JP2013205609A - 静電荷像現像用トナー - Google Patents
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Abstract
【解決手段】少なくとも結着樹脂を含有するトナー母粒子及び外添剤を含有してなる静電荷像現像用トナーであって、結着樹脂がフラン環を有するポリエステルAを含有し、外添剤が下記式(1)で求められる平均粒子径20〜80nm、炭素量2.6〜6.0重量%の疎水性シリカ粒子(外添剤A)を含有する静電荷像現像用トナー。
平均粒子径(nm)=6/(ρ×比表面積(m2/g))×1000 (1)
(式中、ρはシリカの真比重2.2である。比表面積は、窒素吸着法により求められたBET比表面積である。)
【選択図】なし
Description
〔1〕 少なくとも結着樹脂を含有するトナー母粒子及び外添剤を含有してなる静電荷像現像用トナーであって、結着樹脂がフラン環を有するポリエステルAを含有し、外添剤が下記式(1)で求められる平均粒子径20〜80nm、炭素量2.6〜6.0重量%の疎水性シリカ粒子(外添剤A)を含有する静電荷像現像用トナー、並びに
平均粒子径(nm)=6/(ρ×比表面積(m2/g))×1000 (1)
(式中、ρはシリカの真比重2.2である。比表面積は、窒素吸着法により求められたBET比表面積である。)
〔2〕 少なくとも結着樹脂を含有するトナー母粒子及び外添剤からなる静電荷像現像用トナーの製造方法であって、
工程1:トナー母粒子と外添剤Aを混合する工程、及び
工程2:さらに外添剤Bと混合する工程
を含み、
前記結着樹脂がフラン環を有するポリエステルAを含有し、外添剤Aが平均粒子径が20〜80nm、炭素量が2.6〜6.0重量%の疎水性シリカ粒子であり、外添剤Bが平均粒子径6nm以上20nm未満の疎水性シリカ粒子であり、外添剤Aと外添剤Bの平均粒子径の差が10nm以上である、静電荷像現像用トナーの製造方法
に関する。
フラン環を有する樹脂は、ガラス転移温度が高く、堅い樹脂であり、外添剤の埋め込みが抑制される。また、外添剤として、特定の平均粒子径及び特定の炭素量を有する疎水性シリカを用いることにより、フラン環を有する樹脂との分子間力が向上し、樹脂と外添剤の付着力が向上し、外添剤の遊離が抑制される。その結果、帯電安定性が向上し、カブリが抑制され、感光体傷の発生も抑制されると考えられる。
本発明のトナーに用いる結着樹脂は、フラン環を有するポリエステルAを含有する。
ポリエステルAは、原料モノマーとして少なくともフラン環を有するカルボン酸化合物を含むカルボン酸成分及び/又はフラン環を有するアルコールを含むアルコール成分を用い、カルボン酸成分とアルコール成分とを縮重合させて得られるポリエステルが好ましく、フラン環としては、式(Ia)又は(Ib):
で表されるビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物が挙げられる。
本発明において、着色剤としては、トナー用着色剤として用いられている染料、顔料等のすべてを使用することができ、カーボンブラック、フタロシアニンブルー、パーマネントブラウンFG、ブリリアントファーストスカーレット、ピグメントグリーンB、ローダミン−Bベース、ソルベントレッド49、ソルベントレッド146、ソルベントブルー35、キナクリドン、カーミン6B、イソインドリン、ジスアゾエロー等を用いることができ、本発明のトナーは、黒トナー、カラートナーのいずれであってもよい。トナー中の着色剤の含有量は、トナーの印字濃度及び定着性を向上させる観点から、結着樹脂100重量部に対して、1〜20重量部が好ましく、2〜10重量部がより好ましく、3〜8重量部がさらに好ましい。
離型剤としては、低分子量ポリプロピレン、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレンポリエチレン共重合体、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックス、フィッシャートロプシュワックス等の脂肪族炭化水素系ワックス及びそれらの酸化物、カルナウバワックス、モンタンワックス、サゾールワックス及びそれらの脱酸ワックス、脂肪酸エステルワックス等のエステル系ワックス、脂肪酸アミド類、脂肪酸類、高級アルコール類、脂肪酸金属塩等が挙げられる。これらは単独で又は2種以上を混合して用いられていてもよい。
荷電制御剤としては、負帯電性荷電制御剤、正帯電性荷電制御剤のいずれも用いることができる。
本発明の製造方法により得られるトナーは、さらに、トナー中に、磁性粉、流動性向上剤、導電性調整剤、体質顔料、繊維状物質等の補強充填剤、酸化防止剤、クリーニング性向上剤等の添加剤を適宜含有していてもよい。
本発明のトナーは、溶融混練法、乳化凝集法、重合法等の従来より公知のいずれの方法によって得られたトナーであってもよいが、生産性の観点から、溶融混練法による粉砕トナーが好ましい。具体的には、結着樹脂、着色剤、荷電制御剤、離型剤等の成分をヘンシェルミキサー等の混合機で均一に混合した後、溶融混練し、冷却後、粉砕、分級を行ってトナー母粒子を製造し、さらに外添剤と混合して、トナーを製造することができる。一方、トナーの小粒径化の観点からは、重合法や乳化凝集法等によるトナーが好ましい。
本発明において、外添剤として用いる外添剤Aは、遊離外添剤量を低減し、感光体傷を抑制する観点、トナーの帯電安定性を向上させ、カブリを抑制する観点から疎水化処理された疎水性シリカ粒子である。
外添剤として、さらに平均粒子径6nm以上20nm未満の疎水性シリカ粒子(外添剤B)を含有することが好ましい。
外添剤Aと外添剤Bの平均粒子径差は、遊離外添剤量を低減し、感光体傷を抑制する観点、トナーの帯電安定性を向上させ、カブリを抑制する観点、トナーの耐刷性を向上させる観点及び耐熱保存性を向上させる観点から、平均粒子径差は、10nm以上が好ましく、10〜70nmがより好ましく、10〜40nmがさらに好ましく、10〜30nmがよりさらに好ましい。
外添剤Aと外添剤Bの合計の含有量は、トナーの帯電安定性を向上させ、カブリを抑制する観点、トナーの耐刷性を向上させる観点及びトナーの耐熱保存性を向上させる観点から、トナー母粒子100重量部に対して、0.3重量部以上が好ましく、0.6重量部以上がより好ましく、0.8重量部以上がさらに好ましく、1.0重量部以上がよりさらに好ましい。また、遊離外添剤量を低減し、感光体傷を抑制する観点、トナーの帯電安定性を向上させ、カブリを抑制する観点、及びトナーの低温定着性を損なわない観点から、6.0重量以下が好ましく、5.0重量部以下がより好ましく、4.0重量部以下がさらに好ましく、3.5重量部以下がよりさらに好ましい。これらの観点を総合すると、外添剤Aと外添剤Bの合計の含有量は、トナー母粒子100重量部に対して、0.3〜6.0重量部が好ましく、0.6〜5.0重量部がより好ましく、0.8〜4.0重量部がさらに好ましく、1.0〜3.5重量部がよりさらに好ましい。
外添剤Aと外添剤Bの重量比[外添剤A/外添剤B]は、遊離外添剤量を低減し、感光体傷を抑制する観点、トナーの帯電安定性を向上させ、カブリを抑制する観点から、90/10〜10/90が好ましく、70/30〜15/85がより好ましく、60/40〜20/80がさらに好ましく、40/60〜20/80がよりさらに好ましい。
本発明のトナーは、外添剤Aや外添剤B以外の外添剤を、本発明の効果が損なわれない程度に適宜を含有してもよい。外添剤Aや外添剤B以外の外添剤としては、アルミナ、チタニア、ジルコニア、酸化錫、酸化亜鉛等の無機微粒子や、メラミン系樹脂微粒子、ポリテトラフルオロエチレン樹脂微粒子等の有機微粒子が挙げられる。
トナー母粒子と外添剤との混合には、回転羽根等の攪拌具を備えた混合機を用いることが好ましく、ヘンシェルミキサー、スーパーミキサー等の高速混合機が好ましく、ヘンシェルミキサーがより好ましい。
外添処理工程は2段階に分けて行うことができる。例えば、トナー母粒子と外添剤Aをヘンシェルミキサー、スーパーミキサー等の高速混合機にて外添処理を行い、外添処理後、その他の外添剤を高速混合機に投入して、再度外添処理を行う。外添剤の遊離外添剤量を低減し、感光体傷を抑制する観点、トナーの帯電安定性を向上させ、カブリを抑制する観点から、2段階処理が好ましく、外添剤の遊離量を低減し、感光体傷を抑制する観点から、外添剤Aは1段階目の処理に用いることが好ましい。従って、外添剤として、外添剤Aと外添剤Bを用いる場合は、
工程1:トナー母粒子と外添剤Aを混合する工程、及び
工程2:さらに外添剤Bと混合する工程
を行うことが好ましい。
トナー母粒子の体積中位粒径(D50)は、トナーの画像品質を向上させる観点から、3〜15μmが好ましく、4〜12μmがより好ましく、6〜9μmがさらに好ましい。なお、本明細書において、体積中位粒径(D50)とは、体積分率で計算した累積体積頻度が粒径の小さい方から計算して50%になる粒径を意味する。また、トナーの体積中位粒径は、トナー母粒子の体積中位粒径と同じとする。
フローテスター(島津製作所社製、CFT-500D)を用い、1gの試料を昇温速度6℃/分で加熱しながら、プランジャーにより1.96MPaの荷重を与え、直径1mm、長さ1mmのノズルから押し出す。温度に対し、フローテスターのプランジャー降下量をプロットし、試料の半量が流出した温度を軟化点とする。
示差走査熱量計(ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン社製、Q-100)を用いて、試料0.01〜0.02gをアルミパンに計量し、200℃まで昇温し、その温度から降温速度10℃/分で0℃まで冷却した。次に試料を昇温速度10℃/分で昇温し測定した。吸熱の最高ピーク温度以下のベースラインの延長線とピークの立ち上がり部分からピークの頂点までの最大傾斜を示す接線との交点の温度をガラス転移温度とする。
JIS K0070の方法により測定する。但し、測定溶媒のみJIS K0070の規定のエタノールとエーテルの混合溶媒から、アセトンとトルエンの混合溶媒(アセトン:トルエン=1:1(容量比))に変更する。
示差走査熱量計(ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン社製、DSC Q20)を用いて昇温速度10℃/分で200℃まで昇温し、その温度から降温速度5℃/分で-10℃まで冷却したサンプルを昇温速度10℃/分で180℃まで昇温し、そこで得られた融解吸熱カーブから観察される吸熱の最高ピーク温度を離型剤の融点とする。
一次粒子の平均粒子径を下記式より求める。
平均粒子径(nm)=6/(ρ×比表面積(m2/g))×1000
式中、ρは外添剤の真比重であり、シリカの真比重は2.2である。比表面積は、窒素吸着法により求められたBET比表面積である。疎水化処理された外添剤の場合は、疎水化処理前の原体の比表面積とする。なお、上記式は、粒子径Rの球と仮定して、
比表面積=S×(1/m)
m(粒子の重さ)=4/3×π×(R/2)3×真比重
S(表面積)=4π(R/2)2
から得られる式である。
外添剤0.05gを12×9×60mmの燃焼ボートにのせ、その上に燃焼補助剤としてスズ粉末0.5gをかぶせる。固体中炭素分析装置(堀場製作所社製:EMIA-110型)を用いて、MeasurementをAUTOに設定し、外添剤及び燃焼助剤を入れた燃焼ボートを、炉内温度1200℃、炉内圧力0.08Mpaの条件にて、酸素雰囲気中120秒間燃焼し、炭素含有量を測定する。
シリコーンオイルをオストワルド粘度計に入れ、25℃の高温槽にて系内の温度を25℃に調整する。その後、シリコーンオイルの流下速度を測定し、動粘度を求める。
測定機:コールターマルチサイザーII(ベックマンコールター社製)
アパチャー径:100μm
解析ソフト:コールターマルチサイザーアキュコンプ バージョン 1.19(ベックマンコールター社製)
電解液:アイソトンII(ベックマンコールター社製)
分散液:エマルゲン109P(花王社製、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、HLB:13.6)を5重量%の濃度となるよう前記電解液に溶解させる。
分散条件:前記分散液5mlに測定試料10mgを添加し、超音波分散機にて1分間分散させ、その後、前記電解液25mlを添加し、さらに、超音波分散機にて1分間分散させて、試料分散液を調製する。
測定条件:前記電解液100mlに、3万個の粒子の粒径を20秒間で測定できる濃度となるように、前記試料分散液を加え、3万個の粒子を測定し、その粒度分布から体積中位粒径(D50)を求める。
表1に示す原料モノマー及びエステル化触媒・助触媒を、温度計、ステンレス製攪拌棒、流下式コンデンサー及び窒素導入管を装備した5リットルの四つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気にてマントルヒーター中で、180℃まで昇温した後、210℃まで5時間かけて昇温を行った。その後210℃にて反応率が95%以上に到達したのを確認し、40kPaにて表1に記載の軟化点に達するまで反応を行って、樹脂L−1、L−2、H−1、H−2を得た。なお、反応率とは、生成反応水量/理論生成水量×100の値をいう。
外添剤製造例1[外添剤A1]
平均一次粒子径40nmのシリカ原体100重量部を混合槽内で20℃にて撹拌し、窒素雰囲気下、シリコーンオイル(信越化学工業社製 KF-96-100cs、25℃における動粘度:99cst)8重量部を20重量部のn-ヘキサン溶媒に希釈した溶液を噴霧した。撹拌を続けながら槽内を105℃まで昇温し2時間維持し、その後、20℃まで冷却して、表2に示す外添剤A1を得た。
シリコーンオイルの添加量を10重量部に変更した以外は、外添剤製造例1と同様にして表2に示す外添剤A2を得た。
シリコーンオイルの添加量を20重量部に変更した以外は、外添剤製造例1と同様にして表2に示す外添剤A3を得た。
シリコーンオイルの添加量を7重量部に変更した以外は、外添剤製造例1と同様にして表2に示す外添剤a6を得た。
シリコーンオイルの添加量を23重量部に変更した以外は、外添剤製造例1と同様にして表2に示す外添剤a7を得た。
実施例1〜9及び比較例1〜4
表3に示す所定量の結着樹脂と、着色剤「Mogul-L」(キャボット社製、カーボンブラック)4.0重量部、荷電制御剤「T-77」(保土ヶ谷化学社製、含金属アゾ染料)2.0重量部及び離型剤「HNP-9」(日本精鑞社製、パラフィンワックス、融点:75℃)3.0重量部を、ヘンシェルミキサーを用いて1分間混合後、以下に示す条件で溶融混練した。
外添処理工程を以下のように変更した以外は実施例2と同様にして、トナーを得た
外添剤A2を、比較例5では外添剤a5に、比較例6では外添剤a7に変更した以外は、実施例10と同様にして、トナーを得た。
有機感光体(OPC)を備えた非磁性一成分現像装置「MicroLine 5400」(沖データ社製)に各実施例及び各比較例のトナーを実装し、印字率10%で2000枚印字を行った。印字後、トナーカートリッジを新しいものと交換し、10%の印字率で100枚印字を行った。次に、新旧のトナーが十分に混合した状態で、白紙(印字率0%)印字を5枚行い、その後、感光体表面のトナーを「Scotch(登録商標)メンディングテープ 810」(住友スリーエム社製、幅:18mm)にて付着させ、トナーを付着させる前のテープ自身の画像濃度との差を測定した。測定には色差計「X-Rite」(X-Rite社製)を使用した。値が小さいほど、カブリが抑制されている。
試験例1と同様の装置に各実施例及び各比較例のトナーを実装し、印字率5%で5000枚印字を行なった。その後、同様に各トナーを充填した新しいトナーカートリッジに3回交換を行ない、総枚数で2万枚印刷を行なった。印刷後、感光体ユニットをイメージドラムから取り外し、感光体ユニット上の感光体傷の観察を行い、感光体傷の発生数をカウントした。
Claims (7)
- 少なくとも結着樹脂を含有するトナー母粒子及び外添剤を含有してなる静電荷像現像用トナーであって、結着樹脂がフラン環を有するポリエステルAを含有し、外添剤が下記式(1)で求められる平均粒子径20〜80nm、炭素量2.6〜6.0重量%の疎水性シリカ粒子(外添剤A)を含有する静電荷像現像用トナー。
平均粒子径(nm)=6/(ρ×比表面積(m2/g))×1000 (1)
(式中、ρはシリカの真比重2.2である。比表面積は、窒素吸着法により求められたBET比表面積である。) - フラン環を有するポリエステルAが、原料モノマーとして少なくともフラン環を有するカルボン酸化合物を含むカルボン酸成分及び/又はフラン環を有するアルコールを含むアルコール成分を用い、カルボン酸成分とアルコール成分とを縮重合させて得られるポリエステルである、請求項1記載の静電荷像現像用トナー。
- フラン環を有するカルボン酸化合物とフラン環を有するアルコールとの合計量が、結着樹脂中のすべてのポリエステルのカルボン酸成分とアルコール成分との合計量中、15〜80モル%である、請求項2記載の静電荷像現像用トナー。
- 結着樹脂が、軟化点が125〜160℃であるポリエステルHと、軟化点が90〜125℃であるポリエステルLを含有してなり、ポリエステルHとポリエステルLの軟化点の差が10℃以上であり、ポリエステルH及びポリエステルLの少なくともいずれか一方がフラン環を有するポリエステルAである、請求項1〜3いずれか記載の静電荷像現像用トナー。
- フラン環を有するポリエステルAの含有量が、結着樹脂中、30重量%以上である、請求項1〜4いずれか記載の静電荷像現像用トナー。
- 外添剤が、さらに平均粒子径6nm以上20nm未満の疎水性シリカ粒子(外添剤B)を含有し、外添剤Aと外添剤Bの平均粒子径の差が10nm以上である、請求項1〜5いずれか記載の静電荷像現像用トナー。
- 少なくとも結着樹脂を含有するトナー母粒子及び外添剤からなる静電荷像現像用トナーの製造方法であって、
工程1:トナー母粒子と外添剤Aを混合する工程、及び
工程2:さらに外添剤Bと混合する工程
を含み、
前記結着樹脂がフラン環を有するポリエステルAを含有し、外添剤Aが下記式(1)で求められる平均粒子径が20〜80nm、炭素量が2.6〜6.0重量%の疎水性シリカ粒子であり、外添剤Bが下記式(1)で求められる平均粒子径6nm以上20nm未満の疎水性シリカ粒子であり、外添剤Aと外添剤Bの平均粒子径の差が10nm以上である、静電荷像現像用トナーの製造方法。
平均粒子径(nm)=6/(ρ×比表面積(m2/g))×1000 (1)
(式中、ρはシリカの真比重2.2である。比表面積は、窒素吸着法により求められたBET比表面積である。)
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