本発明者らは、トナーに使用される構成材料に関して鋭意研究を重ねた結果、結着樹脂及び、着色剤を少なくとも含有するトナー粒子と、シリカ微粉末を有するトナーにおいて、該トナー粒子が、重合体微粒子及び着色剤微粒子を少なくとも凝集して微粒子の凝集体を形成する工程及び微粒子の該凝集体中の微粒子間の融着を起こさせる熟成工程を経て得られる乳化凝集法で得られるトナー粒子であって、該シリカ微粉末の粒径と細孔を制御することで、高精細な静電潜像を高速で形成する現像システムにおいても、クリーニング性、耐久安定性に優れ、さらに環境安定性にも優れたトナーを得ることができることを見出した。
本発明において、トナー粒子のBET比表面積が1.50m2/g以上5.00m2/g以下であり、該シリカ微粉末は、体積基準のメジアン径(D50)が0.70μm以上3.00μm以下であり、かつ細孔径1.7nm以上300.0nm以下の範囲で測定される全細孔容積が0.200cm3/g以下である。
また、本発明において、該シリカ微粉末は平均細孔径が50.0nm以下であることが好ましい。
また、本発明において、該トナーは、さらにBET比表面積が50m2/g以上300m2/g以下の疎水性無機微粉末を含有することが好ましい。
また、本発明において該シリカ微粉末の30℃における水分吸着・脱着等温線において、相対湿度80%RHにおける吸着過程の吸着水分量が0.01質量%以上1.00質量%以下であることが好ましい。
また、本発明において該シリカ微粉末が気相法で製造されたシリカ微粉末であることが好ましい。
本発明者らは、トナーに使用される構成材料に関して検討を進めた結果、結着樹脂及び着色剤を少なくとも含有するトナー粒子と無機微粉末とを有するトナーにおいて、トナー粒子が乳化凝集法で得られるトナー粒子であって、無機微粉末の粒径と細孔を制御することで、高精細な静電潜像を形成する高速の現像システムにおいて、高温高湿下にさらされたトナーであってもクリーニング性に優れ、長期に渡って安定した画像を得ることができることを見出した。
従来より、トナー粒子に帯電性のアップやスペーサー機能を付与させることを目的として無機微粉末をトナー粒子に添加する提案がなされている。特に、トナー粒子の小粒径化と球形化に伴い、このような添加剤が果たす役割は大きい。上記機能を効果的に付与するためには、粒度分布や形状の均一な性能が要求されており、無機微粉末の中でも特にシリカ微粉末がこれらの要求性能を満たしており、好ましく用いられる。
しかしながら、シリカ微粉末の表面の微細構造及びセキュリティ画質に対応可能な最適な粒径に関しては十分制御されていないため、印刷の画質に相当する高い画質を出力するプリンターまたは複写機において、さらに加速する高速化への対応に関してはさらなる改良が必要となる。特に、高速化において大きな課題となるクリーニング性について、本発明における乳化凝集法で得られるトナー粒子に対し、最適なシリカ微粉末の設計が必要となる。
トナーの用途に用いる一般的なシリカ微粉末は非晶質であり、表面にサブミクロンオーダー(数nm以上数百nm以下)の細孔を数多く有するため、トナーの摩擦帯電が不均一になる傾向がある。さらに、大気中の水分子が細孔に入り込むため、耐久を続けると摩擦帯電能自体が低下する。その結果、トナーの摩擦帯電性が不均一になることでトナーが凝集し易くなり、ライン及びドット再現性が低下する。さらに摩擦帯電能が低下することで、耐久後半に画像濃度が低下する。また、大気中の水分子が細孔に一旦入り込むと、シリカ微粉末どうし、あるいはシリカ微粉末を有するトナー粒子が凝集しやすくなり、シリカ微粉末のスペーサーとしての機能が低下し、トナーの流動性も低下する。その結果、感光体上のトナーが良好に転写されず、さらにブラシやブレードのようなクリーニング部材によっても除去されにくく、感光体の表面にトナーが付着した状態やトナーのすり抜けといった、クリーニング不良が生じやすくなる。クリーニング不良により、摩擦帯電ムラや非画像部の点やスジが発生する場合もある。
さらに高速の現像システムにおいては、トナーが現像器内で大きなシェアを受ける。その結果、トナーは現像器内で外添剤の埋め込みによるトナーの劣化が生じ易くなる。
このようなトナーの劣化が進行すると、摩擦帯電の不均一化や帯電能の低下の影響を強く受けるため、よりトナーが凝集し易くなる。そのため、現像性能の低下、ならびにクリーニング性の低下が進み、画質の低下につながる。
トナーの耐劣化性を高めるためには、より大粒径のシリカ微粉末を最適な量で外添する必要があるが、表面の微細構造が不均一な大粒径のシリカ微粉末を添加しても、摩擦帯電の不均一化の影響が現れるため好ましくない。殊に、乳化凝集法により生成されたトナー粒子を有するトナーにおいては、適正化された表面形状を有するトナー粒子に好適な大粒径のシリカ微粉末を適量で外添することが特に重要である。大気中の水分子の吸着によるスペーサー機能の低下を回避し、クリーニング性を良好にする上で、シリカ微粉末の表面の微細構造の設計はより一層重要となる。
すなわち、従来のように単にスペーサーとしてシリカ微粉末の如き無機微粉末を添加するだけでは、高速の現像システムでは十分でなく、本発明のように乳化凝集法により得られるトナー粒子に対しては特定なシリカ微粉末が好適である。そのシリカ微粉末の表面の微細構造の制御による表面特性のコントロール及び粒径の最適化が重要となる。
そこで、本発明者らはシリカ微粉末の表面細孔状態について鋭意検討した結果、特定の細孔状態を有するシリカ微粉末を乳化凝集法で得られるトナー粒子に添加することで、高精細な静電潜像を形成するプリンターまたは複写機においても良好な濃度安定性、ライン再現性、ドット再現性を環境に依らず長期に渡り安定的に得る事が出来ることを見出した。
本発明では、乳化凝集法で得られるトナー粒子として、トナー粒子のBET比表面積が1.50乃至5.00m 2 /gであり、好ましくは2.00乃至4.00m 2 /gであるトナー粒子を用いる。
トナー粒子のBET比表面積を1.50m 2 /g未満とすることは、乳化凝集法で得られるトナー粒子として、凹凸が少なく、より真球に近いトナー粒子表面であることを表す。このように、粒子表面の凹凸が少ないトナー粒子は、本発明に使用されるシリカ微粉末との接触面積が減少し、後述するシリカ微粉末の効果が十分に発揮されない。また、トナー粒子のBET比表面積を5.00m 2 /g超とすることは、乳化凝集法で得られるトナー粒子として、凹凸が多いことを表す。このように、凹凸が多いトナー粒子は、形状が不均一になりやすいため、トナー粒子同士の接触、または/あるいは、本発明に使用されるシリカ微粉末との接触が不均一となり、摩擦帯電性に偏りが生じる。その結果、トナーのチャージアップや帯電不良が生じ、画像濃度の安定性や静電潜像の忠実な再現性が損なわれる。
すなわち、乳化凝集法で得られるトナー粒子として、好ましい凹凸とすることで、本発明に使用されるシリカ微粉末の効果が十分に発揮される。
さらに、トナー粒子の好ましい表面形状は、以下形状係数によっても表すことが可能である。
本発明において、トナーの形状係数SF−1は115以上140以下であり、かつ形状係数SF−2が100以上120以下であることが好ましい。このトナーの形状係数SF−1は球形度合いを示し、115より小さいと徐々に真球状であることを表し、100で真球である。また、140より大きいと球形から徐々に不定形となる。一方、トナーの形状係数SF−2は表面の凹凸度合いを示す。本発明のトナーは適度な凹凸を持つトナー粒子を含有しており、真球に近いトナーに対して、この形状を有することによって、一般に転写性とクリーニング性の両立を図る上で有利となる。また、本発明に使用されるシリカ微粉末がスペーサーとしてトナー粒子と接触する上で、トナーのSF−2が100以上120以下の範囲にあるのが好ましい。
本発明では、乳化凝集法で得られるトナー粒子に、無機微粉末として細孔径1.7nm以上300.0nm以下の範囲で測定される全細孔容積が0.200cm3/g以下であり、好ましくは0.070cm3/g以下、より好ましくは0.025cm3/g以下のシリカ微粉末を外添している。
細孔径1.7nm以上300.0nm以下の範囲で測定される全細孔容積を0.200cm3/g以下にすることは、表面細孔が少ないことを表す。このように、細孔が無く均一な表面構造を有することで、シリカ微粉末の摩擦帯電性が均一となり、かつ耐水性も大幅に向上するため摩擦帯電性を環境に依らず長期にわたり安定的に維持することが可能となる。そのため、トナーの摩擦帯電性も均一且つ安定となるため高速のプリンターまたは複写機においても、トナーが凝集することなく高精細な静電潜像を忠実に再現することが可能となる。また、シリカ微粉末のスペーサー機能が低下することなく発揮される。その結果、良好な画像濃度の安定性及び、クリーニング性を環境に依らず長期に渡り安定的に得ることができる。
全細孔容積が0.200cm3/gより大きい場合、シリカ微粉末表面に細孔が多く存在していることを示す。このようなシリカ微粉末の場合、シリカ微粉末の表面の微細構造が不均一なため帯電性も不均一となり、さらには、大気中の水分子が細孔に入り込むため耐久を続けると摩擦帯電能自体が低下する。その結果、高速の現像システムにおいてトナーの摩擦帯電性が不均一になることで凝集しやすくなり、ライン及びドット再現性が低下する。さらに摩擦帯電能が低下することで、耐久後半に画像濃度の低下やかぶりが発生しやすくなる。
本発明においては、シリカ微粉末の表面の細孔状態を再現良く測定可能であり、細孔状態がロングレンジで正確に測定される細孔径1.7nm以上300.0nm以下の範囲における全細孔容積を測定した。
また、本発明者らは、細孔径1.7nm以上300.0nm以下の範囲で測定される全細孔容積が0.200cm3/g以下のシリカ微粉末を用いることで、より大粒径のシリカ微粉末をトナー粒子に外添することが出来ることを見出した。すなわち、本発明に係る該無機微粉末は、体積基準のメジアン径(D50)が0.70μm以上3.00μm以下、好ましくは0.70μm以上1.50μm以下のシリカ微粉末であることを特徴とする。該無機微粉末の粒径を上記範囲に制御することで、より高速の現像システムのように、トナーが現像器内で大きなシェアを受ける環境においても無機微粉末の埋め込みによるトナーの劣化が起こりにくく、良好な画像濃度の安定性、ライン再現性、ドット再現性を環境に依らず長期に渡り安定的に得ることができる。また、該無機微粉末の粒径を上記範囲に制御することで、乳化凝集法により生成したトナー粒子を有するトナーが特徴とする、特定の範囲内の凹凸や円形度を有するトナー粒子との接触面積がスペーサー粒子、あるいは現像器内のシェアによる埋め込まれにくさといった点で有利となる。
メジアン径(D50)が0.70μmよりも小さいシリカ微粉末は、トナー粒子に埋め込まれ易く、高速の現像システムにおいてトナーが凝集しやすく、ライン及びドット再現性が低下する。一方3.00μmより大きいシリカ微粉末は、トナー粒子から遊離しやすくなり、耐久後半に画像濃度が低下しやすい。
本発明において、シリカ微粉末を体積基準のメジアン径(D50)が0.70μm以上3.00μm以下であり、且つ細孔径1.7nm以上300.0nm以下の範囲で測定される全細孔容積が0.200cm3/g以下に制御する手段としては、一般的なシリカ微粉末の製造法において、合成濃度及び温度や冷却速度をコントロールすることで達成可能である。
本発明における無機微粉末の細孔容積は、細孔分布測定装置Tristar3000(島津製作所社製)を用いて、試料表面に窒素ガスを吸着させるガス吸着法により測定したものである。測定の概略は、島津製作所社発行の操作マニュアルに記載されており、以下の通りである。細孔分布の測定前には、試料管にサンプル1乃至2g(例えば1.5g)を入れ、100℃で24時間真空引きを行う。真空引き終了後サンプル重量を精秤し、サンプルを得た。得られたサンプルを上記細孔分布測定装置を用いて、BJH脱着法により細孔径1.7nm以上300.0nm以下の範囲における全細孔容積を求めた。細孔分布の評価には測定データ情報に最も近い全細孔容積を指標として用いるのが好ましい。
また、本発明における無機微粉末の粒度分布の測定は、レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置LA−920(HORIBA製)により測定したものである。測定方法としては、分散媒体となるイオン交換水100mlに無機微粉末サンプルを、例えば約30mg入れ、この分散液を超音波分散機で1分間処理し、分散液とする。この分散液をサンプル濃度が透過率80%前後になるように測定セルに滴下する。無機微粉末と水の相対屈折率を無機微粉末の種類に応じ設定して、前記測定装置を使用し無機微粉末の体積基準の粒度分布を測定して、メジアン径(D50)を求める。
本発明における無機微粉末は平均細孔径が50.0nm以下であることが好ましい。平均細孔径が50.0nmより大きい場合、シリカ微粉末表面に細孔が大きいことを示す。このようなシリカ微粉末の場合、高湿環境において吸湿量が多くなり摩擦帯電能の低下が生じ易くなるため好ましくない。
本発明における無機微粉末の平均細孔径は、前述した細孔容積と同様の測定方法で求められる。
また、本発明におけるトナーは、BET比表面積が50m2/g以上300m2/g以下の疎水性シリカ微粉末をさらに有することが好ましい。
トナー粒子への流動性の付与能が高い、BET比表面積が大きな疎水性シリカ微粉末を併用することで、無機微粉末をトナー粒子に均一に外添し、分散させることが可能となる。さらに無機微粉末として疎水性シリカと同極性のシリカ微粉末と併用した場合、シリカ微粉末がトナー粒子に均一に外添され、分散され、摩擦帯電性のアップやスペーサー機能をより効果的に付与することが可能となる。
疎水性シリカ微粉末のBET比表面積が50m2/gより小さい場合、無機微粉末が十分分散されないため好ましくない。また、疎水性シリカ微粉末のBET比表面積が300m2/gより大きな場合、トナーがチャージアップし濃度低下の如き弊害が生じ好ましくない。
疎水性シリカ微粉末としてはケイ素ハロゲン化物の蒸気相酸化により生成された乾式法シリカ又はヒュームドシリカと称される乾式シリカ、及び水ガラスから製造されるいわゆる湿式シリカの両者が使用可能である。疎水化処理は、シリコーンワニス、各種変性シリコーンワニス、シリコーンオイル、各種変性シリコーンオイル、シラン化合物、シランカップリング剤、その他有機ケイ素化合物、有機チタン化合物の如き処理剤を単独で或いは2種以上を組み合わせて使用して行うことができる。
BET比表面積の測定法としては、BET比表面積法に従って、比表面積測定装置ジェミニ2375(島津製作所)を用いて、試料表面に窒素ガスを吸着させ、BET比表面積多点法を用いて比表面積を計算した。
また、本発明における無機微粉末は、温度30℃における水分の吸着・脱着等温線において、相対湿度80%RHにおける吸着過程の吸着水分量が0.01質量%以上1.00質量%以下であることが好ましく、より好ましくは0.01質量%以上0.50質量%以下、特に好ましくは0.10質量%以上0.20質量%以下が良い。相対湿度80%RHにおける吸着水分量が1.00質量%より大きい場合、吸着する水分量が多いことを示す。このような無機微粉末の場合、トナーの摩擦帯電性が低下したり、トナーが凝集しやすくなるため、現像性が低下(画像濃度の低下、カブリの増大)する。一方、該吸着水分量が0.01質量%より低い場合、無機微粉末が過度の疎水性を有することを示す。疎水性が過度に強すぎるとチャージアップ等、摩擦帯電のバランスが崩れ、画像濃度の低下やかぶりが発生しやすくなる。
本発明における無機微粉末の吸着水分量は、吸着平衡測定装置(JTトーシ社製「EAM−02」)によって測定したものである。これは、対象とする気体(本発明の場合は水)のみが存在する条件下で固−気平衡に到達させ、この時の固体質量と蒸気圧を測定する装置である。
実際の吸着・脱着等温線の測定は、以下に示す乾物質量の測定、水中の溶存空気の脱気から、吸着・脱着等温線の測定まで、全てコンピューターによって自動的に行われる。測定の概略は、JTトーシ株式会社発行の操作マニュアルに記載されており、以下の通りである。なお、本発明においては溶媒液として水を用いる。
先ず、吸着管内の試料容器に無機微粉末を約5g充てん後、恒温槽温度、試料部温度を30℃に設定する。その後、空気弁V1(主バルブ)、V2(排気バルブ)を開き真空排気部を作動させ、真空容器内を0.01mmHg程度に真空引きすることにより、試料の乾燥を行う。試料の質量変化がなくなった時点の質量を「乾物質量」とする。
溶媒液としての水中には空気が溶解しているため、脱気を行う必要がある。先ず、水を液だめに入れ、真空排気部を作動させ、空気弁V2、V3(液だめバルブ)を交互に開閉し、溶存している空気を除去する。上記操作を数回繰り返し、水中に気泡が見られなくなった時点で脱気終了とする。
乾物質量の測定、水中の溶存空気の脱気に続いて、真空容器内を真空下に保持したまま空気弁V1、V2を閉じ、空気弁V3を開くことによって、液だめから水蒸気を導入し、空気弁を閉める。次いで、空気弁V1を開くことによって、溶媒蒸気を真空容器内に導入し、その圧力を圧力センサーにより測定する。真空容器内の圧力が設定圧力に達しない場合は、上記操作を繰り返すことにより真空容器内の圧力を設定圧力にする。平衡に達すると、真空容器内の圧力と質量が一定になるので、その時の圧力と温度、及び試料質量を平衡データとして測定する。
以上のように操作して、水蒸気の圧力を変更することにより、吸着・脱着等温線を測定することができる。実際の測定においては、予め、吸着量を測定する相対蒸気圧を設定する。設定圧として、例えば、5%、10%、30%、50%、70%、80%、90%、95%とした場合、本発明における「吸着過程」とは、5%から順に水分吸着量を測定し等温線を測定していく過程であり、「脱離過程」とは、吸着過程に引き続き行う、吸着過程とは逆に95%から相対蒸気圧を下げていきながら水分吸着量を測定していく過程を示す。
本装置では、圧力の設定は相対蒸気圧(%RH)で行い、吸着・脱着等温線は、吸着量(質量%)と相対蒸気圧(%RH)で表示される。吸着量と相対蒸気圧の計算式を以下に示す。
M={(Wk−Wc)/Wc}×100
Pk=(Q/Q0)×100
(ここで、Mは吸着量(質量%)、Pkは相対蒸気圧(%)、Wk(mg)は試料質量、Wc(mg)は試料の乾物質量、Q0(mmHg)は、吸・脱着平衡時の温度Tk(℃)からAntoineの式により求められる水の飽和蒸気圧、Q(mmHg)は平衡データとして測定した圧力、をそれぞれ示す。)
また、本発明で用いられる無機微粉末のBET比表面積は1.0m2/g以上20.0m2/g以下が好ましく、より好ましくは2.0m2/g以上10.0m2/g以下である。
比表面積が20.0m2/gよりも大きな場合、無機微粉末がトナー粒子中に埋め込まれやすく、トナーの劣化が生じ易くなるため、耐久後半に画像濃度が低下しやすい。また比表面積が1.0m2/gよりも小さい場合、トナーに十分な流動性が得られず耐久後半に画像濃度が低下しやすい。
BET比表面積の測定法としては、BET比表面積法に従って、比表面積測定装置ジェミニ2375(島津製作所)を用いて、試料表面に窒素ガスを吸着させ、BET比表面積多点法を用いて比表面積を計算した。
また、本発明において、平均細孔径が5.0nm以上50.0nm以下の範囲にあり、且つ細孔径1.7nm以上300.0nm以下の全細孔容積が0.200cm3/g以下のシリカ微粉末は気相法で製造することが好ましい。
シリカ微粉末の製造法としては、金属ケイ素、ハロゲン化ケイ素物、及びシラン化合物の如きケイ素化合物を気相で反応させることにより生成する気相法、及び、アルコキシシランの如きシラン化合物を水/有機溶媒混合液において加水分解、縮合反応をさせて得られるシリカゾル懸濁液から溶媒除去、乾燥して粒子化する湿式法の二種類に大別される。
該シリカ微粉末は、気相法の反応条件を最適化することで、表面細孔状態を上記範囲に制御することが容易となることを見出した。
すなわち、気相反応において反応系内の温度をシリカの融点以上にすることで、溶融状態を経て製造されるため細孔の少ないシリカ微粉末を形成することが可能となる。さらに、溶融状態からの冷却速度をコントロールすることで細孔状態を制御する事が容易になる。
冷却速度をコントロールせず急冷すると、より細孔が生じやすくなるため好ましくない。
特に、本発明のシリカ微粉末を得るためには、金属ケイ素粉末原料を酸素―水素からなる化学炎で直接酸化させる、気相酸化法が好ましく用いられる。気相酸化法は、反応系内を瞬間的にシリカの融点以上にすることが可能であり、表面細孔構造や粒径を制御するのに好ましい製法である。
一方、湿式法ではシラン化合物を加水分解、縮合反応により得られるシリカゾル懸濁液からシリカ微粉末を生成するため、表面に無数の細孔を有する構造を有する。また、気相法に対して反応速度が遅く細孔分布の制御も困難なため、本発明の特徴である細孔状態を制御したシリカ微粉末の製造法としては好ましくない。
また、本発明で用いられる無機微粉末の含有量はトナー粒子100質量部に対して、0.05質量部以上2.00質量部以下であることが好ましく、より好ましくは0.10質量部以上1.00質量部以下である。
無機微粉末の含有量が2.0質量部よりも多いい場合、トナーの摩擦帯電のバランスがくずれ濃度低下やカブリの問題が生じやすい。また、無機微粉末含有量が0.01質量部よりも少ない場合、トナー粒子に対して添加量が少なくなり、無機微粉末添加によるトナーの帯電性アップの効果が得られない。
また、本発明において、トナーの重量平均粒子径(D4)は、4.0μm以上9.0μm以下であることが好ましい。トナーの粒径を上記範囲に制御することでより高精細な静電潜像をより忠実に再現することが可能となり、セキュリティ画質対応の観点で好ましい。さらに、体積基準のメジアン径(D50)が0.70μm以上3.00μm以下のシリカ微粉末を外添したトナーにおいては、シリカ微粉末のスペーサーとしての機能が最も効果的に発現し、圧密された状態においても、凝集し難くなる。
トナーの重量平均径(D4)が4.0μm未満の場合は、シリカ微粉末との粒径のバランスが崩れるため、トナーに十分な流動性が得られず耐久後半に濃度が低下する等の弊害が生じる。トナーの重量平均径(D4)が9.0μmより大きな場合は、より高精細な静電潜像への再現性が著しく低下するため、セキュリティ画質対応の観点では好ましくない。
本発明は、少なくとも乳化凝集法により得られるトナー粒子を含むトナーに関するものである。以下、トナーの製造方法について説明する。
乳化凝集法は、例えば各種樹脂材料を媒体中で攪拌、または乳化重合により、樹脂粒子の分散液を作製し、必要に応じて着色剤粒子、離型剤及び必要によりその他の成分の分散液とともにヘテロ凝集をさせ、その後、融着させてトナー粒子を得る、凝集法である。
樹脂粒子の分散液は、少なくとも樹脂粒子を分散剤中に分散させてなるものである。樹脂粒子の樹脂としては、熱可塑性結着樹脂が挙げられる。具体的には、以下のものが挙げられる。スチレン、パラクロロスチレン、α−メチルスチレンの如きスチレン類の単独重合体又は共重合体(スチレン系樹脂);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−エチルヘキシルの如きビニル基を有するエステル類の単独重合体又は共重合体(ビニル系樹脂);アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のビニルニトリル類の単独重合体又は共重合体(ビニル系樹脂);ビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等のビニルエーテル類の単独重合体又は共重合体(ビニル系樹脂);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の如きビニルケトン類の単独重合体又は共重合体(ビニル系樹脂);エチレン、プロピレン、ブタジエン、イソプレンの如きオレフィン類の単独重合体又は共重合体(オレフィン系樹脂);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、ポリエーテル樹脂の如き非ビニル縮合系樹脂、及びこれらの非ビニル縮合系樹脂とビニル系モノマーとのグラフト重合体である。これらの樹脂は、単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
これらの樹脂の中でもビニル系樹脂が特に好ましい。ビニル系樹脂の場合、イオン性界面活性剤を用いて乳化重合やシード重合により樹脂粒子の分散液を容易に調製することができる点で有利である。前記ビニル系モノマーとしては、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、ケイ皮酸、フマル酸、ビニルスルフォン酸、エチレンイミン、ビニルピリジン、ビニルアミンの如きビニル系高分子酸やビニル系高分子塩基の原料となるモノマーが挙げられる。本発明においては、前記樹脂粒子が、前記ビニル系モノマーをモノマー成分として含有するのが好ましく、高温多湿や低温低湿の環境においてトナーの摩擦帯電量の変化が少ないスチレン−アクリル樹脂が好ましい。本発明においては、これらのビニル系モノマーの中でも、ビニル系樹脂の形成反応を容易にする点でビニル系高分子酸がより好ましい。具体的には、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、ケイ皮酸、フマル酸の如きカルボキシル基を解離基として有する解離性ビニル系モノマーが、重合度やガラス転移点の制御の点で特に好ましい。さらに、この時、分子量を調節するために、連鎖移動剤、または/及び、架橋剤を併用しても良い。
連鎖移動剤としては、オクチルメルカプタン、ドデシルメルカプタン、tert−ドデシルメルカプタンの如きメルカプタン、四臭化炭素等のハロゲン化合物、ジスルフィド類が挙げられる。
更に、架橋剤としては、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレン、ジビニルエーテル、ジエチレングリコールメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、フタル酸ジアリルの如き不飽和結合を2個以上有するものが挙げられる特にジビニルベンゼンが好ましい。
本発明においてラジカル重合開始剤は水溶性であれば適宜使用が可能である。例えば過硫酸塩(過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム);アゾ系化合物〔4,4’−アゾビス4−シアノ吉草酸及びその塩、2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)塩〕;過酸化水素;ベンゾイルパーオキサイドの如きパーオキサイド化合物が挙げられる。
更に上記ラジカル性重合開始剤は、必要に応じて還元剤と組み合わせレドックス系開始剤とすることが可能である。レドックス系開始剤を用いることで、重合活性が上昇し重合温度の低下が図れ、更に重合時間の短縮が期待できる。
重合温度は、重合開始剤の最低ラジカル生成温度以上であればどの温度を選択しても良いが、例えば温度50℃乃至80℃の範囲が用いられる。また、常温開始の重合開始剤、例えば過酸化水素−還元剤(アスコルビン酸等)の組み合わせを用いることで室温又はそれに近い温度で重合することも可能である。
重合に用いることのできる界面活性剤としては、以下のものが挙げられる。スルホン酸塩(ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、アリールアルキルポリエーテルスルホン酸ナトリウム、3,3−ジスルホンジフェニル尿素−4,4−ジアゾ−ビス−アミノ−8−ナフトール−6−スルホン酸ナトリウム、オルト−カルボキシベンゼン−アゾ−ジメチルアニリン、2,2,5,5−テトラメチル−トリフェニルメタン−4,4−ジアゾ−ビス−β−ナフトール−6−スルホン酸ナトリウム)、硫酸エステル塩(ドデシル硫酸ナトリウム、テトラデシル硫酸ナトリウム、ペンタデシル硫酸ナトリウム、オクチル硫酸ナトリウム)、脂肪酸塩(オレイン酸ナトリウム、ラウリン酸ナトリウム、カプリン酸ナトリウム、カプリル酸ナトリウム、カプロン酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム、オレイン酸カルシウム)が挙げられる。
前記樹脂粒子の個数平均粒径としては、通常1μm以下であり、0.01μm以上1μm以下であるのが好ましい。前記個数平均粒径が1μmを超えると、最終的に得られるトナー粒子の粒径分布が広くなり、遊離粒子の発生が生じやすく、性能や信頼性の低下を招きやすい。一方、個数平均粒径が前記範囲内にあると前記問題がない上、トナー粒子間の偏在が減少し、トナー粒子中の分散が良好となり、性能や信頼性のバラツキが小さくなる点で有利である。
前記着色剤の粒子の分散液は、少なくとも着色剤の粒子を分散剤中に分散させてなるものである。前記着色剤としては、フタロシアニン系顔料、モノアゾ系顔料、ビスアゾ系顔料、磁性粉、キナクリドン系顔料が挙げられる。具体例としては、以下のものが挙げられる。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、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、ブリリアンカーミン3B、ブリリアンカーミン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、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、フタロシアニングリーン、マラカイトグリーンオキサレレートの如き顔料;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、ジオキサジン系、チアジン系、アゾメチン系、インジコ系、チオインジコ系、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、チアジン系、チアゾール系、キサンテン系の如き染料である。これらの着色剤は、単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
着色剤の粒子の個数平均粒径としては、0.5μm以下が好ましく、0.2μm以下がより好ましい。前記平均粒径が0.5μmを超えると、可視光の乱反射を防ぐことができず、また、粗大粒子が存在した場合、着色力、色再現性、OHP透過性に悪影響し、後述の凝集粒子形成工程において前記樹脂粒子と該着色剤粒子とが凝集しないか、あるいは凝集しても融合時に脱離してしまうことがあり、得られるトナーの品質が劣化することがある点で好ましくない。一方、前記平均粒径が前記範囲内にあると、前記問題がない上、トナー間の偏在が減少し、トナー中の分散が良好となり、性能や信頼性のバラツキが小さくなる点で有利である。
前記離型剤の粒子の分散液は、少なくとも離型剤の粒子を分散剤中に分散させてなるものである。
前記離型剤としては、融点が150℃以下のものが用いられ、好ましくは40℃乃至130℃のもの、特に好ましくは40℃乃至110℃であるものが用いられる。具体的には、以下のものが挙げられる。ポリエチレンの如き低分子量ポリオレフィン類;加熱により溶融するか軟化するシリコーン類;オレイン酸アミド、エルカ酸アミド、リシノール酸アミド、ステアリン酸アミドの如き脂肪酸アミド類;ステアリン酸ステアリルの如きエステルワックス類;カルナウバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス、木ロウ、ホホバ油の如き植物系ワックス;ミツロウの如き動物系ワックス;モンタンワックス、オゾケライト、セレシン、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、フィッシャートロプシュワックス、エステルワックスの如き鉱物・石油系ワックス;及びそれらの変性物である。
前記離型剤粒子の個数平均粒径としては、2.0μm以下が好ましく、1.0μm以下がより好ましい。前記個数平均粒径が2.0μmを超えると、トナー粒子間でワックスの含有量にかたよりが生じやすく、耐久後の画像の安定性が低下する。一方、前記個数平均粒径が前記範囲内にあると、トナー粒子間の偏在が減少し、トナー粒子中の分散が良好となり、性能や信頼性のバラツキが小さくなる。前記着色剤の粒子と前記樹脂の粒子と前記離型剤の粒子の組み合わせとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜自由に選択することができる。
前記樹脂の粒子の分散液、前記着色剤の粒子の分散液及び前記離型剤の分散液の外、分散剤中に適宜選択した粒子を分散させてなる粒子の分散液を更に混合してもよい。
前記粒子の分散液に含まれる粒子としては、特に制限はなく目的に応じ適宜選択することができ、例えば、内添剤の粒子、帯電制御剤の粒子、無機粒子、または研磨材の粒子が挙げられる。本発明において、これらの粒子は、前記樹脂の粒子の分散液中や前記着色剤の粒子の分散液中に分散させてもよい。
前記帯電制御剤粒子としては、4級アンモニウム塩化合物;ニグロシン系化合物;アルミ、鉄、クロム、亜鉛、ジルコニウムの錯体の粒子が挙げられる。本発明における帯電制御剤の粒子としては、凝集時や融合時の安定性に影響するイオン強度の制御と廃水再利用の観点から、水に溶解しにくい素材のものが好ましい。
上述の各粒子の個数平均粒径としては、通常1μm以下であり、0.01μm以上1μm以下であるのが好ましい。前記個数平均粒径が1μmを超えると、最終的に得られるトナー粒子の粒径分布が広くなったり、遊離粒子の発生が生じやすく、性能や信頼性の低下を招き易い。一方、前記平均粒径が前記範囲内にあると前記問題がない上、トナー粒子間の偏在が減少し、トナー粒子中の分散が良好となり、性能や信頼性のバラツキが小さくなる点で有利である。
前記樹脂の粒子の分散液、前記着色剤の粒子の分散液、前記離型剤の分散液、前記粒子の分散液に含まれる、分散剤としては、極性界面活性剤を含有する水系媒体が挙げられる。前記水系媒体としては、蒸留水、またはイオン交換水の如き水;アルコール類が挙げられる。これらは、単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。前記極性を有する分散剤における前記極性界面活性剤の含有量としては、一概に規定することはできず、目的に応じて適宜選択することができる。
前記極性界面活性剤としては、硫酸エステル塩系、スルホン酸塩系、リン酸エステル系、せっけん系の如きアニオン界面活性剤;アミン塩型、4級アンモニウム塩型の如きカチオン界面活性剤が挙げられる。前記アニオン界面活性剤の具体例としては、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ドデシル硫酸ナトリウム、アルキルナフタレンスルホン酸ナトリウム、ジアルキルスルホコハク酸ナトリウムが挙げられる。前記カチオン界面活性剤の具体例としては、アルキルベンゼンジメチルアンモニウムクロライド、アルキルトリメチルアンモニウムクロライド、ジステアリルアンモニウムクロライドが挙げられる。これらは、単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
なお、本発明においては、これらの極性界面活性剤と、非極性界面活性剤とを併用することできる。前記非極性界面活性剤としては、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が挙げられる。
前記樹脂の粒子の分散液における前記樹脂の粒子の含有量としては、通常5質量%以上60質量%以下であり、好ましくは10質量%以上40質量%以下である。また、凝集粒子が形成された際の凝集粒子の分散液中における前記樹脂粒子の含有量としては、50質量%以下であればよく、2質量%以上40質量%以下であるのが好ましい。
非磁性の前記着色剤の粒子の含有量としては、前記凝集粒子が形成された際の凝集粒子分散液中において、1質量%以上10質量%以下であり、2質量%以上6質量%以下が好ましい。
前記離型剤の粒子の含有量としては、前記凝集粒子が形成された際の凝集粒子の分散液中において、0.5質量%以上20質量%以下であり、1質量%以上10質量%以下が好ましい。前記含有量が5質量%より大きい場合、粒度分布が広がり、特性が低下する場合がある。この場合は、例えば樹脂粒子を生成させる時に、離型剤に対してシード重合を行うと前記問題を解決できる。
(凝集工程)
前記凝集粒子形成は、前記混合液中において凝集粒子を形成し凝集粒子分散液を調製するものである。前記凝集粒子は、例えばpH調整剤、凝集剤、安定剤を該混合液中に添加し混合し、温度を上げ、機械的動力等を適宜加えることにより該混合液中に形成することができる。
pH調整剤としては、アンモニア、水酸化ナトリウムの如きアルカリ;硝酸、クエン酸の如き酸が挙げられる。凝集剤としては、ナトリウム、カリウムの如き1価の金属塩;カルシウム、マグネシウムの如き2価の金属塩;鉄、アルミニウムの如き3価の金属塩;メタノール、エタノール、プロパノールの如きアルコール類が挙げられる。
安定剤としては、主に前記極性界面活性剤そのもの又はそれを含有する水系媒体が挙げられる。例えば、前記水性分散液に含まれる極性界面活性剤がアニオン性の場合には、安定剤としてカチオン性のものを選択することができる。
前記凝集剤の添加・混合は、前記混合液中に含まれる樹脂のガラス転移点以下の温度で行うのが好ましい。この温度条件下で前記混合を行うと、凝集が安定した状態で進行する。前記混合は、例えばそれ自体公知の混合装置、ホモジナイザー、またはミキサーを用いて行うことができる。
ここで形成される凝集粒子の個数平均粒径としては、特に制限はないが、通常、得ようとするトナーの個数平均粒径と同じ程度になるように制御される。前記制御は、例えば、温度と前記撹拌混合の条件とを適宜設定・変更することにより容易に行うことができる。以上の凝集粒子形成工程により、トナーの個数平均粒径とほぼ同じ個数平均粒径を有する凝集粒子が形成され、該凝集粒子を分散させてなる凝集粒子分散液が調製される。
(熱融着工程)
前記熱融着工程は、前記凝集粒子を加熱して融着する工程である。融着工程に入る前に、トナー粒子間の融着を防ぐため、前記pH調整剤、前記極性界面活性剤、または前記非極性界面活性剤を適宜投入することができる。
前記加熱の温度としては、前記凝集粒子に含まれる樹脂のガラス転移点温度乃至該樹脂の分解温度であればよい。したがって、前記加熱の温度は、前記樹脂粒子及び前記樹脂微粒子の樹脂の種類に応じて異なり、一概に規定することはできないが、一般的には前記凝集粒子又は前記付着粒子に含まれる樹脂のガラス転移点温度は140℃以下である。なお、前記加熱は、それ自体公知の加熱装置・器具を用いて行うことができる。
前記融着の時間としては、前記加熱の温度が高ければ短い時間で足り、前記加熱の温度が低ければ長い時間が必要である。即ち、前記融合の時間は、前記加熱の温度に依存するので一概に規定することはできないが、一般的には30分以上10時間以下である。
本発明においては、融着工程の終了後に得られたトナーを、適宜の条件で洗浄、乾燥することができる。なお、得られたトナーの表面に、シリカ、アルミナ、チタニア、炭酸カルシウムの如き無機粒体や、ビニル系樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂の如き樹脂の粒子を、乾燥状態で剪断力を印加して添加してもよい。これらの無機粒体や樹脂粒子は、流動性助剤やクリーニング助剤として機能する。
本発明におけるトナーにおいて、実質的な悪影響を与えない範囲内で更に他の添加剤を使用しても良い。例えば以下のものが挙げられる。ポリフッ化エチレン粉末、ステアリン酸亜鉛粉末、ポリフッ化ビニリデン粉末の如き滑剤粉末;酸化セリウム粉末、炭化硅素粉末、チタン酸ストロンチウム粉末の如き研磨剤;酸化チタン粉末、酸化アルミニウム粉末の如き流動性付与剤;ケーキング防止剤;カーボンブラック粉末、酸化亜鉛粉末、酸化スズ粉末の如き導電性付与剤;逆極性の有機微粒子及び無機微粒子の如き現像性向上剤である。
また外添方法としてはヘンシェルミキサーを使用する従来公知の方法が利用できる。
<静電潜像現像用現像剤>
本発明のトナーは、目的に応じて適宜の成分組成をとることができる。なお、本発明のトナーは、単独で用いると一成分系のトナー、また、キャリアと組み合わせて用いると二成分系のトナーとして使用される。本発明のトナーは高速での現像性に優れた特性を発揮するため、キャリアと組み合わせて用いる二成分系トナーとして調製することが好ましい。
キャリアとしては、特に制限はなくそれ自体公知のキャリアが挙げられ、例えば、樹脂被覆キャリアを用いることができる。樹脂被覆キャリアとしては特開昭62−39879号公報、特開昭56−11461号公報に記載された樹脂被覆キャリアを使用することができる。例えば以下に示す樹脂被覆キャリアが挙げられる。
該キャリアの核体粒子としては、フェライト、マグネタイト造粒物が挙げられ、その平均径は、30μm以上200μm以下である。核体粒子の被覆樹脂としては、以下のモノマーの単独重合体または共重合体が挙げられる。スチレン、パラクロロスチレン、α−メチルスチレンの如きスチレン類;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−エチルヘキシル等のα−メチレン脂肪酸モノカルボン酸類、ジメチルアミノエチルメタクリレートの如き含窒素アクリル類;アクリロニトリル、メタクリロニトリルの如きビニルニトリル類;2−ビニルピリジン、4−ビニルピリジンの如きビニルピリジン類;ビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテルの如きビニルエーテル類;ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルイソプロベニルケトンの如きビニルケトン類;エチレン、プロピレンの如きオレフィン類;弗化ビニリデン、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレンの如きビニル系フッ素含有モノマー;さらに、被覆樹脂として、メチルシリコーン、メチルフェニルシリコーンの如きシリコーン類;ビスフェノールまたはグリコールを含有するポリエステル類;エポキシ樹脂、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、ポリカーボネート樹脂が挙げられる。
これらの樹脂は、単独で用いてもよいし、あるいは2種以上併用してもよい。該被覆樹脂の量としては、該核体粒子100質量部に対して0.1質量部以上10質量部以下であり、0.5質量部以上3.0質量部以下が好ましい。また、キャリアの製造には、加熱型ニーダー、加熱型ヘンシェルミキサー、UMミキサーを使用することができ、前記被覆樹脂の量によっては、加熱型流動転動床、加熱型キルンを使用することができる。
また、前記キャリアとしては、樹脂中に磁性体微粒子を分散した磁性粉分散型のキャリアが低電位高現像用として使用できる。磁性粉分散型キャリアにおける磁性体微粒子としては、通常用いられる強磁性体の微粒子が挙げられる。具体的には、鉄、コバルト、ニッケルの如き磁性金属、これらの合金、コバルト添加酸化鉄、酸化クロムの如き金属酸化物、Mn・Znフェライト、Ni・Znフェライトの如き各種のフェライト、マグネタイト、ヘマタイトを使用することができる。これら磁性微粉末は、個数平均粒径は0.05乃至1.0μmの範囲のものが好ましい。磁性微粒子の含有量はキャリア成分の総重量に対して通常30乃至95質量%程度である。また、帯電制御、分散向上、強度補強、流動性向上、その他の目的で、キャリアには樹脂、帯電制御剤、カップリング剤、フィラー、その他の微粉末を添加することもできる。磁性粉分散型キャリアは、前記例示したような樹脂と磁性粉、必要に応じて帯電制御剤を混練、粉砕、分級により得たキャリア粒子あるいは上記成分を溶剤または加熱により液状化し、スプレードライを用いて製造することができる。
前記二成分現像剤における本発明の電子写真用トナーと上記キャリアとの混合比(質量比)としては、トナー:キャリア=1:100から30:100の範囲であり、3:100から20:100の範囲がより好ましい。
本発明のトナーに係る物性の測定方法は以下に示す通りである。後述の実施例もこの方法に基づいている。
(トナーの粒径測定)
粒度分布については、種々の方法によって測定できるが、本発明においてはコールターカウンターのマルチサイザーを用いて行った。
測定装置としてはコールターカウンターのマルチサイザーII型(コールター社製)を用い、個数分布,体積分布を出力するインターフェイス(日科機製)及び解析用コンピューターを接続し、電解液は特級または1級塩化ナトリウムを用いて1%NaCl水溶液を調整ずる。測定法としては前記電解水溶液100ml中に分散剤として界面活性剤(好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸塩)を0.1ml乃至5ml(例えば1ml)加え、さらに測定試料を2mg乃至20mg(例えば10mg)加える。試料を懸濁した電解液は超音波分散器で約1乃至3分間(例えば1分間)分散処理を行い、前記コールターカウンターのマルチサイザーII型により、アパーチャ一としてトナー粒径を測定するときは、100μmアパーチャーを用いて測定する。トナーの体積,個数を測定して、体積分布と、個数分布とを算出した。それから体積分布から求めた重量基準の重量平均粒子径(D4)を求める。
(形状係数の測定)
トナーの形状係数は下記方法により測定した。
トナーの粒子を数mgスライドガラス上に広げ、シリコーンオイルを1滴落として粒子と良くなじませ、さらにその上にカバーガラスを載せ、プレパラートを作成する。そのプレパラートをレーザー顕微鏡(KH−3000 HIROX社製)にて倍率100倍に拡大し、その粒子像を撮影し、画像解析装置に取り込んだ。解析ソフト(Image−Pro Plus4.5 Media Cybernetics社製)で取り込んだ画像を2値化し、その画像上の粒子を無作為に200個サンプリングして画像解析を行い、下記式を利用して形状係数SF1ならびにSF2の平均値を求めた。
SF1=(R2×π)/(A×4)×100 (1)
SF2=(1/4π)×(L2/A)×100 (2)
(上記式(1)(2)中、Rは粒子の最大長を表し、Aは粒子の投影面積、Lは周囲長を表す。)
本発明を以下に示す実施例により拠り具体的に説明する。しかし、これは本発明をなんら限定するものではない。以下に、トナー粒子の製造方法について記載する。
(無機微粉末B−1の製造例)
反応容器中にアルゴンと酸素の体積比が3:1の混合ガスを導入し大気と置換させた。この反応容器中に酸素ガスを40(m3/hr)及び水素ガスを20(m3/hr)で供給し着火装置を用いて酸素−水素からなる燃焼炎を形成した。次いでこの燃焼炎中に圧力5kg/cm3の水素キャリアガスで原料の金属ケイ素粉末を投入し、粉塵雲を形成した。この粉塵雲は燃焼炎により着火し粉塵爆発による酸化反応を生じさせた。酸化反応後、反応容器内を3℃/分の速度で冷却しシリカ微粉末B−1を得た。
(無機微粉末B−2の製造例)
製造例B−1においてキャリアガスの圧力を12kg/cm3とする以外は製造例B−1と同様にしてシリカ微粉末B−2を得た。
(無機微粉末B−3の製造例)
反応容器中にアルゴンと酸素の体積比が3:1の混合ガスを導入し大気と置換させた。この反応容器中に酸素ガスを40(m3/hr)及び水素ガスを20(m3/hr)で供給し着火装置を用いて酸素−水素からなる燃焼炎を形成した。次いで、この燃焼炎中に圧力5kg/cm3の水素キャリアガスで原料のヘキサメチルジシロキサン粉末を投入し、粉塵雲を形成した。この粉塵雲は燃焼炎により着火し粉塵爆発による酸化反応を生じさせる。酸化反応後、反応容器内を3℃/分の速度で冷却しシリカ微粉末B−3を得た。
(無機微粉末B−4の製造例)
製造例B−1においてキャリアガスの圧力を8kg/cm3とする以外は製造例B−1と同様にしてシリカ微粉末B−4を得た。
(機微粉末B−5の製造例)
製造例B−1においてキャリアガスの圧力を3kg/cm3とし、冷却速度を5℃/分とする以外は製造例B−1と同様にしてシリカ微粉末B−5を得た。
<無機微粉末B−6の製造例>
製造例B−1においてキャリアガスの圧力を1kg/cm3とし、冷却速度を10℃/分とする以外は製造例B−1と同様にしてシリカ微粉末B−6を得た。
(無機微粉末B−7の製造例)
製造例B−4においてキャリアガスの圧力を1kg/cm3とし、冷却速度を20℃/分とする以外は製造例B−4と同様にしてシリカ微粉末B−7を得た。
(無機微粉末B−8の製造例)
撹拌機、滴下口、温度計を備えた30Lのガラス製反応器にエタノール14L及び28%アンモニア水溶液1.5Kgを添加した後更にアンモニアガスを吹き込み0.26Kgを吸収させて混合しアンモニア混合液を調製した。該混合液を10℃±0.5℃に調整し、撹拌しなからシラン化合物としてテトラエトキシシラン1,130g及びシラン化合物として3−アミノプロピルトリエトキシシラン63gの混合液を反応容器内の温度を20℃に保ちながら滴下して加水分解を行いシリカ微粒子の懸濁体を得た。更に該微粒子を250℃で焼成しシリカ微粉末B−8を得た。
(無機微粉末B−9の製造例)
撹拌機、滴下口、温度計を備えた30Lのガラス製反応器に水2.18L、メタノール7L及び28%アンモニア水溶液1.0Kgを添加しアンモニア混合液を調製した。該混合液を40℃±0.5℃に調整し、撹拌しなからシラン化合物としてテトラメトキシシラン912gとメタノール1.2Lとの混合液を反応容器内の温度を40℃に保ちながら滴下して加水分解を行いシリカ微粒子の懸濁体を得た。更に該微粒子を250℃で焼成しシリカ微粉末B−9を得た。
(無機微粉末B−10の製造例)
製造例B−1においてキャリアガスの圧力を12kg/cm3とし、冷却速度を5℃/分とする以外は製造例B−1と同様にしてシリカ微粉末B−10を得た。
(1)樹脂粒子分散液1の調製
スチレン 71.0質量部
nブチルアクリレート 29.0質量部
アクリル酸 3.0質量部
ジビニルベンゼン 0.5質量部
ドデカンチオール 2.0質量部
四臭化炭素 1.0質量部
上記材料を混合し、溶解したものを、非イオン性界面活性剤(三洋化成(株)製:ノニポール400)1.5質量部及びアニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製:ネオゲンSC)3.5質量部をイオン交換水140質量部に溶解したものに、フラスコ中で分散し、乳化し、10分間ゆっくりと混合しながら、これに過硫酸アンモニウム1.2質量部を溶解したイオン交換水10質量部を投入し、窒素置換を行った後、前記フラスコ内を撹拌しながら内容物が温度70℃になるまでオイルバスで加熱し、5時間そのまま乳化重合を継続した。こうして、個数平均粒径が0.08μmである樹脂粒子を分散させてなる樹脂粒子分散液1を調製した。
(2)樹脂粒子分散液2の調製
スチレン 75.0質量部
nブチルアクリレート 25.0質量部
アクリル酸 2.0質量部
上記材料を混合し、溶解したものを、非イオン性界面活性剤(三洋化成(株)製:ノニポール400)1.5質量部及びアニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製:ネオゲンSC)2.2質量部をイオン交換水120質量部に溶解したものに、フラスコ中で分散し、乳化し、10分間ゆっくりと混合しながら、これに過硫酸アンモニウム1.0質量部を溶解したイオン交換水10質量部を投入し、窒素置換を行った後、前記フラスコ内を撹拌しながら内容物が温度70℃になるまでオイルバスで加熱し、5時間そのまま乳化重合を継続し、個数平均粒径が0.29μmである樹脂粒子を分散させてなる樹脂粒子分散液2を調製した。
(3)樹脂粒子分散液3の調製
スチレン 70.0質量部
メチルメタアクリレート 5.0質量部
nブチルアクリレート 25.0質量部
アクリル酸 2.0質量部
上記材料を混合し、溶解したものを、非イオン性界面活性剤(三洋化成(株)製:ノニポール400)1.5質量部及びアニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製:ネオゲンSC)1.5質量部をイオン交換水120質量部に溶解したものに、フラスコ中で分散し、乳化し、10分間ゆっくりと混合しながら、これに過硫酸アンモニウム1.0質量部を溶解したイオン交換水10質量部を投入し、窒素置換を行った後、前記フラスコ内を撹拌しながら内容物が温度70℃になるまでオイルバスで加熱し、5時間そのまま乳化重合を継続し、個数平均粒径が0.52μmである樹脂粒子を分散させてなる樹脂粒子分散液3を調製した。
(4)樹脂粒子分散液4の調製
スチレン 76質量部
nブチルアクリレート 24質量部
アクリル酸 2質量部
ドデシルメルカプタン 1.5質量部
上記材料を混合し、溶解したものを、非イオン性界面活性剤(三洋化成(株)製:ノニポール400)1.5質量部及びアニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製:ネオゲンSC)1.0質量部をイオン交換水100質量部に溶解したものに、フラスコ中で分散し、乳化し、10分間ゆっくりと混合しながら、これに過硫酸アンモニウム1.0質量部を溶解したイオン交換水10質量部を投入し、窒素置換を行った後、前記フラスコ内を撹拌しながら内容物が70℃になるまでオイルバスで加熱し、5時間そのまま乳化重合を継続し、個数平均粒径が0.86μmである樹脂粒子を分散させてなる樹脂粒子分散液4を調製した。
(5)樹脂粒子分散液5の調製
スチレン 80質量部
nブチルアクリレート 20質量部
アクリル酸 3質量部
上記材料を混合し、溶解したものを、非イオン性界面活性剤(三洋化成(株)製:ノニポール400)1.5質量部及びアニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製:ネオゲンSC)2.2質量部をイオン交換水120質量部に溶解したものに、フラスコ中で分散し、乳化し、10分間ゆっくりと混合しながら、これに過硫酸アンモニウム1.7質量部を溶解したイオン交換水10質量部を投入し、窒素置換を行った後、前記フラスコ内を撹拌しながら内容物が温度70℃になるまでオイルバスで加熱し、5時間そのまま乳化重合を継続し、個数平均粒径が0.28μmである樹脂粒子を分散させてなる樹脂粒子分散液5を調製した。
(6)樹脂粒子分散液6の調製
エチレン−酢酸ビニル樹脂分散液ポリビニルアルコール 4.7質量部
酢酸ナトリウム 0.9質量部
イオン交換水 408質量部
ソジウムアルデヒドスルホキシレート 0.54質量部
EDTA 0.04質量部
硫酸第一鉄 0.02質量部
酢酸ビニル 280質量部
上記材料を、攪拌装置、冷却管、温度計を装着した耐圧反応容器に投入し、窒素置換をしながら攪拌した。この混合溶液を昇温しながらエチレン87質量部を投入した。混合溶液の温度が55℃に達した時点で過硫酸アンモニウム3質量部を溶解した水溶液を加え、酢酸ビニル153質量部を続けて加え、個数平均粒径が0.45μmの樹脂粒子を分散させてなる樹脂粒子分散液6を調製した。
−−離型剤粒子分散液の調製−−
エステル系ワックス(融点65℃) 50質量部
アニオン性界面活性剤 5質量部
(第一工業製薬(株)製:ネオゲンSC)
イオン交換水 200質量部
上記材料を95℃に加熱して、ホモジナイザー(IKA社製:ウルトラタラックスT50)を用いて分散した後、圧力吐出型ホモジナイザーを用いて分散処理し、個数平均粒径が0.5μmのワックス粒子を分散させてなる、ワックスの分散液を調製した。
−−着色剤粒子分散液の調製−−
カーボンブラック 20.0質量部
アニオン界面活性剤 2.0質量部
(第一工業製薬(株)製:ネオゲンSC)
イオン交換水 78.0質量部
上記材料を混合し、サンドグラインダーミルを用いて分散した。この着色剤粒子分散液における粒度分布を粒度測定装置(堀場製作所製、LA−700)を用いて測定したところ、含まれる着色剤粒子の平均粒径は、0.2μmであり、また1.0μmを超える粗大粒子は観察されなかった。
−−帯電制御粒子分散液の調製−−
ジ−アルキル−サリチル酸の金属化合物 20質量部
(帯電制御剤、ボントロンE−84、オリエント化学工業社製)
アニオン界面活性剤 2.0質量部
(ネオゲンSC 第一工業製薬社製)
イオン交換水 78.0質量部
上記材料を混合し、サンドグラインダーミルを用いて分散した。この帯電制御粒子分散液における個数粒度分布を粒度測定装置(堀場製作所製、LA−700)を用いて測定したところ、含まれる着色剤粒子の個数平均粒径は、0.2μmであり、また1.0μmを超える粗大粒子は観察されなかった。
(トナー製造例1)
<混合液調製>
樹脂粒子分散液2 360.0質量部
着色剤粒子分散液 40.0質量部
離型剤粒子分散液 70.0質量部
上記材料を、撹拌装置,冷却管,温度計を装着した1リットルのセパラブルフラスコに投入し撹拌した。この混合液を、1N−水酸化カリウムを用いてpH=5.2に調整した。
<凝集粒子形成>
この混合液に凝集剤として、10%塩化ナトリウム水溶液150質量部を滴下し、加熱用オイルバス中でフラスコ内を撹拌しながら温度57℃まで加熱した。この温度の時、樹脂粒子分散液1の3質量部と帯電制御剤粒子の分散液の10質量部を加えた。52℃で2時間保持した後、光学顕微鏡にて観察すると個数平均粒径が約7.1μmである凝集粒子が形成されていることが確認された。
<融着工程>
その後、ここにアニオン界面活性剤(第一工業製薬(株)製:ネオゲンSC)3質量部を添加した後、ステンレス製フラスコ中で磁力シールを用いて撹拌を継続しながら温度95℃まで加熱し、4.5時間保持した。そして、冷却後、反応生成物をろ過し、イオン交換水で十分に洗浄した後、45℃で流動層乾燥を行い、スプレードライヤーで温度200℃以上300℃以下の気相中に分散させることより形状を調整し、トナー粒子1を得た。
(トナー粒子製造例2)
トナー粒子製造例1の混合液調製時の樹脂粒子分散液2を樹脂粒子分散液4にしたこと以外は同様にしてトナー粒子2を得た。物性については表2に示す。
(トナー粒子製造例3)
トナー粒子製造例1の混合液調製時の樹脂粒子分散液2を樹脂粒子分散液6にしたこと以外は同様にしてトナー粒子3を得た。物性については表2に示す。
(トナー粒子製造例4)
トナー粒子製造例1の凝集粒子形成時の樹脂粒子分散液2を樹脂粒子分散液1にしたこと 以外は同様にしてトナー粒子4を得た。物性については表2に示す。
(トナー粒子製造例5)
トナー粒子製造例1の混合液調整時の樹脂粒子分散液2を樹脂粒子分散液3に変更し、凝集粒子形成時の10%塩化ナトリウム水溶液150質量部を70質量部にしたこと以外は同様にしてトナー粒子5を得た。物性については表2に示す。
(トナー粒子製造例6)
トナー粒子製造例1の凝集粒子形成時の10%塩化ナトリウム水溶液150質量部を200質量部にしたこと以外は同様にしてトナー粒子6を得た。物性については表2に示す。
(トナー粒子製造例7)
樹脂粒子分散液6 19.0質量部
樹脂粒子分散液1 200.0質量部
着色剤粒子分散液 40.0質量部
離型剤粒子分散液 40.0質量部
上記材料を、撹拌装置、冷却管、温度計を装着したステンレス製のフラスコに投入し、十分に混合・分散した後、加熱用オイルバスでフラスコを攪拌しながら48℃まで加熱し、48℃で60分間保持した後、樹脂粒子分散液1を68質量部追加して緩やかに攪拌した。
水酸化ナトリウム水溶液で系内のpHを3.5に調整した後、攪拌を継続しながら95℃まで加熱した。95℃までの昇温及び温度保持の間、水酸化ナトリウム水溶液を追加滴下し、pHが5.5以下とならない様に保持した。
反応終了後、冷却し、濾過し、イオン交換水で十分に洗浄した後、吸引濾過で固液分離した。そして、40℃のイオン交換水3リットル中に再分散し、15分、300rpmで攪拌、洗浄し、吸引濾過で固液分離し、その後真空乾燥を12時間行い、トナー粒子7を得た。物性については表2に示す。
〔トナーの製造〕
1kgのトナー粒子1及び、クロロフェニルシリコーンオイルで疎水化された、平均一次粒子径34nmの疎水性シリカ(疎水化度95%、ネガ帯電性)1.1質量部と、一次粒径480nmの酸化亜鉛(ポジ帯電性)0.04質量部をそれぞれ均等に4分割し、トナー粒子と、シリカ微粉末B−1及び疎水性無機微粉末aをそれぞれ交互にヘンシェルミキサーFM10Bに投入した。この時ヘンシェルミキサー内は窒素雰囲気下にあるようにし、疎水性シリカ及び酸化亜鉛の投入時は目開き500μmのメッシュにて篩いながら投入した。その後300rpmにて60秒間撹拌後そのままの状態で24時間放置、その後、300rpmで60秒間撹拌後4000rpmにて180秒間撹拌し、その後更に24時間放置後、目開き43μmのメッシュにて篩いトナー1を得た。
使用するトナー粒子、シリカ微粉末及び疎水性無機微粉末と、それぞれの添加量を表4とする以外はトナー1と同様にして、トナー2乃至14を得た。
(キャリアの製造)
MgO15質量部,MnO10質量部,Fe2O375質量部を使用して微粒化した後、水を添加し造粒した後、1200℃にて焼成し、粒度調整した後、体積平均粒子径35.8μmのフェライトキャリア芯材を得た。
キャリアの体積平均粒子径は、レーザー回折式粒度分布測定器SALD−300V(島津製作所製)により測定して体積基準の50%粒径(D50)を算出した。
一方、トルエン20質量部,ブタノール20質量部,水20質量部,氷40質量部を四つ口フラスコにとり、撹拌しながらCH3SiCl2 15モルと(CH3)2SiCl210モルとの混合物40質量部を加え、更に30分間撹拌した後、60℃で1時間縮合反応を行った。その後シロキサンを水で十分に洗浄し、トルエン−メチルエチルケトン−ブタノール混合溶媒に溶解して固型分10%のシリコーンワニスを調製した。
このシリコーンワニスにシロキサン固型分100質量部に対して2.0質量部のイオン交換水及び2.0質量部の下記硬化剤(2)、1.0質量部の下記アミノシランカップリング剤(11)及び、5.0質量部の下部シランカップリング剤(18)、1%のカーボンブラックを同時添加し、キャリア被覆溶液Iを作製した。この溶液Iを塗布機(岡田精工社製:スピラコータ)により、前述のキャリア芯材100質量部に、樹脂コート量が1質量部となるように塗布し、キャリアAを得た。
〔実施例1乃至9、比較例1乃至5〕
実施例1乃至9及び比較例1乃至5において、得られたトナー1乃至14とキャリアAとをトナー濃度8%で混合し、画出し評価を行った。以下に、本発明の評価方法及び評価基準について説明する。
得られたトナーを高温高湿(温度40℃、湿度95%RH)に72時間放置し、その後常温常湿下(温度23℃、湿度50%RH)で3時間放置したものを使用する。市販の複写機(DocuCentre f1100、富士ゼロックス製)を用いて、常温常湿下で画出しを行う。印字比率1%のチャートにて連続12時間出力を行い、クリーニング性と画質を目視にて評価した。
クリーニング
A:クリーニングが良好
B:トナーのすり抜けにより、画像に点・黒スジが観察される
C:トナーのすり抜けにより、画像に黒スジが観察され、事実上使用不可である
帯電ムラ
A:全く帯電ムラがない
B:若干帯電ムラの発生が観察される
C:帯電ムラが画像上に明確に現れる
耐久安定性について、(1)と同様に、高温高湿放置に72時間放置し、その後常温常湿下で3時間放置したトナーを市販の複写機(DocuCentre f1100、富士ゼロックス製)を用いて、常温常湿下で画出しを行う。印字比率2%のチャートにて50万枚連続で出力を行い、初期の画像を比較して50万枚目の画像サンプルについて、反射濃度計(リフレクトメーター モデル TC−6DS 東京電色社製)を使用して濃度を測定し、その濃度差を評価した。
A:濃度低下なし
B:濃度低下が0.1
C:濃度低下が0.2
D:濃度低下が0.3以上
上記の結果を表5に示す。