JP2015087425A - トナーの製造方法およびトナー - Google Patents
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Abstract
【課題】 トナー粒子表面への無機微粒子の不均一な付着による定着性の低下を抑えることができるトナーの製造方法およびトナーを提供する。【解決手段】 混練工程では、結着樹脂と、離型剤と、着色剤とを混練して、混練物を得ると、粗砕工程で前記混練物を、平均粒子径が5mm以下となるように粗砕して、粗砕物を得る。微粉砕工程では、前記粗砕物に、平均1次粒子径が7nm以上16nm以下の第1無機微粒子と平均1次粒子径が30nm以上80nm以下の第2無機微粒子とを添加して得られる混合物を、体積平均粒子径が5μm以上8μm以下となるように微粉砕してトナー粒子を得る。【選択図】 図1
Description
本発明は、電子写真方式に用いられるトナーの製造方法およびトナーに関する。
電子写真方式を利用して記録用紙に画像を形成する画像形成装置においては、感光体ドラム表面に形成した静電潜像にトナー粒子を付着させてトナー像を生成し、そのトナー像を記録紙に転写した後、加熱定着させることにより、記録紙の表面上に画像を形成する。
現像に使用されるトナーは、結着樹脂、着色剤、離型剤からなるトナー原料を用いて、混合工程、混練工程、粗砕工程、微粉砕工程を含む粉砕法により製造することができる。
トナー粒子の粒子径が小さいほど解像度が高くなって形成した画像の画質が向上することから、体積平均粒子径が6〜8μmのトナーが一般に使用されるが、結着樹脂や離型剤の軟化温度が低いトナー原料を用いると、微粉砕工程において粉砕効率が低下するという問題がある。
このような問題に対して、特許文献1には、粗砕により得られた直径が2mmのトナー原料(粗砕物)を微粉砕する際に、無機微粒子を添加するトナーの製造方法が記載されている。
しかしながら、特許文献1に記載される方法において、軟化温度の低い結着樹脂や離型剤(ワックス)を含むトナー原料を用いると、粉砕過程の途中段階、すなわち粉砕粒子の直径が約20μm〜100μm程度に粉砕されている段階で、添加した無機微粒子が粉砕粒子中に埋没するため、大きな粉砕エネルギを必要とする最終段階、すなわち粉砕粒子の直径を10μm以下に微粉砕する段階で、無機微粒子の粉砕助剤としての機能が失われ、粉砕効率が低下するとう問題がある。このような問題を解消しようとして、無機微粒子の添加量を多くすると、トナー粒子表面に無機微粒子が不均一に付着し、定着性が低下することになる。
本発明は、トナー粒子表面への無機微粒子の不均一な付着による定着性の低下を抑えることができるトナーの製造方法およびトナーを提供することを目的とする。
本発明は、結着樹脂と、離型剤と、着色剤とを混練して、混練物を得る混練工程と、
前記混練物を、平均粒子径が5mm以下となるように粗砕して、粗砕物を得る粗砕工程と、
前記粗砕物に、平均1次粒子径が7nm以上16nm以下の第1無機微粒子と平均1次粒子径が30nm以上80nm以下の第2無機微粒子とを添加して得られる混合物を、体積平均粒子径が5μm以上8μm以下となるように微粉砕してトナー粒子を得る微粉砕工程と、を含むことを特徴とするトナー粒子からなるトナーの製造方法である。
前記混練物を、平均粒子径が5mm以下となるように粗砕して、粗砕物を得る粗砕工程と、
前記粗砕物に、平均1次粒子径が7nm以上16nm以下の第1無機微粒子と平均1次粒子径が30nm以上80nm以下の第2無機微粒子とを添加して得られる混合物を、体積平均粒子径が5μm以上8μm以下となるように微粉砕してトナー粒子を得る微粉砕工程と、を含むことを特徴とするトナー粒子からなるトナーの製造方法である。
また本発明は、前記微粉砕工程における前記第1無機微粒子の添加量と前記第2無機微粒子の添加量との合計量が、前記粗砕物100重量部に対して、1.5重量部以上3重量部以下であることを特徴とする。
また本発明は、前記第1無機微粒子の添加量に対する前記第2無機微粒子の添加量の割合が、重量比で0.5倍以上1倍以下であることを特徴とする。
また本発明は、前記微粉砕工程の後に、前記トナー粒子に疎水性無機微粒子を外添する外添工程をさらに含むことを特徴とする。
また本発明は、粉砕法によって製造されるトナーであって、
結着樹脂と、
離型剤と、
着色剤と、
微粉砕時に添加される、平均1次粒子径が7nm以上16nm以下の第1無機微粒子と、
微粉砕時に添加される、平均1次粒子径が30nm以上80nm以下の第2無機微粒子と、を含むトナー粒子から成ることを特徴とするトナーである。
結着樹脂と、
離型剤と、
着色剤と、
微粉砕時に添加される、平均1次粒子径が7nm以上16nm以下の第1無機微粒子と、
微粉砕時に添加される、平均1次粒子径が30nm以上80nm以下の第2無機微粒子と、を含むトナー粒子から成ることを特徴とするトナーである。
本発明によれば、混練工程では、結着樹脂と、離型剤と、着色剤とを混練して、混練物を得ると、粗砕工程で前記混練物を、平均粒子径が5mm以下となるように粗砕して、粗砕物を得る。
微粉砕工程では、前記粗砕物に、平均1次粒子径が7nm以上16nm以下の第1無機微粒子と平均1次粒子径が30nm以上80nm以下の第2無機微粒子とを添加して得られる混合物を、体積平均粒子径が5μm以上8μm以下となるように微粉砕してトナー粒子を得る。
微粉砕するときに、粗砕物に平均1次粒子径が異なる2種類の無機微粒子を、粉砕助剤として添加することで、相対的に平均1次粒子径の大きな第2無機微粒子が粉砕の衝撃力を主に受けることになり、相対的に平均1次粒子径の小さな第1無機微粒子が受ける衝撃力が弱まり、トナー粒子に第1無機微粒子が埋没してしまうことを防止できる。
これにより、第1無機微粒子および第2無機微粒子の粉砕助剤としての機能が失われないので、添加量を増加させる必要がなく、トナー粒子表面に無機微粒子が不均一に付着することを防止できる。無機微粒子の不均一な付着が防止されることで、トナーの定着性の低下が抑えられる。
また本発明によれば、前記微粉砕工程における前記第1無機微粒子の添加量と前記第2無機微粒子の添加量との合計量が、前記粗砕物100重量部に対して、1.5重量部以上3重量部以下である。第1無機微粒子および第2無機微粒子の添加量を上記範囲とすることで、粉砕性と定着性をともに満足することができる。
また本発明によれば、前記第1無機微粒子の添加量に対する前記第2無機微粒子の添加量の割合が、重量比で0.5倍以上1倍以下である。第1無機微粒子と第2無機微粒子の添加量の割合を上記範囲とすることで、粉砕性と帯電安定性をともに満足することができる。
また本発明によれば、前記微粉砕工程の後に、外添工程で、前記トナー粒子に疎水性無機微粒子を外添することにより、流動性などトナーの機能性をさらに向上させることができる。
また本発明によれば、粉砕法によって製造されるトナーであって、結着樹脂と、離型剤と、着色剤と、微粉砕時に添加される、平均1次粒子径が7nm以上16nm以下の第1無機微粒子と、微粉砕時に添加される、平均1次粒子径が30nm以上80nm以下の第2無機微粒子と、を含むトナー粒子から成ることを特徴とするトナーである。
上記のように、微粉砕時に添加される、平均1次粒子径が異なる2種類の無機微粒子を含むことにより、これら無機微粒子がトナー粒子表面に不均一に付着することを防止することができ、定着性に優れたトナーが実現できる。
本発明のトナー製造方法およびトナーについて、以下に詳細に説明する。
(1)トナーの製造方法
図1は、本発明の実施形態であるトナーの製造方法を示す工程図である。本発明のトナーの製造方法は、結着樹脂、離型剤および着色剤を含むトナー原料を混練することにより混練物を生成する混練工程S1と、混練物を粗砕することにより、直径が5mm以下の粗砕物を生成する粗砕工程S2と、粗砕物と一次粒子径の異なる第1無機微粒子と第2無機微粒子とを混合して微粉砕することにより、体積平均粒子径が5μm以上8μm以下のトナー粒子を生成する微粉砕工程S3を含み、さらに、本実施形態では、生成したトナー粒子を分級する分級工程S4および分級後のトナー粒子に外添剤を外添する外添工程S5を含む。
(1)トナーの製造方法
図1は、本発明の実施形態であるトナーの製造方法を示す工程図である。本発明のトナーの製造方法は、結着樹脂、離型剤および着色剤を含むトナー原料を混練することにより混練物を生成する混練工程S1と、混練物を粗砕することにより、直径が5mm以下の粗砕物を生成する粗砕工程S2と、粗砕物と一次粒子径の異なる第1無機微粒子と第2無機微粒子とを混合して微粉砕することにより、体積平均粒子径が5μm以上8μm以下のトナー粒子を生成する微粉砕工程S3を含み、さらに、本実施形態では、生成したトナー粒子を分級する分級工程S4および分級後のトナー粒子に外添剤を外添する外添工程S5を含む。
(1−1)混練工程S1
混練工程S1では、トナーの原料となる結着樹脂、離型剤、着色剤および帯電制御剤を、ヘンシェルミキサなどの混合機で混合したのち、混練機を用いてこれらを混練して混練物を得る。混練は、結着樹脂の軟化点以上、熱分解温度未満の温度に加熱して行われる。これにより、結着樹脂が溶融または軟化され、結着樹脂中に着色剤、離型剤および帯電制御剤などを分散させることができる。混練時の具体的な加熱温度としては、たとえば80℃以上200℃以下であることが好ましく、さらには100℃以上150℃以下であることが好ましい。
混練工程S1では、トナーの原料となる結着樹脂、離型剤、着色剤および帯電制御剤を、ヘンシェルミキサなどの混合機で混合したのち、混練機を用いてこれらを混練して混練物を得る。混練は、結着樹脂の軟化点以上、熱分解温度未満の温度に加熱して行われる。これにより、結着樹脂が溶融または軟化され、結着樹脂中に着色剤、離型剤および帯電制御剤などを分散させることができる。混練時の具体的な加熱温度としては、たとえば80℃以上200℃以下であることが好ましく、さらには100℃以上150℃以下であることが好ましい。
混練機には、ニーダ、二軸押出機、二本ロールミル、三本ロールミルおよびラボブラストミルなどの混練機を用いることができ、このような混練機としては、たとえば、TEM−100B(商品名、東芝機械株式会社製)、PCM−65、PCM−65/87、PCM−30(以上いずれも商品名、株式会社池貝製)などの一軸または二軸のエクストルーダ、ニーデックス(商品名、三井鉱山株式会社製)などのオープンロール方式の混練機などが挙げられる。また、複数の混練機を用いて混練工程を行っても構わない。
(1−2)粗砕工程S2
粗砕工程S2では、混練工程S1で得られた混練物を冷却するなどして固化し、その固化物を粗砕する。粗砕工程S2では、粗砕物の平均粒子径が100μm以上5mm以下になるまで粉砕機によって固化物を粉砕する。粗砕のための粉砕機としては、たとえばスピードミル、ハンマーミルまたはカッターミルなどを用いることができる。
粗砕工程S2では、混練工程S1で得られた混練物を冷却するなどして固化し、その固化物を粗砕する。粗砕工程S2では、粗砕物の平均粒子径が100μm以上5mm以下になるまで粉砕機によって固化物を粉砕する。粗砕のための粉砕機としては、たとえばスピードミル、ハンマーミルまたはカッターミルなどを用いることができる。
(1−3)微粉砕工程S3
微粉砕工程S3では、粗砕工程S2で得られた粗砕物に、第1無機微粒子と第2無機微粒子とを含む無機微粒子を添加し、粗砕工程S2で用いた粉砕機とは異なる粉砕機を用いて、得られる微粉砕粒子群の体積平均粒子径が5μm以上8μm以下となるまで微粉砕する。微粉砕工程S3では、たとえば、超音速ジェット気流を利用して粉砕するジェット式粉砕機や、高速で回転する回転子(ロータ)と固定子(ライナ)との間に形成される空間に上記の粗砕物を導入して粉砕する衝撃式粉砕機などを用いることができる。
微粉砕工程S3では、粗砕工程S2で得られた粗砕物に、第1無機微粒子と第2無機微粒子とを含む無機微粒子を添加し、粗砕工程S2で用いた粉砕機とは異なる粉砕機を用いて、得られる微粉砕粒子群の体積平均粒子径が5μm以上8μm以下となるまで微粉砕する。微粉砕工程S3では、たとえば、超音速ジェット気流を利用して粉砕するジェット式粉砕機や、高速で回転する回転子(ロータ)と固定子(ライナ)との間に形成される空間に上記の粗砕物を導入して粉砕する衝撃式粉砕機などを用いることができる。
第1無機微粒子および第2無機微粒子は、微粉砕工程S3において、粗砕物を微粉砕するための粉砕助剤として機能する。第1無機微粒子は、平均1次粒子径が7nm以上16nm以下であり、第2無機微粒子は、平均1次粒子径が30nm以上80nm以下である。
平均1次粒子径が異なる2種類の無機微粒子を微粉砕工程で添加することで、相対的に平均1次粒子径の大きな第2無機微粒子が粉砕の衝撃力を主に受けることになり、相対的に平均1次粒子径の小さな第1無機微粒子が受ける衝撃力が弱まり、微粉砕工程S3で生成される微粉砕粒子に第1無機微粒子が埋没してしまうことを防止できる。
これにより、第1無機微粒子および第2無機微粒子の粉砕助剤としての機能が失われないので、添加量を増加させる必要がなく、トナー粒子表面に無機微粒子が不均一に付着することを防止できる。無機微粒子の不均一な付着が防止されることで、トナーの定着性の低下が抑えられる。
無機微粒子の添加量、すなわち第1無機微粒子の添加量と第2無機微粒子の添加量と合計量は、粗砕物100重量部に対して、1.5重量部以上3重量部以下であるのが好ましい。無機微粒子の添加量が1.5重量部未満では、粉砕助剤としての機能が十分に発揮されず、粗砕物の粉砕性が低下してしまう。無機微粒子の添加量が3重量部を超えると、得られたトナーの定着性が低下してしまう。無機微粒子の添加量を上記範囲とすることで、粉砕性と定着性をともに満足することができる。
また、第1無機微粒子の添加量に対する第2無機微粒子の添加量の割合は、重量比で0.5倍以上1倍以下であることが好ましい。添加量の割合が0.5倍未満では、第2無機微粒子の割合が少なすぎて粉砕助剤としての機能が十分に発揮されず、粗砕物の粉砕性が低下してしまう。添加量の割合が1倍を超えると、第2無機微粒子の割合が多すぎて得られたトナー粒子の表面に第1無機微粒子および第2無機微粒子が不均一に付着して帯電安定性が低下する。第1無機微粒子と第2無機微粒子の添加量の割合を上記範囲とすることで、粉砕性と帯電安定性をともに満足することができる。
なお、以下の分級工程S4および外添工程S5を行わず、微粉砕工程S3で得られた体積平均粒子径が5μm以上8μm以下の微粉砕粒子群をトナーとして回収してもよい。
(1−4)分級工程S4
分級工程S4では、微粉砕工程S3で得られた微粉砕粒子群を、分級機を用いて分級し、5μm以上8μm以下の体積平均粒子径を有する微粒子群を得る。分級機としては、たとえば旋回式風力分級機(ロータリー式風力分級機)などを用いることができる。
分級工程S4では、微粉砕工程S3で得られた微粉砕粒子群を、分級機を用いて分級し、5μm以上8μm以下の体積平均粒子径を有する微粒子群を得る。分級機としては、たとえば旋回式風力分級機(ロータリー式風力分級機)などを用いることができる。
なお、以下の外添工程S5を行わず、分級工程で得られた体積平均粒子径が5μm以上8μm以下の微粒子群をトナーとして回収してもよい。
(1−5)外添工程S5
外添工程S5では、分級工程S4で得られた微粒子群と、外添剤とを混合機を用いて混合し、各微粒子表面に外添剤を外添させて得られたものがトナー粒子群であり、これをトナーとして回収する。外添剤の外添量は、分級後の微粒子群100重量部に対して0.1〜3.0重量部が好ましい。
外添工程S5では、分級工程S4で得られた微粒子群と、外添剤とを混合機を用いて混合し、各微粒子表面に外添剤を外添させて得られたものがトナー粒子群であり、これをトナーとして回収する。外添剤の外添量は、分級後の微粒子群100重量部に対して0.1〜3.0重量部が好ましい。
(2)トナー
本発明のトナーは、結着樹脂、離型剤、着色剤および無機微粒子を含み、上記の製造方法によって製造される。無機微粒子は、一次粒子径が異なる2種類の無機微粒子を含んでいる。第1無機微粒子の一次粒子径は、7nm以上16nm以下であり、第2無機微粒子の一次粒子径は、30nm以上80nm以下である。
本発明のトナーは、結着樹脂、離型剤、着色剤および無機微粒子を含み、上記の製造方法によって製造される。無機微粒子は、一次粒子径が異なる2種類の無機微粒子を含んでいる。第1無機微粒子の一次粒子径は、7nm以上16nm以下であり、第2無機微粒子の一次粒子径は、30nm以上80nm以下である。
本発明のトナーは、一成分現像剤としても、二成分現像剤としても使用することができる。二成分現像剤の場合は、キャリアとともに使用する。キャリアは、たとえば
コア粒子表面がシリコーン樹脂で被覆されたコートキャリアなどを用いることができる。
コア粒子表面がシリコーン樹脂で被覆されたコートキャリアなどを用いることができる。
(2−1)結着樹脂
結着樹脂であるポリエステル樹脂は、通常、2価のアルコール成分および3価以上の多価アルコール成分から選ばれる1種以上と、2価のカルボン酸および3価以上の多価カルボン酸から選ばれる1種以上とを、公知の方法により縮重合反応もしくはエステル化、エステル交換反応により得られる。
結着樹脂であるポリエステル樹脂は、通常、2価のアルコール成分および3価以上の多価アルコール成分から選ばれる1種以上と、2価のカルボン酸および3価以上の多価カルボン酸から選ばれる1種以上とを、公知の方法により縮重合反応もしくはエステル化、エステル交換反応により得られる。
縮重合反応における条件は、モノマー成分の反応性により適宜設定すればよく、また重合体が好適な物性になった時点で反応を終了させればよい。例えば、反応温度は170〜250℃程度、反応圧力は5mmHg〜常圧程度である。
2価のアルコール成分としては、例えば、ポリオキシプロピレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(3.3)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(2.0)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(2.0)−ポリオキシエチレン(2.0)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(6)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンなどのビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物;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などのジオール類;ビスフェノールA;ビスフェノールAのプロピレン付加物;ビスフェノールAのエチレン付加物;水素添加ビスフェノールAなどが挙げられる。
3価以上の多価アルコール成分としては、例えば、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、スクロース(蔗糖)、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、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などが挙げられる。
本発明においては、上記の2価のアルコール成分および3価以上の多価アルコール成分の1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
2価のカルボン酸として、例えば、マレイン酸、フマル酸、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、n−ドデセニルコハク酸、n−ドデシルコハク酸、n−オクチルコハク酸、イソオクテニルコハク酸、イソオクチルコハク酸およびこれらの酸無水物もしくは低級アルキルエステルなどが挙げられる。
3価以上の多価カルボン酸としては、例えば、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸、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およびこれらの酸無水物もしくは低級アルキルエステルなどが挙げられる。
本発明においては、上記の2価のカルボン酸および3価以上の多価カルボン酸の1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
ポリエステル樹脂は、3000〜50000の重量平均分子量を有するのが好ましい。ポリエステル樹脂の重量平均分子量が3000未満では、定着高温側での剥離性が悪くなるおそれがある。一方、重量平均分子量が50000を超えると、低温定着性が悪くなるおそれがある。
ポリエステル樹脂は、5〜30mgKOH/gの酸価を有するのが好ましい。ポリエステル樹脂の酸価が5mgKOH/g未満では、樹脂の帯電特性が低下し、また荷電制御剤がポリエステル樹脂中に分散し難くなり、帯電立ち上がり性や連続使用時の帯電安定性に悪影響を及ぼすことがある。一方、ポリエステル樹脂の酸価が30mgKOH/gを超えると、吸湿性が高くなり帯電性が不安定になることがある。
(2−2)離型剤
本発明に使用できる離型剤としては、特に制限されず、この分野で常用されるものを使用でき、たとえば、パラフィンワックスおよびその誘導体、マイクロクリスタリンワックスおよびその誘導体などの石油系ワックス、フィッシャートロプシュワックスおよびその誘導体、ポリオレフィンワックスおよびその誘導体、低分子量ポリプロピリンワックスおよびその誘導体、ポリオレフィン系重合体ワックス(低分子量ポリエチレンワックスなど)およびその誘導体などの炭化水素系合成ワックス、カルナバワックスおよびその誘導体、ライスワックスおよびその誘導体、キャンデリラワックスおよびその誘導体、木蝋などの植物系ワックス、蜜蝋、鯨蝋などの動物系ワックス、脂肪酸アミド、フェノール脂肪酸エステルなどの油脂系合成ワックス、長鎖カルボン酸およびその誘導体、長鎖アルコールおよびその誘導体、シリコーン系重合体、高級脂肪酸などが挙げられる。なお、誘導体には、酸化物、ビニル系モノマーとワックスとのブロック共重合物、ビニル系モノマーとワックスとのグラフト変性物などが含まれる。ワックスの含有量は特に限定されないが、結着樹脂100重量部に対して0.5〜10重量部であるのがより好ましい。
本発明に使用できる離型剤としては、特に制限されず、この分野で常用されるものを使用でき、たとえば、パラフィンワックスおよびその誘導体、マイクロクリスタリンワックスおよびその誘導体などの石油系ワックス、フィッシャートロプシュワックスおよびその誘導体、ポリオレフィンワックスおよびその誘導体、低分子量ポリプロピリンワックスおよびその誘導体、ポリオレフィン系重合体ワックス(低分子量ポリエチレンワックスなど)およびその誘導体などの炭化水素系合成ワックス、カルナバワックスおよびその誘導体、ライスワックスおよびその誘導体、キャンデリラワックスおよびその誘導体、木蝋などの植物系ワックス、蜜蝋、鯨蝋などの動物系ワックス、脂肪酸アミド、フェノール脂肪酸エステルなどの油脂系合成ワックス、長鎖カルボン酸およびその誘導体、長鎖アルコールおよびその誘導体、シリコーン系重合体、高級脂肪酸などが挙げられる。なお、誘導体には、酸化物、ビニル系モノマーとワックスとのブロック共重合物、ビニル系モノマーとワックスとのグラフト変性物などが含まれる。ワックスの含有量は特に限定されないが、結着樹脂100重量部に対して0.5〜10重量部であるのがより好ましい。
(2−3)着色剤
着色剤としては、トナーに常用される顔料や染料を用いることができ、例えば、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの着色剤が挙げられる。
着色剤としては、トナーに常用される顔料や染料を用いることができ、例えば、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの着色剤が挙げられる。
ブラックの着色剤としては、例えば、カーボンブラックおよび複合酸化物ブラックなどの無機顔料;アニリンブラックのような有機顔料が挙げられる。
カーボンブラックは、その製造法などにより、チャンネルブラック、ローラーブラック、ディスクブラック、ガスファーネスブラック、オイルファーネスブラック、サーマルブラックおよびアセチレンブラックなどに分類され、これらの中から、得ようとするトナーの設計特性に応じて、適切なカーボンブラックを適宜選択すればよい。
イエローの着色剤としては、例えば、カラーインデックスによって分類されるC.I.ピグメントイエロー1、C.I.ピグメントイエロー5、C.I.ピグメントイエロー12、C.I.ピグメントイエロー15、およびC.I.ピグメントイエロー17、C.I.ピグメントイエロー74、C.I.ピグメントイエロー93、C.I.ピグメントイエロー180およびC.I.ピグメントイエロー185などの有機顔料;C.I.アシッドイエロー1などのニトロ系染料、C.I.ソルベントイエロー2、C.I.ソルベントイエロー6、C.I.ソルベントイエロー14、C.I.ソルベントイエロー15、C.I.ソルベントイエロー19およびC.I.ソルベントイエロー21などの油溶性染料などが挙げられる。
マゼンタの着色剤としては、例えば、カラーインデックスによって分類されるC.I.ピグメントレッド49、C.I.ピグメントレッド57、C.I.ピグメントレッド81、C.I.ピグメントレッド122、C.I.ソルベントレッド19、C.I.ソルベントレッド49、C.I.ソルベントレッド52、C.I.ベーシックレッド10およびC.I.ディスパーズレッド15などの有機顔料が挙げられる。
シアンの着色剤としては、例えば、カラーインデックスによって分類されるC.I.ピグメントブルー15、C.I.ピグメントブルー16、C.I.ソルベントブルー55、C.I.ソルベントブルー70、C.I.ダイレクトブルー25、C.I.ダイレクトブルー86およびKET.BLUE111などの有機顔料が挙げられる。
本発明においては、バインダー樹脂中に着色剤を均一に分散させるために、マスターバッチ化して用いてもよい。
マスターバッチの乾式混合には、当該技術分野で常用される公知の装置を使用でき、例えば、ヘンシェルミキサ(商品名、三井鉱山株式会社(現 日本コークス工業株式会社)製)、スーパーミキサ(商品名、株式会社カワタ製)、メカノミル(商品名、岡田精工株式会社製)などのヘンシェルタイプの混合装置、オングミル(商品名、ホソカワミクロン株式会社製)、ハイブリダイゼーションシステム(商品名、株式会社奈良機械製作所製)、コスモシステム(商品名、川崎重工業株式会社製)などの混合機が挙げられる。
着色剤の配合量は特に限定されないが、結着樹脂100重量部に対して1〜10重量部であるのがより好ましい。
(2−4)荷電制御剤
荷電制御剤としては、トナーに常用される正電荷制御用または負電荷制御用の荷電制御剤を用いることができる。
荷電制御剤としては、トナーに常用される正電荷制御用または負電荷制御用の荷電制御剤を用いることができる。
正電荷制御用の荷電制御剤としては、例えば、ニグロシン染料、塩基性染料、四級アンモニウム塩、四級ホスホニウム塩、アミノピリン、ピリミジン化合物、多核ポリアミノ化合物、アミノシラン、ニグロシン染料およびその誘導体、トリフェニルメタン誘導体、グアニジン塩、アミジン塩などが挙げられる。
負電荷制御用の荷電制御剤としては、例えば、オイルブラック、スピロンブラックなどの油溶性染料、含金属アゾ化合物、アゾ錯体染料、ナフテン酸金属塩、サリチル酸およびその誘導体の金属錯体および金属塩(金属はクロム、亜鉛、ジルコニウムなど)、ホウ素化合物、脂肪酸石鹸、長鎖アルキルカルボン酸塩、樹脂酸石鹸などが挙げられる。
荷電制御剤の配合量は特に限定されないが、結着樹脂100重量部に対して0.1〜3重量部であるのが好ましく、0.2〜2重量部であるのが特に好ましい。
(2−5)無機微粒子
微粉砕時に粉砕助剤として用いる無機微粒子は、一次粒子径が異なる2種類の無機微粒子を含む。第1無機微粒子は、相対的に一次粒子径が小さく、第2無機微粒子は、相対的に一次粒子径が大きい。第1無機微粒子の一次粒子径は、7nm以上16nm以下であり、第2無機微粒子の一次粒子径は、30nm以上80nm以下である。
微粉砕時に粉砕助剤として用いる無機微粒子は、一次粒子径が異なる2種類の無機微粒子を含む。第1無機微粒子は、相対的に一次粒子径が小さく、第2無機微粒子は、相対的に一次粒子径が大きい。第1無機微粒子の一次粒子径は、7nm以上16nm以下であり、第2無機微粒子の一次粒子径は、30nm以上80nm以下である。
本発明の無機微粒子の材料としては、例えば、シリカ、酸化チタン、炭化ケイ素、酸化アルミニウム、チタン酸バリウムなどが挙げられ、シリコーン樹脂、シランカップリング剤などにより表面処理(疎水化処理)されていてもよい。
無機微粒子の添加量は、粗砕物100重量部に対して、1.5重量部以上3重量部以下であるのが好ましい。
(2−6)外添剤
外添剤としては、例えば、たとえば、平均一次粒子径が7nm〜20nmの微粒子であって、シリカ、酸化チタン、炭化ケイ素、酸化アルミニウム、チタン酸バリウムなどが挙げられ、シリコーン樹脂、シランカップリング剤などにより表面処理(疎水化処理)されているものが好ましい。
外添剤としては、例えば、たとえば、平均一次粒子径が7nm〜20nmの微粒子であって、シリカ、酸化チタン、炭化ケイ素、酸化アルミニウム、チタン酸バリウムなどが挙げられ、シリコーン樹脂、シランカップリング剤などにより表面処理(疎水化処理)されているものが好ましい。
外添剤の添加量は特に限定されないが、トナー粒子100重量部に対して0.1〜3.0重量部であるのが好ましく、0.5〜10重量部であるのが特に好ましい。
以下に実施例および比較例を挙げ、本発明を具体的に説明する。以下において、「部」および「%」は特に断らない限りそれぞれ「質量部」および「質量%」を意味する。まず、各種物性の測定方法について説明する。
<各種物性の測定方法>
(トナーの体積平均粒子径および変動係数)
電解液(商品名:ISOTON−II、ベックマン・コールター社製)50mlに、試料20mgおよびアルキルエーテル硫酸エステルナトリウム1mlを加え、超音波分散器(商品名:卓上型2周波超音波洗浄器VS−D100、アズワン株式会社製)を用い周波数20kHzで3分間分散処理し、測定用試料とした。この測定用試料について、粒度分布測定装置(商品名:Multisizer3、ベックマン・コールター社製)を用い、アパーチャ径:100μm、測定粒子数:50000カウントの条件下で測定を行い、試料粒子の体積粒度分布から体積平均粒子径および体積粒度分布における標準偏差を求めた。変動係数(CV値、%)は、下記式に基づいて算出した。
CV値(%)=(体積粒度分布における標準偏差/体積平均粒子径)×100
(トナーの体積平均粒子径および変動係数)
電解液(商品名:ISOTON−II、ベックマン・コールター社製)50mlに、試料20mgおよびアルキルエーテル硫酸エステルナトリウム1mlを加え、超音波分散器(商品名:卓上型2周波超音波洗浄器VS−D100、アズワン株式会社製)を用い周波数20kHzで3分間分散処理し、測定用試料とした。この測定用試料について、粒度分布測定装置(商品名:Multisizer3、ベックマン・コールター社製)を用い、アパーチャ径:100μm、測定粒子数:50000カウントの条件下で測定を行い、試料粒子の体積粒度分布から体積平均粒子径および体積粒度分布における標準偏差を求めた。変動係数(CV値、%)は、下記式に基づいて算出した。
CV値(%)=(体積粒度分布における標準偏差/体積平均粒子径)×100
(トナーの軟化温度)
流動特性評価装置(商品名:フローテスターCFT−100C、株式会社島津製作所製)を用い試料1gを昇温速度毎分6℃で加熱し、荷重20kgf/cm2(9.8×105Pa)を与えてダイ(ノズル口径1mm、長さ1mm)から試料が流出し始めた時の温度を軟化温度とした。
流動特性評価装置(商品名:フローテスターCFT−100C、株式会社島津製作所製)を用い試料1gを昇温速度毎分6℃で加熱し、荷重20kgf/cm2(9.8×105Pa)を与えてダイ(ノズル口径1mm、長さ1mm)から試料が流出し始めた時の温度を軟化温度とした。
<実施例1>
ポリエステル樹脂(ガラス転移点55℃、軟化温度105℃)100重量部
カーボンブラック(三菱化学社製、MA−100)10重量部
帯電制御剤(保土ヶ谷化学社製、TRH)2重量部
マイクロクリスタリンワックス(日本精蝋社製、Hi−Mic−1070、融点80℃)5重量部
上記の各原料をヘンシェルミキサにて3分間混合分散した後、二軸押出機(商品名:PCM−30、株式会社池貝製)を用いて溶融混練した。二軸押出機の運転条件は、シリンダ設定温度110℃、バレル回転数300rpm、原料供給速度20kg/時間とした。
ポリエステル樹脂(ガラス転移点55℃、軟化温度105℃)100重量部
カーボンブラック(三菱化学社製、MA−100)10重量部
帯電制御剤(保土ヶ谷化学社製、TRH)2重量部
マイクロクリスタリンワックス(日本精蝋社製、Hi−Mic−1070、融点80℃)5重量部
上記の各原料をヘンシェルミキサにて3分間混合分散した後、二軸押出機(商品名:PCM−30、株式会社池貝製)を用いて溶融混練した。二軸押出機の運転条件は、シリンダ設定温度110℃、バレル回転数300rpm、原料供給速度20kg/時間とした。
得られた混練物を冷却ベルトにて冷却後、φ1mmのスクリーンを有するスピードミルにて粗砕することにより、粒子径が1mmの粗砕物を得た。
第1無機微粒子および第2無機微粒子として、平均1次粒子径が7μmのシリカ微粒子(商品名:フュームドシリカR976、日本アエロジル株式会社製)1重量部と、平均1次粒子径が30μmのシリカ微粒子(商品名:フュームドシリカMOX50、日本アエロジル株式会社製)0.5重量部とを、上記で得られた粗砕物100重量部に添加し、カウンタージェットミル(商品名:AFG、ホソカワミクロン株式会社製)で微粉砕して、体積平均粒子径6.2μmの微粉砕粒子群を得た。
微粉砕粒子群を、ロータリー式分級機(商品名:TSPセパレータ、ホソカワミクロン株式会社製)で分級して、体積平均粒子径6.7μmの未外添の微粒子群を得た。
未外添微粒子100重量部と、外添剤として平均1次粒子径が7nmの疎水性シリカ微粒子(商品名:フュームドシリカR976、日本アエロジル株式会社製)2重量部を、ヘンシェルミキサ(商品名:FM20C、三井鉱山株式会社製)に投入し、攪拌羽根先端部の最外周における周速度を40m/秒に設定し、1分間撹拌混合し、体積平均粒子径6.7μm、軟化温度102℃の実施例1のトナーを得た。
<実施例2〜実施例17、比較例1〜比較例15>
表1に示す種類および添加量の第1無機微粒子と第2無機微粒子を使用すること以外は、実施例1と同様にして、実施例2〜17、比較例1〜15を作製し、以下の評価をおこなった。
表1に示す種類および添加量の第1無機微粒子と第2無機微粒子を使用すること以外は、実施例1と同様にして、実施例2〜17、比較例1〜15を作製し、以下の評価をおこなった。
<評価方法>
(粉砕性)
微粉砕工程において、粗砕物を微粉砕する際に、カウンタージェットミル(商品名:AFG、ホソカワミクロン株式会社製)に粗砕物を投入し、10分後から20分後までの10分間に回収される微粉砕粒子群の量を測定し、その回収速度によって粉砕性を評価した。
◎:回収速度が1.3kg/h以上である。
○:回収速度が1.0kg/h以上1.3kg/h未満である。
△:回収速度が0.7kg/h以上1.0kg/h未満である。
×:回収速度が0.7kg/h未満である。
(粉砕性)
微粉砕工程において、粗砕物を微粉砕する際に、カウンタージェットミル(商品名:AFG、ホソカワミクロン株式会社製)に粗砕物を投入し、10分後から20分後までの10分間に回収される微粉砕粒子群の量を測定し、その回収速度によって粉砕性を評価した。
◎:回収速度が1.3kg/h以上である。
○:回収速度が1.0kg/h以上1.3kg/h未満である。
△:回収速度が0.7kg/h以上1.0kg/h未満である。
×:回収速度が0.7kg/h未満である。
(帯電性)
トナーを複写機(商品名:MX−5000FN、カラープリント速度50ppm、モノクロプリント速度50ppm、シャープ株式会社製)にセットし、常温常湿下において印字率20%の画像を連続100枚印刷した。100枚目の画像のカブリ濃度を測定し、帯電付与性の評価を行った。
トナーを複写機(商品名:MX−5000FN、カラープリント速度50ppm、モノクロプリント速度50ppm、シャープ株式会社製)にセットし、常温常湿下において印字率20%の画像を連続100枚印刷した。100枚目の画像のカブリ濃度を測定し、帯電付与性の評価を行った。
カブリについては、非画像部(0%濃度)の濃度を次の手順により算出した。日光電色工業株式会社製のカラーメーターを用いて、印刷前の記録紙の白色度W1および印刷後の記録紙の非画像部における白色度W2を測定し、両者の白色度の差(W1−W2)をカブリとして求めた。
◎:100枚目のカブリ濃度が0.5未満である。
○:100枚目のカブリ濃度が0.5以上1.0未満である。
△:100枚目のカブリ濃度が1.0以上1.5未満である。
×:100枚目のカブリ濃度が1.5以上である。
◎:100枚目のカブリ濃度が0.5未満である。
○:100枚目のカブリ濃度が0.5以上1.0未満である。
△:100枚目のカブリ濃度が1.0以上1.5未満である。
×:100枚目のカブリ濃度が1.5以上である。
(低温定着性)
複写機(商品名:MX−5000FN、カラープリント速度50ppm、モノクロプリント速度50ppm、シャープ株式会社製)の定着装置を外した改造機にトナーをセットし、記録媒体である記録用紙(商品名:PPC用紙SF−4AM3、シャープ株式会社製)に、ベタ画像部(縦20mm、横50mmの長方形)を含むサンプル画像を未定着画像として形成した。この際、ベタ画像部のトナーの記録用紙への付着量が1.0mg/cm2となるよう調整した。次に、上記複写機の定着部を利用した外部定着器を用いて、定着プロセス速度を300mm/sとし、定着ローラの温度を150℃に設定し評価用画像を作製した。
複写機(商品名:MX−5000FN、カラープリント速度50ppm、モノクロプリント速度50ppm、シャープ株式会社製)の定着装置を外した改造機にトナーをセットし、記録媒体である記録用紙(商品名:PPC用紙SF−4AM3、シャープ株式会社製)に、ベタ画像部(縦20mm、横50mmの長方形)を含むサンプル画像を未定着画像として形成した。この際、ベタ画像部のトナーの記録用紙への付着量が1.0mg/cm2となるよう調整した。次に、上記複写機の定着部を利用した外部定着器を用いて、定着プロセス速度を300mm/sとし、定着ローラの温度を150℃に設定し評価用画像を作製した。
作成した評価用画像の表面を、学振式堅牢度試験において、1kgの荷重を載せた砂消しゴム(商品名:ライオン 消しゴム ギャザ砂、株式会社ライオン事務器製)を用いて、14mm/sの速度で3往復分擦過した。擦過前後の光学反射密度(像濃度)を、反射濃度計(商品名:RD−914、マクベス社製)を用いて測定し、定着強度を算出した。
定着強度は、下記(1)式を用いて求め、以下の判断基準で低温定着性の判断を行った。
定着強度(%)=[(擦過後の像濃度)/(擦過前の像濃度)]×100 ・・・(1)
◎:定着強度が85%以上である。
○:定着強度が80%以上85%未満である。
△:定着強度が70%以上80%未満である。
×:定着強度が70%未満である。
上記の各評価においては、◎が最も優れた結果であり、○、△、×の順に劣る結果となっている。特に×の評価は、実用が困難とされる評価結果である。
定着強度(%)=[(擦過後の像濃度)/(擦過前の像濃度)]×100 ・・・(1)
◎:定着強度が85%以上である。
○:定着強度が80%以上85%未満である。
△:定着強度が70%以上80%未満である。
×:定着強度が70%未満である。
上記の各評価においては、◎が最も優れた結果であり、○、△、×の順に劣る結果となっている。特に×の評価は、実用が困難とされる評価結果である。
実施例1〜9および実施例13,15は、粉砕性、帯電性および低温定着性のいずれの評価も◎で優れた結果が得られた。
実施例10および実施例11は、第1無機微粒子の添加量と第2無機微粒子の添加量との合計量が、それぞれ0.75重量部および1.0重量部であり、実施例16は、第1無機微粒子の添加量と第2無機微粒子の添加量との合計量が、4重量部であり、いずれも添加量の合計量の好適範囲である1.5重量部以上3重量部以下から外れている。これにより、実施例10および実施例11は、粉砕性の点で実施例1〜9および実施例13,15よりもやや劣り、実施例16は、低温定着性の点で実施例1〜9および実施例13,15よりもやや劣る結果となった。
実施例12および実施例14は、第1無機微粒子の添加量に対する前記第2無機微粒子の添加量の割合が、重量比でいずれも2倍であり、添加量割合の好適範囲である0.5倍以上1倍以下から外れているので、帯電性の点で実施例1〜9および実施例13,15よりもやや劣る結果となった。
実施例17は、第1無機微粒子の添加量と第2無機微粒子の添加量との合計量が、6重量部であり、添加量の合計量の好適範囲から外れており、第1無機微粒子の添加量に対する前記第2無機微粒子の添加量の割合が、重量比で2倍であり、添加量割合の好適範囲から外れている。これにより、実施例17は、帯電性および低温定着性の点で実施例1〜9および実施例13,15よりもやや劣る結果となった。
比較例1,2,12は、いずれも第1無機微粒子のみを添加し、第2無機微粒子を添加していないので、粉砕性が×の評価となった。
比較例7〜9は、いずれも第1無機微粒子のみを添加し、第2無機微粒子を添加しておらず、添加量が7重量部と過剰であるので、帯電性および低温定着性が×の評価となった。
比較例3〜6は、第1無機微粒子を添加しておらず、第2無機微粒子のみを添加しているので、粉砕性が×の評価となった。
比較例10,11は、平均1次粒子径が異なる2種の無機微粒子を添加しているが、相対的に粒子径が大きい第2無機微粒子の平均1次粒子径が16nmと小さ過ぎるために粉砕性が×の評価となった。
比較例13〜15は、平均1次粒子径が異なる2種の無機微粒子を添加しているが、相対的に粒子径が大きい第2無機微粒子の平均1次粒子径が100nmと大き過ぎるために粉砕性および帯電性が×の評価となった。
Claims (5)
- 結着樹脂と、離型剤と、着色剤とを混練して、混練物を得る混練工程と、
前記混練物を、平均粒子径が5mm以下となるように粗砕して、粗砕物を得る粗砕工程と、
前記粗砕物に、平均1次粒子径が7nm以上16nm以下の第1無機微粒子と平均1次粒子径が30nm以上80nm以下の第2無機微粒子とを添加し、体積平均粒子径が5μm以上8μm以下となるように微粉砕してトナー粒子を得る微粉砕工程と、を含むことを特徴とするトナー粒子からなるトナーの製造方法。 - 前記微粉砕工程における前記第1無機微粒子の添加量と前記第2無機微粒子の添加量との合計量が、前記粗砕物100重量部に対して、1.5重量部以上3重量部以下であることを特徴とする請求項1に記載のトナーの製造方法。
- 前記第1無機微粒子の添加量に対する前記第2無機微粒子の添加量の割合が、重量比で0.5倍以上1倍以下であることを特徴とする請求項2に記載のトナーの製造方法。
- 前記微粉砕工程の後に、前記トナー粒子に疎水性無機微粒子を外添する外添工程をさらに含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載のトナーの製造方法。
- 粉砕法によって製造されるトナーであって、
結着樹脂と、
離型剤と、
着色剤と、
微粉砕時に添加される、平均1次粒子径が7nm以上16nm以下の第1無機微粒子と、
微粉砕時に添加される、平均1次粒子径が30nm以上80nm以下の第2無機微粒子と、を含むトナー粒子から成ることを特徴とするトナー。
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