JP7793364B2 - Magnetic carrier, two-component developer, and replenishment developer - Google Patents
Magnetic carrier, two-component developer, and replenishment developerInfo
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- JP7793364B2 JP7793364B2 JP2021213013A JP2021213013A JP7793364B2 JP 7793364 B2 JP7793364 B2 JP 7793364B2 JP 2021213013 A JP2021213013 A JP 2021213013A JP 2021213013 A JP2021213013 A JP 2021213013A JP 7793364 B2 JP7793364 B2 JP 7793364B2
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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ることで、静電潜像を現像する方法が使用されている。この現像においては、磁性キャリアと呼ばれる担体粒子が、トナーと混合した際の摩擦帯電により、トナーに適当量の正又は負の電荷を付与する。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。 Traditionally, electrophotographic image formation methods involve forming an electrostatic latent image on an electrostatic latent image carrier using various means, and then developing the electrostatic latent image by attaching toner to it. In this development process, carrier particles known as magnetic carrier impart an appropriate amount of positive or negative charge to the toner through frictional charging when mixed with the toner. A two-component development method is widely used, in which this charge is used as the driving force for development.
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る。このため、現像剤性能の制御性が良いといった利点がある。ここで、磁性キャリアは、現像器内でトナーを搬送するために磁気特性を有するコアを有する。また、磁性キャリアは、トナーへの帯電付与性を有する樹脂がコアを被覆した構成であることが多い。 In two-component development, the magnetic carrier can be given functions such as stirring, transporting, and charging the developer, so the division of functions between the magnetic carrier and the toner is clear. This has the advantage of good controllability of developer performance. Here, the magnetic carrier has a core with magnetic properties to transport the toner within the developing unit. Furthermore, magnetic carriers often have a core coated with a resin that can impart a charge to the toner.
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いる。現像剤においては、長期使用下でも、カブリの低減、トナー飛散の低減、画像濃度、及び現像性の安定化を図ることが求められる。
上記の課題を解決するためには、長期の使用においても帯電付与能を維持できる磁性キャリアを提供することが求められる。
In recent years, technological advances in the field of electrophotography have led to a demand for greater longevity of the main body, and developers are required to reduce fogging, reduce toner scattering, and stabilize image density and developability even under long-term use.
In order to solve the above problems, it is necessary to provide a magnetic carrier that can maintain its charge-imparting ability even after long-term use.
一般的に磁性キャリアは、トナー成分の付着により、磁性キャリアの帯電サイトが減少し帯電付与能が下がる。その際、画像濃度が変化するといった課題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性(以下耐汚染性と称す)を向上する手段として、シリコーン樹脂といった表面自由エネルギーが低い材料を被覆樹脂に用いる例がある(特許文献1)。一般的に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が可能である。 Generally, when toner components adhere to a magnetic carrier, the number of charging sites on the magnetic carrier decreases, reducing its ability to impart charge. This is known to cause problems such as changes in image density. One example of a method for improving resistance to the adhesion of the aforementioned toner components (hereinafter referred to as contamination resistance) is to use a material with low surface free energy, such as a silicone resin, as a coating resin (Patent Document 1). Generally, materials with low surface free energy can inhibit the adhesion of toner components and the like.
しかし、表面自由エネルギーの低い材料は、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がある。そのため、磁性キャリアのコート樹脂にシリコーン樹脂を用いた場合、現像器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コート樹脂が摩耗することがある。その結果、磁性キャリアの表面抵抗が低下し、磁性キャリアの帯電付与能が低下する。
そこで、耐摩耗性を向上させるために、末端に三官能ケイ素を結合させたシリコーン変性樹脂を用いる例がある(特許文献2)。
しかし、上記の構造では磁性キャリア表面の表面自由エネルギーを十分に低減できないことから、耐汚染性は良化しない可能性がある。
また、シロキサン構造を側鎖に有している樹脂を用いた場合では、分子同士の表面自由エネルギーが小さくなり、上述のシリコーン樹脂を用いた場合と同様に、耐摩耗性が不十分となる(特許文献3)。
However, materials with low surface free energy have weak molecular interactions and are easily destroyed by external forces. Therefore, when silicone resin is used as the coating resin for magnetic carriers, the coating resin can be worn away by mechanical loads that occur during stirring and transport in the developing device. As a result, the surface resistance of the magnetic carrier decreases, and the charging ability of the magnetic carrier decreases.
Therefore, in order to improve abrasion resistance, there is an example in which a silicone-modified resin in which trifunctional silicon is bonded to the terminal is used (Patent Document 2).
However, with the above structure, the surface free energy of the magnetic carrier surface cannot be sufficiently reduced, and therefore there is a possibility that the contamination resistance will not be improved.
Furthermore, when a resin having a siloxane structure in the side chain is used, the surface free energy between molecules becomes small, and as with the above-mentioned silicone resin, the abrasion resistance becomes insufficient (Patent Document 3).
したがって、磁性キャリアが長期使用下において安定した帯電付与能を維持するためには、トナー成分の付着を抑える耐汚染性とコートの摩耗を抑える耐摩耗性の両立が必要であると考える。
以上のことから、本発明の課題は、長期の使用においても、カブリの低減、トナー飛散の低減、安定した画像濃度、及び現像性を実現した磁性キャリアを提供することである。
Therefore, in order for the magnetic carrier to maintain stable charge-imparting ability during long-term use, it is believed that it is necessary to achieve both contamination resistance to prevent adhesion of toner components and wear resistance to prevent wear of the coating.
In view of the above, an object of the present invention is to provide a magnetic carrier that achieves reduced fogging, reduced toner scattering, stable image density, and developability even after long-term use.
本発明者らは、鋭意検討の結果、下記構造に示すグラフト樹脂A及びグラフト樹脂Bを併用することで、磁性キャリアの耐汚染性と耐摩耗性を両立し、長期使用下においても安定した帯電付与能を維持できることを見出した。 After extensive research, the inventors have discovered that by using a combination of graft resin A and graft resin B, which have the structures shown below, the contamination resistance and abrasion resistance of the magnetic carrier can be achieved at the same time, and stable charge-imparting performance can be maintained even during long-term use.
グラフト樹脂Aは、前記シリコーン樹脂と同様の構造が主鎖にグラフト化されている構造を有している。グラフト樹脂Bは、前記グラフト樹脂Aの主鎖と高い相溶性を有する構造を枝として有している。前述のとおり、グラフト樹脂Aのようなシロキサン構造がグラフトされた樹脂のみを用いた場合、磁性キャリアの耐摩耗性が不十分であった。 Graft resin A has a structure in which a structure similar to that of the silicone resin is grafted to the main chain. Graft resin B has a structure as a branch that is highly compatible with the main chain of graft resin A. As mentioned above, when only a resin with a grafted siloxane structure, such as graft resin A, was used, the abrasion resistance of the magnetic carrier was insufficient.
しかし、磁性キャリアの被覆樹脂がグラフト樹脂A及びグラフト樹脂Bを含む場合、エネルギー的に安定化するよう分子構造が配向する。具体的には、グラフト樹脂Aのシロキサン構造が磁性キャリア表面に配向する。その結果、磁性キャリアの表面自由エネルギーが低下し、耐汚染性が良化する。
さらに、グラフト樹脂Aの主鎖とグラフト樹脂Bの枝とが親和することで、耐摩耗性が良化する。
However, when the coating resin of the magnetic carrier contains graft resin A and graft resin B, the molecular structure is oriented so as to be energetically stabilized. Specifically, the siloxane structure of graft resin A is oriented on the surface of the magnetic carrier. As a result, the surface free energy of the magnetic carrier decreases, and the contamination resistance improves.
Furthermore, the affinity between the main chain of graft resin A and the branches of graft resin B improves the abrasion resistance.
よって、下記構造に示すグラフト樹脂A及びグラフト樹脂Bを併用することで、磁性キャリアの耐汚染性と耐摩耗性を両立し、長期使用下においても安定した帯電付与能を維持することができる。その結果、長期の使用においても、カブリの低減、トナー飛散の低減、安定した画像濃度、及び現像性を実現した磁性キャリアを提供することができる。 Therefore, by using graft resin A and graft resin B, which have the structures shown below, in combination, the magnetic carrier can achieve both contamination resistance and abrasion resistance, and maintain stable charge-imparting ability even during long-term use. As a result, it is possible to provide a magnetic carrier that achieves reduced fogging, reduced toner scattering, stable image density, and developability, even during long-term use.
すなわち本発明の磁性キャリアは、
磁性コアと、前記磁性コアの表面を被覆する被覆樹脂とを有する磁性キャリアであって、
前記被覆樹脂がグラフト樹脂A及びグラフト樹脂Bを含有し、
前記被覆樹脂は、
(i)前記グラフト樹脂Aを1質量%以上50質量%以下含有し、
(ii)前記グラフト樹脂Bを50質量%以上99質量%以下含有し、前記グラフト樹脂Aは、下記式(1)で示されるユニットY1及び下記式(2)で示されるユニットY2を有し、
前記グラフト樹脂Aの質量をX、前記グラフト樹脂Aに含有される前記式(1)で示されるユニットY1の質量をa、前記グラフト樹脂Aに含有される前記式(2)で示されるユニットY2の質量をbとしたとき、前記a、b及びXが、
0.90≦(a+b)/X≦1.00
1.00≦a/b≦30.0
を満たし、
前記グラフト樹脂Bは、
(i)スチレン系重合体部位、(メタ)アクリル酸エステル系重合体部位及びスチレン-アクリル酸エステル系重合体部位からなる群より選択される少なくとも1つの部位を枝として有する櫛形ポリマーであり、
(ii)ポリシロキサン構造部位を有さない、或いは、ポリシロキサン構造部位の含有量が0.1質量%以下である、
ことを特徴とする磁性キャリア。
R1はH又はCH3を表し、
R2は置換基を有していてもよい炭素数1以上6以下の炭化水素基を表し、該置換基はヒドロキシ基またはカルボキシ基であり、
R3はHまたはCH3を表し、
R4はHまたはCH3を表し、
R5は単結合または炭素数1~6の炭化水素基を表し、
R6は炭素数1~10の炭化水素基を表し、
R7はH、CH3またはSi(CH3)3を表し、
l、mは、1以上の整数であり、nは2以上150以下の整数を示す。]
That is, the magnetic carrier of the present invention is
A magnetic carrier having a magnetic core and a coating resin that coats the surface of the magnetic core,
The coating resin contains a graft resin A and a graft resin B,
The coating resin is
(i) The graft resin A is contained in an amount of 1% by mass or more and 50% by mass or less,
(ii) The graft resin B is contained in an amount of 50% by mass or more and 99% by mass or less, and the graft resin A has a unit Y1 represented by the following formula (1) and a unit Y2 represented by the following formula (2),
When the mass of the graft resin A is X, the mass of the unit Y1 represented by the formula (1) contained in the graft resin A is a, and the mass of the unit Y2 represented by the formula (2) contained in the graft resin A is b, a, b, and X are
0.90≦(a+b)/X≦1.00
1.00≦a/b≦30.0
Fulfilling
The graft resin B is
(i) a comb polymer having, as a branch, at least one moiety selected from the group consisting of a styrene-based polymer moiety, a (meth)acrylic acid ester-based polymer moiety, and a styrene-acrylic acid ester-based polymer moiety;
(ii) does not have a polysiloxane structural moiety, or the content of the polysiloxane structural moiety is 0.1 mass% or less;
A magnetic carrier characterized by:
R1 represents H or CH3 ;
R2 represents a hydrocarbon group having from 1 to 6 carbon atoms which may have a substituent, and the substituent is a hydroxy group or a carboxy group;
R3 represents H or CH3 ;
R4 represents H or CH3 ;
R5 represents a single bond or a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms;
R6 represents a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms;
R7 represents H, CH3 or Si( CH3 ) 3 ;
l and m are integers of 1 or more, and n is an integer of 2 or more and 150 or less.
本発明によれば、長期の使用においても、カブリの低減、トナー飛散の低減、安定した画像濃度、及び現像性を実現した磁性キャリアを提供する。 The present invention provides a magnetic carrier that reduces fogging, reduces toner scattering, and achieves stable image density and developability even with long-term use.
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, unless otherwise specified, the expressions "xx or more and xx or less" and "xx to xx" representing a numerical range mean a numerical range including the endpoints, that is, the lower and upper limits.
本発明は、磁性コアと、前記磁性コアの表面を被覆する被覆樹脂とを有する磁性キャリアであって、
前記被覆樹脂がグラフト樹脂A及びグラフト樹脂Bを含有し、
前記被覆樹脂は、
(i)前記グラフト樹脂Aを1質量%以上50質量%以下含有し、
(ii)前記グラフト樹脂Bを50質量%以上99質量%以下含有し、
前記グラフト樹脂Aは、下記式(1)で示されるユニットY1及び下記式(2)で示されるユニットY2を有し、
前記グラフト樹脂Aの質量をX、前記グラフト樹脂Aに含有される前記式(1)で示されるユニットY1の質量をa、前記グラフト樹脂Aに含有される前記式(2)で示されるユニットY2の質量をbとしたとき、前記a、b及びXが、
0.90≦(a+b)/X≦1.00
1.00≦a/b≦30.0
を満たし、
前記グラフト樹脂Bは、
(i)スチレン系重合体部位、(メタ)アクリル酸エステル系重合体部位及びスチレン-アクリル酸エステル系重合体部位からなる群より選択される少なくとも1つの部位を枝として有する櫛形ポリマーであり、
(ii)ポリシロキサン構造部位を有さない、或いは、ポリシロキサン構造部位の含有量が0.1質量%以下であることを特徴とする磁性キャリア。
R1はH又はCH3を表し、
R2は置換基を有していてもよい炭素数1以上6以下の炭化水素基を表し、該置換基はヒドロキシ基またはカルボキシ基であり、
R3はHまたはCH3を表し、
R4はHまたはCH3を表し、
R5は単結合または炭素数1以上6以下の炭化水素基または芳香族基を表し、
R6は炭素数1以上10以下の炭化水素基を表し、
R7はH、CH3またはSi(CH3)3を表し、
l、mは、1以上の整数であり、nは2以上150以下の整数を示す。]
The present invention provides a magnetic carrier having a magnetic core and a coating resin that coats the surface of the magnetic core,
The coating resin contains a graft resin A and a graft resin B,
The coating resin is
(i) The graft resin A is contained in an amount of 1% by mass or more and 50% by mass or less,
(ii) The graft resin B is contained in an amount of 50% by mass or more and 99% by mass or less,
The graft resin A has a unit Y1 represented by the following formula (1) and a unit Y2 represented by the following formula (2),
When the mass of the graft resin A is X, the mass of the unit Y1 represented by the formula (1) contained in the graft resin A is a, and the mass of the unit Y2 represented by the formula (2) contained in the graft resin A is b, a, b, and X are
0.90≦(a+b)/X≦1.00
1.00≦a/b≦30.0
Fulfilling
The graft resin B is
(i) a comb polymer having, as a branch, at least one moiety selected from the group consisting of a styrene-based polymer moiety, a (meth)acrylic acid ester-based polymer moiety, and a styrene-acrylic acid ester-based polymer moiety;
(ii) A magnetic carrier that does not have a polysiloxane structural portion, or the content of the polysiloxane structural portion is 0.1% by mass or less.
R1 represents H or CH3 ;
R2 represents a hydrocarbon group having from 1 to 6 carbon atoms which may have a substituent, and the substituent is a hydroxy group or a carboxy group;
R3 represents H or CH3 ;
R4 represents H or CH3 ;
R5 represents a single bond, a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, or an aromatic group;
R6 represents a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms;
R7 represents H, CH3 or Si( CH3 ) 3 ;
l and m are integers of 1 or more, and n is an integer of 2 or more and 150 or less.
上述の通り、磁性キャリアの被覆樹脂にシリコーン樹脂のような表面自由エネルギーの低い樹脂のみを用いた場合、磁性キャリアの耐摩耗性が低下する可能性がある。 As mentioned above, if only a resin with low surface free energy, such as a silicone resin, is used as the coating resin for the magnetic carrier, the abrasion resistance of the magnetic carrier may decrease.
グラフト樹脂Aは、前記シリコーン樹脂と同様の構造が主鎖にグラフト化されている構造を有している。グラフト樹脂Bは、前記グラフト樹脂Aの主鎖と高い相溶性を有する構造を枝として有している。前述のとおり、グラフト樹脂Aのようなシロキサン構造がグラフトされた樹脂のみを用いた場合、磁性キャリアの耐摩耗性が不十分であった。 Graft resin A has a structure in which a structure similar to that of the silicone resin is grafted to the main chain. Graft resin B has a structure as a branch that is highly compatible with the main chain of graft resin A. As mentioned above, when only a resin with a grafted siloxane structure, such as graft resin A, was used, the abrasion resistance of the magnetic carrier was insufficient.
しかし、磁性キャリアの被覆樹脂がグラフト樹脂A及びグラフト樹脂Bを含む場合、被覆樹脂中のグラフト樹脂A及びグラフト樹脂Bを構成する分子は、エネルギー的に安定化するように配向する。具体的には、グラフト樹脂Aのシロキサン構造が磁性キャリア表面に配向する。その結果、磁性キャリアの表面自由エネルギーが低下し、耐汚染性が良化する。
さらに、グラフト樹脂Aの主鎖とグラフト樹脂Bの枝とが親和することで、耐摩耗性が良化する。
よって、下記構造に示すグラフト樹脂A及びグラフト樹脂Bを併用することで、磁性キャリアの耐汚染性と耐摩耗性を両立し、長期使用下においても安定した帯電付与能を維持することができる。
However, when the coating resin of the magnetic carrier contains graft resin A and graft resin B, the molecules constituting graft resin A and graft resin B in the coating resin are oriented so as to be energetically stabilized. Specifically, the siloxane structure of graft resin A is oriented on the surface of the magnetic carrier. As a result, the surface free energy of the magnetic carrier is reduced, and the contamination resistance is improved.
Furthermore, the affinity between the main chain of graft resin A and the branches of graft resin B improves the abrasion resistance.
Therefore, by using graft resin A and graft resin B having the following structure in combination, the contamination resistance and abrasion resistance of the magnetic carrier can be achieved at the same time, and stable charge-imparting ability can be maintained even during long-term use.
前記グラフト樹脂Aは、上記式(1)に表されるユニットY1及び上記式(2)に表されるユニットY2を有する。ユニットY2はシロキサン構造を有し、シロキサン構造によって表面自由エネルギーが低下するため、磁性キャリアの耐汚染性が良化する。
式(1)において、R1はHまたはCH3を表し、R2は置換基を有していてもよい炭素数1以上6以下の炭化水素基を表し、置換基はヒドロキシ基またはカルボキシ基である。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。アクリル酸、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、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。
式(2)において、R3はHまたはCH3、R4はHまたはCH3、R5は単結合または炭素数1以上6以下の炭化水素基、R6は炭素数1以上10以下の炭化水素基、R7はH、CH3またはSi(CH3)3を表す。R5としては、炭素数1~6のアルキレンであることが好ましい。l、mは、1以上の整数であり、nは2以上150以下の整数を示す。グラフト樹脂Aは、複数のユニットY2を含んでいてもよい。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、シリコーン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。
The graft resin A has a unit Y1 represented by the above formula (1) and a unit Y2 represented by the above formula (2). The unit Y2 has a siloxane structure, and the siloxane structure reduces the surface free energy, thereby improving the contamination resistance of the magnetic carrier.
In formula (1), R1 represents H or CH3 , and R2 represents a hydrocarbon group having from 1 to 6 carbon atoms which may have a substituent, the substituent being a hydroxy group or a carboxy group. Specific examples of the introduction method include copolymerizing the following monomers when polymerizing resin A: acrylic acid, methyl acrylate, ethyl acrylate, propyl acrylate, butyl acrylate, hexyl acrylate, cyclobutyl acrylate, cyclohexyl acrylate, cyclopentyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, propyl methacrylate, butyl methacrylate, hexyl methacrylate, cyclobutyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate, and cyclopentyl methacrylate.
In formula (2), R3 represents H or CH3 , R4 represents H or CH3 , R5 represents a single bond or a hydrocarbon group having from 1 to 6 carbon atoms, R6 represents a hydrocarbon group having from 1 to 10 carbon atoms, and R7 represents H, CH3 , or Si( CH3 ) 3 . R5 is preferably an alkylene group having from 1 to 6 carbon atoms. 1 and m represent integers of 1 or more, and n represents an integer of 2 to 150. The graft resin A may contain a plurality of units Y2. A specific method for introducing the units Y2 is, for example, to copolymerize an acrylic acid ester or methacrylic acid ester in which a silicone structure has been esterified when polymerizing the resin A.
前記グラフト樹脂Aは、前記グラフト樹脂Aの質量、前記ユニットY1の質量、前記ユニットY2の質量をそれぞれX、a、bとしたとき、前記X、前記a、前記bが、
0.90≦(a+b)/X≦1.00
1.00≦a/b≦30.0
を満たす。
In the graft resin A, when the mass of the graft resin A, the mass of the unit Y1, and the mass of the unit Y2 are X, a, and b, respectively, X, a, and b are
0.90≦(a+b)/X≦1.00
1.00≦a/b≦30.0
Meet the following.
上記関係式は、前記グラフト樹脂Aにおいて、前記ユニットY1及び前記ユニットY2が全ユニットのうち90質量%以上含有すること、及びユニットY1が、ユニットY2と比較してY2と同じ質量%からY2に30を乗じた質量を示す。 The above relational expression indicates that in the graft resin A, the units Y1 and Y2 account for 90% by mass or more of all units, and that the mass of unit Y1 is the same as that of unit Y2, multiplied by 30.
(a+b)/Xが0.90未満である場合、前記グラフト樹脂Bとの相溶性が低下し耐摩耗性が低下する、あるいは表面自由エネルギーが低下し耐汚染性が低下する可能性がある。 If (a+b)/X is less than 0.90, compatibility with the graft resin B may decrease, resulting in reduced abrasion resistance, or the surface free energy may decrease, resulting in reduced stain resistance.
また、a/bが1.00より小さい場合、ユニットY2の割合が大きいため、低表面自由エネルギーに起因した低分子間力により樹脂強度が不十分となり、耐摩耗性が低下する可能性がある。a/bが30.0より大きい場合、ユニットY2の割合が小さいため、表面自由エネルギーが小さくなり、耐汚染性が低下する。 Furthermore, when a/b is less than 1.00, the proportion of unit Y2 is large, which can result in insufficient resin strength due to low intermolecular forces resulting from low surface free energy, potentially reducing abrasion resistance. When a/b is greater than 30.0, the proportion of unit Y2 is small, which reduces surface free energy and reduces stain resistance.
被覆樹脂中に含まれるグラフト樹脂Aの割合は、1.0質量%以上50.0質量%以下含有する必要がある。1.0質量%よりも小さい場合、表面自由エネルギーが大きくなるため、耐汚染性が低下する。50.0質量%より大きい場合、グラフト樹脂Bとの相互作用で得られる耐摩耗性より、低表面自由エネルギーに起因した分子間力の低下が支配的となるため、耐摩耗性が不十分となる。より好ましい範囲としては、1.0質量%以上30.0質量%以下である。更に好ましくは、3.0質量%以上20.0質量%以下である。 The proportion of graft resin A contained in the coating resin must be 1.0% by mass or more and 50.0% by mass or less. If it is less than 1.0% by mass, the surface free energy will be high, resulting in reduced contamination resistance. If it is more than 50.0% by mass, the reduced intermolecular forces due to low surface free energy will dominate over the abrasion resistance obtained through interaction with graft resin B, resulting in insufficient abrasion resistance. A more preferred range is 1.0% by mass or more and 30.0% by mass or less. Even more preferred is 3.0% by mass or more and 20.0% by mass or less.
被覆樹脂中に含まれるグラフト樹脂Bの割合は、50.0質量%以上99.0質量%以下含有する必要がある。50.0質量%より小さい場合、低表面自由エネルギーに起因した低分子間力により樹脂強度が不十分となるため、耐摩耗性が低下する。99.0質量%より大きい場合、低表面自由エネルギー成分が少ないため、耐汚染性が低下する。より好ましい範囲としては、70.0質量%以上99.0質量%以下である。更に好ましくは、80質量%以上97.0質量%以下である。 The proportion of graft resin B contained in the coating resin must be 50.0% by mass or more and 99.0% by mass or less. If it is less than 50.0% by mass, the resin strength will be insufficient due to the low intermolecular forces caused by the low surface free energy, resulting in reduced abrasion resistance. If it is more than 99.0% by mass, the low surface free energy component will be too small, resulting in reduced contamination resistance. A more preferred range is 70.0% by mass or more and 99.0% by mass or less. Even more preferred is 80% by mass or more and 97.0% by mass or less.
前記グラフト樹脂Aにおいて、nは、ユニットY2のシロキサン構造単位の個数であり、Y2のシロキサン構造の長さを示す。nは2以上150以下の整数を示す。nが1より小さい場合、磁性キャリア表面の表面自由エネルギーが高くなるため、耐汚染性が低下する可能性がある。nが150より大きい場合、前記グラフト樹脂Aと前記グラフト樹脂Bとの相互作用が小さくなるため、耐摩耗性が低下する。nが5以上60以下である場合、耐摩耗性及び耐汚染性が良化するため、より好ましい。尚、グラフト樹脂Aは、Y2のユニットを複数有してもよい。
本発明の磁性キャリアは、X線光電子分光法(XPS)により測定した時のSi原子%、をSi0とした時に、下記式を満たす場合が好ましく用いられる。
1.0≦Si0≦15.0
SiOが1.0原子%以上であることにより、磁性キャリア表面が低表面自由エネルギーとなるため、耐汚染性がさらに良化する。SiOが15.0原子%以下であることにより、磁性キャリア表面における樹脂同士の分子間力が高くなるため、耐摩耗性がさらに良化する。
In the graft resin A, n is the number of siloxane structural units in the unit Y2 and indicates the length of the siloxane structure of Y2. n is an integer of 2 or more and 150 or less. If n is less than 1, the surface free energy of the magnetic carrier surface increases, which may result in reduced contamination resistance. If n is more than 150, the interaction between the graft resin A and the graft resin B decreases, which results in reduced abrasion resistance. If n is 5 or more and 60 or less, this is more preferred because it improves abrasion resistance and contamination resistance. The graft resin A may have a plurality of Y2 units.
The magnetic carrier of the present invention is preferably used when the following formula is satisfied, where Si atomic % as measured by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) is taken as Si0.
1.0≦Si0≦15.0
When the SiO content is 1.0 atomic % or more, the surface free energy of the magnetic carrier becomes low, further improving contamination resistance.When the SiO content is 15.0 atomic % or less, the intermolecular force between resin molecules on the magnetic carrier surface becomes strong, further improving wear resistance.
前記グラフト樹脂Aは、ユニットY1及びユニットY2の個数の合計をsとしたとき、下記式を満たすことが好ましい。
50≦s≦250
sが50以上であると、樹脂強度を保つうえで十分な分子量となり、かつグラフト樹脂Aとグラフト樹脂Bの相互作用が高まるため、耐摩耗性及び耐汚染性がさらに良化する。
The graft resin A preferably satisfies the following formula, where s is the total number of units Y1 and Y2.
50≦s≦250
When s is 50 or more, the molecular weight is sufficient to maintain the resin strength, and the interaction between graft resin A and graft resin B is enhanced, further improving the abrasion resistance and stain resistance.
前記グラフト樹脂Aは、含窒素基、カルボキシ基又は水酸基のような官能基を有していてもよい。上記官能基を有することにより、低湿度環境下における現像剤の帯電チャージアップを抑制できる。また、水酸基価を有することにより、水素結合による効果も発揮されるため、耐摩耗性がさらに良化するため好ましい。
グラフト樹脂Aの酸価は、0mgKOH/g以上90.0mgKOH/g以下であることが好ましく、30.0mgKOH/g以上80.0mgKOH/g以下であることがより好ましく、40.0mgKOH/g以上70.0mgKOH/g以下であることがより好ましい。グラフト樹脂Aの酸価が90.0mgKOH/g以下であれば、酸価の影響による樹脂の自己凝集が生じにくくなり、樹脂被覆層の表面(塗膜面)の平滑性が低下しにくくなる。グラフト樹脂Aの酸価は、グラフト樹脂Aの合成時に、カルボキシ基、ヒドロキシ基などの極性基を有するモノマーを使用し、モノマーの添加量を調整することで制御できる。
The graft resin A may have a functional group such as a nitrogen-containing group, a carboxyl group, or a hydroxyl group. By having such a functional group, charge-up of the developer in a low-humidity environment can be suppressed. Furthermore, by having a hydroxyl value, the effect of hydrogen bonding is also exerted, which is preferable because it further improves wear resistance.
The acid value of the graft resin A is preferably 0 mgKOH/g or more and 90.0 mgKOH/g or less, more preferably 30.0 mgKOH/g or more and 80.0 mgKOH/g or less, and even more preferably 40.0 mgKOH/g or more and 70.0 mgKOH/g or less. If the acid value of the graft resin A is 90.0 mgKOH/g or less, self-aggregation of the resin due to the influence of the acid value is unlikely to occur, and the smoothness of the surface of the resin coating layer (coating surface) is unlikely to decrease. The acid value of the graft resin A can be controlled by using a monomer having a polar group such as a carboxy group or a hydroxy group during the synthesis of the graft resin A and adjusting the amount of the monomer added.
グラフト樹脂Bは、下記式(3)で示されるユニットY3を75.0質量%以上含有することが好ましい。
グラフト樹脂Bは、脂環式の炭化水素基を有することにより、磁性キャリア表面(被覆樹脂の塗膜面)が平滑になり、トナー粒子や外添剤など、トナー由来成分の付着を抑制し、耐汚染性がさらに良化するため好ましい。ユニットY3として、一種類の構造のみを含有してもよく、2種以上が含有されていてもよい。 Graft resin B preferably contains an alicyclic hydrocarbon group, which makes the magnetic carrier surface (the coating surface of the coating resin) smooth, suppresses adhesion of toner particles, external additives, and other toner-derived components, and further improves contamination resistance. Unit Y3 may contain only one type of structure, or two or more types.
前記グラフト樹脂Bにおいて、下記式(4)で示されるユニットY4を1.0質量%以上25.0質量%以下含有することが好ましい。
グラフト樹脂Bが、R11としてポリマー部を含む場合、樹脂被覆層と磁性キャリアコアとの密着性が向上する。そのため、耐摩耗性や磁性キャリアのトナーに対する帯電付与能が向上する。ユニットY4としては、一種類の構造のみを含有してもよく、2種以上が含有されていてもよい。 When the graft resin B contains a polymer moiety as R11 , the adhesion between the resin coating layer and the magnetic carrier core is improved. As a result, the abrasion resistance and the ability of the magnetic carrier to impart charge to the toner are improved. The unit Y4 may contain only one type of structure, or two or more types.
グラフト樹脂BがR11としてポリマー部を有する場合は、式(5)で示されるユニットY5を有することが好ましい。
R11におけるポリマー部は、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸ブチル、アクリル酸2-エチルヘキシル、メタクリル酸2-エチルヘキシル、スチレン、アクリロニトリル及びメタクリロニトリルからなる群より選択される少なくとも1種のモノマーの重合体であることが好ましい。上記重合体であると、グラフト樹脂Aの主鎖と親和することで、耐摩耗性が良化する。また、グラフト樹脂Aのシロキサン構造が磁性キャリア表面に効果的に配向する。その結果、磁性キャリアの表面自由エネルギーが低下し、耐汚染性が良化する。
ポリマー部の重量平均分子量(Mw)は、2000以上10000以下であることが好ましく、3000以上8000以下であることがより好ましい。
The polymer portion in R11 is preferably a polymer of at least one monomer selected from the group consisting of methyl acrylate, methyl methacrylate, butyl acrylate, butyl methacrylate, 2-ethylhexyl acrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, styrene, acrylonitrile, and methacrylonitrile. The above polymer has affinity with the main chain of graft resin A, improving abrasion resistance. Furthermore, the siloxane structure of graft resin A is effectively oriented on the surface of the magnetic carrier. As a result, the surface free energy of the magnetic carrier is reduced, improving contamination resistance.
The weight average molecular weight (Mw) of the polymer portion is preferably 2,000 or more and 10,000 or less, and more preferably 3,000 or more and 8,000 or less.
グラフト樹脂Bの合成時、上記のようなポリマー部を有するマクロモノマーを用いることによって、グラフト樹脂Bに式(4)で表されるユニットを導入することができる。マクロモノマーは、被覆用グラフト樹脂Bの合成に使用される全モノマーを100質量部としたとき、5.0質量部以上40.0質量部以下の範囲で使用することが好ましい。
マクロモノマーを混合することで、分子の絡み合いが強まり磁性コアへの被覆樹脂の密着性が向上する。その結果、現像器の撹拌部材等により負荷を受けても被覆が剥れることは無く、長期に亘り安定した帯電量付与能を維持し、良質な画像を出力することができる。
グラフト樹脂Bの重量平均分子量(Mw)は、被覆の安定性から、20,000以上、120,000以下であることが好ましく、30,000以上、100,000以下であることがより好ましい。
グラフト樹脂Bの酸価は、0mgKOH/g以上3.0mgKOH/g以下であることが好ましく、0mgKOH/g以上2.8mgKOH/g以下であることがより好ましく、0mgKOH/g以上2.5mgKOH/g以下であることがより好ましい。グラフト樹脂Bの酸価が3.0mgKOH/g以下であれば、酸価の影響による樹脂の自己凝集が生じにくくなり、樹脂被覆層の表面(塗膜面)の平滑性が低下しにくくなる。グラフト樹脂Bの酸価は、被覆用グラフト樹脂Bの合成時に、カルボキシ基、スルホ基(スルホン酸基)などの極性基を有するモノマーを使用し、モノマーの添加量を調整することで制御できる。ただし、グラフト樹脂Aの酸価は低いことが好ましいため、極性基を有するモノマーを使用しないことが好ましい。エステル結合を形成するモノマーのみを使用して樹脂を合成した場合においても、合成される樹脂にわずかに酸価が発生する場合がある。これは、樹脂の合成時(重合時)、エステル結合の一部が分解してカルボキシ基が発生するためであると考えられる。
When synthesizing graft resin B, by using a macromonomer having the above-described polymer moiety, it is possible to introduce the unit represented by formula (4) into graft resin B. The macromonomer is preferably used in an amount of 5.0 parts by mass or more and 40.0 parts by mass or less, when the total amount of all monomers used in synthesizing graft resin B for coating is taken as 100 parts by mass.
The addition of macromonomers strengthens molecular entanglement and improves the adhesion of the coating resin to the magnetic core, preventing the coating from peeling off even when subjected to loads such as from the agitating members of the developing device, maintaining stable charge imparting ability over the long term, and enabling the output of high-quality images.
The weight average molecular weight (Mw) of the graft resin B is preferably 20,000 or more and 120,000 or less, and more preferably 30,000 or more and 100,000 or less, from the viewpoint of coating stability.
The acid value of the graft resin B is preferably 0 mgKOH/g or more and 3.0 mgKOH/g or less, more preferably 0 mgKOH/g or more and 2.8 mgKOH/g or less, and even more preferably 0 mgKOH/g or more and 2.5 mgKOH/g or less. When the acid value of the graft resin B is 3.0 mgKOH/g or less, self-aggregation of the resin due to the acid value is less likely to occur, and the smoothness of the surface of the resin coating layer (coating surface) is less likely to decrease. The acid value of the graft resin B can be controlled by using a monomer having a polar group such as a carboxy group or a sulfo group (sulfonic acid group) during the synthesis of the graft resin B for coating and adjusting the amount of monomer added. However, since a low acid value of the graft resin A is preferred, it is preferable not to use a monomer having a polar group. Even when a resin is synthesized using only monomers that form ester bonds, a slight acid value may occur in the synthesized resin. This is thought to be due to the decomposition of some ester bonds during resin synthesis (polymerization) to generate carboxy groups.
グラフト樹脂Aの幹部のSP値をSPa、シロキサン構造のSP値をSPb、磁性コア表面のSP値をSPc、とした場合に下記の関係式を満たすことが好ましい。
22.0<SPc≦24.0 (J/cm3)1/2の場合、
|SPa-SPc|≦3.0 (J/cm3)1/2
5.0<|SPb-SPc| (J/cm3)1/2
又は、
18.0<SPc≦21.0 (J/cm3)1/2の場合、
|SPa-SPc|≦2.5 (J/cm3)1/2
4.0<|SPb-SPc| (J/cm3)1/2
When the SP value of the trunk of the graft resin A is SPa, the SP value of the siloxane structure is SPb, and the SP value of the surface of the magnetic core is SPc, it is preferable that the following relational expression be satisfied.
When 22.0<SPc≦24.0 (J/cm 3 ) 1/2 ,
|SPa-SPc|≦3.0 (J/ cm3 ) 1/2
5.0<|SPb-SPc| (J/ cm3 ) 1/2
Or,
When 18.0<SPc≦21.0 (J/cm 3 ) 1/2 ,
|SPa-SPc|≦2.5 (J/ cm3 ) 1/2
4.0<|SPb-SPc| (J/ cm3 ) 1/2
上記の関係式を満たすことは、シロキサン構造と磁性コア表面との親和性よりも、グラフト樹脂Aの幹部と磁性コア表面との親和性の方が高いことを意味する。その場合、グラフト樹脂Aの幹部と磁性コア表面とが効果的に親和し、グラフト樹脂Aが磁性コアに密着することで耐摩耗性が良化する。
また、磁性コアとの親和性において、シロキサン構造は、グラフト樹脂Aの幹部よりも相対的に親和しにくいため、エネルギー的に安定化するよう分子構造が配向する。具体的には、グラフト樹脂Aのシロキサン構造が磁性キャリア表面に配向する。その結果、磁性キャリアの表面自由エネルギーが低下し、耐汚染性が良化する。
よって、磁性キャリアの耐汚染性と耐摩耗性を両立し、長期使用下においても安定した帯電付与能を維持することができる。
Satisfying the above relational expression means that the affinity between the trunk of graft resin A and the magnetic core surface is higher than the affinity between the siloxane structure and the magnetic core surface. In this case, the trunk of graft resin A effectively adheres to the magnetic core surface, and the graft resin A adheres closely to the magnetic core, improving wear resistance.
Furthermore, since the siloxane structure has a relatively lower affinity with the magnetic core than the trunk of the graft resin A, the molecular structure is oriented to be energetically stabilized. Specifically, the siloxane structure of the graft resin A is oriented on the surface of the magnetic carrier. As a result, the surface free energy of the magnetic carrier is reduced, improving the contamination resistance.
Therefore, the magnetic carrier can have both contamination resistance and wear resistance, and can maintain stable charge-imparting ability even during long-term use.
本発明の樹脂被覆層は、被覆樹脂中に導電性微粒子を含有することが好ましい。導電性微粒子は、磁性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。その結果、トナーが現像された後のカウンターチャージを逃がし、白抜けを抑制することができる。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。0.1質量部未満では導電性微粒子添加の効果が得られ難く、20質量部を超えると導電性微粒子の脱離による色味低下の懸念がある。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。 The resin coating layer of the present invention preferably contains conductive fine particles in the coating resin. The conductive fine particles can appropriately control the resistivity of the magnetic carrier. As a result, countercharge can be released after the toner is developed, and white spots can be suppressed. The content of conductive fine particles added to the coating resin is preferably 0.1 to 20 parts by weight per 100 parts by weight of the coating resin. If the amount is less than 0.1 part by weight, it is difficult to obtain the effect of adding the conductive fine particles, and if the amount is more than 20 parts by weight, there is a risk of color deterioration due to detachment of the conductive fine particles. Examples of 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。樹脂被覆層に含まれる微粒子としては、有機材料及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。
樹脂被覆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。
Furthermore, fine particles may be contained in the coating resin for the purpose of enhancing the ability to impart charge to the toner and improving releasability. The fine particles contained in the resin coating 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 resins, crosslinked polystyrene resins, melamine resins, guanamine resins, urea resins, phenolic resins, and nylon resins. Examples of inorganic fine particles include silica, alumina, titania, etc.
The content of the fine particles in the resin coating layer is preferably 0.1 parts by mass or more and 20 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the coating resin.
<磁性コアの製造方法>
本発明の磁性コアは、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。
<Magnetic core manufacturing method>
The magnetic core of the present invention can be made of known magnetic particles such as magnetite particles, ferrite particles, magnetic material-dispersed resin particles, etc. Among these, 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 of the magnetic carrier, 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、磁性キャリア同士の負荷も軽減され、樹脂被覆層の剥れ、欠け及び削れに対する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。 Reducing the specific gravity of the magnetic carrier reduces the load on the toner in the developer state inside the developing unit, prevents the adhesion of toner components to the magnetic carrier surface, and reduces the load between magnetic carrier particles, further preventing peeling, chipping, and abrasion of the resin coating layer. It also improves dot reproducibility, making it possible to obtain high-resolution 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 to be contained in the pores of porous magnetic particles can be the copolymer resin used as the coating resin, but is not limited to this and any known resin can be used. The thermoplastic resin is preferably the copolymer used as the coating resin, 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, aromatic polyester resins such as polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, and polyarylate, polyamide resin, polyacetal resin, polycarbonate resin, polyethersulfone resin, polysulfone resin, polyphenylene sulfide resin, and polyetherketone 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: 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, and 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。 One method for filling the voids of porous ferrite particles with a resin component is to dilute the resin component in a solvent and then add the diluted solution to the porous magnetic core particles. The solvent used here can be any solvent capable of dissolving the resin components. For organically soluble resins, organic solvents such as toluene, xylene, cellosolve butyl acetate, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, and methanol can be used. For water-soluble or emulsion-type resins, water can be used. Methods for adding the resin component diluted with a solvent to the interior of the porous magnetic core particles include impregnating the resin component using a coating method such as dipping, spraying, brushing, fluidized bed coating, or kneading, followed by volatilizing the solvent. When filling with a thermosetting resin, the solvent is volatilized, and then the temperature is raised to the curing temperature of the resin used to initiate the curing reaction.
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、所望の磁性キャリア粒径まで粉砕し、必要に応じて熱的又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。 Specific methods for producing magnetic-material-dispersed resin particles include the following. For example, submicron magnetic materials such as iron powder, magnetite particles, or ferrite particles are kneaded into a thermoplastic resin to disperse them, then pulverized to the desired magnetic carrier particle size, and optionally subjected to thermal or mechanical spheronization. Magnetic-material-dispersed resin particles can also be produced 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、磁性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、磁性キャリアに対して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 resins 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 a single type or a mixture of two or more types. Phenolic resin is particularly preferred because it increases the strength of the magnetic 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% to 95% by weight of the magnetic carrier.
磁性コアは、体積基準の50%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。 It is preferable for the magnetic core to have a 50% particle size (D50) based on volume of 20 μm or more and 80 μm or less in order to allow the coating resin to be uniformly coated, prevent carrier adhesion, and ensure an appropriate density of the developer magnetic brush to obtain high-quality images.
磁性コアの比抵抗は、電界強度1000V/cmにおける比抵抗値が1.0×105Ω・cm以上1.0×1014Ω・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 magnetic core is preferably 1.0×10 5 Ω·cm or more and 1.0×10 14 Ω·cm or less at an electric field strength of 1000 V/cm, since good developability can be obtained.
<磁性キャリアの製造法>
磁性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、磁性コアと被覆樹脂溶液を撹拌しながら溶剤を揮発させ、磁性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、磁性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 for manufacturing magnetic carrier>
The method for coating the magnetic core surface with the coating resin is not particularly limited and can be performed by any known method. For example, there is the so-called immersion method, in which the magnetic core and coating resin solution are stirred while volatilizing the solvent, thereby coating the magnetic core surface with the coating resin. Specific examples include a universal mixer (manufactured by Fuji Paudal Co., Ltd.) and a Nauta Mixer (manufactured by Hosokawa Micron Corporation). Another method involves spraying the coating resin solution from a spray nozzle while forming a fluidized bed to coat the magnetic core surface with the coating resin. Specific examples include a Spiracoater (manufactured by Okada Seiko Co., Ltd.) and a Spiraflow (manufactured by Freund Corporation). Another method involves dry coating the magnetic carrier core with the coating resin in particle form. Specific examples include treatment methods using devices such as a Hybridizer (manufactured by Nara Machinery Works, Ltd.), a Mechanofusion (manufactured by Hosokawa Micron Corporation), a Hiflex Gral (manufactured by Fukae Powtec), and a Theta Composer (manufactured by Tokuju Kogyosho Co., Ltd.).
<磁性キャリア>
次に、磁性キャリアについて説明する。
磁性キャリアは、磁化の強さが、5000/4πkA/mの磁界下で、40Am2/kg以上70Am2/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。
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。
<Magnetic Carrier>
Next, the magnetic carrier will be described.
The magnetic carrier preferably has a magnetization strength of 40 Am2 /kg or more and 70 Am2 /kg or less under a magnetic field of 5000/4πkA/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 carrier adhesion can be more effectively suppressed. In addition, the stress applied to the toner in the magnetic brush can be reduced, so that toner deterioration and adhesion to other components can be effectively suppressed.
The strength of magnetization of the magnetic carrier can be adjusted appropriately by the amount of resin contained therein.
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 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, particularly good fluidity is obtained as a developer, and good dot reproducibility is obtained.
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/cm or more and 5.5 g/cm or less , and more preferably 3.0 g/cm or more and 5.0 g/cm or less . A two-component developer containing a magnetic carrier having a true density in this range places less load on the toner, and adhesion of toner components to the magnetic carrier is suppressed. Furthermore, a true density in this range is preferable for the magnetic carrier in order to achieve both good developability at low electric field strength and prevention of carrier adhesion.
磁性キャリアは、体積基準の50%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である。 The magnetic carrier preferably has a volume-based 50% particle size (D50) of 21 μm or more and 81 μm or less from the perspective of its ability to impart charge to the toner, suppressing carrier adhesion to the image area, and achieving high image quality. A diameter of 25 μm or more and 60 μm is more preferable.
次に、本発明において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。
<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、又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。
Next, the toner constitution that is preferable for achieving the object of the present invention will be described in detail below.
<Binder resin>
The toner particles of the present invention may use the following polymers as the binder resin: homopolymers of styrene and its substitution products, 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 resins, polyester resins, mixtures of polyester resins and vinyl resins, or hybrid resins in which both are partially reacted; polyvinyl chloride, phenolic resins, naturally modified phenolic resins, naturally resin-modified maleic acid resins, acrylic resins, methacrylic resins, polyvinyl acetate, silicone resins, polyester resins, polyurethanes, polyamide resins, furan resins, epoxy resins, xylene resins, polyethylene resins, and polypropylene resins. Among these, those containing polyester resins 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。 Monomers used in the polyester unit of polyester resins include polyhydric alcohols (divalent, trivalent or higher alcohols), polycarboxylic acids (divalent, trivalent or higher carboxylic acids), their acid anhydrides, or their lower alkyl esters. To create a branched polymer that exhibits "strain hardening," partial crosslinking within the amorphous resin molecule is effective, 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 trivalent or higher carboxylic acids, their acid anhydrides or lower alkyl esters, and/or trivalent or higher alcohols as raw material monomers 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。
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;
式(B)で示されるジオール類;
Examples of 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 bisphenols represented by formula (A) and derivatives thereof;
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 preferred. 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。
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。
As the polycarboxylic acid monomer used in the polyester unit of the polyester resin, the following polycarboxylic acid monomers can be used.
Examples of dicarboxylic 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, isooctenylsuccinic acid, isooctylsuccinic acid, anhydrides of these acids, and lower alkyl esters thereof. 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 acid 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 acid anhydrides or lower alkyl esters. Of these, 1,2,4-benzenetricarboxylic acid, i.e., trimellitic acid or its derivatives, is particularly preferred due to its low cost and ease of reaction control. 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、エステル化反応又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。
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。
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 simultaneously charged and polymerized via an esterification reaction or transesterification 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 preferably contains a polyester unit polymerized using a tin-based catalyst.
Furthermore, 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 can reduce the amount of moisture adsorption in a high-temperature, high-humidity environment and keep the non-electrostatic adhesion force 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 also be a mixture of low molecular weight resin and high molecular weight resin. From the perspective 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 weight.
<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 with 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 bis saturated fatty acid bisamides such as stearic acid amide; unsaturated fatty acid amides such as ethylene bisoleic acid amide, hexamethylene bisoleic acid amide, N,N'-dioleyl adipamide, and N,N'-dioleyl sebacic acid amide; aromatic bisamides such as m-xylene bisstearic acid amide 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。 Of these waxes, hydrocarbon waxes such as paraffin wax and Fischer-Tropsch wax, or fatty acid ester waxes such as carnauba wax are preferred from the viewpoint of improving low-temperature fixability and fixation separation properties. In the present invention, hydrocarbon waxes are more preferred from the viewpoint of further improving 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。
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 the present invention, the wax is preferably used in an amount of 3 parts by mass or more and 8 parts by mass or less per 100 parts by mass of the binder resin.
Furthermore, in an endothermic curve during temperature rise measured with 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 it is possible to achieve both storage stability and hot offset resistance of the toner.
<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 of 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. While pigments may be used alone as colorants, using a combination of dyes and pigments to improve the clarity of full-color images is more preferable in terms of image quality.
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。
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。
Examples of pigments for magenta toner include the following: C.I. Pigment Red 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. C.I. Pigment Violet 19; C.I. Vat Red 1, 2, 10, 13, 15, 23, 29, 35.
Dyes for magenta toner include the following: solvent dyes such as C.I. Solvent Red 1, 3, 8, 23, 24, 25, 27, 30, 49, 81, 82, 83, 84, 100, 109, and 121; C.I. Disperse Red 9; C.I. Solvent Violet 8, 13, 14, 21, and 27; and C.I. Disperse Violet 1; and basic dyes such as C.I. Basic Red 1, 2, 9, 12, 13, 14, 15, 17, 18, 22, 23, 24, 27, 29, 32, 34, 35, 36, 37, 38, 39, and 40; and C.I. Basic Violet 1, 3, 7, 10, 14, 15, 21, 25, 26, 27, and 28.
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。
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。
Examples of pigments for cyan toner include C.I. Pigment Blue 2, 3, 15:2, 15:3, 15:4, 16, and 17; C.I. Vat Blue 6; C.I. Acid Blue 45; and copper phthalocyanine pigments having 1 to 5 phthalimidomethyl groups substituted on the phthalocyanine skeleton.
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。
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。
Yellow toner pigments include the following: C.I. Pigment Yellow 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. Vat Yellow 1, 3, 20.
Examples of yellow toner dyes include C.I. Solvent Yellow 162.
これらの着色剤は、単独又は混合して、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。
着色剤の含有量は、樹脂成分の総量100質量部に対して0.1質量部以上30.0質量部以下であることが好ましい。
These colorants can be used alone or in combination, or in the form of a solid solution. The colorant is selected in consideration of hue angle, saturation, brightness, light resistance, transparency for overhead projectors (OHPs), and dispersibility in toner.
The content of the colorant is preferably 0.1 parts by mass or more and 30.0 parts by mass or less per 100 parts by mass of 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、トナー粒子の表面に付着されている形態であることが好ましい。
トナーと磁性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が、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、個数分布基準の最大ピーク径が、100nm以上150nm以下であることがより好ましい。
また、トナーの流動性を改善させるためには、トナーには、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。
<Inorganic fine particles>
The toner preferably contains inorganic fine particles, mainly for the purpose of improving fluidity and chargeability, and these are preferably in a form that is adhered to the surface of the toner particles.
As inorganic fine particles serving as spacer particles for improving the releasability between the toner and the magnetic carrier, silica particles having a maximum peak particle size based on the number distribution of 80 nm to 200 nm are preferred, and in order to function as spacer particles while better suppressing detachment from the toner, the maximum peak particle size based on the number distribution of 100 nm to 150 nm is more preferred.
In order to improve the fluidity of the toner, it is preferable to add inorganic fine particles having a maximum peak particle size of 20 nm or more and 50 nm or less based on the number distribution standard to the toner, 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。
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、トナー粒子100質量部に対して、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。
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 a plurality of types may be used in combination.
The total content of the external additives is preferably 0.3 parts by mass to 5.0 parts by mass, and more preferably 0.8 parts by mass to 4.0 parts by mass, 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 to 2.5 parts by mass, and more preferably 0.5 parts by mass to 2.0 parts by mass, relative to 100 parts by mass of toner particles. Within this range, the effect as spacer particles becomes 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;又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。
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。
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。
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。
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。
The surfaces of silica particles or inorganic fine particles used as external additives are preferably subjected to a hydrophobic treatment, preferably using a coupling agent such as a titanium coupling agent or a silane coupling agent, a fatty acid or a metal salt thereof, a silicone oil, or a combination thereof.
Examples of titanium coupling agents include the following: tetrabutyl titanate, tetraoctyl titanate, isopropyl triisostearoyl titanate, isopropyl tridecylbenzenesulfonyl titanate, and bis(dioctyl pyrophosphate)oxyacetate titanate.
Furthermore, 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.
Examples of fatty acids include 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 these fatty acid metal salts include zinc, iron, magnesium, aluminum, calcium, sodium, and lithium.
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。
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 hydrophobic treatment is preferably carried out by adding a hydrophobic treatment agent to the particles to be treated in an amount of 1% by mass or more and 30% by mass or less (more preferably 3% by mass or more and 7% by mass or less) relative to the particles to be treated, thereby coating the particles to be treated.
The degree of hydrophobicity of the hydrophobized external additive is not particularly limited, but for example, the degree of hydrophobicity after the treatment is preferably 40 or more and 98 or less. The degree of hydrophobicity indicates the wettability of the sample with respect to methanol, and is an index of hydrophobicity.
本発明の磁性キャリアをトナーと混合して二成分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 magnetic carrier of the present invention is mixed with toner to be used as a two-component developer, good results are generally obtained when the carrier mixing ratio, expressed as the toner concentration in the developer, is 2% by weight to 15% by weight, and preferably 4% by weight to 13% by weight. If the toner concentration is less than 2% by weight, image density tends to decrease, while if it exceeds 15% by weight, fogging and in-machine scattering are likely to occur.
また、本発明の磁性キャリアは、補給用現像剤としても用いられる。現像器内の二成分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。 The magnetic carrier of the present invention can also be used as a replenishment developer. In replenishment developers used to replenish a two-component developer in a developing device in response to a decrease in the toner concentration in the developer, the amount of toner is 2 to 50 parts by weight per 1 part by weight of the replenishment magnetic carrier.
次に本発明の磁性キャリア、二成分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2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。
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。
<Image forming method>
In FIG. 2 , the electrostatic latent image carrier 1 rotates in the direction of the arrow. The electrostatic latent image carrier 1 is charged by a charger 2, which serves as a charging means. The surface of the charged electrostatic latent image carrier 1 is exposed to light by an exposure device 3, which serves as an electrostatic latent image forming means, to form an electrostatic latent image. The developing device 4 includes a developer container 5 containing a two-component developer. The developer carrier 6 is rotatably disposed, and the developer carrier 6 contains magnets 7, which serve as magnetic field generating means. At least one of the magnets 7 is positioned so as to face the latent image carrier. The two-component developer is held on the developer carrier 6 by the magnetic field of the magnets 7. The amount of the two-component developer is regulated by a regulating member 8, and the developer is transported to a developing section facing the electrostatic latent image carrier 1. In the developing section, the magnetic field generated by the magnets 7 forms a magnetic brush. The electrostatic latent image is then visualized as a toner image by applying a developing bias consisting of a DC electric field superimposed on an AC electric field. The toner image formed on the electrostatic latent image carrier 1 is electrostatically transferred to a recording medium (transfer material) 12 by a transfer charger 11. Here, as shown in FIG. 2, the image may be transferred from the electrostatic latent image carrier 1 to an intermediate transfer body 9, and then electrostatically transferred to the recording medium 12.
The recording medium 12 is then transported to a fixing device 13, where it is heated and pressed to fix the toner onto the recording medium 12. The recording medium 12 is then discharged outside the apparatus as an output image. After the transfer process, any toner remaining on the electrostatic latent image carrier 1 is removed by a cleaner 15. The electrostatic latent image carrier 1, which has been cleaned by the cleaner 15, is then electrically initialized by light irradiation from a pre-exposure device 16, and the above image forming operation is repeated.
図3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。
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。各静電潜像担持体上に残留したトナーは、クリーナー15K、15Y、15C、15Mによりそれぞれ除去される。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。
FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of the application of the image forming method of the present invention to a full-color image forming apparatus.
The arrangement of image forming units such as K, Y, C, and M and the arrows indicating their rotation directions are not limited to these. Incidentally, K represents black, Y represents yellow, C represents cyan, and M represents magenta. In FIG. 2, electrostatic latent image carriers 1K, 1Y, 1C, and 1M rotate in the direction of the arrows. Each electrostatic latent image carrier is charged by chargers 2K, 2Y, 2C, and 2M, which serve as charging means. The charged surface of each electrostatic latent image carrier is exposed by exposure devices 3K, 3Y, 3C, and 3M, which serve as electrostatic latent image forming means, to form an electrostatic latent image. The electrostatic latent image is then visualized as a toner image by two-component developers carried on developer carriers 6K, 6Y, 6C, and 6M provided in developing devices 4K, 4Y, 4C, and 4M, which serve as developing means. Residual toner on each electrostatic latent image carrier is removed by cleaners 15K, 15Y, 15C, and 15M, respectively. The image is then transferred to intermediate transfer body 9 by intermediate transfer chargers 10K, 10Y, 10C, and 10M, which serve as transfer means. Transfer charger 11 then transfers the image to recording medium 12, which is then fixed by heat and pressure using fixing device 13, which serves as fixing means, and output as an image. An intermediate transfer body cleaner 14, which cleans intermediate transfer body 9, collects residual toner and other toner. Specifically, the development method of the present invention preferably involves applying an AC voltage to the developer carrier to form an alternating electric field in the development area, while developing with the magnetic brush in contact with the photosensitive drum. A distance (SD distance) between developer carrier (developing sleeve) 6 and the photosensitive drum of 100 μm or more and 1,000 μm or less is effective in preventing carrier adhesion and improving dot reproducibility. A distance less than 100 μm tends to result in insufficient developer supply, resulting in low image density. If it exceeds 1000 μm, the magnetic field lines from the magnetic pole S1 will spread, the density of the magnetic brush will decrease, dot reproducibility will deteriorate, and the force binding the magnetic coated carrier will weaken, making carrier adhesion more likely to occur.
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 AC electric field is 300 V or higher and 3,000 V or lower, preferably 500 V or higher and 1,800 V or lower. The frequency is 500 Hz or higher and 10,000 Hz or lower, preferably 1,000 Hz or higher and 7,000 Hz or lower, and can be appropriately selected depending on the process. In this case, the waveform of the AC bias used to form the AC electric field can be a triangular wave, a rectangular wave, a sine wave, or a waveform with a varied duty ratio. To accommodate 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 300 V, it is difficult to obtain sufficient image density, and fogging toner in non-image areas may not be effectively collected. Furthermore, if it exceeds 3,000 V, the latent image may be disturbed by the magnetic brush, resulting in a deterioration 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 well-charged toner, the fog removal voltage (Vback) can be lowered, and the primary charge on the photoconductor can be reduced, thereby extending the life of the photoconductor. Vback depends on the development system, but should be 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。
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。
Furthermore, if the frequency is lower than 500 Hz, the process speed will be affected, but the configuration of the electrostatic latent image bearing photoreceptor may be the same as that of a photoreceptor normally used in an image forming apparatus, such as a photoreceptor having a conductive substrate made of aluminum, SUS, or the like, on which a conductive layer, an undercoat layer, a charge generation layer, a charge transport layer, and optionally a charge injection layer are provided in this order.
The conductive layer, undercoat layer, charge generating layer, and charge transport layer may be layers that are generally used in photoreceptors. As the outermost layer of the photoreceptor, for example, a charge injection layer or a protective layer may be used.
<多孔質磁性コアの細孔径及び細孔容積の測定>
多孔質磁性コアの細孔径分布は、水銀圧入法により測定される。
測定原理は、以下の通りである。
本測定では、水銀に加える圧力を変化させ、その際の細孔中に浸入した水銀の量を測定する。細孔内に水銀が浸入し得る条件は、圧力P、細孔直径D、水銀の接触角と表面張力をそれぞれθとσとすると、ちからの釣り合いから、PD=-4σcosθで表せる。接触角と表面張力を定数とすれば、圧力Pとそのとき水銀が浸入し得る細孔直径Dは反比例することになる。このため、圧力Pとそのときに浸入液量Vを、圧力を変えて測定し得られる、P-V曲線の横軸Pを、そのままこの式から細孔直径に置き換え、細孔分布を求めている。
測定装置としては、ユアサアイオニクス社製、全自動多機能水銀ポロシメータPoreMasterシリーズ・PoreMaster-GTシリーズや、島津製作所社製、自動ポロシメータオートポアIV 9500 シリーズ等を用いて測定することができる。
<Measurement of pore diameter and pore volume of porous magnetic core>
The pore size distribution of the porous magnetic core is measured by mercury intrusion porosimetry.
The measurement principle is as follows.
In this measurement, the pressure applied to the mercury is varied and the amount of mercury that penetrates into the pores is measured. The conditions under which mercury can penetrate into the pores can be expressed from the balance of forces as PD = -4σ cos θ, where P is the pressure, D is the pore diameter, and θ and σ are the contact angle and surface tension of the mercury, respectively. If the contact angle and surface tension are constants, then the pressure P and the pore diameter D into which mercury can penetrate at that time are inversely proportional. For this reason, the pressure P and the amount of infiltrated liquid V at that time are measured by varying the pressure, and the horizontal axis P of the P-V curve is directly substituted for the pore diameter in this equation to determine the pore distribution.
Measurement can be performed using a measuring device such as a fully automatic multi-function mercury porosimeter PoreMaster series or PoreMaster-GT series manufactured by Yuasa Ionics Co., Ltd., or an automatic porosimeter Autopore IV 9500 series manufactured by Shimadzu Corporation.
具体的には、株式会社 島津製作所社のオートポアIV9520を用いて、下記条件・手順にて測定を行った。
測定条件
測定環境 20℃
測定セル 試料体積 5cm3、圧入体積 1.1cm3、用途 粉体用
測定範囲 2.0psia(13.8kPa)以上59989.6psia(413.7MPa)以下
測定ステップ 80ステップ
(細孔径を対数で取った時に、等間隔になるようにステップを刻む)
圧入パラメータ 排気圧力 50μmHg
排気時間 5.0min
水銀注入圧力 2.0psia(13.8kPa)
平衡時間 5secs
高圧パラメータ 平衡時間 5secs
水銀パラメータ 前進接触角 130.0degrees
後退接触角 130.0degrees
表面張力 485.0mN/m(485.0dynes/cm)
水銀密度 13.5335g/mL
Specifically, the measurement was carried out using an Autopore IV9520 manufactured by Shimadzu Corporation under the following conditions and procedures.
Measurement conditions Measurement environment 20℃
Measurement cell: Sample volume 5 cm 3 , Indentation volume 1.1 cm 3 , Use: Powder Measurement range: 2.0 psia (13.8 kPa) to 59989.6 psia (413.7 MPa) Measurement steps: 80 steps
(When the pore diameter is calculated logarithmically, the steps are spaced at equal intervals.)
Pressurization parameters: Exhaust pressure 50 μmHg
Exhaust time: 5.0 min
Mercury injection pressure: 2.0 psia (13.8 kPa)
Equilibrium time 5secs
High pressure parameters Equilibration time 5 seconds
Mercury parameters Advancing contact angle 130.0 degrees
Receding contact angle 130.0 degrees
Surface tension 485.0mN/m (485.0dynes/cm)
Mercury density 13.5335g/mL
測定手順
(1)多孔質磁性コアを、約1.0g秤量し試料セルに入れる。
秤量値を入力する。
(2)低圧部で、2.0psia(13.8kPa)以上45.8psia(315.6kPa)以下の範囲を測定。
(3)高圧部で、45.9psia(316.3kPa)以上59989.6psia(413.6MPa)以下の範囲を測定。
(4)水銀注入圧力及び水銀注入量から、細孔径分布を算出する。
(2)、(3)、(4)は、装置付属のソフトウエアにて、自動で行った。
上記の様にして計測した細孔径分布から、0.1μm以上3.0μm以下の細孔径の範囲における微分細孔容積が最大となる細孔径を読み取り、それをもって、微分細孔容積が極大となる細孔径とする。
また、0.1μm以上3.0μm以下の細孔径の範囲における微分細孔容積を積分した細孔容積を、付属のソフトウエアを用いて算出した。
Measurement Procedure (1) Approximately 1.0 g of the porous magnetic core is weighed and placed in the sample cell.
Enter the weighing value.
(2) In the low-pressure section, the pressure range is measured between 2.0 psia (13.8 kPa) and 45.8 psia (315.6 kPa).
(3) In the high-pressure section, the range measured was 45.9 psia (316.3 kPa) or more and 59,989.6 psia (413.6 MPa) or less.
(4) The pore size distribution is calculated from the mercury injection pressure and the amount of mercury injected.
(2), (3), and (4) were performed automatically using the software provided with the device.
From the pore size distribution measured as described above, the pore size at which the differential pore volume is maximum in the pore size range of 0.1 μm or more and 3.0 μm or less is read, and this is taken as the pore size at which the differential pore volume is maximum.
In addition, the pore volume obtained by integrating the differential pore volume in the pore diameter range of 0.1 μm to 3.0 μm was calculated using the attached software.
<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)及び個数平均粒径(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。
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。
<Method for measuring weight average particle diameter (D4) and number average particle diameter (D1)>
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 "Coulter Counter Multisizer 3" (registered trademark, manufactured by Beckman Coulter, Inc.) equipped with a 100 μm aperture tube and using the narrow hole electrical resistance method, and the accompanying dedicated software "Beckman Coulter Multisizer 3 Version 3.51" (manufactured by Beckman Coulter, Inc.) for setting measurement conditions and analyzing measurement data. Measurement was performed with an effective number of measurement channels of 25,000, and the measurement data was analyzed and calculated.
The aqueous electrolyte solution used for the measurement is prepared by dissolving special grade sodium chloride in ion-exchanged water to a concentration of about 1 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。
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。
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。
Before carrying out the measurements and analysis, the dedicated software was set up as follows.
On the "Change Standard Measurement Method (SOM) screen" of the dedicated software, set the total count in control mode to 50,000 particles, the number of measurements to 1, and the Kd value to the value obtained using "Standard Particles 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 "Flush aperture tube after measurement" box.
In the "Pulse to particle size conversion setting screen" of the dedicated software, the bin interval is set to logarithmic particle size, the particle size bin is set to 256 particle size bins, and the particle size range is set 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)及び個数平均粒径(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) Approximately 200 ml of the electrolyte solution is placed in a 250 ml round-bottom glass beaker designed specifically for the Multisizer 3, and the beaker is set on the sample stand. The stirrer rod is stirred counterclockwise at 24 revolutions per second. Then, the "aperture flush" function of the analysis software is used to remove any dirt or air bubbles from inside the aperture tube.
(2) Approximately 30 ml of the aqueous electrolyte solution is placed in a 100 ml flat-bottom glass beaker, and approximately 0.3 ml of a dilution of "Contaminon N" (a 10% aqueous solution of a pH 7 neutral detergent for cleaning precision measuring instruments, consisting of a nonionic surfactant, an anionic surfactant, and an organic builder, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) diluted three times with ion-exchanged water is added as a dispersant.
(3) A predetermined amount of ion-exchanged water is placed in the water tank of an ultrasonic disperser "Ultrasonic Dispersion System Tetora 150" (manufactured by Nikkaki Bios Co., Ltd.), which has two built-in oscillators with an oscillation frequency of 50 kHz and a phase difference of 180 degrees and an electrical output of 120 W. Approximately 2 ml of the Contaminon N is added to this water tank.
(4) The beaker (2) is set in the beaker fixing hole of the ultrasonic disperser, and the ultrasonic disperser is operated. Then, the height of the beaker is adjusted so that the resonance state of the liquid surface of the electrolytic solution in the beaker is maximized.
(5) While the electrolyte solution in the beaker in (4) is being irradiated with ultrasonic waves, approximately 10 mg of toner is added little by little to the electrolyte solution and dispersed. The ultrasonic dispersion process is then continued for another 60 seconds. During the ultrasonic dispersion, the water temperature in the water tank is appropriately adjusted to be between 10°C and 40°C.
(6) Using a pipette, the aqueous electrolyte solution (5) containing the dispersed toner is dropped into the round-bottom beaker (1) placed in the sample stand, and the measurement concentration is adjusted to about 5%. Then, 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).
<微粉量の算出方法>
トナー中の個数基準の微粉量(個数%)は、以下のようにして算出する。
例えば、トナー中の4.0μm以下の粒子の個数%は、前記のMultisizer 3の測定を行った後、(1)専用ソフトでグラフ/個数%に設定して測定結果のチャートを個数%表示とする。(2)書式/粒径/粒径統計画面における粒径設定部分の「<」にチェック、その下の粒径入力部に「4」を入力する。そして、(3)分析/個数統計値(算術平均)画面を表示したときの「<4μm」表示部の数値が、トナー中の4.0μm以下の粒子の個数%である。
<Calculation method for the amount of fine powder>
The amount of fine particles in the toner based on the number (% by number) is calculated as follows.
For example, to determine the percentage by number of particles of 4.0 μm or less in a toner, after performing measurements using the Multisizer 3 described above, (1) set the dedicated software to Graph/Number % and display the measurement results chart as a percentage by number. (2) Check the "<" in the particle size setting section on the Format/Particle Size/Particle Size Statistics screen and enter "4" in the particle size input section below. Then, (3) when the Analysis/Number Statistics (Arithmetic Mean) screen is displayed, the value in the "<4 μm" display section is the percentage by number of particles of 4.0 μm or less in the toner.
<粗粉量の算出方法>
トナー中の体積基準の粗粉量(体積%)は、以下のようにして算出する。
例えば、トナー中の10.0μm以上の粒子の体積%は、前記のMultisizer 3の測定を行った後、(1)専用ソフトでグラフ/体積%に設定して測定結果のチャートを体積%表示とする。(2)書式/粒径/粒径統計画面における粒径設定部分の「>」にチェック、その下の粒径入力部に「10」を入力する。そして、(3)分析/体積統計値(算術平均)画面を表示したときの「>10μm」表示部の数値が、トナー中の10.0μm以上の粒子の体積%である。
<How to calculate the amount of coarse powder>
The amount of coarse particles (vol %) on a volume basis in the toner is calculated as follows.
For example, to determine the volume percentage of particles 10.0 μm or larger in a toner, after performing measurements using the Multisizer 3 described above, (1) set the dedicated software to Graph/Volume% and display the measurement results chart as volume%. (2) Check the ">" in the particle size setting section on the Format/Particle Size/Particle Size Statistics screen and enter "10" in the particle size input section below. Then, (3) when the Analysis/Volume Statistics (Arithmetic Mean) screen is displayed, the value in the ">10 μm" display section is the volume percentage of particles 10.0 μm or larger in the toner.
<樹脂などの分子量及び分子量分布の測定方法>
樹脂などの分子量及び分子量分布は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により、以下のようにして測定する。
まず、室温で24時間かけて、試料をテトラヒドロフラン(THF)に溶解する。そして、得られた溶液を、ポア径が0.2μmの耐溶剤性メンブランフィルター「マエショリディスク」(東ソー社製)で濾過してサンプル溶液を得る。なお、サンプル溶液は、THFに可溶な成分の濃度が約0.8質量%となるように調整する。このサンプル溶液を用いて、以下の条件で測定する。
装置 :HLC8120 GPC(検出器:RI)(東ソー社製)
カラム :Shodex KF-801、802、803、804、805、806、807の7連(昭和電工社製)
溶離液 :テトラヒドロフラン(THF)
流速 :1.0mL/min
オーブン温度:40.0℃
試料注入量 :0.10mL
試料の分子量の算出にあたっては、標準ポリスチレン樹脂(商品名「TSKスタンダード ポリスチレン F-850、F-450、F-288、F-128、F-80、F-40、F-20、F-10、F-4、F-2、F-1、A-5000、A-2500、A-1000、A-500」、東ソー社製)を用いて作成した分子量校正曲線を使用する。
<Method for measuring molecular weight and molecular weight distribution of resins, etc.>
The molecular weight and molecular weight distribution of a resin or the like are measured by gel permeation chromatography (GPC) as follows.
First, a sample is dissolved in tetrahydrofuran (THF) at room temperature for 24 hours. The resulting solution is then filtered through a solvent-resistant membrane filter "Maesholidisc" (manufactured by Tosoh Corporation) with a pore size of 0.2 μm to obtain a sample solution. The sample solution is adjusted so that the concentration of components soluble in THF is approximately 0.8% by mass. This sample solution is used for measurements under the following conditions.
Apparatus: HLC8120 GPC (detector: RI) (manufactured by Tosoh Corporation)
Column: 7 columns of Shodex KF-801, 802, 803, 804, 805, 806, and 807 (manufactured by Showa Denko K.K.)
Eluent: tetrahydrofuran (THF)
Flow rate: 1.0mL/min
Oven temperature: 40.0°C
Sample injection volume: 0.10 mL
In calculating the molecular weight of the sample, a molecular weight calibration curve prepared using standard polystyrene resins (trade names "TSK Standard Polystyrene F-850, F-450, F-288, F-128, F-80, F-40, F-20, F-10, F-4, F-2, F-1, A-5000, A-2500, A-1000, A-500", manufactured by Tosoh Corporation) is used.
<XPSによるSi原子濃度の測定法>
インジウム箔上に磁性キャリアを張り付ける。その際、インジウム箔部が露出しないように粒子を均一に張り付ける。
測定条件は以下の通りである。
装置:PHI5000VERSAPROBE II(アルバック・ファイ株式会社)
照射線:Al Kα線
出力:25W 15kV
PassEnergy:58.7eV
Stepsize :0.125eV
XPSピーク:C1s,O1s,Si2p,Ti2p,Sr3d
<Method for Measuring Si Atomic Concentration by XPS>
The magnetic carrier is attached to the indium foil, and the particles are attached evenly so that the indium foil is not exposed.
The measurement conditions are as follows.
Apparatus: PHI5000VERSAPROBE II (ULVAC-PHI, Inc.)
Irradiation radiation: Al Kα ray output: 25W 15kV
Pass Energy: 58.7eV
Step size: 0.125eV
XPS peaks: C1s, O1s, Si2p, Ti2p, Sr3d
<樹脂の構造(NMR)>
トナーに含まれる樹脂(1,2-ポリブタジエン樹脂、非晶性ポリエステルなど)の構造は、核磁気共鳴分光分析(1H-NMR)により分析する。
測定装置:JNM-EX400(日本電子社製)
測定周波数:400MHz
パルス条件:5.0μs
周波数範囲:10500Hz
積算回数:1024回
測定溶媒:DMSO-d6
試料をDMSO-d6に可能な限り溶解し、上記条件で測定を行う。得られるスペクトルのケミカルシフト値及びプロトン比より、試料の構造などを決定する。
<Resin structure (NMR)>
The structure of the resin (1,2-polybutadiene resin, amorphous polyester, etc.) contained in the toner is analyzed by nuclear magnetic resonance spectroscopy ( 1 H-NMR).
Measuring device: JNM-EX400 (manufactured by JEOL Ltd.)
Measurement frequency: 400 MHz
Pulse condition: 5.0 μs
Frequency range: 10,500 Hz
Number of accumulations: 1024 Measurement solvent: DMSO-d6
The sample is dissolved in DMSO-d6 as much as possible and measured under the above conditions. The structure of the sample is determined from the chemical shift value and proton ratio of the spectrum obtained.
<SP値の計算方法>
SP値とは溶解度パラメーターと言われるもので、化学構造的にどれだけ互いが溶けやすいかということを数値化したものである。SP値が近い化合物同士であるほど、互いに混ざりやすく相溶しやすいことを意味する。SP値の計算方法には種々の方法があるが、本発明においては、一般的に用いられているFedorsの方法を用いる。具体的には例えば、ポリマーエンジニアリングアンドサイエンス(Polymer engineering and science)第14巻、147~154頁に詳しく記載されており、下記式によりSP値を算出することができる。
式:SP値=√(Ev/v)=√(ΣΔei/ΣΔvi)
(式中、Ev:蒸発エネルギー(cal/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)
<How to calculate SP value>
The SP value is called the solubility parameter and is a numerical representation of how easily two compounds dissolve in each other in terms of their chemical structure. The closer the SP values of two compounds are to each other, the easier they are to mix and dissolve in each other. There are various methods for calculating the SP value, but in the present invention, the commonly used Fedors method is used. Specifically, the SP value can be calculated using the following formula, which is described in detail in, for example, Polymer Engineering and Science, Vol. 14, pp. 147-154.
Formula: SP value = √(Ev/v) = √(ΣΔei/ΣΔvi)
(wherein Ev is the evaporation energy (cal/mol), v is the molar volume (cm 3 /mol), Δei is the evaporation energy of each atom or atomic group, and Δvi is the molar volume of each atom or atomic group).
<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、所望の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 for this is that when toner particles are produced in an aqueous medium, the highly hydrophobic release agent and the polymer in which a styrene-acrylic polymer is graft-polymerized onto a polyolefin tend to be localized inside the toner particles. This makes it difficult to form the desired core-shell structure.
以下、粉砕法でのトナー製造手順について説明する。
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。
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。
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。
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。
The procedure for producing toner by the pulverization method will be described below.
In the raw material mixing step, materials constituting the toner particles, such as a binder resin, a release agent, a colorant, a crystalline polyester, and optionally other components such as a charge control agent, are weighed out in predetermined amounts, blended, and mixed. Examples of mixing devices include a double con mixer, a V-type mixer, a drum mixer, a super mixer, a Henschel mixer, a Nauta mixer, and a Mechano Hybrid (manufactured by Nippon Coke and Engineering Co., Ltd.).
Next, the mixed materials are melt-kneaded to disperse the wax and the like in the binder resin. In this melt-kneading process, a batch kneader such as a pressure kneader or a Banbury mixer, or a continuous kneader can be used, with single- or twin-screw extruders being the mainstream due to their advantage of enabling 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 Kneedex (manufactured by Nippon Coke and Engineering Co., Ltd.). Furthermore, the resin composition obtained by melt-kneading may be rolled using a twin roll or the like and cooled with water or the like in a cooling process.
The cooled resin composition is then pulverized to a desired particle size in a pulverization step, which involves coarse pulverization using a pulverizer such as a crusher, hammer mill, or feather mill, followed by further pulverization using a pulverizer such as a Kryptron System (manufactured by Kawasaki Heavy Industries, Ltd.), a Super Rotor (manufactured by Nisshin Engineering Co., Ltd.), a Turbo Mill (manufactured by Turbo Kogyo), or an air jet pulverizer.
Thereafter, if necessary, the mixture is classified using a classifier or sieve such as an inertial classification type Elbow Jet (manufactured by Nittetsu Mining Co., Ltd.) or a centrifugal classification type 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1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。
原料定量供給手段1により定量供給された混合物は、圧縮気体調整手段2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3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5に導かれ熱処理が行われる処理室6に導かれる。
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9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。
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7から供給され、熱風を旋回させるための旋回部材13及び12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13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7の出口部11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7の出口部11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。
Thereafter, the toner particles are subjected to a surface treatment by heating to increase the circularity of the toner. For example, the surface treatment can be performed by hot air using a surface treatment apparatus shown in FIG.
The mixture supplied by the material supply means 1 is introduced into an introduction pipe 3, which is installed vertically to the material supply means, by compressed gas adjusted by a compressed gas adjustment means 2. The mixture passing through the introduction pipe is uniformly dispersed by a conical protruding member 4 provided in the center of the material supply means, and is then introduced into eight supply pipes 5 that radiate outward, and into a treatment chamber 6 where heat treatment is carried out.
At this time, the flow of the mixture supplied to the processing chamber is regulated by a regulating means 9 provided in the processing chamber for regulating the flow of the mixture, so that the mixture supplied to the processing chamber is heat-treated while swirling within the processing chamber and then cooled.
Hot air for heat-treating the supplied mixture is supplied from hot air supply means 7, and is introduced into the treatment chamber by spirally swirling it using swirling members 13 and 12 for swirling the hot air. The swirling member 13 for swirling the hot air has a plurality of blades, and the swirling of the hot air can be controlled by adjusting the number and angle of the blades. The hot air supplied into the treatment chamber preferably has a temperature of 100°C to 300°C at the outlet 11 of the hot air supply means 7. If the temperature at the outlet 11 of the hot air supply means 7 is within the above range, it is possible to uniformly spheronize the toner particles while preventing fusion and coalescence of the toner particles due to excessive heating of the mixture.
更に熱処理された熱処理トナー粒子は冷風供給手段8から供給される冷風によって冷却され、冷風供給手段(8-1、8-2及び8-3)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。
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10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。
また、粉体粒子供給口14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10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8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混合物の旋回方向、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、熱処理トナー粒子に強力な遠心力がかかり、熱処理トナー粒子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粒子を得ることができる。
The heat-treated toner particles are then cooled by cold air supplied from cold air supply means 8, and the temperature of the cold air supplied from the cold air supply means (8-1, 8-2, and 8-3) 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 fusion and coalescence of the heat-treated toner particles can be prevented without impeding the uniform spheronization 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.
Next, the cooled heat-treated toner particles are collected by the collecting means 10 at the bottom end of the processing chamber. A blower (not shown) is provided ahead of the collecting means, and the toner particles are sucked and transported by the blower.
The powder particle supply port 14 is positioned so that the swirling direction of the supplied mixture and the swirling direction of the hot air are the same, and the recovery means 10 of the surface treatment device is positioned on the outer periphery of the treatment chamber so as to maintain the swirling direction of the swirled powder particles. Furthermore, the cold air supplied from the cold air supply means 8 is configured to be supplied horizontally and tangentially from the outer periphery of the device to the circumferential surface of the treatment chamber. The swirling directions of the mixture supplied from the powder supply port, the cold air supplied from the cold air supply means, and the hot air supplied from the hot air supply means are all the same. This prevents turbulence within the treatment chamber, strengthens the swirling flow within the device, applies a strong centrifugal force to the heat-treated toner particles, and further improves the dispersibility of the heat-treated toner particles, resulting in toner particles with fewer coalescence particles and uniform shapes.
トナー粒子の平均円形度は、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性の観点から好ましい。
その後、微粉側と粗粉側に二分する。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を外添処理することでトナーが得られる。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。
When the average circularity of the toner particles is 0.960 or more and 0.980 or less, the non-electrostatic adhesion can be kept low, which is preferable from the viewpoint of fogging.
The mixture is then divided into a fine powder portion and a coarse powder portion. For example, this can be done using an inertial classification system, such as an Elbow Jet (manufactured by Nittetsu Mining Co., Ltd.). A desired amount of silica fine particles A is externally added to the surface of each of the divided heat-treated toner particles to obtain a toner. Examples of methods for externally adding the silica fine particles include stirring and mixing using a mixing device such as a Double Con mixer, a V-type mixer, a drum mixer, a Super mixer, a Henschel mixer, a Nauta mixer, a Mechano Hybrid (manufactured by Nippon Coke & Engineering Co., Ltd.), or a Nobilta (manufactured by Hosokawa Micron Corporation). In this process, external additives other than silica fine particles, such as a fluidizing agent, may be externally added, if necessary.
以下、実施例を参照して本発明より具体的に説明するが、本発明はこれら実施例にのみ限定されるものではない。実施例中で使用する部は特に断わりのない限り質量基準である。
尚、実施例20~22は参考例である。
The present invention will be described in more detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. Parts used in the examples are by weight unless otherwise specified.
Examples 20 to 22 are for reference only.
<磁性コア1の製造例>
マグネタイト微粒子(球形、個数平均粒径250nm、飽和磁化50Am2/kg、残留磁化4.2Am2/kg、保磁力4.4kA/m、1000V/cmにおける比抵抗3.3×106(Ω・cm)と、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)(マグネタイト微粒子の質量に対して3.0質量%の量)とを、容器に導入した。そして、前記容器内において温度100℃以上で高速混合撹拌して、マグネタイト微粒子を表面処理した。
・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) 16.0質量部
・表面処理した上記マグネタイト微粒子 84.0質量部
上記材料を反応釜に導入し、温度40℃でよく混合した。
その後、撹拌しながら平均昇温速度3℃/minで、温度85℃に加熱し、28質量%アンモニア水4質量部及び水25質量部を反応釜に加えた。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1.8m/secとした。
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(5hPa以下)にて、温度60℃で乾燥して、磁性体分散型樹脂コア粒子を得た。これを磁性コア1とする。得られた磁性コア1の構成を表1にまとめた。
<Manufacturing example of magnetic core 1>
Magnetite microparticles (spherical, number-average particle size 250 nm, saturation magnetization 50 Am 2 /kg, remanence 4.2 Am 2 /kg, coercive force 4.4 kA/m, specific resistance at 1000 V/cm 3.3×10 6 (Ω·cm)) and a silane coupling agent (3-(2-aminoethylaminopropyl)trimethoxysilane) (amount of 3.0 mass% relative to the mass of the magnetite microparticles) were introduced into a container. Then, the magnetite microparticles were surface-treated by high-speed mixing and stirring at a temperature of 100°C or higher in the container.
Phenol 10.0 parts by mass Formaldehyde solution (37% by mass aqueous formaldehyde solution) 16.0 parts by mass Surface-treated magnetite fine particles 84.0 parts by mass The above materials were introduced into a reaction vessel and mixed well at a temperature of 40°C.
The mixture was then heated to 85°C at an average temperature increase rate of 3°C/min while stirring, and 4 parts by mass of 28% by mass aqueous ammonia and 25 parts by mass of water were added to the reactor. The temperature was maintained at 85°C, and the mixture was polymerized and cured for 3 hours. The peripheral speed of the stirring blade was 1.8 m/sec.
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 air-dried. The air-dried product was dried under reduced pressure (5 hPa or less) at 60°C to obtain magnetic material-dispersed resin core particles. This is designated as Magnetic Core 1. The configuration of the obtained Magnetic Core 1 is summarized in Table 1.
<多孔質磁性粒子の製造例>
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。
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。
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950℃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、下記の通りである。
(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
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、ジルコニアのボール(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、ジルコニアのビーズ(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。
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2.0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、40μmの球状粒子に造粒した。
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1.0体積%)で、1150℃で4時間焼成した。
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、多孔質磁性粒子を得た。
<Example of manufacturing porous magnetic 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
Thereafter, the mixture was pulverized and mixed for 2 hours in a dry ball mill using zirconia balls (φ10 mm).
Step 2 (pre-firing step)
After pulverization and mixing, the mixture was fired in air at 950°C for 2 hours using a burner-type firing 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
Step 3 (pulverization step)
After crushing the calcined ferrite to about 0.5 mm using 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 zirconia balls (φ1.0 mm) for 2 hours. After separating the balls, the calcined ferrite was crushed in a wet bead mill using zirconia beads (φ1.0 mm) for 3 hours to obtain a ferrite slurry.
Process 4 (granulation process)
To the ferrite slurry, 2.0 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 40 μm spherical particles using a spray dryer (manufacturer: Okawahara Kakoki).
Step 5 (baking step)
In order to control the firing atmosphere, firing was carried out in an electric furnace under a nitrogen atmosphere (oxygen concentration 1.0% by volume) at 1150° C. for 4 hours.
Step 6 (sorting step)
After the aggregated particles were broken down, the particles were sieved through a sieve with 250 μm openings to remove coarse particles, thereby obtaining porous magnetic particles.
<磁性コア2の製造例>
工程7(樹脂充填工程)
・上記多孔質磁性粒子 71.7質量部
・ベンゾグアナミン-n-ブチルアルコール・ホルムアルデヒド共縮合体 15.0質量部
・アクリル樹脂(三井化学社製、アルマテックス748-5M、固形分55%)
13.3質量部
上記材料を混合撹拌機(ダルトン社製の万能撹拌機NDMV型)の撹拌容器内に入れ、窒素雰囲気下、温度60℃に保ち、2.3kPaまで減圧しながら2時間撹拌した。その後、100℃まで温度を上げ、減圧下で溶剤を除去して、多孔質磁性粒子の粒子内に上記材料を充填した。冷却後、得られた樹脂充填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、常圧下で、2(℃/min)の昇温速度で、220℃に昇温した。この温度で60分間加熱撹拌を行い、樹脂を硬化させた。熱処理した後、磁力選鉱により低磁力品を分別し、開口150μmの篩で分級して磁性コア2を得た。得られた磁性コア2の構成を表1に示す。
<Manufacturing example of magnetic core 2>
Process 7 (resin filling process)
71.7 parts by mass of the porous magnetic particles; 15.0 parts by mass of benzoguanamine-n-butyl alcohol-formaldehyde co-condensate; and acrylic resin (manufactured by Mitsui Chemicals, Inc., Almatex 748-5M, solid content 55%).
The above material (13.3 parts by mass) was placed in the stirring vessel of a mixer/stirrer (Dalton Corporation, universal mixer, NDMV type), and stirred for 2 hours under a nitrogen atmosphere, maintaining the temperature at 60°C, and reducing the pressure to 2.3 kPa. The temperature was then raised to 100°C, the solvent was removed under reduced pressure, and the above material was filled into the porous magnetic particles. After cooling, the resulting resin-filled particles were transferred to a mixer (Sugiyama Heavy Industries, Ltd., UD-AT type drum mixer) equipped with a spiral blade in a rotatable mixing vessel, and heated to 220°C at a heating rate of 2°C/min under a nitrogen atmosphere and atmospheric pressure. The resin was heated and stirred at this temperature for 60 minutes to harden. After heat treatment, low-magnetic-force products were separated by magnetic separation and classified using a 150 μm sieve to obtain magnetic core 2. The configuration of the resulting magnetic core 2 is shown in Table 1.
<磁性コア3の製造例>
工程7(樹脂充填工程)
上記多孔質磁性粒子を100.0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℃に温度を保ちながら、2.3kPaまで減圧しながら窒素を導入し、シリコーン樹脂溶液(SR2410東レダウコーニング社製)を多孔質磁性粒子に対し樹脂成分として7.5質量部となるように減圧下で滴下し、滴下終了後2時間そのまま撹拌を続けた。その後、70℃まで温度を上げ、減圧下で溶剤を除去して、多孔質磁性粒子の粒子内にシリコーン樹脂溶液から得られるシリコーン樹脂組成物を充填した。冷却後、得られた充填コア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、常圧下で、2(℃/min)の昇温速度で、220℃に昇温した。この温度で60分間加熱撹拌を行い、樹脂を硬化させた。熱処理した後、磁力選鉱により低磁力品を分別し、開口150μmの篩で分級して磁性コア3を得た。得られた磁性コア3の構成を表1に示す。
<Manufacturing example of magnetic core 3>
Process 7 (resin filling process)
100.0 parts by mass of the porous magnetic particles were placed in the stirring vessel of a mixer/stirrer (Dalton Corporation, universal mixer, NDMV type). While maintaining the temperature at 60°C, nitrogen was introduced while reducing the pressure to 2.3 kPa. A silicone resin solution (SR2410, manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd.) was added dropwise under reduced pressure to a resin content of 7.5 parts by mass relative to the porous magnetic particles. Stirring was continued for 2 hours after the completion of the dropwise addition. The temperature was then raised to 70°C, the solvent was removed under reduced pressure, and the porous magnetic particles were filled with the silicone resin composition obtained from the silicone resin solution. After cooling, the resulting filled core particles were transferred to a mixer (Sugiyama Heavy Industries Co., Ltd., drum mixer, UD-AT type) equipped with a spiral blade in a rotatable mixing vessel. The mixture was heated to 220°C at a heating rate of 2°C/min under a nitrogen atmosphere and atmospheric pressure. The resin was cured by heating and stirring at this temperature for 60 minutes. After the heat treatment, low magnetic force products were separated by magnetic separation and classified using a sieve with openings of 150 μm to obtain the magnetic core 3. The configuration of the obtained magnetic core 3 is shown in Table 1.
<磁性コア4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。
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。
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
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。
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2.0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、45μmの球状粒子に造粒した。
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。
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、フェライトコア粒子を得た。これを磁性コア4とする。得られた磁性コア4の構成を表1に示す。
<Manufacturing example of magnetic core 4>
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
Thereafter, the mixture was pulverized and mixed for 2 hours in a dry ball mill using zirconia balls (φ10 mm).
Step 2 (pre-firing step)
After pulverization and mixing, the mixture was fired in air at 1000°C for 2 hours using a burner-type firing 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
Step 3 (pulverization step)
After crushing the calcined ferrite to about 0.5 mm using a crusher, 30 parts by mass of water was added to 100 parts by mass of the calcined ferrite using stainless steel balls (φ1.0 mm), and the mixture was crushed in a wet ball mill 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.
Process 4 (granulation process)
To the ferrite slurry, 2.0 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 45 μm spherical particles using a spray dryer (manufactured by Okawahara Kakoki).
Step 5 (baking step)
In order to control the firing atmosphere, firing was carried out in an electric furnace under a nitrogen atmosphere (oxygen concentration 0.6% by volume) at 1200° C. for 6 hours.
Step 6 (sorting step)
After the aggregated particles were crushed, the particles were sieved through a sieve with 250 μm openings to remove coarse particles, thereby obtaining ferrite core particles, which are designated as magnetic core 4. The configuration of the obtained magnetic core 4 is shown in Table 1.
<グラフト樹脂A1の製造方法>
下記で示されるユニットY1に相当するシリコーン含有アクリルモノマー95.2質量%と、ユニットY2に相当するモノマー4.8質量%とを、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。ユニットY1およびユニットY2の構造は表2に示す。
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70℃で10時間保持し、重合反応終了後、洗浄を繰り返し、樹脂A1溶液(固形分35質量%)を得た。この溶液のゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)により算出されるs(l+m)の値は70であった。
<Method for producing graft resin A1>
95.2% by mass of a silicone-containing acrylic monomer corresponding to unit Y1 shown below and 4.8% by mass of a monomer corresponding to unit Y2 were added to a four-neck flask equipped with a reflux condenser, a thermometer, a nitrogen inlet tube, and a rotary stirrer. The structures of unit Y1 and unit Y2 are shown in Table 2.
Further, 100 parts by mass of toluene, 100 parts by mass of methyl ethyl ketone, and 2.0 parts by mass of azobisisovaleronitrile were added. The resulting mixture was maintained at 70°C for 10 hours under a nitrogen stream. After the polymerization reaction was completed, the mixture was repeatedly washed to obtain a resin A1 solution (solid content 35% by mass). The s(l+m) value of this solution calculated by gel permeation chromatography (GPC) was 70.
<グラフト樹脂A2~25の製造例>
ユニットY1およびユニットY2の構造、a、b、nおよびs(l+m)の値が表2に示されるように変更した以外は樹脂A1の製造法と同様にして、樹脂A2~25を得た。
<Production Examples of Graft Resins A2 to A25>
Resins A2 to A25 were obtained in the same manner as in the production of Resin A1, except that the structures of Units Y1 and Y2 and the values of a, b, n, and s(l+m) were changed as shown in Table 2.
<グラフト樹脂B1、及びグラフト樹脂B2乃至B18の製造方法>
グラフト樹脂B1に用いられるマクロモノマー(ユニットY4に相当)は、例えば下記の手法により合成することができる。
下記で示される原材料を、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。
・メタクリル酸クロリド・・・1.7質量%
・末端に水酸基を有するポリメタクリル酸メチル(Mw;5000程度)・・・98.3質量%
さらに、上記のモノマー混合液100質量部に対して、THF100質量部、4-tert-ブチルカテコール1.0質量部を加え、窒素気流下5時間加熱還流させ、反応終了後、炭酸水素ナトリウムで洗浄し、マクロモノマーの溶液を得た。
下記で示されるモノマーと、前記マクロモノマーとを、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。
・メタクリル酸シクロヘキシル(ユニットY3に相当)・・・75.5質量%
・メタクリル酸メチル(ユニットY5に相当) ・・・ 0.5質量%
・メタクリル酸メチルの重合体をポリマーとして有するメタクリル酸マクロモノマー(ユニットY4に相当)・・・24.0質量%
さらに、上記のモノマー混合液106質量部に対して、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70℃で10時間保持し、重合反応終了後、洗浄を繰り返し、樹脂B1溶液(固形分35質量%)を得た。この溶液のゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)による重量平均分子量は、57,000であった。構成を表3に示す。
<Method for producing graft resin B1 and graft resins B2 to B18>
The macromonomer (corresponding to unit Y4) used in the graft resin B1 can be synthesized, for example, by the following method.
The raw materials shown below were added to a four-neck flask equipped with a reflux condenser, thermometer, nitrogen inlet, and ground-floor stirrer.
Methacrylic acid chloride...1.7% by mass
Polymethyl methacrylate having terminal hydroxyl groups (Mw: about 5000)...98.3% by mass
Furthermore, 100 parts by mass of THF and 1.0 part by mass of 4-tert-butylcatechol were added to 100 parts by mass of the above monomer mixture, and the mixture was heated under reflux for 5 hours under a nitrogen stream. After the reaction was completed, the mixture was washed with sodium bicarbonate to obtain a macromonomer solution.
The monomers shown below and the macromonomer were added to a four-neck flask equipped with a reflux condenser, a thermometer, a nitrogen inlet tube, and a rotary stirrer.
Cyclohexyl methacrylate (corresponding to unit Y3)...75.5% by mass
Methyl methacrylate (corresponding to unit Y5) 0.5% by mass
Methacrylic acid macromonomer having a polymer of methyl methacrylate as a polymer (corresponding to unit Y4)...24.0 mass%
Furthermore, 100 parts by mass of toluene, 100 parts by mass of methyl ethyl ketone, and 2.0 parts by mass of azobisisovaleronitrile were added to 106 parts by mass of the above monomer mixture. The resulting mixture was maintained at 70°C for 10 hours under a nitrogen stream. After the polymerization reaction was completed, the mixture was repeatedly washed to obtain a resin B1 solution (solid content 35% by mass). The weight average molecular weight of this solution measured by gel permeation chromatography (GPC) was 57,000. The composition is shown in Table 3.
グラフト樹脂B2乃至18は、表3の構成になるよう、モノマーを変更した以外はグラフト樹脂B1と同様の方法で製造した。 Graft resins B2 to B18 were produced in the same manner as graft resin B1, except that the monomers were changed to achieve the composition shown in Table 3.
<磁性キャリア1、及び2乃至27の製造例>
・磁性コア 100.0質量部
・グラフト樹脂A1(固形分50質量%のトルエン溶液) 0.2質量部
・グラフト樹脂B1(固形分50質量%のトルエン溶液) 3.8質量部
上記材料を遊星運動型混合機(ホソカワミクロン社製のナウタミキサVN型)に投入し、1.5kPa減圧下、60℃で攪拌した。
投入の仕方として、1/3の量のグラフト樹脂A1及びグラフト樹脂B1を投入し、20分間溶媒除去及び塗布操作を行う工程を3回繰り返した。
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た。体積基準の50%粒径(D50)39.1μmの磁性キャリア1を得た。
得られた磁性キャリア1の構成を表4に示す。
<Production Examples of Magnetic Carriers 1 and 2 to 27>
Magnetic core 100.0 parts by mass Graft resin A1 (toluene solution with 50% solids by mass) 0.2 parts by mass Graft resin B1 (toluene solution with 50% solids by mass) 3.8 parts by mass The above materials were placed in a planetary mixer (Nauta Mixer VN type manufactured by Hosokawa Micron Corporation) and stirred at 60°C under a reduced pressure of 1.5 kPa.
The graft resins A1 and B1 were added in amounts of 1/3, and the solvent was removed for 20 minutes and the coating operation was repeated three times.
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.) equipped with a spiral blade in a rotatable mixing container. While stirring at 10 revolutions per minute, the mixing container was heat-treated for 2 hours at 120°C in a nitrogen atmosphere. The obtained magnetic carrier 1 was separated into low magnetic particles by magnetic separation, passed through a sieve with 150 μm openings, and then classified with an air classifier. Magnetic carrier 1 with a volume-based 50% particle size (D50) of 39.1 μm was obtained.
The composition of the obtained magnetic carrier 1 is shown in Table 4.
磁性キャリア2乃至27は、表4の構成に変更した以外は磁性キャリア1と同様の方法で製造した。 Magnetic Carriers 2 to 27 were manufactured in the same manner as Magnetic Carrier 1, except for the changes in composition shown in Table 4.
<トナー1の製造例>
・結着樹脂 100質量部
(Tg:57℃、酸価:12mgKOH/g、水酸基価:15mgKOH/gのポリエステル)
・C.I.ピグメントブルー15:3 5.5質量部
・3,5-ジ-t-ブチルサリチル酸アルミニウム化合物 0.2質量部
・ノルマルパラフィンワックス(融点:90℃) 6.0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。
・トナー母粒子1 100.0質量部
・ヘキサメチルジシラザン4質量%で表面処理したシリカ微粒子(BET比表面積24m2/g) 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1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C=160℃、熱風流量=6m3/min、冷風温度E=-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。
得られた粒子を回転式分級機(商品名:TTSP100、ホソカワミクロン(株)製)にて、微粉及び粗粉をカットする分級を行った。重量平均粒径が6.0μmであり、粒径4.0μm以下の粒子の存在率が27.8個数%、かつ粒径10.0μm以上の粒子の存在率が2.2体積%であるシアントナー粒子1を得た。
・シアントナー粒子1 100.0質量部
・ポリジメチルシロキサン10質量%で表面処理したシリカ微粒子(BET比表面積100m2/g) 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を得た。
<Production Example of Toner 1>
Binder resin: 100 parts by mass (polyester having a Tg of 57°C, an acid value of 12 mgKOH/g, and a hydroxyl value of 15 mgKOH/g)
C.I. Pigment Blue 15:3 5.5 parts by weight, 3,5-di-t-butylsalicylic acid aluminum compound 0.2 parts by weight, normal paraffin wax (melting point: 90°C) 6.0 parts by weight. The above materials were mixed using a Henschel mixer (FM-75, manufactured by Mitsui Mining Co., Ltd.) at a rotation speed of 1500 rpm for 5 minutes, and then kneaded in a twin-screw kneader (PCM-30, manufactured by Ikegai Corporation) set at a temperature of 130°C. The resulting kneaded mixture was cooled and coarsely pulverized using a hammer mill to obtain a coarsely pulverized product of 1 mm or less. The resulting coarsely pulverized product was then finely pulverized using a mechanical pulverizer (T-250, manufactured by Turbo Kogyo Co., Ltd.). Further, classification was performed using a Faculty (F-300, manufactured by Hosokawa Micron Corporation) to obtain toner base particles 1. The operating conditions were a classifying rotor rotation speed of 11,000 rpm and a dispersing rotor rotation speed of 7,200 rpm.
Toner base particles 1 100.0 parts by mass Silica fine particles (BET specific surface area 24 m 2 /g) surface-treated with 4% by mass of hexamethyldisilazane 2.0 parts by mass The raw materials shown in the above formulation were mixed using a Henschel mixer (FM-10C model, manufactured by Mitsui Mining Co., Ltd.) at a rotation speed of 1900 rpm for a rotation time of 3 minutes, and then heat-treated using the surface treatment device shown in Figure 1 to obtain heat-treated toner particles 1. The operating conditions were feed rate = 5 kg/hr, hot air temperature C = 160°C, hot air flow rate = 6 m 3 /min, cold air temperature E = -5°C, cold air flow rate = 4 m 3 /min, blower air flow rate = 20 m 3 /min, and injection air flow rate = 1 m 3 /min.
The obtained particles were classified using a rotary classifier (product name: TTSP100, manufactured by Hosokawa Micron Corp.) to remove fine powder and coarse powder, thereby obtaining cyan toner particles 1 having a weight average particle size of 6.0 μm, a content of particles having a particle size of 4.0 μm or less being 27.8% by number, and a content of particles having a particle size of 10.0 μm or more being 2.2% by volume.
- Cyan toner particles 1 100.0 parts by mass - Silica microparticles surface-treated with 10% by mass of polydimethylsiloxane (BET specific surface area 100 m2 /g) 0.6 parts by mass The above materials were mixed in a Henschel mixer (FM-75 model, manufactured by Mitsui Miike Chemical Engineering Co., Ltd.) at a rotation speed of 1900 rpm for a rotation time of 3 minutes to obtain toner 1.
<実施例1>
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、二成分現像剤300gを調製した。振とう機の振幅条件は150rpm、2分間とした。
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、補給用現像剤を得た。
この二成分系現像剤及び補給用現像剤を用いて以下の評価を行った画像形成装置として、キヤノン製カラー複写機imageRUNNER ADVANCE C5560改造機を用いた。
各色現像器に二成分系現像剤を入れ、各色補給用現像剤を入れた補給用現像剤容器をセットし、画像を形成し、耐久試験前後での各種評価を行った。
耐久試験として、温度30℃/湿度80%RHの印刷環境の下で、画像比率40%のFFH出力のチャートを用いた。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。
画像出力枚数は、各評価項目によって変更した。
Example 1
9 parts by mass of toner 1 was added to 91 parts by mass of magnetic carrier 1, and the mixture was shaken in a shaker (YS-8D model, manufactured by Yayoi Co., Ltd.) to prepare 300 g of a two-component developer. The vibration conditions of the shaker were 150 rpm and 2 minutes.
Separately, 90 parts by weight of toner 1 was added to 10 parts by weight of magnetic carrier 1, and mixed for 5 minutes in a V-type mixer in an environment of room temperature and humidity 23° C./50% RH to obtain a replenishment developer.
The image forming apparatus used in the following evaluation using this two-component developer and replenishment developer was a modified Canon imageRUNNER ADVANCE C5560 color copier.
A two-component developer was placed in each color developing device, and a replenishment developer container containing a replenishment developer for each color was set, and an image was formed, and various evaluations were made before and after the durability test.
For the durability test, a chart with FFH output and an image ratio of 40% was used in a printing environment of 30°C temperature and 80% RH. FFH is a value representing 256 gradations in hexadecimal, with 00h representing the first gradation (white background) of the 256 gradations and FFH representing the 256th gradation (solid area).
The number of images output was changed depending on each evaluation item.
条件:
紙:レーザービームプリンター用紙CS-814(81.4g/m2)
(販売元:キヤノンマーケティングジャパン株式会社)を使用した。画像形成速度:A4サイズ、フルカラーで80(枚/min)で出力できるように改造した。
現像条件:現像コントラストを任意値で調整可能にし、本体による自動補正が作動しないように改造した。交番電界のピーク間の電圧(Vpp)は、周波数2.0kHz、Vppが0.7kVから1.8kVまで0.1kV刻みで変えられるように改造した。各色とも、単色で画像が出力できるように改造した。
シアン現像器のみ単色で現像できるように改造した。
conditions:
Paper: Laser beam printer paper CS-814 (81.4 g/m 2 )
(Sold by Canon Marketing Japan Inc.) Image forming speed: Modified so that it could output A4 size, full color, 80 sheets/min.
Development conditions: The development contrast was adjusted to any value and the automatic correction by the main body was disabled. The peak-to-peak voltage (Vpp) of the alternating electric field was adjusted to a frequency of 2.0 kHz and Vpp was changed in 0.1 kV increments from 0.7 kV to 1.8 kV. Each color was modified so that a monochrome image could be output.
The cyan developer was modified so that it could develop in a single color only.
各評価項目を以下に示す。
(1)画像濃度
高温高湿環境下(30℃、80%RH)で耐久初期及び耐久画像出力評価(A4横、40%印字比率、5万枚)を行った後、ベタ画像(FFH)を出力した。濃度計X-Rite404A(X-Rite社製)により濃度測定を行い、6点の平均値をとって画像濃度とした。耐久初期と耐久画像出力後の画像濃度の差分を以下の基準で判断した。評価がA~Cである場合、本発明の効果が得られていると判断した。
A:濃度の差分が0.10未満
B:濃度の差分が0.10以上0.15未満
C:濃度の差分が0.15以上0.20未満
D:濃度の差分が0.20以上0.25未満
E:濃度の差分が0.25以上
The evaluation items are shown below.
(1) Image Density After initial durability and durability image output evaluation (A4 landscape, 40% print ratio, 50,000 sheets) under a high temperature and high humidity environment (30°C, 80% RH), a solid image (FFH) was output. Density was measured using a densitometer X-Rite 404A (manufactured by X-Rite), and the average value of six points was taken as the image density. The difference in image density between the initial durability and the durability image output was judged according to the following criteria. When the evaluation was A to C, it was judged that the effects of the present invention were obtained.
A: The density difference is less than 0.10. B: The density difference is 0.10 or more and less than 0.15. C: The density difference is 0.15 or more and less than 0.20. D: The density difference is 0.20 or more and less than 0.25. E: The density difference is 0.25 or more.
(2)カブリ
高温高湿環境下(30℃、80%RH)で耐久初期及び耐久画像出力評価(A4横、40%印字比率、5万枚)を行った後、A4全面ベタ白画像を出力した。カブリは白地部分の白色度をリフレクトメーター(東京電色社製)により測定し、転写前後の白色度の差からカブリ濃度(%)を算出し、以下の基準により評価した。評価がA~Cである場合、本発明の効果が得られていると判断した。
A:1.0%未満
B:1.0%以上1.5%未満
C:1.5%以上2.0%未満
D:2.0%以上2.5%未満
E:2.5%以上
(2) Fog After initial durability and durability image output evaluation (A4 landscape, 40% print ratio, 50,000 sheets) under a high temperature and high humidity environment (30°C, 80% RH), an A4 full-page solid white image was output. Fog was evaluated by measuring the whiteness of the white background with a reflectometer (manufactured by Tokyo Denshoku Co., Ltd.), calculating the fog density (%) from the difference in whiteness before and after transfer, and evaluating it according to the following criteria. When the evaluation was A to C, it was determined that the effects of the present invention were achieved.
A: Less than 1.0% B: 1.0% or more and less than 1.5% C: 1.5% or more and less than 2.0% D: 2.0% or more and less than 2.5% E: 2.5% or more
(3)ハーフトーン現像性
高温高湿環境下(30℃、80%RH)で耐久初期及び耐久画像出力評価(A4横、40%印字比率、5万枚)を行った後、ハーフトーン画像(30H)をA4で1枚印刷した。デジタルマイクロスコープVHX-500(レンズワイドレンジズームレンズVH-Z100 キーエンス社製)を用い、ドット1000個の面積を測定した。ドット面積の個数平均(S)とドット面積の標準偏差(σ)を算出し、ドット再現性指数を下記式により算出した。そして、ハーフトーン画像のガサツキをドット再現性指数(I)で評価した。
ドット再現性指数(I)=σ/S×100
ガサツキの評価基準としては、以下の基準により評価した。評価がA~Cである場合、本発明の効果が得られていると判断した。
A:Iが4.0未満
B:Iが4.0以上5.0未満
C:Iが5.0以上6.0未満
D:Iが7.0以上8.0未満
E:Iが8.0以上
(3) Halftone Developability After initial durability and durability image output evaluation (A4 landscape, 40% print ratio, 50,000 sheets) under a high-temperature, high-humidity environment (30°C, 80% RH), one halftone image (30H) was printed on an A4 sheet. Using a digital microscope VHX-500 (lens wide-range zoom lens VH-Z100, manufactured by Keyence Corporation), the area of 1,000 dots was measured. The number average (S) of the dot area and the standard deviation (σ) of the dot area were calculated, and the dot reproducibility index was calculated using the following formula. The roughness of the halftone image was then evaluated using the dot reproducibility index (I).
Dot reproducibility index (I) = σ/S × 100
The roughness was evaluated according to the following criteria: When the evaluation was A to C, it was determined that the effects of the present invention were obtained.
A: I is less than 4.0 B: I is 4.0 or more and less than 5.0 C: I is 5.0 or more and less than 6.0 D: I is 7.0 or more and less than 8.0 E: I is 8.0 or more
(4)トナー飛散
高温高湿環境下(30℃、80%RH)で耐久初期及び耐久画像出力評価(A4横、40%印字比率、5万枚)を行った後、本体内から現像器を取り出し、現像器及び本体内外のトナー飛散状況を目視し、以下の基準により評価した。評価がA~Dである場合、本発明の効果が得られていると判断した。
A:トナーの飛散無し
B:極軽微なトナー飛散有り
C:軽微なトナー飛散有り
D:かすかにトナー飛散有り
E:顕著なトナー飛散有り
実施例1の評価結果を表5に示す。
(4) Toner Scattering After initial durability and durability image output evaluation (A4 landscape, 40% print ratio, 50,000 sheets) under a high temperature and high humidity environment (30°C, 80% RH), the developing unit was removed from the main body, and the state of toner scattering inside and outside the developing unit and the main body was visually inspected and evaluated according to the following criteria. When the evaluation was A to D, it was determined that the effects of the present invention were obtained.
A: No toner scattering B: Very slight toner scattering C: Slight toner scattering D: Slight toner scattering E: Significant toner scattering Table 5 shows the evaluation results of Example 1.
<実施例2~22、比較例1~5>
実施例1と同様に、磁性キャリア2~27を使用する以外は実施例1と同様にして評価を行った。評価結果を表5に示す。
<Examples 2 to 22 and Comparative Examples 1 to 5>
Evaluation was carried out in the same manner as in Example 1, except that magnetic carriers 2 to 27 were used as in Example 1. The evaluation results are shown in Table 5.
1 静電潜像担持体
2 帯電器
3 露光器
4 現像器
5 現像容器
6 現像剤担持体
7 マグネット
8 規制部材
11 転写帯電器
12 記録媒体
13 定着器
REFERENCE SIGNS LIST 1 electrostatic latent image carrier 2 charger 3 exposure device 4 developing device 5 developing container 6 developer carrier 7 magnet 8 regulating member 11 transfer charger 12 recording medium 13 fixing device
Claims (9)
該被覆樹脂が、グラフト樹脂A及びグラフト樹脂Bを含有し、
該被覆樹脂は、
(i)該グラフト樹脂Aを1.0質量%以上50.0質量%以下含有し、
(ii)該グラフト樹脂Bを50.0質量%以上99.0質量%以下含有し、
該グラフト樹脂Aは、下記式(1)で示されるユニットY1及び下記式(2)で示されるユニットY2を有し、
該グラフト樹脂Aの質量をX、
該グラフト樹脂Aに含有される前記式(1)で示されるユニットY1の質量をa、
該グラフト樹脂Aに含有される前記式(2)で示されるユニットY2の質量をbとしたとき、前記a、b及びXが、
0.90≦(a+b)/X≦1.00
1.00≦a/b≦30.0
を満たし、
該グラフト樹脂Bは、
(i)スチレン系重合体部位、(メタ)アクリル酸エステル系重合体部位及びスチレン-アクリル酸エステル系重合体部位からなる群より選択される少なくとも1つの部位を枝として有する櫛形ポリマーであり、
(ii)ポリシロキサン構造部位を有さない、或いは、ポリシロキサン構造部位の含有量が0.1質量%以下である、
ことを特徴とする磁性キャリア。
R1はH又はCH3を表し、
R2は2-ヒドロキシエチル基、2-カルボキシエチル基、ブチル基及びメチル基からなる群から選択されるいずれかの官能基であり、
R3はHまたはCH3を表し、
R4はHまたはCH3を表し、
R5は単結合またはトリメチレンを表し、
R6はメチル基、プロピル基、エチル基、ブチル基、ヘキシル基及びシクロヘキシル基からなる群から選択されるいずれかの官能基を表し、
R7はH、CH3またはSi(CH3)3を表し、
l、mは、1以上の整数であり、nは5以上60以下の整数を示す。] A magnetic carrier having a magnetic core and a coating resin that coats the surface of the magnetic core,
The coating resin contains a graft resin A and a graft resin B,
The coating resin is
(i) the graft resin A is contained in an amount of 1.0% by mass or more and 50.0% by mass or less,
(ii) The graft resin B is contained in an amount of 50.0% by mass or more and 99.0% by mass or less,
The graft resin A has a unit Y1 represented by the following formula (1) and a unit Y2 represented by the following formula (2),
The mass of the graft resin A is X,
The mass of the unit Y1 represented by the formula (1) contained in the graft resin A is a,
When the mass of the unit Y2 represented by the formula (2) contained in the graft resin A is b, the a, b and X are
0.90≦(a+b)/X≦1.00
1.00≦a/b≦30.0
Fulfilling
The graft resin B is
(i) a comb polymer having, as a branch, at least one moiety selected from the group consisting of a styrene-based polymer moiety, a (meth)acrylic acid ester-based polymer moiety, and a styrene-acrylic acid ester-based polymer moiety;
(ii) does not have a polysiloxane structural moiety, or the content of the polysiloxane structural moiety is 0.1 mass% or less;
A magnetic carrier characterized by:
R1 represents H or CH3 ;
R2 is a functional group selected from the group consisting of a 2-hydroxyethyl group, a 2-carboxyethyl group, a butyl group, and a methyl group ;
R3 represents H or CH3 ;
R4 represents H or CH3 ;
R5 represents a single bond or trimethylene ;
R6 represents any functional group selected from the group consisting of a methyl group, a propyl group, an ethyl group, a butyl group, a hexyl group, and a cyclohexyl group ;
R7 represents H, CH3 or Si( CH3 ) 3 ;
l and m are integers of 1 or more, and n is an integer of 5 or more and 60 or less.
1.0≦Si0≦15.0 2. The magnetic carrier according to claim 1, wherein the following formula is satisfied when the Si atomic % of the magnetic carrier measured by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) is taken as Si 0 :
1.0≦Si0 ≦ 15.0
50≦s≦250 3. The magnetic carrier according to claim 1, wherein the graft resin A satisfies the following formula, where s is the total number of units Y1 and Y2:
50≦s≦250
該磁性キャリアが、請求項1~7のいずれか一項に記載の磁性キャリアである二成分現像剤。 A two-component developer containing a magnetic carrier and a toner,
A two-component developer, wherein the magnetic carrier is the magnetic carrier according to any one of claims 1 to 7 .
該補給用現像剤が、請求項8に記載の二成分現像剤である補給用現像剤。 A replenishment developer to be replenished to a developing device in response to a decrease in toner concentration of a two-component developer in the developing device,
The replenishment developer is the two-component developer according to claim 8 .
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