JP2018185466A - 静電潜像現像用トナー - Google Patents

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Abstract

【課題】トナー粒子の大部分を離型剤で形成し、トナー粒子からの離型剤の脱離を抑制しながら、トナーのシャープメルト性を向上させる。【解決手段】静電潜像現像用トナーが、トナーコア11とシェル層12とを備えるトナー粒子を、複数含む。トナーコア11は、カルボキシル基を有する離型剤を含有する。シェル層12は、トナーコア11の表面全域を覆っている。シェル層12は、未開環のオキサゾリン基を有する単位を含む。ガスクロマトグラフィー質量分析法により測定される、トナー1gに含まれる未開環のオキサゾリン基の量は、500μmol以上1400μmol以下である。示差走査熱量分析法により測定される、トナー1mgに含まれる離型剤の融解に伴う吸熱量は、80mJ以上160mJ以下である。【選択図】図1

Description

本発明は、静電潜像現像用トナーに関する。
例えば特許文献1には、ポリエステル樹脂粒子を水系媒体中で凝集させて、トナーを製造する技術が開示されている。
特開2015−125404号公報
しかしながら、特許文献1に記載されるトナーでは、トナー粒子の大部分が結着樹脂で構成されている。こうしたトナーのシャープメルト性を向上させることには限界がある。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、トナー粒子の大部分を離型剤で形成し、トナー粒子からの離型剤の脱離を抑制しながら、トナーのシャープメルト性を向上させることを目的とする。
本発明に係る静電潜像現像用トナーは、コアとシェル層とを備えるトナー粒子を、複数含む。前記コアは、カルボキシル基を有する離型剤を含有する。前記シェル層は、前記コアの表面全域を覆っている。前記シェル層は、未開環のオキサゾリン基を有する単位を含む。ガスクロマトグラフィー質量分析法により測定される、前記トナー1gに含まれる未開環のオキサゾリン基の量は、500μmol以上1400μmol以下である。示差走査熱量分析法により測定される、前記トナー1mgに含まれる離型剤の融解に伴う吸熱量は、80mJ以上160mJ以下である。
本発明によれば、トナー粒子の大部分を離型剤で形成し、トナー粒子からの離型剤の脱離を抑制しながら、トナーのシャープメルト性を向上させることが可能になる。
本発明の実施形態に係る静電潜像現像用トナーに含まれるトナー粒子の断面構造の一例を示す図である。 本発明の実施形態に係る静電潜像現像用トナーの示差走査熱量分析スペクトルを示すグラフである。 本発明の実施形態に係る静電潜像現像用トナーのG’温度依存性曲線を示すグラフである。
本発明の実施形態について詳細に説明する。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(ヘイウッド径: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4」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。
帯電性は、何ら規定していなければ、摩擦帯電における帯電性を意味する。摩擦帯電における正帯電性の強さ(又は負帯電性の強さ)は、周知の帯電列などで確認できる。
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、例えば正帯電性トナーとして、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(例えば、ボールミル)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。画像形成に適したキャリアの例としては、フェライトキャリア(フェライト粒子の粉体)が挙げられる。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。長期にわたってトナーに対するキャリアの十分な帯電付与性を確保するためには、樹脂層がキャリアコアの表面を完全に覆っていること(すなわち、樹脂層から露出するキャリアコアの表面領域がないこと)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(例えば、フェライトのような強磁性物質)でキャリアコア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コアを形成してもよい。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。樹脂層を構成する樹脂の例としては、フッ素樹脂(より具体的には、PFA又はFEP等)、ポリアミドイミド樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、及びフェノール樹脂からなる群より選択される1種以上の樹脂が挙げられる。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。キャリアの個数平均1次粒子径は、20μm以上120μm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、電子写真装置の像形成部(例えば、帯電装置及び露光装置)が、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。続けて、電子写真装置の現像装置(詳しくは、トナーを含む現像剤がセットされた現像装置)が、トナーを感光体に供給して、感光体に形成された静電潜像を現像する。トナーは、感光体に供給される前に、現像装置内で、キャリア、現像スリーブ、又はブレードとの摩擦により帯電する。正帯電性トナーは正に帯電する。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、現像装置内の現像ローラーの表層部)上のトナー(詳しくは、帯電したトナー)が感光体に供給され、供給されたトナーが感光体の静電潜像に付着することで、感光体上にトナー像が形成される。消費されたトナーは、補給用トナーを収容するトナーコンテナから現像装置へ補給される。
続く転写工程では、電子写真装置の転写装置が、感光体上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、電子写真装置の定着装置(定着方式:加熱ローラー及び加圧ローラーによるニップ定着)がトナーを加熱及び加圧して、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。転写工程の後、感光体上に残ったトナーは、クリーニング部材(例えば、クリーニングブレード)により除去される。なお、転写方式は、感光体上のトナー像を、中間転写体を介さず、記録媒体に直接転写する直接転写方式であってもよい。また、定着方式は、ベルト定着方式であってもよい。
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)を有する静電潜像現像用トナーである。
(トナーの基本構成)
静電潜像現像用トナーが、コア(以下、「トナーコア」と記載する)とシェル層とを備えるトナー粒子を、複数含む。トナーコアは、カルボキシル基を有する離型剤を含有する。シェル層は、トナーコアの表面全域を覆っている。シェル層は、未開環のオキサゾリン基を有する単位を含む。ガスクロマトグラフィー質量分析法により測定される、トナー1gに含まれる未開環のオキサゾリン基の量(以下、「未開環オキサゾリン基含有量」と記載する場合がある)は、500μmol以上1400μmol以下である。示差走査熱量分析法により測定される、トナー1mgに含まれる離型剤の融解に伴う吸熱量(以下、「ΔH」と記載する場合がある)は、80mJ以上160mJ以下である。ガスクロマトグラフィー質量分析法及び示差走査熱量分析法はそれぞれ、後述する実施例と同じ方法又はその代替方法である。
図1に、上記基本構成を有するトナーに含まれるトナー粒子の一例を示す。図1は、トナーに含まれるトナー粒子10の断面構造を示す図である。
図1に示されるトナー粒子10は、トナー母粒子と、外添剤(複数の外添剤粒子13)とを備える。外添剤は、トナー母粒子の表面に付着している。トナー母粒子は、トナーコア11と、トナーコア11の表面に形成されたシェル層12とを備える。シェル層12は、実質的に樹脂から構成される。シェル層12は、トナーコア11の表面全域を完全に覆っている。外添剤は、外添剤粒子13として、例えば、シリカ粒子、酸化チタン粒子、及び樹脂粒子からなる群より選択される1種以上の粒子を含む。
図2は、前述の基本構成を有するトナーの一例について、示差走査熱量計を用いて2回目の昇温時に測定されたDSCデータを示すグラフである。昇温速度及び降温速度はそれぞれ10℃/分であった。図2のグラフは、吸熱曲線(縦軸:熱流(DSC信号)、横軸:温度)を示している。
図2中、トナー1mgに含まれる離型剤に由来する吸熱ピーク(詳しくは、離型剤が融解することによって生じる吸熱ピーク)の面積Sから、ΔH(詳しくは、トナー1mgに含まれる離型剤の融解に伴う吸熱量)を求めることができる。
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、トナーがシャープメルト性を有することが好ましい。例えば、貯蔵弾性率1.0×108Paのトナーの温度が70℃以上であり、貯蔵弾性率1.0×105Paのトナーの温度が85℃以下であることが好ましい。こうした特性を有するトナーは、70℃以下の温度では十分高い貯蔵弾性率を有する。しかし、定着時にトナーが加熱されると、トナーの貯蔵弾性率が急激に低下し、トナーの温度が85℃になった時には、トナーの貯蔵弾性率が十分小さくなっている。こうしたシャープメルト性を有するトナーは、耐熱保存性及び低温定着性の両方に優れる傾向がある。トナーの好ましい例では、貯蔵弾性率1.0×108Paのトナーの温度が70℃以上75℃以下であり、貯蔵弾性率1.0×105Paのトナーの温度が80℃以上85℃以下である。また、上記のようなシャープメルト性をトナーが有するためには、トナーのガラス転移点が65℃以上70℃以下であることが好ましい。
上記のようなシャープメルト性を有するトナーのG’温度依存性曲線(縦軸:貯蔵弾性率、横軸:温度)の一例を、図3に示す。詳しくは、図3は、レオメーターを用いて、トナーの温度を一定速度(昇温速度4℃/分)で上昇させながら、各温度におけるトナーの貯蔵弾性率を測定した結果である。図3に示すG’温度依存性曲線では、トナーの温度が上昇にするにつれて貯蔵弾性率が小さくなっている。図3に示すように、貯蔵弾性率1.0×108Paのトナーの温度が70℃以上であり、貯蔵弾性率1.0×105Paのトナーの温度が85℃以下である。
前述の基本構成では、トナーのΔH(詳しくは、トナー1mgに含まれる離型剤の融解に伴う吸熱量)が80mJ以上160mJ以下である。トナーのΔHが大きくなるほど、トナーに含まれる離型剤の量が多くなる傾向がある。一般的なトナーでは、トナー粒子のうち、大部分(例えば、約90質量%)を結着樹脂が占めて、残りの部分(例えば、約10質量%)を内添剤(例えば、5質量%を離型剤、5質量%を着色剤)が占める。前述の基本構成を有するトナーは、一般的なトナーと比べて、10倍〜20倍の離型剤を含んでいる。こうした多量の離型剤は、トナーにシャープメルト性を付与する。しかしながら、トナー粒子に多量の離型剤を含有させると、トナー粒子から離型剤が脱離し易くなる。また、離型剤の影響で、トナー粒子の表面の付着力が高くなる傾向がある。トナー粒子の表面の付着力が高くなると、画像形成装置内に存在する部材(より具体的には、キャリア、感光体ドラム、又は現像ローラー等)にトナーが固着し易くなる。こうしたトナーの固着は、画像不良の原因になる。また、トナー粒子に含まれる離型剤の量が多過ぎると、トナー粒子が溶け易くなり過ぎてしまう。
本願発明者は、多量の離型剤を含有するトナーコアの表面全域をシェル層で覆うことにより、上記のような離型剤の脱離とトナーの固着とをそれぞれ抑制しようと考えた。しかしながら、多量の離型剤を含有するトナーコアに対してシェル層を十分な接着強度で固定することは容易ではなかった。
本願発明者は、カルボキシル基を有する離型剤をトナーコアに含有させるとともに、未開環のオキサゾリン基を有する単位をシェル層に含ませることで、トナーコアとシェル層との間に化学的な結合(共有結合)を形成できることに着眼し、多量の離型剤を含有するトナーコアの表面全域をシェル層で覆うことに成功した。そして、トナーコアの表面全域をシェル層で覆うことによって、前述した離型剤の脱離とトナーの固着との両方を抑制することに成功した。シェル層の存在によって、トナー母粒子の表面に離型剤が露出しなくなる。
例えば、前述の基本構成を有するトナーにおいて、トナーコアが、カルボキシル基を有する離型剤を含有し、シェル層が、下記式(A)で表される単位を含むことが好ましい。下記式(A)で表される単位は、未開環のオキサゾリン基を有する単位である。以下、下記式(A)で表される単位を「単位(A)」と記載する。シェル層に含まれる複数の単位(A)のうち、一部の単位(A)のオキサゾリン基をトナーコア中の離型剤のカルボキシル基と反応させることにより、単位(A)を含むシェル層中に、下記式(B)で表される単位をさらに含ませることができる。以下、下記式(B)で表される単位を「単位(B)」と記載する。
Figure 2018185466
式(A)中、R1は、水素原子、又は置換基を有してもよいアルキル基を表す。R1が置換基を有するアルキル基を表す場合の置換基の例としては、フェニル基が挙げられる。R1としては、水素原子、メチル基、エチル基、又はイソプロピル基が特に好ましい。
Figure 2018185466
式(B)中、R1は、式(A)中のR1と同一の基を表し、RBは、トナーコア中の離型剤を表す。
単位(A)は、未開環のオキサゾリン基を有する。未開環のオキサゾリン基は、環状構造を有し、強い正帯電性を示す。未開環のオキサゾリン基は、カルボキシル基、芳香族性スルファニル基、及び芳香族性水酸基と反応し易い。例えば、シェル層中の単位(A)が、トナーコア中の離型剤(式(B)中では、RBと表す)のカルボキシル基と反応すると、式(B)に示すようにオキサゾリン基が開環し、アミドエステル結合が形成される。トナーコアとシェル層との間に強固な結合(詳しくは、アミドエステル結合)が形成されることで、トナーコアからのシェル層の脱離が抑制されることになる。なお、オキサゾリン基は、開環すると、正帯電性を失う。
前述の基本構成では、未開環オキサゾリン基含有量(詳しくは、トナー1gに含まれる未開環のオキサゾリン基の量)が500μmol以上1400μmol以下である。未開環オキサゾリン基含有量が増えるほど、トナーコアとシェル層との間に強固な結合(詳しくは、アミドエステル結合)が形成され易くなる。ただし、トナーの未開環オキサゾリン基含有量が多過ぎると、トナーの正帯電性が強くなり過ぎる傾向がある。前述の基本構成を有するトナーでは、トナーの未開環オキサゾリン基含有量が適量であることで、トナーに適切な正帯電性を持たせながら、トナーコアの表面全域をシェル層で覆うことが可能になる。前述の化学結合により、多量の離型剤を含有するトナーコアの表面にシェル層を十分な接着強度で固定することができる。
開環剤としてカルボン酸(例えば、酢酸)を用いて、シェル層に含まれる複数の単位(A)のうち、一部の単位(A)のオキサゾリン基を開環させてもよい。開環剤により未開環オキサゾリン基含有量を調整することができる。こうした開環剤を使用することで、単位(A)及び単位(B)を含むシェル層中に、下記式(C)で表される単位をさらに含ませることができる。以下、下記式(C)で表される単位を「単位(C)」と記載する。
Figure 2018185466
式(C)中、R1は、式(A)中のR1と同一の基を表し、RCは、置換基を有してもよいアルキル基を表す。RCとしては、炭素数1以上6以下の直鎖アルキル基が好ましく、メチル基又はエチル基が特に好ましい。オキサゾリン基の開環剤として酢酸を使用した場合、RCはメチル基になる。
前述の基本構成を有するトナーでは、トナーコアが多量の離型剤を含有する。このため、トナーコアに結着樹脂を含有させなくても、画像形成に適したトナーが得られる。しかし、トナーコアとシェル層との密着性の向上、又はトナーの耐熱保存性の向上などの目的で、あえてトナーコアに結着樹脂を含有させてもよい。結着樹脂としては、スチレン系モノマーと、(メタ)アクリル酸アルキルエステルと、(メタ)アクリル酸とを含む単量体(樹脂原料)の重合物が好ましい。こうした重合物(結着樹脂)を使用することで、十分なトナーの定着性を確保しながら、トナーコア中に十分な量のカルボキシル基を存在させることが可能になる。スチレン系モノマーの例としては、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)、ヒドロキシスチレン(より具体的には、p−ヒドロキシスチレン、又はm−ヒドロキシスチレン等)、又はハロゲン化スチレン(より具体的には、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−クロロスチレン等)が挙げられる。(メタ)アクリル酸アルキルエステルの例としては、(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)アクリル酸は、アクリル酸又はメタクリル酸である。
上記のような重合物(結着樹脂)をトナーコアに含有させることで、単位(A)及び単位(B)を含むシェル層中に、下記式(D)で表される単位をさらに含ませることができる。シェル層は、前述の単位(C)をさらに含んでいてもよい。以下、下記式(D)で表される単位を「単位(D)」と記載する。
Figure 2018185466
式(D)中、R1は、式(A)中のR1と同一の基を表し、RDは、トナーコア中の重合物(結着樹脂)を表す。
シェル層中の単位(A)が、トナーコア中の結着樹脂(式(D)中では、RDと表す)のカルボキシル基と反応することで、式(D)に示すようにオキサゾリン基が開環し、アミドエステル結合が形成される。トナーコアとシェル層との間に強固な結合(詳しくは、アミドエステル結合)が形成されることで、トナーコアからのシェル層の脱離が抑制されることになる。
下記式(1)で表される化合物を重合させることで、単位(A)をシェル層中に導入できる。詳しくは、単位(A)は繰返し単位に相当し、単位(A)でシェル層の主鎖が形成される。以下、式(1)で表される化合物を「化合物(1)」と記載する。
Figure 2018185466
式(1)中、R1は、水素原子、又は置換基を有してもよいアルキル基を表す。R1が置換基を有するアルキル基を表す場合の置換基の例としては、フェニル基が挙げられる。R1としては、水素原子、メチル基、エチル基、又はイソプロピル基が特に好ましい。
ビニル化合物は、炭素二重結合「C=C」により付加重合(「C=C」→「−C−C−」)して、高分子(樹脂)になり得る。ビニル化合物の重合体において、ビニル化合物に由来する単位は、炭素二重結合「C=C」により付加重合していると考えられる。ビニル化合物は、ビニル基(CH2=CH−)、又はビニル基中の水素が置換された基を有する化合物である。ビニル化合物の例としては、エチレン、プロピレン、ブタジエン、塩化ビニル、アクリル酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸、メタクリル酸エステル、アクリロニトリル、又はスチレンが挙げられる。
トナーが前述の基本構成を有するためには、トナーコアが、離型剤を60質量%以上95質量%以下の割合で含有することが好ましい。例えば、トナーコアの質量が100gである場合には、トナーコア中の離型剤の質量が60g以上95g以下であることが好ましい。前述の基本構成を有するトナーの好ましい第1の例では、トナーコアが、着色剤を含有し、かつ、結着樹脂を含有しない。トナーコアが結着樹脂を含有しない場合には、トナーコアが、離型剤を85質量%以上95質量%以下の割合で含有することが好ましい。前述の基本構成を有するトナーの好ましい第2の例では、トナーコアが、着色剤を含有し、かつ、15質量%以下の割合で結着樹脂をさらに含有する。トナーコアは、例えば、60質量%以上85質量%未満の割合で離型剤を含有し、1質量%以上15質量%以下の割合で結着樹脂を含有する。
一般に、トナーコアは、粉砕コア(粉砕トナーとも呼ばれる)と重合コア(ケミカルトナーとも呼ばれる)とに大別される。粉砕法で得られたトナーコアは粉砕コアに属し、凝集法で得られたトナーコアは重合コアに属する。前述の基本構成を有するトナーにおいて、トナーコアは、重合コアであることが好ましい。トナーコアに含有される、カルボキシル基を有する離型剤としては、エステルワックスが好ましい。十分なトナーの低温定着性を確保するためには、トナーコアが、オキサゾリン基を含まないことが好ましい。また、トナーの生産性の観点から、トナーコアは、結晶性ポリエステル樹脂を含有しないことが好ましい。前述の基本構成を有するトナーでは、トナーコアに結晶性ポリエステル樹脂を含有させなくても、トナーコアに含有される多量の離型剤によってトナーにシャープメルト性を付与できる。
画像形成に適したトナーを得るためには、シェル層の厚さが50nm以上400nm以下であることが好ましい。シェル層の厚さは、市販の画像解析ソフトウェア(例えば、三谷商事株式会社製「WinROOF」)を用いてトナー粒子の断面のTEM(透過型電子顕微鏡)撮影像を解析することによって計測できる。なお、1つのトナー粒子においてシェル層の厚さが均一でない場合には、均等に離間した4箇所(詳しくは、トナー粒子の断面の略中心で直交する2本の直線を引き、それら2本の直線がシェル層と交差する4箇所)の各々でシェル層の厚さを測定し、得られた4つの測定値の算術平均を、そのトナー粒子の評価値(シェル層の厚さ)とする。トナーコアとシェル層との境界は、例えば、トナーコア及びシェル層のうち、シェル層のみを選択的に染色することで、確認できる。TEM撮影像においてトナーコアとシェル層との境界が不明瞭である場合には、TEMと電子エネルギー損失分光法(EELS)とを組み合わせて、TEM撮影像中で、シェル層に含まれる特徴的な元素のマッピングを行うことで、トナーコアとシェル層との境界を明確にすることができる。
画像形成に適したトナーを得るためには、トナーの体積中位径(D50)が4μm以上9μm以下であることが好ましい。
次に、トナーの製造方法について説明する。以下、シェル層を形成するための材料を、シェル材料と記載する。
トナーコアの作製方法の好適な例としては、凝集法が挙げられる。凝集法の一例では、まず、離型剤及び着色剤の各々の微粒子を含む水性媒体中で、これらの微粒子を所望の粒子径になるまで凝集させる。これにより、離型剤及び着色剤を含有する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、凝集粒子に含有される成分を合一化させる。これにより、所望の粒子径を有するトナーコアが得られる。
シェル層の形成方法の例としては、in−situ重合法、液中硬化被膜法、又はコアセルベーション法が挙げられる。より具体的には、水溶性のシェル材料を溶かした水性媒体中にトナーコアを入れた後、その水性媒体を加熱することにより、シェル材料の重合反応を進行させて、トナーコアの表面にシェル層を形成する方法(第1シェル形成方法)が好ましい。
また、シェル層の形成において、シェル材料として樹脂粒子(例えば、樹脂分散液)を使用してもよい。より具体的には、樹脂粒子とトナーコアとを含む液(例えば、水性媒体)中で、トナーコアの表面に樹脂粒子を付着させた後、液を加熱することにより、樹脂粒子の膜化を進行させて、トナーコアの表面にシェル層を形成する方法(第2シェル形成方法)が好ましい。液を高温に保っている間に、トナーコアの表面において樹脂粒子同士の結合(ひいては、各樹脂粒子における架橋反応)を進行させることができる。
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。水性媒体の沸点は約100℃である。
塩基性物質(より具体的には、アンモニア、又は水酸化ナトリウム等)及び/又は開環剤(より具体的には、酢酸等)を含む液中でトナーコアの表面にシェル層を形成してもよい。オキサゾリン基を含むシェル材料を使用する場合、塩基性物質及び開環剤の各々の量を変えることで、シェル層中に含まれる未開環のオキサゾリン基の量を調整できる。液中における塩基性物質の量が多いほど未開環のオキサゾリン基の量が増える傾向がある。塩基性物質がカルボン酸を中和(トラップ)することで、オキサゾリン基の開環反応(カルボニル基への求核付加反応)が抑制されると考えられる。他方、開環剤はオキサゾリン基の開環反応を促進するため、液中における開環剤の量が多いほど未開環のオキサゾリン基の量が減る傾向がある。
次に、トナーコア、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を割愛してもよい。
[トナーコア]
(結着樹脂)
トナーコアは、結着樹脂を含有してもよい。トナーコアとシェル層との結合性(反応性)を高めるためには、結着樹脂の酸価が10mgKOH/g以上であることが好ましい。
結着樹脂の例としては、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)、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、N−ビニル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、又はウレタン樹脂が挙げられる。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)を使用してもよい。
(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。画像形成に適したトナーを得るためには、着色剤の量が、トナーコアの質量に対して1質量%以上20質量%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)
前述の基本構成を有するトナーでは、トナーコアが、カルボキシル基を有する離型剤を含有する。カルボキシル基を有する離型剤としては、ワックスが好ましい。ワックスの例としては、エステルワックス、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、フッ素樹脂ワックス、フィッシャートロプシュワックス、パラフィンワックス、又はモンタンワックスが挙げられる。1種類の離型剤を単独で使用してもよく、2種以上の離型剤を組み合わせて使用してもよい。
カルボキシル基を有する離型剤としては、エステルワックス(より具体的には、合成エステルワックス又は天然エステルワックス)が好ましく、合成エステルワックスがより好ましい。離型剤として合成エステルワックスを使用することで、離型剤の融点を所望の範囲に調整し易くなる。合成エステルワックスは、例えば、酸触媒の存在下でアルコールとカルボン酸(又は、カルボン酸ハライド)とを反応させることで、合成できる。合成エステルワックスの原料は、例えば、天然油脂から調製される長鎖脂肪酸のような、天然物に由来する物質であってもよいし、市販されている合成品であってもよい。天然エステルワックスとしては、例えばカルナバワックス又はライスワックスが好ましい。十分な量のカルボキシル基を確保するためには、離型剤の酸価が1.0mgKOH/g以上であることが好ましい。カルボキシル基を有する離型剤としては、酸価1.0mgKOH/g以上10mgKOH/g以下の離型剤が特に好ましい。
(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。
トナーコアに負帯電性の電荷制御剤(より具体的には、有機金属錯体又はキレート化合物等)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(より具体的には、ピリジン、ニグロシン、又は4級アンモニウム塩等)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、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)、又は強磁性化処理が施された材料(より具体的には、熱処理により強磁性が付与された炭素材料等)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]
前述の基本構成を有するトナーでは、シェル層が、トナーコアの表面全域を覆っている。シェル層は、未開環のオキサゾリン基を有する単位を含む。こうしたシェル層としては、前述の化合物(1)(例えば、2−ビニル−2−オキサゾリン)と、(メタ)アクリル酸アルキルエステル(例えば、メタクリル酸メチル)とを含む単量体(樹脂原料)の重合物を含有するシェル層が特に好ましい。(メタ)アクリル酸アルキルエステルを添加することで、シェル層の被覆性が向上する傾向がある。(メタ)アクリル酸アルキルエステルとしては、エステル部に炭素数1又は2のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステルが特に好ましい。
[外添剤]
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。外添剤は、内添剤とは異なり、トナー母粒子の内部には存在せず、トナー母粒子の表面(トナー粒子の表層部)のみに選択的に存在する。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、トナー母粒子の表面に外添剤粒子を付着させることができる。トナー母粒子と外添剤粒子とは、互いに化学反応せず、化学的ではなく物理的に結合する。トナー母粒子と外添剤粒子との結合の強さは、攪拌条件(より具体的には、攪拌時間、及び攪拌の回転速度等)、外添剤粒子の粒子径、外添剤粒子の形状、及び外添剤粒子の表面状態などによって調整できる。
トナー粒子からの外添剤粒子の脱離を抑制しながら外添剤の機能を十分に発揮させるためには、外添剤の量(複数種の外添剤粒子を使用する場合には、それら外添剤粒子の合計量)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。
外添剤粒子としては、無機粒子が好ましく、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)の粒子が特に好ましい。ただし、外添剤粒子として、脂肪酸金属塩(より具体的には、ステアリン酸亜鉛等)のような有機酸化合物の粒子、又は樹脂粒子を使用してもよい。また、外添剤粒子として、複数種の材料の複合体である複合粒子を使用してもよい。外添剤粒子は、表面処理されていてもよい。1種類の外添剤粒子を単独で使用してもよいし、複数種の外添剤粒子を併用してもよい。
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TA−1〜TA−7及びTB−1〜TB−5(それぞれ静電潜像現像用トナー)を示す。
Figure 2018185466
以下、トナーTA−1〜TA−7及びTB−1〜TB−5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。
[トナーの製造方法]
(ワックス分散液の調製)
脱塩水と、表1中の「離型剤」に示す量の高純度固体エステルワックス(日油株式会社製「ニッサンエレクトール(登録商標)WEP−9」、酸価:1.5mgKOH/g)と、アニオン界面活性剤(第一工業製薬株式会社製「ネオゲン(登録商標)SC」、成分:ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、有効成分:66質量%)20gとを混合した。続けて、得られた混合物を、ゴーリン式ホモジナイザー(SPX社製「APV(登録商標)」)を用いて高圧剪断により乳化した。その結果、ワックス分散液1000gが得られた。脱塩水の添加量は、脱塩水と離型剤(ニッサンエレクトールWEP−9)とアニオン界面活性剤(ネオゲンSC)との合計量が1000gになるような量とした。例えば、トナーTA−1の製造では、脱塩水630gと離型剤(ニッサンエレクトールWEP−9)350g(表1参照)とアニオン界面活性剤(ネオゲンSC)20gとの混合物を高圧剪断により乳化した。また、トナーTA−2の製造では、脱塩水430gと離型剤(ニッサンエレクトールWEP−9)550g(表1参照)とアニオン界面活性剤(ネオゲンSC)20gとの混合物を高圧剪断により乳化した。
(樹脂分散液の調製)
温度計、窒素導入管、温度調節装置、濃縮装置、及び攪拌装置(攪拌羽根:3枚の後退翼)を備えた容量3Lの反応容器内に、脱塩水500gと、固形分濃度10質量%のドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム水溶液(第一工業製薬株式会社製「ネオゲンSC」の水溶液)10gとを添加した。続けて、容器内容物を攪拌しながら、容器内容物の温度を80℃まで昇温させた。続けて、窒素導入管を通じて容器内に窒素ガスを導入し、窒素雰囲気かつ温度80℃の条件で、スチレン300gと、アクリル酸n−ブチル100gと、アクリル酸10gと、濃度10質量%過酸化水素水溶液50gと、濃度10質量%アスコルビン酸水溶液50gとを、それぞれ5時間かけて一定の速度で容器内に滴下した。
続けて、容器内容物の温度を90℃まで昇温させて、窒素雰囲気かつ温度90℃の条件で、容器内容物を2時間保って、容器内容物を反応(詳しくは、重合反応)させた。その後、容器内容物を冷却して、体積平均粒子径(MV)150nm、固形分濃度20質量%の樹脂分散液を得た。体積平均粒子径の測定には、粒度分布測定装置(マイクロトラック・ベル株式会社製「マイクロトラック(登録商標)UPA」)を用いた。樹脂分散液に含まれる樹脂粒子は、スチレンとアクリル酸n−ブチルとアクリル酸とを含む単量体の重合物を含有していた。
(トナーコア分散液の調製)
バッフル板付きアンカー型攪拌翼を備えた容量2Lの反応容器に、前述の手順で調製したワックス分散液1000gと、着色剤分散液100gと、表1中の「樹脂」に示す量の樹脂分散液(前述の手順で調製した樹脂分散液)とを入れた。着色剤分散液は、着色剤の水分散液(大日精化工業株式会社製「EP−700 Blue GA」、成分:銅フタロシアニン顔料(β)、カラーインデックス:ピグメントブルー15:3、固形分濃度:35質量%)であった。例えば、トナーTA−7の製造では、ワックス分散液1000gと、着色剤分散液100gと、樹脂分散液100g(表1参照)とを添加した。また、トナーTB−5の製造では、ワックス分散液1000gと、着色剤分散液100gと、樹脂分散液300g(表1参照)とを添加した。他のトナーでは、樹脂分散液を添加しなかった。なお、樹脂分散液の固形分濃度は20質量%であるため、トナーTA−7の製造で投入された樹脂は20g(=100×0.20)であった。また、着色剤分散液の固形分濃度は35質量%であるため、トナーTA−1〜TA−7及びTB−1〜TB−5の各々の製造で投入された着色剤は35g(=100×0.35)であった。
続けて、容器内容物を攪拌しながら、容器内に、凝集剤(硫酸アルミニウム水溶液)を硫酸アルミニウム固形分換算で4g、速度0.2g/分で滴下した。そして、凝集剤の滴下が完了した後、容器内容物を攪拌しながら、容器内容物の温度を1℃/分の速度で50℃まで昇温させた。なお、昇温開始時における容器内容物の温度は30℃であった。昇温完了後、容器内容物の温度を50℃に保つことで、容器内での粒子の凝集を促進して造粒した。詳しくは、凝集粒子の体積中位径(D50)が7μmになるまで高温(50℃)に保った。具体的には、50℃に保った時間は、約1時間であった。
容器内の凝集粒子の体積中位径が7μmになった時点で、容器内に固形分濃度10質量%のドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム水溶液(第一工業製薬株式会社製「ネオゲンSC」の水溶液)を固形分換算で2g添加し、容器内容物の温度を、50℃から90℃まで40分間かけて一定速度で昇温させて、90℃に2時間保った。その後、容器内容物を、10分間かけて一定速度で40℃まで冷却した。続けて、目開き5μmのろ紙をセットしたブフナー漏斗を用いて、容器内容物を吸引濾過した。続けて、容器内容物の濾過(すなわち、固液分離)により得られた固形物(粉体)を、5Lのイオン交換水で洗浄した。その後、1.6Lのイオン交換水を加えるリスラリーを行って、固形分濃度20質量%のトナーコア分散液を得た。得られたトナーコア分散液中には、多数のトナーコアが分散していた。トナーコアは、投入した材料の量に対応する組成を有していた。例えば、トナーTA−1のコア成分(離型剤/着色剤)の質量比は10/1(=350/35)であった。すなわち、トナーTA−1では、トナーコアが、離型剤を91質量%(=100×10/11)の割合で含有していた。
(シェル層形成工程)
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、前述の手順で調製したトナーコア分散液1000gをフラスコ内に入れた。その後、ウォーターバスを用いてフラスコ内の温度を40℃に保った。続けて、表1に示す量のシェル材料をフラスコ内に添加し、フラスコ内容物を回転速度200rpmで1時間攪拌した。シェル材料は、オキサゾリン基含有高分子水溶液(株式会社日本触媒製「エポクロスWS−300」、モノマー組成:メタクリル酸メチル/2−ビニル−2−オキサゾリン、固形分濃度:10質量%)であった。例えば、トナーTA−1の製造では、シェル材料(エポクロスWS−300)8gをフラスコ内に添加した。また、トナーTA−2の製造では、シェル材料(エポクロスWS−300)7gをフラスコ内に添加した。
続けて、濃度1質量%アンモニア水溶液を8mL、フラスコ内に添加した。続けて、回転速度150rpmでフラスコ内容物を攪拌しながら、フラスコ内の温度を0.5℃/分の速度で60℃まで昇温させた。
トナーTA−3、TA−6、及びTB−4の各々の製造では、フラスコ内の温度が60℃に到達した後、表1に示す量の濃度99質量%酢酸を、一定の速度でフラスコ内に添加した。例えば、トナーTA−3の製造では、濃度99質量%酢酸2gをフラスコ内に添加した。また、トナーTA−6の製造では、濃度99質量%酢酸1gをフラスコ内に添加した。なお、トナーTA−3、TA−6、及びTB−4以外のトナーの製造では、酢酸を添加しなかった。
続けて、回転速度100rpmでフラスコ内容物を攪拌しながら、フラスコ内の温度を60℃に10分間保った。続けて、フラスコ内容物のpHを7に調整した。pHの調整には、濃度1質量%アンモニア水溶液を使用した。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、多数のトナー母粒子を含む分散液を得た。
(洗浄工程)
上記のようにして得られたトナー母粒子の分散液を、目開き5μmのろ紙をセットした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5回繰り返して、トナー母粒子を洗浄した。洗浄後のろ液(洗浄水)の導電率が1μS/cmになるまで分散とろ過とを繰り返して、トナー母粒子を洗浄した。導電率の測定には、株式会社堀場製作所製の電気伝導率計「HORIBA ES−51」を用いた。
(乾燥工程)
続けて、得られたトナー母粒子を、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/分の条件で乾燥させた。その結果、乾燥したトナー母粒子の粉体が得られた。
(外添工程)
続けて、FMミキサー(日本コークス工業株式会社製)を用いて、トナー母粒子1000gと、正帯電性シリカ粒子(日本アエロジル株式会社製「AEROSIL(登録商標)REA90」、内容:表面処理により正帯電性が付与された乾式シリカ粒子、個数平均1次粒子径:約20nm)15gと、導電性酸化チタン粒子(チタン工業株式会社製「EC−100」、基体:TiO2粒子、被覆層:SbドープSnO2膜)15gとを、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(シリカ粒子及び酸化チタン粒子)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、体積中位径(D50)7μmのトナー(トナーTA−1〜TA−7及びTB−1〜TB−5)が得られた。
各試料(トナーTA−1〜TA−7及びTB−1〜TB−5)について、未開環オキサゾリン基含有量と、ΔHと、ガラス転移点と、レオメーターにより測定される貯蔵弾性率108Pa及び105Paの各々のトナー温度とを、それぞれ測定した結果を、表2に示す。
Figure 2018185466
例えば、トナーTA−1に関しては、未開環オキサゾリン基含有量(詳しくは、トナー1gに含まれる未開環のオキサゾリン基の量)が563μmolであり、ΔH(詳しくは、トナー1mgに含まれる離型剤の融解に伴う吸熱量)が81mJであり、貯蔵弾性率108Paの温度が72℃であり、貯蔵弾性率105Paの温度が82℃であり、ガラス転移点(Tg)が67℃であった。これらの測定方法は、次に示すとおりであった。
<未開環オキサゾリン基含有量の測定方法>
未開環オキサゾリン基含有量は、ガスクロマトグラフィー質量分析法(GC/MS法)により測定した。GC/MS法では、測定装置として、ガスクロマトグラフ質量分析計(株式会社島津製作所製「GCMS−QP2010 Ultra」)及びマルチショット・パイロライザー(フロンティア・ラボ株式会社製「FRONTIER LAB Multi−functional Pyrolyzer(登録商標)PY−3030D」)を用いた。カラムとしては、GCカラム(アジレント・テクノロジー社製「Agilent(登録商標)J&W ウルトライナートキャピラリGCカラム DB−5ms」、相:シロキサンポリマーにアリレンを入れてポリマーの主鎖を強化したアリレン相、内径:0.25mm、膜厚:0.25μm、長さ:30m)を用いた。
(ガスクロマトグラフ)
・キャリアガス:ヘリウム(He)ガス
・キャリア流量:1mL/分
・気化室温度:210℃
・熱分解温度:加熱炉「600℃」、インターフェイス部「320℃」
・昇温条件:40℃で3分間保持した後、40℃から速度10℃/分で300℃まで昇温し、300℃で15分間保持した。
(質量分析)
・イオン化法:EI(Electron Impact)法
・イオン源温度:200℃
・インターフェイス部の温度:320℃
・検出モード:スキャン(測定範囲:45m/z〜500m/z)
上記条件で測定されたマススペクトルを解析することにより未開環オキサゾリン基に由来するピークを特定し、測定されたクロマトグラムのピーク面積に基づいて、測定対象(トナー)に含まれる未開環オキサゾリン基の量(トナー1gに含まれる未開環のオキサゾリン基の量)を求めた。定量には、検量線を用いた。
<貯蔵弾性率108Pa及び105Paの各々のトナー温度の測定方法>
トナー(測定対象:トナーTA−1〜TA−7及びTB−1〜TB−5のいずれか)0.1gをペレット成形機にセットし、トナーに圧力5MPaを加えて、直径10mm、厚さ1.2mmの円柱状のペレットを得た。続けて、得られたペレットを測定装置にセットした。測定装置としては、レオメーター(アントンパール社製「PhysicaMCR−301」)を用いた。測定装置のシャフト(詳しくは、モーターで駆動されるシャフト)の先端には、測定治具(パラレルプレート)を取り付けた。ペレットは、測定装置のプレート(詳しくは、ヒーターで加熱されるヒート台)上に載せた。プレート上のペレットを110℃まで加熱して、ペレット(トナーの塊)を一度溶融させた。トナー全体が溶融したところで、溶融したトナーに上から測定治具(パラレルプレート)を密着させて、平行な2枚のプレート(上:測定治具、下:ヒート台)の間にトナーを挟んだ。そして、トナーを40℃まで冷却した。その後、測定装置を用いて、測定温度範囲40℃〜200℃、昇温速度4℃/分、振動周波数1Hz、ひずみ1%(ただし、測定温度範囲40℃〜100℃では、ひずみ0.01%〜1%)の条件で、トナーのG’温度依存性曲線(縦軸:貯蔵弾性率、横軸:温度)を測定した。そして、得られた貯蔵弾性率温度依存性曲線から、貯蔵弾性率108Paの温度と、貯蔵弾性率105Paの温度とを読み取った。
<ΔH及びTgの測定方法>
測定装置として、示差走査熱量計(セイコーインスツル株式会社製「DSC−6220」)を用いた。この測定装置を用いてトナー(測定対象:トナーTA−1〜TA−7及びTB−1〜TB−5のいずれか)の吸熱曲線を測定することにより、トナーのTg(ガラス転移点)を求めた。具体的には、トナー10mgをアルミ皿(アルミニウム製の容器)に入れて、そのアルミ皿を測定装置の測定部にセットした。また、リファレンスとして空のアルミ皿を使用した。吸熱曲線の測定では、測定部の温度を、測定開始温度−20℃から150℃まで10℃/分の速度で昇温させた(RUN1)。その後、測定部の温度を150℃から−20℃まで10℃/分の速度で降温させた。続けて、測定部の温度を再び−20℃から150℃まで10℃/分の速度で昇温させた(RUN2)。RUN2により、試料の吸熱曲線(縦軸:熱流(DSC信号)、横軸:温度)を得た。得られた吸熱曲線から、トナーのTg及びΔHを読み取った。吸熱曲線中、ガラス転移に起因する変曲点(ベースラインの外挿線と立ち下がりラインの外挿線との交点)の温度(オンセット温度)がトナーのガラス転移点(Tg)に相当する。また、トナー1mgに含まれる離型剤の融解に伴う吸熱量(ΔH)は、吸熱ピークの面積から求めた。
[評価方法]
各試料(トナーTA−1〜TA−7及びTB−1〜TB−5)の評価方法は、以下のとおりである。
(耐熱保存性)
トナー(評価対象:トナーTA−1〜TA−7及びTB−1〜TB−5のいずれか)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20℃で3時間冷却して、評価用トナーを得た。
続けて、得られた評価用トナーを質量既知の100メッシュ(目開き150μm)の篩に載せた。そして、評価用トナーを含む篩の質量を測定し、篩上のトナーの質量(篩別前のトナーの質量)を求めた。続けて、粉体特性評価装置(ホソカワミクロン株式会社製「パウダテスタ(登録商標)」)に上記篩をセットし、パウダーテスターのマニュアルに従い、レオスタッド目盛り5の条件で30秒間、篩を振動させ、評価用トナーを篩別した。そして、篩別後に、トナーを含む篩の質量を測定することで、篩上に残留したトナーの質量(篩別後のトナーの質量)を求めた。篩別前のトナーの質量と篩別後のトナーの質量とから、次の式に基づいて凝集率(単位:質量%)を求めた。
凝集率=100×篩別後のトナーの質量/篩別前のトナーの質量
凝集率が10質量%未満であれば○(良い)と評価し、凝集率が10質量%以上であれば×(良くない)と評価した。
(評価用現像剤の調製)
温度23℃かつ湿度50%RHの環境下、現像剤用キャリア(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、トナー(評価対象:トナーTA−1〜TA−7及びTB−1〜TB−5のいずれか)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)を得た。
(最低定着温度)
上述のようにして調製した評価用現像剤(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を備えるプリンター(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。評価用現像剤を評価機の現像装置に投入し、補給用トナー(評価対象:トナーTA−1〜TA−7及びTB−1〜TB−5のいずれか)を評価機のトナーコンテナに投入した。
上記評価機を用いて、温度23℃かつ湿度50%RHの環境下、90g/m2の紙(A4サイズの印刷用紙)に、線速200mm/秒、トナー載り量1.0mg/cm2の条件で、ソリッド画像(詳しくは、未定着のトナー像)を形成した。続けて、画像が形成された紙を評価機の定着装置に通した。
最低定着温度の評価では、定着温度の測定範囲が90℃以上120℃以下であった。詳しくは、定着装置の定着温度を90℃から2℃ずつ上昇させて、ソリッド画像(トナー像)を紙に定着できる最低温度(最低定着温度)を測定した。トナーを定着させることができたか否かは、以下に示すような折擦り試験で確認した。
定着装置に通した評価用紙を、画像を形成した面が内側となるように折り曲げ、布帛で被覆した1kgの分銅を用いて、折り目上の画像を5往復摩擦した。続けて、紙を広げ、紙の折り曲げ部(ソリッド画像が形成された部分)を観察した。そして、折り曲げ部のトナーの剥がれの長さ(剥がれ長)を測定した。剥がれ長が1mm以下となる定着温度のうちの最低温度を、最低定着温度とした。最低定着温度が100℃以下であれば○(良い)と評価し、最低定着温度が100℃を超えれば×(良くない)と評価した。
[評価結果]
トナーTA−1〜TA−7及びTB−1〜TB−5の各々について、耐熱保存性(凝集率)及び低温定着性(最低定着温度)を評価した結果を、表3に示す。
Figure 2018185466
トナーTA−1〜TA−7(実施例1〜7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、トナーTA−1〜TA−7ではそれぞれ、トナー粒子が、トナーコアとシェル層とを備えていた。トナーコアは、カルボキシル基を有する離型剤を含有していた。シェル層は、トナーコアの表面全域を覆っていた。シェル層は、未開環のオキサゾリン基を有する単位を含んでいた。トナーの未開環オキサゾリン基含有量(詳しくは、ガスクロマトグラフィー質量分析法により測定される、トナー1gに含まれる未開環のオキサゾリン基の量)は500μmol以上1400μmol以下であった(表2参照)。トナーのΔH(詳しくは、示差走査熱量分析法により測定される、トナー1mgに含まれる離型剤の融解に伴う吸熱量)は、80mJ以上160mJ以下であった(表2参照)。
トナーTA−1〜TA−7はそれぞれ、表3に示すように、優れた低温定着性を有していた。トナーTA−1〜TA−7はそれぞれ、シャープメルト性を示した。また、トナーTA−1〜TA−7はそれぞれ、表3に示すように、優れた耐熱保存性を有していた。トナーTA−1〜TA−7の各々では、トナー粒子からの離型剤の脱離が十分に抑制されていた。
本発明に係る静電潜像現像用トナーは、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 トナー粒子
11 トナーコア
12 シェル層
13 外添剤粒子

Claims (11)

  1. コアとシェル層とを備えるトナー粒子を、複数含む静電潜像現像用トナーであって、
    前記コアは、カルボキシル基を有する離型剤を含有し、
    前記シェル層は、前記コアの表面全域を覆っており、
    前記シェル層は、未開環のオキサゾリン基を有する単位を含み、
    ガスクロマトグラフィー質量分析法により測定される、前記トナー1gに含まれる未開環のオキサゾリン基の量は、500μmol以上1400μmol以下であり、
    示差走査熱量分析法により測定される、前記トナー1mgに含まれる離型剤の融解に伴う吸熱量は、80mJ以上160mJ以下である、静電潜像現像用トナー。
  2. 前記コアは、前記離型剤を60質量%以上95質量%以下の割合で含有する、請求項1に記載の静電潜像現像用トナー。
  3. 前記コアは、着色剤をさらに含有し、
    前記コアは、結着樹脂を含有しないか、又は15質量%以下の割合で結着樹脂を含有する、請求項2に記載の静電潜像現像用トナー。
  4. 前記コアは、オキサゾリン基を含まず、
    前記コアは、結晶性ポリエステル樹脂を含有せず、
    前記カルボキシル基を有する離型剤は、エステルワックスであり、
    前記コアは、重合コアである、請求項3に記載の静電潜像現像用トナー。
  5. 貯蔵弾性率1.0×108Paの前記トナーの温度が70℃以上であり、
    貯蔵弾性率1.0×105Paの前記トナーの温度が85℃以下である、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。
  6. 前記トナーのガラス転移点は65℃以上70℃以下である、請求項5に記載の静電潜像現像用トナー。
  7. 前記シェル層は、下記式(A)で表される単位を含む、請求項1〜6のいずれか一項に記載の静電潜像現像用トナー。
    Figure 2018185466
    [式(A)中、R1は、水素原子、又は置換基を有してもよいアルキル基を表す。]
  8. 前記シェル層は、下記式(B)で表される単位をさらに含む、請求項7に記載の静電潜像現像用トナー。
    Figure 2018185466
    [式(B)中、R1は、式(A)中のR1と同一の基を表し、RBは、前記コア中の前記離型剤を表す。]
  9. 前記シェル層は、下記式(C)で表される単位をさらに含む、請求項8に記載の静電潜像現像用トナー。
    Figure 2018185466
    [式(C)中、R1は、式(A)中のR1と同一の基を表し、RCは、置換基を有してもよいアルキル基を表す。]
  10. 前記コアは、スチレン系モノマーと、(メタ)アクリル酸アルキルエステルと、(メタ)アクリル酸とを含む単量体の重合物を含有し、
    前記シェル層は、下記式(D)で表される単位をさらに含む、請求項8又は9に記載の静電潜像現像用トナー。
    Figure 2018185466
    [式(D)中、R1は、式(A)中のR1と同一の基を表し、RDは、前記コア中の前記重合物を表す。]
  11. 前記シェル層は、下記式(1)で表される化合物と、(メタ)アクリル酸アルキルエステルとを含む単量体の重合物を含有する、請求項1〜10のいずれか一項に記載の静電潜像現像用トナー。
    Figure 2018185466
    [式(1)中、R1は、水素原子、又は置換基を有してもよいアルキル基を表す。]
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