JP2012230140A - 静電潜像現像用トナー - Google Patents

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Abstract

【課題】耐熱保存性、及び低温定着性に優れる静電潜像現像用トナーを提供すること。
【解決手段】少なくとも結着樹脂と着色剤とを含むトナー母粒子の表面を樹脂微粒子により被覆し、トナー表面の樹脂微粒子同士をシラノール基の脱水縮合反応により架橋させる。好ましくは、トナー母粒子を、加水分解によりシラノール基を生成する基を有する樹脂微粒子のエマルジョンにより被覆し、次いで、乾燥を行うことにトナー表面の樹脂微粒子同士をシラノール基の脱水縮合反応により架橋させる。
【選択図】なし

Description

本発明は、静電潜像現像用トナーに関する。
一般に電子写真法、静電記録法等の画像形成方法においては、静電潜像担持体の表面をコロナ放電等により帯電させた後、レーザー等により露光して静電潜像を形成し、この静電潜像をトナーで現像してトナー像を形成し、さらにこのトナー像を記録媒体に転写して高品質な画像を得ている。通常これらの現像法に適用するトナーには熱可塑性樹脂等の結着樹脂に、着色剤、電荷制御剤、離型剤、磁性材料等を混合して混練、粉砕、分級を行い平均粒径5〜10μmのトナー粒子としたものが用いられる。そしてトナーに流動性を付与したり、トナーの帯電制御を行ったり、クリーニング性を向上させたりする目的で、シリカや酸化チタン等の無機微粉末等がトナーに外添されている。
かかるトナーに関して、低温域において幅広い温度で良好な定着性を得る目的、高温での保存安定性の向上の目的、耐ブロッキング性の向上等の目的等で、低融点の結着樹脂を用いたトナーコア粒子を、トナーコア粒子の結着樹脂のガラス転移点(Tg)よりもTgの高い樹脂により被覆するカプセルトナーが使用されている。
このようなカプセルトナーとしては、気流により体積平均粒径が3μm〜10μmの着色樹脂粒子(A)の流動層を形成させた状態で、0.1〜1μmの樹脂粒子(B)の分散液を、スプレーノズルにて着色樹脂粒子(A)表面に塗布した後、乾燥を行い、乾燥後の粒子を、撹拌羽やメッシュスクリーンに衝突させることにより、樹脂微粒子に機械的ストレスを与えて、トナー表面に樹脂微粒子が固定化されたカプセルトナーが提案されている(特許文献1)。
特開2006−301373号公報
しかし、特許文献1に記載のトナーでは、樹脂微粒子をトナー母粒子(着色樹脂粒子(A))に固定する際に、機械的ストレスにより多量の熱が発生する。このために、特許文献1に記載のトナーでは、トナー母粒子に含まれる離型剤等の成分が染み出しやすく、高温でのトナーの保存安定性が損なわれやすいという問題がある。また、特許文献1に記載のトナーでは、Tgの高い樹脂微粒子がトナー母粒子に強固に埋め込まれてしまうために、低温で良好に定着可能なトナーが得られない場合がある。
本発明は、かかる事情に鑑みなされたものであり、耐熱保存性、及び低温定着性に優れる静電潜像現像用トナーを提供することを目的とする。
本発明者らは、少なくとも結着樹脂と着色剤とを含むトナー母粒子の表面を樹脂微粒子により被覆し、トナー表面の樹脂微粒子同士をシラノール基の脱水縮合反応により架橋させることにより上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
(1) 少なくとも結着樹脂と着色剤とを含むトナー母粒子が樹脂微粒子により被覆されており、前記樹脂微粒子同士はシラノール基の脱水縮合反応により架橋されている静電潜像現像用トナー。
(2) 前記トナー母粒子を、加水分解によりシラノール基を生成する基を有する樹脂微粒子のエマルジョンにより被覆し、次いで、乾燥して得られる、(1)記載の静電潜像現像用トナー。
(3) 前記樹脂微粒子の質量が、前記トナー母粒子の質量に対して5〜20質量%である、(1)、又は(2)記載の静電潜像現像用トナー。
(4) 前記樹脂微粒子がポリウレタン樹脂微粒子、又はスチレンアクリル系樹脂微粒子である、(1)〜(3)何れか記載の静電潜像現像用トナー。
本発明によれば、耐熱保存性、及び低温定着性に優れる静電潜像現像用トナーを提供できる。
以下、本発明の実施形態について詳細に説明するが、本発明は、以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内において、適宜変更を加えて実施することができる。なお、説明が重複する箇所については、適宜説明を省略する場合があるが、発明の要旨を限定するものではない。
本発明の静電潜像現像用トナー(以下、単にトナーともいう)は、少なくとも結着樹脂と着色剤とを含むトナー母粒子が、樹脂微粒子により被覆されており、樹脂微粒子同士がシラノール基の脱水縮合反応によりSi−O−Si結合によって架橋されている。本発明の静電潜像現像用トナーは、必要に応じ、結着樹脂中に、電荷制御剤、離型剤、及び磁性粉の成分が配合されていてもよい。また、本発明の静電潜像現像用トナーは、樹脂微粒子によりトナー母粒子を被覆した後に、外添剤により外添処理されたものであってもよい。さらに、本発明の静電潜像現像用トナーは、所望によりキャリアと混合して、2成分現像剤として使用することもできる。以下、結着樹脂、着色剤、電荷制御剤、離型剤、磁性粉、樹脂微粒子、外添剤、キャリア、トナーの製造方法について順に説明する。
〔結着樹脂〕
トナー母粒子に含まれる結着樹脂は、従来からトナー粒子の結着樹脂として用いられている樹脂であれば特に制限されない。結着樹脂の具体例としては、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレンアクリル系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ビニルエーテル系樹脂、N−ビニル系樹脂、スチレン−ブタジエン樹脂等の熱可塑性樹脂が挙げられる。これらの樹脂の中でも、トナー中の着色剤に対する分散性、トナーの帯電性、用紙に対する定着性の面から、スチレンアクリル系樹脂、及びポリエステル樹脂が好ましい。以下、スチレンアクリル系樹脂、及びポリエステル樹脂について説明する。
スチレンアクリル系樹脂は、スチレン系単量体とアクリル系単量体との共重合体である。スチレン系単量体の具体例としては、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、α−クロロスチレン、o−クロロスチレン、m−クロロスチレン、p−クロロスチレン、p−エチルスチレン等が挙げられる。アクリル系単量体の具体例としては、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸iso−プロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸iso−ブチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、メタアクリル酸メチル、メタアクリル酸エチル、メタアクリル酸n−ブチル、メタアクリル酸iso−ブチル等の(メタ)アクリル酸アルキルエステルが挙げられる。
ポリエステル樹脂は、アルコール成分とカルボン酸成分との縮重合ないし共縮重合によって得られるものを使用することができる。ポリエステル系樹脂を合成する際に用いられる成分としては、以下のアルコール成分やカルボン酸成分が挙げられる。
2価又は3価以上のアルコール成分の具体例としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,4−ブテンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等のジオール類;ビスフェノールA、水素添加ビスフェノールA、ポリオキシエチレン化ビスフェノールA、ポリオキシプロピレン化ビスフェノールA等のビスフェノール類;ソルビトール、1,2,3,6−ヘキサンテトロール、1,4−ソルビタン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、1,2,4−ブタントリオール、1,2,5−ペンタントリオール、グリセロール、ジグリセロール、2−メチルプロパントリオール、2−メチル−1,2,4−ブタントリオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、1,3,5−トリヒドロキシメチルベンゼン等の3価以上のアルコール類が挙げられる。
2価又は3価以上のカルボン酸成分の具体例としては、マレイン酸、フマール酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、シクロヘキサンジカルボン酸、コハク酸、アジピン酸、セバチン酸、アゼライン酸、マロン酸、あるいはn−ブチルコハク酸、n−ブテニルコハク酸、イソブチルコハク酸、イソブテニルコハク酸、n−オクチルコハク酸、n−オクテニルコハク酸、n−ドデシルコハク酸、n−ドデセニルコハク酸、イソドデシルコハク酸、イソドデセニルコハク酸等のアルキル又はアルケニルコハク酸等の2価カルボン酸;1,2,4−ベンゼントリカルボン酸(トリメリット酸)、1,2,5−ベンゼントリカルボン酸、2,5,7−ナフタレントリカルボン酸、1,2,4−ナフタレントリカルボン酸、1,2,4−ブタントリカルボン酸、1,2,5−ヘキサントリカルボン酸、1,3−ジカルボキシル−2−メチル−2−メチレンカルボキシプロパン、1,2,4−シクロヘキサントリカルボン酸、テトラ(メチレンカルボキシル)メタン、1,2,7,8−オクタンテトラカルボン酸、ピロメリット酸、エンポール三量体酸等の3価以上のカルボン酸等が挙げられる。これらの2価又は3価以上のカルボン酸成分は、酸ハライド、酸無水物、低級アルキルエステル等のエステル形成性の誘導体として用いてもよい。ここで、「低級アルキル」とは、炭素原子数1から6のアルキル基を意味する。
結着樹脂がポリエステル樹脂である場合の、ポリエステル樹脂の軟化点は、80〜150℃であることが好ましく、90〜140℃がより好ましい。
結着樹脂としては、定着性が良好であることから熱可塑性樹脂を用いることが好ましいが、熱可塑性樹脂単独で使用するだけでなく、熱可塑性樹脂に架橋剤や熱硬化性樹脂を添加することができる。結着樹脂内に一部架橋構造を導入することにより、定着性を低下させることなく、トナーの保存安定性、形態保持性、耐久性等を向上させることができる。
熱可塑性樹脂と共に使用できる熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂やシアネート系樹脂が好ましい。好適な熱硬化性樹脂の具体例としては、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、水素化ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、ポリアルキレンエーテル型エポキシ樹脂、環状脂肪族型エポキシ樹脂、シアネート樹脂等が挙げられる。これらの熱硬化性樹脂は、2種以上を組み合わせて使用できる。
結着樹脂のガラス転移点(Tg)は、50〜65℃が好ましく、50〜60℃がより好ましい。結着樹脂のガラス転移点が低すぎる場合、画像形成装置の現像部の内部でトナー同士が融着したり、トナーの保存安定性の低下により、トナー容器の輸送時や倉庫等での保管時にトナー同士が一部融着したりする場合がある。また、結着樹脂のガラス転移点が高すぎる場合、結着樹脂の強度が低下し、潜像担持部にトナーが付着しやすい。結着樹脂のガラス転移点が高すぎる場合、トナーが低温で良好に定着しにくい傾向がある。
なお、結着樹脂のガラス転移点は、示差走査熱量計(DSC)を用いて、比熱の変化点から求めることができる。より具体的には、測定装置としてセイコーインスツルメンツ株式会社製示差走査熱量計DSC−6200を用い、吸熱曲線を測定することで求めることができる。具体的には、測定試料10mgをアルミパン中に入れ、リファレンスとして空のアルミパンを使用し、測定温度範囲25〜200℃、昇温速度10℃/minで周囲環境が常温常湿下にて測定して得られた吸熱曲線よりガラス転移点を求めることができる。
〔着色剤〕
静電潜像現像用トナーは、結着樹脂中に、着色剤を含む。静電潜像現像用トナーに含まれる着色剤は、トナー粒子の色に合わせて、公知の顔料や染料を用いることができる。トナーに添加する好適な着色剤の具体例としては、カーボンブラック、アセチレンブラック、ランプブラック、アニリンブラック等の黒色顔料;黄鉛、亜鉛黄、カドミウムイエロー、黄色酸化鉄、ミネラルファストイエロー、ニッケルチタンイエロー、ネーブルスイエロー、ナフトールイエローS、ハンザイエローG、ハンザイエロー10G、ベンジジンイエローG、ベンジジンイエローGR、キノリンイエローレーキ、パーマネントイエローNCG、タートラジンレーキ等の黄色顔料;赤口黄鉛、モリブデンオレンジ、パーマネントオレンジGTR、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、インダスレンブリリアントオレンジGK等の橙色顔料;ベンガラ、カドミウムレッド、鉛丹、硫化水銀カドミウム、パーマネントレッド4R、リソールレッド、ピラゾロンレッド、ウオッチングレッドカルシウム塩、レーキレッドD、ブリリアントカーミン6B、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、アリザリンレーキ、ブリリアントカーミン3B等の赤色顔料;マンガン紫、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ等の紫色顔料;紺青、コバルトブルー、アルカリブルーレーキ、ビクトリアブルー部分塩素化物、ファーストスカイブルー、インダスレンブルーBC等の青色顔料;クロムグリーン、酸化クロム、ピグメントグリーンB、マラカイトグリーンレーキ、ファイナルイエローグリーンG等の緑色顔料;亜鉛華、酸化チタン、アンチモン白、硫化亜鉛等の白色顔料;バライト粉、炭酸バリウム、クレー、シリカ、ホワイトカーボン、タルク、アルミナホワイト等の体質顔料が挙げられる。これらの着色剤は、トナーを所望の色相に調整する目的等で2種以上を組み合わせて用いることもできる。
着色剤の使用量は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されない。具体的には、結着樹脂100質量部に対して、1〜10質量部が好ましく、3〜7質量部がより好ましい。
〔電荷制御剤〕
静電潜像現像用トナーは、結着樹脂中に電荷制御剤を含んでいてもよい。電荷制御剤は、トナーの帯電レベルの安定性や、所定の帯電レベルに短時間でトナーを帯電可能か否かの指標となる帯電立ち上がり特性を向上させ、耐久性や安定性に優れたトナーを得る目的で使用される。トナーを正帯電させて現像を行う場合、正帯電性の電荷制御剤が使用され、トナーを負帯電させて現像を行う場合、負帯電性の電荷制御剤が使用される。
電荷制御剤の種類は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されず、従来よりトナーに使用されている電荷制御剤から適宜選択できる。正帯電性の電荷制御剤の具体例としては、ピリダジン、ピリミジン、ピラジン、オルトオキサジン、メタオキサジン、パラオキサジン、オルトチアジン、メタチアジン、パラチアジン、1,2,3−トリアジン、1,2,4−トリアジン、1,3,5−トリアジン、1,2,4−オキサジアジン、1,3,4−オキサジアジン、1,2,6−オキサジアジン、1,3,4−チアジアジン、1,3,5−チアジアジン、1,2,3,4−テトラジン、1,2,4,5−テトラジン、1,2,3,5−テトラジン、1,2,4,6−オキサトリアジン、1,3,4,5−オキサトリアジン、フタラジン、キナゾリン、キノキサリン等のアジン化合物;アジンファストレッドFC、アジンファストレッド12BK、アジンバイオレットBO、アジンブラウン3G、アジンライトブラウンGR、アジンダークグリ−ンBH/C、アジンディ−プブラックEW、及びアジンディーブラック3RL等のアジン化合物からなる直接染料;ニグロシン、ニグロシン塩、ニグロシン誘導体等のニグロシン化合物;ニグロシンBK、ニグロシンNB、ニグロシンZ等のニグロシン化合物からなる酸性染料;ナフテン酸又は高級脂肪酸の金属塩類;アルコキシル化アミン;アルキルアミド;ベンジルメチルヘキシルデシルアンモニウム、デシルトリメチルアンモニウムクロライド等の4級アンモニウム塩が挙げられる。これらの正帯電性の電荷制御剤の中では、より迅速な立ち上がり性が得られる点で、ニグロシン化合物が特に好ましい。これらの正帯電性の電荷制御剤は、2種以上を組み合わせて使用できる。
4級アンモニウム塩、カルボン酸塩、又はカルボキシル基を官能基として有する樹脂も正帯電性の電荷制御剤として使用できる。より具体的には、4級アンモニウム塩を有するスチレン系樹脂、4級アンモニウム塩を有するアクリル系樹脂、4級アンモニウム塩を有するスチレン−アクリル系樹脂、4級アンモニウム塩を有するポリエステル系樹脂、カルボン酸塩を有するスチレン系樹脂、カルボン酸塩を有するアクリル系樹脂、カルボン酸塩を有するスチレン−アクリル系樹脂、カルボン酸塩を有するポリエステル系樹脂、カルボキシル基を有するポリスチレン系樹脂、カルボキシル基を有するアクリル系樹脂、カルボキシル基を有するスチレン−アクリル系樹脂、カルボキシル基を有するポリエステル系樹脂等の1種又は2種以上が挙げられる。これらの樹脂の分子量は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されず、オリゴマーであってもポリマーであってもよい。
正帯電性の電荷制御剤として使用できる樹脂の中では、帯電量を所望の範囲内の値に容易に調節することができる点から、4級アンモニウム塩を官能基として有するスチレン−アクリル系樹脂がより好ましい。4級アンモニウム塩を官能基として有するスチレン−アクリル系樹脂において、スチレン単位と共重合させる好ましいアクリル系コモノマーの具体例としては、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸iso−プロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸iso−ブチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、メタアクリル酸メチル、メタアクリル酸エチル、メタアクリル酸n−ブチル、メタアクリル酸iso−ブチル等の(メタ)アクリル酸アルキルエステルが挙げられる。
また、4級アンモニウム塩としては、ジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレート、ジアルキル(メタ)アクリルアミド、又はジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリルアミドから第4級化の工程を経て誘導される単位が用いられる。ジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレートの具体例としては、例えば、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジプロピルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジブチルアミノエチル(メタ)アクリレート等が挙げられ、ジアルキル(メタ)アクリルアミドの具体例としてはジメチルメタクリルアミドが挙げられ、ジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリルアミドの具体例としては、ジメチルアミノプロピルメタクリルアミドが挙げられる。また、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、N−メチロール(メタ)アクリルアミド等のヒドロキシ基含有重合性モノマーを重合時に併用することもできる。
負帯電性の電荷制御剤の具体例としては、例えば、有機金属錯体、キレート化合物等が挙げられる。有機金属錯体、及びキレート化合物としては、アルミニウムアセチルアセトナートや鉄(II)アセチルアセトナート等のアセチルアセトン金属錯体、及び、3,5−ジ−tert−ブチルサリチル酸クロム等のサリチル酸系金属錯体又はサリチル酸系金属塩が好ましく、サリチル酸系金属錯体又はサリチル酸系金属塩がより好ましい。これらの負帯電性の電荷制御剤は、2種以上を組み合わせて使用できる。
正帯電性又は負帯電性の電荷制御剤の使用量は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されない。正帯電性又は負帯電性の電荷制御剤の使用量は、典型的には、トナー全量を100質量部とした場合に、1.5〜15質量部が好ましく、2.0〜8.0質量部がより好ましく、3.0〜7.0質量部が特に好ましい。電荷制御剤の使用量が過少である場合、所定の極性にトナーを安定して帯電させ難いため、形成画像の画像濃度の低下や、画像濃度を長期にわたって維持することが困難になることがある。また、かかる場合、電荷制御剤が均一に分散し難く、形成画像にかぶりが生じやすくなったり、潜像担持部の汚染が起こりやすくなったりする。電荷制御剤の使用量が過多である場合、耐環境性の悪化による、高温高湿下での帯電不良に起因する形成画像における画像不良や、潜像担持部の汚染等が起こりやすくなる。
〔離型剤〕
静電潜像現像用トナーは、定着性や耐オフセット性を向上させる目的で、離型剤を含んでいてもよい。トナーに添加する離型剤の種類は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されない。離型剤としてはワックスが好ましく、ワックスの例としては、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、フッ素樹脂系ワックス、フィッシャートロプシュワックス、パラフィンワックス、エステルワックス、モンタンワックス、ライスワックス等が挙げられる。これらの離型剤は2種以上を組み合わせて使用できる。かかる離型剤をトナーに添加することにより、形成画像におけるオフセットや像スミアリング(画像をこすった際の画像周囲の汚れ)の発生をより効率的に抑制することができる。
離型剤の使用量は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されない。具体的な離型剤の使用量は、結着樹脂100質量部に対して、1〜5質量部が好ましい。離型剤の使用量が過少である場合、形成画像におけるオフセットや像スミアリングの発生の抑制について所望の効果が得られない場合があり、離型剤の使用量が過多である場合、トナー同士の融着によってトナーの保存安定性が低下する場合がある。
〔磁性粉〕
本発明の静電潜像現像用トナーは、所望により、結着樹脂中に磁性粉を配合することができる。磁性粉の種類は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されない。好適な磁性粉の例としては、フェライト、マグネタイト等の鉄;コバルト、ニッケル等の強磁性金属;鉄、及び/又は強磁性金属を含む合金;鉄、及び/又は強磁性金属を含む化合物;熱処理等の強磁性化処理を施された強磁性合金;二酸化クロムが挙げられる。
磁性粉の粒子径は、本発明の目的を阻害しない範囲で限定されない。具体的な磁性粉の粒子径は、0.1〜1.0μmが好ましく、0.1〜0.5μmがより好ましい。かかる範囲の粒子径の磁性粉を用いる場合、結着樹脂中に磁性粉を均一に分散させやすい。
磁性粉は、結着樹脂中での分散性を改良する目的等で、チタン系カップリング剤やシラン系カップリング剤等の表面処理剤により表面処理されたものを使用できる。
磁性粉の使用量は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されない。具体的な磁性粉の使用量は、トナーを1成分現像剤として使用する場合、トナー全量を100質量部とした場合に、35〜60質量部が好ましく、40〜60質量部がより好ましい。磁性粉の使用量が過多である場合、画像濃度の耐久性が低下したり、定着性が極度に低下したりする場合があり、磁性粉の使用量が過少である場合、カブリが発生しやすくなることにより画像濃度の耐久性が低下する場合がある。また、トナーを2成分現像剤として使用する場合、磁性粉の使用量は、トナー全量を100質量部とした場合に、20質量%以下が好ましく、15質量%以下がより好ましい。
〔樹脂微粒子〕
本発明の静電潜像現像用トナーは、トナー母粒子の表面が、樹脂微粒子により被覆され、樹脂微粒子同士がシラノール基の脱水縮合反応により架橋されたものである。樹脂微粒子同士の架橋は、加水分解によりシラノール基を生成する基を有する樹脂微粒子を用い、加水分解により樹脂微粒子表面にシラノール基を生成させ、シラノール基同士を反応させることにより行われる。以下、加水分解によりシラノール基を生成する基を「シラノール生成基」とも記す。
シラノール生成基は、加水分解によりシラノール基を生成可能であれば特に限定されない。好適なシラノール生成基としては下式(I)で表される基が挙げられる。
−SiR 3−n (I)
〔式(I)中、Rはアルコキシ基、アルケニルオキシ基、アシルオキシ基、クロル基、及びブロモ基からなる群より選択される1種以上の基であり、Rは炭化水素基であり。nは1〜3の整数である。〕
式(I)中のRが、アルコキシ基、アルケニルオキシ基、又はアシルオキシ基である場合、Rの炭素原子数は特に限定されないが、1〜8が好ましく、1〜6がより好ましい。Rの中では、加水分解されやすく、樹脂微粒子間での架橋反応が良好に進行しやすいことからメトキシ基、又はエトキシ基が特に好ましい。式(I)中のRの炭素原子数は特に限定されず、Rは脂肪族基であっても、芳香族基であってもよい。Rの炭素原子数は、1〜8が好ましく、1〜6がより好ましい。
樹脂を微粒子化する方法は特に限定されず、粉砕・分級によって微粒子化してもよく、樹脂を製造する際の条件を適宜設定して、微粒子状の樹脂を製造してもよい。樹脂微粒子の平均一次粒子径は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されない。樹脂微粒子の平均一次粒子径は、典型的には、1〜1000nmが好ましく、100〜500nmがより好ましい。樹脂微粒子の平均一次粒子径が過大である場合、樹脂微粒子からなる被覆層の厚さが厚くなりすぎ、低温定着性が損なわれる場合がある。樹脂微粒子の平均一次粒子径が過小である場合、樹脂微粒子からなる被覆層の厚さが薄すぎるため、トナー母粒子から離型剤等の成分が染み出しやすく、耐熱保存安定性が損なわれる場合がある。樹脂微粒子の平均一次粒子径は、レーザー回折/散乱式粒子径分布測定装置を用いて体積平均径として測定できる。レーザー回折/散乱式粒子径分布測定装置としては、例えばLA−950(株式会社堀場製作所製)を用いることができる。
樹脂微粒子中のシラノール生成基の量は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されないが、樹脂微粒子におけるシラノール生成基に由来するSi原子の含有量が0.01〜0.3質量%となる量が好ましい。樹脂微粒子中のシラノール生成基の量をかかる範囲とすることにより、トナー母粒子表面で、樹脂微粒子同士を良好に架橋させることができる。
樹脂微粒子を構成する樹脂は、シラノール生成基を有する樹脂であれば特に限定されず、種々の樹脂から適宜選択される。樹脂微粒子を構成する好適な樹脂の例としては、シラノール生成基を有する樹脂微粒子の調製が容易であり、耐熱保存性、及び低温定着性に優れる静電潜像現像用トナーを得やすいことから、ポリウレタン樹脂、及びスチレンアクリル系樹脂が挙げられる。以下、ポリウレタン樹脂微粒子、及びスチレンアクリル系樹脂微粒子について説明する。
<ポリウレタン樹脂微粒子>
ポリウレタン樹脂微粒子は、シラノール生成基を有するポリウレタン樹脂であれば特に限定されない。典型的には、シラノール生成基を有するポリウレタン樹脂微粒子は、ポリオールと、ポリイソシアネートと、鎖延長剤と、シラノール生成基含有化合物とを、公知のポリウレタン製造方法に従って共重合することによって製造される。ポリウレタン樹脂は、プレポリマーやポリマーの合成後に水に自己乳化させただけの水性分散液の形態で用いることもでき、界面活性剤等を用いて乳化分散させた形態で用いることもできる。以下、ポリウレタン樹脂微粒子の原料となる、ポリオール、ポリイソシアネート、鎖延長剤、及びシラノール生成基含有化合物について順に説明する。
(ポリオール)
ポリウレタン樹脂微粒子の調製に使用できるポリオール類は、従来からポリウレタン樹脂の製造に使用されているポリオールであれば特に限定されない。ポリウレタン樹脂微粒子の調製に用いるポリオールの具体例としては、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール等が挙げられる。
ポリエステルポリオールの例としては、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、マレイン酸、フマル酸、フタル酸、及びテレフタル酸等から選択される1種以上のジカルボン酸と、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、1,3−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、1,8−オクタンジオール、1,10−デカンジオール、ジエチレングリコール、スピログリコール、及びトリメチロールプロパン等から選択される1種以上の多価アルコールとを、縮重合させて得られるものや、ラクトン類の開環重合により得られるものが挙げられる。
ポリエーテルポリオールとしては、水、上記のポリエステルポリオールの合成に使用する多価アルコール、ビスフェノールA等の芳香族ジオール類、第一級アミン類、又は第二級アミン類に対して、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、オキセタン、テトラヒドロフラン等の環状エーテルを開環付加重合させたものが使用できる。ポリエーテルポリオールの具体例としては、ポリオキシエチレンポリオール、ポリオキシプロピレンポリオール、ポリオキシテトラメチレンポリオール、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物、ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物等が挙げられる。
ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオールの他にも、ポリカーボネートポリオール、ポリブタジエンポリオール、ポリイソプレンポリオール、ポリオレフィンポリオール、ポリアクリル酸エステル系ポリオールを単独で、又は混合して使用することができる。
(ポリイソシアネート)
ポリウレタン樹脂微粒子の調製に使用できるポリイソシアネートとしてはジイソシアネートの使用が好ましい。ジイソシアネートの具体例としては、エチレンジイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、及び1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート等の脂肪族ジイソシアネート類、水素添加4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、1,4−シクロヘキサンジイソシアネート、メチルシクロヘキシレンジイソシアネート、イソフォロンジイソシアネート、及びノルボルナンジイソシアネート等の脂環式ジイソシアネート、4,4’−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、トルエンジイソシアネート、及びナフタレンジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネートが挙げられる。
(鎖延長剤)
ポリウレタン樹脂微粒子の調製に使用できる鎖延長剤としては、分子内に少なくとも2個の活性水素を有する低分子化合物を用いることができる。鎖延長剤の具体例としては、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、ジエチレングリコール、1,6−ヘキサンジオール、スピログリコール、ビス(β−ヒドロキシエトキシ)ベンゼン、及びキシリレングリコール等のグリコール類、トリメチロールプロパン、及びグリセリン等のポリオール類、ピペラジン、エチレンジアミン、プロパンジアミン、イソフォロンジアミン、及びメチレン(ビス−o−クロルアニリン)等のアミン類が挙げられる。
(シラノール生成基含有化合物)
ポリウレタン樹脂微粒子の調製に使用できるシラノール生成基含有化合物は、イソシアネート基との反応を有する官能基と、シラノール生成基とを有する化合物を用いる。シラノール生成基含有化合物としては、アミノアルキルアルコキシシランや、メルカプトアルキルアルコキシシランが好適に用いられる。シラノール生成基含有化合物の具体例としては、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、及びN−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、N−β(アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−β(アミノエチル)−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン等が挙げられる。
<スチレンアクリル系樹脂微粒子>
スチレンアクリル系樹脂微粒子は、シラノール生成基を有するスチレンアクリル系樹脂であれば特に限定されない。シラノール生成基をスチレンアクリル系樹脂に導入する方法としては、スチレン系単量体とアクリル系単量体とを重合する際に、シラノール生成基と炭素−炭素不飽和結合を有する化合物とを共重合する方法や、スチレン系単量体と、アクリル系単量体と、水酸基、アミノ基、カルボキシル基等の反応性基を有する単量体とを共重合してスチレンアクリル系樹脂を調製した後、シラノール生成基を有する化合物を、スチレンアクリル系樹脂に含まれる水酸基、アミノ基、カルボキシル基等の反応性基と反応させる方法等が挙げられる。
スチレンアクリル系樹脂微粒子の製造方法は、本発明の目的を阻害しない範囲で限定されず、溶液重合、塊状重合、乳化重合、懸濁重合等任意の方法を選択できる。これらの製造方法の中では、粒子径のそろった樹脂微粒子が、水性エマルジョンの形態で得られることから、乳化重合法が好ましい。
好ましくは、スチレンアクリル系樹脂微粒子は、結着樹脂として使用されるスチレンアクリル系樹脂の調製に使用されるスチレン系単量体、及びアクリル系単量体と、シラノール生成基と炭素−炭素不飽和結合とを有する化合物とを共重合することにより調製される。シラノール生成基と炭素−炭素不飽和結合とを有する化合物の具体例としては、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、N−(3−アクリロキシ−2−ヒドロキシプロピル)3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−アクリロキシプロピルジメチルメトキシシラン、3−アクリロキシプロピルメチルジクロロシラン、3−アクリロキシプロピルトリクロロシラン、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、メタクリロキシプロペニルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルジメチルクロロシラン、3−メタクリロキシプロピルジメチルエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジクロロシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリクロロシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリス(メトキシエトキシ)シラン、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、及びp−スチリルトリメトキシシラン等が挙げられる。
〔外添剤〕
本発明の静電荷像現像用トナーは、トナー母粒子の表面を樹脂微粒子により被覆した後に、所望により外添剤により処理することができる。外添剤の種類は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されず、従来からトナー用に使用されている外添剤から適宜選択できる。好適な外添剤の具体例としては、シリカ、アルミナ、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム等の金属酸化物が挙げられる。これらの外添剤は、2種以上を組み合わせて使用できる。また、これらの外添剤は、アミノシランカップリング剤やシリコーンオイル等の疎水化剤により疎水化して使用することもできる。疎水化された外添剤を用いる場合、高温高湿下でのトナーの帯電量の低下を抑制しやすく、流動性に優れるトナーを得やすい。
外添剤の粒子径は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されず、典型的には0.01〜1.0μmが好ましい。
外添剤の体積固有の抵抗値は、外添剤の表面に酸化スズ及び酸化アンチモンからなる被覆層を形成し、被覆層の厚さや、酸化スズと酸化アンチモンとの比率を変えることにより調整できる。
外添剤の使用量は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されない。外添剤の使用量は、典型的には、外添処理前のトナー粒子100質量部に対して0.1〜10質量部が好ましく、0.2〜5質量部がより好ましい。
〔キャリア〕
静電潜像現像用トナーは、所望のキャリアと混合して2成分現像剤として使用することもできる。2成分現像剤を調製する場合、磁性キャリアを用いるのが好ましい。
本発明の静電潜像現像用トナーを2成分現像剤とする場合の好適なキャリアとしては、キャリア芯材が樹脂により被覆されたものが挙げられる。キャリア芯材の具体例としては、鉄、酸化処理鉄、還元鉄、マグネタイト、銅、ケイ素鋼、フェライト、ニッケル、コバルト等の粒子や、これらの材料とマンガン、亜鉛、アルミニウム等との合金の粒子、鉄−ニッケル合金、鉄−コバルト合金等の粒子、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化銅、酸化マグネシウム、酸化鉛、酸化ジルコニウム、炭化ケイ素、チタン酸マグネシウム、チタン酸バリウム、チタン酸リチウム、チタン酸鉛、ジルコン酸鉛、ニオブ酸リチウム等のセラミックスの粒子、リン酸二水素アンモニウム、リン酸二水素カリウム、ロッシェル塩等の高誘電率物質の粒子、樹脂中に上記磁性粒子を分散させた樹脂キャリア等が挙げられる。
キャリア芯材を被覆する樹脂の具体例としては、(メタ)アクリル系重合体、スチレン系重合体、スチレン−(メタ)アクリル系共重合体、オレフィン系重合体(ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、ポリプロピレン等)、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリカーボネート、セルロース樹脂、ポリエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂(ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン等)、フェノール樹脂、キシレン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ポリアセタール樹脂、アミノ樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は2種以上を組み合わせて使用できる。
キャリアの粒子径は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されないが、電子顕微鏡により測定される粒子径で、20〜120μmが好ましく、25〜80μmがより好ましい。
キャリアの見掛け密度は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されない。見掛け密度は、キャリアの組成や表面構造によって異なるが、典型的には、2.0〜2.5g/cmが好ましい。
本発明の静電潜像現像用トナーを2成分現像剤として用いる場合、トナーの含有量は、2成分現像剤の質量に対して、1〜20質量%が好ましく、3〜15質量%が好ましい。2成分現像剤におけるトナーの含有量をかかる範囲とすることにより、形成画像において適度な画像濃度を維持し、現像装置からのトナー飛散の抑制によって画像形成装置内部の汚染や転写紙等へのトナーの付着を抑制できる。
〔トナーの製造方法〕
本発明の静電潜像現像用トナーは、結着樹脂に、着色剤と、必要に応じて、離型剤、電荷制御剤、磁性粉等の任意の成分とを配合した後に、所望の粒子径のトナー母粒子を調製し、得られたトナー母粒子の表面に、樹脂微粒子を単独で付着させるか、樹脂微粒子と外添剤とを付着させることにより製造できる。
結着樹脂に、着色剤、離型剤、電荷制御剤、磁性粉等の成分を配合してトナー母粒子を製造する方法は、結着樹脂中にこれらの成分を良好に分散できる限り特に限定されない。トナー母粒子の好適な製造方法の具体例としては、結着樹脂と、着色剤、離型剤、電荷制御剤、磁性粉等の成分とを混合機等により混合した後、一軸又は二軸押出機等の混練機により結着樹脂と結着樹脂に配合される成分とを溶融混練し、冷却された混練物を粉砕・分級する方法が挙げられる。トナー母粒子の平均粒子径は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されないが、一般的には5〜10μmが好ましい。
トナー母粒子を、樹脂微粒子により被覆する方法は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されない。好適な被覆方法としては、気流によりトナー母粒子を流動化し、次いで、流動状態のトナー母粒子にシラノール生成基を有する樹脂微粒子の水性エマルジョンを噴霧した後に乾燥する方法が挙げられる。樹脂微粒子を水性エマルジョンとする場合、エマルジョン中で、樹脂微粒子が有するシラノール生成基は、既にシラノール基に変換されている。このため、樹脂微粒子の水性エマルジョンを、トナー母粒子に噴霧し、乾燥させて水分を除去することにより、シラノール基の脱水縮合反応による樹脂微粒子同士の架橋が進行する。
トナー母粒子にシラノール生成基を有する樹脂微粒子の水性エマルジョンを噴霧した後に乾燥する工程は繰り返し行ってもよい。かかる工程を繰り返し行うことにより、樹脂微粒子層の厚さを調整することができる。乾燥時の温度は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されないが、通常25〜80℃で行われる。また、乾燥時間は、水分が十分に除去され、樹脂微粒子の架橋が良好に進行する限り特に限定されないが、通常30〜120分で行われる。
トナー母粒子を、樹脂微粒子により被覆した後、さらに外添剤による処理を行ってもよい。外添剤を樹脂微粒子により被覆されたトナー母粒子の表面に付着させる方法は特に限定されない。好適な方法としては、例えば、ヘンシェルミキサーやナウターミキサー等の混合機により、樹脂微粒子により被覆されたトナー母粒子と、外添剤とを、外添剤がトナー表面に埋没しないように条件を調整して混合する方法が挙げられる。
以上説明した本発明の静電潜像現像用トナーは、耐熱保存性、及び低温定着性に優れるため、種々の画像形成装置において好適に使用される。
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。なお、本発明は実施例により何ら限定されるものではない。
〔調製例1〕
以下の方法に従って、トリエトキシシリル基を有するポリウレタン樹脂の水性エマルジョン(エマルジョンI)を調製した。
撹拌装置、温度計、冷却管、及び窒素導入装置を備えるガラス製の反応容器に、単量体としてイソフォロンジシアネート(IPDI)80g、分子量2000のポリオキシテトラメチレングリコール(PTMG)252g、及びジメチロールプロピオン酸(DMPA)14.4gを仕込み、溶媒として酢酸エチル100gを仕込み、触媒としてジブチル錫ジラウレート0.02gを仕込んだ。オイルバスにより反応混合物を80℃に昇温し、同温度にて6時間反応を行った。次いで、反応混合物を60℃まで冷却し、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン11.5gを加え、同温度にて30分間反応を行って、イソシアネート基を有するポリウレタンプレポリマーの溶液を得た。得られたポリウレタンプレポリマーの溶液を、トリエチルアミン9g、及びイオン交換水500gからなるトリエチルアミン水溶液に注ぎ、ポリウレタンプレポリマーの溶液を水中に分散させて乳化液を調製した。乳化液に、ピペラジン6水和物1.19gとビス(アミノプロピル)アミン2.4gとをイオン交換水180gに溶解させた水溶液を加え、30℃にて3時間反応させて、高分子量化を行った。次いで、酢酸エチルを減圧下にて留去した後、イオン交換水を加えてエマルジョン中のポリウレタン樹脂粒子の含有量を35質量%に調整して、トリエトキシシリル基を有するポリウレタンの水性エマルジョン(エマルジョンI)を得た。なお、エマルジョンIに含まれるポリウレタン樹脂粒子の体積平均粒子径は、0.08μmであった。
〔調製例2〕
以下の方法に従って、トリメトキシシリル基を有するスチレンアクリル系樹脂の水性エマルジョン(エマルジョンII)を調製した。
撹拌装置、温度計、冷却管、及び窒素導入装置を備えるガラス製の反応容器に、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム(アニオン系界面活性剤)20gとイオン交換水3000gとを仕込んだ。窒素雰囲気下で撹拌しながら、反応容器内温を80℃まで昇温させた後に、反応容器に、過硫酸カリウム(重合開始剤)10gとイオン交換水200gとからなる重合開始剤の水溶液を加えた。次いで、反応容器にヒドロキシエチルアクリレート(HEA)400g、スチレン(ST)400g、n−ブチルアクリレート(BA)200g、及びγ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン10gからなる単量体混合物と、濃度5質量%の水酸化ナトリウム水溶液と、濃度2質量%のメルカプトエタノール水溶液とを、それぞれ3時間かけて、80℃にて反応容器に滴下し、滴下終了後、同温度で1時間保持した。1時間保持後、濃度10質量%のジ−t−ブチルパーオキサイド水溶液20gと濃度10質量%のロンガリット水溶液20gとを加えて、さらに80℃で1時間保持した。反応液を室温まで冷却した後、濃度25質量%のアンモニア水により反応液のpHを7〜8の範囲に調整して、トリメトキシシリル基を有するスチレンアクリル系樹脂の水性エマルジョン(エマルジョンII)を得た。なお、エマルジョンIIに含まれるスチレンアクリル系樹脂粒子の体積平均粒子径は、0.10μmであった。また、エマルジョンIIのスチレンアクリル系樹脂粒子の含有量は45質量%であった。
〔調製例3〕
撹拌装置、温度計、冷却管、及び窒素導入装置を備えるガラス製の反応容器に、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム(アニオン系界面活性剤)20gとイオン交換水3000gとを仕込んだ。窒素雰囲気下で撹拌しながら、反応容器内温を80℃まで昇温させた後に、反応容器に、過硫酸カリウム(重合開始剤)10gとイオン交換水200gとからなる重合開始剤の水溶液を加えた。次いで、反応容器内温を75℃に冷却し、反応容器にスチレン(ST)2300g、n−ブチルアクリレート(BA)600g、及びアクリル酸(AA)100gからなる単量体混合物を1時間かけて反応容器に滴下した。滴下終了後、75℃で6時間重合を行い、スチレンアクリル系樹脂の水性エマルジョン(エマルジョンIII)を得た。また、水性エマルジョンIIIの一部を、スプレードライヤー(ナノスプレードライヤー B90(日本ビュッヒ株式会社製))により噴霧乾燥して、粉体状のスチレンアクリル系樹脂を得た。なお、エマルジョンIIIに含まれるスチレンアクリル系樹脂粒子の体積平均粒子径は、0.10μmであった。また、エマルジョンIIIのスチレンアクリル系樹脂粒子の含有量は45質量%であった。
〔実施例1〕
(トナー母粒子の調製)
ポリエステル樹脂(結着樹脂、酸価18.5mgKOH/g、フローテスター軟化点(Tm)91℃)100質量部と、銅フタロシアニン顔料(着色剤、C.I. Pigment Blue 15:3)4質量部と、合成エステルワックス(離型剤、WEP−3(日本油脂株式会社製))5質量部と、電荷制御剤(P51(クラリアント社製))1質量部とを、ヘンシェルミキサー(三井三池工業株式会社製)にて混合した。次いで、得られた混合物を、押出機(PCM−30(株式会社池貝製))にて溶融混練した。得られた混練物をカッターミル(ロートプレックス(登録商標)(ホソカワミクロン株式会社製))により粗粉砕し、次いで、粗粉砕物を粉砕機(ターボミル(ターボ工業株式会社製))により微粉砕した後、分級機(ターボミル(ターボ工業株式会社製))にて分級して、体積平均粒子径6.8μmの不定形のトナー母粒子を得た。
(被覆処理)
エマルジョンIにイオン交換水を加え、固形分濃度を20質量%に調整した。トナー母粒子500gを、コーティング装置(スーパーファインプロセッサ(株式会社パウレック製))に投入し、風量0.6m/分、吸気温度80℃、排気温度45℃の条件で、トナー母粒子に対して、濃度調整されたエマルジョンI250g(樹脂微粒子含有量50g)を5g/分の速度で噴霧して、トナー母粒子がポリウレタン樹脂微粒子に被覆されており、シラノール基間の反応によりポリウレタン樹脂微粒子が架橋された被覆粒子を得た。
(外添処理)
得られた被覆粒子100質量部と、シリカ微粒子(RA200H(日本アエロジル株式会社製))1.5質量部とを加え、ヘンシェルミキサー(三井三池工業株式会社製)にて混合してトナーを得た。
得られたトナーの耐熱保存性、及び低温定着性を、以下の方法に従って評価した。実施例1のトナーの耐熱保存性、及び低温定着性の評価結果を表1に記す。
<耐熱保存性>
容量20mlのポリ容器にトナー3gを秤量した。トナーの入ったポリ容器を60℃に設定された恒温器内に3時間静置した。次いで、トナーの入ったポリ容器を20±3℃、湿度60±10%の環境下に12時間静置する。次いで、パウダーテスター(ホソカワミクロン株式会社製)のマニュアルに従い、レオスタッド目盛り5、時間30秒の条件で、140メッシュ(目開き105μm)の篩によりトナーを篩別して、下式により凝集度(%)を求めた。凝集度10%以下を○と判定し、凝集度10%超を×と判定した。
(凝集度算出式)
凝集度(%)=篩上に残留したトナー質量/篩別前のトナーの質量×100
<低温定着性>
プリンター(FS−C5400DN(京セラミタ株式会社製))の定着器を取り外し、定着器に外部駆動装置、及び定着温度制御装置を設置して定着試験器を作成した。次いで、プリンター(FS−C5400DN(京セラミタ株式会社製))により、サイズ2cm×3cm、トナー量1.8g/cmの未定着ベタ画像を形成した。得られた未定着画像を、所定の温度に設定された定着試験機により、線速97mm/秒の条件で定着させた。定着後の画像を、画像部が内側となるように半分に折り曲げ、底面を布帛により被覆された1kgの重りにより、折り目上を5往復摩擦した。次いで、紙を広げ、画像部を重りにより5往復摩擦した。折り曲げ部のトナーの剥がれが1mm以内を○と判定し、1mm超を×と判定した。5℃刻みで定着温度を変えて評価を行い、トナーの剥がれが○と判定される最低の定着温度を、最低定着温度とした。最低定着温度125℃以下を○と判定し、最低定着温度130℃以上を×と判定した。なお、低温定着性の評価は、以下の方法に従って調製した2成分現像剤を用いて行った。
<2成分現像剤の調製>
(キャリアの調製)
MnO換算で39.7mol%、MgO換算で9.9mol%、Fe換算で49.6mol%、SrO換算で0.8mol%になるように各原材料を適量配合し、水を加え、湿式ボールミルで10時間かけて粉砕・混合した。得られた混合物を乾燥した後、950℃で4時間保持した。次いで、混合物を湿式ボールミルで24時間かけて粉砕してスラリーを調製した。スラリーを造粒乾燥した後、造粒物を、酸素濃度2%の雰囲気中で1270℃にて6時間保持した後、解砕、粒度調整を行い、マンガン系フェライト粒子(キャリア芯材)を得た。得られたマンガン系フェライト粒子は、平均粒子径が35μmであり、印加磁場が3000(103/4π・A/m)の時の飽和磁化が70Am/kgであった。
次に、ポリアミドイミド樹脂(無水トリメリット酸と4,4’−ジアミノジフェニルメタンとの共重合体)をメチルエチルケトンで希釈して樹脂溶液を調製し、次いで4フッ化エチレン・6フッ化プロピレン共重合体(FEP)と、酸化ケイ素(樹脂全体量の2重量%)とを樹脂溶液に分散させて、固形分換算で150gとなる量のキャリアコート液を得た。ポリアミドイミド樹脂とFEPとの質量比はポリアミドイミド樹脂/FEPとして、2/8であり、樹脂溶液の固形分比率は10質量%であった。
得られたキャリアコート液を用い、流動層被覆装置(スピラコータSP−25(岡田精工株式会社製))にて、マンガン系フェライト粒子10kgを被覆した。その後、樹脂により被覆されマンガン系フェライト粒子を220℃で1時間焼成して、樹脂被覆量3質量%の樹脂被覆フェライトキャリアを得た。
(トナーとキャリアとの混合)
2成分現像剤の質量に対するトナーの質量が12.0質量%となるように、実施例1のトナーとキャリアとを、ロッキングミキサー(RM−10(愛知電機株式会社製))にて、常温常湿条件下において、回転数78rpmで30分間混合して、2成分現像剤を得た。
〔実施例2〕
固形分濃度が20質量%に調整されたエマルジョンIの使用量を200gに変えることの他は、実施例1と同様にしてトナーを得た。実施例2のトナーについて、実施例1と同様に耐熱保存性、及び低温定着性を評価した。実施例2のトナーの評価結果を表1に記す。
〔実施例3〕
固形分濃度が20質量%に調整されたエマルジョンIの使用量を150gに変えることの他は、実施例1と同様にしてトナーを得た。実施例3のトナーについて、実施例1と同様に耐熱保存性、及び低温定着性を評価した。実施例3のトナーの評価結果を表1に記す。
〔実施例4〕
固形分濃度が20質量%に調整されたエマルジョンIの使用量を100gに変えることの他は、実施例1と同様にしてトナーを得た。実施例4のトナーについて、実施例1と同様に耐熱保存性、及び低温定着性を評価した。実施例4のトナーの評価結果を表1に記す。
〔実施例5〕
固形分濃度が20質量%に調整されたエマルジョンI250gに変えて、固形分濃度が20質量%に調整されたエマルジョンII250gを用いることの他は、実施例1と同様にして、トナー母粒子がスチレンアクリル系樹脂微粒子に被覆されており、シラノール基間の反応によりスチレンアクリル系樹脂微粒子が架橋されたトナーを得た。実施例5のトナーについて、実施例1と同様に耐熱保存性、及び低温定着性を評価した。実施例5のトナーの評価結果を表1に記す。
〔比較例1〕
(機械的ストレスによる、樹脂微粒子によるトナー母粒子の被覆)
実施例1と同様にしてトナー母粒子を調製した。トナー母粒子180gと、エマルジョンIIIを噴霧乾燥して得たスチレンアクリル系樹脂微粒子の粉体18gとを、表面改質装置(ノビルタ(登録商標)130(ホソカワミクロン株式会社製))に投入し、動力3kW/h、処理温度45℃の条件により、機械的ストレスによってトナー母粒子の表面をスチレンアクリル系樹脂微粒子により被覆して被覆粒子を得た。
(外添処理)
得られた被覆粒子100質量部と、シリカ微粒子(RA200H(日本アエロジル株式会社製))1.5質量部とを加え、ヘンシェルミキサー(三井三池工業株式会社製)にて混合してトナーを得た。
比較例1のトナーについて、実施例1と同様に耐熱保存性、及び低温定着性を評価した。比較例1のトナーの評価結果を表1に記す。
〔比較例2〕
(熱ストレスによる、樹脂微粒子によるトナー母粒子の被覆)
実施例1と同様にしてトナー母粒子を調製した。トナー母粒子180gと、エマルジョンIIIを噴霧乾燥して得たスチレンアクリル系樹脂微粒子の粉体18gとを混合し、表面改質装置(メテオレインボー(登録商標)(日本ニューマチック工業株式会社株式製))に投入し、350℃の条件で熱風処理を行い、熱ストレスによってトナー母粒子の表面をスチレンアクリル系樹脂微粒子により被覆して被覆粒子を得た。
(外添処理)
得られた被覆粒子100質量部と、シリカ微粒子(RA200H(日本アエロジル株式会社製))1.5質量部とを加え、ヘンシェルミキサー(三井三池工業株式会社製)にて混合してトナーを得た。
比較例2のトナーについて、実施例1と同様に耐熱保存性、及び低温定着性を評価した。比較例2のトナーの評価結果を表1に記す。
〔比較例3〕
固形分濃度が20質量%に調整されたエマルジョンI250gに変えて、固形分濃度が20質量%に調整されたエマルジョンIII250gを用いることの他は、実施例1と同様にして、トナー母粒子がスチレンアクリル系樹脂微粒子に被覆されたトナーを得た。比較例3のトナーについて、実施例1と同様に耐熱保存性、及び低温定着性を評価した。比較例3のトナーの評価結果を表1に記す。
〔比較例4〕
固形分濃度が20質量%に調整されたエマルジョンI250gに変えて、固形分濃度が20質量%に調整されたエマルジョンIII150gを用いることの他は、実施例1と同様にして、トナー母粒子がスチレンアクリル系樹脂微粒子に被覆されたトナーを得た。比較例4のトナーについて、実施例1と同様に耐熱保存性、及び低温定着性を評価した。比較例4のトナーの評価結果を表1に記す。
Figure 2012230140
実施例1〜5によれば、シラノール生成基を有する樹脂微粒子によりトナー母粒子が被覆されており、樹脂微粒子同士がシラノール基の脱水縮合反応により架橋されたトナーは、耐熱保存性、低温定着性の何れも優れていることが分かる。
比較例1、及び2によれば、機械的ストレス、又は熱的ストレスによって被覆処理を行う場合、処理時にトナー母粒子に熱が加わるため、トナー母粒子より離型剤が染み出し、耐熱保存性に優れるトナーを得にくいことが分かる。また、比較例1のトナーでは、機械的ストレスにより、樹脂微粒子がトナー母粒子に強固に付着してしまい、低温定着性が損なわれることが分かる。
比較例3、及び4によれば、シラノール生成基を有さない樹脂微粒子によりトナー母粒子の被覆を行う場合、樹脂微粒子が架橋されないため、トナー母粒子が密に被覆されにくく、耐熱保存性に優れるトナーを得にくいことが分かる。

Claims (4)

  1. 少なくとも結着樹脂と着色剤とを含むトナー母粒子が樹脂微粒子により被覆されており、前記樹脂微粒子同士はシラノール基の脱水縮合反応により架橋されている静電潜像現像用トナー。
  2. 前記トナー母粒子を、加水分解によりシラノール基を生成する基を有する樹脂微粒子のエマルジョンにより被覆し、次いで、乾燥して得られる、請求項1記載の静電潜像現像用トナー。
  3. 前記樹脂微粒子の質量が、前記トナー母粒子の質量に対して5〜20質量%である、請求項1、又は2記載の静電潜像現像用トナー。
  4. 前記樹脂微粒子がポリウレタン樹脂微粒子、又はスチレンアクリル系樹脂微粒子である、請求項1〜3何れか記載の静電潜像現像用トナー。
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