JP7287174B2 - 磁性トナー - Google Patents

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Description

本発明は、磁性トナーに関する。
耐久性に優れる磁性トナーを得るために、特許文献1では、磁性体を含有するトナー母粒子の表面に、個数平均一次粒子径30nm以上200nm以下のシリカ粒子を外添させることが提案されている。
特開2015-225318号公報
しかし、特許文献1に記載の技術だけでは、画像が形成される環境によっては、高画質の画像を継続的に形成することが困難となる場合がある。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、常温常湿環境下及び高温高湿環境下のいずれの環境下においても、高画質の画像を継続的に形成できる磁性トナーを提供することである。
本発明に係る磁性トナーは、トナー粒子を含む。前記トナー粒子は、トナー母粒子と、前記トナー母粒子の表面に付着した外添剤とを備える。前記トナー母粒子は、結着樹脂と、磁性粉とを含む。前記外添剤は、外添剤粒子として樹脂粒子を含む。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%以下である。前記樹脂粒子の個数平均一次粒子径は、40nm以上120nm以下である。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る。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。
Figure 0007287174000001
前記一般式(1)中、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。
Figure 0007287174000002
前記一般式(2)中、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。
本発明の磁性トナーによれば、常温常湿環境下及び高温高湿環境下のいずれの環境下においても、高画質の画像を継続的に形成できる。
本発明の実施形態に係る磁性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、本発明の好適な実施形態について説明する。まず、本明細書中で使用される用語について説明する。トナーは、トナー粒子の集合体(例えば粉体)である。外添剤は、外添剤粒子の集合体(例えば粉体)である。磁性粉は、磁性粒子の集合体(例えば粉体)である。粉体(より具体的には、トナー粒子の粉体、外添剤粒子の粉体、磁性粒子の粉体等)に関する評価結果(形状、物性等を示す値)は、何ら規定していなければ、粉体から粒子を相当数選び取って、それら粒子の各々について測定した値の個数平均である。
粒子(より詳しくは、粒子の粉体)の体積中位径(D50)の測定値は、何ら規定していなければ、レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置(株式会社堀場製作所製「LA-950」)を用いて測定した、体積基準のメディアン径である。粉体の個数平均一次粒子径は、何ら規定していなければ、走査型電子顕微鏡(日本電子株式会社製「JSM-7401F」)及び画像解析ソフトウェア(三谷商事株式会社製「WinROOF」)を用いて測定した、100個の一次粒子の円相当径(ヘイウッド径:一次粒子の投影面積と同じ面積を有する円の直径)の個数平均値である。なお、粒子の個数平均一次粒子径は、特に断りがない限り、粉体中の粒子の個数平均一次粒子径(粉体の個数平均一次粒子径)を指す。
帯電性の強さは、何ら規定していなければ、摩擦帯電のし易さである。例えば、日本画像学会から提供される標準キャリア(負帯電極性トナー用標準キャリア:N-01、正帯電極性トナー用標準キャリア:P-01)と測定対象(例えばトナー)とを混ぜて攪拌することで、測定対象を摩擦帯電させる。摩擦帯電させる前と後とでそれぞれ、例えば吸引式小型帯電量測定装置(トレック社製「MODEL 212HS」)で測定対象の帯電量を測定する。摩擦帯電の前後での帯電量の変化が大きい測定対象ほど帯電性が強いことを示す。
材料の「主成分」は、何ら規定していなければ、質量基準で、その材料に最も多く含まれる成分を意味する。
「炭素原子数1以上6以下のアルキル基」は、直鎖状又は分枝鎖状で非置換である。炭素原子数1以上6以下のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、s-ブチル基、t-ブチル基、n-ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、及びn-ヘキシル基が挙げられる。
以下、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、重合体の繰返し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。アクリロニトリル及びメタクリロニトリルを包括的に「(メタ)アクリロニトリル」と総称する場合がある。
「ビニル化合物」は、ビニル基(CH2=CH-)、又はビニル基中の水素が置換された基を有する化合物(より具体的には、エチレン、プロピレン、ブタジエン、塩化ビニル、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリロニトリル、スチレン等)である。ビニル化合物は、上記ビニル基等に含まれる炭素-炭素二重結合(C=C)により付加重合して、ビニル化合物の重合体であるビニル樹脂になり得る。
「スルホ基含有ビニル化合物」は、スルホ基又はスルホン酸塩基を含有するビニル化合物である。スルホン酸塩基を構成するカウンターカチオンとしては、例えば、1価のカチオン(より具体的には、ナトリウムイオン、カリウムイオン、リチウムイオン等)が挙げられる。
以下、樹脂粒子を構成する樹脂を、単に「構成樹脂」と記載することがある。「架橋樹脂」とは、架橋構造を有する樹脂を指す。「架橋樹脂粒子」とは、構成樹脂が架橋樹脂である樹脂粒子を指す。「樹脂基材」とは、未処理の樹脂粒子(例えば界面活性剤が付着していない樹脂粒子)を指す。「架橋樹脂基材」とは、未処理の架橋樹脂粒子(例えば界面活性剤が付着していない架橋樹脂粒子)を指す。
本明細書中では、樹脂基材も、界面活性剤が付着した樹脂基材も、「樹脂粒子」と記載することがある。架橋樹脂基材も、界面活性剤が付着した架橋樹脂基材も、「架橋樹脂粒子」と記載することがある。
<磁性トナー>
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。
本実施形態に係るトナーに含まれるトナー粒子は、トナー母粒子と、トナー母粒子の表面に付着した外添剤とを備える。トナー母粒子は、結着樹脂と、磁性粉とを含む。外添剤は、外添剤粒子として樹脂粒子を含む。温度160℃かつ圧力0.1kgf/mm2での5分間加圧後の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%以下である。樹脂粒子の個数平均一次粒子径は、40nm以上120nm以下である。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る。ビニル樹脂中の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、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。
Figure 0007287174000003
一般式(1)中、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。
Figure 0007287174000004
一般式(2)中、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。
以下、「目開き75μmのメッシュにより測定された、温度160℃かつ圧力0.1kgf/mm2での5分間加圧後の樹脂粒子のブロッキング率」を、「樹脂粒子のブロッキング率」又は「ブロッキング率」と記載することがある。ブロッキング率の測定方法は、後述する実施例と同じ方法又はそれに準ずる方法である。
以下、「一般式(1)で表される繰返し単位と、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」を、「特定ビニル樹脂」と記載することがある。また、一般式(1)で表される繰返し単位及び一般式(2)で表される繰返し単位を、それぞれ「繰返し単位(1)」及び「繰返し単位(2)」と記載することがある。また、特定ビニル樹脂中のスルホ基含有ビニル化合物に由来する繰返し単位を、「スルホ基含有単位」と記載することがある。また、特定ビニル樹脂中の全繰返し単位(全てのビニル化合物に由来する繰返し単位)に対するスルホ基含有単位の含有率を、「スルホ基含有単位含有率」と記載することがある。スルホ基含有単位含有率は、例えば、固体NMR測定法で求めることができる。
本実施形態に係るトナーは、上述の構成を備えることにより、常温常湿環境下及び高温高湿環境下のいずれの環境下においても、高画質の画像を継続的に形成できる。その理由は、以下のように推測される。
一般に、磁性トナーでは、トナー母粒子の表面において表面硬度が比較的高い磁性粒子が存在するため、外添剤粒子として無機粒子を用いると、現像装置内において、トナー粒子同士の接触により、外添剤粒子(無機粒子)がトナー母粒子から脱離し易くなる傾向がある。トナー粒子同士の接触による外添剤粒子の脱離は、特に、常温常湿環境下において発生し易い。一方、樹脂粒子は、一般に、表面硬度が比較的低いため、外添剤粒子として樹脂粒子を用いた磁性トナーでは、トナー粒子同士の接触によるトナー母粒子からの外添剤粒子(樹脂粒子)の脱離については、抑制される傾向がある。しかし、樹脂粒子の表面硬度が低すぎると、現像装置内において、例えば現像スリーブに樹脂粒子が付着し、その結果、トナー母粒子から樹脂粒子が脱離する場合がある。また、一般に、外添剤粒子の粒子径が小さい場合(例えば、外添剤粒子の個数平均一次粒子径が40nm未満の場合)、特に、高温高湿環境下において、外添剤粒子のトナー母粒子への埋没が発生し易い。
トナー母粒子からの外添剤粒子の脱離、及び外添剤粒子のトナー母粒子への埋没の少なくとも一方が生じると、外添剤粒子がトナー母粒子同士の間のスペーサーとして機能しなくなるため、現像装置内でトナー粒子の帯電量が変動する。トナー粒子の帯電量が変動すると、例えば、形成される画像において、画質の低下(より具体的には、画像濃度の低下、かぶりの発生等)を引き起こす場合がある。
本実施形態に係るトナーにおいて、外添剤粒子として使用される樹脂粒子(以下、単に「樹脂粒子」と記載することがある)は、ブロッキング率が40質量%以下であるため、表面硬度が比較的高い。また、本実施形態に係るトナーでは、樹脂粒子の構成樹脂が、スルホ基含有単位含有率0.1モル%以上3.5モル%以下の特定ビニル樹脂であるため、樹脂粒子と現像スリーブとの間の静電的付着力を低減できる。これらのことから、本実施形態に係るトナーでは、樹脂粒子の現像スリーブへの付着が抑制される。
また、本実施形態に係るトナーでは、樹脂粒子の個数平均一次粒子径が40nm以上であるため、高温高湿環境下であっても、樹脂粒子のトナー母粒子への埋没が抑制される。また、本実施形態に係るトナーでは、樹脂粒子の個数平均一次粒子径が120nm以下であるため、常温常湿環境下であっても、トナー粒子同士の接触によるトナー母粒子からの樹脂粒子の脱離が抑制される。
従って、本実施形態に係るトナーによれば、常温常湿環境下及び高温高湿環境下のいずれの環境下においても、樹脂粒子のスペーサーとしての機能を維持できるため、高画質の画像を継続的に形成できる。
以下、「常温常湿環境下及び高温高湿環境下のいずれの環境下においても」を、「環境によらず」と記載することがある。
本実施形態において、トナー母粒子からの樹脂粒子の脱離をより抑制するためには、樹脂粒子のブロッキング率は、10質量%以上であることが好ましく、15質量%以上であることがより好ましく、20質量%以上であることが更に好ましい。
本実施形態において、樹脂粒子の現像スリーブへの付着をより抑制するためには、スルホ基含有単位含有率が0.3モル%以上3.3モル%以下であることが好ましい。
本実施形態において、環境によらず、より高画質の画像を継続的に形成するためには、樹脂粒子の量は、トナー母粒子100質量部に対して、0.1質量部以上2.0質量部以下であることが好ましく、0.5質量部以上2.0質量部以下であることがより好ましい。
本実施形態において、トナー粒子は、シェル層を備えないトナー粒子であってもよいし、シェル層を備えるトナー粒子(以下、カプセルトナー粒子と記載することがある)であってもよい。カプセルトナー粒子では、トナー母粒子が、結着樹脂及び磁性粉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備える。シェル層は、樹脂を含む。例えば、低温で溶融するトナーコアを、耐熱性に優れるシェル層で覆うことで、トナーの耐熱保存性及び低温定着性の両立を図ることが可能になる。シェル層を構成する樹脂中に添加剤が分散されていてもよい。シェル層は、トナーコアの表面全体を覆っていてもよいし、トナーコアの表面を部分的に覆っていてもよい。
本実施形態において、トナー母粒子は、結着樹脂及び磁性粉に加え、必要に応じて、磁性粉以外の内添剤(例えば、着色剤、離型剤、及び電荷制御剤の少なくとも1つ)を含有してもよい。
以下、本実施形態に係るトナーの詳細について、適宜図面を参照しながら説明する。なお、参照する図面は、理解しやすくするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示しており、図示された各構成要素の大きさ、個数、形状等は、図面作成の都合上から実際とは異なる場合がある。
[トナー粒子の構成]
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。
図1に示すトナー粒子10は、トナー母粒子11と、トナー母粒子11の表面に付着した外添剤とを備える。トナー母粒子11は、結着樹脂と、磁性粉とを含む。外添剤は、外添剤粒子として樹脂粒子12を含む。
温度160℃かつ圧力0.1kgf/mm2での5分間加圧後の樹脂粒子12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%以下である。樹脂粒子12の個数平均一次粒子径は、40nm以上120nm以下である。
樹脂粒子12を構成する樹脂は、特定ビニル樹脂である。特定ビニル樹脂中の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、特定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。
画像形成に適したトナーを得るためには、トナー母粒子11の体積中位径(D50)は、4μm以上9μm以下であることが好ましい。
以上、図1を参照しながら、本実施形態に係るトナーに含まれるトナー粒子の構成の一例について説明した。
[トナー粒子の要素]
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。
(結着樹脂)
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。
低温定着性に優れるトナーを得るためには、トナー母粒子は、結着樹脂として熱可塑性樹脂を含有することが好ましく、結着樹脂全体の85質量%以上の割合で熱可塑性樹脂を含有することがより好ましい。熱可塑性樹脂としては、例えば、スチレン系樹脂、アクリル酸エステル系樹脂(より具体的には、アクリル酸エステル重合体、メタクリル酸エステル重合体等)、オレフィン系樹脂(より具体的には、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂等)、ビニル樹脂(より具体的には、塩化ビニル樹脂、ポリビニルアルコール、ビニルエーテル樹脂、N-ビニル樹脂等)、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、及びウレタン樹脂が挙げられる。また、これら各樹脂の共重合体、すなわち上記樹脂中に任意の繰返し単位が導入された共重合体(より具体的には、スチレン-アクリル酸系樹脂、スチレン-ブタジエン系樹脂等)も、結着樹脂として使用できる。
熱可塑性樹脂は、一種以上の熱可塑性モノマーを、付加重合、共重合、又は縮重合させることで得られる。なお、熱可塑性モノマーは、単独重合により熱可塑性樹脂になるモノマー(より具体的には、アクリル酸エステル系モノマー、スチレン系モノマー等)、又は縮重合により熱可塑性樹脂になるモノマー(例えば、縮重合によりポリエステル樹脂になる多価アルコール及び多価カルボン酸の組合せ)である。
低温定着性により優れるトナーを得るためには、結着樹脂としては、ポリエステル樹脂が好ましい。
ポリエステル樹脂は、一種以上の多価アルコールと一種以上の多価カルボン酸とを縮重合させることで得られる。ポリエステル樹脂を合成するための多価アルコールとしては、例えば以下に示すような、2価アルコール(より具体的には、脂肪族ジオール、ビスフェノール等)、及び3価以上のアルコールが挙げられる。ポリエステル樹脂を合成するための多価カルボン酸としては、例えば以下に示すような、2価カルボン酸、及び3価以上のカルボン酸が挙げられる。なお、多価カルボン酸の代わりに、多価カルボン酸の無水物、多価カルボン酸ハライド等の縮重合によりエステル結合を形成できる多価カルボン酸誘導体を使用してもよい。
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(より具体的には、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、1,12-ドデカンジオール等)、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、及びポリテトラメチレングリコールが挙げられる。
ビスフェノール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、及びビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物が挙げられる。
3価以上のアルコール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、及び1,3,5-トリヒドロキシメチルベンゼンが挙げられる。
2価カルボン酸の好適な例としては、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、シクロヘキサンジカルボン酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、マロン酸、1,10-デカンジカルボン酸、コハク酸、アルキルコハク酸(より具体的には、n-ブチルコハク酸、イソブチルコハク酸、n-オクチルコハク酸、n-ドデシルコハク酸、イソドデシルコハク酸等)、及びアルケニルコハク酸(より具体的には、n-ブテニルコハク酸、イソブテニルコハク酸、n-オクテニルコハク酸、n-ドデセニルコハク酸、イソドデセニルコハク酸等)が挙げられる。
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、及びエンポール三量体酸が挙げられる。
(磁性粉)
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。
環境によらず、より高画質の画像を継続的に形成するためには、磁性粒子としては、マグネタイトを主成分として含む粒子が好ましく、マグネタイトから構成された粒子(マグネタイト粒子)がより好ましい。なお、マグネタイト粒子は、表面処理剤(例えば疎水化処理剤)で処理されていてもよい。
環境によらず、より高画質の画像を形成するためには、磁性粉の量は、結着樹脂100質量部に対して、50質量部以上100質量部以下であることが好ましい。
(着色剤)
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。
また、黒色着色剤として、上述した磁性粉を用いてもよい。つまり、磁性粉は、黒色着色剤としての機能を有していてもよい。この場合、画像形成に適したトナーを得るためには、磁性粉(黒色着色剤としての機能及び磁性体としての機能を有する成分)の含有量は、結着樹脂100質量部に対して、50質量部以上100質量部以下であることが好ましい。
(離型剤)
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。
離型剤としては、例えば、エステルワックス、ポリオレフィンワックス(より具体的には、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス等)、マイクロクリスタリンワックス、フッ素樹脂ワックス、フィッシャートロプシュワックス、パラフィンワックス、キャンデリラワックス、モンタンワックス、及びカスターワックスが挙げられる。エステルワックスとしては、天然エステルワックス(より具体的には、カルナバワックス、ライスワックス等)、及び合成エステルワックスが挙げられる。本実施形態では、一種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。
(電荷制御剤)
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。
トナー母粒子に正帯電性の電荷制御剤を含有させることで、トナー母粒子のカチオン性(正帯電性)を強めることができる。また、トナー母粒子に負帯電性の電荷制御剤を含有させることで、トナー母粒子のアニオン性(負帯電性)を強めることができる。
正帯電性の電荷制御剤の例としては、ピリダジン、ピリミジン、ピラジン、1,2-オキサジン、1,3-オキサジン、1,4-オキサジン、1,2-チアジン、1,3-チアジン、1,4-チアジン、1,2,3-トリアジン、1,2,4-トリアジン、1,3,5-トリアジン、1,2,4-オキサジアジン、1,3,4-オキサジアジン、1,2,6-オキサジアジン、1,3,4-チアジアジン、1,3,5-チアジアジン、1,2,3,4-テトラジン、1,2,4,5-テトラジン、1,2,3,5-テトラジン、1,2,4,6-オキサトリアジン、1,3,4,5-オキサトリアジン、フタラジン、キナゾリン、キノキサリン等のアジン化合物;アジンファストレッドFC、アジンファストレッド12BK、アジンバイオレットBO、アジンブラウン3G、アジンライトブラウンGR、アジンダークグリ-ンBH/C、アジンディープブラックEW、アジンディープブラック3RL等の直接染料;ニグロシンBK、ニグロシンNB、ニグロシンZ等の酸性染料;アルコキシル化アミン;アルキルアミド;ベンジルデシルヘキシルメチルアンモニウムクロライド、デシルトリメチルアンモニウムクロライド、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、ジメチルアミノプロピルアクリルアミド塩化メチル4級塩等の4級アンモニウム塩;4級アンモニウムカチオン基を含む樹脂が挙げられる。これらの電荷制御剤の一種のみを使用してもよく、二種以上の電荷制御剤を組み合わせて使用してもよい。
負帯電性の電荷制御剤の例としては、キレート化合物である有機金属錯体が挙げられる。有機金属錯体としては、アセチルアセトン金属錯体、サリチル酸系金属錯体、及びこれらの塩からなる群より選択される一種以上が好ましい。
帯電安定性に優れるトナーを得るためには、電荷制御剤の量は、結着樹脂100質量部に対して、0.1質量部以上20質量部以下であることが好ましい。
(外添剤)
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。
外添剤は、外添剤粒子として樹脂粒子を含む。樹脂粒子の構成樹脂は、一般式(1)で表される繰返し単位(1)と、一般式(2)で表される繰返し単位(2)と、スルホ基含有単位とを有する特定ビニル樹脂である。なお、特定ビニル樹脂は、繰返し単位(1)、繰返し単位(2)及びスルホ基含有単位以外に、他の繰返し単位(例えば、後述する架橋剤単位)を更に有していてもよい。
一般式(1)中、R11及びR12としては、各々独立して、水素原子又はメチル基が好ましい。R13としては、n-ブチル基が好ましい。
一般式(2)中、R21、R22、R23、R24及びR25としては、各々独立して、水素原子又はハロゲン原子が好ましく、水素原子がより好ましい。R26及びR27としては、各々独立して、水素原子又はメチル基が好ましく、水素原子がより好ましい。
繰返し単位(1)を与えるモノマーとしては、例えば、(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)アクリル酸イソプロピル、及び(メタ)アクリル酸n-ブチルが挙げられる。環境によらず、より高画質の画像を形成するためには、繰返し単位(1)を与えるモノマーとしては、(メタ)アクリル酸n-ブチルが好ましく、メタクリル酸n-ブチルがより好ましい。
繰返し単位(2)を与えるモノマーとしては、例えば、スチレン、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、4-t-ブチルスチレン、p-ヒドロキシスチレン、m-ヒドロキシスチレン、α-クロロスチレン、o-クロロスチレン、m-クロロスチレン、及びp-クロロスチレンが挙げられる。環境によらず、より高画質の画像を形成するためには、繰返し単位(2)を与えるモノマーとしては、スチレンが好ましい。
環境によらず、より高画質の画像を形成するためには、特定ビニル樹脂において、繰返し単位(1)と繰返し単位(2)とのモル比(繰返し単位(1)/繰返し単位(2))は、1以上10以下であることが好ましい。
環境によらず、より高画質の画像を形成するためには、スルホ基含有単位を与えるモノマー(スルホ基含有ビニル化合物)としては、スルホ基又はスルホン酸塩基を1個有するビニル化合物が好ましい。スルホ基含有ビニル化合物の具体例としては、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸塩、スチレンスルホン酸、スチレンスルホン酸塩、2-(アクリロイルオキシ)エタンスルホン酸、2-(アクリロイルオキシ)エタンスルホン酸塩、2-(メタクリロイルオキシ)エタンスルホン酸、及び2-(メタクリロイルオキシ)エタンスルホン酸塩が挙げられる。
樹脂粒子の現像スリーブへの付着をより抑制するためには、スルホ基含有ビニル化合物としては、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が好ましく、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸がより好ましい。スルホ基含有ビニル化合物としてスチレンスルホン酸塩を用いる場合、樹脂粒子の現像スリーブへの付着を更に抑制するためには、スチレンスルホン酸塩としては、p-スチレンスルホン酸ナトリウムが好ましい。
スルホ基含有単位を与えるモノマー(スルホ基含有ビニル化合物)が2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸である場合、スルホ基含有単位は、下記化学式(3)で表される。
Figure 0007287174000005
スルホ基含有単位を与えるモノマー(スルホ基含有ビニル化合物)がp-スチレンスルホン酸ナトリウムである場合、スルホ基含有単位は、下記化学式(4)で表される。
Figure 0007287174000006
樹脂粒子のブロッキング率を40質量%以下の範囲に容易に調整するためには、樹脂粒子の構成樹脂である特定ビニル樹脂が、架橋樹脂であることが好ましい。
特定ビニル樹脂が架橋樹脂である場合、樹脂粒子のブロッキング率を40質量%以下の範囲により容易に調整するためには、特定ビニル樹脂が、2個以上の不飽和結合(例えば、炭素-炭素二重結合)を有する架橋剤に由来する繰返し単位を更に有することが好ましく、炭素-炭素二重結合を2個有する架橋剤に由来する繰返し単位を更に有することがより好ましい。以下、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、「架橋剤単位」と記載することがある。
架橋剤単位を与える架橋剤としては、例えば、N,N’-メチレンビスアクリルアミド、ジビニルベンゼン、エチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、1,4-ブタンジオールジアクリレート、1,6-ヘキサンジオールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、1,4-ブタンジオールジメタクリレート、及び1,6-ヘキサンジオールジメタクリレートが挙げられる。
樹脂粒子の現像スリーブへの付着をより抑制するためには、架橋剤単位を与える架橋剤としては、ジビニルベンゼンが好ましく、m-ジビニルベンゼン及びp-ジビニルベンゼンから選択される一種以上がより好ましい。
樹脂粒子の現像スリーブへの付着をより抑制しつつ、トナー母粒子からの樹脂粒子の脱離をより抑制するためには、特定ビニル樹脂中の架橋剤単位の含有率は、特定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%以下であることが好ましい。つまり、ブロッキング率40質量%以下の樹脂粒子としては、特定ビニル樹脂中の架橋剤単位の含有率が特定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%以下である樹脂粒子が好ましい。樹脂粒子の現像スリーブへの付着を更に抑制しつつ、トナー母粒子からの樹脂粒子の脱離を更に抑制するためには、特定ビニル樹脂中の架橋剤単位の含有率が特定ビニル樹脂中の全繰返し単位に対して22.0モル%以上38.0モル%以下であることが好ましい。特定ビニル樹脂中の架橋剤単位の含有率は、例えば、固体NMR測定法で求めることができる。特定ビニル樹脂中の全繰返し単位に対する架橋剤単位の含有率を変更することにより、樹脂粒子のブロッキング率を調整できる。
樹脂粒子の現像スリーブへの付着をより抑制するためには、樹脂粒子が、特定ビニル樹脂から構成された樹脂基材と、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ことが好ましい。以下、特定ビニル樹脂から構成された樹脂基材と、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樹脂粒子を、特定アニオン性樹脂粒子と記載することがある。
以下、樹脂基材が架橋樹脂基材である特定アニオン性樹脂粒子の調製方法の一例を説明する。まず、水(より具体的には、イオン交換水等)と、繰返し単位(1)を与えるモノマーと、繰返し単位(2)を与えるモノマーと、スルホ基含有ビニル化合物と、2個以上の不飽和結合を有する架橋剤と、アニオン界面活性剤とを含むモノマー含有液を準備する。続いて、モノマー含有液を攪拌しながら、モノマー含有液中で、特定ビニル樹脂を形成するための重合反応を行う。続いて、反応後の液から生成物を取り出した後、生成物を洗浄せずに乾燥させる(又は、洗浄工程において生成物の表面に存在するアニオン界面活性剤を完全には除去しないで、生成物を乾燥させる)。以上説明した方法により、特定ビニル樹脂を構成樹脂とする架橋樹脂基材と、架橋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特定アニオン性樹脂粒子が得られる。特定アニオン性樹脂粒子の個数平均一次粒子径は、例えば、アニオン界面活性剤の種類、アニオン界面活性剤の使用量、重合時の攪拌速度(例えば、攪拌羽根の回転速度)及び重合時間のうち、少なくとも1つを変更することにより、調整できる。樹脂粒子の現像スリーブへの付着をより抑制するためには、アニオン界面活性剤としては、ドデシルベンゼンスルホン酸塩が好ましく、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムがより好ましい。
なお、上記特定アニオン性樹脂粒子の調製方法において、アニオン界面活性剤の代わりにカチオン界面活性剤を使用すると、架橋樹脂基材と、架橋樹脂基材の表面に付着したカチオン界面活性剤とを有する樹脂粒子が得られる。また、上記特定アニオン性樹脂粒子の調製方法において、反応後の液から生成物を取り出した後、生成物の表面に存在するアニオン界面活性剤を完全に除去するための洗浄工程を行うことにより、架橋樹脂基材のみからなる(アニオン界面活性剤を有しない)樹脂粒子が得られる。
以上、本実施形態に係るトナーに使用できる樹脂粒子の好適な調製方法について説明したが、樹脂粒子の調製方法は特に限定されない。また、本実施形態では、樹脂粒子として市販品を使用してもよい。
外添剤は、外添剤粒子として樹脂粒子のみを含んでいてもよく、樹脂粒子以外に他の外添剤粒子を更に含んでいてもよい。トナーの流動性を良好に維持するためには、他の外添剤粒子としては、無機粒子が好ましい。無機粒子としては、例えば、シリカ粒子、及び金属酸化物(より具体的には、チタニア、アルミナ、酸化マグネシウム、酸化亜鉛等)の粒子が挙げられる。
画像形成に適した帯電量を確保するためには、他の外添剤粒子としては、シリカ粒子が好ましい。
他の外添剤粒子は、表面処理されていてもよい。例えば、他の外添剤粒子としてシリカ粒子を使用する場合、表面処理剤によりシリカ粒子の表面に疎水性及び/又は正帯電性が付与されていてもよい。表面処理剤としては、例えば、カップリング剤(より具体的には、シランカップリング剤、チタネートカップリング剤、アルミネートカップリング剤等)、シラザン化合物(より具体的には、鎖状シラザン化合物、環状シラザン化合物等)、及びシリコーンオイル(より具体的には、ジメチルシリコーンオイル等)が挙げられる。表面処理剤としては、シランカップリング剤及びシラザン化合物から選ばれる一種以上が特に好ましい。シランカップリング剤の好適な例としては、シラン化合物(より具体的には、メチルトリメトキシシラン、アミノシラン等)が挙げられる。シラザン化合物の好適な例としては、HMDS(ヘキサメチルジシラザン)が挙げられる。シリカ基体(未処理のシリカ粒子)の表面が表面処理剤で処理されると、シリカ基体の表面に存在する多数のヒドロキシ基(-OH)が部分的に又は全体的に、表面処理剤に由来する官能基に置換される。その結果、表面処理剤に由来する官能基(詳しくは、ヒドロキシ基よりも疎水性及び/又は正帯電性の強い官能基)を表面に有するシリカ粒子が得られる。
トナー母粒子からの外添剤粒子の脱離を抑制しながら外添剤の機能を十分に発揮させるためには、外添剤粒子の量(他の外添剤粒子を使用する場合には、樹脂粒子及び他の外添剤粒子の合計量)が、トナー母粒子100質量部に対して、0.1質量部以上10質量部以下であることが好ましい。
環境によらず、更に高画質の画像を形成するためには、樹脂粒子を構成する特定ビニル樹脂が、下記条件1を満たすことが好ましく、下記条件2を満たすことがより好ましい。
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。
[トナーの製造方法]
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。
(トナー母粒子の調製工程)
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。
次に粉砕法を説明する。粉砕法によれば、比較的容易にトナー母粒子を調製できる上、製造コストの低減が可能である。粉砕法でトナー母粒子を調製する場合、トナー母粒子の調製工程は、例えば溶融混練工程と、粉砕工程とを備える。トナー母粒子の調製工程は、溶融混練工程の前に混合工程を更に備えてもよい。また、トナー母粒子の調製工程は、粉砕工程後に、微粉砕工程及び分級工程の少なくとも一方を更に備えてもよい。
混合工程では、結着樹脂と、磁性粉と、必要に応じて添加する他の内添剤とを混合して、混合物を得る。溶融混練工程では、トナー材料を溶融し混練して、溶融混練物を得る。トナー材料としては、例えば混合工程で得られる混合物が用いられる。粉砕工程では、得られた溶融混練物を、例えば室温(25℃)まで冷却した後、粉砕して粉砕物を得る。粉砕工程で得られた粉砕物の小径化が必要な場合は、粉砕物を更に粉砕する工程(微粉砕工程)を実施してもよい。また、粉砕物の粒径を揃える場合は、得られた粉砕物を分級する工程(分級工程)を実施してもよい。なお、上記粉砕工程において、溶融混練物を粉砕しながら分級してもよい。以上の工程により、粉砕物であるトナー母粒子が得られる。
(外添工程)
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。
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明は実施例の範囲に何ら限定されるものではない。まず、樹脂粒子のブロッキング率の測定方法について説明する。
<ブロッキング率の測定方法>
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。
温度23℃かつ湿度50%RHの環境下において、上記治具の穴(測定部位)に、樹脂粒子の粉体(測定対象:後述する樹脂粒子PA-1~PA-6及びPB-1~PB-6の粉体のいずれか)10mgを投入した。続いて、上記治具のヒーターで測定部位を160℃に加熱し、上記治具の圧子(荷重:100N)で測定部位(ひいては、測定部位に存在する樹脂粒子)に0.1kgf/mm2の圧力を5分間加えた。その後、測定部位(詳しくは、穴の中)にある樹脂粒子を全量回収し、質量既知の目開き75μmのメッシュ(JIS Z8801-1で規定される、正方形のふるい目を有する平織の篩、メッシュ数:200、線径:50μm)上に静置した。そして、樹脂粒子を含む篩の質量を測定し、篩上の樹脂粒子の質量(吸引前の樹脂粒子の質量)を求めた。
続けて、吸引機(アマノ株式会社製「V-3SDR」)を用いて、篩の下方から篩上の樹脂粒子を吸引した。この吸引により、篩上の樹脂粒子のうちブロッキングしていない樹脂粒子のみが篩を通過した。吸引後、篩を通過しなかった樹脂粒子(篩上に残留した樹脂粒子)の質量(吸引後の樹脂粒子の質量)を測定した。そして、吸引前の樹脂粒子の質量と、吸引後の樹脂粒子の質量とに基づいて、次の式に従ってブロッキング率(単位:質量%)を求めた。
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
<樹脂粒子の調製>
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。
[樹脂粒子PA-1の調製]
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。
続けて、フラスコ内容物を回転速度100rpmで攪拌しながら、フラスコ内に窒素ガスを導入して、フラスコ内を窒素雰囲気にした。更に、フラスコ内容物を回転速度100rpmで攪拌しながら、窒素雰囲気でフラスコ内容物の温度を90℃に上昇させた。その後、窒素雰囲気かつ温度90℃の条件で、フラスコ内容物を、回転速度100rpmで攪拌しながら3時間反応(詳しくは、重合反応)させて、反応生成物(樹脂粒子)を含むエマルションを得た。続けて、得られたエマルションを、冷却し、固液分離した後、得られた固形物を温度80℃で18時間乾燥させて、樹脂粒子PA-1の粉体を得た。
樹脂粒子PA-1の樹脂基材は、ジビニルベンゼンを架橋剤として架橋された構造を有する樹脂(架橋樹脂)から構成されていた。つまり、樹脂粒子PA-1は、架橋樹脂粒子であった。また、樹脂粒子PA-1は、特定ビニル樹脂から構成された架橋樹脂基材と、この架橋樹脂基材の表面に付着したアニオン界面活性剤とを有していた。
[樹脂粒子PA-2の調製]
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。
樹脂粒子PA-2の樹脂基材は、ジビニルベンゼンを架橋剤として架橋された構造を有する樹脂(架橋樹脂)から構成されていた。つまり、樹脂粒子PA-2は、架橋樹脂粒子であった。また、樹脂粒子PA-2は、特定ビニル樹脂から構成された架橋樹脂基材と、この架橋樹脂基材の表面に付着したアニオン界面活性剤とを有していた。
[樹脂粒子PA-3の調製]
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。
樹脂粒子PA-3の樹脂基材は、ジビニルベンゼンを架橋剤として架橋された構造を有する樹脂(架橋樹脂)から構成されていた。つまり、樹脂粒子PA-3は、架橋樹脂粒子であった。また、樹脂粒子PA-3は、特定ビニル樹脂から構成された架橋樹脂基材と、この架橋樹脂基材の表面に付着したアニオン界面活性剤とを有していた。
[樹脂粒子PA-4の調製]
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。
樹脂粒子PA-4の樹脂基材は、ジビニルベンゼンを架橋剤として架橋された構造を有する樹脂(架橋樹脂)から構成されていた。つまり、樹脂粒子PA-4は、架橋樹脂粒子であった。また、樹脂粒子PA-4は、特定ビニル樹脂から構成された架橋樹脂基材と、この架橋樹脂基材の表面に付着したアニオン界面活性剤とを有していた。
[樹脂粒子PA-5の調製]
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。
樹脂粒子PA-5の樹脂基材は、ジビニルベンゼンを架橋剤として架橋された構造を有する樹脂(架橋樹脂)から構成されていた。つまり、樹脂粒子PA-5は、架橋樹脂粒子であった。また、樹脂粒子PA-5は、特定ビニル樹脂から構成された架橋樹脂基材と、この架橋樹脂基材の表面に付着したアニオン界面活性剤とを有していた。
[樹脂粒子PA-6の調製]
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。
樹脂粒子PA-6の樹脂基材は、ジビニルベンゼンを架橋剤として架橋された構造を有する樹脂(架橋樹脂)から構成されていた。つまり、樹脂粒子PA-6は、架橋樹脂粒子であった。また、樹脂粒子PA-6は、特定ビニル樹脂から構成された架橋樹脂基材と、この架橋樹脂基材の表面に付着したアニオン界面活性剤とを有していた。
[樹脂粒子PB-1の調製]
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。
樹脂粒子PB-1の樹脂基材は、ジビニルベンゼンを架橋剤として架橋された構造を有する樹脂(架橋樹脂)から構成されていた。つまり、樹脂粒子PB-1は、架橋樹脂粒子であった。また、樹脂粒子PB-1は、特定ビニル樹脂から構成された架橋樹脂基材と、この架橋樹脂基材の表面に付着したアニオン界面活性剤とを有していた。
[樹脂粒子PB-2の調製]
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。
樹脂粒子PB-2の樹脂基材は、ジビニルベンゼンを架橋剤として架橋された構造を有する樹脂(架橋樹脂)から構成されていた。つまり、樹脂粒子PB-2は、架橋樹脂粒子であった。また、樹脂粒子PB-2は、特定ビニル樹脂から構成された架橋樹脂基材と、この架橋樹脂基材の表面に付着したアニオン界面活性剤とを有していた。
[樹脂粒子PB-3の調製]
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。
樹脂粒子PB-3の樹脂基材は、ジビニルベンゼンを架橋剤として架橋された構造を有する樹脂(架橋樹脂)から構成されていた。つまり、樹脂粒子PB-3は、架橋樹脂粒子であった。また、樹脂粒子PB-3は、特定ビニル樹脂から構成された架橋樹脂基材と、この架橋樹脂基材の表面に付着したアニオン界面活性剤とを有していた。
[樹脂粒子PB-4の調製]
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。
樹脂粒子PB-4の樹脂基材は、ジビニルベンゼンを架橋剤として架橋された構造を有する樹脂(架橋樹脂)から構成されていた。つまり、樹脂粒子PB-4は、架橋樹脂粒子であった。また、樹脂粒子PB-4は、架橋樹脂基材と、この架橋樹脂基材の表面に付着したカチオン界面活性剤とを有していた。
[樹脂粒子PB-5の調製]
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。
樹脂粒子PB-5の樹脂基材は、ジビニルベンゼンを架橋剤として架橋された構造を有する樹脂(架橋樹脂)から構成されていた。つまり、樹脂粒子PB-5は、架橋樹脂粒子であった。また、樹脂粒子PB-5は、特定ビニル樹脂から構成された架橋樹脂基材と、この架橋樹脂基材の表面に付着したアニオン界面活性剤とを有していた。
[樹脂粒子PB-6の調製]
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。
樹脂粒子PB-6の樹脂基材は、ジビニルベンゼンを架橋剤として架橋された構造を有する樹脂(架橋樹脂)から構成されていた。つまり、樹脂粒子PB-6は、架橋樹脂粒子であった。また、樹脂粒子PB-6は、架橋樹脂基材と、この架橋樹脂基材の表面に付着したアニオン界面活性剤とを有していた。
得られた樹脂粒子PA-1~PA-6及びPB-1~PB-6のそれぞれについて、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸に由来する繰返し単位の含有率(単位:モル%)、p-スチレンスルホン酸ナトリウムに由来する繰返し単位の含有率(単位:モル%)、ジビニルベンゼンに由来する繰返し単位の含有率(単位:モル%)、個数平均一次粒子径(単位:nm)、及びブロッキング率(単位:質量%)を、表1に示す。なお、表1において、「AAPS単位の含有率」は、樹脂粒子を構成する樹脂中の全繰返し単位に対する2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸に由来する繰返し単位の含有率である。表1において、「SSNa単位の含有率」は、樹脂粒子を構成する樹脂中の全繰返し単位に対するp-スチレンスルホン酸ナトリウムに由来する繰返し単位の含有率である。表1において、「DVB単位の含有率」は、樹脂粒子を構成する樹脂中の全繰返し単位に対するジビニルベンゼンに由来する繰返し単位の含有率である。表1において、「粒子径」は、個数平均一次粒子径である。
なお、表1に示す個数平均一次粒子径及びブロッキング率は、後述する方法でトナーを作製した後、トナー粒子から分離させた樹脂粒子(樹脂粒子PA-1~PA-6及びPB-1~PB-6のいずれか)の粉体を測定対象として測定した場合も同じ結果が得られた。
Figure 0007287174000007
<トナーの作製>
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TA-1の作製]
(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。
続けて、得られた混合物を、2軸押出機(東芝機械株式会社製「TEM-26SS」)を用いて、材料供給速度50g/分、軸回転速度100rpm、シリンダー温度100℃の条件で溶融混練した。その後、得られた混練物を冷却した。続けて、冷却された混練物を、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、設定粒子径2mmの条件で粗粉砕した。続けて、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。続けて、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)7.0μmのトナー母粒子が得られた。
(外添工程)
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。
続けて、得られた粉体を、200メッシュ(目開き75μm)の篩を用いて篩別し、正帯電性の磁性トナーであるトナーTA-1を得た。なお、篩別の前後で、トナーを構成する成分の組成比は変化しなかった。
[トナーTA-2~TA-7及びTB-1~TB-7の作製]
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。
Figure 0007287174000008
<評価方法>
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。
[常温常湿環境下における画像濃度及びかぶり濃度]
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。
上記耐刷試験の際、印字率30%の画像を印刷する前(以下、「初期」と記載する)、及び印字率30%の画像を5万枚印刷した後(以下、「5万枚印刷後」と記載する)の各々のタイミングにおいて、画像濃度(ID)及びかぶり濃度(FD)を測定した。詳しくは、初期及び5万枚印刷後の各々のタイミングにおいて、温度23℃かつ湿度50%RHの常温常湿環境下、上記評価機を用いて、大きさ25mm×25mmのソリッド画像を、1枚の印刷用紙(A4サイズの普通紙)に形成した。次いで、印刷用紙に形成されたソリッド画像の画像濃度(ID)を、反射濃度計(X-Rite社製「RD914」)を用いて測定した。そして、5万枚印刷後の画像濃度(ID)が1.300以上であれば「画像濃度の低下を特に抑制できている」と評価し、5万枚印刷後の画像濃度(ID)が1.200以上1.300未満であれば「画像濃度の低下を抑制できている」と評価した。また、5万枚印刷後の画像濃度(ID)が1.200未満であれば「画像濃度の低下を抑制できていない」と評価した。
また、上記ソリッド画像が形成された印刷用紙の空白部の画像濃度(ID)を、反射濃度計(X-Rite社製「RD914」)を用いて測定し、以下の式(A)に基づいて、かぶり濃度(FD)を求めた。そして、5万枚印刷後のかぶり濃度(FD)が0.003以下であれば「かぶりの発生を特に抑制できている」と評価し、5万枚印刷後のかぶり濃度(FD)が0.003を超えて0.007以下であれば「かぶりの発生を抑制できている」と評価した。また、5万枚印刷後のかぶり濃度(FD)が0.007を超える場合、「かぶりの発生を抑制できていない」と評価した。
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)
[高温高湿環境下における画像濃度及びかぶり濃度]
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。
上記耐刷試験の際、印字率1%の画像を印刷する前(以下、「初期」と記載する)、及び印字率1%の画像を5万枚印刷した後(以下、「5万枚印刷後」と記載する)の各々のタイミングにおいて、画像濃度(ID)及びかぶり濃度(FD)を測定した。詳しくは、初期及び5万枚印刷後の各々のタイミングにおいて、温度32.5℃かつ湿度80%RHの高温高湿環境下、上記評価機を用いて、大きさ25mm×25mmのソリッド画像を、1枚の印刷用紙(A4サイズの普通紙)に形成した。次いで、印刷用紙に形成されたソリッド画像の画像濃度(ID)を、反射濃度計(X-Rite社製「RD914」)を用いて測定した。そして、5万枚印刷後の画像濃度(ID)が1.300以上であれば「画像濃度の低下を特に抑制できている」と評価し、5万枚印刷後の画像濃度(ID)が1.200以上1.300未満であれば「画像濃度の低下を抑制できている」と評価した。また、5万枚印刷後の画像濃度(ID)が1.200未満であれば「画像濃度の低下を抑制できていない」と評価した。
また、上記ソリッド画像が形成された印刷用紙を用いて、上述した「空白部の画像濃度(ID)からかぶり濃度(FD)を求める方法」と同じ方法で、高温高湿環境下におけるかぶり濃度(FD)を求めた。そして、5万枚印刷後のかぶり濃度(FD)が0.003以下であれば「かぶりの発生を特に抑制できている」と評価し、5万枚印刷後のかぶり濃度(FD)が0.003を超えて0.007以下であれば「かぶりの発生を抑制できている」と評価した。また、5万枚印刷後のかぶり濃度(FD)が0.007を超える場合、「かぶりの発生を抑制できていない」と評価した。
<評価結果>
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。
Figure 0007287174000009
Figure 0007287174000010
トナーTA-1~TA-7では、トナー粒子が、結着樹脂及び磁性粉を含むトナー母粒子と、トナー母粒子の表面に付着した外添剤とを備えていた。トナーTA-1~TA-7では、外添剤が、外添剤粒子として樹脂粒子を含んでいた。トナーTA-1~TA-7では、樹脂粒子の構成樹脂が、特定ビニル樹脂であった。トナーTA-1~TA-7では、樹脂粒子のブロッキング率が、40質量%以下であった。トナーTA-1~TA-7では、樹脂粒子の個数平均一次粒子径が、40nm以上120nm以下であった。トナーTA-1~TA-7では、スルホ基含有単位含有率が、0.1モル%以上3.5モル%以下であった。
表3に示すように、トナーTA-1~TA-3、TA-6及びTA-7では、常温常湿環境下における5万枚印刷後の画像濃度(ID)が1.300以上であった。よって、トナーTA-1~TA-3、TA-6及びTA-7は、常温常湿環境下において、画像濃度の低下を特に抑制できていた。トナーTA-4及びTA-5では、常温常湿環境下における5万枚印刷後の画像濃度(ID)が1.200以上1.300未満であった。よって、トナーTA-4及びTA-5は、常温常湿環境下において、画像濃度の低下を抑制できていた。トナーTA-1~TA-3及びTA-7では、常温常湿環境下における5万枚印刷後のかぶり濃度(FD)が0.003以下であった。よって、トナーTA-1~TA-3及びTA-7は、常温常湿環境下において、かぶりの発生を特に抑制できていた。トナーTA-4~TA-6では、常温常湿環境下における5万枚印刷後のかぶり濃度(FD)が0.003を超えて0.007以下であった。よって、トナーTA-4~TA-6は、常温常湿環境下において、かぶりの発生を抑制できていた。
表4に示すように、トナーTA-3及びTA-5~TA-7では、高温高湿環境下における5万枚印刷後の画像濃度(ID)が1.300以上であった。よって、トナーTA-3及びTA-5~TA-7は、高温高湿環境下において、画像濃度の低下を特に抑制できていた。トナーTA-1、TA-2及びTA-4では、高温高湿環境下における5万枚印刷後の画像濃度(ID)が1.200以上1.300未満であった。よって、トナーTA-1、TA-2及びTA-4は、高温高湿環境下において、画像濃度の低下を抑制できていた。トナーTA-1~TA-7では、高温高湿環境下における5万枚印刷後のかぶり濃度(FD)が0.003以下であった。よって、トナーTA-1~TA-7は、高温高湿環境下において、かぶりの発生を特に抑制できていた。
トナーTB-1では、樹脂粒子のブロッキング率が、40質量%を超えていた。トナーTB-2では、樹脂粒子の個数平均一次粒子径が、40nm未満であった。トナーTB-3では、樹脂粒子の個数平均一次粒子径が、120nmを超えていた。トナーTB-4及びTB-6では、スルホ基含有単位含有率が、0.1モル%未満であった。トナーTB-5では、スルホ基含有単位含有率が、3.5モル%を超えていた。トナーTB-7では、外添剤が、外添剤粒子として樹脂粒子を含んでいなかった。
表3に示すように、トナーTB-3~TB-7では、常温常湿環境下における5万枚印刷後の画像濃度(ID)が1.200未満であった。よって、トナーTB-3~TB-7は、常温常湿環境下において、画像濃度の低下を抑制できていなかった。トナーTB-3~TB-7では、常温常湿環境下における5万枚印刷後のかぶり濃度(FD)が0.007を超えていた。よって、トナーTB-3~TB-7は、常温常湿環境下において、かぶりの発生を抑制できていなかった。
表4に示すように、トナーTB-1~TB-3及びTB-5では、高温高湿環境下における5万枚印刷後の画像濃度(ID)が1.200未満であった。よって、トナーTB-1~TB-3及びTB-5は、高温高湿環境下において、画像濃度の低下を抑制できていなかった。
以上の結果から、本発明に係る磁性トナーによれば、常温常湿環境下及び高温高湿環境下のいずれの環境下においても、高画質の画像を継続的に形成できることが示された。
本発明に係る磁性トナーは、例えば複合機又はプリンターにおいて画像を形成するために利用することができる。
10 :トナー粒子
11 :トナー母粒子
12 :樹脂粒子

Claims (9)

  1. 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。
    Figure 0007287174000011
    (前記一般式(1)中、
    11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、
    13は、炭素原子数1以上6以下のアルキル基を表す。)
    Figure 0007287174000012
    (前記一般式(2)中、
    21、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、
    26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。)
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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。
  6. 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。
  7. 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。
  8. 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。
  9. 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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