JP2023068387A - トナー - Google Patents
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Abstract
【課題】帯電安定性に優れるトナーの提供を目的とする。【解決手段】トナーは、トナー粒子を含む。前記トナー粒子は、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。前記外添剤は、特定外添剤粒子を含む。前記特定外添剤粒子は、金属酸化物粒子と、前記金属酸化物粒子の表面に付着する第1脂肪酸金属塩粒子とを含む。前記トナーは、前記トナー母粒子の表面に付着する第2脂肪酸金属塩粒子を含まないか、又は前記第2脂肪酸金属塩粒子を含み、前記第1脂肪酸金属塩粒子及び前記第2脂肪酸金属塩粒子の総個数に対する前記第1脂肪酸金属塩粒子の個数の割合が60%以上100%未満である。【選択図】図1
Description
本発明は、トナーに関する。
電子写真法による画像形成においては、トナー粒子を含むトナーが用いられる。トナー粒子は、例えば、結着樹脂等を含有するトナー母粒子を備える。このようなトナー粒子を用いたトナーは、例えば、一成分現像剤として用いられる。
一成分現像剤として用いるトナーには、帯電安定性に優れ、所望の画像濃度の画像を長期に渡って形成可能であることが要求される。このような要求に対して、例えば、脂肪酸金属塩で処理した酸化チタンを有するトナーが提案されている(特許文献1)。ここで、脂肪酸金属塩による「処理」とは、具体的には、(1)湿式法にて水中に酸化チタンの沈殿を精製させた後、脂肪酸金属塩を適量添加し、この後、脱水、粉砕を行なう処理、(2)粉砕前の乾燥酸化チタンに脂肪酸金属塩を適量添加した後、微粉砕工程を行なう処理、又は(3)微粉砕後の酸化チタンに脂肪酸金属塩の溶液又は分散液を添加した後、攪拌器にて攪拌後、加熱減圧して溶媒を除去する処理である。
しかし、特許文献1に記載のトナーによっても、帯電安定性が十分ではない。
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、帯電安定性に優れるトナーを提供することである。
本発明に係るトナーは、トナー粒子を含む。前記トナー粒子は、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。前記外添剤は、特定外添剤粒子を含む。前記特定外添剤粒子は、金属酸化物粒子と、前記金属酸化物粒子の表面に付着する第1脂肪酸金属塩粒子とを含む。前記トナーは、前記トナー母粒子の表面に付着する第2脂肪酸金属塩粒子を含まないか、又は前記第2脂肪酸金属塩粒子を含み、前記第1脂肪酸金属塩粒子及び前記第2脂肪酸金属塩粒子の総個数に対する前記第1脂肪酸金属塩粒子の個数の割合が60%以上100%未満である。
本発明に係るトナーは、帯電安定性に優れる。
以下、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、トナーは、トナー粒子の集合体(例えば粉体)である。外添剤は、外添剤粒子の集合体(例えば粉体)である。粉体(より具体的には、トナー粒子の粉体、外添剤粒子の粉体、磁性粉等)に関する評価結果(形状、物性等を示す値)は、何ら規定していなければ、粉体から粒子を相当数選び取って、それら粒子の各々について測定した値の個数平均である。
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「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。
粉体の個数平均一次粒子径は、何ら規定していなければ、走査型電子顕微鏡を用いて測定した一次粒子の円相当径(ヘイウッド径:一次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。粉体の個数平均一次粒子径は、例えば100個の一次粒子の円相当径の個数平均値である。なお、粒子の個数平均一次粒子径は、特に断りがない限り、粉体中の粒子の個数平均一次粒子径を指す。
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。例えば、日本画像学会から提供される標準キャリア(負帯電極性トナー用標準キャリア:N-01、正帯電極性トナー用標準キャリア:P-01)と測定対象(例えばトナー)とを混ぜて攪拌することで、測定対象を摩擦帯電させる。摩擦帯電させる前と後とでそれぞれ、例えば吸引式小型帯電量測定装置(トレック社製「MODEL 212HS」)で測定対象の帯電量を測定し、摩擦帯電の前後での帯電量の変化が大きい測定対象ほど帯電性が強いことを示す。
融点(Mp)の測定値は、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」)を用いて測定される吸熱曲線(縦軸:熱流(DSC信号)、横軸:温度)中の最大吸熱ピークの温度である。この吸熱ピークは、結晶化部位の融解に起因して現れる。
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「JIS(日本産業規格)K7121-2012」に従って測定した値である。示差走査熱量計で測定された吸熱曲線(縦軸:熱流(DSC信号)、横軸:温度)において、ガラス転移に起因する変曲点の温度(詳しくは、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)が、Tg(ガラス転移点)に相当する。
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(日本産業規格)K0070-1992」に従い測定した値である。
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。
材料の「主成分」は、何ら規定していなければ、質量基準で、その材料に最も多く含まれる成分を意味する。
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、重合体の繰り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。
<トナー>
本発明の実施形態に係るトナーは、トナー粒子を含む。トナー粒子は、トナー母粒子と、トナー母粒子の表面に付着した外添剤とを備える。外添剤は、特定外添剤粒子を含む。特定外添剤粒子は、金属酸化物粒子と、金属酸化物粒子の表面に付着する第1脂肪酸金属塩粒子とを含む。本発明のトナーは、トナー母粒子の表面に付着する第2脂肪酸金属塩粒子を含まないか、又は第2脂肪酸金属塩粒子を含み、第1脂肪酸金属塩粒子及び第2脂肪酸金属塩粒子の総個数に対する第1脂肪酸金属塩粒子の個数の割合が60%以上100%未満である。
本発明の実施形態に係るトナーは、トナー粒子を含む。トナー粒子は、トナー母粒子と、トナー母粒子の表面に付着した外添剤とを備える。外添剤は、特定外添剤粒子を含む。特定外添剤粒子は、金属酸化物粒子と、金属酸化物粒子の表面に付着する第1脂肪酸金属塩粒子とを含む。本発明のトナーは、トナー母粒子の表面に付着する第2脂肪酸金属塩粒子を含まないか、又は第2脂肪酸金属塩粒子を含み、第1脂肪酸金属塩粒子及び第2脂肪酸金属塩粒子の総個数に対する第1脂肪酸金属塩粒子の個数の割合が60%以上100%未満である。
本発明のトナーは、例えば正帯電性を有する磁性一成分トナーとして、静電潜像の現像に好適に用いることができる。
[トナー粒子]
図1は、トナーに含まれるトナー粒子1の一例を示す。図1に示すトナー粒子1は、トナー母粒子2と、トナー母粒子2の表面に付着した外添剤3とを備える。外添剤3は、特定外添剤粒子4と、シリカ粒子5とを含む。
図1は、トナーに含まれるトナー粒子1の一例を示す。図1に示すトナー粒子1は、トナー母粒子2と、トナー母粒子2の表面に付着した外添剤3とを備える。外添剤3は、特定外添剤粒子4と、シリカ粒子5とを含む。
図2は、図1の特定外添剤粒子4の一例を示す。特定外添剤粒子4は、金属酸化物粒子6と、金属酸化物粒子6の表面に付着する第1脂肪酸金属塩粒子7とを含む。第1脂肪酸金属塩粒子7は、略平板状の粒子である。第1脂肪酸金属塩粒子7は、金属酸化物粒子6の表面を部分的に被覆している。金属酸化物粒子6の表面のうち一部の領域は、第1脂肪酸金属塩粒子7に被覆されずに外部に露出している。
以上、図1~図2に示すトナー粒子1を例として、トナー粒子を説明した。但し、本発明のトナーの含むトナー粒子は、図1~図2に示すトナー粒子1とは異なる構造であってもよい。具体的には、トナー粒子は、トナー母粒子の表面に付着する第2脂肪酸金属塩粒子を更に含んでもよい。トナー粒子は、外添剤として特定外添剤粒子のみを含んでいてもよい。また、外添剤は、特定外添剤粒子及びシリカ粒子以外の外添剤粒子(以下、その他の外添剤粒子と記載することがある)を更に含んでいてもよい。また、トナー粒子は、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ことがある)であってもよい。カプセルトナー粒子では、トナー母粒子が、例えば結着樹脂を含有するトナーコアと、トナーコアの表面を覆うシェル層とを備える。以上、本発明のトナーに含まれるトナー粒子の詳細について、図1~2を基に説明した。
本発明のトナーは、上述の構成を備えることにより、帯電安定性に優れる。その理由は以下のように推察される。本発明のトナーは、特定外添剤粒子を備える。特定外添剤粒子は、本発明のトナーの帯電安定性に寄与する。以下、図3~5に基づいてトナー粒子が過剰帯電した際の特定外添剤粒子の様子を説明する。図3は、トナー粒子1の表面付近を示す。トナー粒子1の表面付近において、特定外添剤粒子4は、トナー母粒子2の表面に付着している。トナー母粒子2の表面は、適切な量の正電荷PCを帯びている。この状態では、特定外添剤粒子4は、ほとんど帯電しておらず、非静電的な付着力又は鏡像力によってトナー母粒子2の表面に付着している。図4は、図3のトナー粒子1の帯電量が何らかの要因で増加した状態を示す。トナー母粒子2の表面は、過剰量の正電荷PCを帯びている。この状態では、特定外添剤粒子4の表面も少量の正電荷PCを帯びている。図5は、図4のトナー粒子1の帯電量が更に増加した状態を示す。この状態では、トナー母粒子2の表面だけでなく、特定外添剤粒子4の表面も大量の正電荷PCを帯びている。その結果、特定外添剤粒子4は、静電的な反発力によってトナー母粒子2から脱離(飛翔)する。以上、図3~5に基づいてトナー粒子が過剰帯電した際の特定外添剤粒子の様子を説明した。図3~5に示すように、特定外添剤粒子は、トナー粒子が正常に帯電している間はトナー母粒子に付着しているが、トナー粒子が過剰に帯電するとトナー母粒子から脱離する。
次に、図6~7に基づいて、特定外添剤粒子がトナーの帯電量を均一化する様子を説明する。なお、図6~7においては、説明の便宜上、各トナー粒子の詳細な構造を省略している。図6は、帯電量がそれぞれ異なる複数のトナー粒子を示す。詳しくは、図6は、過剰帯電したトナー粒子T1と、不帯電トナー粒子T2と、正常に帯電したトナー粒子T3とを示す。このような帯電量がそれぞれ異なる複数のトナー粒子を含むトナーを用いて印刷を続けると、不帯電トナー粒子T2が現像されずに画像形成装置の現像装置内に滞留し続けるため、形成される画像の画像濃度が低下する。また、過剰帯電したトナー粒子T1は、画像形成装置の他の部材(例えば、感光体ドラム及びクリーニング部材)に強固に付着し、画像不良の原因となる。一方、本発明のトナーは、図3~5に示すように、過剰帯電したトナー粒子T1から帯電した特定外添剤粒子Eが脱離する。過剰帯電したトナー粒子T1は、帯電した特定外添剤粒子Eが脱離することにより帯電量が低下し、正常な帯電量に近づく。また、帯電した特定外添剤粒子Eは、過剰帯電したトナー粒子T1から脱離した後、鏡像力によって不帯電トナー粒子T2に付着する。帯電した特定外添剤粒子Eが不帯電トナー粒子T2に付着すると、不帯電トナー粒子T2は帯電した特定外添剤粒子Eから電荷を受け取って正常な帯電量に近づく。なお、帯電した特定外添剤粒子Eと正常に帯電したトナー粒子T3との間には静電反発力が働くため、帯電した特定外添剤粒子Eは、正常に帯電したトナー粒子T3には付着しない。以上、図6~7に基づいて、特定外添剤粒子がトナーの帯電量を均一化する様子を説明した。このように、本発明のトナーは、トナー粒子間の帯電量が不均一な状態になった場合においても、帯電した特定外添剤粒子がトナー粒子間を移動することにより、トナー粒子間の帯電量が均一化される。
次に、図8~10に基づいて、特定外添剤粒子における第1脂肪酸金属塩粒子の機能を説明する。図8は、トナー粒子1の表面において、特定外添剤粒子4がトナー母粒子2の表面に付着している様子を示す。特定外添剤粒子4は、上述の通り、金属酸化物粒子6と、金属酸化物粒子6の表面に付着する第1脂肪酸金属塩粒子7とを含む。図8では、特定外添剤粒子4は、トナー母粒子2の表面を自由に移動可能である。つまり、図8において、特定外添剤粒子4は、トナー母粒子2の表面を転がって移動することが可能であると共に、図3~5に示すように、トナー粒子1が過剰に帯電した場合にはトナー母粒子2から脱離する。なお、特定外添剤粒子4は、例えば、外力又はトナー母粒子2の表面の電荷分布の変化の影響により、トナー母粒子2の表面を転がって移動する。図9は、トナー粒子1にストレスが加わることにより、特定外添剤粒子4がトナー母粒子2に部分的に埋没した状態を示す。図9では、特定外添剤粒子4は、トナー母粒子2の表面を自由に移動することが不可能である。そのため、図9において、特定外添剤粒子4は、トナー粒子間を移動することによってトナー粒子間の帯電量を均一化する機能を発揮することはできない。次に、図10は、図9のトナー粒子1において、特定外添剤粒子4に外力(例えば、他のトナー粒子との接触によって発生する外力)が働いた状態を示す。特定外添剤粒子4に外力が働くと、特定外添剤粒子4及びトナー母粒子2が接触している領域において、金属酸化物粒子6から第1脂肪酸金属塩粒子7が剥離する。その結果、特定外添剤粒子4は、トナー母粒子2から脱離し、再びトナー母粒子2の表面を自由に移動可能な状態となる。以上、図8~10に基づいて、特定外添剤粒子における第1脂肪酸金属塩粒子の機能を説明した。このように、本発明では、脂肪酸金属塩を粒子状にして金属酸化物粒子の表面に付着させることにより、あえて金属酸化物粒子及び第1脂肪酸金属塩粒子が剥離しやすい構成としている。本発明のトナーは、このような構成により、トナー粒子にストレスが加わった後に、特定外添剤粒子がトナー母粒子に埋没したままの状態となることを抑制する。つまり、第1脂肪酸金属塩粒子は、特定外添剤粒子がトナーの帯電量を均一化する機能を安定して発揮できるようにする。これらの結果、本発明のトナーは、帯電安定性に優れる。
以下、本発明のトナーの詳細を更に説明する。なお、以下に記載する各成分については、特に断りのない限り、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(外添剤)
外添剤は、特定外添剤粒子を含む。外添剤は、シリカ粒子を更に含むことが好ましい。
外添剤は、特定外添剤粒子を含む。外添剤は、シリカ粒子を更に含むことが好ましい。
(特定外添剤粒子)
特定外添剤粒子は、金属酸化物粒子と、金属酸化物粒子の表面に付着する第1脂肪酸金属塩粒子とを含む。特定外添剤粒子は、金属酸化物粒子及び第1脂肪酸金属塩粒子のみを含むことが好ましい。特定外添剤粒子は、上述のように、本発明のトナーに優れた帯電安定性を付与する。また、特定外添剤粒子は、本発明のトナーにおいて、研磨粒子としての機能も発揮する。
特定外添剤粒子は、金属酸化物粒子と、金属酸化物粒子の表面に付着する第1脂肪酸金属塩粒子とを含む。特定外添剤粒子は、金属酸化物粒子及び第1脂肪酸金属塩粒子のみを含むことが好ましい。特定外添剤粒子は、上述のように、本発明のトナーに優れた帯電安定性を付与する。また、特定外添剤粒子は、本発明のトナーにおいて、研磨粒子としての機能も発揮する。
トナー粒子における特定外添剤粒子の含有量としては、トナー母粒子100質量部に対して、0.1質量部以上3.0質量部以下が好ましく、0.5質量部以上1.0質量部以下がより好ましい。特定外添剤粒子の含有量を0.1質量部以上とすることで、本発明のトナーの帯電安定性を更に好適化できる。特定外添剤粒子の含有量を3.0質量部以下とすることで、トナー粒子が正常に帯電している状態において特定外添剤粒子がトナー母粒子から脱離することを抑制できる。
(金属酸化物粒子)
金属酸化物粒子は、金属酸化物を含む。金属酸化物粒子において、金属酸化物の含有割合としては、90質量%以上が好ましく、100質量%がより好ましい。金属酸化物粒子の個数平均一次粒子径としては、200nm以上600nm以下が好ましく、300nm以上400nm以下がより好ましい。金属酸化物粒子の個数平均一次粒子径を200nm以上とすることで、特定外添剤粒子がトナー母粒子に埋没することを更に効果的に抑制できる。金属酸化物粒子の個数平均一次粒子径を600nm以下とすることで、トナー粒子が正常に帯電している状態において特定外添剤粒子がトナー母粒子から脱離することを抑制できる。
金属酸化物粒子は、金属酸化物を含む。金属酸化物粒子において、金属酸化物の含有割合としては、90質量%以上が好ましく、100質量%がより好ましい。金属酸化物粒子の個数平均一次粒子径としては、200nm以上600nm以下が好ましく、300nm以上400nm以下がより好ましい。金属酸化物粒子の個数平均一次粒子径を200nm以上とすることで、特定外添剤粒子がトナー母粒子に埋没することを更に効果的に抑制できる。金属酸化物粒子の個数平均一次粒子径を600nm以下とすることで、トナー粒子が正常に帯電している状態において特定外添剤粒子がトナー母粒子から脱離することを抑制できる。
金属酸化物粒子が含む金属酸化物としては、例えば、酸化アルミニウム(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、及びチタン酸バリウムが挙げられる。金属酸化物としては、酸化アルミニウム、酸化チタン、チタン酸ストロンチウム又はチタン酸バリウムが好ましく、酸化アルミニウムがより好ましい。金属酸化物粒子が酸化アルミニウムを含むことで、特定外添剤粒子が研磨作用を発揮し易くなる。
特定外添剤粒子の質量に対する金属酸化物粒子の質量の割合としては、95.0質量%以上99.9質量%以下が好ましく、98.0質量%以上99.5質量%以下が好ましい。
(第1脂肪酸金属塩粒子)
第1脂肪酸金属塩粒子は、脂肪酸金属塩を含む。第1脂肪酸金属塩粒子において、脂肪酸金属塩の含有割合としては、90質量%以上が好ましく、100質量%がより好ましい。ここで、粒子とは、必ずしも球状である必要はなく、他の形状(例えば、板状又は不定形状)であってもよい。
第1脂肪酸金属塩粒子は、脂肪酸金属塩を含む。第1脂肪酸金属塩粒子において、脂肪酸金属塩の含有割合としては、90質量%以上が好ましく、100質量%がより好ましい。ここで、粒子とは、必ずしも球状である必要はなく、他の形状(例えば、板状又は不定形状)であってもよい。
第1脂肪酸金属塩粒子の個数平均一次粒子径としては、5nm以上100nm以下が好ましく、30nm以上70nm以下がより好ましい。第1脂肪酸金属塩粒子の個数平均一次粒子径を5nm以上とすることで、第1脂肪酸金属塩粒子は、トナー粒子にストレスが加わった後に、特定外添剤粒子がトナー母粒子に埋没したままの状態となることを抑制する効果を発揮し易くなる。第1脂肪酸金属塩粒子の個数平均一次粒子径を100nm以下とすることで、特定外添剤粒子から第1脂肪酸金属塩粒子が脱離することを抑制できる。なお、第1脂肪酸金属塩粒子の個数平均一次粒子径とは、第1脂肪酸金属塩粒子がトナー母粒子の表面に付着した状態で測定される円相当径を示す。具体的な第1脂肪酸金属塩粒子の個数平均一次粒子径は、実施例に記載の方法又はこれに準拠する方法により測定される値を示す。
脂肪酸金属塩を構成する脂肪酸としては、例えば、ステアリン酸、オレイン酸、パルミチン酸、ミリスチン酸及びリノール酸が挙げられる。脂肪酸としては、ステアリン酸、パルミチン酸又はミリスチン酸が好ましい。脂肪酸金属塩を構成する金属としては、例えば、亜鉛、アルミニウム、銅、マグネシウム、カルシウム、マンガン及び鉄が挙げられる。金属としては、亜鉛又はカルシウムが好ましい。
具体的な脂肪酸金属塩としては、例えば、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸銅、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸カルシウム、オレイン酸亜鉛、オレイン酸マンガン、オレイン酸鉄、オレイン酸銅、オレイン酸マグネシウム、パルミチン酸亜鉛、パルミチン酸銅、パルミチン酸マグネシウム、ミリスチン酸亜鉛、ミリスチン酸銅、ミリスチン酸マグネシウム、パルミチン酸カルシウム、リノール酸亜鉛、及びリノール酸カルシウムが挙げられる。脂肪酸金属塩としては、ステアリン酸亜鉛、パルミチン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム又はミリスチン酸亜鉛が好ましい。
特定外添剤粒子における第1脂肪酸金属塩粒子の含有量としては、金属酸化物粒子100質量部に対して、0.05質量部以上15.0質量部以下が好ましく、0.5質量部以上3.0質量部以下がより好ましい。第1脂肪酸金属塩粒子の含有量を0.05質量部以上とすることで、第1脂肪酸金属塩粒子は、トナー粒子にストレスが加わった後に、特定外添剤粒子がトナー母粒子に埋没したままの状態となることを抑制する効果を発揮し易くなる。第1脂肪酸金属塩粒子の含有量を15.0質量部以下とすることで、特定外添剤粒子から第1脂肪酸金属塩粒子が脱離することを抑制できる。
(特定外添剤粒子の調製方法)
特定外添剤粒子は、金属酸化物粒子及び第1脂肪酸金属塩粒子を混合することにより調製できる。第1脂肪酸金属塩粒子は、市販の脂肪酸金属塩粒子をそのまま用いてもよい。また、第1脂肪酸金属塩粒子は、ジェットミル等を用いて市販の脂肪酸金属塩粒子を粉砕分級処理することによっても得ることができる。
特定外添剤粒子は、金属酸化物粒子及び第1脂肪酸金属塩粒子を混合することにより調製できる。第1脂肪酸金属塩粒子は、市販の脂肪酸金属塩粒子をそのまま用いてもよい。また、第1脂肪酸金属塩粒子は、ジェットミル等を用いて市販の脂肪酸金属塩粒子を粉砕分級処理することによっても得ることができる。
(シリカ粒子)
シリカ粒子としては、正帯電性を付与する表面処理が施されたシリカ粒子が好ましい。シリカ粒子の個数平均一次粒子径としては、20nm以上300nm以下が好ましく、20nm以上100nm以下がより好ましく、20nm以上40nm以下が更に好ましい。シリカ粒子の個数平均一次粒子径を20nm以上とすることで、トナー母粒子へのシリカ粒子の埋没を抑制できる。また、シリカ粒子の個数平均一次粒子径を300nm以下とすることで、トナー母粒子からのシリカ粒子の脱離を抑制できる。
シリカ粒子としては、正帯電性を付与する表面処理が施されたシリカ粒子が好ましい。シリカ粒子の個数平均一次粒子径としては、20nm以上300nm以下が好ましく、20nm以上100nm以下がより好ましく、20nm以上40nm以下が更に好ましい。シリカ粒子の個数平均一次粒子径を20nm以上とすることで、トナー母粒子へのシリカ粒子の埋没を抑制できる。また、シリカ粒子の個数平均一次粒子径を300nm以下とすることで、トナー母粒子からのシリカ粒子の脱離を抑制できる。
トナー母粒子からの脱離を抑制しながらシリカ粒子の機能を十分に発揮させる観点から、トナー粒子におけるシリカ粒子の含有量としては、トナー母粒子100質量部に対して、0.1質量部以上15.0質量部以下が好ましく、0.3質量部以上1.0質量部以下がより好ましい。
(その他の外添剤粒子)
外添剤は、特定外添剤粒子及びシリカ粒子以外のその他の外添剤粒子を更に含んでもよい。その他の外添剤粒子としては、例えば、無機粒子(詳しくは、脂肪酸金属塩粒子を含まない無機粒子)及び樹脂粒子が挙げられる。無機粒子としては、例えば、金属酸化物(例えば、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化亜鉛)の粒子が挙げられる。
外添剤は、特定外添剤粒子及びシリカ粒子以外のその他の外添剤粒子を更に含んでもよい。その他の外添剤粒子としては、例えば、無機粒子(詳しくは、脂肪酸金属塩粒子を含まない無機粒子)及び樹脂粒子が挙げられる。無機粒子としては、例えば、金属酸化物(例えば、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化亜鉛)の粒子が挙げられる。
(第2脂肪酸金属塩粒子)
第2脂肪酸金属塩粒子は、トナー母粒子の表面に付着する脂肪酸金属塩粒子である。第2脂肪酸金属塩粒子は、例えば、本発明のトナーの製造時及び保管時に、特定外添剤粒子から脱離した第1脂肪酸金属塩粒子がトナー母粒子の表面に直接付着することで形成される。なお、本発明のトナーにおいて、金属酸化物粒子の表面に付着していると共にトナー母粒子の表面にも付着している脂肪酸金属塩粒子は、第1脂肪酸金属塩粒子に分類される。
第2脂肪酸金属塩粒子は、トナー母粒子の表面に付着する脂肪酸金属塩粒子である。第2脂肪酸金属塩粒子は、例えば、本発明のトナーの製造時及び保管時に、特定外添剤粒子から脱離した第1脂肪酸金属塩粒子がトナー母粒子の表面に直接付着することで形成される。なお、本発明のトナーにおいて、金属酸化物粒子の表面に付着していると共にトナー母粒子の表面にも付着している脂肪酸金属塩粒子は、第1脂肪酸金属塩粒子に分類される。
第2脂肪酸金属塩粒子の成分及び個数平均一次粒子径については、第1脂肪酸金属塩粒子と同様である。
本発明のトナーは、トナー母粒子の表面に付着する第2脂肪酸金属塩粒子を含まないことが好ましいが、少量ならば含んでもよい。本発明のトナーが第2脂肪酸金属塩粒子を含む場合、第1脂肪酸金属塩粒子及び第2脂肪酸金属塩粒子の総個数に対する第1脂肪酸金属塩粒子の個数の割合は、60%以上100%未満であり、80%以上99%以下が好ましく、90%以上97%以下がより好ましい。上述の割合を60%以上100%未満とすることで、本発明のトナーは、優れた帯電安定性を発揮できる。なお、上述の割合は、実施例に記載の方法又はこれに準拠した方法により測定される。
(トナー母粒子)
トナー母粒子は、例えば主成分として結着樹脂を含有する。トナー母粒子は、必要に応じて、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)を更に含有してもよい。トナー母粒子の製造方法としては、粉砕法及び凝集法が挙げられ、粉砕法が好ましい。
トナー母粒子は、例えば主成分として結着樹脂を含有する。トナー母粒子は、必要に応じて、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)を更に含有してもよい。トナー母粒子の製造方法としては、粉砕法及び凝集法が挙げられ、粉砕法が好ましい。
(結着樹脂)
低温定着性に優れたトナーを提供する観点から、トナー母粒子は、結着樹脂として熱可塑性樹脂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。熱可塑性樹脂としては、例えば、スチレン樹脂、アクリル酸エステル樹脂、オレフィン樹脂(例えば、ポリエチレン樹脂、及びポリプロピレン樹脂)、ビニル樹脂(例えば、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、及びN-ビニル樹脂)、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、及び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り返し単位が導入された共重合体(例えば、スチレン-アクリル酸エステル樹脂、及びスチレン-ブタジエン樹脂)も、結着樹脂として使用できる。
低温定着性に優れたトナーを提供する観点から、トナー母粒子は、結着樹脂として熱可塑性樹脂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。熱可塑性樹脂としては、例えば、スチレン樹脂、アクリル酸エステル樹脂、オレフィン樹脂(例えば、ポリエチレン樹脂、及びポリプロピレン樹脂)、ビニル樹脂(例えば、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、及びN-ビニル樹脂)、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、及び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り返し単位が導入された共重合体(例えば、スチレン-アクリル酸エステル樹脂、及びスチレン-ブタジエン樹脂)も、結着樹脂として使用できる。
トナー母粒子における結着樹脂の含有割合としては、30質量%以上55質量%以下が好ましく、40質量%以上50質量%以下がより好ましい。
本発明のトナーの低温定着性を最適化する観点から、結着樹脂としては、ポリエステル樹脂が好ましい。ポリエステル樹脂は、1種以上の多価アルコールと1種以上の多価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多価アルコールとしては、例えば、2価アルコール(例えば、ジオール化合物、及びビスフェノール化合物)、及び3価以上のアルコールが挙げられる。ポリエステル樹脂を合成するための多価カルボン酸としては、例えば、2価カルボン酸、及び3価以上のカルボン酸が挙げられる。なお、多価カルボン酸の代わりに、縮重合によりエステル結合を形成できる多価カルボン酸誘導体(例えば、多価カルボン酸の無水物、及び多価カルボン酸ハライド)を使用してもよい。
ジオール化合物としては、例えば、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、2-ブテン-1,4-ジオール、1,5-ペンタンジオール、2-ペンテン-1,5-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、ジプロピレングリコール、1,4-ベンゼンジオール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、及びポリテトラメチレングリコールが挙げられる。
ビスフェノール化合物としては、例えば、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(例えば、ポリオキシエチレン(2,2)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン)、及びビスフェノール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としては、例えば、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、及び1,3,5-トリヒドロキシメチルベンゼンが挙げられる。
2価カルボン酸としては、例えば、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、イソドデシルコハク酸)、及び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、イソドデセニルコハク酸)が挙げられる。
3価以上のカルボン酸としては、例えば、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ルプロパン、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、及びエンポール三量体酸が挙げられる。
ポリエステル樹脂としては、テレフタル酸と、イソフタル酸と、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物と、エチレングリコールと、トリメリット酸との縮重合物が好ましい。
(磁性粉)
磁性粉の材料としては、例えば、強磁性金属(例えば、鉄、コバルト、ニッケル、及びこれら金属の1種以上を含む合金)、強磁性金属酸化物(例えば、フェライト、マグネタイト及び二酸化クロム)、及び強磁性化処理が施された材料(例えば、熱処理により強磁性が付与された炭素材料)が挙げられる。
磁性粉の材料としては、例えば、強磁性金属(例えば、鉄、コバルト、ニッケル、及びこれら金属の1種以上を含む合金)、強磁性金属酸化物(例えば、フェライト、マグネタイト及び二酸化クロム)、及び強磁性化処理が施された材料(例えば、熱処理により強磁性が付与された炭素材料)が挙げられる。
良好な画像を形成する観点から、トナー母粒子における磁性粉の含有量としては、結着樹脂100質量部に対して、40質量部以上160質量部以下が好ましく、70質量部以上120質量部以下がより好ましい。
磁性粉の個数平均一次粒子径としては、0.1μm以上1.0μm以下が好ましく、0.1μm以上0.3μm以下がより好ましい。
磁性粉からの金属イオン(例えば、鉄イオン)の溶出を抑制する観点から、磁性粉は、表面処理されていることが好ましい。トナー母粒子の表面に金属イオンが溶出すると、トナー母粒子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、トナー母粒子同士の固着を抑制できると考えられる。
(電荷制御剤)
トナー母粒子は、電荷制御剤を含有していてもよい。電荷制御剤は、例えば、より優れた帯電安定性又は優れた帯電立ち上がり特性を有するトナーを提供す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させることができるか否かの指標になる。トナー母粒子に正帯電性の電荷制御剤を含有させることで、トナー母粒子のカチオン性を強めることができる。
トナー母粒子は、電荷制御剤を含有していてもよい。電荷制御剤は、例えば、より優れた帯電安定性又は優れた帯電立ち上がり特性を有するトナーを提供す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させることができるか否かの指標になる。トナー母粒子に正帯電性の電荷制御剤を含有させることで、トナー母粒子のカチオン性を強めることができる。
正帯電性の電荷制御剤としては、例えば、アジン化合物、直接染料、酸性染料、アルコキシル化アミン、アルキルアミド、4級アンモニウム塩化合物、及び4級アンモニウムカチオン基を含む樹脂が挙げられる。電荷制御剤としては、4級アンモニウムカチオン基を含む樹脂が好ましい。
アジン化合物としては、例えば、ピリダジン、ピリミジン、ピラジン、1,2-オキサジン、1,3-オキサジン、1,4-オキサジン、1,2-チアジン、1,3-チアジン、1,4-チアジン、1,2,3-トリアジン、1,2,4-トリアジン、1,3,5-トリアジン、1,2,4-オキサジアジン、1,3,4-オキサジアジン、1,2,6-オキサジアジン、1,3,4-チアジアジン、1,3,5-チアジアジン、1,2,3,4-テトラジン、1,2,4,5-テトラジン、1,2,3,5-テトラジン、1,2,4,6-オキサトリアジン、1,3,4,5-オキサトリアジン、フタラジン、キナゾリン、及びキノキサリンが挙げられる。
直接染料としては、例えば、アジンファストレッドFC、アジンファストレッド12BK、アジンバイオレットBO、アジンブラウン3G、アジンライトブラウンGR、アジンダークグリ-ンBH/C、アジンディープブラックEW、及びアジンディープブラック3RLが挙げられる。
酸性染料としては、例えば、ニグロシンBK、ニグロシンNB、及びニグロシンZが挙げられる。
4級アンモニウム塩化合物としては、例えば、ベンジルデシルヘキシルメチルアンモニウムクロライド、デシルトリメチルアンモニウムクロライド、2-(メタクリロイルオキシ)エチルトリメチルアンモニウムクロライド、及びジメチルアミノプロピルアクリルアミド塩化メチル4級塩が挙げられる。
帯電安定性に更に優れたトナーを提供する観点から、電荷制御剤の含有量としては、結着樹脂100質量部に対して、3質量部以上20質量部以下が好ましい。
(離型剤)
トナー母粒子は、離型剤を含有していてもよい。離型剤は、例えば、本発明のトナーに耐オフセット性を付与する目的で使用される。本発明のトナーに充分な耐オフセット性を付与させる観点から、離型剤の含有量としては、結着樹脂100質量部に対して、1質量部以上20質量部以下が好ましい。
トナー母粒子は、離型剤を含有していてもよい。離型剤は、例えば、本発明のトナーに耐オフセット性を付与する目的で使用される。本発明のトナーに充分な耐オフセット性を付与させる観点から、離型剤の含有量としては、結着樹脂100質量部に対して、1質量部以上20質量部以下が好ましい。
離型剤としては、例えば、脂肪族炭化水素系ワックス、脂肪族炭化水素系ワックスの酸化物、植物系ワックス、動物系ワックス、鉱物系ワックス、脂肪酸エステルを主成分とするエステルワックス、及び脂肪酸エステルの一部又は全部が脱酸化したワックスが挙げられる。脂肪族炭化水素系ワックスとしては、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体、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及びフィッシャートロプシュワックスが挙げられる。脂肪族炭化水素系ワックスの酸化物としては、例えば、酸化ポリエチレンワックス、及び酸化ポリエチレンワックスのブロック共重合体が挙げられる。植物系ワックスとしては、例えば、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、及びライスワックスが挙げられる。動物系ワックスとしては、例えば、みつろう、ラノリン及び鯨ろうが挙げられる。鉱物系ワックスとしては、例えば、オゾケライト、セレシン、及びペトロラタムが挙げられる。脂肪酸エステルを主成分とするエステルワックスとしては、例えば、モンタン酸エステルワックス及びカスターワックスが挙げられる。脂肪酸エステルの一部又は全部が脱酸化したワックスとしては、例えば、脱酸カルナバワックスが挙げられる。離型剤としては、カルナバワックスが好ましい。
トナー母粒子が離型剤を含有する場合、結着樹脂と離型剤との相溶性を改善するために、相溶化剤をトナー母粒子に添加してもよい。
(着色剤)
トナー母粒子は、着色剤を含有していてもよい。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。
トナー母粒子は、着色剤を含有していてもよい。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。
トナー母粒子は、黒色着色剤を含有していてもよい。黒色着色剤としては、例えば、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。黒色着色剤として、磁性粉を用いてもよい。すなわち、トナー母粒子は、磁性粉以外の着色剤を含まなくてもよい。
[トナーの製造方法]
本発明のトナーは、例えば、トナー母粒子の調製工程と、外添工程とを備える製造方法により製造できる。
本発明のトナーは、例えば、トナー母粒子の調製工程と、外添工程とを備える製造方法により製造できる。
(トナー母粒子の調製工程)
トナー母粒子の調製工程では、例えば、凝集法又は粉砕法によりトナー母粒子を調製する。
トナー母粒子の調製工程では、例えば、凝集法又は粉砕法によりトナー母粒子を調製する。
凝集法は、例えば、凝集工程及び合一化工程を含む。凝集工程では、トナー母粒子を構成する成分を含む微粒子を水性媒体中で凝集させて、凝集粒子を形成する。合一化工程では、凝集粒子に含まれる成分を水性媒体中で合一化させてトナー母粒子を形成する。
次に粉砕法を説明する。粉砕法によれば、比較的容易にトナー母粒子を調製できる上、製造コストの低減が可能である。粉砕法でトナー母粒子を調製する場合、トナー母粒子の調製工程は、例えば溶融混練工程と、粉砕工程とを備える。トナー母粒子の調製工程は、溶融混練工程の前に混合工程を更に備えてもよい。また、トナー母粒子の調製工程は、粉砕工程後に、微粉砕工程及び分級工程の少なくとも一方を更に備えてもよい。
混合工程では、結着樹脂及び磁性粉と、必要に応じて添加する内添剤とを混合して、混合物を得る。溶融混練工程では、トナー材料を溶融し混練して、溶融混練物を得る。トナー材料としては、例えば混合工程で得られる混合物が用いられる。粉砕工程では、得られた溶融混練物を、例えば室温(25℃)まで冷却した後、粉砕して粉砕物を得る。粉砕工程で得られた粉砕物の小径化が必要な場合は、粉砕物を更に粉砕する工程(微粉砕工程)を実施してもよい。また、粉砕物の粒径を揃える場合は、得られた粉砕物を分級する工程(分級工程)を実施してもよい。以上の工程により、粉砕物であるトナー母粒子が得られる。
(外添工程)
外添工程では、混合機を用いて、上述のトナー母粒子と、特定外添剤粒子を含む外添剤とを混合して、トナー母粒子の表面に外添剤を付着させる。これにより、本発明のトナーが得られる。混合機としては、例えばFMミキサー(日本コークス工業株式会社製)が挙げられる。
外添工程では、混合機を用いて、上述のトナー母粒子と、特定外添剤粒子を含む外添剤とを混合して、トナー母粒子の表面に外添剤を付着させる。これにより、本発明のトナーが得られる。混合機としては、例えばFMミキサー(日本コークス工業株式会社製)が挙げられる。
以下、実施例を用いて本発明を更に具体的に説明する。しかし、本発明は実施例の範囲に何ら限定されない。
[脂肪酸金属塩粒子の調製]
市販の脂肪酸金属塩粒子に対して粉砕分級処理を行うことにより、脂肪酸金属塩粒子(A)~(D)を調製した。下記表1には、脂肪酸金属塩粒子(A)~(D)について、原料として用いた市販の脂肪酸金属塩粒子の商品名、メーカー及び成分を示す。粉砕分級処理においては、超音速ジェット粉砕機(日本ニューマチック工業株式会社製「ジェットミルIDS-2」)を用いた。なお、本処理により得られる脂肪酸金属塩粒子(A)~(D)は、非常に微細であるため、上述の超音速ジェット粉砕機の微粉出口からは排出されず、排気と共に排気孔から排出される。そのため、本処理においては、上述の超音速ジェット粉砕機の排気孔にバグフィルターを取り付けることによって脂肪酸金属塩粒子(A)~(D)を回収した。
市販の脂肪酸金属塩粒子に対して粉砕分級処理を行うことにより、脂肪酸金属塩粒子(A)~(D)を調製した。下記表1には、脂肪酸金属塩粒子(A)~(D)について、原料として用いた市販の脂肪酸金属塩粒子の商品名、メーカー及び成分を示す。粉砕分級処理においては、超音速ジェット粉砕機(日本ニューマチック工業株式会社製「ジェットミルIDS-2」)を用いた。なお、本処理により得られる脂肪酸金属塩粒子(A)~(D)は、非常に微細であるため、上述の超音速ジェット粉砕機の微粉出口からは排出されず、排気と共に排気孔から排出される。そのため、本処理においては、上述の超音速ジェット粉砕機の排気孔にバグフィルターを取り付けることによって脂肪酸金属塩粒子(A)~(D)を回収した。
[ポリエステル樹脂の合成]
温度計、窒素導入管、攪拌機、及び冷却管を備えた4つ口フラスコ(反応容器)に、1245gのテレフタル酸と、1245gのイソフタル酸と、1248gのビスフェノールAエチレンオキサイド付加物と、744gのエチレングリコールとを投入した。次に、反応容器に窒素を導入して反応容器内を窒素雰囲気下(常圧)とした後、反応容器の内容物を攪拌しながら、反応容器の内容物の温度を250℃に昇温させた。次に、反応容器の内容物の温度を4時間にわたって250℃に保つことにより、内容物を反応させた。反応においては、反応容器の内圧を常圧に保った。次に、反応容器に、0.875gの三酸化アンチモンと、0.548gのトリフェニルホスフェートと、0.102gのテトラブチルチタネートとを投入した。次に、反応容器内の圧力を40Paに減圧した後、反応容器の内容物の温度を280℃に昇温させた。次に、反応容器の内容物の温度を6時間にわたって280℃に保つことにより、内容物を反応させた。反応においては、反応容器の圧力を40Paに保った。
温度計、窒素導入管、攪拌機、及び冷却管を備えた4つ口フラスコ(反応容器)に、1245gのテレフタル酸と、1245gのイソフタル酸と、1248gのビスフェノールAエチレンオキサイド付加物と、744gのエチレングリコールとを投入した。次に、反応容器に窒素を導入して反応容器内を窒素雰囲気下(常圧)とした後、反応容器の内容物を攪拌しながら、反応容器の内容物の温度を250℃に昇温させた。次に、反応容器の内容物の温度を4時間にわたって250℃に保つことにより、内容物を反応させた。反応においては、反応容器の内圧を常圧に保った。次に、反応容器に、0.875gの三酸化アンチモンと、0.548gのトリフェニルホスフェートと、0.102gのテトラブチルチタネートとを投入した。次に、反応容器内の圧力を40Paに減圧した後、反応容器の内容物の温度を280℃に昇温させた。次に、反応容器の内容物の温度を6時間にわたって280℃に保つことにより、内容物を反応させた。反応においては、反応容器の圧力を40Paに保った。
次に、反応容器に、7.0gのトリメリット酸(架橋剤)を更に投入した。次に、反応容器内の圧力を常圧に戻すと共に、反応容器内の温度を270℃まで低下させた。次に、反応容器の内容物の温度を1時間にわたって270℃に保つことにより、内容物を反応させた。反応においては、反応容器の内圧を常圧に保った。次に、反応容器の内容物(ポリエステル樹脂)を、反応容器から取り出した後、常温まで冷却した。このようにして、ポリエステル樹脂を得た。得られたポリエステル樹脂は、ガラス転移点が51.9℃、融点が82.2℃、数平均分子量(Mn)が1065、質量平均分子量(Mw)が10600、分子量分布(Mw/Mn)が10.0、酸価が7.2mgKOH/g、水酸基価が24.1mgKOH/gであった。
[トナー母粒子の調製]
FMミキサー(日本コークス工業株式会社製「FM-20B」)を用いて、結着樹脂としての上述のポリエステル樹脂100質量部と、磁性粉(三井金属鉱業株式会社製「TN-15」、成分:マグネタイト)90質量部と、電荷制御剤(ポリマー型正電荷制御剤、藤倉化成株式会社製「アクリベ-ス(登録商標)FCA-201-PS」、成分:4級アンモニウム塩由来の繰り返し単位を含むスチレン-アクリル酸樹脂)4質量部と、離型剤としてのカルナバワックス(東亜化成株式会社製)10質量部とを、回転数を200rpmで4分間混合した。その後、得られた混合物を、2軸押出機(東芝機械株式会社製「TEM-26SS」)を用いてシリンダー温度100℃、回転数100rpm、処理速度50g/分の条件で溶融混練した。その後、得られた混練物を冷却させた。冷却後の混練物を、ジェットミル(ホソカワミクロン株式会社製「ミクロンジェットMJT-1」)で粉砕分級処理した。これにより、体積中位径8μmのトナー母粒子を得た。なお、トナー母粒子の体積中位径は、粒度計(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」)によって測定した。
FMミキサー(日本コークス工業株式会社製「FM-20B」)を用いて、結着樹脂としての上述のポリエステル樹脂100質量部と、磁性粉(三井金属鉱業株式会社製「TN-15」、成分:マグネタイト)90質量部と、電荷制御剤(ポリマー型正電荷制御剤、藤倉化成株式会社製「アクリベ-ス(登録商標)FCA-201-PS」、成分:4級アンモニウム塩由来の繰り返し単位を含むスチレン-アクリル酸樹脂)4質量部と、離型剤としてのカルナバワックス(東亜化成株式会社製)10質量部とを、回転数を200rpmで4分間混合した。その後、得られた混合物を、2軸押出機(東芝機械株式会社製「TEM-26SS」)を用いてシリンダー温度100℃、回転数100rpm、処理速度50g/分の条件で溶融混練した。その後、得られた混練物を冷却させた。冷却後の混練物を、ジェットミル(ホソカワミクロン株式会社製「ミクロンジェットMJT-1」)で粉砕分級処理した。これにより、体積中位径8μmのトナー母粒子を得た。なお、トナー母粒子の体積中位径は、粒度計(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」)によって測定した。
[金属酸化物粒子の準備]
下記表2に示す成分及び個数平均一次粒子径(メーカーのカタログ記載値)を有する市販の金属酸化物粒子(a)~(d)を準備した。
下記表2に示す成分及び個数平均一次粒子径(メーカーのカタログ記載値)を有する市販の金属酸化物粒子(a)~(d)を準備した。
<トナーの調製>
以下の方法により、実施例1~9及び比較例1~2のトナーを調製した。各トナーに用いた特定外添剤粒子の詳細を下記表3に示す。
以下の方法により、実施例1~9及び比較例1~2のトナーを調製した。各トナーに用いた特定外添剤粒子の詳細を下記表3に示す。
[実施例1]
(外添剤粒子の調製)
小型粉砕機(協立理工株式会社製「サンプルミルSK-M10」)に、金属酸化物粒子(a)(酸化アルミニウム粒子、チタン工業株式会社製「ECA-100TA」、個数平均一次粒子径320nm)100質量部と、脂肪酸金属塩粒子(A)(ステアリン酸亜鉛粒子)1質量部とを投入し、15分間攪拌した。攪拌においては、小型粉砕機の回転数を最大(1320rpm)に設定した。これにより、酸化アルミニウム粒子と、酸化アルミニウム粒子の表面に付着するステアリン酸亜鉛粒子とを含む特定外添剤粒子を得た。
(外添剤粒子の調製)
小型粉砕機(協立理工株式会社製「サンプルミルSK-M10」)に、金属酸化物粒子(a)(酸化アルミニウム粒子、チタン工業株式会社製「ECA-100TA」、個数平均一次粒子径320nm)100質量部と、脂肪酸金属塩粒子(A)(ステアリン酸亜鉛粒子)1質量部とを投入し、15分間攪拌した。攪拌においては、小型粉砕機の回転数を最大(1320rpm)に設定した。これにより、酸化アルミニウム粒子と、酸化アルミニウム粒子の表面に付着するステアリン酸亜鉛粒子とを含む特定外添剤粒子を得た。
(外添処理)
上述のトナー母粒子100質量部と、外添剤としての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)RA200」、内容:表面処理により疎水性及び正帯電性が付与された乾式シリカ粒子、表面処理剤:ヘキサメチルジシラザン(HMDS)及びアミノシラン、個数平均一次粒子径:約12nm)0.6質量部、及び上述の特定外添剤粒子0.8質量部とを、FMミキサー(日本コークス工業株式会社製「FM-10」)で混合した。これにより、実施例1のトナーを得た。
上述のトナー母粒子100質量部と、外添剤としての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)RA200」、内容:表面処理により疎水性及び正帯電性が付与された乾式シリカ粒子、表面処理剤:ヘキサメチルジシラザン(HMDS)及びアミノシラン、個数平均一次粒子径:約12nm)0.6質量部、及び上述の特定外添剤粒子0.8質量部とを、FMミキサー(日本コークス工業株式会社製「FM-10」)で混合した。これにより、実施例1のトナーを得た。
実施例1のトナーについて、金属酸化物粒子(実施例1では酸化アルミニウム粒子)の表面に付着する脂肪酸金属塩粒子(第1脂肪酸金属塩粒子)の個数と、トナー母粒子の表面に付着する脂肪酸金属塩粒子(第2脂肪酸金属塩粒子)の個数とを測定した。詳しくは、エネルギー分散型X線分析装置(オックスフォード・インストゥルメンツ社製「EDX Aztec4.1」)を装着した走査型電子顕微鏡(株式会社日立ハイテク製「Regulus(登録商標)8200」)を用いて、測定対象となるトナーに含まれるトナー粒子についての元素マッピング画像(倍率:1万倍)を作成した。元素マッピング画像の作成においては、トナー粒子が備える特定外添剤粒子の含む脂肪酸金属塩粒子に対応する金属(実施例1では亜鉛)のマッピングを行った。そして、元素マッピング画像に基づいて、視野中の脂肪酸金属塩粒子について、トナー母粒子及び金属酸化物粒子の何れに付着しているかを確認し、第1脂肪酸金属塩粒子及び第2脂肪酸金属塩粒子に分類した。測定は、10個のトナー粒子に対して行った。10個のトナー粒子に対して行った測定結果に基づいて、第1脂肪酸金属塩粒子及び第2脂肪酸金属塩粒子の総個数(NT)に対する第1脂肪酸金属塩粒子の個数(N1)の割合(100×N1/NT)を求めた。実施例1のトナーにおいて、割合X(100×N1/NT)は、95%であった。
また、画像解析ソフトウェア(三谷商事株式会社製「WinROOF」)を用いて上述の元素マッピング画像を解析することにより、第1脂肪酸金属塩粒子の個数平均一次粒子径を測定した。詳しくは、上述の元素マッピング画像の視野中において、金属酸化物粒子に付着する脂肪酸金属塩粒子(第1脂肪酸金属塩粒子)の投影面積を測定した。そして、上述の投影面積から算出した円相当径をその脂肪酸金属塩粒子の一次粒子径とした。一次粒子径の測定は、100個の第1脂肪酸金属塩粒子に対して行い、その平均値を第1脂肪酸金属塩粒子の個数平均一次粒子径とした。
[実施例2~9]
外添処理における金属酸化物粒子の種類と、脂肪酸金属塩粒子の種類及び添加量とを下記表3に示す通りに変更した以外は、実施例1のトナーの製造と同様の方法により、実施例2~9のトナーを製造した。
外添処理における金属酸化物粒子の種類と、脂肪酸金属塩粒子の種類及び添加量とを下記表3に示す通りに変更した以外は、実施例1のトナーの製造と同様の方法により、実施例2~9のトナーを製造した。
[比較例1]
上述のトナー母粒子100質量部と、外添剤としての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)RA200」)0.6質量部、金属酸化物粒子(a)(酸化アルミニウム粒子、チタン工業株式会社製「EC-100TA」)0.79質量部、及び脂肪酸金属塩粒子(A)(ステアリン酸亜鉛粒子、個数平均一次粒子径52nm)0.01質量部とを、FMミキサー(日本コークス工業株式会社製「FM-10」)で混合した。これにより、比較例1のトナーを得た。比較例1のトナーにおいて、割合X(100×N1/NT)は、5%であった。
上述のトナー母粒子100質量部と、外添剤としての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)RA200」)0.6質量部、金属酸化物粒子(a)(酸化アルミニウム粒子、チタン工業株式会社製「EC-100TA」)0.79質量部、及び脂肪酸金属塩粒子(A)(ステアリン酸亜鉛粒子、個数平均一次粒子径52nm)0.01質量部とを、FMミキサー(日本コークス工業株式会社製「FM-10」)で混合した。これにより、比較例1のトナーを得た。比較例1のトナーにおいて、割合X(100×N1/NT)は、5%であった。
[比較例2]
上述のトナー母粒子100質量部と、外添剤としての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)RA200」)0.6質量部、及び酸化アルミニウム粒子(チタン工業株式会社製「EC-100TA」)0.8質量部とを、FMミキサー(日本コークス工業株式会社製「FM-10」)で混合した。これにより、比較例2のトナーを得た。比較例2のトナーにおいて、割合X(100×N1/NT)は、0%であった。
上述のトナー母粒子100質量部と、外添剤としての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)RA200」)0.6質量部、及び酸化アルミニウム粒子(チタン工業株式会社製「EC-100TA」)0.8質量部とを、FMミキサー(日本コークス工業株式会社製「FM-10」)で混合した。これにより、比較例2のトナーを得た。比較例2のトナーにおいて、割合X(100×N1/NT)は、0%であった。
<評価>
以下の方法により、実施例1~9及び比較例1~2のトナーについて、帯電安定性を評価した。評価は、温度23℃、湿度50%の条件で行った。評価結果を下記表3に示す。
以下の方法により、実施例1~9及び比較例1~2のトナーについて、帯電安定性を評価した。評価は、温度23℃、湿度50%の条件で行った。評価結果を下記表3に示す。
[評価機]
評価機として、モノクロA3/A4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「TASKalfa(登録商標)4012i」)を使用した。評価機の現像装置に評価対象のトナー(詳しくは、実施例1~9及び比較例1~2のトナーのうち何れか)800gを投入した。その後、評価対象のトナーに対して3分間の攪拌処理(エージング処理)を行った。印刷用紙としては、A4サイズ紙(アスクル株式会社製「マルチペーパー スーパーホワイト+(登録商標)」)を使用した。
評価機として、モノクロA3/A4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「TASKalfa(登録商標)4012i」)を使用した。評価機の現像装置に評価対象のトナー(詳しくは、実施例1~9及び比較例1~2のトナーのうち何れか)800gを投入した。その後、評価対象のトナーに対して3分間の攪拌処理(エージング処理)を行った。印刷用紙としては、A4サイズ紙(アスクル株式会社製「マルチペーパー スーパーホワイト+(登録商標)」)を使用した。
[帯電安定性]
評価機を用いて、印刷用紙に2.5mm×2.5mmの第1ソリッド画像を形成した。次に、形成された第1ソリッド画像の画像濃度(ID)を反射濃度計(有限会社東京電色製「TC-6DX」)で測定した。測定された画像濃度を初期画像濃度IDAとした。次に、印字率6%のパターン画像を50000枚の印刷用紙に連続して形成した。次に、評価機を用いて、印刷用紙に2.5mm×2.5mmの第2ソリッド画像を形成した。次に、形成された第2ソリッド画像の画像濃度(ID)を上述の反射濃度計で測定した。測定された画像濃度を耐刷後画像濃度IDBとした。帯電安定性は、以下の基準で評価した。
評価機を用いて、印刷用紙に2.5mm×2.5mmの第1ソリッド画像を形成した。次に、形成された第1ソリッド画像の画像濃度(ID)を反射濃度計(有限会社東京電色製「TC-6DX」)で測定した。測定された画像濃度を初期画像濃度IDAとした。次に、印字率6%のパターン画像を50000枚の印刷用紙に連続して形成した。次に、評価機を用いて、印刷用紙に2.5mm×2.5mmの第2ソリッド画像を形成した。次に、形成された第2ソリッド画像の画像濃度(ID)を上述の反射濃度計で測定した。測定された画像濃度を耐刷後画像濃度IDBとした。帯電安定性は、以下の基準で評価した。
(帯電安定性の評価)
A(良好):初期画像濃度IDA及び耐刷後画像濃度IDBが何れも1.20以上
B(不良):初期画像濃度IDA及び耐刷後画像濃度IDBのうち少なくとも一方が1.20未満
A(良好):初期画像濃度IDA及び耐刷後画像濃度IDBが何れも1.20以上
B(不良):初期画像濃度IDA及び耐刷後画像濃度IDBのうち少なくとも一方が1.20未満
下記表3で用いられている略語を以下に説明する。
径:個数平均一次粒子径
割合:第1脂肪酸金属塩粒子(金属酸化物粒子の表面に付着する脂肪酸金属塩粒子)及び第2脂肪酸金属塩粒子(トナー母粒子の表面に付着する脂肪酸金属塩粒子)の総数に対する第1脂肪酸金属塩粒子の個数の割合
TiO2:酸化チタン
SrTiO3:チタン酸ストロンチウム
BaTiO3:チタン酸バリウム
ステアリン酸Zn:ステアリン酸亜鉛
パルミチン酸Zn:パルミチン酸亜鉛
ステアリン酸Ca:ステアリン酸カルシウム
ミリスチン酸Zn:ミリスチン酸亜鉛
径:個数平均一次粒子径
割合:第1脂肪酸金属塩粒子(金属酸化物粒子の表面に付着する脂肪酸金属塩粒子)及び第2脂肪酸金属塩粒子(トナー母粒子の表面に付着する脂肪酸金属塩粒子)の総数に対する第1脂肪酸金属塩粒子の個数の割合
TiO2:酸化チタン
SrTiO3:チタン酸ストロンチウム
BaTiO3:チタン酸バリウム
ステアリン酸Zn:ステアリン酸亜鉛
パルミチン酸Zn:パルミチン酸亜鉛
ステアリン酸Ca:ステアリン酸カルシウム
ミリスチン酸Zn:ミリスチン酸亜鉛
実施例1~9のトナーは、トナー粒子を含んでいた。トナー粒子は、トナー母粒子と、トナー母粒子の表面に付着した外添剤とを備えていた。外添剤は、特定外添剤粒子を含んでいた。特定外添剤粒子は、金属酸化物粒子と、金属酸化物粒子の表面に付着する第1脂肪酸金属塩粒子とを含んでいた。実施例1~9のトナーは、トナー母粒子の表面に付着する第2脂肪酸金属塩粒子を含まないか、又は第2脂肪酸金属塩粒子を含み、第1脂肪酸金属塩粒子及び第2脂肪酸金属塩粒子の総個数に対する第1脂肪酸金属塩粒子の個数の割合が60%以上100%未満であった。実施例1~9のトナーは、帯電安定性に優れていた。
一方、比較例1のトナーは、特定外添剤粒子を添加する代わりに、金属酸化物粒子及び脂肪酸金属塩粒子をそれぞれ別々に添加した。その結果、第1脂肪酸金属塩粒子及び第2脂肪酸金属塩粒子の総個数に対する第1脂肪酸金属塩粒子の個数の割合が60%未満であった。また、比較例2のトナーは、特定外添剤粒子を添加する代わりに、金属酸化物粒子のみを添加した。比較例1及び2のトナーは、トナー粒子にストレスが加わった後に、金属酸化物粒子がトナー母粒子に埋没したままの状態となる。そのため、比較例1及び2のトナーは、帯電した金属酸化物粒子がトナー粒子間を移動することによりトナー粒子間の帯電量が均一化される効果が発揮され難い。これにより、比較例1及び2のトナーは、帯電安定性が不良であったと判断される。
本発明のトナーは、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。
1 トナー粒子
2 トナー母粒子
3 外添剤
4 特定外添剤粒子
5 シリカ粒子
6 金属酸化物粒子
7 脂肪酸金属塩粒子
PC 正電荷
2 トナー母粒子
3 外添剤
4 特定外添剤粒子
5 シリカ粒子
6 金属酸化物粒子
7 脂肪酸金属塩粒子
PC 正電荷
Claims (5)
- トナー粒子を含むトナーであって、
前記トナー粒子は、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、
前記外添剤は、特定外添剤粒子を含み、
前記特定外添剤粒子は、金属酸化物粒子と、前記金属酸化物粒子の表面に付着する第1脂肪酸金属塩粒子とを含み、
前記トナーは、前記トナー母粒子の表面に付着する第2脂肪酸金属塩粒子を含まないか、又は前記第2脂肪酸金属塩粒子を含み、前記第1脂肪酸金属塩粒子及び前記第2脂肪酸金属塩粒子の総個数に対する前記第1脂肪酸金属塩粒子の個数の割合が60%以上100%未満である、トナー。 - 前記金属酸化物粒子は、酸化アルミニウム、酸化チタン、チタン酸ストロンチウム又はチタン酸バリウムを含む、請求項1に記載のトナー。
- 前記第1脂肪酸金属塩粒子及び前記第2脂肪酸金属塩粒子は、それぞれ、ステアリン酸亜鉛、パルミチン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、又はミリスチン酸亜鉛を含む、請求項1又は2に記載のトナー。
- 前記金属酸化物粒子の個数平均一次粒子径は、200nm以上600nm以下である、請求項1から3の何れか一項に記載のトナー。
- 前記第1脂肪酸金属塩粒子及び前記第2脂肪酸金属塩粒子の個数平均一次粒子径は、それぞれ、5nm以上100nm以下である、請求項1~4の何れか一項に記載のトナー。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021179447A JP2023068387A (ja) | 2021-11-02 | 2021-11-02 | トナー |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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