JP7841334B2 - Carrier, developer, image forming method, image forming apparatus, and process cartridge - Google Patents
Carrier, developer, image forming method, image forming apparatus, and process cartridgeInfo
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Description
本発明は、キャリア、現像剤、画像形成方法、画像形成装置及びプロセスカートリッジに関する。 This invention relates to a carrier, a developer, an image forming method, an image forming apparatus, and a process cartridge.
電子写真方式による画像形成では、光導電性物質等の静電潜像担持体上に静電潜像を形成し、この静電潜像に対して、帯電したトナーを付着させてトナー像を形成する。その後、このトナー像を記録媒体に転写し、定着され、出力画像となる。近年、電子写真方式を用いた複合機やプリンターの技術は、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。 In electrophotographic image formation, an electrostatic latent image is formed on an electrostatic latent image carrier such as a photoconductive material. Charged toner is then applied to this electrostatic latent image to form a toner image. This toner image is then transferred to a recording medium, fixed, and becomes the output image. In recent years, the technology for multifunction devices and printers using electrophotography has been rapidly expanding from monochrome to full color, and the full-color market is trending upward.
フルカラー画像形成では、一般に、イエロー、マゼンタ、シアンの3色のカラートナー又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。したがって、色再現性に優れ、鮮明なフルカラー画像を得るためには、定着されたトナー像の表面を平滑にして光散乱を減少させる必要がある。このような理由から、従来のフルカラー複写機等の静電潜像画像には、トナー像の平滑性達成のため静電潜像のトナー付着量を多くして高光沢を実現させるものが多かった。そのため、長期印刷の際には劣化したトナーがキャリア表面に付着するトナースペントが問題になっている。トナースペントによるキャリア劣化の中で問題になるのが、キャリア抵抗の上昇とキャリア帯電能力の低下である。キャリアの帯電能力が低下した場合には、所謂トナー飛散が発生し、機内を汚染することでセンサー誤検知などの不具合原因となる。 In full-color image formation, generally, three color toners—yellow, magenta, and cyan—or four color toners (yellow, magenta, and cyan plus black) are layered to reproduce all colors. Therefore, to obtain a sharp full-color image with excellent color reproduction, it is necessary to smooth the surface of the fixed toner image to reduce light scattering. For this reason, many conventional full-color copiers and other electrostatic latent image machines achieved high gloss by increasing the amount of toner deposited on the electrostatic latent image to achieve smoothness. Consequently, toner splatter, where degraded toner adheres to the carrier surface, has become a problem during long-term printing. The main problems associated with carrier degradation due to toner splatter are increased carrier resistance and decreased carrier charging capacity. When the carrier's charging capacity decreases, so-called toner scattering occurs, contaminating the machine and causing malfunctions such as sensor misdetection.
前記不具合を解消すべく、さまざまな試みが行われている。
特許文献1や特許文献2には被覆樹脂中に硫酸バリウムを含み、XPSにより測定した全元素に対するBa/Si比が0.01~0.08であるキャリアが開示されている。これらは、トナースペント抑制において一定の効果が得られている。
しかし、近年は消費電力低減の為にトナーが低温定着化する傾向にあり、また、プリント速度の高速化も相まって、キャリアへのトナースペントが一段と生じ易くなっている。さらに、高画質化の要求からトナーは多くの添加剤を含有する傾向にあり、これらがキャリアにスペントして、トナー帯電量の低下、トナー飛散および地肌汚れに対する余裕度が低下しているのが現状である。
Various attempts are being made to resolve the aforementioned problem.
Patent documents 1 and 2 disclose carriers containing barium sulfate in a coating resin, in which the Ba/Si ratio relative to all elements, as measured by XPS, is 0.01 to 0.08. These have shown a certain effect in suppressing toner emission.
However, in recent years, toner has tended to be fixed at lower temperatures to reduce power consumption, and coupled with faster print speeds, toner deposition on the carrier has become even more likely. Furthermore, due to the demand for higher image quality, toners tend to contain many additives, and these are deposited on the carrier, resulting in a decrease in toner charge, toner scattering, and reduced margin for protecting the background surface.
また、トナーの低温定着化のために荷電微粒子等の量を減らしているため、補給時のトナーが現像剤に十分に混ざらないために帯電せず、トナー飛散してしまうといった問題も発生している。こういった新たな問題に対して、特許文献3や特許文献4には被覆樹脂最表面に帯電性微粒子として硫酸バリウムや酸化マグネシウムを含有するキャリアが記載されている。
しかし、被覆樹脂中に均一に存在させることが困難であり、またコピー枚数が増加するに連れて、被覆樹脂中から脱離し、安定した帯電制御を長期的に維持することは難しい。
Furthermore, because the amount of charged microparticles is reduced to enable low-temperature fixing of the toner, problems have arisen where the toner does not mix sufficiently with the developer during replenishment, resulting in it not becoming charged and scattering. To address these new problems, Patent Documents 3 and 4 describe carriers containing barium sulfate or magnesium oxide as charged microparticles on the outermost surface of the coating resin.
However, it is difficult to ensure uniform presence within the coating resin, and as the number of copies increases, the material detaches from the coating resin, making it difficult to maintain stable charge control over the long term.
また、特許文献5には、被膜樹脂中に少なくとも2種類の無機微粒子を含有し、かつ、分散剤と消泡剤を含有することを特徴とするキャリアが記載されている。分散剤と消泡剤の処方により、無機微粒子が被膜樹脂中から脱離し難くなり、脱離による経時での帯電低下は抑制できる。
しかし、被覆層中の樹脂と無機微粒子の密着性が高くなり、より強固な膜を形成することでキャリアへのトナースペントは生じ易くなる。
Furthermore, Patent Document 5 describes a carrier characterized by containing at least two types of inorganic fine particles in the coating resin, and also containing a dispersant and an antifoaming agent. The formulation of the dispersant and antifoaming agent makes it difficult for the inorganic fine particles to detach from the coating resin, and thus the decrease in charge over time due to detachment can be suppressed.
However, the increased adhesion between the resin and inorganic fine particles in the coating layer creates a stronger film, making toner deposition on the carrier more likely.
上記の技術では、ある一定の効果を上げることができるが、電子写真の分野において求められるレベルに対しては、満足できるものではない。
そこで本発明は、上記の様な技術課題を鑑み、電子写真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可能であり、かつ、トナー飛散の抑制が長期的に可能であり、低温定着トナーを使用した場合でもトナー飛散の抑制が長期的に可能なキャリアを提供することを目的とする。
While the above techniques can achieve a certain level of effectiveness, they do not meet the standards required in the field of electrophotography.
Therefore, in view of the above-mentioned technical problems, the present invention aims to provide a carrier that enables sufficient charge control for the image quality required in the field of electrophotography, enables long-term suppression of toner scattering, and enables long-term suppression of toner scattering even when low-temperature fixing toner is used.
上記課題を解決するために、本発明のキャリアは、芯材粒子と、該芯材粒子を被覆する被覆層とを含むキャリアであって、前記被覆層は、樹脂と帯電性無機微粒子を含み、当該被覆層中に空隙が含まれており、粉体比抵抗が200Ω・cm以下の導電性無機微粒子を含み、前記樹脂の部分の平均膜厚が0.10μm以上0.45μm未満であり、前記被覆層の断面において、前記空隙の断面積をS1とし、前記樹脂の部分の断面積をS2とし、下記の式で表される前記空隙の断面積比率を空隙率としたとき、該空隙率が0.1%以上2.8%未満であり、前記芯材粒子がMnフェラトを含むことを特徴とする。
空隙率[%]=S1/S2×100
To solve the above problems, the present invention provides a carrier comprising core material particles and a coating layer covering the core material particles, wherein the coating layer comprises a resin and electrostatically charged inorganic fine particles, contains voids, contains conductive inorganic fine particles with a powder resistivity of 200 Ω·cm or less, the average film thickness of the resin portion is 0.10 μm or more and less than 0.45 μm, and in the cross-section of the coating layer, when the cross-sectional area of the voids is S1 and the cross-sectional area of the resin portion is S2, and the ratio of the cross-sectional areas of the voids expressed by the following formula is defined as the porosity, the porosity is 0.1% or more and less than 2.8% , and the core material particles contain Mnferrat .
Porosity [%]=S1/S2×100
本発明によれば、電子写真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可能であり、かつ、トナー飛散の抑制が長期的に可能であり、低温定着トナーを使用した場合でもトナー飛散の抑制が長期的に可能なキャリアを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a carrier that enables sufficient charge control for the image quality required in the field of electrophotography, and that suppresses toner scattering over the long term, even when using low-temperature fixing toner.
以下、本発明に係るキャリア、現像剤、画像形成方法、画像形成装置及びプロセスカートリッジについて図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、修正、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。 The carrier, developer, image forming method, image forming apparatus, and process cartridge according to the present invention will be described below with reference to the drawings. It should be noted that the present invention is not limited to the embodiments shown below, and other embodiments, additions, modifications, and deletions may be made within the scope of what a person skilled in the art can conceive. Any embodiment that achieves the function and effects of the present invention is included within the scope of the present invention.
(キャリア)
本発明のキャリアは、本発明のキャリアは、芯材粒子と、該芯材粒子を被覆する被覆層とを含むキャリアであって、前記被覆層は、樹脂と帯電性無機微粒子を含み、当該被覆層中に空隙が含まれており、前記樹脂の部分の平均膜厚が0.10μm以上0.45μm未満であり、前記被覆層の断面において、前記空隙の断面積をS1とし、前記樹脂の部分の断面積をS2とし、下記の式で表される前記空隙の断面積比率を空隙率としたとき、該空隙率が0.1%以上2.8%未満であることを特徴とする。
空隙率[%]=S1/S2×100
(Career)
The carrier of the present invention is a carrier comprising core material particles and a coating layer covering the core material particles, wherein the coating layer comprises a resin and electrostatically charged inorganic fine particles, and contains voids, the average film thickness of the resin portion is 0.10 μm or more and less than 0.45 μm, and in the cross-section of the coating layer, when the cross-sectional area of the voids is S1, the cross-sectional area of the resin portion is S2, and the ratio of the cross-sectional areas of the voids expressed by the following formula is defined as the porosity, the porosity is 0.1% or more and less than 2.8%.
Porosity [%]=S1/S2×100
なお、被覆層は、被膜層、キャリアコート層、コート層、樹脂層、被覆膜、コート膜、被覆樹脂などと称されてもよい。 The coating layer may also be referred to as a film layer, carrier coating layer, coating layer, resin layer, coating film, coating film, coating resin, etc.
本発明のキャリアは、電子写真画像形成用として用いられることができ、本発明では、電子写真方式における現像剤、画像形成方法、画像形成装置、プロセスカートリッジを提供可能である。 The carrier of this invention can be used for electrophotographic image formation, and the present invention can provide a developer, an image formation method, an image formation apparatus, and a process cartridge for electrophotographic systems.
被覆層に含まれる帯電性無機微粒子(帯電性フィラーなどと称することがある)はトナーの帯電性を高くでき、また表層にある帯電性無機微粒子は長期間の高画像面積での出力後も帯電性を保つことができる。このため、被覆層に帯電性無機微粒子を含むことで、帯電低下に伴うトナー飛散や地汚れといった異常の発生を抑制することができる。 The electrostatically charged inorganic microparticles (sometimes referred to as electrostatic fillers) contained in the coating layer can increase the electrostatic properties of the toner, and the electrostatically charged inorganic microparticles on the surface can maintain their electrostatic properties even after long-term output at high image area. Therefore, including electrostatically charged inorganic microparticles in the coating layer can suppress the occurrence of abnormalities such as toner scattering and background staining due to a decrease in electrostatic charge.
従来技術のように被覆層の膜厚が厚いと、キャリアの削れが抑制されてキャリア表層にトナー成分がスペントし、経時での帯電が低下してしまうという問題が発生する。一方、被覆層の膜厚を薄くすると、スペントが抑制されると考えられるが、膜の耐久性が弱くなり、帯電性無機微粒子が脱離しやすくなる。このため、経時での帯電が低下してしまう。 In conventional technology, a thick coating layer suppresses carrier abrasion, causing toner components to be spent on the carrier surface, resulting in a decrease in charge over time. Conversely, while a thinner coating layer might suppress spending, it weakens the film's durability, making it easier for charged inorganic particles to detach. This, in turn, leads to a decrease in charge over time.
本発明者らは鋭意検討を行い、被覆層が樹脂と帯電性無機微粒子を含むとともに、樹脂の部分(樹脂部分、被覆樹脂などとも称することがある)の平均膜厚が0.10μm以上0.45μm未満であることが重要であることを見出した。樹脂部分の平均膜厚が0.45μm以上の場合、被覆層が厚膜となり、キャリアの削れが抑制される。このため、キャリア表層にトナー成分がスペントすることによって、経時での帯電が低下してしまうという問題が発生する。また、樹脂部分の平均膜厚が0.10μm未満の場合、被覆層が薄膜となり、キャリアの膜の耐久性が弱くなってしまう。このため、経時で帯電性無機微粒子が脱離しやすくなってしまい、薄膜の場合でも経時での帯電が低下してしまうことがある。これら理由により、樹脂部分の平均膜厚は0.10μm以上0.45μm未満であることが必要である。 The inventors conducted thorough research and found that it is important that the coating layer contains resin and electrostatically charged inorganic fine particles, and that the average film thickness of the resin portion (sometimes referred to as the resin portion or coating resin) is between 0.10 μm and 0.45 μm. If the average film thickness of the resin portion is 0.45 μm or more, the coating layer becomes thick, suppressing carrier abrasion. This leads to a problem where toner components are spent on the carrier surface, causing a decrease in charge over time. Furthermore, if the average film thickness of the resin portion is less than 0.10 μm, the coating layer becomes thin, weakening the durability of the carrier film. This makes it easier for the electrostatically charged inorganic fine particles to detach over time, potentially causing a decrease in charge over time even in the case of a thin film. For these reasons, the average film thickness of the resin portion must be between 0.10 μm and 0.45 μm.
また、本発明者らは更に検討を行い、従来の問題を解決するために、被覆層中に空隙が含まれることも非常に重要であることを見出した。被覆層中に空隙が含まれることで、帯電性無機微粒子が経時に表面に露出し、経時で安定した帯電を得ることができる。 Furthermore, the inventors conducted further studies and found that the inclusion of voids within the coating layer is also crucial to solving the conventional problems. The presence of voids in the coating layer allows the electrostatically charged inorganic fine particles to be exposed to the surface over time, enabling stable charging over time.
一方、被覆層中に含まれる空隙は、所定の条件を満たすことが重要である。
被覆層の断面において、空隙の断面積をS1とし、樹脂部分の断面積をS2とし、下記の式で表される前記空隙の断面積比率を空隙率としたとき、該空隙率が0.1%以上2.8%未満であることを要する。
空隙率[%]=S1/S2×100
On the other hand, it is important that the voids contained within the coating layer meet certain conditions.
In the cross-section of the coating layer, if the cross-sectional area of the voids is S1 and the cross-sectional area of the resin portion is S2, and the ratio of the cross-sectional areas of the voids, expressed by the following formula, is defined as the porosity, then the porosity must be 0.1% or more and less than 2.8%.
Porosity [%]=S1/S2×100
空隙率が0.1%以上2.8%未満であることで、帯電性無機微粒子が経時で適度に表面に露出し、経時で安定した帯電を得ることができる。空隙率が0.1%未満の場合、トナー成分のスペントが生じてしまい、帯電低下してしまう。空隙率が2.8%以上の場合、樹脂層(被覆層)が脆くなり、フィラー類が脱離してしまうために帯電が低下してしまう。 A porosity of 0.1% to less than 2.8% allows the charged inorganic fine particles to be appropriately exposed to the surface over time, resulting in stable charging over time. If the porosity is less than 0.1%, toner components will be spent, leading to a decrease in charge. If the porosity is 2.8% or higher, the resin layer (coating layer) becomes brittle, and fillers detach, resulting in a decrease in charge.
本発明者らの検討の結果、樹脂部分の膜厚と被覆層中に含まれる空隙の空隙率とを適切な範囲で規定することで、良好な結果が得られることがわかった。キャリアの膜の耐久性が悪化する原因として、被覆層中の空隙の存在が挙げられる。被覆層が薄膜である場合、空隙率を低くすることで膜の耐久性を上げ、帯電性無機微粒子の脱離を抑制できると考えられる。しかし、被覆層が薄膜であっても、被覆層中の空隙を無くしてしまうと、厚膜と同様にスペントが進行し、良好な帯電性が得られない。 Our investigations revealed that good results can be obtained by specifying the film thickness of the resin portion and the porosity of the voids contained in the coating layer within an appropriate range. The presence of voids in the coating layer is cited as a cause of poor durability of the carrier film. When the coating layer is thin, it is thought that lowering the porosity can increase the film's durability and suppress the desorption of charged inorganic fine particles. However, even with a thin coating layer, eliminating the voids within the coating layer will cause spending to proceed similarly to a thick film, resulting in poor chargeability.
そこで、帯電性無機微粒子を含む樹脂部分の平均膜厚を上記の範囲にし、被覆層中に含まれる空隙の空隙率を上記の範囲にすることで良好な結果が得られることを見出し本発明に至った。本発明によれば、電子写真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可能であり、かつ、トナー飛散の抑制が長期的に可能であり、低温定着トナーを使用した場合でもトナー飛散の抑制が長期的に可能なキャリアを提供することができる。 Therefore, we discovered that good results can be obtained by setting the average film thickness of the resin portion containing electrostatically charged inorganic fine particles within the above range, and by setting the porosity of the voids contained in the coating layer within the above range, leading to the present invention. According to the present invention, it is possible to provide a carrier that enables sufficient charge control for the image quality required in the field of electrophotography, and that suppresses toner scattering over the long term, even when using low-temperature fixing toner.
また、本発明では、被覆層中に分散剤を含有する場合であっても良好な結果が得られ、また樹脂と帯電性無機微粒子の密着性が高いキャリアにおいても良好な結果が得られる。更に、被覆層中に分散剤を含有する場合や樹脂と帯電性無機微粒子の密着性が高いキャリアにおいても、低温定着トナーを使用した場合におけるトナー飛散を長期的に抑制できる。 Furthermore, this invention yields excellent results even when a dispersant is included in the coating layer, and also when the carrier exhibits high adhesion between the resin and the electrostatically charged inorganic fine particles. Moreover, even when a dispersant is included in the coating layer or when the carrier exhibits high adhesion between the resin and the electrostatically charged inorganic fine particles, toner scattering can be suppressed over the long term when using low-temperature fixing toner.
空隙率を上記の範囲にする方法としては、例えば消泡剤の使用や消泡剤の添加量を制御する方法等が挙げられる。 Methods for maintaining the porosity within the above range include, for example, the use of defoaming agents or controlling the amount of defoaming agent added.
図1に、空隙率を説明するための模式図を示す。図1では、芯材粒子20と、芯材粒子20を被覆する被覆層30を模式的に示している。ここでは一部のみを図示している。図示する例において、被覆層30は、空隙31、樹脂32、帯電性無機微粒子33、導電性成分34を有している。空隙31の断面積をS1とし、樹脂32の部分の断面積をS2としたとき、空隙率[%]は、S1/S2×100により求めることができる。 Figure 1 shows a schematic diagram illustrating porosity. Figure 1 schematically shows core material particles 20 and a coating layer 30 covering the core material particles 20. Only a portion is shown here. In the illustrated example, the coating layer 30 has voids 31, resin 32, electrostatically charged inorganic fine particles 33, and conductive components 34. When the cross-sectional area of the voids 31 is S1 and the cross-sectional area of the resin portion 32 is S2, the porosity [%] can be calculated by S1/S2 × 100.
図2に、樹脂部分の平均膜厚を説明するための模式図を示す。図2では、芯材粒子20と、芯材粒子20を被覆する被覆層を模式的に示している。ここに示す被覆層では、空隙、帯電性微粒子等の図示を省略している。キャリアの外周長をLとし、樹脂32の部分の断面積をS2としたとき、樹脂部分の平均膜厚[μm]は、S2/Lにより求めることができる。 Figure 2 shows a schematic diagram illustrating the average film thickness of the resin portion. Figure 2 schematically shows the core material particles 20 and the coating layer covering the core material particles 20. In this diagram of the coating layer, voids, charged fine particles, etc., are omitted from the illustration. When the outer circumference length of the carrier is L and the cross-sectional area of the resin portion 32 is S2, the average film thickness [μm] of the resin portion can be calculated by S2/L.
なお、樹脂部分の断面積S2の算出は、被覆層全体の断面積から、空隙、帯電性微粒子及び導電性成分等の断面積を引いて求めてもよい。例えば、被覆層の断面において、被覆層全体の断面積をS3とし、被覆層に含まれる導電性成分と帯電性無機微粒子の断面積の合計をS4としたとき、樹脂部分の断面積S2は以下のように算出してもよい。
S2=S3-S1-S4
The cross-sectional area S2 of the resin portion may also be calculated by subtracting the cross-sectional areas of voids, electrostatically charged fine particles, and conductive components from the cross-sectional area of the entire coating layer. For example, if the cross-section of the coating layer is S3 for the entire coating layer and S4 for the sum of the cross-sectional areas of the conductive components and electrostatically charged inorganic fine particles contained in the coating layer, the cross-sectional area S2 of the resin portion may be calculated as follows.
S2=S3-S1-S4
<帯電性無機微粒子>
本発明における被覆層は帯電性無機微粒子を含み、必要に応じてその他の成分を含む。
帯電性無機微粒子としては、適宜選択でき、例えば、硫酸バリウム、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、ハイドロタルサイトから選択される無機微粒子であることが好ましい。例えば、これらの材料は正帯電性を持つことができるため、負帯電トナーを用いた場合、長期での帯電付与能力が安定する。特に硫酸バリウムは、負帯電トナーに対する帯電能が高いこと、白色であり被覆樹脂から脱離した場合でも、トナーの色味への影響が少ないこと等により、良好に用いられる。
<Electrostatically charged inorganic microparticles>
The coating layer in the present invention contains electrostatically charged inorganic fine particles and optionally contains other components.
The electrostatically charged inorganic fine particles can be selected as appropriate, and are preferably inorganic fine particles selected from, for example, barium sulfate, magnesium oxide, magnesium hydroxide, and hydrotalcite. For example, since these materials can be positively charged, the ability to impart charge over a long period of time is stable when negatively charged toner is used. Barium sulfate, in particular, is well used because it has a high charging ability for negatively charged toner, is white, and has little impact on the color of the toner even when it detaches from the coating resin.
帯電性無機微粒子は、円相当径が400nm以上900nm以下(0.4μm以上0.9μm以下)であることが好ましい。この範囲であると、被覆層の表面に対して帯電性無機微粒子を凸の状態で存在させることができ、トナーとの帯電性を向上できる。 The electrostatically charged inorganic fine particles preferably have an equivalent circular diameter of 400 nm to 900 nm (0.4 μm to 0.9 μm). Within this range, the electrostatically charged inorganic fine particles can be present in a convex state on the surface of the coating layer, improving the electrostatic properties with the toner.
また、帯電性無機微粒子の円相当径が900nm以下であると、被覆層の厚みに対して帯電性無機微粒子の粒径が大きすぎることがないために、結着樹脂に十分保持され、被覆層から脱離しにくくなるため好ましい。帯電性無機微粒子の円相当径は600nm以上であることがより好ましい。この場合、より安定した帯電能力、現像能力を確保することができる。帯電性無機微粒子の円相当径は、イオンミリングにてキャリアを切断し、断面SEM、EDXにて観察することで算出することができる。 Furthermore, a circular equivalent diameter of the charged inorganic fine particles of 900 nm or less is preferable because the particle size of the charged inorganic fine particles is not too large relative to the thickness of the coating layer, allowing them to be sufficiently retained by the binder resin and making them less likely to detach from the coating layer. A circular equivalent diameter of 600 nm or more is more preferable. In this case, more stable charging and developing capabilities can be ensured. The circular equivalent diameter of the charged inorganic fine particles can be calculated by cutting the carrier using ion milling and observing it with cross-sectional SEM and EDX.
帯電性無機微粒子として硫酸バリウムを用いた場合、被覆層の表面におけるバリウムの露出量が0.1atomic%以上であることが好ましい。トナーを帯電させるための電荷交換は被覆層表層で行なわれるため、硫酸バリウムの被覆層表面への露出が極端に少ないようなキャリアでは、硫酸バリウムの帯電付与能力が、長期のキャリア使用で被覆層が大きく削れた場合にしか発揮されない。一方、被覆層表面のバリウム露出量が0.1atomic%以上であると、被覆層が削れた場合だけでなく、長期の使用でキャリア表層にトナー成分が付着(所謂スペント)した場合でも帯電付与能力を発揮できるため好ましい。 When barium sulfate is used as the electrostatically charged inorganic fine particles, it is preferable that the amount of barium exposed on the surface of the coating layer be 0.1 atomic% or more. Since charge exchange for charging the toner occurs on the surface of the coating layer, in carriers where the exposure of barium sulfate to the surface of the coating layer is extremely low, the charge-imparting ability of barium sulfate is only exhibited when the coating layer is significantly worn away due to long-term carrier use. On the other hand, when the amount of barium exposed on the surface of the coating layer is 0.1 atomic% or more, the charge-imparting ability can be exhibited not only when the coating layer is worn away, but also when toner components adhere to the carrier surface (so-called spent) due to long-term use, which is preferable.
<導電性成分>
本発明のキャリアは、被覆層に導電性成分を含むことが好ましい。本発明において、導電性成分とは、被覆層中に存在し導電性の低い被覆樹脂に対して導電性を高める成分である。導電性成分としては、適宜選択でき、無機微粒子の場合、粉体比抵抗が200Ω・cm以下であれば従来既存の材料及び新規材料を用いることが可能である。
<Conductive components>
The carrier of the present invention preferably contains a conductive component in the coating layer. In the present invention, the conductive component is a component present in the coating layer that enhances the conductivity of a coating resin with low conductivity. The conductive component can be appropriately selected, and in the case of inorganic fine particles, conventional existing materials and new materials can be used as long as the powder resistivity is 200 Ω·cm or less.
また、長期の使用により少しずつ被覆層が削れることを考慮し、導電性成分はできるだけ白色、もしくは無色に近いことが好ましい。この場合、長期の使用により少しずつ被覆層が削れ、抵抗調整剤として機能し得る該導電性成分がキャリア表面から離脱したとしても、トナーへの色汚染を抑制することができる。 Furthermore, considering that the coating layer will gradually wear away with long-term use, it is preferable that the conductive component be as white or nearly colorless as possible. In this case, even if the coating layer gradually wears away with long-term use and the conductive component, which can function as a resistance modifier, detaches from the carrier surface, color contamination of the toner can be suppressed.
導電性成分として用いられ、色及び導電機能の良好な材料としては、酸化スズにタングステン、インジウム、リンのいずれか、もしくはそれらの酸化物のいずれかをドープした化合物が挙げられる。これらは単体、もしくはこれらの化合物を基体粒子表面に設けた微粒子として使用できる。
基体粒子としては、従来既存もしくは新規の材料を用いることが可能であり、例えば酸化アルミニウム、酸化チタン等が挙げられる。
Examples of materials used as conductive components that exhibit good color and conductivity include compounds obtained by doping tin oxide with tungsten, indium, or phosphorus, or any of their oxides. These can be used as individual elements or as fine particles on the surface of substrate particles.
As substrate particles, conventional or novel materials can be used, such as aluminum oxide and titanium oxide.
導電性成分として用いられる無機微粒子は、円相当径が600nm以上1000nm以下であることが好ましい。600nm以上であると、粒子径が小さすぎることがなく、キャリア抵抗を効率良く下げることができる。また1000nm以下であると、被覆層表面からの脱離が発生しにくくなる。 The inorganic fine particles used as conductive components preferably have an equivalent circular diameter of 600 nm to 1000 nm. A diameter of 600 nm or more prevents the particle size from being too small, allowing for efficient reduction of carrier resistance. A diameter of 1000 nm or less reduces the likelihood of desorption from the coating layer surface.
また、導電性成分として、導電性ポリマー粒子を用いても良い。導電性ポリマー粒子とは、導電性ポリマーとドーパントイオンで構成された微粒子であり、微粒子状態で溶液中または被覆樹脂中に分散し導電性を発現する粒子のことである。導電性ポリマーがドーパントイオンと微粒子状態で存在することで、被覆層形成液(コート液、キャリアコート液などと称してもよい)中に分散することが可能であり、キャリアに被覆した後に導電性を付与することができる。また、被覆層から脱離した場合にも、トナーの変色が起こらず色汚れによる画像品質の低下を抑制できる。 Furthermore, conductive polymer particles may be used as the conductive component. Conductive polymer particles are fine particles composed of a conductive polymer and dopant ions, which exhibit conductivity when dispersed in a solution or coating resin in a fine particle state. Because the conductive polymer exists in a fine particle state with dopant ions, it can be dispersed in the coating layer forming solution (which may also be called a coating solution, carrier coating solution, etc.), and conductivity can be imparted after coating the carrier. Additionally, even if the toner detaches from the coating layer, discoloration of the toner does not occur, suppressing the deterioration of image quality due to color staining.
導電性ポリマー粒子としては、特に制限はないが、導電性ポリマーにPEDOT(ポリエチレンジオキシチオフェン)を用いることが好ましい。さらには、ドーパントイオンとしてポリスチレンスルホン酸を用いたPEDOT/PSSであることが好ましい。他には、導電性ポリマーとして、ポリチオフェン、ポリチオフェン誘導体、ポリピロール、ポリピロール誘導体、ポリアニリン、ポリアニリン誘導体などが挙げられる。 While there are no particular restrictions on the conductive polymer particles, it is preferable to use PEDOT (polyethylenedioxythiophene) as the conductive polymer. Furthermore, it is preferable to use PEDOT/PSS with polystyrene sulfonic acid as the dopant ion. Other examples of conductive polymers include polythiophene, polythiophene derivatives, polypyrrole, polypyrrole derivatives, polyaniline, and polyaniline derivatives.
ドーパントイオンとしては、β-ナフタレンスルホン酸、ドデシルスルホン酸、p-ドデシルベンゼンスルホン酸、10-カンファースルホン酸、1,2-ベンゼンジカルボン酸-4-スルホン酸-1,2-ジ(2-エチルヘキシル)エステル、スルホイソフタル酸エステル等が挙げられ、この他にも、高分子量の強酸性物質などが挙げられる。 Examples of dopant ions include β-naphthalenesulfonic acid, dodecylsulfonic acid, p-dodecylbenzenesulfonic acid, 10-camphorsulfonic acid, 1,2-benzenedicarboxylic acid-4-sulfonic acid-1,2-di(2-ethylhexyl) ester, and sulfoisophthalic acid esters. Other examples include high molecular weight strongly acidic substances.
抵抗調整機能を担わせた導電性成分の脱離が発生しにくくなると、キャリア抵抗の変動が生じにくく、画像品質の安定性が高くなる。 When the desorption of the conductive component responsible for resistance adjustment is reduced, fluctuations in carrier resistance become less likely, leading to improved image quality stability.
<分散剤>
本発明のキャリアには分散剤を処方することが好ましい。樹脂(結着樹脂)、無機微粒子、希釈溶媒等を含む被覆層形成液において、分散剤を処方することで、無機微粒子を一次粒子径まで分散し、かつ粒度分布を狭分布化できる。これにより、粗大粒子といった、結着樹脂に十分に包埋されずに、キャリア表面に弱く固定された微粒子をなくすことができる。前述の微粒子は印刷初期のストレスによって脱離しやすく、キャリア抵抗が低下することで、ベタ画像部へのキャリア付着を引き起こすが、分散剤の処方でこれを抑制することができる。なお、ここで記載する無機微粒子は、帯電性無機微粒子と導電性成分として用いられる無機微粒子に共通する説明である。
<Dispersant>
It is preferable to formulate the carrier of the present invention with a dispersant. By formulating a dispersant in a coating layer forming liquid containing a resin (binding resin), inorganic fine particles, a diluent solvent, etc., the inorganic fine particles can be dispersed down to the primary particle size and the particle size distribution can be narrowed. This eliminates coarse particles, which are not sufficiently embedded in the binding resin and are weakly fixed to the carrier surface. The aforementioned fine particles are prone to detachment due to stress in the initial stages of printing, which reduces carrier resistance and causes carrier adhesion to solid image areas, but this can be suppressed by formulating a dispersant. Note that the inorganic fine particles described here are common to both electrostatically charged inorganic fine particles and inorganic fine particles used as conductive components.
また、分散剤は、樹脂と親和性のある基と、無機微粒子に親和性のある基の両方を有することが好ましく、この場合、樹脂と無機微粒子の親和性を向上させる効果がある。結果として、被覆層中の樹脂と無機微粒子の密着性が高まり、より強固な膜を形成することができ、印刷経時のストレスにおいても無機微粒子が被覆層から脱離し難くなる。これにより、経時でのベタ画像部へのキャリア付着の発生を抑制することができる。加えて、トナーとの帯電を担う無機微粒子の脱離が抑えられるため、経時でもトナーとの帯電能力を維持することが可能となり、トナー飛散が発生しにくくなる。 Furthermore, it is preferable that the dispersant has both a group that is compatible with the resin and a group that is compatible with the inorganic fine particles. In this case, it has the effect of improving the affinity between the resin and the inorganic fine particles. As a result, the adhesion between the resin and the inorganic fine particles in the coating layer is increased, allowing for the formation of a stronger film, and making it more difficult for the inorganic fine particles to detach from the coating layer even under stress during printing. This suppresses the occurrence of carrier adhesion to solid image areas over time. In addition, since the detachment of inorganic fine particles responsible for charging with the toner is suppressed, it is possible to maintain the charging ability with the toner over time, and toner scattering becomes less likely.
分散剤としては、特に限定されないが、例えば、リン酸エステル系界面活性剤、硫酸エステル系界面活性剤、スルホン酸系界面活性剤、カルボン酸系界面活性剤等が挙げられる。中でも、リン酸エステル系界面活性剤であることが好ましい。この場合、無機微粒子を一次粒子径まで良好に分散することが可能になり、被覆層内の無機微粒子を均質化し、樹脂と無機微粒子の親和性を高めることができる。 The dispersant is not particularly limited, but examples include phosphate ester surfactants, sulfate ester surfactants, sulfonic acid surfactants, and carboxylic acid surfactants. Among these, phosphate ester surfactants are preferred. In this case, it becomes possible to disperse the inorganic fine particles well down to the primary particle size, homogenizing the inorganic fine particles within the coating layer and increasing the affinity between the resin and the inorganic fine particles.
加えて本発明者等の検討の結果、リン酸エステルの構造を有する分散剤を添加することで、トナー飛散に対する余裕度がさらに向上することが分かった。これはリン酸エステルの構造部分が負帯電トナーに対して正帯電するためであり、リン酸エステルを含む分散剤を添加した場合、添加しない場合と比較してトナーとの帯電性が向上するためである。特にトナーと混ぜて攪拌した直後の帯電性、所謂帯電立ち上がり性が良好となるため、補給時のトナーが十分に帯電せずにトナーが飛散してしまうといった補給時のトナー飛散の問題に大きな効果を示す。 Furthermore, our researchers found that adding a dispersant having a phosphate ester structure further improves the margin of safety against toner scattering. This is because the phosphate ester structure becomes positively charged relative to the negatively charged toner; therefore, when a dispersant containing phosphate ester is added, the charging properties with the toner improve compared to when it is not added. In particular, the charging properties immediately after mixing and stirring with the toner—the so-called charge rise—are excellent, which significantly reduces the problem of toner scattering during replenishment, where the toner is not sufficiently charged before scattering.
分散剤としてリン酸エステル系界面活性剤を用いる場合、リン酸エステル系界面活性剤は、主成分としてリン酸エステルを含むことが好ましい。本実施形態において「主成分」であるというためには、分散剤中、リン酸エステルを50質量%以上含むことが好ましく、90質量%以上含むことが更に好ましい。 When using a phosphate ester-based surfactant as a dispersant, it is preferable that the surfactant contains a phosphate ester as its main component. In this embodiment, for it to be considered a "main component," it is preferable that the dispersant contains 50% by mass or more of the phosphate ester, and more preferably 90% by mass or more.
市販品としては、ソルスパース2000、2400、2600、2700、2800(ゼネカ社製)、アジパーPB711、PA111、PB811、PW911(味の素社製)、EFKA-46、47、48、49(EFKAケミカル社製)、ディスパービック160、162、163、166、170、180、182、184、190(ビックケミー社製)、フローレンDOPA-158、22、17、G-700、TG-720W、730W(共栄社化学社製)等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。 Examples of commercially available products include, but are not limited to, Solspers 2000, 2400, 2600, 2700, 2800 (manufactured by Zeneca), Ajipar PB711, PA111, PB811, PW911 (manufactured by Ajinomoto Co.), EFKA-46, 47, 48, 49 (manufactured by EFKA Chemical Co.), Disperbic 160, 162, 163, 166, 170, 180, 182, 184, 190 (manufactured by Bic Chemie), and Floren DOPA-158, 22, 17, G-700, TG-720W, 730W (manufactured by Kyoeisha Chemical Co.).
<消泡剤>
本発明のキャリアは消泡剤を処方することが好ましい。消泡剤を処方することでコート液の泡立ちが抑えられ、被覆層中の穴(空隙)の発生を抑制することができ、前記空隙率の範囲内に制御することができる。
<Antifoaming agent>
The carrier of the present invention preferably contains an antifoaming agent. By containing an antifoaming agent, foaming of the coating liquid can be suppressed, the generation of holes (voids) in the coating layer can be suppressed, and the void ratio can be controlled within the range mentioned above.
消泡剤としては、特に限定されないが、シリコーン系、アクリル系、ビニル系の材料が挙げられる。中でも、シリコーン系であることが好ましい。消泡効果を発揮するためには、溶媒との相溶性と不相溶性のバランスが重要であるが、シリコーン系はこの相溶性と不相溶性のバランスが良好である。そのため、少ない添加量でも高い消泡効果を得ることができ、被覆層中の穴の発生を抑制できる。 While not particularly limited, examples of defoaming agents include silicone-based, acrylic-based, and vinyl-based materials. Among these, silicone-based materials are preferred. A balance between compatibility and incompatibility with the solvent is crucial for achieving defoaming effects, and silicone-based materials exhibit a good balance of these properties. Therefore, a high defoaming effect can be obtained even with small amounts of additive, and the formation of pores in the coating layer can be suppressed.
市販品としては、KS-530、KF-96、KS-7708、KS-66、KS-69(信越シリコーン社製)、TSF451、THF450、TSA720、YSA02、TSA750、TSA750S(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製)、BYK-065、BYK-066N、BYK-070、BYK-088、BYK-141(ビックケミー社製)、ディスパロン1930N、ディスパロン1933、ディスパロン1934(楠本化成社製)等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。 Examples of commercially available products include KS-530, KF-96, KS-7708, KS-66, KS-69 (manufactured by Shin-Etsu Silicone Co., Ltd.), TSF451, THF450, TSA720, YSA02, TSA750, TSA750S (manufactured by Momentive Performance Materials), BYK-065, BYK-066N, BYK-070, BYK-088, BYK-141 (manufactured by Bic Chemie Co., Ltd.), Disparon 1930N, Disparon 1933, Disparon 1934 (manufactured by Kusumoto Chemical Co., Ltd.), etc., but are not limited to these.
消泡剤の添加量としては、適宜選択することができるが、被覆層を形成するコート液(被覆層形成液)の総量100質量部に対して1.0質量部以上10.0質量部以下であることが好ましい。消泡剤の添加量が1.0質量部を下回ると、消泡効果が十分得られず、被覆樹脂中に穴が発生してしまう。消泡剤の添加量が10.0質量部を超える場合には、ハジキと呼ばれる塗膜表面欠陥が現れ、キャリア表面の被覆層が脆化し、無機微粒子が脱離しやすくなり、ベタ画像部へのキャリア付着が悪化する。 The amount of defoaming agent to be added can be selected as appropriate, but it is preferable that it be between 1.0 part by mass and 10.0 parts by mass per 100 parts by mass of the total amount of coating liquid (coating layer forming liquid) that forms the coating layer. If the amount of defoaming agent added is less than 1.0 part by mass, the defoaming effect will not be sufficiently obtained, and holes will form in the coating resin. If the amount of defoaming agent added exceeds 10.0 parts by mass, surface defects called "repellency" will appear in the coating film, the coating layer on the carrier surface will become brittle, inorganic fine particles will easily detach, and carrier adhesion to the solid image area will deteriorate.
これらのことから、消泡剤の添加量としては、コート液の総量100質量部に対して1.0質量部以上10.0質量部以下含有することが好ましく、より好ましいのは、2.0質量部以上7.0質量部以下である。 Based on these considerations, the amount of defoaming agent added is preferably 1.0 part by mass or more and 10.0 parts by mass or less per 100 parts by mass of the total amount of coating liquid, and more preferably 2.0 parts by mass or more and 7.0 parts by mass or less.
<樹脂>
被覆層に含まれる樹脂(被覆樹脂などとも称する)としては、適宜選択することができ、例えば、シリコン樹脂、アクリル樹脂等が挙げられ、これらを併用して使用してもよい。中でも、シリコン樹脂とアクリル樹脂を併用することが好ましい。
<Resin>
The resin included in the coating layer (also referred to as the coating resin, etc.) can be selected as appropriate. Examples include silicone resin and acrylic resin, and these may be used in combination. In particular, the use of silicone resin and acrylic resin in combination is preferred.
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が、その反面、表面エネルギーが高いため、スペントし易いトナーとの組み合わせでは、トナー成分スペントが蓄積することによる帯電量低下など不具合が生じる場合がある。シリコン樹脂は、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、この不具合を解消することができる。 Acrylic resin has excellent abrasion resistance due to its strong adhesion and low brittleness. However, its high surface energy can lead to problems when combined with toners that are prone to accumulating toner components, such as a decrease in charge due to the accumulation of toner components. Silicone resin, on the other hand, has a low surface energy, making it difficult for toner components to accumulate. This reduces the accumulation of accumulating components that cause film abrasion, thus resolving this problem.
しかし、シリコ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が重要である。この場合、スペントがし難く耐摩耗性も有する被覆層を得ることが可能であり、改善効果が顕著である。これは、シリコ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。 However, since silicone resin has weak adhesion and high brittleness, it also has the weakness of poor abrasion resistance. Therefore, it is important to achieve a good balance between the properties of these two types of resins. In this case, it is possible to obtain a coating layer that is resistant to spending and also has good abrasion resistance, and the improvement effect is significant. This is because, due to the low surface energy of silicone resin, toner components are less likely to spend, and the accumulation of spent components that cause film abrasion is less likely to occur.
本明細書でいうシリコン樹脂とは、一般的に知られているシリコン樹脂全てを指し、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ンや、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ン樹脂などが挙げられる。ただし、これに限られるものではない。 As used herein, "silicone resin" refers to all commonly known silicone resins, including, for example, straight silicone consisting solely of organosilosine bonds, and silicone resins modified with alkyds, polyesters, epoxy, acrylics, urethanes, etc. However, it is not limited to these.
市販品としては、適宜選択することができる。
ストレートシリコン樹脂としては、例えば、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。この場合、シリコ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。
As commercially available products, they can be selected as appropriate.
Examples of straight silicone resins include KR271, KR255, and KR152 from Shin-Etsu Chemical, and SR2400, SR2406, and SR2410 from Toray Dow Corning Silicon. In this case, it is possible to use the silicone resin alone, but it is also possible to use other components that undergo crosslinking reactions, charge adjustment components, etc., simultaneously.
さらに、変性シリコン樹脂としては、例えば、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。 Furthermore, examples of modified silicone resins include KR206 (alkyd-modified), KR5208 (acrylic-modified), ES1001N (epoxy-modified), and KR305 (urethane-modified) from Shin-Etsu Chemical, and SR2115 (epoxy-modified) and SR2110 (alkyd-modified) from Toray Dow Corning Silicone.
本明細書でいうアクリル樹脂とは、アクリル成分を有する樹脂全てを指し、特に限定するものではない。また、アクリル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を少なくとも1つ以上同時に用いることも可能である。ここでいう架橋反応する他成分とは、例えばアミノ樹脂、酸性触媒などが挙げられるが、これに限るものではない。ここでいうアミノ樹脂とはグアナミン、メラミン樹脂等を指すが、これらに限るものではない。また、ここでいう酸性触媒とは、触媒作用を持つもの全てを用いることができる。例えば、完全アルキル化型、メチロール基型、イミノ基型、メチロール/イミノ基型等の反応性基を有するものであるが、これらに限るものではない。 In this specification, "acrylic resin" refers to all resins containing acrylic components and is not particularly limited. While acrylic resin can be used alone, it is also possible to use at least one other component that undergoes a crosslinking reaction simultaneously. Examples of other components that undergo crosslinking reactions include, but are not limited to, amino resins and acidic catalysts. "Amino resin" here refers to, but is not limited to, guanamine resins, melamine resins, etc. Furthermore, "acidic catalyst" here refers to any catalyst with catalytic activity. For example, it includes, but is not limited to, catalysts with reactive groups such as fully alkylated, methylol-type, imino-type, and methylol/imino-type catalysts.
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以上であると、キャリア付着が発生することを抑制でき、40μm以下であると、画像細部の再現性が低下することを抑制でき、精細な画像を形成できなくなることを抑制できる。 The carrier of this invention preferably has a volume-average particle size of 28 μm or more and 40 μm or less. A volume-average particle size of 28 μm or more suppresses carrier adhesion, while a size of 40 μm or less suppresses a decrease in the reproducibility of image details and prevents the formation of fine images.
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モデルHRA9320―X100(日機装社製)を用いて測定することができる。 Furthermore, the volume-average particle size can be measured, for example, using a microtrac particle size distribution analyzer model HRA9320-X100 (manufactured by Nikkiso Co., Ltd.).
本発明のキャリアは、体積固有抵抗が8~16LogΩ・cmであることが好ましい。体積固有抵抗が8LogΩ・cm以上であると、非画像部でキャリア付着が発生することがなく、16LogΩ・cm以下であると、エッジ効果が許容できないレベルになることがない。 The carrier of this invention preferably has a volume resistivity of 8 to 16 Log Ω·cm. If the volume resistivity is 8 Log Ω·cm or higher, carrier adhesion will not occur in non-image areas, and if it is 16 Log Ω·cm or lower, the edge effect will not reach an unacceptable level.
なお、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、まず、表面積2.5cm×4cmの電極(1a)及び電極(1b)を、0.2cmの距離を隔てて収容したフッ素樹脂製容器(2)からなるセルに、キャリア(3)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(1a)及び(1b)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ー4329A(横河ヒューレットパッカード社製)を用いて測定し、下記式1から、体積固有抵抗[Ω・cm]を算出することができる。 Furthermore, the volume resistivity can be measured using the cell shown in Figure 3. Specifically, first, a carrier (3) is filled into a cell consisting of a fluororesin container (2) containing electrodes (1a) and (1b) with a surface area of 2.5 cm × 4 cm, separated by a distance of 0.2 cm. Ten taps are performed with a drop height of 1 cm and a tapping speed of 30 taps/minute. Next, a DC voltage of 1000 V is applied between electrodes (1a) and (1b), and the resistance value r [Ω] after 30 seconds is measured using a high-resistance meter 4329A (manufactured by Yokogawa Hewlett-Packard). The volume resistivity [Ω・cm] can then be calculated from the following formula 1.
r×(2.5×4)/0.2 ・・・ 式1 r×(2.5×4)/0.2... Formula 1
被覆樹脂としてシリコン樹脂、アクリル樹脂、またはこれらを併用して使用する場合、シラノール基を縮重合触媒によって縮合することで架橋させることにより、膜強度を高くすることができる。 When using silicone resin, acrylic resin, or a combination thereof as the coating resin, the film strength can be increased by crosslinking the silanol groups through condensation polymerization catalysts.
縮重合触媒としては、例えば、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等が挙げられる。これら各種触媒のうち、優れた結果をもたらすチタン系触媒が好ましく、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)が特に好ましい。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 condensation catalysts include titanium-based catalysts, tin-based catalysts, zirconium-based catalysts, and aluminum-based catalysts. Among these various catalysts, titanium-based catalysts are preferred for their superior results, and titanium diisopropoxybis(ethyl acetate) is particularly preferred. This is because it significantly promotes the condensation reaction of silanol groups and is less prone to catalyst deactivation.
被覆層にはシランカップリング剤を用いてもよい。シランカップリング剤を用いることにより、帯電性無機微粒子を安定に分散させることができる。
シランカップリング剤としては、特に限定されないが、例えば、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る。二種以上併用してもよい。
A silane coupling agent may be used in the coating layer. By using a silane coupling agent, the charged inorganic fine particles can be stably dispersed.
Silane coupling agents are not particularly limited, but examples include 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, and hexamethyldisilazane. Examples include r-anilinopropyltrimethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, octadecyldimethyl[3-(trimethoxysilyl)propyl]ammonium chloride, r-chloropropylmethyldimethoxysilane, methyltrichlorosilane, dimethyldichlorosilane, trimethylchlorosilane, allyltriethoxysilane, 3-aminopropylmethyldiethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, 1,3-divinyltetramethyldisilazane, methacrylateoxyethyldimethyl(3-trimethoxysilylpropyl)ammonium chloride, etc. Two or more may be used in combination.
シランカップリング剤の市販品としては、例えば、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。 Examples of commercially available silane coupling agents include 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 Examples include -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 (manufactured by Toray Silicone Co., Ltd.), etc.
シランカップリング剤の添加量は、例えば、シリコン樹脂に対して、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%以上であると、芯材粒子や導電性微粒子とシリコン樹脂の接着性が低下することを抑制でき、長期間の使用中に被覆層が脱落することを抑制できる。また、10質量%以下であると、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を抑制できる。 The amount of silane coupling agent added is preferably 0.1 to 10% by mass relative to the silicone resin. If the amount of silane coupling agent is 0.1% by mass or more, it is possible to suppress a decrease in the adhesion between the core material particles or conductive fine particles and the silicone resin, and to suppress the shedding of the coating layer during long-term use. Furthermore, if the amount is 10% by mass or less, it is possible to suppress the occurrence of toner filming during long-term use.
<芯材粒子>
芯材粒子としては、磁性体であれば、特に限定されないが、例えば、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が挙げられる。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。
<Core material particles>
The core material particles are not particularly limited as long as they are magnetic materials, but examples include ferromagnetic metals such as iron and cobalt; iron oxides such as magnetite, hematite, and ferrite; various alloys and compounds; and resin particles in which these magnetic materials are dispersed in a resin. Among these, Mn-based ferrite, Mn-Mg-based ferrite, and Mn-Mg-Sr ferrite are preferred from an environmental perspective.
芯材粒子の体積平均粒径は、特に制限するものではなく、適宜選択することができる。キャリア付着、キャリア飛散防止の点から、体積平均粒径が20μm以上であるものが好ましい。キャリアスジ等の異常画像の発生を防止して、画像品質の低下を防止する観点から、100μm以下のものが好ましい。特に、28~40μmのものを用いることで、近年の高画質化に対して、より好適に応えることができる。 The volume-average particle size of the core material is not particularly limited and can be selected as appropriate. From the viewpoint of preventing carrier adhesion and carrier scattering, a volume-average particle size of 20 μm or more is preferred. From the viewpoint of preventing the occurrence of abnormal images such as carrier streaks and thus preventing a decrease in image quality, a size of 100 μm or less is preferred. In particular, using particles of 28 to 40 μm can more effectively meet the demands for high image quality in recent years.
(現像剤)
本発明の現像剤は、本発明のキャリアを有する。本発明の現像剤は、電子写真画像形成用として用いることができ、本発明の二成分現像剤は、本発明のキャリア及びトナーを有する。トナーは負帯電トナーであることが好ましい。
(Developer)
The developer of the present invention has the carrier of the present invention. The developer of the present invention can be used for electrophotographic image formation, and the two-component developer of the present invention has the carrier and toner of the present invention. The toner is preferably a negatively charged toner.
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。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、長期に亘り、良好な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。 The toner contains a binder resin and a colorant, and may be either a monochrome or color toner. Furthermore, for application in oil-less systems where toner adhesion prevention oil is not applied to the fuser roller, the toner particles may contain a release agent. Such toners are generally prone to filming, but the carrier of the present invention can suppress filming, allowing the developer of the present invention to maintain good quality over a long period. Moreover, color toners, particularly yellow toners, generally suffer from color staining due to abrasion of the carrier coating layer, but the developer of the present invention can suppress the occurrence of color staining.
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。 Toner can be manufactured using known methods such as grinding and polymerization. For example, when manufacturing toner using the grinding method, the molten mixture obtained by kneading the toner materials is first cooled, then ground, and classified to produce matrix particles. Next, to further improve transferability and durability, an external additive is added to the matrix particles to produce the toner.
このとき、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。 At this time, the equipment used to knead the toner material is not particularly limited, but examples include batch-type two-roll extruders; Banbury mixers; continuous twin-screw extruders such as the KTK type (manufactured by Kobe Steel, Ltd.), TEM type (manufactured by Toshiba Machine Co., Ltd.), twin-screw extruders (manufactured by KCK Corporation), PCM type (manufactured by Ikegai Iron Works Co., Ltd.), and KEX type (manufactured by Kurimoto Iron Works Co., Ltd.); and continuous single-screw kneaders such as the Co-Kneader (manufactured by Buss Co., Ltd.).
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。 Furthermore, when grinding the cooled molten mixture, it can be coarsely ground using a hammer mill, Rotoplex, etc., and then finely ground using a jet-stream pulverizer, mechanical pulverizer, etc. It is preferable to grind it to an average particle size of 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 molten mixture, a wind-powered classifier or the like can be used. It is preferable to classify the material so that the average particle size of the parent particles is 5 to 20 μm.
Furthermore, when adding external additives to the parent particles, mixing and stirring with mixers causes the external additives to break down and adhere to the surface of the parent particles.
結着樹脂としては、特に限定されず、適宜選択することができる。例えば、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、脂肪族又は芳香族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂等が挙げられ、二種以上併用してもよい。 The binder resin is not particularly limited and can be selected as appropriate. Examples include homopolymers of styrene and its substituted products such as polystyrene, poly-p-styrene, and polyvinyltoluene; styrene-based copolymers such as styrene-p-chlorostyrene copolymer, styrene-propylene copolymer, styrene-vinyltoluene copolymer, styrene-methyl acrylate copolymer, styrene-ethyl acrylate copolymer, styrene-methacrylic acid copolymer, styrene-methyl methacrylate copolymer, styrene-ethyl methacrylate copolymer, styrene-butyl methacrylate copolymer, styrene-α-chloromethacrylate copolymer, styrene-acrylonitrile copolymer, styrene-vinyl methyl ether copolymer, styrene-vinyl methyl ketone copolymer, styrene-butadiene copolymer, styrene-isoprene copolymer, and styrene-maleic acid ester copolymer; polymethyl methacrylate, polybutyl methacrylate, polyvinyl chloride, polyvinyl acetate, polyethylene, polyester, polyurethane, epoxy resin, polyvinyl butyral, polyacrylic acid, rosin, modified rosin, terpene resin, phenolic resin, aliphatic or aromatic hydrocarbon resin, aromatic petroleum resin, etc. Two or more may be used in combination.
圧力定着用の結着樹脂としては、特に限定されず、適宜選択することができる。例えば、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン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、二種以上併用してもよい。 The binder resin for pressure fixing is not particularly limited and can be selected as appropriate. Examples include polyolefins such as low molecular weight polyethylene and low molecular weight polypropylene; olefin copolymers such as ethylene-acrylic acid copolymer, ethylene-acrylic acid ester copolymer, styrene-methacrylic acid copolymer, ethylene-methacrylic acid ester copolymer, ethylene-vinyl chloride copolymer, ethylene-vinyl acetate copolymer, and ionomer resin; epoxy resins, polyesters, styrene-butadiene copolymers, polyvinylpyrrolidone, methyl vinyl ether-maleic anhydride copolymer, maleic acid-modified phenol resins, and phenol-modified terpene resins; two or more of these may be used in combination.
着色剤(顔料又は染料)としては、特に限定されず、適宜選択することができる。例えば、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、二種以上を併用してもよい。 The coloring agent (pigment or dye) is not particularly limited and can be selected as appropriate. For example, yellow pigments such as cadmium yellow, mineral fast yellow, nickel titanium yellow, navel yellow, naphthol yellow S, Hansa yellow G, Hansa yellow 10G, benzidine yellow GR, quinoline yellow lake, permanent yellow NCG, 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 iron oxide, cadmium red, permanent red 4R, lysol red, pyrazolone red, watching red calcium salt, lake red D, brilliant carmine 6B, eosin lake, rhodochrosite Examples of pigments include red pigments such as Min Lake B, Alizarin Lake, and Brilliant Carmine 3B; purple pigments such as Fast Violet B and Methyl Violet Lake; blue pigments such as Cobalt Blue, Alkali Blue, Victoria Blue Lake, Phthalocyanine Blue, Metal-Free Phthalocyanine Blue, Partially Chlorinated Phthalocyanine Blue, Fast Sky Blue, and Indanthrene Blue BC; green pigments such as Chrome Green, Chromium Oxide, Pigment Green B, and Malachite Green Lake; and black pigments such as azine dyes like Carbon Black, Oil Furnace Black, Channel Black, Lamp Black, Acetylene Black, and Aniline Black, as well as metal salt azo dyes, metal oxides, and composite metal oxides. Two or more pigments may be used in combination.
離型剤としては、特に限定されず、適宜選択することができる。例えば、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、二種以上併用してもよい。 The mold release agent is not particularly limited and can be selected as appropriate. Examples 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, ester wax, etc., and two or more 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、特に限定されず、適宜選択することができる。例えば、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;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;モノアゾ染料の金属錯塩;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。 Furthermore, the toner may further contain a charge control agent. The charge control agent is not particularly limited and can be appropriately selected. For example, nigrosine; azine dyes having an alkyl group with 2 to 16 carbon atoms; C.I. Basic Yellow 2 (C.I. 41000), C.I. Basic Yellow 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. I. Basic Blue 1 (C.I.42025), C.I. I. Basic Blue 3 (C.I.51005), C.I. I. Basic Blue 5 (C.I.42140), C.I. I. Basic Blue 7 (C.I.42595), C.I. I. Basic Blue 9 (C.I.52015), C.I. I. Basic Blue 24 (C.I.52030), C.I. I. Basic Blue25 (C.I.52025), C.I. I. Basic dyes such as Basic Blue 26 (C.I. 44045), C.I. Basic Green 1 (C.I. 42040), C.I. Basic Green 4 (C.I. 42000); lake pigments of these basic dyes; C.I. Examples include Solvent Black 8 (C.I. 26150), quaternary ammonium salts such as benzoylmethylhexadecylammonium chloride and decyltrimethyl chloride; dialkyltin compounds such as dibutyl and dioctyl; dialkyltin borate compounds; guanidine derivatives; polyamine resins such as vinyl polymers and condensation polymers having amino groups; metal complex salts of monoazo dyes; salicylic acid; metal complexes of dialkylsalicylic acid, naphthoic acid, and dicarboxylic acids such as Zn, Al, Co, Cr, and Fe; sulfonated copper phthalocyanine pigments; organoboron salts; fluorine-containing quaternary ammonium salts; and calixalene compounds, although two or more may be used in combination. For color toners other than black, metal salts of white salicylic acid derivatives are preferred.
外添剤としては、特に限定されず、適宜選択することができる。例えば、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などが挙げられ、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。 The external additives are not particularly limited and can be selected as appropriate. Examples include inorganic particles such as silica, titanium dioxide, alumina, silicon carbide, silicon nitride, and boron nitride; and resin particles such as polymethyl methacrylate particles and polystyrene particles with an average particle size of 0.05 to 1 μm obtained by soap-free emulsion polymerization. Two or more types may be used in combination. Among these, metal oxide particles such as silica and titanium dioxide with hydrophobicly treated surfaces are preferred.
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。 Furthermore, by using hydrophobically treated silica and hydrophobically treated titanium dioxide in combination, and by adding a larger amount of hydrophobically treated titanium dioxide than hydrophobically treated silica, a toner with excellent charge stability against humidity can be obtained.
本発明のキャリアを、キャリアとトナーとを含む補給用現像剤とし、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。本方式は、特に高画像面積印字時に有効である。高画像面積印字時は、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キャリア劣化であるが、本方式を用いることで、高画像面積時には、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上がる。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。 By applying the carrier of this invention to an image forming apparatus that performs image formation while discharging excess developer from the developing unit, using a replenishment developer containing carrier and toner, extremely stable image quality can be obtained over a very long period. In other words, the deteriorated carrier in the developing unit is replaced with the undegraded carrier in the replenishment developer, maintaining a stable charge level over a long period and resulting in a stable image. This method is particularly effective for high-image-area printing. During high-image-area printing, carrier degradation is primarily caused by carrier charge degradation due to toner deposition. However, by using this method, the amount of carrier replenishment increases during high-image-area printing, thus increasing the frequency of replacement of deteriorated carriers. This allows for the acquisition of extremely stable images over a very long period.
補給用現像剤の混合比率としては、例えば、キャリア1質量部に対してトナーを2質量部以上50質量部以下の配合割合とすることが好ましい。トナーが2質量部以上の場合には、キャリア供給過多となることがなく、現像装置中のキャリア濃度が高くなりすぎることがないため、現像剤の帯電量を増加させにくくすることができる。現像剤帯電量が上がると、現像能力が下がり画像濃度が低下してしまうことがある。また、50質量部以下であると、補給用現像剤中のキャリア割合が少なくなることがないため、画像形成装置中のキャリアの入れ替わりが多くなり、キャリア劣化に対する効果が期待できる。 The preferred mixing ratio for the replenishment developer is, for example, 2 to 50 parts by mass of toner per 1 part by mass of carrier. When the toner is 2 parts by mass or more, there is no risk of excessive carrier supply, and the carrier concentration in the developing device does not become too high, thus making it difficult to increase the charge level of the developer. An increase in the developer's charge level can reduce developing ability and decrease image density. Furthermore, when the toner is 50 parts by mass or less, the carrier proportion in the replenishment developer does not decrease, leading to increased carrier turnover in the image forming device, which is expected to have an effect against carrier degradation.
なお、前記二成分現像剤としては、現像剤中のトナーの濃度が、4質量%以上9質量%以下の範囲であることが好ましい。4質量%以上であるとトナー量が多く、適切な画像濃度が得られる。9質量%以下であるとキャリアのトナーが保持されやすくなり、トナー飛散が発生しにくくなる。 Furthermore, it is preferable that the toner concentration in the two-component developer is in the range of 4% by mass or more and 9% by mass or less. A concentration of 4% by mass or more results in a large amount of toner, allowing for appropriate image density. A concentration of 9% by mass or less makes it easier for the carrier toner to be retained, reducing the likelihood of toner scattering.
(画像形成方法)
本発明の画像形成方法は、本発明の現像剤を用いる。本発明の画像形成方法は、例えば、静電潜像担持体上に静電潜像を形成する工程と、静電潜像担持体上に形成された静電潜像を、本発明の二成分現像剤を用いて現像してトナー像を形成する工程と、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工程と、記録媒体に転写されたトナー像を定着させる工程とを有する。現像剤として本発明の現像剤、例えば二成分現像剤を用いる。
(Image forming method)
The image forming method of the present invention uses the developer of the present invention. The image forming method of the present invention includes, for example, the steps of: forming an electrostatic latent image on an electrostatic latent image carrier; developing the electrostatic latent image formed on the electrostatic latent image carrier using the two-component developer of the present invention to form a toner image; transferring the toner image formed on the electrostatic latent image carrier to a recording medium; and fixing the toner image transferred to the recording medium. The developer used is the developer of the present invention, for example, a two-component developer.
(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、本発明の現像剤を備えている。本発明のプロセスカートリッジは、例えば、静電潜像担持体と、前記静電潜像担持体の表面を帯電させる帯電部材と、前記静電潜像担持体上に形成された静電潜像を本発明の二成分現像剤を用いて現像する現像部材と、前記静電潜像担持体をクリーニングするクリーニング部材を有する。現像剤として本発明の現像剤、例えば二成分現像剤を用いる。
(Process cartridge)
The process cartridge of the present invention comprises the developer of the present invention. The process cartridge of the present invention includes, for example, an electrostatic latent image carrier, a charging member for charging the surface of the electrostatic latent image carrier, a developing member for developing the electrostatic latent image formed on the electrostatic latent image carrier using the two-component developer of the present invention, and a cleaning member for cleaning the electrostatic latent image carrier. The developer of the present invention, for example, a two-component developer, is used as the developer.
図4に、本発明のプロセスカートリッジの一例を示す。プロセスカートリッジ10は、感光体11、帯電装置12、現像装置13及びクリーニング装置14一体に支持されている。感光体11は、静電潜像担持体である。帯電装置12は、感光体11を帯電する帯電部材である。現像装置13は、感光体11上に形成された静電潜像を本発明の現像剤を用いて現像してトナー像を形成する現像部材である。クリーニング装置14は、感光体11上に形成されたトナー像を記録媒体に転写した後、感光体11上に残留したトナーを除去するクリーニング部材である。また、プロセスカートリッジ10は、複写機、プリンター等の画像形成装置の本体に対して着脱可能である。 Figure 4 shows an example of the process cartridge of the present invention. The process cartridge 10 is supported integrally by a photoreceptor 11, a charging device 12, a developing device 13, and a cleaning device 14. The photoreceptor 11 is an electrostatic latent image carrier. The charging device 12 is a charging member that charges the photoreceptor 11. The developing device 13 is a developing member that develops the electrostatic latent image formed on the photoreceptor 11 using the developer of the present invention to form a toner image. The cleaning device 14 is a cleaning member that removes the toner remaining on the photoreceptor 11 after transferring the toner image formed on the photoreceptor 11 to a recording medium. Furthermore, the process cartridge 10 is detachable from the main body of an image forming device such as a copier or printer.
以下、プロセスカートリッジ10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11が所定の周速度で回転駆動され、帯電装置12により、感光体11の周面が正又は負の所定電位に均一に帯電される。次に、スリット露光方式の露光装置、レーザービームで走査露光する露光装置等の露光装置から感光体11の周面に露光光が照射され、静電潜像が順次形成される。さらに、感光体11の周面に形成された静電潜像は、現像装置13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。次に、感光体11の周面に形成されたトナー像は、感光体11の回転と同期されて、給紙部(不図示)から感光体11と転写装置の間に給紙された転写紙に、順次転写される。さらに、トナー像が転写された転写紙は、感光体11の周面から分離されて定着装置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。一方、トナー像が転写された後の感光体11の表面は、クリーニング装置14により、残留したトナーが除去されて清浄化された後、除電装置により除電され、繰り返し画像形成に使用される。 The following describes a method for forming an image using an image forming apparatus equipped with a process cartridge 10. First, the photoreceptor 11 is driven to rotate at a predetermined peripheral speed, and the peripheral surface of the photoreceptor 11 is uniformly charged to a predetermined positive or negative potential by the charging device 12. Next, exposure light is irradiated onto the peripheral surface of the photoreceptor 11 from an exposure device such as a slit exposure device or an exposure device that performs scanning exposure with a laser beam, and electrostatic latent images are sequentially formed. Furthermore, the electrostatic latent images formed on the peripheral surface of the photoreceptor 11 are developed by the developing device 13 using the developer of the present invention, and a toner image is formed. Next, the toner image formed on the peripheral surface of the photoreceptor 11 is sequentially transferred to transfer paper fed between the photoreceptor 11 and the transfer device from the paper feeding unit (not shown), synchronized with the rotation of the photoreceptor 11. Furthermore, the transfer paper on which the toner image has been transferred is separated from the peripheral surface of the photoreceptor 11, introduced into a fixing device, and fixed, and then printed out as a copy to the outside of the image forming apparatus. On the other hand, after the toner image is transferred, the surface of the photoreceptor 11 is cleaned by the cleaning device 14 to remove any remaining toner, then static electricity is removed by the static elimination device, and it is used repeatedly for image formation.
(画像形成装置)
本発明の画像形成装置は、本発明の現像剤を備えている。本発明の画像形成装置は、例えば、静電潜像担持体と、該静電潜像担持体を帯電させる帯電手段と、該静電潜像担持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、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有している。更に必要に応じて適宜選択したその他の手段、例えば、除電手段、クリーニング手段、リサイクル手段、制御手段等を有している。現像剤として本発明の現像剤、例えば二成分現像剤を用いる。
(Image forming apparatus)
The image forming apparatus of the present invention is equipped with the developer of the present invention. The image forming apparatus of the present invention includes, for example, an electrostatic latent image carrier, a charging means for charging the electrostatic latent image carrier, an exposure means for forming an electrostatic latent image on the electrostatic latent image carrier, a developing means for developing the electrostatic latent image formed on the electrostatic latent image carrier using the developer to form a toner image, a transfer means for transferring the toner image formed on the electrostatic latent image carrier to a recording medium, and a fixing means for fixing the toner image transferred to the recording medium. Furthermore, it includes other means as appropriate as needed, such as a static elimination means, a cleaning means, a recycling means, a control means, etc. The developer of the present invention, for example a two-component developer, is used as the developer.
以下、実施例を示して本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、以下の記載中の「部」は「質量部」を表し、「%」は「質量%」を表す。 The present invention will be described in more detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. Unless otherwise specified, "parts" in the following descriptions refers to "parts by mass," and "%" refers to "mass percent."
(製造実施例1)
<樹脂液1>
・アクリル樹脂溶液(固形分濃度:20%) 200部
・シリコン樹脂溶液(固形分濃度:40%) 2000部
・アミノシラン(固形分濃度:100%) 20部
・酸化タングステンドープ酸化スズ(WTO)表面処理アルミナ 1160部
(粉体比抵抗:40[Ω・cm])
・硫酸バリウム 880部
(円相当径:0.60[μm])
・トルエン 6800部
・分散剤(リン酸エステル系界面活性剤) 40部
・消泡剤(シリコーン系) 290部
(Manufacturing Example 1)
<Resin Liquid 1>
200 parts of acrylic resin solution (solids concentration: 20%), 2000 parts of silicone resin solution (solids concentration: 40%), 20 parts of aminosilane (solids concentration: 100%), and 1160 parts of tungsten oxide-doped tin oxide (WTO) surface-treated alumina (powder resistivity: 40 [Ω・cm]).
Barium sulfate 880 parts (equivalent circle diameter: 0.60 [μm])
• Toluene 6800 parts • Dispersant (phosphate ester surfactant) 40 parts • Antifoaming agent (silicone-based) 290 parts
上記の各材料をホモミキサーにて10分間分散し、被覆層形成液(樹脂層形成液)としての[樹脂液1]を調合した。キャリアの芯材粒子として体積平均粒径36.5μmのMnフェライトを用い、上記[樹脂液1]を芯材表面に厚みが0.35μmとなるようにスピラコーターSP-40(岡田精工社製)により60℃の雰囲気下で30g/minの割合で塗布し、その後、乾燥させた。得られたキャリアを、電気炉中にて230℃で1時間放置して焼成し、冷却後に目開き100μmの篩を用いて解砕して、[キャリア1]を得た。[キャリア1]の被覆樹脂(樹脂部分)の平均厚さ(平均膜厚)Tは0.35μmであった。また、被覆層の空隙率は1.3%であった。 The above materials were dispersed in a homomixer for 10 minutes to prepare [Resin Liquid 1] as a coating layer forming liquid (resin layer forming liquid). Mn ferrite with a volume-average particle size of 36.5 μm was used as the core material particle for the carrier. [Resin Liquid 1] was applied to the core material surface at a rate of 30 g/min using a Spira Coater SP-40 (manufactured by Okada Seikou Co., Ltd.) at 60°C to a thickness of 0.35 μm, and then dried. The obtained carrier was fired in an electric furnace at 230°C for 1 hour, and after cooling, it was crushed using a sieve with a mesh size of 100 μm to obtain [Carrier 1]. The average thickness (average film thickness) T of the coating resin (resin portion) of [Carrier 1] was 0.35 μm. The porosity of the coating layer was 1.3%.
測定について説明する。
芯材粒子の体積平均粒径の測定は、マイクロトラック粒度分析計(日機装株式会社)のSRAタイプを使用し、0.7μm以上、125μm以下のレンジ設定で行った。
被覆層の空隙率と、被覆樹脂の平均厚さ(平均膜厚)は、イオンミリングにてキャリアを切断し、断面をSEM観察することで確認した。
Let me explain the measurement process.
The volume-average particle size of the core material was measured using a Microtrac particle size analyzer (SRA type, Nikkiso Co., Ltd.) with a range setting of 0.7 μm or more and 125 μm or less.
The porosity of the coating layer and the average thickness of the coating resin (average film thickness) were confirmed by cutting the carrier using ion milling and observing the cross-section with SEM.
詳細を示す。キャリアを包埋樹脂(Struers社EpoFix、2液混合、12時間硬化型エポキシ樹脂)に混ぜ込み、一晩以上置いて硬化させ、カッターにより大まかな断面試料を作製する。これにイオンミリング(日立ハイテクノロジーズ社製 IM4000PLUS)を用い、加速電圧4.5kV、加工時間5時間の条件で断面の仕上げを行った。これを、走査型電子顕微鏡(Carl Zeiss製Merlin)を用いて、加速電圧2.0kV、倍率10k倍の条件で撮影する。撮影した画像をTIFF画像に取り込み、Media Cybernetics 社製のImage-Pro Plusを用いて、被覆層の空隙率と、被覆樹脂の平均厚さ(平均膜厚)を算出した。 The details are as follows: The carrier was mixed with embedding resin (Struers EpoFix, two-component, 12-hour curing epoxy resin), allowed to cure overnight or longer, and a rough cross-sectional sample was prepared using a cutter. The cross-section was then finished using ion milling (Hitachi High-Technologies IM4000PLUS) at an acceleration voltage of 4.5 kV and a processing time of 5 hours. This was then imaged using a scanning electron microscope (Carl Zeiss Merlin) at an acceleration voltage of 2.0 kV and a magnification of 10 kx. The captured images were imported into TIFF format, and the porosity of the coating layer and the average thickness of the coating resin (average film thickness) were calculated using Media Cybernetics Image-Pro Plus.
空隙率の算出は、被覆層の断面において、空隙の断面積をS1とし、樹脂の部分の断面積をS2とし、下記の式により算出した。
空隙率[%]=S1/S2×100
The void ratio was calculated by taking a cross-section of the coating layer, where S1 was the cross-sectional area of the voids and S2 was the cross-sectional area of the resin portion, and calculating it using the following formula.
Porosity [%]=S1/S2×100
平均厚さ(平均膜厚)は、被覆層の断面において、樹脂部分の断面積をS2とし、キャリアの外周長をLとし、下記の式により算出した。
平均膜厚[μm]=S2/L
The average thickness (average film thickness) was calculated using the following formula, where S2 is the cross-sectional area of the resin portion and L is the outer circumference of the carrier in the cross-section of the coating layer.
Average film thickness [μm] = S2/L
樹脂部分の断面積S2は、被覆層の断面において、被覆層全体の断面積をS3とし、樹脂層に含まれる導電性成分と帯電性無機微粒子の断面積の合計をS4とし、以下のように算出した。
S2=S3-S1-S4
The cross-sectional area S2 of the resin portion was calculated as follows, with S3 being the total cross-sectional area of the coating layer and S4 being the sum of the cross-sectional areas of the conductive components and electrostatic inorganic fine particles contained in the resin layer.
S2=S3-S1-S4
また、帯電性無機微粒子の円相当径は、イオンミリングにてキャリアを切断し、断面SEM、EDXにて観察することで確認をすることができる。
詳細を示す。キャリアを包埋樹脂(Struers社EpoFix、2液混合、12時間硬化型エポキシ樹脂)に混ぜ込み、一晩以上置いて硬化させ、カッターにより大まかな断面試料を作製する。これにイオンミリング(日立ハイテクノロジーズ社製 IM4000PLUS)を用い、加速電圧4.5kV、加工時間5時間の条件で断面の仕上げを行った。これを、走査型電子顕微鏡(Carl Zeiss製Merlin)を用いて、加速電圧0.8kV、倍率10k倍の条件で撮影する。撮影した画像をTIFF画像に取り込み、Media Cybernetics 社製のImage-Pro Plusを用いて、帯電性無機微粒子100粒子の円相当径を測定し、その平均値を使用した。
Furthermore, the equivalent circular diameter of charged inorganic nanoparticles can be confirmed by slicing the carriers using ion milling and observing them with cross-sectional SEM and EDX.
The details are as follows: The carrier was mixed with embedding resin (Struers EpoFix, a two-part epoxy resin that cures in 12 hours), allowed to cure overnight or longer, and a rough cross-sectional sample was prepared using a cutter. The cross-section was then finished using ion milling (Hitachi High-Technologies IM4000PLUS) at an acceleration voltage of 4.5 kV and a processing time of 5 hours. This was then imaged using a scanning electron microscope (Carl Zeiss Merlin) at an acceleration voltage of 0.8 kV and a magnification of 10 kx. The captured images were imported into TIFF format, and the equivalent circle diameter of 100 charged inorganic microparticles was measured using Media Cybernetics Image-Pro Plus, and the average value was used.
また、被覆層の表面におけるバリウムの露出量は、AXIS/ULTRA(島津/KRATOS 製)でのピーク解析にて算出されるバリウムのatomic%で検出することができる。該装置でのビーム照射領域は、おおよそ900μm×600μm程度であり、キャリア25個×17の範囲で検出している。また、進入深さ侵入深さは0~10nmであり、キャリア表層付近の情報を検出している。具体的な測定方法は、測定モード:Al:1486.6eV、励起源:モノクローム(Al)、検知方式:スペクトルモード、マグネットレンズ:OFFにて実施する。まず、広域スキャンによって検出元素を特定し、その次に、検出元素毎にナロースキャンにてピークを検出させる。その後、付属のピーク解析ソフトにて全検出元素に対するバリウムのatomic%を算出して求めた。 Furthermore, the amount of barium exposed on the surface of the coating layer can be detected by the atomic percentage of barium calculated using peak analysis with AXIS/ULTRA (Shimadzu/KRATOS). The beam irradiation area of this device is approximately 900 μm × 600 μm, and detection is performed within a range of 25 carriers × 17. The penetration depth is 0-10 nm, detecting information near the surface of the carriers. The specific measurement method is as follows: Measurement mode: Al: 1486.6 eV, Excitation source: Monochrome (Al), Detection method: Spectral mode, Magnet lens: OFF. First, the detected elements are identified by a wide-area scan, and then peaks are detected for each detected element using a narrow scan. Afterward, the atomic percentage of barium for all detected elements is calculated using the included peak analysis software.
(製造実施例2)
上記[樹脂液1]を芯材表面に厚みが0.12μmとなるようにスピラコーターSP-40により塗布したこと以外は、製造実施例1と同様にして[キャリア2]を得た。
(Manufacturing Example 2)
Carrier 2 was obtained in the same manner as in Manufacturing Example 1, except that the above-mentioned resin liquid 1 was applied to the core material surface with a Spira Coater SP-40 to a thickness of 0.12 μm.
(製造実施例3)
上記[樹脂液1]を芯材表面に厚みが0.44μmとなるようにスピラコーターSP-40により塗布したこと以外は、製造実施例1と同様にして[キャリア3]を得た。
(Manufacturing Example 3)
A carrier (carrier 3) was obtained in the same manner as in Manufacturing Example 1, except that the above-mentioned resin liquid (1) was applied to the core material surface with a Spira Coater SP-40 to a thickness of 0.44 μm.
(製造実施例4)
硫酸バリウムを、酸化マグネシウム(円相当径:0.55μm)に変更したこと以外は、製造実施例1と同様にして[キャリア4]を得た。
(Manufacturing Example 4)
Carrier 4 was obtained in the same manner as in Manufacturing Example 1, except that barium sulfate was replaced with magnesium oxide (equivalent circle diameter: 0.55 μm).
(製造実施例5)
硫酸バリウムを、水酸化マグネシウム(円相当径:0.61μm)に変更したこと以外は、製造実施例1と同様にして[キャリア5]を得た。
(Manufacturing Example 5)
Carrier 5 was obtained in the same manner as in Manufacturing Example 1, except that barium sulfate was replaced with magnesium hydroxide (equivalent circle diameter: 0.61 μm).
(製造実施例6)
硫酸バリウムを、ハイドロタルサイト(円相当径:0.58μm)に変更したこと以外は、製造実施例1と同様にして[キャリア6]を得た。
(Manufacturing Example 6)
Carrier 6 was obtained in the same manner as in Manufacturing Example 1, except that barium sulfate was replaced with hydrotalcite (equivalent circle diameter: 0.58 μm).
(製造実施例7)
<樹脂液7>
・アクリル樹脂溶液(固形分濃度:20%) 200部
・シリコン樹脂溶液(固形分濃度:40%) 2000部
・アミノシラン(固形分濃度:100%) 20部
・酸化タングステンドープ酸化スズ(WTO)表面処理アルミナ 1160部
(粉体比抵抗:40[Ω・cm])
・硫酸バリウム 220部
(円相当径:0.60[μm])
・トルエン 6800部
・分散剤(リン酸エステル系界面活性剤) 30部
・消泡剤(シリコーン系) 270部
(Manufacturing Example 7)
<Resin Liquid 7>
200 parts of acrylic resin solution (solids concentration: 20%), 2000 parts of silicone resin solution (solids concentration: 40%), 20 parts of aminosilane (solids concentration: 100%), and 1160 parts of tungsten oxide-doped tin oxide (WTO) surface-treated alumina (powder resistivity: 40 [Ω・cm]).
• Barium sulfate 220 parts (equivalent circle diameter: 0.60 [μm])
• Toluene 6800 parts • Dispersant (phosphate ester surfactant) 30 parts • Antifoaming agent (silicone-based) 270 parts
[樹脂液1]を[樹脂液7]に変更したこと以外は、製造実施例1と同様にして[キャリア7]を得た。 Except for changing [Resin Liquid 1] to [Resin Liquid 7], [Carrier 7] was obtained in the same manner as in Manufacturing Example 1.
(製造実施例8)
<樹脂液8>
・アクリル樹脂溶液(固形分濃度:20%) 200部
・シリコン樹脂溶液(固形分濃度:40%) 2000部
・アミノシラン(固形分濃度:100%) 20部
・酸化タングステンドープ酸化スズ(WTO)表面処理アルミナ 1160部
(粉体比抵抗:40[Ω・cm])
・硫酸バリウム 220部
(円相当径:0.60[μm])
・トルエン 6800部
・分散剤(リン酸エステル系界面活性剤) 30部
・消泡剤(シリコーン系) 580部
(Manufacturing Example 8)
<Resin Liquid 8>
200 parts of acrylic resin solution (solids concentration: 20%), 2000 parts of silicone resin solution (solids concentration: 40%), 20 parts of aminosilane (solids concentration: 100%), and 1160 parts of tungsten oxide-doped tin oxide (WTO) surface-treated alumina (powder resistivity: 40 [Ω・cm]).
• Barium sulfate 220 parts (equivalent circle diameter: 0.60 [μm])
• Toluene 6800 parts • Dispersant (phosphate ester surfactant) 30 parts • Antifoaming agent (silicone-based) 580 parts
[樹脂液1]を[樹脂液8]に変更したこと以外は、製造実施例1と同様にして[キャリア8]を得た。[キャリア8]の被覆層の空隙率は0.3%であった。 Except for changing [Resin Liquid 1] to [Resin Liquid 8], [Carrier 8] was obtained in the same manner as in Manufacturing Example 1. The porosity of the coating layer of [Carrier 8] was 0.3%.
(製造実施例9)
<樹脂液9>
・アクリル樹脂溶液(固形分濃度:20%) 200部
・シリコン樹脂溶液(固形分濃度:40%) 2000部
・アミノシラン(固形分濃度:100%) 20部
・酸化タングステンドープ酸化スズ(WTO)表面処理アルミナ 1160部
(粉体比抵抗:40[Ω・cm])
・硫酸バリウム 220部
(円相当径:0.60[μm])
・トルエン 6800部
・分散剤(リン酸エステル系界面活性剤) 30部
・消泡剤(シリコーン系) 110部
(Manufacturing Example 9)
<Resin liquid 9>
200 parts of acrylic resin solution (solids concentration: 20%), 2000 parts of silicone resin solution (solids concentration: 40%), 20 parts of aminosilane (solids concentration: 100%), and 1160 parts of tungsten oxide-doped tin oxide (WTO) surface-treated alumina (powder resistivity: 40 [Ω・cm]).
• Barium sulfate 220 parts (equivalent circle diameter: 0.60 [μm])
• Toluene 6800 parts • Dispersant (phosphate ester surfactant) 30 parts • Antifoaming agent (silicone-based) 110 parts
[樹脂液1]を[樹脂液9]に変更したこと以外は、製造実施例1と同様にして[キャリア9]を得た。[キャリア9]の被覆層の空隙率は2.7%であった。 Except for changing [Resin Liquid 1] to [Resin Liquid 9], [Carrier 9] was obtained in the same manner as in Manufacturing Example 1. The porosity of the coating layer of [Carrier 9] was 2.7%.
(製造比較例1)
上記[樹脂液1]を芯材表面に厚みが0.50μmとなるようにスピラコーターSP-40により塗布したこと以外は、製造実施例1と同様にして[キャリア10]を得た。
(Comparative example 1 of manufacturing)
A carrier 10 was obtained in the same manner as in Manufacturing Example 1, except that the above-mentioned resin liquid 1 was applied to the core material surface with a Spira Coater SP-40 to a thickness of 0.50 μm.
(製造比較例2)
上記[樹脂液1]を芯材表面に厚みが0.08μmとなるようにスピラコーターSP-40により塗布したこと以外は、製造実施例1と同様にして[キャリア11]を得た。
(Manufacturing Comparison Example 2)
A carrier (carrier 11) was obtained in the same manner as in Manufacturing Example 1, except that the above-mentioned resin liquid (1) was applied to the core material surface with a Spira Coater SP-40 to a thickness of 0.08 μm.
(製造比較例3)
<樹脂液12>
・アクリル樹脂溶液(固形分濃度:20%) 200部
・シリコン樹脂溶液(固形分濃度:40%) 2000部
・アミノシラン(固形分濃度:100%) 20部
・酸化タングステンドープ酸化スズ(WTO)表面処理アルミナ 1160部
(粉体比抵抗:40[Ω・cm])
・トルエン 6800部
・分散剤(リン酸エステル系界面活性剤) 30部
・消泡剤(シリコーン系) 110部
(Manufacturing Comparison Example 3)
<Resin liquid 12>
200 parts of acrylic resin solution (solids concentration: 20%), 2000 parts of silicone resin solution (solids concentration: 40%), 20 parts of aminosilane (solids concentration: 100%), and 1160 parts of tungsten oxide-doped tin oxide (WTO) surface-treated alumina (powder resistivity: 40 [Ω・cm]).
• Toluene 6800 parts • Dispersant (phosphate ester surfactant) 30 parts • Antifoaming agent (silicone-based) 110 parts
[樹脂液1]を[樹脂液12]に変更したこと以外は、製造実施例1と同様にして[キャリア12]を得た。 Except for changing [Resin Liquid 1] to [Resin Liquid 12], [Carrier 12] was obtained in the same manner as in Manufacturing Example 1.
(製造比較例4)
<樹脂液13>
・アクリル樹脂溶液(固形分濃度:20%) 200部
・シリコン樹脂溶液(固形分濃度:40%) 2000部
・アミノシラン(固形分濃度:100%) 20部
・酸化タングステンドープ酸化スズ(WTO)表面処理アルミナ 1160部
(粉体比抵抗:40[Ω・cm])
・硫酸バリウム 220部
(円相当径:0.60[μm])
・トルエン 6800部
・分散剤(リン酸エステル系界面活性剤) 30部
・消泡剤(シリコーン系) 580部
(Manufacturing Comparison Example 4)
<Resin liquid 13>
200 parts of acrylic resin solution (solids concentration: 20%), 2000 parts of silicone resin solution (solids concentration: 40%), 20 parts of aminosilane (solids concentration: 100%), and 1160 parts of tungsten oxide-doped tin oxide (WTO) surface-treated alumina (powder resistivity: 40 [Ω・cm]).
• Barium sulfate 220 parts (equivalent circle diameter: 0.60 [μm])
• Toluene 6800 parts • Dispersant (phosphate ester surfactant) 30 parts • Antifoaming agent (silicone-based) 580 parts
上記の各材料をホモミキサーにて10分間分散し、被覆層形成液として[樹脂液13]を調合した。上記[樹脂液13]を脱気し、溶存ガスを取り除いた。キャリアの芯材粒子として体積平均粒径36.5μmのMnフェライトを用い、[樹脂液13]を芯材表面に厚みが0.35μmとなるようにスピラコーターSP-40(岡田精工社製)により60℃の雰囲気下で30g/minの割合で塗布し、その後、乾燥させた。上記以外は製造実施例1と同様にして[キャリア13]を得た。[キャリア13]の被覆層の空隙率は0.05%であった。 The above materials were dispersed in a homomixer for 10 minutes to prepare [Resin Liquid 13] as a coating layer forming liquid. [Resin Liquid 13] was degassed to remove dissolved gases. Mn ferrite with a volume-average particle size of 36.5 μm was used as the core material particle for the carrier. [Resin Liquid 13] was applied to the core material surface at a rate of 30 g/min using a Spira Coater SP-40 (manufactured by Okada Seikou Co., Ltd.) at 60°C to a thickness of 0.35 μm, and then dried. [Carrier 13] was obtained in the same manner as in Manufacturing Example 1, except for the above. The porosity of the coating layer of [Carrier 13] was 0.05%.
(製造比較例5)
<樹脂液14>
・アクリル樹脂溶液(固形分濃度:20%) 200部
・シリコン樹脂溶液(固形分濃度:40%) 2000部
・アミノシラン(固形分濃度:100%) 20部
・酸化タングステンドープ酸化スズ(WTO)表面処理アルミナ 1160部
(粉体比抵抗:40[Ω・cm])
・硫酸バリウム 220部
(円相当径:0.60[μm])
・トルエン 6800部
・分散剤(リン酸エステル系界面活性剤) 30部
(Comparative example 5 of manufacturing)
<Resin liquid 14>
200 parts of acrylic resin solution (solids concentration: 20%), 2000 parts of silicone resin solution (solids concentration: 40%), 20 parts of aminosilane (solids concentration: 100%), and 1160 parts of tungsten oxide-doped tin oxide (WTO) surface-treated alumina (powder resistivity: 40 [Ω・cm]).
• Barium sulfate 220 parts (equivalent circle diameter: 0.60 [μm])
• Toluene 6800 parts • Dispersant (phosphate ester surfactant) 30 parts
[樹脂液1]を[樹脂液14]に変更したこと以外は、製造実施例1と同様にして[キャリア14]を得た。[キャリア14]の被覆層の空隙率は7.0%であった。 Except for changing [Resin Liquid 1] to [Resin Liquid 14], [Carrier 14] was obtained in the same manner as in Manufacturing Example 1. The porosity of the coating layer of [Carrier 14] was 7.0%.
得られたキャリア特性を表1に示す。 The obtained carrier characteristics are shown in Table 1.
(トナー製造例)
以下のようにしてトナーを製造した。
(Example of toner manufacturing)
The toner was manufactured as follows:
<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部、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部、テレフタル酸274部及びジブチルスズオキシド2部を投入し、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。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。
<Synthesis of polyester resin A>
In a reaction vessel equipped with a condenser, a stirrer, and a nitrogen inlet, 65 parts of a 2-mol ethylene oxide adduct of bisphenol A, 86 parts of a 3-mol propion oxide adduct of bisphenol A, 274 parts of terephthalic acid, and 2 parts of dibutyltin oxide were added and reacted at atmospheric pressure and 230°C for 15 hours. Next, the mixture was reacted under reduced pressure of 5-10 mmHg for 6 hours to synthesize [Polyester Resin A]. The obtained [Polyester Resin A] had 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 of 35 mgKOH/g.
<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部、テレフタル酸283部、無水トリメリット酸22部、及びジブチルチンオキサイド2部を仕込み、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。
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。
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、前記[中間体ポリエステル]411部、イソホロンジイソシアネート89部、及び酢酸エチル500部を仕込み、100℃にて5時間反応させて、[プレポリマー](前記活性水素基含有化合物と反応可能な重合体)を合成した。
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。
<Synthesis of prepolymers (polymers that can react with active hydrogen group-containing compounds)>
In a reaction vessel equipped with a condenser, a stirrer, and a nitrogen inlet tube, 682 parts of bisphenol A ethylene oxide 2 molar adduct, 81 parts of bisphenol A propylene oxide 2 molar adduct, 283 parts of terephthalic acid, 22 parts of trimellitic anhydride, and 2 parts of dibutyltin oxide were charged and reacted at atmospheric pressure at 230°C for 8 hours. Then, the mixture was reacted under reduced pressure of 10-15 mHg for 5 hours to synthesize the intermediate polyester.
The obtained intermediate polyester had 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 of 49.
Next, 411 parts of the [intermediate polyester], 89 parts of isophorone diisocyanate, and 500 parts of ethyl acetate were charged into a reaction vessel equipped with a condenser, a stirrer, and a nitrogen inlet tube, and reacted at 100°C for 5 hours to synthesize a [prepolymer] (a polymer capable of reacting with the active hydrogen group-containing compound).
The obtained [prepolymer] had a free isocyanate content of 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(前記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部及びメチルエチルケトン70部を仕込み、50℃にて5時間反応を行い、[ケチミン](前記活性水素基含有化合物)を合成した。得られた[ケチミン](前記活性水素機含有化合物)のアミン価は423であった。
<Synthesis of Ketimine (the active hydrogen group-containing compound)>
In a reaction vessel equipped with a stirring rod and a thermometer, 30 parts of isophoronediamine and 70 parts of methyl ethyl ketone were charged, and the reaction was carried out at 50°C for 5 hours to synthesize [ketimine] (the active hydrogen group-containing compound). The amine value of the obtained [ketimine] (the active hydrogen group-containing compound) was 423.
<マスターバッチの作製>
水1,000部、DBP吸油量が42mL/100g、pHが9.5のカーボンブラックPrintex35(デグサ社製)540部、及び1,200部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。
<Masterbatch Preparation>
1,000 parts water, 540 parts Printex 35 carbon black (manufactured by Degussa) with a DBP oil absorption of 42 mL/100 g and a pH of 9.5, and 1,200 parts polyester resin A were mixed using a Henschel mixer (manufactured by Mitsui Mining Co., Ltd.). Next, the resulting mixture was kneaded at 150°C for 30 minutes using a double roll mill, then rolled and cooled, and pulverized in a pulperizer (manufactured by Hosokawa Micron Corporation) to prepare a masterbatch.
<水系媒体の調製>
イオン交換水306部、リン酸三カルシウムの10質量%懸濁液265部及びドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム1.0部を混合攪拌し、均一に溶解させて、水系媒体を調製した。
<Preparation of water-based media>
A water-based medium was prepared by mixing and stirring 306 parts of deionized water, 265 parts of a 10% by mass suspension of tricalcium phosphate, and 1.0 part of sodium dodecylbenzenesulfonate until uniformly dissolved.
<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Sigma(KSV Instruments社製)を用いて、Sigmaシステム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0.01%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Sigmaで測定を行ったところ、水系媒体の質量に対して0.05%であった。
<Measurement of critical micelle concentration>
The critical micelle concentration of surfactants was measured using the following method. Analysis was performed using a Sigma surface tension meter (KSV Instruments) and an analysis program within the Sigma system. Surfactants were added dropwise to an aqueous medium at a rate of 0.01%, and the interfacial tension was measured after stirring and standing. From the obtained surface tension curve, the surfactant concentration at which the interfacial tension no longer decreased with further addition of surfactant was calculated as the critical micelle concentration. The critical micelle concentration of sodium dodecylbenzenesulfonate relative to the mass of the aqueous medium was measured using a Sigma surface tension meter and found to be 0.05%.
<トナー材料液の調製>
ビーカー内に、[ポリエステル樹脂A]を70部、[プレポリマー]を10部及び酢酸エチル100部を入れ、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部(日本精鑞社製HNP-9、融点75℃)、MEK-ST(日産化学工業社製)2部、及び[マスターバッチ]10部を加えて、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、前記[ケチミン]2.7部を加えて溶解させ、トナー材料液を調製した。
<Preparation of toner material solution>
70 parts of [Polyester Resin A], 10 parts of [Prepolymer], and 100 parts of ethyl acetate were placed in a beaker and stirred until dissolved. 5 parts of paraffin wax (HNP-9, manufactured by Nippon Seiro Co., Ltd., melting point 75°C), 2 parts of MEK-ST (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.), and 10 parts of [Masterbatch] were added as release agents. Using an UltraViscomill bead mill (manufactured by AIMEX Corporation), the mixture was passed through three passes at a liquid delivery rate of 1 kg/hour and a disk peripheral speed of 6 m/sec, with 80% by volume of zirconia beads with a particle size of 0.5 mm packed inside. Then, 2.7 parts of [Ketimine] were added and dissolved to prepare the toner material solution.
<乳化乃至分散液の調製>
前記水系媒体相150部を容器に入れ、TK式ホモミキサー(特殊機化工業社製)を用い、回転数12,000rpmで攪拌し、これに前記トナー材料液100部を添加し、10分間混合して乳化乃至分散液(乳化スラリー)を調製した。
<Preparation of emulsified or dispersed liquids>
150 parts of the aqueous media phase were placed in a container and stirred at a rotation speed of 12,000 rpm using a TK-type homomixer (manufactured by Tokushu Kika Kogyo Co., Ltd.). 100 parts of the toner material liquid were added to this mixture and mixed for 10 minutes to prepare an emulsified or dispersed liquid (emulsified slurry).
<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、前記乳化スラリー100部を仕込み、攪拌周速20m/分で攪拌しながら30℃にて12時間脱溶剤し、分散スラリーを調製した。
<Removal of organic solvents>
A 100-part emulsified slurry was placed in a container equipped with a stirrer and thermometer, and the solvent was removed at 30°C for 12 hours while stirring at a peripheral speed of 20 m/min to prepare a dispersed slurry.
<洗浄>
前記分散スラリー100部を減圧濾過した後、濾過ケーキにイオン交換水100部を添加し、TK式ホモミキサーで混合(回転数12,000rpm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部を添加し、TK式ホモミキサーで混合(回転数12,000rpm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%水酸化ナトリウム水溶液20部を添加し、TK式ホモミキサーで混合(回転数12,000rpmにて30分間)した後減圧濾過した。得られた濾過ケーキにイオン交換水300部を添加し、TK式ホモミキサーで混合(回転数12,000rpm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部を添加し、TK式ホモミキサーで混合(回転数12,000rpm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部を添加し、TK式ホモミキサーで混合(回転数12,000rpmにて10分間)した後濾過した。
<Washing>
After 100 parts of the dispersion slurry was filtered under reduced pressure, 100 parts of deionized water were added to the filter cake, and the mixture was mixed in a TK homomixer (at a rotation speed of 12,000 rpm for 10 minutes) and then filtered. The process of adding 300 parts of deionized water to the obtained filter cake, mixing in a TK homomixer (at a rotation speed of 12,000 rpm for 10 minutes), and then filtering was repeated twice. 20 parts of a 10% by mass sodium hydroxide aqueous solution were added to the obtained filter cake, and the mixture was mixed in a TK homomixer (at a rotation speed of 12,000 rpm for 30 minutes), and then filtered under reduced pressure. 300 parts of deionized water were added to the obtained filter cake, and the mixture was mixed in a TK homomixer (at a rotation speed of 12,000 rpm for 10 minutes), and then filtered. The process of adding 300 parts of deionized water to the obtained filter cake, mixing in a TK homomixer (at a rotation speed of 12,000 rpm for 10 minutes), and then filtering was repeated twice. Furthermore, 20 parts of 10% by mass hydrochloric acid were added to the obtained filtration cake, and the mixture was mixed in a TK homomixer (at a rotation speed of 12,000 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部を添加し、TK式ホモミキサーで混合(回転数12,000rpm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、事前に作成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0.05%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。
<Surfactant amount adjustment>
The filtration cake obtained by the above washing process was mixed with 300 parts of deionized water using a TK homomixer (at a rotation speed of 12,000 rpm for 10 minutes). The electrical conductivity of the resulting toner dispersion was measured, and the surfactant concentration of the toner dispersion was calculated from a previously prepared surfactant concentration calibration curve. Based on this value, deionized water was added until the surfactant concentration reached the target surfactant concentration of 0.05%, thereby obtaining the toner dispersion.
<表面処理工程>
前記所定の界面活性剤濃度に調整されたトナー分散液を、TK式ホモミキサーで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部を添加し、TK式ホモミキサーで混合(回転数12,000rpmにて10分間)した後濾過した。
<Surface treatment process>
The toner dispersion, adjusted to the predetermined surfactant concentration, 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. After that, the toner dispersion was cooled to 25°C and filtered. Furthermore, 300 parts of deionized water were added to the resulting filter cake, mixed in a TK homomixer (at a rotation speed of 12,000 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。
<Drying>
The resulting final filtered cake was dried in a circulating air dryer at 45°C for 48 hours and sieved with a 75 μm mesh to obtain [toner matrix particles 1].
<外添処理>
さらに、[トナー母体粒子1]を100部に対して、平均粒径100nmの疎水性シリカ3.0部と、平均粒径20nmの酸化チタン1.0部と、平均粒径15nmの疎水性シリカ微粉体を1.5部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>
Furthermore, to obtain [Toner 1], 100 parts of [Toner matrix particles 1] were mixed in a Henschel mixer with 3.0 parts of hydrophobic silica with an average particle size of 100 nm, 1.0 part of titanium dioxide with an average particle size of 20 nm, and 1.5 parts of hydrophobic silica fine powder with an average particle size of 15 nm.
(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14](93部)、及びトナー1(7部)を混合して、タービュラーミキサーを用いて81rpmで3分間攪拌し、評価用の[現像剤1]~[現像剤14]を作製した。また、それらの現像剤の補給用現像剤は、トナー濃度が95%となるように、前記キャリア及び前記トナーを用いて作製した。
(Preparation of the developing agent)
The carriers 1 to 14 (93 parts) and toner 1 (7 parts) obtained in the examples and comparative examples were mixed and stirred at 81 rpm for 3 minutes using a turbulent mixer to prepare the developers 1 to 14 for evaluation. In addition, replenishment developers for these developers were prepared using the carriers and toner so that the toner concentration was 95%.
(評価)
得られた[現像剤1]~[現像剤14]を用いて下記の評価を行った。
トナーへの帯電付与性の評価として、経時帯電安定性の評価及びトナー飛散の評価を行った。また、評価に用いたデジタルフルカラー複合機(リコー社製、Pro C9100)はカラープロダクションプリンターであり、下記評価により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評価した。
(evaluation)
The following evaluations were performed using the obtained [Developer 1] to [Developer 14].
To evaluate the ability to impart charge to the toner, we evaluated the stability of charge over time and the scattering of toner. The digital full-color multifunction printer (Ricoh Pro C9100) used for the evaluation is a color production printer, and the continuous paper feeding at low image area density was evaluated even in a high-speed machine using low-temperature fixing toner, as described below.
<経時帯電安定性>
リコー社製Pro C9100(リコー製デジタルカラー複写機・プリンター複合機)に実施例及び比較例の[現像剤1]~[現像剤14]と、それらの補給用現像剤を用いて、画像面積率40%で100万枚のランニング後のキャリアで評価を行った。
まず、初期のキャリアの帯電量(Q1)は、[キャリア1]~[キャリア14]と、[トナー1]を、質量比93:7で混合し、摩擦帯電させたサンプルを、ブローオフ装置TB-200(東芝ケミカル社製)を用いて測定した。また、100万枚ランニング後のキャリアの帯電量(Q2)は、ブローオフ装置を用いてランニング後の現像剤中の各色のトナーを除去したキャリアを用いた以外は、上記と同様にして測定した。帯電量の変化率は(Q1-Q2)/(Q1)×100の絶対値と規定した。評価基準を以下に示す。
<Static Stability Over Time>
The Ricoh Pro C9100 (Ricoh digital color copier/printer) was evaluated using the [Developer 1] to [Developer 14] from the examples and comparative examples, along with their replenishment developers, on a carrier after running 1 million images at an image area ratio of 40%.
First, the initial charge level of the carriers (Q1) was measured using a blow-off device TB-200 (manufactured by Toshiba Chemical Co., Ltd.) on a sample prepared by mixing [Carrier 1] to [Carrier 14] and [Toner 1] in a mass ratio of 93:7 and triboelectrically charging it. The charge level of the carriers after 1 million runs (Q2) was measured in the same manner as above, except that the carriers used were those from which the toners of each color had been removed from the developer after running using the blow-off device. The rate of change in charge level was defined as the absolute value of (Q1 - Q2) / (Q1) × 100. The evaluation criteria are shown below.
[評価基準]
0以上~5未満 : ◎(大変良好)
5以上~10未満 : ○(良好)
10以上~20未満 : △(使用可能)
20以上 : ×(不良)
[Evaluation Criteria]
0 or more but less than 5: ◎ (Excellent)
5 or more but less than 10: ○ (Good)
10 or more but less than 20: △ (Usable)
20 or more: × (defective)
<トナー飛散>
リコー社製Pro C9100(リコー製デジタルカラー複写機・プリンター複合機)に実施例及び比較例の[現像剤1]~[現像剤14]と、それらの補給用現像剤を用いて、画像面積率40%で100万枚のランニング後に現像剤担持体の下部に溜まったトナーの量を吸引、回収し、トナー質量を測定した。評価基準を以下に示す。
<Toner scattering>
Using a Ricoh Pro C9100 (Ricoh digital color copier/printer), the developers [Developer 1] to [Developer 14] from the examples and comparative examples, along with their replenishment developers, were used to print 1 million images at an image area ratio of 40%. After this run, the amount of toner accumulated at the bottom of the developer carrier was aspirated and recovered, and the toner mass was measured. The evaluation criteria are shown below.
[評価基準]
0mg以上~ 50mg未満 : ◎(大変良好)
50mg以上~100mg未満 : ○(良好)
100mg以上~250mg未満 : △(使用可能)
250mg以上 : ×(不良)
[Evaluation Criteria]
0 mg or more to less than 50 mg: ◎ (Excellent)
50 mg or more but less than 100 mg: ○ (Good)
100 mg or more but less than 250 mg: △ (Usable)
250mg or more: × (defective)
評価結果を表2に示す。 The evaluation results are shown in Table 2.
本発明の態様は、例えば、以下のとおりである。
<1>芯材粒子と、該芯材粒子を被覆する被覆層とを含むキャリアであって、
前記被覆層は、樹脂と帯電性無機微粒子を含み、当該被覆層中に空隙が含まれており、
前記樹脂の部分の平均膜厚が0.10μm以上0.45μm未満であり、
前記被覆層の断面において、前記空隙の断面積をS1とし、前記樹脂の部分の断面積をS2とし、下記の式で表される前記空隙の断面積比率を空隙率としたとき、該空隙率が0.1%以上2.8%未満であることを特徴とするキャリア。
空隙率[%]=S1/S2×100
<2>前記帯電性無機微粒子は、硫酸バリウム、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム及びハイドロタルサイトから選ばれる1種以上であることを特徴とする<1>に記載のキャリア。
<3>前記帯電性無機微粒子は、硫酸バリウムを含有し、
前記被覆層の表面におけるバリウムの露出量が、0.1atomic%以上であることを特徴とする<1>又は<2>に記載のキャリア。
<4>前記被覆層中に消泡剤を含有することを特徴とする<1>から<3>のいずれかに記載のキャリア。
<5><1>から<4>のいずれかに記載のキャリアを含むことを特徴とする現像剤。
<6><5>に記載の現像剤を用いることを特徴とする画像形成方法。
<7><5>に記載の現像剤を備えることを特徴とする画像形成装置。
<8><5>に記載の現像剤を備えることを特徴とするプロセスカートリッジ。
Examples of the present invention are as follows:
<1> A carrier comprising core material particles and a coating layer covering the core material particles,
The coating layer comprises a resin and electrostatically charged inorganic fine particles, and contains voids within the coating layer.
The average film thickness of the aforementioned resin portion is 0.10 μm or more and less than 0.45 μm.
A carrier characterized in that, in the cross-section of the coating layer, S1 is the cross-sectional area of the voids, S2 is the cross-sectional area of the resin portion, and the void ratio is expressed by the following formula, the void ratio is 0.1% or more and less than 2.8%.
Porosity [%]=S1/S2×100
<2> The carrier according to <1>, characterized in that the electrostatically charged inorganic fine particles are one or more selected from barium sulfate, magnesium oxide, magnesium hydroxide, and hydrotalcite.
<3> The electrostatically charged inorganic fine particles contain barium sulfate,
The carrier according to <1> or <2>, characterized in that the amount of barium exposed on the surface of the coating layer is 0.1 atomic% or more.
<4> The carrier according to any one of <1> to <3>, characterized in that it contains an antifoaming agent in the coating layer.
A developer characterized by containing any of the carriers described in <5>, <1>, to <4>.
An image forming method characterized by using the developer described in <6> and <5>.
An image forming apparatus characterized by comprising the developer described in <7> and <5>.
A process cartridge characterized by comprising the developer described in <8> and <5>.
1a 電極
1b 電極
2 容器
3 キャリア
10 プロセスカートリッジ
11 感光体
12 帯電装置
13 現像装置
14 クリーニング装置
20 芯材粒子
30 被覆層
31 空隙
32 樹脂
33 帯電性微粒子
34 導電性成分
1a Electrode 1b Electrode 2 Container 3 Carrier 10 Process cartridge 11 Photoreceptor 12 Charging device 13 Developing device 14 Cleaning device 20 Core material particles 30 Coating layer 31 Void 32 Resin 33 Chargeable fine particles 34 Conductive component
Claims (8)
前記被覆層は、樹脂と帯電性無機微粒子を含み、当該被覆層中に空隙が含まれており、粉体比抵抗が200Ω・cm以下の導電性無機微粒子を含み、
前記樹脂の部分の平均膜厚が0.10μm以上0.45μm未満であり、
前記被覆層の断面において、前記空隙の断面積をS1とし、前記樹脂の部分の断面積をS2とし、下記の式で表される前記空隙の断面積比率を空隙率としたとき、該空隙率が0.1%以上2.8%未満であり、
前記芯材粒子がMnフェラトを含むことを特徴とするキャリア。
空隙率[%]=S1/S2×100 A carrier comprising core material particles and a coating layer covering the core material particles,
The coating layer comprises a resin and electrostatically charged inorganic fine particles, and contains voids within the coating layer, and includes conductive inorganic fine particles with a powder resistivity of 200 Ω·cm or less.
The average film thickness of the aforementioned resin portion is 0.10 μm or more and less than 0.45 μm.
In the cross-section of the coating layer, let S1 be the cross-sectional area of the voids and S2 be the cross-sectional area of the resin portion, and let the ratio of the cross-sectional areas of the voids, expressed by the following formula, be the porosity, such that the porosity is 0.1% or more and less than 2.8%.
A carrier characterized by containing Mnferrat in the core material particles .
Porosity [%]=S1/S2×100
前記被覆層の表面におけるバリウムの露出量が、0.1atomic%以上0.7atomic%以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載のキャリア。 The electrostatically charged inorganic fine particles contain barium sulfate,
The carrier according to claim 1 or 2, characterized in that the amount of barium exposed on the surface of the coating layer is 0.1 atomic% or more and 0.7 atomic% or less.
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