JP2010019881A - トナー - Google Patents
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Abstract
【解決手段】結着樹脂及び着色剤を少なくとも含有するトナー粒子、並びに、個数平均粒子径80nm以上300nm未満である無機微粉体A及び個数平均粒子径500nm以上2000nm未満である無機微粉体Bを含むトナーであって、無機微粉体Aのトナー粒子からの遊離率α(A)が、20.0質量%以上40.0質量%未満であり、無機微粉体Bのトナー粒子からの遊離率α(B)が、50.0質量%以上75.0質量%未満であることを特徴とするトナー。
【選択図】なし
Description
一成分現像方式は、トナーを、層厚規制部材(以下「ブレード」とも呼ぶ)により現像ローラ上に薄く塗布して、現像領域に搬送し、静電潜像を現像することによりトナー画像とするものである。この際、トナーは、ブレード或いは、現像ローラとの摩擦により電荷を与えられる。
しかしながら、帯電安定性と耐機械的ストレス性の両立の点では不十分である。
更に、特許文献4、5においては、トナー表面へのシリカ粒子及びチタン酸ストロンチウム粒子の付着強度を調整することにより、帯電安定性の向上及びキャリアへのスペント抑制が提案されている。しかしながら、磁性一成分現像方式においては、現像ローラ汚染や現像ローラ表面の均一塗布性といった面で対策が不十分となり易い。
特に、近年、高温高湿環境或いは低温低湿環境等の苛酷な環境下においても、上記性能を有することが求められており、トナー側からの対策によって問題を解決する努力が重ねられてきているが、未だ根本対策が取られていないのが現状である。
即ち、本発明の目的は、現像工程において、現像ローラの外添剤による汚染がなく、現像ローラ上へ、トナーの均一な薄層形成がなされ、それにより長期の使用においても、高精彩、高品位な画像を長期に渡り提供することができるトナーを提供することにある。
すなわち、本発明は以下の通りである。
前記無機微粉体Aの、40℃、2kHzにおける誘電率をε(A)[pF/m]としたときに、前記ε(T)及びε(A)が、下記関係式(1)及び(2)を満足することを特徴とする[1]に記載のトナー。
式(1) 30.0≦ε(T)<80.0
式(2) 4.0<ε(A)/ε(T)<12.0
式(3)100°≦r(A)≦160°
式(4)70°<r(A)−r(B)<140°
〔MO〕1−X〔NO〕X〔TiO2〕
〔式中、M、Nは、互いに異なり、Sr、Mg及びCaからなるグループから選択される金属元素であり、Xは、0.01乃至0.20である。〕
本発明において、当該遊離率は、電子写真工程、特に現像工程におけるトナーへのシェアにより、トナー粒子から脱離する無機微粉体の割合と相関があることが判明した。
また、本発明において、上記無機微粉体の遊離率を特定の値に制御することにより、以下の効果が得られることも判明した。
(1)本発明のトナーを長期間使用した場合でも、現像器内及び現像ローラ表面にてトナー粒子と無機微粉体A及び無機微粉体Bとの間で、適切な摩擦帯電が発生し、トナー粒子の均一帯電を促進することが可能となる。
(2)本発明のトナーを長期間使用した場合に、無機微粉体Aのトナー粒子からの遊離成分は、現像ローラ表面をコートし、トナー成分の現像ローラへの付着を防止する。さらに、無機微粉体Bのトナー粒子からの遊離成分が、現像ローラ表面を研磨清掃することにより、現像ローラへのトナーの融着を防止することができる。
一方 無機微粉体Aのトナー粒子からの遊離率α(A)が、40.0質量%以上である場合は、遊離した無機微粉体Aにより現像ローラ表面が過剰に研磨されトナーの搬送不良が発生するとともに、低湿環境下でのトナーの過剰帯電抑制効果が発揮されづらく、カブリ等の問題が発生し易い。
上記無機微粉体Aのトナー粒子からの遊離率α(A)は、25質量%以上35質量%未満であることが好ましい。
一方、無機微粉体Bのトナー粒子からの遊離率α(B)が、75.0質量%以上である場合、現像ローラ表面が過剰に研磨され搬送不良を引き起こす。
上記無機微粉体Bのトナー粒子からの遊離率α(B)は、55質量%以上70質量%未満であることが好ましい。
なお、上記遊離率α(A)及び遊離率α(B)は、トナー粒子の強靭性を調整するか、トナー製造工程における無機微粉体をトナー粒子に付着させる工程での付着強度を調整することにより制御可能である。
一方、上記無機微粉体Aの個数平均粒子径が300nm以上である場合、現像ローラ表面の保護作用が少なくなりトナー融着が発生する。
上記無機微粉体Aの個数平均粒子径は、90nm以上200nm未満であることが好ましい。
上記無機微粉体Bの個数平均粒子径は、700nm以上1600nm未満であることが好ましい。
本発明における無機微粉体の個数平均粒子径は、以下のように測定した。
電子顕微鏡を用い、無機微粉体を5万倍の倍率で撮影し、撮影された無機微粉体の写真において、100個の無機微粉体粒子それぞれの[長径+短径]/2を求め、100個の算術平均を求め、その平均値を無機微粉体の個数平均粒子径とした。
本発明において、無機微粉体のトナー粒子からの遊離率は、以下の方法にて測定する。[1]トナーが磁性トナーの場合は以下の通り行う
(1−1) イオン交換水に、ノニオン系界面活性剤、好ましくはコンタミノンN(和光純薬工業社製:商品名)を2質量%加えて溶液を調製する。密閉できる50mlのポリエチレン製サンプルビンに、調整した溶液を、40g(20℃)入れ、測定試料(トナー)1.5gを加えて、マグネットシート上で1時間静置する。
(1−2) 1時間静置したサンプルを、ヤヨイ式振とう機YS−LD(株式会社ヤヨイ製:商品名)により1.67S−1で1分間振とうする。この時、振とうする角度は、振とう器の真上(垂直)を0度とすると、前方に15度、後方に20度、振とうする支柱が動くようにする。サンプルビンは支柱の先に取り付けた固定用ホルダー(サンプルビンの蓋が支柱中心の延長上に固定されたもの)に固定し振とうする。振とうしたサンプルビンを磁石の上に置き、1分間静置する。
(1−3) 磁石上に1分間静置したサンプルの、上澄み液を別のサンプルビンに収集する。トナー塊が混じっている場合は取り除く。
(1−4) 上澄み液を除いた、トナーの入ったサンプルビンを、蓋をせずに真空乾燥機(40℃)で10時間以上乾燥させたのち、ペレット化し蛍光X線にて無機微粉体に該当する元素の蛍光X線強度測定を行う。
(1−5) 上記分離処理をしていないサンプル、および無機微粉体を添加していないトナー粒子のサンプルについても、同じ元素の蛍光X線強度測定を行い、下記式にて無機微粉体の遊離率を求める。
(2−1) イオン交換水に、ノニオン系界面活性剤、好ましくはコンタミノンN(和光純薬工業社製:商品名)を2質量%加えて溶液を調製する。密閉できる50mlのポリエチレン製サンプルビンに、調整した溶液を、40g(20℃)入れ、測定試料(トナー)1.5gを加えて、マグネットシート上で1時間静置する。
(2−2) 1時間静置したサンプルを、ヤヨイ式振とう機YS−LD(株式会社ヤヨイ製:商品名)により1.67S−1で1分間振とうする。この時、振とうする角度は、振
とう器の真上(垂直)を0度とすると、前方に15度、後方に20度、振とうする支柱が動くようにする。サンプルビンは支柱の先に取り付けた固定用ホルダー(サンプルビンの蓋が支柱中心の延長上に固定されたもの)に固定し振とうする。振とうしたサンプルビンを遠心分離機CR−20E(日立製作所製)にて16.67S−1で3分間の分離処理を行い、上澄み液を別のサンプルビンに収集する。トナー塊が混じっている場合は取り除く。
(2−3) 上澄み液を除いた、トナーの入ったサンプルビンを、蓋をせずに真空乾燥機(40℃)で10時間以上乾燥させたのち、ペレット化し蛍光X線にて無機微粉体に該当する元素の蛍光X線強度測定を行う。
(2−4) 上記分離処理をしていないサンプル、および無機微粉体を添加していないトナー粒子のサンプルについても、同じ元素の蛍光X線強度測定を行い、下記式にて無機微粉体の遊離率を求める。
(2−1)イオン交換水200mlに、測定試料(トナー)1.0(g)、及び、2mlのノニオン系界面活性剤、好ましくはコンタミノンN(和光純薬工業社製:商品名)を加え、超音波分散機にて10時間分散し、トナーに添加した外添剤の全量を遊離させる。この際にできた、上澄み液とトナーを上記の遠心分離法により分離し、上記(1−4)と同様にして蛍光X線強度測定を行い、上記(1−5)の計算式における[分離前のX線強度−分離後のX線強度]からトナーに外添された外添剤全量に該当する元素の蛍光X線強度を算出する。さらに、得られた上澄み液中に遊離した無機微粉体A及びBの粒度分布を下記の方法で測定し、無機微粉体A及びBの比率1を算出する。上記トナーに外添された外添剤全量に該当する元素の蛍光X線強度に、この無機微粉体A及びBの比率1を乗じて、トナーに外添された無機微粉体A及びBそれぞれに該当する元素の蛍光X線強度(無機微粉体A全量に該当する元素の蛍光X線強度1、及び無機微粉体B全量に該当する元素の蛍光X線強度1)を算出する。
(2−2) 次に、上記(1−1)〜(1−3)の工程にて発生した上澄み液に遊離した無機微粉体A及びBの粒度分布を、(2−1)と同様の方法で測定し、無機微粉体A及びBの比率2を算出する。そして、上記(1−4)の方法で求めた無機微粉体に該当する元素の蛍光X線強度に当該無機微粉体A及びBの比率2を乗じて、無機微粉体Aおよび無機微粉体Bそれぞれに該当する元素の蛍光X線強度(無機微粉体Aに該当する元素の蛍光X線強度2、及び無機微粉体Bに該当する元素の蛍光X線強度2)を算出する。[上記無機微粉体Aに該当する元素の蛍光X線強度2/上記無機微粉体A全量に該当する元素の蛍光X線強度1]×100、[上記無機微粉体Bに該当する元素の蛍光X線強度2/上記無機微粉体B全量に該当する元素の蛍光X線強度1]×100を、無機微粉体Aおよび無機微粉体Bそれぞれの遊離率とする。
なお、上澄み液中に遊離した無機微粉体A及びBの粒度分布の測定は、レーザー回折型粒度分布計LS−230(ベックマン・コールター社製:商品名)に、水系モジュールを装備して実施した。測定溶媒としては亜硫酸ナトリウム水溶液(1.5質量%)を用い、バックグラウンドファンクションを実行し、上記上澄み液を超音波分散器で3分間分散処理をおこなって試料液を作成した。試料濃度は、装置の画面上のPIDS濃度が50(%)になるように調整して測定をおこなった。得られた測定値を用い、体積分布から算術した無機微粉体Aおよび無機微粉体Bの粒径に該当する粒子の質量割合を求めた。当該質量
割合を無機微粉体A及びBの比率とした。
式(1) 30.0≦ε(T)<80.0
式(2) 4.0<ε(A)/ε(T)<12.0
また、上記ε(T)及びε(A)は、下記関係式(5)及び(6)を満足することがより好ましい。
式(5) 40.0≦ε(T)<70.0
式(6) 4.3<ε(A)/ε(T)<8.0
一方、上記誘電率ε(T)が、80.0pF/m以上である場合、現像工程にて交流電界を用いる場合において、過剰帯電を引き起こし易く、現像ローラの薄層形成不良が発生し易い傾向にある。
一方、[ε(A)/ε(T)]が12.0以上である場合、トナーと無機微粉体Aの誘電率差が大きすぎ、現像工程での交流電界による無機微粉体Aのトナーからの剥離が発生し易くなる。それにより、遊離した無機微粉体Aに起因する、現像ローラの削れが促進され、長期の使用においては、トナー粒子の帯電不良を引き起こしやすくなる傾向にある。
なお、上記ε(T)は、トナー粒子を構成する結着樹脂の組成を変更すること、或いは磁性トナーの場合は、含有する磁性酸化鉄の含有量を調整すること等により調整することができる。 同様にε(A)は構成する無機微粉体の組成により調整することが可能である。
本発明において、トナーの誘電率は以下の方法で測定する。
トナーを1g秤量し、19600kPa(200kg/cm2)の荷重を2分間かけて、直径25mm、厚さ1mm以下(好ましくは0.5〜0.9mm)の円盤状の測定試料に成型する。この測定試料を直径25mmの誘電率測定治具(電極)を装着したARES(レオメトリック・サイエンティフィック・エフ・イー社製)に装着し、温度80℃まで加熱して溶融固定する。その後、温度40℃まで冷却し、温度40℃、1.47N(150g)の荷重をかけた状態で、2kHzの周波数にてトナーの誘電率を測定する。
一方、本発明において、無機微粉体の誘電率は以下の方法で測定する。
無機微粉体を1g秤量し、19600kPa(200kg/cm2)の荷重を2分間かけて、直径25mm、厚さ1mm以下(好ましくは0.5〜0.9mm)の円盤状の測定
試料に成型する。この測定試料を直径25mmの誘電率測定治具(電極)を装着したARES(レオメトリック・サイエンティフィック・エフ・イー社製)に装着する。温度を40℃に固定して1.47N(150g)の荷重をかけた状態で2kHzの周波数にて測定することにより無機微粉体の誘電率を測定する。
式(3)100°≦r(A)≦160°
式(4)70°<r(A)−r(B)<140°
また、本発明のトナーは、上記の関係式(3)及び(4)を満足するように調整することにより、低湿環境下での過剰帯電を抑制し、幅広い環境下において安定的な帯電特性を有することになるため、好ましい。
一方、無機微粉体Aの水との接触角が160°を超える場合、[r(A)−r(B)]が140°以上である場合、低湿環境下において、トナーの過剰帯電を引き起こし易く、現像ローラ上でのコート不良を引き起こし易くなるとともに、カブリ等の問題を引き起こし易い傾向にある。
なお、無機微粉体の水への接触角は、疎水化処理剤等の無機微粉体への表面処理等により調整することができる。一般的に疎水化処理を施すことにより接触角は大きくなる。
カップリング剤としては、チタネート系、アルミニウム系、シラン系カップリング剤等が挙げられる。
脂肪酸金属塩としては、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸ナトリウム、ステアリン酸カルシウム、ラウリン酸亜鉛、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸マグネシウムなどが挙げられる。また、脂肪酸であるステアリン酸などでも同様の効果が得られる。
疎水化処理の方法は、処理する疎水化処理剤を溶媒中に溶解、分散させ、その中に無機微粉体を添加して撹拌しながら溶媒を除去して処理する湿式方法や、カップリング剤、脂肪酸金属塩と無機微粉体を直接混合して撹拌しながら処理を行う乾式方法などが挙げられる。
本発明において、無機微粉体の水との接触角は、以下の方法で求める。
無機微粉体を、錠剤成型機を用い、成型機と試料の間にOHPフィルム CF−102A4N(販売元:キヤノン株式会社)を挟み、300KN/cm2の圧力でプレスし直径38mmのサンプルにしたものを用いる。このサンプルを23℃で2分放置した後、室温に戻し、ロール材接触角計CA−Xロール型(協和界面化学株式会社製)を用い、1サンプルに付き20回測定し、最大値及び最小値を除いた18個の測定値の平均値を接触角とした。
物;
チタン酸ストロンチウム、チタン酸カルシウム、チタン酸マグネシウムなどのチタン酸塩、アルミン酸塩、ジルコン酸塩などの金属酸塩;窒化ケイ素などの窒化物;炭化ケイ素などの炭化物;硫酸カルシウム、硫酸バリウム、炭酸カルシウムなどの金属塩;ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウムなどの脂肪酸金属塩;カーボンブラック;シリカ等が挙げられる。これらのうち、好ましくはチタン酸塩、酸化セリウム等である。
〔MO〕1−X〔NO〕X〔TiO2〕
〔式中、M、Nは、互いに異なり、Sr、Mg及びCaからなるグループから選択される金属元素であり、Xは、0.01乃至0.20である。〕
また、上記化学式で示される金属酸化物は、チタン酸ストロンチウムを主成分とし、当該チタン酸ストロンチウムと、チタン酸カルシウム又はチタン酸マグネシウムから選択される化合物との混晶体であることが好ましい。
また、トナーにより搬送された無機微粉体が現像ローラ表面にある程度残存し、トナーと現像ローラとの摩擦による、現像ローラ表面の局所的な帯電を抑制し、トナーの静電凝集によるコート不良を防止することができる。
一方、上記無機微粉体Aの主成分がチタン酸ストロンチウムである場合、主成分のチタン酸ストロンチウムは、安定した結晶構造を有し、かつ、チタン酸カルシウム又はチタン酸マグネシウムとの固溶体として存在することができるため無機微粉体Aの粒子強度は高くなる。それ故、現像工程における現像ローラとの摩擦や、他工程での加圧状況下等の機械的ストレスが強くかかる環境においても、無機微粉体Aの構造が変化することなく、長期に渡り帯電緩和による現像ローラのコートむらの抑制効果を維持することができる。
一般的なチタン酸塩粒子の製造方法として、酸化チタンと炭酸塩を固相反応する方法が挙げられる。この製造方法において採用される公知の反応は例えば、チタン酸ストロンチウムの場合は下記式によって表すことができる。
TiO2+SrCO3 → SrTiO3+CO2
すなわち、酸化チタンと炭酸ストロンチウムを含む混合物を洗浄、乾燥後、焼結させて、機械粉砕、分級を行い、作製される。この時、原材料、及び焼成条件を調整することにより、チタン酸ストロンチウムの組成及び粒子径を調整することができる。
この場合の原料である炭酸ストロンチウムは、SrCO3組成を有する物質であれば、特に制限されず、何れの市販のものも用いることができる。
る。
焼成温度が1300℃より高いと、粒子間での焼結による2次凝集化が起こり易くなり粉砕工程における負荷が大きくなる。
また、焼成温度が500℃より低いと、未反応成分が多く残り、安定したチタン酸塩粒子の製造が困難である。
また、好ましい焼成時間は0.5時間乃至16時間であり、更に好ましくは1時間乃至5時間である。
焼成時間が16時間より長いと、炭酸ストロンチウム及び酸化チタンが全て反応し、得られる複合無機微粉体がそれらを含まない場合があり、焼成時間が0.5時間より短いと未反応成分が多く残り、安定したチタン酸塩粒子の製造が困難である。
無機微粉体の含有量が5.0質量部よりも大きいと、トナーの帯電のバランスが崩れ易い傾向にあり、現像工程における濃度低下やカブリの発生などが生じやすい傾向にある。
一方、無機微粉体の含有量が0.01質量部よりも小さいと、無機微粉体の効果が発現し難くなる傾向にあり、静電オフセットの発生による画像弊害が発生し易くなる傾向にある。
上記顔料の例としては、カーボンブラック、アニリンブラック、アセチレンブラック、ナフトールイエロー、ハンザイエロー、ローダミンイエロー、アリザリンイエロー、ベンガラ、フタロシアニンブルー等が挙げられる。顔料の好ましい添加量は、結着樹脂100質量部に対して0.1質量部乃至20質量部であり、さらに好ましくは0.2質量部乃至10質量部である。
また、上記染料の例としては、アゾ系染料、アントラキノン系染料、キサンテン系染料、メチン系染料等が挙げられる。染料の好ましい添加量は、結着樹脂100質量部に対して0.1質量部乃至20質量部であり、さらに好ましくは0.3質量部乃至10質量部である。
本発明に使用可能な離型剤の例としては、脂肪族炭化水素系ワックス及びその酸化物;その酸化物のブロック共重合物;脂肪酸エステルを主成分とするワックス類;脂肪酸エステル類を一部または全部を脱酸化したものなどが挙げられる。これら離型剤は、必要に応じて一種又は二種以上を、トナー粒子中に含有させることができる
上記離型剤の好ましい添加量は、結着樹脂100質量部に対して、0.1質量部乃至20質量部であり、さらに好ましくは0.5質量部乃至10質量部である。
また、これらの離型剤は、通常、樹脂を溶剤に溶解し、樹脂溶液温度を上げ、撹拌しながら添加混合する方法や、混練時に混合する方法でトナー粒子に含有させることができる
。
トナーを負荷電性に制御する負荷電性制御剤の例としては、有機金属錯体又はキレート化合物が挙げられる。
トナーを正荷電性に制御する正荷電性制御剤の例には、ニグロシン及び脂肪酸金属塩等による変性物、4級アンモニウム塩化合物、トリフェニルメタン染料及びこれらのレーキ顔料、高級脂肪酸の金属塩等が有効である。
上記荷電制御剤の好ましい含有量は、結着樹脂100質量部に対して、0.5質量部乃至10質量部である。
トナーの帯電性の更なる安定化、他材料との相溶性、低湿下において帯電過剰を考慮すると上記含有量で用いることが好ましい。
上記磁性体の例には、マグネシウム、アルミニウム、ケイ素、リン、チタン、ジルコニウム、錫、カルシウム、マンガン、コバルト、銅、ニッケル、ストロンチウム及び亜鉛等からなる群から選ばれる少なくとも一つ以上の元素を含有する磁性酸化鉄が含まれる。
トナー粒子が上記磁性酸化鉄を含有することにより、本発明の好ましい形態であるトナーの、40℃、2kHzにおける誘電率ε(T)を、30.0pF/m以上80.0pF/m未満に調整することを容易にし、結果、現像ローラからのトナー飛散を抑制するとともに、トナー表面電荷を均一化しドット再現に優れた画像が得られ易くなる。
また、上記磁性体の窒素吸着によるBET比表面積は、2m2/g乃至40m2/gであることが好ましく、より好ましくは4m2/g乃至20m2/gである。
一方、上記磁性体の磁気特性は、磁場795.8kA/mで測定した飽和磁化が10Am2/kg乃至200Am2/kgであることが好ましく、より好ましくは70Am2/kg乃至100Am2/kgである。残留磁化は、1Am2/kg乃至100Am2/kgであることが好ましく、より好ましくは2Am2/kg乃至20Am2/kgである。抗磁力は、1kA/m乃至30kA/mであることが好ましく、より好ましくは2kA/m乃至15kA/mである。
上記磁性体の好ましい含有量は、結着樹脂100質量部に対して、20質量部乃至200質量部である。
トナー粒子表面に分散されたシリカ微粉体、アルミナ微粉体または酸化チタン微粉体が細かい粒子である場合、これら微粉体はトナーへ高い流動性付与効果を有するので、これら微粉体は細かい粒子であることが好ましい。
これら微粉体の好ましい個数平均粒径は、5nm〜100nmであり、より好ましくは5nm〜50nmである。
これら無機微粉体A及びB以外の無機微粉体の好ましい添加量は、トナー粒子100質量部に対して、0.03質量部以上5質量部未満である。該無機微粉体の添加量が0.03質量部未満の場合は、より十分な流動性付与効果を得にくくなる傾向にある。
一方、5質量部以上の場合は、トナーの圧縮指数が高くなり、トナーが締まり易くなる
とともに、過剰な外添剤が遊離し易くなる。
上記混練機の例には、KRCニーダー(栗本鉄工所社製);ブス・コ・ニーダー(Buss社製);TEM型押し出し機(東芝機械社製);TEX二軸混練機(日本製鋼所社製);PCM混練機(池貝鉄工所社製);三本ロールミル、ミキシングロールミル、ニーダー(井上製作所社製);ニーデックス(三井鉱山社製);MS式加圧ニーダー、ニダールーダー(森山製作所社製);バンバリーミキサー(神戸製鋼所社製)が含まれる。
上記粉砕機の例には、カウンタージェットミル、ミクロンジェット、イノマイザ(ホソカワミクロン社製);IDS型ミル、PJMジェット粉砕機(日本ニューマチック工業社製);クロスジェットミル(栗本鉄工所社製);ウルマックス(日曹エンジニアリング社製);SKジェット・オー・ミル(セイシン企業社製);クリプトロン(川崎重工業社製);ターボミル(ターボエ業社製)が含まれる。
上記分級機の例には、クラッシール、マイクロンクラッシファイアー、スペディッククラシファイアー(セイシン企業社製);ターボクラッシファイアー(日清エンジニアリング社製);ミクロンセパレータ、ターボプレックス(ATP)、TSPセパレータ(ホソカワミクロン社製);エルボージェット(日鉄鉱業社製)、ディスパージョンセパレータ(日本ニューマチックエ業社製);YMマイクロカット(安川商事社製)が含まれる。
粗粒などをふるい分けるために用いられる篩い装置の例には、ウルトラソニック(晃栄産業社製);レゾナシーブ、ジャイロシフター(徳寿工作所社);バイブラソニックシステム(ダルトン社製);ソニクリーン(新東工業社製);ターボスクリーナー(ターボエ業社製);ミクロシフター(槙野産業社製);円形振動篩い等が含まれる。
硫酸チタニル粉末を蒸留水に溶解し、溶液中のTi濃度が1.5(mol/l)、反応終了時の酸濃度が2.0(mol/l)になるように、硫酸及び蒸留水を添加した溶液を調整する。この溶液を、密閉した容器により、110℃の加熱処理を36時間行い、加水分解反応を行なった。その後、水洗浄を行い十分に硫酸、不純物を除去し、メタチタン酸スラリーを得た。このスラリーに、酸化チタンに対して等モル量になるように炭酸ストロンチウム(個数平均粒子径80nm)、炭酸カルシウム(個数平均粒子径60nm)を82/18のモル比率にて添加する。水系湿式中で十分に混合した後、洗浄、乾燥後、850℃にて6.5時間焼結し、機械粉砕、分級工程を経て個数平均粒子径100nmの無機微粉体を得た。
得られた無機微粉体100質量部に対し、ステアリン酸(融点70℃)10質量部を、ナウタ−ミキサーにて80℃にて1時間混合し表面処理を行い、無機微粉体A−1を得た
。
得られた無機微粉体A−1の物性を表1に示す。
上記メタチタン酸スラリーを用い、炭酸ストロンチウム、及び、炭酸カルシウム或いは炭酸マグネシウムの投入比率、粒子径、及び焼成条件を表1に示すように変更し、粉砕、分級条件を適宜調整する以外は、製造例1と同様にして無機微粉体を製造した。さらに、表1に示す処理剤に変更する以外、製造例1と同様にして表面処理を施し、無機微粉体A−2〜A−6を得た。得られた無機微粉体の物性を表1に示す。
上記メタチタン酸スラリーを用い、酸化チタンに対して等モル量になるように炭酸ストロンチウムを投入した。この際、炭酸ストロンチウムは、表1に示す通りの粒子径を用い、焼成条件も同様に表1に示すように変更した。さらに、粉砕、分級条件を適宜調整し、無機微粉体の製造例1と同様にして、無機微粉体を製造した。更に表1に示す処理剤に変更する以外、製造例1と同様にして表面処理を施し、無機微粉体A−7、及びA−8を得た。得られた無機微粉体の物性を表1に示す。
硫酸チタニル水溶液を加水分解して得られた含水酸化チタンスラリーをアルカリ水溶液で洗浄した。
次に、該含水酸化チタンのスラリーに塩酸を添加して、pHを0.75に調整してチタニアゾル分散液を得た。該チタニアゾル分散液にNaOHを添加し、分散液のpHを5.0に調整し、上澄み液の電気伝導度が70μS/cmになるまで洗浄をくり返した。この含水酸化チタンに対し、0.98倍モル量のSr(OH)2・8H2Oを加えて、窒素ガス置換した。更に、SrTiO3換算で0.5mol/リットルになるように蒸留水を加え、窒素雰囲気中で該スラリーを75℃まで7℃/時間で昇温し、75℃に到達してから6時間反応を行った。反応後、冷却、洗浄し、さらに窒素雰囲気下、上記スラリーをスラリーの固形分に対して10質量%のステアリン酸を溶解した水溶液中に入れ、80℃にて1時間撹拌し表面処理を行った。その後、ヌッチェで濾過を行い、得られたケーキを乾燥し、解砕し無機微粉体A−9を得た。得られた無機微粉体の物性を表1に示す。
製造例9において、反応温度、反応時間及び疎水化処理剤を表1に示すように変更する以外は同様にして、無機微粉体A−10、A−11を得た、得られた無機微粉体の物性を表1に示す。
無機微粉体A−1の製造例1と同様にして、硫酸チタニル粉末を蒸留水に溶解し、溶液中のTi濃度が1.5(mol/l)、反応終了時の酸濃度が2.0(mol/l)になるように、硫酸及び蒸留水を添加した溶液を調整した。この溶液を、110℃の加熱処理を36時間行い、同様に加水分解反応を行なった。
その後、水洗浄を行い十分に硫酸、不純物を除去し、メタチタン酸スラリーを得た。このスラリーに酸化チタンに対して等モル量になるように炭酸ストロンチウムの粒子径、及び焼成条件を表1に示すように変更し、粉砕、分級条件を適宜調整し、無機微粉体B−1〜B−5を得た。得られた無機微粉体の物性を表1に示す。
炭酸セリウム水和物を白金製容器に入れ、800℃で、2時間、空気中で焼成し、その後、粉砕、分級条件を適宜調整し表1に示す通りの無機微粉体B−6、B−7を得た。
<トナーの製造例1>
・ポリエステル樹脂 100質量部
(酸価[Av.]=25mgKOH/g、水酸価[OHv.]=35mgKOH/g、ガラス転移温度(Tg)=60℃、数平均分子量(Mn)=2,700、重量平均分子量(Mw)=83,000、テトラヒドロフラン(THF)不溶分の含有量=15質量%)
・低分子量エチレン−プロピレン共重合体
(製品名:ポリワックス850(東洋ペトロライト社製) 6質量部
・荷電制御剤(アゾ系クロム錯体化合物)
(製品名:ボントロンTRH(保土谷化学社製) 2質量部
・磁性酸化鉄 90質量部
(平均粒径0.19μm、保磁力11.2KA/m、残留磁化10.8Am2/kg、飽和磁化82.3Am2/kg)
上記材料を混合し混合物を得、得られた混合物を130℃に加熱された二軸混練機で溶融混練後、冷却し、得られた混練物をハンマーミルで粗粉砕した。さらに衝突式粉砕機により微粉砕し、得られた微粉砕物を風力分級機で分級し、重量平均粒径7.6μm、10.1μm以上の粒子が、6.8体積%であるトナー粒子を得た。
このトナー粒子100質量部に対して、1.0質量部の疎水性乾式シリカ(BET比表面積:300m2/g)、及び3.0質量部の無機微粉体B−1を加え、ヘンシェルミキサーFM500(三井三池社製)により、攪拌羽根回転速度1100rpmで3分間回転させて外添した。
その後、無機微粉体A−1を1.0質量部さらに加え、同様に攪拌羽根回転速度1100rpmにて1分間回転させ外添し、トナー(1)を得た。得られたトナーの物性を表3に示す。
市販の複写機imageRUNNER1023(キヤノン(株)社製)を、プリントスピードを23cpmから60cpmになるように改造を加え、本評価に用いた。
表4に示すように、低温低湿環境下(7.5℃/10%RH)、高温高湿環境下(40℃/90%RH)の環境下で、印字比率6%のテストチャートを用いて、100,000枚複写を行った後に、以下に示すとおりに画像濃度、面内一様性、カブリ、ドット再現性、現像ローラ(スリーブ)削れ性、及び現像ローラ(スリーブ)融着性の各評価を行った。
「マクベス反射濃度計」(マクベス社製)で、SPIフィルターを使用して、直径5mm丸の画像の反射濃度を5点測定し、その平均値により評価を行った。
<評価基準>
ランク5:反射濃度 1.45以上
ランク4:反射濃度 1.40〜1.44
ランク3:反射濃度 1.35〜1.39
ランク2:反射濃度 1.30〜1.34
ランク1:反射濃度 1.29以下
「マクベス反射濃度計」(マクベス社製)で、SPIフィルターを使用して、ベタ黒画像の反射濃度を測定し、その反射濃度の最高値(Dmax)と、最低値(Dmin)の差分(Dmax−Dmin)により、面内濃度一様性を評価した。
<評価基準>
ランク5:面内濃度一様性 0.05以下
ランク4:面内濃度一様性 0.06〜0.10
ランク3:面内濃度一様性 0.11〜0.15
ランク2:面内濃度一様性 0.16〜0.20
ランク1:面内濃度一様性 0.21以上
「反射濃度計」(リフレクトメーター モデルTC−6DS 東京電色社製)を用いて、画像形成前の転写紙の反射濃度(Dr)と、ベタ白画像をコピーした後の反射濃度の最悪値を(Ds)とを測定し、その差分(Ds−Dr)をカブリ値として評価した。
<評価基準>
ランク5:カブリ0.10未満
ランク4:カブリ0.10以上0.50未満
ランク3:カブリ0.50以上1.50未満
ランク2:カブリ1.50以上2.00未満
ランク1:カブリ2.00以上
耐久評価終了時に600dpiの孤立した1ドットのパターンをプリントし、光学顕微鏡で画像を観察してドット再現性を評価した。
<評価基準>
ランク5:潜像に忠実な画像である。
ランク4:光学顕微鏡で拡大すると、多少飛び散りが見られる。
ランク3:光学顕微鏡で拡大すると、飛び散り、乱れが見られる。
ランク2:目視により、飛び散り、画像の乱れが見られる。
ランク1:原稿を再現していない。
低温低湿環境下(7.5℃/10%RH)、印字比率6%のテストチャートを用いて、100,000枚複写テスト後、現像ローラ(スリーブ)表面の表面粗さRa(μm)を、初期状態との変化度ΔRa(μm)により評価した。尚、表面粗さRaの測定は、小坂研究所製の表面粗度計SE−3500を用い、測定条件としては、カットオフ0.8mm、測定距離8.0mm、送り速度0.1mm/secにて12箇所の測定値の平均をとり、JIS B0601に基づく算術平均粗さRaを算出した。
<評価基準>
ランク5:ΔRa 0.05μm未満
ランク4:ΔRa 0.05以上0.10μm未満
ランク3:ΔRa 0.10以上0.20μm未満
ランク2:ΔRa 0.20以上0.30μm未満
ランク1:ΔRa 0.30μm以上
高温高湿環境下(40℃/90%RH)、印字比率6%のテストチャートを用いて、100,000枚複写テスト後、画像の確認、及び現像ローラ(スリーブ)表面上を顕微鏡にて観察し、現像ローラ(スリーブ)融着性を評価した。
<評価基準>
ランク5:全くスリーブ融着物は見られない
ランク4:光学顕微鏡で拡大すると、多少の融着物がスリーブ表面に見られる。
ランク3:目視にてスリーブ端部に融着物が見られるが、画像上には弊害ない
ランク2:目視にてスリーブ表面全体に融着物が見られ、画像上端部に白ポチがかすかに見られる
ランク1:画像上全体に白ポチが多数見られる
実施例1の<トナーの製造例1>において、無機微粉体A及び無機微粉体Bの種類、並びに、添加量及び混合条件を表3に示すように変更する以外は同様にしてトナー(2)〜(18)を得た。また、得られたトナーを、実施例1と同様の方法で評価した。得られたトナーの物性を表3に、評価結果を表4に示す。
トナーの製造例1において、磁性酸化鉄90質量部を120質量部に増量する以外は同様にして、トナー粒子を製造した。その後、得られたトナー粒子を実施例18と同様の条件で疎水性乾式シリカ及び無機微粉体を外添処理してトナー(19)を得た。得られたトナーを、実施例1と同様の方法で評価した。得られたトナー物性を表3に、評価結果を表4に示す。
トナーの製造例1において、磁性酸化鉄90質量部を50質量部に減量する以外は同様にして、トナー粒子を製造した。その後、得られたトナー粒子を実施例18と同様の条件で疎水性乾式シリカ及び無機微粉体を外添処理してトナー(20)を得た。得られたトナーを、実施例1と同様の方法で評価した。得られたトナー物性を表3に、評価結果を表4に示す。
トナーの製造例1において、磁性酸化鉄90質量部を150質量部に増量する以外は同様にして、トナー粒子を製造した。その後、得られたトナー粒子を実施例18と同様の条件で疎水性乾式シリカ及び無機微粉体を外添処理してトナー(21)を得た。得られたトナーを、実施例1と同様の方法で評価した。得られたトナー物性を表3に、評価結果を表4に示す。
トナーの製造例1において、磁性酸化鉄90質量部の変わりに、カーボンブラック 6質量部を添加する以外は同様にして、トナー粒子を製造した。その後、得られたトナー粒子を実施例18と同様の条件で疎水性乾式シリカ及び無機微粉体を外添処理してトナー(
22)を得た。得られたトナーを、実施例1と同様の方法で評価した。得られたトナー物性を表3に、評価結果を表4に示す。
実施例22において、無機微粉体A及び無機微粉体Bの種類、並びに、添加量及び混合条件を表3に示すように変更する以外は同様にして、比較トナー(1)〜(6)を得た。また、得られたトナーを、実施例1と同様の方法で評価した。得られたトナー物性を表3に、評価結果を表4に示す。
Claims (4)
- 結着樹脂及び着色剤を少なくとも含有するトナー粒子、並びに、個数平均粒子径80nm以上300nm未満である無機微粉体A及び個数平均粒子径500nm以上2000nm未満である無機微粉体Bを含むトナーであって、
前記無機微粉体Aのトナー粒子からの遊離率α(A)が、20.0質量%以上40.0質量%未満であり、
前記無機微粉体Bのトナー粒子からの遊離率α(B)が、50.0質量%以上75.0質量%未満であることを特徴とするトナー。 - 前記トナーの、40℃、2kHzにおける誘電率をε(T)[pF/m]とし、
前記無機微粉体Aの、40℃、2kHzにおける誘電率をε(A)[pF/m]としたときに、
前記ε(T)及びε(A)が、下記関係式(1)及び(2)を満足することを特徴とする請求項1に記載のトナー。
式(1) 30.0≦ε(T)<80.0
式(2) 4.0<ε(A)/ε(T)<12.0 - 前記無機微粉体Aの水との接触角をr(A)とし、
前記無機微粉体Bの水との接触角をr(B)としたときに、
前記r(A)及びr(B)が、下記関係式(3)及び(4)を満足することを特徴とする請求項1又は2に記載のトナー。
式(3)100°≦r(A)≦160°
式(4)70°<r(A)−r(B)<140° - 前記無機微粉体Aは、下記化学式で示される金属酸化物を含有することを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載のトナー。
〔MO〕1−X〔NO〕X〔TiO2〕
〔式中、M、Nは、互いに異なり、Sr、Mg及びCaからなるグループから選択される金属元素であり、Xは、0.01乃至0.20である。〕
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