JP4532721B2 - Method for producing magnetic toner - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真法、静電記録法、磁気記録法、トナージェット法のごとき画像形成方法に用いられる磁性トナーに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、電子写真法としては多数の方法が知られているが、一般には光導電性物質を利用し、種々の手段により静電荷像担持体(感光体)上に電気的潜像を形成し、次いで前記潜像をトナーで現像を行なって可視像とし、必要に応じて紙などの転写材にトナー像を転写した後、熱あるいは圧力等により転写材上にトナー画像を定着して複写物を得るものである。
【0003】
電気的潜像をトナーにより可視化する方法としては、カスケード現像法、磁気ブラシ現像法、加圧現像方法、キャリアとトナーからなる二成分系現像剤を用いる磁気ブラシ現像法、トナー担持体が感光体と非接触でトナーをトナー担持体から感光体へ飛翔させる非接触一成分現像法、トナー担持体を感光体に圧接させ電界によってトナーを転移させる接触一成分現像法、さらには、磁性トナーを用い、中心に磁極を配した回転スリーブを用い感光体上とスリーブ上の間を電界にて飛翔させる、いわゆるジャンピング法も用いられている。
【0004】
ジャンピング法としては例えば、特開昭54−43027号公報においては、トナー担持体上に絶縁性磁性トナーを薄く塗布し、これを摩擦帯電せしめ、次いでこれを磁界の作用下で静電潜像にきわめて近接させ、かつ接触することなく対向させ、現像する方法が開示されている。この方法によれば、絶縁性磁性トナーをトナー担持体上に薄く塗布することにより磁性トナーの十分な摩擦帯電を可能とし、しかも磁性トナーを磁力によって支持しつつ静電潜像に接することなく現像が行われるため、非画像部への磁性トナーの転移、いわゆるカブリが抑制されて高精細な画像を得ることが可能となる。
【0005】
このような一成分現像方式は、二成分方式のようにガラスビーズや鉄粉等のキャリア粒子が不要なため、現像装置自体を小型化・軽量化できる。さらには、二成分現像方式は磁性トナー中のトナー濃度を一定に保つ必要があるため、トナー濃度を検知し必要量のトナーを補給する装置が必要である。よって、ここでも現像装置が大きく重くなる。一成分現像方式ではこのような装置は必要とならないため、やはり小さく軽くできるため好ましい。
【0006】
また、プリンター装置はLED、LBPプリンターが最近の市場の主流になっており、技術の方向としてより高解像度即ち、従来240、300dpiであったものが400、600、800dpiとなって来ている。複写機に関しても同様である。この要求を満たす一つの手段としてトナーの小粒径化が進んでおり、特開平1−112253号公報、特開平1−191156号公報、特開平2−214156号公報、特開平2−284158号公報、特開平3−181952号公報、特開平4−162048号公報などでは特定の粒度分布の粒径の小さいトナーが提案されている。
【0007】
一方、現像工程で感光体上に形成されたトナー像は転写工程で転写材に転写されるが、感光体上に残った画像部の転写残トナー及び非画像部のカブリトナーはクリーニング工程でクリーニングされ、廃トナー容器にトナーは蓄えられる。このクリーニング工程については、従来ブレードクリーニング、ファーブラシクリーニング、ローラークリーニング等が用いられていた。しかし、かかるクリーニング装置を具備するために装置が必然的に大きくなり装置のコンパクト化を目指すときのネックになっていた。このため、廃トナーの少ないシステムが望まれており、転写効率が高くカブリの少ないトナーが求められていた。
【0008】
さらには、エコロジーの観点より、単位枚数当たりのトナー消費量の低減も求められている。トナー消費量の低減については、トナーの着色力の向上が必要であるが、これには着色剤の小粒径化、分散の均一性が重要となる。
【0009】
従来、トナーの着色剤としては、顔料、染料、カーボンブラック等が一般に使用されるが、特に磁性トナーにおいては、磁性材料をそのまま着色剤として用いる場合が多い。このため、磁性トナーにおいて、トナーの着色力を向上させるためには、磁性材料の小粒径化、均一分散性が重要となる。しかしながら、磁性体は小粒径化すると、磁性体自身が赤味を帯びるという問題に加え、トナー中での均一分散が困難なため、磁性体の分散不良により、得られる画像が赤味を帯びてしまい、画像品位にかけるといった問題が生じる。
【0010】
さて、こういった画像形成プロセスにおいて用いられる磁性トナーは、結着樹脂と着色剤を主成分とし、他に、荷電制御剤、離型剤などトナーとして必要な特性をひき出すための添加剤を含有しているのが一般的である。
【0011】
近年、複写機、プリンター装置は高速化が進んでいるが、それに伴いトナーのより一層の低温定着化も求められ、それに付随してトナーの定着部材表面への付着、いわゆるオフセットの改良にも多大な努力が払われている。被転写体上への良好な定着性を得るため、離型剤をトナー中に含有させることが行われている。
【0012】
トナー中に離型剤を含有させることは、例えば特公昭52−3304号公報、特公昭52−3305号公報、特開昭57−52574号公報等に技術が開示されている。
【0013】
また、特開平3−50559号公報、特開平2−79860号公報、特開平1−109359号公報、特開昭62−14166号公報、特開昭61−273554号公報、特開昭61−94062号公報、特開昭61−138259号公報、特開昭60−252361号公報、特開昭60−252360号公報、特開昭60−217366号公報などにワックス類を含有させる技術が開示されている。
【0014】
しかしながら、離型剤は一般的に結着樹脂や磁性体との相溶性が良くないため、トナー中に均一に分散させることが比較的難しく、このような材料分散の不均一なトナーではトナー帯電量も不均一となり、カブリといった非画像部の汚れの無い高画質の達成は容易ではない。さらに、このようなトナーは、離型剤の分散性が不均一であるため、離型剤の一部がトナー表面に露出してしまうため、あるいは、離型剤成分がしみ出しやすくなっているため、高温高湿下での長期使用においてトナー劣化を促進しやすく、カブリの悪化、転写性の低下を招きやすい。また、トナー劣化によりドット再現性や細線再現性も著しく劣るものとなってしまう。
【0015】
一方、磁性トナーを用いる現像方法には、用いる磁性トナーに関わる不安定要素がある。その一つは、磁性トナー中には微粉末状の磁性体が相当量混合分散されており、磁性体の一部がトナー粒子の表面に露出しているため、磁性トナーの流動性及び摩擦帯電性に影響し、結果として、磁性トナーの現像特性、転写性、耐久性等の磁性トナーに要求される種々の特性の変動あるいは劣化を引き起こすというものである。
【0016】
従来の磁性体を含有する磁性トナーを用いた場合に、上述した問題が生じてしまうのは、磁性トナーの表面に磁性体が露出していることがその大きな原因と考えられる。すなわち、磁性トナーの表面に、トナーを構成する樹脂に比して相対的に抵抗の低い磁性体微粒子が露出することにより、トナー帯電性能の低下、トナー流動性の低下、それに伴うカブリの増加、転写性の悪化が生じ、その上、長期間の使用においては、トナー同士あるいは規制部材との摺擦による磁性体の剥離に伴う画像濃度の低下などトナーの劣化などが引き起こされるのである。
【0017】
従来トナーは、結着樹脂、着色剤等を溶融混合し、均一に分散した後、微粉砕装置により粉砕し、分級機により分級して、所望の粒径を有するトナーとして製造(粉砕法)されて来たが、トナーの微小粒径化には材料の選択範囲に制限がある。例えば、樹脂着色剤分散体が充分に脆く、経済的に使用可能な製造装置で微粉砕し得るものでなくてはならない。この要求から、樹脂着色剤分散体を脆くするため、この樹脂着色剤分散体を実際に高速で微粉砕する場合に、広い粒径範囲の粒子が形成され易く、特に比較的大きな割合の微粒子(過度に粉砕された粒子)がこれに含まれるという問題が生ずる。更に、このように高度に脆性の材料は、複写機等において現像用トナーとして使用する際、しばしば、更に微粉砕ないし粉化を受ける。
【0018】
また、粉砕法では、本質的に、トナーの表面に磁性酸化鉄粒子が露出してしまうため、トナーの流動性や過酷環境下での帯電安定性にどうしても問題が残る。
【0019】
この様な粉砕法によるトナーの問題点を克服するため、更には上記のごとき要求を満たすため懸濁重合法によるトナーの製造方法が提案されている。
【0020】
一般に、懸濁重合によるトナー(以後、重合トナー)は、トナーの微粒子化が容易に可能であり、更には、得られるトナーの形状が球状であることから流動性に優れ、高画質化に有利となる。
【0021】
しかしながら、この重合トナー中に磁性体を含有することにより、その流動性及び帯電特性は著しく低下し、着色力も劣るものとなる。これは、磁性粒子は一般的に親水性であるためにトナー表面に偏在しやすく、トナー粒子中での磁性体の分散が不十分であるためである。この問題を解決するためには磁性体の表面特性の改質が重要となる。
【0022】
重合トナー中の磁性体の分散性向上のための表面改質に関しては、数多く提案されている。例えば、特開昭59−200254号公報、特開昭59−200256号公報、特開昭59−200257号公報、特開昭59−224102号公報等に磁性体の各種シランカップリング剤処理技術が提案されており、特開昭63−250660号公報、特開平10−239897号公報では、ケイ素元素含有磁性粒子をシランカップリング剤で処理する技術が開示されている。
【0023】
しかしながら、これらの処理によりトナー中の磁性体の分散性はある程度向上するものの、磁性体表面の疎水化を均一に行うことが困難であるという問題があり、したがって、磁性体同士の合一や疎水化されていない磁性体粒子の発生を避けることができず、磁性体の内包性が十分ではなく、また、トナー中の分散性を良好なレベルにまで向上させるには不十分である。
【0024】
また、特開昭54−84731号公報には0.5〜0.6μmの磁性体を親油化処理した磁性体を用い、磁性体の内包性向上に関する技術が開示されている。しかし、トナーの着色力を上げるため、小粒径の磁性体を用いた場合、処理の均一性が劣るものとなり、着色力の向上には改善の余地があった。
【0025】
さらに、上述のような重合トナーにおいては、トナー中での磁性体の分散性が悪いと、離型剤の偏在を引き起こし、高温高湿下での耐久性にも改善の余地がある。
【0026】
また、トナー粒径を小さくすると、トナーの粒度分布の制御が困難になると共に、磁性体、離型剤等の分散がより悪化する傾向にあり、前述した種々の課題の解決が十分にはなされていない。
【0027】
トナーの流動特性や帯電特性等を改善する目的でトナー母粒子に外部添加剤として無機微粉体を添加する方法が提案され、広く用いられている。
【0028】
例えば、特開平5−66608号公報、特開平4−9860号公報等では、疎水化処理を施した無機微粉体若しくは疎水化処理した後さらにシリコーンオイル等で処理した無機微粉体を添加する方法を、また特開昭61−249059号公報、特開平4−264453号公報、特開平5−346682号公報では、疎水化処理無機微粉体とシリコーンオイル処理無機微粉体を併用添加する方法を提案している。
【0029】
しかしながら、これらの提案も重合トナーの如き球形、あるいは球形に近い形状を有するトナーにおいては、トナー表面がなめらかであるが故、上記の如き外部添加剤の劣化が進みやすく、且つ、解像度を高めるためにより粒径の小さなトナー粒子を用いた場合、前述の問題の改善には更なる改良の余地があった。
【0030】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、安定した帯電性能を有し、高温高湿下の長時間の使用においても画像濃度が高く、高品位な画像を得ることができる磁性トナーを提供することにある。
【0031】
本発明の目的は、転写性に優れ、カブリの無い磁性トナーを提供することにある。
【0032】
【課題を解決するための手段】
本発明は、少なくとも結着樹脂、離型剤及び磁性体を含有する磁性トナー粒子を有する磁性トナーの製造方法において、
前記磁性トナー粒子は、スチレンを主成分とする重合性単量体、離型剤及び磁性体を少なくとも含有する重合性単量体組成物を水系媒体中に懸濁し、重合を行うことによって得られたものであり、
前記磁性体は、磁性酸化鉄であり、
前記磁性トナーは、平均円形度が0.970以上であり、重量平均粒径が3乃至10μmであり、
前記磁性トナーは磁場79.6kA/m(1000エルステッド)における磁化の強さが10〜50Am2/kg(emu/g)であり、
前記磁性体の体積平均粒径をA、スチレン中における前記磁性体のストークス径をBとしたとき、前記磁性体は下式(1)を満たし、
(1) 1.0≦B/A≦2.8
前記磁性トナー中の磁性体が、2重結合を有さない少なくとも一種類以上のシランカップリング剤と、2重結合を有するシランカップリング剤で疎水化処理されており、
前記2重結合を有さないシランカップリング剤が下式
p 2p+1 −Si−(OC q 2q+1 3
[式中、pは6〜20の整数を示し、qは1〜3の整数を示す。]
で表されるアルキルトリアルコキシシランカップリング剤であり、
前記2重結合を有するシランカップリング剤が、フェニルトリメトキシシラン或いはγ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランであることを特徴とする磁性トナーの製造方法に関する。
【0033】
【発明の実施の形態】
本発明者らが鋭意検討を行ったところ、トナーの平均円形度が0.970以上であると、トナーの転写性が非常に良好なものとなることが判明した。これは、トナー粒子と感光体との接触面積が小さく、鏡映力やファンデルワールス力等に起因するトナー粒子の感光体への付着力が低下するためと考えられる。さらに、トナーの円形度が非常に高いため、磁性トナーは現像部で均一で細い穂を形成し潜像に対し忠実な現像を行うことが可能となり、画質の向上が期待できる。
【0034】
また、トナーの円形度分布において、モード円形度が0.99以上であると、トナー粒子の多くが真球に近い形状を有することを意味しており、上記作用がより一層顕著になり、好ましい。
【0035】
従って、このようなトナーを用いれば転写効率が高く、転写残トナーが非常に低減すると共に、トナー融着が防止され、画像欠陥が著しく抑制されるものと考えられる。
【0036】
また、本発明のトナーのように0.970以上の円形度を有することによって、トナー担持体上でのトナーの穂立ちが細く密になることによって、帯電が均一化され、カブリが大幅に減少する。
【0037】

Figure 0004532721
【0038】
【数1】
Figure 0004532721
【0039】
【数2】
Figure 0004532721
【0040】
また、モード円形度は、円形度を0.40から1.00までを0.01毎に61分割し、測定した粒子の円形度をそれぞれの円形度に応じて各分割範囲に割り振り、円形度頻度分布において頻度値が最大となるピークの円形度である。
【0041】
なお、本発明で用いている測定装置である「FPIA−1000」は、各粒子の円形度を算出後、平均円形度及びモード円形度の算出に当たって、粒子を得られた円形度によって、円形度0.40〜1.00を61分割したクラスに分け、分割点の中心値と頻度を用いて平均円形度及びモード円形度の算出を行う算出法を用いている。しかしながら、この算出法で算出される平均円形度及びモード円形度の各値と、上述した各粒子の円形度を直接用いる算出式によって算出される平均円形度及びモード円形度の各値との誤差は、非常に少なく、実質的には無視できる程度のものであり、本発明においては、算出時間の短絡化や算出演算式の簡略化の如きデータの取り扱い上の理由で、上述した各粒子の円形度を直接用いる算出式の概念を利用し、一部変更したこのような算出法を用いても良い。
【0042】
具体的な測定方法としては、界面活性剤を約0.1mg溶解している水10mlに磁性トナー約5mgを分散させて分散液を調製し、超音波(20kHz,50W)を分散液に5分間照射し、分散液濃度を5000〜2万個/μlとして、前記装置により測定を行い、3μm以上の円相当径の粒子群の平均円形度及びモード円形度を求める。
【0043】
本発明における「平均円形度」とは、磁性トナーの凹凸の度合いの指標であり、磁性トナーが完全な球形の場合1.000を示し、磁性トナーの表面形状が複雑になるほど平均円形度は小さな値となる。
【0044】
なお、本測定において3μm以上の円相当径の粒子群についてのみ円形度を測定する理由は、3μm未満の円相当径の粒子群にはトナー粒子とは独立して存在する外部添加剤の粒子群も多数含まれるため、その影響によりトナー粒子群についての円形度が正確に見積もれないからである。
【0045】
本発明の磁性トナーは、含有する磁性体の体積平均粒径をA、スチレン中における前記磁性体のストークス径をBとすると、1.0≦B/A≦3.5であり、好ましくは1.0≦B/A≦2.8であり、より好ましくは1.0≦B/A≦2.2である。
【0046】
「スチレン中でのストークス径」とは、スチレン10gに対し、磁性体8gをいれ、ホモジナイザー(20kHz,50W)にて3分間分散させた後、タービスキャン(Formal action社製)にて沈降速度Vを求め、以下の式から求めた値である。
【0047】
タービスキャンは、一定時間毎に上記溶液の粒子界面の位置を測定する装置であり、透過光により測定を行った。これにより得られた粒子界面の移動距離と移動に要した時間から、沈降速度を求めるものである。具体的には、上記混合溶液をサンプル管に約5cmの高さになるように入れ、automatic scanにてスキャン間隔を3分、スキャン回数を161回とし、23℃,60%RHにて測定を行う。
【0048】
【数3】
Figure 0004532721
ここで、Vは粒子の移動速度(m/s)、ρcはスチレンの密度(900kg/m3)、ρpは磁性体の密度(kg/m3)、gは重力定数(9.81m/s2)、νはスチレンの動的粘度(8.1×10-7m/s)、φは溶液中における磁性体の体積分率である。
【0049】
なお、磁性体の密度は真密度計により測定した値を用いた。具体的にはマイクロメリティックス アキュピック1330(島津製作所)を用いた。
【0050】
また、磁性体の体積平均粒径は、透過型電子顕微鏡を用いて測定する。具体的には、エポキシ樹脂中へ観察すべきトナー粒子、あるいは、磁性体を十分に分散させた後、温度40℃の雰囲気中で2日間硬化させ得られた硬化物を、ミクロトームにより薄片状のサンプルとして、透過型電子顕微鏡(TEM)において1万倍ないしは4万倍の拡大倍率の写真で、視野中の一次粒径と確認できる磁性体粒子100個を測定して求めた。また、画像解析装置により粒子径を測定することも可能である。
【0051】
ここで、ストークス径が大きいということは、スチレン中での磁性体の分散粒径が大きいことを意味し、磁性体の体積平均粒径との比、即ち、B/Aが大きなものはスチレン中で磁性体が数個から複数個凝集した状態で存在することを示唆する。このような状態においては、本発明において好適なトナーの製造方法である、懸濁重合法(後述)でトナーを製造した場合、造粒後の油滴中での磁性体の分散が不十分であり、トナー粒子中で磁性体が合一・凝集した形で存在することになる。そのため、一次粒径が小さな磁性体を用いても、B/Aが大きなものはトナー中での磁性体の分散粒径が大きなものとなってしまい、トナーの隠ぺい力が低下するために、着色力は劣るものとなってしまう。
【0052】
さらに、ストークス径が大きいもの、即ち、重合性単量体中での磁性体の沈降速度が速いものは、造粒時においてはトナー組成物(重合性単量体、磁性体等)が不均一になり易く、粒度分布が広いものとなってしまい、さらに、液滴形成後の重合時においては、液滴中での磁性体の偏在、それに伴う離型剤の偏在を引き起こしてしまう(偏在がひどい場合、トナー粒子の半分に磁性体、残りの半分に離型剤が存在する場合もある)。ここで、特に、離型剤の偏在が生じると、トナー表面に離型剤の一部が露出してしまうため、あるいは、離型剤成分がしみ出し易くなるため、高温高湿環境下での耐久性が劣るものとなってしまう。
【0053】
また、磁性体の分散性が悪いトナーから得られる画像、特に、ハーフトーン画像において、赤味の強い画像が得られ、画像品位が劣るものとなる。この理由については定かではないが、トナー中での磁性体の偏在により、磁性体が粗に、あるいは、密に存在する部分で長波長側の光が吸収されにくく(あるいは、反射されやすく)なっているためであると考えている。
【0054】
このため、小粒径の磁性体を用いても、B/Aが大きいものは、着色力が上がらず、且つ、赤味の強い画像が得られてしまう。このため、B/Aは3.5以下であることが必要である。
【0055】
一方、ストークス径が小さいということは、スチレン中での磁性体の分散粒径はほぼ一次粒径に近い状態であることを意味し、B/Aが1.0未満となるとは考えにくい。
【0056】
このため、1.0≦B/A≦3.5とすることで、着色力、及び、高温高湿下での耐久性に優れ高品位な画像を得ることができる。
【0057】
ストークス径は磁性体の処理剤、処理方法、及び磁性体の分散方法により調整することが可能である。これは次の理由によるものであると考えている。
【0058】
第一に、磁性体表面は親水性であり、重合性単量体は疎水性である。このため、磁性体表面の疎水化処理が不均一であると、磁性体の良好な分散性は得られない。また、物理的に(機械的あるいは超音波分散等)磁性体を分散させても、表面処理が不均一な磁性体は再び凝集してしまい、ストークス径は大きなものとなってしまう。
【0059】
第二に、均一な処理であっても、分散媒である重合性単量体と磁性体のなじみが良くないものは、磁性体の分散が劣るものとなる。
【0060】
従来、重合トナーに使用される磁性体の表面改質に関しては、数多く提案されている。例えば、特開昭59−200254号公報、特開昭59−200256号公報、特開昭59−200257号公報、特開昭59−224102号公報等に磁性体の各種シランカップリング剤処理技術が提案されており、特開昭63−250660号公報では、ケイ素元素含有磁性粒子をシランカップリング剤で処理する技術が開示されている。
【0061】
しかしながら、これらの処理により磁性体表面の疎水化を均一に行うことが困難であるという問題があり、したがって、磁性体同士の合一や疎水化されていない磁性体粒子の発生を避けることができず、ストークス径は大きくなり、粒度分布も広いものとなってしまう。また、疎水化磁性酸化鉄を用いる例として特開昭54−84731号公報にアルキルトリアルコキシシランで処理した磁性酸化鉄を含有するトナーが提案されている。この磁性酸化鉄の添加により、確かにトナーの電子写真諸特性は向上しているものの、磁性酸化鉄の表面活性は元来小さく、処理の段階で合一粒子が生じたり、疎水化が不均一であったりで、必ずしも満足のいくものではない。また、小粒径の磁性体を用いた場合、均一な処理がより困難なものとなり、本発明に適用するにはさらなる改良が必要である。さらに、磁性体の内包性向上のため、処理剤等を多量に使用したり、高粘性の処理剤等を使用した場合、疎水化度は確かに上がるものの、粒子同士の合一等が生じてストークス径は逆に大きなものとなってしまう。
【0062】
このように、従来の表面処理磁性体を用いた重合トナーでは、表面処理の均一性は必ずしも達成されておらず、着色力の向上、高温高湿下での高耐久性を得ることは難しい。
【0063】
そこで、本発明の磁性トナーに使用される磁性体においては、その粒子表面を疎水化する際、水系媒体中で、磁性体粒子を一次粒径となるよう分散しつつカップリング剤を加水分解しながら表面処理する方法を用いることが非常に好ましい。この疎水化処理方法は気相中で処理するより、磁性体粒子同士の合一が生じにくく、また疎水化処理による磁性体粒子間の帯電反発作用が働き、磁性体はほぼ一次粒子の状態で表面処理される。
【0064】
カップリング剤を水系媒体中で加水分解しながら磁性体表面を処理する方法は、クロロシラン類やシラザン類のようにガスを発生するようなカップリング剤を使用する必要もなく、さらに、これまで気相中では磁性体粒子同士が合一しやすくて、良好な処理が困難であった高粘性のカップリング剤も使用できるようになり、疎水化の効果は絶大である。
【0065】
本発明に係わる磁性体の表面処理において使用できるカップリング剤としては、例えば、シランカップリング剤、チタンカップリング剤等が挙げられる。より好ましく用いられるのはシランカップリング剤であり、一般式
Rm SiYn
[式中、Rはアルコオキシ基を示し、mは1〜3の整数を示し、Yはアルキル基、ビニル基、グリシドキシ基、メタクリル基の如き炭化水素基を示し、nは1〜3の整数を示す。]
で示されるものである。
【0066】
例えばビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス(βメトキシエトキシ)シラン、β−(3,4エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、n−ブチルトリメトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、トリメチルメトキシシラン、ヒドロキシプロピリトリメトキシシラン、n−ヘキサデシルトリメトキシシラン、n−オクタデシルトリメトキシシラン等を挙げることができる。
【0067】
この中で、磁性体の分散性の向上には、2重結合を有するシランカップリング剤を用いることが好ましく、フェニルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランがより好ましい。これは、特に懸濁重合を行う場合、2重結合を有するカップリング剤で処理すると、磁性体と重合性単量体とのなじみが良好になるためであると考えられ、トナー粒子中での磁性体の分散性が良好なものとなる。
【0068】
しかし、これら2重結合を有するカップリング剤のみの使用では、磁性体に十分な疎水性を持たせることは困難であり、疎水性が十分で無い磁性体がトナー表面に露出する等の影響により、トナーの粒度分布も広いものとなってしまう。この理由は定かではないが、カップリング剤自身の疎水性や、磁性体表面の活性基との反応性、及び、磁性体表面の被覆性が劣ることによるものであると考えている。このため、十分な疎水性を得るために以下の式で示されるアルキルトリアルコキシシランカップリング剤を併用することがより好ましい。
【0069】
p2p+1−Si−(OCq2q+13
[式中、pは2〜20の整数を示し、qは1〜3の整数を示す。]
【0070】
上記式におけるpが2より小さいと、疎水化処理は容易となるが、疎水性を十分に付与することが困難であり、トナー粒子からの磁性粒子の露出を抑制するのが難しくなる。またpが20より大きいと、疎水性は十分になるが、磁性体粒子同士の合一が多くなり、磁性体粒子を十分に分散性させることが困難になり、着色力が劣り、高温高湿下での耐久性も劣る。
【0071】
また、qが3より大きいと、シランカップリング剤の反応性が低下して疎水化が十分に行われにくくなる。
【0072】
特に、式中のpが2〜20の整数(より好ましくは、3〜15の整数)を示し、qが1〜3の整数(より好ましくは、1又は2の整数)を示すアルキルトリアルコキシシランカップリング剤を使用するのが良い。
【0073】
その処理量は磁性体100質量部に対して、シランカップリング剤の総量が0.05〜20質量部、好ましくは0.1〜10質量部であり、磁性体の表面積やカップリング剤の反応性に応じて処理剤の量を調整することが好ましい。
【0074】
ここで、「水系媒体」とは、水を主要成分としている媒体である。具体的には、水系媒体として水そのもの、水に少量の界面活性剤を添加したもの、水にpH調整剤を添加したもの、水に有機溶剤を添加したものが挙げられる。界面活性剤としては、ポリビニルアルコールの如きノンイオン系界面活性剤が好ましい。界面活性剤は、水に対して0.1〜5質量%添加するのが良い。pH調整剤としては、塩酸の如き無機酸が挙げられ、有機溶剤としてはアルコール類等が挙げられる。
【0075】
撹拌は、例えば撹拌羽根を有する混合機(具体的には、アトライター、TKホモミキサーの如き高剪断力混合装置)で、磁性体粒子が水系媒体中で、一次粒子になるように充分におこなうのが良い。
【0076】
なお、複数種のシランカップリング剤を用いる場合、同時、あるいは時間差をもって複数種のカップリング剤を投入し、磁性体の処理を行う。
【0077】
こうして得られる磁性体は粒子の凝集が見られず、個々の粒子表面が均一に疎水化処理されているため、ストークス径は小さなものとなり、磁性体の分散性は良好なものとなる。
【0078】
本発明のトナーにおいて用いられる磁性体は、リン、コバルト、ニッケル、銅、マグネシウム、マンガン、アルミニウム、珪素などの元素を含んでもよい。また、磁性体は四三酸化鉄、γ−酸化鉄等、酸化鉄を主成分とするものであり、これらを1種または2種以上併用して用いられる。これら磁性体は、窒素吸着法によるBET比表面積が好ましくは2〜30m2/g、特に3〜28m2/g、更にモース硬度が5〜7のものが好ましい。
【0079】
磁性体の形状としては、多面体、8面体、6面体、球形、針状、鱗片状などがあるが、多面体、8面体、6面体、球形等の異方性の少ないものが画像濃度を高める上で好ましい。こういった磁性体の形状はSEMなどによって確認することができる。
【0080】
磁性体の体積平均粒径としては0.05〜0.4μmが好ましく、より好ましくは0.1〜0.3μmである。体積平均径が0.05μm未満の場合、黒色度の低下が顕著となり、白黒用トナーの着色剤としては着色力が不十分となるうえに、磁性体どうしの凝集が強くなるため、分散性が悪化する。また、磁性体表面の均一性処理が非常に困難なものとなる。一方、体積平均粒径が0.4μmを超えてしまうと、一般の着色剤と同様に着色力が不足するようになる。加えて、体積平均粒径が0.4μmより大きな磁性体を用いると、本発明の如き、小粒径トナー用の着色剤として使用する場合、個々のトナー粒子に均一に磁性粒子を分散させることが確率的に困難となり、トナーの均一帯電性が損なわれる。
【0081】
本発明に用いられる磁性体は、体積平均変動係数が35以下であることが好ましい。体積平均変動係数が35より大きいということは、磁性体の粒度分布が広いことを意味する。このような磁性体を使用すると、磁性体表面の処理の均一性が劣るとともに、トナー中での分散性が悪化する。
【0082】
なお、体積平均変動係数は次式により求めるものと定義する。
【0083】
【数4】
Figure 0004532721
【0084】
本発明に用いる磁性体の疎水化度は25〜95%であることが好ましく、より好ましくは35〜95%である。疎水化度は磁性体表面の処理剤の種類、及び、量により任意に変えることが可能である。「疎水化度」とは磁性体の疎水性を示しており、疎水化度が低いものは親水性が高いことを意味する。そのため、疎水化度が低い磁性体を用いた場合、本発明に好適に用いられる懸濁重合法では、造粒中に磁性体が水系に移行してしまい、粒度分布がブロードになると共に、磁性体がトナー表面に露出、あるいはトナーから遊離して存在することになり好ましくない。また、重合性単量体中での分散性も劣るものとなる。一方、疎水化度を95%超とするためには、磁性体表面の処理剤を多量に使用せねばならず、この様な状態では磁性体の合一が生じ易く、処理の均一性が損なわれてしまう。
【0085】
なお、本発明における疎水化度とは以下の方法により測定されたものである。
【0086】
磁性体の疎水化度の測定は、メタノール滴定試験により行う。メタノール滴定試験は、疎水化された表面を有する磁性体の疎水化度を確認する実験的試験である。
【0087】
メタノールを用いた疎水化度測定は次のように行う。磁性体0.1gを容量250mlのビーカーの水50mlに添加する。その後メタノールを液中に徐々に添加し滴定を行う。この際メタノールは液底部より供給し、緩やかに撹拌しながら行う。磁性粒子の沈降終了は、液面に磁性体の浮遊物が確認されなくなった時点とし、疎水化度は、沈降終了時点に達した際のメタノール及び水混合液中のメタノールの体積百分率としてあらわされる。
【0088】
本発明のトナーに用られる磁性体は、結着樹脂100質量部に対して、10質量部乃至200質量部を用いることが好ましい。さらに好ましくは20〜180質量部を用いることが良い。10質量部未満ではトナーの着色力が乏しく、カブリの抑制も困難である。一方、200質量部を超えると、トナー担持体への磁力による保持力が強まり現像性が低下したり、個々のトナー粒子への磁性体の均一な分散が難しくなるだけでなく、定着性が低下してしまう。
【0089】
なお、トナー中の磁性体の含有量の測定は、パーキンエルマー社製熱分析装置「TGA7」で測定した。測定方法は、窒素雰囲気下において昇温速度25℃/分で常温から900℃までトナーを加熱し、100℃から750℃まで間の減量質量%を結着樹脂量とし、残存質量を近似的に磁性体量とした。
【0090】
本発明に係わる磁性トナーに用いられる磁性体は、例えばマグネタイトの場合、下記方法で製造される。
【0091】
第一鉄塩水溶液に、鉄成分に対して当量または当量以上の水酸化ナトリウムの如きアルカリを加え、水酸化第一鉄を含む水溶液を調製する。調製した水溶液のpHをpH7以上(好ましくはpH8〜14)に維持しながら空気を吹き込み、水溶液を70℃以上に加温しながら水酸化第一鉄の酸化反応をおこない、磁性酸化鉄粒子の芯となる種晶をまず生成する。
【0092】
次に、種晶を含むスラリー状の液に、前に加えたアルカリの添加量を基準として約1当量の硫酸第一鉄を含む水溶液を加える。液のpHを6〜14に維持しながら空気を吹込みながら水酸化第一鉄の反応をすすめ、種晶を芯にして磁性酸化鉄粒子を成長させる。酸化反応がすすむにつれて液のpHは酸性側に移行していくが、液のpHは6未満にしない方が好ましい。酸化反応の終期に液のpHを調整し、磁性酸化鉄が一次粒子になるよう十分に撹拌し、カップリング剤を添加して十分に混合撹拌し、撹拌後に濾過し、乾燥し、軽く解砕することで疎水性処理磁性酸化鉄粒子が得られる。あるいは、酸化反応終了後、洗浄、濾過して得られた酸化鉄粒子を、乾燥せずに別の水系媒体中に再分散させた後、再分散液のpHを調整し、十分撹拌しながらシランカップリング剤を添加し、カップリング処理を行っても良い。
【0093】
いずれにせよ、酸化反応終了後に乾燥工程を経ずに表面処理を行うことが肝要であり、本発明のトナーにおける重要なポイントである。
【0094】
第一鉄塩としては、一般的に硫酸法チタン製造に副生する硫酸鉄、鋼板の表面洗浄に伴って副生する硫酸鉄の利用が可能であり、更に塩化鉄等が可能である。
【0095】
水溶液法による磁性酸化鉄の製造方法は一般に反応時の粘度の上昇を防ぐこと、及び、硫酸鉄の溶解度から鉄濃度0.5〜2mol/lが用いられる。硫酸鉄の濃度は一般に薄いほど製品の粒度が細かくなる傾向を有する。また、反応に際しては、空気量が多いほど、そして反応温度が低いほど微粒化しやすい。
【0096】
このようにして製造された疎水性磁性体粒子を材料とした磁性トナーを使用することにより、安定したトナーの帯電性が得られ、転写効率が高く、高画質及び高安定性が可能となる。
【0097】
本発明のトナーは、磁場79.6kA/m(1000エルステッド)における磁化の強さが10〜50Am2/kg(emu/g)である磁性トナーであることが重要である。これは、現像装置内に磁気力発生手段を設けることで、磁性トナーではトナーの漏れを防止でき、トナーの搬送性或いは撹拌性を高められるばかりでなく、トナー担持体上に磁力が作用するように磁気力発生手段を設けることで、磁性トナーが穂立ちを形成するため、トナーの飛散を防止することが容易となる。
【0098】
トナーの磁場79.6kA/mにおける磁化の強さが10Am2/kg未満であると、上記の効果が得られず、トナー担持体上に磁力を作用させるとトナーの穂立ちが不安定となり、トナーへの帯電付与が均一に行えないことによるカブリ、画像濃度ムラ、転写残トナーの回収不良等の画像不良を生じる易くなる。一方、トナーの磁場79.6kA/mにおける磁化の強さが50Am2/kgよりも大きいと、トナーに磁力を作用させると磁気凝集によりトナーの流動性が著しく低下し、現像性が低下しトナーがダメージを受けやすくなり、トナー劣化が著しくなる。さらに、転写性も低下することで転写残トナーが増加し好ましくない。
【0099】
なお、本発明において磁性トナーの飽和磁化の強さは、振動型磁力計VSM P−1−10(東英工業社製)を用いて、25℃の室温にて外部磁場79.6kA/mで測定した。また、磁性体の磁気特性は、25℃の室温にて外部磁場796kA/mで測定した。
【0100】
本発明のトナーは、高画質化のため、より微小な潜像ドットを忠実に現像するため、トナーの重量平均粒径が3〜10μm、更には4〜9μmであることが好ましい。
【0101】
重量平均粒径が3μm未満のトナーにおいては、転写効率の低下から感光体上の転写残トナーが多くなり、接触帯電工程での感光体の削れやトナー融着の抑制が難しくなる。さらに、トナー全体の表面積が増えることに加え、粉体としての流動性及び撹拌性が低下し、個々のトナー粒子を均一に帯電させることが困難となることからカブリや転写性が悪化傾向となり、削れや融着以外にも画像の不均一ムラの原因となりやすいため、本発明で使用するトナーには好ましくない。また、トナーの重量平均粒径が10μmを超える場合には、文字やライン画像に飛び散りが生じやすく、高解像度が得られにくい。さらに装置が高解像度になっていくと10μm超のトナーは1ドットの再現が悪化する傾向にある。
【0102】
また、本発明においては、重量平均粒径/数平均粒径の比が1.40以下であることが好ましく、より好ましくは1.35以下である。重量平均粒径/数平均粒径の比が1.40より大きいということはトナーの粒度分布が広いことを意味し、選択現像が生じ易くなると共に、帯電量分布も広くなり、カブリの増加や転写性の低下を招き好ましくない。
【0103】
ここで、トナーの平均粒径及び粒度分布はコールターカウンターTA−II型あるいはコールターマルチサイザー(コールター社製)等、種々の方法で測定可能であるが、本発明においてはコールターマルチサイザー(コールター社製)を用い、個数分布、体積分布を出力するインターフェイス(日科機製)及びPC9801パーソナルコンピューター(NEC製)を接続し、電解液は1級塩化ナトリウムを用いて1%NaCl水溶液を調製する。たとえば、ISOTON R−II(コールターサイエンティフィックジャパン社製)が使用できる。測定法としては、前記電解水溶液100〜150ml中に分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルフォン酸塩を0.1〜5ml加え、更に測定試料を2〜20mg加える。試料を懸濁した電解液は超音波分散器で約1〜3分間分散処理を行ない前記コールターマルチサイザーによりアパーチャーとして100μmアパーチャーを用いて、2μm以上のトナー粒子の体積、個数を測定して体積分布と個数分布とを算出した。
【0104】
それから、本発明に係わる体積分布から求めた体積基準の重量平均粒径(D4)、個数分布から求めた個数基準の長さ平均粒径、数平均粒径(D1)を求めた。
【0105】
本発明の磁性トナーは鉄及び鉄化合物の遊離率が0.05〜3.00%であることが好ましく、より好ましくは0.05〜1.50%、最も好ましくは0.05〜1.00%である。鉄及び鉄化合物の遊離率とは、パーティクルアナライザー(PT1000:横河電機(株)製)により測定されたものである。
【0106】
パーティクルアナライザーはJapan Hardcopy97論文集の65〜68頁に記載の原理で測定を行う。具体的には、前記装置はトナー等の微粒子を一個づつプラズマへ導入し、微粒子の発光スペクトルから発光物の元素、粒子数、粒子の粒径を知ることができる。
【0107】
この中で、「遊離率」とは、結着樹脂の構成元素である炭素原子の発光と、鉄原子の発光の同時性から次式により求めたものと定義する。
【0108】
【数5】
Figure 0004532721
【0109】
ここで、「炭素原子と鉄原子の同時発光」とは、炭素原子の発光から2.6msec以内に発光した鉄原子の発光を同時発光とし、それ以降の鉄原子の発光は鉄原子のみの発光とする。本発明ではトナー粒子は磁性体を多く含有しているため、炭素原子と鉄原子が同時発光するということは、トナー中に磁性体が分散していることを意味し、鉄原子のみの発光は、磁性体がトナーから遊離していることを意味すると言い換えることも可能である。
【0110】
具体的な測定方法としては、0.1%酸素含有のヘリウムガスを用い、23℃で湿度60%の環境にて測定を行い、トナーサンプルは同環境下にて1晩放置し、調湿したものを測定に用いる。また、チャンネル1で炭素原子(測定波長247.860nm、Kファクターは推奨値を使用)、チャンネル2で鉄原子(測定波長239.56nm、Kファクターは3.3764を使用)を測定し、一回のスキャンで炭素原子の発光数が1000から1400個となるようにサンプリングを行い、炭素原子の発光数が総数で10000個以上となるまでスキャンを繰り返し、発光数を積算する。この時、炭素元素の発光個数を縦軸に、元素の三乗根電圧を横軸にとった分布において、前記分布が極大を一つ有し、更に、谷が存在しない分布となるようにサンプリングし、測定を行う。そして、このデータを元に、全元素のノイズカットレベルを1.50Vとし、上記計算式を用い、鉄及び鉄化合物の遊離率を算出する。
【0111】
また、荷電制御剤であるアゾ系の鉄化合物等といった、鉄原子を含有する無機化合物以外の材料もトナー中に含まれている場合があるが、こういった化合物は鉄原子と同時に有機化合物中の炭素も同時に発光するため、遊離の鉄原子としてはカウントされない。
【0112】
本発明者らが検討を行ったところ、鉄及び鉄化合物の遊離率とトナー表面への露出量には深い関連があり、遊離の磁性体量が3.00%以下であれば、おおむね磁性体のトナー表面への露出が抑制されるとともに、カブリが少なく、転写性も良好であることが判明した。これは、低抵抗の磁性体がトナー表面にほとんど存在しないためであり、安定した高い帯電量を得られるためであると考えている。
【0113】
鉄及び鉄化合物の遊離率は磁性体の疎水化度、粒度分布、処理の均一性等に依存するものであるが、一例として、磁性体の表面処理が不均一である場合、表面処理が充分に施されていない(親水性が強い)磁性体は、トナー中で合一、あるいは、凝集して存在すると共に、親水性が強いものは内包化されず、その一部あるいは全てがトナーから遊離してしまうことに起因する。また、疎水化度が低い磁性体を用いた場合も同様であると考えている。このため、特に磁性を用いる現像方式の場合、鉄及び鉄化合物の遊離率が高いものは、磁性体がトナー担持体上に蓄積してしまい、トナーの帯電性の低下、選択現像等を生じてしまう。さらに、このような磁性体を用いた場合、重合性単量体中での分散性も不十分なことから、着色力の低下、高温高湿下での耐久性の低下を招き易く、好ましくない。
【0114】
一方、鉄及び鉄化合物の遊離率が0.05%より少ないと、実質的に磁性体はトナーから遊離していないことを意味する。このように鉄及び鉄化合物の遊離率が低いトナーは高い帯電量を有するものの、多数枚画出し時にトナーのチャージアップに起因する画像濃度の低下、及び、画像のがさつきが生じてしまう。
【0115】
これは、次の様な理由であると考えている。一般的に、トナー担持体上のトナーは感光体上へ全て現像されることは無く、現像直後においてもトナー担持体上にはトナーは存在する。特に磁性トナーを用いたジャンピング現像においてはその傾向が強く、現像効率はさほど高くない。さらに円形度の高いトナーは前述の通り、現像部において、均一な細い穂を形成しており、穂の先端部に存在するトナーから現像されてしまい、トナー担持体付近のトナーはなかなか現像されないものと考えられる。
【0116】
そのため、トナー担持体付近のトナーは繰り返し帯電部材による摩擦帯電を受け、チャージアップしてしまい、さらに現像されにくくなるという悪循環に陥ってしまう。また、この様な状態では、トナーの帯電均一性は損なわれ、画像のがさつきを生じてしまう。
【0117】
ここで、鉄及び鉄化合物の遊離率が0.05%以上のトナーを用いた場合、遊離の磁性体あるいはトナー表面にわずかに存在している磁性体によりトナーのチャージアップが抑制されると共に、トナーの帯電量の均一性が促され、がさつきは抑制される。
【0118】
これらの理由により、鉄及び鉄化合物の遊離率は0.05〜3.00%であることが好ましい。
【0119】
本発明に係わるトナーは離型剤を含有しているが、結着樹脂100質量部に対し1.0〜30質量部を含有することが好ましい。
【0120】
転写材上に転写されたトナー像はその後、熱・圧力等のエネルギーにより転写材上に定着され、半永久的画像が得られる。この際、熱ロール式定着が一般に良く用いられる。先述したように、重量平均粒径が10μm以下のトナーを用いれば非常に高精細な画像を得ることができるが、粒径の細かいトナー粒子は紙等の転写材を使用した場合に紙の繊維の隙間に入り込み、熱定着用ローラーからの熱の受け取りが不十分となり、低温オフセットが発生しやすい。しかしながら、本発明に係わるトナーにおいて、適正量の離型剤を含有せしめることにより、高画質と定着性を両立させることが可能となる。
【0121】
本発明に係わる磁性トナーに使用可能な離型剤としては、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、ペトロラクタム等の石油系ワックス及びその誘導体、モンタンワックスびその誘導体、フィッシャートロプシュ法による炭化水素ワックス及びその誘導体、ポリエチレンに代表されるポリオレフィンワックス及びその誘導体、カルナバワックス、キャンデリラワックス等天然ワックス及びその誘導体などで、誘導体には酸化物や、ビニル系モノマーとのブロック共重合物、グラフト変性物を含む。さらには、高級脂肪族アルコール、ステアリン酸、パルミチン酸等の脂肪酸、あるいはその化合物、酸アミドワックス、エステルワックス、ケトン、硬化ヒマシ油及びその誘導体、植物系ワックス、動物性ワックスなども使用できる。
【0122】
これらの離型剤成分のなかでも、示差走査熱量計により測定されるDSC曲線において、昇温時に40〜110℃の領域に最大吸熱ピークを有するものが好ましく、45〜90℃の領域に有するものがより好ましい。上記温度領域に最大吸熱ピークを有することにより、低温定着に大きく貢献しつつ、離型性をも効果的に発現する。
【0123】
前記最大吸熱ピークが40℃未満であると離型剤成分の自己凝集力が弱くなり、結果として耐高温オフセット性が悪化する。また、離型剤の浸み出しが生じ易くなり、トナーの帯電量が低下する。一方、前記最大吸熱ピークが110℃を超えると定着温度が高くなり低温オフセットが発生しやすくなり好ましくない。さらに、水系媒体中で造粒/重合を行い重合方法により直接トナーを得る場合、前記最大吸熱ピーク温度が高いと主に造粒中に離型剤成分が析出する等の問題を生じ、離型剤の分散性が悪化し、好ましくない。
【0124】
また、離型剤の含有量が1.0質量%未満では低温オフセット抑制効果に乏しく、30質量%を超えてしまうと長期間の保存性が悪化すると共に、他のトナー材料の分散性が悪くなり、磁性トナーの流動性の悪化や画像特性の低下につながる。さらに多量のワックスを内包するために、トナー形状がいびつになりやすくなる。
【0125】
本発明のトナーには、荷電特性を安定化するために荷電制御剤を配合しても良い。荷電制御剤としては、公知のものが利用でき、特に帯電スピードが速く、かつ、一定の帯電量を安定して維持できる荷電制御剤が好ましい。さらに、トナーを直接重合法を用いて製造する場合には、重合阻害性が低く、水系分散媒体への可溶化物が実質的にない荷電制御剤が特に好ましい。
【0126】
具体的な化合物としては、ネガ系荷電制御剤としてサリチル酸、アルキルサリチル酸、ジアルキルサリチル酸、ナフトエ酸、ダイカルボン酸の如き芳香族カルボン酸の金属化合物、アゾ染料あるいはアゾ顔料の金属塩または金属錯体、スルホン酸又はカルボン酸基を側鎖に持つ高分子型化合物、ホウ素化合物、尿素化合物、ケイ素化合物、カリックスアレーン等が挙げられる。ポジ系荷電制御剤として四級アンモニウム塩、前記四級アンモニウム塩を側鎖に有する高分子型化合物、グアニジン化合物、ニグロシン系化合物、イミダゾール化合物等が挙げられる。
【0127】
荷電制御剤をトナーに含有させる方法としては、トナー母粒子内部に添加する方法と外部添加する方法がある。これらの荷電制御剤の使用量としては、結着樹脂の種類、他の添加剤の有無、分散方法を含めたトナー製造方法によって決定されるもので、一義的に限定されるものではないが、内部添加する場合は、好ましくは結着樹脂100質量部に対して0.1〜10質量部、より好ましくは0.1〜5質量部の範囲で用いられる。また、外部添加する場合、トナー100質量部に対し、好ましくは0.005から1.0質量部、より好ましくは0.01から0.3質量部である。しかしながら、本発明の磁性トナーは、荷電制御剤の添加は必須ではなく、トナーの層厚規制部材やトナー担持体との摩擦帯電を積極的に利用することでトナー中に必ずしも荷電制御剤を含む必要はない。
【0128】
次に本発明のトナーの製造方法として好適に用いることのできる懸濁重合法による製造方法を説明する。
【0129】
本発明のトナーに使用される重合性単量体系を構成する重合性単量体としては以下のものが挙げられる。
【0130】
重合性単量体としては、スチレン・o−メチルスチレン・m−メチルスチレン・p−メチルスチレン・p−メトキシスチレン・p−エチルスチレン等のスチレン系単量体、アクリル酸メチル・アクリル酸エチル・アクリル酸n−ブチル・アクリル酸イソブチル・アクリル酸n−プロピル・アクリル酸n−オクチル・アクリル酸ドデシル・アクリル酸2−エチルヘキシル・アクリル酸ステアリル・アクリル酸2−クロルエチル・アクリル酸フェニル等のアクリル酸エステル類、メタクリル酸メチル・メタクリル酸エチル・メタクリル酸n−プロピル・メタクリル酸n−ブチル・メタクリル酸イソブチル・メタクリル酸n−オクチル・メタクリル酸ドデシル・メタクリル酸2−エチルヘキシル・メタクリル酸ステアリル・メタクリル酸フェニル・メタクリル酸ジメチルアミノエチル・メタクリル酸ジエチルアミノエチル等のメタクリル酸エステル類、その他のアクリロニトリル・メタクリロニトリル・アクリルアミド等の単量体が挙げられる。
【0131】
これらの単量体は単独、または混合して使用し得る。上述の単量体の中でも、スチレンまたはスチレン誘導体を単独で、あるいはほかの単量体と混合して使用することがトナーの現像特性及び耐久性の点から好ましい。
【0132】
本発明に係わるトナーの製造においては、単量体系に樹脂を添加して重合しても良い。例えば、単量体では水溶性のため水性懸濁液中では溶解して乳化重合を起こすため使用できないアミノ基、カルボン酸基、水酸基、スルフォン酸基、グリシジル基、ニトリル基等、親水性官能基含有の単量体成分をトナー中に導入したいときには、これらとスチレンあるいはエチレン等、ビニル化合物とのランダム共重合体、ブロック共重合体、あるいはグラフト共重合体等、共重合体の形にして、あるいはポリエステル、ポリアミド等の重縮合体、ポリエーテル、ポリイミン等重付加重合体の形で使用が可能となる。こうした極性官能基を含む高分子重合体をトナー中に共存させると、このような高分子重合体がトナー表面に局在化しやすくなるため、離型剤、磁性体等の内包化が強力となり、耐ブロッキング性や現像性の良好なトナーを得ることができる。
【0133】
これらの樹脂の中でも特にポリエステル樹脂を含有することにより、その効果は大きなものとなる。これは次のような理由であると考えている。ポリエステル樹脂は、比較的極性の高い官能基であるエステル結合を数多く含むため、樹脂自身の極性が高くなる。その極性のため、水系分散媒中では液滴表面にポリエステルが偏在する傾向が強くなり、その状態を保ちながら重合が進行し、トナーとなる。このため、トナー表面にポリエステル樹脂が偏在することで表面状態や、表面組成が均一なものとなり、その結果、帯電性が均一になると共に、離型剤、磁性体の内包性が良好なこととの相乗効果により非常に良好な現像性を得ることができる。
【0134】
本発明に使用されるポリエステル樹脂は、例えばトナーの帯電性,耐久性および定着性などの物性をコントロールする上で、飽和ポリエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、あるいはその両者を適宜選択して使用することが可能である。
【0135】
本発明に使用されるポリエステル樹脂を構成するアルコール成分と酸成分を以下に例示する。
【0136】
アルコール成分としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、ブテンジオール、オクテンジオール、シクロヘキセンジメタノール、水素化ビスフェノールA、また式(I)で表されるビスフェノール誘導体;
【0137】
【化1】
Figure 0004532721
[式中、Rはエチレンまたはプロピレン基であり、x,yはそれぞれ1以上の整数であり、かつx+yの平均値は2〜10である。]
【0138】
あるいは式(I)の化合物の水添物、また、式(II)で示されるジオール;
【0139】
【化2】
Figure 0004532721
あるいは式(II)の化合物の水添物のジオールが挙げられる。
【0140】
2価のカルボン酸としてはフタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、無水フタル酸の如きベンゼンジカルボン酸またはその無水物;コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸の如きアルキルジカルボン酸またはその無水物、またさらに炭素数6〜18のアルキルまたはアルケニル基で置換されたコハク酸もしくはその無水物;フマル酸、マレイン酸、シトラコン酸、イタコン酸の如き不飽和ジカルボン酸またはその無水物などが挙げられる。
【0141】
さらに、アルコール成分としてグリセリン、ペンタエリスリトール、ソルビット、ソルビタン、ノボラック型フェノール樹脂のオキシアルキレンエーテルの如き多価アルコールが挙げられ、酸成分としてトリメリット酸、ピロメリット酸、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸やその無水物の如き多価カルボン酸が挙げられる。
【0142】
前記ポリエステル樹脂の中では、帯電特性や環境安定性が優れており、その他の電子写真特性においてバランスのとれた前記のビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物の場合が好ましく使用される。この化合物の場合には、定着性やトナーの耐久性の点においてアルキレンオキサイドの平均付加モル数は2〜10が好ましい。
【0143】
前記ポリエステル樹脂は全成分中45〜55モル%がアルコール成分であり、55〜45モル%が酸成分であることが好ましい。
【0144】
前記ポリエステル樹脂は、本発明の製造方法においてトナー粒子表面に存在し、得られるトナー粒子が安定した帯電性を発現するためには、0.1〜50mgKOH/樹脂1gの酸価を有していることが好ましい。0.1mgKOH/樹脂1g未満だとトナー表面への存在量が絶対的に不足し、50mgKOH/樹脂1gを超えるとトナーの帯電性に悪影響を及ぼす。さらに本発明では、5〜35mgKOH/樹脂1gの酸価の範囲がより好ましい。
【0145】
本発明においては、得られるトナー粒子の物性に悪影響を及ぼさない限り2種以上のポリエステル樹脂を併用したり、例えば、シリコーンやフルオロアルキル基含有化合物により変性したりして物性を調整することも好適に行われる。
【0146】
また、このような極性官能基を含む高分子重合体を使用する場合、その平均分子量は5,000以上が好ましく用いられる。5,000未満、特に4,000以下では、本重合体が表面付近に集中し易いことから、現像性や耐ブロッキング性等に悪い影響が起こり易くなり好ましくない。
【0147】
また、材料の分散性や定着性、あるいは画像特性の改良等を目的として上記以外の樹脂を単量体系中に添加しても良く、用いられる樹脂としては、例えば、ポリスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレン及びその置換体の単重合体;スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、スチレン−アクリル酸ジメチルアミノエチル共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ジメチルアミノエチル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体などのスチレン系共重合体;ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニルブチラール、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、フェノール樹脂、脂肪族または脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂などが単独或いは混合して使用できる。
【0148】
これら樹脂の添加量としては、単量体100質量部に対し1〜20質量部が好ましい。1質量部未満では添加効果が小さく、20質量部よりも多く添加すると重合トナーの種々の物性設計が難しくなる。
【0149】
さらに、単量体を重合して得られるトナーの分子量範囲とは異なる分子量の重合体を単量体中に溶解して重合すれば、分子量分布の広い、耐オフセット性の高いトナーを得ることができる。
【0150】
本発明のトナーの製造において使用される重合開始剤としては、重合反応時に半減期0.5〜30時間であるものを、重合性単量体100質量部に対し0.5〜20質量部の添加量で重合反応を行なうと、分子量1万〜10万の間に極大を有する重合体を得、トナーに望ましい強度と適当な溶融特性を与えることができる。重合開始剤例としては、2,2’−アゾビス−(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)、2,2’−アゾビス−4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル、アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ系またはジアゾ系重合開始剤;ベンゾイルパーオキサイド、メチルエチルケトンパーオキサイド、ジイソプロピルパーオキシカーボネート、クメンヒドロパーオキサイド、2,4−ジクロロベンゾイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、t−ブチルパーオキシ2−エチルヘキサノエート等の過酸化物系重合開始剤が挙げられる。
【0151】
本発明のトナーを製造する際は、架橋剤を添加しても良く、好ましい添加量としては、重合性単量体100質量部に対し0.001〜15質量部である。
【0152】
ここで架橋剤としては、主として2個以上の重合可能な二重結合を有する化合物が用いられ、例えば、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレン等のような芳香族ジビニル化合物;例えばエチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、1,3−ブタンジオールジメタクリレート等のような二重結合を2個有するカルボン酸エステル;ジビニルアニリン、ジビニルエーテル、ジビニルスルフィド、ジビニルスルホン等のジビニル化合物;及び3個以上のビニル基を有する化合物;が単独もしくは混合物として用いられる。
【0153】
本発明のトナーの好適な製造方法である懸濁重合おいては、一般に上述のトナー組成物、すなわち重合性単量体中に磁性体、離型剤、可塑剤、荷電制御剤、架橋剤、場合によって着色剤等トナーとして必要な成分及びその他の添加剤、例えば重合反応で生成する重合体の粘度を低下させるために入れる有機溶媒、高分子重合体、分散剤等を適宜加えて、ホモジナイザー、ボールミル、コロイドミル、超音波分散機等の分散機によって均一に溶解または分散せしめた単量体系を、分散安定剤を含有する水系媒体中に懸濁する。このとき、高速撹拌機もしくは超音波分散機のような高速分散機を使用して一気に所望のトナー粒子のサイズとするほうが、得られるトナー粒子の粒径がシャープになる。重合開始剤添加の時期としては、重合性単量体中に他の添加剤を添加するとき同時に加えても良いし、水系媒体中に懸濁する直前に混合しても良い。また、造粒中、造粒直後、重合反応を開始する前に重合性単量体あるいは溶媒に溶解した重合開始剤を加えることもできる。
【0154】
造粒後は、通常の撹拌機を用いて、粒子状態が維持され且つ粒子の浮遊・沈降が防止される程度の撹拌を行なえば良い。
【0155】
本発明のトナーを製造する場合には、分散安定剤として公知の界面活性剤や有機・無機分散剤が使用でき、中でも無機分散剤が有害な超微粉を生じ難く、その立体障害性により分散安定性を得ているので反応温度を変化させても安定性が崩れ難く、洗浄も容易でトナーに悪影響を与え難いので、好ましく使用できる。こうした無機分散剤の例としては、燐酸カルシウム、燐酸マグネシウム、燐酸アルミニウム、燐酸亜鉛等の燐酸多価金属塩;炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム等の炭酸塩;メタ硅酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム等の無機塩;水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム等の水酸化物;シリカ、ベントナイト、アルミナ等の無機酸化物が挙げられる。
【0156】
これらの無機分散剤は、重合性単量体100質量部に対して、0.2〜20質量部を単独で使用することが望ましいが、超微粒子を発生し難いもののトナーの微粒化はやや苦手であるので、0.001〜0.1質量部の界面活性剤を併用しても良い。
【0157】
界面活性剤としては、例えばドデシルベンゼン硫酸ナトリウム、テトラデシル硫酸ナトリウム、ペンタデシル硫酸ナトリウム、オクチル硫酸ナトリウム、オレイン酸ナトリウム、ラウリル酸ナトリウム、ステアリン酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム等が挙げられる。
【0158】
これら無機分散剤を用いる場合には、そのまま使用しても良いが、より細かい粒子を得るため、水系媒体中にて前記無機分散剤粒子を生成させて用いることができる。例えば、燐酸カルシウムの場合、高速撹拌下、燐酸ナトリウム水溶液と塩化カルシウム水溶液とを混合して、水不溶性の燐酸カルシウムを生成させることができ、より均一で細かな分散が可能となる。このとき、同時に水溶性の塩化ナトリウム塩が副生するが、水系媒体中に水溶性塩が存在すると、重合性単量体の水への溶解が抑制されて、乳化重合による超微粒トナーが発生し難くなるので、より好都合である。重合反応終期に残存重合性単量体を除去するときには障害となることから、水系媒体を交換するか、イオン交換樹脂で脱塩したほうが良い。無機分散剤は、重合終了後酸あるいはアルカリで溶解して、ほぼ完全に取り除くことができる。
【0159】
前記重合工程においては、重合温度は40℃以上、一般には50〜90℃の温度に設定して重合を行なう。この温度範囲で重合を行なうと、内部に封じられるべき離型剤やワックスの類が、相分離により析出して内包化がより完全となる。残存する重合性単量体を消費するために、重合反応終期ならば、反応温度を90〜150℃にまで上げることは可能である。
【0160】
重合トナー粒子は重合終了後、公知の方法によって濾過、洗浄、乾燥を行い、無機微粉体を混合し表面に付着させることで、トナーを得ることができる。また、製造工程に分級工程を入れ、粗粉や微粉をカットすることも、本発明の望ましい形態の一つである。
【0161】
本発明に係わるトナーを粉砕法により製造する場合は、公知の方法が用いられるが、例えば、結着樹脂、磁性体、離型剤、荷電制御剤、場合によって着色剤等、トナーとして必要な成分及びその他の添加剤等をヘンシェルミキサー、ボールミル等の混合器により十分混合してから加熱ロール、ニーダー、エクストルーダーの如き熱混練機を用いて溶融混練して樹脂類をお互いに相溶せしめた中に磁性体等の他のトナー材料を分散又は溶解せしめ、冷却固化、粉砕後、分級、必要に応じて表面処理を行なってトナー粒子を得ることができる。分級及び表面処理の順序はどちらが先でもよい。分級工程においては生産効率上、多分割分級機を用いることが好ましい。
【0162】
粉砕工程は、機械衝撃式、ジェット式等の公知の粉砕装置を用いた方法により行うことができる。本発明に係わる特定の円形度を有するトナーを得るためには、さらに熱をかけて粉砕したり、あるいは補助的に機械的衝撃を加える処理をすることが好ましい。また、微粉砕(必要に応じて分級)されたトナー粒子を熱水中に分散させる湯浴法、熱気流中を通過させる方法などを用いても良い。
【0163】
機械的衝撃力を加える手段としては、例えば川崎重工社製のクリプトロンシステムやターボ工業社製のターボミル等の機械衝撃式粉砕機を用いる方法、また、ホソカワミクロン社製のメカノフージョンシステムや奈良機械製作所製のハイブリダイゼーションシステム等の装置のように、高速回転する羽根によりトナーをケーシングの内側に遠心力により押しつけ、圧縮力や摩擦力等の力によりトナーに機械的衝撃力を加える方法が挙げられる。
【0164】
機械的衝撃法を用いる場合においては、処理温度をトナーのガラス転移点Tg付近の温度(Tg±10℃)を加える熱機械的衝撃が、凝集防止や生産性の観点から好ましい。さらに好ましくは、トナーのガラス転移点Tg±5℃の範囲の温度で行うことが、転写効率を向上させるのに特に有効である。
【0165】
さらにまた、本発明に係わるトナーは、特公昭56−13945号公報等に記載のディスク又は多流体ノズルを用い溶融混合物を空気中に霧化し球状トナーを得る方法や、単量体には可溶で得られる重合体が不溶な水系有機溶剤を用い直接トナーを生成する分散重合方法又は水溶性極性重合開始剤存在下で直接重合しトナーを生成するソープフリー重合方法に代表される乳化重合方法等を用いトナーを製造する方法でも製造が可能である。
【0166】
本発明に係わるトナーを粉砕法により製造する場合の結着樹脂としては、ポリスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレン及びその置換体の単重合体;スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、スチレン−アクリル酸ジメチルアミノエチル共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ジメチルアミノエチル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体などのスチレン系共重合体;ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニルブチラール、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、フェノール樹脂、脂肪族または脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、パラフィンワックス、カルナバワックスなどが単独或いは混合して使用できる。特に、スチレン系共重合体及びポリエステル樹脂が現像特性や定着性等の点で好ましい。
【0167】
結着樹脂のガラス転移点温度(Tg)は、50〜70℃であることが好ましく、50℃よりも低いとトナーの保存性が低下し、70℃よりも高いと定着性に劣る。
【0168】
本発明においてトナーは、流動化剤として個数平均一次粒子径4〜80nmの無機微粉末が添加されることも好ましい形態である。無機微粉末は、トナーの流動性改良及びトナー母粒子の帯電均一化のために添加されるが、無機微粉末を疎水化処理するなどの処理によってトナーの帯電量の調整、環境安定性の向上等の機能を付与することも好ましい形態である。
【0169】
無機微粉末の個数平均一次粒子径が80nmよりも大きい場合、或いは80nm以下の無機微粒子が添加されていない場合には、転写残トナーが帯電部材へ付着した際に帯電部材に固着し易くなり、安定して良好な帯電特性を得ることが困難である。また、良好なトナーの流動性が得られず、トナー粒子への帯電付与が不均一になり易く、カブリの増大、画像濃度の低下、トナー飛散等の問題を避けられない。無機微粒子の個数平均一次粒径が4nmよりも小さい場合には、無機微粒子の凝集性が強まり、一次粒子ではなく解砕処理によっても解れ難い強固な凝集性を持つ粒度分布の広い凝集体として挙動し易く、凝集体の現像、像担持体或いは現像担持体等を傷つけるなどによる画像欠陥を生じ易くなる。トナー粒子の帯電分布をより均一とするためには無機微粒子の個数平均一次粒径は6〜35nmであることがより良い。
【0170】
本発明において、無機微粉末の個数平均一次粒子径の測定法は、走査型電子顕微鏡により拡大撮影したトナーの写真で、更に走査型電子顕微鏡に付属させたXMA等の元素分析手段によって無機微粉末の含有する元素でマッピングされたトナーの写真を対照しつつ、トナー表面に付着或いは遊離して存在している無機微粉末の一次粒子を100個以上測定し、個数基準の平均一次粒径を求めることで測定できる。
【0171】
本発明で用いられる無機微粒子としては、シリカ,アルミナ,酸化チタンなどが使用できる。
【0172】
例えば、ケイ酸微粉体としては、ケイ素ハロゲン化物の蒸気相酸化により生成されたいわゆる乾式法又はヒュームドシリカと称される乾式シリカ、及び水ガラス等から製造されるいわゆる湿式シリカの両者が使用可能であるが、表面及びシリカ微粉体の内部にあるシラノール基が少なく、またNa2O,SO3 2-等の製造残滓の少ない乾式シリカの方が好ましい。また乾式シリカにおいては、製造工程において例えば、塩化アルミニウム,塩化チタン等、他の金属ハロゲン化合物をケイ素ハロゲン化合物と共に用いることによって、シリカと他の金属酸化物の複合微粉体を得ることも可能でありそれらも包含する。
【0173】
平均一次粒径が4〜80nmの無機微粒子の添加量は、トナー母粒子に対して0.1〜3.0質量%であることが好ましく、添加量が0.1質量%未満ではその効果が十分ではなく、3.0質量%超では定着性が悪くなる。
【0174】
なお、無機微粉末の含有量は、蛍光X線分析を用い、標準試料から作成した検量線を用いて定量できる。
【0175】
無機微粒子は、疎水化処理されたものであることが高温高湿環境下での特性から好ましい。トナーに添加された無機微粒子が吸湿すると、トナー母粒子の帯電量が著しく低下し、トナー飛散が起こり易くなる。
【0176】
疎水化処理の処理剤としては、シリコーンワニス、各種変性シリコーンワニス、シリコーンオイル、各種変性シリコーンオイル、シラン化合物、シランカップリング剤、その他有機硅素化合物、有機チタン化合物の如き処理剤を単独で或いは併用して処理しても良い。
【0177】
その中でも、シリコーンオイルにより処理したものが好ましく、より好ましくは、無機微粒子を疎水化処理すると同時或いは処理した後に、シリコーンオイルにより処理したものが高湿環境下でもトナー粒子の帯電量を高く維持し、トナー飛散を防止する上でよい。
【0178】
無機微粒子の処理方法としては、例えば第一段反応としてシリル化反応を行ないシラノール基を化学結合により消失させた後、第二段反応としてシリコーンオイルにより表面に疎水性の薄膜を形成することができる。
【0179】
上記シリコーンオイルは、25℃における粘度が10〜200,000mm2/sのものが、さらには3,000〜80,000mm2/sのものが好ましい。10mm2/s未満では、無機微粒子に安定性が無く、熱および機械的な応力により、画質が劣化する傾向がある。200,000mm2/sを超える場合は、均一な処理が困難になる傾向がある。
【0180】
使用されるシリコーンオイルとしては、例えばジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、α−メチルスチレン変性シリコーンオイル、クロルフェニルシリコーンオイル、フッ素変性シリコーンオイル等が特に好ましい。
【0181】
シリコーンオイルの処理の方法としては、例えばシラン化合物で処理されたシリカとシリコーンオイルとをヘンシェルミキサー等の混合機を用いて直接混合してもよいし、シリカにシリコーンオイルを噴霧する方法を用いてもよい。あるいは適当な溶剤にシリコーンオイルを溶解あるいは分散せしめた後、シリカ微粉体を加え混合し溶剤を除去する方法でもよい。無機微粒子の凝集体の生成が比較的少ない点で噴霧機を用いる方法がより好ましい。
【0182】
シリコーンオイルの処理量はシリカ100質量部に対し1〜40質量部、好ましくは3〜35質量部が良い。
【0183】
シリコーンオイルの量が少なすぎると良好な疎水性が得られず、多すぎるとカブリ発生等の不具合が生ずる。
【0184】
本発明で用いられるシリカは、トナーに良好な流動性を付与させるために、窒素吸着によるBET法で測定した比表面積が20〜350m2/g範囲内のものが好ましく、より好ましくは25〜300m2/gのものが更に良い。
【0185】
比表面積はBET法に従って、比表面積測定装置オートソーブ1(湯浅アイオニクス社製)を用いて試料表面に窒素ガスを吸着させ、BET多点法を用いて比表面積を算出する。
【0186】
また、本発明の磁性トナーは、クリーニング性向上等の目的で、さらに一次粒径30nmを超える(好ましくは比表面積が50m2/g未満)、より好ましくは一次粒径50nm以上(好ましくは比表面積が30m2/g未満)の無機又は有機の球状に近い微粒子をさらに添加することも好ましい形態のひとつである。例えば球状シリカ粒子、球状ポリメチルシルセスキオキサン粒子、球状樹脂粒子等が好ましく用いられる。
【0187】
本発明に用いられる磁性トナーには、実質的な悪影響を与えない範囲内で更に他の添加剤、例えばテフロン粉末、ステアリン酸亜鉛粉末、ポリフッ化ビニリデン粉末の如き滑剤粉末;あるいは酸化セリウム粉末、炭化硅素粉末、チタン酸ストロンチウム粉末などの研磨剤;あるいは例えば酸化チタン粉末、酸化アルミニウム粉末などの流動性付与剤;ケーキング防止剤;また、逆極性の有機微粒子、及び無機微粒子を現像性向上剤として少量用いることもできる。これらの添加剤も表面を疎水化処理して用いることも可能である。
【0188】
次に、本発明のトナーを好適に用いることのできる画像形成装置の一例を図1に沿って具体的に説明する。
【0189】
図1において、100は感光ドラムで、その周囲に一次帯電ローラー117、現像器140、転写帯電ローラー114、クリーナ116、レジスタローラー124等が設けられている。そして感光体100は一次帯電ローラー117によって−700Vに帯電される(印加電圧は交流電圧−2.0kVpp、直流電圧−700Vdc)。そして、レーザー発生装置121によりレーザー光123を感光体100に照射することによって露光される。感光体100上の静電潜像は現像器140によって一成分磁性トナーで現像され、転写材を介して感光体に当接された転写ローラー114により転写材上へ転写される。トナー画像をのせた転写材Pは搬送ベルト125等により定着器126へ運ばれ転写材上に定着される。また、一部感光体上に残されたトナーはクリーニング手段116によりクリーニングされる。
【0190】
現像器140は、図2に示すように感光体100に近接してアルミニウム、ステンレス等非磁性金属で作られた円筒状のトナー担持体102(以下現像スリーブと称す)が配設され、感光体100と現像スリーブ102との間隙は、図示されないスリーブ/感光体間隙保持部材等により約220μmに維持されている。現像スリーブ内にはマグネットローラー104が現像スリーブ102と同心的に固定、配設されている。但し現像スリーブ102は回転可能である。マグネットローラー104には図示の如く複数の磁極が具備されており、S1は現像、N1はトナーコート量規制、S2はトナーの取り込み/搬送、N2はトナーの吹き出し防止に影響している。現像スリーブ102に付着して搬送される磁性トナー量を規制する部材として、弾性ブレード103が配設され弾性ブレード103の現像スリーブ102に対する当接圧により現像領域に搬送されるトナー量が制御される。現像領域では、感光体100と現像スリーブ102との間に直流及び交流の現像バイアスが印加され、現像スリーブ上トナーは静電潜像に応じて感光体100上に飛翔し可視像となる。
【0191】
【実施例】
以下、本発明を製造例及び実施例により具体的に説明するが、これは本発明をなんら限定するものではない。なお、以下の配合における部数は全て質量部である。
【0192】
(表面処理磁性体の製造例1)
硫酸第一鉄水溶液中に、鉄元素に対してl.0〜1.1当量の苛性ソーダ溶液、鉄元素に対しリン元素換算で1.0質量%のヘキサメタ燐酸ソーダ、鉄元素に対し珪素元素換算で1.0質量%の珪酸ソーダを混合し、水酸化第一鉄を含む水溶液を調製した。
【0193】
水溶液のpHを13前後に維持しながら、空気を吹き込み、80〜90℃で酸化反応を行い、磁性粒子のスラリー液を得た。洗浄、濾過した後この含水スラリー液を一旦取り出した。このとき、含水サンプルを少量採取し、含水量を計っておいた。次に、この含水サンプルを乾燥せずに別の水系媒体中に再分散させた後、再分散液のpHを約6に調整し、十分撹拌しながらn−ヘキシルトリメトキシシランカップリング剤を磁性酸化鉄100部に対し2.0部、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランカップリング剤を1.0部(磁性粒子の量は含水サンプルから含水量を引いた値として計算した)添加し、カップリング処理を行った。生成した疎水性磁性粒子を常法により洗浄、濾過、乾燥し、得られた粒子を十分解砕処理し、個数平均粒径が0.12μmであり、個数平均変動係数が8の表面処理磁性体1を得た。得られた磁性体のB/Aを求めたところ、1.4であった。得られた磁性体の物性を表1に示す。
【0194】
(表面処理磁性体の製造例2)
表面処理磁性体の製造例1において、n−ヘキシルトリメトキシシランカップリング剤2.0部をn−デシルトリメトキシシランカップリング剤1.5部とし、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランを1.5部としたこと以外は表面処理磁性体の製造例1と同様にして、表面処理磁性体2を得た。得られた磁性体の物性を表1に示す。
【0195】
(表面処理磁性体の製造例3)
表面処理磁性体の製造例2において、n−デシルトリメトキシシランカップリング剤を1.2部とし、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランカップリング剤1.5部をフェニルトリメトキシシランカップリング剤1.8部としたこと以外は表面処理磁性体の製造例2と同様にして、表面処理磁性体3を得た。
得られた磁性体の物性を表1に示す。
【0196】
(表面処理磁性体の製造例4)
表面処理磁性体の製造例1において、n−ヘキシルトリメトキシシランカップリング剤2.0部を1.4部としたこと以外は表面処理磁性体の製造例1と同様にして、表面処理磁性体4を得た。得られた磁性体の物性を表1に示す。
【0197】
(表面処理磁性体の製造例5)
表面処理磁性体の製造例1において、n−ヘキシルトリメトキシシランカップリング剤2.0部を0.8部としたこと以外は表面処理磁性体の製造例1と同様にして、表面処理磁性体5を得た。得られた磁性体の物性を表1に示す。
【0198】
(表面処理磁性体の製造例6)
表面処理磁性体の製造例2において、n−デシルトリメトキシシランカップリング剤1.5部を1.1部としたこと以外は表面処理磁性体の製造例2と同様にして、表面処理磁性体6を得た。得られた磁性体の物性を表1に示す。
【0199】
(表面処理磁性体の製造例7)
表面処理磁性体の製造例2において、n−デシルトリメトキシシランカップリング剤1.5部を0.6部としたこと以外は表面処理磁性体の製造例2と同様にして、表面処理磁性体7を得た。得られた磁性体の物性を表1に示す。
【0200】
(表面処理磁性体の製造例8)
表面処理磁性体の製造例2において、n−デシルトリメトキシシランカップリング剤1.50部を0.3部としたこと以外は表面処理磁性体の製造例2と同様にして、表面処理磁性体8を得た。得られた磁性体の物性を表1に示す。
【0201】
(表面処理磁性体の製造例9)
表面処理磁性体の製造例2において、処理剤をγ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランのみとし、添加量を1.5部としたこと以外は表面処理磁性体の製造例2と同様にして、表面処理磁性体9を得た。得られた磁性体の物性を表1に示す。
【0202】
(表面処理磁性体の製造例10)
表面処理磁性体の製造例2において、処理剤をγ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランのみとし、添加量を5.0部としたこと以外は表面処理磁性体の製造例2と同様にして、表面処理磁性体10を得た。得られた磁性体の物性を表1に示す。
【0203】
(表面処理磁性体の製造例11)
表面処理磁性体の製造例1と同様に酸化反応を進め、酸化反応後に生成した磁性酸化鉄粒子を洗浄、濾過後、乾燥を行った。その後、得られた磁性酸化鉄100部に対し、n−ヘキシルトリメトキシシランカップリング剤2.0部、フェニルトリメトキシシランカップリング剤1.00部を用い気相中にて表面処理を行った。その後、次いで凝集している粒子を粉砕処理し、表面処理磁性体11を得た。得られた磁性体の物性を表1に示す。
【0204】
(表面処理磁性体の製造例12)
磁性酸化鉄粒子の製造例1において、添加する苛性ソーダ溶液の量及び反応条件を調整し、n−デシルトリメトキシシランカップリング剤1.2部、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランを1.2部としたこと以外は表面処理磁性体の製造例2と同様にし、個数平均粒径が0.28μmの表面処理磁性体12を得た。得られた磁性体の物性を表1に示す。
【0205】
(表面処理磁性体の製造例13)
磁性酸化鉄粒子の合成時の硫酸第一鉄水溶液量を増やし、空気の吹き込み量を減少させ、n−デシルトリメトキシシランカップリング剤1.4部、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランを1.4部としたこと以外は表面処理磁性体の製造例11と同様にし、表面処理磁性体13を得た。得られた磁性体の物性を表1に示す。
【0206】
(表面処理磁性体の製造例14)
磁性酸化鉄粒子の製造例1において、添加する苛性ソーダ溶液の量及び反応条件を調整し、n−デシルトリメトキシシランカップリング剤1.0部、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランを1.0部としたこと以外は表面処理磁性体の製造例2と同様にし、個数平均粒径が0.37μmの表面処理磁性体14を得た。得られた磁性体の物性を表1に示す。
【0208】
(表面処理磁性体の製造例15
表面処理磁性体の製造例1同様に酸化反応を進め、酸化反応終了後に生成した磁性酸化粒子を洗浄、濾過、乾燥し、凝集している粒子を十分に解砕処理し磁性体を得た。この磁性体100部を、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン5.0部を含むトルエン溶液に分散させ、100℃で3時間熱処理を行うと共に乾燥した。その後、凝集している粒子を十分に解砕処理し、表面磁性体15を得た。得られた磁性体の物性を表1に示す。
【0209】
(表面処理磁性体の製造例16
表面処理磁性体の製造例1と同様に酸化反応を進め、酸化反応後に生成した磁性酸化鉄粒子を洗浄、濾過後、乾燥を行った。その後、得られた磁性酸化鉄100部に対し、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランカップリング剤0.2部を用い気相中にて表面処理を行った。その後、次いで凝集している粒子を粉砕処理し、表面処理磁性体16を得た。得られた磁性体の物性を表1に示す。
【0210】
【表1】
Figure 0004532721
【0211】
磁性トナーの製造例1
イオン交換水720部に0.1M−Na3PO4水溶液450部、1N塩酸を16部を投入し60℃に加温した後、1.0M−CaCl2水溶液67.7部を添加してCa3(PO42を含む水系媒体を得た。
・スチレン 80部
・n−ブチルアクリレート 20部
・飽和ポリエステル樹脂 5部
・不飽和ポリエステル樹脂 1部
・負荷電性制御剤(モノアゾ染料系のFe化合物) 1部
・表面処理磁性体1 80部
【0212】
上記処方をホモジナイザーを用いて均一に分散混合した。
【0213】
この単量体組成物を60℃に加温し、そこにエステルワックス(DSCにおける吸熱ピークの極大値72℃)7部を添加混合溶解し、これに重合開始剤2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)5部を溶解した。
【0214】
前記水系媒体中に上記重合性単量体系を投入し、60℃,N2雰囲気下においてTK式ホモミキサー(特殊機化工業(株))にて10,000rpmで15分間撹拌し、造粒した。その後パドル撹拌翼で撹拌しつつ、60℃で4時間反応させた後、80℃に昇温し、さらに5時間反応を行った。反応終了後、懸濁液を冷却し、塩酸を加えてpH2以下で分散剤を溶解し、濾過,水洗,乾燥して重量平均粒径7.5μmの黒色粒子1を得た。
【0215】
この黒色粒子1 100部と、一次粒径12nmのシリカにヘキサメチルジシラザンで処理をした後シリコーンオイルで処理し、処理後のBET値が120m2/gの疎水性シリカ微粉体1.0部とをヘンシェルミキサー(三井三池化工機(株))で混合し、磁性トナー1を調製した。磁性トナー1の物性を表2に示す。
【0216】
磁性トナーの製造例2
イオン交換水720部に0.1M−Na3PO4水溶液450部、1N塩酸を16部を投入し60℃に加温した後、1.0M−CaCl2水溶液67.7部を添加してCa3(PO42を含む水系媒体を得た。
・スチレン 80部
・n−ブチルアクリレート 20部
・飽和ポリエステル樹脂 5部
・不飽和ポリエステル樹脂 1部
・負荷電性制御剤(モノアゾ染料系のFe化合物) 1部
・表面処理磁性体2 80部
【0217】
上記処方をホモジナイザーを用いて均一に分散混合した。
【0218】
この単量体組成物を60℃に加温し、そこにエステルワックス(DSCにおける吸熱ピークの極大値72℃)7部を添加混合溶解し、これに重合開始剤t−ブチルパーオキシ2−エチルヘキサノエート4部を溶解した。
【0219】
前記水系媒体中に上記重合性単量体系を投入し、60℃,N2雰囲気下においてTK式ホモミキサー(特殊機化工業(株))にて10,000rpmで15分間撹拌し、造粒した。その後パドル撹拌翼で撹拌しつつ、80℃で8時間反応させた。反応終了後、懸濁液を冷却し、塩酸を加えてpH2以下で分散剤を溶解し、濾過,水洗,乾燥して重量平均粒径7.2μmの黒色粒子2を得た。
【0220】
この黒色粒子2 100部と、一次粒径12nmのシリカにヘキサメチルジシラザンで処理をした後シリコーンオイルで処理し、処理後のBET値が120m2/gの疎水性シリカ微粉体1.0部とをヘンシェルミキサー(三井三池化工機(株))で混合し、磁性トナー2を調製した。磁性トナー2の物性を表2に示す。
【0221】
磁性トナーの製造例3
表面処理磁性体1を表面処理磁性体3に変えたこと以外は磁性トナー2の製造例と同一とし、磁性トナー3を得た。磁性トナー3の物性を表2に示す。
【0222】
磁性トナーの製造例4
磁性トナーの製造例1で得た黒色粒子1 100部と、一次粒径7nmのシリカにヘキサメチルジシラザンで処理し、処理後のBET値が280m2/gの疎水性シリカ微粉体0.7部とをヘンシェルミキサー(三井三池化工機(株))を用い混合して、磁性トナー4を調製した。磁性トナー4の物性を表2に示す。
【0223】
磁性トナーの製造例5
磁性トナーの製造例1で得た黒色粒子1 100部と、一次粒径90nmのシリカにヘキサメチルジシラザンで処理し、処理後のBET値が25m2/gの疎水性シリカ微粉体3.5部とをヘンシェルミキサー(三井三池化工機(株))を用い混合して、磁性トナー5を調製した。磁性トナー5の物性を表2に示す。
【0224】
磁性トナーの製造例6
表面処理磁性体1の量を40部としたこと以外は磁性トナーの製造例1と同様とし、磁性トナー6を得た。磁性トナー6の物性を表2に示す。
【0225】
磁性トナーの製造例7
表面処理磁性体1の量を150部としたこと以外は磁性トナーの製造例1と同様とし、磁性トナー7を得た。磁性トナー7の物性を表2に示す。
【0226】
磁性トナーの製造例8
エステルワックスの量を0.8部としたこと以外は磁性トナーの製造例2と同様とし、磁性トナー8を得た。磁性トナー8の物性を表2に示す。
【0227】
磁性トナーの製造例9
エステルワックスの量を35部としたこと以外は磁性トナーの製造例2と同様とし、磁性トナー9を得た。磁性トナー9の物性を表2に示す。
【0228】
磁性トナーの製造例10
エステルワックス7部をポリエチレンワックス(DSCにおける吸熱ピークの極大値115℃)3部に変えたこと以外は磁性トナーの製造例2と同様とし、磁性トナー10を得た。磁性トナー10の物性を表2に示す。
【0229】
磁性トナーの製造例11
エステルワックス7部をポリエチレンワックス(DSCにおける吸熱ピークの極大値115℃)7部に変えたこと以外は磁性トナーの製造例2と同様とし、磁性トナー11を得た。磁性トナー11の物性を表2に示す。
【0230】
磁性トナーの製造例12
表面処理磁性体2を表面処理磁性体4に変えたこと以外は磁性トナー2の製造例と同様とし、磁性トナー12を得た。磁性トナー12の物性を表2に示す。
【0231】
磁性トナーの製造例13
表面処理磁性体2を表面処理磁性体5に変えたこと以外は磁性トナー2の製造例と同様とし、磁性トナー13を得た。磁性トナー13の物性を表2に示す。
【0232】
磁性トナーの製造例14
表面処理磁性体2を表面処理磁性体6に変えたこと以外は磁性トナー2の製造例と同様とし、磁性トナー14を得た。磁性トナー14の物性を表2に示す。
【0233】
磁性トナーの製造例15
表面処理磁性体2を表面処理磁性体7に変えたこと以外は磁性トナー2の製造例と同様とし、磁性トナー15を得た。磁性トナー15の物性を表2に示す。
【0234】
磁性トナーの製造例16
表面処理磁性体2を表面処理磁性体8に変えたこと以外は磁性トナー2の製造例と同様とし、磁性トナー16を得た。磁性トナー16の物性を表2に示す。
【0235】
磁性トナーの製造例17
表面処理磁性体2を表面処理磁性体9に変えたこと以外は磁性トナー2の製造例と同様とし、磁性トナー17を得た。磁性トナー17の物性を表2に示す。
【0236】
磁性トナーの製造例18
表面処理磁性体2を表面処理磁性体10に変えたこと以外は磁性トナー2の製造例と同様とし、磁性トナー18を得た。磁性トナー18の物性を表2に示す。
【0237】
磁性トナーの製造例19
表面処理磁性体2を表面処理磁性体11に変えたこと以外は磁性トナー2の製造例と同様とし、磁性トナー19を得た。磁性トナー19の物性を表2に示す。
【0238】
磁性トナーの製造例20
表面処理磁性体2を表面処理磁性体12に変えたこと以外は磁性トナー2の製造例と同様とし、磁性トナー20を得た。磁性トナー20の物性を表2に示す。
【0239】
磁性トナーの製造例21
表面処理磁性体2を表面処理磁性体13に変えたこと以外は磁性トナー2の製造例と同様とし、磁性トナー21を得た。磁性トナー21の物性を表2に示す。
【0240】
磁性トナーの製造例22
表面処理磁性体2を表面処理磁性体14に変えたこと以外は磁性トナー2の製造例と同様とし、磁性トナー22を得た。磁性トナー22の物性を表2に示す。
【0241】
磁性トナーの比較製造例1
表面処理磁性体2を表面処理磁性体15に変えたこと以外は磁性トナー2の製造例と同様とし、磁性トナー23を得た。磁性トナー23の物性を表2に示す。
【0242】
磁性トナーの比較製造例2
表面処理磁性体2を表面処理磁性体16に変えたこと以外は磁性トナー2の製造例と同様とし、磁性トナー24を得た。磁性トナー24の物性を表2に示す。
【0243】
磁性トナーの比較製造例3
表面処理磁性体2を表面処理磁性体16に変え、黒色粒子を得た後、得られた黒色粒子を風力分級を行ったこと以外は磁性トナー2の製造例と同様とし、磁性トナー25を得た。磁性トナー25の物性を表2に示す。
【0244】
なお、上記各磁性トナーの製造例ならびに、比較製造例において、得られた磁性トナーの磁場79.6kA/mにおける磁化の強さは、磁性トナー7が18.1Am2/kgであり、磁性トナー8が38.4Am2/kg、他の磁性トナーはいずれも24〜28Am2/kgであった。
【0245】
【表2】
Figure 0004532721
【0246】
[実施例1]
画像形成装置として、LBP−1760を改造し、概ね図1に示されるものを用いた。
【0247】
静電荷像坦持体の電位は、暗部電位Vd=−680V、明部電位VL=−150Vとした。また、静電荷像坦持体と現像スリーブとの間隙は220μmとし、トナー担持体として下記の構成の層厚約7μm、JIS中心線平均粗さ(Ra)1.0μmの樹脂層を、表面をブラストした直径16φのアルミニウム円筒上に形成した現像スリーブを使用し、現像磁極85mT(850ガウス)、トナー規制部材として厚み1.0mm、自由長0.5mmのウレタン製ブレードを39.2N/m(40g/cm)の線圧で当接させた。
・フェノール樹脂 100部
・グラファイト(粒径約7μm) 90部
・カーボンブラック 10部
【0248】
次いで、現像バイアスとして直流バイアス成分Vdc=−450V、重畳する交流バイアス成分Vpp=1600V、f=2400Hzを用いた。また、現像スリーブの周速は感光体周速(94mm/sec)に対して順方向に110%のスピード(103mm/sec)とした。また、転写バイアスは直流1.5kVとした。
【0249】
定着方法としてはLBP−1760のオイル塗布機能のない、フィルムを介してヒーターにより加熱加圧定着する方式の定着装置を用いた。この時加圧ローラはフッ素系樹脂の表面層を有するものを使用し、ローラの直径は30mmであった。また、定着温度は160℃、ニップ幅を7mmに設定した。
【0250】
最初に、磁性トナー1をカートリッジに100g充填し、高温高湿下(30℃,80%RH)において、紙上のトナー量が0.8mg/cm2となるように調整し、画像濃度が1.43のベタ黒画像を得た。次いで、1dot−2spaceのハーフトーン画像を出したところ、赤味の無い鮮明な画像が得られた。
【0251】
その後、トナー劣化の促進試験として2時間空回転を行った後、印字率2%の横線のみからなる画像パターンで1000枚の画出し試験を行った。なお、転写材としては75g/m2の紙を使用した。
【0252】
その結果、磁性トナー1は、空回転直後、及び、1000枚の画出し後において高い転写性を示し、非画像部へのカブリのない良好な画像が得られた。評価結果を表3に示す。
【0253】
本発明の実施例、ならびに、比較例中に記載の評価項目とその判断基準について述べる。
【0254】
<画像濃度>
画像濃度はベタ画像部を形成し、このベタ画像をマクベス反射濃度計(マクベス社製)にて測定を行った。
【0255】
<画像の赤味>
画像の赤味は1dot−2spaceのハーフトーン画像を得、目視により赤味の判断を以下の基準で行った。
A:全く赤味は感じられない。
B:やや赤味が感じられるものの、実用上問題の無いレベル。
C:赤味が強く、貧相な画像。実用上好ましくないレベル。
【0256】
<転写効率>
転写効率は、ベタ黒画像転写後の感光体上の転写残トナーをマイラーテープによりテーピングしてはぎ取り、紙上に貼ったもののマクベス濃度の値をC、転写後定着前のトナーの載った紙上にマイラーテープを貼ったもののマクベス濃度をD、未使用の紙上に貼ったマイラーテープのマクベス濃度をEとした時、近似的に以下の式で計算した。
【0257】
【数6】
Figure 0004532721
【0258】
上記の計算結果から得られた転写効率を以下の基準で判断した。
A:転写効率が96%以上。
B:転写効率が92%以上、96%未満。
C:転写効率が89%以上、92%未満。
D:転写効率が89%未満。
【0259】
<画質>
画質の判断基準は、画像の均一性、細線再現性を総合的に評価したものである。なお、画像の均一性はベタ黒画像、ならびに、ハーフトーン画像で判断を行う。
A:細線再現性、画像の均一性に優れ、鮮明な画像。
B:細線再現性、画像の均一性が若干劣るものの、良好な画像。
C:実用的には問題の無い画質。
D:細線再現性、画像の均一性が悪く、実用上好ましくない画像。
【0260】
<カブリ>
カブリの測定は、東京電色社製のREFLECTMETER MODEL TC−6DSを使用して測定した。フィルターは、グリーンフィルターを用い、カブリは下記の式より算出した。
【0261】
カブリ(反射率)(%)=
標準紙上の反射率(%)−サンプル非画像部の反射率(%)
【0262】
なお、カブリの判断基準は以下の通り。
A:非常に良好(1.5%未満)
B:良好(1.5%以上乃至2.5%未満)
C:普通(2.5%以上乃至4.0%未満)
D:悪い(4%以上)
【0263】
<定着性>
定着性は、初期から耐久終了までの画像サンプルの裏側に発生する汚れを観察し、発生の有無で判断を行う。
【0264】
[実施例2〜15、参考例1〜4、実施例16〜18
トナーとして、磁性トナー2〜22を使用し、実施例1と同様の条件で画出し試験及び耐久性評価を行った。その結果、常温常湿下での画像濃度は高く、赤味も問題の無い画像が得られた。また、高温高湿下での画出し試験においてもいずれも大きな問題の無い結果が得られた。結果を表3に示す。
【0265】
[比較例1〜3]
トナーとして、磁性トナー23〜25を使用し、実施例1と同様の画像形成方法で画出し試験及び耐久性評価を行った。その結果、画像濃度が低く、耐久試験と共に画像濃度、転写効率の低下、カブリ、画質の悪化が生じた。これはトナー粒子内部での磁性体、離型剤の不均一な分散状態を反映しているものと考えられる。結果を表3に示す。
【0266】
【表3】
Figure 0004532721
【0267】
【発明の効果】
本発明のトナーは、少なくとも結着樹脂、離型剤及び磁性体を有する平均円形度が0.970以上であり、重量平均粒径が3乃至10μm、且つ、スチレン中でのストークス径が小さな、分散性の良い特殊な磁性体を含有し、シャープな粒度分布を有することにより、着色力が高く、高温高湿下においても良好な耐久性を有すると共に、赤味、カブリの無い高精細な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に用いた画像形成装置の一例を示す図である。
【図2】一成分現像用現像器の一例を示す図である。
【符号の説明】
100 感光体(像担持体、被帯電体)
102 現像スリーブ(磁性トナー担持体)
103 弾性ブレード(層規制部材)
104 マグネットローラー
114 転写ローラー(転写部材)
116 クリーナー
117 帯電ローラー(接触帯電部材)
121 レーザービームスキャナー(潜像形成手段、露光装置)
124 給紙ローラー
125 搬送部材
126 定着装置
140 現像装置
141 撹拌部材
P 転写材[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a magnetic toner used in an image forming method such as an electrophotographic method, an electrostatic recording method, a magnetic recording method, and a toner jet method.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, many methods are known as electrophotographic methods. Generally, a photoconductive substance is used, and an electric latent image is formed on an electrostatic charge image carrier (photoconductor) by various means. Next, the latent image is developed with toner to form a visible image. If necessary, the toner image is transferred to a transfer material such as paper, and then the toner image is fixed on the transfer material by heat or pressure, etc. Is what you get.
[0003]
As a method of visualizing an electric latent image with toner, a cascade development method, a magnetic brush development method, a pressure development method, a magnetic brush development method using a two-component developer composed of a carrier and a toner, a toner carrier is a photoreceptor. Non-contact one-component development method that causes toner to fly from the toner carrier to the photoconductor in a non-contact manner, a contact one-component development method in which the toner carrier is pressed against the photoconductor and the toner is transferred by an electric field, and magnetic toner is used. A so-called jumping method is also used in which a rotating sleeve having a magnetic pole at the center is used to fly between the photosensitive member and the sleeve by an electric field.
[0004]
As a jumping method, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 54-43027, a thin insulating magnetic toner is applied onto a toner carrier, and this is triboelectrically charged. Then, this is converted into an electrostatic latent image under the action of a magnetic field. A method of developing in close proximity and facing each other without contact is disclosed. According to this method, the insulating magnetic toner is thinly coated on the toner carrier to allow sufficient frictional charging of the magnetic toner, and development without contacting the electrostatic latent image while supporting the magnetic toner by magnetic force. Therefore, transfer of the magnetic toner to the non-image portion, so-called fogging, is suppressed, and a high-definition image can be obtained.
[0005]
Such a one-component development method does not require carrier particles such as glass beads and iron powder as in the two-component method, and therefore the development apparatus itself can be reduced in size and weight. Furthermore, since the two-component development method needs to keep the toner concentration in the magnetic toner constant, a device for detecting the toner concentration and supplying a necessary amount of toner is required. Therefore, the developing device is also large and heavy here. Since such a device is not necessary in the one-component development method, it is preferable because it can be made small and light.
[0006]
Also, LED and LBP printers are the mainstream in the recent market as printer devices, and the direction of technology is higher resolution, that is, what was conventionally 240, 300 dpi is 400, 600, 800 dpi. The same applies to the copying machine. As a means for satisfying this requirement, toner particle size reduction is progressing, and JP-A-1-112253, JP-A-1-191156, JP-A-2-214156, and JP-A-2-284158. Japanese Patent Laid-Open Nos. 3-181952 and 4-162048 propose toners having a specific particle size distribution and a small particle size.
[0007]
On the other hand, the toner image formed on the photoconductor in the development process is transferred to the transfer material in the transfer process, but the transfer residual toner in the image area and the fog toner in the non-image area remaining on the photoconductor are cleaned in the cleaning process. Then, the toner is stored in the waste toner container. For this cleaning process, blade cleaning, fur brush cleaning, roller cleaning, and the like have been conventionally used. However, since such a cleaning device is provided, the size of the device is inevitably increased, which has been a bottleneck when attempting to make the device compact. For this reason, a system with little waste toner has been desired, and a toner having high transfer efficiency and low fog has been demanded.
[0008]
Further, from the viewpoint of ecology, reduction of toner consumption per unit number is also required. In order to reduce toner consumption, it is necessary to improve the coloring power of the toner. For this purpose, it is important to reduce the particle size of the colorant and to make the dispersion uniform.
[0009]
Conventionally, pigments, dyes, carbon black, and the like are generally used as toner colorants. In particular, in magnetic toners, magnetic materials are often used as colorants as they are. For this reason, in the magnetic toner, in order to improve the tinting strength of the toner, it is important to reduce the particle size and uniformly disperse the magnetic material. However, when the particle size of the magnetic material is reduced, in addition to the problem that the magnetic material itself becomes reddish, it is difficult to uniformly disperse it in the toner. Therefore, due to poor dispersion of the magnetic material, the resulting image becomes reddish. As a result, there arises a problem of degrading image quality.
[0010]
The magnetic toner used in such an image forming process has a binder resin and a colorant as main components, and in addition, additives such as a charge control agent and a release agent to bring out the necessary properties as a toner. It is common to contain.
[0011]
In recent years, copiers and printers have been increased in speed, but with this, there has been a demand for further fixing of toner at a lower temperature, which is accompanied by great improvements in adhesion of toner to the surface of a fixing member, so-called offset. Efforts have been made. In order to obtain good fixability on the transfer medium, a release agent is contained in the toner.
[0012]
For example, Japanese Patent Publication No. Sho 52-3304, Japanese Patent Publication No. 52-3305, Japanese Patent Laid-Open Publication No. 57-52574, and the like have disclosed techniques for incorporating a release agent in the toner.
[0013]
Also, JP-A-3-50559, JP-A-2-79860, JP-A-1-109359, JP-A-62-1166, JP-A-61-227354, JP-A-61-94062. JP-A-61-138259, JP-A-60-252361, JP-A-60-252360, JP-A-60-217366, etc. disclose techniques for containing waxes. Yes.
[0014]
However, since the release agent is generally not compatible with the binder resin or the magnetic material, it is relatively difficult to uniformly disperse the toner in the toner. The amount is not uniform, and it is not easy to achieve high image quality without fogging of non-image areas such as fog. Further, in such a toner, since the dispersibility of the release agent is non-uniform, a part of the release agent is exposed on the toner surface, or the release agent component is easily oozed out. Therefore, the toner deterioration is likely to be promoted during long-term use under high temperature and high humidity, and fog and deterioration of transferability are likely to be caused. In addition, dot reproducibility and fine line reproducibility become extremely poor due to toner deterioration.
[0015]
On the other hand, the developing method using magnetic toner has unstable factors related to the magnetic toner to be used. One of them is that a considerable amount of fine powdered magnetic material is mixed and dispersed in the magnetic toner, and a part of the magnetic material is exposed on the surface of the toner particles. As a result, fluctuation or deterioration of various characteristics required for the magnetic toner such as development characteristics, transferability, and durability of the magnetic toner is caused.
[0016]
When the magnetic toner containing the conventional magnetic body is used, the above-mentioned problem occurs because the magnetic body is exposed on the surface of the magnetic toner. That is, by exposing magnetic fine particles having relatively low resistance compared to the resin constituting the toner to the surface of the magnetic toner, the toner charging performance is lowered, the toner fluidity is lowered, and the fog is increased accordingly. In addition, transferability is deteriorated, and further, in long-term use, toner deterioration such as a decrease in image density caused by peeling of the magnetic material due to friction between the toners or the regulating member is caused.
[0017]
Conventional toners are manufactured as a toner having a desired particle size (pulverization method) after melt-mixing a binder resin, a colorant, etc., uniformly dispersing, pulverizing with a fine pulverizer, and classifying with a classifier. However, there is a limit to the material selection range for the toner particle size reduction. For example, the resin colorant dispersion must be sufficiently brittle and capable of being finely pulverized by an economically usable production apparatus. From this requirement, in order to make the resin colorant dispersion brittle, when the resin colorant dispersion is actually finely pulverized at a high speed, particles having a wide particle size range are easily formed, and in particular, a relatively large proportion of fine particles ( There arises a problem that excessively pulverized particles) are included therein. Further, such highly brittle materials are often further pulverized or powdered when used as developing toners in copying machines and the like.
[0018]
Further, in the pulverization method, magnetic iron oxide particles are essentially exposed on the surface of the toner, so that problems still remain in the fluidity of the toner and the charging stability in a harsh environment.
[0019]
In order to overcome such problems of the toner by the pulverization method, and further to satisfy the above-described requirements, a toner production method by the suspension polymerization method has been proposed.
[0020]
In general, toner by suspension polymerization (hereinafter referred to as polymerized toner) can be easily made into fine particles of toner, and further, since the shape of the obtained toner is spherical, it has excellent fluidity and is advantageous for high image quality. It becomes.
[0021]
However, by including a magnetic substance in the polymerized toner, its fluidity and charging characteristics are remarkably lowered and the coloring power is also inferior. This is because the magnetic particles are generally hydrophilic and therefore tend to be unevenly distributed on the toner surface, and the dispersion of the magnetic substance in the toner particles is insufficient. In order to solve this problem, it is important to modify the surface characteristics of the magnetic material.
[0022]
Many proposals have been made regarding surface modification for improving the dispersibility of a magnetic substance in a polymerized toner. For example, various silane coupling agent treatment techniques for magnetic materials are disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 59-200254, 59-2000025, 59-200277, and 59-224102. Japanese Laid-Open Patent Publication Nos. 63-250660 and 10-239897 disclose techniques for treating silicon element-containing magnetic particles with a silane coupling agent.
[0023]
However, although these treatments improve the dispersibility of the magnetic material in the toner to some extent, there is a problem that it is difficult to make the surface of the magnetic material hydrophobic uniformly. The generation of unmodified magnetic particles cannot be avoided, the inclusion of the magnetic material is not sufficient, and it is insufficient to improve the dispersibility in the toner to a good level.
[0024]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 54-84731 discloses a technique for improving the inclusion of a magnetic material using a magnetic material obtained by oleophilic treatment of a magnetic material of 0.5 to 0.6 μm. However, when a magnetic material having a small particle size is used to increase the coloring power of the toner, the uniformity of the treatment is inferior, and there is room for improvement in improving the coloring power.
[0025]
Furthermore, in the polymerized toner as described above, if the dispersibility of the magnetic substance in the toner is poor, the release agent is unevenly distributed, and there is room for improvement in durability under high temperature and high humidity.
[0026]
Further, when the toner particle size is reduced, it becomes difficult to control the particle size distribution of the toner and the dispersion of the magnetic substance, the release agent and the like tends to be further deteriorated, and the various problems described above are sufficiently solved. Not.
[0027]
A method of adding inorganic fine powder as an external additive to toner base particles has been proposed and widely used for the purpose of improving toner flow characteristics and charging characteristics.
[0028]
For example, in JP-A-5-66608 and JP-A-4-9860, a method of adding an inorganic fine powder that has been subjected to a hydrophobic treatment or an inorganic fine powder that has been subjected to a hydrophobic treatment and then treated with silicone oil or the like. JP-A-61-249059, JP-A-4-264453, and JP-A-5-346682 propose a method of adding a hydrophobized inorganic fine powder and a silicone oil-treated inorganic fine powder in combination. Yes.
[0029]
However, in these proposals, the toner surface having a spherical shape such as a polymerized toner or a shape close to a spherical shape has a smooth toner surface, so that the deterioration of the external additive as described above tends to proceed and the resolution is improved. When toner particles having a smaller particle diameter are used, there is room for further improvement to improve the above-mentioned problems.
[0030]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a magnetic toner that has a stable charging performance, has a high image density even when used for a long time under high temperature and high humidity, and can obtain a high-quality image.
[0031]
An object of the present invention is to provide a magnetic toner having excellent transferability and no fog.
[0032]
[Means for Solving the Problems]
  The present invention relates to a magnetic toner having magnetic toner particles containing at least a binder resin, a release agent and a magnetic material.Manufacturing methodIn
  The magnetic toner particles are obtained by suspending a polymerizable monomer composition containing at least a polymerizable monomer containing styrene as a main component, a release agent and a magnetic substance in an aqueous medium, and performing polymerization. And
  The magnetic body is magnetic iron oxide,
  The magnetic toner has an average circularity of 0.970 or more, a weight average particle diameter of 3 to 10 μm,
  The magnetic toner has a magnetization intensity of 10 to 50 Am at a magnetic field of 79.6 kA / m (1000 oersted).2/ Kg (emu / g),
  When the volume average particle size of the magnetic material is A and the Stokes diameter of the magnetic material in styrene is B, the magnetic material satisfies the following formula (1).And
    (1) 1.0 ≦ B / A ≦ 2.8
  The magnetic substance in the magnetic toner is hydrophobized with at least one silane coupling agent having no double bond and a silane coupling agent having a double bond,
  The silane coupling agent having no double bond is represented by the following formula:
    C p H 2p + 1 -Si- (OC q H 2q + 1 ) Three
[In formula, p shows the integer of 6-20, q shows the integer of 1-3. ]
An alkyltrialkoxysilane coupling agent represented by:
  The silane coupling agent having a double bond is phenyltrimethoxysilane or γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane.Magnetic toner characterized byManufacturing methodAbout.
[0033]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
As a result of intensive studies by the present inventors, it has been found that when the average circularity of the toner is 0.970 or more, the transferability of the toner becomes very good. This is presumably because the contact area between the toner particles and the photoconductor is small, and the adhesion force of the toner particles to the photoconductor due to the mirror power, van der Waals force, or the like is reduced. Furthermore, since the circularity of the toner is very high, the magnetic toner can form uniform and narrow spikes at the developing portion, and can be developed faithfully to the latent image, and an improvement in image quality can be expected.
[0034]
Further, in the circularity distribution of the toner, when the mode circularity is 0.99 or more, it means that most of the toner particles have a shape close to a true sphere, and the above action becomes more remarkable, which is preferable. .
[0035]
Therefore, it is considered that when such toner is used, transfer efficiency is high, transfer residual toner is greatly reduced, toner fusion is prevented, and image defects are remarkably suppressed.
[0036]
In addition, since the toner has a circularity of 0.970 or more like the toner of the present invention, the rising of the toner on the toner carrier becomes fine and dense, and the charge is made uniform and fog is greatly reduced. To do.
[0037]
Figure 0004532721
[0038]
[Expression 1]
Figure 0004532721
[0039]
[Expression 2]
Figure 0004532721
[0040]
In addition, the mode circularity is obtained by dividing the circularity from 0.40 to 1.00 into 61 units every 0.01, and assigning the measured particle circularity to each divided range according to each circularity. This is the circularity of the peak having the maximum frequency value in the frequency distribution.
[0041]
In addition, “FPIA-1000”, which is a measuring apparatus used in the present invention, calculates the circularity of each particle and then calculates the average circularity and the mode circularity. A calculation method is used in which 0.40 to 1.00 is divided into 61 classes, and the average circularity and mode circularity are calculated using the center value and frequency of the dividing points. However, an error between each value of the average circularity and the mode circularity calculated by this calculation method and each value of the average circularity and the mode circularity calculated by the calculation formula that directly uses the circularity of each particle described above. Is very small and substantially negligible.In the present invention, for the reasons of data handling such as short calculation time and simplification of calculation formula, Such a calculation method that is partially changed by using the concept of a calculation formula that directly uses the circularity may be used.
[0042]
As a specific measuring method, about 5 mg of magnetic toner is dispersed in 10 ml of water in which about 0.1 mg of a surfactant is dissolved to prepare a dispersion, and ultrasonic waves (20 kHz, 50 W) are applied to the dispersion for 5 minutes. Irradiation is performed and the dispersion concentration is set to 5000 to 20,000 / μl, and measurement is performed by the above-described apparatus to determine the average circularity and mode circularity of a particle group having a circle-equivalent diameter of 3 μm or more.
[0043]
The “average circularity” in the present invention is an index of the degree of unevenness of the magnetic toner, and is 1.000 when the magnetic toner is a perfect sphere, and the average circularity becomes smaller as the surface shape of the magnetic toner becomes more complicated. Value.
[0044]
In this measurement, the reason why the circularity is measured only for the particle group having an equivalent circle diameter of 3 μm or more is that the particle group of the external additive existing independently of the toner particles in the particle group having an equivalent circle diameter of less than 3 μm. This is because the circularity of the toner particle group cannot be accurately estimated due to the influence of such a large amount.
[0045]
The magnetic toner of the present invention is 1.0 ≦ B / A ≦ 3.5, preferably 1 where A is the volume average particle size of the magnetic material and B is the Stokes diameter of the magnetic material in styrene. 0.0 ≦ B / A ≦ 2.8, and more preferably 1.0 ≦ B / A ≦ 2.2.
[0046]
“Stokes diameter in styrene” means that 8 g of a magnetic material is added to 10 g of styrene, dispersed with a homogenizer (20 kHz, 50 W) for 3 minutes, and then settled at a sedimentation speed V by Turbiscan (manufactured by Formal Action). Is a value obtained from the following equation.
[0047]
Turbi scan is a device that measures the position of the particle interface of the solution at regular intervals, and was measured by transmitted light. The sedimentation velocity is determined from the distance traveled by the particle interface and the time required for the movement. Specifically, the above mixed solution is put in a sample tube so that the height is about 5 cm, the scan interval is 3 minutes with an automatic scan, the number of scans is 161, and the measurement is performed at 23 ° C. and 60% RH. Do.
[0048]
[Equation 3]
Figure 0004532721
Here, V is the moving speed of particles (m / s), ρc is the density of styrene (900 kg / mThree), Ρp is the density of the magnetic material (kg / mThree), G is the gravitational constant (9.81 m / s)2), Ν is the dynamic viscosity of styrene (8.1 × 10-7m / s), φ is the volume fraction of the magnetic substance in the solution.
[0049]
In addition, the value measured with the true density meter was used for the density of the magnetic material. Specifically, Micromeritics Accupic 1330 (Shimadzu Corporation) was used.
[0050]
The volume average particle diameter of the magnetic material is measured using a transmission electron microscope. Specifically, the toner particles to be observed in the epoxy resin or the cured product obtained by sufficiently dispersing the magnetic material for 2 days in an atmosphere at a temperature of 40 ° C. is formed into a flaky shape by a microtome. As a sample, it was determined by measuring 100 magnetic particles that can be confirmed as the primary particle size in the field of view with a transmission electron microscope (TEM) at a magnification of 10,000 to 40,000 times. It is also possible to measure the particle size with an image analyzer.
[0051]
Here, the large Stokes diameter means that the dispersed particle diameter of the magnetic substance in styrene is large, and the ratio of the volume average particle diameter of the magnetic substance, that is, the B / A is large. This suggests that several to several magnetic materials are present in an aggregated state. In such a state, when the toner is produced by a suspension polymerization method (described later), which is a preferred toner production method in the present invention, the dispersion of the magnetic substance in the oil droplets after granulation is insufficient. In other words, the magnetic substance is present in the toner particles in the form of coalesced and aggregated. For this reason, even if a magnetic material having a small primary particle size is used, those having a large B / A result in a large dispersion particle size of the magnetic material in the toner, and the hiding power of the toner is reduced. The power will be inferior.
[0052]
Furthermore, the toner composition (polymerizable monomer, magnetic substance, etc.) is not uniform during granulation when the Stokes diameter is large, that is, when the sedimentation rate of the magnetic substance in the polymerizable monomer is fast. And the particle size distribution becomes wide, and further, during the polymerization after the droplet formation, the magnetic substance is unevenly distributed in the droplet, and the release agent is unevenly distributed (the uneven distribution is caused). In severe cases, there may be a magnetic substance in half of the toner particles and a release agent in the other half). Here, in particular, when the release agent is unevenly distributed, a part of the release agent is exposed on the toner surface or the release agent component easily oozes out. It will be inferior in durability.
[0053]
In addition, in an image obtained from a toner having poor magnetic dispersibility, particularly a halftone image, a strong reddish image is obtained, resulting in poor image quality. Although the reason for this is not clear, the uneven distribution of the magnetic substance in the toner makes it difficult for light on the long wavelength side to be absorbed (or easily reflected) in the part where the magnetic substance is present roughly or densely. I think that is because.
[0054]
For this reason, even if a magnetic substance having a small particle diameter is used, an image with a large B / A does not increase the coloring power and an image with strong redness is obtained. For this reason, B / A needs to be 3.5 or less.
[0055]
On the other hand, the fact that the Stokes diameter is small means that the dispersed particle diameter of the magnetic substance in styrene is almost close to the primary particle diameter, and it is unlikely that B / A is less than 1.0.
[0056]
For this reason, by setting 1.0 ≦ B / A ≦ 3.5, it is possible to obtain a high-quality image having excellent coloring power and durability under high temperature and high humidity.
[0057]
The Stokes diameter can be adjusted by a magnetic material treatment agent, a treatment method, and a magnetic material dispersion method. We believe this is due to the following reasons.
[0058]
First, the magnetic surface is hydrophilic and the polymerizable monomer is hydrophobic. For this reason, if the hydrophobic treatment on the surface of the magnetic material is not uniform, good dispersibility of the magnetic material cannot be obtained. Further, even if the magnetic material is physically dispersed (such as mechanically or ultrasonically dispersed), the magnetic material with non-uniform surface treatment is aggregated again, and the Stokes diameter becomes large.
[0059]
Secondly, even if the treatment is uniform, the dispersion of the magnetic material is inferior if the polymerizable monomer that is the dispersion medium is not compatible with the magnetic material.
[0060]
Conventionally, many proposals have been made regarding surface modification of magnetic materials used in polymerized toners. For example, various silane coupling agent treatment techniques for magnetic materials are disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 59-200254, 59-2000025, 59-200277, 59-224102, and the like. Japanese Laid-Open Patent Publication No. 63-250660 discloses a technique for treating silicon element-containing magnetic particles with a silane coupling agent.
[0061]
However, there is a problem that it is difficult to uniformly hydrophobize the surface of the magnetic material by these treatments. Therefore, it is possible to avoid the unification of the magnetic materials and the generation of non-hydrophobized magnetic particles. Therefore, the Stokes diameter becomes large and the particle size distribution becomes wide. As an example of using hydrophobic magnetic iron oxide, Japanese Patent Application Laid-Open No. 54-84731 proposes a toner containing magnetic iron oxide treated with alkyltrialkoxysilane. Although the addition of this magnetic iron oxide has certainly improved the electrophotographic properties of the toner, the surface activity of the magnetic iron oxide is inherently small, and coalesced particles are formed at the processing stage, and the hydrophobicity is not uniform. It is not always satisfactory. In addition, when a magnetic material having a small particle diameter is used, uniform treatment becomes more difficult, and further improvement is required to apply to the present invention. Furthermore, in order to improve the inclusion of the magnetic material, when a large amount of treatment agent or the like is used, or when a highly viscous treatment agent is used, the degree of hydrophobicity will surely increase, but the particles will be united. Conversely, the Stokes diameter becomes large.
[0062]
Thus, in the conventional polymerized toner using the surface-treated magnetic material, the uniformity of the surface treatment is not necessarily achieved, and it is difficult to improve the coloring power and to obtain the high durability under high temperature and high humidity.
[0063]
Therefore, in the magnetic material used in the magnetic toner of the present invention, when the particle surface is hydrophobized, the coupling agent is hydrolyzed while dispersing the magnetic material particles in the aqueous medium so as to have a primary particle size. However, it is very preferable to use a surface treatment method. This hydrophobic treatment method is less likely to cause the magnetic particles to coalesce than the treatment in the gas phase, and the repulsive action between the magnetic particles due to the hydrophobic treatment works, so that the magnetic material is in a primary particle state. Surface treated.
[0064]
The method of treating the surface of the magnetic material while hydrolyzing the coupling agent in an aqueous medium does not require the use of a coupling agent that generates a gas, such as chlorosilanes and silazanes, and further, In the phase, magnetic particles can be easily combined with each other, and a highly viscous coupling agent that has been difficult to be processed can be used, so that the hydrophobizing effect is great.
[0065]
Examples of the coupling agent that can be used in the surface treatment of the magnetic material according to the present invention include a silane coupling agent and a titanium coupling agent. More preferably used is a silane coupling agent having a general formula
Rm SiYn
[Wherein, R represents an alkoxy group, m represents an integer of 1 to 3, Y represents a hydrocarbon group such as an alkyl group, a vinyl group, a glycidoxy group, or a methacryl group, and n represents an integer of 1 to 3. Show. ]
It is shown by.
[0066]
For example, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinyltris (βmethoxyethoxy) silane, β- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyl Diethoxysilane, γ-aminopropyltriethoxysilane, N-phenyl-γ-aminopropyltrimethoxysilane, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, vinyltriacetoxysilane, methyltrimethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, phenyltrimethoxy Silane, diphenyldimethoxysilane, methyltriethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, phenyltriethoxysilane, diphenyldiethoxysilane, n-butyltrimethoxysilane, isobutyl Le trimethoxysilane, trimethyl methoxysilane, hydroxypropyl Ritori silane, n- hexadecyl trimethoxy silane, can be mentioned n- octadecyl trimethoxysilane.
[0067]
Among these, in order to improve the dispersibility of the magnetic substance, it is preferable to use a silane coupling agent having a double bond, and phenyltrimethoxysilane and γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane are more preferable. This is considered to be because, particularly when suspension polymerization is carried out, if the treatment is performed with a coupling agent having a double bond, the familiarity between the magnetic substance and the polymerizable monomer is improved. The dispersibility of the magnetic material is good.
[0068]
However, using only these coupling agents having a double bond makes it difficult to impart sufficient hydrophobicity to the magnetic material, due to the influence of exposure of the magnetic material with insufficient hydrophobicity to the toner surface. Further, the particle size distribution of the toner becomes wide. The reason for this is not clear, but it is thought to be due to the inferior hydrophobicity of the coupling agent itself, the reactivity with the active groups on the surface of the magnetic material, and the coverage on the surface of the magnetic material. For this reason, in order to obtain sufficient hydrophobicity, it is more preferable to use together an alkyltrialkoxysilane coupling agent represented by the following formula.
[0069]
Cp  H2p + 1-Si- (OCq  H2q + 1)Three
[In formula, p shows the integer of 2-20, q shows the integer of 1-3. ]
[0070]
When p in the above formula is smaller than 2, the hydrophobizing treatment is easy, but it is difficult to sufficiently impart hydrophobicity, and it becomes difficult to suppress the exposure of the magnetic particles from the toner particles. On the other hand, when p is larger than 20, the hydrophobicity is sufficient, but the coalescence between the magnetic particles increases, making it difficult to sufficiently disperse the magnetic particles, the coloring power is inferior, the high temperature and the high humidity The durability under is also inferior.
[0071]
On the other hand, when q is larger than 3, the reactivity of the silane coupling agent is lowered and the hydrophobicity is not sufficiently performed.
[0072]
In particular, p in the formula represents an integer of 2 to 20 (more preferably an integer of 3 to 15), and q represents an integer of 1 to 3 (more preferably an integer of 1 or 2). A coupling agent should be used.
[0073]
The amount of treatment is 0.05 to 20 parts by mass, preferably 0.1 to 10 parts by mass of the silane coupling agent with respect to 100 parts by mass of the magnetic substance, and the surface area of the magnetic substance and the reaction of the coupling agent. It is preferable to adjust the amount of the treatment agent according to the property.
[0074]
Here, the “aqueous medium” is a medium containing water as a main component. Specific examples of the aqueous medium include water itself, water added with a small amount of a surfactant, water added with a pH adjusting agent, and water added with an organic solvent. As the surfactant, a nonionic surfactant such as polyvinyl alcohol is preferable. The surfactant is preferably added in an amount of 0.1 to 5% by mass with respect to water. Examples of the pH adjuster include inorganic acids such as hydrochloric acid, and examples of the organic solvent include alcohols.
[0075]
Stirring is sufficiently performed, for example, with a mixer having a stirring blade (specifically, a high shear force mixing device such as an attritor or a TK homomixer) so that the magnetic particles become primary particles in the aqueous medium. Is good.
[0076]
In the case where a plurality of types of silane coupling agents are used, a plurality of types of coupling agents are added at the same time or with a time difference to process the magnetic material.
[0077]
In the magnetic material thus obtained, no particle aggregation is observed, and the surface of each particle is uniformly hydrophobized, so that the Stokes diameter is small and the dispersibility of the magnetic material is good.
[0078]
The magnetic material used in the toner of the present invention may contain elements such as phosphorus, cobalt, nickel, copper, magnesium, manganese, aluminum, and silicon. Further, the magnetic substance is composed mainly of iron oxide such as triiron tetroxide and γ-iron oxide, and these are used alone or in combination of two or more. These magnetic materials preferably have a BET specific surface area by nitrogen adsorption method of 2 to 30 m.2/ G, especially 3 to 28m2/ G and a Mohs hardness of 5-7 are preferred.
[0079]
The shape of the magnetic body includes a polyhedron, an octahedron, a hexahedron, a sphere, a needle, a scale, and the like, but a polyhedron, an octahedron, a hexahedron, a sphere, and the like having low anisotropy increase the image density. Is preferable. The shape of such a magnetic material can be confirmed by SEM or the like.
[0080]
The volume average particle size of the magnetic material is preferably 0.05 to 0.4 μm, more preferably 0.1 to 0.3 μm. When the volume average diameter is less than 0.05 μm, the decrease in blackness becomes remarkable, the coloring power becomes insufficient as a colorant for black and white toner, and the cohesion between magnetic materials becomes strong, so that the dispersibility is high. Getting worse. In addition, the uniformity treatment of the magnetic surface becomes very difficult. On the other hand, when the volume average particle diameter exceeds 0.4 μm, the coloring power becomes insufficient as in the case of a general colorant. In addition, when a magnetic material having a volume average particle size larger than 0.4 μm is used, when used as a colorant for a small particle size toner as in the present invention, the magnetic particles are uniformly dispersed in individual toner particles. Becomes difficult to achieve, and the uniform chargeability of the toner is impaired.
[0081]
The magnetic material used in the present invention preferably has a volume average variation coefficient of 35 or less. That the volume average variation coefficient is greater than 35 means that the particle size distribution of the magnetic material is wide. When such a magnetic material is used, the uniformity of the treatment on the surface of the magnetic material is deteriorated and the dispersibility in the toner is deteriorated.
[0082]
The volume average variation coefficient is defined to be obtained by the following equation.
[0083]
[Expression 4]
Figure 0004532721
[0084]
The degree of hydrophobicity of the magnetic material used in the present invention is preferably 25 to 95%, more preferably 35 to 95%. The degree of hydrophobicity can be arbitrarily changed depending on the kind and amount of the treatment agent on the surface of the magnetic material. The “hydrophobic degree” indicates the hydrophobicity of the magnetic substance, and a substance having a low degree of hydrophobicity means that the hydrophilicity is high. Therefore, when a magnetic material having a low degree of hydrophobicity is used, the suspension polymerization method suitably used in the present invention causes the magnetic material to move to an aqueous system during granulation, resulting in a broad particle size distribution and magnetic properties. It is not preferable because the body is exposed on the toner surface or is separated from the toner. Moreover, the dispersibility in a polymerizable monomer will also be inferior. On the other hand, in order to make the degree of hydrophobicity over 95%, it is necessary to use a large amount of the treatment agent on the surface of the magnetic material. In such a state, the magnetic material is likely to be united, and the uniformity of the processing is impaired. It will be.
[0085]
The degree of hydrophobicity in the present invention is measured by the following method.
[0086]
The degree of hydrophobicity of the magnetic material is measured by a methanol titration test. The methanol titration test is an experimental test for confirming the degree of hydrophobicity of a magnetic material having a hydrophobic surface.
[0087]
Hydrophobization degree measurement using methanol is performed as follows. 0.1 g of magnetic material is added to 50 ml of water in a 250 ml beaker. Thereafter, methanol is gradually added to the liquid and titration is performed. At this time, methanol is supplied from the bottom of the liquid and is gently stirred. The end of sedimentation of magnetic particles is the time when the suspended matter of magnetic material is no longer confirmed on the liquid surface, and the degree of hydrophobicity is expressed as the volume percentage of methanol in the methanol and water mixture when the end of sedimentation is reached. .
[0088]
The magnetic material used in the toner of the present invention preferably uses 10 to 200 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the binder resin. More preferably, 20 to 180 parts by mass are used. If it is less than 10 parts by mass, the coloring power of the toner is poor, and it is difficult to suppress fogging. On the other hand, when the amount exceeds 200 parts by mass, the holding force by the magnetic force on the toner carrying member is increased and the developing property is lowered, and it is difficult not only to uniformly disperse the magnetic material into individual toner particles, but also the fixing property is lowered. Resulting in.
[0089]
The content of the magnetic substance in the toner was measured with a thermal analyzer “TGA7” manufactured by PerkinElmer. In the measurement method, the toner is heated from normal temperature to 900 ° C. at a temperature increase rate of 25 ° C./min in a nitrogen atmosphere, and the weight loss from 100 ° C. to 750 ° C. is defined as the binder resin amount, and the residual mass is approximately calculated. The amount of magnetic material was used.
[0090]
For example, in the case of magnetite, the magnetic material used in the magnetic toner according to the present invention is manufactured by the following method.
[0091]
An aqueous solution containing ferrous hydroxide is prepared by adding an alkali such as sodium hydroxide in an amount equivalent to or higher than the iron component to the ferrous salt aqueous solution. Air was blown in while maintaining the pH of the prepared aqueous solution at pH 7 or higher (preferably pH 8 to 14), and iron oxide was oxidized while heating the aqueous solution to 70 ° C. or higher. First, a seed crystal is formed.
[0092]
Next, an aqueous solution containing about 1 equivalent of ferrous sulfate is added to the slurry-like liquid containing seed crystals based on the amount of alkali added previously. While maintaining the pH of the solution at 6 to 14, the reaction of ferrous hydroxide is promoted while blowing air, and magnetic iron oxide particles are grown with the seed crystal as the core. As the oxidation reaction proceeds, the pH of the liquid shifts to the acidic side, but the pH of the liquid is preferably not less than 6. Adjust the pH of the solution at the end of the oxidation reaction, stir well so that the magnetic iron oxide becomes primary particles, add the coupling agent, stir well, stir, filter, dry, and lightly crush after stirring By doing so, hydrophobic treated magnetic iron oxide particles can be obtained. Alternatively, after completion of the oxidation reaction, the iron oxide particles obtained by washing and filtering are redispersed in another aqueous medium without drying, and then the pH of the redispersion is adjusted and the silane is stirred well. A coupling agent may be added to perform the coupling treatment.
[0093]
In any case, it is important to perform the surface treatment after the oxidation reaction without passing through the drying step, which is an important point in the toner of the present invention.
[0094]
As the ferrous salt, iron sulfate generally produced as a by-product in the production of sulfuric acid titanium, iron sulfate produced as a by-product with the surface cleaning of the steel sheet can be used, and iron chloride or the like can be used.
[0095]
In the method for producing magnetic iron oxide by the aqueous solution method, an iron concentration of 0.5 to 2 mol / l is generally used from the viewpoint of preventing the viscosity from increasing during the reaction and the solubility of iron sulfate. Generally, the lower the iron sulfate concentration, the finer the particle size of the product. Further, in the reaction, the larger the amount of air and the lower the reaction temperature, the easier the atomization.
[0096]
By using the magnetic toner made of the hydrophobic magnetic particles produced as described above, stable toner charging property can be obtained, transfer efficiency is high, and high image quality and high stability are possible.
[0097]
The toner of the present invention has a magnetization strength of 10 to 50 Am at a magnetic field of 79.6 kA / m (1000 oersted).2It is important that the magnetic toner be / kg (emu / g). This is because the magnetic toner can prevent leakage of the toner by providing a magnetic force generating means in the developing device, so that not only the toner transportability or agitation can be improved, but also the magnetic force acts on the toner carrier. By providing the magnetic force generating means on the magnetic toner, the magnetic toner forms spikes, which makes it easy to prevent the toner from scattering.
[0098]
The toner has a magnetization intensity of 10 Am at a magnetic field of 79.6 kA / m.2If it is less than / kg, the above-mentioned effects cannot be obtained, and if magnetic force is applied to the toner carrier, the rising of the toner becomes unstable and fogging and image density due to inability to uniformly apply charging to the toner. Image defects such as unevenness and poor recovery of transfer residual toner are likely to occur. On the other hand, the strength of magnetization at a magnetic field of 79.6 kA / m is 50 Am.2When it is larger than / kg, when a magnetic force is applied to the toner, the fluidity of the toner is remarkably reduced due to magnetic aggregation, the developing property is lowered, the toner is easily damaged, and the toner is remarkably deteriorated. Further, transferability is lowered, and untransferred toner increases.
[0099]
In the present invention, the saturation magnetization strength of the magnetic toner is determined by using an oscillating magnetometer VSM P-1-10 (manufactured by Toei Kogyo Co., Ltd.) at an external magnetic field of 79.6 kA / m at a room temperature of 25 ° C. It was measured. The magnetic properties of the magnetic material were measured at a room temperature of 25 ° C. with an external magnetic field of 796 kA / m.
[0100]
The toner of the present invention preferably has a weight average particle diameter of 3 to 10 μm, more preferably 4 to 9 μm, in order to develop finer latent image dots faithfully in order to improve image quality.
[0101]
In a toner having a weight average particle size of less than 3 μm, the transfer residual toner on the photoconductor increases due to a decrease in transfer efficiency, and it becomes difficult to suppress the photoconductor scraping and toner fusion in the contact charging step. Furthermore, in addition to the increase in the surface area of the entire toner, the fluidity and agitation as a powder decrease, and it becomes difficult to uniformly charge individual toner particles, so fog and transferability tend to deteriorate, Other than scraping and fusing, it tends to cause non-uniform image unevenness, which is not preferable for the toner used in the present invention. When the weight average particle diameter of the toner exceeds 10 μm, the characters and the line image are likely to be scattered and high resolution is difficult to obtain. Further, as the apparatus becomes higher in resolution, toner of more than 10 μm tends to deteriorate the reproduction of one dot.
[0102]
In the present invention, the ratio of weight average particle diameter / number average particle diameter is preferably 1.40 or less, and more preferably 1.35 or less. When the ratio of the weight average particle diameter / number average particle diameter is greater than 1.40, it means that the toner particle size distribution is wide, and selective development is likely to occur, the charge amount distribution is also widened, fogging increases, The transferability is lowered, which is not preferable.
[0103]
Here, the average particle size and particle size distribution of the toner can be measured by various methods such as Coulter Counter TA-II type or Coulter Multisizer (manufactured by Coulter Co.). In the present invention, Coulter Multisizer (manufactured by Coulter Co., Ltd.). ) Is connected to an interface (manufactured by Nikka) and a PC9801 personal computer (manufactured by NEC), and a 1% NaCl aqueous solution is prepared using first-grade sodium chloride. For example, ISOTON R-II (manufactured by Coulter Scientific Japan) can be used. As a measuring method, 0.1 to 5 ml of a surfactant, preferably alkylbenzene sulfonate, is added as a dispersant to 100 to 150 ml of the electrolytic aqueous solution, and 2 to 20 mg of a measurement sample is further added. The electrolyte solution in which the sample is suspended is dispersed for about 1 to 3 minutes using an ultrasonic disperser, and the volume distribution is determined by measuring the volume and number of toner particles of 2 μm or more using the 100 μm aperture as the aperture by the Coulter Multisizer. And the number distribution were calculated.
[0104]
Then, a volume-based weight average particle diameter (D4) obtained from the volume distribution according to the present invention, a number-based length average particle diameter and a number average particle diameter (D1) obtained from the number distribution were obtained.
[0105]
In the magnetic toner of the present invention, the liberation rate of iron and iron compounds is preferably 0.05 to 3.00%, more preferably 0.05 to 1.50%, and most preferably 0.05 to 1.00. %. The liberation rate of iron and iron compounds is measured by a particle analyzer (PT1000: manufactured by Yokogawa Electric Corporation).
[0106]
The particle analyzer performs the measurement according to the principle described on pages 65-68 of the Japan Hardcopy 97 papers. Specifically, the apparatus can introduce fine particles such as toner into the plasma one by one, and can know the element of the luminescent material, the number of particles, and the particle size of the particles from the emission spectrum of the fine particles.
[0107]
In this, “free rate” is defined as the value obtained by the following equation from the simultaneous emission of carbon atoms, which are constituent elements of the binder resin, and the emission of iron atoms.
[0108]
[Equation 5]
Figure 0004532721
[0109]
Here, “simultaneous light emission of carbon atoms and iron atoms” means that light emission of iron atoms emitted within 2.6 msec from light emission of carbon atoms is simultaneous light emission, and light emission of iron atoms thereafter is light emission of only iron atoms. And In the present invention, since toner particles contain a large amount of magnetic substance, the simultaneous emission of carbon atoms and iron atoms means that the magnetic substance is dispersed in the toner. In other words, this means that the magnetic material is released from the toner.
[0110]
As a specific measurement method, helium gas containing 0.1% oxygen was used and the measurement was performed in an environment of 60% humidity at 23 ° C., and the toner sample was left to stand overnight in the same environment to adjust the humidity. Things are used for measurement. Also, channel 1 measures carbon atoms (measurement wavelength 247.860 nm, K factor uses recommended value), and channel 2 measures iron atoms (measurement wavelength 239.56 nm, K factor uses 3.3964). In this scan, sampling is performed so that the number of light emission of carbon atoms is 1000 to 1400, and the scan is repeated until the total number of light emission of carbon atoms reaches 10,000 or more, and the number of light emission is integrated. At this time, in the distribution in which the number of light emission of the carbon element is on the vertical axis and the cube root voltage of the element is on the horizontal axis, the distribution is sampled so that it has a maximum and further has no valley. And measure. Based on this data, the noise cut level of all elements is set to 1.50 V, and the liberation rate of iron and iron compounds is calculated using the above formula.
[0111]
In addition, toners may contain materials other than inorganic compounds containing iron atoms, such as azo-based iron compounds that are charge control agents. These compounds are also present in organic compounds at the same time as iron atoms. This carbon also emits light at the same time, so it is not counted as a free iron atom.
[0112]
As a result of investigations by the present inventors, there is a deep relationship between the liberation rate of iron and iron compounds and the exposure amount on the toner surface, and if the amount of free magnetic substance is 3.00% or less, the magnetic substance is almost the same. It was found that the toner surface was suppressed from being exposed to the toner surface, fog was small, and transferability was good. This is because a low-resistance magnetic material hardly exists on the toner surface, and it is considered that a stable high charge amount can be obtained.
[0113]
The liberation rate of iron and iron compounds depends on the degree of hydrophobicity of the magnetic material, the particle size distribution, the uniformity of the treatment, etc. As an example, when the surface treatment of the magnetic material is not uniform, the surface treatment is sufficient The magnetic material that is not applied (strongly hydrophilic) exists in the toner in a united or aggregated state, and those that are strongly hydrophilic are not encapsulated, and some or all of them are released from the toner. This is due to the fact that The same applies to the case where a magnetic material having a low degree of hydrophobicity is used. For this reason, especially in the case of a developing method using magnetism, those having a high liberation rate of iron and iron compounds cause the magnetic material to accumulate on the toner carrier, resulting in a decrease in toner chargeability and selective development. End up. Further, when such a magnetic material is used, the dispersibility in the polymerizable monomer is insufficient, which is not preferable because it tends to cause a decrease in coloring power and a decrease in durability under high temperature and high humidity. .
[0114]
On the other hand, if the liberation rate of iron and iron compound is less than 0.05%, it means that the magnetic substance is not substantially liberated from the toner. As described above, a toner with a low liberation rate of iron and iron compounds has a high charge amount, but when a large number of sheets are printed, a decrease in image density due to toner charge-up and a rough image are caused.
[0115]
This is considered to be the following reason. Generally, the toner on the toner carrier is not completely developed on the photosensitive member, and the toner exists on the toner carrier even immediately after development. This tendency is particularly strong in jumping development using magnetic toner, and the development efficiency is not so high. Further, as described above, toner with a high degree of circularity forms uniform thin spikes at the developing section, and is developed from the toner present at the tip of the spike, and the toner near the toner carrier is hardly developed. it is conceivable that.
[0116]
For this reason, the toner in the vicinity of the toner carrying member repeatedly receives frictional charging by the charging member, is charged up, and falls into a vicious circle in which development becomes difficult. Further, in such a state, the toner charging uniformity is impaired, and the image becomes rough.
[0117]
Here, when a toner having a liberation rate of iron and iron compound of 0.05% or more is used, toner charge-up is suppressed by a free magnetic material or a magnetic material slightly present on the toner surface, and Uniformity of the charge amount of the toner is promoted, and rattling is suppressed.
[0118]
For these reasons, the liberation rate of iron and iron compounds is preferably 0.05 to 3.00%.
[0119]
The toner according to the present invention contains a release agent, but preferably contains 1.0 to 30 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the binder resin.
[0120]
The toner image transferred onto the transfer material is then fixed on the transfer material with energy such as heat and pressure to obtain a semi-permanent image. At this time, heat roll type fixing is generally used. As described above, if a toner having a weight average particle size of 10 μm or less is used, a very high-definition image can be obtained. However, a toner particle having a small particle size is a paper fiber when a transfer material such as paper is used. , The heat receiving from the heat fixing roller is insufficient, and low temperature offset is likely to occur. However, it is possible to achieve both high image quality and fixability by incorporating an appropriate amount of a release agent in the toner according to the present invention.
[0121]
Release agents that can be used for the magnetic toner according to the present invention include petroleum waxes such as paraffin wax, microcrystalline wax, petrolactam and derivatives thereof, montan wax and derivatives thereof, hydrocarbon waxes and derivatives thereof according to the Fischer-Tropsch method, Polyolefin waxes represented by polyethylene and derivatives thereof, natural waxes such as carnauba wax and candelilla wax and derivatives thereof, and the derivatives include oxides, block copolymers with vinyl monomers, and graft modified products. Furthermore, fatty acids such as higher aliphatic alcohols, stearic acid and palmitic acid, or compounds thereof, acid amide waxes, ester waxes, ketones, hydrogenated castor oil and derivatives thereof, plant waxes, animal waxes and the like can also be used.
[0122]
Among these release agent components, those having a maximum endothermic peak in the region of 40 to 110 ° C. when the temperature rises are preferable in the DSC curve measured by a differential scanning calorimeter, and those in the region of 45 to 90 ° C. Is more preferable. By having the maximum endothermic peak in the above temperature range, the mold releasability is effectively expressed while greatly contributing to low-temperature fixing.
[0123]
When the maximum endothermic peak is less than 40 ° C., the self-aggregation force of the release agent component becomes weak, and as a result, the high temperature offset resistance is deteriorated. In addition, the release agent tends to ooze out, and the charge amount of the toner decreases. On the other hand, if the maximum endothermic peak exceeds 110 ° C., the fixing temperature becomes high and low temperature offset tends to occur, which is not preferable. Further, when directly granulating / polymerizing in an aqueous medium and obtaining a toner directly by the polymerization method, if the maximum endothermic peak temperature is high, a problem such as precipitation of a release agent component mainly occurs during granulation, The dispersibility of the agent deteriorates, which is not preferable.
[0124]
Further, if the content of the release agent is less than 1.0% by mass, the effect of suppressing the low temperature offset is poor, and if it exceeds 30% by mass, the long-term storage stability is deteriorated and the dispersibility of other toner materials is also deteriorated. As a result, the fluidity of the magnetic toner deteriorates and the image characteristics deteriorate. Furthermore, since a large amount of wax is included, the toner shape tends to become distorted.
[0125]
The toner of the present invention may contain a charge control agent in order to stabilize the charge characteristics. As the charge control agent, a known one can be used, and a charge control agent that has a high charging speed and can stably maintain a constant charge amount is particularly preferable. Further, when the toner is produced using a direct polymerization method, a charge control agent having a low polymerization inhibitory property and substantially free from a solubilized product in an aqueous dispersion medium is particularly preferable.
[0126]
Specific compounds include, as negative charge control agents, metal compounds of aromatic carboxylic acids such as salicylic acid, alkylsalicylic acid, dialkylsalicylic acid, naphthoic acid and dicarboxylic acid, metal salts or metal complexes of azo dyes or azo pigments, sulfones Examples thereof include a polymer compound having an acid or carboxylic acid group in the side chain, a boron compound, a urea compound, a silicon compound, and a calixarene. Examples of positive charge control agents include quaternary ammonium salts, polymer compounds having the quaternary ammonium salt in the side chain, guanidine compounds, nigrosine compounds, imidazole compounds, and the like.
[0127]
As a method of incorporating a charge control agent into the toner, there are a method of adding the toner inside the toner base particles and a method of adding it externally. The amount of these charge control agents used is determined by the toner production method including the type of binder resin, the presence or absence of other additives, and the dispersion method, and is not uniquely limited. When added internally, it is preferably used in the range of 0.1 to 10 parts by mass, more preferably 0.1 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the binder resin. In the case of external addition, the amount is preferably 0.005 to 1.0 part by mass, more preferably 0.01 to 0.3 part by mass with respect to 100 parts by mass of the toner. However, in the magnetic toner of the present invention, it is not essential to add a charge control agent, and the toner does not necessarily contain the charge control agent by actively utilizing frictional charging with the toner layer thickness regulating member or the toner carrier. There is no need.
[0128]
Next, a production method by a suspension polymerization method that can be suitably used as a production method of the toner of the present invention will be described.
[0129]
Examples of the polymerizable monomer constituting the polymerizable monomer system used in the toner of the present invention include the following.
[0130]
Examples of the polymerizable monomer include styrene monomers such as styrene, o-methylstyrene, m-methylstyrene, p-methylstyrene, p-methoxystyrene, p-ethylstyrene, methyl acrylate, ethyl acrylate, Acrylic esters such as n-butyl acrylate, isobutyl acrylate, n-propyl acrylate, n-octyl acrylate, dodecyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, stearyl acrylate, 2-chloroethyl acrylate, phenyl acrylate, etc. , Methyl methacrylate, ethyl methacrylate, n-propyl methacrylate, n-butyl methacrylate, isobutyl methacrylate, n-octyl methacrylate, dodecyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, stearyl methacrylate, phenyl methacrylate, Methacrylic acid esters such as methacrylic acid, dimethylaminoethyl methacrylate diethylaminoethyl, other acrylonitrile-methacrylonitrile-monomer acrylamide.
[0131]
These monomers can be used alone or in combination. Among the above-mentioned monomers, styrene or a styrene derivative is preferably used alone or mixed with other monomers from the viewpoint of the developing characteristics and durability of the toner.
[0132]
In the production of the toner according to the present invention, a resin may be added to the monomer system for polymerization. For example, hydrophilic functional groups such as amino groups, carboxylic acid groups, hydroxyl groups, sulfonic acid groups, glycidyl groups, nitrile groups, etc. that cannot be used because monomers are water-soluble and dissolve in aqueous suspension to cause emulsion polymerization. When it is desired to introduce the monomer components contained in the toner into a copolymer, such as a random copolymer of these and a vinyl compound such as styrene or ethylene, a block copolymer, or a graft copolymer, Alternatively, it can be used in the form of a polycondensate such as polyester or polyamide, or a polyaddition polymer such as polyether or polyimine. When such a high molecular polymer containing a polar functional group is allowed to coexist in the toner, such a high molecular polymer is likely to be localized on the surface of the toner. A toner having good blocking resistance and developability can be obtained.
[0133]
Among these resins, the effect is greatly increased by containing a polyester resin. This is considered to be the following reason. Since the polyester resin contains many ester bonds which are functional groups having relatively high polarity, the polarity of the resin itself becomes high. Due to its polarity, polyester tends to be unevenly distributed on the surface of the droplets in the aqueous dispersion medium, and polymerization proceeds while maintaining this state, resulting in a toner. For this reason, the uneven distribution of the polyester resin on the toner surface makes the surface state and surface composition uniform, and as a result, the charging property becomes uniform and the encapsulating property of the release agent and magnetic substance is good. Due to this synergistic effect, very good developability can be obtained.
[0134]
For the polyester resin used in the present invention, for example, a saturated polyester resin, an unsaturated polyester resin, or both are appropriately selected and used for controlling physical properties such as chargeability, durability, and fixability of the toner. Is possible.
[0135]
The alcohol component and acid component which comprise the polyester resin used for this invention are illustrated below.
[0136]
As alcohol components, ethylene glycol, propylene glycol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 2,3-butanediol, diethylene glycol, triethylene glycol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexane Diol, neopentyl glycol, 2-ethyl-1,3-hexanediol, cyclohexanedimethanol, butenediol, octenediol, cyclohexenedimethanol, hydrogenated bisphenol A, and bisphenol derivatives represented by formula (I);
[0137]
[Chemical 1]
Figure 0004532721
[Wherein, R is an ethylene or propylene group, x and y are each an integer of 1 or more, and the average value of x + y is 2 to 10. ]
[0138]
Or hydrogenated compound of formula (I), or diol of formula (II);
[0139]
[Chemical 2]
Figure 0004532721
Or the diol of the hydrogenated compound of the compound of a formula (II) is mentioned.
[0140]
As the divalent carboxylic acid, benzene dicarboxylic acid such as phthalic acid, terephthalic acid, isophthalic acid, phthalic anhydride or the anhydride thereof; alkyl dicarboxylic acid such as succinic acid, adipic acid, sebacic acid, azelaic acid or the anhydride, Furthermore, succinic acid substituted with an alkyl or alkenyl group having 6 to 18 carbon atoms or an anhydride thereof; unsaturated dicarboxylic acid such as fumaric acid, maleic acid, citraconic acid, itaconic acid or the anhydride thereof may be used.
[0141]
Furthermore, polyhydric alcohols such as glycerin, pentaerythritol, sorbit, sorbitan, and oxyalkylene ethers of novolac type phenol resins can be cited as the alcohol component, and trimellitic acid, pyromellitic acid, 1,2,3,4- Examples thereof include polyvalent carboxylic acids such as butanetetracarboxylic acid, benzophenonetetracarboxylic acid and anhydrides thereof.
[0142]
Among the polyester resins, the alkylene oxide adduct of bisphenol A, which is excellent in charging characteristics and environmental stability and balanced in other electrophotographic characteristics, is preferably used. In the case of this compound, the average number of added moles of alkylene oxide is preferably 2 to 10 in terms of fixability and toner durability.
[0143]
It is preferable that 45-55 mol% of the said polyester resin is an alcohol component, and 55-45 mol% is an acid component in all the components.
[0144]
The polyester resin is present on the surface of the toner particles in the production method of the present invention, and the obtained toner particles have an acid value of 0.1 to 50 mg KOH / resin 1 g in order to develop stable chargeability. It is preferable. If it is less than 0.1 mg KOH / resin 1 g, the amount existing on the toner surface is absolutely insufficient, and if it exceeds 50 mg KOH / resin 1 g, the chargeability of the toner is adversely affected. Furthermore, in the present invention, the acid value range of 5 to 35 mg KOH / resin 1 g is more preferable.
[0145]
In the present invention, as long as the physical properties of the toner particles obtained are not adversely affected, it is also preferable to adjust the physical properties by using two or more kinds of polyester resins together, for example, by modifying with silicone or a fluoroalkyl group-containing compound. To be done.
[0146]
Moreover, when using the high molecular polymer containing such a polar functional group, the average molecular weight is preferably 5,000 or more. If it is less than 5,000, especially 4,000 or less, the present polymer tends to concentrate near the surface, and this is not preferred because it tends to adversely affect developability and blocking resistance.
[0147]
In addition, resins other than those described above may be added to the monomer system for the purpose of improving the dispersibility and fixing properties of the material or image characteristics. Examples of the resin used include styrene such as polystyrene and polyvinyltoluene. And styrene-propylene copolymer, styrene-vinyltoluene copolymer, styrene-vinylnaphthalene copolymer, styrene-methyl acrylate copolymer, styrene-ethyl acrylate copolymer, Styrene-butyl acrylate copolymer, styrene-octyl acrylate copolymer, styrene-dimethylaminoethyl acrylate copolymer, styrene-methyl methacrylate copolymer, styrene-ethyl methacrylate copolymer, styrene-methacrylic acid Acid butyl copolymer, styrene-dimethylaminoethyl methacrylate copolymer Polymer, Styrene-vinyl methyl ether copolymer, Styrene-vinyl ethyl ether copolymer, Styrene-vinyl methyl ketone copolymer, Styrene-butadiene copolymer, Styrene-isoprene copolymer, Styrene-maleic acid copolymer Styrene copolymers such as styrene-maleic acid ester copolymer; polymethyl methacrylate, polybutyl methacrylate, polyvinyl acetate, polyethylene, polypropylene, polyvinyl butyral, silicone resin, polyester resin, polyamide resin, epoxy resin, polyacryl Acid resins, rosins, modified rosins, terpene resins, phenol resins, aliphatic or alicyclic hydrocarbon resins, aromatic petroleum resins and the like can be used alone or in combination.
[0148]
As addition amount of these resin, 1-20 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of monomers. If it is less than 1 part by mass, the effect of addition is small, and if it is added more than 20 parts by mass, it becomes difficult to design various physical properties of the polymerized toner.
[0149]
Furthermore, if a polymer having a molecular weight different from the molecular weight range of the toner obtained by polymerizing the monomer is dissolved in the monomer and polymerized, a toner having a wide molecular weight distribution and high offset resistance can be obtained. it can.
[0150]
As the polymerization initiator used in the production of the toner of the present invention, a polymerization initiator having a half-life of 0.5 to 30 hours is 0.5 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polymerizable monomer. When the polymerization reaction is carried out in an added amount, a polymer having a maximum between 10,000 and 100,000 in molecular weight can be obtained, and the toner can have desirable strength and appropriate melting characteristics. Examples of polymerization initiators include 2,2′-azobis- (2,4-dimethylvaleronitrile), 2,2′-azobisisobutyronitrile, 1,1′-azobis (cyclohexane-1-carbonitrile) Azo or diazo polymerization initiators such as 2,2′-azobis-4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile, azobisisobutyronitrile; benzoyl peroxide, methyl ethyl ketone peroxide, diisopropyl peroxycarbonate, Examples thereof include peroxide-based polymerization initiators such as cumene hydroperoxide, 2,4-dichlorobenzoyl peroxide, lauroyl peroxide, and t-butylperoxy 2-ethylhexanoate.
[0151]
In producing the toner of the present invention, a crosslinking agent may be added, and a preferable addition amount is 0.001 to 15 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polymerizable monomer.
[0152]
Here, as the crosslinking agent, a compound having two or more polymerizable double bonds is mainly used, for example, an aromatic divinyl compound such as divinylbenzene, divinylnaphthalene, etc .; for example, ethylene glycol diacrylate, ethylene glycol diester Carboxylic acid ester having two double bonds such as methacrylate, 1,3-butanediol dimethacrylate, etc .; Divinyl compounds such as divinylaniline, divinyl ether, divinyl sulfide, divinyl sulfone, etc .; and having three or more vinyl groups Are used alone or as a mixture.
[0153]
In suspension polymerization, which is a preferred production method of the toner of the present invention, generally, the above-described toner composition, that is, a magnetic substance, a release agent, a plasticizer, a charge control agent, a crosslinking agent, in the polymerizable monomer, In some cases, components necessary as a toner such as a colorant and other additives, for example, an organic solvent, a high molecular weight polymer, a dispersing agent, etc., which are added to lower the viscosity of the polymer produced by the polymerization reaction, are appropriately added, and a homogenizer, A monomer system uniformly dissolved or dispersed by a dispersing machine such as a ball mill, a colloid mill, or an ultrasonic dispersing machine is suspended in an aqueous medium containing a dispersion stabilizer. At this time, the particle size of the obtained toner particles becomes sharper by using a high-speed disperser such as a high-speed stirrer or an ultrasonic disperser to obtain a desired toner particle size all at once. The polymerization initiator may be added at the same time as other additives are added to the polymerizable monomer, or may be mixed immediately before being suspended in the aqueous medium. Also, during the granulation, a polymerization initiator dissolved in a polymerizable monomer or a solvent can be added immediately after granulation and before starting the polymerization reaction.
[0154]
After granulation, stirring may be performed using a normal stirrer to such an extent that the particle state is maintained and particle floating and sedimentation are prevented.
[0155]
In the production of the toner of the present invention, known surfactants and organic / inorganic dispersants can be used as dispersion stabilizers. In particular, inorganic dispersants are less likely to produce harmful ultra fine powders, and their steric hindrance prevents dispersion stability. Therefore, even if the reaction temperature is changed, the stability is not easily lost, the washing is easy and the toner is not adversely affected. Examples of such inorganic dispersants include polyvalent metal phosphates such as calcium phosphate, magnesium phosphate, aluminum phosphate and zinc phosphate; carbonates such as calcium carbonate and magnesium carbonate; calcium metasuccinate, calcium sulfate and barium sulfate. Inorganic salts; hydroxides such as calcium hydroxide, magnesium hydroxide, and aluminum hydroxide; inorganic oxides such as silica, bentonite, and alumina.
[0156]
These inorganic dispersants are desirably used alone in an amount of 0.2 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polymerizable monomer. However, although it is difficult to generate ultrafine particles, it is somewhat difficult to atomize the toner. Therefore, you may use 0.001-0.1 mass part surfactant together.
[0157]
Examples of the surfactant include sodium dodecylbenzene sulfate, sodium tetradecyl sulfate, sodium pentadecyl sulfate, sodium octyl sulfate, sodium oleate, sodium laurate, sodium stearate, potassium stearate and the like.
[0158]
When these inorganic dispersants are used, they may be used as they are, but in order to obtain finer particles, the inorganic dispersant particles can be generated and used in an aqueous medium. For example, in the case of calcium phosphate, a sodium phosphate aqueous solution and a calcium chloride aqueous solution can be mixed with high-speed stirring to produce water-insoluble calcium phosphate, which enables more uniform and fine dispersion. At the same time, a water-soluble sodium chloride salt is produced as a by-product. However, if a water-soluble salt is present in the aqueous medium, dissolution of the polymerizable monomer in water is suppressed, and ultrafine toner is generated by emulsion polymerization. This is more convenient. When removing the residual polymerizable monomer at the end of the polymerization reaction, it becomes an obstacle, so it is better to replace the aqueous medium or desalinate with an ion exchange resin. The inorganic dispersant can be almost completely removed by dissolving with an acid or alkali after completion of the polymerization.
[0159]
In the polymerization step, the polymerization is performed at a polymerization temperature of 40 ° C. or higher, generally 50 to 90 ° C. When the polymerization is carried out in this temperature range, the release agent and wax to be sealed inside are precipitated by phase separation, and the encapsulation is more complete. In order to consume the remaining polymerizable monomer, the reaction temperature can be increased to 90 to 150 ° C. at the end of the polymerization reaction.
[0160]
The polymerized toner particles are filtered, washed, and dried by a known method after the polymerization is completed, and the toner can be obtained by mixing and adhering the inorganic fine powder to the surface. Moreover, it is one of the desirable forms of this invention to put a classification process in a manufacturing process and to cut coarse powder and fine powder.
[0161]
When the toner according to the present invention is produced by a pulverization method, a known method is used. For example, a binder resin, a magnetic material, a release agent, a charge control agent, and a coloring agent depending on circumstances, a component necessary as a toner. And other additives are mixed thoroughly by a mixer such as a Henschel mixer and a ball mill, and then melted and kneaded using a heat kneader such as a heating roll, kneader, and extruder to make the resins compatible with each other. The toner particles can be obtained by dispersing or dissolving other toner materials such as a magnetic material, cooling and solidifying, pulverizing, classification, and surface treatment as necessary. Either the classification or the surface treatment may be performed first. In the classification step, it is preferable to use a multi-division classifier in terms of production efficiency.
[0162]
The pulverization step can be performed by a method using a known pulverizer such as a mechanical impact type or a jet type. In order to obtain a toner having a specific degree of circularity according to the present invention, it is preferable to further heat and pulverize or to add a mechanical impact as an auxiliary. Further, a hot water bath method in which finely pulverized (classified as necessary) toner particles are dispersed in hot water, a method of passing in a hot air stream, or the like may be used.
[0163]
As a means for applying a mechanical impact force, for example, a method using a mechanical impact type pulverizer such as a kryptron system manufactured by Kawasaki Heavy Industries, Ltd. or a turbo mill manufactured by Turbo Industry Co., a mechano-fusion system manufactured by Hosokawa Micron Co., Ltd. or Nara Machinery Co., Ltd. There is a method of applying a mechanical impact force to the toner by a force such as a compressive force or a frictional force by pressing the toner to the inside of the casing by a centrifugal force with a blade rotating at a high speed as in a device such as a hybridization system manufactured by the manufacturer.
[0164]
In the case of using the mechanical impact method, a thermomechanical impact in which the processing temperature is a temperature in the vicinity of the glass transition point Tg (Tg ± 10 ° C.) of the toner is preferable from the viewpoint of preventing aggregation and productivity. More preferably, it is particularly effective to improve the transfer efficiency to carry out at a temperature in the range of the glass transition point Tg ± 5 ° C. of the toner.
[0165]
Furthermore, the toner according to the present invention is a method for obtaining a spherical toner by atomizing a molten mixture into air using a disk or a multi-fluid nozzle described in JP-B-56-13945, etc. The emulsion polymerization method represented by the dispersion polymerization method for directly producing a toner using an aqueous organic solvent in which the polymer obtained in 1 is insoluble or the soap-free polymerization method for producing the toner by directly polymerizing in the presence of a water-soluble polar polymerization initiator, etc. The toner can also be manufactured by a method of manufacturing toner.
[0166]
As a binder resin when the toner according to the present invention is produced by a pulverization method, styrene such as polystyrene and polyvinyltoluene and a homopolymer of a substituted product thereof; a styrene-propylene copolymer, a styrene-vinyltoluene copolymer, Styrene-vinylnaphthalene copolymer, styrene-methyl acrylate copolymer, styrene-ethyl acrylate copolymer, styrene-butyl acrylate copolymer, styrene-octyl acrylate copolymer, styrene-dimethylamino acrylate Ethyl copolymer, styrene-methyl methacrylate copolymer, styrene-ethyl methacrylate copolymer, styrene-butyl methacrylate copolymer, styrene-dimethylaminoethyl methacrylate copolymer, styrene-vinyl methyl ether copolymer Coalescence, styrene-vinyl ethyl acetate Styrene copolymers such as styrene-vinyl methyl ketone copolymer, styrene-butadiene copolymer, styrene-isoprene copolymer, styrene-maleic acid copolymer, styrene-maleic acid ester copolymer Combined; polymethyl methacrylate, polybutyl methacrylate, polyvinyl acetate, polyethylene, polypropylene, polyvinyl butyral, silicone resin, polyester resin, polyamide resin, epoxy resin, polyacrylic acid resin, rosin, modified rosin, terpene resin, phenol resin, fat Aromatic or alicyclic hydrocarbon resins, aromatic petroleum resins, paraffin wax, carnauba wax and the like can be used alone or in combination. In particular, a styrene copolymer and a polyester resin are preferable in terms of development characteristics, fixing properties, and the like.
[0167]
The glass transition temperature (Tg) of the binder resin is preferably 50 to 70 ° C. If the temperature is lower than 50 ° C., the storage stability of the toner is lowered, and if it is higher than 70 ° C., the fixability is inferior.
[0168]
In the present invention, the toner is preferably added with inorganic fine powder having a number average primary particle size of 4 to 80 nm as a fluidizing agent. Inorganic fine powder is added to improve the fluidity of the toner and to make the toner base particles evenly charged. However, the inorganic chargeable powder is treated to make it hydrophobic and adjust the toner charge amount and improve the environmental stability. It is also a preferable form to provide such functions.
[0169]
When the number average primary particle diameter of the inorganic fine powder is larger than 80 nm, or when inorganic fine particles of 80 nm or less are not added, it becomes easy to adhere to the charging member when the transfer residual toner adheres to the charging member, It is difficult to stably obtain good charging characteristics. In addition, good toner fluidity cannot be obtained, and charging to toner particles is likely to be uneven, and problems such as increased fog, decreased image density, and toner scattering cannot be avoided. When the number average primary particle size of the inorganic fine particles is smaller than 4 nm, the inorganic fine particles become more cohesive and behave as aggregates with a wide particle size distribution that are not primary particles but have strong cohesive properties that are difficult to break even by crushing treatment. It is easy to cause image defects due to development of aggregates, damage to the image carrier or development carrier, and the like. In order to make the charge distribution of the toner particles more uniform, the number average primary particle size of the inorganic fine particles is preferably 6 to 35 nm.
[0170]
In the present invention, the method of measuring the number average primary particle size of the inorganic fine powder is a photograph of the toner magnified by a scanning electron microscope, and the inorganic fine powder by an elemental analysis means such as XMA attached to the scanning electron microscope. Measure 100 or more primary particles of inorganic fine powder adhering to or liberating from the toner surface while comparing photographs of the toner mapped with the elements contained in the toner, and obtain the average primary particle size based on the number. Can be measured.
[0171]
Silica, alumina, titanium oxide, etc. can be used as the inorganic fine particles used in the present invention.
[0172]
For example, as the silicic acid fine powder, both a so-called dry method produced by vapor phase oxidation of silicon halide or dry silica called fumed silica, and so-called wet silica produced from water glass can be used. However, there are few silanol groups on the surface and inside the silica fine powder, and Na2O, SOThree 2-For example, dry silica with less production residue is preferred. In dry silica, it is also possible to obtain composite fine powders of silica and other metal oxides by using other metal halogen compounds such as aluminum chloride and titanium chloride together with silicon halogen compounds in the production process. They are also included.
[0173]
The addition amount of inorganic fine particles having an average primary particle size of 4 to 80 nm is preferably 0.1 to 3.0% by mass with respect to the toner base particles, and the effect is obtained when the addition amount is less than 0.1% by mass. It is not sufficient, and if it exceeds 3.0% by mass, the fixability becomes poor.
[0174]
In addition, content of inorganic fine powder can be quantified using the analytical curve created from the standard sample using the fluorescent X ray analysis.
[0175]
The inorganic fine particles are preferably hydrophobized in view of characteristics in a high temperature and high humidity environment. When the inorganic fine particles added to the toner absorb moisture, the charge amount of the toner base particles is remarkably reduced, and the toner is likely to scatter.
[0176]
As treatment agents for hydrophobic treatment, treatment agents such as silicone varnish, various modified silicone varnishes, silicone oil, various modified silicone oils, silane compounds, silane coupling agents, other organic silicon compounds, and organic titanium compounds may be used alone or in combination. And may be processed.
[0177]
Among them, those treated with silicone oil are preferable, and more preferably, those treated with silicone oil at the same time or after the hydrophobic treatment of the inorganic fine particles maintain the charge amount of the toner particles high even in a high humidity environment. In order to prevent toner scattering.
[0178]
As a method for treating inorganic fine particles, for example, a silylation reaction can be performed as a first-stage reaction to eliminate silanol groups by chemical bonding, and then a hydrophobic thin film can be formed on the surface with silicone oil as a second-stage reaction. .
[0179]
The silicone oil has a viscosity at 25 ° C. of 10 to 200,000 mm.2/ S, even 3,000-80,000mm2/ S is preferred. 10mm2If it is less than / s, the inorganic fine particles are not stable, and the image quality tends to deteriorate due to heat and mechanical stress. 200,000mm2If it exceeds / s, uniform processing tends to be difficult.
[0180]
As the silicone oil used, for example, dimethyl silicone oil, methylphenyl silicone oil, α-methylstyrene modified silicone oil, chlorophenyl silicone oil, fluorine modified silicone oil and the like are particularly preferable.
[0181]
As a method for treating silicone oil, for example, silica treated with a silane compound and silicone oil may be directly mixed using a mixer such as a Henschel mixer, or a method of spraying silicone oil on silica may be used. Also good. Alternatively, after dissolving or dispersing silicone oil in a suitable solvent, silica fine powder may be added and mixed to remove the solvent. A method using a sprayer is more preferable in that the formation of inorganic fine particle aggregates is relatively small.
[0182]
The treatment amount of the silicone oil is 1 to 40 parts by mass, preferably 3 to 35 parts by mass with respect to 100 parts by mass of silica.
[0183]
If the amount of silicone oil is too small, good hydrophobicity cannot be obtained, and if it is too large, problems such as fogging occur.
[0184]
The silica used in the present invention has a specific surface area of 20 to 350 m as measured by the BET method by nitrogen adsorption in order to impart good fluidity to the toner.2/ G is preferable, more preferably 25-300m2/ G is even better.
[0185]
In accordance with the BET method, the specific surface area is obtained by adsorbing nitrogen gas to the sample surface using a specific surface area measuring device Autosorb 1 (manufactured by Yuasa Ionics) and calculating the specific surface area using the BET multipoint method.
[0186]
The magnetic toner of the present invention further exceeds the primary particle size of 30 nm (preferably having a specific surface area of 50 m for the purpose of improving the cleaning property).2/ G), more preferably the primary particle size is 50 nm or more (preferably the specific surface area is 30 m).2It is also one of preferable modes to add inorganic or organic fine particles close to spherical shape (less than / g). For example, spherical silica particles, spherical polymethylsilsesquioxane particles, spherical resin particles and the like are preferably used.
[0187]
The magnetic toner used in the present invention may further contain other additives, for example, a lubricant powder such as a Teflon powder, a zinc stearate powder, a polyvinylidene fluoride powder, or a cerium oxide powder, Abrasives such as silicon powder and strontium titanate powder; or fluidity-imparting agents such as titanium oxide powder and aluminum oxide powder; anti-caking agents; and small amounts of organic fine particles of opposite polarity and inorganic fine particles as developability improvers It can also be used. These additives can also be used after hydrophobizing the surface.
[0188]
Next, an example of an image forming apparatus that can suitably use the toner of the present invention will be specifically described with reference to FIG.
[0189]
In FIG. 1, reference numeral 100 denotes a photosensitive drum, and a primary charging roller 117, a developing device 140, a transfer charging roller 114, a cleaner 116, a register roller 124, and the like are provided around the photosensitive drum. The photoreceptor 100 is charged to −700 V by the primary charging roller 117 (applied voltages are AC voltage −2.0 kVpp, DC voltage −700 Vdc). Then, exposure is performed by irradiating the photosensitive member 100 with a laser beam 123 by the laser generator 121. The electrostatic latent image on the photoconductor 100 is developed with a one-component magnetic toner by the developing device 140 and transferred onto the transfer material by the transfer roller 114 in contact with the photoconductor via the transfer material. The transfer material P on which the toner image is placed is conveyed to the fixing device 126 by the conveying belt 125 or the like and fixed on the transfer material. In addition, toner remaining on a part of the photoconductor is cleaned by the cleaning unit 116.
[0190]
As shown in FIG. 2, the developing device 140 is provided with a cylindrical toner carrier 102 (hereinafter referred to as a developing sleeve) made of a nonmagnetic metal such as aluminum or stainless steel in the vicinity of the photosensitive member 100. The gap between 100 and the developing sleeve 102 is maintained at about 220 μm by a sleeve / photoreceptor gap holding member (not shown). A magnet roller 104 is fixed and arranged concentrically with the developing sleeve 102 in the developing sleeve. However, the developing sleeve 102 is rotatable. The magnet roller 104 is provided with a plurality of magnetic poles as shown in the figure. S1 affects development, N1 regulates the toner coat amount, S2 takes in / conveys toner, and N2 affects toner blowout prevention. An elastic blade 103 is provided as a member for regulating the amount of magnetic toner that adheres to the developing sleeve 102 and is conveyed, and the amount of toner conveyed to the developing region is controlled by the contact pressure of the elastic blade 103 against the developing sleeve 102. . In the developing region, a DC and AC developing bias is applied between the photoconductor 100 and the developing sleeve 102, and the toner on the developing sleeve flies onto the photoconductor 100 in accordance with the electrostatic latent image and becomes a visible image.
[0191]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to production examples and examples, but this does not limit the present invention in any way. In addition, all the parts in the following mixing | blending are a mass part.
[0192]
(Production Example 1 of Surface-treated Magnetic Material)
In ferrous sulfate aqueous solution, l. 0 to 1.1 equivalent of caustic soda solution, 1.0 mass% sodium hexametaphosphate in terms of phosphorus element with respect to iron element, 1.0 mass% sodium silicate in terms of silicon element with respect to iron element are mixed, and hydroxylated An aqueous solution containing ferrous iron was prepared.
[0193]
While maintaining the pH of the aqueous solution at around 13, air was blown and an oxidation reaction was performed at 80 to 90 ° C. to obtain a slurry solution of magnetic particles. After washing and filtering, this hydrous slurry liquid was once taken out. At this time, a small amount of water-containing sample was collected and the water content was measured. Next, this water-containing sample was re-dispersed in another aqueous medium without drying, and then the pH of the re-dispersed liquid was adjusted to about 6, and the n-hexyltrimethoxysilane coupling agent was magnetically stirred with sufficient stirring. To 100 parts of iron oxide, 2.0 parts and 1.0 part of γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane coupling agent (the amount of magnetic particles was calculated as the water content minus the water content) were added, and the cup Ring treatment was performed. The produced hydrophobic magnetic particles are washed, filtered, and dried by a conventional method, and the obtained particles are sufficiently crushed, and the number average particle diameter is 0.12 μm and the number average variation coefficient is 8. 1 was obtained. It was 1.4 when B / A of the obtained magnetic body was calculated | required. Table 1 shows the physical properties of the obtained magnetic substance.
[0194]
(Production Example 2 of Surface-treated Magnetic Material)
In Production Example 1 of the surface-treated magnetic material, 2.0 parts of n-hexyltrimethoxysilane coupling agent is 1.5 parts of n-decyltrimethoxysilane coupling agent, and γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane is 1. A surface-treated magnetic body 2 was obtained in the same manner as in Production Example 1 of the surface-treated magnetic body except that the amount was 5 parts. Table 1 shows the physical properties of the obtained magnetic substance.
[0195]
(Production Example 3 of Surface-treated Magnetic Material)
In Production Example 2 of the surface-treated magnetic material, 1.2 parts of n-decyltrimethoxysilane coupling agent and 1.5 parts of γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane coupling agent are phenyltrimethoxysilane coupling agent 1 The surface-treated magnetic body 3 was obtained in the same manner as in Production Example 2 of the surface-treated magnetic body except that the amount was 8 parts.
Table 1 shows the physical properties of the obtained magnetic substance.
[0196]
(Production Example 4 of Surface-treated Magnetic Material)
The surface-treated magnetic body was manufactured in the same manner as in Surface-treated magnetic body Production Example 1 except that 2.0 parts of the n-hexyltrimethoxysilane coupling agent was changed to 1.4 parts. 4 was obtained. Table 1 shows the physical properties of the obtained magnetic substance.
[0197]
(Surface-treated magnetic material production example 5)
In the surface-treated magnetic body production example 1, the surface-treated magnetic body was prepared in the same manner as in the surface-treated magnetic body production example 1 except that 2.0 parts of the n-hexyltrimethoxysilane coupling agent was changed to 0.8 part. 5 was obtained. Table 1 shows the physical properties of the obtained magnetic substance.
[0198]
(Surface Treatment Magnetic Production Example 6)
The surface-treated magnetic body was manufactured in the same manner as in Surface-treated magnetic body Production Example 2 except that 1.5 parts of the n-decyltrimethoxysilane coupling agent was changed to 1.1 parts. 6 was obtained. Table 1 shows the physical properties of the obtained magnetic substance.
[0199]
(Surface treatment magnetic material production example 7)
In the surface-treated magnetic body production example 2, the surface-treated magnetic body was manufactured in the same manner as in the surface-treated magnetic body production example 2 except that 1.5 parts of the n-decyltrimethoxysilane coupling agent was 0.6 parts. 7 was obtained. Table 1 shows the physical properties of the obtained magnetic substance.
[0200]
(Production Example 8 of Surface-treated Magnetic Material)
The surface-treated magnetic body was manufactured in the same manner as in Surface-treated magnetic body Production Example 2 except that 1.50 parts of the n-decyltrimethoxysilane coupling agent was changed to 0.3 parts. 8 was obtained. Table 1 shows the physical properties of the obtained magnetic substance.
[0201]
(Production Example 9 of Surface-treated Magnetic Material)
In Production Example 2 of the surface-treated magnetic material, the surface treatment was carried out in the same manner as in Production Example 2 of the surface-treated magnetic material except that the treatment agent was only γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane and the addition amount was 1.5 parts. A treated magnetic body 9 was obtained. Table 1 shows the physical properties of the obtained magnetic substance.
[0202]
(Surface-treated magnetic material production example 10)
In Production Example 2 of the surface-treated magnetic material, the surface treatment was carried out in the same manner as in Production Example 2 of the surface-treated magnetic material except that the treatment agent was only γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane and the addition amount was 5.0 parts. A treated magnetic body 10 was obtained. Table 1 shows the physical properties of the obtained magnetic substance.
[0203]
(Production Example 11 of Surface-treated Magnetic Material)
The oxidation reaction was advanced in the same manner as in Production Example 1 of the surface-treated magnetic material, and the magnetic iron oxide particles produced after the oxidation reaction were washed, filtered and dried. Thereafter, 100 parts of the obtained magnetic iron oxide was subjected to surface treatment in the gas phase using 2.0 parts of n-hexyltrimethoxysilane coupling agent and 1.00 part of phenyltrimethoxysilane coupling agent. . Thereafter, the agglomerated particles were pulverized to obtain a surface-treated magnetic body 11. Table 1 shows the physical properties of the obtained magnetic substance.
[0204]
(Surface Treatment Magnetic Production Example 12)
In Production Example 1 of magnetic iron oxide particles, the amount of caustic soda solution to be added and the reaction conditions were adjusted, and 1.2 parts of n-decyltrimethoxysilane coupling agent and 1.2 parts of γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane were added. The surface-treated magnetic body 12 having a number average particle diameter of 0.28 μm was obtained in the same manner as in Production Example 2 of the surface-treated magnetic body except for the above. Table 1 shows the physical properties of the obtained magnetic substance.
[0205]
(Production Example 13 of Surface-treated Magnetic Material)
The amount of ferrous sulfate aqueous solution during the synthesis of the magnetic iron oxide particles was increased, the amount of air blown was decreased, and 1.4 parts of n-decyltrimethoxysilane coupling agent and γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane were added. A surface-treated magnetic body 13 was obtained in the same manner as in Production Example 11 of the surface-treated magnetic body except that the amount was 4 parts. Table 1 shows the physical properties of the obtained magnetic substance.
[0206]
(Surface treatment magnetic material production example 14)
In Production Example 1 of magnetic iron oxide particles, the amount of caustic soda solution to be added and the reaction conditions were adjusted, and 1.0 part of n-decyltrimethoxysilane coupling agent and 1.0 part of γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane were added. The surface-treated magnetic body 14 having a number average particle size of 0.37 μm was obtained in the same manner as in Production Example 2 of the surface-treated magnetic body except that. Table 1 shows the physical properties of the obtained magnetic substance.
[0208]
  (Example of surface-treated magnetic material production15)
  The oxidation reaction was advanced in the same manner as in Production Example 1 of the surface-treated magnetic body, and the magnetic oxide particles produced after the completion of the oxidation reaction were washed, filtered and dried, and the aggregated particles were sufficiently crushed to obtain a magnetic body. 100 parts of this magnetic material was dispersed in a toluene solution containing 5.0 parts of γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, heat-treated at 100 ° C. for 3 hours and dried. After that, the agglomerated particles are sufficiently crushed and surface magnetic material15Got. Table 1 shows the physical properties of the obtained magnetic substance.
[0209]
  (Example of surface-treated magnetic material production16)
  The oxidation reaction was advanced in the same manner as in Production Example 1 of the surface-treated magnetic material, and the magnetic iron oxide particles produced after the oxidation reaction were washed, filtered and dried. Thereafter, 100 parts of the obtained magnetic iron oxide was subjected to a surface treatment in a gas phase using 0.2 part of a γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane coupling agent. After that, the agglomerated particles are then pulverized and surface-treated magnetic material16Got. Table 1 shows the physical properties of the obtained magnetic substance.
[0210]
[Table 1]
Figure 0004532721
[0211]
Production example 1 of magnetic toner
0.1M Na in 720 parts of ion exchange waterThreePOFourAfter 450 parts of aqueous solution and 16 parts of 1N hydrochloric acid were added and heated to 60 ° C., 1.0 M-CaCl2Add 67.7 parts of aqueous solution and add Ca.Three(POFour)2An aqueous medium containing was obtained.
・ 80 parts of styrene
・ N-butyl acrylate 20 parts
・ Saturated polyester resin 5 parts
・ Unsaturated polyester resin 1 part
・ Negative charge control agent (monoazo dye-based Fe compound) 1 part
・ 80 parts of surface-treated magnetic material
[0212]
The above formulation was uniformly dispersed and mixed using a homogenizer.
[0213]
This monomer composition was heated to 60 ° C., and 7 parts of ester wax (maximum endothermic peak 72 ° C. in DSC) was added, mixed and dissolved therein, and the polymerization initiator 2,2′-azobis (2 , 4-dimethylvaleronitrile) was dissolved.
[0214]
The polymerizable monomer system is charged into the aqueous medium, and 60 ° C., N2In an atmosphere, the mixture was stirred for 15 minutes at 10,000 rpm with a TK homomixer (Special Machine Industries Co., Ltd.) and granulated. Then, while stirring with a paddle stirring blade, the mixture was reacted at 60 ° C. for 4 hours, then heated to 80 ° C., and further reacted for 5 hours. After completion of the reaction, the suspension was cooled, hydrochloric acid was added to dissolve the dispersant at a pH of 2 or lower, filtered, washed with water, and dried to obtain black particles 1 having a weight average particle diameter of 7.5 μm.
[0215]
100 parts of the black particles 1 and silica having a primary particle diameter of 12 nm were treated with hexamethyldisilazane and then treated with silicone oil, and the BET value after treatment was 120 m.2Magnetic toner 1 was prepared by mixing 1.0 part of / g hydrophobic silica fine powder with a Henschel mixer (Mitsui Miike Chemical Co., Ltd.). Table 2 shows the physical properties of the magnetic toner 1.
[0216]
Production example 2 of magnetic toner
0.1M Na in 720 parts of ion exchange waterThreePOFourAfter 450 parts of aqueous solution and 16 parts of 1N hydrochloric acid were added and heated to 60 ° C., 1.0 M-CaCl2Add 67.7 parts of aqueous solution and add Ca.Three(POFour)2An aqueous medium containing was obtained.
・ 80 parts of styrene
・ N-butyl acrylate 20 parts
・ Saturated polyester resin 5 parts
・ Unsaturated polyester resin 1 part
・ Negative charge control agent (monoazo dye-based Fe compound) 1 part
・ Surface treatment magnetic material 2 80 parts
[0217]
The above formulation was uniformly dispersed and mixed using a homogenizer.
[0218]
This monomer composition was heated to 60 ° C., and 7 parts of ester wax (maximum endothermic peak 72 ° C. in DSC) was added and dissolved therein. 4 parts of hexanoate were dissolved.
[0219]
The polymerizable monomer system is charged into the aqueous medium, and 60 ° C., N2In an atmosphere, the mixture was stirred for 15 minutes at 10,000 rpm with a TK homomixer (Special Machine Industries Co., Ltd.) and granulated. Thereafter, the mixture was reacted at 80 ° C. for 8 hours while stirring with a paddle stirring blade. After completion of the reaction, the suspension was cooled, hydrochloric acid was added to dissolve the dispersant at a pH of 2 or lower, filtered, washed with water, and dried to obtain black particles 2 having a weight average particle diameter of 7.2 μm.
[0220]
100 parts of the black particles 2 and silica having a primary particle diameter of 12 nm were treated with hexamethyldisilazane and then treated with silicone oil, and the BET value after treatment was 120 m.2Magnetic toner 2 was prepared by mixing 1.0 part of / g hydrophobic silica fine powder with a Henschel mixer (Mitsui Miike Chemical Co., Ltd.). Table 2 shows the physical properties of the magnetic toner 2.
[0221]
Production example 3 of magnetic toner
A magnetic toner 3 was obtained in the same manner as in the production example of the magnetic toner 2 except that the surface-treated magnetic body 1 was changed to the surface-treated magnetic body 3. Table 2 shows the physical properties of the magnetic toner 3.
[0222]
Production example 4 of magnetic toner
100 parts of the black particles 1 obtained in Production Example 1 of magnetic toner and silica having a primary particle diameter of 7 nm were treated with hexamethyldisilazane, and the BET value after the treatment was 280 m.2Magnetic toner 4 was prepared by mixing 0.7 parts of / g hydrophobic silica fine powder with a Henschel mixer (Mitsui Miike Chemical Co., Ltd.). Table 2 shows the physical properties of the magnetic toner 4.
[0223]
Magnetic toner production example 5
100 parts of black particles 1 obtained in Production Example 1 of magnetic toner and silica having a primary particle diameter of 90 nm were treated with hexamethyldisilazane, and the BET value after treatment was 25 m.2Magnetic toner 5 was prepared by mixing 3.5 parts of / g hydrophobic silica fine powder with a Henschel mixer (Mitsui Miike Chemical Co., Ltd.). Table 2 shows the physical properties of the magnetic toner 5.
[0224]
Production example 6 of magnetic toner
Magnetic toner 6 was obtained in the same manner as in magnetic toner production example 1 except that the amount of surface-treated magnetic material 1 was 40 parts. Table 2 shows the physical properties of the magnetic toner 6.
[0225]
Production example 7 of magnetic toner
Magnetic toner 7 was obtained in the same manner as in magnetic toner production example 1 except that the amount of surface-treated magnetic material 1 was 150 parts. Table 2 shows the physical properties of the magnetic toner 7.
[0226]
Production example 8 of magnetic toner
Magnetic toner 8 was obtained in the same manner as in magnetic toner production example 2 except that the amount of ester wax was 0.8 part. Table 2 shows the physical properties of the magnetic toner 8.
[0227]
Production example 9 of magnetic toner
A magnetic toner 9 was obtained in the same manner as in Production Example 2 of the magnetic toner except that the amount of the ester wax was 35 parts. Table 2 shows the physical properties of the magnetic toner 9.
[0228]
Production example 10 of magnetic toner
Magnetic toner 10 was obtained in the same manner as in magnetic toner production example 2 except that 7 parts of ester wax was changed to 3 parts of polyethylene wax (maximum value of endothermic peak in DSC 115 ° C.). Table 2 shows the physical properties of the magnetic toner 10.
[0229]
Magnetic toner production example 11
Magnetic toner 11 was obtained in the same manner as in magnetic toner production example 2, except that 7 parts of ester wax was changed to 7 parts of polyethylene wax (maximum value of endothermic peak in DSC 115 ° C.). Table 2 shows the physical properties of the magnetic toner 11.
[0230]
Magnetic toner production example 12
A magnetic toner 12 was obtained in the same manner as in the production example of the magnetic toner 2 except that the surface-treated magnetic body 2 was changed to the surface-treated magnetic body 4. Table 2 shows the physical properties of the magnetic toner 12.
[0231]
Magnetic toner production example 13
A magnetic toner 13 was obtained in the same manner as in the production example of the magnetic toner 2 except that the surface-treated magnetic body 2 was changed to the surface-treated magnetic body 5. Table 2 shows the physical properties of the magnetic toner 13.
[0232]
Magnetic toner production example 14
A magnetic toner 14 was obtained in the same manner as in the production example of the magnetic toner 2 except that the surface-treated magnetic body 2 was changed to the surface-treated magnetic body 6. Table 2 shows the physical properties of the magnetic toner 14.
[0233]
Magnetic toner production example 15
A magnetic toner 15 was obtained in the same manner as in the production example of the magnetic toner 2 except that the surface-treated magnetic body 2 was changed to the surface-treated magnetic body 7. Table 2 shows the physical properties of the magnetic toner 15.
[0234]
Production example 16 of magnetic toner
A magnetic toner 16 was obtained in the same manner as in the production example of the magnetic toner 2 except that the surface-treated magnetic body 2 was changed to the surface-treated magnetic body 8. Table 2 shows the physical properties of the magnetic toner 16.
[0235]
Production example 17 of magnetic toner
A magnetic toner 17 was obtained in the same manner as in the production example of the magnetic toner 2 except that the surface-treated magnetic body 2 was changed to the surface-treated magnetic body 9. Table 2 shows the physical properties of the magnetic toner 17.
[0236]
Production example 18 of magnetic toner
A magnetic toner 18 was obtained in the same manner as in the production example of the magnetic toner 2 except that the surface-treated magnetic body 2 was changed to the surface-treated magnetic body 10. Table 2 shows the physical properties of the magnetic toner 18.
[0237]
Magnetic toner production example 19
A magnetic toner 19 was obtained in the same manner as in the production example of the magnetic toner 2 except that the surface-treated magnetic body 2 was changed to the surface-treated magnetic body 11. Table 2 shows the physical properties of the magnetic toner 19.
[0238]
Magnetic toner production example 20
A magnetic toner 20 was obtained in the same manner as in the production example of the magnetic toner 2 except that the surface-treated magnetic body 2 was changed to the surface-treated magnetic body 12. Table 2 shows the physical properties of the magnetic toner 20.
[0239]
Magnetic toner production example 21
A magnetic toner 21 was obtained in the same manner as in the production example of the magnetic toner 2 except that the surface-treated magnetic body 2 was changed to the surface-treated magnetic body 13. Table 2 shows the physical properties of the magnetic toner 21.
[0240]
Magnetic toner production example 22
A magnetic toner 22 was obtained in the same manner as in the production example of the magnetic toner 2 except that the surface-treated magnetic body 2 was changed to the surface-treated magnetic body 14. Table 2 shows the physical properties of the magnetic toner 22.
[0241]
Comparative production example 1 of magnetic toner
A magnetic toner 23 was obtained in the same manner as in the production example of the magnetic toner 2 except that the surface-treated magnetic body 2 was changed to the surface-treated magnetic body 15. Table 2 shows the physical properties of the magnetic toner 23.
[0242]
Comparative production example 2 of magnetic toner
A magnetic toner 24 was obtained in the same manner as in the production example of the magnetic toner 2 except that the surface-treated magnetic body 2 was changed to the surface-treated magnetic body 16. Table 2 shows the physical properties of the magnetic toner 24.
[0243]
Comparative production example 3 of magnetic toner
The magnetic toner 25 was obtained in the same manner as in the production example of the magnetic toner 2 except that the surface-treated magnetic body 2 was changed to the surface-treated magnetic body 16 to obtain black particles, and the obtained black particles were subjected to air classification. It was. Table 2 shows the physical properties of the magnetic toner 25.
[0244]
In the magnetic toner production examples and the comparative production examples, the magnetic toner 7 has a magnetization intensity of 18.1 Am at a magnetic field of 79.6 kA / m.2/ Kg and magnetic toner 8 is 38.4 Am2/ Kg, 24 to 28 Am for all other magnetic toners2/ Kg.
[0245]
[Table 2]
Figure 0004532721
[0246]
[Example 1]
As the image forming apparatus, LBP-1760 was remodeled, and the apparatus generally shown in FIG. 1 was used.
[0247]
The potential of the electrostatic image carrier was set to dark part potential Vd = −680V and light part potential VL = −150V. Further, the gap between the electrostatic charge image carrier and the developing sleeve is 220 μm, and the surface of the toner carrier is a resin layer having a layer thickness of about 7 μm and a JIS centerline average roughness (Ra) of 1.0 μm as described below. Using a developing sleeve formed on a blasted aluminum cylinder having a diameter of 16φ, a developing magnetic pole of 85 mT (850 gauss), a toner regulating member having a thickness of 1.0 mm and a free length of 0.5 mm urethane blade of 39.2 N / m ( 40 g / cm).
Phenolic resin 100 parts
・ 90 parts of graphite (particle size: about 7μm)
・ 10 parts of carbon black
[0248]
Next, a DC bias component Vdc = −450 V, an overlapping AC bias component Vpp = 1600 V, and f = 2400 Hz were used as the developing bias. The peripheral speed of the developing sleeve was 110% (103 mm / sec) in the forward direction with respect to the peripheral speed of the photosensitive member (94 mm / sec). The transfer bias was set to 1.5 kV DC.
[0249]
As a fixing method, there was used a fixing device of LBP-1760 which does not have an oil application function and which is fixed by heating and pressing with a heater through a film. At this time, a pressure roller having a fluororesin surface layer was used, and the diameter of the roller was 30 mm. The fixing temperature was set to 160 ° C., and the nip width was set to 7 mm.
[0250]
First, 100 g of magnetic toner 1 is filled in a cartridge, and the toner amount on paper is 0.8 mg / cm at high temperature and high humidity (30 ° C., 80% RH).2And a solid black image having an image density of 1.43 was obtained. Next, when a halftone image of 1 dot-2 space was produced, a clear image without redness was obtained.
[0251]
Then, after performing idle rotation for 2 hours as a toner deterioration promotion test, an image print test of 1000 sheets was performed with an image pattern consisting only of horizontal lines with a printing rate of 2%. As a transfer material, 75 g / m2Paper was used.
[0252]
As a result, the magnetic toner 1 exhibited high transferability immediately after idling and after 1,000 images were printed, and a good image without fogging on non-image areas was obtained. The evaluation results are shown in Table 3.
[0253]
The evaluation items described in the examples of the present invention and the comparative examples and the judgment criteria thereof will be described.
[0254]
<Image density>
The image density formed a solid image portion, and this solid image was measured with a Macbeth reflection densitometer (manufactured by Macbeth).
[0255]
<Reddish image>
As for the redness of the image, a halftone image of 1 dot-2 space was obtained, and the redness was visually judged based on the following criteria.
A: No redness is felt.
B: Although a slight reddish color is felt, there is no practical problem.
C: Strong reddish and poor image. Practically unfavorable level.
[0256]
<Transfer efficiency>
The transfer efficiency is determined by tapering the transfer residual toner on the photoconductor after the solid black image transfer with a Mylar tape and pasting it on the paper. The Macbeth density value is C, and the Mylar is applied on the paper with the toner after the fixing before the transfer. When the Macbeth concentration of the tape affixed was D, and the Macbeth concentration of Mylar tape affixed on unused paper was E, the following formula was used for approximation.
[0257]
[Formula 6]
Figure 0004532721
[0258]
The transfer efficiency obtained from the above calculation results was judged according to the following criteria.
A: Transfer efficiency is 96% or more.
B: Transfer efficiency is 92% or more and less than 96%.
C: Transfer efficiency is 89% or more and less than 92%.
D: Transfer efficiency is less than 89%.
[0259]
<Image quality>
The image quality criterion is a comprehensive evaluation of image uniformity and fine line reproducibility. The uniformity of the image is determined using a solid black image and a halftone image.
A: A clear image excellent in fine line reproducibility and image uniformity.
B: A good image although the fine line reproducibility and image uniformity are slightly inferior.
C: Image quality with no practical problem.
D: An image unfavorable for practical use due to poor fine line reproducibility and image uniformity.
[0260]
<Fog>
The fog was measured using a REFECTMETER MODEL TC-6DS manufactured by Tokyo Denshoku. The filter used was a green filter, and fog was calculated from the following formula.
[0261]
Fog (reflectance) (%) =
Reflectivity on standard paper (%)-Reflectance of sample non-image area (%)
[0262]
The criteria for fogging are as follows.
A: Very good (less than 1.5%)
B: Good (1.5% or more to less than 2.5%)
C: Normal (2.5% or more to less than 4.0%)
D: Poor (4% or more)
[0263]
<Fixability>
The fixability is determined by observing the stain on the back side of the image sample from the initial stage until the end of the durability, and whether or not it occurs.
[0264]
  [Example 215, Reference Examples 1-4, Examples 16-18]
  As the toner, magnetic toners 2 to 22 were used, and an image printing test and durability evaluation were performed under the same conditions as in Example 1. As a result, an image having a high image density under normal temperature and humidity and no problem with redness was obtained. In addition, in the image drawing test under high temperature and high humidity, results without any major problems were obtained. The results are shown in Table 3.
[0265]
[Comparative Examples 1-3]
As the toner, magnetic toners 23 to 25 were used, and an image formation test and durability evaluation were performed by the same image forming method as in Example 1. As a result, the image density was low, and the image density, transfer efficiency decreased, fog, and image quality deteriorated along with the durability test. This is considered to reflect a non-uniform dispersion state of the magnetic substance and the release agent inside the toner particles. The results are shown in Table 3.
[0266]
[Table 3]
Figure 0004532721
[0267]
【The invention's effect】
The toner of the present invention has an average circularity of at least 0.970 having at least a binder resin, a release agent and a magnetic material, a weight average particle diameter of 3 to 10 μm, and a small Stokes diameter in styrene. It contains a special magnetic material with good dispersibility and has a sharp particle size distribution, so it has high coloring power, good durability even under high temperature and high humidity, and high-definition images without redness and fog. Can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of an image forming apparatus used in an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a developing unit for one-component development.
[Explanation of symbols]
100 photoconductor (image carrier, charged body)
102 Developing sleeve (magnetic toner carrier)
103 Elastic blade (layer regulating member)
104 Magnet roller
114 Transfer roller (transfer member)
116 Cleaner
117 Charging roller (contact charging member)
121 Laser beam scanner (latent image forming means, exposure device)
124 Paper feed roller
125 Conveying member
126 Fixing device
140 Developer
141 Stirring member
P transfer material

Claims (1)

少なくとも結着樹脂、離型剤及び磁性体を含有する磁性トナー粒子を有する磁性トナーの製造方法において、
前記磁性トナー粒子は、スチレンを主成分とする重合性単量体、離型剤及び磁性体を少なくとも含有する重合性単量体組成物を水系媒体中に懸濁し、重合を行うことによって得られたものであり、
前記磁性体は、磁性酸化鉄であり、
前記磁性トナーは、平均円形度が0.970以上であり、重量平均粒径が3乃至10μmであり、
前記磁性トナーは磁場79.6kA/m(1000エルステッド)における磁化の強さが10〜50Am2/kg(emu/g)であり、
前記磁性体の体積平均粒径をA、スチレン中における前記磁性体のストークス径をBとしたとき、前記磁性体は下式(1)を満たし、
(1) 1.0≦B/A≦2.8
前記磁性トナー中の磁性体が、2重結合を有さない少なくとも一種類以上のシランカップリング剤と、2重結合を有するシランカップリング剤で疎水化処理されており、
前記2重結合を有さないシランカップリング剤が下式
p 2p+1 −Si−(OC q 2q+1 3
[式中、pは6〜20の整数を示し、qは1〜3の整数を示す。]
で表されるアルキルトリアルコキシシランカップリング剤であり、
前記2重結合を有するシランカップリング剤が、フェニルトリメトキシシラン或いはγ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランであることを特徴とする磁性トナーの製造方法。
In a method for producing a magnetic toner having magnetic toner particles containing at least a binder resin, a release agent and a magnetic substance,
The magnetic toner particles are obtained by suspending a polymerizable monomer composition containing at least a polymerizable monomer containing styrene as a main component, a release agent and a magnetic substance in an aqueous medium, and performing polymerization. And
The magnetic body is magnetic iron oxide,
The magnetic toner has an average circularity of 0.970 or more, a weight average particle diameter of 3 to 10 μm,
The magnetic toner has a magnetization intensity of 10 to 50 Am 2 / kg (emu / g) in a magnetic field of 79.6 kA / m (1000 oersted),
The volume average particle diameter of the magnetic material A, when a B Stokes diameter of the magnetic body in the styrene, wherein the magnetic material meets the following formula (1),
(1) 1.0 ≦ B / A ≦ 2.8
The magnetic substance in the magnetic toner is hydrophobized with at least one silane coupling agent having no double bond and a silane coupling agent having a double bond,
The silane coupling agent having no double bond is represented by the following formula:
C p H 2p + 1 -Si- ( OC q H 2q + 1) 3
[In formula, p shows the integer of 6-20, q shows the integer of 1-3. ]
An alkyltrialkoxysilane coupling agent represented by:
A method for producing a magnetic toner , wherein the silane coupling agent having a double bond is phenyltrimethoxysilane or γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane .
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