JP2020181124A - Developer, method for manufacturing the same, image forming apparatus, developer storage unit, and image forming method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、現像剤、その製造方法、画像形成装置、現像剤収容ユニットおよび画像形成方法に関する。 The present invention relates to a developer, a method for producing the same, an image forming apparatus, a developing agent accommodating unit, and an image forming method.
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した後、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写機やプリンタの技術は、モノクロからフルカラーへの展開が急速になりつつあり、フルカラーの市場は拡大する傾向にある。 In image formation by the electrophotographic method, an electrostatic latent image is formed on an electrostatic latent image carrier such as a photoconductive substance, and a charged toner is adhered to the electrostatic latent image to form a toner image. After that, the toner image is transferred to a recording medium, fixed, and becomes an output image. In recent years, the technology of copiers and printers using electrophotographic methods has been rapidly expanding from monochrome to full color, and the full color market tends to expand.
フルカラー画像形成においては、定着装置の小型化、構成の簡素化の目的で、トナーの表面に添加剤微粒子を付着させている。しかし、この添加剤はトナーから脱離し、感光体を傷つけることによる画像異常を発生させる問題がある。さらに、トナーのフィルミングが発生して、帯電性が低下することにより、トナーの飛散が発生するという問題がある。 In full-color image formation, additive fine particles are attached to the surface of the toner for the purpose of downsizing the fixing device and simplifying the configuration. However, this additive has a problem of causing image abnormality by desorbing from the toner and damaging the photoconductor. Further, there is a problem that toner filming occurs and the chargeability is lowered, so that the toner is scattered.
一方、キャリアとしては、トナーのフィルミングの防止、均一な表面の形成、表面の酸化の防止、感湿性の低下の防止、現像剤の寿命の延長、感光体の表面への付着の防止、感光体のキズあるいは摩耗からの保護、帯電極性の制御、帯電量の調節等の目的で、カーボンブラックを含有する樹脂が表面に形成された被覆層を有するキャリアが知られている。
しかしながら、初期は良好な画像を形成することができるが、コピー枚数が増加するに連れて、被覆層が削れて画質が低下するという問題がある。また、被覆層が削れたり、被覆層からカーボンブラックが脱離したりすることにより、色汚れが発生するという問題がある。カーボンブラックの代替材料としては、一般に、酸化チタン、酸化亜鉛等が知られているが、体積固有抵抗を低下させる効果が不充分である。
そして、これらのトナーとキャリアを混合し、現像剤として使用する際、機内の温度上昇に伴い、保存性が悪化してしまう問題がある。
On the other hand, as carriers, prevention of toner filming, formation of uniform surface, prevention of surface oxidation, prevention of deterioration of humidity sensitivity, extension of developer life, prevention of adhesion of photoconductor to surface, exposure Carriers having a coating layer in which a resin containing carbon black is formed on the surface are known for the purpose of protecting the body from scratches or wear, controlling the polarity of charge, adjusting the amount of charge, and the like.
However, although a good image can be formed at the initial stage, there is a problem that the coating layer is scraped and the image quality deteriorates as the number of copies increases. Further, there is a problem that color stains occur due to scraping of the coating layer or desorption of carbon black from the coating layer. Titanium oxide, zinc oxide, and the like are generally known as alternative materials for carbon black, but the effect of reducing the volume intrinsic resistance is insufficient.
When these toners and carriers are mixed and used as a developing agent, there is a problem that the storage stability deteriorates as the temperature inside the machine rises.
そこで、特許文献1には、酸化チタンを添加剤として使用するトナーと硫酸バリウムの微粒子を含む樹脂層を有するキャリアを使用した現像剤が開示されている。特許文献2には、針状導電粉としてアンチモンドープ酸化スズ(ATO)を含有する被覆層が形成された現像剤が開示されている。特許文献3には、基体粒子の表面に二酸化スズ層と二酸化スズを含む酸化インジウム層が積層された導電性粒子を含有する被覆層が形成されたキャリアを使用した現像剤が開示されている。特許文献4には、金属酸化物導電性粒子である第一の導電性粒子と、金属酸化物粒子及び/又は金属塩粒子の表面が導電処理された第二の導電性粒子とを含む被覆層を有するキャリアを使用した現像剤が開示されている。さらに、特許文献5には、トナーの表面に添加剤として、シリカ微粒子のみを含有したトナーを使用した現像剤が開示されている。特許文献6には、硫酸バリウムを含んだ被覆層を有するキャリアを使用した現像剤や、特許文献7には、特定の共重合体からなる樹脂と硫酸バリウムを含んだ被覆層を有するキャリアが開示されている。また、特許文献8及び9には、硫酸バリウムを含んだ被覆層を有するキャリアであって、X線光電子分光分析(XPS)による測定において、Ba/Si比が0.01〜0.08であるキャリアが開示されている。さらにまた、特許文献10には、キャリアに含有させる導電性粒子の基体として硫酸バリウムを使用したキャリアが開示されている。 Therefore, Patent Document 1 discloses a developer using a carrier having a toner containing titanium oxide as an additive and a resin layer containing fine particles of barium sulfate. Patent Document 2 discloses a developer in which a coating layer containing antimony-doped tin oxide (ATO) is formed as a needle-like conductive powder. Patent Document 3 discloses a developer using a carrier in which a coating layer containing conductive particles in which a tin dioxide layer and an indium oxide layer containing tin dioxide are laminated on the surface of base particles is formed. Patent Document 4 describes a coating layer containing a first conductive particle which is a metal oxide conductive particle and a second conductive particle whose surface is a conductive treatment of the metal oxide particle and / or the metal salt particle. A developer using a carrier having the above is disclosed. Further, Patent Document 5 discloses a developer using a toner containing only silica fine particles as an additive on the surface of the toner. Patent Document 6 discloses a developer using a carrier having a coating layer containing barium sulfate, and Patent Document 7 discloses a carrier having a coating layer containing a resin made of a specific copolymer and barium sulfate. Has been done. Further, Patent Documents 8 and 9 describe carriers having a coating layer containing barium sulfate, and have a Ba / Si ratio of 0.01 to 0.08 as measured by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The carrier is disclosed. Furthermore, Patent Document 10 discloses a carrier using barium sulfate as a substrate for conductive particles contained in the carrier.
しかし、上記特許文献1に開示された技術では、トナー添加剤として使用している酸化チタンがキャリアにスペントし、現像剤としての帯電能力が低下することでトナー飛散が発生してしまうという問題がある。上記特許文献2に開示された技術では、ATOの色調が青みを帯びているため、カーボンブラックと同様、色汚れが発生するという問題がある。上記特許文献3に開示された技術では、レアメタルを含有する導電性粒子であるため、コスト、永続的使用可能性等の点で問題がある。上記特許文献4に開示された技術では、キャリアの帯電能力の低下に対して一定の効果があるが、外添剤が多いトナーを使用し、高画像面積で連続通紙を行なった場合には、やはり帯電能力の低下が起こり、帯電効果が充分であるとはいえない。また、上記特許文献5〜10に開示された技術は、高画像面積でトナーを収支させた場合、キャリアの帯電能力の低下に対して一定の効果がある。しかしながら、近年は消費電力低減のため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の要求もある。キャリア粒子表面にトナー膜が形成されるスペント化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問題が生じている。さらに、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は上述した各特許文献に記載のキャリア及びトナーを使用した現像剤では十分な効果を発揮することはできない。 However, in the technique disclosed in Patent Document 1, there is a problem that titanium oxide used as a toner additive is spint on the carrier and the charging ability as a developer is lowered, so that toner is scattered. is there. In the technique disclosed in Patent Document 2, since the color tone of ATO is bluish, there is a problem that color stains occur as in carbon black. Since the technique disclosed in Patent Document 3 is a conductive particle containing a rare metal, there are problems in terms of cost, permanent usability, and the like. The technique disclosed in Patent Document 4 has a certain effect on a decrease in the charging ability of the carrier, but when a toner containing a large amount of an external additive is used and continuous paper is passed over a high image area, the paper is continuously passed. However, the charging ability is also lowered, and the charging effect cannot be said to be sufficient. Further, the techniques disclosed in Patent Documents 5 to 10 have a certain effect on a decrease in the charging ability of the carrier when the toner is balanced in a high image area. However, in recent years, toner tends to be fixed at a low temperature in order to reduce power consumption, and there is also a demand for higher printing speed. Spent formation in which a toner film is formed on the surface of carrier particles is more likely to occur. Further, the toner tends to contain a large amount of additives due to the demand for higher image quality, and these spint on the carrier, causing problems such as a decrease in the amount of toner charge, toner scattering, and background stains. Furthermore, since the amount of charged fine particles and the like is reduced to fix the toner at a low temperature, the toner at the time of replenishment is not sufficiently mixed with the developer, so that the toner is not charged and the toner scatters. There is. The developer using the carrier and the toner described in each of the above-mentioned patent documents cannot sufficiently exert the effect on such a new problem.
一方、近年市場が拡大している商用印刷市場、いわゆるプロダクションプリンティングの分野では、これまで以上の高画質化が求められている。すなわち、一枚の画像内での濃度変動や濃度ムラ、何万枚という印刷を実施する上での画像間の濃度変動、トナー飛散、離脱した外添剤が感光体表面に蓄積し異常画像を発生させる、いわゆるメダカの発生を抑制することは、マシン本体のみで対応することは技術的にきわめて難しい。このため、トナーの帯電量を一定に制御することがこれまで以上に求められている。しかし、上述した各特許文献に記載のキャリア及びトナーを使用した現像剤では該要求を満足することはできない。 On the other hand, in the commercial printing market, which has been expanding in recent years, the so-called production printing field, higher image quality than ever is required. That is, density fluctuations and density unevenness within a single image, density fluctuations between images when printing tens of thousands of sheets, toner scattering, and detached external additives accumulate on the surface of the photoconductor, resulting in an abnormal image. It is technically extremely difficult to suppress the generation of so-called medaka, which is generated, only by the machine itself. Therefore, it is required more than ever to control the charge amount of the toner to be constant. However, the developing agent using the carrier and the toner described in each of the above-mentioned patent documents cannot satisfy the requirement.
本発明は、プロダクションプリンティングの分野において求められる画質に対して、長期ランニング後も十分な帯電制御が可能であり、高温高湿環境下でも十分な保存性を保つことが可能であり、長期ランニング後にメダカを発生させることなく、かつ低温定着トナーを使用した高速機においても低画像面積率の印字密度での連続通紙を可能にする現像剤の提供を目的とする。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, with respect to the image quality required in the field of production printing, sufficient charge control is possible even after long-term running, sufficient storage stability can be maintained even in a high temperature and high humidity environment, and after long-term running. It is an object of the present invention to provide a developing agent that enables continuous paper passing at a printing density with a low image area ratio even in a high-speed machine using a low-temperature fixing toner without generating medaka.
上記課題は、下記構成1)により解決される。
1)少なくともトナーおよびキャリアを含む現像剤であって、
前記トナーは、シリカ粒子およびトナー母体を含み、
前記トナー母体100質量部に対する前記シリカ粒子の割合が、1.5質量部以上5質量部未満であり、
前記キャリアは、少なくとも1種類の微粒子を含む樹脂層を有するキャリアであり、
前記微粒子の少なくとも1種類は、硫酸バリウム微粒子からなり、
前記キャリアのX線光電子分光分析(XPS)によるBa検出量が0.3atomic%以上であり、
前記硫酸バリウム微粒子の円相当径が400nm以上900nm以下であり、かつ
前記キャリアの、画像面積率40%、100万枚ランニング後の帯電低下率が20%〜30%である
ことを特徴とする現像剤。
The above problem is solved by the following configuration 1).
1) A developer containing at least toner and carriers.
The toner contains silica particles and a toner matrix.
The ratio of the silica particles to 100 parts by mass of the toner base is 1.5 parts by mass or more and less than 5 parts by mass.
The carrier is a carrier having a resin layer containing at least one kind of fine particles.
At least one of the fine particles is composed of barium sulfate fine particles.
The amount of Ba detected by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) of the carrier is 0.3 atomic% or more.
Development characterized in that the equivalent circle diameter of the barium sulfate fine particles is 400 nm or more and 900 nm or less, the image area ratio of the carrier is 40%, and the charge reduction rate after running 1 million sheets is 20% to 30%. Agent.
本発明によれば、プロダクションプリンティングの分野において求められる画質に対して、長期ランニング後も十分な帯電制御が可能であり、高温高湿環境下でも十分な保存性を保つことが可能であり、長期ランニング後にメダカを発生させることなく、かつ低温定着トナーを使用した高速機においても低画像面積率の印字密度での連続通紙を可能にする現像剤を提供することができる。 According to the present invention, with respect to the image quality required in the field of production printing, sufficient charge control is possible even after long-term running, sufficient storage stability can be maintained even in a high temperature and high humidity environment, and long-term storage is possible. It is possible to provide a developing agent that does not generate medaka after running and enables continuous paper passing at a print density with a low image area ratio even in a high-speed machine using a low-temperature fixing toner.
以下、本発明の実施形態をさらに詳しく説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail.
本発明の現像剤は、少なくともトナーおよびキャリアを含み、必要に応じてその他の成分を含む。
また本発明は、下記の形態<2>〜<11>を包含する。
<2>
前記シリカ粒子は、平径粒径が5nm以上30nm以下である小粒径シリカ粒子と、平径粒径が70nm以上150nm以下である大粒径シリカ粒子とを含有することを特徴とする、<1>に記載の現像剤。
<3>
前記トナー母体100質量部に対する前記大粒径シリカ粒子の割合が、2質量部以上3質量部以下であり、前記トナー母体100質量部に対する前記小粒径シリカ粒子の割合が、1質量部以上2質量部以下であることを特徴とする、<2>に記載の現像剤。
<4>
前記トナーが結晶性樹脂を有することを特徴とする、<1>〜<3>のいずれかに記載の現像剤。
<5>
前記現像剤の流動性変化率が13%以下であることを特徴とする、<1>〜<4>のいずれかに記載の現像剤。
<6>
前記硫酸バリウム微粒子は、微粒子の表面にBaが存在していることを特徴とする、<1>〜<5>のいずれかに記載の現像剤。
<7>
前記樹脂層における前記硫酸バリウム微粒子の含有量が、前記樹脂層に含まれる樹脂に対し、50質量%以上100質量%未満であることを特徴とする、<1>〜<6>のいずれかに記載の現像剤。
<8>
少なくともトナーおよびキャリアを含む現像剤の製造方法であって、
前記トナーが、シリカ粒子およびトナー母体を含むように構成し、
前記トナー母体100質量部に対する前記シリカ粒子の割合を、1.5質量部以上5質量部未満に設定し、
前記キャリアは、少なくとも1種類の微粒子を含む樹脂層を有するキャリアとなるように構成し、
前記微粒子の少なくとも1種類を、硫酸バリウム微粒子に設定し、
前記キャリアのX線光電子分光分析(XPS)によるBa検出量が0.3atomic%以上となるように構成し、
前記硫酸バリウム微粒子の円相当径を400nm以上900nm以下に設定し、かつ
前記キャリアの、画像面積率40%、100万枚ランニング後の帯電低下率が20%〜30%である
ことを特徴とする現像剤の製造方法。
<9>
静電潜像担持体と、
前記静電潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、
前記静電潜像担持体上に形成された前記静電潜像を<1>〜<7>のいずれかに記載の現像剤を用いて現像してトナー像を形成する現像手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
<10>
<1>〜<7>のいずれかに記載の現像剤を収容した現像剤収容ユニット。
<11>
静電潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成工程と、
前記静電潜像担持体上に形成された前記静電潜像を、<1>〜<7>のいずれかに記載の現像剤を用いて現像してトナー像を形成する現像工程とを含むことを特徴とする画像形成方法。
The developer of the present invention contains at least toner and carriers and, if necessary, other components.
The present invention also includes the following forms <2> to <11>.
<2>
The silica particles are characterized by containing small particle size silica particles having a flat diameter of 5 nm or more and 30 nm or less, and large particle size silica particles having a flat diameter of 70 nm or more and 150 nm or less. The developer according to 1>.
<3>
The ratio of the large particle size silica particles to 100 parts by mass of the toner base is 2 parts by mass or more and 3 parts by mass or less, and the ratio of the small particle size silica particles to 100 parts by mass of the toner base is 1 part by mass or more and 2 parts by mass. The developer according to <2>, which is characterized by having a mass of parts or less.
<4>
The developer according to any one of <1> to <3>, wherein the toner has a crystalline resin.
<5>
The developer according to any one of <1> to <4>, wherein the rate of change in fluidity of the developer is 13% or less.
<6>
The developer according to any one of <1> to <5>, wherein the barium sulfate fine particles have Ba present on the surface of the fine particles.
<7>
Any of <1> to <6>, wherein the content of the barium sulfate fine particles in the resin layer is 50% by mass or more and less than 100% by mass with respect to the resin contained in the resin layer. The developer described.
<8>
A method for producing a developer containing at least toner and carriers.
The toner is configured to contain silica particles and a toner matrix.
The ratio of the silica particles to 100 parts by mass of the toner base is set to 1.5 parts by mass or more and less than 5 parts by mass.
The carrier is configured to be a carrier having a resin layer containing at least one kind of fine particles.
At least one of the fine particles is set to barium sulfate fine particles,
The amount of Ba detected by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) of the carrier is set to be 0.3 atomic% or more.
It is characterized in that the equivalent circle diameter of the barium sulfate fine particles is set to 400 nm or more and 900 nm or less, the image area ratio of the carrier is 40%, and the charge reduction rate after running 1 million sheets is 20% to 30%. How to manufacture the developer.
<9>
Electrostatic latent image carrier and
An electrostatic latent image forming means for forming an electrostatic latent image on the electrostatic latent image carrier,
Having a developing means for developing the electrostatic latent image formed on the electrostatic latent image carrier with the developing agent according to any one of <1> to <7> to form a toner image. An image forming apparatus characterized by.
<10>
A developer accommodating unit accommodating the developer according to any one of <1> to <7>.
<11>
An electrostatic latent image forming step of forming an electrostatic latent image on an electrostatic latent image carrier,
A developing step of developing the electrostatic latent image formed on the electrostatic latent image carrier with the developer according to any one of <1> to <7> to form a toner image is included. An image forming method characterized by this.
<トナー>
本発明におけるトナーは、シリカ粒子およびトナー母体を含む。好ましくは、本発明におけるトナーは、平径粒径が5nm以上30nm以下である小粒径シリカ粒子と、平径粒径が70nm以上150nm以下である大粒径シリカ粒子とを含有する。以下、シリカ粒子が前記大粒径シリカおよび小粒径シリカから構成される場合を例に取り説明する。このようなトナーの構成により、他の添加剤によるキャリアへのスペント(キャリア表面への付着)が抑制され、現像剤の帯電量の低下を抑制することができる。加えて本発明におけるトナーは、トナー母体100質量部に対する大粒径シリカ粒子および小粒径シリカ粒子の割合が、1.5質量部以上5質量部未満であることを特徴としている。シリカ粒子は現像剤の流動性、保存性及び帯電性に大きな影響を与え、さらに画像品質として長期ランニング後に発生するメダカに大きな影響を与える。トナー母体100質量部に対する大粒径シリカ粒子および小粒径シリカ粒子の割合が、1.5質量部以上の場合、現像剤の流動性が良化し、保存性と帯電特性が良化する。また、トナー母体100質量部に対する大粒径シリカ粒子および小粒径シリカ粒子の割合が、5質量部未満の場合、トナー母体から遊離するシリカ粒子量が抑制され、画像中にメダカを発生させない。
<Toner>
The toner in the present invention includes silica particles and a toner matrix. Preferably, the toner in the present invention contains small particle size silica particles having a flat diameter of 5 nm or more and 30 nm or less, and large particle size silica particles having a flat diameter of 70 nm or more and 150 nm or less. Hereinafter, a case where the silica particles are composed of the large particle size silica and the small particle size silica will be described as an example. With such a toner configuration, spent (adhesion to the carrier surface) due to other additives to the carrier can be suppressed, and a decrease in the charge amount of the developer can be suppressed. In addition, the toner in the present invention is characterized in that the ratio of the large particle size silica particles and the small particle size silica particles to 100 parts by mass of the toner base is 1.5 parts by mass or more and less than 5 parts by mass. The silica particles have a great influence on the fluidity, storage stability and chargeability of the developer, and further have a great influence on the medaka fish generated after long-term running as an image quality. When the ratio of the large particle size silica particles and the small particle size silica particles to 100 parts by mass of the toner base is 1.5 parts by mass or more, the fluidity of the developer is improved, and the storage stability and charging characteristics are improved. Further, when the ratio of the large particle size silica particles and the small particle size silica particles to 100 parts by mass of the toner base is less than 5 parts by mass, the amount of silica particles released from the toner base is suppressed and medaka is not generated in the image.
<大粒径シリカと小粒径シリカの割合>
上述のように、トナー母体100質量部に対する前記大粒径シリカ粒子および小粒径シリカ粒子の割合は、1.5質量部以上5質量部未満であることが好適であるが、現像剤の流動性、保存性および長期ランニング後のさらなるメダカ抑制を確保するならば、トナー母体100質量部に対する前記大粒径シリカ粒子の割合が、2質量部以上3質量部以下であり、トナー母体100質量部に対する前記小粒径シリカ粒子の割合が、1質量部以上2質量部以下であることが望ましい。トナー母体100質量部に対する前記大粒径シリカ粒子の割合が、2質量部以上の場合、トナー同士の間隔が広くなり、トナー同士が固着しにくく保存性が良化する。さらに、トナー母体100質量部に対する前記大粒径シリカ粒子の割合が、3質量部以下である場合、長期ランニング後にメダカを発生させる核が発生しにくくなり、メダカの発生を抑制する。また、トナー母体100質量部に対する前記小粒径シリカ粒子の割合が、1質量部以上の場合、トナーの流動性が向上し、帯電能力が向上する。さらに、トナー母体100質量部に対する前記小粒径シリカ粒子の割合が、2質量部以下の場合、長期ランニング後のメダカが成長せず、メダカの発生量を抑制させることができる。
<Ratio of large particle size silica and small particle size silica>
As described above, the ratio of the large particle size silica particles and the small particle size silica particles to 100 parts by mass of the toner base is preferably 1.5 parts by mass or more and less than 5 parts by mass, but the flow of the developer. The ratio of the large particle size silica particles to 100 parts by mass of the toner base is 2 parts by mass or more and 3 parts by mass or less, and 100 parts by mass of the toner base is ensured. It is desirable that the ratio of the small particle size silica particles to the particle is 1 part by mass or more and 2 parts by mass or less. When the ratio of the large particle size silica particles to 100 parts by mass of the toner base is 2 parts by mass or more, the distance between the toners becomes wide, the toners are hard to stick to each other, and the storage stability is improved. Further, when the ratio of the large particle size silica particles to 100 parts by mass of the toner base is 3 parts by mass or less, nuclei that generate medaka are less likely to be generated after long-term running, and the generation of medaka is suppressed. Further, when the ratio of the small particle size silica particles to 100 parts by mass of the toner base is 1 part by mass or more, the fluidity of the toner is improved and the charging ability is improved. Further, when the ratio of the small particle size silica particles to 100 parts by mass of the toner base is 2 parts by mass or less, medaka does not grow after long-term running, and the amount of medaka generated can be suppressed.
<大粒径シリカおよび小粒径シリカの平均粒径>
本発明では、大粒径シリカ粒子の平均粒径が5nm以上30nm以下であり、小粒径シリカの平均粒径が70n以上150nm以下である。大粒径シリカの平均粒径が5nm以上である場合、トナー同士の間隔が広くなり、トナー同士が固着しにくく保存性が良化する。大粒径シリカの平均粒径が30nm以下の場合、長期ランニング後にメダカを発生させる核が発生しにくくなり、メダカの発生を抑制する。小粒径シリカの平均粒径が70nm以上の場合、トナー同士の間隔が広くなり、トナー同士が固着しにくく保存性が良化する。さらに、小粒径シリカの平均粒径が150nm以下の場合、トナーの流動性が向上し、帯電性能が良化する。
<Average particle size of large particle size silica and small particle size silica>
In the present invention, the average particle size of the large particle size silica particles is 5 nm or more and 30 nm or less, and the average particle size of the small particle size silica particles is 70 n or more and 150 nm or less. When the average particle size of the large particle size silica is 5 nm or more, the distance between the toners becomes wide, the toners do not easily stick to each other, and the storage stability is improved. When the average particle size of the large-particle silica is 30 nm or less, nuclei that generate medaka are less likely to be generated after long-term running, and the generation of medaka is suppressed. When the average particle size of the small particle size silica is 70 nm or more, the distance between the toners becomes wide, the toners do not easily stick to each other, and the storage stability is improved. Further, when the average particle size of the small particle size silica is 150 nm or less, the fluidity of the toner is improved and the charging performance is improved.
<<大粒径シリカおよび小粒径シリカの平均粒径の評価方法>>
大粒径シリカおよび小粒径シリカの平均粒径の測定は、これらのシリカを適切な溶剤(テトラヒドロフラン(THF)等)に分散させた後、基板上で溶剤を除去して乾固させたサンプルを、電界放射型走査電子顕微鏡(FE−SEM、加速電圧:5kV〜8kV、観察倍率:8,000倍〜10,000倍)にて視野中の粒子径を計測して行った。
<< Evaluation method of average particle size of large particle size silica and small particle size silica >>
The average particle size of large particle size silica and small particle size silica is measured by dispersing these silica in an appropriate solvent (tetrahydrofuran (THF), etc.), removing the solvent on the substrate, and drying the sample. The particle size in the visual field was measured with an electroradiating scanning electron microscope (FE-SEM, acceleration voltage: 5 kV to 8 kV, observation magnification: 8,000 to 10,000 times).
<結晶性樹脂>
前記トナー母体は、結晶性樹脂を含むことが望ましい。結晶性樹脂を含む場合、トナーの保存性を保ったまま、低温定着性を維持することが可能となる。
<Crystalline resin>
It is desirable that the toner base contains a crystalline resin. When a crystalline resin is contained, it is possible to maintain low temperature fixability while maintaining the storage stability of the toner.
前記トナーは、少なくとも結着樹脂と着色剤とを含有することができ、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させるために、前記トナーは、離型剤を含有してもよい。トナーは、一般に、フィルミングが発生しやすいが、本発明のキャリアとトナーは、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。
また、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、本発明のキャリアは、高耐久化が図られているため、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。前記トナーには、必要に応じて、帯電制御剤、外添剤、流動性向上剤、クリーニング性向上剤、磁性材料などを含有させてもよい。
The toner can contain at least a binder resin and a colorant, and may be either a monochrome toner or a color toner. Further, the toner may contain a release agent in order to be applied to an oilless system in which the fixing roller is not coated with the toner sticking prevention oil. Toners are generally prone to filming, but the carriers and toners of the present invention can suppress filming, so that the developer of the present invention can maintain good quality for a long period of time. it can.
Further, color toners, particularly yellow toners, generally have a problem that color stains occur due to scraping of the coating layer of the carrier. However, since the carrier of the present invention has high durability, the present invention has a problem. The developer can suppress the occurrence of color stains. If necessary, the toner may contain a charge control agent, an external additive, a fluidity improver, a cleanability improver, a magnetic material, and the like.
前記トナーは、粉砕法、重合法等の公知の方法を用いて製造することができる。例えば、粉砕法を用いてトナーを製造する場合、まず、トナー材料を混練することにより得られる溶融混練物を冷却した後、粉砕し、分級して、母体粒子を作製する。次に、転写性、耐久性をさらに向上させるために、母体粒子に外添剤を添加し、トナーを作製する。 The toner can be produced by using a known method such as a pulverization method or a polymerization method. For example, when toner is produced by using a pulverization method, first, the melt-kneaded product obtained by kneading the toner material is cooled, then pulverized and classified to produce parent particles. Next, in order to further improve the transferability and durability, an external additive is added to the parent particles to prepare a toner.
前記結着樹脂としては、特に限定されないが、ポリスチレン、ポリp−スチレン、ポリビニルトルエン等のスチレン及びその置換体の単独重合体;スチレン−p−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン−α−クロロメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体等のスチレン系共重合体;ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸ブチル、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリエステル、ポリウレタン、エポキシ樹脂、ポリビニルブチラール、ポリアクリル酸、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、フェノール樹脂、脂肪族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。
圧力定着用の結着樹脂としては、特に限定されないが、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン等のポリオレフィン;エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタクリル酸共重合体、エチレン−メタクリル酸エステル共重合体、エチレン−塩化ビニル共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、アイオノマー樹脂等のオレフィン共重合体;エポキシ樹脂、ポリエステル、スチレン−ブタジエン共重合体、ポリビニルピロリドン、メチルビニルエーテル−無水マレイン酸共重合体、マレイン酸変性フェノール樹脂、フェノール変性テルペン樹脂等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
The binder resin is not particularly limited, but is a homopolymer of styrene such as polystyrene, polyp-styrene, polyvinyltoluene and its substitution product; styrene-p-chlorostyrene copolymer, styrene-propylene copolymer, and the like. Styrene-vinyltoluene copolymer, styrene-methyl acrylate copolymer, styrene-ethyl acrylate copolymer, styrene-methacrylic acid copolymer, styrene-methyl methacrylate copolymer, styrene-ethyl methacrylate copolymer Combined, styrene-butyl methacrylate copolymer, styrene-α-chloromethyl methacrylate copolymer, styrene-acrylonitrile copolymer, styrene-vinyl methyl ether copolymer, styrene-vinyl methyl ketone copolymer, styrene- Styrene-based copolymers such as butadiene copolymers, styrene-isoprene copolymers, and styrene-maleic acid ester copolymers; polymethylmethacrylate, butylpolymethacrylate, polyvinyl chloride, vinylacetate, polyethylene, polyester, Examples thereof include polyurethane, epoxy resin, polyvinyl butyral, polyacrylic acid, rosin, modified rosin, terpen resin, phenol resin, aliphatic or aromatic hydrocarbon resin, aromatic petroleum resin, and two or more thereof may be used in combination. ..
The binder resin for pressure fixing is not particularly limited, but is a polyolefin such as low molecular weight polyethylene and low molecular weight polypropylene; ethylene-acrylic acid copolymer, ethylene-acrylic acid ester copolymer, and styrene-methacrylic acid copolymer. , Ethylene-methacrylic acid ester copolymer, ethylene-vinyl chloride copolymer, ethylene-vinyl acetate copolymer, olefin copolymer such as ionomer resin; epoxy resin, polyester, styrene-butadiene copolymer, polyvinylpyrrolidone, Examples thereof include a methyl vinyl ether-maleic anhydride copolymer, a maleic acid-modified phenol resin, and a phenol-modified terpene resin, and two or more of them may be used in combination.
前記着色剤(顔料又は染料)としては、特に限定されないが、カドミウムイエロー、ミネラルファストイエロー、ニッケルチタンイエロー、ネーブルスイエロー、ナフトールイエローS、ハンザイエローG、ハンザイエロー10G、ベンジジンイエローGR、キノリンイエローレーキ、パーマネントイエローNCG、タートラジンレーキ等の黄色顔料;モリブデンオレンジ、パーマネントオレンジGTR、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、インダンスレンブリリアントオレンジRK、ベンジジンオレンジG、インダンスレンブリリアントオレンジGK等の橙色顔料;ベンガラ、カドミウムレッド、パーマネントレッド4R、リソールレッド、ピラゾロンレッド、ウォッチングレッドカルシウム塩、レーキレッドD、ブリリアントカーミン6B、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、アリザリンレーキ、ブリリアントカーミン3B等の赤色顔料;ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ等の紫色顔料;コバルトブルー、アルカリブルー、ビクトリアブルーレーキ、フタロシアニンブルー、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー部分塩素化物、ファーストスカイブルー、インダンスレンブルーBC等の青色顔料;クロムグリーン、酸化クロム、ピグメントグリーンB、マラカイトグリーンレーキ等の緑色顔料;カーボンブラック、オイルファーネスブラック、チャンネルブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、ア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 colorant (pigment or dye) is not particularly limited, but is limited to cadmium yellow, mineral fast yellow, nickel titanium yellow, navels yellow, naphthol yellow S, Hansa yellow G, Hansa yellow 10G, benzidine yellow GR, and quinoline yellow rake. , Permanent Yellow NCG, Tartrazine Lake and other yellow pigments; Molybdenum Orange, Permanent Orange GTR, Pyrazolone Orange, Balkan Orange, Indance Rembrilliant Orange RK, Benzidine Orange G, Indance Rembrilliant Orange GK and other orange pigments; Red pigments such as cadmium red, permanent red 4R, resole red, pyrazolone red, watching red calcium salt, lake red D, brilliant carmine 6B, eosin lake, rhodamine lake B, alizarin lake, brilliant carmine 3B; fast violet B, methyl violet Purple pigments such as lake; cobalt blue, alkaline blue, Victoria blue lake, phthalocyanine blue, metal-free phthalocyanine blue, phthalocyanine blue partially chlorinated, first sky blue, indanslen blue BC and other blue pigments; chrome green, chromium oxide, Green pigments such as Pigment Green B and Malakite Green Lake; azine pigments such as carbon black, oil furnace black, channel black, lamp black, acetylene black and allin black, metal salt azo pigments, metal oxides, composite metal oxides, etc. Black pigments and the like can be mentioned, and two or more of them may be used in combination.
前記離型剤としては、特に限定されないが、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、脂肪酸金属塩、脂肪酸エステル、パラフィンワックス、アミド系ワックス、多価アルコールワックス、シリコーンワニス、カルナウバワックス、エステルワックス等が挙げられ、二種以上併用してもよい。 The release agent is not particularly limited, and examples thereof include polyolefins such as polyethylene and polypropylene, fatty acid metal salts, fatty acid esters, paraffin wax, amide wax, polyhydric alcohol wax, silicone varnish, carnauba wax, and ester wax. However, two or more types may be used in combination.
本発明の現像剤を、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使用すると、極めて長期間、安定した画像品質を得ることができる。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る画像装置において、本発明の現像剤は、長期に渡って帯電量を安定に保ち、安定した画像を形成するのに貢献することができる。特に高画像面積印字時の画像方式において効果を発揮する。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、本発明のキャリア及びトナーを用いることで、スペント、削れによる影響を抑えることができるからである。 When the developer of the present invention is used in an image forming apparatus that forms an image while discharging excess developing agent in the developing apparatus, stable image quality can be obtained for an extremely long period of time. That is, in an image apparatus in which a deteriorated carrier in a developing apparatus and a non-deteriorated carrier in a replenishing developing agent are replaced, the developing agent of the present invention keeps a stable charge amount for a long period of time and produces a stable image. Can contribute to the formation. It is particularly effective in the image method when printing a high image area. When printing a high image area, the carrier charge deterioration due to the toner spent on the carrier is the main carrier deterioration, but by using the carrier and the toner of the present invention, the influence of the spent and scraping can be suppressed.
補給用現像剤として使用する際の現像剤のキャリアとトナーとの混合比率は、キャリア1質量部に対してトナーを2質量部〜50質量部であることが好ましい。トナーが2質量部以上であると、補給キャリア量の過多を抑えることができ、現像装置中のキャリア濃度が高くなることによる、現像剤の帯電量の増加を抑制することができる。また、現像剤帯電量が増加することにより、現像能力が下がり画像濃度が低下するという問題も防ぐことができる。 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の減少を防ぐことができ、画像形成装置中のキャリアの入れ替わりが少なくなることによる、キャリアの劣化が生じるという問題を防ぐことができる。
なお、補給用現像剤の用途以外の形態において、現像剤のキャリアとトナーとの混合比率は、キャリア1質量部に対してトナーが2質量部〜12質量部であることができる。
The mixing ratio of the carrier and the toner of the developer when used as a replenishing developer is preferably 2 parts by mass to 50 parts by mass of the toner with respect to 1 part by mass of the carrier. When the amount of toner is 2 parts by mass or more, it is possible to suppress an excessive amount of replenishment carriers, and it is possible to suppress an increase in the amount of charge of the developer due to an increase in the carrier concentration in the developing apparatus. Further, it is possible to prevent the problem that the developing ability is lowered and the image density is lowered by increasing the charge amount of the developer. Further, when the amount is 50 parts by mass or less, it is possible to prevent a decrease in the carrier ratio in the replenishing developer, and it is possible to prevent the problem of carrier deterioration due to less carrier replacement in the image forming apparatus. it can.
In addition, in a form other than the use of the replenishing developer, the mixing ratio of the carrier of the developer and the toner can be 2 parts by mass to 12 parts by mass of the toner with respect to 1 part by mass of the carrier.
(キャリア)
本発明のキャリアは、樹脂層を有する。好ましくは、本発明のキャリアは、芯材と、芯材を被覆する樹脂層からなる。
前記樹脂層中には、少なくとも1種類の微粒子が含有されており、本発明では、前記微粒子の少なくとも1種類は、硫酸バリウム微粒子である。
本発明のキャリアは、X線光電子分光分析(XPS)によるBa分析において、Ba検出量が0.3atomic%以上を示す。
また、前記硫酸バリウム微粒子の円相当径は、400nm以上900nm以下である。
上記要件を満たす、本発明のキャリアは、所望の画質に対して十分な帯電制御が可能であり、かつ現像領域に安定した現像剤量を供給することが可能であり、かつ低温定着トナーを使用した高速機においても低画像面積率の印字密度での連続通紙を可能にするキャリアとなる。
(Career)
The carrier of the present invention has a resin layer. Preferably, the carrier of the present invention comprises a core material and a resin layer covering the core material.
At least one kind of fine particles is contained in the resin layer, and in the present invention, at least one kind of the fine particles is barium sulfate fine particles.
The carrier of the present invention shows a Ba detection amount of 0.3 atomic% or more in the Ba analysis by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS).
The equivalent circle diameter of the barium sulfate fine particles is 400 nm or more and 900 nm or less.
The carrier of the present invention that satisfies the above requirements can sufficiently control charging for a desired image quality, can supply a stable amount of a developer to a developing region, and uses a low-temperature fixing toner. It is a carrier that enables continuous paper transfer with a print density of low image area ratio even in high-speed machines.
本発明では、樹脂層中に少なくとも硫酸バリウムの微粒子を有し、樹脂層表面のBa検出量が、XPS分析において0.3atomic%以上であることが重要である。硫酸バリウムは、トナーの帯電性を高くでき、表層にある硫酸バリウムは長時間の高画像面積での出力後も帯電性を保つことが出来る。加えて、硫酸バリウムの円相当径が400nm以上900nm以下であることも重要である。硫酸バリウムを前記の粒子径とすることによって、キャリアの樹脂層表面に対し、硫酸バリウムが凸の状態で存在することになる。硫酸バリウムにより凸部が形成されたキャリアの表面は、現像器内において、トナー、キャリア、現像スクリュ等との摩擦によって、常にストレスが与えられるため、一時的にトナー樹脂やワックス、添加剤などがスペントしても、すぐに上記ストレスによってスペントされた膜は削られる。よって、硫酸バリウムは常時露出した状態を保つことが出来る。
一方、硫酸バリウムの凸部の間に存在する凹部には、トナー樹脂、ワックス、添加剤などがスペントするが、これらに覆われることによって電気的にはトナーと同帯電性となるため、これ以上スペント物が堆積することがない。これらのスペント物によって凹部となるキャリア表層は、トナーを帯電することは出来ないが、凹部となっているためにトナーとの摩擦確率も低く、トナー帯電に対する寄与が小さい。このため、硫酸バリウムが凸部を形成している部位がキャリアの帯電能力を決定するため、長期に渡って安定した帯電能力を保持することが出来る。
また、硫酸バリウムの粒子径を前記範囲とすることによって、キャリアの表層に凹凸形状を形成することができ、これによってキャリアの嵩密度が安定する。通常、キャリア表面が削れたり、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、キャリアの嵩密度が変動し、現像スリーブ上に汲み上げる現像剤量が変化するために現像領域への現像剤供給量が変化して現像能力が変動するといった問題が発生する。しかしながら、円相当径が400nm以上900nm以下の硫酸バリウムを樹脂層に含有することによって、スペント物は凹部に溜まるためキャリアの嵩密度変動が少ないという効果を得ることが出来る。加えて、硫酸バリウムの微粒子を樹脂層中に分散させることによって、樹脂層の膜強度を上げることが出来るため、樹脂層の削れ量を減らすことが出来る。このため、スペント、削れのいずれによる嵩密度変動も起こりにくく、長期に渡って安定した現像能力を確保することが出来る。
In the present invention, it is important that the resin layer contains at least fine particles of barium sulfate, and the amount of Ba detected on the surface of the resin layer is 0.3 atomic% or more in the XPS analysis. Barium sulfate can increase the chargeability of the toner, and barium sulfate on the surface layer can maintain the chargeability even after output in a high image area for a long time. In addition, it is also important that the equivalent circle diameter of barium sulfate is 400 nm or more and 900 nm or less. By setting the particle size of barium sulfate as described above, barium sulfate is present in a convex state with respect to the surface of the resin layer of the carrier. The surface of the carrier on which the convex portion is formed by barium sulfate is constantly stressed by friction with the toner, carrier, developing screw, etc. in the developing device, so that toner resin, wax, additives, etc. are temporarily applied. Even if it is spun, the film spuned by the above stress is immediately scraped. Therefore, barium sulfate can be kept exposed at all times.
On the other hand, toner resin, wax, additives, etc. are spinted in the recesses existing between the convex parts of barium sulfate, but since they are electrically charged with the same charge as the toner by being covered with these, it is more than that. Spent material does not accumulate. The carrier surface layer, which becomes a recess due to these spents, cannot be charged with toner, but since it is a recess, the probability of friction with the toner is low, and the contribution to toner charging is small. Therefore, since the portion where barium sulfate forms a convex portion determines the charging ability of the carrier, it is possible to maintain a stable charging ability for a long period of time.
Further, by setting the particle size of barium sulfate in the above range, an uneven shape can be formed on the surface layer of the carrier, thereby stabilizing the bulk density of the carrier. Normally, the bulk density of the carrier fluctuates due to the scraping of the carrier surface or the toner component spinting on the carrier surface layer, and the amount of the developer pumped onto the developing sleeve changes, so that the amount of the developing agent supplied to the developing region changes. As a result, there is a problem that the developing capacity fluctuates. However, by containing barium sulfate having a circle-equivalent diameter of 400 nm or more and 900 nm or less in the resin layer, it is possible to obtain the effect that the bulk density of carriers is less likely to fluctuate because the spent material accumulates in the recesses. In addition, by dispersing the fine particles of barium sulfate in the resin layer, the film strength of the resin layer can be increased, so that the amount of scraping of the resin layer can be reduced. For this reason, fluctuations in bulk density due to either spending or scraping are unlikely to occur, and stable developing ability can be ensured over a long period of time.
<樹脂層>
前記樹脂層は、樹脂と、硫酸バリウムの微粒子とを含有してなる。また、前記樹脂層には、硫酸バリウムの微粒子の他に、各種導電性微粒子を含有してもよく、さらに、キャリアの経時での安定性や耐久性を向上させる等のために、シランカップリング剤を含有してもよい。
前記樹脂層は、膜の欠損箇所がなく、平均膜厚が0.80μm〜1.50μmであることが好ましい。 平均膜厚が0.80μm以上であると、硫酸バリウムの微粒子を十分に保持することができ、樹脂層から硫酸バリウムの微粒子の離脱を防ぐことができる。また、1.50μm以下であると、樹脂層の中に硫酸バリウムの微粒子が取り込まれてしまい、十分な帯電能力を発揮することができないという問題を防ぐことができる。
<Resin layer>
The resin layer contains a resin and fine particles of barium sulfate. Further, the resin layer may contain various conductive fine particles in addition to the fine particles of barium sulfate, and further, in order to improve the stability and durability of the carrier over time, silane coupling is performed. The agent may be contained.
The resin layer preferably has no film defects and an average film thickness of 0.80 μm to 1.50 μm. When the average film thickness is 0.80 μm or more, the fine particles of barium sulfate can be sufficiently retained, and the fine particles of barium sulfate can be prevented from detaching from the resin layer. Further, if it is 1.50 μm or less, it is possible to prevent a problem that fine particles of barium sulfate are taken into the resin layer and a sufficient charging ability cannot be exhibited.
<<硫酸バリウムの微粒子>>
前記硫酸バリウムの微粒子の円相当径は、上述した理由により400nm以上900nm以下であることが重要であるが、安定した帯電能力、現像能力を確保するためには、円相当径は600nm以上であることがより好ましい。なお、硫酸バリウムの円相当径が900nmを超えると、樹脂層の膜厚に対して硫酸バリウムの微粒子の大きさが大きすぎ、樹脂層から離脱しやすくなるため、900nm以下がよい。
<< Fine particles of barium sulfate >>
It is important that the equivalent circle diameter of the barium sulfate fine particles is 400 nm or more and 900 nm or less for the reason described above, but the equivalent circle diameter is 600 nm or more in order to secure stable charging ability and developing ability. Is more preferable. If the equivalent circle diameter of barium sulfate exceeds 900 nm, the size of the fine particles of barium sulfate is too large with respect to the thickness of the resin layer, and the particles are easily separated from the resin layer. Therefore, 900 nm or less is preferable.
前記硫酸バリウムの微粒子は、微粒子の表面にBaが存在しているとよい。表面にBaが存在する態様で、前記硫酸バリウムの微粒子が前記樹脂層中に含まれていることが好ましい。上述したように、表層に露出した硫酸バリウムが安定した帯電能力に寄与するため、硫酸バリウム表層を例えばスズの様な物質で覆うと硫酸バリウムが表層に露出しないために十分な帯電能力を確保することが出来ない。このため、安定した帯電能力を発揮することが難しい。また、硫酸バリウムが表層に露出することによって、補給されたトナーを取り込みやすくなるという効果がある。これは、硫酸バリウムがトナーと摩擦帯電しやすいことによるものと考えられ、低温定着のために荷電粒子を減らしているトナーに対しては特に顕著な効果がある。なお、ここでいう表面にバリウムが存在する態様とは、硫酸バリウムがスズなどの物質に覆われておらず、微粒子表面の90%以上が硫酸バリウムであることを意味する。これは硫酸バリウムの単一粒子であってもよい。 It is preferable that Ba is present on the surface of the fine particles of barium sulfate. It is preferable that the fine particles of barium sulfate are contained in the resin layer in a manner in which Ba is present on the surface. As described above, barium sulfate exposed on the surface layer contributes to stable charging ability. Therefore, if the surface layer of barium sulfate is covered with a substance such as tin, sufficient charging ability is secured so that barium sulfate is not exposed on the surface layer. I can't. Therefore, it is difficult to exhibit a stable charging ability. In addition, the exposure of barium sulfate to the surface layer has the effect of facilitating the uptake of the replenished toner. It is considered that this is because barium sulfate is easily triboelectrically charged with the toner, and it has a particularly remarkable effect on the toner in which the charged particles are reduced due to low temperature fixing. The mode in which barium is present on the surface here means that barium sulfate is not covered with a substance such as tin, and 90% or more of the surface of the fine particles is barium sulfate. It may be a single particle of barium sulphate.
前記硫酸バリウムの微粒子の含有量は、前記樹脂層に含まれる樹脂に対し、50質量%以上100質量%未満であるとよい。
50質量%以上であれば、硫酸バリウムの露出部が少ないことによるトナーを十分に帯電させることが出来ないという問題を防ぐことができる。また、100質量%未満であれば、キャリアの帯電能力が高すぎるために初期の帯電調整が難しくなるという問題を防ぐことができる。
The content of the fine particles of barium sulfate is preferably 50% by mass or more and less than 100% by mass with respect to the resin contained in the resin layer.
If it is 50% by mass or more, it is possible to prevent the problem that the toner cannot be sufficiently charged due to the small number of exposed parts of barium sulfate. Further, if it is less than 100% by mass, it is possible to prevent the problem that the initial charge adjustment becomes difficult because the charging capacity of the carrier is too high.
<<樹脂>>
前記樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、下記モノマーA成分(A成分ともいう)と下記モノマーB成分(B成分ともいう)とを含む共重合体を加熱処理して得られた樹脂が挙げられる。
<< Resin >>
The resin is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, the copolymer containing the following monomer A component (also referred to as A component) and the following monomer B component (also referred to as B component). Examples thereof include a resin obtained by heat-treating the coalescence.
(式中において、R1、m、R2、R3、X、及びYは以下に該当するものを示す。)
R1は、水素原子、またはメチル基
mは、1〜8の整数、従って、(CH2)mは、炭素原子数1〜8のメチレン基、エチレン基、プロピレン基、及びブチレン基等のアルキレン基を表す
R2は、炭素原子数1〜4のメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、及びブチル基等のアルキル基
R3は、炭素数1〜8のメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、及びブチル基等のアルキル基、または炭素数1〜4のメトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、及びブトキシ基等のアルコキシ基
X=10モル%〜90モル%であり、より好ましくは、30〜70モル%である。
Y=10モル%〜90モル%であり、より好ましくは、30〜70モル%である。
(In the formula, R 1 , m, R 2 , R 3 , X, and Y indicate the following.)
R 1 is a hydrogen atom, or methyl group m is an integer of 1 to 8, and therefore (CH 2 ) m is an alkylene such as a methylene group, an ethylene group, a propylene group, and a butylene group having 1 to 8 carbon atoms. R 2 representing a group is a methyl group having 1 to 4 carbon atoms, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, and an alkyl group such as a butyl group. R 3 is a methyl group having 1 to 8 carbon atoms, an ethyl group, and propyl. Alkyl groups such as groups, isopropyl groups, and butyl groups, or alkoxy groups such as methoxy groups, ethoxy groups, propoxy groups, and butoxy groups having 1 to 4 carbon atoms X = 10 mol% to 90 mol%, more preferably. Is 30-70 mol%.
Y = 10 mol% to 90 mol%, more preferably 30 to 70 mol%.
前記A成分は、側鎖にメチル基が多数存在する原子団・トリス(トリメチルシロキシ)シランを有しており、樹脂全体に対してA成分の比率が高くなると表面エネルギーが小さくなり、トナーの樹脂成分、ワックス成分などの付着が少なくなる。A成分が10モル%以上あれば十分な効果が得られ、トナー成分の付着の急増を防止できる。また、90モル%以下であれば、前記成分B、および後述する成分Cが減ることにより、架橋が進まず、強靭性が不足すると共に、芯材と樹脂層の接着性が低下し、キャリア被膜の耐久性が悪くなるといった問題を防ぐことができる。
R2は炭素原子数1〜4のアルキル基であり、このようなA成分としては、次式で示されるトリス(トリアルキルシロキシ)シラン化合物が例示される。
下式中、Meはメチル基、Etはエチル基、Prはプロピル基である。
CH2=CMe−COO−C3H6−Si(OSiMe3)3
CH2=CH−COO−C3H6−Si(OSiMe3)3
CH2=CMe−COO−C4H8−Si(OSiMe3)3
CH2=CMe−COO−C3H6−Si(OSiEt3)3
CH2=CH−COO−C3H6−Si(OSiEt3)3
CH2=CMe−COO−C4H8−Si(OSiEt3)3
CH2=CMe−COO−C3H6−Si(OSiPr3)3
CH2=CH−COO−C3H6−Si(OSiPr3)3
CH2=CMe−COO−C4H8−Si(OSiPr3)3
前記A成分の製造方法は特に限定されないが、トリス(トリアルキルシロキシ)シランを白金触媒の存在下にアリルアクリレートまたはアリルメタクリレートと反応させる方法や、特開平11−217389号公報に記載されているように、カルボン酸と酸触媒の存在下で、メタクリロキシアルキルトリアルコキシシランとヘキサアルキルジシロキサンとを反応させる方法などにより得ることができる。
The component A has an atomic group tris (trimethylsiloxy) silane in which a large number of methyl groups are present in the side chain, and the surface energy decreases as the ratio of the component A to the entire resin increases, and the toner resin Adhesion of components, wax components, etc. is reduced. If the A component is 10 mol% or more, a sufficient effect can be obtained, and a rapid increase in adhesion of the toner component can be prevented. Further, if it is 90 mol% or less, the component B and the component C described later are reduced, so that the cross-linking does not proceed, the toughness is insufficient, and the adhesiveness between the core material and the resin layer is lowered, so that the carrier coating is formed. It is possible to prevent problems such as deterioration of durability.
R 2 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and examples of such A component include a tris (trialkylsiloxy) silane compound represented by the following formula.
In the following formula, Me is a methyl group, Et is an ethyl group, and Pr is a propyl group.
CH 2 = CMe-COO-C 3 H 6- Si (OSiMe 3 ) 3
CH 2 = CH-COO-C 3 H 6- Si (OSiMe 3 ) 3
CH 2 = CMe-COO-C 4 H 8- Si (OSiMe 3 ) 3
CH 2 = CMe-COO-C 3 H 6- Si (OSiEt 3 ) 3
CH 2 = CH-COO-C 3 H 6- Si (OSiEt 3 ) 3
CH 2 = CME-COO-C 4 H 8- Si (OSiEt 3 ) 3
CH 2 = CMe-COO-C 3 H 6- Si (OSiPr 3 ) 3
CH 2 = CH-COO-C 3 H 6- Si (OSiPr 3 ) 3
CH 2 = CMe-COO-C 4 H 8- Si (OSiPr 3 ) 3
The method for producing the component A is not particularly limited, but a method for reacting tris (trialkylsiloxy) silane with allyl acrylate or allyl methacrylate in the presence of a platinum catalyst, and as described in JP-A-11-217389. In addition, it can be obtained by a method of reacting a methacryloxyalkyltrialkoxysilane with a hexaalkyldisiloxane in the presence of a carboxylic acid and an acid catalyst.
前記B成分は、ラジカル重合性の2官能(R3がアルキル基の場合)、又は3官能性(R3もアルコキシ基の場合)のシラン化合物であり、B成分が10モル%以上あれば、強靭さが十分得られる。一方、90モル%以下であれば、被膜は固くて脆くなり、膜削れが発生し易くなるという問題を防ぐことができる。また、環境特性の悪化も防ぐことができる。加水分解した架橋成分がシラノール基として多数残ると、環境特性(湿度依存性)を悪化させることも考えられるからである。
このようなB成分としては、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3−アクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−メタクリトキシプロピルトリ(イソプロペキシ)シラン、3−アクリロキシプロピルトリ(イソプロペキシ)シランが例示される。
The B component is a radically polymerizable bifunctional (when R 3 is an alkyl group) or trifunctional (when R 3 is also an alkoxy group) silane compound, and if the B component is 10 mol% or more, Sufficient toughness can be obtained. On the other hand, if it is 90 mol% or less, the problem that the film becomes hard and brittle and the film scraping is likely to occur can be prevented. In addition, deterioration of environmental characteristics can be prevented. This is because if a large number of hydrolyzed crosslinked components remain as silanol groups, the environmental characteristics (humidity dependence) may be deteriorated.
Examples of such B component include 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltriethoxysilane, 3-acryloxypropyltriethoxysilane, and 3-methacryloxypropylmethyl. Examples thereof include dimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldiethoxysilane, 3-methacrythoxypropyltri (isopropoxy) silane, and 3-acryloxypropyltri (isopropoxy) silane.
本発明では、上記モノマーA成分と上記モノマーB成分とをラジカル共重合して得られる下記の共重合体を加水分解し、シラノール基を生成し、触媒を用いて縮合することにより得られる架橋物を、芯材に被覆した後、加熱処理して樹脂層を形成するのが好ましい。 In the present invention, a crosslinked product obtained by hydrolyzing the following copolymer obtained by radical copolymerization of the monomer A component and the monomer B component to generate a silanol group and condensing with a catalyst. Is preferably coated on the core material and then heat-treated to form a resin layer.
ここで、式中において、R1、m、R2、R3、X、及びYは上述したとおりである。 Here, in the formula, R 1 , m, R 2 , R 3 , X, and Y are as described above.
さらにまた、本発明では、前記A成分及び前記B成分に、C成分としてアクリル系化合物(モノマー)を加えてもよい。
このようなモノマーC成分(C成分ともいう)を加えたものとして、下記の共重合体が挙げられる。
Furthermore, in the present invention, an acrylic compound (monomer) may be added as the C component to the A component and the B component.
Examples of the one to which such a monomer C component (also referred to as C component) is added include the following copolymers.
ここで、式中において、R1、m、R2、及びR3は上述したとおりである。
上記共重合体において、X=10モル%〜40モル%で、Y=10モル%〜40モル%で、Z=30 モル%〜80モル%であり、かつ、60モル%<Y+Z<90モル%である。
Here, in the formula, R 1 , m, R 2 , and R 3 are as described above.
In the above copolymer, X = 10 mol% to 40 mol%, Y = 10 mol% to 40 mol%, Z = 30 mol% to 80 mol%, and 60 mol% <Y + Z <90 mol. %.
前記C成分は、下記式で示される。式中、R1、及びR2は上述したとおりである。 The C component is represented by the following formula. In the formula, R 1 and R 2 are as described above.
前記C成分は、樹脂層に可撓性を付与し、かつ、芯材と樹脂層との接着性を良好にするものであるが、C成分が30モル%以上であれば、十分な接着性が得られ、80モル%以下であれば、前記A成分及び前記B成分のいずれかが10モル%以下となることを防ぎ、キャリア被膜の撥水性、硬さと可撓性(膜削れ)を両立させることできる。
C成分のアクリル系化合物(モノマー)としては、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステルが好ましく、具体的には、メチルメタクリレート、メチルアクリレート、エチルメタクリレート、エチルアクリレート、ブチルメタクリレート、ブチルアクリレート、2−(ジメチルアミノ)エチルメタクリレート、2−(ジメチルアミノ)エチルアクリレート、3−(ジメチルアミノ)プロピルメタクリレート、3−(ジメチルアミノ)プロピルアクリレートが例示される。
これらのうち、アルキルメタクリレートがより好ましく、メチルメタクリレートが特に好ましい。 また、これらの化合物の1種類を単独で使用してもよく、2種類以上の混合物を使用してもよい。
The C component imparts flexibility to the resin layer and improves the adhesiveness between the core material and the resin layer. However, if the C component is 30 mol% or more, sufficient adhesiveness is obtained. If it is 80 mol% or less, it is possible to prevent either the A component or the B component from being 10 mol% or less, and achieve both water repellency, hardness and flexibility (film scraping) of the carrier film. Can be made to.
As the acrylic compound (monomer) of the C component, an acrylic acid ester or a methacrylic acid ester is preferable, and specifically, methyl methacrylate, methyl acrylate, ethyl methacrylate, ethyl acrylate, butyl methacrylate, butyl acrylate, 2- (dimethylamino). ) Ethyl methacrylate, 2- (dimethylamino) ethyl acrylate, 3- (dimethylamino) propyl methacrylate, 3- (dimethylamino) propyl acrylate are exemplified.
Of these, alkyl methacrylates are more preferred, and methyl methacrylates are particularly preferred. Further, one kind of these compounds may be used alone, or a mixture of two or more kinds may be used.
樹脂層の架橋による高耐久化技術として、例えば、特許第3691115号がある。特許第3691115号には、磁性粒子表面を、少なくとも末端にビニル基を有するオルガノポリシロキサンと、ヒドロキシル基、アミノ基、アミド基、及びイミド基からなる群から選択される少なくとも1つの官能基を有するラジカル共重合性単量体との共重合体をイソシアネート系化合物により架橋させた熱硬化性樹脂で被覆した静電荷像現像用キャリアが記載されているが、開示の技術では、樹脂層の剥がれ・削れにおいて十分な耐久性が得られているとはいえない。その理由は明らかになってはいないが、上記共重合体をイソシアネート系化合物により架橋させた熱硬化性樹脂の場合、構造式からも分かるように、共重合体樹脂中のイソシアネート化合物と反応(架橋)する単位重量当りの官能基(アミノ基、ヒドロキシ基、カルボキシル基、メルカプト基等の活性水素含有基)が少なく、架橋点において、ニ次元、あるいは三次元的な緻密な架橋構造を形成することが出来ない。そのために長時間使用すると、被膜剥がれ・削れなどが生じやすく(樹脂層の耐磨耗性が小さい)、十分な耐久性が得られていないものと推察される。
樹脂層の剥がれ・削れが生じると、キャリア抵抗低下による画像品質の変化、キャリア付着が起こる。 また、樹脂層の剥がれ・削れは、現像剤の流動性を低下させ、汲み上げ量低下を引き起こし、画像濃度低下、TCアップに伴う時汚れ、トナー飛散の原因となる。
一方、上記樹脂で形成される本発明の樹脂層は、樹脂単位重量当たりでみても、二官能、あるいは三官能の架橋可能な官能基(点)を多数(単位重量当り、2倍〜3倍多い)有した共重合樹脂をもとに形成されたものであり、更に、これを縮重合により架橋させて形成されたものであるため、樹脂層が極めて強靭で削れ難く、高耐久化が図れていると考えられる。
また、イソシアネート化合物による架橋より、本発明のシロキサン結合による架橋の方が結合エネルギーが大きく熱ストレスに対しても安定しているため、樹脂層の経時安定性が保たれていると考えられる。
As a high durability technique by cross-linking a resin layer, for example, there is Japanese Patent No. 36911515. Patent No. 369115 has an organopolysiloxane having a vinyl group at least at the end of the magnetic particle surface and at least one functional group selected from the group consisting of a hydroxyl group, an amino group, an amide group, and an imide group. A carrier for developing an electrostatic charge image in which a copolymer with a radical copolymerizable monomer is crosslinked with an isocyanate-based compound and coated with a thermosetting resin is described. However, in the disclosed technique, the resin layer is peeled off. It cannot be said that sufficient durability is obtained in shaving. Although the reason has not been clarified, in the case of a thermosetting resin in which the above copolymer is crosslinked with an isocyanate-based compound, as can be seen from the structural formula, it reacts (crosslinks) with the isocyanate compound in the copolymer resin. ) There are few functional groups (active hydrogen-containing groups such as amino group, hydroxy group, carboxyl group, and mercapto group) per unit weight, and a two-dimensional or three-dimensional dense crosslinked structure is formed at the crosslinking point. I can't. Therefore, if it is used for a long time, the film is likely to be peeled off or scraped (the resin layer has low wear resistance), and it is presumed that sufficient durability is not obtained.
When the resin layer is peeled off or scraped, the image quality changes due to a decrease in carrier resistance and carrier adhesion occurs. In addition, peeling / scraping of the resin layer lowers the fluidity of the developer, causes a decrease in the pumping amount, and causes a decrease in image density, stains when TC is increased, and toner scattering.
On the other hand, the resin layer of the present invention formed of the above resin has a large number of bifunctional or trifunctional crosslinkable functional groups (points) (2 to 3 times per unit weight) even when viewed per unit weight of the resin. Since it is formed based on the copolymerized resin (often), and further, it is formed by cross-linking this by polycondensation, the resin layer is extremely tough and difficult to scrape, and high durability can be achieved. It is thought that it is.
Further, since the crosslinking by the siloxane bond of the present invention has a larger binding energy and is more stable against thermal stress than the crosslinking by the isocyanate compound, it is considered that the stability of the resin layer with time is maintained.
上述したように、前記共重合体を加水分解し、シラノール基を生成させ、縮重合させ樹脂層を形成するのが、好ましい態様であるが、その縮重合させる際に使用する触媒としては、チタン系触媒、スズ系触媒、ジルコニウム系触媒、アルミニウム系触媒等が挙げられる。
本発明では、これら触媒のなかで、チタン系触媒を用いることが好ましく、チタンジイソプロポキシビス(エチルアセトアセテート)を用いることが特に好ましい。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。
As described above, it is a preferable embodiment that the copolymer is hydrolyzed to generate a silanol group and polycondensated to form a resin layer, but titanium is used as a catalyst for the polycondensation. Examples thereof include system catalysts, tin catalysts, zirconium catalysts, and aluminum catalysts.
In the present invention, among these catalysts, it is preferable to use a titanium-based catalyst, and it is particularly preferable to use titanium diisopropoxybis (ethylacetacetate). It is considered that this is because the effect of promoting the condensation reaction of the silanol group is large and the catalyst is not easily deactivated.
樹脂層を形成するために使用する樹脂としては、上記した樹脂の他に、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ことができる。アクリル樹脂は接着性が強く脆性が低いので耐磨耗性に非常に優れた性質を持つが、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。その場合、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シリコン樹脂を併用することで、この問題を解消することができる。一方、シリコン樹脂は接着性が弱く脆性が高いので、耐磨耗性に劣るという面がある。 そこで、これら2種の樹脂を併用する場合には、スペントし難く、耐摩耗性を有する樹脂層が形成できるよう、両樹脂のバランスを考慮するとよい。
前記シリコン樹脂としては、一般的に知られているシリコン樹脂全般を指し、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。市販品としての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。さらに、変性シリコン樹脂としては、信越化学製のKR206(アルキド変性)、KR5208(アクリル変性)、ES1001N(エポキシ変性)、KR305(ウレタン変性)、東レ・ダウコーニング・シリコン社製のSR2115(エポキシ変性)、SR2110(アルキド変性)などが挙げられる。
As the resin used for forming the resin layer, in addition to the above-mentioned resin, a silicon resin, an acrylic resin, or a combination thereof can be used. Acrylic resin has strong adhesiveness and low brittleness, so it has excellent wear resistance. On the other hand, it has high surface energy, so when combined with toner that is easy to spent, toner component spent accumulates. This may cause problems such as a decrease in the amount of charge. In that case, this problem can be solved by using a silicon resin which has an effect that it is difficult to spent the toner component because the surface energy is low and it is difficult for the accumulation of the spent component to proceed due to film scraping. On the other hand, since silicone resin has weak adhesiveness and high brittleness, it is inferior in abrasion resistance. Therefore, when these two types of resins are used in combination, it is advisable to consider the balance between the two resins so that a resin layer that is difficult to spent and has wear resistance can be formed.
The silicone resin generally refers to generally known silicone resins, and examples thereof include straight silicones consisting only of organoshirosan bonds, silicone resins modified with alkyds, polyesters, epoxies, acrylics, urethanes, and the like. Be done. Examples of commercially available straight silicone resins include KR271, KR255, and KR152 manufactured by Shin-Etsu Chemical, and SR2400, SR2406, and SR2410 manufactured by Toray Dow Corning Silicone. In this case, it is possible to use the silicon resin alone, but it is also possible to use other components that undergo a cross-linking reaction, a charge amount adjusting component, and the like at the same time. Further, as the modified silicone resin, KR206 (alkyd modified), KR5208 (acrylic modified), ES1001N (epoxy modified), KR305 (urethane modified) manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., SR2115 (epoxy modified) manufactured by Toray Dow Corning Silicon Co., Ltd. , SR2110 (alkyd modification) and the like.
前記樹脂層の形成方法としては、例えば、以下の方法が挙げられる。
前記樹脂層は、前記共重合体と前記硫酸バリウムの微粒子に加え、シラノール基及び/又は加水分解性官能基を有するシリコーン樹脂、触媒、必要に応じてシラノール基及び/又は加水分解性官能基を有するシリコーン樹脂以外の樹脂、溶媒等を含む樹脂層用組成物を用いて形成することができる。具体的には、該樹脂層用組成物で芯材を被覆しながら、シラノール基を縮合させることにより形成してもよいし、該樹脂層組成物で芯材を被覆した後に、シラノール基を縮合させることにより形成してもよい。該樹脂層組成物で芯材粒子を被覆しながら、シラノール基を縮合させる方法としては、特に限定されないが、熱、光等を付与しながら、該樹脂層組成物で芯材を被覆する方法等が挙げられる。また、該樹脂層組成物で芯材を被覆した後に、シラノール基を縮合させる方法としては、特に限定されないが、該樹脂層組成物で芯材を被覆した後に、加熱する方法等が挙げられる。
Examples of the method for forming the resin layer include the following methods.
In addition to the copolymer and the barium sulfate fine particles, the resin layer contains a silicone resin having a silanol group and / or a hydrolyzable functional group, a catalyst, and if necessary, a silanol group and / or a hydrolyzable functional group. It can be formed by using a resin layer composition containing a resin other than the silicon resin, a solvent, and the like. Specifically, it may be formed by condensing silanol groups while coating the core material with the resin layer composition, or after coating the core material with the resin layer composition, the silanol groups are condensed. It may be formed by making it. The method for condensing silanol groups while coating the core material particles with the resin layer composition is not particularly limited, but is a method of coating the core material with the resin layer composition while applying heat, light, or the like. Can be mentioned. The method for condensing silanol groups after coating the core material with the resin layer composition is not particularly limited, and examples thereof include a method of coating the core material with the resin layer composition and then heating the core material.
<<その他の含有成分>>
前記樹脂層を構成する成分として、上述した樹脂や、及び硫酸バリウムの微粒子の成分の他に、導電性微粒子やシランカップリング剤等の他の成分を含有させてもよい。
前記樹脂層には、キャリアの体積固有抵抗を調整するために、導電性微粒子を含有させてもよい。
前記導電性微粒子としては、特に限定されないが、カーボンブラック、ITO、PTO、WTO、酸化錫、酸化亜鉛、ポリアニリン等の導電性高分子が挙げられる。これらは、二種以上併用してもよい。
<< Other ingredients >>
As a component constituting the resin layer, in addition to the above-mentioned resin and the component of the fine particles of barium sulfate, other components such as conductive fine particles and a silane coupling agent may be contained.
The resin layer may contain conductive fine particles in order to adjust the volume specific resistance of the carrier.
The conductive fine particles are not particularly limited, and examples thereof include conductive polymers such as carbon black, ITO, PTO, WTO, tin oxide, zinc oxide, and polyaniline. These may be used in combination of two or more.
前記樹脂層には、微粒子を安定に分散させるために、シランカップリング剤を含有させてもよい。
前記シランカップリング剤としては、特に限定されないが、r−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、r−(2−アミノエチル)アミノプロピルメチルジメトキシシラン、r−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、N−β−(N−ビニルベンジルアミノエチル)−r−アミノプロピルトリメトキシシラン塩酸塩、r−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、r−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、r−クロルプロピルトリメトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン、r−アニリノプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、オクタデシルジメチル[3−(トリメトキシシリル)プロピル]アンモニウムクロライド、r−クロルプロピルメチルジメトキシシラン、メチルトリクロルシラン、ジメチルジクロロシラン、トリメチルクロロシラン、アリルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、1,3−ジビニルテトラメチルジシラザン、メタクリルオキシエチルジメチル(3−トリメトキシシリルプロピル)アンモニウムクロライド等が挙げられる。 これらは、二種以上併用してもよい。
前記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。
前記シランカップリング剤の添加量は、樹脂に対して、0.1質量%〜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、芯材や導電性微粒子と樹脂との接着性が低下して、長期間の使用中に樹脂層が脱落するという問題を防ぐことができ、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という問題を防ぐことができる。
A silane coupling agent may be contained in the resin layer in order to stably disperse the fine particles.
The silane coupling agent is not particularly limited, but r- (2-aminoethyl) aminopropyltrimethoxysilane, r- (2-aminoethyl) aminopropylmethyldimethoxysilane, r-methacryloxypropyltrimethoxysilane, N-β- (N-vinylbenzylaminoethyl) -r-aminopropyltrimethoxysilane hydrochloride, r-glycidoxypropyltrimethoxysilane, r-mercaptopropyltrimethoxysilane, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane , Vinyltriacetoxysilane, r-chloropropyltrimethoxysilane, hexamethyldisilazane, r-anilinopropyltrimethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, octadecyldimethyl [3- (trimethoxysilyl) propyl] ammonium chloride, r- Chlorpropylmethyldimethoxysilane, methyltrichlorosilane, dimethyldichlorosilane, trimethylchlorosilane, allyltriethoxysilane, 3-aminopropylmethyldiethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, 1,3-divinyltetra Examples thereof include methyldisilazane and methacryloxyethyldimethyl (3-trimethoxysilylpropyl) ammonium chloride. These may be used in combination of two or more.
Commercially available products of the silane coupling agent include, for example, 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 (manufactured by Toray Silicone), etc. Can be mentioned.
The amount of the silane coupling agent added is preferably 0.1% by mass to 10% by mass with respect to the resin. When the amount of the silane coupling agent added is 0.1% by mass or more, the adhesiveness between the core material or the conductive fine particles and the resin is lowered, and the problem that the resin layer falls off during long-term use is prevented. If it is 10% by mass or less, the problem that toner filming occurs during long-term use can be prevented.
<芯材>
前記芯材としては、磁性体であれば、特に限定されないが、鉄、コバルト等の強磁性金属;マグネタイト、ヘマタイト、フェライト等の酸化鉄;各種合金や化合物;これらの磁性体を樹脂中に分散させた樹脂粒子等が挙げられる。 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>
The core material is not particularly limited as long as it is a magnetic material; ferromagnetic metals such as iron and cobalt; iron oxides such as magnetite, hematite and ferrite; various alloys and compounds; these magnetic materials are dispersed in a resin. Examples thereof include the made resin particles. Among them, Mn-based ferrite, Mn-Mg-based ferrite, Mn-Mg-Sr ferrite and the like are preferable from the viewpoint of the environment.
<キャリアの特性>
上述したように、本発明のキャリアは、X線光電子分光分析(XPS)によるBa分析において、Ba検出量が、0.3atomic%以上を示す。
Ba検出量は、0.3atomic%〜2.0atomic%であるとより好ましく、0.3atomic%〜1.5atomic%であると更に好ましい。
<Characteristics of carrier>
As described above, the carrier of the present invention shows a Ba detection amount of 0.3 atomic% or more in the Ba analysis by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS).
The Ba detection amount is more preferably 0.3 atomic% to 2.0 atomic%, and further preferably 0.3 atomic% to 1.5 atomic%.
本発明のキャリアは、体積平均粒径が28μm以上40μm以下であるとよい。 キャリア粒子の体積平均粒径が28μm以上であると、キャリア付着の発生を防ぐことができ、40μm以下であると、画像細部の再現性の低下や、精細な画像が形成できないといった問題を抑制することができる。 The carrier of the present invention preferably has a volume average particle diameter of 28 μm or more and 40 μm or less. When the volume average particle size of the carrier particles is 28 μm or more, the occurrence of carrier adhesion can be prevented, and when it is 40 μm or less, problems such as deterioration of image detail reproducibility and inability to form a fine image are suppressed. be able to.
本発明のキャリアは、体積固有抵抗が8〜16(LogΩ・cm)であるとよい。 体積固有抵抗が8(LogΩ・cm)以上であると、非画像部でのキャリア付着の発生を防止でき、16(LogΩ・cm)以下であると、エッジ効果を確保することができる。 The carrier of the present invention preferably has a volume specific resistance of 8 to 16 (LogΩ · cm). When the volume specific resistance is 8 (LogΩ · cm) or more, the occurrence of carrier adhesion in the non-image portion can be prevented, and when it is 16 (LogΩ · cm) or less, the edge effect can be ensured.
<キャリアの各種特性の測定方法>
キャリアの上記各特性は、以下の方法により測定することができる。
<Measuring method of various carrier characteristics>
Each of the above characteristics of the carrier can be measured by the following method.
<<X線光電子分光分析(XPS)によるBa分析>>
キャリア表面におけるBaの検出量は、AXIS ULTRA(島津製作所/KRATOS製)にて測定することができる。
ビーム照射領域は、おおよそ900μm×600μm程度で、キャリア25個×17個の範囲を検出する。 また、侵入深さは、0nm〜10nmであり、キャリアの表面付近の状態が測定できる。
具体的な測定条件は、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とする。
そして、広域スキャンによって検出元素を特定し、次に、検出元素毎にナロースキャンにてピークを検出する。 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Ba(atomic%)を算出する。
<< Ba analysis by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) >>
The amount of Ba detected on the carrier surface can be measured by AXIS ULTRA (Shimadzu Corporation / KRATOS).
The beam irradiation region is approximately 900 μm × 600 μm, and a range of 25 carriers × 17 is detected. Further, the penetration depth is 0 nm to 10 nm, and the state near the surface of the carrier can be measured.
Specific measurement conditions are measurement mode: Al: 1486.6 eV, excitation source: monochrome (Al), detection method: spectrum mode, magnet lens: OFF.
Then, the detected elements are identified by a wide area scan, and then peaks are detected by a narrow scan for each detected element. After that, Ba (atomic%) for all detected elements is calculated with the attached peak analysis software.
<<円相当径の測定方法>>
硫酸バリウムの微粒子の円相当径は、以下の方法により測定する。
キャリアを包埋樹脂(Devcon社製、2液混合、30分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、機械研磨により大まかな断面試料を作製する。これにクロスセクションポリッシャー(JEOL製 SM−09010)を用い、加速電圧5.0kV、ビーム電流120μAの条件で断面の仕上げを行う。 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30000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、硫酸バリウム100粒子の円相当径を測定し、その平均値を求める。
<< Measuring method of equivalent circle diameter >>
The equivalent circle diameter of the fine particles of barium sulfate is measured by the following method.
The carrier is mixed with an embedded resin (manufactured by Devcon, a two-component mixture, a 30-minute curable epoxy resin), left overnight or longer to cure, and a rough cross-sectional sample is prepared by mechanical polishing. A cross section polisher (SM-09010 manufactured by JEOL) is used for this, and the cross section is finished under the conditions of an accelerating voltage of 5.0 kV and a beam current of 120 μA. This is photographed using a scanning electron microscope (Merlin manufactured by Carl Zeiss) under the conditions of an accelerating voltage of 0.8 kV and a magnification of 30,000 times. The captured image is incorporated into a TIFF image, and the equivalent circle diameter of 100 particles of barium sulfate is measured using Image-Pro Plus manufactured by Media Cybernetics, and the average value is obtained.
<<キャリアの体積平均粒径の測定方法>>
キャリアの体積平均粒径は、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。
<< Method for measuring the volume average particle size of carriers >>
The volume average particle size of the carrier can be measured using, for example, the Microtrack particle size distribution meter model HRA9320-X100 (manufactured by Nikkiso Co., Ltd.).
<<キャリアの体積固有抵抗の測定方法>>
キャリアの体積固有抵抗は、図1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、下記式から、体積固有抵抗[Ω・cm]を算出することができる。
<< Measurement method of carrier volume specific resistance >>
The volume specific resistance of the carrier can be measured using the cell shown in FIG. Specifically, first, the carrier (3) is placed in a cell composed of a fluororesin container (2) in which an electrode (1a) having a surface area of 2.5 cm × 4 cm and an electrode (1b) are housed at a distance of 0.2 cm. ) Is filled, and tapping is performed 10 times with a drop height of 1 cm and a tapping speed of 30 times / minute. Next, a DC voltage of 1000 V was applied between the electrodes (1a) and (1b), and the resistance value r [Ω] 30 seconds later was measured using a high resistance meter 4329A (manufactured by Hewlett-Packard Co., Ltd.). Then, the volume specific resistance [Ω · cm] can be calculated from the following formula.
キャリアの体積固有抵抗(LogΩ・cm)は、上記測定により得られた体積固有抵抗[Ω・cm]の常用対数値である。 The volume specific resistance (LogΩ · cm) of the carrier is a common logarithmic value of the volume specific resistance [Ω · cm] obtained by the above measurement.
本発明におけるキャリアは、画像面積率40%(A4サイズの用紙を使用)、100万枚ランニング後の帯電低下率が20%〜30%であることが必要であり、25%〜30%であるのがより好ましい。帯電低下率とは、ランニング前の初期剤帯電量をQsとし、40%画像面積率、100万枚のランニング後の現像剤の帯電量をQeとしときに、下記式から算出することができる。帯電低下率が30%以下であると、長期ランニング後に現像剤の帯電量を低下することがなく、トナー飛散を抑制することができる。
キャリアの帯電量は、キャリアとトナーを質量比95:5で10分間混合し、摩擦帯電させたサンプルを、ブローロフ装置(TB−200:東芝ケミカル社製)を用いて測定することができる。
The carrier in the present invention needs to have an image area ratio of 40% (using A4 size paper) and a charge reduction rate of 20% to 30% after running 1 million sheets, which is 25% to 30%. Is more preferable. The charge reduction rate can be calculated from the following formula, where Qs is the initial charge amount before running, 40% image area ratio, and Qe is the charge amount of the developer after 1 million sheets of running. When the charge reduction rate is 30% or less, the charge amount of the developer does not decrease after long-term running, and toner scattering can be suppressed.
The amount of charge on the carrier can be measured by mixing the carrier and toner at a mass ratio of 95: 5 for 10 minutes and using a triboelectric device (TB-200: manufactured by Toshiba Chemical Co., Ltd.) to measure a triboelectrically charged sample.
なお、前記帯電低下率を20%〜30%に制御するには、トナー添加剤として、シリカ微粒子のみを使用する等の手段が挙げられる。 In order to control the charge reduction rate to 20% to 30%, means such as using only silica fine particles as the toner additive can be mentioned.
本発明の現像剤は、流動性変化率が13%以下であることが望ましい。
流動性変化率は、JIS Z2502で用いられる流動度測定器(蔵持科学機器制作所製)において、ロート支持器に支持されたロートにトナー濃度10質量%の現像剤を80gセットし、径3mmの穴から現像剤を受器内に自重落下させ、流出開始から終了までの時間(秒)を計測することにより算出できる。
具体的には、ランニング前の現像剤80gが落下する時間をTsとし、40%画像面積率、100万枚のランニング後の現像剤80gが落下する時間をTeとしときに、下記式から算出することができる。流動性変化率が13%以下であると、長期ランニング後に現像剤の帯電量を低下することがなく、トナー飛散を抑制することができる。
The developer of the present invention preferably has a fluidity change rate of 13% or less.
The rate of change in fluidity was determined by setting 80 g of a developer with a toner concentration of 10% by mass in a funnel supported by a funnel support in a fluidity measuring device (manufactured by Kuramochi Scientific Instruments Manufacturing Co., Ltd.) used in JIS Z2502, and having a diameter of 3 mm. It can be calculated by dropping the developer from the hole into the receiver by its own weight and measuring the time (seconds) from the start to the end of the outflow.
Specifically, it is calculated from the following formula, where Ts is the time when 80 g of the developer before running falls, and Te is the time when 80 g of the developer after running 1 million sheets falls with a 40% image area ratio. be able to. When the rate of change in fluidity is 13% or less, the amount of charge of the developer does not decrease after long-term running, and toner scattering can be suppressed.
本発明の現像剤の製造方法は、前記トナーが、シリカ粒子およびトナー母体を含むように構成し、前記トナー母体100質量部に対する前記シリカ粒子の割合を、1.5質量部以上5質量部未満に設定し、前記キャリアは、少なくとも1種類の微粒子を含む樹脂層を有するキャリアとなるように構成し、前記微粒子の少なくとも1種類を、硫酸バリウム微粒子に設定し、前記キャリアのX線光電子分光分析(XPS)によるBa検出量が0.3atomic%以上となるように構成し、前記硫酸バリウム微粒子の円相当径を400nm以上900nm以下に設定し、かつ前記キャリアの、画像面積率40%、100万枚ランニング後の帯電低下率が20%〜30%であることを特徴とする。当該製造方法における各要件については、本発明の現像剤の説明における各要件と同様である。 In the method for producing a developer of the present invention, the toner is configured to contain silica particles and a toner base, and the ratio of the silica particles to 100 parts by mass of the toner base is 1.5 parts by mass or more and less than 5 parts by mass. The carrier is configured to have a resin layer containing at least one kind of fine particles, and at least one kind of the fine particles is set to barium sulfate fine particles, and X-ray photoelectron spectroscopic analysis of the carrier is performed. The amount of Ba detected by (XPS) is set to 0.3 atomic% or more, the equivalent circle diameter of the barium sulfate fine particles is set to 400 nm or more and 900 nm or less, and the image area ratio of the carrier is 40% and 1 million. It is characterized in that the charge reduction rate after running the sheet is 20% to 30%. Each requirement in the manufacturing method is the same as each requirement in the description of the developer of the present invention.
(画像形成装置及び画像形成方法)
本発明の画像形成装置は、静電潜像担持体と、前記静電潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、前記静電潜像担持体上に形成された前記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手段とを有し、更に必要に応じてその他の手段、例えば、転写手段、定着手段、クリーニング手段、除電手段、リサイクル手段、制御手段などを有してなる。
本発明の画像形成方法は、静電潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成工程と、前記静電潜像担持体上に形成された前記静電潜像を、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工程とを有し、更に必要に応じてその他の工程、例えば、転写工程、定着工程、クリーニング工程、除電工程、リサイクル工程、制御工程などを含む。
本発明の画像形成方法は、本発明の画像形成装置により好適に実施することができる。
前記静電潜像形成手段は、前記静電潜像担持体を帯電させる帯電手段と、前記静電潜像担持体の表面を像様に露光する露光手段とを有しているとよい。
また、本発明の画像形成装置は、前記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、前記静電潜像担持体をクリーニングするクリーニング手段とをさらに有しているとよい。
(Image forming apparatus and image forming method)
The image forming apparatus of the present invention forms an electrostatic latent image carrier, an electrostatic latent image forming means for forming an electrostatic latent image on the electrostatic latent image carrier, and an electrostatic latent image carrier. It has a developing means for developing the generated electrostatic latent image with the developer of the present invention to form a toner image, and further, if necessary, other means, for example, a transfer means, a fixing means, a cleaning means. , Static electricity elimination means, recycling means, control means, etc.
The image forming method of the present invention comprises an electrostatic latent image forming step of forming an electrostatic latent image on an electrostatic latent image carrier, and the electrostatic latent image formed on the electrostatic latent image carrier. It has a developing step of developing with the developer of the present invention to form a toner image, and further, if necessary, other steps such as transfer step, fixing step, cleaning step, static elimination step, recycling step, control. Including processes and the like.
The image forming method of the present invention can be preferably carried out by the image forming apparatus of the present invention.
The electrostatic latent image forming means may have a charging means for charging the electrostatic latent image carrier and an exposure means for exposing the surface of the electrostatic latent image carrier in an image manner.
Further, the image forming apparatus of the present invention includes a transfer means for transferring the toner image formed on the electrostatic latent image carrier to a recording medium, a fixing means for fixing the toner image transferred to the recording medium, and the like. It is preferable to further have a cleaning means for cleaning the electrostatic latent image carrier.
また、本発明の現像剤収容ユニットは、本発明の現像剤を収容する。
ここで、現像剤収容ユニットの態様としては、現像剤入り容器、現像器、プロセスカートリッジがある。
前記現像剤入り容器とは、現像剤を収容した容器のことをいう。
前記現像器は、現像剤を収容し現像する手段を有するものをいう。
前記プロセスカートリッジとは、少なくとも静電潜像担持体と本発明の現像剤を有する現像手段とを一体とし、画像形成装置に対して着脱可能であるものをいう。また、前記プロセスカートリッジは、静電潜像担持体と現像手段の他に、帯電手段、露光手段、クリーニング手段の少なくとも一つと一体で形成されてもよい。
Further, the developer accommodating unit of the present invention accommodates the developer of the present invention.
Here, as an embodiment of the developer accommodating unit, there are a container containing a developer, a developer, and a process cartridge.
The container containing a developer means a container containing a developer.
The developer has a means for accommodating and developing a developer.
The process cartridge means a cartridge in which at least an electrostatic latent image carrier and a developing means having the developer of the present invention are integrated and can be attached to and detached from an image forming apparatus. Further, the process cartridge may be integrally formed with at least one of a charging means, an exposure means, and a cleaning means in addition to the electrostatic latent image carrier and the developing means.
図2に、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)、感光体(11)を帯電する帯電装置(12)、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装置及び感光体(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装置(14)が一体に支持されており、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。
FIG. 2 shows an example of a process cartridge.
The process cartridge (10) uses the developer of the present invention to form a photoconductor (11), a charging device (12) for charging the photoconductor (11), and an electrostatic latent image formed on the photoconductor (11). A developing device that develops to form a toner image and a cleaning device (14) that removes the toner remaining on the photoconductor (11) after transferring the toner image formed on the photoconductor (11) to a recording medium. It is integrally supported, and the process cartridge (10) is removable from the main body of an image forming apparatus such as a copying machine or a 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(不図示)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(不図示)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(不図示)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(不図示)により除電され、繰り返し画像形成に使用される。 Hereinafter, a method of forming an image using an image forming apparatus equipped with a process cartridge (10) will be described. First, the photoconductor (11) is rotationally driven at a predetermined peripheral speed, and the peripheral surface of the photoconductor (11) is uniformly charged to a predetermined positive or negative potential by the charging device (12). Next, exposure light is irradiated to the peripheral surface of the photoconductor (11) from an exposure device (not shown) such as a slit exposure type exposure device or an exposure device that scans and exposes with a laser beam, and an electrostatic latent image is sequentially formed. To. Further, the electrostatic latent image formed on the peripheral surface of the photoconductor (11) is developed by the developing apparatus (13) using the developing agent of the present invention to form a toner image. Next, the toner image formed on the peripheral surface of the photoconductor (11) is synchronized with the rotation of the photoconductor (11), and the paper feed unit (not shown) transfers the toner image to the photoconductor (11) and the transfer device (not shown). ), It is sequentially transferred to the transfer paper fed during. Further, the transfer paper on which the toner image is transferred is separated from the peripheral surface of the photoconductor (11), introduced into a fixing device (not shown), fixed, and then used as a copy of the image forming device. It is printed out to the outside. On the other hand, the surface of the photoconductor (11) after the toner image is transferred is cleaned by removing the residual toner by the cleaning device (14), and then statically removed by the static eliminator (not shown), and repeated. Used for image formation.
以下、実施例及び比較例を挙げて、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は、これらに限定されるものではない。 なお、「部」は、質量部を表わす。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited thereto. In addition, "part" represents a mass part.
(トナー製造実施例1)
−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、5mmHg〜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。
(Toner Manufacturing Example 1)
-Synthesis of polyester resin A-
65 parts of ethylene oxide 2 mol adduct of bisphenol A, 86 parts of propion oxide 3 mol adduct of bisphenol A, 274 parts of terephthalic acid and 2 parts of dibutyltin oxide are put into a reaction vessel equipped with a cooling tube, a stirrer and a nitrogen introduction tube. Then, the reaction was carried out at 230 ° C. for 15 hours under normal pressure. Next, the polyester resin A was synthesized by reacting under reduced pressure of 5 mmHg to 10 mmHg for 6 hours. The obtained polyester resin A has a number average molecular weight (Mn) of 2,300, a weight average molecular weight (Mw) of 8,000, a glass transition temperature (Tg) of 58 ° C., an acid value of 25 mgKOH / g, and a hydroxyl value. It was 35 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、10mmHg〜15mmHg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)-
682 parts of bisphenol A ethylene oxide 2 mol adduct, 81 parts of bisphenol A propylene oxide 2 mol adduct, 283 parts of terephthalic acid, 22 parts of trimellitic anhydride in a reaction vessel equipped with a cooling tube, a stirrer and a nitrogen introduction tube. And 2 parts of dibutyltin oxide were charged and reacted at 230 ° C. for 8 hours under normal pressure. Then, the reaction was carried out under reduced pressure of 10 mmHg to 15 mmHg for 5 hours to synthesize an intermediate polyester.
The obtained intermediate polyester has a number average molecular weight (Mn) of 2,100, a weight average molecular weight (Mw) of 9,600, a glass transition temperature (Tg) of 55 ° C., an acid value of 0.5, and a hydroxyl value. It was 49.
Next, 411 parts of the intermediate polyester, 89 parts of isophorone diisocyanate, and 500 parts of ethyl acetate were charged in a reaction vessel equipped with a cooling tube, a stirrer, and a nitrogen introduction tube, and reacted at 100 ° C. for 5 hours to pre-form. A polymer (a polymer capable of reacting with the active hydrogen group-containing compound) was synthesized.
The free isocyanate content of the obtained prepolymer was 1.60% by mass, and the solid content concentration of the prepolymer (after standing at 150 ° C. for 45 minutes) was 50% by mass.
−ケチミン(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、ケチミン化合物(前記活性水素基含有化合物)を合成した。得られたケチミン化合物(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)-
30 parts of isophorone diamine and 70 parts of methyl ethyl ketone were charged in a reaction vessel in which a stirring rod and a thermometer were set, and the reaction was carried out at 50 ° C. for 5 hours to synthesize a ketimine compound (the active hydrogen group-containing compound). The amine value of the obtained ketimine compound (the active hydrogen machine-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。
-Making a masterbatch-
Henschel mixer (manufactured by Mitsui Mining Co., Ltd.) with 1,000 parts of water, 540 parts of carbon black Printex35 (manufactured by Degussa) with DBP oil absorption of 42 mL / 100 g and pH of 9.5, and 1,200 parts of polyester resin A. Was mixed using. Next, using two rolls, the obtained mixture was kneaded at 150 ° C. for 30 minutes, rolled and cooled, and pulverized with a palperizer (manufactured by Hosokawa Micron) to prepare a master batch.
−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 aqueous medium-
306 parts of ion-exchanged water, 265 parts of a 10 mass% suspension of tricalcium phosphate and 1.0 part of sodium dodecylbenzenesulfonate were mixed and stirred to uniformly dissolve them to prepare an aqueous medium.
−臨界ミセル濃度の測定−
界面活性剤の臨界ミセル濃度は以下の方法で測定した。 表面張力計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質量%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質量%であった。
-Measurement of critical micelle concentration-
The critical micelle concentration of the surfactant was measured by the following method. Analysis was performed using an analysis program in the Sigma system using a surface tension meter Sigma (manufactured by KSV Instruments). The surfactant was added dropwise to the aqueous medium in an amount of 0.01% by mass, and the interfacial tension after stirring and standing was measured. From the obtained surface tension curve, the concentration of the surfactant at which the surfactant does not decrease even when the surfactant is dropped was calculated as the critical micelle concentration. When the critical micelle concentration of sodium dodecylbenzenesulfonate with respect to the aqueous medium was measured with a surface tension meter Sigma, it was 0.05% by mass with respect to the mass of the aqueous medium.
−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 dissolved by stirring. Add 5 parts of paraffin wax (HNP-9 manufactured by Nippon Seiko Co., Ltd., melting point 75 ° C.), 2 parts of MEK-ST (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.), and 10 parts of masterbatch as a mold release agent, and add an ultra viscomill (bead mill). Using a liquid feed rate of 1 kg / hour, a disk peripheral speed of 6 m / sec, and 3 passes under the condition that 80% by volume of zirconia beads having a particle size of 0.5 mm was filled, the ketimin 2.7 was used. Parts were added and dissolved to prepare a toner material solution.
−乳化乃至分散液の調製−
前記水系媒体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の溶解乃至分散液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。
-Emulsification or preparation of dispersion-
150 parts of the aqueous medium was placed in a container, and the mixture was stirred at a rotation speed of 12,000 rpm using a TK homomixer (manufactured by Tokushu Kika Kogyo Co., Ltd.), and 100 parts of the dissolution or dispersion of the toner material was added thereto. The mixture was mixed for 10 minutes to prepare an emulsified or dispersion (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時間脱溶剤した。
-Removal of organic solvent-
100 parts of the emulsified slurry was charged into a corben set with a stirrer and a thermometer, and the solvent was removed at 30 ° C. for 12 hours while stirring at a stirring peripheral speed of 20 m / min.
−洗浄−
前記脱溶剤した乳化スラリー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 desolvated emulsified slurry was filtered under reduced pressure, 100 parts of ion-exchanged water was added to the filtered cake, mixed with a TK homomixer (rotation speed 12,000 rpm for 10 minutes), and then filtered. 300 parts of ion-exchanged water was added to the obtained filtered cake, mixed with a TK homomixer (rotation speed 12,000 rpm for 10 minutes), and then filtered twice. Twenty parts of a 10 mass% sodium hydroxide aqueous solution was added to the obtained filtered cake, mixed with a TK homomixer (rotation speed 12,000 rpm for 30 minutes), and then filtered under reduced pressure. 300 parts of ion-exchanged water was added to the obtained filtered cake, mixed with a TK homomixer (rotation speed 12,000 rpm for 10 minutes), and then filtered. 300 parts of ion-exchanged water was added to the obtained filtered cake, mixed with a TK homomixer (rotation speed 12,000 rpm for 10 minutes), and then filtered twice. Further, 20 parts of 10% by mass hydrochloric acid was added to the obtained filtered cake, mixed with a TK homomixer (rotation speed 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質量%になるように、イオン交換水を追加し、トナー分散液を得た。
-Adjusting the amount of surfactant-
300 parts of ion-exchanged water was added to the filtered cake obtained by the above washing, and the electric conductivity of the toner dispersion liquid when mixed with a TK homomixer (rotation speed 12,000 rpm for 10 minutes) was measured. The surfactant concentration of the toner dispersion was calculated from the calibration curve of the surfactant concentration prepared in advance. From that value, ion-exchanged water was added so that the surfactant concentration became the target surfactant concentration of 0.05% by mass, and a toner dispersion was obtained.
−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 liquid adjusted to the predetermined surfactant concentration was heated in a water bath at a heating temperature of T1 = 55 ° C. for 10 hours while mixing with a TK homomixer at 5000 rpm. Then, the toner dispersion was cooled to 25 ° C. and filtered. Further, 300 parts of ion-exchanged water was added to the obtained filtered cake, mixed with a TK homomixer (rotation speed 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 obtained final filtered cake was dried at 45 ° C. for 48 hours in a circulation dryer and sieved with a mesh having a mesh size of 75 μm 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、大粒径シリカとして、平均粒径100nmの疎水性シリカ1.9部と、小粒径シリカとして、平均粒径20nmの疎水性シリカ微粉体を0.9部とをヘンシェルミキサーにて混合し、トナー1を得た。得られたトナー1に対し、上述した測定方法を用い、各特性を評価した。測定結果を下記表1に示す(以下で記載するトナー2〜15の測定結果も表1に示す)。
-External processing-
Further, with respect to 100 parts of the toner base particles 1, 1.9 parts of hydrophobic silica having an average particle size of 100 nm as a large particle size silica and hydrophobic silica fine powder having an average particle size of 20 nm as a small particle size silica are used. 0.9 part and 0.9 parts were mixed with a Henshell mixer to obtain toner 1. Each characteristic of the obtained toner 1 was evaluated using the above-mentioned measuring method. The measurement results are shown in Table 1 below (the measurement results of the toners 2 to 15 described below are also shown in Table 1).
(トナー製造実施例2)
疎水性シリカの処方量を2.5部に変更した以外は、トナー製造実施例1と同様の方法で、トナー製造実施例2にあたるトナー2を得た。
(Toner Manufacturing Example 2)
Toner 2 corresponding to Toner Production Example 2 was obtained in the same manner as in Toner Production Example 1 except that the prescription amount of hydrophobic silica was changed to 2.5 parts.
(トナー製造実施例3)
疎水性シリカ微粉体の処方量を1.5部に変更した以外は、トナー製造実施例1と同様の方法で、トナー製造実施例3にあたるトナー3を得た。
(Toner Manufacturing Example 3)
Toner 3 corresponding to Toner Production Example 3 was obtained in the same manner as in Toner Production Example 1 except that the prescription amount of the hydrophobic silica fine powder was changed to 1.5 parts.
(トナー製造実施例4)
疎水性シリカ微粉体の処方量を2.0部に変更し、疎水性シリカ微粉体の処方量を2.1部に変更した以外は、トナー製造実施例1と同様の方法で、トナー製造実施例4にあたるトナー4を得た。
(Toner Manufacturing Example 4)
Toner production is carried out in the same manner as in Toner Production Example 1 except that the prescription amount of the hydrophobic silica fine powder is changed to 2.0 parts and the prescription amount of the hydrophobic silica fine powder is changed to 2.1 parts. Toner 4 corresponding to Example 4 was obtained.
(トナー製造実施例5)
疎水性シリカの処方量を3.1部に変更し、疎水性シリカ微粉体の処方量を1.0部に変更した以外は、トナー製造実施例1と同様の方法で、トナー製造実施例5にあたるトナー5を得た。
(Toner Manufacturing Example 5)
Toner Production Example 5 in the same manner as in Toner Production Example 1 except that the prescription amount of hydrophobic silica was changed to 3.1 parts and the prescription amount of hydrophobic silica fine powder was changed to 1.0 part. The corresponding toner 5 was obtained.
(トナー製造実施例6)
疎水性シリカの処方量を2.5部に変更し、疎水性シリカ微粉体の処方量を1.5部に変更し、疎水性シリカ微粉体の平均粒径を31nmに変更した以外は、トナー製造実施例1と同様の方法で、トナー製造実施例6にあたるトナー6を得た。
(Toner Manufacturing Example 6)
Toner except that the prescription amount of hydrophobic silica was changed to 2.5 parts, the prescription amount of hydrophobic silica fine powder was changed to 1.5 parts, and the average particle size of hydrophobic silica fine powder was changed to 31 nm. Toner 6 corresponding to Toner Production Example 6 was obtained in the same manner as in Production Example 1.
(トナー製造実施例7)
疎水性シリカの平均粒径を151nmに変更し、疎水性シリカ微粉体の平均粒径を20nmに変更した以外は、トナー製造実施例6と同様の方法で、トナー製造実施例7にあたるトナー7を得た。
(Toner Manufacturing Example 7)
Toner 7, which corresponds to Toner Production Example 7, was prepared in the same manner as in Toner Production Example 6 except that the average particle size of the hydrophobic silica was changed to 151 nm and the average particle size of the hydrophobic silica fine powder was changed to 20 nm. Obtained.
(トナー製造実施例8)
疎水性シリカ微粉体の平均粒径を4nmに変更した以外は、トナー製造実施例6と同様の方法で、トナー製造実施例8にあたるトナー8を得た。
(Toner Manufacturing Example 8)
Toner 8 corresponding to Toner Production Example 8 was obtained in the same manner as in Toner Production Example 6 except that the average particle size of the hydrophobic silica fine powder was changed to 4 nm.
(トナー製造実施例9)
疎水性シリカの平均粒径を69nmに変更した以外は、トナー製造実施例7と同様の方法で、トナー製造実施例9にあたるトナー9を得た。
(Toner Manufacturing Example 9)
Toner 9 corresponding to Toner Production Example 9 was obtained in the same manner as in Toner Production Example 7 except that the average particle size of the hydrophobic silica was changed to 69 nm.
(トナー製造実施例10)
疎水性シリカの粒径を100nmに変更した以外は、トナー製造実施例9と同様の方法で、トナー製造実施例10にあたるトナー10を得た。
(Toner Manufacturing Example 10)
Toner 10 corresponding to Toner Production Example 10 was obtained in the same manner as in Toner Production Example 9 except that the particle size of the hydrophobic silica was changed to 100 nm.
(トナー製造実施例11)
結晶性ポリエステルの合成
窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱伝対を装備した反応槽の中に1,4−ブタンジオール2070部、フマル酸2535部、無水トリメリット酸291部、ハイドロキノン4.9部を入れ、160℃で5時間反応させた後、200℃に昇温して1時間反応させ、さらに8.3kPaにて1時間反応させて結晶性ポリエステルを得た。
(Toner Manufacturing Example 11)
Synthesis of crystalline polyester In a reaction vessel equipped with a nitrogen introduction tube, dehydration tube, stirrer and thermocouple, 2070 parts of 1,4-butanediol, 2535 parts of fumaric acid, 291 parts of trimellitic anhydride, hydroquinone 4. Nine parts were added and reacted at 160 ° C. for 5 hours, then heated to 200 ° C. for 1 hour, and further reacted at 8.3 kPa for 1 hour to obtain a crystalline polyester.
結晶性ポリエステル分散液の作製
前記結晶性ポリエステルを酢酸エチル55部に加え、60℃で3時間加熱溶融した後、外部熱交換器で30℃以下になるまで冷却し、晶析液を作製する。該晶析液をビーズミル装置(LMZ60、アシザワファインテック製)を用いて、20時間循環粉砕して、分散粒径0.5μmの結晶性ポリエステル分散液を得た。ビーズミル装置は、ジルコニアビーズ充填率70%、ビーズ径0.5mm、アジテーター周速7.0m/s、循環流量20kg/minの条件で運転した。
Preparation of Crystalline Polyester Dispersion Solution The crystalline polyester is added to 55 parts of ethyl acetate, melted by heating at 60 ° C. for 3 hours, and then cooled to 30 ° C. or lower with an external heat exchanger to prepare a crystallizing solution. The crystallization solution was circulated and pulverized for 20 hours using a bead mill device (LMZ60, manufactured by Ashizawa Finetech) to obtain a crystalline polyester dispersion having a dispersion particle size of 0.5 μm. The bead mill device was operated under the conditions of a zirconia bead filling rate of 70%, a bead diameter of 0.5 mm, an agitator peripheral speed of 7.0 m / s, and a circulation flow rate of 20 kg / min.
前記トナー材料液に対して、前記結晶性ポリエステル分散液を3部投入したこと以外は、トナー製造実施10と同様の方法で、トナー製造実施例11にあたるトナー11を得た。 Toner 11 corresponding to Toner Production Example 11 was obtained in the same manner as in Toner Production Example 10 except that three parts of the crystalline polyester dispersion was added to the toner material solution.
(トナー製造比較例1)
トナーの添加剤として、酸化チタン微粒子をトナー母体100に対して0.3部投入した以外は、トナー製造実施例11と同様の方法で、トナー製造比較例にあたるトナー13を得た。
(Toner Manufacturing Comparative Example 1)
Toner 13, which corresponds to a toner production comparative example, was obtained in the same manner as in Toner Production Example 11 except that 0.3 part of titanium oxide fine particles were added to the toner base 100 as a toner additive.
(トナー製造比較例2)
疎水性シリカの処方量を1.0部に変更し、疎水性シリカ微粉体の処方量を0.4部に変更した以外は、トナー製造実施例11と同様の方法で、トナー製造比較例2にあたるトナー14を得た。
(Toner Manufacturing Comparative Example 2)
Toner Production Comparative Example 2 in the same manner as in Toner Production Example 11 except that the prescription amount of hydrophobic silica was changed to 1.0 part and the prescription amount of hydrophobic silica fine powder was changed to 0.4 part. The corresponding toner 14 was obtained.
(トナー製造比較例3)
疎水性シリカの処方量を3.0部に変更し、疎水性シリカ微粉体の処方量を2.1部に変更した以外は、トナー製造実施例11と同様の方法で、トナー製造比較例2にあたるトナー15を得た。
(Toner Manufacturing Comparative Example 3)
Toner Production Comparative Example 2 in the same manner as in Toner Production Example 11 except that the prescription amount of hydrophobic silica was changed to 3.0 parts and the prescription amount of hydrophobic silica fine powder was changed to 2.1 parts. The corresponding toner 15 was obtained.
(樹脂合成例1)
撹拌機付きフラスコにトルエン300gを投入して、窒素ガス気流下で90℃まで昇温した。次いでこれに、CH2=CMe−COO−C3H6−Si(OSiMe3)3(式中、Meはメチル基である。 )で示される3−メタクリロキシプロピルトリス(トリメチルシロキシ)シラン84.4g(200ミリモル:サイラプレーン TM−0701T/チッソ株式会社製)、3−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン 39g(150ミリモル)、メタクリル酸メチル65.0g(650ミリモル)、および、2,2’−アゾビス−2−メチルブチロニトリル0.58g(3ミリモル)の混合物を1時間かけて滴下した。 滴下終了後、さらに、2,2’−アゾビス−2−メチルブチロニトリル0.06g(0.3ミリモル)をトルエン15gに溶解した溶液を加えて(2,2’−アゾビス−2−メチルブチロニトリルの合計量0.64g=3.3ミリモル)、90℃〜100℃で3時間混合してラジカル共重合させてメタクリル系共重合体R1を得た。
(Resin Synthesis Example 1)
300 g of toluene was put into a flask equipped with a stirrer, and the temperature was raised to 90 ° C. under a nitrogen gas stream. Next, 3-methacryloxypropyltris (trimethylsiloxy) silane represented by CH 2 = CMe-COO-C 3 H 6- Si (OSiMe 3 ) 3 (Me is a methyl group in the formula) 84. 4 g (200 mmol: Silaplane TM-0701T / manufactured by Chisso Co., Ltd.), 39 g (150 mmol) of 3-methacryloxypropylmethyldiethoxysilane, 65.0 g (650 mmol) of methyl methacrylate, and 2,2'-. A mixture of 0.58 g (3 mmol) of azobis-2-methylbutyronitrile was added dropwise over 1 hour. After completion of the dropping, a solution prepared by dissolving 0.06 g (0.3 mmol) of 2,2'-azobis-2-methylbutyronitrile in 15 g of toluene was further added (2,2'-azobis-2-methylbuty). A total amount of ronitrile (0.64 g = 3.3 mmol) was mixed at 90 ° C. to 100 ° C. for 3 hours and radical copolymerized to obtain a methacrylic copolymer R1.
(キャリア製造実施例1)
合成例1で得られた重量平均分子量35,000のメタクリル系共重合体R1[固形分100質量%]:20部、シリコン樹脂(SR2410 東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)の溶液[固形分20質量%]:100部、アミノシラン[固形分100質量%]:3.0部、微粒子として硫酸バリウム微粒子(堺化学製、円相当径700nm):20部、酸素欠損型スズ微粒子(三井金属製、一次粒子径30nm):60部、触媒としてチタンジイソプロポキシビス(エチルアセトアセテート)TC−750(マツモトファインケミカル社製)2部を、トルエンで希釈して、固形分20質量%の樹脂溶液を得た。
芯材として重量平均粒径が35μmのMnフェライト粒子を用いて、流動床型コーティング装置に微粒化ノズルを使用して芯材表面に上記樹脂溶液を塗布した。 樹脂層の平均膜厚が1.00μmになるように、上記樹脂溶液を塗布し、流動槽内の温度は60℃に制御した中で、塗布、及び塗布した膜の乾燥を行った。 得られたキャリアを電気炉中にて、210℃/1時間焼成し、キャリア1を得た。
得られたキャリア1に対し、上述した測定方法を用い、各特性を評価した。測定結果を下記表1に示す(以下で記載するキャリア2〜6の測定結果も表1に示す)。
(Carrier Manufacturing Example 1)
A methacrylic copolymer R1 [solid content 100% by mass] with a weight average molecular weight of 35,000 obtained in Synthesis Example 1: 20 parts, a solution of a silicone resin (SR2410 manufactured by Toray Dow Corning Silicone Co., Ltd.) [solid content 20 Mass%]: 100 parts, Aminosilane [Solid content 100% by mass]: 3.0 parts, Barium sulfate fine particles as fine particles (Sakai Chemical Co., Ltd., equivalent circle diameter 700 nm): 20 parts, Oxygen-deficient tin fine particles (Mitsui Metal Co., Ltd., Primary particle size 30 nm): 60 parts, 2 parts of titanium diisopropoxybis (ethylacetacetate) TC-750 (manufactured by Matsumoto Fine Chemical Co., Ltd.) as a catalyst is diluted with toluene to obtain a resin solution having a solid content of 20% by mass. It was.
Mn ferrite particles having a weight average particle diameter of 35 μm were used as the core material, and the above resin solution was applied to the surface of the core material using a atomizing nozzle in a fluidized bed coating device. The above resin solution was applied so that the average film thickness of the resin layer was 1.00 μm, and the application and the applied film were dried while the temperature in the flow tank was controlled to 60 ° C. The obtained carrier was calcined in an electric furnace at 210 ° C. for 1 hour to obtain carrier 1.
Each characteristic of the obtained carrier 1 was evaluated using the above-mentioned measuring method. The measurement results are shown in Table 1 below (the measurement results of carriers 2 to 6 described below are also shown in Table 1).
(キャリア製造実施例2)
硫酸バリウム微粒子の処方量を36質量部に変更した以外は、キャリア製造実施例1と同様の方法で、キャリア製造実施例2にあたるキャリア2を得た。
(Carrier Manufacturing Example 2)
Carrier 2, which corresponds to Carrier Production Example 2, was obtained in the same manner as in Carrier Production Example 1 except that the prescribed amount of barium sulfate fine particles was changed to 36 parts by mass.
(キャリア製造比較例1)
硫酸バリウム微粒子をアルミナ微粒子(円相当径600nm)に変更した以外は、キャリア製造実施例1と同様の方法で、キャリア製造比較例1にあたるキャリア3を得た。
(Carrier Manufacturing Comparative Example 1)
Carrier 3, which corresponds to Carrier Production Comparative Example 1, was obtained in the same manner as in Carrier Production Example 1 except that the barium sulfate fine particles were changed to alumina fine particles (circle equivalent diameter 600 nm).
(キャリア製造比較例2)
硫酸バリウム微粒子を酸素欠損型酸化スズ被覆硫酸バリウム微粒子(円相当径400nm)に変更し、酸素欠損型スズ微粒子を使用しないことに変更した以外は、キャリア製造実施例1と同様の方法で、キャリア製造比較例2にあたるキャリア4を得た。
(Comparative Example 2 of Carrier Manufacturing)
Carriers are carried in the same manner as in Example 1 of carrier production, except that the barium sulfate fine particles are changed to oxygen-deficient tin oxide-coated barium sulfate fine particles (circle equivalent diameter 400 nm) and oxygen-deficient tin fine particles are not used. Carrier 4, which corresponds to Production Comparative Example 2, was obtained.
(キャリア製造比較例3)
硫酸バリウム微粒子の円相当径を910nmに変更した以外は、キャリア製造実施例1と同様の方法で、キャリア製造比較例4にあたるキャリア5を得た。
(Carrier Manufacturing Comparative Example 3)
Carrier 5, which corresponds to Carrier Production Comparative Example 4, was obtained in the same manner as in Carrier Production Example 1 except that the equivalent circle diameter of the barium sulfate fine particles was changed to 910 nm.
(キャリア製造比較例4)
硫酸バリウム微粒子の円相当径を390nmに変更した以外は、キャリア製造実施例1と同様の方法で、キャリア製造比較例5にあたるキャリア6を得た。
(Carrier Manufacturing Comparative Example 4)
A carrier 6 corresponding to Carrier Production Comparative Example 5 was obtained in the same manner as in Carrier Production Example 1 except that the equivalent circle diameter of the barium sulfate fine particles was changed to 390 nm.
<現像剤の作製>
キャリア製造実施例1で得られた[キャリア1](930部)、及びトナー1(70部)を混合して、タービュラーミキサーを用いて81rpmで5分間攪拌し、評価用の[現像剤1]を作製した。 また、補給用現像剤は、トナー濃度が95質量%となるように、上記キャリア及び上記トナーを用いて作製した。
<Preparation of developer>
Carrier Production [Carrier 1] (930 parts) and toner 1 (70 parts) obtained in Example 1 are mixed and stirred at 81 rpm for 5 minutes using a turbuler mixer, and the evaluation [Developer 1] is used. Was produced. Further, the replenishing developer was prepared by using the above carrier and the above toner so that the toner concentration was 95% by mass.
<現像剤特性評価>
得られた現像剤を用いて、株式会社リコー製 RICOH Pro C7110S(株式会社リコー製のデジタルカラー複写機・プリンタ複合機)を用いて画像評価を実施した。まず、上記マシンを環境評価室(10℃15%の低温低湿環境)に入れて一日放置し、その後、実施例1の現像剤1と、トナー1を用いて、下記特性をを評価した。
実施例1の評価結果を表2に示す。
<Developer characteristic evaluation>
Using the obtained developer, image evaluation was performed using RICOH Pro C7110S manufactured by Ricoh Corporation (digital color copier / printer multifunction device manufactured by Ricoh Co., Ltd.). First, the machine was placed in an environmental evaluation room (low temperature and low humidity environment of 10 ° C. and 15%) and left for one day, and then the following characteristics were evaluated using the developer 1 of Example 1 and the toner 1.
The evaluation results of Example 1 are shown in Table 2.
−40%画像面積率、100万枚のランニング後の評価−
次にランニング評価を実施した。株式会社リコー製 RICOH Pro C7110S(株式会社リコー製のデジタルカラー複写機・プリンタ複合機)に実施例の現像剤1と、トナー1を用いて、初期と画像面積率40%で(A4サイズの用紙を使用)、100万枚のランニング後のキャリアの帯電量を測定し、帯電量の変化率を算出した。
-40% image area ratio, evaluation after running 1 million sheets-
Next, a running evaluation was carried out. Ricoh Co., Ltd. RICOH Pro C7110S (Ricoh Co., Ltd. digital color copier / printer multifunction device) uses the developer 1 and toner 1 of the example, and the initial and image area ratio is 40% (A4 size paper). The charge amount of the carrier after running 1 million sheets was measured, and the rate of change of the charge amount was calculated.
<<トナー飛散>>
100万枚ランニング後に現像剤担持体下部に溜まったトナーの量を吸引、回収し、トナー重量を測定した。 評価基準を以下に示す。
〔評価基準〕
◎:0mg以上50mg未満(大変良好)
〇:50mg以上100mg未満(良好)
△:100mg以上250mg未満(使用可能)
×:250mg以上(不良)
<< Toner scattering >>
After running 1 million sheets, the amount of toner accumulated in the lower part of the developer carrier was sucked and recovered, and the toner weight was measured. The evaluation criteria are shown below.
〔Evaluation criteria〕
⊚: 0 mg or more and less than 50 mg (very good)
〇: 50 mg or more and less than 100 mg (good)
Δ: 100 mg or more and less than 250 mg (usable)
X: 250 mg or more (defective)
<メダカの評価方法>
トナー1の7部と重量平均粒径35μmのキャリア1の93部とを均一混合し、評価用の二成分現像剤とした。現像剤を30℃・85%RHの高温高湿環境下で、2時間以上調湿した。同環境下において該現像剤を用い市販複写機(imagio MP C4002、リコー社製)で50000枚コピーした時の感光体上のメダカと、転写された画像の画質について下記基準により評価した。
◎:感光体のメダカはなく、画質も良好。
○:感光体に微量のメダカがあるものの、画像上にはほとんど無し。
△:感光体にメダカがあるものの、画像上にはほとんど無し。
×:感光体へのメダカが多く、画像にメダカが入るなど画質低下が顕著。
<Evaluation method of medaka>
Seven parts of the toner 1 and 93 parts of the carrier 1 having a weight average particle diameter of 35 μm were uniformly mixed to prepare a two-component developer for evaluation. The developer was humidity-controlled for 2 hours or more in a high-temperature and high-humidity environment at 30 ° C. and 85% RH. Under the same environment, the medaka on the photoconductor and the image quality of the transferred image when 50,000 sheets were copied by a commercially available copier (imageo MP C4002, manufactured by Ricoh Co., Ltd.) using the developer were evaluated according to the following criteria.
⊚: There is no killifish on the photoconductor and the image quality is good.
◯: Although there is a small amount of killifish on the photoconductor, there is almost no medaka on the image.
Δ: There is medaka on the photoconductor, but there is almost no medaka on the image.
X: There are many killifish on the photoconductor, and the image quality is significantly degraded, such as killifish in the image.
<保存性>
現像剤を40℃、湿度70%RHの環境下で2週間保管した後、200メッシュの篩を用いて1分間篩い、金網上のトナーの残存率を測定し、下記基準により評価した。なお、トナーの残存率が、小さいほど、保存性に優れている。なお、「◎」、「○」及び「△」を合格とし、「×」を不合格として判定した。
[評価基準]
◎:残存率0.1%未満
○:残存率0.1%以上0.5%未満
△:残存率0.5%以上1.0%未満
×:残存率1.0%以上
<Preservation>
The developer was stored in an environment of 40 ° C. and 70% humidity for 2 weeks, then sieved for 1 minute using a 200 mesh sieve, and the residual rate of toner on the wire mesh was measured and evaluated according to the following criteria. The smaller the residual rate of toner, the better the storage stability. In addition, "◎", "○" and "△" were judged as pass, and "x" was judged as fail.
[Evaluation criteria]
⊚: Residual rate less than 0.1% ○: Residual rate 0.1% or more and less than 0.5% Δ: Residual rate 0.5% or more and less than 1.0% ×: Residual rate 1.0% or more
<低温定着性>
市販のデジタルフルカラープリンター(imagio MPC6000、A4サイズ横カラー50枚/分間、株式会社リコー製)の定着部を改造した装置を用いて、記録紙(タイプ6200、株式会社リコー製)に複写テストを行った。具体的には、定着温度を変化させてコールドオフセット温度(定着下限温度)を求めた。定着下限温度の評価条件は、紙送りの線速度を260mm/秒間〜280mm/秒間、面圧を1.2kgf/cm2、ニップ幅を11mmとした。低温定着性の評価は、下記基準により評価した。定着下限温度は、低い程、低温定着性に優れる。
[評価基準]
◎:非常に良好、○:良好、△:許容、×:実用上使用できないレベル、である。◎、○、△を合格とし、×を不合格とした。
◎:定着下限温度が120℃未満
○:定着下限温度が120℃以上130℃未満
△:定着下限温度が130℃以上140℃未満
×:定着下限温度が140℃以上150℃未満
<Low temperature fixability>
A copy test was performed on recording paper (Type 6200, manufactured by Ricoh Co., Ltd.) using a device that was modified from the fixing part of a commercially available digital full-color printer (imagio MPC6000, A4 size horizontal color 50 sheets / minute, manufactured by Ricoh Co., Ltd.). It was. Specifically, the cold offset temperature (fixing lower limit temperature) was obtained by changing the fixing temperature. The evaluation conditions for the lower limit temperature of fixing were that the linear velocity of the paper feed was 260 mm / sec to 280 mm / sec, the surface pressure was 1.2 kgf / cm 2 , and the nip width was 11 mm. The low temperature fixability was evaluated according to the following criteria. The lower the lower limit temperature for fixing, the better the low temperature fixing property.
[Evaluation criteria]
⊚: Very good, ○: Good, Δ: Allowable, ×: Level that cannot be used practically. ◎, ○, and △ were accepted, and × was rejected.
⊚: Lower limit temperature for fixing is less than 120 ° C ○: Lower limit temperature for fixing is 120 ° C or higher and lower than 130 ° C Δ: Lower limit temperature for fixing is 130 ° C or higher and lower than 140 ° C
(実施例2〜11)
実施例1において、トナー1をそれぞれトナー2〜11に変え、それに伴い現像剤1をそれぞれ現像剤2〜11に変えた以外は、実施例1と同様と同様の方法で現像剤2〜11の評価を行った。実施例2〜11の評価結果を表2に示す。
(Examples 2 to 11)
In Example 1, the developing agents 2 to 11 were changed in the same manner as in Example 1 except that the toner 1 was changed to toners 2 to 11 and the developing agent 1 was changed to developing agents 2 to 11 respectively. Evaluation was performed. The evaluation results of Examples 2 to 11 are shown in Table 2.
(実施例12)
実施例1において、キャリア1をキャリア2に変え、それに伴い現像剤1を現像剤12に変えた以外は、実施例1と同様と同様の方法で現像剤12の評価を行った。 実施例12の評価結果を表2に示す。
(Example 12)
In Example 1, the developer 12 was evaluated in the same manner as in Example 1 except that the carrier 1 was changed to the carrier 2 and the developer 1 was changed to the developer 12 accordingly. The evaluation results of Example 12 are shown in Table 2.
(比較例1〜3)
実施例12において、トナー11をそれぞれトナー13〜15に変え、それに伴い現像剤1をそれぞれ現像剤13〜15に変えた以外は、実施例12と同様と同様の方法で現像剤13〜15の評価を行った。 比較例1〜3の評価結果を表2に示す。
(Comparative Examples 1 to 3)
In Example 12, the developing agents 13 to 15 were prepared in the same manner as in Example 12, except that the toner 11 was changed to toners 13 to 15 and the developing agent 1 was changed to developing agents 13 to 15, respectively. Evaluation was performed. The evaluation results of Comparative Examples 1 to 3 are shown in Table 2.
(比較例4〜7)
実施例11において、キャリア1をそれぞれキャリア3から6に変え、それに伴い現像剤1をそれぞれ現像剤16〜19に変えた以外は、実施例11と同様と同様の方法で現像剤16〜19の評価を行った。比較例4から7の評価結果を表2に示す。
(Comparative Examples 4 to 7)
In Example 11, the developing agents 16 to 19 were changed in the same manner as in Example 11 except that the carriers 1 were changed from carriers 3 to 6 and the developing agents 1 were changed to the developing agents 16 to 19 respectively. Evaluation was performed. The evaluation results of Comparative Examples 4 to 7 are shown in Table 2.
各表の結果から、各実施例の現像剤は、長期ランニング後も十分な帯電制御が可能であり、保存性に優れ、長期ランニング後のメダカの発生を抑制し、かつ低温定着性にも優れることが認められた。 From the results in each table, the developer of each example can sufficiently control the charge even after long-term running, has excellent storage stability, suppresses the generation of killifish after long-term running, and has excellent low-temperature fixability. Was recognized.
1a、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
1a, 1b Electrode 2 Container 3 Carrier 10 Process cartridge 11 Photoreceptor 12 Charging device 13 Developing device 14 Cleaning device
Claims (11)
前記トナーは、シリカ粒子およびトナー母体を含み、
前記トナー母体100質量部に対する前記シリカ粒子の割合が、1.5質量部以上5質量部未満であり、
前記キャリアは、少なくとも1種類の微粒子を含む樹脂層を有するキャリアであり、
前記微粒子の少なくとも1種類は、硫酸バリウム微粒子からなり、
前記キャリアのX線光電子分光分析(XPS)によるBa検出量が0.3atomic%以上であり、
前記硫酸バリウム微粒子の円相当径が400nm以上900nm以下であり、かつ
前記キャリアの、画像面積率40%、100万枚ランニング後の帯電低下率が20%〜30%である
ことを特徴とする現像剤。 A developer containing at least toner and carriers,
The toner contains silica particles and a toner matrix.
The ratio of the silica particles to 100 parts by mass of the toner base is 1.5 parts by mass or more and less than 5 parts by mass.
The carrier is a carrier having a resin layer containing at least one kind of fine particles.
At least one of the fine particles is composed of barium sulfate fine particles.
The amount of Ba detected by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) of the carrier is 0.3 atomic% or more.
Development characterized in that the equivalent circle diameter of the barium sulfate fine particles is 400 nm or more and 900 nm or less, the image area ratio of the carrier is 40%, and the charge reduction rate after running 1 million sheets is 20% to 30%. Agent.
前記トナーが、シリカ粒子およびトナー母体を含むように構成し、
前記トナー母体100質量部に対する前記シリカ粒子の割合を、1.5質量部以上5質量部未満に設定し、
前記キャリアは、少なくとも1種類の微粒子を含む樹脂層を有するキャリアとなるように構成し、
前記微粒子の少なくとも1種類を、硫酸バリウム微粒子に設定し、
前記キャリアのX線光電子分光分析(XPS)によるBa検出量が0.3atomic%以上となるように構成し、
前記硫酸バリウム微粒子の円相当径を400nm以上900nm以下に設定し、かつ
前記キャリアの、画像面積率40%、100万枚ランニング後の帯電低下率が20%〜30%である
ことを特徴とする現像剤の製造方法。 A method for producing a developer containing at least toner and carriers.
The toner is configured to contain silica particles and a toner matrix.
The ratio of the silica particles to 100 parts by mass of the toner base is set to 1.5 parts by mass or more and less than 5 parts by mass.
The carrier is configured to be a carrier having a resin layer containing at least one kind of fine particles.
At least one of the fine particles is set to barium sulfate fine particles,
The amount of Ba detected by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) of the carrier is set to be 0.3 atomic% or more.
It is characterized in that the equivalent circle diameter of the barium sulfate fine particles is set to 400 nm or more and 900 nm or less, the image area ratio of the carrier is 40%, and the charge reduction rate after running 1 million sheets is 20% to 30%. How to manufacture the developer.
前記静電潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、
前記静電潜像担持体上に形成された前記静電潜像を請求項1〜7のいずれかに記載の現像剤を用いて現像してトナー像を形成する現像手段とを有することを特徴とする画像形成装置。 Electrostatic latent image carrier and
An electrostatic latent image forming means for forming an electrostatic latent image on the electrostatic latent image carrier,
It is characterized by having a developing means for forming a toner image by developing the electrostatic latent image formed on the electrostatic latent image carrier with the developer according to any one of claims 1 to 7. Image forming apparatus.
前記静電潜像担持体上に形成された前記静電潜像を、請求項1〜7のいずれかに記載の現像剤を用いて現像してトナー像を形成する現像工程とを含むことを特徴とする画像形成方法。 An electrostatic latent image forming step of forming an electrostatic latent image on an electrostatic latent image carrier,
It includes a developing step of developing the electrostatic latent image formed on the electrostatic latent image carrier with the developer according to any one of claims 1 to 7 to form a toner image. Characteristic image forming method.
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