JP2024047141A - トナー - Google Patents
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Abstract
【課題】外添剤粒子の脱離を抑制できると共に、流動性、耐ストレス性及び環境安定性に優れるトナーの提供を目的とする。【解決手段】トナーは、トナー粒子を含む。前記トナー粒子は、トナー母粒子と、前記トナー母粒子の表面に付着した外添剤粒子とを備える。前記外添剤粒子は、シリカ粒子と、特定外添剤粒子とを含む。前記シリカ粒子の個数平均一次粒子径は、60nm以上95nm以下である。前記トナー粒子における前記シリカ粒子の被覆率は、65面積%以上90面積%以下である。前記シリカ粒子は、前記トナー母粒子の表面に埋め込まれている埋没部分と、前記トナー母粒子の径方向外側に突出する突出部分とを含む。前記シリカ粒子の埋没率は、20%以上40%以下である。前記特定外添剤粒子の体積抵抗率は、100Ω・cm以下である。前記特定外添剤粒子の含有量は、前記トナー母粒子100質量部に対して、0.3質量部以上1.8質量部以下である。【選択図】図1
Description
本発明は、トナーに関する。
電子写真法による画像形成においては、トナー粒子を含むトナーが用いられる。トナー粒子は、例えば、結着樹脂等を含有するトナー母粒子を備える。また、トナーの流動性向上を目的として、トナー粒子は、小粒径シリカ粒子等の外添剤粒子を備える場合がある。このようなトナー粒子を用いたトナーは、例えば、一成分現像剤として用いられる。
一成分現像剤として用いるトナーには、連続印刷を行った際にも流動性を維持できる性能(耐ストレス性)が要求される。また、トナーには、トナー母粒子からの外添剤粒子の脱離を抑制できることが要求される。更に、トナーには、常温常湿環境における帯電量と、他の環境(例えば、低温低湿環境)における帯電量との間の差が小さいことが要求される。以下、トナーにおいて、環境が変化しても帯電量を一定に保つ性能を「環境安定性」とする。
耐ストレス性に優れるトナーとして、例えば、大粒径のスペーサー粒子を含む外添剤粒子を備えるトナーが提案されている(例えば、特許文献1)。大粒径のスペーサー粒子は、トナー粒子同士の接触面積を低減する。その結果、上述のトナーは、連続印刷の際に、トナー粒子同士の接触によって小粒径シリカ粒子がトナー母粒子に埋没する現象がスペーサー粒子によって抑制され、耐ストレス性を発揮するとされる。
しかし、特許文献1に記載のトナーは、流動性及び耐ストレス性の間にトレードオフの関係があり、両方を十分に満たすことが困難である。
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、外添剤粒子の脱離を抑制できると共に、流動性、耐ストレス性及び環境安定性に優れるトナーを提供することである。
本発明に係るトナーは、トナー粒子を含む。前記トナー粒子は、トナー母粒子と、前記トナー母粒子の表面に付着した外添剤粒子とを備える。前記外添剤粒子は、シリカ粒子と、特定外添剤粒子とを含む。前記シリカ粒子の個数平均一次粒子径は、60nm以上95nm以下である。前記トナー粒子における前記シリカ粒子の被覆率は、65面積%以上90面積%以下である。前記シリカ粒子は、前記トナー母粒子の表面に埋め込まれている埋没部分と、前記トナー母粒子の径方向外側に突出する突出部分とを含む。前記シリカ粒子の断面において、前記トナー母粒子の径方向における前記埋没部分の最大長さをLAとし、前記トナー母粒子の径方向における前記突出部分の最大長さをLBとしたとき、下記式で示す前記シリカ粒子の埋没率は、20%以上40%以下である。前記特定外添剤粒子の体積抵抗率は、100Ω・cm以下である。前記特定外添剤粒子の含有量は、前記トナー母粒子100質量部に対して、0.3質量部以上1.8質量部以下である。
埋没率=100×LA/(LA+LB)
埋没率=100×LA/(LA+LB)
本発明に係るトナーは、外添剤粒子の脱離を抑制できると共に、流動性、耐ストレス性及び環境安定性に優れる。
まず、本明細書で用いる用語の意味、及び測定方法について、説明する。トナーは、トナー粒子の集合体(例えば粉体)である。外添剤は、外添剤粒子の集合体(例えば粉体)である。粉体(より具体的には、トナー粒子の粉体、外添剤粒子の粉体等)に関する形状、物性等を示す値は、何ら規定していなければ、粉体から粒子を相当数選び取って、それら粒子の各々について測定した値の個数平均である。材料の「主成分」は、何ら規定していなければ、質量基準で、その材料に最も多く含まれる成分を意味する。化合物名の後に「系」を付けて、化合物及びその誘導体を包括的に総称する場合がある。アクリル及びメタクリルを包括的に「(メタ)アクリル」と総称する場合がある。本明細書に記載の各成分は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
粉体の体積中位径(D50)は、何ら規定していなければ、レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置(株式会社堀場製作所製「LA-950」)を用いて測定されたメディアン径である。個数平均一次粒子径は、何ら規定していなければ、走査型電子顕微鏡を用いて測定した一次粒子の円相当径(ヘイウッド径:一次粒子の投影面積と同じ面積を有する円の直径)の個数平均値である。個数平均一次粒子径は、例えば100個の一次粒子の円相当径の個数平均値である。軟化点(Tm)は、何ら規定していなければ、高化式フローテスター(株式会社島津製作所製「CFT-500D」)を用いて測定した値である。高化式フローテスターで測定されたS字カーブ(横軸:温度、縦軸:ストローク)において、「(ベースラインストローク値+最大ストローク値)/2」となる温度が、軟化点に相当する。帯電量(単位:μC/g)は、何ら規定していなければ、温度25℃且つ相対湿度50%RHの環境下で、吸引式小型帯電量測定装置(トレック社製「MODEL 212HS」)を用いて測定した値である。以上、本明細書で用いる用語の意味、及び測定方法について、説明した。
<トナー>
本発明の実施形態に係るトナーは、トナー粒子を含む。トナー粒子は、トナー母粒子と、トナー母粒子の表面に付着した外添剤粒子とを備える。外添剤粒子は、シリカ粒子と、特定外添剤粒子とを含む。シリカ粒子の個数平均一次粒子径は、60nm以上95nm以下である。トナー粒子におけるシリカ粒子の被覆率は、65面積%以上90面積%以下である。シリカ粒子は、トナー母粒子の表面に埋め込まれている埋没部分と、トナー母粒子の径方向外側に突出する突出部分とを含む。シリカ粒子の断面において、トナー母粒子の径方向における埋没部分の最大長さをLAとし、トナー母粒子の径方向における突出部分の最大長さをLBとしたとき、下記式で示すシリカ粒子の埋没率は、20%以上40%以下である。特定外添剤粒子の体積抵抗率は、100Ω・cm以下である。特定外添剤粒子の含有量は、トナー母粒子100質量部に対して、0.3質量部以上1.8質量部以下である。
埋没率=100×LA/(LA+LB)
本発明の実施形態に係るトナーは、トナー粒子を含む。トナー粒子は、トナー母粒子と、トナー母粒子の表面に付着した外添剤粒子とを備える。外添剤粒子は、シリカ粒子と、特定外添剤粒子とを含む。シリカ粒子の個数平均一次粒子径は、60nm以上95nm以下である。トナー粒子におけるシリカ粒子の被覆率は、65面積%以上90面積%以下である。シリカ粒子は、トナー母粒子の表面に埋め込まれている埋没部分と、トナー母粒子の径方向外側に突出する突出部分とを含む。シリカ粒子の断面において、トナー母粒子の径方向における埋没部分の最大長さをLAとし、トナー母粒子の径方向における突出部分の最大長さをLBとしたとき、下記式で示すシリカ粒子の埋没率は、20%以上40%以下である。特定外添剤粒子の体積抵抗率は、100Ω・cm以下である。特定外添剤粒子の含有量は、トナー母粒子100質量部に対して、0.3質量部以上1.8質量部以下である。
埋没率=100×LA/(LA+LB)
本発明のトナーは、例えば、正帯電性を有する非磁性一成分トナーとして、静電潜像の現像に好適である。
本発明のトナーは、上述の構成を備えることにより、外添剤粒子の脱離を抑制できると共に、流動性、耐ストレス性及び環境安定性に優れる。その理由は以下のように推察される。まず、公知のトナーは、例えば、外添剤粒子として、小粒径のシリカ粒子と、大粒径のスペーサー粒子とを含む。スペーサー粒子は、公知のトナーに耐ストレス性を付与するという観点においては、ある程度有効である。しかし、スペーサー粒子のような大粒径の外添剤粒子を含む公知のトナーは、流動性が低下する傾向がある。そのため、公知のトナーでは、耐ストレス性及び流動性がトレードオフの関係にあり、両者をバランスよく満たすことが困難であった。
これに対して、本発明のトナーは、外添剤粒子として、中粒径(個数平均一次粒子径が60nm以上95nm以下)のシリカ粒子を含む。中粒径のシリカ粒子は、公知のトナーに用いられている小粒径のシリカ粒子よりもトナー母粒子に埋没し難い。また、中粒径のシリカ粒子は、公知のトナーに用いられているスペーサー粒子よりは粒子径が小さいため、トナーの流動性に影響を与え難い。そのため、本発明のトナーは、中粒径のシリカ粒子を含むことで、流動性及び耐ストレス性をバランスよく発揮できる。また、本発明のトナーは、トナー粒子におけるシリカ粒子の被覆率が65面積%以上90面積%以下であることにより、更に優れた流動性及び耐ストレス性を発揮できる。
一方、中粒径のシリカ粒子は、小粒径のシリカ粒子と比較して、トナー母粒子から脱離し易い傾向がある。これに対して、本発明のトナーは、シリカ粒子の埋没率が20%以上40%以下である。シリカ粒子の埋没率が高いほど、シリカ粒子がトナー母粒子に強く付着していることを意味する。本発明のトナーは、シリカ粒子が適度に強くトナー母粒子に付着しているため、シリカ粒子がトナー母粒子から脱離することを抑制できる。つまり、本発明のトナーは、外添剤粒子の脱離を抑制できる。
また、一般的に、中粒径のシリカ粒子は、小粒径のシリカ粒子よりも吸湿性が高い。これは、小粒径のシリカ粒子が乾式法で製造されるフュームドシリカであるのに対して、中粒径のシリカ粒子は湿式法で製造されるコロイダルシリカであることが一般的であるためである。湿式法で製造された中粒径のシリカ粒子は、乾式法で製造された小粒径のシリカ粒子と比較して、製造時に多数のシラノール基が粒子表面に形成される。シラノール基は親水性が高いため、多数のシラノール基を有する中粒径のシリカ粒子は、吸湿性が比較的高い。吸湿性が高い外添剤粒子は、トナーの環境安定性に影響を与える。例えば、公知のトナーに中粒径のシリカ粒子を添加すると、常温常湿環境及び低温低湿環境の間で水分量が変動し、その結果、帯電量も大幅に変動する。これに対して、本発明のトナーでは、外添剤粒子は、低抵抗(体積抵抗率が100Ω・cm以下)の特定外添剤粒子を一定量含む。特定外添剤粒子は、低抵抗であるため、過剰に帯電したトナー粒子から電荷を逃がす役割を果たす。そのため、本発明のトナーは、環境安定性に優れる。このように、本発明のトナーは、中粒径のシリカ粒子及び特定外添剤粒子をそれぞれ適量含むと共に、中粒径のシリカ粒子が適切な強さでトナー母粒子の表面に付着していることにより、外添剤粒子の脱離を抑制できると共に、流動性、耐ストレス性及び環境安定性に優れる。
[トナー粒子]
以下、図1~図2を参照して、トナー粒子の一例について説明する。図1は、本発明のトナーが含むトナー粒子の一例であるトナー粒子1を示す。図1に示すトナー粒子1は、トナー母粒子2と、トナー母粒子2の表面に付着した外添剤粒子3とを備える。外添剤粒子3は、特定外添剤粒子4と、シリカ粒子5とを含む。
以下、図1~図2を参照して、トナー粒子の一例について説明する。図1は、本発明のトナーが含むトナー粒子の一例であるトナー粒子1を示す。図1に示すトナー粒子1は、トナー母粒子2と、トナー母粒子2の表面に付着した外添剤粒子3とを備える。外添剤粒子3は、特定外添剤粒子4と、シリカ粒子5とを含む。
図2は、トナー粒子1の表層の部分拡大図である。図2に示すように、シリカ粒子5は、トナー母粒子2に部分的に埋没している。そして、シリカ粒子5は、トナー母粒子2の表面に埋め込まれている埋没部分5Aと、トナー母粒子2の径方向Drの外側に突出する突出部分5Bとを含む。突出部分5Bは、トナー母粒子2の表面のうち、シリカ粒子5が付着していない面(例えば、図2に示す面2A)よりもトナー母粒子2の径方向Drの外側に突出する部分である。そして、シリカ粒子5の断面において、トナー母粒子2の径方向Drにおける埋没部分5Aの最大長さをLAとし、トナー母粒子2の径方向Drにおける突出部分5Bの最大長さをLBとしたとき、埋没率(100×LA/(LA+LB))は、20%以上40%以下である。なお、LAは、トナー母粒子2の径方向Drにおける、埋没部分5Aと突出部分5Bとの境界5Cからの埋没部分5Aの最大長さに相当する。また、LBは、トナー母粒子2の径方向Drにおける、埋没部分5Aと突出部分5Bとの境界5Cからの突出部分5Bの最大長さに相当する。なお、図2では、便宜上、面2Aを直線で記載しているが、実際にはトナー母粒子2の表面は球面形状を有する。
以上、図1~図2を参照しつつ、トナー粒子を説明した。但し、本発明のトナーの含むトナー粒子は、図1~図2に示すトナー粒子1とは異なる構造であってもよい。トナー粒子は、特定外添剤粒子及びシリカ粒子以外の外添剤粒子(以下、その他の外添剤粒子と記載することがある)を更に含んでいてもよい。また、トナー粒子は、シェル層を備えるトナー粒子(以下、カプセルトナー粒子と記載することがある)であってもよい。カプセルトナー粒子では、トナー母粒子が、例えば結着樹脂を含有するトナーコアと、トナーコアの表面の少なくとも一部を被覆するシェル層とを備える。この場合、シリカ粒子は、シェル層を貫通せずにトナー母粒子に埋没していてもよい(即ち、埋没部分がトナーコアに接していなくてもよい)。また、シリカ粒子は、シェル層を貫通してトナー母粒子に埋没していてもよい(即ち、埋没部分がトナーコアに接していてもよい)。以上、本発明のトナーに含まれるトナー粒子の詳細について、図1~2を基に説明した。
(外添剤粒子)
外添剤粒子は、特定外添剤粒子及びシリカ粒子を含む。外添剤粒子は、特定外添剤粒子及びシリカ粒子以外の他の外添剤粒子を更に含んでもよい。外添剤粒子における特定外添剤粒子及びシリカ粒子の合計含有割合としては、80質量%以上100質量%以下が好ましく、95質量%以上100質量%以下がより好ましく、99質量%以上100質量%以下が更に好ましい。
外添剤粒子は、特定外添剤粒子及びシリカ粒子を含む。外添剤粒子は、特定外添剤粒子及びシリカ粒子以外の他の外添剤粒子を更に含んでもよい。外添剤粒子における特定外添剤粒子及びシリカ粒子の合計含有割合としては、80質量%以上100質量%以下が好ましく、95質量%以上100質量%以下がより好ましく、99質量%以上100質量%以下が更に好ましい。
(特定外添剤粒子)
特定外添剤粒子は、体積抵抗率が100Ω・cm以下である。特定外添剤粒子の体積抵抗率としては、50Ω・cm以下が好ましく、30Ω・cm以下がより好ましい。なお、特定外添剤粒子の体積抵抗率は、実施例に記載の方法又はこれに準拠した方法により測定される。
特定外添剤粒子は、体積抵抗率が100Ω・cm以下である。特定外添剤粒子の体積抵抗率としては、50Ω・cm以下が好ましく、30Ω・cm以下がより好ましい。なお、特定外添剤粒子の体積抵抗率は、実施例に記載の方法又はこれに準拠した方法により測定される。
以下、図3を参照して、特定外添剤粒子の好ましい構成の一例について説明する。図3は、図1のトナー粒子1が含む特定外添剤粒子4の一例を示す。図3に示す特定外添剤粒子4は、金属酸化物コア41と、金属酸化物コア41の表面の全部を被覆する導電層42とを備える。
特定外添剤粒子4の質量に対する金属酸化物コア41の質量の割合としては、95.0質量%以上99.9質量%以下が好ましく、98.0質量%以上99.5質量%以下が好ましい。
金属酸化物コア41は、例えば、非導電性の金属酸化物を含む。金属酸化物コア41が含む非導電性の金属酸化物としては、酸化アルミニウム(アルミナ)、酸化チタン、酸化亜鉛、チタン酸ストロンチウム及びチタン酸バリウムが挙げられる。金属酸化物コア41は、酸化アルミニウム(アルミナ)を含むことが好ましい。
導電層42は、導電性の物質を含む。導電性の物質としては、例えば、アンチモンドープ酸化スズ(ATO)、酸化インジウムスズ(ITO)、フッ素ドープ酸化スズ(FTO)、アルミニウムドープ酸化亜鉛(AZO)及びガリウムドープ酸化亜鉛(GZO)が挙げられる。導電層42は、アンチモンドープ酸化スズを含むことが好ましい。
以上、図3を参照しつつ、特定外添剤粒子の好ましい構成の一例を説明した。但し、特定外添剤粒子は、図3に示す特定外添剤粒子4とは異なる構造であってもよい。具体的には、特定外添剤粒子において、導電層は、金属酸化物コアの少なくとも一部のみを被覆していればよい。また、特定外添剤粒子は、金属酸化物コアの代わりに、導電性コア又は樹脂粒子を備えていてもよい。更に、特定外添剤粒子は、導電層に加え、他の層を更に備えてもよい。更に、特定外添剤粒子は、導電性コアのみを備える粒子であってもよい。
特定外添剤粒子の個数平均一次粒子径としては、100nm以上600nm以下が好ましく、200nm以上400nm以下がより好ましい。特定外添剤粒子の個数平均一次粒子径を100nm以上とすることで、特定外添剤粒子がトナー母粒子に埋没することを抑制できる。特定外添剤粒子の個数平均一次粒子径を600nm以下とすることで、特定外添剤粒子がトナー母粒子から脱離することを抑制できる。
トナー粒子における特定外添剤粒子の含有量は、トナー母粒子100質量部に対して、0.3質量部以上1.8質量部以下であり、0.7質量部以上1.2質量部以下が好ましい。特定外添剤粒子の含有量を0.3質量部以上とすることで、本発明のトナーに環境安定性を付与できる。特定外添剤粒子の含有量を1.8質量部以下とすることで、特定外添剤粒子がトナー母粒子から脱離することを抑制できると共に、本発明のトナーに環境安定性を付与できる。
(特定外添剤粒子の調製方法)
以下、特定外添剤粒子の調製方法の一例として、金属酸化物コアと、金属酸化物コアを被覆する導電層とを備え、導電層がアンチモンドープ酸化スズを含む特定外添剤粒子の調製方法について説明する。
以下、特定外添剤粒子の調製方法の一例として、金属酸化物コアと、金属酸化物コアを被覆する導電層とを備え、導電層がアンチモンドープ酸化スズを含む特定外添剤粒子の調製方法について説明する。
上述の特定外添剤粒子の調製では、まず、金属酸化物コアを水系溶媒(例えば、水)に分散させる。次いで、金属酸化物コアを含む懸濁液に、塩化第二スズ五水和物(SnCl4・5H2O)と三塩化アンチモン(SbCl3)とを塩酸に溶解させた酸水溶液と、アルカリ水溶液(例えば、アンモニア水溶液)とを添加する。これにより、金属酸化物コアの表面上に被覆層が形成される。その後、被覆層が形成された金属酸化物コアを焼成(例えば、加熱温度600℃以上800℃以下、加熱時間1時間以上4時間以下)する。これにより、上述の特定外添剤粒子が得られる。
(シリカ粒子)
シリカ粒子の個数平均一次粒子径は、60nm以上95nm以下であり、60nm以上75nm以下が好ましい。シリカ粒子の個数平均一次粒子径を60nm以上とすることで、トナー母粒子へのシリカ粒子の埋没を抑制し、本発明のトナーに耐ストレス性を付与できる。また、シリカ粒子の個数平均一次粒子径を95nm以下とすることで、トナー母粒子からのシリカ粒子の脱離を抑制できる。
シリカ粒子の個数平均一次粒子径は、60nm以上95nm以下であり、60nm以上75nm以下が好ましい。シリカ粒子の個数平均一次粒子径を60nm以上とすることで、トナー母粒子へのシリカ粒子の埋没を抑制し、本発明のトナーに耐ストレス性を付与できる。また、シリカ粒子の個数平均一次粒子径を95nm以下とすることで、トナー母粒子からのシリカ粒子の脱離を抑制できる。
図2で説明したシリカ粒子の埋没率は、20%以上40%以下であり、30%以上40%以下が好ましい。シリカ粒子の埋没率を20%以上とすることで、シリカ粒子がトナー母粒子に十分に強く付着する。その結果、本発明のトナーは、外添剤粒子の脱離を抑制できる。シリカ粒子の埋没率を40%以下とすることで、シリカ粒子がトナー母粒子に過剰に強く付着することを抑制できる。その結果、本発明のトナーは、優れた流動性を発揮できる。なお、シリカ粒子の埋没率は、実施例に記載の方法又はこれに準拠した方法により測定される。
シリカ粒子の埋没率は、例えば、シリカ粒子を含む外添剤粒子をトナー母粒子に外添する際の外添条件及びシリカ粒子の粒子径によって調整できる。具体的には、トナー母粒子に外添剤粒子を外添するためにトナー母粒子及び外添剤粒子を攪拌する際に、攪拌速度を速くするか、又は攪拌時間を長くすることで、シリカ粒子がトナー母粒子に強く付着する。その結果、シリカ粒子の埋没率が高くなる。また、シリカ粒子の粒子径を小さくすることで、シリカ粒子がトナー母粒子に埋没し易くなるため、シリカ粒子の埋没率が高くなる。
以下、図4を参照して、シリカ粒子の好ましい構成の一例について説明する。図4は、図1のトナー粒子1が含むシリカ粒子5の一例を示す。図4に示すシリカ粒子5は、シリカを含むシリカコア51と、シリカコア51の表面の全部を被覆する表面処理層52とを備える。表面処理層52は、疎水化処理剤に由来する成分を含む。
シリカコア51は、例えば、湿式法により製造されたコロイダルシリカ粒子である。シリカ粒子5の質量に対するシリカコア51の質量の割合としては、95.0質量%以上99.9質量%以下が好ましい。
疎水化処理剤としては、例えば、シラザン化合物及びシランカップリング剤が挙げられる。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(詳しくは、1,1,1,3,3,3-ヘキサメチルジシラザン)、オクタメチルトリシラザン、ヘキサメチルシクロトリシラザン、テトラエチルテトラメチルシクロテトラシラザン、テトラフェニルジメチルジシラザン、ジプロピルテトラメチルジシラザン、ジブチルテトラメチルジシラザン、ジヘキシルテトラメチルジシラザン、ジオクチルテトラメチルジシラザン、ジフェニルテトラメチルジシラザン及びオクタメチルシクロテトラシラザンが挙げられる。疎水化処理剤は、シラザン化合物を含むことが好ましく、ヘキサメチルジシラザンを含むことがより好ましい。
表面処理層52は、正帯電性付与剤に由来する成分を更に含んでもよい。正帯電性付与剤としては、例えば、アミノシランが挙げられる。
以上、図4を参照しつつ、シリカ粒子の好ましい構成の一例を説明した。但し、シリカ粒子は、図4に示すシリカ粒子5とは異なる構造であってもよい。具体的には、シリカ粒子において、表面処理層は、シリカコアの少なくとも一部のみを被覆していればよい。また、シリカ粒子は、例えば、シリカコアのみを備える粒子であってもよい。
トナー母粒子からの脱離を抑制しながらシリカ粒子の機能を十分に発揮させる観点から、トナー粒子におけるシリカ粒子の含有量としては、トナー母粒子100質量部に対して、3.0質量部以上15.0質量部以下が好ましく、4.5質量部以上8.0質量部以下がより好ましい。
トナー粒子におけるシリカ粒子の被覆率としては、65面積%以上90面積%以下であり、70面積%以上80面積%以下が好ましい。シリカ粒子の被覆率を65面積%以上とすることで、本発明のトナーは、優れた流動性を発揮できる。シリカ粒子の被覆率を90面積%以下とすることで、本発明のトナーは、外添剤粒子の脱離を抑制できる。なお、シリカ粒子の被覆率は、実施例に記載の方法又はこれに準拠した方法により測定される。
(その他の外添剤粒子)
外添剤粒子は、特定外添剤粒子及びシリカ粒子以外のその他の外添剤粒子を更に含んでもよい。その他の外添剤粒子としては、例えば、無機粒子(詳しくは、脂肪酸金属塩粒子を含まない無機粒子)及び樹脂粒子が挙げられる。無機粒子としては、例えば、金属酸化物(例えば、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化亜鉛)の粒子が挙げられる。
外添剤粒子は、特定外添剤粒子及びシリカ粒子以外のその他の外添剤粒子を更に含んでもよい。その他の外添剤粒子としては、例えば、無機粒子(詳しくは、脂肪酸金属塩粒子を含まない無機粒子)及び樹脂粒子が挙げられる。無機粒子としては、例えば、金属酸化物(例えば、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化亜鉛)の粒子が挙げられる。
(トナー母粒子)
トナー母粒子は、例えば、結着樹脂を含有する。トナー母粒子は、着色剤、電荷制御剤、及び離型剤からなる群から選択される少なくとも1つを更に含有することが好ましい。以下、結着樹脂、着色剤、電荷制御剤、及び離型剤について、説明する。
トナー母粒子は、例えば、結着樹脂を含有する。トナー母粒子は、着色剤、電荷制御剤、及び離型剤からなる群から選択される少なくとも1つを更に含有することが好ましい。以下、結着樹脂、着色剤、電荷制御剤、及び離型剤について、説明する。
(結着樹脂)
低温定着性に優れたトナーを得るために、トナー母粒子は、結着樹脂として熱可塑性樹脂を含有することが好ましく、結着樹脂全体の85質量%以上の割合で熱可塑性樹脂を含有することがより好ましい。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエステル樹脂、スチレン系樹脂、アクリル酸エステル系樹脂(より具体的には、アクリル酸エステル重合体、メタクリル酸エステル重合体等)、オレフィン系樹脂(より具体的には、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂等)、ビニル樹脂(より具体的には、塩化ビニル樹脂、ポリビニルアルコール、ビニルエーテル樹脂、N-ビニル樹脂等)、ポリアミド樹脂、及びウレタン樹脂が挙げられる。また、これら各樹脂の共重合体、すなわち上記樹脂中に任意の繰り返し単位が導入された共重合体(より具体的には、スチレン-アクリル樹脂、スチレン-ブタジエン系樹脂等)も、結着樹脂として使用できる。
低温定着性に優れたトナーを得るために、トナー母粒子は、結着樹脂として熱可塑性樹脂を含有することが好ましく、結着樹脂全体の85質量%以上の割合で熱可塑性樹脂を含有することがより好ましい。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエステル樹脂、スチレン系樹脂、アクリル酸エステル系樹脂(より具体的には、アクリル酸エステル重合体、メタクリル酸エステル重合体等)、オレフィン系樹脂(より具体的には、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂等)、ビニル樹脂(より具体的には、塩化ビニル樹脂、ポリビニルアルコール、ビニルエーテル樹脂、N-ビニル樹脂等)、ポリアミド樹脂、及びウレタン樹脂が挙げられる。また、これら各樹脂の共重合体、すなわち上記樹脂中に任意の繰り返し単位が導入された共重合体(より具体的には、スチレン-アクリル樹脂、スチレン-ブタジエン系樹脂等)も、結着樹脂として使用できる。
結着樹脂としては、ポリエステル樹脂が好ましい。ポリエステル樹脂は、1種以上の多価アルコールと1種以上の多価カルボン酸とを縮重合させることで得られる。ポリエステル樹脂を合成するための多価アルコールとしては、例えば、2価アルコール(例えば、ジオール化合物、及びビスフェノール化合物)、及び3価以上のアルコールが挙げられる。ポリエステル樹脂を合成するための多価カルボン酸としては、例えば、2価カルボン酸、及び3価以上のカルボン酸が挙げられる。なお、多価カルボン酸の代わりに、縮重合によりエステル結合を形成できる多価カルボン酸誘導体(例えば、多価カルボン酸の無水物、及び多価カルボン酸ハライド)を使用してもよい。
ジオール化合物としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、2-ブテン-1,4-ジオール、1,5-ペンタンジオール、2-ペンテン-1,5-ジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,4-シクロヘキサンジメタノール、ジプロピレングリコール、1,4-ベンゼンジオール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、及びポリテトラメチレングリコールが挙げられる。
ビスフェノール化合物としては、例えば、ビスフェノールA、水素添加ビスフェノールA、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物(例えば、ポリオキシエチレン(2,2)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン)、及びビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物が挙げられる。
3価以上のアルコールとしては、例えば、ソルビトール、1,2,3,6-ヘキサンテトロール、1,4-ソルビタン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、1,2,4-ブタントリオール、1,2,5-ペンタントリオール、グリセロール、ジグリセロール、2-メチルプロパントリオール、2-メチル-1,2,4-ブタントリオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、及び1,3,5-トリヒドロキシメチルベンゼンが挙げられる。
2価カルボン酸としては、例えば、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、シクロヘキサンジカルボン酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、マロン酸、コハク酸、アルキルコハク酸(より具体的には、n-ブチルコハク酸、イソブチルコハク酸、n-オクチルコハク酸、n-ドデシルコハク酸、イソドデシルコハク酸)、及びアルケニルコハク酸(より具体的には、n-ブテニルコハク酸、イソブテニルコハク酸、n-オクテニルコハク酸、n-ドデセニルコハク酸、イソドデセニルコハク酸)が挙げられる。
3価以上のカルボン酸としては、例えば、1,2,4-ベンゼントリカルボン酸(トリメリット酸)、2,5,7-ナフタレントリカルボン酸、1,2,4-ナフタレントリカルボン酸、1,2,4-ブタントリカルボン酸、1,2,5-ヘキサントリカルボン酸、1,3-ジカルボキシル-2-メチル-2-メチレンカルボキシルプロパン、1,2,4-シクロヘキサントリカルボン酸、テトラ(メチレンカルボキシル)メタン、1,2,7,8-オクタンテトラカルボン酸、ピロメリット酸、及びエンポール三量体酸が挙げられる。
ポリエステル樹脂としては、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物と、テレフタル酸と、無水トリメリット酸との縮重合物が好ましい。
ポリエステル樹脂は、非晶性ポリエステル樹脂であることが好ましい。非晶性ポリエステル樹脂については、明確な融点を測定できないことが多い。よって、示差走査熱量計を用いて測定される吸熱曲線において明確に吸熱ピークを判断できないポリエステル樹脂は、非晶性ポリエステル樹脂と判断して差し支えない。
(着色剤)
着色剤としては、トナーの色に合わせて公知の顔料又は染料を用いることができる。着色剤としては、例えば、黒色着色剤、イエロー着色剤、マゼンタ着色剤、及びシアン着色剤が挙げられる。
着色剤としては、トナーの色に合わせて公知の顔料又は染料を用いることができる。着色剤としては、例えば、黒色着色剤、イエロー着色剤、マゼンタ着色剤、及びシアン着色剤が挙げられる。
黒色着色剤としては、例えば、カーボンブラックが挙げられる。また、黒色着色剤は、イエロー着色剤、マゼンタ着色剤、及びシアン着色剤を用いて黒色に調色された着色剤であってもよい。
トナーにおいて、着色剤の含有量としては、結着樹脂100質量部に対して、1質量部以上20質量部以下が好ましい。
(電荷制御剤)
電荷制御剤は、例えば、環境安定性及び帯電立ち上がり特性に優れたトナーを得る目的で使用される。トナーの帯電立ち上がり特性は、短時間で所定の帯電レベルにトナーを帯電可能か否かの指標になる。電荷制御剤としては、例えば、正電荷制御剤、及び負電荷制御剤が挙げられる。トナー母粒子に正電荷制御剤を含有させることでトナーのカチオン性(正帯電性)を強めることができる。トナー母粒子に負電荷制御剤を含有させることでトナーのアニオン性(負帯電性)を強めることができる。正電荷制御剤としては、例えば、ピリジン、ニグロシン、及び4級アンモニウム塩が挙げられる。トナーにおいて、電荷制御剤の含有量としては、結着樹脂100質量部に対して、1質量部以上10質量部以下が好ましい。
電荷制御剤は、例えば、環境安定性及び帯電立ち上がり特性に優れたトナーを得る目的で使用される。トナーの帯電立ち上がり特性は、短時間で所定の帯電レベルにトナーを帯電可能か否かの指標になる。電荷制御剤としては、例えば、正電荷制御剤、及び負電荷制御剤が挙げられる。トナー母粒子に正電荷制御剤を含有させることでトナーのカチオン性(正帯電性)を強めることができる。トナー母粒子に負電荷制御剤を含有させることでトナーのアニオン性(負帯電性)を強めることができる。正電荷制御剤としては、例えば、ピリジン、ニグロシン、及び4級アンモニウム塩が挙げられる。トナーにおいて、電荷制御剤の含有量としては、結着樹脂100質量部に対して、1質量部以上10質量部以下が好ましい。
(離型剤)
離型剤は、例えば、耐ホットオフセット性に優れたトナーを得る目的で使用される。離型剤としては、例えば、脂肪族炭化水素系ワックス、脂肪族炭化水素系ワックスの酸化物、植物由来ワックス、動物由来ワックス、鉱物由来ワックス、脂肪酸エステルを主成分とするエステルワックス、及び脂肪酸エステルの一部又は全部が脱酸化したワックスが挙げられる。離型剤としては、植物由来ワックス(例えば、カルナバワックス)が好ましい。トナーにおいて、離型剤の含有量としては、結着樹脂100質量部に対して、1質量部以上20質量部以下が好ましい。
離型剤は、例えば、耐ホットオフセット性に優れたトナーを得る目的で使用される。離型剤としては、例えば、脂肪族炭化水素系ワックス、脂肪族炭化水素系ワックスの酸化物、植物由来ワックス、動物由来ワックス、鉱物由来ワックス、脂肪酸エステルを主成分とするエステルワックス、及び脂肪酸エステルの一部又は全部が脱酸化したワックスが挙げられる。離型剤としては、植物由来ワックス(例えば、カルナバワックス)が好ましい。トナーにおいて、離型剤の含有量としては、結着樹脂100質量部に対して、1質量部以上20質量部以下が好ましい。
なお、トナー粒子は、必要に応じて、公知の添加剤を含有してもよい。トナー粒子の体積中位径としては、4μm以上12μm以下が好ましい。トナー母粒子の体積中位径としては、4μm以上12μm以下が好ましく、5μm以上9μm以下がより好ましい。
[トナーの製造方法]
本発明のトナーは、例えば、トナー母粒子の調製工程と、外添工程とを備える製造方法により製造できる。
本発明のトナーは、例えば、トナー母粒子の調製工程と、外添工程とを備える製造方法により製造できる。
(トナー母粒子の調製工程)
トナー母粒子の調製工程では、例えば、凝集法又は粉砕法によりトナー母粒子を調製する。
トナー母粒子の調製工程では、例えば、凝集法又は粉砕法によりトナー母粒子を調製する。
凝集法は、例えば、凝集工程及び合一化工程を含む。凝集工程では、トナー母粒子を構成する成分を含む微粒子を水性媒体中で凝集させて、凝集粒子を形成する。合一化工程では、凝集粒子に含まれる成分を水性媒体中で合一化させてトナー母粒子を形成する。
次に粉砕法を説明する。粉砕法によれば、比較的容易にトナー母粒子を調製できる上、製造コストの低減が可能である。粉砕法でトナー母粒子を調製する場合、トナー母粒子の調製工程は、例えば溶融混練工程と、粉砕工程とを備える。トナー母粒子の調製工程は、溶融混練工程の前に混合工程を更に備えてもよい。また、トナー母粒子の調製工程は、粉砕工程後に、微粉砕工程及び分級工程の少なくとも一方を更に備えてもよい。
混合工程では、結着樹脂及び磁性粉と、必要に応じて添加する内添剤とを混合して、混合物を得る。溶融混練工程では、トナー材料を溶融し混練して、溶融混練物を得る。トナー材料としては、例えば混合工程で得られる混合物が用いられる。粉砕工程では、得られた溶融混練物を、例えば室温(25℃)まで冷却した後、粉砕して粉砕物を得る。粉砕工程で得られた粉砕物の小径化が必要な場合は、粉砕物を更に粉砕する工程(微粉砕工程)を実施してもよい。また、粉砕物の粒径を揃える場合は、得られた粉砕物を分級する工程(分級工程)を実施してもよい。以上の工程により、粉砕物であるトナー母粒子が得られる。
(外添工程)
外添工程では、混合機を用いて、上述のトナー母粒子と、特定外添剤粒子及びシリカ粒子を含む外添剤粒子とを混合して、トナー母粒子の表面に外添剤粒子を付着させる。これにより、本発明のトナーが得られる。混合機としては、例えばFMミキサー(日本コークス工業株式会社製)が挙げられる。
外添工程では、混合機を用いて、上述のトナー母粒子と、特定外添剤粒子及びシリカ粒子を含む外添剤粒子とを混合して、トナー母粒子の表面に外添剤粒子を付着させる。これにより、本発明のトナーが得られる。混合機としては、例えばFMミキサー(日本コークス工業株式会社製)が挙げられる。
外添工程における混合時の攪拌速度としては、3000rpm以上7000rpm以下が好ましい。外添時間としては、7分以上20分以下が好ましい。
以下、実施例を用いて本発明を更に具体的に説明する。しかし、本発明は実施例の範囲に何ら限定されない。
[個数平均一次粒子径の測定]
本実施例に記載の各粒子(シリカ粒子、表面処理アルミナ粒子、樹脂粒子等)の個数平均一次粒子径は、走査型電子顕微鏡(電界放出型走査電子顕微鏡、日本電子株式会社製「JSM-7600F」)を用いて測定した。個数平均一次粒子径の測定において、100個の一次粒子の円相当径(ヘイウッド径:一次粒子の投影面積と同じ面積を有する円の直径)を測定し、その個数平均値を求めた。
本実施例に記載の各粒子(シリカ粒子、表面処理アルミナ粒子、樹脂粒子等)の個数平均一次粒子径は、走査型電子顕微鏡(電界放出型走査電子顕微鏡、日本電子株式会社製「JSM-7600F」)を用いて測定した。個数平均一次粒子径の測定において、100個の一次粒子の円相当径(ヘイウッド径:一次粒子の投影面積と同じ面積を有する円の直径)を測定し、その個数平均値を求めた。
[シリカ粒子]
トナーの調製に使用するシリカ粒子として、下記表1に示すシリカ粒子(S-1)~(S-4)を用意した。シリカ粒子(S-1)~(S-4)は、疎水化処理剤(ヘキサメチルジシラザン)及び正帯電性付与剤(アミノシラン)による表面処理が施されていた。
トナーの調製に使用するシリカ粒子として、下記表1に示すシリカ粒子(S-1)~(S-4)を用意した。シリカ粒子(S-1)~(S-4)は、疎水化処理剤(ヘキサメチルジシラザン)及び正帯電性付与剤(アミノシラン)による表面処理が施されていた。
[低抵抗外添剤粒子]
トナーの調製に使用する低抵抗外添剤粒子として、表面処理アルミナ粒子(チタン工業社製「EC-700」)を用意した。この表面処理アルミナ粒子は、金属酸化物コアと、金属酸化物コアの表面を被覆する導電層とを備えていた。金属酸化物コアは、酸化アルミニウムを含んでいた。導電層は、アンチモンドープ酸化スズを含んでいた。この表面処理アルミナ粒子の個数平均一次粒子径は、300nmであった。
トナーの調製に使用する低抵抗外添剤粒子として、表面処理アルミナ粒子(チタン工業社製「EC-700」)を用意した。この表面処理アルミナ粒子は、金属酸化物コアと、金属酸化物コアの表面を被覆する導電層とを備えていた。金属酸化物コアは、酸化アルミニウムを含んでいた。導電層は、アンチモンドープ酸化スズを含んでいた。この表面処理アルミナ粒子の個数平均一次粒子径は、300nmであった。
[樹脂粒子]
トナーの調製に使用する樹脂粒子として、下記方法で調整した樹脂粒子を用意した。調整方法を以下に示す。攪拌装置、冷却管、温度計、及び窒素導入管を備えたガラス製の容器を、温度80℃のウォーターバスにセットした。続けて、容器内に、イオン交換水100質量部と、界面活性剤(ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム)2.5量部とを入れた。続けて、容器内容物を攪拌しながら、窒素雰囲気かつ温度80℃の条件で、過硫酸アンモニウム0.2質量部と、単量体混合物(詳しくは、モル比1:1:1のジビニルベンゼンとスチレンとメタクリル酸メチルとの混合物)150質量部とを、それぞれ一定速度で1時間かけて容器内に滴下した。続けて、容器内容物を攪拌しながら、窒素雰囲気で容器内容物の温度を100℃に上昇させて、窒素雰囲気かつ温度100℃の条件で容器内容物を1時間反応させた。その結果、樹脂粒子を含むエマルションが得られた。続けて、得られたエマルションを、冷却した後、温度80℃で18時間乾燥させて、個数平均一次粒子径80nmの樹脂粒子を得た。
トナーの調製に使用する樹脂粒子として、下記方法で調整した樹脂粒子を用意した。調整方法を以下に示す。攪拌装置、冷却管、温度計、及び窒素導入管を備えたガラス製の容器を、温度80℃のウォーターバスにセットした。続けて、容器内に、イオン交換水100質量部と、界面活性剤(ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム)2.5量部とを入れた。続けて、容器内容物を攪拌しながら、窒素雰囲気かつ温度80℃の条件で、過硫酸アンモニウム0.2質量部と、単量体混合物(詳しくは、モル比1:1:1のジビニルベンゼンとスチレンとメタクリル酸メチルとの混合物)150質量部とを、それぞれ一定速度で1時間かけて容器内に滴下した。続けて、容器内容物を攪拌しながら、窒素雰囲気で容器内容物の温度を100℃に上昇させて、窒素雰囲気かつ温度100℃の条件で容器内容物を1時間反応させた。その結果、樹脂粒子を含むエマルションが得られた。続けて、得られたエマルションを、冷却した後、温度80℃で18時間乾燥させて、個数平均一次粒子径80nmの樹脂粒子を得た。
(体積抵抗率の測定)
電気抵抗計(株式会社アドバンテスト製「R6561」)の円筒状の測定セルに測定対象(上述の表面処理アルミナ粒子又は樹脂粒子)5gを投入した。なお、測定セルは、底面が金属製の電極であり、筒部がフッ素樹脂製であった。続けて、測定セルに充填した測定対象に電気抵抗計の電極(superscript:2、長さ25.4mm)を繋いだ。この電極に1kgの荷重をかけた。続けて、両電極間にDC電圧10Vを印加し、印加開始から1分後における測定対象の電気抵抗を測定した。なお、印加開始から測定終了までの間は1kgの荷重を電極にかけ続けた。測定は、温度25℃、湿度50%RHの環境下で行った。
電気抵抗計(株式会社アドバンテスト製「R6561」)の円筒状の測定セルに測定対象(上述の表面処理アルミナ粒子又は樹脂粒子)5gを投入した。なお、測定セルは、底面が金属製の電極であり、筒部がフッ素樹脂製であった。続けて、測定セルに充填した測定対象に電気抵抗計の電極(superscript:2、長さ25.4mm)を繋いだ。この電極に1kgの荷重をかけた。続けて、両電極間にDC電圧10Vを印加し、印加開始から1分後における測定対象の電気抵抗を測定した。なお、印加開始から測定終了までの間は1kgの荷重を電極にかけ続けた。測定は、温度25℃、湿度50%RHの環境下で行った。
そして、測定された電気抵抗の値と、電気抵抗測定時における測定対象(詳しくは、測定セルに充填された測定対象)の寸法とに基づき、下記式に基づいて測定対象の体積抵抗率(体積固有抵抗値)を求めた。上述の表面処理アルミナ粒子の体積抵抗率は、100Ω・cm以下であった。上述の樹脂粒子の体積抵抗率は、100Ω・cm超であった。
体積抵抗率[Ω・cm]=電気抵抗値×電流路の断面積/電流路の長さ
体積抵抗率[Ω・cm]=電気抵抗値×電流路の断面積/電流路の長さ
[トナーの製造]
(結着樹脂の調製)
ポリオキシエチレン(2,2)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン1.0モルと、テレフタル酸4.5モルと、無水トリメリット酸0.5モルと、酸化ジブチル錫4gとを、反応容器に投入した。反応容器の内容物を、窒素雰囲気下、230℃で8時間、反応させた。その後、反応容器内の気圧が8.3kPaになるまで減圧することで、反応容器内の未反応成分を減圧留去した。その後、反応容器の内容物(ポリエステル樹脂)を洗浄した後、乾燥させた。これにより、軟化点が120℃のポリエステル樹脂が得られた。このポリエステル樹脂を結着樹脂として用いた。
(結着樹脂の調製)
ポリオキシエチレン(2,2)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン1.0モルと、テレフタル酸4.5モルと、無水トリメリット酸0.5モルと、酸化ジブチル錫4gとを、反応容器に投入した。反応容器の内容物を、窒素雰囲気下、230℃で8時間、反応させた。その後、反応容器内の気圧が8.3kPaになるまで減圧することで、反応容器内の未反応成分を減圧留去した。その後、反応容器の内容物(ポリエステル樹脂)を洗浄した後、乾燥させた。これにより、軟化点が120℃のポリエステル樹脂が得られた。このポリエステル樹脂を結着樹脂として用いた。
(トナー母粒子の調製)
FMミキサー(日本コークス工業株式会社製「FM-20B」)を用いて、結着樹脂としての上述のポリエステル樹脂100質量部と、着色剤としてのカーボンブラック(キャボット社製「REGAL(登録商標)330R」)4質量部と、ワックスとしてのカルナバワックス(株式会社加藤洋行製「カルナウバ1号」)10質量部と、電荷制御剤としての4級アンモニウム塩化合物(藤倉化成株式会社製「FCA210PS」)3質量部とを混合した。その後、得られた混合物を、2軸押出機(東芝機械株式会社製「TEM45」)を用いて150℃で溶融混練した。その後、得られた混練物を冷却させた。冷却後の混練物を、フェザーミル(登録商標)(ホソカワミクロン株式会社製「350×600型」)で粗粉砕した。得られた粗粉砕物を、気流式粉砕機(日本ニューマチック工業株式会社製「ジェットミルIDS-2型」)で微粉砕した。得られた微粉砕物をエルボージェット分級機(日鉄鉱業株式会社製「エルボージェットEJ-LABO型」)で分級処理した。これにより、体積中位径7μmのトナー母粒子を得た。なお、トナー母粒子の体積中位径は、粒度計(ベックマン・コールター株式会社製の「コールターカウンターマルチサイザー3」)によって測定した。
FMミキサー(日本コークス工業株式会社製「FM-20B」)を用いて、結着樹脂としての上述のポリエステル樹脂100質量部と、着色剤としてのカーボンブラック(キャボット社製「REGAL(登録商標)330R」)4質量部と、ワックスとしてのカルナバワックス(株式会社加藤洋行製「カルナウバ1号」)10質量部と、電荷制御剤としての4級アンモニウム塩化合物(藤倉化成株式会社製「FCA210PS」)3質量部とを混合した。その後、得られた混合物を、2軸押出機(東芝機械株式会社製「TEM45」)を用いて150℃で溶融混練した。その後、得られた混練物を冷却させた。冷却後の混練物を、フェザーミル(登録商標)(ホソカワミクロン株式会社製「350×600型」)で粗粉砕した。得られた粗粉砕物を、気流式粉砕機(日本ニューマチック工業株式会社製「ジェットミルIDS-2型」)で微粉砕した。得られた微粉砕物をエルボージェット分級機(日鉄鉱業株式会社製「エルボージェットEJ-LABO型」)で分級処理した。これにより、体積中位径7μmのトナー母粒子を得た。なお、トナー母粒子の体積中位径は、粒度計(ベックマン・コールター株式会社製の「コールターカウンターマルチサイザー3」)によって測定した。
上述のトナー母粒子150g(100.0質量部)と、外添剤粒子としてのシリカ粒子(S-1)7.5g(5.0質量部)、及び上述の表面処理アルミナ粒子1.5g(1.0質量部)とを予備混合して混合物を得た。次に、乾式分散混合機(株式会社カワタ製「ナノパージョンピッコロ」)を用いて、上述の混合物を更に分散混合した(外添処理)。外添処理においては、攪拌速度を5000rpm、攪拌時間を15分間とした。外添処理後の混合物を200メッシュ(目開き75μ)の篩を用いて篩別した。これにより、実施例1のトナーを得た。
(被覆率の測定)
電界放出型走査電子顕微鏡(FE-SEM)(日本電子株式会社製「JSM-7600F」)を用いて、測定対象(実施例1のトナー)に含まれるトナー粒子を倍率5万倍で観察することによって、シリカ粒子の被覆率を測定した。
電界放出型走査電子顕微鏡(FE-SEM)(日本電子株式会社製「JSM-7600F」)を用いて、測定対象(実施例1のトナー)に含まれるトナー粒子を倍率5万倍で観察することによって、シリカ粒子の被覆率を測定した。
詳しくは、FE-SEMを用いてトナー粒子の反射電子像(表面撮影像)を得た後、画像解析ソフトウェア(三谷商事株式会社製「WinROOF」)を用いて表面撮影像の画像解析を行うことで被覆率を求めた。シリカ粒子の被覆率は、トナー母粒子の表面領域のうち、シリカ粒子が覆っている領域の面積割合に相当する。
なお、トナー母粒子の表面において複数種の外添剤粒子が重なって存在する部位に関しては、最も外側に存在する外添剤粒子(詳しくは、トナー母粒子の表面に対して最も離れた位置に存在する外添剤粒子)が、その部位を覆っていると判定した。例えば、トナー母粒子の表面において、シリカ粒子と低抵抗外添剤粒子とが、この順で重なっている部位は、最も外側に存在する低抵抗外添剤粒子によって覆われていると判定した。
測定の手順については、まず、トナー粒子1個につき10箇所の視野(1つの視野の寸法:2μm×2μm)で被覆率を測定し、各視野で得られた10個の測定値の算術平均を、そのトナー粒子の評価値Xとした。更に、測定対象(実施例1のトナー)に含まれる10個のトナー粒子について、それぞれ評価値Xを測定し、得られた10個のトナー粒子の評価値Xの算術平均を、測定対象の被覆率とした。実施例1のトナーにおいて、シリカ粒子の被覆率は、72面積%であった。
(埋没率の測定)
測定対象(実施例1のトナー)を可視光硬化性樹脂(東亞合成株式会社製「アロニックス(登録商標)D-800」)中に分散させた後、可視光照射により樹脂を硬化させて、硬化物を得た。その後、超薄切片作製用ナイフ(住友電気工業株式会社製「スミナイフ(登録商標)」:刃幅2mm、刃先角度45°のダイヤモンドナイフ)及びウルトラミクロトーム(ライカマイクロシステムズ株式会社製「EM UC6」)を用いて、切削速度0.3mm/秒で硬化物を切削することで、厚さ150nmの薄片を作製した。
測定対象(実施例1のトナー)を可視光硬化性樹脂(東亞合成株式会社製「アロニックス(登録商標)D-800」)中に分散させた後、可視光照射により樹脂を硬化させて、硬化物を得た。その後、超薄切片作製用ナイフ(住友電気工業株式会社製「スミナイフ(登録商標)」:刃幅2mm、刃先角度45°のダイヤモンドナイフ)及びウルトラミクロトーム(ライカマイクロシステムズ株式会社製「EM UC6」)を用いて、切削速度0.3mm/秒で硬化物を切削することで、厚さ150nmの薄片を作製した。
得られた薄片を、銅メッシュ上で四酸化ルテニウム水溶液の蒸気中に10分間暴露して、ルテニウム染色した。続けて、染色された薄片試料の断面を、透過電子顕微鏡(TEM)(株式会社日立ハイテク製「H-7100FA」)を用いて撮影した。得られたTEM撮影像(トナー粒子の断面撮影像)を、画像解析ソフトウェア(三谷商事株式会社製「WinROOF」)を用いて解析した。
詳しくは、得られたTEM撮影像において、無作為に10個のトナー粒子を選択した。そして、選択したトナー粒子の各々において、無作為に1個のシリカ粒子を選択し、選択したシリカ粒子について、画像解析ソフトウェアの計測ツールを用いて、トナー母粒子の径方向における埋没部分の最大長さLAと、トナー母粒子の径方向における突出部分の最大長さLBとを計測した。次いで、選択したトナー粒子の各々について、埋没率、即ち100×LA/(LA+LB)を算出した。そして、得られた10個の埋没比の算術平均を、測定対象(実施例1のトナー)の評価値(表2に示す埋没率)とした。
外添処理において使用する外添剤粒子の種類及び量と、外添処理における攪拌時間とを下記表2に示す通りに変更した以外は、実施例1のトナーの調製と同様の方法により、実施例2~6及び比較例1~8のトナーを調製した。なお、比較例1及び2では、外添剤粒子として、シリカ粒子及び表面処理アルミナ粒子と共に、上述の樹脂粒子を用いた。また、比較例1及び2では、樹脂粒子の被覆率を測定した。樹脂粒子の被覆率の測定は、上述のシリカ粒子の被覆率の測定と同様の操作を行った。下記表2には、各トナーにおけるシリカ粒子の被覆率、樹脂粒子の被覆率及び埋没率の測定結果を併せて示す。
下記表2において、「粒子径」は、個数平均一次粒子径を示す。「部」は、トナー母粒子100質量部に対する質量部を示す。「アルミナ粒子」は、上述の表面処理アルミナ粒子を示す。
<評価>
以下の方法により、実施例1~6及び比較例1~8のトナーについて、流動性、耐ストレス性、外添剤の脱離抑制、及び環境安定性を評価した。評価結果を下記表3に示す。
以下の方法により、実施例1~6及び比較例1~8のトナーについて、流動性、耐ストレス性、外添剤の脱離抑制、及び環境安定性を評価した。評価結果を下記表3に示す。
[流動性]
流動性の評価は、温度23℃、相対湿度50%RHの条件で行った。3gの評価対象(実施例1~6及び比較例1~8のトナー)を、質量既知の300メッシュ(目開き45μm)の篩に載せた。続けて、粉体特性評価装置(ホソカワミクロン株式会社製「パウダテスタ(登録商標)PT-X」)に上述の篩をセットし、粉体特性評価装置のマニュアルに従い、レオスタッド目盛り2.5の条件で20秒間、篩を振動させ、評価対象を篩別した。そして、篩別後に、上述の篩の質量を測定することで、篩上に残留した評価対象の質量M(篩別後の評価対象の質量)を求めた。下記式から、評価対象の落下速度[g/秒]を求めた。評価対象の流動性は、下記基準に沿って判定した。
落下速度[g/秒]=100×(3g-質量M)/20
流動性の評価は、温度23℃、相対湿度50%RHの条件で行った。3gの評価対象(実施例1~6及び比較例1~8のトナー)を、質量既知の300メッシュ(目開き45μm)の篩に載せた。続けて、粉体特性評価装置(ホソカワミクロン株式会社製「パウダテスタ(登録商標)PT-X」)に上述の篩をセットし、粉体特性評価装置のマニュアルに従い、レオスタッド目盛り2.5の条件で20秒間、篩を振動させ、評価対象を篩別した。そして、篩別後に、上述の篩の質量を測定することで、篩上に残留した評価対象の質量M(篩別後の評価対象の質量)を求めた。下記式から、評価対象の落下速度[g/秒]を求めた。評価対象の流動性は、下記基準に沿って判定した。
落下速度[g/秒]=100×(3g-質量M)/20
(流動性の基準)
A(良好):落下速度が0.10g/秒以上
B(不良):落下速度が0.10g/秒未満
A(良好):落下速度が0.10g/秒以上
B(不良):落下速度が0.10g/秒未満
[耐ストレス性]
乾式分散混合機(株式会社カワタ製「ナノパージョンピッコロ」)を用いて、評価対象(実施例1~6及び比較例1~8のトナー)を攪拌した(追加攪拌処理)。追加攪拌処理においては、攪拌速度を5000rpm、攪拌時間を15分間とした。その後、温度23℃かつ相対湿度50%RHの環境下において、評価対象を24時間静置した(調湿)。
乾式分散混合機(株式会社カワタ製「ナノパージョンピッコロ」)を用いて、評価対象(実施例1~6及び比較例1~8のトナー)を攪拌した(追加攪拌処理)。追加攪拌処理においては、攪拌速度を5000rpm、攪拌時間を15分間とした。その後、温度23℃かつ相対湿度50%RHの環境下において、評価対象を24時間静置した(調湿)。
追加攪拌処理及び調湿後の評価対象について、上述した流動性の評価に記載の方法と同様の方法により、落下速度を測定した。評価対象の耐ストレス性は、下記基準に沿って判定した。
(耐ストレス性の基準)
A(良好):追加攪拌処理及び調湿後の落下速度が0.08g/秒以上
B(不良):追加攪拌処理及び調湿後の落下速度が0.08g/秒未満
A(良好):追加攪拌処理及び調湿後の落下速度が0.08g/秒以上
B(不良):追加攪拌処理及び調湿後の落下速度が0.08g/秒未満
[評価機]
以下の評価では、評価機として、モノクロプリンター(ブラザー工業株式会社製「HL-1218W」)を使用した。評価機の備える現像装置にトナー(詳しくは、実施例1~6及び比較例1~8のトナーのうち何れか)を投入した。評価機の備える現像装置は、トナーコンテナとしての機能を兼ね備えていた。即ち、評価機は、現像装置交換方式のモノクロプリンターであった。
以下の評価では、評価機として、モノクロプリンター(ブラザー工業株式会社製「HL-1218W」)を使用した。評価機の備える現像装置にトナー(詳しくは、実施例1~6及び比較例1~8のトナーのうち何れか)を投入した。評価機の備える現像装置は、トナーコンテナとしての機能を兼ね備えていた。即ち、評価機は、現像装置交換方式のモノクロプリンターであった。
[外添剤の脱離抑制]
外添剤の脱離抑制の評価は、温度20℃、相対湿度50%RHの条件で行った。評価機を用いて、1000枚の記録媒体(A4サイズの印刷用紙)に印字率5%のパターン画像を連続印刷した。連続印刷中、200枚の印刷ごとに評価機が備える感光体ドラムの表面を目視で確認した。外添剤の脱離抑制は、下記基準に沿って判定した。
外添剤の脱離抑制の評価は、温度20℃、相対湿度50%RHの条件で行った。評価機を用いて、1000枚の記録媒体(A4サイズの印刷用紙)に印字率5%のパターン画像を連続印刷した。連続印刷中、200枚の印刷ごとに評価機が備える感光体ドラムの表面を目視で確認した。外添剤の脱離抑制は、下記基準に沿って判定した。
(外添剤の脱離抑制の基準)
A(良好):1000枚の連続印刷の何れのタイミングにおいても、感光体ドラムの表面にトナーに起因する着色(汚れ)が確認されなかった。
B(不良):1000枚の連続印刷の少なくとも何れかのタイミングにおいて、感光体ドラムの表面にトナーに起因する着色(汚れ)が確認された。
A(良好):1000枚の連続印刷の何れのタイミングにおいても、感光体ドラムの表面にトナーに起因する着色(汚れ)が確認されなかった。
B(不良):1000枚の連続印刷の少なくとも何れかのタイミングにおいて、感光体ドラムの表面にトナーに起因する着色(汚れ)が確認された。
[環境安定性]
温度23℃、相対湿度50%RHの条件で、上述の評価機を用いて、100枚の記録媒体(A4サイズの印刷用紙)に印字率5%のパターン画像を連続印刷した。次に、評価機の現像ローラー上に付着したトナーの単位質量当たりの帯電量を、吸引式小型帯電量測定装置(トレック社製「MODEL 212HS」)を用いて測定した。測定された帯電量を、帯電量Aとした。
温度23℃、相対湿度50%RHの条件で、上述の評価機を用いて、100枚の記録媒体(A4サイズの印刷用紙)に印字率5%のパターン画像を連続印刷した。次に、評価機の現像ローラー上に付着したトナーの単位質量当たりの帯電量を、吸引式小型帯電量測定装置(トレック社製「MODEL 212HS」)を用いて測定した。測定された帯電量を、帯電量Aとした。
次に、温度10℃、相対湿度10%RHの条件で、上述の評価機を用いて、100枚の記録媒体(A4サイズの印刷用紙)に印字率5%のパターン画像を連続印刷した。次に、評価機の現像ローラー上に付着したトナーの単位質量当たりの帯電量を、上述の吸引式小型帯電量測定装置を用いて測定した。測定された帯電量を、帯電量Bとした。下記式から、帯電量の増加率を求めた。評価対象の環境安定性は、以下の基準で判定した。
帯電量の増加率=100×(帯電量B-帯電量A)/帯電量A
帯電量の増加率=100×(帯電量B-帯電量A)/帯電量A
(環境安定性の基準)
A(良好):帯電量の増加率が35%未満
B(不良):帯電量の増加率が35%以上
A(良好):帯電量の増加率が35%未満
B(不良):帯電量の増加率が35%以上
実施例1~6のトナーは、トナー粒子を含んでいた。トナー粒子は、トナー母粒子と、トナー母粒子の表面に付着した外添剤粒子とを備えていた。外添剤粒子は、シリカ粒子と、特定外添剤粒子とを含んでいた。シリカ粒子の個数平均一次粒子径は、60nm以上95nm以下であった。トナー粒子におけるシリカ粒子の被覆率は、65面積%以上90面積%以下であった。シリカ粒子は、トナー母粒子の表面に埋め込まれている埋没部分と、トナー母粒子の径方向外側に突出する突出部分とを含んでいた。シリカ粒子の埋没率は、20%以上40%以下であった。特定外添剤粒子の体積抵抗率は、100Ω・cm以下であった。特定外添剤粒子の含有量は、0.3質量%以上1.8質量%以下であった。実施例1~6のトナーは、流動性、耐ストレス性、外添剤の脱離抑制、及び環境安定性の全てが良好であった。
一方、比較例1及び2のトナーは、シリカ粒子の粒子径が60nm未満であった。その結果、比較例1及び2のトナーは、耐ストレス性及び流動性を共に満たすことができず、両者がトレードオフの関係となった。具体的には、比較例1のトナーは、スペーサー粒子である樹脂粒子の量が少ないため、流動性は良好であったが、耐ストレス性が不良であった。比較例2のトナーは、スペーサー粒子である樹脂粒子が多いため、耐ストレス性は良好であったが、流動性が不良であった。
比較例3のトナーは、シリカ粒子の粒子径が95nm超であった。比較例3のトナーは、シリカ粒子の粒子径が大きすぎるため、流動性及び外添剤の脱離抑制が不良であった。
比較例4のトナーは、シリカ粒子の被覆率が65面積%未満であった。比較例4のトナーは、シリカ粒子の量が不足しているため、流動性及び耐ストレス性が不良であった。
比較例5のトナーは、シリカ粒子の埋没率が20%未満であった。比較例5のトナーは、シリカ粒子がトナー母粒子にしっかりと付着していないため、外添剤の脱離抑制が不良であった。
比較例6のトナーは、シリカ粒子の埋没率が40%超であった。比較例6のトナーは、シリカ粒子がトナー母粒子に過度に強く付着しているため、流動性及び耐ストレス性が不良であった。
比較例7のトナーは、特定外添剤粒子を含有していなかったため、環境安定性が不良であった。
比較例8のトナーは、特定外添剤粒子の含有量が1.8質量部超であった。比較例8のトナーは、特定外添剤粒子の含有量が過剰であるため、環境安定性及び外添剤の脱離抑制が不良であった。
本発明のトナーは、例えば複写機、プリンター、又は複合機において画像を形成するために用いることができる。
1 トナー粒子
2 トナー母粒子
3 外添剤粒子
4 特定外添剤粒子
5 シリカ粒子
5A 埋没部分
5B 突出部分
2 トナー母粒子
3 外添剤粒子
4 特定外添剤粒子
5 シリカ粒子
5A 埋没部分
5B 突出部分
Claims (6)
- トナー粒子を含むトナーであって、
前記トナー粒子は、トナー母粒子と、前記トナー母粒子の表面に付着した外添剤粒子とを備え、
前記外添剤粒子は、シリカ粒子と、特定外添剤粒子とを含み、
前記シリカ粒子の個数平均一次粒子径は、60nm以上95nm以下であり、
前記トナー粒子における前記シリカ粒子の被覆率は、65面積%以上90面積%以下であり、
前記シリカ粒子は、前記トナー母粒子の表面に埋め込まれている埋没部分と、前記トナー母粒子の径方向外側に突出する突出部分とを含み、
前記シリカ粒子の断面において、前記トナー母粒子の径方向における前記埋没部分の最大長さをLAとし、前記トナー母粒子の径方向における前記突出部分の最大長さをLBとしたとき、下記式で示す前記シリカ粒子の埋没率は、20%以上40%以下であり、
前記特定外添剤粒子の体積抵抗率は、100Ω・cm以下であり、
前記特定外添剤粒子の含有量は、前記トナー母粒子100質量部に対して、0.3質量部以上1.8質量部以下である、トナー。
埋没率=100×LA/(LA+LB) - 前記シリカ粒子は、シリカを含むシリカコアと、前記シリカコアの表面を被覆する表面処理層とを備え、
前記表面処理層は、疎水化処理剤に由来する成分を含む、請求項1に記載のトナー。 - 前記疎水化処理剤は、ヘキサメチルジシラザンを含む、請求項2に記載のトナー。
- 前記特定外添剤粒子の個数平均一次粒子径は、100nm以上600nm以下である、請求項1又は2に記載のトナー。
- 前記特定外添剤粒子は、金属酸化物コアと、前記金属酸化物コアの表面を被覆する導電層とを備える、請求項1又は2に記載のトナー。
- 前記金属酸化物コアは、酸化アルミニウムを含み、
前記導電層は、アンチモンドープ酸化スズを含む、請求項5に記載のトナー。
Priority Applications (1)
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JP2022152590A JP2024047141A (ja) | 2022-09-26 | 2022-09-26 | トナー |
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2022
- 2022-09-26 JP JP2022152590A patent/JP2024047141A/ja active Pending
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