JP2017142409A - 静電潜像現像用トナー - Google Patents
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Abstract
【解決手段】静電潜像現像用トナーが、炭素数2以上6以下のアルコール成分を含むポリエステル樹脂を少なくとも含む複数種の樹脂から実質的に構成される海状ドメインと、海状ドメインに対して島状に分布する複数の島状ドメインとを有するトナー粒子を、複数含む。島状ドメインは、ニグロシン染料を含有する樹脂から実質的に構成される。島状ドメインの分散径は0.1μm以上1.0μm以下である。海状ドメインは、炭素数2以上6以下のアルコール成分を含むポリエステル樹脂を、構成樹脂(複数種の樹脂)の総量に対して5質量%以上50質量%以下の割合で含有する。島状ドメインを構成する樹脂のSP値に対する、海状ドメインを構成する樹脂のSP値の比率は、0.98以下又は1.20以上である。
【選択図】図1
Description
静電潜像現像用トナーが、海状ドメインと、海状ドメインに対して島状に分布する複数の島状ドメインとを有するトナー粒子を、複数含む。海状ドメインは、炭素数2以上6以下のアルコール成分を含むポリエステル樹脂(以下、特定ポリエステル樹脂と記載する)を少なくとも含む複数種の樹脂から実質的に構成される。島状ドメインは、ニグロシン染料を含有する樹脂から実質的に構成される。島状ドメインの分散径は0.1μm以上1.0μm以下である。海状ドメインは、特定ポリエステル樹脂(炭素数2以上6以下のアルコール成分を含むポリエステル樹脂)を、構成樹脂(海状ドメインを構成する全ての樹脂)の総量に対して5質量%以上50質量%以下の割合で含有する。島状ドメインを構成する樹脂のSP値に対する、海状ドメインを構成する樹脂のSP値の比率(以下、海/島SP比率と記載する)は、0.98以下又は1.20以上である。なお、SP値(溶解度パラメーター)は、Fedors法に従って算出した値(単位:(cal/cm3)1/2)である。ドメインが複数種の樹脂を含有する場合には、各樹脂の割合(含有率)に応じて、そのドメインを構成する樹脂のSP値が算出される。
文献A:R.F.Fedors,「Polymer Engineering and Science」,1974年,第14巻,第2号,p147−154
トナー母粒子は、結着樹脂を含有する。また、トナー母粒子は、内添剤(例えば、着色剤、離型剤、電荷制御剤、及び磁性粉)を含有してもよい。
トナー母粒子では、一般に、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母粒子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。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、トナー母粒子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、トナー母粒子はカチオン性になる傾向が強くなる。
本実施形態に係るトナーは、前述の基本構成を有する。島状ドメインは、ニグロシン染料を含有する樹脂(以下、ニグロシン含有樹脂と記載する)から実質的に構成される。ニグロシン含有樹脂において、ニグロシン染料は、樹脂中において、均一に分散していてもよいし、偏って存在していてもよい。十分なトナーの耐熱保存性及び低温定着性を確保しながらトナーの帯電安定性を改善するためには、ニグロシン含有樹脂が、ニグロシン染料と、スチレン系モノマーに由来する繰返し単位を有する樹脂(より具体的には、1種以上のスチレン系モノマーの重合体、又はスチレン系モノマーと他のモノマーとの共重合体)との混合物であることが好ましい。スチレン系モノマーに由来する繰返し単位を有する樹脂としては、ビニル基(CH2=CH−)を有するモノマー又はその誘導体(より具体的には、ビニルナフタレン、アルケン、ハロゲン化ビニル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ビニルメチルエーテル、メチルビニルケトン、N−ビニルピロール、又はN−ビニルインドール等)と1種以上のスチレン系モノマーとの共重合体が好ましく、1種以上のアクリル酸系モノマーと1種以上のスチレン系モノマーとの共重合体が特に好ましい。
・SPIRIT BLACK:「ABL」
・NUBIAN(登録商標)BLACK:「NH−805」/「NH−815」
・NIGROSINE BASE:「EX」/「EX−BP」/「SAPL」
・SPECIAL BLACK:「EB」
・NUBIAN BLACK:「TN−870」/「TN−877」/「TH−807」
・BONTRON(登録商標):「N−71」/「N−75」/「N−79」
トナー母粒子は、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。着色剤の量は、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い。
トナー母粒子は、離型剤を含有してもよい。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。
トナー母粒子は、海状ドメインに電荷制御剤(より具体的には、4級アンモニウム塩等)を含有してもよい。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。
トナー母粒子は、磁性粉を含有してもよい。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、ニッケル、又はこれらの合金等)、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。
トナー母粒子の表面に外添剤(詳しくは、複数の外添剤粒子を含む粉体)を付着させてもよい。例えば、トナー母粒子(粉体)と外添剤(粉体)とを一緒に攪拌することで、物理的な力でトナー母粒子の表面に外添剤が付着(物理的結合)する。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、外添剤の量が、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。
本実施形態に係るトナーを容易かつ好適に製造するためには、次に示す構成を有するトナーの製造方法が特に好ましい。
以下、準備工程の一例について説明する。準備工程では、トナーの製造に用いる材料を準備する。詳しくは、2種以上のポリエステル樹脂、及びニグロシン含有樹脂を準備する。
以下、溶融混練工程の一例について説明する。溶融混練工程では、トナー材料(例えば、2種以上のポリエステル樹脂、ニグロシン含有樹脂、着色剤、及び離型剤)を混合して、混合物を得る。続けて、得られた混合物を溶融混練し、溶融混練物を得る。トナー材料の混合には、混合装置(例えば、FMミキサー)を好適に使用できる。混合物の溶融混練には、2軸押出機、三本ロール混練機、又は二本ロール混練機を好適に使用できる。なお、トナー材料としては、結着樹脂及び着色剤を含むマスターバッチを用いてもよい。
以下、粉砕工程の一例について説明する。まず、ドラムフレーカーのような冷却固化装置を用いて溶融混練物を冷却することにより固化する。続けて、第1の粉砕装置を用いて、得られた固化物を粗粉砕する。その後、得られた粗粉砕物を、第2の粉砕装置を用いてさらに粉砕し、所望の粒子径を有する粉砕物を得る。
粉砕工程の後、例えば水を用いてトナー母粒子を洗浄してもよい。トナー母粒子の洗浄方法としては、例えば、トナー母粒子を含む分散液を固液分離して、ウェットケーキ状のトナー母粒子を回収し、回収されたウェットケーキ状のトナー母粒子を水で洗浄する方法が好ましい。また、トナー母粒子の洗浄方法としては、トナー母粒子を含む分散液中のトナー母粒子を沈降させ、上澄み液を水と置換し、置換後にトナー母粒子を水に再分散させる方法が好ましい。
洗浄工程の後、トナー母粒子を乾燥してもよい。例えば、乾燥機(より具体的には、スプレードライヤー、流動層乾燥機、真空凍結乾燥器、又は減圧乾燥機等)を用いてトナー母粒子を乾燥することができる。乾燥中のトナー母粒子の凝集を抑制するためには、スプレードライヤーを用いてトナー母粒子を乾燥することが好ましい。スプレードライヤーを用いる場合には、例えば、外添剤(より具体的には、シリカ粒子等)を含む分散液をトナー母粒子に噴霧することで、乾燥工程と後述の外添工程とを同時に行うことが可能になる。
トナー母粒子の表面に外添剤を付着させてもよい。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。
(ポリエステル樹脂PES−1〜PES−5の調製)
温度計(熱電対)、脱水管、窒素導入管、及び攪拌装置を備えた容器(反応槽)に、表2に示すモノマー(アルコール成分及び酸成分)と、2−エチルヘキサン酸錫(II)とを入れた。アルコール成分及び酸成分の各々の添加量(モル比率)は、表2に示すとおりであった。例えば、ポリエステル樹脂PES−1の調製では、ビスフェノールA−PO(プロピレンオキサイド)付加物100モル部と、テレフタル酸50モル部と、n−ドデセニルコハク酸30モル部と、トリメリット酸20モル部とを、容器内に投入した。2−エチルヘキサン酸錫(II)の添加量は、モノマー(アルコール成分及び酸成分)の総量100質量部に対して1質量部であった。
温度計(熱電対)、還流冷却器、及び攪拌装置を備えた反応容器に、イオン交換水160質量部と、ポリアクリル酸ナトリウム水溶液(固形分濃度3.3質量%)0.04質量部と、硫酸ナトリウム0.4質量部とを入れた。続けて、スチレン80質量部と、アクリル酸ブチル20質量部と、トリアクリル酸トリメチロールプロパン0.3質量部と、過酸化物重合開始剤2.5質量部(ベンゾイルパーオキサイド2質量部及びt−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキシルモノカーボネート0.5質量部)とを、容器内に入れた。容器内容物の温度は40℃であった。
ニグロシン含有樹脂NPS−2の調製方法は、トリアクリル酸トリメチロールプロパン0.3質量部の代わりにアクリル酸2−ヒドロキシエチル3質量部を使用した以外は、ニグロシン含有樹脂NPS−1の調製方法と同じであった。ニグロシン含有樹脂NPS−2のSP値は10.0であった。
ニグロシン含有樹脂NPS−3の調製方法は、アクリル酸2−ヒドロキシエチルの量を3質量部から5質量部に変更した以外は、ニグロシン含有樹脂NPS−2の調製方法と同じであった。ニグロシン含有樹脂NPS−3のSP値は10.5であった。
表1に示すポリエステル樹脂(表1に示す樹脂D11及びD12)と、表1に示すニグロシン含有樹脂(表1に示す樹脂D20)と、着色剤(カーボンブラック:三菱化学株式会社製「MA−100」)と、離型剤(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」)とを、FMミキサー(日本コークス工業株式会社製「FM−20B」)を用いて回転速度2400rpmで180秒間混合した。各材料の添加量は、表1に示すとおりであった。例えば、トナーT−1の製造では、ポリエステル樹脂PES−1(樹脂D11)を77質量部、ポリエステル樹脂PES−2(樹脂D12)を3質量部、ニグロシン含有樹脂NPS−1(樹脂D20)を10質量部、着色剤(カーボンブラック)を5質量部、離型剤(カルナバワックス)を5質量部、それぞれFMミキサーに投入した。
上記のようにして得たトナー母粒子100質量部と、乾式シリカ粒子(日本アエロジル株式会社製「AEROSIL(登録商標)REA90」)0.5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分間混合した。これにより、トナー母粒子の表面に外添剤が付着した。その後、200メッシュ(目開き75μm)の篩を用いて篩別を行った。その結果、多数のトナー粒子を含むトナー(トナーT−1〜T−13)が得られた。
測定対象(トナー)を常温硬化性のエポキシ樹脂中に分散し、40℃の雰囲気で2日間硬化させて硬化物を得た。続けて、得られた硬化物を、四酸化オスミウムを用いて染色した後、ダイヤモンドナイフを備えたウルトラミクロトーム(ライカマイクロシステムズ株式会社製「EM UC6」)を用いて切り出し、厚さ150nmの薄片試料を得た。続けて、得られた薄片試料の断面を、透過型電子顕微鏡(TEM)(日本電子株式会社製「JSM−6700F」)を用いて倍率3000倍で撮影した。そして、画像解析ソフトウェア(三谷商事株式会社製「WinROOF」)を用いてTEM撮影像を解析することで、トナー粒子中の島状ドメイン(ニグロシン含有樹脂)の分散径(直径)を計測した。なお、島状ドメインの断面が真円でない場合には、長径(最も長い径)を分散径の測定値とした。
容量20mLの容器(サンプル瓶)に、測定対象(トナー)35mgとエタノール4gとを入れて、超音波液体混合装置(アズワン株式会社販売「スーパーソニックVS−F100」、高周波出力:最大100W、発振周波数:50kHz)を用いて超音波処理を1分間行った。続けて、容器内容物を温度25℃で1時間静置した後、容器内容物の上澄み液について、分光光度計(株式会社島津製作所製「UV−1800」)を用いて波長567nmでの吸光度(Abs値)を測定した。トナーT−1〜T−13のいずれでも、吸光ピークが波長567nmに現れた。
各試料(トナーT−1〜T−13)の評価方法は、以下のとおりである。
試料(トナー)3gを容量20mLのポリエチレン製容器に入れて、その容器を、60℃に設定された恒温器内に3時間静置した。その後、恒温器から取り出したトナーを室温(約25℃)まで冷却して、評価用トナーを得た。
W0=100×(W1−W2)/W1
試料(トナー)10質量部と、現像剤用キャリア90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。現像剤用キャリアとしては、樹脂被覆キャリア(製造元:パウダーテック株式会社、キャリアコア:Cu−Znフェライトコア、被覆樹脂:フッ素樹脂、被覆樹脂/キャリアコアの質量比:1/5、粒子径:35μm、体積固有抵抗値:107Ω・cm、飽和磁化:70emu/g)を使用した。
前述のように調製した2成分現像剤を用いて画像を形成して、最低定着温度を評価した。評価機としては、Roller−Roller方式の加熱加圧型の定着装置(ニップ幅8mm)を有するカラープリンター(京セラドキュメントソリューションズ株式会社製「FS−C5250DN」を改造して定着温度を変更可能にした評価機)を用いた。前述のようにして調製した2成分現像剤を評価機の現像装置に投入し、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。
前述のように調製した2成分現像剤を用いて画像を形成して、画像濃度(ID)及びかぶり濃度(FD)を評価した。評価機としては、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「TASKalfa500ci」)を用いた。前述のようにして調製した2成分現像剤を評価機の現像装置に投入し、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。また、評価機の現像装置について、マグネットロールに印加する交流電圧(Vpp)を2.0kVに設定し、現像スリーブとマグネットロールとの間の電圧を約250Vに調整した。
FD=(空白部の反射濃度)−(未印刷紙の反射濃度)
各試料(トナーT−1〜T−13)についての評価結果(耐熱保存性:トナー通過率、低温定着性:最低定着温度、画像濃度(ID)及びかぶり濃度(FD):耐刷4000枚及び耐刷5000枚の各々での評価値)を、表4に示す。トナーT−8及びT−9の各々については、島状ドメイン径が小さ過ぎて測定できなかった。
R1 海状ドメイン
R2 島状ドメイン
Claims (6)
- 炭素数2以上6以下のアルコール成分を含むポリエステル樹脂を少なくとも含む複数種の樹脂から実質的に構成される海状ドメインと、前記海状ドメインに対して島状に分布する複数の島状ドメインとを有するトナー粒子を、複数含むトナーであって、
前記島状ドメインは、ニグロシン染料を含有する樹脂から実質的に構成され、
前記島状ドメインの分散径は0.1μm以上1.0μm以下であり、
前記海状ドメインは、前記炭素数2以上6以下のアルコール成分を含む前記ポリエステル樹脂を、前記複数種の樹脂の総量に対して5質量%以上50質量%以下の割合で含有し、
前記島状ドメインを構成する樹脂のSP値に対する、前記海状ドメインを構成する樹脂のSP値の比率は、0.98以下又は1.20以上である、静電潜像現像用トナー。 - 前記静電潜像現像用トナーをエタノール中に分散させた後、温度25℃で1時間静置した上澄み液について、分光光度計を用いて測定される波長567nmでの吸光度は、0.60以上1.20以下である、請求項1に記載の静電潜像現像用トナー。
- 前記ニグロシン染料を含有する前記樹脂は、前記ニグロシン染料と、スチレン系モノマーに由来する繰返し単位を有する前記樹脂との混合物である、請求項1又は2に記載の静電潜像現像用トナー。
- 前記スチレン系モノマーに由来する繰返し単位を有する前記樹脂は、1種以上の前記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、請求項3に記載の静電潜像現像用トナー。
- 前記海状ドメインは、アルコール成分として1種以上のビスフェノール類を含み、酸成分として1種以上の2価カルボン酸を含むポリエステル樹脂をさらに含有する、請求項1〜4のいずれか一項に記載の静電潜像現像用トナー。
- 前記海状ドメインを構成する前記複数種の樹脂は、互いに異なる組成を有する複数種のポリエステル樹脂である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の静電潜像現像用トナー。
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