JP2009276532A - Carrier, developer, developing device and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、像担持体上に形成された静電潜像を現像し可視像化する電子写真方式に用いられるキャリア、そのキャリアを含む現像剤、その現像剤を用いた現像装置、画像形成装置、および画像形成方法に関するものである。 The present invention relates to a carrier used in an electrophotographic system that develops and visualizes an electrostatic latent image formed on an image carrier, a developer including the carrier, a developing device using the developer, and image formation The present invention relates to an apparatus and an image forming method.
従来から、プリンタや複写機などの電子写真技術を利用した画像出力機器に関して、像担持体上に形成された静電潜像を現像し可視像を形成するための現像剤として、トナーとキャリアとから成る二成分現像剤と、トナー単体から成る一成分現像剤とが用いられてきた。これらのうち、二成分現像剤を用いた磁気ブラシ現像方式は、他の現像方式と比較して画質の面で優れており、カラー化も可能で、比較的安価であるため、これまでに幅広く利用されてきた。 2. Description of the Related Art Conventionally, with respect to image output devices using electrophotographic technology such as printers and copiers, toner and carrier are used as developers for developing an electrostatic latent image formed on an image carrier and forming a visible image. And a one-component developer composed of a single toner have been used. Of these, the magnetic brush development method using a two-component developer is superior in terms of image quality compared to other development methods, can be colored, and is relatively inexpensive. Has been used.
従来の磁気ブラシ現像方式を用いた画像形成装置には、円筒形状の金属スリーブと、その内部に備えられた磁界発生手段である永久磁石がN極とS極と交互に配設されたマグネットローラとで構成される現像剤担持体が備えられている。この現像剤担持体の金属スリーブ表面に二成分現像剤を担持させ、マグネットローラを固定したまま金属スリーブのみを回転させることで、静電潜像の形成された像担持体と対向する現像領域へ二成分現像剤を搬送することができる。そして、現像剤担持体と像担持体との間に印加された現像電界により、帯電したトナーのみを像担持体に静電付着させて、可視像を形成する。 2. Description of the Related Art A conventional image forming apparatus using a magnetic brush developing system includes a cylindrical metal sleeve and a magnet roller in which permanent magnets, which are magnetic field generating means, are arranged alternately in N and S poles. And a developer carrying member. A two-component developer is carried on the surface of the metal sleeve of the developer carrying member, and only the metal sleeve is rotated while the magnet roller is fixed, so that the developing region facing the image carrying member on which the electrostatic latent image is formed is moved. A two-component developer can be conveyed. Then, by a developing electric field applied between the developer carrier and the image carrier, only the charged toner is electrostatically attached to the image carrier to form a visible image.
二成分現像剤中のトナーは、現像剤担持体を含む現像ユニット内において、キャリアと混合攪拌されることで接触摩擦帯電される。乾式二成分現像では、この摩擦帯電されたトナーの静電気力を用いて電気的にハンドリングし画像を形成するが、トナーの帯電量の制御が重要である。このトナー帯電量はシステム上の各種要請から決まるものであるが、その値が安定していることがシステムの安定性のためは望ましい。 The toner in the two-component developer is contact frictionally charged by being mixed and stirred with a carrier in a developing unit including a developer carrier. In dry two-component development, an image is formed by electrical handling using the electrostatic force of the frictionally charged toner, but control of the toner charge amount is important. The toner charge amount is determined by various requirements on the system, but it is desirable for the stability of the system that the value is stable.
また、近年の複写機やプリンタの傾向として、印刷の高画質化および高速化が重要視されている。この際に、特に重要になるのが現像剤の安定性である。高画質化を達成するためにはトナーを決められた場所に決められた量だけ配置する必要がある。電子写真法においては、トナーのハンドリングを静電気力を用いて行っており、トナーを付着力などの他の外力に打ち勝って電界により移動させるためには、ある程度以上の高帯電を維持することが要求される。また、マシンの高速化にともなって、必然的に印刷枚数又は回数が増えることから、メンテナンスに対する要求が強くなっており、長期間に渡って安定的に動作するような現像剤が求められている。 Further, as a recent trend of copying machines and printers, increasing the image quality and speeding up of printing is regarded as important. In this case, the stability of the developer is particularly important. In order to achieve high image quality, it is necessary to dispose a predetermined amount of toner at a predetermined location. In electrophotography, toner is handled using electrostatic force, and in order to overcome the external force such as adhesion force and move the toner by an electric field, it is necessary to maintain a high charge of a certain level or more. Is done. Further, as the speed of the machine increases, the number of printed sheets or the number of times inevitably increases, so the demand for maintenance has increased, and there is a need for a developer that can operate stably over a long period of time. .
このような二成分現像剤では、トナーの帯電量を安定化させることが、長期に亘って高画質の画像出力を維持する重要な因子となる。この状況下において、二成分現像剤に用いられているトナーを帯電させるキャリアは、トナーとは異なり、現像ユニット内で長期間滞留するため、トナースペントや外添剤移行、攪拌混合ストレスなどによる電荷付与能力の低下等が懸念される。加えてこれに起因するトナー飛散により、画像形成装置内の汚染も発生する恐れがある。従って、経時劣化に耐え、長期に亘ってトナーの帯電量を安定維持できる高耐久のキャリアが必要とされている。そのため、キャリアのコア材をコーティングする樹脂材料に添加する帯電制御用添加剤の処方等に関して、様々な取り組みが行われている。 In such a two-component developer, stabilizing the toner charge amount is an important factor for maintaining high-quality image output over a long period of time. Under this circumstance, the carrier used to charge the toner used in the two-component developer, unlike the toner, stays in the development unit for a long period of time, so that the charge due to toner spent, external additive transfer, stirring and mixing stress, etc. There are concerns about a decrease in granting ability. In addition, the toner scattering due to this may cause contamination in the image forming apparatus. Therefore, there is a need for a highly durable carrier that can withstand deterioration over time and can stably maintain the charge amount of the toner over a long period of time. Therefore, various efforts have been made regarding the formulation of charge control additives to be added to the resin material for coating the core material of the carrier.
例えば、特許文献1では、シリコーン樹脂にアミノシランカップリング剤を添加することにより帯電量を増加させる技術が開示されている。また、特許文献2では、シリコーン樹脂によるコーティングにより帯電量の変動を抑える技術が開示されている。また、特許文献3では、コーティングに用いる添加剤に膜方向の傾斜をつけることにより、経時劣化による抵抗変化を抑える技術が開示されている。また、特許文献4では、メチルフェニルシリコーン樹脂にTi化合物又はアルミ化合物を含有させコート膜の硬度を高め、現像剤寿命を長くする技術が開示されている。また、特許文献5では、アミノシランカップリング剤と第4級アンモニウム塩化合物を含有することで帯電量を高く長期に渡って維持する技術が開示されている。
上述した通り、高画質の画像形成を長期に亘って維持するために、キャリアとの接触摩擦帯電によるトナー帯電量の安定性向上は、極めて重要な課題である。そのため、キャリアへのトナースペントや外添剤移行、機械的ストレスに起因するコーティング樹脂剥れ等によるキャリアの性能劣化に耐えうる処方の探索・選定が急務である。 As described above, in order to maintain high-quality image formation over a long period of time, it is an extremely important issue to improve the stability of the toner charge amount by contact frictional charging with a carrier. Therefore, there is an urgent need to search for and select a prescription that can withstand carrier performance deterioration due to toner spent on the carrier, transfer of external additives, coating resin peeling due to mechanical stress, and the like.
しかしながら、上記従来の技術では十分な効果が得られているとはいい難い。特に、近年多用されている小粒径のトナーや、カラートナーのように転写効率を向上させるために用いる大きな粒子を外添したトナーにおいては、その効果は限定的である。 However, it is difficult to say that the above-described conventional technique has a sufficient effect. In particular, the effect is limited in a toner having a small particle diameter that is frequently used in recent years and a toner having externally added large particles used for improving transfer efficiency, such as a color toner.
また、近年においては環境安全性に対する要請が高まっており、キャリア中に微少量添加されている物質についても規制が強まる傾向にある。 In recent years, the demand for environmental safety has been increasing, and there is a tendency for regulations to be imposed on substances added in minute amounts in carriers.
具体的には、特許文献1の技術では、アミノシランにより帯電量を向上させると現像剤の印字開始時の帯電量は大きく増加するが、印字枚数が増えるに従い急激に帯電量が低下するという問題がある。
Specifically, in the technique of
また、特許文献2に記載の技術では特定のシリコーン樹脂と硬化触媒により架橋の進行をさせ未反応の反応基を減らすことで経時劣化を防止するものであるが、印字枚数が増加することによる帯電減少は防止できていない。
Further, in the technique described in
また、特許文献3に記載の技術では、コート膜方向に添加剤の濃度勾配をつけることにより抵抗変化を減少させ安定した印字を目指すものであるが、帯電量の減少による印字劣化に対しての効果は少ない。
The technique described in
また、特許文献4に記載の技術では、メチルフェニルシリコーンとTi化合物又はAl化合物を用いることにより被覆樹脂の硬度を上昇させることでトナースペントを防止し現像剤寿命を延ばすものであるが、その他の要因での帯電量減少による印字劣化に対しては十分ではない。 In the technique described in Patent Document 4, the toner spent is prevented and the developer life is extended by increasing the hardness of the coating resin by using methylphenyl silicone and Ti compound or Al compound. It is not sufficient for the print deterioration due to the decrease in the charge amount due to the factor.
また、特許文献5に記載の技術では、アミノシランと4級アンモニウム塩を併用することで帯電量を増加させ長期間維持するものである。この方法によれば、添加剤の効果によりトナー帯電量を高くしそれを維持することが可能である。しかしながら、強い正帯電のアミノシランと、正帯電性の電荷制御剤であるCCAを同時に用いると、長期間に渡って高帯電を維持することはできるが、初期の帯電量が過大になる傾向があり帯電量が落ち着くまでの変化量が大きく、帯電量の安定維持ができないという点で課題を残す。
In the technique described in
また、帯電量を持続させるためにはコート材自身を低表面エネルギーの樹脂を用いて、現像剤のスペントを減少させる必要があり、その為にはシリコーンやフッ素系の低表面エネルギーの樹脂を使う傾向にある。一般にフッ素系樹脂は強い負帯電性を示すため、キャリアのコーティングとして用いた場合、トナーを正に帯電させてしまい負帯電トナーを用いる現像システムには使用できない。そのため、負帯電トナーの現像システムで用いる現像剤にはシリコーン樹脂によりコートしたキャリアを用いるのが望ましい。 In addition, in order to maintain the charge amount, it is necessary to reduce the spent of the developer by using a low surface energy resin for the coating material itself. For this purpose, a silicone or fluorine-based low surface energy resin is used. There is a tendency. In general, since a fluorine-based resin exhibits a strong negative chargeability, when used as a carrier coating, the toner is positively charged and cannot be used in a development system using a negatively charged toner. Therefore, it is desirable to use a carrier coated with a silicone resin as a developer used in a developing system for negatively charged toner.
シリコーン樹脂およびその変性樹脂には、多くの種類があり、その組み合わせや架橋状態により様々な特性を持った樹脂を利用できるが、同時にその硬化状態をコントロールしてやる必要がある。その目的のために触媒や硬化剤を用いる。しかし、特許文献5に記載の4級アンモニウム塩はその機能を発現する特性から極性を有するものが殆どであり、そのためコーティングに用いるとシリコーン樹脂の硬化を阻害する傾向がみられる。よって、キャリアのコート状態を悪化させるため、使用する上で添加量などの制限があった。
There are many types of silicone resins and modified resins thereof, and resins having various characteristics can be used depending on the combination and the cross-linked state, but it is necessary to control the cured state at the same time. A catalyst or a curing agent is used for that purpose. However, most of the quaternary ammonium salts described in
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、トナーの、特に小粒子径のトナーの帯電量を安定に維持でき、また、キャリアの被覆層が良好にコートされており、長期にわたってキャリア付着等の画像欠陥の少ない高画質画像を出力できる、二成分現像剤用のキャリア、このキャリアを含む現像剤、現像装置、画像形成装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and the object thereof is to stably maintain the charge amount of toner, particularly toner having a small particle diameter, and the coating layer of the carrier is well coated. It is an object of the present invention to provide a carrier for a two-component developer, a developer including the carrier, a developing device, and an image forming apparatus that can output a high-quality image with few image defects such as carrier adhesion over a long period of time.
本発明に係るキャリアは、上記課題を解決するために、シリコーン樹脂とその変性樹脂との少なくとも一方を含む結着樹脂にアミノシランカップリング剤が添加された被覆層を芯材表面に有するキャリアにおいて、上記被覆層は、上記結着樹脂の硬化速度を制御する有機の金属化合物である硬化触媒と、上記芯材表面あるいは上記被覆層に対して負帯電性の塩化合物である負帯電制御剤と、導電性粒子と、を含有していることを特徴としている。 In order to solve the above problems, the carrier according to the present invention has a coating layer on the surface of the core material in which an aminosilane coupling agent is added to a binder resin containing at least one of a silicone resin and a modified resin thereof. The coating layer includes a curing catalyst that is an organic metal compound that controls the curing rate of the binder resin, a negative charge control agent that is a negatively charged salt compound with respect to the core material surface or the coating layer, It is characterized by containing conductive particles.
上記構成によると、シリコーン樹脂とその変性樹脂との少なくとも一方を含む結着樹脂に、アミノシランカップリング剤および負帯電制御剤を含有していることにより、長期間使用した際にも帯電量が高く、なおかつ初期からの帯電減少の少ないキャリアを提供できる。また、結着樹脂の硬化速度を制御する有機の金属化合物である硬化触媒を含有しているため、キャリアの被覆層のコート状態を良好にすることができる。 According to the above configuration, since the binder resin containing at least one of the silicone resin and the modified resin contains the aminosilane coupling agent and the negative charge control agent, the charge amount is high even when used for a long time. In addition, it is possible to provide a carrier with little charge reduction from the beginning. Moreover, since the curing catalyst which is an organic metal compound which controls the curing rate of the binder resin is contained, the coating state of the carrier coating layer can be improved.
また、長期の使用においてキャリアが機械的ストレスを受け、被覆層の削れや剥れが生じたとしても、新たに露出した被覆層表面に存在する負帯電制御剤および導電性粒子が効果的に機能し、プリント枚数の増加によるキャリア劣化に伴うトナー帯電量の低下を防止することができる。 In addition, even if the carrier is subjected to mechanical stress during long-term use and the coating layer is scraped or peeled off, the negative charge control agent and conductive particles existing on the newly exposed coating layer surface function effectively. In addition, it is possible to prevent a decrease in toner charge amount due to carrier deterioration due to an increase in the number of printed sheets.
よって、上記構成のキャリアは、印刷枚数が増加しても、安定してトナーを帯電することが可能であり、長期安定な高画質化に寄与することができ、上記構成のキャリアを用いることで、長期に亘って、画像を高精細に再現し、色再現性が良好でかつ画像濃度が高く、画像欠陥の少ない高画質の画像の形成を可能とする。 Therefore, the carrier having the above structure can stably charge the toner even when the number of printed sheets increases, and can contribute to long-term stable image quality. Over a long period of time, it is possible to reproduce an image with high definition, to form a high-quality image with good color reproducibility, high image density, and few image defects.
また、本発明に係るキャリアでは、上記構成に加え、上記硬化触媒は、チタン化合物あるいはアルミ化合物であるのが好ましい。チタン化合物あるいはアルミ化合物は、樹脂の硬化促進剤としての能力が高いことに加え、シリコーン樹脂あるいはその変性樹脂及びこの樹脂に加える添加剤の析出と、樹脂の硬化とのバランスとをうまく取ることができる。 In the carrier according to the present invention, in addition to the above configuration, the curing catalyst is preferably a titanium compound or an aluminum compound. Titanium compounds or aluminum compounds have a high ability as a resin curing accelerator, and can balance the precipitation of silicone resin or its modified resin and additives added to this resin and the curing of the resin. it can.
また、本発明に係るキャリアでは、上記構成に加え、上記負帯電制御剤は、ホロビスカリウム塩、サリチル酸亜鉛塩、およびサリチル酸クロム塩の少なくとも1つを含んで成っているのが好ましい。これらの塩化合物は帯電制御剤として効果的に用いることができる。 In the carrier according to the present invention, in addition to the above-described configuration, the negative charge control agent preferably includes at least one of a holobis potassium salt, a salicylic acid zinc salt, and a salicylic acid chromium salt. These salt compounds can be effectively used as a charge control agent.
また、本発明に係るキャリアでは、上記構成に加え、上記アミノシランカップリング剤は、上記結着樹脂100重量部に対して、0.1〜10部添加されているのが好ましい。この範囲でアミノシランカップリング剤が添加されると、トナーをより効率よく帯電量させることができる。 In the carrier according to the present invention, in addition to the above configuration, the aminosilane coupling agent is preferably added in an amount of 0.1 to 10 parts with respect to 100 parts by weight of the binder resin. When the aminosilane coupling agent is added within this range, the toner can be charged more efficiently.
また、本発明に係るキャリアでは、上記構成に加え、上記帯電制御剤は、上記結着樹脂100重量部に対して、1〜10重量部添加されているのが好ましい。このように、帯電制御剤の添加量を適正化することで、帯電特性の安定化が図れ、長期に亘り、安定した画像形成が可能となる。 In addition, in the carrier according to the present invention, in addition to the above configuration, the charge control agent is preferably added in an amount of 1 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the binder resin. Thus, by optimizing the addition amount of the charge control agent, the charging characteristics can be stabilized, and stable image formation can be achieved over a long period of time.
また、本発明に係るキャリアでは、上記構成に加え、上記硬化触媒は、上記結着樹脂100重量部に対して、0.2〜5重量部添加されているのが好ましい。硬化触媒が結着樹脂100重量部に対して、0.2〜5重量部添加されていることで、効果を発揮しやすい。硬化触媒が、0.2重量部より少ないと、樹脂を硬化させる効果を発揮しにくく、また、5重量部より多いと、キャリア付着を起こしやすすくなる。よって、上記範囲が好ましい。 In the carrier according to the present invention, in addition to the above configuration, the curing catalyst is preferably added in an amount of 0.2 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the binder resin. By adding 0.2 to 5 parts by weight of the curing catalyst with respect to 100 parts by weight of the binder resin, the effect is easily exhibited. When the curing catalyst is less than 0.2 parts by weight, it is difficult to exert the effect of curing the resin, and when it is more than 5 parts by weight, carrier adhesion tends to occur. Therefore, the above range is preferable.
また、本発明に係るキャリアでは、上記構成に加え、上記結着樹脂100重量部に対して、スズ化合物が0.2重量部以上含まれていないのが好ましい。キャリアの被覆層において、結着樹脂100重量部に対して、スズ化合物が0.2重量部以上含まれていないことにより、環境汚染や人的被害に配慮したキャリア、及びそれを用いた、現像剤の生産が可能となる。また、被覆層の結着樹脂中に帯電制御剤を含有させる際に、樹脂の機械的強度を低下させることがない。 In the carrier according to the present invention, in addition to the above configuration, it is preferable that 0.2 parts by weight or more of the tin compound is not contained with respect to 100 parts by weight of the binder resin. In the carrier coating layer, since the tin compound is not contained in an amount of 0.2 parts by weight or more with respect to 100 parts by weight of the binder resin, the carrier in consideration of environmental pollution and human damage, and development using the carrier The production of the agent becomes possible. Further, when the charge control agent is contained in the binder resin of the coating layer, the mechanical strength of the resin is not lowered.
また、本発明に係るキャリアでは、上記構成に加え、平均粒子径は、55μm以下であるのが好ましい。平均粒子径55μm以下の範囲のキャリアであると、このキャリアを含む現像剤において、トナー搬送が安定化されるとともに、高精細な画像形成が可能となる。 In the carrier according to the present invention, in addition to the above configuration, the average particle diameter is preferably 55 μm or less. When the carrier has an average particle diameter of 55 μm or less, toner conveyance is stabilized and high-definition image formation is possible in the developer containing the carrier.
本発明に係る現像剤は、上記課題を解決するために、上記いずれか1つに記載のキャリアと、トナーとを含むことを特徴としている。上記構成によると、上記キャリアと同様の効果を奏し、印刷枚数が増加しても帯電が安定である現像剤を提供することができる。よって、上記構成の現像剤を用いれば、画像を高精細に再現し、色再現性が良好でかつ画像濃度が高く、かぶりなどの画像欠陥の少ない高画質画像を安定的に形成できる。 In order to solve the above problems, a developer according to the present invention is characterized by including any one of the carriers described above and a toner. According to the above configuration, it is possible to provide a developer that exhibits the same effect as the carrier and has stable charging even when the number of printed sheets increases. Therefore, by using the developer having the above-described configuration, it is possible to stably form a high-quality image with high-definition, good color reproducibility, high image density, and few image defects such as fog.
また、本発明に係る現像剤は、上記構成に加え。上記トナーの平均粒子径6.7μm以下であるのが好ましい。平均粒子径6.7μm以下のトナーと上記平均粒子径55μm以下のキャリアを用いることで、ハーフトーン部の粒状性と細線均一性を両立して、画像を出力することができる。つまり、本発明に係る現像剤では、上記したような大きさの小粒子径のトナーであっても、帯電量を安定維持することができる。 Further, the developer according to the present invention is in addition to the above configuration. The toner preferably has an average particle diameter of 6.7 μm or less. By using a toner having an average particle diameter of 6.7 μm or less and a carrier having the average particle diameter of 55 μm or less, it is possible to output an image while achieving both the graininess and fine line uniformity of the halftone portion. That is, in the developer according to the present invention, the charge amount can be stably maintained even with the toner having a small particle size as described above.
本発明に係る現像装置は、上記課題を解決するために、上記いずれかの現像剤を用いて現像を行うことを特徴としている。このような現像装置は、トナーの帯電量を安定化させて現像を行うことができ、上記キャリアおよび現像剤と同様の効果を奏する。 In order to solve the above-described problems, the developing device according to the present invention performs development using any one of the above-described developers. Such a developing apparatus can perform development while stabilizing the charge amount of the toner, and has the same effect as the carrier and the developer.
本発明に係る画像形成装置は、上記課題を解決するために、上記の現像装置を有することを特徴としている。 In order to solve the above-described problems, an image forming apparatus according to the present invention includes the above-described developing device.
上記構成によれば、上記構成の本発明に係るキャリアを含む現像剤を用いているため、トナーの帯電量を安定化させることができる。よって、本発明に係るキャリアおよび現像剤の効果をより有効に発現することができる。 According to the above configuration, since the developer including the carrier according to the present invention having the above configuration is used, the charge amount of the toner can be stabilized. Therefore, the effects of the carrier and developer according to the present invention can be expressed more effectively.
本発明に係るキャリアは、以上のように、シリコーン樹脂とその変性樹脂との少なくとも一方を含む結着樹脂にアミノシランカップリング剤が添加された被覆層を芯材表面に有するキャリアにおいて、上記被覆層は、上記結着樹脂の硬化速度を制御する有機の金属化合物である硬化触媒と、上記芯材表面あるいは上記被覆層に対して負帯電性の塩化合物である負帯電制御剤と、導電性粒子と、を含有している。 As described above, the carrier according to the present invention is a carrier having a coating layer in which an aminosilane coupling agent is added to a binder resin containing at least one of a silicone resin and a modified resin thereof, on the surface of the core material. Is a curing catalyst that is an organic metal compound that controls the curing rate of the binder resin, a negative charge control agent that is a salt compound that is negatively charged with respect to the core surface or the coating layer, and conductive particles. And containing.
上記構成によると、シリコーン樹脂とその変性樹脂との少なくとも一方を含む結着樹脂に、アミノシランカップリング剤および負帯電制御剤を含有していることにより、長期間使用した際にも帯電量が高く、なおかつ初期からの帯電減少の少ないキャリアを提供できる。また、結着樹脂の硬化速度を制御する有機の金属化合物である硬化触媒を含有しているため、キャリアの被覆層のコート状態を良好にすることができる。 According to the above configuration, since the binder resin containing at least one of the silicone resin and the modified resin contains the aminosilane coupling agent and the negative charge control agent, the charge amount is high even when used for a long time. In addition, it is possible to provide a carrier with little charge reduction from the beginning. Moreover, since the curing catalyst which is an organic metal compound which controls the curing rate of the binder resin is contained, the coating state of the carrier coating layer can be improved.
また、長期の使用においてキャリアが機械的ストレスを受け、被覆層の削れや剥れが生じたとしても、新たに露出した被覆層表面に存在する負帯電制御剤および導電性粒子が効果的に機能し、プリント枚数の増加によるキャリア劣化に伴うトナー帯電量の低下を防止することができる。 In addition, even if the carrier is subjected to mechanical stress during long-term use and the coating layer is scraped or peeled off, the negative charge control agent and conductive particles existing on the newly exposed coating layer surface function effectively. In addition, it is possible to prevent a decrease in toner charge amount due to carrier deterioration due to an increase in the number of printed sheets.
よって、上記構成のキャリアは、印刷枚数が増加しても、安定してトナーを帯電することが可能であり、長期安定な高画質化に寄与することができ、上記構成のキャリアを用いることで、長期に亘って、画像を高精細に再現し、色再現性が良好でかつ画像濃度が高く、画像欠陥の少ない高画質の画像の形成を可能とする。 Therefore, the carrier having the above structure can stably charge the toner even when the number of printed sheets increases, and can contribute to long-term stable image quality. Over a long period of time, it is possible to reproduce an image with high definition, to form a high-quality image with good color reproducibility, high image density, and few image defects.
本発明の一実施形態について図1および図2に基づいて説明すると以下の通りである。 An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2 as follows.
本実施形態にかかる現像剤1は、トナー3と、キャリア2とを含む二成分現像剤である。トナー、キャリア、現像剤の順に説明する。以下では、粒子と記載しない限り、トナー全体をさすもの、キャリア全体をさすものとする。
The
(トナー)
トナー3は、原料として、結着樹脂および着色剤を必須成分とし、それ以外に、帯電制御剤、離型剤などを含んでいてもよい。また、トナー3には、粒子径の異なる2種類以上の外添剤が添加されている。
(toner)
The
結着樹脂としては、特に限定されるものではなく、黒トナー用またはカラートナー用の公知の結着樹脂を使用することができる。例えば、ポリエステル系樹脂、ポリスチレン、スチレン−アクリル酸エステル共重合樹脂などのスチレン系樹脂、ポリメチルメタクリレートなどのアクリル系樹脂、ポリエチレンなどのポリオレフィン系樹脂、ポリウレタン、エポキシ樹脂などが挙げられる。また、原料モノマー混合物に離型剤を混合し、重合反応を行って得られる樹脂を用いてもよい。結着樹脂は1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。 The binder resin is not particularly limited, and a known binder resin for black toner or color toner can be used. Examples thereof include polyester resins, polystyrene, styrene resins such as styrene-acrylic acid ester copolymer resins, acrylic resins such as polymethyl methacrylate, polyolefin resins such as polyethylene, polyurethane, and epoxy resins. Moreover, you may use resin obtained by mixing a raw material monomer mixture with a mold release agent and performing a polymerization reaction. Binder resin may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
結着樹脂としてポリエステル樹脂を用いる場合、ポリエステル樹脂を得るための芳香系のアルコール成分としては、例えばビスフェノールA、ポリオキシエチレン−(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシエチレン−(2.0)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン−(2.0)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン−(2.2)−ポリオキシエチレン−(2.0)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン−(6)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン−(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン−(2.4)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン−(3.3)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン及びこれらの誘導体等が挙げられる。 When a polyester resin is used as the binder resin, examples of the aromatic alcohol component for obtaining the polyester resin include bisphenol A, polyoxyethylene- (2.2) -2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane. , Polyoxyethylene- (2.0) -2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane, polyoxypropylene- (2.0) -2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane, polyoxypropylene -(2.2) -Polyoxyethylene- (2.0) -2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane, polyoxypropylene- (6) -2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane , Polyoxypropylene- (2.2) -2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane, polyoxypropylene- 2.4) -2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane, polyoxypropylene - (3.3) -2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane and derivatives thereof, and the like.
また上記ポリエステル樹脂の多塩基酸成分としては、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、ドデセニルコハク酸、n−ドデシルコハク酸、マロン酸、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、シクロヘキサンジカルボン酸、オルソフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸等の二塩基酸類、トリメリット酸、トリメチン酸、ピロメリット酸等の三塩基以上の酸類及びこれらの無水物、低級アルキルエステル類が挙げられ、耐熱凝集性の点からテレフタル酸、もしくはその低級アルキルエステルが好ましい。 The polybasic acid component of the polyester resin includes succinic acid, adipic acid, sebacic acid, azelaic acid, dodecenyl succinic acid, n-dodecyl succinic acid, malonic acid, maleic acid, fumaric acid, citraconic acid, itaconic acid, glutaconic acid. , Dibasic acids such as cyclohexanedicarboxylic acid, orthophthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, etc., acids having three or more bases such as trimellitic acid, trimetic acid, pyromellitic acid and their anhydrides, lower alkyl esters, From the viewpoint of heat-resistant aggregation, terephthalic acid or its lower alkyl ester is preferred.
ここで、トナー3を構成する上記ポリエステル樹脂の酸価は、5〜30mgKOH/gが好ましい。酸価が5mgKOH/g未満になると樹脂の帯電特性低下及び、帯電制御剤がポリエステル樹脂中に分散しにくくなる。これにより、帯電量の立ち上がりや連続使用による繰り返し現像の帯電量安定性に悪影響を及ぼし出す。よって、上記範囲が好ましい。
Here, the acid value of the polyester resin constituting the
着色剤としては、所望の色に応じて種々の着色剤を用いることができ、例えば、イエロートナー用着色剤、マゼンタトナー用着色剤、シアントナー用着色剤、ブラックトナー用着色剤などが挙げられる。 As the colorant, various colorants can be used depending on the desired color. Examples thereof include a yellow toner colorant, a magenta toner colorant, a cyan toner colorant, and a black toner colorant. .
イエロートナー用着色剤としては、例えば、カラーインデックスによって分類されるC.I.ピグメントイエロー1、C.I.ピグメントイエロー5、C.I.ピグメントイエロー12、C.I.ピグメントイエロー15、C.I.ピグメントイエロー17などのアゾ系顔料、黄色酸化鉄、黄土などの無機系顔料、C.I.アシッドイエロー1などのニトロ系染料、C.I.ソルベントイエロー2、C.I.ソルベントイエロー6、C.I.ソルベントイエロー14、C.I.ソルベントイエロー15、C.I.ソルベントイエロー19、C.I.ソルベントイエロー21などの油溶性染料などが挙げられる。
Examples of the colorant for yellow toner include C.I. I. Pigment yellow 1, C.I. I. Pigment yellow 5, C.I. I. Pigment yellow 12, C.I. I. Pigment yellow 15, C.I. I. Azo pigments such as
マゼンタトナー用着色剤としては、例えば、カラーインデックスによって分類されるC.I.ピグメントレッド49、C.I.ピグメントレッド57、C.I.ピグメントレッド81、C.I.ピグメントレッド122、C.I.ソルベントレッド19、C.I.ソルベントレッド49、C.I.ソルベントレッド52、C.I.ベーシックレッド10、C.I.ディスパーズレッド15などが挙げられる。
Examples of the colorant for magenta toner include C.I. I. Pigment red 49, C.I. I. Pigment red 57, C.I. I. Pigment red 81, C.I. I. Pigment red 122, C.I. I. Solvent Red 19, C.I. I. Solvent Red 49, C.I. I. Solvent Red 52, C.I. I.
シアントナー用着色剤としては、例えば、カラーインデックスによって分類されるC.I.ピグメントブルー15、C.I.ピグメントブルー16、C.I.ソルベントブルー55、C.I.ソルベントブルー70、C.I.ダイレクトブルー 25、C.I.ダイレクトブルー86などが挙げられる。
Examples of the colorant for cyan toner include C.I. I. Pigment blue 15, C.I. I. Pigment blue 16, C.I. I. Solvent Blue 55, C.I. I. Solvent Blue 70, C.I. I.
ブラックトナー用着色剤としては、例えば、チャンネルブラック、ローラーブラック、ディスクブラック、ガスファーネスブラック、オイルファーネスブラック、サーマルブラック、アセチレンブラックなどのカーボンブラックが挙げられる。これら各種カーボンブラックの中から、得ようとするトナーの設計特性に応じて、適切なカーボンブラックを適宜選択すればよい。 Examples of the colorant for black toner include carbon black such as channel black, roller black, disk black, gas furnace black, oil furnace black, thermal black, and acetylene black. From these various types of carbon black, an appropriate carbon black may be appropriately selected according to the design characteristics of the toner to be obtained.
着色剤としては、これらの顔料以外にも、紅色顔料、緑色顔料などを使用してもよい。着色剤は1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。また、同色系のものを2種以上用いることができ、異色系のものをそれぞれ1種または2種以上用いることもできる。 As the colorant, in addition to these pigments, a red pigment, a green pigment, or the like may be used. A coloring agent may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. Two or more of the same color can be used, and one or more of the different colors can also be used.
着色剤はマスターバッチの形態で使用されてもよい。着色剤のマスターバッチは、一般的なマスターバッチと同様にして製造できる。例えば、合成樹脂の溶融物と着色剤とを混練して着色剤を合成樹脂中に均一に分散させた後、得られる溶融混練物を造粒することによって製造できる。合成樹脂には、トナーの結着樹脂と同種のものか、またはトナーの結着樹脂に対して良好な相溶性を有するものが使用される。このとき、合成樹脂と着色剤との使用割合は、特に制限されないが、好ましくは合成樹脂100重量部に対して、30〜100重量部である。また、マスターバッチは、粒径2〜3mm程度に造粒される。 The colorant may be used in the form of a masterbatch. The master batch of the colorant can be produced in the same manner as a general master batch. For example, it can be produced by kneading a melt of a synthetic resin and a colorant to uniformly disperse the colorant in the synthetic resin, and then granulating the resulting melt-kneaded product. As the synthetic resin, the same kind as that of the toner binder resin or one having good compatibility with the toner binder resin is used. At this time, the use ratio of the synthetic resin and the colorant is not particularly limited, but is preferably 30 to 100 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the synthetic resin. The master batch is granulated to a particle size of about 2 to 3 mm.
また、着色剤の使用量は、特に制限されないが、好ましくは結着樹脂100重量部に対して5〜20重量部である。これはマスターバッチ量ではなく、マスターバッチに含まれる着色剤そのものの量である。着色剤をこの範囲で用いることによって、トナーの各種物性を損なうことなく、高い画像濃度を有し、画質品位の非常に良好な画像を形成することができる。 The amount of the colorant used is not particularly limited, but is preferably 5 to 20 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the binder resin. This is not the amount of the master batch but the amount of the colorant itself contained in the master batch. By using the colorant in this range, an image having a high image density and a very good image quality can be formed without impairing various physical properties of the toner.
帯電制御剤は、トナー3の摩擦帯電性を制御することを目的として添加される。帯電制御剤としては、この分野で常用される負電荷制御用のものを使用できる。負電荷制御用の帯電制御剤としては、例えば、オイルブラック、スピロンブラックなどの油溶性染料、含金属アゾ化合物、アゾ錯体染料、ナフテン酸金属塩、サリチル酸およびその誘導体の金属錯体および金属塩(金属はクロム、亜鉛、ジルコニウムなど)、ホウ素化合物、脂肪酸石鹸、長鎖アルキルカルボン酸塩、樹脂酸石鹸などが挙げられる。この中でもホウ素化合物は重金属を含まないものとして特に好ましい。帯電制御剤は、用途に応じて使い分ければよい。帯電制御剤は、1種を単独で使用してもよいし、必要に応じて2種以上を併用してもよい。帯電制御剤の使用量は、特に制限されず広い範囲から適宜選択できるが、好ましくは、結着樹脂100重量部に対して0.5〜3重量部である。
The charge control agent is added for the purpose of controlling the triboelectric charging property of the
離型剤としては、この分野で常用されるものが使用でき、例えば、パラフィンワックスおよびその誘導体、マイクロクリスタリンワックスおよびその誘導体などの石油系ワックス、フィッシャートロプシュワックスおよびその誘導体、ポリオレフィンワックスおよびその誘導体、低分子量ポリプロピリンワックスおよびその誘導体、ポリオレフィン系重合体ワックス(低分子量ポリエチレンワックスなど)およびその誘導体などの炭化水素系合成ワックス、カルナバワックスおよびその誘導体、ライスワックスおよびその誘導体、キャンデリラワックスおよびその誘導体、木蝋などの植物系ワックス、蜜蝋、鯨蝋などの動物系ワックス、脂肪酸アミド、フェノール脂肪酸エステルなどの油脂系合成ワックス、長鎖カルボン酸およびその誘導体、長鎖アルコールおよびその誘導体、シリコーン系重合体、高級脂肪酸などが挙げられる。なお、誘導体には、酸化物、ビニル系モノマーとワックスとのブロック共重合物、ビニル系モノマーとワックスとのグラフト変性物などが含まれる。離型剤の使用量は特に制限されず広い範囲から適宜選択できるが、好ましくは、結着樹脂100重量部に対して0.2〜20重量部である。 As the release agent, those commonly used in this field can be used, for example, petroleum wax such as paraffin wax and derivatives thereof, microcrystalline wax and derivatives thereof, Fischer-Tropsch wax and derivatives thereof, polyolefin wax and derivatives thereof, Low molecular weight polypropylene wax and derivatives thereof, hydrocarbon-based synthetic waxes such as polyolefin polymer waxes (low molecular weight polyethylene wax and the like) and derivatives thereof, carnauba wax and derivatives thereof, rice wax and derivatives thereof, candelilla wax and derivatives thereof , Plant waxes such as wood wax, animal waxes such as beeswax and spermaceti, synthetic fat waxes such as fatty acid amides and phenol fatty acid esters, long chain carboxylic acids and their derivatives Long chain alcohols and derivatives thereof, silicone polymers, such as higher fatty acids. Derivatives include oxides, block copolymers of vinyl monomers and waxes, graft modified products of vinyl monomers and waxes, and the like. The amount of the release agent used is not particularly limited and can be appropriately selected from a wide range, but is preferably 0.2 to 20 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the binder resin.
トナー3の外添剤3aとしては、この分野で常用されるものを使用でき、例えば、酸化ケイ素、酸化チタン、炭化ケイ素、酸化アルミニウム、チタン酸バリウムなどが挙げられる。本実施形態では、外添剤は粒子径の異なる2種類以上を併用し、少なくとも1種類の1次粒子径が0.1μm以上となっている。外添剤として、少なくとも1種類の1次粒子径が0.1μm以上であるものを用いると、特にカラートナーにおいて、転写性が向上するとともに、外添剤のキャリア表面への付着による帯電低下を引き起こすことなく、長期的かつ安定的にトナー3を帯電させことができる。外添剤の使用量は、特に制限されないが、好ましくはトナー3が100重量部に対して0.1〜3.0重量部である。
As the
これらトナー3の原料は、外添剤を除いて、ヘンシェルミキサ、スーパーミキサ、メカノミル、Q型ミキサなどの混合機により混合され、得られる原料混合物は2軸混練機、1軸混練機、連続式2本ロール型混練機などの混練機によって70〜180℃程度の温度にて溶融混練された後、冷却固化される。冷却固化後のトナー3の原料の溶融混練物は、カッターミル、フェザーミルなどによって粗粉砕される。得られる粗粉砕物は、微粉砕される。微粉砕には、ジェットミル、流動層型ジェット粉砕機などが用いられる。これらの粉砕機は、複数の方向からトナー粒子を含む気流を衝突させることによってトナー粒子同士を衝突させてトナー粒子の粉砕を行うものである。これによって、特定の粒度分布を有する非磁性のトナー3を製造できる。トナー3の粒子径は、特に限定されるものではないが、平均粒径が5〜7μmの範囲が好ましい。さらに必要に応じて分級などの粒度調整を行ってもよい。このように製造されたトナー3に対して上記外添剤3aを公知の方法で添加する。なお、トナー3の製造方法は上記に限定されるものではない。
The raw materials of the
(キャリア)
本実施形態のキャリア2は、トナー3に充分な電荷を付与することなどを考慮し、図1に示すように、キャリア芯材2a表面に、コート樹脂(結着樹脂)に、アミノシランカップリング剤と、負帯電制御剤と、導電性粒子と、硬化触媒とを含む被覆用樹脂組成物からなる被覆層2bが形成されている。
(Career)
The
キャリア芯材2aとしては、この分野で常用されるものが使用でき、例えば、鉄、銅、ニッケル、コバルトなどの磁性金属、フェライト、マグネタイトなどの磁性金属酸化物などが挙げられる。キャリア芯材2aが上記のような磁性体であると、磁気ブラシ現像法に用いる現像剤に好適なキャリアが得られる。キャリア芯材2aは、平均粒子径が25〜100μmのものが好ましい。
As the
キャリア芯材2a表面の被覆層2bを成す被覆用樹脂組成物は、アミノシランカップリング剤と、帯電制御剤と、導電性粒子と、硬化触媒とが、コート樹脂(結着樹脂)に含有されたものである。
In the coating resin composition that forms the
コート樹脂としては、トナー3との離型性およびキャリア芯材2aとの密着性を両立できるという点から、シリコーン樹脂を使用することが、より良好な結果を得ることにつながる。
As the coating resin, use of a silicone resin leads to better results because it can achieve both the releasability with the
シリコーン樹脂としては特に制限されず、この分野で常用されるシリコーン樹脂を使用できるが、架橋型シリコーン樹脂が好ましい。架橋型シリコーン樹脂は、下記の化学式に示すように、Si原子に結合する水酸基同士または水酸基と基−OXとが加熱脱水反応、常温硬化反応などによって架橋して硬化する公知のシリコーン樹脂である。 The silicone resin is not particularly limited, and a silicone resin commonly used in this field can be used, but a cross-linked silicone resin is preferable. The cross-linked silicone resin is a known silicone resin that is cured by crosslinking between hydroxyl groups bonded to Si atoms or a hydroxyl group and a group -OX by a heat dehydration reaction, a room temperature curing reaction, or the like, as shown in the following chemical formula.
架橋型シリコーン樹脂としては、加熱硬化型シリコーン樹脂、常温硬化型シリコーン樹脂のいずれをも使用できる。加熱硬化型シリコーン樹脂を架橋させるには、該樹脂を200〜250℃程度に加熱する必要がある。常温硬化型シリコーン樹脂を硬化させるには加熱は必要ないが、硬化時間の短縮のために150〜280℃で加熱するのが好ましい。 As the crosslinkable silicone resin, either a heat curable silicone resin or a room temperature curable silicone resin can be used. In order to crosslink the thermosetting silicone resin, it is necessary to heat the resin to about 200 to 250 ° C. Heating is not necessary to cure the room temperature curable silicone resin, but it is preferable to heat at 150 to 280 ° C. in order to shorten the curing time.
架橋型シリコーン樹脂の中でも、Rで示される1価の有機基がメチル基であるものが好ましい。Rがメチル基である架橋型シリコーン樹脂は、架橋構造が緻密であることから、該架橋型シリコーン樹脂を用いて被覆層2bを形成すると、撥水性、耐湿性などの良好なキャリア2が得られる。ただし、架橋構造が緻密になりすぎると、被覆層2bが脆くなる傾向があるので、架橋型シリコーン樹脂の分子量の選択が重要である。
Among the cross-linked silicone resins, those in which the monovalent organic group represented by R is a methyl group are preferable. Since the crosslinked silicone resin in which R is a methyl group has a dense crosslinked structure, when the
また、架橋型シリコーン樹脂中の珪素と炭素の重量比(Si/C)が0.3〜2.2であることが好ましい。Si/Cが0.3未満では、被覆層2bの硬度が低下し、キャリア2寿命などが低下するおそれがある。他方、Si/Cが2.2を超えると、キャリア2のトナー3に対する電荷付与性が温度変化による影響を受けやすくなり、被覆層2bが脆化するおそれがある。
Moreover, it is preferable that the weight ratio (Si / C) of silicon and carbon in the crosslinkable silicone resin is 0.3 to 2.2. If Si / C is less than 0.3, the hardness of the
コート樹脂に架橋型シリコーン樹脂を用いる場合、市販のものを使用でき、例えば、SR2400、SR2410、SR2411、SR2510、SR2405、840RESIN、804RESIN(いずれも商品名、東レダウコーニング(株)製)、KR271、KR272、KR274、KR216、KR280、KR282、KR261、KR260、KR255、KR266、KR251、KR155、KR152、KR214、KR220、X−4040−171、KR201、KR5202、KR3093(いずれも商品名、信越化学工業(株)製)などが挙げられる。架橋型シリコーン樹脂は1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。 When a cross-linked silicone resin is used as the coating resin, a commercially available product can be used. KR272, KR274, KR216, KR280, KR282, KR261, KR260, KR255, KR266, KR251, KR155, KR152, KR214, KR220, X-4040-171, KR201, KR5202, KR3093 (all trade names, Shinetsu Chemical Industries ))). One type of cross-linked silicone resin may be used alone, or two or more types may be used in combination.
また、キャリア芯材2aに対する密着性がより向上するという点から、アクリル、エポキシなどの変性シリコーン樹脂を用いてもよい。
Moreover, you may use modified silicone resins, such as an acryl and an epoxy, from the point that the adhesiveness with respect to the
被覆層2bに含まれる帯電制御剤としては、一般にトナー向けに使用されるものなどが利用できる。従って負帯電トナー用に用いるキャリア2の帯電制御剤は、負電荷制御用のものを使用すればよい。負電荷制御用の帯電制御剤としては、オイルブラック、スピロンブラックなどの油溶性染料、含金属アゾ化合物、アゾ錯体染料、ナフテン酸金属塩、サリチル酸およびその誘導体の金属錯体および金属塩(金属はクロム、亜鉛、ジルコニウムなど)、ホウ素化合物、脂肪酸石鹸、長鎖アルキルカルボン酸塩、樹脂酸石鹸などが挙げられる。この中でもホウ素化合物は重金属を含まないものとして特に好ましい。
As the charge control agent contained in the
帯電制御剤をコート樹脂中に添加する場合、帯電制御剤の性質に合わせて溶解または分散させて樹脂溶液に加えることが可能である。その際には、樹脂溶液を、粘度の調整および極性の調節のため、適当な有機溶剤を用いて希釈することも可能である。帯電制御剤が効果を発揮するためには、できるだけコート樹脂中に均一に存在することが望ましい。帯電調節のために帯電制御剤を加えた際は、帯電制御性を有するという性質上、キャリアの電気抵抗を低下させる傾向にある。また一部の帯電制御剤では、シリコーン樹脂の硬化を阻害する場合もあるため、コートティングを行う際はそのコート状態にも注意する必要がある。 When the charge control agent is added to the coating resin, it can be dissolved or dispersed in accordance with the properties of the charge control agent and added to the resin solution. In that case, it is also possible to dilute the resin solution with an appropriate organic solvent for adjusting the viscosity and adjusting the polarity. In order for the charge control agent to exert its effect, it is desirable that it be present in the coating resin as uniformly as possible. When a charge control agent is added to adjust the charge, the electric resistance of the carrier tends to be lowered due to the property of having charge controllability. Some charge control agents may inhibit the curing of the silicone resin, so it is necessary to pay attention to the coating state when coating is performed.
なお、帯電制御剤は1種を単独で使用してもよいし、必要に応じて2種以上を併用してもよい。帯電制御剤の使用量は特に制限されず広い範囲から適宜選択できるが、好ましくは、コート樹脂100重量部に対して、1〜10重量部、より好ましくは、3〜10重量部である。 In addition, a charge control agent may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together as needed. The amount of the charge control agent used is not particularly limited and can be appropriately selected from a wide range, but is preferably 1 to 10 parts by weight, more preferably 3 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the coating resin.
導電性粒子としては、例えば、導電性カーボンブラック、導電性酸化チタンおよび酸化スズなどの酸化物が用いられる。少ない添加量で導電性を発現させるには、カーボンブラック等が好適であるが、カラートナーに対してはキャリア2の被覆層2bからのカーボン脱離が懸念される場合がある。このときはアンチモンをドープさせた導電性酸化チタンなどが用いられる。
As the conductive particles, for example, conductive carbon black, oxides such as conductive titanium oxide and tin oxide are used. Carbon black or the like is suitable for developing the conductivity with a small addition amount, but there is a concern that the color toner may be desorbed from the
さらに、キャリア2の被覆層2bは、トナー3への帯電量の調整の目的で、電子供与性の官能基を有するシランカップリング剤、ここでは、アミノシランカップリング剤を含有している。アミノシランカップリング剤とは、アミノ基を含有しているシランカップリング剤である。アミノシランカップリング剤としては公知のものを使用でき、例えば、以下の一般式(1)で表されるものを用いることができる。
Further, the
(Y)nSi(R)m …(1)
(式中、m個のRは同一または異なるアルキル基、アルコキシ基または塩素原子を示す。n個のYは同一または異なるアミノ基を含有する炭化水素基を示す。mおよびnはそれぞれ1〜3の整数を示す。ただし、m+n=4である。)
上記一般式(1)において、Rで示されるアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基などの炭素数1〜4の直鎖または分岐鎖状のアルキル基が挙げられる。これらの中でも、メチル基、エチル基などが好ましい。アルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基、イソブトキシ基、tert−ブトキシ基などの炭素数1〜4の直鎖または分岐鎖状のアルコキシ基が挙げられる。これらの中でも、メトキシ基、エトキシ基などが好ましい。Yで示されるアミノ基を含有する炭化水素基としては、例えば、−(CH2)a−X(式中、Xはアミノ基、アミノカルボニルアミノ基、アミノアルキルアミノ基、フェニルアミノ基またはジアルキルアミノ基を示し、aは1〜4の整数を示す)、−Ph−X(式中、Xは前記に同じであり、−Ph−はフェニレン基を示す)などが挙げられる。
(Y) nSi (R) m (1)
(In the formula, m R represents the same or different alkyl group, alkoxy group or chlorine atom. N Y represents a hydrocarbon group containing the same or different amino group. M and n are 1 to 3 respectively. (Where m + n = 4).
In the general formula (1), examples of the alkyl group represented by R include a straight chain having 1 to 4 carbon atoms such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a butyl group, an isobutyl group, and a tert-butyl group. Examples thereof include a chain or branched alkyl group. Among these, a methyl group, an ethyl group, etc. are preferable. Examples of the alkoxy group include linear or branched alkoxy groups having 1 to 4 carbon atoms such as a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, an isopropoxy group, a butoxy group, an isobutoxy group, and a tert-butoxy group. . Among these, a methoxy group, an ethoxy group, etc. are preferable. Examples of the hydrocarbon group containing an amino group represented by Y, for example, - (CH 2) a- X ( wherein, X is an amino group, an aminocarbonyl amino group, an aminoalkyl group, phenylamino group or dialkylamino A represents an integer of 1 to 4, and -Ph-X (wherein X is the same as above, -Ph- represents a phenylene group).
アミノシランカップリング剤の具体例としては、例えば、次のようなものが挙げられる。 Specific examples of the aminosilane coupling agent include the following.
H2N(H2C)3Si(OCH3)3、
H2N(H2C)3Si(OC2H5)3、
H2N(H2C)3Si(CH3)(OCH3)2、
H2N(H2C)2HN(H2C)3Si(CH3)(OCH3)2、
H2NOCHN(H2C)3Si(OC2H5)3、
H2N(H2C)2HN(H2C)3Si(OCH3)3、
H2N−Ph−Si(OCH3)3(式中−Ph−はp−フェニレン基を示す)、
Ph−HN(H2C)3Si(OCH3)3(式中Ph−はフェニル基を示す)、
(H9C4)2N(H2C)3Si(OCH3)3
アミノシランカップリング剤は、1種を単独で使用しても2種以上を併用してもよい。アミノシランカップリング剤の使用量はトナー3に充分な電荷を付与し、かつ被覆層2bの機械的強度などを著しく低下させることがない範囲から適宜選択される。好ましくは被覆用樹脂組成物に含まれる樹脂100重量部に対して、10重量部以下、さらに好ましくは0.01〜10重量部である。
H 2 N (H 2 C) 3 Si (OCH 3 ) 3 ,
H 2 N (H 2 C) 3 Si (OC 2 H 5 ) 3 ,
H 2 N (H 2 C) 3 Si (CH 3 ) (OCH 3 ) 2 ,
H 2 N (H 2 C) 2 HN (H 2 C) 3 Si (CH 3) (OCH 3) 2,
H 2 NOCHN (H 2 C) 3 Si (OC 2 H 5 ) 3 ,
H 2 N (H 2 C) 2 HN (H 2 C) 3 Si (OCH 3 ) 3 ,
H 2 N-Ph-Si ( OCH 3) 3 ( wherein -Ph- indicates a p- phenylene group),
Ph-HN (H 2 C) 3 Si (OCH 3 ) 3 (wherein Ph- represents a phenyl group),
(H 9 C 4 ) 2 N (H 2 C) 3 Si (OCH 3 ) 3
An aminosilane coupling agent may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together. The amount of the aminosilane coupling agent used is appropriately selected from the range that gives sufficient charge to the
被覆用樹脂組成物は、シリコーン樹脂(特に架橋型シリコーン樹脂)により形成される被覆層2bの好ましい特性を損なわない範囲で、シリコーン樹脂とともに他の樹脂を含むことができる。他の樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、スチレン樹脂、ポリアミド、ポリエステル、アセタール樹脂、ポリカーボネート、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、セルロース樹脂、ポリオレフィン、これらの共重合体樹脂、配合樹脂などが挙げられる。
The coating resin composition can contain other resins together with the silicone resin as long as the preferable characteristics of the
被覆用樹脂組成物は、シリコーン樹脂(特に架橋型シリコーン樹脂)により形成される被覆層2bの耐湿性、離型性などをさらに向上させるために、二官能性シリコーンオイルを含んでもよい。
The coating resin composition may contain a bifunctional silicone oil in order to further improve the moisture resistance, releasability, and the like of the
被覆用樹脂組成物は、シリコーン樹脂およびアミノシランカップリング剤等の所定量ならびに必要に応じてシリコーン樹脂以外の樹脂、二官能シリコーンオイルなどの添加剤の適量を混合することによって製造できる。被覆用樹脂組成物の一形態としては、前記成分を有機溶媒に溶解させた溶液の形態が挙げられる。有機溶媒としては、シリコーン樹脂を溶解できるものであれば特に限定されないが、例えば、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン類、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどのエーテル類、高級アルコール類、これらの2種以上の混合溶媒などが挙げられる。 The coating resin composition can be produced by mixing predetermined amounts of a silicone resin and an aminosilane coupling agent and the like, and if necessary, an appropriate amount of a resin other than the silicone resin and an additive such as a bifunctional silicone oil. As one form of the resin composition for coating, a form of a solution in which the above components are dissolved in an organic solvent can be mentioned. The organic solvent is not particularly limited as long as it can dissolve the silicone resin. For example, aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene, ketones such as acetone and methyl ethyl ketone, ethers such as tetrahydrofuran and dioxane, and higher alcohols. And a mixed solvent of two or more of these.
この溶液形態の被覆用樹脂組成物(以後「コート樹脂液」と称す)を用いれば、キャリア芯材2a表面に被覆層2bを容易に形成できる。例えば、キャリア芯材2a表面にコート樹脂液を塗布して塗布層を形成し、加熱または減圧及びその併用により塗布層から有機溶媒を揮発除去し、さらに乾燥時または乾燥後に塗布層を加熱硬化または単に硬化させることによって、被覆層2bが形成され、キャリア2が製造される。
If this solution resin composition for coating (hereinafter referred to as “coat resin solution”) is used, the
コート樹脂液のキャリア芯材2a表面への塗布方法としては、例えば、キャリア芯材2aをコート樹脂液に含浸させる浸漬法、キャリア芯材2aにコート樹脂液を噴霧するスプレー法、流動気流により浮遊状態にあるキャリア芯材2aにコート樹脂液を噴霧する流動層法などが挙げられる。これらの中でも、膜形成を容易にできることから、浸漬法が好ましい。
Examples of the method of applying the coating resin liquid onto the surface of the
ここで、コーティングを好適に行うためには、溶媒蒸発によって起きる樹脂の析出と、シリコーン樹脂の硬化および添加剤の樹脂中への取込みと、その両方のバランスを取る必要がある。これらは加熱温度や減圧量等によっても大きく変わるものであるが、そのためにはある程度の時間が必要とされる。 Here, in order to carry out the coating appropriately, it is necessary to balance both the precipitation of the resin caused by solvent evaporation and the curing of the silicone resin and the incorporation of the additive into the resin. These vary greatly depending on the heating temperature, the amount of reduced pressure, and the like, but a certain amount of time is required for that purpose.
そこで、塗布層(コート樹脂液)の乾燥のために、硬化促進剤を用いる。シリコーン樹脂の硬化促進剤として能力の高い、Sn化合物、Al化合物、Ti化合物などの有機化合物触媒が好ましい。これらの硬化触媒はシリコーン樹脂の硬化を促進する働きがある。硬化触媒は、コート樹脂100重量部に対して0.2〜5重量部含まれているのが好ましい。 Therefore, a curing accelerator is used for drying the coating layer (coat resin solution). Organic compound catalysts such as Sn compounds, Al compounds, Ti compounds and the like having high ability as curing accelerators for silicone resins are preferred. These curing catalysts have a function of promoting the curing of the silicone resin. The curing catalyst is preferably contained in an amount of 0.2 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the coating resin.
触媒としてSn(Sn化合物)を使用した場合は、硬化速度が速すぎるためコート状態が悪化する。樹脂及び添加剤の析出と、樹脂の硬化とのバランスを取るためには、反応の早過ぎないAl化合物またはTi化合物の硬化触媒を使用することが望ましい。 When Sn (Sn compound) is used as the catalyst, the coating state deteriorates because the curing rate is too high. In order to balance the precipitation of the resin and additives and the curing of the resin, it is desirable to use an Al compound or Ti compound curing catalyst that does not react too quickly.
塗布層の硬化は、シリコーン樹脂の種類に応じて加熱温度を選択しながら行う。例えば、150〜280℃程度に加熱して行うのが好ましい。もちろん、シリコーン樹脂が常温硬化型シリコーン樹脂である場合は、加熱は必要ないが、形成される被覆層の機械的強度を向上させること、硬化時間を短縮することなどを目的として、150〜280℃程度に加熱してもよい。 The coating layer is cured while selecting a heating temperature according to the type of silicone resin. For example, it is preferable to carry out by heating to about 150 to 280 ° C. Of course, when the silicone resin is a room temperature curable silicone resin, heating is not necessary, but for the purpose of improving the mechanical strength of the coating layer to be formed, shortening the curing time, etc., 150 to 280 ° C. You may heat to the extent.
なお、コート樹脂液の全固形分濃度は特に制限されず、キャリア芯材2aへの塗布作業性などを考慮しつつ、硬化後の被覆層2bの膜厚が通常5μm以下、好ましくは0.1〜3μm程度になるように調整すればよい。
The total solid content concentration of the coating resin liquid is not particularly limited, and the film thickness of the
このようにして得られるキャリア2の平均粒子径は、55μm以下であるのが好ましい。また、キャリア2は、高電気抵抗でかつ球形であることが好ましいが、導電性または非球形であっても本発明の効果が失われるものではない。
The average particle size of the
(現像剤)
現像剤1は、上記トナー3と上記キャリア2とを混合することにより製造される。トナー3とキャリア2との混合割合は、特に制限はないが、高速画像形成装置(A4サイズの画像で40枚/分以上)に用いることを考慮すると、キャリアの体積平均粒子径/トナーの体積平均粒子径が5以上の状態で、キャリアの総表面積(全キャリア粒子の表面積の総和)に対するトナーの総投影面積(全トナー粒子の投影面積の総和)の割合(トナーの総投影面積/キャリアの総表面積×100)が30〜70%程度のものを用いる。
(Developer)
The
これによって、トナー3の帯電性が充分良好な状態で安定的に維持され、高速画像形成装置においても高画質画像を安定的に、かつ長期的に形成できる好適な現像剤として使用できる。
As a result, the chargeability of the
この現像剤1中のトナー濃度が少ない場合はトナー帯電量が上昇する傾向にあり、トナー濃度が多い場合にはトナー帯電量が減少する傾向にある。そのため、この現象を利用し帯電量をある程度調節することが可能である。しかしながら、実機に搭載して現像剤1を使用する場合、トナー濃度を下げていくと、キャリア2と感光体との接触面積の増加からキャリア上りが問題となって現れる。またトナー濃度を上げていくと、帯電量の低下とともにトナー飛散が深刻になってくる。
When the toner concentration in the
例えば、トナーの体積平均粒子径が6.5μm、キャリアの体積平均粒子径が90μm、キャリアの総表面積に対するトナーの総投影面積の割合を30〜70%にすると、現像剤1においてキャリア100重量部に対してトナー2.2〜5.3重量部程度を含むようになる。このような現像剤1で高速現像すると、トナー消費量とトナーの消費に応じて現像装置の現像槽に供給されるトナー供給量とがそれぞれ最大になり、それでも需給バランスが損なわれることがない。そして、現像剤1におけるキャリア2の量が2.2〜5.3重量部程度よりも多くなると、帯電量がより低くなる傾向があり所望の現像特性が得られないばかりか、トナー供給量よりもトナー消費量の方が多くなり、トナー3に充分な電荷を付与できなくなり、画質の劣化を招く。反対に、キャリア2の量が少ない場合は帯電量が高くなる傾向があり、キャリア2からトナー3が電界によって分離しにくくなり、結果として画質の劣化を招く。
For example, when the volume average particle diameter of the toner is 6.5 μm, the volume average particle diameter of the carrier is 90 μm, and the ratio of the total projected area of the toner to the total surface area of the carrier is 30 to 70%, 100 parts by weight of the carrier in the
なお、トナーの総投影面積は、本実施形態では、以下のように算出する。トナーの比重を1.0とし、コールターカウンタ(商品名:コールターカウンタ・マルチサイザーII、ベックマン・コールター社製)で得られた体積平均粒子径を基に算出する。すなわち、混合するトナー重量に対するトナー個数を算出し、トナー個数×トナー面積(円と仮定して算出)をトナー総投影面積とする。同様に、キャリアの表面積はマイクロトラック(商品名:マイクロトラックMT3000、日機装(株)製)より得られた粒子径を元に混合するキャリア重量から総表面積を算出する。このときのキャリア比重は4.7とする。上記で得られた、トナー総投影総面積/キャリア総表面積×100で混合比を算出する。 In the present embodiment, the total projected area of toner is calculated as follows. The specific gravity of the toner is assumed to be 1.0, and calculation is performed based on the volume average particle diameter obtained with a Coulter counter (trade name: Coulter Counter Multisizer II, manufactured by Beckman Coulter, Inc.). That is, the number of toners with respect to the toner weight to be mixed is calculated, and the number of toners × the toner area (calculated assuming a circle) is set as the total toner projected area. Similarly, the surface area of the carrier is calculated from the carrier weight mixed based on the particle diameter obtained from Microtrac (trade name: Microtrac MT3000, manufactured by Nikkiso Co., Ltd.). The carrier specific gravity at this time is 4.7. The mixing ratio is calculated by the total toner projected total area / carrier total surface area × 100 obtained above.
(現像装置および画像形成装置)
本実施形態の現像装置20は、上記した本実施形態の現像剤1を用いて現像を行う。現像装置20は、図2に示すように、現像剤1を格納する現像ユニット10、現像剤1を像担持体15に搬送する現像剤担持体(現像剤搬送担持体)13を備えている。
(Developing apparatus and image forming apparatus)
The developing
現像ユニット10の内部に予め投入された本実施形態のキャリア2とトナー3とから成る本実施形態の現像剤(二成分現像剤)1が、攪拌スクリュー12により攪拌・帯電される。そして、現像剤1は、内部に磁界発生手段を配設した現像剤担持体13に搬送されることで、現像剤担持体13表面に保持される。現像剤担持体13表面に保持された現像剤1は、現像剤規制部材14により一定層厚に規制され、現像剤担持体13と像担持体15との近接領域に形成される現像領域に搬送され、現像剤担持体13に交流バイアス電圧を印加して形成される振動電界下にて、像担持体15上の静電荷像を反転現像法で顕像化する。また、可視像形成によるトナー消費は、トナー濃度センサ16により検知され、消費された分は、予め定められた規定トナー濃度に達したことをトナー濃度センサ16が検知するまでトナーホッパー17から補給され、現像ユニット10内部の現像剤1におけるトナー濃度は略一定に保たれる。
The developer (two-component developer) 1 of the present embodiment, which is composed of the
本実施形態の画像形成装置は、上記現像装置20を備えている。他構成は、公知の電子写真方式の画像形成装置を用いることができ、例えば、表面に静電荷像を形成し得る感光層を有する像担持体と、像担持体表面を所定電位に帯電させる帯電手段と、表面が帯電状態にある像担持体に画像情報に応じた信号光を照射して像担持体の表面に静電荷像(静電潜像)を形成する露光手段と、現像装置20からトナー3が供給されて現像された像担持体表面のトナー像を、中間転写体に転写した後記録媒体に転写する転写手段と、記録媒体表面のトナー像を記録媒体に定着させる定着手段と、トナー像の記録媒体への転写後に像担持体表面に残留するトナー、紙粉などを除去するクリーニング手段と、上記中間転写体に付着した余分なトナーなどを除去するクリーニング手段と、を含んでいる。
The image forming apparatus of this embodiment includes the developing
静電荷像を現像する際には、像担持体15上の静電荷像を反転現像法で顕像化する現像工程がトナーの各色毎で実行され、中間転写体上に色の異なる複数のトナー像を重ね合わせて多色トナー像が形成される。本実施形態では、中間転写体を用いた中間転写方式を採用しているが、像担持体から直接記録媒体にトナー像を転写する構成が用いられてもよい。
When developing an electrostatic charge image, a developing process for developing the electrostatic charge image on the
本実施形態の画像形成装置を用いることで、トナーの帯電量を安定維持し、長期に亘って高画質の画像出力することができる。 By using the image forming apparatus of this embodiment, it is possible to stably maintain the charge amount of the toner and to output a high-quality image over a long period of time.
〔実施例〕
以下に本発明に係る実施例および比較例を説明する。本発明はその要旨を超えない限り、本実施例に限定されるものではない。
〔Example〕
Examples and comparative examples according to the present invention will be described below. The present invention is not limited to this example unless it exceeds the gist.
(現像剤の作製)
初めに、本実施例および比較例で用いたトナーとキャリアとを混合してなる現像剤(二成分現像剤)について説明する。
(Development of developer)
First, a developer (two-component developer) obtained by mixing the toner and the carrier used in this example and the comparative example will be described.
トナーは、次のように製造した。ポリエステルを結着樹脂(主樹脂)とし、顔料、離型剤、帯電制御剤(メーカー:日本カーリット株式会社、製品名:LR−147)を溶融混練し、粉砕、分級工程を経て、体積平均粒径100nmおよび12nmの2種類の疎水化処理したシリカを外添した、体積平均粒径φ6.7μmの負帯電性を有したマゼンタトナー(非磁性マゼンタトナー)を作製した。LR−147は、物質名「Boro bis (1.1-diphenyl-1-oxo-acetyl) potassium Salt」であり、化学式はC28H20BKO6で表され、負帯電制御剤である。 The toner was manufactured as follows. Using polyester as the binder resin (main resin), a pigment, a release agent, and a charge control agent (manufacturer: Nippon Carlit Co., Ltd., product name: LR-147) are melt-kneaded, pulverized and classified through a volume average particle. A negatively charged magenta toner (nonmagnetic magenta toner) having a volume average particle diameter of 6.7 μm was prepared by externally adding two types of hydrophobic treated silica having a diameter of 100 nm and 12 nm. LR-147 has the substance name “Boro bis (1.1-diphenyl-1-oxo-acetyl) potassium salt”, the chemical formula is represented by C 28 H 20 BKO 6 and is a negative charge control agent.
一方、キャリアは次のように作製した。Mn−Mg系フェライト(メーカー:同和鉄粉、飽和磁化65emu/g、平均粒径φ40μm)をキャリア芯材(コア材)とし、導電性粒子(導電剤)(メーカー:富士色素株式会社、製品名:9−19−1)、帯電制御剤、カップリング剤(アミノシランカップリング剤)(メーカー:東レ・ダウコーニング株式会社、製品名:AY43−059)、および硬化触媒であるアルミ化合物触媒(メーカー:信越化学工業株式会社、製品名:CAT-AC)、を内添・分散したシリコーン樹脂(メーカー:信越化学工業株式会社、製品名:KR−350)を、浸漬法によりキャリア芯材表面を厚さ0.5μmで被覆した。被覆方法は、浸漬法に限らず、スプレー法、流動層法など、他の被覆方法であっても勿論構わない。その後、キュア温度200℃、キュア時間1時間による硬化過程を経て、目開き150μmのふるいにより篩い掛けしてキャリア(磁性キャリア)を製造した。ここでは、キャリアは以下に示すように8種作製した。各粒子の密度はそれぞれ、キャリアは4.7g/cm3、トナーは1.0g/cm3であった。 On the other hand, the carrier was produced as follows. Mn-Mg based ferrite (maker: Dowa iron powder, saturation magnetization 65 emu / g, average particle size φ40 μm) is used as a carrier core material (core material), and conductive particles (conductive agent) (manufacturer: Fuji Dye Co., Ltd., product name) : 9-19-1), charge control agent, coupling agent (aminosilane coupling agent) (manufacturer: Toray Dow Corning Co., Ltd., product name: AY43-059), and aluminum compound catalyst (manufacturer: Shine Chemical Co., Ltd., product name: CAT-AC) is added and dispersed into the silicone resin (Manufacturer: Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., product name: KR-350). Coated with 0.5 μm. The coating method is not limited to the dipping method, and other coating methods such as a spray method and a fluidized bed method may of course be used. Thereafter, after a curing process with a curing temperature of 200 ° C. and a curing time of 1 hour, the carrier (magnetic carrier) was produced by sieving with a sieve having an opening of 150 μm. Here, eight types of carriers were produced as shown below. Each density of each particle, the carrier 4.7 g / cm 3, the toner was 1.0 g / cm 3.
キャリアに添加する上記帯電制御剤として以下のものを用いて、以下のキャリア(1)〜(4)をそれぞれ作製した。
(1)トナーの帯電極性と逆極性の正帯電性を有するP−51(オリエント化学工業株式会社製)を用いた。上記キャリアの作製方法においてP−51を添加したキャリアをType−P1とする。
(2)トナーの帯電極性と同極性の負帯電性を有するE−81(オリエント化学工業株式会社製)を用いた。上記キャリアの作製方法においてE−81を添加したキャリアをType−N1とする。
(3)トナーの帯電極性と同極性の負帯電性を有するE−84(オリエント化学工業株式会社製)を用いた。上記キャリアの作製方法においてE−84を添加したキャリアをType−N2とする。
(4)トナーに添加した帯電制御剤と同一のLR−147を用いた。上記キャリアの作製方法においてLR−147を添加したキャリアをType−N3とする。
The following carriers (1) to (4) were prepared using the following charge control agents to be added to the carrier.
(1) P-51 (manufactured by Orient Chemical Co., Ltd.) having a positive charging property opposite to the charging polarity of the toner was used. The carrier to which P-51 is added in the above carrier manufacturing method is referred to as Type-P1.
(2) E-81 (manufactured by Orient Chemical Co., Ltd.) having a negative charging property of the same polarity as the charging polarity of the toner was used. In the carrier manufacturing method, a carrier to which E-81 is added is referred to as Type-N1.
(3) E-84 (manufactured by Orient Chemical Co., Ltd.) having negative chargeability of the same polarity as the toner charge polarity was used. In the carrier manufacturing method, a carrier to which E-84 is added is referred to as Type-N2.
(4) The same LR-147 as the charge control agent added to the toner was used. In the carrier manufacturing method, a carrier to which LR-147 is added is referred to as Type-N3.
また、帯電制御剤またはカップリング剤を添加しない、以下のキャリア(5)〜(8)をそれぞれ作製した。
(5)帯電制御剤を添加しないキャリア。上記キャリアの作製方法において帯電制御剤を除いて作製したキャリアをType−Aとする。
(6)帯電制御剤およびカップリング剤を添加しないキャリア。上記キャリアの作製方法において帯電制御剤およびカップリング剤を除いて作製したキャリアをType−Kとする。
(7)帯電制御剤には上記(1)のP−51を用い、カップリング剤を添加しないキャリア。上記キャリアの作製方法においてP−51を用い、カップリング剤を除いて作製したキャリアをType−Pとする。
(8)帯電制御剤には上記(4)のLR−147を用い、カップリング剤を添加しないキャリア。上記キャリアの作製方法においてLR−147を用い、カップリング剤を除いて作製したキャリアをType−Nとする。
Further, the following carriers (5) to (8) were prepared, respectively, to which no charge control agent or coupling agent was added.
(5) A carrier to which no charge control agent is added. The carrier produced by removing the charge control agent in the above carrier production method is referred to as Type-A.
(6) A carrier to which no charge control agent or coupling agent is added. A carrier prepared by removing the charge control agent and the coupling agent in the above-described carrier manufacturing method is referred to as Type-K.
(7) A carrier in which P-51 of (1) above is used as the charge control agent and no coupling agent is added. In the above carrier production method, P-51 is used, and a carrier produced by removing the coupling agent is referred to as Type-P.
(8) A carrier in which LR-147 of (4) above is used as the charge control agent and no coupling agent is added. In the above carrier production method, LR-147 is used, and the carrier produced by removing the coupling agent is Type-N.
ここで、帯電制御剤P−51は、物質名「ベンジルトリブチルアンモニウム 4−ヒドロキシナフタレン−1−スルフォネート」であり、化学式はC29H41NSO4で表される。よって、帯電制御剤P−51の構成元素は、4級アンモニウム塩であり、正帯電制御剤である。また、E−81は、物質名「アルキル(c=8〜10)サリチル酸塩(Cr)」であり、化学式はC30H40CrO6で表され、負帯電制御剤である。さらに、E−84は、物質名「3,5−ジ−tert−ブチルサリチル酸亜鉛」であり、化学式はC30H40ZnO6で表され、負帯電制御剤である。
Here, the charge control agent P-51 is a substance name “benzyltributylammonium 4-hydroxynaphthalene-1-sulfonate”, and a chemical formula is represented by C 29 H 41 NSO 4 . Therefore, the constituent element of the charge control agent P-51 is a quaternary ammonium salt, which is a positive charge control agent. E-81 is a substance name “alkyl (c = 8 to 10) salicylate (Cr)”, a chemical formula is represented by C 30 H 40 CrO 6 , and is a negative charge control agent. Further, E-84 is a substance name “
なお、上記(1)〜(8)に記載の8種類のキャリア(Type−P1,N1,N2,N3,A,K,P,N)における帯電制御剤の添加量は、被覆層(キャリアコーティング層)に含まれる場合は、シリコーン樹脂100重量部に対して10重量部とした。また、いずれのキャリアも、キャリア芯材(コア材)100重量部に対するシリコーン樹脂量を1.5重量部とした。添加剤に関しては、導電剤、カップリング剤、および硬化触媒の添加量を、シリコーン樹脂100重量部に対して、それぞれ、5重量部、3重量部、1重量部とした。(1)〜(8)の記述で、添加しないとある場合には、その添加剤はコート溶液に投入しないまま、それを省いてコートしたものになる。 The addition amount of the charge control agent in the eight types of carriers (Type-P1, N1, N2, N3, A, K, P, N) described in the above (1) to (8) is the coating layer (carrier coating). In the case of being included in the layer), the amount was 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the silicone resin. Further, in any carrier, the amount of the silicone resin with respect to 100 parts by weight of the carrier core material (core material) was 1.5 parts by weight. Regarding the additives, the addition amounts of the conductive agent, the coupling agent, and the curing catalyst were 5 parts by weight, 3 parts by weight, and 1 part by weight with respect to 100 parts by weight of the silicone resin, respectively. In the descriptions of (1) to (8), when there is no addition, the additive is coated without being added to the coating solution.
上記のように作製したキャリアを表1にまとめる。 Table 1 summarizes the carriers produced as described above.
上記トナーと上記キャリアとを混合してなる現像剤(二成分現像剤)は、現像剤の総重量に占めるトナーの重量混合比(以下、トナー濃度と称する)を8wt%に設定し、樹脂製円筒容器に上記トナーと上記キャリアとを投入した後、両軸駆動ポリ瓶回転架台にて、200rpm、1時間の条件により混合撹拌することにより作製した。 The developer (two-component developer) obtained by mixing the toner and the carrier is set to 8 wt% in the toner weight mixing ratio (hereinafter referred to as toner concentration) in the total developer weight. The toner and the carrier were put into a cylindrical container, and then mixed and agitated under conditions of 200 rpm and 1 hour on a double-axis driven plastic bottle rotating base.
(エージング試験)
上述した条件にて作製した8種類(トナー1種類×キャリア8種類)の現像剤を用いて行うエージング試験に関して、測定機、測定条件について説明する。
(Aging test)
A measuring machine and measurement conditions will be described with respect to an aging test performed using eight types (one type of toner × 8 types of carrier) of developer prepared under the above-described conditions.
上述した条件にて作製した8種類の現像剤を用いて、デジタル複合機を使用した印字率5%の連続画像プリントによるエージング試験を実施した。測定機には、シャープ株式会社製デジタルフルカラー複合機MX−6200N(プリント速度:<カラー>41ppm、<モノクロ>62ppm)を使用した。本機において、現像剤(二成分現像剤)1を格納する現像ユニットでは、図2に示すように、現像剤1が攪拌スクリュー12により攪拌・帯電される。そして、現像剤1は、内部に磁界発生手段であるマグネットローラを配設した現像剤担持体13に搬送されることで、現像剤担持体13表面に磁気拘束力により保持される。次に、現像剤担持体13表面に保持された現像剤1は、現像剤規制部材14により一定層厚に規制され、現像剤担持体13と像担持体15との対向部において磁気ブラシを形成し、交流バイアス電圧に直流バイアス電圧を重畳したバイアス電圧を現像剤担持体13に印加することにより、図示しない帯電手段および露光手段により像担持体15の表面に形成された静電潜像にトナーのみを付着させることで可視像を形成する。本機においては、帯電手段により像担持体15表面を負の電位に帯電させ、露光手段によりトナーを付着させる領域にのみ露光を行う。
An aging test by continuous image printing with a printing rate of 5% using a digital multi-function peripheral was carried out using the eight types of developers produced under the conditions described above. As a measuring machine, a digital full-color composite machine MX-6200N (print speed: <color> 41 ppm, <monochrome> 62 ppm) manufactured by Sharp Corporation was used. In this apparatus, in the developing unit storing the developer (two-component developer) 1, the
ここで、エージング試験において現像剤担持体13に印加するバイアス電圧の直流バイアス値は、上記各現像剤におけるトナーの帯電量により適宜変化させており、ベタ画像の画像濃度が規定値になるように調整した。また、像担持体15上の非画像部電位と現像剤担持体13との電位差は、200Vとした。
Here, the DC bias value of the bias voltage applied to the
また、可視像形成によるトナー消費は、トナー濃度センサ16により、現像剤重量に対するトナー重量比であるトナー濃度の変化として検知され、消費された分は、予め定められた規定トナー濃度に達したことをトナー濃度センサ16が検知するまでトナーホッパー17から補給され、現像ユニット10内部の現像剤1におけるトナー濃度は略一定に保った。また、本機において、現像剤担持体13と現像剤規制部材14とのギャップ、および現像領域における現像剤担持体13と像担持体15とのギャップは、本実験例では、0.4[mm]に設定した。もちろん、この数値に限定されることはない。
Further, toner consumption due to visible image formation is detected by the
(帯電制御剤の比較)
上記測定機及び測定条件にて印字率5%のエージング試験を実施したときの、プリント枚数に対するトナー帯電量の推移を図3および4に示す。図3は、前述したキャリアのうち、Type−P,K,A,Nをそれぞれ含む現像剤を用いた場合の推移である。図3より分かるように、Type−P,K,A,Nのいずれの場合にも、プリント枚数の増加につれてトナー帯電量が減少している様子が窺え、その帯電量は絶対値で15μC/g以下(トナーは負帯電しているので図ではマイナス表示しているが、絶対値で述べる。以下同様。)にまで減少してしまう。これらの中で、アミノシランカップリング剤(以下、アミン)が添加されたType−Aのキャリアを含む現像剤を用いた場合は初期の帯電量は絶対値で35μC/g以上と大きいが、印字5k以内で大幅に減少してしまう。Type−K,P,Nの3種のキャリアそれぞれ含む現像剤を使用した場合には、いずれも帯電量が絶対値で25μC/gを超えることはない。また、印字5k以内で、絶対値15μC/g以下となってしまう。
(Comparison of charge control agents)
FIGS. 3 and 4 show changes in the toner charge amount with respect to the number of printed sheets when an aging test with a printing rate of 5% was performed with the above measuring machine and measurement conditions. FIG. 3 is a transition in the case where a developer containing Type-P, K, A, and N is used among the carriers described above. As can be seen from FIG. 3, in any of Type-P, K, A, and N, it can be seen that the toner charge amount decreases as the number of prints increases, and the charge amount is 15 μC / g in absolute value. It will be reduced to the following (the toner is negatively charged, so it is displayed as minus in the figure, but it will be described in absolute value, the same applies hereinafter). Among these, when a developer containing Type-A carrier to which an aminosilane coupling agent (hereinafter referred to as amine) is used, the initial charge amount is as large as 35 μC / g or more in absolute value, but
次に、Type−P1,N1,N2,N3のキャリアをそれぞれ含む現像剤を使用した場合のトナー帯電量の推移を図4示す。いずれのキャリアが含まれた二成分現像剤でも帯電量が、絶対値でおおよそ15μC/g以上で推移する。特に、Type−N3を含む現像剤はトナー帯電量の減少が少なく、長期に亘り安定していることが分かる。 Next, FIG. 4 shows a change in toner charge amount when a developer containing Type-P1, N1, N2, and N3 carriers is used. In any two-component developer containing any carrier, the charge amount changes at an absolute value of approximately 15 μC / g or more. In particular, it can be seen that the developer containing Type-N3 has a small decrease in the toner charge amount and is stable for a long time.
図5は、Type−P1,N1,N2,N3のキャリアをそれぞれ含む現像剤を使用した場合のトナー帯電量推移について、プリント枚数20,000枚までのトナー帯電量の最大値と最小値との差(帯電量変動量[μC/g])を示した図である。図5より分かるように、トナーの帯電極性と逆極性の正帯電性を有する帯電制御剤を添加したキャリアであるType−P1を含む二成分現像剤を用いた場合の帯電量の変動は、極めて顕著である。しかし、トナーの帯電極性と同極性の負帯電性を有する帯電制御剤を添加したキャリアであるType−N1,N2,N3をそれぞれ含む現像剤を用いた場合の帯電量変動は、Type−P1を含む現像剤を用いた場合と比較して少ない。 FIG. 5 shows the change in the toner charge amount when using a developer containing Type-P1, N1, N2, and N3 carriers, and the maximum and minimum values of the toner charge amount up to 20,000 printed sheets. It is the figure which showed the difference (charge amount fluctuation amount [μC / g]). As can be seen from FIG. 5, the fluctuation in the charge amount when using a two-component developer containing Type-P1, which is a carrier to which a charge control agent having a positive charge property opposite to the charge polarity of the toner is added, is extremely high. It is remarkable. However, when using a developer containing Type-N1, N2, and N3, each of which is a carrier to which a charge control agent having a negative chargeability of the same polarity as that of the toner is added, the amount of charge variation is Type-P1. Compared to the case of using a developer containing it.
つまり、負帯電性を有する帯電制御剤をキャリアに添加した方が、プリント枚数の増加に対するトナー帯電量の変動を、より小さくすることができる。キャリアの帯電制御剤にType−N3を用いた場合には、よりトナー帯電量の変動が抑えられ、トナー帯電量の安定化が図れていることが分かる。 That is, when the charge control agent having negative chargeability is added to the carrier, the fluctuation of the toner charge amount with respect to the increase in the number of printed sheets can be further reduced. It can be seen that when Type-N3 is used as the charge control agent for the carrier, fluctuations in the toner charge amount are further suppressed and the toner charge amount is stabilized.
以上のことより、負帯電制御剤をキャリアに添加することにより、プリント枚数の増加に対するトナー帯電特性を安定化させ帯電量変動による画像の変動をより低減できると考えられる。 From the above, it can be considered that by adding the negative charge control agent to the carrier, the toner charging characteristics with respect to the increase in the number of printed sheets can be stabilized, and the fluctuation of the image due to the fluctuation of the charge amount can be further reduced.
さらに、上述したType−P1,N1,N2,N3のキャリアをそれぞれ含む現像剤を使用したエージング試験において、プリント枚数0枚時と20,000枚時とでの出力画像の画質を目視で比較した。その結果、Type−P1を含む現像剤では、0枚時の画像に比べ、20,000枚時の画像の方が、画像コントラストが明らかに増大しており、画質変動が顕著であることが確認された。他方、Type−N1,N2,N3をそれぞれ含む現像剤では、Type−P1と比較して、0枚時と20,000枚時との画像コントラスト差が少なくなっており、画質変動は改善されていた。 Furthermore, in the aging test using the developer containing the carriers of Type-P1, N1, N2, and N3, the image quality of the output images when the number of prints was 0 and 20,000 was visually compared. . As a result, in the developer containing Type-P1, it was confirmed that the image contrast was clearly increased and the image quality variation was remarkable in the image at 20,000 sheets compared to the image at 0 sheets. It was done. On the other hand, in the developer containing Type-N1, N2, and N3, the difference in image contrast between the time of 0 sheets and 20,000 sheets is smaller than that of Type-P1, and the image quality fluctuation is improved. It was.
(トナーの帯電量)
次に、トナー帯電量に着目し、各帯電量における画像濃度およびトナー飛散について評価を行った。その結果を表2に示す。
(Toner charge)
Next, focusing on the toner charge amount, the image density and toner scattering at each charge amount were evaluated. The results are shown in Table 2.
表2に記載した帯電量は、Type−P1,N1,N2,N3のキャリアをそれぞれ含む現像剤を使用したときの、連続印字過程における0k、5k、10k、15k、20kでの値である。評価は次のように行った。ここでも、上記測定機及び測定条件にて印字率5%のエージング試験を実施した。 The charge amounts shown in Table 2 are values at 0 k, 5 k, 10 k, 15 k, and 20 k in the continuous printing process when developers containing Type-P1, N1, N2, and N3 carriers are used. Evaluation was performed as follows. Also here, an aging test with a printing rate of 5% was carried out using the above-described measuring machine and measurement conditions.
画像濃度については、現像剤担持体に印加するバイアス電圧の直流バイアス値を−400Vとした場合に得られたベタ画像の濃度を、X−Rite939分光測色濃度計により測定し、測定値が1.4以上であれば良好(○)1.2以上〜1.4未満であればやや不良(△)、1.2未満では不良(×)と判断した。なお、画像濃度が1.4を大幅に上回った条件についても、現像バイアス値の調整により適性濃度が得られるため、良好と判断した。 Regarding the image density, the density of the solid image obtained when the DC bias value of the bias voltage applied to the developer bearing member is −400 V is measured by an X-Rite 939 spectrocolorimetric densitometer, and the measured value is 1. It was judged that it was good (◯) if it was .4 or more and was slightly bad (Δ) if it was 1.2 or more and less than 1.4, and it was judged as bad (x) if it was less than 1.2. It should be noted that even when the image density was significantly higher than 1.4, it was determined that the appropriate density was obtained by adjusting the development bias value, and therefore it was determined to be good.
トナー飛散については、各測定ポイントにおいて、現像ユニット上部の筐体部分におけるトナー付着を目視で評価し、Type−P1に比較して同程度であれば良好(○)、Type−P1に比較して汚れていればやや不良(△)、汚れの酷い場合は不良(×)と判断した。 As for toner scattering, at each measurement point, the toner adhesion on the housing portion at the top of the developing unit is visually evaluated, and if it is comparable to Type-P1, it is good (◯), compared with Type-P1. If it was dirty, it was judged as slightly defective (Δ), and if it was dirty, it was judged as defective (x).
表2より、画像濃度についてはトナー帯電量と強く相関しており、トナー帯電量が絶対値で35μC/gを上回ると目標濃度1.4を下回ることが分かり、絶対値が35μC/gを下回ると十分な画像濃度が得られることが分かる。 Table 2 shows that the image density strongly correlates with the toner charge amount. When the toner charge amount exceeds 35 μC / g in absolute value, it is found that the target density is less than 1.4, and the absolute value is less than 35 μC / g. It can be seen that a sufficient image density can be obtained.
また、トナー飛散については、トナーの帯電量が絶対値で15μC/gを下回ると飛散が顕著になり、絶対値が15μC/gを上回ると飛散が軽減されることが分かる。 As for toner scattering, it can be seen that when the charge amount of the toner is less than 15 μC / g in absolute value, the scattering becomes remarkable, and when the absolute value exceeds 15 μC / g, the scattering is reduced.
以上の通り、目標の画像濃度を得るには、トナーの帯電量が絶対値で35μC/g以下である必要があり、トナー飛散の発生を防ぐには、帯電量が絶対値で15μC/g以上である必要がある。従って、目標画像濃度の達成とトナー飛散の抑制を両立するためには、現像に使用するトナーの帯電量の絶対値を、15μC/g以上、35μC/g以下とするのが有効である。トナーの帯電量の絶対値を、15μC/g以上、35μC/g以下とすることで、低帯電化によるトナー飛散や画像カブリを防ぐと共に、高帯電化によるベタ画像の濃度不足を防ぐことができる。これによって、良好な画質を維持することができる。 As described above, in order to obtain the target image density, the toner charge amount needs to be 35 μC / g or less in absolute value, and in order to prevent toner scattering, the charge amount is 15 μC / g or more in absolute value. Need to be. Therefore, in order to achieve both the achievement of the target image density and the suppression of toner scattering, it is effective to set the absolute value of the charge amount of the toner used for development to 15 μC / g or more and 35 μC / g or less. By setting the absolute value of the charge amount of the toner to 15 μC / g or more and 35 μC / g or less, it is possible to prevent toner scattering and image fogging due to low charging, and to prevent insufficient solid image density due to high charging. . As a result, good image quality can be maintained.
(アミノシランカップリング剤の添加量)
次に、キャリアの被覆層に添加するアミノシランカップリング剤の添加量について検討を行った。帯電制御剤にLR−147を用いた上記(4)のType−N3のキャリアのアミノシランカップリング剤の添加量を、次のように変えたキャリアを作製した。つまり、被覆層に含まれるアミノシランカップリング剤の添加量を、シリコーン樹脂100重量部に対して、それぞれ、0.01重量部、0.1重量部、0.4重量部、1重量部、5重量部、7重量部、10重量部、13重量部とし、アミノシランカップリング剤の添加量以外はType−N3のキャリアと同様にしたキャリアを作製した。これらのキャリアを、それぞれ順に、Type−N31,N32,N33、N34,N35、N36,N37,N38とする。これら、8種のキャリアと、Type−N3のキャリアと、比較例として上記(8)のType−Nのキャリアと、をそれぞれ用いた現像剤を作製し、0k時のトナー帯電量を測定した。その結果を表3に示す。
(Amount of aminosilane coupling agent added)
Next, the amount of aminosilane coupling agent added to the carrier coating layer was examined. Carriers were produced in which the amount of aminosilane coupling agent added to the Type-N3 carrier of (4) above using LR-147 as the charge control agent was changed as follows. That is, the addition amount of the aminosilane coupling agent contained in the coating layer is 0.01 parts by weight, 0.1 parts by weight, 0.4 parts by weight, 1 part by weight, 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the silicone resin, respectively. A carrier having a weight part, 7 parts by weight, 10 parts by weight, and 13 parts by weight was prepared in the same manner as the carrier of Type-N3 except for the addition amount of the aminosilane coupling agent. These carriers are referred to as Type-N31, N32, N33, N34, N35, N36, N37, and N38, respectively. Developers using these eight types of carriers, Type-N3 carrier, and Type-N carrier (8) as a comparative example were prepared, and the toner charge amount at 0 k was measured. The results are shown in Table 3.
トナー帯電量はアミノシランカップリング剤の添加量が増えるに従い、上昇していることが確認された。この際、アミノシランカップリング剤を添加しなかった場合に比べて帯電量が上昇したものを効果有り(○)と判定した。アミノシランカップリング剤を0.01重量部添加したものでは、添加しなかった場合と帯電量の上昇が同等であるため、効果なし(△)と判断した。0.1重量部加えると十分な効果が確認できた。添加量が増えるに従って徐々に帯電量が上昇するが、13重量部加えた場合では急激に帯電量が上昇したため不適(×)と判断した。不適と判断したのは、初期の帯電量が過大になると帯電量が落ち着くまでの変化量が大きく、帯電量の安定維持ができないからである。以上のように、アミノシランカップリング剤の添加量を制御することで、帯電量の大きさを調節することが可能であることがわかった。 It was confirmed that the toner charge amount increased as the amount of aminosilane coupling agent added increased. At this time, the case where the charge amount increased compared with the case where no aminosilane coupling agent was added was determined to be effective (O). In the case where 0.01 part by weight of the aminosilane coupling agent was added, the increase in charge amount was equivalent to that in the case where no aminosilane coupling agent was added, so it was judged that there was no effect (Δ). When 0.1 part by weight was added, a sufficient effect could be confirmed. As the amount added increased, the amount of charge gradually increased. However, when 13 parts by weight was added, the amount of charge suddenly increased, and it was judged to be inappropriate (x). The reason why it was determined to be inappropriate is that if the initial charge amount is excessive, the amount of change until the charge amount settles is large, and the charge amount cannot be stably maintained. As described above, it has been found that the amount of charge can be adjusted by controlling the amount of aminosilane coupling agent added.
(画質)
次に、画質とトナー帯電量との関係について示す。ここでも、上記と同様、上記測定機及び測定条件にて印字率5%でエージング試験を行った。特にここでは粒状性を評価することにより、画質の評価スコア(画像スコア)として用いた。図6に、キャリアType−P1、N1、N2、N3を用いた現像剤について、0k、20k印字時の帯電量と、そのときの現像剤を使用して画像のテストチャートを印刷し、その粒状性を評価した画像スコアと、の関係を示す。なお、このスコアの値が小さいほど粒状性が良く、ハーフトーンの画像もざらつき無く印刷できていることを示す。粒状性の評価は、自動プリンタ画像評価システム(王子計測機器社製APQS)を用いて行った。
(image quality)
Next, the relationship between image quality and toner charge amount is shown. Here again, as described above, an aging test was conducted at a printing rate of 5% using the above measuring machine and measurement conditions. In particular, the graininess is evaluated here and used as an image quality evaluation score (image score). In FIG. 6, a test chart of an image is printed on the developer using the carrier Type-P1, N1, N2, and N3, using the charge amount at the time of printing at 0k and 20k, and the developer at that time, and the granularity thereof is printed. The relationship with the image score which evaluated sex is shown. Note that the smaller the score value, the better the graininess, and the halftone image can be printed without roughness. Graininess was evaluated using an automatic printer image evaluation system (APQS manufactured by Oji Scientific Instruments).
画像濃度はできるだけ1.5に近づくように、現像バイアスを調整して画像の評価を行っている。帯電量と粒状性との関係を示した図6から、粒状性は帯電量の絶対値が高い方が良い傾向にあることが分かる。このことから、現像剤の帯電量が高く保たれていることが画質の向上のためには必要であるといえる。 The image is evaluated by adjusting the developing bias so that the image density is as close to 1.5 as possible. From FIG. 6 showing the relationship between the charge amount and the graininess, it can be seen that the graininess tends to be better when the absolute value of the charge amount is higher. From this, it can be said that it is necessary to improve the image quality that the charge amount of the developer is kept high.
また、表4に0k、20k印字のテストチャートによるスコア差と、それの変化度合いを目視により確認した結果を示す。表4では、目視での確認について、劣化したことが分かるものを「△」、変化したことが分からないものを「○」として表示した。 Table 4 shows the result of visually confirming the score difference and the degree of change in the test chart of 0k and 20k printing. In Table 4, with respect to visual confirmation, those that are known to have deteriorated are indicated as “Δ”, and those that are not known to be changed are indicated as “◯”.
表4から分かるように帯電量が高く保たれていればスコアは低くなり、高画質化する傾向が確認できる。また、帯電量の落込みが少ないほど、スコア変化の差は少ない。そのため、印字枚数が増えたことによる画像劣化が気づかれ難いものとなり、長期に渡って安定した画像を提供できるものである。このように、高画質を長期に渡り維持するためには、帯電量を高く、長期に渡り維持する必要があり、負帯電制御剤とアミノシランカップリング剤を用いることで、それが達成できることが確認できた。 As can be seen from Table 4, if the charge amount is kept high, the score becomes low, and a tendency to improve the image quality can be confirmed. Further, the smaller the drop in charge amount, the smaller the difference in score change. Therefore, image deterioration due to an increase in the number of printed sheets is difficult to notice, and a stable image can be provided over a long period of time. Thus, in order to maintain high image quality over a long period of time, it is necessary to maintain a high charge amount over a long period of time, and it has been confirmed that this can be achieved by using a negative charge control agent and an aminosilane coupling agent. did it.
(帯電制御剤の添加量の評価)
次に、キャリアの被覆層に添加する帯電制御剤の添加量について検討を行った。帯電制御剤にLR−147を用いた上記(4)のType−N3のキャリアの帯電制御剤の添加量を、次のように変更したキャリアを作製した。つまり、被覆層に含まれる帯電制御剤(LR−147)の添加量を、シリコーン樹脂100重量部に対して、それぞれ、0.3重量部、1重量部、3重量部、7重量部、12重量部、15重量部とし、帯電制御剤の添加量以外はType−N3のキャリアと同様にした、キャリアを作製した。これらのキャリアを、それぞれ順に、Type−N39,N40,N41、N42,N43、N44とする。これら、6種のキャリアと、Type−N3のキャリアと、比較例として上記(5)のType−Aのキャリアおよび上記(8)のType−Nのキャリアと、をそれぞれ用いた現像剤を作製した。
(Evaluation of the amount of charge control agent added)
Next, the amount of the charge control agent added to the carrier coating layer was examined. Carriers were prepared in which the amount of charge control agent added to the carrier of Type-N3 (4) above using LR-147 as the charge control agent was changed as follows. That is, the addition amount of the charge control agent (LR-147) contained in the coating layer is 0.3 parts by weight, 1 part by weight, 3 parts by weight, 7 parts by weight, and 12 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the silicone resin, respectively. A carrier was prepared in the same manner as the Type-N3 carrier except for the addition amount of the charge control agent. These carriers are referred to as Type-N39, N40, N41, N42, N43, and N44, respectively. Developers were prepared using these six types of carriers, Type-N3 carrier, and Type-A carrier of (5) and Type-N carrier of (8) as comparative examples, respectively. .
これらのキャリアを用いた現像剤を作製し、連続印字におけるトナー帯電量の維持能力を確認するため、上記と同様、上記測定機及び測定条件にて印字率5%でエージング試験を行い、20k時のトナー帯電量を測定した。その結果を表5に示す。 In order to produce a developer using these carriers and confirm the ability to maintain the toner charge amount in continuous printing, an aging test was performed at a printing rate of 5% using the above measuring machine and measurement conditions, as described above, The toner charge amount of was measured. The results are shown in Table 5.
帯電制御剤の添加量が0.3重量部のときは、アミンによる帯電上昇効果はほとんど確認できない。 When the addition amount of the charge control agent is 0.3 parts by weight, the effect of increasing the charge by the amine is hardly confirmed.
帯電制御剤を1重量部以上に増やすと、20k印字の帯電量維持能力が確認でるようになった。 When the charge control agent was increased to 1 part by weight or more, the ability to maintain the charge amount for 20k printing was confirmed.
(キャリア付着)
次に、上記帯電制御剤の添加量の評価を行ったキャリアについて、キャリア付着についての評価を行った。20k終了時のキャリア付着を評価した。200Vの電圧を印加し現像を行い、像担持体上の非画像部における一定面積(297mm×24mm)中のキャリアの付着個数を計測した。その結果を上記表5に示す。ここでは、キャリア付着数が0〜20個であり付着が少なく良好であるものを「○」、21〜40個であり付着がややあるものを「△」、41個以上であり不良のものを「×」として評価した。
(Carrier adhesion)
Next, the carrier adhesion was evaluated for the carrier for which the addition amount of the charge control agent was evaluated. Carrier adhesion at the end of 20k was evaluated. Development was performed by applying a voltage of 200 V, and the number of carriers adhered in a fixed area (297 mm × 24 mm) in the non-image area on the image carrier was measured. The results are shown in Table 5 above. Here, the number of carriers attached is 0 to 20 and the adhesion is low and good, “O”, 21 to 40, and a little attached “△”, 41 or more, and the defective one. Evaluated as “x”.
以上の結果より、帯電制御剤にはキャリア付着状態を悪くする効果があることが分かる。これは、帯電制御剤が加わることによる樹脂被覆への影響に起因していると考えられ、樹脂硬化の条件が合わないためコート状態の悪化していると推察される。キャリアの被覆層に含まれる樹脂に添加する帯電制御剤の添加量を1重量部以上とすることにより、連続プリント過程でのトナー帯電量の維持が図れ、より好ましくは1〜10重量部添加することにより、キャリア付着も少ない現像剤として使用できる。 From the above results, it can be seen that the charge control agent has an effect of deteriorating the carrier adhesion state. This is considered to be caused by the influence on the resin coating due to the addition of the charge control agent, and it is presumed that the coating state is deteriorated because the conditions for resin curing do not match. By setting the addition amount of the charge control agent added to the resin contained in the coating layer of the carrier to 1 part by weight or more, the toner charge amount can be maintained during the continuous printing process, and more preferably 1 to 10 parts by weight is added. Therefore, it can be used as a developer with less carrier adhesion.
(触媒の検討)
次に、帯電制御剤によるコート状態の悪化に関し、硬化触媒の種類を検討するため、キャリア付着についての評価を行った。キャリア付着については前記と同様の評価方法により計測し、前記と同様の評価基準で評価した。
(Examination of catalyst)
Next, regarding the deterioration of the coating state by the charge control agent, the carrier adhesion was evaluated in order to examine the type of curing catalyst. The carrier adhesion was measured by the same evaluation method as described above and evaluated according to the same evaluation criteria as described above.
検討したキャリアは、Type−P1、Type−N1、Type−N2、Type−N3に加えて、最も帯電性能の優れていたType−N3の触媒を以下のように変更した、Type−Ti、Type−Sn、Type−Kである。Type−Tiのキャリアは、Type−N3のキャリアの硬化触媒であるアルミ化合物触媒の代わりに、チタン化合物触媒のD−20(信越化学工業株式会社製、以下D−20)を用いて、それ以外はType−N3と同様に作製したキャリアである。Type−Snのキャリアは、Type−N3のキャリアのアルミ化合物触媒の代わりに、スズ化合物触媒のSRX67(東レ・ダウコーニング社製、以下SRX67)を用いて、それ以外はType−N3と同様に作製したキャリアである。Type−Kのキャリアは、Type−N3のキャリアの硬化触媒を添加せず、それ以外はType−N3と同様に作製したキャリアである。 The carriers examined were Type-Ti, Type-N1, Type-N1, Type-N2, Type-N3, Type-Ti, Type-N- Sn, Type-K. Type-Ti carrier is titanium compound catalyst D-20 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., hereinafter referred to as D-20) instead of an aluminum compound catalyst that is a curing catalyst for Type-N3 carrier. Is a carrier produced in the same manner as Type-N3. The carrier of Type-Sn is prepared in the same manner as Type-N3 except that the tin compound catalyst SRX67 (manufactured by Dow Corning Toray, hereinafter SRX67) is used instead of the aluminum compound catalyst of the carrier of Type-N3. A career. The Type-K carrier is a carrier produced in the same manner as Type-N3, except that the curing catalyst for the Type-N3 carrier is not added.
これらのキャリア(Tyep−P1,N1,N2,N3,Sn,Ti,K)をそれぞれ用いた現像剤についてキャリア付着の評価を行った。その結果を表6に示す。 Evaluation of carrier adhesion was carried out for developers using these carriers (Type-P1, N1, N2, N3, Sn, Ti, K). The results are shown in Table 6.
ここで、表6に記載のT/Dとは、現像剤中のトナーの濃度を示す。T/Dは(トナー重量)/(トナー重量+キャリア重量)で表され。通常は1〜20%程度の濃度で用いられ、キャリア粒径やトナー粒径によっても好適な濃度は異なってくる。現像によりトナーが消費されると、トナー濃度センサによって一定のT/Dとなるように現像槽にトナーが補給される。 Here, T / D described in Table 6 indicates the concentration of toner in the developer. T / D is expressed by (toner weight) / (toner weight + carrier weight). Usually, it is used at a concentration of about 1 to 20%, and the suitable concentration varies depending on the carrier particle size and toner particle size. When the toner is consumed by the development, the toner is supplied to the developing tank so that the toner density sensor has a constant T / D.
表6から、キャリアの被覆層に添加する硬化触媒の種類により、キャリア付着に大きな差が現れることがわかる。コート状態が良くないほどキャリアのコアに電荷が流れ込みやすくなるためキャリア付着は多くなる傾向がみられる。硬化触媒の変更によりキャリア付着に差が見られたのはコート状態が変わるためと考えられる。この硬化触媒による改善効果は、コート樹脂(シリコーン樹脂)の硬化速度の違いに起因していると推測される。コーティングを好適に行うためには、コート樹脂の析出のため硬化にある程度の時間が必要と考えられる。そのため、硬化触媒には、Al触媒またはTi触媒を用いるのが効果的であるといえる。 From Table 6, it can be seen that there is a large difference in carrier adhesion depending on the type of curing catalyst added to the coating layer of the carrier. The carrier adhesion tends to increase because the charge is more likely to flow into the core of the carrier as the coating state is not good. The difference in carrier adhesion due to the change of the curing catalyst is considered to be due to the change in the coating state. The improvement effect by this curing catalyst is presumed to be due to the difference in the curing rate of the coating resin (silicone resin). In order to carry out coating suitably, it is considered that a certain amount of time is required for curing because of the precipitation of the coating resin. Therefore, it can be said that it is effective to use an Al catalyst or a Ti catalyst as the curing catalyst.
(触媒添加量の検討)
次に、キャリアの被覆層に添加する硬化触媒の添加量について検討を行った。上記(4)のType−N3のキャリアの硬化触媒およびその添加量を次のように変更したキャリアを作製した。つまり、被覆層に含まれる帯電制御剤の添加量をシリコーン樹脂100重部に対して、硬化触媒として、Alを0.2重量部、Alを5重量部、Alを10重量部、Snを0.2重量部、Snを2重量部、Snを5重量部、Tiを0.2重量部、Tiを5重量部、Tiを10重量部用いて、硬化触媒およびその添加量以外はType−N3のキャリアと同様にしたキャリアを作製した。これらのキャリアを、それぞれ順に、Type−Al1,Al3,Al4,Sn1,Sn2,Sn5,Ti1,Ti3,Ti4とする。これら8種のキャリアと、硬化触媒が添加されない上記Type−Kのキャリアと、硬化触媒Alが1重量部添加された上記Type−N3のキャリアと、硬化触媒Snが1重量部添加された上記Type−Snのキャリアと、硬化触媒Tiが1重量部添加された上記Type−Tiのキャリアと、をそれぞれ用いた現像剤を作製した。そして、上記と同様、上記測定機及び測定条件にて印字率5%でエージング試験を行い、20k終了時のキャリア付着を評価した。その結果を表7に示す。ここでも、キャリア付着の評価方法、評価基準は上記と同様に行った。
(Examination of catalyst addition amount)
Next, the amount of the curing catalyst added to the carrier coating layer was examined. A carrier in which the curing catalyst for the carrier of Type-N3 in (4) and the addition amount thereof were changed as follows was prepared. That is, with respect to 100 parts by weight of the silicone resin as the charge control agent contained in the coating layer, 0.2 parts by weight of Al, 5 parts by weight of Al, 10 parts by weight of Al, and 0 parts by weight of Sn as a curing catalyst. 2 parts by weight, 2 parts by weight of Sn, 5 parts by weight of Sn, 0.2 parts by weight of Ti, 5 parts by weight of Ti and 10 parts by weight of Ti, except for the curing catalyst and its addition amount, Type-N3 A carrier similar to the above carrier was prepared. These carriers are sequentially referred to as Type-Al1, Al3, Al4, Sn1, Sn2, Sn5, Ti1, Ti3, and Ti4. The eight types of carriers, the Type-K carrier to which no curing catalyst is added, the Type-N3 carrier to which 1 part by weight of the curing catalyst Al is added, and the Type to which 1 part by weight of the curing catalyst Sn is added. Developers were prepared using the -Sn carrier and the Type-Ti carrier to which 1 part by weight of the curing catalyst Ti was added. Then, in the same manner as described above, an aging test was performed at a printing rate of 5% using the above measuring machine and measurement conditions, and carrier adhesion at the end of 20k was evaluated. The results are shown in Table 7. Again, the carrier adhesion evaluation method and evaluation criteria were the same as described above.
硬化触媒の添加量を5重量部にして作製したキャリアでは、Sn触媒については、1重量部に比べ、キャリア付着が増加していることがわかる。また、Al触媒、Ti触媒については、5重量部にしても、1重量部と比べて、キャリア付着の状態は良好(付着していないあるいはほぼ付着していない)のままであった。Sn触媒を2重量部にしたキャリアを含む現像剤でも計測したが、付着の改善はみられていない。硬化触媒の添加量を10重量部に増やした場合、Al触媒でもTi触媒でも、キャリア付着の状態が悪化していることがわかる。 It can be seen that in the carrier prepared by adding 5 parts by weight of the curing catalyst, the carrier adhesion for the Sn catalyst is increased compared to 1 part by weight. In addition, with respect to the Al catalyst and the Ti catalyst, the carrier adhesion state was good (not adhered or almost not adhered) compared to 1 part by weight even when the amount was 5 parts by weight. Measurement was also performed with a developer containing a carrier containing 2 parts by weight of Sn catalyst, but no improvement in adhesion was observed. It can be seen that when the addition amount of the curing catalyst is increased to 10 parts by weight, the carrier adhesion state is deteriorated in both the Al catalyst and the Ti catalyst.
他方、硬化触媒の添加量を、1重量部から0.2重量部に減らして作製したキャリアを含む現像剤では、Al触媒、Ti触媒については、1重量部と比べて、キャリア付着は良好のままであるが、Sn触媒の場合には、1重量部のものと比べて改善は見られていない。結果として、Sn触媒はあまり適さないと判断でき、使用しない方が望ましいといえる。 On the other hand, in the developer containing the carrier prepared by reducing the addition amount of the curing catalyst from 1 part by weight to 0.2 part by weight, the carrier adhesion is better for the Al catalyst and the Ti catalyst compared to 1 part by weight. However, in the case of the Sn catalyst, no improvement is seen compared to the one part by weight. As a result, it can be judged that the Sn catalyst is not very suitable, and it is preferable not to use it.
(キャリアおよびトナーのサイズ)
上記(4)のType−N3のキャリアと、このキャリアにおいてコア材の体積平均粒子径を35、55、70、95μmとしたキャリアをそれぞれ作製し、さらに、体積平均粒子径が5.5μm、6.7μm、7.2μmのトナーを上記のように作製した。そして、これら各キャリアと各トナーとからなる現像剤をそれぞれについて、20k印字時の出力画像の画質評価を行った。その結果を表8に示す。
(Carrier and toner size)
The carrier of Type-N3 of (4) above and a carrier having a volume average particle diameter of 35, 55, 70, and 95 μm of the core material in this carrier were prepared, respectively, and the volume average particle diameter was 5.5 μm, 6 .7 μm and 7.2 μm toners were prepared as described above. Then, the image quality of the output image at the time of 20k printing was evaluated for each developer composed of each carrier and each toner. The results are shown in Table 8.
表8より、キャリアのコア材の体積平均粒子径を55μm以下にすることにより粒状性、細線均一性とも向上することが分かる。さらにトナーも小粒径を用いれば、さらに画質の向上がみられる。ハーフトーン部の粒状性と細線均一性を両立するにはキャリアのコア材の体積平均粒子径を55μm以下で、さらにはトナー体積平均粒子径を6.7μm以下とすることが好ましいことがわかる。 It can be seen from Table 8 that both the graininess and the fine line uniformity are improved by setting the volume average particle diameter of the carrier core material to 55 μm or less. Further, if the toner has a small particle diameter, the image quality is further improved. It can be seen that the volume average particle diameter of the core material of the carrier is preferably 55 μm or less and the toner volume average particle diameter is preferably 6.7 μm or less in order to achieve both the granularity and the fine line uniformity of the halftone part.
本発明は上述した実施形態、各実施例に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態、実施例についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and various modifications can be made within the scope of the claims. That is, embodiments and examples obtained by combining technical means appropriately changed within the scope of the claims are also included in the technical scope of the present invention.
本発明のキャリア、現像剤、現像装置、画像形成装置は、電子写真方式の複写機、プリンタ、ファックスなどに好適に用いることができる。 The carrier, developer, developing device, and image forming apparatus of the present invention can be suitably used for electrophotographic copying machines, printers, fax machines, and the like.
1 現像剤
2 キャリア
2a キャリア芯材
2b 被覆層
3 トナー
3a 外添剤
10 現像ユニット
12 攪拌スクリュー
13 現像剤担持体
14 現像剤規制部材
15 像担持体
16 トナー濃度センサ
17 トナーホッパー
DESCRIPTION OF
Claims (12)
上記被覆層は、
上記結着樹脂の硬化速度を制御する有機の金属化合物である硬化触媒と、
上記芯材表面あるいは上記被覆層に対して負帯電性の塩化合物である負帯電制御剤と、
導電性粒子と、
を含有していることを特徴とするキャリア。 In a carrier having a coating layer on the surface of a core material in which an aminosilane coupling agent is added to a binder resin containing at least one of a silicone resin and a modified resin thereof,
The coating layer is
A curing catalyst that is an organic metal compound that controls the curing rate of the binder resin;
A negative charge control agent which is a salt compound negatively charged with respect to the core material surface or the coating layer;
Conductive particles;
The carrier characterized by containing.
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JP2008127303A JP2009276532A (en) | 2008-05-14 | 2008-05-14 | Carrier, developer, developing device and image forming apparatus |
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JP2011118232A (en) * | 2009-12-04 | 2011-06-16 | Ricoh Co Ltd | Carrier for two-component developer, and manufacturing method therefor |
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- 2008-05-14 JP JP2008127303A patent/JP2009276532A/en active Pending
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