JP7034658B2 - 二成分系現像剤 - Google Patents

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Description

本発明は、電子写真方式、静電記録方式、静電印刷方式、トナージェット方式に用いられる二成分系現像剤に関する。
近年、電子写真分野の技術進化により、装置の高速化、高寿命化はもとより高精細化、画像品位の安定化、省エネルギー化などがますます厳しく要求されてきている。すなわち、長期間の使用によりトナーの帯電量が変化しにくく、環境変動によっても帯電量が変化しにくい(環境差が小さい)ことが二成分系現像剤にとって重要である。これらを達成するためには、キャリアとトナーの両面からのアプローチが不可欠である。
二成分系現像剤用のトナーとしては低温定着を達成するために、非晶性ポリエステル樹脂の可塑剤として結晶性ポリエステル樹脂を用いたトナーが提案されている(特許文献1)。
結晶性ポリエステル樹脂を用いることで、可塑された非晶性ポリエステル樹脂は低粘度化し、低温定着性に対し、ある一定の効果は得られた。しかし、高温高湿環境下において、結晶性ポリエステル樹脂の抵抗が小さいために帯電性が低下するという課題が生じた。これに対し、結晶性ポリエステルのトナー粒子表面への露出を抑制し、定着性と帯電維持性を両立したトナーが提案されている(特許文献2)。
一方、二成分系現像剤用の磁性キャリアとして、画像出力の高速化及び連続化によってもトナーを壊しにくい、比重が2.0以上5.0以下程度の軽量の複合体粒子が使用されている(特許文献3)。
軽量の複合体粒子を得るためには、磁性体成分及び樹脂成分によって磁性キャリアコアを構成することが一般的である。ただし、磁性キャリアコアに樹脂成分を使用することで起こりうる課題として、低湿環境から高湿環境への環境変動に対する画像濃度や色味の変動がある。これは、樹脂成分の水分吸着性が要因であると考えられる。
磁性キャリア粒子の水分吸着量を抑制する技術として、特許文献4~6には、磁性キャリア粒子の水分吸着量を規定した技術が記載されている。
特開2004-046095号公報 特開2016-45358号公報 特開2006-337579号公報 特開2001-075315号公報 特開平9-127736号公報 特開2009-139707号公報
こうした開発が進む一方、さらに近年では、装置のイニシャルコストダウンも求められており、そのための技術としてDC現像方式でもAC現像方式と同等の現像性を持つ二成分系現像剤の開発が求められている。これに伴い、より現像性を高めた二成分系現像剤が求められ、特に高湿環境から低湿環境への環境変動に対するトナーのキャリア離れの良さが重要となる。
以上のことから、環境変動や長期間の使用に対して、帯電量が変化しにくく、トナーとキャリアが非静電的にも離れやすい状態を維持した二成分系現像剤の開発が急務である。
本発明の目的は、上記のような問題点を解決した二成分系現像剤を提供することにある。具体的には、環境が変動しても高画質な画像を長期にわたって出力できる二成分系現像剤を提供することにある。
本発明は、トナーと、磁性キャリアを含む二成分系現像剤であって、
該トナーが、非晶性樹脂、ワックス及びワックス分散剤を含むトナー粒子を有するトナーであり、
該ワックス分散剤がポリオレフィンにスチレンアクリル系ポリマーがグラフト重合している重合体を有し、
該スチレンアクリル系ポリマーは、シクロアルキル(メタ)アクリレート由来のモノマーユニットを有し、
該磁性キャリアは、磁性キャリアコア、及び該磁性キャリアコアの表面の樹脂被覆層を有し、
該磁性キャリアの表面粗さRaが、0.220μm以下であり、
該樹脂被覆層が、被覆用樹脂A及び被覆用樹脂Bを含有し、
被覆用樹脂Aが、脂環式の炭化水素基を有する(メタ)アクリル酸エステルモノマーを含むモノマーの重合体であり、該被覆用樹脂Aの酸価が0mgKOH/g以上3.0mgKOH/gであり、
該被覆用樹脂Bが、カルボキシ基を有する(メタ)アクリル系モノマーを含むモノマーの重合体であり、該被覆用樹脂Bの酸価が4.0mgKOH/g以上50.0mgKOH/gであり、
該樹脂被覆層中の該被覆用樹脂Aの含有量が、該樹脂被覆層中の樹脂成分の質量を基準として、10質量%以上90質量%以下であり、
該樹脂被覆層中の該被覆用樹脂Bの含有量が、該樹脂被覆層中の樹脂成分の質量を基準として、10質量%以上90質量%以下であることを特徴とする二成分系現像剤に関する。
また、本発明は、トナーと、磁性キャリアを含む二成分系現像剤の製造方法であって、
被覆用樹脂A及び被覆用樹脂Bを含有する被覆用樹脂溶液と、磁性キャリアコアとを混合して、磁性キャリアを製造する工程、及び
該磁性キャリアと該トナーとを混合し、二成分系現像剤を調製する工程を有し、
該トナーが、非晶性樹脂、ワックス及びワックス分散剤を含むトナー粒子を有し、
該ワックス分散剤がポリオレフィンにスチレンアクリル系ポリマーがグラフト重合している重合体を有し、
該スチレンアクリル系ポリマーは、シクロアルキル(メタ)アクリレート由来のモノマーユニットを有し、
該磁性キャリアは、該磁性キャリアコア、及び該磁性キャリアコアの表面の樹脂被覆層を有し、
該磁性キャリアの表面粗さRaが、0.220μm以下であり、
該樹脂被覆層が、該被覆用樹脂A及び該被覆用樹脂Bを含有し、
該被覆用樹脂Aが、脂環式の炭化水素基を有する(メタ)アクリル酸エステルモノマーを含むモノマーの重合体であり、該被覆用樹脂Aの酸価が0mgKOH/g以上3.0mgKOH/gであり、
該被覆用樹脂Bが、カルボキシ基を有する(メタ)アクリル系モノマーを含むモノマーの重合体であり、該被覆用樹脂Bの酸価が4.0mgKOH/g以上50.0mgKOH
/gであり、
該樹脂被覆層中の該被覆用樹脂Aの含有量が、該樹脂被覆層中の樹脂成分の質量を基準として、10質量%以上90質量%以下であり、
該樹脂被覆層中の該被覆用樹脂Bの含有量が、該樹脂被覆層中の樹脂成分の質量を基準として、10質量%以上90質量%以下であることを特徴とする二成分系現像剤の製造方法に関する。
本発明により、環境が変動しても高画質な画像を長期にわたって出力できる二成分系現像剤を提供することができる。
表面処理装置の概略図 分子量分布測定のピーク面積の例 分子量分布測定のピーク面積の例
本発明において、数値範囲を表す「○○以上××以下」や「○○~××」の記載は、特に断りのない限り、端点である下限及び上限を含む数値範囲を意味する。
本発明の二成分系現像剤はトナーと、磁性キャリアを含む二成分系現像剤であって、
該トナーが、非晶性樹脂、ワックス及びワックス分散剤を含むトナー粒子を有するトナーであり、
該ワックス分散剤がポリオレフィンにスチレンアクリル系ポリマーがグラフト重合している重合体を有し、
該スチレンアクリル系ポリマーは、飽和脂環式化合物由来の構造を有し、
該磁性キャリアは、磁性キャリアコア、及び該磁性キャリアコアの表面の樹脂被覆層を有し、
該磁性キャリアの表面粗さRaが、0.220μm以下であり、
該樹脂被覆層が、被覆用樹脂A及び被覆用樹脂Bを含有し、
該被覆用樹脂Aが、脂環式の炭化水素基を有する(メタ)アクリル酸エステルモノマーを含むモノマーの重合体であり、
該被覆用樹脂Bが、極性基を有する(メタ)アクリル系モノマーを含むモノマーの重合
体であり、
該樹脂被覆層中の該被覆用樹脂Aの含有量が、該樹脂被覆層中の樹脂成分の質量を基準として、10質量%以上90質量%以下であり、
該樹脂被覆層中の該被覆用樹脂Bの含有量が、該樹脂被覆層中の樹脂成分の質量を基準として、10質量%以上90質量%以下であることを特徴とする。
上述の通り、高湿環境から低湿環境への環境変動に対するトナーのキャリア離れの良さが求められている。そこで本発明者らはトナーと磁性キャリアの非静電的な付着力に着目した。帯電性によらないアプローチでトナーとキャリアを離れやすくするという考え方である。高湿環境におかれた二成分系現像剤はトナー及び磁性キャリアの表面に水分が吸着することで、付着力が増大する。そのため、トナー及び磁性キャリアの表面状態を制御する必要がある。
本発明者らが鋭意検討した結果、トナー粒子が特定のワックス分散剤を含有している場合、トナーが高温高湿下に放置されても水分吸着量が抑制され、付着力が抑制されることがわかった。
また本発明において組み合わせる磁性キャリアは、表面粗さが一定の範囲であり、かつ耐久使用前後及び環境変動に対してキャリアの表面状態が安定である必要がある。表面が粗すぎるとそこにトナーがはまってしまい、非静電的な付着力が増大するためである。耐久使用に対する耐汚染性と膜の均一性を満たすために樹脂Aが、環境変動と耐久性を満たすために樹脂Bが必要であり、それらをブレンドした樹脂を用いることで、それぞれの効果を十分に得ることができる。
本発明者らは、このようなトナーと磁性キャリアとを組み合わせることでトナーと磁性キャリアのそれぞれの効果を十分に得られることを見出し、本発明に至った。
ワックス分散剤は、ポリオレフィンを主鎖としたグラフト重合体を有するため、トナーの構成成分であるワックスとの親和性が高く、特に粉砕トナーにおいては、ワックスが粉砕界面となる。さらに、該グラフト重合体は、高疎水性の飽和脂環式化合物に由来する構造を有するため、必然的に、トナー粒子には、高疎水性の表面層が形成される。これにより水分吸着量が抑制されると推測される。
さらに、本発明のトナー粒子は、例えば、図1で表される表面処理装置などを用いて、熱風により表面処理されたものであることが、かぶりと白抜け防止の観点から好ましい。図1で表される表面処理装置により、トナー粒子は空気中の疎水場で熱風処理されるため、トナー粒子の構成材料であるワックスが、トナー粒子表面近傍付近まで移行すると共に、ワックス分散剤もトナー粒子表面近傍付近まで移行する。そのため、トナー粒子表面の疎水性が高まり、高温高湿環境下における水分吸着量が減少する。
磁性キャリアの表面粗さRaは、0.220μm以下である。表面粗さRaが0.220μmを超える場合、粒子強度が低下して磁性キャリアの耐久性が低下するだけでなく、磁性キャリアのくぼみにトナーが付着しやすくなるため、白抜けが発生しやすくなる。Raは、好ましくは0.210μm以下である。
下限は特に制限されないが、好ましくは0.160μm以上であり、より好ましくは0.170μm以上である。磁性キャリアの表面粗さRaは、磁性キャリアコアの焼成温度、被覆用樹脂の種類及び量などにより制御できる。
被覆用樹脂Aの合成に使用する脂環式の炭化水素基を有する(メタ)アクリル酸エステルモノマーは、磁性キャリアコアの表面を被覆する樹脂被覆層の表面(塗膜面)を平滑にする。それにより、トナーや、トナーに流動性を付与する外添剤など、トナー由来成分の付着を抑制し、トナーに対する帯電付与能の低下を抑える働きがある。脂環式の炭化水素基を有する(メタ)アクリル酸エステルモノマーが無い場合、長期使用時、特に高温高湿環境下で、トナーに対する帯電付与能の低下による画像の不具合が発生しやすくなる。ま
た、キャリア表面の平滑性が低下するため、トナーとの付着力が大きくなり、白抜けが発生しやすくなる。
磁性キャリアが有する樹脂被覆層は、被覆用樹脂Aと被覆用樹脂Bとが混合されている状態であることが好ましい。
樹脂被覆層中の被覆用樹脂Aの含有量は、樹脂被覆層の樹脂成分の質量を基準として、10質量%以上90質量%以下である。また、樹脂被覆層中の被覆用樹脂Bの含有量は、樹脂被覆層の樹脂成分の質量を基準として、10質量%以上90質量%以下である。
被覆用樹脂Aの含有量が10質量%未満であったり、被覆用樹脂Bの含有量が10質量%未満であったりする場合、樹脂被覆層の表面(塗膜面)が平滑になりにくく、また、樹脂被覆層と磁性キャリアコアとが密着しにくくなる。被覆用樹脂Aの含有量は、樹脂被覆層の樹脂成分の質量を基準として、好ましくは30質量%以上70質量%以下であり、被覆用樹脂Bの含有量は、樹脂被覆層の樹脂成分の質量を基準として、好ましくは30質量%以上70質量%以下である。
樹脂被覆層の樹脂成分の酸価は、1.0mgKOH/g以上10.0mgKOH/g以下であることが好ましい。より好ましくは1.0mgKOH/g以上5.0mgKOH/g以下であり、さらに好ましくは2.0mgKOH/g以上5.0mgKOH/g以下である。樹脂被覆層の樹脂成分には、被覆用樹脂A及び被覆用樹脂Bも含まれる。樹脂被覆層の樹脂成分の酸価が上記範囲にあることで、樹脂被覆層と磁性キャリアコアとの密着性、樹脂被覆層の強度(塗膜強度)が向上し、磁性キャリア表面が安定する。
樹脂被覆層の樹脂成分の酸価が1.0mgKOH/g以上であれば、樹脂被覆層と磁性キャリアコアとの密着性が向上する。また、トナーに対する帯電付与能が安定化し、環境が変動してもトナーに与える帯電量が変動しにくくなる。一方、樹脂被覆層の樹脂成分の酸価が10.0mgKOH/g以下であれば、樹脂被覆層が吸湿しにくくなり、長期使用時、特に高温高湿環境下で、トナーに対する帯電付与能が安定化し、画像濃度などが安定化する。またトナーと磁性キャリアの付着力も低下し、白抜けも防止できる。
樹脂被覆層の樹脂成分の、70℃以上100℃以下の範囲における貯蔵弾性率(G’)の最小値は、樹脂被覆層の表面(塗膜面)の安定性の観点から、7.0×10Pa以上1.0×10Pa以下であることが好ましい。より好ましくは、9.0×10Pa以上8.0×10Pa以下である。
また、樹脂被覆層の樹脂成分の、70℃以上100℃以下の範囲における損失弾性率(G”)の最小値は、樹脂被覆層の表面(塗膜面)の安定性の観点から、1.0×10Pa以上1.0×10Pa以下であることが好ましい。より好ましくは、2.0×10Pa以上8.4×10Pa以下である。
70℃以上100℃以下の範囲における貯蔵弾性率(G’)及び損失弾性率(G”)の最小値が上記下限以上であれば、樹脂被覆層の表面(塗膜面)が軟化しにくくなり、トナー由来の付着物によるトナーに対する帯電付与能の低下やトナー自体の付着が起こりにくくなる。
一方、貯蔵弾性率(G’)及び損失弾性率(G”)の最小値が上記上限以下であれば、磁性キャリアコアを被覆用樹脂A及び被覆用樹脂Bで被覆する工程において、被覆しやすくなる。これらの結果、樹脂被覆層の表面(塗膜面)が平滑になりやすく、出力画像に影響が出にくくなる。
被覆用樹脂A及び被覆用樹脂Bのガラス転移温度(Tg)を高くすると、樹脂被覆層の樹脂成分の貯蔵弾性率(G’)は大きくなる傾向にある。Tgは、被覆用樹脂Aや被覆用樹脂Bの合成時に使用するモノマーの種類や、被覆用樹脂Aや被覆用樹脂Bの分子量を調
整することにより、制御することができる。そのため、70℃以上100℃以下の範囲の貯蔵弾性率(G’)の最小値は、被覆用樹脂A及び被覆用樹脂BのTg制御、並びに、それらの混合比率により制御することができる。
また、被覆用樹脂A及び被覆用樹脂Bの酸価などの極性、分子量及びTgを大きくすると、樹脂被覆層の樹脂成分の損失弾性率(G”)は大きくなる傾向にある。そのため、70℃以上100℃以下の範囲の損失弾性率(G”)の最小値は、被覆用樹脂Aや被覆用樹脂Bの極性、分子量及びTgを調整することにより、制御することができる。
また、被覆用樹脂A及び被覆用樹脂Bを混合することで、ポリマーの分子間における水素結合などの相互作用により、樹脂被覆層の樹脂成分の貯蔵弾性率(G’)や損失弾性率(G”)が高くなる場合もある。こういった場合も考慮して、樹脂被覆層の樹脂成分の貯蔵弾性率(G’)や損失弾性率(G”)を制御することができる。
<非晶性樹脂>
本発明のトナーに使用される非晶性樹脂としては、特に限定されず、下記の重合体又は樹脂を用いることが可能である。
例えば、ポリスチレン、ポリ-p-クロルスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレン及びその置換体の単重合体;スチレン-p-クロルスチレン共重合体、スチレン-ビニルトルエン共重合体、スチレン-ビニルナフタリン共重合体、スチレン-アクリル酸エステル共重合体、スチレン-メタクリル酸エステル共重合体、スチレン-α-クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン-アクリロニトリル共重合体、スチレン-ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン-ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン-ビニルメチルケトン共重合体、スチレン-アクリロニトリル-インデン共重合体などのスチレン系共重合体;ポリ塩化ビニル、フェノール樹脂、天然樹脂変性フェノール樹脂、天然樹脂変性マレイン酸樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリ酢酸ビニル、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂、キシレン樹脂、ポリビニルブチラール、テルペン樹脂、クマロン-インデン樹脂、石油系樹脂などが使用できる。
これらの中で、低温定着性の観点で、ポリエステル樹脂を主成分とすることが好ましい。主成分とは、その含有量が50質量%以上であることを示す。非晶性樹脂はポリエステル樹脂であることがより好ましい。
ポリエステル樹脂に用いられるモノマーとしては、多価アルコール(2価又は3価以上のアルコール)と、多価カルボン酸(2価又は3価以上のカルボン酸)、その酸無水物又はその低級アルキルエステルとが用いられる。
ここで分岐ポリマーを作製するためには、非晶性樹脂の分子内において部分架橋することが有効であり、そのためには、3価以上の多官能化合物を使用することが好ましい。従って、ポリエステルの原料モノマーとして、3価以上のカルボン酸、その酸無水物又はその低級アルキルエステル、及び/又は3価以上のアルコールを含むことが好ましい。
ポリエステル樹脂に用いられる多価アルコールモノマーとしては、以下のモノマーを使用することができる。
2価のアルコール成分としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、2,3-ブタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、2-エチル-1,3-ヘキサンジオール、水素化ビスフェノールA、また式(A)で表されるビスフェノール及びその誘導体;式(B)で示されるジオール類;が挙げられる。
Figure 0007034658000001
(式中、Rはエチレン又はプロピレン基であり、x及びyはそれぞれ0以上の整数であり、かつ、x+yの平均値は0以上10以下である。)
Figure 0007034658000002
3価以上のアルコール成分としては、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、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、1,3,5-トリヒドロキシメチルベンゼンが挙げられる。
これらのうち、好ましくはグリセロール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールが用いられる。これらの2価のアルコール及び3価以上のアルコールは、単独であるいは複数を併用して用いることができる。
ポリエステル樹脂に用いられる多価カルボン酸モノマーとしては、以下のモノマーを使用することができる。
2価のカルボン酸成分としては、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、コハク酸、アジピン酸、セバチン酸、アゼライン酸、マロン酸、n-ドデセニルコハク酸、イソドデセニルコハク酸、n-ドデシルコハク酸、イソドデシルコハク酸、n-オクテニルコハク酸、n-オクチルコハク酸、イソオクテニルコハク酸、イソオクチルコハク酸、これらの酸の無水物及びこれらの低級アルキルエステルが挙げられる。
これらのうち、マレイン酸、フマル酸、テレフタル酸、n-ドデセニルコハク酸が好ましく用いられる。
3価以上のカルボン酸、その酸無水物又はその低級アルキルエステルとしては、例えば、1,2,4-ベンゼントリカルボン酸、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、エンポール三量体酸、これらの酸無水物又はこれらの低級アルキルエステルが挙げられる。
これらのうち、特に1,2,4-ベンゼントリカルボン酸、すなわちトリメリット酸又はその誘導体が安価で、反応制御が容易であるため、好ましく用いられる。これらの2価のカルボン酸等及び3価以上のカルボン酸は、単独であるいは複数を併用して用いることができる。
ポリエステル樹脂の製造方法については、特に制限されるものではなく、公知の方法を用いることができる。例えば、前述のアルコールモノマー及びカルボン酸モノマーを同時に仕込み、エステル化反応又はエステル交換反応、及び縮合反応を経て重合し、ポリエステル樹脂を製造する。また、重合温度は、特に制限されないが、180℃以上290℃以下の範囲が好ましい。
ポリエステルの重合に際しては、例えば、チタン系触媒、スズ系触媒、酢酸亜鉛、三酸化アンチモン、二酸化ゲルマニウム等の重合触媒を用いることができるスズ系触媒を使用して重合されたポリエステル樹脂がより好ましい。
非晶性樹脂のピーク分子量は4000以上13000以下であることが、低温定着性と耐ホットオフセット性の観点から好ましい。また、非晶性樹脂の酸価は5mgKOH/g以上20mgKOH/g以下であることが、高温高湿環境下における帯電安定性の観点から好ましい。さらに、非晶性樹脂の水酸基価は20mgKOH/g以上70mgKOH/g以下であることが、低温定着性と保存性の観点から好ましい。
また、非晶性樹脂は、低分子量の非晶性樹脂Cと高分子量の非晶性樹脂Dを混ぜ合わせて使用してもよい。低分子量の非晶性樹脂Cと高分子量の非晶性樹脂Dの含有比率(C/D)は、質量基準で60/40以上90/10以下であることが、低温定着性と耐ホットオフセット性の観点から好ましい。
低分子量の非晶性樹脂Cのピーク分子量は4000以上7000以下であることが、低温定着性の観点から好ましい。また、低分子量の非晶性樹脂Cの酸価は20mgKOH/g以下であることが、高温高湿環境下における帯電安定性の観点から好ましい。
高分子量の非晶性樹脂Dのピーク分子量は7000より大きく20000以下であることが、耐ホットオフセット性の観点から好ましい。また、高分子量の結着樹脂の酸価は15mgKOH/g以上30mgKOH/g以下であることが、高温高湿環境下における帯電安定性の観点から好ましい。
<結晶性樹脂>
トナー粒子には、結晶性樹脂を用いてもよい。結晶性樹脂とは、示差走査熱量測定(DSC)において吸熱ピークが観測される樹脂である。
結晶性樹脂は、特に限定されないが、低温定着性の観点で、ポリエステル樹脂を主成分とすることが好ましい。
結晶性ポリエステルは、炭素数2~22の脂肪族ジオールと、炭素数2~22の脂肪族ジカルボン酸とを主成分として含む単量体組成物を重縮合反応させることにより得られるものが好ましい。
炭素数2~22(より好ましくは炭素数6~12)の脂肪族ジオールとしては、特に限定されないが、鎖状(より好ましくは直鎖状)の脂肪族ジオールであることが好ましい。
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、ジプロピレングリコール、1,4-ブタンジオール、1,4-ブタジエングリコール、トリメチレングリコール、テトラメチレングリコール、ペンタメチレングリコール、ヘキサメチレングリコール、オクタメチレングリコール、ノナメチレングリコール、デカメチレングリコール、ネオペンチルグリコールが挙げられる。
これらの中でも、特にエチレングリコール、ジエチレングリコール、1,4-ブタンジオール、及び1,6-ヘキサンジオールのような直鎖脂肪族、α,ω-ジオールが好ましく例示される。
上記アルコール成分のうち、好ましくは50質量%以上、より好ましくは70質量%以
上が、炭素数2~22の脂肪族ジオールから選ばれるアルコールである。
上記脂肪族ジオール以外の多価アルコール単量体を用いることもできる。該多価アルコール単量体のうち2価アルコール単量体としては、ポリオキシエチレン化ビスフェノールA、ポリオキシプロピレン化ビスフェノールA等の芳香族アルコール;1,4-シクロヘキサンジメタノール等が挙げられる。また、該多価アルコール単量体のうち3価以上の多価アルコール単量体としては、1,3,5-トリヒドロキシメチルベンゼン等の芳香族アルコール;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、グリセリン、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等の脂肪族アルコール等が挙げられる。
さらに、結晶性ポリエステルの特性を損なわない程度に1価のアルコ-ルを用いてもよい。該1価のアルコールとしては、例えばn-ブタノール、イソブタノール、sec-ブタノール、n-ヘキサノール、n-オクタノール、2-エチルヘキサノール、シクロヘキサノール、ベンジルアルコール等のモノアルコールなどが挙げられる。
一方、炭素数2~22(より好ましくは炭素数6~12)の脂肪族ジカルボン酸としては、特に限定されないが、鎖状(より好ましくは直鎖状)の脂肪族ジカルボン酸であることが好ましい。
具体例としてはシュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スペリン酸、グルタコン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ノナンジカルボン酸、デカンジカルボン酸、ウンデカンジカルボン酸、ドデカンジカルボン酸、マレイン酸、フマル酸、メサコン酸、シトラコン酸、イタコン酸が挙げられ、これらの酸無水物または低級アルキルエステルを加水分解したものなども含まれる。
上記カルボン酸成分のうち、好ましくは50質量%以上、より好ましくは70質量%以上が、炭素数2~22の脂肪族ジカルボン酸から選ばれるカルボン酸である。
上記炭素数2~22の脂肪族ジカルボン酸以外の多価カルボン酸を用いることもできる。その他の多価カルボン酸単量体のうち、2価のカルボン酸としては、イソフタル酸、テレフタル酸等の芳香族カルボン酸;n-ドデシルコハク酸、n-ドデセニルコハク酸の脂肪族カルボン酸;シクロヘキサンジカルボン酸などの脂環式カルボン酸が挙げられ、これらの酸無水物または低級アルキルエステルなども含まれる。
また、その他のカルボン酸単量体のうち、3価以上の多価カルボン酸としては、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、ピロメリット酸等の芳香族カルボン酸、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、等の脂肪族カルボン酸が挙げられ、これらの酸無水物又は低級アルキルエステル等の誘導体等も含まれる。
さらに、結晶性ポリエステルの特性を損なわない程度に1価のカルボン酸を含有していてもよい。1価のカルボン酸としては、例えば安息香酸、ナフタレンカルボン酸、サリチル酸、4-メチル安息香酸、3-メチル安息香酸、フェノキシ酢酸、ビフェニルカルボン酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、オクタン酸等のモノカルボン酸が挙げられる。
また、結晶性ポリエステル樹脂は、炭素数10以上20以下の脂肪族モノカルボン酸及び脂肪族モノアルコールからなる群より選ばれた一種以上の脂肪族化合物が分子鎖の末端に縮合した結晶性ポリエステル樹脂であることが、低温定着性と保存性の観点から好ましい。
一般的に、結晶性ポリエステルの再結晶化では、結晶核を起点として、結晶が成長して
いく。そこで、分子鎖の末端に炭素数10以上20以下の脂肪族モノカルボン酸及び脂肪族モノアルコールからなる群より選ばれた一種以上の脂肪族化合物を縮合させることで、そこが結晶核となり再結晶化を促進することができるため、保存性が良化する。
さらに、炭素数が上記の範囲であると、分子鎖の末端に縮合させることも容易であり、遊離モノマーとして存在することはなくなるため、保存性の観点から好ましい。また、炭素数が上記の範囲であると、結晶性ポリエステルと非晶性樹脂の相溶性を損なうことがないため、低温定着性の観点から好ましい。
さらに、炭素数10以上20以下の脂肪族モノカルボン酸及び脂肪族モノアルコールからなる群より選ばれた一種以上の脂肪族化合物の使用量は、結晶性ポリエステル樹脂の原料モノマー中、1.0mol%以上10.0mol%以下であることが好ましく、4.0mol%以上8.0mol%以下であることがより好ましい。脂肪族化合物が上記範囲の量であると、低温定着性を阻害することなく、適量の結晶核を存在させることができるため好ましい。
炭素数10以上20以下の脂肪族モノカルボン酸としては、カプリン酸(デカン酸)、ウンデシル酸、ラウリン酸(ドデカン酸)、トリデシル酸、ミリスチル酸(テトラデカン酸)、ペンタデシル酸、パルミチン酸(ヘキサデカン酸)、マルガリン酸(ヘプタデカン酸)、ステアリン酸(オクタデカン酸)、ノナデシル酸、アラキジン酸(イコサン酸)が挙げられる。
炭素数10以上20以下の脂肪族モノアルコールとしては、カプリルアルコール(デカノール)、ウンデカノール、ラウリルアルコール(ドデカノール)、トリデカノール、ミリスチルアルコール(テトラデカノール)、ペンタデカノール、パルミチルアルコール(ヘキサデカノール)、マルガリルアルコール(ヘプタデカノール)、ステアリルアルコール(オクタデカノール)、ノナデカノール、アラキジルアルコール(イコサノール)が挙げられる。
結晶性ポリエステル樹脂の含有量は、非晶性樹脂100質量部に対し、3質量部以上20質量部以下であることが、低温定着性や高温高湿環境下における帯電性の観点から好ましい。
結晶性ポリエステルは、通常のポリエステル合成法に従って製造することができる。例えば、前記したカルボン酸単量体とアルコール単量体とをエステル化反応、又はエステル交換反応せしめた後、減圧下又は窒素ガスを導入して常法に従って重縮合反応させることで結晶性ポリエステルを得ることができる。その後、さらに、上記の脂肪族化合物を加え、エステル化反応を行うことで、所望の結晶性ポリエステルを得ることができる。
上記エステル化又はエステル交換反応は、必要に応じて硫酸、チタンブトキサイド、ジブチルスズオキサイド、酢酸マンガン、酢酸マグネシウムなどの通常のエステル化触媒又はエステル交換触媒を用いて行うことができる。
また、上記重縮合反応は、通常の重合触媒、例えばチタンブトキサイド、ジブチルスズオキサイド、酢酸スズ、酢酸亜鉛、二硫化スズ、三酸化アンチモン、二酸化ゲルマニウムなど公知の触媒を使用して行うことができる。重合温度、触媒量は特に限定されるものではなく、適宜に決めればよい。
エステル化若しくはエステル交換反応又は重縮合反応において、得られる結晶性ポリエステルの強度を上げるために全単量体を一括仕込みしたり、低分子量成分を少なくするために2価の単量体を先ず反応させた後、3価以上の単量体を添加して反応させたりする等の方法を用いてもよい。
<ポリオレフィンにスチレンアクリル系ポリマーがグラフト重合している重合体>
ワックス分散剤は、ポリオレフィンにスチレンアクリル系ポリマーがグラフト重合して
いる重合体(以下、グラフト重合体ともいう)を有する。ワックス分散剤には、該グラフト重合体以外にも本発明の効果を損なわない程度に、他のワックス分散剤を用いてもよい。ワックス分散剤は、ポリオレフィンにスチレンアクリル系ポリマーがグラフト重合している重合体であることが好ましい。
グラフト重合体に用いるポリオレフィンは、示差走査熱量計(DSC)を用いて測定される最大級熱ピークのピーク温度が60℃以上110℃以下であることが好ましい。また、ポリオレフィンは、重量平均分子量(Mw)が900以上50000以下であることが好ましい。
ポリオレフィンは、二重結合を一つ有する不飽和炭化水素の重合体又は共重合体であれば特に限定されず、様々なポリオレフィンを用いることができる。特にポリエチレン、ポリプロピレンが好ましく用いられる。また、グラフト重合体の製造時の反応性の観点から、ポリプロピレンのように枝分かれ構造を持つことがより好ましい。
ポリオレフィンの含有割合は、ポリオレフィンにスチレンアクリル系ポリマーがグラフト重合している重合体中に、5.0質量%以上20.0質量%以下であることが好ましく、8.0質量%以上12.0質量%以下であることがより好ましい。
なお、本発明において、ポリオレフィンにスチレンアクリル系ポリマーをグラフト重合させる方法は、特に限定されず、従来公知の方法を用いることができる。
スチレンアクリル系ポリマーは、飽和脂環式化合物由来の構造を有していれば特に限定されない。好ましくは、スチレンアクリル系ポリマーは、シクロアルキル(メタ)アクリレート由来のモノマーユニットを有する。ここで、モノマーユニットとは、ポリマー中のモノマー物質の反応した形態をいう。
シクロアルキル(メタ)アクリレートとしては、例えば、以下のシクロアルキル(メタ)アクリレートモノマー(a)を用いることができる。
シクロプロピルアクリレート、シクロブチルアクリレート、シクロペンチルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、シクロヘプチルアクリレート、シクロオクチルアクリレート、シクロプロピルメタクリレート、シクロブチルメタクリレート、シクロペンチルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、シクロヘプチルメタクリレート、シクロオクチルメタクリレート、ジヒドロシクロペンタジエチルアクリレート、ジシクロペンタニルアクリレート、ジシクロペンタニルメタクリレートなどが挙げられる。
これらの中でも、疎水性の観点から、シクロヘキシルアクリレート、シクロヘプチルアクリレート、シクロオクチルアクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、シクロヘプチルメタクリレート、シクロオクチルメタクリレートからなる群から選択される少なくとも一種が好ましい。これらは、単独で用いても複数を併用してもよい。
スチレンアクリル系ポリマーにはシクロアルキル(メタ)アクリレートモノマー(a)以外にも、その他のモノマー(b)を用いてもよい。例えば、スチレン、α-メチルスチレン、p-メチルスチレン、m-メチルスチレン、p-メトキシスチレン、p-ヒドロキシスチレン、p-アセトキシスチレン、ビニルトルエン、エチルスチレン、フェニルスチレン、ベンジルスチレンなどのスチレン系モノマー;メチルアクリレート、エチルアクリレート、ブチルアクリレート、2-エチルヘキシルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、ブチルメタクリレート、2-エチルヘキシルメタクリレートなどの不飽和カルボン酸のアルキルエステル(該アルキルの炭素数が1以上18以下);酢酸ビニルなどのビニルエステル系モノマー;ビニルメチルエーテルのようなビニルエーテル系モノマー;塩化ビニルのようなハロゲン元素含有ビニル系モノマー;ブタジエン、イソブチレンなどのジエン系モノマーが挙げられる。これらは複数用いてもよい。
グラフト重合体の酸価は、5mgKOH/g以上50mgKOH/g以下であることが好ましく、15mgKOH/g以上35mgKOH/g以下であることがより好ましい。
酸価が上記範囲内である場合、ワックスとの親和性とグラフト重合体自体の疎水性が両立できるため、表面が疎水性に保たれ、白抜けを防止しやすい。
グラフト重合体のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)による分子量分布において、重量平均分子量(Mw)が5000以上70000以下であることが好ましく、10000以上50000以下であることがより好ましい。重量平均分子量(Mw)が上記範囲である場合、トナー粒子表面の機械的強度が増し、耐久使用時の外添剤の埋め込みが抑制されるため、帯電安定性、白抜け防止の効果が得られやすい。
グラフト重合体の含有量は、非晶性樹脂100質量部に対して、3.0質量部以上10.0質量部以下であることが好ましい。含有量がこの範囲にあるとき、グラフト重合体の疎水性がトナーにも発現し、高温高湿環境下における水分吸着量が減少することで、帯電維持性が向上する。さらに、ポリオレフィンにスチレンアクリル系ポリマーがグラフト重合体による非晶性樹脂中への結晶性樹脂の微分散が向上し、低温定着性が向上する。
<ワックス>
本発明のトナーに用いられるワックスとしては、例えば以下のものが挙げられる。
低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、アルキレン共重合体、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックス、フィッシャートロプシュワックスのような炭化水素系ワックス;酸化ポリエチレンワックスのような炭化水素系ワックスの酸化物又はそれらのブロック共重合物;カルナバワックスのような脂肪酸エステルを主成分とするワックス類;脱酸カルナバワックスのような脂肪酸エステル類を一部又は全部を脱酸化したもの。
さらに、以下のものが挙げられる。パルミチン酸、ステアリン酸、モンタン酸のような飽和直鎖脂肪酸類;ブラシジン酸、エレオステアリン酸、バリナリン酸のような不飽和脂肪酸類;ステアリルアルコール、アラルキルアルコール、ベヘニルアルコール、カルナウビルアルコール、セリルアルコール、メリシルアルコールのような飽和アルコール類;ソルビトールのような多価アルコール類;パルミチン酸、ステアリン酸、ベヘン酸、モンタン酸のような脂肪酸類と、ステアリルアルコール、アラルキルアルコール、ベヘニルアルコール、カルナウビルアルコール、セリルアルコール、メリシルアルコールのようなアルコール類とのエステル類;リノール酸アミド、オレイン酸アミド、ラウリン酸アミドのような脂肪酸アミド類;メチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスカプリン酸アミド、エチレンビスラウリン酸アミド、ヘキサメチレンビスステアリン酸アミドのような飽和脂肪酸ビスアミド類;エチレンビスオレイン酸アミド、ヘキサメチレンビスオレイン酸アミド、N,N’ジオレイルアジピン酸アミド、N,N’ジオレイルセバシン酸アミドのような不飽和脂肪酸アミド類;m-キシレンビスステアリン酸アミド、N,N’ジステアリルイソフタル酸アミドのような芳香族系ビスアミド類;ステアリン酸カルシウム、ラウリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウムのような脂肪族金属塩(一般に金属石けんといわれているもの);脂肪族炭化水素系ワックスにスチレンやアクリル酸のようなビニル系モノマーを用いてグラフト化させたワックス類;ベヘニン酸モノグリセリドのような脂肪酸と多価アルコールの部分エステル化物;植物性油脂の水素添加によって得られるヒドロキシル基を有するメチルエステル化合物。
これらのワックスの中でも、低温定着性、定着分離性を向上させるという観点で、パラフィンワックス、フィッシャートロプシュワックスのような炭化水素系ワックス、又はカルナバワックスのような脂肪酸エステル系ワックスが好ましい。本発明においては、耐ホットオフセット性がより向上する点で、炭化水素系ワックスがより好ましい。
ワックスの含有量は、非晶性樹脂100質量部あたり1質量部以上15質量部以下が好ましい。
また、示差走査熱量測定(DSC)装置で測定される昇温時の吸熱曲線において、ワッ
クスの最大吸熱ピークのピーク温度としては45℃以上140℃以下であることが好ましい。ワックスの最大吸熱ピークのピーク温度が上記範囲内であるとトナーの保存性と耐ホットオフセット性を両立できるため好ましい。
<着色剤>
トナー粒子には着色剤を用いてもよい。着色剤としては、以下のものが挙げられる。
黒色着色剤としては、カーボンブラック;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したものが挙げられる。着色剤には、顔料を単独で使用してもかまわないが、染料と顔料とを併用してその鮮明度を向上させた方がフルカラー画像の画質の点からより好ましい。
マゼンタトナー用顔料としては、以下のものが挙げられる。C.I.ピグメントレッド1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、21、22、23、30、31、32、37、38、39、40、41、48:2、48:3,48:4、49、50、51、52、53、54、55、57:1、58、60、63、64、68、81:1、83、87、88、89、90、112、114、122、123、146、147、150、163、184、202、206、207、209、238、269、282;C.I.ピグメントバイオレット19;C.I.バットレッド1、2、10、13、15、23、29、35。
マゼンタトナー用染料としては、以下のものが挙げられる。C.I.ソルベントレッド1、3、8、23、24、25、27、30、49、81、82、83、84、100、109、121;C.I.ディスパースレッド9;C.I.ソルベントバイオレット8、13、14、21、27;C.I.ディスパーバイオレット1のような油溶染料、C.I.ベーシックレッド1、2、9、12、13、14、15、17、18、22、23、24、27、29、32、34、35、36、37、38、39、40;C.I.ベーシックバイオレット1、3、7、10、14、15、21、25、26、27、28のような塩基性染料。
シアントナー用顔料としては、以下のものが挙げられる。C.I.ピグメントブルー2、3、15:2、15:3、15:4、16、17;C.I.バットブルー6;C.I.アシッドブルー45、フタロシアニン骨格にフタルイミドメチル基を1~5個置換した銅フタロシアニン顔料。
シアントナー用染料としては、C.I.ソルベントブルー70がある。
イエロートナー用顔料としては、以下のものが挙げられる。C.I.ピグメントイエロー1、2、3、4、5、6、7、10、11、12、13、14、15、16、17、23、62、65、73、74、83、93、94、95、97、109、110、111、120、127、128、129、147、151、154、155、168、174、175、176、180、181、185;C.I.バットイエロー1、3、20。
イエロートナー用染料としては、C.I.ソルベントイエロー162がある。
着色剤の含有量は、非晶性樹脂100質量部に対して0.1質量部以上30質量部以下が好ましい。
<荷電制御剤>
トナーには、必要に応じて荷電制御剤を含有させることもできる。荷電制御剤としては、公知のものが利用できるが、特に、無色でトナーの帯電スピードが速く且つ一定の帯電量を安定して保持できる芳香族カルボン酸の金属化合物が好ましい。
ネガ系荷電制御剤としては、サリチル酸金属化合物、ナフトエ酸金属化合物、ジカルボン酸金属化合物、スルホン酸又はカルボン酸を側鎖に持つ高分子型化合物、スルホン酸塩或いはスルホン酸エステル化物を側鎖に持つ高分子型化合物、カルボン酸塩或いはカルボン酸エステル化物を側鎖に持つ高分子型化合物、ホウ素化合物、尿素化合物、ケイ素化合物、カリックスアレーンが挙げられる。
ポジ系荷電制御剤としては、四級アンモニウム塩、前記四級アンモニウム塩を側鎖に有する高分子型化合物、グアニジン化合物、イミダゾール化合物が挙げられる。
荷電制御剤はトナー粒子に対して内添してもよいし外添してもよい。荷電制御剤の添加量は、非晶性樹脂100質量部に対し0.05質量部以上10質量部以下が好ましい。
<無機微粒子>
トナーには、必要に応じて無機微粒子を含有させることもできる。無機微粒子は、トナー粒子に内添してもよいし外添剤としてトナー粒子と混合してもよい。外添剤としては、シリカ、酸化チタン、酸化アルミニウムのような無機微粉体が好ましい。無機微粉体は、シラン化合物、シリコーンオイル又はそれらの混合物のような疎水化剤で疎水化されていることが好ましい。
流動性向上のための外添剤としては、比表面積が50m/g以上400m/g以下の無機微粉体が好ましい。耐久性安定化のためには、比表面積が10m/g以上50m/g以下の無機微粉体が好ましい。流動性向上や耐久性安定化を両立させるためには、比表面積が上記範囲の無機微粉体を併用してもよい。
外添剤は、トナー粒子100質量部に対して0.1質量部以上10.0質量部以下使用されることが好ましい。トナー粒子と外添剤との混合は、ヘンシェルミキサーのような公知の混合機を用いることができる。
<磁性キャリア>
磁性キャリアは磁性キャリアコア、及び磁性キャリアコアの表面に形成された樹脂被覆層を有する。そして、樹脂被覆層は、被覆用樹脂A及び被覆用樹脂Bを含有し、被覆用樹脂Aは、脂環式の炭化水素基を有する(メタ)アクリル酸エステルモノマーを含むモノマー(又はモノマー組成物)の重合体である。
被覆用樹脂Aに用いる脂環式の炭化水素基を有する(メタ)アクリル酸エステルモノマーとしては、例えば、
アクリル酸シクロブチル、アクリル酸シクロペンチル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸シクロヘプチル、アクリル酸ジシクロペンテニル、アクリル酸ジシクロペンタニル、メタクリル酸シクロブチル、メタクリル酸シクロペンチル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸シクロヘプチル、メタクリル酸ジシクロペンテニル、メタクリル酸ジシクロペンタニルなどが挙げられる。これらのモノマーを1種のみ使用してもよいし、2種以上を使用してもよい。
被覆用樹脂Aの合成時、脂環式の炭化水素基を有する(メタ)アクリル酸エステルモノマーの量は、被覆用樹脂Aの合成に使用される全モノマー中、50質量%以上90質量%以下が好ましい。
被覆用樹脂Aの重量平均分子量(Mw)は、被覆の安定性から、20,000以上120,000以下であることが好ましく、30,000以上100,000以下であることがより好ましい。
被覆用樹脂Aの酸価は、0mgKOH/g以上3.0mgKOH/g以下であることが好ましく、0mgKOH/g以上2.8mgKOH/g以下であることがより好ましく、0mgKOH/g以上2.5mgKOH/g以下であることがさらに好ましい。
被覆用樹脂Aの酸価が3.0mgKOH/g以下であれば、酸価の影響による樹脂の自己凝集が生じにくくなり、樹脂被覆層の表面(塗膜面)の平滑性が低下しにくくなる。被覆用樹脂Aの酸価は、被覆用樹脂Aの合成時に、カルボキシ基、スルホ基(スルホン酸基)などの極性基を有するモノマーを使用し、モノマーの添加量を調整することで制御できる。被覆用樹脂Aの酸価は低いことが好ましいため、被覆用樹脂Aの重合体には極性基を有するモノマーを使用しないことが好ましい。エステル結合を形成するモノマーのみを使用して樹脂を合成した場合においても、合成される樹脂にわずかに酸価が発生する場合が
ある。これは、樹脂の合成時(重合時)、エステル結合の一部が分解してカルボキシ基が発生するためであると考えられる。
被覆用樹脂Aは、脂環式の炭化水素基を有する(メタ)アクリル酸エステルモノマーと、マクロモノマーと、を含むモノマー組成物の重合体(共重合体)であることが好ましい。被覆用樹脂Aの合成に、マクロモノマーを使用すると、樹脂被覆層と磁性キャリアコアとの密着性が向上し、磁性キャリアのトナーに対する帯電付与能が向上する。
上記マクロモノマーは、
アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸ブチル、アクリル酸2-エチルヘキシル、メタクリル酸2-エチルヘキシル、スチレン、アクリロニトリル及びメタクリロニトリルからなる群より選択される少なくとも1種の重合体であることが好ましい。
マクロモノマーの重量平均分子量(Mw)は、2000以上10000以下であることが好ましく、3000以上8000以下であることがより好ましい。
被覆用樹脂Aの合成時、マクロモノマーの量は、被覆用樹脂Aの合成に使用される全モノマー中、5.0質量%以上40.0質量%以下が好ましい。
被覆用樹脂Bは、極性基を有する(メタ)アクリル系モノマーを含むモノマー(又はモノマー組成物)の重合体である。
被覆用樹脂Bの酸価は、4.0mgKOH/g以上50.0mgKOH/g以下が好ましい。酸価4.0mgKOH/g以上であれば、樹脂被覆層と磁性キャリアコアとの密着性が向上し、トナーに対する帯電付与能が安定化し、環境が変動してもトナーに与える帯電量が変動しにくくなる。酸価が50.0mgKOH/g以下であれば、樹脂被覆層が吸湿しにくくなり、長期使用時、特に高温高湿環境下でも、トナーに対する帯電付与能が安定化し、画像濃度などが安定になる。
被覆用樹脂Bの合成に使用される(メタ)アクリル系モノマーは、被覆用樹脂Bに酸価を付与する極性基を有する。被覆用樹脂Bに酸価を付与する極性基としては、例えば、カルボキシ基、スルホ基などが挙げられる。そのような極性基を有する(メタ)アクリル系モノマーとしては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸などが好ましい。
被覆用樹脂Bの合成に使用される全モノマー中、アクリル酸、メタクリル酸などの極性基を有するモノマーの割合を多くすることで、被覆用樹脂Bの酸価は高まる。そのため、極性基を有するモノマーとそうでないモノマーの比率を調整することで、被覆用樹脂Bの酸価を制御することができる。
被覆用樹脂Bの重量平均分子量(Mw)は、被覆の安定性から、25,000以上、120,000以下であることが好ましく、30,000以上、100,000以下であることがより好ましい。
被覆用樹脂A及び被覆用樹脂Bを磁性キャリアコアの表面に被覆する際(例えば、塗布用の樹脂溶液を調製する際)、両樹脂を混合することでより優れた効果を発揮でき、好ましい。すなわち、樹脂被覆層は被覆用樹脂A及び被覆用樹脂Bの混合樹脂であることが好ましい。被覆用樹脂A及び被覆用樹脂Bそれぞれを個別に磁性キャリアコアに被覆した場合よりも、被覆用樹脂A及び被覆用樹脂Bを混合した場合の方が、樹脂被覆層の強度(塗膜強度)が高くなることが分かった。
その理由については、被覆用樹脂Aの脂環式の炭化水素基の電子供与性と、被覆用樹脂Bの極性基の電子吸引性により、ポリマーの分子間の密着性が増し、樹脂被覆層の強度(塗膜強度)が高くなったためと本発明者らは推察している。
もし、ポリマー一分子中に、脂環式の炭化水素基と、酸価を付与するための極性基と、
を併有させた場合、樹脂(重合体)の自己凝集が起きやすくなる。そのため、そのようなポリマーを樹脂被覆層に含有させるよりも、本発明のように被覆用樹脂A及び被覆用樹脂Bを使用することで、樹脂被覆層の表面(塗膜面)を平滑にする効果や、樹脂被覆層と磁性キャリアコアとを十分に密着させる効果が得られやすい。
本発明において、特に好ましいのは、磁性キャリアコアを被覆する直前に被覆用樹脂A及び被覆用樹脂Bを混合することである。これにより、被覆用樹脂A及び被覆用樹脂Bの凝集を少なくすることができ、環境変動や連続的な画像出力など、過酷な使用条件で画像形成装置(複写機)を使用し続けても、トナーにより安定した帯電付与ができるようになる。
被覆用樹脂Aにおいて、脂環式の炭化水素基を有する(メタ)アクリル酸エステルモノマーを含むモノマー(又はモノマー組成物)は、上記脂環式の炭化水素基を有する(メタ)アクリル酸エステル以外の、その他の(メタ)アクリル系モノマーを含んでいてもよい。
また、被覆用樹脂Bにおいて、極性基を有する(メタ)アクリル系モノマーを含むモノマー(又はモノマー組成物)は、上記極性基を有する(メタ)アクリル系モノマー以外の、その他の(メタ)アクリル系モノマーを含んでいてもよい。
これらその他の(メタ)アクリル系モノマーとしては、以下のものが挙げられる。
例えば、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸ノルマルブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸tert-ブチル、アクリル酸2-エチルヘキシル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸トリデシル、アクリル酸テトラデシル、アクリル酸ペンタデシル、アクリル酸ヘキサデシル、アクリル酸ヘプタデシル、アクリル酸オクタデシル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸ノルマルブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸tert-ブチル、メタクリル酸2-エチルヘキシル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸トリデシル、メタクリル酸テトラデシル、メタクリル酸ペンタデシル、メタクリル酸ヘキサデシル、メタクリル酸ヘプタデシル及びメタクリル酸オクタデシル
などが挙げられる。
磁性キャリアコアとしては、特に限定するものではなく、フェライト粒子等、従来使用されている一般的なものが使用可能である。その中で好ましい磁性キャリアコアは、樹脂成分中に磁性体成分が分散された磁性体分散型樹脂粒子や、空孔部に樹脂を含有する多孔質磁性コア粒子である。これらは、磁性キャリアの真密度を低くすることができるため、トナーへの負荷を更に抑制することができる。これにより、長期間使用しても、画質が劣化しにくくなり、トナー及びキャリアを有する現像剤(二成分系現像剤)の交換頻度を減らすことが可能となる。
磁性体分散型樹脂粒子について説明する。多孔質磁性コア粒子については後述する。
磁性体分散型樹脂粒子に含まれる磁性体成分としては、例えば、マグネタイト粒子、マグヘマイト粒子、又は、これらにケイ素の酸化物、ケイ素の水酸化物、アルミニウムの酸化物及びアルミニウムの水酸化物からなる群より選択される少なくとも1種を含ませてなる磁性鉄酸化物粒子;バリウム、ストロンチウム又はバリウム及びストロンチウムを含むマグネトプランバイト型フェライト粒子;マンガン、ニッケル、亜鉛、リチウム及びマグネシウムからなる群より選択される少なくとも1種を含むスピネル型フェライト粒子などが挙げられる。これらの中でも、磁性鉄酸化物粒子が好ましい。
また、磁性体分散型樹脂粒子には、上記磁性体成分の他に、ヘマタイト粒子などの非磁性鉄酸化物粒子、ゲータイト粒子などの非磁性含水酸化第二鉄粒子、酸化チタン粒子、シ
リカ粒子、タルク粒子、アルミナ粒子、硫酸バリウム粒子、炭酸バリウム粒子、カドミウムイエロー粒子、炭酸カルシウム粒子、亜鉛華粒子などの非磁性体成分(非磁性無機化合物粒子)を併用することもできる。
磁性体成分と非磁性体成分(非磁性無機化合物粒子)とを併用する場合、これらの混合物における磁性体成分の割合は、30質量%以上であることが好ましい。
磁性体成分は、その全部又は一部が親油化処理剤で処理されていることが好ましい。
親油化処理剤としては、例えば、エポキシ基、アミノ基、メルカプト基、有機酸基、エステル基、ケトン基、ハロゲン化アルキル基及びアルデヒド基からなる群より選択される少なくとも1種の官能基を有する有機化合物やそれらの混合物が挙げられる。
官能基を有する有機化合物としては、カップリング剤が好ましい。より好ましくはシランカップリング剤、チタンカップリング剤及びアルミニウムカップリング剤であり、さらに好ましくはシラン系カップリング剤である。
磁性体分散型樹脂粒子を構成する樹脂成分としては、熱硬化性樹脂が好ましい。
熱硬化性樹脂としては、例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂などが挙げられる。これらの中でも、入手容易性(価格や製造容易性)の観点から、フェノール樹脂が好ましい。フェノール樹脂としては、例えば、フェノール-ホルムアルデヒド樹脂が挙げられる。
磁性体分散型樹脂粒子を構成する樹脂成分と磁性体成分との割合は、樹脂成分が1質量%以上20質量%以下であることが好ましい。また、磁性体成分及び必要に応じて含まれる非磁性無機化合物粒子の割合は、磁性体分散型樹脂粒子の全質量を基準として、80質量%以上99質量%以下であることが好ましい。
<現像剤>
二成分系現像剤のキャリア混合比率は、二成分系現像剤中のトナー濃度として、好ましくは2質量%以上15質量%以下であり、より好ましくは4質量%以上13質量%以下である。当該範囲にすると通常良好な結果が得られる。
<製造方法>
トナー粒子を製造する方法としては、特に制限されず、粉砕法や重合法など公知の方法を用いることができる。好ましくは粉砕法である。粉砕法では、非晶性樹脂及び必要に応じて結晶性樹脂などの樹脂成分、ワックス、ワックス分散剤、並びに必要に応じて着色剤を溶融混練し、混練物を冷却後、粉砕及び分級する。
以下、粉砕法でのトナー製造手順について説明する。
原料混合工程では、トナー粒子を構成する材料として、例えば、非晶性樹脂及び必要に応じて結晶性樹脂などの樹脂成分、ワックス、ワックス分散剤、並びに必要に応じて着色剤、荷電制御剤等の他の成分を所定量秤量して配合し、混合する。混合装置の一例としては、ダブルコン・ミキサー、V型ミキサー、ドラム型ミキサー、スーパーミキサー、ヘンシェルミキサー、ナウタミキサ、メカノハイブリッド(日本コークス工業株式会社製)などが挙げられる。
次に、混合した材料を溶融混練して、樹脂成分中にワックス等を分散させる。その溶融混練工程では、加圧ニーダー、バンバリィミキサーのようなバッチ式練り機や、連続式の練り機を用いることができ、連続生産できる優位性から、1軸又は2軸押出機が主流となっている。
例えば、KTK型2軸押出機(神戸製鋼所社製)、TEM型2軸押出機(東芝機械社製)、PCM混練機(池貝鉄工製)、2軸押出機(ケイ・シー・ケイ社製)、コ・ニーダー(ブス社製)、ニーデックス(日本コークス工業株式会社製)などが挙げられる。さらに、溶融混練することによって得られる樹脂組成物は、2本ロール等で圧延され、冷却工程
で水などによって冷却してもよい。
ついで、樹脂組成物の冷却物は、粉砕工程で所望の粒径にまで粉砕される。粉砕工程では、例えば、クラッシャー、ハンマーミル、フェザーミルのような粉砕機で粗粉砕した後、さらに、例えば、クリプトロンシステム(川崎重工業社製)、スーパーローター(日清エンジニアリング社製)、ターボ・ミル(ターボ工業製)やエアージェット方式による微粉砕機で微粉砕する。
その後、必要に応じて慣性分級方式のエルボージェット(日鉄鉱業社製)、遠心力分級方式のターボプレックス(ホソカワミクロン社製)、TSPセパレータ(ホソカワミクロン社製)、ファカルティ(ホソカワミクロン社製)のような分級機や篩分機を用いて分級する。
その後、加熱によるトナー粒子の表面処理を行ってもよい。これにより、トナーの円形度を増加させることができる。例えば、図1で表される表面処理装置を用いて、熱風により表面処理を行うこともできる。トナー粒子は、熱処理トナー粒子であることが好ましい。
原料定量供給手段1により定量供給された混合物は、圧縮気体調整手段2により調整された圧縮気体によって、原料供給手段の鉛直線上に設置された導入管3に導かれる。導入管を通過した混合物は、原料供給手段の中央部に設けられた円錐状の突起状部材4により均一に分散され、放射状に広がる8方向の供給管5に導かれ熱処理が行われる処理室6に導かれる。
このとき、処理室に供給された混合物は、処理室内に設けられた混合物の流れを規制するための規制手段9によって、その流れが規制される。このため処理室に供給された混合物は、処理室内を旋回しながら熱処理された後、冷却される。
供給された混合物を熱処理するための熱風は、熱風供給手段7から供給され、熱風を旋回させるための旋回部材13により、処理室内に熱風を螺旋状に旋回させて導入される。その構成としては、熱風を旋回させるための旋回部材13が、複数のブレードを有しており、その枚数や角度により、熱風の旋回を制御することができる。処理室内に供給される熱風は、熱風供給手段7の出口部における温度が100℃~300℃であることが好ましい。熱風供給手段の出口部における温度が上記の範囲内であれば、混合物を加熱しすぎることによるトナー粒子の融着や合一を防止しつつ、トナー粒子を均一に球形化処理することが可能となる。
さらに熱処理された熱処理トナー粒子は冷風供給手段8から供給される冷風によって冷却される。冷風供給手段8から供給される冷風の温度は-20℃~30℃であることが好ましい。冷風の温度が上記の範囲内であれば、熱処理トナー粒子を効率的に冷却することができ、混合物の均一な球形化処理を阻害することなく、熱処理トナー粒子の融着や合一を防止することができる。冷風の絶対水分量は、0.5g/m以上15.0g/m
下であることが好ましい。
次に、冷却された熱処理トナー粒子は、処理室の下端にある回収手段10によって回収される。なお、回収手段の先にはブロワー(不図示)が設けられ、それにより吸引搬送される構成となっている。
また、粉体粒子供給口14は、供給された混合物の旋回方向と熱風の旋回方向が同方向になるように設けられており、表面処理装置の回収手段10は、旋回された粉体粒子の旋回方向を維持するように、処理室の外周部に設けられている。さらに、冷風供給手段8から供給される冷風は、装置外周部から処理室内周面に、水平かつ接線方向から供給されるよう構成されている。粉体供給口から供給されるトナー粒子の旋回方向、冷風供給手段から供給された冷風の旋回方向、熱風供給手段から供給された熱風の旋回方向がすべて同方向である。そのため、処理室内で乱流が起こらず、装置内の旋回流が強化され、トナー粒
子に強力な遠心力がかかり、トナー粒子の分散性が更に向上するため、合一粒子の少ない、形状の揃ったトナー粒子を得ることができる。
トナー粒子の平均円形度は、好ましくは0.950以上0.980以下、より好ましくは0.960以上0.980以下である。上記範囲であると、転写性が向上し、かつクリーニング性を両立できるため好ましい。
トナー粒子はそのままトナーとして用いてもよいし、必要に応じて、トナー粒子の表面に外添剤を添加してトナーとしてもよい。外添剤を外添処理する方法としては、トナー粒子と公知の各種外添剤を所定量配合し、ダブルコン・ミキサー、V型ミキサー、ドラム型ミキサー、スーパーミキサー、ヘンシェルミキサー、ナウタミキサ、メカノハイブリッド(日本コークス工業株式会社製)、ノビルタ(ホソカワミクロン株式会社製)等の混合装置を外添機として用いて、撹拌・混合する方法が挙げられる。
磁性体分散型樹脂粒子の製造方法は、例えば、後述する実施例に記載された方法が挙げられる。例えば、まず、磁性鉄酸化物粒子などの磁性体成分及び塩基性触媒の存在下で、フェノール類とアルデヒド類とを水性媒体中で撹拌する。その後、フェノール類とアルデヒド類とを反応させ、硬化させて、磁性鉄酸化物粒子などの磁性体成分とフェノール樹脂とを含有する磁性体分散型樹脂粒子を製造する方法である。
また、磁性鉄酸化物粒子などの磁性体成分を含有する樹脂を粉砕する方法、いわゆる、混練粉砕法によって磁性体分散型樹脂粒子を製造することもできる。
磁性キャリアの粒径の制御の容易性や、磁性キャリアの粒度分布をシャープにする観点から、前者の方法が好ましい。
次に、多孔質磁性コア粒子について説明する。
多孔質磁性コア粒子の材質としては、例えば、マグネタイト、フェライトなどが挙げられる。それらの中でも、多孔質磁性コア粒子の多孔質構造の制御の容易性や、多孔質磁性コア粒子の抵抗の調整の容易性の観点から、フェライトが好ましい。
フェライトは、下記一般式で示される焼結体である。
(M1O)(M2O)(Fe
(上記一般式中、M1は1価の金属であり、M2は2価の金属であり、x+y+z=1.0としたとき、0≦x≦0.8、0≦y≦0.8及び0.2<z<1.0である。)
上記一般式中、M1又はM2としては、例えば、Li、Fe、Mn、Mg、Sr、Cu、Zn、Ca、Ni、Co、Ba、Y、V、Bi、In、Ta、Zr、B、Mo、Na、Sn、Ti、Cr、Al、Si、希土類などが挙げられる。
多孔質磁性コア粒子では、磁化量を適度に維持し、細孔径を適度な範囲にするため、多孔質磁性コア粒子の表面の凹凸状態を適度に制御することが好ましい。また、フェライト化反応の速度の制御が容易であり、多孔質磁性コアの比抵抗と磁気力の制御が容易であることが好ましい。これらの観点から、フェライトの中でも、Mnを含有する、Mn系フェライト、Mn-Mg系フェライト、Mn-Mg-Sr系フェライト、Li-Mn系フェライトがより好ましい。
以下に、多孔質磁性キャリア粒子としてフェライトを用いる場合の製造工程を詳細に説明する。
〈工程1(秤量・混合工程)〉
フェライトの原料を、秤量し、混合する。
フェライトの原料としては、例えば、上記金属元素の金属粒子、又は、その酸化物、水酸化物、シュウ酸塩、炭酸塩などが挙げられる。
混合する装置としては、例えば、ボールミル、遊星ミル、ジオットミル、振動ミルなどが挙げられる。これらの中でも、混合性の観点から、ボールミルが好ましい。
例えば、ボールミル中に、秤量したフェライトの原料及びボールを入れ、0.1時間以上20.0時間以下の時間をかけて粉砕し、混合する。
〈工程2(仮焼成工程)〉
粉砕し、混合したフェライトの原料を、大気中又は窒素雰囲気下で、700℃以上1200℃以下の範囲の焼成温度で、0.5時間以上5.0時間以下の時間をかけて仮焼成し、フェライト化し、仮焼フェライトを得る。焼成には、例えば、バーナー式焼成炉、ロータリー式焼成炉、電気炉などの焼成炉を用いることができる。
〈工程3(粉砕工程)〉
工程2で得られた仮焼フェライトを粉砕機で粉砕する。
粉砕機としては、例えば、クラッシャーやハンマーミル、ボールミル、ビーズミル、遊星ミル、ジオットミルなどが挙げられる。
フェライト粉砕品を所望の粒径にするために、例えば、ボールミルやビーズミルを用いる場合では、用いるボールやビーズの素材、粒径、粉砕時間を制御することが好ましい。具体的には、仮焼フェライトのスラリーの粒径を小さくするためには、比重の重いボールを用いたり、粉砕時間を長くしたりすればよい。また、仮焼フェライトの粒度分布を広くするためには、比重の重いボールやビーズを用い、粉砕時間を短くすればよい。また、粒径の異なる複数の仮焼フェライトを混合することでも、粒度分布の広い仮焼フェライトを得ることができる。
また、ボールミルやビーズミルを用いる場合は、乾式より湿式の方が、粉砕品がミルの中で舞い上がることがなく、粉砕効率が高くなるため、より好ましい。
〈工程4(造粒工程)〉
仮焼フェライトの粉砕品に対して、水と、バインダーと、必要に応じて、細孔調整剤を加える。細孔調整剤としては、例えば、発泡剤、樹脂微粒子などが挙げられる。
発泡剤として、例えば、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、炭酸水素リチウム、炭酸水素アンモニウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸リチウム、炭酸アンモニウムなどが挙げられる。
樹脂微粒子として、例えば、
ポリエステル、ポリスチレン、スチレン-ビニルトルエン共重合体、スチレン-ビニルナフタリン共重合体、スチレン-アクリル酸エステル共重合体、スチレン-メタクリル酸エステル共重合体、スチレン-α-クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン-アクリロニトリル共重合体、スチレン-ビニルメチルケトン共重合体、スチレン-ブタジエン共重合体、スチレン-イソプレン共重合体、スチレン-アクリロニトリル-インデン共重合体のようなスチレン共重合体;
ポリ塩化ビニル、フェノール樹脂、変性フェノール樹脂、マレイン樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリ酢酸ビニル、シリコーン樹脂;脂肪族多価アルコール、脂肪族ジカルボン酸、芳香族ジカルボン酸、芳香族ジアルコール類及びジフェノール類から選択されるモノマーを構造単位として有するポリエステル樹脂;ポリウレタン、ポリアミド、ポリビニルブチラール、テルペン樹脂、クマロンインデン樹脂、石油樹脂、ポリエステルユニットとビニル系ポリマーユニットを有しているハイブリッド樹脂などの微粒子が挙げられる。
バインダーとしては、例えば、ポリビニルアルコールが挙げられる。
工程3において、湿式で粉砕した場合は、フェライトスラリー中に含まれている水も考慮し、バインダーと必要に応じて細孔調整剤を加えることが好ましい。
得られたフェライトスラリーを、噴霧乾燥機を用い、100℃以上200℃以下の加温雰囲気下で、乾燥し、造粒し、造粒品を得る。噴霧乾燥機としては、例えば、スプレードライヤーが挙げられる。
〈工程5(本焼成工程)〉
造粒品を800℃以上1400℃以下の温度範囲で1時間以上24時間以下の時間をかけて焼成する。
焼成温度を上げ、焼成時間を長くすることで、多孔質磁性コア粒子の焼成が進み、その結果、細孔径は小さくなり、細孔の数は減る。
〈工程6(選別工程)〉
以上のように焼成して得た粒子を解砕した後に、必要に応じて、分級や篩で篩分して粗大粒子や微粒子を除去してもよい。
磁性コア粒子の体積分布基準50%粒径(D50)は、画像へのキャリアの付着の抑制や画像のガサツキの抑制の観点から、18.0μm以上68.0μm以下であることが好ましい。
〈工程7(充填工程)〉
多孔質磁性コア粒子は、内部の細孔容積によっては、物理的な強度が低くなることがある。磁性キャリアとしての物理的強度を高める観点から、多孔質磁性コア粒子の空孔の少なくとも一部に樹脂の充填を行うことが好ましい。多孔質磁性コア粒子に充填される樹脂の量としては、多孔質磁性コア粒子100質量部に対して2質量部以上15質量部以下であることが好ましい。空孔の一部にのみ樹脂が充填されていてもよいし、多孔質磁性コア粒子の表面近傍の空孔にのみ樹脂が充填され、内部に空隙が残っていてもよいし、空孔が完全に樹脂で充填されていてもよい。ただし、磁性キャリアごとの樹脂の含有量のバラつきは少ないことが好ましい。
多孔質磁性コア粒子の空孔に樹脂を充填する方法としては、例えば、浸漬法、スプレー法、ハケ塗り法、流動床のような塗布方法により多孔質磁性コア粒子を樹脂溶液に含浸させ、その後溶剤を揮発させる方法などが挙げられる。
また、多孔質磁性コア粒子の空孔に樹脂を充填する方法としては、樹脂を溶剤に希釈し、これを多孔質磁性コア粒子の空孔に添加する方法も挙げられる。ここで用いられる溶剤は、樹脂を溶解できるものであればよい。
有機溶剤に可溶な樹脂を用いる場合、有機溶剤としては、例えば、トルエン、キシレン、セルソルブブチルアセテート、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メタノールなどが挙げられる。また、水溶性の樹脂又はエマルジョンタイプの樹脂を用いる場合、溶剤として水を用いることができる。
上記樹脂溶液における樹脂固形分の量は、1質量%以上50質量%以下であることが好ましく、1質量%以上30質量%以下であることがより好ましい。樹脂固形分の量が50質量%以下であれば、樹脂溶液の粘度が高くなりすぎず、多孔質磁性コア粒子の空孔に樹脂溶液を均一に浸透させやすくなる。また、樹脂固形分の量が1質量%以上であれば、樹脂の量の少なさによる多孔質磁性コア粒子への樹脂の付着力の低下が抑えられる。
多孔質磁性コア粒子の空孔に充填する樹脂としては、例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂などが挙げられる。空孔に充填する樹脂としては、多孔質磁性コア粒子に対する親和性が高いものであることが好ましく、親和性が高い樹脂を用いた場合には、多孔質磁性コア粒子の空孔への樹脂の充填時に、同時に多孔質磁性コア粒子の表面も樹脂で覆うこともできる。
充填する樹脂として、熱可塑性樹脂としては、例えば、ノボラック樹脂、飽和アルキルポリエステル樹脂、ポリアリレート、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂などが挙げられる。熱硬化性樹脂としては、例えば、フェノール系樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂などが挙げられる。
本発明で用いる磁性キャリアは、磁性キャリアコアの表面を樹脂で被覆し、樹脂被覆層
を形成させて得られるものである。
磁性キャリアコアの表面を樹脂で被覆する方法としては、例えば、浸漬法、スプレー法、ハケ塗り法、乾式法、流動床のような塗布方法により被覆する方法などが挙げられる。これらの中でも、磁性キャリアコアを適度に表面に露出させることができる浸漬法が好ましい。
樹脂被覆層に用いる被覆樹脂の量としては、磁性キャリアコアの金属酸化物部分を表面に適度に露出させる観点から、磁性キャリアコア100質量部に対して0.1質量部以上5.0質量部以下であることが好ましい。
トナー、磁性キャリア及び原材料の各種物性の測定法について以下に説明する。
<GPCによる結晶性樹脂の分子量測定>
まず、室温で24時間かけて、結晶性樹脂をo-ジクロロベンゼンに溶解する。そして、得られた溶液を、ポア径が0.2μmの耐溶剤性メンブランフィルター「マエショリディスク」(東ソー社製)で濾過してサンプル溶液を得る。なお、サンプル溶液は、THFに可溶な成分の濃度が約0.8質量%となるように調整する。このサンプル溶液を用いて、以下の条件で測定する。
装置 :HLC-8121GPC/HT(東ソー社製)
カラム:TSKgel GMHHR-H HT 7.8cmI.D×30cm2連(東ソー
社製)
検出器:高温用RI
温度 :135℃
溶媒 :o-ジクロロベンゼン(0.05%アイオノール添加)
流速 :1.0ml/min
試料 :0.1%の試料を0.4ml注入
以上の条件で測定し、試料の分子量算出にあたっては単分散ポリスチレン標準試料により作成した分子量較正曲線を使用する。さらに、Mark-Houwink粘度式から導き出される換算式でポリエチレン換算をすることによって算出される。
<GPCによる非晶性樹脂の分子量測定>
樹脂のTHF可溶分の分子量分布は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により、以下のようにして測定する。
まず、室温で24時間かけて、トナーをテトラヒドロフラン(THF)に溶解する。そして、得られた溶液を、ポア径が0.2μmの耐溶剤性メンブランフィルター「マエショリディスク」(東ソー社製)で濾過してサンプル溶液を得る。なお、サンプル溶液は、THFに可溶な成分の濃度が約0.8質量%となるように調整する。このサンプル溶液を用いて、以下の条件で測定する。
装置:HLC8120 GPC(検出器:RI)(東ソー社製)
カラム:Shodex KF-801、802、803、804、805、806、80
7の7連(昭和電工社製)
溶離液:テトラヒドロフラン(THF)
流速:1.0ml/min
オーブン温度:40.0℃
試料注入量:0.10ml
試料の分子量の算出にあたっては、標準ポリスチレン樹脂(例えば、商品名「TSKスタンダード ポリスチレン F-850、F-450、F-288、F-128、F-80、F-40、F-20、F-10、F-4、F-2、F-1、A-5000、A-2500、A-1000、A-500」、東ソー社製)を用いて作成した分子量校正曲線を使用する。
<非晶性樹脂、樹脂組成物、トナーの軟化点の測定方法>
樹脂の軟化点の測定は、定荷重押し出し方式の細管式レオメーター「流動特性評価装置
フローテスターCFT-500D」(島津製作所社製)を用い、装置付属のマニュアルに従って行う。本装置では、測定試料の上部からピストンによって一定荷重を加えつつ、シリンダに充填した測定試料を昇温させて溶融し、シリンダ底部のダイから溶融された測定試料を押し出し、この際のピストン降下量と温度との関係を示す流動曲線を得ることができる。
本発明においては、「流動特性評価装置 フローテスターCFT-500D」に付属のマニュアルに記載の「1/2法における溶融温度」を軟化点とする。なお、1/2法における溶融温度とは、次のようにして算出されたものである。まず、流出が終了した時点におけるピストンの降下量Smaxと、流出が開始した時点におけるピストンの降下量Sminとの差の1/2を求める(これをXとする。X=(Smax-Smin)/2)。そして、流動曲線においてピストンの降下量がSminとXとの和となるときの温度が、1/2法における溶融温度である。
測定試料は、約1.0gの樹脂を、25℃の環境下で、錠剤成型圧縮機(例えば、NT-100H、エヌピーエーシステム社製)を用いて約10MPaで、約60秒間圧縮成型し、直径約8mmの円柱状としたものを用いる。
CFT-500Dの測定条件は、以下の通りである。
試験モード:昇温法
開始温度:50℃
到達温度:200℃
測定間隔:1.0℃
昇温速度:4.0℃/min
ピストン断面積:1.000cm
試験荷重(ピストン荷重):10.0kgf(0.9807MPa)
予熱時間:300秒
ダイの穴の直径:1.0mm
ダイの長さ:1.0mm
<樹脂及びトナーのガラス転移温度(Tg)及び融解ピーク温度(Tp)の測定>
樹脂やトナーのガラス転移温度は、示差走査熱量分析装置「Q2000」(TA Instruments社製)を用いてASTM D3418-82に準じて測定する。
装置検出部の温度補正はインジウムと亜鉛の融点を用い、熱量の補正についてはインジウムの融解熱を用いる。
具体的には、樹脂又はトナー約3mgを精秤し、アルミニウム製のパンの中に入れ、リファレンスとして空のアルミニウム製のパンを用いて、以下の条件で測定する。
昇温速度:10℃/min
測定開始温度:30℃
測定終了温度:180℃
測定範囲30~180℃の間で、昇温速度10℃/minで測定を行う。一度180℃まで昇温させ10分間保持し、続いて30℃まで降温し、その後に再度昇温を行う。この2度目の昇温過程で、温度30~100℃の範囲において比熱変化が得られる。このときの比熱変化が出る前と出た後のベースラインの中間点の線と示差熱曲線との交点を、樹脂のガラス転移温度(Tg)とする。
さらに、温度60~90℃の範囲における温度―吸熱量曲線の最大吸熱ピークになる温度を融解ピーク温度(Tp)とする。
<DSCによるトナーからの結晶性樹脂に由来する吸熱ピークの測定>
トナーからの結晶性樹脂に由来する吸熱ピークの測定は、示差走査熱量分析装置「Q2000」(TA Instruments社製)を用いてASTM D3418-82に準じて測定する。
装置検出部の温度補正はインジウムと亜鉛の融点を用い、熱量の補正についてはインジウムの融解熱を用いる。
具体的には、トナー約3mgを精秤し、アルミニウム製のパンの中に入れ、リファレンスとして空のアルミニウム製のパンを用いて、以下の条件で測定する。
昇温速度:10℃/min
測定開始温度:30℃
測定終了温度:180℃
保持温度:50℃
測定範囲30~180℃の間で、昇温速度10℃/minで測定を行う。一度50℃まで昇温させ3日間保持し、続いて30℃まで降温し、その後に再度昇温を行う。この2度目の昇温過程で、温度30~100℃の範囲においてベースラインに対して吸熱ピークが得られる。このときの吸熱ピークが、エンタルピー緩和や離型剤に由来する吸熱ピークと分離できている場合は、その吸熱ピークを結晶性樹脂に由来する吸熱ピークとする。
また、得られた吸熱ピークがエンタルピー緩和や離型剤に由来する吸熱ピークと分離できない場合や、非晶性樹脂と結晶性樹脂との相溶性が高く、吸熱ピークとして現れない場合は、溶剤への溶解度の差を利用してトナーから結晶性樹脂を分離してから測定を行う。
トナーからの結晶性樹脂の分離は以下の手順で行う。
第一分離:23℃のメチルエチルケトン(MEK)にトナーを溶解させ、可溶分(非晶性樹脂)と不溶分(ワックス、ワックス分散剤、必要に応じて添加した結晶性樹脂、着色剤、無機粒子など)を分離する。
第二分離:100℃のMEKに、第一分離で得られた不溶分(ワックス、ワックス分散剤、必要に応じて添加した結晶性樹脂、着色剤、無機粒子など)を溶解させ、可溶分(結晶性樹脂、ワックス、ワックス分散剤)と不溶分(着色剤、無機粒子)を分離する。
第三分離:23℃のクロロホルムに、第二分離で得られた可溶分(結晶性樹脂、ワックス、ワックス分散剤)を溶解させ、可溶分(結晶性樹脂)と不溶分(ワックス、ワックス分散剤)を分離する。
得られた可溶分(結晶性樹脂)のDSC測定を行うことで、結晶性樹脂に由来する吸熱ピークを測定することができる。
<トナー粒子の重量平均粒径(D4)の測定方法>
トナー粒子の重量平均粒径(D4)は、100μmのアパーチャーチューブを備えた細孔電気抵抗法による精密粒度分布測定装置「コールター・カウンター Multisizer 3」(登録商標、ベックマン・コールター社製)と、測定条件設定及び測定データ解析をするための付属の専用ソフト「ベックマン・コールター Multisizer 3 Version3.51」(ベックマン・コールター社製)を用いて、実効測定チャンネル数2万5千チャンネルで測定し、測定データの解析を行い、算出する。
測定に使用する電解水溶液は、特級塩化ナトリウムをイオン交換水に溶解して濃度が約1質量%となるようにしたもの、例えば、「ISOTON II」(ベックマン・コールター社製)が使用できる。
なお、測定、解析を行う前に、以下のように前記専用ソフトの設定を行う。
前記専用ソフトの「標準測定方法(SOM)を変更画面」において、コントロールモードの総カウント数を50000粒子に設定し、測定回数を1回、Kd値は「標準粒子10.0μm」(ベックマン・コールター社製)を用いて得られた値を設定する。閾値/ノイズレベルの測定ボタンを押すことで、閾値とノイズレベルを自動設定する。また、カレントを1600μAに、ゲインを2に、電解液をISOTON IIに設定し、測定後のアパーチャーチューブのフラッシュにチェックを入れる。
専用ソフトの「パルスから粒径への変換設定画面」において、ビン間隔を対数粒径に、粒径ビンを256粒径ビンに、粒径範囲を2μm以上60μm以下に設定する。
具体的な測定法は以下の通りである。
(1)Multisizer 3専用のガラス製250ml丸底ビーカーに前記電解水溶液約200mlを入れ、サンプルスタンドにセットし、スターラーロッドの撹拌を反時計回りで24回転/秒にて行う。そして、専用ソフトの「アパーチャーチューブのフラッシュ」機能により、アパーチャーチューブ内の汚れと気泡を除去しておく。
(2)ガラス製の100ml平底ビーカーに前記電解水溶液約30mlを入れ、この中に分散剤として「コンタミノンN」(非イオン界面活性剤、陰イオン界面活性剤、有機ビルダーからなるpH7の精密測定器洗浄用中性洗剤の10質量%水溶液、和光純薬工業社製)をイオン交換水で3質量倍に希釈した希釈液を約0.3ml加える。
(3)発振周波数50kHzの発振器2個を、位相を180度ずらした状態で内蔵し、電気的出力120Wの超音波分散器「Ultrasonic Dispension System Tetora150」(日科機バイオス社製)の水槽内に所定量のイオン交換水を入れ、この水槽中に前記コンタミノンNを約2ml添加する。
(4)前記(2)のビーカーを前記超音波分散器のビーカー固定穴にセットし、超音波分散器を作動させる。そして、ビーカー内の電解水溶液の液面の共振状態が最大となるようにビーカーの高さ位置を調整する。
(5)前記(4)のビーカー内の電解水溶液に超音波を照射した状態で、トナー約10mgを少量ずつ前記電解水溶液に添加し、分散させる。そして、さらに60秒間超音波分散処理を継続する。なお、超音波分散にあたっては、水槽の水温が10℃以上40℃以下となる様に適宜調節する。
(6)サンプルスタンド内に設置した前記(1)の丸底ビーカーに、ピペットを用いてトナーを分散した前記(5)の電解水溶液を滴下し、測定濃度が約5%となるように調整する。そして、測定粒子数が50000個になるまで測定を行う。
(7)測定データを装置付属の前記専用ソフトにて解析を行い、重量平均粒径(D4)を算出する。尚、専用ソフトでグラフ/体積%と設定したときの、分析/体積統計値(算術平均)画面の「平均径」が重量平均粒径(D4)である。
<トナーの平均円形度の測定方法>
トナーの平均円形度は、フロー式粒子像分析装置「FPIA-3000」(シスメックス社製)によって、校正作業時の測定及び解析条件で測定する。
フロー式粒子像分析装置「FPIA-3000」(シスメックス社製)の測定原理は、流れている粒子を静止画像として撮像し、画像解析を行うというものである。試料チャンバーへ加えられた試料は、試料吸引シリンジによって、フラットシースフローセルに送り込まれる。フラットシースフローに送り込まれた試料は、シース液に挟まれて扁平な流れを形成する。フラットシースフローセル内を通過する試料に対しては、1/60秒間隔でストロボ光が照射されており、流れている粒子を静止画像として撮影することが可能である。また、扁平な流れであるため、焦点の合った状態で撮像される。粒子像はCCDカメラで撮像され、撮像された画像は512×512画素の画像処理解像度(一画素あたり0.37×0.37μm)で画像処理され、各粒子像の輪郭抽出を行い、粒子像の投影面積Sや周囲長L等が計測される。
次に、上記面積Sと周囲長Lを用いて円相当径と円形度を求める。円相当径とは、粒子像の投影面積と同じ面積を持つ円の直径のことであり、円形度Cは、円相当径から求めた円の周囲長を粒子投影像の周囲長で割った値として定義され、次式で算出される。
円形度C=2×(π×S)1/2/L
粒子像が円形の時に円形度は1.000になり、粒子像外周の凹凸の程度が大きくなればなるほど円形度は小さい値になる。各粒子の円形度を算出後、円形度0.200~1.000の範囲を800分割し、得られた円形度の相加平均値を算出し、その値を平均円形度とする。
具体的な測定方法は、以下の通りである。まず、ガラス製の容器中に予め不純固形物などを除去したイオン交換水約20mlを入れる。この中に分散剤として「コンタミノンN」(非イオン界面活性剤、陰イオン界面活性剤、有機ビルダーからなるpH7の精密測定
器洗浄用中性洗剤の10質量%水溶液、和光純薬工業社製)をイオン交換水で約3質量倍に希釈した希釈液を約0.2ml加える。更に測定試料を約0.02g加え、超音波分散器を用いて2分間分散処理を行い、測定用の分散液とする。その際、分散液の温度が10℃以上40℃以下となる様に適宜冷却する。超音波分散器としては、発振周波数50kHz、電気的出力150Wの卓上型の超音波洗浄器分散器(例えば「VS-150」(ヴェルヴォクリーア社製))を用い、水槽内には所定量のイオン交換水を入れ、この水槽中に該コンタミノンNを約2ml添加する。
測定には、標準対物レンズ(10倍)を搭載した該フロー式粒子像分析装置を用い、シース液にはパーティクルシース「PSE-900A」(シスメックス社製)を使用する。該手順に従い調整した分散液を該フロー式粒子像分析装置に導入し、HPF測定モードで、トータルカウントモードにて3000個のトナー粒子を計測する。そして、粒子解析時の2値化閾値を85%とし、解析粒子径を指定することにより、その範囲の粒子の個数割合(%)、平均円形度を算出することができる。トナーの平均円形度は、円相当径1.98μm以上39.96μm以下とし、トナーの平均円形度を求める。
測定にあたっては、測定開始前に標準ラテックス粒子(例えば、Duke Scientific社製の「RESEARCH AND TEST PARTICLES Latex Microsphere Suspensions 5200A」をイオン交換水で希釈)を用いて自動焦点調整を行う。その後、測定開始から2時間毎に焦点調整を実施することが好ましい。
なお、本願実施例では、シスメックス社による校正作業が行われた、シスメックス社が発行する校正証明書の発行を受けたフロー式粒子像分析装置を使用した。解析粒子径を円相当径1.98μm以上39.69μm未満に限定した以外は、校正証明を受けた時の測定及び解析条件で測定を行った。
<酸価の測定方法>
酸価とは、試料1gに含まれる酸を中和するために必要な水酸化カリウムの質量[mg]である。すなわち、試料1g中に含有されている遊離脂肪酸及び樹脂酸などを中和するのに要する水酸化カリウムの質量[mg]を酸価という。
本発明において、酸価は、JIS K 0070-1992に準じて測定する。具体的には以下の手順に従って測定する。
(1)試薬の準備
フェノールフタレイン1.0gをエチルアルコール(95体積%)90mLに溶かし、イオン交換水を加えて100mLとし、フェノールフタレイン溶液を得る。
特級水酸化カリウム7gを5mLの水に溶かし、エチルアルコール(95体積%)を加えて1Lとする。炭酸ガスなどに触れないように、耐アルカリ性の容器に入れて3日間放置する。放置後、濾過して、水酸化カリウム溶液を得る。得られた水酸化カリウム溶液は、耐アルカリ性の容器に保管する。水酸化カリウム溶液のファクターは、0.1mol/Lの塩酸25mLを三角フラスコに取り、上記フェノールフタレイン溶液を数滴加え、上記水酸化カリウム溶液で滴定し、中和に要した上記水酸化カリウム溶液の量から求める。上記0.1mol/Lの塩酸は、JIS K 8001-1998に準じて調製されたものを用いる。
(2)操作
(A)本試験
試料2.0gを200mLの三角フラスコに入れて精秤し、トルエン/エタノール(2:1)の混合溶液100mLを加え、5時間かけて試料を溶解させる。次いで、指示薬として上記フェノールフタレイン溶液を数滴加え、上記水酸化カリウム溶液を用いて滴定する。滴定の終点は、指示薬の薄い紅色が30秒間続いたときとする。
(B)空試験
試料を添加しない(すなわち、トルエン/エタノール(2:1)の混合溶液のみとする)以外は、上記操作と同様の滴定を行う。
(3)酸価の算出
得られた結果を下記式に代入して、酸価を算出する。
AV=[(B-A)×f×5.61]/S
上記式中、AVは酸価[mgKOH/g]を示し、Aは空試験の水酸化カリウム溶液の添加量[mL]を示し、Bは本試験の水酸化カリウム溶液の添加量[mL]を示し、fは水酸化カリウム溶液のファクターを示し、Sは試料の質量[g]を示す。
<磁性キャリア及び多孔質磁性コアの体積平均粒径(D50)の測定方法>
本発明において、粒度分布の測定は、レーザー回折・散乱方式の粒度分布測定装置(商品名:マイクロトラックMT3300EX、日機装(株)製)を用いて行った。
磁性キャリア及び多孔質磁性コア粒子の体積平均粒径(D50)の測定の際には、乾式測定用の試料供給機(商品名:ワンショットドライ型サンプルコンディショナーTurbotrac、日機装(株)製)を装着して行った。Turbotracの供給条件としては、真空源として集塵機を用い、風量33L/秒、圧力17kPaとした。制御は、ソフトウエア上で自動的に行わせた。粒径としては、体積平均の累積値である50%粒径(D50)を求めた。制御及び解析は、付属ソフト(バージョン10.3.3-202D)を用いて行った。測定条件は下記のとおりである。
Set Zero時間:10秒
測定時間:10秒
測定回数:1回
粒子屈折率:1.81%
粒子形状:非球形
測定上限:1408μm
測定下限:0.243μm
測定環境:温度23℃/湿度50%RH
<樹脂被覆層の貯蔵弾性率(G’)及び損失弾性率(G”)の測定>
貯蔵弾性率(G’)及び損失弾性率(G”)の測定装置としては、回転平板型レオメーター(商品名:ARES、TA INSTRUMENTS社製)を用いる。なお、下記測定試料としては、被覆用樹脂A及び被覆用樹脂Bをトルエンに溶解させて混合し、その後、溶媒を除去して得られた試料、又は、磁性キャリアからトルエンを用いて溶出させた被覆用樹脂を用いることができる。
測定試料は、温度25℃の環境下で、錠剤成型器を用いて、直径7.9mm及び厚さ2.0±0.3(mm)の円板状に加圧成型した試料を用いる。上記試料をパラレルプレートに装着し、室温(25℃)から180℃に20分間で昇温して、試料の形を整えた後、粘弾性の測定開始温度である25℃まで冷却し、測定を開始する。この際、初期のノーマルフォースが0になるようにサンプルをセットする。また、以下に述べるように、その後の測定においては、自動テンション調整(Auto Tension Adjustment ON)にすることで、ノーマルフォースの影響をキャンセルできる。測定は、以下の条件で行った。
(1)直径7.9mmのパラレルプレートを用いた。
(2)周波数(Frequency):1.0Hz
(3)印加歪初期値(Strain)を0.1%に設定した。
(4)25℃以上120℃以下の温度範囲において、昇温速度(Ramp Rate)2.0[℃/分]で測定を行う。なお、測定においては、以下の自動調整モードの設定条件で行う。自動歪み調整モード(Auto Strain)で測定を行う。
(5)最大歪(Max Applied Strain)を20.0%に設定する。
(6)最大トルク(Max Allowed Torque)を200.0[g・cm]に設定し、最低トルク(Min Allowed Torque)を0.2[g・cm]に設定する。
(7)歪み調整(Strain Adjustment)を20.0% of Current Strainに設定する。測定においては、自動テンション調整モード(Auto Tension)を採用する。
(8)自動テンションディレクション(Auto Tension Direction)をコンプレッション(Compression)に設定する。
(9)初期スタティックフォース(Initial Static Force)を100gに設定し、自動テンションセンシティビティ(Auto Tension Sensitivity)を40.0gに設定する。
(10)自動テンション(Auto Tension)の作動条件は、サンプルモデュラス(Sample Modulus):1.0×10Pa以上とする。
70℃以上100℃以下の範囲における、貯蔵弾性率(G’)及び損失弾性率(G”)の結果を読み、最小値とその温度を確認する。
<樹脂被覆層における、被覆用樹脂A及び被覆用樹脂Bの重量平均分子量(Mw)及びピーク分子量(Mp)及びこれらの含有量の比の測定>
樹脂被覆層における被覆用樹脂A及び被覆用樹脂Bの重量平均分子量(Mw)及びピーク分子量(Mp)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用い、以下の手順で測定する。
まず、測定試料は以下のようにして作製する。
試料(磁性キャリアから分離した被覆用樹脂から分取した被覆用樹脂A及び被覆用樹脂Bの混合物)と、THFと、を5mg/mLの濃度で混合し、室温にて24時間静置して、試料をTHFに溶解させる。その後、サンプル処理フィルター(商品名:マイショリディスクH-25-2、東ソー(株)製、及び、商品名:エキクロディスク25CR ゲルマンサイエンスジャパン(株)製)を通過させたものをGPCの試料とする。
次に、GPC測定装置(商品名:HLC-8120GPC、東ソー(株)製)を用い、該GPC測定装置の操作マニュアルに従い、下記の測定条件で測定する。
[測定条件]
装置:高速GPC(商品名:HLC8120 GPC、東ソー(株)製)
カラム:Shodex KF-801、802、803、804、805、806、807の7連(昭和電工(株)製)
溶離液:THF
流速:1.0mL/分
オーブン温度:40.0℃
試料注入量:0.10mL
試料の重量平均分子量(Mw)及びピーク分子量(Mp)の算出にあたって、検量線は、標準ポリスチレン樹脂(東ソー(株)製、TSK スタンダード ポリスチレン F-850、F-450、F-288、F-128、F-80、F-40、F-20、F-10、F-4、F-2、F-1、A-5000、A-2500、A-1000、A-500)により作成した分子量較正曲線を使用する。
被覆用樹脂A及び被覆用樹脂Bの含有量の比については、分子量分布測定のピーク面積比により求める。図2のように、領域1と領域2が完全に分かれているものは、それぞれの領域の面積比から、被覆用樹脂A及び被覆用樹脂Bの含有量の比を求める。図3のように、それぞれの領域が重なる場合は、GPC分子量分布曲線の変極点から垂直に横軸に降ろした線で分割し、図3に示す領域1と領域2の面積比から被覆用樹脂A及び被覆用樹脂Bの含有量の比を求める。
<磁性キャリアからの樹脂被覆層の分離並びに樹脂被覆層中の被覆用樹脂A及び被覆用樹脂Bの分取>
磁性キャリアから樹脂被覆層を分離する方法としては、磁性キャリアをカップに取り、テトラヒドロフラン(THF)を用いて被覆樹脂を溶出させる方法が挙げられる。
溶出させた樹脂は、以下の装置を用いて分取することができる。
[装置構成]
LC-908(日本分析工業(株)製)
JRS-86(リピートインジェクター、日本分析工業(株)製)
JAR-2(オートサンプラー、日本分析工業(株)製)
FC-201(フラクッションコレクター、ギルソン社)
[カラム構成]
JAIGEL-1H~5H(直径20mm×600mm:分取カラム、日本分析工業(株)製)
[測定条件]
温度:40℃
溶媒:テトラヒドロフラン(THF)
流量:5mL/分
検出器:RI
被覆用樹脂A及び被覆用樹脂Bのピーク分子量(Mp)となる溶出時間を下記方法であらかじめ測定し、その前後で被覆用樹脂A及びBの成分をそれぞれ分取する。その後、溶剤を除去し、乾燥させ、被覆用樹脂A及び被覆用樹脂Bを得る。なお、被覆用樹脂の構成は、フーリエ変換赤外分光分析装置(商品名:Spectrum One、Perkin
Elmer社製)を用いて吸光波数から原子団を特定し、被覆用樹脂A及び被覆用樹脂Bを特定する。
<磁性キャリアの表面粗さRaの測定>
磁性キャリアの表面粗さRaは、非接触3次元表面測定機(マイクロマップ123 (株)菱化システム社)を用いて測定する。この測定機は、高精度レーザー顕微鏡であり、観察している面内の表面粗さを3次元化することができる。以下に、測定方法の具体例を示す。
上記マイクロマップの光学顕微鏡部に20倍の二光束干渉対物レンズを装着する。レンズ下に磁性キャリアを配置し、WaveモードでCCDカメラを用いて干渉像を垂直走査させて磁性キャリア表面の3次元画像を得る。得られた画像を、上記測定機に付随している解析ソフト(SX-Viewer (株)菱化システム社)を用いて、切断線における断面の表面粗さRaを測定する。表面粗さRaは、評価長さにおいて平均線から断面曲線までの偏差の絶対値を合計し、平均することで求める。
磁性キャリアの凹凸に対し、より曲率の影響を排除する為、測定条件は、切断長さを24μm、評価長さを8μm、カットオフ値を8μmとし、3次元画像上の磁性キャリアの中心と切断線の中点を合わせ、表面粗さRaを算出する。
なお、表面粗さRaは、50個の磁性キャリアについて測定し、その相加平均値として得られた値である。
以下、本発明を実施例に基づき説明するが、本発明はこれらに限定されない。なお、以下の処方において部数は特に断りが無い場合、すべて質量基準である。
<低分子量の非晶性樹脂Cの製造例>
・ポリオキシプロピレン(2.2)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン:76.3部(0.19モル;多価アルコール総モル数に対して100.0mol%)
・テレフタル酸:
16.1部(0.10モル;多価カルボン酸総モル数に対して60.0mol%)
・コハク酸:
7.6部(0.06モル;多価カルボン酸総モル数に対して40.0mol%)
・チタンテトラブトキシド(エステル化触媒):0.5部
冷却管、攪拌機、窒素導入管、及び、熱電対のついた反応槽に、上記材料を秤量した。次にフラスコ内を窒素ガスで置換した後、撹拌しながら徐々に昇温し、200℃の温度で撹拌しつつ、4時間反応させた。
さらに、反応槽内の圧力を8.3kPaに下げ、1時間維持した後、160まで冷却し、大気圧に戻した(第1反応工程)。
・tert-ブチルカテコール(重合禁止剤):0.1部
その後、上記材料を加え、反応槽内の圧力を8.3kPaに下げ、温度180℃に維持したまま、1時間反応させ、ASTM D36-86に従って測定した軟化点が90℃の温度に達したのを確認してから温度を下げて反応を止め、(第2反応工程)、樹脂Cを得た。得られた樹脂Cは、ピーク分子量Mp4500、軟化点Tm90℃、ガラス転移温度Tg54℃であった。
<高分子量の非晶性樹脂Dの製造例>
・ポリオキシプロピレン(2.2)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン:73.8部(0.19モル;多価アルコール総モル数に対して100.0mol%)
・テレフタル酸:
12.5部(0.08モル;多価カルボン酸総モル数に対して48.0mol%)
・アジピン酸:
7.8部(0.05モル;多価カルボン酸総モル数に対して34.0mol%)
・チタンテトラブトキシド(エステル化触媒):0.5部
冷却管、攪拌機、窒素導入管、及び、熱電対のついた反応槽に、上記材料を秤量した。次にフラスコ内を窒素ガスで置換した後、撹拌しながら徐々に昇温し、200℃の温度で撹拌しつつ、2時間反応させた。
さらに、反応槽内の圧力を8.3kPaに下げ、1時間維持した後、160まで冷却し、大気圧に戻した(第1反応工程)。
・トリメリット酸:
5.9部(0.03モル;多価カルボン酸総モル数に対して18.0mol%)
・tert-ブチルカテコール(重合禁止剤):0.1部
その後、上記材料を加え、反応槽内の圧力を8.3kPaに下げ、温度200℃に維持したまま、15時間反応させ、ASTM D36-86に従って測定した軟化点が140℃の温度に達したのを確認してから温度を下げて反応を止め、(第2反応工程)、樹脂Dを得た。得られた樹脂Dは、ピーク分子量Mp10000、軟化点Tm140℃、ガラス転移温度Tg60℃であった。
<結晶性樹脂Eの製造例>
・ヘキサンジオール:
33.9部(0.29モル;多価アルコール総モル数に対して100.0mol%)
・ドデカン二酸:
66.1部(0.29モル;多価カルボン酸総モル数に対して100.0mol%)
冷却管、攪拌機、窒素導入管、及び、熱電対のついた反応槽に、上記材料を秤量した。次にフラスコ内を窒素ガスで置換した後、撹拌しながら徐々に昇温し、140℃の温度で撹拌しつつ、3時間反応させた。
・2-エチルヘキサン酸錫:0.5部
その後、上記材料を加え、反応槽内の圧力を8.3kPaに下げ、温度200℃に維持したまま、4時間反応させることにより結晶性樹脂Eを得た(第1反応工程)。得られた結晶性樹脂Eは、重量平均分子量Mw10000、融解ピーク温度Tp71℃であった。
<ポリオレフィンにスチレンアクリル系ポリマーがグラフト重合している重合体F1の製造例>
・低分子量ポリプロピレン(三洋化成工業(株)製ビスコール660P):
10.0部(構成モノマーの総モル数に対して0.4mol%)
・キシレン:25.0部
冷却管、攪拌機、窒素導入管、及び、熱電対のついた反応槽に、上記材料を秤量した。次にフラスコ内を窒素ガスで置換した後、撹拌しながら徐々に175℃の温度まで昇温した。
・スチレン:
68.0部(構成モノマーの総モル数に対して78.5mol%)
・アクリル酸シクロヘキシル:
5.0部(構成モノマーの総モル数に対して3.9mol%)
・アクリル酸ブチル:
12.0部(構成モノマーの総モル数に対して11.2mol%)
・メタクリル酸:
5.0部(構成モノマーの総モル数に対して6.0mol%)
・キシレン:10.0部
・ジーt-ブチルパーオキシヘキサヒドロテレフタレート:0.5部
その後、上記材料を3時間かけて滴下し、さらに30分間撹拌した。次いで、溶剤を留去して、ポリオレフィンにスチレンアクリル系ポリマーがグラフト重合している重合体F1を得た。得られたポリオレフィンにスチレンアクリル系ポリマーがグラフト重合している重合体F1は、ピーク分子量Mp6000、軟化点125℃であった。
<ポリオレフィンにスチレンアクリル系ポリマーがグラフト重合している重合体F2~F5の製造例>
ポリオレフィンにスチレンアクリル系ポリマーがグラフト重合している重合体F1の製造例において、それぞれのモノマー及び質量部数を表1となるように変更した以外は同様の操作を行い、ポリオレフィンにスチレンアクリル系ポリマーがグラフト重合している重合体F2~F5を得た。物性を表1に示す。
Figure 0007034658000003
<トナー1製造例>
・非晶性樹脂C 60部
・非晶性樹脂D 30部
・結晶性樹脂E 10部
・ポリオレフィンにスチレンアクリル系ポリマーがグラフト重合している重合体F1
4部
・フィッシャートロプシュワックス(最大吸熱ピークのピーク温度90℃)
4部
・C.I.ピグメントブルー15:3 7部
上記材料をヘンシェルミキサー(FM-75型、三井鉱山(株)製)を用いて、回転数20s-1、回転時間5minで混合した後、温度130℃に設定した二軸混練機(PCM-30型、株式会社池貝製)にて混練した。得られた混練物を冷却し、ハンマーミルにて1mm以下に粗粉砕し、粗砕物を得た。得られた粗砕物を、機械式粉砕機(T-250、ターボ工業(株)製)にて微粉砕した。さらにファカルティF-300(ホソカワミクロン社製)を用い、分級を行い、トナー粒子を得た。運転条件は、分級ローター回転数を130s-1、分散ローター回転数を120s-1とした。
得られたトナー粒子を用い、図1で示す表面処理装置によって熱処理を行い、熱処理トナー粒子を得た。運転条件はフィード量=5kg/hrとし、また、熱風温度=160℃、熱風流量=6m/min.、冷風温度=-5℃、冷風流量=4m/min.、ブロワー風量=20m/min.、インジェクションエア流量=1m/min.とした。
得られた熱処理トナー粒子100部に、疎水性シリカ(BET:200m/g)1.0部、イソブチルトリメトキシシランで表面処理した酸化チタン微粒子(BET:80m/g)1.0部を、ヘンシェルミキサー(FM-75型、三井三池化工機(株)製)で回転数30s-1、回転時間10minで混合して、トナー1を得た。トナー1の体積平均粒径(D4)は6.5μmであり、平均円形度は0.968であった。トナー1の物性を表2に示す。
<トナー2~6の製造例>
トナー1製造例において、ポリオレフィンにスチレンアクリル系ポリマーがグラフト重合している重合体F1を表2となるように変更し、表面処理装置の工程を省いた以外は同様の操作を行い、トナー2~トナー6を得た。物性を表2に示す。
Figure 0007034658000004
〈磁性キャリアコア1の製造例〉
・工程1(秤量・混合工程)
Fe:68.3質量%
MnCO:28.5質量%
Mg(OH):2.0質量%
SrCO:1.2質量%
フェライトの原料を秤量し、フェライトの原料80部に水20部を加えて粉砕し、スラリーを調製した。スラリーの固形分濃度は80質量%とした。
・工程2(仮焼成工程)
スプレードライヤー(大川原化工機(株)製)を用いてスラリーを乾燥させた後、バッ
チ式電気炉で、窒素雰囲気下(酸素濃度:1.0体積%)、温度1050℃で3.0時間焼成し、仮焼フェライトを作製した。
・工程3(粉砕工程)
仮焼フェライトをクラッシャーで0.5mm程度に粉砕した後に、水を加え、スラリーを調製した。スラリーの固形分濃度は70質量%とした。このスラリーを1/8インチのステンレスビーズを用いた湿式ボールミルに入れ、3時間粉砕処理を施し、スラリーを得た。さらに、このスラリーを直径1mmのジルコニアを用いた湿式ビーズミルに入れ、4時間粉砕処理を施し、含まれる仮焼フェライトの体積基準の50%粒子径(D50)が1.3μmである仮焼フェライトスラリーを得た。
・工程4(造粒工程)
上記仮焼フェライトスラリー100部に、分散剤としてのポリカルボン酸アンモニウム1.0部及びバインダーとしてのポリビニルアルコール1.5部を添加した後、スプレードライヤー(大川原化工機(株)製)で乾燥させ、球状粒子に造粒した。得られた造粒物に対して粒度調整を行った後、ロータリー式電気炉を用いて700℃で2時間加熱し、分散剤やバインダーなどの有機物を除去した。
・工程5(焼成工程)
窒素雰囲気下(酸素濃度:1.0体積%)で、室温(25℃)から焼成温度(1100℃)になるまでの時間を2時間とし、温度1100℃で4時間保持し、焼成した。その後、8時間をかけて温度60℃まで降温し、窒素雰囲気から大気に戻し、温度40℃以下で取り出した。
・工程6(選別工程)
凝集した粒子を解砕した後に、目開き150μmの篩で篩分して粗大粒子を除去し、風力分級を行って微粉を除去し、さらに磁力選鉱により低磁力分を除去して多孔質磁性コア粒子を得た。得られた多孔質磁性コア粒子は、多孔質状で空孔を有していた。
・工程7(充填工程)
得られた多孔質磁性コア粒子100部を混合撹拌機(商品名:万能撹拌機NDMV型、(株)ダルトン製)の撹拌容器内に入れ、温度を60℃に保ち、2.3kPaまで減圧しながら窒素を導入した。シリコーンレジン(商品名:SR2410、東レ・ダウコーニング(株)製)50部に対して、トルエン49.5部及びγ-アミノプロピルトリエトキシシラン0.5部をマルチブレンダーミキサーで10分攪拌し、混合した樹脂溶液を多孔質磁性コア粒子に滴下した。滴下量は、多孔質磁性コア粒子100部に対し、樹脂成分の固形分として4.0部となるように調整した。
滴下終了後、2.5時間そのまま撹拌を続けた後、70℃まで温度を上げ、減圧下で溶剤を除去して、多孔質磁性コア粒子の粒子内に樹脂溶液から得られる樹脂組成物を充填した。
冷却後、得られた樹脂充填型磁性コア粒子を、スパイラル羽根を有する撹拌機(混合機)(商品名:ドラムミキサーUD-AT型、杉山重工(株)製)の容器に移した。その後、窒素雰囲気下で、2℃/分の昇温速度で、撹拌機の設定温度である220℃に昇温した。この温度で1.0時間加熱しながら撹拌を行い、樹脂を硬化させ、さらに1.0時間、200℃を保持しながら撹拌を続けた。
その後、室温(25℃)まで冷却し、硬化された樹脂が充填されているフェライト粒子を取り出し、磁力選鉱機を用いて、非磁性物を取り除いた。さらに、振動篩にて粗大粒子を取り除き、樹脂が充填された磁性キャリアコア1を得た。磁性キャリアコア1の体積分布基準の50%粒径(D50)は、38.5μmであった。
〈磁性キャリアコア2の製造例〉
個数平均粒径0.30μmのマグネタイト粉100部に対して、4.0部のシラン系カップリング剤(3-(2-アミノエチルアミノ)プロピルトリメトキシシラン)を加え、容器内にて100℃以上で高速混合撹拌し、それぞれの微粒子を処理した。
フェノール:10部
ホルムアルデヒド溶液(ホルムアルデヒド40質量%、メタノール10質量%及び水50質量%):6部
処理したマグネタイト:84部
上記材料と、28質量%アンモニア水5部及び水20部と、をフラスコに入れ、攪拌し、混合しながら30分間で85℃まで昇温し、その後、保持し、3時間重合反応させて、合成されるフェノール樹脂を硬化させた。その後、硬化したフェノール樹脂を30℃まで冷却し、さらに水を添加した後、上澄み液を除去し、沈殿物を水洗した後、風乾した。次いで、これを減圧下(5mmHg以下)、60℃の温度で乾燥させて、磁性体が分散された状態の球状の磁性キャリアコア2を得た。磁性キャリアコア2の体積分布基準の50%粒径(D50)は、38.5μmであった。
〈磁性キャリア1~13の製造例〉
減圧下(1.5kPa)、温度60℃で維持されている遊星運動型混合機(商品名:ナウタミキサVN型、ホソカワミクロン(株)製)に、表3及び表4に示す被覆用樹脂A及び被覆用樹脂Bを表5に示す比率で入れ、樹脂成分(被覆用樹脂A及び被覆用樹脂B)100部に対してトルエン900部を入れて、樹脂が十分に溶解するまで混合し、被覆用樹脂溶液を調製した。そして、表6に示す磁性キャリアコア100部に対して、樹脂成分の固形分として2.1部になるように、被覆用樹脂溶液を投入した。
投入の仕方として、まず、1/3の量の樹脂溶液を投入し、20分間溶媒除去及び塗布操作を行った。次いで、さらに1/3の量の樹脂溶液を投入し、20分間溶媒除去及び塗布操作を行い、さらに1/3の量の樹脂溶液を投入し、20分間溶媒除去及び塗布操作を行った。
その後、被覆用樹脂の組成物で被覆された磁性キャリアを、回転可能な混合容器内にスパイラル羽根を有する撹拌機(混合機)(商品名:ドラムミキサーUD-AT型、杉山重工(株)製)の容器に移した。容器を1分間に10回転させて撹拌しながら、窒素雰囲気下、温度120℃で2時間熱処理を施した。得られた磁性キャリアを、磁力選鉱により低磁力品を分別し、開口150μmの篩を通した後、風力分級器で分級した。体積分布基準の50%粒径(D50)が39.0μmの磁性キャリア1を得た。
磁性キャリア1の製造において、表6に示すように磁性キャリアコアの種類並びに被覆用樹脂の種類及び量を変更した以外は同様にして、磁性キャリア2~13を製造した。
得られた磁性キャリア1~13の各物性値を表6に示す。
Figure 0007034658000005
Figure 0007034658000006
Figure 0007034658000007
Figure 0007034658000008
<二成分系現像剤1の製造例>
90部の磁性キャリア1に対して、トナー1を10部加え、振とう機(商品名:YS-8D型:(株)ヤヨイ製)にて振とうし、二成分系現像剤300gを調製した。振とう機を用いた振とうの条件は200rpm、5分間とした。
<二成分系現像剤2~18の製造例>
二成分系現像剤1の製造例において、表7のように変更する以外は同様の操作を行い、二成分系現像剤2~18を得た。
Figure 0007034658000009
〈実施例1〉
5部の磁性キャリア1に対して、トナー1を95部加え、温度23℃/湿度50%RH(常温常湿)環境(以下「N/N環境」)において、V型混合機により5分間混合し、補給用現像剤を得た。
この二成分系現像剤及び補給用現像剤を用いて以下の評価を行った。
画像形成装置として、キヤノン(株)製のフルカラーの複写機(商品名:imageRUNNER ADVANCE C9075 PRO)の改造機を用いた。
各色現像器に二成分系現像剤を入れ、各色補給用現像剤を入れた補給用現像剤容器をセットし、画像を形成し、耐久試験を行いながら各種評価を行った。
なお、耐久試験は、Step1とStep2まで、合計150000枚の画像出力で、環境と画像比率を以下のように変化させて行った。
・Step1(1枚目から100000枚目まで)
温度30℃/湿度80%RH(以下「H/H環境」)
画像比率60%のFFH出力チャート
・Step2(100001枚目から150000枚目まで)
温度23℃/湿度5%RH(以下「N/L環境」)
画像比率3%のFFH出力チャート
ここで、FFHとは、256階調を16進数で表示した値であり、00Hが256階調の1階調目(白地部)であり、FFHが256階調の256階調目(ベタ部)である。
その他の条件は、以下のとおりである。
紙:レーザービームプリンター用紙CS-814(商品名)(81.4g/m)(キヤノンマーケティングジャパン(株))
画像形成速度:A4サイズ、フルカラーで、80枚/分で出力できるように改造した。
現像条件:現像コントラストを任意値で調整可能にし、本体による自動補正が作動しないように改造した。
交番電界のピーク間の電圧(Vpp)は、周波数:2.0kHz、Vpp:0.7kVから1.8kVまで0.1kV刻みで変えられるように改造した。
各色とも、単色で画像が出力できるように改造した。
各評価項目を以下に示す。
(1)カブリ
Step1において100000枚出力後、画像比率100%の00H出力チャート(A4全面ベタ白画像)を10枚出力し、白地部分の白色度をリフレクトメーター(東京電色社製)により測定した。その白色度と転写紙の白色度の差からカブリ濃度(%)を算出し、10枚の中で最もカブリ濃度の高いものを評価した。評価基準は次のとおりである。
A:0.4%未満
B:0.4%以上0.8%未満
C:0.8%以上1.2%未満
D:1.2%以上1.6%未満
E:1.6%以上2.0%未満
F:2.0%以上
本発明の効果が得られているレベルはA~Dであると判断した。
結果を表8に示す。
(2)各Stepの耐久前後の画像濃度差
Step1とStep2において、各Stepの最初と最後に、画像比率100%のFFH出力チャート(A4全面ベタ画像)を1枚出力した。分光濃度計500シリーズ(X-Rite社製)により画像濃度を測定し、判断した。
測定部位は、
画像の先端(先に画像形成された方)から0.5cmの位置で、画像の左端(先に画像形成された方を上側とする。)から5.0cm、15.0cm、25.0cmの3点、
画像の先端から7.0cmの位置で、画像の左端から5.0cm、15.0cm、25.0cmの3点、
画像の先端から14.0cmの位置で、画像の左端から5.0cm、15.0cm、25.0cmの3点、
画像の先端から20.0cmの位置で、画像の左端から5.0cm、15.0cm、25.0cmの3点
の合計12点とし、12点の平均値を算出した。
評価は、各Stepの最初と最後の12点平均値の差分を下記基準で判定した。
A:0.00以上0.04未満
B:0.04以上0.08未満
C:0.08以上0.12未満
D:0.12以上0.16未満
E:0.16以上0.20未満
F:0.20以上
本発明の効果が得られているレベルはA~Dであると判断した。
結果を表8に示す。
(3)Step1とStep2の画像濃度差
Step1の最後とStep2の最後に画像比率100%のFFH出力チャート(A4全面ベタ画像)を1枚出力した。出力した画像は、上記濃度差と同様にして反射濃度を測定し、12点の平均値を算出した。
評価は、Step1とStep2の12点平均値の差分を下記基準で判定した。
A:0.00以上0.04未満
B:0.04以上0.08未満
C:0.08以上0.12未満
D:0.12以上0.16未満
E:0.16以上0.20未満
F:0.20以上
本発明の効果が得られているレベルはA~Dであると判断した。
結果を表8に示す。
(4)白抜け
STEP2で連続通紙200枚直後、転写紙の搬送方向に対して、ハーフトーン横帯(30H 幅10mm)とベタ黒横帯(FFH 幅10mm)を交互に並べたチャートを出力する。その画像をスキャナで読みとり、二値化処理を行う。二値化画像の搬送方向におけるあるラインの輝度分布(256階調)をとった。そのときのハーフトーンの輝度に接線を引き、ベタ部輝度と交わるまでのハーフトーン部後端の接線からずれた輝度の領域(面積:輝度数の和)をもって、白抜け度とし、以下の基準に基づき評価した。評価はシアン単色で行った。
A:20未満
B:20以上30未満
C:30以上40未満
D:40以上50未満
E:50以上
本発明の効果が得られているレベルはA~Dであると判断した。
(5)総合判定
上記評価の評価ランクを数値化し(A=5、B=4、C=3、D=2、E=1、F=0)、合計値を以下の基準により判定を行った。
A:21以上25以下
B:16以上20以下
C:10以上15以下
D:5以上9以下
E:4以下
本発明の効果が得られているレベルはA~Cであると判断した。
結果を表8に示す。
<実施例2~13、及び比較例1~5>
二成分系現像剤2~18を用いた以外は、実施例1と同様にして評価を行った。評価結果を表8に示す。
実施例2は、表面改質工程がなくなり、ワックスがトナー表面近傍付近まで移行しなくなると共に、ポリオレフィンにスチレンアクリル系ポリマーがグラフト重合している重合体のトナー粒子表面近傍への移行がなくなる。そのため、トナー粒子表面の疎水性が低下し、実施例1と比較してHH環境での評価及び白抜けにやや影響が見られた。
実施例3は70℃から100℃までの粘弾特性のG’、G”の最小値がやや低い結果となっている。被覆用樹脂の軟化により、樹脂被覆層の表面が安定しないため、実施例2に対して特にHH環境での耐久性にやや影響が見られた。またその影響を受けてその後の白抜け評価もやや影響が見られた。
実施例4は、70℃から100℃までの粘弾特性のG’及びG”の最小値がやや高い結果となっている。これは、被覆用樹脂が硬く、被覆時に樹脂被覆層の塗膜に若干のムラが生じるため、耐久した際のトナーへの負荷が大きくなり、NL耐久への結果にやや影響が見られた。
実施例5は、実施例3に比べて70℃から100℃までの粘弾特性のG’及びG”の最小値がやや低い結果となっている。その結果に準じて、H/H環境での評価にやや影響した。また、それに伴い、白抜けも若干影響を受けたが、それ以外は良好な結果であった。
実施例6は、被覆用樹脂の酸価が高くなっている。被覆用樹脂の酸価が高くなると、吸湿性の影響が強くなり、HH及び環境差の評価にやや影響がみられた。
実施例7は被覆用樹脂の酸価が低くなっている。被覆用樹脂の酸価が低くなると、樹脂被覆層の塗膜強度に影響がでるため、耐久使用した際のトナーへの負荷が大きくなり、NL耐久への結果に影響が見られた。
実施例8は、被覆用樹脂Aの比率が低くなっている。これにより、トナーに対する帯電付与能が低下しやすくなり、H/H環境での評価に影響がみられた。
実施例9は、被覆用樹脂の酸価が小さい。その結果、樹脂被覆層の表面(塗膜面)や強度が不安定になり、耐久使用した際のトナーへの負荷が大きくなり、NL耐久の結果に影響が出た。
実施例10は被覆用樹脂の酸価が大きい。その結果、吸湿性の影響がかなり強くなり、HHの評価に影響がみられた。
実施例11はワックス分散剤における疎水性の高いシクロヘキシルメタクリレートの量が増えるため、ワックスの分散性が低下し、トナー粒子表面のワックス及びポリオレフィンにスチレンアクリル系ポリマーがグラフト重合している重合体の量が減る。これによりトナーの疎水性が低下するため、HH環境での評価や、その後の白抜けに影響がみられた。
実施例12はワックス分散剤における疎水性の高いシクロヘキシルメタクリレートの量が減り、トナーの疎水性が低下するため、HH環境での評価や、その後の白抜けに影響がみられた。
実施例13はワックス分散剤におけるシクロヘキシルメタクリレートの鎖長が短くなり、トナーの疎水性が低下するため、HH環境での評価や、その後の白抜けに影響がみられた。
比較例1は被覆用樹脂Aの比率が高すぎることで、樹脂被覆層の塗膜強度が十分に
得られず、キャリアの耐久性が低下し、すべての評価に影響を与えた。特にHH環境での評価レベルが低下した。
比較例2は被覆用樹脂Aの比率が低すぎることで、樹脂被覆層の表面(塗膜面)が不安定になり、すべての評価に影響を与えた。特にNL環境での評価レベルが低下した。
比較例3は被覆用樹脂に脂環式の炭化水素基を有する(メタ)アクリル酸エステルモノマーを使用していない例である。これにより、樹脂被覆層の表面(塗膜面)がかなり不安定になり、特にH/H環境での評価レベルが低下した。
比較例4は、被覆用樹脂Bを使わない例である。これは、樹脂の自己凝集の影響で、樹脂被覆層の表面(塗膜面)の平滑性や樹脂被覆層の塗膜強度に思うような効果が得られず、白抜けをはじめとして全ての評価レベルが低下した。
比較例5はワックス分散剤の飽和脂環式化合物由来の構造がなくなり、トナーの疎水性が大きく低下するため、HH環境での耐久性やその後の評価に大きく影響を与えた。
Figure 0007034658000010
1.原料定量供給手段、2.圧縮気体流量調整手段、3.導入管、4.突起状部材、5.供給管、6.処理室、7.熱風供給手段、8(8-1,8-2,8-3).冷風供給手段、9.規制手段、10.回収手段、11.熱風供給手段出口部、12.分配部材、13.旋回部材、14.粉体粒子供給口

Claims (8)

  1. トナーと、磁性キャリアを含む二成分系現像剤であって、
    該トナーが、非晶性樹脂、ワックス及びワックス分散剤を含むトナー粒子を有するトナーであり、
    該ワックス分散剤がポリオレフィンにスチレンアクリル系ポリマーがグラフト重合している重合体を有し、
    該スチレンアクリル系ポリマーは、シクロアルキル(メタ)アクリレート由来のモノマーユニットを有し、
    該磁性キャリアは、磁性キャリアコア、及び該磁性キャリアコアの表面の樹脂被覆層を有し、
    該磁性キャリアの表面粗さRaが、0.220μm以下であり、
    該樹脂被覆層が、被覆用樹脂A及び被覆用樹脂Bを含有し、
    被覆用樹脂Aが、脂環式の炭化水素基を有する(メタ)アクリル酸エステルモノマーを含むモノマーの重合体であり、該被覆用樹脂Aの酸価が0mgKOH/g以上3.0mgKOH/gであり、
    該被覆用樹脂Bが、カルボキシ基を有する(メタ)アクリル系モノマーを含むモノマーの重合体であり、該被覆用樹脂Bの酸価が4.0mgKOH/g以上50.0mgKOH/gであり、
    該樹脂被覆層中の該被覆用樹脂Aの含有量が、該樹脂被覆層中の樹脂成分の質量を基準として、10質量%以上90質量%以下であり、
    該樹脂被覆層中の該被覆用樹脂Bの含有量が、該樹脂被覆層中の樹脂成分の質量を基準として、10質量%以上90質量%以下であることを特徴とする二成分系現像剤。
  2. 前記樹脂被覆層中の樹脂成分の酸価が、1.0mgKOH/g以上10.0mgKOH/g以下である請求項1に記載の二成分系現像剤。
  3. 前記樹脂被覆層の70℃以上100℃以下の貯蔵弾性率(G’)の最小値が、7.0×10Pa以上1.0×10Pa以下であり、
    前記樹脂被覆層の70℃以上100℃以下の損失弾性率(G”)の最小値が、1.0×10Pa以上1.0×10Pa以下である請求項1又は2に記載の二成分系現像剤。
  4. 前記モノマーユニットが、シクロヘキシルアクリレート、シクロヘプチルアクリレート、シクロオクチルアクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、シクロヘプチルメタクリレート、シクロオクチルメタクリレートからなる群から選択される少なくとも一に由来するモノマーユニットである請求項1~3のいずれか一項に記載の二成分系現像剤。
  5. 前記ワックスが、炭化水素系ワックスである請求項1~4のいずれか一項に記載の二成分系現像剤。
  6. 前記被覆樹脂Bが、
    メタクリル酸メチルと、メタクリル酸n-ブチルと、メタクリル酸と、からなる共重合体、
    メタクリル酸メチルと、メタクリル酸tert-ブチルと、メタクリル酸と、からなる共重合体、または、
    メタクリル酸メチルと、メタクリル酸iso-ブチルと、アクリル酸と、からなる共重合体
    である請求項1~5のいずれか一項に記載の二成分系現像剤。
  7. 前記被覆樹脂Aが、
    メタクリル酸シクロヘキシルと、メタクリル酸メチルと、メタクリル酸メチルを構成モノマーとするマクロモノマーと、からなる共重合体、
    メタクリル酸シクロヘキシルと、メタクリル酸メチルと、メタクリル酸ブチルを構成モノマーとするマクロモノマーと、からなる共重合体、
    メタクリル酸シクロヘキシルと、メタクリル酸と、メタクリル酸メチルを構成モノマーとするマクロモノマーと、からなる共重合体、または、
    メタクリル酸シクロヘキシルと、メタクリル酸と、アクリロニトリルを構成モノマーとするマクロモノマーと、からなる共重合体、
    である請求項1~6のいずれか一項に記載の二成分系現像剤。
  8. トナーと、磁性キャリアを含む二成分系現像剤の製造方法であって、
    被覆用樹脂A及び被覆用樹脂Bを含有する被覆用樹脂溶液と、磁性キャリアコアとを混合して、磁性キャリアを製造する工程、及び
    該磁性キャリアと該トナーとを混合し、二成分系現像剤を調製する工程を有し、
    該トナーが、非晶性樹脂、ワックス及びワックス分散剤を含むトナー粒子を有し、
    該ワックス分散剤がポリオレフィンにスチレンアクリル系ポリマーがグラフト重合している重合体を有し、
    該スチレンアクリル系ポリマーは、シクロアルキル(メタ)アクリレート由来のモノマーユニットを有し、
    該磁性キャリアは、該磁性キャリアコア、及び該磁性キャリアコアの表面の樹脂被覆層を有し、
    該磁性キャリアの表面粗さRaが、0.220μm以下であり、
    該樹脂被覆層が、該被覆用樹脂A及び該被覆用樹脂Bを含有し、
    該被覆用樹脂Aが、脂環式の炭化水素基を有する(メタ)アクリル酸エステルモノマーを含むモノマーの重合体であり、該被覆用樹脂Aの酸価が0mgKOH/g以上3.0mgKOH/gであり、
    該被覆用樹脂Bが、カルボキシ基を有する(メタ)アクリル系モノマーを含むモノマーの重合体であり、該被覆用樹脂Bの酸価が4.0mgKOH/g以上50.0mgKOH/gであり、
    該樹脂被覆層中の該被覆用樹脂Aの含有量が、該樹脂被覆層中の樹脂成分の質量を基準として、10質量%以上90質量%以下であり、
    該樹脂被覆層中の該被覆用樹脂Bの含有量が、該樹脂被覆層中の樹脂成分の質量を基準として、10質量%以上90質量%以下であることを特徴とする二成分系現像剤の製造方法。
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