JP7130961B2 - 静電荷現像用トナー - Google Patents
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Description
トナー(静電荷現像用トナー)は、一成分現像剤であってもよいし、二成分現像剤であってもよい。一成分現像剤のトナーは、トナー粒子から構成される。また、二成分現像剤のトナーは、トナー粒子およびキャリア粒子から構成される。本実施の形態において、トナー粒子は、結着樹脂および離型剤を含むトナー母体粒子と、二酸化チタンを含む外添剤とを有する。
式(a):MO・Fe2O3
式(b):MFe2O4
結着樹脂は、非晶性樹脂および結晶性樹脂を含む。
離型剤(ワックス)の例には、炭化水素系ワックスおよびエステルワックスが含まれる。炭化水素系ワックスの例には、低分子量ポリエチレンワックス、低分子量ポリプロピレンワックス、フィッシャートロプシュワックス、マイクロクリスタリンワックスおよびパラフィンワックスが含まれる。また、上記エステルワックスの例には、カルナウバワックス、ペンタエリスリトールベヘン酸エステル、ベヘン酸ベヘニルおよびクエン酸ベヘニルが含まれる。
着色剤は、カラートナーの着色剤として使用される公知の無機または有機着色剤を使用できる。着色剤の例には、カーボンブラック、磁性体、顔料および染料が含まれる。着色剤は、1種類を単独で使用してもよいし、2種類以上を併用してもよい。
外添剤は、トナー粒子の流動性や帯電性などを制御する。本実施の形態では、一部のトナー母体粒子の表面には、外添剤としての二酸化チタンが付着している。
二成分現像剤は、トナー粒子とキャリア粒子とを適量混合することによって製造することができる。当該混合に用いられる混合装置の例には、ナウターミキサー、WコーンおよびV型混合機が含まれる。
式(c):C=L1/L2
トナーを製造する方法は、公知の方法により製造できる。トナーを製造する方法の例には、混練粉砕法、懸濁重合法、乳化凝集法、溶解懸濁法、ポリエステル伸長法、分散重合法が含まれる。ここでは、混練粉砕法によるトナーの製造方法について説明する。
混練処理に用いられる混練機は、二軸押出混練機、三本ロール、ラボブラストミルなどの一般の混練機を使用できる。また、混練処理の際に内添剤を添加してもよい。混練の際には加熱することが好ましく、加熱条件は、適宜設定できる。
粉砕処理に用いられる粉砕機は、ターボミルなどの機械式粉砕機、気流式粉砕機(ジェットミル)などを使用できる。また、粉砕処理前に、混練処理によってチップ状に冷却固化した混練物を粉砕機に投入できる大きさまでハンマーミルやフェザーミルなどにより粗粉砕処理してもよい。
式(d):CV値(%)=(個数粒度分布における標準偏差)/(個数粒度分布におけるメジアン径(D50v))×100
混練粉砕法によりトナーを得る場合、トナーの体積中位径は、粉砕条件(粉砕機の回転数、粉砕時間)、分級条件、下記の円形度制御工程における処理条件、後述の外添剤添加工程における処理条件(混合機の回転数、混合時間など)で制御できる。
混練粉砕法によりトナーを得る場合、トナーの平均円形度が式(c)を満たすように制御するための円形度制御工程を有することが好ましい。この際、他のトナーおよび白色トナーのうち、少なくとも他のトナーについて円形度制御処理を行うことが好ましく、他のトナーおよび白色トナーの双方について円形度制御処理を行うことが好ましい。すなわち、好適な一実施形態は、その他のトナー(好適には、他のトナーおよび白色トナー)が、少なくとも結着樹脂および着色剤を混合する混練処理を行い、得られた混合物を粉砕処理する粉砕処理を行った後、円形度制御処理を行うことによって得られる形態である。
非晶性ポリエステル樹脂のガラス転移温度(Tg)は、例えば「ダイヤモンドDSC」(パーキンエルマー社製)を用いて測定できる。まず、測定試料(樹脂)3.0mgをアルミニウム製パンに封入し、「ダイヤモンドDSC」のサンプルホルダーにセットする。リファレンスは空のアルミニウム製パンを使用する。そして、昇温速度10℃/分で0℃から200℃まで昇温する第1昇温過程、冷却速度10℃/分で200℃から0℃まで冷却する冷却過程、および昇温速度10℃/分で0℃から200℃まで昇温する第2昇温過程をこの順に経る測定条件(昇温・冷却条件)によってDSC曲線を得る。この測定によって得られたDSC曲線に基づいて、その第2昇温過程における第1の吸熱ピークの立ち上がり前のベースラインの延長線と、第1のピークの立ち上がり部分からピーク頂点までの間で最大傾斜を示す接線を引き、その交点をガラス転移温度(Tg)とする。
濾過・洗浄工程では、得られたトナー粒子の分散液を冷却して冷却後のスラリーとし、この冷却されたトナー粒子の分散液から、水等の溶媒を用いて、トナー粒子を固液分離してトナー粒子を濾別する濾過処理と、濾別されたトナー粒子(ケーキ状の集合物)から界面活性剤などの付着物を除去する洗浄処理とが施される。具体的な固液分離および洗浄の方法としては、遠心分離法、アスピレータ、ヌッチェなどを使用する減圧濾過法、フィルタープレスなどを使用する濾過法などが挙げられ、これらは特に限定されるものではない。この濾過・洗浄工程においては適宜、pH調整や粉砕などを行ってもよい。このような操作は繰り返し行ってもよい。
乾燥工程では、洗浄処理されたトナー粒子に乾燥処理が施される。この乾燥工程で使用される乾燥機の例には、オーブン、スプレードライヤー、真空凍結乾燥機、減圧乾燥機、静置棚乾燥機、移動式棚乾燥機、流動層乾燥機、回転式乾燥機、撹拌式乾燥機が含まれ、これらは特に限定されるものではない。なお、乾燥処理されたトナー粒子中のカールフィッシャー電量滴定法にて測定される水分量は、5質量%以下が好ましく、2質量%以下がより好ましい。
外添剤添加工程は、乾燥処理されたトナー母体粒子に、二酸化チタン、その他流動性、帯電性の改良およびクリーニング性の向上などの目的で、荷電制御剤や種々の無機微粒子、有機微粒子、または滑剤などの外添剤を添加する工程である。外添剤添加工程の条件は、例えば、大気圧、温度30~50℃、混合時間20分~1時間である。外添剤を添加するために使用される装置の例には、タービュラーミキサー、ヘンシェルミキサー、ナウターミキサー、V型混合機、サンプルミルなどの種々の公知の混合装置が含まれる。また、トナーの粒度分布を適当な範囲とするため、必要に応じ篩分級を行ってもよい。
窒素導入管、脱水管、撹拌装置および熱電対を装備した四つ口フラスコに下記の重縮合系樹脂の原料モノマーおよびエステル化触媒としてTi(n-OBu)4 1.0質量部を入れ、180℃で4時間反応させた。
フマル酸 132質量部
テレフタル酸 45質量部
ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加体 500質量部
非晶性ポリエステル樹脂(AP樹脂1)30質量部を溶融させた状態のまま、乳化分散機「キャビトロンCD1010」(株式会社ユーロテック製)に対して毎分100質量部の移送速度で移送した。また、この溶融状態の非晶性ポリエステル樹脂(AP樹脂1)の移送と同時に、当該乳化分散機に対して、濃度0.37質量%の希アンモニア水(水性溶媒タンクにおいて試薬アンモニア水70質量部をイオン交換水で希釈したもの)を、熱交換機で100℃に加熱しながら0.1L/分の移送速度で移送した。そして、この乳化分散機を、回転子の回転速度60Hz、圧力5kg/cm2の条件で運転することにより、体積基準のメジアン径が180nmの非晶性ポリエステル樹脂粒子を含む分散液(AP分散液1)を調製した。なお、上記体積基準のメジアン径(D50)は、マイクロトラック粒度分布測定装置「UPA-150」(日機装株式会社製)で測定した。
パラフィンワックス(HNP0190、日本精蝋株式会社製(融点81℃))
200質量部
ドデシル硫酸ナトリウム 20質量部
イオン交換水 2200質量部
上記の材料を混合し95℃に加熱して、IKA社製のウルトラタラックス(登録商標、以下同じ)T50にて十分に分散した。その後、圧力吐出型ゴーリンホモジナイザーで分散処理し、離型剤粒子分散液(W1)を調製した。この分散液中の離型剤粒子の体積基準のメジアン径は、200nmであった。
ドデシル硫酸ナトリウム 90質量部
C.I.ピグメントブルー15:3 200質量部
イオン交換水 1600質量部
上記の成分を混合した溶液をウルトラタラックスT50(IKA社製)にて十分に分散した後、超音波分散機で20分間処理することによりシアン着色剤分散液(Cy)を調製した。得られたシアン着色剤分散液(Cy)において、着色剤の体積基準のメジアン径は、180nmであった。
撹拌装置、温度センサーおよび冷却管を取り付けた反応容器に、非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(AP分散液1)540質量部(固形分換算)と、着色剤分散液(Cy)30質量部(固形分換算)と、離型剤粒子分散液(W1)60質量部(固形分換算)とを投入した後、5mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を添加してpHを10に調整した。
シアントナー(B1)における二酸化チタンの添加量を0.3、1.5、2.5、5.0質量部に変更したこと以外は、シアントナー(B1)と同様にして、シアントナー(B2)~シアントナー(B5)を製造した。
(転写性の評価)
複写機「bizhub PRESS(登録商標) C1070」(コニカミノルタ株式会社製)を改造して温湿度補正の制御を無効にしたものを用い、作製したトナーをそれぞれ装填して評価を行った。まず、常温常湿(温度20℃、湿度50%RH)の環境下において、A4サイズの上質紙「CFペーパー」(コニカミノルタ株式会社製)上に各トナーの付着量を4.0g/m2に設定した。その後、高温高湿(温度30℃、湿度80%RH)環境下において、A4サイズの上質紙「CFペーパー」上に100mm×100mmサイズの画像を出力した。常温常湿下および高温高湿下で得られた画像のそれぞれについて、蛍光分光濃度計FD-7(コニカミノルタ社製)で反射濃度を測定し、常温常湿下での透過濃度から高温高湿下での反射濃度の差を算出し、以下の基準により評価した。
○ : 濃度差が0.04以下
△ : 濃度差が0.04より大きく0.07以下
× : 濃度差が0.07より大きい
複写機「bizhub PRESS(登録商標) C1070」(コニカミノルタ株式会社製)を用いて、A4サイズの上質紙「CFペーパー」(コニカミノルタ株式会社製)上に幅3cmの縦帯状ベタ画像が5本あるテスト画像を1万枚連続印刷し、その後、全面ベタ画像を出力した。全面ベタ画像中の帯部に相当する部分5点と帯部に相当しない6点の反射濃度を蛍光分光濃度計FD-7(コニカミノルタ社製)にて計測し、最大濃度差にて評価を実施し、以下の基準により評価した。0.06以下を実用可能と判断した。
○ : 最大濃度差が0.03以下
△ : 最大濃度差が0.03より大きく0.06以下
× : 最大濃度差が0.06より大きい
トナー(1)~トナー(12)の評価結果を表4に示す。
Claims (3)
- 結着樹脂および離型剤を含む第1トナー母体粒子と、前記第1トナー母体粒子の表面に付着した二酸化チタンを含む外添剤とを有する第1トナー粒子と、
結着樹脂および離型剤を含む第2トナー母体粒子と、前記第2トナー母体粒子の表面に付着した二酸化チタンを含まない外添剤とを有する第2トナー粒子と、
を有し、
以下の「個数分率の求め方」により求められる、前記第1トナー粒子および前記第2トナー粒子の合計に対する下記チタン元素の質量分率が0.01質量%以上である粒子の個数分率は、0.1%以上2.0%以下であり、下記チタン元素の質量分率が0.01質量%以上である粒子1個当たりの前記二酸化チタン中のチタン元素の含有量の平均値は、0.01質量%以上1.00質量%以下である、静電荷現像用トナー。
[個数分率の求め方]
第1トナー粒子および第2トナー粒子の混合物中の10000粒子について、エネルギー分散型X線分析装置を用いて、測定元素をケイ素、チタン、炭素および酸素としてZAF法による定量分析を行う。1粒子あたり3点について点分析測定を行い、得られたチタン元素の質量分率の平均値を、その粒子のチタン元素の質量分率とする。チタン元素の質量分率を測定した10000粒子中における、チタン元素の質量分率が0.01質量%以上である粒子の割合を、前記第1トナー粒子および前記第2トナー粒子の合計に対する個数分率とする。 - 前記「個数分率の求め方」により求められる、前記第1トナー粒子および前記第2トナー粒子の合計に対する前記チタン元素の質量分率が0.01質量%以上である粒子の個数分率は、0.3%以上1.0%以下である、請求項1に記載の静電荷現像用トナー。
- 前記チタン元素の質量分率が0.01質量%以上である粒子1個当たりの前記二酸化チタン中のチタン元素の含有量の平均値は、0.04質量%以上0.50質量%以下である、請求項1または請求項2に記載の静電荷現像用トナー。
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