JP2022054946A - カプセルトナーおよびその製造方法、それを含む二成分現像剤 - Google Patents
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Abstract
【課題】粒子間の帯電バラつきが小さく、かつより少ない量によりその機能を発揮するカプセルトナーを提供することを課題する。【解決手段】結着樹脂、着色剤および離型剤を含むトナー母粒子と、その表面を被覆する、樹脂および帯電制御剤を含む被覆層とから少なくとも構成されるカプセルトナーであり、前記帯電制御剤が、水溶性の金属塩であり、かつ前記被覆層の表面上に露出してなり、前記カプセルトナーのエネルギー分散型蛍光X線分析(EDX)における、前記帯電制御剤の金属塩の金属の平均ピーク強度Intとその標準偏差σIntとの比σInt/Intが5~30%であることを特徴とするカプセルトナーにより、上記の課題を解決する。【選択図】図1
Description
本発明は、カプセルトナーおよびその製造方法、それを含む二成分現像剤に関する。さらに詳しくは、本発明は、粒子間の帯電バラつきが小さく、かつより少ない量によりその機能を発揮するカプセルトナーおよびその製造方法、それを含む二成分現像剤に関する。
電子写真方式を用いて画像を形成する画像形成装置は、通常、感光体と、感光体表面を帯電させる帯電手段と、帯電状態にある感光体表面に画像情報に対応する信号光を照射して静電潜像を形成する露光手段と、感光体表面に形成された静電潜像に現像剤中のトナーを供給してトナー像を形成する現像手段と、感光体表面に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、転写されたトナー像を記録媒体上に定着させて画像を形成する定着手段と、トナー像転写後の感光体表面に残留するトナーをクリーニングブレードで掻取って感光体表面を清浄化するクリーニング手段を備えている。
このような画像形成装置では、静電潜像を現像し、画像を形成する現像剤として、トナーを含む一成分現像剤またはトナーとキャリアとを含む二成分現像剤が用いられる。
このような画像形成装置では、静電潜像を現像し、画像を形成する現像剤として、トナーを含む一成分現像剤またはトナーとキャリアとを含む二成分現像剤が用いられる。
トナーには、帯電量を改善および調整するために、帯電制御剤(「CCA」、「電荷制御剤」ともいう)が含まれている。帯電制御剤は、トナー内部に存在してもその効果を発現しないことから、トナー粒子表面上に均一に分散していることが重要であるが、微分散され過ぎてもその効果を発現しない。また、帯電制御剤は、その粒子径が大きい程、帯電の立ち上がりが良好になることが報告されている(大谷伸二、竹内学、「電荷制御剤の粒子径が及ぼすトナー帯電への影響」、日本画像学会誌、2001年、第40巻、第1号、p.24-29:非特許文献1参照)。
そこで、現在のカプセルトナーの製造工程の中で、エマルション中に帯電制御剤を混合し、コアシェル混合工程で時間および温度をコントロールして、帯電制御剤をトナー表面上に析出・粒成長させ、その後カプセル化することによって固定化している。その結果、帯電の立ち上がりが良好になり、高湿環境での放置後のカブリが改善され、また定着の加圧時に帯電制御剤によってトナーのシェル層が破壊されることで定着領域が広がる。
そこで、現在のカプセルトナーの製造工程の中で、エマルション中に帯電制御剤を混合し、コアシェル混合工程で時間および温度をコントロールして、帯電制御剤をトナー表面上に析出・粒成長させ、その後カプセル化することによって固定化している。その結果、帯電の立ち上がりが良好になり、高湿環境での放置後のカブリが改善され、また定着の加圧時に帯電制御剤によってトナーのシェル層が破壊されることで定着領域が広がる。
特開2001-83741号公報(特許文献1)には、少なくとも結着樹脂および着色剤を含むトナー粒子表面に帯電制御剤が平均粒径0.15μm以下で存在している電子写真用カラートナーおよびその製造方法が開示され、このトナーは、帯電立ち上がり性および帯電安定性に優れ、画像濃度の低下、キメの悪化およびカブリの発生を長期にわたって防止できるとされている。
また、特開2010-256737号公報(特許文献2)には、溶解させた帯電制御剤をコア粒子に噴霧させて、コア粒子表面に帯電制御剤を含む樹脂層を形成したトナーおよびその製造方法が開示されている。図4は、このカプセルトナーの模式断面図であり、図番1~3は、それぞれトナー母粒子、帯電制御剤および樹脂層を示している。
さらに、特開平7-84402号公報(特許文献3)には、機械的エネルギーを利用して、コア粒子表面に帯電制御剤を含む樹脂層を形成したトナーおよびその製造方法が開示されている。図5は、このカプセルトナーの模式断面図であり、図番2および4~6は、それぞれ帯電制御剤、結着樹脂、絶縁性樹脂層および着色剤を示している。
また、特開2010-256737号公報(特許文献2)には、溶解させた帯電制御剤をコア粒子に噴霧させて、コア粒子表面に帯電制御剤を含む樹脂層を形成したトナーおよびその製造方法が開示されている。図4は、このカプセルトナーの模式断面図であり、図番1~3は、それぞれトナー母粒子、帯電制御剤および樹脂層を示している。
さらに、特開平7-84402号公報(特許文献3)には、機械的エネルギーを利用して、コア粒子表面に帯電制御剤を含む樹脂層を形成したトナーおよびその製造方法が開示されている。図5は、このカプセルトナーの模式断面図であり、図番2および4~6は、それぞれ帯電制御剤、結着樹脂、絶縁性樹脂層および着色剤を示している。
大谷伸二、竹内学、「電荷制御剤の粒子径が及ぼすトナー帯電への影響」、日本画像学会誌、2001年、第40巻、第1号、p.24-29
しかしながら、上記の特許文献1の製造方法では、帯電制御剤がトナー表面上で微分散された状態になり、帯電制御剤の結晶サイズが小さ過ぎて帯電効果が発揮されず、帯電の立ち上がりが悪化し、カブリや飛散といった問題が発生することがあった。また、製造工程においては、有機溶剤を除去後、帯電制御剤をトナー表面に固着させた後、濾過・水洗を繰り返し行うため、トナー表面上の帯電制御剤が溶出されるという問題があった。
また、上記の特許文献2の製造方法では、噴霧により塗布しているため、粒子間での粗密ができ、粒子内においても局所的に高濃度の部分が発生するという問題があった。これにより、トナー帯電量分布がブロードになり易くなり、放置後のカブリが悪化し、画像濃度を高くしようと付着量を増やした際には導通路ができ、高濃度の印字が難しくなる。
さらに、特許文献3の製造方法では、機械的に帯電制御剤を付着させているため、大粒径の帯電制御剤が固定化されずに現像剤中に残り、トナー中から分離できず、帯電制御剤起因で現像剤による汚染(キャリア他)を起こし、ライフでの画質安定性が悪化するという問題があった。
上記の先行技術文献には、トナー粒子間の表面上の帯電制御剤のバラつきについては開示されていない。
また、上記の特許文献2の製造方法では、噴霧により塗布しているため、粒子間での粗密ができ、粒子内においても局所的に高濃度の部分が発生するという問題があった。これにより、トナー帯電量分布がブロードになり易くなり、放置後のカブリが悪化し、画像濃度を高くしようと付着量を増やした際には導通路ができ、高濃度の印字が難しくなる。
さらに、特許文献3の製造方法では、機械的に帯電制御剤を付着させているため、大粒径の帯電制御剤が固定化されずに現像剤中に残り、トナー中から分離できず、帯電制御剤起因で現像剤による汚染(キャリア他)を起こし、ライフでの画質安定性が悪化するという問題があった。
上記の先行技術文献には、トナー粒子間の表面上の帯電制御剤のバラつきについては開示されていない。
そこで、本発明は、粒子間の帯電バラつきが小さく、かつより少ない量によりその機能を発揮するカプセルトナーを提供することを課題する。
本発明者は、上記の課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、帯電制御剤の粒径を大きくすることにより、帯電の立ち上がりが良好になり、高温環境での放置後のカブリが良化し、またカプセル化することにより、帯電制御剤がトナー表面から脱離し難くなり、キャリア等への汚染を防ぎ、長期印刷時でも濃度が安定し、定着の加圧時に表面樹脂層が破壊され、定着性が良好になることを見出し、本発明を完成するに至った。
先行技術では、乾燥後に濾過・水洗が必要で、トナー表面に存在する帯電制御剤の一部が溶出されていたが、本発明では、乾燥後に液体に触れることがないため、溶出されることがない。
先行技術では、乾燥後に濾過・水洗が必要で、トナー表面に存在する帯電制御剤の一部が溶出されていたが、本発明では、乾燥後に液体に触れることがないため、溶出されることがない。
かくして、本発明によれば、結着樹脂、着色剤および離型剤を含むトナー母粒子と、その表面を被覆する、樹脂および帯電制御剤を含む被覆層とから少なくとも構成されるカプセルトナーであり、
前記帯電制御剤が、水溶性の金属塩であり、かつ前記被覆層の表面上に露出してなり、
前記カプセルトナーのエネルギー分散型蛍光X線分析(EDX)における、前記帯電制御剤の金属塩の金属の平均ピーク強度Intとその標準偏差σIntとの比σInt/Intが5~30%であることを特徴とするカプセルトナーが提供される。
前記帯電制御剤が、水溶性の金属塩であり、かつ前記被覆層の表面上に露出してなり、
前記カプセルトナーのエネルギー分散型蛍光X線分析(EDX)における、前記帯電制御剤の金属塩の金属の平均ピーク強度Intとその標準偏差σIntとの比σInt/Intが5~30%であることを特徴とするカプセルトナーが提供される。
また、本発明によれば、少なくとも結着樹脂、着色剤および離型剤を含むトナー材料を混合・溶融混錬して混錬物を得、次いで得られた混練物を冷却固化・粉砕してトナー母粒子を得るトナー母粒子作製工程、
樹脂微粒子のエマルションを得る樹脂微粒子調製工程、
少なくとも前記トナー母粒子、ならびに前記樹脂微粒子のエマルションおよび水溶性の金属塩である帯電制御剤を含む微粒子分散液を撹拌混合し、次いで減圧下で撹拌し液体を除去して、該トナー母粒子の表面に該樹脂微粒子および帯電制御剤が均一に付着した複合粒子を得る複合粒子作製工程、
前記複合粒子を撹拌混合して、該トナー母粒子の表面に該複合粒子を膜化させて被覆層が形成されたカプセル粒子を得るカプセル粒子形成工程、および
前記カプセル粒子および外添剤を撹拌混合して、カプセルトナーを得る外添工程
を含むことを特徴とする上記のカプセルトナーの製造方法が提供される。
樹脂微粒子のエマルションを得る樹脂微粒子調製工程、
少なくとも前記トナー母粒子、ならびに前記樹脂微粒子のエマルションおよび水溶性の金属塩である帯電制御剤を含む微粒子分散液を撹拌混合し、次いで減圧下で撹拌し液体を除去して、該トナー母粒子の表面に該樹脂微粒子および帯電制御剤が均一に付着した複合粒子を得る複合粒子作製工程、
前記複合粒子を撹拌混合して、該トナー母粒子の表面に該複合粒子を膜化させて被覆層が形成されたカプセル粒子を得るカプセル粒子形成工程、および
前記カプセル粒子および外添剤を撹拌混合して、カプセルトナーを得る外添工程
を含むことを特徴とする上記のカプセルトナーの製造方法が提供される。
さらに、本発明によれば、上記のカプセルトナーおよびキャリアを含むことを特徴とする二成分現像剤が提供される。
本発明によれば、粒子間の帯電バラつきが小さく、かつより少ない量によりその機能を発揮するカプセルトナーを提供することができる。
本発明のカプセルトナーは、次の条件(1)~(4)のいずれか1つを満たす場合に、上記の効果をより発揮する。
(1)帯電制御剤が、0.1~1.0μmの平均粒子径を有する。
(2)帯電制御剤が、トナー母粒子100質量部に対して0.1~1.5質量部の配合量である。
(3)帯電制御剤が、1g/L以上の水への溶解度を有する金属塩である。
(4)カプセルトナーが、カプセルトナーを水中で分散洗浄した処理後のカプセルトナーのエネルギー分散型蛍光X線分析(EDX)における、帯電制御剤の金属塩の金属の平均ピーク強度Xaftと、処理前のカプセルトナーのエネルギー分散型蛍光X線分析(EDX)における、帯電制御剤の金属塩の金属の平均ピーク強度Xpreとの比Xaft/Xpreが10~60%である。
(1)帯電制御剤が、0.1~1.0μmの平均粒子径を有する。
(2)帯電制御剤が、トナー母粒子100質量部に対して0.1~1.5質量部の配合量である。
(3)帯電制御剤が、1g/L以上の水への溶解度を有する金属塩である。
(4)カプセルトナーが、カプセルトナーを水中で分散洗浄した処理後のカプセルトナーのエネルギー分散型蛍光X線分析(EDX)における、帯電制御剤の金属塩の金属の平均ピーク強度Xaftと、処理前のカプセルトナーのエネルギー分散型蛍光X線分析(EDX)における、帯電制御剤の金属塩の金属の平均ピーク強度Xpreとの比Xaft/Xpreが10~60%である。
本発明のカプセルトナーの製造方法は、次の条件(5)~(6)のいずれか1つを満たす場合に、より優れた効果を発揮する本発明のカプセルトナーを製造することができる。
(5)複合粒子作製工程において、微粒子分散液が、水を主成分とする分散液である。
(6)複合粒子作製工程において、回転撹拌装置による機械的衝撃力を用いて複合粒子を膜化させて被覆層を形成する。
(5)複合粒子作製工程において、微粒子分散液が、水を主成分とする分散液である。
(6)複合粒子作製工程において、回転撹拌装置による機械的衝撃力を用いて複合粒子を膜化させて被覆層を形成する。
(1)カプセルトナー
本発明のカプセルトナーは、結着樹脂、着色剤および離型剤を含むトナー母粒子と、その表面を被覆する、樹脂および帯電制御剤を含む被覆層とから少なくとも構成されるカプセルトナーであり、
前記帯電制御剤が、水溶性の金属塩であり、かつ前記被覆層の表面上に露出してなり、
前記カプセルトナーのエネルギー分散型蛍光X線分析(EDX)における、前記帯電制御剤の金属塩の金属の平均ピーク強度Intとその標準偏差σIntとの比σInt/Intが5~30%であることを特徴とする。
図1は、本発明のカプセルトナーの模式断面図であり、トナー母粒子1が樹脂および帯電制御剤2を含む樹脂層(被覆層)3に被覆され、樹脂層の表面上に帯電制御剤が露出している。
以下、(1)本発明のカプセルトナーの特徴となる構成および物性ならびに好ましい物性、その基本構成について説明し、(2)その製造方法、ならびに(3)それを含む二成分現像剤について説明する。
本発明のカプセルトナーは、結着樹脂、着色剤および離型剤を含むトナー母粒子と、その表面を被覆する、樹脂および帯電制御剤を含む被覆層とから少なくとも構成されるカプセルトナーであり、
前記帯電制御剤が、水溶性の金属塩であり、かつ前記被覆層の表面上に露出してなり、
前記カプセルトナーのエネルギー分散型蛍光X線分析(EDX)における、前記帯電制御剤の金属塩の金属の平均ピーク強度Intとその標準偏差σIntとの比σInt/Intが5~30%であることを特徴とする。
図1は、本発明のカプセルトナーの模式断面図であり、トナー母粒子1が樹脂および帯電制御剤2を含む樹脂層(被覆層)3に被覆され、樹脂層の表面上に帯電制御剤が露出している。
以下、(1)本発明のカプセルトナーの特徴となる構成および物性ならびに好ましい物性、その基本構成について説明し、(2)その製造方法、ならびに(3)それを含む二成分現像剤について説明する。
[帯電制御剤]
本発明のカプセルトナーに含まれる帯電制御剤は、水溶性の金属塩であり、かつ被覆層の表面上に露出している。
本発明のカプセルトナーでは、少なくとも70%以上の帯電制御剤がカプセルトナー表面に露出していることが好ましい。この露出の状態は付着強度等により確認することができる。
本発明のカプセルトナーに含まれる帯電制御剤は、水溶性の金属塩であり、かつ被覆層の表面上に露出している。
本発明のカプセルトナーでは、少なくとも70%以上の帯電制御剤がカプセルトナー表面に露出していることが好ましい。この露出の状態は付着強度等により確認することができる。
帯電制御剤としては、当該技術分野で常用される正帯電制御用および負帯電制御用の帯電制御剤の中で水溶性の金属塩であるものを用いることができる。
正帯電制御用の帯電制御剤としては、例えば、ニグロシン染料、塩基性染料、四級アンモニウム塩、四級ホスホニウム塩、アミノピリン、ピリミジン化合物、多核ポリアミノ化合物、アミノシラン、ニグロシン染料およびその誘導体およびトリフェニルメタン誘導体などの金属塩が挙げられる。
負帯電制御用の帯電制御剤としては、例えば、アゾ錯体染料、ナフテン酸金属塩、サリチル酸およびその誘導体の金属塩(金属はカリウム、クロム、亜鉛、ジルコニウムなど)などが挙げられる。
本発明においては、上記の帯電制御剤の1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
正帯電制御用の帯電制御剤としては、例えば、ニグロシン染料、塩基性染料、四級アンモニウム塩、四級ホスホニウム塩、アミノピリン、ピリミジン化合物、多核ポリアミノ化合物、アミノシラン、ニグロシン染料およびその誘導体およびトリフェニルメタン誘導体などの金属塩が挙げられる。
負帯電制御用の帯電制御剤としては、例えば、アゾ錯体染料、ナフテン酸金属塩、サリチル酸およびその誘導体の金属塩(金属はカリウム、クロム、亜鉛、ジルコニウムなど)などが挙げられる。
本発明においては、上記の帯電制御剤の1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
また、帯電制御剤は、0.1g/L以上の水への溶解度を有する金属塩であるのが好ましい。その上限は、5.0g/L程度である。
本発明においては、溶解度が0.1g/L以上であれば、溶解性あるといえる。
帯電制御剤の水への溶解度が0.1g/L未満では、複合粒子作製工程にて帯電制御材が溶けずに残り、帯電制御材の粒子が大きくなってしまうことがある。
具体的には、実施例で用いられているような、ビス[ベンジラト(2-)-k(2)O,O]ホウ酸(1-)カリウム(水への溶解度4.382g/L(20℃)、日本カーリット株式会社製、商品名:イオン導電材LR-147)および3,5-ジ-tert-ブチルサリチル酸亜鉛(アルキルサリチル酸亜鉛、水への溶解度0.187g/L、オリエント化学工業株式会社製、商品名:BONTRON E-84)などが挙げられる。
本発明においては、溶解度が0.1g/L以上であれば、溶解性あるといえる。
帯電制御剤の水への溶解度が0.1g/L未満では、複合粒子作製工程にて帯電制御材が溶けずに残り、帯電制御材の粒子が大きくなってしまうことがある。
具体的には、実施例で用いられているような、ビス[ベンジラト(2-)-k(2)O,O]ホウ酸(1-)カリウム(水への溶解度4.382g/L(20℃)、日本カーリット株式会社製、商品名:イオン導電材LR-147)および3,5-ジ-tert-ブチルサリチル酸亜鉛(アルキルサリチル酸亜鉛、水への溶解度0.187g/L、オリエント化学工業株式会社製、商品名:BONTRON E-84)などが挙げられる。
帯電制御剤は、トナー母粒子100質量部に対して0.1~1.5質量部の配合量であるのが好ましい。
帯電制御剤の配合量が少なくても帯電制御剤がトナー表面上に露出するため、本発明の優れた効果を発揮する。帯電制御剤の配合量が0.1質量部未満では、本発明の優れた効果が得られないことがある。一方、帯電制御剤の配合量が1.5質量部を超えると、帯電制御剤の粒子間でのバラツキが生じ、実写特性に悪影響を与えることがある。より好ましい帯電制御剤の配合量は、0.1~1.0質量部である。
帯電制御剤の配合量が少なくても帯電制御剤がトナー表面上に露出するため、本発明の優れた効果を発揮する。帯電制御剤の配合量が0.1質量部未満では、本発明の優れた効果が得られないことがある。一方、帯電制御剤の配合量が1.5質量部を超えると、帯電制御剤の粒子間でのバラツキが生じ、実写特性に悪影響を与えることがある。より好ましい帯電制御剤の配合量は、0.1~1.0質量部である。
帯電制御剤は、0.1~1.0μmの平均粒子径を有するのが好ましい。
平均粒子径が0.1μm未満では、カプセルトナーの被覆樹脂層内に帯電制御剤が埋まってしまい、表面に露出している帯電制御剤が減り、本発明の効果が得られ難くなることがある。一方、帯電制御剤の平均粒子径が1.0μmを超えると、カプセルトナーから帯電制御剤脱離し易くなり、帯電安定性が悪化することがある。より好ましい帯電制御剤の平均粒子径は、0.15~0.4μmである。
平均粒子径が0.1μm未満では、カプセルトナーの被覆樹脂層内に帯電制御剤が埋まってしまい、表面に露出している帯電制御剤が減り、本発明の効果が得られ難くなることがある。一方、帯電制御剤の平均粒子径が1.0μmを超えると、カプセルトナーから帯電制御剤脱離し易くなり、帯電安定性が悪化することがある。より好ましい帯電制御剤の平均粒子径は、0.15~0.4μmである。
[カプセルトナーの物性]
本発明のカプセルトナーは、カプセルトナーのエネルギー分散型蛍光X線分析(EDX)における、前記帯電制御剤の金属塩の金属の平均ピーク強度Intとその標準偏差σIntとの比σInt/Intが5~30%である。
比σInt/Intは、帯電防止剤の表面露出の指針になる。
比σInt/Intが5%未満では、帯電制御材が微分酸しすぎている状態となり、放置後かぶりが発生することがある。一方、比σInt/Intが30%を超えると、トナー粒子間で帯電制御剤のバラツキが大きくなり、印字時のかぶりが悪化することがある。より好ましい比σInt/Intは5~20%である。
その測定方法については、実施例に記載する。
本発明のカプセルトナーは、カプセルトナーのエネルギー分散型蛍光X線分析(EDX)における、前記帯電制御剤の金属塩の金属の平均ピーク強度Intとその標準偏差σIntとの比σInt/Intが5~30%である。
比σInt/Intは、帯電防止剤の表面露出の指針になる。
比σInt/Intが5%未満では、帯電制御材が微分酸しすぎている状態となり、放置後かぶりが発生することがある。一方、比σInt/Intが30%を超えると、トナー粒子間で帯電制御剤のバラツキが大きくなり、印字時のかぶりが悪化することがある。より好ましい比σInt/Intは5~20%である。
その測定方法については、実施例に記載する。
カプセルトナーは、カプセルトナーを水中で分散洗浄した処理後のカプセルトナーのエネルギー分散型蛍光X線分析(EDX)における、帯電制御剤の金属塩の金属の平均ピーク強度Xaftと、処理前のカプセルトナーのエネルギー分散型蛍光X線分析(EDX)における、帯電制御剤の金属塩の金属の平均ピーク強度Xpreとの比Xaft/Xpreが10~60%であるのが好ましい。
比Xaft/Xpreは、帯電制御剤の水中に分散し洗浄することによる減少の指針になる。
比Xaft/Xpreが10%未満では、トナー表面上に露出している帯電制御材が多くなり、帯電安定性が悪くなることがある。一方、比Xaft/Xpreが60%を超えると、トナー表面上に露出している帯電制御剤の量が少なくなり、帯電の立ち上がりが悪くなり、高湿環境での放置後かぶりが悪化することがある。より好ましい比Xaft/Xpreは20~50%である。
その測定方法については、実施例に記載する。
比Xaft/Xpreは、帯電制御剤の水中に分散し洗浄することによる減少の指針になる。
比Xaft/Xpreが10%未満では、トナー表面上に露出している帯電制御材が多くなり、帯電安定性が悪くなることがある。一方、比Xaft/Xpreが60%を超えると、トナー表面上に露出している帯電制御剤の量が少なくなり、帯電の立ち上がりが悪くなり、高湿環境での放置後かぶりが悪化することがある。より好ましい比Xaft/Xpreは20~50%である。
その測定方法については、実施例に記載する。
本発明のカプセルトナーは、結着樹脂、着色剤および離型剤を含むトナー母粒子と、その表面を被覆する、樹脂および帯電制御剤を含む被覆層とから少なくとも構成される。
[トナー母粒子]
トナー母粒子は、結着樹脂、着色剤および離型剤を含む。
[結着樹脂]
本発明のトナー母粒子の結着樹脂としては、当該技術分野で常用される樹脂を用いることができる。
結着樹脂としては、スチレンアクリル共重合樹脂を使用することができる。例えば、樹脂原料として使用できるモノマーとしては、例えば、スチレン、o-メチルスチレン、m-メチルスチレン、p-メチルスチレン、α-メチルスチレン、p-エチルスチレン、2,4-ジメチルスチレンなどのスチレン誘導体や、アクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n-ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸オクチル、アクリル酸2-クロルエチル、アクリル酸フェニル、メタアクリル酸、メタアクリル酸メチル、メタアクリル酸エチル、メタアクリル酸プロピル、メタアクリル酸n-ブチル、メタアクリル酸イソブチル、メタアクリル酸n-オクチル、メタアクリル酸2-エチルヘキシル、メタアクリル酸フェニル、メタアクリル酸ジメチルアミノエステルなどのアクリル酸誘導体及びメタクリル酸誘導体が挙げられ、環境に対するロバスト性や、トナー消費量の点でスチレンアクリル樹脂が好ましい。
本発明の優れた効果をより発揮させるために、結着樹脂は、ガラス転移温度40~70℃を有するのが好ましい。より好ましくは50~65℃である。
トナー母粒子は、結着樹脂、着色剤および離型剤を含む。
[結着樹脂]
本発明のトナー母粒子の結着樹脂としては、当該技術分野で常用される樹脂を用いることができる。
結着樹脂としては、スチレンアクリル共重合樹脂を使用することができる。例えば、樹脂原料として使用できるモノマーとしては、例えば、スチレン、o-メチルスチレン、m-メチルスチレン、p-メチルスチレン、α-メチルスチレン、p-エチルスチレン、2,4-ジメチルスチレンなどのスチレン誘導体や、アクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n-ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸オクチル、アクリル酸2-クロルエチル、アクリル酸フェニル、メタアクリル酸、メタアクリル酸メチル、メタアクリル酸エチル、メタアクリル酸プロピル、メタアクリル酸n-ブチル、メタアクリル酸イソブチル、メタアクリル酸n-オクチル、メタアクリル酸2-エチルヘキシル、メタアクリル酸フェニル、メタアクリル酸ジメチルアミノエステルなどのアクリル酸誘導体及びメタクリル酸誘導体が挙げられ、環境に対するロバスト性や、トナー消費量の点でスチレンアクリル樹脂が好ましい。
本発明の優れた効果をより発揮させるために、結着樹脂は、ガラス転移温度40~70℃を有するのが好ましい。より好ましくは50~65℃である。
[着色剤]
本発明のトナー母粒子の着色剤としては、電子写真分野で常用される有機系および無機系の様々な種類および色の顔料および染料を用いることができ、例えば、黒色、白色、黄色、橙色、赤色、紫色、青色および緑色の着色剤が挙げられる。
本発明のトナー母粒子の着色剤としては、電子写真分野で常用される有機系および無機系の様々な種類および色の顔料および染料を用いることができ、例えば、黒色、白色、黄色、橙色、赤色、紫色、青色および緑色の着色剤が挙げられる。
黒色の着色剤としては、例えば、カーボンブラック、酸化銅、二酸化マンガン、アニリンブラック、活性炭、非磁性フェライト、磁性フェライトおよびマグネタイトなどが挙げられる。
白色の着色剤としては、例えば、亜鉛華、酸化チタン、アンチモン白、硫化亜鉛などが挙げられる。
白色の着色剤としては、例えば、亜鉛華、酸化チタン、アンチモン白、硫化亜鉛などが挙げられる。
黄色の着色剤としては、例えば、黄鉛、亜鉛黄、カドミウムイエロー、黄色酸化鉄、ミネラルファストイエロー、ニッケルチタンイエロー、ネーブルイエロー、ナフトールイエローS、ハンザイエローG、ハンザイエロー10G、ベンジジンイエローG、ベンジジンイエローGR、キノリンイエローレーキ、パーマネントイエローNCG、タートラジンレーキ、C.I.ピグメントイエロー12、C.I.ピグメントイエロー13、C.I.ピグメントイエロー14、C.I.ピグメントイエロー15、C.I.ピグメントイエロー17、C.I.ピグメントイエロー93、C.I.ピグメントイエロー94、C.I.ピグメントイエロー138などが挙げられる。
橙色の着色剤としては、例えば、赤色黄鉛、モリブデンオレンジ、パーマネントオレンジGTR、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、インダスレンブリリアントオレンジRK、ベンジジンオレンジG、インダスレンブリリアントオレンジGK、C.I.ピグメントオレンジ31、C.I.ピグメントオレンジ43などが挙げられる。
赤色の着色剤としては、例えば、ベンガラ、カドミウムレッド、鉛丹、硫化水銀、カドミウム、パーマネントレッド4R、リソールレッド、ピラゾロンレッド、ウオッチングレッド、カルシウム塩、レーキレッドC、レーキレッドD、ブリリアントカーミン6B、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、アリザリンレーキ、ブリリアントカーミン3B、C.I.ピグメントレッド2、C.I.ピグメントレッド3、C.I.ピグメントレッド5、C.I.ピグメントレッド6、C.I.ピグメントレッド7、C.I.ピグメントレッド15、C.I.ピグメントレッド16、C.I.ピグメントレッド48:1、C.I.ピグメントレッド53:1、C.I.ピグメントレッド57:1、C.I.ピグメントレッド122、C.I.ピグメントレッド123、C.I.ピグメントレッド139、C.I.ピグメントレッド144、C.I.ピグメントレッド149、C.I.ピグメントレッド166、C.I.ピグメントレッド177、C.I.ピグメントレッド178、C.I.ピグメントレッド222などが挙げられる。
紫色の着色剤としては、例えば、マンガン紫、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキなどが挙げられる。
青色の着色剤としては、例えば、紺青、コバルトブルー、アルカリブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、フタロシアニンブルー、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー部分塩素化物、ファーストスカイブルー、インダスレンブルーBC、C.I.ピグメントブルー15、C.I.ピグメントブルー15:2、C.I.ピグメントブルー15:3、C.I.ピグメントブルー16、C.I.ピグメントブルー60などが挙げられる。
緑色の着色剤としては、例えば、クロムグリーン、酸化クロム、ピクメントグリーンB、マイカライトグリーンレーキ、ファイナルイエローグリーンG、C.I.ピグメントグリーン7などが挙げられる。
本発明においては、上記の着色剤の1種を単独でまたは2種を組み合わせて用いることができ、それらの組み合わせは異色であっても同色であってもよい。
また2種以上の着色剤を複合粒子化して用いてもよい。
複合粒子は、例えば、2種以上の着色剤に適量の水、低級アルコールなどを添加し、ハイスピードミルなどの一般的な造粒機で造粒し、乾燥させることによって製造できる。
さらに、結着樹脂中に着色剤を均一に分散させるために、マスターバッチ化して用いてもよい。
複合粒子およびマスターバッチは、乾式混合の際にトナー組成物に混入される。
また2種以上の着色剤を複合粒子化して用いてもよい。
複合粒子は、例えば、2種以上の着色剤に適量の水、低級アルコールなどを添加し、ハイスピードミルなどの一般的な造粒機で造粒し、乾燥させることによって製造できる。
さらに、結着樹脂中に着色剤を均一に分散させるために、マスターバッチ化して用いてもよい。
複合粒子およびマスターバッチは、乾式混合の際にトナー組成物に混入される。
着色剤の配合量は特に限定されないが、結着樹脂100重量部に対して0.1~20重量部が好ましく、0.2~10重量部が特に好ましい。
着色剤の配合量が上記の範囲内であれば、トナーの各種物性を損なうことなしに、高い画像濃度を有し、画質品位の非常に良好な画像を形成することができる。
着色剤の配合量が上記の範囲内であれば、トナーの各種物性を損なうことなしに、高い画像濃度を有し、画質品位の非常に良好な画像を形成することができる。
[離型剤]
離型剤としては、当該技術分野で常用される離型剤を用いることができ、例えば、パラフィンワックスおよびマイクロクリスタリンワックスならびにそれらの誘導体などの石油系ワックス;フィッシャートロプシュワックス、ポリオレフィンワックス(ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックスなど)、低分子量ポリプロピリンワックスおよびポリオレフィン系重合体ワックス(低分子量ポリエチレンワックスなど)ならびにそれらの誘導体などの炭化水素系合成ワックス;カルナバワックス、ライスワックスおよびキャンデリラワックスならびにそれらの誘導体、木蝋などの植物系ワックス;蜜蝋、鯨蝋などの動物系ワックス;脂肪酸アミドおよびフェノール脂肪酸エステルなどの油脂系合成ワックス;長鎖カルボン酸およびその誘導体;長鎖アルコールおよびその誘導体;シリコーン系重合体;高級脂肪酸などが挙げられる。
上記の誘導体には、酸化物、ビニル系モノマーとワックスとのブロック共重合物、ビニル系モノマーとワックスとのグラフト変性物などが含まれる。
本発明においては、上記の離型剤の1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
離型剤としては、当該技術分野で常用される離型剤を用いることができ、例えば、パラフィンワックスおよびマイクロクリスタリンワックスならびにそれらの誘導体などの石油系ワックス;フィッシャートロプシュワックス、ポリオレフィンワックス(ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックスなど)、低分子量ポリプロピリンワックスおよびポリオレフィン系重合体ワックス(低分子量ポリエチレンワックスなど)ならびにそれらの誘導体などの炭化水素系合成ワックス;カルナバワックス、ライスワックスおよびキャンデリラワックスならびにそれらの誘導体、木蝋などの植物系ワックス;蜜蝋、鯨蝋などの動物系ワックス;脂肪酸アミドおよびフェノール脂肪酸エステルなどの油脂系合成ワックス;長鎖カルボン酸およびその誘導体;長鎖アルコールおよびその誘導体;シリコーン系重合体;高級脂肪酸などが挙げられる。
上記の誘導体には、酸化物、ビニル系モノマーとワックスとのブロック共重合物、ビニル系モノマーとワックスとのグラフト変性物などが含まれる。
本発明においては、上記の離型剤の1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
本発明の優れた効果をより発揮させるために、離型剤粒子は、融点70~110℃およびオンセット温度60~100℃を有するのが好ましい。より好ましくは融点70~95℃およびオンセット温度60~85℃である。
ここで、「オンセット温度」とは、DSC曲線において、融解に相当する吸熱ピークより低温側のベースラインを高温側に延長した直線と、ピークの立ち上がり部分から頂点までの曲線に対して勾配が最大になるような点で引いた接線との交点の温度を意味する。その具体的な測定方法については、実施例において詳述する。
離型剤粒子の融点およびオンセット温度が上記の範囲内であれば、トナーの各種物性を損なうことなしに、高い画像濃度を有し、画質品位の非常に良好な画像を形成することができる。
ここで、「オンセット温度」とは、DSC曲線において、融解に相当する吸熱ピークより低温側のベースラインを高温側に延長した直線と、ピークの立ち上がり部分から頂点までの曲線に対して勾配が最大になるような点で引いた接線との交点の温度を意味する。その具体的な測定方法については、実施例において詳述する。
離型剤粒子の融点およびオンセット温度が上記の範囲内であれば、トナーの各種物性を損なうことなしに、高い画像濃度を有し、画質品位の非常に良好な画像を形成することができる。
離型剤の配合量は特に限定されないが、結着樹脂100重量部に対して0.2~20重量部が好ましく、0.5~10重量部が特に好ましく、1.0~8.0重量部が特に好ましい。
離型剤の配合量が上記の範囲内であれば、トナーの各種物性を損なうことなしに、高い画像濃度を有し、画質品位の非常に良好な画像を形成することができる。
離型剤の配合量が上記の範囲内であれば、トナーの各種物性を損なうことなしに、高い画像濃度を有し、画質品位の非常に良好な画像を形成することができる。
[被覆層]
被覆層は、樹脂および帯電制御剤を含む。
[樹脂]
被覆層の樹脂は、トナー母粒子の結着樹脂に記載の樹脂が挙げられる。
被覆層の樹脂は、トナー母粒子100質量部に対して3.0~10.0質量部の配合量であるのが好ましい。
被覆層の樹脂の配合量が3.0質量部未満では、カプセルトナー粒子同士が熱で凝集してブロッキングし、保存安定性が低下することがある。一方、被覆層の樹脂の配合量が10.0質量部を超えると、トナーの低温定着性を阻害し、トナー内部のワックスが染み出しにくくなることから、定着バンドが狭くなることがある。好ましい被覆層の樹脂の配合量は、4.0~8.0質量部である。
[帯電制御剤]
上記のとおりである。
被覆層は、樹脂および帯電制御剤を含む。
[樹脂]
被覆層の樹脂は、トナー母粒子の結着樹脂に記載の樹脂が挙げられる。
被覆層の樹脂は、トナー母粒子100質量部に対して3.0~10.0質量部の配合量であるのが好ましい。
被覆層の樹脂の配合量が3.0質量部未満では、カプセルトナー粒子同士が熱で凝集してブロッキングし、保存安定性が低下することがある。一方、被覆層の樹脂の配合量が10.0質量部を超えると、トナーの低温定着性を阻害し、トナー内部のワックスが染み出しにくくなることから、定着バンドが狭くなることがある。好ましい被覆層の樹脂の配合量は、4.0~8.0質量部である。
[帯電制御剤]
上記のとおりである。
(2)カプセルトナーの製造方法
本発明のカプセルトナーの製造方法は、少なくとも結着樹脂、着色剤および離型剤を含むトナー材料を混合・溶融混錬して混錬物を得、次いで得られた混練物を冷却固化・粉砕してトナー母粒子を得るトナー母粒子作製工程、
樹脂微粒子のエマルションを得る樹脂微粒子調製工程、
少なくとも前記トナー母粒子、ならびに前記樹脂微粒子のエマルションおよび水溶性の金属塩である帯電制御剤を含む微粒子分散液を撹拌混合し、次いで減圧下で撹拌し液体を除去して、該トナー母粒子の表面に該樹脂微粒子および帯電制御剤が均一に付着した複合粒子を得る複合粒子作製工程、
前記複合粒子を撹拌混合して、該トナー母粒子の表面に該複合粒子を膜化させて被覆層が形成されたカプセル粒子を得るカプセル粒子形成工程、および
前記カプセル粒子および外添剤を撹拌混合して、カプセルトナーを得る外添工程
を含むことを特徴とする。
以下、各工程について説明し、より具体的には実施例において説明するが、これらにより本発明が限定されるものではない。
本発明のカプセルトナーの製造方法は、少なくとも結着樹脂、着色剤および離型剤を含むトナー材料を混合・溶融混錬して混錬物を得、次いで得られた混練物を冷却固化・粉砕してトナー母粒子を得るトナー母粒子作製工程、
樹脂微粒子のエマルションを得る樹脂微粒子調製工程、
少なくとも前記トナー母粒子、ならびに前記樹脂微粒子のエマルションおよび水溶性の金属塩である帯電制御剤を含む微粒子分散液を撹拌混合し、次いで減圧下で撹拌し液体を除去して、該トナー母粒子の表面に該樹脂微粒子および帯電制御剤が均一に付着した複合粒子を得る複合粒子作製工程、
前記複合粒子を撹拌混合して、該トナー母粒子の表面に該複合粒子を膜化させて被覆層が形成されたカプセル粒子を得るカプセル粒子形成工程、および
前記カプセル粒子および外添剤を撹拌混合して、カプセルトナーを得る外添工程
を含むことを特徴とする。
以下、各工程について説明し、より具体的には実施例において説明するが、これらにより本発明が限定されるものではない。
[トナー母粒子作製工程]
この工程では、少なくとも結着樹脂、着色剤および離型剤を含むトナー材料を混合・溶融混錬して混錬物を得、次いで得られた混練物を冷却固化・粉砕してトナー母粒子を得る。各操作には公知の装置を用いることができ、それらの条件は処理する材料や処理量などにより適宜設定すればよい。
この工程では、少なくとも結着樹脂、着色剤および離型剤を含むトナー材料を混合・溶融混錬して混錬物を得、次いで得られた混練物を冷却固化・粉砕してトナー母粒子を得る。各操作には公知の装置を用いることができ、それらの条件は処理する材料や処理量などにより適宜設定すればよい。
混合には、当該技術分野で常用される公知の装置を使用でき、例えば、ヘンシェルミキサ(商品名、三井鉱山株式会社製)、スーパーミキサ(商品名、株式会社カワタ製)、メカノミル(商品名、岡田精工株式会社製)などのヘンシェルタイプの混合装置、オングミル(商品名、ホソカワミクロン株式会社製)、ハイブリダイゼーションシステム(商品名、株式会社奈良機械製作所製)、コスモシステム(商品名、川崎重工業株式会社製)などの混合装置が挙げられる。
混練には、当該技術分野で常用される公知の装置を使用でき、例えば、二軸押出機、三本ロール、ラボブラストミルなどの一般的な混練機が挙げられる。具体的には、例えば、TEM-100B(商品名、東芝機械株式会社製)、PCM-65/87、PCM-30(以上いずれも商品名、株式会社池貝製)などの1軸または2軸のエクストルーダ、ニーデックス(商品名、三井鉱山株式会社製)などのオープンロール方式の混練機が挙げられ、これらの中でもオープンロール方式の混練機が連続生産性の点で好ましい。
粉砕には、当該技術分野で常用される公知の装置を使用でき、例えば、超音速ジェット気流を利用して粉砕するジェット式粉砕機、高速で回転する回転子(ロータ)と固定子(ライナ)との間に形成される空間に固化物を導入して粉砕する衝撃式粉砕機が挙げられる。
分級には、当該技術分野で常用される公知の装置、特に旋回式風力分級機(ロータリー式風力分級機)のような遠心力および風力により過粉砕トナー母粒子を除去できる分級機を使用できる。
トナー母粒子の体積平均粒子径は、4.0~8.0μm程度であるのが好ましい。
トナー母粒子のガラス転移点および軟化点は、用いる樹脂種に因るが、それぞれ45~60℃程度および90~130℃程度であるのが好ましい。
トナー母粒子のガラス転移点および軟化点は、用いる樹脂種に因るが、それぞれ45~60℃程度および90~130℃程度であるのが好ましい。
[樹脂微粒子調製工程]
この工程では、重合により単分散の樹脂微粒子のエマルションを得る。
被覆層の樹脂(樹脂微粒子)の体積平均粒径は、コアトナー粒子の平均粒径よりも充分に小さい必要があり、0.05μm以上1μm以下であることが好ましい。また、樹脂微粒子(1次粒子)の体積平均粒径は、0.1μm以上0.2μm以下であることがさらに好ましい。樹脂微粒子(1次粒子)の体積平均粒径が0.05μm以上1μm以下であることによって、コアトナー粒子表面に好適な厚さの被覆層(樹脂被覆層)を形成することができる。樹脂微粒子のガラス転移点および軟化点は、用いる樹脂種に因るが、それぞれ60~100℃程度および100~150℃程度であるのが好ましい。
この工程では、重合により単分散の樹脂微粒子のエマルションを得る。
被覆層の樹脂(樹脂微粒子)の体積平均粒径は、コアトナー粒子の平均粒径よりも充分に小さい必要があり、0.05μm以上1μm以下であることが好ましい。また、樹脂微粒子(1次粒子)の体積平均粒径は、0.1μm以上0.2μm以下であることがさらに好ましい。樹脂微粒子(1次粒子)の体積平均粒径が0.05μm以上1μm以下であることによって、コアトナー粒子表面に好適な厚さの被覆層(樹脂被覆層)を形成することができる。樹脂微粒子のガラス転移点および軟化点は、用いる樹脂種に因るが、それぞれ60~100℃程度および100~150℃程度であるのが好ましい。
[複合粒子作製工程]
この工程では、少なくともトナー母粒子、ならびに樹脂微粒子のエマルションおよび水溶性の金属塩である帯電制御剤を含む微粒子分散液を撹拌混合し、次いで減圧下で撹拌し液体を除去して、トナー母粒子の表面に樹脂微粒子および帯電制御剤が均一に付着した複合粒子を得る。
複合粒子の水分含有量が0.3質量部以下になるまで減圧下での撹拌を継続するのが好ましい。水分含有量が0.5質量部を超えると、トナー粒子同士で凝集し、カプセル化が均一にならないことがある。
この工程では、少なくともトナー母粒子、ならびに樹脂微粒子のエマルションおよび水溶性の金属塩である帯電制御剤を含む微粒子分散液を撹拌混合し、次いで減圧下で撹拌し液体を除去して、トナー母粒子の表面に樹脂微粒子および帯電制御剤が均一に付着した複合粒子を得る。
複合粒子の水分含有量が0.3質量部以下になるまで減圧下での撹拌を継続するのが好ましい。水分含有量が0.5質量部を超えると、トナー粒子同士で凝集し、カプセル化が均一にならないことがある。
複合粒子作製工程において、微粒子分散液が、水を主成分とする分散液であるのが好ましい。
エタノールやメタノールなどの極性溶媒では、乾燥工程で水よりも揮発が早く、帯電制御剤が粒成長しなくなり、帯電制御剤の平均粒子径が小さくなりトナー表面樹脂層内に埋没してしまうことがあり好ましくない。
エタノールやメタノールなどの極性溶媒では、乾燥工程で水よりも揮発が早く、帯電制御剤が粒成長しなくなり、帯電制御剤の平均粒子径が小さくなりトナー表面樹脂層内に埋没してしまうことがあり好ましくない。
[カプセル粒子形成工程]
この工程では、複合粒子を撹拌混合して、トナー母粒子の表面に複合粒子を膜化させて被覆層が形成されたカプセル粒子を得る。
膜化形成には、高速気流中に原料を分散させながら、衝撃力を主体とした力を用いて環式で微粒子の表面を微粒子で表面改質・複合化する技術を応用することができる。
装置としては、実施例で用いられているようなハイブリダイゼーションシステム(株式会社奈良機械製作所製、型式:NHS-3型)、ヘンシェルミキサ(商品名、三井鉱山株式会社製)、スーパーミキサ(商品名、株式会社カワタ製)、メカノミル(商品名、岡田精工株式会社製)などのヘンシェルタイプの混合装置、オングミル(商品名、ホソカワミクロン株式会社製)、コスモシステム(商品名、川崎重工業株式会社製)などが挙げられる。
この工程では、複合粒子を撹拌混合して、トナー母粒子の表面に複合粒子を膜化させて被覆層が形成されたカプセル粒子を得る。
膜化形成には、高速気流中に原料を分散させながら、衝撃力を主体とした力を用いて環式で微粒子の表面を微粒子で表面改質・複合化する技術を応用することができる。
装置としては、実施例で用いられているようなハイブリダイゼーションシステム(株式会社奈良機械製作所製、型式:NHS-3型)、ヘンシェルミキサ(商品名、三井鉱山株式会社製)、スーパーミキサ(商品名、株式会社カワタ製)、メカノミル(商品名、岡田精工株式会社製)などのヘンシェルタイプの混合装置、オングミル(商品名、ホソカワミクロン株式会社製)、コスモシステム(商品名、川崎重工業株式会社製)などが挙げられる。
[外添工程]
この工程では、カプセル粒子および外添剤を撹拌混合して、カプセルトナーを得る。
本発明のカプセルトナーは、外添剤を含まなくてもよいが、その搬送性および帯電性ならびにトナーを二成分現像剤にする場合のキャリアとの撹拌性などを向上させる点から外添剤を含むのが好ましい。
この工程では、カプセル粒子および外添剤を撹拌混合して、カプセルトナーを得る。
本発明のカプセルトナーは、外添剤を含まなくてもよいが、その搬送性および帯電性ならびにトナーを二成分現像剤にする場合のキャリアとの撹拌性などを向上させる点から外添剤を含むのが好ましい。
[外添剤]
外添剤としては、当該技術分野で常用される外添剤を用いることができ、例えば、シリカ、酸化チタンなどが挙げられ、シリコーン樹脂、シランカップリング剤などにより表面処理(疎水化処理)されているものが好ましい。
外添剤の配合量は特に限定されないが、トナー母粒子100重量部に対して、好ましくは1~10重量部であり、より好ましくは2~5重量部である。
外添剤としては、当該技術分野で常用される外添剤を用いることができ、例えば、シリカ、酸化チタンなどが挙げられ、シリコーン樹脂、シランカップリング剤などにより表面処理(疎水化処理)されているものが好ましい。
外添剤の配合量は特に限定されないが、トナー母粒子100重量部に対して、好ましくは1~10重量部であり、より好ましくは2~5重量部である。
(3)二成分現像剤
本発明の二成分現像剤は、少なくとも本発明のカプセルトナーおよびキャリアを含む。
[キャリア]
キャリアとしては、当該技術分野で常用されるキャリアを用いることができ、例えば、鉄、銅、亜鉛、ニッケル、コバルト、マンガン、クロムなどからなる単独または複合フェライトおよびキャリアトナー母粒子を被覆物質で表面被覆した樹脂被覆キャリア、または樹脂に磁性を有する粒子を分散させた樹脂分散型キャリアなどが挙げられる。
本発明の二成分現像剤は、少なくとも本発明のカプセルトナーおよびキャリアを含む。
[キャリア]
キャリアとしては、当該技術分野で常用されるキャリアを用いることができ、例えば、鉄、銅、亜鉛、ニッケル、コバルト、マンガン、クロムなどからなる単独または複合フェライトおよびキャリアトナー母粒子を被覆物質で表面被覆した樹脂被覆キャリア、または樹脂に磁性を有する粒子を分散させた樹脂分散型キャリアなどが挙げられる。
被覆物質としては、当該技術分野で常用される物質を用いることができ、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、モノクロロトリフルオロエチレン重合体、ポリフッ化ビニリデン、シリコン樹脂、ポリエステル樹脂、ジターシャーリーブチルサリチル酸の金属化合物、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリアミド、ポリビニルブチラール、ニグロシン、アミノアクリレート樹脂、塩基性染料、塩基性染料のレーキ物、シリカ微粉末、アルミナ微粉末などが挙げられる。
また、樹脂分散型キャリアに用いられる樹脂は特に限定されないが、例えば、スチレンアクリル樹脂、ポリエステル樹脂、フッ素系樹脂およびフェノール樹脂などが挙げられる。
上記の被覆物質および樹脂分散型キャリアに用いられる樹脂は、それぞれ1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができ、トナー成分に応じて選択するのが好ましい。
また、樹脂分散型キャリアに用いられる樹脂は特に限定されないが、例えば、スチレンアクリル樹脂、ポリエステル樹脂、フッ素系樹脂およびフェノール樹脂などが挙げられる。
上記の被覆物質および樹脂分散型キャリアに用いられる樹脂は、それぞれ1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができ、トナー成分に応じて選択するのが好ましい。
キャリアの形状は特に限定されないが、球形および扁平形状が好ましい。
また、キャリアの粒子径は特に限定されないが、高画質化を考慮すると、好ましくは10~100μmであり、さらに好ましくは20~50μmである。
また、キャリアの粒子径は特に限定されないが、高画質化を考慮すると、好ましくは10~100μmであり、さらに好ましくは20~50μmである。
キャリアの体積抵抗率は、キャリア粒子を断面積0.50cm2の容器に入れてタッピングした後、容器内に詰められた粒子に1kg/cm2の荷重を掛け、荷重と底面電極との間に1000V/cmの電界が生ずる電圧を印加したときの電流値から得られる値である。体積抵抗率が低いと、現像スリーブにバイアス電圧を印加した場合にキャリアが帯電し、感光体にキャリア粒子が付着し易くなる。またバイアス電圧のブレークダウンが起こり易くなる。好ましいキャリアの体積抵抗率は、1.0×109~1.0×1013(Ω・cm)である。
キャリアの磁化強さ(最大磁化)は、好ましくは10~60emu/g、より好ましくは15~40emu/gである。一般的な現像ローラの磁束密度条件下では、10emu/g未満であると磁気的な束縛力が働かず、キャリア飛散の原因となるおそれがある。また、磁化強さが60emu/gを超えると、非接触現像ではキャリアの穂立ちが高くなり過ぎ、像担持体とトナーの非接触状態を保つことが困難になり、接触現像ではトナー像に掃き目が現れ易くなるおそれがある。
二成分現像剤におけるトナーとキャリアとの配合割合は特に限定されず、トナーおよびキャリアの種類に応じて適宜選択できる。例えば、樹脂被覆キャリア(密度5~8g/cm2)と混合する場合、トナーが全現像剤量の2~30質量%、好ましくは2~20質量%含まれるようにすればよい。また、トナーによるキャリアの被覆率は、40~80質量%であることが好ましい。
以下に、実施例および比較例により本発明を具体的に説明するが、本発明は、その要旨を越えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。
得られたカプセルトナーおよびそれらの中間生成物を下記の方法により測定および評価した。
得られたカプセルトナーおよびそれらの中間生成物を下記の方法により測定および評価した。
[トナー母粒子の体積平均粒子径]
電解液(ベックマン・コールター社製、商品名:ISOTON-II)50mlに、試料20mgおよびアルキルエーテル硫酸エステルナトリウム1mlを加え、超音波分散器(株式会社エスエムテー製、型式:UH-50)を用いて周波数20kHzで3分間分散処理して測定用試料を得る。得られた測定用試料を、粒度分布測定装置(ベックマン・コールター社製、型式:Multisizer3)を用いて、アパーチャ径:100μm、測定粒子数:50000カウントの条件下で測定し、試料粒子の体積粒度分布から体積平均粒子径を求める。
電解液(ベックマン・コールター社製、商品名:ISOTON-II)50mlに、試料20mgおよびアルキルエーテル硫酸エステルナトリウム1mlを加え、超音波分散器(株式会社エスエムテー製、型式:UH-50)を用いて周波数20kHzで3分間分散処理して測定用試料を得る。得られた測定用試料を、粒度分布測定装置(ベックマン・コールター社製、型式:Multisizer3)を用いて、アパーチャ径:100μm、測定粒子数:50000カウントの条件下で測定し、試料粒子の体積粒度分布から体積平均粒子径を求める。
[トナー母粒子および樹脂微粒子のガラス転移温度Tg]
示差走査熱量計(セイコー電子工業株式会社(現 セイコーインスツル株式会社)製、型番:DSC220)を用い、日本工業規格(JIS)K7121-1987に準じて、試料1gを昇温速度10℃/分で加熱してDSC曲線を測定する。得られたDSC曲線において、ガラス転移に相当する吸熱ピークより高温側のベースラインを低温側に延長した直線と、ピークの立ち上がり部分から頂点までの曲線に対して勾配が最大になるような点で引いた接線との交点の温度をガラス転移温度(Tg)とする。
示差走査熱量計(セイコー電子工業株式会社(現 セイコーインスツル株式会社)製、型番:DSC220)を用い、日本工業規格(JIS)K7121-1987に準じて、試料1gを昇温速度10℃/分で加熱してDSC曲線を測定する。得られたDSC曲線において、ガラス転移に相当する吸熱ピークより高温側のベースラインを低温側に延長した直線と、ピークの立ち上がり部分から頂点までの曲線に対して勾配が最大になるような点で引いた接線との交点の温度をガラス転移温度(Tg)とする。
[トナー母粒子および樹脂微粒子の軟化温度Tm]
流動特性評価装置(株式会社島津製作所製、型番:CFT-100C)を用いて、試料1gを昇温速度6℃/分で加熱しながら、荷重20kgf/cm2(9.8×105Pa)を与え、ダイ(ノズル口径1mm、長さ1mm)から試料の半分量が流出したときの温度を軟化温度(Tm)とする。
流動特性評価装置(株式会社島津製作所製、型番:CFT-100C)を用いて、試料1gを昇温速度6℃/分で加熱しながら、荷重20kgf/cm2(9.8×105Pa)を与え、ダイ(ノズル口径1mm、長さ1mm)から試料の半分量が流出したときの温度を軟化温度(Tm)とする。
[樹脂微粒子の質量平均分子量(Mw)]
樹脂微粒子のエマルションを、フリーズドライヤー(東京理科機械株式会社製、型式:小型凍結乾燥機FDS型)を用いて凍結乾燥させた後、乾燥した樹脂微粒子を0.25重量%となるようテトラヒドロフラン(THF)に溶解し、試料200μLをGPC装置(東ソー株式会社製、型式:HLC-8220GPC)に注入し、温度40℃において分子量分布曲線を求める。得られた分子量分布曲線から、重量平均分子量Mwを求める。なお、分子量校正曲線は標準ポリスチレンを用いて作成する。
樹脂微粒子のエマルションを、フリーズドライヤー(東京理科機械株式会社製、型式:小型凍結乾燥機FDS型)を用いて凍結乾燥させた後、乾燥した樹脂微粒子を0.25重量%となるようテトラヒドロフラン(THF)に溶解し、試料200μLをGPC装置(東ソー株式会社製、型式:HLC-8220GPC)に注入し、温度40℃において分子量分布曲線を求める。得られた分子量分布曲線から、重量平均分子量Mwを求める。なお、分子量校正曲線は標準ポリスチレンを用いて作成する。
[樹脂微粒子の平均粒子径]
樹脂微粒子の体積平均粒径の測定には、動的光散乱法粒度分布測定装置(日機装株式会社製、型式:ナノトラック)を用いて、2回測定を行ってその平均値を求める。測定条件としては、測定時間を30秒とし、試料粒子屈折率を1.49とし、分散媒を水とし、分散媒屈折率を1.33とする。測定用試料の体積粒度分布を測定し、測定結果から累積体積分布における小粒子径側からの累積体積が50%になる粒子径を樹脂微粒子の体積平均粒径(μm)として算出する。
樹脂微粒子の体積平均粒径の測定には、動的光散乱法粒度分布測定装置(日機装株式会社製、型式:ナノトラック)を用いて、2回測定を行ってその平均値を求める。測定条件としては、測定時間を30秒とし、試料粒子屈折率を1.49とし、分散媒を水とし、分散媒屈折率を1.33とする。測定用試料の体積粒度分布を測定し、測定結果から累積体積分布における小粒子径側からの累積体積が50%になる粒子径を樹脂微粒子の体積平均粒径(μm)として算出する。
[カプセルトナーの樹脂層の表面上に存在する帯電制御剤の平均粒子径]
走査型電子顕微鏡(SEM、日立製作所製、型式:S4800)を用いてトナー表面上の帯電制御剤粒子30個を観察および測定し、画像解析ソフトImageJを用いて粒子径を求める。
走査型電子顕微鏡(SEM、日立製作所製、型式:S4800)を用いてトナー表面上の帯電制御剤粒子30個を観察および測定し、画像解析ソフトImageJを用いて粒子径を求める。
[カプセルトナーのEDXにおける比σInt/Int]
トナー粒子を1粒子ずつエネルギー分散型蛍光X線分析(SEM-EDX、日立製作所製、形式:S4800/EDX)を用いて、計30粒子のトナーの帯電制御剤の金属塩の金属の平均ピーク強度Intとその標準偏差σIntとを測定し、それらの比σInt/Intを求める。
トナー粒子を1粒子ずつエネルギー分散型蛍光X線分析(SEM-EDX、日立製作所製、形式:S4800/EDX)を用いて、計30粒子のトナーの帯電制御剤の金属塩の金属の平均ピーク強度Intとその標準偏差σIntとを測定し、それらの比σInt/Intを求める。
[カプセルトナーのEDXにおける比Xaft/Xpre]
カプセルトナー2gをポリオキシエチレンオクチルエーテル(トリトン)の0.2質量%水溶液40mLに加え、5分間撹拌し、孔径1μmのメンブランフィルターで吸引濾過し、得られた残渣を真空乾燥した処理後、すなわちカプセルトナーを水中で分散洗浄した処理後のカプセルトナーについて、蛍光X線分析装置(株式会社リガク製、型式:ZSX Primus II)を用いて、帯電制御剤の金属塩の金属の平均ピーク強度Xaftを測定する。予め処理前のカプセルトナーについて、上記蛍光X線分析装置を用いて測定しておいた帯電制御剤の金属塩の金属の平均ピーク強度Xpreとの比Xaft/Xpreを求める。
カプセルトナー2gをポリオキシエチレンオクチルエーテル(トリトン)の0.2質量%水溶液40mLに加え、5分間撹拌し、孔径1μmのメンブランフィルターで吸引濾過し、得られた残渣を真空乾燥した処理後、すなわちカプセルトナーを水中で分散洗浄した処理後のカプセルトナーについて、蛍光X線分析装置(株式会社リガク製、型式:ZSX Primus II)を用いて、帯電制御剤の金属塩の金属の平均ピーク強度Xaftを測定する。予め処理前のカプセルトナーについて、上記蛍光X線分析装置を用いて測定しておいた帯電制御剤の金属塩の金属の平均ピーク強度Xpreとの比Xaft/Xpreを求める。
(実施例1)
[トナー母粒子作製工程]
スチレン74質量部、アクリル酸n-ブチル26質量部およびキシレン溶媒80質量部からなる溶液を充填し、内温180℃、内圧6kg/cm2に保持した5Lの反応容器に、ジ-t-ブチルパーオキサイド1.5質量部を均一に溶解したキシレン溶液20質量部を、750mL/時間で連続的に供給してモノマーを重合させて、スチレンアクリル樹脂の溶液を得た。
その後、得られた溶液を温度90℃、圧力10mmHgのベッセル中にフラッシュして溶剤等を留去した後、得られたスチレンアクリル樹脂を粗粉砕機を用いて粗粉砕して、1mmチップのスチレンアクリル樹脂を得た。
得られたスチレンアクリル樹脂チップ100質量部に対して、カーボンブラック(三菱ケミカル株式会社製、商品名:MA-100)5質量部および離型剤(融点95℃、日本精蝋株式会社製、商品名:フィッシャー・トロプシュワックスFNP0090)4質量部をスチレンアクリル樹脂チップと共に、高性能流動式混合機(全容量:20L、日本コークス工業株式会社製、製品名:ヘンシェルミキサ真空乾燥システムFM20C)に投入し、撹拌羽根の先端部の周速40m/秒で、5分間撹拌混合した後、2軸押出機(株式会社池貝製、製品名:PCM-30)を用いて、シリンダ設定温度100℃、バレル回転数250rpm、原料供給速度10kg/時間の条件で溶融混練して溶融混練物を得た。
得られた溶融混練物を冷却ベルトで冷却させた後、直径2mmのスクリーンを有するスピードミルで粗粉砕し、流動層式対向型ジェットミル(ホソカワミクロン株式会社製、製品名:カウンタージェットミルAFG)とロータリー(遠心力型気流)式分級機(ホソカワミクロン株式会社製、製品名:TSPセパレータ)とを用いて、微粉砕および分級することにより、体積平均粒子径6.7μm、ガラス転移点51℃、軟化点120℃のトナー母粒子5.0kgを得た(図3の(a)参照)。
[トナー母粒子作製工程]
スチレン74質量部、アクリル酸n-ブチル26質量部およびキシレン溶媒80質量部からなる溶液を充填し、内温180℃、内圧6kg/cm2に保持した5Lの反応容器に、ジ-t-ブチルパーオキサイド1.5質量部を均一に溶解したキシレン溶液20質量部を、750mL/時間で連続的に供給してモノマーを重合させて、スチレンアクリル樹脂の溶液を得た。
その後、得られた溶液を温度90℃、圧力10mmHgのベッセル中にフラッシュして溶剤等を留去した後、得られたスチレンアクリル樹脂を粗粉砕機を用いて粗粉砕して、1mmチップのスチレンアクリル樹脂を得た。
得られたスチレンアクリル樹脂チップ100質量部に対して、カーボンブラック(三菱ケミカル株式会社製、商品名:MA-100)5質量部および離型剤(融点95℃、日本精蝋株式会社製、商品名:フィッシャー・トロプシュワックスFNP0090)4質量部をスチレンアクリル樹脂チップと共に、高性能流動式混合機(全容量:20L、日本コークス工業株式会社製、製品名:ヘンシェルミキサ真空乾燥システムFM20C)に投入し、撹拌羽根の先端部の周速40m/秒で、5分間撹拌混合した後、2軸押出機(株式会社池貝製、製品名:PCM-30)を用いて、シリンダ設定温度100℃、バレル回転数250rpm、原料供給速度10kg/時間の条件で溶融混練して溶融混練物を得た。
得られた溶融混練物を冷却ベルトで冷却させた後、直径2mmのスクリーンを有するスピードミルで粗粉砕し、流動層式対向型ジェットミル(ホソカワミクロン株式会社製、製品名:カウンタージェットミルAFG)とロータリー(遠心力型気流)式分級機(ホソカワミクロン株式会社製、製品名:TSPセパレータ)とを用いて、微粉砕および分級することにより、体積平均粒子径6.7μm、ガラス転移点51℃、軟化点120℃のトナー母粒子5.0kgを得た(図3の(a)参照)。
[樹脂微粒子調製工程]
撹拌加熱装置、温度計、窒素導入管および冷却管を備えた反応容器に、脱イオン水168質量部を仕込み、温度80℃に昇温し、これに脱イオン水252質量部、スチレン65質量部、n-ブチルアクリレート27質量部およびアクリル酸8質量部からなるモノマー混合液(プレエマルション)と、ペルオキソ二硫酸アンモニウム1質量部、n-ドデシルメルカプタン0.2質量部および脱イオン水62質量部からなる開始剤水溶液56質量部とを同時に110分掛けて滴下した。その後、さらに60分間撹拌して、反応を終了させることで、ガラス転移点80℃、軟化点145℃、質量平均分子量(Mw)310000、平均粒子径0.143μmのほぼ単分散の樹脂微粒子のエマルション(固形分30質量%)2.0kgを得た。
撹拌加熱装置、温度計、窒素導入管および冷却管を備えた反応容器に、脱イオン水168質量部を仕込み、温度80℃に昇温し、これに脱イオン水252質量部、スチレン65質量部、n-ブチルアクリレート27質量部およびアクリル酸8質量部からなるモノマー混合液(プレエマルション)と、ペルオキソ二硫酸アンモニウム1質量部、n-ドデシルメルカプタン0.2質量部および脱イオン水62質量部からなる開始剤水溶液56質量部とを同時に110分掛けて滴下した。その後、さらに60分間撹拌して、反応を終了させることで、ガラス転移点80℃、軟化点145℃、質量平均分子量(Mw)310000、平均粒子径0.143μmのほぼ単分散の樹脂微粒子のエマルション(固形分30質量%)2.0kgを得た。
[複合粒子作製工程]
高性能流動式混合機(全容量:20L、日本コークス工業株式会社製、製品名:ヘンシェルミキサ真空乾燥システムFM20C)に、トナー母粒子100質量部と、樹脂微粒子7質量部(エマルションの状態でトナー母粒子(コア粒子)100質量部に対して23質量部投入)と、帯電制御剤(カリウム塩、ビス[ベンジラト(2-)-k(2)O,O]ホウ酸(1-)カリウム、水への溶解度4.382g/L(20℃)、日本カーリット株式会社製、商品名:イオン導電材LR-147)0.1質量部と、脱イオン水2.5質量部を投入し(図2のA参照)、撹拌羽根の先端部の周速15m/秒で、撹拌混合を開始し、5分間撹拌した後にミキサ槽内を真空度0.01MPaまで減圧した。水分含有率が0.3質量部以下になるまで減圧下で撹拌を行い、トナー母粒子表面に樹脂微粒子と帯電制御剤を均一に付着させた複合粒子3.0kgを得た(図1の(b)(但し、帯電制御剤を含まず)および図2のB参照)。
なお、複合粒子の水分含有率は、赤外線水分計(株式会社ケツト科学研究所製、型式:FD-720)を用いて測定した。測定試料10gを、試料皿にセットし、乾燥温度120℃において30秒間の水分変化量が0.05%以下になった時点の水分率を水分含有率とした。
高性能流動式混合機(全容量:20L、日本コークス工業株式会社製、製品名:ヘンシェルミキサ真空乾燥システムFM20C)に、トナー母粒子100質量部と、樹脂微粒子7質量部(エマルションの状態でトナー母粒子(コア粒子)100質量部に対して23質量部投入)と、帯電制御剤(カリウム塩、ビス[ベンジラト(2-)-k(2)O,O]ホウ酸(1-)カリウム、水への溶解度4.382g/L(20℃)、日本カーリット株式会社製、商品名:イオン導電材LR-147)0.1質量部と、脱イオン水2.5質量部を投入し(図2のA参照)、撹拌羽根の先端部の周速15m/秒で、撹拌混合を開始し、5分間撹拌した後にミキサ槽内を真空度0.01MPaまで減圧した。水分含有率が0.3質量部以下になるまで減圧下で撹拌を行い、トナー母粒子表面に樹脂微粒子と帯電制御剤を均一に付着させた複合粒子3.0kgを得た(図1の(b)(但し、帯電制御剤を含まず)および図2のB参照)。
なお、複合粒子の水分含有率は、赤外線水分計(株式会社ケツト科学研究所製、型式:FD-720)を用いて測定した。測定試料10gを、試料皿にセットし、乾燥温度120℃において30秒間の水分変化量が0.05%以下になった時点の水分率を水分含有率とした。
[カプセル粒子形成工程]
ハイブリダイゼーションシステム(株式会社奈良機械製作所製、型式:NHS-3型)に、得られた複合粒子を投入し、回転撹拌手段の最外周における周速度を50m/sに設定して10分間撹拌混合することにより、トナー母粒子の表面に樹脂微粒子を膜化させ、カプセルトナー0.5kgを得た(図2のC参照)。
ハイブリダイゼーションシステム(株式会社奈良機械製作所製、型式:NHS-3型)に、得られた複合粒子を投入し、回転撹拌手段の最外周における周速度を50m/sに設定して10分間撹拌混合することにより、トナー母粒子の表面に樹脂微粒子を膜化させ、カプセルトナー0.5kgを得た(図2のC参照)。
[外添工程]
得られたカプセルトナー100質量部と、外添剤としての疎水性シリカ微粒子(1次粒子の平均粒子径12nm)2質量部を、多目的小型混合粉砕機(全容量:6.5L、日本コークス工業株式会社製、型式:マルチパーパスミキサ〔MP型〕)に投入し、回転軸部材の周速度30m/秒で、3分間撹拌混合し、実施例1のカプセルトナー0.5kgを得た。
得られたカプセルトナー100質量部と、外添剤としての疎水性シリカ微粒子(1次粒子の平均粒子径12nm)2質量部を、多目的小型混合粉砕機(全容量:6.5L、日本コークス工業株式会社製、型式:マルチパーパスミキサ〔MP型〕)に投入し、回転軸部材の周速度30m/秒で、3分間撹拌混合し、実施例1のカプセルトナー0.5kgを得た。
(実施例2~6)
複合粒子作製工程において、トナー母粒子(コア粒子)100質量部に対する帯電制御剤の配合量0.1質量部を、それぞれ0.5、1.0、1.5、1.75および0.05質量部にすること以外は、実施例1と同様にして、実施例2~6のカプセルトナーを得た。
複合粒子作製工程において、トナー母粒子(コア粒子)100質量部に対する帯電制御剤の配合量0.1質量部を、それぞれ0.5、1.0、1.5、1.75および0.05質量部にすること以外は、実施例1と同様にして、実施例2~6のカプセルトナーを得た。
(実施例7)
複合粒子作製工程において、脱イオン水の代わりにエタノール(EtOH)を用いること以外は、実施例1と同様にして、実施例7のカプセルトナーを得た。
複合粒子作製工程において、脱イオン水の代わりにエタノール(EtOH)を用いること以外は、実施例1と同様にして、実施例7のカプセルトナーを得た。
(実施例8)
複合粒子作製工程において、帯電制御剤を別の帯電制御剤3,5-ジ-tert-ブチルサリチル酸亜鉛(アルキルサリチル酸亜鉛、水への溶解度0.187g/L、オリエント化学工業株式会社製、商品名:BONRTON E-84)に代え、トナー母粒子(コア粒子)100質量部に対する帯電制御剤の配合量0.1質量部を1.0質量部にすること以外は、実施例1と同様にして、実施例8のカプセルトナーを得た。
複合粒子作製工程において、帯電制御剤を別の帯電制御剤3,5-ジ-tert-ブチルサリチル酸亜鉛(アルキルサリチル酸亜鉛、水への溶解度0.187g/L、オリエント化学工業株式会社製、商品名:BONRTON E-84)に代え、トナー母粒子(コア粒子)100質量部に対する帯電制御剤の配合量0.1質量部を1.0質量部にすること以外は、実施例1と同様にして、実施例8のカプセルトナーを得た。
(実施例9)
複合粒子作製工程において、樹脂粒子の配合量7質量部を10質量部にすること以外は、実施例1と同様にして、実施例9のカプセルトナーを得た。
複合粒子作製工程において、樹脂粒子の配合量7質量部を10質量部にすること以外は、実施例1と同様にして、実施例9のカプセルトナーを得た。
(比較例1)
複合粒子作製工程において、トナー母粒子(コア粒子)100質量部に対する帯電制御剤の配合量0.1質量部を1.0質量部にし、複合粒子作製工程において、分散溶媒としての脱イオン水を用いないこと以外は、実施例1と同様にして、比較例1のカプセルトナーを得た。
複合粒子作製工程において、トナー母粒子(コア粒子)100質量部に対する帯電制御剤の配合量0.1質量部を1.0質量部にし、複合粒子作製工程において、分散溶媒としての脱イオン水を用いないこと以外は、実施例1と同様にして、比較例1のカプセルトナーを得た。
(比較例2)
複合粒子作製工程において、帯電制御剤を用いないこと以外は、実施例1と同様にして、比較例2のカプセルトナーを得た。
複合粒子作製工程において、帯電制御剤を用いないこと以外は、実施例1と同様にして、比較例2のカプセルトナーを得た。
(比較例3)
複合粒子作製工程において、脱イオン水の代わりにエタノール(EtOH)を噴霧で用いること以外は、実施例1と同様にして、比較例3のカプセルトナーを得た。
具体的には、噴霧は二流体ノズルで粉体流路内に一定速度で噴霧し、トナー母粒子表面に、樹脂微粒子と帯電制御材とを含む樹脂層を形成したカプセルトナーを得た。
複合粒子作製工程において、脱イオン水の代わりにエタノール(EtOH)を噴霧で用いること以外は、実施例1と同様にして、比較例3のカプセルトナーを得た。
具体的には、噴霧は二流体ノズルで粉体流路内に一定速度で噴霧し、トナー母粒子表面に、樹脂微粒子と帯電制御材とを含む樹脂層を形成したカプセルトナーを得た。
(比較例4:特開2010-256737号公報(特許文献2)に相当)
複合粒子作製工程において、帯電制御剤を別の帯電制御剤(アゾ化合物クロム錯体(ビス[1-(5-クロロ-2-ヒドロキシフェニルアゾ)-2-ナフトラト]クロム(III)酸]負帯電黒色トナー用、水に不溶、オリエント化学工業株式会社製、商品名:BONRTON S-34)に代え、トナー母粒子(コア粒子)100質量部に対する帯電制御剤の配合量0.1質量部を1.0質量部にすること以外は、実施例1と同様にして、比較例4のカプセルトナーを得た。
複合粒子作製工程において、帯電制御剤を別の帯電制御剤(アゾ化合物クロム錯体(ビス[1-(5-クロロ-2-ヒドロキシフェニルアゾ)-2-ナフトラト]クロム(III)酸]負帯電黒色トナー用、水に不溶、オリエント化学工業株式会社製、商品名:BONRTON S-34)に代え、トナー母粒子(コア粒子)100質量部に対する帯電制御剤の配合量0.1質量部を1.0質量部にすること以外は、実施例1と同様にして、比較例4のカプセルトナーを得た。
[評価]
デジタル複写機(シャープ株式会社製、型式:MX-M6070)を改造した試験用複写機を用い、実施例1~9および比較例1~4で作製したカプセルトナーについて、カブリ、放置後カブリおよび帯電量安定性を評価した。
デジタル複写機(シャープ株式会社製、型式:MX-M6070)を改造した試験用複写機を用い、実施例1~9および比較例1~4で作製したカプセルトナーについて、カブリ、放置後カブリおよび帯電量安定性を評価した。
[評価1:カブリ]
低湿(温度25℃/相対湿度5%)環境下におけるハイチャージカブリを評価した。
同環境下において、通紙の実写印刷を10000(10K)枚行い、白度計(日本電色工業株式会社製、型式:ZE6000)を用いて、印刷後の非画像形成部の白色度(10K印字時のカブリ)を測定し、予め測定しておいた印刷前の用紙の白色度との差分を下記の基準で評価した。
◎:0.5未満
〇:0.5以上1.0未満
△:1.0以上1.5未満
×:1.5以上
低湿(温度25℃/相対湿度5%)環境下におけるハイチャージカブリを評価した。
同環境下において、通紙の実写印刷を10000(10K)枚行い、白度計(日本電色工業株式会社製、型式:ZE6000)を用いて、印刷後の非画像形成部の白色度(10K印字時のカブリ)を測定し、予め測定しておいた印刷前の用紙の白色度との差分を下記の基準で評価した。
◎:0.5未満
〇:0.5以上1.0未満
△:1.0以上1.5未満
×:1.5以上
[評価2:放置後カブリ]
高湿(温度25℃/相対湿度80%)環境下におけるハイチャージカブリを評価した。
同環境下において、通紙の実写印刷を10000(10K)枚行い、白色計(日本電色工業株式会社製、型式:ZE6000)を用いて、印刷後の非画像形成部の白色度(10K印字時のカブリ)を測定し、印字後に一晩放置し、印字した時の白色度との差分を下記の基準で評価した。
◎:0.5未満
〇:0.5以上1.0未満
△:1.0以上1.5未満
×:1.5以上
高湿(温度25℃/相対湿度80%)環境下におけるハイチャージカブリを評価した。
同環境下において、通紙の実写印刷を10000(10K)枚行い、白色計(日本電色工業株式会社製、型式:ZE6000)を用いて、印刷後の非画像形成部の白色度(10K印字時のカブリ)を測定し、印字後に一晩放置し、印字した時の白色度との差分を下記の基準で評価した。
◎:0.5未満
〇:0.5以上1.0未満
△:1.0以上1.5未満
×:1.5以上
[評価3:帯電量安定性]
標準環境(温度25℃/相対湿度50%)下における帯電低下率(%)を評価した。
同環境下において、通紙の実写印刷を10000(10K)枚行い、印刷後の帯電量を測定し、予め測定しておいた印刷前の帯電量との差分を下記の基準で評価した。
測定は、試験用デジタル複写機から現像器を取り外し、代わりに現像部位に表面電位計(トレック・ジャパン社製、型式:MODEL 344)を設けることで行った。
◎:10%未満
〇:10%以上15%未満
△:15%以上20%未満
×:20%以上
標準環境(温度25℃/相対湿度50%)下における帯電低下率(%)を評価した。
同環境下において、通紙の実写印刷を10000(10K)枚行い、印刷後の帯電量を測定し、予め測定しておいた印刷前の帯電量との差分を下記の基準で評価した。
測定は、試験用デジタル複写機から現像器を取り外し、代わりに現像部位に表面電位計(トレック・ジャパン社製、型式:MODEL 344)を設けることで行った。
◎:10%未満
〇:10%以上15%未満
△:15%以上20%未満
×:20%以上
[総合評価]
評価1~3の評価結果の「×」を0点、「△」を1点、「〇」を2点、「◎」を3点に評点し、各実施例および比較例の合計点を下記の基準で総合評価した。
◎:8点または9点(非常に良好)
〇:6点または7点(良好)
△:4点または5点(実使用可)
×:3点以下(実使用不可)
評価1~3の評価結果の「×」を0点、「△」を1点、「〇」を2点、「◎」を3点に評点し、各実施例および比較例の合計点を下記の基準で総合評価した。
◎:8点または9点(非常に良好)
〇:6点または7点(良好)
△:4点または5点(実使用可)
×:3点以下(実使用不可)
表1から次のことがわかる。
(1)本発明のカプセルトナー(実施例1~9)は、従来のトナー(比較例1~4)と比較して、粒子間の帯電バラつきが小さく、かつより少ない量によりその機能を発揮すること
(2)特開2010-256737号公報に記載のトナーに相当する比較例4のトナーは、本発明のカプセルトナー(実施例1~9)と比較してカブリ・帯電安定性に関しては大きな問題は見られなかったが、トナー表面上の帯電制御剤のバラツキが大きいことにより、高湿環境下での放置によって帯電量分布がブロードになり、プラスチャージのトナーが増え、放置後カブリにつながったと考えられること
(3)実施例7や比較例3のように分散溶媒を自ら極性溶媒であるエタノールにすると、乾燥工程で水よりも揮発が早くなり、帯電量の揮発が早くなることで帯電制御材の粒子径が小さくなりやすく、トナー表面上に均一に分散しておらず、表面上に存在する帯電制御材量も少ないため、帯電の立ち上がりが弱くなり放置後かぶりが悪化したと考えられること
(4)実施例8の帯電制御剤は水への溶解度がLR-147より低いため、十分に溶解されなくなることによって帯電制御剤の粒子径が大きくなり、帯電量分布がブロードになって放置後かぶりが悪化したと考えられること
(1)本発明のカプセルトナー(実施例1~9)は、従来のトナー(比較例1~4)と比較して、粒子間の帯電バラつきが小さく、かつより少ない量によりその機能を発揮すること
(2)特開2010-256737号公報に記載のトナーに相当する比較例4のトナーは、本発明のカプセルトナー(実施例1~9)と比較してカブリ・帯電安定性に関しては大きな問題は見られなかったが、トナー表面上の帯電制御剤のバラツキが大きいことにより、高湿環境下での放置によって帯電量分布がブロードになり、プラスチャージのトナーが増え、放置後カブリにつながったと考えられること
(3)実施例7や比較例3のように分散溶媒を自ら極性溶媒であるエタノールにすると、乾燥工程で水よりも揮発が早くなり、帯電量の揮発が早くなることで帯電制御材の粒子径が小さくなりやすく、トナー表面上に均一に分散しておらず、表面上に存在する帯電制御材量も少ないため、帯電の立ち上がりが弱くなり放置後かぶりが悪化したと考えられること
(4)実施例8の帯電制御剤は水への溶解度がLR-147より低いため、十分に溶解されなくなることによって帯電制御剤の粒子径が大きくなり、帯電量分布がブロードになって放置後かぶりが悪化したと考えられること
1 トナー母粒子
2 帯電制御剤
3 樹脂層(被覆層)
4 結着樹脂
5 絶縁性樹脂層
6 着色剤
A 帯電制御剤
B トナー母粒子添加・撹拌・乾燥
C カプセル化
2 帯電制御剤
3 樹脂層(被覆層)
4 結着樹脂
5 絶縁性樹脂層
6 着色剤
A 帯電制御剤
B トナー母粒子添加・撹拌・乾燥
C カプセル化
Claims (9)
- 結着樹脂、着色剤および離型剤を含むトナー母粒子と、その表面を被覆する、樹脂および帯電制御剤を含む被覆層とから少なくとも構成されるカプセルトナーであり、
前記帯電制御剤が、水溶性の金属塩であり、かつ前記被覆層の表面上に露出してなり、
前記カプセルトナーのエネルギー分散型蛍光X線分析(EDX)における、前記帯電制御剤の金属塩の金属の平均ピーク強度Intとその標準偏差σIntとの比σInt/Intが5~30%であることを特徴とするカプセルトナー。 - 前記帯電制御剤が、0.1~1.0μmの平均粒子径を有する請求項1に記載のカプセルトナー。
- 前記帯電制御剤が、前記トナー母粒子100質量部に対して0.1~1.5質量部の配合量である請求項1または2に記載のカプセルトナー。
- 前記帯電制御剤が、0.1g/L以上の水への溶解度を有する金属塩である請求項1~3のいずれか1つに記載のカプセルトナー。
- 前記カプセルトナーが、該カプセルトナーを水中で分散洗浄した処理後のカプセルトナーのエネルギー分散型蛍光X線分析(EDX)における、前記帯電制御剤の金属塩の金属の平均ピーク強度Xaftと、処理前のカプセルトナーのエネルギー分散型蛍光X線分析(EDX)における、前記帯電制御剤の金属塩の金属の平均ピーク強度Xpreとの比Xaft/Xpreが10~60%である請求項1~4のいずれか1つに記載のカプセルトナー。
- 少なくとも結着樹脂、着色剤および離型剤を含むトナー材料を混合・溶融混錬して混錬物を得、次いで得られた混練物を冷却固化・粉砕してトナー母粒子を得るトナー母粒子作製工程、
樹脂微粒子のエマルションを得る樹脂微粒子調製工程、
少なくとも前記トナー母粒子、ならびに前記樹脂微粒子のエマルションおよび水溶性の金属塩である帯電制御剤を含む微粒子分散液を撹拌混合し、次いで減圧下で撹拌し液体を除去して、該トナー母粒子の表面に該樹脂微粒子および帯電制御剤が均一に付着した複合粒子を得る複合粒子作製工程、
前記複合粒子を撹拌混合して、該トナー母粒子の表面に該複合粒子を膜化させて被覆層が形成されたカプセル粒子を得るカプセル粒子形成工程、および
前記カプセル粒子および外添剤を撹拌混合して、カプセルトナーを得る外添工程
を含むことを特徴とする請求項1~5のいずれか1つに記載のカプセルトナーの製造方法。 - 前記複合粒子作製工程において、前記微粒子分散液が、水を主成分とする分散液である請求項6に記載のカプセルトナーの製造方法。
- 前記複合粒子作製工程において、回転撹拌装置による機械的衝撃力を用いて複合粒子を膜化させて被覆層を形成する請求項6または7に記載のカプセルトナーの製造方法。
- 請求項1~5のいずれか1つに記載のカプセルトナーおよびキャリアを含むことを特徴とする二成分現像剤。
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