JP2024046535A - 静電荷像現像剤、プロセスカートリッジ、画像形成装置及び画像形成方法 - Google Patents

静電荷像現像剤、プロセスカートリッジ、画像形成装置及び画像形成方法 Download PDF

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Abstract

【課題】かぶり抑制性に優れる静電荷像現像剤を提供する。【解決手段】モリブデン元素を含有する窒素元素含有化合物を含むシリカ粒子(A)を外添したトナーAと、芯材、及び、前記芯材を被覆し、かつ無機粒子を含有する被覆樹脂層を有するキャリアBとを含み、前記シリカ粒子(A)は、蛍光X線分析により測定されるモリブデン元素のNet強度NMoとケイ素元素のNet強度NSiとの比NMo/NSiが、0.035以上0.45以下である静電荷像現像剤。【選択図】なし

Description

本実施形態は、静電荷像現像剤、プロセスカートリッジ、画像形成装置及び画像形成方法に関する。
特許文献1には、芯材と、無機粒子を含み、前記芯材を被覆する被覆樹脂層と、を有し、前記無機粒子の含有量が前記被覆樹脂層の全質量に対して10質量%以上60質量%以下であり、前記無機粒子の体積平均粒径D(μm)と前記被覆樹脂層の厚みT(μm)とが、下記関係式(1)を満たす、静電荷像現像用キャリアが開示されている。
関係式(1)・・・0.007≦D/T≦0.24
特許文献2には、トナー粒子と添加剤とからなる静電荷像現像用トナーにおいて、添加剤が疎水化処理シリカと正帯電処理シリカを含有してなり、疎水化処理シリカのトナーに対する添加量及びBET比表面積と、正帯電処理シリカのトナーに対する添加量及びBET比表面積と、トナー粒子の体積平均粒子径とが式(1)の関係を満足する静電荷像現像用トナーが開示されている。
特許文献3には、結着樹脂を含有するトナー粒子を含む静電潜像現像用トナーであって、結着樹脂が非晶性樹脂及び結晶性樹脂を含有し、温度130℃、周波数1Hz且つ歪み振幅1.0%~500%の条件下で動的粘弾性の歪み分散測定を行ったとき、歪み振幅100%における応力歪み曲線の応力の積分値が0Pa超350000Pa以下であり、長径の傾きが22°超90°未満である静電潜像現像用トナーが開示されている。
特許文献4には、結着樹脂を含有するトナー粒子を含む静電潜像現像用トナーであって、結着樹脂が非晶性ビニル樹脂及び結晶性樹脂を含有し、温度130℃、周波数1Hz且つ歪み振幅1.0%~500%の条件下で動的粘弾性の歪み分散測定を行ったとき、歪み振幅100%における応力歪み曲線の応力の積分値が0Pa超350000Pa以下であり、長径の傾きが0°以上10°未満である静電潜像現像用トナーが開示されている。
特許文献5には、結着樹脂及び離型剤を含有する静電荷像現像用トナーにおいて、結着樹脂が結晶性樹脂を含み、周波数1Hz且つ150℃で歪を0.01%から1000%まで変化させて測定した際の貯蔵弾性率が特定の関係を満たす静電荷像現像用トナーが開示されている。
特許文献6には、結着樹脂及び離型剤を含有するトナー母体粒子と外添剤とを含有する静電荷像現像用トナーであって、結着樹脂が結晶性樹脂を含有し、周波数1Hz且つ昇温速度6℃/minの条件下にて25℃から100℃まで測定した際の損失正接のピークトップの値と周波数1Hz且つ昇温速度3℃/minの条件下にて25℃から100℃まで測定した際の損失正接ピークトップの値とが特定の関係を満たす静電荷像現像用トナーが開示されている。
特許文献7には、非結晶性樹脂、結晶性樹脂、着色剤及び離型剤を含有する静電荷像現像用トナーであり、貯蔵弾性率G’の変化率が50%超86%未満であり、損失弾性率G”の変化率が50%より大きく、温度150℃における1%~50%歪みの範囲におけるトナーの貯蔵弾性率G’が5×10~3.5×10Pa・sである静電荷像現像用トナーが開示されている。
特許文献8及び特許文献9には、結着樹脂を含有するトナー粒子よりなる静電荷像現像用トナーであって、トナー粒子の断面についての原子間力顕微鏡による弾性像において特定の構造を有する静電荷像現像用トナーが開示されている。
特許文献10には、第四級アンモニウム塩を含有し、洗浄前のシリカ粒子における窒素ガス吸着法の細孔分布曲線から求める細孔直径2nm以下の頻度の最大値FBEFOREと、洗浄後のシリカ粒子における窒素ガス吸着法の細孔分布曲線から求める細孔直径2nm以下の頻度の最大値FAFTERとの比FBEFORE/FAFTERが0.90以上1.10以下であり、且つ、最大値FBEFOREと、洗浄前のシリカ粒子を600℃で焼成後のシリカ粒子における窒素ガス吸着法の細孔分布曲線から求める細孔直径2nm以下の頻度の最大値FSINTERINGとの比FSINTERING/FBEFOREが5以上20以下である、シリカ粒子が開示されている。
特許文献11には、トナー粒子と添加剤とからなる静電荷像現像用トナーにおいて、添加剤が疎水化処理シリカと正帯電処理シリカを含有してなり、疎水化処理シリカのトナーに対する添加量及びBET比表面積と、正帯電処理シリカのトナーに対する添加量及びBET比表面積と、トナー粒子の体積平均粒子径とが式(1)の関係を満足する静電荷像現像用トナーが開示されている。
特開2021-51149号公報 特開平8-123073号公報 特開2020-42122号公報 特開2020-42121号公報 特開2020-106685号公報 特開2019-144368号公報 特開2013-160886号公報 特開2011-237793号公報 特開2011-237792号公報 特開2021-151944号公報 特開平8-123073号公報
本実施形態は、結着樹脂及び樹脂粒子を含むトナー粒子を含む静電荷像現像剤において、蛍光X線分析により測定されるモリブデン元素のNet強度NMoとケイ素元素のNet強度NSiとの比NMo/NSiが0.035未満又は0.45超である場合に比べて、かぶり抑制性に優れる静電荷像現像剤を提供することを課題とする。
前記課題を解決するための手段には、下記の態様が含まれる。
<1> 結着樹脂及び樹脂粒子を含むトナー粒子に、モリブデン元素を含有する窒素元素含有化合物を含むシリカ粒子(A)を外添したトナーAと、芯材、及び、前記芯材を被覆し、かつ無機粒子を含有する被覆樹脂層を有するキャリアBとを含み、前記シリカ粒子(A)は、蛍光X線分析により測定されるモリブデン元素のNet強度NMoとケイ素元素のNet強度NSiとの比NMo/NSiが、0.035以上0.45以下である静電荷像現像剤。
<2> 前記無機粒子の含有量が、前記被覆樹脂層の全質量に対して、10質量%以上50質量%以下である<1>に記載の静電荷像現像剤。
<3> 前記被覆樹脂層が、環状構造を有する(メタ)アクリル樹脂を含む<1>又は<2>に記載の静電荷像現像剤。
<4> 前記樹脂粒子が、架橋樹脂粒子である<1>乃至<3>のいずれか1つに記載の静電荷像現像剤。
<5> 前記架橋樹脂粒子が、架橋スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子である<4>に記載の静電荷像現像剤。
<6> 前記シリカ粒子(A)の平均一次粒径Dと前記無機粒子の平均一次粒径Dとの比D/Dが、0.06以上2.30以下である<1>乃至<5>のいずれか1つに記載の静電荷像現像剤。
<7> 前記樹脂粒子の平均一次粒径Dと前記無機粒子の平均一次粒径Dとの比D/Dが、0.02以上1.40以下である<1>乃至<6>のいずれか1つに記載の静電荷像現像剤。
<8> トナーの粘弾性規定動的粘弾性測定において、温度90℃かつ歪み量1%の損失正接tanδをD1(90)、温度90℃かつ歪み量50%の損失正接tanδをD50(90)、温度15℃かつ歪み量1%の損失正接tanδをD1(150)、温度150℃かつ歪み量50%の損失正接tanδをD50(150)としたとき、D1(90)、D50(90)、D1(150)及びD50(150)がそれぞれ0.5以上2.5以下であり、D50(150)-D1(150)の値が1.5未満であり、D50(90)-D1(90)の値が1.0未満である<1>乃至<7>のいずれか1つに記載の静電荷像現像剤。
<9> <1>乃至<8>のいずれか1つに記載の静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段を備え、画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジ。
<10> 像保持体と、前記像保持体を帯電させる帯電手段と、帯電した前記像保持体を露光して前記像保持体上に静電潜像を形成させる露光手段と、静電荷像現像剤により前記静電潜像を現像してトナー像を形成させる現像手段と、前記トナー像を前記像保持体から被転写体に転写する転写手段と、前記トナー像を定着する定着手段と、を有し、前記静電荷像現像剤が、<1>乃至<8>のいずれか1つに記載の静電荷像現像剤である画像形成装置。
<11> 少なくとも像保持体を帯電させる帯電工程と、前記像保持体表面に静電潜像を形成する露光工程と、前記像保持体表面に形成された静電潜像を静電荷像現像剤により現像してトナー像を形成する現像工程と、前記像保持体表面に形成されたトナー像を被転写体表面に転写する転写工程と、前記トナー像を定着する定着工程と、を含み、前記静電荷像現像剤が、<1>乃至<8>のいずれか1つに記載の静電荷像現像剤である画像形成方法。
<1>に係る発明によれば、結着樹脂及び樹脂粒子を含むトナー粒子を含む静電荷像現像剤において、蛍光X線分析により測定されるモリブデン元素のNet強度NMoとケイ素元素のNet強度NSiとの比NMo/NSiが0.035未満又は0.45超である場合に比べて、かぶり抑制性に優れる静電荷像現像剤が提供される。
<2>に係る発明によれば、前記無機粒子の含有量が、前記被覆樹脂層の全質量に対して、10質量%未満又は50質量%超である場合に比べて、かぶり抑制性により優れる静電荷像現像剤が提供される。
<3>に係る発明によれば、前記被覆樹脂層が、環状構造を有する(メタ)アクリル樹脂を含まない場合に比べて、かぶり抑制性により優れる静電荷像現像剤が提供される。
<4>に係る発明によれば、前記樹脂粒子が、架橋していない樹脂粒子である場合に比べて、かぶり抑制性により優れる静電荷像現像剤が提供される。
<5>に係る発明によれば、前記架橋樹脂粒子が、架橋ポリスチレン粒子又は架橋(メタ)アクリル樹脂粒子である場合に比べて、かぶり抑制性により優れる静電荷像現像剤が提供される。
<6>に係る発明によれば、前記シリカ粒子(A)の平均一次粒径Dと前記無機粒子の平均一次粒径Dとの比D/Dが、0.06未満又は2.30超である場合に比べて、かぶり抑制性により優れる静電荷像現像剤が提供される。
<7>に係る発明によれば、前記樹脂粒子の平均一次粒径Dと前記無機粒子の平均一次粒径Dとの比D/Dが、0.02未満又は1.40超である場合に比べて、かぶり抑制性により優れる静電荷像現像剤が提供される。
<8>に係る発明によれば、D1(90)、D50(90)、D1(150)及びD50(150)のいずれかが0.5未満若しくは2.5超であるか、D50(150)-D1(150)の値が1.5以上であるか、又は、D50(90)-D1(90)の値が1.0以上である場合に比べて、かぶり抑制性により優れる静電荷像現像剤が提供される。
<9>乃至<11>に係る発明によれば、結着樹脂及び樹脂粒子を含むトナー粒子を含む静電荷像現像剤において、蛍光X線分析により測定されるモリブデン元素のNet強度NMoとケイ素元素のNet強度NSiとの比NMo/NSiが0.035未満又は0.45超であるトナーを用いる場合に比べて、かぶり抑制性に優れるプロセスカートリッジ、画像形成装置又は画像形成方法が提供される。
本実施形態に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。 本実施形態に係る画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジの一例を示す概略構成図である。
以下に、本実施形態について説明する。これらの説明及び実施例は実施形態を例示するものであり、実施形態の範囲を制限するものではない。
本実施形態において「~」を用いて示された数値範囲は、「~」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。
本実施形態中に段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本実施形態中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
本実施形態において「工程」との語は、独立した工程だけでなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の目的が達成されれば、本用語に含まれる。
本実施形態において実施形態を図面を参照して説明する場合、当該実施形態の構成は図面に示された構成に限定されない。また、各図における部材の大きさは概念的なものであり、部材間の大きさの相対的な関係はこれに限定されない。
本実施形態において各成分は該当する物質を複数種含んでいてもよい。本実施形態において組成物中の各成分の量について言及する場合、組成物中に各成分に該当する物質が複数種存在する場合には、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の物質の合計量を意味する。
本実施形態において各成分に該当する粒子は複数種含んでいてもよい。組成物中に各成分に該当する粒子が複数種存在する場合、各成分の粒子径は、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の粒子の混合物についての値を意味する。
本実施形態において、「(メタ)アクリル」はアクリル及びメタクリルのいずれをも含む表現であり、「(メタ)アクリレート」はアクリレート及びメタクリレートのいずれをも含む表現である。
本実施形態において、「静電荷像現像用トナー」を「トナー」ともいい、「静電荷像現像剤」を「現像剤」ともいい、「静電荷像現像用キャリア」を「キャリア」ともいう。
<静電荷像現像剤>
本実施形態に係る静電荷像現像剤は、結着樹脂及び樹脂粒子を含むトナー粒子に、モリブデン元素を含有する窒素元素含有化合物を含むシリカ粒子(A)を外添したトナーAと、芯材、及び、前記芯材を被覆し、かつ無機粒子を含有する被覆樹脂層を有するキャリアBとを含み、前記シリカ粒子(A)は、蛍光X線分析により測定されるモリブデン元素のNet強度NMoとケイ素元素のNet強度NSiとの比NMo/NSiが、0.035以上0.45以下である。
低温定着に有利になるようにトナー粘度を低下させると保管性との両立が困難になるため、トナー粒子中に樹脂粒子を含むことでトナーを硬くし、保管性が改善される。
しかし、トナー粒子中に樹脂粒子を含むトナーは、トナー表面が硬いため、外添剤は遊離しやすい方向になり、高密度画像を多数印刷するようなストレス状態ではキャリアに外添剤が移行してしまい、帯電が低下してかぶりが発生する場合があった。
本実施形態に係る静電荷像現像剤は、外添剤として、モリブデン元素を含有する窒素元素含有化合物を含むシリカ粒子(A)と、被覆樹脂層に無機粒子を含有するキャリアBを使用することで、多少キャリアに移行した外添剤があっても、キャリアに強付着することなくトナーに戻るため、モリブデン元素を含有する窒素元素含有化合物を含むシリカ粒子(A)の特徴であるトナーへの帯電付与が良好な効果がより発揮される。これは、前記キャリア粒子は被覆樹脂層に無機粒子を含有することで、フィラー効果により被覆樹脂層が硬くなり、外添剤がキャリアに強付着しにくい物理的な付着力を低減する効果に加え、前記シリカ粒子(A)は正帯電の窒素元素を含有しているため、シリカ母粒子の過剰な負帯電を打ち消す効果があることや、前記キャリアB粒子は被覆樹脂層中に無機粒子が分散されており、被覆樹脂層の帯電均一性に優れることから、前記シリカ粒子(A)と前記キャリアB粒子との静電的付着力が低減される効果があることにより、更にキャリアへの強付着を防ぐ効果が得られる。
前記メカニズムにより、帯電の低下を抑制し、よりかぶりのない静電荷像現像剤が得られる、と推定している。
なお、特に断りのない限り、「トナーA」は、単に「トナー」ともいい、「キャリアB」は、単に「キャリア」ともいう。
〔〔シリカ粒子(A)の比NMo/NSi〕〕
本実施形態において、シリカ粒子(A)の比NMo/NSiは、0.035以上0.45以下である。
かぶり抑制性の観点から、比NMo/NSiは、0.05以上が好ましく、0.07以上がより好ましく、0.10以上が更に好ましい。
また、かぶり抑制性の観点から、比NMo/NSiは、0.40以下が好ましく、0.35以下がより好ましく、0.30以下が更に好ましい。
シリカ粒子(A)のモリブデン元素のNet強度NMoは、帯電分布狭化及び帯電分布維持性の観点から、5kcps以上75kcps以下が好ましく、7kcps以上55kcps以下がより好ましく、8kcps以上50kcps以下が更に好ましく、10kcps以上40kcps以下が更に好ましい。
シリカ粒子におけるモリブデン元素のNet強度NMoとケイ素元素のNet強度NSiの測定方法は、下記のとおりである。
シリカ粒子約0.5gを、圧縮成形機を用いて荷重6t且つ60秒の加圧で圧縮し、直径50mm且つ厚さ2mmのディスクを作製する。このディスクを試料にして、走査型蛍光X線分析装置(XRF-1500、(株)島津製作所製)を用いて、下記の条件で定性定量元素分析を行い、モリブデン元素、ケイ素元素それぞれのNet強度(単位:kilo counts per second,kcps)を求める。
・管電圧:40kV
・管電流:90mA
・測定面積(分析径):直径10mm
・測定時間:30分
・対陰極:ロジウム
〔〔前記シリカ粒子(A)の平均一次粒径Dと前記無機粒子の平均一次粒径Dとの比D/D〕〕
前記シリカ粒子(A)の平均一次粒径Dと前記無機粒子の平均一次粒径Dとの比D/Dは、かぶり抑制性の観点から、0.06以上2.30以下であることが好ましく、0.025以上9以下であることがより好ましく、0.20以上2.00以下であることが更に好ましく、0.30以上1.50以下であることが特に好ましい。
前記シリカ粒子(A)の平均一次粒径Dは、かぶり抑制性の観点から、10nm以上120nm以下が好ましく、20nm以上100nm以下がより好ましく、30nm以上90nm以下が更に好ましく、40nm以上80nm以下が特に好ましい。
シリカ粒子(A)の平均一次粒径、並びに、後述する平均円形度及び個数粒度分布指標の測定方法は、下記の通りである。
エネルギー分散型X線分析装置(EDX装置)((株)堀場製作所製、EMAX Evolution X-Max80mm2)を取り付けた走査型電子顕微鏡(SEM)(日立ハイテクノロジーズ製、S-4800)を用いて、倍率4万倍でトナーを撮影する。EDX分析によってMo元素、N元素及びSi元素の存在に基づきシリカ粒子(A)を一視野内から200個特定する。シリカ粒子(A)200個の画像を画像処理解析ソフトWinRoof(三谷商事株式会社)で解析する。一次粒子像それぞれの円相当径と面積と周囲長とを求め、さらに、円形度=4π×(粒子像の面積)÷(粒子像の周囲長)を求める。円形度の分布において小さい側から累積50%となる円形度を平均円形度とする。円相当径の分布において小径側から累積50%となる円相当径を平均一次粒径とする。円相当径の分布において小径側から累積16%となる粒径をD16とし、累積84%となる粒径をD84とし、個数粒度分布指標=(D84/D16)0.5を求める。
前記無機粒子の平均一次粒径Dは、かぶり抑制性の観点から、5nm以上90nm以下であることが好ましく、5nm以上70nm以下であることがより好ましく、5nm以上50nm以下であることが更に好ましく、8nm以上50nm以下であることが特に好ましい。
無機粒子の平均一次粒径は、キャリアの表面を走査型顕微鏡で観察し、被覆層に付着した無機粒子の画像解析を行うことで測定する。具体的には、キャリアを、エネルギー分散型X線分析装置(EDX装置)((株)堀場製作所製、EMAX Evolution X-Max80mm2)を取り付けた走査型電子顕微鏡(SEM)((株)日立ハイテクノロジーズ製、S-4800)を用いて観察し、倍率4万倍で画像を撮影する。この際、EDX分析によって、一視野内から無機粒子を特定する。SEMは、加速電圧15kV、エミッション電流20μA、WD15mmで観察し、EDX分析は、同条件で検出時間60分とする。キャリア一つ当たり50個の無機粒子を観察し、得られた画像を、画像解析装置(LUZEXIII、(株)ニレコ製)に取り込み、無機粒子の画像解析によって粒子ごとの最長径、最短径を測定し、この中間値から球相当径を測定する。この球相当径の測定をキャリア100個分について行う。そして、得られた球相当径の体積基準の累積頻度における50%径(D50v)を無機粒子の平均一次粒径とする。
〔〔前記樹脂粒子の平均一次粒径Dと前記無機粒子の平均一次粒径Dとの比D/D〕〕
前記樹脂粒子の平均一次粒径Dと前記無機粒子の平均一次粒径Dとの比D/Dは、かぶり抑制性の観点から、0.02以上1.40以下であることが好ましく、0.05以上1.20以下であることがより好ましく、0.10以上1.10以下であることが更に好ましく、0.15以上1.00以下であることが特に好ましい。
前記樹脂粒子の平均一次粒径Dは、かぶり抑制性の観点から、60nm以上300nm以下が好ましく、100nm以上200nm以下がより好ましく、130nm以上170nm以下が更に好ましい。
樹脂粒子の平均一次粒径は、透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて測定される値である。透過型電子顕微鏡としては、例えば、日本電子データム(株)製、JEM-1010が使用可能である。
トナー粒子をエポキシ樹脂で包埋し、ミクロトームで0.3μm程度の切片試料を作製する。トナー粒子の断面を透過型電子顕微鏡で倍率4500倍にて撮像する。TEM画像から樹脂粒子を無作為に1,000個選び、それぞれの円相当径(nm)を求め、算術平均し、これを平均一次粒径(nm)とする。
また、樹脂粒子の個数平均粒径は、樹脂粒子分散液をレーザー回折式粒度分布 測定装置(例えば、(株)堀場製作所製、LA-700)により分散液の粒径を測定した値でもよい。
〔〔前記樹脂粒子の平均一次粒径Dと前記シリカ粒子(A)の平均一次粒径Dとの比D/D〕〕
前記樹脂粒子の平均一次粒径Dと前記シリカ粒子(A)の平均一次粒径Dとの比D/Dは、かぶり抑制性の観点から、0.5以上7.0以下であることが好ましい。
比D/Dが7.0以下であると、シリカ粒子(A)がトナー粒子に含まれる結着樹脂に埋没しにくい。この観点から、比D/Dは、6.0以下がより好ましく、5.0以下が更に好ましい。
比D/Dが0.5以上であると、シリカ粒子(A)がトナー粒子に含まれる結着樹脂に埋没しにくい。この観点から、比D/Dは、0.8以上がより好ましく、1.0以上が更に好ましい。
(トナーA)
本実施形態に係る静電荷像現像剤は、モリブデン元素を含有する窒素元素含有化合物を含むシリカ粒子(A)を外添したトナーAを含む。
また、トナーAは、結着樹脂を含むトナー粒子に前記シリカ粒子(A)が少なくとも外添されたものであることが好ましい。
以下、本実施形態に用いられるトナーの成分、構造及び製造方法を詳細に説明する。
[トナー粒子]
トナー粒子は、少なくとも結着樹脂及び樹脂粒子を含有する。トナー粒子は、着色剤と離型剤とその他添加剤とを含有していてもよい。
-結着樹脂-
結着樹脂としては、例えば、スチレン類(例えばスチレン、パラクロロスチレン、α-メチルスチレン等)、(メタ)アクリル酸エステル類(例えばアクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n-プロピル、アクリル酸n-ブチル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸2-エチルヘキシル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n-プロピル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸2-エチルヘキシル等)、エチレン性不飽和ニトリル類(例えばアクリロニトリル、メタクリロニトリル等)、ビニルエーテル類(例えばビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等)、ビニルケトン類(例えばビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルイソプロペニルケトン等)、オレフィン類(例えばエチレン、プロピレン、ブタジエン等)等の単量体の単独重合体、又はこれら単量体を2種以上組み合せた共重合体からなるビニル系樹脂が挙げられる。
結着樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、ポリエーテル樹脂、変性ロジン等の非ビニル系樹脂、これらと前記ビニル系樹脂との混合物、又は、これらの共存下でビニル系単量体を重合して得られるグラフト重合体等も挙げられる。
これらの結着樹脂は、1種類単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
結着樹脂はポリエステル樹脂を含有することが好ましい。
結着樹脂がポリエステル樹脂であると、トナー粒子が含有する樹脂粒子がスチレン(メタ)アクリル樹脂粒子である場合に、樹脂粒子(つまりスチレン(メタ)アクリル樹脂粒子)のSP値と結着樹脂のSP値との差分を好ましい数値範囲に制御しやすい。これにより、樹脂粒子(つまりスチレン(メタ)アクリル樹脂粒子)がトナー粒子中に分散しやすくなる。
結着樹脂は、脂肪族ジカルボン酸単位(すなわち、脂肪族ジカルボン酸に由来する構造単位)を有するポリエステル樹脂を含むことが好ましい。結着樹脂であるポリエステル樹脂が脂肪族ジカルボン酸単位を有する場合、芳香族ジカルボン酸単位のみを有する場合と比べ、結着樹脂の柔軟性が高まることにより樹脂粒子をより均一に近い状態に分散させることができ、損失正接tanδの変化幅をより小さくすることができる。
また、結着樹脂は、脂肪族ジカルボン酸単位を有する非晶性ポリエステル樹脂と、脂肪族ジカルボン酸単位を有する結晶性ポリエステル樹脂と、を含むことが好ましい。結着樹脂が非晶性ポリエステル樹脂と結晶性ポリエステル樹脂とを含む場合には、その両者が脂肪族ジカルボン酸単位を有することで、より樹脂粒子を均一に分散させることができる。
なお、脂肪族ジカルボン酸としては、例えば、一般式「HOOC-(CH-COOH」で表される飽和脂肪族ジカルボン酸を好ましく用いることができる。なお、前記一般式中のnは、4~20が好ましく、4~12がより好ましい。
結着樹脂は、結晶性樹脂及び非晶性樹脂を含有することが好ましい。
結晶性樹脂とは、示差走査熱量測定(DSC)において、階段状の吸熱変化ではなく、明確な吸熱ピークを示す樹脂をいう。非晶性樹脂とは、示差走査熱量測定(DSC)において、明確な吸熱ピークを示さず、階段状の吸熱変化を示す樹脂をいう。
具体的には、結晶性樹脂とは、昇温速度10℃/minで測定した際の吸熱ピークの半値幅が10℃以内である樹脂を意味し、非晶性樹脂とは、半値幅が10℃を超える樹脂、又は明確な吸熱ピークが認められない樹脂を意味する。
-結晶性樹脂-
結晶性樹脂としては、結晶性ポリエステル樹脂、結晶性ビニル樹脂(例えば、ポリアルキレン樹脂、長鎖アルキル(メタ)アクリレート樹脂等)などが挙げられる。トナーの機械的強度及び低温定着性の観点から、結晶性ポリエステル樹脂が好ましい。
・結晶性ポリエステル樹脂
結晶性ポリエステル樹脂としては、例えば、多価カルボン酸と多価アルコールとの重縮合体が挙げられる。結晶性ポリエステル樹脂としては、市販品を使用してもよく、合成品を使用してもよい。
結晶性ポリエステル樹脂は、結晶構造を容易に形成する観点から、芳香環を有する重合性単量体よりも直鎖状脂肪族の重合性単量体を用いた重縮合体が好ましい。
多価カルボン酸としては、例えば、脂肪族ジカルボン酸(例えばシュウ酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、1,9-ノナンジカルボン酸、1,10-デカンジカルボン酸、1,12-ドデカンジカルボン酸、1,14-テトラデカンジカルボン酸、1,18-オクタデカンジカルボン酸等)、芳香族ジカルボン酸(例えばフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレン-2,6-ジカルボン酸等の二塩基酸等)、これらの無水物、又はこれらの低級(例えば炭素数1以上5以下)アルキルエステルが挙げられる。
多価カルボン酸は、ジカルボン酸と共に、架橋構造又は分岐構造を形成しうる3価以上のカルボン酸を併用してもよい。3価のカルボン酸としては、例えば、芳香族カルボン酸(例えば1,2,3-ベンゼントリカルボン酸、1,2,4-ベンゼントリカルボン酸、1,2,4-ナフタレントリカルボン酸等)、これらの無水物、又はこれらの低級(例えば炭素数1以上5以下)アルキルエステルが挙げられる。
多価カルボン酸としては、ジカルボン酸と共に、スルホン酸基を有するジカルボン酸、エチレン性二重結合を有するジカルボン酸を併用してもよい。
多価カルボン酸は、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
多価アルコールとしては、例えば、脂肪族ジオール(例えば主鎖部分の炭素数が7以上20以下である直鎖型脂肪族ジオール)が挙げられる。脂肪族ジオールとしては、例えば、エチレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,7-ヘプタンジオール、1,8-オクタンジオール、1,9-ノナンジオール、1,10-デカンジオール、1,11-ウンデカンジオール、1,12-ドデカンジオール、1,13-トリデカンジオール、1,14-テトラデカンジオール、1,18-オクタデカンジオール、1,14-エイコサンデカンジオールなどが挙げられる。これらの中でも、脂肪族ジオールとしては、1,8-オクタンジオール、1,9-ノナンジオール、1,10-デカンジオールが好ましい。
多価アルコールは、ジオールと共に、架橋構造又は分岐構造を形成しうる3価以上のアルコールを併用してもよい。3価以上のアルコールとしては、例えば、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等が挙げられる。
多価アルコールは、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
多価アルコールは脂肪族ジオールを含むことが好ましい。多価アルコールに占める脂肪族ジオールの割合は、80モル%以上であることが好ましく、90モル%以上であることがより好ましい。
結晶性ポリエステル樹脂の融解温度は、50℃以上100℃以下が好ましく、55℃以上90℃以下がより好ましく、60℃以上85℃以下が更に好ましい。
結晶性ポリエステル樹脂の融解温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線から、JIS K7121-1987「プラスチックの転移温度測定方法」の融解温度の求め方に記載の「融解ピーク温度」により求める。
結晶性ポリエステル樹脂の重量平均分子量(Mw)は、6000以上35000以下が好ましい。
トナー粒子が結晶性樹脂を含有する場合、結着樹脂に占める結晶性樹脂の割合は、かぶり抑制性の観点から、4質量%以上50質量%以下が好ましく、6質量%以上30質量%以下がより好ましく、8質量%以上20質量%以下が更に好ましい。
トナー粒子が結晶性ポリステル樹脂を含有する場合、結着樹脂に占める結晶性ポリステル樹脂の割合は、かぶり抑制性の観点から、4質量%以上50質量%以下が好ましく、6質量%以上30質量%以下がより好ましく、8質量%以上20質量%以下が更に好ましい。
結着樹脂に占める結晶性樹脂又は結晶性ポリステル樹脂の質量割合が上記範囲であると、上記範囲より少ない場合及び多い場合に比べて、(1)外添剤のトナー粒子への埋没が抑制される、(2)トナーの保管安定性と良好な定着性が両立される、(3)定着条件(温度及び圧力の差異)による定着画像の光沢度の差が抑制される。
-非晶性樹脂-
非晶性樹脂としては、非晶性ポリエステル樹脂、非晶性ビニル樹脂(例えばスチレンアクリル樹脂等)、エポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリウレタン樹脂などが挙げられる。これらの中でも、非晶性ポリエステル樹脂、非晶性ビニル樹脂(特にスチレンアクリル樹脂)が好ましく、非晶性ポリエステル樹脂がより好ましい。
・非晶性ポリエステル樹脂
非晶性ポリエステル樹脂としては、例えば、多価カルボン酸と多価アルコールとの縮重合体が挙げられる。非晶性ポリエステル樹脂としては、市販品を使用してもよく、合成品を使用してもよい。
多価カルボン酸としては、例えば、脂肪族ジカルボン酸(例えばシュウ酸、マロン酸、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、コハク酸、アルケニルコハク酸、アジピン酸、セバシン酸等)、脂環式ジカルボン酸(例えばシクロヘキサンジカルボン酸等)、芳香族ジカルボン酸(例えばテレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、ナフタレンジカルボン酸等)、これらの無水物、又はこれらの低級(例えば炭素数1以上5以下)アルキルエステルが挙げられる。これらの中でも、多価カルボン酸としては、芳香族ジカルボン酸が好ましい。
多価カルボン酸は、ジカルボン酸と共に、架橋構造又は分岐構造を形成しうる3価以上のカルボン酸を併用してもよい。3価以上のカルボン酸としては、例えば、トリメリット酸、ピロメリット酸、これらの無水物、又はこれらの低級(例えば炭素数1以上5以下)アルキルエステル等が挙げられる。
多価カルボン酸は、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
多価アルコールとしては、例えば、脂肪族ジオール(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、プロピレングリコール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール等)、脂環式ジオール(例えばシクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、水添ビスフェノールA等)、芳香族ジオール(例えばビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物等)が挙げられる。これらの中でも、多価アルコールとしては、芳香族ジオール、脂環式ジオールが好ましく、芳香族ジオールがより好ましい。
多価アルコールとしては、ジオールと共に、架橋構造又は分岐構造を形成しうる3価以上の多価アルコールを併用してもよい。3価以上の多価アルコールとしては、例えば、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールが挙げられる。
多価アルコールは、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
非晶性ポリエステル樹脂のガラス転移温度(Tg)は、50℃以上80℃以下が好ましく、50℃以上65℃以下がより好ましい。
非晶性ポリエステル樹脂のガラス転移温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線より求め、より具体的にはJIS K 7121-1987「プラスチックの転移温度測定方法」のガラス転移温度の求め方に記載の「補外ガラス転移開始温度」により求められる。
非晶性ポリエステル樹脂の重量平均分子量(Mw)は、5000以上1000000以下が好ましく、7000以上500000以下がより好ましい。
非晶性ポリエステル樹脂の数平均分子量(Mn)は、2000以上100000以下が好ましい。
非晶性ポリエステル樹脂の分子量分布Mw/Mnは、1.5以上100以下が好ましく、2以上60以下がより好ましい。
非晶性ポリエステル樹脂の重量平均分子量及び数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定する。GPCによる分子量測定は、測定装置として東ソー製GPC・HLC-8120GPCを用い、東ソー製カラム・TSKgel SuperHM-M(15cm)を使用し、溶媒にテトラヒドロフランを用いる。重量平均分子量及び数平均分子量は、この測定結果から単分散ポリスチレン標準試料により作成した分子量校正曲線を使用して算出する。
非晶性ポリエステル樹脂は、公知の製造方法により得られる。具体的には、例えば、重合温度を180℃以上230℃以下とし、必要に応じて反応系内を減圧し、縮合の際に発生する水やアルコールを除去しながら反応させる方法により得られる。
原料の単量体が、反応温度下で溶解又は相溶しない場合は、高沸点の溶剤を溶解補助剤として加え溶解させてもよい。この場合、重縮合反応は溶解補助剤を留去しながら行う。相溶性の悪い単量体が存在する場合は、あらかじめ相溶性の悪い単量体とその単量体と重縮合予定の酸又はアルコールとを縮合させておいてから主成分と重縮合させるとよい。
結着樹脂の含有量は、トナー粒子全体に対して、40質量%以上95質量%以下が好ましく、50質量%以上90質量%以下がより好ましく、60質量%以上85質量%以下が更に好ましい。
-樹脂粒子-
トナー粒子は、樹脂粒子を含む。
樹脂粒子を構成する樹脂としては、例えば、ポリオレフィン(ポリエチレン、ポリプロピレン等)、スチレン系樹脂(ポリスチレン、ポリ-α-メチルスチレン等)、(メタ)アクリル系樹脂(ポリメチルメタアクリレート、ポリアクリロニトリル等)、スチレン(メタ)アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリウレア樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリエステル樹脂及びこれらの共重合樹脂が挙げられる。これらの樹脂は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
樹脂粒子を構成する樹脂としては、かぶり抑制性の観点から、ポリオレフィン、スチレン系樹脂、(メタ)アクリル系樹脂、スチレン(メタ)アクリル樹脂などのビニル系樹脂が好ましく、スチレン(メタ)アクリル樹脂がより好ましい。すなわち、樹脂粒子は、かぶり抑制性の観点から、ビニル系樹脂粒子であることが好ましく、スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子であることがより好ましい。
樹脂粒子は、かぶり抑制性の観点から、架橋樹脂粒子であることが好ましい。「架橋樹脂粒子」とは、原子間に橋掛構造を有する樹脂を含有する樹脂粒子である。架橋樹脂は、例えば、上記の樹脂の架橋物である。
架橋樹脂粒子としては、例えば、イオン結合により架橋された架橋樹脂粒子(イオン架橋樹脂粒子)、共有結合により架橋された架橋樹脂粒子(共有結合架橋樹脂粒子)等が挙げられる。架橋樹脂粒子としては、共有結合により架橋された架橋樹脂粒子が好ましい。
架橋樹脂粒子としては、結着樹脂がポリエステル樹脂を含む場合に、適度に微小な帯電差をトナー粒子表面に分布させる観点から、ビニル系樹脂の架橋物で構成された架橋ビニル系樹脂粒子が好ましい。
また、架橋ビニル系樹脂としては、かぶり抑制性の観点から、スチレン(メタ)アクリル樹脂の架橋物が好ましい。すなわち、架橋樹脂粒子としては、かぶり抑制性の観点から、架橋スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子が好ましい。スチレン(メタ)アクリル樹脂の架橋物で樹脂粒子を構成することによって、後述する樹脂粒子(S)を実現しやすい。
スチレン(メタ)アクリル樹脂としては、例えば、下記のスチレン系単量体及び(メタ)アクリル酸系単量体をラジカル重合によって重合した樹脂が挙げられる。
スチレン系単量体としては、例えば、スチレン、α-メチルスチレン、ビニルナフタレン;2-メチルスチレン、3-メチルスチレン、4-メチルスチレン、2-エチルスチレン、3-エチルスチレン、4-エチルスチレン等のアルキル置換スチレン;2-クロロスチレン、3-クロロスチレン、4-クロロスチレン等のハロゲン置換スチレン;4-フルオロスチレン、2,5-ジフルオロスチレン等のフッ素置換スチレン;などが挙げられる。スチレン系単量体としては、スチレン、α-メチルスチレンが好ましい。スチレン系単量体は1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
(メタ)アクリル酸系単量体としては、(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n-プロピル、(メタ)アクリル酸n-ブチル、(メタ)アクリル酸n-ペンチル、(メタ)アクリル酸n-ヘキシル、(メタ)アクリル酸n-ヘプチル、(メタ)アクリル酸n-オクチル、(メタ)アクリル酸n-デシル、(メタ)アクリル酸n-ドデシル、(メタ)アクリル酸n-ラウリル、(メタ)アクリル酸n-テトラデシル、(メタ)アクリル酸n-ヘキサデシル、(メタ)アクリル酸n-オクタデシル、(メタ)アクリル酸イソプロピル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸t-ブチル、(メタ)アクリル酸イソペンチル、(メタ)アクリル酸ネオペンチル、(メタ)アクリル酸イソヘキシル、(メタ)アクリル酸イソヘプチル、(メタ)アクリル酸イソオクチル、(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)アクリル酸ビフェニル、(メタ)アクリル酸ジフェニルエチル、(メタ)アクリル酸t-ブチルフェニル、(メタ)アクリル酸ターフェニル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸t-ブチルシクロヘキシル、(メタ)アクリル酸ジメチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸ジエチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸メトキシエチル、(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸2-カルボキシエチル、(メタ)アクリル酸2-カルボキシプロピル、(メタ)アクリル酸3-カルボキシプロピル、(メタ)アクリル酸4-カルボキシブチル、(メタ)アクリロニトリル、(メタ)アクリルアミド等が挙げられる。(メタ)アクリル酸系単量体は1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
(メタ)アクリル酸系単量体としては、(メタ)アクリル酸低級アルキルエステルと(メタ)アクリル酸カルボキシ低級アルキルエステルとの組み合わせが好ましい。
(メタ)アクリル酸低級アルキルエステルにおいて「低級アルキル」とは炭素数1以上5以下を意味し、「低級アルキル」は炭素数2以上4以下が好ましく、炭素数3又は4がより好ましい。(メタ)アクリル酸低級アルキルエステルとしては、例えば、(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n-ブチル、(メタ)アクリル酸n-ペンチル、(メタ)アクリル酸イソプロピル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸t-ブチル、(メタ)アクリル酸イソペンチル、(メタ)アクリル酸ネオペンチル等が挙げられる。中でも(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n-ブチルが好ましく、(メタ)アクリル酸n-ブチルが特に好ましい。
(メタ)アクリル酸カルボキシ低級アルキルエステルにおいて「低級アルキル」とは炭素数1以上5以下を意味し、「低級アルキル」は炭素数2以上4以下が好ましく、炭素数2又は3がより好ましい。(メタ)アクリル酸カルボキシ低級アルキルエステルとしては、例えば、(メタ)アクリル酸2-カルボキシエチル、(メタ)アクリル酸2-カルボキシプロピル、(メタ)アクリル酸3-カルボキシプロピル、(メタ)アクリル酸4-カルボキシブチル、(メタ)アクリル酸5-カルボキシペンチル等が挙げられる。中でも(メタ)アクリル酸2-カルボキシエチル、(メタ)アクリル酸2-カルボキシプロピル、(メタ)アクリル酸3-カルボキシプロピルが好ましく、(メタ)アクリル酸2-カルボキシエチルが特に好ましい。
(メタ)アクリル酸系単量体としては、(メタ)アクリル酸n-ブチルと(メタ)アクリル酸2-カルボキシエチルとの組み合わせが特に好ましい。
(メタ)アクリル酸低級アルキルエステルと(メタ)アクリル酸カルボキシ低級アルキルエステルとの総量に占める(メタ)アクリル酸カルボキシ低級アルキルエステルの質量割合は、0.1質量%以上2.0質量%以下が好ましく、0.2質量%以上1.0質量%以下がより好ましく、0.4質量%以上0.7質量%以下が更に好ましい。
スチレン系単量体と(メタ)アクリル酸系単量体の重合比(質量基準、スチレン系単量体:(メタ)アクリル酸系単量体)は、20:80~80:20が好ましく、30:70~70:30がより好ましく、40:60~60:40が更に好ましい。
樹脂を架橋する架橋剤としては、例えば、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレン等の芳香族の多ビニル化合物;フタル酸ジビニル、イソフタル酸ジビニル、テレフタル酸ジビニル、ホモフタル酸ジビニル、トリメシン酸ジビニル、トリメシン酸トリビニル、ナフタレンジカルボン酸ジビニル、ビフェニルカルボン酸ジビニル等の芳香族多価カルボン酸の多ビニルエステル類;ピリジンジカルボン酸ジビニル等の含窒素芳香族化合物のジビニルエステル類;ピロムチン酸ビニル、フランカルボン酸ビニル、ピロール-2-カルボン酸ビニル、チオフェンカルボン酸ビニル等の不飽和複素環化合物カルボン酸のビニルエステル類;ブタンジオールジアクリレート、ブタンジオールジメタクリレート、ヘキサンジオールジアクリレート、ヘキサンジオールジメタクリレート、オクタンジオールジアクリレート、オクタンジオールジメタクリレート、ノナンジオールジアクリレート、ノナンジオールジメタクリレート、デカンジオールジアクリレート、デカンジオールジメタクリレート、ドデカンジオールジアクリレート、ドデカンジオールジメタクリレート等の直鎖多価アルコールの(メタ)アクリル酸エステル類;ネオペンチルグリコールジメタクリレート、2-ヒドロキシ-1、3-ジアクリロキシプロパン等の分枝置換多価アルコールの(メタ)アクリル酸エステル類;ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレンポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート類、コハク酸ジビニル、フマル酸ジビニル、マレイン酸ビニル、マレイン酸ジビニル、ジグリコール酸ジビニル、イタコン酸ビニル、イタコン酸ジビニル、アセトンジカルボン酸ジビニル、グルタル酸ジビニル、3,3’-チオジプロピオン酸ジビニル、trans-アコニット酸ジビニル、trans-アコニット酸トリビニル、アジピン酸ジビニル、ピメリン酸ジビニル、スベリン酸ジビニル、アゼライン酸ジビニル、セバシン酸ジビニル、ドデカン二酸ジビニル、ブラシル酸ジビニル等の多価カルボン酸の多ビニルエステル類;などが挙げられる。架橋剤は1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
これらの中でも、樹脂を架橋するための架橋剤として、炭素数6以上のアルキレン鎖を有する2官能アルキルアクリレートを用いることが好ましい。つまり、架橋樹脂粒子は、2官能アルキルアクリレートを構成単位として有し、前記2官能アルキルアクリレートにおけるアルキレン鎖の炭素数が6以上であることが好ましい。
2官能アルキルアクリレートを構成単位として有し、アルキレン鎖の炭素数が6以上である架橋樹脂粒子を使用することでより、特定トナーが得られやすくなる。特定トナーでは、高圧定着条件でもトナー粒子の変形量を一定の範囲に抑制することが、光沢度差の抑制に対して、重要となる。架橋樹脂粒子である樹脂粒子と結着樹脂との弾性の差が大きすぎる場合には、樹脂粒子による損失正接tanδの変化抑制効果が得られにくい場合がある。このため、樹脂粒子の弾性が高くなりすぎないよう制御することが好ましい。樹脂粒子の架橋密度が高い(つまり、架橋点間距離が短い)場合には、弾性が高くなり過ぎてしまうのに対し、架橋剤として長鎖のアルキレン鎖を有する2官能アクリレートを使用した場合には、架橋密度が低く(つまり、架橋点間距離が長く)なり、樹脂粒子の弾性が高くなり過ぎるのを抑制することができる。この結果、光沢度差をより抑制することができる。
架橋密度を適度な範囲に調整する観点から、2官能アルキルアクリレートにおけるアルキレン鎖の炭素数としては、6以上が好ましく、6以上12以下がより好ましく、8以上12以下がさらに好ましい。より具体的な2官能アルキルアクリレートとしては、1,6-ヘキサンジオールアクリレート、1,6-ヘキサンジオールメタクリレート、1,8-オクタンジオールジアクリレート、1,8-オクタンジオールジメタクリレート、1,9-ノナンジオールジアクリレート、1,9-ノナンジオールジメタクリレート、1,10-デカンジオールジアクリレート、1,10-デカンジオールジメタクリレート、1,12-ドデカンジオールジアクリレート、1,12-ドデカンジオールジメタクリレートが挙げられ、その中でも1,10-デカンジオールジアクリレート、1,10-デカンジオールジメタクリレートであることが好ましい。
樹脂粒子がスチレン系単量体と(メタ)アクリル酸系単量体と架橋剤とを含む組成物の重合体である場合、組成物中に含まれる架橋剤の量を調整することで、樹脂粒子の粘弾性を制御することができる。組成物に含まれる架橋剤の量を多くすると、樹脂粒子の貯蔵弾性率G’が高まる傾向がある。スチレン系単量体、(メタ)アクリル酸系単量体及び架橋剤の合計100質量部に対し、架橋剤が0.3質量部以上5.0質量部以下であることが好ましく、0.5質量部以上2.5質量部以下であることがより好ましく、1.0質量部以上2.0質量部以下であることが更に好ましい。
トナー粒子全体に占める樹脂粒子の割合は、かぶり抑制性の観点から、2質量%以上30質量%以下が好ましく、5質量%以上25質量%以下がより好ましく、8質量%以上20質量%以下が更に好ましい。
トナー粒子全体に占める架橋ビニル系樹脂粒子の割合は、かぶり抑制性の観点から、2質量%以上30質量%以下が好ましく、5質量%以上25質量%以下がより好ましく、8質量%以上20質量%以下が更に好ましい。
トナー粒子全体に占めるスチレン(メタ)アクリル樹脂粒子の割合は、かぶり抑制性の観点から、2質量%以上30質量%以下が好ましく、5質量%以上25質量%以下がより好ましく、8質量%以上20質量%以下が更に好ましい。
トナー粒子全体に占める架橋スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子の割合は、かぶり抑制性の観点から、2質量%以上30質量%以下が好ましく、5質量%以上25質量%以下がより好ましく、8質量%以上20質量%以下が更に好ましい。
樹脂粒子に対する結晶性樹脂の割合は、樹脂粒子の添加量を1とした場合、0.2以上10以下であることが好ましく、より好ましくは1以上5以下である。樹脂粒子の含有量に対する結晶性樹脂の含有量の比率が上記範囲であることにより、0.2未満となる場合に比べ、トナー中の90℃以上150℃以下での低粘度成分が過少となり高弾性成分である樹脂粒子の寄与が大きくなることによるトナーの溶融性の低下が抑制され、定着性が向上する。
また、樹脂粒子の含有量に対する結晶性樹脂の含有量の比率が上記範囲であることにより、10を超える場合に比べ、低減成分が過剰となり定着器による熱及び加圧によるトナーの変形量が多くなることが抑制され、定着条件による光沢度差が小さくなる。
架橋ビニル系樹脂粒子に対する結晶性樹脂の割合は、架橋ビニル系樹脂粒子の添加量を1とした場合、0.2以上10以下であることが好ましく、より好ましくは1以上5以下である。
架橋ビニル系樹脂粒子の含有量に対する結晶性樹脂の含有量の比率が上記範囲であることにより、0.2未満となる場合に比べ、トナー中の90℃以上150℃以下での低粘度成分が過少となり高弾性成分である樹脂粒子の寄与が大きくなることによるトナーの溶融性の低下が抑制され、定着性が向上する。
また、架橋ビニル系樹脂粒子の含有量に対する結晶性樹脂の含有量の比率が上記範囲であることにより、10を超える場合に比べ、低減成分が過剰となり定着器による熱及び加圧によるトナーの変形量が多くなることが抑制され、定着条件による光沢度差が小さくなる。
スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子に対する結晶性樹脂の割合は、スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子の添加量を1とした場合、0.2以上10以下であることが好ましく、より好ましくは1以上5以下である。スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子の含有量に対する結晶性樹脂の含有量の比率が上記範囲であることにより、0.2未満となる場合に比べ、トナー中の90℃以上150℃以下での低粘度成分が過少となり高弾性成分である樹脂粒子の寄与が大きくなることによるトナーの溶融性の低下が抑制され、定着性が向上する。
また、スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子の含有量に対する結晶性樹脂の含有量の比率が上記範囲であることにより、10を超える場合に比べ、低減成分が過剰となり定着器による熱及び加圧によるトナーの変形量が多くなることが抑制され、定着条件による光沢度差が小さくなる。
架橋スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子に対する結晶性樹脂の割合は、架橋スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子の添加量を1とした場合、0.2以上10以下であることが好ましく、より好ましくは1以上5以下である。架橋スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子の含有量に対する結晶性樹脂の含有量の比率が上記範囲であることにより、0.2未満となる場合に比べ、トナー中の90℃以上150℃以下での低粘度成分が過少となり高弾性成分である樹脂粒子の寄与が大きくなることによるトナーの溶融性の低下が抑制され、定着性が向上する。
また、架橋スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子の含有量に対する結晶性樹脂の含有量の比率が上記範囲であることにより、10を超える場合に比べ、低減成分が過剰となり定着器による熱及び加圧によるトナーの変形量が多くなることが抑制され、定着条件による光沢度差が小さくなる。
なお、樹脂粒子の含有量に対する非晶性樹脂の含有量の比率は、樹脂粒子の含有量を1とした場合、1.3以上45以下であることが好ましく、より好ましくは3以上15以下である。
樹脂粒子としては、速度2℃/分で昇温させる動的粘弾性測定において、90℃以上150℃以下の範囲における貯蔵弾性率G’が1×10Pa以上1×10Pa以下である樹脂粒子が好ましい。以下、上記の特性を有する樹脂粒子を「樹脂粒子(S)」という。
樹脂粒子(S)の前記貯蔵弾性率G’は、1×10Pa以上1×10Pa以下であり、1×10Pa以上8×10Pa以下が好ましく、1×10Pa以上6×10Pa以下がより好ましい。
樹脂粒子(S)の前記貯蔵弾性率G’が上記範囲であると、得られる画像におけるかぶりがより抑制される。
90℃以上150℃以下の範囲における貯蔵弾性率G’が上記範囲である樹脂粒子を用いることにより、上記範囲よりも低い樹脂粒子を用いた場合に比べ、高温高圧条件下で定着された定着画像の光沢度の過度な上昇が抑制される。それにより、光沢度条件差が低減される。また、90℃以上150℃以下の範囲における貯蔵弾性率G’が上記範囲である樹脂粒子を用いることにより、上記範囲よりも高い樹脂粒子を用いた場合に比べ、トナー粒子の弾性が高すぎることに起因する定着性の低下が抑制され、良好な定着性が得られやすくなる。
樹脂粒子(S)は、速度2℃/分で昇温させる動的粘弾性測定において、30℃以上150℃以下の範囲における損失正接tanδが、0.01以上2.5以下であることが好ましい。この場合、樹脂粒子(S)は、65℃以上150℃以下の範囲における損失正接tanδが、0.01以上1.0以下であることがより好ましく、0.01以上0.5以下であることが更に好ましい。
30℃以上150℃以下の範囲における樹脂粒子(S)の損失正接tanδが上記範囲であることにより、(1)外添剤のトナー粒子への埋没が抑制される、(2)トナーの保管安定性と良好な定着性が両立される、(3)定着条件(温度及び圧力の差異)による定着画像の光沢度の差が抑制される。
トナー粒子が変形しやすい温度である65℃以上150℃以下の範囲における樹脂粒子(S)の損失正接tanδが上記範囲であることにより、(1)外添剤のトナー粒子への埋没が抑制される、(2)トナーの保管安定性と良好な定着性が両立される、(3)定着条件(温度及び圧力の差異)による定着画像の光沢度の差が抑制される。
樹脂粒子の動的粘弾性測定から求められるガラス転移温度Tgは、10℃以上45℃以下であることが好ましい。樹脂粒子のガラス転移温度Tgが10℃以上45℃以下である場合、より良好な定着性を得つつ、低温低圧条件下での定着画像と高温高圧条件下での定着画像との光沢度差が低減されるトナーとなる。
さらに樹脂粒子のガラス転移温度Tgは、15℃以上40℃以下であることが好ましく、20℃以上35℃以下であることがさらに好ましい。
樹脂粒子のガラス転移温度Tgが上記範囲であると、Tgが低すぎる場合に比べ、結着樹脂のTgとの差が大きくトナー粒子中で樹脂粒子同士が偏在し易くなることが抑制され、均一に近い樹脂粒子の分散状態が保持しやすく、定着時加圧に対する変形抑制効果が得られやすく、光沢度差が小さくなる。また、樹脂粒子のガラス転移温度Tgが上記範囲であると、Tgが高すぎる場合に比べ、結着樹脂の溶融性の悪化に起因する低温定着性の悪化が抑制される。
樹脂粒子(S)の貯蔵弾性率G’、損失正接tanδ及びガラス転移温度Tgは、以下の測定方法によって求める。
樹脂粒子(S)に圧力を印加して、厚さ2mmかつ直径8mmの円盤状に成形し、測定用試料を作製する。トナー粒子から樹脂粒子(S)を取り出す方法としては、例えば、結着樹脂を溶解し樹脂粒子(S)を溶解しない溶剤にトナー粒子を浸漬し、樹脂粒子(S)を回収する方法が挙げられる。
測定用試料を直径8mmのパラレルプレートに挟み、動的粘弾性測定装置(レオメータARES-G2、ティー・エイ・インスツルメント社製)を用いて、ギャップ3mm、周波数1Hz、歪み量0.1%~100%で、10℃から150℃まで速度2℃/分で昇温させて動的粘弾性測定を行う。測定により得られた貯蔵弾性率及び損失弾性率の各曲線から、貯蔵弾性率G’及び損失正接tanδを求める。また損失正接tanδのピーク温度をガラス転移温度Tgとした。
樹脂粒子(S)は、90℃以上150℃以下の範囲における貯蔵弾性率G’を前記範囲に制御する観点から、架橋樹脂粒子であることが好ましい。
トナー粒子全体に占める樹脂粒子(S)の割合は、2質量%以上30質量%以下が好ましく、5質量%以上25質量%以下がより好ましく、8質量%以上20質量%以下が更に好ましい。
樹脂粒子(S)の質量割合が上記範囲であると、上記範囲より少ない場合及び多い場合に比べて、(1)外添剤のトナー粒子への埋没が抑制される、(2)トナーの保管安定性と良好な定着性が両立される、(3)定着条件(温度及び圧力の差異)による定着画像の光沢度の差が抑制される。
-着色剤-
着色剤としては、例えば、カーボンブラック、クロムイエロー、ハンザイエロー、ベンジジンイエロー、スレンイエロー、キノリンイエロー、ピグメントイエロー、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、ウオッチヤングレッド、パーマネントレッド、ブリリアントカーミン3B、ブリリアントカーミン6B、デュポンオイルレッド、ピラゾロンレッド、リソールレッド、ローダミンBレーキ、レーキレッドC、ピグメントレッド、ローズベンガル、アニリンブルー、ウルトラマリンブルー、カルコオイルブルー、メチレンブルークロライド、フタロシアニンブルー、ピグメントブルー、フタロシアニングリーン、マラカイトグリーンオキサレート等の顔料;アクリジン系、キサンテン系、アゾ系、ベンゾキノン系、アジン系、アントラキノン系、チオインジコ系、ジオキサジン系、チアジン系、アゾメチン系、インジコ系、フタロシアニン系、アニリンブラック系、ポリメチン系、トリフェニルメタン系、ジフェニルメタン系、チアゾール系等の染料;チタン化合物、シリカ等の無機顔料;が挙げられる。
着色剤は、可視光領域に吸収を有する物質に限定されない。着色剤は、例えば、近赤外領域に吸収を有する物質でもよく、蛍光着色剤でもよい。
近赤外領域に吸収を有する着色剤として、アミニウム塩系化合物、ナフタロシアニン系化合物、スクアリリウム系化合物、クロコニウム系化合物等が挙げられる。
蛍光着色剤として、特開2021-127431号公報の段落0027に記載された蛍光着色剤が挙げられる。
着色剤は、光輝性を有する着色剤でもよい。光輝性を有する着色剤として、アルミニウム、黄銅、青銅、ニッケル、ステンレス、亜鉛等の金属粉末;酸化チタン又は黄色酸化鉄を被覆した雲母;硫酸バリウム、層状ケイ酸塩、層状アルミニウムのケイ酸塩等の被覆薄片状無機結晶基質;単結晶板状酸化チタン、塩基性炭酸塩、オキシ塩化ビスマス、天然グアニン、薄片状ガラス粉、金属蒸着した薄片状ガラス粉;などが挙げられる。
着色剤は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
着色剤は、必要に応じて表面処理された着色剤を用いてもよく、分散剤と併用してもよい。また、着色剤は、複数種を併用してもよい。
着色剤の含有量は、トナー粒子全体に対して、1質量%以上30質量%以下が好ましく、3質量%以上15質量%以下がより好ましい。
本実施形態においてトナー粒子は、着色剤を含有してもよく、着色剤を含有しなくてもよい。本実施形態に係るトナーは、トナー粒子に着色剤を含有しないトナー、いわゆる透明トナーであってもよい。
本実施形態においてトナー粒子が着色剤を含有しない場合においても、実施形態に係るトナーはかぶりを抑制する効果を奏する。
-離型剤-
離型剤としては、例えば、炭化水素系ワックス;カルナバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス等の天然ワックス;モンタンワックス等の合成又は鉱物・石油系ワックス;脂肪酸エステル、モンタン酸エステル等のエステル系ワックス;などが挙げられる。離型剤は、これに限定されるものではない。
離型剤の融解温度は、50℃以上110℃以下が好ましく、60℃以上100℃以下がより好ましい。
融解温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線から、JIS K7121-1987「プラスチックの転移温度測定方法」の融解温度の求め方に記載の「融解ピーク温度」により求める。
離型剤の含有量は、トナー粒子全体に対して、1質量%以上20質量%以下が好ましく、5質量%以上15質量%以下がより好ましい。
-その他の添加剤-
その他の添加剤としては、例えば、磁性体、帯電制御剤、無機粉体等の公知の添加剤が挙げられる。これらの添加剤は、内添剤としてトナー粒子に含まれる。
[トナー粒子の構造、組成及び特性]
トナー粒子は、単層構造のトナー粒子であってもよく、芯部(コア粒子)と芯部を被覆する被覆層(シェル層)とで構成された所謂コア・シェル構造のトナー粒子であってもよい。
トナー粒子がコア・シェル構造である場合、コア粒子、シェル粒子、コア粒子及びシェル層の両方に樹脂粒子が含まれていてもよいが、外添剤の埋没を抑制する観点から、コア粒子及びシェル層の両方に樹脂粒子が含まれていることが好ましく、コア粒子及びシェル層の両方に樹脂粒子が均一性高く分散して含まれていることがより好ましい。
コア・シェル構造のトナー粒子は、例えば、結着樹脂と樹脂粒子と着色剤と離型剤とを含むコア粒子と、結着樹脂と樹脂粒子とを含むシェル層とを有する。
トナー粒子の体積平均粒径(D50v)は、2μm以上10μm以下が好ましく、4μm以上8μm以下がより好ましい。
トナー粒子の平均粒径は、コールターマルチサイザーII(ベックマン・コールター社製)を用い、電解液にISOTON-II(ベックマン・コールター社製)を使用して測定される。界面活性剤(アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムが好ましい)の5質量%水溶液2mlに測定試料を0.5mg以上50mg以下加え、これを電解液100ml以上150ml以下に添加する。試料を添加した電解液に超音波分散器で1分間分散処理を行い、コールターマルチサイザーIIにより、アパーチャー径100μmのアパーチャーを用いて2μm以上60μm以下の範囲において粒子の粒径を測定する。サンプリングする粒子数は50000個である。測定された粒度分布を基にして小径側から体積分布又は個数分布を描き、累積50%となる粒径を体積平均粒径D50v又は個数平均粒径D50pとする。
トナー粒子の平均円形度は、0.94以上1.00以下が好ましく、0.95以上0.98以下がより好ましい。
トナー粒子の平均円形度は、(円相当周囲長)/(周囲長)=(粒子の投影面積と同じ面積である円の周囲長)/(粒子の投影像の周囲長)の平均である。
粒子像の測定機器としてフロー式粒子像解析装置(シスメックス社製のFPIA-3000)を使用する。トナー粒子のサンプリング数は3500個である。トナーが外添剤を有する場合、界面活性剤を含む水中にトナーを分散させ、超音波処理を行って外添剤を除去したトナー粒子を得る。
-樹脂粒子と結着樹脂との間のSP値差-
樹脂粒子のSP値(本実施形態においてSP値(S)という。)と、結着樹脂のSP値(本実施形態においてSP値(R)という。)との差(SP値(S)-SP値(R))は、-0.32以上-0.12以下が好ましく、-0.29以上-0.18以下がより好ましい。
樹脂粒子は樹脂粒子(S)であることが好ましく、樹脂粒子(S)のSP値(S)と、結着樹脂のSP値(R)との差(SP値(S)-SP値(R))は、-0.32以上-0.12以下が好ましく、-0.29以上-0.18以下がより好ましい。
結着樹脂が混合樹脂である場合、質量基準の含有量が最も多い結着樹脂のSP値をSP値(R)とする。
差(SP値(S)-SP値(R))が上記範囲であることで、上記範囲より小さい場合に比べ、トナー粒子の大部分を構成する結着樹脂と樹脂粒子との親和性が適度に保たれ、トナー粒子内において樹脂粒子が均一に近い状態で分散しやすい。そのため、高温高歪み量と低温低歪み量とで近い粘弾性を有するトナーとなりやすくなり、光沢度条件差が低減される。つまり、差(SP値(S)-SP値(R))が上記範囲より小さい場合に比べ、結着樹脂と樹脂粒子との親和性が高すぎて樹脂粒子がトナー粒子中で動きやすく樹脂粒子が一部凝集し樹脂粒子の効果が低減してしまうことが、起こりにくくなる。
差(SP値(S)-SP値(R))が上記範囲であると、差が上記範囲より大きい場合に比べ、トナーが溶融する際に樹脂粒子と結着樹脂が過度に混合又は相溶することによるトナー全体の溶融粘度の上昇が抑制される。それにより、粘弾性が高すぎることに起因する定着性の低下が抑制され、良好な定着性が得られるという利点がある。
樹脂粒子のSP値(S)は、9.00以上9.15以下が好ましく、9.03以上9.12以下がより好ましく、9.06以上9.10以下が更に好ましい。
樹脂粒子(S)のSP値(S)は、9.00以上9.15以下が好ましく、9.03以上9.12以下がより好ましく、9.06以上9.10以下が更に好ましい。
SP値(S)及びSP値(R)は、単位が(cal/cm1/2)であり、沖津法により算出する溶解度パラメータである。沖津法については「日本接着学会誌、Vol.29、No.5(1993)」に詳細に記載されている。
-樹脂粒子を除いた成分(除外成分)の粘弾性-
以下、トナー粒子から樹脂粒子を除いた成分を「除外成分」といい、貯蔵弾性率G’が1×10Pa未満に達する温度を「特定弾性率到達温度」という。
除外成分は、速度2℃/分で昇温させる動的粘弾性測定において、30℃以上50℃以下の範囲における貯蔵弾性率G’が1×10Pa以上であり、且つ、特定弾性率到達温度が65℃以上90℃以下であることが好ましい。
上記を満たす除外成分は、低温において弾性率が高く、且つ、65℃以上90℃以下において弾性率が低くなる。それにより、加熱によってトナー粒子が溶融しやすく定着性が良好となる。
除外成分の30℃以上50℃以下の貯蔵弾性率G’は、1×10Pa以上が好ましく、1×10Pa以上1×10Pa以下がより好ましく、2×10Pa以上6×10Pa以下が更に好ましい。
除外成分の30℃以上50℃以下の貯蔵弾性率G’が上記範囲であると、上記範囲より小さい場合及び大きい場合に比べて、トナーの保管安定性と良好な定着性が両立され、また、定着条件(温度及び圧力の差異)による定着画像の光沢度の差が抑制される。
除外成分の特定弾性率到達温度は、65℃以上90℃以下が好ましく、68℃以上80℃以下がより好ましく、70℃以上75℃以下が更に好ましい。
除外成分の特定弾性率到達温度が上記範囲であると、上記範囲より低い場合及び高い場合に比べて、トナーの保管安定性と良好な定着性が両立され、また、定着条件(温度及び圧力の差異)による定着画像の光沢度の差が抑制される。
除外成分の特定弾性率到達温度における損失正接tanδは、0.8以上1.6以下が好ましく、0.9以上1.5以下がより好ましく、1.0以上1.4以下が更に好ましい。
除外成分の特定弾性率到達温度における損失正接tanδが上記範囲であると、上記範囲より小さい場合及び大きい場合に比べて、トナーの保管安定性と良好な定着性が両立され、また、定着条件(温度及び圧力の差異)による定着画像の光沢度の差が抑制される。
除外成分の貯蔵弾性率G’及び損失正接tanδは、以下の測定方法によって求める。
トナー粒子から樹脂粒子を除いて除外成分を得る。常温(25℃±3℃)下、除外成分をプレス成型機により錠剤型に成形し、測定用試料を作製する。測定用試料を直径8mmのパラレルプレートに挟み、動的粘弾性測定装置(レオメータARES-G2、ティー・エイ・インスツルメント社製)を用いて、ギャップ3mm、周波数1Hz、歪み量0.1%~100%で、30℃から150℃まで速度2℃/分で昇温させて動的粘弾性測定を行う。
動的粘弾性測定により得られた貯蔵弾性率及び損失弾性率の各曲線から、貯蔵弾性率G’及び損失正接tanδを求める。
-樹脂粒子と除外成分の関係-
以下の貯蔵弾性率G’とは、速度2℃/分で昇温させる動的粘弾性測定によって求める貯蔵弾性率G’であり、測定方法は先述のとおりである。
90℃以上150℃以下の範囲において、樹脂粒子の貯蔵弾性率をG’(p90-150)、トナー粒子の貯蔵弾性率をG’(t90-150)、トナー粒子から樹脂粒子を除いた成分の貯蔵弾性率をG’(r90-150)としたとき、G’(p90-150)が1×10Pa以上1×10Pa以下であり、かつ、logG’(t90-150)-logG’(r90-150)が1.0以上4.0以下であることが好ましい。
また、logG’(t90-150)-logG’(r90-150)の値は、1.0以上3.5以下であることがより好ましく、1.1以上3.4以下であることがさらに好ましく、1.2以上3.3以下であることが特に好ましい。
logG’(t90-150)-logG’(r90-150)の値は、樹脂粒子の添加有無によるトナー粒子の粘弾性の差分を意味する。樹脂粒子をトナー粒子中に均一に近い状態で分散且つ内包させることで、トナー粒子全体の粘弾性に対する樹脂粒子の粘弾性の影響を抑制し、logG’(t90-150)-logG’(r90-150)の値を上記範囲に制御することにより、上記範囲より小さい場合及び大きい場合に比べ、良好な定着性と、光沢度条件差の低減と、が両立される。
樹脂粒子は樹脂粒子(S)であることが好ましく、樹脂粒子(S)の90℃以上150℃以下の範囲における貯蔵弾性率G’の常用対数値をLogG’(S)とし、除外成分の90℃以上150℃以下の範囲における貯蔵弾性率G’の常用対数値をLogG’(R)としたとき、LogG’(S)-LogG’(R)の値が1.0以上4.0以下であることが好ましい。
LogG’(S)-LogG’(R)の値は、1.0以上3.5以下であることがより好ましく、1.1以上3.4以下であることが更に好ましく、1.2以上3.3以下であることが特に好ましい。
LogG’(S)-LogG’(R)の値が上記範囲であることにより、上記範囲より小さい場合及び大きい場合に比べて、トナーの保管安定性と良好な定着性が両立され、また、定着条件(温度及び圧力の差異)による定着画像の光沢度の差が抑制される。
[シリカ粒子(A)]
シリカ粒子(A)は、モリブデン元素を含有する窒素元素含有化合物を有し、且つ、蛍光X線分析により測定されるモリブデン元素のNet強度NMoとケイ素元素のNet強度NSiとの比NMo/NSiが0.035以上0.45以下である。
以下、「モリブデン元素を含有する窒素元素含有化合物」を「モリブデン窒素含有化合物」という。
シリカ粒子(A)の外添量は、トナー粒子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、0.1質量部以上2.0質量部以下がより好ましく、0.1質量部以上1.0質量部以下が更に好ましい。
シリカ粒子(A)は、モリブデン窒素含有化合物を有する。以下、シリカ粒子(A)の好ましい構造を説明する。
シリカ粒子(A)の実施態様として、シランカップリング剤の反応生成物によりシリカ母粒子表面の少なくとも一部が被覆され、且つ、前記反応生成物の被覆構造にモリブデン窒素含有化合物が付着したシリカ粒子が挙げられる。本実施形態において、前記反応生成物の被覆構造にさらに疎水化処理構造(シリカ粒子を疎水化処理剤で処理してなる構造)が付着していてもよい。シランカップリング剤は、1官能シランカップリング剤、2官能シランカップリング剤及び3官能シランカップリング剤からなる群から選択される少なくとも1種が好ましく、3官能シランカップリング剤がより好ましい。
-シリカ母粒子-
シリカ母粒子は、乾式シリカでもよく、湿式シリカでもよい。
乾式シリカとしては、シラン化合物を燃焼させて得られる燃焼法シリカ(ヒュームドシリカ);金属ケイ素粉を爆発的に燃焼させて得られる爆燃法シリカ;が挙げられる。
湿式シリカとしては、珪酸ナトリウムと鉱酸との中和反応によって得られる湿式シリカ(アルカリ条件で合成・凝集した沈降法シリカ、酸性条件で合成・凝集したゲル法シリカ粒子);酸性珪酸をアルカリ性にして重合することで得られるコロイダルシリカ;有機シラン化合物(例えばアルコキシシラン)の加水分解によって得られるゾルゲルシリカ;が挙げられる。シリカ母粒子としては、帯電分布狭化の観点から、ゾルゲルシリカが好ましい。
-シランカップリング剤の反応生成物-
シランカップリング剤の反応生成物(特に、3官能シランカップリング剤の反応生成物)からなる構造は、細孔構造を有し、且つ、モリブデン窒素含有化合物と親和性が高い。したがって、細孔の奥深くまでモリブデン窒素含有化合物が入り込み、シリカ粒子(A)に含まれるモリブデン窒素含有化合物の含有量が比較的多くなる。
シリカ母粒子の表面が負帯電性であるところ、正帯電性のモリブデン窒素含有化合物が付着することで、シリカ母粒子の過剰な負帯電を打ち消す効果が発生する。モリブデン窒素含有化合物はシリカ粒子(A)の最表面ではなくシランカップリング剤の反応生成物からなる被覆構造(つまり細孔構造)の内部に付着しているので、シリカ粒子(A)の帯電分布が正帯電側に広がることはなく、シリカ母粒子の過剰な負帯電を打ち消すことでシリカ粒子(A)の帯電分布の狭化が実現される。
シランカップリング剤は、N(窒素元素)を含有しない化合物であることが好ましい。シランカップリング剤としては、下記の式(TA)で表されるシランカップリング剤が挙げられる。
式(TA) R -Si(OR4-n
式(TA)中、Rは炭素数1以上20以下の飽和若しくは不飽和の脂肪族炭化水素基又は炭素数6以上20以下の芳香族炭化水素基であり、Rはハロゲン原子又はアルキル基であり、nは1、2又は3である。nが2又は3のとき、複数個のRは同じ基でもよく異なる基でもよい。nが1又は2のとき、複数個のRは同じ基でもよく異なる基でもよい。
シランカップリング剤の反応生成物とは、例えば、式(TA)において、ORのすべて又は一部がOH基に置換した反応生成物;ORがOH基に置換した基のすべて又は一部の基どうしが重縮合した反応生成物;ORがOH基に置換した基のすべて又は一部とシリカ母粒子のSiOH基とが重縮合した反応生成物;が挙げられる。
式(TA)中のRで表される脂肪族炭化水素基は、直鎖状、分岐状及び環状のいずれでもよく、直鎖状又は分岐状が好ましい。脂肪族炭化水素基の炭素数は、炭素数1以上20以下が好ましく、炭素数1以上18以下がより好ましく、炭素数1以上12以下が更に好ましく、炭素数1以上10以下が更に好ましい。脂肪族炭化水素基は、飽和及び不飽和のいずれでもよいが、飽和脂肪族炭化水素基が好ましく、アルキル基がより好ましい。脂肪族炭化水素基の水素原子は、ハロゲン原子で置換されていてもよい。
飽和脂肪族炭化水素基としては、直鎖状アルキル基(メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基、ヘキサデシル基、イコシル基等)、分岐状アルキル基(イソプロピル基、イソブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、2-エチルヘキシル基、ターシャリーブ
チル基、ターシャリーペンチル基、イソペンタデシル基等)、環状アルキル基(シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、トリシクロデシル基、ノルボルニル基、アダマンチル基等)などが挙げられる。
不飽和脂肪族炭化水素基としては、アルケニル基(ビニル基(エテニル基)、1-プロペニル基、2-プロペニル基、2-ブテニル基、1-ブテニル基、1-ヘキセニル基、2-ドデセニル基、ペンテニル基等)、アルキニル基(エチニル基、1-プロピニル基、2-プロピニル基、1-ブチニル基、3-ヘキシニル基、2-ドデシニル基等)などが挙げられる。
式(TA)中のRで表される芳香族炭化水素基は、炭素数6以上20以下が好ましく、炭素数6以上18以下がより好ましく、炭素数6以上12以下が更に好ましく、炭素数6以上10以下が更に好ましい。芳香族炭化水素基としては、フェニレン基、ビフェニレン基、ターフェニレン基、ナフタレン基、アントラセン基などが挙げられる。芳香族炭化水素基の水素原子は、ハロゲン原子で置換されていてもよい。
式(TA)中のRで表されるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子などが挙げられ、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子が好ましい。
式(TA)中のRで表されるアルキル基としては、炭素数1以上10以下のアルキル基が好ましく、1以上8以下のアルキル基がより好ましく、1以上4以下のアルキル基が更に好ましい。炭素数1以上10以下の直鎖アルキル基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、n-ブチル基、n-ペンチル基、n-ヘキシル基、n-ヘプチル基、n-オクチル基、n-ノニル基、n-デシル基が挙げられる。炭素数3以上10以下の分岐アルキル基としては、イソプロピル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、tert-ペンチル基、イソヘキシル基、sec-ヘキシル基、tert-ヘキシル基、イソヘプチル基、sec-ヘプチル基、tert-ヘプチル基、イソオクチル基、sec-オクチル基、tert-オクチル基、イソノニル基、sec-ノニル基、tert-ノニル基、イソデシル基、sec-デシル基、tert-デシル基等が挙げられる。炭素数3以上10以下の環状アルキル基としては、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロノニル基、シクロデシル基、及びこれら単環のアルキル基が連結した多環(例えば、二環、三環、スピロ環)のアルキル基が挙げられる。アルキル基の水素原子は、ハロゲン原子で置換されていてもよい。
式(TA)中のnは、1、2又は3であり、1又は2が好ましく、1がより好ましい。
式(TA)で表されるシランカップリング剤は、Rが炭素数1以上20以下の飽和脂肪族炭化水素基であり、Rがハロゲン原子又は炭素数1以上10以下のアルキル基であり且つnが1である3官能シランカップリング剤が好ましい。
3官能シランカップリング剤としては、例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、ブチルトリメトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、n-オクチルトリメトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、ドデシルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、ブチルトリエトキシシラン、ヘキシルトリエトキシシラン、デシルトリエトキシシラン、ドデシルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、o-メチルフェニルトリメトキシシラン、p-メチルフェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ベンジルトリエトキシシラン、デシルトリクロロシラン、フェニルトリクロロシラン(以上、式(TA)中のRが、無置換の脂肪族炭化水素基又は無置換の芳香族炭化水素基である化合物);3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ-クロロプロピルトリメトキシシラン、γ-グリシジルオキシプロピルメチルジメトキシシラン(以上、式(TA)中のRが、置換された脂肪族炭化水素基又は置換された芳香族炭化水素基である化合物);などが挙げられる。3官能シランカップリング剤は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
3官能シランカップリング剤としては、アルキルトリアルコキシシランが好ましく、式(TA)においてRが炭素数1以上20以下(好ましくは炭素数1以上15以下、より好ましくは炭素数1以上8以下、更に好ましくは炭素数1以上4以下、特に好ましくは炭素数1又は2)のアルキル基であり且つRが炭素数1以上2以下のアルキル基であるアルキルトリアルコキシシランがより好ましい。
シリカ母粒子表面の被覆構造を構成するシランカップリング剤としては、より具体的には、アルキル基の炭素数が1以上20以下である、アルキルトリメトキシシラン及びアルキルトリエトキシシランからなる群から選ばれる少なくとも1種の3官能シランカップリング剤が好ましく;
アルキル基の炭素数が1以上15以下である、アルキルトリメトキシシラン及びアルキルトリエトキシシランからなる群から選ばれる少なくとも1種の3官能シランカップリング剤がより好ましく;
アルキル基の炭素数が1以上8以下である、アルキルトリメトキシシラン及びアルキルトリエトキシシランからなる群から選ばれる少なくとも1種の3官能シランカップリング剤が更に好ましく;
アルキル基の炭素数が1以上4以下である、アルキルトリメトキシシラン及びアルキルトリエトキシシランからなる群から選ばれる少なくとも1種の3官能シランカップリング剤が更に好ましく;
メチルトリメトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン及びエチルトリエトキシシランからなる群から選ばれる少なくとも1種の3官能シランカップリング剤が特に好ましい。
シランカップリング剤の反応生成物で構成された被覆構造は、シリカ粒子(A)全体に対して、5.5質量%以上30質量%以下が好ましく、7質量%以上22質量%以下がより好ましい。
-モリブデン窒素含有化合物-
モリブデン窒素含有化合物は、アンモニア及び温度25℃以下で気体状態の化合物を除く、モリブデン元素を含有する窒素元素含有化合物である。
モリブデン窒素含有化合物は、シランカップリング剤の反応生成物からなる被覆構造の内部(つまり細孔構造の細孔内部)に付着していることが好ましい。モリブデン窒素含有化合物は、1種でもよく2種以上でもよい。
モリブデン窒素含有化合物は、帯電分布狭化及び帯電分布維持性の観点から、モリブデン元素を含む第四級アンモニウム塩(特に、モリブデン酸第四級アンモニウム塩)、及び、第四級アンモニウム塩とモリブデン元素を含む金属酸化物との混合物からなる群から選択される少なくとも1種が好ましい。モリブデン元素を含む第四級アンモニウム塩は、モリブデン元素を含むアニオンと第四級アンモニウムカチオンとの結合が強いので、帯電分布維持性が高い。
モリブデン窒素含有化合物としては、下記の式(1)で表される化合物が好ましい。
式(1)中、R、R、R及びRはそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アラルキル基又はアリール基を表し、Xはモリブデン元素を含む陰イオンを表す。ただし、R、R、R及びRの少なくとも1つはアルキル基、アラルキル基又はアリール基を表す。R、R、R及びRのうち2つ以上が連結して、脂肪族環、芳香環又はヘテロ環を形成してもよい。ここで、アルキル基、アラルキル基及びアリール基は置換基を有していてもよい。
~Rで表されるアルキル基としては、炭素数1以上20以下の直鎖状のアルキル基、炭素数3以上20以下の分岐状のアルキル基が挙げられる。炭素数1以上20以下の直鎖状のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、n-ブチル基、n-ペンチル基、n-ヘキシル基、n-ヘプチル基、n-オクチル基、n-ノニル基、n-デシル基、n-ウンデシル基、n-ドデシル基、n-トリデシル基、n-テトラデシル基、n-ペンタデシル基、n-ヘキサデシル基等が挙げられる。炭素数3以上20以下の分岐状のアルキル基としては、例えば、イソプロピル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、tert-ペンチル基、イソヘキシル基、sec-ヘキシル基、tert-ヘキシル基、イソヘプチル基、sec-ヘプチル基、tert-ヘプチル基、イソオクチル基、sec-オクチル基、tert-オクチル基、イソノニル基、sec-ノニル基、tert-ノニル基、イソデシル基、sec-デシル基、tert-デシル基等が挙げられる。
~Rで表されるアルキル基としては、メチル基、エチル基、ブチル基、テトラデシル基等の炭素数1以上15以下のアルキル基が好ましい。
~Rで表されるアラルキル基としては、炭素数7以上30以下のアラルキル基が挙げられる。炭素数7以上30以下のアラルキル基としては、例えば、ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基、4-フェニルブチル基、フェニルペンチル基、フェニルヘキシル基、フェニルヘプチル 基、フェニルオクチル基、フェニルノニル基、ナフチルメチル基、ナフチルエチル基、アントラチルメチル基、フェニル-シクロペンチルメチル基等が挙げられる。
~Rで表されるアラルキル基としては、ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基、4-フェニルブチル基等の炭素数7以上15以下のアラルキル基が好ましい。
~Rで表されるアリール基としては、炭素数6以上20以下のアリール基が挙げられる。炭素数6~20のアリール基としては、例えば、フェニル基、ピリジル基、ナフチル基等が挙げられる。
~Rで表されるアリール基としては、フェニル基等の炭素数6以上10以下のアリール基が好ましい。
、R、R及びRの2つ以上が互いに連結して形成される環としては、炭素数2以上20以下の脂環、炭素数2以上20以下の複素環式アミン等が挙げられる。
、R、R及びRはそれぞれ独立に、置換基を有していてもよい。置換基としては、例えば、ニトリル基、カルボニル基、エーテル基、アミド基、シロキサン基、シリル基、シランアルコキシ基等が挙げられる。
、R、R及びRは各々独立に、炭素数1以上16以下のアルキル基、炭素数7以上10以下のアラルキル基、又は炭素数6以上20以下のアリール基を表すことが好ましい。
で表されるモリブデン元素を含む陰イオンは、モリブデン酸イオンが好ましく、モリブデンが4価又は6価であるモリブデン酸イオンが好ましく、モリブデンが6価であるモリブデン酸イオンがより好ましい。モリブデン酸イオンとしては、具体的には、MoO 2-、Mo 2-、Mo10 2-、Mo13 2-、Mo24 2-、Mo26 4-が好ましい。
式(1)で表される化合物は、帯電分布狭化及び帯電分布維持性の観点から、総炭素数18以上35以下が好ましく、総炭素数20以上32以下がより好ましい。
式(1)で表される化合物を以下に例示する。本実施形態はこれに限定されない。
モリブデン元素を含む第四級アンモニウム塩として、[N(CH)(C1429Mo28 4-、[N(C(CMo 2-、[N(CH(CH)(CH17CHMoO 2-、[N(CH(CH)(CH15CHMoO 2-等のモリブデン酸第四級アンモニウム塩が挙げられる。
モリブデン元素を含む金属酸化物として、モリブデン酸化物(三酸化モリブデン、二酸化モリブデン、Mo26)、モリブデン酸アルカリ金属塩(モリブデン酸リチウム、モリブデン酸ナトリウム、モリブデン酸カリウム等)、モリブデンアルカリ土類金属塩(モリブデン酸マグネシウム、モリブデン酸カルシウム等)、その他複合酸化物(Bi・2MoO、γ-CeMo13等)が挙げられる。
シリカ粒子(A)は、300℃以上600℃以下の範囲の温度帯で加熱した際に、モリブデン窒素含有化合物が検出される。モリブデン窒素含有化合物は、不活性ガス中での300℃以上600℃以下の加熱で検出することができ、例えば、Heをキャリアガスに用いた加熱炉式の落下型熱分解ガスクロマトグラフ質量分析計を用いて検出する。具体的には、0.1mg以上10mg以下のシリカ粒子を熱分解ガスクロマトグラフ質量分析計に導入し、検出されるピークのMSスペクトルからモリブデン窒素含有化合物の含有有無を確認する。モリブデン窒素含有化合物を含有するシリカ粒子から熱分解で生成する成分としては、例えば、下記の式(2)で示される第一級、第二級若しくは第三級のアミン又は芳香族窒素化合物が挙げられる。式(2)のR、R及びRはそれぞれ式(1)のR、R及びRと同義である。モリブデン窒素含有化合物が第四級アンモニウム塩である場合、600℃の熱分解により側鎖の一部が脱離し、第三級アミンが検出される。
-モリブデン元素を含まない窒素元素含有化合物-
シリカ粒子(A)において、シランカップリング剤の反応生成物の細孔には、モリブデン元素を含まない窒素元素含有化合物が付着していてもよい。モリブデン元素を含まない窒素元素含有化合物としては、例えば、第四級アンモニウム塩、第一級アミン化合物、第二級アミン化合物、第三級アミン化合物、アミド化合物、イミン化合物、及びニトリル化合物からなる群から選択される少なくとも1種が挙げられる。モリブデン元素を含まない窒素元素含有化合物は、好ましくは第四級アンモニウム塩である。
第一級アミン化合物の具体例としては、フェネチルアミン、トルイジン、カテコールアミン、2,4,6-トリメチルアニリンが挙げられる。
第二級アミン化合物の具体例としては、ジベンジルアミン、2-ニトロジフェニルアミン、4-(2-オクチルアミノ)ジフェニルアミンが挙げられる。
第三級アミン化合物の具体例としては、1,8-ビス(ジメチルアミノ)ナフタレン、N,N-ジベンジル-2-アミノエタノール、N-ベンジル-N-メチルエタノールアミンが挙げられる。
アミド化合物の具体例としては、N-シクロヘキシル-p-トルエンスルホンアミド、4-アセトアミド-1-ベンジルピペリジン、N-ヒドロキシ-3-[1-(フェニルチオ)メチル-1H-1,2,3-トリアゾール-4-イル]ベンズアミドが挙げられる。
イミン化合物の具体例としては、ジフェニルメタンイミン、2,3-ビス(2,6-ジイソプロピルフェニルイミノ)ブタン、N,N’-(エタン-1,2-ジイリデン)ビス(2,4,6-トリメチルアニリン)が挙げられる。
ニトリル化合物の具体例としては、3-インドールアセトニトリル、4-[(4-クロロ-2-ピリミジニル)アミノ]ベンゾニトリル、4-ブロモ-2,2-ジフェニルブチロニトリルが挙げられる。
第四級アンモニウム塩としては、下記の式(AM)で表される化合物が挙げられる。式(AM)で表される化合物は、1種でもよく2種以上でもよい。
式(AM)中、R11、R12、R13及びR14はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アラルキル基又はアリール基を表し、Zは陰イオンを表す。ただし、R11、R12、R13及びR14の少なくとも1つはアルキル基、アラルキル基又はアリール基を表す。R11、R12、R13及びR14のうち2つ以上が連結して、脂肪族環、芳香環又はヘテロ環を形成してもよい。ここで、アルキル基、アラルキル基及びアリール基は置換基を有していてもよい。
11~R14で表されるアルキル基としては、炭素数1以上20以下の直鎖状のアルキル基、炭素数3以上20以下の分岐状のアルキル基が挙げられる。炭素数1以上20以下の直鎖状のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、n-ブチル基、n-ペンチル基、n-ヘキシル基、n-ヘプチル基、n-オクチル基、n-ノニル基、n-デシル基、n-ウンデシル基、n-ドデシル基、n-トリデシル基、n-テトラデシル基、n-ペンタデシル基、n-ヘキサデシル基等が挙げられる。炭素数3以上20以下の分岐状のアルキル基としては、例えば、イソプロピル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、tert-ペンチル基、イソヘキシル基、sec-ヘキシル基、tert-ヘキシル基、イソヘプチル基、sec-ヘプチル基、tert-ヘプチル基、イソオクチル基、sec-オクチル基、tert-オクチル基、イソノニル基、sec-ノニル基、tert-ノニル基、イソデシル基、sec-デシル基、tert-デシル基等が挙げられる。
11~R14で表されるアルキル基としては、メチル基、エチル基、ブチル基、テトラデシル基等の炭素数1以上15以下のアルキル基が好ましい。
11~R14で表されるアラルキル基としては、炭素数7以上30以下のアラルキル基が挙げられる。炭素数7以上30以下のアラルキル基としては、例えば、ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基、4-フェニルブチル基、フェニルペンチル基、フェニルヘキシル基、フェニルヘプチル 基、フェニルオクチル基、フェニルノニル基、
ナフチルメチル基、ナフチルエチル基、アントラチルメチル基、フェニル-シクロペンチルメチル基等が挙げられる。
11~R14で表されるアラルキル基としては、ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基、4-フェニルブチル基等の炭素数7以上15以下のアラルキル基が好ましい。
11~R14で表されるアリール基としては、炭素数6以上20以下のアリール基が挙げられる。炭素数6~20のアリール基としては、例えば、フェニル基、ピリジル基、ナフチル基等が挙げられる。
11~R14で表されるアリール基としては、フェニル基等の炭素数6以上10以下のアリール基が好ましい。
11、R12、R13及びR14の2つ以上が互いに連結して形成される環としては、炭素数2以上20以下の脂環、炭素数2以上20以下の複素環式アミン等が挙げられる。
11、R12、R13及びR14はそれぞれ独立に、置換基を有していてもよい。置換基としては、例えば、ニトリル基、カルボニル基、エーテル基、アミド基、シロキサン基、シリル基、シランアルコキシ基等が挙げられる。
11、R12、R13及びR14は各々独立に、炭素数1以上16以下のアルキル基、炭素数7以上10以下のアラルキル基、又は炭素数6以上20以下のアリール基を表すことが好ましい。
で表される陰イオンは、有機陰イオン及び無機陰イオンのいずれでもよい。
有機陰イオンとしては、ポリフルオロアルキルスルホン酸イオン、ポリフルオロアルキルカルボン酸イオン、テトラフェニルホウ酸イオン、芳香族カルボン酸イオン、芳香族スルホン酸イオン(1-ナフトール-4-スルホン酸イオン等)などが挙げられる。
無機陰イオンとしては、OH、F、Fe(CN) 3-、Cl、Br、NO 、NO 、CO 2-、PO 3-、SO 2-等が挙げられる。
式(AM)で表される化合物は、帯電分布狭化及び帯電分布維持性の観点から、総炭素数18以上35以下が好ましく、総炭素数20以上32以下がより好ましい。
式(AM)で表される化合物を以下に例示する。本実施形態はこれに限定されない。
シリカ粒子(A)に含まれるモリブデン窒素含有化合物及びモリブデン元素を含まない窒素元素含有化合物の合計含有量は、帯電分布狭化及び帯電分布維持性の観点から、ケイ素元素に対する窒素元素の質量比N/Siとして、0.005以上0.50以下が好ましく、0.008以上0.45以下がより好ましく、0.015以上0.20以下がより好ましく、0.018以上0.10以下が更に好ましい。
シリカ粒子(A)における上記の質量比N/Siは、酸素・窒素分析装置(例えば堀場製作所社製EMGA-920)を用いて、積算時間45秒で測定し、Si原子に対するN原子の質量割合(N/Si)として求める。試料には前処理として100℃24時間以上の真空乾燥を施し、アンモニア等の不純物を除去する。
アンモニア/メタノール混合溶液によってシリカ粒子(A)から抽出される、モリブデン窒素含有化合物及びモリブデン元素を含まない窒素元素含有化合物の合計抽出量Xは、シリカ粒子100質量%に対して0.1質量%以上であることが好ましい。且つ、アンモニア/メタノール混合溶液によってシリカ粒子(A)から抽出される、モリブデン窒素含有化合物及びモリブデン元素を含まない窒素元素含有化合物の合計抽出量Xと、水によってシリカ粒子(A)から抽出される、モリブデン窒素含有化合物及びモリブデン元素を含まない窒素元素含有化合物の合計抽出量Y(Xと同様にシリカ粒子100質量%に対する質量%)とは、Y/X<0.3を満たすことが好ましい。
上記の関係は、シリカ粒子(A)に含まれる窒素元素含有化合物が水に溶けにくい性質であること、すなわち空気中の水分を吸着しにくい性質であることを示す。したがって、上記の関係であると、シリカ粒子(A)は帯電分布狭化及び帯電分布維持性に優れる。
抽出量Xは、シリカ粒子100質量%に対して0.25質量%以上が好ましい。抽出量Xの上限は、例えば、6.5質量%以下である。抽出量Xと抽出量Yとの比Y/Xは、理想的には0である。
抽出量Xと抽出量Yとは、下記の方法で測定する。
シリカ粒子を、熱重量・質量分析装置(例えばネッチ・ジャパン株式会社製のガスクロマトグラフ質量分析計)により400℃で分析し、炭素数1以上の炭化水素が窒素原子と共有結合した化合物のシリカ粒子に対する質量分率を測定し、積算しW1とする。
液温25℃のアンモニア/メタノール溶液(Sigma-Aldrich社製、アンモニア/メタノールの質量比=1/5.2)30質量部に、シリカ粒子1質量部を添加し、30分間超音波処理を行った後、シリカ粉体と抽出液を分離する。分離したシリカ粒子を真空乾燥機で100℃24時間乾燥し、熱重量・質量分析装置により400℃で、炭素数1以上の炭化水素が窒素原子と共有結合した化合物のシリカ粒子に対する質量分率を測定し、積算しW2とする。
液温25℃の水30質量部に、シリカ粒子1質量部を添加し、30分間超音波処理を行った後、シリカ粒子と抽出液を分離する。分離したシリカ粒子を真空乾燥機で100℃24時間乾燥し、熱重量・質量分析装置により400℃で、炭素数1以上の炭化水素が窒素原子と共有結合した化合物のシリカ粒子に対する質量分率を測定し、積算しW3とする。
W1とW2とから、抽出量X=W1-W2を算出する。
W1とW3とから、抽出量Y=W1-W3を算出する。
-疎水化処理構造-
シリカ粒子(A)において、シランカップリング剤の反応生成物の被覆構造に、疎水化処理構造(シリカ粒子を疎水化処理剤で処理してなる構造)が付着していてもよい。
疎水化処理剤としては、例えば、有機ケイ素化合物が適用される。有機ケイ素化合物としては、例えば、下記が挙げられる。
メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、トリメチルクロロシラン、トリメチルメトキシシラン等の低級アルキル基を有するアルコキシシラン化合物又はハロシラン化合物。
ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン等のビニル基を有するアルコキシシラン化合物。
2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン等のエポキシ基を有するアルコキシシラン化合物。
p-スチリルトリメトキシシラン、p-スチリルトリエトキシシラン等のスチリル基を有するアルコキシシラン化合物。
N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、3-トリエトキシシリル-N-(1,3-ジメチル-ブチリデン)プロピルアミン、N-フェニル-3-アミノプロピルトリメトキシシラン等のアミノアルキル基を有するアルコキシシラン化合物。
3-イソシアネートプロピルトリメトキシシラン、3-イソシアネートプロピルトリエトキシシラン等のイソシアネートアルキル基を有するアルコキシシラン化合物。
ヘキサメチルジシラザン、テトラメチルジシラザン等のシラザン化合物。
シリカ粒子(A)は、帯電分布狭化及び帯電分布維持性の観点から、下記の特性を有することが好ましい。
-平均円形度、個数粒度分布指標-
シリカ粒子(A)の平均円形度は、0.60以上0.96以下が好ましく、0.65以上0.94以下がより好ましく、0.70以上0.92以下がより好ましく、0.75以上0.90以下が更に好ましい。
シリカ粒子(A)は、その一次粒子の円形度分布において円形度0.88超の領域に1つのピークを有する単分散粒子であることが好ましい。
シリカ粒子(A)の個数粒度分布指標は、1.1以上2.0以下が好ましく、1.15以上1.6以下がより好ましい。
-疎水化度-
シリカ粒子(A)の疎水化度は、10%以上60%以下が好ましく、20%以上55%以下がより好ましく、28%以上53%以下が更に好ましい。
シリカ粒子の疎水化度の測定方法は、下記のとおりである。
イオン交換水50mlに、シリカ粒子を0.2質量%入れ、マグネティックスターラーで撹拌しながらビュレットからメタノールを滴下し、試料全量が沈んだ終点におけるメタノール-水混合溶液中のメタノール質量分率を疎水化度として求める。
-体積抵抗率-
シリカ粒子(A)の体積抵抗率Rは、1.0×10Ωcm以上1.0×1012.5Ωcm以下が好ましく、1.0×107.5Ωcm以上1.0×1012Ωcm以下がより好ましく、1.0×10Ωcm以上1.0×1011.5Ωcm以下がより好ましく、1.0×10Ω・cm以上1.0×1011Ω・cm以下が更に好ましい。シリカ粒子(A)の体積抵抗率Rは、モリブデン窒素含有化合物の含有量により調整できる。
シリカ粒子(A)は、350℃焼成前後における体積抵抗率を各々Ra及びRbとしたとき、比Ra/Rbが0.01以上0.8以下であることが好ましく、0.015以上0.6以下であることがより好ましい。
シリカ粒子(A)の350℃焼成前の体積抵抗率Ra(前記体積抵抗率Rと同義)は、1.0×10Ωcm以上1.0×1012.5Ωcm以下が好ましく、1.0×107.5Ωcm以上1.0×1012Ωcm以下がより好ましく、1.0×10Ωcm以上1.0×1011.5Ωcm以下がより好ましく、1.0×10Ω・cm以上1.0×1011Ω・cm以下が更に好ましい。
350℃焼成は、窒素環境下、昇温速度10℃/分で350℃まで昇温し、350℃で3時間保持し、昇温速度10℃/分で室温(25℃)まで冷却する。
シリカ粒子(A)の体積抵抗率は、温度20℃且つ相対湿度50%の環境で下記のとおり測定する。
20cmの電極板を配した円形の治具の表面に、シリカ粒子(A)を1mm以上3mm以下程度の厚さに載せ、シリカ粒子層を形成する。シリカ粒子層の上に20cmの電極板を載せシリカ粒子層を挟み込み、シリカ粒子間の空隙をなくすため電極板の上に0.4MPaの圧力をかける。シリカ粒子層の厚さL(cm)を測定する。シリカ粒子層上下の両電極に接続したインピーダンスアナライザ(Solartron Analytical社製)にて、周波数10-3Hz以上10Hz以下の範囲のナイキストプロットを得る。これを、バルク抵抗、粒子界面抵抗及び電極接触抵抗の3種類の抵抗成分が存在すると仮定して、等価回路にフィッティングし、バルク抵抗R(Ω)を求める。バルク抵抗R(Ω)とシリカ粒子層の厚さL(cm)とから、式ρ=R/Lによりシリカ粒子の体積抵抗率ρ(Ω・cm)を算出する。
-OH基量-
シリカ粒子(A)のOH基量は、0.05個/nm以上6個/nm以下が好ましく、0.1個/nm以上5.5個/nm以下がより好ましく、0.15個/nm以上5個/nm以下が好ましく、0.2個/nm以上4個/nm以下がより好ましく、0.2個/nm以上3個/nm以下が更に好ましい。
シリカ粒子のOH基量は、シアーズ法により下記のとおり測定する。
シリカ粒子1.5gを水50g/エタノール50g混合液に加えて、超音波ホモジナイザーで2分間撹拌し、分散液を作製する。25℃の環境下で撹拌しながら、0.1mol/Lの塩酸水溶液を1.0g滴下し、試験液を得る。試験液を自動滴定装置に入れ、0.01mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液による電位差滴定を実施し、滴定曲線の微分曲線を作成する。滴定曲線の微分値が1.8以上となる変曲点のうち、0.01mol/L水酸化ナトリウム水溶液の滴定量が最も多くなる滴定量をEとする。
下記の式から、シリカ粒子の表面シラノール基密度ρ(個/nm)を算出し、これをシリカ粒子のOH基量とする。
式:ρ=((0.01×E-0.1)×NA/1000)/(M×SBET×1018
E:滴定曲線の微分値が1.8以上となる変曲点のうち、0.01mol/L水酸化ナトリウム水溶液の滴定量が最も多くなる滴定量、NA:アボガドロ数、M:シリカ粒子量(1.5g)、SBET:窒素吸着3点法により測定したシリカ粒子のBET比表面積(m/g)(平衡相対圧は0.3とする)。
-細孔直径-
シリカ粒子(A)は、窒素ガス吸着法の細孔分布曲線において、細孔直径0.01nm以上2nm以下の範囲に第一ピークを有し、細孔直径1.5nm以上50nm以下の範囲に第二ピークを有することが好ましく、2nm以上50nm以下の範囲に第二ピークを有することがより好ましく、2nm以上40nm以下の範囲に第二ピークを有することが更に好ましく、2nm以上30nm以下の範囲に第二ピークを有することが更に好ましい。
第一ピーク及び第二ピークが上記範囲に有ることで、モリブデン窒素含有化合物が被覆構造の細孔奥深くまで入り込み、帯電分布が狭化する。
窒素ガス吸着法の細孔分布曲線の求め方は、下記のとおりである。
シリカ粒子を、液体窒素温度(-196℃)に冷却して、窒素ガスを導入し、窒素ガスの吸着量を定容量法又は重量法で求める。導入する窒素ガスの圧力を徐々に増加させ、各平衡圧に対する窒素ガスの吸着量をプロットすることにより吸着等温線を作成する。吸着等温線から、BJH法の計算式により、縦軸が頻度、横軸が細孔直径で表される細孔径分布曲線を求める。得られた細孔径分布曲線から、縦軸が体積、横軸が細孔直径で表される積算細孔容積分布を求め、細孔直径のピークの位置を確認する。
シリカ粒子(A)は、帯電分布狭化及び帯電分布維持性の観点から、下記の態様(A)及び下記態様(B)のいずれかを満たすことが好ましい。
・態様(A):350℃焼成前後における窒素ガス吸着法の細孔分布曲線から求める細孔直径1nm以上50nm以下の細孔体積を各々A及びBとしたとき、比B/Aが1.2以上5以下であり且つBが0.2cm/g以上3cm/g以下である態様。
以下、「350℃焼成前における窒素ガス吸着法の細孔分布曲線から求める細孔直径1nm以上50nm以下の細孔体積A」を「350℃焼成前の細孔体積A」といい、「350℃焼成後における窒素ガス吸着法の細孔分布曲線から求める細孔直径1nm以上50nm以下の細孔体積B」を「350℃焼成後の細孔体積B」という。
350℃焼成は、窒素環境下、昇温速度10℃/分で350℃まで昇温し、350℃で3時間保持し、昇温速度10℃/分で室温(25℃)まで冷却する。
細孔体積の測定方法は、下記のとおりである。
シリカ粒子を、液体窒素温度(-196℃)に冷却して、窒素ガスを導入し、窒素ガスの吸着量を定容量法又は重量法で求める。導入する窒素ガスの圧力を徐々に増加させ、各平衡圧に対する窒素ガスの吸着量をプロットすることにより吸着等温線を作成する。吸着等温線から、BJH法の計算式により、縦軸が頻度、横軸が細孔直径で表される細孔径分布曲線を求める。得られた細孔径分布曲線から、縦軸が体積、横軸が細孔直径で表される積算細孔容積分布を求める。得られた積算細孔容積分布から、細孔直径1nm以上50nm以下の範囲の細孔容積を積算し、それを「細孔直径1nm以上50nm以下の細孔体積」とする。
350℃焼成前の細孔体積Aと350℃焼成後の細孔体積Bとの比B/Aは、1.2以上5以下が好ましく、1.4以上3以下がより好ましく、1.4以上2.5以下が更に好ましい。
350℃焼成後の細孔体積Bは、0.2cm/g以上3cm/g以下が好ましく、0.3cm/g以上1.8cm/g以下がより好ましく、0.6cm/g以上1.5cm/g以下が更に好ましい。
態様(A)は、シリカ粒子の少なくとも一部の細孔に十分量の窒素元素含有化合物が吸着している態様である。
・態様(B):交差分極/マジック角回転(CP/MAS)法による29Si固体核磁気共鳴(NMR)スペクトル(以下「Si-CP/MAS NMRスペクトル」という。)における化学シフト-50ppm以上-75ppm以下の範囲に観測されるシグナルの積分値Cと、化学シフト-90ppm以上-120ppm以下の範囲に観測されるシグナルの積分値Dとの比C/Dが0.10以上0.75以下である態様。
Si-CP/MAS NMRスペクトルは、核磁気共鳴分光分析を下記条件で実施することで得られる。
・分光器:AVENCE300(Brunker社製)
・共鳴周波数:59.6MHz
・測定核:29Si
・測定法:CPMAS法(Bruker社標準パルクシークエンスcp.av使用)
・待ち時間:4秒
・接触時間:8ミリ秒
・積算回数:2048回
・測定温度:室温(実測値25℃)
・観測中心周波数:-3975.72Hz
・MAS回転数:7.0mm-6kHz
・基準物質:ヘキシメチルシクロトリシロキサン
比C/Dは、0.10以上0.75以下が好ましく、0.12以上0.45以下がより好ましく、0.15以上0.40以下が更に好ましい。
Si-CP/MAS NMRスペクトルの全シグナルの積分値を100%としたとき、化学シフト-50ppm以上-75ppm以下の範囲に観測されるシグナルの積分値Cの割合(Signal ratio)は、5%以上が好ましく、7%以上がより好ましい。シグナルの積分値Cの割合の上限は、例えば、60%以下である。
態様(B)は、シリカ粒子表面の少なくとも一部に、十分量の窒素元素含有化合物が吸着しうる低密度な被覆構造を有する態様である。この低密度な被覆構造は、例えば、シランカップリング剤(特に3官能シランカップリング剤)の反応生成物からなる被覆構造であり、例えばSiO2/3CH層である。
[シリカ粒子(A)の製造方法]
シリカ粒子(A)の製造方法の一例は、シリカ母粒子の表面の少なくとも一部に、シランカップリング剤の反応生成物からなる被覆構造を形成する第一工程と、前記被覆構造にモリブデン窒素含有化合物を付着させる第二工程と、を有する。本製造方法は、第二工程後又は第二工程中に、前記被覆構造を有するシリカ母粒子に疎水化処理を行う第三工程をさらに有してもよい。以下に、上記の工程を詳細に説明する。
-シリカ母粒子-
シリカ母粒子は、例えば、下記の工程(i)又は工程(ii)によって準備する。
工程(i)アルコールを含む溶媒とシリカ母粒子とを混合してシリカ母粒子懸濁液を準備する工程。
工程(ii)シリカ母粒子をゾルゲル法により造粒してシリカ母粒子懸濁液を得る工程。
工程(i)に用いるシリカ母粒子は、乾式シリカでもよく、湿式シリカでもよい。具体的には、ゾルゲルシリカ、水性コロイダルシリカ、アルコール性シリカ、フェームドシリカ、溶融シリカ等が挙げられる。
工程(i)に用いるアルコールを含む溶媒は、アルコール単独の溶媒であってもよいし、アルコールとその他の溶媒との混合溶媒であってもよい。アルコールとしては、例えば、メタノール、エタノール、n-プロパノール、イソプロパノール、ブタノール等の低級アルコールが挙げられる。その他の溶媒としては、水;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類;メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、酢酸セロソルブ等のセロソルブ類;ジオキサン、テトラヒドロフラン等のエーテル類;などが挙げられる。混合溶媒の場合、アルコールの割合は80質量%以上が好ましく、85質量%以上がより好ましい。
工程(ii)は、アルコールを含む溶媒中にアルカリ触媒が含まれるアルカリ触媒溶液を準備するアルカリ触媒溶液準備工程と、アルカリ触媒溶液中にテトラアルコキシシラン及びアルカリ触媒を供給して、シリカ母粒子を生成させるシリカ母粒子生成工程と、を含むゾルゲル法であることが好ましい。
アルカリ触媒溶液準備工程は、アルコールを含む溶媒を準備し、この溶媒とアルカリ触媒とを混合して、アルカリ触媒溶液を得る工程であることが好ましい。
アルコールを含む溶媒は、アルコール単独の溶媒であってもよいし、アルコールとその他の溶媒との混合溶媒であってもよい。アルコールとしては、例えば、メタノール、エタノール、n-プロパノール、イソプロパノール、ブタノール等の低級アルコールが挙げられる。その他の溶媒としては、水;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類;メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、酢酸セロソルブ等のセロソルブ類;ジオキサン、テトラヒドロフラン等のエーテル類;などが挙げられる。混合溶媒の場合、アルコールの割合は80質量%以上が好ましく、85質量%以上がより好ましい。
アルカリ触媒は、テトラアルコキシシランの反応(加水分解反応と縮合反応)を促進させるための触媒であり、例えば、アンモニア、尿素、モノアミン等の塩基性触媒が挙げられ、特にアンモニアが好ましい。
アルカリ触媒溶液におけるアルカリ触媒の濃度は、0.5mol/L以上1.5mol/L以下が好ましく、0.6mol/L以上1.2mol/L以下がより好ましく、0.65mol/L以上1.1mol/L以下が更に好ましい。
シリカ母粒子生成工程は、アルカリ触媒溶液中にテトラアルコキシシランとアルカリ触媒とをそれぞれ供給し、アルカリ触媒溶液中でテトラアルコキシシランを反応(加水分解反応と縮合反応)させて、シリカ母粒子を生成する工程である。
シリカ母粒子生成工程では、テトラアルコキシシランの供給初期にテトラアルコキシシランの反応により核粒子が生成した後(核粒子生成段階)、この核粒子の成長を経て(核粒子成長段階)、シリカ母粒子が生成する。
テトラアルコキシシランとしては、例えば、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、テトラブトキシシラン等が挙げられる。反応速度の制御性又は生成するシリカ母粒子の形状の均一性の観点から、テトラメトキシシラン又はテトラエトキシシランが好ましい。
アルカリ触媒溶液中に供給するアルカリ触媒としては、例えば、アンモニア、尿素、モノアミン等の塩基性触媒が挙げられ、特にアンモニアが好ましい。テトラアルコキシシランと共に供給されるアルカリ触媒は、アルカリ触媒溶液中に予め含まれるアルカリ触媒と同じ種類のものであってもよいし、異なる種類のものであってもよいが、同じ種類のものであることが好ましい。
アルカリ触媒溶液中にテトラアルコキシシランとアルカリ触媒とをそれぞれ供給する供給方式は、連続的に供給する方式であってもよいし、間欠的に供給する方式であってもよい。
シリカ母粒子生成工程において、アルカリ触媒溶液の温度(供給時の温度)は、5℃以上50℃以下が好ましく、15℃以上45℃以下がより好ましい。
-第一工程-
第一工程は、例えば、シリカ母粒子懸濁液にシランカップリング剤を添加し、シリカ母粒子の表面においてシランカップリング剤を反応させ、シランカップリング剤の反応生成物からなる被覆構造を形成する工程である。
シランカップリング剤の反応は、例えば、シランカップリング剤をシリカ母粒子懸濁液に添加後、懸濁液を撹拌しながら加熱することで実施する。具体的には、例えば、懸濁液を40℃以上70℃に加熱し、シランカップリング剤を添加した撹拌する。撹拌を持続する時間は、10分間以上24時間以下が好ましく、60分間以上420分間以下がより好ましく、80分間以上300分間以下が更に好ましい。
-第二工程-
第二工程は、シランカップリング剤の反応生成物からなる被覆構造の細孔に、モリブデン窒素含有化合物を付着させる工程であることが好ましい。
第二工程は、例えば、シランカップリング剤を反応させた後のシリカ母粒子懸濁液に、モリブデン窒素含有化合物を添加し、液温を20℃以上50℃以下の温度範囲に保ちながら撹拌する。ここでモリブデン窒素含有化合物は、モリブデン窒素含有化合物を含むアルコール液としてシリカ粒子懸濁液に添加してもよい。アルコールは、シリカ母粒子懸濁液に含まれるアルコールと同じ種類であってもよいし、異なる種類であってもよいが、同じ種類であることがより好ましい。モリブデン窒素含有化合物を含むアルコール液において、モリブデン窒素含有化合物の濃度は0.05質量%以上10質量%以下が好ましく、0.1質量%以上6質量%以下がより好ましい。
-第三工程-
第三工程は、シランカップリング剤の反応生成物からなる被覆構造にさらに疎水化処理構造を付着させる工程である。第三工程は、第二工程後又は第二工程中に行う疎水化処理工程である。疎水化処理剤は、疎水化処理剤の官能基どうしが反応し、及び/又は、疎水化処理剤の官能基とシリカ母粒子のOH基とが反応し、疎水化処理層を形成する。
第三工程は、例えば、シランカップリング剤を反応させた後のシリカ母粒子懸濁液に、モリブデン窒素含有化合物を添加し、次いで、疎水化処理剤を添加する。この際、懸濁液を撹拌及び加熱することが好ましい。例えば、懸濁液を40℃以上70℃に加熱し、疎水化処理剤を添加し撹拌する。撹拌を持続する時間は、10分間以上24時間以下が好ましく、20分間以上120分間以下がより好ましく、20分間以上90分間以下が更に好ましい。
-乾燥工程-
第二工程又は第三工程を実施後、又は、第二工程又は第三工程の実施中に、懸濁液から溶媒を除去する乾燥工程を実施することが好ましい。乾燥方法としては、例えば、熱乾燥、噴霧乾燥、超臨界乾燥が挙げられる。
噴霧乾燥は、スプレイドライヤー(ディスク回転式、ノズル式等)を用いた公知の方法で行うことができる。例えば、熱風気流中に0.2リットル/時間以上1リットル/時間以下の速度でシリカ粒子懸濁液を噴霧する。熱風の温度は、スプレイドライヤーの入口温度70℃以上400℃以下、出口温度40℃以上120℃以下の範囲にあることが好ましい。より好ましい入口温度は100℃以上300℃以下の範囲である。シリカ粒子懸濁液のシリカ粒子濃度は、10質量%以上30質量%以下が好ましい。
超臨界乾燥の超臨界流体として用いる物質としては、二酸化炭素、水、メタノール、エタノール、アセトン等が挙げられる。超臨界流体としては、処理効率の観点と、粗大粒子の発生を抑制する観点とから、超臨界二酸化炭素が好ましい。超臨界二酸化炭素を用いる工程は、具体的には、例えば以下の操作によって行う。
密閉反応器に懸濁液を収容し、次いで液化二酸化炭素を導入した後、密閉反応器を加熱すると共に高圧ポンプにより密閉反応器内を昇圧させ、密閉反応器内の二酸化炭素を超臨界状態とする。そして、密閉反応器に液化二酸化炭素を流入させ、密閉反応器から超臨界二酸化炭素を流出させることで、密閉反応器内において懸濁液に超臨界二酸化炭素を流通させる。懸濁液に超臨界二酸化炭素が流通する間に、溶媒が超臨界二酸化炭素に溶解し、密閉反応器外へ流出する超臨界二酸化炭素に同伴して溶媒が除去される。密閉反応器内の温度及び圧力は、二酸化炭素を超臨界状態にする温度及び圧力とする。二酸化炭素の臨界点が31.1℃/7.38MPaであるところ、例えば、温度40℃以上200℃以下/圧力10MPa以上30MPa以下の温度及び圧力とする。密閉反応器への超臨界流体の流量は、80mL/秒以上240mL/秒以下であることが好ましい。
得られたシリカ粒子に対しては、解砕又は篩分を行って、粗大粒子や凝集物の除去を行うことが好ましい。解砕は、例えば、ジェットミル、振動ミル、ボールミル、ピンミル等の乾式粉砕装置により行う。篩分は、例えば、振動篩、風力篩分機等により行う。
[その他の外添剤]
本実施形態に用いられるトナーは、シリカ粒子(A)のほかに、その他の外添剤が外添されていてもよい。その他の外添剤としては、例えば、シリカ粒子(A)以外のシリカ粒子、チタン酸ストロンチウム、TiO、Al、CuO、ZnO、SnO、CeO、Fe、MgO、BaO、CaO、KO、NaO、ZrO、CaO・SiO、KO・(TiO、Al・2SiO、CaCO、MgCO、BaSO、MgSO等の無機粒子;これら無機粒子が疎水化処理剤によって表面処理された疎水化無機粒子;ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、メラミン樹脂等の樹脂粒子;などが挙げられる。シリカ粒子(A)以外のシリカ粒子としては、ゾルゲルシリカ、水性コロイダルシリカ、アルコール性シリカ、フェームドシリカ、溶融シリカ等のシリカ粒子表面を疎水化処理剤(例えば、ヘキサメチルジシラザン、シラン系カップリング剤、チタネート系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤、シリコーンオイル)で表面処理した疎水性シリカ粒子が挙げられる。
上記その他の外添剤のうち、シリカ粒子(A)以外のシリカ粒子やチタン酸ストロンチウムを併用するのが好ましい。
[トナーの構造及び特性]
-トナーの粘弾性-
本実施形態に用いられるトナーは、動的粘弾性測定において、温度90℃且つ歪み量1%の損失正接tanδをD1(90)、温度90℃且つ歪み量50%の損失正接tanδをD50(90)、温度150℃且つ歪み量1%の損失正接tanδをD1(150)、温度150℃且つ歪み量50%の損失正接tanδをD50(150)としたとき、
D1(90)、D50(90)、D1(150)及びD50(150)がそれぞれ0.5以上2.5以下であり、
D50(150)-D1(150)の値が1.5未満であり、且つ
D50(90)-D1(90)の値が1.0未満であることが好ましい。
トナーにおけるD50(150)-D1(150)の値は、1.5未満であることが好ましく、1.2以下であることがより好ましく、1.0以下であることがさらに好ましい。D50(150)-D1(150)の値が上記範囲であることにより、上記範囲より大きい場合に比べて光沢度条件差が低減される。光沢度条件差低減の観点からは、D50(150)-D1(150)の値が小さいほど好ましい。
なお、D50(150)-D1(150)の値の下限値は特に限定されない。
トナーにおけるD50(90)-D1(90)の値は、1.0未満であることが好ましく、0.5未満であることがより好ましく、0.4以下であることがより好ましく、0.3以下であることがさらに好ましい。D50(90)-D1(90)の値が上記範囲であることにより、上記範囲より大きい場合に比べて光沢度条件差が低減される。光沢度条件差低減の観点からは、D50(90)-D1(90)の値が小さいほど好ましい。
なお、D50(90)-D1(90)の値の下限値は特に限定されない。
トナーのD1(90)、D50(90)、D1(150)及びD50(150)は、以下の測定方法によって求める。
常温(25℃±3℃)下、トナーをプレス成型機により錠剤型に成形し、測定用試料を作製する。測定用試料を直径8mmのパラレルプレートに挟み、動的粘弾性測定装置(レオメータARES-G2、ティー・エイ・インスツルメント社製)を用いて、ギャップ3mm、周波数1Hz、歪み量1%又は50%、温度90℃又は150℃で動的粘弾性測定を行い、貯蔵弾性率及び損失弾性率の曲線を得て、損失正接tanδを求める。
ここで、動的粘弾性測定における歪み量1%は、試料の高さ(すなわち、ギャップ)に対する変位を1%印加することを意味する。つまり、歪み量1%は、わずかな大きさの変位の印加であり、トナーの定着工程において定着器圧力が低い場合に対応する。一方、歪み量50%は、トナーの定着工程において定着器圧力が高い場合に対応する。そして、温度90℃かつ歪み量1%は低温低圧力での定着条件に対応し、温度150℃かつ歪み量50%は高温高圧力での定着条件に対応し、各損失正接tanδは各定着条件におけるトナー変形量に対応している。歪み量1%での損失正接tanδと歪み量50%での損失正接tanδとの差を一定の範囲内に制御することで、定着器圧力を変更した場合でも、トナーの変形量を一定の範囲に抑制し、光沢度の差を抑制することが可能となると推測される。
上記の測定方法は、高温(150℃)、低温(90℃)、高歪み(50%)、低歪み(1%)の組み合わせにおいて損失正接tanδを求めるものである。測定温度が低すぎると粘弾性特性が出現しにくいので、150℃及び90℃において測定する。
本実施形態に用いられるトナーは、上記の動的粘弾性特性を有することによって、高温高湿環境に置かれ強い機械的ストレスがかかっても外添剤の埋没が起こりにくい。したがって本実施形態に用いられるトナーは、上記の動的粘弾性特性を有することによってトナー流動性により優れる。
加えて、本実施形態に用いられるトナーは上記の動的粘弾性特性を有することにより、良好な定着性を示しつつ、低温低圧条件下での定着画像と高温高圧条件下での定着画像との光沢度の差が低減される。その理由は、下記のとおり推測される。
加熱によって溶融しやすいトナーは、一般的に定着が良好である。ただし、加熱によって溶融しやすいトナーによって形成された画像は、定着条件による定着画像の光沢度の差が大きくなることがある。
これに対して、本実施形態に係る動的粘弾性特性を有するトナーは、90℃及び150℃のいずれにおいても、歪み量の変化に対する損失正接の変化が小さい。高温高歪み条件下と低温低歪み条件下とにおいてトナーが近い粘弾性を有することで、定着条件による定着画像の光沢度の差が小さいと推測される。
また、本実施形態では、D1(90)、D50(90)、D1(150)及びD50(150)のいずれも0.5以上であるため、これらのいずれかが0.5未満である場合に比べて、定着時の加熱によって溶融しやすく、良好な定着性が得られる。
D1(90)、D50(90)、D1(150)及びD50(150)はそれぞれ、0.5以上2.5以下であることが好ましく、0.5以上2.0以下であることがより好ましく、0.6以上1.8以下であることが更に好ましい。D1(90)、D50(90)、D1(150)及びD50(150)がいずれも上記範囲であることにより、上記範囲より小さい場合に比べて良好な定着性が得られ、上記範囲より大きい場合に比べて光沢度差が低減される。
D50(150)-D1(150)の値は、1.5未満であることが好ましく、1.2以下であることがより好ましく、1.0以下であることが更に好ましい。D50(150)-D1(150)の値が上記範囲であることにより、上記範囲より大きい場合に比べて光沢度差が低減される。光沢度差の低減の観点から、D50(150)-D1(150)の値は小さいほど好ましい。D50(150)-D1(150)の下限値は限定されない。
D50(90)-D1(90)の値は、1.0未満であることが好ましく、0.5未満であることがより好ましく、0.4以下であることが更に好ましい。D50(90)-D1(90)の値が上記範囲であることにより、上記範囲より大きい場合に比べて光沢度の差が低減される。光沢度差の低減の観点から、D50(90)-D1(90)の値は小さいほど好ましい。D50(90)-D1(90)の下限値は限定されない。
本実施形態に用いられるトナーは、速度2℃/分で昇温させる動的粘弾性測定において、30℃以上50℃以下の範囲における貯蔵弾性率G’が1×10Pa以上であり、且つ、貯蔵弾性率G’が1×10Pa未満に達する温度が65℃以上90℃以下であることが好ましい。本特性を有するトナーは、低温において弾性率が高く、且つ、65℃以上90℃以下において弾性率が低くなる。本特性を有するトナーは、貯蔵弾性率G’が1×10Pa未満に達する温度が90℃を超える場合に比べ、加熱によってトナーが溶融しやすく、定着性が良好である。
本実施形態に用いられるトナーは、速度2℃/分で昇温させる動的粘弾性測定において、30℃以上50℃以下の貯蔵弾性率G’が1×10Pa以上であることが好ましく、1×10Pa以上1×10Paであることがより好ましく、2×10Pa以上6×10Pa以下であることが更に好ましい。本特性を有するトナーは、トナーの保管安定性と良好な定着性を両立する。
本実施形態に用いられるトナーは、速度2℃/分で昇温させる動的粘弾性測定において、貯蔵弾性率G’が1×10Pa未満に達する温度が65℃以上90℃以下であることが好ましく、70℃以上87℃以下であることがより好ましく、75℃以上84℃以下であることが更に好ましい。本特性を有するトナーは、トナーの保管安定性と良好な定着性を両立する。
トナーの貯蔵弾性率G’と貯蔵弾性率G’が1×10Pa未満に達する温度とは、以下の測定方法によって求める。
常温(25℃±3℃)下、トナーをプレス成型機により錠剤型に成形し、測定用試料を作製する。測定用試料を直径8mmのパラレルプレートに挟み、動的粘弾性測定装置(レオメータARES-G2、ティー・エイ・インスツルメント社製)を用いて、ギャップ3mm、周波数1Hz、歪み量0.1%~100%で、30℃から150℃まで速度2℃/分で昇温させて動的粘弾性測定を行う。動的粘弾性測定により得られた貯蔵弾性率及び損失弾性率の各曲線から、貯蔵弾性率G’と貯蔵弾性率G’が1×10Pa未満に達する温度を求める。
上記の各粘弾特性は、トナー粒子が含有する樹脂粒子の種類及び分散度によって制御することができる。例えば、樹脂粒子(好ましくは樹脂粒子(S))を、トナー粒子の表面に近い領域及びトナー粒子の中心に近い領域の両方に満遍なく含有させることによって、上記の各粘弾特性が実現される。
ここで、樹脂粒子をトナー粒子に内包させるためには、樹脂粒子と結着樹脂との親和性が高いことが好ましい。上記親和性を高める方法として、具体的には、SP値の制御、樹脂粒子の分散剤として界面活性剤を使用する方法などが挙げられる。しかし、結着樹脂との親和性が高い樹脂粒子を使用すると、樹脂粒子は無機フィラー、カーボンブラック、金属粒子などと異なり有機ポリマーで構成されているため、結着樹脂と相溶しやすく、分散性が低下することがある。
一方で、結着樹脂との親和性が低い樹脂粒子を使用すると、トナー粒子内に内包されにくく、トナー粒子の表面又はトナー粒子外に排出されることがある。
結着樹脂との親和性が高い樹脂粒子と低い樹脂粒子との間の、中間の親和性を有する樹脂粒子を使用することで、トナー粒子内に樹脂粒子をある程度内包させることが可能となるが、乳化凝集法や混練粉砕法などのトナー製法に関わらず、樹脂粒子同士が接触した際には、同種の材料であるため親和性が高く、接触したままの状態を維持して偏在することがあり、樹脂粒子をトナー粒子内に満遍なく配置することは困難であった。樹脂粒子同士が接触したままの状態を維持する原因は、樹脂粒子を構成する高分子成分の高分子鎖が、接触時に絡み合うことが一因と考えられる。
そこで、樹脂粒子として架橋樹脂粒子を使用することで、高分子鎖の絡み合いを抑制し、接触したままの状態となりにくく、トナー粒子中に満遍なく配置することが可能となる。
本実施形態に用いられるトナーは、トナー粒子中のテトラヒドロフラン可溶分の数平均分子量が5,000以上15,000以下であることで、歪み量の変化に対する損失正接の変化が小さく、変形量が抑制された高粘弾性のトナーであっても、高い定着性が得られる。具体的には、テトラヒドロフラン可溶分の数平均分子量が上記範囲であることにより、小さすぎる場合に比べて、トナー粒子中に低分子量成分が多く存在することに起因して高温高圧定着条件下でトナー粒子の変形量が大きくなり光沢度差が大きくなることが抑制される。また、テトラヒドロフラン可溶分の数平均分子量が上記範囲であることにより、大きすぎる場合に比べて、トナー粒子中に高分子量成分が多く存在することに起因してトナー粒子の変形量が抑制される一方で低温定着性が得られにくくなることが抑制される。テトラヒドロフラン可溶分の数平均分子量は7,000以上10,000以下であることがさらに好ましい。以下、テトラヒドロフラン可溶分を「THF可溶分」ともいう。
上記トナー粒子におけるTHF可溶分の数平均分子量は、「HLC-8120GPC、SC-8020(東ソー(株)製6.0mmID×15cm)」を2本用い、溶離液としてテトラヒドロフラン(THF)を用いて、トナー粒子のTHF可溶分を作製して行う。
具体的には、測定対象であるトナー粒子0.5mgをTHF1gに溶解させ、超音波分散をかけた後に、濃度が0.5質量%となるように調整を行って作製する。
試料濃度0.5質量%、流速0.6ml/min、試料注入量10μl、測定温度40℃の条件において、RI検出器を用いて測定を行う。
また、検量線は東ソー(株)製「Polystyrene標準試料TSK standard」:「A-500」、「F-1」、「F-10」、「F-80」、「F-380」、「A-2500」、「F-4」、「F-40」、「F-128」、「F-700」の10サンプルから作製する。
外添されたトナーからトナー粒子を得る場合、例えば、ポリオキシエチレン(10)オクチルフェニルエーテル0.2質量%の水溶液に10質量%となるようにトナーを分散させ、30℃以下の温度を保ちながら超音波振動(周波数20kHz、出力30W)を60分作用させることで外添剤を遊離させる。得られた分散液からトナー粒子を濾別洗浄することで外添剤を除去したトナー粒子が得られる。
[トナーの製造方法]
本実施形態に用いられるトナーは、トナー粒子を製造後、トナー粒子に外添剤を外添することで得られる。
トナー粒子は、乾式製法(例えば、混練粉砕法等)、湿式製法(例えば、凝集合一法、懸濁重合法、溶解懸濁法等)のいずれにより製造してもよい。これらの製法に制限はなく、公知の製法が採用される。これらの中でも、凝集合一法によりトナー粒子を得ることがよい。
具体的には、例えば、トナー粒子を凝集合一法により製造する場合、
結着樹脂となる樹脂粒子(1)が分散した樹脂粒子分散液(1)と、樹脂粒子となる樹脂粒子(2)が分散した樹脂粒子分散液(2)とを準備する工程(樹脂粒子分散液準備工程)と、
樹脂粒子分散液(1)と樹脂粒子分散液(2)とを混合した分散液中で(必要に応じて他の粒子分散液を混合した後の分散液中で)、樹脂粒子(1)と樹脂粒子(2)と(必要に応じて他の粒子と)を凝集させ、凝集粒子を形成する工程(凝集粒子形成工程)と、
凝集粒子が分散した凝集粒子分散液を加熱し、凝集粒子を融合・合一して、トナー粒子を形成する工程(融合・合一工程)と、を経て、トナー粒子を製造する。
以下、各工程の詳細について説明する。
以下の説明では、着色剤及び離型剤を含むトナー粒子を得る方法について説明するが、着色剤及び離型剤は必要に応じて用いられるものである。無論、着色剤及び離型剤以外のその他添加剤を用いてもよい。
-樹脂粒子分散液準備工程-
樹脂粒子分散液(1)は、例えば、樹脂粒子(1)を界面活性剤により分散媒中に分散させることにより調製する。
樹脂粒子分散液(1)に用いる分散媒としては、例えば水系媒体が挙げられる。
水系媒体としては、例えば、蒸留水、イオン交換水等の水、アルコール類等が挙げられる。これらは、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
界面活性剤としては、例えば、硫酸エステル塩系、スルホン酸塩系、リン酸エステル系、せっけん系等のアニオン界面活性剤;アミン塩型、4級アンモニウム塩型等のカチオン界面活性剤;ポリエチレングリコール系、アルキルフェノールエチレンオキサイド付加物系、多価アルコール系等の非イオン系界面活性剤等が挙げられる。これらの中でも特に、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤が挙げられる。非イオン系界面活性剤は、アニオン界面活性剤又はカチオン界面活性剤と併用してもよい。界面活性剤は、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
樹脂粒子分散液(1)において、樹脂粒子(1)を分散媒に分散する方法としては、例えば回転せん断型ホモジナイザーや、メディアを有するボールミル、サンドミル、ダイノミル等の一般的な分散方法が挙げられる。樹脂粒子(1)の種類によっては、転相乳化法によって分散媒に樹脂粒子(1)を分散させてもよい。転相乳化法とは、分散すべき樹脂を、その樹脂が可溶な疎水性有機溶剤中に溶解せしめ、有機連続相(O相)に塩基を加えて中和したのち、水系媒体(W相)を投入することによって、W/OからO/Wへ転相を行い、樹脂を水系媒体中に粒子状に分散する方法である。
樹脂粒子分散液(1)中に分散する樹脂粒子(1)の体積平均粒径としては、例えば0.01μm以上1μm以下が好ましく、0.08μm以上0.8μm以下がより好ましく、0.1μm以上0.6μm以下が更に好ましい。
樹脂粒子(1)の体積平均粒径は、レーザ回折式粒度分布測定装置(例えば、堀場製作所製LA-700)の測定によって得られた粒度分布を用い、分割された粒度範囲(チャンネル)に対し、体積について小粒径側から累積分布を引き、全粒子に対して累積50%となる粒径を体積平均粒径D50vとして測定される。他の分散液中の粒子の体積平均粒径も同様に測定される。
樹脂粒子分散液(1)に含まれる樹脂粒子(1)の含有量は、5質量%以上50質量%以下が好ましく、10質量%以上40質量%以下がより好ましい。
樹脂粒子分散液(1)と同様にして、例えば、着色剤粒子分散液、離型剤粒子分散液も調製される。つまり、樹脂粒子分散液(1)における粒子の体積平均粒径、分散媒、分散方法、及び粒子の含有量に関しては、着色剤粒子分散液中に分散する着色剤粒子、及び離型剤粒子分散液中に分散する離型剤粒子についても同様である。
樹脂粒子分散液(2)の調製方法としては、例えば、乳化重合法、バンバリーミキサー又はニーダーを用いる溶融混練法、懸濁重合法、噴霧乾燥法などの公知の方法が適用される。なかでも、乳化重合法が好ましい。
樹脂粒子の貯蔵弾性率G’及び損失正接tanδを好ましい範囲内とする観点から、単量体としてスチレン系単量体及び(メタ)アクリル酸系単量体を用い、架橋剤存在下で乳化重合することが好ましい。乳化重合は複数回に分けて行うことが好ましい。
樹脂粒子分散液(2)の調製方法は、
単量体、架橋剤、界面活性剤及び水を含む乳化液を得る工程(乳化液調製工程)と、
乳化液に重合開始剤を添加し、次いで加熱して単量体を重合する工程(第一乳化重合工程)と、
第一乳化重合工程後の反応溶液に単量体及び架橋剤を含む乳化液を追加し、次いで加熱して単量体を重合する工程(第二乳化重合工程)と、を含むことが好ましい。
・乳化液調製工程
単量体、架橋剤、界面活性剤及び水を乳化機により乳化することで乳化液を得ることが好ましい。乳化機としては、例えば、プロペラ型、アンカー型、パドル型又はタービン型の撹拌羽根を備えた回転式撹拌機、スタティックミキサー等の静止型混合機、ホモジナイザー、クレアミックス等のローター・ステーター型乳化機、磨砕機能を備えたミル型乳化機、マントンゴーリン式圧力乳化機等の高圧乳化機、高圧下でキャビテーションを発生させる高圧ノズル型乳化機、マイクロフルイダイザー等の高圧下で液同士を衝突させることによりせん断力を与える高圧衝突型乳化機、超音波でキャビテーションを発生させる超音波乳化機、細孔を通して均一乳化を行う膜乳化機等が例示される。
単量体としてはスチレン系単量体及び(メタ)アクリル酸系単量体を用いることが好ましい。架橋剤としては既述の化合物が適用される。
界面活性剤としては、例えば、硫酸エステル塩系、スルホン酸塩系、リン酸エステル系、せっけん系等のアニオン界面活性剤;アミン塩型、4級アンモニウム塩型等のカチオン界面活性剤;ポリエチレングリコール系、アルキルフェノールエチレンオキサイド付加物系、多価アルコール系等の非イオン系界面活性剤等が挙げられる。非イオン系界面活性剤は、アニオン界面活性剤又はカチオン界面活性剤と併用してもよい。これらの中でも、アニオン界面活性剤が好ましい。界面活性剤は、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
乳化液は連鎖移動剤を含んでいてもよい。連鎖移動剤としては、例えば、チオール成分を有する化合物が挙げられる。具体的には、ヘキシルメルカプタン、ヘプチルメルカプタン、オクチルメルカプタン、ノニルメルカプタン、デシルメルカプタン、ドデシルメルカプタン等のアルキルメルカプタン類が好ましい。
樹脂粒子の貯蔵弾性率G’及び損失正接tanδを好ましい範囲内とする観点から、乳化液中のスチレン系単量体及び(メタ)アクリル酸系単量体の質量比(スチレン系単量体/(メタ)アクリル酸系単量体)は、0.2以上1.1以下であることが好ましい。樹脂粒子の貯蔵弾性率G’及び損失正接tanδを好ましい範囲内とする観点から、乳化液全体に占める架橋剤の割合は0.5質量%以上3質量%以下であることが好ましい。
・第一乳化重合工程
乳化液に重合開始剤を添加し、次いで加熱して単量体を重合する工程である。
重合開始剤としては、過硫酸アンモニウムを用いることが好ましい。重合開始剤の添加量を調整することで、樹脂粒子の粘弾性を制御してもよい。例えば、重合開始剤の添加量を少なくすることで、貯蔵弾性率G’の高い樹脂粒子が得られやすくなる。
単量体を重合する際、重合開始剤を含んだ乳化液(反応溶液)を撹拌機により撹拌することが好ましい。撹拌機としては、プロペラ型、アンカー型、パドル型、又はタービン型の撹拌羽根を備えた回転式撹拌機が挙げられる。
・第二乳化重合工程
第一乳化重合工程後の反応溶液に単量体を含む乳化液を追加し、次いで加熱することで単量体を重合する工程である。追加する乳化液は、単量体、界面活性剤及び水を乳化機により乳化して得ることが好ましい。重合する際、第一乳化重合工程と同様に反応溶液を撹拌することが好ましい。
単量体を含む乳化液の追加にかける時間を調整することで、樹脂粒子の粘弾性を制御してもよい。例えば、単量体を含む乳化液の追加にかける時間を長くすることで、貯蔵弾性率G’の高い樹脂粒子が得られやすくなる。単量体を含む乳化液の追加にかける時間としては、例えば2時間以上5時間以下の範囲が挙げられる。
反応溶液を撹拌する際の温度を調整することで、樹脂粒子の粘弾性を制御してもよい。例えば、反応溶液を撹拌する際の温度を低くすることで、貯蔵弾性率G’の高い樹脂粒子が得られやすくなる。反応溶液を撹拌する際の温度としては、例えば55℃以上75℃以下の範囲が挙げられる。
-凝集粒子形成工程-
次に、樹脂粒子分散液(1)と、樹脂粒子分散液(2)と、着色剤粒子分散液と、離型剤粒子分散液とを混合する。そして、混合分散液中で、樹脂粒子(1)と樹脂粒子(2)と着色剤粒子と離型剤粒子とをヘテロ凝集させ、目的とするトナー粒子の径に近い径を持つ凝集粒子を形成する。
具体的には、例えば、混合分散液に凝集剤を添加すると共に、混合分散液のpHを酸性(例えばpH2以上5以下)に調整し、必要に応じて分散安定剤を添加した後、樹脂粒子(1)のガラス転移温度に近い温度(具体的には、例えば、樹脂粒子(1)のガラス転移温度-30℃以上ガラス転移温度-10℃以下)に加熱し、混合分散液に分散している粒子を凝集させて、凝集粒子を形成する。凝集粒子形成工程においては、例えば、混合分散液を回転せん断型ホモジナイザーで撹拌下、室温(例えば25℃)で凝集剤を添加し、混合分散液のpHを酸性(例えばpH2以上5以下)に調整し、必要に応じて分散安定剤を添加した後に、加熱を行ってもよい。
凝集剤を添加する際における混合分散液の温度を調整することで、得られるトナー粒子における樹脂粒子の分散状態を制御してもよい。例えば、混合分散液の温度を低くすることで、樹脂粒子の分散性が良好となる。混合分散液の温度としては、例えば、5℃以上40℃以下の範囲が挙げられる。
凝集剤を添加した後の撹拌速度を調整することで、得られるトナー粒子における樹脂粒子の分散状態を制御してもよい。例えば、凝集剤を添加した後の撹拌速度を速くすることで、樹脂粒子の分散性が良好となる。
凝集剤としては、例えば、混合分散液に含まれる界面活性剤と逆極性の界面活性剤、無機金属塩、2価以上の金属錯体が挙げられる。凝集剤として金属錯体を用いた場合には、界面活性剤の使用量が低減され、帯電特性が向上する。
凝集剤と共に、該凝集剤の金属イオンと錯体もしくは類似の結合を形成する添加剤を必要に応じて用いてもよい。この添加剤としては、キレート剤が好適に用いられる。
無機金属塩としては、例えば、塩化カルシウム、硝酸カルシウム、塩化バリウム、塩化マグネシウム、塩化亜鉛、塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム等の金属塩;ポリ塩化アルミニウム、ポリ水酸化アルミニウム、多硫化カルシウム等の無機金属塩重合体;などが挙げられる。
キレート剤としては、水溶性のキレート剤を用いてもよい。キレート剤としては、例えば、酒石酸、クエン酸、グルコン酸等のオキシカルボン酸;イミノ二酸酢(IDA)、ニトリロ三酢酸(NTA)、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)等のアミノカルボン酸;などが挙げられる。
キレート剤の添加量は、樹脂粒子100質量部に対して0.01質量部以上5.0質量部以下が好ましく、0.1質量部以上3.0質量部未満がより好ましい。
-融合・合一工程-
次に、凝集粒子が分散した凝集粒子分散液を、例えば、樹脂粒子(1)のガラス転移温度以上(例えば樹脂粒子(1)のガラス転移温度より10℃から30℃高い温度)に加熱して、凝集粒子を融合・合一し、トナー粒子を形成する。
以上の工程を経て、トナー粒子が得られる。
凝集粒子分散液を得た後、凝集粒子分散液に樹脂粒子分散液(1)及び樹脂粒子分散液(2)を混合し、凝集粒子の表面に樹脂粒子(1)と樹脂粒子(2)とを付着するように凝集させて、第2凝集粒子を形成する工程と、第2凝集粒子が分散した第2凝集粒子分散液を加熱し、第2凝集粒子を融合・合一して、コア・シェル構造のトナー粒子を形成する工程と、を経て、トナー粒子を製造してもよい。
第2凝集粒子を形成する工程では、樹脂粒子分散液(1)及び樹脂粒子分散液(2)の添加を複数回に分けて行ってもよい。これにより、コア粒子及びシェル層の両方に樹脂粒子が均一性高く分散して含まれたトナー粒子が得られる。
融合・合一工程終了後、分散液中のトナー粒子に、公知の洗浄工程、固液分離工程、及び乾燥工程を施して乾燥した状態のトナー粒子を得る。洗浄工程は、帯電性の観点から、イオン交換水による置換洗浄を充分に施すことがよい。固液分離工程は、生産性の観点から、吸引濾過、加圧濾過等を施すことがよい。乾燥工程は、生産性の観点から、凍結乾燥、気流乾燥、流動乾燥、振動型流動乾燥等を施すことがよい。
そして、本実施形態に用いられるトナーは、例えば、得られた乾燥状態のトナー粒子に、外添剤を添加し、混合することにより製造される。混合は、例えばVブレンダー、ヘンシェルミキサー、レーディゲミキサー等によって行うことがよい。必要に応じて、振動篩分機、風力篩分機等を使ってトナーの粗大粒子を取り除いてもよい。
(キャリアB)
本実施形態に係る静電荷像現像剤は、芯材、及び、前記芯材を被覆し、かつ無機粒子を含有する被覆樹脂層を有するキャリアBを含む。
キャリアBは、画像の濃度ムラをより抑制する観点から、表面粗さRa1が、0.1μm超え0.9μm未満であることが好ましく、0.11μm以上0.85μm未満であることがより好ましく、0.12μm以上0.8μm以下であることが更に好ましい。
キャリアBの表面粗さRaを制御する手法は、特に制限されないが、例えば、芯材の表面粗さRaを調整する手法;被覆樹脂層の厚みを調整する手法;キャリアを製造する際に、被覆樹脂層を構成する樹脂と芯材と無機粒子と必要に応じて加える溶媒とを混合し撹拌する撹拌速度、撹拌温度及び撹拌時間を調整する手法;などが挙げられる。
本実施形態において、キャリアの表面粗さRaの測定は、以下の方法で行うものとする。キャリア表面のRa(算術平均粗さ)の測定方法は、キャリアを2,000個、超深度カラー3D形状測定顕微鏡(VK9700、(株)キーエンス製)を用い、倍率1,000倍で表面を換算して求める方法であり、JIS B0601(1994年度版)に準じて行う。具体的には、キャリア表面のRaは、前記顕微鏡にて観察したキャリア表面の3次元形状から粗さ曲線を求め、該粗さ曲線の測定値と平均値までの偏差の絶対値を合計し、平均することにより求められる。キャリア表面のRaを求める際の基準長さは10μmであり、カットオフ値は0.08mmである。
〔芯材〕
キャリアBは、芯材を含む。
芯材は、磁性を有するものであれば特に制限されず、キャリアの芯材として用いられる公知の材料が適用される。
芯材としては、例えば、粒子状の磁性粉(磁性粒子);多孔質の磁性粉に樹脂を含侵させた樹脂含浸磁性粒子;樹脂中に磁性粉が分散して配合された磁性粉分散樹脂粒子;などが挙げられる。
磁性粉としては、鉄、ニッケル、コバルト等の磁性金属の粒子;フェライト、マグネタイト等の磁性酸化物等が挙げられ、磁性酸化物であることが好ましい。磁性粒子は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
芯材を構成する樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルエーテル、ポリビニルケトン、塩化ビニル-酢酸ビニル共重合体、スチレン-アクリル酸共重合体、オルガノシロキサン結合を含んで構成されるストレートシリコーン又はその変性品、フッ素樹脂、ポリエステル、ポリカーボネート、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。なお、芯材を構成する樹脂には、導電性粒子等の添加剤を含ませてもよい。導電性粒子としては、金、銀、銅等の金属、カーボンブラック、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、硫酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、チタン酸カリウム等の粒子が挙げられる。
芯材は、粒子状の磁性粉、つまり、磁性粒子であることが好ましい。
芯材の表面粗さRaは、0.5μm以上1.5μm以下であることが好ましく、0.6μm以上1.2μm以下であることがより好ましく、0.7μm以上1.0μm以下であることがさらに好ましい。
芯材の表面粗さRaを上記範囲とする手法は、特に制限されないが、例えば、芯材の製造を湿式ボールミルによる製法とし、芯材の原材料又はその焼成物を粉砕したときの粒径を調整する手法;などが挙げられる。
芯材の表面粗さRaは、先述のキャリアの表面粗さRaと同様にして測定する。
磁性粒子の体積平均粒径は、例えば20μm以上50μm以下であることが好ましい。
〔被覆樹脂層〕
前記被覆樹脂層は、無機粒子を含む。
前記被覆樹脂層は、前記芯材を被覆する樹脂層である。
前記被覆樹脂層は、無機粒子の体積平均粒径D(μm)と被覆樹脂層の厚みT(μm)とが、下記関係式(1)を満たし、得られる画像におけるかぶりをより抑制する観点から、下記関係式(1-2)を満たすことが好ましく、下記関係式(1-3)を満たすことがより好ましい。
関係式(1) 0.005≦D/T≦0.24
関係式(1-2) 0.005≦D/T≦0.15
関係式(1-3) 0.007≦D/T≦0.05
上記関係式(1)、(1-2)及び(1-3)を満たす被覆樹脂層とする手法は特に制限されないが、例えば、被覆樹脂層を構成する樹脂の種類を調整する手法;無機粒子の粒径を調整する手法;などが挙げられる。
-樹脂-
被覆樹脂層を構成する樹脂としては、スチレン・アクリル酸共重合体;ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂;ポリスチレン、アクリル樹脂、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルエーテル、ポリビニルケトン等のポリビニル系又はポリビニリデン系樹脂;塩化ビニル・酢酸ビニル共重合体;オルガノシロキサン結合からなるストレートシリコーン樹脂又はその変性物;ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリクロロトリフルオロエチレン等のフッ素樹脂;ポリエステル;ポリウレタン;ポリカーボネート;尿素・ホルムアルデヒド樹脂等のアミノ樹脂;エポキシ樹脂;などが挙げられる。
被覆樹脂層は、かぶり抑制性の観点から、環状構造を有する(メタ)アクリル樹脂を含有することが好ましく、脂環式(メタ)アクリル樹脂を含有することがより好ましい。
脂環式(メタ)アクリル樹脂の重合成分としては、(メタ)アクリル酸の低級アルキルエステル(例えば、アルキル基の炭素数が1以上9以下の(メタ)アクリル酸アルキルエステル)が好ましく、具体的には、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、2-(ジメチルアミノ)エチル(メタ)クリレート等が挙げられる。
上記の中でも、脂環式アクリル樹脂の重合性分としては、画像の濃度ムラをより抑制する観点から、メチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート及び2-(ジメチルアミノ)エチル(メタ)クリレートからなる群より選択される少なくとも1種を含むことが好ましく、メチル(メタ)アクリレート及びシクロヘキシル(メタ)アクリレートの少なくとも一方を含むことがより好ましい。脂環式アクリル樹脂の重合成分は、1種を用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
脂環式(メタ)アクリル樹脂は、脂環式官能基の立体障害によって、炭素原子と酸素原子の結合の分極成分に対する水の影響を遮蔽する。環境変化に対する水分影響を抑制することができることから、重合成分としてシクロヘキシル(メタ)アクリレートを含むことが好ましい。
脂環式(メタ)アクリル樹脂に含まれるシクロヘキシル(メタ)アクリレートの含有量は、75モル%以上100モル%以下であることが好ましく、90モル%以上100モル%以下であることがより好ましく、95モル%以上100モル%以下であることがさらに好ましい。
被覆樹脂層に含まれる全樹脂に占める脂環式(メタ)アクリル樹脂の割合は、80質量%以上であることが好ましく、90質量%以上であることがより好ましく、95質量%以上であることがさらに好ましい。
-無機粒子-
無機粒子としては、例えば、シリカ、アルミナ、酸化チタン(チタニア)、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化鉄、酸化銅、酸化亜鉛、酸化スズ、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ベンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素等の粒子が挙げられる。これらの中でも、無機粒子としては、画像の濃度ムラをより抑制する観点から、シリカ、アルミナ及び酸化チタンからなる群より選択される1種以上の粒子を含むことが好ましく、シリカ粒子を含むことがより好ましい。中でも、シリカ粒子は、ヒュームドシリカ粒子がより好ましい。
無機粒子は、疎水化処理剤により疎水化処理された無機粒子を含むことが好ましく、疎水化処理されたシリカ粒子を含むことがより好ましい。
疎水化処理剤としては公知の表面処理剤が挙げられ、具体的には、例えば、シランカップリング剤、シリコーンオイル等が挙げられる。
シランカップリング剤としては、例えば、ヘキサメチルジシラザン、トリメチルシラン、トリメチルクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、メチルトリクロロシラン、アリルジメチルクロロシラン、ベンジルジメチルクロロシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、トリメチルメトキシシラン、ヒドロキシプロピルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、n-ブチルトリメトキシシラン、n-ヘキサデシルトリメトキシシラン、n-オクタデシルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ-メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン等が挙げられる。
シリコーンオイルとしては、例えば、ジメチルポリシロキサン、メチルハイドロジンポリシロキサン、メチルフェニルポリシロキサン等が挙げられる。
上記の中でも、疎水化処理剤としては、ヘキサジメチルジシラザン(HMDS)及びジメチルポリシロキサン(PDMS)の少なくとも一方を含むことが好ましく、HMDSを含むことがより好ましい。
無機粒子の含有量は、前記被覆樹脂層の全質量に対して、かぶり抑制性の観点から、3質量%以上70質量%以下であることが好ましく、10質量%以上60質量%以下であることがより好ましく、10質量%以上50質量%以下であることが更に好ましく、20質量%以上40質量%以下であることが特に好ましい。
被覆樹脂層を芯材表面に形成する方法としては、例えば、湿式製法及び乾式製法が挙げられる。湿式製法は、被覆樹脂層を構成する樹脂を溶解又は分散させる溶剤を用いる製法である。一方、乾式製法は、上記溶剤を用いない製法である。
湿式製法としては、例えば、芯材を被覆樹脂層形成用樹脂液中に浸漬して被覆する浸漬法;被覆樹脂層形成用樹脂液を芯材表面に噴霧するスプレー法;芯材を流動床中に流動化させた状態で被覆樹脂層形成用樹脂液を噴霧する流動床法;ニーダーコーター中で芯材と被覆樹脂層形成用樹脂液とを混合し、溶剤を除去するニーダーコーター法;などが挙げられる。
湿式製法において用いられる被覆樹脂層形成用樹脂液は、樹脂及びその他の成分を溶剤に溶解又は分散させて調製する。溶剤としては、樹脂を溶解又は分散するものであれば特に限定されず、例えば、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類;テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類;などが使用される。
乾式製法としては、例えば、芯材と被覆樹脂層形成用樹脂の混合物を乾燥状態で加熱して被覆樹脂層を形成する方法が挙げられる。具体的には例えば、芯材と被覆樹脂層形成用樹脂とを気相中で混合して加熱溶融し、被覆樹脂層を形成する。
被覆樹脂層の平均厚さT(μm)は、0.1μm以上10μm以下であることが好ましく、0.2μm以上5μm以下であることがより好ましく、0.3μm以上3μm以下であることがさらに好ましい。
被覆樹脂層の平均厚さTは、次の方法により測定する。キャリアをエポキシ樹脂などに包埋し、ダイヤモンドナイフなどで切削することで薄切片を作製する。この薄切片を透過型電子顕微鏡(TEM)などで観察、複数のキャリア粒子の断面画像を撮影する。キャリア粒子の断面画像から被覆樹脂層の厚さを20か所測定して、その平均値を採用する。
本実施形態に係る静電荷像現像剤は、トナーAとキャリアBとを適切な配合割合で混合することにより調製される。トナーAとキャリアBとの混合比(質量比)は、トナー:キャリア=1:100乃至30:100が好ましく、3:100乃至20:100がより好ましい。
<画像形成装置、画像形成方法>
本実施形態に係る画像形成装置及び画像形成方法について説明する。
本実施形態に係る画像形成装置は、像保持体と、像保持体の表面を帯電する帯電手段と、帯電した像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、静電荷像現像剤を収容し、静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段と、像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着手段と、を備える。そして、静電荷像現像剤として、本実施形態に係る静電荷像現像剤が適用される。
本実施形態に係る画像形成装置では、像保持体の表面を帯電する帯電工程と、帯電した像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成工程と、本実施形態に係る静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像工程と、像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写工程と、記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着工程と、を有する画像形成方法(本実施形態に係る画像形成方法)が実施される。
本実施形態に係る画像形成装置は、像保持体の表面に形成されたトナー画像を直接記録媒体に転写する直接転写方式の装置;像保持体の表面に形成されたトナー画像を中間転写体の表面に一次転写し、中間転写体の表面に転写されたトナー画像を記録媒体の表面に二次転写する中間転写方式の装置;トナー画像の転写後、帯電前の像保持体の表面をクリーニングするクリーニング手段を備えた装置;トナー画像の転写後、帯電前に像保持体の表面に除電光を照射して除電する除電手段を備える装置;等の公知の画像形成装置が適用される。
本実施形態に係る画像形成装置が中間転写方式の装置の場合、転写手段は、例えば、表面にトナー画像が転写される中間転写体と、像保持体の表面に形成されたトナー画像を中間転写体の表面に一次転写する一次転写手段と、中間転写体の表面に転写されたトナー画像を記録媒体の表面に二次転写する二次転写手段と、を有する構成が適用される。
本実施形態に係る画像形成装置において、例えば、現像手段を含む部分が、画像形成装置に着脱するカートリッジ構造(プロセスカートリッジ)であってもよい。プロセスカートリッジとしては、例えば、本実施形態に係る静電荷像現像剤を収容し、現像手段を備えるプロセスカートリッジが好適に用いられる。
以下、本実施形態に係る画像形成装置の一例を示すが、これに限定されるわけではない。以下の説明においては、図に示す主要部を説明し、その他はその説明を省略する。
図1は、本実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。
図1に示す画像形成装置は、色分解された画像データに基づく、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色の画像を出力する電子写真方式の第1乃至第4の画像形成ユニット10Y、10M、10C、10K(画像形成手段)を備えている。これらの画像形成ユニット(以下、単に「ユニット」と称する場合がある)10Y、10M、10C、10Kは、水平方向に互いに予め定められた距離離間して並設されている。これらユニット10Y、10M、10C、10Kは、画像形成装置に着脱するプロセスカートリッジであってもよい。
各ユニット10Y、10M、10C、10Kの上方には、各ユニットを通して中間転写ベルト(中間転写体の一例)20が延設されている。中間転写ベルト20は、駆動ロール22及び支持ロール24に巻きつけて設けられ、第1のユニット10Yから第4のユニット10Kに向う方向に走行するようになっている。支持ロール24は、図示しないバネ等により駆動ロール22から離れる方向に力が加えられており、両者に巻きつけられた中間転写ベルト20に張力が与えられている。中間転写ベルト20の像保持体側面には、駆動ロール22と対向して中間転写体クリーニング装置30が備えられている。
各ユニット10Y、10M、10C、10Kの現像装置(現像手段の一例)4Y、4M、4C、4Kのそれぞれには、トナーカートリッジ8Y、8M、8C、8Kに収められたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各トナーの供給がなされる。
第1乃至第4のユニット10Y、10M、10C、10Kは、同等の構成及び動作を有しているため、ここでは中間転写ベルト走行方向の上流側に配設されたイエロー画像を形成する第1のユニット10Yについて代表して説明する。
第1のユニット10Yは、像保持体として作用する感光体1Yを有している。感光体1Yの周囲には、感光体1Yの表面を予め定められた電位に帯電させる帯電ロール(帯電手段の一例)2Y、帯電された表面を色分解された画像信号に基づくレーザ光線3Yによって露光して静電荷像を形成する露光装置(静電荷像形成手段の一例)3、静電荷像に帯電したトナーを供給して静電荷像を現像する現像装置(現像手段の一例)4Y、現像したトナー画像を中間転写ベルト20上に転写する一次転写ロール5Y(一次転写手段の一例)、及び一次転写後に感光体1Yの表面に残存するトナーを除去する感光体クリーニング装置(クリーニング手段の一例)6Yが順に配置されている。
一次転写ロール5Yは、中間転写ベルト20の内側に配置され、感光体1Yに対向した位置に設けられている。各ユニットの一次転写ロール5Y、5M、5C、5Kには、一次転写バイアスを印加するバイアス電源(図示せず)がそれぞれ接続されている。各バイアス電源は、図示しない制御部による制御によって、各一次転写ロールに印加する転写バイアスの値を変える。
以下、第1のユニット10Yにおいてイエロー画像を形成する動作について説明する。
まず、動作に先立って、帯電ロール2Yによって感光体1Yの表面が-600V乃至-800Vの電位に帯電される。
感光体1Yは、導電性(例えば20℃における体積抵抗率1×10-6Ωcm以下)の基体上に感光層を積層して形成されている。この感光層は、通常は高抵抗(一般の樹脂の抵抗)であるが、レーザ光線が照射されると、レーザ光線が照射された部分の比抵抗が変化する性質を持っている。そこで、帯電した感光体1Yの表面に、図示しない制御部から送られてくるイエロー用の画像データに従って、露光装置3からレーザ光線3Yを照射する。それにより、イエローの画像パターンの静電荷像が感光体1Yの表面に形成される。
静電荷像とは、帯電によって感光体1Yの表面に形成される像であり、レーザ光線3Yによって、感光層の被照射部分の比抵抗が低下し、感光体1Yの表面の帯電した電荷が流れ、一方、レーザ光線3Yが照射されなかった部分の電荷が残留することによって形成される、いわゆるネガ潜像である。
感光体1Y上に形成された静電荷像は、感光体1Yの走行に従って予め定められた現像位置まで回転する。そして、この現像位置で、感光体1Y上の静電荷像が、現像装置4Yによってトナー画像として現像され可視化される。
現像装置4Y内には、例えば、少なくともイエロートナーとキャリアとを含む静電荷像現像剤が収容されている。イエロートナーは、現像装置4Yの内部で撹拌されることで摩擦帯電し、感光体1Y上に帯電した帯電荷と同極性(負極性)の電荷を有して現像剤ロール(現像剤保持体の一例)上に保持されている。感光体1Yの表面が現像装置4Yを通過していくことにより、感光体1Y表面上の除電された潜像部にイエロートナーが静電的に付着し、潜像がイエロートナーによって現像される。イエローのトナー画像が形成された感光体1Yは、引続き予め定められた速度で走行され、感光体1Y上に現像されたトナー画像が予め定められた一次転写位置へ搬送される。
感光体1Y上のイエロートナー画像が一次転写位置へ搬送されると、一次転写ロール5Yに一次転写バイアスが印加され、感光体1Yから一次転写ロール5Yに向う静電気力がトナー画像に作用し、感光体1Y上のトナー画像が中間転写ベルト20上に転写される。このとき印加される転写バイアスは、トナーの極性(-)と逆極性の(+)極性であり、第1のユニット10Yでは制御部(図示せず)によって例えば+10μAに制御されている。
感光体1Y上に残留したトナーは感光体クリーニング装置6Yで除去されて回収される。
第2のユニット10M以降の一次転写ロール5M、5C、5Kに印加される一次転写バイアスも、第1のユニットに準じて制御されている。
こうして、第1のユニット10Yにてイエローのトナー画像が転写された中間転写ベルト20は、第2乃至第4のユニット10M、10C、10Kを通して順次搬送され、各色のトナー画像が重ねられて多重転写される。
第1乃至第4のユニットを通して4色のトナー画像が多重転写された中間転写ベルト20は、中間転写ベルト20と、中間転写ベルトの内面に接する支持ロール24と、中間転写ベルト20の像保持面側に配置された二次転写ロール(二次転写手段の一例)26とから構成された二次転写部へと至る。一方、記録紙(記録媒体の一例)Pが供給機構を介して二次転写ロール26と中間転写ベルト20とが接触した隙間に予め定められたタイミングで給紙され、二次転写バイアスが支持ロール24に印加される。このとき印加される転写バイアスは、トナーの極性(-)と同極性の(-)極性であり、中間転写ベルト20から記録紙Pに向う静電気力がトナー画像に作用し、中間転写ベルト20上のトナー画像が記録紙P上に転写される。この際の二次転写バイアスは二次転写部の抵抗を検出する抵抗検出手段(図示せず)により検出された抵抗に応じて決定されるものであり、電圧制御されている。
この後、記録紙Pは定着装置(定着手段の一例)28における一対の定着ロールの圧接部(ニップ部)へと送り込まれ、トナー画像が記録紙P上へ定着され、定着画像が形成される。
トナー画像を転写する記録紙Pとしては、例えば、電子写真方式の複写機、プリンター等に使用される普通紙が挙げられる。記録媒体としては、記録紙P以外にも、OHPシート等も挙げられる。
定着後における画像表面の平滑性をさらに向上させるには、記録紙Pの表面も平滑であることが好ましく、例えば、普通紙の表面を樹脂等でコーティングしたコート紙、印刷用のアート紙等が好適に使用される。
カラー画像の定着が完了した記録紙Pは、排出部へ向けて搬出され、一連のカラー画像形成動作が終了される。
<プロセスカートリッジ、トナーカートリッジ>
本実施形態に係るプロセスカートリッジについて説明する。
本実施形態に係るプロセスカートリッジは、本実施形態に係る静電荷像現像剤を収容し、静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段を備え、画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジである。
本実施形態に係るプロセスカートリッジは、上記構成に限られず、現像手段と、その他、必要に応じて、例えば、像保持体、帯電手段、静電荷像形成手段、及び転写手段等のその他手段から選択される少なくとも一つと、を備える構成であってもよい。
以下、本実施形態に係るプロセスカートリッジの一例を示すが、これに限定されるわけではない。以下の説明においては、図に示す主要部を説明し、その他はその説明を省略する。
図2は、本実施形態に係るプロセスカートリッジを示す概略構成図である。
図2に示すプロセスカートリッジ200は、例えば、取り付けレール116及び露光のための開口部118が備えられた筐体117により、感光体107(像保持体の一例)と、感光体107の周囲に備えられた帯電ロール108(帯電手段の一例)、現像装置111(現像手段の一例)、及び感光体クリーニング装置113(クリーニング手段の一例)を一体的に組み合わせて保持して構成し、カートリッジ化されている。
図2中、109は露光装置(静電荷像形成手段の一例)、112は転写装置(転写手段の一例)、115は定着装置(定着手段の一例)、300は記録紙(記録媒体の一例)を示している。
次に、本実施形態に用いられるトナーカートリッジについて説明する。
本実施形態に用いられるトナーカートリッジは、本実施形態に用いられるトナーを収容し、画像形成装置に着脱されるトナーカートリッジである。トナーカートリッジは、画像形成装置内に設けられた現像手段に供給するための補給用のトナーを収容するものである。
図1に示す画像形成装置は、トナーカートリッジ8Y、8M、8C、8Kが着脱される構成を有する画像形成装置であり、現像装置4Y、4M、4C、4Kは、各々の現像装置(色)に対応したトナーカートリッジと、図示しないトナー供給管で接続されている。トナーカートリッジ内に収容されているトナーが少なくなった場合には、このトナーカートリッジが交換される。
以下、実施例により発明の実施形態を詳細に説明するが、発明の実施形態は、これら実施例に限定されるものではない。
以下の説明において、特に断りのない限り、「部」及び「%」は質量基準である。
合成、処理、製造などは、特に断りのない限り、室温(25℃±3℃)で行った。
<粒子分散液の調製>
[非晶性樹脂粒子分散液(1-1)の調製]
・テレフタル酸:28部
・フマル酸:164部
・アジピン酸:10部
・ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物:26部
・ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物:542部
撹拌装置、窒素導入管、温度センサ及び精留塔を備えた反応容器に上記の材料を仕込み、1時間かけて温度を190℃まで上げ、上記材料100部に対してジブチル錫オキサイド1.2部を投入した。生成する水を留去しながら6時間かけて温度を240℃まで上げ、240℃を維持して3時間脱水縮合反応を継続した後、反応物を冷却した。
反応物を溶融状態のまま、キャビトロンCD1010(ユーロテック社製)に毎分100gの速度で移送した。同時に、別途用意した濃度0.37%のアンモニア水を、熱交換器で120℃に加熱しながら、毎分0.1リットルの速度でキャビトロンCD1010に移送した。回転子の回転速度60Hz、圧力5kg/cmの条件でキャビトロンCD1010を運転し、体積平均粒径169nmの非晶性ポリエステル樹脂の樹脂粒子が分散した樹脂粒子分散液を得た。この樹脂粒子分散液にイオン交換水を加え、固形分量を20%に調整して、非晶性樹脂粒子分散液(1-1)とした。非晶性ポリエステル樹脂のSP値(R)は9.41であった。
[非晶性樹脂粒子分散液(1-2)の調製]
・スチレン:72部
・アクリル酸n-ブチル:27部
・アクリル酸2-カルボキシエチル:1.3部
・ドデカンチオール:2部
上記の材料を混合して溶解した混合物を、アニオン性界面活性剤(TaycaPower、テイカ(株)製)1.2部をイオン交換水100部に溶解した界面活性剤溶液に、フラスコ中で分散及び乳化した。次いで、フラスコ内を撹拌しながら20分間かけて、過硫酸アンモニウム6部をイオン交換水50部に溶解した水溶液を投入した。次いで、窒素置換を行った後、フラスコ内を撹拌しながら内容物が75℃になるまでオイルバスで加熱し、75℃に4時間維持して乳化重合を継続した。こうして、体積平均粒径160nm、重量平均分子量56,000の非晶性スチレンアクリル樹脂の樹脂粒子が分散した樹脂粒子分散液を得た。この樹脂粒子分散液にイオン交換水を加えて固形分量を31.4%に調整して、非晶性樹脂粒子分散液(1-2)とした。非晶性スチレンアクリル樹脂のSP値(R)は9.14であった。
<非晶性樹脂粒子分散液(1-3)の調製>
・テレフタル酸:28部
・フマル酸:174部
・ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物:26部
・ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物:542部
撹拌装置、窒素導入管、温度センサ及び精留塔を備えた反応容器に上記の材料を仕込み、1時間かけて温度を190℃まで上げ、上記材料100部に対してジブチル錫オキサイド1.2部を投入した。生成する水を留去しながら6時間かけて温度を240℃まで上げ、240℃を維持して3時間脱水縮合反応を継続した後、反応物を冷却した。
反応物を溶融状態のまま、キャビトロンCD1010(ユーロテック社製)に毎分100gの速度で移送した。同時に、別途用意した濃度0.37質量%のアンモニア水を、熱交換器で120℃に加熱しながら、毎分0.1リットルの速度でキャビトロンCD1010に移送した。回転子の回転速度60Hz、圧力5kg/cmの条件でキャビトロンCD1010を運転し、体積平均粒径175nmの非晶性ポリエステル樹脂の樹脂粒子が分散した樹脂粒子分散液を得た。該樹脂粒子分散液にイオン交換水を加え、固形分量を20質量%に調整して、非晶性樹脂粒子分散液(1-3)とした。
得られた非晶性ポリエステル樹脂のSP値(R)は9.43であった。
[結晶性樹脂粒子分散液(1-4)の調製]
・1,10-ドデカン二酸:225部
・1,6-ヘキサンジオール:143部
撹拌装置、窒素導入管、温度センサ及び精留塔を備えた反応容器に上記の材料を仕込み、1時間かけて温度を160℃まで上げ、ジブチル錫オキサイド0.8部を投入した。生成する水を留去しながら6時間かけて温度を180℃まで上げ、180℃を維持して5時間脱水縮合反応を継続した。次いで、減圧下において230℃まで徐々に温度を上げ、230℃を維持して2時間撹拌を行った。次いで、反応物を冷却し、固液分離を行い、固形物を乾燥させ、結晶性ポリエステル樹脂を得た。
・結晶性ポリエステル樹脂:100部
・メチルエチルケトン:40部
・イソプロピルアルコール:30部
・10%アンモニア水溶液:6部
コンデンサー、温度計、水滴下装置及びアンカー翼を備えたジャケット付き反応容器に上記の材料を仕込み、水循環式恒温槽にて液温を80℃に維持しながら、100rpmで撹拌混合しつつ樹脂を溶解させた。次いで、水循環式恒温槽を50℃に設定し、50℃に保温されたイオン交換水を7部/分の速度で合計400部滴下し、乳化液を得た。乳化液576部とイオン交換水500部とをナスフラスコに入れ、トラップ球を介して真空制御ユニットを備えたエバポレーターにセットした。ナスフラスコを回転させながら、60℃の湯バスで加温し、突沸に注意しつつ7kPaまで減圧し溶剤を除去した。この分散液における樹脂粒子の体積平均粒径は185nmであった。イオン交換水を加えて固形分22.1%の結晶性樹脂粒子分散液(1-4)を得た。
[樹脂粒子分散液(2-1)の調製]
・スチレン:47.9部
・アクリル酸n-ブチル:51.8部
・アクリル酸2-カルボキシエチル:0.3部
・1.10-デカンジオールジアクリレート:1.65部
・アニオン性界面活性剤(ダウケミカル社製、Dowfax2A1):0.8部
上記の材料をフラスコに入れ混合溶解し、更にイオン交換水60部を加えて分散処理し乳化液を作製した。アニオン性界面活性剤(ダウケミカル社製、Dowfax2A1)1.3部をイオン交換水90部に溶解させ、そこに乳化液1部を添加し、過硫酸アンモニウム5.4部をイオン交換水10部に溶解した溶液を更に添加した。次いで、乳化液の残りを180分間かけて添加した。次いで、フラスコ内の窒素置換を行い、フラスコ内の溶液を撹拌しながらオイルバスにて液温を65℃まで加熱した。次いで、液温を65℃に保ったまま500分間撹拌を継続し乳化重合させた。撹拌を終了後、イオン交換水にて固形分を24.5%に調整し、樹脂粒子分散液(2-1)を得た。
[樹脂粒子分散液(2-2)~(2-14)、(2-C1)及び(2-C2)の調製]
スチレンの添加量、アクリル酸n-ブチルの添加量、アクリル酸の添加量、(メタ)アクリル酸2-カルボキシエチルの添加量、アニオン性界面活性剤の総添加量、架橋剤の添加量、架橋剤の種類(表中の架橋剤種)、過酸化アンモニウムの添加量、オイルバスで加熱した温度(表中の重合温度)、乳化液の残りを投入した時間(表中の添加時間)、及び加熱後に乳化重合を継続した時間(表中の保持時間)を表1に示すようにした以外は、樹脂粒子分散液(2-1)と同様にして、樹脂粒子分散液(2-2)~(2-14)、(2-C1)及び(2-C2)をそれぞれ得た。
なお、添加した架橋剤におけるアルキレン鎖の炭素数(表中の炭素数)を併せて表1に示す。
得られた樹脂粒子分散液に含まれる樹脂粒子について、動的粘弾性測定から求められるガラス転移温度Tg(表中の「Tg」)、90℃以上150℃以下における貯蔵弾性率G’(p90-150)の最小値(表中の「G’(小)90~150℃」)及び最大値(表中の「G’(大)90~150℃」)、30℃以上150℃以下の範囲における損失正接tanδの最小値(表中の「tanδ(小)」)及び最大値(表中の「tanδ(大)」)、65℃以上150℃以下の範囲における損失正接tanδの最小値(表中の「tanδ小65℃~150℃」)及び最大値(表中の「tanδ大65℃~150℃」)、個数平均粒径(表中の「個数平均径」)、並びにSP値(S)を、前述の方法により求めた結果を表2に示す。
[着色剤粒子分散液(1)の調製]
・シアン顔料(PigmentBlue15:3、大日精化工業(株)製):98部
・アニオン性界面活性剤(TaycaPower、テイカ(株)製):2部
・イオン交換水:420部
上記の材料を混合し、ホモジナイザー(IKAウルトラタラックス)により10分間分散処理し、体積平均粒径164nm、固形分21.1の着色剤粒子分散液(1)を得た。
[離型剤粒子分散液(1)の調製]
・合成ワックス(FNP92、日本精蝋(株)製):50部
・アニオン性界面活性剤(TaycaPower、テイカ(株)製):1部
・イオン交換水:200部
上記の材料を混合し130℃に加熱して、ホモジナイザー(ウルトラタラックスT50、IKA社)で十分に分散した後、圧力吐出型ホモジナイザーで分散処理した。体積平均粒径が200nmになったところで回収し、固形分20%の離型剤粒子分散液(1)を得た。
<トナー粒子の製造>
[トナー粒子1の製造]
・非晶性樹脂粒子分散液(1-1):169部
・結晶性樹脂粒子分散液(1-4):53部
・樹脂粒子分散液(2-1):33部
・着色剤分散液(1):33部
・離型剤分散液(1):25部
・アニオン性界面活性剤(ダウケミカル社製、Dowfax2A1):4.8部
液温を10℃に調整した上記の材料を円筒形ステンレス容器に入れ、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックスT50)により4,000rpmでせん断力を加えながら2分間分散処理して混合した。次いで、凝集剤として硫酸アルミニウムの10%硝酸水溶液1.75部を徐々に滴下して、ホモジナイザーの回転数を10,000rpmにして10分間分散処理し、原料分散液とした。
2枚パドルの撹拌翼及び温度計を備えた反応容器に原料分散液を移し、回転数550rpmで撹拌しながらマントルヒーターにて加熱を開始し液温を40℃に上げ、0.3M(=mol/L)硝酸及び1M水酸化ナトリウム水溶液で原料分散液のpHを2.2から3.5の範囲に制御し、温度及びpHを2時間ほど保持し凝集粒子を成長させた。次いで、非晶性樹脂粒子分散液(1-1)21部と樹脂粒子分散液(2-1)8部とを混合した分散液を追添加し、60分間保持し、凝集粒子の表面に樹脂粒子を付着させた。次いで、液温を53℃に上げ、非晶性樹脂粒子分散液(1-1)21部を追添加し、60分間保持し、凝集粒子の表面にさらに樹脂粒子を付着させた。
光学顕微鏡及び粒径測定装置で粒子の大きさ及び形態を確認しながら凝集粒子を整えた。次いで、5%水酸化ナトリウム水溶液を用いてpHを7.8に調整し、15分間保持した。次いで、5%水酸化ナトリウム水溶液を用いてpHを8.0に上げた後、液温を85℃に上げた。光学顕微鏡で凝集粒子が融合したことを確認し、2時間後に加熱を止め、速度1.0℃/分で冷却した。20μmメッシュで固液分離し、水洗を繰り返した後、真空乾燥機で乾燥してトナー粒子1を得た。トナー粒子1の体積平均粒径は5.3μmであった。
[トナー粒子2~9、29~32、C1及びC2の製造]
樹脂粒子分散液(2-1)の代わりに、表3に示す種類の樹脂粒子分散液を、トナー粒子全体に対する樹脂粒子の含有率が表3に示す値となる量で用いた以外は、トナー1と同様にして、トナー粒子2~9、トナー粒子29~32、並びに、トナー粒子C1及びC2をそれぞれ得た。
[トナー粒子10~13の製造]
樹脂粒子分散液(2-1)をトナー粒子全体に対する樹脂粒子の含有率が表3に示す値となる量で用い、かつ、結着樹脂全体に対する結晶性樹脂の含有率が表3に示す値となるように結晶性樹脂粒子分散液(1-4)の添加量を調整した以外は、トナー粒子1と同様にして、トナー粒子10~13を得た。
[トナー粒子14の製造]
脂粒子分散液(2-1)の代わりに、表3に示す種類の樹脂粒子分散液を、結着樹脂全体に対する結晶性樹脂の含有率が表3に示す値となるように結晶性樹脂粒子分散液(1-4)の添加量を調整した以外は、トナー粒子1と同様にして、トナー粒子14を得た。
[トナー粒子15及び28の製造]
非晶性樹脂粒子分散液(1-1)を用いる代わりに、表3に示す種類の非晶性樹脂粒子分散液を表3に示す量で用いた以外は、トナー粒子1と同様にして、トナー粒子15及び28を得た。
[トナー粒子16の製造]
ホモジナイザーの回転数を10,000rpmから5,000rpm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16を得た。
[トナー粒子17の製造]
結着樹脂全体に対する結晶性樹脂の含有率が表3に示す値となるように結晶性樹脂粒子分散液(1-4)の添加量を調整した以外は、トナー粒子1と同様にして、トナー粒子17を得た。
[トナー粒子18の製造]
樹脂粒子分散液(2-1)を、トナー粒子全体に対する樹脂粒子の含有率が表3に示す値となる量で用い、かつ、結着樹脂全体に対する結晶性樹脂の含有率が表3に示す値となるように結晶性樹脂粒子分散液(1-4)の添加量を調整した以外は、トナー粒子1と同様にして、トナー粒子18を得た。
[トナー粒子19の製造]
凝集粒子の融合時のpHを8.0から9.0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19を得た。
[トナー粒子20の製造]
凝集粒子の融合時のpHを8.0から5.5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20を得た。
[トナー粒子21の製造]
樹脂粒子分散液(2-1)を、トナー粒子全体に対する樹脂粒子の含有率が表3に示す値となる量で用い、かつ、凝集粒子の融合時のpHを8.0から9.5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21を得た。
[トナー粒子22の製造]
樹脂粒子分散液(2-1)を、トナー粒子全体に対する樹脂粒子の含有率が表3に示す値となる量で用い、かつ、樹脂粒子(2-1)の量を10から19に、凝集粒子の融合時のpHを8.0から6.0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22を得た。
[トナー粒子23~27の製造]
樹脂粒子分散液(2-1)の代わりに、表3に示す種類の樹脂粒子分散液を、トナー粒子全体に対する樹脂粒子の含有率が表3に示す値となる量で用い、かつ、結着樹脂全体に対する結晶性樹脂の含有率が表3に示す値となるように結晶性樹脂粒子分散液(1-4)の添加量を調整した以外は、トナー粒子1と同様にして、トナー粒子23~27を得た。
[トナー粒子C3の製造]
・非晶性樹脂粒子分散液(1-1):169部
・樹脂粒子分散液(2-1):33部
・結晶性樹脂粒子分散液(1-4):53部
・離型剤分散液(1):25部
・着色剤分散液(1):33部
・アニオン性界面活性剤(ダウケミカル社製、Dowfax2A1):4.8部
液温を30℃に調整した上記原料を円筒ステンレス容器に入れ、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックスT50)により4,000rpmでせん断力を加えながら2分間分散して混合した。
次いで、凝集剤として硫酸アルミニウムの10%硝酸水溶液1.75部を徐々に滴下して、ホモジナイザーの回転数を4,000rpmにして3分間分散して混合し、原料分散液とした。
その後、2枚パドルの撹拌翼を用いた撹拌装置、及び、温度計を備えた重合釜に原料分散液を移し、撹拌回転数を550rpmにしてマントルヒーターにて加熱し始め、40℃にて凝集粒子の成長を促進させた。またこの際、0.3Mの硝酸及び1Mの水酸化ナトリウム水溶液で原料分散液のpHを2.2から3.5の範囲に制御した。上記pH範囲で2時間ほど保持し、凝集粒子を形成した。
次に、非晶性樹脂粒子分散液(1-1):21部と樹脂粒子分散液(2-1):8部とを混合した分散液を追添加し、60分間保持し、前記凝集粒子の表面に結着樹脂の樹脂粒子及び樹脂粒子を付着させた。さらに53℃に昇温し、次に、非晶性樹脂粒子分散液(1-1):21部を追添加し、60分間保持し、前記凝集粒子の表面に結着樹脂の樹脂粒子を付着させた。
光学顕微鏡及びマルチサイザー3で粒子の大きさ及び形態を確認しながら凝集粒子を整えた。その後、5%水酸化ナトリウム水溶液を用いてpHを7.8に調整し、15分間保持した。
その後、凝集粒子を融合させるためにpHを8.0に上げた後、85℃まで昇温させた。光学顕微鏡で凝集粒子が融合したのを確認した後、2時間後に加熱を止め、1.0℃/分の降温速度で冷却した。その後20μmメッシュで篩分し、水洗を繰り返した後、真空乾燥機で乾燥してトナー粒子C3を得た。
[トナー粒子C4の製造]
・非晶性樹脂粒子分散液(1-1):169部
・樹脂粒子分散液(2-1):41部
・結晶性樹脂粒子分散液(1-4):53部
・離型剤分散液(1):25部
・着色剤分散液(1):33部
・アニオン性界面活性剤(ダウケミカル社製、Dowfax2A1):4.8部
液温を30℃に調整した上記原料を3Lの円筒ステンレス容器に入れ、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックスT50)により4,000rpmでせん断力を加えながら2分間分散して混合した。
次いで、凝集剤として硫酸アルミニウムの10%硝酸水溶液1.75部を徐々に滴下して、ホモジナイザーの回転数を4,000rpmにして3分間分散して混合し、原料分散液とした。
その後、2枚パドルの撹拌翼を用いた撹拌装置、及び、温度計を備えた重合釜に原料分散液を移し、撹拌回転数を550rpmにしてマントルヒーターにて加熱し始め、40℃にて凝集粒子の成長を促進させた。またこの際、0.3Mの硝酸及び1Mの水酸化ナトリウム水溶液で原料分散液のpHを2.2から3.5の範囲に制御した。上記pH範囲で2時間ほど保持し、凝集粒子を形成した。
次に、非晶性樹脂粒子分散液(1-1):42部を追添加し、60分間保持し、前記凝集粒子の表面に結着樹脂の樹脂粒子を付着させた。
光学顕微鏡及びマルチサイザー3で粒子の大きさ及び形態を確認しながら凝集粒子を整
えた。その後、5%水酸化ナトリウム水溶液を用いてpHを7.8に調整し、15分間保持した。
その後、凝集粒子を融合させるためにpHを8.0に上げた後、85℃まで昇温させた。光学顕微鏡で凝集粒子が融合したのを確認した後、2時間後に加熱を止め、1.0℃/分の降温速度で冷却した。その後20μmメッシュで篩分し、水洗を繰り返した後、真空乾燥機で乾燥してトナー粒子C4を得た。
[トナー粒子C5の製造]
・非晶性樹脂粒子分散液(1-1):169部
・結晶性樹脂粒子分散液(1-4):53部
・離型剤分散液(1):25部
・着色剤分散液(1):33部
・アニオン性界面活性剤(ダウケミカル社製、Dowfax2A1):4.8部
液温を30℃に調整した上記原料を3Lの円筒ステンレス容器に入れ、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックスT50)により4,000rpmでせん断力を加えながら2分間分散して混合した。
次いで、凝集剤として硫酸アルミニウムの10%硝酸水溶液1.75部を徐々に滴下して、ホモジナイザーの回転数を4,000rpmにして3分間分散して混合し、原料分散液とした。
その後、2枚パドルの撹拌翼を用いた撹拌装置、および温度計を備えた重合釜に原料分散液を移し、撹拌回転数を550rpmにしてマントルヒーターにて加熱し始め、40℃にて凝集粒子の成長を促進させた。またこの際、0.3Mの硝酸及び1Mの水酸化ナトリウム水溶液で原料分散液のpHを2.2から3.5の範囲に制御した。上記pH範囲で2時間ほど保持し、凝集粒子を形成した。
次に、非晶性樹脂粒子分散液(1-1):42部と樹脂粒子分散液(2-1):41部とを混合した分散液を半量に分割し、2回に分けて、追添加し、60分間保持し、前記凝集粒子の表面に結着樹脂の樹脂粒子及び樹脂粒子を付着させた。
光学顕微鏡及びマルチサイザー3で粒子の大きさ及び形態を確認しながら凝集粒子を整えた。その後、5%水酸化ナトリウム水溶液を用いてpHを7.8に調整し、15分間保持した。
その後、凝集粒子を融合させるためにpHを8.0に上げた後、85℃まで昇温させた。光学顕微鏡で凝集粒子が融合したのを確認した後、2時間後に加熱を止め、1.0℃/分の降温速度で冷却した。その後20μmメッシュで篩分し、水洗を繰り返した後、真空乾燥機で乾燥してトナー粒子C5を得た
[トナー粒子C6の製造]
樹脂粒子分散液(2-1)を添加しない以外は、トナー粒子1と同様にして、トナー粒子C6を得た。
[トナー粒子C7の製造]
凝集粒子の融合時のpHを8.0から6.5に、昇温後の温度を85℃から75℃に変更し、75℃到達時にアニオン性界面活性剤(ダウケミカル社製、Dowfax2A1)を5.2部添加した以外は、トナー粒子1と同様にして、トナー粒子C7を得た。
[トナー粒子C8の製造]
凝集粒子の融合時のpHを8.0から10.0に、昇温後の温度を85℃から95℃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C8を得た。
得られたトナーにおける、樹脂粒子分散液の種類(表中の「粒子 種類」)、トナー粒子全体に対する樹脂粒子の含有率(表中の「粒子 含有率(%)」)、結着樹脂全体に対する結晶性樹脂の含有率(表中の「結晶性樹脂 含有率(%)」)、及び非晶性樹脂粒子分散液の種類(表中の「非晶性樹脂 種類」)を表3に示す。
また、得られたトナーにおける、樹脂粒子の含有量に対する結晶性樹脂の含有量の比率(表中の「樹脂粒子に対する結晶性樹脂含有比」)及び樹脂粒子の含有量に対する非晶性樹脂の含有量の比率(表中の「樹脂粒子に対する非晶性樹脂含有比」)を併せて表4に示す。
また、除外成分の30℃以上50℃以下の範囲における貯蔵弾性率G’(表中の「30℃-50℃におけるG’(Pa)」)、除外成分の特定弾性率到達温度(表中の「到達温度(℃)」)、及び特定弾性率到達温度における損失正接tanδ(表中の「到達温度tanδ」)を前述の方法で求めた結果を併せて表4に示す。
また、得られたトナー粒子中のTHF可溶分の数平均分子量(表中の「Mn」)、及び、差(SP値(S)-SP値(R))(表中の「SP値差」)、トナー粒径を、前述の方法により求めた結果を併せて表4に示す。
<シリカ粒子(A)の製造>
[アルカリ触媒溶液の準備]
金属製撹拌棒、滴下ノズル及び温度計を備えたガラス製反応容器に、表5に示す量及び濃度のメタノール及びアンモニア水を入れ、撹拌混合してアルカリ触媒溶液を得た。
[ゾルゲル法によるシリカ母粒子の造粒]
アルカリ触媒溶液の温度を40℃に調整し、アルカリ触媒溶液を窒素置換した。アルカリ触媒溶液の液温を40℃に保ち撹拌しながら、表5に示す量のテトラメトキシシラン(TMOS)と、触媒(NH)濃度7.9%のアンモニア水124部とを同時に滴下し、シリカ母粒子懸濁液を得た。
[シランカップリング剤の添加]
シリカ母粒子懸濁液の液温を40℃に保ち撹拌しながら、表5に示す量のメチルトリメトキシシラン(MTMS)を添加した。添加終了後120分間撹拌を続け、MTMSを反応させ、MTMSの反応生成物によりシリカ母粒子表面の少なくとも一部を被覆した。
[モリブデン窒素含有化合物の添加]
表5に示す量のモリブデン窒素含有化合物をブタノールで希釈したアルコール液を作製した。このアルコール液を、シランカップリング剤反応後のシリカ母粒子懸濁液に添加し、液温を30℃に保ちながら100分間撹拌した。アルコール液の添加量は、シリカ母粒子懸濁液の固形分100質量部に対してモリブデン窒素含有化合物の部数が表5に示す量となる量とした。
表5中の「TP-415」は、モリブデン酸第四級アンモニウム塩(保土谷化学工業社)である。
[乾燥]
モリブデン窒素含有化合物の添加後の懸濁液を、乾燥用の反応槽に移した。懸濁液を撹拌しながら、反応槽に液化二酸化炭素を注入し、反応槽内を150℃及び15MPaまで昇温昇圧し、温度及び圧力を保って二酸化炭素の超臨界状態を維持した状態で懸濁液の撹拌を続けた。二酸化炭素を流量5L/minで流入及び流出させ、120分間かけて溶媒を除去し、シリカ粒子(A)を得た。アンモニア水、シランカップリング剤及びモリブデン窒素含有化合物の添加量を調整することでシリカ粒子(A1)~(A13)を作り分けた。
[蛍光X線分析]
シリカ粒子(A)に既述の測定方法のとおり蛍光X線分析を行い、モリブデン元素のNet強度NMo及びケイ素元素のNet強度NSiを求め、Net強度比NMo/NSiを算出した。
シリカ粒子(A1)~(A13)の平均一次粒径及びNet強度比を表5に示す。
<トナー(1)~(57)、及び、(C1)の製造>
表6に記載のトナー粒子100部と、表6に記載のシリカ粒子(A)を表6に示す量にてヘンシェルミキサーで混合し、目開き45μmの振動篩いで篩分して各トナー(1)~(57)、及び、(C1)をそれぞれ得た。
また、得られたトナーにおける、D1(90)、D50(90)、D1(150)、D50(150)、D50(150)-D1(150)の値(表中の「差(150)」)、D50(90)-D1(90)の値(表中の「差(90)」)、30℃以上50℃以下の範囲における貯蔵弾性率G’(表中の「30℃-50℃におけるG’(Pa)」)、特定弾性率到達温度(表中の「到達温度(℃)」)、logG’(t90-150)-logG’(r90-150)の値(表中の「粘弾性差」)を、前述の方法により求めた結果を併せて表7に示す。
なお、トナー(40)乃至(57)におけるD1(90)、D50(90)、D1(150)、D50(150)、D50(150)-D1(150)の値(表中の「差(150)」)、D50(90)-D1(90)の値、30℃以上50℃以下の範囲における貯蔵弾性率G’、特定弾性率到達温度、logG’(t90-150)-logG’は、それぞれトナー(1)の各値とほぼ同様であった。
<キャリア(1)の作製>
[フェライト粒子の作製]
Fe1318部と、Mn(OH)587部と、Mg(OH)96部とを混合し、温度900℃且つ4時間の仮焼成を行った。水中に、仮焼成品と、ポリビニルアルコール6.6部と、分散剤としてのポリカルボン酸0.5部と、メディア径1mmのジルコニアビーズとを投入し、サンドミルで粉砕及び混合し、分散液を得た。分散液中の粒子の体積平均粒径は1.5μmであった。
分散液を原料にしてスプレードライヤーで造粒及び乾燥させ、体積平均粒径37μmの粒状物を得た。次に、酸素分圧1%の酸素窒素混合雰囲気のもと、電気炉を用いて温度1450℃且つ4時間で本焼成を行い、次いで、大気中で温度900℃且つ3時間の加熱を行い、焼成粒子を得た。焼成粒子を解砕及び分級し、体積平均粒径35μmのフェライト粒子(1)を得た。フェライト粒子(1)の粗さ曲線の算術平均高さRa(JIS B0601:2001)は0.6μmであった。
[コート剤(1)]
・樹脂(1)(シクロヘキシルメタクリレート樹脂):15.4部
・樹脂(3)(2-(ジメチルアミノ)エチル(メタ)クリレート樹脂):0.39部
・カーボンブラック(キャボット社製、VXC72):2.24部
・メラミン樹脂粒子(エポスターS、(株)日本触媒製、平均粒径200nm):3.0部
・無機粒子(1):9.0部
市販品の疎水性シリカ粒子(ヘキサメチルジシラザンにより表面処理されたフュームドシリカ粒子、体積平均粒径40nm)
・トルエン:250部
・イソプロピルアルコール:50部
上記の材料とガラスビーズ(直径1mm、トルエンと同量)とをサンドミルに投入し、回転速度190rpmで30分間撹拌し、コート剤(1)を得た。
[キャリアB(1)の作製]
フェライト粒子(1)1,000部とコート剤(1)の半量とをニーダーに投入し、室温(25℃)で20分間混合した。次いで、70℃に加熱し且つ減圧して乾燥した。
乾燥物を室温(25℃)まで冷却し、コート剤(1)の残りの半量を追加投入し、室温(25℃)で20分間混合した。次いで、70℃に加熱し且つ減圧して乾燥した。
次いで、乾燥物をニーダーから取り出し、目開き75μmのメッシュで篩い粗粉を除去して、キャリアB(1)を得た。
[キャリアB(2)~(32)の作製]
表8に従って、樹脂(1)の量、樹脂(2)の量、並びに、無機粒子(1)の量及び種類を変更した以外は、実施例1と同様にして、各キャリアをそれぞれ得た。樹脂(2)は、メチル(メタ)アクリレート樹脂を使用した。
なお、表8中の略称は、次の通りである。
・CHMA:シクロヘキシルメタクリレート樹脂
・MMA:メチル(メタ)アクリレート樹脂
・DMAEMA:2-(ジメチルアミノ)エチル(メタ)クリレート樹脂
[キャリア被覆樹脂層に内添する無機粒子の作製]
キャリア被覆樹脂層に内添する無機粒子は、次の通りである。
-無機粒子(1)-
市販品の疎水性シリカ粒子(ヘキサメチルジシラザンにより表面処理されたフュームドシリカ粒子、体積平均粒径40nm)を用意し、これを無機粒子(1)とした。
-無機粒子(2)-
撹拌機、滴下ノズル及び温度計を備えた1.5Lのガラス製反応容器にメタノール890部、9.8%アンモニア水210部を投入して混合し、アルカリ触媒溶液を得た。アルカリ触媒溶液を45℃に調整した後、撹拌しながら、テトラメトキシシラン550部と7.6%アンモニア水140部とを同時に450分間かけて滴下し、シリカ粒子分散液(A)を得た。シリカ粒子分散液(A)中のシリカ粒子は、体積平均粒径4nm、体積粒度分布指標(体積基準の粒度分布において小径側から累積16%となる粒径D16vと累積84%となる粒径D84vとの比の平方根(D84v/D16v)1/2)1.2であった。
シリカ粒子分散液(A)300部を撹拌機付きオートクレーブに投入し、撹拌機を回転速度100rpmで回転させた。撹拌機の回転を続けながら、二酸化炭素ボンベからポンプを介してオートクレーブ内に液化二酸化炭素を注入し、オートクレーブ内をヒーターで昇温しながらポンプで昇圧し、オートクレーブ内を150℃且つ15MPaの超臨界状態とした。圧力弁を操作してオートクレーブ内を15MPaに保ちながら超臨界二酸化炭素を流通させ、シリカ粒子分散液(A)からメタノール及び水を除去した。オートクレーブ内に供給した二酸化炭素量が900部となった時点で二酸化炭素の供給を停止し、シリカ粒子の粉体を得た。
ヒーター及びポンプによりオートクレーブ内を150℃且つ15MPaに保って二酸化炭素の超臨界状態を維持した状態で、オートクレーブの撹拌機の回転を続けながら、シリカ粒子100部に対してヘキサメチルジシラザン50部をエントレーナーポンプによってオートクレーブ内に注入し、オートクレーブ内を180℃に昇温し20分間反応させた。次いで、オートクレーブ内に再度、超臨界二酸化炭素を流通させ、余剰のヘキサメチルジシラザンを除去した。次いで、撹拌を停止し、圧力弁を開けてオートクレーブ内の圧力を大気圧まで開放し温度を室温(25℃)まで下げた。こうして、ヘキサメチルジシラザンにより表面処理されたシリカ粒子を得た。シリカ粒子は、体積平均粒径が4nmであった。得られたシリカ粒子を無機粒子(2)とした。
-無機粒子(3)-
無機粒子(2)の作製と同様にして、ただし、シリカ粒子分散液(A)を作製する際のテトラメトキシシラン及び7.6%アンモニア水の滴下量を増やしてシリカ粒子分散液中のシリカ粒子の体積平均粒径を6nmに変更し、ヘキサメチルジシラザンにより表面処理されたシリカ粒子を得た。シリカ粒子は、体積平均粒径が7nmであった。得られたシリカ粒子を無機粒子(3)とした。
-無機粒子(4)-
市販品の疎水性シリカ粒子(ヘキサメチルジシラザンにより表面処理されたフュームドシリカ粒子、体積平均粒径12nm)を用意し、これを無機粒子(4)とした。
-無機粒子(5)-
市販品の疎水性シリカ粒子(シリコーンオイルにより表面処理されたフュームドシリカ粒子、体積平均粒径62nm)を用意し、これを無機粒子(5)とした。
-無機粒子(6)-
市販品の疎水性シリカ粒子(ヘキサメチルジシラザンにより表面処理されたフュームドシリカ粒子、体積平均粒径88nm)を用意し、これを無機粒子(6)とした。
-無機粒子(7)-
市販品の疎水性シリカ粒子(ヘキサメチルジシラザンにより表面処理されたフュームドシリカ粒子、体積平均粒径93nm)を用意し、これを無機粒子(7)とした。
-無機粒子(8)-
市販品の炭酸カルシウム粒子、体積平均粒径40nm)を用意し、これを無機粒子(8)とした。
-無機粒子(9)-
市販品の炭酸バリウム粒子、体積平均粒径40nm)を用意し、これを無機粒子(9)とした。
-無機粒子(10)-
市販品の硫酸バリウム粒子(BARIFINE BF-40、堺化学工業(株)製)、体積平均粒径10nm)を用意し、これを無機粒子(10)とした。
-無機粒子(11)-
市販品の硫酸バリウム粒子(BARIFINE BF-20、堺化学工業(株)製)、体積平均粒径30nm)を用意し、これを無機粒子(11)とした。
-無機粒子(12)-
市販品の硫酸バリウム粒子(BARIFINE BF-21、堺化学工業(株)製)、体積平均粒径50nm)を用意し、これを無機粒子(12)とした。
-無機粒子(13)-
脱硫及び解膠したチタン源であるメタチタン酸をTiOとして0.7モル採取し、反応容器に入れた。次いで、反応容器に、塩化ストロンチウム水溶液を、SrO/TiOモル比が1.1になるように0.77モル添加した。次いで、反応容器に、酸化ランタンを硝酸に溶解した溶液を、ストロンチウム100モルに対してランタン(La)が0.5モルになる量添加した。3つの材料の混合液における初期TiO濃度が0.75モル/Lになるようにした。次いで、混合液を撹拌し、混合液を92℃に加温し、液温を92℃に維持し撹拌しながら、10N水酸化ナトリウム水溶液153mLを3時間かけて添加し、さらに、液温を92℃に維持しながら1時間撹拌を続けた。次いで、反応液を40℃まで冷却し、pH5.4になるまで塩酸を添加し1時間撹拌を行った。次いで、デカンテーションと水への再分散とを繰り返すことによって沈殿物を洗浄した。洗浄した沈殿物を含むスラリーに塩酸を加えpH6.5に調整し、濾過により固液分離を行い、固形分を乾燥させた。乾燥した固形分にi-ブチルトリメトキシシラン(i-BTMS)のエタノール溶液を、固形分100部に対してi-BTMSが20部になる量添加して1時間撹拌を行った。濾過により固液分離を行い、固形分を130℃の大気中で7時間乾燥し、体積平均粒径25nmの無機粒子(13)を得た。
(実施例1~95、及び、比較例1~4)
<静電荷像現像剤の製造>
得られたトナーのうち、表9乃至表11に記載のトナー8部と表9乃至表11に記載のキャリア100部とをVブレンダーに入れ撹拌し、目開き212μmの篩で篩分して、表9乃至表11に記載の実施例1~95、及び、比較例1~4の静電荷像現像剤を得た。
<かぶり抑制性評価>
画像形成装置DocuPrintColor3540(富士フイルムビジネスイノベーション(株)製)の改造機を用意し、現像器内に得られた静電荷像現像剤を入れた。高温高湿下(35℃、75%RH)において、A3サイズ紙にシアン色の画像密度60%のテスト画像を5万枚出力した。
-評価基準-
A:画像の背景部(すなわち非画像部)の濃度Eは0.015未満であり、目視ではかぶりが観察されない。
B:画像の背景部の濃度Eは0.015以上0.030未満で、目視ではかぶりが観察されない。
:画像の背景部の濃度Eは0.030以上0.035未満で、目視ではかぶりが観察されない。
--:画像の背景部の濃度Eは0.035以上0.040未満で、目視ではかぶりが観察されない。
C:画像の背景部の濃度Eは0.040以上0.050未満で、目視ではかぶりが観察されない。
D:画像の背景部の濃度Eが0.050以上で、目視でかぶりが観察される。
なお、上記「濃度E」は、画像濃度計(X-Rite938、X-Rite社製)で非画像部を9点測定して得られた濃度の平均値から、テストに使用していない用紙の濃度を引いた値である。
以上の評価結果より、実施例の静電荷像現像剤では、かぶり抑制性に優れることが確認できた。
(((1))) 結着樹脂及び樹脂粒子を含むトナー粒子に、モリブデン元素を含有する窒素元素含有化合物を含むシリカ粒子(A)を外添したトナーAと、芯材、及び、前記芯材を被覆し、かつ無機粒子を含有する被覆樹脂層を有するキャリアBとを含み、前記シリカ粒子(A)は、蛍光X線分析により測定されるモリブデン元素のNet強度NMoとケイ素元素のNet強度NSiとの比NMo/NSiが、0.035以上0.45以下である静電荷像現像剤。
(((2))) 前記無機粒子の含有量が、前記被覆樹脂層の全質量に対して、10質量%以上50質量%以下である(((1)))に記載の静電荷像現像剤。
(((3))) 前記被覆樹脂層が、環状構造を有する(メタ)アクリル樹脂を含む(((1)))又は(((2)))に記載の静電荷像現像剤。
(((4))) 前記樹脂粒子が、架橋樹脂粒子である(((1)))乃至(((3)))のいずれか1つに記載の静電荷像現像剤。
(((5))) 前記架橋樹脂粒子が、架橋スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子である(((4)))に記載の静電荷像現像剤。
(((6))) 前記シリカ粒子(A)の平均一次粒径Dと前記無機粒子の平均一次粒径Dとの比D/Dが、0.06以上2.30以下である(((1)))乃至(((5)))のいずれか1つに記載の静電荷像現像剤。
(((7))) 前記樹脂粒子の平均一次粒径Dと前記無機粒子の平均一次粒径Dとの比D/Dが、0.02以上1.40以下である(((1)))乃至(((6)))のいずれか1つに記載の静電荷像現像剤。
(((8))) トナーの粘弾性規定動的粘弾性測定において、温度90℃かつ歪み量1%の損失正接tanδをD1(90)、温度90℃かつ歪み量50%の損失正接tanδをD50(90)、温度15℃かつ歪み量1%の損失正接tanδをD1(150)、温度150℃かつ歪み量50%の損失正接tanδをD50(150)としたとき、D1(90)、D50(90)、D1(150)D50(150)がそれぞれ0.5以上2.5以下であり、D50(150)-D1(150)の値が1.5未満であり、D50(90)-D1(90)の値が1.0未満である(((1)))乃至(((7)))のいずれか1つに記載の静電荷像現像剤。
(((9))) (((1)))乃至(((8)))のいずれか1つに記載の静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段を備え、画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジ。
(((10))) 像保持体と、前記像保持体を帯電させる帯電手段と、帯電した前記像保持体を露光して前記像保持体上に静電潜像を形成させる露光手段と、静電荷像現像剤により前記静電潜像を現像してトナー像を形成させる現像手段と、前記トナー像を前記像保持体から被転写体に転写する転写手段と、前記トナー像を定着する定着手段と、を有し、前記静電荷像現像剤が、(((1)))乃至(((8)))のいずれか1つに記載の静電荷像現像剤である画像形成装置。
(((11))) 少なくとも像保持体を帯電させる帯電工程と、前記像保持体表面に静電潜像を形成する露光工程と、前記像保持体表面に形成された静電潜像を静電荷像現像剤により現像してトナー像を形成する現像工程と、前記像保持体表面に形成されたトナー像を被転写体表面に転写する転写工程と、前記トナー像を定着する定着工程と、を含み、前記静電荷像現像剤が、(((1)))乃至(((8)))のいずれか1つに記載の静電荷像現像剤である画像形成方法。
(((1)))に係る発明によれば、結着樹脂及び樹脂粒子を含むトナー粒子を含む静電荷像現像剤において、蛍光X線分析により測定されるモリブデン元素のNet強度NMoとケイ素元素のNet強度NSiとの比NMo/NSiが0.035未満又は0.45超である場合に比べて、かぶり抑制性に優れる静電荷像現像剤が提供される。
(((2)))に係る発明によれば、前記無機粒子の含有量が、前記被覆樹脂層の全質量に対して、10質量%未満又は50質量%超である場合に比べて、かぶり抑制性により優れる静電荷像現像剤が提供される。
(((3)))に係る発明によれば、前記被覆樹脂層が、環状構造を有する(メタ)アクリル樹脂を含まない場合に比べて、かぶり抑制性により優れる静電荷像現像剤が提供される。
(((4)))に係る発明によれば、前記樹脂粒子が、架橋していない樹脂粒子である場合に比べて、かぶり抑制性により優れる静電荷像現像剤が提供される。
(((5)))に係る発明によれば、前記架橋樹脂粒子が、架橋ポリスチレン粒子又は架橋(メタ)アクリル樹脂粒子である場合に比べて、かぶり抑制性により優れる静電荷像現像剤が提供される。
(((6)))に係る発明によれば、前記シリカ粒子(A)の平均一次粒径Dと前記無機粒子の平均一次粒径Dとの比D/Dが、0.06未満又は2.30超である場合に比べて、かぶり抑制性により優れる静電荷像現像剤が提供される。
(((7)))に係る発明によれば、前記樹脂粒子の平均一次粒径Dと前記無機粒子の平均一次粒径Dとの比D/Dが、0.02未満又は1.40超である場合に比べて、かぶり抑制性により優れる静電荷像現像剤が提供される。
(((8)))に係る発明によれば、D1(90)、D50(90)、D1(150)D50(150)がのいずれかが0.5未満若しくは2.5超であるか、D50(150)-D1(150)の値が1.5以上であるか、又は、D50(90)-D1(90)の値が1.0以上である場合に比べて、かぶり抑制性により優れる静電荷像現像剤が提供される。
(((9)))乃至(((11)))に係る発明によれば、結着樹脂及び樹脂粒子を含むトナー粒子を含む静電荷像現像剤において、蛍光X線分析により測定されるモリブデン元素のNet強度NMoとケイ素元素のNet強度NSiとの比NMo/NSiが0.035未満又は0.45超であるトナーを用いる場合に比べて、かぶり抑制性に優れるプロセスカートリッジ、画像形成装置又は画像形成方法が提供される。
1Y、1M、1C、1K 感光体(像保持体の一例)
2Y、2M、2C、2K 帯電ロール(帯電手段の一例)
3 露光装置(静電荷像形成手段の一例)
3Y、3M、3C、3K レーザ光線
4Y、4M、4C、4K 現像装置(現像手段の一例)
5Y、5M、5C、5K 一次転写ロール(一次転写手段の一例)
6Y、6M、6C、6K 感光体クリーニング装置(クリーニング手段の一例)
8Y、8M、8C、8K トナーカートリッジ
10Y、10M、10C、10K 画像形成ユニット
20 中間転写ベルト(中間転写体の一例)
22 駆動ロール
24 支持ロール
26 二次転写ロール(二次転写手段の一例)
28 定着装置(定着手段の一例)
30 中間転写体クリーニング装置
P 記録紙(記録媒体の一例)
107 感光体(像保持体の一例)
108 帯電ロール(帯電手段の一例)
109 露光装置(静電荷像形成手段の一例)
111 現像装置(現像手段の一例)
112 転写装置(転写手段の一例)
113 感光体クリーニング装置(クリーニング手段の一例)
115 定着装置(定着手段の一例)
116 取り付けレール
117 筐体
118 露光のための開口部
200 プロセスカートリッジ
300 記録紙(記録媒体の一例)

Claims (11)

  1. 結着樹脂及び樹脂粒子を含むトナー粒子に、モリブデン元素を含有する窒素元素含有化合物を含むシリカ粒子(A)を外添したトナーAと、
    芯材、及び、前記芯材を被覆し、かつ無機粒子を含有する被覆樹脂層を有するキャリアBとを含み、
    前記シリカ粒子(A)は、蛍光X線分析により測定されるモリブデン元素のNet強度NMoとケイ素元素のNet強度NSiとの比NMo/NSiが、0.035以上0.45以下である
    静電荷像現像剤。
  2. 前記無機粒子の含有量が、前記被覆樹脂層の全質量に対して、10質量%以上50質量%以下である請求項1に記載の静電荷像現像剤。
  3. 前記被覆樹脂層が、環状構造を有する(メタ)アクリル樹脂を含む請求項1に記載の静電荷像現像剤。
  4. 前記樹脂粒子が、架橋樹脂粒子である請求項1に記載の静電荷像現像剤。
  5. 前記架橋樹脂粒子が、架橋スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子である請求項4に記載の静電荷像現像剤。
  6. 前記シリカ粒子(A)の平均一次粒径Dと前記無機粒子の平均一次粒径Dとの比D/Dが、0.06以上2.30以下である請求項1に記載の静電荷像現像剤。
  7. 前記樹脂粒子の平均一次粒径Dと前記無機粒子の平均一次粒径Dとの比D/Dが、0.02以上1.40以下である請求項1に記載の静電荷像現像剤。
  8. トナーの粘弾性規定動的粘弾性測定において、温度90℃かつ歪み量1%の損失正接tanδをD1(90)、温度90℃かつ歪み量50%の損失正接tanδをD50(90)、温度15℃かつ歪み量1%の損失正接tanδをD1(150)、温度150℃かつ歪み量50%の損失正接tanδをD50(150)としたとき、
    D1(90)、D50(90)、D1(150)及びD50(150)がそれぞれ0.5以上2.5以下であり、
    D50(150)-D1(150)の値が1.5未満であり、
    D50(90)-D1(90)の値が1.0未満である請求項1に記載の静電荷像現像剤。
  9. 請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載の静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段を備え、
    画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジ。
  10. 像保持体と、
    前記像保持体を帯電させる帯電手段と、
    帯電した前記像保持体を露光して前記像保持体上に静電潜像を形成させる露光手段と、
    静電荷像現像剤により前記静電潜像を現像してトナー像を形成させる現像手段と、
    前記トナー像を前記像保持体から被転写体に転写する転写手段と、
    前記トナー像を定着する定着手段と、を有し、
    前記静電荷像現像剤が、請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載の静電荷像現像剤である
    画像形成装置。
  11. 少なくとも像保持体を帯電させる帯電工程と、
    前記像保持体表面に静電潜像を形成する露光工程と、
    前記像保持体表面に形成された静電潜像を静電荷像現像剤により現像してトナー像を形成する現像工程と、
    前記像保持体表面に形成されたトナー像を被転写体表面に転写する転写工程と、
    前記トナー像を定着する定着工程と、を含み、
    前記静電荷像現像剤が、請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載の静電荷像現像剤である
    画像形成方法。
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