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JP2021113853A - Developing device, process cartridge, and electrophotographic image forming apparatus - Google Patents

Developing device, process cartridge, and electrophotographic image forming apparatus Download PDF

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JP2021113853A
JP2021113853A JP2020005262A JP2020005262A JP2021113853A JP 2021113853 A JP2021113853 A JP 2021113853A JP 2020005262 A JP2020005262 A JP 2020005262A JP 2020005262 A JP2020005262 A JP 2020005262A JP 2021113853 A JP2021113853 A JP 2021113853A
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Abstract

To provide a developing device for electrophotography that reduces an increase in fogging even in a long-time operation.SOLUTION: A developing device 10 for electrophotography is used in which a toner supply roller 1 has a conductive layer 3 including a cross-linked urethane resin formed of a reactant of an ion conductive agent having a reactive functional group reacting with an isocyanate group, polyol, and a compound having an isocyanate group, and the toner supply roller 1 has projections formed of an organic silicon polymer having a structure of R-SiO3/2, and is combined with a toner 11 in which the projections are present at a specific ratio in observation of toner by a scanning type electron microscope (STEM).SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、電子写真画像形成装置に用いられる電子写真用現像装置、プロセスカートリッジおよび電子写真画像形成装置に関する。 The present disclosure relates to an electrophotographic developing apparatus, a process cartridge, and an electrophotographic image forming apparatus used in an electrophotographic image forming apparatus.

電子写真画像形成装置においては、トナーを安定的に帯電し、かつ、トナー担持体ローラに供給するためのトナー供給ローラが用いられている。特許文献1には、反応性官能基を介してイオン導電剤をウレタン発泡層に化学結合させたトナー供給ローラが開示されている。 In the electrophotographic image forming apparatus, a toner supply roller for stably charging the toner and supplying the toner to the toner carrier roller is used. Patent Document 1 discloses a toner supply roller in which an ionic conductive agent is chemically bonded to a urethane foam layer via a reactive functional group.

特開2017−134252号公報JP-A-2017-134252

電子写真画像形成装置には、苛酷な環境下においても安定して優れた電子写真画像を形成できることが求められている。本発明者らの検討によれば、特許文献1に係るトナー供給ローラを用いた現像装置は、長期に亘る使用の結果、電子写真画像にカブリを生じさせる場合があった。 The electrophotographic image forming apparatus is required to be able to stably form an excellent electrophotographic image even in a harsh environment. According to the study by the present inventors, the developing apparatus using the toner supply roller according to Patent Document 1 may cause fog on the electrophotographic image as a result of long-term use.

本開示の一態様は、長期に亘る使用によっても電子写真画像にカブリを生じさせにくい電子写真用現像装置の提供に向けたものである。また、本開示の他の態様は、高品位な電子写真画像の安定的な出力に資するプロセスカートリッジの提供に向けたものである。さらに、本開示の他の態様は、高品位な電子写真画像を安定して出力することができる電子写真画像形成装置の提供に向けたものである。 One aspect of the present disclosure is to provide an electrophotographic developing apparatus that does not easily cause fog on an electrophotographic image even after long-term use. Another aspect of the present disclosure is to provide a process cartridge that contributes to the stable output of high-quality electrophotographic images. Furthermore, another aspect of the present disclosure is aimed at providing an electrophotographic image forming apparatus capable of stably outputting a high-quality electrophotographic image.

本開示に係る第1の態様によれば、
トナーとトナー供給ローラを有する現像装置であり、
該トナー供給ローラが、
軸体と、該軸体の外周の架橋ウレタン樹脂を含む導電層を有し、
該架橋ウレタン樹脂は、イソシアネート基と反応する反応性官能基を有するイオン導電剤と、ポリオールと、イソシアネート基を有する化合物と、の反応物であり、
該トナーは、個数平均粒径が4.0μm以上10.0μm以下であり、トナー母粒子及び該トナー母粒子の表面に有機ケイ素重合体を有するトナー粒子を含み、
該有機ケイ素重合体は、下記式(1)で表される構造を有し、
R−SiO3/2 (1)
(Rは炭素数1以上6以下のアルキル基、またはフェニル基を示す。)
該有機ケイ素重合体は、該トナー粒子の外表面に凸部を構成し、
該有機ケイ素重合体の該トナー母粒子への固着率が80%以上であり、
走査型電子顕微鏡(STEM)によって得た該トナー粒子の断面画像について、該トナー母粒子の輪郭線を直線に展開して該断面画像の展開画像を得たとき、該展開画像において、該直線の長さをLとし、該直線上における、該凸部と該トナー母粒子との境界を構成している線分の長さを幅wとしたとき、該Lに対する、該幅wの総和Σwの割合(Σw/L)が、0.30以上0.95以下である、
電子写真用現像装置が提供される。
また、本発明の別の態様によれば、電子写真画像形成装置の本体に着脱可能に構成されているプロセスカートリッジであって、上記の電子写真用現像装置を具備するプロセスカートリッジが提供される。
加えて、本発明のさらに別の態様によれば、上記の電子写真用現像装置を具備する電子写真画像形成装置が提供される。
According to the first aspect of the present disclosure.
A developing device that has toner and toner supply rollers.
The toner supply roller
It has a shaft body and a conductive layer containing a crosslinked urethane resin on the outer periphery of the shaft body.
The crosslinked urethane resin is a reaction product of an ionic conductive agent having a reactive functional group that reacts with an isocyanate group, a polyol, and a compound having an isocyanate group.
The toner has a number average particle diameter of 4.0 μm or more and 10.0 μm or less, and contains toner mother particles and toner particles having an organosilicon polymer on the surface of the toner mother particles.
The organosilicon polymer has a structure represented by the following formula (1) and has a structure represented by the following formula (1).
R-SiO 3/2 (1)
(R indicates an alkyl group having 1 or more and 6 or less carbon atoms, or a phenyl group.)
The organosilicon polymer forms a convex portion on the outer surface of the toner particles, and forms a convex portion.
The adhesion rate of the organosilicon polymer to the toner matrix particles is 80% or more.
With respect to the cross-sectional image of the toner particles obtained by a scanning electron microscope (STEM), when the contour line of the toner mother particles is developed into a straight line to obtain a developed image of the cross-sectional image, the developed image shows the straight line. When the length is L and the length of the line segment forming the boundary between the convex portion and the toner mother particle on the straight line is the width w, the sum of the width w with respect to the L is Σw. The ratio (Σw / L) is 0.30 or more and 0.95 or less.
An electrophotographic developing device is provided.
Further, according to another aspect of the present invention, there is provided a process cartridge that is detachably configured on the main body of the electrophotographic image forming apparatus and includes the above-mentioned electrophotographic developing apparatus.
In addition, according to yet another aspect of the present invention, there is provided an electrophotographic image forming apparatus including the above-mentioned electrophotographic developing apparatus.

本開示の一態様によれば、長期に亘る使用によっても電子写真画像にカブリを生じさせにくい電子写真用現像装置が提供される。
本開示の別の態様によれば、高品位な電子写真画像の安定的な出力に資するプロセスカートリッジが提供される。
本開示の更に別の態様によれば、高品位な電子写真画像を安定して出力することができる電子写真画像形成装置が提供される。
According to one aspect of the present disclosure, there is provided an electrophotographic developing apparatus that does not easily cause fog on an electrophotographic image even after long-term use.
According to another aspect of the present disclosure, there is provided a process cartridge that contributes to the stable output of high quality electrophotographic images.
According to still another aspect of the present disclosure, there is provided an electrophotographic image forming apparatus capable of stably outputting a high-quality electrophotographic image.

トナー供給ローラの概略断面図(a)、概略斜視図(b)及び電子写真用現像装置の概略断面図(c)である。It is a schematic cross-sectional view (a), a schematic perspective view (b) of a toner supply roller, and a schematic cross-sectional view (c) of an electrophotographic developing apparatus. プロセスカートリッジを示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the process cartridge. 電子写真画像形成装置の概略断面図である。It is a schematic cross-sectional view of an electrophotographic image forming apparatus. トナーのSTEMによる断面観察の模式図である。It is a schematic diagram of the cross-sectional observation by STEM of the toner. 凸形状の計測の仕方を表した模式図である。It is a schematic diagram which showed the method of measuring a convex shape. 凸形状の計測の仕方を表した模式図である。It is a schematic diagram which showed the method of measuring a convex shape. 凸形状の計測の仕方を表した模式図である。It is a schematic diagram which showed the method of measuring a convex shape. トナー供給ローラの形成装置及び製造工程の一例を示す模式断面図であり、(a)はウレタン樹脂材料の注型開始時、(b)は架橋ウレタン樹脂の発泡(材料面上昇)時、(c)は架橋ウレタン樹脂の硬化時(導電層の成形完了時)をそれぞれ示す。It is a schematic cross-sectional view which shows an example of the forming apparatus and manufacturing process of a toner supply roller. FIG. ) Indicates the time when the crosslinked urethane resin is cured (when the molding of the conductive layer is completed).

本発明者らは、特定のトナーとトナー供給ローラを組み合わせた電子写真用現像装置により、画像上のカブリを良化できることを見出した。
本発明者らは、その理由を以下のように推察している。特許文献1では、反応性官能基を介してイオン導電剤をウレタン発泡層に化学結合させたトナー供給ローラを画像形成装置に用いている。しかしながら、前述の通り、従来トナーでは長寿命カートリッジで使用することにより外添剤が埋没して流動性が低下する。その結果、トナーの帯電量が不均一となり、電子写真画像にカブリが発生すると考えられる。
The present inventors have found that fog on an image can be improved by an electrophotographic developer that combines a specific toner and a toner supply roller.
The present inventors infer the reason as follows. In Patent Document 1, a toner supply roller in which an ionic conductive agent is chemically bonded to a urethane foam layer via a reactive functional group is used in an image forming apparatus. However, as described above, when the conventional toner is used in a long-life cartridge, the external additive is buried and the fluidity is lowered. As a result, it is considered that the amount of charge of the toner becomes non-uniform and fog occurs in the electrophotographic image.

一方、本発明者らは、トナー母粒子の表面に有機ケイ素重合体を有するトナー粒子は、長期に亘る電子写真画像の形成に供した場合においても外添剤がトナー母粒子に埋没しにくく、流動性の経時的な変化が抑制され、その結果、トナーの帯電量の経時的な変化を抑えられることを見出した。
また、トナー粒子の外表面に有機ケイ素重合体からなる凸部を有することにより、トナー供給ローラ表面にトナー粒子の該凸部がくい込み、トナー供給ローラ表面でとトナー粒子が滑らずにトナーが転動する。それにより、トナー粒子の表面が満遍なくトナー供給ローラの表面と接触し、トナー粒子の表面の各位置のトナー供給ローラとの接触機会が均一となり、トナー粒子の表面の帯電量が平衡に達して均一な帯電となる。各トナー粒子の帯電量が平衡に達して均一となる事により、現像される全てのトナーの帯電量が均一になり、カブリが抑制されることを見出した。
また、本発明者らは、イソシアネート基と反応する反応性官能基を有するイオン導電剤と、ポリオールと、イソシアネート基を有する化合物と、の反応物である架橋ウレタン樹脂を含む導電層を有するトナー供給ローラを、上記のトナーと組み合わせることで、トナーの帯電量をより長期に亘り均一に維持することができることを見出した。
これは、上記したトナー供給ローラは、該トナー供給ローラに直接、又はトナー担持体ローラを介して高電圧による電界が印加されても、トナー供給ローラの導電層の導電性が変化しにくく、長期に亘り安定してトナーに電荷を付与し得るためであると考えられる。
また、前記有機ケイ素重合体からなる凸部を有するトナー粒子は、最表面が特定の有機ケイ素重合体が存在するので、最表面が炭化水素のみからなるトナー粒子に比較して帯電量が小さい傾向があった。ところが驚くべきことに、前記有機ケイ素重合体からなる凸部を有すトナー粒子であっても、前記架橋ウレタン樹脂を含む導電層を有するトナー供給ローラを組み合わせて使用することにより、予想外に良好に帯電することを見出した。この理由については定かではないが、有機ケイ素重合体とウレタン樹脂に固定されたイオン導電剤の窒素カチオン中心との間の摩擦帯電性が帯電に最適な関係にあるのではないかと考えている。窒素のカチオン中心を持つイオン性の基が架橋ウレタン樹脂に固定されていない場合には、摩擦や通電によりトナー供給ローラの最表面におけるイオン性の基の量が低下してしまい、トナーの帯電量が減少すると考えられる。それに対して、本発明の現像装置に用いるトナー供給ローラにおいては、カチオン性の基が架橋ウレタン樹脂に固定されているので、長期間の使用後にもトナーの帯電量が減りにくく、カブリを抑制することが出来ると推測している。
On the other hand, the present inventors have found that the toner particles having an organic silicon polymer on the surface of the toner matrix particles are less likely to be embedded in the toner matrix particles even when they are used for forming an electrophotographic image for a long period of time. It has been found that changes in fluidity over time are suppressed, and as a result, changes in the amount of charge of the toner over time can be suppressed.
Further, by having the convex portion made of the organosilicon polymer on the outer surface of the toner particles, the convex portion of the toner particles bites into the surface of the toner supply roller, and the toner is transferred without slipping on the surface of the toner supply roller. Move. As a result, the surface of the toner particles evenly contacts the surface of the toner supply roller, the contact opportunity with the toner supply roller at each position on the surface of the toner particles becomes uniform, and the amount of charge on the surface of the toner particles reaches equilibrium and becomes uniform. It becomes charged. It has been found that when the charge amount of each toner particle reaches equilibrium and becomes uniform, the charge amount of all the developed toners becomes uniform and fog is suppressed.
Further, the present inventors supply a toner having a conductive layer containing a crosslinked urethane resin which is a reaction product of an ionic conductive agent having a reactive functional group that reacts with an isocyanate group, a polyol, and a compound having an isocyanate group. It has been found that by combining the rollers with the above-mentioned toner, the charge amount of the toner can be maintained uniformly for a longer period of time.
This is because the above-mentioned toner supply roller does not easily change the conductivity of the conductive layer of the toner supply roller even when an electric field due to a high voltage is applied directly to the toner supply roller or through the toner carrier roller, and is used for a long period of time. It is considered that this is because the toner can be stably charged.
Further, since the toner particles having a convex portion made of the organosilicon polymer have a specific organosilicon polymer on the outermost surface, the charge amount tends to be smaller than that of the toner particles having only hydrocarbons on the outermost surface. was there. However, surprisingly, even the toner particles having a convex portion made of the organosilicon polymer are unexpectedly good by using a toner supply roller having a conductive layer containing the crosslinked urethane resin in combination. It was found that the material was charged. The reason for this is not clear, but it is thought that the triboelectric property between the organosilicon polymer and the nitrogen-cationic center of the ionic conductive agent fixed to the urethane resin has an optimum relationship for charging. When the ionic group having the cation center of nitrogen is not fixed to the crosslinked urethane resin, the amount of the ionic group on the outermost surface of the toner supply roller decreases due to friction or energization, and the amount of charge of the toner is reduced. Is expected to decrease. On the other hand, in the toner supply roller used in the developing apparatus of the present invention, since the cationic group is fixed to the crosslinked urethane resin, the amount of charge of the toner does not easily decrease even after long-term use, and fog is suppressed. I'm guessing that it can be done.

[電子写真用現像装置]
現像装置は、トナー11とトナー供給ローラ1を有する。図1は、現像装置10の概略断面図(c)と、トナー供給ローラ1の軸体方向に垂直な断面を示す概略図(a)と斜視図(b)を示す。現像装置10は、現像手段であるトナー担持体ローラ12と現像ブレード13とを備える。現像装置10は、さらにトナー容器14を含み、トナー容器14内には、本発明に係るトナー11が充填されている。トナー容器14内のトナー11は、トナー供給ローラ1によってトナー担持体ローラ12の表面に供給され、現像ブレード13によって、トナー担持体ローラ12の表面に所定の厚みのトナー11の層が形成される。
[Developer for electrophotographic]
The developing apparatus has a toner 11 and a toner supply roller 1. FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view (c) of the developing apparatus 10, a schematic view (a) and a perspective view (b) showing a cross section of the toner supply roller 1 perpendicular to the axial body direction. The developing apparatus 10 includes a toner carrier roller 12 and a developing blade 13 which are developing means. The developing device 10 further includes a toner container 14, and the toner container 14 is filled with the toner 11 according to the present invention. The toner 11 in the toner container 14 is supplied to the surface of the toner carrier roller 12 by the toner supply roller 1, and a layer of toner 11 having a predetermined thickness is formed on the surface of the toner carrier roller 12 by the developing blade 13. ..

<トナー供給ローラ>
トナー供給ローラは、導電性の軸体と、該軸体上の架橋ウレタン樹脂を含む導電層と、を有する。
図1(a)及び(b)に示すトナー供給ローラ1は、導電性の軸体2と、その外周に設けられた架橋ウレタン樹脂を含む導電層3とを備える。
なお、トナー供給ローラ1の層構成は、導電層3がトナー供給ローラ1の最表面に存在するものに限定されるものではない。トナー供給ローラ1としては、軸体2とその外周に設けられた導電層3の上にさらに表面層を有するものや、軸体2と導電層3との間にさらに弾性層を有するものも挙げられる。
<Toner supply roller>
The toner supply roller has a conductive shaft body and a conductive layer containing a crosslinked urethane resin on the shaft body.
The toner supply roller 1 shown in FIGS. 1A and 1B includes a conductive shaft body 2 and a conductive layer 3 containing a crosslinked urethane resin provided on the outer periphery thereof.
The layer structure of the toner supply roller 1 is not limited to the one in which the conductive layer 3 exists on the outermost surface of the toner supply roller 1. Examples of the toner supply roller 1 include those having a surface layer on the shaft body 2 and the conductive layer 3 provided on the outer periphery thereof, and those having an elastic layer further between the shaft body 2 and the conductive layer 3. Be done.

以下、本開示の一態様に係るトナー供給ローラの構成を詳細に説明する。
<軸体>
軸体2は、トナー供給ローラの支持部材、および電極として機能する。軸体2は、アルミニウム、銅合金、ステンレス鋼の如き金属または合金;クロムまたはニッケルで鍍金処理を施した鉄;導電性を有する合成樹脂の如き導電性の材質で構成される。軸体2は、中実円柱状または中空円筒状である。
Hereinafter, the configuration of the toner supply roller according to one aspect of the present disclosure will be described in detail.
<Axis body>
The shaft body 2 functions as a support member for the toner supply roller and an electrode. The shaft body 2 is composed of a metal or alloy such as aluminum, copper alloy, or stainless steel; iron plated with chromium or nickel; and a conductive material such as a conductive synthetic resin. The shaft body 2 has a solid cylindrical shape or a hollow cylindrical shape.

<導電層>
導電層3は、後述する架橋ウレタン樹脂を含む。導電層3は、トナー供給ローラとしてトナー担持体ローラ表面に均一にトナー粒子を供給するために、トナー粒子を層内に貯留できる空隙があることが好ましい。
空隙の例としては、多数の貫通、非貫通の穴が挙げられる。また空隙の別の例としては、互いに連結した泡(連泡)状態の多孔質でもよい。架橋ウレタン樹脂を含む導電層は、空隙の大きい連泡状態であることが好ましい。
このような空隙を有する導電層(発泡層ともいう)の表面の平均セル径、セル数、通気量、層全体の密度等の特性が重要となる。導電層3(発泡層)の物性値は特に限定されるものではないが、例えば、次のような数値範囲の中にある値を有することが好ましい。
表面の平均セル径:100μm以上500μm以下;
セル数:50個/inch以上300個/inch以下;
通気量:0.5L/min以上3.0L/min以下;
密度:0.05g/cm以上0.20g/cm以下。
<Conductive layer>
The conductive layer 3 contains a crosslinked urethane resin described later. The conductive layer 3 preferably has voids in which the toner particles can be stored in the layer in order to uniformly supply the toner particles to the surface of the toner carrier roller as the toner supply roller.
Examples of voids include a large number of penetrating and non-penetrating holes. Further, as another example of the void, it may be porous in a bubble (continuous bubble) state in which they are connected to each other. The conductive layer containing the crosslinked urethane resin is preferably in a continuous foam state with large voids.
Characteristics such as the average cell diameter, the number of cells, the air volume, and the density of the entire layer on the surface of the conductive layer (also referred to as a foam layer) having such voids are important. The physical property value of the conductive layer 3 (foamed layer) is not particularly limited, but for example, it is preferable to have a value within the following numerical range.
Average cell diameter on the surface: 100 μm or more and 500 μm or less;
Number of cells: 50 / inch or more and 300 / inch or less;
Air volume: 0.5 L / min or more and 3.0 L / min or less;
Density: 0.05 g / cm 3 or more 0.20 g / cm 3 or less.

<架橋ウレタン樹脂>
架橋ウレタン樹脂は、イソシアネート基と反応する反応性官能基を有するイオン導電剤と、ポリオールと、イソシアネート基を有する化合物と、の反応物である。
イソシアネート基と反応する反応性官能基を有するイオン導電剤としては、反応性官能基として水酸基、アミノ基、グリシジル基由来の基を少なくとも1個含むカチオンを有するイオン化合物が好ましい。この場合、得られる架橋ウレタン樹脂はカチオン性の構造を有する。架橋ウレタン樹脂中の該カチオン性の構造の割合は、架橋ウレタン樹脂の原料仕込み量全体に対して反応性官能基を有するイオン導電剤の量が0.1〜30質量%、好ましくは0.2から10質量%となる量である。
また、架橋ウレタン樹脂は、上記反応で得られるポリウレタンと、該イオン化合物由来のアニオンと、を含む。したがって、架橋ウレタン樹脂は、ポリオールとイソシアネートと、イオン化合物とを反応させることにより得られる。
<Cross-linked urethane resin>
The crosslinked urethane resin is a reaction product of an ionic conductive agent having a reactive functional group that reacts with an isocyanate group, a polyol, and a compound having an isocyanate group.
As the ionic conductive agent having a reactive functional group that reacts with an isocyanate group, an ionic compound having a cation containing at least one group derived from a hydroxyl group, an amino group or a glycidyl group as the reactive functional group is preferable. In this case, the obtained crosslinked urethane resin has a cationic structure. The proportion of the cationic structure in the crosslinked urethane resin is such that the amount of the ionic conductive agent having a reactive functional group is 0.1 to 30% by mass, preferably 0.2, based on the total amount of the raw material charged in the crosslinked urethane resin. The amount is 10% by mass.
Further, the crosslinked urethane resin contains polyurethane obtained by the above reaction and an anion derived from the ionic compound. Therefore, the crosslinked urethane resin can be obtained by reacting a polyol, an isocyanate, and an ionic compound.

<カチオン構造>
該ポリウレタンが分子内に有するカチオン性の構造は、構造式(1)〜(6)で示される構造からなる群より選択される少なくとも1つのカチオン構造であることが好ましい。以下、構造式(1)〜(6)で示される各カチオン構造について説明する。
<Cation structure>
The cationic structure of the polyurethane in the molecule is preferably at least one cationic structure selected from the group consisting of the structures represented by the structural formulas (1) to (6). Hereinafter, each cation structure represented by the structural formulas (1) to (6) will be described.

Figure 2021113853
Figure 2021113853

構造式(1)中、R1は、水素原子または炭素数1〜30の炭化水素基を表す。炭化水素基としては、アルキル基又はアルケニル基が好ましい。Z1〜Z3は、各々独立に構造式(Z101)〜(Z103)で示される構造からなる群より選択されるいずれかの構造または炭素数1〜12の炭化水素基を表し、Z1〜Z3の少なくとも1つは、構造式(Z101)〜(Z103)で示される構造からなる群より選択されるいずれかの構造である。前記炭化水素基としては、アルキル基が好ましい。
構造式(1)で示される構造は、水酸基、アミノ基、またはグリシジル基由来の基を少なくとも1個有するアンモニウムカチオンである。構造式(1)で示される構造が、水酸基由来の基を少なくとも1個有するアンモニウムカチオンの場合、該カチオンに対応するイオン化合物とイソシアネート基とを反応させることにより、少なくとも構造式(Z101)で示される構造を1個有する構造が得られる。構造式(1)で示される構造が、アミノ基由来の基を少なくとも1個有するアンモニウムカチオンの場合、該カチオンに対応するイオン化合物とイソシアネート基とを反応させることにより、少なくとも構造式(Z102)で示される構造を1個有する構造が得られる。構造式(1)で示される構造が、グリシジル基由来の基を少なくとも1個有するアンモニウムカチオンの場合、該カチオンに対応するイオン化合物と水酸基とを反応させることにより、少なくとも構造式(Z103)で示される構造を1個有する構造が得られる。
In the structural formula (1), R1 represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms. As the hydrocarbon group, an alkyl group or an alkenyl group is preferable. Z1 to Z3 represent any structure or hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms independently selected from the group consisting of the structures represented by the structural formulas (Z101) to (Z103), and at least Z1 to Z3. One is any structure selected from the group consisting of the structures represented by the structural formulas (Z101) to (Z103). As the hydrocarbon group, an alkyl group is preferable.
The structure represented by the structural formula (1) is an ammonium cation having at least one group derived from a hydroxyl group, an amino group, or a glycidyl group. When the structure represented by the structural formula (1) is an ammonium cation having at least one hydroxyl group-derived group, it is represented by at least the structural formula (Z101) by reacting the ionic compound corresponding to the cation with an isocyanate group. A structure having one structure is obtained. When the structure represented by the structural formula (1) is an ammonium cation having at least one amino group-derived group, the ionic compound corresponding to the cation is reacted with an isocyanate group to obtain at least the structural formula (Z102). A structure having one of the structures shown is obtained. When the structure represented by the structural formula (1) is an ammonium cation having at least one group derived from a glycidyl group, it is represented by at least the structural formula (Z103) by reacting the ionic compound corresponding to the cation with a hydroxyl group. A structure having one structure is obtained.

構造式(1)で示される構造を提供し得るイオン化合物のアンモニウムカチオンの例として、水酸基を有するアンモニウムカチオンを以下に挙げる。
2−ヒドロキシエチルトリメチルアンモニウムカチオン、2−ヒドロキシエチルトリエチルアンモニウムカチオン、4−ヒドロキシブチルトリメチルアンモニウムカチオン、4−ヒドロキシブチル−トリ−n−ブチルアンモニウムカチオン、8−ヒドロキシオクチルトリメチルアンモニウムカチオン、8−ヒドロキシオクチル−トリ−n−ブチルアンモニウムカチオン;
ビス(ヒドロキシメチル)ジメチルアンモニウムカチオン、ビス(2−ヒドロキシエチル)ジメチルアンモニウムカチオン、ビス(3−ヒドロキシプロピル)ジメチルアンモニウムカチオン、ビス(4−ヒドロキシブチル)ジメチルアンモニウムカチオン、ビス(8−ヒドロキオクチル)ジメチルアンモニウムカチオン、ビス(8−ヒドロキオクチル)−ジ−n−ブチルアンモニウムカチオン;
トリス(ヒドロキシメチル)メチルアンモニウムカチオン、トリス(2−ヒドロキシエチル)メチルアンモニウムカチオン、トリス(3−ヒドロキシプロピル)メチルアンモニウムカチオン、トリス(4−ヒドロキシブチル)メチルアンモニウムカチオン、トリス(8−ヒドロキシオクチル)メチルアンモニウムカチオン;およびこれらの誘導体。
アミノ基、グリシジル基を少なくとも1個有するアンモニウムカチオンは、上記アンモニウムカチオンの水酸基の一部又は全部を、アミノ基、グリシジル基(又はエポキシ基)で置換した構造のカチオンが挙げられる。
Examples of the ammonium cation of the ionic compound capable of providing the structure represented by the structural formula (1) include an ammonium cation having a hydroxyl group.
2-Hydroxyethyltrimethylammonium cation, 2-hydroxyethyltriethylammonium cation, 4-hydroxybutyltrimethylammonium cation, 4-hydroxybutyl-tri-n-butylammonium cation, 8-hydroxyoctyltrimethylammonium cation, 8-hydroxyoctyl- Tri-n-butylammonium cation;
Bis (hydroxymethyl) dimethylammonary cation, bis (2-hydroxyethyl) dimethylammonium cation, bis (3-hydroxypropyl) dimethylammonary cation, bis (4-hydroxybutyl) dimethylammonary cation, bis (8-hydrochioctyl) dimethyl Ammonium cation, bis (8-hydrochioctyl) -di-n-butylammonium cation;
Tris (hydroxymethyl) methylammonium cation, tris (2-hydroxyethyl) methylammonium cation, tris (3-hydroxypropyl) methylammonium cation, tris (4-hydroxybutyl) methylammonium cation, tris (8-hydroxyoctyl) methyl Ammonium cations; and derivatives of these.
Examples of the ammonium cation having at least one amino group and glycidyl group include cations having a structure in which some or all of the hydroxyl groups of the ammonium cation are replaced with amino groups and glycidyl groups (or epoxy groups).

Figure 2021113853
Figure 2021113853

構造式(2)中、R2およびR3は、各々が結合する窒素原子と共に含窒素複素芳香族5員環を形成するのに必要な炭化水素基または単結合を表す。具体的には、R2とR3の一方は炭素数1であり、他方は炭素数の2の2価の炭化水素基であり、あるいは、R2とR3の一方は単結合であり、他方は炭素数の3の2価の炭化水素基であり、何れも芳香族性を示すようにπ電子が非局在化している。Z4およびZ5は、各々独立に構造式(Z101)〜(Z103)で示される構造からなる群より選択されるいずれかの構造、水素原子、または炭素数1〜12の1価の炭化水素基を表す。該炭化水素基としてはアルキル基が好ましい。Z6は、構造式(Z101)〜(Z103)で示される構造からなる群より選択されるいずれかの構造、または炭素数1〜4の炭化水素基を表す。前記炭化水素基としてはアルキル基が好ましい。d1は0または1の整数を表し、Z4〜Z6の少なくとも1つは、構造式(Z101)〜(Z103)で示される構造からなる群より選択されるいずれかの構造である。 In structural formula (2), R2 and R3 represent hydrocarbon groups or single bonds required to form a nitrogen-containing complex aromatic 5-membered ring with the nitrogen atoms to which they are bonded. Specifically, one of R2 and R3 is a carbon number 1 and the other is a divalent hydrocarbon group having a carbon number of 2, or one of R2 and R3 is a single bond and the other is a carbon number. It is a divalent hydrocarbon group of 3 in No. 3, and π electrons are delocalized so as to exhibit aromaticity. Z4 and Z5 each independently contain any structure, hydrogen atom, or monovalent hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms selected from the group consisting of the structures represented by the structural formulas (Z101) to (Z103). show. The hydrocarbon group is preferably an alkyl group. Z6 represents any structure selected from the group consisting of the structures represented by the structural formulas (Z101) to (Z103), or a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms. As the hydrocarbon group, an alkyl group is preferable. d1 represents an integer of 0 or 1, and at least one of Z4 to Z6 is any structure selected from the group consisting of the structures represented by the structural formulas (Z101) to (Z103).

構造式(2)で示される構造は、水酸基、アミノ基、またはグリシジル基由来の基を少なくとも1個有する窒素原子を2個含む含窒素複素芳香族5員環カチオンである。構造式(2)で示される構造が、水酸基由来の基を少なくとも1個有する含窒素複素芳香族5員環カチオンの場合、該カチオンに対応するイオン化合物とイソシアネート基とを反応させることにより、少なくとも構造式(Z101)で示される構造を1個有する構造が得られる。構造式(2)で示される構造が、アミノ基由来の基を少なくとも1個有する含窒素複素芳香族5員環カチオンの場合、該カチオンに対応するイオン化合物とイソシアネート基とを反応させることにより、少なくとも構造式(Z102)で示される構造を1個有する構造が得られる。構造式(2)で示される構造が、グリシジル基由来の基を少なくとも1個有する含窒素複素芳香族5員環カチオンの場合、該カチオンに対応するイオン化合物をと水酸基とを反応させることにより、少なくとも構造式(Z103)で示される構造を1個有する構造が得られる。
構造式(2)における含窒素複素芳香族5員環としては構造式(10)で示されるイミダゾリン環を有する構造が好ましい。なお、構造式(10)中、Z4、Z5、Z6、およびd1は、前記構造式(2)と同様の意味を示す。
The structure represented by the structural formula (2) is a nitrogen-containing heteroaromatic 5-membered ring cation containing two nitrogen atoms having at least one group derived from a hydroxyl group, an amino group, or a glycidyl group. When the structure represented by the structural formula (2) is a nitrogen-containing heteroaromatic 5-membered ring cation having at least one hydroxyl group-derived group, at least by reacting the ionic compound corresponding to the cation with the isocyanate group. A structure having one structure represented by the structural formula (Z101) can be obtained. When the structure represented by the structural formula (2) is a nitrogen-containing heteroaromatic 5-membered ring cation having at least one amino group-derived group, the ionic compound corresponding to the cation is reacted with an isocyanate group. A structure having at least one structure represented by the structural formula (Z102) can be obtained. When the structure represented by the structural formula (2) is a nitrogen-containing heteroaromatic 5-membered ring cation having at least one group derived from a glycidyl group, the ionic compound corresponding to the cation is reacted with the hydroxyl group to cause a reaction. A structure having at least one structure represented by the structural formula (Z103) can be obtained.
As the nitrogen-containing complex aromatic 5-membered ring in the structural formula (2), a structure having an imidazoline ring represented by the structural formula (10) is preferable. In the structural formula (10), Z4, Z5, Z6, and d1 have the same meanings as the structural formula (2).

Figure 2021113853
Figure 2021113853

構造式(2)で示される構造を提供し得るイオン化合物のカチオンの例として、イミダゾリン環構造を有し、水酸基を有するカチオンを以下に挙げる。
1−メチル−3−ヒドロキシメチルイミダゾリウムカチオン、1−メチル−3−(2−ヒドロキシエチル)イミダゾリウムカチオン、1−メチル−3−(3−ヒドロキシプロピル)イミダゾリウムカチオン、1−メチル−3−(4−ヒドロキシブチル)イミダゾリウムカチオン、1−メチル−3−(6−ヒドロキシヘキシル)イミダゾリウムカチオン、1−メチル−3−(8−ヒドロキシオクチル)イミダゾリウムカチオン、1−エチル−3−(2−ヒドロキシエチル)イミダゾリウムカチオン、1−n−ブチル−3−(2−ヒドロキシエチル)イミダゾリウムカチオン、1,3−ジメチル−2−(2−ヒドロキシエチル)イミダゾリウムカチオン、1,3−ジメチル−2−(4−ヒドロキシブチル)イミダゾリウムカチオン、1,3−ジメチル−4−(2−ヒドロキシエチル)イミダゾリウムカチオン;
1,3−ビスヒドロキシメチルイミダゾリウムカチオン、1,3−ビス(2−ヒドロキシエチル)イミダゾリウムカチオン、2−メチル−1,3−ビスヒドロキシメチルイミダゾリウムカチオン、2−メチル−1,3−ビス(2−ヒドロキシエチル)イミダゾリウムカチオン、4−メチル−1,3−ビス(2−ヒドロキシエチル)イミダゾリウムカチオン、2−エチル−1,3−ビス(2−ヒドロキシエチル)イミダゾリウムカチオン、4−エチル−1,3−ビス(2−ヒドロキシエチル)イミダゾリウムカチオン、2−n−ブチル−1,3−ビス(2−ヒドロキシエチル)イミダゾリウムカチオン、4−n−ブチル−1,3−ビス(2−ヒドロキシエチル)イミダゾリウムカチオン、1,3−ビス(3−ヒドロキシプロピル)イミダゾリウムカチオン、1,3−ビス(4−ヒドロキシブチル)イミダゾリウムカチオン、1,3−ビス(6−ヒドロキシヘキシル)イミダゾリウムカチオン、1,3−ビス(8−ヒドロキシオクチル)イミダゾリウムカチオン、1−メチル−2,3−ビス(2−ヒドロキシエチル)イミダゾリウムカチオン、1−メチル−3,4−ビス(2−ヒドロキシエチル)イミダゾリウムカチオン、1−メチル−3,5−ビス(2−ヒドロキシエチル)イミダゾリウムカチオン;
1,2,3−トリスヒドロキシメチルイミダゾリウムカチオン、1,2,3−トリス(2−ヒドロキシエチル)イミダゾリウムカチオン、1,2,3−トリス(3−ヒドロキシプロピル)イミダゾリウムカチオン、1,2,3−トリス(4−ヒドロキシブチル)イミダゾリウムカチオン、1,2,3−トリス(6−ヒドロキシヘキシル)イミダゾリウムカチオン、1,2,3−トリス(8−ヒドロキシオクチル)イミダゾリウムカチオン、1,3,4−トリス(2−ヒドロキシエチル)イミダゾリウムカチオン、1,3,4−トリス(3−ヒドロキシプロピル)イミダゾリウムカチオン、1,3,4−トリス(4−ヒドロキシブチル)イミダゾリウムカチオン、1,3,4−トリス(6−ヒドロキシヘキシル)イミダゾリウムカチオン、1,3,4−トリス(8−ヒドロキシオクチル)イミダゾリウムカチオン;およびこれらの誘導体。
アミノ基、グリシジル基を少なくとも1個有するカチオンは、上記カチオンの水酸基の一部又は全部を、アミノ基、グリシジル基(又はエポキシ基)で置換した構造のカチオンが挙げられる。
Examples of cations of ionic compounds that can provide the structure represented by the structural formula (2) include cations having an imidazoline ring structure and having a hydroxyl group.
1-Methyl-3-hydroxymethylimidazolium cation, 1-methyl-3- (2-hydroxyethyl) imidazolium cation, 1-methyl-3- (3-hydroxypropyl) imidazolium cation, 1-methyl-3-3 (4-Hydroxybutyl) imidazolium cation, 1-methyl-3- (6-hydroxyhexyl) imidazolium cation, 1-methyl-3- (8-hydroxyoctyl) imidazolium cation, 1-ethyl-3- (2) -Hydroxyethyl) imidazolium cation, 1-n-butyl-3- (2-hydroxyethyl) imidazolium cation, 1,3-dimethyl-2- (2-hydroxyethyl) imidazolium cation, 1,3-dimethyl- 2- (4-Hydroxybutyl) imidazolium cation, 1,3-dimethyl-4- (2-hydroxyethyl) imidazolium cation;
1,3-bishydroxymethylimidazolium cation, 1,3-bis (2-hydroxyethyl) imidazolium cation, 2-methyl-1,3-bishydroxymethylimidazolium cation, 2-methyl-1,3-bis (2-Hydroxyethyl) imidazolium cation, 4-methyl-1,3-bis (2-hydroxyethyl) imidazolium cation, 2-ethyl-1,3-bis (2-hydroxyethyl) imidazolium cation, 4- Ethyl-1,3-bis (2-hydroxyethyl) imidazolium cation, 2-n-butyl-1,3-bis (2-hydroxyethyl) imidazolium cation, 4-n-butyl-1,3-bis ( 2-Hydroxyethyl) imidazolium cation, 1,3-bis (3-hydroxypropyl) imidazolium cation, 1,3-bis (4-hydroxybutyl) imidazolium cation, 1,3-bis (6-hydroxyhexyl) Imidazolium cation, 1,3-bis (8-hydroxyoctyl) imidazolium cation, 1-methyl-2,3-bis (2-hydroxyethyl) imidazolium cation, 1-methyl-3,4-bis (2-) Hydroxyethyl) imidazolium cation, 1-methyl-3,5-bis (2-hydroxyethyl) imidazolium cation;
1,2,3-Trishydroxymethylimidazolium cation, 1,2,3-tris (2-hydroxyethyl) imidazolium cation, 1,2,3-tris (3-hydroxypropyl) imidazolium cation, 1,2 , 3-Tris (4-hydroxybutyl) imidazolium cation, 1,2,3-tris (6-hydroxyhexyl) imidazolium cation, 1,2,3-tris (8-hydroxyoctyl) imidazolium cation, 1, 3,4-Tris (2-hydroxyethyl) imidazolium cation, 1,3,4-tris (3-hydroxypropyl) imidazolium cation, 1,3,4-tris (4-hydroxybutyl) imidazolium cation, 1, , 3,4-Tris (6-hydroxyhexyl) imidazolium cation, 1,3,4-tris (8-hydroxyoctyl) imidazolium cation; and derivatives thereof.
Examples of the cation having at least one amino group and glycidyl group include cations having a structure in which a part or all of the hydroxyl groups of the above cation is replaced with an amino group or a glycidyl group (or an epoxy group).

Figure 2021113853
Figure 2021113853

構造式(3)中、R4およびR5は、各々が結合する窒素原子と共に含窒素複素芳香族6員環を形成するのに必要な炭化水素基または単結合を表す。具体的には、R4およびR5は、それぞれ独立に炭素数1〜3の2価の炭化水素基から選択され、R4およびR5の合計炭素数が4となる。あるいは、R4およびR5の一方が単結合であり、他方が炭素数4の2価の炭化水素基である。芳香族性を示すようにπ電子が非局在化している。Z7は、構造式(Z101)〜(Z103)で示される構造からなる群より選択されるいずれかの構造、水素原子、または炭素数1〜4の炭化水素基を表す。該炭化水素基としては、アルキル基が好ましい。Z8は、構造式(Z101)〜(Z103)で示される構造からなる群より選択されるいずれかの構造、または炭素数1〜4の炭化水素基を表す。前記炭化水素基としては、アルキル基が好ましい。d2は0〜2の整数を表し、Z7およびZ8の少なくとも1つは、構造式(Z101)〜(Z103)で示される構造からなる群より選択されるいずれかの構造である。d2が2であるとき、Z8はそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。
構造式(3)で示される構造は、水酸基、アミノ基、またはグリシジル基由来の基を少なくとも1個有する窒素原子を2個含む含窒素複素芳香族6員環カチオンを表す。構造式(3)で示される構造が、水酸基由来の基を少なくとも1個有する含窒素複素芳香族6員環カチオンの場合、該カチオンに対応するイオン化合物とイソシアネート基とを反応させることにより、少なくとも構造式(Z101)で示される構造を1個有する構造が得られる。構造式(3)で示される構造が、アミノ基由来の基を少なくとも1個有する含窒素複素芳香族6員環カチオンの場合、該カチオンに対応するイオン化合物とイソシアネート基とを反応させることにより、少なくとも構造式(Z102)で示される構造を1個有する構造が得られる。構造式(3)で示される構造が、グリシジル基由来の基を少なくとも1個有する含窒素複素芳香族6員環カチオンの場合、該カチオンに対応するイオン化合物と水酸基とを反応させることにより、少なくとも構造式(Z103)で示される構造を1個有する構造が得られる。
構造式(3)における含窒素複素芳香族6員環としては、ピリミジン環、ピラジン環が挙げられる。
In structural formula (3), R4 and R5 represent the hydrocarbon groups or single bonds required to form a nitrogen-containing complex aromatic 6-membered ring with the nitrogen atoms to which they are bonded. Specifically, R4 and R5 are independently selected from divalent hydrocarbon groups having 1 to 3 carbon atoms, and the total carbon number of R4 and R5 is 4. Alternatively, one of R4 and R5 is a single bond and the other is a divalent hydrocarbon group having 4 carbon atoms. Π electrons are delocalized to show aromaticity. Z7 represents any structure, hydrogen atom, or hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms selected from the group consisting of the structures represented by the structural formulas (Z101) to (Z103). As the hydrocarbon group, an alkyl group is preferable. Z8 represents any structure selected from the group consisting of the structures represented by the structural formulas (Z101) to (Z103), or a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms. As the hydrocarbon group, an alkyl group is preferable. d2 represents an integer of 0 to 2, and at least one of Z7 and Z8 is any structure selected from the group consisting of the structures represented by the structural formulas (Z101) to (Z103). When d2 is 2, Z8 may be the same or different.
The structure represented by the structural formula (3) represents a nitrogen-containing heteroaromatic 6-membered ring cation containing two nitrogen atoms having at least one group derived from a hydroxyl group, an amino group, or a glycidyl group. When the structure represented by the structural formula (3) is a nitrogen-containing heteroaromatic 6-membered ring cation having at least one hydroxyl group-derived group, at least by reacting the ionic compound corresponding to the cation with the isocyanate group. A structure having one structure represented by the structural formula (Z101) can be obtained. When the structure represented by the structural formula (3) is a nitrogen-containing heteroaromatic 6-membered ring cation having at least one amino group-derived group, the ionic compound corresponding to the cation is reacted with an isocyanate group. A structure having at least one structure represented by the structural formula (Z102) can be obtained. When the structure represented by the structural formula (3) is a nitrogen-containing heteroaromatic 6-membered ring cation having at least one group derived from a glycidyl group, at least by reacting the ionic compound corresponding to the cation with a hydroxyl group, at least A structure having one structure represented by the structural formula (Z103) can be obtained.
Examples of the nitrogen-containing complex aromatic 6-membered ring in the structural formula (3) include a pyrimidine ring and a pyrazine ring.

構造式(3)で示される構造を提供し得るイオン化合物のカチオンの例として、ピリミジン環構造を有し、水酸基を有するカチオンを以下に挙げる。
1,4−ビス(2−ヒドロキシエチル)ピリミジニウムカチオン、1,5−ビス(3−ヒドロキシプロピル)ピリミジニウムカチオン、1−(4−ヒドロキシブチル)−4−(2−ヒドロキシエチル)ピリミジニウムカチオン、1,4−ビス(2−ヒドロキシエチル)−2−メチルピリミジニウムカチオン;およびこれらの誘導体。
アミノ基、グリシジル基を少なくとも1個有するカチオンは、上記カチオンの水酸基の一部又は全部をアミノ基、グリシジル基(又はエポキシ基)で置換した構造のカチオンが挙げられる。
Examples of cations of ionic compounds that can provide the structure represented by the structural formula (3) include cations having a pyrimidine ring structure and having a hydroxyl group.
1,4-bis (2-hydroxyethyl) pyrimidinium cation, 1,5-bis (3-hydroxypropyl) pyrimidinium cation, 1- (4-hydroxybutyl) -4- (2-hydroxyethyl) pyri Midinium cations, 1,4-bis (2-hydroxyethyl) -2-methylpyrimidinium cations; and derivatives thereof.
Examples of the cation having at least one amino group and glycidyl group include cations having a structure in which a part or all of the hydroxyl groups of the above cation is replaced with an amino group or a glycidyl group (or epoxy group).

Figure 2021113853
Figure 2021113853

構造式(4)中、R6およびR7は、各々が結合する窒素原子と共に含窒素複素脂環式基を形成するのに必要な炭化水素基または単結合を表す。具体的には、R6およびR7はそれぞれ独立に炭素数1〜5の2価の炭化水素基から選択され、合計炭素数が3〜6であることが好ましい。Z9〜Z11は、各々独立に構造式(Z101)〜(Z103)で示される構造からなる群より選択されるいずれかの構造、水素原子、または炭素数1〜4の炭化水素基を表す。前記炭化水素基としては、アルキル基が好ましい。Z12は、構造式(Z101)〜(Z103)で示される構造からなる群より選択されるいずれかの構造、または炭素数1〜4の炭化水素基を表す。前記炭化水素基としては、アルキル基が好ましい。d3は0〜2の整数を表し、Z9〜Z12の少なくとも1つは、構造式(Z101)〜(Z103)で示される構造からなる群より選択されるいずれかの構造である。d3が2であるとき、Z12はそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。 In structural formula (4), R6 and R7 represent a hydrocarbon group or a single bond required to form a nitrogen-containing heteroalicyclic group together with a nitrogen atom to which each is bonded. Specifically, it is preferable that R6 and R7 are independently selected from divalent hydrocarbon groups having 1 to 5 carbon atoms, and the total carbon number is 3 to 6. Z9 to Z11 represent any structure, hydrogen atom, or hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms, which are independently selected from the group consisting of the structures represented by the structural formulas (Z101) to (Z103). As the hydrocarbon group, an alkyl group is preferable. Z12 represents any structure selected from the group consisting of the structures represented by the structural formulas (Z101) to (Z103), or a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms. As the hydrocarbon group, an alkyl group is preferable. d3 represents an integer of 0 to 2, and at least one of Z9 to Z12 is any structure selected from the group consisting of the structures represented by the structural formulas (Z101) to (Z103). When d3 is 2, Z12 may be the same or different.

構造式(4)で示される構造は、水酸基、アミノ基、またはグリシジル基由来の基を少なくとも1個有する窒素原子を2個含む含窒素複素脂環式カチオンを表す。構造式(4)で示される構造が、水酸基由来の基を少なくとも1個有する含窒素複素脂環式カチオンの場合、該カチオンに対応するイオン化合物をとイソシアネート基とを反応させることにより、少なくとも構造式(Z101)で示される構造を1個有する構造が得られる。構造式(4)で示される構造が、アミノ基由来の基を少なくとも1個有する含窒素複素脂環式カチオンの場合、該カチオンに対応するイオン化合物とイソシアネート基とを反応させることにより、少なくとも構造式(Z102)で示される構造を1個有する構造が得られる。構造式(4)で示される構造が、グリシジル基由来の基を少なくとも1個有する含窒素複素脂環式カチオンの場合、該カチオンに対応するイオン化合物と水酸基とを反応させることにより、少なくとも構造式(Z103)を1個有する構造が得られる。
構造式(4)における含窒素複素脂環式基としては、ピペラジン基、イミダゾリン基、イミダゾリジン基、1,3−ジアゼパン基、1,4−ジアゼパン基が挙げられる。なかでも、ピペラジン基が好ましく、構造式(4)で示される構造は、好ましくは構造式(11)で示される構造である。なお、構造式(11)中、Z9、Z10、Z11、Z12、およびd3は、前記構造式(4)と同様である。
The structure represented by the structural formula (4) represents a nitrogen-containing heteroalicyclic cation containing two nitrogen atoms having at least one group derived from a hydroxyl group, an amino group, or a glycidyl group. When the structure represented by the structural formula (4) is a nitrogen-containing heteroalicyclic cation having at least one hydroxyl group-derived group, at least the structure is obtained by reacting an ionic compound corresponding to the cation with an isocyanate group. A structure having one structure represented by the formula (Z101) can be obtained. When the structure represented by the structural formula (4) is a nitrogen-containing heteroalicyclic cation having at least one amino group-derived group, at least the structure is obtained by reacting the ionic compound corresponding to the cation with an isocyanate group. A structure having one structure represented by the formula (Z102) can be obtained. When the structure represented by the structural formula (4) is a nitrogen-containing heteroalicyclic cation having at least one group derived from a glycidyl group, at least the structural formula is obtained by reacting the ionic compound corresponding to the cation with a hydroxyl group. A structure having one (Z103) is obtained.
Examples of the nitrogen-containing heterolipocyclic group in the structural formula (4) include a piperazine group, an imidazoline group, an imidazolidine group, a 1,3-diazepan group, and a 1,4-diazepan group. Among them, the piperazine group is preferable, and the structure represented by the structural formula (4) is preferably the structure represented by the structural formula (11). In the structural formula (11), Z9, Z10, Z11, Z12, and d3 are the same as the structural formula (4).

Figure 2021113853
Figure 2021113853

構造式(4)で示される構造を提供し得るイオン化合物のカチオンの例として、ピペラジン基を有し、水酸基を有するカチオンを以下に挙げる。
1,1−ビス(2−ヒドロキシエチル)ピペラジニウムカチオン、1,1,4−トリス(2−ヒドロキシエチル)ピペラジニウムカチオン、1,4−ビス(3−ヒドロキシプロピル)−1−エチルピペラジニウムカチオン、1,4−ビス(2−ヒドロキシエチル)−1,3−ジエチルピペラジニウムカチオン;およびこれらの誘導体。
アミノ基、グリシジル基を少なくとも1個有するカチオンとしては、上記カチオンの水酸基の一部又は全部をアミノ基、グリシジル基で置換した構造のカチオンが挙げられる。
Examples of the cation of the ionic compound capable of providing the structure represented by the structural formula (4) include a cation having a piperazine group and a hydroxyl group.
1,1-bis (2-hydroxyethyl) piperazinium cation, 1,1,4-tris (2-hydroxyethyl) piperadinium cation, 1,4-bis (3-hydroxypropyl) -1-ethylpipe Radinium cations, 1,4-bis (2-hydroxyethyl) -1,3-diethylpiperadinium cations; and derivatives thereof.
Examples of the cation having at least one amino group and glycidyl group include cations having a structure in which a part or all of the hydroxyl groups of the cation is replaced with an amino group or a glycidyl group.

Figure 2021113853
Figure 2021113853

構造式(5)中、R8は、結合する窒素原子と共に含窒素芳香族環を形成するのに必要な炭化水素基を表す。具体的には、R8は炭素数4〜6の2価の炭化水素基であり、芳香族性を示すようにπ電子が非局在化している。Z13は、構造式(Z101)〜(Z103)で示される構造からなる群より選択されるいずれかの構造、水素原子、または炭素数1〜4の炭化水素基を表す。前記炭化水素基としては、アルキル基が好ましい。Z14は、構造式(Z101)〜(Z103)で示される構造からなる群より選択されるいずれかの構造、または炭素数1〜4の炭化水素基を表す。前記炭化水素基としては、アルキル基が好ましい。d4は0または1の整数を表し、Z13およびZ14の少なくとも1つは、構造式(Z101)〜(Z103)で示される構造からなる群より選択されるいずれかの構造である。 In structural formula (5), R8 represents a hydrocarbon group required to form a nitrogen-containing aromatic ring with the nitrogen atom to be bonded. Specifically, R8 is a divalent hydrocarbon group having 4 to 6 carbon atoms, and π electrons are delocalized so as to exhibit aromaticity. Z13 represents any structure, hydrogen atom, or hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms selected from the group consisting of the structures represented by the structural formulas (Z101) to (Z103). As the hydrocarbon group, an alkyl group is preferable. Z14 represents any structure selected from the group consisting of the structures represented by the structural formulas (Z101) to (Z103), or a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms. As the hydrocarbon group, an alkyl group is preferable. d4 represents an integer of 0 or 1, and at least one of Z13 and Z14 is any structure selected from the group consisting of the structures represented by the structural formulas (Z101) to (Z103).

構造式(5)で示される構造は、水酸基、アミノ基、グリシジル基由来の基を少なくとも1個有する窒素原子を1個含む含窒素芳香族環カチオンを表す。構造式(5)で示される構造が、水酸基由来の基少なくとも1個有する含窒素芳香族環カチオンの場合、該カチオンに対応するイオン化合物とイソシアネート基とを反応させることにより、少なくとも構造式(Z101)で示される構造を1個有する構造が得られる。構造式(5)で示される構造が、アミノ基由来の基を少なくとも1個有する含窒素芳香族環カチオンの場合、該カチオンに対応するイオン化合物とイソシアネート基とを反応させることにより、少なくとも構造式(Z102)で示される構造を1個有する構造が得られる。構造式(5)で示される構造が、グリシジル基由来の基を少なくとも1個有する含窒素芳香族環カチオンの場合、該カチオンに対応するイオン化合物と水酸基とを反応させることにより、少なくとも構造式(Z103)で示される構造を1個有する構造が得られる。
構造式(5)における含窒素芳香族環としては、ピロール環、ピリジン環、アゼピン環が挙げられる。なかでも、ピリジン環が好ましく、構造式(5)で示される構造は、好ましくは構造式(12)で示される構造である。なお、構造式(12)中、Z13、Z14、およびd4は、前記構造式(5)と同様の意味を示す。
The structure represented by the structural formula (5) represents a nitrogen-containing aromatic ring cation containing one nitrogen atom having at least one group derived from a hydroxyl group, an amino group or a glycidyl group. When the structure represented by the structural formula (5) is a nitrogen-containing aromatic ring cation having at least one hydroxyl group-derived group, at least the structural formula (Z101) is obtained by reacting the ionic compound corresponding to the cation with an isocyanate group. ), A structure having one structure is obtained. When the structure represented by the structural formula (5) is a nitrogen-containing aromatic ring cation having at least one amino group-derived group, at least the structural formula is obtained by reacting the ionic compound corresponding to the cation with the isocyanate group. A structure having one structure represented by (Z102) can be obtained. When the structure represented by the structural formula (5) is a nitrogen-containing aromatic ring cation having at least one group derived from a glycidyl group, at least the structural formula (5) is obtained by reacting the ionic compound corresponding to the cation with a hydroxyl group. A structure having one structure shown in Z103) can be obtained.
Examples of the nitrogen-containing aromatic ring in the structural formula (5) include a pyrrole ring, a pyridine ring, and an azepine ring. Among them, the pyridine ring is preferable, and the structure represented by the structural formula (5) is preferably the structure represented by the structural formula (12). In the structural formula (12), Z13, Z14, and d4 have the same meanings as the structural formula (5).

Figure 2021113853
Figure 2021113853

構造式(5)で示される構造を提供し得るイオン化合物のカチオンの例として、ピリジン環構造を有し、水酸基を有するカチオンを以下に挙げる。
1−ヒドロキシメチルピリジニウムカチオン、1−(2−ヒドロキシエチル)ピリジニウムカチオン、1−(3−ヒドロキシプロピル)ピリジニウムカチオン、1−(4−ヒドロキシブチル)ピリジニウムカチオン、1−(6−ヒドロキシヘキシル)ピリジニウムカチオン、1−(8−ヒドロキシオクチル)ピリジニウムカチオン、2−メチル−1−(2−ヒドロキシエチル)ピリジニウムカチオン、3−メチル−1−(2−ヒドロキシエチル)ピリジニウムカチオン、4−メチル−1−(2−ヒドロキシエチル)ピリジニウムカチオン、3−エチル−1−(2−ヒドロキシエチル)ピリジニウムカチオン、3−n−ブチル−1−(2−ヒドロキシエチル)ピリジニウムカチオン、1−メチル−2−ヒドロキシメチルピリジニウムカチオン、1−メチル−3−ヒドロキシメチルピリジニウムカチオン、1−メチル−4−ヒドロキシメチルピリジニウムカチオン、1−メチル−2−(2−ヒドロキシエチル)ピリジニウムカチオン、1−メチル−3−(2−ヒドロキシエチル)ピリジニウムカチオン、1−メチル−4−(2−ヒドロキシエチル)ピリジニウムカチオン、1−エチル−3−(2−ヒドロキシエチル)ピリジニウムカチオン、1−n−ブチル−3−(2−ヒドロキシエチル)ピリジニウムカチオン、2−メチル−4−n−ブチル−1−(2−ヒドロキシエチル)ピリジニウムカチオン;
1,2−ビスヒドロキシメチルピリジニウムカチオン、1,3−ビスヒドロキシメチルピリジニウムカチオン、1,4−ビスヒドロキシメチルピリジニウムカチオン、1,2−ビス(2−ヒドロキシエチル)ピリジニウムカチオン、1,3−ビス(2−ヒドロキシエチル)ピリジニウムカチオン、1,4−ビス(2−ヒドロキシエチル)ピリジニウムカチオン、1,2−ビス(3−ヒドロキシプロピル)ピリジニウムカチオン、1,3−ビス(3−ヒドロキシプロピル)ピリジニウムカチオン、1,4−ビス(3−ヒドロキシプロピル)ピリジニウムカチオン、1,2−ビス(4−ヒドロキシブチル)ピリジニウムカチオン、1,3−ビス(4−ヒドロキシブチル)ピリジニウムカチオン、1,4−ビス(4−ヒドロキシブチル)ピリジニウムカチオン、1,2−ビス(6−ヒドロキシヘキシル)ピリジニウムカチオン、1,3−ビス(6−ヒドロキシヘキシル)ピリジニウムカチオン、1,4−ビス(6−ヒドロキシヘキシル)ピリジニウムカチオン、1,2−ビス(8−ヒドロキシオクチル)ピリジニウムカチオン、1,3−ビス(8−ヒドロキシオクチル)ピリジニウムカチオン、1,4−ビス(8−ヒドロキシオクチル)ピリジニウムカチオン、2−メチル−1,3−ビス(2−ヒドロキシエチル)ピリジニウムカチオン、2−エチル−1,3−ビス(2−ヒドロキシエチル)ピリジニウムカチオン、5−メチル−1,3−ビス(2−ヒドロキシエチル)ピリジニウムカチオン、5−エチル−1,3−ビス(2−ヒドロキシエチル)ピリジニウムカチオン;
1,2,4−トリスヒドロキシメチルピリジニウムカチオン、1,2,4−トリス(2−ヒドロキシエチル)ピリジニウムカチオン、1,2,4−トリス(3−ヒドロキシプロピル)ピリジニウムカチオン、1,2,4−トリス(4−ヒドロキシブチル)ピリジニウムカチオン、1,2,4−トリス(6−ヒドロキシヘキシル)ピリジニウムカチオン、1,2,4−トリス(8−ヒドロキシオクチル)ピリジニウムカチオン、1,3,5−トリスヒドロキシメチルピリジニウムカチオン、1,3,5−トリス(2−ヒドロキシエチル)ピリジニウムカチオン、1,3,5−トリス(3−ヒドロキシプロピル)ピリジニウムカチオン、1,3,5−トリス(4−ヒドロキシブチル)ピリジニウムカチオン、1,3,5−トリス(6−ヒドロキシヘキシル)ピリジニウムカチオン、1,3,5−トリス(8−ヒドロキシオクチル)ピリジニウムカチオン;およびこれらの誘導体。
アミノ基、グリシジル基を少なくとも1個有するカチオンとしては、上記カチオンの水酸基の一部又は全部をアミノ基、グリシジル基(又はエポキシ基)で置換した構造のカチオンが挙げられる。
Examples of cations of the ionic compound that can provide the structure represented by the structural formula (5) include cations having a pyridine ring structure and a hydroxyl group.
1-Hydroxymethylpyridinium cation, 1- (2-hydroxyethyl) pyridinium cation, 1- (3-hydroxypropyl) pyridinium cation, 1- (4-hydroxybutyl) pyridinium cation, 1- (6-hydroxyhexyl) pyridinium cation , 1- (8-hydroxyoctyl) pyridinium cation, 2-methyl-1- (2-hydroxyethyl) pyridinium cation, 3-methyl-1- (2-hydroxyethyl) pyridinium cation, 4-methyl-1- (2) -Hydroxyethyl) pyridinium cation, 3-ethyl-1- (2-hydroxyethyl) pyridinium cation, 3-n-butyl-1- (2-hydroxyethyl) pyridinium cation, 1-methyl-2-hydroxymethylpyridinium cation, 1-Methyl-3-hydroxymethylpyridinium cation, 1-methyl-4-hydroxymethylpyridinium cation, 1-methyl-2- (2-hydroxyethyl) pyridinium cation, 1-methyl-3- (2-hydroxyethyl) pyridinium Cation, 1-methyl-4- (2-hydroxyethyl) pyridinium cation, 1-ethyl-3- (2-hydroxyethyl) pyridinium cation, 1-n-butyl-3- (2-hydroxyethyl) pyridinium cation, 2 -Methyl-4-n-butyl-1- (2-hydroxyethyl) pyridinium cation;
1,2-bishydroxymethylpyridinium cation, 1,3-bishydroxymethylpyridinium cation, 1,4-bishydroxymethylpyridinium cation, 1,2-bis (2-hydroxyethyl) pyridinium cation, 1,3-bis ( 2-Hydroxyethyl) pyridinium cation, 1,4-bis (2-hydroxyethyl) pyridinium cation, 1,2-bis (3-hydroxypropyl) pyridinium cation, 1,3-bis (3-hydroxypropyl) pyridinium cation, 1,4-bis (3-hydroxypropyl) pyridinium cation, 1,2-bis (4-hydroxybutyl) pyridinium cation, 1,3-bis (4-hydroxybutyl) pyridinium cation, 1,4-bis (4-hydroxybutyl) pyridinium cation Hydroxybutyl) pyridinium cation, 1,2-bis (6-hydroxyhexyl) pyridinium cation, 1,3-bis (6-hydroxyhexyl) pyridinium cation, 1,4-bis (6-hydroxyhexyl) pyridinium cation, 1, 2-bis (8-hydroxyoctyl) pyridinium cation, 1,3-bis (8-hydroxyoctyl) pyridinium cation, 1,4-bis (8-hydroxyoctyl) pyridinium cation, 2-methyl-1,3-bis (2-methyl-1,3-bis (8-hydroxyoctyl) pyridinium cation 2-Hydroxyethyl) pyridinium cation, 2-ethyl-1,3-bis (2-hydroxyethyl) pyridinium cation, 5-methyl-1,3-bis (2-hydroxyethyl) pyridinium cation, 5-ethyl-1,5-ethyl-1, 3-Bis (2-hydroxyethyl) pyridinium cation;
1,2,4-Trishydroxymethylpyridinium cation, 1,2,4-tris (2-hydroxyethyl) pyridinium cation, 1,2,4-tris (3-hydroxypropyl) pyridinium cation, 1,2,4- Tris (4-hydroxybutyl) pyridinium cation, 1,2,4-tris (6-hydroxyhexyl) pyridinium cation, 1,2,4-tris (8-hydroxyoctyl) pyridinium cation, 1,3,5-trishydroxy Methylpyridinium cation, 1,3,5-tris (2-hydroxyethyl) pyridinium cation, 1,3,5-tris (3-hydroxypropyl) pyridinium cation, 1,3,5-tris (4-hydroxybutyl) pyridinium Cations, 1,3,5-tris (6-hydroxyhexyl) pyridinium cations, 1,3,5-tris (8-hydroxyoctyl) pyridinium cations; and derivatives thereof.
Examples of the cation having at least one amino group and glycidyl group include cations having a structure in which a part or all of the hydroxyl groups of the above cation is replaced with an amino group or a glycidyl group (or epoxy group).

Figure 2021113853
Figure 2021113853

構造式(6)中、R9は、結合する窒素原子と共に含窒素脂環式基を形成するのに必要な炭化水素基を表す。具体的には、R9は炭素数4〜7の2価の炭化水素基である。前記炭化水素基としては、アルキレン基が好ましい。Z15およびZ16は、各々独立に構造式(Z101)〜(Z103)で示される構造からなる群より選択されるいずれかの構造、水素原子、または炭素数1〜4の炭化水素基を表す。前記炭化水素基としては、アルキル基が好ましい。Z17は、構造式(Z101)〜(Z103)で示される構造からなる群より選択されるいずれかの構造、または炭素数1〜4の炭化水素基を表す。前記炭化水素基としては、アルキル基が好ましい。d5は0または1の整数を表し、Z15〜Z17の少なくとも1つは、構造式(Z101)〜(Z103)で示される構造からなる群より選択されるいずれかの構造である。 In structural formula (6), R9 represents a hydrocarbon group required to form a nitrogen-containing alicyclic group together with a nitrogen atom to be bonded. Specifically, R9 is a divalent hydrocarbon group having 4 to 7 carbon atoms. As the hydrocarbon group, an alkylene group is preferable. Z15 and Z16 each represent any structure, hydrogen atom, or hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms independently selected from the group consisting of the structures represented by the structural formulas (Z101) to (Z103). As the hydrocarbon group, an alkyl group is preferable. Z17 represents any structure selected from the group consisting of the structures represented by the structural formulas (Z101) to (Z103), or a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms. As the hydrocarbon group, an alkyl group is preferable. d5 represents an integer of 0 or 1, and at least one of Z15 to Z17 is any structure selected from the group consisting of the structures represented by the structural formulas (Z101) to (Z103).

構造式(6)で示される構造は、水酸基、アミノ基、グリシジル基由来の基を少なくとも1個有する含窒素脂環式カチオンを表す。構造式(6)で示される構造が、水酸基由来の基を少なくとも1個有する含窒素脂環式カチオンの場合、該カチオンに対応するイオン化合物とイソシアネート基とを反応させることにより、少なくとも構造式(Z101)で示される構造を1個有する構造が得られる。構造式(6)で示される構造が、アミノ基由来の基を少なくとも1個有する含窒素脂環式カチオンの場合、該カチオンに対応するイオン化合物とイソシアネート基とを反応させることにより、少なくとも構造式(Z102)で示される構造を1個有する構造が得られる。構造式(6)で示される構造が、グリシジル基由来の基を少なくとも1個有する含窒素脂環式カチオンの場合、該カチオンに対応するイオン化合物と水酸基とを反応させることにより、少なくとも構造式(Z103)で示される構造を1個有する構造が得られる。
構造式(6)における含窒素脂環式基としては、ピロリジン基、ピロリン基、ピペリジン基、アゼパン基、アゾカン基が挙げられる。なかでも、ピロリジン基が好ましく、構造式(6)で示される構造は、好ましくは構造式(13)で示される構造である。なお、構造式(13)中、Z15、Z16、Z17、およびd5は、前記構造式(6)と同様である。
The structure represented by the structural formula (6) represents a nitrogen-containing alicyclic cation having at least one group derived from a hydroxyl group, an amino group, and a glycidyl group. When the structure represented by the structural formula (6) is a nitrogen-containing alicyclic cation having at least one hydroxyl group-derived group, at least the structural formula (6) is obtained by reacting the ionic compound corresponding to the cation with the isocyanate group. A structure having one structure shown in Z101) can be obtained. When the structure represented by the structural formula (6) is a nitrogen-containing alicyclic cation having at least one amino group-derived group, at least the structural formula is obtained by reacting the ionic compound corresponding to the cation with an isocyanate group. A structure having one structure represented by (Z102) can be obtained. When the structure represented by the structural formula (6) is a nitrogen-containing alicyclic cation having at least one group derived from a glycidyl group, at least the structural formula (6) is obtained by reacting the ionic compound corresponding to the cation with a hydroxyl group. A structure having one structure represented by Z103) can be obtained.
Examples of the nitrogen-containing alicyclic group in the structural formula (6) include a pyrrolidine group, a pyrroline group, a piperidine group, an azepane group, and an azocane group. Among them, the pyrrolidine group is preferable, and the structure represented by the structural formula (6) is preferably the structure represented by the structural formula (13). In the structural formula (13), Z15, Z16, Z17, and d5 are the same as the structural formula (6).

Figure 2021113853
Figure 2021113853

構造式(6)で示される構造の例として、ピロリジン基を有し、水酸基を有するカチオンを以下に挙げる。
1−メチル−1,2−ビス(2−ヒドロキシエチル)ピロリジニウムカチオン、1−エチル−1,2−ビス(2−ヒドロキシエチル)ピロリジニウムカチオン、1−ブチル−1,2−ビス(2−ヒドロキシエチル)ピロリジニウムカチオン、1−メチル−1,2−ビス(4−ヒドロキシブチル)ピロリジニウムカチオン;およびこれらの誘導体。
アミノ基、グリシジル基を少なくとも1個を有するカチオンとしては、これらの水酸基をアミノ基、グリシジル基で置換した構造のカチオンが挙げられる。
Examples of the structure represented by the structural formula (6) include cations having a pyrrolidine group and a hydroxyl group.
1-Methyl-1,2-bis (2-hydroxyethyl) pyrrolidinium cation, 1-ethyl-1,2-bis (2-hydroxyethyl) pyrrolidinium cation, 1-butyl-1,2-bis (2-hydroxyethyl) 2-Hydroxyethyl) pyrrolidinium cation, 1-methyl-1,2-bis (4-hydroxybutyl) pyrrolidinium cation; and derivatives thereof.
Examples of the cation having at least one amino group and glycidyl group include cations having a structure in which these hydroxyl groups are substituted with an amino group and a glycidyl group.

Figure 2021113853
Figure 2021113853

構造式(Z101)〜(Z103)中、R101、R102及びR103は、各々独立に直鎖または分岐を有する2価の炭化水素基を表す。該2価の炭化水素基は、直鎖または分岐を有する炭素数1〜8のアルキレン基であることが好ましい。
また、構造式(Z101)〜(Z103)中、記号「*」は、構造式(1)中の窒素原子との結合部、または構造式(2)〜(6)中の含窒素複素環中の窒素原子若しくは含窒素複素環中の炭素原子との結合部を表す。また、記号「**」は、前記樹脂を構成するポリマー鎖中の炭素原子との結合部を表す。
In the structural formulas (Z101) to (Z103), R101, R102 and R103 represent divalent hydrocarbon groups having linear or branched independently. The divalent hydrocarbon group is preferably a linear or branched alkylene group having 1 to 8 carbon atoms.
Further, in the structural formulas (Z101) to (Z103), the symbol "*" is a bond with a nitrogen atom in the structural formula (1) or a nitrogen-containing heterocycle in the structural formulas (2) to (6). Represents a bond with a nitrogen atom or a carbon atom in a nitrogen-containing heterocycle. Further, the symbol "**" represents a bond portion with a carbon atom in the polymer chain constituting the resin.

構造式(Z101)で示される構造は、カチオンが有する構造式(Z111)で示される構造の水酸基と、イソシアネート基とが反応して形成される残基(ウレタン結合)である。
構造式(Z111)
−R101−OH
構造式(Z102)で示される構造は、カチオンが有する構造式(Z112)で示される構造のアミノ基と、イソシアネート基とが反応して形成される残基(尿素結合)である。
構造式(Z112)
−R102−NH
水酸基、アミノ基と反応するイソシアネート基は、架橋ウレタン樹脂を形成するオリゴマー又はプレポリマーが有するイソシアネート基であることが好ましい。
構造式(Z103)で示される構造は、カチオンが有する構造式(Z113)で示される構造のグリシジル基と、架橋ウレタン樹脂を形成するポリオール等の水酸基とが反応して形成される残基である。
The structure represented by the structural formula (Z101) is a residue (urethane bond) formed by reacting a hydroxyl group having a structure represented by the structural formula (Z111) of a cation with an isocyanate group.
Structural formula (Z111)
-R101-OH
The structure represented by the structural formula (Z102) is a residue (urea bond) formed by reacting an amino group having a structure represented by the structural formula (Z112) of a cation with an isocyanate group.
Structural formula (Z112)
-R102-NH 2
The isocyanate group that reacts with the hydroxyl group and the amino group is preferably the isocyanate group contained in the oligomer or prepolymer that forms the crosslinked urethane resin.
The structure represented by the structural formula (Z103) is a residue formed by reacting a glycidyl group having a structure represented by the structural formula (Z113) of a cation with a hydroxyl group such as a polyol forming a crosslinked urethane resin. ..

Figure 2021113853
Figure 2021113853

グリシジル基と反応する水酸基は、架橋ウレタン樹脂を形成するオリゴマー又はプレポリマーが有する水酸基であることが好ましい。
前記構造式(1)〜(6)で示される構造の中でも、構造式(2)で示される構造を有する樹脂を含む場合、カチオンの化学構造に起因して、低温でもイオンキャリアの移動性に係るカチオンとアニオンに解離している割合(イオン化率)が高く、15℃程度の低温環境下における抵抗値がより上昇しにくくなるため、好ましい。
The hydroxyl group that reacts with the glycidyl group is preferably the hydroxyl group of the oligomer or prepolymer that forms the crosslinked urethane resin.
Among the structures represented by the structural formulas (1) to (6), when a resin having the structure represented by the structural formula (2) is contained, the mobility of ion carriers is increased even at a low temperature due to the chemical structure of the cation. The ratio of dissociation between the cation and the anion (ionization rate) is high, and the resistance value in a low temperature environment of about 15 ° C. is less likely to increase, which is preferable.

<ポリオール>
本発明のトナー供給ローラの架橋ウレタン樹脂を形成するポリオールとしては、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、アクリルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリカプロラクトンポリオール、等が挙げられる。中でもポリエーテルポリオールは架橋ウレタン樹脂が柔軟性を有するので好ましい。
ポリエーテルポリオールとしては、以下のものが挙げられる。ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリ1,4−ブタンジオール、ポリ1,5−ペンタンジオール、ポリネオペンチルグリコール、ポリ3−メチル−1,5−ペンタンジオール、ポリ1,6−ヘキサンジオール、ポリ1,8−オクタンジオール、ポリ1,9−ノナンジオール。これらの中でも、硬度上昇抑制の観点から、ポリプロピレングリコール、ポリ1,4−ブタンジオール、ポリ1,5−ペンタンジオール、ポリネオペンチルグリコール、ポリ3−メチル−1,5−ペンタンジオール、ポリ1,6−ヘキサンジオールが好ましい。
また、ポリエステルポリオールとしては、以下のものが挙げられる。エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオールの如きジオール成分、またはトリメチロールプロパンの如きトリオール成分と、アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸、無水フタル酸、テレフタル酸、ヘキサヒドロキシフタル酸の如きジカルボン酸との縮合反応により得られるポリエステルポリオール。これらの中でも、硬度上昇抑制の観点から、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオールの如きジオール成分と、アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸の如きジカルボン酸との縮合反応により得られるポリエステルポリオールが好ましい。
また、ポリカプロラクトンポリオールとしては、以下のものが挙げられる。ポリε−カプロラクトン、ポリγ−カプロラクトン。
また、ポリカーボネートポリオールとしては、以下のものが挙げられる。エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオールの如きジオール成分、ホスゲン、ジメチルカーボネートの如きジアルキルカーボネート、または、エチレンカーボネートの如き環状カーボネートとの縮合反応により得られるポリカーボネートポリオール。これらの中でも、硬度上昇抑制の観点から、ネオペンチルグリコール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,8−オクタンジオールの如きジオール成分、ジメチルカーボネートの如きジアルキルカーボネートとの縮合反応により得られるポリカーボネートポリオールが好ましい。
これらのポリオール成分は、必要に応じて、あらかじめ2,4−トリレンジイソシアネート(TDI)、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)の如きイソシアネート化合物により鎖延長したプレポリマーとしてもよい。
<Polyol>
Examples of the polyol forming the crosslinked urethane resin of the toner supply roller of the present invention include polyester polyol, polyether polyol, acrylic polyol, polycarbonate polyol, polycaprolactone polyol, and the like. Of these, the polyether polyol is preferable because the crosslinked urethane resin has flexibility.
Examples of the polyether polyol include the following. Polyethylene glycol, polypropylene glycol, poly 1,4-butanediol, poly 1,5-pentanediol, polyneopentyl glycol, poly 3-methyl-1,5-pentanediol, poly 1,6-hexanediol, poly 1, 8-octanediol, poly1,9-nonanediol. Among these, from the viewpoint of suppressing the increase in hardness, polypropylene glycol, poly1,4-butanediol, poly1,5-pentanediol, polyneopentyl glycol, poly3-methyl-1,5-pentanediol, poly1, 6-Hexanediol is preferred.
In addition, examples of the polyester polyol include the following. Ethylene glycol, propylene glycol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, neopentyl glycol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,8-octanediol, 1 Obtained by condensation reaction of a diol component such as 9-nonanediol or a triol component such as trimethylolpropane with a dicarboxylic acid such as adipic acid, suberic acid, sebacic acid, phthalic anhydride, terephthalic acid and hexahydroxyphthalic acid. Polyester polyol to be. Among these, from the viewpoint of suppressing the increase in hardness, propylene glycol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, neopentyl glycol, 3-methyl-1,5-pentanediol, and 1,6-hexanediol A polyester polyol obtained by a condensation reaction between such a diol component and a dicarboxylic acid such as adipic acid, suberic acid, and sebacic acid is preferable.
Examples of the polycaprolactone polyol include the following. Poly ε-caprolactone, poly γ-caprolactone.
In addition, examples of the polycarbonate polyol include the following. Ethylene glycol, propylene glycol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, neopentyl glycol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,8-octanediol, 1 , A polycarbonate polyol obtained by a condensation reaction with a diol component such as 9-nonanediol, a dialkyl carbonate such as phosgen and dimethyl carbonate, or a cyclic carbonate such as ethylene carbonate. Among these, from the viewpoint of suppressing the increase in hardness, diol components such as neopentyl glycol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, and 1,8-octanediol , Polycarbonate polyol obtained by condensation reaction with dialkyl carbonate such as dimethyl carbonate is preferable.
If necessary, these polyol components are prepolymers whose chains are extended with isocyanate compounds such as 2,4-tolylene diisocyanate (TDI), 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (MDI), and isophorone diisocyanate (IPDI). May be good.

<イソシアネート化合物>
イソシアネート化合物としては、特に限定されるものではないが、エチレンジイソシアネート、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)の如き脂肪族ポリイソシアネート;イソホロンジイソシアネート(IPDI)、シクロヘキサン−1,3−ジイソシアネート、シクロヘキサン−1,4−ジイソシアネートの如き脂環式ポリイソシアネート;2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート(TDI)、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、ポリメリックジフェニルメタンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネートの如き芳香族イソシアネート;およびこれらの共重合物やイソシアヌレート体、TMPアダクト体、ビウレット体、そのブロック体を用いることができる。これらの中でも、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネートの如き芳香族イソシアネートが好ましい。
ポリオール成分とイソシアネート化合物とは、ポリオール成分中の水酸基1.0に対して、イソシアネート化合物中のイソシアネート基の比率(モル比)が1.0以上2.0以下の範囲となるように混合させることが好ましい。混合比が上記範囲内であれば、未反応成分の残存を抑制することが可能である。
<Isocyanate compound>
The isocyanate compound is not particularly limited, but is an aliphatic polyisocyanate such as ethylene diisocyanate and 1,6-hexamethylene diisocyanate (HDI); isophorone diisocyanate (IPDI), cyclohexane-1,3-diisocyanate, cyclohexane-. Alicyclic polyisocyanates such as 1,4-diisocyanate; 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate (TDI), 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (MDI), polyether diphenylmethane diisocyanate, xylylene diisocyanate , Aromatic isocyanates such as naphthalenediocyanates; and copolymers thereof, isocyanurates, TMP adducts, biuret, and blocks thereof can be used. Among these, aromatic isocyanates such as tolylene diisocyanate and diphenylmethane diisocyanate are preferable.
The polyol component and the isocyanate compound are mixed so that the ratio (molar ratio) of the isocyanate groups in the isocyanate compound to 1.0 hydroxyl group in the polyol component is in the range of 1.0 or more and 2.0 or less. Is preferable. When the mixing ratio is within the above range, it is possible to suppress the residual unreacted components.

<アニオン>
本発明の架橋ウレタン樹脂に含まれるアニオンは、ウレタン樹脂が有するカチオン構造とイオン対を形成し、本発明のトナー供給ローラに導電性を付与できるアニオンであればよい。中でも、フルオロアルキルスルホニルイミドアニオン、フルオロスルホニルイミドアニオン、フルオロアルキルスルホネートアニオン、フルオロスルホネートアニオン、フルオロアルキルカルボン酸アニオン、フルオロアルキルメチドアニオン、フルオロホウ酸アニオン、フルオロリン酸アニオン、ジシアナミドアニオン((NC))およびチオシアネートアニオン(NCS)からなる群より選択される少なくとも1つであることが好ましい。その理由は、上記アニオンは、その化学構造に起因して、ハロゲンのアニオンや硫酸アニオン、硝酸アニオンと比べて化学的に非常に安定であり、イオン化率が高いためである。具体的には、アニオンが分子内に強力な電子求引性基を有し、アニオンの負電荷を安定化させるため、広い温度域で高いイオン化率を示し、低温でも高い導電性の発現に寄与するためと考えられる。なお、アニオンとして、塩素イオンや過塩素酸アニオンを用いることもできる。
<Anion>
The anion contained in the crosslinked urethane resin of the present invention may be any anion that can form an ion pair with the cationic structure of the urethane resin and impart conductivity to the toner supply roller of the present invention. Among them, fluoroalkylsulfonylimide anion, fluorosulfonylimide anion, fluoroalkylsulfonate anion, fluorosulfonate anion, fluoroalkylcarboxylic acid anion, fluoroalkylmethide anion, fluoroborate anion, fluorophosphate anion, disianamide anion ((NC)). It is preferably at least one selected from the group consisting of 2 N ) and thiocyanate anions (NCS −). The reason is that the anion is chemically very stable and has a high ionization rate as compared with the halogen anion, the sulfate anion, and the nitrate anion due to its chemical structure. Specifically, since the anion has a strong electron-attracting group in the molecule and stabilizes the negative charge of the anion, it exhibits a high ionization rate in a wide temperature range and contributes to the development of high conductivity even at low temperatures. It is thought that this is to be done. As the anion, a chlorine ion or a perchlorate anion can also be used.

フルオロアルキルスルホニルイミドアニオンとしては、具体的には、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドアニオン、ビス(ペンタフルオロエタンスルホニル)イミドアニオン、ビス(ヘプタフルオロプロパンスルホニル)イミドアニオン、ビス(ノナフルオロブタンスルホニル)イミドアニオン、ビス(ドデカフルオロペンタンスルホニル)イミドアニオン、ビス(パーフルオロヘキサンスルホニル)イミドアニオンの如き、炭素数1以上6以下のフルオロアルキル基を有するフルオロアルキルスルホニルイミドアニオン、および、N,N−ヘキサフルオロプロパン−1,3−ジスルホニルイミドの如き環状のフルオロアルキルスルホニルイミドアニオンが挙げられる。
フルオロスルホニルイミドアニオンとしては、具体的には、ビス(フルオロスルホニル)イミドアニオンが挙げられる。
フルオロアルキルスルホネートアニオンとしては、具体的には、トリフルオロメタンスルホン酸アニオン、フルオロメタンスルホン酸アニオン、パーフルオロエタンスルホン酸アニオン、パーフルオロプロパンスルホン酸アニオン、パーフルオロブタンスルホン酸アニオン、パーフルオロペンタンスルホン酸アニオン、パーフルオロヘキサンスルホン酸アニオン、パーフルオロオクタンスルホン酸アニオンが挙げられる。
フルオロアルキルカルボン酸アニオンとしては、具体的には、トリフルオロ酢酸アニオン、パーフルオロプロピオン酸アニオン、パーフルオロ酪酸アニオン、パーフルオロ吉草酸アニオン、パーフルオロカプロン酸アニオンが挙げられる。
フルオロアルキルメチドアニオンとしては、具体的には、トリス(トリフルオロメタンスルホニル)メチドアニオン、トリス(パーフルオロエタンスルホニル)メチドアニオン、トリス(パーフルオロプロパンスルホニル)メチドアニオン、トリス(パーフルオロブタンスルホニル)メチドアニオン、トリス(パーフルオロペンタンスルホニル)メチドアニオン、トリス(パーフルオロヘキサンスルホニル)メチドアニオン、トリス(パーフルオロオクタンスルホニル)メチドアニオンが挙げられる。
フルオロホウ酸アニオンとしては、具体的には、テトラフルオロホウ酸アニオン(BF )が挙げられる。
フルオロリン酸アニオンしては、具体的には、ヘキサフルオロリン酸アニオン(PF )が挙げられる。
これらのアニオンの中でも、フルオロアルキルスルホニルイミドアニオン、フルオロスルホニルイミドアニオン、フルオロホウ酸アニオン、ジシアナミドアニオン、チオシアネートアニオンを用いた場合には、低温環境下における導電性の低下がより抑制されるため、特に好ましい。
Specific examples of the fluoroalkylsulfonylimide anion include bis (trifluoromethanesulfonyl) imide anion, bis (pentafluoroethanesulfonyl) imide anion, bis (heptafluoropropanesulfonyl) imide anion, and bis (nonafluorobutanesulfonyl) imide. Fluoroalkylsulfonylimide anions having fluoroalkyl groups with 1 to 6 carbon atoms, such as anions, bis (dodecafluoropentane sulfonyl) imide anions, and bis (perfluorohexanesulfonyl) imide anions, and N, N-hexafluoro Cyclic fluoroalkylsulfonylimide anions such as propane-1,3-disulfonylimide can be mentioned.
Specific examples of the fluorosulfonylimide anion include bis (fluorosulfonyl) imide anion.
Specific examples of the fluoroalkyl sulfonate anion include trifluoromethanesulfonic acid anion, fluoromethanesulfonic acid anion, perfluoroethanesulfonic acid anion, perfluoropropanesulfonic acid anion, perfluorobutanesulfonic acid anion, and perfluoropentanesulfonic acid. Examples include an anion, a perfluorohexane sulfonic acid anion, and a perfluorooctane sulfonic acid anion.
Specific examples of the fluoroalkylcarboxylic acid anion include trifluoroacetic acid anion, perfluoropropionic acid anion, perfluorobutyrate anion, perfluorovalerate anion, and perfluorocaproate anion.
Specific examples of the fluoroalkylmethide anion include tris (trifluoromethanesulfonyl) methide anion, tris (perfluoroethanesulfonyl) methide anion, tris (perfluoropropanesulfonyl) methide anion, tris (perfluorobutanesulfonyl) methide anion, and tris (perfluorobutanesulfonyl) methide anion. Examples thereof include perfluoropentanesulfonyl) methideanion, tris (perfluorohexanesulfonyl) methideanion, and tris (perfluorooctanesulfonyl) methideanion.
The fluoroborate anion, specifically, tetrafluoroborate anion (BF 4 -) and the like.
Specific examples of the fluorophosphate anion include hexafluorophosphate anion (PF 6 ).
Among these anions, when a fluoroalkylsulfonylimide anion, a fluorosulfonylimide anion, a fluoroborate anion, a disianamide anion, or a thiocyanate anion is used, the decrease in conductivity in a low temperature environment is further suppressed. preferable.

<架橋剤>
本開示の架橋ウレタン樹脂を構成する成分として、架橋剤を含むことが好ましい。架橋構造としては、3官能以上のイソシアネート、3官能以上のポリオール、3官能以上のイオン導電剤を含む場合、これらが架橋剤としての機能を果たし、架橋構造を形成することができる。又、これらとは別に、ウレタン樹脂に最適な公知の架橋剤を使用してもよい。例えば、エチレンジアミン等のアミン系架橋剤、カルボジイミド等のイミド系架橋剤などが挙げられる。
<Crosslinking agent>
It is preferable to include a cross-linking agent as a component constituting the cross-linked urethane resin of the present disclosure. When the crosslinked structure contains a trifunctional or higher functional isocyanate, a trifunctional or higher functional polyol, or a trifunctional or higher functional ionic conductive agent, these can function as a crosslinking agent and form a crosslinked structure. In addition to these, a known cross-linking agent most suitable for urethane resin may be used. Examples thereof include amine-based cross-linking agents such as ethylenediamine and imide-based cross-linking agents such as carbodiimide.

<導電層中のその他の成分>
導電層は、必要に応じて、本発明の効果を妨げない範囲で、導電性充填剤を含有してもよい。導電性充填剤としては、カーボンブラック;アルミニウム、銅の如き導電性金属を用いることができる。これらの中でも、カーボンブラックは、比較的容易に入手でき、導電付与性と補強性が高いため、特に好ましく用いられる。
導電層には、必要に応じて触媒、発泡剤、整泡剤、その他助剤を用いることができる。
<Other components in the conductive layer>
If necessary, the conductive layer may contain a conductive filler as long as it does not interfere with the effects of the present invention. As the conductive filler, carbon black; a conductive metal such as aluminum or copper can be used. Among these, carbon black is particularly preferably used because it is relatively easily available and has high conductivity-imparting property and reinforcing property.
A catalyst, a foaming agent, a defoaming agent, or other auxiliary agent can be used for the conductive layer, if necessary.

触媒としては特に制限は無く、従来公知の各種触媒の中から、適宜選択して使用することができる。例えば、アミン系触媒(トリエチレンジアミン、ビス(ジメチルアミノエチル)エーテル、N,N,N’,N’−テトラメチルヘキサンジアミン、1,8−ジアザビシクロ(5.4.0)ウンデセン−7、1,5−ジアザビシクロ(4.3.0)ノネン−5、1,2−ジメチルイミダゾール、N−エチルモルホリン、N−メチルモルホリン等)、有機金属系触媒(オクチル酸錫、オレイン酸錫、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジアセテート、テトラ−i−プロポキシチタン、テトラ−n−ブトキシチタン、テトラキス(2−エチルヘキシルオキシ)チタン等)、前記アミン系触媒および有機金属系触媒の初期活性を低下させた酸塩触媒(カルボン酸塩や蟻酸塩、オクチル酸塩、ホウ酸塩等)が用いられる。触媒は一種用いても良く、二種以上を組み合せて用いても良い。
発泡剤としては特に制限は無く、従来公知の各種発泡剤の中から、適宜選択して使用することができる。特に、水は、ポリイソシアネートと反応して炭酸ガスを発生することから、発泡剤として好適に使用される。また、その他の発泡剤と水とを併用しても、本発明の主旨を損なうものではない。
整泡剤としては特に制限は無く、従来公知の各種整泡剤の中から、適宜選択して使用することができる。
その他助剤として、必要に応じて、本発明の効果を妨げない範囲で、架橋助剤、難燃剤、着色剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤等を用いてもよい。さらに、本発明の効果を損なわない程度に、その他のイオン導電剤を併用してもよい。
The catalyst is not particularly limited, and can be appropriately selected and used from various conventionally known catalysts. For example, amine-based catalysts (triethylenediamine, bis (dimethylaminoethyl) ether, N, N, N', N'-tetramethylhexanediamine, 1,8-diazabicyclo (5.4.0) undecene-7, 1, 5-diazabicyclo (4.3.0) nonen-5, 1,2-dimethylimidazole, N-ethylmorpholine, N-methylmorpholine, etc.), organic metal catalysts (tin octylate, tin oleate, dibutyltin dilaurate, etc.) Dibutyltin diacetate, tetra-i-propoxytitanium, tetra-n-butoxytitanium, tetrakis (2-ethylhexyloxy) titanium, etc.), acid catalysts with reduced initial activity of the amine-based catalyst and organic metal-based catalyst ( Carborates, nitrates, octylates, borates, etc.) are used. One type of catalyst may be used, or two or more types may be used in combination.
The foaming agent is not particularly limited, and can be appropriately selected and used from various conventionally known foaming agents. In particular, water is suitably used as a foaming agent because it reacts with polyisocyanate to generate carbon dioxide gas. In addition, the combined use of other foaming agents and water does not impair the gist of the present invention.
The foam stabilizer is not particularly limited, and can be appropriately selected and used from various conventionally known foam stabilizers.
As the other auxiliary agent, if necessary, a cross-linking auxiliary agent, a flame retardant, a colorant, an ultraviolet absorber, an antioxidant and the like may be used as long as the effects of the present invention are not impaired. Further, other ionic conductive agents may be used in combination to the extent that the effects of the present invention are not impaired.

<トナー供給ローラの製造>
トナー供給ローラは、導電性の軸体の外周上に、導電性の架橋ウレタン樹脂層を設けることにより製造される。
<Manufacturing of toner supply rollers>
The toner supply roller is manufactured by providing a conductive crosslinked urethane resin layer on the outer periphery of the conductive shaft body.

<架橋ウレタン樹脂を含む導電層の形成方法>
架橋ウレタン樹脂を含む導電層は、ポリオールと、イソシアネートと、カチオン構造中に、水酸基、アミノ基およびグリシジル基からなる群より選択される少なくとも1つを含むイオン化合物とを含む組成物を反応硬化させることにより得られる。架橋ウレタン樹脂層は、発泡により形成された空隙があることが好ましい。発泡方法については、特に制限はない。発泡剤を用いる方法、機械的な撹拌により気泡を混入する方法など、いずれの方法を用いることができる。なお、発泡倍率は、適宜定めればよく、特に制限はないが、2倍から50倍、より好ましくは3倍から30倍である。発泡倍率は、架橋ポリウレタン樹脂を含む導電層の空隙を含む体積と、架橋ポリウレタン樹脂の真比重との積を、導電層の質量で割ることにより求められる。
発泡方法としては、例えば以下の材料を混合し、発泡させながら反応させることにより、トナー供給ローラの架橋ウレタン樹脂を含む導電層が得られる。
1.ウレタン結合を形成する材料(バインダー樹脂とも言う)として、
・ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール等
・ポリイソシアネート
2.カチオン構造中に、水酸基、アミノ基およびグリシジル基からなる群より選択される少なくとも1つを含むイオン化合物
3.触媒、架橋剤
4.整泡剤
5.発泡剤
なお、上記導電層形成用材料中における、前記構造式(1)〜(6)で示される構造からなる群より選択される少なくとも1つで示されるカチオン構造の含有量の総和は、次の範囲内にあることが好ましい。すなわち、導電性および通電による抵抗変動抑制の観点から、架橋ウレタン樹脂層において、バインダー樹脂100質量部に対して、0.1質量部以上30質量部以下の範囲内である。
混合する際の温度や時間については、特に制限はない。混合温度は、通常10℃以上90℃以下、好ましくは20℃以上60℃以下の範囲である。また、混合時間は、使用される混合ユニットの構造や、回転条件等にもよるが、通常1秒以上10分間以下、好ましくは3秒以上5分間以下である。
なお、これらの反応後の状態は、例えば、熱分解GC/MS、FT−IR、NMR、GPC等による公知の手段で分析することにより確認することができる。
<Method of forming a conductive layer containing crosslinked urethane resin>
The conductive layer containing the crosslinked urethane resin reacts and cures a composition containing a polyol, an isocyanate, and an ionic compound containing at least one selected from the group consisting of a hydroxyl group, an amino group and a glycidyl group in a cationic structure. Obtained by The crosslinked urethane resin layer preferably has voids formed by foaming. There are no particular restrictions on the foaming method. Any method can be used, such as a method using a foaming agent and a method of mixing air bubbles by mechanical stirring. The foaming ratio may be appropriately determined and is not particularly limited, but is 2 to 50 times, more preferably 3 to 30 times. The expansion ratio is obtained by dividing the product of the volume including the voids of the conductive layer containing the crosslinked polyurethane resin and the true specific gravity of the crosslinked polyurethane resin by the mass of the conductive layer.
As a foaming method, for example, the following materials are mixed and reacted while being foamed to obtain a conductive layer containing a crosslinked urethane resin of a toner supply roller.
1. 1. As a material for forming urethane bonds (also called binder resin)
・ Polyether polyol, polyester polyol, etc. ・ Polyisocyanate 2. 2. An ionic compound containing at least one selected from the group consisting of a hydroxyl group, an amino group and a glycidyl group in the cationic structure. Catalyst, cross-linking agent 4. Defoamer 5. Foaming agent The total content of the cation structure represented by at least one selected from the group consisting of the structures represented by the structural formulas (1) to (6) in the conductive layer forming material is as follows. It is preferable that it is within the range of. That is, from the viewpoint of conductivity and suppression of resistance fluctuation due to energization, the crosslinked urethane resin layer is in the range of 0.1 part by mass or more and 30 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the binder resin.
There is no particular limitation on the temperature and time for mixing. The mixing temperature is usually in the range of 10 ° C. or higher and 90 ° C. or lower, preferably 20 ° C. or higher and 60 ° C. or lower. The mixing time is usually 1 second or more and 10 minutes or less, preferably 3 seconds or more and 5 minutes or less, although it depends on the structure of the mixing unit used, rotation conditions, and the like.
The state after these reactions can be confirmed by analysis by known means such as thermal decomposition GC / MS, FT-IR, NMR, GPC and the like.

軸体と導電層の接合方法については特に制限はない。軸体を予めモールド(成形型)内部に配設しておき、上記のような原料混合物を注型硬化する方法や、原料混合物をあらかじめ導電層となる所定の形状に成形した後、軸体と接着する方法などを用いることができる。どちらの方法でも、必要に応じて軸体と導電層の間に接着層を設けることができる。この接着層としては、接着剤やホットメルトシートなどの公知の材料を用いることができる。
注型硬化する方法の場合、成形型内壁に離型剤を予め塗布してもよい。離型剤としては、従来公知の離型剤を用いることができる。例えば、ワックス成分およびシリコーンオイルを含有する水系の離型剤や、フッ素樹脂をフッ素系溶剤に溶解させた離型剤が挙げられる。
トナー供給ローラとしての架橋ウレタン樹脂を含む導電層の形状形成方法としては特に制限はない。例えば前述した所定の形状のモールドに注型する方法等のほかに、次のような方法等を用いることができる。ブロック状態のポリウレタンフォームから、切削加工により所定の寸法に切り出す方法、研磨処理により所定の寸法にする方法、或いはこれらの方法を適宜組み合せる方法。
注型硬化する方法における材料の注型方法としては、軸体をセットした金型の片側の駒に穴を開けてその穴から注型して硬化する方法や、軸体をセットした金型に直接材料を注型した後、片側の駒で金型を閉じて硬化する方法等がある。
There is no particular limitation on the method of joining the shaft body and the conductive layer. The shaft body is arranged inside the mold in advance, and the raw material mixture as described above is cast-cured, or the raw material mixture is molded into a predetermined shape to be a conductive layer in advance, and then the shaft body and the shaft body are formed. A method of bonding or the like can be used. In either method, an adhesive layer can be provided between the shaft body and the conductive layer, if necessary. As the adhesive layer, a known material such as an adhesive or a hot melt sheet can be used.
In the case of the casting curing method, a mold release agent may be applied in advance to the inner wall of the molding mold. As the release agent, a conventionally known release agent can be used. Examples thereof include a water-based mold release agent containing a wax component and a silicone oil, and a mold release agent in which a fluororesin is dissolved in a fluorine-based solvent.
The method for forming the shape of the conductive layer containing the crosslinked urethane resin as the toner supply roller is not particularly limited. For example, in addition to the above-mentioned method of casting into a mold having a predetermined shape, the following methods and the like can be used. A method of cutting out a block-state polyurethane foam to a predetermined size by cutting, a method of making a predetermined size by polishing, or a method of appropriately combining these methods.
As a method of casting a material in the method of casting and curing, a method of making a hole in a piece on one side of a mold in which a shaft body is set and casting and curing from the hole, or a method in which a mold body is set is used. After casting the material directly, there is a method of closing the mold with a piece on one side and curing it.

直接注型してから金型を閉じて硬化する方法は、材料の無駄が生じないという利点がある。以下に図8を参照して、直接注型してから金型を閉じて硬化する方法を説明する。
図8(a)に示す通り、成形型51は下駒52を嵌合させて、軸体53は下駒53の軸体挿入孔54に設置させる。成形型51と下駒52の成形面には離型剤を予め塗布してもよい。離型剤としては、従来公知の離型剤を用いることができる。例えば、ワックス成分およびシリコーンオイルを含有する水系の離型剤や、フッ素樹脂をフッ素系溶剤に溶解させた離型剤が挙げられる。
成形型と下駒に塗布する離型剤の例としては、以下のものが挙げられる。
商品名:フリリース351、商品名:フリリース352、商品名:フリリース640、商品名:フリリース650、商品名:フリリース345、商品名:フリリース430、商品名:フリリース450、商品名:FRX−AL9、(いずれも株式会社ネオス製)。
又、離型剤は材料に添加して内部離型剤として使用することもできる。
図8(a)に示すように、成形空間(キャビティ)内に架橋ウレタン樹脂の原料混合物55(発泡材料)を注入する。発泡材料55を混合する際の温度や時間については、特に制限はない。混合温度は、通常10℃以上90℃以下、好ましくは30℃以上40℃以下の範囲である。また、混合時間は、使用される混合ユニットの構造や、回転条件等にもよるが、通常1秒以上10分間以下、好ましくは3秒以上5分間以下である。
成形型51と下駒52と軸体53は予め所定の温度に予熱しておく。成形型51と下駒52と軸体53を予熱する温度は、発泡材料55が成形型51内で発泡上昇する際に硬化反応を起こさない範囲の温度で、好ましくは40℃以上60℃以下の範囲である。軸体53は上端位置で成形型51の中心位置から注入側と反対側にずらして斜めに傾けた状態にする。発泡材料55は成形型51の上部の注型機(不図示)から、成形型51の内面と傾斜した軸体53の間の位置に注入されて成形型51の底面である下駒52上に落下する。発泡材料55は成形型51のキャビティの容積に合わせた所定量の注入が完了された後に、軸体53を成形型51の中心軸位置に戻した状態とする。
The method of directly casting and then closing the mold to cure has the advantage that no material is wasted. Hereinafter, a method of directly casting and then closing the mold to cure the mold will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 8A, the molding die 51 is fitted with the lower piece 52, and the shaft body 53 is installed in the shaft body insertion hole 54 of the lower piece 53. A mold release agent may be applied in advance to the molding surfaces of the molding die 51 and the lower piece 52. As the release agent, a conventionally known release agent can be used. Examples thereof include a water-based mold release agent containing a wax component and a silicone oil, and a mold release agent in which a fluororesin is dissolved in a fluorine-based solvent.
Examples of the mold release agent applied to the molding die and the lower piece include the following.
Product name: Fleet 351, Product name: Fleet 352, Product name: Fleet 640, Product name: Fleet 650, Product name: Fleet 345, Product name: Fleet 430, Product name: Fleet 450, Product Name: FRX-AL9, both manufactured by Neos Co., Ltd.
The mold release agent can also be added to the material and used as an internal mold release agent.
As shown in FIG. 8A, the raw material mixture 55 (foaming material) of the crosslinked urethane resin is injected into the molding space (cavity). There is no particular limitation on the temperature and time when the foam material 55 is mixed. The mixing temperature is usually in the range of 10 ° C. or higher and 90 ° C. or lower, preferably 30 ° C. or higher and 40 ° C. or lower. The mixing time is usually 1 second or more and 10 minutes or less, preferably 3 seconds or more and 5 minutes or less, although it depends on the structure of the mixing unit used, rotation conditions, and the like.
The molding die 51, the lower piece 52, and the shaft body 53 are preheated to a predetermined temperature in advance. The temperature for preheating the molding die 51, the lower piece 52, and the shaft body 53 is a temperature within a range in which a curing reaction does not occur when the foaming material 55 foams up in the molding die 51, and is preferably 40 ° C. or higher and 60 ° C. or lower. The range. The shaft body 53 is slanted at the upper end position by shifting from the center position of the molding die 51 to the side opposite to the injection side. The foam material 55 is injected from a casting machine (not shown) on the upper part of the molding die 51 to a position between the inner surface of the molding die 51 and the inclined shaft body 53, and is injected onto the lower piece 52 which is the bottom surface of the molding die 51. Fall. The foam material 55 is in a state in which the shaft body 53 is returned to the central shaft position of the molding die 51 after the injection of a predetermined amount corresponding to the volume of the cavity of the molding die 51 is completed.

次に、図8(b)に示す通り、成形型51に上駒56が嵌合されて、成形型51の内面と軸体53、さらに下駒52と上駒56との閉鎖空間で構成されたキャビティが形成される。また、成形型51の側面にはヒーター57が設置された熱盤58が配置され、キャビティ内の発泡材料55が加熱されて上駒方向に材料面が上昇する。上駒56には、発泡材料の発泡に伴う気体の圧縮や発生するガス等を逃すためにエアベント(不図示)が設けられている。また、上駒には、成形型、下駒と同様に離型処理が施されていてもよい。ただし、ワックス系の離型剤はエアベント内に蓄積し、ガスの通りを悪くして、発泡材料の上昇に影響することがある。したがって、ワックス成分を含有しないか、または含有量が少ない離型剤の使用が好ましい。
ワックス成分を含有しないか、または含有量が少ない離型剤の例としては、以下のものが挙げられる。
商品名:フリリース20A、商品名:フリリース25、商品名:フリリース29、商品名:フリリース11FG、商品名:フリリース12G、商品名:フリリース70、商品名:フリリース75、商品名:フリリース310、商品名:フリリース420、(いずれも株式会社ネオス製)。
Next, as shown in FIG. 8B, the upper piece 56 is fitted to the molding die 51, and is composed of an inner surface of the molding die 51 and a shaft body 53, and a closed space between the lower piece 52 and the upper piece 56. Cavity is formed. Further, a heating plate 58 in which a heater 57 is installed is arranged on the side surface of the molding die 51, and the foamed material 55 in the cavity is heated to raise the material surface in the upper piece direction. The upper piece 56 is provided with an air vent (not shown) in order to compress the gas and release the generated gas due to the foaming of the foaming material. Further, the upper piece may be subjected to a mold release process in the same manner as the molding die and the lower piece. However, the wax-based release agent may accumulate in the air vent, impeding the passage of gas and affecting the rise of the foam material. Therefore, it is preferable to use a mold release agent that does not contain a wax component or has a low content.
Examples of mold release agents that do not contain a wax component or have a low content include the following.
Product name: Frelease 20A, Product name: Frelease 25, Product name: Frelease 29, Product name: Frelease 11FG, Product name: Frelease 12G, Product name: Frelease 70, Product name: Frelease 75, Product Name: Frelease 310, Product name: Frelease 420, both manufactured by Neos Co., Ltd.

成形型51を加熱する温度は発泡材料55の硬化反応が起きる温度で、好ましくは70℃以上80℃以下の範囲である。成形型51は予熱温度の40℃以上60℃以下の範囲から加熱温度の70℃以上80℃以下まで段階的に昇温されることで、発泡材料55の発泡上昇と硬化反応が最適に行われて、成形完了後のローラの長手方向の導電層の発泡材料充填ムラによる硬度ムラは抑制される。 The temperature at which the molding die 51 is heated is the temperature at which the curing reaction of the foam material 55 occurs, and is preferably in the range of 70 ° C. or higher and 80 ° C. or lower. By gradually raising the temperature of the molding die 51 from the preheating temperature range of 40 ° C. or higher and 60 ° C. or lower to the heating temperature of 70 ° C. or higher and 80 ° C. or lower, the foaming material 55 is optimally foamed and cured. Therefore, the uneven hardness due to the uneven filling of the foam material in the conductive layer in the longitudinal direction of the roller after the molding is completed is suppressed.

図8(c)に示す通り、導電層59は成形型51内で所定の時間を経過して硬化反応が終了する。成型型51から上駒56と下駒52を外した後に脱型されてトナー供給ローラが得られる。トナー供給ローラは成形型51と上駒56と下駒52が型組みされている状態での寸法が、最終的な製品寸法と等しくなっており、成形以降の工程でトナー供給ローラの両側端部の導電層59を突切り等の切断除去を行って最終的なトナー供給ローラの製品寸法に仕上げる工程は不要になる。 As shown in FIG. 8C, the curing reaction of the conductive layer 59 is completed in the molding die 51 after a predetermined time has elapsed. After removing the upper piece 56 and the lower piece 52 from the molding die 51, the upper piece 56 and the lower piece 52 are removed from the mold to obtain a toner supply roller. The dimensions of the toner supply roller in the state where the molding die 51, the upper piece 56, and the lower piece 52 are assembled are equal to the final product dimensions, and both end portions of the toner supply roller in the process after molding. It is not necessary to cut and remove the conductive layer 59 such as parting off to finish the product size of the final toner supply roller.

<トナー>
本発明に係る現像装置では、上記のようにして製造されたトナー供給ローラに対して、特定のトナーを組み合わせることに特徴がある。本発明に係るトナーは以下に示すトナー粒子を主成分として含む。
<Toner>
The developing apparatus according to the present invention is characterized in that a specific toner is combined with the toner supply roller manufactured as described above. The toner according to the present invention contains the following toner particles as a main component.

(トナー粒子)
トナー粒子の個数平均粒径は、4.0μm以上10.0μm以下である。個数平均粒径がこの範囲にあることによって、トナー供給ローラの表面によく転動して、均一に帯電することができるので、トナーの帯電量が均一になる。
4.0μmより小さいと、トナー粒子とトナー供給ローラの導電層(架橋ウレタン樹脂)が接近し、付着しやすくなり、転がりにくくなるため、迅速な帯電が起き難くなる。10.0μmより大きくなると、トナー1粒子で均一な帯電を持ち難くなり、トナーが電子写真感光体側へ移動し難くなる。
トナー粒子の個数平均粒径は、好ましくは5.0μm以上8.0μm以下である。
(Toner particles)
The average particle size of the number of toner particles is 4.0 μm or more and 10.0 μm or less. When the number average particle diameter is in this range, the toner can be well rolled on the surface of the toner supply roller and uniformly charged, so that the amount of charge of the toner becomes uniform.
If it is smaller than 4.0 μm, the toner particles and the conductive layer (crosslinked urethane resin) of the toner supply roller come close to each other, and easily adhere to each other, making it difficult to roll, so that rapid charging is difficult to occur. If it is larger than 10.0 μm, it becomes difficult for one particle of the toner to have a uniform charge, and it becomes difficult for the toner to move to the electrophotographic photosensitive member side.
The average particle size of the number of toner particles is preferably 5.0 μm or more and 8.0 μm or less.

トナー粒子は、トナー母粒子及び該トナー母粒子の表面に有機ケイ素重合体を有する。有機ケイ素重合体は下記式(1)で表される構造を有する。
R−SiO3/2 (1)
式中、Rは、炭素数1以上6以下のアルキル基又はフェニル基である。
式(1)で表される構造において、Rは炭素数1以上6以下のアルキル基であることが好ましく、炭素数が1以上3以下のアルキル基であることがより好ましい。
炭素数が1以上3以下のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基が好ましく例示できる。さらに好ましくは、Rはメチル基である。
The toner particles have an organosilicon polymer on the surface of the toner matrix particles and the toner matrix particles. The organosilicon polymer has a structure represented by the following formula (1).
R-SiO 3/2 (1)
In the formula, R is an alkyl group or a phenyl group having 1 or more and 6 or less carbon atoms.
In the structure represented by the formula (1), R is preferably an alkyl group having 1 or more and 6 or less carbon atoms, and more preferably an alkyl group having 1 or more and 3 or less carbon atoms.
As the alkyl group having 1 or more and 3 or less carbon atoms, a methyl group, an ethyl group and a propyl group can be preferably exemplified. More preferably, R is a methyl group.

有機ケイ素重合体は、トナー粒子の外表面に凸部を形成しており、好ましくはトナー母粒子表面に面接触している。面接触することにより、有機ケイ素重合体による凸部の移動・脱離・埋没を抑制できる。これにより、長期間使用を通じて、帯電性、流動性の維持を高いレベルで達成できる。さらに現像装置を長期間使用した後であっても、トナー粒子の外表面に凸部が多く残っているため、トナーのトナー供給ローラに対する転動を持続させることができ、トナー供給ローラとトナーとの接触機会が確保される。
この有機ケイ素重合体がトナー供給ローラの架橋ウレタン樹脂と接触することによりトナーが帯電しやすくなる。
The organosilicon polymer has convex portions formed on the outer surface of the toner particles, and is preferably in surface contact with the surface of the toner matrix particles. By surface contact, the movement, desorption, and burial of the convex portion due to the organosilicon polymer can be suppressed. As a result, maintenance of chargeability and fluidity can be achieved at a high level through long-term use. Furthermore, even after the developing device has been used for a long period of time, many protrusions remain on the outer surface of the toner particles, so that the rolling of the toner with respect to the toner supply roller can be sustained, and the toner supply roller and the toner can be used together. Contact opportunity is secured.
When the organosilicon polymer comes into contact with the crosslinked urethane resin of the toner supply roller, the toner is easily charged.

また、有機ケイ素重合体のトナー母粒子に対する固着率は、80%以上である。固着率は後述する測定方法に示すように、有機ケイ素重合体のトナー母粒子からの脱落し難さを示している。
固着率が80%以上であれば、トナー母粒子表面から外れた有機ケイ素重合体の凸がトナー供給ローラの表面汚染をおこし、電荷付与能力が落ちる事を防止できる。また、耐久後トナー粒子表面に均一に凸部が残るので、トナー供給ローラに対する転動が維持され、トナー供給ローラとトナーとの接触機会が確保され、トナーの帯電量の低下を防止できる。
前記固着率は、好ましくは85%以上であり、より好ましくは90%以上である。一方、上限は100%であり、99%であってもよい。
The adhesion rate of the organosilicon polymer to the toner matrix particles is 80% or more. As shown in the measurement method described later, the adhesion rate indicates the difficulty of the organosilicon polymer falling off from the toner matrix particles.
When the adhesion rate is 80% or more, it is possible to prevent the convexity of the organosilicon polymer detached from the surface of the toner mother particles from causing surface contamination of the toner supply roller and reducing the charge applying ability. Further, since the convex portion remains uniformly on the surface of the toner particles after durability, the rolling with respect to the toner supply roller is maintained, the contact opportunity between the toner supply roller and the toner is secured, and the decrease in the charge amount of the toner can be prevented.
The sticking rate is preferably 85% or more, more preferably 90% or more. On the other hand, the upper limit is 100% and may be 99%.

有機ケイ素重合体のトナー母粒子に対する被覆率は、以下のΣw/Lで表される。
走査透過型電子顕微鏡STEMによって得た前記トナー粒子の断面画像について、前記トナー母粒子の輪郭線を直線に展開して該断面画像の展開画像を得たとき、
該展開画像において、
該直線の長さをLとし、
該直線上における、前記凸部と該トナー母粒子との境界を構成している線分の長さを凸幅wとしたとき、該Lに対する、該凸幅wの総和Σwの割合(Σw/L)が求められる。
すなわち、Σw/Lは、トナー粒子表面を有機ケイ素重合体がどれだけ被覆しているかを表現した値である。Σw/Lが小さいと、有機ケイ素重合体による被覆が少なく、Σw/Lが大きいと、有機ケイ素重合体による被覆が多くなる。このΣw/Lは、0.30以上0.95以下であることが必要である。
Σw/Lが0.30未満であると、トナー供給ローラの表面へのトナー粒子表面の有機ケイ素重合体からなる凸部のくい込み量が不足し転動性が低下するため、トナーの帯電量にばらつきが発生しやすい。Σw/Lが0.95より大きいと、トナー粒子表面の凹凸の数が少なくなるために、スリップのような現象が起き、トナー供給ローラへのトナーの接触機会が不足し、トナーの帯電量が安定しない。
Σw/Lは、0.45以上0.80以下であることが好ましい。
これら固着率と、被覆率(Σw/L)は、後述する有機ケイ素重合体の製造方法、具体的には、加水分解温度、原料となるアルコキシシランの投入部数、加水分解及び重合時のpHなどによって制御できる。
The coverage of the organosilicon polymer with respect to the toner matrix particles is represented by the following Σw / L.
With respect to the cross-sectional image of the toner particles obtained by the scanning transmission electron microscope STEM, when the contour line of the toner mother particles is developed in a straight line to obtain a developed image of the cross-sectional image,
In the developed image,
Let L be the length of the straight line.
When the length of the line segment forming the boundary between the convex portion and the toner mother particle on the straight line is the convex width w, the ratio of the total sum Σw of the convex width w to the L (Σw / L) is required.
That is, Σw / L is a value expressing how much the surface of the toner particles is covered with the organosilicon polymer. When Σw / L is small, the coating with the organosilicon polymer is small, and when Σw / L is large, the coating with the organosilicon polymer is large. This Σw / L needs to be 0.30 or more and 0.95 or less.
When Σw / L is less than 0.30, the amount of the convex portion made of the organosilicon polymer on the surface of the toner particles on the surface of the toner supply roller is insufficient and the rolling property is lowered. Variation is likely to occur. When Σw / L is larger than 0.95, the number of irregularities on the surface of the toner particles is reduced, so that a phenomenon such as slip occurs, the chance of contact of the toner with the toner supply roller is insufficient, and the amount of charge of the toner is reduced. Not stable.
Σw / L is preferably 0.45 or more and 0.80 or less.
These fixation rates and coverage (Σw / L) are used for the method for producing an organosilicon polymer, which will be described later, specifically, the hydrolysis temperature, the number of copies of alkoxysilane used as a raw material, the pH at the time of hydrolysis and polymerization, and the like. Can be controlled by.

また、前記凸幅wの法線方向において前記凸部の最大長を凸径Dとし、該凸径Dを形成する線分における該凸部の頂点から前記直線までの長さを凸高さHとしたとき、
前記凸部は、凸高さHが40nm以上300nm以下である「特定高さ凸部」を含み、該特定高さ凸部のうち、該凸幅wに対する該凸径Dの比D/wが、0.33以上0.80以下である特定高さ凸部の個数割合P(D/w)が50個数%以上であることが好ましい。個数割合Pが前記範囲にあることにより、トナー供給ローラ表面へのトナー粒子凸部のくい込み量が適切になり、トナーの転動性が増し、トナーとトナー供給ローラの接触機会が増え、トナーの帯電が安定する。
Further, the maximum length of the convex portion is defined as the convex diameter D in the normal direction of the convex width w, and the length from the apex of the convex portion to the straight line in the line segment forming the convex diameter D is the convex height H. When
The convex portion includes a "specific height convex portion" having a convex height H of 40 nm or more and 300 nm or less, and among the specific height convex portions, the ratio D / w of the convex diameter D to the convex width w is It is preferable that the number ratio P (D / w) of the specific height convex portion, which is 0.33 or more and 0.80 or less, is 50% by number or more. When the number ratio P is within the above range, the amount of the protrusions of the toner particles biting into the surface of the toner supply roller becomes appropriate, the rolling property of the toner is increased, the contact opportunity between the toner and the toner supply roller is increased, and the toner of the toner is increased. Charging is stable.

トナー粒子表面と凸部を形成する有機ケイ素重合体との面接触の程度を表すために、トナーのSTEMによる断面観察を行う。図4〜7にトナー粒子表面の該凸部の模式図を示す。
図4に示す41がSTEM像の領域であり、トナー粒子の約1/4程度が分かる像である。42はトナー母粒子、43はトナー母粒子表面、44が凸部(有機ケイ素重合体)である。また、図5〜7には、トナー母粒子42の輪郭(トナー母粒子表面43)を直線に展開した際の一つの凸部44の関係を示しており、凸部の幅がw、凸部の径がD、凸部の高さがHである。
前述の通り、トナー粒子の断面画像を観察し、トナー母粒子の輪郭線を直線に展開して断面画像の展開画像を得る。前記展開画像において、前記直線の長さをLとする。該直線上における、前記凸部と前記トナー母粒子との境界を構成している線分の長さを凸部の幅wとする。また、凸部の幅wの法線方向において凸部の最大長を凸部の径Dとし、凸部の径Dを形成する線分における凸部の頂点から該直線(トナー母粒子表面43)までの長さを凸部の高さHとする。
図5及び図7においては径Dと高さHは同じであり、図6において凸部44はトナー母粒子42に一部埋設された球状粒子であり、径Dは高さHより大きくなる。
また、図7は、中空粒子を潰す・割るなどして得られた、半球粒子の中心部が凹んだ、ボウル形状の粒子に類する粒子の固着状態を模式的に表したものである。図7において、幅wはトナー母粒子表面と接している有機ケイ素化合物の長さの合計とする。すなわち、図7における幅wはW1とW2の合計となる。
In order to show the degree of surface contact between the surface of the toner particles and the organosilicon polymer forming the convex portion, the cross section of the toner is observed by STEM. FIGS. 4 to 7 show a schematic view of the convex portion on the surface of the toner particles.
41 shown in FIG. 4 is a region of the STEM image, which is an image showing about 1/4 of the toner particles. 42 is a toner mother particle, 43 is a toner mother particle surface, and 44 is a convex portion (organosilicon polymer). Further, FIGS. 5 to 7 show the relationship of one convex portion 44 when the contour of the toner mother particle 42 (toner mother particle surface 43) is developed in a straight line, and the width of the convex portion is w and the convex portion. The diameter of is D, and the height of the convex portion is H.
As described above, the cross-sectional image of the toner particles is observed, and the contour lines of the toner mother particles are developed in a straight line to obtain a developed image of the cross-sectional image. In the developed image, the length of the straight line is L. The length of the line segment forming the boundary between the convex portion and the toner mother particle on the straight line is defined as the width w of the convex portion. Further, the maximum length of the convex portion in the normal direction of the width w of the convex portion is defined as the diameter D of the convex portion, and the straight line (toner mother particle surface 43) from the apex of the convex portion in the line segment forming the diameter D of the convex portion. Let the height up to be the height H of the convex portion.
In FIGS. 5 and 7, the diameter D and the height H are the same, and in FIG. 6, the convex portion 44 is a spherical particle partially embedded in the toner mother particle 42, and the diameter D is larger than the height H.
Further, FIG. 7 schematically shows a fixed state of particles similar to bowl-shaped particles in which the central portion of the hemispherical particles is recessed, which is obtained by crushing or breaking the hollow particles. In FIG. 7, the width w is the total length of the organosilicon compounds in contact with the surface of the toner matrix particles. That is, the width w in FIG. 7 is the sum of W1 and W2.

また、耐久安定性とトナーの転動回転をより良好にする観点から、前記高さHが40nm以上300nm以下である「特定高さ凸部」において、該高さHの累積分布をとり、該高さHの小さい方から積算して80個数%にあたる該高さをH80としたとき、該H80は65nm以上であることが好ましい。より好ましくは70nm以上であり、さらに好ましくは73nm以上である。
該H80の上限は特に制限されないが、好ましくは120nm以下であり、より好ましくは100nm以下であり、さらに好ましくは90nm以下である。
走査型電子顕微鏡SEMによるトナーの観察において、有機ケイ素重合体による凸部の最大径を凸径Rとしたときに、該凸径Rの個数平均径が20nm以上80nm以下であることが好ましい。より好ましくは、35nm以上60nm以下である。
Further, from the viewpoint of improving durability stability and rolling rotation of the toner, a cumulative distribution of the height H is taken in the "specific height convex portion" where the height H is 40 nm or more and 300 nm or less. When the height corresponding to 80% by total from the smaller height H is taken as H80, the H80 is preferably 65 nm or more. It is more preferably 70 nm or more, and further preferably 73 nm or more.
The upper limit of the H80 is not particularly limited, but is preferably 120 nm or less, more preferably 100 nm or less, and further preferably 90 nm or less.
In the observation of the toner by the scanning electron microscope SEM, when the maximum diameter of the convex portion of the organosilicon polymer is the convex diameter R, the number average diameter of the convex diameter R is preferably 20 nm or more and 80 nm or less. More preferably, it is 35 nm or more and 60 nm or less.

有機ケイ素重合体は、下記式(Z)で表される構造を有する有機ケイ素化合物の縮重合物であることが好ましい。 The organosilicon polymer is preferably a polycondensation polymer of an organosilicon compound having a structure represented by the following formula (Z).

Figure 2021113853
Figure 2021113853

(式(Z)中、R10は、炭素数1以上6以下の炭化水素基(好ましくはアルキル基)を表し、R11、R12及びR13は、それぞれ独立して、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、アセトキシ基、又は、アルコキシ基を表す。)
10は炭素数1以上3以下の脂肪族炭化水素基であることが好ましく、メチル基であることがより好ましい。
11、R12及びR13は、それぞれ独立して、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、アセトキシ基、又は、アルコキシ基である(以下、反応基ともいう)。これらの反応基が加水分解、付加重合及び縮重合させて架橋構造を形成する。
加水分解性が室温で穏やかであり、トナー母粒子の表面への析出性の観点から、R11、R12及びR13は炭素数1〜3のアルコキシ基であることが好ましく、メトキシ基やエトキシ基であることがより好ましい。
また、R11、R12及びR13の加水分解、付加重合及び縮合重合は、反応温度、反応時間、反応溶媒及びpHによって制御することができる。本発明に用いられる有機ケイ素重合体を得るには、上記に示す式(Z)中のR10を除く一分子中に3つの反応基(R11、R12及びR13)を有する有機ケイ素化合物(以下、三官能性シランともいう)を1種又は複数種を組み合わせて用いるとよい。
(In the formula (Z), R 10 represents a hydrocarbon group (preferably an alkyl group) having 1 or more carbon atoms and 6 or less carbon atoms, and R 11 , R 12 and R 13 are independent halogen atoms and hydroxy groups, respectively. , Acetoxy group, or alkoxy group.)
R 10 is preferably an aliphatic hydrocarbon group having 1 or more and 3 or less carbon atoms, and more preferably a methyl group.
R 11 , R 12 and R 13 are independently halogen atoms, hydroxy groups, acetoxy groups, or alkoxy groups (hereinafter, also referred to as reactive groups). These reactive groups are hydrolyzed, addition-polymerized and polycondensed to form a crosslinked structure.
The hydrolyzability is mild at room temperature, and from the viewpoint of the precipitation property of the toner matrix particles on the surface, R 11 , R 12 and R 13 are preferably alkoxy groups having 1 to 3 carbon atoms, and are preferably methoxy groups or ethoxy groups. More preferably it is a group.
Further, the hydrolysis, addition polymerization and condensation polymerization of R 11 , R 12 and R 13 can be controlled by the reaction temperature, reaction time, reaction solvent and pH. In order to obtain the organosilicon polymer used in the present invention, an organosilicon compound having three reactive groups (R 11 , R 12 and R 13 ) in one molecule excluding R 10 in the above formula (Z) is obtained. (Hereinafter, also referred to as trifunctional silane) may be used alone or in combination of two or more.

上記式(Z)で表される化合物としては以下のものが挙げられる。
メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルジエトキシメトキシシラン、メチルエトキシジメトキシシラン、メチルトリクロロシラン、メチルメトキシジクロロシラン、メチルエトキシジクロロシラン、メチルジメトキシクロロシラン、メチルメトキシエトキシクロロシラン、メチルジエトキシクロロシラン、メチルトリアセトキシシラン、メチルジアセトキシメトキシシラン、メチルジアセトキシエトキシシラン、メチルアセトキシジメトキシシラン、メチルアセトキシメトキシエトキシシラン、メチルアセトキシジエトキシシラン、メチルトリヒドロキシシラン、メチルメトキシジヒドロキシシラン、メチルエトキシジヒドロキシシラン、メチルジメトキシヒドロキシシラン、メチルエトキシメトキシヒドロキシシラン、メチルジエトキシヒドロキシシランのような三官能性のメチルシラン。
エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、エチルトリクロロシラン、エチルトリアセトキシシラン、エチルトリヒドロキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、プロピルトリエトキシシラン、プロピルトリクロロシラン、プロピルトリアセトキシシラン、プロピルトリヒドロキシシラン、ブチルトリメトキシシラン、ブチルトリエトキシシラン、ブチルトリクロロシラン、ブチルトリアセトキシシラン、ブチルトリヒドロキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、ヘキシルトリエトキシシラン、ヘキシルトリクロロシラン、ヘキシルトリアセトキシシラン、ヘキシルトリヒドロキシシランのような三官能性のシラン。
フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、フェニルトリクロロシラン、フェニルトリアセトキシシラン、フェニルトリヒドロキシシランのような三官能性のフェニルシラン。
Examples of the compound represented by the above formula (Z) include the following.
Methyltrimethoxysilane, Methyltriethoxysilane, Methyldiethoxymethoxysilane, Methylethoxydimethoxysilane, Methyltrichlorosilane, Methylmethoxydichlorosilane, Methylethoxydichlorosilane, Methyldimethoxychlorosilane, Methylmethoxyethoxychlorosilane, Methyldiethoxychlorosilane, Methyl Triacetoxysilane, methyldiacetoxymethoxysilane, methyldiacetoxyethoxysilane, methylacetoxydimethoxysilane, methylacetoxymethoxyethoxysilane, methylacetoxydiethoxysilane, methyltrihydroxysilane, methylmethoxydihydroxysilane, methylethoxydihydroxysilane, methyldimethoxy Trifunctional methylsilanes such as hydroxysilane, methylethoxymethoxyhydroxysilane, and methyldiethoxyhydroxysilane.
Ethyltrimethoxysilane, ethyltriethoxysilane, ethyltrichlorosilane, ethyltriacetoxysilane, ethyltrihydroxysilane, propyltrimethoxysilane, propyltriethoxysilane, propyltrichlorosilane, propyltriacetoxysilane, propyltrihydroxysilane, butyltri Trifunctional such as methoxysilane, butyltriethoxysilane, butyltrichlorosilane, butyltriacetoxysilane, butyltrihydroxysilane, hexyltrimethoxysilane, hexyltriethoxysilane, hexyltrichlorosilane, hexyltriacetoxysilane, hexyltrihydroxysilane Sexual silane.
Trifunctional phenylsilanes such as phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, phenyltrichlorosilane, phenyltriacetoxysilane, and phenyltrihydroxysilane.

また、本発明の効果を損なわない程度に、式(Z)で表される構造を有する有機ケイ素化合物とともに、以下を併用して得られた有機ケイ素重合体を用いてもよい。一分子中に4つの反応基を有する有機ケイ素化合物(四官能性シラン)、一分子中に2つの反応基を有する有機ケイ素化合物(二官能性シラン)又は1つの反応基を有する有機ケイ素化合物(一官能性シラン)。例えば以下のようなものが挙げられる。
ジメチルジエトキシシラン、テトラエトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエメトキシシラン、3−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、3−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリエトキシシラン、ビニルトリイソシアネートシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルジエトキシメトキシシラン、ビニルエトキシジメトキシシラン、ビニルエトキシジヒドロキシシラン、ビニルジメトキシヒドロキシシラン、ビニルエトキシメトキシヒドロキシシラン、ビニルジエトキシヒドロキシシラン、のような三官能性のビニルシラン。
Further, an organosilicon polymer obtained by using the following in combination with an organosilicon compound having a structure represented by the formula (Z) may be used to the extent that the effect of the present invention is not impaired. Organosilicon compounds having four reactive groups in one molecule (tetrafunctional silane), organosilicon compounds having two reactive groups in one molecule (bifunctional silane) or organosilicon compounds having one reactive group (bifunctional silane) Monofunctional silane). For example, the following can be mentioned.
Dimethyldiethoxysilane, tetraethoxysilane, hexamethyldisilazane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriemethoxysilane, 3- (2-aminoethyl) aminopropyltrimethoxysilane, 3- (2-amino) Ethyl) Aminopropyltriethoxysilane, Vinyltriisocyanasilane, Vinyltrimethoxysilane, Vinyltriethoxysilane, Vinyldiethoxymethoxysilane, Vinylethoxydimethoxysilane, Vinylethoxydihydroxysilane, Vinyldimethoxyhydroxysilane, Vinylethoxymethoxyhydroxysilane, A trifunctional vinylsilane, such as vinyldiethoxyhydroxysilane.

さらに、トナー粒子中の有機ケイ素重合体の含有量は1.0質量%以上10.0質量%以下であることが好ましく、2.5質量%以上6.0質量%以下であることがより好ましい。 Further, the content of the organosilicon polymer in the toner particles is preferably 1.0% by mass or more and 10.0% by mass or less, and more preferably 2.5% by mass or more and 6.0% by mass or less. ..

上記特定の凸形状をトナー粒子表面に形成する好ましい手法として、水系媒体にトナー母粒子を分散しトナー母粒子分散液を得たところへ、有機ケイ素化合物を添加し凸形状を形成させトナー粒子分散液を得る方法が挙げられる。
トナー母粒子分散液は固形分濃度を25質量%以上50質量%以下に調整することが好ましい。そして、トナー母粒子分散液の温度は35℃以上に調整しておくことが好ましい。また、該トナー母粒子分散液のpHは有機ケイ素化合物の縮合が進みにくいpHに調整することが好ましい。有機ケイ素重合体の縮合が進みにくいpHは物質によって異なるため、最も反応が進みにくいpHを中心として、±0.5以内が好ましい。
一方、有機ケイ素化合物は加水分解処理を行ったものを用いることが好ましい。例えば、有機ケイ素化合物の前処理として別容器で加水分解しておく。加水分解の仕込み濃度は有機ケイ素化合物の量を100質量部とした場合、イオン交換膜や逆浸透膜(RO膜)などでイオン分を除去した脱イオン水40質量部以上500質量部以下が好ましく、100質量部以上400質量部以下がより好ましい。加水分解の条件としては、好ましくはpHが2〜7、温度が15〜80℃、時間が30〜600分である。
As a preferable method for forming the above-mentioned specific convex shape on the surface of the toner particles, an organosilicon compound is added to the place where the toner mother particles are dispersed in an aqueous medium to obtain a toner mother particle dispersion liquid to form a convex shape to disperse the toner particles. A method of obtaining a liquid can be mentioned.
The solid content concentration of the toner mother particle dispersion is preferably adjusted to 25% by mass or more and 50% by mass or less. The temperature of the toner mother particle dispersion is preferably adjusted to 35 ° C. or higher. Further, it is preferable to adjust the pH of the toner mother particle dispersion to a pH at which condensation of the organosilicon compound does not easily proceed. Since the pH at which the condensation of the organosilicon polymer is difficult to proceed differs depending on the substance, the pH at which the reaction is most difficult to proceed is preferably within ± 0.5.
On the other hand, it is preferable to use an organosilicon compound that has been hydrolyzed. For example, it is hydrolyzed in a separate container as a pretreatment for the organosilicon compound. When the amount of the organosilicon compound is 100 parts by mass, the concentration of hydrolysis is preferably 40 parts by mass or more and 500 parts by mass or less of deionized water from which ions have been removed by an ion exchange membrane or a reverse osmosis membrane (RO membrane). , 100 parts by mass or more and 400 parts by mass or less is more preferable. The conditions for hydrolysis are preferably pH 2 to 7, temperature 15 to 80 ° C., and time 30 to 600 minutes.

得られた加水分解液とトナー母粒子分散液とを混合して、縮合に適したpH(好ましくは6〜12、又は1〜3、より好ましくは8〜12)に調整する。加水分解液の量はトナー母粒子100質量部に対して有機ケイ素化合物5.0質量部以上30.0質量部以下に調整することで、凸形状を形成しやすくする。凸形状の形成と縮合の温度と時間は、35℃〜99℃で60分〜72時間保持して行うことが好ましい。
また、トナー粒子の表面の凸形状を制御するにあたって、pHを2段階に分けて調整することが好ましい。pHを調整する前の保持時間及び、二段階目にpH調整する前の保持時間を適宜調整し有機ケイ素化合物を縮合することで、トナー粒子表面における凸形状を制御できる。例えばpH4.0〜6.0で0.5時間〜1.5時間保持した後に、pH8.0〜11.0で3.0時間〜5.0時間保持することが好ましい。また、有機ケイ素化合物の縮合温度を35℃〜80℃の範囲で調整することによっても凸形状が制御できる。
The obtained hydrolyzed solution and the toner mother particle dispersion are mixed to adjust the pH to a pH suitable for condensation (preferably 6 to 12, or 1 to 3, more preferably 8 to 12). By adjusting the amount of the hydrolysis liquid to 5.0 parts by mass or more and 30.0 parts by mass or less of the organosilicon compound with respect to 100 parts by mass of the toner mother particles, it becomes easy to form a convex shape. The temperature and time for forming and condensing the convex shape are preferably maintained at 35 ° C. to 99 ° C. for 60 minutes to 72 hours.
Further, in controlling the convex shape of the surface of the toner particles, it is preferable to adjust the pH in two steps. The convex shape on the surface of the toner particles can be controlled by appropriately adjusting the holding time before adjusting the pH and the holding time before adjusting the pH in the second step to condense the organosilicon compound. For example, it is preferable to hold the mixture at pH 4.0 to 6.0 for 0.5 hours to 1.5 hours and then at pH 8.0 to 11.0 for 3.0 hours to 5.0 hours. The convex shape can also be controlled by adjusting the condensation temperature of the organosilicon compound in the range of 35 ° C. to 80 ° C.

例えば、幅wは、有機ケイ素化合物の添加量、反応温度及び一段階目の反応pHや反応時間などにより制御できる。例えば、一段階目の反応時間が長くなると凸部の幅wが大きくなる傾向がある。
また、径D及び高さHは、有機ケイ素化合物の加水分解時温度や、有機ケイ素重合体の添加量、反応温度及び二段階目のpHなどにより制御できる。例えば、加水分解温度が高いと、高さHが大きくなる傾向がある。また、二段階目の反応pHが高いと径D及び高さHが大きくなる傾向がある。
For example, the width w can be controlled by the amount of the organosilicon compound added, the reaction temperature, the reaction pH of the first step, the reaction time, and the like. For example, as the reaction time in the first stage becomes longer, the width w of the convex portion tends to increase.
Further, the diameter D and the height H can be controlled by the temperature at the time of hydrolysis of the organosilicon compound, the amount of the organosilicon polymer added, the reaction temperature, the pH of the second step, and the like. For example, when the hydrolysis temperature is high, the height H tends to be large. Further, when the reaction pH in the second step is high, the diameter D and the height H tend to be large.

以下、トナーの具体的な製造方法について説明するが、これらに限定されるわけではない。
トナー母粒子を水系媒体中で製造し、トナー母粒子表面に有機ケイ素重合体を含む凸部を形成することが好ましい。
トナー母粒子の製造方法として、懸濁重合法・溶解懸濁法・乳化凝集法が好ましく、中でも懸濁重合法がより好ましい。懸濁重合法では有機ケイ素重合体がトナー母粒子の表面に均一に析出し易く、有機ケイ素重合体の接着性に優れ、環境安定性、帯電量反転成分抑制効果、及びそれらの耐久持続性が良好になる。以下、懸濁重合法についてさらに説明する。
懸濁重合法は、トナー母粒子を構成する結着樹脂を生成しうる重合性単量体、及び必要に応じて着色剤などの添加剤を含有する重合性単量体組成物を水系媒体中で造粒し、該重合性単量体組成物に含まれる重合性単量体を重合することにより、トナー母粒子を得る方法である。
重合性単量体組成物には、必要に応じて離型剤、その他の樹脂を添加してもよい。また、重合工程終了後は、公知の方法で、生成した粒子を洗浄、濾過により回収することができる。なお、上記重合工程の後半に昇温してもよい。さらに未反応の重合性単量体又は副生成物を除去する為に、重合工程後半又は重合工程終了後に一部分散媒体を反応系から留去することも可能である。
このようにして得られたトナー母粒子を用い、上記方法により有機ケイ素重合体の凸部を形成させることが好ましい。
離型剤としては、以下のものが挙げられる。
パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、ペトロラタムのような石油系ワックス及びその誘導体、モンタンワックス及びその誘導体、フィッシャートロプシュ法による炭化水素ワックス及びその誘導体、ポリエチレン、ポリプロピレンのようなポリオレフィンワックス及びその誘導体、カルナバワックス、キャンデリラワックスのような天然ワックス及びその誘導体、高級脂肪族アルコール、ステアリン酸、パルミチン酸のような脂肪酸、あるいはその酸アミド、エステル、又はケトン、硬化ヒマシ油及びその誘導体、植物系ワックス、動物性ワックス、シリコーン樹脂。
なお、誘導体には酸化物や、ビニル系モノマーとのブロック共重合物、グラフト変性物を含む。離型剤は単独で用いてもよいし複数を混合し使用してもよい。
離型剤の含有量は、結着樹脂又は結着樹脂を生成する重合性単量体100質量部に対して2.0質量部以上30.0質量部以下であることが好ましい。
Hereinafter, specific methods for producing toner will be described, but the present invention is not limited to these.
It is preferable that the toner mother particles are produced in an aqueous medium to form convex portions containing an organosilicon polymer on the surface of the toner mother particles.
As a method for producing the toner matrix particles, a suspension polymerization method, a dissolution suspension method, and an emulsion aggregation method are preferable, and the suspension polymerization method is more preferable. In the suspension polymerization method, the organosilicon polymer is easily precipitated uniformly on the surface of the toner matrix particles, and the organosilicon polymer has excellent adhesiveness, environmental stability, charge amount reversal component suppressing effect, and durability and durability thereof. Become good. Hereinafter, the suspension polymerization method will be further described.
In the suspension polymerization method, a polymerizable monomer composition capable of producing a binder resin constituting the toner matrix particles and, if necessary, an additive such as a colorant is contained in an aqueous medium. This is a method for obtaining a toner mother particle by granulating with the above and polymerizing the polymerizable monomer contained in the polymerizable monomer composition.
A mold release agent or other resin may be added to the polymerizable monomer composition, if necessary. Further, after the completion of the polymerization step, the produced particles can be recovered by washing and filtration by a known method. The temperature may be raised in the latter half of the polymerization step. Further, in order to remove the unreacted polymerizable monomer or by-product, it is also possible to distill off a part of the dispersion medium from the reaction system in the latter half of the polymerization step or after the completion of the polymerization step.
It is preferable to use the toner mother particles thus obtained to form convex portions of the organosilicon polymer by the above method.
Examples of the release agent include the following.
Paraffin wax, microcrystallin wax, petroleum wax and its derivatives such as petrolatum, Montan wax and its derivatives, hydrocarbon wax and its derivatives by the Fisher Tropsch method, polyolefin wax and its derivatives such as polyethylene and polypropylene, carnauba wax, Natural waxes and derivatives thereof such as candelilla wax, fatty acids such as higher aliphatic alcohols, stearic acid, palmitic acid, or acid amides, esters or ketones thereof, hardened castor oil and derivatives thereof, vegetable waxes, animal products. Wax, silicone resin.
Derivatives include oxides, block copolymers with vinyl-based monomers, and graft-modified products. The release agent may be used alone or in combination of two or more.
The content of the release agent is preferably 2.0 parts by mass or more and 30.0 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the binder resin or the polymerizable monomer that produces the binder resin.

その他の樹脂として、例えば、以下の樹脂を用いることができる。
ポリスチレン、ポリビニルトルエンのようなスチレン及びその置換体の単重合体;スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、スチレン−アクリル酸ジメチルアミノエチル共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン−メタクリ酸ジメチルアミノエチル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体のようなスチレン系共重合体;ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニルブチラール、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリアクリル樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、フェノール樹脂、脂肪族または脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂。これらは単独で用いてもよいし、複数を混合し用いてもよい。
As other resins, for example, the following resins can be used.
Monopolymers of styrene and its substituents such as polystyrene and polyvinyltoluene; styrene-propylene copolymer, styrene-vinyltoluene copolymer, styrene-vinylnaphthalin copolymer, styrene-methylacrylate copolymer, styrene -Ethyl acrylate copolymer, styrene-butyl acrylate copolymer, styrene-octyl acrylate copolymer, styrene-dimethylaminoethyl acrylate copolymer, styrene-methyl methacrylate copolymer, styrene-methacrylic acid Ethyl copolymer, styrene-butyl methacrylate copolymer, styrene-dimethylaminoethyl methacrylate copolymer, styrene-vinyl methyl ether copolymer, styrene-vinyl ethyl ether copolymer, styrene-vinyl methyl ketone copolymer Styrene-based copolymers such as coalesced, styrene-butadiene copolymer, styrene-isoprene copolymer, styrene-maleic acid copolymer, styrene-maleic acid ester copolymer; polymethylmethacrylate, polybutylmethacrylate, poly Vinyl acetate, polyethylene, polypropylene, polyvinyl butyral, silicone resin, polyester resin, polyamide resin, epoxy resin, polyacrylic resin, rosin, modified rosin, terpene resin, phenol resin, aliphatic or alicyclic hydrocarbon resin, aromatic type Styrene. These may be used alone or in combination of two or more.

重合性単量体として、以下に示すビニル系重合性単量体が好適に例示できる。
スチレン;α−メチルスチレン、β−メチルスチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、p−n−ブチルスチレン、p−tert−ブチルスチレン、p−n−ヘキシルスチレン、p−n−オクチルスチレン、p−n−ノニルスチレン、p−n−デシルスチレン、p−n−ドデシルスチレン、p−メトキシスチレン、p−フェニルスチレンのようなスチレン誘導体;メチルアクリレート、エチルアクリレート、n−プロピルアクリレート、iso−プロピルアクリレート、n−ブチルアクリレート、iso−ブチルアクリレート、tert−ブチルアクリレート、n−アミルアクリレート、n−ヘキシルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、n−オクチルアクリレート、n−ノニルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、ベンジルアクリレート、ジメチルフォスフェートエチルアクリレート、ジエチルフォスフェートエチルアクリレート、ジブチルフォスフェートエチルアクリレート、2−ベンゾイルオキシエチルアクリレートのようなアクリル系重合性単量体;メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、n−プロピルメタクリレート、iso−プロピルメタクリレート、n−ブチルメタクリレート、iso−ブチルメタクリレート、tert−ブチルメタクリレート、n−アミルメタクリレート、n−ヘキシルメタクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、n−オクチルメタクリレート、n−ノニルメタクリレート、ジエチルフォスフェートエチルメタクリレート、ジブチルフォスフェートエチルメタクリレートのようなメタクリル系重合性単量体;メチレン脂肪族モノカルボン酸エステル類;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、安息香酸ビニル、酪酸ビニル、蟻酸ビニルのようなビニルエステル;ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルイソブチルエーテルのようなビニルエーテル;ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、ビニルイソプロピルケトン。
これらのビニル単量体の中でも、スチレン、スチレン誘導体、アクリル系重合性単量体及びメタクリル系重合性単量体が好ましい。
As the polymerizable monomer, the vinyl-based polymerizable monomer shown below can be preferably exemplified.
Styrene; α-methylstyrene, β-methylstyrene, o-methylstyrene, m-methylstyrene, p-methylstyrene, 2,4-dimethylstyrene, pn-butylstyrene, p-tert-butylstyrene, p- Styrene derivatives such as n-hexyl styrene, pn-octyl styrene, pn-nonyl styrene, pn-decyl styrene, pn-dodecyl styrene, p-methoxy styrene, p-phenyl styrene; methyl acrylate , Ethyl acrylate, n-propyl acrylate, iso-propyl acrylate, n-butyl acrylate, iso-butyl acrylate, tert-butyl acrylate, n-amyl acrylate, n-hexyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, n-octyl acrylate, n -Acrylic polymerizable monomers such as nonyl acrylate, cyclohexyl acrylate, benzyl acrylate, dimethyl phosphate ethyl acrylate, diethyl phosphate ethyl acrylate, dibutyl phosphate ethyl acrylate, 2-benzoyloxyethyl acrylate; methyl methacrylate, ethyl methacrylate. , N-propyl methacrylate, iso-propyl methacrylate, n-butyl methacrylate, iso-butyl methacrylate, tert-butyl methacrylate, n-amyl methacrylate, n-hexyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, n-octyl methacrylate, n-nonyl methacrylate. Methacrylic polymerizable monomers such as diethyl phosphate ethyl methacrylate and dibutyl phosphate ethyl methacrylate; methylene aliphatic monocarboxylic acid esters; vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl benzoate, vinyl butylate, vinyl acrylate, etc. Vinyl esters; vinyl ethers such as vinyl methyl ethers, vinyl ethyl ethers, vinyl isobutyl ethers; vinyl methyl ketones, vinyl hexyl ketones, vinyl isopropyl ketones.
Among these vinyl monomers, styrene, styrene derivatives, acrylic-based polymerizable monomers and methacrylic-based polymerizable monomers are preferable.

また、重合性単量体の重合に際して、重合開始剤を添加してもよい。重合開始剤としては、以下のものが挙げられる。
2,2’−アゾビス−(2,4−ジバレロニトリル)、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)、2,2’−アゾビス−4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル、アゾビスイソブチロニトリルのようなアゾ系、又はジアゾ系重合開始剤;ベンゾイルペルオキシド、メチルエチルケトンペルオキシド、ジイソプロピルオキシカーボネート、クメンヒドロペルオキシド、2,4−ジクロロベンゾイルペルオキシド、ラウロイルペルオキシドのような過酸化物系重合開始剤。
これらの重合開始剤は、重合性単量体100質量部に対して0.5質量部〜30.0質量部の添加が好ましく、単独で用いても複数を併用してもよい。
Further, a polymerization initiator may be added when the polymerizable monomer is polymerized. Examples of the polymerization initiator include the following.
2,2'-azobis- (2,4-divaleronitrile), 2,2'-azobisisobutyronitrile, 1,1'-azobis (cyclohexane-1-carbonitrile), 2,2'-azobis Azo-based or diazo-based polymerization initiators such as -4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile, azobisisobutyronitrile; benzoyl peroxide, methyl ethyl ketone peroxide, diisopropyloxycarbonate, cumene hydroperoxide, 2,4- Peroxide-based polymerization initiators such as dichlorobenzoyl peroxide and lauroyl peroxide.
These polymerization initiators are preferably added in an amount of 0.5 parts by mass to 30.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polymerizable monomer, and may be used alone or in combination of two or more.

また、トナー母粒子を構成する結着樹脂の分子量をコントロールする為に、重合性単量体の重合に際して、連鎖移動剤を添加してもよい。連鎖移動剤の好ましい添加量としては、重合性単量体100質量部に対し0.001質量部〜15.000質量部である。 Further, in order to control the molecular weight of the binder resin constituting the toner matrix particles, a chain transfer agent may be added when the polymerizable monomer is polymerized. The preferable amount of the chain transfer agent added is 0.001 part by mass to 15.000 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polymerizable monomer.

一方、トナー母粒子を構成する結着樹脂の分子量をコントロールする為に、重合性単量体の重合に際して、架橋剤を添加してもよい。例えば、以下のものが挙げられる。
ジビニルベンゼン、ビス(4−アクリロキシポリエトキシフェニル)プロパン、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、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#200、#400、#600の各ジアクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート、ポリエステル型ジアクリレート(MANDA 日本化薬)、及び以上のアクリレートをメタクリレートに変えたもの。
多官能の架橋性単量体としては以下のものが挙げられる。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そのメタクリレート、2,2−ビス(4−メタクリロキシ・ポリエトキシフェニル)プロパン、ジアクリルフタレート、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、トリアリルトリメリテート、ジアリールクロレンデート。
これら架橋剤の好ましい添加量としては、重合性単量体100質量部に対して、0.001質量部〜15.000質量部である。
On the other hand, in order to control the molecular weight of the binder resin constituting the toner matrix particles, a cross-linking agent may be added when the polymerizable monomer is polymerized. For example, the following can be mentioned.
Divinylbenzene, bis (4-acryloxypolyethoxyphenyl) propane, ethylene glycol diacrylate, 1,3-butylene glycol diacrylate, 1,4-butanediol diacrylate, 1,5-pentanediol diacrylate, 1,6 -Hexanediol diacrylate, neopentyl glycol diacrylate, diethylene glycol diacrylate, triethylene glycol diacrylate, tetraethylene glycol diacrylate, polyethylene glycol # 200, # 400, # 600 diacrylate, dipropylene glycol diacrylate, polypropylene Glycol diacrylate, polyester diacrylate (MANDA Nipponka), and the above acrylate converted to methacrylate.
Examples of the polyfunctional crosslinkable monomer include the following. Pentaerythritol triacrylate, trimethylolethane triacrylate, trimethylolpropane triacrylate, tetramethylolmethanetetraacrylate, oligoester acrylate and its methacrylate, 2,2-bis (4-methacryloxy-polyethoxyphenyl) propane, diacrylic phthalate, Triallyl cyanurate, triallyl isocyanurate, triallyl trimellitate, diallyl chlorendate.
The preferable amount of these cross-linking agents to be added is 0.001 part by mass to 15.000 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polymerizable monomer.

上記懸濁重合の際に用いられる媒体が水系媒体の場合には、重合性単量体組成物の粒子の分散安定剤として以下のものを使用することができる。
リン酸三カルシウム、リン酸マグネシウム、リン酸亜鉛、リン酸アルミニウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、メタ珪酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、ベントナイト、シリカ、アルミナ。
また、有機系の分散剤としては、以下のものが挙げられる。ポリビニルアルコール、ゼラチン、メチルセルロース、メチルヒドロキシプロピルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロースのナトリウム塩、デンプン。
また、市販のノニオン、アニオン、カチオン型の界面活性剤の利用も可能である。このような界面活性剤としては、以下のものが挙げられる。ドデシル硫酸ナトリウム、テトラデシル硫酸ナトリウム、ペンタデシル硫酸ナトリウム、オクチル硫酸ナトリウム、オレイン酸ナトリウム、ラウリル酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム。
When the medium used in the suspension polymerization is an aqueous medium, the following can be used as the dispersion stabilizer for the particles of the polymerizable monomer composition.
Tricalcium phosphate, magnesium phosphate, zinc phosphate, aluminum phosphate, calcium carbonate, magnesium carbonate, calcium hydroxide, magnesium hydroxide, aluminum hydroxide, calcium metasilicate, calcium sulfate, barium sulfate, bentonite, silica, alumina ..
In addition, examples of the organic dispersant include the following. Polyvinyl alcohol, gelatin, methyl cellulose, methyl hydroxypropyl cellulose, ethyl cellulose, sodium salt of carboxymethyl cellulose, starch.
It is also possible to use commercially available nonionic, anionic and cationic surfactants. Examples of such a surfactant include the following. Sodium dodecyl sulfate, sodium tetradecyl sulfate, sodium pentadecyl sulfate, sodium octyl sulfate, sodium oleate, sodium laurate, potassium stearate.

トナーには着色剤を用いてもよく、特に限定されず公知のものを使用することができる。
なお、着色剤の含有量は、結着樹脂又は重合性単量体100質量部に対して3.0質量部〜15.0質量部であることが好ましい。
トナー製造時に荷電制御剤を用いることができ、公知のものが使用できる。これらの荷電制御剤の添加量としては、結着樹脂又は重合性単量体100質量部に対して、0.01質量部〜10.00質量部であることが好ましい。
A colorant may be used as the toner, and a known toner may be used without particular limitation.
The content of the colorant is preferably 3.0 parts by mass to 15.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the binder resin or the polymerizable monomer.
A charge control agent can be used during toner production, and known ones can be used. The amount of these charge control agents added is preferably 0.01 parts by mass to 10.00 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the binder resin or the polymerizable monomer.

トナー粒子はそのままトナーとして用いてもよいし、必要に応じて、トナー粒子に各種有機又は無機微粉体を外添してもよい。該有機又は無機微粉体は、トナー粒子に添加した時の耐久性から、トナー粒子の重量平均粒径の1/10以下の粒径であることが好ましい。 The toner particles may be used as they are as toner, or various organic or inorganic fine powders may be externally added to the toner particles, if necessary. The organic or inorganic fine powder preferably has a particle size of 1/10 or less of the weight average particle size of the toner particles from the viewpoint of durability when added to the toner particles.

有機又は無機微粉体としては、例えば、以下のようなものが用いられる。
(1)流動性付与剤:シリカ、アルミナ、酸化チタン、カーボンブラック及びフッ化カーボン。
(2)研磨剤:金属酸化物(例えばチタン酸ストロンチウム、酸化セリウム、アルミナ、酸化マグネシウム、酸化クロム)、窒化物(例えば窒化ケイ素)、炭化物(例えば炭化ケイ素)、金属塩(例えば硫酸カルシウム、硫酸バリウム、炭酸カルシウム)。
(3)滑剤:フッ素系樹脂粉末(例えばフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン)、脂肪酸金属塩(例えばステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム)。
(4)荷電制御性粒子:金属酸化物(例えば酸化錫、酸化チタン、酸化亜鉛、シリカ、アルミナ)、カーボンブラック。
As the organic or inorganic fine powder, for example, the following is used.
(1) Fluidity imparting agent: silica, alumina, titanium oxide, carbon black and carbon fluoride.
(2) Abrasive: Metal oxide (for example, strontium titanate, cerium oxide, alumina, magnesium oxide, chromium oxide), nitride (for example, silicon nitride), carbide (for example, silicon carbide), metal salt (for example, calcium sulfate, sulfuric acid) Barium, calcium carbonate).
(3) Lubricating agent: Fluorine-based resin powder (for example, vinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene), fatty acid metal salt (for example, zinc stearate, calcium stearate).
(4) Charge control particles: metal oxides (for example, tin oxide, titanium oxide, zinc oxide, silica, alumina), carbon black.

トナーの流動性の改良及びトナーの帯電均一化のために有機又は無機微粉体の表面処理を行ってもよい。有機又は無機微粉体の疎水化処理の処理剤としては、未変性のシリコーンワニス、各種変性シリコーンワニス、未変性のシリコーンオイル、各種変性シリコーンオイル、シラン化合物、シランカップリング剤、その他有機ケイ素化合物、有機チタン化合物が挙げられる。これらの処理剤は単独で用いてもよいし複数を併用してもよい。 Surface treatment of organic or inorganic fine powder may be performed in order to improve the fluidity of the toner and make the charge uniform. Examples of the treatment agent for hydrophobizing organic or inorganic fine powders include unmodified silicone varnish, various modified silicone varnishes, unmodified silicone oil, various modified silicone oils, silane compounds, silane coupling agents, and other organosilicon compounds. Includes organotitanium compounds. These treatment agents may be used alone or in combination of two or more.

トナーの各種物性の測定方法について以下に説明する。
<走査透過型電子顕微鏡(STEM)におけるトナーの断面の観察方法>
走査透過型電子顕微鏡(STEM)で観察されるトナーの断面は以下のようにして作製する。
以下、トナーの断面の作製手順を説明する。
まず、カバーガラス(松波硝子社、角カバーグラス;正方形No.1)上にトナーを一層となるように散布し、オスミウム・プラズマコーター(filgen社、OPC80T)を用いて、保護膜としてトナーにOs膜(5nm)及びナフタレン膜(20nm)を施す。
次に、PTFE製のチューブ(内径Φ1.5mm×外径Φ3mm×3mm)に光硬化性樹脂D800(日本電子社)を充填し、チューブの上に前記カバーガラスをトナーが光硬化性樹脂D800に接するような向きで静かに置く。この状態で光を照射して樹脂を硬化させた後、カバーガラスとチューブを取り除くことで、最表面にトナーが包埋された円柱型の樹脂を形成する。
超音波ウルトラミクロトーム(Leica社、UC7)により、切削速度0.6mm/sで、円柱型の樹脂の最表面からトナーの半径(例えば、重量平均粒径(D4)が8.0μmの場合は4.0μm)の長さだけ切削して、トナー中心部の断面を出す。
次に、膜厚100nmとなるように切削し、トナーの断面の薄片サンプルを作製する。このような手法で切削することで、トナー中心部の断面を得ることができる。
STEMのプローブサイズは1nm、画像サイズ1024×1024pixelにて画像を取得する。また、明視野像のDetector ControlパネルのContrastを1425、Brightnessを3750、Image ControlパネルのContrastを0.0、Brightnessを0.5、Gammmaを1.00に調整して、画像を取得する。画像倍率は100,000倍にて行い、図4のようにトナー1粒子中の断面の周のうち4分の1から2分の1程度収まるように画像取得を行う。
A method for measuring various physical properties of toner will be described below.
<Method of observing the cross section of toner with a scanning transmission electron microscope (STEM)>
The cross section of the toner observed by the scanning transmission electron microscope (STEM) is prepared as follows.
Hereinafter, the procedure for producing the cross section of the toner will be described.
First, the toner is sprayed on a cover glass (Matsunami Glass Co., Ltd., square cover glass; square No. 1) so as to form a single layer, and an osmium plasma coater (filgen Co., Ltd., OPC80T) is used to apply Os to the toner as a protective film. A film (5 nm) and a naphthalene film (20 nm) are applied.
Next, a PTFE tube (inner diameter Φ1.5 mm × outer diameter Φ3 mm × 3 mm) is filled with a photocurable resin D800 (JEOL Ltd.), and the cover glass is placed on the tube to make the toner a photocurable resin D800. Place it quietly in a contacting orientation. After irradiating light in this state to cure the resin, the cover glass and the tube are removed to form a cylindrical resin in which toner is embedded on the outermost surface.
4 when the radius of the toner (for example, weight average particle size (D4)) from the outermost surface of the cylindrical resin is 8.0 μm at a cutting speed of 0.6 mm / s by an ultrasonic ultramicrotome (Leica, UC7). Cut by a length of .0 μm) to obtain a cross section of the toner center.
Next, cutting is performed so that the film thickness is 100 nm, and a flaky sample of the cross section of the toner is prepared. By cutting by such a method, a cross section of the toner center portion can be obtained.
Images are acquired with a STEM probe size of 1 nm and an image size of 1024 x 1024 pixels. Further, the contrast of the director control panel of the bright field image is adjusted to 1425, the contrast control is adjusted to 3750, the contrast of the image control panel is adjusted to 0.0, the brightness control is adjusted to 0.5, and the Gammma is adjusted to 1.00 to acquire an image. The image magnification is 100,000 times, and the image is acquired so as to fit in about one-fourth to one-half of the circumference of the cross section in one toner particle as shown in FIG.

得られた画像について、画像処理ソフト(イメージJ(https://imagej.nih.gov/ij/より入手可能))を用いて画像解析を行い、有機ケイ素重合体を含む凸部を計測する。画像解析はSTEM画像30枚について行う。
まず、ライン描画ツール(StraightタブのSegmented lineを選択)にてトナー母粒子の周に沿った線を描く。有機ケイ素重合体の凸部がトナー母粒子に埋没しているような部分は、その埋没はないものとして滑らかに線をつなぐ。
その線を直線へ変換(EditタブのSelection選択し、propertiesにてline widthを500pixelに変更後、EditタブのSelectionを選択しStraightenerを行う)する。
これにより、トナー母粒子の輪郭線を直線に展開した展開画像が得られる。該展開画像において、有機ケイ素重合体を含む凸部一箇所ずつの、幅w、径D及び高さHを測定する。
該展開画像において、該直線の長さをLとする。Lが、STEM画像中のトナー母粒子表面の長さに相当する。該直線上における、該凸部と該トナー母粒子との境界を構成している線分の長さを凸幅wとする。また、幅wの法線方向において凸部の最大長を径Dとし、径Dを形成する線分における凸部の頂点から該直線までの長さを高さHとする。
画像解析に用いた展開画像に存在する高さHが40nm以上300nm以下となる「特定高さ凸部」の幅wの合計値をΣwとする。一枚の画像からΣw/Lを算出し、STEM画像30枚の相加平均値を採用する。
The obtained image is subjected to image analysis using image processing software (image J (available from https://imagej.nih.gov/ij/)), and the convex portion containing the organosilicon polymer is measured. Image analysis is performed on 30 STEM images.
First, draw a line along the circumference of the toner matrix particle with the line drawing tool (select the segmented line on the Straight tab). The portion where the convex portion of the organosilicon polymer is buried in the toner matrix particles is smoothly connected with the line assuming that the convex portion is not buried.
Convert the line to a straight line (select Selection on the Edit tab, change the line width to 500pixel in Properties, then select Selection on the Edit tab and perform Straightener).
As a result, a developed image in which the contour lines of the toner mother particles are developed in a straight line can be obtained. In the developed image, the width w, the diameter D, and the height H of each of the convex portions containing the organosilicon polymer are measured.
In the developed image, the length of the straight line is L. L corresponds to the length of the surface of the toner matrix particles in the STEM image. The length of the line segment forming the boundary between the convex portion and the toner mother particle on the straight line is defined as the convex width w. Further, the maximum length of the convex portion in the normal direction of the width w is defined as the diameter D, and the length from the apex of the convex portion to the straight line in the line segment forming the diameter D is defined as the height H.
Let Σw be the total value of the width w of the "specific height convex portion" in which the height H existing in the developed image used for the image analysis is 40 nm or more and 300 nm or less. Σw / L is calculated from one image, and the arithmetic mean value of 30 STEM images is adopted.

また、STEM画像30枚測定した結果から、P(D/w)を算出する。凸高さHの累積分布をとり、H80を算出する。
詳細な凸部の計測に関しては、前述の説明や図5〜7のとおりである。
計測はImage Jにて、画像上のスケールをStraightタブのStraight Lineで重ね、AnalyzeタブのSet Scaleにて、画像上のスケールの長さを設定したのち行う。幅wまたは高さHに相当する線分をStraightタブのStraight Lineで描き、AnalyzeタブのMeasureにて計測ができる。
Further, P (D / w) is calculated from the result of measuring 30 STEM images. H80 is calculated by taking the cumulative distribution of the convex height H.
The detailed measurement of the convex portion is as described above and FIGS. 5 to 7.
The measurement is performed after overlaying the scale on the image with Image J on the Straight Line of the Straight tab and setting the length of the scale on the image with the Set Scale of the Analyze tab. A line segment corresponding to the width w or the height H can be drawn with the Straight Line of the Straight tab and measured with the Measure of the Analyze tab.

<走査型電子顕微鏡(SEM)における凸部の平均粒径(凸径R)の算出方法>
SEM観察の方法は、以下の通り。日立超高分解能電界放出形走査電子顕微鏡S−4800((株)日立ハイテクノロジーズ)にて撮影される画像を用いて行う。S−4800の画像撮影条件は以下の通りである。
<Calculation method of average particle size (convex diameter R) of convex parts in scanning electron microscope (SEM)>
The method of SEM observation is as follows. This is performed using images taken by the Hitachi ultra-high resolution field emission scanning electron microscope S-4800 (Hitachi High-Technologies Corporation). The image capturing conditions of S-4800 are as follows.

(1)試料作製
試料台(アルミニウム試料台15mm×6mm)に導電性ペースト(TED PELLA,Inc、Product No.16053,PELCO Colloidal Graphite,Isopropanol base)を薄く塗り、その上にトナーを吹き付ける。さらにエアブローして、余分なトナーを試料台から除去した後、15mAで15秒間白金蒸着する。試料台を試料ホルダにセットし、試料高さゲージにより試料台高さを30mmに調節する。
(1) Sample preparation A conductive paste (TED PELLA, Inc, Product No. 16053, PELCO Colloid Graphite, Isopropanol base) is thinly applied to a sample table (aluminum sample table 15 mm × 6 mm), and toner is sprayed on the conductive paste. Further air blow is performed to remove excess toner from the sample table, and then platinum is vapor-deposited at 15 mA for 15 seconds. Set the sample table in the sample holder and adjust the sample table height to 30 mm with the sample height gauge.

(2)S−4800観察条件設定
S−4800の筺体に取り付けられているアンチコンタミネーショントラップに液体窒素を溢れるまで注入し、30分間置く。S−4800の「PC−SEM」を起動し、フラッシング(電子源であるFEチップの清浄化)を行う。画面上のコントロールパネルの加速電圧表示部分をクリックし、[フラッシング]ボタンを押し、フラッシング実行ダイアログを開く。フラッシング強度が2であることを確認し、実行する。フラッシングによるエミッション電流が20〜40μAであることを確認する。試料ホルダをS−4800筺体の試料室に挿入する。コントロールパネル上の[原点]を押し試料ホルダを観察位置に移動させる。
加速電圧表示部をクリックしてHV設定ダイアログを開き、加速電圧を[2.0kV]、エミッション電流を[10μA]に設定する。オペレーションパネルの[基本]のタブ内にて、信号選択を[SE]に設置し、SE検出器を[下(L)]を選択し、反射電子像を観察するモードにする。同じくオペレーションパネルの[基本]のタブ内にて、電子光学系条件ブロックのプローブ電流を[Normal]に、焦点モードを[UHR]に、WDを[8.0mm]に設定する。コントロールパネルの加速電圧表示部の[ON]ボタンを押し、加速電圧を印加する。
(2) Setting of observation conditions for S-4800 Inject liquid nitrogen into the anti-contamination trap attached to the housing of S-4800 until it overflows, and leave it for 30 minutes. Start up "PC-SEM" of S-4800 and perform flushing (cleaning of FE chip which is an electron source). Click the acceleration voltage display part of the control panel on the screen and press the [Flushing] button to open the flushing execution dialog. Confirm that the flushing intensity is 2, and execute. Confirm that the emission current due to flushing is 20 to 40 μA. Insert the sample holder into the sample chamber of the S-4800 housing. Press [Origin] on the control panel to move the sample holder to the observation position.
Click the acceleration voltage display to open the HV setting dialog, and set the acceleration voltage to [2.0 kV] and the emission current to [10 μA]. In the [Basic] tab of the operation panel, set the signal selection to [SE] and select [Bottom (L)] for the SE detector to set the mode for observing the reflected electron image. Similarly, in the [Basic] tab of the operation panel, set the probe current of the electro-optical system condition block to [Normal], the focus mode to [UHR], and the WD to [8.0 mm]. Press the [ON] button on the acceleration voltage display of the control panel to apply the acceleration voltage.

(3)焦点調整
コントロールパネルの倍率表示部内をドラッグして、倍率を5000(5k)倍に設定する。操作パネルのフォーカスつまみ[COARSE]を回転させ、ある程度焦点が合ったところでアパーチャアライメントの調整を行う。コントロールパネルの[Align]をクリックし、アライメントダイアログを表示し、[ビーム]を選択する。操作パネルのSTIGMA/ALIGNMENTつまみ(X,Y)を回転し、表示されるビームを同心円の中心に移動させる。
次に[アパーチャ]を選択し、STIGMA/ALIGNMENTつまみ(X,Y)を一つずつ回し、像の動きを止める又は最小の動きになるように合わせる。アパーチャダイアログを閉じ、オートフォーカスで、ピントを合わせる。この操作を更に2度繰り返し、ピントを合わせる。観察粒子の最大径の中点を測定画面の中央に合わせた状態でコントロールパネルの倍率表示部内をドラッグして、倍率を10000(10k)倍に設定する。操作パネルのフォーカスつまみ[COARSE]を回転させ、ある程度焦点が合ったところでアパーチャアライメントの調整を行う。コントロールパネルの[Align]をクリックし、アライメントダイアログを表示し、[ビーム]を選択する。操作パネルのSTIGMA/ALIGNMENTつまみ(X,Y)を回転し、表示されるビームを同心円の中心に移動させる。
次に[アパーチャ]を選択し、STIGMA/ALIGNMENTつまみ(X,Y)を一つずつ回し、像の動きを止める又は最小の動きになるように合わせる。アパーチャダイアログを閉じ、オートフォーカスで、ピントを合わせる。その後、倍率を50000(50k)倍に設定し、上記と同様にフォーカスつまみ、STIGMA/ALIGNMENTつまみを使用して焦点調整を行い、再度オートフォーカスでピントを合わせる。この操作を再度繰り返し、ピントを合わせる。
(3) Focus adjustment Drag the inside of the magnification display section of the control panel to set the magnification to 5000 (5k) times. Rotate the focus knob [COARSE] on the operation panel to adjust the aperture alignment when the focus is reached to some extent. Click [Align] on the control panel to display the alignment dialog, and select [Beam]. Rotate the STIGMA / ALIGNMENT knobs (X, Y) on the operation panel to move the displayed beam to the center of the concentric circles.
Next, select [Aperture] and turn the STIGMA / ALIGNMENT knobs (X, Y) one by one to stop the movement of the image or adjust it to the minimum movement. Close the aperture dialog and focus with autofocus. This operation is repeated twice more to focus. With the midpoint of the maximum diameter of the observed particles aligned with the center of the measurement screen, drag the inside of the magnification display section of the control panel to set the magnification to 10000 (10k) times. Rotate the focus knob [COARSE] on the operation panel to adjust the aperture alignment when the focus is reached to some extent. Click [Align] on the control panel to display the alignment dialog, and select [Beam]. Rotate the STIGMA / ALIGNMENT knobs (X, Y) on the operation panel to move the displayed beam to the center of the concentric circles.
Next, select [Aperture] and turn the STIGMA / ALIGNMENT knobs (X, Y) one by one to stop the movement of the image or adjust it to the minimum movement. Close the aperture dialog and focus with autofocus. After that, the magnification is set to 50,000 (50k) times, the focus is adjusted using the focus knob and the STIGMA / ALIGNMENT knob in the same manner as above, and the focus is adjusted again by autofocus. Repeat this operation again to focus.

(4)画像保存
ABCモードで明るさ合わせを行い、サイズ640×480ピクセルで写真撮影して保存する。
得られたSEM画像から、トナー粒子表面に存在する、20nm以上の該凸部500箇所の個数平均径(D1)の計算を画像処理ソフト(イメージJ)により行う。測定方法は以下の通りである。
・有機ケイ素重合体の凸部の個数平均径の測定
粒子解析により、画像中の凸部とトナー母粒子を二値化により、色分けする。次に、計測コマンドの中から、選択された形状の最大長さを選択し、凸部1箇所の凸径R(最大径)を計測する。この操作を複数行い、500箇所の相加平均値を求めることで、凸径Rの個数平均径を算出する。
(4) Image saving Perform brightness adjustment in ABC mode, take a picture with a size of 640 x 480 pixels, and save it.
From the obtained SEM image, the number average diameter (D1) of the 500 convex portions having a diameter of 20 nm or more existing on the surface of the toner particles is calculated by the image processing software (image J). The measurement method is as follows.
-Measurement of the number average diameter of the convex parts of the organosilicon polymer The convex parts and the toner mother particles in the image are color-coded by binarization by particle analysis. Next, the maximum length of the selected shape is selected from the measurement commands, and the convex diameter R (maximum diameter) of one convex portion is measured. By performing this operation a plurality of times and obtaining the arithmetic mean value at 500 points, the number average diameter of the convex diameter R is calculated.

<有機ケイ素重合体の固着率の測定方法>
イオン交換水100mLにスクロース(キシダ化学製)160gを加え、湯せんをしながら溶解させ、ショ糖濃厚液を調製する。遠心分離用チューブ(容量50ml)に上記ショ糖濃厚液を31gと、コンタミノンN(非イオン界面活性剤、陰イオン界面活性剤、有機ビルダーからなるpH7の精密測定器洗浄用中性洗剤の10質量%水溶液、和光純薬工業社製)を6mL入れ分散液を作製する。この分散液にトナー1.0gを添加し、スパチュラなどでトナーのかたまりをほぐす。
遠心分離用チューブをシェイカーにて350spm(strokes per min)、20分間振とうする。振とう後、溶液をスイングローター用ガラスチューブ(容量50mL)に入れ替えて、遠心分離機(H−9R 株式会社コクサン製)にて3500rpm、30分間の条件で分離する。トナーと水溶液が十分に分離されていることを目視で確認し、最上層に分離したトナーをスパチュラ等で採取する。採取したトナーを含む水溶液を減圧濾過器で濾過した後、乾燥機で1時間以上乾燥する。乾燥品をスパチュラで解砕し、蛍光X線でケイ素の量を測定する。水洗後のトナーと初期のトナーの測定対象の元素量比から固着率(%)を計算する。
<Measurement method of fixation rate of organosilicon polymer>
160 g of sucrose (manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.) is added to 100 mL of ion-exchanged water and dissolved in a water bath to prepare a sucrose concentrate. 31 g of the above sucrose concentrate in a centrifuge tube (capacity 50 ml), and 10 of a neutral detergent for cleaning a precision measuring instrument with a pH of 7 consisting of Contaminone N (nonionic surfactant, anionic surfactant, and organic builder). Add 6 mL of a mass% aqueous solution (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) to prepare a dispersion. 1.0 g of toner is added to this dispersion, and the toner lumps are loosened with a spatula or the like.
The centrifuge tube is shaken on a shaker at 350 spm (strokes per min) for 20 minutes. After shaking, the solution is replaced with a glass tube for a swing rotor (capacity: 50 mL), and the solution is separated by a centrifuge (manufactured by Kokusan Co., Ltd., H-9R) at 3500 rpm for 30 minutes. Visually confirm that the toner and the aqueous solution are sufficiently separated, and collect the separated toner in the uppermost layer with a spatula or the like. After filtering the aqueous solution containing the collected toner with a vacuum filter, it is dried in a dryer for 1 hour or more. The dried product is crushed with a spatula and the amount of silicon is measured by fluorescent X-ray. The adhesion rate (%) is calculated from the ratio of the amount of elements to be measured between the toner after washing with water and the initial toner.

各元素の蛍光X線の測定は、JIS K 0119−1969に準ずるが、具体的には以下の通りである。
測定装置としては、波長分散型蛍光X線分析装置「Axios」(PANalytical社製)と、測定条件設定及び測定データ解析をするための付属の専用ソフト「SuperQ ver.4.0F」(PANalytical社製)を用いる。なお、X線管球のアノードとしてはRhを用い、測定雰囲気は真空、測定径(コリメーターマスク径)は10mm、測定時間10秒とする。また、軽元素を測定する場合にはプロポーショナルカウンタ(PC)、重元素を測定する場合にはシンチレーションカウンタ(SC)で検出する。
測定サンプルとしては、専用のプレス用アルミリング直径10mmの中に水洗後のトナー又は初期のトナーを約1g入れて平らにならし、錠剤成型圧縮機「BRE−32」(前川試験機製作所社製)を用いて、20MPaで60秒間加圧し、厚さ約2mmに成型したペレットを用いる。
上記条件で測定を行い、得られたX線のピーク位置をもとに元素を同定し、単位時間あたりのX線光子の数である計数率(単位:cps)からその濃度を算出する。
トナー中の定量方法としては、例えばケイ素量は以下のようにして求める。トナー粒子100質量部に対して、例えば、シリカ(SiO)微粉末を0.5質量部となるように添加し、コーヒーミルを用いて充分混合する。同様にして、シリカ微粉末を2.0質量部、5.0質量部となるようにトナー粒子とそれぞれ混合し、これらを検量線用の試料とする。
それぞれの試料について、錠剤成型圧縮機を用いて上記のようにして検量線用の試料のペレットを作製し、PETを分光結晶に用いた際に回折角(2θ)=109.08°に観測されるSi−Kα線の計数率(単位:cps)を測定する。この際、X線発生装置の加速電圧、電流値はそれぞれ、24kV、100mAとする。得られたX線の計数率を縦軸に、各検量線用試料中のSiO添加量を横軸として、一次関数の検量線を得る。
次に、分析対象のトナーを、錠剤成型圧縮機を用いて上記のようにしてペレットとし、そのSi−Kα線の計数率を測定する。そして、上記の検量線からトナー中の有機ケイ素重合体の含有量を求める。上記方法により算出した初期のトナーのケイ素量に対して、水洗後のトナーのケイ素量の比率を求め固着率(%)とする。
The measurement of fluorescent X-rays of each element conforms to JIS K 0119-1969, but the specifics are as follows.
The measuring devices include the wavelength dispersive fluorescent X-ray analyzer "Axios" (manufactured by PANalytical) and the attached dedicated software "SuperQ ver. 4.0F" (manufactured by PANalytical) for setting measurement conditions and analyzing measurement data. ) Is used. Rh is used as the anode of the X-ray tube, the measurement atmosphere is vacuum, the measurement diameter (collimator mask diameter) is 10 mm, and the measurement time is 10 seconds. Further, when measuring a light element, it is detected by a proportional counter (PC), and when measuring a heavy element, it is detected by a scintillation counter (SC).
As a measurement sample, put about 1 g of toner after washing with water or initial toner in a special press aluminum ring with a diameter of 10 mm and flatten it, and then flatten it with a tablet molding compressor "BRE-32" (manufactured by Maekawa Testing Machine Co., Ltd.). ), Pressurize at 20 MPa for 60 seconds, and use pellets molded to a thickness of about 2 mm.
The measurement is performed under the above conditions, the element is identified based on the obtained peak position of X-rays, and the concentration is calculated from the counting rate (unit: cps) which is the number of X-ray photons per unit time.
As a method for quantifying the toner, for example, the amount of silicon is determined as follows. For example, silica (SiO 2 ) fine powder is added to 100 parts by mass of toner particles so as to be 0.5 parts by mass, and the mixture is sufficiently mixed using a coffee mill. Similarly, the silica fine powder is mixed with the toner particles so as to be 2.0 parts by mass and 5.0 parts by mass, respectively, and these are used as a sample for the calibration curve.
For each sample, pellets of the sample for the calibration curve were prepared as described above using a tablet molding compressor, and when PET was used for the spectroscopic crystal, the diffraction angle (2θ) = 109.08 ° was observed. The counting rate (unit: cps) of Si-Kα rays is measured. At this time, the acceleration voltage and current value of the X-ray generator are set to 24 kV and 100 mA, respectively. A calibration curve having a linear function is obtained with the obtained X-ray count rate on the vertical axis and the amount of SiO 2 added in each calibration curve sample on the horizontal axis.
Next, the toner to be analyzed is pelletized as described above using a tablet molding compressor, and the count rate of Si—Kα rays is measured. Then, the content of the organosilicon polymer in the toner is determined from the above calibration curve. The ratio of the amount of silicon in the toner after washing with water to the amount of silicon in the initial toner calculated by the above method is calculated and used as the fixing rate (%).

<トナーの重量平均粒径(D4)及び個数平均粒径(D1)の測定方法>
トナーの重量平均粒径(D4)及び個数平均粒径(D1)は、100μmのアパーチャーチューブを備えた細孔電気抵抗法による精密粒度分布測定装置「コールター・カウンター Multisizer 3」(登録商標、ベックマン・コールター社製)と、測定条件設定及び測定データ解析をするための付属の専用ソフト「ベックマン・コールター Multisizer 3 Version3.51」(ベックマン・コールター社製)を用いて、実効測定チャンネル数2万5千チャンネルで測定し、測定データの解析を行い、算出した。
測定に使用する電解水溶液は、特級塩化ナトリウムをイオン交換水に溶解して濃度が約1質量%となるようにしたもの、例えば、「ISOTON II」(ベックマン・コールター社製)が使用できる。
<Measuring method of weight average particle size (D4) and number average particle size (D1) of toner>
The weight average particle size (D4) and the number average particle size (D1) of the toner are the precision particle size distribution measuring device "Coulter Counter Multisizer 3" (registered trademark, Beckman.) By the pore electric resistance method equipped with an aperture tube of 100 μm. Using Coulter) and the attached dedicated software "Beckman Coulter Multisizer 3 Version 3.51" (Beckman Coulter) for setting measurement conditions and analyzing measurement data, the number of effective measurement channels is 25,000. The measurement was performed on the channel, and the measurement data was analyzed and calculated.
As the electrolytic aqueous solution used for the measurement, a special grade sodium chloride dissolved in ion-exchanged water so as to have a concentration of about 1% by mass, for example, "ISOTON II" (manufactured by Beckman Coulter) can be used.

なお、測定、解析を行う前に、以下のように専用ソフトの設定を行う。
専用ソフトの「標準測定方法(SOM)を変更画面」において、コントロールモードの総カウント数を50000粒子に設定し、測定回数を1回、Kd値は「標準粒子10.0μm」(ベックマン・コールター社製)を用いて得られた値を設定する。閾値/ノイズレベルの測定ボタンを押すことで、閾値とノイズレベルを自動設定する。また、カレントを1600μAに、ゲインを2に、電解液をISOTON IIに設定し、測定後のアパーチャーチューブのフラッシュにチェックを入れる。
専用ソフトの「パルスから粒径への変換設定画面」において、ビン間隔を対数粒径に、粒径ビンを256粒径ビンに、粒径範囲を2μmから60μmまでに設定する。
Before performing measurement and analysis, set the dedicated software as follows.
In the dedicated software "Change standard measurement method (SOM) screen", set the total count number in the control mode to 50,000 particles, measure once, and set the Kd value to "standard particles 10.0 μm" (Beckman Coulter). The value obtained using (manufactured by) is set. By pressing the threshold / noise level measurement button, the threshold and noise level are automatically set. Also, set the current to 1600 μA, the gain to 2, and the electrolyte to ISOTON II, and check the flush of the aperture tube after measurement.
On the "pulse to particle size conversion setting screen" of the dedicated software, the bin spacing is set to logarithmic particle size, the particle size bin is set to 256 particle size bins, and the particle size range is set from 2 μm to 60 μm.

具体的な測定法は以下の通りである。
(1)Multisizer 3専用のガラス製250ml丸底ビーカーに前記電解水溶液約200mlを入れ、サンプルスタンドにセットし、スターラーロッドの撹拌を反時計回りで24回転/秒にて行う。そして、専用ソフトの「アパーチャーチューブのフラッシュ」機能により、アパーチャーチューブ内の汚れと気泡を除去しておく。
(2)ガラス製の100ml平底ビーカーに前記電解水溶液約30mlを入れ、この中に分散剤として「コンタミノンN」(非イオン界面活性剤、陰イオン界面活性剤、有機ビルダーからなるpH7の精密測定器洗浄用中性洗剤の10質量%水溶液、和光純薬工業社製)をイオン交換水で3質量倍に希釈した希釈液を約0.3ml加える。
(3)発振周波数50kHzの発振器2個を、位相を180度ずらした状態で内蔵し、電気的出力120Wの超音波分散器「Ultrasonic Dispersion System Tetora150」(日科機バイオス社製)の水槽内に所定量のイオン交換水を入れ、この水槽中に前記コンタミノンNを約2ml添加する。
(4)前記(2)のビーカーを前記超音波分散器のビーカー固定穴にセットし、超音波分散器を作動させる。そして、ビーカー内の電解水溶液の液面の共振状態が最大となるようにビーカーの高さ位置を調整する。
(5)前記(4)のビーカー内の電解水溶液に超音波を照射した状態で、トナー約10mgを少量ずつ前記電解水溶液に添加し、分散させる。そして、さらに60秒間超音波分散処理を継続する。なお、超音波分散にあたっては、水槽の水温が10℃以上40℃以下となる様に適宜調節する。
(6)サンプルスタンド内に設置した前記(1)の丸底ビーカーに、ピペットを用いてトナーを分散した前記(5)の電解水溶液を滴下し、測定濃度が約5%となるように調整する。そして、測定粒子数が50000個になるまで測定を行う。
(7)測定データを装置付属の前記専用ソフトにて解析を行い、重量平均粒径(D4)、個数平均粒径(D1)を算出する。なお、専用ソフトでグラフ/個数%、グラフ/体積%とそれぞれ設定したときの、分析/個数統計値(算術平均)、分析/体積統計値(算術平均)画面の「算術径」がそれぞれ個数平均粒径(D1)、重量平均粒径(D4)である。
The specific measurement method is as follows.
(1) Approximately 200 ml of the electrolytic aqueous solution is placed in a 250 ml round bottom beaker made of glass dedicated to Multisizer 3 and set on a sample stand, and the stirrer rod is stirred counterclockwise at 24 rpm. Then, the dirt and air bubbles in the aperture tube are removed by the "flash of the aperture tube" function of the dedicated software.
(2) Approximately 30 ml of the electrolytic aqueous solution is placed in a 100 ml flat-bottomed beaker made of glass, and "Contaminone N" (nonionic surfactant, anionic surfactant, and organic builder) as a dispersant is used as a dispersant for precise measurement of pH 7. Add about 0.3 ml of a diluted solution obtained by diluting a 10% by mass aqueous solution of a neutral detergent for cleaning a vessel, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) with ion-exchanged water 3 times by mass.
(3) Two oscillators with an oscillation frequency of 50 kHz are built in with the phase shifted by 180 degrees, and are installed in the water tank of the ultrasonic disperser "Ultrasonic Dispersion System Tetora 150" (manufactured by Nikkaki Bios) with an electrical output of 120 W. A predetermined amount of ion-exchanged water is added, and about 2 ml of the Contaminone N is added into the water tank.
(4) The beaker of (2) is set in the beaker fixing hole of the ultrasonic disperser, and the ultrasonic disperser is operated. Then, the height position of the beaker is adjusted so that the resonance state of the liquid level of the electrolytic aqueous solution in the beaker is maximized.
(5) With the electrolytic aqueous solution in the beaker of (4) being irradiated with ultrasonic waves, about 10 mg of toner is added little by little to the electrolytic aqueous solution and dispersed. Then, the ultrasonic dispersion processing is continued for another 60 seconds. In ultrasonic dispersion, the water temperature in the water tank is appropriately adjusted to be 10 ° C. or higher and 40 ° C. or lower.
(6) Using a pipette, the electrolytic aqueous solution of (5) in which toner is dispersed is dropped onto the round bottom beaker of (1) installed in the sample stand, and the measured concentration is adjusted to about 5%. .. Then, the measurement is performed until the number of measurement particles reaches 50,000.
(7) The measurement data is analyzed by the dedicated software attached to the device, and the weight average particle size (D4) and the number average particle size (D1) are calculated. In addition, when the graph / number% and graph / volume% are set by the dedicated software, the "arithmetic diameter" on the analysis / number statistical value (arithmetic mean) and analysis / volume statistics (arithmetic mean) screens is the number average. The particle size (D1) and the weight average particle size (D4).

<現像装置のその他の構成要素>
本発明に係る現像装置は、上記特定のトナー供給ローラとトナーとの組み合わせである限り、特に限定されず、その他の構成要素、例えば、図1(c)に示したトナー担持体ローラ12、現像ブレード13、トナー容器14などは、従来公知のものが使用できる。
<Other components of the developing device>
The developing apparatus according to the present invention is not particularly limited as long as it is a combination of the specific toner supply roller and toner, and other components such as the toner carrier roller 12 shown in FIG. Conventionally known blades 13, toner containers 14, and the like can be used.

<プロセスカートリッジ>
本発明の他の態様に係るプロセスカートリッジは、前記トナー供給ローラ1とトナー11とを有する現像装置10を具備する。
図2は、本発明の他の態様に係るプロセスカートリッジの一例を示す概略断面図である。プロセスカートリッジ20は、電子写真画像形成装置の本体に着脱可能に構成されている。また、プロセスカートリッジ20は、現像装置10、電子写真感光体21、クリーニング手段であるクリーニングブレード24、廃トナー収容容器23、および帯電手段である帯電ローラ22が一体化されたものである。ここで、現像装置10は図1(c)に示したものであり、詳細な説明を省略するが、本発明に係るトナー供給ローラとトナーとの組み合わせを有する。
<Process cartridge>
The process cartridge according to another aspect of the present invention includes a developing device 10 having the toner supply roller 1 and the toner 11.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of a process cartridge according to another aspect of the present invention. The process cartridge 20 is configured to be removable from the main body of the electrophotographic image forming apparatus. The process cartridge 20 is a combination of a developing device 10, an electrophotographic photosensitive member 21, a cleaning blade 24 as a cleaning means, a waste toner container 23, and a charging roller 22 as a charging means. Here, the developing apparatus 10 is shown in FIG. 1 (c), and although detailed description thereof will be omitted, it has a combination of a toner supply roller and a toner according to the present invention.

<電子写真画像形成装置>
本発明の他の態様に係る電子写真画像形成装置は、前記トナー供給ローラ1とトナー11とを有する現像装置10を具備する。
図3は、一成分トナーを用いた接触型現像装置に搭載した電子写真画像形成装置の一例を示す概略断面図である。ここでは、図2に示すプロセスカートリッジ20が、ブラック(Bk)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の各色用意されており、各現像装置10には各色トナー11が充填されて、カラー印刷を可能としている。
<Electrophotograph image forming apparatus>
The electrophotographic image forming apparatus according to another aspect of the present invention includes a developing apparatus 10 having the toner supply roller 1 and the toner 11.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an example of an electrophotographic image forming apparatus mounted on a contact-type developing apparatus using a one-component toner. Here, the process cartridge 20 shown in FIG. 2 is prepared in each color of black (Bk), cyan (C), magenta (M), and yellow (Y), and each developing apparatus 10 is filled with toner 11 of each color. It enables color printing.

以下、電子写真画像形成装置のプリント動作を説明する。電子写真感光体21は矢印方向に回転し、電子写真感光体21を帯電処理するための帯電ローラ22によって一様に帯電される。次いで、露光手段であるレーザー光25により、電子写真感光体21の表面に静電潜像が形成される。該静電潜像は、現像装置10によって、電子写真感光体21に対して接触配置されるトナー担持体ローラ12からトナー11が付与されることにより、トナー像として可視化される(現像)。現像は、露光部にトナー像を形成する、いわゆる反転現像である。電子写真感光体21上に形成されたトナー像は、転写部材である転写ローラ29によって記録媒体である紙34に転写される。紙34は、給紙ローラ35および吸着ローラ36を経て装置内に給紙され、エンドレスベルト状の転写搬送ベルト32によって、電子写真感光体21と転写ローラ29の間に搬送される。転写搬送ベルト32は、従動ローラ33、駆動ローラ28、テンションローラ31により稼働している。トナー担持体ローラ12、現像ブレード13、トナー供給ローラ1および吸着ローラ36には、バイアス電源30から電圧が印加されている。トナー像が転写された紙34は、定着装置27により定着処理された後、装置外に排紙されて、プリント動作が終了する。一方、転写されずに電子写真感光体18上に残存した転写残トナーは、感光体表面をクリーニングするためのクリーニング部材であるクリーニングブレード26により掻き取られ、廃トナー収容容器25に収納される。クリーニングされた電子写真感光体18は、以上のプリント動作を繰り返し行う。 Hereinafter, the printing operation of the electrophotographic image forming apparatus will be described. The electrophotographic photosensitive member 21 rotates in the direction of the arrow and is uniformly charged by the charging roller 22 for charging the electrophotographic photosensitive member 21. Next, an electrostatic latent image is formed on the surface of the electrophotographic photosensitive member 21 by the laser light 25 which is an exposure means. The electrostatic latent image is visualized as a toner image (development) by applying the toner 11 from the toner carrier roller 12 which is contact-arranged with respect to the electrophotographic photosensitive member 21 by the developing device 10. Development is so-called reverse development in which a toner image is formed on an exposed portion. The toner image formed on the electrophotographic photosensitive member 21 is transferred to the paper 34, which is a recording medium, by the transfer roller 29, which is a transfer member. The paper 34 is fed into the apparatus via the paper feed roller 35 and the suction roller 36, and is conveyed between the electrophotographic photosensitive member 21 and the transfer roller 29 by the endless belt-shaped transfer transfer belt 32. The transfer transfer belt 32 is operated by a driven roller 33, a drive roller 28, and a tension roller 31. A voltage is applied from the bias power supply 30 to the toner carrier roller 12, the developing blade 13, the toner supply roller 1, and the suction roller 36. The paper 34 on which the toner image is transferred is fixed by the fixing device 27 and then discharged to the outside of the device to complete the printing operation. On the other hand, the transfer residual toner that remains on the electrophotographic photosensitive member 18 without being transferred is scraped off by a cleaning blade 26 that is a cleaning member for cleaning the surface of the photoconductor, and is stored in the waste toner storage container 25. The cleaned electrophotographic photosensitive member 18 repeats the above printing operation.

<イオン化合物の合成>
<イオン化合物I−1>
ビス(2−ヒドロキシエチル)ジメチルアンモニウムクロライド(東京化成工業社製)15.0gをイオン交換水40.0gに溶解させた。次に、イオン交換水60gに溶解させたアニオン交換試薬(以下、「アニオン原料」と称す):リチウムビス(ペンタフルオロエタンスルホニル)イミド(キシダ化学社製)37.7gを30分かけて滴下し、30℃で2時間攪拌した。得られた反応溶液に対し、酢酸エチル100.0gを用いて2回抽出操作を行った。続いて、分液した酢酸エチル層を、イオン交換水60gを用いて3回洗浄した。続いて、減圧下で酢酸エチルを留去し、アニオンがビス(ペンタフルオロエタンスルホニル)イミドアニオンであるイオン化合物I−1を得た。イオン化合物I−1は、下記式で表される化合物である。
<Synthesis of ionic compounds>
<Ionic compound I-1>
15.0 g of bis (2-hydroxyethyl) dimethylammonium chloride (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was dissolved in 40.0 g of ion-exchanged water. Next, 37.7 g of an anion-exchange reagent (hereinafter referred to as "anion raw material"): lithium bis (pentafluoroethanesulfonyl) imide (manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.) dissolved in 60 g of ion-exchanged water was added dropwise over 30 minutes. , Stirred at 30 ° C. for 2 hours. The obtained reaction solution was extracted twice with 100.0 g of ethyl acetate. Subsequently, the separated ethyl acetate layer was washed 3 times with 60 g of ion-exchanged water. Subsequently, ethyl acetate was distilled off under reduced pressure to obtain an ionic compound I-1 in which the anion was a bis (pentafluoroethanesulfonyl) imide anion. The ionic compound I-1 is a compound represented by the following formula.

Figure 2021113853
Figure 2021113853

<イオン化合物I−2〜I−6>
アニオン原料およびその配合量を表1に記載の通りに変更した以外は、イオン化合物I−1の合成と同様にして、イオン化合物I−2〜I−6を得た。
<Ionic compounds I-2 to I-6>
Ionic compounds I-2 to I-6 were obtained in the same manner as in the synthesis of ionic compound I-1, except that the anionic raw material and the blending amount thereof were changed as shown in Table 1.

Figure 2021113853
Figure 2021113853

<イオン化合物I−7>
トリス(2−ヒドロキシエチル)メチルアンモニウムヒドロキシド50%水溶液(東京化成工業社製)30.0gをイオン交換水50.0gに溶解させた。次に、イオン交換水30gに溶解させたアニオン原料:ノナフルオロブタンスルホン酸カリウム(商品名KFBS;三菱マテリアル電子化成社製)30.8gを30分かけて滴下し、30℃で6時間攪拌した。得られた反応溶液に対し、酢酸エチル100.0gを用いて2回抽出操作を行った。続いて、分液した酢酸エチル層を、イオン交換水80gを用いて3回洗浄した。続いて、減圧下で酢酸エチルを留去し、イオン化合物I−7を得た。イオン化合物I−7は、下記式で表される化合物である。
<Ionic compound I-7>
30.0 g of a 50% aqueous solution of tris (2-hydroxyethyl) methylammonium hydroxide (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was dissolved in 50.0 g of ion-exchanged water. Next, 30.8 g of an anion raw material: potassium nonafluorobutanesulfonate (trade name: KFBS; manufactured by Mitsubishi Materials Denshi Kasei Co., Ltd.) dissolved in 30 g of ion-exchanged water was added dropwise over 30 minutes, and the mixture was stirred at 30 ° C. for 6 hours. .. The obtained reaction solution was extracted twice with 100.0 g of ethyl acetate. Subsequently, the separated ethyl acetate layer was washed 3 times with 80 g of ion-exchanged water. Subsequently, ethyl acetate was distilled off under reduced pressure to obtain ionic compound I-7. The ionic compound I-7 is a compound represented by the following formula.

Figure 2021113853
<イオン化合物I−8〜I−11>
アニオン原料およびその配合量を表2に記載の通りに変更した以外は、イオン化合物I−7の合成と同様にして、イオン化合物I−8〜I−11を得た。
Figure 2021113853
<Ionic compounds I-8 to I-11>
Ionic compounds I-8 to I-11 were obtained in the same manner as in the synthesis of ionic compound I-7, except that the anionic raw material and the blending amount thereof were changed as shown in Table 2.

Figure 2021113853
Figure 2021113853

<イオン化合物I−12>
ジエチレントリアミン(東京化成工業社製)15.0gを、テトラヒドロフラン35.0gに溶解させた。次に、反応系を窒素雰囲気下とし、氷冷した。続いて、テトラヒドロフラン80.0gに溶解させたヨウ化メチル(東京化成工業社製)45.5gを30分かけて滴下した。反応溶液を12時間加熱還流した後、水100mlを加え、減圧下で溶媒を留去した。残渣にエタノール100mlを加え、室温で撹拌し、不溶物をセライトろ過により除いた後、再び減圧下で溶媒を留去した。得られた生成物を純水160mlに溶解し、アニオン原料として、ヘプタフルオロ酪酸ナトリウム(和光純薬工業社製)37.7gを加え、室温下で1時間撹拌した。得られた反応溶液に対し、酢酸エチル100.0gを用いて2回抽出操作を行った。次に、分液した酢酸エチル層を、イオン交換水60gを用いて3回洗浄した。続いて、減圧下で酢酸エチルを留去し、イオン化合物I−12を得た。イオン化合物I−12は、下記式で表される化合物である。
<Ionic compound I-12>
15.0 g of diethylenetriamine (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was dissolved in 35.0 g of tetrahydrofuran. Next, the reaction system was placed in a nitrogen atmosphere and ice-cooled. Subsequently, 45.5 g of methyl iodide (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) dissolved in 80.0 g of tetrahydrofuran was added dropwise over 30 minutes. After heating and refluxing the reaction solution for 12 hours, 100 ml of water was added, and the solvent was distilled off under reduced pressure. 100 ml of ethanol was added to the residue, and the mixture was stirred at room temperature to remove insoluble matter by filtration through Celite, and then the solvent was distilled off again under reduced pressure. The obtained product was dissolved in 160 ml of pure water, 37.7 g of sodium heptafluorobutyrate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added as an anion raw material, and the mixture was stirred at room temperature for 1 hour. The obtained reaction solution was extracted twice with 100.0 g of ethyl acetate. Next, the separated ethyl acetate layer was washed 3 times with 60 g of ion-exchanged water. Subsequently, ethyl acetate was distilled off under reduced pressure to obtain ionic compound I-12. The ionic compound I-12 is a compound represented by the following formula.

Figure 2021113853
Figure 2021113853

<イオン化合物I−13>
アニオン原料を19.5gの過塩素酸ナトリウム(無水、関東化学社製)に変更した以外は、イオン化合物I−12の合成と同様にして、イオン化合物I−13を得た。
<Ionic compound I-13>
Ionic compound I-13 was obtained in the same manner as in the synthesis of ionic compound I-12, except that the anionic raw material was changed to 19.5 g of sodium perchlorate (anhydrous, manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.).

<イオン化合物I−14>
2−(2−Methyl−1H−imidazol−1−yl)ethanol(シグマ・アルドリッチ社製)15.0g、水素化ナトリウム60%流動パラフィン分散(東京化成工業社製)9.2gをテトラヒドロフラン80.0gに溶解させた。そこへ、テトラヒドロフラン80.0gに溶解させた臭化エチル(昭和化学社製)14.5gを室温で30分かけて滴下し、85℃で12時間加熱還流した。次に、反応溶液に水100mlを加え、減圧下で溶媒を留去した。残渣にエタノール200mlを加え、室温で撹拌し、不溶物をセライトろ過により除いた後、再び減圧下で溶媒を留去した。得られた生成物を、純水100mlに溶解し、アニオン原料として、リチウムN,N−ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(商品名:EF−N115、三菱マテリアル電子化成社製)38.2gを加え、室温下で1時間撹拌した。反応溶液に酢酸エチル100mlを加え、有機層を、イオン交換水80gを用いて3回洗浄した。次に、減圧下で酢酸エチルを留去して、イオン化合物I−14を得た。イオン化合物I−14は、下記式で表される化合物である。
<Ionic compound I-14>
2- (2-Methyl-1H-imidazol-1-yl) ethanol (manufactured by Sigma-Aldrich) 15.0 g, sodium hydride 60% liquid paraffin dispersion (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) 9.2 g, tetrahydrofuran 80.0 g Was dissolved in. 14.5 g of ethyl bromide (manufactured by Showa Kagaku Co., Ltd.) dissolved in 80.0 g of tetrahydrofuran was added dropwise thereto over 30 minutes at room temperature, and the mixture was heated and refluxed at 85 ° C. for 12 hours. Next, 100 ml of water was added to the reaction solution, and the solvent was distilled off under reduced pressure. 200 ml of ethanol was added to the residue, and the mixture was stirred at room temperature to remove insoluble matter by filtration through Celite, and then the solvent was distilled off again under reduced pressure. The obtained product is dissolved in 100 ml of pure water, and 38.2 g of lithium N, N-bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (trade name: EF-N115, manufactured by Mitsubishi Materials Electronics Chemical Co., Ltd.) is added as an anion raw material. , Stirred for 1 hour at room temperature. 100 ml of ethyl acetate was added to the reaction solution, and the organic layer was washed 3 times with 80 g of ion-exchanged water. Next, ethyl acetate was distilled off under reduced pressure to obtain ionic compound I-14. The ionic compound I-14 is a compound represented by the following formula.

Figure 2021113853
Figure 2021113853

<イオン化合物I−15>
窒素雰囲気下、イミダゾール(日本合成化学社製)15.0g、水素化ナトリウム60%流動パラフィン分散(東京化成工業社製)9.2gを、テトラヒドロフラン60.0gに溶解させた。そこへ、テトラヒドロフラン80.0gに溶解させた2−ブロモエタノール(東京化成工業社製)60.7gを室温で30分かけて滴下した後、85℃で12時間加熱還流した。次いで、反応溶液に水100mlを加え、減圧下で溶媒を留去した。残渣にエタノール200mlを加え、室温で撹拌し、不溶物をセライトろ過により除いた後、再び減圧下で溶媒を留去した。得られた生成物を純水200mlに溶解し、アニオン原料として、リチウムN,N−ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(商品名:EF−N115、三菱マテリアル電子化成社製)69.6gを加え、室温下で1時間撹拌した。反応溶液に酢酸エチル200mlを加え、有機層を、イオン交換水120gを用いて3回洗浄した。次に、減圧下で酢酸エチルを留去して、イオン化合物I−15を得た。イオン化合物I−15は、下記式で表される化合物である。
<Ionic compound I-15>
Under a nitrogen atmosphere, 15.0 g of imidazole (manufactured by Nippon Synthetic Chemical Co., Ltd.) and 9.2 g of sodium hydride 60% liquid paraffin dispersion (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) were dissolved in 60.0 g of tetrahydrofuran. 60.7 g of 2-bromoethanol (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) dissolved in 80.0 g of tetrahydrofuran was added dropwise thereto at room temperature over 30 minutes, and then the mixture was heated under reflux at 85 ° C. for 12 hours. Then, 100 ml of water was added to the reaction solution, and the solvent was distilled off under reduced pressure. 200 ml of ethanol was added to the residue, and the mixture was stirred at room temperature to remove insoluble matter by filtration through Celite, and then the solvent was distilled off again under reduced pressure. The obtained product was dissolved in 200 ml of pure water, and 69.6 g of lithium N, N-bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (trade name: EF-N115, manufactured by Mitsubishi Materials Electronics Chemical Co., Ltd.) was added as an anion raw material. It was stirred at room temperature for 1 hour. 200 ml of ethyl acetate was added to the reaction solution, and the organic layer was washed 3 times with 120 g of ion-exchanged water. Next, ethyl acetate was distilled off under reduced pressure to obtain ionic compound I-15. The ionic compound I-15 is a compound represented by the following formula.

Figure 2021113853
Figure 2021113853

<イオン化合物I−16〜I−19、I−27、I−28>
アニオン原料およびその配合量を表3に記載の通りに変更した以外は、イオン化合物I−15の合成と同様にして、イオン化合物I−16〜I−19、I−27及びI−28を得た。
<Ionic compounds I-16 to I-19, I-27, I-28>
Ionic compounds I-16 to I-19, I-27 and I-28 were obtained in the same manner as in the synthesis of the ionic compound I-15, except that the anionic raw material and the blending amount thereof were changed as shown in Table 3. rice field.

Figure 2021113853
Figure 2021113853

<イオン化合物I−20>
窒素雰囲気下、(1H−Imidazol−2−yl)ethanol(シグマ・アルドリッチ社製)15.0g、水素化ナトリウム60%流動パラフィン分散(東京化成工業社製)9.2gをテトラヒドロフラン60.0gに溶解させた。そこへ、テトラヒドロフラン80.0gに溶解させた2−ブロモエタノール(東京化成工業社製)42.1gを室温で30分かけて滴下し、85℃で12時間加熱還流した。次いで、反応溶液に水100mlを加え、減圧下で溶媒を留去した。残渣にエタノール200mlを加え、室温で撹拌し、不溶物をセライトろ過により除いた後、再び減圧下で溶媒を留去した。得られた生成物を純水200mlに溶解し、アニオン原料として、リチウムN,N−ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(商品名:EF−N115、三菱マテリアル電子化成社製)48.3gを加え、室温下で1時間撹拌した。反応溶液に酢酸エチル200mlを加え、有機層を、イオン交換水120gを用いて3回洗浄した。次に、減圧下で酢酸エチルを留去して、イオン化合物I−20を得た。イオン化合物I−20は、下記式で表される化合物である。
<Ionic compound I-20>
Under a nitrogen atmosphere, 15.0 g of (1H-Imidazole-2-yl) ethanol (manufactured by Sigma-Aldrich) and 9.2 g of sodium hydride 60% liquid paraffin dispersion (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) were dissolved in 60.0 g of tetrahydrofuran. I let you. To there, 42.1 g of 2-bromoethanol (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) dissolved in 80.0 g of tetrahydrofuran was added dropwise at room temperature over 30 minutes, and the mixture was heated under reflux at 85 ° C. for 12 hours. Then, 100 ml of water was added to the reaction solution, and the solvent was distilled off under reduced pressure. 200 ml of ethanol was added to the residue, and the mixture was stirred at room temperature to remove insoluble matter by filtration through Celite, and then the solvent was distilled off again under reduced pressure. The obtained product was dissolved in 200 ml of pure water, and 48.3 g of lithium N, N-bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (trade name: EF-N115, manufactured by Mitsubishi Materials Electronics Chemical Co., Ltd.) was added as an anion raw material. The mixture was stirred at room temperature for 1 hour. 200 ml of ethyl acetate was added to the reaction solution, and the organic layer was washed 3 times with 120 g of ion-exchanged water. Next, ethyl acetate was distilled off under reduced pressure to obtain ionic compound I-20. The ionic compound I-20 is a compound represented by the following formula.

Figure 2021113853
Figure 2021113853

<イオン化合物I−21>
カチオン原料として、イミダゾール(東京化成工業社製)15.0gをジクロロメタン50.0gに溶解させ、ジクロロメタン50.0gに溶解させたエピクロロヒドリン(東京化成工業社製)44.9gを室温で30分かけて滴下し、6時間加熱還流した。次に、反応溶液を室温まで冷却し、炭酸ナトリウム5質量%水溶液200mlを加えて30分撹拌した後、分液し、ジクロロメタン層を、イオン交換水120gを用いて2回洗浄した。次に、減圧下でジクロロメタンを留去して残留物を得た。
さらに、得られた残留物をアセトン50.0gに溶解させた後、イオン交換水150.0gに溶解させたアニオン原料:リチウムN,N−ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(商品名:EF−N115、三菱マテリアル電子化成社製)69.6gを30分かけて滴下し、30℃で2時間攪拌した。得られた溶液を分液し、有機層を、イオン交換水50.0gを用いて3回洗浄した。続いて、減圧下でアセトンを留去して、イオン化合物I−21を得た。イオン化合物I−21は、下記式で表される化合物である。
<Ionic compound I-21>
As a cation raw material, 15.0 g of imidazole (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was dissolved in 50.0 g of dichloromethane, and 44.9 g of epichlorohydrin (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) dissolved in 50.0 g of dichloromethane was 30 at room temperature. The mixture was added dropwise over a minute, and the mixture was heated under reflux for 6 hours. Next, the reaction solution was cooled to room temperature, 200 ml of a 5 mass% sodium carbonate aqueous solution was added, and the mixture was stirred for 30 minutes, then separated, and the dichloromethane layer was washed twice with 120 g of ion-exchanged water. Next, dichloromethane was distilled off under reduced pressure to obtain a residue.
Further, the obtained residue was dissolved in 50.0 g of acetone and then dissolved in 150.0 g of ion-exchanged water. Anion raw materials: Lithium N, N-bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (trade name: EF-N115) , Mitsubishi Materials Denshi Kasei Co., Ltd.) 69.6 g was added dropwise over 30 minutes, and the mixture was stirred at 30 ° C. for 2 hours. The obtained solution was separated and the organic layer was washed 3 times with 50.0 g of ion-exchanged water. Subsequently, acetone was distilled off under reduced pressure to obtain ionic compound I-21. The ionic compound I-21 is a compound represented by the following formula.

Figure 2021113853
Figure 2021113853

<イオン化合物I−22>
(5−methylpyrazin−2−yl)methanol(シグマ・アルドリッチ社製)15.0g、水素化ナトリウム60%流動パラフィン分散(東京化成工業社製)9.2gをテトラヒドロフラン80.0gに溶解させた。そこへ、テトラヒドロフラン80.0gに溶解させたヨウ化メチル(東京化成工業社製)18.9gを室温で30分かけて滴下し、85℃で12時間加熱還流した。次に、反応溶液に水100mlを加え、減圧下で溶媒を留去した。残渣にエタノール200mlを加え、室温で撹拌し、不溶物をセライトろ過により除いた後、再び減圧下で溶媒を留去した。得られた生成物を、純水100mlに溶解し、アニオン原料として、カリウムトリス(トリフルオロメタンスルホニル)メチド(商品名:K−TFSM;セントラル硝子社製)59.8gを加え、室温下で1時間撹拌した。反応溶液に酢酸エチル100mlを加え、有機層を、イオン交換水80gを用いて3回洗浄した。次に、減圧下で酢酸エチルを留去して、イオン化合物I−22を得た。イオン化合物I−22は、下記式で表される化合物である。
<Ionic compound I-22>
(5-methylpyrazin-2-yl) methanol (manufactured by Sigma-Aldrich) 15.0 g and sodium hydride 60% liquid paraffin dispersion (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) 9.2 g were dissolved in tetrahydrofuran (80.0 g). 18.9 g of methyl iodide (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) dissolved in 80.0 g of tetrahydrofuran was added dropwise thereto over 30 minutes at room temperature, and the mixture was heated under reflux at 85 ° C. for 12 hours. Next, 100 ml of water was added to the reaction solution, and the solvent was distilled off under reduced pressure. 200 ml of ethanol was added to the residue, and the mixture was stirred at room temperature to remove insoluble matter by filtration through Celite, and then the solvent was distilled off again under reduced pressure. The obtained product is dissolved in 100 ml of pure water, 59.8 g of potassium tris (trifluoromethanesulfonyl) methide (trade name: K-TFSM; manufactured by Central Glass Co., Ltd.) is added as an anionic raw material, and the mixture is added at room temperature for 1 hour. Stirred. 100 ml of ethyl acetate was added to the reaction solution, and the organic layer was washed 3 times with 80 g of ion-exchanged water. Next, ethyl acetate was distilled off under reduced pressure to obtain ionic compound I-22. The ionic compound I-22 is a compound represented by the following formula.

Figure 2021113853
Figure 2021113853

<イオン化合物I−23>
N,N’−BIS−(2−HYDROXYETHYL)−2,5−DIMETHYLPIPERAZINE(シグマ・アルドリッチ社製)15.0g、水素化ナトリウム60%流動パラフィン分散(東京化成工業社製)9.2gをテトラヒドロフラン80.0gに溶解させた。そこへ、テトラヒドロフラン80.0gに溶解させたヨウ化メチル(東京化成工業社製)11.6gを室温で30分かけて滴下し、85℃で12時間加熱還流した。次に、反応溶液に水100mlを加え、減圧下で溶媒を留去した。残渣にエタノール200mlを加え、室温で撹拌し、不溶物をセライトろ過により除いた後、再び減圧下で溶媒を留去した。得られた生成物を、純水100mlに溶解し、アニオン原料として、リチウムN,N−ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(商品名:EF−N115、三菱マテリアル電子化成社製)23.4gを加え、室温下で1時間撹拌した。反応溶液に酢酸エチル100mlを加え、有機層を、イオン交換水80gを用いて3回洗浄した。次に、減圧下で酢酸エチルを留去して、イオン化合物I−23を得た。イオン化合物I−23は、下記式で表される化合物である。
<Ion compound I-23>
N, N'-BIS- (2-HYDROXYETHYL) -2,5-DIMETHYLPIPERAZINE (manufactured by Sigma-Aldrich) 15.0 g, sodium hydride 60% liquid paraffin dispersion (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) 9.2 g in tetrahydrofuran80 It was dissolved in 0.0 g. 11.6 g of methyl iodide (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) dissolved in 80.0 g of tetrahydrofuran was added dropwise thereto over 30 minutes at room temperature, and the mixture was heated under reflux at 85 ° C. for 12 hours. Next, 100 ml of water was added to the reaction solution, and the solvent was distilled off under reduced pressure. 200 ml of ethanol was added to the residue, and the mixture was stirred at room temperature to remove insoluble matter by filtration through Celite, and then the solvent was distilled off again under reduced pressure. The obtained product is dissolved in 100 ml of pure water, and 23.4 g of lithium N, N-bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (trade name: EF-N115, manufactured by Mitsubishi Materials Electronics Chemical Co., Ltd.) is added as an anion raw material. , Stirred for 1 hour at room temperature. 100 ml of ethyl acetate was added to the reaction solution, and the organic layer was washed 3 times with 80 g of ion-exchanged water. Next, ethyl acetate was distilled off under reduced pressure to obtain ionic compound I-23. The ionic compound I-23 is a compound represented by the following formula.

Figure 2021113853
Figure 2021113853

<イオン化合物I−24>
4−Pyridin−4−yl−butan−1−ol(シグマ・アルドリッチ社製)15.0gをアセトニトリル45.0gに溶解し、室温で4−ブロモ−1−ブタノール(東京化成工業社製)16.7gを30分かけて滴下した後、90℃で12時間加熱還流した。次に、反応溶液を室温まで冷却し、減圧下でアセトニトリルを留去した。得られた濃縮物をジエチルエーテル30.0gにて洗浄し、上澄み液を分液により除去した。洗浄および分液操作を3回繰り返し、残留物を得た。さらに、得られた残留物をジクロロメタン110.0gに溶解させた後、イオン交換水40.0gに溶解させたアニオン原料:リチウム N,N−ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(商品名:EF−N115、三菱マテリアル電子化成社製)31.4gを30分かけて滴下し、30℃で12時間攪拌した。得られた溶液を分液し、有機層を、イオン交換水80.0gを用いて3回洗浄した。続いて、減圧下でジクロロメタンを留去し、イオン化合物I−24を得た。イオン化合物I−24は、下記式で表される化合物である。
<Ionic compound I-24>
4. Dissolve 15.0 g of 4-Pyridine-4-yl-butan-1-ol (manufactured by Sigma-Aldrich) in 45.0 g of acetonitrile and 4-bromo-1-butanol (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) at room temperature. After dropping 7 g over 30 minutes, the mixture was heated under reflux at 90 ° C. for 12 hours. Next, the reaction solution was cooled to room temperature, and acetonitrile was distilled off under reduced pressure. The obtained concentrate was washed with 30.0 g of diethyl ether, and the supernatant was removed by separation. The washing and liquid separation operation was repeated 3 times to obtain a residue. Further, the obtained residue was dissolved in 110.0 g of dichloromethane and then dissolved in 40.0 g of ion-exchanged water. Anion raw material: Lithium N, N-bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (trade name: EF-N115) , Mitsubishi Materials Denshi Kasei Co., Ltd.) 31.4 g was added dropwise over 30 minutes, and the mixture was stirred at 30 ° C. for 12 hours. The obtained solution was separated, and the organic layer was washed 3 times with 80.0 g of ion-exchanged water. Subsequently, dichloromethane was distilled off under reduced pressure to obtain ionic compound I-24. The ionic compound I-24 is a compound represented by the following formula.

Figure 2021113853
Figure 2021113853

<イオン化合物I−25>
2−(2−ヒドロキシエチル)−1−メチルピロリジン(東京化成工業社製)15.0g、水素化ナトリウム60%流動パラフィン分散(東京化成工業社製)13.5gを、テトラヒドロフラン65.0gに溶解させた。次に、反応系を窒素雰囲気下とし、氷冷した。続いて、テトラヒドロフラン40.0gに溶解させた2−ブロモエタノール(東京化成工業社製)16.0gを30分かけて滴下した。反応溶液を12時間加熱還流した後、水100mlを加え、減圧下で溶媒を留去した。残渣にエタノール80mlを加え、室温で撹拌し、不溶物をセライトろ過により除いた後、再び減圧下で溶媒を留去した。得られた生成物を、純水160mlに溶解し、アニオン原料として、リチウム N,N−ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(商品名:EF−N115、三菱マテリアル電子化成社製)36.7gを加え、室温下で1時間撹拌した。反応溶液にクロロホルム70mlを加え、炭酸ナトリウム5質量%水溶液40mlを加えて30分撹拌した後分液し、クロロホルム層に対して、イオン交換水50gを用いて3回洗浄操作を行った。次に、減圧下でクロロホルムを留去して、イオン化合物I−25を得た。イオン化合物I−25は、下記式で表される化合物である。
<Ionic compound I-25>
2- (2-Hydroxyethyl) -1-methylpyrrolidin (manufactured by Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.) 15.0 g and sodium hydride 60% liquid paraffin dispersion (manufactured by Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.) 13.5 g are dissolved in tetrahydrofuran 65.0 g. I let you. Next, the reaction system was placed in a nitrogen atmosphere and ice-cooled. Subsequently, 16.0 g of 2-bromoethanol (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) dissolved in 40.0 g of tetrahydrofuran was added dropwise over 30 minutes. After heating and refluxing the reaction solution for 12 hours, 100 ml of water was added, and the solvent was distilled off under reduced pressure. 80 ml of ethanol was added to the residue, and the mixture was stirred at room temperature to remove insoluble matter by filtration through Celite, and then the solvent was distilled off again under reduced pressure. The obtained product is dissolved in 160 ml of pure water, and 36.7 g of lithium N, N-bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (trade name: EF-N115, manufactured by Mitsubishi Materials Electronics Chemical Co., Ltd.) is added as an anion raw material. , Stirred for 1 hour at room temperature. 70 ml of chloroform was added to the reaction solution, 40 ml of a 5% by mass aqueous solution of sodium carbonate was added, and the mixture was stirred for 30 minutes and then separated. The chloroform layer was washed three times with 50 g of ion-exchanged water. Next, chloroform was distilled off under reduced pressure to obtain ionic compound I-25. The ionic compound I-25 is a compound represented by the following formula.

Figure 2021113853
Figure 2021113853

<イオン化合物I−26>
アニオン原料を28.0gのカリウムN,N−ビス(フルオロスルホニル)イミド(商品名「K−FSI」;三菱マテリアル電子化成社製)に変更した以外は、イオン化合物I−25の合成と同様にして、イオン化合物I−26を得た。イオン化合物I−26は、下記式で表される化合物である。
<Ion compound I-26>
Same as the synthesis of ionic compound I-25, except that the anion raw material was changed to 28.0 g of potassium N, N-bis (fluorosulfonyl) imide (trade name "K-FSI"; manufactured by Mitsubishi Materials Electronics Chemical Co., Ltd.). The ionic compound I-26 was obtained. The ionic compound I-26 is a compound represented by the following formula.

Figure 2021113853
Figure 2021113853

表4に、実施例で用いた各イオン化合物について、該イオン化合物が有する構造および各構造式中のR1〜R9、Z1〜Z17との関連を示す。 Table 4 shows the structure of each ionic compound used in the examples and the relationship with R1 to R9 and Z1 to Z17 in each structural formula.

Figure 2021113853
Figure 2021113853

<比較例用イオン化合物CI−1>
イオン化合物CI−1として、N,N,N−トリメチル−N−プロピルアンモニウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(関東化学社製)をそのまま用いた。
<比較例用イオン化合物CI−2>
過塩素酸テトラブチルアンモニウム(東京化成工業社製)をそのまま用いた。
<Ion compound CI-1 for comparative examples>
As the ionic compound CI-1, N, N, N-trimethyl-N-propylammonium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) was used as it was.
<Ionic compound CI-2 for comparative examples>
Tetrabutylammonium perchlorate (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was used as it was.

<トナー供給ローラの作製>
図8に示す製造工程に沿って、トナー供給ローラを作製した。
軸体53は外径5mm、長さ272mmの鉄(材質名:SUM24)に無電解ニッケルメッキを施したものを用いた。成形型51はキャビティ内径13.35mm、キャビティ長220mmの円筒金型を用いた。成形型51と下駒52の離型処理にはフッ素系離型剤(商品名:フリリース650 株式会社ネオス製)を用いた。上駒56の離型処理にはフッ素系離型剤(商品名:フリリース310 株式会社ネオス製)を用いた。軸体53と成形型51と下駒52の予熱温度は50℃で行った。
下記材料(A)、(B)、(E)〜(H)、(J)を配合し、液温30℃に調整し、注型機にて混合・撹拌して発泡材料を得た後、軸体を設置した下駒と型組みした成形型に所定量(2.6g)を注入した。
(A):イオン化合物I−1:1.0質量部
(B):ポリオールA(数平均分子量3100のポリエチレンプロピレンエーテルトリオール、商品名:アクトコールEP−550N;三井化学SKCポリウレタン社製:100.0質量部
(E):ポリイソシアネート混和物(NCO%=45、MDI=20%含有、商品名:コスモネートTM−20;三井化学SKCポリウレタン社製):23.9質量部
(F):シリコーン整泡剤(商品名:SRX274C、東レ・ダウコーニング社製):1.0質量部
(G):三級アミン触媒A(ビス(2-ジメチルアミノエチル)エーテルとジプロピレングリコールの混合物、商品名:TOYOCAT−ET、東ソー社製):0.3質量部
(H):アミン触媒B(商品名:TOYOCAT−L33、東ソー社製):0.2質量部
(J):発泡剤(水):1.4質量部
<Manufacturing toner supply rollers>
A toner supply roller was manufactured according to the manufacturing process shown in FIG.
As the shaft body 53, iron (material name: SUM24) having an outer diameter of 5 mm and a length of 272 mm was plated with electroless nickel. As the molding die 51, a cylindrical die having a cavity inner diameter of 13.35 mm and a cavity length of 220 mm was used. A fluorine-based mold release agent (trade name: Frelease 650, manufactured by Neos Co., Ltd.) was used for the mold release treatment of the molding mold 51 and the lower piece 52. A fluorine-based mold release agent (trade name: Frelease 310, manufactured by Neos Co., Ltd.) was used for the mold release treatment of the upper bridge 56. The preheating temperature of the shaft body 53, the molding die 51, and the lower piece 52 was 50 ° C.
After blending the following materials (A), (B), (E) to (H), and (J), adjusting the liquid temperature to 30 ° C., mixing and stirring with a casting machine to obtain a foamed material, A predetermined amount (2.6 g) was injected into a molding die assembled with the lower piece on which the shaft body was installed.
(A): Ion compound I-1: 1.0 part by mass (B): Polyol A (polyethylene propylene ether triol having a number average molecular weight of 3100, trade name: Actol EP-550N; manufactured by Mitsui Chemicals SKC Polyurethane Co., Ltd .: 100. 0 parts by mass (E): Polyisocyanate admixture (containing NCO% = 45, MDI = 20%, trade name: Cosmonate TM-20; manufactured by Mitsui Chemicals SKC Polyurethane Co., Ltd.): 23.9 parts by mass (F): Silicone Foam regulator (trade name: SRX274C, manufactured by Tosoh Dow Corning Co., Ltd.): 1.0 part by mass (G): Tertiary amine catalyst A (mixture of bis (2-dimethylaminoethyl) ether and dipropylene glycol, trade name) : TOYOCAT-ET, manufactured by Tosoh Corporation): 0.3 parts by mass (H): Amine catalyst B (trade name: TOYOCAT-L33, manufactured by Tosoh Corporation): 0.2 parts by mass (J): Foaming agent (water): 1.4 parts by mass

上記発泡材料の注入は成形型内の軸体を上端位置で成形型の中心位置から注入側とは反対側に3mmずらして斜めに傾けた状態で行った。発泡材料を注入した後、成形型に上駒を嵌合させた状態にして、75℃で7分間加熱を行った後に上駒と下駒を外して脱型した。
以上の方法により、イソシアネート基と反応する反応性官能基を有するイオン導電剤と、ポリオールと、イソシアネート基を有する化合物と、の反応物である架橋ウレタン樹脂を含む弾性層を備えたトナー供給ローラA−1を形成した。
The injection of the foamed material was carried out in a state where the shaft body in the molding die was inclined at the upper end position by 3 mm from the center position of the molding die to the side opposite to the injection side. After injecting the foam material, the upper piece was fitted into the molding die, heated at 75 ° C. for 7 minutes, and then the upper piece and the lower piece were removed to remove the mold.
By the above method, a toner supply roller A provided with an elastic layer containing a crosslinked urethane resin which is a reaction product of an ionic conductive agent having a reactive functional group that reacts with an isocyanate group, a polyol, and a compound having an isocyanate group. -1 was formed.

<架橋ウレタン樹脂の成分確認>
得られたA−1の架橋ウレタン樹脂中に、前記カチオン性の構造と、Z101からZ103のいずれかの構造とが存在するか否かを、固体13C−NMRを用いて確認した。
NMR測定の前に、架橋ウレタン樹脂をメチルエチルケトン(MEK)で洗浄し、MEKに溶解する低分子成分を除去した。MEKでの洗浄方法としては、架橋ウレタン樹脂を2.5g計量し、300gのMEKに22℃で70時間浸した後に、MEKを捨て、300gのMEKですすいだ後に、90℃で1時間乾燥した。
MEKで洗浄したトナー供給ローラA−1の架橋ウレタン樹脂を固体13C−NMRの測定にかけて、構造を調べた。固体13C−NMR測定は、超電導核磁気共鳴吸収装置(商品名:AvanceIII400、ブルカーバイオスピン社製)を用い、観測核13C、積算回数10000回、パルスシーケンスDD/MAS、試料回転数8kHzの条件で測定した。
トナー供給ローラA−1の架橋ウレタン樹脂中に、前記構造式(1)のカチオン性の構造と、前記構造式(Z101)の構造とを確認した。
<Confirmation of components of crosslinked urethane resin>
Whether or not the cationic structure and any of the structures Z101 to Z103 were present in the obtained crosslinked urethane resin of A-1 was confirmed by using solid 13 C-NMR.
Prior to the NMR measurement, the crosslinked urethane resin was washed with methyl ethyl ketone (MEK) to remove small molecule components dissolved in MEK. As a cleaning method with MEK, 2.5 g of crosslinked urethane resin was weighed, soaked in 300 g of MEK at 22 ° C. for 70 hours, then discarded, rinsed with 300 g of MEK, and dried at 90 ° C. for 1 hour. ..
The crosslinked urethane resin of the toner supply roller A-1 washed with MEK was subjected to solid 13 C-NMR measurement to examine the structure. Solid 13 C-NMR measurement uses a superconducting nuclear magnetic resonance absorber (trade name: AvanceIII400, manufactured by Bruker Biospin), observation nucleus 13C , integration number 10000 times, pulse sequence DD / MAS, sample rotation speed 8 kHz. Measured under conditions.
The cationic structure of the structural formula (1) and the structure of the structural formula (Z101) were confirmed in the crosslinked urethane resin of the toner supply roller A-1.

<トナー供給ローラA−2〜A−54、比較用トナー供給ローラCA−1〜CA−2>
材料(A)、(B)、(E)、(F)、(G)、(H)、(J)の配合量を、表5、6に記載の通りに変更した。
なお、材料(C)は、ポリオールB(平均官能基数3のポリオキシ−1,2−アルキレンポリオール、数平均分子量:6000、平均水酸基価:24mgKOH/g、商品名:アクトコールEP−950P;;三井化学SKCポリウレタン社製)である。
また、材料(D)は、ポリイソシアネート混和物(NCO%=40、MDI=50%含有、商品名:コスモネートTM−50;三井化学SKCポリウレタン社製)である。
<Toner supply rollers A-2 to A-54, comparison toner supply rollers CA-1 to CA-2>
The blending amounts of the materials (A), (B), (E), (F), (G), (H), and (J) were changed as shown in Tables 5 and 6.
The material (C) is polyol B (polyoxy-1,2-alkylene polyol having an average functional group number of 3, number average molecular weight: 6000, average hydroxyl value: 24 mgKOH / g, trade name: Actol EP-950P ;; Mitsui Chemical SKC Polyurethane Co., Ltd.).
The material (D) is a polyisocyanate admixture (containing NCO% = 40, MDI = 50%, trade name: Cosmonate TM-50; manufactured by Mitsui Chemicals SKC Polyurethane Co., Ltd.).

それ以外はトナー供給ローラA−1と同様にして、トナー供給ローラA−2〜A−54、及び比較用トナー供給ローラCA−1〜CA−2を作製した。また、各トナー供給ローラの架橋ウレタン樹脂中のカチオン構造の有無と、Z101〜103の構造のうちのいずれかの構造の有無とを確認した。
表7に一覧を示す。
Toner supply rollers A-2 to A-54 and comparative toner supply rollers CA-1 to CA-2 were manufactured in the same manner as the toner supply rollers A-1 except for the above. In addition, the presence or absence of a cationic structure in the crosslinked urethane resin of each toner supply roller and the presence or absence of any of the structures of Z101 to 103 were confirmed.
A list is shown in Table 7.

Figure 2021113853
Figure 2021113853

Figure 2021113853
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[トナーT−1の製造例]
(水系媒体1の調製工程)
撹拌機、温度計、還流管を具備した反応容器中にイオン交換水650.0部に、リン酸ナトリウム(ラサ工業社製・12水和物)14.0部を投入し、窒素パージしながら65℃で1.0時間保温した。
T.K.ホモミクサー(特殊機化工業株式会社製)を用いて、15000rpmにて攪拌しながら、イオン交換水10.0部に9.2部の塩化カルシウム(2水和物)を溶解した塩化カルシウム水溶液を一括投入し、分散安定剤を含む水系媒体を調製した。さらに、水系媒体に10質量%塩酸を投入し、pHを5.0に調整し、水系媒体1を得た。
[Production example of toner T-1]
(Preparation step of aqueous medium 1)
14.0 parts of sodium phosphate (12-hydrate manufactured by Rasa Industries, Ltd.) was put into 650.0 parts of ion-exchanged water in a reaction vessel equipped with a stirrer, a thermometer, and a reflux tube, and while purging with nitrogen. It was kept warm at 65 ° C. for 1.0 hour.
T. K. Using a homomixer (manufactured by Tokushu Kagaku Kogyo Co., Ltd.), a calcium chloride aqueous solution in which 9.2 parts of calcium chloride (dihydrate) is dissolved in 10.0 parts of ion-exchanged water is batched while stirring at 15,000 rpm. The mixture was charged to prepare an aqueous medium containing a dispersion stabilizer. Further, 10% by mass hydrochloric acid was added to the aqueous medium to adjust the pH to 5.0 to obtain the aqueous medium 1.

(重合性単量体組成物の調製工程)
・スチレン :60.0部
・C.I.ピグメントブルー15:3 :6.5部
前記材料をアトライタ(三井三池化工機株式会社製)に投入し、さらに直径1.7mmのジルコニア粒子を用いて、220rpmで5.0時間分散させて、顔料分散液を調製した。前記顔料分散液に下記材料を加えた。
・スチレン :20.0部
・n−ブチルアクリレート :20.0部
・架橋剤(ジビニルベンゼン) :0.3部
・飽和ポリエステル樹脂 :5.0部
(プロピレンオキサイド変性ビスフェノールA(2モル付加物)とテレフタル酸との重縮合物(モル比10:12)、ガラス転移温度Tg=68℃、重量平均分子量Mw=10000、分子量分布Mw/Mn=5.12)
・フィッシャートロプシュワックス(融点78℃) :7.0部
以上を65℃に保温し、T.K.ホモミクサー(特殊機化工業株式会社製)を用いて、500rpmにて均一に溶解、分散し、重合性単量体組成物を調製した。
(Preparation step of polymerizable monomer composition)
・ Styrene: 60.0 parts ・ C.I. I. Pigment Blue 15: 3: 6.5 parts The material was put into an attritor (manufactured by Mitsui Miike Machinery Co., Ltd.), and further dispersed with zirconia particles having a diameter of 1.7 mm at 220 rpm for 5.0 hours to obtain a pigment. A dispersion was prepared. The following materials were added to the pigment dispersion.
-Styrene: 20.0 parts-n-butyl acrylate: 20.0 parts-Crosslinking agent (divinylbenzene): 0.3 parts-Saturated polyester resin: 5.0 parts (propylene oxide-modified bisphenol A (2 mol adduct) Polycondensate of terephthalic acid (molar ratio 10:12), glass transition temperature Tg = 68 ° C., weight average molecular weight Mw = 10000, molecular weight distribution Mw / Mn = 5.12)
-Fischer-Tropsch wax (melting point 78 ° C): Keeps 7.0 parts or more at 65 ° C, and T.I. K. A polymerizable monomer composition was prepared by uniformly dissolving and dispersing at 500 rpm using a homomixer (manufactured by Tokushu Kagaku Kogyo Co., Ltd.).

(造粒工程)
水系媒体1の温度を70℃、T.K.ホモミクサーの回転数を15000rpmに保ちながら、水系媒体1中に重合性単量体組成物を投入し、重合開始剤であるt−ブチルパーオキシピバレート10.0部を添加した。そのまま該撹拌装置にて15000rpmを維持しつつ10分間造粒した。
(Granulation process)
The temperature of the aqueous medium 1 was set to 70 ° C., and T.I. K. While maintaining the rotation speed of the homomixer at 15,000 rpm, the polymerizable monomer composition was put into the aqueous medium 1, and 10.0 parts of t-butylperoxypivalate as a polymerization initiator was added. Granulation was carried out for 10 minutes while maintaining 15,000 rpm with the stirring device as it was.

(重合・蒸留工程)
造粒工程の後、攪拌機をプロペラ撹拌羽根に換え150rpmで攪拌しながら70℃を保持して5.0時間重合を行い、85℃に昇温して2.0時間加熱することで重合反応を行った。
その後、反応容器の還流管を冷却管に付け替え、スラリーを100℃まで加熱することで、蒸留を6時間行って未反応の重合性単量体を留去し、トナー母粒子分散液を得た。
(Polymerization / distillation process)
After the granulation step, the stirrer is replaced with a propeller stirring blade, and while stirring at 150 rpm, polymerization is carried out at 70 ° C. for 5.0 hours, and the temperature is raised to 85 ° C. and heated for 2.0 hours to carry out the polymerization reaction. went.
Then, the reflux tube of the reaction vessel was replaced with a cooling tube, and the slurry was heated to 100 ° C. to carry out distillation for 6 hours to distill off the unreacted polymerizable monomer to obtain a toner mother particle dispersion. ..

(有機ケイ素化合物の重合)
撹拌機、温度計を備えた反応容器に、イオン交換水60.0部を秤量し、10質量%の塩酸を用いてpHを4.0に調整した。これを撹拌しながら加熱し、温度を40℃にした。その後、有機ケイ素化合物であるメチルトリエトキシシラン40.0部を添加して2時間以上撹拌して加水分解を行った。加水分解の終点は目視にて油水が分離せず1層になったことで確認を行い、冷却して有機ケイ素化合物の加水分解液を得た。
上記で得られたトナー母粒子分散液の温度を55℃に冷却したのち、有機ケイ素化合物の加水分解液を25.0部添加して有機ケイ素化合物の重合を開始した。そのまま15分保持した後に、3.0%炭酸水素ナトリウム水溶液で、pHを5.5に調整した。55℃で撹拌を継続したまま、60分間保持したのち、3.0%炭酸水素ナトリウム水溶液を用いてpHを9.5に調整し、更に240分保持してトナー粒子分散液を得た。
(Polymerization of organosilicon compounds)
60.0 parts of ion-exchanged water was weighed in a reaction vessel equipped with a stirrer and a thermometer, and the pH was adjusted to 4.0 with 10% by mass hydrochloric acid. This was heated with stirring to bring the temperature to 40 ° C. Then, 40.0 parts of methyltriethoxysilane, which is an organosilicon compound, was added and stirred for 2 hours or more for hydrolysis. The end point of the hydrolysis was visually confirmed that the oil and water did not separate and became one layer, and the mixture was cooled to obtain a hydrolyzed solution of an organosilicon compound.
After cooling the temperature of the toner mother particle dispersion obtained above to 55 ° C., 25.0 parts of a hydrolyzate of the organosilicon compound was added to start the polymerization of the organosilicon compound. After holding for 15 minutes as it was, the pH was adjusted to 5.5 with a 3.0% aqueous sodium hydrogen carbonate solution. After holding for 60 minutes while continuing stirring at 55 ° C., the pH was adjusted to 9.5 with a 3.0% aqueous sodium hydrogen carbonate solution, and the mixture was further held for 240 minutes to obtain a toner particle dispersion.

(洗浄、乾燥工程)
重合工程終了後、トナー粒子分散液を冷却し、トナー粒子分散液に塩酸を加えpH=1.5以下に調整して1時間撹拌放置してから加圧ろ過器で固液分離し、トナーケーキを得た。これをイオン交換水でリスラリーして再び分散液とした後に、前述のろ過器で固液分離してトナーケーキを得た。
得られたトナーケーキを40℃の恒温槽にて72時間かけて乾燥・分級を行い、トナー粒子1を得た。表7にトナー粒子1の製造の条件を示す。
(Washing and drying process)
After the polymerization step is completed, the toner particle dispersion is cooled, hydrochloric acid is added to the toner particle dispersion to adjust the pH to 1.5 or less, the mixture is left to stir for 1 hour, and then solid-liquid separated with a pressure filter to separate the toner cake. Got This was reslurried with ion-exchanged water to form a dispersion liquid again, and then solid-liquid separated with the above-mentioned filter to obtain a toner cake.
The obtained toner cake was dried and classified in a constant temperature bath at 40 ° C. for 72 hours to obtain toner particles 1. Table 7 shows the conditions for producing the toner particles 1.

[トナー粒子2〜8の製造方法]
表7に示す条件に変更した以外は、トナー粒子1と同様にしてトナー粒子2〜8を得た。
[Manufacturing method of toner particles 2 to 8]
Toner particles 2 to 8 were obtained in the same manner as the toner particles 1 except that the conditions shown in Table 7 were changed.

[比較用トナー粒子(トナー粒子C1)の製造方法]
有機ケイ素化合物の重合に関して、下記に示すように変更した以外はトナー粒子1と同様にして、比較用トナー粒子であるトナー粒子C1を得た。
(有機ケイ素化合物の重合)
ポリビニルアルコール1.0部をエタノール/水=1:1(質量比)の混合溶液20部に溶解した混合溶媒をトナー母粒子分散液に分散させて、次いで、ケイ素化合物として3−(メタクリルオキシ)プロピルトリメトキシシラン20部を溶解させ、さらに5時間の攪拌を行って、トナー粒子内に3−(メタクリルオキシ)プロピルトリメトキシシランを膨潤させて内在させた。
次いで、温度を70℃にしたのち、3.0%炭酸水素ナトリウム水溶液でpHを9.5に調整した。10時間室温にて攪拌することによって、トナー粒子表面でゾルゲル反応を進行させて、トナー粒子C1を得た。
[Manufacturing method of comparative toner particles (toner particles C1)]
Toner particles C1 which are comparative toner particles were obtained in the same manner as the toner particles 1 except that the polymerization of the organosilicon compound was changed as shown below.
(Polymerization of organosilicon compounds)
A mixed solvent prepared by dissolving 1.0 part of polyvinyl alcohol in 20 parts of a mixed solution of ethanol / water = 1: 1 (mass ratio) was dispersed in a toner mother particle dispersion, and then 3- (methacryloxy) as a silicon compound. Twenty parts of propyltrimethoxysilane was dissolved, and the mixture was further stirred for 5 hours to swell and internalize 3- (methacryloxy) propyltrimethoxysilane in the toner particles.
Then, after the temperature was adjusted to 70 ° C., the pH was adjusted to 9.5 with a 3.0% aqueous sodium hydrogen carbonate solution. By stirring at room temperature for 10 hours, the sol-gel reaction was allowed to proceed on the surface of the toner particles to obtain toner particles C1.

[比較用トナー粒子(トナー粒子C2)の製造方法]
トナー粒子1の製造例で有機ケイ素化合物の重合を行わないことで、比較用トナー粒子であるトナー粒子C2を得た。
[Manufacturing method of comparative toner particles (toner particles C2)]
Toner particles C2, which are comparative toner particles, were obtained by not polymerizing the organosilicon compound in the production example of the toner particles 1.

トナー粒子1〜トナー粒子8、トナー粒子C1はそのままトナーT−1〜T−8、CT−1として評価に用いた。トナーCT−2及びトナーCT−3は比較用のトナー粒子C2を使用して以下のように製造し、トナーT−1と同様の方法で評価した。トナーの製造条件を表7に、トナーの物性を表8に示す。 The toner particles 1 to 8 and the toner particles C1 were used as they were as toners T-1 to T-8 and CT-1 for evaluation. The toner CT-2 and the toner CT-3 were manufactured as follows using the comparative toner particles C2, and evaluated in the same manner as the toner T-1. Table 7 shows the toner production conditions, and Table 8 shows the physical characteristics of the toner.

・トナーCT−2の作製
まず下記に示すように有機ケイ素微粒子Aを合成した。
反応容器にイオン交換水500gを仕込み、48%水酸化ナトリウム水溶液0.2gを添加して水溶液とした。この水溶液にメチルトリメトキシラン65g及びテトラエトキシラン50gを添加し、温度を13〜15℃に保ちながら1時間加水分解反応を行い、更に20%ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム水溶液2.5gを添加し、同温度で3時間加水分解反応を行った。約4時間でシラノール化合物を含有する透明な反応物を得た。
次いで、得られた反応物の温度を70℃に保持しながら5時間縮合反応を行って、有機ケイ素化合物からなる微粒子を含有する水性懸濁液を得た。この水性懸濁液をメンブランフィルターを通じてろ過し、通過液状部を遠心分離機に供して白色微粒子を分離した。分離した白色微粒子を水洗し、150℃で5時間、熱風乾燥を行って有機ケイ素微粒子Aを得た。
有機ケイ素微粒子Aについて走査型電子顕微鏡による観察を行ったところ、この有機ケイ素微粒子Aは中空半球状体であり、画像解析を行い半球の長径及び短径の個数平均粒子径(μm)を算出すると、長径180nm及び短径80nmであった。
比較用のトナー粒子10の100部に、有機ケイ素微粒子Aを3.0部添加し、ヘンシェルミキサーにて攪拌翼の周速20m/sで混合し、そののち平均粒子径12nmのヘキサメチルジシラザン処理された疎水性シリカ1.5部をヘンシェルミキサーにて攪拌翼の周速20m/sで混合し、比較用のトナーCT−2を作製した。
-Preparation of toner CT-2 First, organosilicon fine particles A were synthesized as shown below.
500 g of ion-exchanged water was charged into the reaction vessel, and 0.2 g of a 48% sodium hydroxide aqueous solution was added to prepare an aqueous solution. To this aqueous solution, 65 g of methyltrimethoxylane and 50 g of tetraethoxylane were added, a hydrolysis reaction was carried out for 1 hour while keeping the temperature at 13 to 15 ° C., and 2.5 g of a 20% sodium dodecylbenzene sulfonate aqueous solution was further added. The hydrolysis reaction was carried out at the same temperature for 3 hours. A transparent reaction containing a silanol compound was obtained in about 4 hours.
Next, a condensation reaction was carried out for 5 hours while maintaining the temperature of the obtained reaction product at 70 ° C. to obtain an aqueous suspension containing fine particles composed of an organosilicon compound. This aqueous suspension was filtered through a membrane filter, and the passing liquid portion was subjected to a centrifuge to separate white fine particles. The separated white fine particles were washed with water and dried with hot air at 150 ° C. for 5 hours to obtain organosilicon fine particles A.
When the organic silicon fine particles A were observed with a scanning electron microscope, the organic silicon fine particles A were hollow hemispheres, and image analysis was performed to calculate the number average particle diameter (μm) of the major and minor diameters of the hemisphere. The major axis was 180 nm and the minor axis was 80 nm.
3.0 parts of organosilicon fine particles A were added to 100 parts of the toner particles 10 for comparison, mixed with a Henschel mixer at a peripheral speed of 20 m / s of the stirring blade, and then hexamethyldisilazane having an average particle diameter of 12 nm. 1.5 parts of the treated hydrophobic silica was mixed with a Henschel mixer at a peripheral speed of 20 m / s of the stirring blade to prepare a toner CT-2 for comparison.

・トナーCT−3の作製
比較用のトナーCT−2の作製で有機ケイ素微粒子Aを用いたところを疎水性ゾルゲルシリカ(日本アエロジル社製:個数平均径80nm)を用い、ヘンシェルミキサー撹拌翼の周速20m/sを40m/sにした以外はトナーCT−2と同様にしてトナーCT−3を作製した。
-Preparation of toner CT-3 In the preparation of toner CT-2 for comparison, hydrophobic sol-gel silica (manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd .: number average diameter 80 nm) was used instead of organic silicon fine particles A, and the circumference of the Henschel mixer stirring blade was used. Toner CT-3 was produced in the same manner as toner CT-2 except that the speed was changed from 20 m / s to 40 m / s.

トナーT−1からトナーT−8、トナーCT−1からトナーCT−3までのトナーの製造条件を表7に、トナーの物性を表8に示す。 Table 7 shows the manufacturing conditions of the toner from the toner T-1 to the toner T-8, and the toners from the toner CT-1 to the toner CT-3, and Table 8 shows the physical properties of the toner.

Figure 2021113853
Figure 2021113853

Figure 2021113853
Figure 2021113853

<実施例1>
レーザープリンター(商品名:LBP712Ci、キヤノン社製)用のシアントナープロセスカートリッジ(商品名:トナーカートリッジ040H(シアン)、キヤノン社製)のトナーを抜き取り、エアブローして内部を清掃した。次にトナーを抜き取り清掃したトナー容器に、実施例1で使用するトナーT−1を140g充填した。さらに前記プロセスカートリッジからトナー供給ローラを取り外して、代わりに実施例1のトナー供給ローラA−1を装填して実施例1で使用するプロセスカートリッジを得た。
<Example 1>
The toner of a cyan toner process cartridge (trade name: toner cartridge 040H (cyan), manufactured by Canon Inc.) for a laser printer (trade name: LBP712Ci, manufactured by Canon Inc.) was extracted, and the inside was cleaned by air blowing. Next, the toner container from which the toner was removed and cleaned was filled with 140 g of the toner T-1 used in Example 1. Further, the toner supply roller was removed from the process cartridge, and the toner supply roller A-1 of Example 1 was loaded instead to obtain the process cartridge used in Example 1.

[現像装置としての性能評価]
現像装置の性能評価として、温度30℃、相対湿度80%の環境下における長時間稼働前後の画像カブリを評価した。長時間稼働によりトナー供給ローラとトナーとの連れ回り性が低下し、トナーの帯電量がばらつく。トナーの帯電量がばらつくと、帯電量の低すぎるトナーが生じ、画像上のカブリが増加する。
そして、本実施例1で使用するプロセスカートリッジを前記レーザープリンターに組み込み、温度32℃、相対湿度80%の環境中で1日放置してなじませた後、ベタ画像を1枚と、続いてベタ白評価画像を1枚出力し、ベタ白画像の出力中にプリンターを停止した。この時、感光体上に付着したトナーをテープ(商品名:CT18、ニチバン社製)ではがし取り、反射濃度計(商品名:TC−6DS/A、東京電色社製)にて反射率を測定した。テープの反射率を基準としたときの反射率の低下量(%)を測定し、これをカブリ値とした。
次に、シアン色で印字率0.5%の画像を80000枚連続して耐久印字テストとして出力した。その後、再度ベタ画像を1枚と、続いてベタ白評価画像を1枚出力し、再びベタ白画像の出力中にプリンターを停止した。そして再度感光体上のカブリ値を測定し、耐久後のカブリ値とした。
[Performance evaluation as a developing device]
As a performance evaluation of the developing apparatus, image fog before and after long-term operation in an environment of a temperature of 30 ° C. and a relative humidity of 80% was evaluated. Due to long-term operation, the ability of the toner supply roller to move with the toner decreases, and the amount of charge in the toner varies. If the amount of charge of the toner varies, the amount of charge of the toner is too low, and the fog on the image increases.
Then, the process cartridge used in the first embodiment is incorporated into the laser printer, left to stand in an environment of a temperature of 32 ° C. and a relative humidity of 80% for one day to be familiarized, and then one solid image is formed, followed by a solid image. One white evaluation image was output, and the printer was stopped while the solid white image was being output. At this time, the toner adhering to the photoconductor was peeled off with a tape (trade name: CT18, manufactured by Nichiban Co., Ltd.), and the reflectance was removed with a reflection densitometer (trade name: TC-6DS / A, manufactured by Tokyo Denshoku Co., Ltd.). Was measured. The amount of decrease in reflectance (%) when the reflectance of the tape was used as a reference was measured, and this was used as the fog value.
Next, 80,000 images in cyan color with a printing rate of 0.5% were continuously output as a durable printing test. After that, one solid image was output again, and then one solid white evaluation image was output, and the printer was stopped while the solid white image was being output again. Then, the fog value on the photoconductor was measured again and used as the fog value after durability.

<実施例2〜54,比較例1,2>
表9、10に示すトナー供給ローラを用いた以外は実施例1と同様の操作をして、実施例2〜54、比較例1と2に関して、現像装置としての評価を行った。結果を表9、10に示す。
<Examples 2-54, Comparative Examples 1 and 2>
The same operations as in Example 1 were performed except that the toner supply rollers shown in Tables 9 and 10 were used, and Examples 2 to 54 and Comparative Examples 1 and 2 were evaluated as developing devices. The results are shown in Tables 9 and 10.

Figure 2021113853
Figure 2021113853

Figure 2021113853
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<実施例55〜68、比較例3〜8>
トナー供給ローラA−15と、トナー供給ローラA−9を使い、表11に示すようにトナーT−2〜T−8、CT−1〜CT−3を使用した以外は実施例1と同様にして、実施例55〜68、比較例3〜8の評価を行った。
結果を表11に示す。
<Examples 55 to 68, Comparative Examples 3 to 8>
The same as in Example 1 except that the toner supply rollers A-15 and the toner supply rollers A-9 are used and the toners T-2 to T-8 and CT-1 to CT-3 are used as shown in Table 11. Then, Examples 55 to 68 and Comparative Examples 3 to 8 were evaluated.
The results are shown in Table 11.

Figure 2021113853
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表9、10より、トナー母粒子の表面に有機ケイ素重合体を有するトナー粒子を用いることで、長寿命カートリッジにおいても画像上のかぶりを良化することができることがわかった。
また、表9、10には各構造のイオンを固定したトナー供給ローラを使用した場合の耐久によるカブリの増加を記したが、イオンが固定されていると通電劣化が抑制され、耐久によるカブリの増加が抑制されていることがわかった。
From Tables 9 and 10, it was found that by using the toner particles having an organosilicon polymer on the surface of the toner mother particles, the fog on the image can be improved even in the long-life cartridge.
Tables 9 and 10 show the increase in fog due to durability when a toner supply roller with fixed ions of each structure is used. However, when the ions are fixed, deterioration of energization is suppressed and fog due to durability is suppressed. It was found that the increase was suppressed.

表11には様々なトナーとカチオン基を固定した架橋ウレタン樹脂の導電層を有するトナー供給ローラとを使用した場合の耐久によるカブリの増加を記した。個数平均粒径が4.0μm以上10.0μm以下であるトナーに所定の凸部が存在すると、耐久によるかぶりの増加が抑制されていることがわかった。すなわち、凸部となる有機ケイ素重合体の固着率が80%以上で、Lに対する、該凸部の幅wの総和Σwの割合(Σw/L)が、0.30以上0.95以下である、凸部を有するトナーを用いることにより、耐久によるカブリの増加が抑制されることがわかった。 Table 11 shows the increase in fog due to durability when various toners and a toner supply roller having a conductive layer of a crosslinked urethane resin on which a cationic group is fixed are used. It was found that when a predetermined convex portion was present in the toner having a number average particle diameter of 4.0 μm or more and 10.0 μm or less, the increase in fog due to durability was suppressed. That is, the fixation rate of the organosilicon polymer to be the convex portion is 80% or more, and the ratio (Σw / L) of the total width w of the convex portion to L is 0.30 or more and 0.95 or less. It was found that the use of a toner having a convex portion suppresses the increase in fog due to durability.

1 トナー供給ローラ
2 軸体
3 架橋ウレタン樹脂層
10 現像装置
11 トナー
12 トナー担持体ローラ
13 現像ブレード
14 トナー容器
20 プロセスカートリッジ
21 感光体(電子写真感光体)
42 トナー母粒子
43 トナー母粒子表面
44 凸部
w 凸部の幅
D 凸部の径
H 凸部の高さ
1 Toner supply roller 2 Shaft 3 Cross-linked urethane resin layer 10 Developer 11 Toner 12 Toner carrier roller 13 Develop blade 14 Toner container 20 Process cartridge 21 Photoreceptor (electrophotographic photosensitive member)
42 Toner mother particle 43 Toner mother particle surface 44 Convex part w Convex part width D Convex part diameter H Convex part height

Claims (10)

トナーとトナー供給ローラを有する現像装置であり、
該トナー供給ローラが、
軸体と、該軸体の外周の架橋ウレタン樹脂を含む導電層を有し、
該架橋ウレタン樹脂は、イソシアネート基と反応する反応性官能基を有するイオン導電剤と、ポリオールと、イソシアネート基を有する化合物と、の反応物であり、
該トナーは、個数平均粒径が4.0μm以上10.0μm以下であり、トナー母粒子及び該トナー母粒子の表面に有機ケイ素重合体を有するトナー粒子を含み、
該有機ケイ素重合体は、下記式(1)で表される構造を有し、
R−SiO3/2 (1)
(Rは炭素数1以上6以下のアルキル基、またはフェニル基を示す。)
該有機ケイ素重合体は、該トナー粒子の外表面に凸部を構成し、
該有機ケイ素重合体の該トナー母粒子への固着率が80%以上であり、
走査型電子顕微鏡(STEM)によって得た該トナー粒子の断面画像について、該トナー母粒子の輪郭線を直線に展開して該断面画像の展開画像を得たとき、該展開画像において、該直線の長さをLとし、該直線上における、該凸部と該トナー母粒子との境界を構成している線分の長さを幅wとしたとき、該Lに対する、該幅wの総和Σwの割合(Σw/L)が、0.30以上0.95以下である、
ことを特徴とする電子写真用現像装置。
A developing device that has toner and toner supply rollers.
The toner supply roller
It has a shaft body and a conductive layer containing a crosslinked urethane resin on the outer periphery of the shaft body.
The crosslinked urethane resin is a reaction product of an ionic conductive agent having a reactive functional group that reacts with an isocyanate group, a polyol, and a compound having an isocyanate group.
The toner has a number average particle diameter of 4.0 μm or more and 10.0 μm or less, and contains toner mother particles and toner particles having an organosilicon polymer on the surface of the toner mother particles.
The organosilicon polymer has a structure represented by the following formula (1) and has a structure represented by the following formula (1).
R-SiO 3/2 (1)
(R indicates an alkyl group having 1 or more and 6 or less carbon atoms, or a phenyl group.)
The organosilicon polymer forms a convex portion on the outer surface of the toner particles, and forms a convex portion.
The adhesion rate of the organosilicon polymer to the toner matrix particles is 80% or more.
With respect to the cross-sectional image of the toner particles obtained by a scanning electron microscope (STEM), when the contour line of the toner mother particles is developed into a straight line to obtain a developed image of the cross-sectional image, the developed image shows the straight line. When the length is L and the length of the line segment forming the boundary between the convex portion and the toner mother particle on the straight line is the width w, the sum of the width w with respect to the L is Σw. The ratio (Σw / L) is 0.30 or more and 0.95 or less.
An electrophotographic developing device characterized by this.
前記架橋ウレタン樹脂は、前記反応物のポリウレタンと、アニオンと、を含み、
該ポリウレタンは、下記構造式(1)〜(6)から選択される少なくとも1つのカチオン性の構造を分子内に有する樹脂であることを特徴とする電子写真用現像装置:
Figure 2021113853
[構造式(1)中、R1は、水素原子、または炭素数1〜4の炭化水素基を表す。Z1〜Z3は、各々独立に構造式(Z101)〜(Z103)で示される構造からなる群より選択されるいずれかの構造または炭素数1〜4の炭化水素基を表し、Z1〜Z3の少なくとも1つは、構造式(Z101)〜(Z103)で示される構造からなる群より選択されるいずれかの構造である。];
Figure 2021113853
[構造式(2)中、R2およびR3は、各々独立に、構造式(2)中の2つの窒素原子と共に含窒素複素芳香族5員環を形成するのに必要な炭化水素基または単結合を表し、Z4およびZ5は、各々独立に構造式(Z101)〜(Z103)で示される構造からなる群より選択されるいずれかの構造、水素原子または炭素数1〜4の炭化水素基を表し、Z6は、構造式(Z101)〜(Z103)で示される構造からなる群より選択されるいずれかの構造、または炭素数1〜4の炭化水素基を表し、Z4〜Z6の少なくとも1つは、構造式(Z101)〜(Z103)で示される構造からなる群より選択されるいずれかの構造であり、d1は0または1の整数を表す。];
Figure 2021113853
[構造式(3)中、R4およびR5は、各々独立に、構造式(3)中の2つの窒素原子と共に含窒素複素芳香族6員環を形成するのに必要な炭化水素基または単結合を表し、Z7は、構造式(Z101)〜(Z103)で示される構造からなる群より選択されるいずれかの構造、水素原子または炭素数1〜4の炭化水素基を表し、およびZ8は、構造式(Z101)〜(Z103)で示される構造からなる群より選択されるいずれかの構造、または炭素数1〜4の炭化水素基を表し、Z7およびZ8の少なくとも1つは、構造式(Z101)〜(Z103)で示される構造からなる群より選択されるいずれかの構造であり、d2は0〜2の整数を表し、d2が2であるとき、Z8はそれぞれ同一であっても異なっていてもよい];
Figure 2021113853
[構造式(4)中、R6およびR7は、各々独立に構造式(4)中の2つの窒素原子と共に含窒素複素脂環式基を形成するのに必要な炭化水素基または単結合を表し、Z9〜Z11は、各々独立に構造式(Z101)〜(Z103)で示される構造からなる群からなる群より選択されるいずれかの構造、水素原子または炭素数1〜4の炭化水素基を表し、Z12は、構造式(Z101)〜(Z103)で示される構造からなる群より選択されるいずれかの構造、または炭素数1〜4の炭化水素基を表し、Z9〜Z12の少なくとも1つは、構造式(Z101)〜(Z103)で示される構造からなる群より選択されるいずれかの構造であり、d3は0〜2の整数を表し、d3が2であるとき、Z12はそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。];
Figure 2021113853
[構造式(5)中、R8は、結合する窒素原子と共に含窒素芳香族環を形成するのに必要な炭化水素基を表し、Z13は、構造式(Z101)〜(Z103)で示される構造からなる群より選択されるいずれかの構造、水素原子または炭素数1〜4の炭化水素基を表し、Z14は、構造式(Z101)〜(Z103)で示される構造からなる群より選択されるいずれかの構造、または炭素数1〜4の炭化水素基を表し、Z13およびZ14の少なくとも1つは、構造式(Z101)〜(Z103)で示される構造からなる群より選択されるいずれかの構造であり、d4は0または1の整数を表す。];
Figure 2021113853
[構造式(6)中、R9は、結合する窒素原子と共に含窒素脂環式基を形成するのに必要な炭化水素基を表し、Z15およびZ16は、各々独立に構造式(Z101)〜(Z103)で示される構造からなる群より選択されるいずれかの構造、水素原子または炭素数1〜4の炭化水素基を表し、Z17は、構造式(Z101)〜(Z103)で示される構造からなる群より選択されるいずれかの構造、または炭素数1〜4の炭化水素基を表し、Z15〜Z17の少なくとも1つは、構造式(Z101)〜(Z103)で示される構造からなる群より選択されるいずれかの構造であり、d5は0または1の整数を表す。];
Figure 2021113853
[R101、R102、およびR103は、各々独立に直鎖または分岐を有する2価の炭化水素基を表す。記号「*」は、構造式(1)中の窒素原子との結合部または構造式(2)〜(6)中の含窒素複素環中の窒素原子若しくは含窒素複素環中の炭素原子との結合部を表し、記号「**」は、前記カチオン構造を有する樹脂を構成するポリマー鎖中の炭素原子との結合部を表す。]
The crosslinked urethane resin contains a polyurethane of the reaction product and an anion.
The polyurethane is a resin having at least one cationic structure selected from the following structural formulas (1) to (6) in the molecule.
Figure 2021113853
[In the structural formula (1), R1 represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms. Z1 to Z3 represent any structure or hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms independently selected from the group consisting of the structures represented by the structural formulas (Z101) to (Z103), and at least Z1 to Z3. One is any structure selected from the group consisting of the structures represented by the structural formulas (Z101) to (Z103). ];
Figure 2021113853
[In structural formula (2), R2 and R3 are each independently a hydrocarbon group or a single bond required to form a nitrogen-containing heteroaromatic 5-membered ring with two nitrogen atoms in structural formula (2). Represents Z4 and Z5, respectively, which represent any structure, hydrogen atom or hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms, which is independently selected from the group consisting of the structures represented by the structural formulas (Z101) to (Z103). , Z6 represent any structure selected from the group consisting of the structures represented by the structural formulas (Z101) to (Z103), or a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms, and at least one of Z4 to Z6 is. , Which structure is selected from the group consisting of the structures represented by the structural formulas (Z101) to (Z103), and d1 represents an integer of 0 or 1. ];
Figure 2021113853
[In Structural Formula (3), R4 and R5 are each independently a hydrocarbon group or single bond required to form a nitrogen-containing heteroaromatic 6-membered ring with the two nitrogen atoms in Structural Formula (3). Represents Z7, any structure selected from the group consisting of the structures represented by the structural formulas (Z101) to (Z103), a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms, and Z8 represents. Represents any structure selected from the group consisting of the structures represented by the structural formulas (Z101) to (Z103), or a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms, and at least one of Z7 and Z8 is the structural formula (Z7). It is any structure selected from the group consisting of the structures represented by Z101) to (Z103), d2 represents an integer of 0 to 2, and when d2 is 2, Z8 is different even if they are the same. May be];
Figure 2021113853
[In structural formula (4), R6 and R7 each independently represent a hydrocarbon group or a single bond required to form a nitrogen-containing heterolipocyclic group with two nitrogen atoms in structural formula (4). , Z9 to Z11 each independently have any structure, hydrogen atom or hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms selected from the group consisting of the structures represented by the structural formulas (Z101) to (Z103). Represented, Z12 represents any structure selected from the group consisting of the structures represented by the structural formulas (Z101) to (Z103), or a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms, and at least one of Z9 to Z12. Is any structure selected from the group consisting of the structures represented by the structural formulas (Z101) to (Z103), d3 represents an integer of 0 to 2, and when d3 is 2, Z12 is the same. It may be different. ];
Figure 2021113853
[In the structural formula (5), R8 represents a hydrocarbon group required to form a nitrogen-containing aromatic ring together with the bonding nitrogen atom, and Z13 is a structure represented by the structural formulas (Z101) to (Z103). Represents any structure selected from the group consisting of hydrogen atoms or hydrocarbon groups having 1 to 4 carbon atoms, and Z14 is selected from the group consisting of the structures represented by the structural formulas (Z101) to (Z103). Any structure, or any one selected from the group consisting of structures represented by structural formulas (Z101) to (Z103), representing a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms and at least one of Z13 and Z14. It is a structure, and d4 represents an integer of 0 or 1. ];
Figure 2021113853
[In structural formula (6), R9 represents a hydrocarbon group required to form a nitrogen-containing alicyclic group together with a bonding nitrogen atom, and Z15 and Z16 are structural formulas (Z101) to (Z101) to (Z101) to (Z10). Represents any structure selected from the group consisting of the structures represented by Z103), a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms, and Z17 is derived from the structures represented by the structural formulas (Z101) to (Z103). Represents any structure selected from the group, or a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms, and at least one of Z15 to Z17 is from the group consisting of the structures represented by the structural formulas (Z101) to (Z103). Any structure of choice, where d5 represents an integer of 0 or 1. ];
Figure 2021113853
[R101, R102, and R103 represent divalent hydrocarbon groups each independently having a straight chain or a branch. The symbol "*" is a bond with a nitrogen atom in the structural formula (1) or a nitrogen atom in the nitrogen-containing heterocycle in the structural formulas (2) to (6) or a carbon atom in the nitrogen-containing heterocycle. The symbol "**" represents a bonding portion, and the symbol "**" represents a bonding portion with a carbon atom in the polymer chain constituting the resin having the cationic structure. ]
前記アニオンは、フルオロアルキルスルホニルイミドアニオン、フルオロスルホニルイミドアニオン、フルオロアルキルスルホネートアニオン、フルオロスルホネートアニオン、フルオロアルキルカルボン酸アニオン、フルオロアルキルメチドアニオン、フルオロホウ酸アニオン、フルオロリン酸アニオン、ジシアナミドアニオンおよびチオシアネートアニオンからなる群より選択される少なくとも1つである、請求項2に記載の電子写真用現像装置。 The anions include fluoroalkylsulfonylimide anion, fluorosulfonylimide anion, fluoroalkylsulfonate anion, fluorosulfonate anion, fluoroalkylcarboxylic acid anion, fluoroalkylmethide anion, fluoroborate anion, fluorophosphate anion, disianamide anion and thiocyanate. The electrophotographic developer according to claim 2, which is at least one selected from the group consisting of anions. 前記カチオン性の構造が、下記構造式(10)で示される構造である、請求項2または3に記載の電子写真用現像装置:
Figure 2021113853
[構造式(10)中、Z4、Z5、Z6、およびd1は、前記構造式(2)と同様の意味を示す]。
The electrophotographic developer according to claim 2 or 3, wherein the cationic structure is a structure represented by the following structural formula (10).
Figure 2021113853
[In the structural formula (10), Z4, Z5, Z6, and d1 have the same meanings as the structural formula (2)].
前記カチオン性の構造が、下記構造式(11)で示される構造である、請求項2または3に記載の電子写真用現像装置:
Figure 2021113853
[構造式(11)中、Z9、Z10、Z11、Z12、およびd3は、前記構造式(4)と同様の意味を示す。]。
The electrophotographic developer according to claim 2 or 3, wherein the cationic structure is a structure represented by the following structural formula (11).
Figure 2021113853
[In the structural formula (11), Z9, Z10, Z11, Z12, and d3 have the same meanings as the structural formula (4). ].
前記カチオン性の構造が、下記構造式(12)で示される構造である、請求項2または3に記載の電子写真用現像装置:
Figure 2021113853
[構造式(12)中、Z13、Z14、およびd4は、前記構造式(5)と同様の意味を示す。]。
The electrophotographic developer according to claim 2 or 3, wherein the cationic structure is a structure represented by the following structural formula (12).
Figure 2021113853
[In the structural formula (12), Z13, Z14, and d4 have the same meanings as the structural formula (5). ].
前記カチオン性の構造が、下記構造式(13)で示される構造である、請求項2または3に記載の電子写真用現像装置:
Figure 2021113853
[構造式(13)中、Z15、Z16、Z17、およびd5は、前記構造式(6)と同様の意味を示す。]。
The electrophotographic developer according to claim 2 or 3, wherein the cationic structure is a structure represented by the following structural formula (13).
Figure 2021113853
[In the structural formula (13), Z15, Z16, Z17, and d5 have the same meanings as the structural formula (6). ].
前記展開画像において、前記凸部の幅wの法線方向において前記凸部の最大長を凸部の径Dとし、前記径Dを形成する線分における前記凸部の頂点から前記直線までの長さを凸部の高さHとしたとき、
前記凸部は、該高さHが、40nm以上300nm以下である「特定高さ凸部」を含み、
該特定高さ凸部のうち、前記幅wに対する前記径Dの比(D/w)が、0.33以上0.80以下である特定高さ凸部の個数割合P(D/w)が、50個数%以上である請求項1〜7のいずれか一項に記載の電子写真用現像装置。
In the developed image, the maximum length of the convex portion in the normal direction of the width w of the convex portion is defined as the diameter D of the convex portion, and the length from the apex of the convex portion to the straight line in the line segment forming the diameter D. When the height of the convex part is H,
The convex portion includes a "specific height convex portion" having a height H of 40 nm or more and 300 nm or less.
Among the specific height convex portions, the ratio (D / w) of the number ratio P (D / w) of the specific height convex portions in which the ratio (D / w) of the diameter D to the width w is 0.33 or more and 0.80 or less is The electrophotographic developing apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein the number is 50% or more.
電子写真画像形成装置の本体に着脱可能に構成されているプロセスカートリッジであって、請求項1〜8のいずれか一項に記載の電子写真用現像装置を具備することを特徴とするプロセスカートリッジ。 A process cartridge that is detachably configured on the main body of the electrophotographic image forming apparatus and includes the electrophotographic developing apparatus according to any one of claims 1 to 8. 請求項1〜8のいずれか一項に記載の電子写真用現像装置を具備することを特徴とする電子写真画像形成装置。 An electrophotographic image forming apparatus comprising the electrophotographic developing apparatus according to any one of claims 1 to 8.
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