JP7287174B2 - 磁性トナー - Google Patents
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Description
本実施形態に係る磁性トナー(以下、単にトナーと記載することがある)は、例えば静電潜像の現像に好適に用いることができる。本実施形態に係るトナーは、1成分現像剤として使用できる。本実施形態に係るトナーは、現像装置内において、現像スリーブ又はブレードとの摩擦により、例えば正に帯電する。
以下、図1を参照して、本実施形態に係るトナーに含まれるトナー粒子の構成について説明する。図1は、本実施形態に係るトナーに含まれるトナー粒子の断面構造の一例を示す図である。
以下、本実施形態に係るトナーに含まれるトナー粒子の要素について説明する。
トナー母粒子は、例えば全成分の40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母粒子全体の性質に大きな影響を与えると考えられる。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(より具体的には、酸価等)を調整することができる。
トナー母粒子は、磁性粉を含有する。磁性粉に含まれる磁性粒子は、例えば磁性材料を主成分として含む。磁性材料としては、例えば、強磁性金属(より具体的には、鉄、コバルト、ニッケル等)及びその合金、強磁性金属酸化物(より具体的には、フェライト、マグネタイト、二酸化クロム等)、並びに強磁性化処理が施された材料(より具体的には、熱処理により強磁性が付与された炭素材料等)が挙げられる。
トナー母粒子は、着色剤を含有していてもよい。着色剤としては、例えば黒色着色剤を使用できる。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。環境によらず、より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。
トナー母粒子は、離型剤を含有していてもよい。離型剤は、例えば、耐オフセット性に優れるトナーを得る目的で使用される。耐オフセット性に優れるトナーを得るためには、離型剤の量は、結着樹脂100質量部に対して、1質量部以上20質量部以下であることが好ましい。
トナー母粒子は、電荷制御剤を含有していてもよい。電荷制御剤は、例えば、帯電安定性又は帯電立ち上がり特性に優れるトナーを得るために使用される。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させることができるか否かの指標になる。
本実施形態に係るトナーに含まれるトナー粒子は、トナー母粒子の表面に付着した外添剤を備える。
条件1:特定ビニル樹脂が、繰返し単位として、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸又はスチレンスルホン酸塩に由来する繰返し単位、繰返し単位(1)、繰返し単位(2)、及びジビニルベンゼンに由来する繰返し単位のみを有する架橋樹脂である。
条件2:特定ビニル樹脂が、繰返し単位として、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸又はスチレンスルホン酸塩に由来する繰返し単位、メタクリル酸n-ブチルに由来する繰返し単位、スチレンに由来する繰返し単位、及びジビニルベンゼンに由来する繰返し単位のみを有する架橋樹脂である。
次に、本実施形態に係るトナーの好適な製造方法について説明する。
まず、凝集法又は粉砕法によりトナー母粒子を調製する。凝集法は、例えば、凝集工程及び合一化工程を含む。凝集工程では、トナー母粒子を構成する成分を含む微粒子を水性媒体中で凝集させて、凝集粒子を形成する。合一化工程では、凝集粒子に含まれる成分を水性媒体中で合一化させてトナー母粒子を形成する。
その後、混合機を用いて、得られたトナー母粒子と、外添剤とを混合して、トナー母粒子の表面に外添剤を付着させる。外添剤は、樹脂粒子を少なくとも含む。こうして、トナー粒子を含むトナーが製造される。
測定用治具として、円柱状の穴(直径:10mm、深さ:10mm)が形成された台(材質:SUS304)と、円柱状の圧子(直径:10mm、材質:SUS304)と、ヒーターとを備える装置(京セラドキュメントソリューションズ株式会社製)を使用した。なお、SUS304は、ニッケル含有率8質量%、クロム含有率18質量%の鉄-クロム-ニッケル合金(オーステナイトステンレス鋼)である。
ブロッキング率=100×吸引後の樹脂粒子の質量/吸引前の樹脂粒子の質量
以下、樹脂粒子PA-1~PA-6及びPB-1~PB-6の調製方法について説明する。
攪拌羽根、冷却管、温度計、及び窒素導入管を備えた容量1Lの4つ口フラスコ内に、600gのイオン交換水と、6gのアニオン界面活性剤(ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム)と、100gのメタクリル酸n-ブチルと、20gのスチレンと、35gのジビニルベンゼン(m-ジビニルベンゼンとp-ジビニルベンゼンとの混合物)と、15gの重合開始剤(ベンゾイルパーオキサイド)と、5gの2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸とを、回転速度100rpmでフラスコ内容物を攪拌しながら投入した。
フラスコ内へのジビニルベンゼンの投入量を70gに変更したこと、及びフラスコ内容物の温度を90℃に上昇させた後のフラスコ内容物の攪拌速度(攪拌羽根の回転速度)を150rpmに変更したこと以外は、樹脂粒子PA-1の調製と同じ方法で、樹脂粒子PA-2の粉体を得た。
フラスコ内へのジビニルベンゼンの投入量を70gに変更したこと、及びフラスコ内容物の温度を90℃に上昇させた後のフラスコ内容物の攪拌速度(攪拌羽根の回転速度)を70rpmに変更したこと以外は、樹脂粒子PA-1の調製と同じ方法で、樹脂粒子PA-3の粉体を得た。
フラスコ内へのジビニルベンゼンの投入量を70gに変更したこと、及びフラスコ内への2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸の投入量を10gに変更したこと以外は、樹脂粒子PA-1の調製と同じ方法で、樹脂粒子PA-4の粉体を得た。
フラスコ内へのジビニルベンゼンの投入量を70gに変更したこと、及びフラスコ内への2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸の投入量を1gに変更したこと以外は、樹脂粒子PA-1の調製と同じ方法で、樹脂粒子PA-5の粉体を得た。
フラスコ内へのジビニルベンゼンの投入量を70gに変更したこと、及び5gの2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸の代わりに5gのp-スチレンスルホン酸ナトリウムをフラスコ内へ投入したこと以外は、樹脂粒子PA-1の調製と同じ方法で、樹脂粒子PA-6の粉体を得た。
フラスコ内へのジビニルベンゼンの投入量を20gに変更したこと以外は、樹脂粒子PA-1の調製と同じ方法で、樹脂粒子PB-1の粉体を得た。
フラスコ内へのジビニルベンゼンの投入量を70gに変更したこと、及びフラスコ内容物の温度を90℃に上昇させた後のフラスコ内容物の攪拌速度(攪拌羽根の回転速度)を200rpmに変更したこと以外は、樹脂粒子PA-1の調製と同じ方法で、樹脂粒子PB-2の粉体を得た。
フラスコ内へのジビニルベンゼンの投入量を70gに変更したこと、及びフラスコ内容物の温度を90℃に上昇させた後のフラスコ内容物の攪拌速度(攪拌羽根の回転速度)を50rpmに変更したこと以外は、樹脂粒子PA-1の調製と同じ方法で、樹脂粒子PB-3の粉体を得た。
フラスコ内へのジビニルベンゼンの投入量を70gに変更したこと、6gのアニオン界面活性剤(ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム)の代わりに6gのカチオン界面活性剤(花王株式会社製「コータミン(登録商標)24P」)をフラスコ内へ投入したこと、及び2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸をフラスコ内へ投入しなかったこと以外は、樹脂粒子PA-1の調製と同じ方法で、樹脂粒子PB-4の粉体を得た。
フラスコ内へのジビニルベンゼンの投入量を70gに変更したこと、及びフラスコ内への2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸の投入量を12gに変更したこと以外は、樹脂粒子PA-1の調製と同じ方法で、樹脂粒子PB-5の粉体を得た。
フラスコ内へのジビニルベンゼンの投入量を70gに変更したこと、及び2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸をフラスコ内へ投入しなかったこと以外は、樹脂粒子PA-1の調製と同じ方法で、樹脂粒子PB-6の粉体を得た。
以下、トナーTA-1~TA-7及びTB-1~TB-7の作製方法を説明する。
(トナー母粒子の調製工程)
FMミキサー(日本コークス工業株式会社製「FM-20B」)に、結着樹脂としてのポリエステル樹脂(日本合成化学工業株式会社製「ポリエスター(登録商標)HP-313」)100質量部と、マグネタイト粒子(三井金属鉱業株式会社製「TN-15」、BET法による平均径:0.17μm)70質量部と、第1の正帯電性の電荷制御剤(オリヱント化学工業株式会社製「BONTRON(登録商標)N-71」)2質量部と、第2の正帯電性の電荷制御剤(藤倉化成株式会社製「アクリベース(登録商標)FCA-201-PS」)4質量部と、離型剤としてのカルナバワックス(東亜化成株式会社製)4質量部とを投入し、上記FMミキサーを用いて、これらの材料を回転速度200rpmの条件で4分間混合した。
次いで、FMミキサー(日本コークス工業株式会社製「FM-10B」)に、100質量部のトナー母粒子(上述の手順で得られたトナー母粒子)と、1.0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」、個数平均一次粒子径:12nm)と、0.6質量部の樹脂粒子PA-1とを投入した後、上記FMミキサーを用いて、回転速度3500rpmかつジャケット温度20℃の条件で、これらの材料を15分間混合した。これにより、トナー母粒子の表面に外添剤粒子(疎水性シリカ粒子及び樹脂粒子PA-1)の全量を付着させた。
外添剤粒子の種類及び投入量を表2に示すとおりとしたこと以外は、トナーTA-1の作製と同じ方法で、トナーTA-2~TA-7及びTB-1~TB-7を得た。トナーTA-2~TA-7及びTB-1~TB-7は、いずれも正帯電性の磁性トナーであった。なお、表2において、「RA-200H」は、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」、個数平均一次粒子径:12nm)を示す。表2において、「NA50H」は、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)NA50H」、個数平均一次粒子径:40nm)を示す。表2において、「投入量」は、トナー母粒子100質量部に対して、FMミキサーへ投入された外添剤粒子(樹脂粒子及びシリカ粒子のいずれか)の投入量(単位:質量部)を示す。表2において、樹脂粒子の欄の「-」は、外添剤粒子として樹脂粒子を使用しなかったことを意味する。表2において、シリカ粒子の欄の「-」は、外添剤粒子としてシリカ粒子を使用しなかったことを意味する。
以下、トナーTA-1~TA-7及びTB-1~TB-7の評価方法について説明する。
評価機としては、モノクロプリンター(京セラドキュメントソリューションズ株式会社製「ECOSYS(登録商標)LS-4200DN」、現像スリーブの表層:Ni-Crめっき層)を用いた。トナー(評価対象:トナーTA-1~TA-7及びTB-1~TB-7のいずれか)を、評価機の現像装置及びトナーコンテナに投入した。次いで、評価機を用いて、温度23℃かつ湿度50%RHの常温常湿環境下、印字率30%の画像を印刷用紙(A4サイズの普通紙)に5万枚連続で印刷する耐刷試験を行った。
かぶり濃度(FD)=空白部の画像濃度(ID)-未印刷用紙の画像濃度(ID)・・・(A)
評価機としては、モノクロプリンター(京セラドキュメントソリューションズ株式会社製「ECOSYS(登録商標)LS-4200DN」、現像スリーブの表層:Ni-Crめっき層)を用いた。トナー(評価対象:トナーTA-1~TA-7及びTB-1~TB-7のいずれか)を、評価機の現像装置及びトナーコンテナに投入した。次いで、評価機を用いて、温度32.5℃かつ湿度80%RHの高温高湿環境下、印字率1%の画像を印刷用紙(A4サイズの普通紙)に5万枚連続で印刷する耐刷試験を行った。
トナーTA-1~TA-7及びTB-1~TB-7のそれぞれについて、常温常湿環境下におけるソリッド画像の画像濃度(ID)(初期及び5万枚印刷後)、及び常温常湿環境下におけるかぶり濃度(FD)(初期及び5万枚印刷後)を、表3に示す。また、トナーTA-1~TA-7及びTB-1~TB-7のそれぞれについて、高温高湿環境下におけるソリッド画像の画像濃度(ID)(初期及び5万枚印刷後)、及び高温高湿環境下におけるかぶり濃度(FD)(初期及び5万枚印刷後)を、表4に示す。
11 :トナー母粒子
12 :樹脂粒子
Claims (9)
- トナー粒子を含む磁性トナーであって、
前記トナー粒子は、トナー母粒子と、前記トナー母粒子の表面に付着した外添剤とを備え、
前記トナー母粒子は、結着樹脂と、磁性粉とを含み、
前記外添剤は、外添剤粒子として樹脂粒子を含み、
温度160℃かつ圧力0.1kgf/mm2での5分間加圧後の前記樹脂粒子のブロッキング率は、目開き75μmのメッシュによる測定で40質量%以下であり、
前記樹脂粒子の個数平均一次粒子径は、40nm以上120nm以下であり、
前記樹脂粒子を構成する樹脂は、下記一般式(1)で表される繰返し単位と、下記一般式(2)で表される繰返し単位と、スルホ基含有ビニル化合物に由来する繰返し単位とを有するビニル樹脂であり、
前記ビニル樹脂中の前記スルホ基含有ビニル化合物に由来する繰返し単位の含有率は、前記ビニル樹脂中の全繰返し単位に対して、0.1モル%以上3.5モル%以下である、磁性トナー。
R11及びR12は、各々独立して、水素原子、ハロゲン原子、又は炭素原子数1以上6以下のアルキル基を表し、
R13は、炭素原子数1以上6以下のアルキル基を表す。)
R21、R22、R23、R24及びR25は、各々独立して、水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、又は炭素原子数1以上6以下のアルキル基を表し、
R26及びR27は、各々独立して、水素原子、ハロゲン原子、又は炭素原子数1以上6以下のアルキル基を表す。) - 前記樹脂粒子は、前記ビニル樹脂から構成された樹脂基材と、前記樹脂基材の表面に付着したアニオン界面活性剤とを有する、請求項1に記載の磁性トナー。
- 前記ビニル樹脂は、架橋樹脂である、請求項1又は2に記載の磁性トナー。
- 前記ビニル樹脂は、2個以上の不飽和結合を有する架橋剤に由来する繰返し単位を更に有する、請求項3に記載の磁性トナー。
- 前記ビニル樹脂中の前記2個以上の不飽和結合を有する架橋剤に由来する繰返し単位の含有率は、前記ビニル樹脂中の全繰返し単位に対して、20.0モル%以上40.0モル%以下である、請求項4に記載の磁性トナー。
- 前記2個以上の不飽和結合を有する架橋剤は、ジビニルベンゼンである、請求項4又は5に記載の磁性トナー。
- 前記樹脂粒子の前記ブロッキング率は、目開き75μmのメッシュによる測定で10質量%以上である、請求項1~6のいずれか一項に記載の磁性トナー。
- 前記樹脂粒子の量は、前記トナー母粒子100質量部に対して、0.1質量部以上2.0質量部以下である、請求項1~7のいずれか一項に記載の磁性トナー。
- 前記スルホ基含有ビニル化合物は、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸、又はスチレンスルホン酸塩である、請求項1~8のいずれか一項に記載の磁性トナー。
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