JP2017116644A - 正帯電性トナー - Google Patents
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Abstract
【課題】正帯電性に優れ、連続印刷に用いられた場合でも、長期にわたって継続的にトナー付着を抑制して高画質の画像を形成し続けることができる正帯電性トナーを提供する。【解決手段】正帯電性トナーが、複数のトナー粒子を含む。トナー粒子は、外添剤として、複数の樹脂粒子31からなる樹脂粉体を備える。樹脂粉体の体積中位径は300nm以下である。樹脂粉体を構成する樹脂粒子31はそれぞれ、窒素含有樹脂を含有し、かつ、表面処理されている。ストレス付与される前の樹脂粉体を3質量%の割合で含む樹脂粉体の分散液についてpH5の条件で測定された第1ゼータ電位が8mV以下である。ストレス付与された後の樹脂粉体を3質量%の割合で含む樹脂粉体の分散液についてpH5の条件で測定された第2ゼータ電位が8mV超である。【選択図】図1
Description
本発明は、正帯電性トナーに関し、特に外添剤を備えるトナー粒子を複数含む正帯電性トナーに関する。
特許文献1には、アミノ樹脂粒子からなるトナー用添加剤が開示されている。
アミノ樹脂粒子は強い正帯電性を有する傾向がある。しかし、アミノ樹脂粒子の表面には高極性官能基(アミノ基)が存在する。このため、特許文献1に記載されたトナー用添加剤を外添剤として使用すると、トナーが現像スリーブ及び感光体ドラム等に付着し易くなる。
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、正帯電性に優れ、連続印刷に用いられた場合でも、長期にわたって継続的にトナー付着(より具体的には、現像スリーブ付着及び感光体ドラム付着等)を抑制して高画質の画像を形成し続けることができる正帯電性トナーを提供することを目的とする。
本発明に係る正帯電性トナーは、トナー母粒子と、前記トナー母粒子の表面に付着した外添剤とを備えるトナー粒子を、複数含む。前記トナー粒子は、前記外添剤として、複数の樹脂粒子からなる樹脂粉体を備える。前記樹脂粉体の体積中位径は300nm以下である。前記樹脂粉体を構成する前記樹脂粒子はそれぞれ、窒素含有樹脂を含有し、かつ、表面処理されている。ストレス付与される前の前記樹脂粉体を3質量%の割合で含む前記樹脂粉体の分散液についてpH5の条件で測定された第1ゼータ電位が8mV以下である。ストレス付与された後の前記樹脂粉体を3質量%の割合で含む前記樹脂粉体の分散液についてpH5の条件で測定された第2ゼータ電位が8mV超である。前記ストレス付与は、前記樹脂粉体を3質量%の割合で含む前記樹脂粉体の分散液100質量部に対して直径1mmのジルコニアビーズ15質量部を添加して評価用試料を得た後、前記評価用試料をターブラーミキサーで30分間混合することにより行われる。
本発明によれば、正帯電性に優れ、連続印刷に用いられた場合でも、長期にわたって継続的にトナー付着(より具体的には、現像スリーブ付着及び感光体ドラム付着等)を抑制して高画質の画像を形成し続けることができる正帯電性トナーを提供することが可能になる。
本発明の実施形態について説明する。なお、粉体(より具体的には、トナーコア、トナー母粒子、外添剤、又はトナー等)に関する評価結果(形状又は物性などを示す値)は、何ら規定していなければ、相当数の粒子について測定した値の個数平均である。
粉体の個数平均粒子径は、何ら規定していなければ、顕微鏡を用いて測定された1次粒子の円相当径(粒子の投影面積と同じ面積を有する円の直径)の個数平均値である。また、粉体の体積中位径(D50)の測定値は、何ら規定していなければ、ベックマン・コールター株式会社製の「コールターカウンターマルチサイザー3」を用いてコールター原理(細孔電気抵抗法)に基づき測定した値である。また、酸価及び水酸基価の各々の測定値は、何ら規定していなければ、「JIS(日本工業規格)K0070−1992」に従って測定した値である。また、数平均分子量(Mn)及び質量平均分子量(Mw)の各々の測定値は、何ら規定していなければ、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーを用いて測定した値である。また、ガラス転移点(Tg)は、何ら規定していなければ、示差走査熱量計(セイコーインスツル株式会社製「DSC−6220」)を用いて測定した値である。また、軟化点(Tm)は、何ら規定していなければ、高化式フローテスター(株式会社島津製作所製「CFT−500D」)を用いて測定した値である。
以下、化合物名の後に「系」を付けて、化合物及びその誘導体を包括的に総称する場合がある。化合物名の後に「系」を付けて重合体名を表す場合には、重合体の繰返し単位が化合物又はその誘導体に由来することを意味する。また、アクリル及びメタクリルを包括的に「(メタ)アクリル」と総称する場合がある。
本実施形態に係るトナーは、正帯電性トナーであり、例えば静電潜像の現像に好適に用いることができる。本実施形態のトナーは、複数のトナー粒子(それぞれ後述する構成を有する粒子)を含む粉体である。トナーは、1成分現像剤として使用してもよい。また、混合装置(より具体的には、ボールミル等)を用いてトナーとキャリアとを混合して2成分現像剤を調製してもよい。高画質の画像を形成するためには、キャリアとしてフェライトキャリアを使用することが好ましい。また、長期にわたって高画質の画像を形成するためには、キャリアコアと、キャリアコアを被覆する樹脂層とを備える磁性キャリア粒子を使用することが好ましい。キャリア粒子に磁性を付与するためには、磁性材料でキャリア粒子を形成してもよいし、磁性粒子を分散させた樹脂でキャリア粒子を形成してもよい。また、キャリアコアを被覆する樹脂層中に磁性粒子を分散させてもよい。高画質の画像を形成するためには、2成分現像剤におけるトナーの量は、キャリア100質量部に対して、5質量部以上15質量部以下であることが好ましい。なお、2成分現像剤に含まれる正帯電性トナーは、キャリアとの摩擦により正に帯電する。
本実施形態に係るトナーは、例えば電子写真装置(画像形成装置)において画像の形成に用いることができる。以下、電子写真装置による画像形成方法の一例について説明する。
まず、画像データに基づいて感光体(例えば、感光体ドラムの表層部)に静電潜像を形成する。次に、形成された静電潜像を、トナーを含む現像剤を用いて現像する。現像工程では、感光体の近傍に配置された現像スリーブ(例えば、現像器内の現像ローラーの表層部)上のトナー(例えば、キャリア又はブレードとの摩擦により帯電したトナー)を静電潜像に付着させて、感光体にトナー像を形成する。そして、続く転写工程では、そのトナー像を中間転写体(例えば、転写ベルト)に転写した後、さらに中間転写体上のトナー像を記録媒体(例えば、紙)に転写する。その後、トナーを加熱して、記録媒体にトナーを定着させる。その結果、記録媒体に画像が形成される。例えば、ブラック、イエロー、マゼンタ、及びシアンの4色のトナー像を重ね合わせることで、フルカラー画像を形成することができる。
本実施形態に係るトナーは、次に示す構成(以下、基本構成と記載する)を有する正帯電性トナーである。
(トナーの基本構成)
正帯電性トナーが、トナー母粒子及び外添剤を備えるトナー粒子を複数含む。外添剤は、トナー母粒子の表面に付着している。トナー粒子は、外添剤として、複数の樹脂粒子からなる樹脂粉体を備える。樹脂粉体の体積中位径は300nm以下である。樹脂粉体を構成する樹脂粒子はそれぞれ、窒素含有樹脂を含有する。樹脂粉体を構成する樹脂粒子はそれぞれ、表面処理されている。ストレス付与される前の樹脂粉体を3質量%の割合で含む樹脂粉体の分散液についてpH5の条件で測定された第1ゼータ電位(以下、ゼータ電位ζR1と記載する)が8mV以下である。ストレス付与された後の樹脂粉体を3質量%の割合で含む樹脂粉体の分散液についてpH5の条件で測定された第2ゼータ電位(以下、ゼータ電位ζR2と記載する)が8mV超である。樹脂粉体へのストレス付与は、樹脂粉体を3質量%の割合で含む樹脂粉体の分散液100質量部に対して直径1mmのジルコニアビーズ15質量部を添加して評価用試料を得た後、評価用試料をターブラーミキサーで30分間混合することにより行われる。なお、樹脂粉体を3質量%の割合で含む樹脂粉体の分散液は、分散媒97gと樹脂粉体3gとを混合することで、調製できる。分散媒は界面活性剤を含んでいてもよい。
(トナーの基本構成)
正帯電性トナーが、トナー母粒子及び外添剤を備えるトナー粒子を複数含む。外添剤は、トナー母粒子の表面に付着している。トナー粒子は、外添剤として、複数の樹脂粒子からなる樹脂粉体を備える。樹脂粉体の体積中位径は300nm以下である。樹脂粉体を構成する樹脂粒子はそれぞれ、窒素含有樹脂を含有する。樹脂粉体を構成する樹脂粒子はそれぞれ、表面処理されている。ストレス付与される前の樹脂粉体を3質量%の割合で含む樹脂粉体の分散液についてpH5の条件で測定された第1ゼータ電位(以下、ゼータ電位ζR1と記載する)が8mV以下である。ストレス付与された後の樹脂粉体を3質量%の割合で含む樹脂粉体の分散液についてpH5の条件で測定された第2ゼータ電位(以下、ゼータ電位ζR2と記載する)が8mV超である。樹脂粉体へのストレス付与は、樹脂粉体を3質量%の割合で含む樹脂粉体の分散液100質量部に対して直径1mmのジルコニアビーズ15質量部を添加して評価用試料を得た後、評価用試料をターブラーミキサーで30分間混合することにより行われる。なお、樹脂粉体を3質量%の割合で含む樹脂粉体の分散液は、分散媒97gと樹脂粉体3gとを混合することで、調製できる。分散媒は界面活性剤を含んでいてもよい。
上記基本構成では、樹脂粒子が窒素含有樹脂を含有する。窒素含有樹脂は、強い正帯電性を有する傾向がある。また、上記基本構成において、樹脂粉体のゼータ電位は、ストレス付与前よりもストレス付与後のほうが高い(ζR2>ζR1)。詳しくは、ストレス付与前のゼータ電位ζR1が8mV以下であり、ストレス付与後のゼータ電位ζR2が8mV超である。
樹脂粉体を構成する樹脂粒子が表面処理されることで、窒素含有樹脂の高極性官能基(例えば、アミノ基)の影響が弱まり、樹脂粉体(外添剤)が現像スリーブ及び感光体ドラム等に付着しにくくなると考えられる。また、トナー母粒子の表層部(例えば、シェル層)がカチオン性を有する場合、樹脂粒子の正帯電性が強過ぎると、電荷の反発により樹脂粒子(外添剤)がトナー粒子から脱離し易くなる。樹脂粒子を表面処理してストレス付与前のゼータ電位ζR1を8mV以下にすることで、トナーの耐付着性を向上させるとともに、外添剤の脱離を抑制することが可能になる。
また、樹脂粉体を構成する樹脂粒子から表面処理剤が剥がれると、窒素含有樹脂の帯電性(正帯電性)の影響で、樹脂粉体(外添剤)の正帯電性が強くなると考えられる。こうした現象を考慮して、ストレス付与後のゼータ電位ζR2を8mV超にすることで、トナーを連続印刷に用いた場合でも、長期にわたって継続的にかぶり(特に、トナー補給時のかぶり)の発生を抑制できる。
一般的な正帯電性トナーは、現像器内での攪拌などによりストレスを受けると、劣化して正帯電しにくくなる。このため、現像器内に新しいトナーが補給された時に、新しいトナー(相対的に正帯電性の強いトナー)と劣化トナー(相対的に正帯電性の弱いトナー)との摩擦により、劣化トナーが負に帯電され易くなる。しかし、上記基本構成を有するトナーは、現像器内での攪拌などによりストレスを受けた後でも高い正帯電性を有するため、逆帯電(負帯電)しにくい。なお、現像器内へ補給されるトナーに関して、十分なトナーの正帯電性を確保するためには、ゼータ電位ζR1が2mV以上であることが好ましい。また、トナーが過剰に正帯電することを抑制するためには、ゼータ電位ζR2が15mV以下であることが好ましい。
上記基本構成を有するトナーでは、樹脂粉体の体積中位径が300nm以下である。このため、樹脂粉体はトナー母粒子から脱離しにくい。十分なトナーの流動性及び帯電性を確保するためには、樹脂粉体の体積中位径が20nm以上であることが好ましい。
上記基本構成を有するトナーを用いて長期にわたって継続的に高画質の画像を形成するためには、ゼータ電位ζR1とゼータ電位ζR2との差(絶対値)が3.0mV以上7.0mV以下であることが好ましい。
トナーに含まれるトナー粒子は、シェル層を備えないトナー粒子(以下、非カプセルトナー粒子と記載する)であってもよいし、シェル層を備えるトナー粒子(以下、カプセルトナー粒子と記載する)であってもよい。ただし、トナーの耐熱保存性及び低温定着性の両立を図るためには、トナーに含まれるトナー粒子がカプセルトナー粒子であることが好ましい。以下、トナーに含まれるトナー粒子がカプセルトナー粒子である実施形態について説明する。
カプセルトナー粒子のトナー母粒子は、コア(以下、トナーコアと記載する)と、トナーコアの表面を覆うシェル層(カプセル層)とを備える。例えば、低温で溶融するトナーコアを、耐熱性に優れるシェル層で覆うことで、トナーの耐熱保存性及び低温定着性の両立を図ることが可能になる。シェル層は、実質的に樹脂から構成される。シェル層を構成する樹脂中に添加剤が分散していてもよい。外添剤は、シェル層の表面(又は、シェル層で覆われていないトナーコアの表面領域)に付着する。シェル層は、トナーコアの表面全体を覆っていてもよいし、トナーコアの表面を部分的に覆っていてもよい。また、トナーコアの表面に複数のシェル層が積層されてもよい。非カプセルトナー粒子においては、カプセルトナー粒子におけるトナーコアをトナー母粒子として使用できる。
以下、図1及び図2を参照して、本実施形態に係るトナーに含まれるトナー粒子の構成の一例について説明する。
図1に示されるトナー粒子100は、トナーコア10と、トナーコア10の表面を覆うシェル層20とを備える。また、シェル層20の表面には、樹脂粉体(複数の樹脂粒子31からなる粉体)及び無機粉体(複数の無機粒子32からなる粉体)がそれぞれ付着している。樹脂粒子31は、実質的に窒素含有樹脂(例えば、メラミン樹脂)から構成される。樹脂粒子31は、表面処理(例えば、疎水化処理)されている。無機粒子32は、実質的に無機材料(例えば、シリカ)から構成される。
シェル層20は、トナーコア10の表面を部分的に覆っている。シェル層20は、境界部21と、複数のブロック部22とを有する。トナーの耐熱保存性と低温定着性との両立を図るためには、ブロック部22が実質的に非水溶性熱可塑性樹脂から構成され、かつ、境界部21が実質的に水溶性熱硬化性樹脂から構成されることが好ましい。詳しくは、ブロック部22における非水溶性熱可塑性樹脂の割合と境界部21における水溶性熱硬化性樹脂の割合とがそれぞれ、80質量%以上であることが好ましく、90質量%以上であることがより好ましく、100質量%であることがさらに好ましい。
シェル層20では、複数のブロック部22が境界部21を介して相互に接続されている。シェル層20においては、境界部21によって区画された各領域に、微小なブロック部22が形成されている。境界部21とブロック部22とにより、トナー粒子100の表面(シェル層20)に海島構造が形成されている。ブロック部22の各々は、トナー粒子100の表面に露出している。なお、トナー粒子100の表面に露出しないブロック部22がシェル層20に含まれていてもよい。
境界部21は、ブロック部22同士の間に形成されている。ブロック部22の各々は、ブロック部22同士の間に位置する境界部21(境界部21の壁)により仕切られている。また、境界部21は、ブロック部22とトナーコア10との間にも形成されている。ブロック部22とトナーコア10との間に位置する境界部21(薄い層)は、境界部21の壁同士を相互に接続して、付近一帯の境界部21を一体化している。ただし、境界部21は、部分的に分離していてもよい。
図2は、透過電子顕微鏡(TEM)に電子エネルギー損失分光法(EELS)検出器を装着した装置を用いて撮影した写真である。具体的には、樹脂包埋法により試料(トナー)の断面をTEMを用いて撮影した。そして、得られたTEM撮影像について、境界部21に含まれる元素(詳しくは、窒素元素)のマッピングをEELSにより行った。透過電子顕微鏡(TEM)としては、原子分解能分析電子顕微鏡(日本電子株式会社製「JEM−ARM200F」)を用いた。EELS検出器としては、ガタン社製の「GIF TRIDIEM(登録商標)」を用いた。包埋樹脂としては、光硬化性樹脂を用いた。図2に示すように、境界部21(窒素元素の密度の高い薄層)が確認された。
図1に示されるように、シェル層20では、実質的に非水溶性熱可塑性樹脂からなる複数のブロック部22が、実質的に水溶性熱硬化性樹脂からなる境界部21を介して相互に接続されている。こうしたブロック構造をシェル層20が有することで、耐熱保存性及び低温定着性の両方に優れるトナーが得られ易くなる。詳しくは、非水溶性熱可塑性樹脂は、ガラス転移点(Tg)以上に加熱されると軟化する。しかし、上記ブロック構造では、非水溶性熱可塑性樹脂(ブロック部22)が水溶性熱硬化性樹脂(境界部21)で仕切られている。このため、シェル層20の温度が非水溶性熱可塑性樹脂のTgに到達しても、トナー粒子100は変形しにくい。こうしたトナーでは、トナー粒子100に熱と圧力とを同時に加えた時に初めてトナー粒子100の変形が始まるようにすることが可能になる。また、こうしたトナーでは、トナーに力が加わっていない状態においてトナー粒子100同士の凝集が抑制されると考えられる。
トナー粒子100の表面に対する水分子の吸着を抑制するためには、非水溶性熱可塑性樹脂(ブロック部22)がトナー粒子100の表面に露出していることが好ましい。トナー粒子100の表面に水分子が吸着しにくくなることで、トナーの電荷減衰を抑制できると考えられる。トナー粒子100の表面に対する水分子の吸着を抑制するためには、トナー粒子100の表面において、非水溶性熱可塑性樹脂の露出する領域の面積が、水溶性熱硬化性樹脂の露出する領域の面積の2倍以上であることが好ましく、5倍以上であることがより好ましい。
トナーの耐熱保存性及び低温定着性の両立を図るためには、シェル層20が、トナーコア10の表面領域のうち、50%以上99%以下の面積を覆っていることが好ましい。トナーの耐熱保存性及び低温定着性の両立を図るためには、シェル層20の最大厚さが1nm以上100nm以下であることが好ましい。
トナーの耐熱保存性及び低温定着性の両立を図るためには、トナーの体積中位径(D50)が1μm以上10μm未満であることが好ましい。
次に、トナーコアを形成するための材料(以下、トナーコア材料と記載する)と、シェル層を形成するための材料(以下、シェル材料と記載する)とについて説明する。トナーコア及びシェル層を形成するために適した樹脂は、以下のとおりである。
<好適な熱可塑性樹脂>
トナー粒子(特に、トナーコア及びシェル層)を構成する熱可塑性樹脂としては、例えば、スチレン系樹脂、アクリル酸系樹脂(より具体的には、アクリル酸エステル重合体又はメタクリル酸エステル重合体等)、オレフィン系樹脂(より具体的には、ポリエチレン樹脂又はポリプロピレン樹脂等)、ビニル樹脂(より具体的には、塩化ビニル樹脂、ポリビニルアルコール、ビニルエーテル樹脂、又はN−ビニル樹脂等)、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、又はウレタン樹脂を好適に使用できる。また、これら各樹脂の共重合体、すなわち上記樹脂中に任意の繰返し単位が導入された共重合体(より具体的には、スチレン−アクリル酸系樹脂又はスチレン−ブタジエン系樹脂等)も、トナー粒子を構成する熱可塑性樹脂として好適に使用できる。
トナー粒子(特に、トナーコア及びシェル層)を構成する熱可塑性樹脂としては、例えば、スチレン系樹脂、アクリル酸系樹脂(より具体的には、アクリル酸エステル重合体又はメタクリル酸エステル重合体等)、オレフィン系樹脂(より具体的には、ポリエチレン樹脂又はポリプロピレン樹脂等)、ビニル樹脂(より具体的には、塩化ビニル樹脂、ポリビニルアルコール、ビニルエーテル樹脂、又はN−ビニル樹脂等)、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、又はウレタン樹脂を好適に使用できる。また、これら各樹脂の共重合体、すなわち上記樹脂中に任意の繰返し単位が導入された共重合体(より具体的には、スチレン−アクリル酸系樹脂又はスチレン−ブタジエン系樹脂等)も、トナー粒子を構成する熱可塑性樹脂として好適に使用できる。
熱可塑性樹脂は、1種以上の熱可塑性モノマーを、付加重合、共重合、又は縮重合させることで得られる。なお、熱可塑性モノマーは、単独重合により熱可塑性樹脂になるモノマー(より具体的には、アクリル酸系モノマー又はスチレン系モノマー等)、又は縮重合により熱可塑性樹脂になるモノマー(例えば、縮重合によりポリエステル樹脂になるアルコール及びカルボン酸)である。
スチレン−アクリル酸系樹脂は、1種以上のスチレン系モノマーと1種以上のアクリル酸系モノマーとの共重合体である。スチレン−アクリル酸系樹脂を合成するためには、例えば以下に示すような、スチレン系モノマー及びアクリル酸系モノマーを好適に使用できる。アクリル酸系モノマーを用いることで、スチレン−アクリル酸系樹脂にカルボキシル基を導入できる。また、水酸基を有するモノマー(より具体的には、p−ヒドロキシスチレン、m−ヒドロキシスチレン、又は(メタ)アクリル酸ヒドロキシアルキルエステル等)を用いることで、スチレン−アクリル酸系樹脂に水酸基を導入できる。
スチレン系モノマーの好適な例としては、スチレン、アルキルスチレン(より具体的には、α−メチルスチレン、p−エチルスチレン、又は4−tert−ブチルスチレン等)、p−ヒドロキシスチレン、m−ヒドロキシスチレン、ビニルトルエン、α−クロロスチレン、o−クロロスチレン、m−クロロスチレン、又はp−クロロスチレンが挙げられる。
アクリル酸系モノマーの好適な例としては、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸アルキルエステル、又は(メタ)アクリル酸ヒドロキシアルキルエステルが挙げられる。(メタ)アクリル酸アルキルエステルの好適な例としては、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n−プロピル、(メタ)アクリル酸iso−プロピル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸iso−ブチル、又は(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシルが挙げられる。(メタ)アクリル酸ヒドロキシアルキルエステルの好適な例としては、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸3−ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシプロピル、又は(メタ)アクリル酸4−ヒドロキシブチルが挙げられる。
ポリエステル樹脂は、1種以上のアルコールと1種以上のカルボン酸とを縮重合させることで得られる。ポリエステル樹脂を合成するためのアルコールとしては、例えば以下に示すような、2価アルコール(より具体的には、ジオール類又はビスフェノール類等)又は3価以上のアルコールを好適に使用できる。ポリエステル樹脂を合成するためのカルボン酸としては、例えば以下に示すような、2価カルボン酸又は3価以上のカルボン酸を好適に使用できる。
ジオール類の好適な例としては、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−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、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1,2−プロパンジオール、ポリエチレングリコール、ポリ1,2−プロパンジオール、又はポリテトラメチレングリコールが挙げられる。
ビスフェノール類の好適な例としては、ビスフェノールA、水素添加ビスフェノールA、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物、又はビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物が挙げられる。
3価以上のアルコールの好適な例としては、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、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、ジグリセロール、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、又は1,3,5−トリヒドロキシメチルベンゼンが挙げられる。
2価カルボン酸の好適な例としては、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、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、マロン酸、コハク酸、アルキルコハク酸(より具体的には、n−ブチルコハク酸、イソブチルコハク酸、n−オクチルコハク酸、n−ドデシルコハク酸、又はイソドデシルコハク酸等)、又はアルケニルコハク酸(より具体的には、n−ブテニルコハク酸、イソブテニルコハク酸、n−オクテニルコハク酸、n−ドデセニルコハク酸、又はイソドデセニルコハク酸等)が挙げられる。
3価以上のカルボン酸の好適な例としては、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸(トリメリット酸)、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、又はエンポール三量体酸が挙げられる。
以下、トナーコア(結着樹脂及び内添剤)、シェル層、及び外添剤について、順に説明する。トナーの用途に応じて必要のない成分(例えば、内添剤)を割愛してもよい。
[トナーコア]
(結着樹脂)
トナーコアでは、一般的に、成分の大部分(例えば、85質量%以上)を結着樹脂が占める。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。結着樹脂として複数種の樹脂を組み合わせて使用することで、結着樹脂の性質(より具体的には、水酸基価、酸価、Tg、又はTm等)を調整することができる。例えば、結着樹脂がエステル基、水酸基、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及び酸価の少なくとも一方が10mgKOH/g以上であることが好ましい。
(結着樹脂)
トナーコアでは、一般的に、成分の大部分(例えば、85質量%以上)を結着樹脂が占める。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。結着樹脂として複数種の樹脂を組み合わせて使用することで、結着樹脂の性質(より具体的には、水酸基価、酸価、Tg、又はTm等)を調整することができる。例えば、結着樹脂がエステル基、水酸基、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及び酸価の少なくとも一方が10mgKOH/g以上であることが好ましい。
結着樹脂としては、エステル基、水酸基、エーテル基、酸基、及びメチル基からなる群より選択される1種以上の基を有する樹脂が好ましい。このような官能基を有する結着樹脂は、シェル材料と反応して化学的に結合し易い。こうした化学的な結合が生じると、トナーコアとシェル層との結合が強固になる。また、結着樹脂としては、活性水素を含む官能基を分子中に有する樹脂も好ましい。
高速定着時におけるトナーの定着性を向上させるためには、結着樹脂のガラス転移点(Tg)が20℃以上55℃以下であることが好ましい。高速定着時におけるトナーの定着性を向上させるためには、結着樹脂の軟化点(Tm)が100℃以下であることがより好ましい。
トナーの低温定着性を向上させるためには、トナーコアが、結着樹脂として熱可塑性樹脂(より具体的には、前述の好適な熱可塑性樹脂等)を含有することが好ましく、結着樹脂全体の85質量%以上の割合で熱可塑性樹脂を含有することがより好ましい。トナーコア中の着色剤の分散性、トナーの帯電性、及び記録媒体に対するトナーの定着性を向上させるためには、結着樹脂としてスチレン−アクリル酸系樹脂又はポリエステル樹脂を用いることが好ましい。低温定着性に優れるトナーを得るためには、トナーコアに含有される樹脂のうち、80質量%以上の樹脂がポリエステル樹脂又はスチレン−アクリル酸系樹脂であることが好ましく、90質量%以上の樹脂がポリエステル樹脂又はスチレン−アクリル酸系樹脂であることがより好ましく、100質量%の樹脂がポリエステル樹脂又はスチレン−アクリル酸系樹脂であることがさらに好ましい。
トナーコアの結着樹脂としてポリエステル樹脂を使用する場合、トナーコアの強度及びトナーの定着性を向上させるためには、ポリエステル樹脂の数平均分子量(Mn)が1000以上2000以下であることが好ましい。ポリエステル樹脂の分子量分布(数平均分子量(Mn)に対する質量平均分子量(Mw)の比率Mw/Mn)は9以上21以下であることが好ましい。
トナーコアの結着樹脂としてスチレン−アクリル酸系樹脂を使用する場合、トナーコアの強度及びトナーの定着性を向上させるためには、スチレン−アクリル酸系樹脂の数平均分子量(Mn)が2000以上3000以下であることが好ましい。スチレン−アクリル酸系樹脂の分子量分布(数平均分子量(Mn)に対する質量平均分子量(Mw)の比率Mw/Mn)は10以上20以下であることが好ましい。
(着色剤)
トナーコアは、着色剤を含有してもよい。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。トナーを用いて高画質の画像を形成するためには、着色剤の量が、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い。
トナーコアは、着色剤を含有してもよい。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。トナーを用いて高画質の画像を形成するためには、着色剤の量が、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い。
トナーコアは、黒色着色剤を含有していてもよい。黒色着色剤の例としては、カーボンブラックが挙げられる。また、黒色着色剤は、イエロー着色剤、マゼンタ着色剤、及びシアン着色剤を用いて黒色に調色された着色剤であってもよい。
トナーコアは、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。
イエロー着色剤としては、例えば、縮合アゾ化合物、イソインドリノン化合物、アントラキノン化合物、アゾ金属錯体、メチン化合物、及びアリールアミド化合物からなる群より選択される1種以上の化合物を使用できる。イエロー着色剤としては、例えば、C.I.ピグメントイエロー(3、12、13、14、15、17、62、74、83、93、94、95、97、109、110、111、120、127、128、129、147、151、154、155、168、174、175、176、180、181、191、又は194)、ナフトールイエローS、ハンザイエローG、又はC.I.バットイエローを好適に使用できる。
マゼンタ着色剤としては、例えば、縮合アゾ化合物、ジケトピロロピロール化合物、アントラキノン化合物、キナクリドン化合物、塩基染料レーキ化合物、ナフトール化合物、ベンズイミダゾロン化合物、チオインジゴ化合物、及びペリレン化合物からなる群より選択される1種以上の化合物を使用できる。マゼンタ着色剤としては、例えば、C.I.ピグメントレッド(2、3、5、6、7、19、23、48:2、48:3、48:4、57:1、81:1、122、144、146、150、166、169、177、184、185、202、206、220、221、又は254)を好適に使用できる。
シアン着色剤としては、例えば、銅フタロシアニン化合物、アントラキノン化合物、及び塩基染料レーキ化合物からなる群より選択される1種以上の化合物を使用できる。シアン着色剤としては、例えば、C.I.ピグメントブルー(1、7、15、15:1、15:2、15:3、15:4、60、62、又は66)、フタロシアニンブルー、C.I.バットブルー、又はC.I.アシッドブルーを好適に使用できる。
(離型剤)
トナーコアは、離型剤を含有していてもよい。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い。
トナーコアは、離型剤を含有していてもよい。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い。
離型剤としては、例えば、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、ポリオレフィン共重合物、ポリオレフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックス、又はフィッシャートロプシュワックスのような脂肪族炭化水素ワックス;酸化ポリエチレンワックス又はそのブロック共重合体のような脂肪族炭化水素ワックスの酸化物;キャンデリラワックス、カルナバワックス、木ろう、ホホバろう、又はライスワックスのような植物性ワックス;みつろう、ラノリン、又は鯨ろうのような動物性ワックス;オゾケライト、セレシン、又はペトロラタムのような鉱物ワックス;モンタン酸エステルワックス又はカスターワックスのような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ような、脂肪酸エステルの一部又は全部が脱酸化したワックスを好適に使用できる。1種類の離型剤を単独で使用してもよいし、複数種の離型剤を併用してもよい。
結着樹脂と離型剤との相溶性を改善するために、相溶化剤をトナーコアに添加してもよい。
(電荷制御剤)
トナーコアは、電荷制御剤を含有していてもよい。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、電荷制御剤を含有していてもよい。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。
トナーコアに負帯電性の電荷制御剤を含有させることで、トナーコアのアニオン性を強めることができる。また、トナーコアに正帯電性の電荷制御剤を含有させることで、トナーコアのカチオン性を強めることができる。ただし、トナーにおいて十分な帯電性が確保される場合には、トナーコアに電荷制御剤を含有させる必要はない。
(磁性粉)
トナーコアは、磁性粉を含有していてもよい。磁性粉の材料としては、例えば、強磁性金属(より具体的には、鉄、コバルト、又はニッケル等)もしくはその合金、強磁性金属酸化物(より具体的には、フェライト、マグネタイト、又は二酸化クロム等)、又は強磁性化処理(より具体的には、熱処理等)が施された材料を好適に使用できる。1種類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。
トナーコアは、磁性粉を含有していてもよい。磁性粉の材料としては、例えば、強磁性金属(より具体的には、鉄、コバルト、又はニッケル等)もしくはその合金、強磁性金属酸化物(より具体的には、フェライト、マグネタイト、又は二酸化クロム等)、又は強磁性化処理(より具体的には、熱処理等)が施された材料を好適に使用できる。1種類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。
磁性粉からの金属イオン(例えば、鉄イオン)の溶出を抑制するためには、磁性粉を表面処理することが好ましい。酸性条件下でトナーコアの表面にシェル層を形成する場合に、トナーコアの表面に金属イオンが溶出すると、トナーコア同士が固着し易くなる。磁性粉からの金属イオンの溶出を抑制することで、トナーコア同士の固着を抑制することができると考えられる。
[シェル層]
シェル層は、粒状感のない膜であってもよいし、粒状感のある膜であってもよい。シェル層を形成するための材料として樹脂粒子を使用した場合、材料(樹脂粒子)が完全に溶けて膜状の形態で硬化すれば、シェル層として、粒状感のない膜が形成されると考えられる。他方、材料(樹脂粒子)が完全に溶けずに膜状の形態で硬化すれば、シェル層として、樹脂粒子が2次元的に連なった形態を有する膜(粒状感のある膜)が形成されると考えられる。
シェル層は、粒状感のない膜であってもよいし、粒状感のある膜であってもよい。シェル層を形成するための材料として樹脂粒子を使用した場合、材料(樹脂粒子)が完全に溶けて膜状の形態で硬化すれば、シェル層として、粒状感のない膜が形成されると考えられる。他方、材料(樹脂粒子)が完全に溶けずに膜状の形態で硬化すれば、シェル層として、樹脂粒子が2次元的に連なった形態を有する膜(粒状感のある膜)が形成されると考えられる。
シェル層は、実質的に熱硬化性樹脂のみからなってもよいし、実質的に熱可塑性樹脂のみからなってもよいし、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂との両方を含有していてもよい。ただし、トナーの耐熱保存性及び低温定着性の両立を図るためには、シェル層が前述のブロック構造(図1及び図2参照)を有することが好ましい。こうしたシェル層は、ブロック部及び境界部を有する。ブロック部は非水溶性熱可塑性樹脂を含有し、境界部は水溶性熱硬化性樹脂を含有する。
シェル層のブロック部を構成する非水溶性熱可塑性樹脂としては、例えば、前述の好適な熱可塑性樹脂が好ましく、アクリル酸系樹脂、ビニル樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、及びスチレン−アクリル酸系樹脂からなる群より選択される1種以上の非水溶性熱可塑性樹脂が特に好ましい。
シェル層の境界部を構成する水溶性熱硬化性樹脂としては、例えば、メラミン系樹脂、尿素系樹脂、グリオキザール系樹脂、スルホンアミド系樹脂、グアナミン系樹脂、アニリン系樹脂、ポリイミド樹脂(より具体的には、マレイミド重合体又はビスマレイミド重合体等)、及びキシレン系樹脂からなる群より選択される1種以上の水溶性熱硬化性樹脂が好ましく、メラミン系樹脂、尿素系樹脂、及びグリオキザール系樹脂からなる群より選択される1種以上の水溶性熱硬化性樹脂が特に好ましい。
シェル層の境界部を構成する水溶性熱硬化性樹脂の合成には、メチロールメラミン、メラミン、メチロール化尿素(例えば、ジメチロールジヒドロキシエチレン尿素)、尿素、ベンゾグアナミン、アセトグアナミン、及びスピログアナミンからなる群より選択される1種以上のモノマーを好適に使用できる。
[外添剤]
本実施形態に係るトナーに含まれるトナー粒子は、前述の基本構成で規定される樹脂粉体(以下、本実施形態に係る樹脂粉体と記載する)を、外添剤として備える。トナーの流動性等を向上させるためには、トナー粒子が、外添剤として、本実施形態に係る樹脂粉体に加えて、1種以上の無機粒子をさらに備えることが好ましい。無機粒子としては、シリカ粒子、又は金属酸化物(より具体的には、アルミナ、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、チタン酸ストロンチウム、又はチタン酸バリウム等)の粒子を好適に使用できる。複数種の無機粒子を併用してもよい。トナーの流動性を向上させるためには、無機粒子としてシリカ粒子を使用することが好ましい。トナーの研磨性を向上させるためには、無機粒子として酸化チタン粒子を使用することが好ましい。トナーの流動性及び研磨性を向上させるためには、トナー粒子が、外添剤として、本実施形態に係る樹脂粉体に加えて、シリカ粒子及び酸化チタン粒子をさらに備えることが特に好ましい。トナーの流動性又は取扱性を向上させるためには、外添剤の量(複数種の外添剤を使用する場合には、それら外添剤の合計量)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。優れた帯電性及び耐久性を有するトナーを得るためには、全ての外添剤のうち、20質量%以上の外添剤が本実施形態に係る樹脂粉体であることが好ましい。優れた流動性を有するトナーを得るためには、全ての外添剤のうち、20質量%以上の外添剤がシリカ粒子であることが好ましい。優れた研磨性を有するトナーを得るためには、全ての外添剤のうち、20質量%以上の外添剤が酸化チタン粒子であることが好ましい。
本実施形態に係るトナーに含まれるトナー粒子は、前述の基本構成で規定される樹脂粉体(以下、本実施形態に係る樹脂粉体と記載する)を、外添剤として備える。トナーの流動性等を向上させるためには、トナー粒子が、外添剤として、本実施形態に係る樹脂粉体に加えて、1種以上の無機粒子をさらに備えることが好ましい。無機粒子としては、シリカ粒子、又は金属酸化物(より具体的には、アルミナ、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、チタン酸ストロンチウム、又はチタン酸バリウム等)の粒子を好適に使用できる。複数種の無機粒子を併用してもよい。トナーの流動性を向上させるためには、無機粒子としてシリカ粒子を使用することが好ましい。トナーの研磨性を向上させるためには、無機粒子として酸化チタン粒子を使用することが好ましい。トナーの流動性及び研磨性を向上させるためには、トナー粒子が、外添剤として、本実施形態に係る樹脂粉体に加えて、シリカ粒子及び酸化チタン粒子をさらに備えることが特に好ましい。トナーの流動性又は取扱性を向上させるためには、外添剤の量(複数種の外添剤を使用する場合には、それら外添剤の合計量)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。優れた帯電性及び耐久性を有するトナーを得るためには、全ての外添剤のうち、20質量%以上の外添剤が本実施形態に係る樹脂粉体であることが好ましい。優れた流動性を有するトナーを得るためには、全ての外添剤のうち、20質量%以上の外添剤がシリカ粒子であることが好ましい。優れた研磨性を有するトナーを得るためには、全ての外添剤のうち、20質量%以上の外添剤が酸化チタン粒子であることが好ましい。
本実施形態に係る樹脂粉体を構成する樹脂粒子は、窒素含有樹脂を含有する。樹脂粉体の正帯電性及び耐久性を向上させるためには、樹脂粒子がアミノ化合物とホルムアルデヒドとの縮重合物を含有することが好ましく、樹脂粒子が実質的にメラミン系樹脂又は尿素系樹脂から構成されることが特に好ましい。メラミン系樹脂及び尿素系樹脂の各々の吸水性は低い。なお、メラミン樹脂は、メラミンとホルムアルデヒドとの縮重合物である。尿素樹脂は、尿素とホルムアルデヒドとの縮重合物である。グリオキザール樹脂は、グリオキサールと尿素との反応生成物と、ホルムアルデヒドとの縮重合物である。
また、前述の基本構成に規定されるゼータ電位ζR1及びζR2の要件を満たすためには、本実施形態に係る樹脂粉体を構成する樹脂粒子の各々の表面が、アルキルアミン化合物及びイソシアネート化合物からなる群より選択される1種以上の疎水化剤(以下、好適な疎水化剤と記載する)で疎水化処理されていることが好ましい。こうした疎水化剤は、適度な正帯電性を有し、樹脂粒子(有機材料)に対する接着性も良好である。樹脂粒子の表面を疎水化処理することで、トナー粒子の表面に水分が付着しにくくなり、トナーの帯電安定性(特に、耐環境性)が向上すると考えられる。なお、アルキルアミン化合物には、アルキルアミン誘導体が含まれる。例えば、アルキルアミン化合物には、アルキルアミン中のアルキル基の水素が置換された化合物(より具体的には、アラルキルアミン等)が含まれる。
上記好適な疎水化剤の中でも、炭素数6以上12以下の直鎖アルキルアミン(より具体的には、n−ヘキシルアミン等)、アラルキルアミン(より具体的には、ベンジルアミン等)、又はトルエンジイソシアネート(TDI)が特に好ましい。疎水化剤が有するアミノ基及びイソシアネート基の数が多いほど、その疎水化剤で疎水化処理された樹脂粒子のゼータ電位は大きくなる(正帯電側にシフトする)傾向がある。前述の基本構成に規定される要件を満たすように樹脂粉体のゼータ電位ζR1及びζR2を調整するためには、例えば、1以上2以下のアミノ基を有する疎水化剤と、1以上2以下のイソシアネート基を有する疎水化剤との少なくとも一方を使用することが好ましい。
樹脂粒子の表面を上記好適な疎水化剤で処理する場合、その疎水化剤の量(上記好適な疎水化剤を2種以上使用する場合には、それら疎水化剤の合計量)は、疎水化処理された樹脂粉体の全量に対して、25質量%以下であることが好ましく、1質量%以上25質量%以下であることがより好ましい。
なお、樹脂粒子の表面を処理するための表面処理剤は、上記疎水化剤に限られず任意である。例えば、樹脂粒子をシランカップリング剤で表面処理してもよい。
[トナーの製造方法]
以下、上記構成を有する本実施形態に係るトナーを製造する方法の一例について説明する。この例では、トナーコアがアニオン性を有し、シェル材料(ひいては、シェル層)がカチオン性を有する。
以下、上記構成を有する本実施形態に係るトナーを製造する方法の一例について説明する。この例では、トナーコアがアニオン性を有し、シェル材料(ひいては、シェル層)がカチオン性を有する。
(トナーコアの準備)
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い。
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い。
以下、粉砕法の一例について説明する。まず、結着樹脂と、内添剤(例えば、着色剤、離型剤、電荷制御剤、及び磁性粉の少なくとも1つ)とを混合する。続けて、得られた混合物を溶融混練する。続けて、得られた溶融混練物を粉砕及び分級する。その結果、所望の粒子径を有するトナーコアが得られる。
以下、凝集法の一例について説明する。まず、結着樹脂、離型剤、及び着色剤の各々の微粒子を含む水性媒体中で、これらの粒子を所望の粒子径になるまで凝集させる。これにより、結着樹脂、離型剤、及び着色剤を含む凝集粒子が形成される。続けて、得られた凝集粒子を加熱して、凝集粒子に含まれる成分を合一化させる。その結果、トナーコアの分散液が得られる。その後、トナーコアの分散液から、不要な物質(界面活性剤等)を除去することで、トナーコアが得られる。
(シェル層の形成)
まず、水性媒体(例えば、イオン交換水)を準備する。シェル層形成時におけるトナーコア成分(特に、結着樹脂及び離型剤)の溶解又は溶出を抑制するためには、水性媒体中でシェル層を形成することが好ましい。水性媒体は、水を主成分とする媒体(より具体的には、純水、又は水と極性媒体との混合液等)である。水性媒体は溶媒として機能してもよい。水性媒体中に溶質が溶けていてもよい。水性媒体は分散媒として機能してもよい。水性媒体中に分散質が分散していてもよい。水性媒体中の極性媒体としては、例えば、アルコール(より具体的には、メタノール又はエタノール等)を使用できる。
まず、水性媒体(例えば、イオン交換水)を準備する。シェル層形成時におけるトナーコア成分(特に、結着樹脂及び離型剤)の溶解又は溶出を抑制するためには、水性媒体中でシェル層を形成することが好ましい。水性媒体は、水を主成分とする媒体(より具体的には、純水、又は水と極性媒体との混合液等)である。水性媒体は溶媒として機能してもよい。水性媒体中に溶質が溶けていてもよい。水性媒体は分散媒として機能してもよい。水性媒体中に分散質が分散していてもよい。水性媒体中の極性媒体としては、例えば、アルコール(より具体的には、メタノール又はエタノール等)を使用できる。
続けて、例えば塩酸を用いて水性媒体のpHを所定のpH(例えば、3.5以上5.5以下から選ばれるpH)に調整する。続けて、pHが調整された水性媒体(例えば、酸性の水性媒体)に、トナーコアと、第1シェル材料(例えば、水溶性熱硬化性樹脂を合成するための水溶性モノマー)と、第2シェル材料(例えば、非水溶性熱可塑性樹脂のサスペンション)とを添加する。
トナーコア、第1シェル材料、及び第2シェル材料を水性媒体に添加すると、水性媒体中で、トナーコアの表面に、第2シェル材料の粒子(非水溶性熱可塑性樹脂の粒子)が付着すると考えられる。また、第1シェル材料もトナーコアの表面に付着することで、第2シェル材料の粒子が付着したトナーコアが第1シェル材料によって覆われると考えられる。
トナーコアの表面に均一にシェル材料を付着させるためには、シェル材料を含む液中にトナーコアを高度に分散させることが好ましい。液中にトナーコアを高度に分散させるために、液中に界面活性剤を含ませてもよいし、強力な攪拌装置(例えば、プライミクス株式会社製「ハイビスディスパーミックス」)を用いて液を攪拌してもよい。トナーコアがアニオン性を有する場合には、同一極性を有するアニオン界面活性剤を使用することで、トナーコアの凝集を抑制できる。界面活性剤としては、例えば、硫酸エステル塩、スルホン酸塩、リン酸エステル塩、又は石鹸を使用できる。
続けて、上記トナーコア及びシェル材料を含む液を攪拌しながら液の温度を所定の速度(例えば、0.1℃/分以上3℃/分以下から選ばれる速度)で所定の保持温度(例えば、50℃以上85℃以下から選ばれる温度)まで上昇させる。さらに、液を攪拌しながら液の温度を上記保持温度に所定の時間(例えば、30分間以上4時間以下から選ばれる時間)保つ。
液の温度を高温に保っている間に、第1シェル材料の重合反応が進行し、シェル層が硬化する。シェル層を硬化させる前に、第1シェル材料及び第2シェル材料の各々がトナーコアに付着している。こうした状態で液が加熱されると、トナーコアの表面で第2シェル材料の粒子が他の第2シェル材料の粒子に接近し、第2シェル材料は次第に粒状感を失っていくと考えられる。第2シェル材料は第1シェル材料で覆われているため、トナーコアの表面で第2シェル材料の粒子同士は融着しにくい。また、加熱前の第1シェル材料は、強い親水性を有するため、水性媒体と第2シェル材料の粒子との界面に存在すると考えられる。しかし、シェル層の硬化反応が進むにつれて、第1シェル材料の親水性は弱まる傾向がある。第1シェル材料の親水性が弱まると、第1シェル材料は、キャピラリー効果によって、第2シェル材料のブロック間、さらには第2シェル材料のブロックとトナーコアとの間に移動すると考えられる。その後、第1シェル材料が硬化することによって、シェル層中に前述のブロック構造(図1及び図2参照)が形成されると考えられる。第2シェル材料の量を第1シェル材料の量よりも多くすることで、トナー母粒子の表面の大部分を非水溶性熱可塑性樹脂(ブロック部)が占めるようにすることができる。
上記のようにしてシェル層を硬化させることで、トナー母粒子の分散液が得られる。続けて、例えば水酸化ナトリウムを用いてトナー母粒子の分散液を中和する。続けて、トナー母粒子の分散液を、例えば常温まで冷却する。続けて、例えばブフナー漏斗を用いて、トナー母粒子の分散液をろ過する。これにより、トナー母粒子が液から分離(固液分離)され、ウェットケーキ状のトナー母粒子が得られる。続けて、得られたウェットケーキ状のトナー母粒子を洗浄する。続けて、洗浄されたトナー母粒子を乾燥する。
(外添工程)
上記のようにして得られたトナー母粒子の表面に、外添剤を付着させる。外添剤として、本実施形態に係る樹脂粉体のみを使用してもよいし、本実施形態に係る樹脂粉体と一緒に他の外添剤(例えば、シリカ粒子及び酸化チタン粒子)を使用してもよい。混合機を用いて、トナー母粒子に外添剤が埋め込まれないような条件でトナー母粒子と外添剤とを混合することで、トナー母粒子の表面に外添剤を付着させることができる。
上記のようにして得られたトナー母粒子の表面に、外添剤を付着させる。外添剤として、本実施形態に係る樹脂粉体のみを使用してもよいし、本実施形態に係る樹脂粉体と一緒に他の外添剤(例えば、シリカ粒子及び酸化チタン粒子)を使用してもよい。混合機を用いて、トナー母粒子に外添剤が埋め込まれないような条件でトナー母粒子と外添剤とを混合することで、トナー母粒子の表面に外添剤を付着させることができる。
なお、上記トナーの製造方法の内容及び順序はそれぞれ、要求されるトナーの構成又は特性等に応じて任意に変更することができる。例えば、液中で材料(例えば、シェル材料)を反応させる場合、液に材料を添加した後、所定の時間、液中で材料を反応させてもよいし、長時間かけて液に材料を添加して、液に材料を添加しながら液中で材料を反応させてもよい。また、シェル材料は、一度に液に添加されてもよいし、複数回に分けて液に添加されてもよい。外添工程の後で、トナーを篩別してもよい。また、必要のない工程は割愛してもよい。例えば、市販品をそのまま材料として用いることができる場合には、市販品を用いることで、その材料を調製する工程を割愛できる。また、液のpHを調整しなくても、シェル層を形成するための反応が良好に進行する場合には、pH調整工程を割愛してもよい。トナーコア材料とシェル材料とはそれぞれ、前述の化合物(樹脂を合成するための各種モノマー等)に限られない。例えば、必要に応じて、前述の化合物の誘導体をトナーコア材料又はシェル材料として使用してもよいし、モノマーに代えてプレポリマーを使用してもよい。また、前述の化合物を得るために、原料として、その化合物の塩、エステル、水和物、又は無水物を使用してもよい。効率的にトナーを製造するためには、多数のトナー粒子を同時に形成することが好ましい。同時に製造されたトナー粒子は、互いに略同一の構成を有すると考えられる。
本発明の実施例について説明する。表1に、実施例又は比較例に係るトナーT−1〜T−12(それぞれ静電潜像現像用の正帯電性トナー)を示す。また、表2には、トナーT−1〜T−12のいずれかの製造に用いられる樹脂粉体A〜Kを示す。
以下、トナーT−1〜T−12の製造方法、評価方法、及び評価結果について、順に説明する。なお、誤差が生じる評価においては、誤差が十分小さくなる相当数の測定値を得て、得られた測定値の算術平均を評価値とした。また、粉体の個数平均粒子径は、何ら規定していなければ、透過電子顕微鏡(TEM)を用いて測定された1次粒子の円相当径の個数平均値である。
ストレス付与される前の樹脂粉体A〜K(以下、単に樹脂粉体と記載する場合がある)と、ストレス付与された後の樹脂粉体A〜K(以下、劣化樹脂粉体と記載する場合がある)との各々について、ゼータ電位ζR1及びζR2をそれぞれ測定した。樹脂粉体へのストレス付与の方法、及びゼータ電位の測定方法を、以下に示す。
<ストレス付与の方法>
ノニオン界面活性剤(花王株式会社製「エマルゲン(登録商標)120」、成分:ポリオキシエチレンラウリルエーテル)の濃度1質量%水溶液97質量部に対して樹脂粉体3質量部を添加して、樹脂粉体を3質量%の割合で含む樹脂粉体の分散液を調製した。続けて、得られた樹脂粉体の分散液100質量部に対して直径1mmのジルコニアビーズ15質量部を添加して、評価用試料を得た。その後、評価用試料をシェーカーミキサー(ウィリー・エ・バッコーフェン(WAB)社製「ターブラー(登録商標)ミキサーT2F」)で30分間混合することにより、評価用試料中の樹脂粉体にストレスを付与して、劣化樹脂粉体を得た。その後、遠心分離により劣化樹脂粉体を沈降させて、上澄み液を除去した。その後、劣化樹脂粉体を乾燥させて、乾燥した劣化樹脂粉体を得た。
ノニオン界面活性剤(花王株式会社製「エマルゲン(登録商標)120」、成分:ポリオキシエチレンラウリルエーテル)の濃度1質量%水溶液97質量部に対して樹脂粉体3質量部を添加して、樹脂粉体を3質量%の割合で含む樹脂粉体の分散液を調製した。続けて、得られた樹脂粉体の分散液100質量部に対して直径1mmのジルコニアビーズ15質量部を添加して、評価用試料を得た。その後、評価用試料をシェーカーミキサー(ウィリー・エ・バッコーフェン(WAB)社製「ターブラー(登録商標)ミキサーT2F」)で30分間混合することにより、評価用試料中の樹脂粉体にストレスを付与して、劣化樹脂粉体を得た。その後、遠心分離により劣化樹脂粉体を沈降させて、上澄み液を除去した。その後、劣化樹脂粉体を乾燥させて、乾燥した劣化樹脂粉体を得た。
<ゼータ電位の測定方法>
イオン交換水98gに、0.03gの試料(樹脂粉体又は劣化樹脂粉体)と、ノニオン界面活性剤(花王株式会社製「エマルゲン120」、成分:ポリオキシエチレンラウリルエーテル)の濃度10質量%水溶液2gとを入れて、液中に試料(樹脂粉体又は劣化樹脂粉体)を分散させた。続けて、得られた試料の分散液のpHを5に調整し、pHが調整された試料の分散液を得た。そして、pHが調整された試料の分散液を測定対象として、電気泳動法(より詳しくは、レーザードップラー方式の電気泳動法)により、試料のゼータ電位を測定した。詳しくは、温度23℃かつpH5の分散液中の試料(樹脂粉体又は劣化樹脂粉体)のゼータ電位を、レーザードップラー方式のゼータ電位計(大塚電子株式会社製「ELSZ−1000」)を用いて測定した。
イオン交換水98gに、0.03gの試料(樹脂粉体又は劣化樹脂粉体)と、ノニオン界面活性剤(花王株式会社製「エマルゲン120」、成分:ポリオキシエチレンラウリルエーテル)の濃度10質量%水溶液2gとを入れて、液中に試料(樹脂粉体又は劣化樹脂粉体)を分散させた。続けて、得られた試料の分散液のpHを5に調整し、pHが調整された試料の分散液を得た。そして、pHが調整された試料の分散液を測定対象として、電気泳動法(より詳しくは、レーザードップラー方式の電気泳動法)により、試料のゼータ電位を測定した。詳しくは、温度23℃かつpH5の分散液中の試料(樹脂粉体又は劣化樹脂粉体)のゼータ電位を、レーザードップラー方式のゼータ電位計(大塚電子株式会社製「ELSZ−1000」)を用いて測定した。
[トナーT−1〜T−11の製造]
(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。
(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。
続けて、得られた混合物を、二軸押出機(株式会社池貝製「PCM−30」)を用いて、材料供給速度5kg/時、軸回転速度160rpm、設定温度範囲(シリンダー温度)100℃以上130℃以下の条件で、溶融混練した。続けて、得られた溶融混練物を冷却し、冷却された溶融混練物を粉砕機(ホソカワミクロン株式会社製「ロートプレックス(登録商標)16/8型」)を用いて粗粉砕した。続けて、得られた粗粉砕物を、ジェットミル(日本ニューマチック工業株式会社製「超音波ジェットミルI型」)を用いて微粉砕した。続けて、得られた微粉砕物を、分級機(日鉄鉱業株式会社製「エルボージェットEJ−LABO型」)を用いて分級した。その結果、体積中位径(D50)6μmのトナーコアが得られた。
(シェル材料の調製)
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、温度30℃のイオン交換水815g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%)75gとを入れた。その後、フラスコ内容物を攪拌しながら、ウォーターバスを用いてフラスコ内の温度を80℃に昇温させた。続けて、80℃のフラスコ内容物を攪拌しながら、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60gと、アクリル酸ブチル12g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30gに溶かした溶液であった。
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、温度30℃のイオン交換水815g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%)75gとを入れた。その後、フラスコ内容物を攪拌しながら、ウォーターバスを用いてフラスコ内の温度を80℃に昇温させた。続けて、80℃のフラスコ内容物を攪拌しながら、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60gと、アクリル酸ブチル12g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30gに溶かした溶液であった。
続けて、フラスコ内の温度を80℃に保ちつつ、フラスコ内容物をさらに2時間攪拌して、フラスコ内容物の重合反応を十分に進行させた。その結果、疎水性熱可塑性樹脂粒子のサスペンションが得られた。得られたサスペンションに含まれる樹脂粒子に関して、個数平均粒子径は32nmであり、Tgは71℃であった。
(シェル層の形成)
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、フラスコ内にイオン交換水300gを入れた。その後、ウォーターバスを用いてフラスコ内の温度を30℃に保った。続けて、フラスコ内に希塩酸を加えて、フラスコ内容物のpHを4に調整した。続けて、フラスコ内に、第1シェル材料(昭和電工株式会社製「ミルベン(登録商標)レジンSM−607」、成分:ヘキサメチロールメラミン初期重合体の水溶液、固形分濃度:80質量%)0.80gと、第2シェル材料(前述の手順で調製した疎水性熱可塑性樹脂粒子のサスペンション)75gとを添加した。そして、水溶性シェル材料をフラスコ内で溶解させて、シェル材料の水溶液を得た。
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、フラスコ内にイオン交換水300gを入れた。その後、ウォーターバスを用いてフラスコ内の温度を30℃に保った。続けて、フラスコ内に希塩酸を加えて、フラスコ内容物のpHを4に調整した。続けて、フラスコ内に、第1シェル材料(昭和電工株式会社製「ミルベン(登録商標)レジンSM−607」、成分:ヘキサメチロールメラミン初期重合体の水溶液、固形分濃度:80質量%)0.80gと、第2シェル材料(前述の手順で調製した疎水性熱可塑性樹脂粒子のサスペンション)75gとを添加した。そして、水溶性シェル材料をフラスコ内で溶解させて、シェル材料の水溶液を得た。
続けて、得られたシェル材料の水溶液に、前述の手順で作製したトナーコア300gを添加し、フラスコ内容物を回転速度200rpmで1時間攪拌した。その後、フラスコ内にイオン交換水300gを添加した。続けて、フラスコ内容物を回転速度100rpmで攪拌しながら、1℃/分の速度で、フラスコ内の温度を70℃まで上げた。
続けて、温度70℃かつ回転速度100rpmの条件で、フラスコ内容物を2時間攪拌した。続けて、フラスコ内に水酸化ナトリウムを加えて、フラスコ内容物のpHを7に調整した。続けて、フラスコ内容物をその温度が常温(約25℃)になるまで冷却して、トナー母粒子を含む分散液を得た。
(洗浄)
上記のようにし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)した。その結果、ウェットケーキ状のトナー母粒子が得られた。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5回繰り返して、トナー母粒子を洗浄した。
上記のようにし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)した。その結果、ウェットケーキ状のトナー母粒子が得られた。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5回繰り返して、トナー母粒子を洗浄した。
(乾燥)
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、乾燥したトナー母粒子(粉体)が得られた。
続けて、得られたトナー母粒子を、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、乾燥したトナー母粒子(粉体)が得られた。
(外添剤用の樹脂粉体Aの作製)
温度計及び攪拌羽根を備えた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、温度30℃のイオン交換水970gと、ノニオン界面活性剤(花王株式会社製「エマルゲン120」、成分:ポリオキシエチレンラウリルエーテル)2gと、ヘキサメチロールメラミン初期重合体の水溶液(昭和電工株式会社製「ミルベンレジンSM−607」、固形分濃度80質量%)30gとを入れた。その後、フラスコ内容物を攪拌しながら、ウォーターバスを用いてフラスコ内の温度を90℃に昇温させた。続けて、フラスコ内の温度を90℃に保ちつつ、フラスコ内容物をさらに1.5時間攪拌して、フラスコ内容物の重合反応を十分に進行させて、樹脂粒子を形成した。
温度計及び攪拌羽根を備えた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、温度30℃のイオン交換水970gと、ノニオン界面活性剤(花王株式会社製「エマルゲン120」、成分:ポリオキシエチレンラウリルエーテル)2gと、ヘキサメチロールメラミン初期重合体の水溶液(昭和電工株式会社製「ミルベンレジンSM−607」、固形分濃度80質量%)30gとを入れた。その後、フラスコ内容物を攪拌しながら、ウォーターバスを用いてフラスコ内の温度を90℃に昇温させた。続けて、フラスコ内の温度を90℃に保ちつつ、フラスコ内容物をさらに1.5時間攪拌して、フラスコ内容物の重合反応を十分に進行させて、樹脂粒子を形成した。
続けて、フラスコ内にn−ヘキシルアミン(東京化成工業株式会社製)6gを加えた。続けて、フラスコ内に希塩酸を加えて、フラスコ内容物のpHを4に調整した。続けて、フラスコ内の温度を90℃に保ちつつ、フラスコ内容物をさらに0.5時間攪拌した。これにより、フラスコ内容物(樹脂粒子及びn−ヘキシルアミン)が反応して、懸濁液が得られた。
続けて、得られた懸濁液を、ブフナー漏斗を用いてろ過(固液分離)した。その結果、ウェットケーキ状の樹脂粒子(詳しくは、n−ヘキシルアミンで疎水化処理された樹脂粒子)が得られた。その後、得られたウェットケーキ状の樹脂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5回繰り返して、樹脂粒子を洗浄した。続けて、洗浄された樹脂粒子を、真空定温乾燥器(東京理化器械株式会社販売「VOS−602SD」)を用いて真空乾燥した。続けて、乾燥した樹脂粒子の凝塊物を、ボールミルを用いて解砕した。その結果、多数の樹脂粒子を含む樹脂粉体Aが得られた。
(外添剤用の樹脂粉体Bの作製)
樹脂粉体Bの作製方法は、n−ヘキシルアミンの量を6gから9gに変更した以外は、樹脂粉体Aの作製方法と同じであった。
樹脂粉体Bの作製方法は、n−ヘキシルアミンの量を6gから9gに変更した以外は、樹脂粉体Aの作製方法と同じであった。
(外添剤用の樹脂粉体Cの作製)
樹脂粉体Cの作製方法は、ノニオン界面活性剤(エマルゲン120)の量を2.0gから0.5gに変更し、n−ヘキシルアミンの量を6gから1gに変更した以外は、樹脂粉体Aの作製方法と同じであった。
樹脂粉体Cの作製方法は、ノニオン界面活性剤(エマルゲン120)の量を2.0gから0.5gに変更し、n−ヘキシルアミンの量を6gから1gに変更した以外は、樹脂粉体Aの作製方法と同じであった。
(外添剤用の樹脂粉体Dの作製)
温度計及び攪拌羽根を備えた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、温度30℃のイオン交換水970gと、ノニオン界面活性剤(花王株式会社製「エマルゲン120」、成分:ポリオキシエチレンラウリルエーテル)5gと、ヘキサメチロールメラミン初期重合体の水溶液(昭和電工株式会社製「ミルベンレジンSM−607」、固形分濃度80質量%)30gとを入れた。その後、フラスコ内容物を攪拌しながら、ウォーターバスを用いてフラスコ内の温度を90℃に昇温させた。続けて、フラスコ内の温度を90℃に保ちつつ、フラスコ内容物をさらに2時間攪拌することで、フラスコ内容物の重合反応を十分に進行させて、懸濁液を得た。その後、樹脂粉体Aの作製方法と同様の、洗浄工程(分散及びろ過)、乾燥工程(真空乾燥)、及び解砕工程を経て、表面処理する前の樹脂粉体(以下、未処理粉体と記載する)を得た。
温度計及び攪拌羽根を備えた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、温度30℃のイオン交換水970gと、ノニオン界面活性剤(花王株式会社製「エマルゲン120」、成分:ポリオキシエチレンラウリルエーテル)5gと、ヘキサメチロールメラミン初期重合体の水溶液(昭和電工株式会社製「ミルベンレジンSM−607」、固形分濃度80質量%)30gとを入れた。その後、フラスコ内容物を攪拌しながら、ウォーターバスを用いてフラスコ内の温度を90℃に昇温させた。続けて、フラスコ内の温度を90℃に保ちつつ、フラスコ内容物をさらに2時間攪拌することで、フラスコ内容物の重合反応を十分に進行させて、懸濁液を得た。その後、樹脂粉体Aの作製方法と同様の、洗浄工程(分散及びろ過)、乾燥工程(真空乾燥)、及び解砕工程を経て、表面処理する前の樹脂粉体(以下、未処理粉体と記載する)を得た。
続けて、温度計及び攪拌羽根を備えた容量1Lの3つ口フラスコ内に、温度30℃のトルエン(東京化成工業株式会社製)500gと、ペルフルオロ−1−オクタンスルホン酸ナトリウム(東京化成工業株式会社製)1gと、トルエンジイソシアネート(東京化成工業株式会社製)6gと、前述の手順で作製した未処理粉体30gとを入れた。その後、フラスコ内容物を攪拌しながら、フラスコ内の温度を50℃に昇温させた。続けて、フラスコ内の温度を50℃に保ちつつ、フラスコ内容物をさらに2時間攪拌して、フラスコ内容物を反応させた。続けて、フラスコ内容物を攪拌しながら、フラスコ内の温度を約100℃に昇温させた。続けて、フラスコ内の温度を90℃〜110℃に保ちつつ、フラスコ内容物を2時間沸騰させて、トルエンを除去した。フラスコ内に得られた反応生成物(凝塊物)を、ボールミルを用いて解砕した。その結果、多数の樹脂粒子を含む樹脂粉体Dが得られた。
(外添剤用の樹脂粉体Eの作製)
樹脂粉体Eの作製方法は、n−ヘキシルアミン6gの代わりにベンジルアミン(東京化成工業株式会社製)6gを使用した以外は、樹脂粉体Aの作製方法と同じであった。
樹脂粉体Eの作製方法は、n−ヘキシルアミン6gの代わりにベンジルアミン(東京化成工業株式会社製)6gを使用した以外は、樹脂粉体Aの作製方法と同じであった。
(外添剤用の樹脂粉体Fの作製)
樹脂粉体Fの作製方法は、ヘキサメチロールメラミン初期重合体の水溶液(ミルベンレジンSM−607)30gの代わりに、メチロール化尿素の水溶液(昭和電工株式会社製「ミルベンレジンSU−100」、固形分濃度80質量%)30gを使用した以外は、樹脂粉体Aの作製方法と同じであった。
樹脂粉体Fの作製方法は、ヘキサメチロールメラミン初期重合体の水溶液(ミルベンレジンSM−607)30gの代わりに、メチロール化尿素の水溶液(昭和電工株式会社製「ミルベンレジンSU−100」、固形分濃度80質量%)30gを使用した以外は、樹脂粉体Aの作製方法と同じであった。
(外添剤用の樹脂粉体Gの作製)
温度計及び攪拌羽根を備えた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、温度30℃のイオン交換水970gと、ノニオン界面活性剤(花王株式会社製「エマルゲン120」、成分:ポリオキシエチレンラウリルエーテル)2gと、トルエンジイソシアネート(東京化成工業株式会社製)6gと、ヘキサメチロールメラミン初期重合体の水溶液(昭和電工株式会社製「ミルベンレジンSM−607」、固形分濃度80質量%)30gとを入れた。その後、フラスコ内容物を攪拌しながら、ウォーターバスを用いてフラスコ内の温度を90℃に昇温させた。続けて、フラスコ内の温度を90℃に保ちつつ、フラスコ内容物をさらに2時間攪拌することで、フラスコ内容物の重合反応を十分に進行させて、懸濁液を得た。その後、樹脂粉体Aの作製方法と同様の、洗浄工程(分散及びろ過)、乾燥工程(真空乾燥)、及び解砕工程を経て、多数の樹脂粒子を含む樹脂粉体Gを得た。
温度計及び攪拌羽根を備えた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、温度30℃のイオン交換水970gと、ノニオン界面活性剤(花王株式会社製「エマルゲン120」、成分:ポリオキシエチレンラウリルエーテル)2gと、トルエンジイソシアネート(東京化成工業株式会社製)6gと、ヘキサメチロールメラミン初期重合体の水溶液(昭和電工株式会社製「ミルベンレジンSM−607」、固形分濃度80質量%)30gとを入れた。その後、フラスコ内容物を攪拌しながら、ウォーターバスを用いてフラスコ内の温度を90℃に昇温させた。続けて、フラスコ内の温度を90℃に保ちつつ、フラスコ内容物をさらに2時間攪拌することで、フラスコ内容物の重合反応を十分に進行させて、懸濁液を得た。その後、樹脂粉体Aの作製方法と同様の、洗浄工程(分散及びろ過)、乾燥工程(真空乾燥)、及び解砕工程を経て、多数の樹脂粒子を含む樹脂粉体Gを得た。
(外添剤用の樹脂粉体Hの作製)
樹脂粉体Hの作製方法は、各物質の添加量に関して、イオン交換水の970gを965gに、ヘキサメチロールメラミン初期重合体の水溶液(ミルベンレジンSM−607)の30gを35gに、ノニオン界面活性剤(エマルゲン120)の2.0gを0.5gに、n−ヘキシルアミンの6gを1gに、それぞれ変更した以外は、樹脂粉体Aの作製方法と同じであった。
樹脂粉体Hの作製方法は、各物質の添加量に関して、イオン交換水の970gを965gに、ヘキサメチロールメラミン初期重合体の水溶液(ミルベンレジンSM−607)の30gを35gに、ノニオン界面活性剤(エマルゲン120)の2.0gを0.5gに、n−ヘキシルアミンの6gを1gに、それぞれ変更した以外は、樹脂粉体Aの作製方法と同じであった。
(外添剤用の樹脂粉体Iの作製)
樹脂粉体Iの作製方法は、n−ヘキシルアミン6gの代わりにp−フェニレンジアミン(東京化成工業株式会社製)6gを使用した以外は、樹脂粉体Aの作製方法と同じであった。
樹脂粉体Iの作製方法は、n−ヘキシルアミン6gの代わりにp−フェニレンジアミン(東京化成工業株式会社製)6gを使用した以外は、樹脂粉体Aの作製方法と同じであった。
(外添剤用の樹脂粉体Jの準備)
樹脂粉体Jとして、樹脂粉体(日本ペイント・インダストリアルコーティングス株式会社製「ファインスフェア(登録商標)MG−451」、成分:架橋スチレン−アクリル酸樹脂、粒子径:100nm)を準備した。
樹脂粉体Jとして、樹脂粉体(日本ペイント・インダストリアルコーティングス株式会社製「ファインスフェア(登録商標)MG−451」、成分:架橋スチレン−アクリル酸樹脂、粒子径:100nm)を準備した。
(外添剤用の樹脂粉体Kの作製)
樹脂粉体Kの作製方法では、n−ヘキシルアミン6gを用いて、樹脂粉体(ファインスフェアMG−451)30gに含まれる各樹脂粒子の表面を処理した。n−ヘキシルアミンによる処理条件は、樹脂粉体Aの作製方法と同様であった。
樹脂粉体Kの作製方法では、n−ヘキシルアミン6gを用いて、樹脂粉体(ファインスフェアMG−451)30gに含まれる各樹脂粒子の表面を処理した。n−ヘキシルアミンによる処理条件は、樹脂粉体Aの作製方法と同様であった。
(外添)
前述の手順で作製したトナー母粒子100質量部と、乾式シリカ粉体(日本アエロジル株式会社製「AEROSIL(登録商標)REA90」)1.0質量部と、樹脂粉体(トナーT−1〜T−11の各々に定められた、表1に示される樹脂粉体A〜Kのいずれか)1.0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(シリカ粉体及び樹脂粉体)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(トナーT−1〜T−11)が得られた。
前述の手順で作製したトナー母粒子100質量部と、乾式シリカ粉体(日本アエロジル株式会社製「AEROSIL(登録商標)REA90」)1.0質量部と、樹脂粉体(トナーT−1〜T−11の各々に定められた、表1に示される樹脂粉体A〜Kのいずれか)1.0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(シリカ粉体及び樹脂粉体)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(トナーT−1〜T−11)が得られた。
[トナーT−12の製造]
トナーT−12の製造方法は、外添工程において、樹脂粉体を使用せず、乾式シリカ粉体(AEROSIL REA90)の添加量を1.0質量部から2.0質量部に変更した以外は、トナーT−1の製造方法と同じであった。
トナーT−12の製造方法は、外添工程において、樹脂粉体を使用せず、乾式シリカ粉体(AEROSIL REA90)の添加量を1.0質量部から2.0質量部に変更した以外は、トナーT−1の製造方法と同じであった。
[評価方法]
各試料(トナーT−1〜T−12)の評価方法は、以下のとおりである。
各試料(トナーT−1〜T−12)の評価方法は、以下のとおりである。
(評価用現像剤の調製)
キャリア(京セラドキュメントソリューションズ株式会社製の「TASKalfa5550ci」用キャリア)100質量部と、試料(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、評価用現像剤(2成分現像剤)を調製した。
キャリア(京セラドキュメントソリューションズ株式会社製の「TASKalfa5550ci」用キャリア)100質量部と、試料(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、評価用現像剤(2成分現像剤)を調製した。
(評価機の準備)
評価機として、カラー複合機(京セラドキュメントソリューションズ株式会社製「TASKalfa5500ci」)を用いた。上述のようにして調製した評価用現像剤を評価機の現像器に投入し、試料(補給用トナー)を評価機のトナーコンテナに投入した。
評価機として、カラー複合機(京セラドキュメントソリューションズ株式会社製「TASKalfa5500ci」)を用いた。上述のようにして調製した評価用現像剤を評価機の現像器に投入し、試料(補給用トナー)を評価機のトナーコンテナに投入した。
(かぶり濃度、耐付着性)
温度24℃かつ湿度60%RHの環境下において、上記評価機を用いて、印字率1%で10万枚の紙(A4サイズの普通紙)に連続印刷を行う耐刷試験を行った。耐刷試験中、5000枚印刷するごとに、ダッシュマークの有無を確認するとともに、かぶり濃度(FD)を測定した。
温度24℃かつ湿度60%RHの環境下において、上記評価機を用いて、印字率1%で10万枚の紙(A4サイズの普通紙)に連続印刷を行う耐刷試験を行った。耐刷試験中、5000枚印刷するごとに、ダッシュマークの有無を確認するとともに、かぶり濃度(FD)を測定した。
形成された画像を目視で観察し、ダッシュマークの有無を確認した。ダッシュマークが確認されなければ○(良い)と評価し、ダッシュマークが確認されれば×(良くない)と評価した。なお、ダッシュマークは、トナーが感光体ドラムの表面に付着することに起因して生じ得る画像欠陥である。
印刷後の紙の空白部の反射濃度(かぶり濃度)を、カラー反射濃度計(伊原電子工業株式会社製「R710」)を用いて測定した。かぶり濃度(FD)が0.009以下であれば○(良い)と評価し、かぶり濃度(FD)が0.009を超えれば×(良くない)と評価した。なお、かぶり濃度(FD)は、印刷後の評価用紙の空白部の反射濃度からベースペーパー(未印刷紙)の反射濃度を引いた値に相当する。
(帯電量)
前述の手順で評価用現像剤(2成分現像剤)を調製した後、温度24℃かつ湿度60%RHの環境下で24時間静置した。その後、現像剤中のトナーの帯電量(初期帯電量)を測定した。
前述の手順で評価用現像剤(2成分現像剤)を調製した後、温度24℃かつ湿度60%RHの環境下で24時間静置した。その後、現像剤中のトナーの帯電量(初期帯電量)を測定した。
また、温度24℃かつ湿度60%RHの環境下において、上記評価機を用いて、印字率1%で10万枚の紙(A4サイズの普通紙)に連続印刷を行う耐刷試験を行った。耐刷試験後、上記評価機の現像器内のトナーの帯電量(耐刷試験後の帯電量)を測定した。
現像剤中のトナーの帯電量は、吸引式小型帯電量測定装置(トレック社製「MODEL 212HS」)を用いて、下記方法により測定した。
<現像剤中のトナーの帯電量の測定方法>
Q/mメーターの測定セルに現像剤(キャリア及びトナー)0.10gを投入し、投入された現像剤のうちトナーのみを篩(金網)を介して10秒間吸引した。そして、式「吸引されたトナーの総電気量(単位:μC)/吸引されたトナーの質量(単位:g)」に基づいて、現像剤中のトナーの帯電量(単位:μC/g)を算出した。
Q/mメーターの測定セルに現像剤(キャリア及びトナー)0.10gを投入し、投入された現像剤のうちトナーのみを篩(金網)を介して10秒間吸引した。そして、式「吸引されたトナーの総電気量(単位:μC)/吸引されたトナーの質量(単位:g)」に基づいて、現像剤中のトナーの帯電量(単位:μC/g)を算出した。
初期帯電量の評価基準は次のとおりである。
○(良い):初期帯電量が20μC/g以上であった。
×(良くない):初期帯電量が20μC/g未満であった。
○(良い):初期帯電量が20μC/g以上であった。
×(良くない):初期帯電量が20μC/g未満であった。
耐刷試験後の帯電量の評価基準は次のとおりである。
○(良い):耐刷試験後の帯電量が15μC/g以上であった。
×(良くない):耐刷試験後の帯電量が15μC/g未満であった。
○(良い):耐刷試験後の帯電量が15μC/g以上であった。
×(良くない):耐刷試験後の帯電量が15μC/g未満であった。
[評価結果]
表3に、各試料(トナーT−1〜T−12)の評価結果をまとめて示す。なお、耐付着性の評価結果に関する表3中の「○」は、10万枚の耐刷試験が終わるまでダッシュマークが確認されなかったことを示している。また、表3中の「発生枚数(単位:万枚)」は、ダッシュマークが確認された時の累積印刷枚数を示している。例えば、トナーT−10(比較例4)の「2.5」は、25000枚印刷した時点でダッシュマークが確認されたことを示している。
表3に、各試料(トナーT−1〜T−12)の評価結果をまとめて示す。なお、耐付着性の評価結果に関する表3中の「○」は、10万枚の耐刷試験が終わるまでダッシュマークが確認されなかったことを示している。また、表3中の「発生枚数(単位:万枚)」は、ダッシュマークが確認された時の累積印刷枚数を示している。例えば、トナーT−10(比較例4)の「2.5」は、25000枚印刷した時点でダッシュマークが確認されたことを示している。
トナーT−1〜T−6(実施例1〜6に係るトナー)はそれぞれ、前述の基本構成を有していた。詳しくは、表1に示されるように、トナー粒子が、外添剤として、複数の樹脂粒子からなる樹脂粉体を備えていた。樹脂粉体の体積中位径は300nm以下であった。樹脂粉体を構成する樹脂粒子はそれぞれ、窒素含有樹脂を含有し、かつ、表面処理されていた。ストレス付与前のゼータ電位ζR1(第1ゼータ電位)が8mV以下であった。ストレス付与後のゼータ電位ζR2(第2ゼータ電位)が8mV超であった。なお、実施例1〜6に係るトナーではそれぞれ、トナー粒子のシェル層が前述のブロック構造を有していた。
表3に示されるように、実施例1〜6に係るトナーはそれぞれ、正帯電性に優れていた。また、実施例1〜6に係るトナーはそれぞれ、連続印刷に用いられた場合に、長期にわたって継続的にトナー付着(より具体的には、現像スリーブ付着及び感光体ドラム付着等)を抑制して高画質の画像を形成し続けることができた。
本発明に係る正帯電性トナーは、例えば、複写機、プリンター、又は複合機において画像を形成するために用いることができる。
10 トナーコア
20 シェル層
21 境界部
22 ブロック部
31 樹脂粒子
32 無機粒子
100 トナー粒子
20 シェル層
21 境界部
22 ブロック部
31 樹脂粒子
32 無機粒子
100 トナー粒子
Claims (9)
- トナー母粒子と、前記トナー母粒子の表面に付着した外添剤とを備えるトナー粒子を、複数含む正帯電性トナーであって、
前記トナー粒子は、前記外添剤として、複数の樹脂粒子からなる樹脂粉体を備え、
前記樹脂粉体の体積中位径は300nm以下であり、
前記樹脂粉体を構成する前記樹脂粒子はそれぞれ、窒素含有樹脂を含有し、かつ、表面処理されており、
ストレス付与される前の前記樹脂粉体を3質量%の割合で含む前記樹脂粉体の分散液についてpH5の条件で測定された第1ゼータ電位が8mV以下であり、
ストレス付与された後の前記樹脂粉体を3質量%の割合で含む前記樹脂粉体の分散液についてpH5の条件で測定された第2ゼータ電位が8mV超であり、
前記ストレス付与は、前記樹脂粉体を3質量%の割合で含む前記樹脂粉体の分散液100質量部に対して直径1mmのジルコニアビーズ15質量部を添加して評価用試料を得た後、前記評価用試料をターブラーミキサーで30分間混合することにより行われる、正帯電性トナー。 - 前記樹脂粉体を構成する前記樹脂粒子の各々の表面は、アルキルアミン化合物及びイソシアネート化合物からなる群より選択される1種以上の疎水化剤で疎水化処理されている、請求項1に記載の正帯電性トナー。
- 前記疎水化剤の量は、前記疎水化処理された樹脂粉体の全量に対して25質量%以下である、請求項2に記載の正帯電性トナー。
- 前記第1ゼータ電位と前記第2ゼータ電位との差が3.0mV以上7.0mV以下である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の正帯電性トナー。
- 前記窒素含有樹脂は、アミノ化合物とホルムアルデヒドとの縮重合物である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の正帯電性トナー。
- 前記トナー粒子は、前記外添剤として無機粒子をさらに備える、請求項1〜5のいずれか一項に記載の正帯電性トナー。
- 前記トナー母粒子は、コアと、前記コアの表面を覆うシェル層とを備え、
前記シェル層は、水溶性熱硬化性樹脂及び非水溶性熱可塑性樹脂を含有する、請求項1〜6のいずれか一項に記載の正帯電性トナー。 - 前記非水溶性熱可塑性樹脂は、前記トナー粒子の表面に露出している、請求項7に記載の正帯電性トナー。
- 前記シェル層では、実質的に前記非水溶性熱可塑性樹脂からなる複数のブロック部が、実質的に前記水溶性熱硬化性樹脂からなる境界部を介して相互に接続されている、請求項7又は8に記載の正帯電性トナー。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2015249694A JP2017116644A (ja) | 2015-12-22 | 2015-12-22 | 正帯電性トナー |
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JP2015249694A Pending JP2017116644A (ja) | 2015-12-22 | 2015-12-22 | 正帯電性トナー |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017138362A (ja) * | 2016-02-01 | 2017-08-10 | 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 | 静電潜像現像用トナー及び外添剤 |
-
2015
- 2015-12-22 JP JP2015249694A patent/JP2017116644A/ja active Pending
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