JP2015075737A - トナー及びその製造方法 - Google Patents
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コア11は、結着樹脂11a及び内添剤11b(着色剤、離型剤、電荷制御剤、及び磁性粉)を含む。ただし、トナーの用途に応じて必要のない成分(例えば、着色剤、離型剤、電荷制御剤、又は磁性粉)を割愛してもよい。
以下、結着樹脂11aについて説明する。
結着樹脂11aは、例えば官能基としてエステル基、水酸基、エーテル基、酸基、メチル基、カルボキシル基、又はアミノ基を有する樹脂から構成されることが好ましい。結着樹脂11aとしては、分子中に水酸基、カルボキシル基、又はアミノ基のような官能基を有する樹脂が好ましく、分子中に水酸基及び/又はカルボキシル基を有する樹脂がより好ましい。このような官能基を有するコア11(結着樹脂11a)は、シェル層12の材料(例えば、メチロールメラミン)と反応して化学的に結合し易くなる。こうした化学的な結合が生じると、コア11とシェル層12との結合が強固になる。
以下、結着樹脂11aとしてのスチレンアクリル系樹脂について説明する。
以下、結着樹脂11aとしてのポリエステル樹脂について説明する。
以下、コア11(内添剤11b)に含まれる着色剤について説明する。
本実施形態に係るトナー粒子10のコア11は、黒色着色剤を含有していてもよい。黒色着色剤は、例えばカーボンブラックから構成される。また、イエロー着色剤、マゼンタ着色剤、及びシアン着色剤のような着色剤を用いて黒色に調色された着色剤も利用できる。
本実施形態に係るトナー粒子10のコア11は、イエロー着色剤、マゼンタ着色剤、又はシアン着色剤のようなカラー着色剤を含有していてもよい。
以下、コア11(内添剤11b)に含まれる離型剤について説明する。
以下、コア11(内添剤11b)に含まれる電荷制御剤について説明する。
以下、コア11(内添剤11b)に含まれる磁性粉について説明する。
シェル層12の材料としては、水に分散する材料が好ましい。
以下、外添剤13について説明する。以下、外添剤13により処理される前の粒子を「トナー母粒子」と記載する。
本実施形態に係るトナーの製造方法では、コア11を形成する。続けて、液にコア11とシェル層12の材料とを入れる。続けて、液を攪拌して脱泡する。続けて、脱泡された液を加熱してコア11の表面にシェル層12を形成する。こうした方法によれば、気泡12aを含有するシェル層12を容易かつ適切にコア11の表面に形成することが可能になる。
トナーAの調製方法について説明する。
以下、トナーAの調製方法においてコア11を作製する手順について説明する。
以下、トナーAの調製方法においてシェル層12を形成する手順について説明する。
トナー母粒子(コア11及びシェル層12)の形成後、分散液をろ過(固液分離)してトナー母粒子を得た。その後、トナー母粒子をイオン交換水に再分散させた。さらに、分散とろ過とを繰り返して、トナー母粒子を洗浄した。その後、トナー母粒子を乾燥した。洗浄(分散及びろ過)を繰り返したため、トナー母粒子の内部及び表面に分散剤(ポリアクリル酸ナトリウム)がほとんど残らなかった。
上記乾燥工程により得られたトナー母粒子に対して1.5質量%の割合で外添剤13としての乾式シリカ微粒子(日本アエロジル株式会社製「REA90」)を混合した。これにより、トナー粒子10を多数有するトナーAが得られた。
トナーBの調製方法は、シェル層12の材料を含む液の脱泡条件に関し、攪拌速度(分散羽根回転速度)を1200rpmから1300rpmに変更した以外は、トナーAの調製方法と概ね同じである。
トナーCの調製方法は、シェル層12の材料を含む液の脱泡条件に関し、攪拌速度(分散羽根回転速度)を1200rpmから1100rpmに変更した以外は、トナーAの調製方法と概ね同じである。なお、図2は、トナーCに含まれるトナー粒子10の断面を示すTEM写真である。
トナーDの調製方法は、シェル層12の材料を含む液の脱泡条件に関し、攪拌速度(分散羽根回転速度)を1200rpmから1250rpmに変更し、脱泡時間(攪拌時間)を45分間から30分間に変更した以外は、トナーAの調製方法と概ね同じである。
トナーEの調製方法は、シェル層12の材料を含む液の脱泡条件に関し、脱泡環境をゲージ圧−0.096MPaからゲージ圧−0.098MPaに変更し、攪拌速度(分散羽根回転速度)を1200rpmから1150rpmに変更し、脱泡時間(攪拌時間)を45分間から60分間に変更した以外は、トナーAの調製方法と概ね同じである。
トナーFの調製方法は、シェル層12の材料を含む液の脱泡条件に関し、脱泡環境をゲージ圧−0.096MPaからゲージ圧−0.089MPaに変更し、脱泡時間(攪拌時間)を45分間から100分間に変更した以外は、トナーAの調製方法と概ね同じである。
トナーGの調製方法は、メチロール化尿素(昭和電工株式会社製「ミルベンレジンSU−100」)の代わりにメチロールメラミン(日本カーバイド工業株式会社製「ニカレヂンS−176」)を用いた以外は、トナーAの調製方法と概ね同じである。メチロールメラミン(日本カーバイド工業株式会社製「ニカレヂンS−176」)の添加量は1gであった。
トナーHの調製方法は、メチロール化尿素(昭和電工株式会社製「ミルベンレジンSU−100」)の代わりにメチロールメラミン(日本カーバイド工業株式会社製「ニカレヂンS−260」)を用いた以外は、トナーAの調製方法と概ね同じである。メチロールメラミン(日本カーバイド工業株式会社製「ニカレヂンS−260」)の添加量は1gであった。
トナーIの調製方法は、シェル層12の材料を含む液の脱泡条件に関し、脱泡時間(攪拌時間)を45分間から15分間に変更した以外は、トナーAの調製方法と概ね同じである。
トナーJの調製方法は、シェル層12の材料を含む液の脱泡条件に関し、脱泡時間(攪拌時間)を45分間から120分間に変更した以外は、トナーAの調製方法と概ね同じである。
トナーKの調製方法は、シェル層12の材料を含む液の脱泡条件に関し、攪拌速度(分散羽根回転速度)を1200rpmから1000rpmに変更した以外は、トナーAの調製方法と概ね同じである。
トナーLの調製方法は、シェル層12の材料を含む液の脱泡条件に関し、攪拌速度(分散羽根回転速度)を1200rpmから1500rpmに変更した以外は、トナーAの調製方法と概ね同じである。
トナーMの調製方法は、シェル層12の材料を含む液の脱泡条件に関し、脱泡環境をゲージ圧−0.096MPaからゲージ圧−0.099MPaに変更し、脱泡時間(攪拌時間)を45分間から60分間に変更した以外は、トナーAの調製方法と概ね同じである。
トナーNの調製方法は、シェル層12の材料を含む液の脱泡条件に関し、脱泡環境をゲージ圧−0.096MPaからゲージ圧−0.087MPaに変更し、脱泡時間(攪拌時間)を45分間から30分間に変更した以外は、トナーAの調製方法と概ね同じである。
トナーOの調製方法は、メチロール化尿素(昭和電工株式会社製「ミルベンレジンSU−100」)の代わりにメチロールメラミン(日本カーバイド工業株式会社製「ニカレヂンS−176」)を用いた以外は、トナーIの調製方法と概ね同じである。メチロールメラミン(日本カーバイド工業株式会社製「ニカレヂンS−176」)の添加量は1gであった。
トナーPの調製方法は、メチロール化尿素(昭和電工株式会社製「ミルベンレジンSU−100」)の代わりにメチロールメラミン(日本カーバイド工業株式会社製「ニカレヂンS−260」)を用いた以外は、トナーIの調製方法と概ね同じである。メチロールメラミン(日本カーバイド工業株式会社製「ニカレヂンS−260」)の添加量は1gであった。
トナーQの調製方法は、シェル層12の材料を含む液の脱泡条件に関し、脱泡環境をゲージ圧−0.096MPaからゲージ圧−0.099MPaに変更し、攪拌速度(分散羽根回転速度)を1200rpmから1500rpmに変更し、脱泡時間(攪拌時間)を45分間から240分間に変更した以外は、トナーAの調製方法と概ね同じである。
各試料(トナーA〜Q)の評価方法は、以下の通りである。
各試料(トナーA〜Q)のトナー母粒子を外添前に抽出し、抽出したトナー母粒子を光硬化性樹脂に分散した。その後、光硬化性樹脂に紫外線を照射して樹脂を硬化させた。続けて、硬化物を切断し、硬化物の切断面を研磨した。そして、その研磨した断面を、電界放出形透過電子顕微鏡(TEM)(日本電子株式会社製「JEM−2100F」)を用いて撮影した(例えば、図2参照)。こうして撮影されたTEM写真から100個のトナー母粒子を無作為に選び、画像解析ソフトウェア(三谷商事株式会社製「WinROOF」及びその他の画像解析ソフトウェア)を用いてTEM写真を解析した。この画像解析により、次式で表される気泡径の比率(シェル層12の平均厚さに対する気泡12aの平均径の比率)と気泡面積の比率(シェル層12の面積に対する気泡12aの占有面積の比率)とを計測した。
気泡面積の比率 = 気泡12aの占有面積/シェル層12の面積
評価機として、カラープリンター(京セラドキュメントソリューションズ株式会社製「FS−C5300DN」)を用いた。現像剤用キャリア(FS−C5300DN用キャリア)と、キャリアの質量に対して10質量%の試料(トナー)とを、ボールミルを用いて30分間混合して2成分現像剤を調製した。調製した現像剤を評価機のシアン色用の現像器に投入し、試料(トナー)を評価機のシアン色用のトナーコンテナに投入した。
試料(トナー)5gをガラス製のサンプル瓶に入れて、サンプル瓶を、温度55℃に設定された恒温槽(ヤマト科学株式会社製「DKN302」)内で24時間静置した。その後、サンプル瓶を恒温槽から取り出し、室温まで冷却した。続けて、ホソカワミクロン株式会社製のパウダーテスターを用いて、振動目盛り5の条件でトナーを篩別した。篩別には、400メッシュの篩を用いた。そして、次の式に基づき、トナー通過率を算出した。
トナー通過率(質量%)=100×篩を通過したトナーの質量(g)/5
表1に、トナーA〜Qについてシェル層12における気泡12aの比率を評価した結果をまとめて示す。
トナーにおいてシェル層が気泡を含有する場合には、シェル層の強度(又は壊れやすさ)を調整し易くなる。その結果、保存性と定着性の両方に優れるトナーを提供することが可能になる。
11 コア
11a 結着樹脂
11b 内添剤
12 シェル層
12a 気泡
13 外添剤
Claims (9)
- 複数のトナー粒子を含むトナーであって、
前記複数のトナー粒子の各々は、コアと前記コアの表面に形成されたシェル層とを有し、
前記シェル層は気泡を含有する、トナー。 - 前記シェル層の断面において、前記シェル層の平均厚さに対する前記気泡の平均径の比率は0.3以上0.5以下である、請求項1に記載のトナー。
- 前記シェル層の断面において、前記シェル層の面積に対する前記気泡の占有面積の比率は0.1以上0.3以下である、請求項1又は2に記載のトナー。
- 前記シェル層は熱硬化樹脂を含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載のトナー。
- コアを形成するステップと、
液に前記コアとシェル層の材料とを入れるステップと、
前記液を攪拌して脱泡するステップと、
前記脱泡された液を加熱して前記コアの表面に前記シェル層を形成するステップと、
を含む、トナーの製造方法。 - 前記脱泡するステップにおける攪拌の回転速度を1100rpm以上1300rpm以下の範囲で制御することにより、前記形成後のシェル層の断面における前記シェル層の平均厚さに対する前記シェル層中の気泡の平均径の比率を0.3以上0.5以下に調整する、請求項5に記載のトナーの製造方法。
- 前記脱泡するステップにおける攪拌時間を30分以上100分以下の範囲で制御することにより、前記形成後のシェル層の断面における前記シェル層の面積に対する前記シェル層中の気泡の占有面積の比率を0.1以上0.3以下に調整する、請求項5又は6に記載のトナーの製造方法。
- 前記攪拌は、ゲージ圧が−0.100MPa以上−0.085MPa以下である環境で行われる、請求項5〜7のいずれか一項に記載のトナーの製造方法。
- 前記シェル層は熱硬化樹脂を含む、請求項5〜8のいずれか一項に記載のトナーの製造方法。
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