JP2013040999A - 正帯電性トナー - Google Patents
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Abstract
【解決手段】正帯電性トナーについて、トナー母粒子の表面に特定の平均一次粒子径の炭酸カルシウム微粒子を付着させ、トナー母粒子に少なくとも、結着樹脂と着色剤とを含有させ、炭酸カルシウム微粒子を、正帯電性表面処理剤と、シリコーンオイルとにより表面処理されたものとし、炭酸カルシウム微粒子の表面に付着する、正帯電性表面処理剤とシリコーンオイルとの質量比を、正帯電性表面処理剤:シリコーンオイルとして7:3〜3:7とする。
【選択図】なし
Description
前記トナー母粒子は少なくとも、結着樹脂と着色剤とを含有しており、
前記炭酸カルシウム微粒子の平均一次粒子径が25〜80nmであり、
前記炭酸カルシウム微粒子は、正帯電性表面処理剤と、シリコーンオイルとにより表面処理されており、
前記炭酸カルシウム微粒子の表面に付着する、前記正帯電性表面処理剤と前記シリコーンオイルとの質量比が7:3〜3:7である、正帯電性トナー。
本発明の正帯電性トナーを構成するトナー母粒子は、少なくとも、結着樹脂と着色剤とを含み、所望により、離型剤、電荷制御剤等を含んでいてもよい。以下、本発明において用いるトナー母粒子の必須の成分である、結着樹脂、及び着色剤と、任意の成分である、離型剤、電荷制御剤と、トナー母粒子の製造方法とについて順に説明する。
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。
本発明の正帯電性トナーは、少なくとも結着樹脂と着色剤とを含有するトナー母粒子の表面に炭酸カルシウム微粒子が付着されている。トナー母粒子に配合できる着色剤は、トナーの色に合わせて、公知の顔料や染料を使用できる。結着樹脂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、C.I.ピグメントイエロー180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、C.I.ピグメントレッド238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、C.I.ピグメントブルー15:3(銅フタロシアニンブルー顔料)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。
本発明の正帯電性トナーは、トナーの定着性や耐オフセット性を向上させる目的で、結着樹脂中に離型剤を含んでいてもよい。結着樹脂に配合できる離型剤の種類は、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。これらのワックスは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、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できる。
本発明の正帯電性トナーは、本発明の目的を阻害しない範囲で、結着樹脂中に正帯電性の電荷制御剤を含んでいてもよい。正帯電性の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、従来からトナーに使用されている正帯電性の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。
トナー母粒子の製造方法は、特に限定されず、従来知られるトナー母粒子の製造方法から適宜選択できる。好適なトナー母粒子の製造方法としては、例えば、以下説明する方法が挙げられる。
本発明の正帯電性トナーは、正帯電性表面処理剤とシリコーンオイルとを、それらの質量比が、正帯電性表面処理剤:シリコーンオイルとして7:3〜3:7、より好ましくは6:4〜4:6となるように付着させて表面処理された炭酸カルシウム微粒子をトナー母粒子の表面に付着されている。
正帯電性表面処理剤の種類は、正帯電極性基を有する物質であって、炭酸カルシウム微粒子の表面に付着させることができれば特に限定されない。正帯電性表面処理剤の好適な例としては、正帯電性の電荷制御剤として使用される樹脂材料や、アミノ基等の正帯電極性基を有するカップリング剤等が挙げられる。
シリコーンオイルの種類は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されず、従来からトナー用の外添剤の処理剤として用いられている種々のシリコーンオイルを使用できる。シリコーンオイルとしては、直鎖シロキサン構造を有するものが好ましく、非反応性シリコーンオイル、反応性シリコーンオイルの何れも使用できる。シリコーンオイルの具体例としては、ジメチルシリコーンオイル、フェニルメチルシリコーンオイル、クロロフェニルシリコーンオイル、アルキルシリコーンオイル、クロロシリコーンオイル、ポリオキシアルキレン変性シリコーンオイル、脂肪酸エステル変性シリコーンオイル、メチル水素シリコーンオイル、シラノール基含有シリコーンオイル、アルコキシ基含有シリコーンオイル、アセトキシ基含有シリコーンオイル、アミノ変性シリコーンオイル、カルボン酸変性シリコーンオイル、アルコール変性シリコーンオイル等が挙げられる。これらの中では、疎水化効果に優れるとともに、種々の粘度のシリコーンオイルを容易に入手できることから、ジメチルシリコーンオイルがより好ましい。
トナーの体積抵抗の調整に用いる導電性の表面処理剤は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されない。好適な導電性の表面処理剤の例としては、塩化第二スズの水溶液と、三塩化アンチモンの水溶液とからなる処理剤等が挙げられる。水に分散された炭酸カルシウム微粒子に、酸性条件下で、塩化第二スズの水溶液と、三塩化アンチモンの水溶液とを加えて反応させることにより、炭酸カルシウム微粒子の表面に、酸化スズ、及び酸化アンチモンの水和物からなる導電性の被覆層を形成することができる。なお、導電性の表面処理剤による処理は、正帯電性表面処理剤、及びシリコーンオイルによる表面処理の前に行うのが好ましい。炭酸カルシウム微粒子の表面にシリコーンオイルが表面に付着した状態では、水溶液として使用される導電性の表面処理剤が、炭酸カルシウム微粒子の表面に良好に付着しにくいためである。
本発明の正帯電性トナーは、前述のトナー母粒子の表面に、炭酸カルシウム微粒子を付着させて製造される。トナー母粒子の表面に炭酸カルシウム微粒子を付着させる方法は、特に限定されないが、例えば、炭酸カルシウム微粒子がトナー母粒子に埋め込まれないように処理条件を調整し、種々の混合機により、トナー母粒子と炭酸カルシウム微粒子とを混合する方法が好ましい。混合機の具体例としては、タービン型撹拌機、ヘンシェルミキサー、スーパーミキサー等が挙げられ、ヘンシェルミキサーがより好ましい。
本発明の正帯電性トナーは、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。
本発明の正帯電性トナーは、1成分現像方式、又は2成分現像方式により画像を形成する種々の画像形成装置において使用できる。ここでは、2成分現像方式の中でも、画質、及び寿命の点で好適な現像方式であるタッチダウン現像方式について、図1を参照して説明する。タッチダウン現像方式では、トナーの帯電不良によって、かぶりやトナーの飛散が起こりやすいため、本発明のトナーを含む2成分現像剤を用いることによる効果が顕著である。
(外添剤(CC−A)の調製)
炭酸カルシウム微粒子(平均一次粒子径:45nm)100質量部を密閉型ヘンシェルミキサーに入れ撹拌した。次いで、正帯電性表面処理剤(KBM−603、アミノシランカップリング剤、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業株式会社製))20質量部と、シリコーンオイル(KF−96、ジメチルシリコーンオイル(信越化学工業株式会社製))20質量部とを、撹拌されている炭酸カルシウム微粒子にスプレーにより均一に噴霧した。その後、炭酸カルシウム微粒子を撹拌しながら110℃で2時間保持して、正帯電性表面処理剤、及びシリコーンオイルにより炭酸カルシウム微粒子の表面処理を行った。ヘンシェルミキサー内を減圧して、表面処理により生じた副生物を除去した後、200℃で1時間加熱して、炭酸カルシウム微粒子A(CC−A)を得た。炭酸カルシウム微粒子Aの平均一次粒子径を、SEM観察により平均フェレ径を求めることにより測定した。炭酸カルシウム微粒子Aの平均一次粒子径は、49nmであった。なお、平均フェレ径は、任意に選択された100個の炭酸カルシウム微粒子の径の平均値とした。
ポリエステル樹脂(結着樹脂、酸価:5.6mgKOH/g、融点120℃)100質量部と、銅フタロシアニンブルー顔料(着色剤、C.I.Pigment Blue 15:3)4質量部と、ワックス(離型剤、カルナバロウWAX(日本精鑞株式会社製))5重量部と、及び電荷制御剤(P51(クラリアントジャパン株式会社製))1質量部とをヘンシェルミキサーにて混合した後、押出機により溶融混練して溶融混練物を得た。得られた溶融混練物を冷却した後に、ハンマーミルにて粗粉砕した。次いで、粗粉砕物をターボミルにて粉砕した後、エルボージェット分級機にて分級を行い、平均粒子径6.8μmのトナー母粒子を得た。
得られたトナー母粒子100質量部に対して、炭酸カルシウム微粒子A3.0質量部を加え、ヘンシェルミキサー(10B(日本コークス工業株式会社製))にて、3300rpmの条件で5分混合して、正帯電性トナーを得た。
2成分現像剤中の正帯電性トナーの割合が11.0質量%となるように、正帯電性トナーと磁性キャリア(プリンターFS−C5300DN(京セラミタ株式会社製)に用いられているキャリア、平均粒子径:35μm)とをロッキングミキサー(RM−10(愛知電機株式会社製))にて、78rpm、温度20℃、湿度60%の条件で30分間混合し、2成分現像剤を得た。
2成分現像剤をプリンターにセットし、プリンターの電源を入れて安定させた後にサンプル画像を出力させた。この画像を初期画像(1枚目)とした。次に、補給用トナーを補給しながら、印字率1%の画像を5000枚印字した。5000枚目に評価用のサンプル画像を出力し、この画像を低濃度印刷画像1とした。その後、補給用トナーを補給しながら、印字率30%の画像を1000枚印字した。なお、1000枚目(初期画像から6000枚目)に評価用のサンプル画像を出力し、この画像を高濃度印刷画像1とした。引き続き、印字率1%の画像を5000枚印字し、その後印字率80%の画像を1000枚印字した。1000枚目(初期画像から12000枚目)に評価用のサンプル画像を出力し、この画像を高濃度印刷画像2とした。さらに加速評価として、印字率0.2%の画像を5000枚印字した。5000枚目(初期画像から17000枚目)に評価用のサンプルが像を出力し、この画像を低濃度印刷画像2とした。
画像濃度評価に用いた初期画像のかぶり濃度を測定した。画像濃度評価において、低濃度画像1を評価する際に、印字率1%にて5000枚印字した画像について、100枚目から5000枚目まで、100枚毎にかぶり濃度を測定した。100枚毎に測定されたかぶり濃度の最大値を低濃度画像1のかぶり濃度とした。画像濃度評価において、高濃度画像1を評価する際に、印字率30%にて1000枚印字した画像について、100枚目から1000枚目まで、100枚毎にかぶり濃度を測定した。100枚毎に測定されたかぶり濃度の最大値を高濃度画像1のかぶり濃度とした。画像濃度評価において、低濃度画像2を評価する際に、印字率1%にて5000枚印字した画像について、100枚目から5000枚目まで、100枚毎にかぶり濃度を測定した。100枚毎に測定されたかぶり濃度の最大値を低濃度画像2のかぶり濃度とした。画像濃度評価において、高濃度画像2を評価する際に、印字率80%にて1000枚印字した画像について、100枚目から1000枚目まで、100枚毎にかぶり濃度を測定した。100枚毎に測定されたかぶり濃度の最大値を高濃度画像2のかぶり濃度とした。なお、かぶり濃度は、反射濃度計で測定した白紙相当部の画像濃度の値から、ベースペーパー(すなわち、画像出力前の白紙)の画像濃度の値を引いた値を用いた。
2成分現像剤をプリンターにセットし、現像器を2時間空回しした後、トナー3.5gを現像器に強制補給した。その後、5分間現像器の空回しを行い、その間に現像器の下部に設置したトレーに蓄積したトナー(飛散トナー)を回収し、その量(飛散量)を計測した。飛散量が50mg以下を「○」と評価し、50mg超200mg以下を「△」と評価し、200mg超を「×」と評価した。本評価は現像器の外部に現像器から飛散するトナー量を模擬的に計測していることになる。
初期画像、低濃度印刷画像1、高濃度印刷画像1、高濃度印刷画像2、及び低濃度印刷が像2を印字した直後の現像剤を取り出し、得られた各現像剤の帯電量を、吸引式帯電量測定装置(MODEL 210HS(TREK社製))を用いて測定した。
(外添剤(CC−B〜CC−H)の調製)
正帯電性表面処理剤の使用量と、シリコーンオイルの使用量とを、表1に記載の量に変えることの他は、CC−Aと同様にしてCC−B〜CC−Hを調製した。なお、表1に記載の正帯電性表面処理剤の使用量と、シリコーンオイルの使用量は、未処理の炭酸カルシウム微粒子の質量に対する質量%である。CC−B〜CC−Hの平均一次粒子径を、表1に記す。
CC−Aに変えて、表1に記載の炭酸カルシウム微粒子(CC−B〜CC−H)を用いることの他は、実施例1と同様にして正帯電性トナーを得た。
得られた正帯電性トナーを用い、実施例1と同様にして2成分現像剤を得た。
(外添剤(CC−I〜CC−L)の調製)
未処理の炭酸カルシウム微粒子の平均一次粒子径を変更することの他は、CC−Aと同様にしてCC−I〜CC−Lを調製した。CC−I〜CC−Lの平均一次粒子径を、表1に記す。
CC−Aに変えて、表1に記載の炭酸カルシウム微粒子(CC−I〜CC−L)を用いることの他は、実施例1と同様にして正帯電性トナーを得た。
得られた正帯電性トナーを用い、実施例1と同様にして2成分現像剤を得た。
(外添剤(CC−M〜CC−O)の調製)
実施例1で用いた平均一次粒子径45nmの炭酸カルシウム微粒子を、炭酸カルシウム微粒子の濃度が100g/Lとなる様に、イオン交換水に加えて、炭酸カルシウム微粒子の懸濁液を得た。得られた懸濁液を70℃に加熱した後、塩化スズ(SnCl4・5H2O)2gと、塩化アンチモン(SbCl3)0.1gとを2N塩酸水溶液50mlに溶解させた溶液を、同温度で、懸濁液に1時間かけて滴下した。塩化スズと塩化アンチモンとの溶液を滴下する間、濃度10質量%の水酸化ナトリウム水溶液により懸濁液のpHを2〜3の範囲に調整した。懸濁液をろ過して、酸化スズと酸化アンチモンの水和物とにより被覆された炭酸カルシウム微粒子を回収した後、回収された炭酸カルシウム微粒子をイオン交換水により洗浄した。次いで、洗浄された炭酸カルシウム微粒子を600℃で焼成した。焼成後に得られた炭酸カルシウム微粒子の凝集体を、ジェットミルにより解砕して、導電化処理された、平均一次粒子径45nmの炭酸カルシウム微粒子を得た。得られた、導電化処理された炭酸カルシウム微粒子を、CC−Aと同様にして、正帯電性表面処理剤とシリコーンオイルとにより処理して、外添剤(CC−M)を得た。外添剤(CC−M)の体積抵抗値の値を表1に記す。なお、炭酸カルシウム微粒子の体積抵抗値の測定は、R8340A HIGH RESISTANSE METER(株式会社アドバンテスト製)を用いて、試料に1kgの荷重をかけ、DC10Vの電圧を印加して行った。
CC−Aに変えて、表1に記載の炭酸カルシウム微粒子(CC−M〜CC−O)を用いることの他は、実施例1と同様にして正帯電性トナーを得た。
得られた正帯電性トナーを用い、実施例1と同様にして2成分現像剤を得た。
(外添剤(SI−A)の調製)
平均一次粒子径45nmの炭酸カルシウム微粒子に変えて、平均一次粒子径20nmのシリカ微粒子を用いることの他は、CC−Aと同様にしてSI−Aを調製した。
CC−Aに変えて、表1に記載のシリカ微粒子(SI−A)を用いることの他は、実施例1と同様にして正帯電性トナーを得た。
得られた正帯電性トナーを用い、実施例1と同様にして2成分現像剤を得た。
11 感光体
12 帯電部
13 露光部
14 現像部
15 無端ベルト
16 転写部
17 クリーニング部
18 磁気ローラー
19 現像ローラー
20 電源
22 電源
24 電源
26 規制ブレード
28 コンテナ
30 撹拌ミキサー
32 仕切板
34 パドルミキサー
36 枠体
Claims (5)
- トナー母粒子の表面に炭酸カルシウム微粒子が付着しており、
前記トナー母粒子は少なくとも、結着樹脂と着色剤とを含有しており、
前記炭酸カルシウム微粒子の平均一次粒子径が25〜80nmであり、
前記炭酸カルシウム微粒子は、正帯電性表面処理剤と、シリコーンオイルとにより表面処理されており、
前記炭酸カルシウム微粒子の表面に付着する、前記正帯電性表面処理剤と前記シリコーンオイルとの質量比が7:3〜3:7である、正帯電性トナー。 - トナーにおける前記正帯電性表面処理剤の量が、トナー中の炭酸カルシウムの質量に対して、10〜30質量%である、請求項1記載の正帯電性トナー。
- トナーにおける前記シリコーンオイルの量が、トナー中の炭酸カルシウムの質量に対して、10〜30質量%である、請求項1又は2記載の正帯電性トナー。
- 前記正帯電性表面処理剤がカップリング剤である、請求項1〜3何れか記載の正帯電性トナー。
- 前記炭酸カルシウム微粒子が導電化処理されており、体積抵抗が1.0×106〜1.0×1010Ωcmである、請求項1〜4何れか記載の正帯電性トナー。
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