JP2016161630A - トナー及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】トナーが、トナーコア10と、トナーコア10の表面に形成されたシェル層20とを有するトナー粒子を、複数含む。シェル層20が、実質的に非水溶性熱硬化性樹脂から構成される熱硬化性部分22と、実質的に非水溶性熱可塑性樹脂から構成される熱可塑性部分21とを含む。熱可塑性部分21の少なくとも一部は、凹凸を有する膜状の形態を有し、トナーコア10の表面に形成されている。熱硬化性部分22の少なくとも一部は熱可塑性部分21上に形成されている。熱硬化性部分22のうち、熱可塑性部分21上の部分は、熱可塑性部分21の形態に沿った膜状の形態を有する。
【選択図】図1
Description
(1)トナーが、トナーコアと、トナーコアの表面に形成されたシェル層とを有するトナー粒子を複数含む。
(2)シェル層が、実質的に非水溶性熱硬化性樹脂から構成される熱硬化性部分と、実質的に非水溶性熱可塑性樹脂から構成される熱可塑性部分とを含む。熱可塑性部分の少なくとも一部は、凹凸を有する膜状の形態を有し、トナーコアの表面に形成されている。また、熱硬化性部分の少なくとも一部は熱可塑性部分上に形成されている。熱硬化性部分のうち、熱可塑性部分上の部分は、熱可塑性部分の形態に沿った膜状の形態を有する。なお、熱硬化性部分及び熱可塑性部分はそれぞれ、樹脂に加えて、樹脂中に分散された添加剤を含有していてもよい。
トナーコアは、結着樹脂を含む。また、トナーコアは、内添剤(例えば、着色剤、離型剤、電荷制御剤、及び磁性粉)を含んでもよい。
トナーコアの大部分(例えば、85質量%以上)を結着樹脂が占めることが多い。このため、結着樹脂の性質がトナーコア全体の性質に大きな影響を与えると考えられる。例えば、結着樹脂がエステル基、ヒドロキシル基、エーテル基、酸基、又はメチル基を有する場合には、トナーコアはアニオン性になる傾向が強くなり、結着樹脂がアミノ基又はアミド基を有する場合には、トナーコアはカチオン性になる傾向が強くなる。結着樹脂が強いアニオン性を有するためには、結着樹脂の水酸基価(測定方法:JIS K−0070)及び酸価(測定方法:JIS K−0070)がそれぞれ10mgKOH/g以上であることが好ましく、20mgKOH/g以上であることがより好ましい。
トナーコアは、着色剤を含んでいてもよい。着色剤としては、トナーの色に合わせて公知の顔料又は染料を用いることができる。着色剤の使用量は、結着樹脂100質量部に対して、1質量部以上20質量部以下であることが好ましく、3質量部以上10質量部以下であることがより好ましい。
トナーコアは、離型剤を含んでいてもよい。離型剤は、例えば、トナーの定着性又は耐オフセット性を向上させる目的で使用される。トナーコアのアニオン性を強めるためには、アニオン性を有するワックスを用いてトナーコアを作製することが好ましい。トナーの定着性又は耐オフセット性を向上させるためには、離型剤の使用量は、結着樹脂100質量部に対して、1質量部以上30質量部以下であることが好ましく、5質量部以上20質量部以下であることがより好ましい。
トナーコアは、電荷制御剤を含んでいてもよい。電荷制御剤は、例えば、トナーの帯電安定性又は帯電立ち上がり特性を向上させる目的で使用される。トナーの帯電立ち上がり特性は、短時間で所定の帯電レベルにトナーを帯電可能か否かの指標になる。
トナーコアは、磁性粉を含んでいてもよい。磁性粉としては、例えば、鉄(より具体的には、フェライト又はマグネタイト等)、強磁性金属(より具体的には、コバルト又はニッケル等)、鉄及び/又は強磁性金属を含む合金、強磁性化処理(例えば、熱処理)が施された強磁性合金、又は二酸化クロムを好適に使用できる。1種の磁性粉を単独で使用してもよいし、複数種の磁性粉を併用してもよい。
本実施形態に係るトナーは、前述の構成(2)を有する。シェル層は、実質的に非水溶性熱硬化性樹脂から構成される熱硬化性部分と、実質的に非水溶性熱可塑性樹脂から構成される熱可塑性部分とを含む。
トナー母粒子の表面に外添剤を付着させてもよい。外添剤は、例えばトナーの流動性又は取扱性を向上させるために使用される。トナーの流動性又は取扱性を向上させるためには、外添剤の使用量は、トナー母粒子100質量部に対して、0.5質量部以上10質量部以下であることが好ましい。また、トナーの流動性又は取扱性を向上させるためには、外添剤の粒子径は0.01μm以上1.0μm以下であることが好ましい。
次に、本実施形態に係るトナーの製造方法の一例について説明する。まず、トナーコアを準備する。続けて、実質的に非水溶性熱可塑性樹脂から構成される熱可塑性粒子を準備する。続けて、機械的な力によりトナーコアの表面に熱可塑性粒子を付着させて、トナーコア及び熱可塑性粒子を有する中間粒子を得る。続けて、得られた中間粒子を気流中で流動させながら、非水溶性熱硬化性樹脂を合成するための材料を中間粒子に噴霧することにより、トナーコアの表面にシェル層を形成する。
好適なトナーコアを容易に得るためには、凝集法又は粉砕法によりトナーコアを製造することが好ましく、粉砕法によりトナーコアを製造することがより好ましい。
熱可塑性粒子の作製方法の一例について説明する。まず、熱可塑性モノマー(例えば、アクリル系モノマー及び/又はスチレン系モノマー)を溶液に溶かす。続けて、溶液中で熱可塑性モノマーを重合反応させて、樹脂粒子のサスペンションを得る。続けて、得られた樹脂粒子のサスペンションをフリーズドライ処理する。その結果、熱可塑性粒子が得られる。
示差走査熱量計(セイコーインスツル株式会社製「DSC−6220」)を用いて、試料(例えば、トナーコアの結着樹脂、又はシェル層の形成に用いられる樹脂粒子)の吸熱曲線を測定することにより、吸熱曲線における比熱の変化点から試料のTgを求めた。
高化式フローテスター(株式会社島津製作所製「CFT−500D」)に試料(例えば、結着樹脂)をセットし、ダイス細孔径1mm、プランジャー荷重20kg/cm2、昇温速度6℃/分の条件で、1cm3の試料を溶融流出させて、試料のS字カーブ(横軸:温度、縦軸:ストローク)を求めた。続けて、得られたS字カーブから試料のTmを読み取った。得られたS字カーブにおいて、ストロークの最大値(mm)をS1とし、低温側のベースラインのストローク値(mm)をS2とすると、S字カーブ中のストロークの値が「(S1+S2)/2」となる温度(℃)が、測定試料(結着樹脂)のTmに相当する。
(トナーコアの作製)
低粘度ポリエステル樹脂(Tg=38℃、Tm=65℃)750gと、中粘度ポリエステル樹脂(Tg=53℃、Tm=84℃)100gと、高粘度ポリエステル樹脂(Tg=71℃、Tm=120℃)150gと、カルナバワックス(株式会社加藤洋行製「カルナウバワックス1号」)55gと、着色剤(DIC株式会社製「KET BLUE 111」、フタロシアニンブルー)40gとを、FMミキサー(日本コークス工業株式会社製)を用いて回転速度2400rpmで混合した。
温度計及び攪拌羽根を備えた容量1Lの3つ口フラスコをウォーターバスにセットした。続けて、フラスコ内にイオン交換水875mLと、アニオン界面活性剤(花王株式会社製「ラテムル(登録商標)WX」、成分:ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸ナトリウム、固形分濃度:26質量%)75mLとを入れた後、ウォーターバスを用いてフラスコ内の温度を80℃に上げた。続けて、80℃のフラスコ内容物に2種類の液(第1の液及び第2の液)をそれぞれ5時間かけてフラスコ内に滴下した。第1の液は、スチレン17mLと、アクリル酸ブチル3mLとの混合液であった。第2の液は、過硫酸カリウム0.5gをイオン交換水30mLに溶かした溶液であった。
上記のようにして得られたトナー母粒子をイオン交換水に分散させて、トナー母粒子の分散液を得た。続けて、得られたトナー母粒子の分散液を、ブフナー漏斗を用いてろ過(固液分離)して、ウェットケーキ状のトナー母粒子を得た。その後、得られたウェットケーキ状の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3回繰り返して、トナー母粒子を洗浄した。
続けて、得られたトナー母粒子を、濃度50質量%のエタノール水溶液に分散させた。これにより、トナー母粒子のスラリーが得られた。続けて、連続式表面改質装置(フロイント産業株式会社製「コートマイザー(登録商標)」)を用いて、熱風温度45℃かつブロアー風量2m3/分の条件で、スラリー中のトナー母粒子を乾燥させた。その結果、トナー母粒子(粉体)が得られた。
続けて、得られたトナー母粒子を外添処理した。詳しくは、トナー母粒子100質量部と乾式シリカ微粒子(日本アエロジル株式会社製「REA90」)1質量部とを、容量10LのFMミキサー(日本コークス工業株式会社製)を用いて5分間混合することにより、トナー母粒子の表面に外添剤(シリカ粒子)を付着させた。その後、得られたトナーを、200メッシュ(目開き75μm)の篩を用いて篩別した。その結果、多数のトナー粒子を含むトナーA−1が得られた。
トナーA−2の製造方法は、樹脂粒子Aの代わりに樹脂粒子Bを用いた以外は、トナーA−1の製造方法と同じであった。樹脂粒子Bの作製方法は、アニオン界面活性剤の使用量を75mLから25mLに変更した以外は、樹脂粒子Aの作製方法と同じであった。樹脂粒子Bに関して、個数平均粒子径は250nmであり、Tgは68℃であった。
トナーA−3の製造方法は、樹脂粒子Aの代わりに樹脂粒子Cを用いた以外は、トナーA−1の製造方法と同じであった。樹脂粒子Cの作製方法は、第1の液として、スチレン17mLとアクリル酸ブチル3mLとの混合液の代わりに、スチレン100mLを使用した以外は、樹脂粒子Aの作製方法と同じであった。樹脂粒子Cに関して、個数平均粒子径は102nmであり、Tgは103℃であった。
トナーB−1の製造方法は、硬化剤添加後の滞留時間を10分間から30分間に変更した以外は、トナーA−1の製造方法と同じであった。
トナーB−2の製造方法は、エポキシ樹脂硬化剤の使用量を0.5gから1.5gに変更した以外は、トナーA−1の製造方法と同じであった。
トナーB−3の製造方法は、樹脂粒子Aの使用量を2gから4gに変更した以外は、トナーA−1の製造方法と同じであった。
トナーB−4の製造方法は、二官能脂環式エポキシ化合物の使用量を2gから3gに変更し、エポキシ樹脂硬化剤の使用量を0.5gから1.5gに変更した以外は、トナーA−1の製造方法と同じであった。
トナーCの製造方法は、硬化剤添加工程を省略した以外は、トナーA−1の製造方法と同じであった。
トナーDの製造方法では、トナーA−1の製造方法で使用したトナーコアと、樹脂粒子Aの作製途中で得られた樹脂粒子のサスペンションとを用いた。トナーDの製造方法では、樹脂粒子のサスペンションを得た後にフリーズドライ処理を行わなかった。使用した樹脂粒子のサスペンションに関して、個数平均粒子径は89nmであり、Tgは72℃であった。
トナーEの製造方法は、樹脂粒子のサスペンション15mLの代わりに、アクリルアミド樹脂の水溶液(DIC株式会社製「BECKAMINE(登録商標)A−1」、固形分濃度11質量%)27mLを使用した以外は、トナーDの製造方法と同じであった。
各試料(トナーA−1〜A−3、B−1〜B−4、C、D、及びE)の評価方法は、以下の通りである。
試料(トナー)2gを容量20mLのポリ容器に入れて、その容器を、60℃に設定された恒温器内に3時間静置した。これにより、容器内に評価用トナーが得られた。
凝集度(質量%)=100×篩上の残留トナーの質量/篩別前のトナーの質量
試料(トナー)の電荷減衰定数は、静電気拡散率測定装置(株式会社ナノシーズ製「NS−D100」)を用いて、「JIS C 61340−2−1」に準拠した方法で測定した。以下に、トナーの電荷減衰定数の測定方法を詳述する。
現像剤用キャリア(TASKalfa5550ci用キャリア)100質量部と、トナー10質量部とを、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。調製された2成分現像剤を用いて画像を形成して、転写効率及び耐ドラム付着性を評価した。評価機として、複合機(京セラドキュメントソリューションズ株式会社製「TASKalfa5550ci」)を用いた。上述のようにして調製した2成分現像剤を評価機の現像器に投入し、評価機のトナーコンテナに試料(補給用トナー)を投入した。
転写効率(質量%)=100×(消費トナーの質量−回収トナーの質量)/消費トナーの質量
以下、トナーA−1〜A−3、B−1〜B−4、C、D、及びEの各々の評価結果について説明する。表2に、トナーA−1〜A−3、B−1〜B−4、C、D、及びEの各々の耐熱保存性、電荷減衰特性、耐ドラム付着性、及び転写効率の評価結果を示す。耐ドラム付着性の評価結果に関する表2中の「300枚」は、300枚印刷した時点でダッシュマークが観察されたことを示している。
20 シェル層
21 熱可塑性部分
22 熱硬化性部分
Claims (7)
- コアと、前記コアの表面に形成されたシェル層とを有するトナー粒子を、複数含み、
前記シェル層が、実質的に非水溶性熱硬化性樹脂から構成される熱硬化性部分と、実質的に非水溶性熱可塑性樹脂から構成される熱可塑性部分とを含み、
前記熱可塑性部分の少なくとも一部は、凹凸を有する膜状の形態を有し、前記コアの表面に形成されており、
前記熱硬化性部分の少なくとも一部は前記熱可塑性部分上に形成され、前記熱硬化性部分のうち、前記熱可塑性部分上の部分は、前記熱可塑性部分の前記形態に沿った膜状の形態を有する、トナー。 - 前記シェル層の前記熱可塑性部分は、部分的に前記コアに埋め込まれている、請求項1に記載のトナー。
- 前記シェル層の前記熱硬化性部分の表面は、粒状感を有する、請求項1又は2に記載のトナー。
- 前記熱硬化性部分は、前記非水溶性熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂を含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載のトナー。
- 前記熱可塑性部分は、前記非水溶性熱可塑性樹脂として、アクリル系樹脂及びスチレン−アクリル系樹脂からなる群より選択される1種以上の樹脂を含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載のトナー。
- 前記シェル層は水溶性樹脂を含まない、請求項1〜5のいずれか一項に記載のトナー。
- 請求項1〜6のいずれか一項に記載のトナーを製造する方法であって、
前記コアを準備することと、
実質的に非水溶性熱可塑性樹脂から構成される熱可塑性粒子を準備することと、
機械的な力により前記コアの表面に前記熱可塑性粒子を付着させて、前記コア及び前記熱可塑性粒子を有する中間粒子を得ることと、
前記中間粒子を気流中で流動させながら、非水溶性熱硬化性樹脂を合成するための材料を前記中間粒子に噴霧することにより、前記コアの表面に前記シェル層を形成することと、
を含む、トナーの製造方法。
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