JP7657609B2 - Magnetic carrier, two-component developer, and replenishment developer - Google Patents
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Description
本発明は、電子写真法を用いて静電荷像を顕像化するための画像形成方法に使用される磁性キャリア、二成分系現像剤、及び補給用現像剤に関するものである。 The present invention relates to a magnetic carrier, a two-component developer, and a replenishment developer used in an image forming method for visualizing an electrostatic image using electrophotography.
従来、電子写真方式の画像形成方法は、静電潜像担持体上に種々の手段を用いて静電潜像を形成し、この静電潜像にトナーを付着させて、静電潜像を現像する方法が一般的に使用されている。この現像に際しては、磁性キャリアと呼ばれる担体粒子をトナーと混合し、摩擦帯電させて、トナーに適当量の正または負の電荷を付与し、その電荷をドライビングフォースとして現像させる二成分現像方式が広く採用されている。
二成分現像方式は、磁性キャリアに対して現像剤の撹拌、搬送、帯電などの機能を付与できるため、トナーとの機能分担が明確であり、このため現像剤性能の制御性が良いなどの利点がある。ここで磁性キャリアは、磁気を持たせて搬送性を獲得するためのコアと、トナーへの帯電付与能を獲得させるための被覆樹脂がコアに被覆された構成であることが多い。
近年、電子写真分野の技術進化により、本体の長寿命性がより高いレベルで求められており、長期の使用においてもキャリアが帯電付与能を維持することが求められるが、一般的にキャリアにはトナー成分の付着による帯電サイトの減少により帯電付与能が下がり、色味が変化するなどの画像弊害が発生することが知られている。
上述したトナー成分の付着に対する耐久特性(以下、耐汚染性と称す)の獲得手段としては、表面自由エネルギーが低い材料であるフッ素樹脂などを被覆樹脂に用いる例がある(特許文献1)。
Conventionally, in the electrophotographic image forming method, a method is generally used in which an electrostatic latent image is formed on an electrostatic latent image carrier by using various means, and toner is attached to the electrostatic latent image to develop it. In this development, a two-component development method is widely adopted in which carrier particles called magnetic carrier are mixed with the toner, and the toner is triboelectrically charged to give an appropriate amount of positive or negative charge to the toner, and the charge is used as a driving force for development.
In the two-component development method, functions such as stirring, transporting, and charging the developer can be imparted to the magnetic carrier, so the division of functions between the magnetic carrier and the toner is clear, and this has the advantage of good controllability of developer performance. Here, the magnetic carrier often has a core that is magnetized to obtain transportability, and a resin coating that provides the ability to impart charge to the toner.
In recent years, technological advances in the field of electrophotography have created demands for greater durability of the main body, and the carrier is required to maintain its charge imparting ability even after long-term use. However, it is generally known that the charge imparting ability of a carrier decreases due to the adhesion of toner components to a carrier, resulting in a decrease in the number of charge sites, resulting in image problems such as changes in color.
As a means for obtaining the above-mentioned durability against adhesion of toner components (hereinafter referred to as contamination resistance), there is an example in which a fluororesin or the like, which is a material with low surface free energy, is used as a coating resin (Patent Document 1).
しかしながら、一般的にフッ素樹脂のような表面自由エネルギーの低い材料は、トナー成分などの付着を抑制することは可能であるが、分子同士の相互作用が弱く、外力などによって破壊されやすい性質を持つ。このため、キャリアの被覆層にフッ素樹脂を用いると、現像機内で攪拌時や搬送時などに生じる機械的負荷などによって被覆層の耐摩耗性が低下する懸念がある。そして低抵抗成分であるキャリアの芯材(以下、キャリアコアとも称す)が露出し、帯電低下や帯電維持性の低下が発生する懸念がある。
また、フッ素樹脂のような低表面自由エネルギー材料はキャリアの芯材(以下キャリアコアとも称す)への密着性が悪く、外力によって芯材と被覆層の界面で膜剥れが発生することがある。
上記の被覆層の摩耗と膜剥がれを低減するために、複数のフッ素樹脂、例えば、フッ素化アルキル(メタ)アクリレートなどをグラフト共重合する例が考えられるが、この構造ではまだ被覆層の耐摩耗性および芯材への密着性が不十分である(特許文献2)。また、耐摩耗性を向上させるために、他の(メタ)アクリレート系共重合体との併用(以下、ブレンドとも称す)することが考えられる(特許文献3)。しかし、耐汚染性を良化させるためにはフッ素化アルキル(メタ)アクリレートを50質量%以上含有させるなどの対策が必要であり、耐摩耗性はあまり良化しないと考えられる。
上記の例で、フッ素化アルキル(メタ)アクリレートを50質量%以上含有させる必要があるのは、フッ素化アルキル(メタ)アクリレートと他のアクリレート系共重合体をブレンドした場合、アクリル部分の相互作用が強く、アクリル部分同士が引き付け合い、排他的にフッ素化アルキル基部分同士が凝集しやすくなることに起因する。排他的に凝集したフッ素化アルキル基部分は低表面自由エネルギー(耐汚染性)に寄与できなくなるためと考えられる。このため、十分な耐汚染性を確保するためには、フッ素化アルキル(メタ)アクリレートの比率が高いブレンドになり、耐摩耗性が不十分になると考えられる。
すなわち、高安定・長寿命のキャリアを実現させるためには、トナー成分の付着を抑える耐汚染性、および機械的負荷などによりコートの摩耗を抑える耐摩耗性をより高いレベルで両立することが求められる。
以上のことから、本発明の課題は、長期の使用においても、トナー成分の汚染由来による画像変化、キャリアの摩耗による画像変化を低減できるキャリアを提供することである。
However, generally, materials with low surface free energy such as fluororesin can suppress adhesion of toner components, but have weak molecular interactions and are easily broken by external forces. For this reason, if fluororesin is used for the carrier coating layer, there is a concern that the wear resistance of the coating layer will decrease due to mechanical loads generated during stirring and transport in the developing machine. In addition, there is a concern that the core material of the carrier (hereinafter also referred to as the carrier core), which is a low resistance component, will be exposed, causing a decrease in charge and a decrease in charge retention.
Furthermore, low surface free energy materials such as fluororesins have poor adhesion to the core material of the carrier (hereinafter also referred to as the carrier core), and an external force may cause film peeling at the interface between the core material and the coating layer.
In order to reduce the wear and peeling of the coating layer, it is possible to graft-copolymerize a plurality of fluororesins, such as fluorinated alkyl (meth)acrylates, but this structure still leaves the coating layer with insufficient wear resistance and adhesion to the core material (Patent Document 2). In addition, in order to improve wear resistance, it is possible to use it in combination with other (meth)acrylate copolymers (hereinafter also referred to as blends) (Patent Document 3). However, in order to improve contamination resistance, measures such as including 50% or more by mass of fluorinated alkyl (meth)acrylates are necessary, and it is thought that wear resistance will not improve much.
In the above example, the reason why it is necessary to contain 50% by mass or more of fluorinated alkyl (meth)acrylate is that when fluorinated alkyl (meth)acrylate is blended with other acrylate copolymers, the interaction between the acrylic parts is strong, and the acrylic parts attract each other, and the fluorinated alkyl group parts tend to aggregate exclusively. It is considered that the exclusively aggregated fluorinated alkyl group parts cannot contribute to low surface free energy (stain resistance). Therefore, in order to ensure sufficient stain resistance, the blend must have a high ratio of fluorinated alkyl (meth)acrylate, which is considered to result in insufficient abrasion resistance.
In other words, to realize a highly stable, long-life carrier, it is necessary to achieve both high levels of contamination resistance, which prevents the adhesion of toner components, and abrasion resistance, which prevents the coating from wearing down due to mechanical loads, etc.
In view of the above, an object of the present invention is to provide a carrier capable of reducing image changes caused by contamination of toner components and image changes caused by carrier wear even during long-term use.
本発明のキャリアは、磁性キャリアコアと、前記磁性キャリアコアの表面を被覆する被覆樹脂層を有する磁性キャリアであって、
前記被覆樹脂層は、樹脂Aおよび樹脂Bを含有し、
前記被覆樹脂層を構成する全樹脂成分を基準として、前記樹脂Aの含有量が1.0質量%以上50.0質量%以下であり、前記樹脂Bの含有量が50.0質量%以上99.0質量%以下であり、
前記樹脂Aが、
主鎖と、
前記主鎖に結合し、式(1)~(3)のいずれか1つで表される部分構造を有する第1側鎖と、
前記主鎖に結合し、第2側鎖と、
を有しており、
前記樹脂A中の前記第1側鎖の合計質量をa1、前記第2側鎖の合計質量をa2としたとき、前記a1、前記a2が、
0.02≦a1/a2≦2.00
を満たし、
前記第1側鎖のSP値をSPa1、前記第2側鎖のSP値をSPa2、前記樹脂BのSP値をSPb1としたとき、前記SPa1、SPa2及びSPb1が、
1.3<SPa2-SPa1≦7.0
1.3<SPb1-SPa1≦7.0
0.0≦|SPa2-SPb1|≦1.3
を満たすことを特徴とする磁性キャリアである。
The carrier of the present invention is a magnetic carrier having a magnetic carrier core and a coating resin layer that coats the surface of the magnetic carrier core,
The coating resin layer contains a resin A and a resin B,
Based on the total resin components constituting the coating resin layer, the content of the resin A is 1.0 mass% or more and 50.0 mass% or less, and the content of the resin B is 50.0 mass% or more and 99.0 mass% or less,
The resin A is
The main chain and
a first side chain bonded to the main chain and having a partial structure represented by any one of formulas (1) to (3);
a second side chain attached to the backbone; and
It has
When the total mass of the first side chains in the resin A is a1 and the total mass of the second side chains is a2, the a1 and a2 are
0.02≦a1/a2≦2.00
Fulfilling
When the SP value of the first side chain is SPa1, the SP value of the second side chain is SPa2, and the SP value of the resin B is SPb1, the SPa1, SPa2, and SPb1 are
1.3<SPa2-SPa1≦7.0
1.3<SPb1-SPa1≦7.0
0.0≦|SPa2-SPb1|≦1.3
The magnetic carrier is characterized by satisfying the above.
X1は「COO」または「O」を表す。
R2は、炭素数1以上20以下のアルキル基を示し、該アルキル基は、少なくとも一部の水素原子がフッ素原子で置換されたハロゲン置換アルキル基であり、残りの水素原子の一部がフッ素原子以外のハロゲン原子で置換されていてもよく、
該アルキル基に含まれる水素原子、フッ素原子およびフッ素原子以外のハロゲン原子の合計数を基準としたとき、フッ素原子の割合が、5.0原子%以上であり、フッ素原子以外のハロゲン原子の割合が、40.0原子%以下である。)
X1 represents "COO" or "O".
R2 represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, the alkyl group being a halogen-substituted alkyl group in which at least a portion of hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms, and a portion of the remaining hydrogen atoms may be substituted with halogen atoms other than fluorine atoms;
Based on the total number of hydrogen atoms, fluorine atoms, and halogen atoms other than fluorine atoms contained in the alkyl group, the proportion of fluorine atoms is 5.0 atomic % or more, and the proportion of halogen atoms other than fluorine atoms is 40.0 atomic % or less.
R2は、炭素数1以上20以下のアルキル基を示し、該アルキル基は、少なくとも一部の水素原子がフッ素原子で置換されたハロゲン置換アルキル基であり、残りの水素原子の一部がフッ素原子以外のハロゲン原子で置換されていてもよく、
該アルキル基に含まれる水素原子、フッ素原子およびフッ素原子以外のハロゲン原子の合計数を基準としたとき、フッ素原子の割合が、5.0原子%以上であり、フッ素原子以外のハロゲン原子の割合が、40.0原子%以下である。)
R2 represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, the alkyl group being a halogen-substituted alkyl group in which at least a portion of hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms, and a portion of the remaining hydrogen atoms may be substituted with halogen atoms other than fluorine atoms;
Based on the total number of hydrogen atoms, fluorine atoms, and halogen atoms other than fluorine atoms contained in the alkyl group, the proportion of fluorine atoms is 5.0 atomic % or more, and the proportion of halogen atoms other than fluorine atoms is 40.0 atomic % or less.
R2は、炭素数1以上20以下のアルキル基を示し、該アルキル基は、少なくとも一部の水素原子がフッ素原子で置換されたハロゲン置換アルキル基であり、残りの水素原子の一部がフッ素原子以外のハロゲン原子で置換されていてもよく、
該アルキル基に含まれる水素原子、フッ素原子およびフッ素原子以外のハロゲン原子の合計数を基準としたとき、フッ素原子の割合が、5.0原子%以上であり、フッ素原子以外のハロゲン原子の割合が、40.0原子%以下である。)
また、本発明の現像剤は、前記磁性キャリアとトナーからなる二成分系現像剤である。
また、本発明の補給用現像剤は、前記磁性キャリアとトナーからなる補給用現像剤である。
R2 represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, the alkyl group being a halogen-substituted alkyl group in which at least a portion of hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms, and a portion of the remaining hydrogen atoms may be substituted with halogen atoms other than fluorine atoms;
Based on the total number of hydrogen atoms, fluorine atoms, and halogen atoms other than fluorine atoms contained in the alkyl group, the proportion of fluorine atoms is 5.0 atomic % or more, and the proportion of halogen atoms other than fluorine atoms is 40.0 atomic % or less.
The developer of the present invention is a two-component developer comprising the magnetic carrier and toner.
The replenishing developer of the present invention is a replenishing developer comprising the above magnetic carrier and toner.
本発明によれば、長期の使用においても、画像濃度の均一性、高湿環境で放置された状態でも安定した画像濃度を出力できる磁性キャリアを提供する。 The present invention provides a magnetic carrier that can output a stable image density even after long-term use, with uniform image density, and even when left in a high-humidity environment.
本発明において、数値範囲を表す「○○以上××以下」や「○○~××」の記載は、特に断りのない限り、端点である下限及び上限を含む数値範囲を意味する。 In the present invention, the expressions "xx or more and xx or less" or "xx to xx" that express a numerical range refer to a numerical range including the lower and upper limit endpoints, unless otherwise specified.
本発明の磁性キャリアは、磁性キャリアコアと、前記磁性キャリアコアの表面を被覆する被覆樹脂層を有する磁性キャリアであって、
前記被覆樹脂層は、樹脂Aおよび樹脂Bを含有し、
前記被覆樹脂層を構成する樹脂成分を基準として、前記樹脂Aの含有量が1.0質量%以上50.0質量%以下であり、前記樹脂Bの含有量が50.0質量%以上99.0質量%以下であり、
前記樹脂Aが、
主鎖と、
前記主鎖に結合し、式(1)~(3)のいずれか1つで表される部分構造を有する第1側鎖と、
前記主鎖に結合し、第2側鎖と、
を有しており、
前記樹脂A中の前記第1側鎖の合計質量をa1、前記第2側鎖の合計質量をa2としたとき、前記a1、前記a2が、
0.02≦a1/a2≦2.00
を満たし、
前記第1側鎖のSP値をSPa1、前記第2側鎖のSP値をSPa2、前記樹脂BのSP値をSPb1としたとき、前記SPa1、SPa2及びSPb1が、
1.3<SPa2-SPa1≦7.0
1.3<SPb1-SPa1≦7.0
0.0≦|SPa2-SPb1|≦1.3
を満たすことを特徴とするものである。
The magnetic carrier of the present invention is a magnetic carrier having a magnetic carrier core and a coating resin layer that coats the surface of the magnetic carrier core,
The coating resin layer contains a resin A and a resin B,
Based on the resin components constituting the coating resin layer, the content of the resin A is 1.0 mass% or more and 50.0 mass% or less, and the content of the resin B is 50.0 mass% or more and 99.0 mass% or less,
The resin A is
The main chain and
a first side chain bonded to the main chain and having a partial structure represented by any one of formulas (1) to (3);
a second side chain attached to the backbone; and
It has
When the total mass of the first side chains in the resin A is a1 and the total mass of the second side chains is a2, the a1 and a2 are
0.02≦a1/a2≦2.00
Fulfilling
When the SP value of the first side chain is SPa1, the SP value of the second side chain is SPa2, and the SP value of the resin B is SPb1, the SPa1, SPa2, and SPb1 are
1.3<SPa2-SPa1≦7.0
1.3<SPb1-SPa1≦7.0
0.0≦|SPa2-SPb1|≦1.3
The present invention is characterized in that it satisfies the following:
X1は「COO」または「O」を表す。
R2は、炭素数1以上20以下のアルキル基を示し、該アルキル基は、少なくとも一部の水素原子がフッ素原子で置換されたハロゲン置換アルキル基であり、残りの水素原子の一部がフッ素原子以外のハロゲン原子で置換されていてもよく、
該アルキル基に含まれる水素原子、フッ素原子およびフッ素原子以外のハロゲン原子の合計数を基準としたとき、フッ素原子の割合が、5.0原子%以上であり、フッ素原子以外のハロゲン原子の割合が、40.0原子%以下である。)
X1 represents "COO" or "O".
R2 represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, the alkyl group being a halogen-substituted alkyl group in which at least a portion of hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms, and a portion of the remaining hydrogen atoms may be substituted with halogen atoms other than fluorine atoms;
Based on the total number of hydrogen atoms, fluorine atoms, and halogen atoms other than fluorine atoms contained in the alkyl group, the proportion of fluorine atoms is 5.0 atomic % or more, and the proportion of halogen atoms other than fluorine atoms is 40.0 atomic % or less.
R2は、炭素数1以上20以下のアルキル基を示し、該アルキル基は、少なくとも一部の水素原子がフッ素原子で置換されたハロゲン置換アルキル基であり、残りの水素原子の一部がフッ素原子以外のハロゲン原子で置換されていてもよく、
該アルキル基に含まれる水素原子、フッ素原子およびフッ素原子以外のハロゲン原子の合計数を基準としたとき、フッ素原子の割合が、5.0原子%以上であり、フッ素原子以外のハロゲン原子の割合が、40.0原子%以下である。)
R2 represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, the alkyl group being a halogen-substituted alkyl group in which at least a portion of hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms, and a portion of the remaining hydrogen atoms may be substituted with halogen atoms other than fluorine atoms;
Based on the total number of hydrogen atoms, fluorine atoms, and halogen atoms other than fluorine atoms contained in the alkyl group, the proportion of fluorine atoms is 5.0 atomic % or more, and the proportion of halogen atoms other than fluorine atoms is 40.0 atomic % or less.
R2は、炭素数1以上20以下のアルキル基を示し、該アルキル基は、少なくとも一部の水素原子がフッ素原子で置換されたハロゲン置換アルキル基であり、残りの水素原子の一部がフッ素原子以外のハロゲン原子で置換されていてもよく、
該アルキル基に含まれる水素原子、フッ素原子およびフッ素原子以外のハロゲン原子の合計数を基準としたとき、フッ素原子の割合が、5.0原子%以上であり、フッ素原子以外のハロゲン原子の割合が、40.0原子%以下である。)
R2 represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, the alkyl group being a halogen-substituted alkyl group in which at least a portion of hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms, and a portion of the remaining hydrogen atoms may be substituted with halogen atoms other than fluorine atoms;
Based on the total number of hydrogen atoms, fluorine atoms, and halogen atoms other than fluorine atoms contained in the alkyl group, the proportion of fluorine atoms is 5.0 atomic % or more, and the proportion of halogen atoms other than fluorine atoms is 40.0 atomic % or less.
<キャリアの被覆樹脂>
本発明のキャリアは、樹脂Aおよび樹脂Bを有し、前記樹脂Aは、フッ素化アルキル基構造を有する第一側鎖と、フッ化アルキル以外の構造を有する第二側鎖を有している。そして第一側鎖のフッ素化アルキル基構造と第二側鎖は親和しにくく、樹脂Bは、第一側鎖のフッ素化アルキル基構造と親和性が低く、第二側鎖と親和性が高い組成であることが特徴である。
<Coating Resin of Carrier>
The carrier of the present invention comprises resin A and resin B, and resin A has a first side chain having a fluorinated alkyl group structure and a second side chain having a structure other than an alkyl fluoride structure. The fluorinated alkyl group structure of the first side chain has low affinity with the second side chain, and resin B has a composition that has low affinity with the fluorinated alkyl group structure of the first side chain and high affinity with the second side chain.
第一側鎖のフッ素化アルキル基構造は第二側鎖、及び樹脂Bと親和性が低いことで、樹脂Aのフッ素化アルキル基構造部分が他の構造部分と親和しにくくなり、磁性キャリア表面に配向しやすくなる。その結果磁性キャリアの表面自由エネルギーを下げ、トナー由来成分の付着や固着を低減することができる。これにより長きにわたり現像剤を交換することなく、トナー由来成分による磁性キャリアの帯電能低下、帯電のバラツキ、現像剤の流動性変化が低減でき、高濃度画像における画像濃度のバラツキを抑制することができる。 The fluorinated alkyl group structure of the first side chain has low affinity with the second side chain and resin B, so the fluorinated alkyl group structure portion of resin A is less likely to have affinity with other structural portions and is more likely to be oriented on the magnetic carrier surface. As a result, the surface free energy of the magnetic carrier is lowered, and adhesion and fixation of toner-derived components can be reduced. This makes it possible to reduce the decrease in the charging ability of the magnetic carrier, charging variations, and changes in developer fluidity caused by toner-derived components over a long period of time without changing the developer, and suppress variations in image density in high-density images.
また樹脂Aの第二側鎖と、樹脂Bの親和性が高いことで、樹脂Aと樹脂Bの分子同士の絡み合いが強固になり、耐摩耗性向上効果も得ることがきる。これにより低抵抗部位である磁性キャリアコアの露出を低減することができる。その結果長きにわたり現像剤を交換することなく、低抵抗部位からの電荷漏えいを防ぎ、長い間電子写真機本体を稼働させない期間があっても、濃度諧調の再現性が維持できる。さらに、第二側鎖、及び樹脂Bはフッ素化アルキル基構造以外であるため、磁性キャリアコアとの密着性も、従来のフッ素含有コートキャリアに比べて高くなる。磁性キャリアコアとの密着性が低下するとコート剥がれが発生し、低抵抗部位である磁性キャリアコアの露出が大きくなる。その結果高濃度画像部において、トナーの現像電界に追従し、トナーと同時に磁性キャリア粒子が飛翔する現象(以後キャリア飛翔)が懸念されることになる。 In addition, the high affinity between the second side chain of resin A and resin B strengthens the entanglement of the molecules of resin A and resin B, and also improves wear resistance. This reduces the exposure of the magnetic carrier core, which is a low-resistance site. As a result, it is possible to prevent charge leakage from the low-resistance site without replacing the developer for a long time, and even if the electrophotographic machine main body is not operated for a long period of time, the reproducibility of density gradation can be maintained. Furthermore, since the second side chain and resin B are not fluorinated alkyl group structures, the adhesion to the magnetic carrier core is also higher than that of conventional fluorine-containing coated carriers. If the adhesion to the magnetic carrier core decreases, the coating peels off, and the exposure of the magnetic carrier core, which is a low-resistance site, becomes greater. As a result, in high-density image areas, there is a concern that the magnetic carrier particles will fly together with the toner (hereinafter referred to as carrier flying) in response to the development electric field of the toner.
また、第一側鎖の合計質量と第二側鎖の合計質量との関係も重要であり、特定の質量比であることで耐汚染性、耐摩耗性を両立することができる。第一側鎖の質量比が少なすぎる場合、耐汚染性が低下し、第一側鎖の質量比が多すぎる場合は耐摩耗が低下する傾向にある。 The relationship between the total mass of the first side chains and the total mass of the second side chains is also important, and a specific mass ratio can achieve both stain resistance and abrasion resistance. If the mass ratio of the first side chains is too low, stain resistance tends to decrease, and if the mass ratio of the first side chains is too high, abrasion resistance tends to decrease.
さらに樹脂Aと樹脂Bの質量比も特定の比率であることで、耐汚染性、耐摩耗性を両立することができる。樹脂Aの質量比が少ない場合耐汚染性が低下し、樹脂Aの質量比が多い場合は耐摩耗が低下する傾向にある。 Furthermore, by setting the mass ratio of resin A to resin B to a specific ratio, it is possible to achieve both contamination resistance and abrasion resistance. If the mass ratio of resin A is low, contamination resistance tends to decrease, and if the mass ratio of resin A is high, abrasion resistance tends to decrease.
本発明において前記樹脂Aは、上記式(1)~(3)のいずれか1つに表される第1部分構造を有する第一側鎖を有する。上記式(1)では、樹脂Aの主鎖がアクリル骨格であり、上記式(2)ではシリコーン骨格、上記式(3)ではフッ素化アルキル骨格であること示している。 In the present invention, the resin A has a first side chain having a first partial structure represented by any one of the above formulas (1) to (3). The above formula (1) indicates that the main chain of resin A is an acrylic skeleton, the above formula (2) indicates that it is a silicone skeleton, and the above formula (3) indicates that it is a fluorinated alkyl skeleton.
上記式(1)中、R1は水素またはメチル基を示し、X1は「COO」または「O」を示す。上記式(2)中、R11は「OCH3」、または「OC2H5」、または「CH3」を示し、R2は上記式(1)と同じである。上記式(3)中、R13は「F」あるいは「H」を示し、R2は上記式(1)と同じである。 In the above formula (1), R1 represents hydrogen or a methyl group, and X1 represents "COO" or "O". In the above formula (2), R11 represents " OCH3 ", " OC2H5 " , or " CH3 ", and R2 is the same as in the above formula (1). In the above formula (3), R13 represents "F" or "H", and R2 is the same as in the above formula (1).
R2は、炭素数1以上20以下のアルキル基を示し、該アルキル基は、少なくとも一部の水素原子がフッ素原子で置換されたハロゲン置換アルキル基であり、残りの水素原子の一部がフッ素原子以外のハロゲン原子で置換されているハロゲン置換アルキル基でも良い。また、前記ハロゲン置換アルキル基に含まれる水素原子、フッ素原子およびフッ素原子以外のハロゲン原子の合計数を基準としたとき、フッ素原子の割合が、5.0原子%以上であり、フッ素原子以外のハロゲン原子の割合が、40.0原子%以下である。具体的な導入手法としては、例えば樹脂Aを重合する際に、ハロゲン置換アルキル構造がエステル化されたアクリル酸エステルまたはメタクリル酸エステルを共重合させることによって導入することが可能である。 R2 represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and the alkyl group may be a halogen-substituted alkyl group in which at least a part of hydrogen atoms are replaced with fluorine atoms, and may be a halogen-substituted alkyl group in which a part of the remaining hydrogen atoms are replaced with halogen atoms other than fluorine atoms. In addition, based on the total number of hydrogen atoms, fluorine atoms, and halogen atoms other than fluorine atoms contained in the halogen-substituted alkyl group, the ratio of fluorine atoms is 5.0 atomic % or more, and the ratio of halogen atoms other than fluorine atoms is 40.0 atomic % or less. As a specific introduction method, for example, when polymerizing resin A, it is possible to introduce it by copolymerizing an acrylic acid ester or a methacrylic acid ester in which a halogen-substituted alkyl structure is esterified.
また、本発明では、前記被覆樹脂層を構成する樹脂成分を基準として、前記樹脂Aの含有量が1.0質量%以上50.0質量%以下であり、前記樹脂Bの含有量が50.0質量%以上99.0質量%以下である。より好ましくは、樹脂Aの含有量が4.0質量%以上40.0質量%以下であり、前記樹脂Bの含有量が60.0質量%以上96.0質量%以下である。この範囲にあることで耐汚染性、耐摩耗性が向上するが、樹脂Aが少ない場合、トナー成分由来の付着低減効果が小さくなり、画像濃度の均一性に影響が出る可能性がある。また樹脂Aが多い場合、磁性キャリアコアと被覆層の密着性が低下してコートの剥がれ等の影響が懸念されるようになる。その結果高濃度画像部において、トナーと同時に磁性キャリア粒子が飛翔する現象(以後キャリア飛翔)が懸念されることになる。 In addition, in the present invention, the content of the resin A is 1.0% by mass or more and 50.0% by mass or less, and the content of the resin B is 50.0% by mass or more and 99.0% by mass or less, based on the resin components constituting the coating resin layer. More preferably, the content of the resin A is 4.0% by mass or more and 40.0% by mass or less, and the content of the resin B is 60.0% by mass or more and 96.0% by mass or less. By being in this range, the contamination resistance and abrasion resistance are improved, but if the amount of resin A is small, the effect of reducing adhesion due to the toner components is small, which may affect the uniformity of the image density. Also, if the amount of resin A is large, the adhesion between the magnetic carrier core and the coating layer is reduced, and the effects of peeling of the coat, etc. become a concern. As a result, in high-density image areas, the phenomenon in which magnetic carrier particles fly together with the toner (hereinafter referred to as carrier flying) becomes a concern.
本発明の磁性キャリアは、第一側鎖の合計質量をa1、第二側鎖の合計質量をa2としたとき、0.02≦a1/a2≦2.00である。より好ましくは、0.03≦a1/a2≦1.00である。これにより高濃度画像における画像濃度のバラツキ抑制、長い間電子写真機本体を稼働させない期間があっても濃度諧調の再現性の維持が可能となる。 In the magnetic carrier of the present invention, when the total mass of the first side chain is a1 and the total mass of the second side chain is a2, 0.02≦a1/a2≦2.00. More preferably, 0.03≦a1/a2≦1.00. This makes it possible to suppress variations in image density in high-density images and maintain the reproducibility of density gradation even if the electrophotographic machine body is not operated for a long period of time.
本発明の磁性キャリアは、第1側鎖のSP値をSPa1、第2側鎖のSP値をSPa2としたとき、1.3<SPa2-SPa1≦7.0である。好ましくは、2.0≦SPa2-SPa1≦6.0である。また樹脂BのSP値をSPb1としたとき、1.3<SPb1-SPa1≦7.0である。好ましくは、1.4<SPb1-SPa1≦6.0であり、より好ましくは1.5<SPb1-SPa1≦6.0である。これは第一側鎖のフッ素化アルキル基構造が第二側鎖及び樹脂Bと親和性が低いことを示しており、上記範囲内であることで、高濃度画像における画像濃度のバラツキを抑制することができる。 In the magnetic carrier of the present invention, when the SP value of the first side chain is SPa1 and the SP value of the second side chain is SPa2, 1.3<SPa2-SPa1≦7.0. Preferably, 2.0≦SPa2-SPa1≦6.0. When the SP value of resin B is SPb1, 1.3<SPb1-SPa1≦7.0. Preferably, 1.4<SPb1-SPa1≦6.0, more preferably 1.5<SPb1-SPa1≦6.0. This indicates that the fluorinated alkyl group structure of the first side chain has low affinity with the second side chain and resin B, and by being within the above range, it is possible to suppress variation in image density in high-density images.
また本発明のキャリアでは、0.0≦|SPa2-SPb1|≦1.3であり、好ましくは0.0≦|SPa2-SPb1|≦1.2、より好ましくは0.0≦|SPa2-SPb1|≦1.1である。これは樹脂Aの第二側鎖構造と樹脂Bの親和性が高いことを示しており、その結果長い間電子写真機本体を稼働させない期間があっても、濃度諧調の再現性が維持できる。また、キャリア飛翔も抑制することができる。 In addition, with the carrier of the present invention, 0.0≦|SPa2-SPb1|≦1.3, preferably 0.0≦|SPa2-SPb1|≦1.2, and more preferably 0.0≦|SPa2-SPb1|≦1.1. This indicates that the second side chain structure of resin A has a high affinity with resin B, and as a result, even if the electrophotographic machine body is not operated for a long period of time, the reproducibility of density gradation can be maintained. In addition, carrier flying can also be suppressed.
SP値は、下記の方法により算出される。
式:SP値=√(Ev/v)=√(ΣΔei/ΣΔvi)
式中、Ev:蒸発エネルギー(J/mol)、
v:モル体積(cm3/mol)、
Δei:各々の原子又は原子団の蒸発エネルギー、
Δvi:各々の原子又は原子団のモル体積)
The SP value is calculated by the following method.
Formula: SP value = √(Ev/v) = √(ΣΔei/ΣΔvi)
In the formula, Ev: evaporation energy (J/mol),
v: molar volume (cm 3 /mol),
Δei: evaporation energy of each atom or atomic group,
Δvi: the molar volume of each atom or atomic group)
樹脂Aの主鎖がアクリル骨格である場合、上記式(1)で示される第1部分構造を有する第一側鎖は、下記式(1-1)~(1-4)で表される構造のいずれかを少なくとも有することが、耐汚染性と耐摩耗性の両立に好ましい。 When the main chain of resin A is an acrylic skeleton, it is preferable for the first side chain having the first partial structure represented by formula (1) above to have at least one of the structures represented by formulas (1-1) to (1-4) below in order to achieve both stain resistance and abrasion resistance.
本発明の磁性キャリアにおいて、樹脂Aの主鎖がアクリル骨格であり、第二側鎖の骨格がアクリル系である場合、第二側鎖は、下記式(4)で示される部分構造を有することが、耐汚染性と耐摩耗性を両立させるうえで好ましい。 In the magnetic carrier of the present invention, when the main chain of resin A is an acrylic skeleton and the skeleton of the second side chain is acrylic, it is preferable for the second side chain to have a partial structure represented by the following formula (4) in order to achieve both contamination resistance and abrasion resistance.
この中でR4は二価の有機基としては、以下に示す構造のものがより好ましい。
「O-CH2-CH(OH)-CH2-COO-CH2-S」
「O-(CH2)2-CH(OH)-(CH2)2-COO-CH2-S」
「O-(CH2)2」
「COO」
Among these, when R 4 is a divalent organic group, those having the structure shown below are more preferable.
"O-CH 2 -CH(OH)-CH 2 -COO-CH 2 -S"
"O-(CH 2 ) 2 -CH(OH)-(CH 2 ) 2 -COO-CH 2 -S"
"O-(CH 2 ) 2 "
"COO"
また、樹脂Bが下記式(5)で示される部分構造を含む樹脂を含有するのが好ましい。 It is also preferable that resin B contains a resin having a partial structure represented by the following formula (5):
式(5)としては、下記のモノマーを共重合させることによって導入することが可能である。具体例として、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ヘキシル、アクリル酸シクロブチル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸シクロペンチル、アクリル酸シクロオクチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸ヘキシル、メタクリル酸シクロブチル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸シクロペンチル、メタクリル酸シクロオクチル、スチレン等である。上記モノマーを1種また2種以上で共重合させても良い。 Formula (5) can be introduced by copolymerizing the following monomers. Specific examples include methyl acrylate, ethyl acrylate, propyl acrylate, butyl acrylate, hexyl acrylate, cyclobutyl acrylate, cyclohexyl acrylate, cyclopentyl acrylate, cyclooctyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, propyl methacrylate, butyl methacrylate, hexyl methacrylate, cyclobutyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate, cyclopentyl methacrylate, cyclooctyl methacrylate, and styrene. The above monomers may be copolymerized alone or in combination of two or more.
本発明の磁性キャリアにおいて、樹脂Aの主鎖がアクリル骨格である場合、主鎖が下記式(6)で表される部分構造を有することが好ましい。 In the magnetic carrier of the present invention, when the main chain of resin A is an acrylic skeleton, it is preferable that the main chain has a partial structure represented by the following formula (6).
式(6)としては、下記のモノマーを共重合させることによって導入することが可能である。具体例として、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ヘキシル、アクリル酸シクロブチル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸シクロペンチル、アクリル酸シクロオクチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸ヘキシル、メタクリル酸シクロブチル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸シクロペンチル、メタクリル酸シクロオクチル、スチレン等である。上記モノマーを1種また2種以上で共重合させても良い。 Formula (6) can be introduced by copolymerizing the following monomers. Specific examples include methyl acrylate, ethyl acrylate, propyl acrylate, butyl acrylate, hexyl acrylate, cyclobutyl acrylate, cyclohexyl acrylate, cyclopentyl acrylate, cyclooctyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, propyl methacrylate, butyl methacrylate, hexyl methacrylate, cyclobutyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate, cyclopentyl methacrylate, cyclooctyl methacrylate, and styrene. The above monomers may be copolymerized alone or in combination of two or more.
本発明の磁性キャリアにおいて、樹脂Aの主鎖がシリコーン骨格であり、第二側鎖の骨格がシリコーン系である場合、第一側鎖は、下記式(2)で示される部分構造を有しており、第二側鎖、及び樹脂Bは下記式(7)で示される部分構造を含む樹脂を含有することが、耐汚染性と耐摩耗性を両立させるうえで好ましい。 In the magnetic carrier of the present invention, when the main chain of resin A is a silicone skeleton and the skeleton of the second side chain is silicone-based, it is preferable for the first side chain to have a partial structure shown in the following formula (2), and for the second side chain and resin B to contain a resin containing a partial structure shown in the following formula (7) in order to achieve both contamination resistance and abrasion resistance.
本発明の磁性キャリアにおいて、樹脂Aの主鎖がフッ素アルキル骨格であり、第二側鎖の骨格がシリコーン系である場合、第一側鎖は、下記式(3)で示される部分構造を有しており、第二側鎖、及び樹脂Bは下記式(7)表される部分構造を含む樹脂を含有することが、耐汚染性と耐摩耗性を両立させるうえで好ましい。 In the magnetic carrier of the present invention, when the main chain of resin A is a fluoroalkyl skeleton and the skeleton of the second side chain is silicone-based, it is preferable for the first side chain to have a partial structure represented by the following formula (3), and for the second side chain and resin B to contain a resin containing a partial structure represented by the following formula (7) in order to achieve both contamination resistance and abrasion resistance.
本発明の磁性キャリアの前記樹脂Aおよび前記樹脂Bの被覆樹脂総量は、磁性キャリアコア100質量部に対し0.2質量部以上5.0質量部以下であることが耐汚染性と耐摩耗性を両立させるうえで好ましい。より好ましくは0.5質量部以上4.0質量部以下である。 In order to achieve both contamination resistance and abrasion resistance, the total amount of the coating resins A and B of the magnetic carrier of the present invention is preferably 0.2 parts by mass or more and 5.0 parts by mass or less per 100 parts by mass of the magnetic carrier core. More preferably, it is 0.5 parts by mass or more and 4.0 parts by mass or less.
さらに、本発明の被覆樹脂層は、被覆樹脂中に導電性微粒子を含有することも可能である。導電性微粒子は、電子写真用キャリアの比抵抗を適宜コントロールすることができる。被覆樹脂に添加する導電性微粒子の含有量は、被覆樹脂100質量部に対して、0.1質量部以上20質量部以下であることが好ましい。導電性微粒子としては、例えばカーボンブラック、酸化チタン、銀などが挙げられる。 Furthermore, the coating resin layer of the present invention can contain conductive fine particles in the coating resin. The conductive fine particles can appropriately control the resistivity of the electrophotographic carrier. The content of the conductive fine particles added to the coating resin is preferably 0.1 parts by mass or more and 20 parts by mass or less per 100 parts by mass of the coating resin. Examples of the conductive fine particles include carbon black, titanium oxide, and silver.
また、被覆樹脂中にはトナーへの帯電付与能を高める、離型性を向上させるといった目的で微粒子を含有させてもよい。被覆樹脂層に含まれる微粒子としては、有機材料および無機材料のいずれの微粒子であってもよいが、被覆する際に、微粒子の形状を保持することができる強度を有している架橋樹脂微粒子或いは無機微粒子が好ましい。架橋樹脂微粒子を形成する架橋樹脂としては、架橋ポリメチルメタクリレート樹脂、架橋ポリスチレン樹脂、メラミン樹脂、グアナミン樹脂、尿素樹脂、フェノール樹脂及びナイロン樹脂が挙げられる。また、無機微粒子としては、シリカ、アルミナ、チタニア等が挙げられる。 Fine particles may be contained in the coating resin for the purpose of increasing the ability to impart charge to the toner and improving releasability. The fine particles contained in the coating resin layer may be fine particles of either organic or inorganic materials, but crosslinked resin fine particles or inorganic fine particles that have the strength to maintain the shape of the fine particles when coated are preferred. Examples of crosslinked resins that form crosslinked resin fine particles include crosslinked polymethyl methacrylate resin, crosslinked polystyrene resin, melamine resin, guanamine resin, urea resin, phenolic resin, and nylon resin. Examples of inorganic fine particles include silica, alumina, titania, etc.
被覆樹脂層における前記微粒子の含有量は、被覆樹脂100質量部に対して、0.1質量部以上20質量部以下であることが好ましい。 The content of the fine particles in the coating resin layer is preferably 0.1 parts by mass or more and 20 parts by mass or less per 100 parts by mass of the coating resin.
本発明の樹脂Aおよび樹脂Bの共重合体の製法は、公知の重合方法により製造される。具体的には、塊状重合法、溶液重合法、懸濁重合法等が挙げられる。 The copolymer of resin A and resin B of the present invention is produced by a known polymerization method. Specific examples include bulk polymerization, solution polymerization, and suspension polymerization.
<キャリアコアおよびその製造方法>
本発明の磁性キャリアコアは、マグネタイト粒子、フェライト粒子、磁性体分散型樹脂粒子等の公知の磁性粒子を用いることができる。中でも多孔質形状の磁性粒子の空孔に樹脂を充填して得られる磁性粒子もしくは磁性体分散型樹脂粒子、すなわち磁性酸化物と樹脂組成物を含有する磁性粒子は、磁性キャリアの比重を小さくすることができる為、長寿命化の観点から好ましい。
<Carrier core and its manufacturing method>
For the magnetic carrier core of the present invention, known magnetic particles such as magnetite particles, ferrite particles, magnetic material-dispersed resin particles, etc. can be used. Among them, magnetic particles obtained by filling the pores of porous magnetic particles with a resin or magnetic material-dispersed resin particles, i.e., magnetic particles containing a magnetic oxide and a resin composition, are preferred from the viewpoint of extending the life since they can reduce the specific gravity of the magnetic carrier.
磁性キャリアの比重を下げることは、例えば現像器内の現像剤状態にあるトナーに対する負荷が軽減し、磁性キャリア表面にトナー構成成分の付着を防ぐことができ、キャリア同士の負荷も軽減され、被覆樹脂層の剥れ、欠け、削れの更なる抑制に繋がる。またドット再現性を改善することができ、高精細な画像を得ることができるようになる。 Lowering the specific gravity of the magnetic carrier reduces the load on the toner in the developer state inside the developing device, prevents the adhesion of toner components to the magnetic carrier surface, and reduces the load between the carriers themselves, leading to further suppression of peeling, chipping, and abrasion of the coating resin layer. It also improves dot reproducibility, making it possible to obtain high-definition images.
なお、多孔質形状の磁性粒子の空孔に含有させる樹脂としては、被覆樹脂として使用する共重合体樹脂を用いることもできるが、これに限らず、公知の樹脂を用いることができる。熱可塑性樹脂としては、被覆樹脂として用いる共重合体が好ましいが、それ以外にも例えば、以下のものが挙げられる。ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、スチレン-アクリル酸エステル共重合体、スチレン-メタクリル酸エステル共重合体、スチレン-ブタジエン共重合体、エチレン-酢酸ビニル共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリフッ化ビニリデン樹脂、フルオロカーボン樹脂、パーフルオロカーボン樹脂、溶剤可溶性パーフルオロカーボン樹脂、ポリビニルピロリドン、石油樹脂、ノボラック樹脂、飽和アルキルポリエステル樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアリレートといった芳香族ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルケトン樹脂。 The resin contained in the pores of the porous magnetic particles can be a copolymer resin used as a coating resin, but is not limited to this and any known resin can be used. As the thermoplastic resin, the copolymer used as the coating resin is preferable, but other examples include the following: polystyrene, polymethyl methacrylate, styrene-acrylic acid ester copolymer, styrene-methacrylic acid ester copolymer, styrene-butadiene copolymer, ethylene-vinyl acetate copolymer, polyvinyl chloride, polyvinyl acetate, polyvinylidene fluoride resin, fluorocarbon resin, perfluorocarbon resin, solvent-soluble perfluorocarbon resin, polyvinylpyrrolidone, petroleum resin, novolac resin, saturated alkyl polyester resin, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, aromatic polyester resin such as polyarylate, polyamide resin, polyacetal resin, polycarbonate resin, polyethersulfone resin, polysulfone resin, polyphenylene sulfide resin, polyether ketone resin.
熱硬化性樹脂としては、例えば、以下のものが挙げられる。フェノール樹脂、変性フェノール樹脂、マレイン樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、無水マレイン酸とテレフタル酸と多価アルコールとの重縮合によって得られる不飽和ポリエステル、尿素樹脂、メラミン樹脂、尿素-メラミン樹脂、キシレン樹脂、トルエン樹脂、グアナミン樹脂、メラミン-グアナミン樹脂、アセトグアナミン樹脂、グリプタール樹脂、フラン樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリウレタン樹脂。 Examples of thermosetting resins include the following: phenolic resin, modified phenolic resin, maleic resin, alkyd resin, epoxy resin, acrylic resin, unsaturated polyester obtained by polycondensation of maleic anhydride, terephthalic acid, and polyhydric alcohol, urea resin, melamine resin, urea-melamine resin, xylene resin, toluene resin, guanamine resin, melamine-guanamine resin, acetoguanamine resin, glyptal resin, furan resin, silicone resin, polyimide, polyamide-imide resin, polyetherimide resin, polyurethane resin.
多孔質形状を有するフェライト粒子の空隙に樹脂成分を充填する方法としては、樹脂成分を溶剤に希釈し、その希釈液中に多孔質磁性コア粒子に添加する方法が挙げられる。ここに用いられる溶剤は、各樹脂成分を溶解できるものであればよい。有機溶剤に可溶な樹脂である場合は、トルエン、キシレン、セルソルブブチルアセテート、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メタノールの如き有機溶剤を用いればよい。また、水溶性の樹脂成分又はエマルジョンタイプの樹脂成分である場合には、水を用いればよい。前記多孔質磁性コア粒子内部に、溶剤で希釈された樹脂成分を添加させる方法としては、浸漬法、スプレー法、ハケ塗り法、流動床、及び混練法の如き塗布方法により樹脂成分を含浸させ、その後、溶剤を揮発させる方法が挙げられる。熱硬化性樹脂を充填する場合には、前記溶剤を揮発させた後、用いる樹脂の硬化する温度まで温度を上げて、硬化反応をさせる。 A method of filling the voids of ferrite particles having a porous shape with a resin component includes a method of diluting the resin component in a solvent and adding the diluted solution to the porous magnetic core particles. The solvent used here may be any solvent that can dissolve each resin component. In the case of a resin that is soluble in an organic solvent, an organic solvent such as toluene, xylene, cellosolve butyl acetate, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, or methanol may be used. In the case of a water-soluble resin component or an emulsion-type resin component, water may be used. A method of adding a resin component diluted with a solvent to the inside of the porous magnetic core particles includes a method of impregnating the resin component by a coating method such as a dipping method, a spraying method, a brush coating method, a fluidized bed method, or a kneading method, and then volatilizing the solvent. In the case of filling with a thermosetting resin, after volatilizing the solvent, the temperature is raised to the temperature at which the resin used hardens, and a hardening reaction is carried out.
一方、磁性体分散型樹脂粒子の具体的な製造方法としては、以下の方法が挙げられる。例えば、鉄粉、マグネタイト粒子、フェライト粒子の如きサブミクロンの磁性体を熱可塑性樹脂中に分散させるように混練し、所望のキャリア粒径まで粉砕し、必要に応じて熱的または機械的な球形化処理を施して得ることができる。また、上記磁性体をモノマー中に分散させ、モノマーを重合して樹脂を形成することにより製造することも可能である。 On the other hand, specific methods for producing magnetic material-dispersed resin particles include the following. For example, submicron magnetic materials such as iron powder, magnetite particles, and ferrite particles are kneaded so as to disperse them in a thermoplastic resin, pulverized to the desired carrier particle size, and, if necessary, subjected to a thermal or mechanical spheronization process to obtain the particles. It is also possible to produce the particles by dispersing the magnetic material in a monomer and polymerizing the monomer to form a resin.
この場合の樹脂としては、ビニル樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、セルロース樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂及びポリエーテル樹脂の如き樹脂が挙げられる。樹脂は、一種であっても、二種以上の混合樹脂であってもよい。特に、フェノール樹脂は、キャリアコアの強度を高めるという点で好ましい。真密度や比抵抗の調整は、磁性体の量を調整することによって行うことができる。具体的には、磁性体粒子の場合、キャリアに対して70質量%以上95質量%以下添加することが好ましい。 In this case, examples of the resin include vinyl resin, polyester resin, epoxy resin, phenol resin, urea resin, polyurethane resin, polyimide resin, cellulose resin, silicone resin, acrylic resin, and polyether resin. The resin may be one type or a mixture of two or more types. In particular, phenol resin is preferable in that it increases the strength of the carrier core. The true density and resistivity can be adjusted by adjusting the amount of magnetic material. Specifically, in the case of magnetic particles, it is preferable to add 70% by mass or more and 95% by mass or less to the carrier.
キャリアコアは、体積平均粒径(D50)が20μm以上80μm以下であることが被覆樹脂を均一に被覆でき、キャリア付着防止及び高画質画像を得るための現像剤磁気ブラシの密度を適度にする上で好ましい。 The carrier core should have a volume average particle size (D50) of 20 μm or more and 80 μm or less in order to be able to coat the resin evenly and to prevent carrier adhesion and to achieve an appropriate density of the developer magnetic brush in order to obtain high-quality images.
キャリアコアの比抵抗は、電界強度1000(V/cm)における比抵抗値が1.0×105(Ω・cm)以上1.0×1014(Ω・cm)以下であると良好な現像性が得られるようになる為、好ましい。 The specific resistance of the carrier core is preferably from 1.0×10 5 (Ω·cm) to 1.0×10 14 (Ω·cm) at an electric field strength of 1000 (V/cm), since good developability can be obtained.
<被覆樹脂の被覆方法>
キャリコア表面への前記被覆樹脂の被覆処理の方法については、特に制限されず、公知の方法で行うことができる。例えば、キャリアコアと被覆樹脂溶液を撹拌しながら溶剤を揮発させ、キャリアコア表面に被覆樹脂を被覆する所謂浸漬法がある。具体的には、万能混合撹拌機(不二パウダル社製)、ナウターミキサ(ホソカワミクロン社製)等が挙げられる。また、流動層を形成しながらスプレーノズルから被覆樹脂溶液を吹きつけ、キャリアコア表面に被覆樹脂を被覆する方法もある。具体的には、スピラコーター(岡田精工社製)、スパイラフロー(フロイント産業社製)が挙げられる。また、被覆樹脂を粒子の状態で磁性キャリアコアに対して、乾式で被覆を行う方法もある。具体的には、ハイブリダイザー(奈良機械製作所社製)、メカノフュージョン(ホソカワミクロン社製)、ハイフレックスグラル(深江パウテック製)、シータ・コンポーザ(徳寿工作所社製)等の装置を用いた処理方法を挙げることができる。
<Method of Coating with Coating Resin>
The method of coating the carrier core surface with the coating resin is not particularly limited, and can be performed by a known method. For example, there is a so-called immersion method in which the carrier core and the coating resin solution are stirred while volatilizing the solvent, and the carrier core surface is coated with the coating resin. Specific examples include a universal mixer (manufactured by Fuji Paudal Co., Ltd.) and a Nauta Mixer (manufactured by Hosokawa Micron Co., Ltd.). There is also a method in which the coating resin solution is sprayed from a spray nozzle while forming a fluidized bed, and the carrier core surface is coated with the coating resin. Specific examples include a Spiracoater (manufactured by Okada Seiko Co., Ltd.) and a Spiraflow (manufactured by Freund Corporation). There is also a method in which the coating resin is coated on the magnetic carrier core in a particle state by a dry method. Specific examples include a treatment method using an apparatus such as a Hybridizer (manufactured by Nara Machinery Co., Ltd.), a Mechanofusion (manufactured by Hosokawa Micron Co., Ltd.), a HighFlex Gral (manufactured by Fukae Powtec Co., Ltd.), and a Theta Composer (manufactured by Tokuju Kogyo Co., Ltd.).
<磁性キャリア>
次に、磁性キャリアについて説明する。
<Magnetic Carrier>
Next, the magnetic carrier will be described.
磁性キャリアは、磁化の強さが、5000/4π(kA/m)の磁界下で、40Am2/kg以上80Am2/kg以下であることが好ましい。磁性キャリアの磁化の強さが上記の範囲内にある場合には、現像スリーブへの磁気的拘束力が適度であるため、キャリア付着の発生をより良好に抑制できる。また、磁気ブラシ中でトナーに与えられるストレスを低減することができるため、トナーの劣化や他の部材に対する付着を良好に抑制できる。 The magnetic carrier preferably has a magnetization strength of 40 Am2 /kg or more and 80 Am2 /kg or less under a magnetic field of 5000/4π (kA/m). When the magnetization strength of the magnetic carrier is within the above range, the magnetic binding force to the developing sleeve is appropriate, so that the occurrence of carrier adhesion can be more effectively suppressed. In addition, the stress applied to the toner in the magnetic brush can be reduced, so that the deterioration of the toner and adhesion to other members can be effectively suppressed.
また、磁性キャリアの磁化の強さは、含有される樹脂量で適宜調整することができる。 磁性キャリアの残留磁化は20.0Am2/kg以下であることが好ましく、10.0Am2/kg以下であることがより好ましい。磁性キャリアの残留磁化が上記の範囲内である場合には、現像剤として特に良好な流動性が得られ、良好なドット再現性が得られる。 The strength of magnetization of the magnetic carrier can be appropriately adjusted by the amount of resin contained. The residual magnetization of the magnetic carrier is preferably 20.0 Am2 /kg or less, and more preferably 10.0 Am2 /kg or less. When the residual magnetization of the magnetic carrier is within the above range, the developer has particularly good fluidity and good dot reproducibility.
磁性キャリアは、真密度が2.5g/cm3以上5.5g/cm3以下であることが好ましく、3.0g/cm3以上5.0g/cm3以下であることがより好ましい。この範囲の真密度を有する磁性キャリアを含む二成分系現像剤は、トナーへかかる負荷が少なく、磁性キャリアへのトナー構成成分の付着が抑制される。また、低電界強度における良好な現像性とキャリア付着の防止を両立させるためにもこの範囲の真密度が磁性キャリアにとって好ましい。 The magnetic carrier preferably has a true density of 2.5 g/cm3 or more and 5.5 g/ cm3 or less, and more preferably 3.0 g/ cm3 or more and 5.0 g/cm3 or less . A two-component developer containing a magnetic carrier having a true density in this range exerts a small load on the toner, and adhesion of the toner components to the magnetic carrier is suppressed. In order to achieve both good developability at low electric field strength and prevention of carrier adhesion, a true density in this range is also preferable for the magnetic carrier.
磁性キャリアは、体積平均粒径(D50)が21μm以上81μm以下であることが、トナーへの帯電付与能と画像領域へのキャリア付着の抑制と高画質化の観点から好ましい。より好ましくは、25μm以上60μm以下である。 From the viewpoints of the ability to charge the toner, suppression of carrier adhesion to the image area, and high image quality, it is preferable that the magnetic carrier has a volume average particle size (D50) of 21 μm or more and 81 μm or less. More preferably, it is 25 μm or more and 60 μm or less.
次に、キャリアの各種物性の測定方法について説明する。 Next, we will explain how to measure various physical properties of the carrier.
<磁性キャリアの体積平均粒径(D50)の測定方法>
粒度分布測定は、レーザー回折・散乱方式の粒度分布測定装置「マイクロトラックMT3300EX」(日機装社製)にて測定を行った。
<Method of measuring volume average particle size (D50) of magnetic carrier>
The particle size distribution was measured using a laser diffraction/scattering type particle size distribution measuring device "Microtrac MT3300EX" (manufactured by Nikkiso Co., Ltd.).
磁性キャリアの体積平均粒径(D50)の測定には、乾式測定用の試料供給機「ワンショットドライ型サンプルコンディショナーTurbotrac」(日機装社製)を装着して行った。Turbotracの供給条件として、真空源として集塵機を用い、風量約33l/sec、圧力約17kPaとした。制御は、ソフトウエア上で自動的に行う。粒径は体積平均の累積値である50%粒径(D50)を求める。制御及び解析は付属ソフト(バージョン10.3.3-202D)を用いて行う。測定条件は下記の通りである。
SetZero時間 :10秒
測定時間 :10秒
測定回数 :1回
粒子屈折率 :1.81%
粒子形状 :非球形
測定上限 :1408μm
測定下限 :0.243μm
測定環境 :23℃、50%RH
The volume average particle diameter (D50) of the magnetic carrier was measured using a sample supplying device for dry measurement, "One-shot dry type sample conditioner Turbotrac" (manufactured by Nikkiso Co., Ltd.). The supply conditions for the Turbotrac were a dust collector used as a vacuum source, with an air volume of approximately 33 l/sec and a pressure of approximately 17 kPa. Control was performed automatically on the software. The particle diameter was calculated as the 50% particle diameter (D50), which is the cumulative value of the volume average. Control and analysis were performed using the attached software (version 10.3.3-202D). The measurement conditions were as follows:
SetZero time: 10 seconds Measurement time: 10 seconds Number of measurements: 1 Particle refractive index: 1.81%
Particle shape: Non-spherical Upper limit of measurement: 1408μm
Measurement lower limit: 0.243μm
Measurement environment: 23°C, 50% RH
<磁性キャリアの比抵抗の測定>
磁性キャリアの比抵抗値は、図4に示した測定装置を用いて行なう。
<Measurement of specific resistance of magnetic carrier>
The resistivity of the magnetic carrier is measured using the measuring device shown in FIG.
比抵抗の測定は、セルEに、キャリアを充填し、キャリア粒子1に接するように下部電極及び上部電極を配し、これらの電極間に電圧を印加し、そのときに流れる電流を測定することによって比抵抗を求める方法を用いる。本発明における比抵抗の測定条件は、充填キャリアと電極との接触面積S=約2.4cm2、サンプルの厚みd=約0.2cm、上部電極の荷重240g(2.35N)とする。電圧の印加条件は、印加条件(I)、(II)、(III)の順に印加し、印加条件(III)での印加電圧での電流を測定する。その後、サンプルの厚みdを正確に測定し、それぞれの電界強度(V/cm)における比抵抗(Ω・cm)を計算により求め、電界強度3000V/cmにおける比抵抗を、サンプルの磁性キャリアの比抵抗とした。
印加条件
(I):(0Vから1000Vに変更:30秒おき200Vずつステップ状に増大)
(II):(1000Vで30秒ホールド)
(III):(1000Vから0Vに変更:30秒おき200Vずつステップ状に減少)
磁性キャリアの比抵抗(Ω・cm)
=(印加電圧(V)/測定電流(A))×S(cm2)/d(cm)
電界強度(V/cm)=印加電圧(V)/d(cm)
The resistivity is measured by filling the cell E with carrier, arranging a lower electrode and an upper electrode so as to contact the
Application condition (I): (change from 0 V to 1000 V: increase in steps of 200 V every 30 seconds)
(II): (Hold at 1000V for 30 seconds)
(III): (Change from 1000V to 0V: Decrease in steps of 200V every 30 seconds)
Magnetic carrier resistivity (Ω cm)
= (applied voltage (V)/measured current (A)) x S ( cm2 )/d (cm)
Electric field strength (V/cm) = applied voltage (V)/d (cm)
なお、磁性体分散型樹脂キャリアに用いられるマグネタイト微粒子の比抵抗も同様に測定を行った。 The resistivity of the magnetite microparticles used in the magnetic dispersion resin carrier was also measured in the same way.
<キャリアコアの磁化の強さの測定方法>
キャリアコアの磁化の強さは、振動磁場型磁気特性測定装置(Vibrating sample magnetometer)や直流磁化特性記録装置(B-Hトレーサー)で求めることが可能である。後述の実施例においては、振動磁場型磁気特性測定装置BHV-30(理研電子(株)製)で以下の手順で測定する。
<Method of measuring the magnetization strength of the carrier core>
The magnetization strength of the carrier core can be measured by a vibrating sample magnetometer or a direct current magnetization characteristic recorder (BH tracer). In the examples described later, the magnetization strength is measured by a vibrating sample magnetometer BHV-30 (manufactured by Riken Denshi Co., Ltd.) according to the following procedure.
円筒状のプラスチック容器にキャリアコアを十分に密に充填したものを試料とする。前記容器に充填した試料の実際の質量を測定する。その後、瞬間接着剤により試料が動かないようにプラスチック容器内の試料を接着する。 The sample is a cylindrical plastic container packed sufficiently densely with carrier cores. The actual mass of the sample packed in the container is measured. After that, the sample is glued in the plastic container with instant adhesive so that it does not move.
標準試料を用いて、5000/4π(kA/m)での外部磁場軸及び磁化モーメント軸の校正を行う。 The external magnetic field axis and magnetization moment axis are calibrated at 5000/4π (kA/m) using a standard sample.
スイープ速度5(min/roop)とし、5000/4π(kA/m)の外部磁場を印加した磁化モーメントのループから磁化の強さを測定した。これらより、試料重さで除して、キャリアコアの磁化の強さ(Am2/kg)を求める。 The magnetization intensity was measured from the loop of the magnetization moment when an external magnetic field of 5000/4π (kA/m) was applied at a sweep speed of 5 (min/loop). The magnetization intensity ( Am2 /kg) of the carrier core was calculated by dividing the measured value by the weight of the sample.
<磁性キャリアコアの真比重の測定>
磁性キャリア粒子の真比重は、乾式自動密度計オートピクノメータにより求めることができる。
<Measurement of true specific gravity of magnetic carrier core>
The true specific gravity of the magnetic carrier particles can be determined by a dry automatic density meter, an autopycnometer.
<磁性キャリアからの被覆樹脂層の分離及び被覆樹脂層中の被覆用樹脂A及びBの分取>
磁性キャリアから被覆樹脂層を分離する方法としては、磁性キャリアをカップに取り、トルエンを用いて被覆用樹脂を溶出させる方法がある。
<Separation of Coating Resin Layer from Magnetic Carrier and Separation of Coating Resins A and B in the Coating Resin Layer>
As a method for separating the coating resin layer from the magnetic carrier, there is a method in which the magnetic carrier is placed in a cup and the coating resin is eluted with toluene.
溶出させた樹脂を乾固させたのち、テトラヒドロフラン(THF)に溶解させ、以下の装置を用いて分取する。
[装置構成]
LC-908(日本分析工業株式会社製)
JRS-86(同社;リピートインジェクタ)
JAR-2(同社;オートサンプラー)
FC-201(ギルソン社;フラクッションコレクタ)
[カラム構成]
JAIGEL-1H~5H(20φ×600mm:分取カラム)(日本分析工業株式会社製)
[測定条件]
温度:40℃
溶媒:THF
流量:5ml/min.
検出器:RI
The eluted resin is dried and then dissolved in tetrahydrofuran (THF), and separated using the following apparatus.
[Device configuration]
LC-908 (Japan Analytical Industry Co., Ltd.)
JRS-86 (same company; repeat injector)
JAR-2 (same company; autosampler)
FC-201 (Gilson; Fraction Collector)
[Column configuration]
JAIGEL-1H to 5H (20φ×600 mm: preparative column) (manufactured by Japan Analytical Industry Co., Ltd.)
[Measurement conditions]
Temperature: 40°C
Solvent: THF
Flow rate: 5ml/min.
Detector: RI
被覆用樹脂の分子量分布に基づき、下記方法で特定した樹脂構成を用いて、被覆用樹脂A、被覆用樹脂Bのピーク分子量(Mp)となる溶出時間を予め測定し、その前後でそれぞれの樹脂成分を分取する。その後溶剤を除去し、乾燥させ、被覆用樹脂A、被覆用樹脂Bを得る。 Using the resin composition specified by the method below based on the molecular weight distribution of the coating resin, the elution times at which the peak molecular weight (Mp) of coating resin A and coating resin B is reached are measured in advance, and the respective resin components are separated around that time. The solvent is then removed, and the resin is dried to obtain coating resin A and coating resin B.
なお、フーリエ変換赤外分光分析装置(Spectrum One:PerkinElmer社製)を用いて吸光波数から原子団を特定し、被覆用樹脂A、被覆用樹脂Bの樹脂構成を特定することができる。さらに、NMR(核磁気共鳴分光法)を用いて詳細な構造を特定できる。 The resin structures of coating resin A and coating resin B can be identified by identifying the atomic groups from the absorption wavenumbers using a Fourier transform infrared spectrometer (Spectrum One: manufactured by PerkinElmer). Furthermore, the detailed structure can be identified using NMR (nuclear magnetic resonance spectroscopy).
<キャリア被覆樹脂のコート量の定量>
測定装置としては、自動試料燃焼装置AQF-100型(三菱化学社製)とイオンクロマトICS-2000(ダイオネックス社製)を用いる。測定原理は、自動試料燃焼装置でサンプルを燃焼させ、過酸化水素水(H2O2)を吸収液に用いて、フッ素樹脂中のフッ素元素をF-として存在させ、PO4
3-を内部標準物質として用い、イオンクロマトで定量を行うものである。
<Quantitative Determination of Coating Amount of Carrier Coating Resin>
The measurement equipment used is an automatic sample combustion apparatus AQF-100 (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) and an ion chromatograph ICS-2000 (manufactured by Dionex Corporation). The measurement principle is to burn a sample in the automatic sample combustion apparatus, use hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) as an absorption liquid, make the fluorine element in the fluororesin exist as F - , and use PO 4 3- as an internal standard substance to perform quantitative analysis by ion chromatography.
自動試料燃焼装置AQF-100型(三菱化学社製)の測定条件は、以下のとおりである。
InletTemp.;900℃
OutletTemp.;1000℃
Ar/O2;200ml/min
O2;400ml/min
1stposition;150mm/60s
EndTime;360s
CoolTime;30s
BoatSpeed;10mm/s
イオンクロマトICS-2000(ダイオネックス社製)の測定条件は、以下のとおり
である。
分離カラム;AG12A/AS12A
注入量;25μl
溶離液;1mM→40mM(20minn)溶離液ジェネレーターを用いグラディエン
ト溶出法を用いる。
流量;1.0ml/min
カラムオーブン;35℃
The measurement conditions for the automatic sample combustion apparatus AQF-100 (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) are as follows.
InletTemp. ;900℃
OutletTemp. ;1000℃
Ar/O 2 ; 200ml/min
O2 ; 400ml/min
1st position; 150mm/60s
End Time; 360s
Cool Time; 30s
Boat Speed; 10mm/s
The measurement conditions for the Ion Chromatograph ICS-2000 (manufactured by Dionex Corporation) are as follows.
Separation column: AG12A/AS12A
Injection volume: 25 μl
Eluent: 1 mM→40 mM (20 min) Gradient elution was performed using an eluent generator.
Flow rate: 1.0ml/min
Column oven: 35°C
次に、本発明において、二成分系現像剤もしくは補給用現像剤としてキャリアと共に用いられ、その目的を達成するに好ましいトナーの構成を以下に詳述する。 Next, the toner composition that is used in the present invention as a two-component developer or a replenishment developer together with a carrier and that is preferred for achieving this purpose will be described in detail below.
<結着樹脂>
本発明におけるトナー粒子は、結着樹脂として、下記の重合体などを用いることが可能である。ポリスチレン、ポリ-p-クロルスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレン及びその置換体の単重合体;スチレン-p-クロルスチレン共重合体、スチレン-ビニルトルエン共重合体、スチレン-ビニルナフタリン共重合体、スチレン-アクリル酸エステル共重合体、スチレン-メタクリル酸エステル共重合体などのスチレン系共重合体;スチレン系共重合樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエステル樹脂とビニル系樹脂が混合、または両者が一部反応したハイブリッド樹脂;ポリ塩化ビニル、フェノール樹脂、天然変性フェノール樹脂、天然樹脂変性マレイン酸樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリ酢酸ビニル、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン、ポリアミド樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂、キシレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂などが挙げられる。その中でも、ポリエステル樹脂を主成分としていることが、低温定着性の観点から好ましい。
<Binder resin>
The toner particles in the present invention may use the following polymers as the binder resin. Homopolymers of styrene and its substitutes, such as polystyrene, poly-p-chlorostyrene, and polyvinyltoluene; styrene-based copolymers, such as styrene-p-chlorostyrene copolymer, styrene-vinyltoluene copolymer, styrene-vinylnaphthalene copolymer, styrene-acrylic acid ester copolymer, and styrene-methacrylic acid ester copolymer; styrene-based copolymer resin, polyester resin, a mixture of polyester resin and vinyl resin, or a hybrid resin in which both are partially reacted; polyvinyl chloride, phenol resin, naturally modified phenol resin, naturally modified maleic acid resin, acrylic resin, methacrylic resin, polyvinyl acetate, silicone resin, polyester resin, polyurethane, polyamide resin, furan resin, epoxy resin, xylene resin, polyethylene resin, and polypropylene resin. Among these, those containing polyester resin as the main component are preferred from the viewpoint of low-temperature fixability.
ポリエステル樹脂のポリエステルユニットに用いられるモノマーとしては、多価アルコール(2価もしくは3価以上のアルコール)と、多価カルボン酸(2価もしくは3価以上のカルボン酸)、その酸無水物又はその低級アルキルエステルとが用いられる。ここで、「歪み硬化性」を発現させるため、分岐ポリマーを作成するためには、非晶性樹脂の分子内において部分架橋することが有効であり、そのためには、3価以上の多官能化合物を使用することが好ましい。従って、ポリエステルユニットの原料モノマーとして、3価以上のカルボン酸、その酸無水物又はその低級アルキルエステル、及び/又は3価以上のアルコールを含むことが好ましい。 As monomers used in the polyester unit of the polyester resin, polyhydric alcohols (divalent or trivalent or higher alcohols), polyvalent carboxylic acids (divalent or trivalent or higher carboxylic acids), their acid anhydrides or their lower alkyl esters are used. Here, in order to create a branched polymer to express "strain hardening", it is effective to partially crosslink within the molecule of the amorphous resin, and for this purpose, it is preferable to use a polyfunctional compound with a valence of three or more. Therefore, it is preferable to include a trivalent or higher carboxylic acid, its acid anhydride or its lower alkyl ester, and/or a trivalent or higher alcohol as the raw material monomer for the polyester unit.
ポリエステル樹脂のポリエステルユニットに用いられる多価アルコールモノマーとしては、以下の多価アルコールモノマーを使用することができる。 The following polyhydric alcohol monomers can be used as the polyhydric alcohol monomers for the polyester unit of the polyester resin:
2価のアルコール成分としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、2,3-ブタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、2-エチル-1,3-ヘキサンジオール、水素化ビスフェノールA、また式(A)で表わされるビスフェノール及びその誘導体; Dihydric alcohol components include ethylene glycol, propylene glycol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 2,3-butanediol, diethylene glycol, triethylene glycol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, neopentyl glycol, 2-ethyl-1,3-hexanediol, hydrogenated bisphenol A, and bisphenol represented by formula (A) and its derivatives;
式(B)で示されるジオール類; Diols represented by formula (B);
3価以上のアルコール成分としては、例えば、ソルビトール、1,2,3,6-ヘキサンテトロール、1,4-ソルビタン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、1,2,4-ブタントリオール、1,2,5-ペンタントリオール、グリセロール、2-メチルプロパントリオール、2-メチル-1,2,4-ブタントリオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、1,3,5-トリヒドロキシメチルベンゼンが挙げられる。これらのうち、好ましくはグリセロール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールが用いられる。これらの2価のアルコール及び3価以上のアルコールは、単独であるいは複数を併用して用いることができる。 Examples of trihydric or higher alcohol components include sorbitol, 1,2,3,6-hexanetetrol, 1,4-sorbitan, pentaerythritol, dipentaerythritol, tripentaerythritol, 1,2,4-butanetriol, 1,2,5-pentanetriol, glycerol, 2-methylpropanetriol, 2-methyl-1,2,4-butanetriol, trimethylolethane, trimethylolpropane, and 1,3,5-trihydroxymethylbenzene. Of these, glycerol, trimethylolpropane, and pentaerythritol are preferably used. These dihydric alcohols and trihydric or higher alcohols can be used alone or in combination.
ポリエステル樹脂のポリエステルユニットに用いられる多価カルボン酸モノマーとしては、以下の多価カルボン酸モノマーを使用することができる。 The following polycarboxylic acid monomers can be used as polycarboxylic acid monomers in the polyester unit of the polyester resin:
2価のカルボン酸成分としては、例えば、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、コハク酸、アジピン酸、セバチン酸、アゼライン酸、マロン酸、n-ドデセニルコハク酸、イソドデセニルコハク酸、n-ドデシルコハク酸、イソドデシルコハク酸、n-オクテニルコハク酸、n-オクチルコハク酸、イソオクテニルコハク酸、イソオクチルコハク酸、これらの酸の無水物及びこれらの低級アルキルエステルが挙げられる。これらのうち、マレイン酸、フマル酸、テレフタル酸、n-ドデセニルコハク酸が好ましく用いられる。 Examples of divalent carboxylic acid components include maleic acid, fumaric acid, citraconic acid, itaconic acid, glutaconic acid, phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, succinic acid, adipic acid, sebacic acid, azelaic acid, malonic acid, n-dodecenylsuccinic acid, isododecenylsuccinic acid, n-dodecylsuccinic acid, isododecylsuccinic acid, n-octenylsuccinic acid, n-octylsuccinic acid, isooctylsuccinic acid, isooctylsuccinic acid, anhydrides of these acids, and lower alkyl esters of these acids. Of these, maleic acid, fumaric acid, terephthalic acid, and n-dodecenylsuccinic acid are preferably used.
3価以上のカルボン酸、その酸無水物又はその低級アルキルエステルとしては、例えば、1,2,4-ベンゼントリカルボン酸、2,5,7-ナフタレントリカルボン酸、1,2,4-ナフタレントリカルボン酸、1,2,4-ブタントリカルボン酸、1,2,5-ヘキサントリカルボン酸、1,3-ジカルボキシル-2-メチル-2-メチレンカルボキシプロパン、1,2,4-シクロヘキサントリカルボン酸、テトラ(メチレンカルボキシル)メタン、1,2,7,8-オクタンテトラカルボン酸、ピロメリット酸、エンポール三量体酸、これらの酸無水物又はこれらの低級アルキルエステルが挙げられる。これらのうち、特に1,2,4-ベンゼントリカルボン酸、すなわちトリメリット酸又はその誘導体が安価で、反応制御が容易であるため、好ましく用いられる。これらの2価のカルボン酸等及び3価以上のカルボン酸は、単独であるいは複数を併用して用いることができる。 Examples of trivalent or higher carboxylic acids, their anhydrides, or their lower alkyl esters include 1,2,4-benzenetricarboxylic acid, 2,5,7-naphthalenetricarboxylic acid, 1,2,4-naphthalenetricarboxylic acid, 1,2,4-butanetricarboxylic acid, 1,2,5-hexanetricarboxylic acid, 1,3-dicarboxyl-2-methyl-2-methylenecarboxypropane, 1,2,4-cyclohexanetricarboxylic acid, tetra(methylenecarboxyl)methane, 1,2,7,8-octanetetracarboxylic acid, pyromellitic acid, empol trimer acid, and their anhydrides or lower alkyl esters. Among these, 1,2,4-benzenetricarboxylic acid, i.e., trimellitic acid or its derivatives, is particularly preferred because it is inexpensive and easy to control the reaction. These divalent carboxylic acids and trivalent or higher carboxylic acids can be used alone or in combination.
本発明のポリエステルユニットの製造方法については、特に制限されるものではなく、公知の方法を用いることができる。例えば、前述のアルコールモノマー及びカルボン酸モノマーを同時に仕込み、エステル化反応またはエステル交換反応、及び縮合反応を経て重合し、ポリエステル樹脂を製造する。また、重合温度は、特に制限されないが、180℃以上290℃以下の範囲が好ましい。ポリエステルユニットの重合に際しては、例えば、チタン系触媒、スズ系触媒、酢酸亜鉛、三酸化アンチモン、二酸化ゲルマニウム等の重合触媒を用いることができる。特に、本発明の結着樹脂は、スズ系触媒を使用して重合されたポリエステルユニットがより好ましい。 The method for producing the polyester unit of the present invention is not particularly limited, and known methods can be used. For example, the above-mentioned alcohol monomer and carboxylic acid monomer are charged at the same time, and polymerized through an esterification reaction or ester exchange reaction and a condensation reaction to produce a polyester resin. The polymerization temperature is not particularly limited, but is preferably in the range of 180°C to 290°C. When polymerizing the polyester unit, for example, a polymerization catalyst such as a titanium-based catalyst, a tin-based catalyst, zinc acetate, antimony trioxide, or germanium dioxide can be used. In particular, the binder resin of the present invention is more preferably a polyester unit polymerized using a tin-based catalyst.
また、ポリエステル樹脂の酸価は5mgKOH/g以上20mgKOH/g以下であり、水酸基価は20mgKOH/g以上70mgKOH/g以下であることが、高温高湿環境下における水分吸着量が抑え、非静電付着力を低く抑えることができるため、カブリ性の観点から好ましい。 In addition, it is preferable from the viewpoint of fogging that the acid value of the polyester resin is 5 mgKOH/g or more and 20 mgKOH/g or less, and the hydroxyl value is 20 mgKOH/g or more and 70 mgKOH/g or less, since this reduces the amount of moisture adsorbed in a high-temperature and high-humidity environment and keeps the anti-electrostatic adhesion low.
また、結着樹脂は、低分子量の樹脂と高分子量の樹脂を混ぜ合わせて使用しても良い。高分子量の樹脂と低分子量の樹脂の含有比率は質量基準で40/60以上85/15以下であることが、低温定着性と耐ホットオフセット性の観点から好ましい。 The binder resin may be a mixture of low molecular weight resin and high molecular weight resin. From the viewpoint of low temperature fixability and hot offset resistance, it is preferable that the content ratio of high molecular weight resin to low molecular weight resin is 40/60 or more and 85/15 or less by mass.
<離型剤>
本発明のトナーに用いられるワックスとしては、例えば以下のものが挙げられる。低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、アルキレン共重合体、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックス、フィッシャートロプシュワックスの如き炭化水素系ワックス;酸化ポリエチレンワックスの如き炭化水素系ワックスの酸化物又はそれらのブロック共重合物;カルナバワックスの如き脂肪酸エステルを主成分とするワックス類;脱酸カルナバワックスの如き脂肪酸エステル類を一部又は全部を脱酸化したもの。さらに、以下のものが挙げられる。パルミチン酸、ステアリン酸、モンタン酸の如き飽和直鎖脂肪酸類;ブラシジン酸、エレオステアリン酸、バリナリン酸の如き不飽和脂肪酸類;ステアリルアルコール、アラルキルアルコール、ベヘニルアルコール、カルナウビルアルコール、セリルアルコール、メリシルアルコールの如き飽和アルコール類;ソルビトールの如き多価アルコール類;パルミチン酸、ステアリン酸、ベヘン酸、モンタン酸の如き脂肪酸類と、ステアリルアルコール、アラルキルアルコール、ベヘニルアルコール、カルナウビルアルコール、セリルアルコール、メリシルアルコールの如きアルコール類とのエステル類;リノール酸アミド、オレイン酸アミド、ラウリン酸アミドの如き脂肪酸アミド類;メチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスカプリン酸アミド、エチレンビスラウリン酸アミド、ヘキサメチレンビスステアリン酸アミドの如き飽和脂肪酸ビスアミド類;エチレンビスオレイン酸アミド、ヘキサメチレンビスオレイン酸アミド、N,N’ジオレイルアジピン酸アミド、N,N’ジオレイルセバシン酸アミドの如き不飽和脂肪酸アミド類;m-キシレンビスステアリン酸アミド、N,N’ジステアリルイソフタル酸アミドの如き芳香族系ビスアミド類;ステアリン酸カルシウム、ラウリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウムの如き脂肪族金属塩(一般に金属石けんといわれているもの);脂肪族炭化水素系ワックスにスチレンやアクリル酸の如きビニル系モノマーを用いてグラフト化させたワックス類;ベヘニン酸モノグリセリドの如き脂肪酸と多価アルコールの部分エステル化物;植物性油脂の水素添加によって得られるヒドロキシル基を有するメチルエステル化合物。
<Release Agent>
Examples of waxes that can be used in the toner of the present invention include the following: hydrocarbon waxes such as low molecular weight polyethylene, low molecular weight polypropylene, alkylene copolymers, microcrystalline wax, paraffin wax, and Fischer-Tropsch wax; oxides of hydrocarbon waxes such as oxidized polyethylene wax or block copolymers thereof; waxes containing fatty acid esters as the main component such as carnauba wax; and partially or completely deoxidized fatty acid esters such as deoxidized carnauba wax. Further examples include the following. Saturated straight-chain fatty acids such as palmitic acid, stearic acid, and montanic acid; unsaturated fatty acids such as brassidic acid, eleostearic acid, and valinaric acid; saturated alcohols such as stearyl alcohol, aralkyl alcohol, behenyl alcohol, carnaubyl alcohol, ceryl alcohol, and melissyl alcohol; polyhydric alcohols such as sorbitol; esters of fatty acids such as palmitic acid, stearic acid, behenic acid, and montanic acid and alcohols such as stearyl alcohol, aralkyl alcohol, behenyl alcohol, carnaubyl alcohol, ceryl alcohol, and melissyl alcohol; fatty acid amides such as linoleic acid amide, oleic acid amide, and lauric acid amide; methylene bisstearic acid amide, ethylene biscapric acid amide, ethylene bislauric acid amide, hexamethylene saturated fatty acid bisamides such as bisstearamide; unsaturated fatty acid amides such as ethylene bisoleamide, hexamethylene bisoleamide, N,N' dioleyl adipamide, and N,N' dioleyl sebacamide; aromatic bisamides such as m-xylene bisstearamide and N,N' distearyl isophthalamide; aliphatic metal salts (commonly known as metal soaps) such as calcium stearate, calcium laurate, zinc stearate, and magnesium stearate; waxes obtained by grafting aliphatic hydrocarbon waxes with vinyl monomers such as styrene and acrylic acid; partial esters of fatty acids and polyhydric alcohols such as behenic acid monoglyceride; and methyl ester compounds having a hydroxyl group obtained by hydrogenating vegetable oils and fats.
これらのワックスの中でも、低温定着性、定着分離性を向上させるという観点で、パラフィンワックス、フィッシャートロプシュワックスの如き炭化水素系ワックス、もしくはカルナバワックスの如き脂肪酸エステル系ワックスが好ましい。本発明においては、耐ホットオフセット性がより向上する点で、炭化水素系ワックスがより好ましい。 Among these waxes, from the viewpoint of improving low-temperature fixing property and fixing separation property, preferred are hydrocarbon waxes such as paraffin wax and Fischer-Tropsch wax, and fatty acid ester waxes such as carnauba wax. In the present invention, hydrocarbon waxes are more preferred in that they further improve hot offset resistance.
本発明では、ワックスは、結着樹脂100質量部あたり3質量部以上8質量部以下で使用されることが好ましい。 In the present invention, it is preferable to use wax in an amount of 3 parts by weight or more and 8 parts by weight or less per 100 parts by weight of the binder resin.
また、示差走査熱量測定(DSC)装置で測定される昇温時の吸熱曲線において、ワックスの最大吸熱ピークのピーク温度としては45℃以上140℃以下であることが好ましい。ワックスの最大吸熱ピークのピーク温度が上記範囲内であるとトナーの保存性と耐ホットオフセット性を両立できるため好ましい。 In addition, in the endothermic curve during temperature rise measured by a differential scanning calorimetry (DSC) device, the peak temperature of the maximum endothermic peak of the wax is preferably 45°C or higher and 140°C or lower. If the peak temperature of the maximum endothermic peak of the wax is within the above range, it is preferable because the toner can achieve both storage stability and hot offset resistance.
<着色剤>
本発明におけるトナー粒子は、着色剤を含有していてもよい。着色剤としては、以下のものが挙げられる。
<Coloring Agent>
The toner particles in the present invention may contain a colorant. Examples of the colorant include the following.
黒色着色剤としては、カーボンブラック;イエロー着色剤、マゼンタ着色剤及びシアン着色剤とを用いて黒色に調色したものが挙げられる。着色剤には、顔料を単独で使用してもかまわないが、染料と顔料とを併用してその鮮明度を向上させた方がフルカラー画像の画質の点からより好ましい。 Black colorants include carbon black, and those toned to black using yellow, magenta, and cyan colorants. As a colorant, a pigment may be used alone, but it is more preferable to use a dye and a pigment in combination to improve the clarity in terms of the image quality of a full-color image.
マゼンタトナー用顔料としては、以下のものが挙げられる。C.I.ピグメントレッド1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、21、22、23、30、31、32、37、38、39、40、41、48:2、48:3,48:4、49、50、51、52、53、54、55、57:1、58、60、63、64、68、81:1、83、87、88、89、90、112、114、122、123、146、147、150、163、184、202、206、207、209、238、269、282;C.I.ピグメントバイオレット19;C.I.バットレッド1、2、10、13、15、23、29、35。
Pigments for magenta toner include the following: C.I. C.I.
マゼンタトナー用染料としては、以下のものが挙げられる。C.I.ソルベントレッド1、3、8、23、24、25、27、30、49、81、82、83、84、100、109、121;C.I.ディスパースレッド9;C.I.ソルベントバイオレット8、13、14、21、27;C.I.ディスパーバイオレット1のような油溶染料、C.I.ベーシックレッド1、2、9、12、13、14、15、17、18、22、23、24、27、29、32、34、35、36、37、38、39、40;C.I.ベーシックバイオレット1、3、7、10、14、15、21、25、26、27、28のような塩基性染料。
Dyes for magenta toner include the following: C.I.
シアントナー用顔料としては、以下のものが挙げられる。C.I.ピグメントブルー2、3、15:2、15:3、15:4、16、17;C.I.バットブルー6;C.I.アシッドブルー45、フタロシアニン骨格にフタルイミドメチル基を1~5個置換した銅フタロシアニン顔料。
Pigments for cyan toner include the following: C.I. Pigment Blue 2, 3, 15:2, 15:3, 15:4, 16, 17; C.I.
シアントナー用染料としては、C.I.ソルベントブルー70が挙げられる。 An example of a dye for cyan toner is C.I. Solvent Blue 70.
イエロートナー用顔料としては、以下のものが挙げられる。C.I.ピグメントイエロー1、2、3、4、5、6、7、10、11、12、13、14、15、16、17、23、62、65、73、74、83、93、94、95、97、109、110、111、120、127、128、129、147、151、154、155、168、174、175、176、180、181、185;C.I.バットイエロー1、3、20。
Yellow toner pigments include: C.I.
イエロートナー用染料としては、C.I.ソルベントイエロー162が挙げられる。 An example of a dye for yellow toner is C.I. Solvent Yellow 162.
これらの着色剤は、単独または混合して、さらには固溶体の状態で用いることができる。着色剤は、色相角、彩度、明度、耐光性、OHP透明性、及びトナーへの分散性の点から選択される。 These colorants can be used alone or in mixtures, or even in the form of a solid solution. Colorants are selected based on their hue angle, saturation, brightness, light resistance, transparency on overhead projectors, and dispersibility in toner.
着色剤の含有量は、樹脂成分の総量に対して0.1質量部以上30.0質量部以下であることが好ましい。 The content of the colorant is preferably 0.1 parts by mass or more and 30.0 parts by mass or less relative to the total amount of the resin components.
<無機微粒子>
トナーには、流動性及び帯電性を高めることを主の目的として、無機微粒子を含有していることが好ましく、トナー表面に付着されている形態であることが好ましい。
<Inorganic fine particles>
The toner preferably contains inorganic fine particles for the main purpose of improving fluidity and chargeability, and the inorganic fine particles are preferably attached to the toner surface.
トナーとキャリアとの離型性を高めるためのスペーサー粒子としての無機微粒子としては、個数分布基準の最大ピーク粒径80nm以上200nm以下のシリカ粒子が好ましい。スペーサー粒子として機能させつつ、トナーからの脱離をより良好に抑制するためには、100nm以上150nm以下であることがより好ましい。 As inorganic fine particles serving as spacer particles to improve the releasability between the toner and carrier, silica particles having a maximum peak particle size based on the number distribution of 80 nm to 200 nm are preferred. In order to function as spacer particles while better suppressing detachment from the toner, silica particles having a particle size of 100 nm to 150 nm are more preferred.
また、トナーの流動性を改善させるためには、個数分布基準の最大ピーク粒径が20nm以上50nm以下の無機微粒子を含有させることが好ましく、前記シリカ粒子と併用することも好ましい形態である。 In addition, in order to improve the fluidity of the toner, it is preferable to contain inorganic fine particles having a maximum peak particle size based on the number distribution of 20 nm to 50 nm, and it is also preferable to use them in combination with the silica particles.
更に、流動性や転写性の向上を狙って、トナー粒子にその他の外添剤が添加されていてもよい。トナー粒子表面に外添される外添剤は、酸化チタン、酸化アルミナ、シリカの如き無機微粒子を含むことが好ましく、複数の種類を併用しても良い。 Furthermore, other external additives may be added to the toner particles in order to improve fluidity and transferability. The external additives added to the surface of the toner particles preferably contain inorganic fine particles such as titanium oxide, alumina oxide, and silica, and multiple types may be used in combination.
前記外添剤の総含有量は、トナー粒子100質量部に対して、0.3質量部以上5.0質量部以下であることが好ましく、0.8質量部以上4.0質量部以下であることがより好ましい。その中で個数分布基準の最大ピーク粒径80nm以上200nm以下のシリカ粒子の含有量は、0.1質量部以上2.5質量部以下、より好ましくは、0.5質量部以上2.0質量部以下である。この範囲内であれば、スペーサー粒子として効果がより顕著となる。 The total content of the external additives is preferably 0.3 parts by mass or more and 5.0 parts by mass or less, and more preferably 0.8 parts by mass or more and 4.0 parts by mass or less, relative to 100 parts by mass of toner particles. Among them, the content of silica particles having a maximum peak particle size of 80 nm to 200 nm based on the number distribution standard is 0.1 parts by mass or more and 2.5 parts by mass or less, and more preferably 0.5 parts by mass or more and 2.0 parts by mass or less. If it is within this range, the effect as a spacer particle will be more pronounced.
また、外添剤として用いられるシリカ粒子や無機微粒子の表面は、疎水化処理をされていることが好ましい。疎水化処理は、各種チタンカップリング剤、シランカップリング剤の如きカップリング剤;脂肪酸及びその金属塩;シリコーンオイル;またはそれらの組み合わせによってなされることが好ましい。 In addition, the surfaces of silica particles and inorganic fine particles used as external additives are preferably subjected to a hydrophobic treatment. The hydrophobic treatment is preferably performed using coupling agents such as various titanium coupling agents and silane coupling agents; fatty acids and their metal salts; silicone oils; or combinations thereof.
チタンカップリング剤としては、例えば、以下のものが挙げられる。テトラブチルチタネート、テトラオクチルチタネート、イソプロピルトリイソステアロイルチタネート、イソプロピルトリデシルベンゼンスルフォニルチタネート、ビス(ジオクチルパイロフォスフェート)オキシアセテートチタネート。 Examples of titanium coupling agents include the following: tetrabutyl titanate, tetraoctyl titanate, isopropyl triisostearoyl titanate, isopropyl tridecylbenzenesulfonyl titanate, and bis(dioctyl pyrophosphate)oxyacetate titanate.
また、シランカップリング剤としては、例えば、以下のものが挙げられる。γ-(2-アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、γ-(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、γ-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)γ-アミノプロピルトリメトキシシラン塩酸塩、ヘキサメチルジシラザン、メチルトリメトキシシラン、ブチルトリメトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、ヘキシルトエリメトキシシラン、オクチルトリメトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、ドデシルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、o-メチルフェニルトリメトキシシラン、p-メチルフェニルトリメトキシシラン。 Examples of silane coupling agents include the following: γ-(2-aminoethyl)aminopropyltrimethoxysilane, γ-(2-aminoethyl)aminopropylmethyldimethoxysilane, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, N-β-(N-vinylbenzylaminoethyl)γ-aminopropyltrimethoxysilane hydrochloride, hexamethyldisilazane, methyltrimethoxysilane, butyltrimethoxysilane, isobutyltrimethoxysilane, hexyltrimethoxysilane, octyltrimethoxysilane, decyltrimethoxysilane, dodecyltrimethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, o-methylphenyltrimethoxysilane, and p-methylphenyltrimethoxysilane.
脂肪酸としては、例えば、以下のものが挙げられる。ウンデシル酸、ラウリン酸、トリデシル酸、ドデシル酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ペンタデシル酸、ステアリン酸、ヘプタデシル酸、アラキン酸、モンタン酸、オレイン酸、リノール酸、アラキドン酸の如き長鎖脂肪酸。それらの脂肪酸金属塩の金属としては、例えば、亜鉛、鉄、マグネシウム、アルミニウム、カルシウム、ナトリウム、リチウムが挙げられる。 Examples of fatty acids include the following: long-chain fatty acids such as undecylic acid, lauric acid, tridecylic acid, dodecylic acid, myristic acid, palmitic acid, pentadecylic acid, stearic acid, heptadecylic acid, arachidic acid, montanic acid, oleic acid, linoleic acid, and arachidonic acid. Examples of metals in the metal salts of these fatty acids include zinc, iron, magnesium, aluminum, calcium, sodium, and lithium.
シリコーンオイルとしては、例えば、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、アミノ変性シリコーンオイルが挙げられる。 Examples of silicone oils include dimethyl silicone oil, methylphenyl silicone oil, and amino-modified silicone oil.
疎水化処理は、被処理粒子に対して1質量%以上30質量%以下(より好ましくは3質量%以上7質量%以下)の疎水化処理剤を被処理粒子に添加して、被処理粒子を被覆することにより行われることが好ましい。 The hydrophobic treatment is preferably carried out by adding a hydrophobic treatment agent to the treated particles in an amount of 1% by mass to 30% by mass (more preferably 3% by mass to 7% by mass) relative to the treated particles, thereby coating the treated particles.
疎水化処理された外添剤の疎水化の程度は特に限定されないが、例えば、処理後の疎水化度が40以上98以下であることが好ましい。疎水化度とは、試料のメタノールに対する濡れ性を示すものであり、疎水性の指標である。 The degree of hydrophobicity of the hydrophobized external additive is not particularly limited, but for example, it is preferable that the hydrophobicity after treatment is 40 or more and 98 or less. The hydrophobicity indicates the wettability of the sample with respect to methanol and is an index of hydrophobicity.
本発明のトナーを磁性キャリアと混合して二成分系現像剤として使用する場合、その際のキャリア混合比率は、現像剤中のトナー濃度として、2質量%以上15質量%以下、好ましくは4質量%以上13質量%以下にすると通常良好な結果が得られる。トナー濃度が2質量%未満では画像濃度が低下しやすく、15質量%を超えるとカブリや機内飛散が発生しやすい。 When the toner of the present invention is mixed with a magnetic carrier to be used as a two-component developer, good results are usually obtained when the carrier mixing ratio is 2% by mass or more and 15% by mass or less, preferably 4% by mass or more and 13% by mass or less, in terms of the toner concentration in the developer. If the toner concentration is less than 2% by mass, the image density is likely to decrease, and if it exceeds 15% by mass, fogging and scattering inside the machine are likely to occur.
また、現像器内の二成分系現像剤のトナー濃度の低下に応じて現像器に補給するための補給用現像剤では、補給用磁性キャリア1質量部に対しトナー量は2質量部以上50質量部以下である。 In addition, in the case of a refill developer that is used to refill a developing device in response to a decrease in the toner concentration of the two-component developer in the developing device, the amount of toner is 2 parts by weight or more and 50 parts by weight or less per 1 part by weight of the refill magnetic carrier.
次に本発明の磁性キャリア、二成分系現像剤及び補給用現像剤を用いる現像装置を備えた画像形成装置について例を挙げて説明するが、本発明の現像方法に使用される現像装置はこれに限る物ではない。 Next, we will explain an example of an image forming apparatus equipped with a developing device that uses the magnetic carrier, two-component developer, and replenishment developer of the present invention, but the developing device used in the development method of the present invention is not limited to this.
<画像形成方法>
図1において、静電潜像担持体1は図中矢印方向に回転する。静電潜像担持体1は帯電手段である帯電器2により帯電され、帯電した静電潜像担持体1表面には、静電潜像形成手段である露光器3により露光させ、静電潜像を形成する。現像器4は、二成分系現像剤を収容する現像容器5を有し、現像剤担持体6は回転可能な状態で配置され、且つ、現像剤担持体6内部に磁界発生手段をしてマグネット7を内包している。マグネット7の少なくとも一つは潜像担持体に対して対向の位置になるように設置されている。二成分系現像剤は、マグネット7の磁界により現像剤担持体6上に保持され、規制部材8により、二成分系現像剤量が規制され、静電潜像担持体1と対向する現像部に搬送される。現像部においては、マグネット7の発生する磁界により磁気ブラシを形成する。その後、直流電界に交番電界を重畳してなる現像バイアスを印加することにより静電潜像はトナー像として可視像化される。静電潜像担持体1上に形成されたトナー像は、転写帯電器11によって記録媒体(転写材)12に静電的に転写される。ここで、図2に示すように、静電潜像担持体1から中間転写体9に一旦転写し、その後、記録媒体12へ静電的に転写してもよい。
<Image forming method>
In FIG. 1, the electrostatic
その後記録媒体12は、定着器13に搬送され、ここで加熱、加圧されることにより、記録媒体12上にトナーが定着される。その後、記録媒体12は、出力画像として装置外へ排出される。尚、転写工程後、静電潜像担持体1上に残留したトナーは、クリーナー15により除去される。その後、クリーナー15により清掃された静電潜像担持体1は、前露光16からの光照射により電気的に初期化され、上記画像形成動作が繰り返される。
The
図2は、本発明の画像形成方法をフルカラー画像形成装置に適用した概略図の一例を示す。 Figure 2 shows an example of a schematic diagram of the image forming method of the present invention applied to a full-color image forming apparatus.
図中のK、Y、C、Mなどの画像形成ユニットの並びや回転方向を示す矢印は何らこれに限定されるものではない。ちなみにKはブラック、Yはイエロー、Cはシアン、Mはマゼンタを意味している。図2において、静電潜像担持体1K、1Y、1C、1Mは図中矢印方向に回転する。各静電潜像担持体は帯電手段である帯電器2K、2Y、2C、2Mにより帯電され、帯電した各静電潜像担持体表面には、静電潜像形成手段である露光器3K、3Y、3C、3Mにより露光し、静電潜像を形成する。その後、現像手段である現像器4K、4Y、4C、4Mに具備される現像剤担持体6K、6Y、6C、6M上に担持された二成分系現像剤により静電潜像はトナー像として可視像化される。さらに転写手段である中間転写帯電器10K、10Y、10C、10Mにより中間転写体9に転写される。さらに転写手段である転写帯電器11により、記録媒体12に転写され、記録媒体12は、定着手段である定着器13により加熱圧力定着され、画像として出力される。そして、中間転写体9のクリーニング部材である中間転写体クリーナー14は、転写残トナーなどを回収する。本発明の現像方法としては、具体的には、現像剤担持体に交流電圧を印加して、現像領域に交番電界を形成しつつ、磁気ブラシが感光体に接触している状態で現像を行うことが好ましい。現像剤担持体(現像スリーブ)6と感光ドラムとの距離(S-D間距離)は、100μm以上1000μm以下であることが、キャリア付着防止及びドット再現性の向上において良好である。100μmより狭いと現像剤の供給が不十分になりやすく、画像濃度が低くなる。1000μmを超えると磁極S1からの磁力線が広がり磁気ブラシの密度が低くなり、ドット再現性が劣ったり、磁性コートキャリアを拘束する力が弱まりキャリア付着が生じやすくなる。
The arrangement of the image forming units such as K, Y, C, and M in the figure, and the arrows indicating the rotation direction are not limited to these. Incidentally, K means black, Y means yellow, C means cyan, and M means magenta. In FIG. 2, the electrostatic
交番電界のピーク間の電圧(Vpp)は300V以上3000V以下、好ましくは500V以上1800V以下である。また周波数は500Hz以上10000Hz以下、好ましくは1000以上7000Hz以下であり、それぞれプロセスにより適宜選択して用いることができる。この場合、交番電界を形成するための交流バイアスの波形としては三角波、矩形波、正弦波、あるいはDuty比を変えた波形が挙げられる。ときにトナー像の形成速度の変化に対応するためには、非連続の交流バイアス電圧を有する現像バイアス電圧(断続的な交番重畳電圧)を現像剤担持体に印加して現像を行うことが好ましい。印加電圧が300Vより低いと十分な画像濃度が得られにくく、また非画像部のカブリトナーを良好に回収することができない場合がある。また、3000Vを超える場合には磁気ブラシを介して、潜像を乱してしまい、画質低下を招く場合がある。 The peak-to-peak voltage (Vpp) of the alternating electric field is 300V or more and 3000V or less, preferably 500V or more and 1800V or less. The frequency is 500Hz or more and 10000Hz or less, preferably 1000Hz or more and 7000Hz or less, and can be appropriately selected depending on the process. In this case, the waveform of the AC bias for forming the alternating electric field can be a triangular wave, a rectangular wave, a sine wave, or a waveform with a changed duty ratio. In order to respond to changes in the toner image formation speed, it is preferable to apply a development bias voltage (intermittent AC superimposed voltage) having a discontinuous AC bias voltage to the developer carrier for development. If the applied voltage is lower than 300V, it is difficult to obtain a sufficient image density, and the fog toner in the non-image area may not be collected well. If it exceeds 3000V, the latent image may be disturbed through the magnetic brush, resulting in a decrease in image quality.
良好に帯電したトナーを有する二成分系現像剤を使用することで、カブリ取り電圧(Vback)を低くすることができ、感光体の一次帯電を低めることができるために感光体寿命を長寿命化できる。Vbackは、現像システムにも依るが200V以下、より好ましくは150V以下が良い。コントラスト電位としては、十分な画像濃度が出るように100V以上400V以下が好ましく用いられる。 By using a two-component developer with a well-charged toner, the fog removal voltage (Vback) can be lowered, and the primary charge of the photoconductor can be lowered, thereby extending the life of the photoconductor. Vback depends on the development system, but is preferably 200V or less, more preferably 150V or less. A contrast potential of 100V or more and 400V or less is preferably used to produce sufficient image density.
また、周波数が500Hzより低いと、プロセススピードにも関係するが、静電潜像担感光体の構成としては、通常、画像形成装置に用いられる感光体と同じで良い。例えば、アルミニウム、SUS等の導電性基体の上に、順に導電層、下引き層、電荷発生層、電荷輸送層、必要に応じて電荷注入層を設ける構成の感光体が挙げられる。 Furthermore, if the frequency is lower than 500 Hz, this also has an effect on the process speed, but the configuration of the electrostatic latent image bearing photoreceptor may be the same as that of the photoreceptor normally used in image forming devices. For example, a photoreceptor having a conductive layer, undercoat layer, charge generation layer, charge transport layer, and optionally a charge injection layer, provided in that order on a conductive substrate such as aluminum or SUS.
導電層、下引き層、電荷発生層、電荷輸送層は、通常、感光体に用いられるもので良い。感光体の最表面層として、例えば電荷注入層あるいは保護層を用いてもよい。 The conductive layer, undercoat layer, charge generation layer, and charge transport layer may be layers that are normally used in photoreceptors. For example, a charge injection layer or a protective layer may be used as the outermost layer of the photoreceptor.
<トナーの製造方法>
トナー粒子を製造する方法としては、特に限定されないが、離型剤やポリオレフィンにスチレンアクリル系ポリマーがグラフト重合している重合体の分散の観点から粉砕法が好ましい。その理由は、水系媒体中でトナー粒子を製造すると、疎水性の高い離型剤やポリオレフィンにスチレンアクリル系ポリマーがグラフト重合している重合体はトナー粒子の内部に局在化する傾向にある。そのため、上述した熱処理装置によるコアシェル構造を形成しにくくなるためである。
<Toner Manufacturing Method>
The method for producing toner particles is not particularly limited, but a pulverization method is preferred from the viewpoint of dispersing the release agent and the polymer in which a styrene-acrylic polymer is graft-polymerized onto a polyolefin. The reason is that when toner particles are produced in an aqueous medium, the release agent, which is highly hydrophobic, and the polymer in which a styrene-acrylic polymer is graft-polymerized onto a polyolefin tend to be localized inside the toner particles. Therefore, it becomes difficult to form a core-shell structure by the above-mentioned heat treatment device.
以下、粉砕法でのトナー製造手順について説明する。 The procedure for producing toner using the pulverization method is explained below.
原料混合工程では、トナー粒子を構成する材料として、例えば、結着樹脂、離型剤、着色剤、結晶性ポリエステル、必要に応じて荷電制御剤等の他の成分を所定量秤量して配合し、混合する。混合装置の一例としては、ダブルコン・ミキサー、V型ミキサー、ドラム型ミキサー、スーパーミキサー、ヘンシェルミキサー、ナウタミキサ、メカノハイブリッド(日本コークス工業株式会社製)などが挙げられる。 In the raw material mixing process, the materials constituting the toner particles, such as binder resin, release agent, colorant, crystalline polyester, and other components such as charge control agents as necessary, are weighed out in predetermined amounts, blended, and mixed. Examples of mixing devices include a double-con mixer, V-type mixer, drum-type mixer, super mixer, Henschel mixer, Nauta mixer, and Mechano Hybrid (manufactured by Nippon Coke and Engineering Co., Ltd.).
次に、混合した材料を溶融混練して、結着樹脂中にワックス等を分散させる。その溶融混練工程では、加圧ニーダー、バンバリィミキサーの如きバッチ式練り機や、連続式の練り機を用いることができ、連続生産できる優位性から、1軸又は2軸押出機が主流となっている。例えば、KTK型2軸押出機(神戸製鋼所社製)、TEM型2軸押出機(東芝機械社製)、PCM混練機(池貝鉄工製)、2軸押出機(ケイ・シー・ケイ社製)、コ・ニーダー(ブス社製)、ニーデックス(日本コークス工業株式会社製)などが挙げられる。更に、溶融混練することによって得られる樹脂組成物は、2本ロール等で圧延され、冷却工程で水などによって冷却してもよい。 Next, the mixed materials are melt-kneaded to disperse the wax in the binder resin. In the melt-kneading process, a batch kneader such as a pressure kneader or a Banbury mixer, or a continuous kneader can be used, and single-screw or twin-screw extruders are the mainstream due to their advantage of continuous production. Examples include a KTK twin-screw extruder (manufactured by Kobe Steel, Ltd.), a TEM twin-screw extruder (manufactured by Toshiba Machine Co., Ltd.), a PCM kneader (manufactured by Ikegai Iron Works), a twin-screw extruder (manufactured by KCK Corporation), a Co-Kneader (manufactured by Buss Co., Ltd.), and a Kneadex (manufactured by Nippon Coke and Engineering Co., Ltd.). Furthermore, the resin composition obtained by melt-kneading may be rolled with a twin roll or the like and cooled with water in a cooling process.
ついで、樹脂組成物の冷却物は、粉砕工程で所望の粒径にまで粉砕される。粉砕工程では、例えば、クラッシャー、ハンマーミル、フェザーミルの如き粉砕機で粗粉砕した後、更に、例えば、クリプトロンシステム(川崎重工業社製)、スーパーローター(日清エンジニアリング社製)、ターボ・ミル(ターボ工業製)やエアージェット方式による微粉砕機で微粉砕する。 The cooled resin composition is then pulverized to the desired particle size in a pulverization process. In the pulverization process, the resin composition is coarsely pulverized using a pulverizer such as a crusher, hammer mill, or feather mill, and then further pulverized using a pulverizer such as a Cryptron System (manufactured by Kawasaki Heavy Industries, Ltd.), a Super Rotor (manufactured by Nisshin Engineering Co., Ltd.), a Turbo Mill (manufactured by Turbo Kogyo Co., Ltd.), or an air jet type pulverizer.
その後、必要に応じて慣性分級方式のエルボージェット(日鉄鉱業社製)、遠心力分級方式のターボプレックス(ホソカワミクロン社製)、TSPセパレータ(ホソカワミクロン社製)、ファカルティ(ホソカワミクロン社製)の如き分級機や篩分機を用いて分級する。 Then, if necessary, the mixture is classified using a classifier or sieve such as an inertial classification system such as Elbow Jet (manufactured by Nittetsu Mining Co., Ltd.), a centrifugal classification system such as Turboplex (manufactured by Hosokawa Micron Corporation), TSP Separator (manufactured by Hosokawa Micron Corporation), or Faculty (manufactured by Hosokawa Micron Corporation).
その後、加熱によるトナー粒子の表面処理を行い、トナーの円形度を増加させる。例えば、図3で表される表面処理装置を用いて、熱風により表面処理を行うこともできる。 Then, the toner particles are surface-treated by heating to increase the circularity of the toner. For example, the surface treatment can be performed with hot air using the surface treatment device shown in Figure 3.
原料定量供給手段31により定量供給された混合物は、圧縮気体調整手段32により調整された圧縮気体によって、原料供給手段の鉛直線上に設置された導入管33に導かれる。導入管を通過した混合物は、原料供給手段の中央部に設けられた円錐状の突起状部材4により均一に分散され、放射状に広がる8方向の供給管35に導かれ熱処理が行われる処理室6に導かれる。
The mixture supplied by the raw material supply means 31 is introduced into an
このとき、処理室に供給された混合物は、処理室内に設けられた混合物の流れを規制するための規制手段39によって、その流れが規制される。このため処理室に供給された混合物は、処理室内を旋回しながら熱処理された後、冷却される。 At this time, the flow of the mixture supplied to the treatment chamber is regulated by a regulating means 39 for regulating the flow of the mixture provided in the treatment chamber. Therefore, the mixture supplied to the treatment chamber is heat-treated while swirling within the treatment chamber, and then cooled.
供給された混合物を熱処理するための熱風は、熱風供給手段37から供給され、熱風を旋回させるための旋回部材43により、処理室内に熱風を螺旋状に旋回させて導入される。その構成としては、熱風を旋回させるための旋回部材43が、複数のブレードを有しており、その枚数や角度により、熱風の旋回を制御することができる。処理室内に供給される熱風は、熱風供給手段37の出口部における温度が100℃乃至300℃であることが好ましい。熱風供給手段の出口部における温度が上記の範囲内であれば、混合物を加熱しすぎることによるトナー粒子の融着や合一を防止しつつ、トナー粒子を均一に球形化処理することが可能となる。
Hot air for heat-treating the supplied mixture is supplied from hot air supply means 37, and is introduced into the treatment chamber by spirally swirling the hot air using a swirling
更に熱処理された熱処理トナー粒子は冷風供給手段38から供給される冷風によって冷却され、冷風供給手段38から供給される温度は-20℃乃至30℃であることが好ましい。冷風の温度が上記の範囲内であれば、熱処理トナー粒子を効率的に冷却することができ、混合物の均一な球形化処理を阻害することなく、熱処理トナー粒子の融着や合一を防止することができる。冷風の絶対水分量は、0.5g/m3以上15.0g/m3以下であることが好ましい。 The heat-treated toner particles are then cooled by cold air supplied from cold air supply means 38, and the temperature of the cold air supplied from cold air supply means 38 is preferably -20°C to 30°C. If the temperature of the cold air is within the above range, the heat-treated toner particles can be efficiently cooled, and the fusion and coalescence of the heat-treated toner particles can be prevented without impeding the uniform spheroidization of the mixture. The absolute moisture content of the cold air is preferably 0.5 g/ m3 or more and 15.0 g/ m3 or less.
次に、冷却された熱処理トナー粒子は、処理室の下端にある回収手段40によって回収される。なお、回収手段の先にはブロワー(不図示)が設けられ、それにより吸引搬送される構成となっている。 Next, the cooled heat-treated toner particles are collected by the collection means 40 at the bottom of the processing chamber. A blower (not shown) is provided at the end of the collection means, which is used to suck and transport the toner particles.
また、粉体粒子供給口44は、供給された混合物の旋回方向と熱風の旋回方向が同方向になるように設けられており、表面処理装置の回収手段40は、旋回された粉体粒子の旋回方向を維持するように、処理室の外周部に設けられている。さらに、冷風供給手段38から供給される冷風は、装置外周部から処理室内周面に、水平かつ接線方向から供給されるよう構成されている。粉体供給口から供給されるトナーの旋回方向、冷風供給手段から供給された冷風の旋回方向、熱風供給手段から供給された熱風の旋回方向がすべて同方向である。そのため、処理室内で乱流が起こらず、装置内の旋回流が強化され、トナーに強力な遠心力がかかり、トナーの分散性が更に向上するため、合一粒子の少ない、形状の揃ったトナーを得ることができる。
The powder
トナーの平均円形度は、0.960以上0.980以下であると、非静電付着力を低く抑えることができるためカブリ抑制の観点から好ましい。 When the average circularity of the toner is 0.960 or more and 0.980 or less, this is preferable from the viewpoint of suppressing fogging, since it is possible to keep the non-electrostatic adhesion force low.
その後、微粉側の粗粉側に二分する。例えば、慣性分級方式のエルボージェット(日鉄鉱業(株)製)を用いて二分する。二分された熱処理トナー粒子それぞれの表面に、所望量のシリカ微粒子Aを外添処理する。外添処理する方法としては、ダブルコン・ミキサー、V型ミキサー、ドラム型ミキサー、スーパーミキサー、ヘンシェルミキサー、ナウタミキサ、メカノハイブリッド(日本コークス工業株式会社製)、ノビルタ(ホソカワミクロン株式会社製)等の混合装置を外添機として用いて、撹拌・混合する方法が挙げられる。その際、必要に応じて、流動化剤等のシリカ微粒子以外の外添剤を外添処理しても良い。 Then, the fine powder side is divided into two parts, one for fine powder and the other for coarse powder. For example, an inertial classification system, Elbow Jet (manufactured by Nittetsu Mining Co., Ltd.), is used to divide the particles into two parts. A desired amount of silica fine particles A is added to the surface of each of the divided heat-treated toner particles. Examples of methods for adding silica fine particles include a method of stirring and mixing using a mixing device such as a Double Con Mixer, V-type mixer, drum mixer, super mixer, Henschel mixer, Nauta mixer, Mechano Hybrid (manufactured by Nippon Coke & Engineering Co., Ltd.), or Nobilta (manufactured by Hosokawa Micron Corporation) as an external addition device. In this case, external additives other than silica fine particles, such as a fluidizing agent, may be added as necessary.
次に、トナー及び原材料の各種物性の測定法について以下に説明する。 Next, we will explain how to measure various physical properties of toner and raw materials.
<トナーの重量平均粒径(D4)、個数平均粒径(D1)の測定方法>
トナーの重量平均粒径(D4)および個数平均粒径(D1)は、100μmのアパーチャーチューブを備えた細孔電気抵抗法による精密粒度分布測定装置「コールター・カウンター Multisizer 3」(登録商標、ベックマン・コールター社製)と、測定条件設定及び測定データ解析をするための付属の専用ソフト「ベックマン・コールター Multisizer 3 Version3.51」(ベックマン・コールター社製)を用いた。実効測定チャンネル数2万5千チャンネルで測定し、測定データの解析を行い、算出した。
<Method of measuring weight average particle diameter (D4) and number average particle diameter (D1) of toner>
The weight average particle diameter (D4) and number average particle diameter (D1) of the toner were measured using a precision particle size distribution measuring device using a pore electrical resistance method equipped with a 100 μm aperture tube, "Coulter Counter Multisizer 3" (registered trademark, manufactured by Beckman Coulter, Inc.), and the accompanying dedicated software for setting measurement conditions and analyzing measurement data, "Beckman Coulter Multisizer 3 Version 3.51" (manufactured by Beckman Coulter, Inc.). Measurement was performed with an effective measurement channel count of 25,000 channels, and the measurement data was analyzed and calculated.
測定に使用する電解水溶液は、特級塩化ナトリウムをイオン交換水に溶解して濃度が約1質量%となるようにしたもの、例えば、「ISOTON II」(ベックマン・コールター社製)が使用できる。 The electrolyte solution used for the measurements is one in which special grade sodium chloride is dissolved in ion-exchanged water to give a concentration of approximately 1% by mass, for example "ISOTON II" (manufactured by Beckman Coulter).
尚、測定、解析を行う前に、以下のように専用ソフトの設定を行った。 Before performing measurements and analysis, the dedicated software was configured as follows:
専用ソフトの「標準測定方法(SOM)を変更画面」において、コントロールモードの総カウント数を50000粒子に設定し、測定回数を1回、Kd値は「標準粒子10.0μm」(ベックマン・コールター社製)を用いて得られた値を設定する。閾値/ノイズレベルの測定ボタンを押すことで、閾値とノイズレベルを自動設定する。また、カレントを1600μAに、ゲインを2に、電解液をISOTON IIに設定し、測定後のアパーチャーチューブのフラッシュにチェックを入れる。 In the "Change Standard Measurement Method (SOM) screen" of the dedicated software, set the total count number in control mode to 50,000 particles, the number of measurements to 1, and the Kd value to the value obtained using "Standard Particle 10.0 μm" (manufactured by Beckman Coulter). Press the threshold/noise level measurement button to automatically set the threshold and noise level. Also, set the current to 1600 μA, the gain to 2, the electrolyte to ISOTON II, and check the aperture tube flush after measurement.
専用ソフトの「パルスから粒径への変換設定画面」において、ビン間隔を対数粒径に、粒径ビンを256粒径ビンに、粒径範囲を2μmから60μmまでに設定する。 In the dedicated software's "Pulse to particle size conversion setting screen," set the bin interval to logarithmic particle size, the particle size bin to 256 particle size bins, and the particle size range to 2 μm to 60 μm.
具体的な測定法は以下の通りである。
(1)Multisizer 3専用のガラス製250ml丸底ビーカーに前記電解水溶液約200mlを入れ、サンプルスタンドにセットし、スターラーロッドの撹拌を反時計回りで24回転/秒にて行う。そして、解析ソフトの「アパーチャーのフラッシュ」機能により、アパーチャーチューブ内の汚れと気泡を除去しておく。
(2)ガラス製の100ml平底ビーカーに前記電解水溶液約30mlを入れる。この中に分散剤として「コンタミノンN」(非イオン界面活性剤、陰イオン界面活性剤、有機ビルダーからなるpH7の精密測定器洗浄用中性洗剤の10質量%水溶液、和光純薬工業社
製)をイオン交換水で3質量倍に希釈した希釈液を約0.3ml加える。
(3)発振周波数50kHzの発振器2個を位相を180度ずらした状態で内蔵し、電気的出力120Wの超音波分散器「Ultrasonic Dispension System Tetora150」(日科機バイオス社製)の水槽内に所定量のイオン交換水を入れる。この水槽中に前記コンタミノンNを約2ml添加する。
(4)前記(2)のビーカーを前記超音波分散器のビーカー固定穴にセットし、超音波分散器を作動させる。そして、ビーカー内の電解水溶液の液面の共振状態が最大となるようにビーカーの高さ位置を調整する。
(5)前記(4)のビーカー内の電解水溶液に超音波を照射した状態で、トナー約10mgを少量ずつ前記電解水溶液に添加し、分散させる。そして、さらに60秒間超音波分散処理を継続する。尚、超音波分散にあたっては、水槽の水温が10℃以上40℃以下となる様に適宜調節する。
(6)サンプルスタンド内に設置した前記(1)の丸底ビーカーに、ピペットを用いてトナーを分散した前記(5)の電解質水溶液を滴下し、測定濃度が約5%となるように調整する。そして、測定粒子数が50000個になるまで測定を行う。
(7)測定データを装置付属の前記専用ソフトにて解析を行ない、重量平均粒径(D4)および個数平均粒径(D1)を算出する。尚、専用ソフトでグラフ/体積%と設定したときの、分析/体積統計値(算術平均)画面の「平均径」が重量平均粒径(D4)であり、専用ソフトでグラフ/個数%と設定したときの、分析/個数統計値(算術平均)画面の「平均径」が個数平均粒径(D1)である。
The specific measurement method is as follows.
(1) Pour about 200 ml of the electrolyte solution into a 250 ml round-bottom glass beaker for use with the Multisizer 3, set it on the sample stand, and stir the stirrer rod counterclockwise at 24 revolutions per second. Then, remove dirt and air bubbles from inside the aperture tube using the "aperture flush" function of the analysis software.
(2) About 30 ml of the aqueous electrolyte solution is placed in a 100 ml flat-bottom glass beaker, and about 0.3 ml of a dilution of "Contaminon N" (a 10% aqueous solution of a neutral detergent for cleaning precision measuring instruments,
(3) A predetermined amount of ion-exchanged water is placed in the water tank of an ultrasonic disperser "Ultrasonic
(4) The beaker of (2) is set in the beaker fixing hole of the ultrasonic disperser, and the ultrasonic disperser is operated. Then, the height position of the beaker is adjusted so that the resonance state of the liquid surface of the electrolytic solution in the beaker is maximized.
(5) In a state where the electrolyte solution in the beaker in (4) is irradiated with ultrasonic waves, about 10 mg of toner is added little by little to the electrolyte solution and dispersed. Then, ultrasonic dispersion treatment is continued for another 60 seconds. During ultrasonic dispersion, the water temperature in the water tank is appropriately adjusted so as to be 10°C or higher and 40°C or lower.
(6) Using a pipette, the electrolyte aqueous solution (5) in which the toner is dispersed is dropped into the round-bottom beaker (1) placed in the sample stand, and the measurement concentration is adjusted to about 5%. Then, the measurement is continued until the number of particles measured reaches 50,000.
(7) The measurement data is analyzed using the dedicated software provided with the device to calculate the weight average particle diameter (D4) and number average particle diameter (D1). When the dedicated software is set to graph/volume %, the "average diameter" on the analysis/volume statistics (arithmetic mean) screen is the weight average particle diameter (D4), and when the dedicated software is set to graph/number %, the "average diameter" on the analysis/number statistics (arithmetic mean) screen is the number average particle diameter (D1).
キャリアコア粒子として、下記のようにタイプの異なるものを用意した。 Different types of carrier core particles were prepared as follows:
<磁性キャリアコア1(多孔質磁性コア粒子)の製造例>
工程1(秤量及び混合工程)
Fe2O3 67.5質量%
MnCO3 29.2質量%
Mg(OH)2 2.0質量%
SrCO3 1.3質量%
上記フェライト原材料を秤量し、フェライト原材料80質量部に水20質量部を加えて粉砕し、スラリーを調製した。スラリーの固形分濃度は、80質量%とした。
<Production Example of Magnetic Carrier Core 1 (Porous Magnetic Core Particles)>
Step 1 (weighing and mixing step)
Fe 2 O 3 67.5% by mass
MnCO 3 29.2% by mass
Mg(OH) 2 2.0% by mass
SrCO 3 1.3% by mass
The ferrite raw material was weighed, and 80 parts by mass of the ferrite raw material was mixed with 20 parts by mass of water and pulverized to prepare a slurry having a solid content of 80% by mass.
工程2(仮焼成工程)
得られたスラリーをスプレードライヤー(大川原化工機社製)により乾燥した後、バッチ式電気炉で、窒素雰囲気下(酸素濃度1.0体積%)、温度1030℃で3.0時間焼成し、仮焼フェライトを作製した。
Step 2 (pre-firing step)
The obtained slurry was dried using a spray dryer (manufactured by Okawara Kakoki Co., Ltd.) and then fired in a batch-type electric furnace in a nitrogen atmosphere (oxygen concentration: 1.0% by volume) at a temperature of 1,030° C. for 3.0 hours to produce calcined ferrite.
工程3(粉砕工程)
得られた仮焼フェライトをクラッシャーで0.5mm程度に粉砕した後に、水を加え、スラリーを調製した。スラリーの固形分濃度を70質量%とした。該スラリーを、直径1/8インチのステンレスビーズを用いた湿式ボールミルで3時間粉砕し、さらに直径1mmのジルコニアを用いた湿式ビーズミルで4時間粉砕し、体積基準の50%粒子径(D50)が1.3μm仮焼フェライトスラリーを得た。
Step 3 (Crushing step)
The obtained calcined ferrite was crushed to about 0.5 mm with a crusher, and water was added to prepare a slurry. The solid content of the slurry was set to 70 mass %. The slurry was crushed for 3 hours with a wet ball mill using stainless steel beads with a diameter of 1/8 inch, and further crushed for 4 hours with a wet bead mill using zirconia with a diameter of 1 mm, to obtain a calcined ferrite slurry with a volume-based 50% particle size (D50) of 1.3 μm.
工程4(造粒工程)
上記仮焼フェライトスラリーに、仮焼フェライト100質量部に対して、分散剤としてポリカルボン酸アンモニウム1.0質量部、バインダーとしてポリビニルアルコール1.5質量部を添加した後、スプレードライヤー(大川原化工機社製)で球状粒子に造粒、乾燥した。得られた造粒物に対して、粒度調整を行った後、ロータリー式電気炉を用いて750℃で2時間加熱し、分散剤やバインダーなどの有機物を除去した。
Step 4 (granulation step)
To the calcined ferrite slurry, 1.0 part by mass of ammonium polycarboxylate as a dispersant and 1.5 parts by mass of polyvinyl alcohol as a binder were added per 100 parts by mass of the calcined ferrite, and the mixture was granulated into spherical particles and dried using a spray dryer (manufactured by Okawara Kakoki Co., Ltd.) The resulting granulated material was subjected to particle size adjustment, and then heated at 750° C. for 2 hours using a rotary electric furnace to remove organic substances such as the dispersant and binder.
工程5(焼成工程)
窒素雰囲気下(酸素濃度1.0体積%)で、室温から焼成温度(1100℃)になるまでの時間を2時間とし、温度1100℃で4時間保持し、焼成した。その後、8時間をかけて温度60℃まで降温し、窒素雰囲気から大気に戻し、温度40℃以下で取り出した。
Step 5 (firing step)
The material was fired in a nitrogen atmosphere (oxygen concentration 1.0% by volume) for 2 hours from room temperature to the firing temperature (1100° C.), and then held at 1100° C. for 4 hours. The material was then cooled to 60° C. over 8 hours, returned from the nitrogen atmosphere to the air, and taken out at a temperature of 40° C. or less.
工程6(選別工程)
凝集した粒子を解砕した後に、目開き150μmの篩で篩分して粗大粒子を除去、風力分級を行い、微粉を除去し、さらに磁力選鉱により低磁力分を除去してフェライト系芯材粒子を得た。得られたフェライト系芯材粒子は、多孔質状で空孔を有していた。
Step 6 (sorting step)
The aggregated particles were disintegrated, and then sieved through a sieve with 150 μm openings to remove coarse particles, air classification to remove fine powder, and magnetic separation to remove low magnetic particles to obtain ferrite-based core material particles. The obtained ferrite-based core material particles were porous and had voids.
工程7(充填工程)
得られたフェライト系芯材粒子100質量部を混合撹拌機(ダルトン社製の万能撹拌機NDMV型)の撹拌容器内に入れ、60℃に温度を保ち、2.3kPaまで減圧しながら窒素を導入した。そこにメチルフェニルシリコーンレジン50質量部に対し、トルエン50質量部をマルチブレンダーミキサーで10分間攪拌したものをフェライト系芯材粒子に滴下した。滴下量はフェライト系芯材粒子100質量部対して、樹脂成分の固形分として5.0質量部となるように調整した。
Step 7 (filling step)
100 parts by mass of the obtained ferrite-based core particles were placed in a stirring vessel of a mixing stirrer (Dalton's universal stirrer NDMV type), and nitrogen was introduced while maintaining the temperature at 60°C and reducing the pressure to 2.3 kPa. 50 parts by mass of methylphenyl silicone resin and 50 parts by mass of toluene were mixed for 10 minutes with a multi-blender mixer and then dropped onto the ferrite-based core particles. The amount of dripping was adjusted so that the solid content of the resin component was 5.0 parts by mass per 100 parts by mass of the ferrite-based core particles.
滴下終了後2.5時間そのまま撹拌を続けた後、70℃まで温度を上げ、減圧下で溶剤を除去して、フェライト系芯材粒子の粒子内に上記樹脂組成物を充填した。 After the dropwise addition was completed, stirring was continued for 2.5 hours, the temperature was then raised to 70°C, the solvent was removed under reduced pressure, and the ferrite core particles were filled with the above resin composition.
冷却後、得られたフェライト系芯材粒子を回転可能な混合容器内に、スパイラル羽根を有する混合機(杉山重工業社製のドラムミキサーUD-AT型)に移し、窒素雰囲気下で、2℃/分の昇温速度で、撹拌機の設定温度220℃に昇温した。この温度で1.0時間加熱撹拌を行い、樹脂を硬化させ、さらに1.0時間、200℃を保持しながら撹拌を続けた。 After cooling, the resulting ferrite-based core particles were transferred to a mixer with a spiral blade (a UD-AT drum mixer manufactured by Sugiyama Heavy Industries Co., Ltd.) in a rotatable mixing container, and the temperature was raised to the set temperature of the mixer at 220°C at a heating rate of 2°C/min under a nitrogen atmosphere. Heating and stirring were continued at this temperature for 1.0 hour to harden the resin, and stirring was continued for an additional 1.0 hour while maintaining the temperature at 200°C.
その後室温まで冷却し、樹脂が充填、硬化されたフェライト系芯材粒子を取り出し、磁力選鉱機を用いて、非磁性物を取り除いた。さらに、振動篩にて粗大粒子を取り除き樹脂が充填された磁性キャリアコア1を得た。磁性キャリアコア1の体積分布基準の50%粒径(D50)は、37.7μmであった。得られた磁性キャリアコア1の物性を表1に示す。
Then, the mixture was cooled to room temperature, and the ferrite-based core particles filled with resin and hardened were removed, and non-magnetic materials were removed using a magnetic separator. Furthermore, coarse particles were removed using a vibrating sieve to obtain
<磁性キャリアコア2(フェライトコア粒子)の製造例>
工程1(秤量・混合工程)
Fe2O3 61.7質量%
MnCO3 34.2質量%
Mg(OH)2 3.0質量%
SrCO3 1.1質量%
となるようにフェライト原材料を秤量した。
<Production Example of Magnetic Carrier Core 2 (Ferrite Core Particles)>
Process 1 (weighing and mixing process)
Fe 2 O 3 61.7% by mass
MnCO 3 34.2% by mass
Mg(OH) 2 3.0% by mass
SrCO 3 1.1% by mass
The ferrite raw material was weighed so that
その後、ジルコニア(φ10mm)のボールを用いた乾式ボールミルで2時間粉砕・混合した。 The mixture was then ground and mixed for 2 hours in a dry ball mill using zirconia balls (φ10 mm).
工程2(仮焼成工程)
粉砕・混合した後、バーナー式焼成炉を用い大気中で1000℃で2時間焼成し、仮焼フェライトを作製した。フェライトの組成は、下記の通り。
(MnO)a(MgO)b(SrO)c(Fe2O3)d
上記式において、a=0.40、b=0.07、c=0.01、d=0.52
Step 2 (pre-firing step)
After crushing and mixing, the mixture was sintered in air at 1000° C. for 2 hours using a burner-type sintering furnace to produce calcined ferrite. The composition of the ferrite was as follows:
(MnO)a(MgO)b(SrO)c ( Fe2O3 )d
In the above formula, a = 0.40, b = 0.07, c = 0.01, d = 0.52
工程3(粉砕工程)
クラッシャーで0.5mm程度に粉砕した後に、ステンレスボール(φ1.0mm)を用い、仮焼フェライト100質量部に対し、水を30質量部加え、湿式ボールミルで2時間粉砕した。ボールを分離後、ステンレスボール(φ1.0mm)を用い、湿式ビーズミルで3時間粉砕し、フェライトスラリーを得た。
Step 3 (Crushing step)
After crushing to about 0.5 mm with a crusher, 30 parts by mass of water was added to 100 parts by mass of the calcined ferrite and crushed in a wet ball mill using stainless steel balls (φ1.0 mm) for 2 hours. After separating the balls, the mixture was crushed in a wet bead mill using stainless steel balls (φ1.0 mm) for 3 hours to obtain a ferrite slurry.
工程4(造粒工程)
フェライトスラリーに、バインダーとして仮焼フェライト100質量部に対してポリビニルアルコール1.5質量部を添加し、スプレードライヤー(製造元:大川原化工機)で、36μmの球状粒子に造粒した。
Step 4 (granulation step)
To the ferrite slurry, 1.5 parts by mass of polyvinyl alcohol was added as a binder per 100 parts by mass of the calcined ferrite, and the mixture was granulated into spherical particles of 36 μm using a spray dryer (manufacturer: Okawara Kakoki).
工程5(本焼成工程)
焼成雰囲気をコントロールするために、電気炉にて窒素雰囲気下(酸素濃度0.6体積%)で、1200℃で6時間焼成した。
Step 5 (main firing step)
In order to control the firing atmosphere, firing was performed in an electric furnace under a nitrogen atmosphere (oxygen concentration: 0.6% by volume) at 1200° C. for 6 hours.
工程6(選別工程)
凝集した粒子を解砕した後に、目開き250μmの篩で篩分して粗大粒子を除去し、磁性キャリアコア2を得た。得られた磁性キャリアコア2の物性を表1に示す。
Step 6 (sorting step)
The aggregated particles were disintegrated, and then the mixture was sieved through a sieve having an opening of 250 μm to remove coarse particles, thereby obtaining magnetic carrier cores 2. The physical properties of the obtained magnetic carrier cores 2 are shown in Table 1.
<磁性体粒子Aの調製>
ガス吹き込み管を有する反応槽に窒素ガスを20L/分で通気しながら、Fe2+1.5モル/Lを含む硫酸第一鉄水溶液26.7L及びSi4+0.2モル/Lを含むケイ酸ソーダ3号水溶液1.0Lを3.4Nの水酸化ナトリウム水溶液22.3Lに加え、pHを6.8、温度90℃まで昇温させた。さらに3.5Nの水酸化ナトリウム水溶液1.2Lを添加し、pHを8.5に調整し、撹拌を続け、ガスを空気に変え、100L/分で90分間通気する。希硫酸を用いて、pH7に中和し、生成粒子を水洗、濾過、乾燥、粉砕を行い、個数平均粒径0.30μmの磁性体粒子Aを得た。
<Preparation of Magnetic Particles A>
While passing nitrogen gas at 20 L/min through a reaction tank having a gas inlet tube, 26.7 L of ferrous sulfate aqueous solution containing 1.5 mol/L of Fe2 + and 1.0 L of sodium silicate No. 3 aqueous solution containing 0.2 mol/L of Si4+ were added to 22.3 L of 3.4 N aqueous sodium hydroxide solution, and the pH was adjusted to 6.8 and the temperature was raised to 90°C. Further, 1.2 L of 3.5 N aqueous sodium hydroxide solution was added, the pH was adjusted to 8.5, stirring was continued, the gas was changed to air, and the mixture was passed through at 100 L/min for 90 minutes. The mixture was neutralized to
得られた磁性体粒子Aと、シラン系カップリング剤(3-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン)(マグネタイト微粒子の100質量部に対して1.2質量部)とを、容器に導入した。そして、該容器内において100℃で1時間高速混合撹拌して、磁性体粒子Aを表面処理した。 The obtained magnetic particles A and a silane coupling agent (3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane) (1.2 parts by mass per 100 parts by mass of magnetite microparticles) were introduced into a container. The magnetic particles A were then surface-treated by high-speed mixing and stirring in the container at 100°C for 1 hour.
<磁性体粒子Bの調製>
個数平均粒径0.40μmの球状ヘマタイト粒子100質量部に対して1.2質量部のシラン系カップリング剤(3-(2-アミノエチルアミノ)プロピルトリメトキシシラン)を、磁性体粒子Aと同様に表面処理した。
<Preparation of Magnetic Particles B>
Similar to the magnetic particles A, 100 parts by mass of spherical hematite particles having a number-average particle size of 0.40 μm were subjected to surface treatment with 1.2 parts by mass of a silane coupling agent (3-(2-aminoethylamino)propyltrimethoxysilane).
<磁性キャリアコア3(磁性体分散型樹脂コア粒子)の製造例>
・フェノール 10.0質量部
・ホルムアルデヒド溶液(ホルムアルデヒド37質量%水溶液) 15.0質量部
・表面処理した磁性体粒子A 90.0質量部
・表面処理した磁性体粒子B 10.0質量部
・25質量%アンモニア水 3.5質量部
・水 15.0質量部
上記材料を反応釜に導入し、温度40℃にしてよく混合した。その後撹拌しながら平均昇温速度1.5℃/分で、温度85℃に加熱し、温度85℃にて保持し、3時間重合反応させて硬化させた。このときの撹拌翼の周速は1.96m/秒とした。
<Production Example of Magnetic Carrier Core 3 (Magnetic Material Dispersed Resin Core Particles)>
Phenol 10.0 parts by weight Formaldehyde solution (37% by weight aqueous formaldehyde solution) 15.0 parts by weight Surface-treated magnetic particles A 90.0 parts by weight Surface-treated magnetic particles B 10.0 parts by weight 25% by weight ammonia water 3.5 parts by weight Water 15.0 parts by weight The above materials were introduced into a reaction vessel, and mixed well at a temperature of 40° C. Then, the mixture was heated to a temperature of 85° C. at an average heating rate of 1.5° C./min while stirring, and the mixture was kept at a temperature of 85° C. for 3 hours to polymerize and harden the mixture. The peripheral speed of the stirring blade at this time was 1.96 m/sec.
重合反応させた後、温度30℃まで冷却して水を添加した。上澄み液を除去して得られた沈殿物を水洗し、さらに風乾した。得られた風乾物を、減圧下(5mmHg以下)、180℃で5時間乾燥させて、磁性体分散型樹脂粒子である磁性キャリアコア3を得た。得られた磁性キャリアコア3の物性を表1に示す。 After the polymerization reaction, the mixture was cooled to 30°C and water was added. The supernatant was removed, and the resulting precipitate was washed with water and then air-dried. The air-dried product was dried at 180°C for 5 hours under reduced pressure (5 mmHg or less) to obtain magnetic carrier core 3, which is a magnetic material-dispersed resin particle. The physical properties of the obtained magnetic carrier core 3 are shown in Table 1.
<樹脂A-1~A-12の製造例>
表2で示される繰り返し単位に相当するアクリルモノマーを、表2に示す質量部で加え、還流冷却器、温度計、窒素吸い込み管、及びすり合わせ方式撹拌装置を有する四つ口フラスコに加えた。さらにトルエン100質量部、メチルエチルケトン100質量部、及びアゾビスイソバレロニトリル2.0質量部を加えた。得られた混合物を、窒素気流下75℃で10時間保持し、重合反応終了後、洗浄を繰り返し、樹脂A-1~A-12(固形分30質量%)を得た。
<Production Examples of Resins A-1 to A-12>
An acrylic monomer corresponding to the repeating unit shown in Table 2 was added in the parts by mass shown in Table 2 to a four-neck flask equipped with a reflux condenser, a thermometer, a nitrogen suction tube, and a grinding type stirrer. 100 parts by mass of toluene, 100 parts by mass of methyl ethyl ketone, and 2.0 parts by mass of azobisisovaleronitrile were further added. The resulting mixture was held at 75°C for 10 hours under a nitrogen stream, and after the polymerization reaction was completed, washing was repeated to obtain resins A-1 to A-12 (solid content 30% by mass).
<樹脂B-1~B-9の製造例>
表3で示される繰り返し単位に相当するアクリルモノマーを、表3に示す質量部で加え、還流冷却器、温度計、窒素吸い込み管、及びすり合わせ方式撹拌装置を有する四つ口フラスコに加えた。さらにトルエン100質量部、メチルエチルケトン100質量部、及びアゾビスイソバレロニトリル2.0質量部を加えた。得られた混合物を、窒素気流下75℃で10時間保持し、重合反応終了後、洗浄を繰り返し、樹脂B-1~B-9(固形分30質量%)を得た。
<Production Examples of Resins B-1 to B-9>
An acrylic monomer corresponding to the repeating unit shown in Table 3 was added in the parts by mass shown in Table 3 to a four-neck flask equipped with a reflux condenser, a thermometer, a nitrogen suction tube, and a grinding type stirrer. 100 parts by mass of toluene, 100 parts by mass of methyl ethyl ketone, and 2.0 parts by mass of azobisisovaleronitrile were further added. The resulting mixture was held at 75°C for 10 hours under a nitrogen stream, and after the polymerization reaction was completed, washing was repeated to obtain resins B-1 to B-9 (solid content 30% by mass).
<磁性キャリア1~19の製造例>
表2に示す樹脂A及び表3に示す樹脂Bを、下記表4示す組み合わせ及び質量部の樹脂溶液に、さらにトルエンを400質量部添加し、マルチブレンダーミキサーで10分攪拌した樹脂溶液を準備した。
<Production Examples of
Resin A shown in Table 2 and Resin B shown in Table 3 were added to a resin solution in the combination and parts by mass shown in Table 4 below, and 400 parts by mass of toluene were added. The resin solution was then stirred for 10 minutes using a multi-blender mixer to prepare a resin solution.
次に減圧下(1.5kPa)、温度60℃で維持されている遊星運動型混合機(ホソカワミクロン社製のナウタミキサVN型)に、表4に示す磁性キャリアコア100質量部に対し、
樹脂成分の固形分として2.2質量部になるように樹脂溶液を投入した。投入後50分間、温度100℃で溶媒除去及び塗布操作を行った。
Next, 100 parts by mass of the magnetic carrier cores shown in Table 4 were mixed in a planetary mixer (Nauta Mixer VN type manufactured by Hosokawa Micron Corporation) maintained at a temperature of 60° C. under reduced pressure (1.5 kPa).
The resin solution was added so that the solid content of the resin component was 2.2 parts by mass. After the addition, the solvent was removed and the coating operation was carried out at a temperature of 100° C. for 50 minutes.
その後被覆樹脂組成物で被覆された磁性キャリアを回転可能な混合容器内にスパイラル羽根を有する混合機(杉山重工業社製のドラムミキサーUD-AT型)に移す。混合容器を1分間に10回転させて撹拌しながら、窒素雰囲気下に温度120℃で2時間熱処理した。得られた磁性キャリア1を、磁力選鉱により低磁力品を分別し、開口150μmの篩を通した後、風力分級器で分級し、磁性キャリア1を得た。
The magnetic carrier coated with the coating resin composition was then transferred to a mixer (UD-AT type drum mixer manufactured by Sugiyama Heavy Industries Co., Ltd.) with a spiral blade placed in a rotatable mixing container. The mixing container was rotated 10 times per minute while stirring, and heat-treated at 120°C for 2 hours in a nitrogen atmosphere. The obtained
上記磁性キャリア1の作製方法と同様にして、上記表4に示されるキャリアコア種、樹脂A、樹脂Bからなる樹脂溶液の組合せ、及び磁性キャリアコア100質量部に対し、樹脂の固形分を、表4に示す樹脂成分の固形分比率で添加し、磁性キャリアコアに被覆して磁性キャリア2~19を得た。
In the same manner as in the preparation of
<メチルフェニルシリコーンを被覆した磁性キャリア粒子S、T、Uの製造例>
磁性キャリアコア2を100質量部、混合撹拌機(ダルトン社製の万能撹拌機NDMV型)の撹拌容器内に入れ、60℃に温度を保ち、2.3kPaまで減圧しながら窒素を導入した。
<Production Examples of Methylphenylsilicone-Coated Magnetic Carrier Particles S, T, and U>
100 parts by mass of the magnetic carrier cores 2 were placed in a stirring vessel of a mixer (NDMV type universal stirrer manufactured by Dalton Co.), and nitrogen was introduced while maintaining the temperature at 60° C. and reducing the pressure to 2.3 kPa.
次に、メチルシリコーンオリゴマー38質量部、メチルフェニルシリコーンオリゴマー62質量部に対し、トルエン90質量部、γ-アミノプロピルトリエトキシシラン4質量部、及びテトライソプロピルチタネート6質量部をマルチブレンダーミキサーで10分間攪拌し、被覆用液を調整した。次に磁性キャリアコア2を100質量部に対し、樹脂固形分が1.2質量部になるように混合しながら被覆用液を滴下した。 Next, 38 parts by mass of methyl silicone oligomer, 62 parts by mass of methyl phenyl silicone oligomer, 90 parts by mass of toluene, 4 parts by mass of γ-aminopropyl triethoxysilane, and 6 parts by mass of tetraisopropyl titanate were mixed in a multi-blender mixer for 10 minutes to prepare a coating liquid. Next, the coating liquid was dripped onto the magnetic carrier cores 2 while mixing so that the resin solid content was 1.2 parts by mass per 100 parts by mass.
滴下終了後2.5時間そのまま撹拌を続けた後、100℃まで温度を上げ、減圧下で溶剤を除去した。 After the dropwise addition was completed, stirring was continued for 2.5 hours, the temperature was then raised to 100°C, and the solvent was removed under reduced pressure.
冷却後、スパイラル羽根を有する混合機(杉山重工業社製のドラムミキサーUD-AT型)に移し、窒素雰囲気下で2℃/分の昇温速度で、撹拌機の設定温度180℃に昇温し、この温度で2.0時間加熱撹拌を行い、メチルフェニルシリコーンを被覆した磁性キャリア粒子Sを得た。 After cooling, the mixture was transferred to a mixer with a spiral blade (a drum mixer, model UD-AT, manufactured by Sugiyama Heavy Industries Co., Ltd.) and heated to a set temperature of 180°C at a heating rate of 2°C/min under a nitrogen atmosphere. The mixture was heated and stirred at this temperature for 2.0 hours to obtain magnetic carrier particles S coated with methylphenyl silicone.
同様に、表5に示すメチルシリコーンオリゴマーの質量部、メチルフェニルシリコーンオリゴマーの質量部で調整した樹脂溶液を使用し、磁性キャリア粒子Sと同様に被覆した磁性キャリア粒子T、磁性キャリア粒子Uを得た。 Similarly, a resin solution prepared using the parts by weight of methyl silicone oligomer and parts by weight of methyl phenyl silicone oligomer shown in Table 5 was used to obtain magnetic carrier particles T and magnetic carrier particles U coated in the same manner as magnetic carrier particles S.
<磁性キャリア20の製造例>
表6に示す樹脂A-13を100質量部に対し、トルエンを400質量部添加し、マルチブレンダーミキサーで10分攪拌した樹脂溶液A-13を準備した。
<Production Example of Magnetic Carrier 20>
Resin solution A-13 was prepared by adding 400 parts by mass of toluene to 100 parts by mass of resin A-13 shown in Table 6 and stirring for 10 minutes with a multi-blender mixer.
減圧下(1.5kPa)、温度60℃で維持されている遊星運動型混合機(ホソカワミクロン社製のナウタミキサVN型)に、上記磁性キャリア粒子Sを投入し、さらに磁性キャリアコア100質量部に対し、樹脂成分の固形分として0.3質量部になるように樹脂溶液A-13を投入した。投入後50分間、温度100℃で溶媒除去及び塗布操作を行った。 The magnetic carrier particles S were added to a planetary mixer (Nauta Mixer VN type, manufactured by Hosokawa Micron Corporation) maintained at a reduced pressure (1.5 kPa) and a temperature of 60°C, and resin solution A-13 was added so that the solid content of the resin component was 0.3 parts by mass per 100 parts by mass of magnetic carrier cores. After addition, the solvent was removed and the coating operation was carried out at a temperature of 100°C for 50 minutes.
その後、被覆樹脂組成物で被覆された磁性キャリアを回転可能な混合容器内にスパイラル羽根を有する混合機(杉山重工業社製のドラムミキサーUD-AT型)に移す。混合容器を1分間に10回転させて撹拌しながら、窒素雰囲気下に温度160℃で2時間熱処理した。得られた磁性キャリアを、磁力選鉱により低磁力品を分別し、開口150μmの篩を通した後、風力分級器で分級し、磁性キャリア20を得た。 Then, the magnetic carrier coated with the coating resin composition was transferred to a mixer (UD-AT type drum mixer manufactured by Sugiyama Heavy Industries Co., Ltd.) with a spiral blade inside a rotatable mixing container. The mixing container was rotated 10 times per minute while stirring, and heat-treated at a temperature of 160°C for 2 hours in a nitrogen atmosphere. The obtained magnetic carrier was separated into low magnetic products by magnetic separation, passed through a sieve with 150 μm openings, and then classified with an air classifier to obtain magnetic carrier 20.
<磁性キャリア21の製造例>
表6の樹脂A-14に示す繰り返し単位に相当するモノマーを、トルエン90質量部、γ-アミノプロピルトリエトキシシラン6質量部、及びテトライソプロピルチタネート4質量部をマルチブレンダーミキサーで10分間攪拌した被覆溶液A-14を準備した。
減圧下(1.5kPa)、温度60℃で維持されている遊星運動型混合機(ホソカワミクロン社製のナウタミキサVN型)に、上記磁性キャリア粒子Tを投入し、さらに磁性キャリアコア100質量部に対し、樹脂成分の固形分として0.3質量部になるように被覆溶液A-14を滴下した。投入後50分間、温度100℃で溶媒除去及び塗布操作を行った。
<Production Example of Magnetic Carrier 21>
A coating solution A-14 was prepared by stirring a monomer corresponding to the repeating unit shown in Resin A-14 in Table 6, 90 parts by mass of toluene, 6 parts by mass of γ-aminopropyltriethoxysilane, and 4 parts by mass of tetraisopropyl titanate in a multi-blender mixer for 10 minutes.
The magnetic carrier particles T were charged into a planetary mixer (Nauta Mixer VN type manufactured by Hosokawa Micron Corporation) maintained at a temperature of 60° C. under reduced pressure (1.5 kPa), and the coating solution A-14 was further dropped thereinto so that the solid content of the resin component was 0.3 parts by mass relative to 100 parts by mass of the magnetic carrier cores. After the charging, the solvent was removed and the coating operation was carried out at a temperature of 100° C. for 50 minutes.
その後被覆樹脂組成物で被覆された磁性キャリアを回転可能な混合容器内にスパイラル羽根を有する混合機(杉山重工業社製のドラムミキサーUD-AT型)に移す。混合容器を1分間に10回転させて撹拌しながら、窒素雰囲気下に温度250℃で2時間熱処理した。得られた磁性キャリアを、磁力選鉱により低磁力品を分別し、開口150μmの篩を通した後、風力分級器で分級し、磁性キャリア21を得た。 The magnetic carrier coated with the coating resin composition was then transferred to a mixer (UD-AT type drum mixer manufactured by Sugiyama Heavy Industries Co., Ltd.) with a spiral blade placed in a rotatable mixing container. The mixing container was rotated 10 times per minute while stirring, and heat-treated at 250°C for 2 hours in a nitrogen atmosphere. The magnetic carrier obtained was separated into low magnetic products by magnetic separation, passed through a sieve with 150 μm openings, and then classified with an air classifier to obtain magnetic carrier 21.
<磁性キャリア22の製造例>
表6の樹脂A-15に示す繰り返し単位を有するフッ素樹脂(0.1μmに微粒子化されたもの)を、磁性キャリア粒子U101.2質量部に対し0.3質量部を遊星運動型混合機に投入し、50分間攪拌した。得られた磁性粒子を、流動床被覆装置を用い、温度360℃で2時間被覆処理を行い、磁性キャリア22を得た。
<Production Example of Magnetic Carrier 22>
0.3 parts by mass of a fluororesin (microparticulated to 0.1 μm) having a repeating unit shown in Resin A-15 in Table 6 was added to a planetary mixer for 1.2 parts by mass of magnetic carrier particles U10, and stirred for 50 minutes. The obtained magnetic particles were subjected to a coating process at a temperature of 360° C. for 2 hours using a fluidized bed coating device, to obtain magnetic carrier 22.
<磁性キャリア23の製造例>
表6に示す樹脂A-16と、表3に示す樹脂B-8を、表7示す組み合わせ及び質量部の樹脂溶液に、さらにトルエンを400質量部添加し、マルチブレンダーミキサーで10分攪拌した樹脂溶液を準備した。
<Production Example of Magnetic Carrier 23>
Resin A-16 shown in Table 6 and Resin B-8 shown in Table 3 were added to a resin solution in the combination and parts by mass shown in Table 7, and 400 parts by mass of toluene were added. A resin solution was prepared by stirring for 10 minutes with a multi-blender mixer.
次に減圧下(1.5kPa)、温度60℃で維持されている遊星運動型混合機(ホソカワミクロン社製のナウタミキサVN型)に、表7に示す磁性キャリアコア100質量部に対し、樹脂成分の固形分として1.5質量部になるように樹脂溶液を投入した。投入後50分間、温度100℃で溶媒除去及び塗布操作を行った。 Next, the resin solution was poured into a planetary mixer (Nauta Mixer VN type manufactured by Hosokawa Micron Corporation) maintained at a reduced pressure (1.5 kPa) and a temperature of 60°C, so that the resin component solid content was 1.5 parts by mass per 100 parts by mass of the magnetic carrier cores shown in Table 7. After pouring, the solvent was removed and the coating operation was carried out at a temperature of 100°C for 50 minutes.
その後被覆樹脂組成物で被覆された磁性キャリアを回転可能な混合容器内にスパイラル羽根を有する混合機(杉山重工業社製のドラムミキサーUD-AT型)に移す。混合容器を1分間に10回転させて撹拌しながら、窒素雰囲気下に温度160℃で4時間熱処理した。得られた磁性キャリアを、磁力選鉱により低磁力品を分別し、開口150μmの篩を通した後、風力分級器で分級し、磁性キャリア23を得た。 The magnetic carrier coated with the coating resin composition was then transferred to a mixer (UD-AT type drum mixer manufactured by Sugiyama Heavy Industries Co., Ltd.) with a spiral blade placed in a rotatable mixing container. The mixture was heat-treated for 4 hours at 160°C in a nitrogen atmosphere while stirring at 10 revolutions per minute. The magnetic carrier thus obtained was separated into low magnetic products by magnetic separation, passed through a sieve with 150 μm openings, and then classified with an air classifier to obtain magnetic carrier 23.
<トナー1の製造例>
・ポリエステル樹脂 100質量部
・フィッシャートロプシュワックス(最大吸熱ピークのピーク温度90℃) 4質量部
・3,5-ジ-t-ブチルサリチル酸アルミニウム化合物(ボントロンE88 オリエント化学工業(株)製) 0.1質量部
・C.I.ピグメントブルー 15:3 4.5質量部
上記材料をヘンシェルミキサー(FM-75型、三井鉱山(株)製)を用いて、回転数1500rpm、回転時間5minで混合した後、温度130℃に設定した二軸混練機(PCM-30型、株式会社池貝製)にて混練した。得られた混練物を冷却し、ハンマーミルにて1mm以下に粗粉砕し、粗砕物を得た。得られた粗砕物を、機械式粉砕機(T-250、ターボ工業(株)製)にて微粉砕した。さらにファカルティ(F-300、ホソカワミクロン社製)を用い、分級を行い、トナー母粒子1を得た。運転条件は、分級ローター回転数を11000rpm、分散ローター回転数を7200rpmとした。
<Production Example of
Polyester resin 100 parts by mass Fischer-Tropsch wax (peak temperature of maximum endothermic peak 90 ° C.) 4 parts by mass 3,5-di-t-butyl salicylic acid aluminum compound (Bontron E88 manufactured by Orient Chemical Industry Co., Ltd.) 0.1 parts by mass C.I. Pigment Blue 15:3 4.5 parts by mass The above materials were mixed using a Henschel mixer (FM-75 type, manufactured by Mitsui Mining Co., Ltd.) at a rotation speed of 1500 rpm and a rotation time of 5 min, and then kneaded with a twin-screw kneader (PCM-30 type, manufactured by Ikegai Co., Ltd.) set at a temperature of 130 ° C. The kneaded product obtained was cooled and coarsely crushed to 1 mm or less with a hammer mill to obtain a coarsely crushed product. The obtained coarsely crushed product was finely crushed with a mechanical crusher (T-250, manufactured by Turbo Kogyo Co., Ltd.). Further, classification was carried out using Faculty (F-300, manufactured by Hosokawa Micron Corporation) to obtain
・トナー母粒子1 100質量部
・シリカ微粒子A(個数平均粒径(D1)が120nm) 2.0質量部
上記処方で示した原材料をヘンシェルミキサー(FM-10C型、三井鉱山(株)製)を用いて、回転数1900rpm、回転時間3minで混合したのち、図3で示す表面処理装置によって熱処理を行い熱処理トナー粒子1を得た。運転条件はフィード量=5kg/hrとし、熱風温度=160℃、熱風流量=6m3/min.、冷風温度=-5℃、冷風流量=4m3/min.、ブロワー風量=20m3/min.、インジェクションエア流量=1m3/min.とした。
得られた熱処理トナー粒子を、慣性分級方式のエルボージェット(日鉄鉱業(株)製)を用い、熱処理トナー粒子が得られるように調整した。
・熱処理トナー粒子1 100質量部
・シリカ微粒子B(個数平均粒径(D1)が20nm) 0.6質量部
上記材料をヘンシェルミキサー(FM-75型、三井三池化工機(株)製)で回転数1900rpm、回転時間3minで混合し、トナー1(重量平均粒子径6.0μm)を得た。
The obtained heat-treated toner particles are classified by an inertial classification system using an Elbow Jet (manufactured by Nittetsu Mining Co., Ltd.) to obtain heat-treated toner particles.
Heat-treated
〔実施例1~17〕
91質量部の磁性キャリア1に対し、トナー1を9質量部加え、振とう機(YS-8D型:(株)ヤヨイ製)にて振とうし、320gの二成分系現像剤1を調製した。振とう機の振幅条件は150rpm、2分間とした。
[Examples 1 to 17]
9 parts by mass of
一方、10質量部の磁性キャリア1に対し、トナー1を90質量部加え、常温常湿23℃/50%RHの環境において、V型混合機により5分間混合し、補給用現像剤1を得た。
Meanwhile, 90 parts by weight of
この二成分系現像剤1および補給用現像剤1を用いて以下の評価を行った。
The following evaluations were carried out using this two-
画像形成装置として、imagePRESS C800(キヤノン製)改造機を用い、シアン位置の現像器に二成分系現像剤1を入れ、補給用現像剤1を入れた補給用現像剤容器をセットした。改造点としては、現像剤担持体の直流電圧VDC、静電潜像担持体の帯電電圧VD、レーザーパワー、及び、帯電器の総放電電流量を自由に設定できるように変更した。
A modified imagePRESS C800 (Canon) was used as the image forming device, and two-
画像出力評価は、所望の画像比率のFFH画像(ベタ画像)を出力し、FFH画像のトナーの載り量が所望になるようにVDC、VD、及びレーザーパワーを調整して、後述の評価を行った。FFHとは、256階調を16進数で表示した値であり、00hが256階調の1階調目(白地部)であり、FFHが256階調の256階調目(ベタ部)である。 Image output evaluation was performed by outputting a FFH image (solid image) with the desired image ratio, adjusting VDC, VD, and laser power so that the amount of toner applied to the FFH image was as desired, and performing the evaluation described below. FFH is a value that expresses 256 gradations in hexadecimal, with 00h being the first gradation (white background) of the 256 gradations, and FFH being the 256th gradation (solid area) of the 256 gradations.
プロセススピードを357mm/s、帯電器の総放電電流量を100μAに設定した。また評価にはCS-680(68.0g/m2)(キヤノンマーケティングジャパン株式会社より販売)を使用した。 The process speed was set to 357 mm/s, and the total discharge current of the charger was set to 100 μA. Furthermore, CS-680 (68.0 g/m 2 ) (sold by Canon Marketing Japan Inc.) was used for the evaluation.
〔評価X:長期使用後の画像濃度面内安定性〕
23℃、湿度50%RH(以下N/N環境)で画像面積比率70%のFFH出力のチャートを40000枚出力後、「画像比率100%の96H出力チャート(A4全面ハーフトーン画像)」を10枚出力した。
[Evaluation X: In-plane stability of image density after long-term use]
After outputting 40,000 sheets of a FFH output chart with an image area ratio of 70% at 23° C. and a humidity of 50% RH (hereinafter referred to as N/N environment), 10 sheets of a 96H output chart with an image ratio of 100% (A4 full-face halftone image) were output.
反射濃度は、分光濃度計500シリーズ(X-Rite社製)により画像濃度を測定し、判断した。 The reflection density was determined by measuring the image density using a spectrodensitometer 500 Series (manufactured by X-Rite).
測定部位は、
画像の先端(先に印刷された方)から0.5cm位置、画像の左端(先に印刷された方を上側とする)から5.0cm、15.0cm、25.0cmの3点、
画像の先端から7.0cm位置、画像の左端から5.0cm、15.0cm、25.0cmの3点、
画像の先端から14.0cm位置、画像の左端から5.0cm、15.0cm、25.0cmの3点、
画像の先端から20.0cm位置、画像の左端から5.0cm、15.0cm、25.0cmの3点
の合計12点とし、最も高い画像濃度と最も低い画像濃度の差を求めた。また10枚のうち最も濃度差のあったものを評価結果とした。評価の判定基準は次の通りである。
A(10点):0.030未満
B(9点):0.030以上0.040未満
C(8点):0.040以上0.050未満
D(7点):0.050以上0.060未満
E(6点):0.060以上0.070未満
F(5点):0.070以上0.080未満
G(4点):0.080以上0.090未満
H(3点):0.090以上0.100未満
I(2点):0.100以上0.110未満
J(1点):0.110以上
The measurement site is
Three points: 0.5 cm from the tip of the image (the side printed first), 5.0 cm, 15.0 cm, and 25.0 cm from the left edge of the image (the side printed first is considered the top).
Three points: 7.0 cm from the tip of the image, 5.0 cm, 15.0 cm, and 25.0 cm from the left edge of the image.
Three points: 14.0 cm from the tip of the image, 5.0 cm, 15.0 cm, and 25.0 cm from the left edge of the image.
The difference between the highest image density and the lowest image density was calculated for a total of 12 points, 20.0 cm from the leading edge of the image, and 5.0 cm, 15.0 cm, and 25.0 cm from the left edge of the image. The result of the evaluation was determined based on the largest difference in density among the 10 sheets. The evaluation criteria were as follows:
A (10 points): Less than 0.030 B (9 points): 0.030 or more and less than 0.040 C (8 points): 0.040 or more and less than 0.050 D (7 points): 0.050 or more and less than 0.060 E (6 points): 0.060 or more and less than 0.070 F (5 points): 0.070 or more and less than 0.080 G (4 points): 0.080 or more and less than 0.090 H (3 points): 0.090 or more and less than 0.100 I (2 points): 0.100 or more and less than 0.110 J (1 point): 0.110 or more
評価Xでは7点以上を合格点とした。 For the X grade, a score of 7 or above was considered a passing grade.
〔評価Y:高湿環境で長期使用後の画像濃度安定性〕
32℃、湿度80%RH(以下H/H環境)で画像面積比率70%FFH出力のチャートを4000枚出力後、5%のFFH出力のチャートを4000枚出力する。上記画像出力を5回(合計40000枚出力)行い、40000枚通紙直後に、以下に示す濃度に設定した画像Aを出力した。
[Evaluation Y: Image density stability after long-term use in a high humidity environment]
After outputting 4,000 sheets of a chart with an image area ratio of 70% FFH output at 32° C. and a humidity of 80% RH (hereinafter referred to as H/H environment), output 4,000 sheets of a chart with an FFH output of 5%. The above image output was performed five times (a total of 40,000 sheets were output), and immediately after passing the 40,000 sheets, image A set to the density shown below was output.
その後本体の電顕を切り、168時間(7日間)、H/H環境で放置後、再び本体の電源を入れて、画像Aを出力した。
パターン1:0.10~0.13
パターン2:0.25~0.28
パターン3:0.40~0.43
パターン4:0.55~0.58
パターン5:0.70~0.73
パターン6:0.85~0.88
パターン7:1.00~1.03
パターン8:1.15~1.18
パターン9:1.30~1.33
パターン10:1.45~1.48
Thereafter, the electron microscope of the main body was turned off, and the main body was left in a H/H environment for 168 hours (7 days), after which the power of the main body was turned on again and image A was output.
Pattern 1: 0.10 to 0.13
Pattern 2: 0.25 to 0.28
Pattern 3: 0.40 to 0.43
Pattern 4: 0.55 to 0.58
Pattern 5: 0.70 to 0.73
Pattern 6: 0.85 to 0.88
Pattern 7: 1.00 to 1.03
Pattern 8: 1.15 to 1.18
Pattern 9: 1.30 to 1.33
Pattern 10: 1.45 to 1.48
判断基準は、以下の通りである。
A(10点):すべてのパターン画像が上記の濃度範囲を満足する。
B(9点):一つのパターン画像が上記の濃度範囲をはずれる。
C(8点):二つのパターン画像が上記の濃度範囲をはずれる。
D(7点):三つのパターン画像が上記の濃度範囲をはずれる。
E(6点):四つのパターン画像が上記の濃度範囲をはずれる。
F(5点):五つのパターン画像が上記の濃度範囲をはずれる。
G(4点):六つのパターン画像が上記の濃度範囲をはずれる。
H(3点):七つのパターン画像が上記の濃度範囲をはずれる。
I(2点):八つのパターン画像が上記の濃度範囲をはずれる。
J(1点):九つ以上のパターン画像が上記の濃度範囲をはずれる。
The criteria for judgment are as follows:
A (10 points): All pattern images satisfy the above density range.
B (9 points): One pattern image falls outside the above density range.
C (8 points): Two pattern images are outside the above density range.
D (7 points): Three pattern images are outside the above density range.
E (6 points): Four pattern images are outside the above density range.
F (5 points): Five pattern images are outside the above density range.
G (4 points): Six pattern images are outside the above density range.
H (3 points): Seven pattern images are outside the above density range.
I (2 points): Eight pattern images are outside the above density range.
J (1 point): Nine or more pattern images are outside the above density range.
評価Yでは8点以上を合格点とした。 For evaluation Y, a score of 8 or above was considered a passing grade.
〔評価Z:低湿環境で長期使用後のキャリア飛翔〕
23℃、湿度5%RH(以下N/L環境)で画像面積比率70%FFH出力のチャートを4000枚出力後、5%のFFH出力のチャートを4000枚出力する。上記画像出力を5回(合計40000枚出力)行った後、二成分現像剤中のトナー濃度が6質量%になるようにトナー補給を調整しながら「画像比率100%のFFH出力チャート(A3全面ベタ画像)」を100枚出力した。
[Rating Z: Carrier flying after long-term use in low humidity environment]
At 23° C. and 5% RH (hereinafter referred to as N/L environment), 4,000 sheets of a chart with an image area ratio of 70% FFH output were output, and then 4,000 sheets of a chart with an FFH output of 5% were output. After the above image output was performed five times (a total of 40,000 sheets), 100 sheets of "FFH output chart with an image ratio of 100% (A3 full solid image)" were output while adjusting the toner supply so that the toner concentration in the two-component developer was 6% by mass.
その後同様に「画像比率100%のFFH出力チャート(A3全面ベタ画像)」を出力途中で電源を切り、クリーニングされる前の静電潜像担持体上に現像されたトナーを透明な粘着テープを密着させてサンプリングした。その際、1度で取れなかったトナーは、再度透明な粘着テープでサンプリングし、静電潜像担持体上にトナーが完全になくなるまで繰り返した。 After that, the power was turned off in the middle of printing a "FFH output chart with an image ratio of 100% (A3 full-page solid image)" and the toner developed on the electrostatic latent image carrier before cleaning was sampled by pressing a transparent adhesive tape against it. At that time, any toner that could not be removed in one go was sampled again with the transparent adhesive tape, and this was repeated until all the toner on the electrostatic latent image carrier was gone.
そして粘着テープ上1cm×10cmの中の静電荷潜像担持体上に付着していた磁性キャリア粒子の個数をカウントし、1cm2当りの付着キャリア粒子の個数を算出し、以下の基準により評価した。判断基準は、以下の通りである。
A(10点):10個以下
B(9点):11個以上15個以下
C(8点):16個以上20個以下
D(7点):21個以上25個以下
E(6点):26個以上30個以下
F(5点):31個以上35個以下
G(4点):36個以上40個以下
H(3点):41個以上45個以下
I(2点):46個以上50個以下。
J(1点):51個以上
The number of magnetic carrier particles adhering to the electrostatic latent image bearing member within an area of 1 cm x 10 cm on the adhesive tape was counted, the number of adhering carrier particles per 1 cm2 was calculated, and the evaluation was made according to the following criteria.
A (10 points): 10 or less B (9 points): 11 or more and 15 or less C (8 points): 16 or more and 20 or less D (7 points): 21 or more and 25 or less E (6 points): 26 or more Upper 30 or less F (5 points): 31 or more and 35 or less G (4 points): 36 or more and 40 or less H (3 points): 41 or more and 45 or less I (2 points): 46 or more and 50 or less.
J (1 point): 51 or more
評価Zでは7点以上を合格点とした。 For the Z rating, a score of 7 or above was considered a passing grade.
また、各評価の総合点が22以上を合格点とした。 In addition, a total score of 22 or above for each evaluation was considered a passing grade.
実施例2~17も実施例1と同様に、表8に示す磁性キャリアとトナー1の組み合わせで、二成分系現像剤および補給用現像剤を作製し、実施例1と同様の評価を行った。評価結果を表9に示す。
In Examples 2 to 17, similar to Example 1, two-component developers and replenishment developers were prepared using the combinations of magnetic carrier and
〔比較例1~6〕
比較例1~6も実施例1と同様に、表8に示す磁性キャリアとトナー1の組み合わせで、二成分系現像剤および補給用現像剤を作製し、実施例1と同様の評価を行った。評価結果を表9に示す。
Comparative Examples 1 to 6
In Comparative Examples 1 to 6, similarly to Example 1, two-component developers and replenishment developers were prepared using the combinations of magnetic carrier and
Claims (11)
前記被覆樹脂層は、樹脂Aおよび樹脂Bを含有し、
前記被覆樹脂層を構成する全樹脂成分を基準として、前記樹脂Aの含有量が1.0質量%以上50.0質量%以下であり、前記樹脂Bの含有量が50.0質量%以上99.0質量%以下であり、
前記樹脂Aが、
主鎖と、
前記主鎖に結合し、式(1)~(3)のいずれか1つで表される部分構造を有する第1側鎖と、
前記主鎖に結合し、第2側鎖と、
を有しており、
前記樹脂A中の前記第1側鎖の合計質量をa1、前記第2側鎖の合計質量をa2としたとき、前記a1、前記a2が、
0.02≦a1/a2≦2.00
を満たし、
前記第1側鎖のSP値をSPa1、前記第2側鎖のSP値をSPa2、前記樹脂BのSP値をSPb1としたとき、前記SPa1、SPa2及びSPb1が、
1.3<SPa2-SPa1≦7.0
1.3<SPb1-SPa1≦7.0
0.0≦|SPa2-SPb1|≦1.3
を満たすことを特徴とする磁性キャリア。
X1は「COO」または「O」を表す。
R2は、炭素数1以上20以下のアルキル基を示し、該アルキル基は、少なくとも一部の水素原子がフッ素原子で置換されたハロゲン置換アルキル基であり、残りの水素原子の一部がフッ素原子以外のハロゲン原子で置換されていてもよく、
該アルキル基に含まれる水素原子、フッ素原子およびフッ素原子以外のハロゲン原子の合計数を基準としたとき、フッ素原子の割合が、5.0原子%以上であり、フッ素原子以外のハロゲン原子の割合が、40.0原子%以下である。)
R2は、炭素数1以上20以下のアルキル基を示し、該アルキル基は、少なくとも一部の水素原子がフッ素原子で置換されたハロゲン置換アルキル基であり、残りの水素原子の一部がフッ素原子以外のハロゲン原子で置換されていてもよく、
該アルキル基に含まれる水素原子、フッ素原子およびフッ素原子以外のハロゲン原子の合計数を基準としたとき、フッ素原子の割合が、5.0原子%以上であり、フッ素原子以外のハロゲン原子の割合が、40.0原子%以下である。)
R2は、炭素数1以上20以下のアルキル基を示し、該アルキル基は、少なくとも一部の水素原子がフッ素原子で置換されたハロゲン置換アルキル基であり、残りの水素原子の一部がフッ素原子以外のハロゲン原子で置換されていてもよく、
該アルキル基に含まれる水素原子、フッ素原子およびフッ素原子以外のハロゲン原子の合計数を基準としたとき、フッ素原子の割合が、5.0原子%以上であり、フッ素原子以外のハロゲン原子の割合が、40.0原子%以下である。) A magnetic carrier having a magnetic carrier core and a coating resin layer that coats the surface of the magnetic carrier core,
The coating resin layer contains a resin A and a resin B,
Based on the total resin components constituting the coating resin layer, the content of the resin A is 1.0% by mass or more and 50.0% by mass or less, and the content of the resin B is 50.0% by mass or more and 99.0% by mass or less,
The resin A is
The main chain and
a first side chain bonded to the main chain and having a partial structure represented by any one of formulas (1) to (3);
a second side chain attached to the backbone; and
It has
When the total mass of the first side chains in the resin A is a1 and the total mass of the second side chains is a2, the a1 and a2 are
0.02≦a1/a2≦2.00
Fulfilling
When the SP value of the first side chain is SPa1, the SP value of the second side chain is SPa2, and the SP value of the resin B is SPb1, the SPa1, SPa2, and SPb1 are
1.3<SPa2-SPa1≦7.0
1.3<SPb1-SPa1≦7.0
0.0≦|SPa2-SPb1|≦1.3
A magnetic carrier comprising:
X1 represents "COO" or "O".
R2 represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, the alkyl group being a halogen-substituted alkyl group in which at least a portion of hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms, and a portion of the remaining hydrogen atoms may be substituted with halogen atoms other than fluorine atoms;
Based on the total number of hydrogen atoms, fluorine atoms, and halogen atoms other than fluorine atoms contained in the alkyl group, the proportion of fluorine atoms is 5.0 atomic % or more, and the proportion of halogen atoms other than fluorine atoms is 40.0 atomic % or less.
R2 represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, the alkyl group being a halogen-substituted alkyl group in which at least a portion of hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms, and a portion of the remaining hydrogen atoms may be substituted with halogen atoms other than fluorine atoms;
Based on the total number of hydrogen atoms, fluorine atoms, and halogen atoms other than fluorine atoms contained in the alkyl group, the proportion of fluorine atoms is 5.0 atomic % or more, and the proportion of halogen atoms other than fluorine atoms is 40.0 atomic % or less.
R2 represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, the alkyl group being a halogen-substituted alkyl group in which at least a portion of hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms, and a portion of the remaining hydrogen atoms may be substituted with halogen atoms other than fluorine atoms;
Based on the total number of hydrogen atoms, fluorine atoms, and halogen atoms other than fluorine atoms contained in the alkyl group, the proportion of fluorine atoms is 5.0 atomic % or more, and the proportion of halogen atoms other than fluorine atoms is 40.0 atomic % or less.
X1は「COO」または「O」を表す。
R21は単結合またはアルキレン基を示す。
R22は炭素-炭素結合による分岐構造を有するアルキレン基を示す。
Rf11は少なくともフルオロアルキル基を有する1価の基を示す
Rf12は3級炭素または4級炭素を有するフルオロアルキル基を示す。
Rf13は炭素数4以上6以下のパーフルオロアルキル基を示す。) 2. The magnetic carrier according to claim 1, wherein the repeating unit of the first side chain having the structure represented by formula (1) of the resin A has any one of the structures represented by formulas (1-1) to (1-4).
X1 represents "COO" or "O".
R21 represents a single bond or an alkylene group.
R 22 represents an alkylene group having a branched structure formed by a carbon-carbon bond.
Rf 11 represents a monovalent group having at least a fluoroalkyl group. Rf 12 represents a fluoroalkyl group having a tertiary carbon or a quaternary carbon.
Rf 13 represents a perfluoroalkyl group having 4 to 6 carbon atoms.
X2は炭素数6以上1000以下の炭化水素基、またはアクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、スチレン、アクリロニトリルからなるグループより選ばれる1種以上の化合物を重合成分とする重合体を示す。)
X2 represents a hydrocarbon group having 6 to 1,000 carbon atoms, or a polymer having one or more compounds selected from the group consisting of acrylic acid esters, methacrylic acid esters, styrene, and acrylonitrile as a polymerization component.
前記樹脂Aが有する前記主鎖が、下記式(6)で表される部分構造を有する請求項1~3のいずれか1項に記載の磁性キャリア。
X2は炭素数6以上1000以下の炭化水素基、またはアクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、スチレン、アクリロニトリルからなるグループより選ばれる1種以上の化合物を重合成分とする重合体を示す。)
4. The magnetic carrier according to claim 1, wherein the main chain of the resin A has a partial structure represented by the following formula (6):
X2 represents a hydrocarbon group having 6 to 1,000 carbon atoms, or a polymer having one or more compounds selected from the group consisting of acrylic acid esters, methacrylic acid esters, styrene, and acrylonitrile as a polymerization component.
前記樹脂Aが有する第2側鎖が、下記式(7)で表される部分構造を有しており、
前記樹脂Bが、下記式(5)で表される部分構造を含む樹脂を含有する請求項1に記載の磁性キャリア。
R2は、炭素数1以上20以下のアルキル基を示し、該アルキル基は、少なくとも一部の水素原子がフッ素原子で置換されたハロゲン置換アルキル基であり、残りの水素原子の一部がフッ素原子以外のハロゲン原子で置換されていてもよく、
該アルキル基に含まれる水素原子、フッ素原子およびフッ素原子以外のハロゲン原子の合計数を基準としたとき、フッ素原子の割合が、5.0原子%以上であり、フッ素原子以外のハロゲン原子の割合が、40.0原子%以下である。)
The second side chain of the resin A has a partial structure represented by the following formula (7),
2. The magnetic carrier according to claim 1, wherein the resin B contains a resin containing a partial structure represented by the following formula (5):
R2 represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, the alkyl group being a halogen-substituted alkyl group in which at least a portion of hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms, and a portion of the remaining hydrogen atoms may be substituted with halogen atoms other than fluorine atoms;
Based on the total number of hydrogen atoms, fluorine atoms, and halogen atoms other than fluorine atoms contained in the alkyl group, the proportion of fluorine atoms is 5.0 atomic % or more, and the proportion of halogen atoms other than fluorine atoms is 40.0 atomic % or less.
前記樹脂Aが有する第2側鎖が、下記式(7)で表される部分構造を有しており、
前記樹脂Bが、下記式(7)で表される部分構造を含む樹脂を含有する請求項1に記載の磁性キャリア。
R2は、炭素数1以上20以下のアルキル基を示し、該アルキル基は、少なくとも一部の水素原子がフッ素原子で置換されたハロゲン置換アルキル基であり、残りの水素原子の一部がフッ素原子以外のハロゲン原子で置換されていてもよく、
該アルキル基に含まれる水素原子、フッ素原子およびフッ素原子以外のハロゲン原子の合計数を基準としたとき、フッ素原子の割合が、5.0原子%以上であり、フッ素原子以外のハロゲン原子の割合が、40.0原子%以下である。)
The second side chain of the resin A has a partial structure represented by the following formula (7),
2. The magnetic carrier according to claim 1, wherein the resin B contains a resin containing a partial structure represented by the following formula (7):
R2 represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, the alkyl group being a halogen-substituted alkyl group in which at least a portion of hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms, and a portion of the remaining hydrogen atoms may be substituted with halogen atoms other than fluorine atoms;
Based on the total number of hydrogen atoms, fluorine atoms, and halogen atoms other than fluorine atoms contained in the alkyl group, the proportion of fluorine atoms is 5.0 atomic % or more, and the proportion of halogen atoms other than fluorine atoms is 40.0 atomic % or less.
0.0≦|SPa2-SPb1|≦1.1
を満たす請求項1~6のいずれか1項に記載の磁性キャリア。 When the SP value of the second side chain is SPa2 and the SP value of the resin B is SPb1, the SP2 and SPb1 are
0.0≦|SPa2-SPb1|≦1.1
7. The magnetic carrier according to claim 1, which satisfies the above condition.
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