JP6358228B2 - 静電潜像現像用トナー - Google Patents
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Description
(トナーの基本構成)
静電潜像現像用トナーが、トナーコア及びシェル層を備えるトナー粒子を、複数含む。シェル層は、個数平均粒子径60nm以上100nm以下の第1樹脂粒子と、個数平均粒子径10nm以上50nm以下の第2樹脂粒子とを含む。第1樹脂粒子の個数平均粒子径から第2樹脂粒子の個数平均粒子径を引いた粒子径差(以下、第1−第2粒子径差と記載する)は+20nm以上+50nm以下である。第1樹脂粒子は電荷制御剤を含有する。第1樹脂粒子の軟化点(Tm)は第2樹脂粒子の軟化点(Tm)よりも高い。第1樹脂粒子の質量(以下、第1樹脂量MAと記載する)と第2樹脂粒子の質量(以下、第2樹脂量MBと記載する)との合計に対する第1樹脂量MAの比率(以下、第1樹脂比率R1と記載する)は0.7以上0.9以下である。なお、第1−第2粒子径差が正の値であることは、第1樹脂粒子の個数平均粒子径が第2樹脂粒子の個数平均粒子径よりも大きいことを示す。また、第1樹脂比率R1は、式「R1=MA/(MA+MB)」で表される。
トナー粒子(特に、トナーコア及びシェル層)を構成する熱可塑性樹脂としては、例えば、スチレン系樹脂、アクリル酸系樹脂(より具体的には、アクリル酸エステル重合体又はメタクリル酸エステル重合体等)、オレフィン系樹脂(より具体的には、ポリエチレン樹脂又はポリプロピレン樹脂等)、ビニル樹脂(より具体的には、塩化ビニル樹脂、ポリビニルアルコール、ビニルエーテル樹脂、又はN−ビニル樹脂等)、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、又はウレタン樹脂を好適に使用できる。また、上記樹脂のいずれかの繰返し単位と同一のモノマーに由来する繰返し単位を1種以上含む共重合体(より具体的には、スチレン−アクリル酸系樹脂又はスチレン−ブタジエン系樹脂等)も、トナー粒子を構成する熱可塑性樹脂として好適に使用できる。
(結着樹脂)
トナーコアでは、一般的に、成分の大部分(例えば、85質量%以上)を結着樹脂が占める。このため、結着樹脂の性質がトナーコア全体の性質に大きな影響を与えると考えられる。結着樹脂として複数種の樹脂を組み合わせて使用することで、結着樹脂の性質(より具体的には、水酸基価、酸価、Tg、又はTm等)を調整することができる。例えば、結着樹脂がエステル基、水酸基、エーテル基、酸基、又はメチル基を有する場合には、トナーコアはアニオン性になる傾向が強くなり、結着樹脂がアミノ基又はアミド基を有する場合には、トナーコアはカチオン性になる傾向が強くなる。結着樹脂が強いアニオン性を有するためには、結着樹脂の水酸基価及び酸価がそれぞれ10mgKOH/g以上であることが好ましい。
トナーコアは、着色剤を含有してもよい。着色剤としては、トナーの色に合わせて公知の顔料又は染料を用いることができる。トナーを用いて高画質の画像を形成するためには、着色剤の量が、結着樹脂100質量部に対して、1質量部以上20質量部以下であることが好ましい。
トナーコアは、離型剤を含有していてもよい。離型剤は、例えば、トナーの定着性又は耐オフセット性を向上させる目的で使用される。トナーコアのアニオン性を強めるためには、アニオン性を有するワックスを用いてトナーコアを作製することが好ましい。トナーの定着性又は耐オフセット性を向上させるためには、離型剤の量は、結着樹脂100質量部に対して、1質量部以上30質量部以下であることが好ましい。
トナーコアは、電荷制御剤を含有していてもよい。電荷制御剤は、例えば、トナーの帯電安定性又は帯電立ち上がり特性を向上させる目的で使用される。トナーの帯電立ち上がり特性は、短時間で所定の帯電レベルにトナーを帯電可能か否かの指標になる。
トナーコアは、磁性粉を含有してもよい。磁性粉の材料としては、例えば、強磁性金属(より具体的には、鉄、コバルト、又はニッケル等)もしくはその合金、強磁性金属酸化物(より具体的には、フェライト、マグネタイト、又は二酸化クロム等)、又は強磁性化処理(より具体的には、熱処理等)が施された材料を好適に使用できる。1種類の磁性粉を単独で使用してもよいし、複数種の磁性粉を併用してもよい。
本実施形態に係るトナーは、前述の基本構成を有する。シェル層は、第1樹脂粒子と第2樹脂粒子とを含む。
トナー母粒子の表面に、外添剤として無機粒子を付着させてもよい。外添剤は、例えばトナーの流動性又は取扱性を向上させるために使用される。トナーの流動性又は取扱性を向上させるためには、外添剤の量が、トナー母粒子100質量部に対して、0.5質量部以上10質量部以下であることが好ましい。また、トナーの流動性又は取扱性を向上させるためには、外添剤の粒子径は0.01μm以上1.0μm以下であることが好ましい。
以下、上記構成を有する本実施形態に係るトナーを製造する方法の一例について説明する。
好適なトナーコアを容易に得るためには、凝集法又は粉砕法によりトナーコアを製造することが好ましく、粉砕法によりトナーコアを製造することがより好ましい。
まず、水性媒体(例えば、イオン交換水)を準備する。シェル層形成時におけるトナーコア成分(特に、結着樹脂及び離型剤)の溶解又は溶出を抑制するためには、水性媒体中でシェル層を形成することが好ましい。水性媒体は、水を主成分とする媒体(より具体的には、純水、又は水と極性媒体との混合液等)である。水性媒体は溶媒として機能してもよい。水性媒体中に溶質が溶けていてもよい。水性媒体は分散媒として機能してもよい。水性媒体中に分散質が分散していてもよい。水性媒体中の極性媒体としては、例えば、アルコール(より具体的には、メタノール又はエタノール等)を使用できる。水性媒体の沸点は約100℃である。
得られたトナー母粒子を洗浄してもよい。トナー母粒子の洗浄方法としては、例えば、トナー母粒子を含む分散液を固液分離して、ウェットケーキ状のトナー母粒子を回収し、回収されたウェットケーキ状のトナー母粒子を水で洗浄する方法が好ましい。また、トナー母粒子の洗浄方法としては、トナー母粒子を含む分散液中のトナー母粒子を沈降させ、上澄み液を水と置換し、置換後にトナー母粒子を水に再分散させる方法が好ましい。
洗浄工程の後、トナー母粒子を乾燥してもよい。例えば、乾燥機(より具体的には、スプレードライヤー、流動層乾燥機、真空凍結乾燥器、又は減圧乾燥機等)を用いてトナー母粒子を乾燥することができる。乾燥中のトナー母粒子の凝集を抑制するためには、スプレードライヤーを用いてトナー母粒子を乾燥することが好ましい。スプレードライヤーを用いる場合には、例えば、外添剤が分散された分散液をトナー母粒子に噴霧することで、乾燥工程と後述の外添工程とを同時に行うことが可能になる。
必要に応じて、混合機(例えば、日本コークス工業株式会社製のFMミキサー又はUMミキサー)を用いてトナー母粒子と外添剤とを混合して、トナー母粒子の表面に外添剤を付着させてもよい。こうして、トナー粒子を多数含むトナーが得られる。
示差走査熱量計(セイコーインスツル株式会社製「DSC−6220」)を用いて、試料(例えば、樹脂)の吸熱曲線(縦軸:熱流(DSC信号)、横軸:温度)を求めた。続けて、得られた吸熱曲線から試料のTg(ガラス転移点)を読み取った。得られた吸熱曲線中の比熱の変化点(ベースラインの外挿線と立ち下がりラインの外挿線との交点)の温度が、試料のTg(ガラス転移点)に相当する。
高化式フローテスター(株式会社島津製作所製「CFT−500D」)に試料(例えば、樹脂)をセットし、ダイス細孔径1mm、プランジャー荷重20kg/cm2、昇温速度6℃/分の条件で、1cm3の試料を溶融流出させて、試料のS字カーブ(横軸:温度、縦軸:ストローク)を求めた。続けて、得られたS字カーブから試料のTmを読み取った。S字カーブにおいて、ストロークの最大値をS1とし、低温側のベースラインのストローク値をS2とすると、S字カーブ中のストロークの値が「(S1+S2)/2」となる温度が、試料のTm(軟化点)に相当する。
(トナーコアの作製)
ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物(詳しくは、ビスフェノールAを骨格にしてエチレンオキサイドを付加したアルコール)に、多官能基を有する酸(詳しくは、パラフタル酸及び無水トリメリット酸)を、酸化チタン(TiO2)触媒の存在下で反応させることにより、ポリエステル樹脂(トナーコアの結着樹脂)を合成した。得られたポリエステル樹脂に関して、水酸基価は20mgKOH/g、酸価は40mgKOH/g、Tmは100℃、Tgは48℃であった。
温度計(熱電対)、窒素導入管、攪拌装置、及びコンデンサー(熱交換器)を備えた容量2Lのフラスコ内に、溶剤(イソブタノール)250gと、メタクリル酸2−(ジエチルアミノ)エチル6gと、p−トルエンスルホン酸メチル6gとを入れた。続けて、窒素雰囲気中、温度80℃で、フラスコ内容物を1時間反応(4級化反応)させた。続けて、フラスコ内に窒素ガスを流しながら、スチレン155gと、アクリル酸ブチル75gと、所定量の過酸化物重合開始剤(t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート:アルケマ吉富株式会社製)とをさらにフラスコ内に加えた。この時(昇温前)の過酸化物重合開始剤の添加量は、表6及び表7の各々における項目「重合開始剤」の「昇温前(単位:g)」に示すとおりであった。例えば、分散液A−1の調製では、表6に示すように、過酸化物重合開始剤(t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート)をフラスコ内に14g添加した。
温度計(熱電対)、窒素導入管、攪拌装置、及びコンデンサー(熱交換器)を備えた容量2Lのフラスコ内に、溶剤(イソブタノール)250gを入れた。続けて、フラスコ内に窒素ガスを流しながら、スチレン155gと、アクリル酸ブチル75gと、所定量の過酸化物重合開始剤(t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート:アルケマ吉富株式会社製)とをさらにフラスコ内に加えた。この時(昇温前)の過酸化物重合開始剤の添加量は、表6及び表7の各々における項目「重合開始剤」の「昇温前(単位:g)」に示すとおりであった。例えば、分散液B−1の調製では、表6に示すように、過酸化物重合開始剤(t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート)をフラスコ内に14g添加した。
温度計(熱電対)、窒素導入管、攪拌装置、及びコンデンサー(熱交換器)を備えた容量2Lのフラスコ内に、溶剤(イソブタノール)250gと、メタクリル酸2−(ジエチルアミノ)エチル6gと、p−トルエンスルホン酸メチル6gとを入れた。続けて、窒素雰囲気中、温度80℃で、フラスコ内容物を1時間反応(4級化反応)させた。続けて、フラスコ内に窒素ガスを流しながら、アクリル酸ブチル230gと、過酸化物重合開始剤(t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート:アルケマ吉富株式会社製)12gとを、さらにフラスコ内に加えた。
温度計(熱電対)、窒素導入管、攪拌装置、及びコンデンサー(熱交換器)を備えた容量2Lのフラスコ内に、溶剤(イソブタノール)250gを入れた。続けて、フラスコ内に窒素ガスを流しながら、アクリル酸ブチル230gと、過酸化物重合開始剤(t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート:アルケマ吉富株式会社製)24gとをさらにフラスコ内に加えた。
ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物30モル部と、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物20モル部と、フマル酸44モル部と、トリメリット酸6モル部とを、反応容器に入れた。続けて、窒素雰囲気中、触媒(酸化ジブチル錫)の存在下で容器内容物を反応させて、数平均分子量(Mn)3000、質量平均分子量(Mw)8500、Mw/Mn(分子量分布)2.8、Tg(ガラス転移点)59℃、Tm(軟化点)103℃のポリエステル樹脂を得た。
温度計及び攪拌羽根を備えた容量1Lの3つ口フラスコを準備し、フラスコをウォーターバスにセットした。そして、フラスコ内にイオン交換水300mLを入れて、ウォーターバスを用いてフラスコ内の温度を30℃に保った。続けて、フラスコ内に塩酸を加えて、フラスコ内容物のpHを4に調整した。
上記のようにして得られたトナー母粒子の分散液を、ブフナー漏斗を用いてろ過(固液分離)して、ウェットケーキ状のトナー母粒子を得た。その後、得られたウェットケーキ状のトナー母粒子をイオン交換水に再分散させた。分散とろ過とを合計6回繰り返して、トナー母粒子を洗浄した。得られたトナー母粒子に関して、体積平均粒子径(MV)は6μm、離型剤含有量は5質量%であった。離型剤の量は、示差走査熱量計(セイコーインスツル株式会社製「DSC−6220」)を用いて測定した吸熱ピークから求めた。
続けて、洗浄されたトナー母粒子を、濃度50質量%のエタノール水溶液に分散させた。これにより、トナー母粒子のスラリーが得られた。続けて、連続式表面改質装置(フロイント産業株式会社製「コートマイザー(登録商標)」)を用いて、熱風温度45℃かつブロアー風量2m3/分の条件で、スラリー中のトナー母粒子を乾燥させた。また、乾燥時に、トナー母粒子100質量部に対して、第1外添剤(日本アエロジル株式会社製「AEROSIL(登録商標)REA200」:シリカ粒子)0.2質量部を含むエタノールを噴霧した。その結果、第1外添剤を備えるトナー母粒子(以下、第1外添トナー粒子と記載する)が得られた。
上記乾燥後、第1外添トナー粒子にさらなる外添を行った。詳しくは、FMミキサー(日本コークス工業株式会社製「FM−10C/I」)を用いて、第1外添トナー粒子100質量部と、第2外添剤(個数平均1次粒子径20nmのシリカ粒子(日本アエロジル株式会社製「AEROSIL90G」)の表面をシリコーンオイル及びアミノシランで処理した正帯電性シリカ粒子)0.4質量部とを5分間混合することにより、トナー母粒子の表面に第2外添剤(シリカ粒子)を付着させた。その後、得られたトナーを、300メッシュ(目開き48μm)の篩を用いて篩別した。その結果、多数のトナー粒子を含むトナー(トナーT−1〜T−78)が得られた。
各試料(トナーT−1〜T−78)の評価方法は、以下の通りである。
評価機として、レオメーター(株式会社アントンパール製「MCR−301」)を用いた。図3に、この評価機(レオメーター)の概要を示す。以下、図3を参照して、耐熱ストレス性の評価方法について説明する。
MnO換算で39.7モル%、MgO換算で9.9モル%、Fe2O3換算で49.6モル%、SrO換算で0.8モル%になるように各原材料を配合し、水を加え、湿式ボールミルで10時間かけて粉砕した後、混合した。続けて、得られた混合物を、乾燥した後、950℃で4時間保持した。
温度25℃かつ湿度50%RHの環境下、試料(トナー)0.5gと、上述のようにして調製した評価用キャリア10gとを、容量20mLのポリエチレン製容器に入れた。そして、ホソカワミクロン株式会社製のナウターミキサー(登録商標)を用いて、回転速度100rpmで容器内容物を所定の時間だけ混合して、評価用現像剤(2成分現像剤)を調製した。
上記評価用現像剤の調製における混合時間が、3分間、30分間、及び60分間である場合の各々について、得られた各評価用現像剤の帯電量(μC/g)を、Q/mメーター(トレック社製「210HS−2」)を用いて測定した。具体的には、得られた評価用現像剤をQ/mメーターの測定セルに投入し、投入された評価用現像剤のうちトナーのみをステンレス製の篩を介して10秒間吸引した。そして、式「吸引されたトナーの総電気量(単位:μC)/吸引されたトナーの量(単位:g)」に基づいて、各評価用現像剤における試料(トナー)の帯電量(単位:μC/g)を算出した。以下の基準に従い、試料(トナー)の帯電安定性を評価した。異なる混合時間(3分間、30分間、60分間)で調製された各評価用現像剤の帯電量のうち、最小帯電量と最大帯電量との差が、3μC/g以下であれば○(良い)と評価し、3μC/gを超えれば×(良くない)と評価した。
評価機として、定着器を備えるカラー複合機(京セラドキュメントソリューションズ株式会社製「TASKalfa5550ci」)を用いた。定着器の加熱ロールの表面材料は、膜厚30μm±10μm、面粗度(Ra:算術平均粗さ)5μmのPFA(テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)製チューブであった。前述の方法(ナウターミキサーの混合時間:30分間)で調製された評価用現像剤を評価機の現像器に投入し、試料(補給用トナー)を評価機のトナーコンテナに投入した。
×(良くない):最低定着温度が100℃を超えるか、又は定着可能範囲が80℃未満であった。
トナーT−1〜T−78の各々についての評価結果を、表8〜表10に示す。
11 トナーコア
12 シェル層
12a 第1樹脂粒子
12b 第2樹脂粒子
Claims (7)
- コアと、前記コアの表面を覆うシェル層とを備えるトナー粒子を、複数含む静電潜像現像用トナーであって、
前記シェル層は、個数平均粒子径60nm以上100nm以下の第1樹脂粒子と、個数平均粒子径10nm以上50nm以下の第2樹脂粒子とを含み、
前記第1樹脂粒子の個数平均粒子径から前記第2樹脂粒子の個数平均粒子径を引いた粒子径差は+20nm以上+50nm以下であり、
前記第1樹脂粒子は電荷制御剤を含有し、
前記第1樹脂粒子の軟化点は前記第2樹脂粒子の軟化点よりも高く、
前記第1樹脂粒子の質量と前記第2樹脂粒子の質量との合計に対する前記第1樹脂粒子の質量の比率は0.7以上0.9以下であり、
前記コアはポリエステル樹脂を含有し、前記第1樹脂粒子はスチレン−アクリル酸系樹脂を含有し、
前記スチレン−アクリル酸系樹脂は、(メタ)アクリロイル基含有4級アンモニウム化合物に由来する繰返し単位を有する、静電潜像現像用トナー。 - 前記第2樹脂粒子はスチレン−アクリル酸系樹脂を含有する、請求項1に記載の静電潜像現像用トナー。
- 前記コアの表面全域のうち、前記第1樹脂粒子及び前記第2樹脂粒子の少なくとも一方が覆う領域の面積割合は90%以上100%以下である、請求項1又は2に記載の静電潜像現像用トナー。
- 前記第1樹脂粒子の軟化点から前記第2樹脂粒子の軟化点を引いた温度差は+10℃以上である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の静電潜像現像用トナー。
- 前記第1樹脂粒子の軟化点は120℃以上130℃以下であり、前記第2樹脂粒子の軟化点は100℃以上110℃以下である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の静電潜像現像用トナー。
- 前記トナー粒子は、外添剤として無機粒子をさらに備える、請求項1〜5のいずれか一項に記載の静電潜像現像用トナー。
- コアと、前記コアの表面を覆うシェル層とを備えるトナー粒子を、複数含む静電潜像現像用トナーであって、
前記シェル層は、個数平均粒子径60nm以上100nm以下の第1樹脂粒子と、個数平均粒子径10nm以上50nm以下の第2樹脂粒子とを含み、
前記第1樹脂粒子の個数平均粒子径から前記第2樹脂粒子の個数平均粒子径を引いた粒子径差は+20nm以上+50nm以下であり、
前記第1樹脂粒子は電荷制御剤を含有し、
前記第1樹脂粒子の軟化点は前記第2樹脂粒子の軟化点よりも高く、
前記第1樹脂粒子の質量と前記第2樹脂粒子の質量との合計に対する前記第1樹脂粒子の質量の比率は0.7以上0.9以下であり、
前記第2樹脂粒子はポリエステル樹脂を含有する、静電潜像現像用トナー。
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