JP3856744B2 - Toner external additive for electrostatic image development - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真法、静電記録法等における静電荷像を現像するために使用する静電荷像現像用トナー外添剤に関する。高画質化のために用いる小粒径トナー用の外添剤に関する。
【0002】
【従来の技術】
電子写真法等で使用する乾式現像剤は、結着樹脂中に着色剤を分散したトナーそのものを用いる一成分現像剤と、そのトナーにキャリアを混合した二成分現像剤とに大別でき、そしてこれらの現像剤を用いてコピー操作を行う場合、プロセス適合性を有するためには、現像剤が流動性、耐ケーキング性、定着性、帯電性、クリーニング性等に優れていることが必要である。そして特に、流動性、耐ケーキング性、定着性、クリーニング性を高めるために、無機微粉末をトナーに添加することがしばしば行われている。
【0003】
しかしながら、無機微粉末は、帯電に大きな影響を与えてしまう。例えば、一般に使用されているシリカ系微粉末の場合、負極性が強く、特に、低温低湿下において負帯電性トナーの帯電性を過度に増大させ、一方、高温高湿下においては水分を取り込んで帯電性を減少させるため、両者の帯電性に大きな差を生ぜしめてしまうという問題があった。その結果、濃度再現不良、背景カブリの原因となることがあった。また、無機微粉末の分散性もトナー特性に大きな影響を与え、そして分散性が不均一な場合、流動性、耐ケーキング性に所望の特性が得られなかったり、クリーニングが不十分になって、感光体上にトナー固着などが発生し、黒点状の画像欠陥の生じる原因となることがあった。
【0004】
これらの点を改善する目的で、無機微粉末を表面処理したものを用いることが種々提案されている。例えば、特開昭46-5782号公報、特開昭48-47345号公報、特開昭48-47346号公報には、シリカ微粉末の表面を疎水化処理することが記載されている。しかしながら、これらの無機微粉末を用いるだけでは必ずしも十分な効果が得られない。
【0005】
また、特開昭49-42354号公報、特開昭55-26518号公報には、シリカの粉体をシリコーンオイルで処理することが記載されている。しかしながら、このような表面処理シリカを添加したトナーは、耐オフセット性が低下しトナーが加熱ロールに付着して次の複写物を汚すという問題が発生する。これは、トナーへ離型性を付与するために添加されたワックスとシリコーンオイル処理シリカ微粉末が混合したときワックスが増粘し離型効果を阻害するために生じる。
【0006】
また、シリカ微粉末の強い負帯電性を緩和する方法としては、シリカ微粉末をアミノ変性シリコーンオイルで表面処理する方法(特開昭64-73354号公報)、シリカ微粉末をアミノシラン及び/又はアミノ変性シリコーンオイルで表面処理する方法(特開平−237561号公報)、シリカ微粉末を4級アンモニウム塩で表面処理する方法(特開平5-100471号公報)、シリカ微粉末を両性界面活性剤で表面処理する方法(特開平6-95426号公報)が知られている。しかし、これらの化合物による処理では、負帯電性トナーの過剰な帯電上昇は抑制できるものの、シリカ微粉末自身の持つ環境依存性を充分に改善することはできない。すなわち、低温低湿下で長時間使用した後に起るシリカ微粉末の過剰な負帯電性を若干抑制することはできるが、高温高湿下で長時間使用した場合も同様な電荷の抑制が起こってしまう。このように相変わらず環境依存性は改善されない。また、処理剤としてシリコーンオイルを用いた場合、その粘度が高いために処理時にシリカの凝集がおこり、粉体流動性が悪化するという欠点がある。
【0007】
シリカ微粉末の帯電環境依存性を緩和する別の方法としては、チタネート系カップリング剤で表面処理する方法(特許3028862号公報、特開平5-224456号公報、特開平9-297426号公報)が知られている。しかし、これらで用いられるベースのシリカ微粉末は、1次粒子が強く凝集した不均一な凝集体であるのでこのような凝集体をトナー表面に保持する事は困難である上、該凝集体が脱離した場合、帯電付与部材等を汚染し耐久性に悪影響を与え、また、トナーの分散性にも悪影響を与える。また、チタネート系カップリング剤で表面処理することで帯電環境依存性を緩和することが出来ても、凝集体では表面の処理が不均一になりやすく、帯電性の不均一さを生じやすいという欠点がある。
【0008】
さらに、より高画質化を図るために有機感光体を使用したり、より小粒径のトナーを使用する場合には、上記の無機微粉末では十分な性能が得られなくなっている。有機感光体は無機感光体に比べその表面が柔らかくかつ反応性が高いので寿命が短くなりやすい。したがって、このような有機感光体を用いた場合には、トナーに添加された無機微粉末によって感光体の変質や削れが生じ易い。また、トナーを小粒径にした場合には、通常用いられている粒径のトナーと比較して粉体流動性が悪いので無機微粉末を多量に添加使用しなければならなくなるが、その結果無機微粉末が感光体へのトナー付着の原因となることがあった。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、有機感光体との反応や相互作用がないため有機感光体の変質や削れの原因とならず、また、流動性が良好であるため感光体へのトナー付着が生じることなく、環境状態に左右されない帯電性を持つシリカ微粒子からなるトナー用外添剤を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記の課題を解決するため鋭意検討の結果、下記の条件(i)および(ii)を満たす、1次粒子の平均粒径が0.01〜5μmである球状の疎水性シリカ微粒子を、チタネート系カップリング剤で処理してなるシリカ微粒子からなることを特徴とする静電荷像現像用トナー外添剤がこの課題を解決することを見いだした。
【0011】
(i)室温で液体であり、誘電率が1〜40F/mである有機化合物とシリカ微粒子とを5対1の重量比で混合し振とうした際に、該シリカ微粒子が前記有機化合物中に均一に分散する。
【0012】
(ii)該シリカ微粒子をメタノールに分散した分散液からメタノールをエバポレータで加熱下留去した後、100℃の温度で2時間保持した際に、1次粒子として残存する1次粒子量の当初存在した1次粒子量に対する比率が20%以上である。
【0013】
また、本発明に用いた疎水性シリカ系微粒子は、表面が高度に疎水化され、シラノール基等の反応性基が殆ど残存せず、更に、高分散性、低凝集性で流動性が良い点でベースのシリカ微粒子として最適であり、本発明の目的にとり良好な結果を与えるものである。なお、チタネート系カップリング剤は、疎水性シリカ微粒子上に僅かに残ったシラノール基と反応し、または吸着によってシリカ微粒子に保持されているものと推察される。
【0014】
【発明の実施の形態】
本発明で用いる疎水性シリカ微粒子は、SiO2単位からなる親水性シリカ微粒子表面にR2Si03/2単位(但し、R2は置換または非置換の炭素原子数1〜20の1価炭化水素基)を導入する工程によって得られた疎水性シリカ微粒子表面にR1 3SiO1/2単位(但し、R1は同一または異種の置換または非置換の炭素原子数1〜6の1価炭化水素基)を導入することによって得られた平均粒径がO.01〜5μmである球状の疎水性シリカ微粒子である。
【0015】
上記疎水性シリカ微粒子の製法の1例は以下の通りである。
一般式(I):Si(OR3)4(但し、R3は同一または異種の炭素原子数1〜6の1価炭化水素基)で示される4官能性シラン化合物またはその加水分解物から選択される1種または2種以上の化合物をメタノールやエタノールなどの親水性溶媒、水およびアンモニア或いは有機アミンなどの塩基性化合物の混合溶液中で加水分解、縮合することによって親水性シリカ微粒子分散液を得る工程;得られた親水性シリカ微粒子分散液に水を添加し親水性溶媒を留去し水性分散液に変換し微粒子表面に残存するアルコキシ基を完全に加水分解する工程;このようにして処理された親水性シリカ微粒子水性分散液に一般式(II):R2Si(OR4)3(但し、R2は炭素原子数1〜20の1価炭化水素基、R4は同一または異種の炭素原子数1〜6の1価炭化水素基)で示される3官能性シラン化合物およびその加水分解縮合物から選択される1種または2種以上の化合物を添加し親水性シリカ微粒子表面を処理し、疎水性シリカ微粒子(以下、「中間的疎水性シリカ微粒子」ということがある。)を得る工程;該疎水性シリカ微粒子水性分散液にケトン系溶媒を添加し水を留去し疎水性シリカ微粒子ケトン系溶媒分散液に変換する工程;並びに、該疎水性シリカ微粒子ケトン系溶媒分散液に、一般式(III):R1 3SiNHSiR1 3(但し、R1は同一または異種の炭素原子数1〜6の1価炭化水素基)で示されるシラザン化合物、および、一般式(IV): R1 3SiX(但し、R1は一般式(III)に同じ。XはOH基または加水分解性基)で示される1官能性シラン化合物から選ばれる化合物を添加し、反応させてシリカ微粒子表面に残存するシラノール基をトリアルキルシリル化しさらに高度に疎水化する工程によって得られる。(こうして得られたものを、以下において、「最終的疎水性シリカ微粒子」ということがある。)
【0016】
一般式(I)で示される4官能性シラン化合物の具体例としては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトライソプロポキシシラン、テトラブトキシシラン等のアルコキシシランが挙げられる。また、一般式(I)で示される4官能性シラン化合物の部分加水分解縮合物の具体例としては、メチルシリケート、エチルシリケート等が挙げられる。
【0017】
親水性有機溶媒は一般式(I)の化合物またはその部分加水分解縮合物および水を溶解するものであれば特に制限はなく、アルコール類、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、酢酸セロソルブ等のセロソルブ類、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類、ジオキサン、テトラヒドロフラン等のエーテル類等が挙げられ、好ましくはアルコール類である。アルコール類としては、一般式(V):R60H(但し、R6は炭素原子数1〜6の1価炭化水素基)で示されるアルコール溶媒が挙げられ、具体例としては、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール等が挙げられる。アルコールの炭素原子数が増すと生成するシリカ微粒子の粒径が大きくなるため目的とするシリカ微粒子の粒径によりアルコールの種類を選択することが望ましい。
【0018】
また、上記の塩基性化合物としては、アンモニア、ジメチルアミン、ジエチルアミン等が挙げられ、好ましくはアンモニアである。これら塩基性化合物は水に所要量溶解したのち、得られた塩基性水溶液を親水性有機溶媒と混合すればよい。
【0019】
このとき使用される水の量は一般式(I)のシラン化合物またはその部分加水分解縮合物に含まれるアルコキシ基1モル当り0.5〜5モル量であることが好ましく、水と親水性有機溶媒の比率は重量比で0.5〜10であることが好ましく、塩基性化合物の量は一般式(I)のシラン化合物またはその部分加水分解縮合物に含まれるアルコキシ基1モル当り0.01〜1モルであることが好ましい。
【0020】
一般式(I)の4官能性シラン化合物等の加水分解、縮合は塩基性化合物を含む親水性有機溶媒と水の混合物中に一般式(I)の4官能性シラン化合物を滴下する周知の方法よって行われる。
【0021】
シリカ微粒子混合溶液分散液の分散媒を水に変換するには、例えば、該分散液に水を添加し親水性有機溶媒を留去する操作(必要に応じこの操作を繰り返す)により行うことができる。このときに添加される水量は、使用した親水性有機溶媒および生成したアルコール量の合計に対して重量比でO.5〜2倍量、好ましくはほぼ1倍量用いるのが良い。
【0022】
一般式(II)で示される3官能性シラン化合物の具体例としては、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、n-プロピルトリメトキシシラン、n-プロピルトリエトキシシラン、イソプロピルトリメトキシシラン、イソプロピルトリエトキシシラン、ブチルトリメトキシシラン、ブチルトリエトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン等のトリアルコキシシランが挙げられ、また、これらの部分加水分解縮合物を用いてもよい。
【0023】
一般式(II)で示される3官能性シラン化合物の添加量は、使用された親水性シリカ微粒子が含有するSi02単位1モル当たり1〜O.001モル、好ましくは0.1〜O.01モル用いるのが良い。
【0024】
疎水性シリカ微粒子水性分散液の分散媒をケトン系溶媒に変換する工程では、該分散液にケトン系溶媒を添加し水を留去する操作(必要に応じこの操作を繰り返す)が行われる。このとき添加されるケトン系溶媒量は、使用した親水性シリカ微粒子に対して重量比で0.5〜5倍量、好ましくは1〜2倍量用いるのが良い。ここで用いられるケトン系溶媒の具体例としては、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセチルアセトン等が挙げられ、好ましくはメチルイソブチルケトンが良い。
【0025】
一般式(III)で示されるシラザン化合物の具体例としては、ヘキサメチルジシラザンが挙げられ、一般式(IV)で示される1官能性シラン化合物の具体例としては、トリメチルシラノール、トリエチルシラノール等のモノシラノール化合物、トリメチルクロロシラン、トリエチルクロロシラン等のモノクロロシラン、トリメチルメトキシシラン、トリメチルエトキシシラン等のモノアルコキシシラン、トリメチルシリルジメチルアミン、トリメチルシリルジエチルアミン等のモノアミノシラン、トリメチルアセトキシシラン等のモノアシロキシシランが挙げられる。これらの使用量は、使用した親水性シリカ微粒子が含有するSi02単位1モル当り0.1〜O.5モル、好ましくは0.2〜0.3モル用いるのがよい。
【0026】
このようにして製造された疎水性シリカ微粒子は、常法によって粉体として得ることができる。
【0027】
この微粒子の粒径は、現像剤の流動性、耐ケーキング性および定着性を良好にし、感光体への悪影響を低減する観点から、0.01〜5μmであり、好ましくは、0.05〜0.5μmである。粒径が0.01μmより小さいと凝集により現像剤の流動性、耐ケーキング性、定着性が得がたく、5μmを越えると感光体の変性、削れ、トナーへの付着性の低下といった不利を生じ易い。
【0028】
上記最終的疎水性シリカ微粒子は、チタネート系カップリング剤で表面処理される。使用するチタネート系カップリング剤としては、例えばイソプロピルトリイソステアロイルチタネート、イソプロピルトリドデシルベンゼンスルホニルチタネート、イソプロポキシチタントリ(ジオクチルピロホスフェート)、テトライソプロピルチタネートビス(ジオクチルホスファイト)、テトラオクチルチタネートビス(ジ−トリデシルホスファイト)、テトラ[2,2-ジ-(アリルオキシメチル)ブチル]チタネートビス(ジ−トリデシルホスファイト)、エチレンジオキシチタンビス(ジオクチルピロホスフェート)、イソプロピルトリオクタノイルチタネート、イソプロピルイソステアロイルジメタクリルチタネート、イソプロピルイソステアロイルジアクリルチタネート、イソプロポキシチタントリ(ジオクチルホスフェート)、イソプロピルトリ(p-クミルフェニル)チタネート、イソプロピルトリ(N-アミノエチルアミノエチル)チタネート、ビス(p-クミルフェニル)エチレンチタネート、ジイソステアロイルエチレンチタネート、オキソエチレンジオキシチタンビス(ジオクチルピロホスフェート)を例示することができる。
【0029】
上記チタネート系カップリング剤による処理は公知の技術で行うことができ、例えば処理するシリカ微粉子とチタネート系カップリング剤とをヘンシェルミキサー等の混合機を用いて直接混合してもよいし、処理するシリカ微粒子にチタネート系カップリング剤を噴霧する方法によってもよい。あるいは適当な溶剤にチタネート系カップリング剤を溶解あるいは分散せしめた後、得られた溶液または分散液を処理するシリカ微粒子と混合し、その後、溶剤を除去して作製してもよい。この際、各成分の添加順序は特に限定されない。また、上述した製造方法において、中間的疎水性シリカ微粒子のケトン系溶媒分散液にチタネート系カップリング剤を添加して、該シリカ微粒子の表面を被覆した後、溶剤を留去乾燥してもよい。さらに、必要に応じて、乾燥後に粉砕・分級を行なってもよい。
【0030】
上記チタネート系カップリング剤の処理量は、最終的疎水性シリカ微粒子に対して0.01〜20重量%が好ましく、さらに好ましくはO.5〜5重量%である。処理量が多すぎるとシリカ微粒子の凝集が生じ十分な流動性が得られないばかりでなく経済的にも不利であり、少なすぎるとシリカ微粉末の帯電環境依存性を十分に緩和することが困難である。
【0031】
該トナー外添剤のトナーへの配合量は、通常、トナー100重量部に対して、0.01〜20重量部が好ましく、さらに好ましくは0.1〜5重量部である。配合量が少なすぎると、トナーへの付着量が少なく十分な流動性が得られず、多すぎるとトナーの帯電性に悪影響を及ぼすばかりでなく経済的にも不利である。
【0032】
トナー外添剤のトナー粒子表面への付着状態は、単に機械的な付着であってもよいし、表面にゆるく固着されていてもよい。また、トナー粒子の全表面を被覆していても、一部を被覆していてもよい。こうして表面処理したシリカ微粒子は、一部凝集体となってチタネート系カップリング剤で被覆されていてもよいが、単層粒子状態で被覆されているのが好ましい。
【0033】
上記のトナー外添剤が添加されるトナー粒子には、特に制限はなく、結着樹脂と着色剤を主成分として含む公知のものが使用できる。また、必要に応じて帯電制御剤が添加されていてもよい。
【0034】
本発明のトナー外添剤が添加された正電荷像現像用トナーは、一成分現像剤として使用できるが、また、それをキャリアと混合して二成分現像剤として使用することもできる。二成分現像剤として使用する場合においては、上記トナー外添剤は予めトナー粒子に添加せず、トナーとキャリアの混合時に添加してトナーの表面被覆を行ってもよい。キャリアとしては、鉄粉等、あるいはそれらの表面に樹脂コーティングされた公知のものが使用される。
【0035】
【実施例】
以下に実施例および比較例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に制限されるものではない。
【0036】
実施例1
[球状疎水性シリカ微粒子の合成]
(工程1)
攪拌機、滴下ロート、温度計を備えた3リットルのガラス製反応器にメタノール623.7g、水41.4g、28重量%アンモニア水49.8gを添加して混合した。この溶液の温度を35℃に調整し攪拌しながらテトラメトキシシラン1163.7gおよび5.4重量%アンモニア水418.1gを同時に添加開始し、前者は6時間、そして後者は4時間かけて滴下した。テトラメトキシシラン滴下後もO.5時間攪拌を続け加水分解を行いシリカ微粒子の懸濁液を得た。ガラス製反応器にエステルアダプターと冷却管を取り付け、60〜70℃に加熱しメタノール1132gを留去したところで、水1200gを添加し、次いでさらに70〜90℃に加熱しメタノール273gを留去し、シリカ微粒子の水性懸濁液を得た。
【0037】
(工程2)
この水性懸濁液に室温でメチルトリメトキシシラン11.6g(テトラメトキシシラン1モル当りO.01モル量)をO.5時間かけて滴下し、滴下後も12時間攪拌しシリカ微粒子表面の処理を行った。
【0038】
(工程3)
こうして得られた分散液にメチルイソブチルケトン1440gを添加した後、80〜110℃に加熱しメタノール水1163gを7時間かけて留去した。得られた分散液に室温でヘキサメチルジシラザン357.6gを添加し120℃に加熱し3時間反応させシリカ微粒子の表面をトリメチルシリル化処理した。その後溶媒を減圧下で留去して平均粒径0.12μmの球状疎水性シリカ微粒子477gを得た。得られた疎水性シリカ微粒子について以下の試験を行った。
【0039】
〈分散性試験〉
室温で液体の有機化合物に微粒子を重量比で5対1となるよう添加し、振とう機を用いて30分振とうした後、微粒子の分散状態を目視で観察する。微粒子の全量が分散し均一なスラリー状になるものを○;微粒子の全量が有機化合物で湿潤するが一部有機化合物中に分散せず不均一なものを△;微粒子が有機化合物で湿潤せず、両者が混合しないものを×として結果を表1に示した。
【0040】
〈凝集促進試験〉
(1)メタノールに微粒子を重量比で5対1となるよう添加し、振とう機を用いて30分振とうする。このように処理した微粒子の粒度分布をレーザー回折散乱式粒度分布測定装置(堀場製作所製:LA910)で粒度分布を測定する。
【0041】
(2)次に(1)で得られた微粒子分散液からメタノールをエバポレータで加熱下留去した後、100℃で2時間保持する。
【0042】
メタノールにこのように処理した微粒子を添加し振とう機を用いて30分振とうした後、粒度分布を上記と同様にして測定する。(1)で得られた粒径分布を基準として1次粒子の残存量の比率を求める。なお、一次粒径はあらかじめ電子顕微鏡観察によって確認しておく。結果を表1に示した。
【0043】
[外添剤(表面処理シリカ微粒子)の調製]
攪拌機、滴下ロート、温度計を備えた1リットルのガラス製反応器に、上で得られた疎水性シリカ微粒子50gおよびメチルイソブチルケトン450gを添加し、攪拌して分散させる。この分散液にイソプロピルトリイソステアロイルチタネート (処理剤A)1gを添加し、60℃で3時間加熱混合した後、溶媒を減圧下で留去してチタネート系カップリング剤表面処理シリカ微粒子48gを得た。
【0044】
〈表面処理シリカ微粒子の帯電量測定〉
上記のように調製した表面処理シリカ微粒子をこの濃度が1重量%になるようにキャリアであるフェライト(商品名:FL100、パウダーテック社製)に添加し十分混合し摩擦帯電を行った。この試料の帯電量をブローオフ粉体帯電量測定装置(東芝ケミカル(株)製:TB-200型)で測定した。結果を表1に示した。
【0045】
[外添剤混合トナーの作製]
Tg60℃、軟化点110℃のポリエステル樹脂96重量部と色剤としてカーミン6BC(商品名、住友カラー(株)製)4重量部を溶融混練、粉砕、分級後、平均粒径7μmのトナーを得た。このトナー40gに上記表面処理球状疎水性シリカ微粒子1gをサンプルミルにて混合し外添剤混合トナーとした。これを用いて以下の方法で凝集度を評価した。
【0046】
〈凝集度の測定〉
凝集度は粉体の流動性を表す値で、ホソカワミクロン株式会社製のパウダーテスタと200、100、60メッシュのふるいを順次重ねた三段のふるいとを用いて測定した。測定手段としては、5gのトナーからなる粉体を三段ふるいの上段の60メッシュのふるいの上にのせ、パウダーテスタに2.5Vの電圧を印加して15秒間三段ふるいを振動させ、60メッシュのふるいに残留した粉体重量a(g)と、100メッシュのふるいに残留した粉体重量b(g)と、200メッシュのふるいに残留した粉体重量c(g)とから下式によって凝集度を算出する。
【0047】
凝集度(%)=(a+b×0.6+c×O.2)×100/5
この凝集度が小さいほど流動性が良好で、凝集度が大きいほど流動性が不良となる。結果を表1に示した。
【0048】
[現像剤の調製]
外添剤混合トナー5部と、平均粒径85μmのフェライトコアにパーフロロアルキルアクリレート樹脂とアクリル樹脂をポリブレンドしたポリマーでコートしたキャリア95部とを混合して現像剤を調製した。これを用いて以下の方法でトナー帯電量および感光体へのトナー付着を評価した。
【0049】
〈トナー帯電量〉
上記現像剤を高温高湿(30℃、90%RH)と低温低湿(10℃、15%RH)の各条件下に1日放置した後、同一条件下で十分混合し摩擦帯電を行った。それぞれの試料の帯電量を同一条件下でブローオフ粉体帯電量測定装置(東芝ケミカル(株)製:TB-200型)を用いて測定した。結果を表1に示した。
【0050】
〈感光体へのトナー付着評価〉
上記現像剤を有機感光体を備えた二成分改造現像機に入れ、30000枚のプリントテストを実施した。このとき、感光体へのトナーの付着は、全ベタ画像での白抜けとして感知できる。なお、白抜けの程度は、白抜け個所の数が10個以上/cm2を「多い」、1〜9個/cm2を「少ない」、0個/cm2を「なし」と評価した。結果を表1に示した。
【0051】
実施例2
実施例1の(工程1)においてテトラメトキシシランの加水分解温度を35℃の代わりに20℃とした以外は実施例1と同様にして平均粒径0.30μmの球状疎水性シリカ微粒子467gを得た。これを用いて実施例1と同様に評価した。結果を表1に示した。
【0052】
実施例3
実施例1の(工程1)においてテトラメトキシシランの加水分解温度を35℃の代わりに40℃とした以外は実施例1と同様にして平均粒径0.09μmの球状疎水性シリカ微粒子469gを得た。これを用いて実施例1と同様に評価した。結果を表1に示した。
【0053】
実施例4
外添剤(表面処理シリカ微粒子)の調製において、表面処理剤をイソプロピルトリイソステアロイルチタネート(処理剤A)の代わりにイソプロポキシチタントリ(ジオクチルピロホスフェート)(処理剤B)を用いた以外は実施例1と同様にして評価した。結果を表1に示した。
【0054】
実施例5
外添剤(表面処理シリカ微粒子)の調製を下記の方法で行った以外は、実施例1と同様にして現像剤の調製まで行い、諸特性の評価も実施例1と同様に評価した。結果を表1に示した。
[外添剤の調製]
スパルタンリューザーRMO−2H(商品名、ダルトン(株)製)に実施例1の球状疎水性シリカ微粒子を仕込み、回転翼を3200rpmで攪拌しながら、室温でイソプロピルトリイソステアロイルチタネート (処理剤A)18gを噴霧した後、10分間攪拌した。その後、105℃で24時間乾燥し、チタネート系カップリング剤表面処理シリカ微粒子726gを得た。
【0055】
比較例1
実施例1の(工程3)、即ちヘキサメチルジシラザンを用いるシリカ微粒子表面のトリメチルシリル化工程を省略した以外は実施例1と同様にして平均粒径O.12μmの球状シリカ微粒子451gを得た。これを用いた以外は実施例1と同様に現像剤の調製をまで行い、諸特性の評価も実施例1と同様に行った。結果を表2に示した。
【0056】
比較例2
実施例1の(工程1)において60〜70℃に加熱してメタノールを留去した後に添加した水1200gの代わりに水1000gとメチルイソブチルケトン1000gの混合物を用いた以外は実施例1と同様にして平均粒径0.12μmの球状疎水性シリカ微粒子468gを得た。これを用いて実施例1と同様に現像剤の調製まで行い、諸特性の評価も実施例1と同様にして行った。結果を表2に示した。
【0057】
比較例3
実施例1の(工程3)で得られた球状疎水性シリカ微粒子をイソプロピルトリイソステアロイルチタネート(処理剤A)で処理しないでそのまま外添剤として使用した以外は実施例1と同様にして現像剤の調製まで行ない、諸特性を評価した。結果を表2に示した。
【0058】
比較例4
実施例1の(工程3)で得られた球状疎水性シリカ微粒子の代わりに沈降法シリカ表面を有機ケイ素化合物で処理したニプシルSS50F(商品名、日本シリカ(株)製)を用いた以外は実施例1と同様にして現像剤の調製まで行ない、諸特性を評価した。結果を表2に示した。
【0059】
比較例5
実施例1の(工程3)で得られた球状疎水性シリカ微粒子の代わりにフュームドシリカを疎水化処理したアエロジルR972(商品名、日本アエロジル(株)製)を用いた以外は実施例1と同様にして現像剤の調製まで行ない、諸特性を評価した。結果を表2に示した。
【0060】
比較例6
実施例1に記載した[外添剤混合トナーの作製]において、調製したトナーに球状疎水性シリカ微粒子を添加しないでトナーとして使用し、実施例1と同様にして現像剤の調製まで行ない、諸特性を評価した。結果を表2に示した。
【0061】
【表1】
注:MIBK:メチルイソブチルケトン、THF:テトラヒドロフラン、D5:デカメチルシクロペンタシロキサン
処理剤A:イソプロピルトリイソステアロイルチタネート
処理剤B:イソプロポキシチタントリ(ジオクチルピロホスフェート)
【0062】
【表2】
【0063】
【発明の効果】
本発明の静電荷像現像用トナー外添剤により、現像剤の流動性、耐ケーキング性、定着性、クリーニング性を高めるばかりでなく、感光体の変質や削れおよび感光体へのトナー付着が生じず、また、環境状態に影響されない帯電性を付与するといった効果が得られる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a toner external additive for developing an electrostatic charge image used for developing an electrostatic charge image in electrophotography, electrostatic recording method or the like. The present invention relates to an external additive for a small particle size toner used for high image quality.
[0002]
[Prior art]
Dry developers used in electrophotography and the like can be broadly classified into a one-component developer using a toner itself in which a colorant is dispersed in a binder resin, and a two-component developer in which the toner is mixed with a carrier, and When performing a copying operation using these developers, in order to have process compatibility, the developer needs to be excellent in fluidity, caking resistance, fixing properties, charging properties, cleaning properties, and the like. . In particular, an inorganic fine powder is often added to the toner in order to improve fluidity, caking resistance, fixability, and cleaning properties.
[0003]
However, the inorganic fine powder has a great influence on charging. For example, generally used silica-based fine powder has strong negative polarity, and excessively increases the chargeability of the negatively chargeable toner particularly under low temperature and low humidity, while taking in moisture under high temperature and high humidity. In order to reduce the charging property, there is a problem that a large difference is caused between the charging properties of the two. As a result, density reproduction failure and background fogging may occur. In addition, the dispersibility of the inorganic fine powder also has a great influence on the toner characteristics, and if the dispersibility is not uniform, desired characteristics cannot be obtained in fluidity and caking resistance, or cleaning becomes insufficient. Toner sticking or the like may occur on the photoreceptor, which may cause black spot image defects.
[0004]
In order to improve these points, various proposals have been made to use a surface-treated inorganic fine powder. For example, JP-A-46-5782, JP-A-48-47345, and JP-A-48-47346 describe hydrophobizing the surface of silica fine powder. However, sufficient effects cannot always be obtained by using these inorganic fine powders.
[0005]
JP-A-49-42354 and JP-A-55-26518 describe that silica powder is treated with silicone oil. However, the toner to which the surface-treated silica is added has a problem that the offset resistance is lowered, and the toner adheres to the heating roll and stains the next copy. This occurs because, when the wax added to impart releasability to the toner and the silicone oil-treated silica fine powder are mixed, the wax thickens and inhibits the release effect.
[0006]
Further, as a method for alleviating the strong negative chargeability of the silica fine powder, a method in which the silica fine powder is surface-treated with an amino-modified silicone oil (Japanese Patent Laid-Open No. 64-73354), and the silica fine powder is treated with aminosilane and / or amino Surface treatment with modified silicone oil (JP-A-237561), surface treatment of silica fine powder with quaternary ammonium salt (JP-A-5-100471), silica fine powder surface with amphoteric surfactant A processing method (JP-A-6-95426) is known. However, treatment with these compounds can suppress an excessive charge increase of the negatively chargeable toner, but cannot sufficiently improve the environmental dependency of the silica fine powder itself. In other words, it is possible to slightly suppress the excessive negative chargeability of silica fine powder that occurs after long-term use under low temperature and low humidity, but similar charge suppression occurs when used for a long time under high temperature and high humidity. End up. In this way, the environment dependency is not improved as usual. Further, when silicone oil is used as the treating agent, the viscosity thereof is high, so that silica is agglomerated at the time of treatment, and there is a disadvantage that powder fluidity is deteriorated.
[0007]
As another method of reducing the charging environment dependency of the silica fine powder, there is a method of surface treatment with a titanate coupling agent (Japanese Patent No. 3028862, Japanese Patent Laid-Open No. 5-224456, Japanese Patent Laid-Open No. 9-297426). Are known. However, since the base silica fine powder used in these is a non-uniform aggregate in which primary particles are strongly aggregated, it is difficult to hold such an aggregate on the toner surface. When detached, the charge imparting member and the like are contaminated and the durability is adversely affected, and the toner dispersibility is also adversely affected. In addition, even if the surface treatment with a titanate coupling agent can reduce the dependence on the charging environment, the surface treatment is likely to be non-uniform in the aggregate, and non-uniformity in chargeability is likely to occur. There is.
[0008]
Further, when an organic photoreceptor is used for higher image quality or a toner having a smaller particle diameter is used, sufficient performance cannot be obtained with the above-mentioned inorganic fine powder. Organic photoreceptors tend to have a shorter life because their surfaces are softer and more reactive than inorganic photoreceptors. Therefore, when such an organic photoreceptor is used, the photoreceptor is easily altered or scraped by the inorganic fine powder added to the toner. In addition, when the toner has a small particle size, the powder fluidity is poor compared to a toner having a normal particle size, so a large amount of inorganic fine powder must be added and used. Inorganic fine powder may cause toner adhesion to the photoreceptor.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
The problem of the present invention is that there is no reaction or interaction with the organophotoreceptor so that it does not cause deterioration or abrasion of the organophotoreceptor, and because the fluidity is good, no toner adheres to the photoreceptor. Another object of the present invention is to provide an external additive for toner composed of silica fine particles having charging properties that are not affected by environmental conditions.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have satisfied the following conditions (i) and (ii), and spherical hydrophobic silica fine particles having an average primary particle diameter of 0.01 to 5 μm It has been found that an external toner additive for developing electrostatic images, characterized by comprising silica fine particles processed with a titanate coupling agent, solves this problem.
[0011]
(i) When an organic compound that is liquid at room temperature and has a dielectric constant of 1 to 40 F / m and silica fine particles are mixed and shaken at a weight ratio of 5: 1, the silica fine particles are contained in the organic compound. Disperse uniformly.
[0012]
(ii) The initial presence of primary particles remaining as primary particles when methanol is distilled off from a dispersion in which the silica fine particles are dispersed in methanol under heating and then kept at a temperature of 100 ° C. for 2 hours. The ratio to the primary particle amount is 20% or more.
[0013]
In addition, the hydrophobic silica-based fine particles used in the present invention have a highly hydrophobic surface, almost no reactive groups such as silanol groups remain, and further have high dispersibility, low agglomeration, and good fluidity. It is optimal as a base silica fine particle and gives good results for the purpose of the present invention. In addition, it is guessed that a titanate coupling agent reacts with the silanol group which remained slightly on the hydrophobic silica fine particle, or is hold | maintained at the silica fine particle by adsorption | suction.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hydrophobic silica fine particles used in the present invention are SiO2R on the surface of hydrophilic silica particles consisting of units2Si03/2Unit (however, R2Is substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms).1 ThreeSiO1/2Unit (however, R1Are spherical hydrophobic silica fine particles having an average particle diameter of 0.01 to 5 μm obtained by introducing the same or different substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms. .
[0015]
An example of the method for producing the hydrophobic silica fine particles is as follows.
Formula (I): Si (ORThree)Four(However, RThreeIs a tetrafunctional silane compound represented by the same or different monovalent hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms) or one or more compounds selected from the hydrolyzate thereof, and hydrophilic such as methanol and ethanol. A step of obtaining a hydrophilic silica fine particle dispersion by hydrolysis and condensation in a mixed solution of a basic solvent such as a basic solvent, water and ammonia or organic amine; water is added to the obtained hydrophilic silica fine particle dispersion; A step of distilling off the hydrophilic solvent and converting it to an aqueous dispersion to completely hydrolyze the alkoxy groups remaining on the surface of the fine particles; the hydrophilic silica fine particle aqueous dispersion treated in this way is represented by the general formula (II): R2Si (ORFour)Three(However, R2Is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, RFourIs a hydrophilic silica obtained by adding one or more compounds selected from trifunctional silane compounds represented by the same or different monovalent hydrocarbon groups having 1 to 6 carbon atoms and hydrolytic condensates thereof. A step of treating the surface of the fine particles to obtain hydrophobic silica fine particles (hereinafter sometimes referred to as “intermediate hydrophobic silica fine particles”); adding a ketone solvent to the aqueous dispersion of hydrophobic silica fine particles and distilling off the water A step of converting to a hydrophobic silica fine particle ketone solvent dispersion; and the hydrophobic silica fine particle ketone solvent dispersion to the general formula (III): R1 ThreeSiNHSiR1 Three(However, R1Are the same or different monovalent hydrocarbon groups having 1 to 6 carbon atoms), and the general formula (IV): R1 ThreeSiX (however, R1Is the same as in general formula (III). By adding a compound selected from monofunctional silane compounds represented by X (OH group or hydrolyzable group) and reacting it, the silanol group remaining on the surface of the silica fine particles is trialkylsilylated and further hydrophobized. can get. (In the following, the thus obtained product may be referred to as “final hydrophobic silica fine particles”.)
[0016]
Specific examples of the tetrafunctional silane compound represented by the general formula (I) include alkoxysilanes such as tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetraisopropoxysilane, and tetrabutoxysilane. Specific examples of the partial hydrolysis condensate of the tetrafunctional silane compound represented by the general formula (I) include methyl silicate, ethyl silicate and the like.
[0017]
The hydrophilic organic solvent is not particularly limited as long as it dissolves the compound of the general formula (I) or a partially hydrolyzed condensate thereof and water, alcohols, methyl cellosolve, ethyl cellosolve, butyl cellosolve, cellosolves such as cellosolve acetate , Ketones such as acetone and methyl ethyl ketone, ethers such as dioxane and tetrahydrofuran, and the like, preferably alcohols. As alcohols, general formula (V): R60H (However, R6Is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms), and specific examples include methanol, ethanol, isopropanol, butanol and the like. As the number of carbon atoms in the alcohol increases, the particle size of the silica fine particles to be generated increases, so it is desirable to select the type of alcohol according to the particle size of the target silica fine particles.
[0018]
Moreover, as said basic compound, ammonia, dimethylamine, diethylamine etc. are mentioned, Preferably it is ammonia. These basic compounds may be dissolved in water in a required amount, and the obtained basic aqueous solution may be mixed with a hydrophilic organic solvent.
[0019]
The amount of water used at this time is preferably 0.5 to 5 mol per mol of the alkoxy group contained in the silane compound of the general formula (I) or its partial hydrolysis-condensation product. The ratio is preferably 0.5 to 10 by weight, and the amount of the basic compound is 0.01 to 1 mol per mol of the alkoxy group contained in the silane compound of the general formula (I) or its partial hydrolysis condensate. Is preferred.
[0020]
Hydrolysis and condensation of a tetrafunctional silane compound of the general formula (I) is a well-known method in which a tetrafunctional silane compound of the general formula (I) is dropped into a mixture of a hydrophilic organic solvent containing a basic compound and water. Therefore it is done.
[0021]
The dispersion medium of the silica fine particle mixed solution dispersion can be converted into water by, for example, an operation of adding water to the dispersion and distilling off the hydrophilic organic solvent (repeat this operation as necessary). . The amount of water added at this time is preferably 0.5 to 2 times, preferably about 1 time, in weight ratio with respect to the total amount of the hydrophilic organic solvent used and the amount of alcohol produced.
[0022]
Specific examples of the trifunctional silane compound represented by the general formula (II) include methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, ethyltrimethoxysilane, ethyltriethoxysilane, n-propyltrimethoxysilane, n-propyltrimethoxysilane. Examples include trialkoxysilanes such as ethoxysilane, isopropyltrimethoxysilane, isopropyltriethoxysilane, butyltrimethoxysilane, butyltriethoxysilane, and hexyltrimethoxysilane, and these partially hydrolyzed condensates may also be used. .
[0023]
The addition amount of the trifunctional silane compound represented by the general formula (II) is determined based on the SiO0 contained in the used hydrophilic silica fine particles.2It is good to use 1-O.001 mol, preferably 0.1-O.01 mol per mol of unit.
[0024]
In the step of converting the dispersion medium of the hydrophobic silica fine particle aqueous dispersion into a ketone solvent, an operation of adding a ketone solvent to the dispersion and distilling off water (repeating this operation as necessary) is performed. The amount of the ketone solvent added at this time is 0.5 to 5 times, preferably 1 to 2 times the weight ratio of the hydrophilic silica fine particles used. Specific examples of the ketone solvent used here include methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, acetylacetone and the like, preferably methyl isobutyl ketone.
[0025]
Specific examples of the silazane compound represented by the general formula (III) include hexamethyldisilazane. Specific examples of the monofunctional silane compound represented by the general formula (IV) include trimethylsilanol and triethylsilanol. Monosilanol compounds, monochlorosilanes such as trimethylchlorosilane and triethylchlorosilane, monoalkoxysilanes such as trimethylmethoxysilane and trimethylethoxysilane, monoaminosilanes such as trimethylsilyldimethylamine and trimethylsilyldiethylamine, and monoacyloxysilanes such as trimethylacetoxysilane . The amount of these used is the SiO0 contained in the used hydrophilic silica fine particles.2It is recommended to use 0.1 to 0.5 mol, preferably 0.2 to 0.3 mol, per mol of unit.
[0026]
The hydrophobic silica fine particles thus produced can be obtained as a powder by a conventional method.
[0027]
The particle diameter of the fine particles is 0.01 to 5 μm, preferably 0.05 to 0.5 μm, from the viewpoint of improving the flowability, caking resistance and fixability of the developer and reducing the adverse effect on the photoreceptor. If the particle size is smaller than 0.01 μm, it is difficult to obtain developer fluidity, caking resistance, and fixing property due to aggregation, and if it exceeds 5 μm, it is likely to cause disadvantages such as modification of the photosensitive member, scraping, and decrease in adhesion to the toner. .
[0028]
The final hydrophobic silica fine particles are surface-treated with a titanate coupling agent. Examples of titanate coupling agents to be used include isopropyl triisostearoyl titanate, isopropyl tridodecylbenzenesulfonyl titanate, isopropoxy titanium tri (dioctyl pyrophosphate), tetraisopropyl titanate bis (dioctyl phosphite), tetraoctyl titanate bis (dioctyl -Tridecyl phosphite), tetra [2,2-di- (allyloxymethyl) butyl] titanate bis (di-tridecyl phosphite), ethylenedioxytitanium bis (dioctyl pyrophosphate), isopropyl trioctanoyl titanate, isopropyl Isostearoyl dimethacryl titanate, isopropyl isostearoyl diacryl titanate, isopropoxy titanium tri (dioctyl phosphate), isopropyl tri (p-kumi Phenyl) titanate, isopropyl tri (N- aminoethyl-aminoethyl) titanate, bis (p- cumylphenyl) ethylene titanate, diisostearoyl ethylene titanate, can be exemplified oxo ethylenedioxy titanium bis (dioctyl pyrophosphate).
[0029]
The treatment with the titanate coupling agent can be performed by a known technique. For example, the silica fine powder to be treated and the titanate coupling agent may be directly mixed by using a mixer such as a Henschel mixer, or the treatment. Alternatively, a titanate coupling agent may be sprayed onto the silica fine particles. Alternatively, the titanate coupling agent may be dissolved or dispersed in an appropriate solvent, and the resulting solution or dispersion may be mixed with the silica fine particles to be treated, and then the solvent may be removed. At this time, the order of adding each component is not particularly limited. In the above-described production method, a titanate coupling agent may be added to a ketone solvent dispersion of intermediate hydrophobic silica fine particles to coat the surface of the silica fine particles, and then the solvent may be distilled off and dried. . Further, if necessary, pulverization and classification may be performed after drying.
[0030]
The treatment amount of the titanate coupling agent is preferably 0.01 to 20% by weight, more preferably O.5 to 5% by weight, based on the final hydrophobic silica fine particles. If the amount is too large, the fine particles of silica are agglomerated and sufficient fluidity is not obtained, and it is economically disadvantageous. If the amount is too small, it is difficult to sufficiently relax the charging environment dependency of the silica fine powder. It is.
[0031]
The blending amount of the toner external additive in the toner is usually preferably 0.01 to 20 parts by weight, more preferably 0.1 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the toner. If the blending amount is too small, the amount of adhesion to the toner is small and sufficient fluidity cannot be obtained. If the blending amount is too large, not only the charging property of the toner is adversely affected but also economically disadvantageous.
[0032]
The adhesion state of the toner external additive to the toner particle surface may be merely mechanical adhesion or may be loosely fixed to the surface. Further, the entire surface of the toner particles may be coated or a part thereof may be coated. The surface-treated silica fine particles may be partially aggregated and coated with a titanate coupling agent, but are preferably coated in a single-layer particle state.
[0033]
The toner particles to which the above toner external additive is added are not particularly limited, and known toner particles containing a binder resin and a colorant as main components can be used. Moreover, the charge control agent may be added as needed.
[0034]
The toner for developing a positively charged image to which the external toner additive of the present invention is added can be used as a one-component developer, or it can be mixed with a carrier and used as a two-component developer. When used as a two-component developer, the toner external additive may not be added to the toner particles in advance, but may be added when the toner and the carrier are mixed to coat the surface of the toner. As the carrier, iron powder or the like, or a known one whose surface is resin-coated is used.
[0035]
【Example】
EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples and comparative examples, but the present invention is not limited to these examples.
[0036]
Example 1
[Synthesis of spherical hydrophobic silica fine particles]
(Process 1)
To a 3 liter glass reactor equipped with a stirrer, a dropping funnel and a thermometer, 623.7 g of methanol, 41.4 g of water, and 49.8 g of 28% by weight ammonia water were added and mixed. The temperature of this solution was adjusted to 35 ° C. and 1163.7 g of tetramethoxysilane and 418.1 g of 5.4 wt% aqueous ammonia were simultaneously added while stirring. The former was added dropwise over 6 hours and the latter over 4 hours. Even after the tetramethoxysilane was dropped, the mixture was stirred for 0.5 hours and hydrolyzed to obtain a suspension of silica fine particles. Attach an ester adapter and a condenser to a glass reactor, heat to 60 to 70 ° C. and distill off 1132 g of methanol, add 1200 g of water, then heat to 70 to 90 ° C. to distill off 273 g of methanol, An aqueous suspension of silica fine particles was obtained.
[0037]
(Process 2)
To this aqueous suspension, 11.6 g of methyltrimethoxysilane (O.01 mol amount per 1 mol of tetramethoxysilane) was added dropwise at room temperature over 0.5 hours, and after the addition, the mixture was stirred for 12 hours to treat the surface of the silica fine particles. went.
[0038]
(Process 3)
After adding 1440 g of methyl isobutyl ketone to the dispersion thus obtained, it was heated to 80 to 110 ° C. and 1163 g of methanol water was distilled off over 7 hours. To the resulting dispersion, 357.6 g of hexamethyldisilazane was added at room temperature, heated to 120 ° C. and reacted for 3 hours to treat the surface of the silica fine particles with trimethylsilylation. Thereafter, the solvent was distilled off under reduced pressure to obtain 477 g of spherical hydrophobic silica fine particles having an average particle size of 0.12 μm. The following tests were performed on the obtained hydrophobic silica fine particles.
[0039]
<Dispersibility test>
Fine particles are added to an organic compound that is liquid at room temperature so that the weight ratio is 5 to 1, and after shaking for 30 minutes using a shaker, the dispersion state of the fine particles is visually observed. ○: When the total amount of fine particles is dispersed to form a uniform slurry, ○: The total amount of fine particles is wetted by the organic compound, but is not partially dispersed in the organic compound, Δ: The fine particles are not wetted by the organic compound The results are shown in Table 1 with x being the case where both are not mixed.
[0040]
<Aggregation promotion test>
(1) Add fine particles to methanol at a weight ratio of 5: 1 and shake for 30 minutes using a shaker. The particle size distribution of the fine particles treated in this way is measured with a laser diffraction / scattering type particle size distribution measuring apparatus (manufactured by Horiba: LA910).
[0041]
(2) Next, methanol is distilled off from the fine particle dispersion obtained in (1) by heating with an evaporator, and then kept at 100 ° C. for 2 hours.
[0042]
After adding the fine particles thus treated to methanol and shaking for 30 minutes using a shaker, the particle size distribution is measured in the same manner as described above. The ratio of the remaining amount of primary particles is determined based on the particle size distribution obtained in (1). The primary particle size is confirmed in advance by observation with an electron microscope. The results are shown in Table 1.
[0043]
[Preparation of external additives (surface-treated silica fine particles)]
To a 1 liter glass reactor equipped with a stirrer, a dropping funnel and a thermometer, 50 g of the hydrophobic silica fine particles obtained above and 450 g of methyl isobutyl ketone are added and stirred to disperse. 1 g of isopropyl triisostearoyl titanate (Treatment Agent A) was added to this dispersion, heated and mixed at 60 ° C. for 3 hours, and then the solvent was distilled off under reduced pressure to obtain 48 g of titanate coupling agent surface-treated silica fine particles. It was.
[0044]
<Charge measurement of surface-treated silica fine particles>
The surface-treated silica fine particles prepared as described above were added to a carrier ferrite (trade name: FL100, manufactured by Powdertech Co., Ltd.) so that the concentration was 1% by weight and mixed sufficiently to perform tribocharging. The charge amount of this sample was measured with a blow-off powder charge amount measuring device (manufactured by Toshiba Chemical Co., Ltd .: TB-200 type). The results are shown in Table 1.
[0045]
[Production of external additive mixed toner]
After melt-kneading, pulverizing and classifying 96 parts by weight of a polyester resin having a Tg of 60 ° C. and a softening point of 110 ° C. and 4 parts by weight of Carmine 6BC (trade name, manufactured by Sumitomo Color Co., Ltd.), a toner having an average particle size of 7 μm is obtained. It was. 40 g of this toner was mixed with 1 g of the above surface-treated spherical hydrophobic silica fine particles by a sample mill to obtain an external additive mixed toner. Using this, the degree of aggregation was evaluated by the following method.
[0046]
<Measurement of cohesion>
The degree of agglomeration is a value representing the fluidity of the powder, and was measured using a powder tester manufactured by Hosokawa Micron Co., Ltd. and a three-stage sieve in which 200, 100, and 60 mesh sieves were successively stacked. As a measuring means, put powder of 5g toner on the upper 60 mesh sieve of the 3rd stage sieve, apply 2.5V voltage to the powder tester and vibrate the 3 stage sieve for 15 seconds, 60 mesh Aggregates from the powder weight a (g) remaining on the sieve of 100, the powder weight b (g) remaining on the 100 mesh sieve, and the powder weight c (g) remaining on the 200 mesh sieve according to the following formula: Calculate the degree.
[0047]
Aggregation degree (%) = (a + b × 0.6 + c × O.2) × 100/5
The smaller the degree of aggregation, the better the fluidity, and the higher the degree of aggregation, the poorer the fluidity. The results are shown in Table 1.
[0048]
[Preparation of developer]
A developer was prepared by mixing 5 parts of the external additive mixed toner and 95 parts of a carrier coated with a polymer obtained by polyblending a perfluoroalkyl acrylate resin and an acrylic resin on a ferrite core having an average particle diameter of 85 μm. Using this, the toner charge amount and toner adhesion to the photoreceptor were evaluated by the following methods.
[0049]
<Toner charge amount>
The developer was allowed to stand for 1 day under conditions of high temperature and high humidity (30 ° C., 90% RH) and low temperature and low humidity (10 ° C., 15% RH), and then sufficiently mixed under the same conditions for triboelectric charging. The charge amount of each sample was measured using a blow-off powder charge amount measuring device (manufactured by Toshiba Chemical Corporation: TB-200 type) under the same conditions. The results are shown in Table 1.
[0050]
<Evaluation of toner adhesion to photoconductor>
The developer was put into a two-component modified developing machine equipped with an organic photoconductor, and a print test of 30,000 sheets was performed. At this time, the adhesion of the toner to the photoconductor can be detected as white spots in all solid images. The degree of white spots is 10 or more / cm.2"Many", 1-9 pieces / cm2"Less", 0 / cm2Was evaluated as “none”. The results are shown in Table 1.
[0051]
Example 2
467 g of spherical hydrophobic silica fine particles having an average particle size of 0.30 μm were obtained in the same manner as in Example 1 except that the hydrolysis temperature of tetramethoxysilane was changed to 20 ° C. instead of 35 ° C. in Example 1 (Step 1). . Using this, evaluation was performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
[0052]
Example 3
469 g of spherical hydrophobic silica fine particles having an average particle size of 0.09 μm were obtained in the same manner as in Example 1 except that the hydrolysis temperature of tetramethoxysilane was changed to 40 ° C. instead of 35 ° C. in Example 1 (Step 1). . Using this, evaluation was performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
[0053]
Example 4
In preparation of external additives (surface-treated silica fine particles), the surface treatment agent was used except that isopropoxy titanium tri (dioctyl pyrophosphate) (treatment agent B) was used instead of isopropyl triisostearoyl titanate (treatment agent A). Evaluation was performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
[0054]
Example 5
A developer was prepared in the same manner as in Example 1 except that the external additive (surface-treated silica fine particles) was prepared by the following method, and various characteristics were evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
[Preparation of external additives]
Spartan Luzer RMO-2H (trade name, manufactured by Dalton Co., Ltd.) was charged with the spherical hydrophobic silica fine particles of Example 1, and isopropyl triisostearoyl titanate (treating agent A) at room temperature while stirring the rotating blade at 3200 rpm. After spraying 18 g, the mixture was stirred for 10 minutes. Thereafter, it was dried at 105 ° C. for 24 hours to obtain 726 g of titanate coupling agent surface-treated silica fine particles.
[0055]
Comparative Example 1
451 g of spherical silica fine particles having an average particle size of O.12 μm were obtained in the same manner as in Example 1 except that the trimethylsilylation step on the surface of the fine silica particles using hexamethyldisilazane (step 3) in Example 1 was omitted. A developer was prepared in the same manner as in Example 1 except that this was used, and various characteristics were also evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2.
[0056]
Comparative Example 2
In the same manner as in Example 1 except that a mixture of 1000 g of water and 1000 g of methyl isobutyl ketone was used instead of 1200 g of water added after heating to 60 to 70 ° C. and distilling off methanol in (Step 1) of Example 1. As a result, 468 g of spherical hydrophobic silica fine particles having an average particle diameter of 0.12 μm were obtained. Using this, a developer was prepared in the same manner as in Example 1, and various characteristics were evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2.
[0057]
Comparative Example 3
A developer in the same manner as in Example 1 except that the spherical hydrophobic silica fine particles obtained in (Step 3) of Example 1 were used as an external additive without being treated with isopropyl triisostearoyl titanate (Processing Agent A). Then, the preparation was performed and various properties were evaluated. The results are shown in Table 2.
[0058]
Comparative Example 4
Implemented except that Nipsil SS50F (trade name, manufactured by Nippon Silica Co., Ltd.) in which the precipitated silica surface was treated with an organosilicon compound was used instead of the spherical hydrophobic silica fine particles obtained in (Step 3) of Example 1. A developer was prepared in the same manner as in Example 1, and various properties were evaluated. The results are shown in Table 2.
[0059]
Comparative Example 5
Example 1 except that Aerosil R972 (trade name, manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.) obtained by hydrophobizing fumed silica instead of the spherical hydrophobic silica fine particles obtained in (Step 3) of Example 1 was used. Similarly, the preparation of the developer was performed, and various characteristics were evaluated. The results are shown in Table 2.
[0060]
Comparative Example 6
In [Production of external additive mixed toner] described in Example 1, the toner was used without adding spherical hydrophobic silica fine particles to the prepared toner, and a developer was prepared in the same manner as in Example 1. Characteristics were evaluated. The results are shown in Table 2.
[0061]
[Table 1]
Note: MIBK: methyl isobutyl ketone, THF: tetrahydrofuran, DFive: Decamethylcyclopentasiloxane
Treatment A: Isopropyltriisostearoyl titanate
Treatment agent B: Isopropoxytitanium tri (dioctyl pyrophosphate)
[0062]
[Table 2]
[0063]
【The invention's effect】
The toner external additive for developing an electrostatic charge image of the present invention not only improves the flowability, caking resistance, fixing property and cleaning property of the developer, but also causes alteration and scraping of the photoreceptor and toner adhesion to the photoreceptor. In addition, the effect of imparting charging property that is not affected by the environmental state can be obtained.
Claims (1)
(i)室温で液体であり、誘電率が1〜40F/mである有機化合物とシリカ微粒子とを5対1の重量比で混合し振とうした際に、該シリカ微粒子が前記有機化合物中に均一に分散する。
(ii)該シリカ微粒子をメタノールに分散した分散液からメタノールをエバポレータで加熱下留去した後、100℃の温度で2時間保持した際に、1次粒子として残存する1次粒子量の当初存在した1次粒子量に対する比率が20%以上である。The following conditions (i) and satisfying the (ii), of SiO 2 units hydrophilic silica fine particle surface in R 2 Si0 3/2 units (wherein, the R 2 is a substituted or unsubstituted carbon atoms 1-20 1 valent hydrocarbon group) R 1 in the resulting hydrophobic silica fine particle surface by introducing a 3 SiO 1/2 units (wherein, R 1 represents one substituted or unsubstituted 1 to 6 carbon atoms of the same or different A spherical fine particle of silica having an average primary particle size of 0.01 to 5 μm obtained by introducing a ( valent hydrocarbon group ), and a silica fine particle obtained by treating with a titanate coupling agent. A toner external additive for developing an electrostatic charge image.
(i) When an organic compound which is liquid at room temperature and has a dielectric constant of 1 to 40 F / m and silica fine particles are mixed and shaken at a weight ratio of 5: 1, the silica fine particles are contained in the organic compound. Disperse uniformly.
(ii) The initial presence of primary particles remaining as primary particles when the silica fine particles are dispersed in methanol and the methanol is distilled off by heating with an evaporator and then kept at a temperature of 100 ° C. for 2 hours. The ratio to the primary particle amount is 20% or more.
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