JP7753073B2 - Toner, two-component developer, and method for producing toner - Google Patents
Toner, two-component developer, and method for producing tonerInfo
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Description
本発明は、トナー、2成分現像剤及びトナーの製造方法に関する。 The present invention relates to a toner, a two-component developer, and a method for producing the toner.
電子写真方式を利用した複写機、複合機、プリンタ、ファクシミリ装置等の画像形成装置に使用されるトナー(静電荷像現像用のトナー)は、通常、トナー粒子(トナー母体粒子)の表面に外添剤が付着されている。トナーの製造方法における外添工程では、トナー粒子と外添剤とをヘンシェルミキサ等の粉体混合機で混合することによってトナー粒子の表面に外添剤を付着させる(以下、単に「外添する」ともいう)。 Toner (toner for developing electrostatic images) used in electrophotographic image forming devices such as copiers, multifunction machines, printers, and facsimile machines typically has external additives attached to the surface of the toner particles (toner base particles). In the external addition process of the toner manufacturing method, the toner particles and external additives are mixed in a powder mixer such as a Henschel mixer to adhere the external additives to the surface of the toner particles (hereinafter simply referred to as "externally adding").
近年、トナーの低温定着化が進むなかで、トナー粒子に対して大粒子径(50nm~200nm程度)のシリカ(以下、単に「大シリカ」ともいう)を多く添加することでスペーサー効果を持たせ、耐熱性及び耐久性を確保することが主流となっている。しかしながら、大シリカはスペーサー効果を発揮させるためにトナー粒子表面に弱く付着させると遊離しやすく、遊離した大シリカはクリーニングが困難であるため、クリーニング不良の原因となってしまうという問題がある。反対に、大シリカをトナー粒子表面に強く付着させると、トナー粒子表面に大シリカが埋まり込み、スペーサー効果を失ってしまうという問題がある。このように外添剤としての大シリカの使いこなしは未だ不十分である。 In recent years, as toner has become more easily fixed at lower temperatures, it has become common to add large amounts of silica with a large particle diameter (approximately 50 nm to 200 nm) (hereinafter simply referred to as "large silica") to toner particles to provide a spacer effect and ensure heat resistance and durability. However, if large silica is weakly attached to the surface of toner particles in order to exert its spacer effect, it tends to become detached, and this detached large silica is difficult to clean, which can cause cleaning problems. Conversely, if large silica is strongly attached to the surface of toner particles, it becomes embedded in the surface of the toner particles, losing its spacer effect. As such, the use of large silica as an external additive is still insufficient.
脂肪酸金属塩は、クリーニング性を改善するための外添剤として通常用いられるが、負帯電性であるトナーとは逆極性であり、そのまま添加してしまうと、トナーの帯電性を低下させてしまうという問題がある。また、現像槽内で脂肪酸金属塩が遊離し、現像槽内に堆積することで、現像剤の劣化が促進され、印字面内での画像濃度が不均一になる等の画像不良の原因となってしまうという問題がある。このように、外添剤としての脂肪酸金属塩の使いこなしも未だ不十分である。 Fatty acid metal salts are commonly used as external additives to improve cleaning performance, but because they have the opposite polarity to negatively charged toner, adding them as is can reduce the toner's chargeability. Furthermore, fatty acid metal salts can become liberated in the developer tank and accumulate there, accelerating developer degradation and causing image defects such as uneven image density across the printed surface. As such, the use of fatty acid metal salts as external additives is still insufficient.
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、外添剤として大シリカ及び脂肪酸金属塩を含有するトナーにおいて、ライフを通じて画像濃度の均一性に優れ、ドラムフィルミングを抑制できるトナー、2成分現像剤及びトナーの製造方法を提供することにある。 The present invention was made based on the above circumstances, and its purpose is to provide a toner containing large silica and fatty acid metal salts as external additives, which has excellent image density uniformity throughout its life and can suppress drum filming, as well as a two-component developer and a method for producing the toner.
上記課題を解決するために、本発明は、次のトナー、2成分現像剤及びトナーの製造方法を提供する。 To solve the above problems, the present invention provides the following toner, two-component developer, and toner manufacturing method.
上記課題を解決するためになされた本発明のトナーは、トナー粒子の表面に外添剤が付着したトナーであって、前記外添剤は体積平均粒子径が50nm以上200nm以下のシリカ、及び体積平均粒子径が1.5μm以下の脂肪酸金属塩を含有し、検出限界が0.5μmのフロー式粒子像分析装置で測定した場合の、トナー中における粒子径が2μm以下である超微粉の含有量は15.0個数%以上30.0個数%以下であり、検出限界が0.5μmのフロー式粒子像分析装置で測定した場合の、外添剤除去処理後のトナー中における粒子径が2μm以下である超微粉の含有量は0.1個数%以上10.0個数%以下であることを特徴とする。
The toner of the present invention, which has been made to solve the above-mentioned problems, is a toner having an external additive adhered to the surface of toner particles, and the external additive contains silica having a volume average particle diameter of 50 nm or more and 200 nm or less, and a fatty acid metal salt having a volume average particle diameter of 1.5 μm or less, and is characterized in that, when measured with a flow-type particle image analyzer having a detection limit of 0.5 μm, the content of ultrafine powder having a particle diameter of 2 μm or less in the toner is 15.0 to 30.0 number % ; and when measured with a flow-type particle image analyzer having a detection limit of 0.5 μm, the content of ultrafine powder having a particle diameter of 2 μm or less in the toner after external additive removal treatment is 0.1 to 10.0 number %.
上記の本発明によれば、外添剤としての大シリカ及び脂肪酸金属塩が有するそれぞれの効果を引き出しながらそれぞれの課題を克服できることにより、ライフを通してドラムフィルミングを抑制しながら、現像剤の劣化を抑え良好な現像性を維持し、印字面内での画像濃度が不均一になる等の画像不良を抑制できる。 The present invention described above makes it possible to overcome the challenges inherent in the large silica and fatty acid metal salts used as external additives while leveraging their respective effects. This makes it possible to suppress drum filming throughout the product's life, while also suppressing developer degradation, maintaining good developability, and suppressing image defects such as uneven image density across the printing surface.
上記外添剤除去処理の方法は以下のとおりである。
(外添剤除去処理の方法)
濃度0.2質量%のトリトン水溶液40mlに、トナーを2.0g加えて1分間撹拌し、超音波式ホモジナイザーを用いて40μAで3分間超音波を照射する。超音波照射後3時間放置した水溶液の上澄み液を取り除いた後、沈殿物に純水を約50ml加え5分間撹拌したものを、孔径1μmのメンブレンフィルタを用いて吸引ろ過し、フィルタ上の残渣を一晩真空乾燥させ、外添剤を除去したトナーを得る。
The method for removing the external additives is as follows.
(Method of removing external additives)
2.0 g of toner is added to 40 ml of a 0.2% by mass aqueous Triton solution, stirred for 1 minute, and then irradiated with ultrasonic waves at 40 μA for 3 minutes using an ultrasonic homogenizer. After leaving the solution for 3 hours after ultrasonic irradiation, the supernatant is removed, and then approximately 50 ml of pure water is added to the precipitate, which is stirred for 5 minutes and then suction filtered using a membrane filter with a pore size of 1 μm. The residue on the filter is vacuum dried overnight to obtain a toner from which external additives have been removed.
なお、特許文献1には、トナー粒子の個数粒度分布における、粒子径0.5μm以上2μm以下のトナー粒子の比率や、粒子径2μm超50μm以下のトナー粒子の比率等を規定した静電荷像現像用トナーが開示されているが、本発明の上記構成、後述するような外添剤の凝集体等に関する機序、及び効果については開示も示唆もされていない。 Patent Document 1 discloses a toner for developing electrostatic images in which the ratio of toner particles with a particle diameter of 0.5 μm or more and 2 μm or less, and the ratio of toner particles with a particle diameter of more than 2 μm and 50 μm or less, in the number particle size distribution of the toner particles, are specified. However, it does not disclose or suggest the above-mentioned configuration of the present invention, or the mechanism and effects related to the aggregation of external additives, as described below.
上記課題を解決するためになされた本発明の2成分現像剤は、本発明のトナーと、キャリアとを含むことを特徴とする。 The two-component developer of the present invention, developed to solve the above problems, is characterized by containing the toner of the present invention and a carrier.
上記課題を解決するためになされた本発明のトナーの製造方法は、体積平均粒子径が50nm以上200nm以下のシリカとトナー粒子とを混合することで、当該シリカを前記トナー粒子の表面に付着させる第1外添工程と、脂肪酸金属塩と前記トナー粒子とを混合することで、前記脂肪酸金属塩を前記トナー粒子の表面に付着させる第2外添工程とを含み、前記第1外添工程を行った後に前記第2外添工程を行うことを特徴とする。 The toner manufacturing method of the present invention, which has been devised to solve the above problems, includes a first external addition step in which silica having a volume average particle diameter of 50 nm or more and 200 nm or less is mixed with toner particles to cause the silica to adhere to the surfaces of the toner particles, and a second external addition step in which a fatty acid metal salt is mixed with the toner particles to cause the fatty acid metal salt to adhere to the surfaces of the toner particles, and is characterized in that the second external addition step is performed after the first external addition step.
本発明によると、外添剤として大シリカ及び脂肪酸金属塩を含有するトナーにおいて、ライフを通じて画像濃度の均一性に優れ、ドラムフィルミングを抑制できるトナー、2成分現像剤及びトナーの製造方法を提供することができる。 The present invention provides a toner containing large silica and fatty acid metal salts as external additives, which exhibits excellent uniformity in image density throughout its life and suppresses drum filming, as well as a two-component developer and a method for producing the toner.
本発明はトナー、2成分現像剤及びトナーの製造方法含む。以下、これらについて詳細に説明する。 The present invention includes a toner, a two-component developer, and a method for producing the toner. These are described in detail below.
1.トナー
本発明に係るトナーは、トナー粒子の表面に外添剤が付着したトナーである。さらに必要に応じて、本発明の効果を損なわない範囲において、任意成分を含有していてもよい。トナー粒子の一次粒子の体積平均粒子径は、特に限定されないが、例えば、体積平均粒子径が4μm以上8μm以下のトナー粒子が挙げられる。
1. Toner The toner according to the present invention is a toner having an external additive attached to the surface of the toner particles. If necessary, the toner may further contain optional components within a range that does not impair the effects of the present invention. The volume average particle diameter of the primary particles of the toner particles is not particularly limited, but examples thereof include toner particles having a volume average particle diameter of 4 μm or more and 8 μm or less.
<結着樹脂>
本発明に係るトナーにおける結着樹脂としては、例えば、ポリエステル系樹脂、スチレン-アクリル系樹脂のようなポリスチレン系樹脂、(メタ)アクリル酸エステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、及びエポキシ系樹脂等が挙げられ、これらのうち1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
<Binder resin>
Examples of the binder resin in the toner according to the present invention include polyester resins, polystyrene resins such as styrene-acrylic resins, (meth)acrylic acid ester resins, polyolefin resins, polyurethane resins, and epoxy resins, and one of these may be used alone or two or more may be used in combination.
結着樹脂に用いられるポリエステル樹脂は、通常、2価のアルコール成分及び3価以上の多価アルコール成分から選ばれる1種以上と、2価のカルボン酸及び3価以上の多価カルボン酸から選ばれる1種以上とを、公知の方法により、エステル化反応又はエステル交換反応を介して重縮合反応させることにより得られる。 The polyester resin used as the binder resin is typically obtained by polycondensation reaction via an esterification reaction or transesterification reaction using a known method between one or more dihydric alcohol components and trihydric or higher polyhydric alcohol components and one or more dicarboxylic acids and trihydric or higher polycarboxylic acids.
縮重合反応における条件は、モノマー成分の反応性により適宜設定すればよく、また重合体が好適な物性になった時点で反応を終了させればよい。例えば、反応温度は170~250℃程度、反応圧力は5mmHg~常圧程度である。 Conditions for the condensation polymerization reaction can be set appropriately depending on the reactivity of the monomer components, and the reaction can be terminated when the polymer reaches the desired physical properties. For example, the reaction temperature is approximately 170 to 250°C, and the reaction pressure is approximately 5 mmHg to atmospheric pressure.
2価のアルコール成分としては、例えば、ポリオキシプロピレン(2.2)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(3.3)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(2.0)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(2.0)-ポリオキシエチレン(2.0)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(6)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン等のビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物;エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,2-プロピレングリコール、1,3-プロピレングリコール、1,4-ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,4-ブテンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,4-シクロヘキサンジメタノール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等のジオール類;ビスフェノールA;ビスフェノールAのプロピレン付加物;ビスフェノールAのエチレン付加物;水素添加ビスフェノールA等が挙げられる。 Examples of dihydric alcohol components include alkylene oxide adducts of bisphenol A such as polyoxypropylene (2.2)-2,2-bis(4-hydroxyphenyl)propane, polyoxypropylene (3.3)-2,2-bis(4-hydroxyphenyl)propane, polyoxypropylene (2.0)-2,2-bis(4-hydroxyphenyl)propane, polyoxypropylene (2.0)-polyoxyethylene (2.0)-2,2-bis(4-hydroxyphenyl)propane, and polyoxypropylene (6)-2,2-bis(4-hydroxyphenyl)propane; ethylene glycol Examples include diols such as glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3-propylene glycol, 1,4-butanediol, neopentyl glycol, 1,4-butenediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,4-cyclohexanedimethanol, dipropylene glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, and polytetramethylene glycol; bisphenol A; propylene adducts of bisphenol A; ethylene adducts of bisphenol A; hydrogenated bisphenol A, etc.
3価以上の多価アルコール成分としては、例えば、ソルビトール、1,2,3,6-ヘキサンテトロール、1,4-ソルビタン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、スクロース(蔗糖)、1,2,4-ブタントリオール、1,2,5-ペンタントリオール、グリセロール、2-メチルプロパントリオール、2-メチル-1,2,4-ブタントリオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、1,3,5-トリヒドロキシメチルベンゼン等が挙げられる。 Examples of trihydric or higher polyhydric alcohol components include sorbitol, 1,2,3,6-hexanetetrol, 1,4-sorbitan, pentaerythritol, dipentaerythritol, tripentaerythritol, sucrose (cane sugar), 1,2,4-butanetriol, 1,2,5-pentanetriol, glycerol, 2-methylpropanetriol, 2-methyl-1,2,4-butanetriol, trimethylolethane, trimethylolpropane, and 1,3,5-trihydroxymethylbenzene.
本発明においては、上記の2価のアルコール成分及び3価以上の多価アルコール成分のうち1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。 In the present invention, one of the above dihydric alcohol components and trihydric or higher polyhydric alcohol components may be used alone, or two or more may be used in combination.
2価のカルボン酸として、例えば、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、シクロヘキサンジカルボン酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、マロン酸、n-ドデセニルコハク酸、n-ドデシルコハク酸、n-オクチルコハク酸、イソオクテニルコハク酸、イソオクチルコハク酸、及びこれらの酸無水物、低級アルキルエステル等が挙げられる。 Examples of dicarboxylic acids include maleic acid, fumaric acid, citraconic acid, itaconic acid, glutaconic acid, phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, cyclohexanedicarboxylic acid, succinic acid, adipic acid, sebacic acid, azelaic acid, malonic acid, n-dodecenylsuccinic acid, n-dodecylsuccinic acid, n-octylsuccinic acid, isooctenylsuccinic acid, isooctylsuccinic acid, and their acid anhydrides and lower alkyl esters.
3価以上の多価カルボン酸としては、例えば、1,2,4-ベンゼントリカルボン酸、1,2,5-ベンゼントリカルボン酸、2,5,7-ナフタレントリカルボン酸、1,2,4-ナフタレントリカルボン酸、1,2,4-ブタントリカルボン酸、1,2,5-ヘキサントリカルボン酸、1,3-ジカルボキシル-2-メチル-2-メチレンカルボキシプロパン、1,2,4-シクロヘキサントリカルボン酸、テトラ(メチレンカルボキシル)メタン、1,2,7,8-オクタンテトラカルボン酸、ピロメリット酸、エンポール三量体酸、及びこれらの酸無水物、低級アルキルエステル等が挙げられる。 Examples of trivalent or higher polycarboxylic acids include 1,2,4-benzenetricarboxylic acid, 1,2,5-benzenetricarboxylic acid, 2,5,7-naphthalenetricarboxylic acid, 1,2,4-naphthalenetricarboxylic acid, 1,2,4-butanetricarboxylic acid, 1,2,5-hexanetricarboxylic acid, 1,3-dicarboxyl-2-methyl-2-methylenecarboxypropane, 1,2,4-cyclohexanetricarboxylic acid, tetra(methylenecarboxyl)methane, 1,2,7,8-octanetetracarboxylic acid, pyromellitic acid, empol trimer acid, and their acid anhydrides and lower alkyl esters.
本発明においては、上記の2価のカルボン酸及び3価以上の多価カルボン酸のうち1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。 In the present invention, one of the above dicarboxylic acids and tricarboxylic or higher polycarboxylic acids may be used alone, or two or more of them may be used in combination.
本発明に係るトナー粒子は、結晶性ポリエステル樹脂と非晶性ポリエステル樹脂とを含むことが好ましい。この場合、結晶性ポリエステル樹脂は非晶性ポリエステル樹脂中に分散している。 The toner particles according to the present invention preferably contain a crystalline polyester resin and an amorphous polyester resin. In this case, the crystalline polyester resin is dispersed in the amorphous polyester resin.
本発明において、結晶性樹脂と非晶性樹脂とは、結晶性指数により区別され、結晶性指数が0.6以上1.5以下の範囲にある樹脂を結晶性樹脂とし、結晶性指数が0.6未満であるか又は1.5を超える樹脂を非晶性樹脂とする。結晶性指数が1.5を超える樹脂は非晶性であり、また、結晶性指数が0.6未満である樹脂は結晶性が低く、非晶性部分が多い。 In the present invention, crystalline resins and amorphous resins are distinguished by their crystallinity index. Resins with a crystallinity index in the range of 0.6 to 1.5 are considered crystalline resins, while resins with a crystallinity index of less than 0.6 or greater than 1.5 are considered amorphous resins. Resins with a crystallinity index of more than 1.5 are amorphous, while resins with a crystallinity index of less than 0.6 have low crystallinity and a large amount of amorphous content.
なお、結晶性指数とは、樹脂の結晶化の度合いの指標となる物性であり、軟化点と吸熱の最高ピーク温度の比(軟化点/吸熱の最高ピーク温度)により定義されるものである。ここで、吸熱の最高ピーク温度とは、観測される吸熱ピークのうち、最も高温側にあるピークの温度を指す。結晶性ポリエステル樹脂においては、最高ピーク温度を融点とし、非晶性ポリエステル樹脂においては、最も高温側にあるピークをガラス転移点とする。 The crystallinity index is a physical property that indicates the degree of crystallization of a resin, and is defined as the ratio of the softening point to the highest endothermic peak temperature (softening point/highest endothermic peak temperature). Here, the highest endothermic peak temperature refers to the temperature of the highest endothermic peak observed. For crystalline polyester resins, the highest peak temperature is the melting point, and for amorphous polyester resins, the highest peak temperature is the glass transition point.
結晶化の度合いは、原料モノマーの種類及び比率、並びに製造条件(例えば反応温度、反応時間、冷却速度)等を調整することで制御できる。 The degree of crystallization can be controlled by adjusting the type and ratio of raw material monomers, as well as production conditions (e.g., reaction temperature, reaction time, cooling rate).
(結晶性ポリエステル樹脂)
結晶性ポリエステル樹脂は、結晶性指数が0.6~1.5であるポリエステル樹脂であるが、結晶性指数が0.8~1.2であるポリエステル樹脂が好ましい。また、結晶性ポリエステル樹脂は、例えば、多塩基酸と多価アルコールとを重縮合させることによって得られる。例えば、特開2006-113473号公報に記載されるような公知の方法によって製造することができる。
(Crystalline polyester resin)
The crystalline polyester resin is a polyester resin having a crystallinity index of 0.6 to 1.5, preferably a polyester resin having a crystallinity index of 0.8 to 1.2. The crystalline polyester resin can be obtained, for example, by polycondensation of a polybasic acid and a polyhydric alcohol. For example, it can be produced by a known method such as that described in JP-A-2006-113473.
多価アルコールとしては、エチレングリコール、1,2-プロピレングリコール、1,3-プロピレングリコール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,7-ヘプタンジオール、1,8-オクタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,4-ブテンジオール等が挙げられるが、炭素数2~8の脂肪族ジオール等の、樹脂の結晶性を促進させる多価アルコールを用いることが好ましい。なお、これら多価アルコールは、一種単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。 Examples of polyhydric alcohols include ethylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3-propylene glycol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,7-heptanediol, 1,8-octanediol, neopentyl glycol, and 1,4-butenediol. However, it is preferable to use polyhydric alcohols that promote the crystallinity of the resin, such as aliphatic diols having 2 to 8 carbon atoms. These polyhydric alcohols may be used alone or in combination of two or more.
樹脂の結晶性を高める観点から、多価アルコール中における炭素数2~8の脂肪族ジオールの含有量は、80モル%以上であることが好ましく、また、炭素数2~8の脂肪族ジオールを2種以上用いる場合は、1種の炭素数2~8の脂肪族ジオールの含有量が、多価アルコール中70モル%以上であることが望ましい。 From the perspective of enhancing the crystallinity of the resin, the content of the aliphatic diol having 2 to 8 carbon atoms in the polyhydric alcohol is preferably 80 mol% or more, and when two or more aliphatic diols having 2 to 8 carbon atoms are used, it is desirable that the content of one aliphatic diol having 2 to 8 carbon atoms in the polyhydric alcohol be 70 mol% or more.
多塩基酸としては、フマル酸、アジピン酸、シュウ酸、マロン酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、コハク酸、セバシン酸、アゼライン酸、n-ドデシルコハク酸、n-ドデセニルコハク酸等の炭素数2~30、好ましくは2~8の脂肪族ジカルボン酸;フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸等の芳香族ジカルボン酸;シクロヘキサンジカルボン酸等の脂環式ジカルボン酸;トリメリット酸、ピロメリット酸等の3価以上の多価カルボン酸等が挙げられ、高い結晶化度(結晶性指数)を得るためには、脂肪族ジカルボン酸が好ましく、炭素数2~8の脂肪族ジカルボン酸がさらに好ましい。なお、これら多塩基酸は、一種単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。 Examples of polybasic acids include aliphatic dicarboxylic acids having 2 to 30 carbon atoms, preferably 2 to 8 carbon atoms, such as fumaric acid, adipic acid, oxalic acid, malonic acid, maleic acid, citraconic acid, itaconic acid, glutaconic acid, succinic acid, sebacic acid, azelaic acid, n-dodecylsuccinic acid, and n-dodecenylsuccinic acid; aromatic dicarboxylic acids such as phthalic acid, isophthalic acid, and terephthalic acid; alicyclic dicarboxylic acids such as cyclohexanedicarboxylic acid; and polycarboxylic acids having a valence of 3 or more, such as trimellitic acid and pyromellitic acid. To achieve a high degree of crystallinity (crystallinity index), aliphatic dicarboxylic acids are preferred, and aliphatic dicarboxylic acids having 2 to 8 carbon atoms are even more preferred. These polybasic acids may be used alone or in combination of two or more.
結晶性ポリエステル樹脂の酸価は、5mgKOH/g以上20mgKOH/g以下であることが好ましい。また、結晶性ポリエステル樹脂の水酸基価は、5mgKOH/g以上20mgKOH/g以下であることが好ましい。 The acid value of the crystalline polyester resin is preferably 5 mgKOH/g or more and 20 mgKOH/g or less. Furthermore, the hydroxyl value of the crystalline polyester resin is preferably 5 mgKOH/g or more and 20 mgKOH/g or less.
結晶性ポリエステル樹脂の分子量は、重量平均分子量(Mw)が、5000以上100000以下であるのが好ましく、数平均分子量(Mn)が、3000以上20000以下であるのが好ましい。本発明において、重量平均分子量及び数平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)で測定した値であり、移動相としてクロロホルムが使用され、標準物質にはポリスチレンが使用される。 The molecular weight of the crystalline polyester resin is preferably such that the weight average molecular weight (Mw) is 5,000 or more and 100,000 or less, and the number average molecular weight (Mn) is 3,000 or more and 20,000 or less. In the present invention, the weight average molecular weight and number average molecular weight are values measured by gel permeation chromatography (GPC), using chloroform as the mobile phase and polystyrene as the standard.
(非晶性ポリエステル樹脂)
非晶性ポリエステル樹脂は、結晶性指数が0.6未満であるか又は1.5を超えるポリエステル樹脂であるが、結晶性指数が1.5を超えるポリエステル樹脂の方が好ましい。また、非晶性ポリエステル樹脂は、例えば、多塩基酸と多価アルコールとを重縮合させることによって得られる。
(Amorphous polyester resin)
The amorphous polyester resin is a polyester resin having a crystallinity index of less than 0.6 or more than 1.5, and preferably a polyester resin having a crystallinity index of more than 1.5. The amorphous polyester resin can be obtained, for example, by polycondensation of a polybasic acid and a polyhydric alcohol.
多塩基酸としては、ポリエステル合成用の公知のモノマーを使用でき、例えば、テレフタル酸、イソフタル酸、無水フタル酸、トリメリット酸、無水トリメリット酸、ピロメリット酸、ナフタレンジカルボン酸等の芳香族カルボン酸類、無水マレイン酸、フマル酸、琥珀酸、アルケニル無水琥珀酸、アジピン酸等の脂肪族カルボン酸類、これら多塩基酸のメチルエステル化物等が挙げられる。これら多塩基酸は、一種単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。 The polybasic acid can be any known monomer used in polyester synthesis. Examples include aromatic carboxylic acids such as terephthalic acid, isophthalic acid, phthalic anhydride, trimellitic acid, trimellitic anhydride, pyromellitic acid, and naphthalenedicarboxylic acid; aliphatic carboxylic acids such as maleic anhydride, fumaric acid, succinic acid, alkenyl succinic anhydride, and adipic acid; and methyl esters of these polybasic acids. These polybasic acids may be used alone or in combination of two or more.
多価アルコールとしても、ポリエステル合成用の公知のモノマーを使用でき、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、グリセリン等の脂肪族多価アルコール類、シクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、水添ビスフェノールA等の脂環式多価アルコール類、ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物等の芳香族系ジオール類等が挙げられる。これら多価アルコールは、一種単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。 The polyhydric alcohol may also be a known monomer used in polyester synthesis, such as aliphatic polyhydric alcohols such as ethylene glycol, propylene glycol, butanediol, hexanediol, neopentyl glycol, and glycerin; alicyclic polyhydric alcohols such as cyclohexanediol, cyclohexanedimethanol, and hydrogenated bisphenol A; and aromatic diols such as ethylene oxide adducts of bisphenol A and propylene oxide adducts of bisphenol A. These polyhydric alcohols may be used alone or in combination of two or more.
多塩基酸と多価アルコールとの重縮合反応は、常法に従って実施でき、例えば、有機溶媒の存在下又は非存在下で且つ重縮合触媒(オクチル酸錫等)の存在下に、多塩基酸と多価アルコールとを接触させることによって行われ、生成するポリエステルの酸価や軟化点等が所望の値になったところで反応を終了する。これによって、非晶性ポリエステル樹脂が得られる。多塩基酸の一部に、多塩基酸のメチルエステル化物を用いると、脱メタノール重縮合反応が行われる。この重縮合反応において、多塩基酸と多価アルコールとの配合比や反応率等を適宜変更することによって、例えば、ポリエステルの末端のカルボキシル基含有量を調整でき、延いては得られる非晶性ポリエステル樹脂の特性を変性できる。また、多塩基酸として無水トリメリット酸を用いると、ポリエステルの主鎖中にカルボキシル基を容易に導入することができる。 The polycondensation reaction between a polybasic acid and a polyhydric alcohol can be carried out according to conventional methods. For example, the polybasic acid and the polyhydric alcohol are contacted in the presence or absence of an organic solvent and in the presence of a polycondensation catalyst (e.g., tin octoate). The reaction is terminated when the acid value, softening point, etc. of the resulting polyester reach the desired values. This results in an amorphous polyester resin. If a methyl ester of a polybasic acid is used as part of the polybasic acid, a demethanol polycondensation reaction occurs. In this polycondensation reaction, by appropriately changing the blending ratio and reaction rate of the polybasic acid and polyhydric alcohol, for example, the content of carboxyl groups at the polyester terminals can be adjusted, thereby modifying the properties of the resulting amorphous polyester resin. Furthermore, using trimellitic anhydride as the polybasic acid allows for easy introduction of carboxyl groups into the polyester main chain.
また、多塩基酸と多価アルコールとの重縮合反応は、通常150℃~300℃、好ましくは170℃~280℃程度の温度条件下で行われる。さらに、上記重縮合反応は、常圧下、減圧下又は加圧下で行うことができるが、重縮合反応の進行を物性値(例えば酸価、融点等)や反応機の撹拌トルク又は動力値で追いながら、系内の圧力を適宜調整するのが望ましい。 The polycondensation reaction between polybasic acids and polyhydric alcohols is typically carried out at temperatures between 150°C and 300°C, preferably between 170°C and 280°C. The polycondensation reaction can be carried out under normal pressure, reduced pressure, or increased pressure. It is desirable to adjust the pressure within the system appropriately while monitoring the progress of the polycondensation reaction by monitoring physical properties (e.g., acid value, melting point, etc.) and the stirring torque or power value of the reactor.
非晶性ポリエステル樹脂の酸価は、10KOHmg/g以上30KOHmg/g以下が好ましく、15KOHmg/g以上25KOHmg/g以下がより好ましい。 The acid value of the amorphous polyester resin is preferably 10 KOHmg/g or more and 30 KOHmg/g or less, and more preferably 15 KOHmg/g or more and 25 KOHmg/g or less.
非晶性ポリエステル樹脂の重量平均分子量(Mw)は、5000以上50000以下が好ましく、数平均分子量(Mn)としては、1000以上10000以下が好ましい。本発明において、重量平均分子量及び数平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)で測定した値であり、移動相としてテトラヒドロフラン(THF)が使用され、標準物質にはポリスチレンが使用される。 The weight average molecular weight (Mw) of the amorphous polyester resin is preferably 5,000 or more and 50,000 or less, and the number average molecular weight (Mn) is preferably 1,000 or more and 10,000 or less. In the present invention, the weight average molecular weight and number average molecular weight are values measured by gel permeation chromatography (GPC), using tetrahydrofuran (THF) as the mobile phase and polystyrene as the standard.
非晶性ポリエステル樹脂のガラス転移温度(Tg)は、55℃以上70℃以下が好ましい。 The glass transition temperature (Tg) of the amorphous polyester resin is preferably 55°C or higher and 70°C or lower.
<ワックス>
本発明に係るトナー粒子は、離型剤としてワックスを含む。ワックスは、電子写真分野で用いられるワックスを使用できる。例えば、合成エステルワックス、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、フィッシャートロプシュワックス、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、カルナウバワックス等を使用できる。これらのうち1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。トナー粒子中のワックスの含有量は特に限定されないが、0.5~10質量%であるのが好ましい。
<Wax>
The toner particles according to the present invention contain a wax as a release agent. The wax may be a wax commonly used in the field of electrophotography. For example, synthetic ester wax, paraffin wax, microcrystalline wax, Fischer-Tropsch wax, polyethylene wax, polypropylene wax, carnauba wax, etc. may be used. One of these may be used alone, or two or more may be used in combination. The wax content in the toner particles is not particularly limited, but is preferably 0.5 to 10% by mass.
<その他の内添剤>
さらに、本発明に係るトナー粒子は、着色剤や帯電制御剤等を含み得る。外添剤以外の成分はまとめて内添剤とも呼ばれる。着色剤としては、電子写真分野で用いられる有機系染料、有機系顔料、無機系染料、無機系顔料等を使用できる。帯電制御剤としては、電子写真分野で用いられる正電荷制御用及び負電荷制御用の帯電制御剤を使用できる。
<Other internal additives>
Furthermore, the toner particles according to the present invention may contain a colorant, a charge control agent, etc. Components other than external additives are collectively referred to as internal additives. As the colorant, organic dyes, organic pigments, inorganic dyes, inorganic pigments, etc. used in the field of electrophotography can be used. As the charge control agent, charge control agents for positive charge control and negative charge control used in the field of electrophotography can be used.
<外添剤>
本発明において外添剤は、体積平均粒子径が50nm以上200nm以下のシリカ(本発明における「大シリカ」)、及び体積平均粒子径が1.5μm以下の脂肪酸金属塩を含有する。そして、検出限界が0.5μmのフロー式粒子像分析装置で測定した場合の、本発明のトナー中における粒子径が2μm以下である超微粉の含有量は15.0個数%以上30.0個数%以下である。また、検出限界が0.5μmのフロー式粒子像分析装置で測定した場合の、外添剤除去処理後のトナー中における粒子径が2μm以下である超微粉の含有量は0.1個数%以上10.0個数%以下である。なお、検出限界が0.5μmのフロー式粒子像分析装置で測定した場合の「トナー中における粒子径が2μm以下である超微粉」は、トナー粒子としての超微粉のみではなく、トナー中に存在する外添剤の凝集体等を含めたものを意味する。
<External additives>
In the present invention, the external additive contains silica having a volume average particle diameter of 50 nm to 200 nm ("large silica" in the present invention) and a fatty acid metal salt having a volume average particle diameter of 1.5 μm or less. When measured using a flow-type particle image analyzer with a detection limit of 0.5 μm , the content of ultrafine powder having a particle diameter of 2 μm or less in the toner of the present invention is 15.0 to 30.0 number %. When measured using a flow-type particle image analyzer with a detection limit of 0.5 μm, the content of ultrafine powder having a particle diameter of 2 μm or less in the toner after external additive removal treatment is 0.1 to 10.0 number %. When measured using a flow-type particle image analyzer with a detection limit of 0.5 μm , "ultrafine powder having a particle diameter of 2 μm or less in the toner" refers not only to ultrafine powder as toner particles but also to aggregates of external additives present in the toner.
また、本発明における外添剤除去処理の方法は以下のとおりである。
-外添剤除去処理の方法-
濃度0.2質量%のトリトン水溶液40mlに、トナーを2.0g加えて1分間撹拌し、超音波式ホモジナイザーを用いて40μAで3分間超音波を照射する。超音波照射後3時間放置した水溶液の上澄み液を取り除いた後、沈殿物に純水を約50ml加え5分間撹拌したものを、孔径1μmのメンブレンフィルタを用いて吸引ろ過し、フィルタ上の残渣を一晩真空乾燥させ、外添剤を除去したトナーを得る。
The method for removing external additives in the present invention is as follows.
- Method for removing external additives -
2.0 g of toner is added to 40 ml of a 0.2% by mass aqueous Triton solution, stirred for 1 minute, and then irradiated with ultrasonic waves at 40 μA for 3 minutes using an ultrasonic homogenizer. After leaving the solution for 3 hours after ultrasonic irradiation, the supernatant is removed, and then approximately 50 ml of pure water is added to the precipitate, which is stirred for 5 minutes and then suction filtered using a membrane filter with a pore size of 1 μm. The residue on the filter is vacuum dried overnight to obtain a toner from which external additives have been removed.
外添剤をこのような構成とすることで、外添剤としての大シリカ及び脂肪酸金属塩が有するそれぞれの効果を引き出しながらそれぞれの課題を克服できることにより、ライフを通してドラムフィルミングを抑制しながら、現像剤の劣化を抑え良好な現像性を維持し、印字面内での画像濃度が不均一になる等の画像不良を抑制できる。 By configuring the external additive in this way, it is possible to overcome the challenges of each of the large silica and fatty acid metal salts used as external additives while taking advantage of their respective effects. This suppresses drum filming throughout the product's life, while also reducing developer degradation, maintaining good developability, and reducing image defects such as uneven image density across the printed surface.
上記のように、トナー中における超微粉の含有量が15.0個数%以上30.0個数%以下であり、外添剤除去処理後のトナー中における超微粉の含有量が0.1個数%以上10.0個数%以下であることは、トナーにおける大シリカの凝集体の割合が比較的多く、且つトナー粒子表面に対する大シリカの付着度合いが弱いことを意味する。これにより、感光体ドラム表面のワックス等によるフィルミングを、大シリカの凝集体が上手く削り取ることができる。その結果、本発明のトナーはライフを通してドラムフィルミングを抑制することができる。このような観点から、(外添剤除去処理前の)トナー中における超微粉の含有量は18.0個数%以上25.0個数%以下であることがより好ましい。また、外添剤除去処理後のトナー中における超微粉の含有量は0.1個数%以上7.0個数%以下であることがより好ましい。 As described above, the ultrafine powder content in the toner is 15.0 to 30.0 percent by number, and the ultrafine powder content in the toner after external additive removal is 0.1 to 10.0 percent by number. This means that the proportion of large silica aggregates in the toner is relatively high, and the degree of adhesion of the large silica to the toner particle surface is weak. This allows the large silica aggregates to effectively scrape off filming caused by wax or the like on the photoreceptor drum surface. As a result, the toner of the present invention can suppress drum filming throughout its life. From this perspective, it is more preferable that the ultrafine powder content in the toner (before external additive removal) be 18.0 to 25.0 percent by number. Furthermore, it is more preferable that the ultrafine powder content in the toner after external additive removal is 0.1 to 7.0 percent by number.
本発明のトナーはこのような超微粉に関する構成を有することでシリカ単体での遊離物も多くなるが、外添剤として体積平均粒子径が1.5μm以下の脂肪酸金属塩を含有することにより、脂肪酸金属塩とシリカとの帯電的な吸着力により、感光体ドラム表面を走行するクリーニングブレード上で上手く脂肪酸金属塩に吸着されクリーニングされる。また、外添剤の凝集体ではなくトナー粒子としての超微粉(以下、単にトナー超微粉ともいう)が存在すると、その表面積の大きさにより過帯電するため、選択的に現像されにくく現像槽に滞留してしまうという問題があるが、本発明のトナーでは、帯電的に逆極性である脂肪酸金属塩が適度に超微粉の過帯電を抑制することにより、超微粉の現像槽での滞留を抑制できる。延いては、長期にわたり現像剤の劣化を抑え良好な現像性を維持し、印字面内での画像濃度が不均一になる等の画像不良を抑制できる。 The toner of the present invention, due to its ultrafine powder composition, produces a large amount of free silica alone. However, by incorporating a fatty acid metal salt with a volume average particle diameter of 1.5 μm or less as an external additive, the charge-generating adhesive force between the fatty acid metal salt and silica allows the fatty acid metal salt to be adsorbed to the silica and cleaned by the cleaning blade moving over the photoreceptor drum surface. Furthermore, when ultrafine powder is present as toner particles (hereinafter simply referred to as toner ultrafine powder) rather than as aggregates of external additives, its large surface area can cause overcharging, making it difficult to selectively develop and resulting in retention in the developer tank. However, in the toner of the present invention, the fatty acid metal salt, which has the opposite charge polarity, appropriately suppresses overcharging of the ultrafine powder, thereby preventing retention of the ultrafine powder in the developer tank. This ultimately suppresses developer degradation, maintaining good developability over the long term and suppressing image defects such as uneven image density across the printed surface.
本発明のトナーにおける脂肪酸金属塩は、体積平均粒子径が0.3μm以上1.5μm以下であることが好ましく、0.5μm以上1.0μm以下であることがより好ましい。脂肪酸金属塩の体積平均粒子径を上記範囲内とすることで、上述した脂肪酸金属塩による効果をより発揮することができる。脂肪酸金属塩の体積平均粒子径が0.3μm未満の場合、大シリカを吸着する効果が小さくなる。 The fatty acid metal salt in the toner of the present invention preferably has a volume average particle diameter of 0.3 μm or more and 1.5 μm or less, and more preferably 0.5 μm or more and 1.0 μm or less. By keeping the volume average particle diameter of the fatty acid metal salt within the above range, the effects of the fatty acid metal salt described above can be more effectively exerted. If the volume average particle diameter of the fatty acid metal salt is less than 0.3 μm, the effect of adsorbing large silica will be reduced.
また、上述した大シリカによる効果の観点から、本発明のトナーにおける大シリカは体積平均粒子径が50nm以上200nm以下であって、75nm以上150nm以下であることがより好ましい。 Furthermore, from the viewpoint of the effects of the large silica described above, it is preferable that the large silica in the toner of the present invention has a volume average particle diameter of 50 nm or more and 200 nm or less, and more preferably 75 nm or more and 150 nm or less.
本発明のトナーにあっては、下記方法で行われる外添剤付着強度試験における、脂肪酸金属塩の非付着率が40%以上90%以下であることが好ましく、脂肪酸金属塩の強付着率が25%以下であることが好ましい。脂肪酸金属塩の非付着率は50%以上70%以下であることがより好ましく、脂肪酸金属塩の強付着率は5%以上20%以下であることがより好ましい。
-外添剤付着強度試験の方法-
トナーの試料1gに対し蛍光X線分析装置を用いて外添剤由来の元素の強度を測定し、強付着率を下記式(1)、非付着率を下記式(2)にて算出する。
(試料1における強度)/(試料0における強度)×100 ・・・(1)
100-(試料2における強度)/(試料0における強度)×100 ・・・(2)
式中の、試料0は上記外添剤除去処理前のトナーを、試料1は上記外添剤除去処理後のトナーを、試料2は上記外添剤除去処理から超音波を照射する工程を除いた処理を行ったトナーを示す。
In the toner of the present invention, in an external additive adhesion strength test performed by the following method, the non-adhesion rate of the fatty acid metal salt is preferably 40% to 90% and the strong adhesion rate of the fatty acid metal salt is preferably 25% or less, more preferably 50% to 70% and the strong adhesion rate of the fatty acid metal salt is more preferably 5% to 20%.
- Method for testing the adhesion strength of external additives -
The intensity of elements derived from the external additives is measured for 1 g of a toner sample using a fluorescent X-ray analyzer, and the strong adhesion rate and non-adhesion rate are calculated using the following formula (1) and formula (2), respectively.
(Intensity in sample 1)/(Intensity in sample 0)×100 (1)
100 - (Intensity in Sample 2) / (Intensity in Sample 0) × 100 (2)
In the formula, sample 0 represents the toner before the external additive removal treatment, sample 1 represents the toner after the external additive removal treatment, and sample 2 represents the toner that has been subjected to the external additive removal treatment excluding the ultrasonic irradiation step.
脂肪酸金属塩は、感光体ドラムとクリーニングブレードとのニップ部に存在させることが重要であるため、トナー粒子に比較的弱く付着させる必要がある。しかしながら付着強度が弱すぎて非付着率が極端に高くなってしまうと、現像槽での脂肪酸金属塩の脱離が多くなりすぎてしまう。そのため、適度に現像槽中でトナー粒子から脂肪酸金属塩が脱離すれば、トナー超微粉の過帯電を抑制する効果を発揮して、トナー超微粉の過帯電による現像性の低下を抑制し、ライフを通じて現像性の悪化を防ぐという効果を発揮することができる一方、トナー粒子からの脂肪酸金属塩の脱離量が多くなりすぎると、脂肪酸金属塩の凝集や、トナーの凝集の原因となり、画像不良の原因となってしまう。このような機序により、本発明のトナーにおいては、脂肪酸金属塩の上記外添剤付着強度試験による非付着率及び強付着率を上記範囲内とすることで、ドラムフィルミングを抑制する効果を最大限に発揮しながら、現像性を悪化させず、むしろトナー超微粉の過帯電を抑制することにより現像性を長期にわたり良好に維持し、印字面内での画像濃度が不均一になる等の画像不良を抑制できる。 Because it is important for the fatty acid metal salt to be present in the nip between the photosensitive drum and the cleaning blade, it must adhere relatively weakly to the toner particles. However, if the adhesion strength is too weak and the non-adhesion rate is extremely high, too much fatty acid metal salt will detach in the developer tank. Therefore, if the fatty acid metal salt detaches from the toner particles in the developer tank at an appropriate level, it will be effective in suppressing overcharging of the ultrafine toner powder, suppressing deterioration of developability due to overcharging of the ultrafine toner powder and preventing deterioration of developability throughout the toner's life. On the other hand, if the amount of fatty acid metal salt detached from the toner particles is too great, it can cause aggregation of the fatty acid metal salt and toner, resulting in poor image quality. Due to this mechanism, in the toner of the present invention, by keeping the non-adhesion rate and strong adhesion rate of the fatty acid metal salt in the above-mentioned external additive adhesion strength test within the above ranges, the toner maximizes the drum filming suppression effect without deteriorating developability. Rather, by suppressing overcharging of the ultrafine toner powder, good developability can be maintained over the long term, and image defects such as uneven image density within the printed surface can be suppressed.
本発明のトナーにあっては、脂肪酸金属塩の含有量が、トナー粒子100質量部に対して0.05質量部以上0.50質量部以下であることが好ましく、0.1質量部以上0.3質量部以下であることがより好ましい。脂肪酸金属塩の含有量が0.05質量部未満の場合、ドラムフィルミングを抑制する効果が十分に得られないおそれがある。脂肪酸金属塩の含有量が0.50質量部を超える場合、現像槽中での脂肪酸金属塩の遊離量が多くなり、トナー帯電量の低下によりトナーが現像剤に混ざりこみにくくなるため、現像性が悪化し、印字面内での画像濃度が不均一になる等の画像不良が発生しやすい。 In the toner of the present invention, the content of fatty acid metal salt is preferably 0.05 to 0.50 parts by weight, and more preferably 0.1 to 0.3 parts by weight, per 100 parts by weight of toner particles. If the content of fatty acid metal salt is less than 0.05 parts by weight, the effect of suppressing drum filming may not be sufficient. If the content of fatty acid metal salt exceeds 0.50 parts by weight, the amount of fatty acid metal salt liberated in the developer tank increases, and the toner charge decreases, making it difficult for the toner to mix into the developer. This deteriorates developability and makes image defects such as uneven image density across the printed surface more likely to occur.
本発明のトナーにあっては、上記外添剤付着強度試験における、大シリカの非付着率が0%以上10%以下であることが好ましく、大シリカの強付着率が40%以上73%以下であることが好ましい。大シリカの非付着率は1%以上5%以下であることがより好ましく、大シリカの強付着率は55%以上70%以下であることがより好ましい。大シリカの非付着率及び強付着率を上記範囲内とすることで、大シリカとしての役割であるスペーサー効果を発揮でき、良好な現像性を実現できる。大シリカの非付着率が10%を超える場合や大シリカの強付着率が40%未満である場合には、外添剤のトナー粒子に対する付着強度が弱いため、現像槽内での撹拌により大シリカが遊離し、キャリア汚染を加速させて現像剤が劣化することで、トナーの混ざりこみ不良による印字面内での画像濃度が不均一になる等の画像不良を引き起こしてしまう。大シリカの強付着率が73%を超える場合、大シリカが強くトナー粒子に付着しすぎており、大シリカがトナー粒子表面に埋まり込んでいるため、大シリカ本来のスペーサー効果を発揮することができない。 In the toner of the present invention, the non-adhesion rate of large silica in the above-mentioned external additive adhesion strength test is preferably 0% to 10% and the strong adhesion rate of large silica is preferably 40% to 73%. It is more preferable that the non-adhesion rate of large silica is 1% to 5% and the strong adhesion rate of large silica is 55% to 70%. By keeping the non-adhesion rate and strong adhesion rate of large silica within the above ranges, the spacer effect that large silica plays can be exerted and good developability can be achieved. If the non-adhesion rate of large silica exceeds 10% or the strong adhesion rate of large silica is less than 40%, the adhesion strength of the external additive to the toner particles is weak, and the large silica is liberated by agitation in the developer tank, accelerating carrier contamination and degrading the developer, resulting in image defects such as uneven image density across the printed surface due to poor toner mixing. If the strong adhesion rate of large silica exceeds 73%, the large silica adheres too strongly to the toner particles and becomes embedded in the surface of the toner particles, preventing the large silica from exerting its inherent spacer effect.
本発明のトナーにおける大シリカは、体積平均粒子径が50nm以上200nm以下のシリカであり、より好ましくは75nm以上150nm以下である。大シリカの体積平均粒子径を上記範囲内とすることで、本発明の効果を発揮するのに適切な大シリカの非付着率及び強付着率とすることができる。 The large silica in the toner of the present invention has a volume average particle diameter of 50 nm or more and 200 nm or less, and more preferably 75 nm or more and 150 nm or less. By ensuring that the volume average particle diameter of the large silica is within the above range, the non-adhesion rate and strong adhesion rate of the large silica can be achieved appropriately to achieve the effects of the present invention.
本発明のトナーにあっては、外添剤が、上述した大シリカ及び脂肪酸金属塩に加えて、体積平均粒子径が15nm以下のシリカ(以下、小シリカともいう)を含有することが好ましい。外添剤が小シリカを含有することで、トナー粒子の流動性を適度に向上させることができ、最適な外添剤の付着強度を得られやすくなる。 In the toner of the present invention, the external additive preferably contains, in addition to the large silica and fatty acid metal salt described above, silica having a volume average particle diameter of 15 nm or less (hereinafter also referred to as small silica). By containing small silica in the external additive, the fluidity of the toner particles can be appropriately improved, making it easier to obtain optimal adhesion strength of the external additive.
本発明のトナーにあっては、トナーが含有する超微粉(検出限界が0.5μmのフロー式粒子像分析装置で測定した場合の粒子径が2μm以下であるもの)中における、粒子径が1μm以下であるものの個数割合が50%以上であることが好ましく、55%以上65%以下であることがより好ましい。通常トナーの粒度分布は正規分布に近い形をとるため、2μm以下の粒子径となる領域では、1μm以下の粒子数よりも、1μm以上2μm以下の範囲の粒子数の方が多い。しかしながら、大シリカの凝集体が比較的多くなるように外添状態を制御したトナーの場合、その凝集体が1μm以下となるものが多いために、トナーの粒度分布としても、1μm以下の粒子数が比較的多い状態となる。つまり、トナーが含有する超微粉の内、1μm以下の個数割合が50%以上であることは、大シリカの凝集体が比較的多い状態であることを意味しており、本発明の効果(ライフを通じて画像濃度の均一性に優れ、ドラムフィルミングを抑制できるという効果)をより高めることができる。
In the toner of the present invention, the percentage of particles with a diameter of 1 μm or less among the ultrafine powder (particles with a diameter of 2 μm or less as measured by a flow particle image analyzer with a detection limit of 0.5 μm ) contained in the toner is preferably 50% or more, and more preferably 55% to 65%. Since the particle size distribution of a normal toner is generally close to a normal distribution, in the region of particle diameters of 2 μm or less, the number of particles in the range of 1 μm to 2 μm is greater than the number of particles with a diameter of 1 μm or less. However, in the case of a toner in which the external additive state is controlled to produce a relatively large number of large silica aggregates, many of these aggregates are 1 μm or less, and therefore the particle size distribution of the toner also shows a relatively large number of particles with a diameter of 1 μm or less. In other words, a percentage of 1 μm or less among the ultrafine powder contained in the toner is 50% or more, which means that there are a relatively large number of large silica aggregates, thereby further enhancing the effects of the present invention (excellent uniformity of image density throughout the toner's life and suppression of drum filming).
2.トナーの製造方法
本発明に係るトナーの製造方法としては、結着樹脂、ワックス及び着色剤を含むトナー原料を混練することにより混練物を生成する混練工程S1と、混練工程S1にて生成した混練物を粉砕してトナー粒子を生成する粉砕工程S2と、粉砕工程S2にて生成したトナー粒子を分級する分級工程S3と、分級工程S3にて分級した分級後のトナー粒子に外添剤を添加する外添工程S4とを含む製造方法が挙げられる。
2. Toner Manufacturing Method An example of a toner manufacturing method according to the present invention includes a kneading step S1 of kneading toner raw materials including a binder resin, a wax, and a colorant to produce a kneaded mixture, a pulverizing step S2 of pulverizing the kneaded mixture produced in the kneading step S1 to produce toner particles, a classification step S3 of classifying the toner particles produced in the pulverizing step S2, and an external addition step S4 of adding an external additive to the toner particles classified in the classification step S3.
(混練工程S1)
混練工程S1では、トナー粒子の原料となる結着樹脂、ワックス、着色剤及び帯電制御剤を、ヘンシェルミキサ等の混合機で混合したのち、混練機を用いてこれらを混練して混練物を得る。混練は、結着樹脂の軟化点以上、熱分解温度未満の温度に加熱して行われる。これにより、結着樹脂が溶融又は軟化され、結着樹脂中に着色剤、ワックス及び帯電制御剤等を分散させることができる。混練時の具体的な加熱温度としては、例えば80℃以上200℃以下であることが好ましく、さらには100℃以上150℃以下であることが好ましい。混練機には、ニーダ、二軸押出機、二本ロールミル、三本ロールミル及びラボブラストミル等の混練機を用いることができる。このような混練機としては、例えば、TEM-100B(商品名、東芝機械株式会社製)、PCM-65、PCM-65/87、PCM-30(以上いずれも商品名、株式会社池貝製)等の一軸又は二軸のエクストルーダ、ニーデックス(商品名、三井鉱山株式会社製)等のオープンロール方式の混練機等を挙げることができる。また、複数の混練機を用いて混練工程を行っても構わない。
(Kneading step S1)
In the kneading step S1, the raw materials for the toner particles, namely, a binder resin, a wax, a colorant, and a charge control agent, are mixed in a mixer such as a Henschel mixer, and then kneaded using a kneader to obtain a kneaded mixture. The kneading is performed by heating to a temperature equal to or higher than the softening point of the binder resin and lower than its thermal decomposition temperature. This melts or softens the binder resin, allowing the colorant, wax, charge control agent, and the like to be dispersed in the binder resin. The specific heating temperature during kneading is preferably, for example, 80°C or higher and 200°C or lower, and more preferably 100°C or higher and 150°C or lower. Examples of kneading machines that can be used include a kneader, a twin-screw extruder, a two-roll mill, a three-roll mill, and a lab blast mill. Examples of such kneaders include single- or twin-screw extruders such as TEM-100B (trade name, manufactured by Toshiba Machine Co., Ltd.), PCM-65, PCM-65/87, and PCM-30 (all of which are trade names, manufactured by Ikegai Corporation), and open-roll type kneaders such as Kneadex (trade name, manufactured by Mitsui Mining Co., Ltd.). The kneading step may also be carried out using a plurality of kneaders.
(粉砕工程S2)
粉砕工程S2では、混練工程S1で得られた混練物を冷却する等して固化し、その固化物を粗砕して粗砕物を得る。粗砕のための粉砕機としては、例えばスピードミル、ハンマーミル又はカッターミル等を用いることができる。その後、粗砕物に対して微粉砕を行う(微粉砕工程)。微粉砕工程では、例えば、超音速ジェット気流を利用して粉砕するジェット式粉砕機や、高速で回転する回転子(ロータ)と固定子(ライナ)との間に形成される空間に上記の粗砕物を導入して粉砕する衝撃式粉砕機等を用いることができる。なお、以下の分級工程S3を行わず、粉砕工程S2で得られた微粉砕粒子群をトナー粒子として回収してもよい。
(Crushing process S2)
In the pulverization step S2, the kneaded material obtained in the kneading step S1 is solidified by cooling or the like, and the solidified material is roughly crushed to obtain a coarsely crushed material. A speed mill, a hammer mill, a cutter mill, or the like can be used as a crusher for the coarse crushing. The coarsely crushed material is then finely crushed (fine crushing step). In the fine crushing step, for example, a jet-type crusher that uses a supersonic jet stream to crush the coarsely crushed material, or an impact-type crusher that introduces the coarsely crushed material into a space formed between a rotor and a stator (liner) rotating at high speed can be used. The finely crushed particle group obtained in the pulverization step S2 may be collected as toner particles without performing the classification step S3 described below.
(分級工程S3)
分級工程S3では、粉砕工程S2で得られた微粉砕粒子群を、分級機を用いて分級し、4μm以上8μm以下の体積平均粒子径を有する微粒子群を得る。分級機としては、例えば旋回式風力分級機(ロータリー式風力分級機)等を用いることができる。
(Classification process S3)
In the classification step S3, the finely pulverized particles obtained in the pulverization step S2 are classified using a classifier to obtain fine particles having a volume average particle size of 4 μm to 8 μm. As the classifier, for example, a rotary air classifier or the like can be used.
(外添工程S4)
外添工程S4では、分級工程S3で得られた微粒子群(トナー粒子)と、外添剤とを混合機を用いて混合し、各微粒子表面に外添剤を付着させて得られたものがトナー粒子群であり、これをトナー(外添トナー)として回収する。
(External addition step S4)
In the external addition step S4, the fine particle group (toner particles) obtained in the classification step S3 is mixed with an external additive using a mixer, and the external additive is attached to the surface of each fine particle to obtain a toner particle group, which is then recovered as toner (externally added toner).
外添工程S4は、体積平均粒子径が50nm以上200nm以下のシリカとトナー粒子とを混合することで、当該シリカをトナー粒子の表面に付着させる第1外添工程と、体積平均粒子径が1.5μm以下の脂肪酸金属塩とトナー粒子とを混合することで、当該脂肪酸金属塩をトナー粒子の表面に付着させる第2外添工程とを含む。 The external addition process S4 includes a first external addition process in which silica having a volume average particle diameter of 50 nm or more and 200 nm or less is mixed with the toner particles to cause the silica to adhere to the surfaces of the toner particles, and a second external addition process in which a fatty acid metal salt having a volume average particle diameter of 1.5 μm or less is mixed with the toner particles to cause the fatty acid metal salt to adhere to the surfaces of the toner particles.
本発明のトナーの製造方法においては、第1外添工程を行った後に、第2外添工程を行うことが好ましい。このような順序で外添することにより、最適な付着強度を得られやすくなる。脂肪酸金属塩を、シリカと同時又はシリカよりも先に添加すると、通常、シリカと脂肪酸金属塩とは帯電極性が逆であるために、シリカと脂肪酸金属塩の凝集体を形成しやくなり、最適な付着強度を得られにくい。 In the toner manufacturing method of the present invention, it is preferable to carry out the first external addition step followed by the second external addition step. Adding the external additions in this order makes it easier to obtain optimal adhesion strength. If the fatty acid metal salt is added simultaneously with or before the silica, the silica and fatty acid metal salt tend to form aggregates, making it difficult to obtain optimal adhesion strength, because silica and fatty acid metal salt typically have opposite charge polarities.
3.2成分現像剤
本発明に係る2成分現像剤は、本発明に係るトナーと、キャリアとを含む。2成分現像剤は、公知の混合機を用いて、トナーとキャリアとを混合することによって製造できる。トナーとキャリアとの質量比は、特に限定されず、例えば、3:97~12:88が挙げられる。
3. Two-Component Developer The two-component developer according to the present invention contains the toner according to the present invention and a carrier. The two-component developer can be produced by mixing the toner and the carrier using a known mixer. The mass ratio of the toner to the carrier is not particularly limited, and may be, for example, 3:97 to 12:88.
キャリアは、現像槽内でトナーと撹拌及び混合され、トナーに所望の電荷を与える。また、キャリアは、現像装置と感光体との間で電極として働き、電荷を帯びたトナーを感光体上の静電潜像に運び、トナー像を形成させる役割を果たす。キャリアは、磁気力により現像装置の現像ローラ上に保持され、現像に作用した後、再び現像槽に戻り、新たなトナーと再び撹拌及び混合されて寿命まで繰り返し使用される。 The carrier is stirred and mixed with the toner in the developer tank, giving the toner the desired charge. The carrier also acts as an electrode between the development device and the photosensitive drum, transporting the charged toner to the electrostatic latent image on the photosensitive drum and forming a toner image. The carrier is held on the development roller of the development device by magnetic force, and after using it for development, it returns to the development tank, where it is stirred and mixed again with new toner and used repeatedly until the end of its life.
キャリアは、キャリア芯材と、キャリア芯材を被覆する樹脂被覆層とを有する。キャリア芯材としては、電子写真分野で用いられるものであれば特に限定されない。キャリア芯材の材料の具体例として、鉄、銅、ニッケル、コバルト等の磁性金属、フェライト及びマグネタイト等の磁性金属酸化物等が挙げられる。キャリア芯材の体積平均粒子径は、特に限定されず、例えば、30μm以上100μm以下が挙げられる。樹脂被覆層は、シリコーン樹脂又はアクリル樹脂を含むことが好ましい。シリコーン樹脂は、キャリアコート層の汚染の進行を遅らせることができ、ロングライフでの使用に適している。 The carrier has a carrier core material and a resin coating layer that coats the carrier core material. There are no particular restrictions on the carrier core material, as long as it is used in the electrophotography field. Specific examples of materials for the carrier core material include magnetic metals such as iron, copper, nickel, and cobalt, and magnetic metal oxides such as ferrite and magnetite. There are no particular restrictions on the volume average particle size of the carrier core material, and examples include 30 μm or more and 100 μm or less. The resin coating layer preferably contains a silicone resin or an acrylic resin. Silicone resin can slow the progression of contamination of the carrier coat layer, making it suitable for long-life use.
以下、実施例及び比較例に基づいて本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。まず、実施例等における測定について説明する。 The present invention will be explained below based on examples and comparative examples, but the present invention is not limited to these examples. First, the measurements used in the examples will be explained.
<トナー粒子の体積平均粒子径の測定方法>
電解液(ベックマン・コールター株式会社製、商品名:ISOTON-II)50mlに、試料20mg及びアルキルエーテル硫酸エステルナトリウム1mlを加え、超音波分散器(アズワン株式会社製、卓上型2周波超音波洗浄器、型式:VS-D100)を用いて周波数20kHzで3分間分散処理して測定用試料を得る。得られた測定用試料を、粒度分布測定装置(ベックマン・コールター株式会社製、型式:Multisizer3)を用いて、アパーチャ径:100μm、測定粒子数:50000カウントの条件下で測定し、試料粒子の体積粒度分布から体積平均粒子径を求める。
<Method for measuring the volume average particle diameter of toner particles>
20 mg of sample and 1 ml of sodium alkyl ether sulfate are added to 50 ml of electrolyte (trade name: ISOTON-II, manufactured by Beckman Coulter, Inc.), and the mixture is dispersed at a frequency of 20 kHz for 3 minutes using an ultrasonic disperser (a tabletop dual-frequency ultrasonic cleaner, model: VS-D100, manufactured by AS ONE Corporation) to obtain a measurement sample. The obtained measurement sample is measured using a particle size distribution measuring device (model: Multisizer 3, manufactured by Beckman Coulter, Inc.) under conditions of an aperture diameter of 100 μm and a measurement particle count of 50,000, and the volume average particle diameter is determined from the volume particle size distribution of the sample particles.
<トナー中の超微粉の個数割合の測定方法>
界面活性剤が約0.1mg溶解している水10mlに、試料5mgを分散させて分散液を調製し、周波数20kHz、出力50Wの超音波を分散液に5分間照射し、トナー粒子濃度が5000~20000個/μLである分散液を調整する。フロー式粒子像分析装置FPIA-3000(シスメックス株式会社製)を用い、トナー粒子を含む分散液を非常に薄い扁平なセル内に流し、ストロボ光を照射してCCD(charge coupled device)カメラで撮像することによって一つ一つのトナー粒子について粒子径を測定し、2μm以下となる個数%を算出する(※検出限界:0.5μm)。また、2μm以下の粒子数に対する、1μm以下の粒子数の割合も算出する。
<Method for measuring the proportion of ultrafine particles in toner>
A dispersion was prepared by dispersing 5 mg of sample in 10 ml of water containing approximately 0.1 mg of surfactant. The dispersion was then irradiated with ultrasound at 20 kHz and 50 W for 5 minutes to obtain a dispersion with a toner particle concentration of 5,000 to 20,000 particles/μL. Using a flow particle image analyzer (FPIA-3000, manufactured by Sysmex Corporation), the dispersion containing toner particles was passed through a very thin, flat cell. A strobe light was irradiated and images were taken with a CCD (charge-coupled device) camera to measure the particle diameter of each toner particle, and the percentage of particles 2 μm or smaller was calculated (detection limit: 0.5 μm). The ratio of particles 1 μm or smaller to particles 2 μm or smaller was also calculated.
<外添剤除去処理の方法>
以下の(1)~(6)の順に操作し、外添剤除去処理後のトナーを得る。
(1)濃度0.2質量%のトリトン(ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル)水溶液40mlに、トナーを2.0g加えて、1分間撹拌する。
(2)上記の水溶液に超音波式ホモジナイザー(株式会社日本精機製作所製、型式:US-300T)を用いて、超音波を照射する。(出力:40μA、4分間)
(3)超音波照射後の水溶液を3時間放置し、トナーと遊離した外添剤とを分離する。
(4)上澄み液を取り除いた後、沈殿物に純水を約50ml加え、5分間撹拌する。
(5)孔径1μmのメンブレンフィルタ(アドバンテック社製)を用いて吸引ろ過する。
(6)フィルタ上に残ったトナーを一晩、真空乾燥する。
<Method for removing external additives>
The following steps (1) to (6) are carried out in this order to obtain the toner after the external additive removal treatment.
(1) 2.0 g of toner is added to 40 ml of an aqueous solution of Triton (polyoxyethylene octylphenyl ether) with a concentration of 0.2% by mass, and the mixture is stirred for 1 minute.
(2) The aqueous solution is irradiated with ultrasonic waves using an ultrasonic homogenizer (manufactured by Nippon Seiki Seisakusho Co., Ltd., model: US-300T) (output: 40 μA, 4 minutes).
(3) After the ultrasonic irradiation, the aqueous solution is left to stand for 3 hours to separate the toner from the liberated external additives.
(4) After removing the supernatant, add approximately 50 ml of pure water to the precipitate and stir for 5 minutes.
(5) The solution is subjected to suction filtration using a membrane filter (manufactured by Advantec Co., Ltd.) with a pore size of 1 μm.
(6) The toner remaining on the filter is vacuum dried overnight.
<外添剤付着強度試験による非付着率及び強付着率の測定方法>
以下の(1)~(6)に示す外添剤除去処理を実施して得られたトナーサンプルを「試料1」、以下の(1)、(3)~(6)の処理((2)を除いた処理)を実施して得られたトナーサンプルを「試料2」、以下の外添剤除去処理を実施する前のトナーサンプルを「試料0」とする。
(1)濃度0.2質量%のトリトン(ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル)水溶液40mlに、トナーを2.0g加えて、1分間撹拌する。
(2)上記の水溶液に超音波式ホモジナイザー(株式会社日本精機製作所製、型式:US-300T)を用いて、超音波を照射する。(出力:40μA、4分間)
(3)超音波照射後の水溶液を3時間放置し、トナーと遊離した外添剤とを分離する。
(4)上澄み液を取り除いた後、沈殿物に純水を約50ml加え、5分間撹拌する。
(5)孔径1μmのメンブレンフィルタ(アドバンテック社製)を用いて吸引ろ過する。
(6)フィルタ上に残ったトナーを一晩、真空乾燥する。
<Method for measuring non-adhesion rate and strong adhesion rate by external additive adhesion strength test>
The toner sample obtained by carrying out the external additive removal treatments shown in (1) to (6) below is referred to as "Sample 1," the toner sample obtained by carrying out the treatments (1) and (3) to (6) below (treatment excluding (2)) is referred to as "Sample 2," and the toner sample before carrying out the external additive removal treatments shown below is referred to as "Sample 0."
(1) 2.0 g of toner is added to 40 ml of an aqueous solution of Triton (polyoxyethylene octylphenyl ether) with a concentration of 0.2% by mass, and the mixture is stirred for 1 minute.
(2) The aqueous solution is irradiated with ultrasonic waves using an ultrasonic homogenizer (manufactured by Nippon Seiki Seisakusho Co., Ltd., model: US-300T) (output: 40 μA, 4 minutes).
(3) After the ultrasonic irradiation, the aqueous solution is left to stand for 3 hours to separate the toner from the liberated external additives.
(4) After removing the supernatant, add approximately 50 ml of pure water to the precipitate and stir for 5 minutes.
(5) The solution is subjected to suction filtration using a membrane filter (manufactured by Advantec Co., Ltd.) with a pore size of 1 μm.
(6) The toner remaining on the filter is vacuum dried overnight.
次に、蛍光X線分析装置(株式会社リガク製、型式:ZSX Primus II)にて試料0、試料1及び試料2それぞれ1gにおける、外添剤中の特定元素の強度を分析し、強付着率を下記式(1)、非付着率を下記式(2)にて算出する。なお、特定元素とは、シリカでは「Si」、ステアリン酸亜鉛では「Zn」、ステアリン酸マグネシウムでは「Mg」である。
(試料1における強度)/(試料0における強度)×100 ・・・(1)
100-(試料2における強度)/(試料0における強度)×100 ・・・(2)
Next, the intensity of the specific element in the external additive for 1 g of each of Sample 0, Sample 1, and Sample 2 is analyzed using a fluorescent X-ray analyzer (manufactured by Rigaku Corporation, model: ZSX Primus II), and the strong adhesion rate and non-adhesion rate are calculated using the following formula (1) and formula (2), respectively. The specific element is "Si" for silica, "Zn" for zinc stearate, and "Mg" for magnesium stearate.
(Intensity in sample 1)/(Intensity in sample 0)×100 (1)
100 - (Intensity in Sample 2) / (Intensity in Sample 0) × 100 (2)
次に、各種評価方法について説明する。 Next, we will explain various evaluation methods.
<画像濃度の均一性の評価方法>
作製した現像剤及びトナーを、カラー複合機(シャープ株式会社製、型式:BP-20C25)の現像装置及びトナーカートリッジにそれぞれ充填した。次いで、現像ローラの軸方向における中央部と両端部の3点の位置に、一辺が10mmの正方形のベタ画像(ID=1.45~1.50)が形成されるように、温度25℃湿度5%の環境下でA4用紙に50000枚の連続プリントテストを行い、50000枚目の印字サンプルについて、任意の10箇所で画像濃度を測定し、各画像濃度から標準偏差を算出した。標準偏差が大きいほど均一性が低いことを示す。
<Method for evaluating uniformity of image density>
The prepared developer and toner were loaded into the developing device and toner cartridge of a color multifunction printer (manufactured by Sharp Corporation, model: BP-20C25), respectively. Next, a continuous print test of 50,000 sheets was carried out on A4 paper in an environment with a temperature of 25°C and a humidity of 5%, so that a 10 mm square solid image (ID = 1.45 to 1.50) was formed at three positions: the center and both ends in the axial direction of the developing roller. The image density of the 50,000th print sample was measured at 10 random positions, and the standard deviation was calculated from each image density. A larger standard deviation indicates lower uniformity.
算出した標準偏差に基づいて、次の基準で評価した。
◎(優秀):標準偏差が0.1以下である。
〇(良好):標準偏差が0.1超0.2以下である。
△(可) :標準偏差が0.2超0.4以下である。
×(不可):標準偏差が0.4超である。
Based on the calculated standard deviation, the evaluation was made according to the following criteria.
◎ (Excellent): Standard deviation is 0.1 or less.
◯ (Good): The standard deviation is more than 0.1 and 0.2 or less.
△ (Acceptable): Standard deviation is greater than 0.2 and equal to or less than 0.4.
× (unacceptable): The standard deviation is more than 0.4.
<ドラムフィルミングの評価方法>
作製した現像剤及びトナーを、カラー複合機(シャープ株式会社製、型式:BP-20C25)の現像装置及びトナーカートリッジにそれぞれ充填した。次いで、現像ローラの軸方向における中央部と両端部の3点の位置に、一辺が10mmの正方形のベタ画像(ID=1.45~1.50)が形成されるように、温度25℃湿度5%の環境下でA4用紙に50000枚の連続プリントテストを行った。その後、A3用紙にベタ画像(ID:1.6~1.8)と、ハーフトーン(HT)画像(ID:0.5~0.7)を出力し、得られた画像を目視で観察し、下記の基準でフィルミング耐性を評価した。
<Drum filming evaluation method>
The prepared developer and toner were loaded into the developing device and toner cartridge of a color multifunction printer (manufactured by Sharp Corporation, model: BP-20C25), respectively. Next, a continuous print test of 50,000 sheets of A4 paper was conducted in an environment with a temperature of 25°C and a humidity of 5%, so that 10 mm square solid images (ID = 1.45 to 1.50) were formed at three positions: the center and both ends in the axial direction of the developing roller. Then, a solid image (ID: 1.6 to 1.8) and a halftone (HT) image (ID: 0.5 to 0.7) were printed on A3 paper, and the resulting images were visually observed and evaluated for filming resistance according to the following criteria.
◎(優秀):ベタ画像、HT画像ともに画像欠陥(白筋等)がなく、且つ感光体表面に筋が全く観察されない。
〇(良好):ベタ画像、HT画像ともに画像欠陥(白筋等)がないが、感光体表面にはやや筋が観察される。
△(可) :ベタ画像には画像欠陥(白筋等)がないが、HT画像にわずかに画像欠陥(白筋等)が確認でき、感光体表面には部分的に筋が観察される。
×(不可):ベタ画像、HT画像ともに欠陥(白筋等)が確認でき、感光体表面には全面的に筋が観察される。
⊚ (Excellent): There are no image defects (white streaks, etc.) in both solid images and HT images, and no streaks are observed on the surface of the photoreceptor.
◯ (Good): There are no image defects (white streaks, etc.) in both the solid image and the HT image, but some streaks are observed on the surface of the photoreceptor.
△ (Acceptable): There are no image defects (white streaks, etc.) in the solid image, but slight image defects (white streaks, etc.) can be seen in the HT image, and streaks are partially observed on the photosensitive member surface.
× (unacceptable): Defects (white streaks, etc.) are observed in both the solid image and the HT image, and streaks are observed all over the surface of the photosensitive member.
<総合評価の方法>
上記の評価結果(画像濃度の均一性の評価及びドラムフィルミングの評価)に基づいて、次の基準で総合評価を行った。
<Comprehensive evaluation method>
Based on the above evaluation results (evaluation of image density uniformity and evaluation of drum filming), a comprehensive evaluation was made according to the following criteria.
◎(優秀):すべての評価項目が◎である。使用可能。
〇(良好):2項目のうちの最低評価が○である。使用可能。
△(可) :2項目のうちの最低評価が△である。使用可能。
×(不可):2項目のうちの最低評価が×である。使用不可。
◎ (Excellent): All evaluation items are ◎. Usable.
○ (Good): The lowest rating of the two items is ○. Usable.
△ (Acceptable): The lowest rating of the two items is △. Usable.
× (Not acceptable): The lowest rating of the two items is ×. Cannot be used.
次に、実施例及び比較例におけるトナー及び2成分現像剤の作製工程について説明する。 Next, we will explain the process for producing the toner and two-component developer in the examples and comparative examples.
<トナー粒子の作製>
[非晶性ポリエステル樹脂Aの調製]
反応槽中に、テレフタル酸440g(2.7モル)、イソフタル酸235g(1.4モル)、アジピン酸7g(0.05モル)、エチレングリコール554g(8.9モル)、重合触媒としてテトラブトキシチタネート0.5gを入れ、210℃で窒素気流下に生成する水とエチレングリコールを留去しながら5時間反応させた後、5~20mmHgの減圧下に1時間反応させた。次いで、無水トリメリット酸103g(0.54モル)を加え、常圧下で1時間反応させた後、20~40mmHgの減圧下で反応させ、所定の軟化点で樹脂を取出した。回収されたエチレングリコールは219g(3.5モル)であった。得られた樹脂を室温まで冷却した後、粉砕により粒子化した。これを非晶性ポリエステル樹脂Aとした。非晶性ポリエステル樹脂Aは、Tgが56℃、Tmが135℃、SP値が11.0、酸価が37mgKOH/g、水酸基価が50mgKOH/gであった。
<Preparation of Toner Particles>
[Preparation of amorphous polyester resin A]
A reaction vessel was charged with 440 g (2.7 mol) of terephthalic acid, 235 g (1.4 mol) of isophthalic acid, 7 g (0.05 mol) of adipic acid, 554 g (8.9 mol) of ethylene glycol, and 0.5 g of tetrabutoxy titanate as a polymerization catalyst. The mixture was reacted at 210°C under a nitrogen stream for 5 hours while distilling off the resulting water and ethylene glycol, followed by a 1-hour reaction under a reduced pressure of 5 to 20 mmHg. Next, 103 g (0.54 mol) of trimellitic anhydride was added, and the mixture was reacted for 1 hour under normal pressure, followed by a 1-hour reaction under a reduced pressure of 20 to 40 mmHg. The resin was extracted at the specified softening point. 219 g (3.5 mol) of ethylene glycol was recovered. The resulting resin was cooled to room temperature and then pulverized into particles. This was designated amorphous polyester resin A. The amorphous polyester resin A had a Tg of 56° C., a Tm of 135° C., an SP value of 11.0, an acid value of 37 mgKOH/g, and a hydroxyl value of 50 mgKOH/g.
[結晶性ポリエステル樹脂Cの調製]
反応槽中に、1,6-ヘキサンジオール132g(1.12モル)、1、10-デカンジカルボン酸230g(1.0モル)、及び重合触媒としてテトラブトキシチタネート3gを入れ、210℃で常圧下に生成する水を留去しながら5時間反応させた。次いで、5~20mmHgの減圧下で反応を継続し、酸価が2mgKOH/g以下になったところで樹脂を取出した。得られた樹脂を室温まで冷却した後、粉砕により粒子化した。これを結晶性ポリエステル樹脂Cとした。結晶性ポリエステル樹脂Cは、Tmpが80℃、Tmが88℃(Tm/Tmp=1.1)、SP値が9.5であった。
[Preparation of Crystalline Polyester Resin C]
A reaction vessel was charged with 132 g (1.12 mol) of 1,6-hexanediol, 230 g (1.0 mol) of 1,10-decanedicarboxylic acid, and 3 g of tetrabutoxy titanate as a polymerization catalyst, and the mixture was reacted at 210°C under atmospheric pressure for 5 hours while distilling off the water produced. The reaction was then continued under a reduced pressure of 5 to 20 mmHg, and the resin was removed when the acid value reached 2 mgKOH/g or less. The resulting resin was cooled to room temperature and then pulverized into particles. This resin was designated as crystalline polyester resin C. Crystalline polyester resin C had a Tmp of 80°C, a Tm of 88°C (Tm/Tmp = 1.1), and an SP value of 9.5.
<大シリカの作製>
[シリカ粒子Si-A1の調整]
ゾルゲル法により得られたシリカゾルに対し疎水化処理(HMDS処理)を行い、疎水性シリカを得た。体積平均粒子径は100nmとなるように核成長を制御した。
<Preparation of large silica>
[Preparation of Silica Particles Si-A1]
The silica sol obtained by the sol-gel method was subjected to hydrophobic treatment (HMDS treatment) to obtain hydrophobic silica. Nucleus growth was controlled so that the volume average particle diameter was 100 nm.
[シリカ粒子Si-A2の調整]
上記シリカ粒子Si-A1の製造方法において、体積平均粒子径は200nmとなるように核成長を制御した。
[Preparation of Silica Particles Si-A2]
In the method for producing the silica particles Si-A1, the nucleus growth was controlled so that the volume average particle size was 200 nm.
[シリカ粒子Si-A3の調整]
上記シリカ粒子Si-A1の製造方法において、体積平均粒子径は50nmとなるように核成長を制御した。
[Preparation of Silica Particles Si-A3]
In the method for producing the silica particles Si-A1, the nucleus growth was controlled so that the volume average particle size was 50 nm.
[シリカ粒子Si-A4の調整]
上記シリカ粒子Si-A1の製造方法において、体積平均粒子径は220nmとなるように核成長を制御した。
[Preparation of Silica Particles Si-A4]
In the method for producing the silica particles Si-A1, the nucleus growth was controlled so that the volume average particle diameter was 220 nm.
[シリカ粒子Si-A5の調整]
上記シリカ粒子Si-A1の製造方法において、体積平均粒子径は30nmとなるように核成長を制御した。
[Preparation of Silica Particles Si-A5]
In the method for producing the silica particles Si-A1, the nucleus growth was controlled so that the volume average particle diameter was 30 nm.
<実施例1>
[材料混合・混練・粉砕・分級工程]
・結着樹脂:非晶性ポリエステル樹脂A 80質量%
・着色剤:着色剤(C.I.Pigment Blue 15:3、DIC製) 6質量%
・離型剤:離型剤(日油株式会社製、商品名:WEP3) 5質量%
・帯電制御剤:サリチル酸系化合物(オリエント化学工業株式会社、商品名:ボントロE84) 1質量%
・結晶性ポリエステル樹脂:結晶性ポリエステル樹脂C 8質量%
Example 1
[Material mixing, kneading, pulverization, and classification processes]
Binder resin: amorphous polyester resin A 80% by mass
Colorant: Colorant (C.I. Pigment Blue 15:3, manufactured by DIC) 6% by mass
Release agent: Release agent (manufactured by NOF Corporation, product name: WEP3) 5% by mass
Charge control agent: salicylic acid compound (Orient Chemical Industry Co., Ltd., product name: Bontro E84) 1% by mass
Crystalline polyester resin: crystalline polyester resin C 8% by mass
ヘンシェルミキサ(三井鉱山株式会社(現 日本コークス工業株式会社)製、型式:FM20C)を用いて、上記材料を5分間、前混合した後、オープンロール型連続混練機(商品名:MOS320-1800、三井鉱山株式会社製)を用いて溶融混練した[混練工程]。 The above materials were premixed for 5 minutes using a Henschel mixer (manufactured by Mitsui Mining Co., Ltd. (now Nippon Coke and Engineering Co., Ltd.), model: FM20C), and then melt-kneaded using an open-roll continuous kneader (product name: MOS320-1800, manufactured by Mitsui Mining Co., Ltd.) [Kneading process].
オープンロールの設定条件は、加熱ロールの供給側温度が130℃、排出側温度が100℃、冷却ロールの供給側温度が40℃、排出側温度が25℃であった。加熱ロール及び冷却ロールとしては、ともに直径が320mm、有効長が1550mmであるロールを用い、供給側及び排出側におけるロール間ギャップをいずれも0.3mmとした。加熱ロールの回転数を75rpm、冷却ロールの回転数を65rpmとし、トナー原料の供給量を5.0kg/hとした。 The open roll settings were: the supply side temperature of the heating roll was 130°C, the discharge side temperature was 100°C, and the supply side temperature of the cooling roll was 40°C, and the discharge side temperature was 25°C. The heating roll and cooling roll both had a diameter of 320 mm and an effective length of 1550 mm, with a roll gap of 0.3 mm on both the supply side and discharge side. The rotation speed of the heating roll was 75 rpm, the rotation speed of the cooling roll was 65 rpm, and the toner raw material supply rate was 5.0 kg/h.
得られた溶融混練物を、冷却ベルトで冷却させた後、φ2mmのスクリーンを有するスピードミルを用いて粗粉砕した。得られた粗粉砕物を、ジェット式粉砕機(日本ニューマチック工業株式会社製、型式:IDS-2)を用いて微粉砕して微粉砕物を得た[微粉砕工程]。 The resulting molten mixture was cooled on a cooling belt and then coarsely pulverized using a speed mill equipped with a φ2 mm screen. The resulting coarsely pulverized material was then finely pulverized using a jet pulverizer (manufactured by Nippon Pneumatic Mfg. Co., Ltd., Model: IDS-2) to obtain a finely pulverized material [Fine-pulverizing process].
次いで、得られた微粉砕物を、エルボージェット分級機(日鉄鉱業株式会社製、型式:EJ-LABO)を用いて分級して分級物を得た[分級工程]。 The resulting finely pulverized material was then classified using an elbow jet classifier (manufactured by Nittetsu Mining Co., Ltd., model: EJ-LABO) to obtain a classified material [classification process].
得られたトナー粒子は体積平均粒子径が6.7μmであった。また得られたトナー粒子の超微粉量は5%であった。 The resulting toner particles had a volume average particle diameter of 6.7 μm. The amount of ultrafine powder in the resulting toner particles was 5%.
[外添工程]
得られたトナー粒子100質量部に、シリカ粒子「Si-A1」1.0質量部と、シリカ粒子「R976S」(日本アエロジル株式会社製、粒子径:7nm)1.0質量部を加えて、撹拌羽根の先端速度を40m/秒に設定した気流混合機(ヘンシェルミキサ、三井鉱山株式会社(現 日本コークス工業株式会社)製、型式:FM20C)で4分間撹拌し、その後、粒子径0.7μmのステアリン酸亜鉛粒子(日油株式会社製、製品名:「MZ-2」)0.2質量部を加えて、気流混合機の先端速度を40m/秒に設定して2分間撹拌することにより外添トナーを得た。
[External addition process]
To 100 parts by mass of the obtained toner particles, 1.0 part by mass of silica particles "Si-A1" and 1.0 part by mass of silica particles "R976S" (manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd., particle size: 7 nm) were added, and the mixture was stirred for 4 minutes using an air flow mixer (Henschel mixer, manufactured by Mitsui Mining Co., Ltd. (now Nippon Coke and Engineering Co., Ltd.), model: FM20C) with the tip speed of the stirring blade set to 40 m/sec. Thereafter, 0.2 parts by mass of zinc stearate particles having a particle size of 0.7 μm (manufactured by NOF Corporation, product name: "MZ-2") were added, and the tip speed of the air flow mixer was set to 40 m/sec and the mixture was stirred for 2 minutes, thereby obtaining an externally added toner.
得られた外添トナーの超微粉量は20%となり、その内の1μm以下の割合は55%であった。また外添剤付着強度試験後のトナーの超微粉量は5%となった。ステアリン酸亜鉛粒子の非付着率は60%、強付着率は10%、シリカの非付着率は3%、強付着率は65%となった。 The amount of ultrafine powder in the resulting externally added toner was 20%, of which 55% was below 1 μm. Furthermore, after the external additive adhesion strength test, the amount of ultrafine powder in the toner was 5%. The non-adhesion rate for zinc stearate particles was 60%, the strong adhesion rate was 10%, and the non-adhesion rate for silica was 3%, and the strong adhesion rate was 65%.
[樹脂被覆キャリアの作製工程]
コート樹脂1(シリコーン系、商品名:KR240、信越化学工業株式会社製)0.375質量部、及びコート樹脂2(商品名:KR251、信越化学工業株式会社製)0.375質量部をトルエン12質量部に溶解させ、そこに導電性粒子(商品名:VULCAN XC-72、キャボット株式会社製)0.0375質量部、及びカップリング剤(商品名:AY43-059、東レ・ダウコーニング株式会社製)0.0225質量部を添加し分散させることでコート樹脂液を調製した。浸漬法によって、前記コート樹脂液12.8質量部を用いて体積平均粒子径40μmのフェライトキャリア芯材100質量部の表面を被覆した。その後、キュア温度200℃、キュア時間1時間の硬化過程を経て、目開き150μmのふるいにかけることで樹脂被覆キャリアを作製した。
[Resin-coated carrier manufacturing process]
0.375 parts by mass of coating resin 1 (silicone-based, trade name: KR240, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) and 0.375 parts by mass of coating resin 2 (trade name: KR251, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) were dissolved in 12 parts by mass of toluene, and 0.0375 parts by mass of conductive particles (trade name: VULCAN XC-72, manufactured by Cabot Corporation) and 0.0225 parts by mass of a coupling agent (trade name: AY43-059, manufactured by Dow Corning Toray Co., Ltd.) were added and dispersed to prepare a coating resin solution. 12.8 parts by mass of the coating resin solution was used by the immersion method to coat the surface of 100 parts by mass of a ferrite carrier core material having a volume average particle diameter of 40 μm. After that, a curing process was carried out at a curing temperature of 200 ° C. and a curing time of 1 hour, and the resulting mixture was passed through a sieve with a mesh size of 150 μm to prepare a resin-coated carrier.
[現像剤製造工程]
得られた外添トナーと、上記樹脂被覆キャリアとを、2成分現像剤全量に対する外添トナーの濃度が7%になるように調整して混合し、トナー濃度7%の2成分現像剤を得た。
[Developer manufacturing process]
The obtained toner containing external additives and the resin-coated carrier were mixed so that the concentration of the toner containing external additives relative to the total amount of the two-component developer was 7%, thereby obtaining a two-component developer with a toner concentration of 7%.
<実施例2,3,7~9,14~19、比較例1,2,6>
実施例及び比較例で使用した大シリカ、脂肪酸金属塩及び小シリカの一覧を後掲の表1~表3に、各実施例及び比較例で使用した外添剤の種類等を後掲の表4に示す。大シリカの種類、脂肪酸金属塩の種類と添加量、及び小シリカの種類をこれらの表に示すように変更した以外は実施例1と同様にして、外添トナー及び2成分現像剤を得た。
<Examples 2, 3, 7 to 9, 14 to 19, Comparative Examples 1, 2, and 6>
The large silica, fatty acid metal salt, and small silica used in the examples and comparative examples are listed in Tables 1 to 3 below, and the types of external additives used in each example and comparative example are listed in Table 4 below. An externally added toner and a two-component developer were obtained in the same manner as in Example 1, except that the type of large silica, the type and amount of fatty acid metal salt, and the type of small silica were changed as shown in these tables.
<実施例4>
外添工程における時間を、1回目の外添時間を2分間、2回目の外添時間を2分間に変更した以外は実施例1と同様にして、外添トナー及び2成分現像剤を得た。
Example 4
An externally added toner and a two-component developer were obtained in the same manner as in Example 1, except that the time for the first external addition was changed to 2 minutes and the time for the second external addition was changed to 2 minutes.
<実施例5>
外添工程における時間を、1回目の外添時間を6分間、2回目の外添時間を2分間に変更した以外は実施例1と同様にして、外添トナー及び2成分現像剤を得た。
Example 5
An externally added toner and a two-component developer were obtained in the same manner as in Example 1, except that the time for the first external addition was changed to 6 minutes and the time for the second external addition was changed to 2 minutes.
<実施例6、比較例5>
分級工程における条件を変更して、トナーの体積平均粒子径は6.7μmのままで超微粉量を調整した以外は実施例1と同様にして、外添トナー及び2成分現像剤を得た。
Example 6 and Comparative Example 5
An externally added toner and a two-component developer were obtained in the same manner as in Example 1, except that the conditions in the classification step were changed to adjust the amount of ultrafine powder while keeping the volume average particle diameter of the toner at 6.7 μm.
<実施例10>
外添工程における時間を、1回目の外添時間を5分間、2回目の外添時間を1分間に変更した以外は実施例1と同様にして、外添トナー及び2成分現像剤を得た。
Example 10
An externally added toner and a two-component developer were obtained in the same manner as in Example 1, except that the time for the first external addition was changed to 5 minutes and the time for the second external addition was changed to 1 minute.
<実施例11>
外添工程における時間を、1回目の外添時間を3分間、2回目の外添時間を3分間に変更した以外は実施例1と同様にして、外添トナー及び2成分現像剤を得た。
Example 11
An externally added toner and a two-component developer were obtained in the same manner as in Example 1, except that the time for the first external addition was changed to 3 minutes and the time for the second external addition was changed to 3 minutes.
<実施例12>
外添工程における時間を、1回目の外添時間を5分30秒間、2回目の外添時間を30秒間に変更した以外は実施例1と同様にして、外添トナー及び2成分現像剤を得た。
Example 12
An externally added toner and a two-component developer were obtained in the same manner as in Example 1, except that the time for the first external addition was changed to 5 minutes 30 seconds and the time for the second external addition was changed to 30 seconds.
<実施例13>
外添工程における時間を、1回目の外添時間を2分間、2回目の外添時間を4分間に変更した以外は実施例1と同様にして、外添トナー及び2成分現像剤を得た。
Example 13
An externally added toner and a two-component developer were obtained in the same manner as in Example 1, except that the time for the first external addition was changed to 2 minutes and the time for the second external addition was changed to 4 minutes.
<実施例20>
実施例1と同様にして、材料混合・混練・粉砕・分級工程を実施しトナー粒子を得た。次に外添工程として、当該トナー粒子100質量部にシリカ粒子「R976S」(日本アエロジル株式会社製、粒子径:7nm)1.0質量部を加えて、撹拌羽根の先端速度を40m/秒に設定した気流混合機(ヘンシェルミキサ、三井鉱山株式会社(現 日本コークス工業株式会社)製、型式:FM20C)で4分間撹拌し、その後、シリカ粒子「Si-A1」1.0質量部と、粒子径0.7μmのステアリン酸亜鉛粒子(日油株式会社製、製品名:MZ-2)0.2質量部を加えて、気流混合機の先端速度を40m/秒に設定して2分間撹拌することにより外添トナーを得た。2成分現像剤は実施例1と同様にして作製した。
Example 20
Toner particles were obtained by performing the material mixing, kneading, pulverization, and classification steps in the same manner as in Example 1. Next, in the external addition step, 1.0 part by mass of silica particles "R976S" (manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd., particle size: 7 nm) was added to 100 parts by mass of the toner particles, and the mixture was stirred for 4 minutes using an air flow mixer (Henschel mixer, manufactured by Mitsui Mining Co., Ltd. (now Nippon Coke & Engineering Co., Ltd.), model: FM20C) with the tip speed of the stirring blade set to 40 m/s. Thereafter, 1.0 part by mass of silica particles "Si-A1" and 0.2 part by mass of zinc stearate particles having a particle size of 0.7 μm (manufactured by NOF Corporation, product name: MZ-2) were added, and the tip speed of the air flow mixer was set to 40 m/s and the mixture was stirred for 2 minutes to obtain an externally added toner. A two-component developer was prepared in the same manner as in Example 1.
<比較例3>
外添工程における時間を、1回目の外添時間を1分間、2回目の外添時間を2分間に変更した以外は実施例1と同様にして、外添トナー及び2成分現像剤を得た。
<Comparative Example 3>
An externally added toner and a two-component developer were obtained in the same manner as in Example 1, except that the time for the first external addition was changed to 1 minute and the time for the second external addition was changed to 2 minutes.
<比較例4>
外添工程における時間を、1回目の外添時間を8分間、2回目の外添時間を2分間に変更した以外は実施例1と同様にして、外添トナー及び2成分現像剤を得た。
<Comparative Example 4>
An externally added toner and a two-component developer were obtained in the same manner as in Example 1, except that the time for the first external addition was changed to 8 minutes and the time for the second external addition was changed to 2 minutes.
このようにして作製した実施例及び比較例のトナー及び2成分現像剤における評価結果の一覧を、以下の表5に示す。 The evaluation results for the toners and two-component developers of the examples and comparative examples prepared in this manner are listed in Table 5 below.
表5から明らかなように、トナー粒子の表面に外添剤が付着したトナーであって、外添剤は体積平均粒子径が50nm以上200nm以下のシリカ、及び体積平均粒子径が1.5μm以下の脂肪酸金属塩を含有し、検出限界が0.5μmのフロー式粒子像分析装置で測定した場合の、トナー中における粒子径が2μm以下である超微粉の含有量は15.0個数%以上30.0個数%以下であり、検出限界が0.5μmのフロー式粒子像分析装置で測定した場合の、外添剤除去処理後のトナー中における粒子径が2μm以下である超微粉の含有量は0.1個数%以上10.0個数%以下である実施例1~20のトナー及び2成分現像剤は、画像濃度の均一性の評価及びドラムフィルミングの評価のいずれにおいても、優れるものであった。 As is clear from Table 5, the toners and two-component developers of Examples 1 to 20, which are toners having external additives adhered to the surfaces of toner particles, and which contain silica having a volume average particle diameter of 50 nm to 200 nm and a fatty acid metal salt having a volume average particle diameter of 1.5 μm or less, and in which the content of ultrafine powder having a particle diameter of 2 μm or less in the toner is 15.0 to 30.0 number % when measured with a flow-type particle image analyzer having a detection limit of 0.5 μm, and in which the content of ultrafine powder having a particle diameter of 2 μm or less in the toner after external additive removal treatment is 0.1 to 10.0 number % when measured with a flow-type particle image analyzer having a detection limit of 0.5 μm, were excellent in both the evaluation of image density uniformity and the evaluation of drum filming.
このことは特に、大シリカの体積平均粒子径、脂肪酸金属塩の体積平均粒子径、及びトナー中における外添剤除去処理前後の超微粉の含有量の、上限及び下限について検討した実施例1~実施例8の評価結果から読み取ることができる。 This can be seen particularly from the evaluation results of Examples 1 to 8, which examined the upper and lower limits of the volume average particle diameter of the large silica, the volume average particle diameter of the fatty acid metal salt, and the content of ultrafine powder in the toner before and after external additive removal processing.
これに対して、これらの要件を満たさない比較例1~6は、画像濃度の均一性の評価及びドラムフィルミングの評価の少なくとも一方が、実施例に対して劣っていた。 In contrast, Comparative Examples 1 to 6, which did not meet these requirements, were inferior to the Examples in at least one of the evaluations of image density uniformity and drum filming.
外添剤付着強度試験における、脂肪酸金属塩の非付着率が40%以上90%以下であり、脂肪酸金属塩の強付着率が25%以下である実施例10,11は、これらの要件を満たさない実施例12,13よりも画像濃度の均一性の評価やドラムフィルミングの評価に優れることがわかる。 In the external additive adhesion strength test, Examples 10 and 11, in which the non-adhesion rate of fatty acid metal salt was 40% or more but 90% or less and the strong adhesion rate of fatty acid metal salt was 25% or less, were found to be superior in evaluation of image density uniformity and drum filming compared to Examples 12 and 13, which did not meet these requirements.
脂肪酸金属塩の含有量が、トナー粒子100質量部に対して0.05質量部以上0.50質量部以下である実施例14,15は、この要件を満たさない実施例16,17よりも画像濃度の均一性の評価やドラムフィルミングの評価に優れることがわかる。 It can be seen that Examples 14 and 15, in which the fatty acid metal salt content is 0.05 parts by mass or more and 0.50 parts by mass or less per 100 parts by mass of toner particles, are superior in evaluation of image density uniformity and drum filming to Examples 16 and 17, which do not meet this requirement.
外添剤付着強度試験における、大シリカの非付着率が0%以上10%以下であり、大シリカの強付着率が40%以上73%以下である実施例2は、この要件を満たさない実施例4よりも画像濃度の均一性の評価に優れることがわかる。 In the external additive adhesion strength test, Example 2, in which the non-adhesion rate of large silica was between 0% and 10% and the strong adhesion rate of large silica was between 40% and 73%, was found to be superior in the evaluation of image density uniformity to Example 4, which did not meet these requirements.
外添剤として体積平均粒子径が15nm以下のシリカ(小シリカ)を含有する実施例1は、体積平均粒子径が30nmのシリカを含有する実施例19よりも、画像濃度の均一性の評価に優れることがわかる。 It can be seen that Example 1, which contains silica with a volume average particle diameter of 15 nm or less (small silica) as an external additive, is superior in the evaluation of image density uniformity to Example 19, which contains silica with a volume average particle diameter of 30 nm.
外添工程における、トナー粒子に対する外添順序がシリカ、脂肪酸金属塩の順である実施例1は、外添順序が脂肪酸金属塩、シリカの順である実施例20よりも総合評価に優れ、なかでも画像濃度の均一性の評価に優れることがわかる。 Example 1, in which silica and fatty acid metal salt were added to the toner particles in the external addition process, was superior in overall evaluation to Example 20, in which fatty acid metal salt and silica were added in that order, and was particularly superior in evaluation of image density uniformity.
<その他の実施形態>
なお、今回開示した実施形態は、すべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、本発明の技術的範囲には、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。
<Other embodiments>
It should be noted that the embodiments disclosed herein are illustrative in all respects and are not intended to be limiting. Therefore, the technical scope of the present invention should not be interpreted solely by the above-described embodiments, but should be defined by the claims. The technical scope of the present invention also includes all modifications within the scope and meaning equivalent to the claims.
Claims (7)
前記外添剤は、体積平均粒子径が100nm以上200nm以下のシリカ、及び体積平均粒子径が1.5μm以下の脂肪酸金属塩を含有し、
下記方法で行われる外添剤付着強度試験における、前記シリカの非付着率が0%以上10%以下であり、前記シリカの強付着率が40%以上73%以下であり、
検出限界が0.5μmのフロー式粒子像分析装置で測定した場合の、トナー中における粒子径が2μm以下である超微粉の含有量は、15.0個数%以上30.0個数%以下であり、
検出限界が0.5μmのフロー式粒子像分析装置で測定した場合の、下記方法で行われる外添剤除去処理後のトナー中における粒子径が2μm以下である超微粉の含有量は、0.1個数%以上10.0個数%以下であることを特徴とするトナー。
<外添剤除去処理の方法>
濃度0.2質量%のトリトン水溶液40mlに、トナーを2.0g加えて1分間撹拌し、超音波式ホモジナイザーを用いて40μAで3分間超音波を照射する。超音波照射後3時間放置した水溶液の上澄み液を取り除いた後、沈殿物に純水を約50ml加え5分間撹拌したものを、孔径1μmのメンブレンフィルタを用いて吸引ろ過し、フィルタ上の残渣を一晩真空乾燥させ、外添剤を除去したトナーを得る。
<外添剤付着強度試験の方法>
トナーの試料1gに対し蛍光X線分析装置を用いて外添剤由来の元素の強度を測定し、強付着率を下記式(1)、非付着率を下記式(2)にて算出する。
(試料1における強度)/(試料0における強度)×100 ・・・(1)
100-(試料2における強度)/(試料0における強度)×100 ・・・(2)
式中の、試料0は前記外添剤除去処理前のトナーを、試料1は前記外添剤除去処理後のトナーを、試料2は前記外添剤除去処理から超音波を照射する工程を除いた処理を行ったトナーを示す。 A toner having an external additive attached to the surface of a toner particle,
the external additive contains silica having a volume average particle diameter of 100 nm or more and 200 nm or less, and a fatty acid metal salt having a volume average particle diameter of 1.5 μm or less,
In an external additive adhesion strength test performed by the following method, the non-adhesion rate of the silica is 0% or more and 10% or less, and the strong adhesion rate of the silica is 40% or more and 73% or less,
the content of ultrafine powder having a particle diameter of 2 μm or less in the toner is 15.0% by number or more and 30.0% by number or less, when measured using a flow particle image analyzer with a detection limit of 0.5 μm ;
A toner characterized in that the content of ultrafine powder having a particle diameter of 2 μm or less in the toner after external additive removal treatment performed by the following method is 0.1% by number or more and 10.0% by number or less, when measured using a flow-type particle image analyzer with a detection limit of 0.5 μm.
<Method for removing external additives>
2.0 g of toner is added to 40 ml of a 0.2% by mass aqueous Triton solution, stirred for 1 minute, and then irradiated with ultrasonic waves at 40 μA for 3 minutes using an ultrasonic homogenizer. After leaving the solution for 3 hours after ultrasonic irradiation, the supernatant is removed, and then approximately 50 ml of pure water is added to the precipitate, which is stirred for 5 minutes and then suction filtered using a membrane filter with a pore size of 1 μm. The residue on the filter is vacuum dried overnight to obtain a toner from which external additives have been removed.
<External additive adhesion strength test method>
The intensity of elements derived from the external additives is measured for 1 g of a toner sample using a fluorescent X-ray analyzer, and the strong adhesion rate and non-adhesion rate are calculated using the following formula (1) and formula (2), respectively.
(Intensity in sample 1)/(Intensity in sample 0)×100 (1)
100 - (Intensity in Sample 2) / (Intensity in Sample 0) × 100 (2)
In the formula, sample 0 represents the toner before the external additive removal treatment, sample 1 represents the toner after the external additive removal treatment, and sample 2 represents the toner that has been subjected to the external additive removal treatment excluding the ultrasonic irradiation step.
前記外添剤付着強度試験における、前記脂肪酸金属塩の非付着率が40%以上90%以下であり、前記脂肪酸金属塩の強付着率が25%以下であることを特徴とするトナー。 2. The toner according to claim 1,
The toner is characterized in that, in the external additive adhesion strength test, the non-adhesion rate of the fatty acid metal salt is 40% or more and 90% or less, and the strong adhesion rate of the fatty acid metal salt is 25% or less.
前記脂肪酸金属塩の含有量が、前記トナー粒子100質量部に対して0.05質量部以上0.50質量部以下であることを特徴とするトナー。 3. The toner according to claim 1 or claim 2 ,
The toner, wherein the content of the fatty acid metal salt is 0.05 parts by mass or more and 0.50 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the toner particles.
前記外添剤は、体積平均粒子径が15nm以下のシリカをさらに含有することを特徴とするトナー。 The toner according to any one of claims 1 to 3 ,
The toner is characterized in that the external additive further contains silica having a volume average particle diameter of 15 nm or less.
検出限界が0.5μmのフロー式粒子像分析装置で測定した場合の、前記超微粉中における、粒子径が1μm以下であるものの個数割合が50%以上であることを特徴とするトナー。 The toner according to any one of claims 1 to 4 ,
The toner is characterized in that, when measured by a flow-type particle image analyzer with a detection limit of 0.5 μm, the proportion of particles having a particle diameter of 1 μm or less in the ultrafine powder is 50% or more.
体積平均粒子径が100nm以上200nm以下のシリカと前記トナー粒子とを混合することで、当該シリカを前記トナー粒子の表面に付着させる第1外添工程と、
前記脂肪酸金属塩と前記トナー粒子とを混合することで、前記脂肪酸金属塩を前記トナー粒子の表面に付着させる第2外添工程と、を含み、
前記第1外添工程を行った後に、前記第2外添工程を行うことを特徴とするトナーの製造方法。 A method for producing the toner according to any one of claims 1 to 5 ,
a first external addition step of mixing silica having a volume average particle diameter of 100 nm or more and 200 nm or less with the toner particles to cause the silica to adhere to the surfaces of the toner particles;
a second external addition step of mixing the fatty acid metal salt with the toner particles to cause the fatty acid metal salt to adhere to the surfaces of the toner particles,
A method for producing a toner, comprising the steps of: performing the first external addition step; and then performing the second external addition step.
A two-component developer comprising the toner according to any one of claims 1 to 5 and a carrier.
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- 2021-12-02 JP JP2021196477A patent/JP7753073B2/en active Active
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