B成分は、ラジカル重合性の2官能、または3官能性のシラン化合物であり、Y=10〜90モル%であるが、より好ましくは30〜70モル%である。 That is, the component B is a radically polymerizable difunctional or trifunctional silane compound, and Y=10 to 90 mol %, more preferably 30 to 70 mol %.
B成分が10モル%未満だと、樹脂層3(被覆層)の強靭さが十分得られない。一方、90モル%より多いと、樹脂層3は固くて脆くなり、膜削れが発生し易くなる。また、環境特性が悪化する。加水分解した架橋成分がシラノール基として多数残り、環境特性(湿度依存性)を悪化させていることも考えられる。
When the content of the component B is less than 10 mol %, the resin layer 3 (coating layer) cannot have sufficient toughness. On the other hand, when it is more than 90 mol %, the
このようなB成分としては、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3−アクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−メタクリトキシプロピルトリ(イソプロペキシ)シラン、3−アクリロキシプロピルトリ(イソプロペキシ)シランが例示される。 Examples of the component B include 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltriethoxysilane, 3-acryloxypropyltriethoxysilane and 3-methacryloxypropylmethyl. Examples thereof include dimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldiethoxysilane, 3-methacryloxypropyltri(isopropoxy)silane, and 3-acryloxypropyltri(isopropoxy)silane.
本発明は、上記のA成分及びB成分にさらにC成分としてアクリル系化合物(モノマー)に加えてもよい。このようなC成分を加えたものとしては、下記化学式(4)の共重合体が挙げられる。 In the present invention, an acrylic compound (monomer) may be added as the C component to the above A component and B component. As the one to which such C component is added, a copolymer represented by the following chemical formula (4) can be mentioned.
A成分: A component:
B成分: B component:
C成分: C component:
上記化学式(6)構成単位のC成分は、被膜に可撓性を付与し、かつ、芯材と被膜との接着性を良好にするものである。ただし、C成分が30モル%未満だと十分な接着性が得られず、80モル%よりも大きくなると、X成分及びY成分のいずれかが10モル%以下となるため、キャリア被膜の撥水性、硬さと可撓性(膜削れ)を両立させることが難しくなる。 The C component of the chemical formula (6) constitutional unit imparts flexibility to the coating film and improves adhesion between the core material and the coating film. However, if the C component is less than 30 mol%, sufficient adhesiveness cannot be obtained, and if it exceeds 80 mol%, either the X component or the Y component becomes 10 mol% or less, and thus the water repellency of the carrier film is reduced. It becomes difficult to achieve both hardness and flexibility (film scraping).
C成分のアクリル系化合物(モノマー)としては、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステルが好ましく、具体的には、メチルメタクリレート、メチルアクリレート、エチルメタクリレート、エチルアクリレート、ブチルメタクリレート、ブチルアクリレート、が例示される。これらの内ではアルキルメタクリレートが好ましく、特にメチルメタクリレートが好ましい。また、これらの化合物の1種類を単独で使用してもよく、2種類以上の混合物を使用してもよい。 The acrylic compound (monomer) as the C component is preferably an acrylic acid ester or a methacrylic acid ester, and specific examples thereof include methyl methacrylate, methyl acrylate, ethyl methacrylate, ethyl acrylate, butyl methacrylate, and butyl acrylate. Of these, alkyl methacrylate is preferable, and methyl methacrylate is particularly preferable. Further, one kind of these compounds may be used alone, or a mixture of two or more kinds may be used.
また、C成分として、2−(ジメチルアミノ)エチルメタクリレート、2−(ジメチルアミノ)エチルアクリレート、3−(ジメチルアミノ)プロピルメタクリレート、3−(ジメチルアミノ)プロピルアクリレートを用いてもかまわない。また、これらの化合物の1種類を単独で使用してもよく、2種類以上の混合物を使用してもよい。 Moreover, 2-(dimethylamino)ethyl methacrylate, 2-(dimethylamino)ethyl acrylate, 3-(dimethylamino)propyl methacrylate, and 3-(dimethylamino)propyl acrylate may be used as the C component. Further, one kind of these compounds may be used alone, or a mixture of two or more kinds may be used.
なお、被膜の架橋による高耐久化技術としては、特許第3691115号がある。特許第3691115号には、磁性粒子の表面を、少なくとも末端にビニル基を有するオルガノポリシロキサンとヒドロキシル基、アミノ基、アミド基およびイミド基からなる群から選択される少なくとも1つの官能基を有するラジカル共重合性単量体との共重合体をイソシアネート系化合物により架橋させた熱硬化性樹脂で被覆した静電荷像現像用キャリアが開示されているが、被膜の剥がれ・削れにおいて十分な耐久性が得られていないのが現状である。 In addition, as a high durability technology by cross-linking the coating, there is Japanese Patent No. 3691115. Japanese Patent No. 3691115 discloses that the surface of magnetic particles has a radical having at least one functional group selected from the group consisting of an organopolysiloxane having a vinyl group at the end and a hydroxyl group, an amino group, an amide group and an imide group. A carrier for developing an electrostatic charge image, which is coated with a thermosetting resin obtained by crosslinking a copolymer with a copolymerizable monomer with an isocyanate compound, is disclosed, but it has sufficient durability in peeling and scraping of the coating. The current situation is that they have not been obtained.
その理由は十分明らかになっているとは言えないが、前述の共重合体をイソシアネート系化合物により架橋させた熱硬化性樹脂の場合、構造式からも分かるように、共重合体樹脂中のイソシアネート化合物と反応(架橋)する単位重量当りの官能基が少なく、架橋点において、ニ次元、あるいは三次元的な緻密な架橋構造を形成することができない。そのため、長時間使用すると、被膜剥がれ・削れなどが生じ易く(被膜の耐磨耗性が小さく)、十分な耐久性が得られていないことが推察される。 Although the reason is not clear enough, in the case of a thermosetting resin obtained by crosslinking the above-mentioned copolymer with an isocyanate-based compound, as can be seen from the structural formula, the isocyanate in the copolymer resin Since the number of functional groups per unit weight that reacts (crosslinks) with the compound is small, a two-dimensional or three-dimensional dense crosslinked structure cannot be formed at the crosslinking point. Therefore, when used for a long time, the coating film is likely to be peeled off or scraped off (the abrasion resistance of the coating film is small), and it is presumed that sufficient durability is not obtained.
被膜の剥がれ・削れが生じると、キャリア抵抗の低下による画像品質の変化、キャリア付着が起こる。また、被膜の剥がれ・削れは、現像剤の流動性を低下させ、汲み上げ量低下を引き起こし、画像の濃度低下、TC(トナー濃度)の上昇に伴う地汚れ、トナー飛散の原因となっている。 When the film is peeled off or scraped off, the carrier resistance is lowered, which causes a change in image quality and carrier adhesion. Further, the peeling/shaving of the coating lowers the fluidity of the developer, causes a reduction in the amount of scooped up toner, and causes a decrease in image density and scumming due to an increase in TC (toner density) and toner scattering.
本発明の樹脂は、樹脂単位重量当たりでみても、二官能、または三官能の架橋可能な官能基(点)を多数(単位重量当り、2倍〜3倍多い)有した共重合樹脂であり、これを更に、縮重合により架橋させたものであるため、被膜が極めて強靭で削れ難く、高耐久化が図られていると考えられる。 The resin of the present invention is a copolymer resin having a large number of bifunctional or trifunctional crosslinkable functional groups (points) per unit weight (2 to 3 times more per unit weight). However, since this is further cross-linked by polycondensation, it is considered that the coating is extremely tough, is not easily scraped, and has high durability.
また、イソシアネート化合物による架橋より、本発明のシロキサン結合による架橋の方が結合エネルギーが大きく熱ストレスに対しても安定しているため、被膜の経時安定性が保たれていると推察される。 Further, since the cross-linking by the siloxane bond of the present invention has a larger binding energy and is more stable against heat stress than the cross-linking by the isocyanate compound, it is presumed that the temporal stability of the coating film is maintained.
キャリアの被覆樹脂としてはその他にシリコーン樹脂、アクリル樹脂、またはこれらを併用して使用することができる。アクリル樹脂は、接着性が強く脆性が低いので耐磨耗性に非常に優れた性質を持つ反面、表面エネルギーが高い。そのため、いわゆるトナースペント(キャリアの表面にトナー断片等のトナー成分の一部が付着する現象)を考慮した場合に、スペントし易いトナーとの組み合わせでは、スペントしたトナー成分が蓄積することによる帯電量低下など不具合が生じるおそれがある。 As the coating resin for the carrier, a silicone resin, an acrylic resin, or a combination of these may be used. Acrylic resin has strong adhesiveness and low brittleness, and thus has very excellent wear resistance, but has high surface energy. Therefore, in consideration of so-called toner spent (a phenomenon in which some toner components such as toner fragments adhere to the surface of the carrier), when combined with a toner that easily spends, the amount of charge due to the accumulation of spent toner components Problems such as deterioration may occur.
一方、シリコーン樹脂は、表面エネルギーが低いため、シリコーン樹脂の存在により、トナー成分のスペントがし難く、膜削れの発生によるスペント成分の蓄積が進み難い効果が得られる。そのため、シリコーン樹脂を併用することで、このスペントに起因する問題を解消することができる。 On the other hand, since the silicone resin has a low surface energy, the presence of the silicone resin makes it difficult for the toner component to be spent, and the effect that the spent component is less likely to be accumulated due to film abrasion is obtained. Therefore, the problem caused by this spent can be solved by using the silicone resin together.
他方、シリコーン樹脂は接着性が弱く脆性が高いので、耐磨耗性が悪いという弱点も有するため、この2種の樹脂の性質をバランス良く得ることによりスペントがし難く耐摩耗性も有する被覆膜を得ることが可能となり、改善効果が顕著になる。これは、シリコーン樹脂は表面エネルギーが低いためトナー成分のスペントがし難く、膜削れが生じるためのスペント成分の蓄積が進み難い効果が得られるためである。 On the other hand, since silicone resin has weak adhesiveness and high brittleness, it also has a weak point that it has poor abrasion resistance. Therefore, by obtaining the properties of these two resins in a well-balanced manner, it is difficult to spent and also has abrasion resistance. It becomes possible to obtain a film, and the improvement effect becomes remarkable. This is because the silicone resin has a low surface energy, so that the toner component is less likely to be spent, and the effect that the spent component is less likely to accumulate due to film abrasion is obtained.
本明細書でいうシリコーン樹脂とは、一般的に知られているシリコーン樹脂全てを指し、オルガノシロサン結合のみからなるストレートシリコン樹脂や、アルキド、ポリエステル、エポキシ、アクリル、ウレタンなどで変性したシリコーン樹脂などが挙げられるが、これに限るものではない。例えば、市販品としてストレートシリコン樹脂としては、信越化学製のKR271、KR255、KR152、東レ・ダウコーニング・シリコン社製のSR2400、SR2406、SR2410等が挙げられる。 The term "silicone resin" as used herein refers to all commonly known silicone resins, including straight silicone resins consisting of only organosilosan bonds and silicone resins modified with alkyd, polyester, epoxy, acrylic, urethane, etc. However, the present invention is not limited to this. For example, commercially available straight silicone resins include KR271, KR255, KR152 manufactured by Shin-Etsu Chemical, SR2400, SR2406, SR2410 manufactured by Toray Dow Corning Silicone.
この場合、シリコーン樹脂単体で用いることも可能であるが、架橋反応する他成分、帯電量調整成分等を同時に用いることも可能である。さらに、変性シリコーン樹脂としては、信越化学製の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・シリコン社製のSR2115(エポキシ変性)、SR2110(アルキド変性)などが挙げられる。 In this case, it is possible to use the silicone resin alone, but it is also possible to simultaneously use other components that undergo a crosslinking reaction, a charge amount adjusting component, and the like. Further, as the modified silicone resin, Shin-Etsu Chemical's KR206 (alkyd modified), KR5208 (acrylic modified), ES1001N (epoxy modified), KR305 (urethane modified), Toray Dow Corning Silicon SR2115 (epoxy modified). , SR2110 (alkyd modified) and the like.
本発明のキャリアは、体積平均粒径が28μm以上40μm以下であることが好ましい。キャリア粒子の体積平均粒径が28μm未満であると、キャリア付着が発生することがあり、40μmを超えると、画像細部の再現性が低下し、精細な画像を形成できなくなることがある。 The carrier of the present invention preferably has a volume average particle size of 28 μm or more and 40 μm or less. When the volume average particle diameter of the carrier particles is less than 28 μm, carrier adhesion may occur, and when it exceeds 40 μm, reproducibility of image details may be deteriorated and a fine image may not be formed.
なお、体積平均粒径は、例えば、マイクロトラック粒度分布計(日機装社製、HRA9320―X100)を用いて測定することができる。本発明のキャリアは、体積固有抵抗が8〜16(LogΩ・cm)であることが好ましい。体積固有抵抗が8(LogΩ・cm)未満であると、非画像部でキャリア付着が発生することがあり、16(LogΩ・cm)を超えると、エッジ効果が許容できないレベルになることがある。 The volume average particle diameter can be measured using, for example, a Microtrac particle size distribution meter (HRA9320-X100, manufactured by Nikkiso Co., Ltd.). The carrier of the present invention preferably has a volume resistivity of 8 to 16 (Log Ω·cm). If the volume resistivity is less than 8 (LogΩ·cm), carrier adhesion may occur in the non-image area, and if it exceeds 16 (LogΩ·cm), the edge effect may be unacceptable.
また、体積固有抵抗は、図3に示すセルを用いて測定することができる。具体的には、フッ素樹脂製容器9に、表面積2.5cm×4cmの電極11及び電極13が0.2cmの距離を隔てて収容されたセルに、試料(キャリア)7を充填し、落下高さ1cm、タッピングスピード30回/分で、10回のタッピングを行う。次に、電極1及び3の間に1000Vの直流電圧を印加して30秒後の抵抗値r(Ω)を、ハイレジスタンスメータ(横河ヒューレットパッカード社製、ハイレジスタンスメータ4329A)を用いて測定する。そして、Rv=r×(2.5×4)/0.2の式から、体積固有抵抗値Rv(Ω・cm)を算出する。
The volume resistivity can be measured using the cell shown in FIG. Specifically, the sample (carrier) 7 is filled in a cell in which the electrode 11 and the electrode 13 having a surface area of 2.5 cm×4 cm are housed in the fluororesin container 9 with a distance of 0.2 cm, and the drop height is increased. Tapping is performed 10 times at a tapping speed of 30 times/minute with a length of 1 cm. Next, a direct current voltage of 1000 V was applied between the
縮重合触媒としては、チタン系触媒、スズ系触媒、ジルコニウム系触媒、アルミニウム系触媒が揚げられるが、本発明では、これら各種触媒のうち、優れた結果が得られるチタン系触媒の中でも、特にチタンジイソプロポキシビス(エチルアセトアセテート)が触媒として最も好ましい。これは、シラノール基の縮合反応を促進する効果が大きく、且つ触媒が失活しにくいためであると考えられる。 Examples of the condensation polymerization catalyst include titanium-based catalysts, tin-based catalysts, zirconium-based catalysts, and aluminum-based catalysts. In the present invention, among these various catalysts, among titanium-based catalysts that give excellent results, titanium is particularly preferable. Diisopropoxybis(ethylacetoacetate) is most preferred as the catalyst. It is considered that this is because the effect of promoting the condensation reaction of the silanol group is large and the catalyst is hard to deactivate.
本発明において、被覆層用組成物は、シランカップリング剤を含有することが好ましい。これにより、微粒子を安定に分散させることができる。 In the present invention, the coating layer composition preferably contains a silane coupling agent. Thereby, the fine particles can be stably dispersed.
シランカップリング剤としては、特に限定されないが、r−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、r−(2−アミノエチル)アミノプロピルメチルジメトキシシラン、r−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、N−β−(N−ビニルベンジルアミノエチル)−r−アミノプロピルトリメトキシシラン塩酸塩、r−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、r−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、r−クロルプロピルトリメトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン、r−アニリノプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、オクタデシルジメチル[3−(トリメトキシシリル)プロピル]アンモニウムクロライド、r−クロルプロピルメチルジメトキシシラン、メチルトリクロルシラン、ジメチルジクロロシラン、トリメチルクロロシラン、アリルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、1,3−ジビニルテトラメチルジシラザン、メタクリルオキシエチルジメチル(3−トリメトキシシリルプロピル)アンモニウムクロライド等が挙げられ、二種以上併用してもよい。 The silane coupling agent is not particularly limited, but r-(2-aminoethyl)aminopropyltrimethoxysilane, r-(2-aminoethyl)aminopropylmethyldimethoxysilane, r-methacryloxypropyltrimethoxysilane, N -Β-(N-vinylbenzylaminoethyl)-r-aminopropyltrimethoxysilane hydrochloride, r-glycidoxypropyltrimethoxysilane, r-mercaptopropyltrimethoxysilane, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, Vinyltriacetoxysilane, r-chloropropyltrimethoxysilane, hexamethyldisilazane, r-anilinopropyltrimethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, octadecyldimethyl[3-(trimethoxysilyl)propyl]ammonium chloride, r-chloro Propylmethyldimethoxysilane, methyltrichlorosilane, dimethyldichlorosilane, trimethylchlorosilane, allyltriethoxysilane, 3-aminopropylmethyldiethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, 1,3-divinyltetramethyl Examples thereof include disilazane and methacryloxyethyldimethyl(3-trimethoxysilylpropyl)ammonium chloride, and two or more kinds may be used in combination.
シランカップリング剤の市販品としては、AY43−059、SR6020、SZ6023、SH6026、SZ6032、SZ6050、AY43−310M、SZ6030、SH6040、AY43−026、AY43−031、sh6062、Z−6911、sz6300、sz6075、sz6079、sz6083、sz6070、sz6072、Z−6721、AY43−004、Z−6187、AY43−021、AY43−043、AY43−040、AY43−047、Z−6265、AY43−204M、AY43−048、Z−6403、AY43−206M、AY43−206E、Z6341、AY43−210MC、AY43−083、AY43−101、AY43−013、AY43−158E、Z−6920、Z−6940(東レ・シリコーン社製)等が挙げられる。 As a commercial item of a silane coupling agent, AY43-059, SR6020, SZ6023, SH6026, SZ6032, SZ6050, AY43-310M, SZ6030, SH6040, AY43-026, AY43-031, sh6062, Z-6911, sz6300, sz6075,. sz6079, sz6083, sz6070, sz6072, Z-6721, AY43-004, Z-6187, AY43-021, AY43-043, AY43-040, AY43-047, Z-6265, AY43-204M, AY43-048, Z-. 6403, AY43-206M, AY43-206E, Z6341, AY43-210MC, AY43-083, AY43-101, AY43-013, AY43-158E, Z-6920, Z-6940 (Toray Silicone Co., Ltd.), etc. are mentioned. ..
シランカップリング剤の添加量は、シリコーン樹脂に対して、0.1〜10質量%であることが好ましい。シランカップリング剤の添加量が0.1質量%未満であると、芯材粒子や導電性微粒子とシリコーン樹脂の接着性が低下して、長期間の使用中に被覆層が脱落することがあり、10質量%を超えると、長期間の使用中にトナーのフィルミングが発生することがある。 The addition amount of the silane coupling agent is preferably 0.1 to 10 mass% with respect to the silicone resin. If the addition amount of the silane coupling agent is less than 0.1% by mass, the adhesiveness between the core material particles or the conductive fine particles and the silicone resin may be deteriorated, and the coating layer may drop off during long-term use. If it exceeds 10% by mass, toner filming may occur during long-term use.
本発明において、芯材粒子としては、磁性体であれば、特に限定されないが、鉄、コバルト等の強磁性金属;マグネタイト、ヘマタイト、フェライト等の酸化鉄;各種合金や化合物;これらの磁性体を樹脂中に分散させた樹脂粒子等を用いることができる。中でも、環境面への配慮から、Mn系フェライト、Mn−Mg系フェライト、Mn−Mg−Srフェライト等が好ましい。 In the present invention, the core particles are not particularly limited as long as they are magnetic materials, but ferromagnetic metals such as iron and cobalt; iron oxides such as magnetite, hematite and ferrite; various alloys and compounds; Resin particles or the like dispersed in resin can be used. Among them, Mn-based ferrite, Mn-Mg-based ferrite, Mn-Mg-Sr ferrite and the like are preferable from the viewpoint of environment.
上述したキャリアは、現像剤として用いることができる。本実施の形態の現像剤は、上述のキャリアに加えトナーを含有する。トナーは、結着樹脂と着色剤を含有するが、モノクロトナー及びカラートナーのいずれであってもよい。また、定着ローラにトナー固着防止用オイルを塗布しないオイルレスシステムに適用するために、トナー粒子は、離型剤を含有してもよい。 The carrier described above can be used as a developer. The developer of the present embodiment contains a toner in addition to the above carrier. The toner contains a binder resin and a colorant, but may be either a monochrome toner or a color toner. Further, in order to apply to an oilless system in which toner fixing prevention oil is not applied to the fixing roller, the toner particles may contain a release agent.
このようなトナーは、一般に、フィルミングが発生しやすいが、本発明のキャリアは、フィルミングを抑制することができるため、本発明の現像剤は、長期に亘る画像形成において、良好な画像品質を維持することができる。さらに、カラートナー、特に、イエロートナーは、一般に、キャリアの被覆層の削れによる色汚れが発生するという問題があるが、本発明の現像剤は、色汚れの発生を抑制することができる。 Such toner generally causes filming easily, but the carrier of the present invention can suppress filming. Therefore, the developer of the present invention has good image quality in image formation for a long period of time. Can be maintained. Further, color toners, especially yellow toners, generally have a problem that color stains occur due to scraping of the coating layer of the carrier, but the developer of the present invention can suppress the occurrence of color stains.
トナーは、粉砕法、重合法等の公知の方法を用いて製造することができる。例えば、粉砕法を用いてトナーを製造する場合、まず、トナー材料を混練することにより得られる溶融混練物を冷却した後、粉砕し、分級して、母体粒子を作製する。次に、転写性、耐久性をさらに向上させるために、母体粒子に外添剤を添加し、トナーを作製する。 The toner can be manufactured using a known method such as a pulverization method or a polymerization method. For example, when a toner is produced by a pulverization method, first, a melt-kneaded product obtained by kneading a toner material is cooled, then pulverized and classified to prepare mother particles. Next, in order to further improve transferability and durability, an external additive is added to the base particles to prepare a toner.
トナー材料を混練する装置としては、特に限定されないが、バッチ式の2本ロール;バンバリーミキサー;KTK型2軸押出し機(神戸製鋼所社製)、TEM型2軸押出し機(東芝機械社製)、2軸押出し機(KCK社製)、PCM型2軸押出し機(池貝鉄工社製)、KEX型2軸押出し機(栗本鉄工所社製)等の連続式の2軸押出し機;コ・ニーダ(ブッス社製)等の連続式の1軸混練機等が挙げられる。 The device for kneading the toner material is not particularly limited, but is a batch type two-roll; Banbury mixer; KTK twin screw extruder (Kobe Steel Co., Ltd.), TEM twin screw extruder (Toshiba Machine Co., Ltd.) Continuous twin-screw extruders such as twin-screw extruder (KCK), PCM twin-screw extruder (Ikegai Iron Works), KEX twin-screw extruder (Kurimoto Iron Works); Co-kneader (Manufactured by Buss Co., Ltd.) and the like, such as continuous type single-screw kneaders.
また、冷却した溶融混練物を粉砕する際には、ハンマーミル、ロートプレックス等を用いて粗粉砕した後、ジェット気流を用いた微粉砕機、機械式の微粉砕機等を用いて微粉砕することができる。なお、平均粒径が3〜15μmとなるように粉砕することが好ましい。 When the cooled melt-kneaded product is pulverized, it is coarsely pulverized by using a hammer mill, a rotoplex or the like, and then finely pulverized by a fine pulverizer using a jet stream, a mechanical fine pulverizer, or the like. be able to. In addition, it is preferable to grind so that the average particle diameter becomes 3 to 15 μm.
さらに、粉砕された溶融混練物を分級する際には、風力式分級機等を用いることができる。なお、母体粒子の平均粒径が5〜20μmとなるように分級することが好ましい。また、母体粒子に外添剤を添加する際には、ミキサー類を用いて混合攪拌することにより、外添剤が解砕されながら母体粒子の表面に付着する。 Furthermore, when classifying the crushed melt-kneaded product, a wind-powered classifier or the like can be used. In addition, it is preferable to perform classification so that the average particle diameter of the base particles is 5 to 20 μm. When the external additive is added to the base particles, the external additive is crushed and adhered to the surface of the base particles by mixing and stirring using a mixer.
トナーに含まれる結着樹脂としては、特に限定されないが、ポリスチレン、ポリp−スチレン、ポリビニルトルエン等のスチレン及びその置換体の単独重合体;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−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−メタクリル酸共重合体、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−クロロ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−ビニルメチルエーテル共重合体、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−マレイン酸エステル共重合体等のスチレン系共重合体;ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸ブチル、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリエステル、ポリウレタン、エポキシ樹脂、ポリビニルブチラール、ポリアクリル酸、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、フェノール樹脂、脂肪族、または芳香族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂等が挙げられる。また、これらを二種以上併用してもよい。 The binder resin contained in the toner is not particularly limited, but homopolymers of styrene such as polystyrene, poly-p-styrene, and polyvinyltoluene and their substitution products; styrene-p-chlorostyrene copolymer, styrene-propylene copolymer. Polymer, styrene-vinyltoluene copolymer, styrene-methyl acrylate copolymer, styrene-ethyl acrylate copolymer, styrene-methacrylic acid copolymer, styrene-methyl methacrylate copolymer, styrene-methacrylic acid Ethyl copolymer, styrene-butyl methacrylate copolymer, styrene-α-chloromethyl methacrylate copolymer, styrene-acrylonitrile copolymer, styrene-vinyl methyl ether copolymer, styrene-vinyl methyl ketone copolymer , Styrene-butadiene copolymers, styrene-isoprene copolymers, styrene-maleic acid ester copolymers, and other styrene-based copolymers; polymethyl methacrylate, polybutyl methacrylate, polyvinyl chloride, polyvinyl acetate, polyethylene , Polyester, polyurethane, epoxy resin, polyvinyl butyral, polyacrylic acid, rosin, modified rosin, terpene resin, phenol resin, aliphatic or aromatic hydrocarbon resin, aromatic petroleum resin and the like. Also, two or more of these may be used in combination.
圧力定着用の結着樹脂としては、特に限定されないが、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン等のポリオレフィン;エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタクリル酸共重合体、エチレン−メタクリル酸エステル共重合体、エチレン−塩化ビニル共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、アイオノマー樹脂等のオレフィン共重合体;エポキシ樹脂、ポリエステル、スチレン−ブタジエン共重合体、ポリビニルピロリドン、メチルビニルエーテル−無水マレイン酸共重合体、マレイン酸変性フェノール樹脂、フェノール変性テルペン樹脂等が挙げられる。また、これらを二種以上併用してもよい。 The binder resin for pressure fixing is not particularly limited, but polyolefins such as low molecular weight polyethylene and low molecular weight polypropylene; ethylene-acrylic acid copolymer, ethylene-acrylic acid ester copolymer, styrene-methacrylic acid copolymer , Ethylene-methacrylic acid ester copolymers, ethylene-vinyl chloride copolymers, ethylene-vinyl acetate copolymers, olefin copolymers such as ionomer resins; epoxy resins, polyesters, styrene-butadiene copolymers, polyvinylpyrrolidone, Examples thereof include methyl vinyl ether-maleic anhydride copolymer, maleic acid-modified phenol resin, and phenol-modified terpene resin. Also, two or more of these may be used in combination.
トナーに含まれる着色剤(顔料または染料)としては、特に限定されないが、カドミウムイエロー、ミネラルファストイエロー、ニッケルチタンイエロー、ネーブルスイエロー、ナフトールイエローS、ハンザイエローG、ハンザイエロー10G、ベンジジンイエローGR、キノリンイエローレーキ、パーマネントイエローNCG、タートラジンレーキ等の黄色顔料;モリブデンオレンジ、パーマネントオレンジGTR、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、インダンスレンブリリアントオレンジRK、ベンジジンオレンジG、インダンスレンブリリアントオレンジGK等の橙色顔料;ベンガラ、カドミウムレッド、パーマネントレッド4R、リソールレッド、ピラゾロンレッド、ウォッチングレッドカルシウム塩、レーキレッドD、ブリリアントカーミン6B、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、アリザリンレーキ、ブリリアントカーミン3B等の赤色顔料;ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ等の紫色顔料;コバルトブルー、アルカリブルー、ビクトリアブルーレーキ、フタロシアニンブルー、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー部分塩素化物、ファーストスカイブルー、インダンスレンブルーBC等の青色顔料;クロムグリーン、酸化クロム、ピグメントグリーンB、マラカイトグリーンレーキ等の緑色顔料;カーボンブラック、オイルファーネスブラック、チャンネルブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、アニリンブラック等のアジン系色素、金属塩アゾ色素、金属酸化物、複合金属酸化物等の黒色顔料等が挙げられる。また、これらを二種以上併用してもよい。 The colorant (pigment or dye) contained in the toner is not particularly limited, but cadmium yellow, mineral fast yellow, nickel titanium yellow, navels yellow, naphthol yellow S, Hansa yellow G, Hansa yellow 10G, benzidine yellow GR, Yellow pigments such as quinoline yellow lake, permanent yellow NCG and tartrazine lake; orange pigments such as molybdenum orange, permanent orange GTR, pyrazolone orange, balkan orange, indanthrene brilliant orange RK, benzidine orange G, indanthrene brilliant orange GK. Red pigments such as red iron oxide, red cadmium red, permanent red 4R, resole red, pyrazolone red, watching red calcium salt, lake red D, brilliant carmine 6B, eosin lake, rhodamine lake B, alizarin lake, brilliant carmine 3B; fast violet B , Purple pigments such as methyl violet lake; cobalt blue, alkali blue, Victoria blue lake, phthalocyanine blue, metal-free phthalocyanine blue, phthalocyanine blue partial chlorinated compounds, blue pigments such as fast sky blue and indanthrene blue BC; chrome green, Green pigments such as chromium oxide, pigment green B and malachite green lake; carbon black, oil furnace black, channel black, lamp black, acetylene black, azine dyes such as aniline black, metal salt azo dyes, metal oxides, composite metals. Examples include black pigments such as oxides. Also, two or more of these may be used in combination.
離型剤としては、特に限定されないが、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、脂肪酸金属塩、脂肪酸エステル、パラフィンワックス、アミド系ワックス、多価アルコールワックス、シリコーンワニス、カルナウバワックス、エステルワックス等が挙げられる。また、これらを二種以上併用してもよい。 The release agent is not particularly limited, and examples thereof include polyolefins such as polyethylene and polypropylene, fatty acid metal salts, fatty acid esters, paraffin wax, amide wax, polyhydric alcohol wax, silicone varnish, carnauba wax, and ester wax. .. Also, two or more of these may be used in combination.
また、トナーは、帯電制御剤をさらに含有してもよい。帯電制御剤としては、特に限定されないが、ニグロシン;炭素数が2〜16のアルキル基を有するアジン系染料(特公昭42−1627号公報参照);C.I.Basic Yello 2(C.I.41000)、C.I.Basic Yello 3、C.I.Basic Red 1(C.I.45160)、C.I.Basic Red 9(C.I.42500)、C.I.Basic Violet 1(C.I.42535)、C.I.Basic Violet 3(C.I.42555)、C.I.Basic Violet 10(C.I.45170)、C.I.Basic Violet 14(C.I.42510)、C.I.Basic Blue 1(C.I.42025)、C.I.Basic Blue 3(C.I.51005)、C.I.Basic Blue 5(C.I.42140)、C.I.Basic Blue 7(C.I.42595)、C.I.Basic Blue 9(C.I.52015)、C.I.Basic Blue 24(C.I.52030)、C.I.Basic Blue25(C.I.52025)、C.I.Basic Blue 26(C.I.44045)、C.I.Basic Green 1(C.I.42040)、C.I.Basic Green 4(C.I.42000)等の塩基性染料;これらの塩基性染料のレーキ顔料;C.I.Solvent Black 8(C.I.26150)、ベンゾイルメチルヘキサデシルアンモニウムクロライド、デシルトリメチルクロライド等の4級アンモニウム塩;ジブチル、ジオクチル等のジアルキルスズ化合物;ジアルキルスズボレート化合物;グアニジン誘導体;アミノ基を有するビニル系ポリマー、アミノ基を有する縮合系ポリマー等のポリアミン樹脂;特公昭41−20153号公報、特公昭43−27596号公報、特公昭44−6397号公報、特公昭45−26478号公報に記載されているモノアゾ染料の金属錯塩;特公昭55−42752号公報、特公昭59−7385号公報に記載されているサルチル酸;ジアルキルサルチル酸、ナフトエ酸、ジカルボン酸のZn、Al、Co、Cr、Fe等の金属錯体;スルホン化した銅フタロシアニン顔料;有機ホウ素塩類;含フッ素4級アンモニウム塩;カリックスアレン系化合物等が挙げられるが、二種以上併用してもよい。なお、ブラック以外のカラートナーにおいては、白色のサリチル酸誘導体の金属塩等が好ましい。
Further, the toner may further contain a charge control agent. The charge control agent is not particularly limited, but includes nigrosine; an azine dye having an alkyl group having 2 to 16 carbon atoms (see Japanese Patent Publication No. 42-1627); C.I. I. Basic Yellow 2 (C.I. 41000), C.I. I.
外添剤としては、特に限定されないが、シリカ、酸化チタン、アルミナ、炭化珪素、窒化珪素、窒化ホウ素等の無機粒子;ソープフリー乳化重合法により得られる平均粒径が0.05〜1μmのポリメタクリル酸メチル粒子、ポリスチレン粒子等の樹脂粒子が挙げられる。また、これらを二種以上併用してもよい。中でも、表面が疎水化処理されているシリカ、酸化チタン等の金属酸化物粒子が好ましい。さらに、疎水化処理されているシリカ及び疎水化処理されている酸化チタンを併用し、疎水化処理されているシリカよりも疎水化処理されている酸化チタンの添加量を多くすることにより、湿度に対する帯電安定性に優れるトナーが得られる。 The external additive is not particularly limited, but inorganic particles such as silica, titanium oxide, alumina, silicon carbide, silicon nitride, and boron nitride; a polyamine having an average particle size of 0.05 to 1 μm obtained by a soap-free emulsion polymerization method. Resin particles such as methyl methacrylate particles and polystyrene particles may be mentioned. Also, two or more of these may be used in combination. Among them, metal oxide particles such as silica and titanium oxide whose surface is hydrophobized are preferable. Furthermore, by using both hydrophobized silica and hydrophobized titanium oxide in combination, and by increasing the addition amount of hydrophobized titanium oxide as compared to hydrophobized silica, it is possible to increase humidity A toner having excellent charge stability can be obtained.
本願発明のキャリアを、キャリアとトナーからなる補給用現像剤とし、現像装置内の余剰の現像剤を排出しながら画像形成を行う画像形成装置に適用することで、極めて長期に渡って安定した画像品質が得られる。つまり、現像装置内の劣化したキャリアと、補給用現像剤中の劣化していないキャリアを入れ替え、長期間に渡って帯電量を安定に保ち、安定した画像が得られる。 By applying the carrier of the present invention as a replenishment developer composed of a carrier and toner and applying it to an image forming apparatus that forms an image while discharging the excess developer in the developing device, a stable image can be obtained for a very long time. Quality is obtained. That is, the deteriorated carrier in the developing device is replaced with the non-deteriorated carrier in the replenishment developer, and the charge amount is kept stable for a long period of time, and a stable image can be obtained.
本方式は、特に高画像面積印字の際に有効である。高画像面積印字時のキャリア劣化は、キャリアへのトナースペントによるキャリア帯電劣化が主な要因である。この場合に、本方式を用いることで、キャリア補給量も多くなるため、劣化したキャリアが入れ替わる頻度が高くなる。これにより、極めて長期間に渡って安定した画像を得られる。 This method is particularly effective for high image area printing. The main cause of carrier deterioration during high image area printing is carrier charge deterioration due to toner spent on the carrier. In this case, by using this method, the carrier replenishment amount also increases, so that the deteriorated carrier is replaced more frequently. As a result, a stable image can be obtained for an extremely long period of time.
この場合、補給用現像剤の混合比率は、キャリア1質量%に対してトナーを2〜50質量%の配合割合とすることが好ましい。トナーが2質量%未満の場合には、補給キャリア量が多すぎ、キャリア供給過多となり現像装置中のキャリア濃度が高くなりすぎるため、現像剤の帯電量が増加しやすい。また、現像剤帯電量が上がることにより、現像能力が下がり画像濃度が低下する。また、50質量%を超えると、補給用現像剤中のキャリア割合が少なくなるため、画像形成装置中のキャリアの入れ替わりが少なくなり、キャリア劣化に対する効果が期待できなくなる。 In this case, the mixing ratio of the replenishment developer is preferably 2 to 50% by mass of the toner with respect to 1% by mass of the carrier. If the toner content is less than 2% by mass, the amount of the replenishing carrier is too large, the carrier is excessively supplied, and the carrier concentration in the developing device becomes too high, so that the charge amount of the developer tends to increase. Further, as the developer charge amount increases, the developing ability decreases and the image density decreases. On the other hand, if it exceeds 50% by mass, the proportion of carriers in the replenishment developer decreases, so that the replacement of carriers in the image forming apparatus decreases, and the effect on carrier deterioration cannot be expected.
図4は、本発明のプロセスカートリッジの一例を示す概略図である。プロセスカートリッジ17は、感光体19、帯電手段21、現像手段23、転写手段25、及びクリーニング手段29が一体支持されている。プロセスカートリッジ17は、複写機、プリンタ、複合機等の画像形成装置の本体に対して着脱可能になっている。
FIG. 4 is a schematic view showing an example of the process cartridge of the present invention. The
感光体19は、光導電性物質で形成されており、所定の周速度で回転可能に配置されている。感光体19は、帯電手段21により予め帯電され、露光光22の露光により感光体19の表面に帯電していない部分が生じることによる図示しない静電潜像が形成される。すなわち、感光体19は、静電潜像担持体として機能する。
The
帯電手段21は、露光される前の感光体19を帯電させる機能を有する。具体的には、帯電手段21は、感光体19の周面を正又は負の所定電位に均一に帯電する。
The charging
現像手段23は、光22の露光により感光体19上に形成された静電潜像を現像剤により現像して図示しないトナー像を形成する。この現像剤には、上述の現像剤(キャリアとトナーを含有する現像剤)が使用されている。また、現像剤には、適宜、上述の補給用現像剤を補給することができる。
The developing
転写手段25は、感光体19上に形成されたトナー像を記録媒体に転写する。具体的には、転写手段25は、感光体19の回転と同期して回転し、感光体19と転写手段25の間に給紙された記録媒体(転写紙)27にトナー像を転写する。
The
クリーニング手段29は、感光体19上に形成されたトナー像を転写紙27に転写した後、感光体19上に残留したトナーを除去する。なお、クリーニング手段29には、除電手段(不図示)が設けられている。この除電手段により、感光体19上に残存する電荷が除去され、感光体19は、帯電手段21により帯電される前の状態に戻る。
The
以下、プロセスカートリッジ17を搭載した画像形成装置を用いて画像を形成する方法について説明する。まず、感光体19が所定の周速度で回転駆動され、帯電手段21により、感光体19の周面が正又は負の所定電位に均一に帯電される。
Hereinafter, a method of forming an image using the image forming apparatus equipped with the
次に、図示しない露光手段(例えば、スリット露光方式の露光手段、レーザービームで走査露光する露光装置等)から感光体19の周面に露光光22が照射され、静電潜像が順次形成される。さらに、感光体19の周面に形成された静電潜像は、現像手段23により、本発明の現像剤を用いて現像され、トナー像が形成される。
Next, the peripheral surface of the
次に、感光体19の周面に形成されたトナー像は、感光体19の回転と同期されて、図示しない給紙部から感光体19)と転写手段25の間に給紙された転写紙27に順次転写される。さらに、トナー像が転写された転写紙27は、感光体19の周面から分離されて図示しない定着手段に導入されて定着された後、複写物(コピー)として、画像形成装置の外部へプリントアウトされる。
Next, the toner image formed on the peripheral surface of the
一方、トナー像が転写された後の感光体19の表面は、クリーニング手段29により、残留したトナーが除去されて清浄化された後、図示しない除電手段により除電される。これにより、感光体19は、繰り返し画像形成に使用される。
On the other hand, the surface of the
(画像形成方法)
本発明の画像形成方法の一例は、静電潜像担持体として機能する感光体に静電潜像を形成する潜像形成工程と、該感光体に形成された静電潜像を、上述の現像剤を用いて現像してトナー像を形成する現像工程と、感光体上に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写工程と、該記録媒体に転写されたトナー像を定着させる定着工程とを有する。なお、本例の画像形成方法は、本実施の形態で用いた上述のプロセスカートリッジ17を用いて実施することができる。
(Image forming method)
An example of the image forming method of the present invention includes a latent image forming step of forming an electrostatic latent image on a photoconductor that functions as an electrostatic latent image carrier, and an electrostatic latent image formed on the photoconductor. A developing step of developing with a developer to form a toner image, a transfer step of transferring the toner image formed on the photoconductor to a recording medium, and a fixing step of fixing the toner image transferred to the recording medium. Have and. The image forming method of this example can be carried out using the above-mentioned
本例の画像形成方法によれば、本実施の形態で用いるキャリアを含む現像剤を用いてトナー像が形成されるため、長期に亘って大量の印刷を行う場合でも、安定した画像形成を行うことができる。 According to the image forming method of the present example, a toner image is formed using the developer containing the carrier used in the present embodiment, so that stable image formation is performed even when a large amount of printing is performed for a long period of time. be able to.
(画像形成装置)
本発明の画像形成装置の一例は、特に図示しないが、静電潜像担持体としての感光体と、該感光体を帯電させる帯電手段と、該感光体上に静電潜像を形成する露光手段と、該静電潜像担持体上に形成された静電潜像を、上述の現像剤を用いて現像してトナー像を形成する現像手段と、該静電潜像担持体上に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、該記録媒体に転写されたトナー像を定着させる定着手段とを備えている。
(Image forming device)
An example of the image forming apparatus of the present invention includes, though not particularly shown, a photoconductor as an electrostatic latent image carrier, a charging unit for charging the photoconductor, and an exposure for forming an electrostatic latent image on the photoconductor. Means, developing means for developing the electrostatic latent image formed on the electrostatic latent image carrier with the above-mentioned developer to form a toner image, and forming means on the electrostatic latent image carrier. A transfer unit that transfers the formed toner image to the recording medium and a fixing unit that fixes the toner image transferred to the recording medium are provided.
また、必要に応じてその他の手段、例えば、除電手段、クリーニング手段、リサイクル手段、制御手段等を設けても良い。なお、本例の画像形成装置は、本実施の形態で用いた上述のプロセスカートリッジ17を用いて構成することができる。このような画像形成装置によれば、本実施の形態で用いるキャリアを含む現像剤を用いてトナー像が形成されるため、長期に亘って大量の印刷を行う場合でも、安定した画像形成を行うことができる。
Further, other means, for example, a charge removing means, a cleaning means, a recycling means, a control means, etc. may be provided as needed. The image forming apparatus of this example can be configured using the above-described
以下、実施例及び比較例を挙げて、本発明をさらに具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to Examples and Comparative Examples.
(樹脂合成例1)
まず、撹拌機付きフラスコにトルエン300gを投入して、窒素ガス気流下で90℃まで昇温した。これにCH2=CMe−COO−C3H6−Si(OSiMe3)3 (式中、Meはメチル基である。)で示される3−メタクリロキシプロピルトリス(トリメチルシロキシ)シラン84.4g(200ミリモル)(チッソ株式会社製、サイラプレーンTM−0701T)、3−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン39g(150ミリモル)、メタクリル酸メチル65.0g(650ミリモル)、および、2,2'−アゾビス−2−メチルブチロニトリル0.58g(3ミリモル)の混合物を1時間かけて滴下した。
(Resin synthesis example 1)
First, 300 g of toluene was put into a flask equipped with a stirrer and heated to 90° C. under a nitrogen gas stream. CH 2 = CMe-COO-C 3 H 6 -Si (OSiMe 3) 3 ( wherein, Me is a methyl group.) Thereto represented by 3-methacryloxypropyl tris (trimethylsiloxy) silane 84.4 g ( 200 mmol) (manufactured by Chisso Corporation, Silaplane TM-0701T), 3-methacryloxypropylmethyldiethoxysilane 39 g (150 mmol), methyl methacrylate 65.0 g (650 mmol), and 2,2′-azobis. A mixture of 0.58 g (3 mmol) of 2-methylbutyronitrile was added dropwise over 1 hour.
滴下終了後、さらに、2,2'−アゾビス−2−メチルブチロニトリル0.06g(0.3ミリモル)をトルエン15gに溶解した溶液を加えて(2,2'−アゾビス−2−メチルブチロニトリルの合計量0.64g=3.3ミリモル)、90〜100℃で3時間混合してラジカル共重合させてメタクリル系共重合体R1を得た。 After the completion of the dropping, a solution of 0.06 g (0.3 mmol) of 2,2′-azobis-2-methylbutyronitrile in 15 g of toluene was further added to the mixture (2,2′-azobis-2-methylbutyronitrile). A total amount of ronitrile (0.64 g=3.3 mmol) was mixed at 90 to 100° C. for 3 hours to perform radical copolymerization to obtain a methacrylic copolymer R1.
(微粒子製造例)
酸化アルミニウム(住友化学製、AKP−30)100gを水1リットルに分散させ懸濁液とし、この液を70℃に加温した。その懸濁液に、塩化第二錫150g及び五酸化リン4.5gを2Nの塩酸1.5リットルに溶かした溶液と12質量%アンモニア水とを懸濁液のPHが7〜8になるように3時間かけて滴下した。滴下後、懸濁液を濾過、洗浄して得られたケーキを110℃で乾燥した。次にこの乾燥粉末を窒素気流中で500℃1時間処理することによって気流分級を行い微粒子E1を得た。得られた微粒子は円相当径で600nmであった。
(Example of fine particle production)
100 g of aluminum oxide (AKP-30, manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) was dispersed in 1 liter of water to give a suspension, and this liquid was heated to 70°C. A solution prepared by dissolving 150 g of stannic chloride and 4.5 g of phosphorus pentoxide in 1.5 liter of 2N hydrochloric acid and 12% by mass aqueous ammonia are added to the suspension so that the pH of the suspension becomes 7 to 8. Over 3 hours. After the dropping, the suspension was filtered and washed to obtain a cake, which was dried at 110°C. Next, the dry powder was treated in a nitrogen stream at 500° C. for 1 hour to carry out air stream classification to obtain fine particles E1. The obtained fine particles had an equivalent circle diameter of 600 nm.
別の微粒子として硫酸バリウム(堺化学製)を用い、気流分級を行うことで円相当径の調整を行った。作製例を以下に示す。 Barium sulfate (manufactured by Sakai Chemical Industry Co., Ltd.) was used as another fine particle, and the equivalent circle diameter was adjusted by performing air flow classification. A production example is shown below.
MnCO3、Mg(OH)2、およびFe2O3粉を秤量し混合して混合粉を得た。この混合粉を、加熱炉により900℃、3時間、大気雰囲気下で仮焼し、得られた仮焼物を冷却後、粉砕して、ほぼ粒径7μm径の粉体とした。この粉体を1wt%の分散剤を水と共に加えてスラリーとし、このスラリーをスプレードライヤに供給して造粒し、平均粒径約40μmの造粒物を得た。
MnCO 3 , Mg(OH) 2 , and Fe 2 O 3 powder were weighed and mixed to obtain a mixed powder. This mixed powder was calcined in an air atmosphere at 900° C. for 3 hours in a heating furnace, and the calcined product obtained was cooled and then pulverized to obtain a powder having a diameter of approximately 7 μm. A 1 wt% dispersant was added to this powder together with water to form a slurry, and this slurry was supplied to a spray dryer for granulation to obtain a granulated product having an average particle size of about 40 μm.
この造粒物を焼成炉に装填し、窒素雰囲気下で、1150℃、5時間焼成した。得られた焼成物を解砕機で解砕した後、篩い分けにより粒度調整を行い、体積平均粒径が約35μm、BET比表面積が0.07m2/gの球形フェライト粒子C1を得た。 This granulated product was loaded into a firing furnace and fired at 1150° C. for 5 hours in a nitrogen atmosphere. The obtained calcined product was crushed with a crusher, and the particle size was adjusted by sieving to obtain spherical ferrite particles C1 having a volume average particle size of about 35 μm and a BET specific surface area of 0.07 m 2 /g.
体積平均粒径は、マイクロトラック粒度分布計(日機装社製、HRA9320−X100)を用いて水中にて、物質屈折率2.42、溶媒屈折率1.33、濃度を約0.06に設定して測定した。 The volume average particle diameter is set to a material refractive index of 2.42, a solvent refractive index of 1.33, and a concentration of about 0.06 in water using a Microtrac particle size distribution meter (HRA9320-X100 manufactured by Nikkiso Co., Ltd.). Was measured.
(芯材製造例2)
MnCO3、Mg(OH)2、Fe2O3、及びSrCO3粉を秤量し混合して混合粉を得た。この混合粉を、加熱炉により800℃、2時間、大気雰囲気下で仮焼し、得られた仮焼物を冷却後、粉砕して、粒径3μm以下の粉体とした。この粉体に1wt%の分散剤と共に水を加えてスラリーとし、このスラリーをスプレードライヤに供給して造粒し、平均粒径約40μmの造粒物を得た。この造粒物を焼成炉に装填し、窒素雰囲気下で、1120℃、4時間焼成した。
(Core material production example 2)
MnCO 3 , Mg(OH) 2 , Fe 2 O 3 , and SrCO 3 powder were weighed and mixed to obtain a mixed powder. This mixed powder was calcined in an air atmosphere at 800° C. for 2 hours in a heating furnace, and the calcined product obtained was cooled and then pulverized to obtain a powder having a particle size of 3 μm or less. Water was added to this powder together with a 1 wt% dispersant to form a slurry, and this slurry was supplied to a spray dryer for granulation to obtain a granulated product having an average particle size of about 40 μm. This granulated product was loaded into a firing furnace and fired at 1120° C. for 4 hours in a nitrogen atmosphere.
得られた焼成物を解砕機で解砕した後、篩い分けにより粒度調整を行い、体積平均粒径が約35μm、BET比表面積が0.18m2/gの球形フェライト粒子C2を得た。 The obtained calcined product was crushed with a crusher, and then the particle size was adjusted by sieving to obtain spherical ferrite particles C2 having a volume average particle size of about 35 μm and a BET specific surface area of 0.18 m 2 /g.
(芯材製造例3)
MnCO3、Mg(OH)2、およびFe2O3粉を秤量し混合して混合粉を得た。この混合粉を、加熱炉により1400℃、5時間、大気雰囲気下で仮焼し、得られた仮焼物を冷却後、粉砕して、ほぼ粒径7μm径の粉体とした。この粉体に1wt%の分散剤と水を加えてスラリーとし、このスラリーをスプレードライヤに供給して造粒し、平均粒径約40μmの造粒物を得た。
(Core material production example 3)
MnCO 3 , Mg(OH) 2 , and Fe 2 O 3 powder were weighed and mixed to obtain a mixed powder. This mixed powder was calcined in an air atmosphere at 1400° C. for 5 hours in a heating furnace, and the calcined material obtained was cooled and then pulverized to obtain a powder having a particle diameter of approximately 7 μm. A 1 wt% dispersant and water were added to this powder to make a slurry, and this slurry was supplied to a spray dryer for granulation to obtain a granulated product having an average particle size of about 40 μm.
この造粒物を焼成炉に装填し、窒素雰囲気下で、1550℃、8時間焼成した。得られた焼成物を解砕機で解砕した後、篩い分けにより粒度調整を行い、体積平均粒径が約35μm、BET比表面積が0.02m2/gの球形フェライト粒子C3を得た。 This granulated product was loaded into a firing furnace and fired at 1550° C. for 8 hours in a nitrogen atmosphere. The obtained calcined product was crushed by a crusher, and then the particle size was adjusted by sieving to obtain spherical ferrite particles C3 having a volume average particle size of about 35 μm and a BET specific surface area of 0.02 m 2 /g.
(キャリア製造例1)
シリコーン樹脂溶液(固形分20質量%):646質量%、アミノシラン(固形分100質量%):11.7質量%、微粒子としてB1:215質量%、W1:215質量%、触媒としてチタンジイソプロポキシビス(エチルアセトアセテート)(マツモトファインケミカル社製、TC−750)31.3質量%を、トルエン750質量%で希釈して樹脂溶液を得た。
(Carrier manufacturing example 1)
Silicone resin solution (solid content 20% by mass): 646% by mass, aminosilane (solid content 100% by mass): 11.7% by mass, B1:215% by mass as fine particles, W1:215% by mass, titanium diisopropoxy as catalyst 31.3% by mass of bis(ethylacetoacetate) (TC-750 manufactured by Matsumoto Fine Chemical Co., Ltd.) was diluted with 750% by mass of toluene to obtain a resin solution.
芯粒子としてC1を用いて、流動床型コーティング装置に微粒化ノズルを使用して、流動槽内の温度を各65℃に制御して塗布・乾燥した。得られたキャリアを電気炉中にて、250℃/1時間焼成し、キャリア1を得た。 C1 was used as the core particles, and atomizing nozzles were used in a fluidized bed type coating apparatus, and the temperature in the fluidized tank was controlled to 65° C. for each coating/drying. The obtained carrier was baked in an electric furnace at 250° C. for 1 hour to obtain carrier 1.
(キャリア製造例18)
樹脂合成例1で得られた重量平均分子量35,000のメタクリル系共重合体(固形分20質量%):272質量%、シリコーン樹脂溶液(固形分20質量%):323質量%、アミノシラン(固形分100質量%):11.7質量%、微粒子としてB1:215質量%、W1:215質量%、触媒としてチタンジイソプロポキシビス(エチルアセトアセテート)(マツモトファインケミカル社製、TC−750)31.3質量%を、トルエン750質量%で希釈して樹脂溶液を得た。
(Carrier manufacturing example 18)
Methacrylic copolymer having a weight average molecular weight of 35,000 obtained in Resin Synthesis Example 1 (solid content 20% by mass): 272% by mass, silicone resin solution (solid content 20% by mass): 323% by mass, aminosilane (solid 100% by mass): 11.7% by mass, B1:215% by mass as fine particles, W1:215% by mass, titanium diisopropoxybis(ethylacetoacetate) as catalyst (Matsumoto Fine Chemical Co., TC-750) 31. 3 mass% was diluted with 750 mass% of toluene to obtain a resin solution.
芯粒子としてC1を用いて、流動床型コーティング装置に微粒化ノズルを使用して、流動槽内の温度を各65℃に制御して塗布・乾燥した。得られたキャリアを電気炉中にて、250℃/1時間焼成し、キャリア18を得た。 C1 was used as the core particles, and atomizing nozzles were used in a fluidized bed type coating apparatus, and the temperature in the fluidized tank was controlled to 65° C. for each coating/drying. The obtained carrier was baked in an electric furnace at 250° C. for 1 hour to obtain a carrier 18.
(キャリア製造例2〜17、19〜27)
下記の表4に示すように材料と部数を変更した以外は、キャリア製造例1と同様に、キャリアを作製した。なお、表4に示す数値の単位は、いずれも質量%である。
(Carrier manufacturing examples 2 to 17, 19 to 27)
A carrier was produced in the same manner as in Carrier Production Example 1 except that the materials and the number of parts were changed as shown in Table 4 below. The unit of the numerical values shown in Table 4 is% by mass.
−ポリエステル樹脂Aの合成−
冷却管、攪拌機及び窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールAのエチレンオキシド2モル付加物65質量%、ビスフェノールAのプロピオンオキシド3モル付加物86質量%、テレフタル酸274質量%及びジブチルスズオキシド2質量%を投入し、常圧下、230℃で15時間反応させた。次に、5〜10mmHgの減圧下、6時間反応させて、ポリエステル樹脂Aを合成した。
-Synthesis of Polyester Resin A-
In a reaction vessel equipped with a cooling pipe, a stirrer and a nitrogen introduction pipe, 65% by mass of an ethylene oxide 2 mol adduct of bisphenol A, 86% by mass of a bisphenol
得られたポリエステル樹脂Aは、数平均分子量(Mn)が2,300、重量平均分子量(Mw)が8,000、ガラス転移温度(Tg)が58℃、酸価が25mgKOH/g、水酸基価が35mgKOH/gであった。 The obtained polyester resin A has a number average molecular weight (Mn) of 2,300, a weight average molecular weight (Mw) of 8,000, a glass transition temperature (Tg) of 58° C., an acid value of 25 mgKOH/g, and a hydroxyl value. It was 35 mg KOH/g.
−スチレンアクリル樹脂Aの合成−
冷却管、攪拌機及び窒素導入管の付いた反応槽中に、酢酸エチル300質量%、スチレン185質量%、アクリルモノマー115質量%及びアゾビスイソブチルニトリル5質量%を投入して、窒素雰囲気下、65℃(常圧)で8時間反応させた。次に、メタノール200質量%を加え、1時間攪拌した後、上澄みを除去し、減圧乾燥させて、スチレン−アクリル樹脂Aを合成した。得られたスチレン−アクリル樹脂Aは、Mwが20,000、Tgが58℃であった。
-Synthesis of styrene acrylic resin A-
In a reaction tank equipped with a cooling pipe, a stirrer and a nitrogen introducing pipe, 300% by mass of ethyl acetate, 185% by mass of styrene, 115% by mass of acrylic monomer and 5% by mass of azobisisobutylnitrile were charged, and the mixture was cooled to 65% under nitrogen atmosphere. The reaction was carried out at ℃ (normal pressure) for 8 hours. Next, after adding 200 mass% of methanol and stirring for 1 hour, the supernatant was removed and dried under reduced pressure to synthesize styrene-acrylic resin A. The obtained styrene-acrylic resin A had Mw of 20,000 and Tg of 58°C.
−プレポリマー(活性水素基含有化合物と反応可能な重合体)の合成−
冷却管、攪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682質量%、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%、テレフタル酸283質量%、無水トリメリット酸22質量%、及びジブチルチンオキサイド2質量%を仕込み、常圧下で、230℃にて8時間反応させた。次いで、10〜15mHgの減圧下で、5時間反応させて、中間体ポリエステルを合成した。
-Synthesis of prepolymer (polymer capable of reacting with active hydrogen group-containing compound)-
In a reaction vessel equipped with a cooling pipe, a stirrer and a nitrogen introducing pipe, 682% by mass of bisphenol A ethylene oxide 2 mol adduct, 81% by mass of bisphenol A propylene oxide 2 mol adduct, 283% by mass of terephthalic acid, trimellitic anhydride. 22% by mass and 2% by mass of dibutyltin oxide were charged and reacted at 230° C. for 8 hours under normal pressure. Then, they were reacted for 5 hours under reduced pressure of 10 to 15 mHg to synthesize an intermediate polyester.
得られた中間体ポリエステルは、数平均分子量(Mn)が2,100、重量平均分子量(Mw)が9,600、ガラス転移温度(Tg)が55℃、酸価が0.5、水酸基価が49であった。 The obtained intermediate polyester has a number average molecular weight (Mn) of 2,100, a weight average molecular weight (Mw) of 9,600, a glass transition temperature (Tg) of 55° C., an acid value of 0.5, and a hydroxyl value. It was 49.
次に、冷却管、攪拌機及び窒素導入管の付いた反応容器中に、上記の中間体ポリエステル411質量%、イソホロンジイソシアネート89質量%、及び酢酸エチル500質量%を仕込み、100℃にて5時間反応させて、プレポリマー(活性水素基含有化合物と反応可能な重合体)を合成した。 Next, in a reaction vessel equipped with a cooling pipe, a stirrer and a nitrogen introducing pipe, 411% by mass of the intermediate polyester, 89% by mass of isophorone diisocyanate and 500% by mass of ethyl acetate were charged and reacted at 100° C. for 5 hours. Then, a prepolymer (a polymer capable of reacting with an active hydrogen group-containing compound) was synthesized.
得られたプレポリマーの遊離イソシアネート含有量は、1.60質量%であり、プレポリマーの固形分濃度(150℃、45分間放置後)は50質量%であった。 The free isocyanate content of the obtained prepolymer was 1.60% by mass, and the solid content concentration of the prepolymer (after standing at 150° C. for 45 minutes) was 50% by mass.
−ケチミン(活性水素基含有化合物)の合成−
攪拌棒及び温度計をセットした反応容器中に、イソホロンジアミン30質量%及びメチルエチルケトン70質量%を仕込み、50℃にて5時間反応を行い、ケチミン化合物(活性水素基含有化合物)を合成した。得られたケチミン化合物(上記の活性水素機含有化合物)のアミン価は423であった。
-Synthesis of ketimine (compound containing active hydrogen group)-
30% by mass of isophoronediamine and 70% by mass of methyl ethyl ketone were charged into a reaction vessel equipped with a stir bar and a thermometer, and reacted at 50° C. for 5 hours to synthesize a ketimine compound (active hydrogen group-containing compound). The amine value of the obtained ketimine compound (the above-mentioned compound containing an active hydrogen machine) was 423.
−マスターバッチの作製−
水1000質量%、DBP吸油量が42mL/100g、pHが9.5のカーボンブラック(デグサ社製、Printex35)540質量%、及び1200質量%のポリエステル樹脂Aを、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)を用いて混合した。次に、二本ロールを用いて、得られた混合物を150℃で30分間混練した後、圧延冷却し、パルペライザー(ホソカワミクロン社製)で粉砕して、マスターバッチを作製した。
-Preparation of masterbatch-
Henschel mixer (manufactured by Mitsui Mining Co., Ltd.) was used in which 540% by mass of water 1000% by mass, DBP oil absorption 42 mL/100 g, pH 9.5 carbon black (Degussa Co., Printex 35) and 1200% by mass polyester resin A. Mixed with. Next, the obtained mixture was kneaded at 150° C. for 30 minutes using a two-roll mill, rolled and cooled, and pulverized with a pulverizer (manufactured by Hosokawa Micron Co., Ltd.) to prepare a masterbatch.
−水系媒体の調製−
イオン交換水306質量%、リン酸三カルシウム10質量%の懸濁液265質量%及びドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム1.0質量%を混合攪拌し、均一に溶解させて、水系媒体を調製した。
-Preparation of aqueous medium-
306% by mass of ion-exchanged water, 265% by mass of a suspension of 10% by mass of tricalcium phosphate and 1.0% by mass of sodium dodecylbenzenesulfonate were mixed and stirred to uniformly dissolve them to prepare an aqueous medium.
−臨界ミセル濃度の測定−
界面活性剤の臨界ミセル濃度は、以下の方法で測定した。表面張力計(KSV Instruments社製、Sigma)を用いて、表面張力計中の解析プログラムを用いて解析を行なった。界面活性剤を水系媒体に対して0.01wt%ずつ滴下し、攪拌、静置後の界面張力を測定した。得られた表面張力カーブから、界面活性剤の滴下によっても界面張力が低下しなくなる界面活性剤濃度を臨界ミセル濃度として算出した。水系媒体に対するドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムの臨界ミセル濃度を表面張力計で測定したところ、水系媒体の重量に対して0.05wt%であった。
-Measurement of critical micelle concentration-
The critical micelle concentration of the surfactant was measured by the following method. Analysis was performed using a surface tensiometer (manufactured by KSV Instruments, Sigma) using an analysis program in the surface tensiometer. The surfactant was dropped in 0.01 wt% with respect to the aqueous medium, and the interfacial tension after stirring and standing was measured. From the obtained surface tension curve, the surfactant concentration at which the interfacial tension does not decrease even when the surfactant was dropped was calculated as the critical micelle concentration. When the critical micelle concentration of sodium dodecylbenzene sulfonate with respect to the aqueous medium was measured with a surface tensiometer, it was 0.05 wt% with respect to the weight of the aqueous medium.
−トナー材料液の調整−
ビーカー内に、ポリエステル樹脂Aを70質量%、プレポリマーを10質量%及び酢酸エチル100質量%を入れ、攪拌して溶解させた。離型剤としてパラフィンワックス5質量%(日本精鑞社製、HNP−9)(融点75℃)、メチルエチルケトン分散ペースト(日産化学工業社製、MEK−ST)2質量%、及びマスターバッチ10質量%を加えて、ビーズミルの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/時、ディスクの周速度6m/秒で、粒径0.5mmのジルコニアビーズを80体積%充填した条件で3パスした後、上記のケチミン2.7質量%を加えて溶解させ、トナー材料液を調製した。
-Preparation of toner material liquid-
70% by mass of the polyester resin A, 10% by mass of the prepolymer and 100% by mass of ethyl acetate were placed in a beaker and dissolved by stirring.
−分散液の調製−
上記の水系媒体相150質量%を容器に入れ、TK式ホモミキサー(特殊機化工業社製)を用い、回転数12000rpmで攪拌し、これに上記のトナー材料の分散液100質量%を添加し、10分間混合して分散液(乳化スラリー)を調製した。
-Preparation of dispersion liquid-
150% by mass of the above aqueous medium phase was placed in a container and stirred at a rotation speed of 12000 rpm using a TK homomixer (made by Tokushu Kika Kogyo Co., Ltd.), and 100% by mass of the dispersion liquid of the above toner material was added thereto. A dispersion (emulsified slurry) was prepared by mixing for 10 minutes.
−有機溶剤の除去−
攪拌機及び温度計をセットしたコルベンに、上記の乳化スラリー100質量%を仕込み、攪拌周速20m/分で攪拌しながら30℃にて12時間脱溶剤した。
-Removal of organic solvent-
100% by mass of the emulsified slurry was charged into a Kolben equipped with a stirrer and a thermometer, and the solvent was removed for 12 hours at 30° C. while stirring at a stirring peripheral speed of 20 m/min.
−洗浄−
上記の乳化スラリー100質量%を減圧濾過した後、濾過ケーキにイオン交換水100質量%を添加し、TK式ホモミキサーで混合(回転数12000rpmにて10分間)した後濾過した。得られた濾過ケーキにイオン交換水300質量%を添加し、TK式ホモミキサーで混合(回転数12000rpmにて10分間)した後濾過する操作を2回行った。得られた濾過ケーキに10質量%の水酸化ナトリウム水溶液20質量%を添加し、TK式ホモミキサーで混合(回転数12000rpmにて30分間)した後減圧濾過した。
-Washing-
After 100% by mass of the emulsified slurry was filtered under reduced pressure, 100% by mass of ion-exchanged water was added to the filter cake, mixed with a TK homomixer (10 minutes at a rotation speed of 12000 rpm), and then filtered. Ion-exchanged water (300% by mass) was added to the obtained filter cake, the mixture was mixed with a TK type homomixer (at a rotation speed of 12000 rpm for 10 minutes), and then filtration was performed twice. 20% by mass of a 10% by mass aqueous sodium hydroxide solution was added to the obtained filter cake, mixed with a TK type homomixer (30 minutes at a rotation speed of 12000 rpm), and then filtered under reduced pressure.
得られた濾過ケーキにイオン交換水300質量%を添加し、TK式ホモミキサーで混合(回転数12000rpmにて10分間)した後濾過した。得られた濾過ケーキにイオン交換水300質量%を添加し、TK式ホモミキサーで混合(回転数12000rpmにて10分間)した後濾過する操作を2回行った。更に得られた濾過ケーキに10質量%塩酸20質量%を添加し、TK式ホモミキサーで混合(回転数12000rpmにて10分間)した後濾過した。 Ion-exchanged water (300% by mass) was added to the obtained filter cake, and the mixture was mixed with a TK homomixer (rotation speed 12000 rpm for 10 minutes) and then filtered. Ion-exchanged water (300% by mass) was added to the obtained filter cake, the mixture was mixed with a TK type homomixer (at a rotation speed of 12000 rpm for 10 minutes), and then filtration was performed twice. Further, 20% by mass of 10% by mass hydrochloric acid was added to the obtained filter cake, mixed with a TK type homomixer (at a rotation speed of 12000 rpm for 10 minutes), and then filtered.
−界面活性剤量調整−
上記洗浄により得られた濾過ケーキに、イオン交換水300質量%を添加し、TK式ホモミキサーで混合(回転数12000rpmにて10分間)した際のトナー分散液の電気伝導度を測定し、事前に作製した界面活性剤濃度の検量線より、トナー分散液の界面活性剤濃度を算出した。その値から、界面活性剤濃度が狙いの界面活性剤濃度0.05wt%になるように、イオン交換水を追加し、トナー分散液を得た。
-Adjusting the amount of surfactant-
To the filter cake obtained by the above washing, 300% by mass of ion-exchanged water was added, and the electric conductivity of the toner dispersion liquid when mixed with a TK type homomixer (10 minutes at a rotation speed of 12000 rpm) was measured. The surfactant concentration of the toner dispersion liquid was calculated from the calibration curve of the surfactant concentration prepared in. From that value, ion-exchanged water was added so that the surfactant concentration was the target surfactant concentration of 0.05 wt %, and a toner dispersion liquid was obtained.
−表面処理工程−
上記のように所定の界面活性剤濃度に調整されたトナー分散液を、TK式ホモミキサーを用いて5000rpmで混合しながら、ウォーターバスで加熱温度T1=55℃で10時間加熱を行なった。その後トナー分散液を25℃まで冷却し、濾過を行なった。更に得られた濾過ケーキに、イオン交換水300質量%を添加し、TK式ホモミキサーで混合(回転数12000rpmにて10分間)した後濾過した。
-Surface treatment process-
The toner dispersion liquid adjusted to the predetermined surfactant concentration as described above was heated in a water bath at a heating temperature T1=55° C. for 10 hours while being mixed at 5000 rpm using a TK homomixer. Thereafter, the toner dispersion liquid was cooled to 25° C. and filtered. Further, 300% by mass of ion-exchanged water was added to the obtained filter cake, and the mixture was mixed with a TK homomixer (at a rotation speed of 12000 rpm for 10 minutes) and then filtered.
−乾燥−
得られた最終濾過ケーキを、循風乾燥機にて45℃で48時間乾燥し、目開き75μmメッシュで篩い、トナー母体粒子1を得た。
-Dry-
The final filter cake obtained was dried at 45° C. for 48 hours with a circulating air drier, and sieved with a mesh having a mesh of 75 μm to obtain toner base particles 1.
−外添処理−
さらに、トナー母体粒子1を100質量%に対して、平均粒径100nmの疎水性シリカ3.0質量%と、平均粒径20nmの酸化チタン1.0質量%と、平均粒径15nmの疎水性シリカ微粉体を1.5質量%とをヘンシェルミキサーにて混合し、[トナー1]を得た。
-External processing-
Further, with respect to 100% by mass of the toner base particles 1, 3.0% by mass of hydrophobic silica having an average particle size of 100 nm, 1.0% by mass of titanium oxide having an average particle size of 20 nm, and hydrophobicity of 15 nm of the average particle size. 1.5% by mass of silica fine powder was mixed with a Henschel mixer to obtain [Toner 1].
<現像剤の作製>
実施例及び比較例で得られた[キャリア1]〜[キャリア27](930質量%)、及びトナー1(70質量%)を混合して、タービュラーミキサーを用いて81rpmで5分間攪拌し、評価用の[現像剤1]〜[現像剤27]を作製した。また、補給用現像剤は、トナー濃度が95質量%となるように、上記のキャリア及びトナーを用いて作製した。
<Preparation of developer>
[Carrier 1] to [Carrier 27] (930% by mass) obtained in Examples and Comparative Examples and Toner 1 (70% by mass) were mixed and stirred at 81 rpm for 5 minutes using a Turbuler mixer, and then evaluated. [Developer 1] to [Developer 27] were manufactured. Further, the replenishment developer was prepared using the above carrier and toner so that the toner concentration would be 95% by mass.
<現像剤特性評価>
得られた現像剤を用いて、本発明のプロセスカートリッジを備える画像形成装置の一例であるデジタルカラー複写機・プリンタ複合機(リコー社製、RICOH Pro C7110S)を用いて画像評価を実施した。具体的には、上記マシンを環境評価室(25℃、55%の常温常湿環境)に入れて一日放置し、その後、実施例及び比較例の現像剤1〜27と、トナー1を用いて、初期の地汚れを評価した。
<Developer characteristic evaluation>
Using the obtained developer, image evaluation was performed using a digital color copying machine/printer complex machine (RICOH Pro C7110S manufactured by Ricoh Co., Ltd.), which is an example of an image forming apparatus equipped with the process cartridge of the present invention. Specifically, the above machine was put in an environment evaluation room (25° C., 55% room temperature and normal humidity environment) and left for one day, and then the developers 1 to 27 and toner 1 of Examples and Comparative Examples were used. The initial background stain was evaluated.
<地汚れ>
白紙画像を現像中に停止させ、現像後の感光体上のトナーをテープ転写し、未転写のテープの画像濃度との差(ΔID)を分光計(X−Rite社製、938スペクトロデンシトメータ)により測定を行なった。評価基準を以下に示す。
0以上〜0.003未満: Rank A(非常に良好)
0.003以上〜0.006未満: Rank B(大変良好)
0.006以上〜0.009未満: Rank C(良好)
0.009以上〜0.015未満: Rank D(使用可能)
0.015以上〜0.025未満: Rank E(許容限界)
0.025以上: Rank F(不良)
次にランニング評価を実施した。本発明のプロセスカートリッジを備える画像形成装置の一例であるデジタルカラー複写機・プリンタ複合機(リコー社製、RICOH Pro C7110S)に実施例及び比較例の現像剤1〜27と、トナー1を用いて、初期と画像面積率40%で4万枚及び10万枚のランニング後を行い、同様に地汚れを評価した。評価基準については上と同様にした。
<Soil dirt>
The blank image is stopped during development, the toner on the photoconductor after development is tape-transferred, and the difference (ΔID) from the image density of the untransferred tape is measured by a spectrometer (X-Rite 938 Spectrodensitometer). ). The evaluation criteria are shown below.
0 or more and less than 0.003: Rank A (very good)
0.003 or more and less than 0.006: Rank B (very good)
0.006 or more and less than 0.009: Rank C (good)
0.009 or more and less than 0.015: Rank D (available)
0.015 or more and less than 0.025: Rank E (allowable limit)
0.025 or higher: Rank F (defective)
Next, running evaluation was performed. Using a developer 1 to 27 and toner 1 of Examples and Comparative Examples in a digital color copying machine/printer multifunction machine (RICOH Pro C7110S manufactured by Ricoh Co., Ltd.), which is an example of an image forming apparatus equipped with the process cartridge of the present invention. Initially and after running 40,000 and 100,000 sheets at an image area ratio of 40%, the background stain was evaluated in the same manner. The evaluation criteria were the same as above.
次にベタキャリア付着評価を実施した。本発明のプロセスカートリッジを備える画像形成装置の一例であるデジタルカラー複写機・プリンタ複合機(リコー社製 RICOH Pro C7110S)に実施例及び比較例の現像剤1〜27と、トナー1を用いて、画像面積率2.5%で10万枚及び20万枚のランニング後を行い、下に示すベタキャリア付着を評価した。評価基準を以下に示す。 Next, solid carrier adhesion evaluation was performed. Using a developer 1 to 27 and toner 1 of Examples and Comparative Examples in a digital color copier/printer multifunction machine (RICOH Pro C7110S manufactured by Ricoh Co., Ltd.), which is an example of an image forming apparatus including the process cartridge of the present invention, After running 100,000 sheets and 200,000 sheets at an image area ratio of 2.5%, the adhesion of solid carriers shown below was evaluated. The evaluation criteria are shown below.
<ベタキャリア付着>
上記所定枚数ランニング後にベタ画像を所定の現像条件(帯電電位(Vd):−600V、画像部(ベタ原稿)にあたる部分の感光後の電位:−100V、現像バイアス:DC −500V)にて作像中に電源をOFFにする等の方法で作像を中断し、転写後の感光体上のキャリア付着の個数を数えて評価を実施した。なお、評価する領域は感光体上の10mm×100mmの領域とした。
<Adhesion of solid carrier>
After running the predetermined number of sheets, a solid image is formed under predetermined developing conditions (charging potential (Vd): -600V, potential after exposure of image portion (solid original): -100V, developing bias: DC -500V). Image formation was interrupted by, for example, turning off the power, and the number of adhered carriers on the photoconductor after transfer was counted and evaluated. The area to be evaluated was a 10 mm×100 mm area on the photoconductor.
Rank Aはキャリア付着の個数が0個である状態、Rank Bはキャリア付着の個数が1〜3個の状態、Rank Cはキャリア付着の個数が4〜7個の状態、Rank Dはキャリア付着の個数が7〜10個の状態、Rank Eはキャリア付着の個数が11〜15個の状態、Rank Fはキャリア付着の個数が16個以上の状態となる。Rank A〜Eを合格とし、Rank Fを不合格とした。 Rank A is a state where the number of carrier attachments is 0, Rank B is a state where the number of carrier attachments is 1 to 3, Rank C is a state where the number of carrier attachments is 4 to 7, and Rank D is a state where carrier attachments are the number. The number of carriers is 7 to 10, Rank E is the number of carrier attachments of 11 to 15, and Rank F is the number of carrier attachments of 16 or more. Ranks A to E were accepted and Rank F was rejected.
特に、実施例8(a=300)、実施例11(a=2500)を除くと(5≦a/b≦100)、地汚れ(10万枚)はRank D以上(Rank E以下がない)となった。 In particular, except for Example 8 (a=300) and Example 11 (a=2500) (5≦a/b≦100), scumming (100,000 sheets) is Rank D or higher (Rank E or lower does not exist). Became.
また、実施例1、実施例12〜実施例18(50≦C2/F≦100)では、ベタキャリア付着(20万枚)がいずれもRank A(Rank B以下がない)であった。中でも、実施例12、13、17及び18(45≦C2/F≦100)では、地汚れ(10万枚):Rank C以上(Rank D以下がない)となった。 In addition, in Examples 1 and 12 to 18 (50≦C 2 /F≦100), all the solid carrier adhesion (200,000 sheets) was Rank A (no Rank B or less). Among them, in Examples 12, 13, 17 and 18 (45≦C 2 /F≦100), the background stain (100,000 sheets) was Rank C or more (no Rank D or less).
以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications and changes are made within the scope of the invention described in the claims. Is possible.
1 キャリア
3 芯材粒子
7 微粒子
9 フッ素樹脂製容器
11、13 電極
15 試料
17 プロセスカートリッジ
19 感光体
21 帯電手段
23 現像手段
25 転写手段
1
Claims (10)
前記被覆層は樹脂と微粒子としてタングステンドープ酸化錫とを含み、
前記微粒子の粒度分布は、少なくとも2つのピークを有し、
前記ピークのうち粒径が最大となるピークを示す該粒径をanm、粒径が最少となるピークを示す該粒径をbnmとしたとき、該a及びbが、5≦a/b≦100を満たし、かつ
前記キャリアのBET比表面積をC、前記コア粒子のBET比表面積をFとしたとき、該C及びFが、20≦C2/F≦280を満たすことを特徴とするキャリア。 A carrier having a magnetic core particle and a coating layer for coating the surface of the core particle,
The coating layer contains a resin and tungsten-doped tin oxide as fine particles,
The particle size distribution of the fine particles has at least two peaks,
When the particle size showing the peak having the largest particle size among the peaks is anm and the particle size showing the peak having the smallest particle size is bnm, a and b are 5≦a/b≦100. And the BET specific surface area of the carrier is C and the BET specific surface area of the core particle is F, the C and F satisfy 20≦C 2 /F≦280.
で表される構成単位、または、一般式
で表される構成単位を有する、請求項1乃至4のいずれか1項に記載のキャリア。 The resin has the general formula
A structural unit represented by or a general formula
The carrier according to any one of claims 1 to 4, which has a structural unit represented by:
感光体と、
該感光体に形成された静電潜像を、前記現像剤で現像して前記感光体にトナー像を形成する現像部とを有することを特徴とするプロセスカートリッジ。 A process cartridge using the developer according to claim 6 or 7,
A photoconductor,
A process cartridge comprising: a developing unit that develops the electrostatic latent image formed on the photoconductor with the developer to form a toner image on the photoconductor.
感光体と、
該感光体を帯電させる帯電手段と、
前記感光体に静電潜像を形成する露光手段と、
前記感光体に形成された前記静電潜像を、前記現像剤で現像して前記感光体にトナー像を形成する現像手段と、
前記トナー像を記録媒体に転写する転写手段と、
前記トナー像を前記記録媒体に定着させる定着手段とを有することを特徴とする画像形成装置。 An image forming apparatus using the developer according to claim 6 or 7,
A photoconductor,
Charging means for charging the photoreceptor,
Exposure means for forming an electrostatic latent image on the photoreceptor,
Developing means for developing the electrostatic latent image formed on the photoconductor with the developer to form a toner image on the photoconductor;
Transfer means for transferring the toner image onto a recording medium,
An image forming apparatus comprising: a fixing unit configured to fix the toner image on the recording medium.
感光体に静電潜像を形成する工程と、
前記感光体に形成された前記静電潜像を、前記現像剤で現像して前記感光体にトナー像を形成する工程と、
前記トナー像を記録媒体に転写する工程と、
前記トナー像を前記記録媒体に定着させる工程とを含むことを特徴とする画像形成方法。 An image forming method using the developer according to claim 6 or 7,
A step of forming an electrostatic latent image on the photoreceptor,
Developing the electrostatic latent image formed on the photoconductor with the developer to form a toner image on the photoconductor;
Transferring the toner image to a recording medium,
And a step of fixing the toner image on the recording medium.
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