JP2007264297A - Belt fixing device and image forming apparatus using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ベルト定着装置及びこれを使用する画像形成装置に関し、特に、ベルト転写装置に好適な所定形状の磁性トナーを使用するベルト定着装置及びこれを使用する画像形成装置に関する。 The present invention relates to a belt fixing device and an image forming apparatus using the belt fixing device, and more particularly to a belt fixing device using a magnetic toner having a predetermined shape suitable for a belt transfer device and an image forming apparatus using the belt fixing device.
画像形成装置に装着される定着装置は、未定着トナーを用紙に定着させるため、高い温度と一定圧力を必要としている。特に近年、ニーズが多くなってきているカラー画像形成装置においては、多色のトナーを重ねて印字するため、モノクロ機よりも高い熱量と圧力が必要とされる。この要求に応えるためには、加熱ローラと加圧ローラとのニップ幅が大きい定着装置が有利である。そしてこのような定着装置の一つの典型例としては、例えば、特許文献１に開示されたベルト定着装置のように、加圧ローラとテンションローラにベルトを懸架し、前記加圧ローラと、前記テンションローラが前記ベルトを介して加熱ローラに圧接し、前記ベルトと前記加熱ローラの間に前記記録体を通過させて、前記トナー像を前記記録体に定着する定着装置がある。
ところで、ベルト定着装置用のトナーとして磁性トナーを使用する場合には磁性紛による磨耗に対する影響も考慮しなければならない。 By the way, when magnetic toner is used as toner for the belt fixing device, it is necessary to consider the influence on wear caused by magnetic powder.
通常、磁性トナーは立方晶系などの結晶構造をもつ磁性体を含有しており、また、このような磁性体がトナー内部ばかりではなく表面にも多く露出しているため、トナーで定着部材の表面を強く摺擦すると磁性体結晶構造上の鋭いエッジによる研磨効果によって、定着部材表面が削れたり、傷ついたりすることがあり、部分的な定着不良、や画像不良が発生するおそれがある。 Usually, the magnetic toner contains a magnetic material having a crystal structure such as a cubic system, and such a magnetic material is exposed not only inside the toner but also on the surface, so that the toner can fix the fixing member. If the surface is rubbed strongly, the surface of the fixing member may be scraped or damaged due to the polishing effect of the sharp edges on the magnetic crystal structure, which may cause partial fixing failure or image failure.
この問題を回避するためには磁性粒子に球形化処理を施せばよいが、球形の磁性粒子を使用すると研磨効果が小さくなり、定着部材表面に異物が固着してしまう所謂フィルミングが発生してしまうことがある。また、球形化処理を行うとトナーの帯電量が上昇し、連続大量印字などの耐久条件下でのストレスで現像濃度が低下するという問題がある。 In order to avoid this problem, the magnetic particles may be spheroidized. However, when spherical magnetic particles are used, the polishing effect is reduced, and so-called filming occurs in which foreign matter adheres to the surface of the fixing member. It may end up. In addition, when the spheroidizing process is performed, there is a problem that the charge amount of the toner increases, and the developing density decreases due to stress under a durable condition such as continuous mass printing.
そこで、本発明の課題は、加熱ローラに圧接される定着ベルトが損傷することを防止できる磁性トナーによって、耐久条件下すなわち連続大量印字に対しても常時安定して良質の画像を得ることができるベルト定着装置及びこれを使用する画像形成装置を提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a magnetic toner capable of preventing the fixing belt pressed against the heating roller from being damaged, so that a high-quality image can be obtained stably at all times even under durable conditions, that is, continuous large-scale printing. A belt fixing device and an image forming apparatus using the belt fixing device are provided.
上述した課題を解決するため、本発明では、第１に、加圧ローラとテンションローラにベルトを懸架し、加圧ローラとテンションローラが、ベルトを介して加熱ローラに圧接し、ベルトと加熱ローラの間に記録体を通過させて、トナー像を記録体に定着する定着装置において、当該トナーは、少なくともバインダ樹脂からなるトナー粒子中に磁性粒子を内包する磁性トナーであって、磁性粒子の粒子形状は、８個の三角形で囲まれた凸多面体である八面体を基本とし、八面体の各頂点および稜線が曲面状である丸８面体であり、その投影像の外周部に直線とみなせる部分を有する磁性粒子を含む。 In order to solve the above-described problems, in the present invention, first, a belt is suspended between a pressure roller and a tension roller, and the pressure roller and the tension roller are in pressure contact with the heating roller via the belt. In a fixing device for fixing a toner image to a recording medium by passing the recording medium between the toner particles, the toner is a magnetic toner including magnetic particles in toner particles made of at least a binder resin, and the particles of the magnetic particles The shape is basically a octahedron, which is a convex polyhedron surrounded by eight triangles, and each vertex and ridge line of the octahedron is a curved surface, and the portion that can be regarded as a straight line at the outer periphery of the projected image Including magnetic particles.
本発明では、第２に、磁性粒子が、Ｆｅに対して０．１〜１０原子％の、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉ、およびＳｉから選ばれる少なくとも１種の元素を含むマグネタイトからなる。 In the present invention, secondly, the magnetite contains magnetite containing at least one element selected from Mn, Zn, Ni, Cu, Al, Ti, and Si in an amount of 0.1 to 10 atomic% with respect to Fe. Consists of.
本発明では、第３に、磁性粒子は、その平均粒子径が０．０５〜０．５０μｍである。 In the present invention, thirdly, the magnetic particles have an average particle diameter of 0.05 to 0.50 μm.
本発明では、第４に、トナーの樹脂粒子中に、磁性粒子を３５〜６０質量％分散させる。 In the present invention, fourthly, 35 to 60% by mass of magnetic particles are dispersed in the resin particles of the toner.
第５に、本発明の画像形成装置では、静電潜像を担持する感光体と、静電潜像をトナーにより現像する現像手段と、感光体上のトナー像を記録体上に転写する転写手段と、上述したベルト定着装置とを備える。
また第６に、本発明の画像形成方法として、加圧ローラとテンションローラに無端ベルトを懸架し、前記加圧ローラと前記テンションローラが前記無端ベルトを介して加熱ローラに圧接し、前記無端ベルトと前記加熱ローラの間に記録体を通過させて、前記記録体上のトナー像を前記記録体に定着する定着方法において、当該トナーは、バインダ樹脂中に磁性粒子を分散したものであり、前記磁性粒子の粒子形状は、８個の三角形で囲まれた凸多面体である八面体を基本とし、八面体の各頂点および稜線が曲面状であり、その投影像の外周部に直線とみなせる部分を有する。
Fifthly, in the image forming apparatus of the present invention, the photosensitive member carrying the electrostatic latent image, the developing means for developing the electrostatic latent image with toner, and the transfer for transferring the toner image on the photosensitive member onto the recording member. Means and the belt fixing device described above.
Sixthly, as an image forming method of the present invention, an endless belt is suspended between a pressure roller and a tension roller, and the pressure roller and the tension roller are pressed against a heating roller via the endless belt, and the endless belt In the fixing method in which a recording body is passed between the heating roller and the toner image on the recording body, and the toner is fixed on the recording body, the toner is obtained by dispersing magnetic particles in a binder resin. The particle shape of the magnetic particle is basically an octahedron that is a convex polyhedron surrounded by eight triangles, each vertex and ridge line of the octahedron are curved, and a portion that can be regarded as a straight line on the outer periphery of the projected image. Have.
本発明によれば、第１に、稜線や頂点を丸めた丸八面体磁性粒子を含有する磁性トナーを使用するため、定着ベルトが損傷することがない。 According to the present invention, first, since the magnetic toner containing the round octahedral magnetic particles with rounded ridgelines and vertices is used, the fixing belt is not damaged.
本発明によれば、第２に、丸八面体磁性粒子が容易に得られる。 Secondly, according to the present invention, round octahedral magnetic particles can be easily obtained.
本発明によれば、第３に、所定範囲の粒子径の丸八面体磁性粒子により、定着ベルトを摺擦してクリーニングすることができる。また、定着ベルトへの損傷、フィルミング、定着オフセットも生じない。 According to the present invention, thirdly, the fixing belt can be rubbed and cleaned by the round octahedral magnetic particles having a particle diameter in a predetermined range. Further, damage to the fixing belt, filming, and fixing offset do not occur.
本発明によれば、第４に、所定含有量範囲の丸八面体磁性粒子を樹脂中に含有させたトナーにより、連続大量印字下でも、濃度低下の少ないトナー像を定着することができる。 Fourth, according to the present invention, a toner image containing a round octahedron magnetic particle having a predetermined content range in a resin can fix a toner image with little density decrease even under continuous large-scale printing.
本発明によれば、第５に、耐久条件下でも常時安定して良質の画像を得ることができる。
さらに本発明によれば、稜線や頂点を丸めた丸八面体磁性粒子を含有する磁性トナーを使用するため、定着ベルトが損傷することがない定着方法を提供できる。
According to the present invention, fifthly, a high-quality image can be obtained constantly and stably even under durable conditions.
Furthermore, according to the present invention, since a magnetic toner containing round octahedral magnetic particles with rounded ridgelines and vertices is used, it is possible to provide a fixing method in which the fixing belt is not damaged.
本発明によれば、丸８面体磁性粒子を含有する磁性トナーを使用するため、加熱ローラに圧接されるベルトが損傷するような事態を阻止でき、さらに耐久条件下でも常時安定して良質の画像を得ることができるベルト定着装置及びこれを使用する画像形成装置が提供される。 According to the present invention, since the magnetic toner containing the round octahedral magnetic particles is used, it is possible to prevent a situation in which the belt pressed against the heating roller is damaged, and a high-quality image that is always stable even under durable conditions. A belt fixing device and an image forming apparatus using the same are provided.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。但し、本実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等に特定的な記載があっても、本発明をそれに限定する趣旨ではない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, even if there is a specific description in the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the component parts described in the present embodiment, the present invention is not limited thereto.
本発明は、所定形状の磁性トナーをベルト転写装置に好適に組み合わせたものである。そこで、本実施形態のベルト転写装置、これを使用する画像形成装置、及び磁性トナーについて、この順に説明する。 In the present invention, a magnetic toner having a predetermined shape is suitably combined with a belt transfer device. Therefore, the belt transfer apparatus of the present embodiment, the image forming apparatus using the same, and the magnetic toner will be described in this order.
［ベルト転写装置］ 図１は、ベルト定着装置の一例の正面図である。定着装置２は、熱ローラ４と、熱ローラ４の半径方向外側において相互に周方向に間隔をおいて配置された加圧ローラ６及びテンションローラ８と、これらの間に巻き掛けられた無端ベルト１０とを備えている。少なくともテンションローラ８は、ベルト１０を介して熱ローラ４に圧接される。加圧ローラ６の、ベルト１０が巻き掛けられた周方向領域であって、熱ローラ４に対向する領域は、熱ローラ４に対しベルト１０が巻き掛けられた状態で圧接している。
[Belt Transfer Device] FIG. 1 is a front view of an example of a belt fixing device. The fixing device 2 includes a heat roller 4, a
熱ローラ４は、アルミニウムなどの金属からなる円筒状本体１２と、円筒状本体１２の外周面に配設されたシリコンゴムなどからなる弾性層１４とを備えている。熱ローラ４の円筒状本体１２の内部には、円筒状本体１２よりも小径の円筒状の軸部１６が、円筒両端から両側に延び出すようにされている。熱ローラ４の軸部１６は、定着装置の、図示しない一対の側壁に、それぞれ図示しない軸受を介して回転自在に支持されている。熱ローラ４の中心部には熱源であるハロゲンヒータＨなどが配設されている。ハロゲンヒータＨの両端部は、定着装置の、図示しない側壁の各々の外側に離脱自在に装着される側カバー（不図示）に静止状態で支持される。
The heat roller 4 includes a cylindrical
相互に実質的に同じ構成を有している加圧ローラ６及びテンションローラ８は、それぞれ、アルミニウムなどの金属からなる円筒状本体２０を備えている。円筒状本体２０の両端には、円筒状本体２０よりも小径の円筒状の軸部２２が、両端から軸方向の両側に延び出すようにされている。加圧ローラ６の軸部２２の各々は、それぞれ、定着装置２の、図示しない側壁の各々に形成された長穴に、図示しない軸受部材を介して回動自在にかつ、長穴に沿って摺動可能に支持されている。長穴２４の各々は、熱ローラ４の接線方向であって、テンションローラ８に対し接近及び離隔する方向に長く延在するよう形成されている。テンションローラ８の軸部２２の各々は、それぞれ、該側壁の各々に形成された長穴に、図示しない軸受部材を介して回動自在にかつ、長穴に沿って摺動可能に支持されている。長穴の各々は、熱ローラ４の半径方向に長く延在するよう形成されている。
The
該側壁の各々と、加圧ローラ６の、対応する軸部２２との間には図示しない圧縮コイルばねが配設され、軸部２２の各々を、熱ローラ４方向に付勢している。該側壁の各々と、テンションローラ８の、対応する軸部２２との間には図示しない圧縮コイルばねが配設され、熱ローラ４の軸心に向って付勢される。これにより、ベルト１０に張力が付与される。
A compression coil spring (not shown) is disposed between each of the side walls and the
熱ローラ４は、ギヤなどの動力伝達機構を介して、例えば駆動原である電動モータに駆動連結されている（いずれも図示せず）。熱ローラ４が電動モータにより回転駆動されると、加圧ローラ６及びテンションローラ８は、従動回転させられる。ハロゲンヒータＨが通電され、発熱が開始されると、熱ローラ４の昇温が開始される。熱ローラ４に伝達された熱は、ベルト１０を介してテンションローラ８及び加圧ローラ６にも伝達される。熱ローラ４の表面温度が常温から所定の温度に達した後、トナーが転写された用紙が、熱ローラ４とベルト１０とのニップ部を通過すると、用紙の片面に転写された未定着トナーは、熱ローラ４によって用紙の片面に溶融定着される。
The heat roller 4 is drivingly connected to, for example, an electric motor that is a driving source via a power transmission mechanism such as a gear (none of which is shown). When the heat roller 4 is rotationally driven by the electric motor, the
［画像形成装置］ [Image forming apparatus]
図２は、本実施形態の画像形成装置であり、定着装置は上述したとおりのものである。
この画像形成装置は、静電潜像を形成する感光体ドラム３と、帯電ローラ２６と、帯電ローラクリーニングローラ２７と、画像を感光体上に露光する図示しない露光手段と、露光により形成された静電潜像をトナーで現像する現像手段９９と、当該トナー像を記録体に転写する転写ローラ５と、記録体上のトナー像を記録体上に定着する定着手段（加熱ローラ４、加圧ローラ６、テンションローラ８、定着ベルト１０）と、クリーニング手段７と、除電手段８８とを備える。
FIG. 2 shows an image forming apparatus according to this embodiment, and the fixing device is as described above.
This image forming apparatus is formed by exposure to a
帯電ローラ２６は、例えばアルミニウムの円筒表面に弾性ゴムを被覆したものであり、直流電圧、又は、直流重畳交流電圧印加により、感光体ドラム３を一様帯電させる。クリーニングローラ２７は、例えばブラシローラを用いる。なお、帯電ローラ２６に限らず、コロトロン、スコロトロンを用いてもよい。
The charging
一様帯電後、図示しない露光手段により、反射原稿からの画像が感光体ドラム上に結蔵されるか、又は、画像信号で変調され感光体ドラム３軸方向に走査されるレーザ光が結像されるなどして、静電潜像が形成される。 After uniform charging, an image from a reflection original is stored on the photosensitive drum by an exposure unit (not shown), or a laser beam modulated by an image signal and scanned in the direction of the three axes of the photosensitive drum is imaged. As a result, an electrostatic latent image is formed.
現像手段９９では、例えば、磁性１成分ジャンピング現像を行う。具体的には、磁性トナーの薄層が形成される現像剤担持体（現像ローラ）とを薄層と、感光体ドラム３とが接触しないように間隙を保持して対峙させた状態で、薄層から磁性トナーを潜像保持体の表面に飛翔させ静電潜像をトナー像に顕像化する。
In the developing means 99, for example, magnetic one-component jumping development is performed. Specifically, the developer carrying member (developing roller) on which a thin layer of magnetic toner is formed is held in a state where the thin layer and the
転写手段５では、トナーと逆極性の転写電圧を印加することにより、感光体ドラム３上のトナー像を用紙Ｐなどの記録体状に引き寄せ転写を行う。
In the
用紙Ｐ上に転写されたトナー像は、既に説明した定着装置により定着される。 The toner image transferred onto the paper P is fixed by the fixing device already described.
感光体ドラム３表面の潜像保持体としては、有機または無機の、従来公知の種々の感光体が使用できる。このうち、無機の感光体としては、例えば、導電性基体上に、セレン、セレン−テルル、セレン−ヒ素、硫化カドミウム等の無機光導電材料の薄膜からなる感光層を形成したもの等が挙げられる。また、有機の感光体としては、導電性基体上に、単層型または積層型の、有機の感光層を形成したものが挙げられ、このうち単層型の感光層としては、電荷発生剤、電荷輸送剤等をバインダ樹脂中に分散させたものが挙げられる。また、積層型の感光層としては、電荷発生剤からなる電荷発生層と、電荷輸送剤をバインダ樹脂中に分散させた電荷輸送層とをこの順に、または逆の順に積層したもの等が挙げられる。
As the latent image holding member on the surface of the
クリーニング手段７としては、感光体の表面に圧接させた弾性ブレードを用いるのが好ましい。また、弾性ブレードとしては、ゴムや軟質の樹脂等の公知の種々の弾性ブレードを採用することができる。具体的には、例えばシリコーンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム、ウレタン樹脂等からなる弾性ブレードが挙げられる。弾性ブレードは、トナーを良好にクリーニング除去すると共に、感光体の表面に圧接痕等を生じないことを考慮すると、１０〜５０ｇ／ｃｍの線圧で圧接させるのが好ましい。 As the cleaning means 7, it is preferable to use an elastic blade brought into pressure contact with the surface of the photoreceptor. As the elastic blade, various known elastic blades such as rubber and soft resin can be employed. Specifically, for example, an elastic blade made of silicone rubber, fluorine rubber, urethane rubber, urethane resin or the like can be used. The elastic blade is preferably pressed at a linear pressure of 10 to 50 g / cm in consideration of cleaning and removing the toner satisfactorily and taking into consideration that no pressure contact mark or the like is generated on the surface of the photoreceptor.
除電ランプ８８は、白色光源などであり、画像形成後の残留電位を除去し次の画像形成工程に備える。
The
［磁性トナー］ [Magnetic toner]
磁性トナーに含有させる磁性粒子としては、Ｆｅに対して１．１原子％のＺｎを含むマグネタイトからなり、図３（Ｃ）の概念図に見るように、粒子形状が８個の三角形で囲まれた凸多面体である八面体を基本とし、八面体の各頂点および稜線が曲面状である。さらに、図４のＴＥＭ写真に見るように、その投影像の外周部に直線とみなせる部分を有するため、放電サイトが丸められており、球形粒子と、稜線及び頂点が尖ったままの八面体粒子の中間の放電特性を有する。このため、丸八面体磁性粒子を含有するトナーは、過剰帯電も過剰放電も生じない。磁性トナーに含まれる丸八面体構造の磁性紛によって定着部材の熱ローラや、熱ローラに圧接されるベルトが損傷するような事態を阻止でき、定着部材表面が削れたり、傷ついたりして部分的な定着不良、や画像不良が発生が防止される。 The magnetic particles contained in the magnetic toner are composed of magnetite containing 1.1 atomic% of Zn with respect to Fe, and the particle shape is surrounded by eight triangles as seen in the conceptual diagram of FIG. An octahedron, which is a convex polyhedron, is basically used, and each vertex and ridge line of the octahedron are curved. Further, as shown in the TEM photograph of FIG. 4, since the projection image has a portion that can be regarded as a straight line at the outer peripheral portion, the discharge site is rounded, and the spherical particles and the octahedral particles whose ridgelines and vertices remain pointed. It has an intermediate discharge characteristic. For this reason, toner containing round octahedral magnetic particles does not cause overcharging or overdischarge. The magnetic powder of the round octahedron structure contained in the magnetic toner can prevent the fixing member heat roller and the belt pressed against the heat roller from being damaged, and the surface of the fixing member may be scraped or damaged. Occurrence of fixing failure and image failure is prevented.
磁性粒子の材料は、Ｆｅに対して０．１〜１０原子％の、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉ、およびＳｉから選ばれる少なくとも１種の元素を含むマグネタイトからなるものが好適である。
この磁性粒子としては、マグネタイトが好ましいが、磁性トナーとしての磁気特性を付与することを考慮すると、Ｆｅに対して０．１〜１０原子％の、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉ、およびＳｉから選ばれる少なくとも１種の元素を含むマグネタイト（四三酸化鉄）からなるものを用いることが好ましい。これにより、頂点及び稜線を丸めた丸六面体又は丸八面体の磁性粒子が容易に得られる。
The material of the magnetic particles is preferably composed of magnetite containing at least one element selected from Mn, Zn, Ni, Cu, Al, Ti, and Si at 0.1 to 10 atomic% with respect to Fe. is there.
As the magnetic particles, magnetite is preferable, but in consideration of imparting magnetic properties as a magnetic toner, 0.1 to 10 atomic% of Mn, Zn, Ni, Cu, Al, Ti, It is preferable to use a magnetite (triiron tetroxide) containing at least one element selected from Si and Si. Thereby, the magnetic particle of the round hexahedron or the round octahedron which rounded the vertex and the ridgeline is obtained easily.
また、磁性粒子の平均粒子径は、０．０５〜０．５０μｍが好適である。
ここで、磁性粒子の平均粒子径は、例えば、倍率１万倍のＴＥＭ写真を例えば４倍に拡大し、例えば３００個の磁性粒子について測定したマーチン半径（円相当半径）の平均値である。そして上述した平均粒子径が下限以下であると定着ベルトを摺擦研磨する効果が小さく、また、磁性粉がトナー表面から脱落しやすくなる。一方、上限以上だと定着ベルトを傷つけるおそれがある。
The average particle size of the magnetic particles is preferably 0.05 to 0.50 μm.
Here, the average particle diameter of the magnetic particles is, for example, an average value of Martin radii (equivalent circle radii) measured for, for example, 300 magnetic particles by enlarging a TEM photograph with a magnification of 10,000 times, for example, 4 times. If the average particle diameter is less than the lower limit, the effect of rubbing and polishing the fixing belt is small, and the magnetic powder tends to fall off the toner surface. On the other hand, if it exceeds the upper limit, the fixing belt may be damaged.
また、トナーの樹脂粒子中に磁性粒子を３５〜６０質量％分散させることが好適である。
トナーの樹脂粒子中に占める割合を、上記所定範囲にすることで、所望の画像濃度を得ることができると共に、ベルト定着装置への磨耗の影響を抑制することができる。また、配合割合がこの範囲を超える場合には、現像特性が低下するばかりか、トナー表面に露出する磁性粒子の割合も増加し、磁性粒子がトナーより脱利し易くなり、この脱離した磁性粒子によりベルト定着装置への磨耗の影響が生じ易くなる。逆に、上記範囲を下回る場合には、磁性トナーとしての現像特性が得られなくなる。
次に磁性粒子の製造例を示す。
［磁性粉の製造方法の一例］
例えば、１．５ｍｏｌ／リットルのＦｅ２＋を含む硫酸第一鉄塩水溶液２６．７リットルを、あらかじめ反応容器中に準備した３．４Ｎの水酸化ナトリウム水溶液２５．９リットル（Ｆｅ２＋に対し１．１０当量に相当する）に加え、９０℃に加熱して、ｐＨを１０．５に維持しながら、水酸化第一鉄コロイドを含む第一鉄塩懸濁液を生成する。
Further, it is preferable to disperse 35 to 60% by mass of magnetic particles in the resin particles of the toner.
By setting the ratio of the toner in the resin particles within the predetermined range, a desired image density can be obtained and the influence of abrasion on the belt fixing device can be suppressed. When the blending ratio exceeds this range, not only the development characteristics are deteriorated, but also the ratio of the magnetic particles exposed on the toner surface is increased, and the magnetic particles are more likely to be detrimental than the toner. The particles are liable to be affected by wear on the belt fixing device. On the other hand, if it falls below the above range, the development characteristics as a magnetic toner cannot be obtained.
Next, production examples of magnetic particles will be shown.
[Example of magnetic powder production method]
For example, a ferrous salt aqueous solution 26.7 l sulfuric acid containing Fe 2+ of 1.5 mol / liter, with respect to the prepared aqueous solution of sodium hydroxide 25.9 liters (Fe 2+ of 3.4N advance into the reaction vessel 1. In addition to 10 equivalents) and heated to 90 ° C. to produce a ferrous salt suspension containing ferrous hydroxide colloid while maintaining the pH at 10.5.
次に、上記懸濁液の液温を９０℃に維持しながら、毎分１００リットルの空気を８０分間に亘って吹き込んで、第一鉄塩の酸化反応率が６０％になるまで酸化反応させる。 Next, while maintaining the liquid temperature of the suspension at 90 ° C., 100 liters of air is blown in over 80 minutes to cause oxidation reaction until the ferrous salt oxidation reaction rate reaches 60%. .
次に、上懸濁液に、そのｐＨが６．５になるように、硫酸水溶液を添加した後、液温を９０℃に維持しながら、毎分１００リットルの空気を５０分間に亘って吹き込んで、懸濁液中にマグネタイト粒子を生成させる。 Next, an aqueous sulfuric acid solution was added to the upper suspension so that the pH was 6.5, and then 100 liters of air was blown in for 50 minutes while maintaining the liquid temperature at 90 ° C. Thus, magnetite particles are generated in the suspension.
そして、上記マグネタイト粒子を含む懸濁液に、そのｐＨが１０．５になるように、水酸化ナトリウム水溶液を添加した後、液温を９０℃に維持しながら、毎分１００リットルの空気を２０分間に亘って吹き込んだ後、生成したマグネタイト粒子を常法により水洗し、濾別し、乾燥したのち、マグネタイト粒子の凝集物を粉砕する。そうすると、粒子形状が、八面体を基本とし、その頂点および稜線が曲面状であるマグネタイト粒子からなる磁性粉が合成される。 Then, after adding an aqueous sodium hydroxide solution to the suspension containing the magnetite particles so as to have a pH of 10.5, while maintaining the liquid temperature at 90 ° C., air of 100 liters per minute is added. After blowing for a minute, the produced magnetite particles are washed with water by a conventional method, filtered and dried, and then the aggregates of the magnetite particles are pulverized. Then, a magnetic powder composed of magnetite particles whose particle shape is based on an octahedron and whose apexes and ridges are curved is synthesized.
また、上記の合成反応を行う際に、水酸化アルカリ水溶液、もしくは水酸化第一鉄コロイドを含む第一鉄塩反応水溶液に、水可溶性ケイ酸塩等の、水溶性の各種金属化合物を、各々の金属に換算して、Ｆｅに対して０．１〜１０原子％の割合で加えると共に、第１段階の反応において、酸素含有ガスの通気を開始する際の、液のｐＨを８．０〜９．５に調整すると、合成される磁性粉は、上で述べた、Ｆｅに対して、上記所定の割合でＭｎ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉ、およびＳｉから選ばれる少なくとも１種の元素を含むマグネタイトからなるものとなる。 In addition, when performing the above synthesis reaction, various water-soluble metal compounds such as water-soluble silicates are added to an aqueous alkali hydroxide solution or an aqueous ferrous salt reaction solution containing ferrous hydroxide colloid, respectively. In addition to 0.1 to 10 atomic percent of Fe in terms of metal, the pH of the liquid at the start of the aeration of the oxygen-containing gas in the first stage reaction is 8.0 to 8.0. When adjusted to 9.5, the magnetic powder synthesized is at least one selected from Mn, Zn, Ni, Cu, Al, Ti, and Si at the predetermined ratio described above with respect to Fe. It consists of magnetite containing elements.
磁性粉は、バインダ樹脂中に良好に分散させることを考慮すると、チタン系カップリング剤、シラン系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤、各種脂肪酸などの表面処理剤で表面処理を施してもよい。このうち、シラン系カップリング剤が好ましく、その具体的化合物としては、例えばヘキサメチルジシラザン、トリメチルシラン、トリメチルクロルシラン、トリメチルエトキシシラン、ジメチルジクロルシラン、メチルトリクロルシラン、アリルジメチルクロルシラン、アリルフェニルジクロルシラン、ベンジルジメチルクロルシラン、ブロムメチルジメチルクロルシラン、α−クロルエチルトリクロルシラン、β−クロルエチルトリクロルシラン、クロルメチルジメチルクロルシラン、トリオルガノシリルメルカプタン、トリメチルシリルメルカプタン、トリオルガノシリルアクリレート、ビニルジメチルアセトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジフェニルエトキシシラン、ヘキサメチルジシロキサン、１，３−ジビニルテトラメチルジシロキサン、１，３−ジフェニルテトラメチルジシロキサン等が挙げられる。また、１分子中に２〜１２個のシロキサン単位を有し、かつ末端に位置するシロキサン単位に各々１個ずつ、ケイ素原子に結合した水酸基を含むジメチルポリシロキサン等を用いることもできる。 The magnetic powder may be subjected to a surface treatment with a surface treatment agent such as a titanium coupling agent, a silane coupling agent, an aluminum coupling agent, or various fatty acids in consideration of being well dispersed in the binder resin. . Of these, silane coupling agents are preferred, and specific compounds thereof include, for example, hexamethyldisilazane, trimethylsilane, trimethylchlorosilane, trimethylethoxysilane, dimethyldichlorosilane, methyltrichlorosilane, allyldimethylchlorosilane, allyl Phenyldichlorosilane, benzyldimethylchlorosilane, bromomethyldimethylchlorosilane, α-chloroethyltrichlorosilane, β-chloroethyltrichlorosilane, chloromethyldimethylchlorosilane, triorganosilyl mercaptan, trimethylsilyl mercaptan, triorganosilyl acrylate, vinyl Dimethylacetoxysilane, dimethyldiethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, diphenylethoxysilane, hexamethyldisiloxane 1,3-divinyltetramethyldisiloxane, 1,3-diphenyltetramethyldisiloxane, and the like. Further, dimethylpolysiloxane having 2 to 12 siloxane units in one molecule and one hydroxyl group bonded to a silicon atom, one for each siloxane unit located at the terminal, can also be used.
以下、実施例について説明する。 Examples will be described below.
［実施例］ [Example]
バインダ樹脂の合成のため、温度計、かく拌機、窒素導入管、および還流管を接続した反応容器中にキシレン３００質量部を入れ、窒素導入管から継続的に窒素を導入しながら、反応容器を加熱して液温を１７０℃に維持しつつ、スチレン８４５質量部、アクリル酸ｎ−ブチル１５５質量部、およびジ−ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシド８．５質量部をキシレン１２５質量部に溶解した溶液を、上記反応容器中に３時間かけて滴下し、滴下終了後、１７０℃でさらに１時間かく拌を続けたのち、溶剤を除去して、バインダ樹脂としてのスチレン−アクリル酸ｎ−ブチル共重合体を製造した。 In order to synthesize the binder resin, 300 parts by mass of xylene was put into a reaction vessel connected with a thermometer, a stirrer, a nitrogen introduction tube, and a reflux tube, and while introducing nitrogen continuously from the nitrogen introduction tube, the reaction vessel And a solution of 845 parts by mass of styrene, 155 parts by mass of n-butyl acrylate, and 8.5 parts by mass of di-tert-butyl peroxide in 125 parts by mass of xylene. Then, the mixture was dropped into the reaction vessel over 3 hours, and after completion of the dropwise addition, stirring was further continued at 170 ° C. for 1 hour, and then the solvent was removed to obtain a styrene-n-butyl acrylate copolymer as a binder resin. Manufactured.
磁性トナーの製造のため、磁性粒子としては、Ｆｅに対して１．１原子％のＺｎを含むマグネタイトからなり、粒子形状が、図３（Ｃ）および図４に示すように、８個の三角形で囲まれた凸多面体である八面体を基本とし、八面体の各頂点および稜線が曲面状であると共に、その投影像の外周部に直線とみなせる部分を有する、平均粒子径が０．２４μｍである磁性粒子を用いた。 For the production of the magnetic toner, the magnetic particles are made of magnetite containing 1.1 atomic% of Zn with respect to Fe, and the particle shape is 8 triangles as shown in FIG. 3 (C) and FIG. The base is an octahedron that is a convex polyhedron surrounded by, and each vertex and ridge line of the octahedron is curved and has an area that can be regarded as a straight line on the outer periphery of the projected image, and the average particle diameter is 0.24 μm Some magnetic particles were used.
合成したバインダ樹脂５１質量部と、上記の磁性粒子４５質量部と、離型剤としてのフィッシャー・トロプシュワックス〔サゾール社製のサゾールワックスＨ１〕３質量部と、負電荷制御剤としての金属錯体〔保土ヶ谷化学(株)製のＴ−７７〕１質量部とを、ヘンシェルミキサーを用いて混合し、２軸押出機を用いて混練し、冷却した後、ハンマーミルを用いて粗粉砕した。次いで、機械式粉砕機を用いて微粉砕した後、気流式分級機を用いて分級して、体積基準の中心粒径が８．０μｍである磁性トナーを製造した。 51 parts by mass of the synthesized binder resin, 45 parts by mass of the above magnetic particles, 3 parts by mass of Fischer-Tropsch wax (Sazol wax H1 manufactured by Sazol) as a release agent, and a metal complex as a negative charge control agent 1 part by mass of [T-77 manufactured by Hodogaya Chemical Co., Ltd.] was mixed using a Henschel mixer, kneaded using a twin screw extruder, cooled, and then roughly pulverized using a hammer mill. Next, the mixture was finely pulverized using a mechanical pulverizer and then classified using an airflow classifier to produce a magnetic toner having a volume-based center particle size of 8.0 μm.
定着装置における主要な構成部材の寸法は次のとおりである：加熱ローラの直径３６ｍｍ； 加熱ローラを被覆する弾性体であるシリコンゴムの厚さ０．７５ｍｍ; 加圧ローラの直径１２ｍｍ； テンションローラの直径：１２ｍｍ。これにより、連続印字（したがって連続定着）を２０万枚行い、２０万枚耐久印刷後の画像品質の評価を行った。その結果を表１に示す。なお、表１中に多角形とあるのは、図３（Ｂ）に示したように、稜線も頂点も尖ったままの八面体である。
実験の結果、多角体磁性粒子（頂点と稜線が尖ったままの八面体磁性粒子）を採用したトナーでは、加熱ローラと定着ベルトに破損が見られその部分に定着不良と画像不良が発生した。また、球形トナーでの２０万枚耐刷後の画像品質の評価は、定着部材表面に異物が固着してフィルミングが発生して画像不良を発生した。 As a result of the experiment, in the toner adopting the polygonal magnetic particles (octahedral magnetic particles with the apexes and ridges sharpened), the heating roller and the fixing belt were damaged, and the fixing defect and the image defect occurred in the part. Further, in the evaluation of the image quality after printing 200,000 sheets with the spherical toner, foreign matter adhered to the surface of the fixing member, filming occurred, and an image defect occurred.
これに対して、丸八面体を採用したトナーでは、０．０５μｍから０．５μｍの粒子径範囲で、ベルト表面損傷、フィルミング、定着オフセットがいずれも発生せず、ベルト定着装置に好適な磁性トナーであることが証明された。 On the other hand, in the toner employing the round octahedron, the belt surface damage, filming, and fixing offset do not occur in the particle diameter range of 0.05 μm to 0.5 μm, and the magnetic toner is suitable for the belt fixing device. Proved to be
本発明は、ベルト定着装置及びこれを使用する電子写真画像形成装置に利用可能である。 The present invention is applicable to a belt fixing device and an electrophotographic image forming apparatus using the belt fixing device.
４ 加熱ローラ
６ 加圧ローラ
８ テンションローラ
１０ 無端転写ベルト
１４ 弾性層
Ｈ ヒータ
4
Claims (6)
当該トナーは、バインダ樹脂中に磁性粒子を分散したものであり、
前記磁性粒子の粒子形状は、８個の三角形で囲まれた凸多面体である八面体を基本とし、八面体の各頂点および稜線が曲面状であり、その投影像の外周部に直線とみなせる部分を有することを特徴とする定着装置。 An endless belt is suspended between the pressure roller and the tension roller, the pressure roller and the tension roller are pressed against the heating roller via the endless belt, and a recording medium is passed between the endless belt and the heating roller. In the fixing device for fixing the toner image on the recording body to the recording body,
The toner is obtained by dispersing magnetic particles in a binder resin.
The particle shape of the magnetic particles is basically an octahedron that is a convex polyhedron surrounded by eight triangles, and each apex and ridge line of the octahedron is curved, and a portion that can be regarded as a straight line on the outer periphery of the projected image A fixing device.
前記静電潜像をトナーによりトナー像として現像する現像手段と、
前記トナー像を記録体上に転写する転写手段と、
前記トナー像を前記記録体上に定着する請求項１記載の定着装置とを備えることを特徴とする画像形成装置。 A photoreceptor for forming an electrostatic latent image;
Developing means for developing the electrostatic latent image as a toner image with toner;
Transfer means for transferring the toner image onto a recording medium;
An image forming apparatus comprising: a fixing device according to claim 1, wherein the toner image is fixed on the recording medium.
当該トナーは、バインダ樹脂中に磁性粒子を分散したものであり、
前記磁性粒子の粒子形状は、８個の三角形で囲まれた凸多面体である八面体を基本とし、八面体の各頂点および稜線が曲面状であり、その投影像の外周部に直線とみなせる部分を有することを特徴とする定着方法。 An endless belt is suspended between the pressure roller and the tension roller, the pressure roller and the tension roller are pressed against the heating roller via the endless belt, and a recording medium is passed between the endless belt and the heating roller. In the fixing method for fixing the toner image on the recording body to the recording body,
The toner is obtained by dispersing magnetic particles in a binder resin.
The particle shape of the magnetic particles is basically an octahedron that is a convex polyhedron surrounded by eight triangles, and each apex and ridge line of the octahedron is curved, and a portion that can be regarded as a straight line on the outer periphery of the projected image A fixing method characterized by comprising:
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