JP6234219B2 - Developing device, developing method, image forming apparatus, and image forming method - Google Patents
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Description
本発明は、電子写真法を利用した現像装置、現像方法、画像形成装置および画像形成方法に関する。 The present invention relates to a developing device, a developing method, an image forming apparatus, and an image forming method using electrophotography.
電子写真法としては多数の方法が知られているが、一般的には、種々の手段により、光導電性物質を利用した静電潜像担持体上に静電潜像を形成する。次いで、上記静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成し、紙などの記録媒体にトナー像を転写する。その後、熱および/または圧力により、記録媒体上にトナー画像を定着して複写物を得る方法である。このような電子写真法を利用した画像形成装置としては、複写機やプリンターなどがある。 Although many methods are known as electrophotographic methods, generally, an electrostatic latent image is formed on an electrostatic latent image carrier using a photoconductive substance by various means. Next, the electrostatic latent image is developed with toner to form a toner image, and the toner image is transferred to a recording medium such as paper. Thereafter, the toner image is fixed on the recording medium by heat and / or pressure to obtain a copy. Examples of such an image forming apparatus using electrophotography include a copying machine and a printer.
これらプリンターや複写機は、近年、アナログからデジタルへの移行が進み、静電潜像の再現性に優れ、高解像度であることが求められ、特にプリンターでは、小型化も強く求められている。 These printers and copiers have recently moved from analog to digital, and are required to have excellent electrostatic latent image reproducibility and high resolution. In particular, miniaturization of printers is also strongly demanded.
従来、プリンターはネットワークにつながり、多人数がそのプリンターで印刷するという使われ方が多かったが、近年は、個人の机にPCとプリンターを置き、手元で印刷するという需要も大きくなってきた。そのためには、プリンターの省スペース化が必要であり、プリンターは小型化の要求が強い。 Conventionally, printers are connected to a network and many people use them for printing. However, in recent years, the demand for printing PCs and printers on personal desks and printing at hand has increased. For this purpose, it is necessary to save the space of the printer, and there is a strong demand for downsizing the printer.
また、このようなコンパクトなプリンターであっても、高画質であり、長期間の使用においても画質変動が少ない(耐久性が高い)ことに対する要望も大きい。 Even in such a compact printer, there is a great demand for high image quality and little change in image quality (high durability) even after long-term use.
ここで、プリンターの小型化に着目すると、小型化には、主に定着装置の小型化と、現像装置の小型化が有効である。特に、後者は、プリンターの容積のかなりの部分を占めており、現像装置の小型化が、プリンターの小型化には必須であるといえる。 Here, paying attention to downsizing of the printer, the downsizing of the fixing device and the downsizing of the developing device are mainly effective for downsizing. In particular, the latter occupies a considerable part of the volume of the printer, and it can be said that downsizing of the developing device is essential for downsizing of the printer.
現像方式について考えると、プリンターの現像方式には、二成分現像方式や一成分現像方式があるが、コンパクトという意味では、一成分現像方式が適している。これは、キャリアを使用しない現像方式であるためである。 Considering the development method, the printer development method includes a two-component development method and a one-component development method. In the sense of compactness, the one-component development method is suitable. This is because the developing method does not use a carrier.
次に、一成分現像方式を採用した現像装置の小型化について考えると、現像装置の小型化には、静電潜像担持体やトナー担持体の径を小さくすることが有効である。また、高画質という観点では、トナー担持体と静電潜像担持体が接触配置(当接配置)された現像方式(以下「接触現像方式」ともいう。)が好ましい。 Next, considering the downsizing of the developing device adopting the one-component developing system, it is effective to reduce the diameter of the electrostatic latent image carrier or the toner carrier in order to downsize the developing device. Further, from the viewpoint of high image quality, a developing method in which the toner carrier and the electrostatic latent image carrier are arranged in contact (contact arrangement) (hereinafter also referred to as “contact development method”) is preferable.
しかしながら、トナー担持体を小径化した接触現像方式は、トナーに対する負荷は大きくなり、長期間使用した際の画質低下が生じやすい。これは、トナー担持体が小径化することにより、例えば、トナー担持体に接触配置されているトナー供給部材やトナー規制部材(以下単に「規制部材」ともいう。)を通過する回数が増えたり、曲率が大きくなったりするために、現像当接部での当接圧が高くなるためである。現像当接部とは、静電潜像担持体とトナー担持体とが接触(当接)する部分のことである。 However, the contact development method in which the diameter of the toner carrier is reduced increases the load on the toner and tends to cause deterioration in image quality when used for a long time. This is because, for example, the diameter of the toner carrier is reduced, so that the number of times of passing through a toner supply member or a toner regulating member (hereinafter also simply referred to as “regulating member”) arranged in contact with the toner carrier is increased. This is because the contact pressure at the development contact portion increases because the curvature increases. The development contact portion is a portion where the electrostatic latent image carrier and the toner carrier are in contact (contact).
また、トナー供給部材は、従来、トナー担持体と同方向に回転させ、両者の当接部での移動方向が、互いに逆方向であることが多かった。これは、現像に供されなかったトナーをかき取るとともに、新たなトナーを供給することが容易であり、高画質化を達成しやすいためである。 Conventionally, the toner supply member is rotated in the same direction as the toner carrier, and the moving directions at the contact portions of the two are often opposite to each other. This is because it is easy to scrape off the toner that has not been used for development and to supply new toner, and to achieve high image quality.
このように、トナー担持体とトナー供給部材が同方向に回転する方式は、高画質を得やすいものの、両者の当接部での移動方向が互いに逆方向であることにより、長期間使用時のトナーの劣化が生じやすいという課題があった。 As described above, the method in which the toner carrier and the toner supply member rotate in the same direction is easy to obtain high image quality, but the moving directions at the contact portions of the two are opposite to each other. There has been a problem that toner is likely to deteriorate.
これに対して、近年、トナーに対する負荷を軽減し、耐久性を高めるという目的で、トナー担持体とトナー供給部材の当接部での移動方向が互いに逆方向になるように両者を回転させ、長期間の使用においても画質変動が少ない方式が採用されている。あるいは、トナー供給部材を用いないことで、耐久性を高める試みもある(特許文献1および2参照)。 On the other hand, in recent years, for the purpose of reducing the load on the toner and enhancing the durability, both are rotated so that the moving directions at the contact portion of the toner carrier and the toner supply member are opposite to each other, A method with little fluctuation in image quality is used even for long-term use. Alternatively, there is an attempt to improve durability by not using a toner supply member (see Patent Documents 1 and 2).
しかしながら、これらの現像方式とトナー担持体の小径化と組み合わせた場合では、特有な課題が顕在化しやすい傾向にある。それは、高温高湿環境下(40.0℃、90%RH)における反転カブリと低温低湿環境下(15℃、10%RH)における黒後カブリと呼ばれる課題である。 However, when these development methods are combined with a reduction in the diameter of the toner carrier, unique problems tend to be apparent. This is a problem called reversal fog in a high temperature and high humidity environment (40.0 ° C., 90% RH) and post-black fog in a low temperature and low humidity environment (15 ° C., 10% RH).
まず、反転カブリとは、現像当接部において、トナー担持体上のトナーの内帯電値が低い、あるいは、反転している成分が非画像領域を現像してしまう現象のことである。特に、トナー担持体を小径化すると、現像当接部の面積が狭くなるため、現像当接部でトナーが受ける当接圧が高くなる。そのため、静電潜像担持体と接触した際、静電潜像担持体に印加される帯電バイアスとトナー担持体に印加される現像バイアスとの差により、静電潜像担持体からトナー担持体へと電荷のリークが発生しやすい。現像当接部で電荷がリークすると、トナーの帯電値の極性が反転して、非画像領域に現像してしまう画像欠陥が生じる。 First, reversal fog is a phenomenon in which a non-image area is developed by a component having a low internal charge value of toner on a toner carrying member or a reversed component at a development contact portion. In particular, when the diameter of the toner carrier is reduced, the area of the development contact portion is reduced, and the contact pressure received by the toner at the development contact portion increases. Therefore, when the electrostatic latent image carrier is brought into contact with the electrostatic latent image carrier, the difference between the charging bias applied to the electrostatic latent image carrier and the developing bias applied to the toner carrier causes the electrostatic latent image carrier to change from the toner carrier. Electric charge leaks easily. When the charge leaks at the development contact portion, the polarity of the charge value of the toner is reversed, and an image defect that develops in the non-image area occurs.
ここで、反転カブリについて考えると、反転カブリは、現像当接部でトナー担持体上のトナーとトナー担持体との間で電荷の授受が行われやすいことにより生じる。そして、高温高湿環境下では、トナーの抵抗値が低下するため、反転カブリが発生しやすい。 Here, when considering the reversal fog, the reversal fog is caused by the fact that charge is easily transferred between the toner on the toner carrier and the toner carrier at the development contact portion. In a high-temperature and high-humidity environment, the resistance value of the toner is reduced, so that reversal fog is likely to occur.
トナーとトナー担持体との間の電荷の授受を抑制する手法としては、トナーに絶縁微粒子を添加して、トナー抵抗値を上げる試みが提案されている(特許文献3参照)。また、トナーとトナー担持体の帯電特性を適切に設計することで、現像当接部での電荷の授受を抑制する手法も提案されている(特許文献4参照)。 As a technique for suppressing the transfer of charge between the toner and the toner carrier, an attempt has been proposed to increase the toner resistance value by adding insulating fine particles to the toner (see Patent Document 3). In addition, there has been proposed a technique for suppressing charge transfer at the development contact portion by appropriately designing the charging characteristics of the toner and the toner carrier (see Patent Document 4).
しかしながら、これらの手法では、特に、低温低湿環境下での黒後カブリにおいて、効果は不十分であり、改善の余地があった。 However, in these methods, the effect is insufficient in the post-black fog in a low temperature and low humidity environment, and there is room for improvement.
黒後カブリとは、トナーを消費した直後の状態(「黒後」ともいう。)のトナー担持体上のトナーが、非画像領域に対して現像してしまう(付着してしまう)現象のことである。トナーとトナー担持体の電荷の授受を抑制することで、高温高湿環境下の反転カブリは抑制されるが、規制部材で効率的にトナーに電荷付与を十分に行うことができなくなる傾向がある。そのため、帯電分布がブロードになったトナーが、トナー担持体に供給され、低温低湿環境下の黒後カブリが悪化してしまう傾向がある。同様に、トナーに絶縁微粒子を添加した場合も、規制部材とトナーとの間で効率的に電荷の授受ができないため、低温低湿環境下の黒後カブリが悪化してしまう傾向がある。 The post-black fog is a phenomenon in which the toner on the toner carrier immediately after the toner is consumed (also referred to as “after black”) is developed (attached) to the non-image area. It is. By suppressing transfer of charge between the toner and the toner carrier, reversal fogging in a high-temperature and high-humidity environment is suppressed, but there is a tendency that the regulating member cannot efficiently sufficiently charge the toner. . For this reason, the toner having a broad charge distribution is supplied to the toner carrier, and the post-black fog in a low temperature and low humidity environment tends to deteriorate. Similarly, when insulating fine particles are added to the toner, since the charge cannot be efficiently exchanged between the regulating member and the toner, the fogging after black in a low temperature and low humidity environment tends to deteriorate.
このように、トナーおよびトナー担持体の帯電特性を調整するだけでは、高温高湿環境下における反転カブリの抑制、および、低温低湿環境下の黒後カブリの抑制を両立させるには、まだ改善の余地があった。 As described above, it is still necessary to adjust the charging characteristics of the toner and the toner carrier to achieve both the suppression of the reverse fogging in the high temperature and high humidity environment and the suppression of the black post fogging in the low temperature and low humidity environment. There was room.
本発明の目的は、高温高湿環境下の反転カブリを抑制し、低温低湿環境下の黒後カブリを抑制することができる現像装置、現像方法、画像形成装置および画像形成方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a developing device, a developing method, an image forming apparatus, and an image forming method capable of suppressing reversal fogging in a high temperature and high humidity environment and suppressing black post fogging in a low temperature and low humidity environment. is there.
本発明は、静電潜像担持体の表面に形成された静電潜像を現像して該静電潜像担持体の表面にトナー像を形成するための現像装置において、
該現像装置が、
該静電潜像を現像するためのトナー、
該トナーを担持するためのトナー担持体、および、
該トナー担持体に担持された該トナーの層厚を規制するための規制部材、
を有し、
該トナーが、トナー粒子および無機微粒子を有し、
該トナー粒子が、
結着樹脂、
磁性体、および、
スルホン酸基、スルホン酸塩基またはスルホン酸エステル基を有する重合体または共重合体、
を含有し、
X線光電子分光分析によって測定される該トナー粒子の表面に存在する炭素原子の存在量をAとし、該トナー粒子の表面に存在する硫黄原子の存在量をEとしたとき、
Eが、0.09atomic%以上0.37atomic%以下であり、
Aに対するEの比であるE/Aが、0.0010以上0.0040以下であり、
該トナー担持体が、
基体、
弾性層、および、
ウレタン樹脂を含む表面層、
を有し、
該ウレタン樹脂が、
下記構造式(1)で示される化合物と、
ポリイソシアネートと、
の反応に由来する部分構造を有する
ことを特徴とする現像装置である。
The present invention relates to a developing device for developing an electrostatic latent image formed on the surface of an electrostatic latent image carrier and forming a toner image on the surface of the electrostatic latent image carrier.
The developing device is
Toner for developing the electrostatic latent image;
A toner carrier for carrying the toner, and
A regulating member for regulating the layer thickness of the toner carried on the toner carrier;
Have
The toner has toner particles and inorganic fine particles;
The toner particles are
Binder resin,
Magnetic material and
A polymer or copolymer having a sulfonic acid group, a sulfonic acid group or a sulfonic acid ester group,
Containing
When the amount of carbon atoms present on the surface of the toner particles measured by X-ray photoelectron spectroscopy is A, and the amount of sulfur atoms present on the surface of the toner particles is E,
E is 0.09 atomic% or more and 0.37 atomic% or less,
E / A which is a ratio of E to A is 0.0010 or more and 0.0040 or less,
The toner carrier is
Substrate,
An elastic layer, and
Surface layer containing urethane resin,
Have
The urethane resin is
A compound represented by the following structural formula (1);
Polyisocyanate,
A developing device having a partial structure derived from the above reaction.
(構造式(1)中、
nは、1以上4以下の整数であり
R3は、各々独立に、下記(a)〜(c)からなる群から選ばれるいずれかを表し、
(a)炭素数2以上8以下のヒドロキシアルキル基、
(b)炭素数2以上8以下のアミノアルキル基、
(c)下記構造式(2)で示される基、
R4は、炭素数2以上4以下のアルキレン基を表す。)
(In structural formula (1),
n is an integer of 1 or more and 4 or less, each R 3 independently represents any one selected from the group consisting of the following (a) to (c):
(A) a hydroxyalkyl group having 2 to 8 carbon atoms,
(B) an aminoalkyl group having 2 to 8 carbon atoms,
(C) a group represented by the following structural formula (2),
R 4 represents an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms. )
(構造式(2)中、
mは、2以上3以下の整数であり、
R5は、炭素数2以上5以下のアルキレン基を表す。)
また、本発明は、現像装置を用い、静電潜像担持体の表面に形成された静電潜像を現像して該静電潜像担持体の表面にトナー像を形成する現像方法において、
該現像装置が、
該静電潜像を現像するためのトナー、
該トナーを担持するためのトナー担持体、および、
該トナー担持体に担持された該トナーの層厚を規制するための規制部材
を有し、
該トナーが、トナー粒子および無機微粒子を有し、
該トナー粒子が、
結着樹脂、
磁性体、および、
スルホン酸基、スルホン酸塩基またはスルホン酸エステル基を有する重合体または共重合体、
を含有し、
該トナー粒子の表面に存在する炭素原子の存在量をAとし、表面に存在する硫黄原子の存在量をEとしたとき、
Eが、0.09atomic%以上0.37atomic%以下であり、
Aに対するEの比であるE/Aが、0.0010以上0.0040以下であり、
該トナー担持体が、
基体、
弾性層、および、
ウレタン樹脂を含む表面層、
を有し、
該ウレタン樹脂が、
上記構造式(1)で示される化合物と、
ポリイソシアネートと、
の反応に由来する部分構造を有する
ことを特徴とする現像方法である。
(In structural formula (2),
m is an integer of 2 to 3,
R 5 represents an alkylene group having 2 to 5 carbon atoms. )
The present invention also relates to a developing method for developing a latent electrostatic image formed on the surface of an electrostatic latent image carrier using a developing device to form a toner image on the surface of the electrostatic latent image carrier.
The developing device is
Toner for developing the electrostatic latent image;
A toner carrier for carrying the toner, and
A regulating member for regulating the layer thickness of the toner carried on the toner carrying body;
The toner has toner particles and inorganic fine particles;
The toner particles are
Binder resin,
Magnetic material and
A polymer or copolymer having a sulfonic acid group, a sulfonic acid group or a sulfonic acid ester group,
Containing
When the amount of carbon atoms present on the surface of the toner particles is A and the amount of sulfur atoms present on the surface is E,
E is 0.09 atomic% or more and 0.37 atomic% or less,
E / A which is a ratio of E to A is 0.0010 or more and 0.0040 or less,
The toner carrier is
Substrate,
An elastic layer, and
Surface layer containing urethane resin,
Have
The urethane resin is
A compound represented by the structural formula (1),
Polyisocyanate,
A developing method characterized by having a partial structure derived from the above reaction.
また、本発明は、静電潜像担持体、
該静電潜像担持体の表面に静電潜像を形成するための像露光装置、および、
該静電潜像担持体の表面に形成された静電潜像を現像するための現像装置、
を有する画像形成装置において、
該現像装置が、上記本発明の現像装置である
ことを特徴とする画像形成装置である。
The present invention also provides an electrostatic latent image carrier,
An image exposure apparatus for forming an electrostatic latent image on the surface of the electrostatic latent image carrier; and
A developing device for developing the electrostatic latent image formed on the surface of the electrostatic latent image carrier;
In an image forming apparatus having
The developing apparatus is an image forming apparatus according to the present invention.
また、本発明は、静電潜像担持体の表面に静電潜像を形成する像露光工程、および、
該静電潜像担持体の表面に形成された静電潜像を現像する現像工程、
を有する画像形成方法において、
該現像工程が、上記本発明の現像方法によって行われる
ことを特徴とする画像形成方法である。
The present invention also provides an image exposure step for forming an electrostatic latent image on the surface of the electrostatic latent image carrier, and
A developing step of developing the electrostatic latent image formed on the surface of the electrostatic latent image carrier;
In an image forming method having
The image forming method is characterized in that the developing step is performed by the developing method of the present invention.
本発明によれば、高温高湿環境下の反転カブリを抑制し、低温低湿環境下の黒後カブリを抑制することができる現像装置、現像方法、画像形成装置および画像形成方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a developing device, a developing method, an image forming apparatus, and an image forming method capable of suppressing reversal fogging in a high temperature and high humidity environment and suppressing black post fogging in a low temperature and low humidity environment. it can.
本発明の現像装置は、静電潜像担持体の表面に形成された静電潜像を現像して該静電潜像担持体の表面にトナー像を形成するための現像装置において、
該現像装置が、
該静電潜像を現像するためのトナー、
該トナーを担持するためのトナー担持体、および、
該トナー担持体に担持された該トナーの層厚を規制するための規制部材
を有し、
該トナーが、トナー粒子および無機微粉体を有し、
該トナー粒子が、
結着樹脂、
磁性体、および、
スルホン酸基、スルホン酸塩基またはスルホン酸エステル基を有する重合体または共重合体、
を含有し、
X線光電子分光分析によって測定される該トナー粒子の表面に存在する炭素原子の存在量をAとし、該トナー粒子の表面に存在する硫黄原子の存在量をEとしたとき、
Eが、0.09atomic%以上0.37atomic%以下であり、
Aに対するEの比であるE/Aが、0.0010以上0.0040以下であり、
該トナー担持体が、
基体、
弾性層、および、
ウレタン樹脂を含む表面層、
を有し、
該ウレタン樹脂が、
下記構造式(1)で示される化合物と、
ポリイソシアネートと、
の反応に由来する部分構造を有する
ことを特徴とする。
The developing device of the present invention is a developing device for developing an electrostatic latent image formed on the surface of an electrostatic latent image carrier and forming a toner image on the surface of the electrostatic latent image carrier.
The developing device is
Toner for developing the electrostatic latent image;
A toner carrier for carrying the toner, and
A regulating member for regulating the layer thickness of the toner carried on the toner carrying body;
The toner has toner particles and inorganic fine powder;
The toner particles are
Binder resin,
Magnetic material and
A polymer or copolymer having a sulfonic acid group, a sulfonic acid group or a sulfonic acid ester group,
Containing
When the amount of carbon atoms present on the surface of the toner particles measured by X-ray photoelectron spectroscopy is A, and the amount of sulfur atoms present on the surface of the toner particles is E,
E is 0.09 atomic% or more and 0.37 atomic% or less,
E / A which is a ratio of E to A is 0.0010 or more and 0.0040 or less,
The toner carrier is
Substrate,
An elastic layer, and
Surface layer containing urethane resin,
Have
The urethane resin is
A compound represented by the following structural formula (1);
Polyisocyanate,
It has the partial structure derived from reaction of this.
(構造式(1)中、
nは、1以上4以下の整数であり
R3は、各々独立に、下記(a)〜(c)からなる群から選ばれるいずれかを表し、
(a)炭素数2以上8以下のヒドロキシアルキル基、
(b)炭素数2以上8以下のアミノアルキル基、
(c)下記構造式(2)で示される基、
R4は、炭素数2以上4以下のアルキレン基を表す。)
(In structural formula (1),
n is an integer of 1 or more and 4 or less, each R 3 independently represents any one selected from the group consisting of the following (a) to (c):
(A) a hydroxyalkyl group having 2 to 8 carbon atoms,
(B) an aminoalkyl group having 2 to 8 carbon atoms,
(C) a group represented by the following structural formula (2),
R 4 represents an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms. )
(構造式(2)中、
mは、2以上3以下の整数であり、
R5は、炭素数2以上5以下のアルキレン基を表す。)
本発明者らが詳細に検討したところ、
表面層に上記特定のウレタン樹脂を含むトナー担持体と、
結着樹脂、
磁性体、および、
スルホン酸基、スルホン酸塩基またはスルホン酸エステル基を有する重合体または共重合体(以下「スルホン酸系重合体」ともいう。)、
を含有し、さらに、表面の炭素原子および硫黄原子の存在量が特定の状態にあるトナーと、
を併せて用いることにより、高温高湿環境下の反転カブリの抑制と、低温低湿環境下の黒後カブリの抑制とを両立することができることを見出した。
(In structural formula (2),
m is an integer of 2 to 3,
R 5 represents an alkylene group having 2 to 5 carbon atoms. )
When the present inventors examined in detail,
A toner carrier containing the specific urethane resin in the surface layer;
Binder resin,
Magnetic material and
A polymer or copolymer having a sulfonic acid group, a sulfonic acid group or a sulfonic acid ester group (hereinafter, also referred to as “sulfonic acid polymer”),
A toner having a specific amount of carbon atoms and sulfur atoms on the surface;
It has been found that the use of the above in combination enables the suppression of reversal fog in a high-temperature and high-humidity environment and the suppression of post-black fog in a low-temperature and low-humidity environment.
この理由について、以下に説明する。 The reason for this will be described below.
まず、高温高湿環境下での反転カブリに関して、トナーの抵抗が低下しやすい高温高湿環境下にて安定した画像を得るためには、次の2つの条件が必要であると考えられる。 First, regarding reversal fogging in a high-temperature and high-humidity environment, the following two conditions are considered necessary in order to obtain a stable image in a high-temperature and high-humidity environment where the resistance of the toner tends to decrease.
1つ目は、リークサイトとなるトナーの表面の帯電制御樹脂が適切な量にコントロールされていること。 The first is that the charge control resin on the surface of the toner that becomes a leak site is controlled to an appropriate amount.
2つ目は、現像当接部でトナーとトナー担持体との間で電荷の授受がほとんど起きないことである。 Second, there is almost no charge transfer between the toner and the toner carrier at the development contact portion.
1つ目のリークサイトに関しては、トナーの帯電量を左右する帯電制御樹脂のトナー粒子の表面における量を少なくすることである。本発明に用いるトナーは、帯電制御樹脂としてスルホン酸系重合体を採用している。そして、X線光電子分光分析によって測定されるトナー粒子の表面に存在する炭素原子の存在量をAとし、硫黄原子の存在量をEとしたとき、
Eが、0.09atomic%以上0.37atomic%以下であり、
Aに対するEの比であるE/Aが、0.0010以上0.0040以下である
ことが重要である。上記EおよびE/Aは、トナー粒子の表面に存在するスルホン酸系重合体の量を示す。
The first leak site is to reduce the amount of charge control resin on the surface of the toner particles that affects the charge amount of the toner. The toner used in the present invention employs a sulfonic acid polymer as a charge control resin. When the amount of carbon atoms present on the surface of the toner particles measured by X-ray photoelectron spectroscopy is A and the amount of sulfur atoms is E,
E is 0.09 atomic% or more and 0.37 atomic% or less,
It is important that E / A, which is the ratio of E to A, is 0.0010 or more and 0.0040 or less. The E and E / A indicate the amount of the sulfonic acid polymer present on the surface of the toner particles.
スルホン酸系重合体は、分子内にスルホン酸構造を有しており、スルホン酸構造は孤立電子対を複数有している。これにより、スルホン酸重合体が多く存在するトナーは、現像当接部において静電潜像担持体からリークが起きる。上記EおよびE/Aが本発明の範囲であるということは、リークサイトとなるトナー粒子の表面に存在するスルホン酸系重合体が少なく、リークが生じにくい状態であることを示す。 The sulfonic acid polymer has a sulfonic acid structure in the molecule, and the sulfonic acid structure has a plurality of lone electron pairs. As a result, the toner containing a large amount of the sulfonic acid polymer leaks from the electrostatic latent image carrier at the development contact portion. That E and E / A are within the scope of the present invention indicates that there is little sulfonic acid-based polymer present on the surface of the toner particles serving as leak sites, and leakage is unlikely to occur.
2つ目の現像当接部でのトナーとトナー担持体との間の電荷の授受の抑制に関しては、トナー担持体とトナーの静電相互作用が関係している。 Regarding the suppression of charge transfer between the toner and the toner carrier at the second development contact portion, the electrostatic interaction between the toner carrier and the toner is related.
トナー担持体の表面層に含まれる上記特定のウレタン樹脂は、構造式(1)で示される化合物とポリイソシアネートとの反応に由来する部分構造を有する。構造式(1)の化合物の中心には、窒素原子(N)が存在している。そして、窒素原子は、孤立電子対(ローンペア)を有しているため、構造式(1)で示される化合物は、ルイス塩基である。ルイス塩基は、電子供与性であり、ルイス酸であるスルホン酸系重合体との間には、クーロン力による引力が働く。このため、トナー担持体上のトナー中の自由電子が減少し、電位差の大きい現像当接部においても、静電潜像担持体からトナー担持体へのリークを抑制することができる。 The specific urethane resin contained in the surface layer of the toner carrier has a partial structure derived from the reaction between the compound represented by the structural formula (1) and polyisocyanate. A nitrogen atom (N) is present at the center of the compound of the structural formula (1). And since a nitrogen atom has a lone pair (lawe pair), the compound shown by Structural formula (1) is a Lewis base. The Lewis base has an electron donating property, and an attractive force due to Coulomb force acts between the Lewis base and a sulfonic acid polymer that is a Lewis acid. For this reason, free electrons in the toner on the toner carrier are reduced, and leakage from the electrostatic latent image carrier to the toner carrier can be suppressed even at the developing contact portion where the potential difference is large.
これまで述べてきたように、本発明に用いるトナーは、トナー粒子の表面のスルホン酸系重合体に由来する上記EおよびE/Aが本発明の範囲に制御されていることにより、リークサイトを減少させることができる。そして、トナー担持体は、その表面層に構造式(1)で示される化合物とポリイソシアネートとの反応に由来する部分構造を有するウレタン樹脂を含んでおり、トナー粒子の表面のスルホン酸系重合体との間で引力が働き、自由電子を減少させることができる。これら2点の相乗効果により、現像当接部での帯電制御が難しい高温高湿環境下でも反転カブリを抑制することができる。 As described above, the toner used in the present invention has a leakage site because the above E and E / A derived from the sulfonic acid polymer on the surface of the toner particles are controlled within the scope of the present invention. Can be reduced. The toner carrier includes a urethane resin having a partial structure derived from the reaction between the compound represented by the structural formula (1) and the polyisocyanate on the surface layer, and the sulfonic acid polymer on the surface of the toner particles. An attractive force works between and the number of free electrons. By these two synergistic effects, it is possible to suppress reversal fogging even in a high-temperature and high-humidity environment where it is difficult to control charging at the development contact portion.
次に、低温低湿環境下での黒後カブリに関して説明する。 Next, post black fogging in a low temperature and low humidity environment will be described.
トナーは、トナー担持体により搬送され、トナー規制部材とトナー担持体が当接する部分(以下「規制部」ともいう。)では、トナーにはトナー担持体で搬送される力と規制部材からの押圧力が働く。規制部とは、トナー担持体に担持されたトナーの層厚が規制部材によって規制される部分のことである。規制部材からの押圧力が働く結果、トナー担持体の表面のトナーは、かき混ざるように入れ替わりながら搬送されていく。また、規制部でトナーが入れ替わることにより、トナーはトナー担持体と接触し、摺擦を受ける。これにより、トナーは電荷を帯びるようになる。 The toner is transported by the toner carrier, and at the portion where the toner regulating member and the toner carrier abut (hereinafter also referred to as “regulator”), the toner is transported by the toner carrier and pressed from the regulating member. Pressure works. The restricting portion is a portion where the thickness of the toner carried on the toner carrier is restricted by the restricting member. As a result of the pressing force from the regulating member, the toner on the surface of the toner carrier is conveyed while being exchanged so as to be mixed. Further, when the toner is replaced at the regulating portion, the toner comes into contact with the toner carrier and is rubbed. As a result, the toner becomes charged.
これまで述べてきたように、本発明に用いるトナー担持体は、表面層に構造式(1)で示される化合物とポリイソシアネートとの反応に由来する部分構造を有するウレタン樹脂を含んでおり、電子供与性を持つ。このため、トナー担持体とトナーとが摺擦されると、電子のやり取りが非常に迅速に行われるようになる。このため、トナーの帯電立ち上がりの値を上昇させることができる。さらに、本発明に用いるトナーは、スルホン酸系重合体を含有し、上記Eが、0.09atomic%以上0.37atomic%以下であり、かつ、上記E/Aが、0.0010以上0.0040以下である。これらにより、規制部の近傍に存在するトナーの静電凝集を抑制するとともに、トナー担持体と摺擦した際の電子のやり取りを効率的に行うことができる。上記Eが0.09atomic%以上であり、上記E/Aが0.0010以上であれば、上述のように帯電立ち上がりを改良することができ、カブリ抑制の観点から好ましい。一方、上記Eが0.37atomic%以下であり、上記E/Aが0.0040以下であれば、規制部の近傍のトナーの静電凝集を抑制することができる。 As described above, the toner carrier used in the present invention includes a urethane resin having a partial structure derived from the reaction between the compound represented by the structural formula (1) and the polyisocyanate on the surface layer. Has a donating property. For this reason, when the toner carrying member and the toner are rubbed, the exchange of electrons is performed very quickly. For this reason, it is possible to increase the charge rising value of the toner. Furthermore, the toner used in the present invention contains a sulfonic acid polymer, the E is 0.09 atomic% or more and 0.37 atomic% or less, and the E / A is 0.0010 or more and 0.0040. It is as follows. As a result, electrostatic aggregation of toner present in the vicinity of the regulating portion can be suppressed, and electrons can be exchanged efficiently when rubbed against the toner carrier. If the E is 0.09 atomic% or more and the E / A is 0.0010 or more, the charge rising can be improved as described above, which is preferable from the viewpoint of fog suppression. On the other hand, when E is 0.37 atomic% or less and E / A is 0.0040 or less, electrostatic aggregation of toner in the vicinity of the regulating portion can be suppressed.
また、構造式(1)で示される化合物がイソシアネートと反応することによって、構造式(1)で示される化合物の構造周辺には、多数のウレタン基またはウレア基が生成した架橋構造が形成される。その結果、ミクロ的な硬度は高いものとなり、規制部にてトナーを規制する際も、トナーがトナー担持体の表面にめり込むことが少なくなり、トナーの転がり性が良好になる。 In addition, when the compound represented by the structural formula (1) reacts with isocyanate, a crosslinked structure in which a number of urethane groups or urea groups are formed is formed around the structure of the compound represented by the structural formula (1). . As a result, the microscopic hardness is high, and even when the toner is regulated by the regulating unit, the toner is less likely to sink into the surface of the toner carrier, and the toner rolling property is improved.
また、一般的に、低分子量かつ多官能の化合物は、立体障害により、すべての官能基が反応しにくくなる傾向がある。 In general, a low molecular weight and polyfunctional compound tends to make it difficult for all functional groups to react due to steric hindrance.
しかしながら、構造式(1)で示される化合物は、分子内のアミノ骨格により、末端の水酸基やアミノ基の反応性が高くなるため、未反応成分の生成が少なくなる。このことにより、帯電での均一性が向上するとともに、上記架橋構造の均一性を高めることができる。 However, in the compound represented by the structural formula (1), the reactivity of the terminal hydroxyl group or amino group is increased due to the amino skeleton in the molecule, so that the generation of unreacted components is reduced. As a result, the uniformity in charging can be improved and the uniformity of the crosslinked structure can be enhanced.
上述のように、本発明に用いるトナーは、規制部の近傍の静電凝集が生じにくいとともに、規制部で効率的に電荷付与が行われるトナーであるため、低温低湿環境下においても黒後カブリを抑制することができる。 As described above, the toner used in the present invention is a toner that is less likely to cause electrostatic aggregation in the vicinity of the restricting portion and is efficiently charged with the restricting portion. Can be suppressed.
以上のことより、高温高湿環境下での反転カブリの抑制および低温低湿環境下での黒後カブリの抑制を、高いレベルで両立することが可能となった。 From the above, it has become possible to achieve both high levels of suppression of reversal fog in a high temperature and high humidity environment and suppression of post-black fog in a low temperature and low humidity environment.
本発明に用いるスルホン酸系重合体の酸価は、6.0mgKOH/g以上25.0mgKOH/g以下であることが好ましく、10.0mgKOH/g以上20.0mgKOH/g以下であることがより好ましい。これは、スルホン酸系重合体の酸価が、上記範囲内であることで、トナー粒子中のスルホン酸系重合体の分散性が良化するためである。 The acid value of the sulfonic acid polymer used in the present invention is preferably 6.0 mgKOH / g or more and 25.0 mgKOH / g or less, more preferably 10.0 mgKOH / g or more and 20.0 mgKOH / g or less. . This is because the dispersibility of the sulfonic acid polymer in the toner particles is improved when the acid value of the sulfonic acid polymer is within the above range.
また、スルホン酸系重合体をトナー粒子の内部に添加する場合、スルホン酸系重合体の量は、結着樹脂100質量部に対して0.1質量部以上20.0質量部以下であることが好ましく、0.4質量部以上10.0質量部以下であることがより好ましい。 When the sulfonic acid polymer is added to the toner particles, the amount of the sulfonic acid polymer is 0.1 parts by mass or more and 20.0 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the binder resin. It is more preferable that it is 0.4 parts by mass or more and 10.0 parts by mass or less.
また、スルホン酸系重合体をトナー粒子の外部に添加する場合、スルホン酸系重合体の量は、トナー100質量部に対して0.1質量部以上1.0質量部以下であることが好ましく、0.3質量部以上0.8質量部以下であることがより好ましい。 When the sulfonic acid polymer is added to the outside of the toner particles, the amount of the sulfonic acid polymer is preferably 0.1 parts by mass or more and 1.0 part by mass or less with respect to 100 parts by mass of the toner. More preferably, it is 0.3 parts by mass or more and 0.8 parts by mass or less.
このようにスルホン酸系重合体の量を制御することで、上記EおよびE/Aを制御しやすくなるとともに、本発明の効果をより顕著に得ることが可能となる。 Thus, by controlling the amount of the sulfonic acid polymer, it becomes easy to control the E and E / A, and the effects of the present invention can be obtained more remarkably.
本発明に用いるスルホン酸系重合体は、
スルホン酸基、スルホン酸塩基またはスルホン酸エステル基を分子内に含むスルホン酸類含有(メタ)アクリルアミド系モノマーと、
他のモノマーと、
の共重合体であることが、帯電安定性、耐久安定性などの現像安定性を向上する観点から好ましい。スルホン酸類含有(メタ)アクリルアミド系モノマーは、スルホン酸誘導体と(メタ)アクリルアミドとが結合してなる化合物である。このようなスルホン酸類含有(メタ)アクリルアミド系モノマーとしては、帯電性の観点から、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、2−メタクリルアミドー2−メチルプロパンスルホン酸が好ましい。
The sulfonic acid polymer used in the present invention is
A sulfonic acid-containing (meth) acrylamide monomer containing a sulfonic acid group, a sulfonic acid group or a sulfonic acid ester group in the molecule;
With other monomers,
From the viewpoint of improving development stability such as charging stability and durability stability, it is preferable that the above copolymer. The sulfonic acid-containing (meth) acrylamide monomer is a compound formed by bonding a sulfonic acid derivative and (meth) acrylamide. As such a sulfonic acid-containing (meth) acrylamide monomer, 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid and 2-methacrylamide-2-methylpropanesulfonic acid are preferable from the viewpoint of chargeability.
上記EおよびE/Aは、スルホン酸系重合体に含有されるスルホン酸類含有(メタ)アクリルアミド系モノマーの量やスルホン酸系重合体の量を制御することによって制御することができる。具体的には、スルホン酸系重合体に含有されるスルホン酸類含有(メタ)アクリルアミド系モノマーの量が多いほど、また、スルホン酸系重合体の量が多いほど、上記EおよびE/Aは増加する傾向にある。 The E and E / A can be controlled by controlling the amount of the sulfonic acid-containing (meth) acrylamide monomer contained in the sulfonic acid polymer and the amount of the sulfonic acid polymer. Specifically, the greater the amount of the sulfonic acid-containing (meth) acrylamide monomer contained in the sulfonic acid polymer, and the greater the amount of the sulfonic acid polymer, the above E and E / A increase. Tend to.
上記他のモノマーは、上記スルホン酸類含有(メタ)アクリルアミド系モノマーと重合することのできる化合物であれば特に限定されない。このような他のモノマーとしては、例えば、単官能性重合性単量体、あるいは多官能性重合性単量体が挙げられる。 The other monomer is not particularly limited as long as it is a compound that can be polymerized with the sulfonic acid-containing (meth) acrylamide monomer. Examples of such other monomers include monofunctional polymerizable monomers and polyfunctional polymerizable monomers.
単官能性重合性単量体としては、
スチレン;
α−メチルスチレン、β−メチルスチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、p−n−ブチルスチレン、p−tert−ブチルスチレン、p−n−ヘキシルスチレン、p−n−オクチルスチレン、p−n−ノニルスチレン、p−n−デシルスチレン、p−n−ドデシルスチレン、p−メトキシスチレン、p−フェニルスチレンのようなスチレン誘導体;
メチルアクリレート、エチルアクリレート、n−プロピルアクリレート、iso−プロピルアクリレート、n−ブチルアクリレート、iso−ブチルアクリレート、tert−ブチルアクリレート、n−アミルアクリレート、n−ヘキシルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、n−オクチルアクリレート、n−ノニルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、ベンジルアクリレート、ジメチルフォスフェートエチルアクリレート、ジエチルフォスフェートエチルアクリレート、ジブチルフォスフェートエチルアクリレート、2−ベンゾイルオキシエチルアクリレートのようなアクリル系重合性単量体;
メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、n−プロピルメタクリレート、iso−プロピルメタクリレート、n−ブチルメタクリレート、iso−ブチルメタクリレート、tert−ブチルメタクリレート、n−アミルメタクリレート、n−ヘキシルメタクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、n−オクチルメタクリレート、n−ノニルメタクリレート、ジエチルフォスフェートエチルメタクリレート、ジブチルフォスフェートエチルメタクリレートのようなメタクリル系重合性単量体;
メチレン脂肪族モノカルボン酸エステル;
酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、安息香酸ビニル、ギ酸ビニルのようなビニルエステル;
ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルイソブチルエーテルのようなビニルエーテル;
ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、ビニルイソプロピルケトンのようなビニルケトン
などが挙げられる。
As a monofunctional polymerizable monomer,
styrene;
α-methylstyrene, β-methylstyrene, o-methylstyrene, m-methylstyrene, p-methylstyrene, 2,4-dimethylstyrene, pn-butylstyrene, p-tert-butylstyrene, pn- Styrene derivatives such as hexyl styrene, pn-octyl styrene, pn-nonyl styrene, pn-decyl styrene, pn-dodecyl styrene, p-methoxy styrene, p-phenyl styrene;
Methyl acrylate, ethyl acrylate, n-propyl acrylate, iso-propyl acrylate, n-butyl acrylate, iso-butyl acrylate, tert-butyl acrylate, n-amyl acrylate, n-hexyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, n-octyl acrylate Acrylic polymerizable monomers such as N-nonyl acrylate, cyclohexyl acrylate, benzyl acrylate, dimethyl phosphate ethyl acrylate, diethyl phosphate ethyl acrylate, dibutyl phosphate ethyl acrylate, 2-benzoyloxyethyl acrylate;
Methyl methacrylate, ethyl methacrylate, n-propyl methacrylate, iso-propyl methacrylate, n-butyl methacrylate, iso-butyl methacrylate, tert-butyl methacrylate, n-amyl methacrylate, n-hexyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, n-octyl methacrylate Methacrylic polymerizable monomers such as n-nonyl methacrylate, diethyl phosphate ethyl methacrylate, dibutyl phosphate ethyl methacrylate;
Methylene aliphatic monocarboxylic acid ester;
Vinyl esters such as vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl butyrate, vinyl benzoate, vinyl formate;
Vinyl ethers such as vinyl methyl ether, vinyl ethyl ether, vinyl isobutyl ether;
Examples thereof include vinyl ketones such as vinyl methyl ketone, vinyl hexyl ketone, and vinyl isopropyl ketone.
多官能性重合性単量体としては、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート、2,2’−ビス[4−(アクリロキシ・ジエトキシ)フェニル]プロパン、トリメチロールプロパントリアクリレート、テトラメチロールメタンテトラアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、1,3−ブチレングリコールジメタクリレート、1,6−ヘキサンジオールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、ポリプロピレングリコールジメタクリレート、2,2’−ビス[4−(メタクリロキシ・ジエトキシ)フェニル]プロパン、2,2’−ビス[4−(メタクリロキシ・ポリエトキシ)フェニル]プロパン、トリメチロールプロパントリメタクリレート、テトラメチロールメタンテトラメタクリレート、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタリン、ジビニルエーテルなどが挙げられる。 As polyfunctional polymerizable monomers, diethylene glycol diacrylate, triethylene glycol diacrylate, tetraethylene glycol diacrylate, polyethylene glycol diacrylate, 1,6-hexanediol diacrylate, neopentyl glycol diacrylate, tripropylene glycol Diacrylate, polypropylene glycol diacrylate, 2,2'-bis [4- (acryloxy-diethoxy) phenyl] propane, trimethylolpropane triacrylate, tetramethylolmethane tetraacrylate, ethylene glycol dimethacrylate, diethylene glycol dimethacrylate, triethylene glycol Dimethacrylate, tetraethylene glycol dimethacrylate, polyethylene glycol Dimethacrylate, 1,3-butylene glycol dimethacrylate, 1,6-hexanediol dimethacrylate, neopentyl glycol dimethacrylate, polypropylene glycol dimethacrylate, 2,2′-bis [4- (methacryloxy-diethoxy) phenyl] propane, Examples include 2,2′-bis [4- (methacryloxy polyethoxy) phenyl] propane, trimethylolpropane trimethacrylate, tetramethylolmethane tetramethacrylate, divinylbenzene, divinylnaphthalene, divinyl ether and the like.
これらの中でも、スチレンおよび/または(メタ)アクリル酸エステルとの共重合体は、スルホン酸系重合体中におけるスルホン酸類含有(メタ)アクリルアミド系モノマーの分散が良好になる。その結果、帯電量の均一な、帯電特性に優れたトナーが得られるので好ましい。 Among these, the copolymer with styrene and / or (meth) acrylic acid ester is excellent in dispersion of the sulfonic acid-containing (meth) acrylamide monomer in the sulfonic acid polymer. As a result, a toner having a uniform charge amount and excellent charging characteristics can be obtained, which is preferable.
本発明に用いるスルホン酸系重合体の製造方法には、塊状重合、溶液重合、乳化重合、懸濁重合、分散重合、イオン重合など重合方法が利用できる。これらのうち、手法が簡便であることや、スルホン類含有(メタ)アクリルアミド系モノマーを均一に分散することが容易であることなどから、溶液重合によりスルホン酸系重合体を製造することが好ましい。 Polymerization methods such as bulk polymerization, solution polymerization, emulsion polymerization, suspension polymerization, dispersion polymerization, and ionic polymerization can be used as the method for producing the sulfonic acid polymer used in the present invention. Among these, it is preferable to produce a sulfonic acid polymer by solution polymerization because the method is simple and it is easy to uniformly disperse the sulfone-containing (meth) acrylamide monomer.
上記スルホン酸類含有(メタ)アクリルアミドモノマーを有する重合体は、下記一般式に示される構造を有する。
XCONHR(SO3)n・mYk
(一般式中、
Xは、上記重合性単量体に由来する重合体部位を表し、
Rは、炭素数1以上6以下のアルキル基を表し、
Yは、カウンターイオンまたはエステル基を表し、
kは、カウンターイオンの価数であり、
mおよびnは、整数であり、
n=k×mである。)
カウンターイオンまたはエステル基としては、水素イオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、カルシウムイオン、アンモニウムイオン、メチル基、エチル基、ブチル基などが挙げられる。これらの中でも、水素イオンが好ましい。
The polymer having the sulfonic acid-containing (meth) acrylamide monomer has a structure represented by the following general formula.
XCONHR (SO 3 ) n · mYk
(In the general formula,
X represents a polymer site derived from the polymerizable monomer,
R represents an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms,
Y represents a counter ion or an ester group,
k is the valence of the counter ion,
m and n are integers;
n = k × m. )
Examples of the counter ion or ester group include hydrogen ion, sodium ion, potassium ion, calcium ion, ammonium ion, methyl group, ethyl group, and butyl group. Among these, hydrogen ions are preferable.
また、スルホン酸類含有(メタ)アクリルアミドに由来する成分を含有する重合体は、極性が高い。そのため、このような重合体をトナー粒子に含有させることにより、トナー粒子の摩擦帯電時の電荷移動速度が向上し、本発明に係る現像装置においても、低温低湿環境下での帯電立ち上がりを向上させることができる。この効果の程度は、スルホン酸系重合体のトナー粒子中の結着樹脂に対する量、および、スルホン酸系重合体におけるスルホン酸類含有(メタ)アクリルアミドに由来の成分の割合を調整することによって調整することができる。そして、上述した帯電特性が得られる結果、画像の形成において、高温高湿環境下における反転カブリや低温低湿環境下における黒後カブリが抑制されたトナーを得ることができる。 A polymer containing a component derived from sulfonic acid-containing (meth) acrylamide has high polarity. Therefore, by incorporating such a polymer into the toner particles, the charge transfer speed at the time of friction charging of the toner particles is improved, and also in the developing device according to the present invention, the charge rising in a low temperature and low humidity environment is improved. be able to. The degree of this effect is adjusted by adjusting the amount of the sulfonic acid polymer relative to the binder resin in the toner particles and the proportion of the component derived from the sulfonic acid-containing (meth) acrylamide in the sulfonic acid polymer. be able to. As a result of obtaining the above-described charging characteristics, it is possible to obtain a toner in which reversal fogging in a high-temperature and high-humidity environment and post-black fogging in a low-temperature and low-humidity environment are suppressed in image formation.
本発明に用いるトナーは、非晶質ポリエステル樹脂を含有することが好ましい。 The toner used in the present invention preferably contains an amorphous polyester resin.
また、本発明に用いるトナーは、コアおよびシェルを有するコアシェル構造を有することが好ましい。 The toner used in the present invention preferably has a core-shell structure having a core and a shell.
また、上記シェルは、
上記非晶質ポリエステル樹脂、および、
上記スルホン酸基、スルホン酸塩基またはスルホン酸エステル基を有する重合体または共重合体
を含有することが好ましい。
The shell is
The amorphous polyester resin, and
It is preferable to contain a polymer or copolymer having the sulfonic acid group, sulfonic acid group or sulfonic acid ester group.
また、上記非晶質ポリエステル樹脂の酸価は、0.1mgKOH/g以上5.0mgKOH/g以下であることが好ましい。 The acid value of the amorphous polyester resin is preferably 0.1 mgKOH / g or more and 5.0 mgKOH / g or less.
本発明において、「コアシェル構造」とは、シェルがコアの表面を被覆している構造をいう。また、「被覆」とは、コアの表面をシェルでかぶせ包んでいることを意味する。 In the present invention, the “core-shell structure” refers to a structure in which the shell covers the surface of the core. “Coating” means that the surface of the core is covered with a shell.
上記非晶質ポリエステル樹脂の酸価が0.1mgKOH/g以上5.0mgKOH/g以下であることにより、規制部でのトナーの流動性が向上し、低温低湿環境下での黒後カブリがより抑制される。 When the amorphous polyester resin has an acid value of 0.1 mgKOH / g or more and 5.0 mgKOH / g or less, the fluidity of the toner in the regulation part is improved, and the fogging after black in a low temperature and low humidity environment is further improved. It is suppressed.
また、上記非晶質ポリエステル樹脂の酸価が0.1mgKOH/g以上であることにより、シェルをコアの表面に形成した際にスルホン酸系重合体と相溶しやすく、上記EおよびE/Aを制御しやすくなる。一方、上記非晶質ポリエステル樹脂の酸価が5.0mgKOH/g以下であることにより、均一な組成の非晶質ポリエステル樹脂を製造できるようになり、シェルを形成する際の分散性が向上する。これにより、上記非晶質ポリエステル樹脂でシェルを形成した時、均一なシェルを形成できるようになる。 In addition, when the amorphous polyester resin has an acid value of 0.1 mgKOH / g or more, it is easily compatible with the sulfonic acid polymer when the shell is formed on the surface of the core, and the above E and E / A It becomes easy to control. On the other hand, when the acid value of the amorphous polyester resin is 5.0 mgKOH / g or less, it becomes possible to produce an amorphous polyester resin having a uniform composition, and dispersibility when forming a shell is improved. . Thereby, when a shell is formed with the amorphous polyester resin, a uniform shell can be formed.
その結果、規制部でのトナーの流動性が向上し、低温低湿環境下での黒後カブリがより抑制される。 As a result, the fluidity of the toner in the restricting portion is improved, and the post-black fogging in a low temperature and low humidity environment is further suppressed.
トナーをコアシェル構造とし、シェルに非晶質ポリエステル樹脂とスルホン酸系重合体を含有させることで、トナーの帯電立ち上がりが良好になるとともに、トナーの耐久性が向上する。 When the toner has a core-shell structure, and the amorphous polyester resin and the sulfonic acid polymer are contained in the shell, the charge rising of the toner is improved and the durability of the toner is improved.
上記非晶質ポリエステル樹脂は、アルコール成分である多価アルコールと、酸成分である多価カルボン酸と、を縮重合させることによって得ることができる。 The amorphous polyester resin can be obtained by polycondensing a polyhydric alcohol that is an alcohol component and a polyvalent carboxylic acid that is an acid component.
また、トナー粒子中の非晶質ポリエステル樹脂の量は、トナー粒子100質量部に対して1.0質量部以上20.0質量部以下であることが好ましい。非晶質ポリエステル樹脂の量が上記範囲であることにより、トナー粒子の表面に存在するリークサイトを減少させることができ、高温高湿環境下での反転カブリをより抑制することができる。 Further, the amount of the amorphous polyester resin in the toner particles is preferably 1.0 part by mass or more and 20.0 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the toner particles. When the amount of the amorphous polyester resin is within the above range, leak sites existing on the surface of the toner particles can be reduced, and reversal fogging in a high temperature and high humidity environment can be further suppressed.
上記非晶質ポリエステル樹脂としては、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、それらの両方を使用することができる。 As the amorphous polyester resin, a saturated polyester resin, an unsaturated polyester resin, or both of them can be used.
上記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、下記式(1−1)で表されるビスフェノール誘導体、下記式(1−1)の水添物、下記式(1−2)で示されるジオール類などが挙げられる。 Examples of the alcohol component include ethylene glycol, propylene glycol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 2,3-butanediol, diethylene glycol, triethylene glycol, 1,5-pentanediol, 1,6- Hexanediol, neopentyl glycol, 2-ethyl-1,3-hexanediol, cyclohexanedimethanol, butenediol, octenediol, cyclohexenedimethanol, hydrogenated bisphenol A, bisphenol derivatives represented by the following formula (1-1) And hydrogenated products of the following formula (1-1), diols represented by the following formula (1-2), and the like.
[式中、
Rは、エチレン基またはプロピレン基を表し、
xは、1以上の整数であり、
yは、1以上の整数であり、
x+yの平均値は、2以上10以下である。]
[Where:
R represents an ethylene group or a propylene group;
x is an integer of 1 or more,
y is an integer of 1 or more,
The average value of x + y is 2 or more and 10 or less. ]
上記非晶質ポリエステル樹脂は、
ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物を80モル%以上(より好ましくは90モル%以上)含有する多価アルコール(アルコール成分)と、
多価カルボン酸(酸成分)と、
を縮重合させることにより得られた非晶質ポリエステル樹脂であることが好ましい。また、ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物のプロピレンオキサイド平均付加モル数は、1.8以上2.1以下であることが好ましい。多価アルコールの80モル%以上が、ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物であることで、また、その平均付加モル数が1.8以上2.1以下であることで、非晶質ポリエステル樹脂の均一性が向上する。そして、スルホン酸系重合体の分散性が向上する。その結果、規制部でトナーに対して効率的に電荷付与を行うことができ、低温低湿環境下での黒後カブリがより抑制される。
The amorphous polyester resin is
A polyhydric alcohol (alcohol component) containing 80 mol% or more (more preferably 90 mol% or more) of a propylene oxide adduct of bisphenol A;
A polyvalent carboxylic acid (acid component);
An amorphous polyester resin obtained by polycondensation of is preferred. Moreover, it is preferable that the propylene oxide average addition mole number of a bisphenol A propylene oxide adduct is 1.8-2.1. 80% by mole or more of the polyhydric alcohol is a bisphenol A propylene oxide adduct, and the average added mole number is 1.8 or more and 2.1 or less. Will improve. And the dispersibility of a sulfonic acid-type polymer improves. As a result, it is possible to efficiently apply charge to the toner in the restricting portion, and the post-black fogging in a low temperature and low humidity environment is further suppressed.
上記酸成分としては、
フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、無水フタル酸のような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、アゼライン酸のようなアルキルジカルボン酸またはその無水物;
炭素数6以上18以下のアルキル基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、イタコン酸のような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。
As the acid component,
Benzene dicarboxylic acid or its anhydride such as phthalic acid, terephthalic acid, isophthalic acid, phthalic anhydride;
Alkyl dicarboxylic acids such as succinic acid, adipic acid, sebacic acid, azelaic acid or anhydrides thereof;
A succinic acid substituted with an alkyl group or an alkenyl group having 6 to 18 carbon atoms or an anhydride thereof;
Examples thereof include unsaturated dicarboxylic acids such as fumaric acid, maleic acid, citraconic acid and itaconic acid, or anhydrides thereof.
また、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ような多価アルコールを用いてもよい。また、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などの多価カルボン酸を用いてもよい。 As the alcohol component, polyhydric alcohols such as glycerin, pentaerythritol, sorbit, sorbitan, and oxyalkylene ethers of novolak type phenol resins may be used. Moreover, you may use polyvalent carboxylic acid, such as trimellitic acid, pyromellitic acid, 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid, benzophenone tetracarboxylic acid, or its anhydride as an acid component.
上記非晶質ポリエステル樹脂は、全成分中、45モル%以上55モル%以下のアルコール成分と、45モル%以上55モル%以下の酸成分を縮重合させることにより得られた非晶質ポリエステル樹脂であることが好ましい。 The amorphous polyester resin is an amorphous polyester resin obtained by polycondensing 45 mol% to 55 mol% of an alcohol component and 45 mol% to 55 mol% of an acid component in all components. It is preferable that
上記非晶質ポリエステル樹脂は、例えば、スズ、チタン、アンチモン、マンガン、ニッケル、亜鉛、鉛、鉄、マグネシウム、カルシウム、ゲルマニウムなどの金属や、これらの金属を含有する化合物などの触媒を用いても製造することができる。これら触媒の中でも、チタン系の触媒を用いることが好ましい。 The amorphous polyester resin may be a catalyst such as a metal such as tin, titanium, antimony, manganese, nickel, zinc, lead, iron, magnesium, calcium, germanium, or a compound containing these metals. Can be manufactured. Among these catalysts, it is preferable to use a titanium-based catalyst.
チタン系の触媒を用いてアルコール成分と酸成分とを縮重合させて得られた非晶質ポリエステル樹脂は、均質なポリエステル樹脂になりやすいため、トナー粒子間でのばらつきも少なくなる。トナー粒子のシェルを均一に構成することが可能となる。 An amorphous polyester resin obtained by polycondensation of an alcohol component and an acid component using a titanium-based catalyst is likely to be a homogeneous polyester resin, so that variation among toner particles is reduced. The toner particle shell can be configured uniformly.
本発明に用いるトナー粒子は、水系媒体中で懸濁重合により製造されたトナー粒子であることが好ましい。コアシェル構造を有するトナー粒子を得る方法として、コアにシェル用の微粒子を埋め込む方法がある。また、好適な方法として、水系媒体中で、シェル用の非晶質ポリエステル樹脂およびスルホン酸系重合体の酸価や親水性を利用する方法がある。具体的には、水との界面、すなわち、トナー粒子の表面近傍になる部分に、非晶質ポリエステル樹脂およびスルホン酸系重合体を偏在させ、シェルを形成する方法である。水系媒体中で製造することで、トナー粒子の表面の平滑性を向上させることができ、規制部での流動性を向上させることができる。 The toner particles used in the present invention are preferably toner particles produced by suspension polymerization in an aqueous medium. As a method of obtaining toner particles having a core-shell structure, there is a method of embedding shell fine particles in a core. Further, as a preferred method, there is a method of utilizing the acid value or hydrophilicity of the amorphous polyester resin for shell and the sulfonic acid polymer in an aqueous medium. Specifically, it is a method in which an amorphous polyester resin and a sulfonic acid polymer are unevenly distributed at the interface with water, that is, in the vicinity of the surface of the toner particles to form a shell. By producing in an aqueous medium, the smoothness of the surface of the toner particles can be improved, and the fluidity at the regulating part can be improved.
本発明に用いるトナーの重量平均粒径(D4)は、5.0μm以上12.0μm以下であることが好ましく、5.5以上11.0μm以下であることがより好ましい。重量平均粒径(D4)が5.0μm以上12.0μm以下であれば、流動性がより良好になり、静電潜像をより忠実に現像することができる。このため、ドット再現性に優れた良好な画像を得ることができる。 The weight average particle diameter (D4) of the toner used in the present invention is preferably 5.0 μm or more and 12.0 μm or less, and more preferably 5.5 or more and 11.0 μm or less. If the weight average particle diameter (D4) is 5.0 μm or more and 12.0 μm or less, the fluidity becomes better and the electrostatic latent image can be developed more faithfully. For this reason, a good image excellent in dot reproducibility can be obtained.
本発明に用いるトナーは、重量平均粒径(D4)と個数平均粒径(D1)との比、D4/D1が、1.30以下であることが好ましく、1.25以下であることがより好ましい。D4/D1が1.30以下であるということは、トナーの粒度分布がシャープであることを意味する。 In the toner used in the present invention, the ratio of the weight average particle diameter (D4) to the number average particle diameter (D1), D4 / D1, is preferably 1.30 or less, and more preferably 1.25 or less. preferable. D4 / D1 being 1.30 or less means that the toner particle size distribution is sharp.
これまで述べてきたように、本発明に用いるトナーは、規制部での流動性が高いことが重要である。流動性はトナー粒径にも依存し、小粒径であるほど、付着力が高く、流動性が低下し、大粒径であるほど、付着力は低く、流動性が向上する。このため、粒度分布がシャープであれば、個々のトナーの付着力のばらつきが少なくなり、規制部でのトナーの入れ替わりが良好になりやすく、トナーの帯電特性を均一にすることができる。 As described above, it is important that the toner used in the present invention has high fluidity at the regulating portion. The fluidity also depends on the toner particle size. The smaller the particle size, the higher the adhesion force, and the lower the fluidity. The larger the particle size, the lower the adhesion force and the fluidity. For this reason, if the particle size distribution is sharp, variations in the adhesion of individual toners are reduced, toner replacement at the restricting portion is easily improved, and toner charging characteristics can be made uniform.
本発明に用いるトナーの平均円形度は、0.950以上であることが好ましい。トナーの平均円形度が0.950以上であれば、トナーの形状は球形またはこれに近い形になり、流動性に優れ、均一な摩擦帯電性を得られやすく、低温低湿環境下での黒後カブリがより抑制される。また、トナーの円形度分布において、モード円形度が0.98以上であることが、流動性および均一な摩擦帯電性の観点から、より好ましい。 The average circularity of the toner used in the present invention is preferably 0.950 or more. If the average circularity of the toner is 0.950 or more, the toner has a spherical shape or a shape close to it, excellent in fluidity, easy to obtain uniform triboelectric chargeability, and after black in a low temperature and low humidity environment. Fog is further suppressed. Further, in the circularity distribution of the toner, the mode circularity is preferably 0.98 or more from the viewpoint of fluidity and uniform triboelectric charging.
本発明に用いるトナーのガラス転移温度(Tg)は、40.0℃以上70.0℃以下であることが好ましい。ガラス転移温度が40.0℃以上70.0℃以下であれば、良好な定着性を維持しつつ、トナーの保存安定性や耐久性を向上することができる。 The glass transition temperature (Tg) of the toner used in the present invention is preferably 40.0 ° C. or higher and 70.0 ° C. or lower. When the glass transition temperature is 40.0 ° C. or higher and 70.0 ° C. or lower, the storage stability and durability of the toner can be improved while maintaining good fixability.
本発明に用いるトナー粒子の結着樹脂としては、ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂などが挙げられる。 Examples of the binder resin for the toner particles used in the present invention include vinyl resins and polyester resins.
具体的には、
ポリスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレンおよ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
などが挙げられる。また、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、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なども挙げられる。これらは、単独でまたは複数種を組み合わせて用いることができる。これらの中でも、スチレン系共重合体およびポリエステル樹脂が、現像特性や定着性の観点から、好ましい。
In particular,
Homopolymers of styrene and substituted products thereof such as polystyrene and polyvinyltoluene;
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-butyl methacrylate copolymer, styrene-methacrylic acid Dimethylaminoethyl acid copolymer, styrene-vinyl methyl ether copolymer, styrene-vinyl ethyl ether copolymer, styrene-vinyl methyl ketone copolymer, styrene-butadiene copolymer, styrene-isoprene copolymer, styrene -Maleic acid copolymerization , Styrene - styrene copolymer and maleic acid ester copolymer. In addition, polymethyl methacrylate, polybutyl methacrylate, polyvinyl acetate, polyethylene, polypropylene, polyvinyl butyral, polyester resin, polyamide resin, epoxy resin, polyacrylic acid resin, and the like are also included. These can be used alone or in combination of two or more. Among these, a styrene copolymer and a polyester resin are preferable from the viewpoint of development characteristics and fixability.
本発明に用いるトナー粒子には、定着性向上のため、離型剤を含有させてもよい。トナー粒子中の離型剤の含有量は、結着樹脂に対して1.0質量%以上30.0質量%以下であることが好ましく、3.0質量%以上25.0質量%以下であることがより好ましい。 The toner particles used in the present invention may contain a release agent in order to improve fixability. The content of the release agent in the toner particles is preferably 1.0% by mass or more and 30.0% by mass or less, and 3.0% by mass or more and 25.0% by mass or less with respect to the binder resin. It is more preferable.
離型剤の含有量が1.0質量%以上であれば、低温オフセット抑制効果が高くなる。30.0質量%以下であれば、長期間の保存性が向上するとともに、トナー粒子の表面へのしみ出しが抑制され、トナーの帯電均一性への悪影響が抑えられ、規制不良が生じにくくなる。 If content of a mold release agent is 1.0 mass% or more, the low temperature offset inhibitory effect will become high. If it is 30.0% by mass or less, the long-term storage stability is improved, the seepage of the toner particles to the surface is suppressed, the adverse effect on the charging uniformity of the toner is suppressed, and the regulation is less likely to occur. .
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、ペトロラクタムなどの石油系ワックスおよびその誘導体;
モンタンワックスおよびその誘導体;
フィッシャートロプシュ法による炭化水素ワックスおよびその誘導体;
ポリエチレンなどのポリオレフィンワックスおよびその誘導体;
カルナバワックス、キャンデリラワックスなどの天然ワックスおよびその誘導体;
などが挙げられる。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、グラフト変性物が含まれる。また、高級脂肪族アルコール、ステアリン酸、パルミチン酸などの脂肪酸、酸アミドワックス、エステルワックス、硬化ヒマシ油およびその誘導体、植物系ワックス、動物性ワックスなども離型剤として使用できる。
As a mold release agent,
Petroleum waxes such as paraffin wax, microcrystalline wax, petrolactam and derivatives thereof;
Montan wax and its derivatives;
Hydrocarbon wax and its derivatives by Fischer-Tropsch process;
Polyolefin waxes such as polyethylene and derivatives thereof;
Natural waxes such as carnauba wax and candelilla wax and their derivatives;
Etc. Derivatives include oxides, block copolymers with vinyl monomers, and graft modified products. In addition, fatty acids such as higher aliphatic alcohols, stearic acid and palmitic acid, acid amide waxes, ester waxes, hydrogenated castor oil and derivatives thereof, plant waxes, animal waxes and the like can also be used as mold release agents.
また、これら離型剤の示差走査型熱量計(DSC)で測定される昇温時の最大吸熱ピーク温度で規定される融点は、60℃以上140℃以下であることが好ましく、65℃以上120℃以下であることがより好ましい。融点が60℃以上であれば、トナーの粘度が低下しにくく、トナー担持体への融着が発生しにくくなる。融点が140℃以下であれば、低温定着性が低下しにくい。 Further, the melting point defined by the maximum endothermic peak temperature at the time of temperature rise measured by a differential scanning calorimeter (DSC) of these release agents is preferably 60 ° C. or higher and 140 ° C. or lower, and 65 ° C. or higher and 120 ° C. or lower. It is more preferable that it is below ℃. If the melting point is 60 ° C. or higher, the viscosity of the toner is unlikely to decrease, and fusion to the toner carrier is less likely to occur. When the melting point is 140 ° C. or lower, the low-temperature fixability is hardly lowered.
離型剤の融点は、DSCにて測定した際の吸熱ピークのピークトップとする。また、吸熱ピークのピークトップの測定は、ASTM D 3417−99に準じて行う。これらの測定には、例えば、パーキンエルマー社製DSC−7、TAインストルメント社製DSC2920、TAインストルメント社製Q1000を用いることができる。装置検出部の温度補正は、インジウムと亜鉛の融点を用い、熱量の補正については、インジウムの融解熱を用いる。測定サンプルには、アルミニウム製のパンを用い、対照用に空パンをセットし、測定する。 The melting point of the release agent is the peak top of the endothermic peak when measured by DSC. Moreover, the measurement of the peak top of the endothermic peak is performed according to ASTM D 3417-99. For these measurements, for example, DSC-7 manufactured by PerkinElmer, DSC2920 manufactured by TA Instruments, and Q1000 manufactured by TA Instruments can be used. The temperature correction of the device detection unit uses the melting points of indium and zinc, and the correction of heat uses the heat of fusion of indium. As a measurement sample, an aluminum pan is used, and an empty pan is set as a control and measured.
本発明に用いるトナー粒子は、磁性体を含有している。トナー粒子中の磁性体の含有量は、結着樹脂100質量部に対して20質量部以上150質量部以下であることが好ましい。 The toner particles used in the present invention contain a magnetic material. The content of the magnetic substance in the toner particles is preferably 20 parts by mass or more and 150 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the binder resin.
トナー粒子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を用いて測定することができる。測定方法は以下のとおりである。 The content of the magnetic substance in the toner particles can be measured using a thermal analysis device manufactured by Perkin Elmer, TGA7. The measurement method is as follows.
窒素雰囲気下において、昇温速度25℃/分で、常温から900℃までトナーを加熱する。100℃から750℃まで間の減量質量%を結着樹脂の量とし、残存質量を近似的に磁性体の量とする。 In a nitrogen atmosphere, the toner is heated from room temperature to 900 ° C. at a temperature rising rate of 25 ° C./min. The weight loss mass% between 100 ° C. and 750 ° C. is the amount of the binder resin, and the remaining mass is approximately the amount of the magnetic material.
磁性体は、四三酸化鉄やγ−酸化鉄などの磁性酸化鉄を主成分とするものが好ましく、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、ケイ素などの元素を含んでもよい。 The magnetic material is preferably composed mainly of magnetic iron oxide such as triiron tetroxide and γ-iron oxide, and may contain elements such as phosphorus, cobalt, nickel, copper, magnesium, manganese, aluminum, and silicon.
磁性体の窒素吸着法によるBET比表面積は、2m2/g以上30m2/gであることが好ましく、3m2/g以上28m2/g以下であることがより好ましい。 The BET specific surface area of the magnetic material by the nitrogen adsorption method is preferably 2 m 2 / g or more and 30 m 2 / g, and more preferably 3 m 2 / g or more and 28 m 2 / g or less.
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、球形などの異方性の少ないものが、画像濃度を高める観点から好ましい。 The shape of the magnetic body includes a polyhedron, an octahedron, a hexahedron, a sphere, a needle, and a scaly shape, but a polyhedron, an octahedron, a hexahedron, a sphere, and the like having a low anisotropy increase the image density. It is preferable from the viewpoint.
磁性体の体積平均粒径(DV)は、0.10μm以上0.40μm以下であることが好ましい。磁性体の体積平均粒径(DV)が0.10μm以上0.40μm以下であれば、トナー粒子中の磁性体の分散性が良好となり、トナーの着色力が向上するので好ましい。 The volume average particle diameter (DV) of the magnetic material is preferably 0.10 μm or more and 0.40 μm or less. If the volume average particle diameter (DV) of the magnetic material is 0.10 μm or more and 0.40 μm or less, the dispersibility of the magnetic material in the toner particles is improved, and the coloring power of the toner is improved.
磁性体の体積平均粒径(DV)は、透過型電子顕微鏡を用いて測定できる。具体的には、エポキシ樹脂中へ観察すべきトナー粒子を十分に分散させた後、温度40℃の雰囲気中で2日間硬化させて硬化物を得る。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100個の磁性体の粒子径を測定する。そして、磁性体の投影面積に等しい円の相当径を基に、体積平均粒径(DV)の算出を行う。また、画像解析装置により、粒径を測定することも可能である。 The volume average particle diameter (DV) of the magnetic material can be measured using a transmission electron microscope. Specifically, the toner particles to be observed are sufficiently dispersed in the epoxy resin, and then cured in an atmosphere at a temperature of 40 ° C. for 2 days to obtain a cured product. The obtained cured product is used as a flaky sample by a microtome, and the particle diameters of 100 magnetic bodies in the field of view are measured with a transmission electron microscope (TEM) with a photograph with a magnification of 10,000 to 40,000 times. Then, the volume average particle diameter (DV) is calculated based on the equivalent diameter of a circle equal to the projected area of the magnetic material. It is also possible to measure the particle size with an image analyzer.
磁性体は、例えば、以下の方法で製造することができる。 The magnetic body can be manufactured, for example, by the following method.
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などのアルカリを加え、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行い、磁性酸化鉄粒子の芯となる種晶をまず生成する。 An aqueous solution containing ferrous hydroxide is prepared by adding an alkali such as sodium hydroxide to the ferrous salt aqueous solution in an amount equivalent to or greater than the iron component. While maintaining the pH of the prepared aqueous solution at pH 7 or higher, air was blown in, while the aqueous solution was heated to 70 ° C. or higher, ferrous hydroxide was oxidized, and seed crystals serving as the core of the magnetic iron oxide particles were formed. First generate.
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1当量の硫酸第一鉄を含む水溶液を加える。液のpHを5以上10以下に維持し、空気を吹き込みながら、水酸化第一鉄の反応を進め、種晶を芯にして磁性酸化鉄粒子を成長させる。このとき、任意のpHおよび反応温度および攪拌条件を選択することにより、磁性体の形状および磁気特性を制御することが可能である。酸化反応が進むにつれて、液のpHは酸性側に移行していくが、液のpHは5未満にしないほうが好ましい。このようにして得られた磁性体含有液を、定法により、濾過し、洗浄し、乾燥させることにより、磁性体を得ることができる。 Next, an aqueous solution containing 1 equivalent of ferrous sulfate is added to the slurry-like liquid containing seed crystals based on the amount of alkali added previously. The pH of the liquid is maintained at 5 or more and 10 or less, and the reaction of ferrous hydroxide is advanced while blowing air to grow magnetic iron oxide particles with the seed crystal as a core. At this time, it is possible to control the shape and magnetic properties of the magnetic material by selecting an arbitrary pH, reaction temperature, and stirring conditions. 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 5. A magnetic substance can be obtained by filtering, washing, and drying the magnetic substance-containing liquid thus obtained by a conventional method.
本発明において、懸濁重合法などの重合法にてトナー粒子を製造する場合、磁性体の表面を疎水化処理することが好ましい。乾式にて疎水化処理をする場合、洗浄し、濾過し、乾燥させた磁性体にカップリング剤を添加し、疎水化処理を行う。湿式にて疎水化処理を行う場合、酸化反応終了後、乾燥させたものを再分散させる、または、酸化反応終了後、洗浄し、濾過して得られた酸化鉄体を乾燥させずに別の水系媒体中に再分散させ、カップリング剤を添加し、疎水化処理を行う。具体的には、再分散液を十分攪拌しながら、シランカップリング剤を添加し、加水分解後、温度を上げる、または、加水分解後に分散液のpHをアルカリ域に調整することで疎水化処理を行う。これらの中でも、均一な疎水化処理を行うという観点から、酸化反応終了後、濾過し、洗浄した後に乾燥させず、そのままリスラリー化し、疎水化処理を行うことが好ましい。 In the present invention, when the toner particles are produced by a polymerization method such as a suspension polymerization method, the surface of the magnetic material is preferably subjected to a hydrophobic treatment. In the case of hydrophobizing treatment by a dry method, a coupling agent is added to the magnetic material which has been washed, filtered and dried, and then hydrophobized. When the hydrophobization treatment is performed in a wet state, after the oxidation reaction is completed, the dried product is redispersed, or after the oxidation reaction is completed, the iron oxide body obtained by washing and filtering is not dried, but is dried. It is redispersed in an aqueous medium, a coupling agent is added, and a hydrophobic treatment is performed. Specifically, while sufficiently stirring the redispersion, a silane coupling agent is added, and after hydrolysis, the temperature is increased, or the pH of the dispersion is adjusted to an alkaline region after hydrolysis, thereby hydrophobizing. I do. Among these, from the viewpoint of carrying out a uniform hydrophobizing treatment, it is preferable to carry out the hydrophobizing treatment after completion of the oxidation reaction, by filtering, washing, and drying without reslurry as it is.
磁性体の疎水化処理において用い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などが挙げられる。これらの中でも、シランカップリング剤が好ましく、下記一般式(A)で示されるものがより好ましい。
RmSiYn (A)
[一般式(A)中、
Rは、アルコキシ基を表し、
mは、1以上3以下の整数であり、
Yは、アルキル基、ビニル基、エポキシ基、(メタ)アクリル基などの官能基を表し、
nは、1以上3以下の整数であり、
m+n=4である。]
一般式(A)で示されるシランカップリング剤としては、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、n−ヘキシルトリメトキシシラン、n−オクチルトリメトキシシラン、n−オクチルトリエトキシシラン、n−デシルトリメトキシシラン、ヒドロキシプロピル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などが挙げられる。また、これらの加水分解物なども挙げられる。
Examples of the coupling agent used in the hydrophobic treatment of the magnetic material include a silane coupling agent and a titanium coupling agent. Among these, silane coupling agents are preferable, and those represented by the following general formula (A) are more preferable.
R m SiY n (A)
[In general formula (A),
R represents an alkoxy group,
m is an integer of 1 to 3,
Y represents a functional group such as an alkyl group, vinyl group, epoxy group, (meth) acryl group,
n is an integer of 1 to 3,
m + n = 4. ]
Examples of the silane coupling agent represented by the general formula (A) include vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinyltris (β-methoxyethoxy) silane, β- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane. Γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, γ-aminopropyltriethoxysilane, N-phenyl-γ-aminopropyltrimethoxysilane, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane , Vinyltriacetoxysilane, methyltrimethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, diphenyldimethoxysilane, methyltriethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, phenyltriethoxysilane, diphenyl Rudiethoxysilane, n-butyltrimethoxysilane, isobutyltrimethoxysilane, trimethylmethoxysilane, n-hexyltrimethoxysilane, n-octyltrimethoxysilane, n-octyltriethoxysilane, n-decyltrimethoxysilane, hydroxypropyl Examples include trimethoxysilane, n-hexadecyltrimethoxysilane, and n-octadecyltrimethoxysilane. Moreover, these hydrolysates etc. are mentioned.
これらの中でも、高い疎水性を磁性体に付与するという観点から、下記一般式(B)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が好ましい。
CpH2p+1−Si−(OCqH2q+1)3 (B)
[一般式(B)中、
pは、2以上20以下の整数であり、
qは、1以上3以下の整数である。]
上記式におけるpが2以上であれば、磁性体に疎水性を十分に付与しやすくなり、pが20以下であれば、磁性体同士の合一を抑制することができる。qが3以下であれば、シランカップリング剤の反応性が低下しにくく、疎水化が十分に行われやすくなる。このため、一般式(B)中のpは、より好ましくは3以上15以下の整数であり、qは、より好ましくは1以上2以下の整数である。
Among these, from the viewpoint of imparting high hydrophobicity to the magnetic material, an alkyltrialkoxysilane coupling agent represented by the following general formula (B) is preferable.
C p H 2p + 1 -Si- ( OC q H 2q + 1) 3 (B)
[In general formula (B),
p is an integer of 2 to 20,
q is an integer of 1 or more and 3 or less. ]
If p in the above formula is 2 or more, it becomes easy to sufficiently impart hydrophobicity to the magnetic material, and if p is 20 or less, coalescence of the magnetic materials can be suppressed. When q is 3 or less, the reactivity of the silane coupling agent is unlikely to decrease, and the hydrophobicity is easily performed sufficiently. Therefore, p in the general formula (B) is more preferably an integer of 3 to 15, and q is more preferably an integer of 1 to 2.
用いるカップリング剤の量は、磁性体100質量部に対して0.9質量部以上3.0質量部以下であることが好ましい。磁性体の表面積、カップリング剤の反応性などに応じてカップリング剤の量を調整することも好ましい。 The amount of the coupling agent to be used is preferably 0.9 parts by mass or more and 3.0 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the magnetic substance. It is also preferable to adjust the amount of the coupling agent according to the surface area of the magnetic material, the reactivity of the coupling agent, and the like.
本発明では、磁性体以外に他の着色剤を併用してもよい。磁性体と併用する着色剤としては、各種の染料および顔料や、それ以外に、磁性または非磁性の無機化合物が挙げられる。具体的には、コバルト、ニッケルなどの強磁性金属粒子、または、これらにクロム、マンガン、銅、亜鉛、アルミニウム、希土類元素などを加えた合金などが挙げられる。また、ヘマタイトなどの粒子、チタンブラック、ニグロシン染料/顔料、カーボンブラック、フタロシアニンなどが挙げられる。これらもまた、表面を疎水化処理して用いることが好ましい。 In the present invention, other colorants may be used in addition to the magnetic substance. Examples of the colorant used in combination with the magnetic material include various dyes and pigments, and besides these, magnetic or nonmagnetic inorganic compounds. Specific examples include ferromagnetic metal particles such as cobalt and nickel, or alloys obtained by adding chromium, manganese, copper, zinc, aluminum, rare earth elements, and the like to these. Further, particles such as hematite, titanium black, nigrosine dye / pigment, carbon black, phthalocyanine and the like can be mentioned. These are also preferably used after hydrophobizing the surface.
本発明に用いるトナー粒子を粉砕法により製造する場合は、例えば、結着樹脂、着色剤、離型剤などのトナーの成分およびその他の添加剤をヘンシェルミキサー、ボールミルなどの混合機により十分混合する。その後、加熱ロール、ニーダー、エクストルーダーのような熱混練機を用いて溶融混練して、上記材料を分散または溶解させ、冷却固化させ、粉砕した後、分級し、必要に応じて表面処理を行って、トナー粒子を得ることができる。分級およ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、生産効率の観点から、多分割分級機を用いることが好ましい。 When the toner particles used in the present invention are produced by a pulverization method, for example, toner components such as a binder resin, a colorant, and a release agent and other additives are sufficiently mixed by a mixer such as a Henschel mixer or a ball mill. . Then, melt and knead using a heat kneader such as a heating roll, kneader, and extruder to disperse or dissolve the above materials, cool and solidify, pulverize, classify, and perform surface treatment as necessary Thus, toner particles can be obtained. Either the classification or the surface treatment may be performed first. In the classification step, it is preferable to use a multi-division classifier from the viewpoint of production efficiency.
粉砕工程は、機械衝撃式、ジェット式などの各種の粉砕装置を用いた方法により、行うことができる。また、本発明に用いる好ましい円形度を有するトナー(トナー粒子)を得るためには、さらに熱をかけて粉砕したり、補助的に機械的衝撃を加える処理を行ったり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や、熱気流中を通過させる方法などを用いてもよい。 The pulverization step can be performed by a method using various pulverization apparatuses such as a mechanical impact type and a jet type. Further, in order to obtain a toner (toner particles) having a preferable circularity used in the present invention, it is preferable to further heat and pulverize, or to perform an auxiliary mechanical impact treatment. Further, a hot water bath method in which finely pulverized (classified if necessary) toner particles are dispersed in hot water, a method of passing in a hot air stream, or the like may be used.
機械的衝撃力を加える方法としては、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などの機械衝撃式粉砕機を用いる方法が挙げられる。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などの装置が採用している方法のように、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、トナーに機械的衝撃力を加える方法が挙げられる。 Examples of the method for applying a mechanical impact force include 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. Further, as a method adopted by a device such as a mechano-fusion system manufactured by Hosokawa Micron, there is a method of applying a mechanical impact force to the toner by pressing the toner against the inside of the casing by a high-speed rotating blade by a centrifugal force. .
本発明に用いるトナー粒子は、表面にスルホン酸系重合体を含有するシェルに有することが好ましい。上述の粉砕法でこのようなトナーを得るには、まず、コアを上述の粉砕法で作製する。その後、コアに対してスルホン酸系重合体を外添処理することによって、コアの表面に付着させる。 The toner particles used in the present invention are preferably contained in a shell containing a sulfonic acid polymer on the surface. In order to obtain such a toner by the above pulverization method, first, a core is prepared by the above pulverization method. Thereafter, the sulfonic acid polymer is externally added to the core to adhere to the surface of the core.
その後、メテオレインボー(日本ニューマチック工業社製)などの装置を使用して、熱風処理を施し、スルホン酸系重合体を含有するシェルを表面に有するトナー粒子を得ることができる。 Thereafter, using a device such as Meteole Inbo (manufactured by Nippon Pneumatic Kogyo Co., Ltd.), it is possible to obtain a toner particle having a shell containing a sulfonic acid polymer on the surface by performing hot air treatment.
本発明に用いるトナー粒子は、上述のように粉砕法によって製造することも可能であるが、この粉砕法で得られるトナー粒子は、一般的に不定形のものであり、トータルエネルギーが高くなる傾向にある。そこで、本発明に用いるトナー粒子は、分散重合法、会合凝集法、溶解懸濁法、懸濁重合法など、水系媒体中でトナーを製造することが好ましく、それらの中でも懸濁重合法がより好ましい。 The toner particles used in the present invention can also be produced by a pulverization method as described above, but the toner particles obtained by this pulverization method are generally irregular in shape and tend to increase the total energy. It is in. Therefore, the toner particles used in the present invention are preferably produced in an aqueous medium such as a dispersion polymerization method, an association aggregation method, a dissolution suspension method, or a suspension polymerization method, and among these, the suspension polymerization method is more preferable. preferable.
懸濁重合法とは、重合性単量体および着色剤(さらに、必要に応じて、重合開始剤、架橋剤、荷電制御剤、その他の添加剤)を溶解または分散させて重合性単量体組成物を得る。その後、この重合性単量体組成物を連続相(例えば、水系媒体(必要に応じて、分散安定剤を含有させてもよい。))中に加える。そして、連続相中(水系媒体中)で重合性単量体組成物の粒子を形成し、該粒子に含有される重合性単量体を重合させる。こうすることによって、トナー粒子を得る方法である。懸濁重合法で得られるトナー(以下「重合トナー」ともいう。)は、個々のトナー粒子の形状がほぼ球形に揃っているため、トータルエネルギーが低くなりやすく好ましい。さらに、こういったトナーは帯電量の分布も比較的均一となるため、画質の向上が期待できる。 In the suspension polymerization method, a polymerizable monomer and a colorant (and, if necessary, a polymerization initiator, a crosslinking agent, a charge control agent, and other additives) are dissolved or dispersed in the polymerizable monomer. A composition is obtained. Thereafter, this polymerizable monomer composition is added to a continuous phase (for example, an aqueous medium (which may contain a dispersion stabilizer if necessary)). Then, particles of the polymerizable monomer composition are formed in the continuous phase (in the aqueous medium), and the polymerizable monomer contained in the particles is polymerized. This is a method for obtaining toner particles. A toner obtained by suspension polymerization (hereinafter, also referred to as “polymerized toner”) is preferable because the shape of individual toner particles is almost spherical, and the total energy tends to be low. Furthermore, since the toner has a relatively uniform charge amount distribution, an improvement in image quality can be expected.
重合トナーの製造に用いる重合性単量体としては、以下のものが挙げられる。 The following are mentioned as a polymerizable monomer used for manufacture of a polymerization toner.
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−エチルスチレンなど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など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などのメタクリル酸エステル類
などが挙げられる。その他、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミドなどの重合性単量体も挙げられる。これらの重合性単量体は、単独でまたは複数種を組み合わせて使用することができる。上述の重合性単量体の中でも、スチレンまたはスチレン誘導体を、単独でまたは複数種を組み合わせて使用することが、トナーの現像特性および耐久性の観点から好ましい。他の重合性単量体としては、アクリル酸エステル類、メタクリル酸エステル類が好ましい。
As a polymerizable monomer,
Styrene monomers such as styrene, o-methylstyrene, m-methylstyrene, p-methylstyrene, p-methoxystyrene, p-ethylstyrene;
Methyl acrylate, ethyl acrylate, n-butyl acrylate, isobutyl acrylate, n-propyl acrylate, n-octyl acrylate, dodecyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, stearyl acrylate, 2-chloroethyl acrylate, Acrylic esters such as phenyl acrylate;
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 And methacrylic acid esters such as dimethylaminoethyl and diethylaminoethyl methacrylate. Other examples include polymerizable monomers such as acrylonitrile, methacrylonitrile, and acrylamide. These polymerizable monomers can be used alone or in combination of two or more. Among the polymerizable monomers described above, it is preferable to use styrene or a styrene derivative alone or in combination of a plurality of types from the viewpoints of development characteristics and durability of the toner. As other polymerizable monomers, acrylic acid esters and methacrylic acid esters are preferable.
重合法によってトナーを製造する際に使用される重合開始剤としては、重合反応時における半減期が0.5時間以上30.0時間以下であるものが好ましい。また、重合性単量体100質量部に対して0.5質量部以上20.0質量部以下の使用量で重合反応を行うと、トナーに好ましい強度および溶融特性を与えることができる。 As the polymerization initiator used when the toner is produced by the polymerization method, those having a half-life of 0.5 hours or more and 30.0 hours or less during the polymerization reaction are preferable. Further, when the polymerization reaction is carried out in an amount of 0.5 part by mass or more and 20.0 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the polymerizable monomer, preferable strength and melting characteristics can be given to the toner.
具体的な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など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、t−ブチルパーオキシピバレートなどの過酸化物系重合開始剤
などが挙げられる。
As a specific polymerization initiator example,
2,2′-azobis- (2,4-dimethylvaleronitrile), 2,2′-azobisisobutyronitrile, 1,1′-azobis (cyclohexane-1-carbonitrile), 2,2′-azobis Azo or diazo polymerization initiators such as -4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile, azobisisobutyronitrile;
Benzoyl peroxide, methyl ethyl ketone peroxide, diisopropyl peroxycarbonate, cumene hydroperoxide, 2,4-dichlorobenzoyl peroxide, lauroyl peroxide, t-butylperoxy 2-ethylhexanoate, t-butylperoxypivalate And peroxide polymerization initiators.
重合法によってトナーを製造する際は、架橋剤を使用してもよく、好ましい使用量としては、重合性単量体100質量部に対して0.01質量部以上5.00質量部以下である。 When the toner is produced by the polymerization method, a crosslinking agent may be used, and the preferable amount is 0.01 parts by mass or more and 5.00 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the polymerizable monomer. .
ここで、架橋剤としては、2個以上の重合可能な二重結合を有する化合物が好適に用いられ、例えば、
ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレンなどのような芳香族ジビニル化合物;
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など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、ジビニルスルホンなどのジビニル化合物;
3個以上のビニル基を有する化合物
が単独でまたは複数種を組み合わせて用いられる。
Here, as the crosslinking agent, a compound having two or more polymerizable double bonds is preferably used.
Aromatic divinyl compounds such as divinylbenzene and divinylnaphthalene;
Carboxylic acid esters having two double bonds such as ethylene glycol diacrylate, ethylene glycol dimethacrylate, 1,3-butanediol dimethacrylate, etc .;
Divinyl compounds such as divinylaniline, divinyl ether, divinyl sulfide, divinyl sulfone;
A compound having three or more vinyl groups may be used alone or in combination.
トナーを懸濁重合法で製造する方法では、重合性単量体に上述のトナー組成物などを必要に応じて加えて、ホモジナイザー、ボールミル、超音波分散機などの分散機によって均一に溶解または分散させて重合性単量体組成物を得る。そして、重合性単量体組成物を、分散安定剤を含有する水系媒体中に加え、懸濁させる。このとき、高速攪拌機や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りやすい。重合開始剤の添加時期としては、重合性単量体中に他の添加剤とともに添加してもよいし、重合性単量体組成物を水系媒体中に加え、懸濁させる前に添加してもよい。また、重合性単量体組成物の粒子を形成した直後、重合反応を開始する前に重合開始剤を添加してもよい。 In the method of producing a toner by suspension polymerization, the above-described toner composition or the like is added to the polymerizable monomer as necessary, and uniformly dissolved or dispersed by a disperser such as a homogenizer, a ball mill, or an ultrasonic disperser. To obtain a polymerizable monomer composition. Then, the polymerizable monomer composition is added and suspended in an aqueous medium containing a dispersion stabilizer. At this time, it is easier to sharpen the particle size of the obtained toner particles 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. As the addition time of the polymerization initiator, it may be added together with other additives in the polymerizable monomer, or added before the polymerizable monomer composition is added to the aqueous medium and suspended. Also good. Further, a polymerization initiator may be added immediately after forming the polymerizable monomer composition particles and before starting the polymerization reaction.
重合性単量体組成物の粒子を形成した後は、攪拌機を用いて、水系媒体中で粒子状態が維持され、かつ、粒子の浮遊・沈降が抑制される程度の攪拌を行えばよい。 After the particles of the polymerizable monomer composition are formed, stirring may be performed using a stirrer to such an extent that the particle state is maintained in the aqueous medium and the suspension and sedimentation of the particles are suppressed.
トナーを懸濁重合法で製造する場合、分散安定剤として各種の界面活性剤や有機分散剤・無機分散剤が使用できる。これらの中でも、無機分散剤は、取り扱いにくい超微粉を生じにくく、その立体障害性により、分散安定性を得ているので、好ましく使用できる。こうした無機分散剤の例としては、
リン酸三カルシウム、リン酸マグネシウム、リン酸アルミニウム、リン酸亜鉛、ヒドロキシアパタイトなどのリン酸多価金属塩;
炭酸カルシウム、炭酸マグネシウムなどの炭酸塩;
メタケイ酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウムなどの無機塩;
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などの無機化合物
などが挙げられる。
When the toner is produced by suspension polymerization, various surfactants, organic dispersants, and inorganic dispersants can be used as a dispersion stabilizer. Among these, inorganic dispersants can be preferably used because they are difficult to produce ultrafine powder that is difficult to handle and because of their steric hindrance, dispersion stability is obtained. Examples of such inorganic dispersants are:
Polyvalent metal phosphates such as tricalcium phosphate, magnesium phosphate, aluminum phosphate, zinc phosphate, hydroxyapatite;
Carbonates such as calcium carbonate and magnesium carbonate;
Inorganic salts such as calcium metasilicate, calcium sulfate, barium sulfate;
Examples thereof include inorganic compounds such as calcium hydroxide, magnesium hydroxide, and aluminum hydroxide.
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質量部以上20.0質量部以下を用いることが好ましい。また、上記分散安定剤は、単独でまたは複数種を組み合わせて用いることができる。さらに、界面活性剤を併用してもよい。 These inorganic dispersants are preferably used in an amount of 0.2 to 20.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polymerizable monomer. Moreover, the said dispersion stabilizer can be used individually or in combination of multiple types. Further, a surfactant may be used in combination.
上記重合性単量体を重合する工程において、重合温度は40℃以上、一般的には50℃以上90℃以下の温度に設定される。この温度範囲で重合を行うと、内部に封じられるべき離型剤が相分離により析出して、トナー粒子への内包化がより完全となる。 In the step of polymerizing the polymerizable monomer, the polymerization temperature is set to 40 ° C or higher, and generally 50 ° C to 90 ° C. When the polymerization is carried out in this temperature range, the release agent to be sealed inside is precipitated by phase separation, and the encapsulation into the toner particles becomes more complete.
上記重合性単量体の重合終了後、得られた重合体粒子を濾過し、洗浄し、乾燥させることによりトナー粒子が得られる。このトナー粒子に、後述するような無機微粒子を必要に応じて混合し、該トナー粒子の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(無機微粒子の混合前)に分級工程を入れ、トナー粒子中に含まれる粗粉や微粉をカットすることも可能である。 After the polymerization of the polymerizable monomer is completed, the obtained polymer particles are filtered, washed, and dried to obtain toner particles. The toner particles can be obtained by mixing the toner particles with inorganic fine particles as described later, if necessary, and adhering them to the surface of the toner particles. It is also possible to insert a classification step in the manufacturing process (before mixing of the inorganic fine particles) to cut coarse powder and fine powder contained in the toner particles.
また、本発明のトナーには、流動性向上剤として、無機微粒子または疎水性処理された無機微粒子がトナー粒子に外部添加(外添)されていることが好ましい。無機微粒子としては、酸化チタン微粒子、シリカ微粒子、アルミナ微粒子が好ましく、これらの中でも、シリカ微粒子がより好ましい。 In the toner of the present invention, it is preferable that inorganic fine particles or inorganic fine particles subjected to hydrophobic treatment are externally added (externally added) to the toner particles as a fluidity improver. As the inorganic fine particles, titanium oxide fine particles, silica fine particles, and alumina fine particles are preferable, and among these, silica fine particles are more preferable.
本発明のトナーに用いられる無機微粒子は、BET法で測定した窒素吸着による比表面積が30m2/g以上のものが好ましく、50m2/g以上400m2/g以下のものがより好ましい。 The inorganic fine particles used in the toner of the present invention preferably have a specific surface area by nitrogen adsorption measured by BET method of 30 m 2 / g or more, more preferably 50 m 2 / g or more and 400 m 2 / g or less.
トナー粒子に対する無機微粒子の量は、トナー粒子100質量部に対して0.2質量部以上3.0質量部以下であることが好ましく、0.2質量部以上2.0質量部以下であることがより好ましい。無機微粒子の量が上記範囲であれば、トナーに良好な流動性を与えることができ、定着性も阻害しにくい。 The amount of the inorganic fine particles relative to the toner particles is preferably 0.2 parts by mass or more and 3.0 parts by mass or less, and 0.2 parts by mass or more and 2.0 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the toner particles. Is more preferable. When the amount of the inorganic fine particles is in the above range, the toner can be given good fluidity and the fixing property is hardly inhibited.
次に、本発明に用いるトナー担持体について説明する。 Next, the toner carrier used in the present invention will be described.
本発明に用いるトナー担持体は、
基体、
弾性層、および、
ウレタン樹脂を含む表面層、
を有し、
該ウレタン樹脂が、
上記構造式(1)で示される化合物と、
ポリイソシアネートと、
の反応に由来する部分構造を有している。
The toner carrier used in the present invention is:
Substrate,
An elastic layer, and
Surface layer containing urethane resin,
Have
The urethane resin is
A compound represented by the structural formula (1),
Polyisocyanate,
It has a partial structure derived from this reaction.
本発明に係るトナー担持体の一実施形態を図1に示す。 One embodiment of a toner carrier according to the present invention is shown in FIG.
図1に示した導電性ローラー1(トナー担持体)は、円柱状または中空円筒状の導電性の基体2の外周面を被覆するように弾性層3が形成されている。また、表面層4は、弾性層3の外周面を被覆するように形成されている。 In the conductive roller 1 (toner carrier) shown in FIG. 1, an elastic layer 3 is formed so as to cover the outer peripheral surface of a columnar or hollow cylindrical conductive substrate 2. The surface layer 4 is formed so as to cover the outer peripheral surface of the elastic layer 3.
<基体>
基体2は、導電性ローラー1の電極および支持部材として機能するものであり、
アルミニウム、銅合金、ステンレス鋼のような金属または合金;
クロム、またはニッケルで鍍金処理を施した鉄;
導電性を有する合成樹脂
などの導電性の材質で構成される。
<Substrate>
The base body 2 functions as an electrode and a support member of the conductive roller 1,
Metals or alloys such as aluminum, copper alloys, stainless steel;
Iron plated with chromium or nickel;
It is made of a conductive material such as a synthetic resin having conductivity.
<弾性層>
弾性層3は、導電性ローラー1と静電潜像担持体との当接部において、所定の幅の当接部を形成するために必要な弾性を導電性ローラーに与えるものである。
<Elastic layer>
The elastic layer 3 gives the conductive roller elasticity necessary for forming a contact portion having a predetermined width at the contact portion between the conductive roller 1 and the electrostatic latent image carrier.
弾性層3は、ゴム材料により形成されていることが好ましい。 The elastic layer 3 is preferably formed of a rubber material.
ゴム材料としては、エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム(EPDM)、アクリルニトリル−ブタジエンゴム(NBR)、クロロプレンゴム(CR)、天然ゴム(NR)、イソプレンゴム(IR)、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、フッ素ゴム、シリコーンゴム、エピクロロヒドリンゴム、NBRの水素化物、ウレタンゴムなどが挙げられる。
これらは、単独でまたは複数種を組み合わせて用いることができる。
Rubber materials include ethylene-propylene-diene copolymer rubber (EPDM), acrylonitrile-butadiene rubber (NBR), chloroprene rubber (CR), natural rubber (NR), isoprene rubber (IR), styrene-butadiene rubber (SBR). ), Fluoro rubber, silicone rubber, epichlorohydrin rubber, hydride of NBR, urethane rubber and the like.
These can be used alone or in combination of two or more.
これらの中でも、長期間にわたって他の部材(規制部材(規制ブレード)など)が当接した場合にも、圧縮永久歪みを弾性層に生じさせにくいシリコーンゴムが好ましい。シリコーンゴムとしては、付加硬化型のシリコーンゴムの硬化物などが挙げられる。さらには、後述する表面層との接着性が優れることから、付加硬化型ジメチルシリコーンゴムの硬化物がとより好ましい。 Among these, silicone rubber is preferable because it does not easily cause compression set in the elastic layer even when another member (a regulating member (regulating blade) or the like) abuts over a long period of time. Examples of the silicone rubber include a cured product of addition-curable silicone rubber. Furthermore, since the adhesiveness with the surface layer mentioned later is excellent, the cured | curing material of addition curing type dimethyl silicone rubber is more preferable.
弾性層3中には、導電性付与剤、非導電性充填剤、架橋剤、触媒のような各種添加剤を必要に応じて含有させてもよい。導電性付与剤としては、
カーボンブラック;
アルミニウム、銅のような導電性金属の微粒子;
酸化亜鉛、酸化スズ、酸化チタンのような導電性金属酸化物の微粒子
などが挙げられる。これらの中でも、カーボンブラックは比較的容易に入手でき、良好な導電性が得られるので好ましい。
In the elastic layer 3, you may contain various additives, such as an electroconductivity imparting agent, a nonelectroconductive filler, a crosslinking agent, and a catalyst as needed. As a conductivity imparting agent,
Carbon black;
Fine particles of conductive metals such as aluminum and copper;
Examples thereof include fine particles of conductive metal oxide such as zinc oxide, tin oxide, and titanium oxide. Among these, carbon black is preferable because it can be obtained relatively easily and good conductivity can be obtained.
導電性付与剤としてカーボンブラックを用いる場合は、ゴム材中のゴム100質量部に対して2質量部以上50質量部以下配合される。 When carbon black is used as the conductivity-imparting agent, it is blended in an amount of 2 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of rubber in the rubber material.
非導電性充填剤としては、シリカ、石英粒子、酸化チタン、酸化亜鉛、炭酸カルシウムなどの粒子が挙げられる。 Examples of the non-conductive filler include particles such as silica, quartz particles, titanium oxide, zinc oxide, and calcium carbonate.
架橋剤としては、ジ−t−ブチルパ−オキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパ−オキシ)ヘキサンまたはジクミルパーオキサイドなどが挙げられる。 Examples of the crosslinking agent include di-t-butyl peroxide, 2,5-dimethyl-2,5-di (t-butylperoxy) hexane, and dicumyl peroxide.
触媒としては、通常使用される各種の触媒を用いることができる。 As the catalyst, various commonly used catalysts can be used.
<表面層>
表面層4は、ウレタン樹脂を主成分とした樹脂層である。ウレタン樹脂は、ポリオールとポリイソシアネートとの反応により得られる。具体的には、以下のようにして合成することができる。
<Surface layer>
The surface layer 4 is a resin layer mainly composed of a urethane resin. A urethane resin is obtained by reaction of a polyol and polyisocyanate. Specifically, it can be synthesized as follows.
まず、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオールのようなポリオール成分とポリイソシアネートとを反応させ、イソシアネート基末端プレポリマーを得る。 First, a polyol component such as polyether polyol or polyester polyol is reacted with polyisocyanate to obtain an isocyanate group-terminated prepolymer.
次いで、イソシアネート基末端プレポリマーを、構造式(1)の構造を有する化合物と反応させることで、本発明に係るウレタン樹脂を得ることができる。 Subsequently, the urethane resin which concerns on this invention can be obtained by making an isocyanate group terminal prepolymer react with the compound which has a structure of Structural formula (1).
ポリエーテルポリオールとしては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコールが挙げられる。 Examples of the polyether polyol include polyethylene glycol, polypropylene glycol, and polytetramethylene glycol.
ポリエステルポリオールとしては、
1,4−ブタンジオール、3−メチル−1,4−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコールのようなジオール成分、トリメチロールプロパンのようなトリオール成分と、
アジピン酸、無水フタル酸、テレフタル酸、ヘキサヒドロキシフタル酸などのジカルボン酸と、
の縮合反応により得られるポリエステルポリオールが挙げられる。
As polyester polyol,
A diol component such as 1,4-butanediol, 3-methyl-1,4-pentanediol, neopentyl glycol, a triol component such as trimethylolpropane,
Dicarboxylic acids such as adipic acid, phthalic anhydride, terephthalic acid, hexahydroxyphthalic acid,
And polyester polyols obtained by the condensation reaction.
上記以外には、ポリブタジエンポリオール、ポリイソプレンポリオールのようなポリオレフィンポリオール、または、これらの水素添加物、ポリカーボネートポリオールが挙げられる。 In addition to the above, polyolefin polyols such as polybutadiene polyol and polyisoprene polyol, hydrogenated products thereof, and polycarbonate polyol can be used.
これらのポリオール成分は、必要に応じて、あらかじめ、2,4−トリレンジイソシアネート(TDI)、1,4−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)のようなイソシアネートにより鎖延長したプレポリマーとしてもよい。 These polyol components may be prepolymerized as necessary in advance by chain extension with isocyanates such as 2,4-tolylene diisocyanate (TDI), 1,4-diphenylmethane diisocyanate (MDI), and isophorone diisocyanate (IPDI). Also good.
上記ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオールの数平均分子量は、1000以上4000以下であることが好ましい。ポリオールの数平均分子量が1000以上4000以下であれば、分子量に対する水酸基の量が比較的多いため、イソシアネートと高い反応性を示し、未反応成分が少なくなるため、高温高湿環境下での帯電性がより良好となる。 The number average molecular weight of the polyether polyol and polyester polyol is preferably 1000 or more and 4000 or less. If the number average molecular weight of the polyol is 1000 or more and 4000 or less, the amount of hydroxyl groups relative to the molecular weight is relatively large, so that the reactivity with isocyanate is high, and the number of unreacted components is reduced. Is better.
これらのポリオール成分、および、構造式(1)で示される化合物と反応させるイソシアネート化合物としては、
エチレンジイソシアネート、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)のような脂肪族ポリイソシアネート;
イソホロンジイソシアネート(IPDI)、シクロヘキサン1,3−ジイソシアネート、シクロヘキサン1,4−ジイソシアネートのような脂環式ポリイソシアネート;
2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート(TDI)、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、ポリメリックジフェニルメタンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネートのような芳香族イソシアネート
などが挙げられる。また、これらの共重合物やイソシアヌレート体、TMPアダクト体、ビウレット体、そのブロック体を用いることもできる。
As an isocyanate compound to be reacted with these polyol component and the compound represented by the structural formula (1),
Aliphatic polyisocyanates such as ethylene diisocyanate, 1,6-hexamethylene diisocyanate (HDI);
Cycloaliphatic polyisocyanates such as isophorone diisocyanate (IPDI), cyclohexane 1,3-diisocyanate, cyclohexane 1,4-diisocyanate;
Aromatic isocyanates such as 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate (TDI), 4,4′-diphenylmethane diisocyanate (MDI), polymeric diphenylmethane diisocyanate, xylylene diisocyanate, naphthalene diisocyanate and the like can be mentioned. . These copolymers, isocyanurate bodies, TMP adduct bodies, biuret bodies, and block bodies thereof can also be used.
これらの中でも、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ポリメリックジフェニルメタンジイソシアネートのような芳香族イソシアネートが好ましい。 Among these, aromatic isocyanates such as tolylene diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate, and polymeric diphenylmethane diisocyanate are preferable.
ポリオール成分、および、構造式(1)で示される化合物と反応させるイソシアネート化合物の混合比は、各々の水酸基1.0に対してイソシアネート基の比率が1.0以上2.0以下であることが好ましい。 Regarding the mixing ratio of the polyol component and the isocyanate compound to be reacted with the compound represented by the structural formula (1), the ratio of the isocyanate group to 1.0 of each hydroxyl group is 1.0 or more and 2.0 or less. preferable.
本発明に用いるトナー担持体の表面層には、構造式(1)で示される化合物が用いられる。これまで述べてきたように、この化合物を用いることにより、トナーの良好な転がり性を維持できるとともに、トナーの帯電性を高めることが可能となる。 A compound represented by the structural formula (1) is used for the surface layer of the toner carrier used in the present invention. As described above, by using this compound, it is possible to maintain a good rolling property of the toner and to improve the charging property of the toner.
構造式(1)で示される化合物について詳細に述べると、構造式(1)で示される化合物は、分子中にアミン構造を有する多官能ポリオールまたは末端アミノ化合物を表す。 The compound represented by the structural formula (1) will be described in detail. The compound represented by the structural formula (1) represents a polyfunctional polyol or terminal amino compound having an amine structure in the molecule.
構造式(1)中のnが1以上4以下の場合、すなわち、反応性の官能基である水酸基またはアミノ基を4個以上7個以下有する構造の場合、ウレタン基またはウレア基による架橋構造が良好に形成され、ミクロ的な硬度が向上する。この結果、トナーの良好な転がり性を維持できる。 When n in the structural formula (1) is 1 or more and 4 or less, that is, a structure having 4 or more and 7 or less hydroxyl groups or amino groups which are reactive functional groups, a crosslinked structure by a urethane group or a urea group It is well formed and the microscopic hardness is improved. As a result, good rolling properties of the toner can be maintained.
次に、本発明者らの検討によれば、本効果は、構造式(1)で示される化合物の水酸基またはアミノ基数が4個以上7個以下で奏される。そのため、構造式(1)で示される化合物の末端官能基数は、最低4個あればよく、残りがアルキル基で置換されていても同等の効果が得られる。 Next, according to studies by the present inventors, this effect is exhibited when the number of hydroxyl groups or amino groups of the compound represented by the structural formula (1) is 4 or more and 7 or less. Therefore, the number of terminal functional groups of the compound represented by the structural formula (1) may be at least 4, and the same effect can be obtained even if the rest is substituted with an alkyl group.
構造式(1)中、R3は、各々独立に、下記(a)〜(c)からなる群から選ばれるいずれかを表す。 In the structural formula (1), each R 3 independently represents any one selected from the group consisting of the following (a) to (c).
(a)炭素数2以上8以下のヒドロキシアルキル基、
(b)炭素数2以上8以下のアミノアルキル基、
(c)構造式(2)で示される基、
R3が、ヒドロキシアルキル基である場合は、炭素数が1以上8以下、R3がアミノアルキル基である場合は、炭素数が2以上8以下であれば、ウレタン基またはウレア基による架橋構造を形成しやすく好ましい。
(A) a hydroxyalkyl group having 2 to 8 carbon atoms,
(B) an aminoalkyl group having 2 to 8 carbon atoms,
(C) a group represented by the structural formula (2),
When R 3 is a hydroxyalkyl group, the number of carbon atoms is 1 or more and 8 or less, and when R 3 is an aminoalkyl group, the number of carbon atoms is 2 or more and 8 or less. It is easy to form and is preferable.
構造式(2)は、いわゆるエーテルの繰り返し単位を有する末端が水酸基である基を表す。R3が構造式(2)で示される基である場合も、同様の理由で、R5は炭素数が2以上5以下のアルキレン基であり、エーテル繰り返し数であるmは、2以上3以下であることが好ましい。 Structural formula (2) represents a group in which the terminal having a repeating unit of a so-called ether is a hydroxyl group. Also when R 3 is a group represented by the structural formula (2), for the same reason, R 5 is an alkylene group having 2 to 5 carbon atoms, and m, which is the number of ether repeats, is 2 or more and 3 or less. It is preferable that
構造式(1)中、R4は、炭素数2以上4以下のアルキレン基である。R4が炭素数2以上4以下のアルキレン基であれば、トナー担持体の帯電性が向上する。これは、R4が炭素数2以上4以下のアルキレン基であれば、分子として適度な大きさとなるため、イソシアネートと反応する際の分散性が良好なものとなるためであると考えている。 In Structural Formula (1), R 4 is an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms. When R 4 is an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms, the chargeability of the toner carrier is improved. This is considered to be because when R 4 is an alkylene group having 2 or more and 4 or less carbon atoms, it has an appropriate size as a molecule, so that the dispersibility upon reaction with isocyanate is good.
構造式(1)で示される化合物のうち、構造式(3)で示されるものが好ましい。すなわち、構造式(1)で示される化合物中、nが1または2であり、R3が各々独立に炭素数2以上3以下のアルキレン基であり、R4が、炭素数2のアルキレン基であることが好ましい。 Of the compounds represented by the structural formula (1), those represented by the structural formula (3) are preferable. That is, in the compound represented by the structural formula (1), n is 1 or 2, R 3 is each independently an alkylene group having 2 to 3 carbon atoms, and R 4 is an alkylene group having 2 carbon atoms. Preferably there is.
官能基価が5(5官能)である構造式(3)に由来する部分構造を含むウレタン樹脂は、ウレタン基間の距離が最も好適な範囲になるため、規制部でのトナーの転がり性が良好なものとなり特に好ましい。 In the urethane resin including a partial structure derived from the structural formula (3) having a functional group value of 5 (pentafunctional), the distance between the urethane groups is in the most preferable range, and therefore, the rolling property of the toner at the regulating portion is high. It becomes favorable and is particularly preferable.
(構造式(3)中、
nは、1または2であり、
R6は、各々独立に、炭素数2以上3以下のアルキレン基を表し、
R7は、炭素数2のアルキレン基を表す。)
なお、本発明において、構造式(1)で示される化合物とポリイソシアネートとの反応によって形成されてなる構造は、R3が
(a)炭素数2以上8以下のヒドロキシアルキル基、または、
(c)上記構造式(2)で示される基
である場合、構造式(1)の末端にウレタン基を有する構造となる。
(In structural formula (3),
n is 1 or 2,
R 6 each independently represents an alkylene group having 2 to 3 carbon atoms,
R 7 represents an alkylene group having 2 carbon atoms. )
In the present invention, the structure formed by the reaction of the compound represented by the structural formula (1) and the polyisocyanate has a structure in which R 3 is (a) a hydroxyalkyl group having 2 to 8 carbon atoms, or
(C) In the case of the group represented by the structural formula (2), a structure having a urethane group at the terminal of the structural formula (1) is obtained.
また、R3が
(b)炭素数1以上8以下のアミノアルキル基
である場合、構造式(1)の末端にウレア基を有する構造となる。
Further, when R 3 is (b) an aminoalkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a structure having a urea group at the end of the structural formula (1) is obtained.
表面層4は導電性を有することが好ましい。導電性の付与方法としては、表面層4へのイオン導電剤や導電性微粒子の添加が挙げられる。これらの中でも、安価であり、抵抗の環境変動が少ない導電性微粒子が好ましく、その中でも、導電付与性と補強性の観点からカーボンブラックがより好ましい。導電性微粒子が、一次粒子径18nm以上50nm以下、かつ、DBP吸油量が50mL/100g以上160mL/100g以下のカーボンブラックであれば、導電性、硬度、分散性のバランスが良好であり好ましい。導電性微粒子の含有率は、表面層を形成する樹脂成分100質量部に対して10質量%以上30質量%以下であることが好ましい。 The surface layer 4 preferably has conductivity. Examples of the method for imparting conductivity include addition of an ionic conductive agent and conductive fine particles to the surface layer 4. Among these, conductive fine particles that are inexpensive and have little resistance fluctuation in the environment are preferable, and among these, carbon black is more preferable from the viewpoints of conductivity imparting and reinforcing properties. If the conductive fine particles are carbon black having a primary particle diameter of 18 nm or more and 50 nm or less and a DBP oil absorption of 50 mL / 100 g or more and 160 mL / 100 g or less, a good balance of conductivity, hardness and dispersibility is preferable. It is preferable that the content rate of electroconductive fine particles is 10 to 30 mass% with respect to 100 mass parts of resin components which form a surface layer.
トナー担持体として表面粗度が必要な場合は、表面層4に粗さ制御のための微粒子を添加してもよい。粗さ制御用微粒子としては、体積平均粒径が3μm以上20μm以下であることが好ましい。また、表面層に添加する粒子添加量が、表面層の樹脂固形分100質量部に対して1質量部以上50質量部以下であることが好ましい。粗さ制御用微粒子には、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂などの微粒子を用いることができる。 When surface roughness is required for the toner carrier, fine particles for controlling roughness may be added to the surface layer 4. The fine particles for roughness control preferably have a volume average particle size of 3 μm or more and 20 μm or less. Moreover, it is preferable that the addition amount of the particle added to the surface layer is 1 part by mass or more and 50 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the resin solid content of the surface layer. As the fine particles for roughness control, fine particles such as polyurethane resin, polyester resin, polyether resin, polyamide resin, acrylic resin, and phenol resin can be used.
表面層4の形成方法としては、塗料によるスプレー、浸漬、ロールコートなどが挙げられる。特開昭57−5047号公報に記載されているような浸漬槽上端から塗料をオーバーフローさせる浸漬塗布方法は、表面層を形成する方法として簡便で生産安定性に優れている。 Examples of the method for forming the surface layer 4 include spraying with paint, dipping, and roll coating. The dip coating method for overflowing paint from the upper end of the dip tank as described in JP-A-57-5047 is simple and excellent in production stability as a method for forming a surface layer.
次に、本発明の現像装置について図面を用いて詳細に説明する。 Next, the developing device of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図2は、本発明の現像装置の一例を示す模式的断面図である。また、図3は、本発明の現像装置が組み込まれた画像形成装置の一例を示す模式的断面図である。 FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of the developing device of the present invention. FIG. 3 is a schematic sectional view showing an example of an image forming apparatus in which the developing device of the present invention is incorporated.
図2または図3において、静電潜像が形成された静電潜像担持体5は、矢印R1方向に回転される。トナー担持体7は矢印R2方向に回転することによって、トナー担持体7と静電潜像担持体5とが対向している現像領域にトナー19を搬送する。また、トナー担持体には、トナー供給部材8が接しており、矢印R3方向に回転することによって、トナー担持体の表面にトナー19を供給している。 2 or 3, the electrostatic latent image carrier 5 on which the electrostatic latent image is formed is rotated in the direction of the arrow R1. The toner carrier 7 rotates in the direction of the arrow R2 to convey the toner 19 to the developing area where the toner carrier 7 and the electrostatic latent image carrier 5 are opposed to each other. Further, a toner supply member 8 is in contact with the toner carrier, and the toner 19 is supplied to the surface of the toner carrier by rotating in the direction of arrow R3.
静電潜像担持体5の周囲には、帯電ローラー6、転写部材(転写ローラー)10、クリーナー容器11、クリーニングブレード12、定着装置13、ピックアップローラー14などが設けられている。静電潜像担持体5は、帯電ローラー6によって帯電される。そして、レーザー発生装置(像露光装置)16によりレーザー光(像露光光)を静電潜像担持体5に照射することによって露光(像露光)が行われ、目的の画像に対応した静電潜像が形成される。静電潜像担持体5上の静電潜像は、現像装置9内のトナーで現像されてトナー画像を得る。トナー画像は転写材を介して静電潜像担持体5に当接された転写部材(転写ローラー)10により転写材(紙)15上へ転写される。トナー画像の転写材への転写は、中間転写体を介して行われてもよい。トナー画像を載せた転写材(紙)15は定着装置13へ運ばれ転写材(紙)15上に定着される。また、一部静電潜像担持体5上に残されたトナー19はクリーニングブレード12によりかき落とされ、クリーナー容器11に収納される。 Around the electrostatic latent image carrier 5, a charging roller 6, a transfer member (transfer roller) 10, a cleaner container 11, a cleaning blade 12, a fixing device 13, a pickup roller 14, and the like are provided. The electrostatic latent image carrier 5 is charged by the charging roller 6. Exposure (image exposure) is performed by irradiating the electrostatic latent image carrier 5 with laser light (image exposure light) by a laser generator (image exposure apparatus) 16, and electrostatic latent image corresponding to the target image is obtained. An image is formed. The electrostatic latent image on the electrostatic latent image carrier 5 is developed with toner in the developing device 9 to obtain a toner image. The toner image is transferred onto a transfer material (paper) 15 by a transfer member (transfer roller) 10 in contact with the electrostatic latent image carrier 5 via the transfer material. The transfer of the toner image to the transfer material may be performed via an intermediate transfer member. The transfer material (paper) 15 on which the toner image is placed is conveyed to the fixing device 13 and fixed on the transfer material (paper) 15. In addition, the toner 19 partially remaining on the electrostatic latent image carrier 5 is scraped off by the cleaning blade 12 and stored in the cleaner container 11.
本発明の現像装置における帯電工程において、静電潜像担持体と帯電ローラーとが当接部を形成して接触し、帯電ローラーに所定の帯電バイアスを印加して静電潜像担持体の表面を所定の極性・電位に帯電させる接触帯電装置を用いることが好ましい。このように接触帯電を行うことで、安定した均一な帯電を行うことができ、さらに、オゾンの発生が低減することが可能である。また、静電潜像担持体との接触を均一に保ち、均一な帯電を行うために、静電潜像担持体と同方向に回転する帯電ローラーを用いることがより好ましい。 In the charging step of the developing device of the present invention, the electrostatic latent image carrier and the charging roller form a contact portion to contact each other, and a predetermined charging bias is applied to the charging roller to apply the surface of the electrostatic latent image carrier. It is preferable to use a contact charging device that charges the battery to a predetermined polarity and potential. By performing contact charging in this manner, stable and uniform charging can be performed, and generation of ozone can be reduced. It is more preferable to use a charging roller that rotates in the same direction as the electrostatic latent image carrier in order to maintain uniform contact with the electrostatic latent image carrier and perform uniform charging.
帯電ローラーを用いたときの好ましいプロセス条件として、帯電ローラーの当接圧が4.9N/m以上490.0N/m以下で、直流電圧、または、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を印加する条件が例示できる。 As a preferable process condition when using a charging roller, a contact pressure of the charging roller is 4.9 N / m or more and 490.0 N / m or less, and a DC voltage or a voltage obtained by superimposing an AC voltage on a DC voltage is applied. Conditions can be exemplified.
交流電圧のピーク間電圧は、0.5kVpp以上5.0kVpp以下であることが好ましく、交流周波数は、50Hz以上5kHz以下であることが好ましい。直流電圧としては、電圧の絶対値が400V以上1700V以下であることが好ましい。 The peak-to-peak voltage of the AC voltage is preferably 0.5 kVpp to 5.0 kVpp, and the AC frequency is preferably 50 Hz to 5 kHz. As the DC voltage, the absolute value of the voltage is preferably 400 V or more and 1700 V or less.
帯電ローラーの材質としては、弾性体の材料として、エチレン−プロピレン−ジエンポリエチレン(EPDM)、ウレタン、ブタジエンアクリロニトリルゴム(NBR)、シリコーンゴムや、イソプレンゴムなどに抵抗調整のためにカーボンブラックや金属酸化物などの導電性物質を分散したゴム材、また、これらを発泡させたものが挙げられる。また、導電性物質を分散せずに、あるいは、導電性物質と併用してイオン導電性の材料を用いて抵抗調整をすることも可能である。 The material of the charging roller is an elastic material such as ethylene-propylene-diene polyethylene (EPDM), urethane, butadiene acrylonitrile rubber (NBR), silicone rubber, or isoprene rubber. Examples thereof include a rubber material in which a conductive substance such as a product is dispersed, and those obtained by foaming these materials. It is also possible to adjust the resistance using an ion conductive material without dispersing the conductive substance or in combination with the conductive substance.
また、帯電ローラーに用いられる芯金としては、アルミニウム、SUSなどが挙げられる。帯電ローラーは、被帯電体としての静電潜像担持体に対して所定の押圧力で圧接させて配設し、帯電ローラーと静電潜像担持体の当接部である帯電当接部を形成させる。 Examples of the core bar used for the charging roller include aluminum and SUS. The charging roller is disposed in pressure contact with the electrostatic latent image carrier as a member to be charged with a predetermined pressing force, and a charging contact portion that is a contact portion between the charging roller and the electrostatic latent image carrier is provided. Let it form.
次に、本発明において好ましく利用される接触転写工程について、具体的に説明する。 Next, the contact transfer process preferably used in the present invention will be specifically described.
接触転写工程とは、静電潜像担持体が記録媒体を介してトナーと逆極性の電圧が印加された転写部材と当接しながらトナー像を記録媒体に静電転写するものである。転写部材の当接圧力としては、線圧2.9N/m以上であることが好ましく、より好ましくは19.6N/m以上である。当接圧力としての線圧が2.9N/m以上であれば、記録媒体の搬送ずれや転写不良の発生が起こりにくくなる。 The contact transfer process is to electrostatically transfer the toner image to the recording medium while the electrostatic latent image carrier is in contact with the transfer member to which a voltage having a polarity opposite to that of the toner is applied via the recording medium. The contact pressure of the transfer member is preferably a linear pressure of 2.9 N / m or more, and more preferably 19.6 N / m or more. When the linear pressure as the contact pressure is 2.9 N / m or more, it is difficult for the recording medium to be transported and to cause transfer failure.
本発明において、規制部材がトナーを介してトナー担持体に当接することによってトナー担持体上のトナー層厚を規制することが好ましい。このようにすることで、カブリの抑制された高画質を得ることができる。トナー担持体に当接する規制部材としては、規制ブレードが一般的であり、本発明においても好適に使用できる。 In the present invention, it is preferable that the thickness of the toner layer on the toner carrying member is regulated by contacting the toner carrying member with the regulating member through the toner. In this way, high image quality with reduced fog can be obtained. A regulating blade is generally used as the regulating member that comes into contact with the toner carrier, and can be suitably used in the present invention.
上記規制ブレードとしては、
シリコーンゴム、ウレタンゴム、NBRのようなゴム弾性体;
ポリエチレンテレフタレートのような合成樹脂弾性体;
リン青銅板、SUS板などの金属弾性体
が使用でき、さらに、それらの複合体であってもよい。さらに、ゴム、合成樹脂、金属弾性体のような弾性支持体に、トナーの帯電性をコントロールする目的で、樹脂、ゴム、金属酸化物、金属のような帯電コントロール物質をトナー担持体当接部分に当たるようにつけたものを用いてもよい。これらの中でも、金属弾性体に樹脂、ゴムをトナー担持体との当接部に当たるように貼り合わせるものが好ましい。
As the regulation blade,
Rubber elastic body such as silicone rubber, urethane rubber, NBR;
Synthetic resin elastic body such as polyethylene terephthalate;
A metal elastic body such as a phosphor bronze plate or a SUS plate can be used, and further, a composite body thereof may be used. Further, a charge control substance such as resin, rubber, metal oxide, or metal is applied to an elastic support such as rubber, synthetic resin, or metal elastic body in order to control the chargeability of the toner. You may use what was attached to hit. Among these, a material in which a resin and rubber are bonded to a metal elastic body so as to come into contact with a contact portion with the toner carrier is preferable.
金属弾性体に貼り合わせる部材の材質としては、ウレタンゴム、ウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ナイロン樹脂のような正極性に帯電しやすいものが好ましい。 As a material of the member to be bonded to the metal elastic body, a material that is easily charged to positive polarity such as urethane rubber, urethane resin, polyamide resin, and nylon resin is preferable.
上記規制ブレード上辺部側である基部は、現像装置側に固定保持され、下辺部側をブレードの弾性力に抗してトナー担持体の順方向あるいは逆方向にたわめ状態にして、トナー担持体の表面に適度の弾性押圧力をもって当接させる。 The base, which is the upper side of the regulation blade, is fixedly held on the developing device side, and the lower side is bent against the elastic force of the blade in the forward or reverse direction of the toner carrier to carry the toner. It is brought into contact with the body surface with an appropriate elastic pressing force.
規制ブレードとトナー担持体との当接圧力は、トナー担持体の母線方向の線圧として、1.30N/m以上245.0N/m以下であることが好ましく、4.9N/m以上118.0N/m以下であることがより好ましい。当接圧力が1.30N/m以上であれば、トナーの塗布がより均一に行うことができ、カブリや飛散がより生じにくくなる。当接圧力が245.0N/m以下であれば、トナーに大きな圧力がかかりにくくなり、トナーの劣化が起こりにくくなる。 The contact pressure between the regulating blade and the toner carrying member is preferably 1.30 N / m or more and 245.0 N / m or less, preferably 4.9 N / m or more and 118. More preferably, it is 0 N / m or less. If the contact pressure is 1.30 N / m or more, the toner can be applied more uniformly, and fogging and scattering are less likely to occur. When the contact pressure is 245.0 N / m or less, it is difficult for a large pressure to be applied to the toner, and the toner does not easily deteriorate.
トナー担持体上のトナー(トナー層)の量は、2.0g/m2以上15.0g/m2以下であることが好ましく、3.0g/m2以上14.0g/m2以下であることがより好ましい。 The amount of toner on the toner carrying member (toner layer), it is preferably, 3.0 g / m 2 or more 14.0 g / m 2 or less is 2.0 g / m 2 or more 15.0 g / m 2 or less It is more preferable.
トナー担持体上のトナーの量が2.0g/m2以上であれば、十分な画像濃度が得られやすい。トナー担持体上のトナーの量が15.0g/m2以下であれば、規制不良が発生しにくくなり、また、均一帯電性が得られやすいことから、カブリをより抑制することができる。 If the amount of toner on the toner carrier is 2.0 g / m 2 or more, a sufficient image density can be easily obtained. If the amount of the toner on the toner carrier is 15.0 g / m 2 or less, it is difficult for regulation failure to occur, and uniform chargeability is easily obtained, so that fog can be further suppressed.
なお、本発明において、トナー担持体上のトナーの量は、トナー担持体の表面粗さ(Ra)、規制ブレードの自由長、規制ブレードの当接圧などを変えることにより、変えることができる。 In the present invention, the amount of toner on the toner carrier can be changed by changing the surface roughness (Ra) of the toner carrier, the free length of the regulating blade, the contact pressure of the regulating blade, and the like.
トナー担持体上のトナーの量の測定方法は、まず、外径が6.5mmの吸い口に円筒濾紙を装着する。これを掃除機に取り付け、吸引しながらトナー担持体上のトナーを吸い取り、吸い取ったトナーの量(g)を吸い取った面積(m2)で割った値をもってトナー担持体上のトナーの量とする。 As a method for measuring the amount of toner on the toner carrier, first, a cylindrical filter paper is attached to a suction port having an outer diameter of 6.5 mm. This is attached to a vacuum cleaner, sucking the toner on the toner carrying member while sucking it, and dividing the amount of sucked toner (g) by the sucked area (m 2 ) to obtain the amount of toner on the toner carrying member. .
本発明において、トナー担持体の外径は、8.0mm以上14.0mm以下であることが好ましい。現像装置のコンパクト化という観点からは、トナー担持体の外径は小さいほど良いが、良好な現像性およびカブリの抑制の観点からは、外径は大きいほど良い。 In the present invention, the outer diameter of the toner carrier is preferably 8.0 mm or greater and 14.0 mm or less. The smaller the outer diameter of the toner carrier, the better from the viewpoint of making the developing device compact, but the larger the outer diameter, the better from the viewpoint of good developability and suppression of fogging.
本発明に用いるトナー担持体の表面粗さは、JIS B 0601:1994表面粗さの規格における中心線平均粗さRaで、0.3μm以上5.0μm以下であることが好ましく、0.5μm以上4.5μm以下であることがより好ましい。 The surface roughness of the toner carrier used in the present invention is a center line average roughness Ra in the standard of JIS B 0601: 1994, and is preferably 0.3 μm or more and 5.0 μm or less, and 0.5 μm or more. More preferably, it is 4.5 μm or less.
Raが0.3μm以上5.0μm以下であれば、トナーの搬送量が十分に得られるうえ、トナー担持体上のトナーの量を規制しやすくなり、規制不良が生じにくくなるとともに、トナーの帯電量が均一になりやすい。 If Ra is not less than 0.3 μm and not more than 5.0 μm, a sufficient amount of toner can be obtained, the amount of toner on the toner carrier can be easily regulated, and it becomes difficult to cause a regulation failure. The amount tends to be uniform.
トナー担持体の表面のJIS B 0601:1994表面粗さの規格における中心線平均粗さRaの測定は、小坂研究所製サーフコーダーSE−3500を用いて行う。測定条件としては、カットオフ0.8mm、評価長さ4mm、送り速度0.5mm/sとし、9点(軸方向に等間隔に取った3点の各点について周方向に3点)について測定し、その平均値をとった。 The measurement of the centerline average roughness Ra in accordance with JIS B 0601: 1994 surface roughness standards of the surface of the toner carrier is performed using a surf coder SE-3500 manufactured by Kosaka Laboratory. The measurement conditions were a cut-off of 0.8 mm, an evaluation length of 4 mm, a feed rate of 0.5 mm / s, and measurement for 9 points (3 points in the circumferential direction for each of 3 points equally spaced in the axial direction). And the average value was taken.
本発明におけるトナー担持体の表面粗さを上記範囲にするには、例えば、トナー担持体の表面層の研磨状態を変える、あるいは、球状炭素粒子、カーボン微粒子、グラファイト、樹脂微粒子などを表面層に含有させる方法が挙げられる。 In order to make the surface roughness of the toner carrier in the present invention in the above range, for example, the polishing state of the surface layer of the toner carrier is changed, or spherical carbon particles, carbon fine particles, graphite, resin fine particles, etc. are used as the surface layer. The method of making it contain is mentioned.
本発明において、現像工程は、トナー担持体に現像バイアスを印加し、静電潜像担持体上の静電潜像にトナーを転移させて、トナー像を形成する工程であることが好ましい。現像バイアスは、直流電圧でもよいし、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧でもよい。 In the present invention, the developing step is preferably a step of forming a toner image by applying a developing bias to the toner carrier and transferring the toner to the electrostatic latent image on the electrostatic latent image carrier. The development bias may be a DC voltage or a voltage obtained by superimposing an AC voltage on a DC voltage.
交流電圧の波形としては、例えば、正弦波、矩形波、三角波などが挙げられる。また、直流電源を周期的にオン/オフすることによって形成されたパルス波を用いることもできる。このように交流電圧の波形としては周期的にその電圧値が変化するようなバイアスが使用できる。 Examples of the waveform of the AC voltage include a sine wave, a rectangular wave, and a triangular wave. Further, a pulse wave formed by periodically turning on / off a DC power supply can be used. In this way, a bias that periodically changes the voltage value can be used as the waveform of the AC voltage.
本発明において、トナー供給部材を用いず、磁性によりトナーを搬送する方式を用いた場合、トナー担持体の内部にマグネットを配置することが好ましい(図4の符号21)。この場合、トナー担持体は、内部に多極を有する固定されたマグネットを有していることが好ましく、3極以上10極以下の磁極を有することが好ましい。 In the present invention, when a method of conveying toner by magnetism is used without using a toner supply member, it is preferable to arrange a magnet inside the toner carrier (reference numeral 21 in FIG. 4). In this case, the toner carrier preferably has a fixed magnet having multiple poles therein, and preferably has 3 or more and 10 or less poles.
次に、本発明に用いるトナーに係る各物性の測定方法に関して記載する。 Next, a method for measuring physical properties of the toner used in the present invention will be described.
<トナーの平均粒径および粒度分布>
トナーの重量平均粒径(D4)は、以下のようにして算出する。
<Average particle size and particle size distribution of toner>
The weight average particle diameter (D4) of the toner is calculated as follows.
測定装置としては、100μmのアパーチャーチューブを備えた細孔電気抵抗法による精密粒度分布測定装置「コールター・カウンター Multisizer 3」(登録商標、ベックマン・コールター社製)を用いる。測定条件の設定および測定データの解析は、付属の専用ソフト「ベックマン・コールター Multisizer 3 Version3.51」(ベックマン・コールター社製)を用いる。なお、測定は、実効測定チャンネル数25000チャンネルで行う。 As a measuring device, a precise particle size distribution measuring device “Coulter Counter Multisizer 3” (registered trademark, manufactured by Beckman Coulter, Inc.) using a pore electrical resistance method equipped with a 100 μm aperture tube is used. For setting the measurement conditions and analyzing the measurement data, the attached dedicated software “Beckman Coulter Multisizer 3 Version 3.51” (manufactured by Beckman Coulter, Inc.) is used. Measurement is performed with 25,000 effective measurement channels.
測定に使用する電解水溶液は、特級塩化ナトリウムをイオン交換水に溶解させて濃度が1質量%となるようにしたもの、例えば、「ISOTON II」(ベックマン・コールター社製)が使用できる。 As the electrolytic aqueous solution used for the measurement, special grade sodium chloride is dissolved in ion exchange water so that the concentration becomes 1% by mass, for example, “ISOTON II” (manufactured by Beckman Coulter, Inc.) can be used.
なお、測定、解析を行う前に、以下のように専用ソフトの設定を行った。 Prior to measurement and analysis, the dedicated software was set as follows.
専用ソフトの「標準測定方法(SOM)を変更」画面において、コントロールモードの総カウント数を50000粒子に設定し、測定回数を1回、Kd値は「標準粒子10.0μm」(ベックマン・コールター社製)を用いて得られた値を設定する。「閾値/ノイズレベルの測定ボタン」を押すことで、閾値とノイズレベルを自動設定する。また、カレントを1600μAに、ゲインを2に、電解液をISOTON IIに設定し、「測定後のアパーチャーチューブのフラッシュ」にチェックを入れる。 On the “Change Standard Measurement Method (SOM)” screen of the dedicated software, set the total count in the control mode to 50000 particles, set the number of measurements once, and set the Kd value to “standard particles 10.0 μm” (Beckman Coulter, Inc.) Set the value obtained using By pressing the “Threshold / Noise Level Measurement Button”, the threshold and noise level are automatically set. In addition, the current is set to 1600 μA, the gain is set to 2, the electrolyte is set to ISOTON II, and the “aperture tube flush after measurement” is checked.
専用ソフトの「パルスから粒径への変換設定」画面において、ビン間隔を対数粒径に、粒径ビンを256粒径ビンに、粒径範囲を2μmから60μmまでに設定する。 In the “Pulse to particle size conversion setting” screen of the dedicated software, the bin interval is set to logarithmic particle size, the particle size bin is set to 256 particle size bin, and the particle size range is set to 2 μm to 60 μm.
具体的な測定法は以下のとおりである。 The specific measurement method is as follows.
(1)Multisizer 3専用のガラス製250mL丸底ビーカーに上記電解水溶液200mLを入れ、サンプルスタンドにセットし、スターラーロッドの攪拌を反時計回りで24回転/秒にて行う。そして、専用ソフトの「アパーチャーのフラッシュ」機能により、アパーチャーチューブ内の汚れと気泡を除去しておく。 (1) Put 200 mL of the above electrolytic solution into a glass 250 mL round bottom beaker dedicated to Multisizer 3, set it on a sample stand, and stir the stirrer rod counterclockwise at 24 rpm. Then, the dirt and bubbles in the aperture tube are removed by the “aperture flush” function of the dedicated software.
(2)ガラス製の100mL平底ビーカーに上記電解水溶液30mLを入れる。この中に分散剤として「コンタミノンN」(非イオン界面活性剤、陰イオン界面活性剤、有機ビルダーからなるpH7の精密測定器洗浄用中性洗剤の10質量%水溶液、和光純薬工業社製)をイオン交換水で3質量倍に希釈した希釈液を0.3mL加える。 (2) Put 30 mL of the above electrolytic solution into a glass 100 mL flat bottom beaker. In this, "Contaminone N" (nonionic surfactant, anionic surfactant, 10% by weight aqueous solution of neutral detergent for pH7 precision measuring instrument cleaning, made by organic builder, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. 0.3 mL of a diluted solution obtained by diluting 3) with ion-exchanged water.
(3)発振周波数50kHzの発振器2個を、位相を180度ずらした状態で内蔵し、電気的出力120Wの超音波分散機「Ultrasonic Dispension System Tetora150」(日科機バイオス社製)を準備する。超音波分散機の水槽内に3.3Lのイオン交換水を入れ、この水槽中にコンタミノンNを2mL添加する。 (3) Two oscillators with an oscillation frequency of 50 kHz are incorporated with the phase shifted by 180 degrees, and an ultrasonic disperser “Ultrasonic Dissipation System Tetora 150” (manufactured by Nikkei Bios Co., Ltd.) having an electrical output of 120 W is prepared. Put 3.3 L of ion exchange water in the water tank of the ultrasonic dispersing machine, and add 2 mL of Contaminone N into this water tank.
(4)上記(2)のビーカーを上記超音波分散機のビーカー固定穴にセットし、超音波分散機を作動させる。そして、ビーカー内の電解水溶液の液面の共振状態が最大となるようにビーカーの高さ位置を調整する。 (4) The beaker of (2) is set in the beaker fixing hole of the ultrasonic disperser, and the ultrasonic disperser is operated. And the height position of a beaker is adjusted so that the resonance state of the liquid level of the electrolyte solution in a beaker may become the maximum.
(5)上記(4)のビーカー内の電解水溶液に超音波を照射した状態で、トナー10mgを少量ずつ上記電解水溶液に添加し、分散させる。そして、さらに60秒間超音波分散処理を継続する。なお、超音波分散にあたっては、水槽の水温が10℃以上40℃以下となるように調節する。 (5) In a state where the electrolytic aqueous solution in the beaker of (4) is irradiated with ultrasonic waves, 10 mg of toner is added to the electrolytic aqueous solution little by little and dispersed. Then, the ultrasonic dispersion process is continued for another 60 seconds. In addition, in ultrasonic dispersion | distribution, it adjusts so that the water temperature of a water tank may be 10 to 40 degreeC.
(6)サンプルスタンド内に設置した上記(1)の丸底ビーカーに、ピペットを用いてトナーを分散した上記(5)の電解質水溶液を滴下し、測定濃度が5%となるように調整する。そして、測定粒子数が50000個になるまで測定を行う。 (6) To the round bottom beaker of the above (1) installed in the sample stand, the electrolyte aqueous solution of the above (5) in which the toner is dispersed is dropped using a pipette, and the measured concentration is adjusted to 5%. Measurement is performed until the number of measured particles reaches 50,000.
(7)測定データを装置付属の上記専用ソフトにて解析を行い、重量平均粒径(D4)を算出する。なお、専用ソフトでグラフ/体積%と設定したときの、「分析/体積統計値(算術平均)」画面の「平均径」が重量平均粒径(D4)である。 (7) The measurement data is analyzed with the dedicated software attached to the apparatus, and the weight average particle diameter (D4) is calculated. The “average diameter” on the “analysis / volume statistic (arithmetic average)” screen when the graph / volume% is set with the dedicated software is the weight average particle diameter (D4).
<トナー粒子の表面に存在する硫黄原子の存在量(E)、および、トナー粒子の表面に存在する炭素原子の存在量(A)に対する(E)の比(E/A)の算出方法>
上記EおよびE/Aは、X線光電子分光分析(ESCA)により表面組成分析を行い、その分析結果に基づき算出する。上記ESCAの装置および測定条件は、以下のとおりである。
使用装置:PHI社(Physical Electronics Industries,Inc.)製1600S型X線光電子分光装置
測定条件:X線源MgKα(400W)、分光領域800μmφ
なお本発明では、測定された各元素のピーク強度から、PHI社提供の相対感度因子を用いて表面原子濃度(原子%)を算出する。
<Calculation method of the ratio (E / A) of (E) to the abundance (E) of sulfur atoms present on the surface of toner particles and the abundance (A) of carbon atoms present on the surface of toner particles>
The E and E / A are calculated based on the analysis result of surface composition analysis by X-ray photoelectron spectroscopy (ESCA). The ESCA apparatus and measurement conditions are as follows.
Apparatus used: 1600S type X-ray photoelectron spectrometer manufactured by PHI (Physical Electronics Industries, Inc.) Measurement conditions: X-ray source MgKα (400 W), spectral region 800 μmφ
In the present invention, the surface atomic concentration (atomic%) is calculated from the measured peak intensity of each element using a relative sensitivity factor provided by PHI.
測定に用いる各元素の測定ピークトップの範囲は、炭素原子:283〜293eV、鉄原子:706〜730eV、硫黄原子:166〜172eVである。 The ranges of the measurement peak top of each element used for measurement are carbon atoms: 283 to 293 eV, iron atoms: 706 to 730 eV, and sulfur atoms: 166 to 172 eV.
測定試料としては、トナー粒子を用いるが、トナーに外添剤が添加されている場合には、イソプロパノールのようなトナーを溶解させない溶媒を用いて、トナーを洗浄し、外添剤を取り除いた後に測定を行う。 As the measurement sample, toner particles are used. When an external additive is added to the toner, the toner is washed with a solvent that does not dissolve the toner, such as isopropanol, and the external additive is removed. Measure.
<樹脂の酸価の測定方法>
酸価は試料1gに含まれる酸を中和するために必要な水酸化カリウムのmg数である。
<Method for measuring acid value of resin>
The acid value is the number of mg of potassium hydroxide necessary for neutralizing the acid contained in 1 g of the sample.
結着樹脂の酸価はJIS K 0070−1992に準じて測定される。具体的には、以下の手順にしたがって測定する。 The acid value of the binder resin is measured according to JIS K 0070-1992. Specifically, it measures according to the following procedures.
(1)試薬の準備
フェノールフタレイン1.0gをエチルアルコール(95体積%)90mLに溶かし、イオン交換水を加えて100mLとし、フェノールフタレイン溶液を得る。
(1) Preparation of Reagent 1.0 g of phenolphthalein is dissolved in 90 mL of ethyl alcohol (95% by volume), and ion exchanged water is added to make 100 mL to obtain a phenolphthalein solution.
特級水酸化カリウム7gを5mLの水に溶かし、エチルアルコール(95体積%)を加えて1Lとする。炭酸ガスなどに触れないように、耐アルカリ性の容器に入れて3日間放置後、濾過して、水酸化カリウム溶液を得る。得られた水酸化カリウム溶液は、耐アルカリ性の容器に保管する。上記水酸化カリウム溶液のファクターは、0.1mol/L塩酸25mLを三角フラスコに取り、上記フェノールフタレイン溶液を数滴加え、上記水酸化カリウム溶液で滴定し、中和に要した上記水酸化カリウム溶液の量から求める。上記0.1mol/L塩酸は、JISK8001−1998に準じて作成されたものを用いる。 7 g of special grade potassium hydroxide is dissolved in 5 mL of water, and ethyl alcohol (95% by volume) is added to make 1 L. In order to avoid contact with carbon dioxide, etc., it is placed in an alkali-resistant container and left for 3 days, followed by filtration to obtain a potassium hydroxide solution. The obtained potassium hydroxide solution is stored in an alkali-resistant container. The factor of the potassium hydroxide solution is as follows. 25 mL of 0.1 mol / L hydrochloric acid is placed in an Erlenmeyer flask, a few drops of the phenolphthalein solution is added, titrated with the potassium hydroxide solution, and the potassium hydroxide required for neutralization. Determine from the amount of solution. As the 0.1 mol / L hydrochloric acid, one prepared according to JISK8001-1998 is used.
(2)操作
(A)本試験
粉砕した結着樹脂の試料2.0gを200mLの三角フラスコに精秤し、トルエン/エタノール(2:1)の混合溶液100mLを加え、5時間かけて溶解する。次いで、指示薬として上記フェノールフタレイン溶液を数滴加え、上記水酸化カリウム溶液を用いて滴定する。なお、滴定の終点は、指示薬の薄い紅色が30秒間続いたときとする。
(2) Operation (A) Main test 2.0 g of the pulverized binder resin sample is precisely weighed into a 200 mL Erlenmeyer flask, and 100 mL of a mixed solution of toluene / ethanol (2: 1) is added and dissolved over 5 hours. . Subsequently, several drops of the phenolphthalein solution is added as an indicator, and titration is performed using the potassium hydroxide solution. The end point of the titration is when the light red color of the indicator lasts for 30 seconds.
(B)空試験
試料を用いない(すなわちトルエン/エタノール(2:1)の混合溶液のみとする)以外は、上記操作と同様の滴定を行う。
(B) Blank test Titration is performed in the same manner as above except that no sample is used (that is, only a mixed solution of toluene / ethanol (2: 1) is used).
(3)得られた結果を下記式に代入して、酸価を算出する。
A=[(C−B)×f×5.61]/S
ここで、A:酸価(mgKOH/g)、B:空試験の水酸化カリウム溶液の添加量(mL)、C:本試験の水酸化カリウム溶液の添加量(mL)、f:水酸化カリウム溶液のファクター、S:試料(g)である。
(3) The acid value is calculated by substituting the obtained result into the following formula.
A = [(C−B) × f × 5.61] / S
Here, A: acid value (mgKOH / g), B: addition amount (mL) of potassium hydroxide solution in blank test, C: addition amount (mL) of potassium hydroxide solution in final test, f: potassium hydroxide Solution factor, S: sample (g).
以下、本発明を製造例および実施例によりさらに具体的に説明するが、これら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すべて質量部を示す。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to production examples and examples, but these do not limit the present invention in any way. In addition, all the parts in the following mixing | blending show a mass part.
(基体2の用意)
基体2として、SUS304製の直径6mmの芯金にプライマー(商品名、DY35−051;東レダウコーニング社製)を塗布し、焼き付けしたものを用意した。
(Preparation of base 2)
The substrate 2 was prepared by applying a primer (trade name, DY35-051; manufactured by Toray Dow Corning) on a 6 mm diameter cored bar made of SUS304 and baking it.
(弾性ローラーの作製)
上記のように用意した基体2を金型に配置し、以下の材料を混合した付加型シリコーンゴム組成物を金型内に形成されたキャビティに注入した。
・液状シリコーンゴム材料(商品名、SE6724A/B;東レ・ダウコーニング社製)100質量部、
・カーボンブラック(商品名、トーカブラック#4300;東海カーボン社製)15質量部、
・耐熱性付与剤としてのシリカ粒子 0.2質量部、
・白金触媒 0.1質量部。
(Production of elastic roller)
The base 2 prepared as described above was placed in a mold, and an addition type silicone rubber composition in which the following materials were mixed was injected into a cavity formed in the mold.
-100 parts by mass of liquid silicone rubber material (trade name, SE6724A / B; manufactured by Toray Dow Corning)
-15 parts by mass of carbon black (trade name, Toka Black # 4300; manufactured by Tokai Carbon Co., Ltd.)
-0.2 parts by mass of silica particles as heat resistance imparting agent,
-Platinum catalyst 0.1 mass part.
下記表1に記載した材料を混合した付加型シリコーンゴム組成物を金型内に形成されたキャビティに注入した。続いて、金型を加熱してシリコーンゴムを温度150℃で15分間加硫して硬化させた。周面に硬化したシリコーンゴム層が形成された基体を金型から脱型した後、当該基体を、さらに温度180℃で1時間加熱して、シリコーンゴム層の硬化反応を完了させた。こうして、基体2の外周面を被覆するように直径12mmのシリコーンゴム弾性層が形成された弾性ローラーD−1を作製した。 An addition-type silicone rubber composition mixed with the materials shown in Table 1 below was injected into a cavity formed in the mold. Subsequently, the mold was heated to cure and cure the silicone rubber at a temperature of 150 ° C. for 15 minutes. The substrate on which the cured silicone rubber layer was formed on the peripheral surface was removed from the mold, and then the substrate was further heated at a temperature of 180 ° C. for 1 hour to complete the curing reaction of the silicone rubber layer. Thus, an elastic roller D-1 in which a silicone rubber elastic layer having a diameter of 12 mm was formed so as to cover the outer peripheral surface of the substrate 2 was produced.
(表面層4の調製)
以下に本発明のポリウレタン表面層を得るための合成例を示す。
(Preparation of surface layer 4)
The synthesis example for obtaining the polyurethane surface layer of this invention is shown below.
(イソシアネート基末端プレポリマーA−1の合成)
窒素雰囲気下、反応容器中でトリレンジイソシアネート(TDI)(商品名:コスモネートT80;三井化学社製)17.7質量部に対し、ポリプロピレングリコール系ポリオール(商品名:エクセノール4030;旭硝子社製)100.0gを反応容器内の温度を65℃に保持しつつ、徐々に滴下した。滴下終了後、温度65℃で2時間反応させた。得られた反応混合物を室温まで冷却し、イソシアネート基含有量3.8重量%のイソシアネート基末端プレポリマーA−1を得た。
(Synthesis of isocyanate group-terminated prepolymer A-1)
Polypropylene glycol polyol (trade name: Exenol 4030; manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.) with respect to 17.7 parts by mass of tolylene diisocyanate (TDI) (trade name: Cosmonate T80; manufactured by Mitsui Chemicals) in a reaction vessel under a nitrogen atmosphere. 100.0 g was gradually added dropwise while maintaining the temperature in the reaction vessel at 65 ° C. After completion of the dropping, the reaction was carried out at a temperature of 65 ° C. for 2 hours. The obtained reaction mixture was cooled to room temperature to obtain an isocyanate group-terminated prepolymer A-1 having an isocyanate group content of 3.8% by weight.
(イソシアネート基末端プレポリマーA−2の合成)
窒素雰囲気下、反応容器中でポリメリックMDI(商品名:ミリオネートMR、日本ポリウレタン工業社製)33.8質量部に対し、ブチレンアジペート系ポリオール(商品名:ニッポラン4010;日本ポリウレタン工業社製)を100.0g反応容器内の温度を65℃に保持しつつ、徐々に滴下した。滴下終了後、温度65℃で2時間反応させた。得られた反応混合物を室温まで冷却し、イソシアネート基含有量4.3重量%のイソシアネート基末端プレポリマーA−2を得た。
(Synthesis of isocyanate group-terminated prepolymer A-2)
100 parts of butylene adipate-based polyol (trade name: NIPPOLAN 4010; manufactured by Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd.) with respect to 33.8 parts by mass of polymeric MDI (trade name: Millionate MR, manufactured by Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd.) in a reaction vessel under a nitrogen atmosphere The temperature in the 0.0 g reaction vessel was gradually dropped while maintaining the temperature at 65 ° C. After completion of the dropping, the reaction was carried out at a temperature of 65 ° C. for 2 hours. The obtained reaction mixture was cooled to room temperature to obtain an isocyanate group-terminated prepolymer A-2 having an isocyanate group content of 4.3% by weight.
(アミノ化合物(構造式(1)で示される化合物)の合成)
(アミノ化合物B−1の合成)
攪拌装置、温度計、還流管、滴下装置および温度調整装置を取り付けた反応容器中で、攪拌しながらエチレンジアミン100.0質量部(1.67mol)、純水100質量部を40℃まで加温した。次に、反応温度を40℃以下に保持しつつ、プロピレンオキシド425.3質量部(7.35mol)を30分かけて徐々に滴下した。さらに1時間攪拌して反応を行い、反応混合物を得た。得られた反応混合物を減圧下加熱して水を留去し、アミノ化合物B−1 426gを得た。
(Synthesis of amino compound (compound represented by structural formula (1)))
(Synthesis of amino compound B-1)
100.0 parts by mass (1.67 mol) of ethylenediamine and 100 parts by mass of pure water were heated to 40 ° C. while stirring in a reaction vessel equipped with a stirrer, a thermometer, a reflux tube, a dropping device, and a temperature controller. . Next, while maintaining the reaction temperature at 40 ° C. or lower, 425.3 parts by mass (7.35 mol) of propylene oxide was gradually added dropwise over 30 minutes. The reaction was further stirred for 1 hour to obtain a reaction mixture. The obtained reaction mixture was heated under reduced pressure to distill off water, whereby 426 g of amino compound B-1 was obtained.
(アミノ化合物B−2の合成)
プロピレンオキシドの配合量、および、反応時間を下記表1に記載のとおり変更した以外は、アミノ化合物B−1の合成例と同様にして、アミノ化合物B−2を得た。
(Synthesis of amino compound B-2)
Amino compound B-2 was obtained in the same manner as in the synthesis example of amino compound B-1, except that the blending amount of propylene oxide and the reaction time were changed as shown in Table 1 below.
(アミノ化合物B−3の合成)
攪拌装置、温度計、滴下装置および温度調整装置を取り付けた反応容器中で、攪拌しながらジエチレントリアミン100.0質量部(0.97mol)およびエタノール100質量部を40℃まで加温した。次に、反応温度を60℃以下に保持しつつ、エチレンオキシド235.0質量部(5.34mol)を30分かけて徐々に滴下した。さらに1時間攪拌して反応を行い、反応混合物を得た。得られた反応混合物を減圧下加熱してエタノールを留去し、アミノ化合物B−3 276gを得た。
(Synthesis of amino compound B-3)
In a reaction vessel equipped with a stirrer, a thermometer, a dropping device, and a temperature controller, 100.0 parts by mass (0.97 mol) of diethylenetriamine and 100 parts by mass of ethanol were heated to 40 ° C. while stirring. Next, 235.0 parts by mass (5.34 mol) of ethylene oxide was gradually added dropwise over 30 minutes while maintaining the reaction temperature at 60 ° C. or lower. The reaction was further stirred for 1 hour to obtain a reaction mixture. The obtained reaction mixture was heated under reduced pressure to distill off ethanol to obtain 276 g of amino compound B-3.
(アミノ化合物B−4の合成)
エチレンオキシドを2−メチル−テトラヒドロフランに変更し、配合量および反応時間を表1に記載のとおり変更した以外は、アミノ化合物B−3の合成例と同様にして、アミノ化合物B−4を得た。
(Synthesis of amino compound B-4)
Amino compound B-4 was obtained in the same manner as in the synthesis example of amino compound B-3 except that ethylene oxide was changed to 2-methyl-tetrahydrofuran and the blending amount and reaction time were changed as shown in Table 1.
(アミノ化合物B−5の合成)
攪拌装置、温度計、還流管、滴下装置および温度調整装置を取り付けた反応容器中で、攪拌しながらテトラエチレンペンタミン100.0質量部(0.53mol)およびエタノール100質量部を40℃まで加温した。次に、反応温度を40℃以下に保持しつつ、8−ブロモ−1−オクタノール851.5質量部(4.08mol)を30分かけて徐々に滴下した。さらに1.5時間攪拌して反応を行い、反応混合物を得た。得られた反応混合物を減圧下加熱してエタノールを留去し、アミノ化合物B−5 1288gを得た。
(Synthesis of amino compound B-5)
In a reaction vessel equipped with a stirrer, thermometer, reflux tube, dropping device and temperature controller, add 100.0 parts by mass of tetraethylenepentamine (0.53 mol) and 100 parts by mass of ethanol to 40 ° C while stirring. Warm up. Next, 851.5 parts by mass (4.08 mol) of 8-bromo-1-octanol was gradually added dropwise over 30 minutes while maintaining the reaction temperature at 40 ° C. or lower. The reaction was further stirred for 1.5 hours to obtain a reaction mixture. The obtained reaction mixture was heated under reduced pressure to distill off ethanol to obtain 1288 g of amino compound B-5.
(アミノ化合物B−6の合成)
攪拌装置、温度計、還流管、滴下装置および温度調整装置を取り付けた反応容器中で、攪拌しながらブチレンジアミン100.0質量部(1.14mol)およびエタノール100質量部を40℃まで加温した。次に、反応温度を40℃以下に保持しつつ、エチレンイミン215.0質量部(5.02mol)を30分かけて徐々に滴下した。さらに1時間攪拌して反応を行い、反応混合物を得た。得られた反応混合物を減圧下加熱してエタノールを留去し、アミノ化合物B−6 216gを得た。
(Synthesis of amino compound B-6)
While stirring, 100.0 parts by mass (1.14 mol) of butylenediamine and 100 parts by mass of ethanol were heated to 40 ° C. in a reaction vessel equipped with a stirrer, a thermometer, a reflux tube, a dropping device, and a temperature controller. . Next, 215.0 parts by mass (5.02 mol) of ethyleneimine was gradually added dropwise over 30 minutes while maintaining the reaction temperature at 40 ° C. or lower. The reaction was further stirred for 1 hour to obtain a reaction mixture. The obtained reaction mixture was heated under reduced pressure to distill off ethanol to obtain 216 g of amino compound B-6.
(アミノ化合物B−7の合成)
エチレンイミンを8−ブロモ−1−アミノオクタンに変更し、配合量を表1に記載のとおり変更した以外は、アミノ化合物B−6の合成例と同様にして、アミノ化合物B−7を得た。
(Synthesis of Amino Compound B-7)
Amino compound B-7 was obtained in the same manner as in the synthesis example of amino compound B-6 except that ethyleneimine was changed to 8-bromo-1-aminooctane and the blending amount was changed as shown in Table 1. .
得られたアミノ化合物の構造を表2に示す。表中、nは構造式(1)のアミノ構造単位の繰り返し数を表し、mはR3が構造式(2)である場合のエーテル繰り返し数を表す。また、表中の基数は、アミノ化合物が1分子内に有する末端水酸基または末端アミノ基の数を表す。 The structure of the obtained amino compound is shown in Table 2. In the table, n represents the number of repeating amino structural units of the structural formula (1), and m represents the number of repeating ethers when R 3 is the structural formula (2). The number of groups in the table represents the number of terminal hydroxyl groups or terminal amino groups that the amino compound has in one molecule.
<トナー担持体1の作製>
表面層4の材料として、イソシアネート基末端プレポリマーA−1 617.9質量部に対し、
アミノ化合物B−1 34.2質量部、
カーボンブラック(商品名、MA230;三菱化学社製)117.4質量部、および、
ウレタン樹脂微粒子(商品名、アートパールC−400;根上工業社製)130.4質量部、
を攪拌し、混合した。
<Preparation of Toner Carrier 1>
As a material of the surface layer 4, with respect to 617.9 parts by mass of the isocyanate group-terminated prepolymer A-1,
34.2 parts by mass of amino compound B-1
Carbon black (trade name, MA230; manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) 117.4 parts by mass, and
130.4 parts by mass of urethane resin fine particles (trade name, Art Pearl C-400; manufactured by Negami Kogyo Co., Ltd.)
Were stirred and mixed.
次に、総固形分比が30質量%となるようにメチルエチルケトン(以下「MEK」ともいう。)を加えた後、サンドミルにて混合した。次いで、さらに、MEKで粘度を10cps以上13cps以下に調整して表面層形成用塗料を調製した。 Next, methyl ethyl ketone (hereinafter also referred to as “MEK”) was added so that the total solid content ratio was 30% by mass, and then mixed in a sand mill. Subsequently, the viscosity was further adjusted to 10 cps or more and 13 cps or less with MEK to prepare a coating material for forming a surface layer.
先に作製した弾性ローラーD−1を、表面層形成用塗料に浸漬して、弾性ローラーD−1の弾性層の表面に当該塗料の塗膜を形成し、乾燥させた。さらに、温度150℃にて1時間加熱処理することで弾性層の外周面を被覆するように膜厚15μmの表面層を設け、トナー担持体1を作製した。 The elastic roller D-1 produced previously was immersed in the coating material for surface layer formation, the coating film of the said coating material was formed on the surface of the elastic layer of the elastic roller D-1, and it was dried. Further, a heat treatment was performed at a temperature of 150 ° C. for 1 hour to provide a surface layer having a film thickness of 15 μm so as to cover the outer peripheral surface of the elastic layer, and thus a toner carrier 1 was produced.
<トナー担持体2〜7の作製>
表面層4の材料として、下記表3の材料を用いた以外は、トナー担持体1の作製と同様に表面層形成用塗料を調製した。そして、各塗料を弾性ローラーD−1に対して、トナー担持体1の作製と同様にして塗布、乾燥および加熱を行ってトナー担持体2〜7を作製した。
<Preparation of toner carrier 2-7>
A coating material for forming a surface layer was prepared in the same manner as the preparation of the toner carrier 1 except that the material shown in Table 3 below was used as the material for the surface layer 4. Then, each of the coating materials was applied to the elastic roller D-1 in the same manner as the preparation of the toner carrier 1, dried and heated to prepare toner carriers 2 to 7.
<トナー担持体8の作製>
表面層4の材料として、イソシアネート基末端プレポリマーA−2 632.8質量部に対し、
ペンタエリスリトール19.5質量部、
カーボンブラック(商品名、MA230;三菱化学社製)117.4質量部、および、
ウレタン樹脂微粒子(商品名、アートパールC−400;根上工業社製)130.5質量部、
を攪拌し、混合した。
<Preparation of Toner Carrier 8>
As a material of the surface layer 4, with respect to 632.8 parts by mass of the isocyanate group-terminated prepolymer A-2,
19.5 parts by mass of pentaerythritol,
Carbon black (trade name, MA230; manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) 117.4 parts by mass, and
130.5 parts by mass of urethane resin fine particles (trade name, Art Pearl C-400; manufactured by Negami Kogyo Co., Ltd.)
Were stirred and mixed.
以降は、トナー担持体1の作製に係る表面層形成用塗料の調製方法と同様にしてトナー担持体8に係る表面層形成用塗料を調製した。この表面層形成用塗料をトナー担持体1の作製と同様にして弾性ローラーD−1のシリコーンゴム弾性層の表面に塗布し、乾燥させて表面層を形成し、トナー担持体8を作製した。 Thereafter, the coating material for forming the surface layer according to the toner carrier 8 was prepared in the same manner as the method for preparing the coating material for forming the surface layer according to the production of the toner carrier 1. This surface layer forming coating was applied to the surface of the silicone rubber elastic layer of the elastic roller D-1 in the same manner as the preparation of the toner carrier 1, and dried to form a surface layer, whereby a toner carrier 8 was produced.
<トナー担持体9の作製>
表面層4の材料として、イソシアネート基末端プレポリマーA−2 351.6質量部に対し、
ポリプロピレングリコール系ポリオール(商品名:エクセノール230;旭硝子社製)230 300.5質量部、
カーボンブラック(商品名、MA230;三菱化学社製)117.4質量部、および、
ウレタン樹脂微粒子(商品名、アートパールC−400;根上工業社製)130.5質量部、
を攪拌し、混合した。
<Preparation of Toner Carrier 9>
As a material of the surface layer 4, with respect to 351.6 parts by mass of isocyanate group-terminated prepolymer A-2,
300.5 parts by mass of a polypropylene glycol-based polyol (trade name: Exenol 230; manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.)
Carbon black (trade name, MA230; manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) 117.4 parts by mass, and
130.5 parts by mass of urethane resin fine particles (trade name, Art Pearl C-400; manufactured by Negami Kogyo Co., Ltd.)
Were stirred and mixed.
以降は、トナー担持体1の作製に係る表面層形成用塗料の調製方法と同様にしてトナー担持体9に係る表面層形成用塗料を調製した。この表面層形成用塗料をトナー担持体1の作製と同様にして弾性ローラーD−1のシリコーンゴム弾性層の表面に塗布し、乾燥させて表面層を形成し、トナー担持体9を作製した。 Thereafter, the coating material for forming the surface layer according to the toner carrier 9 was prepared in the same manner as the method for preparing the coating material for forming the surface layer related to the production of the toner carrier 1. This surface layer forming coating was applied to the surface of the silicone rubber elastic layer of the elastic roller D-1 in the same manner as the preparation of the toner carrier 1 and dried to form a surface layer, whereby a toner carrier 9 was produced.
<磁性体1の製造>
硫酸第一鉄水溶液中に、鉄原子に対して1.1当量の苛性ソーダ溶液、鉄原子に対してリン原子換算で0.15質量%となる量のP2O5、鉄原子に対してケイ素原子換算で0.50質量%となる量のSiO2を混合し、水酸化第一鉄を含む水溶液を調製した。水溶液のpHを7.5とし、空気を吹き込みながら85℃で酸化反応を行い、種晶を有するスラリー液を調製した。
<Manufacture of magnetic body 1>
In a ferrous sulfate aqueous solution, 1.1 equivalent of a caustic soda solution with respect to iron atoms, P 2 O 5 in an amount of 0.15% by mass in terms of phosphorus atoms with respect to iron atoms, silicon with respect to iron atoms An aqueous solution containing ferrous hydroxide was prepared by mixing SiO 2 in an amount of 0.50% by mass in terms of atoms. The pH of the aqueous solution was set to 7.5, and an oxidation reaction was performed at 85 ° C. while blowing air to prepare a slurry liquid having seed crystals.
次いで、このスラリー液に当初のアルカリ量(苛性ソーダのナトリウム成分)に対して1.1当量となるよう硫酸第一鉄水溶液を加えた後、スラリー液をpH7.4に維持して、空気を吹き込みながら酸化反応を進め、磁性酸化鉄を含むスラリー液を得た。濾過し、洗浄した後、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させずに別の水系媒体中に投入し、攪拌するとともにスラリーを循環させながらピンミルにて再分散させ、再分散液のpHを5.0に調整した。そして、攪拌しながらn−ヘキシルトリメトキシシランを磁性酸化鉄100質量部に対して1.5質量部(磁性酸化鉄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、加水分解を行った。その後、攪拌を十分行うとともにスラリーを循環させながらピンミルにて分散を行い、分散液のpHを8.6にして疎水化処理を行った。得られた疎水性磁性体をフィルタープレスにて濾過し、多量の水で洗浄した後に100℃で15分、90℃で30分乾燥させ、得られた粒子を解砕処理して体積平均粒径(DV)が0.22μmの磁性体1を得た。 Next, after adding an aqueous ferrous sulfate solution to this slurry so as to have 1.1 equivalents with respect to the initial alkali amount (sodium component of caustic soda), the slurry is maintained at pH 7.4 and air is blown into it. While proceeding the oxidation reaction, a slurry liquid containing magnetic iron oxide was obtained. After filtration and washing, the water-containing slurry 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 put into another aqueous medium without being dried, stirred and redispersed with a pin mill while circulating the slurry, and the pH of the redispersed liquid was adjusted to 5.0. Then, 1.5 parts by mass of n-hexyltrimethoxysilane was added to 100 parts by mass of magnetic iron oxide with stirring (the amount of magnetic iron oxide was calculated as a value obtained by subtracting the water content from the water-containing sample), and water was added. Decomposition was performed. Thereafter, the mixture was sufficiently stirred and dispersed with a pin mill while circulating the slurry, and the pH of the dispersion was adjusted to 8.6 to perform a hydrophobic treatment. The obtained hydrophobic magnetic material is filtered with a filter press, washed with a large amount of water, dried at 100 ° C. for 15 minutes, and then at 90 ° C. for 30 minutes. A magnetic material 1 having a (DV) of 0.22 μm was obtained.
<スルホン酸系重合体1の製造>
還流管、攪拌機、温度計、窒素導入管、滴下装置および減圧装置を備えた加圧可能な反応容器に、
溶媒として、メタノール250部、2−ブタノン150部および2−プロパノール100部、
モノマーとして、スチレン87部、アクリル酸ブチル12部および2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸(以下「AMPS」ともいう。)7部
を添加して攪拌しながら還流温度まで加熱した。これに、重合開始剤であるt−ブチルペルオキシ−2−エチルヘキサノエート0.45部を2−ブタノン20部で希釈した溶液を30分かけて滴下して5時間攪拌を継続した。さらにt−ブチルペルオキシ−2−エチルヘキサノエート0.28部を2−ブタノン20部で希釈した溶液を30分かけて滴下して、さらに5時間攪拌して重合を終了した。
<Production of sulfonic acid polymer 1>
To a pressurizable reaction vessel equipped with a reflux tube, a stirrer, a thermometer, a nitrogen introduction tube, a dropping device and a decompression device
As a solvent, 250 parts of methanol, 150 parts of 2-butanone and 100 parts of 2-propanol,
As monomers, 87 parts of styrene, 12 parts of butyl acrylate and 7 parts of 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid (hereinafter also referred to as “AMPS”) were added and heated to reflux temperature with stirring. A solution obtained by diluting 0.45 part of t-butylperoxy-2-ethylhexanoate as a polymerization initiator with 20 parts of 2-butanone was added dropwise thereto over 30 minutes, and stirring was continued for 5 hours. Further, a solution obtained by diluting 0.28 part of t-butylperoxy-2-ethylhexanoate with 20 parts of 2-butanone was added dropwise over 30 minutes, and the mixture was further stirred for 5 hours to complete the polymerization.
重合溶媒を減圧留去した後に得られた重合体を150メッシュのスクリーンを装着したカッターミルを用いて100μm以下に粗粉砕した。得られた重合体のガラス転移温度(Tg)は70℃であった。得られたスルホン酸系重合体1の組成を表4に示す。 The polymer obtained after the polymerization solvent was distilled off under reduced pressure was coarsely pulverized to 100 μm or less using a cutter mill equipped with a 150 mesh screen. The glass transition temperature (Tg) of the obtained polymer was 70 ° C. The composition of the resulting sulfonic acid polymer 1 is shown in Table 4.
<スルホン酸系重合体2〜6の製造>
スルホン酸系重合体1の製造において、使用するモノマーを表4に示す内容に変更する以外は、スルホン酸系重合体1と同様にし、スルホン酸系重合体2〜6を得た。得られたスルホン酸系重合体の組成を表4に記す。
<Production of sulfonic acid polymers 2 to 6>
In the production of the sulfonic acid polymer 1, sulfonic acid polymers 2 to 6 were obtained in the same manner as the sulfonic acid polymer 1, except that the monomers used were changed to those shown in Table 4. The composition of the obtained sulfonic acid polymer is shown in Table 4.
なお、表中の数字は質量部数を示す。 In addition, the number in a table | surface shows a mass part number.
※1:スルホン酸メチルエステルは、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸メチルエステル
<非晶質ポリエステル樹脂1の製造>
冷却管、攪拌機および窒素導入管の付いた反応槽中に、表5に示す、無水トリメリット酸以外のモノマー成分を、表5に示すモル比で入れ、230℃で窒素気流下に生成する水を留去しながら10時間反応させた。この際、触媒としては、チタン系触媒(チタニウムジヒドロキシビス(トリエタノールアミネート))を、酸およびアルコールのモノマー総量100部に対して、0.25部添加した。
* 1: Methyl sulfonate is 2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid methyl ester <Production of amorphous polyester resin 1>
A monomer component other than trimellitic anhydride shown in Table 5 in a reaction vessel equipped with a cooling pipe, a stirrer and a nitrogen introduction pipe is put in a molar ratio shown in Table 5 and water generated at 230 ° C. under a nitrogen stream. The mixture was allowed to react for 10 hours while distilling off. At this time, as a catalyst, 0.25 part of a titanium-based catalyst (titanium dihydroxybis (triethanolaminate)) was added to 100 parts of the total monomer of acid and alcohol.
次いで、20mmHgの減圧下に反応させ、酸価が1mgKOH/gになった時点で180℃に冷却し、無水トリメリット酸を表5に示すモル比で添加し、常圧密閉下2時間反応後取り出し、室温まで冷却後、粉砕して非晶質ポリエステル樹脂1を得た。得られた非晶質ポリエステル樹脂1の物性を表5に示す。 Next, the reaction was carried out under a reduced pressure of 20 mmHg. When the acid value reached 1 mgKOH / g, the mixture was cooled to 180 ° C., trimellitic anhydride was added at a molar ratio shown in Table 5, and the reaction was performed for 2 hours under atmospheric pressure sealing. The amorphous polyester resin 1 was obtained by taking out, cooling to room temperature, and pulverizing. Table 5 shows the physical properties of the obtained amorphous polyester resin 1.
<非晶質ポリエステル樹脂2〜8の製造>
表5に示すようなモノマー成分および配合に変更した以外は、非晶質ポリエステル樹脂の製造例1と同様にして、非晶質ポリエステル樹脂2〜8を得た。得られた非晶質ポリエステル樹脂2〜8の組成および物性を表5に示す。
<Manufacture of amorphous polyester resins 2-8>
Amorphous polyester resins 2 to 8 were obtained in the same manner as in Production Example 1 of the amorphous polyester resin except that the monomer components and the blending were changed as shown in Table 5. Table 5 shows the composition and physical properties of the obtained amorphous polyester resins 2 to 8.
<トナー1の製造例>
イオン交換水720質量部に0.1M−Na3PO4水溶液450質量部を投入して60℃に加温した後、1.0M−CaCl2水溶液67.7質量部を添加して、分散剤を含む水系媒体を得た。
・スチレン78.0質量部
・n−ブチルアクリレート22.0質量部
・ジビニルベンゼン0.48質量部
・スルホン酸系重合体11.5質量部
・磁性体170.0質量部
・非晶質ポリエステル樹脂15.0質量部
上記処方をアトライター(三井三池化工機(株))を用いて均一に分散混合して重合性単量体組成物を得た。この重合性単量体組成物を60℃に加温し、そこにパラフィンワックス(融点72℃)を10質量部添加し、混合し、溶解させた後に重合開始剤2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)4.5質量部を溶解させた。
<Production Example of Toner 1>
After adding 450 parts by mass of 0.1 M Na 3 PO 4 aqueous solution to 720 parts by mass of ion-exchanged water and heating to 60 ° C., 67.7 parts by mass of 1.0 M CaCl 2 aqueous solution was added, and a dispersing agent was added. An aqueous medium containing was obtained.
・ Styrene 78.0 mass parts ・ N-butyl acrylate 22.0 mass parts ・ Divinylbenzene 0.48 mass parts ・ Sulphonic acid polymer 11.5 mass parts ・ Magnetic substance 170.0 mass parts ・ Amorphous polyester resin 15.0 parts by mass The above formulation was uniformly dispersed and mixed using an attritor (Mitsui Miike Chemical Co., Ltd.) to obtain a polymerizable monomer composition. This polymerizable monomer composition was heated to 60 ° C., 10 parts by mass of paraffin wax (melting point: 72 ° C.) was added thereto, mixed and dissolved, and then the polymerization initiator 2,2′-azobis (2 , 4-dimethylvaleronitrile) was dissolved in an amount of 4.5 parts by mass.
上記水系媒体中に上記重合性単量体組成物を投入し、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12000rpmで10分間攪拌し、造粒した。その後パドル攪拌翼で攪拌しつつ70℃で5時間反応させた。反応終了後、懸濁液を冷却し、塩酸を加えて洗浄した後に濾過し、乾燥させてトナー粒子1を得た。 The polymerizable monomer composition was put into the aqueous medium, and the mixture was granulated by stirring at 12,000 rpm for 10 minutes in a TK homomixer (Special Machine Industries Co., Ltd.) in an N 2 atmosphere at 60 ° C. . Thereafter, the mixture was reacted at 70 ° C. for 5 hours while stirring with a paddle stirring blade. After completion of the reaction, the suspension was cooled, washed with hydrochloric acid and then filtered and dried to obtain toner particles 1.
このトナー粒子1を100質量部と一次粒径12nmのシリカ粒子にヘキサメチルジシラザンで処理した後シリコーンオイルで処理し、処理後のBET比表面積値が120m2/gのシリカ微粒子0.5質量部をヘンシェルミキサーFM10C(三井三池化工機(株))に投入し、4000回転で6分間混合し、トナー1を得た。得られたトナー粒子1の重量平均粒径(D4)は8.0μmであった。トナー粒子1の製造条件と物性を表6に示す。 The toner particles 1 were treated with 100 parts by mass and silica particles having a primary particle size of 12 nm with hexamethyldisilazane and then with silicone oil, and the treated silica particles having a BET specific surface area value of 120 m 2 / g 0.5 mass Part was put into a Henschel mixer FM10C (Mitsui Miike Chemical Co., Ltd.) and mixed at 4000 rpm for 6 minutes to obtain toner 1. The obtained toner particles 1 had a weight average particle diameter (D4) of 8.0 μm. The production conditions and physical properties of the toner particles 1 are shown in Table 6.
<トナー2〜18の製造>
トナー粒子1の製造において、シェル用樹脂およびスルホン酸系重合体を表6に示すように変更した以外は、トナー粒子1の製造と同様にしてトナー粒子2〜15を得た。トナー2〜15の組成および物性を表6に示す。
<Manufacture of toners 2-18>
In the production of the toner particles 1, toner particles 2 to 15 were obtained in the same manner as in the production of the toner particles 1, except that the shell resin and the sulfonic acid polymer were changed as shown in Table 6. Table 6 shows the compositions and physical properties of the toners 2 to 15.
<実施例1>
(画像形成装置)
キヤノン製プリンターLBP7700Cを改造して画像出力評価に用いた。改造点としては、現像装置のトナー供給部材を図2に示すように、トナー担持体と逆回転するようにするとともに、トナー供給部材への電圧印加をオフにした。なお、トナー担持体と静電潜像担持体の当接部の幅が1.1mmとなるように当接圧を調整した。このようにすることで、規制不良を厳しく評価することが可能となる。また、規制部材(ブレード)への電圧印加もオフとし、高温高湿環境下でのカブリを厳しく評価するように改造を施した。
<Example 1>
(Image forming device)
A Canon printer LBP7700C was modified and used for image output evaluation. As a modification point, as shown in FIG. 2, the toner supply member of the developing device is rotated in the reverse direction to the toner carrier, and the voltage application to the toner supply member is turned off. The contact pressure was adjusted so that the width of the contact portion between the toner carrier and the electrostatic latent image carrier was 1.1 mm. By doing in this way, it becomes possible to evaluate regulation defects strictly. Moreover, the voltage application to the regulating member (blade) was also turned off, and modifications were made so as to strictly evaluate fogging in a high temperature and high humidity environment.
このように改造した現像装置にトナー1を100g充填し、トナー担持体2を用いて現像装置を作製した。作製した現像装置をブラックステーションにセットし、高温高湿環境下(40℃/95%RH)および低温低湿環境下(15℃/10%RH)にて3000枚の画像出力を行った。なお、画像としては印字率が2%となるような横線を用い、連続通紙にて画像出力試験を行った。 The developing device thus modified was charged with 100 g of toner 1 and a toner carrying member 2 was used to produce a developing device. The developed developing device was set in a black station, and 3000 sheets of images were output in a high temperature and high humidity environment (40 ° C./95% RH) and a low temperature and low humidity environment (15 ° C./10% RH). In addition, the image output test was performed by continuous paper passing using a horizontal line with a printing rate of 2% as an image.
その結果、高温高湿環境下ではカブリの無い鮮明な画像が得られ、低温低湿環境下においてもカブリの無い良好な画像を得ることができた。評価結果を表7に示す。 As a result, a clear image without fogging was obtained under a high temperature and high humidity environment, and a good image without fogging was obtained even under a low temperature and low humidity environment. Table 7 shows the evaluation results.
本発明の実施例および比較例で行った各評価の評価方法とその判断基準について以下に述べる。 The evaluation methods for each evaluation performed in the examples and comparative examples of the present invention and the criteria for the evaluation will be described below.
<反転カブリ>
画像出力初期と3000枚画像出力後に、白画像を出力して、その反射率を東京電色社製のREFLECTMETERMODELTC−6DSを使用して測定した。一方、白画像形成前の転写紙(標準紙)についても同様に反射率を測定した。フィルターは、グリーンフィルターを用いた。白画像出力前後の反射率から、下記式を用いてカブリを算出した。
カブリ(反射率)(%)=標準紙の反射率(%)−白画像サンプルの反射率(%)
なお、カブリの判断基準は以下のとおりである。
A:非常に良好なレベル(カブリ1.0%未満)
B:良好なレベル(カブリ1.0%以上1.5%未満以下)
C:実用的には問題ないレベル(カブリ1.5%以上2.5%未満以下)
D:許容レベル(カブリ2.5%以上3.5%未満以下)
E:実用上好ましくないレベル(カブリ3.5%以上)
<黒後カブリ>
画像出力初期と3000枚画像出力後に、黒画像を出力した直後の白画像について、その反射率を東京電色社製のREFLECTMETERMODELTC−6DSを使用して測定した。一方、白画像形成前の転写紙(標準紙)についても同様に反射率を測定した。フィルターは、グリーンフィルターを用いた。白画像出力前後の反射率から、下記式を用いてカブリを算出した。
カブリ(反射率)(%)=標準紙の反射率(%)−白画像サンプルの反射率(%)
なお、カブリの判断基準は以下のとおりである。
A:非常に良好なレベル(カブリ1.0%未満)
B:良好なレベル(カブリ1.0%以上1.5%未満以下)
C:実用的には問題ないレベル(カブリ1.5%以上2.5%未満以下)
D:許容レベル(カブリ2.5%以上3.5%未満以下)
E:実用上好ましくないレベル(カブリ3.5%以上)
<実施例2〜22>
トナーとトナー担持体を表7に示したような組み合わせで現像装置を作製し、各現像装置を実施例1と同様に画像出力評価を行った。その結果、すべての現像装置で、耐久試験前後で高温高湿環境下でのカブリ、低温低湿環境下での規制不良いずれも良好な結果が得られた。評価結果を表7に示す。
<Inverted fog>
A white image was output at the initial stage of image output and after 3000 images were output, and the reflectance was measured using REFECTMETERMODELTC-6DS manufactured by Tokyo Denshoku. On the other hand, the reflectance of the transfer paper (standard paper) before white image formation was measured in the same manner. A green filter was used as the filter. The fog was calculated from the reflectance before and after the white image output using the following formula.
Fog (reflectance) (%) = reflectance of standard paper (%)-reflectance of white image sample (%)
The standard for determining fog is as follows.
A: Very good level (fogging less than 1.0%)
B: Good level (fogging of 1.0% to less than 1.5%)
C: Level that is not a problem in practical use (fog 1.5% to less than 2.5%)
D: Acceptable level (Fog 2.5% or more and less than 3.5% or less)
E: Unpreferable level for practical use (fogging of 3.5% or more)
<Black fogging>
The reflectance of the white image immediately after outputting the black image after the initial image output and 3000 image outputs was measured using REFECTMETERMODELTC-6DS manufactured by Tokyo Denshoku. On the other hand, the reflectance of the transfer paper (standard paper) before white image formation was measured in the same manner. A green filter was used as the filter. The fog was calculated from the reflectance before and after the white image output using the following formula.
Fog (reflectance) (%) = reflectance of standard paper (%)-reflectance of white image sample (%)
The standard for determining fog is as follows.
A: Very good level (fogging less than 1.0%)
B: Good level (fogging of 1.0% to less than 1.5%)
C: Level that is not a problem in practical use (fog 1.5% to less than 2.5%)
D: Acceptable level (Fog 2.5% or more and less than 3.5% or less)
E: Unpreferable level for practical use (fogging of 3.5% or more)
<Examples 2 to 22>
A developing device was produced by combining the toner and the toner carrier as shown in Table 7, and the image output of each developing device was evaluated in the same manner as in Example 1. As a result, in all developing devices, good results were obtained for both fogging in a high temperature and high humidity environment and poor regulation in a low temperature and low humidity environment before and after the durability test. Table 7 shows the evaluation results.
<参考例1〜3>
トナーとトナー担持体を表7に示したような組み合わせで現像装置を作製し、各現像装置を実施例1と同様に画像出力評価を行った。その結果、すべての現像装置で、耐久試験前後で高温高湿環境下でのカブリ、低温低湿環境下での規制不良いずれも実用的には問題の無い結果が得られた。評価結果を表7に示す。
<Reference Examples 1-3>
A developing device was produced by combining the toner and the toner carrier as shown in Table 7, and the image output of each developing device was evaluated in the same manner as in Example 1. As a result, in all the developing devices, the fogging in the high temperature and high humidity environment and the poor regulation in the low temperature and low humidity environment before and after the durability test were practically satisfactory. Table 7 shows the evaluation results.
<比較例1、2>
トナーとトナー担持体を表7に示したような組み合わせで現像装置を作製し、各現像装置を実施例1と同様に画像出力評価を行った。その結果、いずれの現像装置も、低温低湿環境下での規制不良は実用的には問題の無い結果だったものの、高温高湿環境下でのカブリが悪かった。評価結果を表7に示す。
<Comparative Examples 1 and 2>
A developing device was produced by combining the toner and the toner carrier as shown in Table 7, and the image output of each developing device was evaluated in the same manner as in Example 1. As a result, in any of the developing devices, the poor regulation under the low temperature and low humidity environment was practically no problem, but the fog under the high temperature and high humidity environment was bad. Table 7 shows the evaluation results.
<トナー担持体10の作製>
(基体の用意)
基体2として、外径10mm(直径)で算術平均粗さRa0.2μmの研削加工したアルミニウム製円筒管にプライマー(商品名、DY35−051;東レダウコーニング社製)を塗布、焼き付けを行った。
<Preparation of Toner Carrier 10>
(Preparation of substrate)
As the substrate 2, a primer (trade name, DY35-051; manufactured by Toray Dow Corning) was applied and baked on a ground aluminum cylindrical tube having an outer diameter of 10 mm (diameter) and an arithmetic average roughness Ra of 0.2 μm.
(弾性ローラーの作製)
上記のように用意した基体を金型に配置し、以下の材料を混合した付加型シリコーンゴム組成物を金型内に形成されたキャビティに注入した。
・液状シリコーンゴム材料(商品名、SE6724A/B;東レ・ダウコーニング社製) 100質量部、
・カーボンブラック(商品名、トーカブラック#4300;東海カーボン社製) 15質量部、
・耐熱性付与剤としてのシリカ粒子 0.2質量部、
・白金触媒 0.1質量部。
(Production of elastic roller)
The base prepared as described above was placed in a mold, and an addition type silicone rubber composition in which the following materials were mixed was injected into a cavity formed in the mold.
Liquid silicone rubber material (trade name, SE6724A / B; manufactured by Toray Dow Corning) 100 parts by mass,
Carbon black (trade name, Toka Black # 4300; manufactured by Tokai Carbon Co., Ltd.) 15 parts by mass
-0.2 parts by mass of silica particles as heat resistance imparting agent,
-Platinum catalyst 0.1 mass part.
続いて、金型を加熱してシリコーンゴムを温度150℃で15分間加硫して硬化させた。周面に硬化したシリコーンゴム層が形成された基体を金型から脱型した後、当該基体を、さらに温度180℃で1時間加熱して、シリコーンゴム層の硬化反応を完了させた。こうして、基体1の外周に膜厚0.5mm、直径11mmのシリコーンゴム弾性層が形成された弾性ローラーD−2を作製した。 Subsequently, the mold was heated to cure and cure the silicone rubber at a temperature of 150 ° C. for 15 minutes. The substrate on which the cured silicone rubber layer was formed on the peripheral surface was removed from the mold, and then the substrate was further heated at a temperature of 180 ° C. for 1 hour to complete the curing reaction of the silicone rubber layer. Thus, an elastic roller D-2 in which a silicone rubber elastic layer having a film thickness of 0.5 mm and a diameter of 11 mm was formed on the outer periphery of the substrate 1 was produced.
(表面層の作製)
表面層4の材料として、イソシアネート基末端プレポリマーA−1 617.9質量部に対し、
アミノ化合物B−1 34.2質量部、
カーボンブラック(商品名、MA230;三菱化学社製) 117.4質量部、および、
ウレタン樹脂微粒子(商品名、アートパールC−400;根上工業社製)130.4質量部、
を攪拌し、混合した。
(Preparation of surface layer)
As a material of the surface layer 4, with respect to 617.9 parts by mass of the isocyanate group-terminated prepolymer A-1,
34.2 parts by mass of amino compound B-1
Carbon black (trade name, MA230; manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) 117.4 parts by mass, and
130.4 parts by mass of urethane resin fine particles (trade name, Art Pearl C-400; manufactured by Negami Kogyo Co., Ltd.)
Were stirred and mixed.
次に、総固形分比が30質量%となるようにMEKを加え、表面層形成用塗料を調製した。 Next, MEK was added so that the total solid content ratio was 30% by mass to prepare a coating material for forming a surface layer.
次に、先に作製した弾性ローラーD−2のゴムの無い部分をマスキングして垂直に立て、1500rpmで回転させ、スプレーガンを30mm/sで下降させながら上記塗料を塗布した。続いて、熱風乾燥炉中で温度180℃、20分間加熱して塗布層を硬化、乾燥させることで弾性層外周に膜厚8μmの表面層を設けトナー担持体10を作製した。 Next, the rubber-free portion of the previously produced elastic roller D-2 was masked and stood vertically, and rotated at 1500 rpm, and the paint was applied while lowering the spray gun at 30 mm / s. Subsequently, the coating layer was cured and dried by heating at a temperature of 180 ° C. for 20 minutes in a hot air drying oven, whereby a surface layer having a film thickness of 8 μm was provided on the outer periphery of the elastic layer, thereby producing a toner carrier 10.
<トナー担持体11〜16の作製>
表面層4の材料として、下記表8の材料を用いた以外は、トナー担持体10の作製と同様に表面層形成用塗料を調製した。そして、各塗料を弾性ローラーD−2に対して、トナー担持体10の作製と同様にして塗布、乾燥および加熱を行ってトナー担持体11〜17を作製した。
<Preparation of Toner Carriers 11-16>
A coating material for forming a surface layer was prepared in the same manner as the preparation of the toner carrier 10 except that the material shown in Table 8 below was used as the material for the surface layer 4. Then, each of the coating materials was applied to the elastic roller D-2 in the same manner as the preparation of the toner carrier 10, dried and heated to prepare toner carriers 11 to 17.
<実施例23>
キヤノン製プリンターLBP3100用を改造して画像出力評価に用いた。改造点としては、図4に示すようにトナー担持体7が静電潜像担持体に当接するように改造した。なお、トナー担持体と静電潜像担持体の当接部の幅が1.0mmとなるように当接圧を調整した。トナー供給部材が無いことからトナー担持体上のトナーをかき取ることができず、規制不良としては非常に厳しい評価条件である。また、トナー供給部材が無いことでトナーの帯電量も低くなるため、高温高湿環境下でのカブリにも厳しい条件である。
<Example 23>
A Canon printer LBP3100 was modified and used for image output evaluation. As a modification point, as shown in FIG. 4, the toner carrier 7 was modified so as to contact the electrostatic latent image carrier. The contact pressure was adjusted so that the width of the contact portion between the toner carrier and the electrostatic latent image carrier was 1.0 mm. Since there is no toner supply member, the toner on the toner carrier cannot be scraped off, which is a very strict evaluation condition for poor regulation. Further, since there is no toner supply member, the charge amount of the toner is also low, so that it is a severe condition for fogging in a high temperature and high humidity environment.
このように改造した現像装置にトナー1を50g充填し、トナー担持体10を用いて現像装置を作製した。作製した現像装置を用い、高温高湿環境下(40℃/95%RH)および低温低湿環境下(15℃/10%RH)にて1500枚の画像出力を行った。なお、画像としては印字率が2%となるような横線を用い、連続通紙にて画像出力試験を行った。 The developing device thus modified was filled with 50 g of toner 1, and a developing device was produced using the toner carrier 10. Using the developed developing apparatus, 1500 images were output in a high temperature and high humidity environment (40 ° C./95% RH) and a low temperature and low humidity environment (15 ° C./10% RH). In addition, the image output test was performed by continuous paper passing using a horizontal line with a printing rate of 2% as an image.
その結果、高温高湿環境下ではカブリの無い鮮明な画像が得られ、低温低湿環境下においてもカブリの無い良好な画像を得ることができた。評価結果を表9に示す。 As a result, a clear image without fogging was obtained under a high temperature and high humidity environment, and a good image without fogging was obtained even under a low temperature and low humidity environment. Table 9 shows the evaluation results.
<実施例24〜29>
トナーとトナー担持体を表9に示したような組み合わせで現像装置を作製し、各現像装置を実施例23と同様に画像出力評価を行った。その結果、すべての現像装置で、耐久試験前後で高温高湿環境下での反転カブリ、低温低湿環境下での黒後カブリいずれも良好な結果が得られた。評価結果を表9に示す。
<Examples 24-29>
A developing device was produced by combining the toner and the toner carrier as shown in Table 9, and the image output of each developing device was evaluated in the same manner as in Example 23. As a result, in all developing apparatuses, good results were obtained both before and after the endurance test in the reverse fog in a high temperature and high humidity environment and in the post-black fog in a low temperature and low humidity environment. Table 9 shows the evaluation results.
1 トナー担持体
2 基体
3 弾性層
4 表面層
5 静電潜像担持体(感光体)
6 帯電ローラー
7 トナー担持体
8 トナー供給部材
9 現像装置
10 転写部材(転写ローラー)
11 クリーナー容器
12 クリーニングブレード
13 定着装置
14 ピックアップローラー
15 転写材(紙)
16 レーザー発生装置
17 規制部材
18 金属板
19 トナー
20 攪拌部材
21 マグネット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Toner carrier 2 Base body 3 Elastic layer 4 Surface layer 5 Electrostatic latent image carrier (photoreceptor)
6 Charging roller 7 Toner carrier 8 Toner supply member 9 Developing device 10 Transfer member (transfer roller)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Cleaner container 12 Cleaning blade 13 Fixing apparatus 14 Pickup roller 15 Transfer material (paper)
16 Laser generator 17 Restriction member 18 Metal plate 19 Toner 20 Stirring member 21 Magnet
Claims (10)
該現像装置が、
該静電潜像を現像するためのトナー、
該トナーを担持するためのトナー担持体、および、
該トナー担持体に担持された該トナーの層厚を規制するための規制部材、
を有し、
該トナーが、トナー粒子および無機微粒子を有し、
該トナー粒子が、
結着樹脂、
磁性体、および、
スルホン酸基、スルホン酸塩基またはスルホン酸エステル基を有する重合体または共重合体、
を含有し、
X線光電子分光分析によって測定される該トナー粒子の表面に存在する炭素原子の存在量をAとし、該トナー粒子の表面に存在する硫黄原子の存在量をEとしたとき、
Eが、0.09atomic%以上0.37atomic%以下であり、
Aに対するEの比であるE/Aが、0.0010以上0.0040以下であり、
該トナー担持体が、
基体、
弾性層、および、
ウレタン樹脂を含む表面層、
を有し、
該ウレタン樹脂が、
下記構造式(1)で示される化合物と、
ポリイソシアネートと、
の反応に由来する部分構造を有する
ことを特徴とする現像装置。
(構造式(1)中、
nは、1以上4以下の整数であり
R3は、各々独立に、下記(a)〜(c)からなる群から選ばれるいずれかを表し、
(a)炭素数2以上8以下のヒドロキシアルキル基、
(b)炭素数2以上8以下のアミノアルキル基、
(c)下記構造式(2)で示される基、
R4は、炭素数2以上4以下のアルキレン基を表す。)
(構造式(2)中、
mは、2以上3以下の整数であり、
R5は、炭素数2以上5以下のアルキレン基を表す。) In a developing device for developing an electrostatic latent image formed on the surface of an electrostatic latent image carrier to form a toner image on the surface of the electrostatic latent image carrier,
The developing device is
Toner for developing the electrostatic latent image;
A toner carrier for carrying the toner, and
A regulating member for regulating the layer thickness of the toner carried on the toner carrier;
Have
The toner has toner particles and inorganic fine particles;
The toner particles are
Binder resin,
Magnetic material and
A polymer or copolymer having a sulfonic acid group, a sulfonic acid group or a sulfonic acid ester group,
Containing
When the amount of carbon atoms present on the surface of the toner particles measured by X-ray photoelectron spectroscopy is A, and the amount of sulfur atoms present on the surface of the toner particles is E,
E is 0.09 atomic% or more and 0.37 atomic% or less,
E / A which is a ratio of E to A is 0.0010 or more and 0.0040 or less,
The toner carrier is
Substrate,
An elastic layer, and
Surface layer containing urethane resin,
Have
The urethane resin is
A compound represented by the following structural formula (1);
Polyisocyanate,
A developing device having a partial structure derived from the reaction of
(In structural formula (1),
n is an integer of 1 or more and 4 or less, each R 3 independently represents any one selected from the group consisting of the following (a) to (c):
(A) a hydroxyalkyl group having 2 to 8 carbon atoms,
(B) an aminoalkyl group having 2 to 8 carbon atoms,
(C) a group represented by the following structural formula (2),
R 4 represents an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms. )
(In structural formula (2),
m is an integer of 2 to 3,
R 5 represents an alkylene group having 2 to 5 carbon atoms. )
前記トナー粒子が、コアおよびシェルを有するコアシェル構造を有し、
該シェルが、
該非晶質ポリエステル樹脂、および、
前記スルホン酸基、スルホン酸塩基またはスルホン酸エステル基を有する重合体または共重合体、
を含有し、
該非晶質ポリエステル樹脂の酸価が、0.1mgKOH/g以上5.0mgKOH/g以下である
請求項1に記載の現像装置 The toner particles further contain an amorphous polyester resin, and
The toner particles have a core-shell structure having a core and a shell;
The shell
The amorphous polyester resin, and
A polymer or copolymer having the sulfonic acid group, sulfonic acid group or sulfonic acid ester group,
Containing
The developing device according to claim 1, wherein the acid value of the amorphous polyester resin is 0.1 mgKOH / g or more and 5.0 mgKOH / g or less.
該多価アルコールのうち、その80モル%以上が、プロピレンオキサイド平均付加モル数が1.8以上2.1以下のビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物である
請求項2に記載の現像装置 The amorphous polyester resin is a resin obtained by polycondensation of a polyhydric alcohol and a polycarboxylic acid,
3. The developing device according to claim 2, wherein 80 mol% or more of the polyhydric alcohol is a bisphenol A propylene oxide adduct having an average addition number of propylene oxide of 1.8 to 2.1.
該現像装置が、
該静電潜像を現像するためのトナー、
該トナーを担持するためのトナー担持体、および、
該トナー担持体に担持された該トナーの層厚を規制するための規制部材
を有し、
該トナーが、トナー粒子および無機微粒子を有し、
該トナー粒子が、
結着樹脂、
磁性体、および、
スルホン酸基、スルホン酸塩基またはスルホン酸エステル基を有する重合体または共重合体、
を含有し、
該トナー粒子の表面に存在する炭素原子の存在量をAとし、表面に存在する硫黄原子の存在量をEとしたとき、
Eが、0.09atomic%以上0.37atomic%以下であり、
Aに対するEの比であるE/Aが、0.0010以上0.0040以下であり、
該トナー担持体が、
基体、
弾性層、および、
ウレタン樹脂を含む表面層、
を有し、
該ウレタン樹脂が、
下記構造式(1)で示される化合物と、
ポリイソシアネートと、
の反応に由来する部分構造を有する
ことを特徴とする現像方法。
(構造式(1)中、
nは、1以上4以下の整数であり
R3は、各々独立に、下記(a)〜(c)からなる群から選ばれるいずれかを表し、
(a)炭素数2以上8以下のヒドロキシアルキル基、
(b)炭素数2以上8以下のアミノアルキル基、
(c)下記構造式(2)で示される基、
R4は、炭素数2以上4以下のアルキレン基を表す。)
(構造式(2)中、
mは、2以上3以下の整数であり、
R5は、炭素数2以上5以下のアルキレン基を表す。) In a developing method for developing a latent electrostatic image formed on the surface of an electrostatic latent image carrier using a developing device to form a toner image on the surface of the electrostatic latent image carrier,
The developing device is
Toner for developing the electrostatic latent image;
A toner carrier for carrying the toner, and
A regulating member for regulating the layer thickness of the toner carried on the toner carrying body;
The toner has toner particles and inorganic fine particles;
The toner particles are
Binder resin,
Magnetic material and
A polymer or copolymer having a sulfonic acid group, a sulfonic acid group or a sulfonic acid ester group,
Containing
When the amount of carbon atoms present on the surface of the toner particles is A and the amount of sulfur atoms present on the surface is E,
E is 0.09 atomic% or more and 0.37 atomic% or less,
E / A which is a ratio of E to A is 0.0010 or more and 0.0040 or less,
The toner carrier is
Substrate,
An elastic layer, and
Surface layer containing urethane resin,
Have
The urethane resin is
A compound represented by the following structural formula (1);
Polyisocyanate,
A developing method characterized by having a partial structure derived from the above reaction.
(In structural formula (1),
n is an integer of 1 or more and 4 or less, each R 3 independently represents any one selected from the group consisting of the following (a) to (c):
(A) a hydroxyalkyl group having 2 to 8 carbon atoms,
(B) an aminoalkyl group having 2 to 8 carbon atoms,
(C) a group represented by the following structural formula (2),
R 4 represents an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms. )
(In structural formula (2),
m is an integer of 2 to 3,
R 5 represents an alkylene group having 2 to 5 carbon atoms. )
前記トナーが、コアおよびシェルを有するコアシェル構造を有し、
該シェルが、
該非晶質ポリエステル樹脂、および、
前記スルホン酸基、スルホン酸塩基またはスルホン酸エステル基を有する重合体または共重合体、
を含有し、
該ポリエステル樹脂の酸価が、0.1mgKOH/g以上5.0mgKOH/g以下である
請求項5に記載の現像方法。 The toner particles further contain an amorphous polyester resin, and
The toner has a core-shell structure having a core and a shell;
The shell
The amorphous polyester resin, and
A polymer or copolymer having the sulfonic acid group, sulfonic acid group or sulfonic acid ester group,
Containing
The developing method according to claim 5, wherein the acid value of the polyester resin is 0.1 mgKOH / g or more and 5.0 mgKOH / g or less.
該多価アルコールのうち、その80モル%以上が、プロピレンオキサイド平均付加モル数が1.8以上2.1以下のビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物である
請求項6に記載の現像方法。 The amorphous polyester resin is a resin obtained by polycondensation of a polyhydric alcohol and a polycarboxylic acid,
The developing method according to claim 6, wherein 80 mol% or more of the polyhydric alcohol is a bisphenol A propylene oxide adduct having an average addition number of propylene oxide of 1.8 to 2.1.
該静電潜像担持体の表面に静電潜像を形成するための像露光装置、および、
該静電潜像担持体の表面に形成された静電潜像を現像するための現像装置、
を有する画像形成装置において、
該現像装置が、請求項1〜4のいずれか1項に記載の現像装置である
ことを特徴とする画像形成装置。 Electrostatic latent image carrier,
An image exposure apparatus for forming an electrostatic latent image on the surface of the electrostatic latent image carrier; and
A developing device for developing the electrostatic latent image formed on the surface of the electrostatic latent image carrier;
In an image forming apparatus having
An image forming apparatus, wherein the developing device is the developing device according to claim 1.
該静電潜像担持体の表面に形成された静電潜像を現像する現像工程、
を有する画像形成方法において、
該現像工程が、請求項5〜8のいずれか1項に記載の現像方法によって行われる
ことを特徴とする画像形成方法。 An image exposure process for forming an electrostatic latent image on the surface of the electrostatic latent image carrier; and
A developing step of developing the electrostatic latent image formed on the surface of the electrostatic latent image carrier;
In an image forming method having
An image forming method, wherein the developing step is performed by the developing method according to claim 5.
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