JP2009282209A - Coated carrier, developer, developing device, image forming apparatus, and method for manufacturing the coated carrier - Google Patents
Coated carrier, developer, developing device, image forming apparatus, and method for manufacturing the coated carrier Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009282209A JP2009282209A JP2008133035A JP2008133035A JP2009282209A JP 2009282209 A JP2009282209 A JP 2009282209A JP 2008133035 A JP2008133035 A JP 2008133035A JP 2008133035 A JP2008133035 A JP 2008133035A JP 2009282209 A JP2009282209 A JP 2009282209A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- carrier
- shape factor
- core material
- developer
- toner
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Developing Agents For Electrophotography (AREA)
Abstract
【課題】キャリア形状の経時変化に起因する搬送量低下を抑制し、長期に亘って高画質出力を維持できる被覆キャリアを提供する。
【解決手段】本発明のキャリア1は、磨耗性を有する、キャリア芯材6及びキャリア芯材6を被覆する被覆層7を有し、キャリア芯材6の表面が一部露出した被覆キャリアである。そして、キャリア芯材6の形状係数(SF−2)を第1の形状係数とし、初期のキャリア1の形状係数(SF−2)を第2の形状係数とし、初期のキャリア1のキャリア芯材6及び被覆層7が磨耗することにより変化した被覆キャリアの形状係数(SF−2)を第3の形状係数としたとき、第1の形状係数が120以上150以下であり、第2の形状係数に対する第3の形状係数の比率が90%以上であることを特徴とする。これにより、凹部を形成する樹脂被覆部分の磨耗バランスを最適化でき、経時的な形状係数の低下を防止できるため、現像剤搬送量の低下を抑制できる。
【選択図】図1The present invention provides a coated carrier that can suppress a decrease in transport amount due to a change in carrier shape over time and can maintain high-quality output over a long period of time.
A carrier 1 of the present invention is a coated carrier having a wearable carrier core material 6 and a coating layer 7 covering the carrier core material 6, and a surface of the carrier core material 6 is partially exposed. . Then, the shape factor (SF-2) of the carrier core material 6 is set as the first shape factor, the shape factor (SF-2) of the initial carrier 1 is set as the second shape factor, and the carrier core material of the initial carrier 1 is set. When the shape factor (SF-2) of the coated carrier changed by the wear of the coating layer 7 and the coating layer 7 is the third shape factor, the first shape factor is 120 or more and 150 or less, and the second shape factor The ratio of the third shape factor to is 90% or more. As a result, the wear balance of the resin-coated portion that forms the recess can be optimized and the shape factor over time can be prevented from decreasing, so that the decrease in developer transport amount can be suppressed.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、被覆キャリア、現像剤、現像装置、画像形成装置、および被覆キャリアの製造方法に関し、より詳しくは、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、それを用いた現像剤、現像装置、画像形成装置、および被覆キャリアの製造方法に関するものである。 The present invention relates to a coated carrier, a developer, a developing device, an image forming apparatus, and a method for producing a coated carrier. More specifically, the present invention relates to an electron that develops and visualizes an electrostatic latent image formed on an image carrier. The present invention relates to a carrier used in a photographic system, a developer using the carrier, a developing device, an image forming apparatus, and a method for manufacturing a coated carrier.
プリンタまたは複写機等の、電子写真技術を利用した画像形成装置には、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が用いられている。従来から、この現像剤として、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤と、トナー単体からなる一成分現像剤とが用いられている。これら現像剤のうち、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、画質の面において優れ、高速印刷も可能であるため、幅広く利用されている。 In an image forming apparatus using electrophotographic technology such as a printer or a copying machine, a developer for developing an electrostatic latent image formed on an image carrier and forming a visible image is used. . Conventionally, a two-component developer composed of toner and carrier and a one-component developer composed of toner alone are used as the developer. Among these developers, the magnetic brush development method using a two-component developer is widely used because it is superior in image quality and capable of high-speed printing as compared with other development methods.
ところで、磁気ブラシ現像方式を用いた画像形成装置は、二成分現像剤を担持させる現像剤担持体と、静電潜像が形成される像担持体とを備えている。現像剤担持体は、円筒形状の金属スリーブと、その内部に備えられたマグネットローラとを備える構成である。なお、当該マグネットローラには、磁界発生手段である永久磁石が、N極とS極とが交互になるようにして、配設されている。 By the way, an image forming apparatus using a magnetic brush developing system includes a developer carrier that carries a two-component developer and an image carrier that forms an electrostatic latent image. The developer carrier is configured to include a cylindrical metal sleeve and a magnet roller provided therein. Note that permanent magnets, which are magnetic field generating means, are arranged on the magnet roller so that the north and south poles are alternately arranged.
このような画像形成装置では、次のような方法により可視像を形成する。まず、現像剤担持体の金属スリーブの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。これにより、像担持体に対向する領域である現像領域へ、二成分現像剤を搬送することができる。その後、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、可視像が形成される。 In such an image forming apparatus, a visible image is formed by the following method. First, the 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. As a result, the two-component developer can be transported to the development area that is the area facing the image carrier. Thereafter, only a charged toner is electrostatically attached to the image carrier by a developing electric field applied between the developer carrier and the image carrier, so that a visible image is formed.
現像剤を担持する現像剤担持体の金属スリーブは、マグネットローラの磁気吸引力による搬送力を補助し、必要搬送量の確保と安定化を実現する機械的搬送力を作用させることを目的としている。このような目的を要求する金属スリーブとして、例えば、表面にサンドブラスト処理を施すことで凹凸を形成した構成や、スリーブ軸方向に等ピッチで溝を形成して凹凸を形成した構成を用いることが一般的である。ここで、サンドブラスト形成面の表面粗さ、溝の開口幅、溝深さ、溝ピッチなどをキャリア粒径、粒子形状、粒径分布などに応じて適宜設定することで、十分な現像性能を実現する現像剤搬送性を得ることができる。 The metal sleeve of the developer carrying member for carrying the developer is intended to assist the carrying force due to the magnetic attraction force of the magnet roller and to apply a mechanical carrying force that realizes securing and stabilizing the necessary carrying amount. . As a metal sleeve that requires such an object, for example, a configuration in which irregularities are formed by sandblasting the surface, or a configuration in which grooves are formed at an equal pitch in the sleeve axial direction is generally used. Is. Here, sufficient development performance is realized by appropriately setting the surface roughness of the sandblasting surface, groove opening width, groove depth, groove pitch, etc. according to the carrier particle size, particle shape, particle size distribution, etc. Developer transportability can be obtained.
しかしながら、初期状態で十分な搬送量を得られても、現像ユニット内では金属スリーブと現像剤との摩擦や現像剤粒子同士の摩擦、さらには金属スリーブ上の現像剤の層厚を規制する規制ブレードと現像剤との摩擦等の機械的攪拌ストレスが生じる。このため、金属スリーブや現像剤(キャリア)の劣化が発生し、搬送量が経時的に減少するといった不具合が発生する。そして、現像に用いられるトナーの搬送量が相対的に減少するため、画像解像度の低下や、画像濃度の低下、画像濃度ムラなどを引き起こすという問題がある。 However, even if a sufficient transport amount can be obtained in the initial state, in the development unit, a regulation that regulates the friction between the metal sleeve and the developer, the friction between the developer particles, and the layer thickness of the developer on the metal sleeve. Mechanical agitation stress such as friction between the blade and the developer occurs. For this reason, the metal sleeve and the developer (carrier) are deteriorated, and the conveyance amount is reduced with time. Further, since the amount of toner transport used for development is relatively reduced, there is a problem that image resolution is lowered, image density is lowered, and image density unevenness is caused.
上記問題に対し、金属スリーブの表面形状を改良し、現像剤搬送量の経時変化を防止する試みが成されている。例えば、特許文献1では、現像剤担持体表面に、移動方向と直交する方向に延在するV字形状断面の溝を複数有し、各溝の内壁面のうち表面の移動方向上流側に位置する上流側斜面と、溝の頂点を通り且つ表面の移動方向に垂直な仮想平面との間に形成される傾斜角度が45°以上60°以下とする技術が開示されている。また、特許文献2では、現像剤担持体の外表面に多数の楕円形状の凹部がランダムに設ける技術が開示されている。
In order to solve the above problems, attempts have been made to improve the surface shape of the metal sleeve and prevent the developer transport amount from changing with time. For example, in Patent Document 1, a plurality of grooves having a V-shaped cross section extending in a direction orthogonal to the movement direction are provided on the surface of the developer carrying member, and the inner wall surface of each groove is positioned on the upstream side in the movement direction of the surface. A technique is disclosed in which an inclination angle formed between the upstream slope and the virtual plane passing through the apex of the groove and perpendicular to the moving direction of the surface is 45 ° or more and 60 ° or less.
また、前述した現像剤(キャリア)の劣化に伴う現像剤搬送量の低下は、キャリアの経時的形状変化に起因するものであり、磨耗劣化により粒子表面が平滑化するほど、金属スリーブ表面で得られる機械的搬送力が低下してしまう。経時使用に伴う粒子形状の変化は、初期状態でキャリア粒子表面に形成されている凹凸の経時変化に左右され、凸部、凹部それぞれの磨耗劣化の進行度合いにより、その形状が決定される。よって、初期におけるキャリアの表面形状と、印刷枚数の増加に対する表面凹凸の維持が、現像剤搬送量の経時変化(減少)を抑制するためには極めて重要となる。 In addition, the decrease in the developer conveyance amount due to the deterioration of the developer (carrier) described above is due to the change in the shape of the carrier over time. The mechanical conveying force that is generated is reduced. The change in the particle shape accompanying the use over time depends on the change over time in the irregularities formed on the surface of the carrier particles in the initial state, and the shape is determined by the progress of wear deterioration of the convex portions and the concave portions. Therefore, maintaining the surface shape of the carrier at the initial stage and the surface unevenness with respect to the increase in the number of printed sheets is extremely important in order to suppress the change (decrease) in the developer conveyance amount with time.
キャリア等、粒子の形状は主に形状係数で規定され、数式1により算出される(SF−1)と数式2により算出される(SF−2)とを用いて定量化される。 The shape of a particle such as a carrier is mainly defined by a shape factor, and is quantified using (SF-1) calculated by Formula 1 and (SF-2) calculated by Formula 2.
なお、(SF−1)は粒子の丸さの度合いを示し、(SF−2)は粒子の凹凸の度合いを示すものである。 (SF-1) indicates the degree of roundness of the particles, and (SF-2) indicates the degree of unevenness of the particles.
従って、ここでは現像剤搬送量の変化を司る因子として、粒子の凹凸の経時変化に着目するため、(SF−2)の初期値および経時変化を扱うこととする。(SF−2)を規定した従来技術として、例えば、特許文献3では、キャリア芯材が樹脂で被覆されているフェライトキャリアであって、形状係数(SF−2)が120〜150であり、かつ樹脂量がキャリア芯材に対して0.01〜10.0重量%とする技術が開示されている。また、特許文献4では、キャリア芯材の形状係数(SF−2)を1.15〜1.70、樹脂被覆層形成後のキャリア粒子の形状係数(SF−2)を1.05〜1.30とする技術が開示されている(但し、該文献で扱われる(SF−2)は、上記数式2にて100を掛けない値であり、数式2に基づいた値では、それぞれ115〜170、および105〜170となる。)
上記の通り、長期に亘って、画像解像度の低下、画像濃度の低下、画像濃度ムラ等を防止し、高画質の画像出力を維持するために、現像剤担持体表面に保持する二成分現像剤の搬送量を安定化させることは極めて重要な課題である。 As described above, a two-component developer held on the surface of the developer carrying member to prevent a decrease in image resolution, a decrease in image density, uneven image density, etc. and maintain a high-quality image output over a long period of time It is a very important issue to stabilize the transport amount.
しかしながら、特許文献1に開示された技術では、初期搬送量を十分に確保でき、V型溝内でのトナー固着に起因する搬送量低下を防止することはできる。しかしながら、キャリアの形状変化に伴う搬送量低下を防ぐことはできない。 However, with the technique disclosed in Patent Document 1, a sufficient initial conveyance amount can be secured, and a decrease in the conveyance amount due to toner fixation in the V-shaped groove can be prevented. However, it is impossible to prevent a decrease in the conveyance amount due to a change in the shape of the carrier.
また、特許文献2に開示された技術では、現像スリーブ表面に形成された凹みの磨耗に起因する搬送量の低下は防止できても、上記特許文献1と同様に、キャリアの形状変化に伴う搬送量低下を防ぐことはできない。
Further, in the technique disclosed in
また、特許文献3に開示された技術では、キャリア粒子の低抵抗、高比表面積、低比重化により、十分なトナー帯電性能を確保することで、トナー飛散の防止、高画像濃度を実現するとしている。しかしながら、キャリア粒子形状の経時変化に対する対策がなされておらず、形状変化に伴う搬送量低下を防止することはできない。また、樹脂被覆後の(SF−2)および樹脂被覆量とから推測すると、キャリア芯材のSF−2が150を超えるキャリアが含まれている。このようなキャリアでは、かさ密度の低下に伴う初期搬送量の低下や感光体表面のキズ発生を招くことが懸念される。更には、被覆樹脂量が比較的少量である場合、樹脂被覆層が薄いため、樹脂層削れを利用した帯電サイトのリフレッシュ効果が経時的に失われ、トナー帯電能力が低下する。このため、画像品質が低下することが懸念される。一方、被覆樹脂量が比較的多量である場合には、樹脂被覆層が厚いため、樹脂の膜削れが進行せず、トナースペントや外添剤汚染の影響によりトナー帯電能力が低下する。この結果、被覆樹脂量が比較的少量である場合と同様に、画像品質が低下することが懸念される。
Further, in the technique disclosed in
また、特許文献4に開示された技術では、キャリア芯材の形状係数が比較的大きい側では、上記特許文献3と同様に、搬送量低下や感光体のキズ発生を招くおそれがある。また、特許文献4に開示された形状係数に設定された被覆キャリアでは、被覆樹脂層の膜厚が厚くなる傾向になる。このため、上記特許文献3と同様に、樹脂層の削れが進行せず、トナーの帯電能力が低下する。また、粒子形状の経時変化に対する対策がなされておらず、搬送量の経時劣化が生じるおそれがある。
Further, in the technique disclosed in Patent Document 4, on the side where the shape factor of the carrier core material is relatively large, there is a risk of causing a decrease in the conveyance amount and generation of scratches on the photosensitive member, as 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、キャリアの経時使用における形状変化に起因する搬送量低下を抑制し、かつ経時的なトナーの帯電量低下や感光体表面のキズ発生を防止することで、長期に亘って高画質出力を維持できる被覆キャリア、現像剤、現像装置、画像形成装置、および被覆キャリアの製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and its object is to suppress a decrease in the conveyance amount due to a change in the shape of a carrier over time and to reduce a toner charge amount over time and a photoreceptor. An object of the present invention is to provide a coated carrier, a developer, a developing device, an image forming apparatus, and a method for producing a coated carrier that can maintain high-quality output over a long period of time by preventing generation of scratches on the surface.
本発明者は、鋭意検討した結果、キャリアの経時使用時における現像剤搬送量の維持のためにキャリアの形状係数(SF-2)の低下を抑えることが有効であり、これにはキャリア芯材を一部露出させ、芯材の露出部分の磨耗度合いと芯材露出部による樹脂層の削れ度合いとのバランスを保つことが有効であることを見出した。そして、膜削れの最適化を達成するために、被覆樹脂層の膜厚(樹脂量)を適正範囲に設定することが重要であることを見出した。 As a result of intensive studies, the present inventor has been effective in suppressing the decrease in the carrier shape factor (SF-2) in order to maintain the developer transport amount when the carrier is used over time. It has been found that it is effective to expose a part of the surface and maintain a balance between the degree of wear of the exposed part of the core material and the degree of abrasion of the resin layer by the exposed part of the core material. And in order to achieve optimization of film shaving, it discovered that it was important to set the film thickness (resin amount) of a coating resin layer in an appropriate range.
すなわち、本発明に係る被覆キャリアは、上記課題を解決するために、磨耗性を有する、キャリア芯材及び該キャリア芯材を被覆する被覆層を有し、キャリア芯材の表面が一部露出した被覆キャリアにおいて、上記キャリア芯材の形状係数(SF−2)を第1の形状係数とし、初期の被覆キャリアの形状係数(SF−2)を第2の形状係数とし、初期の被覆キャリアのキャリア芯材及び被覆層が磨耗することにより変化した被覆キャリアの形状係数(SF−2)を第3の形状係数としたとき、第1の形状係数が120以上150以下であり、第2の形状係数に対する第3の形状係数の比率が90%以上であることを特徴としている。なお、ここでいう「磨耗性」とは、「現像装置内での攪拌ストレスにより磨耗する性質」を意味する。 That is, in order to solve the above problems, the coated carrier according to the present invention has a wearable carrier core material and a coating layer covering the carrier core material, and a part of the surface of the carrier core material is exposed. In the coated carrier, the carrier core material shape factor (SF-2) is the first shape factor, the initial coated carrier shape factor (SF-2) is the second shape factor, and the initial coated carrier carrier. When the shape factor (SF-2) of the coated carrier changed by the wear of the core material and the coating layer is the third shape factor, the first shape factor is 120 or more and 150 or less, and the second shape factor The ratio of the third shape factor to is 90% or more. Here, “abrasion” means “a property of being abraded by agitation stress in the developing device”.
上記構成によれば、キャリア芯材を一部露出させることにより、被覆層へのトナースペントやトナー外添剤付着に対し、被覆層を削り取ってリフレッシュする効果が得られ、トナーに対する帯電能力の維持が図れる。さらに、上記の構成によれば、第2の形状係数に対する第3の形状係数の比率が90%以上であるので、キャリア芯材および被覆層の磨耗を均一化することに起因する表面の平滑化を防止することができる。そして、この防止作用により、現像剤の搬送量低下を抑制できる。つまり、被覆層の膜削れの進行を最適化できるため、キャリア表面の凹凸の維持が図れ、経時的な現像剤搬送量の低下を防ぐことができる。また、上記の構成によれば、第1の形状係数が120以上150以下であるので、初期の現像剤搬送量を必要量確保できる。 According to the above configuration, by partially exposing the carrier core material, the effect of scraping off the coating layer and refreshing the toner spent or toner external additive adhering to the coating layer can be obtained, and the charging ability for the toner can be maintained. Can be planned. Further, according to the above configuration, since the ratio of the third shape factor to the second shape factor is 90% or more, surface smoothing caused by uniform wear of the carrier core material and the coating layer Can be prevented. This prevention action can suppress a decrease in the developer conveyance amount. That is, since the progress of film scraping of the coating layer can be optimized, the unevenness of the carrier surface can be maintained, and a decrease in developer transport amount with time can be prevented. Further, according to the above configuration, since the first shape factor is 120 or more and 150 or less, the initial developer conveyance amount can be secured.
したがって、上記の構成によれば、キャリアの経時使用における形状変化に起因する搬送量低下を抑制し、かつ経時的なトナーの帯電量低下や感光体表面のキズ発生を防止する被覆キャリアを実現することができる。さらに、これにより、長期に亘って高画質出力を維持できる。 Therefore, according to the above configuration, it is possible to realize a coated carrier that suppresses a decrease in the conveyance amount due to a change in shape of the carrier over time and prevents a decrease in toner charge amount over time and generation of scratches on the surface of the photoreceptor. be able to. Furthermore, this makes it possible to maintain high image quality output over a long period of time.
また、本発明に係る被覆キャリアでは、上記被覆層は、被覆用樹脂組成物からなり、キャリア芯材に対する被覆用樹脂組成物の被覆量は、キャリア芯材100重量部に対して0.5〜1.5重量部であることが好ましい。 In the coated carrier according to the present invention, the coating layer is made of a coating resin composition, and the coating amount of the coating resin composition on the carrier core material is 0.5 to 100 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the carrier core material. The amount is preferably 1.5 parts by weight.
被覆用樹脂組成物の被覆量が0.5重量部以下である場合、被覆層の削れマージンが少なく、印刷枚数が規定量を超えるとトナースペントやトナー外添剤付着をリフレッシュする効果が失われると共に、凹部を形成する被覆層が失われる。このため、凸部を形成するキャリア芯材のみが磨耗し、凹凸が維持されなくなる。それゆえ、経時的な搬送量低下が発生してしまう。 When the coating amount of the coating resin composition is 0.5 parts by weight or less, the shaving margin of the coating layer is small, and when the number of printed sheets exceeds the specified amount, the effect of refreshing the toner spent or toner external additive adhesion is lost. At the same time, the coating layer forming the recess is lost. For this reason, only the carrier core material which forms a convex part is worn out, and unevenness | corrugation is no longer maintained. Therefore, the conveyance amount decreases with time.
一方、被覆用樹脂組成物の被覆量が1.5重量部以上であると、被覆層の弾性が顕著に現れ、削れの進行が鈍化してしまう。このため、凸部を形成するキャリア芯材の露出部は磨耗する一方、凹部を形成する被覆層は削れが進行しない。それゆえ、キャリア表層の凹凸が経時的に失われ、現像剤の搬送量が低下してしまう。 On the other hand, when the coating amount of the coating resin composition is 1.5 parts by weight or more, the elasticity of the coating layer appears remarkably, and the progress of shaving is slowed down. For this reason, the exposed portion of the carrier core material that forms the convex portion is worn, while the coating layer that forms the concave portion is not scraped. Therefore, the unevenness of the carrier surface layer is lost over time, and the transport amount of the developer is reduced.
したがって、上記の構成のように、キャリア芯材に対する被覆用樹脂組成物の被覆量を、キャリア芯材100重量部に対して0.5〜1.5重量部とすることにより、キャリア表面の凹凸の維持が図れ、経時的な現像剤搬送量の低下を防ぐことができる。 Therefore, as described above, by setting the coating amount of the coating resin composition on the carrier core material to 0.5 to 1.5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the carrier core material, unevenness on the surface of the carrier Can be maintained, and a decrease in the developer transport amount with time can be prevented.
また、本発明に係る被覆キャリアでは、上記被覆用樹脂組成物には、シリコーン系樹脂が含まれていることが好ましい。 In the coated carrier according to the present invention, the coating resin composition preferably contains a silicone resin.
上記の構成によれば、キャリア芯材表面に形成する被覆層を均一化できるため、キャリア個々の形状係数の分布がシャープになり、現像剤の搬送むらを防げる。また、印刷枚数の増加に伴う被覆層の磨耗も均一化できるため、経時的な形状係数分布の拡がりを抑え、搬送量むらの拡大を防止することができる。 According to said structure, since the coating layer formed in the carrier core material surface can be equalize | homogenized, the distribution of the shape factor of each carrier becomes sharp, and the conveyance unevenness of a developer can be prevented. Further, since the wear of the coating layer accompanying the increase in the number of printed sheets can be made uniform, the spread of the shape factor distribution over time can be suppressed, and the unevenness of the conveyance amount can be prevented.
また、本発明に係る被覆キャリアでは、上記シランカップリング剤の含有量は、上記被覆用樹脂組成物100重量部に対して2〜5重量部であることが好ましい。 In the coated carrier according to the present invention, the content of the silane coupling agent is preferably 2 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the coating resin composition.
上記の構成のように、シランカップリング剤の含有量を最適化することで、被覆層の均一化が図れる。シランカップリング剤の含有量が2重量部以下である場合、樹脂同士の凝集が顕著となり、被覆層の膜厚が薄くなる上、被覆層が不均一となってしまう。一方、シランカップリング剤の含有量が5重量部以上である場合、添加されるシランカップリング剤が過剰となり、樹脂コーティングの際に、キャリア芯材と被覆用樹脂組成物の溶液との混合・攪拌に用いる容器の壁面に被覆用樹脂組成物が付着してしまう。このため、キャリア芯材に対して十分な被覆量が得られないといった不具合が発生する。 As in the above configuration, the coating layer can be made uniform by optimizing the content of the silane coupling agent. When the content of the silane coupling agent is 2 parts by weight or less, the aggregation of the resins becomes remarkable, the film thickness of the coating layer becomes thin, and the coating layer becomes non-uniform. On the other hand, when the content of the silane coupling agent is 5 parts by weight or more, the added silane coupling agent becomes excessive, and during the resin coating, the carrier core material and the coating resin composition solution are mixed. The coating resin composition adheres to the wall surface of the container used for stirring. For this reason, the malfunction that sufficient covering amount cannot be obtained with respect to a carrier core material generate | occur | produces.
また、本発明に係る被覆キャリアでは、被覆キャリアの平均粒子径は、35μm以上かつ55μm以下であることが好ましい。 Moreover, in the coated carrier which concerns on this invention, it is preferable that the average particle diameter of a coated carrier is 35 micrometers or more and 55 micrometers or less.
上記構成によれば、平均粒子径を35μm以上とすることで、均一な被覆層が形成でき、トナー帯電量分布がシャープになることから高画質化が可能となる。また、十分な磁気拘束力が作用するので、感光体へのキャリア付着を防ぐことができる。また、平均粒径を55μm以下とすることにより、表面に保持できるトナー量を十分確保でき、十分なトナー搬送量を得ることができるため、高解像度の画像形成が可能となる。 According to the above configuration, by setting the average particle diameter to 35 μm or more, a uniform coating layer can be formed and the toner charge amount distribution becomes sharp, so that high image quality can be achieved. Further, since a sufficient magnetic restraining force acts, it is possible to prevent carrier adhesion to the photoreceptor. Further, by setting the average particle size to 55 μm or less, a sufficient amount of toner can be secured on the surface and a sufficient toner conveyance amount can be obtained, so that high-resolution image formation is possible.
本発明に係る現像剤は、トナーと、上述の被覆キャリアとを含有することを特徴としている。 The developer according to the present invention is characterized by containing a toner and the above-described coated carrier.
これにより、キャリアの経時使用における形状変化に起因する搬送量低下を抑制し、かつ経時的なトナーの帯電量低下や感光体表面のキズ発生を防止する現像剤を実現することができる。さらに、これにより、長期に亘って高画質出力を維持できる。 As a result, it is possible to realize a developer that suppresses a decrease in the conveyance amount due to a change in the shape of the carrier over time, and prevents a decrease in toner charge amount over time and generation of scratches on the surface of the photoreceptor. Furthermore, this makes it possible to maintain high image quality output over a long period of time.
本発明に係る現像装置は、上記の課題を解決するため、現像剤を格納する現像ユニットを有し、現像剤に含まれるトナーにより、像担持体に形成された静電潜像を可視化する現像装置であって、上記現像ユニットには、上記現像剤が格納されていることを特徴としている。 In order to solve the above-described problems, a developing device according to the present invention has a developing unit that stores a developer, and development that visualizes an electrostatic latent image formed on an image carrier with toner contained in the developer. An apparatus is characterized in that the developer is stored in the developing unit.
上記現像剤を用いることにより、長期に亘って高画質出力を維持できる現像装置を実現することができる。 By using the developer, it is possible to realize a developing device that can maintain a high-quality image output over a long period of time.
また、本発明に係る画像形成装置は、上記の課題を解決するために、上記現像装置を搭載したことを特徴としている。 An image forming apparatus according to the present invention is characterized in that the developing device is mounted in order to solve the above-described problems.
これにより、長期に亘って高画質出力を維持できる画像形成装置を実現することができる。 As a result, it is possible to realize an image forming apparatus that can maintain high-quality output over a long period of time.
また、本発明に係る被覆キャリアの製造方法は、上記の課題を解決するため、第1の形状係数(SF−1)が120以上150以下である磨耗性のキャリア芯材の表面に、キャリア芯材の表面が一部露出するように、磨耗性の被覆層を形成することを特徴としている。 Moreover, in order to solve said subject, the manufacturing method of the coated carrier which concerns on this invention has a carrier core on the surface of the abradable carrier core material whose 1st shape factor (SF-1) is 120-150. It is characterized in that a wearable coating layer is formed so that a part of the surface of the material is exposed.
これにより、キャリアの経時使用における形状変化に起因する搬送量低下を抑制し、かつ経時的なトナーの帯電量低下や感光体表面のキズ発生を防止する被覆キャリアを実現することができる。 As a result, it is possible to realize a coated carrier that suppresses a decrease in the conveyance amount due to a change in the shape of the carrier over time, and prevents a decrease in toner charge amount over time and generation of scratches on the surface of the photoreceptor.
また、本発明に係る被覆キャリアの製造方法では、キャリア芯材100重量部に対し、被覆用樹脂組成物0.5〜1.5重量部を被覆することにより、上記被覆層を形成することが好ましい。これにより、製造されるキャリア表面の凹凸の維持が図れ、経時的な現像剤搬送量の低下を防ぐことができる。特に、浸漬法により、上記被覆層を形成する場合、キャリア表面の凹凸を高く維持できる。 In the method for producing a coated carrier according to the present invention, the coating layer may be formed by coating 0.5 to 1.5 parts by weight of the coating resin composition with respect to 100 parts by weight of the carrier core material. preferable. Thereby, the unevenness | corrugation of the carrier surface manufactured can be maintained, and the fall of the developer conveyance amount with time can be prevented. In particular, when the coating layer is formed by an immersion method, the unevenness of the carrier surface can be kept high.
本発明に係る被覆キャリアは、以上のように、上記キャリア芯材の形状係数(SF−2)を第1の形状係数とし、初期の被覆キャリアの形状係数(SF−2)を第2の形状係数とし、初期の被覆キャリアのキャリア芯材及び被覆層が磨耗することにより変化した被覆キャリアの形状係数(SF−2)を第3の形状係数としたとき、第1の形状係数が120以上150以下であり、第2の形状係数に対する第3の形状係数の比率が90%以上である構成である。 As described above, the coated carrier according to the present invention uses the shape factor (SF-2) of the carrier core material as the first shape factor, and the shape factor (SF-2) of the initial coated carrier as the second shape. When the shape factor (SF-2) of the coated carrier changed by the wear of the carrier core material and the coating layer of the initial coated carrier is the third shape factor, the first shape factor is 120 or more and 150. This is a configuration in which the ratio of the third shape factor to the second shape factor is 90% or more.
また、本発明に係る現像剤は、以上のように、トナーと、上記被覆キャリアとを含有する構成である。 Further, the developer according to the present invention is configured to contain the toner and the coated carrier as described above.
また、本発明に係る現像装置は、以上のように、上記現像ユニットに、上記現像剤が格納されている構成である。 In addition, the developing device according to the present invention has a configuration in which the developer is stored in the developing unit as described above.
また、本発明に係る画像形成装置は、以上のように、上記現像装置を搭載した構成である。 In addition, the image forming apparatus according to the present invention is configured to include the developing device as described above.
また、本発明に係る被覆キャリアの製造方法は、以上のように、第1の形状係数(SF−1)が120以上150以下である磨耗性のキャリア芯材の表面に、キャリア芯材の表面が一部露出するように、磨耗性の被覆層を形成する構成である。 Moreover, the manufacturing method of the coated carrier which concerns on this invention is the surface of a carrier core material on the surface of the abradable carrier core material whose 1st shape factor (SF-1) is 120-150, as mentioned above. This is a configuration in which a wearable coating layer is formed so that a part of the surface is exposed.
それゆえ、キャリアの経時使用における形状変化に起因する搬送量低下を抑制し、かつ経時的なトナーの帯電量低下や感光体表面のキズ発生を防止することで、長期に亘って高画質出力を維持できる。 Therefore, high-quality output can be achieved over a long period of time by suppressing a decrease in the conveyance amount due to a change in the shape of the carrier over time, and preventing a decrease in the charge amount of the toner over time and scratches on the surface of the photoreceptor. Can be maintained.
本発明の一実施の形態について図1および図2に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、これは一実施の形態を示すものであり、本発明はこれに限定されるものではない。本実施形態にかかる現像剤は、シリコーン樹脂が被覆された被覆キャリア1とトナー2とから成る二成分現像剤3である。以下、トナー、キャリア、現像剤の順に説明する。なお、以下の説明では、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。
One embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. In addition, this shows one embodiment, and the present invention is not limited to this. The developer according to this embodiment is a two-
(トナー2)
図1記載のトナー2は、例えば紙等の媒体に付着することによって、画像を形成するものであり、その原料として結着樹脂および着色剤を必須成分としている。また、トナー2は、上記必須成分以外に、電荷制御剤、離型剤、流動性改良剤などが含まれていてもよい。また、母材となるトナー核4には、粒子径の異なる2種類以上の外添剤5が添加されている。
(Toner 2)
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.
ここで、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。 Here, 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, polyoxyp Examples include pyrene- (2.4) -2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane, polyoxypropylene- (3.3) -2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane, and derivatives thereof. It is done.
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, cyclohexanedicarboxylic acid, orthophthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid and other dibasic acids, trimellitic acid, trimethic acid, pyromellitic acid and other acids and their anhydrides and 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2を構成する上記ポリエステル樹脂の酸価は、5〜30mgKOH/gの範囲であることが好ましい。酸価が5mgKOH/g未満になると、樹脂の帯電特性が低下し、また後述するように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、または電子写真用トナー3の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すおそれがある。また、酸価が30mgKOH/gを超えると、帯電量の環境安定性が悪化し、特に高温高湿環境下での帯電量低下が顕著となる。
Here, the acid value of the polyester resin constituting the
また、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. For example, a colorant for yellow toner, a colorant for magenta toner, a colorant for cyan toner, a colorant for black toner, and the like. Can be mentioned.
具体的には、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。 Specifically, 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 CI Pigment Yellow 17; inorganic pigments such as yellow iron oxide and ocher; I. Nitro dyes such as Acid Yellow 1, C.I. I. Solvent Yellow 2, C.I. I. Solvent Yellow 6, C.I. I. Solvent Yellow 14, C.I. I. Solvent Yellow 15, C.I. I. Solvent Yellow 19, C.I. I. Examples thereof include oil-soluble dyes such as Solvent Yellow 21.
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.
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.
着色剤の形態としては、着色可能である限り限定されるものではなく、例えばマスターバッチの形態で使用される。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 form of the colorant is not limited as long as it can be colored. For example, it is 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.
離型剤とは、トナーが紙に定着する際に、紙と定着ローラーとの剥離性を向上させるものである。そのような離型剤としては、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。 The release agent is for improving the peelability between the paper and the fixing roller when the toner is fixed on the paper. As such a 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 (such as low molecular weight polyethylene wax) and derivatives thereof, carnauba wax and derivatives thereof, rice wax and derivatives thereof, candelilla wax And their derivatives, 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 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.
トナー母材4の外添剤5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2を帯電させることができる。外添剤5の使用量は、特に制限されないが、好ましくはトナー2が100重量部に対して0.1〜3.0重量部である。
As the
これらトナー母材4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2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を製造できる。トナー母材4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母材4に対して上記外添剤5を公知の方法で添加する。なお、トナー2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 toner base material 4 are mixed by a mixer such as a Henschel mixer, a super mixer, a mechano mill, and a Q-type mixer, excluding external additives, and a raw material mixture obtained is a twin-screw kneader, a single-screw kneader, After being melt-kneaded at a temperature of about 70 to 180 ° C. by a kneader such as a continuous two-roll kneader, the mixture is cooled and solidified. The melt-kneaded material of the raw material of the
(キャリア1)
本実施形態のキャリア1は、現像剤担持体表面に保持される現像剤の初期搬送量を必要量確保するため、キャリア芯材6の第1の形状係数(SF−2)を120以上150以下としている。
(Carrier 1)
In the carrier 1 of this embodiment, the first shape factor (SF-2) of the
第1の形状係数(SF−2)が120未満である場合、キャリア表面の凹凸が少なくなり、現像剤の機械的搬送性が低下するため、十分な初期搬送量が得られない。この上、キャリア芯材6の凸部が少ないため、樹脂被覆膜のリフレッシュ効果が十分に得られないため、凹部へのトナースペント、外添付着の累積により表面が平滑化し、経時的に搬送量が低下してしまう。
When the first shape factor (SF-2) is less than 120, the unevenness of the carrier surface is reduced and the mechanical transportability of the developer is lowered, so that a sufficient initial transport amount cannot be obtained. In addition, since the
一方、第1の形状係数(SF−2)が150を超える場合、キャリア芯材6の形状が著しく針状に近づき、粒子が脆くなる。このために、画像形成時の粒子撹拌ストレスに粒子が耐えらず、割れる・砕ける等の問題を発生する。また、粒子のかさ密度が低下するために、十分な搬送量が得られない等の問題が発生する。
On the other hand, when the first shape factor (SF-2) exceeds 150, the shape of the
以下、キャリア芯材6の第1の形状係数(SF−2)と、二成分現像剤3の初期搬送量との関係について、さらに詳述する。図2は、キャリア芯材6の形状係数(SF−2)と初期搬送量の関係を示した図である。
Hereinafter, the relationship between the first shape factor (SF-2) of the
図2に示された「許容限界」とは、十分な画像濃度、画像解像度が得られ、画像濃度ムラが発生しないために必要となる搬送量を規定したものである。より具体的には、後述の実施例に基づき測定された、画像濃度、画像解像度、及び濃度ムラについて、画像濃度が1.4以上、画像解像度5μm未満、濃度ムラ0.05未満の画質を許容する限界値のことをいう。また、「目標値」は、許容限界値の現像剤搬送量を得るために、現像工程初期において目標となる現像剤の初期搬送量を意味する。現像剤について、目標値以上の初期搬送量が得られれば、キャリアを経時使用(連続使用)しても許容限界以上の搬送量を実現できることになる。 The “allowable limit” shown in FIG. 2 defines a conveyance amount necessary for obtaining a sufficient image density and image resolution and preventing image density unevenness from occurring. More specifically, with respect to image density, image resolution, and density unevenness measured based on examples described later, an image quality of 1.4 or more, image resolution of less than 5 μm, and density unevenness of less than 0.05 is allowed. It is the limit value to do. Further, the “target value” means an initial transport amount of the developer that is a target in the initial stage of the development process in order to obtain a developer transport amount of an allowable limit value. If an initial transport amount equal to or greater than the target value is obtained for the developer, the transport amount exceeding the allowable limit can be realized even if the carrier is used over time (continuous use).
なお、搬送量の目標値は、画像出力に用いられるプロセスの構成(例えばキャリアに対するトナーの付着力、現像条件、転写効率、定着性等)によって異なる。図2では、キャリア1として、複数の異なる形状係数を持つキャリア芯材6を使用し、各キャリア芯材100重量部に対して1.5重量部の樹脂を被覆した。また、目標値を55mg/cm2、許容限界を45mg/cm2に設定している。
Note that the target value of the conveyance amount differs depending on the process configuration (for example, toner adhesion to the carrier, development conditions, transfer efficiency, fixability, etc.) used for image output. In FIG. 2, a
図2から分かる通り、現像剤3について、キャリア1を経時使用後、許容限界45mg/cm2を上回る搬送量を得るためには、初期搬送量の目標値として55mg/cm2が必要になる。そして、初期搬送量の目標値55mg/cm2を上回るためには、キャリア芯材6の(SF−2)を120以上150以下とすることが必要となる。
As can be seen from FIG. 2, for the
また、本実施形態のキャリア1は、連続使用に起因する現像剤3の搬送量低下を抑制するため、初期のキャリア1の形状係数(SF−2)を第2の形状係数とし、初期のキャリア1のキャリア芯材6及び被覆層7が磨耗することにより変化したキャリア1の形状係数(SF−2)を第3の形状係数としたとき、第2の形状係数に対する第3の形状係数の比率を90%以上としている。
Further, the carrier 1 of the present embodiment uses the initial shape factor (SF-2) of the initial carrier 1 as the second shape factor in order to suppress a decrease in the transport amount of the
「初期のキャリア1」とは、キャリア芯材6に被覆層7を形成した直後のキャリア1のことをいう。キャリア芯材6に被覆層7を形成すると、キャリア1の形状係数(SF−2)は、キャリア芯材6の第1の形状係数(SF−2)と異なる。本実施形態においては、初期のキャリア1で、キャリア芯材6の表面が一部露出している。第2の形状係数は、この「初期のキャリア1」の形状係数(SF−2)である。
“Initial carrier 1” refers to the carrier 1 immediately after the
このような初期のキャリア1を経時使用すると、キャリア芯材6及び被覆層7が磨耗し、キャリア1の形状が変化する。第3の形状係数は、この形状変化したキャリア1の形状係数(SF−2)である。
When such an initial carrier 1 is used over time, the
第2の形状係数に対する第3の形状係数の比率は、90%以上であることが好ましく、高ければ高いほど好ましい。この比率は、大きいほどキャリア1表面の凹凸が維持され、小さいほどキャリア1表面の凹凸が失われ平滑化が進んでいることを意味する。第2の形状係数に対する第3の形状係数の比率は、90%以上であることにより、凸部を形成するキャリア芯材6の露出部と凹部を形成する被覆層7との磨耗バランスが保たれる。これにより、連続使用に起因する現像剤3の搬送量低下を抑制することができる。一方、第2の形状係数に対する第3の形状係数の比率は、90%未満である場合、凸部を形成するキャリア芯材6の露出部と凹部を形成する被覆層7との磨耗バランスが保たれず、キャリア芯材6の露出部が相対的に多く磨耗することになり、好ましくない。
The ratio of the third shape factor to the second shape factor is preferably 90% or more, and the higher the better. This ratio means that the unevenness on the surface of the carrier 1 is maintained as the ratio is large, and the unevenness on the surface of the carrier 1 is lost and the smoothing is advanced as the ratio is small. Since the ratio of the third shape factor to the second shape factor is 90% or more, the wear balance between the exposed portion of the
ここで、形状係数(SF−2)の測定方法について説明する。形状係数(SF−2)は、下記数式2で示される。
Here, a method for measuring the shape factor (SF-2) will be described. The shape factor (SF-2) is expressed by the following
形状係数(SF−2)は、数式2に示される通り、粒子個々の投影周囲長、投影面積を計測することにより算出でき、粒子の凹凸の度合いを表現する値として広く一般的に利用される評価値である。
The shape factor (SF-2) can be calculated by measuring the projected perimeter and the projected area of each particle, as shown in
本実施形態におけるキャリア1の形状係数(SF−2)は、走査型電子顕微鏡により撮影した粒子画像の投影面積、投影周囲長を高精度に定量解析する画像解析手法に基づいて算出される係数である。より詳細には、電子顕微鏡(商品型番:VE−9800、株式会社キーエンス製)にて観察した粒子画像を、イメージ計測アプリケーション(VE−H2A:株式会社キーエンス社製)により画像解析し、測定された粒子個々の投影周囲長、投影面積を数式2に当てはめることにより導出した。なお、本実施形態にて扱う形状係数(SF−2)は、300粒子の形状係数(SF−2)の平均値を適用している。
The shape factor (SF-2) of the carrier 1 in the present embodiment is a coefficient calculated based on an image analysis method for quantitatively analyzing the projection area and the projection perimeter of a particle image photographed by a scanning electron microscope with high accuracy. is there. More specifically, a particle image observed with an electron microscope (product model number: VE-9800, manufactured by Keyence Corporation) was image-analyzed and measured by an image measurement application (VE-H2A: manufactured by Keyence Corporation). The projection perimeter and the projection area of each particle were derived by applying
キャリア芯材6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6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1が得られる。キャリア芯材6の平均粒子径は、25〜70μmの範囲であることが好ましい。
As the
また、上記第1の形状係数を実現するキャリア芯材6の製造方法は、従来公知の方法であれば、特に限定されない。例えば、以下に説明する製造方法が挙げられる。
Moreover, the manufacturing method of the
まず、キャリア芯材6の構成要素である磁性金属、または磁性金属酸化物を微粉砕する(微粉砕工程)。この粉砕物に、水、バインダー樹脂、および分散剤を加えてスラリーにする。その後、該スラリーを湿式粉砕し、乾燥させることによって造粒物を得る。ここまでの工程において、形状係数に大きく反映するのは第一段階の微粉砕工程であり、造粒物を構成する最小単位である粒塊の大きさを決定する。
First, the magnetic metal or magnetic metal oxide which is a component of the
次に、得られた造粒物を仮焼し、再度微粉砕することによって、上記と同様のスラリーにする。その後、本造粒および本焼成を経て、さらに解砕工程を行うことによって、キャリア芯材6の粒子が得られる。
Next, the obtained granulated material is calcined and finely pulverized again to form a slurry similar to the above. Then, the particles of the
ここで、キャリア芯材6の粒径は、該解砕工程における解砕度合いによって決まる。また、粒塊の大きさおよび上記本焼成の条件を変えることによって、完全な球形から不定形まで芯材の表面形状を操作することができる。
Here, the particle size of the
キャリア芯材6表面の被覆層7を構成する被覆用樹脂組成物の樹脂には、導電性微粒子が含有されている。被覆用樹脂組成物に含まれる樹脂としては、特に限定はなく、公知のものを使用できる。トナー2との離型性およびキャリア芯材6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。
The resin of the coating resin composition constituting 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25を形成すると、撥水性、耐湿性などの良好なキャリア1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7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 cross-linked silicone resin in which R is a methyl group has a dense cross-linked structure, when the coating layer 25 is formed using the cross-linked silicone resin, a carrier 1 having good water repellency and moisture resistance can be obtained. . However, if the cross-linked structure becomes too dense, 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7の硬度が低下し、キャリア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1のトナー2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7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
被覆用樹脂組成物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る。市販の架橋型シリコーン樹脂としては、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、KR240、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 crosslinkable silicone resin is used for the coating resin composition, a commercially available product can be used. Examples of commercially available cross-linked silicone resins include SR2400, SR2410, SR2411, SR2510, SR2405, 840RESIN, 804RESIN (all trade names, manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd.), KR271, KR272, KR274, KR216, KR280, KR282. , KR261, KR260, KR255, KR266, KR251, KR240, KR155, KR152, KR214, KR220, X-4040-171, KR201, KR5202, KR3093 (all trade names, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), etc. . One type of cross-linked silicone resin may be used alone, or two or more types may be used in combination.
導電性微粒子としては、例えば、導電性カーボンブラック、導電性酸化チタン等の微粒子が用いられる。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が好適であるが、カラートナーに対しては樹脂被覆キャリア表面からのカーボン粒子の脱離が懸念され、脱離の発生は現像時の色にごりとなり現像画像の品質を低下させる。このような場合には、アンチモンをドープした導電性酸化チタンなどが有用である。 As the conductive fine particles, for example, fine particles such as conductive carbon black and conductive titanium oxide are used. Carbon black is suitable for developing conductivity with a small addition amount, but for color toners, there is concern about the detachment of carbon particles from the surface of the resin-coated carrier. As a result, the quality of the developed image is degraded. In such a case, conductive titanium oxide doped with antimony is useful.
さらに、キャリア1は、トナー2への帯電量の調整、及び被覆層7の均一化を目的として、シランカップリング剤が含まれていてもよい。さらに詳細に説明すると、電子供与性の官能基を有するシランカップリング剤が好ましく用いられる。シランカップリング剤としては、具体的には、アミノ基含有シランカップリング剤が挙げられる。アミノ基含有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 carrier 1 may contain a silane coupling agent for the purpose of adjusting the charge amount to 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、下記式、
−(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 include the following formulas:
- (CH 2) a-X
(Wherein, X represents an amino group, an aminocarbonylamino group, an aminoalkylamino group, a phenylamino group or a dialkylamino group, and a represents an integer of 1 to 4),
-Ph-X
(Wherein, X is the same as described above, and -Ph- represents a phenylene group).
アミノ基含有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 amino group-containing silane 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
アミノ基含有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。アミノ基含有シランカップリング剤の使用量はトナー2に充分な電荷を付与し、かつ被覆層7の均一化が図れ、機械的強度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2〜5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 amino group containing silane coupling agent may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together. The amount of the amino group-containing silane coupling agent used is appropriately selected from a range in which sufficient charge is imparted 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 properties of the coating layer formed of the silicone resin (particularly, the cross-linked silicone resin) are not impaired. Examples of other resins include epoxy resins, urethane resins, phenol resins, acrylic resins, styrene resins, polyamides, polyesters, acetal resins, polycarbonates, vinyl chloride resins, vinyl acetate resins, cellulose resins, polyolefins, and copolymers thereof. Examples thereof include resins and compounded resins.
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 a coating layer formed of a silicone resin (particularly a cross-linked silicone resin).
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、キャリアの芯材であるキャリアコア表面に被覆層を容易に形成できる。例えば、キャリアコア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、被覆層が形成され、樹脂被覆キャリアが製造される。 If this solution resin composition for coating (hereinafter referred to as “coat resin solution”) is used, a coating layer can be easily formed on the surface of the carrier core which is the core material of the carrier. For example, a coating resin solution is applied to the surface of the carrier core to form a coating layer, and the organic solvent is volatilized and removed from the coating layer by heating or decompression and a combination thereof, and the coating layer is heat cured or simply cured during or after drying. By doing so, a coating layer is formed, and a resin-coated carrier is manufactured.
コート樹脂液のキャリアコア表面への塗布方法としては、例えば、キャリアコアをコート樹脂液に含浸させる浸漬法、キャリアコア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コア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 methods for applying the coating resin liquid onto the carrier core surface include an immersion method in which the carrier core is impregnated with the coating resin liquid, a spray method in which the coating resin liquid is sprayed on the carrier core, and a carrier core that is in a floating state by a flowing air current. Examples thereof include a fluidized bed method in which a coating resin solution is sprayed. Among these, the dipping method is preferable because film formation can be easily performed.
ここで、キャリアコア表面への樹脂塗布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。そこで、コート樹脂液の乾燥のために、硬化促進剤を用いても良い。シリコーン樹脂の硬化促進剤として能力の高い、錫化合物、アルミ化合物、チタン化合物などの有機化合物触媒が利用出来る。但し、樹脂被覆において錫化合物を使用すると、コート樹脂液の硬化速度が速過ぎるため、均一な被覆膜を形成が困難と成るばかりか、添加した微粒子のコート樹脂外への析出をも引き起こしてしまう。加えて、形成された樹脂被覆膜は他の硬化触媒を用いた場合と比較して樹脂被覆が極めて硬くなるため、樹脂被覆キャリアの粒子同士の摺擦による被覆膜の効果的な削れ効果が得られなくなる。この様な添加物の析出と樹脂の硬化とのバランスを取るためには、反応の早過ぎないアルミ化合物またはチタン化合物の硬化触媒を使用することが望ましい。これらの硬化触媒は、コート樹脂液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。 Here, in order to suitably apply the resin to the surface of the carrier core, 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. is there. 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. Therefore, a curing accelerator may be used for drying the coating resin solution. Organic compound catalysts such as tin compounds, aluminum compounds, and titanium compounds, which have high capabilities as curing accelerators for silicone resins, can be used. However, if a tin compound is used in the resin coating, the coating resin solution cures too fast, making it difficult to form a uniform coating film, and also causing the added fine particles to be deposited outside the coating resin. End up. In addition, since the resin coating becomes extremely hard compared to the case where other curing catalysts are used, the effective coating effect of the coating film due to the friction between the particles of the resin-coated carrier Cannot be obtained. In order to balance the precipitation of such additives and the curing of the resin, it is desirable to use an aluminum compound or titanium compound curing catalyst that does not react too quickly. These curing catalysts are preferably contained in an amount of 0.2 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the coating resin solution.
被覆後に施される塗布層の熱硬化は、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、形成される樹脂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。但し、アミノシランカップリング剤が持つ樹脂被覆層25の均一化効果を損なわないために、加熱温度は、使用するアミノシランカップリング剤の沸点以下とすることがより好ましい。 Thermosetting of the coating layer applied after coating is performed 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 resin coating layer to be formed, shortening the curing time, and the like. You may heat to about degreeC. However, in order not to impair the homogenizing effect of the resin coating layer 25 possessed by the aminosilane coupling agent, it is more preferable that the heating temperature be equal to or lower than the boiling point of the aminosilane coupling agent to be used.
なお、コート樹脂の被覆量は、樹脂被覆層のリフレッシュ効果持続性の確保、キャリア表面の平滑化防止、被覆層の膜削れ性能の確保等を考慮して、キャリア芯材100重量部に対して0.5〜1.5重量部、好ましくは0.5〜1.0重量部に調整すれば良く、芯材が一部表面露出していることが望ましい。 The coating amount of the coating resin is based on 100 parts by weight of the carrier core material in consideration of ensuring the refreshing effect of the resin coating layer, preventing the carrier surface from being smoothed, and ensuring the film scraping performance of the coating layer. It may be adjusted to 0.5 to 1.5 parts by weight, preferably 0.5 to 1.0 parts by weight, and it is desirable that the surface of the core material is partially exposed.
このようにして得られるキャリア2の平均粒子径は、45μm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3は、キャリア1とトナー2とを混合することにより製造される。トナー2とキャリア1との混合割合は、特に制限はない。ただし、2成分現像剤1を高速画像形成装置(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、トナー2とキャリア1との混合割合は、以下のように調整されていればよい。すなわち、キャリア1の体積平均粒子径/トナー2の体積平均粒子径が5以上である現像剤3において、キャリア1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2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%になるように調整されていればよい。
(Developer)
The
これによって、トナー2は、帯電性が充分良好な状態で安定的に維持される。それゆえ、このようなトナー2を含む現像剤3は、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。例えば、トナー2の体積平均粒子径が6.5μmであり、かつキャリア1の体積平均粒子径が90μmである現像剤3について、キャリア1の総表面積に対するトナー2の総投影面積の割合を30〜70%にする。このとき、現像剤3におけるトナー2とキャリア3との混合割合は、100重量部のキャリア3に対してトナー2が2.2〜5.3重量部程度含む割合になる。このような現像剤3を用いて高速現像すると、トナー2の搬送量と、トナー2の消費量に応じて現像装置の現像槽に供給されるトナー2の供給量とがそれぞれ最大になる。しかしながら、トナー2の需給バランスが損なわれることがない。そして、現像剤3におけるキャリア1の量が2.2〜5.3重量部よりも多くなると、帯電量がより低くなる傾向になる。それゆえ、所望の現像特性が得られないばかりか、トナー2の供給量よりもトナー2の消費量の方が多くなり、トナー2に充分な電荷を付与できなくなり、画質の劣化を招く。一方で、キャリア1の量が少ない場合、帯電量が高くなる傾向があり、電界によって、キャリア1からトナー2が分離しにくくなり、結果として画質の劣化を招く。
As a result, the
なお、トナー2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2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2の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1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1の重量から総表面積を算出する。このときのキャリア1の比重は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 this embodiment, the total projected area of the
(現像装置30および画像形成装置)
本実施形態の現像装置30は、上記した本実施形態の現像剤3を用いて現像を行う。現像装置30は、図3に示すように、現像剤3を格納する現像ユニット31、現像剤3を像担持体35に搬送する現像剤担持体(現像剤搬送担持体)32を備えている。
(Developing
The developing
現像ユニット31の内部には、キャリア1とトナー2とから成る現像剤3が予め投入されている。そして、現像剤3は、攪拌スクリュー34により攪拌・帯電される。現像剤担持体32の内部には、磁界発生手段が配設されている。現像剤3は、この磁界発生手段から発生する磁界により現像剤担持体32に搬送され、現像剤担持体32表面に保持される。このようにして、現像剤担持体32表面に保持された現像剤3は、現像剤規制部材33により一定層厚に規制され、現像剤担持体32と静電潜像担持体35との近接領域に形成される現像領域に搬送される。現像剤担持体32と像担持体35間には、現像バイアスによる電界が形成されている。この電界は、交流バイアス電圧を印加して形成される振動電界である。この電界により、現像剤担持体32上の現像剤3のトナー2が、像担持体35上の静電潜像パターンに、電気的に付着する。これにより、静電潜像担持体35上の静電潜像パターンが顕像化される(反転現像法)。
In the developing
また、トナー2の消費は、トナー濃度センサー36により検知される。現像によりトナー2が消費されると、消費された分だけ、トナーホッパー37からトナー2が補給されることになる。トナー濃度センサー36は、現像ユニット31内のトナー濃度が予め定められた規定トナー濃度に達したことを検知する。トナーホッパー37からのトナー2の補給は、トナー濃度センサー36が規定トナー濃度に達したことを検知するまで行われる。このようにして現像ユニット31内の現像剤3に含まれるトナー2の濃度は、予め定められた規定のトナー濃度になるように、ほぼ一定に保たれている。
Further, consumption of the
本実施形態の画像形成装置は、上記現像装置30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30からトナー2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35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 image carrier 35 by reversal development is performed for each toner color, and a plurality of toners having different colors are formed on the intermediate transfer member. A multicolor toner image is formed by superimposing the images. In this embodiment, an intermediate transfer method using an intermediate transfer member is employed, but a configuration in which a toner image is directly transferred from an image carrier to a recording medium may be used.
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.
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。 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。ここで用いた帯電制御剤であるLR−147は、物質名「Boro bis (1.1-diphenyl-1-oxo-acetyl) potassium Salt」であり、化学式はC28H20BKO6で表される。 The toner was manufactured as follows. Using polyester as the 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, and then subjected to a volume average particle size of 100 nm and 12 nm. A magenta toner (non-magnetic magenta toner) having a negative charge property with a volume average particle diameter of 6.7 μm and externally added two types of hydrophobized silica was prepared. The charge control agent LR-147 used here has the substance name “Boro bis (1.1-diphenyl-1-oxo-acetyl) potassium salt”, and the chemical formula is represented by C 28 H 20 BKO 6 .
一方、キャリアは次のように製造した。Mn−Mg系フェライト(メーカー:DOWA IPクリエイション株式会社、飽和磁化65emu/g、平均粒径φ43μm、形状係数(SF−2)120〜150)をキャリア芯材(コア材)とし、これに導電性粒子(導電剤)(メーカー:富士色素株式会社、製品名:9−19−1)、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)、を内添・分散したシリコーン樹脂A(メーカー:信越化学工業株式会社、製品名:KR−240)とシリコーン樹脂B(メーカー:信越化学工業株式会社、製品名:KR−251)を均等量、キャリア芯材100重量部に対して計0.25〜2.0重量部使用し、浸漬法によりキャリア芯材表面を被覆した。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。キャリア芯材は、樹脂被覆層へのトナースペントやトナー外添剤付着をリフレッシュする効果を持たせるため、図4に示すように一部表面露出部40を持たせており、これにより、トナーに対する帯電能力の維持が図れると共に、表面の平滑化防止により、現像剤の搬送量低下を抑制できる。
On the other hand, the carrier was manufactured as follows. Mn-Mg based ferrite (Manufacturer: DOWA IP Creation Co., Ltd., saturation magnetization 65 emu / g, average particle size φ43 μm, shape factor (SF-2) 120 to 150) is used as a carrier core material (core material), and this is electrically conductive Particles (conductive agent) (manufacturer: Fuji Dye Co., Ltd., product name: 9-19-1), aminosilane coupling agent (manufacturer: Toray Dow Corning Co., Ltd., product name: AY43-059) are internally added and dispersed. Silicone Resin A (Manufacturer: Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., product name: KR-240) and Silicone Resin B (Manufacturer: Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., product name: KR-251) are equal in amount and 100 parts by weight of carrier core material A total of 0.25 to 2.0 parts by weight with respect to the carrier core material was coated by the dipping method. 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. The carrier core material has a partial surface exposed
なお、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である。なお、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。 Incidentally, each density of each particle, the carrier 4.7 g / cm 3, the toner is 1.0 g / cm 3. 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.
比較のため、形状係数の異なる複数のキャリア芯材を用い、異なる被覆樹脂量により、表1に示す複数の樹脂被覆キャリアを作製した。なお、表1に示すキャリアには、いずれも被覆樹脂中にアミノシランカップリング剤が、シリコーン樹脂100重量部に対し、2重量部含有されている。 For comparison, a plurality of resin-coated carriers shown in Table 1 were prepared using a plurality of carrier core materials having different shape factors and different coating resin amounts. Each carrier shown in Table 1 contains 2 parts by weight of the aminosilane coupling agent in 100 parts by weight of the silicone resin in the coating resin.
なお、形状係数(SF−2)=121の芯材を用い、樹脂被覆量を2.0重量部としたキャリアも合わせて作製したが、キャリア同士の凝集が著しく顕著であり、被覆樹脂の層厚も極めて不均一であったため、評価・比較対象外とした。 In addition, a core material having a shape factor (SF-2) = 121 and a carrier with a resin coating amount of 2.0 parts by weight were produced together. However, the aggregation of the carriers was remarkably significant, and the coating resin layer Since the thickness was extremely uneven, it was excluded from the evaluation and comparison.
更に、被覆樹脂中に含有するアミノシランカップリング剤の含有量の影響を検討するため、表2に示すキャリアも合わせて作製した。ここでは、芯材の形状係数(SF−2)を133、被覆樹脂量を1.0重量部とした。表2中の芯材の露出率とは、キャリア芯材表面にシリコーン樹脂を被覆した後の粒子の表面積をS1、粒子表面に露出した芯材の地肌の面積の総和をS2としたときに、S2/S1×100で導出される値である。芯材の露出率の測定方法を詳細に説明すると、走査型電子顕微鏡(商品型番:VE−9800、株式会社キーエンス製)により撮影した粒子画像を、画像解析ソフト(商品名:A像くん、旭化成エンジニアリング株式会社製)を用いて粒子表面に散在する芯材露出部分の検出と個々の面積測定を行い、その合計の、粒子の投影面積に対する比率を計算することで、粒子個々の芯材露出率を求めた。なお、本実施例にて扱う露出率は、100粒子の露出率の平均値を適用している。 Furthermore, in order to examine the influence of the content of the aminosilane coupling agent contained in the coating resin, the carriers shown in Table 2 were also produced. Here, the shape factor (SF-2) of the core material was 133, and the coating resin amount was 1.0 part by weight. The exposure rate of the core material in Table 2 means that the surface area of the particles after the silicone resin is coated on the surface of the carrier core material is S1, and the total area of the background of the core material exposed on the particle surface is S2. It is a value derived by S2 / S1 × 100. The measurement method of the exposure rate of the core material will be described in detail. A particle image taken with a scanning electron microscope (product model number: VE-9800, manufactured by Keyence Corporation) is image analysis software (product name: A image-kun, Asahi Kasei). By detecting the core exposed parts scattered on the particle surface and measuring the individual areas using Engineering Co., Ltd., and calculating the ratio of the total to the projected area of the particles, the individual core material exposure rate Asked. In addition, the average value of the exposure rate of 100 particle | grains is applied to the exposure rate handled in a present Example.
表2に示すとおり、今回、被覆樹脂中に含有するアミノシランカップリング剤の量を、被覆樹脂100重量部に対して、0〜10.0重量部としたが、含有量が多すぎても少なすぎても芯材の露出率が大きくなり、樹脂層の被覆状態が悪化し、芯材地肌の表面露出が顕著になることがわかる。これは、含有量が少なすぎると、樹脂同士の凝集が顕著となり、樹脂被覆層の膜厚が薄くなる上、被覆層が不均一となってしまう。一方、含有量が多すぎると、過剰添加となり、樹脂コーティングの際にキャリア芯材と被覆樹脂溶液の混合・攪拌に用いる鉄系容器の壁面に樹脂が付着してしまい、キャリア芯材に対して十分な樹脂被覆量が得られないためである。このため、被覆樹脂層の安定形成を目的としたアミンカップリング剤の使用においては、含有量を適正化することが極めて重要である。 As shown in Table 2, this time, the amount of the aminosilane coupling agent contained in the coating resin was set to 0 to 10.0 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the coating resin. Even if it is too much, it can be seen that the exposure rate of the core material is increased, the covering state of the resin layer is deteriorated, and the surface exposure of the core material background becomes remarkable. When the content is too small, the aggregation of the resins becomes remarkable, the film thickness of the resin coating layer becomes thin, and the coating layer becomes non-uniform. On the other hand, if the content is too large, it will be excessively added, and the resin will adhere to the wall surface of the iron-based container used for mixing / stirring the carrier core material and the coating resin solution during resin coating. This is because a sufficient resin coating amount cannot be obtained. For this reason, in the use of an amine coupling agent for the purpose of stably forming the coating resin layer, it is extremely important to optimize the content.
上記トナーと上記キャリアとを混合してなる二成分現像剤は、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。 In the two-component developer obtained by mixing the toner and the carrier, the toner weight mixing ratio (hereinafter referred to as toner concentration) in the total weight of the developer is set to 8 wt%, and the resin cylindrical container is filled with the above-described toner. After adding the toner and the carrier, the mixture was stirred by mixing on a biaxially driven polybottle rotating base at 200 rpm for 1 hour.
(現像剤搬送量の評価)
次に、上述した条件にて作製した複数の二成分現像剤を用い、現像剤担持体上の現像剤搬送量の経時変化を確認する際に行った連続印字試験の試験条件、測定条件について説明する。
(Evaluation of developer transport amount)
Next, using a plurality of two-component developers produced under the above-described conditions, the test conditions and measurement conditions of the continuous printing test performed when confirming the change over time of the developer transport amount on the developer carrier are described. To do.
上述した条件にて作製した複数種類の二成分現像剤を用いて、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。試験には、シャープ株式会社製デジタルフルカラー複合機MX−7001N(プリント速度:<カラー>50ppm、<モノクロ>70ppm)を使用した。本機において、現像剤3を格納する現像ユニットでは、図3に示すように、現像剤3が攪拌スクリュー34により攪拌・帯電される。そして、現像剤3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32に搬送されることで、現像剤担持体32表面に磁気拘束力および機械的拘束力により保持される。次に、現像剤担持体32表面に保持された二成分現像剤3は、現像剤規制部材33により一定層厚に規制され、現像剤担持体32と像担持体35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32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35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35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。
Using a plurality of types of two-component developers produced under the above-described conditions, an aging test was conducted by continuous image printing using a digital multifunction machine with a printing rate of 5%. For the test, a digital full color multifunction machine MX-7001N (printing speed: <color> 50 ppm, <monochrome> 70 ppm) manufactured by Sharp Corporation was used. In this apparatus, in the developing unit that stores the
ここで、エージング試験において現像剤担持体32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35上の非画像部電位と現像剤担持体32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、トナー濃度センサー36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ー36が検知するまでトナーホッパー37から補給され、現像ユニット30内部の二成分現像剤3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32と現像剤規制部材33とのギャップを0.65[mm]、現像領域における現像剤担持体32と像担持体35とのギャップを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。また、現像剤担持体32は、表面軸方向にV型溝を複数設けたアルミ製の円筒スリーブであり、直径はφ25mm、V型溝の本数は50本である。
The toner consumption due to the visible image formation is detected by the
現像剤担持体32表面の現像剤の搬送量の測定は、現像剤担持体32の軸方向に対し、計3箇所において規定面積中の現像剤重量を測定し、その平均値を各々の搬送量と定義した。なお、このときの一箇所あたりの測定面積は2.3cm2とした。
The developer carrying amount on the surface of the
(キャリアの比較)
上記条件にて印字率5%のエージング試験を実施したときの、前述した各キャリアを用いた現像剤による各特性の評価結果と、各キャリア単体での空転劣化試験における試験後の形状係数(SF−2)の試験前の該形状係数に対する比率を表3に示す。
(Career comparison)
When an aging test with a printing rate of 5% under the above conditions is performed, the evaluation results of the characteristics of the developer using each carrier described above and the shape factor (SF) after the test in the idling deterioration test for each carrier alone Table 3 shows the ratio of -2) to the shape factor before the test.
ここで、各特性の評価判定基準は以下の通りに定義した。 Here, the evaluation criteria for each characteristic were defined as follows.
(1)画像濃度:分光濃度計X−Rite939(X−Rite社製)を用いたベタ画像複数個所測定の平均値にて評価。
◎:1.6以上
○:1.5以上1.6未満
△:1.4以上1.5未満
×:1.4未満
(2)濃度ムラ:分光濃度計X−Rite939によるベタ画像複数個所測定値の標準偏差σにて評価。
◎:0.025以下
○:0.025以上0.05未満
△:0.05以上0.1未満
×:0.1以上
(3)画像解像度(細線再現性):パーソナル画像品質評価システムPIAS−II(QEA社製)による線幅の複数測定値の標準偏差σにて評価。(画像解像度600dpi相当の約40μm幅のラインにて評価。)
◎:3μm以下
○:3μm以上5μm未満
△:5μm以上7μm未満
×:7μm以上
(4)画質総合評価
◎:初期からの画質劣化なし。
○:初期に比べて若干画質は劣るが許容レベル。
△:画質劣化が許容レベルを超えている。
×:画質劣化が著しく使用に耐えない。
(1) Image density: Evaluated by an average value measured at a plurality of solid images using a spectral densitometer X-Rite 939 (manufactured by X-Rite).
◎: 1.6 or more ○: 1.5 or more and less than 1.6 Δ: 1.4 or more and less than 1.5 ×: less than 1.4 (2) Density unevenness: Measurement at a plurality of solid images by a spectral densitometer X-Rite 939 Evaluation is based on the standard deviation σ of the value.
A: 0.025 or less B: 0.025 or more and less than 0.05 Δ: 0.05 or more and less than 0.1 ×: 0.1 or more (3) Image resolution (thin line reproducibility): Personal image quality evaluation system PIAS- Evaluated by standard deviation σ of multiple measured values of line width according to II (QEA). (Evaluated with a line of about 40 μm width corresponding to an image resolution of 600 dpi.)
A: 3 μm or less B: 3 μm or more and less than 5 μm Δ: 5 μm or more and less than 7 μm x: 7 μm or more (4) Overall image quality evaluation ◎: No deterioration in image quality from the beginning.
○: Image quality is slightly inferior to the initial level, but acceptable level.
Δ: Image quality deterioration exceeds an allowable level.
X: Image quality is significantly deteriorated and cannot be used.
なお、いずれのキャリアを用いた場合においても、エージング枚数20k枚(20,000枚)以降、搬送量は安定推移していたため、形状係数以外のいずれの測定値、評価共、20k枚エージング終了時点における結果を示している。また、実施例1〜9、比較例1〜5のいずれのキャリアを用いた場合でも、初期においては搬送量、画質とも、目標レベルを上回るものであった。 In any case, since the carry amount has been stable since the aging number of 20k (20,000) regardless of the carrier used, any measurement value other than the shape factor and the evaluation are at the end of aging of the 20k sheet. Results are shown. Moreover, even when any of the carriers in Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 5 was used, both the transport amount and the image quality exceeded the target level in the initial stage.
表3に示す通り、空転劣化試験における試験後の形状係数(SF−2)の試験前の該形状係数に対する比率が、実施例ではいずれも90%以上であり、比較例ではいずれも90%以上となる。なお、該比率は大きいほどキャリア表面の凹凸が維持されており、小さいほど凹凸が失われ、表面の平滑化が進んでいることを意味する。よって、実施例においては、凸部を形成するキャリア芯材露出部と凹部を形成する樹脂被覆部の磨耗バランスが保たれており、比較例においては、凸部を形成するキャリア芯材露出部の磨耗が支配的となっていると言える。表3に示す通り、比較例においては、図2に示す搬送量の許容限界値である45mg/cm2を下回り、画像品質が低下しているのに対して、実施例においては、許容限界値を上回り、画像品質を維持できていることが分かる。 As shown in Table 3, the ratio of the shape factor (SF-2) after the test in the idling deterioration test to the shape factor before the test is 90% or more in the examples, and 90% or more in the comparative examples. It becomes. The larger the ratio is, the more the unevenness of the carrier surface is maintained, and the smaller the ratio is, the more the unevenness is lost and the smoothing of the surface is progressing. Therefore, in the example, the wear balance of the carrier core material exposed part forming the convex part and the resin coating part forming the concave part is maintained, and in the comparative example, the carrier core material exposed part forming the convex part is maintained. It can be said that wear is dominant. As shown in Table 3, in the comparative example, the image quality is lower than 45 mg / cm 2 which is the allowable limit value of the conveyance amount shown in FIG. It can be seen that the image quality can be maintained.
以上より、キャリア空転劣化試験における試験後の形状係数(SF−2)の試験前の該形状係数に対する比率が90%以上となるキャリアを用いることにより、印刷枚数の増加に対する現像剤搬送量の低下を抑制でき、画像品質の低下を防止できることが分かる。 As described above, by using a carrier in which the ratio of the shape factor (SF-2) after the test in the carrier idling deterioration test to the shape factor before the test is 90% or more, the developer conveyance amount is decreased with respect to the increase in the number of printed sheets. It can be seen that the image quality can be suppressed and the deterioration of the image quality can be prevented.
今回、キャリア芯材表面を被覆する樹脂の被覆量を、芯材100重量部に対して0.25〜2.0重量部とし、いずれの樹脂量においても印刷枚数増加後も許容画質を上回ることを確認した。しかしながら、比較例1(0.25重量部)、比較例3(0.25重量部)、比較例5(2.0重量部)の結果が示す通り、0.25重量部および2.0重量部では、キャリア芯材の形状係数(SF−2)との組み合わせによっては、許容画質レベルを下回る条件も存在する。従って、表4に示す通り、キャリア芯材の形状係数(SF−2)の影響を受けない0.5〜1.5重量部が、被覆樹脂量としてより好ましい。 This time, the coating amount of the resin covering the surface of the carrier core material is set to 0.25 to 2.0 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the core material, and any resin amount exceeds the allowable image quality even after the number of printed sheets is increased. It was confirmed. However, as the results of Comparative Example 1 (0.25 parts by weight), Comparative Example 3 (0.25 parts by weight), and Comparative Example 5 (2.0 parts by weight) show, 0.25 parts by weight and 2.0 parts by weight. In some cases, depending on the combination with the shape factor (SF-2) of the carrier core material, there may be a condition below the allowable image quality level. Therefore, as shown in Table 4, 0.5 to 1.5 parts by weight that are not affected by the shape factor (SF-2) of the carrier core material is more preferable as the coating resin amount.
次に、表2に示した複数のキャリアを用いて、被覆樹脂中に含有するアミノシランカップリング剤の含有量の影響を検討した結果を表5に示す。なお、本評価においても、形状係数以外のいずれの測定値、評価共、20k枚エージング終了時点における結果を示している。また、初期においては、比較例6を除いて、搬送量、画質とも、目標レベルを上回るものであり、比較例6は、画像濃度は目標レベルを上回っていたが、被覆樹脂層が不均一であるため、濃度ムラ、画像解像度については目標レベルを下回るものであった。 Next, Table 5 shows the results of examining the influence of the content of the aminosilane coupling agent contained in the coating resin using a plurality of carriers shown in Table 2. In this evaluation as well, any measurement value other than the shape factor and the evaluation show the results at the end of 20k sheet aging. In the initial stage, except for Comparative Example 6, both the transport amount and the image quality exceeded the target level. In Comparative Example 6, the image density exceeded the target level, but the coating resin layer was not uniform. Therefore, the density unevenness and the image resolution were below the target level.
表5に示す通り、比較例6〜8では搬送量が不足し、十分な画質が得られていない。これはキャリア芯材の表面露出が多く、樹脂被覆層の膜厚が薄くなっているため、凸部を形成する芯材露出部の磨耗が進行に対し、凹部を形成する樹脂被覆部の磨耗スピードが遅いためであり、経時的に凹凸が失われ、キャリア表面が平滑化するためである。特に、アミノシランカップリング剤を含有しない比較例6では、特に画質の劣化が著しく、前述した初期状態における画質不良と考え合わせると、アミノシランカップリング剤の含有は、被覆樹脂層の安定形成に起因する画質維持を図る上で必須と言える。一方、実施例5(カップリング剤2重量部)、実施例10(同5重量部)では十分な搬送量が得られ、高画質を維持できていることが分かる。なお、ここではキャリアの被覆樹脂量を1.0重量部としたが、被覆樹脂量を0.5重量部、1.5重量部とした場合でも同様の傾向が得られた。以上より、キャリアの被覆樹脂層中には、アミノシランカップリング剤を含有する必要があり、好ましくは、その含有量が被覆樹脂100重量部に対して、2〜5重量部である。 As shown in Table 5, in Comparative Examples 6 to 8, the transport amount is insufficient and sufficient image quality is not obtained. This is because the surface of the carrier core material is much exposed and the film thickness of the resin coating layer is thin, so the wear speed of the resin coating part that forms the recesses is increased while the wear of the core material exposed part that forms the protrusions progresses. This is because the unevenness is lost over time and the carrier surface is smoothed. In particular, in Comparative Example 6 that does not contain an aminosilane coupling agent, the image quality is particularly deteriorated, and considering the image quality failure in the initial state described above, the inclusion of the aminosilane coupling agent results from the stable formation of the coating resin layer. It can be said that it is essential to maintain image quality. On the other hand, in Example 5 (2 parts by weight of coupling agent) and Example 10 (5 parts by weight of the same), it can be seen that a sufficient transport amount is obtained and high image quality can be maintained. Here, the coating resin amount of the carrier was 1.0 part by weight, but the same tendency was obtained even when the coating resin amount was 0.5 parts by weight and 1.5 parts by weight. As mentioned above, it is necessary to contain an aminosilane coupling agent in the coating resin layer of a carrier, Preferably, the content is 2-5 weight part with respect to 100 weight part of coating resin.
上記において使用したキャリア芯材は平均粒子径43μmであったが、画像の高品質化を考慮して、平均粒子径は35μm以上かつ55μm以下とすることが好ましい。なぜなら、35μm以下の小粒径のものを用いると、粒子径の3乗に比例する現像剤担持体表面での磁気拘束力が不足し、像担持体にキャリアが吸着する、所謂キャリア付着が発生し、画像欠陥を招いてしまうからである。また、キャリア粒子の流動性が低下するため、樹脂被覆の際にキャリア粒子表面に樹脂が均等に行き渡らず、樹脂被覆層が不均一となるため、トナー帯電量分布がブロードとなり、画像ムラや画像カブリを引き起こすからである。また、粒子径を55μm以上とすると、小粒径のキャリアと比べ、単位重量あたりの総表面積が小さくなるため、相対的にトナーの搬送量が低下し、画像解像度が低下し、結果、細線の再現性が低下してしまうからである。 The carrier core material used in the above has an average particle diameter of 43 μm, but it is preferable that the average particle diameter is not less than 35 μm and not more than 55 μm in view of improving image quality. This is because when a particle having a small particle size of 35 μm or less is used, the so-called carrier adhesion occurs in which the magnetic binding force on the surface of the developer carrier proportional to the cube of the particle diameter is insufficient and the carrier is attracted to the image carrier. This is because image defects are caused. Further, since the fluidity of the carrier particles decreases, the resin does not spread evenly on the surface of the carrier particles during resin coating, and the resin coating layer becomes non-uniform, resulting in a broad toner charge amount distribution, image unevenness and image It causes fogging. Further, when the particle diameter is 55 μm or more, the total surface area per unit weight is smaller than that of a carrier having a small particle diameter, so that the amount of toner transport is relatively reduced, and the image resolution is lowered. This is because reproducibility is lowered.
以上、説明した傾向について定量評価した結果を表6に示す。ここで、キャリア付着については、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。評価の結果、付着個数が20個以下であるものを「○」、20〜40個であるものを「△」、40個以上のものを「×」として評価した。また、画像カブリについては、非画像部における画像濃度を分光濃度計X−Rite939により測定し、測定値が0.05以下であるものを「○」、0.05〜0.06であるものを「△」、0.06以上であるものを「×」として評価した。画像ムラ、細線再現性については前述した評価方法と同様とした。 Table 6 shows the results of quantitative evaluation of the tendencies explained above. Here, regarding the carrier adhesion, the number of carriers adhered in a fixed area (297 mm × 24 mm) in the non-image portion on the image carrier was measured. As a result of the evaluation, the case where the number of adhered particles was 20 or less was evaluated as “◯”, the case where the number was 20 to 40 was evaluated as “Δ”, and the case where the number was 40 or more was evaluated as “X”. For image fogging, the image density in the non-image area is measured with a spectral densitometer X-Rite 939, and the measured value is 0.05 or less, and the one with 0.05 to 0.06. “Δ”, 0.06 or more was evaluated as “x”. The image unevenness and fine line reproducibility were the same as the evaluation method described above.
表6に示す通り、平均粒子径は35μm以上かつ55μm以下とすることが好ましく、より好ましくは35μm以上45μm以下である。 As shown in Table 6, the average particle size is preferably 35 μm or more and 55 μm or less, and more preferably 35 μm or more and 45 μm or less.
なお、本発明に係る被覆キャリアは、以下のように、表現することができる。 The coated carrier according to the present invention can be expressed as follows.
すなわち、本発明に係る被覆キャリアは、表面にシリコーン系樹脂から成る被覆層を有し、シリコーン樹脂被覆後にキャリア芯材が一部表面露出しており、現像装置内での攪拌ストレスにより芯材および被覆層磨耗する被覆キャリアにおいて、キャリア芯材の形状係数(SF−2)が120以上150以下であり、キャリア芯材に対するシリコーン系樹脂の被覆量が、キャリア芯材100重量部に対して0.5〜1.5重量部であると表現することができる。 That is, the coated carrier according to the present invention has a coating layer made of a silicone-based resin on the surface, and the carrier core material is partially exposed after the silicone resin coating. In the coated carrier that wears the coating layer, the shape factor (SF-2) of the carrier core material is 120 or more and 150 or less, and the coating amount of the silicone resin on the carrier core material is 0. 0 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the carrier core material. It can be expressed as 5 to 1.5 parts by weight.
これにより、印刷枚数の増加に対して、キャリア表面の凸部を形成するキャリア芯材の露出部分と、凹部を形成する樹脂被覆部分の磨耗バランスを最適化でき、経時的な形状係数の低下を防止できるため、現像剤搬送量の低下を抑制できる。従って、長期に亘って、画像解像度の低下、画像濃度の低下、画像濃度ムラ等を防止でき、高画質の画像出力を維持することが可能となる。 As a result, as the number of printed sheets increases, the wear balance between the exposed portion of the carrier core material that forms the convex portion of the carrier surface and the resin-coated portion that forms the concave portion can be optimized, and the shape factor over time can be reduced. Since it can prevent, the fall of a developer conveyance amount can be suppressed. Therefore, it is possible to prevent a decrease in image resolution, a decrease in image density, uneven image density, and the like over a long period of time, and maintain a high-quality image output.
磁性キャリアを含む二成分現像剤を用いた電子写真式画像形成システムを適用した画像形成装置、例えば、レーザープリンタ、複写機、複合機、およびファックスなどに広く適用することができる。 The present invention can be widely applied to an image forming apparatus to which an electrophotographic image forming system using a two-component developer including a magnetic carrier is applied, for example, a laser printer, a copying machine, a multifunction machine, and a fax machine.
1 樹脂被覆キャリア
2 トナー
3 二成分現像剤
6 キャリア芯材
7 被覆樹脂層
30 現像装置
31 現像ユニット
32 現像剤担持体
33 現像剤規制部材
34 攪拌スクリュー
35 像担持体
36 トナー濃度センサー
37 トナーホッパー
40 表面露出部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Resin coated
Claims (12)
上記キャリア芯材の形状係数(SF−2)を第1の形状係数とし、初期の被覆キャリアの形状係数(SF−2)を第2の形状係数とし、初期の被覆キャリアのキャリア芯材及び被覆層が磨耗することにより変化した被覆キャリアの形状係数(SF−2)を第3の形状係数としたとき、
第1の形状係数が120以上150以下であり、
第2の形状係数に対する第3の形状係数の比率が90%以上であることを特徴とする被覆キャリア。 In a coated carrier having an abrasion property, a carrier core material and a coating layer covering the carrier core material, the surface of the carrier core material being partially exposed,
The carrier core material of the initial coated carrier and the coating are formed with the shape factor (SF-2) of the carrier core material as the first shape factor and the shape factor (SF-2) of the initial coated carrier as the second shape factor. When the shape factor (SF-2) of the coated carrier that has changed due to wear of the layer is the third shape factor,
The first shape factor is 120 or more and 150 or less,
A coated carrier, wherein the ratio of the third shape factor to the second shape factor is 90% or more.
キャリア芯材に対する被覆用樹脂組成物の被覆量は、キャリア芯材100重量部に対して0.5〜1.5重量部であることを特徴とする請求項1に記載の被覆キャリア。 The coating layer is made of a coating resin composition,
The coated carrier according to claim 1, wherein the coating amount of the coating resin composition on the carrier core material is 0.5 to 1.5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the carrier core material.
請求項1〜6のいずれか1項に記載の被覆キャリアとを含有することを特徴とする現像剤。 Toner and
A developer comprising the coated carrier according to any one of claims 1 to 6.
上記現像ユニットには、請求項7に記載の現像剤が格納されていることを特徴とする現像装置。 A developing device that has a developing unit for storing a developer and visualizes an electrostatic latent image formed on an image carrier with toner contained in the developer,
The developing device according to claim 7, wherein the developer according to claim 7 is stored in the developing unit.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008133035A JP2009282209A (en) | 2008-05-21 | 2008-05-21 | Coated carrier, developer, developing device, image forming apparatus, and method for manufacturing the coated carrier |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008133035A JP2009282209A (en) | 2008-05-21 | 2008-05-21 | Coated carrier, developer, developing device, image forming apparatus, and method for manufacturing the coated carrier |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2009282209A true JP2009282209A (en) | 2009-12-03 |
Family
ID=41452731
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2008133035A Pending JP2009282209A (en) | 2008-05-21 | 2008-05-21 | Coated carrier, developer, developing device, image forming apparatus, and method for manufacturing the coated carrier |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2009282209A (en) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013057817A (en) * | 2011-09-08 | 2013-03-28 | Ricoh Co Ltd | Carrier for developing electrostatic latent image, process cartridge, and image forming device |
| JP2014056081A (en) * | 2012-09-12 | 2014-03-27 | Ricoh Co Ltd | Developing device, and image forming apparatus |
| JP2014056108A (en) * | 2012-09-12 | 2014-03-27 | Ricoh Co Ltd | Carrier for electrostatic latent image developer, developer, image forming method, supplemental developer, and process cartridge |
| JP2014112191A (en) * | 2012-11-01 | 2014-06-19 | Ricoh Co Ltd | Carrier for developer, toner, developer, developing device, container with developer inside, and image forming apparatus |
| JP2014170086A (en) * | 2013-03-04 | 2014-09-18 | Ricoh Co Ltd | Carrier for developing electrostatic latent image |
| JP2014178678A (en) * | 2013-02-15 | 2014-09-25 | Ricoh Co Ltd | Electrostatic latent image transparent developer, process cartridge, and image forming apparatus |
| US9298119B2 (en) | 2013-03-04 | 2016-03-29 | Ricoh Company, Ltd. | Carrier for two-component developer, two-component developer using the carrier, and image forming method and process cartridge using the two-component developer |
-
2008
- 2008-05-21 JP JP2008133035A patent/JP2009282209A/en active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013057817A (en) * | 2011-09-08 | 2013-03-28 | Ricoh Co Ltd | Carrier for developing electrostatic latent image, process cartridge, and image forming device |
| US8663892B2 (en) | 2011-09-08 | 2014-03-04 | Ricoh Company, Ltd. | Latent electrostatic image developing carrier, process cartridge and image forming apparatus |
| JP2014056081A (en) * | 2012-09-12 | 2014-03-27 | Ricoh Co Ltd | Developing device, and image forming apparatus |
| JP2014056108A (en) * | 2012-09-12 | 2014-03-27 | Ricoh Co Ltd | Carrier for electrostatic latent image developer, developer, image forming method, supplemental developer, and process cartridge |
| JP2014112191A (en) * | 2012-11-01 | 2014-06-19 | Ricoh Co Ltd | Carrier for developer, toner, developer, developing device, container with developer inside, and image forming apparatus |
| JP2014178678A (en) * | 2013-02-15 | 2014-09-25 | Ricoh Co Ltd | Electrostatic latent image transparent developer, process cartridge, and image forming apparatus |
| JP2014170086A (en) * | 2013-03-04 | 2014-09-18 | Ricoh Co Ltd | Carrier for developing electrostatic latent image |
| US9298119B2 (en) | 2013-03-04 | 2016-03-29 | Ricoh Company, Ltd. | Carrier for two-component developer, two-component developer using the carrier, and image forming method and process cartridge using the two-component developer |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101681138B (en) | Developing agent | |
| US8293446B2 (en) | Resin-coated carrier method of manufacturing the same, two-component developer including resin-coated carrier, developing device and image forming apparatus | |
| JP4872609B2 (en) | Electrostatic charge image developing carrier, electrostatic charge image developing developer using the same, electrostatic charge image developing developer cartridge, image forming apparatus, and process cartridge | |
| JP2009282209A (en) | Coated carrier, developer, developing device, image forming apparatus, and method for manufacturing the coated carrier | |
| CN102681377B (en) | Developer, developing device, image forming device, and image forming method | |
| JP4551952B2 (en) | Resin-coated carrier, two-component developer, developing device, and image forming apparatus | |
| CN101957568B (en) | Two-component developer, developing device, image forming apparatus, and image forming method | |
| JP2009020211A (en) | Magnetic carrier, two-component developer, developing device, image forming apparatus, and image forming method | |
| JP4547437B2 (en) | Developer, developing device and image forming apparatus | |
| JP5070323B2 (en) | Two-component developer and image forming method | |
| JP4078172B2 (en) | Replenishment developer, image forming method and image forming apparatus | |
| JP4741684B2 (en) | Two-component developer, developing device and image forming apparatus | |
| JP2011164230A (en) | Resin coated carrier, method for producing the same, and two-component developer | |
| JP2006098816A (en) | Developing device | |
| JP2009258384A (en) | Carrier and method of manufacturing the same | |
| JP2003280283A (en) | Electrophotographic carrier and developer | |
| JP2009276532A (en) | Carrier, developer, developing device and image forming apparatus | |
| JP2010020172A (en) | Electrophotographic two-component developer | |
| JP2010026259A (en) | Carrier, developer, developing device and image forming apparatus | |
| JP5464874B2 (en) | Developer carrier and developing device | |
| JP2009276472A (en) | Carrier and manufacturing method for it | |
| JP2011034012A (en) | Resin-coated carrier, method for producing the same, two-component developer which contains the resin-coated carrier, developing device, and image forming apparatus | |
| JP2009175349A (en) | Two-component developer and image forming method using the same |