JP6610574B2 - 静電潜像現像用トナー及びその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、静電潜像現像用トナーと、静電潜像現像用トナーの製造方法とに関する。
トナーに含まれるトナー粒子として、トナー母粒子と、トナー母粒子の表面に外添されたシリカ粉末とを備えるトナー粒子が、知られている(例えば特許文献1参照)。特許文献1には、次に示すことが記載されている。詳しくは、トナー粒子の製造方法では、多段階にわたって、シリカ粉末をトナー母粒子の表面に外添する。これにより、シリカ粉末が画像形成中にトナー母粒子の表面から脱離することを防止できる。
特開2004−212508号公報
トナーの耐熱性、耐熱ストレス性及び帯電安定性の向上を目的として、樹脂を含有する外添剤粒子を使用することがある。しかし、一般的に、樹脂を含有する外添剤粒子は、シリカ粉末を構成するシリカ粒子に比べ、流動性に劣る。そのため、特許文献1に記載のように多段階にわたって外添剤粒子(樹脂を含有する外添剤粒子)をトナー母粒子の表面に外添させても、外添剤粒子をトナー母粒子の表面に均一に被覆させることは難しい。よって、外添剤粒子が画像形成中にトナー母粒子の表面から脱離することがある。
外添剤粒子が画像形成中にトナー母粒子の表面から脱離すると、外添剤粒子が他の部材の表面に付着することがある。ここで、外添剤粒子は、トナー母粒子の表面に外添されている。そのため、外添剤粒子が他の部材の表面に付着すると、トナー母粒子(特に、トナー母粒子の樹脂成分)が他の部材の表面へ付着し易い。そして、画像形成装置の構成部材が外添剤粒子又はトナー母粒子で汚染されると、現像ムラ又は転写ムラが発生することがある。そのため、トナーの現像性が低下することがある。また、キャリア粒子(静電潜像現像用キャリアを構成するキャリア粒子)の表面が外添剤粒子又はトナー母粒子で汚染されると、トナーの帯電量が低下し易い。このことによっても、トナーの現像性が低下することがある。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、耐熱性と耐熱ストレス性と帯電安定性とに優れ、さらには現像性にも優れる静電潜像現像用トナー及びその製造方法を提供することである。
本発明に係る静電潜像現像用トナーは、正帯電性を有し、複数のトナー粒子を含む。前記トナー粒子は、各々、トナー母粒子と、外添剤とを備える。前記トナー母粒子は、各々、結着樹脂を含有するトナーコアと、前記トナーコアの表面を覆うシェル層とを有する。前記外添剤は、樹脂を含有する第1外添剤粒子を複数含む。前記第1外添剤粒子は、各々、前記シェル層の表面に存在する。前記トナーコアと、前記第1外添剤粒子の各々とは、前記シェル層内の共有結合により、互いに結合されている。前記共有結合は、第1アミド結合と、第2アミド結合とを有する。前記シェル層は、ビニル樹脂を含有する。前記ビニル樹脂は、下記式(1−1)で表される構成単位と、下記式(1−2)で表される構成単位と、下記式(1−3)で表される構成単位とを含む。下記式(1−1)で表される構成単位に含まれるアミド結合が、前記第1アミド結合である。下記式(1−2)で表される構成単位に含まれるアミド結合が、前記第2アミド結合である。
Figure 0006610574
式(1−1)において、R1は、水素原子、又は置換基を有してもよいアルキル基を表す。式(1−1)において、2つの酸素原子と結合している炭素原子の未結合手は、前記結着樹脂を構成する原子に接続される。
Figure 0006610574
式(1−2)において、R2は、水素原子、又は置換基を有してもよいアルキル基を表す。式(1−2)において、2つの酸素原子と結合している炭素原子の未結合手は、前記第1外添剤粒子が含有する樹脂を構成する原子に接続される。
Figure 0006610574
式(1−3)において、R3は、水素原子、又は置換基を有してもよいアルキル基を表す。
本発明に係る静電潜像現像用トナーの製造方法は、正帯電性を有する静電潜像現像用トナーの製造方法である。詳しくは、本発明に係る静電潜像現像用トナーの製造方法は、トナーコアを製造する工程と、第1外添剤粒子の分散液を調製する工程と、シェル層形成用液を調製する工程と、前記トナーコアの表面を覆うシェル層を形成する工程と、を含む。前記トナーコアは、結着樹脂を含有する。前記トナーコアは、表面に第1カルボキシル基を有する。前記第1外添剤粒子は、各々、表面に第2カルボキシル基を有する。前記シェル層形成用液は、ビニル樹脂を含む。前記ビニル樹脂は、下記式(1−3)で表される構成単位を含む。前記シェル層を形成する工程は、所定の温度で、前記トナーコアと、前記第1外添剤粒子の分散液と、前記シェル層形成用液とを混合する工程を含む。前記所定の温度は、前記第1カルボキシル基及び前記第2カルボキシル基の各々と前記構成単位に含まれるオキサゾリン基とが反応してアミド結合が形成される温度以上である。
本発明に係る静電潜像現像用トナーは、耐熱性と耐熱ストレス性と帯電安定性とに優れ、さらには現像性にも優れる。
本発明の一実施形態に係るトナー粒子の構成を示す断面図である。 図1に示す領域IIを模式的に示す図である。 本発明の一実施形態に係るトナー粒子の製造方法の一工程を模式的に示す図である。
本発明の実施形態について説明する。なお、以下では、トナーコア、トナー母粒子、トナー粒子、又は外添剤粒子に関する評価結果(形状又は物性などを示す値)は、何ら規定していなければ、相当数の粒子について測定した値の個数平均である。
また、粉体の個数平均粒子径は、何ら規定していなければ、顕微鏡を用いて測定された1次粒子の円相当径(粒子の投影面積と同じ面積を有する円の直径)の個数平均値である。粉体の体積中位径(D50)の測定値は、何ら規定していなければ、ベックマン・コールター株式会社製の「コールターカウンターマルチサイザー3」を用いてコールター原理(細孔電気抵抗法)に基づき測定した値である。
また、酸価及び水酸基価の各々の測定値は、何ら規定していなければ、「JIS(日本工業規格)K0070−1992」に従い測定した値である。数平均分子量(Mn)及び質量平均分子量(Mw)の各々の測定値は、何ら規定していなければ、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーを用いて測定した値である。ガラス転移点(Tg)及び融点(Mp)は、各々、何ら規定していなければ、示差走査熱量計(セイコーインスツル株式会社製「DSC−6220」)を用いて測定した値である。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。
また、化合物名の後に「系」を付けて、化合物及びその誘導体を包括的に総称する場合がある。化合物名の後に「系」を付けて重合体名を表す場合には、重合体の構成単位が化合物又はその誘導体に由来することを意味する。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。
また、帯電性は、何ら規定していなければ、摩擦帯電における帯電性を意味する。摩擦帯電における正帯電性の強さ、又は摩擦帯電における負帯電性の強さは、周知の帯電列などで確認できる。
本実施形態に係る静電潜像現像用トナー(以下、単に「トナー」と記載することがある)は、1成分現像剤を構成しても良いし、静電潜像現像用キャリア(以下、単に「キャリア」と記載する)と共に2成分現像剤を構成しても良い。
本実施形態に係るトナーは、例えば電子写真装置(画像形成装置)において、画像の形成に使用できる。本実施形態に係るトナーを用いて画像を形成する方法としては、例えば、次に示す方法が挙げられる。まず、帯電装置が、感光体ドラムの感光層を一様に帯電させる。次に、露光装置が、画像データに基づき、感光層に静電潜像を形成する。続いて、現像装置が、磁気ローラーに担持されているトナーを用いて、静電潜像を現像する。詳しくは、感光体ドラムの近傍に配置された現像ローラーの現像スリーブが、現像ローラーに内蔵されたマグネットロールの磁力により、トナーを引き付ける。これにより、トナーが現像ローラーの表面に担持される。また、現像スリーブの回転により、現像スリーブ上のトナーを感光層に供給する。これにより、静電潜像にトナーが付着して、感光層の表面にトナー像が形成される。続いて、転写装置が、トナー像を記録媒体(より具体的には印刷用紙)に転写する。その後、定着装置が、トナー像に含まれるトナー粒子を記録媒体に定着させる。
[本実施形態に係る静電潜像現像用トナーの構成]
本実施形態に係るトナーは、正帯電性を有し、複数のトナー粒子を含む。トナー粒子は、各々、トナー母粒子と、外添剤とを備える。トナー母粒子は、各々、トナーコアと、シェル層とを有する。トナーコアは、結着樹脂を含有する。シェル層は、トナーコアの表面を覆う。外添剤は、樹脂を含有する第1外添剤粒子を複数含む。第1外添剤粒子は、各々、シェル層の表面に存在する。トナー粒子では、トナーコアと、第1外添剤粒子の各々とは、シェル層内の共有結合により、互いに結合されている。
このように、本実施形態では、トナーコアと、第1外添剤粒子の各々とは、シェル層内の共有結合により、互いに結合されている。これにより、第1外添剤粒子が画像形成中にシェル層の表面から脱離することを防止できる。ここで、第1外添剤粒子は、各々、樹脂を含有する。そのため、第1外添剤粒子が画像形成中にシェル層の表面から脱離することを防止できれば、耐熱性と耐熱ストレス性と帯電安定性とに優れるトナーを提供できる。
また、第1外添剤粒子が画像形成中にシェル層の表面から脱離することを防止できるため、第1外添剤粒子が他の部材の表面に付着することを防止できる。これにより、第1外添剤粒子が起点となってトナー母粒子(特に、トナー母粒子の樹脂成分)が他の部材の表面に付着することを防止できる。よって、他の部材の表面が第1外添剤粒子又はトナー母粒子で汚染されることを防止できる。
例えば、現像スリーブの表面の汚染を防止できれば、現像スリーブの表面において、磁力に因るトナー粒子の引き付け量にムラが生じることを防止できる。これにより、現像スリーブの表面に保持されて搬送されるトナー量(トナー搬送量)にムラが生じることを防止できる。よって、現像ムラの発生を防止できる。したがって、現像性に優れるトナーを提供できる。
また、感光体ドラムの感光層の汚染を防止できれば、記録媒体への転写にムラが生じることを防止できる。これにより、転写ムラの発生を防止できる。このことによっても、現像性に優れるトナーを提供できる。
また、本実施形態に係るトナーが2成分現像剤を構成する場合には、キャリア粒子の表面の汚染を防止できる。これにより、トナーの帯電量の低下を防止できる。このことによっても、現像性に優れるトナーを提供できる。
以上説明したように、本実施形態に係るトナーは、耐熱性と耐熱ストレス性と帯電安定性とに優れ、現像性にも優れる。そのため、安定した画像を長期にわたって形成できる。
トナー粒子をさらに説明する。トナーコアと第1外添剤粒子の各々とを結合するシェル層内の共有結合(以下、「特定の共有結合」と記載する)は、第1アミド結合と、第2アミド結合とを有する。シェル層は、ビニル樹脂を含有する。
ここで、ビニル樹脂は、ビニル化合物の単重合体又は共重合体である。ビニル化合物は、ビニル基(CH2=CH−)とビニリデン基(CH2=C<)とビニレン基(−CH=CH−)とのうちの少なくとも1つの官能基を分子内に有する。ビニル基などの官能基に含まれる炭素二重結合(C=C)が開裂して付加重合反応が起こると、ビニル化合物が高分子(ビニル樹脂)となる。
本実施形態では、ビニル樹脂は、下記式(1−1)で表される構成単位(以下、「構成単位(1−1)」と記載する)と、下記式(1−2)で表される構成単位(以下、「構成単位(1−2)」と記載する)と、下記式(1−3)で表される構成単位(以下、「構成単位(1−3)」と記載する)とを含む。なお、構成単位(1−1)に含まれるアミド結合[C(=O)−NH]が、第1アミド結合である。構成単位(1−2)に含まれるアミド結合[C(=O)−NH]が、第2アミド結合である。以下、構成単位(1−1)と構成単位(1−2)と構成単位(1−3)とを含むビニル樹脂を「特定のビニル樹脂」と記載する。
Figure 0006610574
式(1−1)において、R1は、水素原子、又は置換基を有してもよいアルキル基を表す。アルキル基には、直鎖状アルキル基と、分岐鎖状アルキル基と、環状アルキル基とが含まれる。置換基を有してもよいアルキル基の一例としては、フェニル基が挙げられる。好ましくは、R1は、水素原子、メチル基、エチル基、又はイソプロピル基を表す。また、式(1−1)において、2つの酸素原子と結合している炭素原子の未結合手は、結着樹脂を構成する原子に接続される。
Figure 0006610574
式(1−2)において、R2は、水素原子、又は置換基を有してもよいアルキル基を表す。アルキル基には、直鎖状アルキル基と、分岐鎖状アルキル基と、環状アルキル基とが含まれる。置換基を有してもよいアルキル基の一例としては、フェニル基が挙げられる。好ましくは、R2は、水素原子、メチル基、エチル基、又はイソプロピル基を表す。また、式(1−2)において、2つの酸素原子と結合している炭素原子の未結合手は、第1外添剤粒子が含有する樹脂を構成する原子に接続される。
Figure 0006610574
式(1−3)において、R3は、水素原子、又は置換基を有してもよいアルキル基を表す。アルキル基には、直鎖状アルキル基と、分岐鎖状アルキル基と、環状アルキル基とが含まれる。置換基を有してもよいアルキル基の一例としては、フェニル基が挙げられる。好ましくは、R3は、水素原子、メチル基、エチル基、又はイソプロピル基を表す。
シェル層は、次に示す方法で、形成されることが好ましい。詳しくは、まず、トナーコアと、第1外添剤粒子の分散液と、形成用ビニル樹脂の溶液とを準備する。準備するトナーコア及び第1外添剤粒子は、何れも、表面にカルボキシル基を有する。形成用ビニル樹脂は、構成単位(1−3)を含む。そのため、形成用ビニル樹脂は、複数のオキサゾリン基(未開環)を有する。
次に、トナーコアと、第1外添剤粒子の分散液と、形成用ビニル樹脂の溶液とを混合する。得られた分散液を攪拌しながら、分散液の温度を所定の温度にまで上昇させた後、所定の時間にわたって分散液の温度を所定の温度に保つ。
所定の温度は、第1カルボキシル基(トナーコアの表面に存在するカルボキシル基)及び第2カルボキシル基(第1外添剤粒子の表面に存在するカルボキシル基)の各々と構成単位(1−3)に含まれるオキサゾリン基とが反応してアミド結合が形成される温度以上である。そのため、分散液の温度を所定の温度に保っている間に次に示す反応が進行する、と考えられる。詳しくは、構成単位(1−3)に含まれる複数のオキサゾリン基のうち、一部のオキサゾリン基が、第1カルボキシル基と反応して開環する。これにより、第1アミド結合が形成される。よって、構成単位(1−1)が形成される。また、残りのオキサゾリン基のうち、一部のオキサゾリン基が、第2カルボキシル基と反応して開環する。これにより、第2アミド結合が形成される。よって、構成単位(1−2)が形成される。複数のオキサゾリン基のうち、第1及び第2カルボキシル基の何れとも反応しなかったオキサゾリン基は、開環しない(構成単位(1−3))。このようにして、シェル層が形成される。
なお、オキサゾリン基は強い正帯電性を有することが知られている。特定のビニル樹脂は、構成単位(1−3)を含むため、複数のオキサゾリン基(未開環)を有する。よって、帯電特性に優れる正帯電性トナーを提供できる。
また、第1外添剤粒子をシェル層の表面に熱溶着することが知られている。しかし、本実施形態では、トナーコアと、第1外添剤粒子の各々とは、特定の共有結合により、互いに結合される。そのため、第1外添剤粒子をシェル層の表面に熱溶着する場合に比べて、第1外添剤粒子がシェル層の表面から脱離し難いため、耐熱性と耐熱ストレス性と帯電安定性と現像性とに優れるトナーが提供され易い。
特定の共有結合の存在を確認する方法としては、例えば、以下に示す方法が考えられる。
詳しくは、所定量のトナー粒子(試料)を溶剤に溶解させる。得られた溶液をNMR(核磁気共鳴)測定用試験管に入れ、NMR装置を用いて1H−NMRスペクトルを測定する。ここで、1H−NMRスペクトルでは、化学シフトδが6.5付近に、第2級アミドに由来する三重線(トリプレット)のシグナルが出現することが、分かっている。そのため、得られた1H−NMRスペクトルにおいて、化学シフトδが6.5付近に三重線のシグナルが確認されれば、トナー粒子において特定の共有結合が存在すると推定される。よって、トナーコアと第1外添剤粒子の各々とが特定の共有結合により互いに結合されている、と推定される。1H−NMRスペクトルの測定条件の一例としては、以下に示す条件が挙げられる。
1H−NMRスペクトルの測定条件の一例>
NMR装置:フーリエ変換核磁気共鳴装置(FT−NMR)(日本電子株式会社製「JNM−AL400」)
NMR測定用試験管:5mm試験管
溶剤:重水素化クロロホルム(1mL)
試料温度:20℃
試料質量:20mg
積算回数:128回
化学シフトの内部基準物質:テトラメチルシラン(TMS)
[本実施形態に係る静電潜像現像用トナーの好ましい構成]
以下、本実施形態に係るトナーの好ましい構成を説明する。
<第1外添剤粒子の脱離率>
本実施形態に係るトナーに対して、高周波出力が100Wであり、且つ発振周波数が50kHzである超音波を、10分間、照射した場合における第1外添剤粒子の脱離率(以下、単に「第1外添剤粒子の脱離率」と記載する)が、0.1%以上5%未満であることが好ましい。第1外添剤粒子の脱離率は、後述の実施例に記載の方法又はそれに準拠した方法で、測定されることが好ましい。
トナーコアと第1外添剤粒子の各々とが特定の共有結合により互いに結合されていない場合、第1外添剤粒子の脱離率は5%以上である(後述の比較例1〜3参照)。第1外添剤粒子をシェル層の表面に熱溶着した場合であっても、第1外添剤粒子の脱離率を5%未満とすることは難しい。しかし、本実施形態に係るトナーでは、トナーコアと第1外添剤粒子の各々とが特定の共有結合により互いに結合されているため、第1外添剤粒子の脱離率を5%未満とすることができる。
<トナーコア>
上述したように、トナーコアは、結着樹脂を含有する。好ましくは、結着樹脂の酸価が1mgKOH/g以上10mgKOH/g以下である。結着樹脂の酸価が1mgKOH/g以上であれば、第1カルボキシル基とオキサゾリン基との反応が進行し易いため、第1アミド結合が形成され易い。結着樹脂の酸価が10mgKOH/g以下であれば、画像形成が行われる環境に依存することなく帯電安定性に優れるトナーを提供できる。例えば、高湿環境下で画像形成を行った場合であっても、トナーの帯電量の低下を防止できる。より好ましくは、結着樹脂の酸価が3mgKOH/g以上7mgKOH/g以下である。結着樹脂の酸価は、後述の実施例に記載の方法又はそれに準拠した方法で、測定されることが好ましい。
さらに好ましくは、結着樹脂は、酸価が1mgKOH/g以上10mgKOH/g以下である樹脂を含有する。これにより、結着樹脂の酸価が1mgKOH/g以上10mgKOH/g以下となり易い。より具体的には、結着樹脂は、ポリエステル樹脂とスチレン−アクリル酸系樹脂とのうちの少なくとも1つを含有することが好ましい。
<シェル層>
好ましくは、シェル層は、特定のビニル樹脂とは異なる樹脂(以下、「他の樹脂A」と記載する)をさらに含有する。他の樹脂Aは、正帯電性樹脂と疎水性樹脂とを含有することが好ましい。ここで、「正帯電性樹脂」とは、結着樹脂よりも強い正帯電性を有する樹脂を意味する。結着樹脂が2種以上存在する場合、何れの結着樹脂よりも、正帯電性樹脂の方が、正帯電性に優れる。また、「疎水性樹脂」とは、正帯電性樹脂よりも強い疎水性を有する樹脂を意味する。正帯電性樹脂が2種以上存在する場合、何れの正帯電性樹脂よりも、疎水性樹脂の方が、疎水性に優れる。シェル層が他の樹脂Aをさらに含有すれば、帯電特性に優れる正帯電性トナーを提供できる。シェル層が他の樹脂Aをさらに含有する場合には、シェル層は、以下に示す構成を有することが好ましい。
好ましくは、特定のビニル樹脂は、シェル層のうち、トナーコアと第1外添剤粒子の各々との間に位置する部分に、存在する。好ましくは、他の樹脂Aは、トナーコアの表面領域のうち特定のビニル樹脂から露出する部分を、被覆する。より好ましくは、他の樹脂Aは、シェル層の表面領域において、第1外添剤粒子の各々を囲む。さらに好ましくは、他の樹脂Aは、シェル層の表面領域において、第1外添剤粒子の各々の表面を被覆しない。他の樹脂Aがシェル層の表面領域において第1外添剤粒子の各々の表面を被覆しなければ、耐熱性と耐熱ストレス性と帯電安定性とにさらに優れるトナーを提供できる。以下では、シェル層のうち、トナーコアと第1外添剤粒子の各々との間に位置する部分を、「介在部」と記載することがある。また、シェル層のうち、介在部から露出するトナーコアの表面領域を被覆する部分を、「周縁部」と記載することがある。
好ましくは、介在部の厚さは、5nm以上10nm以下である。介在部の厚さが5nm以上であれば、介在部における特定のビニル樹脂の存在量が確保され易い。そのため、特定の共有結合が形成され易い。介在部の厚さが10nm以下であれば、トナー粒子の大径化を防止できる。介在部の厚さは、トナー粒子の径方向における介在部の寸法を意味する。
介在部の厚さは、次に示す方法で、測定できる。
まず、透過電子顕微鏡(TEM、例えば株式会社日立ハイテクノロジーズ製「H−7100FA」)を用いて、トナー粒子の断面TEM写真を撮影する。次に、得られたトナー粒子の断面TEM写真を、画像解析ソフトウェア(例えば三谷商事株式会社製「WinROOF」)を用いて、解析する。詳しくは、トナー粒子の断面の略中心で直交する2本の直線を引く。その2本の直線の各々において、トナーコアと介在部との界面(トナーコアの表面に相当)から介在部の表面までの長さを測定する。このようにして測定された4箇所の長さの平均値を、1個のトナー粒子が備える介在部の厚さとする。このような介在部の厚さの測定を複数のトナー粒子に対して行い、複数のトナー粒子(測定対象)が備える介在部の厚さの平均値を求める。このようにして求められた介在部の厚さの平均値を「介在部の厚さ」とする。
トナー粒子の断面TEM写真においてトナーコアと介在部との境界が不明瞭である場合には、トナー粒子の断面TEM写真を、電子エネルギー損失分光法(EELS)検出器(例えばガタン社製「GIF TRIDIEM(登録商標)」)と画像解析ソフトウェア(例えば三谷商事株式会社製「WinROOF」)とを用いて、解析する。
好ましくは、周縁部の厚さは、3nm以上50nm以下である。周縁部の厚さが3nm以上であれば、トナーの耐熱性が向上し易い。周縁部の厚さが50nm以下であれば、トナーの低温定着性が向上し易い。周縁部の厚さは、トナー粒子の径方向における周縁部の寸法を意味する。介在部の厚さの測定方法に従い、周縁部の厚さを測定できる。
好ましくは、シェル層は、延伸部を有する。「延伸部」は、介在部からトナー粒子の径方向外側へ向かって延び、第1外添剤粒子の表面の一部分を被覆する。トナー粒子の径方向外側に存在する第2カルボキシル基がオキサゾリン基と反応すると、シェル層が延伸部を有し易い。そのため、多くの場合、延伸部は、特定のビニル樹脂で構成される。
<外添剤>
(第1外添剤粒子)
好ましくは、第1外添剤粒子の個数平均1次粒子径が10nm以上50nm以下である。第1外添剤粒子の個数平均1次粒子径が10nm以上であれば、第1外添剤粒子を容易に製造できる。第1外添剤粒子の個数平均1次粒子径が50nm以下であれば、シェル層の表面領域において、第1外添剤粒子とは異なる外添剤粒子(例えば後述の第2外添剤粒子)が付着するスペースを確保し易い。
第1外添剤粒子は、樹脂を含有する。以下、第1外添剤粒子が含有する樹脂を「樹脂B」と記載する。好ましくは、樹脂Bの酸価が1mgKOH/g以上50mgKOH/g以下である。樹脂Bの酸価が1mgKOH/g以上であれば、第2カルボキシル基とオキサゾリン基との反応が進行し易いため、第2アミド結合が形成され易い。樹脂Bの酸価が50mgKOH/g以下であれば、画像形成が行われる環境に依存することなく帯電安定性に優れるトナーを提供できる。例えば、高湿環境下で画像形成を行った場合であっても、トナーの帯電量の低下を防止できる。より好ましくは、樹脂Bの酸価が5mgKOH/g以上40mgKOH/g以下である。樹脂Bの酸価は、後述の実施例に記載の方法又はそれに準拠した方法で測定されることが好ましい。
さらに好ましくは、樹脂Bは、酸価が1mgKOH/g以上50mgKOH/g以下である樹脂を含有する。これにより、樹脂Bの酸価が1mgKOH/g以上50mgKOH/g以下となり易い。より具体的には、樹脂Bは、好ましくはポリエステル樹脂とスチレン−アクリル酸系樹脂とのうちの少なくとも1つを含有し、より好ましくはスチレン−アクリル酸系樹脂を含有する。
(第2外添剤粒子)
外添剤は、複数の第2外添剤粒子をさらに含むことが好ましい。第2外添剤粒子は、樹脂を含有しないことが好ましく、シリカ粒子又は金属酸化物で構成された粒子であることが好ましい。金属酸化物は、例えば、アルミナ、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、チタン酸ストロンチウム、又はチタン酸バリウムであることが好ましい。外添剤は、1種類の第2外添剤粒子を含んでいても良いし、2種類以上の第2外添剤粒子を含んでいても良い。トナー粒子における第2外添剤粒子の含有量は、100質量部のトナーコアに対し、0.5質量部以上10質量部以下であることが好ましい。また、第2外添剤粒子の粒子径は、0.01μm以上1.0μm以下であることが好ましい。
第2外添剤粒子は、各々、シェル層の表面領域のうち、第1外添剤粒子から露出する部分に、設けられていることが好ましい。これにより、トナーの耐熱性、耐熱ストレス性、帯電安定性及び現像性を維持しつつ、トナー粒子の流動性が向上する。より具体的には、第2外添剤粒子は、各々、シェル層のうち正帯電性樹脂と疎水性樹脂とを含有する部分の表面に、設けられていることが好ましい。以下、図面を参照しながら、本実施形態に係るトナーの好ましい構成を具体的に説明する。
[第1の具体例に係る静電潜像現像用トナーの構成]
図1は、第1の具体例に係るトナーに含まれるトナー粒子の構成を示す断面図である。図2は、図1に示す領域IIを模式的に示す図である。なお、図2では、トナー粒子10の径方向を「Dr」で表し、トナー粒子10の径方向内側を「X1」で表し、トナー粒子10の径方向外側を「X2」で表す。
図1に示すトナー粒子10は、トナーコア11と、シェル層12と、外添剤13とを備える。トナーコア11は、結着樹脂を含有する。シェル層12は、トナーコア11の表面を覆い、特定のビニル樹脂と他の樹脂Aとを含有する。外添剤13は、複数の第1外添剤粒子14と、複数の第2外添剤粒子15とを含む。第1外添剤粒子14は、各々、樹脂Bを含有し、シェル層12の表面に存在する。トナーコア11と、第1外添剤粒子14の各々とは、特定の共有結合により、互いに結合されている。特定の共有結合は、第1アミド結合と、第2アミド結合とを有する。
シェル層12は、図2に示すように、介在部121と、周縁部123と、延伸部125とを有する。介在部121は、トナーコア11と第1外添剤粒子14の各々との間に存在する。周縁部123は、トナーコア11の表面領域のうち介在部121から露出する部分を被覆する。周縁部123の表面には、第2外添剤粒子15が設けられている。延伸部125は、介在部121からトナー粒子10の径方向外側X2へ向かって延び、第1外添剤粒子14の表面の一部分を被覆する。介在部121と延伸部125とは、各々、特定のビニル樹脂で構成される。周縁部123は、正帯電性樹脂と疎水性樹脂とを含有する。
なお、介在部121の断面形状、周縁部123の断面形状、及び延伸部125の断面形状は、各々、図2に示す形状に限定されない。また、介在部121、周縁部123、及び延伸部125の各々と、第1外添剤粒子14との間には、隙間が存在していても良いし、隙間が存在していなくても良い。また、隙間の断面視輪郭形状は、各々、図2に示す形状に限定されない。以上、図1及び図2を参照しながら、第1の具体例に係るトナーに含まれるトナー粒子の構成を説明した。以下、本実施形態に係るトナーの好ましい製造方法を説明する。
[本実施形態に係る静電潜像現像用トナーの好ましい製造方法]
本実施形態に係るトナーの製造方法は、好ましくは複合粒子の製造工程を含み、より好ましくは外添工程をさらに含む。ここで、複合粒子は、トナー母粒子と第1外添剤粒子とを備えるが、第1外添剤粒子とは異なる外添剤粒子(例えば、第2外添剤粒子)を備えない。また、複合粒子では、トナーコアと、第1外添剤粒子の各々とは、互いに、特定の共有結合により、結合されている。なお、トナー粒子が第1外添剤粒子とは異なる外添剤粒子を備えない場合、複合粒子がトナー粒子に相当する。また、同時に製造されたトナー粒子は、互いに略同一の構成を有すると考えられる。
<複合粒子の製造工程>
複合粒子の製造工程は、好ましくは、トナーコアの製造工程と、第1外添剤の分散液の調製工程と、シェル層形成用液の調製工程と、シェル層の形成工程とを、含む。
(トナーコアの製造工程)
トナーコアの製造工程では、第1カルボキシル基を有するトナーコアを製造する。公知の粉砕法又は公知の凝集法によりトナーコアを製造すれば、トナーコアを容易に製造できる。
何れの方法でトナーコアを製造する場合であっても、使用する結着樹脂の酸価は、1mgKOH/g以上10mgKOH/g以上であることが好ましい。これにより、第1カルボキシル基を有するトナーコアが、得られ易い。
(第1外添剤粒子の分散液の調製工程)
第1外添剤粒子の分散液の調製工程では、第2カルボキシル基を有する第1外添剤粒子の分散液を調製する。次に示す方法で、第1外添剤粒子の分散液を調製することが好ましい。詳しくは、分散媒中において、樹脂Bを構成可能なモノマーを、重合させることが好ましい。より好ましくは、重合開始剤の存在下で樹脂Bを構成可能なモノマーを重合させる。1種のモノマーを単重合させても良いし、2種以上のモノマーを共重合させても良い。このようにして、第1外添剤粒子の分散液が得られる。なお、上記分散媒は、例えば、水(より具体的にはイオン交換水)を含むことが好ましい。
(シェル層形成用液の調製工程)
シェル層形成用液の調製工程では、形成用ビニル樹脂の溶液を調製することが好ましい。形成用ビニル樹脂の溶液としては、例えば、株式会社日本触媒製の「エポクロス(登録商標)WS−300」を使用できる。エポクロスWS−300は、2−ビニル−2−オキサゾリンとメタクリル酸メチルとの共重合体(水溶性架橋剤)を含む。共重合体を構成するモノマーの質量比は、(2−ビニル−2−オキサゾリン):(メタクリル酸メチル)=9:1である。ここで、2−ビニル−2−オキサゾリンは、下記式(1−4)においてR4が水素原子である場合のビニル化合物に相当する。
Figure 0006610574
式(1−4)において、R4は、水素原子、又は置換基を有してもよいアルキル基を表す。アルキル基には、直鎖状アルキル基と、分岐鎖状アルキル基と、環状アルキル基とが含まれる。置換基を有してもよいアルキル基の一例としては、フェニル基が挙げられる。好ましくは、R4は、水素原子、メチル基、エチル基、又はイソプロピル基を表す。
より好ましくは、形成用ビニル樹脂と他の樹脂Aを含有する粒子とを含む液体を、調製する。さらに好ましくは、形成用ビニル樹脂と正帯電性樹脂を含有する粒子(以下、単に「樹脂粒子P1」と記載することがある)と疎水性樹脂を含有する粒子(以下、単に「樹脂粒子P2」と記載することがある)とを含む液体を、調製する。より具体的には、形成用ビニル樹脂の溶液と樹脂粒子P1の分散液と樹脂粒子P2の分散液とを調製し、これらを混合して、シェル層形成用液を調製することが好ましい。
樹脂粒子P1の分散液を調製する工程では、第1分散媒中において正帯電性モノマーを重合させることが好ましい。より好ましくは、重合開始剤の存在下で正帯電性モノマーを重合させる。1種の正帯電性モノマーを単重合させても良いし、2種以上の正帯電性モノマーを共重合させても良い。このようにして、樹脂粒子P1の分散液が得られる。なお、第1分散媒は、例えば、水(より具体的にはイオン交換水)を含むことが好ましい。
樹脂粒子P2の分散液を調製する工程では、第2分散媒中において疎水性モノマーを重合させることが好ましい。より好ましくは、重合開始剤の存在下で疎水性モノマーを重合させる。1種の疎水性モノマーを単重合させても良いし、2種以上の疎水性モノマーを共重合させても良い。このようにして、樹脂粒子P2の分散液が得られる。なお、第2分散媒は、例えば、水(より具体的にはイオン交換水)を含むことが好ましい。
(シェル層の形成工程)
シェル層の形成工程では、トナーコアの表面を覆うシェル層を形成する。より具体的には、所定の温度で、トナーコアと、第1外添剤粒子の分散液と、シェル層形成用液とを混合する。ここで、所定の温度は、第1カルボキシル基及び第2カルボキシル基の各々とオキサゾリン基とが反応してアミド結合が形成される温度以上である。これにより、シェル層が形成され、複合粒子の分散液が得られる。得られた分散液に対して固液分離と洗浄と乾燥とを行えば、複数の複合粒子が得られる。
詳しくは、まず、トナーコアと第1外添剤粒子の分散液とシェル層形成用液とを混合して、分散液(以下、「分散液E」と記載する)を得る。ここで、シェル層を構成する材料(シェル材料)は、分散液E中において、トナーコアの表面に付着する。トナーコアの表面に均一にシェル材料を付着させるためには、分散液E中においてトナーコアを高度に分散させることが好ましい。分散液E中においてトナーコアを高度に分散させるために、分散液Eに界面活性剤を含ませてもよいし、強力な攪拌装置(例えば、プライミクス株式会社製「ハイビスディスパーミックス」)を用いて分散液Eを攪拌してもよい。
次に、分散液Eを攪拌しながら、分散液Eの温度を、所定の昇温速度で所定の温度にまで上昇させる。その後、分散液Eを攪拌しながら、所定の時間にわたって分散液Eの温度を所定の温度に保つ。上述したように、所定の温度は、第1カルボキシル基及び第2カルボキシル基の各々とオキサゾリン基とが反応してアミド結合が形成される温度以上である。そのため、分散液Eの温度を所定の温度に保っている間に、第1カルボキシル基及び第2カルボキシル基の各々とオキサゾリン基との反応が進行すると考えられる。
所定の温度は、50℃以上100℃以下から選ばれる温度であることが好ましい。所定の温度が50℃以上であれば、第1カルボキシル基及び第2カルボキシル基の各々とオキサゾリン基との反応が進行し易い。所定の温度が100℃を超えると、分散液Eにおけるトナーコアの分散性が低下することがあり、分散液Eにおいてトナーコア同士が凝集することがある。分散液Eにおいてトナーコア同士が凝集すると、凝集したトナーコア同士が溶融融着することがある。分散液Eにおいてトナーコア同士が溶融融着すると、トナーコアの表面に均一にシェル材料を付着させることが困難となる。
所定の昇温速度は、例えば、0.1℃/分以上3℃/分以下から選ばれる速度であることが好ましい。所定の時間は、例えば、30分間以上4時間以下から選ばれる時間であることが好ましい。回転速度が50rpm以上500rpm以下という条件で、分散液Eを攪拌することが好ましい。これにより、第1カルボキシル基及び第2カルボキシル基の各々とオキサゾリン基との反応が進行し易い。
以下、図面を参照しながら、シェル層の形成工程を具体的に説明する。図3は、複合粒子の製造方法の一工程を模式的に示す図であり、より具体的には、シェル層の形成工程を模式的に示す図である。さらに具体的には、図3には、1つの第1カルボキシル基と1つの第2カルボキシル基とが特定の共有結合により互いに結合される反応過程を示す。なお、図3では、原子省略法で化学構造式を記載している。
まず、トナーコア111と第1外添剤粒子114の分散液とシェル層形成用液とを混合して、分散液Eを得る。トナーコア111は、表面にカルボキシル基(第1カルボキシル基)を有する。シェル層形成用液は、形成用ビニル樹脂112を含む。形成用ビニル樹脂112は、構成単位(1−3)を含む。第1外添剤粒子114は、表面にカルボキシル基(第2カルボキシル基)を有する。
次に、分散液Eを攪拌しながら、分散液Eの温度を、所定の昇温速度(例えば1℃/分の昇温速度)で所定の温度(例えば70℃)にまで上昇させる。その後、分散液Eを攪拌しながら、所定の時間(例えば2時間)にわたって分散液Eの温度を所定の温度に保つ。分散液Eの温度を所定の温度に保っている間に、第1カルボキシル基及び第2カルボキシル基の各々とオキサゾリン基との反応が進行する。より具体的には、第1カルボキシル基とオキサゾリン基との反応が進行して、第1アミド結合21が形成される。また、第2カルボキシル基とオキサゾリン基との反応が進行して、第2アミド結合22が形成される。このようにして、トナーコア11と第1外添剤粒子14とが特定の共有結合により互いに結合され、シェル層12(図1参照)が形成される。以上、図3を参照しながら、シェル層の形成工程を説明した。以下、本実施形態に係るトナーの好ましい製造方法の説明に戻る。
<外添工程>
混合機(例えば、日本コークス工業株式会社製のFMミキサー)を用いて、複合粒子と、第1外添剤粒子とは異なる外添剤粒子(例えば第2外添剤粒子)とを、混合する。このようにして、トナー粒子を複数含むトナーが、得られる。
[トナーを構成する材料及び物性の各々の例示]
トナーは、複数のトナー粒子を含む。トナー粒子は、各々、トナーコアと、シェル層と、第1外添剤粒子とを備える。以下、トナーコアとシェル層と第1外添剤粒子とを順に説明する。
<トナーコア>
トナーコアは、結着樹脂を含有する。トナーコアは、着色剤と電荷制御剤と離型剤とのうちの少なくとも1つをさらに含有しても良い。
(結着樹脂)
トナーコアでは、一般的に、成分の大部分(例えば、85質量%以上)を結着樹脂が占める。このため、結着樹脂の性質がトナーコア全体の性質に大きな影響を与えると考えられる。
上述したように、結着樹脂の酸価が1mgKOH/g以上10mgKOH/g以下であることが好ましい。より好ましくは、結着樹脂は、ポリエステル樹脂とスチレン−アクリル酸系樹脂とのうちの少なくとも1つである。ポリエステル樹脂としては、非晶性ポリエステル樹脂を使用でき、結晶性ポリエステル樹脂を併用しても良い。以下では、主に、ポリエステル樹脂とスチレン−アクリル酸系樹脂とについて、説明する。
(結着樹脂:ポリエステル樹脂)
ポリエステル樹脂は、1種以上のアルコールと1種以上のカルボン酸との共重合体である。ポリエステル樹脂を合成するためのアルコールとしては、例えば以下に示す2価アルコール又は3価以上のアルコールを使用できる。2価アルコールとしては、例えば、ジオール類又はビスフェノール類を使用できる。ポリエステル樹脂を合成するためのカルボン酸としては、例えば以下に示す2価カルボン酸又は3価以上のカルボン酸を使用できる。
ジオール類の好適な例としては、脂肪族ジオールが挙げられる。脂肪族ジオールの好適な例としては、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、1,2−プロパンジオール、α,ω−アルカンジオール、2−ブテン−1,4−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、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、又はポリテトラメチレングリコールが挙げられる。α,ω−アルカンジオールは、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、又は1,12−ドデカンジオールであることが好ましい。
ビスフェノール類の好適な例としては、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、又はビスフェノール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の好適な例としては、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、又は1,3,5−トリヒドロキシメチルベンゼンが挙げられる。
2価カルボン酸の好適な例としては、芳香族ジカルボン酸、α,ω−アルカンジカルボン酸、不飽和ジカルボン酸、又はシクロアルカンジカルボン酸が挙げられる。芳香族ジカルボン酸は、例えば、フタル酸、テレフタル酸、又はイソフタル酸であることが好ましい。α,ω−アルカンジカルボン酸は、例えば、マロン酸、コハク酸、無水コハク酸、コハク酸誘導体、アジピン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、又は1,10−デカンジカルボン酸であることが好ましい。コハク酸誘導体は、例えば、アルキルコハク酸、又はアルケニルコハク酸であることが好ましい。アルキルコハク酸は、例えば、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、又はイソドデシルコハク酸であることが好ましい。アルキルコハク酸には、これらの無水物も含まれる。アルケニルコハク酸は、例えば、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、又はイソドデセニルコハク酸であることが好ましい。アルケニルコハク酸には、これらの無水物も含まれる。不飽和ジカルボン酸は、例えば、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、イタコン酸、又はグルタコン酸であることが好ましい。シクロアルカンジカルボン酸は、例えば、シクロヘキサンジカルボン酸であることが好ましい。
3価以上のカルボン酸の好適な例としては、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、又はエンポール三量体酸が挙げられる。
(結着樹脂:結晶性ポリエステル樹脂)
結晶性ポリエステル樹脂は、アルコール成分として、炭素数2以上8以下のα,ω−アルカンジオールを含むことが好ましい。α,ω−アルカンジオールは、例えば、2種類のα,ω−アルカンジオールであることが好ましい。より具体的には、α,ω−アルカンジオールは、炭素数4の1,4−ブタンジオールと炭素数6の1,6−ヘキサンジオールとであることが好ましい。
結晶性ポリエステル樹脂は、酸成分として、炭素数(2つのカルボキシル基の炭素を含む)4以上10以下のα,ω−アルカンジカルボン酸を含むことが好ましい。α,ω−アルカンジカルボン酸は、例えば、炭素数4のコハク酸であることが好ましい。
より好ましくは、結晶性ポリエステル樹脂の融点(Mp)が50℃以上100℃以下である。これにより、低温定着性と耐熱保存安定性とにさらに優れるトナーを提供できる。
トナーコアに含まれる結晶性ポリエステル樹脂の量は、トナーコアに含まれるポリエステル樹脂の総量(結晶性ポリエステル樹脂と非結晶性ポリエステル樹脂との合計量)に対して、1質量%以上50質量%以下であることが好ましく、5質量%以上25質量%以下であることがより好ましい。例えば、トナーコアに含まれるポリエステル樹脂の総量が100gである場合には、トナーコアに含まれる結晶性ポリエステル樹脂の量が1g以上50g以下(より好ましくは、5g以上25g以下)であることが好ましい。これにより、低温定着性と耐熱保存安定性とにさらに優れるトナーを提供できる。
(結着樹脂:非晶性ポリエステル樹脂)
非晶性ポリエステル樹脂は、アルコール成分として、ビスフェノール類を含むことが好ましい。ビスフェノール類は、例えば、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物、及びビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物のうちの少なくとも1つであることが好ましい。
非晶性ポリエステル樹脂は、酸成分として、芳香族ジカルボン酸及び不飽和ジカルボン酸のうちの少なくとも1つを含むことが好ましい。芳香族ジカルボン酸は、例えば、テレフタル酸であることが好ましい。不飽和ジカルボン酸は、例えば、フマル酸であることが好ましい。
(結着樹脂:スチレン−アクリル酸系樹脂)
スチレン−アクリル酸系樹脂は、1種以上のスチレン系モノマーと1種以上のアクリル酸系モノマーとの共重合体である。スチレン−アクリル酸系樹脂を合成するために使用されるスチレン系モノマーとしては、以下に示すスチレン系モノマーを好適に使用できる。また、スチレン−アクリル酸系樹脂を合成するために使用されるアクリル酸系モノマーとしては、以下に示すアクリル酸系モノマーを好適に使用できる。
スチレン系モノマーの好適な例としては、スチレン、アルキルスチレン、ヒドロキシスチレン、又はハロゲン化スチレンが挙げられる。アルキルスチレンは、例えば、α−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、p−エチルスチレン、又は4−tert−ブチルスチレンであることが好ましい。ヒドロキシスチレンは、例えば、p−ヒドロキシスチレン、又はm−ヒドロキシスチレンであることが好ましい。ハロゲン化スチレンは、例えば、α−クロロスチレン、o−クロロスチレン、m−クロロスチレン、又はp−クロロスチレンであることが好ましい。
アクリル酸系モノマーの好適な例としては、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリロニトリル、(メタ)アクリル酸アルキルエステル、又は(メタ)アクリル酸ヒドロキシアルキルエステルが挙げられる。(メタ)アクリル酸アルキルエステルの好適な例としては、(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iso−プロピル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸iso−ブチル、又は(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシルが挙げられる。(メタ)アクリル酸ヒドロキシアルキルエステルの好適な例としては、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸3−ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシプロピル、又は(メタ)アクリル酸4−ヒドロキシブチルが挙げられる。
(結着樹脂:その他の樹脂)
結着樹脂として複数種の樹脂を組み合わせて使用することで、結着樹脂の性質(具体的には、水酸基価、酸価、ガラス転移点、又は軟化点)を調整できる。例えば、結着樹脂がエステル基、水酸基、エーテル基、酸基、又はメチル基を有する場合には、トナーコアはアニオン性になる傾向が強くなる。また、結着樹脂がアミノ基又はアミド基を有する場合には、トナーコアはカチオン性になる傾向が強くなる。
結着樹脂は、熱可塑性樹脂を含有することが好ましい。熱可塑性樹脂としては、結晶性ポリエステル樹脂、非晶性ポリエステル樹脂、及びスチレン−アクリル酸系樹脂以外に、例えば、スチレン系樹脂、アクリル酸系樹脂、オレフィン系樹脂、ビニル樹脂、ポリアミド樹脂、又はウレタン樹脂を使用できる。スチレン系樹脂を構成するスチレン系モノマーとしては、例えば、上記(結着樹脂:スチレン−アクリル酸系樹脂)で記載のスチレン系モノマーを使用できる。アクリル酸系樹脂を構成するアクリル酸系モノマーとしては、例えば、上記(結着樹脂:スチレン−アクリル酸系樹脂)で記載のアクリル酸系モノマーを使用できる。オレフィン系樹脂としては、例えば、ポリエチレン樹脂又はポリプロピレン樹脂を使用できる。ビニル樹脂としては、例えば、塩化ビニル樹脂、ポリビニルアルコール、ビニルエーテル樹脂、又はN−ビニル樹脂を使用できる。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構成単位が導入された共重合体も、トナー粒子を構成する熱可塑性樹脂として使用できる。例えば、スチレン−ブタジエン系樹脂も、トナーコアを構成する熱可塑性樹脂として使用できる。
(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。トナーを用いて高画質の画像を形成するためには、着色剤の量が、結着樹脂100質量部に対して、1質量部以上20質量部以下であることが好ましい。
トナーコアは、黒色着色剤を含有していてもよい。黒色着色剤の例としては、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。
トナーコアは、イエロー着色剤、マゼンタ着色剤、又はシアン着色剤のようなカラー着色剤を含有していてもよい。
イエロー着色剤としては、例えば、縮合アゾ化合物、イソインドリノン化合物、アントラキノン化合物、アゾ金属錯体、メチン化合物、及びアリールアミド化合物からなる群より選択される1種以上の化合物を使用できる。イエロー着色剤としては、例えば、C.I.ピグメントイエロー(3、12、13、14、15、17、62、74、83、93、94、95、97、109、110、111、120、127、128、129、147、151、154、155、168、174、175、176、180、181、191、又は194)、ナフトールイエローS、ハンザイエローG、又はC.I.バットイエローを使用できる。
マゼンタ着色剤としては、例えば、縮合アゾ化合物、ジケトピロロピロール化合物、アントラキノン化合物、キナクリドン化合物、塩基染料レーキ化合物、ナフトール化合物、ベンズイミダゾロン化合物、チオインジゴ化合物、及びペリレン化合物からなる群より選択される1種以上の化合物を使用できる。マゼンタ着色剤としては、例えば、C.I.ピグメントレッド(2、3、5、6、7、19、23、48:2、48:3、48:4、57:1、81:1、122、144、146、150、166、169、177、184、185、202、206、220、221、又は254)を使用できる。
シアン着色剤としては、例えば、銅フタロシアニン化合物、アントラキノン化合物、及び塩基染料レーキ化合物からなる群より選択される1種以上の化合物を使用できる。シアン着色剤としては、例えば、C.I.ピグメントブルー(1、7、15、15:1、15:2、15:3、15:4、60、62、又は66)、フタロシアニンブルー、C.I.バットブルー、又はC.I.アシッドブルーを使用できる。
(離型剤)
離型剤は、例えば、トナーの定着性又は耐オフセット性を向上させる目的で使用される。トナーコアのアニオン性を強めるためには、アニオン性を有するワックスを用いてトナーコアを作製することが好ましい。トナーの定着性又は耐オフセット性を向上させるためには、離型剤の量は、結着樹脂100質量部に対して、1質量部以上30質量部以下であることが好ましい。
離型剤は、例えば、脂肪族炭化水素ワックス、植物性ワックス、動物性ワックス、鉱物ワックス、脂肪酸エステルを主成分とするワックス類、又は脂肪酸エステルの一部又は全部が脱酸化したワックスであることが好ましい。脂肪族炭化水素ワックスは、例えば、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、ポリオレフィン共重合物、ポリオレフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックス、又はフィッシャートロプシュワックスであることが好ましい。脂肪族炭化水素ワックスには、これらの酸化物も含まれる。植物性ワックスは、例えば、キャンデリラワックス、カルナバワックス、木ろう、ホホバろう、又はライスワックスであることが好ましい。動物性ワックスは、例えば、みつろう、ラノリン、又は鯨ろうであることが好ましい。鉱物ワックスは、例えば、オゾケライト、セレシン、又はペトロラタムであることが好ましい。脂肪酸エステルを主成分とするワックス類は、例えば、モンタン酸エステルワックス、又はカスターワックスであることが好ましい。1種類の離型剤を単独で使用してもよいし、複数種の離型剤を併用してもよい。
結着樹脂と離型剤との相溶性を改善するために、相溶化剤をトナーコアに添加してもよい。
(電荷制御剤)
電荷制御剤は、例えば、トナーの帯電安定性又は帯電立ち上がり特性を向上させ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。
トナーコアに負帯電性の電荷制御剤を含有させることで、トナーコアのアニオン性を強めることができる。また、トナーコアに正帯電性の電荷制御剤を含有させることで、トナーコアのカチオン性を強めることができる。ただし、トナーにおいて十分な帯電性が確保される場合には、トナーコアに電荷制御剤を含有させる必要はない。
<シェル層>
シェル層は、特定のビニル樹脂を含有する。好ましくは、シェル層は、特定のビニル樹脂と、他の樹脂Aとを含有する。
(特定のビニル樹脂)
特定のビニル樹脂は、構成単位(1−1)と、構成単位(1−2)と、構成単位(1−3)とを含む。特定のビニル樹脂は、ビニル化合物(1−4)とは異なるビニル化合物に由来する構成単位をさらに含んでも良い。ビニル化合物(1−4)とは異なるビニル化合物は、上記(結着樹脂:スチレン−アクリル酸系樹脂)に記載のスチレン系モノマー及びアクリル酸系モノマーのうちの少なくとも1つであることが好ましい。
(他の樹脂A)
他の樹脂Aは、正帯電性樹脂と疎水性樹脂とを含有することが好ましい。
(他の樹脂A:正帯電性樹脂)
正帯電性樹脂は、熱可塑性樹脂であることが好ましく、正帯電性の官能基を有するモノマーに由来する構成単位を含むことがより好ましい。より具体的には、正帯電性樹脂は、正帯電性の官能基を有するモノマーとアクリル酸系モノマーとの共重合体であることが好ましい。
正帯電性樹脂を構成するモノマーとして使用可能な正帯電性の官能基を有するモノマーは、例えば、窒素含有ビニル化合物であることが好ましい。窒素含有ビニル化合物は、例えば、ベンジルデシルヘキシルメチルアンモニウム塩、デシルトリメチルアンモニウム塩、又は(メタ)アクリロイル基含有4級アンモニウム塩であることが好ましい。(メタ)アクリロイル基含有4級アンモニウム塩は、例えば、(メタ)アクリルアミドアルキルトリメチルアンモニウム塩、又は(メタ)アクリロイルオキシアルキルトリメチルアンモニウム塩であることが好ましい。より具体的には、(メタ)アクリルアミドアルキルトリメチルアンモニウム塩は、例えば、(3−アクリルアミドプロピル)トリメチルアンモニウムクロライドであることが好ましい。より具体的には、(メタ)アクリロイルオキシアルキルトリメチルアンモニウム塩は、例えば、2−(メタクリロイルオキシ)エチルトリメチルアンモニウムクロライドであることが好ましい。
正帯電性樹脂を構成するモノマーとして使用可能なアクリル酸系モノマーは、上記(結着樹脂:スチレン−アクリル酸系樹脂)に記載のアクリル酸系モノマーであることが好ましい。
(他の樹脂A:疎水性樹脂)
疎水性樹脂は、熱可塑性樹脂であることが好ましい。より好ましくは、疎水性樹脂は、スチレン樹脂とアクリル酸系樹脂とスチレン−アクリル酸系樹脂とのうちの少なくとも1つである。より具体的には、疎水性樹脂を構成するモノマーは、スチレン系モノマーとアクリル酸系モノマーとのうちの少なくとも1つであることが好ましい。疎水性樹脂を構成するモノマーとして使用可能なスチレン系モノマーは、上記(結着樹脂:スチレン−アクリル酸系樹脂)に記載のスチレン系モノマーのうち、スチレン、アルキルスチレン、又はハロゲン化スチレンであることが好ましい。また、疎水性樹脂を構成するモノマーとして使用可能なアクリル酸系モノマーは、上記(結着樹脂:スチレン−アクリル酸系樹脂)に記載のアクリル酸系モノマーのうち、(メタ)アクリロニトリル、又は(メタ)アクリル酸アルキルエステルであることが好ましい。より具体的には、疎水性樹脂は、例えば、スチレンと(メタ)アクリル酸n−ブチルとの共重合体、スチレンと(メタ)アクリル酸n−ブチルと(メタ)アクリル酸ヒドロキシアルキルエステルとの共重合体、又はスチレンと(メタ)アクリル酸n−ブチルとアクリロニトリルとの共重合体であることが好ましい。
<第1外添剤粒子>
トナー粒子における第1外添剤粒子の含有量は、100質量部のトナーコアに対し、0.1質量部以上10質量部以下であることが好ましい。これにより、耐熱性と耐熱ストレス性と帯電安定性とにさらに優れるトナーを提供できる。
樹脂Bは、ポリエステル樹脂とスチレン−アクリル酸系樹脂とのうちの少なくとも1つを含有することが好ましい。ポリエステル樹脂としては、非晶性ポリエステル樹脂を使用でき、結晶性ポリエステル樹脂を併用しても良い。より具体的には、ポリエステル樹脂を合成するためのアルコールとしては、上記(結着樹脂:ポリエステル樹脂)に記載の2価アルコール又は3価以上のアルコールを使用できる。ポリエステル樹脂を合成するためのカルボン酸としては、上記(結着樹脂:ポリエステル樹脂)に記載の2価カルボン酸又は3価以上のカルボン酸を使用できる。
スチレン−アクリル酸系樹脂を合成するために使用されるスチレン系モノマーとしては、上記(結着樹脂:スチレン−アクリル酸系樹脂)に記載のスチレン系モノマーを使用できる。スチレン−アクリル酸系樹脂を合成するために使用されるアクリル酸系モノマーは、(メタ)アクリル酸を含むことが好ましい。スチレン−アクリル酸系樹脂を合成するために使用されるアクリル酸系モノマーとして、(メタ)アクリル酸とともに、上記(結着樹脂:スチレン−アクリル酸系樹脂)に記載のアクリル酸系モノマーのうち、(メタ)アクリロニトリル、(メタ)アクリル酸アルキルエステル、又は(メタ)アクリル酸ヒドロキシアルキルエステルを使用できる。
本発明の実施例について説明する。表1に、実施例又は比較例に係るトナーの構成を示す。表2に、実施例又は比較例におけるトナーコアの結着樹脂の構成を示す。
Figure 0006610574
表1において、「外添剤サスペンション」は、第1外添剤粒子を含むサスペンションを意味する。外添剤サスペンションの構成については、表4に示すとおりである。「ビニル樹脂」には、下記(1−2.シェル層の形成工程)においてオキサゾリン基含有高分子水溶液(株式会社日本触媒製「エポクロスWS−300」)を配合したか否かを記す。配合した場合には「有り」と記し、配合しなかった場合には「無し」と記す。
「正帯電性サスペンション」は、正帯電性樹脂からなる粒子を含むサスペンションを意味する。「正帯電性」には、下記(1−2.シェル層の形成工程)において正帯電性サスペンションを配合したか否かを記す。「有り」とは、正帯電性サスペンションを配合したことを意味する。
「疎水性サスペンション」は、疎水性樹脂からなる粒子を含むサスペンションを意味する。「疎水性」には、下記(1−2.シェル層の形成工程)において疎水性サスペンションを配合したか否かを記す。「有り」とは、疎水性サスペンションを配合したことを意味する。
Figure 0006610574
表2において、「PES−1」と、「PES−2」と、「SA−1」と、「SA−2」とは、各々、表3に示すとおりである。
Figure 0006610574
Figure 0006610574
表4において、「酸価」は、外添剤サスペンションに含まれる第1外添剤粒子の酸価を意味する。「粒子径」は、外添剤サスペンションに含まれる第1外添剤粒子の個数平均1次粒子径を意味する。「Tg」は、外添剤サスペンションに含まれる第1外添剤粒子のガラス転移点を意味する。
以下、実施例又は比較例に係るトナーT−1〜T−10(それぞれ静電潜像現像用トナー)の製造方法、評価方法、及び評価結果について、順に説明する。なお、誤差が生じる評価においては、誤差が十分小さくなる相当数の測定値を得て、得られた測定値の算術平均を評価値とした。
[結着樹脂の合成方法]
(非晶性ポリエステル樹脂PES−1の合成方法)
温度計(より具体的には熱電対)と脱水管と窒素導入管と攪拌装置とを備えた4つ口フラスコ(容量:5L)に、1700gのビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物と、650gのビスフェノールAエチレンオキサイド付加物と、500gのn−ドデセニル無水コハク酸と、400gのテレフタル酸と、4gの酸化ジブチル錫とを入れた。フラスコ内の温度を220℃にまで上昇させた。フラスコ内の温度を220℃に保った状態で、9時間にわたってフラスコの内容物を反応させた。フラスコの内圧を8kPaに下げた。高温減圧(温度220℃且つ圧力8kPa)下で、フラスコの内容物をさらに反応させた。このようにして、非晶性ポリエステル樹脂PES−1を得た。非晶性ポリエステル樹脂PES−1では、軟化点(Tm)が124.8℃であり、ガラス転移点(Tg)が57.2℃であり、酸価が6.0mgKOH/gであり、水酸基価が41mgKOH/gであり、数平均分子量(Mn)が3737であり、質量平均分子量(Mw)が109475であった。
(結晶性ポリエステル樹脂PES−2の合成方法)
温度計(より具体的には熱電対)と脱水管と窒素導入管と攪拌装置とを備えた4つ口フラスコ(容量:5L)に、990.0g(84モル部)の1,4−ブタンジオールと、242.0g(11モル部)の1,6−ヘキサンジオールと、1480.0g(100モル部)のフマル酸と、2.5gの1,4−ベンゼンジオールとを入れた。フラスコ内の温度を170℃にまで上昇させた。フラスコ内の温度を170℃に保った状態で、5時間にわたってフラスコの内容物を反応させた。フラスコ内の温度を210℃にまで上昇させた。フラスコ内の温度を210℃に保った状態で、1.5時間にわたってフラスコの内容物を反応させた。フラスコの内圧を8kPaに下げた。高温減圧(温度210℃且つ圧力8kPa)下で、1時間にわたってフラスコの内容物をさらに反応させた。
フラスコの内圧を常圧に戻した。フラスコに、69.0g(2.8モル部)のスチレンと、54.0g(2.2モル部)のメタクリル酸n−ブチルとを加えた。フラスコ内の温度を210℃に保った状態で、1.5時間にわたってフラスコの内容物を反応させた。フラスコの内圧を8kPaに下げた。高温減圧(温度210℃且つ圧力8kPa)下で、1時間にわたってフラスコの内容物をさらに反応させた。このようにして、結晶性ポリエステル樹脂PES−2を得た。結晶性ポリエステル樹脂PES−2では、Tmが88.8℃であり、融点(Mp)が82℃であり、酸価が3.1mgKOH/gであり、水酸基価が19mgKOH/gであり、Mnが3620であり、Mwが27500であった。
(スチレン−アクリル酸系樹脂SA−1の合成方法)
温度計(より具体的には熱電対)と脱水管と窒素導入管と攪拌装置とを備えた4つ口フラスコ(容量:5L)に、2Lのイオン交換水と、5.0gの第三リン酸カルシウム(太平化学産業株式会社製)とを入れた。フラスコの内容物を回転速度50rpmで攪拌しながら、700.0gのスチレンと、270.0gのアクリル酸n−ブチルと、4.5gのジビニルベンゼンと、30.0gのアクリル酸と、油相とを入れた。油相では、15.0gの2,2´−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)が25.0gのジエチレングリコールに溶解されていた。フラスコ内の温度を80℃にまで上昇させた。フラスコ内の温度を80℃に保った状態で、8時間にわたってフラスコの内容物を重合反応させた。このようにして、ビーズ状のスチレン−アクリル酸系樹脂SA−1を得た。スチレン−アクリル酸系樹脂SA−1では、Tmが102.3℃であり、Tgが40.3℃であり、酸価が7.2mgKOH/gであり、Mnが2680であり、Mwが131026であった。
(スチレン−アクリル酸系樹脂SA−2の合成方法)
温度計(より具体的には熱電対)と脱水管と窒素導入管と攪拌装置とを備えた4つ口フラスコ(容量:5L)に、2Lのイオン交換水と、5.0gの第三リン酸カルシウム(太平化学産業株式会社製)とを入れた。フラスコの内容物を回転速度50rpmで攪拌しながら、730.0gのスチレンと、270.0gのアクリル酸n−ブチルと、4.5gのジビニルベンゼンと、油相とを入れた。油相では、15.0gの2,2´−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)が25.0gのジエチレングリコールに溶解されていた。フラスコ内の温度を80℃にまで上昇させた。フラスコ内の温度を80℃に保った状態で、8時間にわたってフラスコの内容物を重合反応させた。このようにして、ビーズ状のスチレン−アクリル酸系樹脂SA−2を得た。スチレン−アクリル酸系樹脂SA−2では、Tmが110.3℃であり、Tgが41.5℃であり、酸価が0.0mgKOH/gであり、Mnが2740であり、Mwが120263であった。
[結着樹脂の酸価の測定方法]
「JIS K0070−1992」に記載の方法に準拠して、結着樹脂の酸価を測定した。
詳しくは、20gの結着樹脂(測定試料)を三角フラスコに加えた。三角フラスコに、100mLの溶剤と、数滴のフェノールフタレイン溶液(指示薬)とを加えた。非晶性ポリエステル樹脂PES−1及び結晶性ポリエステル樹脂PES−2の各々の酸価を測定する場合には、溶剤として、アセトンとトルエンとの混合液[アセトン:トルエン=1:1(体積比)]を使用した。スチレン−アクリル酸系樹脂SA−1及びSA−2の各々の酸価を測定する場合には、溶剤として、ジエチルエーテルとエタノールとの混合液[ジエチルエーテル:エタノール=2:1(体積比)]を使用した。
三角フラスコを水浴中で振り混ぜて、測定試料を溶剤に溶解させた。三角フラスコ内の液を、0.1mol/L水酸化カリウムエタノール溶液を用いて、滴定した。滴定結果から、下記(数式1)に従い、酸価(単位:mgKOH/g)を算出した。
酸価=(B×f1×5.611)/W1・・・(数式1)
上記(数式1)において、「B」は、滴定に用いた0.1mol/L水酸化カリウムエタノール溶液の量(mL)を示す。「f1」は、0.1mol/L水酸化カリウムエタノール溶液のファクターを示す。「W1」は、測定試料の質量(g)を示す。「5.611」は、水酸化カリウムの式量56.11×(1/10)に相当する。
なお、ファクター(f1)は、以下に示す方法で、算出した。0.1mol/L塩酸の25mLを、三角フラスコに加えた。三角フラスコに、フェノールフタレイン溶液を加えた。三角フラスコ内の液を、0.1mol/L水酸化カリウムエタノール溶液を用いて、滴定した。中和に必要な0.1mol/L水酸化カリウムエタノール溶液の量から、ファクター(f1)を算出した。
[外添剤サスペンションの作製方法]
(外添剤サスペンションR−1の作製方法)
アンカー型攪拌翼を備えた丸底フラスコに、60.0質量部のスチレンと、25.0質量部のメタクリル酸メチルと、5.0質量部のメタクリル酸と、10.0質量部のジビニルベンゼンと、4.5質量部の過硫酸カリウム(水溶性重合開始剤)と、100.0質量部のイオン交換水とを入れた。丸底フラスコの内容物を100rpmで攪拌しながら、丸底フラスコ内の温度を70℃にまで上昇させた。丸底フラスコ内の温度を70℃に保った状態で、8時間にわたって丸底フラスコの内容物を乳化重合させた。このようにして、有機微粒子の分散液を得た。得られた分散液を濾過し、濾過により得られた固形物を洗浄した。洗浄された固形物を、アルキルエーテル硫酸エステルナトリウム水溶液(濃度:10質量%)に分散させた。このようにして、第1外添剤粒子の分散液(固形分濃度:8質量%)を得た。
(外添剤サスペンションR−2の作製方法)
アンカー型攪拌翼を備えた丸底フラスコに、60.0質量部のスチレンと、28.0質量部のメタクリル酸メチルと、2.0質量部のメタクリル酸と、10.0質量部のジビニルベンゼンと、4.5質量部の過硫酸カリウム(水溶性重合開始剤)と、100.0質量部のイオン交換水とを入れた。その後は、外添剤サスペンションR−1の作製方法に従い、外添剤サスペンションR−2を得た。
(外添剤サスペンションR−3の作製方法)
アンカー型攪拌翼を備えた丸底フラスコに、60.0質量部のスチレンと、30.0質量部のメタクリル酸メチルと、10.0質量部のジビニルベンゼンと、4.5質量部の過硫酸カリウム(水溶性重合開始剤)と、100.0質量部のイオン交換水とを入れた。その後は、外添剤サスペンションR−1の作製方法に従い、外添剤サスペンションR−3を得た。
[外添剤サスペンションに含まれる第1外添剤粒子の物性値の測定方法]
上記[結着樹脂の酸価の測定方法]に記載の方法に従い、外添剤サスペンションR−1〜R−3の各々に含まれる第1外添剤粒子の酸価を測定した。その結果は、表4に示すとおりである。また、電界放出形走査型電子顕微鏡(FE−SEM)(日本電子株式会社製「JSM−7600F」)を用いて、外添剤サスペンションR−1〜R−3の各々に含まれる第1外添剤粒子の個数平均1次粒子径を測定した。その結果は、表4に示すとおりである。また、示差走査熱量計(セイコーインスツル株式会社製「DSC−6220」)を用いて、外添剤サスペンションR−1〜R−3の各々に含まれる第1外添剤粒子のガラス転移点を測定した。その結果は、表4に示すとおりである。
なお、外添剤サスペンションR−1〜R−3の各々に含まれる第1外添剤粒子は、シャープな粒度分布を有していた。より具体的には、外添剤サスペンションR−1に含まれる第1外添剤粒子は、約25nmの粒子径を有する第1外添剤粒子のみを実質的に含んでいた。外添剤サスペンションR−2に含まれる第1外添剤粒子は、約20nmの粒子径を有する第1外添剤粒子のみを実質的に含んでいた。外添剤サスペンションR−3に含まれる第1外添剤粒子は、約32nmの粒子径を有する第1外添剤粒子のみを実質的に含んでいた。
[正帯電性サスペンションの作製方法]
温度計(より具体的には熱電対)と冷却管と窒素導入管と攪拌羽根とを備えた3口フラスコ(容量:1L)に、90gのイソブタノールと、100gのメタクリル酸メチルと、35gのアクリル酸n−ブチルと、30gの2−(メタクリロイルオキシ)エチルトリメチルアンモニウムクロライド(Alfa Aesar社製)と、6gの水溶性アゾ重合開始剤(和光純薬株式会社製「VA−086」)とを入れた。フラスコ内の温度を80℃にまで上昇させた。フラスコ内の温度を80℃に保った状態で、窒素雰囲気下で、3時間にわたって、フラスコの内容物を反応させた。
フラスコに、3gの水溶性アゾ重合開始剤(和光純薬株式会社製「VA−086」)をさらに加えた。フラスコ内の温度を80℃に保った状態で、窒素雰囲気下で、3時間にわたって、フラスコの内容物を反応させた。フラスコ内の温度を150℃にまで上昇させ、フラスコの内圧を0.1MPaに設定し、フラスコの内容物を乾燥させた。得られた固形物を解砕して、樹脂Xを得た。
混合装置(プライミクス株式会社製「ハイビスミックス(登録商標)2P−1型」)に、200gの樹脂Xと、184mLの酢酸エチル(和光純薬工業株式会社製「酢酸エチル特級」)とを入れた。混合装置の内容物を回転速度20rpmで1時間にわたって攪拌した。得られた溶液に、18mLの塩酸(濃度:1N)と第1液体とを入れた。第1液体では、20gのアニオン界面活性剤(花王株式会社製「エマール(登録商標)0」)と16gの酢酸エチル(和光純薬工業株式会社製「酢酸エチル特級」)とが562gのイオン交換水に溶解されていた。このようにして、正帯電性サスペンションを得た。
透過型電子顕微鏡(TEM)(日本電子株式会社製「JSM−7600F」)を用いて、正帯電性サスペンションに含まれる樹脂粒子P1の個数平均1次粒子径を測定した。樹脂粒子P1の個数平均1次粒子径は、35nmであった。樹脂粒子P1は、シャープな粒度分布を有し、約35nmの粒子径を有する樹脂粒子のみを実質的に含んでいた。また、示差走査熱量計(セイコーインスツル株式会社製「DSC−6220」)を用いて、正帯電性サスペンションに含まれる樹脂粒子P1のガラス転移点を測定した。樹脂粒子P1のガラス転移点は80℃であった。
[疎水性サスペンションの作製方法]
温度計と攪拌羽根とを備えた3つ口フラスコ(容量:1L)に、875mLのイオン交換水と75mLのアニオン界面活性剤(花王株式会社製「ラテムル(登録商標)WX」、成分:ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸ナトリウム、固形分濃度:26質量%)とを入れた。フラスコをウォーターバスにセットした後、ウォーターバスを用いてフラスコ内の温度を80℃に保った。フラスコ内の温度を80℃に保った状態で、5時間にわたって、第2液体と第3液体とをフラスコに滴下した。第2液体は、18mLのスチレンと2mLのアクリル酸n−ブチルとで構成されていた。第3液体では、0.5gの過硫酸カリウムが30mLのイオン交換水に溶解されていた。フラスコ内の温度を80℃に保った状態で、2時間にわたって、フラスコの内容物を反応(重合反応)させた。このようにして、疎水性サスペンションを得た。
透過型電子顕微鏡(TEM)(日本電子株式会社製「JSM−7600F」)を用いて、疎水性サスペンションに含まれる樹脂粒子P2の個数平均1次粒子径を測定した。樹脂粒子P2の個数平均1次粒子径は、32nmであった。樹脂粒子P2は、シャープな粒度分布を有し、約32nmの粒子径を有する樹脂粒子のみを実質的に含んでいた。また、示差走査熱量計(セイコーインスツル株式会社製「DSC−6220」)を用いて、疎水性サスペンションに含まれる樹脂粒子P2のガラス転移点を測定した。樹脂粒子P2のガラス転移点は71℃であった。
[トナーの製造方法]
<トナーT−1の製造方法>
まず、複合粒子の製造工程を行った。次に、外添工程を行った。
(1.複合粒子の製造工程)
(1−1.トナーコアの製造工程)
FMミキサー(日本コークス工業株式会社製「FM−20B」)を用いて、80.0質量部の非晶性ポリエステル樹脂PES−1と、20.0質量部の結晶性ポリエステル樹脂PES−2と、5.0質量部のエステルワックス(日油株式会社製「ニッサンエレクトール(登録商標)WEP−3」)と、6.0質量部のカーボンブラック(三菱化学株式会社製「MA100」)とを混合した。
得られた混合物を、二軸押出機(株式会社池貝製「PCM−30」)を用いて、材料供給速度6kg/時、軸回転速度160rpm、且つ設定温度(シリンダー温度)120℃の条件で、溶融混練した。得られた溶融混練物を冷却した。冷却された溶融混練物を、粉砕機(ホソカワミクロン株式会社製「ロートプレックス(登録商標)」)を用いて、粗粉砕した。得られた粗粉砕物を、粉砕機(フロイント・ターボ株式会社製「ターボミル RS型」)を用いて、微粉砕した。得られた微粉砕物を、分級機(日鉄鉱業株式会社製「エルボージェットEJ−LABO型」)を用いて、分級した。その結果、体積中位径(D50)7μmのトナーコアTC−1が得られた。
(1−2.シェル層の形成工程)
次に、シェル層を形成した。詳しくは、温度計と攪拌羽根とを備えた3つ口フラスコ(容量:1L)に300mLのイオン交換水を入れた後、フラスコをウォーターバスにセットした。ウォーターバスを用いて、フラスコ内の温度を30℃に保った。フラスコに、3.0gのオキサゾリン基含有高分子水溶液(株式会社日本触媒製「エポクロスWS−300」、固形分濃度:10質量%、Tg:90℃)と、75.0gの外添剤サスペンションR−1と、220.0gの疎水性サスペンションと、12.0gの正帯電性サスペンションとを加えた。さらに、フラスコに、300.0gのトナーコアTC−1と、6mLのアンモニア水(濃度:1質量%)とを加えた。ここで、100.0質量部のトナーコアTC−1に対するオキサゾリン基含有高分子水溶液の固形分(より具体的には形成用ビニル樹脂)の含有量が0.1質量部となるように、オキサゾリン基含有高分子水溶液の配合量を調整した。また、100.0質量部のトナーコアTC−1に対する外添剤サスペンションR−1の固形分(より具体的には第1外添剤粒子)の含有量が2.0質量部となるように、外添剤サスペンションR−1の配合量を調整した。
フラスコの内容物を回転速度100rpmで攪拌しながら、昇温速度1℃/分でフラスコ内の温度を70℃にまで上昇させた。フラスコ内の温度を70℃に保った状態で、フラスコの内容物を回転速度100rpmで2時間にわたって攪拌した。フラスコ内の温度を常温まで冷却した。このようにして、複合粒子を含む分散液を、得た。
(1−3.洗浄工程)
得られた分散液を、ブフナー漏斗を用いて、吸引濾過した。得られたウェットケーキ状の複合粒子をイオン交換水に再度分散させた。得られた分散液を、ブフナー漏斗を用いて、吸引濾過した。このような固液分離処理を5回にわたって繰返し行った。
(1−4.乾燥工程)
得られた複合粒子を、濃度50質量%のエタノール水溶液に分散させた。これにより、複合粒子のスラリーが得られた。連続式表面改質装置(フロイント産業株式会社製「コートマイザー(登録商標)」)を用いて、熱風温度45℃且つブロアー風量2m3/分の条件で、スラリー中の複合粒子を乾燥させた。密閉型の流動式混合機(日本コークス工業株式会社製「FM−20C/I」)を用いて、回転速度3000rpm、ジャケット温度20℃、且つ処理時間10分間の条件で、複合粒子に機械的処理(より詳しくは、剪断力を与える処理)を施した。このようにして、複合粒子を得た。
(2.外添工程)
FMミキサー(日本コークス工業株式会社製「FM−10B」)に、100.0質量部の複合粒子と、1.2質量部の疎水性シリカ粒子(日本アエロジル株式会社製「AEROSIL(登録商標)RA−200H」)と、0.8質量部の導電性酸化チタン粒子(チタン工業株式会社製「EC−100」)とを入れた。回転速度3000rpm、ジャケット温度20℃、且つ処理時間2分間の条件で、複合粒子と疎水性シリカ粒子と導電性酸化チタン粒子とを混合した。このようにして、多数のトナー粒子を含むトナーT−1を得た。
<トナーT−2及びT−3の製造方法>
上記(1−2.シェル層の形成工程)における外添剤サスペンションR−1の配合量を変更したことを除いてはトナーT−1の製造方法に従い、トナーT−2及びT−3を製造した。
より具体的には、トナーT−2を製造する場合には、100.0質量部のトナーコアTC−1に対する外添剤サスペンションR−1の固形分(より具体的には第1外添剤粒子)の含有量が1.5質量部となるように、外添剤サスペンションR−1の配合量を調整した。また、トナーT−3を製造する場合には、100.0質量部のトナーコアTC−1に対する外添剤サスペンションR−1の固形分(より具体的には第1外添剤粒子)の含有量が2.3質量部となるように、外添剤サスペンションR−1の配合量を調整した。
<トナーT−4及びT−5の製造方法>
上記(1−2.シェル層の形成工程)におけるオキサゾリン基含有高分子水溶液の配合量を変更したことを除いてはトナーT−1の製造方法に従い、トナーT−4及びT−5を製造した。
より具体的には、トナーT−4を製造する場合には、0.3gのオキサゾリン基含有高分子水溶液を配合した。換言すると、100.00質量部のトナーコアTC−1に対するオキサゾリン基含有高分子水溶液の固形分(より具体的には形成用ビニル樹脂)の含有量が0.01質量部となるように、オキサゾリン基含有高分子水溶液の配合量を調整した。
また、トナーT−5を製造する場合には、10.0gのオキサゾリン基含有高分子水溶液を配合した。換言すると、100.0質量部のトナーコアTC−1に対するオキサゾリン基含有高分子水溶液の固形分(より具体的には形成用ビニル樹脂)の含有量が0.3質量部となるように、オキサゾリン基含有高分子水溶液の配合量を調整した。
<トナーT−6の製造方法>
上記(1−2.シェル層の形成工程)では、外添剤サスペンションR−1の代わりに、外添剤サスペンションR−2を配合した。このことを除いてはトナーT−1の製造方法に従い、トナーT−6を製造した。
<トナーT−7の製造方法>
結着樹脂として100.0質量部のスチレン−アクリル酸系樹脂SA−1を用いて、トナーコアTC−2を製造した。トナーコアTC−2を用いて、トナーT−7を製造した。これらを除いてはトナーT−1の製造方法に従い、トナーT−7を製造した。
<トナーT−8の製造方法>
上記(1−2.シェル層の形成工程)においてオキサゾリン基含有高分子水溶液を配合しなかったことを除いてはトナーT−1の製造方法に従い、トナーT−8を製造した。
<トナーT−9の製造方法>
結着樹脂として100.0質量部のスチレン−アクリル酸系樹脂SA−2を用いて、トナーコアTC−3を製造した。トナーコアTC−3を用いて、トナーT−9を製造した。これらを除いてはトナーT−1の製造方法に従い、トナーT−9を製造した。
<トナーT−10の製造方法>
上記(1−2.シェル層の形成工程)では、外添剤サスペンションR−1の代わりに、外添剤サスペンションR−3を配合した。このことを除いてはトナーT−1の製造方法に従い、トナーT−10を製造した。
[トナーの評価方法]
以下に示す方法で、特定の共有結合の存在を確認した。また、トナーの耐熱性と、トナーの低温定着性と、現像スリーブの表面に対するトナーの付着の有無と、第1外添剤粒子の脱離率とを、評価した。結果を表5に示す。
<特定の共有結合の存在を確認する方法>
まず、20mgの複合粒子(試料)を1mLの重水素化クロロホルムに溶解させた。得られた溶液を試験管(直径:5mm)に入れた。試験管をフーリエ変換核磁気共鳴装置(FT−NMR)(日本電子株式会社製「JNM−AL400」)に入れた。試料温度20℃且つ積算回数128回の条件で、1H−NMRスペクトルを測定した。化学シフトの内部基準物質としては、テトラメチルシランを使用した。得られた1H−NMRスペクトルにおいて、化学シフトδが6.5付近に三重線のシグナルが確認されれば、特定の共有結合が存在すると推定した。
<トナーの耐熱性の評価方法>
3gのトナー(トナーT−1〜T−10)をポリエチレン製容器(容量:20mL)に入れて密閉した。密閉された容器を、58℃に設定された恒温槽内に3時間静置した。その後、容器を恒温槽から取り出して室温(約25℃)まで冷却して、評価用トナーを得た。
得られた評価用トナーを、質量既知の200メッシュ(目開き75μm)の篩に載せた。評価用トナーを含む篩の質量を測定し、篩別前のトナーの質量を求めた。パウダーテスター(登録商標、ホソカワミクロン株式会社製)に上記篩をセットし、パウダーテスターのマニュアルに従い、レオスタッド目盛り5の条件で30秒間、篩を振動させ、評価用トナーを篩別した。篩別後、篩を通過しなかったトナーの質量を測定した。篩別前のトナーの質量と、篩別後のトナーの質量とに基づいて、次の式に従いトナー凝集度(単位:%)を求めた。なお、下記式における「篩別後のトナーの質量」は、篩を通過しなかったトナーの質量であり、篩別後に篩上に残留したトナーの質量である。
トナー凝集度=100×篩別後のトナーの質量/篩別前のトナーの質量
トナー凝集度が10%以下であれば、非常に良好と評価した。トナー凝集度が10%よりも大きく20%以下であれば、良好と評価した。
<トナーの低温定着性の評価方法>
(評価対象の調製方法)
トナー(トナーT−1〜T−10の各々)の含有量が10質量%となるようにトナーとキャリア(京セラドキュメントソリューションズ株式会社製の「TASKalfa5550ci」用キャリア)とをボールミルに入れ、これらを30分間にわたって混合した。このようにして、評価対象を得た。
(評価機の準備方法)
評価機としては、定着温度を調節できるようにプリンター(京セラドキュメントソリューションズ株式会社製「FS−C5250DN」)を改造したものを使用した。評価対象(未使用)を評価機の現像装置に入れ、補給用トナー(未使用)を評価機のトナーコンテナに入れた。本実施例では、補給用トナーとしては、評価対象に含まれるトナーと同一のトナーを用いた。このようにして、評価機を準備した。
(最低定着温度の測定)
以下に示す方法で、最低定着温度を測定した。ここで、最低定着温度とは、低温オフセットが発生しなかったと判断された場合の定着温度のうちの最低温度を意味する。
詳しくは、記録用紙へのトナーの載せ量が1.0mg/cm2となるように、評価機のバイアスを調整した。線速200mm/秒で印刷用紙(90g/m2の印刷用紙)を搬送しながら、印刷用紙に未定着のソリッド画像を形成した。
未定着のソリッド画像が形成された印刷用紙を評価機の定着装置に通した。このとき、評価機の定着装置の温度(具体的には、評価機の定着装置に含まれる定着ローラーの温度)を100℃から5℃ずつ上昇させることにより、定着温度を100℃以上200℃以下の温度範囲で5℃ずつ上昇させた。このようにして、各定着温度で定着されたソリッド画像(21種類)を得た。
得られたソリッド画像の各々を用いて折擦り試験を行うことにより、低温オフセットが発生しているか否かを判断した。詳しくは、ソリッド画像が定着された記録用紙を、ソリッド画像を定着した面が内側となるように、半分に折り曲げた。布帛で被覆した1kgの分銅を用いて、記録用紙の折り目の上を5往復摩擦した。その後、記録用紙を広げ、記録用紙の折り曲げ部のうちソリッド画像が定着された部分におけるトナーの剥がれの長さ(以下、剥がれ幅と記載する)を測定した。剥がれ幅が1.0mm未満であった場合には低温オフセットが発生しなかったと判断し、剥がれ幅が1.0mm以上であった場合には低温オフセットが発生したと判断した。このようにして、最低定着温度を求めた。最低定着温度が145℃以下であれば、トナーは低温定着性に非常に優れると評価した。最低定着温度が145℃よりも高く155℃以下であれば、トナーは低温定着性に優れると評価した。
<第1外添剤粒子による汚染の有無の評価方法>
評価対象としては、<トナーの低温定着性の評価方法>で準備した評価対象を使用した。評価機としては、プリンター(京セラドキュメントソリューションズ株式会社製「TASKalfa5550ci」)を使用した。評価対象(未使用)を評価機の現像装置に入れ、補給用トナー(未使用)を評価機のトナーコンテナに入れた。本実施例では、補給用トナーとしては、評価対象に含まれるトナーと同一のトナーを用いた。このようにして、評価機を準備した。
温度32℃且つ湿度80%RHの環境下で、評価機を用いて、印字率5%のサンプル画像を印刷用紙(A4サイズ)に2万枚連続で印刷する耐刷試験を行った。このとき、サンプル画像の印刷枚数が1000枚に達するまでは、サンプル画像の印刷枚数が200枚に達するごとにベタ画像を出力した。サンプル画像の印刷枚数が1000枚を超えると、サンプル画像の印刷枚数が1000枚に達するごとにベタ画像を出力した。ベタ画像を出力するたびに、評価機から現像スリーブを取り出し、現像スリーブの表面に付着物が存在するか否かを目視により確認した。サンプル画像の印刷枚数が2万枚に達したときに、現像スリーブの表面に付着物の存在が確認されなかったときには、良好と評価した。一方、サンプル画像の印刷枚数が2万枚に達するまでに、現像スリーブの表面に付着物の存在が確認されたときには、不良と評価した。
<第1外添剤粒子の脱離率の評価方法>
2gのトナー(トナーT−1〜T−10)を500mLの界面活性剤の水溶液に加えて、測定用サンプルを調製した。界面活性剤の水溶液は、イオン交換水と、0.2質量%のアルキルエーテル硫酸エステルナトリウムとを、含んでいた。
測定用サンプルを、濾布(開口径:2μm)を用いて吸引脱水した後、真空オーブンを用いて乾燥させた。FT−IR(フーリエ変換赤外分光分析装置)(パーキンエルマー社製「Spectrum One(Frontierシリーズ)」)を用いて、測定用サンプルのIR吸収スペクトルを測定した。得られたIR吸収スペクトルから、第1外添剤粒子に含有される樹脂に由来するピークのピーク面積を算出した。このようにして、初期のピーク面積を求めた。
超音波液体混合装置(アズワン株式会社販売「スーパーソニックVS−F100」)を用いて、10分間にわたって、超音波(高周波出力:100W、発振周波数:50kHz)を測定用サンプルに照射した。その後は、初期のピーク面積の求め方に従い、照射後のピーク面積を求めた。初期のピーク面積と、照射後のピーク面積とに基づいて、次の式に従い第1外添剤粒子の脱離率(単位:%)を求めた。
(第1外添剤粒子の脱離率)=(初期のピーク面積−照射後のピーク面積)×100/(初期のピーク面積)・・・式(A)
第1外添剤粒子の脱離率が5%未満であれば、良好と評価した。第1外添剤粒子の脱離率が5%以上であれば、不良と評価した。
Figure 0006610574
表5において、「NMR」には、1H−NMRスペクトルにおいて化学シフトδが6.5付近に三重線のシグナルが確認されたか否かを記す。「凝集度」には、トナー凝集度の算出結果を示す。「汚染」には、第1外添剤粒子による汚染の有無の評価結果を示す。「脱離率」には、第1外添剤粒子の脱離率の算出結果を示す。
トナーT−1〜T−7(実施例1〜7に係るトナー)は、正帯電性を有し、複数のトナー粒子を含んでいた。トナー粒子は、各々、トナー母粒子と、外添剤とを備えていた。トナー母粒子は、各々、結着樹脂を含有するトナーコアと、トナーコアの表面を覆うシェル層とを有していた。外添剤は、樹脂を含有する第1外添剤粒子を複数含んでいた。第1外添剤粒子は、各々、シェル層の表面に存在していた。トナーコアと、第1外添剤粒子の各々とは、特定の共有結合により、互いに結合されていた。このようなトナーT−1〜T−7は、耐熱性に優れ、低温定着性に優れた。また、トナーT−1〜T−7では、第1外添剤粒子の脱離を防止でき、第1外添剤粒子による汚染を防止できた。
本発明に係る静電潜像現像用トナーは、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。
10 トナー粒子
11,111 トナーコア
12 シェル層
13 外添剤
14,114 第1外添剤粒子
15 第2外添剤粒子
21 第1アミド結合
22 第2アミド結合
125 延伸部

Claims (7)

  1. 正帯電性を有する静電潜像現像用トナーであって、
    前記静電潜像現像用トナーは、複数のトナー粒子を含み、
    前記トナー粒子は、各々、トナー母粒子と、外添剤とを備え、
    前記トナー母粒子は、各々、結着樹脂を含有するトナーコアと、前記トナーコアの表面を覆うシェル層とを有し、
    前記外添剤は、樹脂を含有する第1外添剤粒子を複数含み、
    前記第1外添剤粒子は、各々、前記シェル層の表面に存在し、
    前記トナーコアと、前記第1外添剤粒子の各々とは、前記シェル層内の共有結合により、互いに結合されており、
    前記共有結合は、第1アミド結合と、第2アミド結合とを有し、
    前記シェル層は、ビニル樹脂を含有し、
    前記ビニル樹脂は、下記式(1−1)で表される構成単位と、下記式(1−2)で表される構成単位と、下記式(1−3)で表される構成単位とを含み、
    下記式(1−1)で表される構成単位に含まれるアミド結合が、前記第1アミド結合であり、
    下記式(1−2)で表される構成単位に含まれるアミド結合が、前記第2アミド結合であり、
    前記シェル層は、正帯電性樹脂と疎水性樹脂とをさらに含有し、
    前記正帯電性樹脂は、前記結着樹脂よりも、強い正帯電性を有し、
    前記疎水性樹脂は、前記正帯電性樹脂よりも、強い疎水性を有する、静電潜像現像用トナー。
    Figure 0006610574
    式(1−1)において、R1は、水素原子、又は置換基を有してもよいアルキル基を表す。式(1−1)において、2つの酸素原子と結合している炭素原子の未結合手は、前記結着樹脂を構成する原子に接続される。
    Figure 0006610574
    式(1−2)において、R2は、水素原子、又は置換基を有してもよいアルキル基を表す。式(1−2)において、2つの酸素原子と結合している炭素原子の未結合手は、前記第1外添剤粒子が含有する樹脂を構成する原子に接続される。
    Figure 0006610574
    式(1−3)において、R3は、水素原子、又は置換基を有してもよいアルキル基を表す。
  2. 前記静電潜像現像用トナーに対して、高周波出力が100Wであり、且つ発振周波数が50kHzである超音波を、10分間、照射した場合における前記第1外添剤粒子の脱離率が0.1%以上5%未満である、請求項1に記載の静電潜像現像用トナー。
  3. 前記外添剤は、複数の第2外添剤粒子をさらに含み、
    前記第2外添剤粒子は、各々、前記シェル層の表面領域のうち、前記正帯電性樹脂と前記疎水性樹脂とを含有する部分の表面に、設けられ、
    前記第2外添剤粒子は、各々、シリカ又は金属酸化物で構成される、請求項に記載の静電潜像現像用トナー。
  4. 前記結着樹脂の酸価が、1mgKOH/g以上10mgKOH/g以下であり、
    前記第1外添剤粒子が含有する樹脂の酸価が、1mgKOH/g以上50mgKOH/g以下である、請求項1〜の何れか一項に記載の静電潜像現像用トナー。
  5. 正帯電性を有する静電潜像現像用トナーの製造方法であって、
    トナーコアを製造する工程と、
    第1外添剤粒子の分散液を調製する工程と、
    シェル層形成用液を調製する工程と、
    前記トナーコアの表面を覆うシェル層を形成する工程と、
    を含み、
    前記トナーコアは、結着樹脂を含有し、
    前記トナーコアは、表面に第1カルボキシル基を有し、
    前記第1外添剤粒子は、各々、表面に第2カルボキシル基を有し、
    前記シェル層形成用液は、ビニル樹脂を含み、
    前記ビニル樹脂は、下記式(1−3)で表される構成単位を含み、
    前記シェル層を形成する工程は、所定の温度で、前記トナーコアと、前記第1外添剤粒子の分散液と、前記シェル層形成用液とを混合する工程を含み、
    前記所定の温度は、前記第1カルボキシル基及び前記第2カルボキシル基の各々と前記構成単位に含まれる一部のオキサゾリン基とが反応してアミド結合が形成される温度以上であり、
    前記シェル層形成用液は、正帯電性樹脂を含有する粒子と疎水性樹脂を含有する粒子とをさらに含み、
    前記正帯電性樹脂は、前記結着樹脂よりも、強い正帯電性を有し、
    前記疎水性樹脂は、前記正帯電性樹脂よりも、強い疎水性を有する、静電潜像現像用トナーの製造方法。
    Figure 0006610574
    式(1−3)において、R3は、水素原子、又は置換基を有してもよいアルキル基を表す。
  6. 前記結着樹脂の酸価が、1mgKOH/g以上10mgKOH/g以下であり、
    前記第1外添剤粒子が含有する樹脂の酸価が、1mgKOH/g以上50mgKOH/g以下である、請求項に記載の静電潜像現像用トナーの製造方法
  7. 前記所定の温度は、50℃以上100℃以下である、請求項5又は6に記載の静電潜像現像用トナーの製造方法。
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