JP3953906B2 - Electrophotographic developer, carrier for electrophotographic development and method for producing the same - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真、静電記録、静電印刷などにおける静電荷像現像に用いる電子写真現像剤、これに用いるキャリア及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
乾式の電子写真方式には、現像スリーブ、ブレードなどでトナーに帯電を付与する一成分現像方式と、トナーにキャリアを混合し、キャリアにより帯電を付与する二成分現像方式がある。二成分現像方式は、一成分現像方式に比べ、トナーの帯電特性が安定していることとトナー供給能力が高いことから主に中高速機に使用されている。
【0003】
キャリアの種類は導電性キャリアと絶縁性キャリアの2つに大別される。前者は主に酸化又は未酸化の鉄粉が用いられており、キャリア抵抗が低いことから高い現像能力が得られる長所がある。しかしながら、感光体上の電荷がリークすることによる画質の低下や、キャリアからの電荷注入により非画像部へのキャリア付着が起こる欠点がある。そのため導電性キャリアの表面に樹脂層を形成した後者の絶縁性キャリアが最近では広く用いられるようになった。
【0004】
しかし、樹脂層を形成したキャリアでもキャリア付着の防止は十分とは言えず、様々な改善方法が提案され、例えば特開平7−234548号に記載されているように、樹脂被覆率を高めることで電荷注入の起きやすいキャリア芯材の露出を少なくする方法が知られている。ところが、このような樹脂被覆率を向上させたキャリアにおいても初期のキャリア付着は良好に阻止されるがランニングにより急激に悪化し、キャリア付着に対する耐久性がない。特に、現像剤の容量の少ない現像ユニットや、スリーブ線速の速い現像プロセスではキャリア付着に対する耐久性が極めて悪い。最近では複写速度の高速化が進み、また装置の小型化により搭載される現像剤量が減少していることから、キャリア付着に対する使用条件が厳しくなっている一方で、メンテナンスの軽減などから現像剤の耐久性が強く望まれていて、長期にわたる良好な非キャリア付着性が強く望まれている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の実情に鑑みてなされたもので、その目的は長期にわたりキャリア付着の発生のしにくい電子写真現像剤用キャリア及び二成分系現像剤を提供することにある。本発明のさらに他の目的は、前記キャリアの製造方法を提供することにある。本発明のさらに他の目的は、前記現像剤を使用した現像方法を提供することにある。本発明のさらに他の目的は、前記現像剤を収容させた現像容器を提供することにある。また、本発明のさらに他の目的は、前記現像剤容器を搭載した画像形成装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明者らはランニング後にキャリア付着を引き起こしたキャリアを観察したところ、初期に比べ芯材の露出が極めて多いことを確認した。ランニング前のキャリアをSiのマッピングによりコート層(樹脂層)厚の均一性を分析したところ、コート層は芯材全体を被覆しているものの、1つの粒子の中で場所によりコート層の厚い所と薄いところが混在し、層厚が不均一であることが確認された。ランニングにより、コート層が薄い部分がすぐに削れて、芯材の露出が急激に増加したと考えられる。
キャリア付着が経時の変化にたいしても良好な特性を示すにはコート層の被覆率の向上だけではなんら防止されるものではなく、1つの粒子の中で均一なコート層を形成することが極めて重要であるという考えに至った。本発明はこれに基づいてなされたものである。
【0007】
本発明によれば、以下に示す電子写真現像剤、電子写真現像剤用キャリア、キャリアの製造方法、現像方法、現像容器、画像形成装置が提供される。
【0008】
(1) フェライトキャリア芯材の表面に、樹脂被覆層を形成した電子写真現像剤用キャリアにおいて、該キャリアは重量平均粒径25〜45μmであり、該キャリア中の粒径22μm未満の粒径を有する粒子の含有割合が7重量%以下であり、該キャリア芯材の嵩密度が、2.11〜2.33g/cm 3 であり、かつ、該キャリア芯材の包絡係数Aを下記(1)式で表したとき、1.8≦A≦4.0の関係をみたすことを特徴とする電子写真現像剤用キャリアである。
A=(L1−L2)/L2×100 (1)
L1:キャリア芯材投影像の外周長
L2:キャリア芯材投影像の包絡線の長さ
【0009】
(2)上記(1)に記載のキャリアにおいて、A<2.5の関係をみたすことを特徴とする電子写真現像剤用キャリア。
【0010】
(3)上記(1)(2)のいずれかに記載のキャリアにおいて、粒径22μm未満のキャリアが5重量%以下であることを特徴とする電子写真現像剤用キャリア。
【0011】
(4)上記(1)〜(3)のいずれかに記載のキャリアにおいて、粒径22μm未満のキャリアが3重量%以下であることを特徴とする電子写真現像剤用キャリア。
【0012】
(5)上記(1)〜(4)のいずれかに記載のキャリアにおいて、キャリア芯材の抵抗率(LogR)が8.5Ω・cm以上であることを特徴とする電子写真現像剤用キャリア。
【0013】
(6)上記(1)〜(5)のいずれかに記載のキャリアにおいて、キャリア芯材の磁気モーメントが76emu/g以上であることを特徴とする電子写真現像剤用キャリア。
【0014】
(7) 上記(1)〜(6)のいずれかに記載の電子写真現像用キャリアの製造方法において、(i)磁性材料の粉砕物粒子からなるキャリア芯材の表面に、樹脂被膜を形成して樹脂被覆粒子を得る工程と、(ii)該樹脂被覆粒子を分級することにより、重量平均粒径が25〜45μmで、かつ粒径22μm未満の粒子の含有割合が7重量%以下であるキャリアを得る工程と、からなることを特徴とする電子写真現像剤用キャリアの製造方法。
【0015】
(8) 樹脂被覆粒子を分級するために、超音波発振器付きの振動ふるい機を用いる上記(7)に記載の電子写真現像剤用キャリアの製造方法。
【0016】
(9) 超音波発振器付きの振動ふるい機が、ふるい機に設置されている共振リングによって超音波振動を金網面に伝える構造を有する上記(8)に記載の電子写真現像剤用キャリアの製造方法。
【0017】
(10) 上記(1)〜(6)のいずれかに記載の電子写真現像剤用キャリアと、トナーとからなることを特徴とする電子写真現像剤。
【0022】
(15) 現像剤が収納された現像剤容器において、該現像剤が上記(10)に記載の電子写真現像剤であることを特徴とする現像剤容器。
【0023】
(16)現像剤容器を搭載した画像形成装置において、該現像剤容器が上記(15)に記載の現像剤容器であることを特徴とする画像形成装置。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
本発明の電子写真現像剤用キャリアは、キャリア芯材の包絡係数Aを(1)式で表した場合、A<4.5の関係をみたし、また、キャリア芯材の重量平均粒径は25〜45μmであり、且つ22μm未満の粒径の粒子が7重量%以下であることを特徴とする。本発明では、キャリア芯材の平滑性を表す係数として(1)式で定義した係数を導入し、この係数を包絡係数と呼ぶことにする。
A=(L1−L2)/L2×100 (1)
L1:キャリア芯材投影像の外周長
L2:キャリア芯材投影像の包絡線の長さ
【0025】
L1は図1の実線で示されるようにキャリア芯材投影図の外周長であり、L2は図1の点線で示されるようにキャリア芯材投影図の包絡線の長さである。L1とL2の差が小さいほど凹凸が少ない。上式で定義した係数では0に近づくほど表面の凹凸が少なく、平滑であることを意味する。
【0026】
前記のL1、L2の計測は以下のような方法で計測できる。
走査型電子顕微鏡(日立製 S−2700)により倍率300倍にてキャリア芯材を撮影する。その画像をパソコンにとりこみ画像処理ソフトImage−Pro (Media社製)にて解析を行い、L1は測定項目の中のPerimeterを選択し、L2は測定項目の中のPerim.(convex)を選択し測定する。
300個の任意に選択したキャリア芯材を測定し、その平均値を採用する。
【0027】
凹凸の多い芯材に樹脂をコートした場合、図2(b)に示すように窪んだ部分に樹脂液が溜まりやすく、逆に凸の部分は樹脂液が不足しコート層が薄くなり、1つのキャリアの中で、層厚の不均一が生じる。コート層の薄い部分は磨耗により、すぐに芯材地肌を露出してしまい、経時によるキャリア付着が急激に悪化した。一方、凹凸の少ない表面が平滑な芯材は図2(a)に示すように樹脂液の偏在する場所がなく、1つのキャリアの中でコート層は均一になる。凹凸の多い芯材のコートキャリアに比べ経時による芯材地肌部の露出が極めて少なく、経時によるキャリア付着が良好であった。鋭意検討の結果、上記の包絡係数が4.5より小さい芯材を使用した場合、経時によるキャリア付着の悪化が少ないことを発見した。
【0028】
本発明におけるキャリア芯材には重量平均粒径が25〜45μmのものが使用される。ここで、上記のような芯材表面が平滑な芯材を使用した場合でも、平均粒径が小さいキャリアを使用すると初期から非キャリア付着性が悪化した。キャリア付着したキャリアを分析したところ、コート層は均一で、芯材の露出の少ない良好なコートキャリアであるが、粒径の小さい22μm未満の微粉が多いことが判明し、キャリア中の微粉量が重要であることを確認した。キャリア粒径の分布において粒径22μm未満の粒子を7重量%以下にすることでこれらの非キャリア付着性も改善された。
【0029】
これはキャリア粒径が小さいとキャリア1個あたりの磁気モーメントが小さくなり、現像スリーブに対する磁気的な拘束力が弱まり、地肌が露出していなくてもキャリア付着が発生しやすくなったと考えられる。
【0030】
また、キャリア芯材の表面が平滑で、且つ微粉量の少ない粒径分布を持つコートキャリアを用いることで長期にわたり良好な非キャリア付着性が得られた。
【0031】
本発明においては、より好ましくは上記包絡係数が2.5より小さいことが望ましい。包絡係数が4.5より小さい場合でも経時に対するキャリアの非付着性は良好であるが、2.5より小さくすることでさらに長期にわたり良好な非キャリア付着性が持続される。
【0032】
本発明において粒径22μm未満のキャリア粒子はより好ましくは5重量%以下、さらに好ましくは3重量%以下である。このような微粉のキャリア付着はコート層が均一で芯材地肌の露出が少なくても発生し、含有量は少ないほうが良い。7重量%以下でも実用上耐え得るキャリア付着の発生量ではあるが、5重量%以下にすることでさらに改善が計られ、3重量%以下にすることで極めて良好な非キャリア付着性を示す。
【0033】
さらに好ましくは、キャリア芯材の電気抵抗率(logR)が8.5Ω・cm以上であることが望ましい。キャリア芯材の電気抵抗率(logR)が8.5Ω・cm未満の場合でも実用上問題ないが、8.5Ω・cm以上にすることで長期にわたりさらに良好な非キャリア付着特性が得られる。コート層の磨耗や塗りムラなどによりキャリア芯材表面が露出した場合でもキャリア芯材自体の抵抗を高めることで、電荷の注入が抑えられ、キャリア付着特性が改善される。電気抵抗率の上限は13Ω・cm程度であることが好ましい。これ以上抵抗を上げるとコート層より抵抗が高くなる場合があり、コート層による抵抗制御が難しくなることがある。
【0034】
上記キャリア抵抗率は、次の方法により、測定することができる。
【0035】
図3に示すように、電極間距離2mm、表面積2×4cmの電極12a、12b を収容したフッ素樹脂製容器からなるセル11にキャリア13を充填し、両極間に100Vの直流電圧を印加し、ハイレジスタンスメーター4329A(4329A+LJK 5HVLVWDQFH 0HWHU;横川ヒューレットパッカード株式会社製)にて直流抵抗を測定し、電気抵抗率LogR(Ωcm)を算出する。
【0036】
さらに好ましくは、キャリア芯材の磁気モーメントが76emu/g以上であることが望ましい。76emu/g以上にすることで現像スリーブに対するキャリアの拘束力が強まりキャリア付着の発生をさらに防止することができる。また、このキャリア芯材の磁気モーメントの上限値は特に制約されないが、通常、150emu/g程度である。
【0037】
前記磁気モーメントは、以下のようにして測定することができる。
B−Hトレーサー(BHU−60、理研電子製)を使用し、円筒のセルにキャリア芯材1.0gを詰めて装置にセットする。磁場を徐々に大きくし3000エルステッドまで変化させ、次に徐々に小さくして零にした後、反対向きの磁場を徐々に大きくし3000エルステッドとする。更に徐々に磁場を小さくして零にした後、最初と同じ方向に磁場をかける。このようにして、B−Hカーブを図示し、その図より1000エルステッドの磁気モーメントを算出する。
【0038】
さらに好ましくは、キャリア芯材の嵩密度は2.2g/cm3以上であることが望ましい。嵩密度が小さい芯材は多孔性で表面の凹凸が大きい。多孔性の場合は1000Oeの磁気モーメントが大きくても1粒子当たりの実質的な磁気モーメントが小さくなるため非キャリア付着性に対して不利であり、嵩密度を2.2g/cm3以上にすることでさらに良好な非キャリア付着性を示す。キャリア芯材の嵩密度の上限は、粒径の全く同じ真球粒子を最密充填した場合でも充填率が74%程度にしかならないことから3.0g/cm3程度であればよい。
【0039】
本発明のキャリアは、磁性材料を粉砕し、その粉砕物粒子を所定の粒径が得られるように分級し、この分級により得られた芯材の表面に樹脂被膜を形成することに得ることができる。
【0040】
前記分級には、風力分級やふるい分級(ふるい分け)等が包含される。キャリア芯材の製造には、振動ふるいが好ましく用いられているが、従来一般的に用いられている振動ふるいでは、小粒径の粒子を分級しようとすると、そのふるい(金網)の小さな網目がすぐに詰まってしまうという不都合を生じるため、その分級のための作業性は非常に悪いものであった。
【0041】
本発明者らは、小粒径粒子を効率よく、シャープにカットし得る方法を開発すべく種々検討したところ、ふるい機を用いて粒子を分級する際に、その金網に超音波振動を与えることにより、22μm未満の小径粒子を効率よく、シャープにカットし得ることを見出した。
【0042】
金網を振動させる超音波振動は、高周波電流をコンバータに供給して超音波振動に変換することにより得ることができる。この場合のコンバータは、PZT振動子からなる。超音波振動により金網を振動させるためには、コンバータにより発生される超音波振動を、金網に固定した共振部材に伝達させる。超音波振動が伝達された共振部材は、その超音波振動により共振し、そして、その共振部材に固定されている金網を振動させる。
金網を振動させる周波数は、20〜50kHz、好ましくは30〜40kHzである。共振部材の形状は、金網を振動させるのに適した形状であればよく、通常はリング状である。
金網を振動させる振動方向は、垂直方向であるのが好ましい。
【0043】
図4に超音波発振器付振動ふるい機の説明構造図を示す。
図4において、1は振動ふるい器、2は円筒容器、3はスプリング、4はベース(支持台)、5は金網、6は共振リング、7は高周波電流ケーブル、8はコンバータ、9はリング状フレームを示す。図1に示した超音波発振器付振動ふるい器(円形ふるい機)を作動させるには、ケーブル7を介して高周波電流をコンバータ8に供給する。コンバータ8に供給された高周波電流は超音波振動に変換される。コンバータ8で発生した超音波振動は、そのコンバータ8が固定されている共振リング8及びそれに連設するリング状フレーム9を垂直方向に振動させる。この共振リング6の振動により、共振リング6とフレーム9に固定されている金網5が垂直方向に振動する。
【0044】
超音波発振器付きの振動ふるい機は販売されており、例えば、晃栄産業(株)より製品名「ウルトラソニック」として入手可能である。
【0045】
本発明のキャリアは、磁性材料の粉砕物粒子の表面に樹脂被膜を形成して樹脂被膜粒子とした後、この樹脂被覆粒子を分級することによっても製造することができる。この場合の樹脂被覆粒子(キャリア粒子)の分級は、前記した超音波発振器付きの振動ふるい機を用いて行うのが好ましい。
【0046】
該キャリアを使用した現像方法としては、好ましくは現像スリーブの線速が400mm/s以下であることが望ましい。スリーブ線速が400mm/sより大きい場合でも通常の使用に耐え得るキャリア付着特性を示すが、スリーブ線速を400mm/s以下にすることで、磁気ブラシのキャリアにかかる遠心力が小さくなり、キャリアのスリーブに対する拘束力は強まり、キャリア付着の発生がより抑えることができる。なお、スリーブ線速の下限は現像能力の低下が起こることから概ね100mm/s程度である。
【0047】
さらに好ましくは該キャリアを使用した現像方法として、感光体と現像スリーブの最近接部における現像剤の充填密度が1.2g/cm3以下であることが望ましい。充填密度が多くなると、磁力が比較的弱い場所にもキャリアがつまり、キャリア付着を起こす。実用上問題のない発生量ではあるが、充填密度を1.2g/cm3以下に下げることで、前記のキャリア付着が防止され、さらに良好な非キャリア付着性を示す。また、現像剤供給量の低下が起こることから充填密度は0.7g/cm3より大きいことが好ましい。
【0048】
ここで言う現像ニップ部の現像剤の充填密度とは汲み上げ量を現像ギャップ(感光体と現像スリーブの最近接部の距離)で割った値である。汲み上げ量とは使用されるプロセススピードで現像スリーブを60秒攪拌させた後、マシンを強制的に停止させた時のドクターブレードを通過した現像領域に入る前の1cm3あたりの現像剤のグラム数とする。
【0049】
本発明の現像剤が充填される現像容器は例えば電子写真装置で代表される画像形成装置の現像部に収められるものである。図5は画像形成装置の一例の概略図、図6は現像容器の概略図を示している。
【0050】
キャリア芯材の素材としては特に制限されないが、従来公知の磁性粒子が使用できる。例えばマグネタイト、ヘマタイト、Li系フェライト、Cu−Zn系フェライト、Mn−Zn系フェライト、Ni−Zn系フェライト、Baフェライト、鉄、コバルト、ニッケルなどが挙げられる。
【0051】
本発明においてより好ましく用いられる1000Oeの磁場を印加した時の磁気モーメントが76emu/g以上の芯材としてはマグネタイト系、Mn−Mg−Sr系、Mn系フェライトなどである。
【0052】
キャリアコート層としても特に制限はされず従来公知のものが使用できる。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、塩素化ポリエチレン、クロロスルホン化ポリエチレン等のポリオレフィン系樹脂;ポリスチレン、アクリル(例えばポリメチルメタクリレート)、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルエーテル、ポリビリケトン等のポリビニル及びポリビニリデン系樹脂;塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体;オルガノシロキサン結合からなるシリコーン樹脂またはその変成品(例えばアルキッド樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン等による変成品);ペルヒドロポリシラザンまたはその変性品(部分酸化品を含む);ポリテトラフルオロエチレン、ポリ弗化ビニル、ポリ弗化ビニリデン、ポリクロロトリフルオロエチレン等の弗素樹脂;ポリアミド;ポリエステル;ポリウレタン;ポリカーボネート;ユリア樹脂;メラミン樹脂;ベンゾグアナミン樹脂;エポキシ樹脂等が挙げられる。中でも本発明の構成要件を満たすために好ましいコート層材料としては、シリコーン樹脂またはその変成品、弗素樹脂、特にシリコーン樹脂またはその変成品がより好ましい。
【0053】
シリコーン樹脂としては、従来から知られているいずれのシリコーン樹脂であってもよく、下記式で示されるオルガノシロキサン結合のみからなるストレートシリコーンおよびアルキド、ポリエステル、エポキシ、ウレタンなどで変成したシリコーン樹脂が挙げられる。
【0054】
【化1】
【0055】
[上記式中、R1は水素原子、炭素原子1〜4のアルキル基またはフェニル基、R2およびR3は水素基、炭素原子数1〜4のアルコキシ基、フェニル基、フェノキシ基、炭素原子数2〜4のアリケニル基、炭素原子数2〜4のアルケニルオキシ基、ヒドロキシ基、カルボキシル基、エチレンオキシド基、グリシジル基または下記式で示される基である。
【化2】
式中R4、R5はヒドロキシ基、カルボキシル基、炭素原子数1〜4のアルキル基、炭素原子数1〜4のアルコキシ基、炭素原子数2〜4のアルケニル基、炭素原子数2〜4のアルケニルオキシ基、フェニル基またはフェノキシ基である。k、l、m、n、o、pは1以上の整数を示す。
上記各置換基は未置換のものほか、例えばアミノ基、ヒドロキシ基、カルボキシル基、メルカプト基、アルキル基、フェニル基、エチレンオキサイド基、グリシジル基、ハロゲン原子のような置換基を有してもよい。]
【0056】
またコート層には抵抗調整のために添加物を加えても良い。例えば抵抗調整の添加物としては、従来公知のカーボン、Al等の金属紛、各種の方法で作られたSnO2及び種々の元素をドープしたSnO2、ホウ化物例えばTiB2、ZnB2、MoB2、炭化ケイ素、及び導電性高分子などが挙げられる。
また、キャリア芯材粒子及び/又はコート層中には、これらの抵抗制御剤の分散性や密着性を向上する目的でシランカップリング剤、チタンカップリング剤等のカップリング剤を助剤として添加しても良い。
【0057】
本発明で用いられるシランカップリング剤の例としては、下記一般式で示される化合物が挙げられる。
YRSiX3
(式中、Xはケイ素原子に結合している加水分解基でクロル基、アルコキシ基、アセトキシ基、アルキルアミノ基またはプロペノキシ基を示す。Yは有機マトリックスと反応する有機官能基でビニル基、メタクリル基、エポキシ基、グリシドキシ基、アミノ基またはメルカプト基を示す。Rは炭素数1〜20のアルキル基またはアルキレン基を示す。)
【0058】
このシランカップリング剤の中でも、特に負帯電性を有する現像剤を得るにはYにアミノ基を有するアミノシランカップリング剤が好ましく、正帯電性を有する現像剤を得るにはYにエポキシ基を有するエポキシシランカップリング剤が好ましい。
【0059】
【実施例】
次に、本発明を製造例、実施例、比較例を用いて説明する。以下において「部」は重量部を表す。
表1にキャリア製造例の特性をまとめたものを示す。
【0060】
(キャリア製造例1)
使用コート液:
ストレートシリコーン樹脂(固形分:20重量%相当) 630部
トルエン 630部
アミノシラン 6部
カーボン 3部
上記に示すシリコーン樹脂溶液を流動床型コーティング装置を使用して、芯材▲1▼(Cu−Zn系フェライト、包絡係数:3.8、重量平均径:35μm、22μm未満の粒子:7重量%以下)5kgの各粒子上に、100℃の雰囲気下で30g/minの割合で塗布し、塗布後は電気炉で250℃、120分の焼成を行い膜厚0.5μmのコートキャリアAを得た。
【0061】
(キャリア製造例2)
芯材▲2▼(包絡係数が1.8であることを除いては芯材▲1▼と同じ)を使用する以外はキャリア製造例1と全く同様にしてキャリアBを得た。
【0062】
(キャリア製造例3)
芯材▲3▼(包絡係数が8であることを除いては芯材▲1▼と同じ)を使用する以外はキャリア製造例1と全く同様にしてキャリアCを得た。
【0063】
(キャリア製造例4)
芯材▲4▼(22μm未満の粒子の割合が5重量%以下であることを除いては芯材▲1▼と同じ)を使用する以外はキャリア製造例1と全く同様にしてキャリアDを得た。
【0064】
(キャリア製造例5)
芯材▲5▼(22μm未満の粒子の割合が3重量%以下であることを除いては芯材▲1▼と同じ)を使用する以外はキャリア製造例1と全く同様にしてキャリアEを得た。
【0065】
(キャリア製造例6)
芯材▲6▼(22μm未満の粒子の割合が10重量%以下であることを除いては芯材▲1▼と同じ)を使用する以外はキャリア製造例1と全く同様にしてキャリアFを得た。
【0066】
(キャリア製造例7)
芯材▲7▼(キャリア芯材抵抗率(LogR)が100Vにおいて8.6Ω・cmであることを除いては芯材▲1▼と同じ)使用する以外はキャリア製造例1と全く同様にしてキャリアGを得た。
【0067】
(キャリア製造例8)
芯材▲8▼(キャリア芯材の1000Oeにおける磁気モーメントが81emu/gであることを除いては芯材▲1▼と同じ)使用する以外はキャリア製造例1と全く同様にしてキャリアHを得た。
【0068】
(キャリア製造例9)
芯材▲9▼(キャリア芯材の嵩密度が2.33g/cm3であることを除いてはほぼ芯材▲1▼と同じ)使用する以外はキャリア製造例1と全く同様にしてキャリアIを得た。
【0069】
【表1】
【0070】
[評価方法]
現像剤の作製:
上記コートキャリアとリコー社製の静電荷像現像用トナー(imagio5100用黒トナー)を重量比で93対7になり、総重量が700gになるように混合攪拌し現像剤を作製する。
評価方法:
上記作製現像剤はリコー社製のimagio5100カラー複写機現像ユニットに充填し、imagio5100カラー複写機を使用して評価を行った。現像ニップ部の剤密度は汲み上げ量を調整することで行い、現像スリーブの線速は感光体との線速比で調整した。
(キャリア付着評価方法)
現像バイアス(Vb)をDC=−500Vに固定し、帯電電位(Vd)を−650、−800、−950Vと変化させ、地肌部の現像を行った。紙に転写が完了する前に電源を落とし、感光体を取りだして付着したキャリアの量を観測した。
ここで地肌ポテンシャルとはVb−Vdのことである。この値が大きいほどキャリア付着が起きやすい。今回の評価では様々な条件を想定し、かなり強い地肌ポテンシャルまで印加した。各地肌ポテンシャルに対するキャリア付着の様子から以下のようなランク付けを行った。
ランク5:強い地肌ポテンシャルを印加してもキャリア付着が起きにくく、キャリア付着の余裕度が極めて高い。
ランク4:強い地肌ポテンシャルを印加すると若干キャリア付着は見られるが、キャリア付着に対して余裕度が高い。
ランク3:強い地肌ポテンシャルをかけるとキャリア付着はやや見られるが、通常の使用では十分耐えうるキャリア付着余裕度。
ランク2:通常の使用の地肌ポテンシャルではキャリア付着は少ないが強い地肌ポテンシャルを印加した場合に急激に増加し、キャリア付着余裕度が劣る。
ランク1:弱い地肌ポテンシャルでもキャリア付着が起きやすく、通常の使用で問題となり、キャリア付着余裕度が劣悪。
非キャリア付着のランク付けは初期剤、S−3チャートによる50Kラン、150Kラン、300Kラン後に行い、経時によるキャリア付着ランクの変化を調べた。
【0071】
(実施例1)
キャリアAを使用し、現像剤ニップ部の剤密度が1.5g/cm3、現像スリーブ線速が441mm/sの条件で評価を行った。評価結果をまとめて表2に示す。
【0072】
(比較例1)
キャリアCを使用する以外は実施例1と同じ条件で評価を行った。評価結果をまとめて表2に示す。
実施例1と比較すると初期においては非キャリア付着ランクが同じである。ランニングを行うと実施例1では150Kまで非キャリア付着が悪化しないのに対し、比較例1においては50Kのランで非キャリア付着が急激に悪化した。比較例1は経時に対して非キャリア付着性が極めて悪い。
【0073】
(比較例2)
キャリアFを使用する以外は実施例1と同じ条件で評価を行った。評価結果をまとめて表2に示す。
実施例1と比較すると初期において実施例1がキャリア付着ランク3なのに対し、比較例2では1.5と非キャリア付着性が極めて悪い。キャリア付着ランクの経時に対する変化は、実施例1及び比較例2とも、300Kラン後に初期のキャリア付着ランクから悪化した。比較例2は初期の非キャリア付着性が極めて悪い。
【0074】
(実施例2)
キャリアBを使用する以外は実施例1と同じ条件で評価を行った。評価結果をまとめて表2に示す。
実施例1と比較すると初期から150Kのランまではキャリア付着ランクが3で同じであるが、300Kのランでは実施例1が1.5に下がっているのに対し、実施例2では2.5とランクの低下が少なく、実施例2の方が経時に対する非キャリア付着性が良好であることがわかる。
【0075】
(実施例3)
キャリアDを使用する以外は実施例1と同じ条件で評価を行った。評価結果をまとめて表2に示す。
実施例1と比較すると初期において、実施例1がキャリア付着ランク3なのに対し、実施例3がランク4と初期におけるキャリア付着ランクが実施例3の方が良好であることがわかる。
【0076】
(実施例4)
キャリアEを使用する以外は実施例1と同じ条件で評価を行った。
実施例1及び3と比較すると初期におけるキャリア付着ランクが実施例1及び3がそれぞれランク3、4であるのに対し、実施例4はランク5と極めて良好であることがわかる。
【0077】
(実施例5)
キャリアGを使用する以外は実施例1と同じ条件で評価を行った。評価結果をまとめて表2に示す。
実施例1と比較すると初期において実施例1ではキャリア付着がランク3なのに対し、実施例5ではランクが3.5と実施例5の方が初期のランクが良好であることがわかる。またランニングによる非キャリア付着性の変化も実施例5では300Kラン後において初期に比べ1.0低下しているのに対し、実施例1では1.5も低下していて実施例5のほうが経時に対する非キャリア付着性も安定していることがわかる。
【0078】
(実施例6)
キャリアHを使用する以外は実施例1と同じ条件で評価を行った。評価結果をまとめて表2に示す。
実施例1と比較すると初期において実施例1ではキャリア付着ランク3なのに対し、実施例6ではランクが4と実施例6の方が初期のランクが良好であることがわかる。
【0079】
(実施例7)
キャリアIを使用する以外は実施例1と同じ条件で評価を行った。評価結果をまとめて表2に示す。
実施例1と比較すると初期において実施例1ではキャリア付着ランク3なのに対し、実施例6ではランクが3.5と実施例7の方が初期のランクが良好であることがわかる。
【0080】
(実施例8)
現像スリーブの線速が367mm/sであること以外は実施例1と同じ条件で評価を行った。評価結果をまとめて表2に示す。
実施例1と比較すると初期において実施例1ではキャリア付着ランク3なのに対し、実施例8ではランク3.5と実施例8の方が初期における非キャリア付着性が良好であることがわかる。
【0081】
(実施例9)
現像ニップ部における現像剤密度が0.93g/cm3であること以外は実施例1と同じ条件で評価を行った。評価結果をまとめて表2に示す。
実施例1と比較すると初期において実施例1ではキャリア付着ランク3なのに対し、実施例9ではランクが3.5と初期における非キャリア付着性が向上していることがわかる。
【0082】
【表2】
【0083】
【発明の効果】
包絡係数が4.5より小さい平滑な芯材を使用することにより、1つのキャリア中においてコート層厚が均一になり、経時に対するキャリア付着特性の変化が少なくなり、且つ重量平均粒径が25〜45μmのコートキャリアに占める粒径22μm未満のコートキャリアの量を7重量%以下にすることで良好な非キャリア付着性が得られる。すなわち、長期間にわたり、良好な非キャリア付着性が得られる電子写真現像剤用コートキャリアが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】キャリア芯材の包絡係数を説明するための図である。
【図2】キャリア芯材の平滑性の違いによるコート層樹脂被覆層の均一性を説明するための図である。
【図3】キャリア芯材の抵抗率測定用セルの概略を表わした図である。
【図4】超音波発信子付き振動篩の概略を表わした図である。
【図5】画像形成装置の概略図である。
【図6】現像容器の概略図である。
【符号の説明】
(図3において)
11 セル
12a、12b 電極
13 キャリア
(図4のおいて)
1 振動ふるい機
2 円筒容器
3 スプリング
4 ベース
5 金網
6 共振リング
7 ケーブル
8 コンバータ(振動子)
9 リング状フレーム
(図5において)
1 書きこみユニット
2 感光体
3 中間転写ベルト
4 紙転写ローラ
5 帯電器
6 現像ユニット
7 定着ユニット
(図6において)
11 撹拌搬送スクリュー
12 Tサンサ
13 現像ローラ
14 現像剤
15 感光体[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electrophotographic developer used for developing an electrostatic image in electrophotography, electrostatic recording, electrostatic printing, and the like, a carrier used therefor, and a method for producing the same.
[0002]
[Prior art]
Dry electrophotographic methods include a one-component developing method in which toner is charged with a developing sleeve, a blade, and the like, and a two-component developing method in which a carrier is mixed with toner and charged with the carrier. The two-component development method is mainly used for medium- and high-speed machines because the toner charging characteristics are more stable and the toner supply capability is higher than the one-component development method.
[0003]
There are two types of carriers: conductive carriers and insulating carriers. The former mainly uses oxidized or unoxidized iron powder, and has an advantage that a high developing ability can be obtained because of low carrier resistance. However, there are drawbacks in that the image quality deteriorates due to leakage of charges on the photoconductor, and carriers adhere to non-image areas due to charge injection from the carriers. For this reason, the latter insulating carrier in which a resin layer is formed on the surface of a conductive carrier has recently been widely used.
[0004]
However, even with a carrier having a resin layer, it is not sufficient to prevent carrier adhesion, and various improvement methods have been proposed. For example, as described in JP-A-7-234548, by increasing the resin coverage, A method of reducing the exposure of the carrier core material that is likely to cause charge injection is known. However, even in such a carrier with an improved resin coverage, the initial carrier adhesion is satisfactorily prevented, but it is abruptly deteriorated by running and there is no durability against carrier adhesion. In particular, the durability against carrier adhesion is extremely poor in a developing unit having a small developer capacity and a developing process having a fast sleeve linear velocity. Recently, the speed of copying has been increased, and the amount of developer to be loaded has decreased due to the downsizing of the apparatus. Therefore, the use conditions for carrier adhesion have become stricter, while the developer has been reduced due to reduced maintenance. The durability of the resin is strongly desired, and good non-carrier adhesion over a long period is strongly desired.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a carrier for an electrophotographic developer and a two-component developer that hardly cause carrier adhesion over a long period of time. Still another object of the present invention is to provide a method for producing the carrier. Still another object of the present invention is to provide a developing method using the developer. Still another object of the present invention is to provide a developer container containing the developer. Still another object of the present invention is to provide an image forming apparatus equipped with the developer container.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The inventors of the present invention observed the carrier that caused the carrier adhesion after running, and confirmed that the core material was exposed much more than in the initial stage. When the carrier before running was analyzed for the uniformity of the coating layer (resin layer) thickness by mapping Si, the coating layer covered the entire core material, but the coating layer was thicker depending on the location in one particle. It was confirmed that the thin portions were mixed and the layer thickness was uneven. It is thought that the portion where the coat layer was thin was shaved immediately by running, and the exposure of the core material increased rapidly.
In order for the carrier adhesion to show good characteristics even with changes over time, improvement of the coating layer coverage is not prevented at all, and it is extremely important to form a uniform coating layer in one particle. It came to the idea that there is. The present invention has been made based on this.
[0007]
According to the present invention, the following electrophotographic developer, carrier for electrophotographic developer, carrier manufacturing method, developing method, developing container, and image forming apparatus are provided.
[0008]
(1)FerriteIn the carrier for an electrophotographic developer in which a resin coating layer is formed on the surface of the carrier core material,TheThe carrier has a weight average particle size of 25 to 45 μm.Yes, in the carrierParticle size less than 22μmThe content ratio of particles having a particle size of7% by weight or less,The bulk density of the carrier core material is 2.11 to 2.33 g / cm. 3 AndAnd, when the envelope coefficient A of the carrier core material is expressed by the following equation (1)1.8 ≦ A ≦ 4.0A carrier for an electrophotographic developer characterized byIs.
A = (L1-L2) / L2× 100 (1)
L1: Perimeter length of projected image of carrier core material
L2: Envelope length of carrier core projected image
[0009]
(2) The carrier for electrophotographic developer according to (1), wherein the relationship of A <2.5 is satisfied.
[0010]
(3) The carrier for an electrophotographic developer according to any one of (1) and (2) above, wherein the carrier having a particle size of less than 22 μm is 5% by weight or less.
[0011]
(4) The carrier for an electrophotographic developer according to any one of (1) to (3), wherein a carrier having a particle size of less than 22 μm is 3% by weight or less.
[0012]
(5) The carrier for an electrophotographic developer according to any one of (1) to (4), wherein the carrier core material has a resistivity (LogR) of 8.5 Ω · cm or more.
[0013]
(6) The carrier for an electrophotographic developer according to any one of (1) to (5), wherein the carrier core has a magnetic moment of 76 emu / g or more.
[0014]
(7) According to any one of (1) to (6) aboveIn the method for producing a carrier for electrophotographic development, (i) a step of forming a resin film on the surface of a carrier core material comprising pulverized particles of a magnetic material to obtain resin-coated particles; (ii) the resin-coated particles; And a step of obtaining a carrier having a weight average particle diameter of 25 to 45 μm and a content ratio of particles having a particle diameter of less than 22 μm of 7% by weight or less by classification. Carrier manufacturing method.
[0015]
(8)The method for producing a carrier for an electrophotographic developer according to (7), wherein a vibration sieving machine equipped with an ultrasonic oscillator is used to classify the resin-coated particles.
[0016]
(9)The method for producing a carrier for an electrophotographic developer according to (8) above, wherein the vibration sieve machine with an ultrasonic oscillator has a structure for transmitting ultrasonic vibrations to a wire mesh surface by a resonance ring installed in the sieve machine.
[0017]
(10)An electrophotographic developer comprising the carrier for an electrophotographic developer according to any one of the above (1) to (6) and a toner.
[0022]
(15) In the developer container in which the developer is stored, the developer is0)A developer container, which is the electrophotographic developer described in 1.
[0023]
(16) An image forming apparatus equipped with a developer container, wherein the developer container is the developer container described in (15) above.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
The carrier for an electrophotographic developer of the present invention has a relationship of A <4.5 when the envelope coefficient A of the carrier core material is expressed by the equation (1), and the weight average particle diameter of the carrier core material is Particles having a particle size of 25 to 45 μm and less than 22 μm are 7% by weight or less. In the present invention, the coefficient defined by the equation (1) is introduced as a coefficient representing the smoothness of the carrier core material, and this coefficient is called an envelope coefficient.
A = (L1-L2) / L2× 100 (1)
L1: Perimeter length of projected image of carrier core material
L2: Envelope length of carrier core projected image
[0025]
L1Is the outer peripheral length of the carrier core projection as shown by the solid line in FIG.2Is the length of the envelope of the carrier core projection as shown by the dotted line in FIG. L1And L2The smaller the difference, the less the unevenness. In the coefficient defined by the above equation, the closer to 0, the smaller the surface unevenness, which means smoother.
[0026]
L above1, L2Can be measured by the following method.
The carrier core material is photographed with a scanning electron microscope (Hitachi S-2700) at a magnification of 300 times. The image is loaded into a personal computer and analyzed using Image-Pro (Media).1Select Perimeter in the measurement item and select L2Is Perim. Select (convex) and measure.
300 arbitrarily selected carrier core materials are measured, and the average value is adopted.
[0027]
When a resin is coated on a core material with many irregularities, as shown in FIG. 2 (b), the resin liquid tends to accumulate in the recessed portion, and conversely, the convex portion becomes insufficient and the coating layer becomes thin. In the carrier, the layer thickness is non-uniform. The thin part of the coat layer was exposed to the core material surface immediately due to wear, and the carrier adhesion with time deteriorated rapidly. On the other hand, a core material with a smooth surface with few irregularities has no place where the resin liquid is unevenly distributed as shown in FIG. 2A, and the coat layer becomes uniform in one carrier. Compared with the coated carrier of the core material with many irregularities, exposure of the core material background portion with time was very small, and the carrier adhesion with time was good. As a result of intensive studies, it has been found that when a core material having an envelope coefficient smaller than 4.5 is used, there is little deterioration in carrier adhesion over time.
[0028]
The carrier core material in the present invention has a weight average particle diameter of 25 to 45 μm. Here, even when a core material having a smooth core material surface as described above was used, the use of a carrier having a small average particle diameter deteriorated non-carrier adhesion from the beginning. Analysis of the carrier-attached carrier reveals that the coat layer is uniform and the core carrier is a good coat carrier with little exposure of the core material, but it is found that there are many fine powders having a small particle size of less than 22 μm, and the amount of fine powder in the carrier is small. I confirmed it was important. In the carrier particle size distribution, the non-carrier adhesion was also improved by making the particles having a particle size of less than 22
[0029]
This is considered to be because when the carrier particle size is small, the magnetic moment per carrier is small, the magnetic binding force on the developing sleeve is weakened, and carrier adhesion is likely to occur even when the background is not exposed.
[0030]
Moreover, good non-carrier adhesion was obtained over a long period of time by using a coated carrier having a smooth surface of the carrier core material and a particle size distribution with a small amount of fine powder.
[0031]
In the present invention, it is more preferable that the envelope coefficient is smaller than 2.5. Even when the envelope coefficient is less than 4.5, the carrier non-adhesiveness with respect to time is good, but by making it smaller than 2.5, the good non-carrier adhesiveness is maintained for a longer period of time.
[0032]
In the present invention, the carrier particles having a particle size of less than 22 μm are more preferably 5% by weight or less, and still more preferably 3% by weight or less. Such carrier adhesion of fine powder occurs even if the coat layer is uniform and the core material background is not exposed, and the content is preferably small. Even if it is 7% by weight or less, the amount of carrier adhesion that can be practically tolerated is achieved, but if it is 5% by weight or less, further improvement is achieved, and if it is 3% by weight or less, extremely good non-carrier adhesion is exhibited.
[0033]
More preferably, the carrier core material has an electrical resistivity (log R) of 8.5 Ω · cm or more. Even if the electrical resistivity (log R) of the carrier core material is less than 8.5 Ω · cm, there is no practical problem, but by setting it to 8.5 Ω · cm or more, better non-carrier adhesion characteristics can be obtained over a long period of time. Even when the surface of the carrier core material is exposed due to wear of the coat layer, coating unevenness, or the like, by increasing the resistance of the carrier core material itself, charge injection is suppressed and carrier adhesion characteristics are improved. The upper limit of the electrical resistivity is preferably about 13 Ω · cm. If the resistance is further increased, the resistance may be higher than that of the coat layer, and resistance control by the coat layer may be difficult.
[0034]
The carrier resistivity can be measured by the following method.
[0035]
As shown in FIG. 3, a
[0036]
More preferably, it is desirable that the magnetic moment of the carrier core material is 76 emu / g or more. By setting it to 76 emu / g or more, the binding force of the carrier with respect to the developing sleeve is strengthened, and the occurrence of carrier adhesion can be further prevented. The upper limit value of the magnetic moment of the carrier core material is not particularly limited, but is usually about 150 emu / g.
[0037]
The magnetic moment can be measured as follows.
Using a B-H tracer (BHU-60, manufactured by Riken Denshi), 1.0 g of the carrier core material is packed in a cylindrical cell and set in the apparatus. The magnetic field is gradually increased to 3000 oersted, then gradually reduced to zero, and then the opposite magnetic field is gradually increased to 3000 oersted. Further, after gradually reducing the magnetic field to zero, a magnetic field is applied in the same direction as the first. In this way, the BH curve is illustrated, and the magnetic moment of 1000 oersted is calculated from the figure.
[0038]
More preferably, the bulk density of the carrier core material is 2.2 g / cm.3The above is desirable. A core material having a small bulk density is porous and has large irregularities on the surface. In the case of porosity, even if the magnetic moment of 1000 Oe is large, the substantial magnetic moment per particle is small, which is disadvantageous for non-carrier adhesion, and the bulk density is 2.2 g / cm 2.3By making it above, better non-carrier adhesion is exhibited. The upper limit of the bulk density of the carrier core material is 3.0 g / cm because the filling rate is only about 74% even when the spherical particles having the same particle diameter are closely packed.3Any degree is acceptable.
[0039]
The carrier of the present invention can be obtained by pulverizing a magnetic material, classifying the pulverized particles so as to obtain a predetermined particle size, and forming a resin film on the surface of the core material obtained by the classification. it can.
[0040]
The classification includes wind classification, sieve classification (sieving), and the like. Vibrating sieves are preferably used for the production of carrier core materials. However, in the case of conventional vibrating sieves, when trying to classify particles having a small particle size, the mesh of the sieve (metal mesh) is small. Since the problem of clogging immediately occurs, the workability for the classification is very bad.
[0041]
The inventors of the present invention have made various studies in order to develop a method capable of efficiently and sharply cutting small-sized particles. When the particles are classified using a sieving machine, ultrasonic vibration is applied to the wire mesh. Thus, it has been found that small diameter particles of less than 22 μm can be cut efficiently and sharply.
[0042]
The ultrasonic vibration that vibrates the wire mesh can be obtained by supplying a high-frequency current to the converter and converting it into ultrasonic vibration. The converter in this case consists of a PZT vibrator. In order to vibrate the wire mesh by ultrasonic vibration, the ultrasonic vibration generated by the converter is transmitted to a resonance member fixed to the wire mesh. The resonance member to which the ultrasonic vibration is transmitted resonates by the ultrasonic vibration, and vibrates the wire mesh fixed to the resonance member.
The frequency for vibrating the wire mesh is 20 to 50 kHz, preferably 30 to 40 kHz. The shape of the resonance member may be any shape suitable for vibrating the wire mesh, and is usually a ring shape.
The vibration direction for vibrating the wire mesh is preferably a vertical direction.
[0043]
FIG. 4 is an explanatory structural diagram of a vibration sieve with an ultrasonic oscillator.
In FIG. 4, 1 is a vibration sieve, 2 is a cylindrical container, 3 is a spring, 4 is a base (support), 5 is a wire mesh, 6 is a resonant ring, 7 is a high-frequency current cable, 8 is a converter, and 9 is a ring shape. Indicates a frame. In order to operate the vibration sieve with an ultrasonic oscillator (circular sieve) shown in FIG. 1, a high-frequency current is supplied to the
[0044]
Vibrating sieve machines equipped with an ultrasonic oscillator are commercially available, and are available, for example, as “Ultrasonic” as a product name from Kanei Sangyo Co., Ltd.
[0045]
The carrier of the present invention can also be produced by forming a resin film on the surface of pulverized particles of a magnetic material to form resin-coated particles, and then classifying the resin-coated particles. In this case, the classification of the resin-coated particles (carrier particles) is preferably performed using the above-described vibration sieving machine equipped with an ultrasonic oscillator.
[0046]
As a developing method using the carrier, the linear velocity of the developing sleeve is preferably 400 mm / s or less. Even if the sleeve linear velocity is higher than 400 mm / s, it shows carrier adhesion characteristics that can withstand normal use. However, by making the sleeve linear velocity 400 mm / s or less, the centrifugal force applied to the carrier of the magnetic brush is reduced, and the carrier The binding force on the sleeve increases, and the occurrence of carrier adhesion can be further suppressed. The lower limit of the sleeve linear velocity is about 100 mm / s because the developing ability is lowered.
[0047]
More preferably, as a developing method using the carrier, the developer filling density at the closest portion of the photoreceptor and the developing sleeve is 1.2 g / cm.3The following is desirable. As the packing density increases, carriers are also deposited in places where the magnetic force is relatively weak, that is, carrier adhesion. Although there is no problem in practical use, the packing density is 1.2 g / cm.3By lowering to the following, the carrier adhesion is prevented and better non-carrier adhesion is exhibited. In addition, since the developer supply amount decreases, the packing density is 0.7 g / cm.3Larger is preferred.
[0048]
The developer filling density in the developing nip here is a value obtained by dividing the pumping amount by the developing gap (distance between the closest portion of the photosensitive member and the developing sleeve). The pumping amount is 1 cm before entering the developing area after passing the doctor blade when the machine is forcibly stopped after stirring the developing sleeve for 60 seconds at the process speed used.3Per gram of developer.
[0049]
The developing container filled with the developer of the present invention is accommodated in a developing portion of an image forming apparatus represented by, for example, an electrophotographic apparatus. FIG. 5 is a schematic view of an example of an image forming apparatus, and FIG. 6 is a schematic view of a developing container.
[0050]
Although it does not restrict | limit especially as a raw material of a carrier core material, a conventionally well-known magnetic particle can be used. For example, magnetite, hematite, Li-based ferrite, Cu-Zn-based ferrite, Mn-Zn-based ferrite, Ni-Zn-based ferrite, Ba ferrite, iron, cobalt, nickel and the like can be mentioned.
[0051]
The core material having a magnetic moment of 76 emu / g or more when a magnetic field of 1000 Oe used more preferably in the present invention is a magnetite-based, Mn-Mg-Sr-based, Mn-based ferrite or the like.
[0052]
The carrier coat layer is not particularly limited, and a conventionally known one can be used. For example, polyolefin resins such as polyethylene, polypropylene, chlorinated polyethylene, and chlorosulfonated polyethylene; polystyrene, acrylic (for example, polymethyl methacrylate), polyacrylonitrile, polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, polyvinyl butyral, polyvinyl chloride, polyvinyl carbazole, polyvinyl Polyvinyls and polyvinylidene resins such as ethers and polybiliketones; vinyl chloride-vinyl acetate copolymers; silicone resins composed of organosiloxane bonds or modified products thereof (for example, modified products using alkyd resins, polyester resins, epoxy resins, polyurethanes, etc.); Perhydropolysilazane or modified products thereof (including partially oxidized products); polytetrafluoroethylene, polyvinyl fluoride, polyvinyl fluoride Den, fluorine resins such as polychlorotrifluoroethylene, polyamides, polyesters, polyurethanes, polycarbonates, urea resins, melamine resins, benzoguanamine resins, epoxy resins and the like. Among them, as a preferable coating layer material for satisfying the constituent requirements of the present invention, a silicone resin or a modified product thereof, a fluorine resin, particularly a silicone resin or a modified product thereof is more preferable.
[0053]
The silicone resin may be any conventionally known silicone resin, and includes straight silicone consisting only of an organosiloxane bond represented by the following formula and a silicone resin modified with alkyd, polyester, epoxy, urethane or the like. It is done.
[0054]
[Chemical 1]
[0055]
[In the above formula, R1Is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or a phenyl group, R2And R3Is a hydrogen group, an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, a phenyl group, a phenoxy group, an alkenyl group having 2 to 4 carbon atoms, an alkenyloxy group having 2 to 4 carbon atoms, a hydroxy group, a carboxyl group, an ethylene oxide group, A glycidyl group or a group represented by the following formula.
[Chemical 2]
Where R4, R5Is a hydroxy group, a carboxyl group, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 4 carbon atoms, an alkenyloxy group having 2 to 4 carbon atoms, a phenyl group Or a phenoxy group. k, l, m, n, o, and p are integers of 1 or more.
Each of the above substituents may have a substituent such as an amino group, a hydroxy group, a carboxyl group, a mercapto group, an alkyl group, a phenyl group, an ethylene oxide group, a glycidyl group, or a halogen atom in addition to an unsubstituted one. . ]
[0056]
An additive may be added to the coating layer for adjusting the resistance. For example, as an additive for resistance adjustment, conventionally known carbon, metal powder such as Al, SnO made by various methods2And SnO doped with various elements2Borides such as TiB2ZnB2, MoB2, Silicon carbide, and conductive polymer.
In addition, a coupling agent such as a silane coupling agent or a titanium coupling agent is added as an auxiliary agent to the carrier core particles and / or the coating layer in order to improve the dispersibility and adhesion of these resistance control agents. You may do it.
[0057]
Examples of the silane coupling agent used in the present invention include compounds represented by the following general formula.
YRSiX3
(In the formula, X is a hydrolyzable group bonded to a silicon atom and represents a chloro group, an alkoxy group, an acetoxy group, an alkylamino group, or a propenoxy group. Y is an organic functional group that reacts with an organic matrix, such as a vinyl group, A group, an epoxy group, a glycidoxy group, an amino group, or a mercapto group, and R represents an alkyl group or an alkylene group having 1 to 20 carbon atoms.)
[0058]
Among these silane coupling agents, an aminosilane coupling agent having an amino group in Y is preferable for obtaining a negatively charged developer, and Y has an epoxy group in order to obtain a positively charged developer. Epoxy silane coupling agents are preferred.
[0059]
【Example】
Next, this invention is demonstrated using a manufacture example, an Example, and a comparative example. In the following, “parts” represents parts by weight.
Table 1 summarizes the characteristics of carrier production examples.
[0060]
(Carrier production example 1)
Used coating solution:
Straight silicone resin (solid content: equivalent to 20% by weight) 630 parts
630 parts of toluene
Aminosilane 6 parts
Carbon 3 parts
Using the fluidized bed type coating device, the silicone resin solution shown above was used as a core material (1) (Cu—Zn ferrite, envelope coefficient: 3.8, weight average diameter: 35 μm, particles less than 22 μm: 7% by weight The following is applied to each particle of 5 kg at a rate of 30 g / min in an atmosphere of 100 ° C. After coating, the carrier is baked at 250 ° C. for 120 minutes in an electric furnace to obtain a coat carrier A having a thickness of 0.5 μm. It was.
[0061]
(Carrier production example 2)
Carrier B was obtained in exactly the same manner as Carrier Production Example 1, except that core material (2) (same as core material (1) except that the envelope coefficient was 1.8) was used.
[0062]
(Carrier production example 3)
Carrier C was obtained in exactly the same manner as Carrier Production Example 1 except that core material (3) (same as core material (1) except that the envelope coefficient was 8) was used.
[0063]
(Carrier Production Example 4)
Carrier D was obtained in exactly the same manner as Carrier Production Example 1, except that core (4) (same as core (1) except that the proportion of particles less than 22 μm was 5% by weight or less) was used. It was.
[0064]
(Carrier production example 5)
Carrier E was obtained in exactly the same manner as Carrier Production Example 1, except that core material (5) (same as core material (1) except that the proportion of particles less than 22 μm was 3% by weight or less) was used. It was.
[0065]
(Carrier Production Example 6)
Carrier F was obtained in exactly the same manner as Carrier Production Example 1 except that core material (6) (same as core material (1) except that the proportion of particles less than 22 μm was 10% by weight or less) was used. It was.
[0066]
(Carrier Production Example 7)
Core material (7) (Same as core material (1) except that carrier core material resistivity (LogR) is 8.6 Ω · cm at 100 V) Carrier G was obtained.
[0067]
(Carrier Production Example 8)
Core material (8) (Same as core material (1) except that the magnetic moment at 1000 Oe of the carrier core material is 81 emu / g) It was.
[0068]
(Carrier production example 9)
Core material (9) (bulk density of carrier core material is 2.33 g / cm3The carrier I was obtained in exactly the same manner as in the carrier production example 1 except that it was substantially the same as the core material (1) except for the above.
[0069]
[Table 1]
[0070]
[Evaluation methods]
Developer development:
The developer is prepared by mixing and stirring the coat carrier and the electrostatic charge image developing toner (black toner for imgio 5100) manufactured by Ricoh Co. so that the weight ratio is 93: 7 and the total weight is 700 g.
Evaluation methods:
The developer prepared above was filled in an imgio 5100 color copying machine developing unit manufactured by Ricoh Co., Ltd. and evaluated using an imagio 5100 color copying machine. The agent density in the developing nip was adjusted by adjusting the pumping amount, and the linear velocity of the developing sleeve was adjusted by the linear velocity ratio with the photosensitive member.
(Carrier adhesion evaluation method)
The development bias (Vb) was fixed at DC = −500 V, and the charging potential (Vd) was changed to −650, −800, and −950 V to develop the background portion. Before the transfer to the paper was completed, the power was turned off, the photoconductor was taken out, and the amount of attached carrier was observed.
Here, the background potential is Vb−Vd. The larger this value, the easier the carrier adhesion occurs. In this evaluation, various conditions were assumed and a very strong background potential was applied. The following rankings were performed based on the carrier's adherence to the skin potential of each region.
Rank 5: Carrier adhesion hardly occurs even when a strong background potential is applied, and the margin for carrier adhesion is extremely high.
Rank 4: Although a slight carrier adhesion is observed when a strong background potential is applied, the margin for carrier adhesion is high.
Rank 3: Carrier adhesion is slightly seen when a strong ground potential is applied, but the carrier adhesion margin that can withstand normal use.
Rank 2: Although the carrier adhesion is small in the normal use of the background potential, it increases rapidly when a strong background potential is applied, and the carrier adhesion margin is inferior.
Rank 1: Carrier adhesion is likely to occur even with a weak ground potential, which causes a problem in normal use, and the carrier adhesion margin is poor.
The ranking of non-carrier adhesion was performed after 50K run, 150K run, and 300K run according to the initial agent, S-3 chart, and the change in carrier adhesion rank with time was examined.
[0071]
Example 1
Using carrier A, the developer density in the developer nip is 1.5 g / cm3The evaluation was performed under the condition that the developing sleeve linear velocity was 441 mm / s. The evaluation results are summarized in Table 2.
[0072]
(Comparative Example 1)
Evaluation was performed under the same conditions as in Example 1 except that carrier C was used. The evaluation results are summarized in Table 2.
Compared with Example 1, the non-carrier adhesion rank is the same in the initial stage. When running, in Example 1, non-carrier adhesion did not deteriorate up to 150K, whereas in Comparative Example 1, non-carrier adhesion deteriorated rapidly after 50K run. Comparative Example 1 has very poor non-carrier adhesion over time.
[0073]
(Comparative Example 2)
Evaluation was performed under the same conditions as in Example 1 except that carrier F was used. The evaluation results are summarized in Table 2.
Compared with Example 1, in Example 1, Example 1 has a carrier adhesion rank of 3, whereas Comparative Example 2 has an extremely poor non-carrier adhesion of 1.5. The change in the carrier adhesion rank with time deteriorated from the initial carrier adhesion rank after 300 K run in both Example 1 and Comparative Example 2. Comparative Example 2 has very poor initial non-carrier adhesion.
[0074]
(Example 2)
Evaluation was performed under the same conditions as in Example 1 except that carrier B was used. The evaluation results are summarized in Table 2.
Compared with Example 1, the carrier adhesion rank is the same at 3 from the initial run up to 150K, but in Example 300, Example 1 drops to 1.5 in the 300K run, whereas in Example 2, the carrier adhesion rank is 2.5. It can be seen that there is little decrease in rank, and Example 2 has better non-carrier adhesion over time.
[0075]
(Example 3)
Evaluation was performed under the same conditions as in Example 1 except that carrier D was used. The evaluation results are summarized in Table 2.
Compared to Example 1, it can be seen that Example 1 has a carrier adhesion rank of 3 in the initial stage, whereas Example 3 has a better carrier adhesion rank in Example 3 and Rank 3 in Example 3.
[0076]
(Example 4)
Evaluation was performed under the same conditions as in Example 1 except that carrier E was used.
Compared with Examples 1 and 3, it can be seen that the carrier adhesion rank at the initial stage is extremely good with
[0077]
(Example 5)
The evaluation was performed under the same conditions as in Example 1 except that the carrier G was used. The evaluation results are summarized in Table 2.
Compared with Example 1, it can be seen that carrier adhesion in Example 1 is rank 3 in the initial stage, whereas in Example 5, the rank is 3.5 and Example 5 has a better initial rank. Further, the change in non-carrier adhesion due to running was also decreased by 1.0 in Example 5 after the 300 K run compared to the initial value, but in Example 1, it was also decreased by 1.5. It can be seen that the non-carrier adhesion to is also stable.
[0078]
(Example 6)
The evaluation was performed under the same conditions as in Example 1 except that carrier H was used. The evaluation results are summarized in Table 2.
Compared to Example 1, it can be seen that in Example 1, the carrier adhesion rank is 3 in the initial stage, whereas in Example 6, the rank is 4 and Example 6 has a better initial rank.
[0079]
(Example 7)
Evaluation was performed under the same conditions as in Example 1 except that Carrier I was used. The evaluation results are summarized in Table 2.
Compared to Example 1, it can be seen that in Example 1, the carrier adhesion rank is 3 in the initial stage, whereas in Example 6, the rank is 3.5 and Example 7 has a better initial rank.
[0080]
(Example 8)
Evaluation was performed under the same conditions as in Example 1 except that the linear velocity of the developing sleeve was 367 mm / s. The evaluation results are summarized in Table 2.
Compared to Example 1, it can be seen that in Example 1, the carrier adhesion rank is 3 in the initial stage, whereas in Example 8, Rank 3.5 and Example 8 have better initial non-carrier adhesion.
[0081]
Example 9
Developer density at the development nip is 0.93 g / cm3The evaluation was performed under the same conditions as in Example 1 except that. The evaluation results are summarized in Table 2.
Compared with Example 1, it can be seen that Example 1 has a carrier adhesion rank of 3 in the initial stage, while Example 9 has a rank of 3.5, which improves the non-carrier adhesion in the initial stage.
[0082]
[Table 2]
[0083]
【The invention's effect】
By using a smooth core material having an envelope coefficient of less than 4.5, the coating layer thickness becomes uniform in one carrier, the change in carrier adhesion characteristics with time is reduced, and the weight average particle size is 25 to 25. By setting the amount of the coat carrier having a particle diameter of less than 22 μm in the 45 μm coat carrier to 7% by weight or less, good non-carrier adhesion can be obtained. That is, a coated carrier for an electrophotographic developer capable of obtaining good non-carrier adhesion over a long period of time can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram for explaining an envelope coefficient of a carrier core material.
FIG. 2 is a view for explaining uniformity of a coating layer resin coating layer due to a difference in smoothness of a carrier core material.
FIG. 3 is a diagram showing an outline of a cell for measuring resistivity of a carrier core material.
FIG. 4 is a diagram showing an outline of a vibrating sieve with an ultrasonic transmitter.
FIG. 5 is a schematic diagram of an image forming apparatus.
FIG. 6 is a schematic view of a developing container.
[Explanation of symbols]
(In Fig. 3)
11 cells
12a, 12b electrode
13 Career
(In Fig. 4)
1 Vibrating sieve machine
2 Cylindrical container
3 Spring
4 base
5 Wire mesh
6 Resonant ring
7 Cable
8 Converter (vibrator)
9 Ring frame
(In FIG. 5)
1 Writing unit
2 Photoconductor
3 Intermediate transfer belt
4 Paper transfer roller
5 Charger
6 Development unit
7 Fixing unit
(In FIG. 6)
11 Stirring conveying screw
12 T Sansa
13 Developing roller
14 Developer
15 photoconductor
Claims (12)
A=(L1−L2)/L2×100 (1)
L1:キャリア芯材投影像の外周長
L2:キャリア芯材投影像の包絡線の長さIn the carrier for an electrophotographic developer in which a resin coating layer is formed on the surface of a ferrite carrier core material, the carrier has a weight average particle size of 25 to 45 μm, and particles having a particle size of less than 22 μm in the carrier. The content ratio is 7% by weight or less, the bulk density of the carrier core material is 2.11 to 2.33 g / cm 3 , and the envelope coefficient A of the carrier core material is expressed by the following formula (1). Then, a carrier for an electrophotographic developer satisfying a relationship of 1.8 ≦ A ≦ 4.0.
A = (L 1 −L 2 ) / L 2 × 100 (1)
L 1 : Perimeter length of carrier core material projection image L 2 : Length of envelope of carrier core material projection image
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