JP2019184795A - 静電荷像現像用トナーおよび静電荷像現像用二成分現像剤 - Google Patents
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Abstract
Description
本実施形態に係るトナーは、少なくとも結着樹脂を含むトナー母体粒子と、チタン酸ストロンチウム微粒子および酸化チタン微粒子を含む外添剤とを含有する。当該トナー母体粒子は、結着樹脂によって主に構成され、必要に応じて着色剤、離型剤、電制御剤、界面活性剤などの種々の添加剤を含有する粒子である。まず、結着樹脂について説明する。
トナー母体粒子を構成する結着樹脂としては、熱可塑性樹脂を用いることが好ましい。
本発明のトナーに含まれる得る非晶性樹脂は、結晶性樹脂と共に結着樹脂を構成する。非晶性樹脂とは、当該樹脂について示差走査熱量測定(DSC:Differential Scanning Calorimetry)を行った時に、融点を有さず、比較的高いガラス転移温度(Tg)を有する樹脂である。
本発明においては、トナー母体粒子の柔軟性を高め、外添剤に含まれるチタン酸ストロンチウム微粒子および酸化チタン微粒子が固着しやすくなるため、トナー粒子が少なくとも結晶性ポリエステル樹脂を含有することが好ましい。また、結晶性ポリエステル樹脂を含有することによって、トナー粒子は溶けやすくなることから、低温定着性の観点からも好ましい。
本発明で用いられるトナー母体粒子は、結着樹脂の他に、着色剤、離型剤(ワックス)、荷電制御剤等の内添剤を含んでいてもよい。
本発明のトナーが含有する着色剤としては、公知の無機又は有機着色剤を使用することができる。着色剤としてはカーボンブラック、磁性粉のほか、各種有機または無機の顔料や染料等が使用できる。
本発明に係るトナーには、離型剤を添加することができる。離型剤としては、例えば、ポリエチレンワックス、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、フィッシャートロプシュワックス、ジステアリルケトンなどのジアルキルケトン系ワックス、カルナバワックス、モンタンワックス、ベヘニルベヘネート、ベヘン酸ベヘネート、トリメチロールプロパントリベヘネート、ペンタエリスリトールテトラミリステート、ペンタエリスルトールテトラステアレート、ペンタエリスリトールテトラベヘネート、ペンタエリスリトールジアセテートジベヘネート、グリセリントリベヘネート、1,18−オクタデカンジオールジステアレート、トリメリット酸トリステアリル、ジステアリルマレエートなどのエステル系ワックス、エチレンジアミンジベヘニルアミド、トリメリット酸トリステアリルアミドなどのアミド系ワックスなどが挙げられる。これらは1種単独で、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
また、本発明に係るトナーには、必要に応じて荷電制御剤を添加(内添)することができる。荷電制御剤としては、種々の公知のものを使用することができる。
本実施形態に係るトナー母体粒子の構造は、上述したトナー母体粒子のみの単層構造であってもよいし、上述したトナー母体粒子をコア粒子として、当該コア粒子とその表面を被覆するシェル層とを備えるコア・シェル構造のような多層構造であってもよい。シェル層は、コア粒子の全表面を被覆していなくてもよく、部分的にコア粒子が露出していてもよい。コア・シェル構造の断面は、例えば透過型電子顕微鏡(TEM:Transmission Electron Microscope)、走査型プローブ顕微鏡(SPM:Scanning Probe Microscope)などの公知の観察手段によって、確認することができる。
円形度=(粒子像と同じ投影面積を持つ円の周囲長)/(粒子投影像の周囲長)
また平均円形度は、各粒子の円形度を合計し、測定した全粒子数で割った算術平均値である。
本発明に係るトナーは、チタン酸ストロンチウム微粒子および酸化チタン微粒子を含む外添剤を含有する。
本発明において使用するチタン酸ストロンチウム微粒子は、小粒子径のチタン酸ストロンチウム微粒子(A)および大粒子径のチタン酸ストロンチウム微粒子(B)を含む。
走査型電子顕微鏡(SEM)(例えば、日本電子(株)製の「JSM−7401F」)を用いて、倍率40000倍でトナー粒子表面の外添剤を観察する。外添剤の一次粒子の画像解析によって、粒子ごとの最長径及び最短径を測定し、その中間値を球相当径とする。そして、測定した100個の一次粒子の粒子径と個数を元に個数粒度分布を求める。当該分布に存在するピークの内、最も大きいもの2つを選び、ピーク値が小さい方をチタン酸ストロンチウム微粒子(A)のピーク、大きい方をチタン酸ストロンチウム微粒子(B)のピークとし、当該ピークのピークトップの粒子径を、チタン酸ストロンチウム粒子の粒子径とする。
走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて、倍率5000倍でトナーの画像撮影を行う。次いで、その視野でのエネルギー分散型X線分析(EDS分析)を行う。その際、ストロンチウムとチタンの元素分析を行い、チタン酸ストロンチウム粒子を確定する。チタン酸ストロンチウムを確定したSEM画像を、画像処理解析装置(例えば、「LUZEX AP」(ニレコ社製))にて2値化処理する。複数の写真の中で、チタン酸ストロンチウム100個についての水平方向フェレ径を算出し、当該水平方向フェレ径と個数を元に粒度分布を求める。当該分布に存在するピークの内、最も大きいもの2つを選び、ピーク値が小さい方をチタン酸ストロンチウム微粒子(A)のピーク、大きい方をチタン酸ストロンチウム微粒子(B)のピークとし、当該ピークのピークトップの水平方向フェレ径をチタン酸ストロンチウム粒子の粒子径とする。ここで水平方向フェレ径とは、外添剤の画像を2値化処理したときの外接長方形の、x軸に平行な辺の長さとする。
なお、チタン酸ストロンチウムの数平均一次粒子径が小径であり、凝集体としてトナー表面に存在する場合は、当該凝集体を形成する一次粒子の粒子径を測定するものとする。
式(1): 0.5 ≦(A)/(B)≦ 2.5
上記含有質量比(A)/(B)はさらに下記式(2)の関係を満たすことがより好ましい。
式(2): 0.7 ≦(A)/(B)≦ 2.0
チタン酸ストロンチウム微粒子(A)およびチタン酸ストロンチウム微粒子(B)の含有質量比(A)/(B)が0.5以上であると、脱離しにくいチタン酸ストロンチウム微粒子(A)の存在により、連続印字時における優れた帯電立ち上がり性および帯電安定性、流動性を維持できる。また、含有質量比が2.5以下であると、脱離するチタン酸ストロンチウム微粒子(B)の存在により、フィルミングの発生の抑制および良好なクリーニング性を維持できる。
さらに外添剤は、酸化チタン微粒子を含む。
走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて、倍率40000倍でトナーの画像の撮影を行う。次いで、その視野で、エネルギー分散型X線分析(EDS分析)を行う。その際、ストロンチウムとチタンの元素分析を行い、チタンのみ検出される粒子、すなわち酸化チタン粒子を確定する。不定形のチタン酸ストロンチウム粒子の測定方法と同様、酸化チタンを確定したSEM画像を2値化処理し、粒子径を測定する。測定した100個の一次粒子の粒子径と個数を元に個数粒度分布を求める。
尚、「トナー」とは、トナー母体粒子と外添剤とを含む、「トナー全体」を意味する。
[トナー粒子の粒子径]
本実施形態に係るトナー粒子の体積基準のメジアン径は3.0μm以上5.0μm以下であることが好ましく、3.5μm以上4.5μm以下であることが好ましい。トナーの体積基準のメジアン径が3.0μm以上であることは、帯電立ち上がり性、クリーニング性、トナーボトル排出性の観点から好ましい。トナーの体積基準のメジアン径が5.0μm以下であると、低温定着性が向上しやすい。また、微細な潜像のトナードット再現性にも優れることから、初期および連続印字後に粒状性に優れた高画質な画像が得られやすくなる。
トナー粒子を製造する方法は、トナー母体粒子を製造する工程(以下、「トナー母体粒子製造工程」ともいう)と、当該トナー母体粒子の表面に外添剤を添加する工程(以下、「外添剤添加工程」ともいう)とを含む。トナー母体粒子を製造する方法に限定はなく、混練粉砕法、懸濁重合法、乳化凝集法、溶解懸濁法、ポリエステル伸長法、分散重合法など公知の方法が挙げられる。
本実施形態に係る静電荷像現像用二成分現像剤は、静電荷像現像用トナーと、キャリア粒子とを含有する。
本発明に係るトナーは、上述した本発明の静電荷像現像用トナーである。すなわち、少なくとも結着樹脂を含むトナー母体粒子と、特定粒子径の少なくとも2種のチタン酸ストロンチウム微粒子および酸化チタン微粒子を含む外添剤とを含有するトナーである。
本発明に係るキャリア粒子は、芯材粒子と、前記芯材粒子の表面を被覆する被覆用樹脂とを含むものである。芯材粒子表面を被覆用樹脂で被覆されてなるものが、連続印字における画像濃度安定性が高いため好ましい。被覆とはキャリア粒子を被覆用樹脂が一部被覆している状態も含む。
芯材粒子としては、鉄、銅、ニッケル、コバルトなどの磁性金属、フェライトなどの磁性金属酸化物などが挙げられる。中でも、耐久性の観点から、芯材粒子がフェライトであることが好ましい。
被覆用樹脂に含まれる構成単位としては、脂環式(メタ)アクリル酸エステル由来の構成単位を含むことが好ましい。脂環式(メタ)アクリル酸エステル化合物由来の構成単位を含むことにより、樹脂の疎水性が高まり、キャリア粒子の水分吸着量が低減され、帯電性の環境差が低減され、特に高温高湿環境下における帯電量の低下が抑制される。また、脂環式(メタ)アクリル酸エステル化合物由来の構成単位を含む樹脂は、適度な機械的強度を有し、被覆材として適度に摩耗されることにより、キャリア粒子表面がリフレッシュされるという利点も有する。
芯材粒子の表面を被覆用樹脂で被覆する方法としては、公知の湿式塗布法や乾式塗布法が挙げられ、いずれの方法でも樹脂被覆層を設けることができる。また、溶剤を用いず、環境負荷が小さいこと、また芯材粒子表面に均一に被覆用樹脂を被覆できるという観点から、上記した乾式塗布法で行うことが好ましい。
脂を延展し成膜していくが、時間を長くすることにより延展が進み樹脂が薄膜化するため、露出面積が増加する方向となる。キャリア粒子表面における芯材粒子の露出面積を10%以上18%以下とするためには、加熱時の撹拌時間を30〜70分とすることが好ましく、40〜60分とすることがより好ましい。
二成分現像剤は、通常、キャリア粒子とトナー粒子とから構成されるものである。キャリア粒子およびトナー粒子の合計質量に対するトナー粒子の比率に特に限定はないが、通常、8.0質量%以上10.0質量%以下である。トナー粒子の比率がこの範囲内であると、トナーの帯電量が適切となり、初期および連続印字後の画質がより良好となる。
[非晶性ポリエステル樹脂の作製]
ビスフェノールAエチレンオキサイド2.2モル付加物 :40モル部
ビスフェノールAプロピレンオキサイド2.2モル付加物:60モル部
テレフタル酸ジメチル :60モル部
フマル酸ジメチル :15モル部
ドデセニルコハク酸無水物 :20モル部
トリメリット酸無水物 : 5モル部
撹拌器、温度計、コンデンサー及び窒素ガス導入管を備えた反応容器に、上記モノマーのうちフマル酸ジメチルおよびトリメリット酸無水物以外のモノマーと、ジオクチル酸スズを上記モノマーの合計100質量部に対して0.25質量部投入した。窒素ガス気流下、235℃で6時間反応させた後、200℃に降温して、フマル酸ジメチルおよびトリメリット酸無水物を加え、1時間反応させた。温度を220℃まで5時間かけて昇温し、10kPaの圧力下で重合し、淡黄色透明な非晶性ポリエステル樹脂を得た。
上記で得られた非晶性ポリエステル樹脂200質量部と、メチルエチルケトン100質量部と、イソプロピルアルコール35質量部と、10質量%アンモニア水溶液7.0質量部とをセパラブルフラスコに入れ、十分に混合、溶解した。次に、40℃で加熱攪拌しながら、イオン交換水を送液ポンプを用いて送液速度8g/分で滴下し、送液量が580質量部になったところで滴下を止めた。その後、減圧下で溶剤除去を行い、非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液を得た。上記分散液にイオン交換水を加えて固形分量が25質量%となるように調整し、非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液を調製した。
撹拌装置、温度センサー、冷却管および窒素導入装置を取り付けた5Lの反応容器に、アニオン性界面活性剤(ダウファックス、ダウ・ケミカル社製)5.0質量部と、イオン交換水2500質量部とを仕込み、窒素気流下230rpmの撹拌速度で撹拌しながら、内温を75℃に昇温させた。次いで、過硫酸カリウム(KPS)18.0質量部をイオン交換水342質量部に溶解させた溶液を添加し、液温を75℃とした。さらに、スチレン(St)903.0質量部、n−ブチルアクリレート(BA)282.0質量部及びアクリル酸(AA)12.0質量部、1,10−デカンジオールジアクリレート3.0質量部およびドデカンチオール8.1質量部からなる単量体混合液を2時間かけて滴下した。滴下終了後、75℃において2時間にわたって加熱、撹拌することによって重合させ、非晶性ビニル樹脂分散液を得た。上記分散液にイオン交換水を加えて固形分量が25質量%となるように調整し、非晶性ビニル樹脂粒子の分散液を調製した。この分散液中の非晶性ビニル樹脂粒子の体積基準のメジアン径(D50)をマイクロトラックUPA−150(日機装株式会社製)にて測定したところ、160nmであった。
[結晶性ポリエステル樹脂の作製]
ドデカン二酸 :50モル部
1,6−ヘキサンジオール :50モル部
撹拌器、温度計、コンデンサーおよび窒素ガス導入管を備えた反応容器に上記モノマーを入れ、反応容器中を乾燥窒素ガスで置換した。次いで、チタンテトラブトキサイド(Ti(O−n−Bu)4)を上記モノマーの合計100質量部に対して0.25質量部投入した。窒素ガス気流下、170℃で3時間撹拌し反応させた後、温度をさらに210℃まで1時間かけて昇温し、反応容器内を3kPaまで減圧し、減圧下で13時間撹拌し反応させて、結晶性ポリエステル樹脂を得た。
上記で得られた結晶性ポリエステル樹脂200質量部と、メチルエチルケトン120質量部と、イソプロピルアルコール30質量部とをセパラブルフラスコに入れ、これを60℃で充分混合、溶解した後、10質量%アンモニア水溶液を8質量部滴下した。加熱温度を67℃に下げ、攪拌しながらイオン交換水送液ポンプを用いて送液速度8g/分で滴下し、送液量が580質量部になったところで、イオン交換水の滴下を止めた。その後、減圧下で溶媒除去を行い、結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液を得た。上記分散液にイオン交換水を加えて固形分量が25質量%となるように調整し、結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液を調製した。この分散液中の結晶性ポリエステル樹脂粒子の体積基準のメジアン径(D50)を、マイクロトラックUPA−150(日機装株式会社製)にて測定したところ、198nmであった。
各樹脂のGPCによる分子量(重量平均分子量および数平均分子量)は、以下のようにして測定した。装置「HLC−8120GPC」(東ソー株式会社製)およびカラム「TSKguardcolumn+TSKgelSuperHZ−M3連」(東ソー株式会社製)を用い、カラム温度を40℃に保持しながら、キャリア溶媒としてテトラヒドロフラン(THF)を流速0.2mL/分で流した。測定試料(樹脂)は、濃度1mg/mlになるようにテトラヒドロフランに溶解させた。当該溶液の調製は、超音波分散機を用いて、室温にて5分間処理を行うことにより行った。次いで、ポアサイズ0.2μmのメンブランフィルターで処理して試料溶液を得、この試料溶液10μLを上記のキャリア溶媒と共に装置内に注入し、屈折率検出器(RI検出器)を用いて検出した。単分散のポリスチレン標準粒子を用いて作成された検量線に基づいて、測定試料の分子量分布を算出した。上記検量線測定用のポリスチレンとしては10点用いた。
樹脂のガラス転移温度(Tg)は、「ダイヤモンドDSC」(パーキンエルマー社製)を用いて測定した。まず、測定試料(樹脂)3.0mgをアルミニウム製パンに封入し、「ダイヤモンドDSC」のサンプルホルダーにセットした。リファレンスは空のアルミニウム製パンを使用した。そして、昇温速度10℃/分で0℃から200℃まで昇温する第1昇温過程、冷却速度10℃/分で200℃から0℃まで冷却する冷却過程、および昇温速度10℃/分で0℃から200℃まで昇温する第2昇温過程をこの順に経る測定条件(昇温・冷却条件)によってDSC曲線を得た。この測定によって得られたDSC曲線に基づいて、その第2昇温過程における第1の吸熱ピークの立ち上がり前のベースラインの延長線と、第1のピークの立ち上がり部分からピーク頂点までの間で最大傾斜を示す接線を引き、その交点をガラス転移温度(Tg)とした。
また、結晶性樹脂の融点は、上記と同様にして得られたDSC曲線に基づいて、その第2昇温過程における結晶性樹脂に由来する吸熱ピーク(半値幅が15℃以内である吸熱ピーク)のピークトップの温度を融点(Tc)とした。
パラフィン系ワックス(日本精蝋製のHNP0190、融解温度85℃):270質量部
アニオン性界面活性剤(第一工業製薬製のネオゲンRK):13.5質量部(有効成分60%、離型剤に対して3%)
イオン交換水:21.6質量部
上記の材料を混合し、圧力吐出型ホモジナイザー(ゴーリンホモジナイザ、ゴーリン社製)で、内液温度120℃にてパラフィン系ワックスを溶解した後、分散圧力5MPaで120分間、続いて40MPaで360分間分散処理し、冷却して、分散液を得た。イオン交換水を加えて固形分量が20%になるように調整し、これを離型剤粒子分散液(W1)とした。離型剤粒子分散液中の粒子の体積基準のメジアン径(D50)をマイクロトラックUPA−150(日機装株式会社製)にて測定したところ、215nmであった。
ブラック着色剤粒子分散液の調製
カーボンブラック(リーガル(登録商標)330、キャボット社製):100質量部
アニオン性界面活性剤(ネオゲンSC、第一工業製薬製) :15質量部
イオン交換水 :400質量部
上記成分を混合し、ホモジナイザー(ウルトラタラックス、IKA社製)により10分間予備分散した後、高圧衝撃式分散機アルティマイザー(スギノマシン製)を用い、圧力245MPaで30分間分散処理を行い、ブラック着色剤粒子の水系分散液を得た。得られた分散液にさらにイオン交換水を添加して、固形分が15質量%となるように調整することによりブラック着色剤粒子分散液を得た。この分散液中の着色剤粒子の体積基準のメジアン径(D50)を、マイクロトラックUPA−150(日機装株式会社製)を用いて測定したところ、110nmであった。
[トナー母体粒子1の作製]
(凝集・融着工程および熟成工程)
非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(i) :1008質量部
非晶性ビニル樹脂分散液 :32質量部
結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液 :160質量部
離型剤粒子分散液 :160質量部
ブラック着色剤分散液 :187質量部
アニオン性界面活性剤(Dowfax2A1 20%水溶液):40質量部
イオン交換水 :1500質量部
温度計、pH計および撹拌器を備えた4リットルの反応容器に上記の初期原料を入れ、温度25℃とし、1.0%硝酸を添加してpHを3.0に調整した。その後、ホモジナイザー(ウルトラタラックスT50、IKA社製)を用いて3,000rpmで上記混合物を分散しながら、濃度2%の硫酸アルミニウム(凝集剤)水溶液100質量部を30分かけて滴下した。滴下終了後、10分間撹拌し、原料と凝集剤を十分に混合した。
非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(ii) :400質量部
アニオン性界面活性剤(Dowfax2A1 20%水溶液):15質量部
上記で得られた混合物について、FPIA−3000(シスメックス株式会社製)を用いて形状係数を測定し、形状係数が0.970になった時点で、降温速度10℃/分で冷却し、トナー母体粒子分散液を得た。
トナー母体粒子分散液を濾過してトナー母体粒子を回収し、イオン交換水で充分洗浄した。次いで、40℃にて乾燥して、トナー母体粒子1を得た。得られたトナー母体粒子1は、体積基準のメジアン径は4.0μm、平均円形度は0.971であった。
円形度=(粒子像と同じ投影面積を持つ円の周囲長)/(粒子投影像の周囲長)
また平均円形度は、各粒子の円形度を足し合わせ、測定した全粒子数で割った算術平均値である。
トナー母体粒子1の作製において、反応容器内の粒子の体積基準のメジアン径が2.4μmになったところで温度を保持し、予め準備しておいた追加原料の混合液を投入したこと以外は、トナー母体粒子1と同様にトナー母体粒子2を作製した。
得られたトナー母体粒子2は、体積基準のメジアン径は2.5μm、平均円形度は0.970であった。
トナー母体粒子1の作製において、反応容器内の粒子の体積基準のメジアン径が2.9μmになったところで温度を保持し、予め準備しておいた追加原料の混合液を投入したこと以外は、トナー母体粒子1と同様にトナー母体粒子3を作製した。
得られたトナー母体粒子3は、体積基準のメジアン径は3.0μm、平均円形度は0.969であった。
トナー母体粒子1の作製において、反応容器内の粒子の体積基準のメジアン径が4.9μmになったところで温度を保持し、予め準備しておいた追加原料の混合液を投入したこと以外は、トナー母体粒子1と同様にトナー母体粒子4を作製した。
得られたトナー母体粒子4は、体積基準のメジアン径は5.0μm、平均円形度は0.970であった。
トナー母体粒子1の作製において、反応容器内の粒子の体積基準のメジアン径が5.4μmになったところで温度を保持し、予め準備しておいた追加原料の混合液を投入したこと以外は、トナー母体粒子1と同様にトナー母体粒子5を作製した。
得られたトナー母体粒子5は、体積基準のメジアン径は5.5μm、平均円形度は0.971であった。
トナー母体粒子1の作製において、初期原料を下記の様に変更したこと以外は、トナー母体粒子1と同様にトナー母体粒子6を作製した。
非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液 :1040質量部
結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液 :160質量部
離型剤粒子分散液 :160質量部
ブラック着色剤分散液 :187質量部
アニオン性界面活性剤(Dowfax2A1 20%水溶液):40質量部
イオン交換水 :1500質量部
得られたトナー母体粒子6は、体積基準のメジアン径は4.0μm、平均円形度は0.972であった。
[チタン酸ストロンチウム微粒子A1の調製]
硫酸チタニル水溶液を加水分解して得られた含水酸化チタンスラリーをアルカリ水溶液で洗浄した。次に、塩酸を用いて、洗浄後の含水酸化チタンのスラリーのpHを1.0に調整して、チタニアゾル分散液を得た。得られたチタニアゾル分散液にNaOHを添加し、分散液のpHを5.0に調整した。上澄み液の電気伝導度が74μS/cmになるまで洗浄をくり返した後、含水酸化チタンに対して、0.98倍モル量のSr(OH)2・8H2Oを加えてSUS製反応容器に入れ、窒素ガス置換した。さらにSrTiO3換算で0.47mol/リットルになるように蒸留水を加えた。窒素雰囲気中で反応容器内のスラリーを84℃まで10℃/時間で昇温し、84℃に到達してから4.1時間反応を行った。反応後室温まで冷却し、上澄み液を除去した後純水で洗浄をくり返し、その後、ヌッチェで濾過を行った。得られたケーキを乾燥し、ピークトップ粒子径RAが35nmのチタン酸ストロンチウム微粒子を得た。
走査型電子顕微鏡(SEM)(日本電子(株)製の「JSM−7401F」)を用いて、倍率40000倍でチタン酸ストロンチウム微粒子を観察し、一次粒子の画像解析によって、粒子ごとの最長径及び最短径を測定し、その中間値を球相当径とした。そして、測定した100個の一次粒子の粒子径と個数を元に個数粒度分布を求めた。当該分布に存在するピークのピークトップの粒子径を、チタン酸ストロンチウム粒子の粒子径とした。
チタン酸ストロンチウム微粒子A1の調製において、表2に示すように分散液のpH、Sr(OH)2・8H2Oの添加量、反応温度、反応時間を制御することにより、表3に示すピークトップ粒子径RAまたはRBを有する、立方体または直方体のペロブスカイト型チタン酸ストロンチウム微粒子A2〜A5、A8、A9およびB8を調製した。
炭酸ストロンチウム600gと酸化チタン350gをボールミルにて、8時間湿式混合した後、ろ過乾燥し、この混合物を10kg/cm2の圧力で成形して1200℃で7時間焼結した。これを、機械粉砕して、焼結工程を経由したピークトップ粒子径RAが42nmのチタン酸ストロンチウムを得た。このチタン酸ストロンチウムをSEMにより形状を観察した結果、不定形な形状を有していた。
走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて、倍率5000倍でチタン酸ストロンチウム微粒子の画像撮影を行った。得られたSEM画像を、画像処理解析装置(「LUZEX AP」(ニレコ社製))にて2値化処理した。複数の写真の中で、チタン酸ストロンチウム100個についての水平方向フェレ径を算出し、当該水平方向フェレ径と個数を元に粒度分布を求めた。当該分布に存在するピークのピークトップの水平方向フェレ径をチタン酸ストロンチウム粒子の粒子径とした。ここで水平方向フェレ径とは、外添剤の画像を2値化処理したときの外接長方形の、x軸に平行な辺の長さとした。
硫酸法で得られたメタチタン酸を脱鉄漂白処理した後、水酸化ナトリウム水溶液を加えてpH9.0とし、脱硫処理を行った。その後、塩酸によりpH5.8まで中和し、ろ過水洗を行った。得られた洗浄済みケーキに水を加え、TiO2として1.85モル/Lのスラリーとした後、塩酸を加えpH1.0とし解膠処理を行い、メタチタン酸を得た。このメタチタン酸からTiO2として0.625molを採取し、3Lの反応容器に投入した。塩化ストロンチウム水溶液および塩化ランタン水溶液をSrO/LaО/TiO2モル比で1.00/0.18/1.00となるよう0.719モル添加した後、TiO2濃度0.313モル/Lに調整した。次に、撹拌しながら90℃に加温した後、10N水酸化ナトリウム水溶液296mLを12.5時間かけて添加し、その後、95℃で1時間撹拌を続け反応を終了した。
チタン酸ストロンチウム微粒子A6の調製において、分級条件を変更し、表3に示すピークトップ粒子径RBを有する、形状が不定形のチタン酸ストロンチウム微粒子B1〜B7、B10、B11を作製した。
チタン酸ストロンチウム微粒子A9の調製において、SrO/LaО/TiO2モル比、5N水酸化ナトリウム水溶液の添加速度を調整して、表3に示すピークトップ粒子径RBを有する、ランタン含有チタン酸ストロンチウム微粒子B9を作製した。
個数平均一次粒径30nmのアナターゼ型酸化チタンに対して、水系湿式中で、疎水化剤であるイソブチルトリメトキシシランにより表面処理を施し、疎水性酸化チタンを得た。得られた疎水性酸化チタンを酸化チタン微粒子として使用した。
個数平均一次粒径20nmのシリカに対して、疎水化剤であるヘキサメチルジシラザン(HMDS)により表面処理を施し、疎水性シリカを得た。得られた疎水性シリカをシリカ粒子として使用した。
下記表3に示すように、トナー母体粒子1(体積基準のメジアン径:4.0μm)100重量部に対し、チタン酸ストロンチウム微粒子A1(ピークトップ粒径RA:40nm)1.0質量部、チタン酸ストロンチウム微粒子B1(ピークトップ粒径RB:1000nm)0.7質量部、酸化チタン微粒子(個数平均粒径:30nm)0.5質量部、シリカ粒子0.7質量部を添加し、ヘンシェルミキサーにて20分混合することにより、トナー粒子1を作製した。
トナー粒子1の作製において、トナー母体粒子の種類、チタン酸ストロンチウム微粒子(A)および(B)の種類および含有比率(A)/(B)、酸化チタン微粒子およびシリカ粒子の含有量を表3に示す通りに変更した以外は、トナー粒子1と同様にして、トナー粒子2〜37を作成した。
(芯材粒子1の作製)
MnO:35mol%、MgO:14.5mol%、Fe2O3:50mol%およびSrO:0.5mol%となるように原料を秤量し、水と混合した後、湿式メディアミルで5時間粉砕してスラリーを得た。
シクロヘキシルメタクリレートモノマー100質量部、ドデカンチオール1質量部を混合して溶解したものを、フラスコ中のアニオン性界面活性剤(ネオゲンSC、第一工業製薬製)0.5質量部をイオン交換水400質量部に溶解した水溶液に加えて乳化重合させた。具体的には、10分間ゆっくり混合しながら、反応開始剤として過硫酸アンモニウム0.5質量部を溶解したイオン交換水50質量部を投入した。窒素置換を行った後、前記フラスコ内を撹拌しながら内容物が70℃になるまでオイルバスで加熱し、5時間そのまま乳化重合を継続して樹脂分散液を得た。その後、樹脂分散液をスプレードライで乾燥することで、被覆用樹脂1を得た。被覆用樹脂の重量平均分子量を上記と同様に測定したところ、35万であった。
水平撹拌羽根付き高速撹拌混合機に、芯材粒子1を100質量部、および被覆用樹脂1を4.5質量部投入し、水平回転翼の周速が8m/secとなる条件で、22℃で15分間混合撹拌した。その後、120℃で50分混合して機械的衝撃力(メカノケミカル法)の作用で芯材粒子の表面に被覆材を被覆させ、室温まで冷却して、「キャリア粒子1」を得た。キャリア粒子1の体積平均粒子径は28.0μmであった。
キャリア粒子1の作製において、被覆用樹脂1を5.5質量部、120℃での混合時間を20分に変更する以外は同様にして、キャリア粒子2を製造した。キャリア粒子2の体積平均粒子径は28.0μmであった。
キャリア粒子1の作製において、被覆用樹脂1を5.5質量部、120℃での混合時間を40分に変更する以外は同様にして、キャリア粒子3を製造した。キャリア粒子3の体積平均粒子径は28.0μmであった。
キャリア粒子1の作製において、被覆用樹脂1を3.5質量部、120℃での混合時間を70分に変更する以外は同様にして、キャリア粒子4を製造した。キャリア粒子4の体積平均粒子径は28.0μmであった。
キャリア粒子1の作製において、被覆用樹脂1を3.5質量部、120℃での混合時間を90分に変更する以外は同様にして、キャリア粒子5を製造した。キャリア粒子5の体積平均粒子径は28.0μmであった。
上記で作製したトナー粒子1およびキャリア粒子1を、トナー濃度が9質量%となるように混合し、現像剤1を作製した。混合は、V型混合機(株式会社徳寿工作所製)を用い、25℃で30分間実施した。
トナー粒子とキャリア粒子との組み合わせを表5に示すように変更したこと以外は、上記現像剤1の作製と同様にして、現像剤2〜37を作製した。
尚、全ての評価において、画像形成装置としては複合機「bizhub PRESS(登録商標) C1070」(コニカミノルタ株式会社製)を使用した。
帯電立ち上がり性及び帯電安定性の評価のために、画像上のかぶりの濃度を評価した。
低温低湿環境(温度10℃、湿度15%RH)下において、画素率が45%の画像をA4判上質紙(64g/m2)に5000枚プリントした後、白紙をプリントし、転写材の白紙濃度を評価した。具体的には、転写材であるA4判上質紙の20カ所において白紙濃度を測定し、その平均値をかぶり濃度とした。濃度測定は反射濃度計「RD−918」(マクベス社製)を用いて行った。
かぶりは、下記評価基準に基づいて評価した。
◎:かぶり濃度が、0.003未満で良好なレベル
○:かぶり濃度が、0.003以上、0.005未満で実用上問題ないレベル
△:かぶり濃度が、0.005以上、0.010未満で実用上問題ないレベル
×:かぶり濃度が、0.010以上で実用上問題となるレベル
トナーボトルに現像剤を1,100gを充填し、画像支持体としてA4サイズの普通紙を用い、常温常湿環境(温度20℃、湿度55%RH)下において、印字率100%、90%、80%、70%の各印字率条件で1,000枚プリントした。プリントした時のトナーエンプティー表示点灯の有無を確認し、以下の評価基準に基づき、ボトル排出性を評価した。
◎:印字率100%で1,000枚プリントしてもエンプティー表示が点灯しない
〇:印字率90%で1,000枚プリントするとエンプティー表示が点灯するが、
印字率80%では点灯しない
△:印字率80%で1,000枚プリントするとエンプティー表示が点灯するが、
印字率70%では点灯しない
×:印字率70%で1,000枚プリントするとエンプティー表示が点灯する
50万枚の画像形成を行った後、外添剤すり抜けに起因する感光体の傷、およびハーフトーン画像の画像不良を観察し、以下の評価基準に基づき、目視で評価した。
◎:感光体表面に目視で認められる傷は全くなく、ハーフトーン画像にも不良の発生は認められない
○:感光体表面に目視で認められる目立った傷の発生はなく、ハーフトーン画像にも感光体の傷に対応する画像不良の発生は認められない
△:感光体表面に目視で、軽微な傷の発生が認められるが、ハーフトーン画像には感光体傷に対応する画像不良の発生は認められない
×:感光体表面に目視で、明確に傷の発生が認められ、ハーフトーン画像にも当該傷に対応する画像不良の発生が認められる
感光体のフィルミングによる画像上の白抜けによって、トナーの研磨性を評価した。
温度33℃、80%RH(相対湿度)の環境下で、カバレッジ5%の印字画像を10万枚連続印字した後、さらにカバレッジ20%のブラック画像を2万枚連続印字した。その後、A3の黒ベタ画像をトナーで作成し、感光体フィルミングに起因する白抜けの状態を、以下の評価基準に基づいて評価した。
◎:感光体上のフィルミングが0個〜5個であり、画像上の白抜けが0〜2個
○:感光体上のフィルミングが6個〜10個であり、画像の白抜けが3個〜6個
△:感光体上のフィルミングが11個〜30個であり、画像の白抜けが7個〜10個
×:感光体上のフィルミングが31個以上であり、画像上の白抜けが11個以上
Claims (10)
- 少なくとも結着樹脂を含むトナー母体粒子と、
チタン酸ストロンチウム微粒子および酸化チタン微粒子を含む外添剤とを含有し、
前記チタン酸ストロンチウム微粒子は、チタン酸ストロンチウム微粒子(A)およびチタン酸ストロンチウム微粒子(B)を含み、前記チタン酸ストロンチウム微粒子(A)の個数粒度分布におけるピークトップの粒子径RAは10nm以上100nm以下であり、前記チタン酸ストロンチウム微粒子(B)の個数粒度分布におけるピークトップの粒子径RBは、前記チタン酸ストロンチウム微粒子(A)のピークトップの粒子径RAよりも大きく、粒子径RBと粒子径RAとの差は、200nm以上3000nm以下である、静電荷像現像用トナー。 - 前記チタン酸ストロンチウム微粒子(A)の粒子径RAは、20nm以上60nm以下である、請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記チタン酸ストロンチウム微粒子(B)の粒子径RBは、300nmを超え2000nm以下である、請求項1または2に記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記チタン酸ストロンチウム微粒子(B)の粒子径RBは、310nm以上1500nm以下である、請求項3に記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記酸化チタン微粒子の含有量が、トナー100質量部に対して、0.1質量部以上1.0質量部未満である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記トナー母体粒子の体積基準におけるメジアン径が3.0μm以上5.0μm以下である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記チタン酸ストロンチウム微粒子(A)および前記チタン酸ストロンチウム微粒子(B)の一方は、立方体状及び/又は直方体状の微粒子を含む、請求項1〜6のいずれか一項に記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記チタン酸ストロンチウム微粒子(A)および前記チタン酸ストロンチウム微粒子(B)の少なくとも一方は、ランタン含有チタン酸ストロンチウム微粒子である、請求項1〜7のいずれか一項に記載の静電荷像現像用トナー。
- 請求項1〜8のいずれか一項に記載の静電荷像現像用トナーと、
芯材粒子、および前記芯材粒子の表面を被覆する被覆用樹脂を含むキャリア粒子と
を含有する、静電荷像現像用二成分現像剤。 - 前記キャリア粒子における芯材粒子の露出面積が、前記芯材粒子の表面積に対して、10.0%以上18.0%以下である、請求項9に記載の静電荷像現像用二成分現像剤。
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