JP2015125431A - トナーおよびトナーの製造方法 - Google Patents

トナーおよびトナーの製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】光沢紙においてシリカ微粒子の凝集体による画像白点の少ない、高品位な画像を得られるトナーを提供すること。
【解決手段】結着樹脂を含有するトナー粒子、並びに、トナー粒子表面にシリカ微粒子A及びシリカ微粒子Bを有するトナーであって、トナーは、トナー粒子表面にシリカ微粒子Aを固着した後にシリカ微粒子Bを添加して得られたものであり、シリカ微粒子Aは、一次粒子の個数平均粒径が特定範囲であり、トナー粒子表面に固着された、一次粒子の粒径が特定範囲のシリカ微粒子Aによる被覆率が15%以上であり、シリカ微粒子Bは、一次粒子の個数平均粒径が特定範囲であり、表面がシリコーンオイルで処理されたものであり、超音波分散機で分散させた後に、測定された体積基準の粒度分布において、粒子径1.0μm以上の累積頻度が50%以下であることを特徴とするトナー。
【選択図】なし

Description

本発明は、電子写真方式、静電記録方式、静電印刷方式、トナージェット方式に用いられるトナーおよび該トナーの製造方法に関する。
複写機およびプリンターが広く普及するに従い、トナーに要求される性能もより高度になっている。近年では、プリントオンデマンド(POD)と呼ばれる、製版工程を経ずに直接印刷するデジタル印刷技術が注目されている。このプリントオンデマンド(POD)は、小ロット印刷、1枚毎に内容を変えた印刷(バリアブル印刷)、分散印刷にも対応していけることから、従来のオフセット印刷に対してアドバンテージがある。電子写真方式による画像形成方法のPOD市場への適用を考えた場合には、高速、低ランニングコストといった性能はもちろんであるが、記録紙の種類を問わず高精細な画像が求められる。
従来のトナーでは、特に高グロス、面内均一性が高くなる光沢紙のような紙種においては、画像上に白点が生じる画像白点が問題となることがあった。この画像白点の原因の一つとして、外添時に使用されているシリカ微粒子の凝集体が挙げられている。
トナーに外添されるシリカ微粒子は、表面を疎水化する目的で、例えばシリコーンオイル処理及び/またはシランカップリング処理により表面処理が施されている。特許文献1には表面処理剤としてシリコーンオイルを用いると、画像の文字線内でトナーが抜けてしまう中抜けと呼ばれる画像不良が改善することが示されている。しかしながら、シリコーンオイルで表面処理を行ったシリカ微粒子は、シランカップリング処理を行ったシリカ微粒子と比較して凝集性が高く、シリカ微粒子の凝集体が出来やすかった。そのため、シリコーンオイル処理を行ったシリカ微粒子を外添したトナーでは、シリカ凝集体による画像白点が特に問題になることがあった。
以上の課題に対し、特許文献2では、シリコーンオイルで処理された疎水性乾式シリカに解砕処理(商品名:コスモマイザー使用)を行うことで、嵩密度を25g/l以下にしたシリカを外添に使用することを特徴とする負帯電性現像剤が示されている。
特許文献3では、シリカ解砕処理(商品名:ジェットミルIDS−2型使用)を行い、粒径45μm以上の頻度を0%に減らしたシリカを外添に使用する現像装置が示されている。
特許文献4では、シリカ解砕処理(商品名:ピンミルを使用)を行い、全ピークに対する0.04μm以上1μm未満の頻度比率が10〜80%になるようシリカの粒度を調整したトナーが示されている。
特許文献5では、シリカ解砕処理(商品名:ジェットミルIDS−2型使用)を行い、粒子径1μm以上の範囲に形成される頻度値のピークの頻度値が5%以下であるシリカを用いた静電潜像現像用トナーが示されている。
しかし、シリコーンオイルで表面処理したシリカを用い、かつ光沢紙のように高グロスが要求される紙種での画像評価を行った場合、上記のいずれの手法を用いても、シリカ凝集体が多く残存しており、画像品質を満足するには至らなかった。
特開平10−104874号公報 特開平2−287459号公報 特開2006−99006号公報 特許第4273170号公報 特開2012−155107号公報
本発明の目的は上記問題点を解消した、光沢紙においてシリカ微粒子の凝集体による画像白点の少ない、高品位な画像を得られるトナーを提供することである。
上記の課題は、下記の構成のトナーにより解決することができる。
すなわち、本発明は、結着樹脂を含有するトナー粒子、並びに、該トナー粒子表面にシリカ微粒子A及びシリカ微粒子Bを有するトナーであって、
該トナーは、該トナー粒子表面に該シリカ微粒子Aを固着した後に該シリカ微粒子Bを添加して得られたものであり、
該シリカ微粒子Aは、一次粒子の個数平均粒径が60nm以上300nm以下であり、
該トナー粒子表面に固着された、一次粒子の粒径が60nm以上300nm以下のシリカ微粒子Aによる被覆率が15%以上であり、
該シリカ微粒子Bは、
(1)一次粒子の個数平均粒径が8nm以上30nm以下であり、
(2)表面がシリコーンオイルで処理されたものであり、
(3)超音波分散機を用いエタノール中で1分間分散させた後に、レーザー回折・散乱式粒度分布測定装置により測定された体積基準の粒度分布において、粒子径1.0μm以上の累積頻度が50%以下であることを特徴とするトナーに関する。
また、本発明は、結着樹脂を含有するトナー粒子、並びに、該トナー粒子表面にシリカ微粒子A及びシリカ微粒子Bを有するトナーの製造方法であって、
該トナー粒子とシリカ微粒子Aを混合して混合物を得る混合工程、
該トナー粒子表面にシリカ微粒子Aが固着するように混合物を処理して処理トナー粒子を得る固着処理工程、及び、
該処理トナー粒子と無機微粒子Bを混合してトナーを得る外添工程をこの順に有し、
該混合工程でトナー粒子と混合されるシリカ微粒子Aの一次粒子の個数平均粒径が60nm以上300nm以下であり、
該処理トナー粒子表面に固着された、一次粒子の粒径が60nm以上300nm以下のシリカ微粒子Aによる被覆率が15%以上であり、
該外添工程で処理トナー粒子と混合されるシリカ微粒子Bは、
(1)一次粒子の個数平均粒径が8nm以上30nm以下であり、
(2)表面がシリコーンオイルで処理されたものであり、
(3)超音波分散機を用いエタノール中で1分間分散させた後に、レーザー回折・散乱式粒度分布測定装置により測定された体積基準の粒度分布において、粒子径1.0μm以上の累積頻度が50%以下であることを特徴とするトナーの製造方法に関する。
本発明によれば、光沢紙においてシリカ微粒子の凝集体による画像白点の少ない、高品位な画像を得られるトナーを提供することができる。
本発明に用いられる熱球形化処理装置の図
以下、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。
本発明のトナーは、結着樹脂を含有するトナー粒子、並びに、該トナー粒子表面にシリカ微粒子A及びシリカ微粒子Bを有するトナーであって、
該トナーは、該トナー粒子表面に該シリカ微粒子Aを固着した後に該シリカ微粒子Bを添加して得られたものであり、
該シリカ微粒子Aは、一次粒子の個数平均粒径が60nm以上300nm以下であり、
該トナー粒子表面に固着された、一次粒子の粒径が60nm以上300nm以下のシリカ微粒子Aによる被覆率が15%以上であり、
該シリカ微粒子Bは、
(1)一次粒子の個数平均粒径が8nm以上30nm以下であり、
(2)表面がシリコーンオイルで処理されたものであり、
(3)超音波分散機を用いエタノール中で1分間分散させた後に、レーザー回折・散乱式粒度分布測定装置により測定された体積基準の粒度分布において、粒子径1.0μm以上の累積頻度が50%以下であることを特徴とする。
本発明者らの検討によれば、上記のようなトナーを用いることで、光沢紙においてシリカ凝集体による画像白点のない、高品位な画像を得られるトナーを提供することができる。
上記の効果を得るため本発明者らは、特許文献1から4に示す通り、凝集体がより少ないシリカを設計しようと試みた。シリカ微粒子は、一次粒子の形態ではなく、それらが凝集した二次粒子、および三次粒子の状態で存在している。解砕処理を施すと、凝集していた粒子がほぐれ、凝集体の個数が減少すると考えられる。解砕処理を施したシリカを外添に用いたところ、シリカ凝集体の個数、および画像白点個数を減少させることに成功した。
しかし、コート紙又はコート紙のコートの層にさらに光沢感を出すために磨きをかけた光沢紙のような紙種に対応しようとすると、シリカ凝集体の個数はまだ多く、画像品質上問題のないレベルまで白点の個数を抑えることはできなかった。
解砕処理を行うと、シリカ凝集体は一度分散し、その後弱い凝集力で再凝集するため、解砕処理シリカの凝集体は未解砕処理シリカの凝集体より弱い力で容易に分散するようになると考えられる。すなわち、解砕処理シリカの凝集体はほぐれやすい状態になっており、外添時にトナー粒子との接触によりほぐれることで、シリカ凝集体の個数が減少すると推定される。
本発明者らは、外添時にトナー粒子との接触によりシリカ凝集体がほぐれることでシリカ凝集体の個数が減少するのではないかという仮説のもとに、外添時にシリカ凝集体をほぐす作用を生みだすことが出来ないかと考えた。
ほぐれやすいシリカ凝集体を、さらに外添時により強くほぐす作用を生みだすことができれば、上記課題を解決できるはずである。そして種々の検討を行った結果、トナー粒子表面にあらかじめ特定のシリカ微粒子を固着した後に、さらに特定のシリカ微粒子を添加することにより、シリカ凝集体の個数を大幅に減少させることに成功した。そして、このシリカ凝集体をほぐす効果のある、特定のシリカ微粒子が固着したトナー粒子に、上記のシリカ凝集体がほぐれやすくなっている特定のシリカ微粒子を外添することで、光沢紙においても画像白点を問題ないレベルまで減少させることができた。
本発明において、上記のような効果が得られる理由は必ずしも明確ではないが、上記課題を解決するに至った理由を以下のように考えている。
トナー粒子表面に固着されたシリカ微粒子は、主に樹脂で構成されるトナー粒子よりも高硬度である。従来の外添では、軟らかいトナー粒子の接触だけであったため、シリカ凝集体の凝集力を上回るほぐし効果を生み出せず、シリカ凝集体をほぐすことはできなかったと思われる。しかし、トナー粒子表面に硬いシリカ微粒子を固着させることで、このシリカ微粒子とシリカ凝集体が接触するようになる。そのため、軟らかいトナー粒子だけでは生み出せなかったほぐし効果を生み出すことができ、その結果シリカ凝集体をほぐす効果が生まれたと考えている。
本発明のトナーは、結着樹脂を含有するトナー粒子、並びに、該トナー粒子表面にシリ
カ微粒子A及びシリカ微粒子Bを有するトナーである。
また、本発明のトナーは、該トナー粒子表面に該シリカ微粒子Aを固着した後に該シリカ微粒子Bを添加して得られたものであり、該シリカ微粒子Aは、一次粒子の個数平均粒径が60nm以上300nm以下であり、該トナー粒子表面に固着された、一次粒子の粒径が60nm以上300nm以下のシリカ微粒子Aによる被覆率が15%以上である。
本発明において、トナー粒子表面に固着されたシリカ微粒子Aによる被覆率は15%以上であることが重要である。該シリカ微粒子Aによる被覆率は、トナー粒子表面に固着しているシリカ微粒子の面積を表しており、この面積が大きいほどシリカ微粒子Bの凝集体をほぐす効果が得られる。
該シリカ微粒子Aによる被覆率が15%未満の場合は、表面に露出した高硬度なシリカ粒子の量が少なすぎるため、ほぐし効果が得られない。
該シリカ微粒子Aによる被覆率は、27%以上、70%以下であることが好ましい。
なお、シリカ微粒子Aによる被覆率は、例えば、シリカ微粒子の粒径や熱処理時の温度を制御することにより、上記範囲に制御することができる。また、上記被覆率の測定方法については後述する。
本発明において、シリカ微粒子Aは、一次粒子の個数平均粒径が60nm以上300nm以下である。シリカ微粒子Aの大きさがこの範囲にあるとき、トナー粒子表面からのシリカ粒子の露出を効果的に上げることができる。該シリカ微粒子Aの一次粒子の個数平均粒径が60nm未満の場合、シリカ微粒子の大きさが、シリカ微粒子Bの凝集体をほぐすには小さすぎるため、トナー粒子に対する被覆率が上がらなくなる。そのため凝集体ほぐし効果を得ることができなくなる。該シリカ微粒子Aの一次粒子の個数平均粒径が300nmより大きい場合、シリカ微粒子Aの大きさがトナー粒子に対して大きすぎるため、固着作用を行ってもトナー粒子に対する被覆率が上がらなくなる。そのため凝集体ほぐし効果が弱まってしまう。
該シリカ微粒子Aの一次粒子の個数平均粒径は、90nm以上150nm以下であることが好ましい。
本発明において、シリカ微粒子Aとしては、例えば、湿式法、火炎溶融法及び気相法など任意の方法で製造されたシリカ微粒子が好ましく用いられる。
湿式法としては、水が存在する有機溶媒中にアルコキシシランを滴下し、触媒により加水分解、縮合反応させた後、得られたシリカゾル懸濁液から溶媒を除去し、乾燥してゾルゲルシリカを得るゾルゲル法が挙げられる。
火炎溶融法としては、常温でガス状または液状である珪素化合物を、予めガス状にした後、水素および/または炭化水素からなる可燃性ガスと、酸素を供給して形成した外炎中において、該珪素化合物を分解・溶融させてシリカ微粒子(溶融シリカ)を得る方法が挙げられる。
該火炎溶融法では、外炎中において、該珪素化合物からシリカ微粒子を生成させると同時に、所望の粒径や形状となるようにシリカ微粒子同士を融着、合一させた後冷却し、バグフィルター等で捕集することができる。原料として用いる珪素化合物は、常温でガス状または液状であれば特に制限はなく、例えばヘキサメチルシクロトリシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサン及びデカメチルシクロペンタシロキサンなどの環状シロキサン、ヘキサメチルジシロキサン及びオクタメチルトリシロキサンなどのシロキサン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン及びジメチルジメトキシシランなどのアルコキシシラン、テトラメチルシラン、ジエチルシラン及びヘキサメチルジシラザンなどの有機シラン化合物、モノクロロシラン、ジクロロシラン、トリクロロシラン及びテトラクロロシラン等のハロゲン化珪素、モノシラン及びジシラン等の無機珪素が挙げられる。
気相法としては、四塩化珪素を酸素、水素及び希釈ガス(例えば、窒素、アルゴン及び二酸化炭素など)の混合ガスとともに高温で燃焼させて製造する、ヒュームド法が挙げられる。
該シリカ微粒子Aは、表面を疎水化処理する目的で、表面処理を施すことが好ましい。このときの表面処理剤としては、シランカップリング剤またはシリコーンオイルが好ましく用いられる。
シランカップリング剤としては、例えば、ヘキサメチルジシラザン、トリメチルシラン、トリメチルクロルシラン、トリメチルエトキシシラン、ジメチルジクロルシラン、メチルトリクロルシラン、アリルジメチルクロルシラン、アリルフェニルジクロルシラン、ベンジルジメチルクロルシラン、ブロムメチルジメチルクロルシラン、α−クロルエチルトリクロルシラン、β−クロルエチルトリクロルシラン、クロルメチルジメチルクロルシラン、トリオルガノシリルメルカプタン、トリメチルシリルメルカプタン、トリオルガノシリルアクリレート、ビニルジメチルアセトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、へキサメチルジシロキサン、1,3−ジビニルテトラメチルジシロキサン、1,3−ジフェニルテトラメチルジシロキサン、及び1分子当たり2〜12個のシロキサン単位を有し、末端に位置する単位のSiに水酸基を1つずつ有するジメチルポリシロキサンが挙げられる。
上記疎水化処理に用いるシリコーンオイルとしては、例えば、ジメチルシリコーンオイル,アルキル変性シリコーンオイル、α−メチルスチレン変性シリコーンオイル、クロルフェニルシリコーンオイル、フッ素変性シリコーンオイル等が挙げられる。シリコーンオイルとしては上記式のものに限定されるわけではない。シリコーンオイルによる処理の方法としては、公知技術が使用できる。例えば、シリカ微粒子とシリコーンオイルとを混合機を用い、混合する方法。シリカ微粒子中にシリコーンオイルを、噴霧器を用い噴霧する方法。或いは溶剤中にシリコーンオイルを溶解させた後、シリカ微粒子を混合する方法が挙げられる。処理方法としてはこれに限定されるものではない。
該シリカ微粒子Aは、表面処理剤としてヘキサメチルジシラザンまたはシリコーンオイルを用いたものが好ましい。
該シリカ微粒子Aの添加量は、トナー粒子100質量部に対して、2.0質量部以上10.0質量部以下が好ましい。
本発明において、シリカ微粒子Bは、一次粒子の個数平均粒径が8nm以上30nm以下である。
該シリカ微粒子Bの一次粒子の個数平均粒径がこの範囲にあるとき、シリカ微粒子Bが凝集して凝集体を形成していても、該凝集体を効率良くほぐすことができる。
シリカ微粒子Bの一次粒子の個数平均粒径が8nm未満の場合、シリカ微粒子間の凝集性が強くなりすぎ、外添時にシリカ凝集体の個数を減らすことができない。一方、一次粒子の個数平均粒径が30nmより大きい場合は、粒子径が大きいため凝集体の大きさが大きくなり、外添時のほぐし効果を入れても画像白点に影響のない大きさまでシリカ凝集体をほぐすことができないと考えられる。
該シリカ微粒子Bの一次粒子の個数平均粒径は、11nm以上25nm以下であることが好ましい。
本発明において、シリカ微粒子Bはその表面がシリコーンオイルで処理されたものである。
本発明において、シリカ微粒子Bは、超音波分散機を用いエタノール中で1分間分散させた後に、レーザー回折・散乱式粒度分布測定装置により測定された体積基準の粒度分布において、粒子径1.0μm以上の累積頻度が50%以下である。
該シリカ微粒子Bは、一次粒子の形態ではなく、シリカ微粒子が凝集した二次、三次粒子の形態となっている。そのため、該シリカ微粒子Bの粒度は一次粒子径の大きさではなく、1.0μm以上となっている。この状態で上記超音波分散機による処理を行うと、凝集していたシリカ微粒子は分散し、1.0μm以下の粒子径にほぐれていく。このとき凝集性の高いシリカ凝集体はいつまでもほぐれることはないが、ほぐれやすいシリカ微粒子は短時間の超音波分散処理でほぐれ、1.0μm以下の粒子径になって検出される。すなわち、超音波分散機を用いエタノール中で1分間分散させた後に、レーザー回折・散乱式
粒度分布測定装置により測定された体積基準の粒度分布において、粒子径1.0μm以上の累積頻度が50%以下であるシリカ微粒子は、短時間の超音波分散処理で1.0μm以上のシリカ凝集体が容易にほぐれる、ほぐれやすいシリカ微粒子であるといえる。この超音波分散処理で1分間分散させた後に、レーザー回折・散乱式粒度分布測定装置により測定された体積基準の粒度分布において、粒子径1.0μm以上の累積頻度が50%以下であるシリカ微粒子を外添で使用したとき、シリカ凝集体がほぐれやすく、画像白点が大幅に減少する効果が得られる。該累積頻度が50%を超えるときは、シリカ凝集体の凝集性が高く、1分間の超音波分散処理ではほぐれないシリカ微粒子であるため、画像白点を所望のレベルまで減少させる効果は得られない。
また、該累積頻度は、30%以下であることが好ましく、一方、ほぐれやすさの観点から、0%以上であることが好ましい。
なお、該累積頻度は、例えば、シリカ微粒子に解砕処理を行うことにより、上記範囲に制御することができる。
本発明において、シリカ微粒子Bとしては、例えば、湿式法、火炎溶融法及び気相法など任意の方法で製造されたシリカ微粒子が好ましく用いられる。
湿式法としては、水が存在する有機溶媒中にアルコキシシランを滴下し、触媒により加水分解、縮合反応させた後、得られたシリカゾル懸濁液から溶媒を除去し、乾燥してゾルゲルシリカを得るゾルゲル法が挙げられる。
火炎溶融法としては、常温でガス状または液状である珪素化合物を、予めガス状にした後、水素および/または炭化水素からなる可燃性ガスと、酸素を供給して形成した外炎中において、該珪素化合物を分解・溶融させてシリカ微粒子(溶融シリカ)を得る方法が挙げられる。
該火炎溶融法では、外炎中において、該珪素化合物からシリカ微粒子を生成させると同時に、所望の粒径や形状となるようにシリカ微粒子同士を融着、合一させた後冷却し、バグフィルター等で捕集することができる。原料として用いる珪素化合物は、常温でガス状または液状であれば特に制限はなく、例えばヘキサメチルシクロトリシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサン及びデカメチルシクロペンタシロキサンなどの環状シロキサン、ヘキサメチルジシロキサン及びオクタメチルトリシロキサンなどのシロキサン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン及びジメチルジメトキシシランなどのアルコキシシラン、テトラメチルシラン、ジエチルシラン及びヘキサメチルジシラザンなどの有機シラン化合物、モノクロロシラン、ジクロロシラン、トリクロロシラン及びテトラクロロシラン等のハロゲン化珪素、モノシラン及びジシラン等の無機珪素が挙げられる。
気相法としては、四塩化珪素を酸素、水素及び希釈ガス(例えば、窒素、アルゴン及び二酸化炭素など)の混合ガスとともに高温で燃焼させて製造する、ヒュームド法が挙げられる。
該シリカ微粒子Bは、その表面を疎水化処理する目的で、シリコーンオイルで処理されている。シリカ微粒子の表面処理剤としては、シランカップリング剤またはシリコーンオイルが一般的である。本発明においては、シリコーンオイルで処理されたシリカ微粒子Bを用いると、画像上の文字線内のトナーが薄く抜ける、中抜けと呼ばれる画像不良が良化する。中抜けの不良を防止するため、シリコーンオイル処理を実施する。
該シリカ微粒子Bの表面処理に用いるシリコーンオイルとしては、特に限定されないが、例えば、ジメチルシリコーンオイル,アルキル変性シリコーンオイル、α−メチルスチレン変性シリコーンオイル、クロルフェニルシリコーンオイル、フッ素変性シリコーンオイルが挙げられる。
上記シリコーンオイルは、25℃における粘度が5.0mm/s以上200.0mm/s以下のものが好ましく、30.0mm/s以上150.0mm/s以下のものがより好ましい。25℃における粘度が5.0mm/s未満の場合、粘度が小さく、シリカ微粒子表面の疎水化処理が不十分になりやすい。一方、25℃における粘度が200
.0mm/sより大きい場合、粘度が高く、シリカ凝集体の個数が増加する傾向にある。
シリコーンオイルによる処理の方法としては、公知技術が使用できる。例えば、シリカ微粒子とシリコーンオイルとを混合機を用い、混合する方法。シリカ微粒子中にシリコーンオイルを、噴霧器を用い噴霧する方法。或いは溶剤中にシリコーンオイルを溶解させた後、シリカ微粒子を混合する方法が挙げられる。処理方法としてはこれに限定されるものではない。
本発明では、シリカ微粒子Bの表面をシリコーンオイルで処理した後に、得られた微粒子を解砕する解砕工程を加えることが好ましい。解砕工程において解砕処理を行う装置としては、特に限定されないが、ジェットミル、ハンマーミル、ピンミル、コスモマイザー(奈良機械社製)、ファインインパクトミル(ホソカワミクロン社製)、アトマイザー(セイシン社製)などが挙げられる。
該シリカ微粒子Bの添加量は、トナー粒子100質量部に対して、0.1質量部以上3.0質量部以下が好ましい。
本発明のトナーは、トナーを振幅20mmの振とう機で200rpm、5分間振とうした後に、マイクロスコープを用いて測定された、粒径30μmを超えるシリカ凝集体の個数が、30個/g以下であることが好ましく、20個/g以下であることがより好ましい。該数値範囲を満たすトナーを現像に用いることで、コート紙又は光沢紙においても画像上の白点を問題ないレベルまで減少させることができる。30個/gより多い場合、画像上で白点が目立つようになる。
本発明におけるトナーの構成成分について以下に詳述するが、これらに限定されるわけではない。
本発明のトナーに使用される結着樹脂としては、特に限定されず、下記の重合体又は樹脂を用いることができる。
ポリスチレン、ポリ−p−クロルスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレン及びその置換体の単重合体;スチレン−p−クロルスチレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体、スチレン−α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−アクリロニトリル−インデン共重合体などのスチレン系共重合体;ポリ塩化ビニル、フェノール樹脂、天然変性フェノール樹脂、天然樹脂変性マレイン酸樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリ酢酸ビニル、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン、ポリアミド樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂、キシレン樹脂、ポリビニルブチラール、テルペン樹脂、クマロン−インデン樹脂、石油系樹脂など。
これらの中で、低温定着性、帯電性制御の観点で、ポリエステル樹脂が好ましい。
該ポリエステル樹脂としては、「ポリエステルユニット」を樹脂鎖中に有している樹脂であり、該ポリエステルユニットを構成する成分としては、具体的には、2価以上のアルコールモノマー成分と、2価以上のカルボン酸、2価以上のカルボン酸無水物及び2価以上のカルボン酸エステル等の酸モノマー成分とが挙げられる。
該2価以上のアルコールモノマー成分として、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(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)プロパン等のビスフェノ
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、ソルビット、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、グリセリン、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が挙げられる。
これらの中で好ましく用いられるアルコールモノマー成分としては、芳香族ジオールであり、ポリエステル樹脂を構成するアルコールモノマー成分において、芳香族ジオールは、80モル%以上の割合で含有することが好ましい。
一方、該2価以上のカルボン酸、2価以上のカルボン酸無水物及び2価以上のカルボン酸エステル等の酸モノマー成分としては、フタル酸、イソフタル酸及びテレフタル酸の如き芳香族ジカルボン酸類又はその無水物;コハク酸、アジピン酸、セバシン酸及びアゼライン酸の如きアルキルジカルボン酸類又はその無水物;炭素数6〜18のアルキル基又はアルケニル基で置換されたコハク酸もしくはその無水物;フマル酸、マレイン酸及びシトラコン酸の如き不飽和ジカルボン酸類又はその無水物;が挙げられる。
好ましく用いられる酸モノマー成分としては、テレフタル酸、コハク酸、アジピン酸、フマル酸、トリメリット酸、ピロメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸やその無水物等の多価カルボン酸である。
また、該ポリエステル樹脂の酸価は、1mgKOH/g以上20mgKOH/g以下であることが摩擦帯電量の安定性の観点で好ましい。
なお、該酸価は、樹脂に用いるモノマーの種類や配合量を調整することにより、上記範囲とすることができる。具体的には、樹脂製造時のアルコールモノマー成分比/酸モノマー成分比、分子量を調整することにより制御できる。また、エステル縮重合後、末端アルコールを多価酸モノマー(例えば、トリメリット酸)で反応させることに制御できる。
本発明のトナーは、必要に応じてワックスを含有してもよい。該ワックスとしては、特に限定されないが、以下のものが挙げられる。低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、アルキレン共重合体、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の如き炭化水素系ワックス;酸化ポリエチレンワックスの如き炭化水素系ワックスの酸化物又はそれらのブロック共重合物;カルナバワックスの如き脂肪酸エステルを主成分とするワックス類;脱酸カルナバワックスの如き脂肪酸エステル類を一部又は全部を脱酸化したもの。さらに、以下のものが挙げられる。パルミチン酸、ステアリン酸、モンタン酸の如き飽和直鎖脂肪酸類;ブラシジン酸、エレオステアリン酸、パリナリン酸の如き不飽和脂肪酸類;ステアリルアルコール、アラルキルアルコール、ベヘニルアルコール、カルナウビルアルコール、セリルアルコール、メリシルアルコールの如き飽和アルコール類;ソルビトールの如き多価アルコール類;パルミチン酸、ステアリン酸、ベヘン酸、モンタン酸の如き脂肪酸類と、ステアリルアルコール、アラルキルアルコール、ベヘニルアルコール、カルナウビルアルコール、セリルアルコール、メリシルアルコールの如きアルコール類とのエステル類;リノール酸アミド、オレイン酸アミド、ラウリン酸アミドの如き脂肪酸アミド類;メチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスカプリン酸アミド、エチレンビスラウリン酸アミド、ヘキサメチレンビスステアリン酸アミドの如き飽和脂肪酸ビスアミド類;エチレンビスオレイン酸アミド、ヘキサメチレンビスオレイン酸アミド、N,N’ジオレイルアジピン酸アミド、N,N’ジオレイルセバシン酸アミドの如き不飽和脂肪酸アミド類;m−キシレンビスステアリン酸アミド、N,N’ジステアリルイソフタル酸アミドの如き芳香族系ビスアミド類;ステアリン酸カル
シウム、ラウリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウムの如き脂肪族金属塩(一般に金属石けんといわれているもの);脂肪族炭化水素系ワックスにスチレンやアクリル酸の如きビニル系モノマーを用いてグラフト化させたワックス類;ベヘニン酸モノグリセリドの如き脂肪酸と多価アルコールの部分エステル化物;植物性油脂の水素添加によって得られるヒドロキシル基を有するメチルエステル化合物。
これらのワックスの中でも、低温定着性、耐定着巻きつき性を向上させるという観点で、パラフィンワックス、フィッシャートロプシュワックスの如き炭化水素系ワックスが好ましい。
該ワックスの含有量は、結着樹脂100質量部に対して、0.5質量部以上20質量部以下で使用されることが好ましい。また、トナーの保存性と高温オフセット性の両立の観点から、示差走査熱量分析装置(DSC)で測定される昇温時の吸熱曲線において、温度30℃以上200℃以下の範囲に存在する最大吸熱ピークのピーク温度が50℃以上110℃以下であることが好ましい。
本発明のトナーは、必要に応じて着色剤を含有してもよい。該着色剤としては、特に限定されないが、以下のものが挙げられる。
黒色着色剤としては、カーボンブラック;イエロー着色剤とマゼンタ着色剤及びシアン着色剤とを用いて黒色に調色したものが挙げられる。着色剤には、顔料を単独で使用してもかまわないが、染料と顔料とを併用してその鮮明度を向上させた方がフルカラー画像の画質の点からより好ましい。
マゼンタ着色顔料としては、以下のものが挙げられる。C.I.ピグメントレッド1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、21、22、23、30、31、32、37、38、39、40、41、48:2、48:3,48:4、49、50、51、52、53、54、55、57:1、58、60、63、64、68、81:1、83、87、88、89、90、112、114、122、123、146、147、150、163、184、202、206、207、209、238、269、282;C.I.ピグメントバイオレット19;C.I.バットレッド1、2、10、13、15、23、29、35。
マゼンタ着色染料としては、以下のものが挙げられる。C.I.ソルベントレッド1、3、8、23、24、25、27、30、49、81、82、83、84、100、109、121;C.I.ディスパースレッド9;C.I.ソルベントバイオレット8、13、14、21、27;C.I.ディスパーバイオレット1の如き油溶染料、C.I.ベーシックレッド1、2、9、12、13、14、15、17、18、22、23、24、27、29、32、34、35、36、37、38、39、40;C.I.ベーシックバイオレット1、3、7、10、14、15、21、25、26、27、28の如き塩基性染料。
シアン着色顔料としては、以下のものが挙げられる。C.I.ピグメントブルー2、3、15:2、15:3、15:4、16、17;C.I.バットブルー6;C.I.アシッドブルー45、フタロシアニン骨格にフタルイミドメチル基を1〜5個置換した銅フタロシアニン顔料。
シアン着色染料としては、C.I.ソルベントブルー70がある。
イエロー着色顔料としては、以下のものが挙げられる。C.I.ピグメントイエロー1、2、3、4、5、6、7、10、11、12、13、14、15、16、17、23、62、65、73、74、83、93、94、95、97、109、110、111、120、127、128、129、147、151、154、155、168、174、175、176、180、181、185;C.I.バットイエロー1、3、20。
イエロー着色染料としては、C.I.ソルベントイエロー162がある。
上記着色剤の使用量は、結着樹脂100質量部に対して、0.1質量部以上30質量部以下で使用されることが好ましい。
本発明のトナーには、必要に応じて荷電制御剤を含有してもよい。トナーに含有される荷電制御剤としては、公知のものが利用できるが、特に、無色でトナーの帯電スピードが速く且つ一定の帯電量を安定して保持できる芳香族カルボン酸の金属化合物が好ましい。
ネガ系荷電制御剤としては、サリチル酸金属化合物、ナフトエ酸金属化合物、ジカルボン酸金属化合物、スルホン酸又はカルボン酸を側鎖に持つ高分子型化合物、スルホン酸塩或いはスルホン酸エステル化物を側鎖に持つ高分子型化合物、カルボン酸塩或いはカルボン酸エステル化物を側鎖に持つ高分子型化合物、ホウ素化合物、尿素化合物、ケイ素化合物、カリックスアレーンが挙げられる。荷電制御剤はトナー粒子に対して内添しても良いし外添しても良い。荷電制御剤の添加量は、結着樹脂100質量部に対して、0.2質量部以上10質量部以下が好ましい。
[その他外添剤]
本発明のトナーは、トナー粒子表面に、少なくともシリカ微粒子A及びシリカ微粒子Bを有するが、必要に応じて、流動性向上や摩擦帯電量調整のために、更にその他の外添剤が添加されていてもよい。
当該外添剤としては、シリカ、酸化チタン、酸化アルミニウム、チタン酸ストロンチウムの如き無機微粒子が好ましい。トナー粒子と外添剤との混合は、ヘンシェルミキサーの如き公知の混合機を用いることができるが、混合できればよく、特に装置は限定されるものではない。
本発明のトナーは、長期にわたり安定した画像が得られるという点で、磁性キャリアと混合して二成分系現像剤として用いることが好ましい。
磁性キャリアとしては、例えば、表面を酸化した鉄粉、或いは、未酸化の鉄粉や、鉄、リチウム、カルシウム、マグネシウム、ニッケル、銅、亜鉛、コバルト、マンガン、希土類の如き金属粒子、それらの合金粒子、酸化物粒子、フェライト等の磁性体や、磁性体と、この磁性体を分散した状態で保持するバインダー樹脂とを含有する磁性体分散樹脂キャリア(いわゆる樹脂キャリア)等、一般に公知のものを使用できる。
本発明のトナーの製造方法は、結着樹脂を含有するトナー粒子、並びに、該トナー粒子表面にシリカ微粒子A及びシリカ微粒子Bを有するトナーの製造方法であって、
該トナー粒子とシリカ微粒子Aを混合して混合物を得る混合工程、
該トナー粒子表面にシリカ微粒子Aが固着するように混合物を処理して処理トナー粒子を得る固着処理工程、及び、
該処理トナー粒子と無機微粒子Bを混合してトナーを得る外添工程をこの順に有し、
該混合工程でトナー粒子と混合されるシリカ微粒子Aの一次粒子の個数平均粒径が60nm以上300nm以下であり、
該処理トナー粒子表面に固着された、一次粒子の粒径が60nm以上300nm以下のシリカ微粒子Aによる被覆率が15%以上であり、
該外添工程で処理トナー粒子と混合されるシリカ微粒子Bは、
(1)一次粒子の個数平均粒径が8nm以上30nm以下であり、
(2)表面がシリコーンオイルで処理されたものであり、
(3)超音波分散機を用いエタノール中で1分間分散させた後に、レーザー回折・散乱式粒度分布測定装置により測定された体積基準の粒度分布において、粒子径1.0μm以上の累積頻度が50%以下であることを特徴とする。
本発明において、トナー粒子の製造方法は、特に限定されることなく、公知の製造方法を用いることができる。ここでは、粉砕法を用いたトナー粒子の製造方法を例に挙げて説明する。
原料混合工程では、トナー粒子を構成する材料として、結着樹脂及び必要に応じて着色剤、ワックス、荷電制御剤等の他の成分を、所定量秤量して配合し、混合する。混合装置
の一例としては、ダブルコン・ミキサー、V型ミキサー、ドラム型ミキサー、スーパーミキサー、ヘンシェルミキサー、ナウターミキサー、メカノハイブリッド(日本コークス工業株式会社製)などが挙げられる。
次に、混合した材料を溶融混練して、結着樹脂中にワックス等を分散させる。溶融混練工程では、加圧ニーダー、バンバリィミキサーの如きバッチ式練り機や、連続式の練り機を用いることができる。連続生産できる優位性から、1軸又は2軸押出機が主流となっている。例えば、KTK型2軸押出機(神戸製鋼所社製)、TEM型2軸押出機(東芝機械社製)、PCM混練機(池貝鉄工製)、2軸押出機(ケイ・シー・ケイ社製)、コ・ニーダー(ブス社製)、ニーデックス(日本コークス工業株式会社製)などが挙げられる。更に、溶融混練することによって得られる樹脂組成物は、2本ロール等で圧延され、冷却工程で水などによって冷却してもよい。
ついで、樹脂組成物の冷却物は、粉砕工程で所望の粒径にまで粉砕される。粉砕工程では、例えば、クラッシャー、ハンマーミル、フェザーミルの如き粉砕機で粗粉砕した後、更に、例えば、クリプトロンシステム(川崎重工業社製)、スーパーローター(日清エンジニアリング社製)、ターボ・ミル(ターボ工業製)やエアージェット方式による微粉砕機で微粉砕する。
その後、必要に応じて慣性分級方式のエルボージェット(日鉄鉱業社製)、遠心力分級方式のターボプレックス(ホソカワミクロン社製)、TSPセパレータ(ホソカワミクロン社製)、ファカルティ(ホソカワミクロン社製)の如き分級機や篩分機を用いて分級し、トナー粒子を得る。
また、必要に応じて、粉砕後に、ハイブリタイゼーションシステム(奈良機械製作所製)、メカノフージョンシステム(ホソカワミクロン社製)、ファカルティ(ホソカワミクロン社製)、メテオレインボー MR Type(日本ニューマチック社製)を用いて、球形化処理の如きトナー粒子の表面処理を行うこともできる。
本発明のトナーの製造方法は、トナー粒子とシリカ微粒子Aを混合して混合物を得る混合工程、該トナー粒子表面にシリカ微粒子Aが固着するように混合物を処理して処理トナー粒子を得る固着処理工程、及び、該処理トナー粒子と無機微粒子Bを混合してトナーを得る外添工程をこの順に有する。
ここで、該混合工程は、その手法は特に限定されず、トナー粒子表面にシリカ微粒子Aが分散するように混合できればよい。混合工程に用いる混合装置の一例としては、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)、スーパーミキサー(カワタ社製)等、公知の装置を用いるとよい。
該固着処理工程では、トナー粒子表面に分散した状態のシリカ微粒子Aをトナー粒子表面に固着させるとよい。該処理トナー粒子表面に固着された、シリカ微粒子Aによる被覆率が特定の範囲を満たさない場合、後の外添工程においてシリカ凝集体のほぐし効果が得られない。
該固着処理工程では、熱風を用いて、トナー粒子表面にシリカ微粒子Aが固着するように混合物を処理する工程であることが好ましい。該熱を用いた処理工程として、本発明では、例えば、図1で表される処理装置を用いて、熱風により表面処理を行うとよい。
具体的には、原料定量供給手段1により定量供給された混合物は、圧縮気体流量調整手段2により調整された圧縮気体によって、原料供給手段の鉛直線上に設置された導入管3に導かれる。導入管3を通過した混合物は、原料供給手段の中央部に設けられた円錐状の突起状部材4により均一に分散され、放射状に広がる8方向の供給管5に導かれ熱処理が行われる処理室6に導かれる。
このとき、処理室に供給された混合物は、処理室内に設けられた混合物の流れを規制するための規制手段9によって、その流れが規制される。このため処理室に供給された混合物は、処理室内を旋回しながら熱処理された後、冷却される。
供給された混合物を熱処理するための熱風は、熱風供給手段7から供給され、分配部材12を経て、熱風を旋回させるための旋回部材13により、処理室内に熱風を螺旋状に旋
回させて導入される。その構成としては、熱風を旋回させるための旋回部材13が、複数のブレードを有しており、その枚数や角度により、熱風の旋回を制御することができる。
処理室内に供給される熱風の温度は、熱風供給手段7の出口部における温度が100℃以上300℃以下であることが好ましく、140℃以上230℃以下であることがより好ましい。熱風供給手段7の出口部における温度が上記の範囲内であれば、混合物を加熱しすぎることによるトナー粒子の融着や合一を防止しつつ、シリカ微粒子Aによる被覆率が特定の範囲を満たすようにトナー粒子を均一に熱処理することができる。
更に熱処理された熱処理トナー粒子は冷風供給手段8から供給される冷風によって冷却される。冷風供給手段8から供給される温度は−20℃以上30℃以下であることが好ましい。冷風の温度が上記の範囲内であれば、熱処理トナー粒子を効率的に冷却することができ、混合物の均一な熱処理を阻害することなく、熱処理トナー粒子の融着や合一を防止することができる。冷風の絶対水分量は、0.5g/m以上15.0g/m以下であることが好ましい。
次に、冷却された熱処理トナー粒子は、処理室の下端にある回収手段10によって回収される。なお、回収手段の先にはブロワー(不図示)が設けられ、それにより吸引搬送される構成となっている。
また、粉体粒子供給口14は、供給された混合物の旋回方向と熱風の旋回方向が同方向になるように設けられている。処理装置の回収手段10は、旋回された粉体粒子の旋回方向を維持するように、処理室の外周部に設けられている。さらに、冷風供給手段8から供給される冷風は、装置外周部から処理室内周面に、水平かつ接線方向から供給されるよう構成されている。粉体粒子供給口14から供給されるトナーの旋回方向、冷風供給手段8から供給された冷風の旋回方向、熱風供給手段から供給された熱風の旋回方向がすべて同方向である。そのため、処理室内で乱流が起こらず、装置内の旋回流が強化され、トナー粒子に強力な遠心力がかかり、トナー粒子の分散性が更に向上するため、合一粒子の少ない、形状の揃ったトナー粒子を得ることができる。
その後、得られた処理トナー粒子とシリカ微粒子B、および必要に応じ選択された無機微粒子や樹脂粒子などの外部添加剤(外添剤)を加えて混合(外添)する外添工程を経ることにより、トナーを得る。
該外添工程は、攪拌部材を有する回転体と、攪拌部材と間隙を有して設けられた本体ケーシングとを有する混合装置を用いるとよい。ここで、該攪拌部材を有する回転体の周速度は、15.0m/sec以上80.0m/sec以下であることが好ましく、30.0m/sec以上60.0m/sec以下であることがより好ましい。この際にシリカ微粒子Aが固着されたトナー粒子がシリカ微粒子Bの凝集体をほぐすことで、本発明の効果を得ることができる。
上記混合装置の一例としては、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製);スーパーミキサー(カワタ社製);リボコーン(大川原製作所社製);ナウターミキサー、タービュライザー、サイクロミックス(ホソカワミクロン社製);スパイラルピンミキサー(太平洋機工社製);レーディゲミキサー(マツボー社製)、ノビルタ(ホソカワミクロン株式会社製)等が挙げられる。特に、均一に混合しシリカ凝集体をほぐすためには、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)が好ましく用いられる。
混合装置の条件としては、処理量、撹拌軸回転数、撹拌時間、撹拌羽根形状、槽内温度などが挙げられるが、所望のトナー性能を達成するために、処理トナー粒子の諸物性や添加剤の種類などを鑑みて適宜選定するものであり、とくに限定されるものではない。ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)を用いた場合では、攪拌部材を有する回転体の周速度が15.0m/sec以上80.0m/sec以下が好ましく用いられる。
さらには、必要に応じて篩分機などを用いてもよい。
次に、本発明に関わる各物性の測定方法について記載する。
[シリカ微粒子Aの一次粒子の個数平均粒径の測定]
シリカ微粒子Aの一次粒子の個数平均粒径の測定は、日立超高分解能電界放出形走査型電子顕微鏡(FE−SEM)S−4800((株)日立ハイテクノロジーズ)を用いて行う。
測定は、シリカ微粒子A又はシリカ微粒子Aを混合した後のトナー粒子について行う。
撮影倍率は5万倍とし、撮影された写真をさらに2倍に引き伸ばした後、得られたFE−SEM写真像から、シリカ微粒子Aの最大径(長軸径)を測定して、当該粒子の粒径とする。ランダムに選択した100個のシリカ微粒子Aについて粒径を計測し算術平均を求め、シリカ微粒子Aの一次粒子の個数平均粒径とする。
[シリカ微粒子Aによる被覆率の算出]
シリカ微粒子Aの被覆率の算出は、まず、トナー粒子表面に固着されていない無機微粒子等を除去し、以下の手法で算出する。
(1.固着されていない無機微粒子等の除去)
固着されていない無機微粒子等の除去は下記のように行う。
イオン交換水100mlにスクロース160gを加え、湯せんしながら溶解し、スクロース溶液を調製する。得られたスクロース溶液23mlと、ノニオン系界面活性剤であるコンタミノンN(和光純薬工業社製:商品名)を6.0ml加えて調製した溶液を、密閉できる50mlのポリエチレン製サンプルビンに入れる。
該サンプルビンに測定試料1.0gを加えて、密閉した容器を軽く振って撹拌したのち1時間静置する。1時間静置したサンプルを、KM shaker振とう機(イワキ産業:商品名)[振幅:40mm]により350spmで20分間振とうする。この時、振とうする角度は、振とう器の真上(垂直)を0度とすると、前方に15度、後方に20度、振とうする支柱が動くようにする。サンプルビンは支柱の先に取り付けた固定用ホルダ(サンプルビンの蓋が支柱中心の延長上に固定されたもの)に固定する。振とうしたサンプルを、速やかに遠心分離用の容器に移す。遠心分離用の容器に移し替えたサンプルを、高速冷却遠心機H−9R(コクサン製:商品名)にて、設定温度は20℃、加速減速は最短時間、回転数は3500rpmで回転時間を30分間、の条件で遠心分離する。最上部に分離したトナー粒子を回収し、減圧濾過器でろ過した後、乾燥器で1時間以上乾燥する。
(2.シリカ微粒子Aによる被覆率の算出)
トナー粒子表面に固着された、一次粒子の粒径が60nm以上300nm以下のシリカ微粒子Aによる被覆率は、日立超高分解能電界放出形走査電子顕微鏡S−4800((株)日立ハイテクノロジーズ)にて撮影されたトナー粒子表面の画像を、画像解析ソフトImage−Pro Plus ver.5.0((株)日本ローパー)により解析して算出する。S−4800の画像撮影条件は以下の通りである。
(1)試料作製
試料台(アルミニウム試料台15mm×6mm)に導電性ペーストを薄く塗り、その上に「1.」で得られたトナー粒子を吹きつける。さらにエアブローして、余分なトナー粒子を試料台から除去し十分乾燥させる。試料台を試料ホルダにセットし、試料高さゲージにより試料台高さを36mmに調節する。
(2)S−4800観察条件設定
被覆率の算出は、S−4800の反射電子像観察により得られた画像を用いて行う。反射電子像は2次電子像と比べて無機微粒子のチャージアップが少ないため、被覆率を精度良く測定することが出来る。
S−4800の筐体に取り付けられているアンチコンタミネーショントラップに液体窒素を溢れるまで注入し、30分間置く。S−4800の「PC−SEM」を起動し、フラッシング(電子源であるFEチップの清浄化)を行う。画面上のコントロールパネルの加速電圧表示部分をクリックし、[フラッシング]ボタンを押し、フラッシング実行ダイアログを開く。フラッシング強度が2であることを確認し、実行する。フラッシングによるエミッション電流が20〜40μAであることを確認する。試料ホルダをS−4800筐
体の試料室に挿入する。コントロールパネル上の[原点]を押し試料ホルダを観察位置に移動させる。
加速電圧表示部をクリックしてHV設定ダイアログを開き、加速電圧を[0.8kV]、エミッション電流を[20μA]に設定する。オペレーションパネルの[基本]のタブ内にて、信号選択を[SE]に設置し、SE検出器を[上(U)]および[+BSE]を選択し、[+BSE]の右の選択ボックスで[L.A.100]を選択し、反射電子像で観察するモードにする。同じくオペレーションパネルの[基本]のタブ内にて、電子光学系条件ブロックのプローブ電流を[Normal]に、焦点モードを[UHR]に、WDを[3.0mm]に設定する。コントロールパネルの加速電圧表示部の[ON]ボタンを押し、加速電圧を印加する。
(3)焦点調整
操作パネルのフォーカスつまみ[COARSE]を回転させ、ある程度焦点が合ったところでアパーチャアライメントの調整を行う。コントロールパネルの[Align]をクリックし、アライメントダイアログを表示し、[ビーム]を選択する。操作パネルのSTIGMA/ALIGNMENTつまみ(X,Y)を回転し、表示されるビームを同心円の中心に移動させる。次に[アパーチャ]を選択し、STIGMA/ALIGNMENTつまみ(X,Y)を一つずつ回し、像の動きを止める又は最小の動きになるように合わせる。アパーチャダイアログを閉じ、オートフォーカスで、ピントを合わせる。その後、倍率を50000(50k)倍に設定し、上記と同様にフォーカスつまみ、STIGMA/ALIGNMENTつまみを使用して焦点調整を行い、再度オートフォーカスでピントを合わせる。この操作を再度繰り返し、ピントを合わせる。ここで、観察面の傾斜角度が大きいと被覆率の測定精度が低くなりやすいので、ピント調整の際に観察面全体のピントが同時に合うものを選ぶことで、表面の傾斜が極力無いものを選択して解析する。
(4)画像保存
ABCモードで明るさ合わせを行い、サイズ640×480ピクセルで写真撮影して保存する。この画像ファイルを用いて下記の解析を行う。トナー粒子一つに対して写真を1枚撮影し、少なくともトナー粒子30粒子以上について画像を得る。
(5)画像解析
本発明では下記解析ソフトを用いて、上述した手法で得た画像を2値化処理することで被覆率を算出する。このとき、上記一画面を正方形で12分割してそれぞれ解析する。
ただし、分割区画内に、粒径(長軸径)が「60nm未満」のシリカ微粒子及び「300nmを超える」シリカ微粒子が入る場合はその区画では被覆率の算出を行わないこととする。
画像解析ソフトImage−Pro Plus ver.5.0の解析条件は以下の通りである。
ソフトImage−ProPlus5.1J
ツールバーの「測定」から「カウント/サイズ」、「オプション」の順に選択し、二値化条件を設定する。オブジェト抽出オプションの中で8連結を選択し、平滑化を0とする。その他、予め選別、穴を埋める、包括線は選択せず、「境界線を除外」は「なし」とする。ツールバーの「測定」から「測定項目」を選択し、面積の選別レンジに2〜10と入力する。
被覆率の計算は、正方形の領域を囲って行う。この時、領域の面積(C)は24000〜26000ピクセルになるようにする。「処理」−2値化で自動2値化し、シリカ微粒子の無い領域の面積の総和(D)を算出する。
正方形の領域の面積C、シリカ微粒子の無い領域の面積の総和Dから下記式で被覆率aが求められる。
このとき、立方体もしくは長方体をした粒子はチタン酸ストロンチウム微粒子であるので、カウントから除外する。
被覆率a(%)=100−(D/C×100)
上述したように、被覆率aの計算をトナー粒子30粒子以上について行う。得られた全
データの平均値を本発明における被覆率とする。
[シリカ微粒子Bの粒子径1.0μm以上の累積頻度の算出]
シリカ微粒子Bの体積基準の粒度分布の測定は以下の通りである。
測定装置としては、レーザー回折・散乱式粒度分布測定装置LS230(COULTER社製)を用いる。測定条件の設定および測定データの解析は、LS230(COULTER社製)付属の専用ソフトを用いる。また、測定溶媒としては、エタノールを用いる。各種測定条件は以下のとおりである。
ポンプスピード:85
相対屈折率:1.08
測定手順は、以下の通りである。
エタノール20mlを100mlビーカーに入れ、秤量したシリカ微粒子250mgをエタノールに投入する。その後超音波分散機[ULTRASONIC CLEANER VS−01RD][出力:22kHz](ヴェルヴォーリア社製)にセットし、POWER MAXで1分間超音波分散を行い、サンプル調製を行う。エタノールを循環させ、上記サンプルを少量ずつ加え、分散させる。その後、粒度分布の測定を行う。尚、レーザー回折・散乱式粒度分布測定装置「LS230」においては、まず各粒子の粒径を求め、チャンネルに振り分ける。そして、各チャンネルの中心径をそのチャンネルの代表値とし、その代表値を直径として有する球を想定し、その球の体積をもとに体積基準の粒度分布を求める。得られた体積基準の粒度分布のデータを元に、粒子径1.0μm以上の累積頻度(%)を算出する。
[シリカ微粒子Bの一次粒子の個数平均粒径の測定]
シリカ微粒子Bの一次粒子の個数平均粒径の測定は、日立超高分解能電界放出形走査型電子顕微鏡(FE−SEM)S−4800((株)日立ハイテクノロジーズ)を用いて行う。
測定は、シリカ微粒子を観察し、ランダムに選択した100個のシリコーンオイルで処理される前のシリカ微粒子についての最大径(長軸径)を計測する。ランダムに選択した100個のシリカ微粒子の最大径(長軸径)の算術平均を求め、シリカ微粒子Bの一次粒子の個数平均粒径とする。
[シリカ凝集体の個数の測定]
本発明において、シリカ凝集体の個数は以下の手法で測定する。
(1)準備
サンプルとなるトナーを0.500g、コントラストアップ用の黒色トナーを1.500g秤量する。
なお、黒色トナーについては、事前にシリカ凝集体の個数が0個であることを確認した黒色のトナーを使用する。
秤量したサンプルとなるトナーとコントラストアップ用の黒色トナーをサンプラテック社製50ml広口ポリビンに入れる。
該ビンを振とう機YS−LD(ヤヨイ社製)[振幅:20mm]で200rpm、5minの条件で振とうし、混合物を得る。
(2)測定
サンプラテック社製20ml広口ポリビンのキャップに、(1)で得られた2.00gの混合物を入れる。
混合物の入ったキャップを0.5cmの高さから自然に落とし、それを100回繰り返し、混合物表面にシリカ凝集体を移動させる。
混合物の表面をマイクロスコープVHX−200 DIGTSL MICROSCOPE(キーエンス社製)を用い、20倍レンズにて観察する。
マイクロスコープ付属のソフトを使用し、画像を取り込む。取りこんだ画像を2値化し
個数をカウントする。
白を“0”とし、黒を“255”としたときの“160”を閾値として2値化を行う。2値化を行った場合、シリカ凝集体が白、トナーが黒となる。カウント除外条件として15ピクセル以下(粒径30μm以下に相当)を設定する。
なお、凝集して輪郭が明確でない場合は、凝集していると考え、凝集体でカウントを行う。
以上の操作を(1)で得られた混合物全量(2.00g)に対して行い、シリカ凝集体の個数を数える。
シリカ凝集体の個数(個/g)を以下の式で算出する。
シリカ凝集体の個数(個/g)=カウントされたシリカ凝集体の個数÷0.500(g)
以上、本発明の基本的な構成と特色について述べたが、以下実施例に基づいて具体的に本発明について説明する。しかしながら、本発明は何らこれに限定されるものではない。なお、実施例及び比較例における「部」及び「%」は特に断りのない限り質量基準である。
[結着樹脂1の製造例]
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76.9質量部(0.167モル)、テレフタル酸24.1質量部(0.145モル)、及びチタンテトラブトキシド0.5質量部をガラス製4リットルの4つ口フラスコに入れ、温度計、撹拌棒、コンデンサー及び窒素導入管を取りつけマントルヒーター内においた。次にフラスコ内を窒素ガスで置換した後、撹拌しながら徐々に昇温し、200℃の温度で撹拌しつつ、4時間反応させた。(第1反応工程)その後、無水トリメリット酸2.0質量部(0.010モル)を添加し、180℃で1時間反応させ(第2反応工程)、結着樹脂1を得た。
この結着樹脂1の酸価は10mgKOH/gであり、水酸基価は65mgKOH/gであった。また、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)による分子量は、重量平均分子量(Mw)8,000、数平均分子量(Mn)3,500、ピーク分子量(Mp)5,700、軟化点は90℃であった。
[結着樹脂2の製造例]
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71.3質量部(0.155モル)、テレフタル酸24.1質量部(0.145モル)、及びチタンテトラブトキシド0.6質量部をガラス製4リットルの4つ口フラスコに入れ、温度計、撹拌棒、コンデンサー及び窒素導入管を取りつけマントルヒーター内においた。次にフラスコ内を窒素ガスで置換した後、撹拌しながら徐々に昇温し、200℃の温度で撹拌しつつ、2時間反応させた。(第1反応工程)その後、無水トリメリット酸5.8質量部(0.030モル)を添加し、180℃で10時間反応させ(第2反応工程)、結着樹脂2を得た。
この結着樹脂2の酸価は15mgKOH/gであり、水酸基価は7mgKOH/gである。また、GPCによる分子量は、重量平均分子量(Mw)200,000、数平均分子量(Mn)5,000、ピーク分子量(Mp)10,000、軟化点は130℃であった。
[シリカ微粒子A1の製造例]
シリカ粒子A1の製造には、燃焼炉は、内炎と外炎が形成できる二重管構造の炭化水素−酸素混合型バーナーを用いた。バーナー中心部にスラリー噴射用の二流体ノズルが接地され、原料の珪素化合物が導入される。二流体ノズルの周囲から炭化水素−酸素の可燃性ガスが噴射され、還元雰囲気である内炎及び外炎を形成する。可燃性ガスと酸素の量及び
流量の制御により、雰囲気と温度、火炎の長さが調整される。火炎中において珪素化合物からシリカ微粒子を形成し、さらに所望の粒径になるまで融着させた。その後、冷却し、バグフィルターにより捕集した。
原料の珪素化合物として、ヘキサメチルシクロトリシロキサンを用い、シリカ微粒子を製造し、得られたシリカ微粒子100質量部に、ヘキサメチルジシラザン4質量%で表面処理し、シリカ微粒子A1を得た。シリカ微粒子A1の一次粒子の個数平均粒径を表1に示す。
[シリカ微粒子A2〜7の製造例]
表1の粒径になるように融着させた以外はシリカ微粒子A1と同様の手法で製造し、シリカ微粒子A2〜7を得た。得られたシリカ微粒子の一次粒子の個数平均粒径を表1に示す。
Figure 2015125431
[シリカ微粒子B1の製造例]
酸素−水素炎で形成された外炎中において、四塩化珪素の蒸気を酸水素炎で燃焼することにより、火炎加水分解反応を行わせ、シリカ微粒子B1(シリコーンオイル処理前の原体)を得た。このときのシリカ微粒子B1(原体)の一次粒子の個数平均粒径は13nmであった。シリカ微粒子B1(原体)を不活性ガスでパージ出来るよう改造したヘンシェルミキサー10C(日本コークス製)に加え2000rpmで撹拌し、シリカ微粒子B1(原体)100質量部に対して21.5質量部のジメチルシリコーンオイル(25℃における粘度:100.0mm/s)を、2流体ノズルを用いて噴霧し、シリカ微粒子B1(原体)に付着させた。その後、ジェットミルPJM−200SP型(日本ニューマチック工業社製)を用い、ジェット気流圧6Kg/cm、シリカ量とジェット気流量の比4.5g/m(シリカ量13g/min、ジェット気流量3.1m/min)の条件で、一次粒子の個数平均粒径が上記シリカ微粒子B1(原体)の一次粒子の個数平均粒径になるように解砕を行った。シリコーンオイルで表面処理されたシリカ微粒子B1を得た。得られたシリカ微粒子B1の物性を表2に示す。
[シリカ微粒子B2の製造例]
シリカ微粒子B(シリコーンオイル処理前の原体)の一次粒子の個数平均粒径、シリコーンオイルの25℃における粘度を表2の通りに変更し、解砕手法を、アトマイザー(セイシン社製)TAP−1を用い、主軸回転数14000rpmにて一次粒子の個数平均粒径が13nmになるように解砕処理を行うことに変更した以外はシリカ微粒子B1の製造例と同様にして、シリカ微粒子B2を製造した。得られたシリカ微粒子B2の物性、製造条件を表2に示す。
[シリカ微粒子B3の製造例]
シリカ微粒子B(シリコーンオイル処理前の原体)の一次粒子の個数平均粒径、シリコ
ーンオイルの25℃における粘度を表2の通りに変更し、解砕手法を、ファインインパクトミル100UPZ(ホソカワミクロン社製)を用い、回転数12000rpmで一次粒子の個数平均粒径が13nmになるように解砕処理を行うことに変更した以外はシリカ微粒子B1の製造例と同様にして、シリカ微粒子B3を製造した。得られたシリカ微粒子B3の物性、製造条件を表2に示す。
[シリカ微粒子B4の製造例]
シリカ微粒子B(シリコーンオイル処理前の原体)の一次粒子の個数平均粒径、シリコーンオイルの25℃における粘度を表2の通りに変更し、解砕手法を、コスモマイザー(奈良機械製作所)を用い、羽根先端周速度100m/sec、回転数6000rpmにて、一次粒子の個数平均粒径が13nmになるように解砕処理を行うことに変更した以外はシリカ微粒子B1の製造例と同様にして、シリカ微粒子B4を製造した。得られたシリカ微粒子B4の物性、製造条件を表2に示す。
[シリカ微粒子B5〜19の製造例]
シリカ微粒子B(シリコーンオイル処理前の原体)の一次粒子の個数平均粒径、シリコーンオイルの25℃における粘度、解砕手法を表2の通りに変更した以外はシリカ微粒子B1の製造例と同様にして、シリカ微粒子B5〜19を製造した。得られたシリカ微粒子Bの物性、製造条件を表2に示す。なお、解砕手法におけるジェットミルの条件はシリカ微粒子B1の製造例と同様である。
Figure 2015125431
[磁性キャリア1の製造例]
<共重合体1の製造>
下記式(1)で示される構造を有する一方の末端にエチレン性不飽和基(メタクリロイル基)を有する重量平均分子量5,000のメタクリル酸メチルマクロマー(平均値n=50)25質量部と、下記式(2)で示される構造を有するシクロヘキシルをユニットとしてエステル部位を有するメタクリル酸シクロヘキシルモノマー75質量部を、還流冷却器、温度計、窒素吸い込み管、及びすり合わせ方式撹拌装置を有する四つ口フラスコに加えた。さらにトルエン90質量部、メチルエチルケトン110質量部、及びアゾビスイソ
バレロニトリル2.0質量部を加えた。得られた混合物を、窒素気流下70℃で10時間保持し、重合反応終了後、洗浄を繰り返し、グラフト共重合体溶液(固形分33質量%)を得た。この溶液のゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)による重量平均分子量は、56,000であった。また、ガラス転移温度(Tg)は91℃であった。これを共重合体1とする。
Figure 2015125431
なお、式(1)中のXは、
Figure 2015125431
を表す。
Figure 2015125431
<磁性キャリアコアの製造>
工程1(秤量・混合工程):
Fe 60.2質量%
MnCO 33.9質量%
Mg(OH) 4.8質量%
SrCO 1.1質量%
となるようにフェライト原材料を秤量した。その後、ジルコニア(φ10mm)のボールを用いた乾式ボールミルで2時間粉砕及び混合した。
工程2(仮焼成工程):
粉砕及び混合した後、バーナー式焼成炉を用い大気中で、1000℃で3時間焼成し、仮焼フェライトを作製した。フェライトの組成は、下記の通り。
(MnO)(MgO)(SrO)(Fe
上記式において、a=0.39、b=0.11、c=0.01、d=0.50
工程3(粉砕工程):
得られた仮焼フェライトをクラッシャーで0.5mm程度に粉砕した後に、ジルコニア(φ10mm)のボールを用い、仮焼フェライト100質量部に対し、水を30質量部加え、湿式ボールミルで2時間粉砕した。
得られたスラリーを、ジルコニアのビーズ(φ1.0mm)を用いた湿式ビーズミルで
4時間粉砕し、フェライトスラリーを得た。
工程4(造粒工程):
得られたフェライトスラリーに、バインダーとして仮焼フェライト100質量部に対してポリビニルアルコール2.0質量部を添加し、スプレードライヤー(製造元:大川原化工機)用いて、約36μmの球状粒子に造粒した。
工程5(本焼成工程):
得られた球状粒子を、焼成雰囲気をコントロールするために、電気炉にて窒素雰囲気下(酸素濃度1.00体積%以下)で、1150℃で4時間焼成した。
工程6(選別工程):
凝集した粒子を解砕した後に、目開き250μmの篩で篩分して粗大粒子を除去し、磁性キャリアコアを得た。
<磁性キャリア1の製造例>
共重合体1を固形分10質量%になるようにトルエンに溶解した。その中にカーボンブラック(#25 三菱化学社製)を、被覆樹脂固形分100質量部に対して5質量部を添加し、充分に攪拌、分散させた。
次にコート装置として万能混合攪拌機(不二パウダル製)を用い、磁性キャリアコア100質量部に対して、被覆樹脂量(固形分として)が1.5質量部になるようコート溶液を3回に分けて投入した。その際、混合機内を減圧し、窒素を導入して、雰囲気を窒素置換した。温度65℃に加熱し、窒素雰囲気で減圧(700MPa)を保ちつつ、攪拌し、磁性キャリアが、さらさらになるまで溶剤を除去した。さらに撹拌を行いつつ、窒素を導入しながら温度100℃に加熱し、1時間保持した。冷却後、磁性キャリア1を得た。
<トナー1製造例>
・結着樹脂1 50質量部
・結着樹脂2 50質量部
・フィッシャートロプシュワックス 5質量部
(最大吸熱ピークのピーク温度:78℃)
・C.I.ピグメントブルー15:3 5質量部
・3,5−ジ−t−ブチルサリチル酸アルミニウム化合物 0.5質量部
該処方で示した原材料をヘンシェルミキサー(FM−75型、三井鉱山(株)製)を用いて、回転数20s−1、回転時間5minで混合した。その後、温度125℃に設定した二軸混練機(PCM−30型、株式会社池貝製)にて混練した。得られた混練物を冷却し、ハンマーミルにて1mm以下に粗粉砕し、粗砕物を得た。得られた粗砕物を、機械式粉砕機(T−250、ターボ工業(株)製)にて微粉砕した。さらに回転型分級機(200TSP、ホソカワミクロン社製)を用い、分級を行い、トナー粒子を得た。
回転型分級機(200TSP、ホソカワミクロン社製)の運転条件は、分級ローター回転数を50.0s−1で分級を行った。得られたトナー粒子は、重量平均粒径(D4)が5.7μmであった。
得られたトナー粒子 100質量部に、シリカ微粒子A1を、5.0質量部を添加し、ヘンシェルミキサー(FM−75型、三井鉱山(株)製)で、回転数30s−1、回転時間10minで混合した。得られた混合物を用い、図1で示す処理装置(熱球形化装置)によって熱風により表面処理を行い、処理トナー粒子を得た。図1で示す処理装置における運転条件はフィード量=5kg/hrとし、また、熱風温度=220℃、熱風流量=6m/min.、冷風温度=5℃、冷風流量=4m/min.、冷風絶対水分量=3g/m、ブロワー風量=20m/min.、インジェクションエア流量=1m/min.とした。得られた処理トナー粒子は、平均円形度が0.963、重量平均粒径(D4)が6.2μmであった。
得られた処理トナー粒子 100質量部に、シリカ微粒子B1 1.0質量部を添加し、ヘンシェルミキサー(FM75型、三井三池化工機(株)製)で、攪拌部材を有する回
転体の周速度を45.0m/secとし、5分間混合し、目開き54μmの超音波振動篩を通過させトナー1を得た。トナー1の概要を表3に、シリカ微粒子Aによる被覆率(%)及びシリカ凝集体の個数(個/g)を表4に示す。
[トナー2〜7の製造例]
表3に示す通り、外添条件を変えた以外は、トナー1の製造例と同様に行った。トナー2〜7の概要を表3に、シリカ微粒子Aによる被覆率(%)及びシリカ凝集体の個数(個/g)を表4に示す。
[トナー8の製造例]
表3に示す通り、外添装置としてノビルタ300(ホソカワミクロン株式会社製)を用い、トナー充填率50%、回転体の周速度20.0m/secで5分間混合した以外は、トナー1の製造例と同様に行った。トナー8の概要を表3に、シリカ微粒子Aによる被覆率(%)及びシリカ凝集体の個数(個/g)を表4に示す。
[トナー9〜11の製造例]
表3に示す通り、シリカ微粒子Bの種類を変えた以外は、トナー1の製造例と同様に行った。トナー9〜11の概要を表3に、シリカ微粒子Aによる被覆率(%)及びシリカ凝集体の個数(個/g)を表4に示す。
[トナー12〜17の製造例]
固着処理工程における熱球形化装置の熱風温度を表3の通りに変えた以外は、トナー1の製造例と同様に行った。トナー12〜17の概要を表3に、シリカ微粒子Aによる被覆率(%)及びシリカ凝集体の個数(個/g)を表4に示す。
[トナー18〜48の製造例]
表3に示す通り、シリカ微粒子A及びシリカ微粒子Bの種類、添加部数、並びに、固着処理工程における熱球形化装置の熱風温度を変えた以外は、トナー1の製造例と同様に行った。トナー18〜48の概要を表3に、シリカ微粒子Aによる被覆率(%)及びシリカ凝集体の個数(個/g)を表4に示す。
Figure 2015125431
Figure 2015125431
[実施例1]
トナー1と磁性キャリア1で、トナー濃度が9質量%になるようにV型混合機(V−10型:株式会社徳寿製作所)で0.5s−1、回転時間5minで混合し、二成分系現像剤1を得た。該二成分系現像剤1を用い、評価を行った。
(評価1)光沢紙白点数
画像形成装置として、キヤノン製フルカラー複写機imageRUNNER ADVANCE C5255を用いた。温度23℃/湿度50%RH、で画出し評価を行った。
評価紙は、光沢紙 NS−701(A3、坪量150.0g/m)(キヤノンマーケティングジャパン株式会社より販売)を用いた。該評価環境において、FFH画像(ベタ
部)のトナーの紙上への載り量が0.4mg/cmとなるように調整した。FFH画像とは、256階調を16進数で表示した値であり、00Hを1階調目(白地部)、FFHを256階調目(ベタ部)とする。
全面ベタの画像を出力し、画像上の白点個数を目視でカウントした。
(評価基準)
A:5.0個/g未満 非常に優れている
B:5.0個/g以上10.0個/g未満 良好である
C:10.0個/g以上20.0個/g未満 本発明では問題ないレベルである
D:20.0個/g以上 本発明では許容できない
(評価2)普通紙白点数
評価紙を普通紙CS−680(A3、坪量68.0g/m)に変更した以外は、評価1と同様の評価を行った。
(評価3)耐久濃度変動
画像形成装置として、キヤノン製フルカラー複写機imageRUNNER ADVANCE C5255を用いた。温度23℃/湿度50%RH(以下「N/N環境」と記載する)、で画出し評価(A4横、80%印字比率、1,000枚連続通紙)を行った。
1000枚連続通紙時間中は、1枚目と同じ現像条件、転写条件(キャリブレーション無し)で通紙を行うこととする。評価紙は、コピー用紙CS−814(A4、坪量81.4g/m)キヤノンマーケティングジャパン株式会社より販売)を用いた。該評価環境において、FFH画像(ベタ部)のトナーの紙上への載り量が0.4mg/cmとなるように調整した。FFH画像とは、256階調を16進数で表示した値であり、00Hを1階調目(白地部)、FFHを256階調目(ベタ部)とする。
初期(1枚目)と1,000枚連続通紙時の画出し評価の項目と評価基準を以下に示す。
[初期(1枚目)および1,000枚連続時の画像濃度測定]
X−Riteカラー反射濃度計(500シリーズ:X−Rite社製)を使用し、画像濃度(FFH画像部;ベタ部)を測定した。
初期(1枚目)および1,000枚目のFFH画像部(ベタ部)の画像濃度の差を以下の基準で評価とした。
(評価基準)
A:0.05未満 非常に優れている
B:0.05以上0.10未満 良好である
C:0.10以上0.20未満 本発明では問題ないレベルである
D:0.20以上 本発明では許容できない
(評価4)中間転写体のクリーニング性評価
画像形成装置として、キヤノン製フルカラー複写機imageRUNNER ADVANCE C5255を用いた。温度23℃/湿度50%RH(以下「N/N環境」と記載する)、で画出し評価(A4横、80%印字比率、50,000枚連続通紙)を行った。
50,000枚連続通紙時間中は、1枚目と同じ現像条件、転写条件(キャリブレーション無し)で通紙を行うこととする。評価紙は、コピー用紙CS−814(A4、坪量81.4g/m)キヤノンマーケティングジャパン株式会社より販売)を用いた。
5万枚耐久後の中間転写体に、透明なテープ(リンテック(株)社製 スーパーステッ
ク)を貼り、中間転写体クリーニング部通過後の中間転写体に付着したサンプルを採取した。この転写残サンプルが付着した透明テープを普通紙に貼り付け、グリーンフィルターを搭載したリフレクトメーター(東京電色社製)によって測定し、クリーニング性の評価を行った。評価基準は次の通りである。
A:0.4%未満 非常に優れている
B:0.4%以上1.2%未満 良好である
C:1.2%以上2.0%未満 問題ないレベルである
D:2.0%以上 許容できないレベルである
(評価5)転写効率の測定
転写効率は、(評価4)と同様に、5万枚耐久後の画像を現像、転写し、感光体上の転写前のトナー量(単位面積あたり)を測定した。さらにもう1枚画像を現像、転写し、普通紙に転写されたトナー量(単位面積あたり)をそれぞれ測定し下式により求めた。
転写効率(%)={(普通紙上のトナー量)/(感光体上の転写前のトナー量)}×100
評価方法は、以下の基準に基づき、耐久後の転写効率で判断した。
A:94%以上 非常に優れている
B:90%以上94%未満 良好である
C:86%以上90%未満 問題ないレベルである
D:86%未満 許容できないレベルである
なお、(評価4)及び(評価5)は、トナーとしてのバランス確認のための参考評価として実施した。
[実施例2乃至39]
トナーと磁性キャリアの組み合わせを表5の通りに変えた以外は、実施例1と同様にして二成分系現像剤を得た。また、実施例1と同様にして評価を行った。
[比較例1乃至9]
トナーと磁性キャリアの組み合わせを表5の通りに変えた以外は、実施例1と同様にして二成分系現像剤を得た。また、実施例1と同様にして評価を行った。
Figure 2015125431
Figure 2015125431
〔比較例1〕
比較例1は、シリカ微粒子Bの一次粒子の個数平均粒径が5nmのものをジェットミルで解砕して使用している。粒径が小さいためシリコーンオイル処理による凝集性が高くなり、外添時のほぐし効果でもシリカ凝集体をほぐすことができなくなると考えられる。その結果、シリカ凝集体の個数が多くなり、光沢紙での白点数が品質基準を満たすことができなくなった。
〔比較例2〕
比較例2は、シリカ微粒子Bの一次粒子の個数平均粒径が40nmのものをジェットミルで解砕して使用している。粒径が大きいためシリコーンオイル処理による凝集性が低くなるが、粒径が大きいためシリカ凝集体自体が大きくなる。そのため、外添時のほぐし効果を入れても画像白点に影響のない大きさまでシリカ凝集体をほぐすことができないと考えられる。その結果、シリカ凝集体の個数が多くなり、光沢紙での白点数が品質基準を満
たすことができなくなった。
〔比較例3〕
比較例3は、一次粒子の個数平均粒径が50nmのシリカ微粒子A6を用いている。シリカ微粒子Aの大きさが小さすぎるため、固着処理において過剰に埋め込みが生じ、結果としてほぐし効果を得るための、シリカ微粒子Aによる被覆率が上がらなかった。そのためシリカ凝集体の個数が多いままで、画像白点も悪い結果になったと考えられる。
〔比較例4〕
比較例4は、一次粒子の個数平均粒径が320nmのシリカ微粒子A7を用いている。シリカ微粒子Aの大きさが大きすぎるため、付着力が小さくなり、固着処理をしてもトナー粒子に固着する数が少なくなったと考えられる。結果としてほぐし効果を得るための、シリカ微粒子Aによる被覆率が上がらなかった。そのためシリカ凝集体の個数が多いままで、画像白点も悪い結果になったと考えられる。
〔比較例5〕
比較例5は、シリカ微粒子Bに解砕処理を行わなかったものを用いている。解砕処理を行わないことで、超音波分散機を用い、エタノール中で1分間分散させた後に、レーザー回折・散乱式粒度分布装置により測定された体積基準の粒度分布において、粒子径1.0μm以上の累積頻度が50%以下にならなかった。その結果、シリカ微粒子Aが固着されたトナー粒子によるほぐし効果を得ても、シリカ凝集体がほぐれきらず、シリカ凝集体の個数が多いままで、画像白点も悪い結果になったと考えられる。
〔比較例6〕
比較例6は、シリカ微粒子Bに解砕処理を行わなかったものを用いている。解砕処理を行わないことで、超音波分散機を用い、エタノール中で1分間分散させた後に、レーザー回折・散乱式粒度分布装置により測定された体積基準の粒度分布において、粒子径1.0μm以上の累積頻度が50%以下にならなかった。その結果、シリカ微粒子Aが固着されたトナー粒子によるほぐし効果を得ても、シリカ凝集体がほぐれきらず、シリカ凝集体の個数が多いままで、画像白点も悪い結果になったと考えられる。
〔比較例7〕
比較例7は、シリカ微粒子Bに解砕処理を行わなかったものを用いている。解砕処理を行わないことで、超音波分散機を用い、エタノール中で1分間分散させた後に、レーザー回折・散乱式粒度分布装置により測定された体積基準の粒度分布において、粒子径1.0μm以上の累積頻度が50%以下にならなかった。その結果、シリカ微粒子Aが固着されたトナー粒子によるほぐし効果を得ても、シリカ凝集体がほぐれきらず、シリカ凝集体の個数が多いままで、画像白点も悪い結果になったと考えられる。
〔比較例8〕
比較例8は、シリカ微粒子Aを添加せず固着処理させなかったトナーである。シリカ微粒子Bは解砕処理を行っているが、トナー粒子表面に外添時のほぐし効果をもたらすシリカ微粒子が存在していないため、ほぐし効果を得られない。結果、シリカ凝集体の個数は多いままとなり、画像白点個数も悪い結果となった。
〔比較例9〕
比較例9は、シリカ微粒子Aを添加せず固着処理させなかったトナーである。さらにシリカ微粒子Bも解砕処理を行わず添加している。本発明の効果をまったく得ることができないため、画像白点は非常に悪い結果となった。
1.原料定量供給手段、2.圧縮気体流量調整手段、3.導入管、4.突起状部材、5.供給管、6.処理室、7.熱風供給手段、8.冷風供給手段、9.規制手段、10.回収手段、11.熱風供給手段出口、12.分配部材、13.旋回部材、14.粉体粒子供給口

Claims (8)

  1. 結着樹脂を含有するトナー粒子、並びに、該トナー粒子表面にシリカ微粒子A及びシリカ微粒子Bを有するトナーであって、
    該トナーは、該トナー粒子表面に該シリカ微粒子Aを固着した後に該シリカ微粒子Bを添加して得られたものであり、
    該シリカ微粒子Aは、一次粒子の個数平均粒径が60nm以上300nm以下であり、
    該トナー粒子表面に固着された、一次粒子の粒径が60nm以上300nm以下のシリカ微粒子Aによる被覆率が15%以上であり、
    該シリカ微粒子Bは、
    (1)一次粒子の個数平均粒径が8nm以上30nm以下であり、
    (2)表面がシリコーンオイルで処理されたものであり、
    (3)超音波分散機を用いエタノール中で1分間分散させた後に、レーザー回折・散乱式粒度分布測定装置により測定された体積基準の粒度分布において、粒子径1.0μm以上の累積頻度が50%以下である
    ことを特徴とするトナー。
  2. 前記トナーは、トナーを振幅20mmの振とう機で200rpm、5分間振とうした後に、マイクロスコープを用いて測定された、粒径30μmを超えるシリカ凝集体の個数が30個/g以下である請求項1に記載のトナー。
  3. 前記シリコーンオイルは、25℃における粘度が5.0mm/s以上200.0mm/s以下である請求項1又は2に記載のトナー。
  4. 結着樹脂を含有するトナー粒子、並びに、該トナー粒子表面にシリカ微粒子A及びシリカ微粒子Bを有するトナーの製造方法であって、
    該トナー粒子とシリカ微粒子Aを混合して混合物を得る混合工程、
    該トナー粒子表面にシリカ微粒子Aが固着するように混合物を処理して処理トナー粒子を得る固着処理工程、及び、
    該処理トナー粒子と無機微粒子Bを混合してトナーを得る外添工程をこの順に有し、
    該混合工程でトナー粒子と混合されるシリカ微粒子Aの一次粒子の個数平均粒径が60nm以上300nm以下であり、
    該処理トナー粒子表面に固着された、一次粒子の粒径が60nm以上300nm以下のシリカ微粒子Aによる被覆率が15%以上であり、
    該外添工程で処理トナー粒子と混合されるシリカ微粒子Bは、
    (1)一次粒子の個数平均粒径が8nm以上30nm以下であり、
    (2)表面がシリコーンオイルで処理されたものであり、
    (3)超音波分散機を用いエタノール中で1分間分散させた後に、レーザー回折・散乱式粒度分布測定装置により測定された体積基準の粒度分布において、粒子径1.0μm以上の累積頻度が50%以下である
    ことを特徴とするトナーの製造方法。
  5. 前記トナーは、トナーを振幅20mmの振とう機で200rpm、5分間振とうした後に、マイクロスコープを用いて測定された、粒径30μmを超えるシリカ凝集体の個数が30個/g以下である請求項4に記載のトナーの製造方法。
  6. 前記シリコーンオイルは、25℃における粘度が5.0mm/s以上200.0mm/s以下である請求項4又は5に記載のトナーの製造方法。
  7. 前記固着処理工程は、熱風を用いて、該トナー粒子表面に該シリカ微粒子Aが固着する
    ように該混合物を処理する工程であり、該熱風の温度が100℃以上300℃以下である請求項4〜6のいずれか1項に記載のトナーの製造方法。
  8. 前記外添工程は、攪拌部材を有する回転体と、攪拌部材と間隙を有して設けられた本体ケーシングとを有する混合装置を用いて、該攪拌部材を有する回転体の周速度が15.0m/sec以上80.0m/sec以下である請求項4〜7のいずれか1項に記載のトナーの製造方法。
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