JP7337538B2 - toner - Google Patents
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Description
本発明は、電子写真法のような画像形成方法に使用されるトナーに関する。 The present invention relates to toners used in image forming methods such as electrophotography.
電子写真画像形成装置においては、高速化、高画質化、長寿命化に対するユーザー要望が益々高まっている。
また世界各国のユーザーの多種多様な使用環境や使用メディアにおいても、安定的な性能を発揮することが求められており、多様な使用環境、使用メディアでも安定的に上記の性能を満足できることが求められている。
その中でモノクロプリンターは、空調設備が整っていない小規模オフィスで使用されるケースも多く、低温低湿環境から高温高湿環境といった幅広い使用環境においても安定的な性能を発現できることが要望されている。
またユーザーの環境意識の高まりや使用環境の多様化の中で、再生紙や薄紙といった従来よりも表面凹凸の大きいラフ紙が使用されるケースも増え始めている。ラフ紙を使用する場合、平滑性の高い紙を使用した場合よりもハーフトーン画像の画質が低下する傾向にあり、さらなる高画質化が求められている。
In electrophotographic image forming apparatuses, user demands for higher speed, higher image quality, and longer life are increasing more and more.
In addition, it is required to demonstrate stable performance even in a wide variety of usage environments and media used by users around the world. It is
Among them, monochrome printers are often used in small offices without air conditioning equipment, and there is a demand for stable performance in a wide range of usage environments, from low temperature and low humidity environments to high temperature and high humidity environments. .
In addition, as users become more environmentally conscious and use environments diversify, the number of cases where rough paper with rougher surfaces such as recycled paper and thin paper is used is increasing. When rough paper is used, the image quality of halftone images tends to be lower than when paper with high smoothness is used, and there is a demand for even higher image quality.
このような要望に対して、本体のシステムとして環境センサーやメディア検知センサー等のセンサーを設けて、使用環境、耐久枚数、使用メディアに応じて、各電子写真プロセスを最適な設定とする制御を行うことで一定の改善効果が得られる。しかしながら、部品点数が増えることによる本体サイズヘの影響や、消費電力への影響、ウェイトタイムの増加といった懸念が生じる。
そのため、幅広い環境やメディアに対応でき、耐久使用を通じて画質を安定させることができるトナーが要望されている。
例えば、特許文献1では、水分吸着特性を制御した磁性体粒子を含有する磁性トナー粒子を有する磁性トナーが提案されている。この技術を用いることで高温高湿環境における画質向上に対して一定の効果はある。
また、特許文献2では、特定のポリエステル樹脂と疎水化処理磁性体を含有させることで、高温多湿環境下に長期放置された場合における転写性を向上させた提案がなされている。
In response to such requests, sensors such as environmental sensors and media detection sensors are installed in the system of the main body, and each electrophotographic process is controlled to the optimum settings according to the usage environment, the number of durable sheets, and the media used. By doing so, a certain improvement effect can be obtained. However, there are concerns that an increase in the number of parts will affect the main body size, power consumption, and increase in wait time.
Therefore, there is a demand for a toner that can be used in a wide range of environments and media and that can stabilize image quality through long-term use.
For example,
Further, Patent Document 2 proposes to improve the transferability when left in a hot and humid environment for a long period of time by containing a specific polyester resin and a hydrophobized magnetic material.
本発明者らの検討によれば、低温低湿環境下や高温高湿環境下においてラフ紙を使用してプリントする際に、ハーフトーン画像の画質に改善の余地があることがわかった。
低温低湿環境下、1枚の画像の中に印字率の高いベタ部分と印字率の低いハーフトーン部分が混在する画像を出力する場合に、ハーフトーン部分の位置による濃度差が生じ、均一性が低下することがわかった(以下単に濃度均一性と記載することがある)。
一方で高温高湿環境下、ラフ紙を使用してプリントする際に、ハーフトーン画像の一部のドットが欠落し、ドット再現性が低下する場合があることがわかった(以下単にドット
再現性と記載することがある)。
また、耐久使用におけるハーフトーン画像の濃度維持率(以下単に濃度維持率と記載す
ることがある)について、改善の余地があることがわかった。
According to the studies of the present inventors, it has been found that there is room for improvement in the image quality of halftone images when printing on rough paper in a low-temperature, low-humidity environment or in a high-temperature, high-humidity environment.
In a low-temperature, low-humidity environment, when outputting an image that contains a mixture of solid areas with a high print rate and halftone areas with a low print rate, density differences occur depending on the position of the halftone areas, resulting in poor uniformity. It was found to decrease (hereinafter sometimes simply referred to as density uniformity).
On the other hand, we found that when printing on rough paper in a high-temperature, high-humidity environment, some dots in the halftone image may be missing and dot reproducibility may be degraded (hereinafter simply referred to as dot reproducibility sometimes referred to as).
It was also found that there is room for improvement in the density retention rate of halftone images in long-term use (hereinafter sometimes simply referred to as density retention rate).
上記特許文献では、ラフ紙を使用して画像を出力する場合の、低温低湿環境におけるハーフトーン濃度均一性、高温高湿環境におけるドット再現性、耐久使用における濃度維持率について、改善の余地がある。
以上のように、ラフ紙を使用して画像を出力する場合において、幅広い環境で耐久使用を通じてハーフトーン画像の画質が良好となるトナーが要望されているものの、未だ改善の余地がある。
本発明の目的は、上記問題点を解消したトナーを提供することにある。
具体的には、ラフ紙を使用して画像を出力する場合において、低温低湿環境におけるハーフトーン濃度均一性、並びに高温高湿環境におけるドット再現性及び耐久使用における濃度維持率が良好なトナーを提供する。
In the above patent document, when an image is output using rough paper, there is room for improvement in terms of halftone density uniformity in a low temperature and low humidity environment, dot reproducibility in a high temperature and high humidity environment, and density retention rate in long-term use. .
As described above, when an image is output using rough paper, there is a demand for a toner that provides good image quality of halftone images through long-term use in a wide range of environments, but there is still room for improvement.
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a toner free from the above problems.
Specifically, when outputting an image using rough paper, we provide a toner that has halftone density uniformity in a low-temperature, low-humidity environment, dot reproducibility in a high-temperature, high-humidity environment, and a good density retention rate in long-term use. do.
結着樹脂及び磁性体を含有するトナー粒子を含有するトナーであって、
該結着樹脂が、エーテル構造を有するビニル樹脂を含有し、
該エーテル構造を有するビニル樹脂が、下記式(4)で示される架橋剤で架橋されたビニル樹脂であり、
(式(4)中、m+nは2以上の整数であり、R
1
及びR
4
は独立してH又はCH
3
を表し、R
2
及びR
3
は独立して炭素数2以上12以下の直鎖又は分岐鎖を有する炭化水素基を表す。)
該磁性体が、疎水化処理剤によって処理された疎水化処理磁性体であり、
該疎水化処理剤が下記の式(I)で示される、アルキルトリアルコキシシランカップリング剤を含有し、
C
p
H
2p+1
-Si-(OC
q
H
2q+1
)
3
(I)
(式(I)中、pは8以上16以下の整数を示し、qは1以上3以下の整数を示す。)
該磁性体の蒸気吸着量測定で得た水分吸脱着曲線において下記(1)及び(2)を満たし、
(1) 1.7≦Z≦6.0
(2) Y-X≧0.10
X:吸着曲線における30℃相対湿度10%での水分吸着量(mg/g)
Y:脱着曲線における30℃相対湿度10%での水分吸着量(mg/g)
Z:吸着曲線における30℃相対湿度100%での水分吸着量(mg/g)
透過型電子顕微鏡による該トナーの断面観察において、
該磁性体が、該トナー粒子の断面の輪郭から該断面の重心までの距離の10%以下の領域に、60面積%以上100面積%以下存在し、
透過型電子顕微鏡による該トナーの断面観察において、
該トナー粒子の断面の輪郭から該断面の重心方向へ200nm以下の領域における、該磁性体が占める面積比率をA1としたとき、
該面積比率A1が38%以上85%以下であり、
ナノインデンテーション法で求められるトナーのトナー硬さA(N/m)及びトナー硬さB(N/m)が、下記式(3)を満たし、
X線光電子分光分析により測定される該トナー粒子の表面に存在する炭素元素の存在量(E1)に対する鉄元素の存在量(E2)の比(E2/E1)が、0.00100以下であることを特徴とするトナー。
B/A≧1.20 (3)
(式(3)中、該トナー硬さAは、該トナーを荷重印加速度0.83μN/secの条件で測定した荷重-変位曲線において、縦軸を荷重a(mN)とし、横軸を変位量b(μm)とした場合の、0.00μm以上0.20μm以下の変位領域における、傾きの平均値であり、
該トナー硬さBは、該トナーを荷重印加速度2.50μN/secの条件で測定した荷重-変位曲線において、縦軸を荷重a(mN)とし、横軸を変位量b(μm)とした場合の、0.00μm以上0.20μm以下の変位領域における、傾きの平均値である。)
A toner containing toner particles containing a binder resin and a magnetic material,
the binder resin contains a vinyl resin having an ether structure,
The vinyl resin having an ether structure is a vinyl resin crosslinked with a crosslinking agent represented by the following formula (4),
(In formula (4), m+n is an integer of 2 or more, R 1 and R 4 independently represent H or CH 3 , R 2 and R 3 independently represent a straight chain having 2 to 12 carbon atoms or represents a hydrocarbon group having a branched chain.)
The magnetic material is a hydrophobized magnetic material treated with a hydrophobizing agent,
The hydrophobizing agent contains an alkyltrialkoxysilane coupling agent represented by the following formula (I),
C p H 2p+1 -Si-(OC q H 2q+1 ) 3 (I)
(In formula (I), p represents an integer of 8 or more and 16 or less, and q represents an integer of 1 or more and 3 or less.)
satisfying the following (1) and (2) in the moisture adsorption/desorption curve obtained by measuring the vapor adsorption amount of the magnetic material,
(1) 1.7≤Z≤6.0
(2) Y−X≧0.10
X: Water adsorption amount (mg/g) at 30°C and 10% relative humidity in the adsorption curve
Y: Water adsorption amount (mg/g) at 30°C and 10% relative humidity in the desorption curve
Z: Water adsorption amount (mg/g) at 30°C and 100% relative humidity in the adsorption curve
In cross-sectional observation of the toner with a transmission electron microscope,
The magnetic material is present at 60 area % or more and 100 area % or less in a region of 10% or less of the distance from the contour of the cross section of the toner particle to the center of gravity of the cross section,
In cross-sectional observation of the toner with a transmission electron microscope,
When A1 is the area ratio occupied by the magnetic material in the region of 200 nm or less from the contour of the cross section of the toner particle in the direction of the center of gravity of the cross section,
The area ratio A1 is 38% or more and 85% or less,
The toner hardness A (N/m) and the toner hardness B (N/m) of the toner obtained by the nanoindentation method satisfy the following formula (3),
The ratio (E2/E1) of the abundance (E2) of the iron element to the abundance (E1) of the carbon element present on the surface of the toner particles measured by X-ray photoelectron spectroscopy is 0.00100 or less. A toner characterized by:
B/A≧1.20 (3)
(In formula (3), the hardness A of the toner is a load-displacement curve obtained by measuring the toner at a load application speed of 0.83 μN/sec, with the vertical axis representing the load a (mN) and the horizontal axis representing the displacement The average value of the slope in the displacement region of 0.00 μm or more and 0.20 μm or less when the amount is b (μm),
The hardness B of the toner is a load-displacement curve obtained by measuring the toner under the condition of a load application speed of 2.50 μN/sec. is the average value of the slope in the displacement region of 0.00 μm or more and 0.20 μm or less. )
本発明によれば、ラフ紙を使用して画像を出力する場合において、低温低湿環境におけるハーフトーン濃度均一性、並びに高温高湿環境におけるドット再現性及び耐久使用における濃度維持率が良好なトナーを得ることができる。 According to the present invention, in the case of outputting an image using rough paper, a toner having good halftone density uniformity in a low-temperature and low-humidity environment, dot reproducibility in a high-temperature and high-humidity environment, and a good density retention rate in long-term use is provided. Obtainable.
数値範囲を表す「XX以上YY以下」や「XX~YY」の記載は、特に断りのない限り、端点である下限及び上限を含む数値範囲を意味する。
本発明者らはラフ紙を使用してプリントする場合において、低温低湿環境と高温高湿環境におけるハーフトーン画像の画質を安定化させることができるトナーについて鋭意検討した。
そのためにまず、高温高湿環境においてハーフトーン画像のドット再現性が低下しやすい原因について検討した。
高温高湿環境においては空気中の絶対水分量が多いため、水分の影響によってトナーの帯電量が低下しやすい。そのため現像プロセス、転写プロセスにおいて電界から受ける力はそれぞれ小さくなり、各プロセスにおいてトナーを飛翔させる静電気力は小さくなる傾向にある。
また水分量が多いことで各部材とトナーとの間の非静電的な付着力は高くなりやすいため、各プロセスにおけるトナーの飛翔が妨げられやすい。
Unless otherwise specified, the descriptions of "XX or more and YY or less" or "XX to YY" representing a numerical range mean a numerical range including the lower and upper limits that are endpoints.
The inventors of the present invention have diligently studied a toner capable of stabilizing the image quality of halftone images in a low-temperature, low-humidity environment and in a high-temperature, high-humidity environment when printing on rough paper.
To this end, the inventors first investigated the cause of the decrease in dot reproducibility of halftone images in a high-temperature, high-humidity environment.
In a high-temperature and high-humidity environment, the amount of absolute water in the air is large, and the amount of charge on the toner tends to decrease due to the influence of the water. Therefore, the force received from the electric field in the developing process and the transfer process becomes smaller, and the electrostatic force that causes the toner to fly tends to become smaller in each process.
In addition, a large amount of water tends to increase the non-electrostatic adhesion force between each member and the toner, which tends to hinder the flying of the toner in each process.
以上のことから、トナーを現像スリーブから感光ドラム上、そして紙上へと移動させる
推進力が低くなるため、各プロセスにおける影響によりハーフトーン画像のドットの再現性が低下することがわかった。
特にラフ紙を使用する場合には、転写プロセスにおいて紙の凸部と凹部においてトナーにかかる電界強度にムラが生じるため、ハーフトーン画像のドット再現性のムラとして現れやすいことがわかった。
これを改善するために外添剤の被覆率を高める等の手段によってトナーの帯電量を高くすることで一定の効果は得られる。しかし単に帯電量を高くするだけでは、低温低湿環境におけるハーフトーン濃度均一性を低下させてしまい、これらがトレードオフの関係となってしまうことがわかった。
From the above, it was found that the driving force for moving the toner from the developing sleeve onto the photosensitive drum and then onto the paper is low, and the dot reproducibility of the halftone image is degraded due to the effects of each process.
In particular, when rough paper is used, it has been found that unevenness in the electric field strength applied to the toner occurs in the convex and concave portions of the paper during the transfer process, and this tends to appear as uneven dot reproducibility of the halftone image.
In order to improve this, a certain effect can be obtained by increasing the charge amount of the toner by means such as increasing the coverage of the external additive. However, it has been found that simply increasing the charge amount reduces the halftone density uniformity in a low-temperature, low-humidity environment, resulting in a trade-off relationship.
具体的には、一枚の画像上で、黒地部の直後に配置したハーフトーン部と、白地部の直後に配置したハーフトーン部で、濃度に差が生じやすくなる。
上記のような濃度差が生じる理由は、黒地部の直後と白地部の直後で、現像スリーブ上のトナーの帯電量分布に差があることによると考えている。
黒地部の直後の現像スリーブ上では、トナーが消費されて新しいトナーが定常供給されるのに対して、白地部の直後では、トナーが消費されずに現像スリーブ上でつれまわるためにチャージアップしやすい。チャージアップしたトナーは現像スリーブの下層に蓄積され、帯電量分布がブロード化してしまう。
そのため、黒地部の直後と白地部の直後では現像スリーブ上におけるトナーの帯電量分布に差が生じることとなり、ハーフトーン部の現像性の差を生んでしまう。そしてさらにラフ紙を用いる場合には、紙の凹凸による転写電界強度ムラが生じるため、ハーフトーン濃度ムラが増幅され、濃度均一性を低下させてしまうことがわかった。
Specifically, in one image, a difference in density tends to occur between a halftone portion placed immediately after a black background portion and a halftone portion placed immediately after a white background portion.
It is considered that the reason why the above density difference occurs is that there is a difference in the charge amount distribution of the toner on the developing sleeve immediately after the black background portion and immediately after the white background portion.
On the developing sleeve immediately after the black background, the toner is consumed and new toner is constantly supplied. Cheap. The charged toner accumulates in the lower layer of the developing sleeve, resulting in a broad charge amount distribution.
Therefore, there is a difference in the charge amount distribution of the toner on the developing sleeve immediately after the black background portion and immediately after the white background portion, resulting in a difference in developability of the halftone portion. Furthermore, it has been found that when rough paper is used, the unevenness of the transfer electric field occurs due to the unevenness of the paper, which amplifies the halftone density unevenness and reduces the density uniformity.
以上のように、高温高湿環境におけるドット再現性と、低温低湿環境における濃度均一性はトレードオフ傾向にあることがわかった。
そして本発明者らが鋭意検討した結果、トナー粒子の内部に特定の水分吸脱着特性を有する磁性体を含有させ、さらに該磁性体をトナー粒子表面近傍に特定の割合で存在させることによって、低温低湿環境と高温高湿環境におけるトナーの帯電特性が良好となり、その耐久安定性も良好となることを見出した。
これによりラフ紙を使用して画像を出力する場合においても、低温低湿環境におけるハーフトーン濃度均一性、並びに高温高湿環境におけるドット再現性及び濃度維持率が良好になることを見出し、本発明を完成するに至った。
As described above, it has been found that there is a tendency of a trade-off between dot reproducibility in a high-temperature, high-humidity environment and density uniformity in a low-temperature, low-humidity environment.
As a result of intensive studies by the inventors of the present invention, it was found that a magnetic substance having a specific moisture adsorption/desorption property is contained inside the toner particles, and the magnetic substance is present in the vicinity of the toner particle surface in a specific ratio, thereby reducing the temperature. It has been found that the charging characteristics of the toner are improved in a low-humidity environment and a high-temperature and high-humidity environment, and the durability stability is also improved.
As a result, even when an image is output using rough paper, it is found that halftone density uniformity in a low-temperature, low-humidity environment and dot reproducibility and density retention rate in a high-temperature, high-humidity environment are improved. Completed.
すなわち本発明は、
結着樹脂及び磁性体を含有するトナー粒子を含有するトナーであって、
該磁性体の蒸気吸着量測定で得た水分吸脱着曲線において下記(1)及び(2)を満たし、
(1) 1.5≦Z≦10.0
(2) Y-X≧0.10
X:吸着曲線における30℃相対湿度10%での水分吸着量(mg/g)
Y:脱着曲線における30℃相対湿度10%での水分吸着量(mg/g)
Z:吸着曲線における30℃相対湿度100%での水分吸着量(mg/g)
透過型電子顕微鏡による該トナーの断面観察において、
該磁性体が、該トナー粒子の断面の輪郭から該断面の重心までの距離の10%以下の領域に、60面積%以上100面積%以下存在することを特徴とする。
That is, the present invention
A toner containing toner particles containing a binder resin and a magnetic material,
satisfying the following (1) and (2) in the moisture adsorption/desorption curve obtained by measuring the vapor adsorption amount of the magnetic material,
(1) 1.5≤Z≤10.0
(2) Y−X≧0.10
X: Water adsorption amount (mg/g) at 30°C and 10% relative humidity in the adsorption curve
Y: Water adsorption amount (mg/g) at 30°C and 10% relative humidity in the desorption curve
Z: Water adsorption amount (mg/g) at 30°C and 100% relative humidity in the adsorption curve
In cross-sectional observation of the toner with a transmission electron microscope,
The magnetic material is present at 60 area % or more and 100 area % or less in a region of 10% or less of the distance from the contour of the cross section of the toner particle to the center of gravity of the cross section.
トナー粒子は内部に特定の水分吸脱着特性を有する磁性体を含有し、かつ該磁性体がトナー粒子表面近傍に特定の割合で存在していることを特徴とする。
特定の水分吸脱着特性を有する磁性体が、トナー粒子表面近傍に特定の状態で存在することによって、両者が相乗効果的に作用し、低温低湿環境及び高温高湿環境におけるトナ
ーの帯電特性がともに良好となり、その耐久安定性も良好となる。
The toner particles are characterized by containing a magnetic material having specific moisture adsorption/desorption properties inside, and the magnetic material being present in the vicinity of the toner particle surface in a specific ratio.
A magnetic material having specific moisture adsorption/desorption characteristics exists in the vicinity of the toner particle surface in a specific state, so that both act synergistically, and the charging characteristics of the toner in both low-temperature and low-humidity environments and high-temperature and high-humidity environments are improved. It becomes good, and its durability stability also becomes good.
まず磁性体について説明する。トナー粒子は結着樹脂及び磁性体を含有することが必要である。
磁性体の水分吸脱着曲線において、下記式(1)及び(2)を満たすことが必要である。
(1)1.5≦Z≦10.0
(2)Y-X≧0.10
X:吸着曲線における30℃相対湿度10%での水分吸着量(mg/g)
Y:脱着曲線における30℃相対湿度10%での水分吸着量(mg/g)
Z:吸着曲線における30℃相対湿度100%での水分吸着量(mg/g)
First, the magnetic material will be explained. Toner particles must contain a binder resin and a magnetic material.
The water adsorption/desorption curve of the magnetic material must satisfy the following formulas (1) and (2).
(1) 1.5≤Z≤10.0
(2) Y−X≧0.10
X: Water adsorption amount (mg/g) at 30°C and 10% relative humidity in the adsorption curve
Y: Water adsorption amount (mg/g) at 30°C and 10% relative humidity in the desorption curve
Z: Water adsorption amount (mg/g) at 30°C and 100% relative humidity in the adsorption curve
磁性体のX値(吸着曲線における30℃相対湿度10%での水分吸着量)、Y値(脱着曲線における30℃相対湿度10%での水分吸着量)、Z値(30℃相対湿度100%に
おける水分吸着量)は、後述の方法により測定することが可能である。
X value of the magnetic material (water adsorption amount at 30 ° C. relative humidity 10% in the adsorption curve), Y value (water adsorption amount at 30 ° C. relative humidity 10% in the desorption curve), Z value (30 ° C. relative humidity 100% can be measured by the method described later.
磁性体の水分吸脱着曲線において、(1)式を満たすことが必要である。
Zは30℃相対湿度100%における水分吸着量であり、Zは磁性体の水分を吸着できる能力の指標である。Zが10.0以下であることにより、高温高湿環境においてトナー粒子の表面近傍に存在する磁性体の水分吸着量が多すぎないため、トナー粒子から現像スリーブや現像ブレード等の帯電部材へ電荷が逃げるリーク現象を抑制できる。
そのため高温高湿環境におけるトナーの帯電量を安定化でき、ラフ紙を用いた場合においてもハーフトーン画像のドット再現性が良好となる。
Zは8.0以下であることが好ましく、6.0以下であることがより好ましい。
一方、Zは1.5以上である。これにより、低温低湿環境でラフ紙を用いた場合のハーフトーン画像の濃度均一性が良好となる。好ましくは1.7以上であり、より好ましくは1.8以上である。
It is necessary that the water adsorption/desorption curve of the magnetic material satisfies the formula (1).
Z is the water adsorption amount at 30° C. and 100% relative humidity, and Z is an index of the ability of the magnetic material to adsorb water. When Z is 10.0 or less, the amount of moisture adsorbed by the magnetic material present near the surface of the toner particles is not too large in a high-temperature and high-humidity environment. It is possible to suppress the leakage phenomenon in which
Therefore, the charge amount of the toner can be stabilized in a high-temperature and high-humidity environment, and dot reproducibility of a halftone image can be improved even when rough paper is used.
Z is preferably 8.0 or less, more preferably 6.0 or less.
On the other hand, Z is 1.5 or more. As a result, the density uniformity of halftone images is improved when rough paper is used in a low-temperature, low-humidity environment. It is preferably 1.7 or more, more preferably 1.8 or more.
本発明者らはハーフトーン画像の濃度均一性を良化させるべく鋭意検討した結果、トナー粒子表面において電荷の偏りが生じることが、本質的な原因であること掴んだ。
そして式(1)及び(2)の規定、並びに特定の磁性体の存在状態を満たす場合、低温低湿環境下においてトナー粒子の表面近傍に存在する磁性体が適度な水分を有することとなる。これにより、トナー粒子表面における電荷の偏りが抑えられ、表面の電荷を均一化できる作用が発現するものと推定している。
以下に具体的に説明する。
The inventors of the present invention made extensive studies to improve the density uniformity of halftone images, and as a result, found that the essential cause of this problem was uneven charge distribution on the surface of the toner particles.
If the formulas (1) and (2) and the state of existence of a specific magnetic material are satisfied, the magnetic material present in the vicinity of the surface of the toner particles will have an appropriate amount of moisture under a low-temperature, low-humidity environment. It is presumed that this suppresses the unevenness of the charges on the surfaces of the toner particles, and that the effect of uniformizing the charges on the surfaces is exhibited.
A specific description will be given below.
トナーの平均的な帯電量が同じでも、トナー粒子の表面に電荷の偏りが存在する場合、電荷が密集した部分は局所的に帯電量の高い状態となり、現像スリーブとの間の鏡映力が高くなって付着力が増大しやすい。
低温低湿環境下ではトナーの平均的な帯電量も高い傾向にあるため、トナー粒子の表面の電荷の偏りがさらに大きくなる。そのため、白地部の後のようにトナーが消費されない状態においては、現像スリーブに対するトナーのつれまわり現象が顕在化する。
Even if the average charge amount of the toner is the same, if there is an uneven charge on the surface of the toner particles, the portion where the charge is concentrated will locally have a high charge amount, and the mirror force between the toner and the developing sleeve will be reduced. It is easy to increase the adhesive force as the temperature increases.
In a low-temperature and low-humidity environment, the average charge amount of the toner tends to be high, so the uneven charge distribution on the surface of the toner particles is further increased. Therefore, in a state where the toner is not consumed, such as after the white background portion, the phenomenon of entrainment of the toner with respect to the developing sleeve becomes conspicuous.
結果として、白地部の後と黒地部の後とで、現像スリーブ上のトナーの平均的な帯電量及び帯電量の分布に差が生じる。その結果、現像性及び転写性にムラが生じ、ハーフトーン濃度の均一性が低下する。そしてラフ紙における転写電界強度のムラによって濃度ムラが助長される傾向にある。
本発明者らは、低温低湿環境においても適度な水分担持能力を有する磁性体を、トナー粒子表面近傍に一定の割合で配置することで、上記のような問題を解決できることを見出した。
これは磁性体と磁性体が担持する水分が擬似的な導電パスを形成してトナー粒子の表面抵抗を均一化させ、トナー粒子表面における電荷密度分布を均一化することによる作用と推定される。
As a result, a difference occurs in the average charge amount of the toner on the developing sleeve and the distribution of the charge amount after the white background portion and after the black background portion. As a result, unevenness occurs in developability and transferability, and the uniformity of halftone density decreases. In addition, unevenness in transfer electric field strength on rough paper tends to promote unevenness in density.
The inventors of the present invention have found that the above problem can be solved by arranging a magnetic material having an appropriate water-holding ability even in a low-temperature and low-humidity environment in the vicinity of the toner particle surface at a certain ratio.
It is presumed that this is due to the fact that the magnetic material and the water carried by the magnetic material form a pseudo conductive path, uniformize the surface resistance of the toner particles, and uniform the charge density distribution on the surface of the toner particles.
磁性体はZが1.5以上であることが必要である。Zが1.5以上であることにより、低温低湿環境下でも磁性体が適度な水分量を担持しやすくなり、低温低湿環境におけるハーフトーン濃度均一性が高まるため好ましい。Zは1.8以上であることが好ましく、2.0以上であることがより好ましい。
Zは、磁性体の粒径、磁性体を処理する疎水化処理剤の種類や添加量、及び疎水化処理剤の処理方法により制御することができる。
The magnetic material must have Z of 1.5 or more. When Z is 1.5 or more, the magnetic material can easily carry an appropriate amount of water even in a low-temperature and low-humidity environment, and halftone density uniformity in a low-temperature and low-humidity environment increases, which is preferable. Z is preferably 1.8 or more, more preferably 2.0 or more.
Z can be controlled by the particle size of the magnetic material, the type and amount of the hydrophobizing agent used to treat the magnetic material, and the treatment method of the hydrophobizing agent.
また、磁性体は式(2)を満たすことが必要である。
(2) Y-X≧0.10
X:吸着曲線における30℃相対湿度10%での水分吸着量(mg/g)
Y:脱着曲線における30℃相対湿度10%での水分吸着量(mg/g)
ここで30℃相対湿度0%から30℃相対湿度100%の状態まで水分を吸着させるプロセスを吸着過程と呼び、相対温度100%から相対湿度0%まで水分を脱着させるプロセスを脱着過程と呼ぶことにする。
Also, the magnetic material must satisfy the formula (2).
(2) Y−X≧0.10
X: Water adsorption amount (mg/g) at 30°C and 10% relative humidity in the adsorption curve
Y: Water adsorption amount (mg/g) at 30°C and 10% relative humidity in the desorption curve
Here, the process of adsorbing moisture from 0% relative humidity to 100% relative humidity at 30°C is called an adsorption process, and the process of desorbing moisture from a relative temperature of 100% to 0% relative humidity is called a desorption process. to
Y-Xは、吸着過程で磁性体が吸着した水分吸着量と、相対湿度100%まで吸着させて脱着過程を経た磁性体の水分吸着量の差分を示している。Y-Xが大きいほど、磁性体が一旦表面に吸着した水分を低湿環境下でも保持できることを示している。
トナーが(2)式を満たすことで、低温低湿環境下においても磁性体に適度な水分を担持させることが可能となり、ラフ紙を用いた場合においてもハーフトーン画像の均一性が良好となるため好ましい。
Y-Xは0.15以上であることが好ましく、0.20以上であることがより好ましい。上限は特に制限されないが、3.00以下であることが好ましく、2.00以下であることがより好ましく、1.00以下であることがさらに好ましく、0.80以下であることがさらにより好ましい。
Y-Xは、磁性体の粒径、磁性体を処理する疎水化処理剤の種類や添加量、及び疎水化処理剤の処理方法により制御することができる。
YX indicates the difference between the amount of moisture adsorbed by the magnetic material during the adsorption process and the amount of moisture adsorbed by the magnetic material that has undergone the desorption process after being adsorbed up to a relative humidity of 100%. It shows that the larger the YX, the more water the magnetic material once adsorbed to the surface can retain even in a low-humidity environment.
When the toner satisfies the formula (2), it becomes possible for the magnetic material to carry an appropriate amount of water even in a low-temperature and low-humidity environment, and even when rough paper is used, halftone image uniformity is improved. preferable.
YX is preferably 0.15 or more, more preferably 0.20 or more. Although the upper limit is not particularly limited, it is preferably 3.00 or less, more preferably 2.00 or less, further preferably 1.00 or less, and even more preferably 0.80 or less. .
YX can be controlled by the particle size of the magnetic material, the type and amount of the hydrophobizing agent used to treat the magnetic material, and the treatment method of the hydrophobizing agent.
また、透過型電子顕微鏡によるトナーの断面観察において、磁性体が、トナー粒子の輪郭(トナー粒子表面)から該断面の重心までの距離の10%以下の領域に、60面積%以上100面積%以下存在することが必要である。
以下、上記の値を単に「10%領域における磁性体存在率」と呼ぶことがある。10%領域における磁性体存在率の測定方法は、後述する。
上述したように、特定の物性を有する磁性体をトナー粒子表面近傍に配置させることにより、それらの相乗効果として、低温低湿環境におけるトナー粒子表面の電荷密度分布が均一化され、ハーフトーン濃度均一性が良好となる。
Further, in observation of the cross section of the toner with a transmission electron microscope, the magnetic material is present in an area of 60 area % or more and 100 area % or less in a region of 10% or less of the distance from the contour of the toner particle (toner particle surface) to the center of gravity of the cross section. Must exist.
Hereinafter, the above value may be simply referred to as "the magnetic substance abundance ratio in the 10% region". A method of measuring the magnetic substance abundance ratio in the 10% region will be described later.
As described above, by arranging a magnetic material having specific physical properties in the vicinity of the toner particle surface, as a synergistic effect thereof, the charge density distribution on the toner particle surface is made uniform in a low-temperature, low-humidity environment, resulting in halftone density uniformity. becomes good.
また10%領域における磁性体存在率が、60面積%以上100面積%以下であることで、磁性体によるフィラー効果によってトナー粒子表面が凝似的に硬くなり、耐久使用における外添剤の埋め込みやトナー割れを抑制できる。そのため高温高湿環境におけるハーフトーン濃度維持率が良好となり、耐久性も良好なトナーとなる。 In addition, when the magnetic material abundance in the 10% region is 60 area % or more and 100 area % or less, the surface of the toner particles becomes hard due to the filler effect of the magnetic material. Toner cracking can be suppressed. Therefore, the halftone density retention rate is improved in a high-temperature and high-humidity environment, and the toner has excellent durability.
低温低湿環境におけるハーフトーン濃度均一性と、高温高湿環境におけるハーフトーン濃度維持率がより良好となるため、10%領域における磁性体存在率は、65面積%以上100面積%以下であることが好ましく、70面積%以上100面積%以下であることがより好ましく、70面積%以上95面積%以下であることがさらに好ましい。
10%領域における磁性体存在率は、トナーの製造方法として懸濁重合法の選択、磁性体の粒径と含有量、磁性体を処理する疎水化処理剤の種類及び添加量、疎水化処理剤の処理方法により制御することができる。
In order to improve the halftone density uniformity in a low-temperature, low-humidity environment and the halftone density retention rate in a high-temperature, high-humidity environment, the magnetic material presence rate in the 10% area is preferably 65 area % or more and 100 area % or less. It is preferably 70 area % or more and 100 area % or less, and further preferably 70 area % or more and 95 area % or less.
The magnetic substance abundance in the 10% region depends on the selection of the suspension polymerization method as the toner manufacturing method, the particle size and content of the magnetic substance, the type and amount of the hydrophobizing agent for treating the magnetic substance, and the hydrophobizing agent. can be controlled by the processing method of
トナーは、磁性体を含有するトナー粒子を含有する。
磁性体としては、マグネタイト、マグヘマイト、フェライトのような磁性酸化鉄、及び他の金属酸化物を含む磁性酸化鉄;Fe、Co、Niのような金属、あるいは、これらの金属とAl、Co、Cu、Pb、Mg、Ni、Sn、Zn、Sb、Be、Bi、Cd、Ca、Mn、Se、Ti、W、Vのような金属との合金、並びにこれらの混合物が挙げられる。
これらの中でも、マグネタイトが好ましく、その形状としては、多面体、8面体、6面体、球形、針状、燐片状などがあるが、多面体、8面体、6面体、球形などの異方性の少ないものが、画像濃度を高める上で好ましい。
The toner contains toner particles containing magnetic material.
Magnetic substances include magnetic iron oxides such as magnetite, maghemite, and ferrite, and magnetic iron oxides including other metal oxides; metals such as Fe, Co, and Ni, or these metals and Al, Co, and Cu , Pb, Mg, Ni, Sn, Zn, Sb, Be, Bi, Cd, Ca, Mn, Se, Ti, W, V, and mixtures thereof.
Among these, magnetite is preferable, and its shape includes polyhedron, octahedron, hexahedron, sphere, acicular, scaly, and the like. are preferred for increasing the image density.
磁性体の一次粒子の個数平均粒径は、50nm以上500nm以下であることが好ましく、100nm以上300nm以下であることがより好ましく、150nm以上250nm以下であることがさらに好ましい。
トナー粒子中に存在する磁性体の一次粒子の個数平均粒径は、透過型電子顕微鏡を用いて測定できる。測定方法については後述する。
The number average particle size of the primary particles of the magnetic material is preferably 50 nm or more and 500 nm or less, more preferably 100 nm or more and 300 nm or less, and even more preferably 150 nm or more and 250 nm or less.
The number average particle size of the primary particles of the magnetic material present in the toner particles can be measured using a transmission electron microscope. A measuring method will be described later.
磁性体の含有量は、結着樹脂100質量部に対し、35質量部以上100質量部以下であることが好ましく、45質量部以上95質量部以下であることがより好ましい。磁性体の含有量が上記範囲にあることで、上述した10%領域における磁性体存在率を好ましい範囲に制御しやすくなることに加え、トナーのカバーリング特性や磁気特性が良好となる。
なお、トナー中の磁性体の含有量は、パーキンエルマー社製熱分析装置TGA Q5000IRを用いて測定することができる。測定方法は、窒素雰囲気下において昇温速度25℃/分で常温から900℃までトナーを加熱し、100℃~750℃の減量質量を、トナーから磁性体を除いた成分の質量とし、残存質量を磁性体量とする。
The content of the magnetic material is preferably from 35 parts by mass to 100 parts by mass, more preferably from 45 parts by mass to 95 parts by mass, based on 100 parts by mass of the binder resin. When the content of the magnetic material is within the above range, it becomes easier to control the content of the magnetic material in the above-mentioned 10% region within a preferable range, and the covering characteristics and magnetic characteristics of the toner are improved.
The magnetic substance content in the toner can be measured using a thermal analyzer TGA Q5000IR manufactured by PerkinElmer. The measurement method is to heat the toner from room temperature to 900°C at a rate of temperature increase of 25°C/min in a nitrogen atmosphere, and the weight loss from 100°C to 750°C is the weight of the component excluding the magnetic material from the toner, and the remaining weight. is the amount of magnetic material.
磁性体の製造方法として、以下を例示することができる。
第一鉄塩水溶液に、鉄成分に対して当量又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、磁性体の芯となる種晶をまず生成する。
The following can be exemplified as the method for manufacturing the magnetic material.
An aqueous solution containing ferrous hydroxide is prepared by adding an alkali such as sodium hydroxide in an amount equal to or greater than that of the iron component to the ferrous salt aqueous solution. While maintaining the pH of the prepared aqueous solution at pH 7 or higher, air is blown into the aqueous solution, and ferrous hydroxide is oxidized while the aqueous solution is heated to 70° C. or higher to generate seed crystals that will serve as the core of the magnetic material.
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5~10に維持しながら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及び反応温度、攪拌条件を選択することにより、磁性体の形状及び磁気特性をコントロール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未満にしない方が好ましい。このようにして得られた磁性酸化鉄粒子を定法により濾過、洗浄、乾燥す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 based on the amount of alkali previously added is added to the slurry containing the seed crystals. While maintaining the pH of the liquid at 5 to 10 and blowing in air, the reaction of ferrous hydroxide is promoted to grow magnetic iron oxide particles with the seed crystal as the core. At this time, it is possible to control the shape and magnetic properties of the magnetic material by selecting arbitrary pH, reaction temperature, and stirring conditions. Although the pH of the liquid shifts to the acidic side as the oxidation reaction progresses, it is preferable not to make the pH of the liquid less than 5. A magnetic material can be obtained by filtering, washing, and drying the magnetic iron oxide particles obtained in this manner by conventional methods.
磁性体に上述した水分吸脱着特性を発現させるためには、磁性体の粒子表面を疎水化処理剤によって処理し、疎水性を高めながら、一定の水分吸着性を持たせるよう制御することが好ましい。そのためには、特に制限されるものではないが、後述する式(I)で示した比較的炭素数の大きい疎水化処理剤を用い、後述する処理装置を用いて表面処理を施された磁性体であることが好ましい。
これにより疎水化処理剤を磁性体の粒子表面に均一に反応させて高い疎水性を発現でき
、同時に磁性体の粒子表面の水酸基を完全に疎水化せずに一部残存させ、一定の水分吸着性を持たせることができる。
In order to allow the magnetic material to exhibit the above-described moisture adsorption/desorption properties, it is preferable to treat the particle surfaces of the magnetic material with a hydrophobizing agent to increase the hydrophobicity and control the magnetic material to have a certain moisture adsorption property. . For this purpose, although not particularly limited, a magnetic material subjected to surface treatment using a hydrophobizing agent having a relatively large carbon number represented by formula (I) described later and using a treatment apparatus described later is preferred.
This makes it possible to uniformly react the hydrophobizing treatment agent on the surface of the magnetic particles to develop high hydrophobicity. can be sexualized.
磁性体は下記式(I)で示される、アルキルトリアルコキシシランカップリング剤を疎水化処理剤として用いて疎水化処理された疎水化処理磁性体であることが好ましい。疎水化処理磁性体は、磁性体と、該磁性体表面の疎水化処理剤とを有する。
CpH2p+1-Si-(OCqH2q+1)3 (I)
式(I)中、pは6以上20以下(好ましくは8以上16以下、より好ましくは10以上14以下)の整数を示し、qは1以上3以下(好ましくは1又は2、より好ましくは1)の整数を示す。
上記式におけるpが6以上であることで疎水性を十分に付与することができ、一方でpが20以下であることで、磁性体表面において均一に処理させることができ、磁性体の合一を抑制できるため好ましい。
The magnetic substance is preferably a hydrophobized magnetic substance represented by the following formula (I), which is hydrophobized using an alkyltrialkoxysilane coupling agent as a hydrophobizing agent. The hydrophobized magnetic material has a magnetic material and a hydrophobizing agent for the surface of the magnetic material.
C p H 2p+1 -Si-(OC q H 2q+1 ) 3 (I)
In formula (I), p is an integer of 6 or more and 20 or less (preferably 8 or more and 16 or less, more preferably 10 or more and 14 or less), q is 1 or more and 3 or less (preferably 1 or 2, more preferably 1 ) indicates an integer.
When p in the above formula is 6 or more, sufficient hydrophobicity can be imparted. can be suppressed, which is preferable.
上記の疎水化処理剤を後述する好ましい処理方法で処理することで、磁性体表面において水酸基を一部に残存させた状態でも、疎水性を高めやすくなる。これにより、Zを特定の範囲に制御しつつ、Y-X値を高めることができる。
これにより、低温低湿環境における濃度均一性、高温高湿環境におけるドット再現性、濃度維持率が良好となる。
pは、8以上14以下の整数であることが好ましく、8以上12以下の整数であることがより好ましい。qは1又は2の整数であることがより好ましい。
By treating the surface of the magnetic material with the above-mentioned hydrophobizing agent by a preferable treatment method described later, the hydrophobicity of the magnetic material surface can be easily increased even in a state in which hydroxyl groups are partially left on the magnetic material surface. This allows the YX value to be increased while controlling Z to a specific range.
As a result, density uniformity in a low-temperature, low-humidity environment, dot reproducibility, and density retention rate in a high-temperature, high-humidity environment are improved.
p is preferably an integer of 8 or more and 14 or less, and more preferably an integer of 8 or more and 12 or less. More preferably, q is an integer of 1 or 2.
疎水化処理剤の添加量は、未処理の磁性体100質量部に対し0.3質量部以上2.0質量部以下であることが好ましい。
0.3質量部以上であることにより、磁性体の疎水性が高まりZを小さく制御しやすくなる。より好ましくは0.5質量部以上である。
また2.0質量部以下であることにより、磁性体粒子の表面に適度に残存水酸基価を存在させることで磁性体表面の水分担持性を高めることができ、Y-Xの値を大きくできる。より好ましくは1.5質量部以下であり、さらに好ましくは1.3質量部以下である。
上記シランカップリング剤を用いる場合、単独で処理する、又は複数を併用して処理することが可能である。複数を併用する場合、それぞれのカップリング剤で個別に処理してもよいし、同時に処理してもよい。またその他としてチタンカップリング剤などを併用してもよい。
The amount of the hydrophobizing agent to be added is preferably 0.3 parts by mass or more and 2.0 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the untreated magnetic material.
When the amount is 0.3 parts by mass or more, the hydrophobicity of the magnetic material is enhanced, and Z can be easily controlled to be small. More preferably, it is 0.5 parts by mass or more.
In addition, when the content is 2.0 parts by mass or less, the presence of an appropriate residual hydroxyl value on the surface of the magnetic particles makes it possible to enhance the water-carrying property of the surface of the magnetic particles and increase the value of YX. It is more preferably 1.5 parts by mass or less, and still more preferably 1.3 parts by mass or less.
When using the above silane coupling agent, it is possible to treat alone or to use a plurality of them for treatment. When using a plurality of them together, they may be treated with each coupling agent individually or simultaneously. Alternatively, a titanium coupling agent or the like may be used in combination.
疎水化処理の方法は特に制限されないが、以下の方法が好ましい。
疎水化処理剤を磁性体の粒子表面に均一に反応させて高い疎水性を発現させると同時に、磁性体の粒子表面の水酸基を完全に疎水化せずに一部残存させることを目的として、ホイール形混練機又はらいかい機によって、乾式にて疎水化処理を施すことが好ましい。
ここでホイール形混練機としては、ミックスマラー、マルチマル、ストッツミル、逆流混練機、アイリッヒミル等が適用でき、ミックスマラーを適用することが好ましい。
ホイール形混練機又はらいかい機を用いた場合には、圧縮作用、せん断作用、へらなで作用という3つの作用を発現させることができる。
The method of hydrophobizing treatment is not particularly limited, but the following method is preferred.
The hydrophobizing treatment agent is uniformly reacted on the surface of the magnetic particles to develop a high level of hydrophobicity. It is preferable to carry out the hydrophobizing treatment in a dry process using a kneader or a kneader.
Here, as the wheel type kneader, Mixmuller, Multimul, Stotsmill, counterflow kneader, Eirich mill, etc. can be applied, and Mixmuller is preferably applied.
When a wheel-type kneader or a kneader is used, three actions of compression, shearing and spatula action can be exhibited.
圧縮作用によって磁性体の粒子間に存在する疎水化処理剤を磁性体の表面に押しつけ、粒子表面との密着性、反応性を高めることができる。せん断作用によって疎水化処理剤と磁性体それぞれにせん断力を加え、疎水化処理剤を引き延ばしとともに、磁性体の粒子をばらばらにして凝集を解すことができる。さらに、へらなで作用により磁性体粒子表面に存在する疎水化処理剤をへらでなでるように均一に広げることができる。
上記3つの作用が連続的かつ繰り返し発現することによって、磁性体粒子の凝集を解して再凝集させることなく、一つ一つの粒子に解しながら個々の粒子の表面を偏りなく疎水
化処理することができる。
The compressive action presses the hydrophobizing agent present between the particles of the magnetic material against the surface of the magnetic material, thereby enhancing the adhesion and reactivity with the particle surface. A shearing force is applied to each of the hydrophobizing agent and the magnetic material by the shearing action, thereby stretching the hydrophobizing agent and breaking apart the particles of the magnetic material to loosen the aggregates. Further, by the action of the spatula, the hydrophobizing agent existing on the surface of the magnetic particles can be spread uniformly as if stroked with the spatula.
By continuously and repeatedly expressing the above three actions, the surfaces of individual particles are evenly hydrophobized while disaggregating into individual particles, without breaking up and re-aggregating the magnetic particles. be able to.
通常、式(I)で示される比較的炭素数の大きい疎水化処理剤は、分子が大きくて嵩高いために磁性体の粒子表面において分子レベルで均一に処理することは難しい傾向にあるが、上記の手法による処理であれば安定的に処理することが可能となるため好ましい。
そしてホイール形混練機又はらいかい機によって、式(I)で示される疎水化処理剤を用いて磁性体の疎水化処理をした場合、該磁性体の粒子表面において、疎水化処理剤と反応した部分と反応せずに残った水酸基価が交互に存在して共存する状態を形成できる。
磁性体の粒子表面をこのような状態とすることで、疎水性を高めながら、一定の水分吸着性を持たせることができ、Zを適正範囲とすることができ、Y-X値を大きくすることができる。
Generally, the hydrophobizing agent represented by the formula (I) having a relatively large number of carbon atoms tends to be difficult to uniformly treat the surface of the magnetic particles at the molecular level because the molecules are large and bulky. Treatment by the above method is preferable because it enables stable treatment.
Then, when the magnetic material is subjected to the hydrophobic treatment using the hydrophobic treatment agent represented by the formula (I) using a wheel-type kneader or a kneader, the surface of the particles of the magnetic substance reacts with the hydrophobic treatment agent. The remaining hydroxyl values that have not reacted with the moieties can alternately exist to form a coexisting state.
By making the particle surface of the magnetic material in such a state, it is possible to have a certain degree of water adsorption while increasing the hydrophobicity, Z can be set in an appropriate range, and the YX value can be increased. be able to.
トナー粒子は結着樹脂を含有する。
結着樹脂としては、以下のものが挙げられる。
ビニル系樹脂、スチレン系樹脂、スチレン系共重合樹脂、ポリエステル樹脂、ポリオール樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、フェノール樹脂、天然樹脂変性フェノール樹脂、天然樹脂変性マレイン酸樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリ酢酸ビニル、シリコーン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂、キシレン樹脂、ポリビニルブチラール、テルペン樹脂、クマロンインデン樹脂、石油系樹脂。
好ましくは、ビニル系樹脂、スチレン系共重合樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエステル樹脂とビニル系樹脂が混合、又は両者が一部反応したハイブリッド樹脂である。
The toner particles contain a binder resin.
Examples of the binder resin include the following.
Vinyl resin, styrene resin, styrene copolymer resin, polyester resin, polyol resin, polyvinyl chloride resin, phenolic resin, natural resin-modified phenolic resin, natural resin-modified maleic acid resin, acrylic resin, methacrylic resin, polyvinyl acetate , silicone resins, polyurethane resins, polyamide resins, furan resins, epoxy resins, xylene resins, polyvinyl butyral resins, terpene resins, coumarone-indene resins, petroleum-based resins.
Preferred are vinyl-based resins, styrene-based copolymer resins, polyester resins, mixtures of polyester resins and vinyl-based resins, or hybrid resins obtained by partially reacting both.
トナー粒子は、離型剤を含有してもよい。
離型剤としては、カルナウバワックス、モンタン酸エステルワックスなどの脂肪酸エステルを主成分とするワックス類;脱酸カルナウバワックスなどのような脂肪酸エステル類から酸成分の一部又は全部を脱酸したもの;植物性油脂の水素添加などによって得られる、ヒドロキシ基を有するメチルエステル化合物;ステアリン酸ステアリル、ベヘニン酸ベヘニルなどの飽和脂肪酸モノエステル類;セバシン酸ジベヘニル、ドデカン二酸ジステアリル、オクタデカン二酸ジステアリルなどの飽和脂肪族ジカルボン酸と飽和脂肪族アルコールとのジエステル化物;ノナンジオールジベヘネート、ドデカンジオールジステアレートなどの飽和脂肪族ジオールと飽和脂肪酸とのジエステル化物、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックス、フィッシャートロプシュワックスなどの脂肪族炭化水素系ワックス;酸化ポリエチレンワックスなどの脂肪族炭化水素系ワックスの酸化物又はそれらのブロック共重合物;脂肪族炭化水素系ワックスにスチレンやアクリル酸などのビニル系モノマーを用いてグラフト化させたワックス類;パルミチン酸、ステアリン酸、モンタン酸などの飽和直鎖脂肪酸類;ブラシジン酸、エレオステアリン酸、パリナリン酸などの不飽和脂肪酸類;ステアリルアルコール、アラルキルアルコール、ベヘニルアルコール、カルナウビルアルコール、セリルアルコール、メリシルアルコールなどの飽和アルコール類;ソルビトールなどの多価アルコール類;リノール酸アミド、オレイン酸アミド、ラウリン酸アミドなどの脂肪酸アミド類;メチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスカプリン酸アミド、エチレンビスラウリン酸アミド、ヘキサメチレンビスステアリン酸アミドなどの飽和脂肪酸ビスアミド類;エチレンビスオレイン酸アミド、ヘキサメチレンビスオレイン酸アミド、N,N’-ジオレイルアジピン酸アミド、N,N’-ジオレイルセバシン酸アミドなどの不飽和脂肪酸アミド類;m-キシレンビスステアリン酸アミド、N,N’-ジステアリルイソフタル酸アミドなどの芳香族系ビスアミド類;ステアリン酸カルシウム、ラウリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウムなどの脂肪族金属塩(一般的に金属石けんといわれているもの);炭素数12以上の長鎖アルキルアルコール又は長鎖アルキルカルボン酸;などが挙げられる。
The toner particles may contain a release agent.
Examples of release agents include waxes mainly composed of fatty acid esters such as carnauba wax and montan acid ester wax; Methyl ester compounds having a hydroxy group obtained by hydrogenation of vegetable oils; Saturated fatty acid monoesters such as stearyl stearate and behenyl behenate; Dibehenyl sebacate, distearyl dodecanedioate, dioctadecanedioate Diesters of saturated aliphatic dicarboxylic acids such as stearyl and saturated aliphatic alcohols; Diesters of saturated aliphatic diols and saturated fatty acids such as nonanediol dibehenate and dodecanediol distearate, low molecular weight polyethylene, low molecular weight polypropylene , microcrystalline wax, paraffin wax, Fischer-Tropsch wax and other aliphatic hydrocarbon waxes; oxides of aliphatic hydrocarbon waxes such as oxidized polyethylene wax or block copolymers thereof; styrene in aliphatic hydrocarbon waxes Waxes grafted with vinyl monomers such as or acrylic acid; Saturated straight chain fatty acids such as palmitic acid, stearic acid and montanic acid; Unsaturated fatty acids such as brassic acid, eleostearic acid and parinaric acid ; Saturated alcohols such as stearyl alcohol, aralkyl alcohol, behenyl alcohol, carnaubir alcohol, ceryl alcohol, and melisyl alcohol; Polyhydric alcohols such as sorbitol; Fatty acid amides such as linoleic acid amide, oleic acid amide, and lauric acid amide saturated fatty acid bisamides such as methylenebisstearic acid amide, ethylenebiscapric acid amide, ethylenebislauric acid amide, and hexamethylenebisstearic acid amide; unsaturated fatty acid amides such as dioleyladipate and N,N'-dioleylsebacamide; aromatic bisamides such as m-xylenebisstearate and N,N'-distearylisophthalamide; Aliphatic metal salts (generally referred to as metal soaps) such as calcium stearate, calcium laurate, zinc stearate and magnesium stearate; long-chain alkyl alcohols or long-chain alkyl carboxylic acids having 12 or more carbon atoms; mentioned.
これらの離型剤の中では、飽和脂肪酸モノエステル類やジエステル化物などの1官能又は2官能のエステルワックス、パラフィンワックス、フィッシャートロプシュワックスなどの炭化水素ワックスが好ましい。
また、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のピーク温度で規定される融点は、60℃~140℃であることが好ましい。より好ましくは60℃~90℃である。融点が60℃以上であると、トナーの保存性が向上する。一方、融点が140℃以下であると、低温定着性が向上しやすくなる。
離型剤の含有量は、結着樹脂100質量部に対して、3質量部以上40質量部以下であることが好ましい。
Among these release agents, monofunctional or bifunctional ester waxes such as saturated fatty acid monoesters and diesters, and hydrocarbon waxes such as paraffin wax and Fischer-Tropsch wax are preferred.
Further, the melting point of the release agent, which is defined by the peak temperature of the maximum endothermic peak during temperature rise measured by a differential scanning calorimeter (DSC), is preferably 60°C to 140°C. More preferably, it is 60°C to 90°C. When the melting point is 60° C. or higher, the storage stability of the toner is improved. On the other hand, when the melting point is 140° C. or less, the low-temperature fixability tends to be improved.
The content of the release agent is preferably 3 parts by mass or more and 40 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the binder resin.
トナー粒子は、荷電制御剤を含有してもよい。
負帯電用の荷電制御剤としては、有機金属錯化合物、キレート化合物が有効であり、モノアゾ金属錯化合物;アセチルアセトン金属錯化合物;芳香族ハイドロキシカルボン酸又は芳香族ダイカルボン酸の金属錯化合物などが例示される。
市販品の具体例として、Spilon Black TRH、T-77、T-95(保土谷化学工業(株))、BONTRON(登録商標)S-34、S-44、S-54、E-84、E-88、E-89(オリエント化学工業(株))が挙げられる。
これらの荷電制御剤は単独、又は二種以上組み合わせて用いることが可能である。荷電制御剤の使用量は、トナーの帯電量の点から、結着樹脂100質量部に対して、0.1質量部以上10.0質量部以下であることが好ましく、0.1質量部以上5.0質量部以下であることがより好ましい。
The toner particles may contain charge control agents.
As charge control agents for negative charging, organometallic complex compounds and chelate compounds are effective, and examples thereof include monoazo metal complex compounds, acetylacetone metal complex compounds, and aromatic hydroxycarboxylic acid or aromatic dicarboxylic acid metal complex compounds. be done.
Specific examples of commercially available products include Spilon Black TRH, T-77, T-95 (Hodogaya Chemical Industry Co., Ltd.), BONTRON (registered trademark) S-34, S-44, S-54, E-84, E -88 and E-89 (Orient Chemical Industry Co., Ltd.).
These charge control agents can be used alone or in combination of two or more. The amount of the charge control agent used is preferably 0.1 parts by mass or more and 10.0 parts by mass or less, and preferably 0.1 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the binder resin, in terms of the amount of charge on the toner. It is more preferably 5.0 parts by mass or less.
トナーは磁性体を着色剤として用いることができるが、さらに従来公知の着色剤を併用することができる。例えば、黒色着色剤としてカーボンブラック、グラフト化カーボンや以下に示すイエロー、マゼンタ及びシアン着色剤を用い黒色に調色されたものが利用可能である。
イエロー着色剤としては、縮合アゾ化合物、イソインドリノン化合物、アンスラキノン化合物、アゾ金属錯体、メチン化合物、アリルアミド化合物に代表される化合物が挙げられる。
A magnetic substance can be used as a colorant for the toner, and a conventionally known colorant can be used in combination. For example, carbon black, grafted carbon, and yellow, magenta, and cyan colorants shown below that are toned to black can be used as the black colorant.
Yellow colorants include compounds typified by condensed azo compounds, isoindolinone compounds, anthraquinone compounds, azo metal complexes, methine compounds, and allylamide compounds.
マゼンタ着色剤としては、縮合アゾ化合物、ジケトピロロピロール化合物、アントラキノン化合物、キナクリドン化合物、塩基染料レーキ化合物、ナフトール化合物、ベンズイミダゾロン化合物、チオインジゴ化合物、ペリレン化合物などが挙げられる。
シアン着色剤としては、銅フタロシアニン化合物及びその誘導体、アントラキノン化合物、塩基染料レーキ化合物などが挙げられる。これらの着色剤は、単独又は混合しさらには固溶体の状態で用いることができる。
着色剤(磁性体以外のもの)の含有量は、結着樹脂100質量部に対して、1質量部以上20質量部以下であることが好ましく、2質量部以上15質量部以下であることがより好ましい。
Magenta colorants include condensed azo compounds, diketopyrrolopyrrole compounds, anthraquinone compounds, quinacridone compounds, basic dye lake compounds, naphthol compounds, benzimidazolone compounds, thioindigo compounds, perylene compounds, and the like.
Cyan colorants include copper phthalocyanine compounds and derivatives thereof, anthraquinone compounds, basic dye lake compounds, and the like. These colorants can be used singly or in combination, or in the form of a solid solution.
The content of the coloring agent (other than the magnetic material) is preferably 1 part by mass or more and 20 parts by mass or less, and more preferably 2 parts by mass or more and 15 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the binder resin. more preferred.
ナノインデンテーション法で求められるトナー硬さA(N/m)、及びトナー硬さB(N/m)が、下記式(3)を満たすことが好ましい。
B/A≧1.10 (3)
(式(3)中、該トナー硬さAは、該トナーを荷重印加速度0.83μN/secの条件で測定した荷重-変位曲線において、縦軸を荷重a(mN)とし、横軸を変位量b(μm)とした場合の、0.00μm以上0.20μm以下の変位領域における、傾きの平均値であり、
該トナー硬さBは、該トナーを荷重印加速度2.50μN/secの条件で測定した荷重-変位曲線において、縦軸を荷重a(mN)とし、横軸を変位量b(μm)とした場合の、0.00μm以上0.20μm以下の変位領域における、傾きの平均値である。)
It is preferable that the toner hardness A (N/m) and the toner hardness B (N/m) obtained by the nanoindentation method satisfy the following formula (3).
B/A≧1.10 (3)
(In formula (3), the hardness A of the toner is a load-displacement curve obtained by measuring the toner at a load application speed of 0.83 μN/sec. The average value of the slope in the displacement region of 0.00 μm or more and 0.20 μm or less when the amount is b (μm),
The hardness B of the toner is a load-displacement curve obtained by measuring the toner under the condition of a load application speed of 2.50 μN/sec. is the average value of the slope in the displacement region of 0.00 μm or more and 0.20 μm or less. )
B/Aは、トナー粒子表面近傍の硬さに関する外力に対する応答性の指標である。B/Aが大きいほど、外力を受けた場合にだけ硬くなるような特性、すなわち、トナー粒子の表面硬さに力の周波数に対する依存性を有することを示している。
上記のような特性は、トナーの外添剤に加わった外力がトナー粒子表面近傍の磁性体に伝わって反発力が発現し、応力伝播効果によってみかけ上、トナー粒子の表面が硬化することによって発現する。
B/A is an index of responsiveness to an external force relating to hardness in the vicinity of the toner particle surface. A larger B/A indicates that the surface hardness of the toner particles is hardened only when subjected to an external force, that is, the surface hardness of the toner particles depends on the frequency of the force.
The above-mentioned characteristics are manifested when the external force applied to the external additive of the toner is transmitted to the magnetic material near the surface of the toner particle, generating a repulsive force, and apparently hardening the surface of the toner particle due to the stress propagation effect. do.
応力伝播効果が発現するトナーであることで、外添剤の近傍に残留応力が集中することが緩和され、トナー粒子表面の微小な割れを抑制することができる。
さらにトナー粒子内部の磁性体へ外力が伝播することにより、磁性体が担持する水分によるトナー粒子表面の電荷均一化の効果が高まる。
そのため、通常の低温低湿環境(15℃相対湿度10%)よりも、トナーのチャージアップに厳しい環境である極低温環境(7℃相対湿度30%)においても、ハーフトーン濃度均一性が良好となる。
B/Aは1.20以上であることがより好ましく、1.30以上であることがさらに好ましく、1.40以上であることが特に好ましい。上限は特に制限されないが、6.00以下であることが好ましく、5.00以下であることがより好ましく、3.00以下であることがさらに好ましく、2.50以下であることがさらにより好ましい。
Since the toner exhibits a stress propagation effect, concentration of residual stress in the vicinity of the external additive is alleviated, and fine cracks on the surface of the toner particles can be suppressed.
Further, by propagating the external force to the magnetic material inside the toner particles, the effect of equalizing the electric charge on the toner particle surface due to the water carried by the magnetic material is enhanced.
Therefore, even in a very low temperature environment (7°C, 30% relative humidity), which is a severer environment for toner charge-up than in a normal low-temperature, low-humidity environment (15°C, 10% relative humidity), halftone density uniformity is improved. .
B/A is more preferably 1.20 or more, still more preferably 1.30 or more, and particularly preferably 1.40 or more. Although the upper limit is not particularly limited, it is preferably 6.00 or less, more preferably 5.00 or less, further preferably 3.00 or less, and even more preferably 2.50 or less. .
B/Aを高くするためには、トナー粒子表面の内側に、トナー粒子の最表面に比べて硬く、その位置が固定されている部位(以降、強靭部位と記載することがある)を配置することが好ましい。具体的には、前述した10%領域における磁性体存在率を大きくすること、磁性体の粒径を小さくすること、磁性体の含有量を多くすることが好ましい。
また、強靭部位に対する応力伝播性が高まるほどB/Aが大きくなるため、トナー粒子が比較的柔軟な樹脂を含有することが好ましい。具体的には、後述する好ましいエーテル構造を有するビニル樹脂を含有することが好ましく、後述する架橋剤由来の架橋構造を有することが好ましい。
In order to increase B/A, a portion that is harder than the outermost surface of the toner particle and whose position is fixed (hereinafter sometimes referred to as a tough portion) is arranged inside the toner particle surface. is preferred. Specifically, it is preferable to increase the abundance of the magnetic material in the 10% region, reduce the particle size of the magnetic material, and increase the content of the magnetic material.
Further, since the B/A increases as the stress propagating to the tough portion increases, it is preferable that the toner particles contain a relatively flexible resin. Specifically, it preferably contains a vinyl resin having a preferable ether structure, which will be described later, and preferably has a crosslinked structure derived from a crosslinking agent, which will be described later.
本発明者らは、鋭意検討の結果、上述の応力伝播効果を評価する手法としてナノインデンテーション法を利用できることを見出した。ナノインデンテーション法は、微小領域の機械特性を評価する手法である。
このナノインデンテーション法において、評価する試料の厚み範囲を0.20μmとし、設定する最大荷重、荷重印可時間を変えた2種の測定値を比較することで、トナー評価の指標とした。
As a result of intensive studies, the inventors have found that the nanoindentation method can be used as a technique for evaluating the stress propagation effect described above. The nanoindentation method is a technique for evaluating the mechanical properties of minute regions.
In this nano-indentation method, the thickness range of the sample to be evaluated was set to 0.20 μm, and two types of measured values were compared with different set maximum loads and load application times to obtain indices for toner evaluation.
図1はナノインデンテーション法によってトナーを評価した際に得られる荷重-変位曲線の一例である。トナー硬さA(以下単に「A」とも表し、単位はN/mである。)は、トナー粒子表面近傍の評価が可能となる範囲内で、ナノインデンターの圧子の押し込み速度を遅くすることで、応力が伝播する深さを浅くし、強靭部位に応力が伝播しないときのトナーの硬さを測定していると発明者らは考えている。よって、該Aは、比較的荷重のかかりにくい場合のトナー表面の硬さの指標となる。
一方で、トナー硬さB(以下単に「B」とも表し、単位はN/mである。)は、トナー粒子表面近傍の評価が可能となる範囲内で、ナノインデンターの圧子の押し込み速度を早くすることで、応力が伝播する深さを深くし、強靭部位に応力が伝播したときの硬さを測定していると発明者らは考えている。
そして、該Bは、現像器内部で外添剤が力を受けたときの外添剤の埋め込まれやすさの指標である。
FIG. 1 is an example of a load-displacement curve obtained when toner is evaluated by the nanoindentation method. Toner hardness A (hereinafter also simply referred to as “A”, the unit is N/m) is obtained by slowing down the pressing speed of the indenter of the nanoindenter within a range that enables evaluation of the vicinity of the toner particle surface. Therefore, the inventors consider that the hardness of the toner is measured when the stress propagates to a shallower depth and the stress does not propagate to the tough portion. Therefore, A is an index of the hardness of the toner surface when a load is relatively hard to apply.
On the other hand, the toner hardness B (hereinafter also simply referred to as “B” and the unit is N/m) is determined by adjusting the pressing speed of the indenter of the nanoindenter within a range that enables evaluation of the vicinity of the toner particle surface. The inventors believe that increasing the speed increases the depth to which the stress propagates and measures the hardness when the stress propagates to the tough portion.
The B is an index of how easily the external additive is embedded when the external additive receives a force inside the developing device.
結着樹脂はエーテル構造を有するビニル樹脂を含有することが好ましい。
結着樹脂がエーテル構造を有するビニル樹脂を含有することで、トナー粒子の表面及び内部が柔軟で弾性的な振る舞いをする傾向にあり、極低温低湿環境におけるトナー表面の微小な割れ、内部ひずみを抑制しやすい。そのため、極低温低湿環境下で耐久使用時におけるドット再現性を向上できる。
該エーテル構造を有するビニル樹脂は、不飽和二重結合を有するアルキレングリコールを構成成分として含有する樹脂であることが好ましい。
また、該エーテル構造を有するビニル樹脂は架橋構造を有する樹脂であることが好ましい。
架橋構造の導入は、重合性不飽和基を有する結晶性ポリエステルを用いて導入する方法や、下記に示す多官能モノマーを用いて導入することが可能であり、それらを併用して行ってもよい。
The binder resin preferably contains a vinyl resin having an ether structure.
Since the binder resin contains a vinyl resin having an ether structure, the surface and inside of the toner particles tend to behave softly and elastically, and microcracks and internal strain on the toner surface in extremely low-temperature and low-humidity environments are prevented. easy to suppress. Therefore, it is possible to improve dot reproducibility during endurance use in an extremely low temperature and low humidity environment.
The vinyl resin having an ether structure is preferably a resin containing an alkylene glycol having an unsaturated double bond as a constituent.
Also, the vinyl resin having an ether structure is preferably a resin having a crosslinked structure.
A crosslinked structure can be introduced by using a crystalline polyester having a polymerizable unsaturated group, or by using a polyfunctional monomer shown below, which may be used in combination. .
多官能モノマーを用いて架橋構造を導入する場合、ビニル系の多官能モノマーが好ましい。
ビニル系の多官能モノマーとしては、2官能モノマー:ポリアルキ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、ポリエチレン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、ポリテトラメ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、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタリン、両末端アクリル変性シリコーン、及び両末端メタクリル変性シリコーン;3官能モノマー:トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート;4官能モノマー:テトラメチロールメタンテトラアクリレート、テトラメチロールメタンテトラメタクリレートからなる群より選ばれる少なくとも1種の多官能モノマーが挙げられる。これらのうち、2官能モノマーが好ましい。
When introducing a crosslinked structure using a polyfunctional monomer, a vinyl-based polyfunctional monomer is preferred.
Examples of vinyl polyfunctional monomers include bifunctional monomers: polyalkylene glycol diacrylate, 1,6-hexanediol diacrylate, neopentyl glycol diacrylate, polyethylene glycol dimethacrylate, polypropylene glycol dimethacrylate, polytetramethylene glycol dimethacrylate. , 1,6-hexanediol dimethacrylate, neopentylglycol dimethacrylate, divinylbenzene, divinylnaphthalene, acrylic-modified silicone at both ends, and methacrylic-modified silicone at both ends; trifunctional monomers: trimethylolpropane triacrylate, trimethylolpropane trimethacrylate tetrafunctional monomer: at least one polyfunctional monomer selected from the group consisting of tetramethylolmethane tetraacrylate and tetramethylolmethane tetramethacrylate. Among these, bifunctional monomers are preferred.
なかでも、エーテル構造を有するビニル樹脂が、下記式(4)で示される架橋剤により架橋されたビニル樹脂であることが好ましい。
結着樹脂中のエーテル構造を有するビニル樹脂の含有量は、80質量%以上100質量%以下であることが好ましく、90質量%以上100質量%以下であることがより好ましい。
また、架橋剤により架橋されたビニル樹脂中の架橋剤に由来する構造の含有量は、好ましくは0.05質量%以上5.0質量%以下、より好ましくは0.09質量%以上3.0質量%以下である。
Among others, the vinyl resin having an ether structure is preferably a vinyl resin crosslinked with a crosslinking agent represented by the following formula (4).
The content of the vinyl resin having an ether structure in the binder resin is preferably 80% by mass or more and 100% by mass or less, more preferably 90% by mass or more and 100% by mass or less.
In addition, the content of the structure derived from the cross-linking agent in the vinyl resin cross-linked with the cross-linking agent is preferably 0.05% by mass or more and 5.0% by mass or less, more preferably 0.09% by mass or more and 3.0% by mass. % by mass or less.
式(4)中、m+nは2以上の整数(好ましくは2以上25以下の整数)であり、R1及びR4は独立してH又はCH3を表し、R2及びR3は独立して炭素数2以上12以下(好ましくは2以上6以下)の直鎖又は分岐鎖を有する炭化水素基(好ましくはアルキレン基)を表す。
架橋剤の分子量は、架橋反応性と架橋構造の柔軟性の観点から、200以上2000以下であることが好ましく、300以上1500以下であることがより好ましい。
該結着樹脂が上記式(4)に示される架橋剤で架橋されたビニル樹脂を含有する場合、トナー粒子の表面近傍に柔軟性が高く弾性的な架橋構造を形成することができ、強靭部位に対する応力伝播効果がより高まる。
その結果、極低温低湿環境下で耐久使用をした場合におけるドット再現性がさらに良好となる。
In formula (4), m+n is an integer of 2 or more (preferably an integer of 2 or more and 25 or less), R 1 and R 4 independently represent H or CH 3 , R 2 and R 3 independently It represents a straight or branched hydrocarbon group (preferably an alkylene group) having 2 or more and 12 or less (preferably 2 or more and 6 or less) carbon atoms.
The molecular weight of the cross-linking agent is preferably 200 or more and 2000 or less, more preferably 300 or more and 1500 or less, from the viewpoint of cross-linking reactivity and flexibility of the cross-linking structure.
When the binder resin contains a vinyl resin crosslinked with the crosslinking agent represented by the above formula (4), a highly flexible and elastic crosslinked structure can be formed in the vicinity of the surface of the toner particles. The stress propagation effect on
As a result, the dot reproducibility is further improved in the case of long-term use in an extremely low temperature and low humidity environment.
上記式(4)を満たす架橋剤を以下に例示する。
ポリエチレングリコール#200ジアクリレート(A200)、ポリエチレングリコール#400ジアクリレート(A400)、ポリエチレングリコール#600ジアクリレート(A600)、ポリエチレングリコール#1000ジアクリレート(A1000);
ジプロピレングリコールジアクリレート(APG100)、トリプロピレングリコールジアクリレート(APG200)、ポリプロピレングリコール#400ジアクリレート(APG400)、ポリプロピレングリコール#700ジアクリレート(APG700)、ポリテトラプロピレングリコール#650ジアクリレート(A-PTMG-65)。
式(4)に示される架橋剤が、下記式(5)に示される架橋剤であることがより好ましい。
Examples of cross-linking agents that satisfy the above formula (4) are shown below.
polyethylene glycol #200 diacrylate (A200), polyethylene glycol #400 diacrylate (A400), polyethylene glycol #600 diacrylate (A600), polyethylene glycol #1000 diacrylate (A1000);
Dipropylene glycol diacrylate (APG100), tripropylene glycol diacrylate (APG200), polypropylene glycol #400 diacrylate (APG400), polypropylene glycol #700 diacrylate (APG700), polytetrapropylene glycol #650 diacrylate (A-PTMG) -65).
More preferably, the cross-linking agent represented by formula (4) is a cross-linking agent represented by formula (5) below.
式(5)中、p+qは2以上の整数(好ましくは3以上12以下の整数)であり、R5及びR6は独立してH又はCH3を表す。
結着樹脂が上記式(5)に示される架橋剤で架橋されたビニル樹脂を含有する場合、エーテル構造を有する架橋剤の中でも特にトナー粒子の表面近傍において柔軟な架橋構造を形成しやくなる。
これは、アルキレン部位が分岐構造を有することで立体障害性、主鎖骨格の屈曲性が高まることによるものと推定される。
また、極性を有するエーテル基に対して、アルキレン部位が分岐構造を有することにより、水との親和性を過度に高くすることなく、トナーの帯電性が良好となりやすい。
そのため、極低温低湿環境下で耐久使用した場合においても、ドット再現性が良好となるため好ましい。
上記式(5)を満たす架橋剤を以下に例示する。
ジプロピレングリコールジアクリレート(APG100)、トリプロピレングリコールジアクリレート(APG200)、ポリプロピレングリコール#400ジアクリレート(APG400)、ポリプロピレングリコール#700ジアクリレート(APG700)。
In formula (5), p+q is an integer of 2 or more (preferably an integer of 3 or more and 12 or less), and R 5 and R 6 independently represent H or CH 3 .
When the binder resin contains a vinyl resin crosslinked with the crosslinking agent represented by the above formula (5), it is easy to form a flexible crosslinked structure especially in the vicinity of the surface of the toner particles among the crosslinking agents having an ether structure.
It is presumed that this is because the branched structure of the alkylene moiety increases steric hindrance and flexibility of the main chain skeleton.
Further, since the alkylene moiety has a branched structure with respect to the polar ether group, the chargeability of the toner tends to be good without excessively increasing the affinity with water.
Therefore, it is preferable because the dot reproducibility is good even when it is used endurance in an extremely low-temperature and low-humidity environment.
Examples of cross-linking agents that satisfy the above formula (5) are shown below.
Dipropylene glycol diacrylate (APG100), tripropylene glycol diacrylate (APG200), polypropylene glycol #400 diacrylate (APG400), polypropylene glycol #700 diacrylate (APG700).
トナーは、トナー粒子及び外添剤を有していてもよい。
外添剤としては、シリカ微粒子、アルミナ微粒子、チタニア微粒子、酸化亜鉛微粒子、チタン酸ストロンチウム微粒子、酸化セリウム微粒子及び炭酸カルシウム微粒子の金属酸化物微粒子(無機微粒子)を挙げることができる。また、2種類以上の金属を用いた複合酸化物微粒子を用いることもできるし、これらの微粒子群の中から任意の組み合わせで選択される2種以上を用いることもできる。
また、樹脂微粒子や、樹脂微粒子と無機微粒子の有機無機複合微粒子を用いることもできる。
外添剤は、シリカ微粒子及び有機無機複合微粒子からなる群から選択される少なくとも一を有することがより好ましい。
The toner may have toner particles and an external additive.
Examples of external additives include metal oxide fine particles (inorganic fine particles) such as silica fine particles, alumina fine particles, titania fine particles, zinc oxide fine particles, strontium titanate fine particles, cerium oxide fine particles, and calcium carbonate fine particles. Composite oxide fine particles using two or more kinds of metals can also be used, and two or more kinds selected in arbitrary combination from these fine particle groups can also be used.
In addition, resin fine particles and organic-inorganic composite fine particles of resin fine particles and inorganic fine particles can also be used.
The external additive more preferably contains at least one selected from the group consisting of silica fine particles and organic-inorganic composite fine particles.
シリカ微粒子は、ゾルゲル法で作製されるゾルゲルシリカ微粒子、水性コロイダルシリ
カ微粒子、アルコール性シリカ微粒子、気相法により得られるフュームドシリカ微粒子、溶融シリカ微粒子などが挙げられる。
樹脂微粒子としては、ビニル系樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂のような樹脂粒子が挙げられる。
有機無機複合微粒子としては、樹脂微粒子と無機微粒子で構成された有機無機複合微粒子が挙げられる。
有機無機複合微粒子であれば、無機微粒子としての良好な耐久性及び帯電性を維持しつつ、定着時においては、熱容量の低い樹脂成分により、トナー粒子の合一を阻害しにくく、定着阻害を生じにくい。その為、耐久性と定着性の両立を図りやすい。
Silica fine particles include sol-gel silica fine particles produced by a sol-gel method, aqueous colloidal silica fine particles, alcoholic silica fine particles, fumed silica fine particles obtained by a vapor phase method, fused silica fine particles, and the like.
Examples of the fine resin particles include resin particles such as vinyl resins, polyester resins, and silicone resins.
Organic-inorganic composite fine particles include organic-inorganic composite fine particles composed of resin fine particles and inorganic fine particles.
The organic-inorganic composite fine particles maintain good durability and chargeability as inorganic fine particles, and at the time of fixing, the resin component with a low heat capacity hardly inhibits coalescence of the toner particles, resulting in fixing inhibition. Hateful. Therefore, it is easy to achieve both durability and fixability.
有機無機複合微粒子は、好ましくは、樹脂成分である樹脂微粒子(好ましくはビニル系樹脂微粒子)の表面に埋め込まれた無機微粒子で構成された凸部を有する複合微粒子である。より好ましくは、ビニル系樹脂粒子の表面に無機微粒子が露出している構造を有する複合微粒子である。さらに好ましくは、該ビニル系樹脂微粒子の表面に、該無機微粒子に由来する凸部を有する構造を有する複合微粒子である。
有機無機複合微粒子を構成する無機微粒子としては、シリカ微粒子、アルミナ微粒子、チタニア微粒子、酸化亜鉛微粒子、チタン酸ストロンチウム微粒子、酸化セリウム微粒子及び炭酸カルシウム微粒子などの微粒子を挙げることができる。
外添剤の含有量は、トナー粒子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い。
The organic-inorganic composite microparticles are preferably composite microparticles having projections composed of inorganic microparticles embedded in the surface of resin microparticles (preferably vinyl-based resin microparticles) as a resin component. Composite fine particles having a structure in which inorganic fine particles are exposed on the surface of vinyl-based resin particles are more preferred. More preferably, it is a composite fine particle having a structure having projections derived from the inorganic fine particle on the surface of the vinyl resin fine particle.
Inorganic fine particles constituting the organic-inorganic composite fine particles include fine particles such as silica fine particles, alumina fine particles, titania fine particles, zinc oxide fine particles, strontium titanate fine particles, cerium oxide fine particles and calcium carbonate fine particles.
The content of the external additive is preferably 0.1 parts by mass or more and 20.0 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the toner particles.
外添剤は、疎水化処理剤により疎水化処理がされていてもよい。
疎水化処理剤としては、例えば、メチルトリクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、トリメチルクロロシラン、フェニルトリクロロシラン、ジフェニルジクロロシラン、t-ブチルジメチルクロロシラン、ビニルトリクロロシランなどのクロロシラン類;
テトラメトキシシラン、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、o-メチルフェニルトリメトキシシラン、p-メチルフェニルトリメトキシシラン、n-ブチルトリメトキシシラン、i-ブチルトリメトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、オクチルトリメトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、ドデシルトリメトキシシラン、テトラエトキシシラン、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、i-ブチルトリエトキシシラン、デシルトリエトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、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メトキシシラン、γ-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ-クロロプロピルトリメトキシシラン、γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、γ-アミノプロピルトリエトキシシラン、γ-(2-アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、γ-(2-アミノエチル)アミノプロピルメチルジメトキシシランなどのアルコキシシラン類;
ヘキサメチルジシラザン、ヘキサエチルジシラザン、へキサプロピルジシラザン、ヘキサブチルジシラザン、ヘキサペンチルジシラザン、ヘキサヘキシルジシラザン、ヘキサシクロヘキシルジシラザン、ヘキサフェニルジシラザン、ジビニルテトラメチルジシラザン、ジメチルテトラビニルジシラザンなどのシラザン類;
ジメチルシリコーンオイル、メチルハイドロジェンシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、アルキル変性シリコーンオイル、クロロアルキル変性シリコーンオイル、クロロフェニル変性シリコーンオイル、脂肪酸変性シリコーンオイル、ポリエーテル変性シリコーンオイル、アルコキシ変性シリコーンオイル、カルビノール変性シリコーンオイル、アミノ変性シリコーンオイル、フッ素変性シリコーンオイル、及び、末端反応性シリコーンオイルなどのシリコーンオイル;
ヘキサメチルシクロトリシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、デカメチルシクロペンタシロキサン、ヘキサメチルジシロキサン、オクタメチルトリシロキサンな
どのシロキサン類;
脂肪酸及びその金属塩として、ウンデシル酸、ラウリン酸、トリデシル酸、ドデシル酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ペンタデシル酸、ステアリン酸、ヘプタデシル酸、アラキン酸、モンタン酸、オレイン酸、リノール酸、アラキドン酸などの長鎖脂肪酸、前記脂肪酸と亜鉛、鉄、マグネシウム、アルミニウム、カルシウム、ナトリウム、リチウムなどの金属との塩が挙げられる。
The external additive may be hydrophobized with a hydrophobizing agent.
Examples of hydrophobizing agents include chlorosilanes such as methyltrichlorosilane, dimethyldichlorosilane, trimethylchlorosilane, phenyltrichlorosilane, diphenyldichlorosilane, t-butyldimethylchlorosilane, and vinyltrichlorosilane;
Tetramethoxysilane, methyltrimethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, diphenyldimethoxysilane, o-methylphenyltrimethoxysilane, p-methylphenyltrimethoxysilane, n-butyltrimethoxysilane, i-butyltrimethoxysilane silane, hexyltrimethoxysilane, octyltrimethoxysilane, decyltrimethoxysilane, dodecyltrimethoxysilane, tetraethoxysilane, methyltriethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, phenyltriethoxysilane, diphenyldiethoxysilane, i-butyltri ethoxysilane, decyltriethoxysilane, vinyltriethoxysilane, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, γ-mercaptopropyltrimethoxysilane, γ-chloropropyltrimethoxysilane, γ-aminopropyltrimethoxysilane, γ-aminopropyltriethoxysilane, γ-(2-aminoethyl)aminopropyltrimethoxysilane, γ-(2-aminoethyl)aminopropylmethyldimethoxysilane Alkoxysilanes such as silane;
Hexamethyldisilazane, hexaethyldisilazane, hexapropyldisilazane, hexabutyldisilazane, hexapentyldisilazane, hexahexyldisilazane, hexacyclohexyldisilazane, hexaphenyldisilazane, divinyltetramethyldisilazane, dimethyltetravinyl silazanes such as disilazane;
Dimethyl silicone oil, methyl hydrogen silicone oil, methylphenyl silicone oil, alkyl-modified silicone oil, chloroalkyl-modified silicone oil, chlorophenyl-modified silicone oil, fatty acid-modified silicone oil, polyether-modified silicone oil, alkoxy-modified silicone oil, carbinol-modified Silicone oils such as silicone oils, amino-modified silicone oils, fluorine-modified silicone oils, and terminally reactive silicone oils;
siloxanes such as hexamethylcyclotrisiloxane, octamethylcyclotetrasiloxane, decamethylcyclopentasiloxane, hexamethyldisiloxane, octamethyltrisiloxane;
Fatty acids and metal salts thereof include undecylic acid, lauric acid, tridecylic acid, dodecylic acid, myristic acid, palmitic acid, pentadecylic acid, stearic acid, heptadecylic acid, arachidic acid, montanic acid, oleic acid, linoleic acid, arachidonic acid, and the like. Examples include long-chain fatty acids and salts of said fatty acids with metals such as zinc, iron, magnesium, aluminum, calcium, sodium and lithium.
これらの中でも、アルコキシシラン類、シラザン類、シリコーンオイルは、疎水化処理を実施しやすいため、好ましく用いられる。これらの疎水化処理剤は、1種を単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
トナーは、トナーの流動性や帯電性を向上させるために、複数種の外添剤を含んでいてもよい。
Among these, alkoxysilanes, silazanes, and silicone oils are preferably used because they are easily hydrophobized. One of these hydrophobizing agents may be used alone, or two or more thereof may be used in combination.
The toner may contain a plurality of external additives in order to improve fluidity and chargeability of the toner.
また、X線光電子分光分析により測定されるトナー粒子の表面に存在する炭素元素の存在量(E1)に対する鉄元素の存在量(E2)の比(E2/E1)が0.00100以下であることが好ましい。より好ましくは、0.000500以下である。下限は特に制限されないが、好ましくは0.0000000100以上であり、より好ましくは0.00000500以上であり、さらに好ましくは0.0000100以上である。
E2/E1はトナー粒子表面において、磁性体が表面に露出する度合いを示すものである。E2/E1が0.00100以下の場合、おおむね露出はないと判断でき、高温高湿環境下で長期放置した場合においても、ドット再現性が良好となる。
E2/E1は、トナーの製造方法として本発明にて好ましい懸濁重合法を採用することや、アルキルトリアルコキシシランカップリング剤の炭素数(Pの値)を好ましい範囲とすること、磁性体の表面処理状態を制御してZ値やY-X値を好ましい範囲とすること、磁性体の含有量を制御すること等により制御できる。
Further, the ratio (E2/E1) of the abundance (E2) of the iron element to the abundance (E1) of the carbon element present on the surface of the toner particles measured by X-ray photoelectron spectroscopy is 0.00100 or less. is preferred. More preferably, it is 0.000500 or less. Although the lower limit is not particularly limited, it is preferably 0.0000000100 or more, more preferably 0.00000500 or more, and still more preferably 0.0000100 or more.
E2/E1 indicates the degree of exposure of the magnetic material on the surface of the toner particles. When E2/E1 is 0.00100 or less, it can be judged that there is no exposure in general, and dot reproducibility is good even when left for a long time in a high-temperature and high-humidity environment.
E2/E1 is determined by adopting the suspension polymerization method, which is preferable in the present invention, as the method for producing the toner, setting the number of carbon atoms (the value of P) in the alkyltrialkoxysilane coupling agent within a preferable range, and controlling the magnetic material. It can be controlled by controlling the state of the surface treatment to set the Z value and YX value within a preferable range, by controlling the content of the magnetic material, and the like.
透過型電子顕微鏡TEMによるトナーの断面観察において、トナー粒子の断面の輪郭から断面の重心方向へ200nm以下の領域における、磁性体が占める面積比率をA1とした場合、面積比率A1が38%以上85%以下であることが好ましい。
A1値が38%以上であることにより、高温高湿環境下に長期放置後においてもハーフトーン濃度維持率が良好となる。一方、85%以下であることで、帯電性が良好となる。より好ましくは40%以上85%以下である。
面積比率A1は、トナーの製造方法として懸濁重合法を採用することや、アルキルトリアルコキシシランカップリング剤の炭素数(Pの値)を好ましい範囲とすること、磁性体の表面処理状態を制御してZ値やY-X値を好ましい範囲とすること、磁性体の含有量を制御すること等により制御できる。
In observation of the cross section of the toner with a transmission electron microscope TEM, the area ratio A1 is 38% or more and 85%, where A1 is the area ratio occupied by the magnetic material in the region of 200 nm or less from the contour of the cross section of the toner particle in the direction of the center of gravity of the cross section. % or less.
When the A1 value is 38% or more, the halftone density retention rate is good even after being left for a long time in a high-temperature and high-humidity environment. On the other hand, when it is 85% or less, the chargeability becomes good. More preferably, it is 40% or more and 85% or less.
The area ratio A1 is determined by adopting a suspension polymerization method as a toner manufacturing method, setting the carbon number (value of P) of the alkyltrialkoxysilane coupling agent within a preferable range, and controlling the surface treatment state of the magnetic material. It can be controlled by setting the Z value and the YX value within a preferable range, controlling the content of the magnetic material, and the like.
トナー粒子内部の磁性体の存在状態は、トナーを切片に加工した後、TEMを用いて観察する。TEM観察により得られたトナーの断面画像において、トナー粒子の断面の輪郭から該断面の重心方向へ200nm以下の領域とは、以下のようにして求められる範囲である。
すなわち、TEMの拡大倍率と解像度から、単位画素あたりの長さを算出し、これに基づき、200nmに相当する画素数を算出する。次に、トナー粒子断面の輪郭から、該断面の重心方向に200nmに相当するピクセル数の距離に境界線を引く。この境界線からトナー粒子表面までの領域を、トナー粒子断面の輪郭から該断面の重心方向へ200nm以下の領域(以下、領域Aともいう)とする。
The existence state of the magnetic material inside the toner particles is observed by using a TEM after processing the toner into pieces. In the cross-sectional image of the toner obtained by TEM observation, the area of 200 nm or less from the contour of the cross-section of the toner particle in the direction of the center of gravity of the cross-section is a range obtained as follows.
That is, the length per unit pixel is calculated from the magnifying power and resolution of the TEM, and based on this, the number of pixels corresponding to 200 nm is calculated. Next, from the contour of the cross section of the toner particles, a boundary line is drawn at a distance of the number of pixels corresponding to 200 nm in the direction of the center of gravity of the cross section. The area from this boundary line to the surface of the toner particles is defined as an area of 200 nm or less in the direction of the center of gravity of the cross section from the outline of the cross section of the toner particles (hereinafter also referred to as area A).
以下に、トナーの製造方法について例示する。
磁性体の存在状態を制御する観点から、分散重合法、会合凝集法、溶解懸濁法、懸濁重合法、乳化凝集法など、水系媒体中でトナー粒子を製造することが好ましい。
懸濁重合法は、トナー粒子の表面近傍に磁性体を存在させやすいため好ましい。
The method for producing the toner will be exemplified below.
From the viewpoint of controlling the state of existence of the magnetic material, it is preferable to produce toner particles in an aqueous medium by a dispersion polymerization method, an association aggregation method, a dissolution suspension method, a suspension polymerization method, an emulsion aggregation method, or the like.
Suspension polymerization is preferable because it facilitates the presence of a magnetic material in the vicinity of the surface of the toner particles.
懸濁重合法では、例えば、結着樹脂を生成しうる重合性単量体及び磁性体、並びに、必要に応じて、着色剤、重合開始剤、架橋剤、荷電制御剤及びその他の添加剤を、均一に分散させて重合性単量体組成物を得る。その後、分散安定剤を含有する連続層(例えば水相)中に、適当な攪拌器を用いて、得られた重合性単量体組成物を分散・造粒し、重合開始剤を用いて重合反応を行い、所望の粒径を有するトナー粒子を得る。 In the suspension polymerization method, for example, a polymerizable monomer capable of forming a binder resin, a magnetic substance, and, if necessary, a coloring agent, a polymerization initiator, a cross-linking agent, a charge control agent and other additives are added. , to obtain a polymerizable monomer composition. Thereafter, the resulting polymerizable monomer composition is dispersed and granulated in a continuous layer (e.g., aqueous phase) containing a dispersion stabilizer using a suitable stirrer, and polymerized using a polymerization initiator. A reaction is carried out to obtain toner particles having the desired particle size.
重合性単量体としては以下のものが挙げられる。
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。
その他のアクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミドなどの単量体が挙げられる。これらの単量体は単独で、又は混合して使用し得る。
上述の単量体の中でも、スチレン系単量体を単独で、又はアクリル酸エステル類、メタクリル酸エステル類など他の単量体と混合して使用することがトナー構造を制御し、トナーの現像特性及び耐久性を向上し易い点から好ましい。特に、スチレンとアクリル酸エステル又は、スチレンとメタクリル酸エステルを主成分として使用することがより好ましい。すなわち、結着樹脂がスチレンアクリル樹脂を50質量%以上含有することが好ましい。
エーテル構造を有するビニル樹脂を用いる場合、アクリル酸エステル類及びメタクリル酸エステル類からなる群から選択される少なくとも一、スチレン並びに上記式(4)で示される架橋剤の重合体が好ましい。
Examples of polymerizable monomers include the following.
Styrenic monomers such as styrene, o-methylstyrene, m-methylstyrene, p-methylstyrene, p-methoxystyrene and 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 acid 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 methacrylic acid esters such as dimethylaminoethyl and diethylaminoethyl methacrylate;
Other monomers such as acrylonitrile, methacrylonitrile and acrylamide are included. These monomers can be used alone or in combination.
Among the monomers described above, the use of styrene-based monomers alone or in combination with other monomers such as acrylic acid esters and methacrylic acid esters controls the toner structure and improves toner development. It is preferable from the point that it is easy to improve a characteristic and durability. In particular, it is more preferable to use styrene and acrylic acid ester or styrene and methacrylic acid ester as main components. That is, it is preferable that the binder resin contains 50% by mass or more of the styrene-acrylic resin.
When a vinyl resin having an ether structure is used, a polymer of at least one selected from the group consisting of acrylic acid esters and methacrylic acid esters, styrene, and a cross-linking agent represented by the above formula (4) is preferred.
重合法によるトナー粒子の製造において使用される重合開始剤としては、重合反応時における半減期が0.5時間以上30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質量部以下の添加量で用いることが好ましい。そうすると、分子量5000以上50000以下の間に極大を有する重合体を得ることができ、トナーに好ましい強度と適当な溶融特性を与えることができる。 As the polymerization initiator used in the production of toner particles by a polymerization method, one having a half-life of 0.5 hours or more and 30 hours or less during the polymerization reaction is preferable. Moreover, it is preferable to use it in the addition amount of 0.5-20 mass parts with respect to 100 mass parts of polymerizable monomers. Then, a polymer having a maximum molecular weight between 5,000 and 50,000 can be obtained, and the toner can be provided with preferable strength and suitable melting properties.
具体的な重合開始剤としては、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又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、ジ(2-エチルヘキシル)パーオキシジカーボネート、ジ(セカンダリーブチル)パーオキシジカーボネートなどの過酸化物系重合開始剤が挙げられる。
この中でも、t-ブチルパーオキシピバレートが好ましい。
Specific polymerization initiators include 2,2′-azobis-(2,4-dimethylvaleronitrile), 2,2′-azobisisobutyronitrile, 1,1′-azobis(cyclohexane-1-carbohydrate nitrile), 2,2'-azobis-4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile, azo or diazo polymerization initiators such as azobisisobutyronitrile, benzoyl peroxide, methyl ethyl ketone peroxide, diisopropyl peroxy Carbonate, cumene hydroperoxide, 2,4-dichlorobenzoyl peroxide, lauroyl peroxide, t-butyl peroxy 2-ethylhexanoate, t-butyl peroxypivalate, di(2-ethylhexyl) peroxydicarbonate , and di(secondary butyl)peroxydicarbonate.
Among these, t-butyl peroxypivalate is preferred.
トナーを重合法により製造する場合は、架橋剤を添加してもよい。
添加量は、重合性単量体100質量部に対して、0.05質量部以上15.0質量部以下であることが好ましく、0.10質量部以上10.0質量部以下であることがより好ましく、0.20質量部以上5.0質量部以下であることがさらに好ましく、0.10質量部以上3.00質量部以下であることがさらにより好ましく、0.20質量部以上2.50質量部以下であることが特に好ましい。
架橋剤は、応力伝播効果を得やすい観点から、上述したエーテル構造を有する架橋剤であることが好ましく、フェニレン基などの芳香族炭化水素基のように、剛直性の高い構造は含まない架橋剤であることが好ましい。
When the toner is produced by a polymerization method, a cross-linking agent may be added.
The amount added is preferably 0.05 parts by mass or more and 15.0 parts by mass or less, and is preferably 0.10 parts by mass or more and 10.0 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the polymerizable monomer. It is more preferably 0.20 to 5.0 parts by mass, even more preferably 0.10 to 3.00 parts by mass, and 0.20 to 3.00 parts by mass. 50 parts by mass or less is particularly preferable.
The cross-linking agent is preferably a cross-linking agent having the above-mentioned ether structure from the viewpoint of easily obtaining the stress propagation effect, and does not contain a highly rigid structure such as an aromatic hydrocarbon group such as a phenylene group. is preferably
上記重合性単量体組成物には、極性樹脂を含有させてもよい。
極性樹脂としては、例えば、ポリスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレン及びその置換体の単重合体;スチレン-プロピレン共重合体、スチレン-ビニルトルエン共重合体、スチレン-ビニルナフタリン共重合体、スチレン-アクリル酸メチル共重合体、スチレン-アクリル酸エチル共重合体、スチレン-アクリル酸ブチル共重合体、スチレン-アクリル酸オクチル共重合体、スチレン-アクリル酸ジメチルアミノエチル共重合体、スチレン-メタアクリル酸メチル共重合体、スチレン-メタアクリル酸エチル共重合体、スチレン-メタアクリル酸ブチル共重合体、スチレン-メタクリル酸ジメチルアミノエチル共重合体、スチレン-ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン-ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン-ビニルメチルケトン共重合体、スチレン-ブタジエン共重合体、スチレン-イソプレン共重合体、スチレン-マレイン酸共重合体、スチレン-マレイン酸エステル共重合体などのスチレン系共重合体;ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニルブチラール、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、スチレン-ポリエステル共重合体、ポリアクリレート-ポリエステル共重合体、ポリメタクリレート-ポリエステル共重合体、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリアクリル酸樹脂、テルペン樹脂、フェノール樹脂などが挙げられる。
これらを単独で、又は2種以上を混合して使用することができる。また、これらポリマー中にアミノ基、カルボキシ基、水酸基、スルフォン酸基、グリシジル基、ニトリル基などの官能基を導入してもよい。これらの樹脂の中でも、ポリエステル樹脂が好ましい。
The polymerizable monomer composition may contain a polar resin.
Examples of polar resins include homopolymers of styrene and substituted products thereof such as polystyrene and polyvinyltoluene; styrene-propylene copolymers, styrene-vinyltoluene copolymers, styrene-vinylnaphthalene copolymers, styrene-acrylic acid; Methyl copolymer, styrene-ethyl acrylate copolymer, styrene-butyl acrylate copolymer, styrene-octyl acrylate copolymer, styrene-dimethylaminoethyl acrylate copolymer, styrene-methyl methacrylate copolymer Polymer, styrene-ethyl methacrylate copolymer, styrene-butyl methacrylate copolymer, styrene-dimethylaminoethyl methacrylate copolymer, styrene-vinyl methyl ether copolymer, styrene-vinyl ethyl ether copolymer Styrenic copolymers such as coalescence, styrene-vinyl methyl ketone copolymer, styrene-butadiene copolymer, styrene-isoprene copolymer, styrene-maleic acid copolymer, styrene-maleic acid ester copolymer; methyl methacrylate, polybutyl methacrylate, polyvinyl acetate, polyethylene, polypropylene, polyvinyl butyral, silicone resin, polyester resin, styrene-polyester copolymer, polyacrylate-polyester copolymer, polymethacrylate-polyester copolymer, polyamide resin, Epoxy resins, polyacrylic acid resins, terpene resins, phenolic resins, and the like.
These can be used alone or in combination of two or more. Functional groups such as amino groups, carboxyl groups, hydroxyl groups, sulfonic acid groups, glycidyl groups and nitrile groups may be introduced into these polymers. Among these resins, polyester resins are preferred.
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、又はその両者を適宜選択して使用することが可能である。
ポリエステル樹脂は、アルコール成分と酸成分から構成される通常のものが使用でき、両成分については以下に例示する。
2価の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、又は式(A)で表されるビスフェノール誘導体;下記式(A)で表される化合物の水添物、下記式(B)で示されるジオール又は、式(B)の化合物の水添物のジオールが挙げられる。
As the polyester resin, a saturated polyester resin, an unsaturated polyester resin, or both of them can be appropriately selected and used.
Usual polyester resins composed of an alcohol component and an acid component can be used, and both components are exemplified below.
Dihydric alcohol components 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, or a bisphenol derivative represented by formula (A) a hydrogenated compound of the compound represented by the following formula (A), a diol represented by the following formula (B), or a diol of a hydrogenated compound of the formula (B).
式(A)中、Rはエチレン基又はプロピレン基であり、x及びyはそれぞれ1以上の整数であり、x+yの平均値は2~10である。
In formula (A), R is an ethylene group or a propylene group, x and y are each integers of 1 or more, and the average value of x+y is 2-10.
2価のアルコール成分としては、帯電特性、環境安定性が優れておりその他の電子写真特性においてバランスのとれた上記ビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物が特に好ましい。
この化合物の場合には、定着性やトナーの耐久性の点においてアルキレンオキサイドの平均付加モル数は2以上10以下が好ましい。
As the dihydric alcohol component, the alkylene oxide adduct of bisphenol A is particularly preferable because it is excellent in chargeability and environmental stability and well-balanced in other electrophotographic properties.
In the case of this compound, the average number of added moles of alkylene oxide is preferably 2 or more and 10 or less from the viewpoint of fixability and toner durability.
2価の酸成分としては、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又はその無水物;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又はその無水物;炭素数6~18のアルキル又はアルケニル基で置換されたコハク酸又はその無水物;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又はその無水物などが挙げられる。 Examples of divalent acid components include benzenedicarboxylic acids such as phthalic acid, terephthalic acid, isophthalic acid and phthalic anhydride, or their anhydrides; anhydride; succinic acid or anhydride thereof substituted with alkyl or alkenyl group having 6 to 18 carbon atoms; unsaturated dicarboxylic acid such as fumaric acid, maleic acid, citraconic acid, itaconic acid, or anhydride thereof; .
さらに、3価以上のアルコール成分としては、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を例示することができ、3価以上の酸成分としては、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を例示することができる。
ポリエステル樹脂は、アルコール成分と酸成分との合計を100モル%としたとき、45モル%以上55モル%以下がアルコール成分であることが好ましい。
Examples of trihydric or higher alcohol components include glycerin, pentaerythritol, sorbit, sorbitan, and oxyalkylene ethers of novolac phenolic resins. Examples of trihydric or higher acid components include trimellitic acid and pyromellitic acid. Examples include acids, 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid, benzophenonetetracarboxylic acid and anhydrides thereof.
The polyester resin preferably contains 45 mol % or more and 55 mol % or less of the alcohol component when the total of the alcohol component and the acid component is 100 mol %.
ポリエステル樹脂は、スズ系触媒、アンチモン系触媒、チタン系触媒などいずれの触媒を用いて製造することができるが、チタン系触媒を用いることが好ましい。
また、極性樹脂は、現像性、耐ブロッキング性、耐久性の観点から、数平均分子量が2500以上25000以下であることが好ましい。
極性樹脂の酸価は、1.0mgKOH/g以上15.0mgKOH/g以下であることが好ましく、2.0mgKOH/g以上10.0mgKOH/g以下であることがより好ましい。
極性樹脂の含有量は、結着樹脂100質量部に対して、2質量部以上20質量部以下であることが好ましい。
The polyester resin can be produced using any catalyst such as a tin-based catalyst, an antimony-based catalyst, or a titanium-based catalyst, but it is preferable to use a titanium-based catalyst.
Further, the polar resin preferably has a number average molecular weight of 2,500 or more and 25,000 or less from the viewpoint of developability, blocking resistance, and durability.
The acid value of the polar resin is preferably 1.0 mgKOH/g or more and 15.0 mgKOH/g or less, more preferably 2.0 mgKOH/g or more and 10.0 mgKOH/g or less.
The content of the polar resin is preferably 2 parts by mass or more and 20 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the binder resin.
重合性単量体組成物が分散される水系媒体には分散安定剤を含有させてもよい。
分散安定剤としては、公知の界面活性剤、有機分散剤、及び無機分散剤が使用できる。
中でも無機分散剤は、その立体障害性により分散安定性を得ているので反応温度を変化させても安定性が崩れにくく、洗浄も容易でトナーに悪影響を与えにくいため、好ましく使用できる。
無機分散剤の具体例としては、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が挙げられる。
The aqueous medium in which the polymerizable monomer composition is dispersed may contain a dispersion stabilizer.
As the dispersion stabilizer, known surfactants, organic dispersants and inorganic dispersants can be used.
Among them, the inorganic dispersant is preferably used because it obtains dispersion stability due to its steric hindrance, so that the stability does not easily deteriorate even when the reaction temperature is changed, it is easy to clean, and it does not adversely affect the toner.
Specific examples of inorganic dispersants include tricalcium phosphate, magnesium phosphate, aluminum phosphate, zinc phosphate, polyvalent metal phosphates such as hydroxyapatite, carbonates such as calcium carbonate and magnesium carbonate, and calcium metasilicate. , calcium sulfate and barium sulfate, and inorganic compounds such as calcium hydroxide, magnesium hydroxide and aluminum hydroxide.
無機分散剤の添加量は、重合性単量体100質量部に対して、0.2質量部以上20質量部以下であることが好ましい。また、分散安定剤は単独で用いてもよいし、複数種を併用してもよい。さらに、0.001質量部以上0.1質量部以下の界面活性剤を併用してもよい。
無機分散剤を用いる場合には、そのまま使用してもよいが、より細かい粒子を得るため、水系媒体中にて無機分散剤の微粒子を生成させて用いることができる。
例えば、リン酸三カルシウムの場合、高速攪拌下、リン酸ナトリウム水溶液と塩化カルシウム水溶液とを混合して、水不溶性のリン酸カルシウムの微粒子を生成させることができ、より均一で細かな分散が可能となる。
界面活性剤としては、ドデシルベンゼン硫酸ナトリウム、テトラデシル硫酸ナトリウム、ペンタデシル硫酸ナトリウム、オクチル硫酸ナトリウム、オレイン酸ナトリウム、ラウリル酸ナトリウム、ステアリン酸ナトリウム、ステアリン酸カリウムなどが挙げられる。
The amount of the inorganic dispersant to be added is preferably 0.2 parts by mass or more and 20 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the polymerizable monomer. Moreover, a dispersion stabilizer may be used independently and may use multiple types together. Furthermore, 0.001 parts by mass or more and 0.1 parts by mass or less of a surfactant may be used together.
When an inorganic dispersant is used, it may be used as it is, but in order to obtain finer particles, fine particles of the inorganic dispersant may be generated in an aqueous medium before use.
For example, in the case of tricalcium phosphate, an aqueous solution of sodium phosphate and an aqueous solution of calcium chloride can be mixed under high-speed stirring to generate fine particles of water-insoluble calcium phosphate, enabling more uniform and finer dispersion. .
Surfactants include sodium dodecylbenzene sulfate, sodium tetradecyl sulfate, sodium pentadecyl sulfate, sodium octyl sulfate, sodium oleate, sodium laurate, sodium stearate, potassium stearate and the like.
重合性単量体を重合する工程において、重合温度は通常40℃以上、好ましくは50℃以上90℃以下の温度に設定するとよい。この温度範囲で重合を行うと、例えば、必要に応じて添加した離型剤などが相分離により析出して内包化がより完全となる。
その後、50℃以上90℃以下程度の反応温度から冷却し、重合反応工程を終了させる冷却工程がある。その際に、離型剤と結着樹脂の相溶状態を保つように徐々に冷却するとよい。
重合性単量体の重合終了後、得られた重合体粒子を公知の方法によって濾過、洗浄、乾燥することによりトナー粒子が得られる。トナー粒子はそのままトナーとして用いてもよい。トナー粒子に、外添剤を混合してトナー粒子の表面に付着させることで、トナーを得てもよい。また、該製造工程に分級工程を入れ、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。
In the step of polymerizing the polymerizable monomer, the polymerization temperature is usually 40°C or higher, preferably 50°C or higher and 90°C or lower. When the polymerization is carried out in this temperature range, for example, the mold release agent added as necessary precipitates due to phase separation, and encapsulation becomes more complete.
After that, there is a cooling step of cooling from a reaction temperature of about 50° C. or higher to 90° C. or lower to complete the polymerization reaction step. At that time, it is preferable to cool gradually so as to maintain the compatible state of the release agent and the binder resin.
After the polymerization of the polymerizable monomer is completed, the obtained polymer particles are filtered, washed and dried by a known method to obtain toner particles. The toner particles may be used as toner as they are. The toner may be obtained by mixing the toner particles with an external additive and adhering the external additive to the surface of the toner particles. It is also possible to include a classifying step in the production process to remove coarse powder and fine powder contained in the toner particles.
トナーの各種物性の測定方法について以下に説明する。
<磁性体の水分吸脱着特性の測定>
磁性体の水分吸脱着特性は、「高精度蒸気吸着量測定装置BELSORP-aqua3」(日本ベル(株))を用いて測定した。「高精度蒸気吸着量測定装置BELSORP-aqua3」は、対象とする気体(本発明の場合は水)のみが存在する条件下で固-気平衡に到達させ、このときの固体質量と蒸気圧を測定する。
まず、サンプル約1gを試料セルに導入し、室温下100Pa以下で24時間脱気する。脱気完了後、サンプル質量を精秤し、装置本体にセットし、下記条件で測定する。
・空気恒温槽温度:80.0℃
・吸着温度:30.0℃
・吸着質名称:H2O
・平衡時間:500sec
・温度待ち:60min
・飽和蒸気圧:4.245kPa
・サンプル管排気速度:普通
・導入圧力 初期導入量:0.20cm3(STP)・g-1
・測定相対圧 P/P0(吸着過程→脱着過程を測定):0.05、0.10、0.15
、0.25、0.35、0.45、0.55、0.65、0.75、0.85、0.90、0.95、1.00
上記条件で測定し、温度30℃における水分吸脱着曲線を描き、吸着過程(吸着曲線)における湿度100%RH(測定相対圧が1.00)における水分吸着量(mg/g)をZ値として、算出する。
また、湿度10%RH(測定相対圧が0.10)における吸着過程(吸着曲線)の水分吸着量をX値(mg/g)とする。そして、湿度100%RH(測定相対圧が1.00)まで湿度履歴を受けた後の脱着過程(脱着曲線)において、湿度10%RH(測定相対圧が0.10)での水分吸着量をY値(mg/g)とし、これらの差であるY-X値を算出する。
Methods for measuring various physical properties of the toner will be described below.
<Measurement of moisture adsorption/desorption characteristics of magnetic material>
The moisture adsorption/desorption properties of the magnetic material were measured using a "high-precision vapor adsorption measuring device BELSORP-aqua3" (BEL Japan Co., Ltd.). "High-precision vapor adsorption amount measuring device BELSORP-aqua3" reaches solid-gas equilibrium under the condition that only the target gas (water in the case of the present invention) exists, and the solid mass and vapor pressure at this time are calculated. Measure.
First, about 1 g of a sample is introduced into a sample cell and degassed at room temperature and 100 Pa or less for 24 hours. After the degassing is completed, the sample mass is accurately weighed, set in the main body of the device, and measured under the following conditions.
・Air constant temperature bath temperature: 80.0°C
・Adsorption temperature: 30.0°C
・ Adsorbate name: H 2 O
・Equilibration time: 500 sec
・Temperature waiting: 60min
・ Saturated vapor pressure: 4.245 kPa
・Sample tube exhaust speed: Normal ・Introduction pressure Initial introduction amount: 0.20 cm 3 (STP)・g −1
・Measured relative pressure P/P0 (adsorption process → desorption process measured): 0.05, 0.10, 0.15
, 0.25, 0.35, 0.45, 0.55, 0.65, 0.75, 0.85, 0.90, 0.95, 1.00
Measure under the above conditions, draw a moisture adsorption/desorption curve at a temperature of 30 ° C., and take the moisture adsorption amount (mg / g) at a humidity of 100% RH (measurement relative pressure is 1.00) in the adsorption process (adsorption curve) as the Z value. ,calculate.
The water adsorption amount in the adsorption process (adsorption curve) at a humidity of 10% RH (measured relative pressure is 0.10) is defined as the X value (mg/g). Then, in the desorption process (desorption curve) after receiving a humidity history up to a humidity of 100% RH (measured relative pressure is 1.00), the water adsorption amount at a humidity of 10% RH (measured relative pressure is 0.10) Y value (mg/g) and YX value, which is the difference between them, is calculated.
(トナーからの磁性体の分離)
以下の方法で、トナーから分離した磁性体を用いて上記水分吸脱着測定を行うこともできる。
まず50mLのバイアル瓶にトナー1gを添加する。
次にテトラヒドロフラン(THF)20gを添加して十分撹拌する。その後バイアル瓶の外側から底面にネオジム磁石を当てて磁性体を保持した状態でバイアル瓶の中のTHF溶液を廃棄する。
THFを加えて撹拌しTHF溶液を廃棄する操作を100回繰り返し、磁性体を単離した後、40℃で48時間真空乾燥することで、磁性体を単離することができる。
(Separation of magnetic material from toner)
The water adsorption/desorption measurement can also be performed using a magnetic substance separated from the toner by the following method.
First, 1 g of toner is added to a 50 mL vial.
Then 20 g of tetrahydrofuran (THF) is added and thoroughly stirred. After that, a neodymium magnet is applied to the bottom of the vial from the outside to hold the magnetic substance, and the THF solution in the vial is discarded.
The operation of adding THF, stirring, and discarding the THF solution is repeated 100 times to isolate the magnetic substance, followed by vacuum drying at 40° C. for 48 hours to isolate the magnetic substance.
<磁性体の一次粒子の個数平均粒径の測定方法>
磁性体の一次粒子の個数平均粒径の測定は、走査型電子顕微鏡「S-4800」(商品名;日立製作所製)を用いて行う。エポキシ樹脂中へ観察すべきトナー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、S-4800において1万~4万倍の拡大倍率の画像を撮影し、該画像中の100個の磁性体の一次粒子の投影面積を測定する。そして、該投影面積に等しい円の相当径を磁性体の一次粒子の粒子径とし、該100個の平均値を磁性体の一次粒子の個数平均粒径とする。
観察倍率は、磁性体の大きさによって適宜調整する。なお、磁性体を単独で入手できる場合は、上記方法で磁性体を単独で測定するとよい。
<Method for measuring number average particle diameter of primary particles of magnetic material>
The number average particle diameter of the primary particles of the magnetic material is measured using a scanning electron microscope "S-4800" (trade name; manufactured by Hitachi, Ltd.). After sufficiently dispersing the toner to be observed in the epoxy resin, it is cured in an atmosphere at a temperature of 40° C. for 2 days to obtain a cured product. Using a microtome as a flaky sample of the obtained cured product, an image was taken with an S-4800 at a magnification of 10,000 to 40,000 times, and the projected area of 100 primary particles of the magnetic material in the image was measured. do. The equivalent diameter of a circle equal to the projected area is taken as the particle size of the primary particles of the magnetic material, and the average value of the 100 particles is taken as the number average particle size of the primary particles of the magnetic material.
The observation magnification is appropriately adjusted according to the size of the magnetic material. In addition, when the magnetic material can be obtained independently, it is preferable to measure the magnetic material alone by the above method.
<10%領域の磁性体存在率の測定方法>
透過型電子顕微鏡(TEM)で観察されるトナーの断面における、磁性体の表面偏在度の測定方法は、以下の通りである。
まず、常温硬化性のエポキシ樹脂中へ観察すべきトナーを十分に分散させる。
その後、温度40℃の雰囲気中で2日間硬化させ得られた硬化物を、そのまま、あるいは凍結してダイヤモンド刃を備えたミクロトームにより薄片状のサンプルとして観察する。観察対象となるトナー粒子の断面は、TEM画像における断面の投影面積から円相当径(投影面積円相当径)を求め、その値がトナーの個数平均粒径(D1)(μm)の±10%の幅に含まれるものとする。
本発明では、透過型電子顕微鏡(日立製H-600型)を装置として用い、加速電圧100kVで観察し、拡大倍率が1万倍の顕微鏡写真を用いて測定する。
なお、観察した画像から磁性体を画像処理ソフト「ImageJ」(https://imagej.nih.gov/ij/より入手可能)を使用し、以下のように2値化を行う。
このとき観察した画像を「Image-Adjust-Threshold」を選択し、表示されたダイヤログボックスでトナー粒子の断面全体が抽出されるように閾値を設定し、二値化する。同じ画像を同様の手順で、閾値のみを変更することで、磁性体のみが抽出されるようにし、二値化を行う。
二値化した画像において、トナー粒子断面の重心から、トナー粒子断面の輪郭(トナー粒子表面)上の点に対して線を引く。該線上において、輪郭から重心までの距離のうち1
0%の位置を特定する。そして、トナー粒子断面の輪郭に対して一周分、この操作を行い、トナー粒子の輪郭から該断面の重心までの距離の10%以下の領域を明示する。
そして、トナー粒子の断面に存在する磁性体の全面積に対する、トナー粒子の輪郭から該断面の重心までの距離の10%以下の領域に存在する磁性体の面積の割合を算出する。100個のトナー粒子を観察しその相加平均値を採用する。
<Method for measuring magnetic material abundance in 10% region>
A method of measuring the degree of uneven distribution of the surface of the magnetic material in the cross section of the toner observed with a transmission electron microscope (TEM) is as follows.
First, the toner to be observed is sufficiently dispersed in a room temperature curable epoxy resin.
After that, the cured product obtained by curing in an atmosphere at a temperature of 40° C. for 2 days is observed as a flaky sample with a microtome equipped with a diamond blade as it is or after being frozen. For the cross section of the toner particles to be observed, the circle equivalent diameter (projected area circle equivalent diameter) is obtained from the projected area of the cross section in the TEM image, and the value is ±10% of the number average particle diameter (D1) (μm) of the toner. shall be included in the width of
In the present invention, a transmission electron microscope (Hitachi H-600 model) is used as an apparatus, observation is performed at an acceleration voltage of 100 kV, and measurement is performed using a micrograph with a magnification of 10,000.
The observed image is subjected to binarization using image processing software "ImageJ" (available from https://imagej.nih.gov/ij/) as follows.
The image observed at this time is binarized by selecting "Image-Adjust-Threshold" and setting a threshold so that the entire cross section of the toner particles is extracted in the displayed dialog box. The same image is binarized in the same procedure by changing only the threshold so that only the magnetic material is extracted.
In the binarized image, a line is drawn from the center of gravity of the toner particle cross section to a point on the contour of the toner particle cross section (toner particle surface). 1 of the distance from the contour to the centroid on the line
Locate the 0% position. Then, this operation is performed for one round of the contour of the cross section of the toner particle, and an area of 10% or less of the distance from the contour of the toner particle to the center of gravity of the cross section is specified.
Then, the ratio of the area of the magnetic material existing in the region of 10% or less of the distance from the contour of the toner particle to the center of gravity of the cross section to the total area of the magnetic material existing in the cross section of the toner particle is calculated. 100 toner particles are observed and the arithmetic mean value is adopted.
<透過型電子顕微鏡(TEM)によるルテニウム染色処理されたトナー断面の観察方法>
トナーの透過型電子顕微鏡(TEM)による断面観察は以下のようにして実施することができる。トナー断面をルテニウム染色することによって観察する。トナーに含有される結晶性樹脂などは、結着樹脂のような非晶樹脂よりもルテニウムで染色されるため、コントラストが明瞭になり、観察が容易となる。染色の強弱によって、ルテニウム原子の量が異なるため、強く染色される部分は、これらの原子が多く存在し、電子線が透過せずに、観察像上では黒くなり、弱く染色される部分は、電子線が透過されやすく、観察像上では白くなる。
まず、カバーガラス(松波硝子社、角カバーグラス 正方形 No.1)上にトナーを一層となるように散布し、オスミウム・プラズマコーター(filgen社、OPC80T)を用いて、保護膜としてトナーにOs膜(5nm)及びナフタレン膜(20nm)を施す。次に、PTFE製のチューブ(内径Φ1.5mm×外径Φ3mm×3mm)に光硬化性樹脂D800(日本電子社)を充填し、チューブの上に前記カバーガラスをトナーが光硬化性樹脂D800に接するような向きで静かに置く。この状態で光を照射して樹脂を硬化させた後、カバーガラスとチューブを取り除くことで、最表面にトナーが包埋された円柱型の樹脂を形成する。
超音波ウルトラミクロトーム(Leica社、UC7)により、切削速度0.6mm/sで、円柱型の樹脂の最表面からトナーの半径(重量平均粒径(D4)が8.0μmの場合は4.0μm)の長さだけ切削して、トナーの断面を出す。次に、膜厚250nmとなるように切削し、トナー断面の薄片サンプルを作製する。このような手法で切削することで、トナー中心部の断面を得ることができる。
得られた薄片サンプルを真空電子染色装置(filgen社、VSC4R1H)を用いて、RuO4ガス500Pa雰囲気で15分間染色し、TEM(JEOL社、JEM2800)を用いてTEM観察を行った。
TEMのプローブサイズは1nm、画像サイズ1024×1024pixelにて画像を取得する。また、明視野像のDetector ControlパネルのContrastを1425、Brightnessを3750、Image ControlパネルのContrastを0.0、Brightnessを0.5、Gammmaを1.00に調整する。
<Method of Observing Cross Section of Ruthenium Stained Toner with Transmission Electron Microscope (TEM)>
Cross-sectional observation of the toner with a transmission electron microscope (TEM) can be carried out as follows. A cross section of the toner is observed by ruthenium staining. Since the crystalline resin contained in the toner is dyed with ruthenium rather than the amorphous resin such as the binder resin, the contrast becomes clear and the observation is facilitated. Since the amount of ruthenium atoms varies depending on the intensity of staining, the strongly stained portion contains many of these atoms, and the electron beam does not penetrate, making it appear black on the observed image. Electron beams are easily transmitted through it, and the observed image is white.
First, a cover glass (Matsunami Glass Co., square cover glass square No. 1) was coated with toner in a single layer. (5 nm) and a naphthalene film (20 nm) are applied. Next, a PTFE tube (inner diameter Φ 1.5 mm × outer diameter Φ 3 mm × 3 mm) is filled with photo-curing resin D800 (JEOL Ltd.), and the cover glass is placed on the tube. Place them gently so that they touch each other. After the resin is cured by irradiating light in this state, the cover glass and the tube are removed to form a columnar resin in which the toner is embedded on the outermost surface.
Using an ultrasonic ultramicrotome (Leica, UC7) at a cutting speed of 0.6 mm/s, the radius of the toner from the outermost surface of the cylindrical resin (4.0 μm when the weight average particle diameter (D4) is 8.0 μm) ) to expose the cross section of the toner. Next, it is cut so as to have a film thickness of 250 nm, and a thin piece sample of the cross section of the toner is produced. A cross section of the central portion of the toner can be obtained by cutting by such a method.
The thin section sample thus obtained was dyed in a RuO 4 gas atmosphere of 500 Pa for 15 minutes using a vacuum electron staining apparatus (VSC4R1H, Filgen), and then observed using a TEM (JEM2800, JEOL).
An image is acquired with a TEM probe size of 1 nm and an image size of 1024×1024 pixels. Also, the contrast of the Detector Control panel of the bright-field image is adjusted to 1425, the Brightness to 3750, the Contrast of the Image Control panel to 0.0, the Brightness to 0.5, and the Gammma to 1.00.
<面積比率A1の測定>
ルテニウム染色されたTEM画像を用い、以下の通りA1を測定する。
まず、得られたTEM像に対し、画像処理ソフト「ImageJ」(https://imagej.nih.gov/ij/より入手可能)を用いて、2値化する。その後、断面の2値化像から円相当径(投影面積円相当径)を求め、その値がトナーの個数平均粒径(D1)(μm)の±5%の幅に含まれる断面を選択する。
該当する粒子のTEM像から、「ImageJ」を用いて、測定に必要な部位以外をマスクし、トナー輪郭内部における、マスクされていない領域の面積と、マスクされていない領域に存在する磁性体の総面積とを算出する。この手法について、A1を例に具体的に述べる。
まず、取得したトナー粒子断面の輪郭のTEM画像(以下、画像1と記載)の輪郭及び内部が白、それ以外の背景にあたる部分が黒になる様に、2値化する(以下、画像2と記載)
次に、マスクの倍率を算出する為、画像1において、単位画素数あたりの長さを算出す
る。次に、算出した値から、トナー粒子の輪郭から領域Aの境界線までの距離である200nmが何ピクセルにあたるかを算出する(以下、x1と記載)。
同様に、前述の手法用いて測定したトナー粒径が何ピクセルに当たるかを算出する(以下、x2と記載)。そして、マスクの倍率Mを(x1-x2)/x1より算出する。
次に、画像2を、算出された倍率Mに縮小する(縮小された画像を画像3と記載)。この際、トナー粒子輪郭及び内部は、画像2とは異なり、黒にし、それ以外の背景にあたる部分は白になる様に(透明になる様に)設定しておく。
次に、画像2と画像3を足し合わせる。この際「ImageJ」の機能である「Image Calculator」を用いて画像2と画像3を足し合わせ、トナー粒子断面の輪郭から、トナー粒子断面の重心に向かって200nmまでの領域が白く、その他の部位が黒い、画像4を作成する。この画像4における白い領域の面積S1を測定する。
次に、作成した画像4と前述のTEM画像を、同様に「Image Calculator」を用いて足し合わせ、測定部位以外をマスクした画像5を作成する。この画像5を2値化し、マスク内部の磁性体面積S2を測定する。
最後に、領域Aにおける磁性体の占める面積率A1をS2/S1×100により算出する。100個のトナー粒子断面を観察しその相加平均値を採用する。
<Measurement of area ratio A1>
Using a ruthenium-stained TEM image, A1 is measured as follows.
First, the obtained TEM image is binarized using image processing software "ImageJ" (available from https://imagej.nih.gov/ij/). After that, the equivalent circle diameter (projected area equivalent circle diameter) is obtained from the binarized image of the cross section, and the cross section whose value is within ±5% of the number average particle diameter (D1) (μm) of the toner is selected. .
From the TEM image of the relevant particles, using "ImageJ", areas other than those necessary for measurement are masked, and the area of the unmasked area inside the toner contour and the magnetic material existing in the unmasked area Calculate the total area. This method will be specifically described using A1 as an example.
First, the obtained TEM image of the contour of the cross section of the toner particles (hereinafter referred to as image 1) is binarized (hereinafter referred to as image 2) so that the contour and inside are white, and the other portion corresponding to the background is black. description)
Next, in order to calculate the magnification of the mask, in
Similarly, the number of pixels corresponding to the toner particle size measured using the above method is calculated (hereinafter referred to as x2). Then, the magnification M of the mask is calculated from (x1-x2)/x1.
Next, image 2 is reduced to the calculated magnification M (the reduced image is referred to as image 3). At this time, unlike the image 2, the outline and inside of the toner particles are set to be black, and the other portions corresponding to the background are set to be white (transparent).
Next, image 2 and image 3 are added together. At this time, the image 2 and the image 3 are added using the “Image Calculator” function of “ImageJ”, and the area from the contour of the toner particle cross section to the center of gravity of the toner particle cross section up to 200 nm is white, and the other parts are white. is black, creating image 4. The area S1 of the white region in this image 4 is measured.
Next, the created image 4 and the TEM image described above are similarly added using the "Image Calculator" to create an image 5 in which the region other than the measurement site is masked. This image 5 is binarized, and the magnetic material area S2 inside the mask is measured.
Finally, the area ratio A1 occupied by the magnetic material in the region A is calculated by S2/S1×100. The cross section of 100 toner particles is observed and the arithmetic mean value is adopted.
<X線光電子分光分析(ESCA)によるE2/E1値の測定>
X線光電子分光分析(ESCA)により測定されるトナー粒子の表面に存在する炭素元素の存在量(E1)に対する鉄元素の存在量(E2)の比(E2/E1)は以下の方法により測定する。
なお、トナーからトナー粒子表面に付着している外添剤などを除去し、トナー粒子を測定対象とする。
トナー1gをメタノール20mLに懸濁し、超音波分散機SC-103(株式会社エスエムテー社製)を用いて30分間超音波処理し、外添剤をトナー粒子から脱離させ、24時間静置する。
沈降したトナー粒子と上澄み液に分散した外添剤とを分離、回収し、40℃で48時間乾燥させることで、トナー粒子を単離した後、ESCAの測定を行う。
<Measurement of E2/E1 values by X-ray photoelectron spectroscopy (ESCA)>
The ratio (E2/E1) of the abundance of iron element (E2) to the abundance of carbon element (E1) present on the surface of the toner particles measured by X-ray photoelectron spectroscopy (ESCA) is measured by the following method. .
The toner particles are measured after removing external additives and the like adhering to the surfaces of the toner particles from the toner.
1 g of toner is suspended in 20 mL of methanol and subjected to ultrasonic treatment for 30 minutes using an ultrasonic disperser SC-103 (manufactured by SMT Co., Ltd.) to detach the external additive from the toner particles and left to stand for 24 hours.
The sedimented toner particles and the external additive dispersed in the supernatant liquid are separated, recovered, dried at 40° C. for 48 hours to isolate the toner particles, and then the ESCA is measured.
ESCAの装置及び測定条件は、下記の通りである。
使用装置:PHI社製 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
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を算出する。各元素のピークトップ範囲は以下の通りである。
C :283~293eV
Fe:706~730eV
各元素のピークトップ範囲から、磁性トナー粒子表面に存在する炭素元素に由来するピーク範囲が283~293eVに対応した高さE1値と、鉄元素に由来するピーク範囲が706~730eVに対応した高さE2値を求め、その比率E2/E1を求める。
The ESCA apparatus and measurement conditions are as follows.
Apparatus used: Model 1600S X-ray photoelectron spectrometer manufactured by PHI Measurement conditions: X-ray source MgKα (400 W)
Spectral area 800μmφ
From the measured peak intensity of each element, the surface atomic concentration is calculated using the relative sensitivity factor provided by PHI. The peak top range of each element is as follows.
C: 283-293 eV
Fe: 706-730 eV
From the peak top range of each element, the height E1 value corresponding to the peak range of 283 to 293 eV derived from the carbon element present on the surface of the magnetic toner particles and the height E1 value corresponding to the peak range derived from the iron element corresponding to 706 to 730 eV E2 value is obtained, and the ratio E2/E1 is obtained.
<ナノインデンテーション法によるトナー硬さの測定方法>
ナノインデンテーション法によるトナー硬さの測定は、株式会社フィッシャー・インストルメント製 ピコデンターHM500を使用する。ソフトウエアは附属するWIN-HCUを使用する。圧子は、ビッカース圧子(角度:130°)を用いる。
測定は上記圧子を所定の時間で所定の荷重になるまで押し込む工程(以下、「押し込み工程」と称す)からなる。この測定において、設定する時間及び荷重を変えることで、荷重印可速度を変更する。
まず、ソフトウエア上に表示される顕微鏡につながれたビデオカメラ画面で顕微鏡の焦点あわせを行う。なお、焦点合わせを行う対象物は、後述のZ軸合わせを行うガラス板(
硬度;3600N/mm2)を使用する。このとき、対物レンズを5倍から20倍、50倍と順次焦点合わせを行う。これ以降は、50倍の対物レンズで調整を行う。
次に、上述のように焦点合わせを行った上記ガラス板を用いて「アプローチパラメータ設定」操作を行い、圧子のZ軸合わせを行う。その後、ガラス板からアクリル板へ置き換えて、「圧子のクリーニング」操作を行う。「圧子のクリーニング」操作とは、圧子先端をエタノールで湿らせた綿棒で清掃すると同時に、ソフトウエア上で指定した圧子位置とハード上での圧子位置を一致させる、すなわち圧子のXY軸合わせを行う操作のことである。
<Method for Measuring Toner Hardness by Nanoindentation Method>
Toner hardness is measured by the nanoindentation method using Picodenter HM500 manufactured by Fischer Instrument Co., Ltd. The software uses the attached WIN-HCU. A Vickers indenter (angle: 130°) is used as the indenter.
The measurement consists of a step of pushing the indenter into a predetermined load for a predetermined period of time (hereinafter referred to as a "pressing step"). In this measurement, the load application speed is changed by changing the set time and load.
First, the microscope is focused on a video camera screen connected to the microscope displayed on the software. Note that the object to be focused is the glass plate (
Hardness; 3600 N/mm 2 ) is used. At this time, the objective lens is sequentially focused from 5 times to 20 times and then to 50 times. After that, adjustments are made with a 50x objective lens.
Next, using the glass plate that has been focused as described above, the "approach parameter setting" operation is performed to align the Z axis of the indenter. After that, the glass plate is replaced with an acrylic plate, and the “indenter cleaning” operation is performed. "Cleaning the indenter" operation cleans the tip of the indenter with a cotton swab moistened with ethanol, and at the same time aligns the indenter position specified on the software with the indenter position on the hardware. It's about manipulation.
その後、トナーを付着させたスライドガラスに変えて、測定対象となるトナーに顕微鏡の焦点を合わせる。なお、スライドガラスへのトナーの付着方法は、以下の通りである。
まず、綿棒の先端に測定対象となるトナーを付着させ、ビンの縁などで余分なトナーを篩い落とす。その後、スライドガラスの縁に綿棒の軸を押し当てながら、綿棒に付着したトナーをスライドガラス上にトナーが一層になるようにたたき落とす。
その後、上記のようにトナーを一層付着させたスライドガラスを顕微鏡にセットし、50倍の対物レンズでトナーに焦点を合わせ、ソフトウエア上で圧子先端がトナーの粒子の中心に来るようにセットする。なお選択するトナーは、長径短径ともにトナーの重量平均粒径D4(μm)±1.0μmの粒子に限定する。
After that, the microscope is focused on the toner to be measured by changing to the toner-coated glass slide. The method of adhering the toner to the slide glass is as follows.
First, the toner to be measured is adhered to the tip of a cotton swab, and excess toner is sieved off with the edge of a bottle or the like. Thereafter, while pressing the shaft of the cotton swab against the edge of the slide glass, the toner adhering to the cotton swab is knocked off so that the toner becomes one layer on the slide glass.
After that, the slide glass with one layer of toner adhered as described above is set on the microscope, the toner is focused with a 50x objective lens, and the tip of the indenter is set on the software so that it is at the center of the toner particle. . The selected toner is limited to particles having a weight-average particle diameter D4 (μm)±1.0 μm in both major and minor diameters.
以下の条件で押し込み工程を実施することで測定する。
(押し込み工程1)
・最大押し込み荷重=0.25mN
・押し込み時間=300秒
上記条件により、荷重印加速度0.83μN/secが設定できる。
(押し込み工程2)
・最大押し込み荷重=0.50mN
・押し込み時間=200秒
上記条件により、荷重印加速度2.50μN/secが設定できる。
この2つの押し込み工程において、縦軸を荷重a(mN)、横軸を変位量b(μm)とした場合に得られる荷重-変位曲線から、0.00μm以上0.20μm以下の変位領域におけるデータを最小二乗法により直線近似して求めた傾きをトナー硬さA及びBとする。なお、最初に正の荷重が計測された変位の値を変位の初期値(0.00μm)として定義する。また、0.00μm以上0.20μm以下の区間のデータは100ポイント以上採取するようにする。
上記測定をトナー30粒について実施し、相加平均値を採用する。
測定は、1粒子測定ごとに必ず上述した「圧子のクリーニング」操作(圧子のXY軸合わせも含む)を行う。
Measurement is performed by performing the indentation process under the following conditions.
(Pushing process 1)
・Maximum indentation load = 0.25mN
- Pressing time = 300 seconds Under the above conditions, a load application speed of 0.83 µN/sec can be set.
(Pushing process 2)
・Maximum indentation load = 0.50 mN
- Pressing time = 200 seconds Under the above conditions, a load application speed of 2.50 µN/sec can be set.
Data in the displacement region of 0.00 μm or more and 0.20 μm or less from the load-displacement curve obtained when the vertical axis is the load a (mN) and the horizontal axis is the displacement amount b (μm) in these two pushing processes Toner hardnesses A and B are obtained by linearly approximating by the method of least squares. The initial value of displacement (0.00 μm) is defined as the value of displacement at which the positive load is first measured. In addition, 100 points or more of data in the section of 0.00 μm or more and 0.20 μm or less are collected.
The above measurement is performed for 30 toner particles, and an arithmetic mean value is adopted.
In the measurement, the above-described "indenter cleaning" operation (including XY axis alignment of the indenter) is always performed for each particle measurement.
<トナー(粒子)の粒径の測定方法>
細孔電気抵抗法による精密粒度分布測定装置(商品名:コールター・カウンター Multisizer 3)と、専用ソフト(商品名: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。
アパーチャー径は100μmを用い、実効測定チャンネル数2万5千チャンネルで測定し、測定データの解析を行い、算出する。
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して濃度が約1質量%となるようにしたもの、例えば、ベックマン・コールター社製のISOTON II(商品名)が使用できる。なお、測定、解析を行う前に、以下のように前記専用ソフトの設定を行う。
前記専用ソフトの「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(商品名)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。
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以上60μm以下に設定する。
<Method for Measuring Particle Size of Toner (Particles)>
A precision particle size distribution analyzer (trade name: Coulter Counter Multisizer 3) using a pore electrical resistance method and dedicated software (trade name: Beckman Coulter Multisizer 3 Version 3.51, manufactured by Beckman Coulter) are used.
An aperture diameter of 100 μm is used, measurement is performed with 25,000 effective measurement channels, and the measurement data is analyzed and calculated.
The electrolytic aqueous solution used for the measurement can be prepared by dissolving special-grade sodium chloride in ion-exchanged water to a concentration of about 1% by mass, such as Beckman Coulter's ISOTON II (trade name). Before performing measurement and analysis, the dedicated software is set as follows.
In the "change standard measurement method (SOM) screen" of the dedicated software, set the total number of counts in control mode to 50000 particles, set the number of measurements to 1, and set the Kd value to (standard particles 10
. 0 μm, manufactured by Beckman Coulter) is set. By pressing the threshold/noise level measurement button, the threshold and noise level are automatically set. Also, set the current to 1600 μA, the gain to 2, the electrolyte to ISOTON II (trade name), and check the flash of aperture tube after measurement.
In the "pulse-to-particle size conversion setting screen" of the dedicated software, set the bin interval to logarithmic particle size, the particle size bin to 256 particle size bins, and the particle size range to 2 μm or more and 60 μm or less.
具体的な測定法は以下の通りである。
(1)Multisizer 3専用のガラス製250mL丸底ビーカーに前記電解水溶液約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撹拌を反時計回りで24回転/秒にて行う。そして、前記専用ソフトの「アパーチャーチューブのフラッシュ」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。
(2)ガラス製の100mL平底ビーカーに前記電解水溶液約30mLを入れる。ここにコンタミノンN(商品名)(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(株)製)をイオン交換水で3質量倍に希釈した希釈液を約0.3mL加える。
(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の超音波分散器(商品名:Ultrasonic Dispersion System Tetora150、日科機バイオス(株)製)の水槽内にイオン交換水所定量とコンタミノンN(商品名)を約2mL添加する。
(4)前記(2)のビーカーを前記超音波分散器のビーカー固定穴にセットし、超音波分散器を作動させる。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。
(5)前記(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(粒子)約10mgを少量ずつ前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℃以下となる様に適宜調節する。
(6)サンプルスタンド内に設置した前記(1)の丸底ビーカーに、ピペットを用いてトナー(粒子)を分散した前記(5)の電解水溶液を滴下し、測定濃度が約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。
(7)測定データを装置付属の前記専用ソフトにて解析を行い、重量平均粒径(D4)又は個数平均粒径(D1)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。専用ソフトでグラフ/個数%と設定したときの、「分析/個数統計値(算術平均)」画面の「平均径」が個数平均粒径(D1)である。
A specific measuring method is as follows.
(1) About 200 mL of the electrolytic aqueous solution is placed in a 250 mL glass round-bottomed beaker exclusively for Multisizer 3, set on a sample stand, and stirred counterclockwise at 24 rpm with a stirrer rod. Then, the dedicated software "Flush Aperture Tube" function is used to remove dirt and air bubbles inside the aperture tube.
(2) About 30 mL of the electrolytic aqueous solution is placed in a 100 mL flat-bottom glass beaker. Here, about 0.5% of a diluted solution obtained by diluting Contaminon N (trade name) (a 10% by mass aqueous solution of a neutral detergent for cleaning precision measuring instruments, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) with ion-exchanged water to 3 times its mass is added. Add 3 mL.
(3) An ultrasonic disperser (trade name: Ultrasonic Dispersion System Tetora 150, manufactured by Nikkaki Bios Co., Ltd.) having an electric output of 120 W and containing two oscillators with an oscillation frequency of 50 kHz with a phase shift of 180 degrees. A predetermined amount of ion-exchanged water and about 2 mL of Contaminon N (trade name) are added to the water tank.
(4) The beaker of (2) is set in the beaker fixing hole of the ultrasonic disperser, and the ultrasonic disperser is operated. Then, the height position of the beaker is adjusted so that the resonance state of the liquid level of the electrolytic aqueous solution in the beaker is maximized.
(5) About 10 mg of toner (particles) is added little by little to the aqueous electrolytic solution in the beaker of (4) while the aqueous electrolytic solution is being irradiated with ultrasonic waves, and dispersed. Then, the ultrasonic dispersion treatment is continued for another 60 seconds. In the ultrasonic dispersion, the temperature of the water in the water tank is appropriately adjusted to 10°C or higher and 40°C or lower.
(6) The electrolytic aqueous solution of (5), in which toner (particles) are dispersed, is dripped into the round-bottomed beaker of (1) set in the sample stand using a pipette so that the measured concentration is about 5%. adjust to The measurement is continued until the number of measured particles reaches 50,000.
(7) Analyze the measurement data with the dedicated software attached to the apparatus, and calculate the weight average particle size (D4) or number average particle size (D1). The weight average particle diameter (D4) is the "average diameter" on the analysis/volume statistics (arithmetic mean) screen when graph/vol% is set using dedicated software. The number average particle size (D1) is the "average diameter" on the "analysis/number statistical value (arithmetic mean)" screen when graph/number % is set on the dedicated software.
<樹脂などの重量平均分子量(Mw)、ピーク分子量(Mp)の測定方法>
樹脂及びその他の材料の重量平均分子量(Mw)、ピーク分子量(Mp)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用い、以下のようにして測定する。
(1)測定試料の作製
試料とテトラヒドロフラン(THF)とを5.0mg/mLの濃度で混合し、室温にて5~6時間放置した後、充分に振とうし、THFと試料を、試料の合一体がなくなるまで良く混ぜる。さらに、室温にて12時間以上静置する。この時、試料とTHFの混合開始時点から、静置終了の時点までの時間が72時間以上となるようにし、試料のテトラヒドロフラン(THF)可溶分を得る。
その後、耐溶剤性メンブランフィルター(ポアサイズ0.45~0.50μm、マイショリディスクH-25-2[東ソー社製])でろ過して試料溶液を得る。
(2)試料の測定
得られた試料溶液を用いて、以下の条件で測定する。
装置:高速GPC装置 LC-GPC 150C(ウォーターズ社製)
カラム:Shodex GPC KF-801、802、803、804、805、80
6、807(昭和電工社製)の7連
移動相:THF
流速:1.0mL/min
カラム温度:40℃
試料注入量:100μL
検出器:RI(屈折率)検出器
試料の分子量測定にあたっては、試料の有する分子量分布を数種の単分散ポリスチレン標準試料により作製された検量線の対数値とカウント数との関係から算出する。
検量線作成用の標準ポリスチレン試料としては、Pressure ChemicalCo.製又は東洋ソーダ工業社製の、分子量が6.0×102、2.1×103、4.0×103、1.75×104、5.1×104、1.1×105、3.9×105、8.6×105、2.0×106、4.48×106のものを用いる。
<Measurement method of weight average molecular weight (Mw) and peak molecular weight (Mp) of resin etc.>
The weight average molecular weight (Mw) and peak molecular weight (Mp) of resins and other materials are measured using gel permeation chromatography (GPC) as follows.
(1) Preparation of measurement sample A sample and tetrahydrofuran (THF) are mixed at a concentration of 5.0 mg/mL, left at room temperature for 5 to 6 hours, and then shaken sufficiently to combine THF and the sample. Mix well until there are no lumps. Furthermore, it is allowed to stand at room temperature for 12 hours or longer. At this time, the time from the start of mixing the sample and THF to the end of standing is set to 72 hours or more to obtain a tetrahydrofuran (THF) soluble portion of the sample.
Then, it is filtered through a solvent-resistant membrane filter (pore size: 0.45 to 0.50 μm, Myshoridisc H-25-2 [manufactured by Tosoh Corporation]) to obtain a sample solution.
(2) Measurement of sample Using the obtained sample solution, measure under the following conditions.
Apparatus: High-speed GPC apparatus LC-GPC 150C (manufactured by Waters)
Column: Shodex GPC KF-801, 802, 803, 804, 805, 80
6, 807 (manufactured by Showa Denko) 7-series mobile phase: THF
Flow rate: 1.0 mL/min
Column temperature: 40°C
Sample injection volume: 100 μL
Detector: RI (refractive index) detector In measuring the molecular weight of a sample, the molecular weight distribution of the sample is calculated from the relationship between the logarithmic value of a calibration curve prepared from several types of monodisperse polystyrene standard samples and the count number.
As a standard polystyrene sample for preparing a calibration curve, Pressure Chemical Co. or Toyo Soda Kogyo Co., Ltd., molecular weights of 6.0×10 2 , 2.1×10 3 , 4.0×10 3 , 1.75×10 4 , 5.1×10 4 , 1.1× 10 5 , 3.9×10 5 , 8.6×10 5 , 2.0×10 6 and 4.48×10 6 are used.
<ガラス転移温度(Tg)の測定方法>
トナーなどのガラス転移温度(Tg)は、示差走査型熱量分析装置「Q2000」(TA Instruments社製)を用いて、ASTM D3418-82に準じて測定する。
測定試料2mgを精密に秤量し、アルミニウム製パン中に入れ、リファレンスとして空のアルミニウム製パンを用いる。
測定温度範囲を30℃以上200℃以下とし、一旦、昇温速度10℃/minで30℃から200℃まで昇温した後、降温速度10℃/minで200℃から30℃まで降温し、再度、昇温速度10℃/minで200℃まで昇温させる。
この2回目の昇温過程で得られるDSC曲線において、比熱変化が出る前と出た後のベースラインの中間点の線と示差熱曲線との交点を、ガラス転移温度(Tg)とする。
<Method for measuring glass transition temperature (Tg)>
The glass transition temperature (Tg) of toner and the like is measured according to ASTM D3418-82 using a differential scanning calorimeter "Q2000" (manufactured by TA Instruments).
Accurately weigh 2 mg of the measurement sample, put it in an aluminum pan, and use an empty aluminum pan as a reference.
The measurement temperature range is set to 30° C. or higher and 200° C. or lower, and once the temperature is raised from 30° C. to 200° C. at a temperature increase rate of 10° C./min, the temperature is lowered from 200° C. to 30° C. at a temperature decrease rate of 10° C./min, and again. , the temperature is raised to 200° C. at a temperature elevation rate of 10° C./min.
In the DSC curve obtained in the second heating process, the intersection of the line between the midpoints of the baselines before and after the specific heat change occurs and the differential thermal curve is taken as the glass transition temperature (Tg).
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は何らこれに制約されるものではない。実施例及び比較例中で使用する「部」は特に断りのない限り質量基準である。 EXAMPLES The present invention will be described in more detail below with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to these. "Parts" used in Examples and Comparative Examples are based on mass unless otherwise specified.
<磁性体1の製造例>
硫酸第一鉄水溶液中に、鉄イオンに対して1.0当量の苛性ソーダ溶液(Feに対しP換算で1質量%のヘキサメタリン酸ナトリウムを含有)を混合し、水酸化第一鉄を含む水溶液を調製した。水溶液をpH9に維持しながら、空気を吹き込み、80℃で酸化反応を行い、種晶を生成させるスラリー液を調製した。
次いで、該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1.0当量となるよう硫酸第一鉄水溶液を加えた。スラリー液をpH8に維持して、空気を吹き込みながら酸化反応を進め、酸化反応の終期にpHを6に調整し、水洗、乾燥を行って、球状マグネタイト粒子であり、一次粒子の個数平均粒径が200nmである磁性酸化鉄1を得た。
シンプソン・ミックスマーラ(新日東興業株式会社製 型式MSG―0L)に該磁性酸化鉄1を10.0kg投入し、30分間解砕処理を行った。
その後、同装置内にシランカップリング剤として、n-デシルトリメトキシシランを95g添加し、1時間作動することにより、上記磁性酸化鉄1の粒子表面を上記シランカップリング剤で疎水化処理することで磁性体1を得た。
得られた磁性体1は、粒子形状が球状であり、一次粒子の個数平均粒径が200nmであった。
また、得られた磁性体の疎水化処理剤の含有量、磁性体の水分吸脱着特性(Z値、Y-X値)の測定結果を表1に示す。
<Manufacturing Example of
A ferrous sulfate aqueous solution is mixed with 1.0 equivalent of a caustic soda solution (containing 1% by mass of sodium hexametaphosphate in terms of P relative to Fe) with respect to iron ions, and an aqueous solution containing ferrous hydroxide is prepared. prepared. While maintaining the pH of the aqueous solution at 9, air was blown into the aqueous solution and an oxidation reaction was carried out at 80° C. to prepare a slurry solution for generating seed crystals.
Then, an aqueous solution of ferrous sulfate was added to the slurry so that the amount of alkali (sodium component of caustic soda) was 1.0 equivalent. The pH of the slurry liquid is maintained at 8, and the oxidation reaction proceeds while air is blown in. At the end of the oxidation reaction, the pH is adjusted to 6, washed with water, and dried to form spherical magnetite particles and the number average particle size of the primary particles. A
10.0 kg of the
After that, 95 g of n-decyltrimethoxysilane is added as a silane coupling agent into the apparatus, and the apparatus is operated for 1 hour to hydrophobize the particle surfaces of the
The obtained
Table 1 shows the results of the measurement of the content of the hydrophobizing agent for the magnetic material and the moisture adsorption/desorption properties (Z value and YX value) of the magnetic material.
<磁性体2の製造例>
磁性体1の製造例において、磁性酸化鉄1の製造条件を変更して、球状マグネタイト粒子であり、一次粒子の個数平均粒径が160nmである磁性酸化鉄2を得た。
シンプソン・ミックスマーラ(新日東興業株式会社製 型式MSG―0L)に該磁性酸化鉄2を10.0kg投入し、30分間解砕処理を行った。
その後、同装置内にシランカップリング剤として、n-デシルトリメトキシシランを132g添加し、1時間作動することにより、上記磁性酸化鉄2の粒子表面を上記シランカップリング剤で疎水化処理することで磁性体2を得た。
得られた磁性体2は、粒子形状が球状であり、一次粒子の個数平均粒径が160nmであった。
また、得られた磁性体の疎水化処理剤の含有量、磁性体の水分吸脱着特性(Z値、Y-X値)の測定結果を表1に示す。
<Manufacturing Example of Magnetic Body 2>
Magnetic Iron Oxide 2, which is spherical magnetite particles and whose primary particles have a number average particle size of 160 nm, was obtained by changing the manufacturing conditions of
10.0 kg of the magnetic iron oxide 2 was put into Simpson Mixmara (model MSG-0L, manufactured by Shin Nitto Kogyo Co., Ltd.) and pulverized for 30 minutes.
After that, 132 g of n-decyltrimethoxysilane is added as a silane coupling agent into the apparatus, and the apparatus is operated for 1 hour to hydrophobilize the surface of the particles of the magnetic iron oxide 2 with the silane coupling agent. A magnetic body 2 was obtained by
The obtained magnetic substance 2 had a spherical particle shape, and the number average particle diameter of the primary particles was 160 nm.
Table 1 shows the results of the measurement of the content of the hydrophobizing agent for the magnetic material and the moisture adsorption/desorption properties (Z value and YX value) of the magnetic material.
<磁性体3の製造例>
磁性体1の製造例において、磁性酸化鉄1の製造条件を変更して、球状マグネタイト粒子であり、一次粒子の個数平均粒径が300nmである磁性酸化鉄3を得た。
シンプソン・ミックスマーラ(新日東興業株式会社製 型式MSG―0L)に該磁性酸化鉄3を10.0kg投入し、30分間解砕処理を行った。
その後、同装置内にシランカップリング剤として、n-デシルトリメトキシシランを71g添加し、1時間作動することにより、上記磁性酸化鉄3の粒子表面を上記シランカップリング剤で疎水化処理することで磁性体3を得た。
得られた磁性体3は、粒子形状が球状であり、一次粒子の個数平均粒径が300nmであった。
また、得られた磁性体の疎水化処理剤の含有量、磁性体の水分吸脱着特性(Z値、Y-X値)の測定結果を表1に示す。
<Manufacturing Example of Magnetic Body 3>
Magnetic Iron Oxide 3, which is spherical magnetite particles and whose primary particles have a number average particle size of 300 nm, was obtained by changing the manufacturing conditions of
10.0 kg of the magnetic iron oxide 3 was put into Simpson Mixmara (model MSG-0L manufactured by Shin Nitto Kogyo Co., Ltd.), and pulverized for 30 minutes.
After that, 71 g of n-decyltrimethoxysilane is added as a silane coupling agent into the apparatus, and the apparatus is operated for 1 hour to make the particle surfaces of the magnetic iron oxide 3 hydrophobic with the silane coupling agent. A magnetic material 3 was obtained by
The resulting magnetic material 3 had a spherical particle shape, and the number average particle diameter of the primary particles was 300 nm.
Table 1 shows the results of the measurement of the content of the hydrophobizing agent for the magnetic material and the moisture adsorption/desorption properties (Z value and YX value) of the magnetic material.
<磁性体4~14の製造例>
磁性体1の製造例において、疎水化処理剤の種類、及び添加量を調整し、得られる磁性体の疎水化処理剤の含有量が表1の値となるようにした以外は、磁性体1の製造例と同様にして、磁性体4~14を得た。物性を表1に示す。
<Manufacturing Examples of Magnetic Materials 4 to 14>
In the manufacturing example of
<磁性体15の製造例>
磁性体1の製造例において、解砕処理、疎水化処理の装置として、シンプソン・ミックスマーラの代わりに、ヘンシェルミキサ(日本コークス工業株式会社製 型式FM-10
)を用いた以外は、磁性体1の製造例と同様にして、磁性体15を得た。物性を表1に示す。
<Manufacturing Example of Magnetic Body 15>
In the manufacturing example of the
) was used, the magnetic material 15 was obtained in the same manner as in the manufacturing example of the
<磁性体16の製造例>
硫酸第一鉄水溶液中に、鉄イオンに対して1.0当量の苛性ソーダ溶液(Feに対しP換算で1質量%のヘキサメタリン酸ナトリウムを含有)を混合し、水酸化第一鉄を含む水溶液を調製した。水溶液をpH9に維持しながら、空気を吹き込み、80℃で酸化反応を行い、種晶を生成させるスラリー液を調製した。
次いで、該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1.0当量となるよう硫酸第一鉄水溶液を加えた。スラリー液をpH8に維持して、空気を吹き込みながら酸化反応を進め、酸化反応の終期にpHを6に調整し、磁性酸化鉄4を得た。
シランカップリング剤として、イソブチルトリメトキシシラン(炭素数4)を、得られた磁性酸化鉄4:100部に対して、1.32部添加し、十分攪拌し、湿式法にて疎水化処理を行った。
生成した疎水化処理磁性酸化鉄粒子を常法により洗浄、濾過、乾燥したのち、凝集して
いる粒子を解砕処理した後、温度70℃で5時間熱処理を行って、磁性体16を得た。
磁性体の粒子形状は球状であり、一次粒子の個数平均粒径が260nmであった。物性を表1に示す。
<Manufacturing Example of Magnetic Body 16>
A ferrous sulfate aqueous solution is mixed with 1.0 equivalent of a caustic soda solution with respect to iron ions (containing 1% by mass of sodium hexametaphosphate in terms of P in terms of Fe), and an aqueous solution containing ferrous hydroxide is prepared. prepared. While maintaining the pH of the aqueous solution at 9, air was blown into the aqueous solution and an oxidation reaction was performed at 80° C. to prepare a slurry solution for generating seed crystals.
Then, an aqueous solution of ferrous sulfate was added to the slurry so that the amount of alkali (sodium component of caustic soda) was 1.0 equivalent. The pH of the slurry liquid was maintained at pH 8, and the oxidation reaction was advanced while blowing air.
As a silane coupling agent, 1.32 parts of isobutyltrimethoxysilane (4 carbon atoms) was added to 100 parts of the obtained magnetic iron oxide 4:100 parts, thoroughly stirred, and hydrophobized by a wet method. went.
The resulting hydrophobized magnetic iron oxide particles were washed, filtered, and dried by a conventional method, and after crushing the aggregated particles, a heat treatment was performed at a temperature of 70° C. for 5 hours to obtain the magnetic material 16. .
The particle shape of the magnetic material was spherical, and the number average particle diameter of the primary particles was 260 nm. Physical properties are shown in Table 1.
表中、Z及びY-Xの単位は、mg/gである。
In the table, the units of Z and YX are mg/g.
<ポリエステル樹脂の製造例>
・テレフタル酸 30.0部
・トリメリット酸 5.0部
・ビスフェノールAエチレンオキサイド(2モル)付加物 160.0部
・ジブチルスズオキシド 0.1部
上記材料を加熱乾燥した二口フラスコに入れ、容器内に窒素ガスを導入して不活性雰囲気に保ち撹拌しながら昇温した。その後、140℃から220℃に約12時間かけて昇温させながら縮重合反応させた後、210℃~240℃の範囲で減圧しながら重縮合反応を進行させ、ポリエステル樹脂を得た。
ポリエステル樹脂の数平均分子量(Mn)は21200、重量平均分子量(Mw)は84500、ガラス転移温度(Tg)は79.5℃であった。
<Production example of polyester resin>
・Terephthalic acid 30.0 parts ・Trimellitic acid 5.0 parts ・Bisphenol A ethylene oxide (2 mol) adduct 160.0 parts ・Dibutyltin oxide 0.1 part Nitrogen gas was introduced into the inside of the flask to keep it in an inert atmosphere, and the temperature was raised while stirring. Thereafter, the temperature was raised from 140° C. to 220° C. over about 12 hours to carry out a polycondensation reaction, and then the polycondensation reaction was allowed to proceed while reducing the pressure in the range of 210° C. to 240° C. to obtain a polyester resin.
The polyester resin had a number average molecular weight (Mn) of 21,200, a weight average molecular weight (Mw) of 84,500, and a glass transition temperature (Tg) of 79.5°C.
<トナー粒子1の製造例>
イオン交換水720部に0.1mol/L-Na3PO4水溶液450部を投入し温度60℃に加温した後、1.0mol/L-CaCl2水溶液67.7部を添加して分散安定剤を含む水系媒体を得た。
・スチレン 78.00部
・n-ブチルアクリレート 22.00部
・ポリプロピレングリコール#400ジアクリレート(APG400) 1.70部
・ポリエステル樹脂 4.00部
・磁性体1 70.00部
上記処方をアトライター(日本コークス工業(株))を用いて均一に分散混合した。
得られた単量体組成物を温度60℃に加温し、そこに以下の材料を混合及び溶解し、重合性単量体組成物とした。
・負荷電制御剤T-77(保土谷化学工業製) 1.00部
・離型剤 5.00部
(フィッシャートロプッシュワックス(HNP-51:日本精蝋(株)製))
・重合開始剤 10.00部
(t-ブチルパーオキシピバレート(25%トルエン溶液))
水系媒体中に重合性単量体組成物を投入し、温度60℃、窒素雰囲気下においてTK式ホモミキサー(特殊機化工業(株))にて22,000rpmで15分間攪拌し、造粒した。その後、パドル攪拌翼で攪拌し、反応温度70℃にて300分間重合反応を行った。
その後、得られた懸濁液を毎分3℃で室温まで冷却し、塩酸を加えて分散安定剤を溶解し、濾過、水洗、乾燥してトナー粒子1を得た。得られたトナー粒子1の処方及び諸物性を表2及び表3に示す。
<Production Example of
After adding 450 parts of 0.1 mol/L-Na 3 PO 4 aqueous solution to 720 parts of ion-exchanged water and heating to a temperature of 60° C., 67.7 parts of 1.0 mol/L-CaCl 2 aqueous solution was added to stabilize the dispersion. An aqueous medium containing the agent was obtained.
・Styrene 78.00 parts ・n-Butyl acrylate 22.00 parts ・Polypropylene glycol #400 diacrylate (APG400) 1.70 parts ・Polyester resin 4.00 parts ・
The obtained monomer composition was heated to a temperature of 60° C., and the following materials were mixed and dissolved therein to obtain a polymerizable monomer composition.
・ Negative charge control agent T-77 (manufactured by Hodogaya Chemical Industry) 1.00 parts ・ Release agent 5.00 parts (Fischer-Tropsch wax (HNP-51: manufactured by Nippon Seiro Co., Ltd.))
- Polymerization initiator 10.00 parts (t-butyl peroxypivalate (25% toluene solution))
A polymerizable monomer composition was added to an aqueous medium, and stirred at 22,000 rpm for 15 minutes at a temperature of 60° C. in a nitrogen atmosphere with a TK-type homomixer (Tokushu Kika Kogyo Co., Ltd.) to granulate. . After that, the mixture was stirred with a paddle stirring blade, and a polymerization reaction was carried out at a reaction temperature of 70° C. for 300 minutes.
Thereafter, the resulting suspension was cooled to room temperature at a rate of 3° C. per minute, and hydrochloric acid was added to dissolve the dispersion stabilizer. Tables 2 and 3 show the formulation and physical properties of the
<トナー粒子2~20の製造例>
トナー粒子1の製造例において、磁性体の種類と添加部数、及び架橋剤の種類と添加部数を表2のように変更した以外は、トナー粒子1の製造例と同様にして、トナー粒子2~20を得た。処方及び諸物性を表2及び表3に示す。
<Production Examples of Toner Particles 2 to 20>
Toner Particles 2 to 2 are prepared in the same manner as in
<トナー粒子21の製造例>
トナー粒子12の製造例において、磁性体12を用いた以外は、トナー粒子12の製造例と同様にして、トナー粒子21を得た。トナー粒子21の処方及び諸物性を表2及び表3に示す。
<Production Example of Toner Particles 21>
Toner particles 21 were obtained in the same manner as in Production Example of Toner Particles 12 except that the magnetic material 12 was used. Tables 2 and 3 show the formulation and physical properties of the toner particles 21.
<トナー粒子22の製造例>
トナー粒子10の製造例において、磁性体13を用いた以外は、トナー粒子13の製造例と同様にして、トナー粒子22を得た。トナー粒子22の処方及び諸物性を表2及び表3に示す。
<Production Example of Toner Particles 22>
Toner particles 22 were obtained in the same manner as in Production Example of Toner Particles 13 except that Magnetic Body 13 was used in Production Example of Toner Particles 10 . Tables 2 and 3 show the formulation and physical properties of the toner particles 22 .
<トナー粒子23の製造例>
トナー粒子18の製造例において、磁性体14を用いた以外は、トナー粒子23の製造例と同様にして、トナー粒子23を得た。トナー粒子23の処方及び諸物性を表2及び表3に示す。
<Production Example of Toner Particles 23>
Toner particles 23 were obtained in the same manner as in Production Example of Toner Particles 23 except that Magnetic Body 14 was used in Production Example of Toner Particles 18 . Tables 2 and 3 show the formulation and physical properties of the toner particles 23 .
<トナー粒子24の製造例>
高速撹拌装置クレアミックス(エム・テクニック社製)を備えた容器中に、0.1mol/L-Na3PO4水溶液850部を添加し、回転周速33m/sで撹拌しつつ60℃に加温した。ここに1.0mol/L-CaCl2水溶液68部を添加し、微少な難水溶性分散剤Ca3(PO4)2を含む水系媒体を調製した。
また、下記の材料を、プロペラ式攪拌装置を用いて混合・溶解することで溶解液を調製した。なお、下記材料を混合する際に、攪拌機の回転速度を100r/minとした。
・スチレン: 75.0部
・n-ブチルアクリレート: 25.0部
・ポリエステル樹脂: 10.0部
・磁性体15: 100.0部
・モノアゾ染料の鉄錯体(T-77:保土ヶ谷化学社製): 1.0部
・炭化水素ワックスHNP-51(日本精蝋社製): 15.0部
その後、混合液を温度60℃に加温した後に、TK式ホモミキサー(特殊機化工業製)にて、攪拌機の回転速度を9000r/minに設定したうえで攪拌し、固形分を溶解、分散させた。
これに重合開始剤である2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)を10.0部投入して混合液内で溶解させることで、重合性単量体組成物を調製した。次に、上記水系媒体中に上記重合性単量体組成物を投入し、温度60℃に加熱してからクレアミックスを回転周速33m/sで回転させながら15分間造粒した。
その後、プロペラ式攪拌装置に移して100回転/minで攪拌しつつ、温度70℃で
5時間反応させた後、温度85℃まで昇温し、更に4時間反応を行い、磁性トナー粒子を製造した。重合反応終了後、加熱減圧下で残存モノマーを除去し、次いで、冷却後に塩酸を添加してpHを2.0以下まで低下させることで無機微粒子を溶解させた。さらに水洗浄を数回繰り返した後、乾燥機を用いて40℃にて72時間乾燥し、その後、コアンダ効果を利用した多分割分級機を用いて分級することで、トナー粒子24を得た。
<Production Example of Toner Particles 24>
850 parts of 0.1 mol/L-Na 3 PO 4 aqueous solution was added to a vessel equipped with a high-speed stirring device Clearmix (manufactured by M Technic Co., Ltd.) and heated to 60° C. while stirring at a rotation peripheral speed of 33 m/s. I warmed up. 68 parts of a 1.0 mol/L-CaCl 2 aqueous solution was added thereto to prepare an aqueous medium containing a very small amount of a poorly water-soluble dispersant Ca 3 (PO 4 ) 2 .
A solution was prepared by mixing and dissolving the following materials using a propeller stirrer. In addition, when mixing the following materials, the rotation speed of the stirrer was set to 100 r/min.
・Styrene: 75.0 parts ・n-Butyl acrylate: 25.0 parts ・Polyester resin: 10.0 parts ・Magnetic substance 15: 100.0 parts ・Iron complex of monoazo dye (T-77: manufactured by Hodogaya Chemical Co., Ltd.) : 1.0 parts Hydrocarbon wax HNP-51 (manufactured by Nippon Seiro Co., Ltd.): 15.0 parts After heating the mixture to a temperature of 60 ° C., it was added to a TK type homomixer (manufactured by Tokushu Kika Kogyo Co., Ltd.) Then, the rotation speed of the stirrer was set to 9000 r/min, and the mixture was stirred to dissolve and disperse the solid content.
10.0 parts of 2,2′-azobis(2,4-dimethylvaleronitrile) as a polymerization initiator was added to this and dissolved in the mixture to prepare a polymerizable monomer composition. Next, the polymerizable monomer composition was put into the aqueous medium, heated to 60° C., and then granulated for 15 minutes while rotating CLEARMIX at a rotation peripheral speed of 33 m/s.
After that, the mixture was transferred to a propeller stirrer and stirred at 100 revolutions/min and reacted at a temperature of 70° C. for 5 hours, then heated to 85° C. and further reacted for 4 hours to produce magnetic toner particles. . After completion of the polymerization reaction, residual monomers were removed under heating and reduced pressure, and after cooling, hydrochloric acid was added to lower the pH to 2.0 or less, thereby dissolving the inorganic fine particles. Further, after repeating washing with water several times, the toner particles 24 were obtained by drying with a dryer at 40° C. for 72 hours and then classifying with a multi-division classifier utilizing the Coanda effect.
<トナー粒子25の製造例>
トナー粒子12の製造例において、磁性体16を用いた以外は、トナー粒子12の製造例と同様にして、トナー粒子25を得た。トナー粒子25の処方及び諸物性を表2及び表3に示す。
<Production Example of Toner Particles 25>
Toner particles 25 were obtained in the same manner as in Production Example of Toner Particles 12 except that Magnetic Body 16 was used. Tables 2 and 3 show the formulation and physical properties of the toner particles 25.
<トナー粒子26の製造例>
イオン交換水720部に0.1mol/L-Na3PO4水溶液450部を投入し温度60℃に加温した後、1.0mol/L-CaCl2水溶液67.7部を添加して分散安定剤を含む水系媒体を得た。
・スチレン 78.00部
・n-ブチルアクリレート 22.00部
・ポリプロピレングリコール#400ジアクリレート(APG400) 1.70部
上記処方をアトライター(日本コークス工業(株))を用いて均一に分散混合した。
得られた単量体組成物を温度60℃に加温し、そこに以下の材料を混合及び溶解し、重合性単量体組成物とした。
・重合開始剤 10.00部
(t-ブチルパーオキシピバレート(25%トルエン溶液))
水系媒体中に重合性単量体組成物を投入し、温度60℃、窒素雰囲気下においてTK式ホモミキサー(特殊機化工業(株))にて22,000rpmで15分間攪拌し、造粒した。その後、パドル攪拌翼で攪拌し、反応温度70℃にて300分間重合反応を行った。
その後、得られた懸濁液を毎分3℃で室温まで冷却し、塩酸を加えて分散剤を溶解し、濾過、水洗、乾燥して樹脂粒子1を得た。
・樹脂粒子1 101.50部
・磁性体1 70.00部
・ポリエステル樹脂 4.00部
・負荷電制御剤T-77(保土谷化学工業製) 1.00部
・離型剤 5.00部
(フィッシャートロプッシュワックス(HNP-51:日本精蝋(株)製))
上記材料をFMミキサ(日本コークス工業株式会社製)で前混合した後、2軸押出機(商品名:PCM-30、池貝鉄工所社製)を用いて、吐出口における溶融物温度が150℃になるように、温度を設定し、溶融混練した。
得られた混練物を冷却し、ハンマーミルで粗粉砕した後、粉砕機(商品名:ターボミルT250、ターボ工業社製)を用いて微粉砕した。
得られた微粉砕物を、コアンダ効果を利用した多分割分級機を用いて分級して、トナー粒子26を得た。得られたトナー粒子26の処方及び諸物性を表2及び表3に示す。
<Production Example of Toner Particles 26>
After adding 450 parts of 0.1 mol/L-Na 3 PO 4 aqueous solution to 720 parts of ion-exchanged water and heating to a temperature of 60° C., 67.7 parts of 1.0 mol/L-CaCl 2 aqueous solution was added to stabilize the dispersion. An aqueous medium containing the agent was obtained.
・Styrene 78.00 parts ・n-Butyl acrylate 22.00 parts ・Polypropylene glycol #400 diacrylate (APG400) 1.70 parts The above formulation was uniformly dispersed and mixed using an attritor (Nippon Coke Industry Co., Ltd.). .
The obtained monomer composition was heated to a temperature of 60° C., and the following materials were mixed and dissolved therein to obtain a polymerizable monomer composition.
- Polymerization initiator 10.00 parts (t-butyl peroxypivalate (25% toluene solution))
A polymerizable monomer composition was added to an aqueous medium, and stirred at 22,000 rpm for 15 minutes at a temperature of 60° C. in a nitrogen atmosphere with a TK-type homomixer (Tokushu Kika Kogyo Co., Ltd.) for granulation. . After that, the mixture was stirred with a paddle stirring blade, and a polymerization reaction was carried out at a reaction temperature of 70° C. for 300 minutes.
Thereafter, the resulting suspension was cooled to room temperature at a rate of 3° C. per minute, and hydrochloric acid was added to dissolve the dispersant.
・
After pre-mixing the above materials with an FM mixer (manufactured by Nippon Coke Kogyo Co., Ltd.), a twin-screw extruder (trade name: PCM-30, manufactured by Ikegai Ironworks Co., Ltd.) is used to make the melt temperature at the discharge port 150 ° C. The temperature was set and melt-kneaded so that
The resulting kneaded product was cooled, roughly pulverized with a hammer mill, and then finely pulverized with a pulverizer (trade name: Turbo Mill T250, manufactured by Turbo Kogyo Co., Ltd.).
The resulting finely pulverized product was classified using a multi-division classifier utilizing the Coanda effect to obtain toner particles 26 . Tables 2 and 3 show the formulation and physical properties of the toner particles 26 thus obtained.
表中、HDDAは1,6―ヘキサンジオールジアクリレートである。
In the table, HDDA is 1,6-hexanediol diacrylate.
<トナー1の製造例>
100部のトナー粒子1に、一次粒子の個数平均粒径が100nmのゾルゲルシリカ微粒子を0.3部添加し、FMミキサ(日本コークス工業株式会社製)を用い混合した。
その後、さらに一次粒子の個数平均粒径が12nmのシリカ微粒子をヘキサメチルジシラザンで処理をした後シリコーンオイルで処理し、処理後のBET比表面積が200m2/gの疎水性シリカ微粒子0.6部を添加し、同様にFMミキサ(日本コークス工業株式会社製)を用い混合し、トナー1を得た。
<Manufacturing Example of
To 100 parts of
Thereafter, silica fine particles having a primary particle number average particle diameter of 12 nm were further treated with hexamethyldisilazane and then treated with silicone oil, and the BET specific surface area after treatment was 0.6. parts were added and similarly mixed using an FM mixer (manufactured by Nippon Coke Kogyo Co., Ltd.) to obtain
<実施例1>
HP製プリンタ(HP LaserJet Pro M506dn)のプロセススピードを1.3倍となるように改造して評価用電子写真装置とした。
また、トナーカートリッジとしてはCF287Xを用い、トナー1を680g充填し、下記に示す評価を実施した。評価結果を表4に示す。
<Example 1>
An HP printer (HP LaserJet Pro M506dn) was modified to increase the process speed by 1.3 times to obtain an electrophotographic apparatus for evaluation.
In addition, CF287X was used as a toner cartridge, and 680 g of
<評価1:ハーフトーン濃度均一性の評価(低温低湿環境(LL環境)下)>
ハーフトーン濃度均一性は、チャージアップによって現像スリーブ上で帯電分布に差が生じやすく厳しい環境である、低温低湿環境下(温度15.0℃、相対湿度10.0%)にて評価した。
長期耐久試験を想定し、通常よりも印字率が低く、トナー劣化に対して厳しいモードで評価を行った。具体的には、2ドットの横線が印字率1%となる横線パターンを1枚1ジ
ョブとして、計20000枚の耐久試験を行った。
評価紙としてはラフ紙であるCOTTON BOND LIGHT COCKLE(坪量75gLTR 縦279mm横216mm)を使用した。
そして、1枚目、及び20000枚目において、先端余白10mm、横線間隔10mmで、先端余白後に左寄せでベタ黒パッチ(縦30mm×横100mm)を配置し、右側は白画像とした後、ベタ黒パッチの後に、縦229mm×196mmの横孤立ドットで形成したハーフトーン部を有する画像を出力した(ドット印字率15%)。そして20000枚目の画像について以下の評価を行った。
そして該画像のハーフトーン部について、濃度をマクベス反射濃度計(マクベス社製)にて100点測定し、最大値と最小値を求め、その差を求め、以下の判断基準にて評価を行った。C以上を良好と判断した。
[評価基準]
A:濃度差が0.05未満
B:濃度差が0.05以上0.10未満
C:濃度差が0.10以上0.15未満
D:濃度差が0.15以上
<Evaluation 1: Evaluation of halftone density uniformity (under low temperature and low humidity environment (LL environment))>
The halftone density uniformity was evaluated under a low-temperature, low-humidity environment (temperature 15.0° C., relative humidity 10.0%), which is a severe environment where charge-up tends to cause differences in charge distribution on the developing sleeve.
Assuming a long-term endurance test, evaluation was performed in a mode in which the print rate is lower than usual and the toner deterioration is severe. Specifically, a horizontal line pattern with a printing rate of 1% for horizontal lines of 2 dots was set as one job for each sheet, and a durability test was performed on a total of 20,000 sheets.
As the evaluation paper, rough paper COTTON BOND LIGHT COCKLE (basis weight: 75 g LTR, length: 279 mm, width: 216 mm) was used.
Then, on the 1st and 20000th sheets, the top margin is 10 mm and the horizontal line spacing is 10 mm. After the top margin, a solid black patch (30 mm long × 100 mm wide) is placed left aligned, and the right side is a white image, and then solid black. After patching, an image having a halftone portion formed of horizontal isolated dots of 229 mm long by 196 mm was output (dot printing rate 15%). Then, the 20000th image was evaluated as follows.
Then, the density of the halftone portion of the image was measured at 100 points using a Macbeth reflection densitometer (manufactured by Macbeth), the maximum value and the minimum value were obtained, the difference was obtained, and evaluation was performed according to the following criteria. . C or more was judged to be good.
[Evaluation criteria]
A: Density difference less than 0.05 B: Density difference 0.05 to less than 0.10 C: Density difference 0.10 to less than 0.15 D: Density difference 0.15 or more
<評価2:ドット再現性の評価(高温高湿環境(HH環境)下)>
ハーフトーン画像のドット再現性の評価は、トナーの帯電性が低下しやすく、現像性や転写性のムラをひろいやすく厳しい環境である、高温高湿環境下(温度32.5℃相対湿度85.0%)にて行った。
長期耐久試験を想定し、通常よりも印字率が低く、トナー劣化に対して厳しいモードで評価を行った。具体的には、2ドットの横線が印字率1%となる横線パターンを1枚1ジョブとして、計20000枚の耐久試験を行った。
評価紙としてはラフ紙であるCOTTON BOND LIGHT COCKLE(坪量75gLTR 縦279mm横216mm)を使用した。
そして、1枚目、及び20000枚目において、先端余白10mm、横線間隔10mmで、縦259mm×196mmの横孤立ドットで形成したハーフトーン部を有する画像を出力した(ドット印字率15%)。そして20000枚目の画像について以下の評価を行った。
ルーペを用いて該画像の100個の孤立ドットをランダムに観察し、各ドットの短径と長径を測定して長径と短径の比(長径を短径で除した値)を求めた。そして100個の孤立ドットのうち、長径と短径の比の最大値を用いて、以下の基準によりドット再現性を判定した。C以上を良好と判断した。
A.長径と短径の比の最大値が1.10未満
B.長径と短径の比の最大値が1.10以上1.20未満
C.長径と短径の比の最大値が1.20以上1.30未満
D.長径と短径の比の最大値が1.30以上
<Evaluation 2: Evaluation of dot reproducibility (under high temperature and high humidity environment (HH environment))>
Evaluation of the dot reproducibility of the halftone image was conducted under a high temperature and high humidity environment (temperature: 32.5°C, relative humidity: 85.5°C), which is a severe environment in which the chargeability of the toner tends to decrease and unevenness in developing and transferability tends to occur. 0%).
Assuming a long-term endurance test, evaluation was performed in a mode in which the print rate is lower than usual and the toner deterioration is severe. Specifically, a horizontal line pattern in which a horizontal line of 2 dots has a print rate of 1% was set as one job for each sheet, and a durability test was performed on a total of 20,000 sheets.
As the evaluation paper, rough paper COTTON BOND LIGHT COCKLE (basis weight 75 g LTR, length 279 mm, width 216 mm) was used.
Then, on the 1st and 20000th sheets, an image having a halftone portion formed of horizontal isolated dots of 259 mm×196 mm with a tip margin of 10 mm and a horizontal line interval of 10 mm was output (dot printing rate of 15%). Then, the 20000th image was evaluated as follows.
100 isolated dots of the image were randomly observed using a magnifying glass, and the minor axis and major axis of each dot were measured to obtain the ratio of the major axis to the minor axis (the value obtained by dividing the major axis by the minor axis). Then, dot reproducibility was determined according to the following criteria using the maximum value of the ratio of the major axis to the minor axis among the 100 isolated dots. C or more was judged to be good.
A. The maximum value of the ratio of the major axis to the minor axis is less than 1.10B. C. The maximum value of the ratio of the major axis to the minor axis is 1.10 or more and less than 1.20. D. The maximum value of the ratio of the major axis to the minor axis is 1.20 or more and less than 1.30. The maximum value of the ratio of the major axis to the minor axis is 1.30 or more
<評価3:ハーフトーン濃度維持率(高温高湿環境下)>
ハーフトーン画像のハーフトーン濃度維持率の評価は、トナーの帯電性が低下しやすく、ハーフトーン濃度が低下しやすい厳しい環境である、高温高湿環境下(温度32.5℃相対湿度85.0%)にて行った。
長期耐久試験を想定し、通常よりも印字率が低く、トナー劣化に対して厳しいモードで評価を行った。具体的には、2ドットの横線が印字率1%となる横線パターンを1枚1ジョブとして、計20000枚の耐久試験を行った。
評価紙としてはラフ紙であるCOTTON BOND LIGHT COCKLE(坪量75gLTR 縦279mm横216mm)を使用した。
そして、1枚目、及び20000枚目において、先端余白10mm、横線間隔10mmで、縦259mm×196mmの横孤立ドットで形成したハーフトーン部を有する画像を
出力した(ドット印字率15%)。そして1枚目と20000枚目の両方の画像について以下の評価を行った。
そして該画像の1枚目と20,000枚目の両方の画像について、ハーフトーン部の濃度をマクベス反射濃度計(マクベス社製)にて10点ずつ測定し、平均値を各画像のハーフトーン濃度とした。
そして、20000枚目の画像のハーフトーン濃度を1枚目の画像のハーフトーン濃度で割って100倍することにより、ハーフトーン濃度維持率を求め、以下の判断基準にて評価を行った。C以上を良好と判断した。
[評価基準]
A:ハーフトーン濃度維持率が90%以上
B:ハーフトーン濃度維持率が85%以上90%未満
C:ハーフトーン濃度維持率が80%以上85%未満
D:ハーフトーン濃度維持率が80%未満
<Evaluation 3: Halftone density retention rate (under high temperature and high humidity environment)>
Evaluation of the halftone density retention rate of the halftone image is performed under a high temperature and high humidity environment (temperature: 32.5°C, relative humidity: 85.0°C), which is a severe environment in which the chargeability of the toner tends to decrease and the halftone density tends to decrease. %).
Assuming a long-term endurance test, evaluation was performed in a mode in which the print rate is lower than usual and the toner deterioration is severe. Specifically, a horizontal line pattern with a printing rate of 1% for horizontal lines of 2 dots was set as one job for each sheet, and a durability test was performed on a total of 20,000 sheets.
As the evaluation paper, rough paper COTTON BOND LIGHT COCKLE (basis weight: 75 g LTR, length: 279 mm, width: 216 mm) was used.
Then, on the 1st and 20000th sheets, an image having a halftone portion formed of horizontal isolated dots of 259 mm×196 mm with a tip margin of 10 mm and a horizontal line interval of 10 mm was output (dot printing rate of 15%). Then, the following evaluations were made for both the images of the 1st sheet and the 20,000th sheet.
Then, for both the 1st sheet and the 20,000th sheet of the image, the density of the halftone portion was measured by 10 points with a Macbeth reflection densitometer (manufactured by Macbeth), and the average value was the halftone value of each image. concentration.
By dividing the halftone density of the 20,000th image by the halftone density of the first image and multiplying by 100, the halftone density retention rate was obtained and evaluated according to the following criteria. C or more was judged to be good.
[Evaluation criteria]
A: Halftone density retention rate of 90% or more B: Halftone density retention rate of 85% or more and less than 90% C: Halftone density retention rate of 80% or more and less than 85% D: Halftone density retention rate of less than 80%
<評価4:極低温環境におけるハーフトーン濃度均一性の評価(極低温環境下)>
極低温環境におけるハーフトーン濃度均一性は、トナー粒子表面の微小な割れ、内部ひずみが発生しやすい環境である、極低温環境下(温度7.0℃、相対湿度30.0%)にて行った。
耐久試験では、具体的には、2ドットの横線が印字率2%となる横線パターンを1枚1ジョブとして、計20000枚プリントした。
評価紙としてはラフ紙であるCOTTON BOND LIGHT COCKLE(坪量75gLTR 縦279mm横216mm)を使用した。
そして、1枚目、及び20000枚目において、先端余白10mm、横線間隔10mmで、先端余白後に左寄せでベタ黒パッチ(縦30mm×横100mm)を配置し、右側は白画像とした後、ベタ黒パッチの後に、縦229mm×196mmの横孤立ドットで形成したハーフトーン部を有する画像を出力した(ドット印字率15%)。そして20000枚目の画像について以下の評価を行った。
そして該画像のハーフトーン部について、濃度をマクベス反射濃度計(マクベス社製)にて100点測定し、最大値と最小値を求め、その差を求めた、以下の判断基準にて評価を行った。C以上を良好と判断した。
[評価基準]
A:濃度差が0.05未満
B:濃度差が0.05以上0.10未満
C:濃度差が0.10以上0.15未満
D:濃度差が0.15以上
<Evaluation 4: Evaluation of Halftone Density Uniformity in Cryogenic Environment (Under Cryogenic Environment)>
Halftone density uniformity in a cryogenic environment was measured in a cryogenic environment (7.0° C. temperature, 30.0% relative humidity), which is an environment in which minute cracks on the surface of toner particles and internal strain are likely to occur. Ta.
Specifically, in the durability test, a total of 20,000 sheets were printed with a horizontal line pattern having a printing rate of 2% for horizontal lines of 2 dots as one job for each sheet.
As the evaluation paper, rough paper COTTON BOND LIGHT COCKLE (basis weight: 75 g LTR, length: 279 mm, width: 216 mm) was used.
Then, on the 1st and 20000th sheets, the top margin is 10 mm and the horizontal line spacing is 10 mm. After the top margin, a solid black patch (30 mm long × 100 mm wide) is placed left aligned, and the right side is a white image, and then solid black. After patching, an image having a halftone portion formed of horizontal isolated dots of 229 mm long by 196 mm was output (dot printing rate 15%). Then, the 20000th image was evaluated as follows.
Then, the density of the halftone portion of the image was measured at 100 points with a Macbeth reflection densitometer (manufactured by Macbeth), the maximum value and the minimum value were obtained, and the difference was obtained. Evaluation was performed according to the following criteria. Ta. C or more was judged to be good.
[Evaluation criteria]
A: Density difference less than 0.05 B: Density difference 0.05 to less than 0.10 C: Density difference 0.10 to less than 0.15 D: Density difference 0.15 or more
<評価5:極低温環境におけるドット再現性の評価(極低温環境下)>
極低温環境におけるドット再現性は、トナー表面の微小な割れ、内部ひずみが発生しやすい環境である、極低温環境下(温度7.0℃、相対湿度30.0%)にて行った。
耐久試験では、具体的には、2ドットの横線が印字率2%となる横線パターンを1枚1ジョブとして、計20000枚プリントした。
評価紙としてはラフ紙であるCOTTON BOND LIGHT COCKLE(坪量75gLTR 縦279mm横216mm)を使用した。
そして、1枚目、及び20000枚目において、先端余白10mm、横線間隔10mmで、縦259mm×196mmの横孤立ドットで形成したハーフトーン部を有する画像を出力した(ドット印字率15%)。そして20000枚目の画像について以下の評価を行った。
ルーペを用いて該画像の100個の孤立ドットをランダムに観察し、各ドットの短径と長径を測定して長径と短径の比(長径を短径で除した値)を求めた。そして100個の孤立ドットのうち、長径と短径の比の最大値を用いて、以下の基準によりドット再現性を判
定した。C以上を良好と判断した。
A.長径と短径の比の最大値が1.10未満
B.長径と短径の比の最大値が1.10以上1.20未満
C.長径と短径の比の最大値が1.20以上1.30未満
D.長径と短径の比の最大値が1.30以上
<Evaluation 5: Evaluation of dot reproducibility in cryogenic environment (under cryogenic environment)>
The dot reproducibility in an extremely low temperature environment was measured in an extremely low temperature environment (7.0° C. temperature, 30.0% relative humidity), which is an environment in which minute cracks on the toner surface and internal strain are likely to occur.
Specifically, in the durability test, a total of 20,000 sheets were printed with a horizontal line pattern having a printing rate of 2% for horizontal lines of 2 dots as one job for each sheet.
As the evaluation paper, rough paper COTTON BOND LIGHT COCKLE (basis weight: 75 g LTR, length: 279 mm, width: 216 mm) was used.
Then, on the 1st and 20000th sheets, an image having a halftone portion formed of horizontal isolated dots of 259 mm×196 mm with a tip margin of 10 mm and a horizontal line interval of 10 mm was output (dot printing rate of 15%). Then, the 20000th image was evaluated as follows.
100 isolated dots of the image were randomly observed using a magnifying glass, and the minor axis and major axis of each dot were measured to obtain the ratio of major axis to minor axis (the value obtained by dividing the major axis by the minor axis). Then, dot reproducibility was determined according to the following criteria using the maximum value of the ratio of the major axis to the minor axis among the 100 isolated dots. C or more was judged to be good.
A. The maximum value of the ratio of the major axis to the minor axis is less than 1.10B. C. The maximum value of the ratio of the major axis to the minor axis is 1.10 or more and less than 1.20. D. The maximum value of the ratio of the major axis to the minor axis is 1.20 or more and less than 1.30. The maximum value of the ratio of the major axis to the minor axis is 1.30 or more
<評価6:長期放置後のドット再現性の評価(高温高湿環境下)>
高温高湿環境下(温度32.5℃相対湿度85.0%)にて30日間放置したのち、同じ環境においてハーフトーン画像のドット再現性の評価を行った。
高温高湿環境下で長期間放置することで、通常の高温高湿環境下の評価に対してトナーの帯電性が低下しやすく、現像性や転写性のムラをひろいやすい厳しい評価条件である。
耐久試験では、具体的には、2ドットの横線が印字率2%となる横線パターンを1枚1ジョブとして、計10000枚プリントした。
評価紙としてはラフ紙であるCOTTON BOND LIGHT COCKLE(坪量75gLTR 縦279mm横216mm)を使用した。
そして、1枚目、及び10000枚目において、先端余白10mm、横線間隔10mmで、縦259mm×196mmの横孤立ドットで形成したハーフトーン部を有する画像を
出力した(ドット印字率15%)。そして10000枚目の画像について以下の評価を行った。
ルーペを用いて該画像の100個の孤立ドットをランダムに観察し、各ドットの短径と長径を測定して長径と短径の比(長径を短径で除した値)を求めた。そして100個の孤立ドットのうち、長径と短径の比の最大値を用いて、以下の基準によりドット再現性を判定した。C以上を良好と判断した。
A.長径と短径の比の最大値が1.10未満
B.長径と短径の比の最大値が1.10以上1.20未満
C.長径と短径の比の最大値が1.20以上1.30未満
D.長径と短径の比の最大値が1.30以上
<Evaluation 6: Evaluation of dot reproducibility after long-term standing (under high-temperature and high-humidity environment)>
After being left for 30 days in a high-temperature and high-humidity environment (temperature: 32.5° C., relative humidity: 85.0%), halftone image dot reproducibility was evaluated in the same environment.
Leaving the toner in a high-temperature, high-humidity environment for a long period of time tends to lower the chargeability of the toner compared to evaluation in a normal high-temperature, high-humidity environment.
Specifically, in the durability test, a total of 10,000 sheets were printed with a horizontal line pattern having a print rate of 2% for horizontal lines of 2 dots as one job for each sheet.
As the evaluation paper, rough paper COTTON BOND LIGHT COCKLE (basis weight 75 g LTR, length 279 mm, width 216 mm) was used.
Then, on the 1st and 10000th sheets, an image having a halftone portion formed by horizontal isolated dots of 259 mm×196 mm with a tip margin of 10 mm and a horizontal line interval of 10 mm was output (dot printing rate of 15%). The 10000th image was evaluated as follows.
100 isolated dots of the image were randomly observed using a magnifying glass, and the minor axis and major axis of each dot were measured to obtain the ratio of the major axis to the minor axis (the value obtained by dividing the major axis by the minor axis). Then, dot reproducibility was determined according to the following criteria using the maximum value of the ratio of the major axis to the minor axis among the 100 isolated dots. C or more was judged to be good.
A. The maximum value of the ratio of the major axis to the minor axis is less than 1.10B. C. The maximum value of the ratio of the major axis to the minor axis is 1.10 or more and less than 1.20. D. The maximum value of the ratio of the major axis to the minor axis is 1.20 or more and less than 1.30. The maximum value of the ratio of the major axis to the minor axis is 1.30 or more
<評価7:長期放置後のハーフトーン濃度維持率(高温高湿環境下)>
高温高湿環境下(温度32.5℃相対湿度85.0%)にて30日間放置したのち、同じ環境においてハーフトーン画像の濃度維持率の評価を行った。
高温高湿環境下で長期間放置することで、通常の高温高湿環境下の評価に対してトナーの帯電性が低下しやすく、濃度維持率が低下しやすい厳しい評価条件である。
耐久試験では、具体的には、2ドットの横線が印字率2%となる横線パターンを1枚1ジョブとして、計10000枚プリントした。
評価紙としてはラフ紙であるCOTTON BOND LIGHT COCKLE(坪量75gLTR 縦279mm横216mm)を使用した。
そして、1枚目、10000枚目において、先端余白10mm、横線間隔10mmで、縦259mm×196mmの横孤立ドットで形成したハーフトーン部を有する画像を出力した(ドット印字率15%)。そして1枚目と10000枚目の両方の画像について以下の評価を行った。
そして該画像の1枚目と10000枚目の両方の画像について、ハーフトーン部の濃度をマクベス反射濃度計(マクベス社製)にて10点ずつ測定し、平均値を各画像のハーフトーン濃度とした。
そして、10000枚目の画像のハーフトーン濃度を1枚目の画像のハーフトーン濃度で割って100倍することにより、ハーフトーン濃度維持率を求め、以下の判断基準にて評価を行った。C以上を良好と判断した。
[評価基準]
A:ハーフトーン濃度維持率が90%以上
B:ハーフトーン濃度維持率が85%以上90%未満
C:ハーフトーン濃度維持率が80%以上85%未満
D:ハーフトーン濃度維持率が80%未満
<Evaluation 7: Halftone density retention rate after long-term storage (under high-temperature and high-humidity environment)>
After being left for 30 days in a high-temperature and high-humidity environment (temperature: 32.5° C., relative humidity: 85.0%), the density retention rate of the halftone image was evaluated in the same environment.
This is a severe evaluation condition in which the chargeability of the toner tends to decrease and the density retention rate tends to decrease when the toner is left for a long period of time in a high temperature and high humidity environment, as compared to evaluation in a normal high temperature and high humidity environment.
Specifically, in the durability test, a total of 10,000 sheets were printed with a horizontal line pattern having a print rate of 2% for horizontal lines of 2 dots as one job for each sheet.
As the evaluation paper, rough paper COTTON BOND LIGHT COCKLE (basis weight 75 g LTR, length 279 mm, width 216 mm) was used.
Then, on the first sheet and the 10000th sheet, an image having a halftone portion formed of horizontal isolated dots of 259 mm×196 mm with a tip margin of 10 mm and a horizontal line interval of 10 mm was output (dot printing rate of 15%). Then, the following evaluations were made for both the first image and the 10,000th image.
Then, for both the 1st and 10000th images, the density of the halftone portion was measured by 10 points with a Macbeth reflection densitometer (manufactured by Macbeth), and the average value was taken as the halftone density of each image. did.
Then, the halftone density of the 10,000th image was divided by the halftone density of the first image and multiplied by 100 to obtain the halftone density retention rate, which was evaluated according to the following criteria. C or more was judged to be good.
[Evaluation criteria]
A: Halftone density retention rate of 90% or more B: Halftone density retention rate of 85% or more and less than 90% C: Halftone density retention rate of 80% or more and less than 85% D: Halftone density retention rate of less than 80%
<トナー2~26の製造例>
トナー1の製造例において、表3に示すトナー粒子を用いること以外は同様にして、トナー2~26を得た。
<Manufacturing Examples of Toners 2 to 26>
Toners 2 to 26 were obtained in the same manner as in Production Example of
<実施例2~20、比較例1~6>
トナー2~26を用いて、実施例1と同様の評価を実施した。評価結果を表4に示す。なお、以下、実施例8~10、19及び20は、それぞれ参考例8~10、19及び20とする。
<Examples 2 to 20, Comparative Examples 1 to 6>
The same evaluation as in Example 1 was performed using toners 2 to 26. Table 4 shows the evaluation results. Examples 8 to 10, 19 and 20 are hereinafter referred to as Reference Examples 8 to 10, 19 and 20, respectively.
Claims (4)
該結着樹脂が、エーテル構造を有するビニル樹脂を含有し、
該エーテル構造を有するビニル樹脂が、下記式(4)で示される架橋剤で架橋されたビニル樹脂であり、
(式(4)中、m+nは2以上の整数であり、R 1 及びR 4 は独立してH又はCH 3 を表し、R 2 及びR 3 は独立して炭素数2以上12以下の直鎖又は分岐鎖を有する炭化水素基を表す。)
該磁性体が、疎水化処理剤によって処理された疎水化処理磁性体であり、
該疎水化処理剤が下記の式(I)で示される、アルキルトリアルコキシシランカップリング剤を含有し、
C p H 2p+1 -Si-(OC q H 2q+1 ) 3 (I)
(式(I)中、pは8以上16以下の整数を示し、qは1以上3以下の整数を示す。)
該磁性体の蒸気吸着量測定で得た水分吸脱着曲線において下記(1)及び(2)を満たし、
(1) 1.7≦Z≦6.0
(2) Y-X≧0.10
X:吸着曲線における30℃相対湿度10%での水分吸着量(mg/g)
Y:脱着曲線における30℃相対湿度10%での水分吸着量(mg/g)
Z:吸着曲線における30℃相対湿度100%での水分吸着量(mg/g)
透過型電子顕微鏡による該トナーの断面観察において、
該磁性体が、該トナー粒子の断面の輪郭から該断面の重心までの距離の10%以下の領域に、60面積%以上100面積%以下存在し、
透過型電子顕微鏡による該トナーの断面観察において、
該トナー粒子の断面の輪郭から該断面の重心方向へ200nm以下の領域における、該磁性体が占める面積比率をA1としたとき、
該面積比率A1が38%以上85%以下であり、
ナノインデンテーション法で求められるトナーのトナー硬さA(N/m)及びトナー硬さB(N/m)が、下記式(3)を満たし、
X線光電子分光分析により測定される該トナー粒子の表面に存在する炭素元素の存在量(E1)に対する鉄元素の存在量(E2)の比(E2/E1)が、0.00100以下であることを特徴とするトナー。
B/A≧1.20 (3)
(式(3)中、該トナー硬さAは、該トナーを荷重印加速度0.83μN/secの条件で測定した荷重-変位曲線において、縦軸を荷重a(mN)とし、横軸を変位量b(μm)とした場合の、0.00μm以上0.20μm以下の変位領域における、傾きの平均値であり、
該トナー硬さBは、該トナーを荷重印加速度2.50μN/secの条件で測定した荷重-変位曲線において、縦軸を荷重a(mN)とし、横軸を変位量b(μm)とした場合の、0.00μm以上0.20μm以下の変位領域における、傾きの平均値である。) A toner containing toner particles containing a binder resin and a magnetic material,
the binder resin contains a vinyl resin having an ether structure,
The vinyl resin having an ether structure is a vinyl resin crosslinked with a crosslinking agent represented by the following formula (4),
(In formula (4), m+n is an integer of 2 or more, R 1 and R 4 independently represent H or CH 3 , R 2 and R 3 independently represent a straight chain having 2 to 12 carbon atoms or represents a hydrocarbon group having a branched chain.)
The magnetic material is a hydrophobized magnetic material treated with a hydrophobizing agent,
The hydrophobizing agent contains an alkyltrialkoxysilane coupling agent represented by the following formula (I),
C p H 2p+1 -Si-(OC q H 2q+1 ) 3 (I)
(In formula (I), p represents an integer of 8 or more and 16 or less, and q represents an integer of 1 or more and 3 or less.)
satisfying the following (1) and (2) in the moisture adsorption/desorption curve obtained by measuring the vapor adsorption amount of the magnetic material,
(1) 1.7≤Z≤6.0
(2) Y−X≧0.10
X: Water adsorption amount (mg/g) at 30°C and 10% relative humidity in the adsorption curve
Y: Water adsorption amount (mg/g) at 30°C and 10% relative humidity in the desorption curve
Z: Water adsorption amount (mg/g) at 30°C and 100% relative humidity in the adsorption curve
In cross-sectional observation of the toner with a transmission electron microscope,
The magnetic material is present at 60 area % or more and 100 area % or less in a region of 10% or less of the distance from the contour of the cross section of the toner particle to the center of gravity of the cross section,
In cross-sectional observation of the toner with a transmission electron microscope,
When A1 is the area ratio occupied by the magnetic material in the region of 200 nm or less from the contour of the cross section of the toner particle in the direction of the center of gravity of the cross section,
The area ratio A1 is 38% or more and 85% or less,
The toner hardness A (N/m) and the toner hardness B (N/m) of the toner obtained by the nanoindentation method satisfy the following formula (3),
The ratio (E2/E1) of the abundance (E2) of the iron element to the abundance (E1) of the carbon element present on the surface of the toner particles measured by X-ray photoelectron spectroscopy is 0.00100 or less. A toner characterized by:
B/A≧1.20 (3)
(In formula (3), the hardness A of the toner is a load-displacement curve obtained by measuring the toner at a load application speed of 0.83 μN/sec, with the vertical axis representing the load a (mN) and the horizontal axis representing the displacement The average value of the slope in the displacement region of 0.00 μm or more and 0.20 μm or less when the amount is b (μm),
The hardness B of the toner is a load-displacement curve obtained by measuring the toner under the condition of a load application speed of 2.50 μN/sec. is the average value of the slope in the displacement region of 0.00 μm or more and 0.20 μm or less. )
B/A≧1.30 (4) 2. The toner according to claim 1, wherein said toner hardnesses A and B satisfy the following formula (4).
B/A≧1.30 (4)
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