JP3733235B2 - Toner for electrostatic image development - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真法、静電記録法、静電印刷法の如き画像形成方法に用いられる静電荷像現像用トナーに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、電子写真法としては米国特許第2,297,691号明細書、特公昭42−23910号公報(対応米国特許第3,666,363号明細書)及び特公昭43−24748号公報(対応米国特許第4,071,361号明細書)等に記載されている如く、多数の方法が知られている。一般には光導電性物質を利用し、種々の手段により感光体上に静電荷像を形成し、次いで該静電荷像をトナーを用いて現像し、トナー画像を形成して可視像とし、必要に応じて、紙の如き転写材にトナー画像を転写した後、加熱、加圧、加熱加圧の如き定着手段により定着し、複写物またはプリントを得るものである。
【0003】
静電荷像をトナーを用いて可視像化する現像方法も種々知られている。例えば米国特許第2,874,063号明細書に記載されている磁気ブラシ法、米国特許第2,618,552号明細書に記載されているカスケード現像法及び米国特許第2,221,776号明細書に記載されているパウダークラウド法、ファーブラシ現像法、液体現像法の如き多数の現像方法が知られている。これらの現像方法において、特にトナー及びキャリヤーを主体とする二成分系現像剤を用いる磁気ブラシ法、カスケード法、液体現像法などが実用化されている。これらの現像方法はいずれも比較的安定に良画像の得られる優れた方法であるが、反面キャリヤーの劣化、トナーとキャリヤーの混合比の変動という二成分系現像剤にまつわる問題点を有する。
【0004】
かかる問題点を解消するため、トナーのみよりなる一成分系現像剤を用いる現像方法が各種提案されている。中でも、磁性を有するトナー粒子よりなる一成分系現像剤を用いる方法に優れたものが多い。
【0005】
特開昭55−18656号公報(対応米国特許第4,395,476号及び第4,473,627号明細書)において、ジャンピング現像方法が提案されている。これはスリーブ上に磁性トナーをきわめて薄く塗布し、これを摩擦帯電し、次いでスリーブ上の磁性トナー層を静電荷像に近接させて現像するものである。この方法は、磁性トナーをスリーブ上にきわめて薄く塗布することによりスリーブと磁性トナーの接触する機会を増し、磁性トナーの十分な摩擦帯電を可能にしたこと、及び磁力によって磁性トナーを支持し、かつ磁石と磁性トナーを相対的に移動させることにより磁性トナー粒子相互の凝集を解くと共にスリーブと十分に摩擦せしめていること、によって優れた画像が得られるものである。
【0006】
上記の現像方法に用いる磁性トナー中には微粉末状の磁性体が相当量混合分散されており、該磁性体の一部がトナー粒子の表面に露出しているため、磁性体の種類が、磁性トナーの現像特性、耐久性、環境安定性の如き磁性トナーに要求される種々の特性に影響を与える。特に紙の如き転写材にトナー画像を静電転写する際の転写性に与える影響が大きい。
【0007】
特に電子写真方式を用いた複写機やプリンターは、ランニングコストに占めるトナーの割合が大きいため、トナーの転写性を向上させ、プリントコストを下げることが重要である。
【0008】
従来の磁性体を含有する磁性トナーにおいては、トナー粒子表面に露出している磁性体が吸湿性を有しているため、低湿環境と高湿環境ではトナー粒子表面に露出した磁性体の含有する水分量が大きく変化し、トナーの帯電量や抵抗値が環境の影響を受け易くなる。その結果、感光体上のトナー画像を紙などの転写材に静電転写する際のトナーの転写性が大きく変化し、安定した転写性を得られにくい。
【0009】
さらに、トナー粒子表面に露出する磁性体は、トナーに使用する結着樹脂の種類によっても表面への露出の度合いが変化することが分かっている。結着樹脂と磁性体の組み合わせが適切でない場合、磁性トナー粒子中での磁性体の分散が不均一になり、露出した磁性体の多いトナー粒子や少ないトナー粒子ができやすく、感光体上のトナー画像を効率良く転写することが困難となり、画像濃度低下などの発生が見られる場合もある。
【0010】
従来、磁性トナーに含有される磁性酸化鉄に関し、特開昭62−279352号公報(対応米国特許第4,820,603号明細書)、特開昭62−278131号公報(対応米国特許第4,975,214号明細書)においては、ケイ素元素を含有する磁性酸化鉄粒子を含有する磁性トナーが提案されている。
【0011】
特公平3−9045号公報(対応欧州特許出願公開公報EP−A187434)においては、ケイ酸塩を添加することで、磁性酸化鉄粒子の形状を球形に制御する提案がされている。
【0012】
特開昭61−34070号公報においては、四三酸化鉄への酸化反応中にヒドロキソケイ酸塩溶液を添加して四三酸化鉄を製造する方法が提案されている。
【0013】
特開平5−72801号公報(対応欧州特許出願公開公報EP−A533069)においては、磁性酸化鉄粒子中にケイ素元素を0.4〜4重量%含有し、かつ、磁性体粒子表面近傍に、全ケイ素元素含有率の44〜84%が存在する磁性酸化鉄粒子を含有した磁性トナーが提案されている。
【0014】
特開平4−362954号公報(対応欧州特許出願公開公報EP−A468525)には、ケイ素元素とアルミ元素双方を含む磁性酸化鉄粒子が開示されている。
【0015】
特開平5−213620号公報には、ケイ素成分を含有し、かつ表面にケイ素成分が露出している磁性酸化鉄粒子が開示されている。
【0016】
特開平7−239571号公報には、磁性酸化鉄粒子内にケイ素成分を含有し、さらに最表面でのFe/Si比を調節することが記載されている。
【0017】
特開平9−59024号公報及び9−59025号公報は、Si換算でFeに対して1.7〜4.5原子%のケイ素を含み、鉄以外の金属元素として、Mn、Zn、Ni、Cu、Al、Tiから選ばれる1種又は2種以上の金属元素をFeに対して0〜10原子%含むマグネタイト粒子に関して記載している。
【0018】
しかしながらこれらの磁性体では、低湿から高湿といった幅広い環境下で安定した転写性を維持することは困難である。
【0019】
一方、トナー用結着樹脂としては、従来、ポリエステル樹脂及びスチレン系樹脂などのビニル系共重合体が主に使用されている。
【0020】
ポリエステル樹脂は低温定着性に優れるが、その反面高温オフセットが発生し易いという欠点を有する。この欠点を補うためにポリエステル樹脂の分子量を上げて粘弾性特性を改良する試みが行われてきたが、この場合には低温定着性を損なうおそれがある。
【0021】
また、スチレン系樹脂などのビニル系共重合体は高分子量化が容易で、耐高温オフセット性を改良することが可能である。しかし、低温定着性を向上させるためには分子量を下げたり、ガラス転移温度を低く設定する必要があり、現像性や保存性を悪化させてしまうという問題がある。
【0022】
これら2種類の樹脂の長所を有効に生かし、欠点を補うためにこれらの樹脂を混合して使用する方法もいくつか検討されている。
【0023】
例えば、特開昭54−114245号公報では、ポリエステルとビニル系共重合体を混合した樹脂を含有するトナーが開示されている。
【0024】
また、特開昭56−116043号公報、特開昭58−159546号公報ではポリエステル樹脂の存在下で単量体を重合して得られる重合体を含有することを特徴とするトナーが開示されている。
【0025】
特開昭58−102246号公報、特開平1−156759号公報では不飽和ポリエステル存在下でビニル系共重合体を重合して得られる重合体を含有することを特徴とするトナーが開示されている。
【0026】
特開平2−881号公報では、酸基を有する単量体を共重合したスチレン系樹脂とポリエステル樹脂とがスチレン系樹脂の酸基を介してエステル結合した重合体を含むことを特徴とするトナーが開示されている。
【0027】
上述の結着樹脂は主に低温定着性や耐高温オフセット性、耐ブロッキング性、現像性などの改良を目的としており、トナー中での磁性体の分散状態のコントロールや転写性の改良においては充分な性能を有していない。
【0028】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は上述の問題を解決したトナーを提供することにある。
【0029】
すなわち、本発明の目的は、低湿環境や高湿環境でも長期にわたり安定した転写性を示す静電荷像現像用トナーを提供することにある。
【0030】
本発明の他の目的は、現像性、環境安定性、耐久性に優れた静電荷像現像用トナーを提供することにある。
【0031】
【課題を解決するための手段】
本発明は、結着樹脂及び磁性酸化鉄を少なくとも含有する静電荷像現像用トナーにおいて、
該磁性酸化鉄は、鉄元素を基準として、Mn、Zn及びCuからなるグループから選択される1種以上の金属元素を含有し、さらに、ケイ素元素を0.2乃至0.8重量%含有しており、
該磁性酸化鉄がMn元素を含有する場合、Mn元素の含有量は、鉄元素を基準にして、0.7乃至2.0重量%であり、
該磁性酸化鉄がZn元素を含有する場合、Zn元素の含有量は、鉄元素を基準にして、0.2乃至0.8重量%であり、
該磁性酸化鉄がCu元素を含有する場合、Mn元素の含有量は、鉄元素を基準にして、0.01乃至0.8重量%であり、
該磁性酸化鉄は、該磁性酸化鉄の鉄元素溶解率が20重量%までに存在するケイ素元素の含有量BSiと該磁性酸化鉄中に存在する全ケイ素元素の含有量ASiとの比(BSi/ASi)×100が45乃至85%であり、且つ該磁性酸化鉄の鉄元素溶解率が10重量%までに存在するケイ素元素の含有量CSiと該含有量ASiとの比(CSi/ASi)×100が35乃至70%であり、
該結着樹脂は、少なくともビニル系共重合体とポリエステル樹脂との反応生成物を含み、
(a)該結着樹脂は、該結着樹脂100重量部に対し、酢酸エチルに不溶な成分(G)を2乃至60重量部及び酢酸エチルに溶解する成分(S)を40乃至98重量部含有し、
(b)該酢酸エチルに不溶な成分(G)中のポリエステル樹脂成分(Gp)の含有量が40乃至98重量%であり、
(c)該酢酸エチルに溶解する成分(S)中のポリエステル樹脂成分(Sp)の含有量が20乃至90重量%であり、かつ、
(d)該酢酸エチルに不溶な成分(G)中のポリエステル樹脂成分(Gp)の含有量と該酢酸エチルに溶解する成分(S)中のポリエステル樹脂成分(Sp)の含有量との比(Sp/Gp)が、0.5乃至1であることを特徴とする静電荷像現像用トナーに関する。
【0032】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、従来の問題点を解決すべく鋭意検討を行った結果、磁性トナーが含有する磁性酸化鉄粒子と結着樹脂の組成及び構造をコントロールすることにより、結着樹脂中での磁性酸化鉄粒子の分散状態や、特にトナー粒子表面に露出する磁性酸化鉄の存在状態や吸湿特性を大幅に改善し、低湿環境や高湿環境といった使用環境の影響を受けずに長期にわたって安定した転写性を示し、かつ流動性や現像性に優れたトナーが得られることを見出した。
【0033】
トナー粒子表面に露出した磁性酸化鉄は、湿度などの環境の影響により水分を吸着や脱着することでトナーの帯電量や電気抵抗を変化させ、現像性や転写性に大きな影響を与える。しかし、トナー粒子表面に露出する磁性酸化鉄はトナーの流動性を向上させカブリを少なくする働きも持っているため、磁性酸化鉄を全てトナー粒子内に内包させることは好ましくない。つまりトナー粒子表面に露出する磁性酸化鉄の存在状態や、表面に露出する磁性酸化鉄の吸湿特性を精密に制御する必要がある。
【0034】
本発明者らは、トナー粒子表面に露出する磁性酸化鉄の存在状態は磁性酸化鉄と結着樹脂との間に密接な関係があり、それを制御するにはトナーの結着樹脂が特定の溶媒にのみ選択的に溶解する組成と分子量を有する成分を一定量含有することが重要であることがわかった。
【0035】
従来から知られているテトラヒドロフラン、クロロホルムあるいは酢酸エチルでも同様であるが、これらの溶媒に対するトナーの結着樹脂に含有される不溶分量の規定は、単純な架橋した樹脂成分の定量であり、トナーの高温オフセットの発生とはある程度対応をとることが出来るが、トナーの定着性ではなく、転写性や現像性に大きな影響を及ぼす磁性酸化鉄の分散状態やトナー粒子表面に露出する磁性酸化鉄をコントロールするという観点からの規定ではない。
【0036】
本発明者の検討によれば、酢酸エチルは本発明のトナーに含有される結着樹脂、特にポリエステル樹脂に対して良好な溶媒であるが、ビニル系共重合体に対しては必ずしも良好な溶媒ではない。したがって本発明でいう酢酸エチルに不溶なポリエステル樹脂成分は、一般的なポリエステル樹脂とは異なる特徴を有するものであり、これは単純に分子量が極めて大きな場合、架橋されている場合を意味するわけではない。
【0037】
酢酸エチルに不溶なポリエステル樹脂成分は、換言すればビニル系共重合体に類似した特性をも有することを意味し、本発明の目的であるポリエステル系樹脂とビニル系共重合体が磁性酸化鉄の分散状態、特に、トナー粒子表面に露出する磁性酸化鉄の存在状態をコントロールするために必要である。この効果の理由は明確でないが、結着樹脂に含有される酢酸エチルに不溶なポリエステル樹脂成分は、磁性酸化鉄との親和性にすぐれ、選択的に相互作用することで結着樹脂中での磁性酸化鉄の分散状態を安定化するのではないかと考えられる。そのために磁性酸化鉄はトナー粒子中で均一に分散され、どのトナー粒子表面にも一定の割合で露出した磁性酸化鉄を存在させることが可能となり、使用環境によらず長期にわたって安定した転写性や現像性を維持できるものと推測される。
【0038】
本発明のトナーにおいて、酢酸エチルに不溶な成分(G)は、トナーに含有される結着樹脂100重量部に対して2乃至60重量部含有していれば良いが、好ましくは5乃至50重量部含有する場合であり、より好ましくは10乃至40重量部含有する場合であり、更に好ましくは15乃至35重量部を有する場合である。もし、2重量部未満となる場合には、磁性酸化鉄を均一に分散することが困難になり転写性が悪化するため好ましくない。また、60重量部超となる場合には、トナーの現像性が悪化し好ましくない。
【0039】
酢酸エチルに不溶な成分(G)はポリエステル樹脂成分(Gp)を40乃至98重量%含有していれば良いが、好ましくは50乃至95重量%含有する場合であり、更に好ましくは60乃至90重量%含有する場合である。もし、40重量%未満となる場合には、トナーの現像性が悪化する可能性があり好ましくない。また、98重量%超となる場合には、磁性酸化鉄との親和性が悪くなりやすく好ましくない。更に、40重量%未満、98重量%超のどちらの場合にも転写性改良の効果が得られない。
【0040】
酢酸エチルに溶解する成分(S)はポリエステル樹脂成分(Sp)を20乃至90重量%含有していれば良いが、好ましくは25乃至85重量%含有する場合であり、更に好ましくは30乃至80重量%含有する場合である。もし、20重量%未満となる場合には、磁性酸化鉄がトナー粒子表面に露出しにくく、トナー流動性が悪化し、カブリが増加しやすい。90重量%超となる場合には磁性酸化鉄との親和性が悪くなりやすく局在化が生じ、転写性や現像性が悪化しやすい。
【0041】
比(Sp/Gp)が0.5乃至1であれば良いが、好ましくは0.6乃至0.95となる場合であり、更に好ましくは0.65乃至0.9となる場合である。もし、比(Sp/Gp)が0.5未満となる場合でも、比(Sp/Gp)が1を超える場合でも、酢酸エチルに不溶な成分と溶解する成分とが均一に混合されず、トナーの現像性が悪化する場合があり好ましくない。
【0042】
酢酸エチルに溶解する成分(S)は、重量平均分子量(Mw)が20万以上、また、重量平均分子量と数平均分子量(Mn)の関係はMw/Mnが30以上であれば良いが、好ましくはMwが30万〜200万となり、Mw/Mnが50〜300となる場合であり、更に好ましくはMwが40万〜150万、Mw/Mnが80〜250となる場合である。もし、Mwが20万未満、Mw/Mnが30未満になる場合には、トナーの現像性が悪くなる場合があり好ましくない。
【0043】
本発明のトナーにおいて、ポリエステル樹脂成分は、好ましくは、式(1)〜(4)で表わせる2価のカルボン酸、式(5)で表せる1価のカルボン酸または式(6)で表わせる1価のアルコールの少なくとも1種以上を含有するものである。
【0044】
【化1】
〔式中、R1は炭素数14以上の直鎖、分岐または環状のアルキル基、アルケニル基を表わす。R3、R4、R5、R6は水素原子、炭素数3以上の直鎖、分岐または環状のアルキル基、アルケニル基を表わし、同一の置換基であってもよいが、同時に水素原子になることはない。R7、R8は炭素数12以上の直鎖、分岐または環状のアルキル基、アルケニル基を表わす。nは12乃至40の整数を表わす。〕
【0045】
式(1)で表わせる化合物としては、例えば、
【0046】
【化2】
等を挙げることができる。
【0047】
式(2)で表わせる化合物としては、例えば、
【0048】
【化3】
等を挙げることができる。
【0049】
式(3)で表わせる化合物としては、例えば、
【0050】
【化4】
【0051】
式(4)で表わせる化合物としては、例えば、
【0052】
【化5】
【0053】
式(5)で表わせる化合物としては、例えば、
【0054】
【化6】
等を挙げることができる。
【0055】
式(6)で表わせる化合物としては、例えば、
【0056】
【化7】
等を挙げることができる。
【0057】
本発明に用いられるポリエステル樹脂のモノマーとしては以下のものが挙げられる。
【0058】
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、水素化ビスフェノールA、また(7−1)式で表わされるビスフェノール誘導体;
【0059】
【化8】
(式中、Rはエチレンまたはプロピレン基であり、x,yはそれぞれ1以上の整数であり、かつ、x+yの平均値は2〜10である。)
【0060】
また(7−2)式で示されるジオール類;
【0061】
【化9】
等が挙げられる。
【0062】
酸成分としては、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸等のベンゼンジカルボン酸類又はその無水物;こはく酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸等のアルキルジカルボン酸類又はその無水物、またさらに炭素数6〜12のアルキル基で置換されたこはく酸もしくはその無水物;フマル酸、マレイン酸、シトラコン酸、またはその無水物、フマル酸、マレイン酸、無水マレイン酸などのジカルボン酸類が挙げられる。
【0063】
また本発明のポリエステル樹脂は、3価以上の多価カルボン酸もしくは多価アルコールによって架橋されていることが好ましく、架橋成分としては無水トリメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸、ペンタエリスリトール、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が好ましいものとして挙げられる。
【0064】
ビニル系樹脂を生成するためのビニル系モノマーとしては、次のようなものが挙げられる。
【0065】
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−フェニルスチレン、p−エチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、p−n−ブチルスチレン、p−tert−ブチルスチレン、p−n−ヘキシルスチレン、p−n−オクチルスチレン、p−n−ノニルスチレン、p−n−デシルスチレン、p−n−ドデシルスチレン、p−メトキシスチレン、p−クロルスチレン、3,4−ジクロルスチレン、m−ニトロスチレン、o−ニトロスチレン、p−ニトロスチレンの如きスチレン及びその誘導体;エチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチレンの如き不飽和モノオレフィン類;ブタジエン、イソプレンの如き不飽和ポリエン類;塩化ビニル、塩化ビニルデン、臭化ビニル、フッ化ビニルの如きハロゲン化ビニル類;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ベンゾエ酸ビニルの如きビニルエステル類;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の如きα−メチレン脂肪族モノカルボン酸エステル類;アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、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−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の如きアクリル酸エステル類;ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルイソブチルエーテルの如きビニルエーテル類;ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、メチルイソプロペニルケトンの如きビニルケトン類:N−ビニルピロール、N−ビニルカスバゾール、N−ビニルインドール、N−ビニルピロリドンの如きN−ビニル化合物;ビニルナフタリン類;アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミドの如きアクリル酸もしくはメタクリル酸誘導体等が挙げられる。
【0066】
さらに、マレイン酸、シトラコン酸、イタコン酸、アルケニルコハク酸、フマル酸、メサコン酸の如き不飽和二塩基酸;マレイン酸無水物、シトラコン酸無水物、イタコン酸無水物、アルケニルコハク酸無水物の如き不飽和二塩基酸無水物;マレイン酸メチルハーフエステル、マレイン酸エチルハーフエステル、マレイン酸ブチルハーフエステル、シトラコン酸メチルハーフエステル、シトラコン酸エチルハーフエステル、シトラコン酸ブチルハーフエステル、イタコン酸メチルハーフエステル、アルケニルコハク酸メチルハーフエステル、フマル酸メチルハーフエステル、メサコン酸メチルハーフエステルの如き不飽和二塩基酸のハーフエステル;ジメチルマレイン酸、ジメチルフマル酸の如き不飽和二塩基酸エステル;アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、ケイヒ酸の如きα,β−不飽和酸;クロトン酸無水物、ケイヒ酸無水物の如きα,β−不飽和酸無水物、該α,β−不飽和酸と低級脂肪酸との無水物;アルケニルマロン酸、アルケニルグルタル酸、アルケニルアジピン酸、これらの酸無水物及びこれらのモノエステルの如きカルボキシル基を有するモノマーが挙げられる。
【0067】
さらに、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシプロピルメタクリレートなどのアクリル酸またはメタクリル酸エステル類;4−(1−ヒドロキシ−1−メチルブチル)スチレン、4−(1−ヒドロキシ−1−メチルヘキシル)スチレンの如きヒドロキシ基を有するモノマーが挙げられる。
【0068】
また必要に応じて以下に例示するような架橋性モノマーで架橋された重合体であってもよい。
【0069】
芳香族ジビニル化合物として例えば、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレンが挙げられ;アルキル鎖で結ばれたジアクリレート化合物類として例えば、エチレングリコールジアクリレート、1,3−ブチレングリコールジアクリレート、1,4−ブタンジオールジアクリレート、1,5−ペンタンジオ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及び以上の化合物のアクリレートをメタクリレートに代えたものが挙げられ;エーテル結合を含むアルキル鎖で結ばれたジアクリレート化合物類としては、例えは、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコール#400ジアクリレート、ポリエチレングリコール#600ジアクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート及び以上の化合物のアクリレートをメタアクリレートに代えたものが挙げられ;芳香族基及びエーテル結合を含む鎖で結ばれたジアクリレート化合物類として例えば、ポリオキシエチレン(2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンジアクリレート、ポリオキシエチレン(4)−2、2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンジアクリレート及び以上の化合物のアクリレートをメタクリレートに代えたものが挙げられ;ポリエステル型ジアクリレート類として例えば、商品名MANDA(日本化薬)が挙げられる。
【0070】
多官能の架橋剤としては、ペンタエリスリトールトリアクリレート、トリメチロールエタントリアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、テトラメチロールメタンテトラアクリレート、オリゴエステルアクリレート及び以上の化合物のアクリレートをメタクリレートに代えたもの;トリアリルシアヌレート、トリアリルトリメリテートが挙げられる。
【0071】
これらの架橋剤は、他のモノマー成分100重量部に対して、0.01〜10重量部(さらに好ましくは0.03〜5重量部)用いることができる。
【0072】
これらの架橋性モノマーのうち、トナー用樹脂に定着性、耐オフセット性の点から好適に用いられるものとして、芳香族ジビニル化合物(特にジビニルベンゼン)、芳香族基及びエーテル結合を含む鎖で結ばれたジアクリレート化合物類が挙げられる。
【0073】
本発明ではビニル系共重合体成分及び/又はポリエステル樹脂成分中に、両樹脂成分と反応し得るモノマー成分を含むことが好ましい。ポリエステル樹脂成分を構成するモノマーのうちビニル系共重合体と反応し得るものとしては、例えば、フタル酸、マレイン酸、シトラコン酸、イタコン酸などの不飽和ジカルボン酸又はその無水物などが挙げられる。ビニル系共重合体成分を構成するモノマーのうちポリエステル樹脂成分と反応し得るものとしては、カルボキシル基又はヒドロキシ基を有するものや、アクリル酸もしくはメタクリル酸エステル類が挙げられる。
【0074】
ビニル系樹脂とポリエステル樹脂の反応生成物を得る方法としては、先に挙げたビニル系樹脂及びポリエステル樹脂のそれぞれと反応しうるモノマー成分を含むポリマーが存在しているところで、どちらか一方もしくは両方の樹脂の重合反応をさせることにより得る方法が好ましい。
【0075】
本発明のビニル系共重合体を製造する場合に用いられる重合開始剤としては、例えば、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)、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(−2メチルブチロニトリル)、ジメチル−2,2’−アゾビスイソブチレート、1,1’−アゾビス(1−シクロヘキサンカルボニトリル)、2−(カーバモイルアゾ)−イソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(2,4,4−トリメチルペンタン)、2−フェニルアゾ−2,4−ジメチル−4−メトキシバレロニトリル、2,2’−アゾビス(2−メチル−プロパン)、メチルエチルケトンパーオキサイド、アセチルアセトンパーオキサイド、シクロヘキサノンパーオキサイドなどのケトンパーオキサイド類、2,2−ビス(t−ブチルパーオキシ)ブタン、t−ブチルハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、1,1,3,3−テトラメチルブチルハイドロパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイド、t−ブチルクミルパーオキサイド、ジ−クミルパーオキサイド、α,α’−ビス(t−ブチルパーオキシイソプロピル)ベンゼン、イソブチルパーオキサイド、オクタノイルパーオキサイド、デカノイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、3,5,5−トリメチルヘキサノイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、m−トリオイルパーオキサイド、ジ−イソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ−2−エチルヘキシルパーオキシジカーボネート、ジ−n−プロピルパーオキシジカーボネート、ジ−2−エトキシエチルパーオキシカーボネート、ジ−メトキシイソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ(3−メチル−3−メトキシブチル)パーオキシカーボネート、アセチルシクロヘキシルスルホニルパーオキサイド、t−ブチルパーオキシアセテート、t−ブチルパーオキシイソブチレート、t−ブチルパーオキシネオデカノエイト、t−ブチルパーオキシ2−エチルヘキサノエイト、t−ブチルパーオキシラウレート、t−ブチルパーオキシベンゾエイト、t−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、ジ−t−ブチルパーオキシイソフタレート、t−ブチルパーオキシアリルカーボネート、t−アミルパーオキシ2−エチルヘキサノエート、ジ−t−ブチルパーオキシヘキサハイドロテレフタレート、ジ−t−ブチルパーオキシアゼレート等があげられる。
【0076】
さらに本発明においては、磁性トナーに用いる磁性酸化鉄がケイ素元素を鉄元素を基準にして、0.2乃至0.8重量%含有しており、鉄以外の金属元素として、Mn、Zn、Ni、Cu、Co、Cr、Cd、Al、Sn及びMgからなるグループから選択される1種以上の金属元素(他金属系元素)を、鉄元素を基準として0.2乃至4.0重量%含有していることを特徴の一つとする。これらの他種金属元素をケイ素元素と共に用いて、磁性酸化鉄表面近傍においてのケイ素化合物の析出をある程度に抑え、それを他種金属により補うことにより、本発明で使用する結着樹脂との親和性が増し、磁性酸化鉄の分散性やトナー粒子表面への露出状態を最適に制御できるとともに、磁性トナーの流動性を向上しつつ、吸湿性を抑えることができる。
【0077】
本発明において、磁性酸化鉄は、ケイ素元素を鉄元素を基準として、0.2乃至0.8重量%、好ましくは0.3乃至0.7重量%含有していることが良い。
【0078】
ケイ素元素の含有率が0.2重量%未満の場合には、トナーの流動性改善効果が少ない。ケイ素元素の含有率が0.8重量%より多い場合には、磁性酸化鉄の吸湿性が大きくなり、環境特性、特に高湿度環境下における帯電特性やトナーの電気抵抗が低下し、転写性が悪化し易い。
【0079】
他種金属元素の含有率が0.2重量%未満の場合には、磁性酸化鉄表面にケイ素元素が多く析出し、吸湿性が大きくなる。他種金属元素の含有率が4.0重量%より多い場合には、磁性酸化鉄粒子が磁性トナーの帯電特性に悪影響を与え易い。
【0080】
本発明において、磁性酸化鉄中に存在する全ケイ素元素の含有量ASiと、該磁性酸化鉄の鉄元素溶解率が20重量%までに存在するケイ素元素の含有量BSiとの比(BSi/ASi)×100が45乃至85%、好ましくは50乃至80%であり、鉄元素溶解率が10%までに存在するケイ素元素の含有量CSiと全ケイ素元素の含有量ASiとの比(CSi/ASi)×100が35乃至70%、好ましくは40乃至65%であることが良い。
【0081】
(BSi/ASi)×100が45%より小さい場合、又は(CSi/ASi)×100が35%より小さい場合には、ケイ素が磁性体内部に多量に存在し、磁性酸化鉄の製造工程が悪化し易いことに加え、磁気特性が不安定な磁性酸化鉄となる場合がある。(BSi/ASi)×100が85%より大きい場合、または(CSi/ASi)×100が70%より大きい場合には、磁性酸化鉄の表層部にケイ素元素が多く存在し機械的衝撃に対してもろくなり、磁性トナーに用いた場合弊害が発生し易い。
【0082】
本発明において、磁性酸化鉄の鉄元素溶解率が20重量%までに存在するMn、Zn、Ni、Cu、Co、Cr、Cd、Al、Sn及びMgからなるグループから選択される1種以上の金属元素の含有量BMetalと該磁性酸化鉄中に存在する該金属グループ元素の含有量AMetalとの比(BMetal/AMetal)×100が40乃至100%であることが良い。(BMetal/AMetal)×100が40%未満では、他種金属が表面近傍で有効に作用し難く、製造工程においても悪化し易いことに加え、磁気特性が不安定な磁性酸化鉄となる場合がある。
【0083】
本発明において、磁性酸化鉄が他種金属元素としてMn元素を含有する場合には、磁性酸化鉄のMn元素の含有量が鉄元素を基準にして、好ましくは0.7乃至2.0重量%、より好ましくは0.8乃至1.8重量%であることが好ましい。
【0084】
Mn元素の含有量が0.7重量%より少ない場合には、磁性トナーヘの改善効果、特に磁性トナーの流動性の改善が弱い。Mn元素の含有量が2.0重量%より多い場合には、環境特性、特に高湿度環境下における長期耐久において、転写性の劣化を生じることがあり、さらに、トナーの耐久性及びトナーの結着樹脂中への磁性酸化鉄の分散性が低下し易い。
【0085】
本発明において、磁性酸化鉄中に存在する全Mn元素の含有量AMnと、該磁性酸化鉄の鉄元素溶解率が20重量%までに存在するMn元素の含有量BMnとの比BMn/AMn×100が好ましくは50乃至90%、より好ましくは60乃至85%であることが良い。BMn/AMn×100が50%より小さく、Mn元素が磁性体内部に多量に存在する場合には、製造工程が悪化し易いことに加え、磁気特性が不安定な磁性酸化鉄となる場合がある。BMn/AMn×100が90%を超える場合には、磁性酸化鉄の表層部にMn元素が多量に存在し機械的衝撃に対してもろくなり、また帯電特性に悪影響を与え易い。
【0086】
本発明において、磁性酸化鉄が、他種金属元素としてZn元素を含有する場合には、磁性酸化鉄のZn元素の含有量が鉄元素を基準にして、好ましくは0.2乃至0.8重量%、より好ましくは0.3乃至0.7重量%であることが良い。
【0087】
Zn元素の含有量が0.2重量%より少ない場合には、磁性トナーヘの流動性改善効果が弱い。Zn元素の含有量が0.8重量%より多い場合には、環境特性及び長期耐久において、転写性の劣化を生じることがあり、さらに、トナーの耐久性、トナー結着樹脂中の磁性酸化鉄の分散性が低下し易い。
【0088】
本発明において、磁性酸化鉄中に存在する全Zn元素の含有量AZnと、該磁性酸化鉄の鉄元素溶解率が20重量%までに存在するZn元素の含有量BZnとの比BZn/AZn×100が、好ましくは50乃至90%、より好ましくは55乃至90%であることが良い。BZn/AZn×100が50%より小さく、Zn元素が磁性体内部に多量に存在する場合には、同様に製造工程が悪化し易いことに加え、磁気特性が不安定な磁性酸化鉄となる場合がある。BZn/AZn×100が90%を越える場合には、磁性酸化鉄の表層部にZn元素が多く存在し機械的衝撃に対してもろくなり、磁性トナーに用いた場合、弊害が発生し易い。
【0089】
本発明において、磁性酸化鉄が、他種金属元素としてCu元素を含有する場合には、磁性酸化鉄のCu元素の含有量が鉄元素を基準にして、好ましくは0.01乃至0.8重量%、より好ましくは0.05乃至0.7重量%であることが良い。
【0090】
Cu元素の含有量が0.01重量%より少ない場合には、磁性トナーヘの改善効果、特に磁性トナーの流動性の改善が弱い。Cu元素の含有率が0.8重量%より多い場合には、環境特性、特に高湿度下における長期耐久において、転写性の劣化を生じることがあり、さらに、トナーの耐久性及びトナーの結着樹脂中への磁性酸化鉄の分散性が低下し易い。
【0091】
本発明において、磁性酸化鉄中に存在する全Cu元素の含有量ACuと、該磁性酸化鉄の鉄元素溶解率が10重量%までに存在するCu元素の含有量BCuとの比BCu/ACu×100が、好ましくは70乃至100%、より好ましくは80乃至100%であることが良い。
【0092】
BCu/ACu×100が70%より小さく、Cu元素が磁性体内部に多量に存在する場合には、製造工程が悪化し易いことに加え、磁気特性が不安定な磁性酸化鉄となる場合がある。
【0093】
本発明において、磁性酸化鉄が、他種金属元素としてNi元素を含有する場合には、磁性酸化鉄のNi元素の含有量が鉄元素を基準にして、好ましくは0.1乃至0.6重量%、より好ましくは0.2乃至0.6重量%であることが良い。
【0094】
Ni元素の含有量が0.1重量%より少ない場合には、磁性トナーヘの改善効果、特に磁性トナーの流動性の改善が弱い。Ni元素の含有量が0.6重量%より多い場合には、環境特性、特に高湿度環境下における長期耐久において、転写性の劣化を生じることがあり、さらに、トナーの耐久性及びトナーの結着樹脂中への磁性酸化鉄の分散性にも劣化を生じる。
【0095】
本発明において、磁性酸化鉄中に存在する全Ni元素の含有量ANiと、該磁性酸化鉄の鉄元素溶解率が20%までに存在するNi元素の含有量BNiとの比BNi/ANi×100が、好ましくは40乃至100%、より好ましくは50乃至100%であることが良い。
【0096】
BNi/ANi×100が40%より小さく、Ni元素が磁性体内部に多量に存在する場合には、製造工程が悪化し易いことに加え、磁気特性が不安定な磁性酸化鉄となる場合がある。
【0097】
本発明において、磁性酸化鉄は、後述する測定方法に基づく球形度が、好ましくは0.8乃至1.0、より好ましくは0.82乃至1.0であることが好ましい。球形度が0.8より小さい場合には、磁性酸化鉄粒子が面と面で接触する形となり、粒径0.1乃至1.0μm付近の小さな磁性酸化鉄粒子では、機械的せん断力をもってしても容易に粒子同士を引き離すことができず、そのため、磁性トナー中への磁性酸化鉄の分散が十分に行えず、トナー粒子表面に露出する磁性酸化鉄の制御が十分に出来ない場合がある。
【0098】
本発明において、磁性酸化鉄粒子は、後述する測定方法に基づく嵩密度が好ましくは0.4乃至0.8g/m3、より好ましくは0.5乃至0.7g/m3を満足することが良い。嵩密度が0.4g/m3未満の場合、トナー製造時におけるトナーの他の構成材料との物理的混合性に悪影響を及ぼし、トナー中の磁性酸化鉄の分散性が劣化する。さらに嵩密度が0.8g/m3を超える場合、磁性トナーとした際にトナー粒子表面に露出する磁性酸化鉄の制御が十分に出来ない場合がある。
【0099】
本発明において、磁性酸化鉄は、後述する測定方法に基づく、個数平均粒径が、0.05乃至1.00μm、より好ましくは0.10乃至0.40μmであることが、磁性トナーの結着樹脂中での分散性及び帯電の均一性の点で良い。磁性酸化鉄の個数平均粒径が1.00μmよりも大きい場合には、トナー中に含まれる磁性酸化鉄粒子の個数が減るために、トナー粒子表面に露出する磁性酸化鉄に偏りが生じ易く、帯電の均一性が損なわれ、転写性が悪化する。磁性酸化鉄の個数平均粒径が0.05μmよりも小さい場合には、磁性酸化鉄粒子間の付着力が強まり、結着樹脂中への分散性が悪化する。
【0100】
本発明において、磁性トナーは、さらに着色材料として、従来公知のカーボンブラック、銅フタロシアニンの如き顔料または染料を含有しても良い。
【0101】
本発明において、磁性トナーは、必要に応じて荷電制御剤を含有しても良い。負帯電性トナーの場合には、モノアゾ染料の金属錯塩、サリチル酸、アルキルサリチル酸、ジアルキルサリチル酸またはナフトエ酸の金属錯塩の如き負荷電制御剤が用いられる。正帯電性トナーの場合には、ニグロシン系化合物、有機四級アンモニウム塩の如き正荷電制御剤が用いられる。
【0102】
本発明において、磁性トナーは定着補助剤としてワックス成分を含有していることが好ましい。
【0103】
例えば、低分子ポリエチレン、低分子ポリプロピレン、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックスなどの脂肪族炭化水素系ワックス;また、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;または、それらのブロック共重合物;カルナバワックス、サゾールワックス、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;及び脱酸カルナバワックスなどの脂肪酸エステル類を一部または全部を脱酸化したものなどが挙げられる。さらに、パルミチン酸、ステアリン酸、モンタン酸、あるいは更に長鎖のアルキル基を有する長鎖アルキルカルボン酸類などの飽和直鎖脂肪酸類;ブランジン酸、エレオステアリン酸、バリナリン酸などの不飽和脂肪酸類;ステアリンアルコール、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、あるいは更に長鎖のアルキル基を有する長鎖アルキルアルコール類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;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酸金属塩(一般に金属石けんといわれているもの);また、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;また、ベヘニン酸モノグリセリドなどの脂肪酸と多価アルコールの部分エステル化物、また、植物性油脂の水素添加によって得られるヒドロキシル基を有するメチルエステル化合物が挙げられる。
【0104】
本発明において、磁性トナーには、無機微粉体または疎水性無機微粉体が磁性トナー粒子と混合されることが好ましい。この無機微粉体としては、例えば、シリカ微粉末あるいは、酸化チタン微粉末を単独あるいは併用して用いることが好ましい。
【0105】
本発明に用いられるシリカ微粉体は、ケイ素ハロゲン化合物の蒸気相酸化により生成されたいわゆる乾式法シリカ、またはヒュームドシリカと称される乾式シリカ及び水ガラス等から製造されるいわゆる湿式シリカの両方が使用可能であるが、表面及び内部にあるシラノール基が少なく、製造残渣のない乾式シリカの方が好ましい。
【0106】
さらに本発明に用いるシリカ微粉体は疎水化処理されているものが好ましい。疎水化処理するには、シリカ微粉体と反応あるいは物理吸着する有機ケイ素化合物などで化学的に処理することによって付与される。好ましい方法としては、ケイ素ハロゲン化合物の蒸気相酸化により生成された乾式シリカ微粉体をシランカップリング剤で処理した後シリコーンオイルの如き有機ケイ素化合物で処理する方法、あるいはシランカップリング剤で処理すると同時にシリコーンオイルの如き有機ケイ素化合物で処理する方法が挙げられる。
【0107】
疎水化処理に使用されるシランカップリング剤としては、例えばヘキサメチルジシラザン、トリメチルシラン、トリメチルクロルシラン、トリメチルエトキシシラン、ジメチルジクロルシラン、メチルトリクロルシラン、アリルジメチルクロルシラン、アリルフェニルジクロルシラン、ベンジルジメチルクロルシラン、ブロムメチルジメチルクロルシラン、α−クロルエチルトリクロルシラン、β−クロルエチルトリクロルシラン、クロルメチルジメチルクロルシラン、トリオルガノシランメルカプタン、トリメチルシリルメルカプタン、トリオルガノシリルアクリレート、ビニルジメチルアセトキシシラン、ジメチルエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、ヘキサメチルジシロキサン、1,3−ジビニルテトラメチルジシロキサン、1,3−ジフェニルテトラメチルジシロキサンが挙げられる。
【0108】
疎水化処理に使用される有機ケイ素化合物としては、シリコーンオイルが挙げられる。好ましいシリコーンオイルとしては、25℃における粘度がおよそ30〜1,000センチストークスのものが用いられ、例えばジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、α−メチルスチレン変性シリコーンオイル、クロルフェニルシリコーンオイル、フッ素変性シリコーンオイルが好ましい。
【0109】
シリコーンオイル処理の方法は、例えばシランカップリング剤で処理されたシリカ微粉体とシリコーンオイルとをヘンシェルミキサーの如き混合機を用いて直接混合しても良いし、ベースとなるシリカへシリコーンオイルを噴射する方法によっても良い。あるいは適当な溶剤にシリコーンオイルを溶解あるいは分散せしめた後、ベースのシリカ微粉体とを混合し、溶剤を除去して作製しても良い。
【0110】
さらに本発明に用いられるシリカ微粉体の疎水化処理の好ましい系体は、ジメチルジクロロシランで処理し、次いでヘキサメチルジシラザンで処理し、次いでシリコーンオイルで処理することにより調製する方法が挙げられる。
【0111】
上記のようにシリカ微粉体を2種以上のシランカップリング剤で処理し、後にオイル処理することが疎水化度を効果的に上げることができ、好ましい。
【0112】
上記シリカ微粉体における疎水化処理、更には、オイル処理を酸化チタン微粉体に施したものも本発明において使用可能であり、シリカ系同様に好ましい。
【0113】
磁性トナーと混合される無機微粉体または疎水性無機微粉体は、磁性トナー100重量部に対して0.1乃至5重量部(好ましくは、0.1乃至3重量部)使用するのが良い。
【0114】
本発明において、磁性トナーには、必要に応じてシリカ微粉体以外の外部添加剤を添加してもよい。
【0115】
この外部添加剤としては、例えば帯電補助剤、導電性付与剤、流動性付与剤、ケーキング防止剤、熱ロール定着時の離型剤、滑剤、研磨剤等の働きをする樹脂微粒子や無機微粒子が挙げられる。
【0116】
樹脂微粒子としては、後述する測定方法に基づく個数平均粒径が0.03乃至1.0μmのものが好ましく、その樹脂を構成する重合性単量体としては、スチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、p−メトキシスチレン及びp−エチルスチレンの如きスチレン系単量体;アクリル酸;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−クロルエチル及びアクリル酸フェニルの如きアクリル酸エステル類;メタクリル酸;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及びメタクリル酸ジエチルアミノエチルの如き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;及びアクリルアミドの如き単量体が挙げられる。
【0117】
上記単量体を用いた樹脂微粒子の重合方法としては、懸濁重合、乳化重合、リープフリー重合が使用可能であるが、より好ましくは、ソープフリー重合によって得られる粒子が良い。
【0118】
特に、上記特徴を有する樹脂微粒子は、感光体ドラムの如き潜像担持体を一次帯電するための帯電部材として、ローラー、ブラシ及びブレードの如き接触帯電部材を用いる場合、ドラム融着の抑制に多大な効果をもたらすことができる。
【0119】
無機微粒子としては、ステアリン酸亜鉛の如き滑剤、或いは酸化セリウム、炭化ケイ素、チタン酸ストロンチウム等の研磨剤、中でもチタン酸ストロンチウムが好ましい。或いは例えば酸化チタン、酸化アルミニウム等の流動性付与剤、中でも特に疎水性のものが好ましい。ケーキング防止剤、或いは例えばカーボンブラック、酸化亜鉛、酸化アンチモン、酸化スズ等の導電性付与剤、また逆極性の白色微粒子及び黒色微粒子を現像性向上剤として少量用いることもできる。
【0120】
本発明に係る静電荷像を現像するためのトナーを作製するには磁性酸化鉄及び結着樹脂、必要に応じて着色剤としての顔料又は染料、荷電制御剤、その他の添加剤等をボールミルの如き混合機により充分混合してから加熱ロール、ニーダー、エクストルーダーの如き熱混練機を用いて溶融、捏和及び練肉して樹脂類を互いに相溶せしめた中に磁性酸化鉄及び顔料又は染料を分散又は溶解せしめ、冷却固化後粉砕及び厳密な分級をおこなって本発明に係るトナーを得ることが出来る。
【0121】
次に、本発明に使用される磁性酸化鉄の構成及び製造法について説明する。
【0122】
本発明に使用される磁性酸化鉄におけるケイ素元素及び他種金属元素は、基本的に該磁性酸化鉄の内部及び表面部双方に存在するものである。
【0123】
本発明の実施例に示す磁性酸化鉄を酸による溶解法により内部金属元素分布を調べたところ、磁性酸化鉄の中心部からケイ素元素及び他種金属元素は存在し、表面部に向かって含有量が傾斜的に増加していることが明らかとなった。
【0124】
本発明に係るケイ素元素を有する磁性酸化鉄は、例えば下記方法で製造される。
【0125】
第一鉄塩水溶液に所定量のMn、Zn、Ni、Cu、Co、Cr、Cd、Al、Sn及びMgから選ばれる1種以上の金属塩及びケイ酸塩を添加した後に、鉄成分に対して当量または当量以上の水酸化ナトリウムの如きアルカリを加え、水酸化第一鉄を含む水溶液を調製する。調製した水溶液のpHをpH7以上(好ましくはpH8乃至10)に維持しながら空気を吹き込み、水溶液を70℃以上に加温しながら水酸化第一鉄の酸化反応をおこない、磁性酸化鉄粒子の芯となる種晶をまず生成する。
【0126】
次に、種晶を含むスラリー状の液に前に加えたアルカリの添加量を基準として約1当量の硫酸第一鉄を含む水溶液を加える。液のpHを6乃至10に維持しながら空気を吹込みながら水酸化第一鉄の反応をすすめ種晶を芯にして磁性酸化鉄粒子を成長させる。酸化反応がすすむにつれて液のpHは酸性側に移行していくが、液のpHは6未満にしない方が好ましい。酸化反応の終期に液のpHを調整することにより、磁性酸化鉄粒子の表層および表面に他の金属化合物を所定量偏在させることが好ましい。
【0127】
添加に用いるケイ酸塩としては、ケイ酸ナトリウム及びケイ酸カリウムが例示される。添加に用いる鉄以外の金属塩としては、硫酸塩、硝酸塩、塩化物が使用できる。
【0128】
第一鉄塩としては、一般的に硫酸法チタン製造に副生する硫酸鉄、鋼板の表面洗浄に伴って副生する硫酸鉄の利用が可能であり、更に塩化鉄等可能である。
【0129】
水溶液法による磁性酸化鉄の製造方法は一般に反応時の粘度の上昇を防ぐこと、及び、硫酸鉄の溶解度から鉄濃度0.5乃至2mol/リットルが用いられる。硫酸鉄の濃度は一般に薄いほど製品の粒度が細かくなる傾向を有する。反応に際しては、空気量が多い程、そして反応温度が低いほど微粒化しやすい。
【0130】
上述の製造方法により、透過電顕写真による観察で、ケイ酸元素及び他種金属元素を有する磁性酸化鉄粒子が、主に板状面を有さない曲面で形成された球形状粒子から構成され、八面体粒子を殆ど含まない磁性酸化鉄を生成し、その磁性酸化鉄をトナーに使用することが好ましい。
【0131】
本発明における各種物性データの測定法を以下に詳述する。
【0132】
(1)金属元素量
本発明において、磁性酸化鉄中の鉄以外の金属元素の含有量(鉄元素を基準とする)および鉄元素の溶解率及び鉄元素溶解率に対する鉄以外の金属元素の含有量は、次のような方法によって求めることができる。例えば、5リットルのビーカーに約3リットルの脱イオン水を入れ45乃至50℃になるようにウォーターバスで加温する。約400mlの脱イオン水でスラリーとした磁性酸化鉄約25gを約300mlの脱イオン水で水洗いしながら、該脱イオン水とともに5リットルビーカー中に加える。
【0133】
次いで、温度を約50℃、撹拌スピードを約200rpmに保ちながら、特級塩酸または塩酸とフッ化水素酸との混酸を加え、溶解を開始する。このとき、塩酸水溶液は約3規定となっている。溶解開始から、すべて溶解して透明になるまでの間に数回約20mlサンプリングし、0.1μメンブランフィルターでろ過し、ろ液を採取する。ろ液をプラズマ発光分光(ICP)によって、鉄元素及び鉄元素以外の金属元素の定量を行う。
【0134】
次式によって、各サンプルごとの鉄元素溶解率が計算される。
【0135】
【数1】
各サンプルごとの鉄元素以外の金属元素の含有量は次式によって計算される。
【0136】
【数2】
磁性酸化鉄の鉄元素以外の金属元素の全含有量Aは、全て溶解した後の磁性酸化鉄の単位重量当たりの金属元素濃度(mg/リットル)に相当する。
【0137】
磁性酸化鉄の鉄元素以外の金属元素の含有量B及びCは、磁性酸化鉄の溶解率が20%或いは10%の場合に、検出される磁性酸化鉄の単位重量当たりの鉄元素以外の金属元素濃度(mg/リットル)に相当する。
【0138】
(2)磁性酸化鉄の嵩密度
本発明における磁性酸化鉄粒子の嵩密度は、JIS−K−5101の顔料試験法に準じて測定した。
【0139】
(3)磁性酸化鉄の球形度
本発明における磁性酸化鉄の球形度の算出は次のように行う。
【0140】
【数3】
球形度(Ψ)は、電子顕微鏡(日立製作所/H−700H)でコロジオン膜銅メッシュに処理した磁性酸化鉄の試料を用いて、加電圧100kVにて、10000倍で撮影し、焼き付け倍率3倍として、最終倍率30000倍とする。これによって形状の観察を行い、ランダムに100個の磁性酸化鉄粒子検体を選び出し、最大長及び最小長を測定し、次いで計算値を平均したものとする。
【0141】
(4)磁性酸化鉄の個数平均粒径
透過電子顕微鏡写真(倍率30000倍)より写真上の粒子を無作為に100個選び、その粒子径を計測し、その平均値をもって、個数平均粒径とした。
【0142】
(5)トナーの酢酸エチル不溶成分の定量とNMR測定試料の調製
トナー4gを精秤して500mlのビーカーにいれ酢酸エチル300mlを加え、室温でマグネチックスターラーを用いて約5時間撹拌する。1時間程静置した後に、慎重に沈殿物と酢酸エチル溶液をデカンテーションにより分離する。少量の酢酸エチルで沈殿物を洗浄した後に、酢酸エチルを蒸発乾固して溶解した樹脂成分を定量することにより酢酸エチル不溶樹脂成分を定量する。
【0143】
ビーカーに残った酢酸エチルに不溶な沈殿物は、ビーカーに200mlのクロロホルムを加え、室温でマグネチックスターラーを用いて約2時間半撹拌する。1時間程静置した後に、慎重に浮遊物(不溶成分)と沈殿している着色剤(磁性体)をデカンテーションにより分離して、クロロホルムを蒸発乾固する。以上の操作により、酢酸エチルに不溶な成分の定量とNMR測定試料を得ることができる。
【0144】
(6)酢酸エチルに不溶な成分及び可溶な成分のNMR測定
測定装置:FT NMR装置 JNM−EX400(日本電子社製)
測定周波数:400MHz
パルス条件:5.0μs
データポイント:32768
遅延時間:25sec.
周波数範囲:10500Hz
積算回数:16回
測定温度:40℃
試料:測定試料200mgをφ5mmのサンプルチューブに入れ、溶媒としてCDCl3(TMS0.05%)を添加し、これを40℃の恒温槽内で溶解させて調製する。
【0145】
(7)結着樹脂原料又はトナーの結着樹脂の分子量分布の測定
GPCによるクロマトグラムの分子量は次の条件で測定される。
【0146】
40℃のヒートチャンバー中でカラムを安定化させ、この温度におけるカラムに、溶媒としてテトラヒドロフラン(THF)を毎分1mlの流速で流す。試料が結着樹脂原料の場合は、結着樹脂原料をロールミルに素通し(130℃,15分)したものを用いる。試料がトナーの場合は、トナーをTHFに溶解後0.2μmフィルターで濾過し、その濾液を試料として用いる。試料濃度として0.05〜0.6重量%に調整した樹脂のTHF試料溶液を50〜200μl注入して測定する。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、例えば、Pressure Chemical Co.製あるいは、東洋ソーダ工業社製の分子量が6×102,2.1×103,4×103,1.75×104,5.1×104,1.1×105,3.9×105,8.6×105,2×106,4.48×106のものを用い、少なくとも10点程度の標準ポリスチレン試料を用いるのが適当である。検出器にはRI(屈折率)検出器を用いる。
【0147】
カラムとしては、103〜2×106の分子量領域を適確に測定するために、市販のポリスチレンゲルカラムを複数組合せるのが良く、例えば、Waters社製のμ−styragel 500,103,104,105の組合せや、昭和電工社製のshodex KA−801,802,803,804,805,806,807の組合せが好ましい。
【0148】
(8)1H−NMR及び13C−NMR測定による酢酸エチルに不溶な成分及び可溶な成分中のポリエステル樹脂の定量
1H−NMR及び13C−NMRを用いて各モノマー組成存在比率をモル比率で求め、このモル比率での各モノマー組成存在比率から各モノマーの分子量を用い、エステル交換に伴う脱水量は無視してポリエステル樹脂成分の含有量を重量%で算出する。
【0149】
(1H−NMR(核磁気共鳴)スペクトルの測定)
測定装置 :FT NMR装置 JNM−EX400(日本電子社製)
測定周波数:400MHz
パルス条件:5.0μs
データポイント:32768
周波数範囲:10500Hz
積算回数 :10000回
測定温度 :60℃
試料 :測定試料50mgをφ5mmのサンプルチューブに入れ、溶媒としてCDCl3を添加し、これを60℃の恒温槽内で溶解させて調製する。
【0150】
(13C−NMR(核磁気共鳴)スペクトルの測定)
測定装置 :FT NMR装置 JNM−EX400(日本電子社製)
測定周波数:400MHz
パルス条件:5.0μs
データポイント:32768
遅延時間:25sec.
周波数範囲:10500Hz
積算回数 :16回
測定温度 :40℃
試料 :測定試料200mgをφ5mmのサンプルチューブに入れ、溶媒としてCDCl3(TMS0.05%)を添加し、これを40℃の恒温槽内で溶解させて調製する。
【0151】
1H−NMR及び13C−NMR測定による酢酸エチルに不溶な成分中及び可溶な成分中のポリエステル樹脂の含有量の定量の一具体例を図5乃至8を用いて下記に記載する。
【0152】
▲1▼ 1 H−NMR測定によるアルコール成分の存在比率の決定(図6及び7参照)
プロポキシ化ビスフェノールA(PO−BPA)及びエトキシ化ビスフェノールA(EO−BPA)の存在比率は、1H−NMRスペクトルにおける5.2ppm、5.3ppm及び5.4ppm付近のプロポキシ基の水素(各1H相当:図8参照)のシグナルと4.3ppm及び4.65ppm付近のエトキシ基の水素(各4H相当)のシグナルとの強度比から求める。
【0153】
▲2▼ 1 H−NMR測定による芳香族カルボン酸成分の存在比率の決定(図6及び7参照)
テレフタル酸及びトリメリット酸の存在比率は、1H−NMRスペクトルにおける8ppm付近のテレフタル酸の水素(4H相当)のシグナルと7.6ppm7.8ppm及び8.4ppm付近のトリメリット酸の水素(各1H相当)のシグナルとの強度比から求める。
【0154】
▲3▼ 1 HNMR測定によるスチレンの存在比率の決定(図6及び7参照)
スチレンの存在比率は、1H−NMRスペクトルにおける6.6ppm付近の水素(1H相当)のシグナルの強度比から求める。
【0155】
▲4▼ 13 C−NMR測定による脂肪族カルボン酸、(メタ)アクリル酸エステル及びPO−BPA、EO−BPAの(メタ)アクリル酸エステル化合物(ビニル系重合体とポリエステル樹脂との反応生成物)の存在比率の決定(図5参照)
脂肪族カルボン酸、(メタ)アクリル酸エステル及びビニル系重合体とポリエステル樹脂との反応生成物の存在比率は、13C−NMRスペクトルにおける173.5ppm及び174ppm付近の脂肪族カルボン酸のカルボキシル基の炭素(各1C相当)のシグナルと176ppm付近の(メタ)アクリル酸エステルのカルボキシル基の炭素(1C相当)のシグナルと169ppm付近の新たに検出されたピークの(メタ)アクリル酸エステルのカルボキシル基の炭素(1C相当)のシグナルと強度比から求める。
【0156】
▲5▼ 13 C−NMR測定による脂肪族カルボン酸と芳香族カルボン酸の存在比率の 決定(図5参照)
脂肪族カルボン酸と芳香族カルボン酸の存在比率は、13C−NMRスペクトルにおける165ppm付近のテレフタル酸及びトリメリット酸のカルボキシル基の炭素(1C相当)のシグナルと上記▲4▼の脂肪族カルボン酸のカルボキシル基の炭素(各1C相当)のシグナルの強度比の比較から求める。
【0157】
▲6▼ 13 C−NMR測定によるスチレンの存在比率の決定(図5参照)
スチレンの存在比率は、13C−NMRスペクトルにおける125ppm付近のパラ位の炭素(1C相当)のシグナルの強度比から求める。
【0158】
▲7▼酢酸エチルに不溶な成分中及び可溶な成分中のポリエステル樹脂成分の含有量の決定
上記▲1▼乃至▲3▼の1H−NMRスペクトルから、PO−BPA、EO−BPA、テレフタル酸、トリメリット酸及びスチレンの各モノマー組成存在比率をモル比率で算出し、さらに上記▲4▼乃至▲6▼の13C−NMRスペクトルから、PO−BPA、EO−BPAの(メタ)アクリル酸エステル化合物(ビニル系重合体とポリエステル樹脂との反応生成物)、脂肪族カルボン酸、芳香族カルボン酸及びスチレンの各モノマー組成存在比率をモル比率で算出することにより、全構成モノマーの組成存在比率をモル比率で算出する。このモル比率での各モノマー組成存在比率から各モノマーの分子量を用い、エステル交換に伴う脱水量は無視してポリエステル樹脂成分の含有量を重量%で算出する。
【0159】
【実施例】
以下、本発明を製造例、実施例により具体的に説明する。尚、実施例において、「部」及び「%」は、特に記載のない場合には、「重量部」及び「重量%」を意味する。
【0160】
磁性酸化鉄の製造:
[製造例1]
硫酸第一鉄水溶液中に、鉄元素に対しケイ素元素の含有率が1.8%となるようにケイ酸ソーダを添加し、更に鉄元素に対し亜鉛元素の含有率が0.6%となるように硫酸亜鉛を添加した後、鉄イオンに対して1.0〜1.1当量の苛性ソーダ溶液を混合し、水酸化第一鉄を含む水溶液を調製した。
【0161】
水溶液のpHをpH7乃至10(例えばpH9)に維持しながら、空気を吹き込み、80乃至90℃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。
【0162】
次いで、このスラリー液に当初のアルカリ量(ケイ酸ソーダのナトリウム成分及び苛性ソーダのナトリウム成分)に対し0.9乃至1.2当量となるよう硫酸第一鉄水溶液を加えた後、スラリー液のpH6乃至10(例えばpH8)に維持して、空気を吹込みながら酸化反応をすすめ、酸化反応の終期にpHを調整し、磁性酸化鉄粒子表面にケイ酸成分及び亜鉛成分を偏在させた。生成した磁性酸化鉄粒子を常法により洗浄、濾過、乾燥し、次いで凝集しているのを解砕処理し、磁性酸化鉄Aを得た。
【0163】
得られた磁性酸化鉄の鉄元素とケイ素元素及び他種金属元素の溶解量の関係及び特性を表1に示す。
【0164】
[製造例2〜7]
ケイ酸ソーダの添加量、他種金属塩の添加量を表1に示す通りになるように変えた以外は、製造例1と同様にして表1に示す特性の磁性酸化鉄B〜Gを得た。
【0165】
[比較製造例1]
製造例1でケイ酸ソーダと硫酸亜鉛を添加しない以外は製造例1と同様にして表1に示すような特性を有する磁性酸化鉄aを得た。
【0166】
[比較製造例2]
比較製造例1により得られた磁性酸化鉄100部に対して、0.7部のケイ酸微粉体をヘンシェルミキサーで混合し表1に示すような特性を有する磁性酸化鉄bを得た。
【0167】
[比較製造例3〜10]
ケイ酸ソーダの添加量、他種金属塩の添加量を表1に示す通りになるように変えた以外は、製造例1と同様にして表1に示す特性の磁性酸化鉄c〜jを得た。
【0168】
【表1】
【0169】
重合体の製造:
[製造例1]
(a)低架橋度樹脂組成物(A)の製造
・テレフタル酸:6.0mol
・式(1−3)で表されるコハク酸誘導体:1.0mol
・無水トリメリット酸:1.0mol
・PO−BPA:7.0mol
・EO−BPA:3.0mol
【0170】
上記原料をエステル化触媒と共にオートクレーブに仕込み、減圧装置、水分離装置、温度計及び撹拌装置を付し、常法に従って、210℃で縮重合反応を行ない低架橋度ポリエステル樹脂を得た。
【0171】
ここで得られたポリエステル樹脂70部をキシレン100部に完全に溶解後、スチレン23部、2−エチルヘキシルアクリレート6部、アクリル酸1部及び重合開始剤としてt−ブチルハイドロパーオキサイド1部をキシレン30部に溶解したものを、窒素雰囲気下約110℃の温度で、約1時間かけて滴下した。その温度で6時間保持してラジカル重合反応を終了し、脱溶剤することによりポリエステル樹脂、ビニル系共重合体及びこれらが化学的に反応した樹脂を含む低架橋度樹脂組成物(A)を得た。
【0172】
(b)高架橋度樹脂組成物(B)の製造
次に表4の結着樹脂1の欄に示した様なモノマーの種類及び組成比とした以外は、低架橋度樹脂組成物(A)を製造するのと同様にして高架橋度樹脂組成物(B)を得た。
【0173】
(c)結着樹脂の製造
得られた高架橋度樹脂組成物(B)27部及び低架橋度樹脂組成物(A)70部をキシレン200部に膨潤・溶解後、スチレン2部、2−エチルヘキシルアクリレート0.8部、アクリル酸0.2部、ジビニルベンゼン0.01部及び重合開始剤としてt−ブチルハイドロパーオキサイドを0.05部溶解したものを窒素雰囲気下、約125℃の温度で、約1時間かけて滴下した。その温度を5時間保持し、脱溶剤することにより高度に架橋されたポリエステル樹脂、若干架橋したポリエステル樹脂、ビニル系共重合体及びこれらが化学的に反応した樹脂からなる本発明の結着樹脂1を得た。
【0174】
本発明の結着樹脂1において、ビニル系共重合体とポリエステル樹脂組成物とが化学的に反応していることは13C−NMRにより検証することができる。
【0175】
一般的にはスチレンと共重合したアクリル酸エステルのエステル基の13C−NMRにより測定されるシグナルは、アクリル酸エステルの単独重合体のそれよりスチレンのベンゼン環の影響により高磁場側へ数ppmシフトする現象が知られている。この現象はエステル基としてポリエステル樹脂組成物が存在する場合も同様である。ここでは、トリメリット酸のカルボキシル基の炭素に注目した。
【0176】
低架橋度ポリエステル樹脂組成物の13C−NMR測定結果を図3に、低架橋度ポリエステル樹脂組成物と反応したのと同じ組成のスチレンと2−エチルヘキシルアクリレートの測定結果を図4に、本発明の結着樹脂1の 13C−NMR測定結果を図5に示す。
【0177】
各々の樹脂組成物の測定結果を表2に示す。
【0178】
【表2】
【0179】
[製造例2〜6]
モノマーの種類及び組成を表3,4,7の様にかえて結着樹脂2〜6を得た。
【0180】
[比較製造例1〜6]
モノマーの種類及び組成を表5〜7の様にかえて比較用結着樹脂1〜6を得た。
【0181】
【表3】
【0182】
【表4】
【0183】
【表5】
【0184】
【表6】
【0185】
【表7】
【0186】
トナーの製造:
[実施例1]
結着樹脂6 100部
磁性酸化鉄B 100部
アゾ系鉄錯体 1部
低分子量ポリエチレン 3部
【0187】
上記混合物を二軸エクストルーダーで溶融混練し、冷却した混練物をハンマーミルで粗粉砕し、粗粉砕物をジェットミルで微粉砕し、得られた微粉砕粉を風力分級機で分級して磁性トナー粒子を得た。
【0188】
このトナー粒子100部と、ヘキサメチルジシラザン処理後ジメチルシリコーンオイルで処理を行った疎水性シリカ微粉体1.0部とをヘンシェルミキサーで混合してトナーを調製した。
【0189】
このトナーにおける酢酸エチルに不溶な成分量、該不溶な成分量中のコハク酸誘導体の存在量、Gp、Spを表8に示す。
【0190】
(画出し試験)
キヤノン製レーザービームプリンターLBP−450を24枚機に改造したマシンを用い、高温高湿(35℃,90%RH)及び低温低湿(5℃,10%RH)環境下で、カートリッジにトナー補給しながら30000枚のプリントアウト試験を行い、以下の評価を行った。
【0191】
(1)画像濃度
通常の複写機用普通紙(75g/m2)へのプリントアウト画像の画像濃度により評価した。尚、画像濃度は「マクベス反射濃度計」(マクベス社製)を用いて、原稿濃度が0.00の白地部分のプリントアウト画像に対する相対濃度を測定した。
【0192】
(2)カブリ
リフレクトメーター(東京電色(株)製)により測定した転写紙の白色度と、ベタ白をプリント後の転写紙の白色度との比較からカブリを算出した。尚、環境は、低温低湿下(5℃,10%RH)とした。
【0193】
(3)転写率
感光体上に形成されたトナー画像を透明な粘着テープで採取し、その画像濃度(a)をマクベス反射濃度計で測定する。次に、再度トナー画像を感光体上に形成して、転写紙に転写し、転写後に感光体上に残ったトナー画像を同様に採取し、画像濃度(b)を測定する。感光体上から転写紙への転写率(%)は以下のように算出する。
【0194】
【数4】
【0196】
[比較例1]
結着樹脂6の代わりに比較用結着樹脂2を用いる以外は実施例1と同様にしてトナーを得、評価した。
【0199】
【表8】
【0200】
【表9】
【0201】
【発明の効果】
本発明によれば、上記の如く磁性トナーが含有する磁性酸化鉄粒子と結着樹脂の組成及び構造をコントロールすることにより、結着樹脂中での磁性酸化鉄粒子の分散状態や、特にトナー粒子表面に露出する磁性酸化鉄の存在状態や吸湿特性が大幅に改善され、使用環境の影響を受けずに長期にわたって安定した転写性を示し、かつ流動性や現像性に優れたトナーを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の画像形成方法を実施し得る画像形成装置の概略的説明図である。
【図2】本発明のプロセスカートリッジの概略的説明図である。
【図3】低架橋度ポリエステル樹脂組成物の13C−NMRスペクトルを示す。
【図4】スチレン・2−エチルヘキシルアクリレート共重合体の13C−NMRスペクトルを示す。
【図5】本発明の結着樹脂1の 13C−NMRスペクトルを示す。
【図6】本発明に係る結着樹脂1の酢酸エチル可溶成分の1H−NMRスペクトルを示す。
【図7】本発明に係る結着樹脂1の酢酸エチル不溶成分の1H−NMRスペクトルを示す。
【図8】PO−BPAのPO基の1H−NMRシグナルの帰属を示す説明図である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electrostatic charge image developing toner used in an image forming method such as an electrophotographic method, an electrostatic recording method, and an electrostatic printing method.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as electrophotographic methods, US Pat. No. 2,297,691, Japanese Patent Publication No. 42-23910 (corresponding US Pat. No. 3,666,363) and Japanese Patent Publication No. 43-24748 (corresponding) A number of methods are known as described in U.S. Pat. No. 4,071,361). In general, a photoconductive material is used to form an electrostatic charge image on a photoreceptor by various means, and then the electrostatic charge image is developed with toner to form a toner image to be a visible image. Accordingly, after the toner image is transferred to a transfer material such as paper, it is fixed by fixing means such as heating, pressing, and heating and pressing to obtain a copy or print.
[0003]
Various developing methods for making an electrostatic image visible with toner are also known. For example, the magnetic brush method described in US Pat. No. 2,874,063, the cascade development method described in US Pat. No. 2,618,552, and US Pat. No. 2,221,776. Many developing methods such as a powder cloud method, a fur brush developing method, and a liquid developing method described in the specification are known. Among these developing methods, a magnetic brush method, a cascade method, a liquid developing method and the like using a two-component developer mainly composed of a toner and a carrier have been put into practical use. Each of these development methods is an excellent method for obtaining a good image relatively stably, but has problems associated with the two-component developer, such as deterioration of the carrier and fluctuation of the mixing ratio of the toner and the carrier.
[0004]
In order to solve such problems, various development methods using a one-component developer composed only of toner have been proposed. Among them, many are excellent in methods using a one-component developer composed of magnetic toner particles.
[0005]
JP-A-55-18656 (corresponding US Pat. Nos. 4,395,476 and 4,473,627) proposes a jumping development method. In this method, a magnetic toner is applied very thinly on a sleeve, this is triboelectrically charged, and then the magnetic toner layer on the sleeve is brought close to an electrostatic charge image and developed. This method increases the chance of contact between the sleeve and the magnetic toner by applying the magnetic toner very thinly on the sleeve, enables sufficient friction charging of the magnetic toner, supports the magnetic toner by magnetic force, and By moving the magnet and the magnetic toner relatively, the agglomeration between the magnetic toner particles is released and the friction with the sleeve is sufficiently obtained, whereby an excellent image can be obtained.
[0006]
In the magnetic toner used in the above development method, a considerable amount of fine powdered magnetic material is mixed and dispersed, and a part of the magnetic material is exposed on the surface of the toner particles. It affects various properties required for the magnetic toner, such as development characteristics, durability, and environmental stability of the magnetic toner. In particular, it has a great influence on transferability when a toner image is electrostatically transferred onto a transfer material such as paper.
[0007]
In particular, a copying machine or a printer using an electrophotographic system has a large proportion of toner in the running cost. Therefore, it is important to improve the toner transferability and reduce the printing cost.
[0008]
In a conventional magnetic toner containing a magnetic material, the magnetic material exposed on the surface of the toner particles has a hygroscopic property. Therefore, the magnetic material exposed on the surface of the toner particles is contained in a low humidity environment and a high humidity environment. The amount of moisture changes greatly, and the charge amount and resistance value of the toner are easily affected by the environment. As a result, the transferability of the toner when the toner image on the photoreceptor is electrostatically transferred to a transfer material such as paper is greatly changed, and it is difficult to obtain a stable transferability.
[0009]
Furthermore, it has been found that the degree of exposure of the magnetic substance exposed on the surface of the toner particles varies depending on the type of binder resin used for the toner. When the combination of the binder resin and the magnetic material is not appropriate, the dispersion of the magnetic material in the magnetic toner particles becomes non-uniform, and it is easy to form toner particles with a lot of exposed magnetic material or a small amount of toner particles. It may be difficult to transfer the image efficiently, and image density may be reduced.
[0010]
Conventionally, regarding magnetic iron oxide contained in a magnetic toner, JP-A-62-279352 (corresponding US Pat. No. 4,820,603) and JP-A-62-278131 (corresponding US Pat. No. 4). , 975, 214 specification) proposes a magnetic toner containing magnetic iron oxide particles containing silicon element.
[0011]
In Japanese Patent Publication No. 3-9045 (corresponding European Patent Application Publication No. EP-A187434), there is a proposal to control the shape of magnetic iron oxide particles to be spherical by adding silicate.
[0012]
Japanese Patent Laid-Open No. 61-34070 proposes a method for producing ferric tetroxide by adding a hydroxosilicate solution during the oxidation reaction to triiron tetroxide.
[0013]
In JP-A-5-72801 (corresponding European Patent Application Publication No. EP-A533069), the magnetic iron oxide particles contain 0.4 to 4 wt% of silicon element, Magnetic toners containing magnetic iron oxide particles with 44 to 84% of the silicon element content have been proposed.
[0014]
JP-A-4-362954 (corresponding EP-A 468525) discloses magnetic iron oxide particles containing both silicon and aluminum elements.
[0015]
JP-A-5-213620 discloses magnetic iron oxide particles containing a silicon component and having a silicon component exposed on the surface.
[0016]
Japanese Patent Laid-Open No. 7-239571 describes that a magnetic iron oxide particle contains a silicon component and further adjusts the Fe / Si ratio at the outermost surface.
[0017]
Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 9-59024 and 9-59025 include 1.7 to 4.5 atomic percent of silicon with respect to Fe in terms of Si, and metal elements other than iron include Mn, Zn, Ni, Cu , Magnetite particles containing 0 to 10 atomic% of one or more metal elements selected from Al and Ti with respect to Fe.
[0018]
However, it is difficult for these magnetic materials to maintain stable transferability in a wide range of environments from low humidity to high humidity.
[0019]
On the other hand, as a binder resin for toner, conventionally, vinyl copolymers such as polyester resins and styrene resins are mainly used.
[0020]
Polyester resins are excellent in low-temperature fixability, but have the disadvantage that high-temperature offset tends to occur. In order to compensate for this drawback, attempts have been made to improve the viscoelastic properties by increasing the molecular weight of the polyester resin, but in this case, the low-temperature fixability may be impaired.
[0021]
In addition, a vinyl copolymer such as a styrene resin can easily have a high molecular weight, and can improve high-temperature offset resistance. However, in order to improve the low-temperature fixability, it is necessary to lower the molecular weight or to set the glass transition temperature low, and there is a problem that developability and storage stability are deteriorated.
[0022]
In order to make effective use of the advantages of these two types of resins and to make up for the drawbacks, several methods of mixing and using these resins have been studied.
[0023]
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 54-114245 discloses a toner containing a resin in which a polyester and a vinyl copolymer are mixed.
[0024]
JP-A 56-116043 and JP-A 58-159546 disclose toners containing a polymer obtained by polymerizing a monomer in the presence of a polyester resin. Yes.
[0025]
JP-A-58-102246 and JP-A-1-156759 disclose a toner containing a polymer obtained by polymerizing a vinyl copolymer in the presence of an unsaturated polyester. .
[0026]
JP-A-2-881 discloses a toner comprising a polymer in which a styrene resin copolymerized with a monomer having an acid group and a polyester resin are ester-bonded via an acid group of the styrene resin. Is disclosed.
[0027]
The above binder resin is mainly intended to improve low-temperature fixability, high-temperature offset resistance, blocking resistance, developability, etc., and is sufficient for controlling the dispersion state of magnetic materials in toner and improving transferability. It does not have a good performance.
[0028]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a toner that solves the above-mentioned problems.
[0029]
That is, an object of the present invention is to provide a toner for developing an electrostatic image that exhibits stable transferability over a long period of time in a low or high humidity environment.
[0030]
Another object of the present invention is to provide a toner for developing an electrostatic image excellent in developability, environmental stability and durability.
[0031]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to an electrostatic charge image developing toner containing at least a binder resin and magnetic iron oxide.
The magnetic iron oxide is based on iron elements as Mn, Znas well asOne or more metal elements selected from the group consisting of CuIncludingAnd further containing 0.2 to 0.8% by weight of silicon element,
When the magnetic iron oxide contains the Mn element, the content of the Mn element is 0.7 to 2.0% by weight based on the iron element,
When the magnetic iron oxide contains Zn element, the content of Zn element is 0.2 to 0.8% by weight based on the iron element,
When the magnetic iron oxide contains Cu element, the content of Mn element is 0.01 to 0.8% by weight based on the iron element,
The magnetic iron oxide has a content B of silicon element in which the iron element dissolution rate of the magnetic iron oxide is up to 20% by weight.SiAnd the total silicon element content A present in the magnetic iron oxide ASiRatio (BSi/ ASi) × 100 is 45 to 85%, and the content C of silicon element in which the iron element dissolution rate of the magnetic iron oxide is up to 10% by weightSiAnd the content ASiRatio to (CSi/ ASi) × 100 is 35 to 70%,
The binder resin includes at least a reaction product of a vinyl copolymer and a polyester resin,
(A) The binder resin is 2 to 60 parts by weight of the component (G) insoluble in ethyl acetate and 40 to 98 parts by weight of the component (S) dissolved in ethyl acetate with respect to 100 parts by weight of the binder resin. Contains,
(B) The content of the polyester resin component (Gp) in the component (G) insoluble in the ethyl acetate is 40 to 98% by weight,
(C) The content of the polyester resin component (Sp) in the component (S) dissolved in the ethyl acetate is 20 to 90% by weight, and
(D) Ratio of content of polyester resin component (Gp) in component (G) insoluble in ethyl acetate and content of polyester resin component (Sp) in component (S) dissolved in ethyl acetate ( The present invention relates to a toner for developing an electrostatic image, wherein Sp / Gp) is 0.5 to 1.
[0032]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
As a result of intensive investigations to solve the conventional problems, the present inventors have controlled the composition and structure of the magnetic iron oxide particles and the binder resin contained in the magnetic toner, so that The dispersion state of magnetic iron oxide particles, especially the presence state of magnetic iron oxide exposed on the toner particle surface and moisture absorption characteristics have been greatly improved, and stable over a long period of time without being affected by the use environment such as low and high humidity environments. It has been found that a toner having transferability and excellent fluidity and developability can be obtained.
[0033]
The magnetic iron oxide exposed on the toner particle surface adsorbs and desorbs moisture due to the influence of the environment such as humidity, thereby changing the charge amount and electric resistance of the toner and greatly affecting the developability and transferability. However, since the magnetic iron oxide exposed on the surface of the toner particles has a function of improving the fluidity of the toner and reducing fogging, it is not preferable to enclose all of the magnetic iron oxide in the toner particles. That is, it is necessary to precisely control the presence state of the magnetic iron oxide exposed on the surface of the toner particles and the moisture absorption characteristics of the magnetic iron oxide exposed on the surface.
[0034]
The inventors of the present invention have a close relationship between the magnetic iron oxide and the binder resin in the presence state of the magnetic iron oxide exposed on the surface of the toner particles. It has been found that it is important to contain a certain amount of a component having a composition and molecular weight that is selectively soluble only in the solvent.
[0035]
The same applies to conventionally known tetrahydrofuran, chloroform, or ethyl acetate, but the regulation of the amount of insolubles contained in the toner binder resin in these solvents is simply a quantitative determination of the crosslinked resin component. Although it can cope with the occurrence of high-temperature offset to some extent, it controls the dispersion state of magnetic iron oxide and the magnetic iron oxide exposed on the toner particle surface, which have a large effect on transferability and developability, not on toner fixability. It is not a regulation from the viewpoint of doing.
[0036]
According to the study of the present inventor, ethyl acetate is a good solvent for the binder resin, particularly the polyester resin, contained in the toner of the present invention, but is not necessarily a good solvent for the vinyl copolymer. is not. Therefore, the polyester resin component insoluble in ethyl acetate referred to in the present invention has a characteristic different from that of a general polyester resin. Absent.
[0037]
In other words, the polyester resin component insoluble in ethyl acetate means that the polyester resin component has characteristics similar to those of the vinyl copolymer, and the polyester resin and vinyl copolymer, which are the objects of the present invention, are magnetic iron oxides. It is necessary for controlling the dispersion state, particularly the presence state of magnetic iron oxide exposed on the toner particle surface. The reason for this effect is not clear, but the polyester resin component insoluble in ethyl acetate contained in the binder resin is excellent in affinity with magnetic iron oxide and selectively interacts with it in the binder resin. It is thought that the dispersed state of magnetic iron oxide may be stabilized. For this reason, the magnetic iron oxide is uniformly dispersed in the toner particles, and it is possible to have the magnetic iron oxide exposed at a certain ratio on the surface of any toner particle. It is estimated that developability can be maintained.
[0038]
In the toner of the present invention, the component (G) insoluble in ethyl acetate may be contained in an amount of 2 to 60 parts by weight, preferably 5 to 50 parts by weight, based on 100 parts by weight of the binder resin contained in the toner. In the case of containing 10 to 40 parts by weight, more preferably 15 to 35 parts by weight. If the amount is less than 2 parts by weight, it is difficult to uniformly disperse the magnetic iron oxide and transferability is deteriorated. On the other hand, when the amount exceeds 60 parts by weight, the developability of the toner deteriorates, which is not preferable.
[0039]
The component (G) insoluble in ethyl acetate may contain 40 to 98% by weight of the polyester resin component (Gp), preferably 50 to 95% by weight, more preferably 60 to 90% by weight. %. If it is less than 40% by weight, the developability of the toner may be deteriorated, which is not preferable. On the other hand, if it exceeds 98% by weight, the affinity with magnetic iron oxide tends to deteriorate, which is not preferable. Further, in both cases of less than 40% by weight and more than 98% by weight, the effect of improving transferability cannot be obtained.
[0040]
The component (S) dissolved in ethyl acetate may contain 20 to 90% by weight of the polyester resin component (Sp), preferably 25 to 85% by weight, more preferably 30 to 80% by weight. %. If it is less than 20% by weight, the magnetic iron oxide is difficult to be exposed on the surface of the toner particles, the toner fluidity is deteriorated, and the fog tends to increase. If it exceeds 90% by weight, the affinity with magnetic iron oxide tends to be poor, localization occurs, and transferability and developability tend to deteriorate.
[0041]
The ratio (Sp / Gp) may be 0.5 to 1, but is preferably 0.6 to 0.95, more preferably 0.65 to 0.9. Even when the ratio (Sp / Gp) is less than 0.5 or when the ratio (Sp / Gp) exceeds 1, the component insoluble in ethyl acetate and the component that dissolves are not uniformly mixed, and the toner This is not preferable because the developability may deteriorate.
[0042]
The component (S) dissolved in ethyl acetate has a weight average molecular weight (Mw) of 200,000 or more, and the relationship between the weight average molecular weight and the number average molecular weight (Mn) may be Mw / Mn of 30 or more. Is a case where Mw is 300,000 to 2,000,000 and Mw / Mn is 50 to 300, more preferably Mw is 400,000 to 1,500,000 and Mw / Mn is 80 to 250. If Mw is less than 200,000 and Mw / Mn is less than 30, toner developability may be deteriorated, which is not preferable.
[0043]
In the toner of the present invention, the polyester resin component is preferably represented by the divalent carboxylic acid represented by the formulas (1) to (4), the monovalent carboxylic acid represented by the formula (5), or the formula (6). It contains at least one monovalent alcohol.
[0044]
[Chemical 1]
[In the formula, R1Represents a linear, branched or cyclic alkyl group or alkenyl group having 14 or more carbon atoms. RThree, RFour, RFive, R6Represents a hydrogen atom, a linear, branched or cyclic alkyl group having 3 or more carbon atoms, and an alkenyl group, which may be the same substituent, but do not simultaneously become a hydrogen atom. R7, R8Represents a linear, branched or cyclic alkyl group or alkenyl group having 12 or more carbon atoms. n represents an integer of 12 to 40. ]
[0045]
As the compound represented by the formula (1), for example,
[0046]
[Chemical formula 2]
Etc.
[0047]
As a compound which can be represented by the formula (2), for example,
[0048]
[Chemical Formula 3]
Etc.
[0049]
Examples of the compound that can be represented by the formula (3) include:
[0050]
[Formula 4]
[0051]
As a compound which can be represented by the formula (4), for example,
[0052]
[Chemical formula 5]
[0053]
As a compound which can be represented by the formula (5), for example,
[0054]
[Chemical 6]
Etc.
[0055]
As a compound which can be represented by the formula (6), for example,
[0056]
[Chemical 7]
Etc.
[0057]
The following are mentioned as a monomer of the polyester resin used for this invention.
[0058]
As alcohol components, ethylene glycol, propylene glycol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 2,3-butanediol, diethylene glycol, triethylene glycol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexane Diol, neopentyl glycol, 2-
[0059]
[Chemical 8]
(In the formula, R is an ethylene or propylene group, x and y are each an integer of 1 or more, and the average value of x + y is 2 to 10.)
[0060]
In addition, diols represented by the formula (7-2);
[0061]
[Chemical 9]
Etc.
[0062]
Examples of the acid component include benzenedicarboxylic acids such as phthalic acid, isophthalic acid, and terephthalic acid or anhydrides thereof; alkyldicarboxylic acids such as succinic acid, adipic acid, sebacic acid, and azelaic acid, or anhydrides thereof; Examples thereof include succinic acid substituted with 12 alkyl groups or anhydride thereof; dicarboxylic acids such as fumaric acid, maleic acid, citraconic acid, or anhydrides thereof, fumaric acid, maleic acid, maleic anhydride and the like.
[0063]
The polyester resin of the present invention is preferably cross-linked with a trivalent or higher polyhydric carboxylic acid or polyhydric alcohol. As the cross-linking component, trimellitic anhydride, benzophenone tetracarboxylic acid, pentaerythritol, novolac phenol resin These oxyalkylene ethers are preferred.
[0064]
The following are mentioned as a vinyl-type monomer for producing | generating a vinyl-type resin.
[0065]
Styrene, o-methylstyrene, m-methylstyrene, p-methylstyrene, p-phenylstyrene, p-ethylstyrene, 2,4-dimethylstyrene, pn-butylstyrene, p-tert-butylstyrene, p- n-hexylstyrene, pn-octylstyrene, pn-nonylstyrene, pn-decylstyrene, pn-dodecylstyrene, p-methoxystyrene, p-chlorostyrene, 3,4-dichlorostyrene Styrene and its derivatives such as m-nitrostyrene, o-nitrostyrene, p-nitrostyrene; unsaturated monoolefins such as ethylene, propylene, butylene and isobutylene; unsaturated polyenes such as butadiene and isoprene; vinyl chloride; Vinyl halides such as vinylidene chloride, vinyl bromide, and vinyl fluoride Vinyl esters such as vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl benzoate; methyl methacrylate, ethyl methacrylate, propyl methacrylate, n-butyl methacrylate, isobutyl methacrylate, n-octyl methacrylate, dodecyl methacrylate, Α-methylene aliphatic monocarboxylic acid esters such as 2-ethylhexyl methacrylate, stearyl methacrylate, phenyl methacrylate, dimethylaminoethyl methacrylate, diethylaminoethyl methacrylate; methyl acrylate, ethyl acrylate, propyl acrylate, acrylic N-butyl acid, isobutyl acrylate, n-octyl acrylate, dodecyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, stearyl acrylate, 2-chloroethyl acrylate, acrylate Acrylic esters such as nil; vinyl ethers such as vinyl methyl ether, vinyl ethyl ether and vinyl isobutyl ether; vinyl ketones such as vinyl methyl ketone, vinyl hexyl ketone and methyl isopropenyl ketone: N-vinyl pyrrole, N-vinyl casba N-vinyl compounds such as sol, N-vinylindole and N-vinylpyrrolidone; vinylnaphthalenes; acrylic acid or methacrylic acid derivatives such as acrylonitrile, methacrylonitrile and acrylamide.
[0066]
In addition, unsaturated dibasic acids such as maleic acid, citraconic acid, itaconic acid, alkenyl succinic acid, fumaric acid, mesaconic acid; maleic anhydride, citraconic anhydride, itaconic anhydride, alkenyl succinic anhydride, etc. Unsaturated dibasic acid anhydride; maleic acid methyl half ester, maleic acid ethyl half ester, maleic acid butyl half ester, citraconic acid methyl half ester, citraconic acid ethyl half ester, citraconic acid butyl half ester, itaconic acid methyl half ester, Alkenyl succinic acid half ester, fumaric acid methyl half ester, mesaconic acid methyl half ester unsaturated dibasic acid half ester; dimethylmaleic acid, dimethyl fumaric acid unsaturated dibasic acid ester; acrylic acid, meta Α, β-unsaturated acids such as rillic acid, crotonic acid and cinnamic acid; α, β-unsaturated acid anhydrides such as crotonic acid anhydride and cinnamic acid anhydride, the α, β-unsaturated acid and lower fatty acids And monomers having a carboxyl group such as alkenylmalonic acid, alkenylglutaric acid, alkenyladipic acid, acid anhydrides and monoesters thereof.
[0067]
Further, acrylic acid or methacrylic acid esters such as 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, 2-hydroxypropyl methacrylate; 4- (1-hydroxy-1-methylbutyl) styrene, 4- (1-hydroxy-1) -Methylhexyl) Monomers having a hydroxy group such as styrene.
[0068]
Moreover, the polymer bridge | crosslinked with the crosslinkable monomer which is illustrated below may be sufficient as needed.
[0069]
Examples of aromatic divinyl compounds include divinylbenzene and divinylnaphthalene; examples of diacrylate compounds linked by an alkyl chain include ethylene glycol diacrylate, 1,3-butylene glycol diacrylate, and 1,4-butanediol di Examples include acrylate, 1,5-pentanediol diacrylate, 1,6 hexanediol diacrylate, neopentyl glycol diacrylate, and the above compounds in which acrylate is replaced by methacrylate; linked by an alkyl chain containing an ether bond. Examples of diacrylate compounds include diethylene glycol diacrylate, triethylene glycol diacrylate, tetraethylene glycol diacrylate, polyethylene glycol # 400 , Polyethylene glycol # 600 diacrylate, dipropylene glycol diacrylate, and those obtained by replacing methacrylates with acrylates; diacrylate compounds linked by a chain containing an aromatic group and an ether bond For example, polyoxyethylene (2) -2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane diacrylate, polyoxyethylene (4) -2, 2-bis (4-hydroxyphenyl) propane diacrylate and the above compounds Examples of the polyester-type diacrylates include trade name MANDA (Nippon Kayaku Co., Ltd.).
[0070]
Polyfunctional cross-linking agents include pentaerythritol triacrylate, trimethylol ethane triacrylate, trimethylol propane triacrylate, tetramethylol methane tetraacrylate, oligoester acrylate, and acrylates of the above compounds replaced with methacrylate; triallylcia Examples include nurate and triallyl trimellitate.
[0071]
These crosslinking agents can be used in an amount of 0.01 to 10 parts by weight (more preferably 0.03 to 5 parts by weight) with respect to 100 parts by weight of other monomer components.
[0072]
Among these crosslinkable monomers, those which are preferably used for toner resins from the viewpoint of fixing property and offset resistance, are bonded with an aromatic divinyl compound (particularly divinylbenzene), a chain containing an aromatic group and an ether bond. And diacrylate compounds.
[0073]
In this invention, it is preferable that the monomer component which can react with both resin components is contained in a vinyl-type copolymer component and / or a polyester resin component. Examples of monomers that can react with the vinyl copolymer among the monomers constituting the polyester resin component include unsaturated dicarboxylic acids such as phthalic acid, maleic acid, citraconic acid, and itaconic acid, or anhydrides thereof. Among the monomers constituting the vinyl copolymer component, those capable of reacting with the polyester resin component include those having a carboxyl group or a hydroxy group, and acrylic acid or methacrylic acid esters.
[0074]
As a method for obtaining a reaction product of a vinyl resin and a polyester resin, a polymer containing a monomer component capable of reacting with each of the vinyl resin and the polyester resin listed above is present. A method obtained by polymerizing a resin is preferred.
[0075]
Examples of the polymerization initiator used for producing the vinyl copolymer of the present invention include 2,2′-azobisisobutyronitrile, 2,2′-azobis (4-methoxy-2,4- Dimethylvaleronitrile), 2,2′-azobis (-2,4-dimethylvaleronitrile), 2,2′-azobis (-2methylbutyronitrile), dimethyl-2,2′-azobisisobutyrate, 1,1′-azobis (1-cyclohexanecarbonitrile), 2- (carbamoylazo) -isobutyronitrile, 2,2′-azobis (2,4,4-trimethylpentane), 2-phenylazo-2,4- Dimethyl-4-methoxyvaleronitrile, 2,2′-azobis (2-methyl-propane), methyl ethyl ketone peroxide, acetylacetone peroxide, siku Ketone peroxides such as hexanone peroxide, 2,2-bis (t-butylperoxy) butane, t-butyl hydroperoxide, cumene hydroperoxide, 1,1,3,3-tetramethylbutyl hydroperoxide , Di-t-butyl peroxide, t-butyl cumyl peroxide, di-cumyl peroxide, α, α'-bis (t-butylperoxyisopropyl) benzene, isobutyl peroxide, octanoyl peroxide, decanoyl peroxide Oxide, lauroyl peroxide, 3,5,5-trimethylhexanoyl peroxide, benzoyl peroxide, m-trioyl peroxide, di-isopropylperoxydicarbonate, di-2-ethylhexylperoxydicarbonate , Di-n-propyl peroxydicarbonate, di-2-ethoxyethyl peroxycarbonate, di-methoxyisopropyl peroxydicarbonate, di (3-methyl-3-methoxybutyl) peroxycarbonate, acetylcyclohexylsulfonyl peroxide , T-butyl peroxyacetate, t-butyl peroxyisobutyrate, t-butyl peroxyneodecanoate, t-butyl peroxy 2-ethylhexanoate, t-butyl peroxylaurate, t-butyl Peroxybenzoate, t-butyl peroxyisopropyl carbonate, di-t-butyl peroxyisophthalate, t-butyl peroxyallyl carbonate, t-amyl peroxy 2-ethylhexanoate, di-t-butyl peroxy F Sa Hydro terephthalate, di -t- butyl peroxy azelate, and the like.
[0076]
Furthermore, in the present invention, the magnetic iron oxide used for the magnetic toner contains 0.2 to 0.8% by weight of silicon element based on the iron element, and as a metal element other than iron, Mn, Zn, Ni Containing one or more metal elements selected from the group consisting of Cu, Co, Cr, Cd, Al, Sn and Mg (other metal elements) in an amount of 0.2 to 4.0% by weight based on iron elements It is one of the features. By using these other metal elements together with silicon elements, the precipitation of silicon compounds in the vicinity of the surface of magnetic iron oxide is suppressed to some extent, and it is supplemented with other metals to make it compatible with the binder resin used in the present invention. Thus, the dispersibility of the magnetic iron oxide and the state of exposure to the toner particle surface can be optimally controlled, and the hygroscopicity can be suppressed while improving the fluidity of the magnetic toner.
[0077]
In the present invention, the magnetic iron oxide contains 0.2 to 0.8% by weight, preferably 0.3 to 0.7% by weight of silicon element based on the iron element.
[0078]
When the content of silicon element is less than 0.2% by weight, the effect of improving toner fluidity is small. When the content of silicon element is more than 0.8% by weight, the hygroscopicity of magnetic iron oxide increases, and the environmental characteristics, particularly the charging characteristics in a high humidity environment and the electric resistance of the toner are reduced, and the transferability is reduced. It is easy to get worse.
[0079]
When the content of other metal elements is less than 0.2% by weight, a large amount of silicon element is deposited on the surface of the magnetic iron oxide and the hygroscopicity is increased. When the content of other metal elements is more than 4.0% by weight, the magnetic iron oxide particles tend to adversely affect the charging characteristics of the magnetic toner.
[0080]
In the present invention, the content A of the total silicon element present in the magnetic iron oxide ASiAnd the content B of silicon element present in the iron oxide dissolution rate of the magnetic iron oxide up to 20% by weight.SiRatio (BSi/ ASi) × 100 is 45 to 85%, preferably 50 to 80%, and the content C of silicon element present up to 10% of iron element dissolution rate CSiAnd total silicon element content ASiRatio to (CSi/ ASi) × 100 is 35 to 70%, preferably 40 to 65%.
[0081]
(BSi/ ASi) × 100 is less than 45% or (CSi/ ASi) When x100 is smaller than 35%, a large amount of silicon is present inside the magnetic material, and the magnetic iron oxide production process is likely to deteriorate, and magnetic iron oxide with unstable magnetic properties may be obtained. is there. (BSi/ ASi) × 100 is greater than 85% or (CSi/ ASi) When x100 is larger than 70%, a large amount of silicon element is present in the surface layer portion of magnetic iron oxide, and it becomes fragile against mechanical impacts.
[0082]
In the present invention, at least one selected from the group consisting of Mn, Zn, Ni, Cu, Co, Cr, Cd, Al, Sn, and Mg present in an iron element dissolution rate of magnetic iron oxide up to 20 wt% Metal element content BMetalAnd the content A of the metal group element present in the magnetic iron oxideMetalRatio (BMetal/ AMetal) × 100 is preferably 40 to 100%. (BMetal/ AMetal) When x100 is less than 40%, other types of metals are less likely to act effectively near the surface and are likely to deteriorate in the manufacturing process, and may become magnetic iron oxide having unstable magnetic properties.
[0083]
In the present invention, when the magnetic iron oxide contains a Mn element as another metal element, the content of the Mn element in the magnetic iron oxide is preferably 0.7 to 2.0% by weight based on the iron element. More preferably, the content is 0.8 to 1.8% by weight.
[0084]
When the content of the Mn element is less than 0.7% by weight, the improvement effect on the magnetic toner, in particular, the improvement in the fluidity of the magnetic toner is weak. When the content of Mn element is more than 2.0% by weight, transfer characteristics may deteriorate in environmental characteristics, particularly in long-term durability under a high humidity environment, and further, toner durability and toner binding may occur. Dispersibility of magnetic iron oxide in the resin is likely to be lowered.
[0085]
In the present invention, the content A of all Mn elements present in magnetic iron oxide AMnAnd the content B of Mn element present in the iron oxide dissolution rate of the magnetic iron oxide up to 20% by weightMnRatio B toMn/ AMnX100 is preferably 50 to 90%, more preferably 60 to 85%. BMn/ AMnWhen x100 is smaller than 50% and a large amount of Mn element is present inside the magnetic material, the production process may be easily deteriorated and magnetic iron oxide having unstable magnetic characteristics may be obtained. BMn/ AMnWhen x100 exceeds 90%, a large amount of Mn element is present in the surface layer portion of magnetic iron oxide, so that it becomes brittle against mechanical impacts and tends to adversely affect charging characteristics.
[0086]
In the present invention, when the magnetic iron oxide contains a Zn element as another metal element, the content of the Zn element in the magnetic iron oxide is preferably 0.2 to 0.8 weight based on the iron element. %, More preferably 0.3 to 0.7% by weight.
[0087]
When the content of Zn element is less than 0.2% by weight, the fluidity improving effect on the magnetic toner is weak. When the content of Zn element is more than 0.8% by weight, transfer characteristics may deteriorate in environmental characteristics and long-term durability. Furthermore, toner durability, magnetic iron oxide in the toner binder resin The dispersibility of the resin tends to decrease.
[0088]
In the present invention, the content A of all Zn elements present in the magnetic iron oxide AZnAnd the content B of Zn element existing up to 20% by weight of the iron element dissolution rate of the magnetic iron oxideZnRatio B toZn/ AZnX100 is preferably 50 to 90%, more preferably 55 to 90%. BZn/ AZnWhen x100 is smaller than 50% and a large amount of Zn element is present in the magnetic substance, the manufacturing process is likely to be similarly deteriorated, and magnetic iron oxide having unstable magnetic characteristics may be obtained. BZn/ AZnWhen x100 exceeds 90%, a large amount of Zn element is present in the surface layer portion of magnetic iron oxide, and it becomes fragile against mechanical impacts, and when used in magnetic toner, harmful effects are likely to occur.
[0089]
In the present invention, when the magnetic iron oxide contains a Cu element as another kind of metal element, the content of the Cu element in the magnetic iron oxide is preferably 0.01 to 0.8 weight based on the iron element. %, More preferably 0.05 to 0.7% by weight.
[0090]
When the content of Cu element is less than 0.01% by weight, the effect of improving the magnetic toner, particularly the improvement of the fluidity of the magnetic toner is weak. When the content of Cu element is more than 0.8% by weight, transfer characteristics may deteriorate in environmental characteristics, particularly in long-term durability under high humidity. Further, toner durability and toner binding may occur. The dispersibility of magnetic iron oxide in the resin tends to decrease.
[0091]
In the present invention, the content A of all Cu elements present in the magnetic iron oxide ACuAnd the content B of Cu element present in the iron element dissolution rate of the magnetic iron oxide up to 10% by weight.CuRatio B toCu/ ACuThe x100 is preferably 70 to 100%, more preferably 80 to 100%.
[0092]
BCu/ ACuWhen x100 is smaller than 70% and a large amount of Cu element is present in the magnetic material, the production process may be easily deteriorated, and magnetic iron oxide having unstable magnetic characteristics may be obtained.
[0093]
In the present invention, when the magnetic iron oxide contains an Ni element as another metal element, the content of the Ni element in the magnetic iron oxide is preferably 0.1 to 0.6 weight based on the iron element. %, More preferably 0.2 to 0.6% by weight.
[0094]
When the content of Ni element is less than 0.1% by weight, the improvement effect on the magnetic toner, particularly the improvement of the fluidity of the magnetic toner is weak. When the content of Ni element is more than 0.6% by weight, transfer characteristics may deteriorate in environmental characteristics, particularly in long-term durability under a high humidity environment, and further, toner durability and toner binding may occur. The dispersibility of the magnetic iron oxide in the resin is also deteriorated.
[0095]
In the present invention, the content A of all Ni elements present in the magnetic iron oxide ANiAnd the content B of Ni element present in the iron oxide dissolution rate of the magnetic iron oxide up to 20%.NiRatio B toNi/ ANiX100 is preferably 40 to 100%, more preferably 50 to 100%.
[0096]
BNi/ ANiWhen x100 is less than 40% and a large amount of Ni element is present in the magnetic material, the manufacturing process is likely to deteriorate and magnetic iron oxide with unstable magnetic characteristics may be obtained.
[0097]
In the present invention, the magnetic iron oxide preferably has a sphericity of 0.8 to 1.0, more preferably 0.82 to 1.0 based on the measurement method described later. When the sphericity is less than 0.8, the magnetic iron oxide particles come into contact with each other, and the small magnetic iron oxide particles having a particle size of 0.1 to 1.0 μm have a mechanical shear force. However, the particles cannot be easily separated from each other, so that the magnetic iron oxide cannot be sufficiently dispersed in the magnetic toner, and the magnetic iron oxide exposed on the toner particle surface may not be sufficiently controlled. .
[0098]
In the present invention, the magnetic iron oxide particles preferably have a bulk density based on a measurement method described later of 0.4 to 0.8 g / m.Three, More preferably 0.5 to 0.7 g / mThreeGood to be satisfied. Bulk density 0.4g / mThreeIf it is less than the above, the physical mixing properties of the toner with other constituent materials at the time of toner production will be adversely affected, and the dispersibility of the magnetic iron oxide in the toner will deteriorate. Furthermore, the bulk density is 0.8 g / mThreeIn the case of exceeding the magnetic toner, the magnetic iron oxide exposed on the toner particle surface may not be sufficiently controlled when the magnetic toner is used.
[0099]
In the present invention, the magnetic iron oxide has a number average particle diameter of 0.05 to 1.00 μm, more preferably 0.10 to 0.40 μm, based on the measurement method described later. This is good in terms of dispersibility in the resin and uniformity of charging. When the number average particle diameter of the magnetic iron oxide is larger than 1.00 μm, the number of magnetic iron oxide particles contained in the toner is reduced, so that the magnetic iron oxide exposed on the toner particle surface is likely to be biased, The uniformity of charging is impaired and transferability is deteriorated. When the number average particle size of the magnetic iron oxide is smaller than 0.05 μm, the adhesion between the magnetic iron oxide particles is increased, and the dispersibility in the binder resin is deteriorated.
[0100]
In the present invention, the magnetic toner may further contain a conventionally known pigment or dye such as carbon black and copper phthalocyanine as a coloring material.
[0101]
In the present invention, the magnetic toner may contain a charge control agent as required. In the case of a negatively chargeable toner, a negative charge controlling agent such as a metal complex salt of a monoazo dye, a metal complex salt of salicylic acid, alkylsalicylic acid, dialkylsalicylic acid or naphthoic acid is used. In the case of a positively chargeable toner, a positive charge control agent such as a nigrosine compound or an organic quaternary ammonium salt is used.
[0102]
In the present invention, the magnetic toner preferably contains a wax component as a fixing aid.
[0103]
For example, aliphatic hydrocarbon waxes such as low molecular polyethylene, low molecular polypropylene, microcrystalline wax, and paraffin wax; oxides of aliphatic hydrocarbon waxes such as oxidized polyethylene wax; or block copolymers thereof And waxes mainly composed of fatty acid esters such as carnauba wax, sazol wax, and montanic acid ester wax; and those obtained by partially or fully deoxidizing fatty acid esters such as deoxidized carnauba wax. Furthermore, saturated linear fatty acids such as palmitic acid, stearic acid, montanic acid, or long-chain alkyl carboxylic acids having a long-chain alkyl group; unsaturated fatty acids such as brandic acid, eleostearic acid, and valinal acid; Saturated alcohols such as stearic alcohol, aralkyl alcohol, behenyl alcohol, carnauvir alcohol, seryl alcohol, melyl alcohol, or long-chain alkyl alcohols having a long-chain alkyl group; polyhydric alcohols such as sorbitol; calcium stearate , Fatty acid metal salts such as calcium laurate, zinc stearate and magnesium stearate (generally referred to as metal soap); and aliphatic hydrocarbon waxes and vinyl monomers such as styrene and acrylic acid Waxes obtained by grafting by using; also, partially esterified products of fatty acids with polyhydric alcohols such as behenic acid monoglyceride, also, methyl ester compounds having hydroxyl groups obtained by hydrogenation of vegetable fats and oils.
[0104]
In the present invention, the magnetic toner is preferably mixed with inorganic toner powder or hydrophobic inorganic powder with magnetic toner particles. As the inorganic fine powder, for example, it is preferable to use silica fine powder or titanium oxide fine powder alone or in combination.
[0105]
The silica fine powder used in the present invention is a so-called dry process silica produced by vapor phase oxidation of a silicon halogen compound, or both dry silica called fumed silica and so-called wet silica produced from water glass. Although it can be used, dry silica having less silanol groups on the surface and inside and no production residue is preferred.
[0106]
Further, the silica fine powder used in the present invention is preferably hydrophobized. The hydrophobizing treatment is performed by chemically treating with an organosilicon compound that reacts or physically adsorbs with silica fine powder. As a preferred method, a dry silica fine powder produced by vapor phase oxidation of a silicon halogen compound is treated with a silane coupling agent and then treated with an organosilicon compound such as silicone oil, or simultaneously with the treatment with a silane coupling agent. A method of treating with an organosilicon compound such as silicone oil can be mentioned.
[0107]
Examples of silane coupling agents used for hydrophobizing treatment include hexamethyldisilazane, trimethylsilane, trimethylchlorosilane, trimethylethoxysilane, dimethyldichlorosilane, methyltrichlorosilane, allyldimethylchlorosilane, and allylphenyldichlorosilane. , Benzyldimethylchlorosilane, bromomethyldimethylchlorosilane, α-chloroethyltrichlorosilane, β-chloroethyltrichlorosilane, chloromethyldimethylchlorosilane, triorganosilane mercaptan, trimethylsilyl mercaptan, triorganosilyl acrylate, vinyldimethylacetoxysilane, Dimethylethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, diphenyldiethoxysilane, hexamethyldisiloxane, 1,3-divinyl Examples thereof include tetramethyldisiloxane and 1,3-diphenyltetramethyldisiloxane.
[0108]
Examples of the organosilicon compound used for the hydrophobizing treatment include silicone oil. As a preferable silicone oil, one having a viscosity at 25 ° C. of about 30 to 1,000 centistokes is used. For example, dimethyl silicone oil, methylphenyl silicone oil, α-methylstyrene modified silicone oil, chlorophenyl silicone oil, fluorine modified Silicone oil is preferred.
[0109]
Silicone oil treatment can be performed by, for example, mixing silica fine powder treated with a silane coupling agent and silicone oil directly using a mixer such as a Henschel mixer, or injecting silicone oil onto the base silica. Depending on how you do it. Alternatively, the silicone oil may be dissolved or dispersed in an appropriate solvent, and then mixed with the base silica fine powder to remove the solvent.
[0110]
Further, a preferable system for hydrophobizing the silica fine powder used in the present invention includes a method of preparing by treating with dimethyldichlorosilane, then treating with hexamethyldisilazane, and then treating with silicone oil.
[0111]
As described above, it is preferable to treat the silica fine powder with two or more kinds of silane coupling agents, and then to treat with oil later, effectively increasing the degree of hydrophobicity.
[0112]
The silica fine powder that has been subjected to a hydrophobic treatment, and further, an oil treatment applied to the titanium oxide fine powder can be used in the present invention, and is preferably the same as the silica type.
[0113]
The inorganic fine powder or hydrophobic inorganic fine powder mixed with the magnetic toner may be used in an amount of 0.1 to 5 parts by weight (preferably 0.1 to 3 parts by weight) with respect to 100 parts by weight of the magnetic toner.
[0114]
In the present invention, external additives other than silica fine powder may be added to the magnetic toner as necessary.
[0115]
Examples of the external additive include resin fine particles and inorganic fine particles that function as a charge auxiliary agent, a conductivity imparting agent, a fluidity imparting agent, an anti-caking agent, a release agent at the time of heat roll fixing, a lubricant, an abrasive, and the like. Can be mentioned.
[0116]
As the resin fine particles, those having a number average particle diameter of 0.03 to 1.0 μm based on the measurement method described later are preferable. As the polymerizable monomer constituting the resin, styrene, o-methylstyrene, m- Styrenic monomers such as methylstyrene, p-methylstyrene, p-methoxystyrene and p-ethylstyrene; acrylic acid; methyl acrylate, ethyl acrylate, n-butyl acrylate, isobutyl acrylate, n-acrylate Acrylic esters such as propyl, n-octyl acrylate, dodecyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, stearyl acrylate, 2-chloroethyl acrylate and phenyl acrylate; methacrylic acid; methyl methacrylate, ethyl methacrylate, methacryl N-propyl acid, n-butyl methacrylate, Methacrylic acid esters such as isobutyl tacrylate, n-octyl methacrylate, dodecyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, stearyl methacrylate, phenyl methacrylate, dimethylaminoethyl methacrylate and diethylaminoethyl methacrylate; other acrylonitriles; And monomers such as nitrile; and acrylamide.
[0117]
As a polymerization method of the resin fine particles using the above monomer, suspension polymerization, emulsion polymerization, and leap-free polymerization can be used, but more preferably particles obtained by soap-free polymerization are preferable.
[0118]
In particular, the resin fine particles having the above characteristics are greatly used for suppressing drum fusion when a contact charging member such as a roller, a brush or a blade is used as a charging member for primarily charging a latent image carrier such as a photosensitive drum. Effects can be achieved.
[0119]
As the inorganic fine particles, a lubricant such as zinc stearate, or an abrasive such as cerium oxide, silicon carbide and strontium titanate, among which strontium titanate is preferable. Alternatively, for example, fluidity imparting agents such as titanium oxide and aluminum oxide, particularly hydrophobic ones are preferable. A small amount of an anti-caking agent, or a conductivity imparting agent such as carbon black, zinc oxide, antimony oxide or tin oxide, and white and black fine particles having opposite polarity can also be used in small amounts.
[0120]
In order to produce a toner for developing an electrostatic image according to the present invention, magnetic iron oxide and a binder resin, a pigment or dye as a colorant, if necessary, a charge control agent, other additives, etc. Magnetic iron oxide and pigments or dyes are mixed together by mixing thoroughly with a mixer, and then melting, kneading, and kneading using a heat kneader such as a heating roll, kneader, and extruder to make the resins compatible with each other. Can be dispersed or dissolved, and after cooling and solidification, pulverization and strict classification can be performed to obtain the toner according to the present invention.
[0121]
Next, the structure and manufacturing method of the magnetic iron oxide used in the present invention will be described.
[0122]
The silicon element and other metal elements in the magnetic iron oxide used in the present invention are basically present both inside and on the surface of the magnetic iron oxide.
[0123]
When the distribution of internal metal elements was examined by dissolving the magnetic iron oxide shown in the examples of the present invention with an acid, the silicon element and other metal elements were present from the central part of the magnetic iron oxide, and the content toward the surface part. It has been clarified that increases gradually.
[0124]
The magnetic iron oxide having a silicon element according to the present invention is produced, for example, by the following method.
[0125]
After adding a predetermined amount of one or more metal salts and silicates selected from Mn, Zn, Ni, Cu, Co, Cr, Cd, Al, Sn and Mg to the ferrous salt aqueous solution, An aqueous solution containing ferrous hydroxide is prepared by adding an equivalent or equivalent alkali such as sodium hydroxide. Air was blown in while maintaining the pH of the prepared aqueous solution at pH 7 or higher (preferably
[0126]
Next, an aqueous solution containing about 1 equivalent of ferrous sulfate is added to the slurry-like liquid containing seed crystals based on the amount of alkali added previously. While maintaining the pH of the solution at 6 to 10, the reaction of ferrous hydroxide is promoted while blowing air, and magnetic iron oxide particles are grown around the seed crystal. As the oxidation reaction proceeds, the pH of the liquid shifts to the acidic side, but the pH of the liquid is preferably not less than 6. By adjusting the pH of the solution at the end of the oxidation reaction, it is preferable to disperse a predetermined amount of other metal compounds on the surface layer and surface of the magnetic iron oxide particles.
[0127]
Examples of the silicate used for the addition include sodium silicate and potassium silicate. As metal salts other than iron used for addition, sulfates, nitrates, and chlorides can be used.
[0128]
As the ferrous salt, iron sulfate generally produced as a by-product in the production of sulfuric acid titanium, iron sulfate produced as a by-product with the surface cleaning of the steel sheet, and iron chloride can be used.
[0129]
In general, a method for producing magnetic iron oxide by an aqueous solution method uses an iron concentration of 0.5 to 2 mol / liter from the viewpoint of preventing the viscosity from increasing during the reaction and the solubility of iron sulfate. Generally, the lower the iron sulfate concentration, the finer the particle size of the product. In the reaction, the larger the amount of air and the lower the reaction temperature, the easier the atomization.
[0130]
By the above-described manufacturing method, magnetic iron oxide particles having a silicate element and other kinds of metal elements are mainly composed of spherical particles formed with a curved surface having no plate-like surface, as observed by transmission electron micrographs. It is preferable to produce magnetic iron oxide containing almost no octahedral particles and use the magnetic iron oxide in the toner.
[0131]
The method for measuring various physical property data in the present invention is described in detail below.
[0132]
(1) Metal element amount
In the present invention, the content of metal elements other than iron in iron oxide (based on iron elements), the dissolution rate of iron elements, and the content of metal elements other than iron with respect to the dissolution rate of iron elements are as follows: Can be obtained by various methods. For example, about 3 liters of deionized water is placed in a 5 liter beaker and heated to 45 to 50 ° C. with a water bath. About 25 g of magnetic iron oxide slurried with about 400 ml of deionized water is added to a 5-liter beaker along with the deionized water while being washed with about 300 ml of deionized water.
[0133]
Next, while maintaining the temperature at about 50 ° C. and the stirring speed at about 200 rpm, a special grade hydrochloric acid or a mixed acid of hydrochloric acid and hydrofluoric acid is added to start dissolution. At this time, the aqueous hydrochloric acid solution is about 3N. About 20 ml is sampled several times during the period from the start of dissolution until all are dissolved and transparent, and filtered through a 0.1 μ membrane filter, and the filtrate is collected. The filtrate is subjected to plasma emission spectroscopy (ICP) to quantify iron elements and metal elements other than iron elements.
[0134]
The iron element dissolution rate for each sample is calculated by the following formula.
[0135]
[Expression 1]
The content of metal elements other than iron elements for each sample is calculated by the following formula.
[0136]
[Expression 2]
The total content A of the metal elements other than the iron element of the magnetic iron oxide corresponds to the metal element concentration (mg / liter) per unit weight of the magnetic iron oxide after being completely dissolved.
[0137]
The contents B and C of the metal element other than the iron element of the magnetic iron oxide are the metals other than the iron element per unit weight of the magnetic iron oxide detected when the dissolution rate of the magnetic iron oxide is 20% or 10%. Corresponds to elemental concentration (mg / liter).
[0138]
(2) Bulk density of magnetic iron oxide
The bulk density of the magnetic iron oxide particles in the present invention was measured according to the pigment test method of JIS-K-5101.
[0139]
(3) Sphericality of magnetic iron oxide
Calculation of the sphericity of magnetic iron oxide in the present invention is performed as follows.
[0140]
[Equation 3]
Sphericality (Ψ) was taken at 10,000x at a voltage of 100kV using a sample of magnetic iron oxide processed on a collodion film copper mesh with an electron microscope (Hitachi / H-700H), and the printing magnification was 3x. The final magnification is 30000 times. The shape is observed in this manner, and 100 magnetic iron oxide particle specimens are selected at random, the maximum length and the minimum length are measured, and then the calculated values are averaged.
[0141]
(4) Number average particle diameter of magnetic iron oxide
100 particles on the photograph were randomly selected from a transmission electron micrograph (magnification 30000 times), the particle diameter was measured, and the average value was taken as the number average particle diameter.
[0142]
(5) Quantification of ethyl acetate insoluble component of toner and preparation of NMR measurement sample
4 g of toner is precisely weighed, placed in a 500 ml beaker, 300 ml of ethyl acetate is added, and the mixture is stirred for about 5 hours at room temperature using a magnetic stirrer. After standing for about 1 hour, the precipitate and the ethyl acetate solution are carefully separated by decantation. After washing the precipitate with a small amount of ethyl acetate, the ethyl acetate insoluble resin component is quantified by evaporating the ethyl acetate to dryness and quantifying the dissolved resin component.
[0143]
To the precipitate insoluble in ethyl acetate remaining in the beaker, 200 ml of chloroform is added to the beaker, and the mixture is stirred at room temperature using a magnetic stirrer for about 2.5 hours. After standing for about 1 hour, the suspended matter (insoluble component) and the precipitated colorant (magnetic material) are carefully separated by decantation, and chloroform is evaporated to dryness. By the above operation, a component insoluble in ethyl acetate and a sample for NMR measurement can be obtained.
[0144]
(6) NMR measurement of components insoluble and soluble in ethyl acetate
Measuring apparatus: FT NMR apparatus JNM-EX400 (manufactured by JEOL Ltd.)
Measurement frequency: 400MHz
Pulse condition: 5.0μs
Data points: 32768
Delay time: 25 sec.
Frequency range: 10500Hz
Integration count: 16 times
Measurement temperature: 40 ° C
Sample: 200 mg of measurement sample is put into a sample tube of φ5 mm, and CDCl is used as a solvent.Three(TMS 0.05%) is added and dissolved in a constant temperature bath at 40 ° C. to prepare.
[0145]
(7) Measurement of molecular weight distribution of binder resin raw material or toner binder resin
The molecular weight of the chromatogram by GPC is measured under the following conditions.
[0146]
The column is stabilized in a heat chamber at 40 ° C., and tetrahydrofuran (THF) as a solvent is allowed to flow through the column at this temperature at a flow rate of 1 ml / min. When the sample is a binder resin raw material, a material obtained by passing the binder resin raw material through a roll mill (130 ° C., 15 minutes) is used. When the sample is toner, the toner is dissolved in THF, filtered through a 0.2 μm filter, and the filtrate is used as a sample. Measurement is performed by injecting 50 to 200 μl of a THF sample solution of a resin adjusted to a sample concentration of 0.05 to 0.6% by weight. 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 number of counts. As a standard polystyrene sample for preparing a calibration curve, for example, Pressure Chemical Co. Manufactured by Toyo Soda Industry Co., Ltd.22.1 × 10Three, 4 × 10Three, 1.75 × 10Four, 5.1 × 10Four1.1 × 10Five, 3.9 × 10Five8.6 × 10Five, 2 × 106, 4.48 × 106It is appropriate to use at least about 10 standard polystyrene samples. An RI (refractive index) detector is used as the detector.
[0147]
As column, 10Three~ 2x106In order to accurately measure the molecular weight region, it is preferable to combine a plurality of commercially available polystyrene gel columns, for example, μ-
[0148]
(8)1H-NMR and13Determination of polyester resin insoluble and soluble in ethyl acetate by C-NMR measurement
1H-NMR and13C-NMR is used to determine the abundance ratio of each monomer composition in terms of molar ratio, and the molecular weight of each monomer is used from the abundance ratio of each monomer composition at this molar ratio, and the amount of dehydration accompanying transesterification is ignored and the polyester resin component is contained. The amount is calculated in weight%.
[0149]
(1Measurement of H-NMR (nuclear magnetic resonance) spectrum)
Measuring apparatus: FT NMR apparatus JNM-EX400 (manufactured by JEOL Ltd.)
Measurement frequency: 400MHz
Pulse condition: 5.0μs
Data points: 32768
Frequency range: 10500Hz
Integration count: 10,000 times
Measurement temperature: 60 ° C
Sample: 50 mg of a measurement sample is put in a φ5 mm sample tube, and CDCl is used as a solvent.ThreeIs added and dissolved in a constant temperature bath at 60 ° C. to prepare.
[0150]
(13Measurement of C-NMR (nuclear magnetic resonance) spectrum)
Measuring apparatus: FT NMR apparatus JNM-EX400 (manufactured by JEOL Ltd.)
Measurement frequency: 400MHz
Pulse condition: 5.0μs
Data points: 32768
Delay time: 25 sec.
Frequency range: 10500Hz
Integration count: 16 times
Measurement temperature: 40 ° C
Sample: 200 mg of a measurement sample is put in a φ5 mm sample tube, and CDCl is used as a solvent.Three(TMS 0.05%) is added and dissolved in a constant temperature bath at 40 ° C. to prepare.
[0151]
1H-NMR and13One specific example of the quantitative determination of the content of the polyester resin in the component insoluble and soluble in ethyl acetate by C-NMR measurement is described below with reference to FIGS.
[0152]
▲ 1 ▼ 1 Determination of abundance ratio of alcohol component by H-NMR measurement (see FIGS. 6 and 7)
The abundance ratio of propoxylated bisphenol A (PO-BPA) and ethoxylated bisphenol A (EO-BPA) is:1In the H-NMR spectrum, signals of propoxy group hydrogen (corresponding to 1H each: see FIG. 8) near 5.2 ppm, 5.3 ppm and 5.4 ppm and hydrogen of ethoxy group around 4.3 ppm and 4.65 ppm (each 4 H (Equivalent) signal and the intensity ratio.
[0153]
▲ 2 ▼ 1 Determination of abundance ratio of aromatic carboxylic acid component by H-NMR measurement (see FIGS. 6 and 7)
The existing ratio of terephthalic acid and trimellitic acid is1It is determined from the intensity ratio between the signal of hydrogen of terephthalic acid near 8 ppm (equivalent to 4H) and the signal of hydrogen of trimellitic acid near 7.6 ppm and 8.4 ppm (equivalent to 1H each) in the H-NMR spectrum.
[0154]
▲ 3 ▼ 1 Determination of abundance ratio of styrene by HNMR measurement (see FIGS. 6 and 7)
The abundance ratio of styrene is1Obtained from the intensity ratio of the signal of hydrogen (corresponding to 1H) in the vicinity of 6.6 ppm in the H-NMR spectrum.
[0155]
▲ 4 ▼ 13 The abundance ratio of aliphatic carboxylic acid, (meth) acrylic acid ester and PO-BPA, EO-BPA (meth) acrylic acid ester compound (reaction product of vinyl polymer and polyester resin) by C-NMR measurement Decision (see Figure 5)
The abundance ratio of the reaction product of aliphatic carboxylic acid, (meth) acrylic acid ester and vinyl polymer and polyester resin is13In the C-NMR spectrum, signals of the carboxyl group carbon (corresponding to 1C each) of the aliphatic carboxylic acid around 173.5 ppm and 174 ppm and the signal of the carbon of the carboxyl group (corresponding to 1C) of the (meth) acrylic acid ester around 176 ppm It is determined from the signal and intensity ratio of carbon (corresponding to 1C) of the carboxyl group of the (meth) acrylic acid ester of the newly detected peak around 169 ppm.
[0156]
▲ 5 ▼ 13 The abundance ratio of aliphatic carboxylic acid and aromatic carboxylic acid by C-NMR measurement Decision (see Figure 5)
The abundance ratio of aliphatic carboxylic acid and aromatic carboxylic acid is13Intensity ratio of the signal of carbon (1C equivalent) of the carboxyl group of terephthalic acid and trimellitic acid in the C-NMR spectrum to the carbon of the carboxyl group of aliphatic carboxylic acid (4) above (equivalent to 1C each). Calculate from the comparison.
[0157]
▲ 6 ▼ 13 Determination of the abundance ratio of styrene by C-NMR measurement (see FIG. 5)
The abundance ratio of styrene is13It is determined from the signal intensity ratio of para-positioned carbon (corresponding to 1C) near 125 ppm in the C-NMR spectrum.
[0158]
(7) Determination of polyester resin component content in components insoluble and soluble in ethyl acetate
Above (1) to (3)1From the H-NMR spectrum, the respective monomer composition existing ratios of PO-BPA, EO-BPA, terephthalic acid, trimellitic acid and styrene were calculated as molar ratios, and the above (4) to (6)13From C-NMR spectrum, (meth) acrylic acid ester compound (reaction product of vinyl polymer and polyester resin) of PO-BPA and EO-BPA, aliphatic carboxylic acid, aromatic carboxylic acid and styrene monomer By calculating the composition abundance ratio as a molar ratio, the composition abundance ratio of all constituent monomers is calculated as a molar ratio. The molecular weight of each monomer is used from the monomer composition abundance ratio at this molar ratio, the amount of dehydration accompanying transesterification is ignored, and the content of the polyester resin component is calculated by weight%.
[0159]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to production examples and examples. In the examples, “parts” and “%” mean “parts by weight” and “% by weight” unless otherwise specified.
[0160]
Production of magnetic iron oxide:
[Production Example 1]
Sodium silicate is added to the ferrous sulfate aqueous solution so that the silicon element content is 1.8% with respect to the iron element, and the zinc element content is 0.6% with respect to the iron element. After adding zinc sulfate as described above, 1.0 to 1.1 equivalents of a caustic soda solution with respect to iron ions was mixed to prepare an aqueous solution containing ferrous hydroxide.
[0161]
While maintaining the pH of the aqueous solution at pH 7 to 10 (for example, pH 9), air was blown in, and an oxidation reaction was performed at 80 to 90 ° C. to prepare a slurry liquid for generating seed crystals.
[0162]
Subsequently, after adding ferrous sulfate aqueous solution to this slurry liquid so that it may become 0.9 to 1.2 equivalent with respect to the initial alkali amount (sodium component of sodium silicate, and sodium component of sodium hydroxide), pH of slurry liquid is 6 The pH was adjusted to 10 at the end of the oxidation reaction, and the silicic acid component and the zinc component were unevenly distributed on the surface of the magnetic iron oxide particles. The produced magnetic iron oxide particles were washed, filtered and dried by a conventional method, and then the agglomerated particles were crushed to obtain magnetic iron oxide A.
[0163]
Table 1 shows the relationship and characteristics of the dissolved amounts of the iron element, silicon element and other metal elements of the obtained magnetic iron oxide.
[0164]
[Production Example 27]
Magnetic iron oxide B having the characteristics shown in Table 1 in the same manner as in Production Example 1 except that the addition amount of sodium silicate and the addition amount of other metal salts are changed as shown in Table 1.GGot.
[0165]
[Comparative Production Example 1]
Magnetic iron oxide a having the characteristics shown in Table 1 was obtained in the same manner as in Production Example 1 except that sodium silicate and zinc sulfate were not added in Production Example 1.
[0166]
[Comparative Production Example 2]
To 100 parts of magnetic iron oxide obtained in Comparative Production Example 1, 0.7 part of silicate fine powder was mixed with a Henschel mixer to obtain magnetic iron oxide b having the characteristics shown in Table 1.
[0167]
[Comparative Production Example 3-10]
Magnetic iron oxides c to j having the characteristics shown in Table 1 were obtained in the same manner as in Production Example 1 except that the addition amount of sodium silicate and the addition amount of other metal salts were changed as shown in Table 1. It was.
[0168]
[Table 1]
[0169]
Polymer production:
[Production Example 1]
(A) Production of low-crosslinking resin composition (A)
・ Terephthalic acid: 6.0 mol
-Succinic acid derivative represented by formula (1-3): 1.0 mol
-Trimellitic anhydride: 1.0 mol
・ PO-BPA: 7.0 mol
・ EO-BPA: 3.0 mol
[0170]
The above raw materials were charged into an autoclave together with an esterification catalyst, and a decompression device, a water separation device, a thermometer and a stirring device were attached, and a polycondensation reaction was performed at 210 ° C. according to a conventional method to obtain a low-crosslinking polyester resin.
[0171]
After completely dissolving 70 parts of the polyester resin obtained in 100 parts of xylene, 23 parts of styrene, 6 parts of 2-ethylhexyl acrylate, 1 part of acrylic acid, and 1 part of t-butyl hydroperoxide as a polymerization initiator are 30 parts of xylene. What was melt | dissolved in the part was dripped over about 1 hour at the temperature of about 110 degreeC under nitrogen atmosphere. By holding at that temperature for 6 hours to complete the radical polymerization reaction and removing the solvent, a low cross-linking resin composition (A) containing a polyester resin, a vinyl copolymer and a resin in which these are chemically reacted is obtained. It was.
[0172]
(B) Production of highly crosslinked resin composition (B)
Next table4A highly crosslinked resin composition (B) is obtained in the same manner as in the production of the low crosslinking resin composition (A) except that the monomer type and composition ratio are as shown in the column of
[0173]
(C) Production of binder resin
After 27 parts of the obtained highly crosslinked resin composition (B) and 70 parts of the low crosslinked resin composition (A) were swollen and dissolved in 200 parts of xylene, 2 parts of styrene, 0.8 part of 2-ethylhexyl acrylate, acrylic acid 0.2 part, 0.01 part of divinylbenzene and 0.05 part of t-butyl hydroperoxide dissolved as a polymerization initiator were added dropwise over about 1 hour at a temperature of about 125 ° C. in a nitrogen atmosphere. The binder tree of the present invention comprising a polyester resin highly crosslinked by removing the solvent by maintaining the temperature for 5 hours, a slightly crosslinked polyester resin, a vinyl copolymer, and a resin obtained by chemically reacting them.Fat 1Obtained.
[0174]
The binding tree of the present inventionTo fat 1The vinyl copolymer and the polyester resin composition are chemically reacted.13It can be verified by C-NMR.
[0175]
In general, the ester group of an acrylate ester copolymerized with styrene13It is known that the signal measured by C-NMR shifts by several ppm toward the high magnetic field side due to the influence of the benzene ring of styrene from that of the homopolymer of acrylate ester. This phenomenon is the same when the polyester resin composition exists as an ester group. Here, we focused on the carbon of the carboxyl group of trimellitic acid.
[0176]
Low cross-linking polyester resin composition13FIG. 3 shows the C-NMR measurement results, FIG. 4 shows the measurement results of styrene and 2-ethylhexyl acrylate having the same composition as that reacted with the low cross-linking polyester resin composition, and FIG.Of fat 1 13The C-NMR measurement results are shown in FIG.
[0177]
Table 2 shows the measurement results of each resin composition.
[0178]
[Table 2]
[0179]
[Production Examples 2 to 6]
Change the monomer type and composition as shown in Tables 3, 4 and
[0180]
[Comparative Production Examples 1 to 6]
Comparison of the types and composition of monomers as shown in Tables 5 to
[0181]
[Table 3]
[0182]
[Table 4]
[0183]
[Table 5]
[0184]
[Table 6]
[0185]
[Table 7]
[0186]
Toner production:
[Example 1]
Binder resin6 100 copies
100 parts of magnetic iron oxide B
Azo-based
3 parts low molecular weight polyethylene
[0187]
The above mixture is melt kneaded with a twin screw extruder, the cooled kneaded product is coarsely pulverized with a hammer mill, the coarsely pulverized product is finely pulverized with a jet mill, and the resulting finely pulverized powder is classified with an air classifier.MagneticToner particles were obtained.
[0188]
A toner was prepared by mixing 100 parts of the toner particles and 1.0 part of hydrophobic silica fine powder treated with dimethyl silicone oil after the treatment with hexamethyldisilazane using a Henschel mixer.
[0189]
Table 8 shows the amounts of components insoluble in ethyl acetate in this toner, the abundance of succinic acid derivatives in the insoluble components, and Gp and Sp.
[0190]
(Image output test)
Using a machine modified from Canon's laser beam printer LBP-450 to 24 sheets, toner is supplied to the cartridge in a high temperature and high humidity (35 ° C, 90% RH) and low temperature and low humidity (5 ° C, 10% RH) environment. However, a printout test of 30000 sheets was performed and the following evaluation was performed.
[0191]
(1) Image density
Ordinary paper for ordinary copying machines (75 g / m2) Was evaluated based on the image density of the printout image. The image density was measured by using a “Macbeth reflection densitometer” (manufactured by Macbeth Co., Ltd.) to measure a relative density with respect to a printout image of a white background portion having a document density of 0.00.
[0192]
(2) fog
The fog was calculated from a comparison between the whiteness of the transfer paper measured by a reflectometer (manufactured by Tokyo Denshoku Co., Ltd.) and the whiteness of the transfer paper after printing solid white. The environment was low temperature and low humidity (5 ° C., 10% RH).
[0193]
(3) Transfer rate
The toner image formed on the photoreceptor is collected with a transparent adhesive tape, and the image density (a) is measured with a Macbeth reflection densitometer. Next, a toner image is formed again on the photoconductor, transferred to a transfer paper, and the toner image remaining on the photoconductor after transfer is similarly collected, and the image density (b) is measured. The transfer rate (%) from the photoreceptor to the transfer paper is calculated as follows.
[0194]
[Expression 4]
[0196]
[Comparative example1]
Binder resin6Binder resin for comparison instead of2A toner was obtained and evaluated in the same manner as in Example 1 except that was used.
[0199]
[Table 8]
[0200]
[Table 9]
[0201]
【The invention's effect】
According to the present invention, by controlling the composition and structure of the magnetic iron oxide particles and the binder resin contained in the magnetic toner as described above, the dispersion state of the magnetic iron oxide particles in the binder resin, particularly the toner particles To provide a toner that has significantly improved the presence and moisture absorption characteristics of the magnetic iron oxide exposed on the surface, exhibits stable transferability over the long term without being affected by the usage environment, and has excellent fluidity and developability. Can do.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic explanatory view of an image forming apparatus capable of carrying out an image forming method of the present invention.
FIG. 2 is a schematic explanatory view of a process cartridge according to the present invention.
FIG. 3 shows a polyester resin composition having a low crosslinking degree13A C-NMR spectrum is shown.
FIG. 4 shows a styrene-2-ethylhexyl acrylate copolymer.13A C-NMR spectrum is shown.
FIG. 5 shows the binding tree of the present invention.Of fat 1 13A C-NMR spectrum is shown.
FIG. 6 shows a binding tree according to the present invention.Of fat 1Of ethyl acetate soluble components1H-NMR spectrum is shown.
FIG. 7 shows a binding tree according to the present invention.Of fat 1Ethyl acetate insoluble components1H-NMR spectrum is shown.
FIG. 8 shows the PO group of PO-BPA.1It is explanatory drawing which shows attribution of a H-NMR signal.
Claims (15)
該磁性酸化鉄は、鉄元素を基準として、Mn、Zn及びCuからなるグループから選択される1種以上の金属元素を含有し、さらに、ケイ素元素を0.2乃至0.8重量%含有しており、
該磁性酸化鉄がMn元素を含有する場合、Mn元素の含有量は、鉄元素を基準にして、0.7乃至2.0重量%であり、
該磁性酸化鉄がZn元素を含有する場合、Zn元素の含有量は、鉄元素を基準にして、0.2乃至0.8重量%であり、
該磁性酸化鉄がCu元素を含有する場合、Mn元素の含有量は、鉄元素を基準にして、0.01乃至0.8重量%であり、
該磁性酸化鉄は、該磁性酸化鉄の鉄元素溶解率が20重量%までに存在するケイ素元素の含有量BSiと該磁性酸化鉄中に存在する全ケイ素元素の含有量ASiとの比(BSi/ASi)×100が45乃至85%であり、且つ該磁性酸化鉄の鉄元素溶解率が10重量%までに存在するケイ素元素の含有量CSiと該含有量ASiとの比(CSi/ASi)×100が35乃至70%であり、
該結着樹脂は、少なくともビニル系共重合体とポリエステル樹脂との反応生成物を含み、
(a)該結着樹脂は、該結着樹脂100重量部に対し、酢酸エチルに不溶な成分(G)を2乃至60重量部及び酢酸エチルに溶解する成分(S)を40乃至98重量部含有し、
(b)該酢酸エチルに不溶な成分(G)中のポリエステル樹脂成分(Gp)の含有量が40乃至98重量%であり、
(c)該酢酸エチルに溶解する成分(S)中のポリエステル樹脂成分(Sp)の含有量が20乃至90重量%であり、かつ、
(d)該酢酸エチルに不溶な成分(G)中のポリエステル樹脂成分(Gp)の含有量と該酢酸エチルに溶解する成分(S)中のポリエステル樹脂成分(Sp)の含有量との比(Sp/Gp)が、0.5乃至1であることを特徴とする静電荷像現像用トナー。In the toner for developing an electrostatic image containing at least a binder resin and magnetic iron oxide,
Magnetic iron oxide, based on the iron element, Mn, has contains one or more metal elements selected from the group consisting of Zn and Cu, further containing silicon element 0.2 to 0.8 wt% And
When the magnetic iron oxide contains the Mn element, the content of the Mn element is 0.7 to 2.0% by weight based on the iron element,
When the magnetic iron oxide contains Zn element, the content of Zn element is 0.2 to 0.8% by weight based on the iron element,
When the magnetic iron oxide contains Cu element, the content of Mn element is 0.01 to 0.8% by weight based on the iron element,
The magnetic iron oxide is a ratio of the content B Si of silicon element present in the iron oxide dissolution rate of the magnetic iron oxide to 20% by weight and the content A Si of all silicon elements present in the magnetic iron oxide. (B Si / A Si ) × 100 is 45 to 85%, and the iron element dissolution rate of the magnetic iron oxide is 10% by weight of the content C Si of the silicon element and the content A Si The ratio (C Si / A Si ) × 100 is 35 to 70%,
The binder resin includes at least a reaction product of a vinyl copolymer and a polyester resin,
(A) The binder resin is 2 to 60 parts by weight of the component (G) insoluble in ethyl acetate and 40 to 98 parts by weight of the component (S) dissolved in ethyl acetate with respect to 100 parts by weight of the binder resin. Contains,
(B) The content of the polyester resin component (Gp) in the component (G) insoluble in the ethyl acetate is 40 to 98% by weight,
(C) The content of the polyester resin component (Sp) in the component (S) dissolved in the ethyl acetate is 20 to 90% by weight, and
(D) Ratio of content of polyester resin component (Gp) in component (G) insoluble in ethyl acetate and content of polyester resin component (Sp) in component (S) dissolved in ethyl acetate ( An electrostatic charge image developing toner, wherein Sp / Gp is 0.5 to 1.
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