JP2024046536A - 静電荷像現像用トナー、静電荷像現像剤、トナーカートリッジ、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

静電荷像現像用トナー、静電荷像現像剤、トナーカートリッジ、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

Info

Publication number
JP2024046536A
JP2024046536A JP2022151973A JP2022151973A JP2024046536A JP 2024046536 A JP2024046536 A JP 2024046536A JP 2022151973 A JP2022151973 A JP 2022151973A JP 2022151973 A JP2022151973 A JP 2022151973A JP 2024046536 A JP2024046536 A JP 2024046536A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
toner
particles
less
resin
image
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2022151973A
Other languages
English (en)
Inventor
靖子 鳥居
洋介 鶴見
聡一郎 荒井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Business Innovation Corp
Original Assignee
Fuji Xerox Co Ltd
Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Xerox Co Ltd, Fujifilm Business Innovation Corp filed Critical Fuji Xerox Co Ltd
Priority to JP2022151973A priority Critical patent/JP2024046536A/ja
Priority to CN202310292627.8A priority patent/CN117742097A/zh
Priority to EP23164034.3A priority patent/EP4343438A1/en
Priority to US18/190,065 priority patent/US20240118643A1/en
Publication of JP2024046536A publication Critical patent/JP2024046536A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G9/00Developers
    • G03G9/08Developers with toner particles
    • G03G9/097Plasticisers; Charge controlling agents
    • G03G9/09708Inorganic compounds
    • G03G9/09725Silicon-oxides; Silicates
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G15/00Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
    • G03G15/06Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing
    • G03G15/08Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing using a solid developer, e.g. powder developer
    • G03G15/0822Arrangements for preparing, mixing, supplying or dispensing developer
    • G03G15/0865Arrangements for supplying new developer
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G9/00Developers
    • G03G9/08Developers with toner particles
    • G03G9/0819Developers with toner particles characterised by the dimensions of the particles
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G9/00Developers
    • G03G9/08Developers with toner particles
    • G03G9/087Binders for toner particles
    • G03G9/08702Binders for toner particles comprising macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • G03G9/08706Polymers of alkenyl-aromatic compounds
    • G03G9/08708Copolymers of styrene
    • G03G9/08711Copolymers of styrene with esters of acrylic or methacrylic acid
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G9/00Developers
    • G03G9/08Developers with toner particles
    • G03G9/087Binders for toner particles
    • G03G9/08742Binders for toner particles comprising macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • G03G9/08755Polyesters
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G9/00Developers
    • G03G9/08Developers with toner particles
    • G03G9/097Plasticisers; Charge controlling agents
    • G03G9/09708Inorganic compounds
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G9/00Developers
    • G03G9/08Developers with toner particles
    • G03G9/097Plasticisers; Charge controlling agents
    • G03G9/09708Inorganic compounds
    • G03G9/09716Inorganic compounds treated with organic compounds
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G9/00Developers
    • G03G9/08Developers with toner particles
    • G03G9/097Plasticisers; Charge controlling agents
    • G03G9/09733Organic compounds

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Developing Agents For Electrophotography (AREA)

Abstract

【課題】流動性に優れる静電荷像現像用トナーを提供すること。【解決手段】静電荷像現像用トナーは、結着樹脂及び樹脂粒子を含有するトナー粒子と、モリブデン元素を含有する窒素元素含有化合物を含み且つ蛍光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以下であるシリカ粒子(A)とを含む。【選択図】なし

Description

本開示は、静電荷像現像用トナー、静電荷像現像剤、トナーカートリッジ、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、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2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3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4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5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6及び特許文献7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8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9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2020-042122号公報 特開2020-042121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
本開示は、結着樹脂及び樹脂粒子を含有するトナー粒子に外添された、モリブデン元素を含有する窒素元素含有化合物を有するシリカ粒子において、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、流動性に優れる静電荷像現像用トナー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有するトナー粒子と、
前記トナー粒子に外添された、モリブデン元素を含有する窒素元素含有化合物を含み且つ蛍光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以下であるシリカ粒子(A)と、を含む、
静電荷像現像用トナー。
<2>
前記シリカ粒子(A)の前記比NMo/NSiが0.05以上0.30以下である、<1>に記載の静電荷像現像用トナー。
<3>
前記樹脂粒子の平均粒径Dpと前記シリカ粒子(A)の平均一次粒径Daとの比Dp/Daが0.75以上15以下である、<1>又は<2>に記載の静電荷像現像用トナー。
<4>
前記樹脂粒子が架橋ビニル系樹脂粒子である、<1>~<3>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー。
<5>
前記樹脂粒子がスチレン(メタ)アクリル樹脂粒子である、<1>~<4>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー。
<6>
前記トナー粒子に外添された、前記シリカ粒子(A)以外のシリカ粒子(B)をさらに含む、<1>~<5>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー。
<7>
前記トナー粒子に外添されたチタン酸ストロンチウム粒子をさらに含む、<1>~<6>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー。
<8>
前記チタン酸ストロンチウム粒子の平均一次粒径が25nm以上80nm以下である、<7>に記載の静電荷像現像用トナー。
<9>
前記シリカ粒子(A)の含有量M1と前記チタン酸ストロンチウム粒子の含有量M2との質量基準の比M2/M1が0.5以上1.5以下である、<7>又は<8>に記載の静電荷像現像用トナー。
<10>
前記トナー粒子における前記シリカ粒子(A)による表面被覆率C1が10%以上60%以下である、<1>~<9>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー。
<11>
前記トナー粒子に外添された、前記シリカ粒子(A)以外の無機粒子をさらに含み、
前記トナー粒子における、前記シリカ粒子(A)による表面被覆率C1と、前記無機粒子のうちの一次粒径80nm以上150nm以下の無機粒子による表面被覆率C2との比C1/C2が0.2以上1.5以下である、
<1>~<10>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー。
<12>
前記静電荷像現像用トナーに含まれる遊離オイルの量が、前記静電荷像現像用トナー全量の0.01質量%以上0.1質量%以下である、<1>~<11>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー。
<13>
前記モリブデン元素を含有する窒素元素含有化合物が、モリブデン元素を含む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種である、<1>~<12>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー。
<14>
前記シリカ粒子(A)が、シランカップリング剤の反応生成物からなる被覆構造と前記被覆構造に付着した前記モリブデン元素を含有する窒素元素含有化合物とを有するシリカ粒子である、<1>~<13>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー。
<15>
前記シランカップリング剤がアルキルトリアルコキシシランを含む、<14>に記載の静電荷像現像用トナー。
<16>
前記静電荷像現像用トナーの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、
D50(90)-D1(90)の値が1.0未満である、
<1>~<15>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー。
<17>
<1>~<16>のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーを含む静電荷像現像剤。
<18>
<1>~<16>のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーを収容し、
画像形成装置に着脱されるトナーカートリッジ。
<19>
<17>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。
<20>
像保持体と、
前記像保持体の表面を帯電する帯電手段と、
帯電した前記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、
<17>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、前記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、
前記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、
前記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、
を備える画像形成装置。
<21>
像保持体の表面を帯電する帯電工程と、
帯電した前記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、
<17>に記載の静電荷像現像剤により、前記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、
前記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、
前記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。
<1>、<4>、<5>、<6>、<7>、<8>、<13>、<14>又は<15>に係る発明によれば、結着樹脂及び樹脂粒子を含有するトナー粒子に外添された、モリブデン元素を含有する窒素元素含有化合物を有するシリカ粒子において、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、流動性に優れる静電荷像現像用トナーが提供される。
<2>に係る発明によれば、比NMo/NSiが0.05未満又は0.30超である場合に比べて、流動性に優れる静電荷像現像用トナーが提供される。
<3>に係る発明によれば、樹脂粒子の平均粒径Dpとシリカ粒子(A)の平均一次粒径Daとの比Dp/Daが0.75未満又は15超である場合に比べて、流動性に優れる静電荷像現像用トナーが提供される。
<9>に係る発明によれば、シリカ粒子(A)の含有量M1とチタン酸ストロンチウム粒子の含有量M2との質量基準の比M2/M1が0.5未満又は1.5超である場合に比べて、流動性に優れる静電荷像現像用トナーが提供される。
<10>に係る発明によれば、表面被覆率C1が10%未満又は60%超である場合に比べて、流動性に優れる静電荷像現像用トナーが提供される。
<11>に係る発明によれば、表面被覆率C1と表面被覆率C2との比C1/C2が0.2未満又は1.5超である場合に比べて、流動性に優れる静電荷像現像用トナーが提供される。
<12>に係る発明によれば、静電荷像現像用トナーに含まれる遊離オイル量が0.01質量%未満又は0.1質量%超である場合に比べて、流動性に優れる静電荷像現像用トナーが提供される。
<16>に係る発明によれば、D1(90)、D50(90)、D1(150)及びD50(150)の少なくとも一つが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、流動性に優れる静電荷像現像用トナーが提供される。
<17>に係る発明によれば、結着樹脂及び樹脂粒子を含有するトナー粒子に外添された、モリブデン元素を含有する窒素元素含有化合物を有するシリカ粒子において、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、流動性に優れる静電荷像現像剤が提供される。
<18>に係る発明によれば、結着樹脂及び樹脂粒子を含有するトナー粒子に外添された、モリブデン元素を含有する窒素元素含有化合物を有するシリカ粒子において、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、流動性に優れる静電荷像現像用トナーを収容したトナーカートリッジが提供される。
<19>に係る発明によれば、結着樹脂及び樹脂粒子を含有するトナー粒子に外添された、モリブデン元素を含有する窒素元素含有化合物を有するシリカ粒子において、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超である静電荷像現像剤を適用する場合に比べて、流動性に優れる静電荷像現像剤を収容したプロセスカートリッジが提供される。
<20>に係る発明によれば、結着樹脂及び樹脂粒子を含有するトナー粒子に外添された、モリブデン元素を含有する窒素元素含有化合物を有するシリカ粒子において、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超である静電荷像現像剤を適用する場合に比べて、流動性に優れる静電荷像現像剤を収容した画像形成装置が提供される。
<21>に係る発明によれば、結着樹脂及び樹脂粒子を含有するトナー粒子に外添された、モリブデン元素を含有する窒素元素含有化合物を有するシリカ粒子において、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超である静電荷像現像剤を適用する場合に比べて、流動性に優れる静電荷像現像剤を使用する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、本開示の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。
本開示において「~」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。
本開示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、本開示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。
本開示において「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。
本開示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。
本開示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。本開示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。
本開示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。
本開示において、「(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。
本開示において、「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。
<静電荷像現像用トナー>
本実施形態に係るトナーは、結着樹脂及び樹脂粒子を含有するトナー粒子と、トナー粒子に外添されたシリカ粒子(A)とを含む。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含み且つ蛍光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以下であるシリカ粒子である。
本実施形態に係るトナーは流動性に優れる。その機序として下記が推定される。
従来、トナーの流動性を良化する方策として、比較的小さい粒径の外添剤でトナー粒子表面を被覆する方策がある。この場合、トナー粒子に樹脂粒子を含有させると、外添剤のトナー粒子への埋没が抑制されるので、外添剤の効果が得られやすい(すなわちトナーの流動性が良化する。)。トナー粒子が含有する樹脂粒子の熱特性を、画像定着の際の加熱加圧によって溶融する特性にすれば、画像定着を妨げることもない。
ただし、画像定着に適した樹脂粒子を含有するトナー粒子を含むトナーは、高温高湿環境に置かれ、トナー搬送の際に強い機械的ストレスがかかった場合、トナー流動性が低下することがある。トナーの流動性が低下すると、トナーカートリッジから現像器へのトナー供給が滞り、現像器内の現像剤のトナー濃度が低下する。これは、高温高湿環境においてトナー粒子表面が軟化し外添剤の一部が埋没し、埋没しなかった残りの外添剤もその後の機械的ストレスによって移動してトナーの凹部に集まり、結果として、有効に機能する外添剤が少なくなるからと推測される。
そこで本実施形態に係るトナーは、トナー流動性を維持するために、モリブデン元素を含有する窒素元素含有化合物を有するシリカ粒子であって比NMo/NSiが0.035以上0.45以下であるシリカ粒子(A)を外添剤として含む。
シリカ粒子(A)は、比NMo/NSiが0.035以上0.45以下であることによってトナー粒子の負電荷に対して僅かに正電荷を有するゆえ、トナー粒子に対して静電的な固定を示す。一方、樹脂粒子を含有しているトナー粒子は、樹脂粒子と結着樹脂とのSP値差による帯電特性の差異に起因して、トナー粒子表面が一様な帯電状態ではなく、微小な帯電差がトナー粒子表面に分布している。すなわち、相対的にSP値の大きい結着樹脂が成す弱負電荷の海構造の中に、相対的にSP値の小さい樹脂粒子が成す強負電荷の島構造が分布している。したがって、シリカ粒子(A)は、樹脂粒子を含有しているトナー粒子表面に効率的に静電的に固定する。そして、シリカ粒子(A)は静電的な均衡をもってトナー粒子表面に存在しているので、高温高湿環境でもトナー粒子に埋没しにくく、また機械的ストレスが強くても移動しにくい。
それゆえ本実施形態に係るトナーは、高温高湿環境に置かれ、トナー搬送の際に強い機械的ストレスがかかる場合でも、トナー流動性に優れると推測される。
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。
比NMo/NSiが0.035未満であると、シリカ粒子(A)と樹脂粒子の親和性が高すぎ、シリカ粒子(A)が静電的に樹脂粒子付近に集まりやすく、トナー粒子表面におけるシリカ粒子(A)の分布が不均一になりやすい。この事象を抑制する観点から、比NMo/NSiは、0.035以上であり、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。
比NMo/NSiが0.45超であると、シリカ粒子(A)と樹脂粒子との親和性が低く、シリカ粒子(A)が機械的ストレスによりトナー粒子表面の凹部へ偏在する。この事象を抑制する観点から、比NMo/NSiは、0.45以下であり、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。
以下、本実施形態に係るトナーの成分、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。トナー粒子は、負帯電性であることが好ましい。
-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、トナー粒子と樹脂粒子の帯電差が適切となり、シリカ粒子(A)をトナー粒子表面に静電的に固定しやすい。それにより、シリカ粒子(A)を介した脂肪酸金属塩の過剰遊離を抑制する効果が安定的に得られる。
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成単位)を有するポリエステル樹脂を含むことが好ましい。
結着樹脂が脂肪族ジカルボン酸単位を有するポリエステル樹脂を含むと、結着樹脂が脂肪族ジカルボン酸単位を有するポリエステル樹脂を含まず芳香族ジカルボン酸単位のみを有するポリエステル樹脂を含む場合と比べ、結着樹脂の柔軟性が高まることによりトナー粒子内部に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、後述する損失正接tanδの変化幅をより小さくすることができる。
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。結着樹脂が当該非晶性ポリエステル樹脂と当該結晶性ポリエステル樹脂とを含むと、両樹脂が脂肪族ジカルボン酸単位を有することによってトナー粒子内部に樹脂粒子をより均一に分散させることができる。
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。上記一般式中のnは、4以上20以下の整数が好ましく、4以上12以下の整数がより好ましい。
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、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、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-
樹脂粒子は、トナー粒子の表面に近い領域(以下「表面領域」という。)及びトナー粒子の中心に近い領域(以下「中心領域」という。)の両方に満遍なく含有されていることが好ましい。表面領域及び中心領域の両方に樹脂粒子が含有されていることにより、表面領域及び中心領域のいずれか一方のみに樹脂粒子が含有されている場合に比べて、(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。
樹脂粒子の平均粒径(本開示において「平均粒径Dp」という。)は、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。
平均粒径Dp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、(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。
樹脂粒子の平均粒径は、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1000個選び、それぞれの円相当径(nm)を求め、算術平均し、これを平均粒径(nm)とする。
トナー粒子中の樹脂粒子の平均粒径は、トナー粒子を凝集合一法で製造する場合、樹脂粒子分散液に含まれる樹脂粒子の平均粒径によって制御可能である。トナー粒子中の樹脂粒子の平均粒径は、樹脂粒子分散液に含まれる樹脂粒子の平均粒径にほぼ等しい。樹脂粒子分散液に含まれる樹脂粒子の平均粒径は、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)によって測定する。
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、αポリメチルスチレン等)、(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、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、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、外添剤の埋没を抑制する目的でトナー粒子表面を適度に硬くする観点から、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。架橋ビニル系樹脂としては、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、架橋スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子がより好ましい。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(メタ)アクリレート、ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、オクタンジオールジ(メタ)アクリレート、ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、デカンジオールジ(メタ)アクリレート、ドデカンジオールジ(メタ)ア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。
樹脂を架橋する架橋剤としては、炭素数6以上の長鎖アルキレン鎖を有する2官能アルキル(メタ)アクリレートが好ましい。つまり、架橋樹脂粒子は、2官能アルキル(メタ)アクリレートに由来する構成単位を有し、当該構成単位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。同様に、架橋スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子は、2官能アルキル(メタ)アクリレートに由来する構成単位を有し、当該構成単位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(メタ)アクリレートに由来する構成単位を有し当該構成単位におけるアルキレン鎖の炭素数が6以上である架橋樹脂粒子を含有するトナー粒子を含むトナーは、望ましい粘弾特性(詳細は後述する。)を示しやすい。望ましい粘弾特性を有するトナーは、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可能であり、画像の光沢度差を抑制し得る。ただし、トナー粒子が含有する架橋樹脂粒子と結着樹脂の弾性差が大き過ぎる場合は、架橋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傾向がある。したがって、架橋樹脂粒子の弾性が高くなり過ぎないよう制御することが好ましい。架橋樹脂粒子の架橋密度が高いと(つまり、架橋点間の距離が短いと)、架橋樹脂粒子の弾性が高くなり過ぎてしまうのに対し、2官能アルキル(メタ)アクリレートに由来する構成単位を有し当該構成単位におけるアルキレン鎖の炭素数が6以上である架橋樹脂粒子は架橋密度が適度に低く(つまり、架橋点間の距離が適度に長く)、架橋樹脂粒子の弾性が高くなり過ぎない。この結果、トナー粒子が含有する架橋樹脂粒子と結着樹脂の弾性差が大き過ぎず、架橋樹脂粒子による損失正接tanδの変化抑制効果が得られ、画像の光沢度差を抑制することができる。
架橋樹脂粒子を構成する架橋樹脂の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(メタ)アクリレートにおけるアルキレン鎖の炭素数は、6以上20以下が好ましく、6以上12以下がより好ましく、8以上12以下が更に好ましい。
2官能アルキル(メタ)アクリレートとして、1,6-ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、1,8-オクタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,9-ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、1,10-デカンジオールジ(メタ)アクリレート、1,12-ドデカンジオールジ(メタ)アクリレート等が挙げられ、1,10-デカンジオールジアクリレート及び1,10-デカンジオールジメタクリレートの少なくとも1種が好ましい。
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、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、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、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、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。
トナー粒子に含まれる樹脂粒子に対する結晶性樹脂の含有量は、樹脂粒子の含有量を1としたとき、0.2以上10以下が好ましく、1以上5以下がより好ましい。
つまり、トナー粒子に含まれる樹脂粒子の含有量Mpと結晶性樹脂の含有量Mcとの質量基準の比Mc/Mpは、0.2以上10以下が好ましく、1以上5以下がより好ましい。
比Mc/Mpが0.2以上であると、定着温度域において粘度低下を起こす成分である結晶性樹脂の寄与によって画像の定着性が良好である。
比Mc/Mpが10以下であると、定着の際のトナーの変形量が適度に抑えられ、定着条件による定着画像の光沢度差が抑制される。
トナー粒子に含まれる樹脂粒子に対する非晶性樹脂の含有量は、樹脂粒子の含有量を1としたとき、1.3以上45以下が好ましく、3以上15以下がより好ましい。
つまり、トナー粒子に含まれる樹脂粒子の含有量Mpと非晶性樹脂の含有量Maとの質量基準の比Ma/Mpは、1.3以上45以下が好ましく、3以上15以下がより好ましい。
樹脂粒子、架橋ビニル系樹脂粒子、スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子又は架橋スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子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。
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、上記範囲より小さい場合及び大きい場合に比べて、(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。
樹脂粒子(S)は、前記貯蔵弾性率G’が1×10Pa未満である樹脂粒子に比べて、高温高圧条件下で定着された定着画像の光沢度が抑制される。それにより、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(S)は、前記貯蔵弾性率G’が1×10Pa超である樹脂粒子に比べて、トナー粒子の弾性が高過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。
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(S)のガラス転移温度Tgは、10℃以上45℃以下であることが好ましい。樹脂粒子(S)のTgが10℃以上45℃以下であると、トナーのより良好な定着性を実現しつつ、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差をより低減する。樹脂粒子(S)のTgは、15℃以上40℃以下がより好ましく、20℃以上35℃以下が更に好ましい。
樹脂粒子(S)のTgが10℃以上であると、結着樹脂のガラス転移温度との差が小さいのでトナー粒子製造時に樹脂粒子(S)が偏在せず、トナー粒子内部における樹脂粒子(S)の分散均一性が高くなり、定着条件による定着画像の光沢度差が抑制される。
樹脂粒子(S)のTgが45℃以下であると、画像定着時に結着樹脂の溶融性に悪影響を及ぼさず、トナーの低温定着性が良好である。
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。損失正接tanδのピーク温度をガラス転移温度Tgとする。
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。
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する場合、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。
-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、コア粒子のみに樹脂粒子が含まれている形態、シェル層のみに樹脂粒子が含まれている形態、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形態のいずれでもよい。トナー粒子がコア・シェル構造である場合、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(本開示においてSP値(S)という。)と、結着樹脂のSP値(本開示において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。
トナー粒子内部には、樹脂粒子の島構造と結着樹脂の海構造とが含まれる。樹脂粒子は相対的にSP値が小さく、結着樹脂は相対的にSP値が大きいので、島構造は相対的に強負電荷であり、海構造は相対的に弱負電荷である。
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))が上記範囲であると、差が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、定着条件(温度及び圧力の差異)による定着画像の光沢度差が抑制される。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過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、粘弾性が高過ぎることに起因する定着性低下が抑制され、良好な定着性が得られる。
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。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℃以下の範囲における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、且つ、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。
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’(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)の値を上記範囲とすることにより、上記範囲より小さい場合及び大きい場合に比べ、良好な定着性を実現し、また、定着条件による定着画像の光沢度差を低減する。
[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
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と、樹脂粒子を含有するトナー粒子表面にシリカ粒子(A)を効率的に静電的に固定させる観点とから、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く、また、樹脂粒子を含有するトナー粒子表面にシリカ粒子(A)を効率的に静電的に固定させることができる。
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(A)の質量に対して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(A)の質量に対する質量割合)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(A)の質量に対して0.25質量%以上6.5質量%以下が好ましい。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、平均一次粒径、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)の平均一次粒径は、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。
シリカ粒子(A)の平均円形度、平均一次粒径、個数粒度分布指標の測定方法は、下記のとおりである。
エネルギー分散型X線分析装置(EDX装置)(堀場製作所製、EMAX Evolution X-Max80mm)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。
-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攪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分間攪拌し、分散液を作製する。25℃の環境下で攪拌しながら、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、懸濁液を攪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攪拌する。攪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攪拌する。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、懸濁液を攪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攪拌する。攪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。
[シリカ粒子(B)]
本実施形態に係るトナーは、シリカ粒子(A)以外のシリカ粒子を含むことが好ましい。本開示において、シリカ粒子(A)以外のシリカ粒子をシリカ粒子(B)という。
シリカ粒子(B)は、モリブデン元素を含有する窒素元素含有化合物を含んでいてもよいが、その場合、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。
シリカ粒子(B)は、モリブデン元素を含有する窒素元素含有化合物を含まないシリカ粒子であることが好ましい。
シリカ粒子(B)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(B)が好ましい。
本実施形態に係るトナーは、少なくとも、オイルで表面処理されたシリカ粒子(B)を含むことが好ましい。当該シリカ粒子は、トナーに対する遊離オイルの供給源として機能する。遊離オイルの詳細は後述する。
オイルで表面処理されたシリカ粒子(B)のオイルとしては、シリコーンオイル、パラフィンオイル、フッ素オイル、植物性オイル等が挙げられ、シリコーンオイルが好ましく、ジメチルシリコーンオイル(つまり、ジメチルポリシロキサン)がより好ましい。つまり、オイルで表面処理されたシリカ粒子(B)としては、シリコーンオイルで表面処理されたシリカ粒子(B)が好ましく、ジメチルシリコーンオイル(つまり、ジメチルポリシロキサン)で表面処理されたシリカ粒子(B)がより好ましい。
オイルで表面処理されたシリカ粒子(B)の外添量は、トナー粒子100質量部に対して、0.3質量部以上3.0質量部以下が好ましく、0.5質量部以上2.5質量部以下がより好ましく、1.0質量部以上2.0質量部以下が更に好ましい。
ジメチルシリコーンオイルで表面処理されたシリカ粒子(B)の外添量は、トナー粒子100質量部に対して、0.3質量部以上3.0質量部以下が好ましく、0.5質量部以上2.5質量部以下がより好ましく、1.0質量部以上2.0質量部以下が更に好ましい。
本実施形態に係るトナーは、疎水化処理剤の種類が互いに異なるシリカ粒子(B)を複数種類(例えば、2種類、3種類)含んでいてもよい。当該トナーの形態例として、ヘキサメチルジシラザンで表面処理されたシリカ粒子(B)と、シリコーンオイルで表面処理されたシリカ粒子(B)とを含むトナー;シラン系カップリング剤で表面処理されたシリカ粒子(B)と、シリコーンオイルで表面処理されたシリカ粒子(B)とを含むトナー;ヘキサメチルジシラザンで表面処理されたシリカ粒子(B)と、シラン系カップリング剤で表面処理されたシリカ粒子(B)と、シリコーンオイルで表面処理されたシリカ粒子(B)とを含むトナー;などが挙げられる。
シリカ粒子(B)の平均円形度は、トナー粒子表面において移動しにくい観点から、0.78以上0.93以下が好ましく、0.79以上0.91以下がより好ましく、0.80以上0.90以下が更に好ましい。
本実施形態に係るトナーが、疎水化処理剤の種類が互いに異なるシリカ粒子(B)を複数種類含む場合、各シリカ粒子(B)が上記の範囲であることが好ましい。
シリカ粒子(B)の平均円形度は、円形度の分布において小さい側から累積50%となる円形度を意味する。円形度は、一次粒子像それぞれの面積と周囲長とから、式:円形度=4π×(粒子像の面積)÷(粒子像の周囲長)によって算出する。
シリカ粒子(B)の一次粒径の分布は、単峰性でもよく二峰性でもよく多峰性(例えば三峰性)でもよい。
シリカ粒子(B)の一次粒径の分布が単峰性の場合、ピークの一次粒径の値は、20nm以上150nm以下が好ましく、30nm以上140nm以下がより好ましく、40nm以上130nm以下が更に好ましい。
シリカ粒子(B)の一次粒径の分布が二峰性の場合、小径側ピークの一次粒径の値は、20nm以上80nm未満が好ましく、30nm以上70nm以下がより好ましく、40nm以上60nm以下が更に好ましく;大径側ピークの一次粒径の値は、80nm以上150nm以下が好ましく、90nm以上140nm以下がより好ましく、100nm以上130nm以下が更に好ましい。
本実施形態に係るトナーは、シリカ粒子(B)の一次粒径の分布において一次粒径80nm以上150nm以下の領域に少なくとも1つのピークを有することが好ましい。このことは、トナーが、粒子径が比較的大きいシリカ粒子(B)を含むことを意味する。粒子径が比較的大きいシリカ粒子(B)は、トナー粒子間のスペーサーとして機能するのでトナー粒子の凝集を抑制し、トナーの流動性を維持する。
一次粒径80nm以上150nm以下の領域に1つのピークを作るシリカ粒子(B)の外添量は、トナー粒子100質量部に対して、0.3質量部以上3.0質量部以下が好ましく、0.5質量部以上2.5質量部以下がより好ましく、1.0質量部以上2.0質量部以下が更に好ましい。
一次粒径80nm以上150nm以下の領域に1つのピークを作るシリカ粒子(B)の外添量が上記範囲であると、シリカ粒子(A)が樹脂粒子を含有するトナー粒子表面により効率的に静電的に固定する。
シリカ粒子(B)の粒度分布の求め方は、下記のとおりである。
エネルギー分散型X線分析装置(EDX装置)(堀場製作所製、EMAX Evolution X-Max80mm)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)を除外し、シリカ粒子(A)以外のシリカ粒子であるシリカ粒子(B)を一視野内から1000個特定する。シリカ粒子(B)1000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を求め、円相当径の小径側からヒストグラムを作成する。
平均一次粒径は、円相当径の分布において小径側から累積50%となる円相当径を意味する。一次粒径の分布が二峰性の場合、ピークごとに平均一次粒径を求めることが可能である。
シリカ粒子(B)の総外添量は、トナー粒子100質量部に対して、0.5質量部以上10質量部以下が好ましく、1質量部以上8質量部以下がより好ましく、2質量部以上6質量部以下が更に好ましい。
[チタン酸ストロンチウム粒子]
本実施形態に係るトナーは、チタン酸ストロンチウム粒子を含んでいてもよい。
チタン酸ストロンチウム粒子は、結晶構造がペロブスカイト構造であり、通常は、粒子形状が立方体又は直方体である。本実施形態においてチタン酸ストロンチウム粒子の形状は、下記の理由1及び理由2から、立方体又は直方体ではなく、丸みを帯びた形状であることが好ましい。チタン酸ストロンチウム粒子にチタン及びストロンチウム以外の金属元素(ドーパント)をドープすることで、丸みを帯びた形状にすることができる。
理由1:丸みを帯びた形状であると、チタン酸ストロンチウム粒子がトナー粒子表面において埋没しにくく固定化されやすい。
理由2:立方体又は直方体のチタン酸ストロンチウム粒子、つまり、角を有するチタン酸ストロンチウム粒子においては、角に電荷が集中し、チタン酸ストロンチウム粒子の角とシリカ粒子(A)との間で局所的に大きな静電反発力がはたらき、シリカ粒子(A)の偏在を生じさせやすいと考えられる。シリカ粒子(A)の偏在を生じさせないために、チタン酸ストロンチウム粒子の形状は、角の少ない形状、つまり、丸みを帯びた形状であることが好ましい。
チタン酸ストロンチウム粒子は、X線回折法により得られる(110)面のピークの半値幅が0.2°以上2.0°以下であることが好ましく、0.2°以上1.0°以下であることがより好ましい。
チタン酸ストロンチウム粒子のX線回折法により得られる(110)面のピークは、回折角度2θ=32°付近に現れるピークである。このピークは、ペロブスカイト結晶の(110)面のピークに相当する。
粒子形状が立方体又は直方体であるチタン酸ストロンチウム粒子は、ペロブスカイト結晶の結晶性が高く、(110)面のピークの半値幅は通常0.2°未満である。例えば、チタン工業社製のSW-350(主たる粒子形状が立方体であるチタン酸ストロンチウム粒子)を解析したところ、(110)面のピークの半値幅は0.15°であった。
一方、丸みを帯びた形状のチタン酸ストロンチウム粒子は、ペロブスカイト結晶の結晶性が相対的に低く、(110)面のピークの半値幅が拡がる。
チタン酸ストロンチウム粒子は丸みを帯びた形状であることが好ましく、丸みを帯びた形状の指標の一つとして、(110)面のピークの半値幅は、0.2°以上2.0°以下が好ましく、0.2°以上1.0°以下がより好ましく、0.2°以上0.5°以下が更に好ましい。
チタン酸ストロンチウム粒子のX線回折は、X線回折装置(例えば、リガク社製、商品名RINT Ultima-III)を用いて測定する。測定の設定は、線源CuKα、電圧:40kV、電流:40mA、試料回転速度:回転なし、発散スリット:1.00mm、発散縦制限スリット:10mm、散乱スリット:開放、受光スリット:開放、走査モード:FT、計数時間:2.0秒、ステップ幅:0.0050°、操作軸:10.0000°~70.0000°とする。本開示においてX線回折パターンにおけるピークの半値幅は、半値全幅(full width at half maximum)である。
チタン酸ストロンチウム粒子は、チタン及びストロンチウム以外の金属元素(ドーパント)がドープされていることが好ましい。チタン酸ストロンチウム粒子は、ドーパントを含むことにより、ペロブスカイト構造の結晶性が下がり丸みを帯びた形状となる。
チタン酸ストロンチウム粒子のドーパントは、チタン及びストロンチウム以外の金属元素であれば特に制限されない。ドーパントは、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。
チタン酸ストロンチウム粒子のドーパントは、イオン化したときにチタン酸ストロンチウム粒子を構成する結晶構造に入り得るイオン半径となる金属元素が好ましい。この観点から、チタン酸ストロンチウム粒子のドーパントは、イオン化したときのイオン半径が、40pm以上200pm以下である金属元素が好ましく、60pm以上150pm以下である金属元素がより好ましい。
チタン酸ストロンチウム粒子のドーパントとしては、具体的には、ランタノイド、シリカ、アルミニウム、マグネシウム、カルシウム、バリウム、リン、硫黄、カルシウム、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、ガリウム、イットリウム、亜鉛、ニオブ、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、インジウム、スズ、アンチモン、バリウム、タンタル、タングステン、レニウム、オスミウム、イリジウム、白金、ビスマスが挙げられる。ランタノイドとしては、ランタン、セリウムが好ましい。これらの中でも、ドープしやすくチタン酸ストロンチウム粒子の形状制御がしやすい観点から、ランタンが好ましい。
チタン酸ストロンチウム粒子のドーパントとしては、チタン酸ストロンチウム粒子を過度に負帯電させない観点から、電気陰性度が2.0以下の金属元素が好ましく、電気陰性度が1.3以下の金属元素がより好ましい。本実施形態において電気陰性度は、オールレッド・ロコウの電気陰性度である。電気陰性度が2.0以下の金属元素としては、ランタン(電気陰性度1.08)、マグネシウム(1.23)、アルミニウム(1.47)、シリカ(1.74)、カルシウム(1.04)、バナジウム(1.45)、クロム(1.56)、マンガン(1.60)、鉄(1.64)、コバルト(1.70)、ニッケル(1.75)、銅(1.75)、亜鉛(1.66)、ガリウム(1.82)、イットリウム(1.11)、ジルコニウム(1.22)、ニオブ(1.23)、銀(1.42)、インジウム(1.49)、錫(1.72)、バリウム(0.97)、タンタル(1.33)、レニウム(1.46)、セリウム(1.06)等が挙げられる。
チタン酸ストロンチウム粒子内のドーパントの量は、ペロブスカイト型の結晶構造を有しながら丸みを帯びた形状とする観点から、ストロンチウムに対しドーパントが0.1モル%以上20モル%以下となる範囲が好ましく、0.1モル%以上15モル%以下となる範囲がより好ましく、0.1モル%以上10モル%以下となる範囲が更に好ましく、0.2モル%以上5モル%以下となる範囲が更に好ましい。
チタン酸ストロンチウム粒子は、チタン酸ストロンチウム粒子の作用を良化する観点から、疎水化処理された表面を有するチタン酸ストロンチウム粒子であることが好ましく、ケイ素含有有機化合物により疎水化処理された表面を有するチタン酸ストロンチウム粒子であることがより好ましい。
チタン酸ストロンチウム粒子は、平均一次粒径が10nm以上100nm以下であることが好ましい。チタン酸ストロンチウム粒子の平均一次粒径が10nm以上であると、トナー粒子に埋没しにくい。チタン酸ストロンチウム粒子の平均一次粒径が100nm以下であると、トナー粒子表面において均一性高く分散しやすい。
上記の観点から、チタン酸ストロンチウム粒子の平均一次粒径は、20nm以上90nm以下がより好ましく、25nm以上80nm以下が更に好ましく、40nm以上70nm以下が更に好ましい。
チタン酸ストロンチウム粒子の平均一次粒径は、下記の測定方法によって求める。
エネルギー分散型X線分析装置(EDX装置)(堀場製作所製、EMAX Evolution X-Max80mm)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、チタン酸ストロンチウム粒子を含むトナーを倍率4万倍で撮影する。EDX分析によってTi元素及びSr元素の存在に基づきチタン酸ストロンチウム粒子の一次粒子を一視野から1000個特定する。チタン酸ストロンチウム粒子1000個を画像処理解析ソフトWinRoof(三谷商事株式会社)で解析し、一次粒子像それぞれの円相当径を求める。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。
チタン酸ストロンチウム粒子の平均一次粒径は、例えば、チタン酸ストロンチウム粒子を湿式製法により製造する際の各種条件によって制御できる。
チタン酸ストロンチウム粒子の外添量は、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、0.2質量部以上2.0質量部以下がより好ましく、0.3質量部以上1.0質量部以下が更に好ましい。
ランタンがドープされたチタン酸ストロンチウム粒子の外添量は、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、0.2質量部以上2.0質量部以下がより好ましく、0.3質量部以上1.0質量部以下が更に好ましい。
トナーに含まれるシリカ粒子(A)の含有量M1と、チタン酸ストロンチウム粒子の含有量M2の質量基準の比M1/M2は、両粒子の分散性が向上しトナーの流動性により優れる観点から、0.5以上1.5以下が好ましく、0.7以上1.3以下が好ましく、0.9以上1.1以下が更に好ましい。
トナーに含まれるシリカ粒子(A)の含有量M1と、ランタンがドープされたチタン酸ストロンチウム粒子の含有量M2の質量基準の比M1/M2は、両粒子の分散性が向上しトナーの流動性により優れる観点から、0.5以上1.5以下が好ましく、0.7以上1.3以下が好ましく、0.9以上1.1以下が更に好ましい。
[チタン酸ストロンチウム粒子の製造方法]
チタン酸ストロンチウム粒子は、チタン酸ストロンチウム粒子そのものであってもよく、チタン酸ストロンチウム粒子の表面を疎水化処理した粒子でもよい。チタン酸ストロンチウム粒子の製造方法は、特に制限されないが、粒径及び形状を制御する観点から、湿式製法であることが好ましい。
チタン酸ストロンチウム粒子の湿式製法は、例えば、酸化チタン源とストロンチウム源との混合液にアルカリ水溶液を添加しながら反応させ、次いで酸処理を行う製造方法である。本製造方法においては、酸化チタン源とストロンチウム源の混合割合、反応初期の酸化チタン源濃度、アルカリ水溶液を添加するときの温度及び添加速度などによって、チタン酸ストロンチウム粒子の粒径が制御される。
酸化チタン源としてはチタン化合物の加水分解物の鉱酸解膠品が好ましい。ストロンチウム源としては、硝酸ストロンチウム、塩化ストロンチウム等が挙げられる。
酸化チタン源とストロンチウム源の混合割合は、SrO/TiOモル比で0.9以上1.4以下が好ましく、1.05以上1.20以下がより好ましい。反応初期の酸化チタン源濃度は、TiOとして0.05モル/L以上1.3モル/L以下が好ましく、0.5モル/L以上1.0モル/L以下がより好ましい。
チタン酸ストロンチウム粒子の形状を、立方体又は直方体ではなく、丸みを帯びた形状にする観点から、酸化チタン源とストロンチウム源との混合液にドーパント源を添加することが好ましい。ドーパント源としては、チタン及びストロンチウム以外の金属の酸化物が挙げられる。ドーパント源としての金属酸化物は、例えば、硝酸、塩酸又は硫酸に溶解した溶液として添加する。ドーパント源の添加量は、ストロンチウム源に含まれるストロンチウム100モルに対して、ドーパント源に含まれる金属が0.1モル以上20モル以下となる量が好ましく、0.1モル以上15モル以下となる量がより好ましく、0.1モル以上10モル以下となる量が更に好ましく、0.2モル以上5モル以下となる量が更に好ましい。
アルカリ水溶液としては、水酸化ナトリウム水溶液が好ましい。アルカリ水溶液を添加するときの反応液の温度は、高いほど結晶性の良好なチタン酸ストロンチウム粒子が得られる。アルカリ水溶液を添加するときの反応液の温度は、ペロブスカイト型の結晶構造を有しながら丸みを帯びた形状とする観点から、60℃以上100℃以下の範囲が好ましい。アルカリ水溶液の添加速度は、添加速度が遅いほど大きな粒子径のチタン酸ストロンチウム粒子が得られ、添加速度が速いほど小さな粒子径のチタン酸ストロンチウム粒子が得られる。アルカリ水溶液の添加速度は、仕込み原料に対し例えば0.001当量/h以上1.2当量/h以下であり、0.002当量/h以上1.1当量/h以下が適切である。
アルカリ水溶液を添加した後、未反応のストロンチウム源を取り除く目的で酸処理を行う。酸処理は、例えば塩酸を用いて、反応液のpHを2.5乃至7.0、より好ましくは4.5乃至6.0に調整する。酸処理後、反応液を固液分離し、固形分を乾燥処理してチタン酸ストロンチウム粒子が得られる。
チタン酸ストロンチウム粒子の表面処理は、例えば、疎水化処理剤であるケイ素含有有機化合物と溶媒とを混合してなる処理液を調製し、攪拌下、チタン酸ストロンチウム粒子と処理液とを混合し、さらに攪拌を続けることで行われる。表面処理後は、処理液の溶媒を除去する目的で乾燥処理を行う。
チタン酸ストロンチウム粒子の表面処理に用いるケイ素含有有機化合物としては、アルコキシシラン化合物、シラザン化合物、シリコーンオイル等が挙げられる。
チタン酸ストロンチウム粒子の表面処理に用いるアルコキシシラン化合物としては、例えば、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン;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、ビニルトリエトキシシラン、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;ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、メチルビニルジメトキシシラン、メチルビニルジエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン;トリメチルメトキシシラン、トリメチルエトキシシラン;が挙げられる。
チタン酸ストロンチウム粒子の表面処理に用いるシラザン化合物としては、例えば、ジメチルジシラザン、トリメチルジシラザン、テトラメチルジシラザン、ペンタメチルジシラザン、ヘキサメチルジシラザン等が挙げられる。
チタン酸ストロンチウム粒子の表面処理に用い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、ジフェニルポリシロキサン、フェニルメチルポリシロキサン等のシリコーンオイル;アミノ変性ポリシロキサン、エポキシ変性ポリシロキサン、カルボキシル変性ポリシロキサン、カルビノール変性ポリシロキサン、フッ素変性ポリシロキサン、メタクリル変性ポリシロキサン、メルカプト変性ポリシロキサン、フェノール変性ポリシロキサン等の反応性シリコーンオイル;等が挙げられる。
前記処理液の調製に用いる溶媒としては、ケイ素含有有機化合物がアルコキシシラン化合物又はシラザン化合物である場合はアルコール(例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール)が好ましく、ケイ素含有有機化合物がシリコーンオイルである場合は炭化水素類(例えば、ベンゼン、トルエン、ノルマルヘキサン、ノルマルヘプタン)が好ましい。
前記処理液において、ケイ素含有有機化合物の濃度は、1質量%以上50質量%以下が好ましく、5質量%以上40質量%以下がより好ましく、10質量%以上30質量%以下が更に好ましい。
表面処理に用いるケイ素含有有機化合物の量は、チタン酸ストロンチウム粒子100質量部に対して、1質量部以上50質量部以下が好ましく、5質量部以上40質量部以下がより好ましく、5質量部以上30質量部以下が更に好ましい。
[その他の外添剤]
本実施形態に係るトナーは、シリカ粒子(A)、シリカ粒子(B)及びチタン酸ストロンチウム粒子以外の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、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。
[遊離オイル]
本実施形態に係るトナーの実施形態の一例は、遊離オイルを含む。トナーに含まれる遊離オイルは、外添剤として添加されたオイルであってもよく、外添剤である粒子から遊離したオイルであってもよい。遊離オイルの含有量の調整を容易にする観点から、オイル処理された粒子をトナーに外添して、遊離オイルをトナーに含有させる形態が好ましい。
遊離オイルとしては、例えば、シリコーンオイル、パラフィンオイル、フッ素オイル、植物性オイル等が挙げられる。遊離オイルは、1種でもよいし、複数種でもよい。これらの中でも、シリコーンオイルが好ましく、ジメチルシリコーンオイル(つまり、ジメチルポリシロキサン)がより好ましい。
遊離オイルの含有量は、トナーの凝集を抑制しトナーの流動性を向上させる観点から、トナー全体に対して、0.01質量%以上0.1質量%以下が好ましく、0.03質量%以上0.08質量%以下がより好ましく、0.05質量%以上0.07質量%以下が更に好ましい。
トナー全体に対する遊離オイル量(%)は、以下の方法で求める。
外添剤を外添したままのトナーをトナー濃度5質量%になるようにヘキサンに分散させ、超音波(出力20W、周波数20kHz)を20分間印加し、上澄み液と固形分とを遠心分離する。試料としたトナーの質量をWb、遠心分離後の固形分量をWaとしたとき、トナー全体に対する遊離オイル量(%)は以下の式で表される。
遊離オイル量(%)=(Wb-Wa)÷Wb×100
オイル処理された粒子としては、オイル処理された無機粒子(SiO、TiO、Al、CuO、ZnO、SnO、CeO、Fe、MgO、BaO、CaO、KO、NaO、ZrO、CaO・SiO、KO・(TiO)n、Al・2SiO、CaCO、MgCO、BaSO、MgSO等)、オイル処理された樹脂粒子(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)が挙げられる。オイル処理された粒子としては、オイル処理されたシリカ粒子が好ましい。
粒子のオイル処理は、例えば、有機溶剤と粒子とオイルとを攪拌混合した後、エバポレーターを用いて有機溶剤を留去し乾燥させる方法によって行う。オイルとしては、例えば、シリコーンオイル、パラフィンオイル、フッ素オイル、植物性オイル等が挙げられ、これらの中でも、シリコーンオイルが好ましく、ジメチルシリコーンオイル(つまり、ジメチルポリシロキサン)がより好ましい。
オイル処理された粒子における遊離オイル量は、以下の方法で測定する。
オイル処理された粒子を濃度5質量%になるようにヘキサンに分散させ、超音波(出力20W、周波数20kHz)を20分間印加し、上澄み液と固形分とを遠心分離する。試料としたオイル処理された粒子の質量をWb、遠心分離後の固形分量をWaとしたとき、オイル処理された粒子における遊離オイル量(質量%)は以下の式で表される。
遊離オイル量(質量%)=(Wb-Wa)÷Wb×100
[トナーの構造及び特性]
-トナー粒子と外添剤との関係-
トナー粒子に含まれる樹脂粒子の平均粒径(本開示において「平均粒径Dp」という。)と、トナー粒子に外添されたシリカ粒子(A)の平均一次粒径(本開示において「平均粒径Da」という。)との比Dp/Daは、0.75以上15以下であることが好ましい。
比Dp/Daが15以下であると、シリカ粒子(A)がトナー粒子に含まれる樹脂粒子に埋没しにくい。この観点から、比Dp/Daは、10以下がより好ましく、5以下が更に好ましい。
比Dp/Daが0.75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Dp/Daは、1.0以上がより好ましく、1.5以上が更に好ましい。
樹脂粒子の平均粒径の測定方法及び好ましい範囲と、シリカ粒子(A)の平均一次粒径の測定方法及び好ましい範囲とは先述のとおりである。
シリカ粒子(A)によるトナー粒子の表面被覆率(本開示において「表面被覆率C1」という。)は、トナー粒子表面を均一性高く且つ適度な被覆度にて被覆してトナーの流動性を向上させる観点から、10%以上60%以下が好ましく、15%以上55%以下がより好ましく、20%以上50%以下が更に好ましい。
本実施形態に係るトナーが、シリカ粒子(A)以外の無機粒子(例えば、シリカ粒子(B)及び/又はチタン酸ストロンチウム粒子)を含む場合、シリカ粒子(A)によるトナー粒子の表面被覆率(本開示において「表面被覆率C1」という。)と、シリカ粒子(A)以外の一次粒径80nm以上150nm以下の無機粒子によるトナー粒子の表面被覆率(本開示において「表面被覆率C2」という。)との比C1/C2は、0.2以上1.5以下であることが好ましい。
比C1/C2が上記範囲であると、シリカ粒子(A)と一次粒径80nm以上150nm以下の無機粒子とがトナー粒子表面に満遍なく分散して存在し、これによってトナー粒子間のスペーサーとして機能する無機粒子がトナー粒子表面に満遍なく分布することになるので、トナーの流動性がより優れる。
上記の観点から、比C1/C2は、0.4以上1.2以下がより好ましく、0.6以上1.0以下が更に好ましい。
表面被覆率C1及び表面被覆率C2の測定方法は、下記のとおりである。
エネルギー分散型X線分析装置(EDX装置)(堀場製作所製、EMAX Evolution X-Max80mm)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1個全体を撮像する。トナー1個の表面に存在する外添剤を、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)と、シリカ粒子(A)以外の無機粒子とに区別する。さらに、シリカ粒子(A)以外の無機粒子から、円相当径が80nm以上150nm以下の無機粒子を抽出する。
トナー1個の画像を画像処理解析ソフトWinRoof(三谷商事株式会社)で解析し、トナー1個の面積と、トナー1個に存在するシリカ粒子(A)の合計面積と、トナー1個に存在するシリカ粒子(A)以外の円相当径80nm以上150nm以下の無機粒子の合計面積とを求める。この画像解析をトナー100個に行い、トナー100個の合計面積と、トナー100個に存在するシリカ粒子(A)の合計面積と、トナー100個に存在するシリカ粒子(A)以外の円相当径80nm以上150nm以下の無機粒子の合計面積とを求める。表面被覆率C1及び表面被覆率C2を下記の式から算出する。
表面被覆率C1(%)=(トナー100個に存在するシリカ粒子(A)の合計面積/トナー100個の合計面積)×100
表面被覆率C2(%)=(トナー100個に存在する、シリカ粒子(A)以外の円相当径80nm以上150nm以下の無機粒子の合計面積/トナー100個の合計面積)×100
-トナーの粘弾性-
本実施形態に係るトナーは、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℃且つ歪み量1%は低温低圧力での定着条件に対応し、温度150℃且つ歪み量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。
本実施形態に係るトナーは、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係るトナーは、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、本実施形態に係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以下であることがより好ましく、0.8以上1.6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以下であることがより好ましく、0.3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。
本実施形態に係るトナーは、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。
本実施形態に係るトナーは、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。
本実施形態に係るトナーは、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。測定により得られた貯蔵弾性率の曲線から、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。
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の親和性が高いことが好ましい。両者の親和性を高める方法として、例えば、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こと等が挙げられる。
ただし、樹脂粒子は、無機粒子、カーボンブラック及び金属粒子などと異なり有機ポリマーで構成されているので、結着樹脂との親和性が高い樹脂粒子は、結着樹脂と相溶しやすく、トナー粒子内部における分散性が低いことがある。一方で、結着樹脂との親和性が低い樹脂粒子は、トナー粒子に内包されにくく、トナー粒子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中程度の樹脂粒子が、トナー粒子に内包させ且つ分散させやすい。
一方、トナー粒子の製造工程において樹脂粒子どうしが接触した際には、樹脂粒子どうしが接触したままの状態を維持してトナー粒子内部に偏在することがある。この原因として、樹脂粒子を構成する樹脂の高分子鎖が絡み合うことが一因と考えられる。樹脂粒子が架橋樹脂粒子であると、樹脂の高分子鎖の絡み合いが発生しにくく、樹脂粒子どうしが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されやすい。
本実施形態に係るトナーは、トナー粒子のテトラヒドロフラン(THF)可溶分の数平均分子量が5000以上15000以下であることが好ましい。この範囲であることで、歪み量の変化に対する損失正接の変化が小さい、つまり変形量が抑制された高粘弾性のトナーであっても良好な定着性が実現できる。トナー粒子のTHF可溶分の数平均分子量が小さすぎる場合、トナー中に低分子量成分が多く存在するゆえ、高温高圧定着条件ではトナー粒子の変形量が大きくなり、画像の光沢度差が大きくなる傾向がある。トナー粒子のTHF可溶分の数平均分子量が大きすぎる場合、トナー中に高分子量成分が多く存在するゆえ、トナーの変形量は抑制されるが、低温定着性が悪化する傾向がある。トナー粒子のTHF可溶分の数平均分子量は、7000以上10000以下であることがより好ましい。
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%となるように調製を行う。
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。
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分間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し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]
本実施形態に係るトナーは、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攪拌羽根を備えた回転式攪拌機、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)を攪拌機により攪拌することが好ましい。攪拌機としては、プロペラ型、アンカー型、パドル型、又はタービン型の攪拌羽根を備えた回転式攪拌機が挙げられる。
・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攪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。
反応溶液を攪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、反応溶液を攪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。反応溶液を攪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攪拌下、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攪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攪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、本実施形態に係るトナーは、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。
<静電荷像現像剤>
本実施形態に係る静電荷像現像剤は、本実施形態に係るトナーを少なくとも含むものである。
本実施形態に係る静電荷像現像剤は、本実施形態に係るトナーのみを含む一成分現像剤であってもよいし、当該トナーとキャリアとを混合した二成分現像剤であってもよい。
キャリアとしては、特に制限はなく、公知のキャリアが挙げられる。キャリアとしては、例えば、磁性粉からなる芯材の表面に樹脂を被覆した被覆キャリア;マトリックス樹脂中に磁性粉が分散して配合された磁性粉分散型キャリア;多孔質の磁性粉に樹脂を含浸させた樹脂含浸型キャリア;などが挙げられる。
磁性粉分散型キャリア及び樹脂含浸型キャリアは、当該キャリアの構成粒子を芯材とし、この表面を樹脂で被覆したキャリアであってもよい。
磁性粉としては、例えば、鉄、ニッケル、コバルト等の磁性金属;フェライト、マグネタイト等の磁性酸化物;などが挙げられる。
被覆用の樹脂及びマトリックス樹脂としては、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エステル共重合体、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樹脂又はその変性品、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。被覆用の樹脂及びマトリックス樹脂には、導電性粒子等、その他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。
芯材の表面を樹脂で被覆するには、被覆用の樹脂、及び各種添加剤(必要に応じて使用する)を適当な溶媒に溶解した被覆層形成用溶液により被覆する方法等が挙げられる。溶媒としては、特に限定されるものではなく、使用する樹脂の種類や、塗布適性等を勘案して選択すればよい。
具体的な樹脂被覆方法としては、芯材を被覆層形成用溶液中に浸漬する浸漬法;被覆層形成用溶液を芯材表面に噴霧するスプレー法;芯材を流動エアーにより浮遊させた状態で被覆層形成用溶液を噴霧する流動床法;ニーダーコーター中でキャリアの芯材と被覆層形成用溶液とを混合し、その後に溶剤を除去するニーダーコーター法;等が挙げられる。
二成分現像剤におけるトナーとキャリアとの混合比(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の内部で攪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、本実施形態に係るトナーカートリッジについて説明する。
本実施形態に係るトナーカートリッジは、本実施形態に係るトナーを収容し、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
攪拌装置、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/cm2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、フラスコ内を攪拌しながら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、フラスコ内を攪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56000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
攪拌装置、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%に調整して、非晶性樹脂粒子分散液(1-3)とした。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
攪拌装置、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時間攪拌を行った。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で攪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、さらにイオン交換水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さらに添加した。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攪拌しながらオイルバスにて液温を65℃まで加熱した。液温を65℃に保ったまま500分間攪拌を継続し乳化重合させた。次いで、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)~(2-12)、(2-C1)、(2-C2)の調製]
樹脂粒子分散液(2-1)の調製と同様にして、ただし、単量体の量、架橋剤の種類及び量、界面活性剤の総量、過硫酸アンモニウムの量、オイルバスで加熱した温度(表中の「重合温度」)、乳化液の残りの投入にかけた時間(表中の「添加時間」)及び乳化重合を継続した時間(表中の「保持時間」)を表1に記載のとおりに変更して、樹脂粒子分散液(2-2)~(2-12)、(2-C1)、(2-C2)を調製した。
樹脂粒子分散液(2-1)等に含まれる架橋樹脂粒子の物性を表2に示す。表2における略語は下記の意味である。
Tg:ガラス転移温度
G’90-150(小):90℃以上150℃以下の範囲における貯蔵弾性率G’(p90-150)の最小値
G’90-150(大):90℃以上150℃以下の範囲における貯蔵弾性率G’(p90-150)の最大値
tanδ30-150(小):30℃以上150℃以下の範囲における損失正接tanδの最小値
tanδ30-150(大):30℃以上150℃以下の範囲における損失正接tanδの最大値
tanδ65-150(小):65℃以上150℃以下の範囲における損失正接tanδの最小値
tanδ65-150(大):65℃以上150℃以下の範囲における損失正接tanδの最大値
[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)で分散処理した後、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4000rpm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10000rpmに上げて10分間分散処理し、原料分散液とした。
2枚パドルの攪拌翼を有する攪拌装置及び温度計を備えた反応容器に原料分散液を移した。回転数550rpmで攪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、凝集粒子の表面に非晶性樹脂粒子及び架橋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非晶性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)~(15)、(17)、(18)、(23)~(30)、(C1)、(C2)の製造]
トナー粒子(1)の製造と同様にして、ただし、表3-1~表3-3に記載した種類の樹脂粒子分散液を用い、結晶性樹脂及び樹脂粒子の含有量が表3-1~表3-3のとおりになるように各樹脂粒子分散液の添加量を調整して、各トナー粒子を製造した。
[トナー粒子(16)の製造]
トナー粒子(1)の製造と同様にして、ただし、原料分散液を調製する際のホモジナイザーの回転数を10000rpmから5000rpmに変更して、トナー粒子(16)を製造した。
[トナー粒子(19)の製造]
トナー粒子(1)の製造と同様にして、ただし、凝集粒子を融合させる際のpHを8.0から9.0に変更して、トナー粒子(19)を製造した。
[トナー粒子(20)の製造]
トナー粒子(1)の製造と同様にして、ただし、凝集粒子を融合させる際のpHを8.0から5.5に変更して、トナー粒子(20)を製造した。
[トナー粒子(21)の製造]
トナー粒子(1)の製造と同様にして、ただし、結晶性樹脂及び樹脂粒子の含有量が表3-2のとおりになるように各樹脂粒子分散液の添加量を調整し、凝集粒子を融合させる際のpHを8.0から9.5に変更して、トナー粒子(21)を製造した。
[トナー粒子(22)の製造]
トナー粒子(1)の製造と同様にして、ただし、結晶性樹脂及び樹脂粒子の含有量が表3-2のとおりになるように各樹脂粒子分散液の添加量を調整し、凝集粒子を融合させる際のpHを8.0から6.0に変更して、トナー粒子(22)を製造した。
[トナー粒子(C3)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30℃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4000rpm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4000rpmにて3分間分散処理し、原料分散液とした。
2枚パドルの攪拌翼を有する攪拌装置及び温度計を備えた反応容器に原料分散液を移した。回転数550rpmで攪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、凝集粒子の表面に非晶性樹脂粒子及び架橋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非晶性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(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
・結晶性樹脂粒子分散液(1-4) : 53部
・樹脂粒子分散液(2-1) : 41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30℃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4000rpm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4000rpmにて3分間分散処理し、原料分散液とした。
2枚パドルの攪拌翼を有する攪拌装置及び温度計を備えた反応容器に原料分散液を移した。回転数550rpmで攪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)42部を追添加し、60分間保持し、凝集粒子の表面に非晶性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(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
・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30℃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4000rpm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4000rpmにて3分間分散処理し、原料分散液とした。
2枚パドルの攪拌翼を有する攪拌装置及び温度計を備えた反応容器に原料分散液を移した。回転数550rpmで攪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)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、凝集粒子の表面に非晶性樹脂粒子及び架橋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(C5)を得た。
[トナー粒子(C6)の製造]
トナー粒子(1)の製造と同様にして、ただし、樹脂粒子分散液(2-1)を使用せず、トナー粒子(C6)を製造した。
表3-1~表3-3に、トナー粒子の製造に用いた分散液の種類、トナー粒子における樹脂粒子の平均粒径Dp、トナー粒子に占める樹脂粒子の割合、結着樹脂に占める結晶性樹脂の割合、トナー粒子の体積平均粒径などを示す。
表3-1~表3-3における略語は下記の意味である。
結晶性樹脂/樹脂粒子:樹脂粒子の含有量に対する結晶性樹脂の含有量、質量基準
非晶性樹脂/樹脂粒子:樹脂粒子の含有量に対する非晶性樹脂の含有量、質量基準
THF可溶分Mn:トナー粒子のテトラヒドロフラン可溶分の数平均分子量
SP値差:SP値(S)-SP値(R)
30-50G’:トナー粒子の除外成分の30℃以上50℃以下の範囲における貯蔵弾性率G’
到達温度:トナー粒子の除外成分の貯蔵弾性率G’が1×10Pa未満に達する温度
tanδ:上記到達温度における損失正接tanδ
<シリカ粒子(A)の製造>
[アルカリ触媒溶液の準備]
金属製攪拌棒、滴下ノズル及び温度計を備えたガラス製反応容器に、表4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、攪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℃に保ち攪拌しながら、表4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℃に保ち攪拌しながら、表4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分間攪拌を続け、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4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分間攪拌した。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4に示す量となる量とした。
表4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。懸濁液を攪拌しながら、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攪拌を続けた。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4に示す。
<シリカ粒子(B)の製造>
[シリカ粒子(B1)の製造]
公知のゾルゲル法により、平均一次粒径80nm、120nm及び150nmのシリカ粒子をそれぞれ製造した。HMDS(1,1,1,3,3,3-ヘキサメチルジシラザン)で表面処理をして、平均一次粒径が異なる3種類のシリカ粒子(B1)を得た。
[シリカ粒子(B2)の製造]
公知のゾルゲル法により平均一次粒径55nmのシリカ粒子を製造した。シリカ粒子100部とトルエン500部とをエバポレーターに入れ、温度を40℃に維持したまま15分間攪拌した。次いで、シリカ粒子100部に対して10部のジメチルシリコーンオイルを入れ15分間攪拌した後に、20部のジメチルシリコーンオイルを追添加し15分間攪拌した。温度を90℃に上げトルエンを減圧乾燥させた。次いで、処理物を取り出し、温度120℃で30分間真空乾燥を行って、シリカ粒子(B2)を得た。
<チタン酸ストロンチウム粒子の製造>
[チタン酸ストロンチウム粒子(1)の製造]
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、混合液を攪拌し、混合液を92℃に加温し、液温を92℃に維持し攪拌しながら、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時間攪拌を続けた。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時間攪拌を行った。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時間攪拌を行った。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、チタン酸ストロンチウム粒子(1)を得た。
[チタン酸ストロンチウム粒子(2)~(8)の製造]
チタン酸ストロンチウム粒子(1)の製造と同様にして、ただし、10N水酸化ナトリウム水溶液の滴下にかける時間を変更して、チタン酸ストロンチウム粒子(2)~(8)を得た。
チタン酸ストロンチウム粒子(1)~(8)の平均一次粒径を表5に示す。
<キャリアの製造>
・シクロヘキシルメタクリレート樹脂(重量平均分子量5万): 54部
・カーボンブラック(キャボット社製、VXC72) : 6部
・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分間攪拌し、コート剤を得た。
フェライト粒子(体積平均粒径35μm)1000部とコート剤150部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、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、キャリアを得た。
<トナー及び二成分現像剤の製造>
[実施例1~34及び比較例1~2]
トナー粒子(1)100部と、シリカ粒子(A1)~(A13)のいずれかと、チタン酸ストロンチウム粒子(1)~(8)のいずれかと、平均一次粒径が異なる3種類のシリカ粒子(B1)のいずれかと、シリカ粒子(B2)とを、表6-1等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トナーを得た。トナー8部とキャリア100部とをVブレンダーに入れ攪拌し、目開き212μmの篩で篩分して二成分現像剤を得た。
[実施例35~68、比較例3]
実施例4と同様にして、ただし、トナー粒子(1)100部をトナー粒子(2)~(30)及び(C1)~(C6)のいずれか100部に変更して、トナー及び二成分現像剤を製造した。
<性能評価>
[トナーの流動性]
画像形成装置DocuCenter-V C7775(富士フイルムビジネスイノベーション社製)と、この画像形成装置に着脱可能なトナーカートリッジ筐体とを用意した。この画像形成装置は、トナーカートリッジから現像器までのトナー搬送経路に、比較的径が細く且つL字に屈折したパイプを備える。すなわち、この画像形成装置は、トナー搬送経路においてトナーに与える機械的ストレスが比較的強い。
実施例及び比較例の各トナーをトナーカートリッジ筐体にそれぞれ収容し、トナーカートリッジにした。トナーカートリッジを縦置きにし、温度32℃且つ相対湿度95%の環境に7日間置いた。その後、縦向きのまま高さ10cmから自重落下させることを50回繰り返した。その後、トナーカートリッジを上記の画像形成装置に装着した。画像形成装置の現像器に実施例及び比較例の各現像剤を充填した。稼働前に現像剤トナー濃度を測定した。
温度28℃且つ相対湿度85%の環境において、濃度5%の全面ハーフトーン画像をA3サイズの普通紙1万枚に連続印刷した。その後、現像剤中のトナー濃度を測定し、画像形成前後のトナー濃度差を下記のとおり分類した。結果を表6-1等及び表7-1等に示す。
A :トナー濃度差が0.5%未満
A-:トナー濃度差が0.5%以上、0.8%未満
B :トナー濃度差が0.8%以上、1.5%未満
C :トナー濃度差が1.5%以上、2.0%未満
D :トナー濃度差が2.0%以上、2.5%未満
E :トナー濃度差が2.5%以上
[光沢度差]
定着装置を取り出した画像形成装置ApeosPortIV C3370(富士フイルムビジネスイノベーション社製)の現像器に、実施例及び比較例の各現像剤を充填した。
画像形成装置から取り出した定着装置を改造し、定着温度及びニップ圧力を任意に変更できる定着装置を用意した。
A4サイズのOSコートW紙(坪量127g/m、富士フイルムビジネスイノベーション)に、トナー載り量0.45mg/cmの50mm×50mmの未定着画像を出力した。
未定着画像を、定着装置を用いてプロセス速度175mm/secにて、低温低圧条件下(定着装置温度120℃、ニップ圧力1.6kgf/cm)と高温高圧条件下(定着装置温度180℃、ニップ圧力6.0kgf/cm)の2条件で定着し、定着画像を得た。
定着画像の光沢度を、光沢計(マイクロトリグロス、BYK社製)を用いて測定角度60°で測定した。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を求めた。結果を表7-1等に示す。
[定着性]
光沢度差の評価における低温低圧条件下での定着画像を折り曲げ、折り曲げた上に重りを載せた。折り曲げを開いて折り曲げた部位の画像を目視で観察し、画像欠損を下記のとおり分類した。結果を表7-1等に示す。
G1:画像欠損が見られない。
G2:画像欠損が見られるが、軽微である。
G3:画像欠損がわずかに見られるが、許容範囲である。
G4:画像欠損が見られる。
表6-1及び表6-2に示す「添加量」は、トナー粒子100質量部に対する質量部である。
表7-1~表7-3における略語は、下記の意味である。
差(150):トナーのD50(150)-D1(150)の値
差(90):トナーのD50(90)-D1(90)の値
30-50G’:トナーの30℃以上50℃以下の範囲における貯蔵弾性率G’
到達温度:トナーの貯蔵弾性率G’が1×10Pa未満に達する温度
粘弾差:logG’(t90-150)-logG’(r90-150)の値
(((1)))
結着樹脂及び樹脂粒子を含有するトナー粒子と、
前記トナー粒子に外添された、モリブデン元素を含有する窒素元素含有化合物を含み且つ蛍光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以下であるシリカ粒子(A)と、を含む、
静電荷像現像用トナー。
(((2)))
前記シリカ粒子(A)の前記比NMo/NSiが0.05以上0.30以下である、(((1)))に記載の静電荷像現像用トナー。
(((3)))
前記樹脂粒子の平均粒径Dpと前記シリカ粒子(A)の平均一次粒径Daとの比Dp/Daが0.75以上15以下である、(((1)))又は(((2)))に記載の静電荷像現像用トナー。
(((4)))
前記樹脂粒子が架橋ビニル系樹脂粒子である、(((1)))~(((3)))のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー。
(((5)))
前記樹脂粒子がスチレン(メタ)アクリル樹脂粒子である、(((1)))~(((4)))のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー。
(((6)))
前記トナー粒子に外添された、前記シリカ粒子(A)以外のシリカ粒子(B)をさらに含む、(((1)))~(((5)))のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー。
(((7)))
前記トナー粒子に外添されたチタン酸ストロンチウム粒子をさらに含む、(((1)))~(((6)))のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー。
(((8)))
前記チタン酸ストロンチウム粒子の平均一次粒径が25nm以上80nm以下である、(((7)))に記載の静電荷像現像用トナー。
(((9)))
前記シリカ粒子(A)の含有量M1と前記チタン酸ストロンチウム粒子の含有量M2との質量基準の比M2/M1が0.5以上1.5以下である、(((7)))又は(((8)))に記載の静電荷像現像用トナー。
(((10)))
前記トナー粒子における前記シリカ粒子(A)による表面被覆率C1が10%以上60%以下である、(((1)))~(((9)))のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー。
(((11)))
前記トナー粒子に外添された、前記シリカ粒子(A)以外の無機粒子をさらに含み、
前記トナー粒子における、前記シリカ粒子(A)による表面被覆率C1と、前記無機粒子のうちの一次粒径80nm以上150nm以下の無機粒子による表面被覆率C2との比C1/C2が0.2以上1.5以下である、(((1)))~(((10)))のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー。
(((12)))
前記静電荷像現像用トナーに含まれる遊離オイルの量が、前記静電荷像現像用トナー全量の0.01質量%以上0.1質量%以下である、(((1)))~(((11)))のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー。
(((13)))
前記モリブデン元素を含有する窒素元素含有化合物が、モリブデン元素を含む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種である、(((1)))~(((12)))のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー。
(((14)))
前記シリカ粒子(A)が、シランカップリング剤の反応生成物からなる被覆構造と前記被覆構造に付着した前記モリブデン元素を含有する窒素元素含有化合物とを有するシリカ粒子である、(((1)))~(((13)))のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー。
(((15)))
前記シランカップリング剤がアルキルトリアルコキシシランを含む、(((14)))に記載の静電荷像現像用トナー。
(((16)))
前記静電荷像現像用トナーの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、
D50(90)-D1(90)の値が1.0未満である、
(((1)))~(((15)))のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー。
(((17)))
(((1)))~(((16)))のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーを含む静電荷像現像剤。
(((18)))
(((1)))~(((16)))のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーを収容し、
画像形成装置に着脱されるトナーカートリッジ。
(((19)))
(((17)))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。
(((20)))
像保持体と、
前記像保持体の表面を帯電する帯電手段と、
帯電した前記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、
(((17)))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、前記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、
前記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、
前記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、
を備える画像形成装置。
(((21)))
像保持体の表面を帯電する帯電工程と、
帯電した前記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、
(((17)))に記載の静電荷像現像剤により、前記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、
前記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、
前記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。
(((1)))、(((4)))、(((5)))、(((6)))、(((7)))、(((8)))、(((13)))、(((14)))又は(((15)))に係る発明によれば、結着樹脂及び樹脂粒子を含有するトナー粒子に外添された、モリブデン元素を含有する窒素元素含有化合物を有するシリカ粒子において、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、流動性に優れる静電荷像現像用トナーが提供される。
(((2)))に係る発明によれば、比NMo/NSiが0.05未満又は0.30超である場合に比べて、流動性に優れる静電荷像現像用トナーが提供される。
(((3)))に係る発明によれば、樹脂粒子の平均粒径Dpとシリカ粒子(A)の平均一次粒径Daとの比Dp/Daが0.75未満又は15超である場合に比べて、流動性に優れる静電荷像現像用トナーが提供される。
(((9)))に係る発明によれば、シリカ粒子(A)の含有量M1とチタン酸ストロンチウム粒子の含有量M2との質量基準の比M2/M1が0.5未満又は1.5超である場合に比べて、流動性に優れる静電荷像現像用トナーが提供される。
(((10)))に係る発明によれば、表面被覆率C1が10%未満又は60%超である場合に比べて、流動性に優れる静電荷像現像用トナーが提供される。
(((11)))に係る発明によれば、表面被覆率C1と表面被覆率C2との比C1/C2が0.2未満又は1.5超である場合に比べて、流動性に優れる静電荷像現像用トナーが提供される。
(((12)))に係る発明によれば、静電荷像現像用トナーに含まれる遊離オイル量が0.01質量%未満又は0.1質量%超である場合に比べて、流動性に優れる静電荷像現像用トナーが提供される。
(((16)))に係る発明によれば、D1(90)、D50(90)、D1(150)及びD50(150)の少なくとも一つが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、流動性に優れる静電荷像現像用トナーが提供される。
(((17)))に係る発明によれば、結着樹脂及び樹脂粒子を含有するトナー粒子に外添された、モリブデン元素を含有する窒素元素含有化合物を有するシリカ粒子において、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、流動性に優れる静電荷像現像剤が提供される。
(((18)))に係る発明によれば、結着樹脂及び樹脂粒子を含有するトナー粒子に外添された、モリブデン元素を含有する窒素元素含有化合物を有するシリカ粒子において、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、流動性に優れる静電荷像現像用トナーを収容したトナーカートリッジが提供される。
(((19)))に係る発明によれば、結着樹脂及び樹脂粒子を含有するトナー粒子に外添された、モリブデン元素を含有する窒素元素含有化合物を有するシリカ粒子において、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超である静電荷像現像剤を適用する場合に比べて、流動性に優れる静電荷像現像剤を収容したプロセスカートリッジが提供される。
(((20)))に係る発明によれば、結着樹脂及び樹脂粒子を含有するトナー粒子に外添された、モリブデン元素を含有する窒素元素含有化合物を有するシリカ粒子において、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超である静電荷像現像剤を適用する場合に比べて、流動性に優れる静電荷像現像剤を収容した画像形成装置が提供される。
(((21)))に係る発明によれば、結着樹脂及び樹脂粒子を含有するトナー粒子に外添された、モリブデン元素を含有する窒素元素含有化合物を有するシリカ粒子において、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超である静電荷像現像剤を適用する場合に比べて、流動性に優れる静電荷像現像剤を使用する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 (21)

  1. 結着樹脂及び樹脂粒子を含有するトナー粒子と、
    前記トナー粒子に外添された、モリブデン元素を含有する窒素元素含有化合物を含み且つ蛍光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以下であるシリカ粒子(A)と、を含む、
    静電荷像現像用トナー。
  2. 前記シリカ粒子(A)の前記比NMo/NSiが0.05以上0.30以下である、請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
  3. 前記樹脂粒子の平均粒径Dpと前記シリカ粒子(A)の平均一次粒径Daとの比Dp/Daが0.75以上15以下である、請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
  4. 前記樹脂粒子が架橋ビニル系樹脂粒子である、請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
  5. 前記樹脂粒子がスチレン(メタ)アクリル樹脂粒子である、請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
  6. 前記トナー粒子に外添された、前記シリカ粒子(A)以外のシリカ粒子(B)をさらに含む、請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
  7. 前記トナー粒子に外添されたチタン酸ストロンチウム粒子をさらに含む、請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
  8. 前記チタン酸ストロンチウム粒子の平均一次粒径が25nm以上80nm以下である、請求項7に記載の静電荷像現像用トナー。
  9. 前記シリカ粒子(A)の含有量M1と前記チタン酸ストロンチウム粒子の含有量M2との質量基準の比M2/M1が0.5以上1.5以下である、請求項7に記載の静電荷像現像用トナー。
  10. 前記トナー粒子における前記シリカ粒子(A)による表面被覆率C1が10%以上60%以下である、請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
  11. 前記トナー粒子に外添された、前記シリカ粒子(A)以外の無機粒子をさらに含み、
    前記トナー粒子における、前記シリカ粒子(A)による表面被覆率C1と、前記無機粒子のうちの一次粒径80nm以上150nm以下の無機粒子による表面被覆率C2との比C1/C2が0.2以上1.5以下である、
    請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
  12. 前記静電荷像現像用トナーに含まれる遊離オイルの量が、前記静電荷像現像用トナー全量の0.01質量%以上0.1質量%以下である、請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
  13. 前記モリブデン元素を含有する窒素元素含有化合物が、モリブデン元素を含む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種である、請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
  14. 前記シリカ粒子(A)が、シランカップリング剤の反応生成物からなる被覆構造と前記被覆構造に付着した前記モリブデン元素を含有する窒素元素含有化合物とを有するシリカ粒子である、請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
  15. 前記シランカップリング剤がアルキルトリアルコキシシランを含む、請求項14に記載の静電荷像現像用トナー。
  16. 前記静電荷像現像用トナーの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、
    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用トナー。
  17. 請求項1~請求項16のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーを含む静電荷像現像剤。
  18. 請求項1~請求項16のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーを収容し、
    画像形成装置に着脱されるトナーカートリッジ。
  19. 請求項17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。
  20. 像保持体と、
    前記像保持体の表面を帯電する帯電手段と、
    帯電した前記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、
    請求項17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、前記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、
    前記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、
    前記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、
    を備える画像形成装置。
  21. 像保持体の表面を帯電する帯電工程と、
    帯電した前記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、
    請求項17に記載の静電荷像現像剤により、前記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、
    前記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、
    前記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。
JP2022151973A 2022-09-22 2022-09-22 静電荷像現像用トナー、静電荷像現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成装置及び画像形成方法 Pending JP2024046536A (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022151973A JP2024046536A (ja) 2022-09-22 2022-09-22 静電荷像現像用トナー、静電荷像現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成装置及び画像形成方法
CN202310292627.8A CN117742097A (zh) 2022-09-22 2023-03-23 静电潜像显影用调色剂、静电潜像显影剂、调色剂盒、处理盒、图像形成装置及方法
EP23164034.3A EP4343438A1 (en) 2022-09-22 2023-03-24 Electrostatic charge image developing toner, electrostatic charge image developer, toner cartridge, process cartridge, image forming apparatus, and image forming method
US18/190,065 US20240118643A1 (en) 2022-09-22 2023-03-24 Electrostatic charge image developing toner, electrostatic charge image developer, toner cartridge, process cartridge, image forming apparatus, and image forming method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022151973A JP2024046536A (ja) 2022-09-22 2022-09-22 静電荷像現像用トナー、静電荷像現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成装置及び画像形成方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2024046536A true JP2024046536A (ja) 2024-04-03

Family

ID=85726469

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022151973A Pending JP2024046536A (ja) 2022-09-22 2022-09-22 静電荷像現像用トナー、静電荷像現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成装置及び画像形成方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20240118643A1 (ja)
EP (1) EP4343438A1 (ja)
JP (1) JP2024046536A (ja)
CN (1) CN117742097A (ja)

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08123073A (ja) 1994-10-18 1996-05-17 Fuji Xerox Co Ltd 静電荷像現像用トナー、二成分現像剤および画像形成方法
US5486443A (en) * 1994-10-31 1996-01-23 Xerox Corporation Magnetic toner compositions with silica, strontium titanate and polyvinylidene fluoride
JP2010204568A (ja) * 2009-03-05 2010-09-16 Ricoh Co Ltd 電子写真用トナー
US8741523B2 (en) 2010-04-16 2014-06-03 Konica Minolta Business Technologies, Inc. Toner for developing electrostatic image and manufacturing method thereof
US8771915B2 (en) 2010-04-16 2014-07-08 Konica Minolta Business Technologies, Inc. Image forming method
JP2013160886A (ja) 2012-02-03 2013-08-19 Ricoh Co Ltd 静電荷像現像用トナー及び現像剤
JP2014178496A (ja) * 2013-03-14 2014-09-25 Ricoh Co Ltd トナー、現像剤及び画像形成装置
JP2019144368A (ja) 2018-02-20 2019-08-29 コニカミノルタ株式会社 静電荷像現像用トナー
WO2019181176A1 (en) * 2018-03-19 2019-09-26 Ricoh Company, Ltd. Photoelectric conversion device, process cartridge, and image forming apparatus
JP7147392B2 (ja) 2018-09-10 2022-10-05 コニカミノルタ株式会社 静電潜像現像用トナー
JP7147391B2 (ja) 2018-09-10 2022-10-05 コニカミノルタ株式会社 静電潜像現像用トナー、静電潜像現像用トナーの製造方法及び静電潜像現像用トナーの定着性の評価方法
JP2020106685A (ja) 2018-12-27 2020-07-09 コニカミノルタ株式会社 静電荷像現像用トナー
JP7467973B2 (ja) 2020-02-17 2024-04-16 富士フイルムビジネスイノベーション株式会社 樹脂粒子
JP2021151944A (ja) 2020-03-24 2021-09-30 富士フイルムビジネスイノベーション株式会社 シリカ粒子及びその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP4343438A1 (en) 2024-03-27
US20240118643A1 (en) 2024-04-11
CN117742097A (zh) 2024-03-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7098890B2 (ja) 静電荷像現像用トナー、静電荷像現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成装置及び画像形成方法
RU2555182C2 (ru) Проявляющий электростатическое изображение тонер, устройство формирования изображений, способ формирования изображений и технологический картридж
CN109307993B (zh) 静电图像显影用色调剂、静电图像显影剂及色调剂盒
JP7069992B2 (ja) 静電荷像現像用トナー
JP7098891B2 (ja) 静電荷像現像用トナー、静電荷像現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成装置及び画像形成方法
JP2024046536A (ja) 静電荷像現像用トナー、静電荷像現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成装置及び画像形成方法
US20170060012A1 (en) Electrostatic charge image developer, developer cartridge, and process cartridge
US20240118640A1 (en) Electrostatic charge image developing toner, electrostatic charge image developer, toner cartridge, process cartridge, image forming apparatus, and image forming method
JP2024046535A (ja) 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
EP4343442A1 (en) Toner for electrostatic image development, electrostatic image developer, toner cartridge, image forming apparatus, and image forming method
JP2024046533A (ja) 静電荷像現像用トナー、静電荷像現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成装置及び画像形成方法
EP4343440A1 (en) Electrostatic image developer, process cartridge, image forming apparatus, and image forming method
JP2023143610A (ja) 静電荷像現像用トナー、静電荷像現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成装置及び画像形成方法
US20230305418A1 (en) Electrostatic charge image developing toner, electrostatic charge image developer, toner cartridge, process cartridge, image forming apparatus, and image forming method
JP2024046605A (ja) シリカ粒子、静電荷像現像用トナー、静電荷像現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成装置及び画像形成方法
US20240103391A1 (en) Electrostatic image developer, process cartridge, image forming apparatus, and image forming method
JP7395897B2 (ja) 画像形成装置及びトナーカートリッジ
JP2024046606A (ja) シリカ粒子、静電荷像現像用トナー、静電荷像現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成装置及び画像形成方法
EP4343439A1 (en) Electrostatic charge image developing toner, electrostatic charge image developer, toner cartridge, process cartridge, image forming apparatus, and image forming method
JP2024044916A (ja) シリカ粒子、静電荷像現像用トナー、静電荷像現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成装置及び画像形成方法
JP2023147155A (ja) 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
CN117742103A (zh) 二氧化硅粒子、调色剂、显影剂、盒、成像装置及成像方法
CN117742104A (zh) 二氧化硅粒子、调色剂、显影剂、盒、成像装置及方法
JP2021051109A (ja) 静電荷像現像用トナー、静電荷像現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成装置及び画像形成方法
JP2021047271A (ja) 画像形成装置