WO2020013166A1 - トナー - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a toner for developing an electrostatic image used in an image forming method such as electrophotography and electrostatic printing.
- Patent Literature 1 an ink using indium tin oxide (ITO) is manufactured.
- Patent Document 2 discloses an invisible toner containing an infrared absorber and an antioxidant, and describes using diimonium as the infrared absorber.
- Patent Document 3 discloses a near-infrared absorbing pigment-containing toner containing ITO or the like as a so-called flash fixing toner.
- Patent Document 4 discloses an invisible toner containing an organic infrared absorber and an inorganic infrared absorber.
- Patent Document 4 describes, as an example, an invisible toner containing a fluorinated phthalocyanine or an immonium-based compound as an organic infrared absorber, and containing ytterbium oxide or tin-doped indium oxide as an inorganic infrared absorber.
- Patent Document 4 discloses, as a comparative example, an invisible toner containing only tin-doped indium oxide as an infrared absorber.
- Patent Document 5 discloses an image forming method using fixing auxiliary particles, and describes resin fine particles containing tin-doped indium oxide as fixing auxiliary particles and having a particle size of submicron.
- Patent Literature 6 discloses an invisible toner in which the dispersed particle size of an inorganic infrared absorber in a toner is specified, and describes using copper phosphate crystallized glass as the infrared absorber.
- Patent Document 7 discloses an invisible toner containing goethite as an infrared absorber.
- Patent Document 8 discloses an invisible toner containing gallium-doped zinc oxide as an infrared absorber.
- Patent Document 9 discloses that an ink toner containing tungsten oxide and / or tungstate as an infrared absorber is used in a fixing step.
- the invisible toner described in Patent Document 2 has a slightly green color under visible light (wavelength: 400 nm to 700 nm), and the image can be recognized by the naked eye. Therefore, its use for security purposes is limited. Further, the organic infrared absorbing agent is liable to be deteriorated, and even if an antioxidant is contained, the infrared absorbing ability may be deteriorated when an image is stored for a long period of time.
- the invisible toner containing an organic infrared absorbing agent described as an example in Patent Document 4 is slightly colored under visible light, and the image can be recognized by the naked eye. Therefore, its use for security purposes is limited. Further, the invisible toner containing a large amount of tin-doped indium oxide described as Comparative Example 2 has insufficient infrared absorption ability as described. Further, the invisible toner described as Comparative Example 2 is a toner manufactured by a pulverization method, and is a toner in which tin-doped indium oxide particles having an average dispersion diameter of 1.0 ⁇ m are exposed on a pulverized interface, that is, a toner surface.
- Tin-doped indium oxide is a material with a very low volume resistivity.
- tin-doped indium oxide particles having such a low volume resistivity are widely exposed on the toner surface, it is difficult to maintain good charge of the toner, and the developability and transferability are reduced, and it is difficult to form a fine image. There is a problem that becomes.
- the fixing auxiliary particles containing tin-doped indium oxide particles described in Patent Document 5 also have insufficient infrared absorbing ability. According to the study of the present inventors, this is because the dispersibility of the tin-doped indium oxide particles in the fixing auxiliary particles is poor.
- the fixing auxiliary particles described in Patent Document 5 are particles in which tin-doped indium oxide particles are widely exposed on the surface. When the fixing auxiliary particles are used as a toner, there is a problem that it is difficult to maintain good charge, developability and transferability are reduced, and it is difficult to form a fine image.
- the invisible toners described in Patent Literature 6 and Patent Literature 7 are colored under visible light, and the image can be recognized with the naked eye.
- Patent Document 9 describe an ink toner containing a tungsten-based infrared absorber, but the examples are not specifically described and the details are unknown. Therefore, it is not clear whether or not the ink toner is invisible.
- an object of the present invention is to provide a toner that can form a high-definition image that is invisible under visible light and can be recognized when irradiated with infrared light.
- the present invention is a toner having toner particles containing a binder resin and inorganic infrared absorbing particles, (1) In spectral analysis of an image having a loading amount of 0.30 mg / cm 2 formed using the toner, the maximum value of the light absorptivity in the wavelength range of 400 nm to 800 nm is 10% or less; (2) In the cross-sectional observation of the toner particles using a transmission electron microscope, a circle having a radius of 2.0 ⁇ m centering on the center of gravity of the cross-sectional image of the toner particles is drawn, and the circle is divided into four quadrants. When formed, the coefficient of variation of the number of the inorganic infrared absorbent particles observed in each quadrant is 0.50 or less, A toner characterized in that:
- the present invention it is possible to provide a toner that can form a high-definition image that is invisible under visible light and can be recognized when irradiated with infrared light.
- FIG. 3 is a schematic view showing a cross-sectional image of toner particles for describing a method of calculating a variation coefficient in the present invention.
- FIG. 2 is a schematic sectional view of a thermal sphering apparatus used for manufacturing the toner according to the present invention.
- FIG. 9 is a schematic diagram illustrating a state of image observation in Evaluation Example 1.
- the toner according to the present invention contains a binder resin and inorganic infrared absorbent particles.
- the binder resin contained in the toner according to the present invention is not particularly limited, and any resin that is generally used in toner as a binder resin can be used. Specifically, styrene acrylic resin, polyester resin, epoxy resin and the like can be exemplified, and these can be used alone or in combination.
- the binder resin used in the present invention may be any of a resin having a linear molecular structure, a resin having a branched shape, and a crosslinked resin, and may be a mixture thereof.
- Inorganic infrared absorbing particles are stable materials with extremely little deterioration over time. Further, the inorganic infrared absorbent particles have a higher visible light transmittance than the organic infrared absorbent, and are suitable for security applications.
- the inorganic infrared absorbent particles contained in the toner according to the present invention are not particularly limited, and examples thereof include the following.
- Indium oxide particles such as indium oxide particles and tin-doped indium oxide particles
- tin oxide particles such as tin oxide particles, indium-doped tin oxide particles, aluminum-doped tin oxide particles, and antimony-doped tin oxide particles, tungsten oxide particles, and cesium Tungsten oxide particles such as doped tungsten oxide particles, rubidium-doped tungsten oxide particles, barium-doped tungsten oxide particles, zinc oxide particles, tin-doped zinc oxide particles, indium-doped zinc oxide particles, aluminum-doped zinc oxide particles, gallium-doped zinc oxide particles
- Zinc oxide particles such as silicon-doped zinc oxide particles
- antimony oxide particles such as antimony oxide particles
- titanium oxide particles such as niobium-d
- These inorganic infrared absorbing particles can be used alone or as a mixture.
- one or more particles selected from the group consisting of indium-based oxide particles, tin-based oxide particles, and tungsten-based oxide particles have visible light transmittance and infrared absorption. It is preferably used because it has an excellent balance of abilities.
- Tin-doped indium oxide particles (ITO) are particularly preferably used as the indium-based oxide particles.
- As the tin-based oxide particles antimony-doped tin oxide particles (ATO) are particularly preferably used.
- Cesium-doped tungsten oxide particles are particularly preferably used as the tungsten-based oxide particles.
- Tin-doped indium oxide is a mixture of indium oxide and tin oxide, and is a stable inorganic material having high visible light transmittance and extremely small deterioration over time.
- the molar ratio of indium to tin contained in the tin-doped indium oxide particles used in the present invention is preferably in the range of 95: 5 to 70:30.
- Antimony-doped tin oxide is a mixture of tin oxide and antimony oxide, and is a stable inorganic material having high transmittance of visible light and extremely little deterioration over time.
- the molar ratio of tin to antimony contained in the antimony-doped tin oxide particles used in the present invention is preferably in the range of 95: 5 to 70:30. is there.
- Cesium-doped tungsten oxide is a stable inorganic material that is a mixture of cesium oxide and tungsten oxide, has a slight bluish color, and has extremely little deterioration over time.
- the molar ratio of tungsten to cesium contained in the cesium-doped tungsten oxide particles used in the present invention is preferably in the range of 90:10 to 60:40. is there.
- the inorganic infrared absorbent particles are preferably surface-treated.
- a copolymer having a repeating unit represented by the following formula 1 and a repeating unit represented by the following formula 2 or a repeating unit represented by the following formula 3 is preferably used.
- the copolymer may have a repeating unit other than the following formulas 1 to 3.
- R1 to R3 each independently represent a hydrogen atom or an aliphatic straight-chain hydrocarbon having 1 to 4 carbon atoms
- R4 and R5 each independently represent a hydrogen atom or a methyl group
- R6 represents an aliphatic linear hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms
- A1 represents a structure of the following formula 4 or formula 5
- R7 represents an aliphatic linear hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms
- R 1 to R 3 in Formula 1 are preferably methyl groups from the viewpoint of reactivity.
- R4 is preferably a hydrogen atom from the viewpoint of improving the stability of the main chain structure.
- the dispersibility and hydrophilicity of the inorganic infrared absorbent particles become appropriate.
- the inorganic infrared absorbent particles surface-treated with the above copolymer can be produced by a method having the following steps (steps S11 to S13).
- Step S11 a step of obtaining infrared absorber particles having a vinyl group by a coupling reaction between the compound having the structure represented by the following formula 6 and the inorganic infrared absorber particles.
- Step S12 a mixing step of mixing the infrared absorbent particles having a vinyl group with a styrene monomer or a monomer having a structure represented by the following formula 7 to obtain a mixture.
- Step S13 a polymerization step of polymerizing the mixture.
- R1 to R3 each independently represent a hydrogen atom or an aliphatic straight-chain hydrocarbon having 1 to 4 carbon atoms
- R4 and R5 each independently represent a hydrogen atom or a methyl group
- R6 represents an aliphatic linear hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms
- A1 represents a structure of the following formula 4 or formula 5
- R7 represents an aliphatic linear hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms
- R1 to R3 in Formula 6 are preferably methyl groups from the viewpoint of reactivity.
- R4 is preferably a hydrogen atom from the viewpoint of increasing the stability of the main chain structure.
- the coupling reaction in step S11 means a coupling reaction in which an oxygen atom on the surface of the inorganic infrared absorbent particles is bonded to a silane coupling agent.
- the bond may be a covalent bond or a so-called supramolecular bond such as a hydrogen bond, a coordinate bond, or an ionic bond. Specific examples of usable silane coupling agents are shown below.
- Silane coupling agents include acrylic, methacrylic, and styryl-based coupling agents, and styryl-based silane coupling agents can be preferably used in consideration of avoiding generation of coarse particles.
- the amount of the silane coupling agent to be used is preferably 5 to 40% by mass, more preferably 10 to 30% by mass, based on the inorganic infrared absorbent particles, from the viewpoint of adsorption to the resin and hydrophilicity.
- the molar ratio of the silane coupling agent to the monomer in step S12 is preferably from 0.1: 10.0 to 10.0: 10.0, and more preferably from 2.0: 10. 0 to 4.0: 10.0 is more preferable.
- the coupling treatment is based on mixing the silane coupling agent with the infrared absorbing pigment.
- a high-temperature treatment is performed at 100 ° C. or more for a certain time after mixing the base material and the silane coupling agent.
- the infrared-absorbing pigment particles may re-aggregate to form particles having a target particle size or more, so-called coarse particles. Therefore, in the present invention, it is preferable that a polymerization treatment is immediately performed (Step S13) after the coupling agent is mixed to obtain a mixture (Step S12 in FIG. 1).
- a combination of a magnetic stirrer, a combination of a stirring blade and a mechanical stirrer, a shaker or a high-speed shearing disperser, a multi-axial roller kneader, a bead mill disperser, a ring mill disperser, A disperser or the like can be optionally used.
- a preferable mixing method is a method using a combination of a stirring blade and a mechanical stirrer. It is preferable to use a bead mill disperser to suppress reaggregation and reduce the particle size.
- the polymerization reaction in step S13 mainly means radical polymerization.
- an azo- or peroxide-based radical generator such as light, heat, and electron beam can be used as the polymerization initiator, and high-temperature polymerization or electron beam without using a polymerization initiator can be arbitrarily selected.
- a solvent can be used for the polymerization reaction, but bulk polymerization which is a solventless reaction is preferred from the viewpoint of increasing the particle size due to aggregation of the coated infrared absorbing pigment.
- the solvent include toluene, xylene, mesitylene, chloroform, NN-dimethylformamide, NN-dimethylsulfoxide and the like. The details of the mechanism by which bulk polymerization improves dispersion stability are unknown.
- the number average particle diameter (D1) of the primary particles of the inorganic infrared absorbent particles used in the present invention is preferably 0.5 ⁇ m or less, more preferably 0.1 ⁇ m or less. When the number average particle diameter is within this range, the ability of absorbing infrared rays is likely to be sufficiently exhibited when the particles are finely dispersed in the toner.
- the lower limit is about 0.01 ⁇ m, more preferably about 0.02 ⁇ m.
- the number average particle diameter of the dispersion diameter of the inorganic infrared absorbent particles contained in the toner according to the present invention is preferably 0.5 ⁇ m or less, more preferably 0.3 ⁇ m or less, and particularly preferably 0.2 ⁇ m or less.
- the “dispersion diameter of the inorganic infrared absorbent particles” means the longest diameter of the inorganic infrared absorbent particles dispersed in the toner.
- the longest diameter of the aggregate is defined as the dispersion diameter. Note that the lower limit is about 0.02 ⁇ m, and more preferably about 0.04 ⁇ m.
- Means for setting the number average particle diameter of the dispersion diameter of the inorganic infrared absorbent particles to 0.5 ⁇ m or less is not particularly limited, and examples thereof include the following means (1) and (2).
- the inorganic infrared absorbent particles having a small particle diameter of the primary particles are used, the dispersion diameter tends to be reduced. Is preferred.
- (1) A method of providing a step of dispersing inorganic infrared absorbent particles in a binder resin in a series of toner production steps.
- the maximum value of the light absorptivity in the wavelength range of 400 nm to 800 nm is 10% or less.
- This wavelength range is a wavelength range corresponding to the visible region. If the light absorption rate is 10% or less, it becomes substantially difficult to recognize with the naked eye, which is preferable in terms of security or aesthetics. If the light absorption in this range is 5% or less, it is more preferable from the viewpoint of security or aesthetics.
- the coefficient of variation of the number of the inorganic infrared absorbent particles observed in each quadrant is 0.50 or less, preferably 0.40 or less. By controlling the variation coefficient to 0.50 or less, the infrared absorbing ability of the toner can be sufficiently exhibited.
- the variation coefficient is calculated according to a method described later.
- Means for forming the toner having a variation coefficient of 0.50 or less is not particularly limited, but examples of the method for reducing the change coefficient include the following means (1) and (2).
- the particle diameter of the inorganic infrared absorbent particles may be adjusted in accordance with the following means. preferable.
- (1) A step of dispersing inorganic infrared absorbent particles in a binder resin is provided in a series of toner production steps.
- a method of dispersing the inorganic infrared absorbent particles in the binder resin for example, a method of using a master batch in a toner production process can be exemplified. That is, the inorganic infrared absorbent particles are mixed with a part of the binder resin so as to have a high concentration, and are melt-kneaded while applying a high shear to produce a master batch in which the inorganic infrared absorbent particles are finely dispersed. After that, the master batch is melt-kneaded while being diluted with the remaining binder resin.
- melt-kneading apparatus suitably used for producing a master batch
- examples of the melt-kneading apparatus suitably used for producing a master batch include a kneader, a Banbury mixer, a two-roll mill, and a three-roll mill. These can be used alone or in combination.
- a melt kneading apparatus used for dilution kneading a biaxial kneader or the like can be exemplified.
- the toner according to the present invention is produced by a suspension polymerization method, it is effective to subject the surface of the inorganic infrared absorbent particles to a hydrophobic treatment in order to facilitate dispersion in styrene.
- a method of suppressing the aggregation of the inorganic infrared absorbing particles during the production of the toner for example, a method of rapidly cooling after the melt-kneading step can be exemplified. For example, by spreading the melt-kneaded material in a sheet shape on a water-cooled metal belt, the melt-kneaded material can be cooled instantaneously. By rapidly cooling in this way, aggregation of the inorganic infrared absorbent particles generated during cooling can be significantly suppressed.
- cooling device suitably used for rapid cooling
- examples of the cooling device suitably used for rapid cooling include “NR double belt cooler for high viscosity” (manufactured by Nippon Belting Co., Ltd.) and “cooling and solidifying machine belt drum flaker” (Nippon Coke Industry Co., Ltd.) ) And a cooling / solidifying device drum Flaker (manufactured by Katsuragi Industry Co., Ltd.).
- the number of toner particles having no inorganic infrared absorber particles in the region from the surface of the toner particles to a depth of 50 nm is 60% by number or more of the entire toner particles. preferable. And it is more preferable that it is 80% or more by number.
- Inorganic infrared absorbers are generally substances having a very low volume resistivity, and if present near the surface of toner particles, lower the resistance of the toner particles.
- the ratio of the toner particles in which the inorganic infrared absorbent particles are present near the surface of the toner particles is increased, it becomes difficult to maintain good charge of the toner, and the developing property and the transfer property are reduced, and high-definition image formation is performed. It will be difficult. According to the study of the present inventors, if the toner particles having no inorganic infrared absorbent particles in the region from the surface of the toner particles to a depth of 50 nm are 60% by number or more of the entire toner particles, the resistance of the toner particles is reduced. It has been found that the adverse effects of the method can be suppressed.
- toner production methods can be exemplified.
- the surface of the raw material inorganic infrared absorbing agent particles is sufficiently hydrophobized in advance, and the hydrophobized inorganic infrared absorbing agent and a polymerizable monomer such as styrene are mixed and dispersed.
- a method in which toner particles are produced by granulation in a medium and then polymerization (suspension polymerization method).
- the inorganic infrared absorbent particles subjected to the hydrophobic treatment are easily included in the toner, and the inorganic infrared absorbent particles are present in a region from the surface of the toner particles to a depth of 50 nm. It becomes difficult to do.
- thermoplastic resin fine particles having a number average particle size of about 30 to 300 nm are externally added to obtain a toner particle precursor having a thermoplastic resin adhered to the surface.
- a mechanical shear is applied to the toner particle precursor to smooth the thermoplastic resin adhered to the surface, thereby producing toner particles whose surface is covered with the thermoplastic resin (pulverization method / mechanochemical). processing). If necessary, when applying a mechanical shear, heating may be performed using warm air or the like to promote smoothing.
- Examples of a mechanical shearing device include “Hybridization System (NHS)” (manufactured by Nara Machinery Co., Ltd.), “Circulation Mechanofusion (R) System AMS” (manufactured by Hosokawa Micron Corporation), and “Faculty ( R) S series @ FS “(manufactured by Hosokawa Micron Corporation) and the like.
- NHS Hybridization System
- thermoplastic resin fine particles having a number average particle size of about 30 to 300 nm are externally added to obtain a toner particle precursor.
- This toner particle precursor is treated with hot air by a thermal sphering device. The hot air treatment melts the externally added thermoplastic resin and produces toner particles whose surface is covered with the thermoplastic resin (pulverization method / thermal sphering process).
- thermal sphering treatment apparatus examples include “Surface Modifier Meteor Einbo @ MR @ Type” (manufactured by Nippon Pneumatic Industries, Ltd.).
- the surface of the toner particles is covered with the molten thermoplastic resin, so that the inorganic infrared absorber particles are less likely to exist in a region from the surface of the toner particles to a depth of 50 nm.
- the external addition step of the thermoplastic resin fine particles is not essential, and even if the finely pulverized material itself is subjected to the thermal spheroidizing treatment, the inorganic infrared absorbent particles exposed to the surface to some extent are removed. It is possible to shield. This is because the binder resin and wax contained in the finely pulverized material are melted by the hot air treatment, migrate to the surface of the finely pulverized material, and coat the inorganic infrared absorbent particles.
- the inorganic infrared absorber particles and the binder resin are melt-kneaded, and after cooling, finely pulverized to a toner size.
- This finely pulverized product is dispersed in an aqueous medium using a surfactant.
- an aqueous dispersion of thermoplastic resin fine particles having a number average particle diameter of about 30 to 300 nm is added to adhere the thermoplastic resin fine particles to the surface of the finely pulverized product.
- the aqueous medium is heated above the glass transition temperature of the thermoplastic resin to produce toner particles whose surface is covered with the thermoplastic resin (pulverization method / wet coating treatment).
- the surface of the toner particles is covered with the molten thermoplastic resin, so that the inorganic infrared absorber particles are less likely to exist in a region from the surface of the toner particles to a depth of 50 nm.
- An aqueous dispersion of inorganic infrared absorbent particles and an aqueous dispersion of thermoplastic resin fine particles having a number average particle size of about 30 to 300 nm are mixed to aggregate the inorganic infrared absorbent particles and the resin fine particles. . Thereafter, the aqueous medium is heated to a temperature equal to or higher than the glass transition temperature of the thermoplastic resin to fuse the aggregates, thereby obtaining an aqueous dispersion of core particles. An aqueous dispersion of thermoplastic resin particles having a number average particle size of about 30 to 150 nm is added to the aqueous dispersion of core particles to form an aggregate having the thermoplastic resin particles adhered to the surface of the core particles.
- the aqueous medium is heated to a temperature equal to or higher than the glass transition temperature of the thermoplastic resin to produce toner particles whose surface is covered with the thermoplastic resin (aggregation method).
- the thermoplastic resin fine particles used for producing the core particles and the thermoplastic resin fine particles adhered to the surface of the core particles may be the same resin or different resins.
- the surface of the toner particles is covered with the thermoplastic resin layer, so that the inorganic infrared absorbent particles are less likely to exist in a region from the surface of the toner particles to a depth of 50 nm.
- the method for producing the toner is not limited to the above-described method, but may be, for example, a suspension polymerization method or an emulsion aggregation method.
- the suspension polymerization method includes the following steps.
- Step S21 a step of preparing a polymerizable monomer composition by mixing at least the polymerizable monomer constituting the binder resin and the inorganic infrared absorbent particles.
- Step S22 a step of granulating the polymerizable monomer composition particles by dispersing the polymerizable monomer composition in an aqueous medium.
- Step S23 a step of polymerizing the polymerizable monomer in the particles of the polymerizable monomer composition to obtain toner particles.
- the emulsion aggregation method includes the following steps.
- Step S31 A resin particle dispersion, a wax dispersion, an inorganic infrared absorbent particle dispersion and, if necessary, a dispersion containing other toner components are prepared, and these dispersions are mixed to prepare a mixture.
- Step (mixing step) After preparing the mixed solution, a step of adding and mixing a pH adjuster, an aggregating agent, a stabilizer and the like into the mixed solution to form aggregated particles in which the respective particles are aggregated (aggregating step).
- Step S33 a step of heating and fusing the aggregated particles (fusion step). After that, toner particles are obtained through a filtration washing step and a drying step.
- the content of the inorganic infrared absorbing agent contained in the toner is preferably from 0.3% by mass to 1.0% by mass, more preferably from 0.5% by mass to 1.0% by mass, based on the mass of the toner. % By mass or less.
- the content is 0.3% by mass or more, visualization of an invisible image upon irradiation with infrared rays or ultraviolet rays becomes easy, so that it is preferable.
- the content is 1.0% by mass or less, the proportion of toner particles having no inorganic infrared absorbent particles in the region from the surface of the toner particles to a depth of 50 nm increases, and as a result, high-definition image formation is possible. Is preferable.
- the content of the inorganic infrared absorbent particles is 1.0% by mass or less, even when the toner is manufactured by a pulverization method, the exposure of the inorganic infrared absorbent particles to the toner particle surface is suppressed to some extent. .
- the thermal sphering treatment exemplified in the above (3) is indispensable even when the toner is manufactured by the pulverization method. Disappears.
- the content of the inorganic infrared absorbent particles is 1.0% by mass or less, the infrared absorptivity of the toner becomes relatively low.
- the coefficient of variation (dispersion state in the toner) of the number of the inorganic infrared absorbent particles is controlled to increase the infrared absorption of the toner, thereby reducing the infrared absorption due to the low content. Is suppressed.
- the maximum value of the light absorptivity in the wavelength range of 900 nm to 1800 nm is preferably 25% or more.
- This wavelength range is a wavelength range corresponding to an infrared (near infrared to short wavelength infrared) region. If the light absorption rate is 25% or more, the invisible image becomes clear when infrared light is applied to the invisible image. Can be visualized.
- Means for producing a toner having a maximum light absorption of 25% or more in the wavelength range of 900 nm to 1800 nm is not particularly limited, and examples thereof include the following means (1) to (3).
- the maximum value of the light absorptivity in the wavelength range of 200 nm to 350 nm is preferably 25% or more.
- This wavelength range is a wavelength range corresponding to an ultraviolet region, and if the light absorptance is 25% or more, the invisible image can be clearly visualized when the invisible image is irradiated with ultraviolet rays.
- Means for forming a toner having a maximum light absorptivity of 25% or more in the wavelength range of 200 nm or more and 350 nm or less is not particularly limited, and examples thereof include the following means (1) to (3).
- the volume resistivity of the toner is preferably from 1.0 ⁇ 10 12 ⁇ ⁇ cm to 1.0 ⁇ 10 17 ⁇ ⁇ cm. When the volume resistivity of the toner falls within this range, the charge retention is particularly good, the developability and the transferability are good, and a high-definition image can be formed.
- the toner can contain a wax, if necessary, as long as the effects of the present invention are not impaired.
- the wax is not particularly limited, but is preferably a colorless or pale wax.
- Known waxes such as hydrocarbon waxes, ester waxes, amide waxes, higher aliphatic alcohols and higher fatty acids can be used as the wax. These can be used alone or in combination.
- the toner may contain a charge control agent, if necessary, as long as the effects of the present invention are not impaired.
- the charge control agent is not particularly limited, but is preferably a colorless or light-colored charge control agent.
- the following can be used as the charge control agent.
- Known charge control agents such as aromatic oxycarboxylic acids, metal compounds of aromatic oxycarboxylic acids, boron compounds, quaternary ammonium salts, calixarenes, resins having sulfonic acid (salt) groups, and resins having sulfonic acid ester groups .
- various organic or inorganic fine powders may be externally added to the toner particles.
- the organic or inorganic fine powder to be externally added preferably has a particle size of 1/10 or less of the weight average particle size of the toner particles.
- the organic or inorganic fine powder is not particularly limited, and known materials such as silica, alumina, titanium oxide, strontium titanate, silicon nitride, polytetrafluoroethylene, and zinc stearate can be used.
- the surface of the organic or inorganic fine powder may be subjected to a hydrophobic treatment.
- the weight average particle diameter (D4) of the toner is preferably from 4.0 ⁇ m to 9.0 ⁇ m, more preferably from 5.0 ⁇ m to 7.0 ⁇ m. Within this range, it is advantageous for high-definition image formation.
- the glass transition temperature of the toner is preferably from 40 ° C to 80 ° C, more preferably from 45 ° C to 65 ° C. Within this range, the balance between the storage stability and the fixability of the toner becomes good.
- the toner may be used as a one-component developer, or may be mixed with a carrier and used as a two-component developer.
- a carrier magnetic particles made of a known material such as metals such as iron, ferrite, and magnetite, and alloys of these metals with metals such as aluminum and lead can be used.
- a coated carrier in which the surface of the carrier is coated with a coating agent such as a resin, or a resin-dispersed carrier in which magnetic particles are dispersed in a binder resin may be used.
- the volume average particle size of the carrier is preferably from 15 ⁇ m to 100 ⁇ m, more preferably from 25 ⁇ m to 80 ⁇ m.
- the above sample image is subjected to spectroscopic measurement in a wavelength range of 400 nm to 800 nm using the following photometer.
- An ultraviolet-visible near-infrared spectrophotometer "UV-3600” (manufactured by Shimadzu Corporation) equipped with an integrating sphere attachment device “ISR-240A” (manufactured by Shimadzu Corporation).
- UV-3600 ultraviolet-visible near-infrared spectrophotometer
- ISR-240A integrating sphere attachment device
- the value obtained by subtracting the measurement value (light absorption rate (%)) of the paper alone from the measurement value (light absorption rate (%)) of the sample image is used as the light absorption rate ( %).
- the absorption rate is calculated as follows. An unfixed image having a toner amount in the range of 0.27 to 0.30 mg / cm 2 is formed and fixed on paper by the above-described method to obtain a first sample image. Further, an unfixed image is formed in which the amount of applied toner is in the range of 0.30 to 0.33 mg / cm 2 , and is fixed on paper by the above-described method to produce a second sample image. Then, the spectroscopic measurement is performed on each of the first sample image and the second sample image.
- the value obtained by subtracting the measurement value (light absorption rate (%)) of the paper alone from the measurement value (light absorption rate (%)) of the first sample image is referred to as the first light absorption rate (%). I do.
- a value obtained by subtracting the measured value (light absorption rate (%)) of the paper alone from the measured value (light absorption rate (%)) of the second sample image is used as the second light absorption rate ( %).
- the absorptance of the first light (%) and the absorptivity (%) of the second light are plotted on an xy plane where the amount of applied toner is the abscissa and the absorptivity of light is the ordinate. Then, these two points are connected by a straight line, and the value corresponding to 0.30 mg / cm 2 is defined as the light absorptivity of the image with the applied amount of toner of 0.30 mg / cm 2 .
- the cross-sectional image of the toner particles to be observed is selected as follows. First, the sectional area of the toner particles is determined from the sectional image of the toner particles, and the diameter (equivalent circle diameter) of a circle having an area equal to the sectional area is determined. Only the cross-sectional image of the toner particles whose absolute value of the difference between the circle-equivalent diameter and the weight average particle size (D4) of the toner is within 1.0 ⁇ m is observed.
- the cross-sectional image of the toner particle is divided into four as shown in FIG. That is, the center of gravity of the cross-sectional image of the target toner particles is first determined, and a circle having a radius of 2.0 ⁇ m centering on the center of gravity is drawn. Next, this circle is divided into four equal parts by the diameters perpendicular to each other to obtain a quadrant.
- the number of inorganic infrared absorbent particles observed in each quadrant is counted, and an average value (arithmetic average value) in each quadrant is calculated. Further, the standard deviation of the number of the inorganic infrared absorbent particles is calculated, and the standard deviation is divided by the average value to calculate the variation coefficient.
- the inorganic infrared absorbent particles are aggregated, the aggregated particles are counted as one particle. This operation is performed on 100 toner particles to calculate 100 variation coefficients, and the average value of the variation coefficients is used as the variation coefficient of the number of inorganic infrared absorbent particles in the present invention.
- This operation is performed on 100 toner particles, and the ratio (number%) of the toner particles in which the inorganic infrared absorbent particles are not present in a region from the surface of the toner particles to a depth of 50 nm is calculated.
- the particles are treated as being present on the side of the region where half or more of the area ratio is present.
- the weight average particle diameter (D4) of the toner particles is calculated as follows.
- a precise particle size distribution measuring device “Coulter Counter Multisizer 3” registered trademark, manufactured by Beckman Coulter, Inc.
- the setting of the measurement conditions and the analysis of the measurement data use the attached dedicated software “Beckman Coulter Multisizer 3 Version 3.51” (manufactured by Beckman Coulter, Inc.).
- the measurement is performed with 25,000 effective measurement channels.
- the electrolytic aqueous solution used for the measurement is prepared by dissolving a special grade sodium chloride in ion-exchanged water so as to have a concentration of about 1% by mass, for example, "ISOTON II” (manufactured by Beckman Coulter, Inc.). Can be.
- the dedicated software Before performing the measurement and analysis, the dedicated software is set as follows. On the “Change standard measurement method (SOM)” screen of the dedicated software, set the total count number in the control mode to 50,000 particles, set the number of measurements to 1, and set the Kd value to “standard particles 10.0 ⁇ m” (Beckman ⁇ Set the value obtained by using Coulter Co., Ltd.). By pressing the “threshold / noise level measurement button”, the threshold and the noise level are automatically set. Also, the current is set to 1600 ⁇ A, the gain is set to 2, and the electrolytic solution is set to ISOTON II, and a check is made in “Flash aperture tube after measurement”.
- SOM Change standard measurement method
- the bin interval is set to logarithmic particle size
- the particle size bin is set to 256 particle size bin
- the particle size range is set from 2 ⁇ m to 60 ⁇ m.
- An ultrasonic disperser “Ultrasonic Dispersion System Tetora 150” (manufactured by Nikkaki Bios Co., Ltd.) having two oscillators having an oscillation frequency of 50 kHz and having a phase difference of 180 degrees and having an electrical output of 120 W is prepared. I do. About 3.3 liters of ion-exchanged water is placed in the water tank of the ultrasonic disperser, and about 2 mL of contaminone N is added to the water tank. (4) The beaker of (2) is set in the beaker fixing hole of the ultrasonic disperser, and the ultrasonic disperser is operated. Then, the height position of the beaker is adjusted so that the resonance state of the liquid level of the aqueous electrolytic solution in the beaker is maximized.
- the sample image used in the method for measuring the light absorptance in the above wavelength range of 400 nm or more and 800 nm or less was measured using an ultraviolet-visible-near-infrared spectrophotometer “MV-3300” (manufactured by JASCO Corporation) at a wavelength of 900 nm.
- the spectroscopic measurement in the range of 1800 nm or more is performed.
- the spectroscopic measurement of the paper alone is also performed as a blank, and the measured value of the paper alone is subtracted from the measured value of the sample image to calculate the reflectance (%).
- a value obtained by subtracting the reflectance from 100 is defined as an absorption (%).
- spectroscopic measurement in the wavelength range of 200 nm or more and 350 nm or less is performed using UV-3600 equipped with ISR-240A.
- a spectroscopic measurement of a single piece of paper is also performed as a blank, and a value obtained by subtracting the measured value of the single piece of paper from the measured value of the sample image is defined as an absorption rate (%).
- the resistance measuring cell is filled with toner, a lower electrode and an upper electrode are arranged so as to be in contact with the toner, a voltage is applied between these electrodes, and a current flowing at that time is measured to obtain a volume resistivity ( ⁇ ⁇ cm).
- the measurement conditions are as follows. Contact area between filled toner and electrode: about 2.3 cm 2 Thickness: about 0.5mm Upper electrode load: 180g Applied voltage: 500V
- the content (% by mass) of the inorganic infrared absorbent particles contained in the toner is determined by X-ray fluorescence analysis.
- the measurement conforms to JIS K 0119-1969, and is specifically as follows.
- a wavelength-dispersive X-ray fluorescence spectrometer "Axios" manufactured by PANalytical
- dedicated software "SuperQ@ver.4.0F” (manufactured by PANalytical) for setting measurement conditions and analyzing measurement data
- Rh is used as the anode of the X-ray tube
- the measurement atmosphere is vacuum
- the measurement diameter is 27 mm
- the measurement time is 10 seconds.
- a proportional counter (PC) is used
- SC scintillation counter
- a finely pulverized styrene resin and a predetermined amount of inorganic infrared absorbent particles were mixed using a coffee mill so as to be uniform, and pellets prepared in the same manner as above were used. Use as a measurement sample.
- D50 volume-based median diameter
- the primary particles of the tin-doped indium oxide before treatment used in the present production example had a number average particle size of 40 nm.
- D50 after the treatment was measured in the same manner as in Production Example 1, it was 314 nm.
- the primary particles of the tin-doped indium oxide before treatment used in the present production example had a number average particle size of 40 nm.
- Example 1 [Production example of toner according to the present invention by suspension polymerization method] ⁇ Preparation process of aqueous medium> 1000.0 parts by mass of ion-exchanged water and 14.0 parts by mass of sodium phosphate dodecahydrate were charged into a reaction vessel, and the temperature was maintained at 65 ° C. for 1 hour while purging with nitrogen. Stirring was performed at 12000 rpm using a high-speed stirrer “TK homomixer” (manufactured by Tokushu Kika Kogyo Co., Ltd.).
- TK homomixer manufactured by Tokushu Kika Kogyo Co., Ltd.
- An aqueous calcium chloride solution obtained by dissolving 9.2 parts by mass of calcium chloride / dihydrate in 20.0 parts by mass of ion-exchanged water was added thereto at once to prepare an aqueous medium containing a fine dispersion stabilizer.
- ⁇ Preparation step of polymerizable monomer composition A mixture of 7.0 parts by mass of the lump A produced in Production Example 1 of the surface-treated tin-doped indium oxide particles and 123.0 parts by mass of styrene was used as a media stirring type wet dispersing machine “Atritor” (manufactured by Mitsui Miike Koki Co., Ltd.). Was introduced. Next, dispersion was performed by using zirconia beads having a diameter of 2 mm at 220 rpm for 5 hours to obtain a dispersion. The following materials were added to the styrene dispersion of tin-doped indium oxide particles to obtain a mixture.
- ⁇ Granulation process> The temperature of the aqueous medium containing the dispersion stabilizer was set to 70 ° C. K.
- the polymerizable monomer composition was charged into an aqueous medium while maintaining the rotation speed of the homomixer at 12,000 rpm, and 10.0 parts by mass of t-butyl peroxypivalate as a polymerization initiator was added. After that, granulation was performed for 10 minutes while maintaining the rotation speed of 12000 rpm.
- ⁇ Polymerization step> After the granulation step, the polymerization was carried out for 5 hours while maintaining the temperature at 70 ° C. while stirring at 150 rpm by changing the agitator to a propeller stirring blade, and the temperature was raised to 85 ° C. and heated for 2 hours to complete the polymerization reaction.
- ⁇ Washing and drying process> After the completion of the polymerization step, the temperature of the solution was cooled to room temperature, adjusted to pH 1.5 by adding dilute hydrochloric acid, and then stirred for 3 hours. Thereafter, filtration and washing were repeated to obtain a toner cake. After the obtained toner cake is crushed, it is dried by a flash dryer, and fine coarse powder is cut by using a multi-segment classifier utilizing the Coanda effect. 3 ⁇ m toner particles 1 were obtained.
- a high-speed mixer “FM mixer” was prepared by mixing 100.0 parts by mass of the obtained toner particles 1 and 1.0 part by mass of hydrophobic silica fine powder (number average particle size of primary particles: 7 nm) surface-treated with hexamethyldisilazane. (Manufactured by Nippon Coke Industry Co., Ltd.) to obtain Toner 1.
- Table 1 shows the analysis results of Toner 1.
- Example 2 Toner 2 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of the lump A produced in Production Example 1 of the surface-treated tin-doped indium oxide particles was changed to 3.5 parts by mass.
- Example 3 Toner 3 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of the lump A produced in Production Example 1 of the surface-treated tin-doped indium oxide particles was changed to 21.0 parts by mass.
- Example 4 The toner was produced in the same manner as in Example 1 except that the lump B produced in Production Example 2 of the surface-treated tin-doped indium oxide particles was used instead of the lump A produced in Production Example 1 of the surface-treated tin-doped indium oxide particles. 4 was obtained.
- Example 5 The toner was produced in the same manner as in Example 1 except that the lump C produced in Production Example 3 of the surface-treated tin-doped indium oxide particles was used instead of the lump A produced in Production Example 1 of the surface-treated tin-doped indium oxide particles. 5 was obtained.
- the obtained coarsely pulverized product was finely pulverized with a mechanical pulverizer “T-250” (manufactured by Freund Turbo Co., Ltd.). Classification was further performed using a rotary classifier “200TSP” (manufactured by Hosokawa Micron Corporation) to obtain a toner particle precursor 6 having a weight average particle size of 6.5 ⁇ m.
- Example 7 Toner 7 was obtained in the same manner as in Example 6, except that the addition amount of the styrene acrylic resin fine particles was changed to 1.0 part by mass.
- Example 8 Toner 8 was obtained in the same manner as in Example 6 except that styrene acrylic resin fine particles were not added.
- the above materials were sufficiently mixed using an FM mixer (manufactured by Nippon Coke Industry Co., Ltd.), and then melt-kneaded using a PCM-30 type (manufactured by Ikegai Co., Ltd.) set at a temperature of 130 ° C. Got.
- the obtained kneaded material was spread in a sheet shape on a water-cooled metal belt, quenched, and coarsely pulverized to 1 mm or less by a hammer mill to obtain a coarsely crushed material.
- the obtained crushed product was finely pulverized with T-250 (manufactured by Freund Turbo). Classification was further performed using 200 TSP (manufactured by Hosokawa Micron Corp.) to obtain toner particles 9 having a weight average particle size of 6.3 ⁇ m.
- Example 10 Toner 10 was obtained in the same manner as in Example 9, except that the addition amount of the master batch and the addition amount of the saturated polyester were changed to 8.0 parts by mass and 87.0 parts by mass in the toner particle production process.
- the above-mentioned raw materials were sufficiently mixed using an FM mixer (manufactured by Nippon Coke Industry Co., Ltd.), and then melt-kneaded using a PCM-30 type (manufactured by Ikegai Co., Ltd.) set at a temperature of 130 ° C. Got.
- the obtained kneaded material was allowed to stand still at room temperature, cooled, and coarsely pulverized to 1 mm or less with a hammer mill to obtain a coarsely crushed material.
- the obtained coarsely pulverized product was finely pulverized by a collision type air current pulverizer.
- Classification was further performed using 200 TSP (manufactured by Hosokawa Micron Corp.) to obtain comparative toner particles 1 having a weight average particle size of 6.5 ⁇ m.
- 100.0 parts by mass of the obtained comparative toner particles 1 and 1.0 part by mass of hydrophobic silica fine powder (primary particle number average particle size: 7 nm) surface-treated with hexamethyldisilazane were mixed with FM mixer (Japan). The mixture was mixed using Coke Industry Co., Ltd.) to obtain Comparative Toner 1.
- Comparative toner 2 was obtained in the same manner as in Comparative example 1 except that the following raw materials were used.
- a fine line image (20 lines, line width 100 ⁇ m, interval 500 ⁇ m, line length 20 mm) was formed in the center of A4 paper.
- a solid yellow image was formed using A4 paper on which the fine line image was formed and a yellow developing device so as to block the above fine line image, and an evaluation image 1 was obtained.
- the central part of the obtained evaluation image 1 was observed using a loupe with a magnification of 15 times. As a result, it was not possible to recognize the presence of the fine line image formed using the toner 1.
- the light source 202 and the camera 203 were installed, and the evaluation image 1 (201 in FIG. 3) was observed. That is, the evaluation image 1 was allowed to stand on a desk, and infrared light was emitted from a position about 1 m away from the evaluation image 1 at an angle of 15 ° using a halogen lamp (light source 202).
- a halogen lamp a halogen lamp light source "PCS-UHX-150" (manufactured by Nippon PI Corporation) equipped with a visible light cut filter unit was used.
- a near-infrared camera was installed at a position 15 cm directly above the evaluation image 1 and photographed.
- a near-infrared camera "NVU3VD" manufactured by IR Spec Co., Ltd.
- the spectral sensitivity wavelength range of NVU3VD is 970 to 1650 nm.
- the captured image was displayed on a display and evaluated according to the following evaluation criteria. As a result, the image quality of Evaluation Image 1 was A rank. Evaluation was performed in the same manner as in Evaluation Example 1 for Toners 2 to 10 and Comparative Toners 1 and 2. Table 2 shows the evaluation results.
- Evaluation Example 2 Using the image forming apparatus and the black developing device used in Evaluation Example 1, a 10-point text image (approximately 100 characters of Hiragana) was written on A4 paper “High White Paper GF-C081” (manufactured by Canon Inc.). Was formed, and an evaluation image 2 was obtained. The obtained evaluation image 2 was visually observed. As a result, it was not possible to recognize the presence of the text image formed using the toner 1. Next, when the evaluation image 2 was irradiated with ultraviolet light using an ultraviolet lamp, the text image could be clearly recognized, and the sentence could be decoded.
- an ultraviolet lamp “Handy UV Lamp SUV-4” manufactured by AS ONE Corporation capable of irradiating ultraviolet rays having a wavelength of 254 nm was used. Evaluation was performed in the same manner as in Evaluation Example 2 for Toners 2 to 10 and Comparative Toners 1 and 2. Table 3 shows the evaluation results.
- characters cannot be recognized in Table 3 means "the lines constituting the characters cannot be seen at all", and “characters can be clearly recognized” means "100 characters out of every 100 characters. Can be easily understood. " Further, “characters cannot be identified” in Table 3 means “one character out of 100 characters cannot be understood.” Further, “partially indistinguishable characters” means that "some characters in 100 characters can be understood, but the remaining characters cannot be understood.”
- Evaluation images 1 and 2 were allowed to stand for one month by the window exposed to sunlight. Thereafter, the images were evaluated in the same manner as in Evaluation Examples 1 and 2. As a result, none of the toners 1 to 10 and the comparative toners 1 and 2 showed any change such as the visibility of the image as compared with one month ago.
- the above materials were sufficiently mixed using an FM mixer (manufactured by Nippon Coke Industry Co., Ltd.), and then melt-kneaded using a PCM-30 type (manufactured by Ikegai Co., Ltd.) set to a temperature of 130 ° C. Got.
- the obtained kneaded material was spread in a sheet shape on a water-cooled metal belt, quenched, and coarsely pulverized to 1 mm or less by a hammer mill to obtain a coarsely crushed material.
- the obtained crushed product was finely pulverized with T-250 (manufactured by Freund Turbo). Classification was further performed using 200 TSP (manufactured by Hosokawa Micron Corporation) to obtain a toner particle precursor 11 having a weight average particle size of 5.8 ⁇ m.
- TSP manufactured by Hosokawa Micron Corporation
- Example 12 Toner 12 was obtained in the same manner as in Example 11, except that the addition amount of the master batch and the addition amount of the saturated polyester in the production process of the toner particle precursor were 1.5 parts by mass and 93.5 parts by mass, respectively.
- Example 13 Toner 13 was obtained in the same manner as in Example 11, except that the addition amount of the master batch was 9.0 parts by mass and the addition amount of the saturated polyester was 86.0 parts by mass in the production process of the toner particle precursor.
- Example 14 Toner 14 was obtained in the same manner as in Example 11, except that the addition amount of the styrene acrylic resin fine particles was changed to 1.0 part by mass.
- Example 15 Toner 15 was obtained in the same manner as in Example 11 except that styrene acrylic resin fine particles were not added.
- the obtained crushed product was finely pulverized with T-250 (manufactured by Freund Turbo). Classification was further performed using 200 TSP (manufactured by Hosokawa Micron Corporation) to obtain toner particles 16 having a weight average particle size of 5.9 ⁇ m.
- TSP manufactured by Hosokawa Micron Corporation
- Example 17 Toner 17 was obtained in the same manner as in Example 16 except that the addition amount of the master batch was 6.0 parts by mass and the addition amount of the saturated polyester was 89.0 parts by mass in the production process of the toner particles.
- Example 18 A toner 18 was obtained in the same manner as in Example 16, except that the kneading time by the two-roll mill in the production process of the master batch was set to 3 minutes.
- the obtained kneaded material was allowed to stand still at room temperature, cooled, and coarsely pulverized to 1 mm or less with a hammer mill to obtain a coarsely crushed material.
- the obtained coarsely pulverized product was finely pulverized by a collision type air current pulverizer.
- Classification was further performed using 200 TSP (manufactured by Hosokawa Micron Corporation) to obtain comparative toner particles 3 having a weight average particle diameter of 6.0 ⁇ m.
- Comparative Toner 3 100.0 parts by mass of the obtained comparative toner particles 3 and 1.0 part by mass of hydrophobic silica fine powder (primary particle number average particle size: 7 nm) surface-treated with hexamethyldisilazane were mixed with FM mixer (Japan). The mixture was mixed using Coke Industry Co., Ltd.) to obtain Comparative Toner 3.
- the mixture was melt-kneaded using a PCM-30 type (Ikegai Co., Ltd.) set at a temperature of 130 ° C. to obtain a kneaded product.
- the obtained kneaded material was spread in a sheet shape on a water-cooled metal belt, quenched, and coarsely pulverized to 1 mm or less by a hammer mill to obtain a coarsely crushed material.
- the obtained crushed product was finely pulverized with T-250 (manufactured by Freund Turbo). Classification was further performed using 200 TSP (manufactured by Hosokawa Micron Corporation) to obtain a toner particle precursor 19 having a weight average particle diameter of 6.2 ⁇ m.
- TSP manufactured by Hosokawa Micron Corporation
- Example 20 Toner 20 was obtained in the same manner as in Example 19, except that the addition amount of the master batch and the addition amount of the saturated polyester in the production process of the toner particle precursor were 1.5 parts by mass and 93.5 parts by mass, respectively.
- Example 21 Toner 21 was obtained in the same manner as in Example 19, except that the addition amount of the master batch and the addition amount of the saturated polyester were changed to 6.0 parts by mass and 89.0 parts by mass in the production process of the toner particle precursor.
- Example 22 Toner 22 was obtained in the same manner as in Example 19, except that the addition amount of the styrene acrylic resin fine particles was changed to 1.0 part by mass.
- Example 23 Toner 23 was obtained in the same manner as in Example 19 except that styrene acrylic resin fine particles were not added.
- the obtained crushed product was finely pulverized with T-250 (manufactured by Freund Turbo). Classification was further performed using 200 TSP (manufactured by Hosokawa Micron Corporation) to obtain toner particles 24 having a weight average particle size of 5.9 ⁇ m.
- TSP manufactured by Hosokawa Micron Corporation
- Example 25 Toner 25 was obtained in the same manner as in Example 19, except that the kneading time by the two-roll mill in the production process of the master batch was set to 3 minutes.
- Comparative toner 4 was obtained in the same manner as in Example 19, except that the addition amount of the master batch and the addition amount of the saturated polyester were changed to 12.0 parts by mass and 83.0 parts by mass in the production process of the toner particle precursor. .
- the obtained kneaded material was allowed to stand still at room temperature, cooled, and coarsely pulverized to 1 mm or less with a hammer mill to obtain a coarsely crushed material.
- the obtained coarsely pulverized product was finely pulverized by a collision type air current pulverizer. Classification was further performed using 200 TSP (manufactured by Hosokawa Micron Corporation) to obtain comparative toner particles 5 having a weight average particle diameter of 6.0 ⁇ m.
- Comparative Toner 5 100.0 parts by mass of the obtained comparative toner particles 5 and 1.0 part by mass of hydrophobic silica fine powder (primary particle number average particle size: 7 nm) surface-treated with hexamethyldisilazane were mixed with FM mixer (Japan). The mixture was mixed using Coke Industry Co., Ltd.) to obtain Comparative Toner 5.
- Tin-doped indium oxide particles were obtained.
- the obtained sample was dispersed in a styrene monomer using an ultrasonic cleaner (W-133 Sampa (manufactured by Honda Electronics Co., Ltd.)), and D50 was measured to be 303 nm.
- the particle size (D50) used in the present invention means a volume-based median diameter (D50) measured under the following conditions using UPA-150EX (manufactured by Nikkiso Co., Ltd.). SetZero: 30 s, number of measurements: 3, measurement time: 120 s, refractive index: 1.85
- Table 10 shows differences (changes) in each of Production Examples 5 to 12 from Production Example 4. As shown in Table 10, Production Examples 5 and 6 differ in the type of ITO, Production Examples 7 and 8 differ in the type of silane coupling agent, and Production Examples 9 and 12 differ in the amount of the silane coupling agent. Except for the changes shown in Table 10, a surface-treated infrared absorbing pigment having the particle diameters shown in Table 10 was obtained in the same manner as in Production Example 4.
- Styrene monomer 20 parts by mass 2,2′-azobis (isobutyronitrile) 0.1 parts by mass Obtained using an ultrasonic cleaner (W-133 Sampa (manufactured by Hyundai Electronics Co., Ltd.)). The sample was dispersed in a styrene monomer, and the particle diameter was measured to be 532 nm.
- the obtained sample was dispersed in a styrene monomer using an ultrasonic cleaner (W-133 Sampa (manufactured by Hyundai Electronics Co., Ltd.)), and the particle size was measured.
- the particle size was 362 nm.
- the mixture was dropped into a surfactant aqueous solution, and the dispersion treatment was performed again with an ultrasonic cleaner (W-133 Sampa (manufactured by Honda Electronics)) for 2 hours.
- an ultrasonic cleaner W-133 Sampa (manufactured by Nissan Electronics)
- tetrahydrofuran was distilled off to obtain an aqueous dispersion of surface-treated tin-doped indium oxide particles.
- the particle size of the surface-treated tin-doped indium oxide particles was 302 nm.
- a pigment dispersion 1 was obtained by dispersing a mixture of 10 parts by mass of the surface-treated tin-doped indium oxide particles produced in Production Example 4 and 120 parts by mass of styrene for 3 hours using an attritor (manufactured by Mitsui Mining Co., Ltd.). The following materials were mixed and heated to 60 ° C. K. The mixture was uniformly dissolved and dispersed at 5000 rpm using a homomixer.
- the polymerizable monomer composition was charged into the aqueous medium, and granulated for 15 minutes while maintaining a rotation speed of 12000 rpm. Thereafter, the stirrer was changed from a high-speed stirrer to a propeller stirring blade, and polymerization was continued for 5 hours while maintaining the liquid temperature at 60 ° C. Then, the liquid temperature was raised to 80 ° C. The polymerization was continued for hours. After completion of the polymerization reaction, the remaining monomer was distilled off at 80 ° C. under reduced pressure, and the liquid temperature was cooled to 30 ° C. to obtain a polymer fine particle dispersion.
- the polymer fine particle dispersion was transferred to a washing vessel, and while being stirred, dilute hydrochloric acid was added to adjust the pH to 1.5, followed by stirring for 2 hours.
- Solid-liquid separation was performed with a filter to obtain polymer fine particles.
- the redispersion of the polymer fine particles in water and the solid-liquid separation were repeated until the calcium phosphate compound was sufficiently removed. Thereafter, the polymer particles finally solid-liquid separated were sufficiently dried with a dryer to obtain toner particles.
- the following materials were dry-mixed with 100 parts by mass of the obtained toner particles using an FM mixer (manufactured by Nippon Coke Industry Co., Ltd.) for 5 minutes to obtain a toner 26.
- -Hydrophobic silica fine powder surface-treated with hexamethyldisilazane (number-average particle diameter of primary particles: 7 nm) 1.00 parts by mass-Rutile-type titanium oxide fine powder (number-average particle diameter of primary particles: 45 nm) 0.15 Parts by mass: rutile type titanium oxide fine powder (number average particle diameter of primary particles: 200 nm) 0.50 parts by mass
- Toners 27 and 28 were obtained in the same manner as in Example 26, except that in preparing Pigment Dispersion 1, the amounts of styrene and surface-treated tin-doped indium oxide particles were changed as shown in Table 13.
- Toners 29 to 46 were prepared in the same manner as in Example 28 except that the surface-treated infrared absorbing particles produced in Production Examples 5 to 22 were used instead of the surface-treated tin-doped indium oxide particles produced in Production Example 4. Manufactured.
- a halogen light source (PCS-UHX 150W halogen light source device manufactured by Nippon PI Corporation) equipped with a visible light cut filter unit was installed at a position of 100 cm away from the obtained invisible image at a 15 ° angle. And irradiation was performed.
- the image forming surface was read by a camera (manufactured by NVU3VD IR Spec Co., Ltd.) having a light receiving sensitivity at a wavelength of 1500 nm, which was installed at a position approximately 15 cm above the image forming surface.
- a filter for cutting a wavelength component of 800 nm or less was attached to the lens portion of the camera.
- toner particle supply port 101 hot air supply port 102: air flow injection member 103: cold air supply port 104: second cold air supply port 106: cooling jacket 114: toner particle 115: high pressure air supply nozzle 116: transfer pipe 201: evaluation Image 1 202: Halogen lamp light source 203: Near infrared camera
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Abstract
可視光下では不可視であり、赤外線を照射したときに認識可能な高精細な画像を形成できるトナーを提供する。結着樹脂および無機系赤外線吸収剤粒子を含有するトナー粒子を有するトナーであって、(1)該トナーを用いて記録材の上に形成される載り量0.30mg/cm2の未定着画像を定着させて得られる定着画像の分光分析において、波長400nm以上800nm以下の範囲における光の吸収率の最大値が10%以下であり、(2)透過型電子顕微鏡を用いた該トナー粒子の断面観察において、トナー粒子の断面像の重心を中心とする半径2.0μmの円を描き、該円を4分割して4つの四分円を形成したとき、各四分円において観察される該無機系赤外線吸収剤粒子の個数の変動係数が0.50以下である、トナー。
Description
本発明は、電子写真及び静電印刷のような画像形成方法に用いられる静電荷像を現像するためのトナーに関する。
付加情報を不可視画像として可視画像中に埋め込む技術が近年注目を集めている。不可視画像は、可視画像と重畳しても見た目を劣化させない、つまり通常の印刷物としての品質を保ちつつ、埋め込まれた情報も合せて利用できるため、セキュリティー分野をはじめとして多方面の分野での応用が期待されている。
不可視画像を形成するための不可視トナーとして、様々なトナーが提案されている。
特許文献1では酸化インジウムスズ(ITO)を用いたインクを作製している。
特許文献2には、赤外線吸収剤と酸化防止剤とを含有する不可視トナーが開示されており、赤外線吸収剤としてジイモニウムを用いることが記載されている。
特許文献3には、いわゆるフラッシュ定着用のトナーとしてITOなどを含む近赤外線吸収顔料内包トナーが記載されている。
不可視画像を形成するための不可視トナーとして、様々なトナーが提案されている。
特許文献1では酸化インジウムスズ(ITO)を用いたインクを作製している。
特許文献2には、赤外線吸収剤と酸化防止剤とを含有する不可視トナーが開示されており、赤外線吸収剤としてジイモニウムを用いることが記載されている。
特許文献3には、いわゆるフラッシュ定着用のトナーとしてITOなどを含む近赤外線吸収顔料内包トナーが記載されている。
特許文献4には、有機系赤外線吸収剤と無機系赤外線吸収剤とを含有する不可視トナーが開示されている。特許文献4には実施例として、有機系赤外線吸収剤としてフッ素化フタロシアニンやイモニウム系化合物を含有し、無機系赤外線吸収剤として酸化イッテルビウムやスズドープ酸化インジウムを含有する不可視トナーが記載されている。また、特許文献4には比較例として、赤外線吸収剤としてスズドープ酸化インジウムのみを含有する不可視トナーが記載されている。
特許文献5には、定着補助粒子を用いる画像形成方法が開示され、定着補助粒子としてスズドープ酸化インジウムを含有し、かつ粒径がサブミクロンサイズの樹脂微粒子が記載されている。
特許文献6には、トナー中の無機系赤外線吸収剤の分散粒径を規定した不可視トナーが開示されており、赤外線吸収剤として銅燐酸結晶化ガラスを用いることが記載されている。
特許文献7には、赤外線吸収剤としてゲーサイトを含有する不可視トナーが開示されている。
特許文献8には、赤外線吸収剤としてガリウムドープ酸化亜鉛を含有する不可視トナーが開示されている。
特許文献9には、赤外線吸収剤として酸化タングステンおよび/またはタングステン酸塩を含有するインクトナーを定着工程で使用することが開示されている。
特許文献5には、定着補助粒子を用いる画像形成方法が開示され、定着補助粒子としてスズドープ酸化インジウムを含有し、かつ粒径がサブミクロンサイズの樹脂微粒子が記載されている。
特許文献6には、トナー中の無機系赤外線吸収剤の分散粒径を規定した不可視トナーが開示されており、赤外線吸収剤として銅燐酸結晶化ガラスを用いることが記載されている。
特許文献7には、赤外線吸収剤としてゲーサイトを含有する不可視トナーが開示されている。
特許文献8には、赤外線吸収剤としてガリウムドープ酸化亜鉛を含有する不可視トナーが開示されている。
特許文献9には、赤外線吸収剤として酸化タングステンおよび/またはタングステン酸塩を含有するインクトナーを定着工程で使用することが開示されている。
特許文献2に記載の不可視トナーは、可視光(波長:400nm~700nm)下において若干緑色を呈しており、その画像が肉眼で認識できてしまう。したがって、セキュリティー用途への使用は限定的となる。また、有機系赤外線吸収剤は劣化しやすく、酸化防止剤を含有させたとしても、長期間画像を保管した場合には赤外線吸収の能力が低下してしまう場合がある。
特許文献4に実施例として記載の有機系赤外線吸収剤を含有する不可視トナーも可視光下において若干着色しており、その画像が肉眼で認識できてしまう。したがって、セキュリティー用途への使用は限定的となる。また、比較例2として記載されたスズドープ酸化インジウムを多量に含有する不可視トナーは、記載されているとおり、赤外線吸収の能力が不十分である。さらに、比較例2として記載された不可視トナーは、粉砕法により製造されたトナーであり、粉砕界面、すなわちトナー表面に平均分散径1.0μmのスズドープ酸化インジウム粒子が露出したトナーである。スズドープ酸化インジウムは体積抵抗率がとても低い物質である。この様な体積抵抗率がとても低いスズドープ酸化インジウム粒子がトナー表面に広範囲に露出していると、トナーの良好な帯電保持が困難となり、現像性や転写性が低下し、精細な画像形成が困難となるという課題がある。
特許文献5に記載のスズドープ酸化インジウム粒子を含有する定着補助粒子も、赤外線吸収の能力が不十分である。本発明者らの検討によると、この原因は、定着補助粒子中のスズドープ酸化インジウム粒子の分散性が劣るためである。また、特許文献5に記載の定着補助粒子は、その表面に広範囲にスズドープ酸化インジウム粒子が露出した粒子である。この定着補助粒子をトナーとして用いた場合には、良好な帯電保持が困難であり、現像性や転写性が低下し、精細な画像形成が困難となるという課題がある。
特許文献6や特許文献7に記載の不可視トナーは、可視光下において着色しており、その画像が肉眼で認識できてしまう。したがって、セキュリティー用途への使用は限定的となる。また、これらの文献には、トナー中の無機系赤外線吸収剤粒子の個数の変動係数と、そのトナーを用いて形成した画像の画質との関係に関して、何ら言及されていない。
特許文献8に記載のガリウムドープ酸化亜鉛を含有する不可視トナーも、赤外線吸収の能力が不十分である。また、トナー中の無機系赤外線吸収剤粒子の個数の変動係数と、そのトナーを用いて形成した画像の画質との関係に関して、何ら言及されていない。
特許文献9の特許請求の範囲には、タングステン系赤外線吸収剤を含有するインクトナーが記載されているが、実施例に具体的な記載は無く詳細は不明である。したがって、このインクトナーが、不可視であるか否かについても不明である。さらに、インクトナー中のタングステン系赤外線吸収剤の個数の変動係数についても不明である。
したがって本発明の目的は、可視光下では不可視であり、赤外線を照射したときに認識可能な高精細な画像を形成できるトナーを提供することである。
特許文献6や特許文献7に記載の不可視トナーは、可視光下において着色しており、その画像が肉眼で認識できてしまう。したがって、セキュリティー用途への使用は限定的となる。また、これらの文献には、トナー中の無機系赤外線吸収剤粒子の個数の変動係数と、そのトナーを用いて形成した画像の画質との関係に関して、何ら言及されていない。
特許文献8に記載のガリウムドープ酸化亜鉛を含有する不可視トナーも、赤外線吸収の能力が不十分である。また、トナー中の無機系赤外線吸収剤粒子の個数の変動係数と、そのトナーを用いて形成した画像の画質との関係に関して、何ら言及されていない。
特許文献9の特許請求の範囲には、タングステン系赤外線吸収剤を含有するインクトナーが記載されているが、実施例に具体的な記載は無く詳細は不明である。したがって、このインクトナーが、不可視であるか否かについても不明である。さらに、インクトナー中のタングステン系赤外線吸収剤の個数の変動係数についても不明である。
したがって本発明の目的は、可視光下では不可視であり、赤外線を照射したときに認識可能な高精細な画像を形成できるトナーを提供することである。
本発明は、結着樹脂および無機系赤外線吸収剤粒子を含有するトナー粒子を有するトナーであって、
(1)該トナーを用いて形成される載り量0.30mg/cm2の画像の分光分析において、波長400nm以上800nm以下の範囲における光の吸収率の最大値が10%以下であり、
(2)透過型電子顕微鏡を用いた該トナー粒子の断面観察において、トナー粒子の断面像の重心を中心とする半径2.0μmの円を描き、該円を4分割して4つの四分円を形成したとき、各四分円において観察される該無機系赤外線吸収剤粒子の個数の変動係数が0.50以下である、
ことを特徴とするトナーである。
(1)該トナーを用いて形成される載り量0.30mg/cm2の画像の分光分析において、波長400nm以上800nm以下の範囲における光の吸収率の最大値が10%以下であり、
(2)透過型電子顕微鏡を用いた該トナー粒子の断面観察において、トナー粒子の断面像の重心を中心とする半径2.0μmの円を描き、該円を4分割して4つの四分円を形成したとき、各四分円において観察される該無機系赤外線吸収剤粒子の個数の変動係数が0.50以下である、
ことを特徴とするトナーである。
本発明によれば、可視光下では不可視であり、赤外線を照射したときに認識可能な高精細な画像を形成できるトナーを提供することができる。
以下、本発明に係るトナーについて詳細に説明する。
本発明に係るトナーは、結着樹脂および無機系赤外線吸収剤粒子を含有する。
本発明に係るトナーに含有される結着樹脂は特に限定されず、結着樹脂としてトナーに通常使用される樹脂であれば使用することができる。具体的には、スチレンアクリル系樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂等が例示でき、これらは単独で、あるいは混合して使用できる。また、本発明で用いる結着樹脂は、分子構造が線状の樹脂、分岐状の樹脂、架橋された樹脂の何れでも良く、これらの混合物でも良い。
無機系赤外線吸収剤粒子は、経時の劣化が極めて小さい安定な材料である。また、無機系赤外線吸収剤粒子は有機系赤外線吸収剤と比較して可視光の透過率が高く、セキュリティー用途に適した材料である。
本発明に係るトナーは、結着樹脂および無機系赤外線吸収剤粒子を含有する。
本発明に係るトナーに含有される結着樹脂は特に限定されず、結着樹脂としてトナーに通常使用される樹脂であれば使用することができる。具体的には、スチレンアクリル系樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂等が例示でき、これらは単独で、あるいは混合して使用できる。また、本発明で用いる結着樹脂は、分子構造が線状の樹脂、分岐状の樹脂、架橋された樹脂の何れでも良く、これらの混合物でも良い。
無機系赤外線吸収剤粒子は、経時の劣化が極めて小さい安定な材料である。また、無機系赤外線吸収剤粒子は有機系赤外線吸収剤と比較して可視光の透過率が高く、セキュリティー用途に適した材料である。
本発明に係るトナーに含有される無機系赤外線吸収剤粒子は特に限定されないが、例えば以下のものが挙げられる。酸化インジウム粒子、スズドープ酸化インジウム粒子等のインジウム系酸化物粒子、酸化スズ粒子、インジウムドープ酸化スズ粒子、アルミニウムドープ酸化スズ粒子、アンチモンドープ酸化スズ粒子等のスズ系酸化物粒子、酸化タングステン粒子、セシウムドープ酸化タングステン粒子、ルビジウムドープ酸化タングステン粒子、バリウムドープ酸化タングステン粒子等のタングステン系酸化物粒子、酸化亜鉛粒子、スズドープ酸化亜鉛粒子、インジウムドープ酸化亜鉛粒子、アルミニウムドープ酸化亜鉛粒子、ガリウムドープ酸化亜鉛粒子、ケイ素ドープ酸化亜鉛粒子等の亜鉛系酸化物粒子、酸化アンチモン粒子、スズドープ酸化アンチモン粒子等のアンチモン系酸化物粒子、ニオブドープ酸化チタン粒子等のチタン系酸化物粒子、酸化ハフニウム粒子、酸化ジルコニウム粒子、酸化モリブデン粒子、酸化イッテルビウム粒子、酸化セリウム粒子、酸化ジスプロシウム粒子、酸化ガドリニウム粒子、酸化ニオブ粒子、リン酸イッテルビウム粒子、酸化ランタン粒子、酸化サマリウム粒子、六ホウ化ランタン粒子等。これらの無機系赤外線吸収剤粒子は、単独で、あるいは混合して使用できる。
例示した無機系赤外線吸収剤粒子のうち、インジウム系酸化物粒子、スズ系酸化物粒子、およびタングステン系酸化物粒子からなる群より選択される一種以上の粒子が、可視光の透過性と赤外線吸収の能力のバランスに優れるため、好ましく用いられる。
インジウム系酸化物粒子として、スズドープ酸化インジウム粒子(ITO)が特に好ましく用いられる。スズ系酸化物粒子として、アンチモンドープ酸化スズ粒子(ATO)が特に好ましく用いられる。タングステン系酸化物粒子として、セシウムドープ酸化タングステン粒子が特に好ましく用いられる。
例示した無機系赤外線吸収剤粒子のうち、インジウム系酸化物粒子、スズ系酸化物粒子、およびタングステン系酸化物粒子からなる群より選択される一種以上の粒子が、可視光の透過性と赤外線吸収の能力のバランスに優れるため、好ましく用いられる。
インジウム系酸化物粒子として、スズドープ酸化インジウム粒子(ITO)が特に好ましく用いられる。スズ系酸化物粒子として、アンチモンドープ酸化スズ粒子(ATO)が特に好ましく用いられる。タングステン系酸化物粒子として、セシウムドープ酸化タングステン粒子が特に好ましく用いられる。
スズドープ酸化インジウムは、酸化インジウムと酸化スズとの混合物であり、可視光の透過率が高く、経時の劣化が極めて小さい安定な無機材料である。本発明で用いるスズドープ酸化インジウム粒子に含まれるインジウムとスズとのモル比は、95:5~70:30の範囲が好ましく、この範囲内であると透明性と赤外線吸収の能力が特に良好である。
アンチモンドープ酸化スズは、酸化スズと酸化アンチモンとの混合物であり、可視光の透過率が高く、経時の劣化が極めて小さい安定な無機材料である。本発明で用いるアンチモンドープ酸化スズ粒子に含まれるスズとアンチモンとのモル比は、95:5~70:30の範囲が好ましく、この範囲内であると透明性と赤外線吸収の能力が特に良好である。
セシウムドープ酸化タングステンは、酸化セシウムと酸化タングステンとの混合物であり、若干の青みがあり、経時の劣化が極めて小さい安定な無機材料である。本発明で用いるセシウムドープ酸化タングステン粒子に含まれるタングステンとセシウムとのモル比は、90:10~60:40の範囲が好ましく、この範囲内であると透明性と赤外線吸収の能力が特に良好である。
アンチモンドープ酸化スズは、酸化スズと酸化アンチモンとの混合物であり、可視光の透過率が高く、経時の劣化が極めて小さい安定な無機材料である。本発明で用いるアンチモンドープ酸化スズ粒子に含まれるスズとアンチモンとのモル比は、95:5~70:30の範囲が好ましく、この範囲内であると透明性と赤外線吸収の能力が特に良好である。
セシウムドープ酸化タングステンは、酸化セシウムと酸化タングステンとの混合物であり、若干の青みがあり、経時の劣化が極めて小さい安定な無機材料である。本発明で用いるセシウムドープ酸化タングステン粒子に含まれるタングステンとセシウムとのモル比は、90:10~60:40の範囲が好ましく、この範囲内であると透明性と赤外線吸収の能力が特に良好である。
無機系赤外線吸収剤粒子は、表面処理されていることが好ましい。表面処理剤としては、下記式1で表される繰り返し単位と、下記式2で表される繰り返し単位もしくは下記式3で表される繰り返し単位とを有する共重合体が好ましく用いられる。共重合体は、下記の式1~3以外の繰り返し単位を有していてもよい。
R1~R3は、それぞれ独立して、水素原子または炭素数1~4の脂肪族直鎖炭化水素を示し、
R4、R5は、それぞれ独立して、水素原子またはメチル基を示し、
R6は、炭素数1~4の脂肪族直鎖炭化水素基を示し、
A1は、下記式4または式5の構造を示し、
R7は、炭素数1~4の脂肪族直鎖炭化水素基を示し、
*は結合部位を示す。)
式1中のR1~R3は、反応性の観点から、メチル基であることが好ましい。また、式1中のA1が式4の構造の場合、主鎖構造の安定性を高めるという観点から、R4は水素原子であることが好ましい。
共重合体の構成比(モル比)は、式1の繰り返し単位:式2あるいは式3の繰り返し単位=0.1:10.0~10.0:10.0が好ましく、2.0:10.0~4.0:10.0がさらに好ましい。上記の範囲内である場合、無機系赤外線吸収剤粒子の分散性や親水性が適度となる。
共重合体に含まれる繰り返し単位の組み合わせの具体例を以下に提示する。尚、2つの繰り返し単位をつなげて記載しているが、簡易的に記載しているだけであり、つながった状態で常に繰り返されていることを意味しない。
上記の共重合体で表面処理された無機系赤外線吸収剤粒子は、下記の各工程(ステップS11~S13)を有する方法で製造することができる。
ステップS11:下記式6で示される構造の化合物と、無機系赤外線吸収剤粒子とのカップリング反応により、ビニル基を有する赤外線吸収剤粒子を得る工程。
ステップS12:前記ビニル基を有する赤外線吸収剤粒子と、スチレンモノマーもしくは下記式7で示される構造のモノマーを混合し、混合物を得る混合工程。
ステップS13:前記混合物を重合する重合工程。
ステップS11:下記式6で示される構造の化合物と、無機系赤外線吸収剤粒子とのカップリング反応により、ビニル基を有する赤外線吸収剤粒子を得る工程。
ステップS12:前記ビニル基を有する赤外線吸収剤粒子と、スチレンモノマーもしくは下記式7で示される構造のモノマーを混合し、混合物を得る混合工程。
ステップS13:前記混合物を重合する重合工程。
R1~R3は、それぞれ独立して、水素原子または炭素数1~4の脂肪族直鎖炭化水素を示し、
R4、R5は、それぞれ独立して、水素原子またはメチル基を示し、
R6は、炭素数1~4の脂肪族直鎖炭化水素基を示し、
A1は、下記式4または式5の構造を示し、
R7は、炭素数1~4の脂肪族直鎖炭化水素基を示し、
*は結合部位を示す)。
式6中のR1~R3は、反応性の観点から、メチル基であることが好ましい。また、式6中のA1が式4の構造の場合、主鎖構造の安定性を高めるという観点から、R4は水素原子であることが好ましい。
ステップS11におけるカップリング反応とは、無機系赤外線吸収剤粒子の表面にある酸素原子とシランカップリング剤とが結合するカップリング反応のことを意味する。結合は共有結合であっても水素結合、配位結合、イオン結合等のいわゆる超分子結合であっても構わない。使用可能なシランカップリング剤の具体例を以下に示す。
シランカップリング剤としては、主にアクリル系、メタクリル系、スチリル系があるが、粗粒の発生回避等を考慮しスチリル系のシランカップリング剤が好ましく使用できる。
シランカップリング剤の使用量は、樹脂への吸着と親水性の観点から、無機系赤外線吸収剤粒子に対して5~40質量%が好ましく、10~30質量%がさらに好ましい。
ステップS12におけるシランカップリング剤とモノマーとのモル比は、樹脂への吸着と親水性の観点から、0.1:10.0~10.0:10.0が好ましく、2.0:10.0~4.0:10.0がより好ましい。
カップリング処理は、上記シランカップリング剤と赤外線吸収顔料との混合を基本とする。一般的にシランカップリング反応では、基材とシランカップリング剤との混合後に一定時間、100℃以上で高温処理することが推奨されている。しかし、高温処理を行うことで赤外線吸収顔料粒子が再凝集を起こし、目的とする粒径以上の粒子、いわゆる粗粒ができてしまう場合がある。したがって本発明においては、カップリング剤を混合して混合物を得た(図1のステップS12)後、速やかに重合処理する(ステップS13)ことが好ましい。
ステップS12における混合では、磁気式スタラー、撹拌羽根とメカニカルスタラーの組み合わせや、シェーカー、または、高速せん断式の分散機、多軸式のローラー式混練機や、ビーズミル分散機、リングミル分散機、高圧分散機等を任意で用いることができる。次工程である重合工程への速やかな進行を考えた場合、好ましい混合方法は撹拌羽根とメカニカルスタラーの組み合わせを用いる方法である。また、再凝集を抑制し小粒径化するためにはビーズミル分散機を使用することが好ましい。
ステップS13における重合反応とは、主にラジカル重合を意味する。重合開始反応に関しては、光、熱、電子線等、重合開始剤はアゾ系または過酸化物系ラジカル発生剤を用いることや、重合開始剤を用いない高温重合または電子線を任意に選択できる。
重合反応には溶剤を使用することができるが、被覆赤外線吸収顔料の凝集による粒径増大の観点から無溶剤反応である塊状重合が好ましい。溶剤としては、例えば、トルエン、キシレン、メシチレン、クロロホルム、NN-ジメチルホルムアミド、NN-ジメチルスルホキシド等があげられる。塊状重合により分散安定性が向上するメカニズムの詳細は不明である。塊状重合の場合、重合の進行に伴う反応系の粘度上昇、それに伴うせん断力の連続的な上昇による機械的な理由と、重合が進むにつれて分散性が向上するという化学的な理由とにより、赤外線吸収顔料の再凝集が制御されるためと考えている。
本発明に用いる無機系赤外線吸収剤粒子の一次粒子の個数平均粒径(D1)は、0.5μm以下が好ましく、0.1μm以下がさらに好ましい。この範囲内の個数平均粒径であると、トナー中に微分散された際に赤外線吸収の能力が十分に発揮されやすい。尚、下限値としては0.01μm程度であり、0.02μm程度がより好ましい。
本発明に係るトナーに含有される無機系赤外線吸収剤粒子の分散径の個数平均粒径は、0.5μm以下が好ましく、0.3μm以下がさらに好ましく、0.2μm以下が特に好ましい。分散径の個数平均粒径が0.5μm以下であると、赤外線吸収の能力が十分に発揮されやすい。「無機系赤外線吸収剤粒子の分散径」とはトナー中に分散している無機系赤外線吸収剤粒子の最長径を意味する。なお、無機系赤外線吸収剤粒子がトナー中で凝集して凝集体を形成している場合は、凝集体の最長径を分散径とする。尚、下限値としては0.02μm程度であり、0.04μm程度がより好ましい。
本発明に係るトナーに含有される無機系赤外線吸収剤粒子の分散径の個数平均粒径は、0.5μm以下が好ましく、0.3μm以下がさらに好ましく、0.2μm以下が特に好ましい。分散径の個数平均粒径が0.5μm以下であると、赤外線吸収の能力が十分に発揮されやすい。「無機系赤外線吸収剤粒子の分散径」とはトナー中に分散している無機系赤外線吸収剤粒子の最長径を意味する。なお、無機系赤外線吸収剤粒子がトナー中で凝集して凝集体を形成している場合は、凝集体の最長径を分散径とする。尚、下限値としては0.02μm程度であり、0.04μm程度がより好ましい。
無機系赤外線吸収剤粒子の分散径の個数平均粒径を0.5μm以下とする手段は特に限定されないが、例えば下記の手段(1)、(2)が例示できる。尚、一次粒子の粒径が小さい無機系赤外線吸収剤粒子を用いると、分散径が小さくなる傾向にあるため、下記の手段と合わせて、一次粒子の径が小さい無機系赤外線吸収剤粒子を用いることが好ましい。
(1)一連のトナー製造工程の中に無機系赤外線吸収剤粒子を結着樹脂中に分散する工程を設ける方法。
(2)トナー製造中に無機系赤外線吸収剤粒子の凝集を抑制する方法。これらの手段は単独でも組み合わせても良い。
(1)一連のトナー製造工程の中に無機系赤外線吸収剤粒子を結着樹脂中に分散する工程を設ける方法。
(2)トナー製造中に無機系赤外線吸収剤粒子の凝集を抑制する方法。これらの手段は単独でも組み合わせても良い。
本発明に係るトナーを用いて形成される載り量0.30mg/cm2の画像の分光分析において、波長400nm以上800nm以下の範囲における光の吸収率の最大値は10%以下である。この波長範囲は可視領域に対応する波長領域であり、光の吸収率が10%以下であれば、実質的に肉眼で認識することが難しくなり、セキュリティー上、あるいは美観上、好ましい。この範囲の光の吸収率が5%以下であれば、セキュリティー上、あるいは美観上、さらに好ましい。
透過型電子顕微鏡を用いた本発明に係るトナー粒子の断面観察において、トナー粒子の断面像の重心を中心とする半径2.0μmの円を描き、この円を4分割して4つの四分円を形成する。このとき、各四分円において観察される無機系赤外線吸収剤粒子の個数の変動係数は0.50以下であり、好ましくは0.40以下である。変動係数を0.50以下に制御することで、トナーの赤外線吸収の能力を十分に発揮することができる。なお、変動係数は後述する方法に従って算出する。
変動係数を0.50以下のトナーとする手段は特に限定されないが、変更係数を小さくする方法としては、例えば、下記の手段(1)、(2)が例示できる。尚、一次粒子の粒径が小さい無機系赤外線吸収剤粒子を用いると、変動係数が小さくなる傾向にあるため、下記の手段と合わせて、無機系赤外線吸収剤粒子の粒径を調整することが好ましい。
(1)一連のトナー製造工程の中に無機系赤外線吸収剤粒子を結着樹脂中に分散する工程を設ける。
(2)トナー製造中に無機系赤外線吸収剤粒子の凝集を抑制する方法。これらの手段は単独でも組み合わせても良い。
(1)一連のトナー製造工程の中に無機系赤外線吸収剤粒子を結着樹脂中に分散する工程を設ける。
(2)トナー製造中に無機系赤外線吸収剤粒子の凝集を抑制する方法。これらの手段は単独でも組み合わせても良い。
無機系赤外線吸収剤粒子を結着樹脂中に分散する方法としては、例えば、トナー製造工程中においてマスターバッチを用いる方法が例示できる。すなわち、無機系赤外線吸収剤粒子が高濃度となるように結着樹脂の一部と混合し、高いシェアをかけながら溶融混練して無機系赤外線吸収剤粒子が微分散したマスターバッチを製造する。そして、その後、マスターバッチを残りの結着樹脂で希釈しながら溶融混練する方法である。マスターバッチを製造する際に好適に用いられる溶融混練装置としては、ニーダー、バンバリーミキサー、2本ロール、3本ロールミル等が例示でき、これらは単独、あるいは組み合わせて使用できる。希釈混練する際に用いる溶融混練装置としては、二軸混練機等が例示できる。
また、無機系赤外線吸収剤粒子が結着樹脂に分散しやすいように、無機系赤外線吸収剤粒子の表面処理を行うことも有効な方法である。懸濁重合法により本発明に係るトナーを製造する場合には、スチレン中で分散しやすくするために、無機系赤外線吸収剤粒子の表面を疎水化処理することが有効である。
トナー製造中に無機系赤外線吸収剤粒子の凝集を抑制する方法としては、例えば、溶融混練工程の後の冷却を急速に行う方法が例示できる。例えば、水冷した金属ベルト上に溶融混練物をシート状に展延することで、溶融混練物を一瞬で冷却することが可能である。この様に急速に冷却することで、冷却中に生じる無機系赤外線吸収剤粒子の凝集を大幅に抑制することができる。急速冷却するために好適に用いられる冷却装置としては、「高粘度用NRダブル・ベルトクーラー」(日本ベルティング(株)製)、「冷却固化機ベルトドラムフレーカ」(日本コークス工業(株)製)、冷却固化装置ドラムフレーカ(カツラギ工業(株)製)等が例示できる。
透過型電子顕微鏡を用いたトナー粒子の断面観察において、トナー粒子の表面から50nmの深さまでの領域に無機系赤外線吸収剤粒子が存在しないトナー粒子がトナー粒子全体の60個数%以上であることが好ましい。そして、80個数%以上であることがさらに好ましい。無機系赤外線吸収剤は一般にとても体積抵抗率が低い物質であり、トナー粒子の表面近傍に存在するとトナー粒子の抵抗を下げてしまう。
したがって、トナー粒子の表面近傍に無機系赤外線吸収剤粒子が存在するトナー粒子の割合が多くなると、トナーの良好な帯電保持が困難となり、現像性や転写性が低下し、高精細な画像形成が困難となる。本発明者らの検討により、トナー粒子の表面から50nmの深さまでの領域に無機系赤外線吸収剤粒子が存在しないトナー粒子をトナー粒子全体の60個数%以上とすれば、トナー粒子の抵抗の低下による弊害を抑制できることがわかった。
トナー粒子の表面から50nmの深さまでの領域に無機系赤外線吸収剤粒子が存在しないトナー粒子の割合をトナー粒子全体の60個数%以上とするためのトナーの製造方法は特に限定されないが、例えば下記のトナーの製法(1)~(5)が例示できる。
(1)原料の無機系赤外線吸収剤粒子の表面を予め十分に疎水化処理し、この疎水化処理された無機系赤外線吸収剤とスチレン等の重合性単量体とを混合分散し、水系媒体中で造粒した後に重合してトナー粒子を製造する方法(懸濁重合法)。この製造方法を採用した場合には、疎水化処理された無機系赤外線吸収剤粒子がトナー内部に内包されやすくなり、トナー粒子の表面から50nmの深さまでの領域に無機系赤外線吸収剤粒子が存在しにくくなる。
(1)原料の無機系赤外線吸収剤粒子の表面を予め十分に疎水化処理し、この疎水化処理された無機系赤外線吸収剤とスチレン等の重合性単量体とを混合分散し、水系媒体中で造粒した後に重合してトナー粒子を製造する方法(懸濁重合法)。この製造方法を採用した場合には、疎水化処理された無機系赤外線吸収剤粒子がトナー内部に内包されやすくなり、トナー粒子の表面から50nmの深さまでの領域に無機系赤外線吸収剤粒子が存在しにくくなる。
(2)無機系赤外線吸収剤粒子と結着樹脂とを溶融混練し、冷却後にトナーサイズに微粉砕する。この微粉砕物に個数平均粒径が30~300nm程度の熱可塑性樹脂微粒子を外添し、表面に熱可塑性樹脂が付着したトナー粒子前駆体を得る。このトナー粒子前駆体に機械的なシェア(せん断力)をかけて表面に付着した熱可塑性樹脂の平滑化を行い、表面が熱可塑性樹脂で覆われたトナー粒子を製造する(粉砕法/メカノケミカル処理)。なお、必要に応じて、機械的なシェアをかける際に温風等を用いて加熱し、平滑化を促進してもよい。
機械的なシェアをかける装置としては、「ハイブリダイゼーションシステム(NHS)」((株)奈良機械製作所製)、「循環型メカノフュージョン(R)システムAMS」(ホソカワミクロン(株)製)、「ファカルティ(R)Sシリーズ F-S」(ホソカワミクロン(株)製)等が例示できる。この製造方法を採用した場合には、トナー粒子の表面が平滑化された熱可塑性樹脂で覆われるため、トナー粒子の表面から50nmの深さまでの領域に無機系赤外線吸収剤粒子が存在しにくくなる。
(3)無機系赤外線吸収剤粒子と結着樹脂とを溶融混練し、冷却後にトナーサイズに微粉砕する。この微粉砕物に個数平均粒径が30~300nm程度の熱可塑性樹脂微粒子を外添してトナー粒子前駆体を得る。このトナー粒子前駆体を熱球形化装置により熱風処理する。熱風処理により、外添された熱可塑性樹脂が溶融し、表面が熱可塑性樹脂で覆われたトナー粒子が製造される(粉砕法/熱球形化処理)。熱球形化処理装置としては、「表面改質機メテオレインボー MR Type」(日本ニューマチック工業(株)製)等が例示できる。この製造方法を採用した場合には、トナー粒子の表面が溶融した熱可塑性樹脂で覆われるため、トナー粒子の表面から50nmの深さまでの領域に無機系赤外線吸収剤粒子が存在しにくくなる。
なお、熱球形化処理を行う場合は、熱可塑性樹脂微粒子の外添工程は必須ではなく、微粉砕物そのものを熱球形化処理しただけでも、ある程度は表面に露出した無機系赤外線吸収剤粒子を遮蔽することが可能である。それは、熱風処理により、微粉砕物に含有される結着樹脂やワックスが溶融し、微粉砕物の表面にマイグレーションして無機系赤外線吸収剤粒子を被覆するからである。
(4)無機系赤外線吸収剤粒子と結着樹脂とを溶融混練し、冷却後にトナーサイズに微粉砕する。この微粉砕物を、界面活性剤を用いて水系媒体中に分散させる。ここに個数平均粒径が30~300nm程度の熱可塑性樹脂微粒子の水系分散体を添加して微粉砕物の表面に熱可塑性樹脂微粒子を付着させる。その後、熱可塑性樹脂のガラス転移温度以上に水系媒体を加熱し、表面が熱可塑性樹脂で覆われたトナー粒子を製造する(粉砕法/湿式コート処理)。この製造方法を採用した場合には、トナー粒子の表面が溶融した熱可塑性樹脂で覆われるため、トナー粒子の表面から50nmの深さまでの領域に無機系赤外線吸収剤粒子が存在しにくくなる。
(5)無機系赤外線吸収剤粒子の水系分散体と個数平均粒径が30~300nm程度の熱可塑性樹脂微粒子の水系分散体とを混合し、無機系赤外線吸収剤粒子と樹脂微粒子とを凝集させる。その後、熱可塑性樹脂のガラス転移温度以上に水系媒体を加熱して凝集体を融合させ、コア粒子の水系分散体を得る。このコア粒子の水系分散体に個数平均粒径が30~150nm程度の熱可塑性樹脂微粒子の水系分散体を加えて、コア粒子の表面に熱可塑性樹脂微粒子が付着した凝集体を形成させる。その後、熱可塑性樹脂のガラス転移温度以上に水系媒体を加熱することで、表面が熱可塑性樹脂で覆われたトナー粒子を製造する(凝集法)。なお、コア粒子の作製に用いる熱可塑性樹脂微粒子と、コア粒子の表面に付着させる熱可塑性樹脂微粒子とは、同じ樹脂であっても良いし、異なる樹脂であっても良い。この製造方法を採用した場合には、トナー粒子の表面が熱可塑性樹脂の層で覆われるため、トナー粒子の表面から50nmの深さまでの領域に無機系赤外線吸収剤粒子が存在しにくくなる。
尚、トナーの製造方法としては、上記の製造方法だけでなく、例えば、懸濁重合法や乳化凝集法であってもよい。
懸濁重合法は、下記の各工程を含む。
ステップS21:少なくとも結着樹脂を構成する重合性単量体と、無機系赤外線吸収剤粒子とを混合して重合性単量体組成物を調製する工程。
ステップS22:重合性単量体組成物を水系媒体中に分散して重合性単量体組成物の粒子を造粒する工程。
ステップS23:重合性単量体組成物の粒子中の重合性単量体を重合させてトナー粒子を得る工程。
乳化凝集法は、下記の各工程を含む。
ステップS31:樹脂粒子分散液、ワックス分散液、及び無機系赤外線吸収剤粒子分散液、並びに必要に応じてその他のトナー成分を含む分散液を調製し、これら分散液を混合し混合液を調製する工程(混合工程)。
ステップS32:混合液を調製した後、pH調整剤、凝集剤、安定剤等を該混合液中に添加・混合して、各粒子が凝集した凝集体粒子を形成させる工程(凝集工程)。
ステップS33:凝集体粒子を加熱し融合させる工程(融合工程)。
その後、ろ過洗浄工程、乾燥工程を経て、トナー粒子を得る。
尚、トナーの製造方法としては、上記の製造方法だけでなく、例えば、懸濁重合法や乳化凝集法であってもよい。
懸濁重合法は、下記の各工程を含む。
ステップS21:少なくとも結着樹脂を構成する重合性単量体と、無機系赤外線吸収剤粒子とを混合して重合性単量体組成物を調製する工程。
ステップS22:重合性単量体組成物を水系媒体中に分散して重合性単量体組成物の粒子を造粒する工程。
ステップS23:重合性単量体組成物の粒子中の重合性単量体を重合させてトナー粒子を得る工程。
乳化凝集法は、下記の各工程を含む。
ステップS31:樹脂粒子分散液、ワックス分散液、及び無機系赤外線吸収剤粒子分散液、並びに必要に応じてその他のトナー成分を含む分散液を調製し、これら分散液を混合し混合液を調製する工程(混合工程)。
ステップS32:混合液を調製した後、pH調整剤、凝集剤、安定剤等を該混合液中に添加・混合して、各粒子が凝集した凝集体粒子を形成させる工程(凝集工程)。
ステップS33:凝集体粒子を加熱し融合させる工程(融合工程)。
その後、ろ過洗浄工程、乾燥工程を経て、トナー粒子を得る。
トナーに含有される無機系赤外線吸収剤の含有量は、トナー質量を基準として0.3質量%以上1.0質量%以下であることが好ましく、より好ましくは0.5質量%以上1.0質量%以下である。0.3質量%以上であれば、赤外線や紫外線を照射した際に不可視画像の可視化が容易となるので、好ましい。また、1.0質量%以下であれば、トナー粒子の表面から50nmの深さまでの領域に無機系赤外線吸収剤粒子が存在しないトナー粒子の割合が大きくなり、結果として高精細な画像形成が可能となるため、好ましい。
本発明者らの検討により、以下のことが判明した。すなわち、トナー中の無機系赤外線吸収剤粒子の含有量をトナー質量に対して1.0質量%以下とすれば、トナー粒子の表面から50nmの深さまでの領域に無機系赤外線吸収剤粒子が存在しないトナー粒子の割合を60個数%以上としやすい。通常、粉砕法によりトナーを製造すると、粉砕界面、すなわちトナー粒子表面に無機系赤外線吸収剤粒子が多量に存在しやすい。しかし、無機系赤外線吸収剤粒子の含有量を1.0質量%以下とすることで、粉砕法によりトナーを製造した場合でも無機系赤外線吸収剤粒子のトナー粒子表面への露出がある程度抑制される。
したがって、無機系赤外線吸収剤粒子の含有量が1.0質量%以下の場合には、粉砕法によりトナーを製造した場合であっても、上記(3)で例示した熱球形化処理も必須ではなくなる。ただし、無機系赤外線吸収剤粒子の含有量を1.0質量%以下とすると、トナーの赤外線の吸収率は相対的に低くなる。本発明に係るトナーにおいては、無機系赤外線吸収剤粒子の個数の変動係数(トナー中での分散状態)を制御してトナーの赤外線の吸収率を高めることで、低含有量による赤外線の吸収率の低下という弊害を抑制している。
トナーの載り量を0.30mg/cm2として形成した定着画像の分光分析において、波長900nm以上1800nm以下の範囲における光の吸収率の最大値は25%以上であることが好ましい。この波長範囲は赤外(近赤外~短波長赤外)領域に対応する波長領域であり、光の吸収率が25%以上であれば、不可視画像に赤外線を照射した際に不可視画像を明瞭に可視化することが可能となる。
波長900nm以上1800nm以下の範囲における光の吸収率の最大値が25%以上のトナーとする手段は特に限定されないが、例えば下記の手段(1)~(3)が例示できる。(1)一次粒子の個数平均粒径が0.5μm以下の無機系赤外線吸収剤粒子を原料として用いる方法。(2)一連のトナー製造工程の中に無機系赤外線吸収剤粒子を結着樹脂中に分散する工程を設ける方法。(3)トナー製造中に無機系赤外線吸収剤粒子の凝集を抑制する方法。これらの手段は単独でも組み合わせても良い。
トナーを用いて形成される載り量0.30mg/cm2の画像の分光分析において、波長200nm以上350nm以下の範囲における光の吸収率の最大値は25%以上であることが好ましい。この波長範囲は紫外領域に対応する波長領域であり、光の吸収率が25%以上であれば、不可視画像に紫外線を照射した際に不可視画像を明瞭に可視化することが可能となる。
波長200nm以上350nm以下の範囲における光の吸収率の最大値が25%以上のトナーとする手段は特に限定されないが、例えば下記の手段(1)~(3)が例示できる。(1)一次粒子の個数平均粒径が0.5μm以下の無機系赤外線吸収剤粒子を原料として用いる方法。(2)一連のトナー製造工程の中に無機系赤外線吸収剤粒子を結着樹脂中に分散する工程を設ける方法。(3)トナー製造中に無機系赤外線吸収剤粒子の凝集を抑制する方法。これらの手段は単独でも組み合わせても良い。
トナーの体積抵抗率は1.0×1012Ω・cm以上1.0×1017Ω・cm以下であることが好ましい。トナーの体積抵抗率がこの範囲内であれば、帯電保持が特に良好となり、現像性や転写性も良好で、高精細な画像形成が可能となる。
トナーは、本発明の効果を損なわない範囲で、必要に応じてワックスを含有することができる。ワックスとしては特に限定されないが、無色あるいは淡色のワックスが好ましい。ワックスとして、炭化水素ワックス、エステルワックス、アミドワックス、高級脂肪族アルコール、高級脂肪酸等、公知のワックスを用いることができる。これらは単独又は混合して使用できる。
トナーは、本発明の効果を損なわない範囲で、必要に応じて荷電制御剤を含有することができる。荷電制御剤としては特に限定されないが、無色あるいは淡色の荷電制御剤が好ましい。荷電制御剤としては、例えば以下のものを用いることができる。芳香族オキシカルボン酸、芳香族オキシカルボン酸の金属化合物、ホウ素化合物、4級アンモニウム塩、カリックスアレーン、スルホン酸(塩)基を有する樹脂、スルホン酸エステル基を有する樹脂等、公知の荷電制御剤。
必要に応じて、トナー粒子に各種有機又は無機微粉体を外添してもよい。外添する有機又は無機微粉体は、トナー粒子の重量平均粒径の1/10以下の粒径であることが好ましい。有機又は無機微粉体としては特に限定されず、シリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸ストロンチウム、窒化ケイ素、ポリテトラフルオロエチレン、ステアリン酸亜鉛等、公知のものを用いることができる。また、有機又は無機微粉体は、表面を疎水化処理されていてもよい。
トナーの重量平均粒径(D4)は、4.0μm以上9.0μm以下であることが好ましく、5.0μm以上7.0μm以下であることがさらに好ましい。この範囲であると、高精細な画像形成に有利である。
トナーのガラス転移温度は、40℃以上80℃以下であることが好ましく、45℃以上65℃以下であることがさらに好ましい。この範囲であると、トナーの保存安定性と定着性とのバランスが良好となる。
トナーは、一成分現像剤として使用することもできるが、キャリアと混合して二成分現像剤として使用してもよい。
キャリアとしては、例えば鉄、フェライト、マグネタイトなどの金属、それらの金属とアルミニウム、鉛などの金属との合金など、公知の材料からなる磁性粒子を用いることができる。また、キャリアの表面を樹脂などの被覆剤で被覆したコートキャリアや、バインダー樹脂中に磁性粒子を分散した樹脂分散型キャリアを用いてもよい。キャリアの体積平均粒径は、15μm以上100μm以下が好ましく、25μm以上80μm以下がより好ましい。
キャリアとしては、例えば鉄、フェライト、マグネタイトなどの金属、それらの金属とアルミニウム、鉛などの金属との合金など、公知の材料からなる磁性粒子を用いることができる。また、キャリアの表面を樹脂などの被覆剤で被覆したコートキャリアや、バインダー樹脂中に磁性粒子を分散した樹脂分散型キャリアを用いてもよい。キャリアの体積平均粒径は、15μm以上100μm以下が好ましく、25μm以上80μm以下がより好ましい。
各種物性測定は、以下のようにして行う。
<波長400nm以上800nm以下の範囲における光の吸収率の測定方法>
A4用紙「高白色用紙GF-C081」(キヤノン(株)製)を記録材として用い、この紙上に、トナーの載り量が0.30mg/cm2となるように1cm×10cmの長方形の未定着画像を形成する。この未定着画像を110℃に設定した自然対流式定温乾燥器内に3分間静置してトナーを紙に定着し、サンプル画像(定着画像)を得る。
<波長400nm以上800nm以下の範囲における光の吸収率の測定方法>
A4用紙「高白色用紙GF-C081」(キヤノン(株)製)を記録材として用い、この紙上に、トナーの載り量が0.30mg/cm2となるように1cm×10cmの長方形の未定着画像を形成する。この未定着画像を110℃に設定した自然対流式定温乾燥器内に3分間静置してトナーを紙に定着し、サンプル画像(定着画像)を得る。
上記のサンプル画像について、下記の光度計を用いて波長400nm以上800nm以下の範囲の分光分析測定を行う。
積分球付属装置「ISR-240A」((株)島津製作所製)を取り付けた紫外可視近赤外分光光度計「UV-3600」((株)島津製作所製)。
ブランクとして紙単体(画像が形成されていない紙)の分光分析測定も行う。
積分球付属装置「ISR-240A」((株)島津製作所製)を取り付けた紫外可視近赤外分光光度計「UV-3600」((株)島津製作所製)。
ブランクとして紙単体(画像が形成されていない紙)の分光分析測定も行う。
サンプル画像の測定値(光の吸収率(%))から、紙単体の測定値(光の吸収率(%))を差し引いた値を、本発明においてトナーを評価するための光の吸収率(%)とする。
なお、紙上に形成される未定着画像のトナーの載り量が正確に0.30mg/cm2とならない場合は、以下の様にして吸収率を算出する。
トナーの載り量が0.27~0.30mg/cm2の範囲の未定着画像を形成し、上記の方法によって紙に定着させて第1のサンプル画像を得る。また、トナーの載り量が0.30~0.33mg/cm2の範囲の未定着画像を形成し、上記の方法によって紙に定着させて第2のサンプル画像を作製する。そして、第1のサンプル画像及び第2のサンプル画像のそれぞれについて分光分析測定を行う。
トナーの載り量が0.27~0.30mg/cm2の範囲の未定着画像を形成し、上記の方法によって紙に定着させて第1のサンプル画像を得る。また、トナーの載り量が0.30~0.33mg/cm2の範囲の未定着画像を形成し、上記の方法によって紙に定着させて第2のサンプル画像を作製する。そして、第1のサンプル画像及び第2のサンプル画像のそれぞれについて分光分析測定を行う。
第1のサンプル画像の測定値(光の吸収率(%))から、紙単体の測定値(光の吸収率(%))を差し引いた値を、第1の光の吸収率(%)とする。
同様に、第2のサンプル画像の測定値(光の吸収率(%))から、紙単体の測定値(光の吸収率(%))を差し引いた値を、第2の光の吸収率(%)とする。
トナーの載り量を横軸とし、光の吸収率を縦軸とするx-y平面上に第1の光の吸収率(%)及び第2の光の吸収率(%)をプロットする。そして、それら2点を直線で結び、0.30mg/cm2に相当する値をトナーの載り量が0.30mg/cm2の画像の光の吸収率とする。
同様に、第2のサンプル画像の測定値(光の吸収率(%))から、紙単体の測定値(光の吸収率(%))を差し引いた値を、第2の光の吸収率(%)とする。
トナーの載り量を横軸とし、光の吸収率を縦軸とするx-y平面上に第1の光の吸収率(%)及び第2の光の吸収率(%)をプロットする。そして、それら2点を直線で結び、0.30mg/cm2に相当する値をトナーの載り量が0.30mg/cm2の画像の光の吸収率とする。
<無機系赤外線吸収剤粒子の個数の変動係数の算出方法>
光硬化型接着剤「アロニックスLCRシリーズD-800(可視光・紫外線硬化タイプ)」(東亞合成(株)製)中にトナーを十分に分散させた後、短波長の紫外線を照射し硬化させる。得られた硬化物を、ダイヤモンドナイフを備えたウルトラミクロトームで切り出し、250nmの薄片状サンプルを作製する。
光硬化型接着剤「アロニックスLCRシリーズD-800(可視光・紫外線硬化タイプ)」(東亞合成(株)製)中にトナーを十分に分散させた後、短波長の紫外線を照射し硬化させる。得られた硬化物を、ダイヤモンドナイフを備えたウルトラミクロトームで切り出し、250nmの薄片状サンプルを作製する。
次いで、薄片状サンプルについて、エネルギー分散形X線分析装置(EDX)を備えた透過型電子顕微鏡「JEM-2800」(日本電子(株)製)を用いて4万倍の倍率で拡大し、トナー粒子の断面を撮影する。また、EDXを用いて元素マッピングを行い、無機系赤外線吸収剤粒子を特定する。
なお、観察するトナー粒子の断面像は以下のように選択する。まずトナー粒子の断面像から、トナー粒子の断面積を求め、その断面積と等しい面積を持つ円の直径(円相当径)を求める。この円相当径とトナーの重量平均粒径(D4)との差の絶対値が1.0μm以内のトナー粒子の断面像についてのみ観察する。
なお、観察するトナー粒子の断面像は以下のように選択する。まずトナー粒子の断面像から、トナー粒子の断面積を求め、その断面積と等しい面積を持つ円の直径(円相当径)を求める。この円相当径とトナーの重量平均粒径(D4)との差の絶対値が1.0μm以内のトナー粒子の断面像についてのみ観察する。
対象とするトナー粒子の断面像について、図1に示すようにしてトナー粒子の断面像を4分割して四分円とする。すなわち、対象としたトナー粒子の断面像の重心をまず求め、この重心を中心とする半径2.0μmの円を描く。次に、この円を互いに垂直な直径によって四等分に4分割することで四分円とする。
そして、各四分円内において観察される無機系赤外線吸収剤粒子の個数をカウントし、各四分円における平均値(算術平均値)を算出する。さらに、無機系赤外線吸収剤粒子の個数の標準偏差を算出し、標準偏差を平均値で割って変動係数を算出する。なお、無機系赤外線吸収剤粒子が凝集している場合は、凝集粒子を1粒子としてカウントする。
この操作を100個のトナー粒子に対して行って100個の変動係数を算出し、その変動係数の平均値を本発明における無機系赤外線吸収剤粒子の個数の変動係数とする。
この操作を100個のトナー粒子に対して行って100個の変動係数を算出し、その変動係数の平均値を本発明における無機系赤外線吸収剤粒子の個数の変動係数とする。
<トナー粒子の表面から50nmの深さまでの領域に無機系赤外線吸収剤粒子が存在しないトナー粒子のトナー粒子全体に対する割合の測定方法>
上記の変動係数の算出に用いたトナー粒子の断面像について、トナー粒子の表面から50nmの深さまでの領域に無機系赤外線吸収剤粒子が存在するか、しないかを全周に渡って観察する。この操作を100個のトナー粒子に対して行い、トナー粒子の表面から50nmの深さまでの領域に無機系赤外線吸収剤粒子が存在しないトナー粒子の割合(個数%)を算出する。尚、50nmの境界線を跨いで、無機系赤外線吸収剤粒子が存在する場合には、面積割合において半分以上が存在している領域側に、当該粒子が存在するものとして扱う。
上記の変動係数の算出に用いたトナー粒子の断面像について、トナー粒子の表面から50nmの深さまでの領域に無機系赤外線吸収剤粒子が存在するか、しないかを全周に渡って観察する。この操作を100個のトナー粒子に対して行い、トナー粒子の表面から50nmの深さまでの領域に無機系赤外線吸収剤粒子が存在しないトナー粒子の割合(個数%)を算出する。尚、50nmの境界線を跨いで、無機系赤外線吸収剤粒子が存在する場合には、面積割合において半分以上が存在している領域側に、当該粒子が存在するものとして扱う。
<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、以下のようにして算出する。
測定装置としては、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(株)製)を用いる。測定条件の設定及び測定データの解析は、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(株)製)を用いる。なお、測定は実効測定チャンネル数2万5千チャンネルで行う。
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(株)製)を用いることができる。
トナー粒子の重量平均粒径(D4)は、以下のようにして算出する。
測定装置としては、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(株)製)を用いる。測定条件の設定及び測定データの解析は、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(株)製)を用いる。なお、測定は実効測定チャンネル数2万5千チャンネルで行う。
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(株)製)を用いることができる。
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50,000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(株)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。
前記専用ソフトの「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から60μmまでに設定する。
具体的な測定法は以下のとおりである。
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50,000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(株)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。
前記専用ソフトの「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から60μmまでに設定する。
具体的な測定法は以下のとおりである。
(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(株)製)をイオン交換水で約3質量倍に希釈した希釈液を約0.3mL加える。
(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(株)製)をイオン交換水で約3質量倍に希釈した希釈液を約0.3mL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 Dispersion System Tetora150」(日科機バイオス(株)製)を準備する。超音波分散器の水槽内に約3.3lのイオン交換水を入れ、この水槽中にコンタミノン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。
(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、トナー粒子約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粒子を分散した前記(5)の電解質水溶液を滴下し、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50,000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。なお、前記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。
(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粒子を分散した前記(5)の電解質水溶液を滴下し、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50,000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。なお、前記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。
<波長900nm以上1800nm以下の範囲における光の吸収率の測定方法>
上記の波長400nm以上800nm以下の範囲における光の吸収率の測定方法で用いたサンプル画像について、紫外可視近赤外分光光度計「MV-3300」(日本分光(株)製)を用い、波長900nm以上1800nm以下の範囲の分光分析測定を行う。ブランクとして紙単体の分光分析測定も行い、サンプル画像の測定値から紙単体の測定値を差し引き、反射率(%)を算出する。そして、100から反射率を差し引いた値を吸収率(%)とする。
上記の波長400nm以上800nm以下の範囲における光の吸収率の測定方法で用いたサンプル画像について、紫外可視近赤外分光光度計「MV-3300」(日本分光(株)製)を用い、波長900nm以上1800nm以下の範囲の分光分析測定を行う。ブランクとして紙単体の分光分析測定も行い、サンプル画像の測定値から紙単体の測定値を差し引き、反射率(%)を算出する。そして、100から反射率を差し引いた値を吸収率(%)とする。
<波長200nm以上350nm以下の範囲における光の吸収率の測定方法>
上記の波長400nm以上800nm以下の範囲における光の吸収率の測定方法で用いたサンプル画像について、ISR-240Aを取り付けたUV-3600を用い、波長200nm以上350nm以下の範囲の分光分析測定を行う。ブランクとして紙単体の分光分析測定も行い、サンプル画像の測定値から紙単体の測定値を差し引いた値を吸収率(%)とする。
上記の波長400nm以上800nm以下の範囲における光の吸収率の測定方法で用いたサンプル画像について、ISR-240Aを取り付けたUV-3600を用い、波長200nm以上350nm以下の範囲の分光分析測定を行う。ブランクとして紙単体の分光分析測定も行い、サンプル画像の測定値から紙単体の測定値を差し引いた値を吸収率(%)とする。
<無機系赤外線吸収剤粒子の分散径の個数平均粒径の測定方法>
上記の変動係数の算出に用いたトナー粒子の断面像について、トナー中の全ての無機系赤外線吸収剤粒子の最長径を測定する。この操作を100個のトナー粒子に対して行い、個数平均粒径を算出する。なお、無機系赤外線吸収剤粒子が凝集している場合は、凝集粒子の最長径を測定し、分散径とする。
上記の変動係数の算出に用いたトナー粒子の断面像について、トナー中の全ての無機系赤外線吸収剤粒子の最長径を測定する。この操作を100個のトナー粒子に対して行い、個数平均粒径を算出する。なお、無機系赤外線吸収剤粒子が凝集している場合は、凝集粒子の最長径を測定し、分散径とする。
<トナーの体積抵抗率の測定方法>
抵抗測定セルにトナーを充填し、該トナーに接するように下部電極及び上部電極を配し、これらの電極間に電圧を印加し、そのときに流れる電流を測定することによって体積抵抗率(Ω・cm)を求める。測定条件は、以下のとおりである。
充填トナーと電極との接触面積:約2.3cm2
厚さ :約0.5mm
上部電極の荷重 :180g
印加電圧 :500V
抵抗測定セルにトナーを充填し、該トナーに接するように下部電極及び上部電極を配し、これらの電極間に電圧を印加し、そのときに流れる電流を測定することによって体積抵抗率(Ω・cm)を求める。測定条件は、以下のとおりである。
充填トナーと電極との接触面積:約2.3cm2
厚さ :約0.5mm
上部電極の荷重 :180g
印加電圧 :500V
<トナーに含有される無機系赤外線吸収剤粒子の含有量の測定方法>
トナーに含有される無機系赤外線吸収剤粒子の含有量(質量%)は、蛍光X線分析により定量する。測定は、JIS K 0119-1969に準ずるが、具体的には以下のとおりである。
トナーに含有される無機系赤外線吸収剤粒子の含有量(質量%)は、蛍光X線分析により定量する。測定は、JIS K 0119-1969に準ずるが、具体的には以下のとおりである。
測定装置としては、波長分散型蛍光X線分析装置「Axios」(PANalytical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「SuperQ ver.4.0F」(PANalytical社製)を用いる。なお、X線管球のアノードとしてはRhを用い、測定雰囲気は真空、測定径(コリメーターマスク径)は27mm、測定時間10秒とする。また、軽元素を測定する場合にはプロポーショナルカウンタ(PC)、重元素を測定する場合にはシンチレーションカウンタ(SC)で検出する。
測定サンプルとしては、専用のプレス用アルミリングの中にトナー4gを入れて平らにならし、錠剤成型圧縮機「BRE-32」((株)前川試験機製作所製)を用いて、20MPaで、60秒間加圧し、厚さ2mm、直径39mmに成型したペレットを用いる。
上記条件で測定を行い、得られたX線のピーク位置をもとに元素を同定し、単位時間あたりのX線光子の数である計数率(単位:kcps)を測定する。
そして、別途に作成した検量線を用いて、トナーに含有される無機系赤外線吸収剤粒子の含有量を算出する。なお、検量線の作成に際しては、スチレン系樹脂の微粉砕物と所定量の無機系赤外線吸収剤粒子とを均一になるようにコーヒーミルを用いて混合し、上記と同様にして作製したペレットを測定サンプルとして用いる。
上記条件で測定を行い、得られたX線のピーク位置をもとに元素を同定し、単位時間あたりのX線光子の数である計数率(単位:kcps)を測定する。
そして、別途に作成した検量線を用いて、トナーに含有される無機系赤外線吸収剤粒子の含有量を算出する。なお、検量線の作成に際しては、スチレン系樹脂の微粉砕物と所定量の無機系赤外線吸収剤粒子とを均一になるようにコーヒーミルを用いて混合し、上記と同様にして作製したペレットを測定サンプルとして用いる。
以下、具体的な製造例、実施例、比較例をもって本発明をさらに詳細に説明するが、これは本発明の技術的な範囲を何ら限定するものではない。
[表面処理スズドープ酸化インジウム粒子の製造例1]
20.0質量部のスチレン、10.0質量部のスズドープ酸化インジウム粒子(インジウムとスズのモル比In:Sn=80:20、一次粒子の個数平均粒子径40nm)を撹拌混合し、スズドープ酸化インジウム粒子のスチレン分散体を得た。この分散体を撹拌しながら、2.0質量部のp-スチリルトリメトキシシランを添加し、窒素雰囲気下、室温で12時間撹拌した。次いで、0.1質量部の2,2’-アゾビスイソブチロニトリルを添加し、窒素雰囲気下、90℃で8時間重合することで、表面処理スズドープ酸化インジウム粒子を含有する塊状物Aを得た。得られた塊状物Aを、卓上型超音波洗浄機「W-113サンパ」(本多電子(株)製)を用い、6時間かけてスチレンに溶解、分散し、粒度分析計「UPA-150EX」(日機装(株)製)を用いてD50を測定したところ312nmであった。なお、D50(体積基準のメジアン径)の測定条件は、SetZeroを30s、測定回数を3回、測定時間を120s、屈折率を1.85とした。
20.0質量部のスチレン、10.0質量部のスズドープ酸化インジウム粒子(インジウムとスズのモル比In:Sn=80:20、一次粒子の個数平均粒子径40nm)を撹拌混合し、スズドープ酸化インジウム粒子のスチレン分散体を得た。この分散体を撹拌しながら、2.0質量部のp-スチリルトリメトキシシランを添加し、窒素雰囲気下、室温で12時間撹拌した。次いで、0.1質量部の2,2’-アゾビスイソブチロニトリルを添加し、窒素雰囲気下、90℃で8時間重合することで、表面処理スズドープ酸化インジウム粒子を含有する塊状物Aを得た。得られた塊状物Aを、卓上型超音波洗浄機「W-113サンパ」(本多電子(株)製)を用い、6時間かけてスチレンに溶解、分散し、粒度分析計「UPA-150EX」(日機装(株)製)を用いてD50を測定したところ312nmであった。なお、D50(体積基準のメジアン径)の測定条件は、SetZeroを30s、測定回数を3回、測定時間を120s、屈折率を1.85とした。
[表面処理スズドープ酸化インジウム粒子の製造例2]
インジウムとスズのモル比がIn:Sn=90:10のスズドープ酸化インジウム粒子を用いた以外は製造例1と同様にして、表面処理スズドープ酸化インジウム粒子を含有する塊状物Bを得た。製造例1と同様に処理後のD50(体積基準のメジアン径)を測定したところ、303nmであった。なお、本製造例で用いた処理前のスズドープ酸化インジウムの一次粒子の個数平均粒径は40nmである。
インジウムとスズのモル比がIn:Sn=90:10のスズドープ酸化インジウム粒子を用いた以外は製造例1と同様にして、表面処理スズドープ酸化インジウム粒子を含有する塊状物Bを得た。製造例1と同様に処理後のD50(体積基準のメジアン径)を測定したところ、303nmであった。なお、本製造例で用いた処理前のスズドープ酸化インジウムの一次粒子の個数平均粒径は40nmである。
[表面処理スズドープ酸化インジウム粒子の製造例3]
インジウムとスズのモル比がIn:Sn=70:30のスズドープ酸化インジウム粒子を用いた以外は製造例1と同様にして、表面処理スズドープ酸化インジウム粒子を含有する塊状物Cを得た。製造例1と同様に処理後のD50を測定したところ、314nmであった。なお、本製造例で用いた処理前のスズドープ酸化インジウムの一次粒子の個数平均粒径は40nmである。
インジウムとスズのモル比がIn:Sn=70:30のスズドープ酸化インジウム粒子を用いた以外は製造例1と同様にして、表面処理スズドープ酸化インジウム粒子を含有する塊状物Cを得た。製造例1と同様に処理後のD50を測定したところ、314nmであった。なお、本製造例で用いた処理前のスズドープ酸化インジウムの一次粒子の個数平均粒径は40nmである。
[実施例1]
[懸濁重合法による本発明に係るトナーの製造例]
<水系媒体の調製工程>
反応容器にイオン交換水1000.0質量部、リン酸ナトリウム・12水和物14.0質量部を投入し、窒素パージしながら65℃で1時間保温した。
高速撹拌機「T.K.ホモミクサー」(特殊機化工業(株)製)を用いて、12000rpmにて攪拌した。そこにイオン交換水20.0質量部に9.2質量部の塩化カルシウム・2水和物を溶解した塩化カルシウム水溶液を一括投入し、微細な分散安定剤を含む水系媒体を調製した。
[懸濁重合法による本発明に係るトナーの製造例]
<水系媒体の調製工程>
反応容器にイオン交換水1000.0質量部、リン酸ナトリウム・12水和物14.0質量部を投入し、窒素パージしながら65℃で1時間保温した。
高速撹拌機「T.K.ホモミクサー」(特殊機化工業(株)製)を用いて、12000rpmにて攪拌した。そこにイオン交換水20.0質量部に9.2質量部の塩化カルシウム・2水和物を溶解した塩化カルシウム水溶液を一括投入し、微細な分散安定剤を含む水系媒体を調製した。
<重合性単量体組成物の調製工程>
表面処理スズドープ酸化インジウム粒子の製造例1で製造した塊状物A7.0質量部とスチレン123.0質量部との混合物をメディア撹拌型湿式分散機「アトライタ」(三井三池化工機(株)製)に投入した。次に、直径2mmのジルコニアビーズを用いて、220rpmで5時間分散させて分散液を得た。
上記のスズドープ酸化インジウム粒子のスチレン分散液に、下記材料を加え混合物を得た。
・スチレン 46.0質量部
・n-ブチルアクリレート 34.0質量部
・サリチル酸アルミニウム化合物 1.0質量部
(オリエント化学工業(株)製 ボントロンE-88)
・飽和ポリエステル 5.0質量部
(プロピレンオキサイド変性ビスフェノールAとイソフタル酸との重縮合物、ガラス転移温度65℃、重量平均分子量10000、数平均分子量6000)
・エステルワックス 10.0質量部
(融点73℃)
・ジビニルベンゼン 0.1質量部
この混合物を65℃に保温し、T.K.ホモミクサーを用いて、500rpmにて均一に溶解、分散し、重合性単量体組成物を調製した。
表面処理スズドープ酸化インジウム粒子の製造例1で製造した塊状物A7.0質量部とスチレン123.0質量部との混合物をメディア撹拌型湿式分散機「アトライタ」(三井三池化工機(株)製)に投入した。次に、直径2mmのジルコニアビーズを用いて、220rpmで5時間分散させて分散液を得た。
上記のスズドープ酸化インジウム粒子のスチレン分散液に、下記材料を加え混合物を得た。
・スチレン 46.0質量部
・n-ブチルアクリレート 34.0質量部
・サリチル酸アルミニウム化合物 1.0質量部
(オリエント化学工業(株)製 ボントロンE-88)
・飽和ポリエステル 5.0質量部
(プロピレンオキサイド変性ビスフェノールAとイソフタル酸との重縮合物、ガラス転移温度65℃、重量平均分子量10000、数平均分子量6000)
・エステルワックス 10.0質量部
(融点73℃)
・ジビニルベンゼン 0.1質量部
この混合物を65℃に保温し、T.K.ホモミクサーを用いて、500rpmにて均一に溶解、分散し、重合性単量体組成物を調製した。
<造粒工程>
上記の分散安定剤を含む水系媒体の温度を70℃とし、T.K.ホモミクサーの回転数を12000rpmに保ちながら、水系媒体中に上記の重合性単量体組成物を投入し、重合開始剤であるt-ブチルパーオキシピバレート10.0質量部を添加した。その後、回転数12000rpmを維持しつつ、10分間造粒した。
上記の分散安定剤を含む水系媒体の温度を70℃とし、T.K.ホモミクサーの回転数を12000rpmに保ちながら、水系媒体中に上記の重合性単量体組成物を投入し、重合開始剤であるt-ブチルパーオキシピバレート10.0質量部を添加した。その後、回転数12000rpmを維持しつつ、10分間造粒した。
<重合工程>
造粒工程の後、攪拌機をプロペラ撹拌羽根に換え150rpmで攪拌しながら70℃を保持して5時間重合を行い、85℃に昇温して2時間加熱することで重合反応を完結させた。
造粒工程の後、攪拌機をプロペラ撹拌羽根に換え150rpmで攪拌しながら70℃を保持して5時間重合を行い、85℃に昇温して2時間加熱することで重合反応を完結させた。
<洗浄、乾燥工程>
重合工程終了後、液温を室温まで冷却し、希塩酸を加えてpH1.5に調整した後、3時間撹拌した。その後、濾過、洗浄を繰り返し、トナーケーキを得た。
得られたトナーケーキを解砕後、気流乾燥機にて乾燥を行い、さらにコアンダ効果を利用した多分割分級機を用いて微粗粉をカットして、重量平均粒径(D4)が6.3μmのトナー粒子1を得た。
重合工程終了後、液温を室温まで冷却し、希塩酸を加えてpH1.5に調整した後、3時間撹拌した。その後、濾過、洗浄を繰り返し、トナーケーキを得た。
得られたトナーケーキを解砕後、気流乾燥機にて乾燥を行い、さらにコアンダ効果を利用した多分割分級機を用いて微粗粉をカットして、重量平均粒径(D4)が6.3μmのトナー粒子1を得た。
<外添工程>
得られたトナー粒子1 100.0質量部と、ヘキサメチルジシラザンで表面処理された疎水性シリカ微粉体(一次粒子の個数平均粒径7nm)1.0質量部とを高速混合機「FMミキサ」(日本コークス工業(株)製)を用いて混合し、トナー1を得た。
トナー1の分析結果を表1に示す。
得られたトナー粒子1 100.0質量部と、ヘキサメチルジシラザンで表面処理された疎水性シリカ微粉体(一次粒子の個数平均粒径7nm)1.0質量部とを高速混合機「FMミキサ」(日本コークス工業(株)製)を用いて混合し、トナー1を得た。
トナー1の分析結果を表1に示す。
[実施例2]
表面処理スズドープ酸化インジウム粒子の製造例1で製造した塊状物Aの添加量を3.5質量部とした以外は実施例1と同様にして、トナー2を得た。
[実施例3]
表面処理スズドープ酸化インジウム粒子の製造例1で製造した塊状物Aの添加量を21.0質量部とした以外は実施例1と同様にして、トナー3を得た。
表面処理スズドープ酸化インジウム粒子の製造例1で製造した塊状物Aの添加量を3.5質量部とした以外は実施例1と同様にして、トナー2を得た。
[実施例3]
表面処理スズドープ酸化インジウム粒子の製造例1で製造した塊状物Aの添加量を21.0質量部とした以外は実施例1と同様にして、トナー3を得た。
[実施例4]
表面処理スズドープ酸化インジウム粒子の製造例1で製造した塊状物Aの代わりに、表面処理スズドープ酸化インジウム粒子の製造例2で製造した塊状物Bを用いた以外は実施例1と同様にして、トナー4を得た。
[実施例5]
表面処理スズドープ酸化インジウム粒子の製造例1で製造した塊状物Aの代わりに、表面処理スズドープ酸化インジウム粒子の製造例3で製造した塊状物Cを用いた以外は実施例1と同様にして、トナー5を得た。
表面処理スズドープ酸化インジウム粒子の製造例1で製造した塊状物Aの代わりに、表面処理スズドープ酸化インジウム粒子の製造例2で製造した塊状物Bを用いた以外は実施例1と同様にして、トナー4を得た。
[実施例5]
表面処理スズドープ酸化インジウム粒子の製造例1で製造した塊状物Aの代わりに、表面処理スズドープ酸化インジウム粒子の製造例3で製造した塊状物Cを用いた以外は実施例1と同様にして、トナー5を得た。
[実施例6]
[粉砕法/熱球形化処理による本発明に係るトナーの製造例]
<マスターバッチの製造工程>
・スズドープ酸化インジウム粒子(未処理品) 25.0質量部
(インジウムとスズのモル比In:Sn=80:20、一次粒子の個数平均粒子径40nm)
・飽和ポリエステル 75.0質量部
(エチレンオキサイド変性ビスフェノールAとテレフタル酸との重縮合物、ガラス転移温度60℃、重量平均分子量29000、数平均分子量6000)
上記の材料をニーダーに入れ、混合しながら120℃に昇温し、20分間混合を継続した。その後、110℃に加熱した2本ロールミルで30分間混練し、溶融混練物を水冷した金属ベルト上にシート状に展延して急冷後、ハンマーミルで1mm以下に粗粉砕してマスターバッチを得た。
[粉砕法/熱球形化処理による本発明に係るトナーの製造例]
<マスターバッチの製造工程>
・スズドープ酸化インジウム粒子(未処理品) 25.0質量部
(インジウムとスズのモル比In:Sn=80:20、一次粒子の個数平均粒子径40nm)
・飽和ポリエステル 75.0質量部
(エチレンオキサイド変性ビスフェノールAとテレフタル酸との重縮合物、ガラス転移温度60℃、重量平均分子量29000、数平均分子量6000)
上記の材料をニーダーに入れ、混合しながら120℃に昇温し、20分間混合を継続した。その後、110℃に加熱した2本ロールミルで30分間混練し、溶融混練物を水冷した金属ベルト上にシート状に展延して急冷後、ハンマーミルで1mm以下に粗粉砕してマスターバッチを得た。
<トナー粒子前駆体の製造工程>
・上記のマスターバッチ 12.0質量部
・上記の飽和ポリエステル 83.0質量部
・エステルワックス 5.0質量部
(融点73℃)
・上記のマスターバッチ 12.0質量部
・上記の飽和ポリエステル 83.0質量部
・エステルワックス 5.0質量部
(融点73℃)
FMミキサ(日本コークス工業(株)製)を用いて上記の材料を十分に混合した後、温度130℃に設定した二軸混練機「PCM-30型」((株)池貝製)を用いて溶融混練し、混練物を得た。得られた混練物を水冷した金属ベルト上にシート状に展延して急冷後、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」(フロイント・ターボ(株)製)にて微粉砕した。さらに回転型分級機「200TSP」(ホソカワミクロン(株)製)を用いて分級を行い、重量平均粒径が6.5μmのトナー粒子前駆体6を得た。
<熱球形化処理工程>
得られたトナー粒子前駆体6 100.0質量部に、スチレンアクリル樹脂微粒子(ガラス転移温度60℃、一次粒子の個数平均粒径70nm)3.0質量部を添加し、FMミキサ(日本コークス工業(株)製)を用いて十分に混合した。その後、図2に示す熱球形化処理装置を用いて熱風温度220℃で熱処理を行い、重量平均粒径が6.7μmのトナー粒子6を得た。
得られたトナー粒子前駆体6 100.0質量部に、スチレンアクリル樹脂微粒子(ガラス転移温度60℃、一次粒子の個数平均粒径70nm)3.0質量部を添加し、FMミキサ(日本コークス工業(株)製)を用いて十分に混合した。その後、図2に示す熱球形化処理装置を用いて熱風温度220℃で熱処理を行い、重量平均粒径が6.7μmのトナー粒子6を得た。
<外添工程>
得られたトナー粒子6 100.0質量部と、ヘキサメチルジシラザンで表面処理された疎水性シリカ微粉体(一次粒子の個数平均粒径7nm)1.0質量部とをFMミキサ(日本コークス工業(株)製)を用いて混合し、トナー6を得た。
[実施例7]
スチレンアクリル樹脂微粒子の添加量を1.0質量部とした以外は実施例6と同様にして、トナー7を得た。
[実施例8]
スチレンアクリル樹脂微粒子を添加しない以外は実施例6と同様にして、トナー8を得た。
得られたトナー粒子6 100.0質量部と、ヘキサメチルジシラザンで表面処理された疎水性シリカ微粉体(一次粒子の個数平均粒径7nm)1.0質量部とをFMミキサ(日本コークス工業(株)製)を用いて混合し、トナー6を得た。
[実施例7]
スチレンアクリル樹脂微粒子の添加量を1.0質量部とした以外は実施例6と同様にして、トナー7を得た。
[実施例8]
スチレンアクリル樹脂微粒子を添加しない以外は実施例6と同様にして、トナー8を得た。
[実施例9]
[熱球形化処理を行わない粉砕法による本発明に係るトナーの製造例]
<マスターバッチの製造工程>
・スズドープ酸化インジウム粒子(未処理品) 25.0質量部
(インジウムとスズのモル比In:Sn=80:20、一次粒子の個数平均粒子径40nm)
・飽和ポリエステル 75.0質量部
(エチレンオキサイド変性ビスフェノールAとテレフタル酸との重縮合物、ガラス転移温度60℃、重量平均分子量29000、数平均分子量6000)
上記の材料をニーダーに入れ、混合しながら120℃に昇温し、20分間混合を継続した。その後、110℃に加熱した2本ロールミルで30分間混練し、溶融混練物を水冷した金属ベルト上にシート状に展延して急冷後、ハンマーミルで1mm以下に粗粉砕してマスターバッチを得た。
[熱球形化処理を行わない粉砕法による本発明に係るトナーの製造例]
<マスターバッチの製造工程>
・スズドープ酸化インジウム粒子(未処理品) 25.0質量部
(インジウムとスズのモル比In:Sn=80:20、一次粒子の個数平均粒子径40nm)
・飽和ポリエステル 75.0質量部
(エチレンオキサイド変性ビスフェノールAとテレフタル酸との重縮合物、ガラス転移温度60℃、重量平均分子量29000、数平均分子量6000)
上記の材料をニーダーに入れ、混合しながら120℃に昇温し、20分間混合を継続した。その後、110℃に加熱した2本ロールミルで30分間混練し、溶融混練物を水冷した金属ベルト上にシート状に展延して急冷後、ハンマーミルで1mm以下に粗粉砕してマスターバッチを得た。
<トナー粒子の製造工程>
・上記のマスターバッチ 4.0質量部
・上記の飽和ポリエステル 91.0質量部
・エステルワックス 5.0質量部
(融点73℃)
・上記のマスターバッチ 4.0質量部
・上記の飽和ポリエステル 91.0質量部
・エステルワックス 5.0質量部
(融点73℃)
FMミキサ(日本コークス工業(株)製)を用いて上記の材料を十分に混合した後、温度130℃に設定したPCM-30型((株)池貝製)を用いて溶融混練し、混練物を得た。得られた混練物を水冷した金属ベルト上にシート状に展延して急冷後、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、T-250(フロイント・ターボ(株)製)にて微粉砕した。さらに200TSP(ホソカワミクロン(株)製)を用いて分級を行い、重量平均粒径が6.3μmのトナー粒子9を得た。
<外添工程>
得られたトナー粒子9 100.0質量部と、ヘキサメチルジシラザンで表面処理された疎水性シリカ微粉体(一次粒子の個数平均粒径7nm)1.0質量部とをFMミキサ(日本コークス工業(株)製)を用いて混合し、トナー9を得た。
[実施例10]
トナー粒子の製造工程におけるマスターバッチの添加量を8.0質量部、飽和ポリエステルの添加量を87.0質量部とした以外は実施例9と同様にして、トナー10を得た。
得られたトナー粒子9 100.0質量部と、ヘキサメチルジシラザンで表面処理された疎水性シリカ微粉体(一次粒子の個数平均粒径7nm)1.0質量部とをFMミキサ(日本コークス工業(株)製)を用いて混合し、トナー9を得た。
[実施例10]
トナー粒子の製造工程におけるマスターバッチの添加量を8.0質量部、飽和ポリエステルの添加量を87.0質量部とした以外は実施例9と同様にして、トナー10を得た。
[比較例1]
・スズドープ酸化インジウム粒子(未処理品) 40.0質量部
(インジウムとスズのモル比In:Sn=80:20、一次粒子の個数平均粒子径1.2μm)
・飽和ポリエステル 55.0質量部
(エチレンオキサイド変性ビスフェノールAとテレフタル酸との重縮合物、ガラス転移温度60℃、重量平均分子量29000、数平均分子量6000)
・エステルワックス 5.0質量部
(融点73℃)
・スズドープ酸化インジウム粒子(未処理品) 40.0質量部
(インジウムとスズのモル比In:Sn=80:20、一次粒子の個数平均粒子径1.2μm)
・飽和ポリエステル 55.0質量部
(エチレンオキサイド変性ビスフェノールAとテレフタル酸との重縮合物、ガラス転移温度60℃、重量平均分子量29000、数平均分子量6000)
・エステルワックス 5.0質量部
(融点73℃)
FMミキサ(日本コークス工業(株)製)を用いて上記の原材料を十分に混合した後、温度130℃に設定したPCM-30型((株)池貝製)を用いて溶融混練し、混練物を得た。得られた混練物を室温に静置して冷却し、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、衝突式気流粉砕機にて微粉砕した。さらに200TSP(ホソカワミクロン(株)製)を用いて分級を行い、重量平均粒径が6.5μmの比較用トナー粒子1を得た。
得られた比較用トナー粒子1 100.0質量部と、ヘキサメチルジシラザンで表面処理された疎水性シリカ微粉体(一次粒子の個数平均粒径7nm)1.0質量部とをFMミキサ(日本コークス工業(株)製)を用いて混合し、比較用トナー1を得た。
得られた比較用トナー粒子1 100.0質量部と、ヘキサメチルジシラザンで表面処理された疎水性シリカ微粉体(一次粒子の個数平均粒径7nm)1.0質量部とをFMミキサ(日本コークス工業(株)製)を用いて混合し、比較用トナー1を得た。
[比較例2]
下記の原材料を用いた以外は比較例1と同様にして、比較用トナー2を得た。
・スズドープ酸化インジウム粒子(未処理品) 3.0質量部
(インジウムとスズのモル比In:Sn=80:20、一次粒子の個数平均粒子径40nm)
・飽和ポリエステル 92.0質量部
(エチレンオキサイド変性ビスフェノールAとテレフタル酸との重縮合物、ガラス転移温度60℃、重量平均分子量29000、数平均分子量6000)
・エステルワックス 5.0質量部
(融点73℃)
トナー1~10、および比較用トナー1、2の各種物性を表1に示す。
下記の原材料を用いた以外は比較例1と同様にして、比較用トナー2を得た。
・スズドープ酸化インジウム粒子(未処理品) 3.0質量部
(インジウムとスズのモル比In:Sn=80:20、一次粒子の個数平均粒子径40nm)
・飽和ポリエステル 92.0質量部
(エチレンオキサイド変性ビスフェノールAとテレフタル酸との重縮合物、ガラス転移温度60℃、重量平均分子量29000、数平均分子量6000)
・エステルワックス 5.0質量部
(融点73℃)
トナー1~10、および比較用トナー1、2の各種物性を表1に示す。
[本発明に係るトナー1~10および比較用トナー1、2の評価]
[評価例1]
画像形成装置として、現像コントラストを自由に変更できるように改造したカラープリンター「LBP652C」(キヤノン(株)製)を使用した。LBP652Cのブラック現像器内のトナーを、トナー1と入れ替えてトナーの評価を行った。出力用紙としてA4用紙「高白色用紙GF-C081」(キヤノン(株)製)を使用し、温度25℃、相対湿度60%の環境下で画像を出力した。
[評価例1]
画像形成装置として、現像コントラストを自由に変更できるように改造したカラープリンター「LBP652C」(キヤノン(株)製)を使用した。LBP652Cのブラック現像器内のトナーを、トナー1と入れ替えてトナーの評価を行った。出力用紙としてA4用紙「高白色用紙GF-C081」(キヤノン(株)製)を使用し、温度25℃、相対湿度60%の環境下で画像を出力した。
ブラック現像器を用いて、A4用紙の中央部に細線画像(ライン数20本、ライン幅100μm、間隔500μm、ライン長さ20mm)を形成した。次に、細線画像を形成したA4用紙とイエロー現像器を用いて、上記の細線画像を遮蔽するようにイエローのベタ画像を形成し、評価画像1を得た。
得られた評価画像1の中央部について、拡大率15倍のルーペを使って観察した。その結果、トナー1を用いて形成した細線画像の存在を認識することはできなかった。
得られた評価画像1の中央部について、拡大率15倍のルーペを使って観察した。その結果、トナー1を用いて形成した細線画像の存在を認識することはできなかった。
次に、図3に示すように光源202とカメラ203を設置し、評価画像1(図3の201)の観察を行った。すなわち、机上に評価画像1を静置し、評価画像1に対して15°の角度で約1m離れたところからハロゲンランプ(光源202)を用いて赤外線を照射した。ハロゲンランプとしては、可視光カットフィルターユニットを取り付けたハロゲンランプ光源「PCS-UHX-150」(日本ピー・アイ(株)製)を使用した。
評価画像1の真上15cmのところに、近赤外カメラを設置し、撮影した。近赤外カメラとしては、800nm以下の波長成分をカットするフィルタをレンズ部に装着した近赤外カメラ「NVU3VD」(アイアールスペック(株)製)を使用した。NVU3VDの分光感度波長域は、970~1650nmである。撮影した画像をディスプレーに表示し、以下の評価基準で評価したところ、評価画像1の画質はAランクであった。
トナー2~10および比較用トナー1、2についても、評価例1と同様にして評価を行った。評価結果を表2に示す。
トナー2~10および比較用トナー1、2についても、評価例1と同様にして評価を行った。評価結果を表2に示す。
<評価基準>
評価画像1の中心部に形成した20本の細線について、全長に渡って途切れることなく、かつ、明確に視認できる細線の本数をカウントし、以下の基準で評価した。
A:20本(極めて高精細な画像であり、セキュリティー用途に十分に対応できる)
B:16~19本(高精細な画像であり、セキュリティー用途に対応できる)
C:13~15本(高画質だが、セキュリティー用途に対応できない場合がある)
D:12本以下(セキュリティー用途には不向きである)
評価画像1の中心部に形成した20本の細線について、全長に渡って途切れることなく、かつ、明確に視認できる細線の本数をカウントし、以下の基準で評価した。
A:20本(極めて高精細な画像であり、セキュリティー用途に十分に対応できる)
B:16~19本(高精細な画像であり、セキュリティー用途に対応できる)
C:13~15本(高画質だが、セキュリティー用途に対応できない場合がある)
D:12本以下(セキュリティー用途には不向きである)
[評価例2]
評価例1で用いた画像形成装置とブラック現像器を用いて、A4用紙「高白色用紙GF-C081」(キヤノン(株)製)に、文字サイズが10ポイントのテキスト画像(平仮名の約100文字からなる文章)を形成し、評価画像2を得た。
得られた評価画像2について目視で観察した。その結果、トナー1を用いて形成したテキスト画像の存在を認識することはできなかった。
次に、評価画像2に紫外線ランプを用いて紫外線を照射したところ、テキスト画像を明瞭に認識することができ、文章を解読できた。なお、紫外線ランプとしては、波長254nmの紫外線を照射できる紫外線ランプ「ハンディUVランプSUV-4」(アズワン(株)製)を使用した。
トナー2~10および比較用トナー1、2についても、評価例2と同様にして評価を行った。評価結果を表3に示す。
評価例1で用いた画像形成装置とブラック現像器を用いて、A4用紙「高白色用紙GF-C081」(キヤノン(株)製)に、文字サイズが10ポイントのテキスト画像(平仮名の約100文字からなる文章)を形成し、評価画像2を得た。
得られた評価画像2について目視で観察した。その結果、トナー1を用いて形成したテキスト画像の存在を認識することはできなかった。
次に、評価画像2に紫外線ランプを用いて紫外線を照射したところ、テキスト画像を明瞭に認識することができ、文章を解読できた。なお、紫外線ランプとしては、波長254nmの紫外線を照射できる紫外線ランプ「ハンディUVランプSUV-4」(アズワン(株)製)を使用した。
トナー2~10および比較用トナー1、2についても、評価例2と同様にして評価を行った。評価結果を表3に示す。
なお、表3中の「文字を認識できない」とは「文字を構成する線が全く見えない」ということであり、「文字を明瞭に認識できる」とは「100文字中100文字ともなんという文字か容易に理解できる」ということである。また、表3中の「文字が判別できない」とは「100文字中1文字もなんという文字か理解できない」ということである。さらに、「部分的に文字が判別できない」とは「100文字中何文字かはなんという文字か理解できるが、それ以外の残り何文字かはなんという文字か理解できない」ということである。
[評価例3]
評価画像1および2を日光の当たる窓際に一カ月間静置した。その後、評価例1および2と同様にして、画像の評価を行った。その結果、トナー1~10および比較用トナー1、2のいずれについても、一カ月前と比較して、画像の視認性等、何ら変化は見られなかった。
評価画像1および2を日光の当たる窓際に一カ月間静置した。その後、評価例1および2と同様にして、画像の評価を行った。その結果、トナー1~10および比較用トナー1、2のいずれについても、一カ月前と比較して、画像の視認性等、何ら変化は見られなかった。
[粉砕法/熱球形化処理による本発明に係るトナーの製造例]
<マスターバッチの製造工程>
・アンチモンドープ酸化スズ粒子(未処理品) 30.0質量部
(スズとアンチモンのモル比Sn:Sb=90:10、一次粒子の個数平均粒子径50nm)
・飽和ポリエステル 70.0質量部
(エチレンオキサイド変性ビスフェノールAとテレフタル酸との重縮合物、ガラス転移温度60℃、重量平均分子量29000、数平均分子量6000)
上記の材料をニーダーに入れ、混合しながら110℃に昇温し、20分間混合を継続した。その後、110℃に加熱した2本ロールミルで30分間混練し、溶融混練物を水冷した金属ベルト上にシート状に展延して急冷後、ハンマーミルで1mm以下に粗粉砕してマスターバッチを得た。
<トナー粒子前駆体の製造工程>
・上記のマスターバッチ 3.0質量部
・上記の飽和ポリエステル 92.0質量部
・エステルワックス 5.0質量部
(融点73℃)
FMミキサ(日本コークス工業(株)製)を用いて上記の材料を十分に混合した後、温度130℃に設定したPCM-30型((株)池貝製)を用いて溶融混練し、混練物を得た。得られた混練物を水冷した金属ベルト上にシート状に展延して急冷後、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T-250(フロイント・ターボ(株)製)にて微粉砕した。さらに200TSP(ホソカワミクロン(株)製)を用いて分級を行い、重量平均粒径が5.8μmのトナー粒子前駆体11を得た。
<熱球形化処理工程>
得られたトナー粒子前駆体11 100.0質量部に、スチレンアクリル樹脂微粒子(ガラス転移温度60℃、一次粒子の個数平均粒径70nm)3.0質量部を添加し、FMミキサ(日本コークス工業(株)製)を用いて十分に混合した。その後、図2に示す熱球形化処理装置を用いて熱風温度220℃で熱処理を行い、重量平均粒径が5.9μmのトナー粒子11を得た。
<外添工程>
得られたトナー粒子11 100.0質量部と、ヘキサメチルジシラザンで表面処理された疎水性シリカ微粉体(一次粒子の個数平均粒径7nm)1.0質量部とをFMミキサ(日本コークス工業(株)製)を用いて混合し、トナー11を得た。
[実施例12]
トナー粒子前駆体の製造工程におけるマスターバッチの添加量を1.5質量部、飽和ポリエステルの添加量を93.5質量部とした以外は実施例11と同様にして、トナー12を得た。
[実施例13]
トナー粒子前駆体の製造工程におけるマスターバッチの添加量を9.0質量部、飽和ポリエステルの添加量を86.0質量部とした以外は実施例11と同様にして、トナー13を得た。
[実施例14]
スチレンアクリル樹脂微粒子の添加量を1.0質量部とした以外は実施例11と同様にして、トナー14を得た。
[実施例15]
スチレンアクリル樹脂微粒子を添加しない以外は実施例11と同様にして、トナー15を得た。
[実施例16]
[熱球形化処理を行わない粉砕法による本発明に係るトナーの製造例]
<マスターバッチの製造工程>
・アンチモンドープ酸化スズ粒子(未処理品) 30.0質量部
(スズとアンチモンのモル比Sn:Sb=90:10、一次粒子の個数平均粒子径50nm)
・飽和ポリエステル 70.0質量部
(エチレンオキサイド変性ビスフェノールAとテレフタル酸との重縮合物、ガラス転移温度60℃、重量平均分子量29000、数平均分子量6000)
上記の材料をニーダーに入れ、混合しながら110℃に昇温し、20分間混合を継続した。その後、110℃に加熱した2本ロールミルで30分間混練し、溶融混練物を水冷した金属ベルト上にシート状に展延して急冷後、ハンマーミルで1mm以下に粗粉砕してマスターバッチを得た。
<トナー粒子の製造工程>
・上記のマスターバッチ 3.0質量部
・上記の飽和ポリエステル 92.0質量部
・エステルワックス 5.0質量部
(融点73℃)
FMミキサ(日本コークス工業(株)製)を用いて上記の材料を十分に混合した後、温度130℃に設定したPCM-30型((株)池貝製)を用いて溶融混練し、混練物を得た。得られた混練物を水冷した金属ベルト上にシート状に展延して急冷後、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T-250(フロイント・ターボ(株)製)にて微粉砕した。さらに200TSP(ホソカワミクロン(株)製)を用いて分級を行い、重量平均粒径が5.9μmのトナー粒子16を得た。
<外添工程>
得られたトナー粒子16 100.0質量部と、ヘキサメチルジシラザンで表面処理された疎水性シリカ微粉体(一次粒子の個数平均粒径7nm)1.0質量部とをFMミキサ(日本コークス工業(株)製)を用いて混合し、トナー16を得た。
[実施例17]
トナー粒子の製造工程におけるマスターバッチの添加量を6.0質量部、飽和ポリエステルの添加量を89.0質量部とした以外は実施例16と同様にして、トナー17を得た。
[実施例18]
マスターバッチの製造工程における2本ロールミルによる混練時間を3分間とした以外は実施例16と同様にして、トナー18を得た。
[比較例3]
・アンチモンドープ酸化スズ粒子(未処理品) 3.0質量部
(スズとアンチモンのモル比Sn:Sb=90:10、一次粒子の個数平均粒子径50nm)
・飽和ポリエステル 92.0質量部
(エチレンオキサイド変性ビスフェノールAとテレフタル酸との重縮合物、ガラス転移温度60℃、重量平均分子量29000、数平均分子量6000)
・エステルワックス 5.0質量部
(融点73℃)
FMミキサ(日本コークス工業(株)製)を用いて上記の原材料を十分に混合した後、温度130℃に設定したPCM-30型((株)池貝製)を用いて溶融混練し、混練物を得た。得られた混練物を室温に静置して冷却し、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、衝突式気流粉砕機にて微粉砕した。さらに200TSP(ホソカワミクロン(株)製)を用いて分級を行い、重量平均粒径が6.0μmの比較用トナー粒子3を得た。
得られた比較用トナー粒子3 100.0質量部と、ヘキサメチルジシラザンで表面処理された疎水性シリカ微粉体(一次粒子の個数平均粒径7nm)1.0質量部とをFMミキサ(日本コークス工業(株)製)を用いて混合し、比較用トナー3を得た。
[評価例4]
評価例1と同様にして、トナー11~18および比較用トナー3の評価を行った。評価結果を表5に示す。
[評価例5]
評価例2と同様にして、トナー11~18および比較用トナー3の評価を行った。評価結果を表6に示す。
[評価例6]
評価例3と同様にして、トナー11~18および比較用トナー3の評価を行った。その結果、トナー11~18および比較用トナー3のいずれについても、一カ月前と比較して、画像の視認性等、何ら変化は見られなかった。
[粉砕法/熱球形化処理による本発明に係るトナーの製造例]
<マスターバッチの製造工程>
・セシウムドープ酸化タングステン粒子(未処理品) 20.0質量部
(タングステンとセシウムのモル比W:Cs=75:25、一次粒子の個数平均粒子径50nm)
・飽和ポリエステル 80.0質量部
(エチレンオキサイド変性ビスフェノールAとテレフタル酸との重縮合物、ガラス転移温度60℃、重量平均分子量29000、数平均分子量6000)
上記の材料をニーダーに入れ、混合しながら110℃に昇温し、20分間混合を継続した。その後、110℃に加熱した2本ロールミルで30分間混練し、溶融混練物を水冷した金属ベルト上にシート状に展延して急冷後、ハンマーミルで1mm以下に粗粉砕してマスターバッチを得た。
<トナー粒子前駆体の製造工程>
・上記のマスターバッチ 3.0質量部
・上記の飽和ポリエステル 92.0質量部
・エステルワックス 5.0質量部
(融点73℃)
FMミキサを用いて上記の材料を十分に混合した後、温度130℃に設定したPCM-30型((株)池貝製)を用いて溶融混練し、混練物を得た。得られた混練物を水冷した金属ベルト上にシート状に展延して急冷後、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T-250(フロイント・ターボ(株)製)にて微粉砕した。さらに200TSP(ホソカワミクロン(株)製)を用いて分級を行い、重量平均粒径が6.2μmのトナー粒子前駆体19を得た。
<熱球形化処理工程>
得られたトナー粒子前駆体19 100.0質量部に、スチレンアクリル樹脂微粒子(ガラス転移温度60℃、一次粒子の個数平均粒径70nm)3.0質量部を添加し、FMミキサ(日本コークス工業(株)製)を用いて十分に混合した。その後、図2に示す熱球形化処理装置を用いて熱風温度220℃で熱処理を行い、重量平均粒径が6.2μmのトナー粒子19を得た。
<外添工程>
得られたトナー粒子19 100.0質量部と、ヘキサメチルジシラザンで表面処理された疎水性シリカ微粉体(一次粒子の個数平均粒径7nm)1.0質量部とをFMミキサ(日本コークス工業(株)製)を用いて混合し、トナー19を得た。
[実施例20]
トナー粒子前駆体の製造工程におけるマスターバッチの添加量を1.5質量部、飽和ポリエステルの添加量を93.5質量部とした以外は実施例19と同様にして、トナー20を得た。
[実施例21]
トナー粒子前駆体の製造工程におけるマスターバッチの添加量を6.0質量部、飽和ポリエステルの添加量を89.0質量部とした以外は実施例19と同様にして、トナー21を得た。
[実施例22]
スチレンアクリル樹脂微粒子の添加量を1.0質量部とした以外は実施例19と同様にして、トナー22を得た。
[実施例23]
スチレンアクリル樹脂微粒子を添加しない以外は実施例19と同様にして、トナー23を得た。
[実施例24]
[熱球形化処理を行わない粉砕法による本発明に係るトナーの製造例]
<マスターバッチの製造工程>
・セシウムドープ酸化タングステン粒子(未処理品) 20.0質量部
(タングステンとセシウムのモル比W:Cs=75:25、一次粒子の個数平均粒子径50nm)
・飽和ポリエステル 80.0質量部
(エチレンオキサイド変性ビスフェノールAとテレフタル酸との重縮合物、ガラス転移温度60℃、重量平均分子量29000、数平均分子量6000)
上記の材料をニーダーに入れ、混合しながら110℃に昇温し、20分間混合を継続した。その後、110℃に加熱した2本ロールミルで30分間混練し、溶融混練物を水冷した金属ベルト上にシート状に展延して急冷後、ハンマーミルで1mm以下に粗粉砕してマスターバッチを得た。
<トナー粒子の製造工程>
・上記のマスターバッチ 3.0質量部
・上記の飽和ポリエステル 92.0質量部
・エステルワックス 5.0質量部
(融点73℃)
FMミキサ(日本コークス工業(株)製)を用いて上記の材料を十分に混合した後、温度130℃に設定したPCM-30型((株)池貝製)を用いて溶融混練し、混練物を得た。得られた混練物を水冷した金属ベルト上にシート状に展延して急冷後、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T-250(フロイント・ターボ(株)製)にて微粉砕した。さらに200TSP(ホソカワミクロン(株)製)を用いて分級を行い、重量平均粒径が5.9μmのトナー粒子24を得た。
<外添工程>
得られたトナー粒子24 100.0質量部と、ヘキサメチルジシラザンで表面処理された疎水性シリカ微粉体(一次粒子の個数平均粒径7nm)1.0質量部とをFMミキサ(日本コークス工業(株)製)を用いて混合し、トナー24を得た。
[実施例25]
マスターバッチの製造工程における2本ロールミルによる混練時間を3分間とした以外は実施例19と同様にして、トナー25を得た。
[比較例4]
トナー粒子前駆体の製造工程におけるマスターバッチの添加量を12.0質量部、飽和ポリエステルの添加量を83.0質量部とした以外は実施例19と同様にして、比較用トナー4を得た。
[比較例5]
・セシウムドープ酸化タングステン粒子(未処理品) 1.0質量部
(タングステンとセシウムのモル比W:Cs=75:25、一次粒子の個数平均粒子径50nm)
・飽和ポリエステル 94.0質量部
(エチレンオキサイド変性ビスフェノールAとテレフタル酸との重縮合物、ガラス転移温度60℃、重量平均分子量29000、数平均分子量6000)
・エステルワックス 5.0質量部
(融点73℃)
FMミキサ(日本コークス工業(株)製)を用いて上記の原材料を十分に混合した後、温度130℃に設定したPCM-30型((株)池貝製)を用いて溶融混練し、混練物を得た。得られた混練物を室温に静置して冷却し、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、衝突式気流粉砕機にて微粉砕した。さらに200TSP(ホソカワミクロン(株)製)を用いて分級を行い、重量平均粒径が6.0μmの比較用トナー粒子5を得た。
得られた比較用トナー粒子5 100.0質量部と、ヘキサメチルジシラザンで表面処理された疎水性シリカ微粉体(一次粒子の個数平均粒径7nm)1.0質量部とをFMミキサ(日本コークス工業(株)製)を用いて混合し、比較用トナー5を得た。
[評価例7]
評価例1と同様にして、トナー19~25および比較用トナー4、5の評価を行った。評価結果を表8に示す。
[評価例8]
評価例2と同様にして、トナー19~25および比較用トナー4、5の評価を行った。評価結果を表9に示す。
[評価例9]
評価例3と同様にして、トナー19~25および比較用トナー4、5の評価を行った。その結果、トナー19~25および比較用トナー4、5のいずれについても、一カ月前と比較して、画像の視認性等、何ら変化は見られなかった。
[表面処理スズドープ酸化インジウム粒子の製造例4]
下記の材料を窒素雰囲気下、室温で12時間撹拌した。
・ITO(In:Sn=9:1、シーアイ化成(株)製) 10質量部
・式2-6として記載の構造を有するシランカップリング剤(信越化学工業(株)製) 2質量部
・スチレンモノマー 20質量部
次いで、0.1質量部の2,2’-アゾビス(イソブチロニトリル)(東京化成工業(株)製)を投入し、温度90℃で8時間撹拌を行うことで表面処理スズドープ酸化インジウム粒子を得た。
超音波洗浄機(W-133サンパ(本多電子(株)製))を用いて、得られたサンプルをスチレンモノマー中に分散させ、D50を測定したところ、303nmであった。
なお、本発明で用いられる粒径(D50)とは、UPA-150EX(日機装(株)製)を使用して、以下の条件で測定した体積基準のメジアン径(D50)を意味する。
SetZero:30s、測定回数:3回、測定時間:120s、屈折率:1.85
下記の材料を窒素雰囲気下、室温で12時間撹拌した。
・ITO(In:Sn=9:1、シーアイ化成(株)製) 10質量部
・式2-6として記載の構造を有するシランカップリング剤(信越化学工業(株)製) 2質量部
・スチレンモノマー 20質量部
次いで、0.1質量部の2,2’-アゾビス(イソブチロニトリル)(東京化成工業(株)製)を投入し、温度90℃で8時間撹拌を行うことで表面処理スズドープ酸化インジウム粒子を得た。
超音波洗浄機(W-133サンパ(本多電子(株)製))を用いて、得られたサンプルをスチレンモノマー中に分散させ、D50を測定したところ、303nmであった。
なお、本発明で用いられる粒径(D50)とは、UPA-150EX(日機装(株)製)を使用して、以下の条件で測定した体積基準のメジアン径(D50)を意味する。
SetZero:30s、測定回数:3回、測定時間:120s、屈折率:1.85
[表面処理スズドープ酸化インジウム粒子の製造例5~12]
製造例5~12の各製造例が、製造例4と異なる点(変更点)を表10に示した。表10に示すように、製造例5~6はITOの種類が異なり、製造例7~8はシランカップリング剤の種類が異なり、製造例9~12はシランカップリング剤の量が異なる。表10に示した変更点以外は製造例4と同様な方法で、表10に示す粒径の表面処理赤外線吸収顔料を得た。
製造例5~12の各製造例が、製造例4と異なる点(変更点)を表10に示した。表10に示すように、製造例5~6はITOの種類が異なり、製造例7~8はシランカップリング剤の種類が異なり、製造例9~12はシランカップリング剤の量が異なる。表10に示した変更点以外は製造例4と同様な方法で、表10に示す粒径の表面処理赤外線吸収顔料を得た。
1:ITO粒子(In:Sn=9:1、シーアイ化成(株)製)
2:ITO粒子(In:Sn=8:2、シーアイ化成(株)製)
3:ITO粒子(In:Sn=7:3、シーアイ化成(株)製)
[表面処理スズドープ酸化インジウム粒子の製造例13]
・式2-6として記載の構造を有するシランカップリング剤(信越化学工業(株)製) 2質量部
・スチレンモノマー 20質量部
・2,2’-アゾビス(イソブチロニトリル) 0.1質量部
上記の材料を、100質量部のトルエン中で、窒素雰囲気下、温度90℃で8時間撹拌を行うことで式1-269として記載の構造を有する共重合体を重合した。
次いで10質量部のITO(In:Sn=9:1、シーアイ化成(株)製)を投入し10時間室温で撹拌したのち、トルエンを蒸留除去した。超音波洗浄機(W-133サンパ(本多電子(株)製))を用いて、得られたサンプルをスチレンモノマー中に分散させ、粒径を測定したところ、527nmであった。
・式2-6として記載の構造を有するシランカップリング剤(信越化学工業(株)製) 2質量部
・スチレンモノマー 20質量部
・2,2’-アゾビス(イソブチロニトリル) 0.1質量部
上記の材料を、100質量部のトルエン中で、窒素雰囲気下、温度90℃で8時間撹拌を行うことで式1-269として記載の構造を有する共重合体を重合した。
次いで10質量部のITO(In:Sn=9:1、シーアイ化成(株)製)を投入し10時間室温で撹拌したのち、トルエンを蒸留除去した。超音波洗浄機(W-133サンパ(本多電子(株)製))を用いて、得られたサンプルをスチレンモノマー中に分散させ、粒径を測定したところ、527nmであった。
[表面処理スズドープ酸化インジウム粒子の製造例14~17]
スチレンモノマーの量を下記のように変更した以外は、製造例13と同様の方法で、下記の粒径の表面処理スズドープ酸化インジウム粒子を得た。
スチレンモノマーの量を下記のように変更した以外は、製造例13と同様の方法で、下記の粒径の表面処理スズドープ酸化インジウム粒子を得た。
[表面処理スズドープ酸化インジウム粒子の製造例18]
・ITO(In:Sn=9:1、シーアイ化成(株)製) 10質量部
・式2-6として記載の構造を有するシランカップリング剤(信越化学工業(株)製) 2質量部
上記の材料を窒素雰囲気下、100質量部のトルエン中で10時間加熱還流した。
トルエンを蒸留除去した後、下記の材料を投入し、窒素雰囲気下、温度90℃で8時間撹拌を行うことで表面処理スズドープ酸化インジウム粒子を得た。
・スチレンモノマー 20質量部
・2,2’-アゾビス(イソブチロニトリル) 0.1質量部
超音波洗浄機(W-133サンパ(本多電子(株)製))を用いて、得られたサンプルをスチレンモノマー中に分散させて、粒径を測定したところ、532nmであった。
・ITO(In:Sn=9:1、シーアイ化成(株)製) 10質量部
・式2-6として記載の構造を有するシランカップリング剤(信越化学工業(株)製) 2質量部
上記の材料を窒素雰囲気下、100質量部のトルエン中で10時間加熱還流した。
トルエンを蒸留除去した後、下記の材料を投入し、窒素雰囲気下、温度90℃で8時間撹拌を行うことで表面処理スズドープ酸化インジウム粒子を得た。
・スチレンモノマー 20質量部
・2,2’-アゾビス(イソブチロニトリル) 0.1質量部
超音波洗浄機(W-133サンパ(本多電子(株)製))を用いて、得られたサンプルをスチレンモノマー中に分散させて、粒径を測定したところ、532nmであった。
[表面処理赤外線吸収剤粒子の製造例19、20]
ITOを下記の表12に示すように変更した以外は、製造例1と同様な方法で、表12に示す粒径の表面処理赤外線吸収剤粒子を得た。
ITOを下記の表12に示すように変更した以外は、製造例1と同様な方法で、表12に示す粒径の表面処理赤外線吸収剤粒子を得た。
[表面処理スズドープ酸化インジウム粒子の製造例21]
・ITO(In:Sn=9:1、シーアイ化成(株)製) 10質量部
・2-6として記載の構造を有するシランカップリング剤(信越化学工業(株)製) 2質量部
・スチレンモノマー 20質量部
上記の材料を窒素雰囲気下、32質量部のトルエンに投入し、室温で12時間撹拌した。撹拌終了後、窒素雰囲気下で0.1質量部の2,2’-アゾビス(イソブチロニトリル)を投入し、温度90℃で8時間撹拌を行うことで表面処理スズドープ酸化インジウム粒子を得た。超音波洗浄機(W-133サンパ(本多電子(株)製))を用いて、得られたサンプルをスチレンモノマー中に分散させて、粒径を測定したところ、表面処理スズドープ酸化インジウム粒子の粒径は362nmであった。
・ITO(In:Sn=9:1、シーアイ化成(株)製) 10質量部
・2-6として記載の構造を有するシランカップリング剤(信越化学工業(株)製) 2質量部
・スチレンモノマー 20質量部
上記の材料を窒素雰囲気下、32質量部のトルエンに投入し、室温で12時間撹拌した。撹拌終了後、窒素雰囲気下で0.1質量部の2,2’-アゾビス(イソブチロニトリル)を投入し、温度90℃で8時間撹拌を行うことで表面処理スズドープ酸化インジウム粒子を得た。超音波洗浄機(W-133サンパ(本多電子(株)製))を用いて、得られたサンプルをスチレンモノマー中に分散させて、粒径を測定したところ、表面処理スズドープ酸化インジウム粒子の粒径は362nmであった。
[表面処理スズドープ酸化インジウム粒子の製造例22]
・ITO(In:Sn=9:1、シーアイ化成(株)製) 10質量部
式2-6として記載の構造を有するシランカップリング剤(信越化学工業(株)製) 2質量部
・スチレンモノマー 20質量部
上記の材料を窒素雰囲気下、6.4質量部のトルエンに投入し、室温で12時間撹拌した。撹拌終了後、窒素雰囲気下で0.1質量部の2,2’-アゾビス(イソブチロニトリル)(東京化成工業(株)製)を投入し、温度90℃で8時間撹拌を行うことで表面処理スズドープ酸化インジウム粒子を得た。超音波洗浄機(W-133サンパ(本多電子(株)製))を用いて、得られたサンプルをスチレンモノマー中に分散させて、粒径を測定したところ、表面処理スズドープ酸化インジウム粒子の粒径は387nmであった。
・ITO(In:Sn=9:1、シーアイ化成(株)製) 10質量部
式2-6として記載の構造を有するシランカップリング剤(信越化学工業(株)製) 2質量部
・スチレンモノマー 20質量部
上記の材料を窒素雰囲気下、6.4質量部のトルエンに投入し、室温で12時間撹拌した。撹拌終了後、窒素雰囲気下で0.1質量部の2,2’-アゾビス(イソブチロニトリル)(東京化成工業(株)製)を投入し、温度90℃で8時間撹拌を行うことで表面処理スズドープ酸化インジウム粒子を得た。超音波洗浄機(W-133サンパ(本多電子(株)製))を用いて、得られたサンプルをスチレンモノマー中に分散させて、粒径を測定したところ、表面処理スズドープ酸化インジウム粒子の粒径は387nmであった。
[表面処理スズドープ酸化インジウム粒子の製造例23]
イオン交換水50質量部に、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム1質量部を溶解することで、界面活性剤水溶液を得た。
製造例4で得られた表面処理スズドープ酸化インジウム粒子10質量部を、100質量部のテトラヒドロフランに投入し、超音波洗浄機(W-133サンパ(本多電子(株)製))で2時間分散処理を行った。分散処理後、界面活性剤水溶液に滴下し、再度分散処理を超音波洗浄機(W-133サンパ(本多電子(株)製))で2時間行った。次いで、テトラヒドロフランを蒸留除去し、表面処理スズドープ酸化インジウム粒子の水分散液を得た。表面処理スズドープ酸化インジウム粒子の粒径は、302nmであった。
イオン交換水50質量部に、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム1質量部を溶解することで、界面活性剤水溶液を得た。
製造例4で得られた表面処理スズドープ酸化インジウム粒子10質量部を、100質量部のテトラヒドロフランに投入し、超音波洗浄機(W-133サンパ(本多電子(株)製))で2時間分散処理を行った。分散処理後、界面活性剤水溶液に滴下し、再度分散処理を超音波洗浄機(W-133サンパ(本多電子(株)製))で2時間行った。次いで、テトラヒドロフランを蒸留除去し、表面処理スズドープ酸化インジウム粒子の水分散液を得た。表面処理スズドープ酸化インジウム粒子の粒径は、302nmであった。
[表面処理赤外線吸収剤粒子を含有する懸濁重合トナーの製造方法]
[実施例26]
高速撹拌装置T.K.ホモミクサー(プライミクス(株)製)を備えた2L用四つ口フラスコ中にイオン交換水710質量部と0.1mol/Lリン酸三ナトリウム水溶液450質量部を添加し回転数を12000rpmに調整し、60℃に加温した。ここに1.0mol/L塩化カルシウム水溶液68質量部を徐々に添加し、微小なリン酸カルシウムを含む水系媒体を調製した。
[実施例26]
高速撹拌装置T.K.ホモミクサー(プライミクス(株)製)を備えた2L用四つ口フラスコ中にイオン交換水710質量部と0.1mol/Lリン酸三ナトリウム水溶液450質量部を添加し回転数を12000rpmに調整し、60℃に加温した。ここに1.0mol/L塩化カルシウム水溶液68質量部を徐々に添加し、微小なリン酸カルシウムを含む水系媒体を調製した。
製造例4で製造した表面処理スズドープ酸化インジウム粒子10質量部と、スチレン120質量部との混合物をアトライタ(三井鉱山(株)製)により3時間分散させて顔料分散体1を得た。
下記の材料を混合し、60℃に加温し、T.K.ホモミクサーを用いて5000rpmにて均一に溶解・分散した。
・顔料分散体1 130.0質量部
・スチレン 46.0質量部
・n-ブチルアクリレート 34.0質量部
・サリチル酸アルミニウム化合物 2.0質量部
(オリエント化学工業(株)製 ボントロンE-88)
・極性樹脂 10.0質量部
(プロピレンオキサイド変性ビスフェノールAとイソフタル酸との重縮合物、ガラス転移温度(Tg)=65℃、重量平均分子量(Mw)=10000、数平均分子量(Mn)=6000)
・エステルワックス 25.0質量部
(DSC測定における最大吸熱ピークのピーク温度=70℃、Mn=704)
・ジビニルベンゼン 0.10質量部
得られた分散液に、重合開始剤である2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)10質量部を溶解し、重合性単量体組成物を調製した。
上記水系媒体中に上記重合性単量体組成物を投入し、回転数12000rpmを維持しつつ15分間造粒した。その後に高速撹拌器からプロペラ撹拌羽根に撹拌器を変え、液温を60℃に維持して重合を5時間継続させた後、液温を80℃に昇温させ、80℃に維持しながら8時間重合を継続させた。重合反応終了後、80℃、減圧下で残存単量体を留去した後、液温を30℃まで冷却し、重合体微粒子分散体を得た。
下記の材料を混合し、60℃に加温し、T.K.ホモミクサーを用いて5000rpmにて均一に溶解・分散した。
・顔料分散体1 130.0質量部
・スチレン 46.0質量部
・n-ブチルアクリレート 34.0質量部
・サリチル酸アルミニウム化合物 2.0質量部
(オリエント化学工業(株)製 ボントロンE-88)
・極性樹脂 10.0質量部
(プロピレンオキサイド変性ビスフェノールAとイソフタル酸との重縮合物、ガラス転移温度(Tg)=65℃、重量平均分子量(Mw)=10000、数平均分子量(Mn)=6000)
・エステルワックス 25.0質量部
(DSC測定における最大吸熱ピークのピーク温度=70℃、Mn=704)
・ジビニルベンゼン 0.10質量部
得られた分散液に、重合開始剤である2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)10質量部を溶解し、重合性単量体組成物を調製した。
上記水系媒体中に上記重合性単量体組成物を投入し、回転数12000rpmを維持しつつ15分間造粒した。その後に高速撹拌器からプロペラ撹拌羽根に撹拌器を変え、液温を60℃に維持して重合を5時間継続させた後、液温を80℃に昇温させ、80℃に維持しながら8時間重合を継続させた。重合反応終了後、80℃、減圧下で残存単量体を留去した後、液温を30℃まで冷却し、重合体微粒子分散体を得た。
次に、重合体微粒子分散体を洗浄容器に移し、撹拌しながら、希塩酸を添加してpH1.5に調整し、2時間撹拌させた。濾過器で固液分離を行い、重合体微粒子を得た。重合体微粒子の水への再分散と固液分離とを、リン酸カルシウム化合物が十分に除去されるまで、繰り返し行った。その後に、最終的に固液分離した重合体微粒子を、乾燥機で十分に乾燥してトナー粒子を得た。
得られたトナー粒子100質量部に対し、下記の材料をFMミキサ(日本コークス工業(株)製)で5分間乾式混合して、トナー26を得た。
・ヘキサメチルジシラザンで表面処理された疎水性シリカ微粉体(一次粒子の数平均粒径7nm) 1.00質量部
・ルチル型酸化チタン微粉体(一次粒子の数平均粒径45nm) 0.15質量部
・ルチル型酸化チタン微粉体(一次粒子の数平均粒径200nm) 0.50質量部
・ヘキサメチルジシラザンで表面処理された疎水性シリカ微粉体(一次粒子の数平均粒径7nm) 1.00質量部
・ルチル型酸化チタン微粉体(一次粒子の数平均粒径45nm) 0.15質量部
・ルチル型酸化チタン微粉体(一次粒子の数平均粒径200nm) 0.50質量部
[実施例27、28]
顔料分散体1の調製において、スチレンと表面処理スズドープ酸化インジウム粒子の量を表13に記載のように変更する以外は、実施例26と同様にしてトナー27、28を得た。
顔料分散体1の調製において、スチレンと表面処理スズドープ酸化インジウム粒子の量を表13に記載のように変更する以外は、実施例26と同様にしてトナー27、28を得た。
[実施例29~46]
製造例4で製造した表面処理スズドープ酸化インジウム粒子の代わりに、製造例5~22で製造した表面処理赤外線吸収剤粒子を用いたこと以外は、実施例28と同様にして、トナー29~46を製造した。
製造例4で製造した表面処理スズドープ酸化インジウム粒子の代わりに、製造例5~22で製造した表面処理赤外線吸収剤粒子を用いたこと以外は、実施例28と同様にして、トナー29~46を製造した。
[表面処理赤外線吸収剤粒子を含有する乳化凝集トナーの製造方法]
[実施例47]
・スチレン 82.6質量部
・アクリル酸n-ブチル 9.2質量部
・アクリル酸 1.3質量部
・ヘキサンジオールアクリレート 0.4質量部
・n-ラウリルメルカプタン 3.2質量部
上記の材料を混合し溶解させて溶液を得た。得られた溶液にネオゲンRK(第一工業製薬(株)製)1.5質量部を含むイオン交換水150質量部の水溶液を添加して、分散させた。さらに10分間ゆっくりと撹拌しながら、過硫酸カリウム0.15質量部を含むイオン交換水10質量部の水溶液を添加した。窒素置換をした後、70℃で6時間乳化重合を行った。重合終了後、反応液を室温まで冷却し、イオン交換水を添加することで固形分濃度が12.5質量%、体積基準のメジアン径が0.2μmの樹脂粒子分散液を得た。
[実施例47]
・スチレン 82.6質量部
・アクリル酸n-ブチル 9.2質量部
・アクリル酸 1.3質量部
・ヘキサンジオールアクリレート 0.4質量部
・n-ラウリルメルカプタン 3.2質量部
上記の材料を混合し溶解させて溶液を得た。得られた溶液にネオゲンRK(第一工業製薬(株)製)1.5質量部を含むイオン交換水150質量部の水溶液を添加して、分散させた。さらに10分間ゆっくりと撹拌しながら、過硫酸カリウム0.15質量部を含むイオン交換水10質量部の水溶液を添加した。窒素置換をした後、70℃で6時間乳化重合を行った。重合終了後、反応液を室温まで冷却し、イオン交換水を添加することで固形分濃度が12.5質量%、体積基準のメジアン径が0.2μmの樹脂粒子分散液を得た。
・エステルワックス(DSC測定における最大吸熱ピークのピーク温度=70℃、Mn=704) 100質量部
・ネオゲンRK(第一工業製薬(株)製) 15質量部
上記の材料をイオン交換水385質量部に混合させ、湿式ジェットミル JN100((株)常光製)を用いて約1時間分散して、ワックス粒子分散液を得た。ワックス粒子分散液の固形分濃度は20質量%であった。
・ネオゲンRK(第一工業製薬(株)製) 15質量部
上記の材料をイオン交換水385質量部に混合させ、湿式ジェットミル JN100((株)常光製)を用いて約1時間分散して、ワックス粒子分散液を得た。ワックス粒子分散液の固形分濃度は20質量%であった。
・樹脂粒子分散液 160質量部
・ワックス粒子分散液 10質量部
・製造例23で作製した表面処理スズドープ酸化インジウム粒子の水分散液 10質量部
・硫酸マグネシウム 0.2質量部
上記材料をホモジナイザー(IKA社製:ウルトラタラックスT50)を用いて分散させた後、撹拌させながら、65℃まで加温した。65℃で1時間撹拌した後、光学顕微鏡にて観察すると、平均粒径が約5.5μmである凝集体粒子が形成されていることが確認された。ネオゲンRK(第一工業製薬(株)製)2.2質量部を加えた後、80℃まで昇温して120分間撹拌して、融合した球形トナー粒子を得た。冷却後、ろ過し、ろ別した固体を720質量部のイオン交換水で、60分間攪拌洗浄した。洗浄後、溶液をろ過し、ろ液の電気伝導度が150μS/cm以下となるまで同様な洗浄を繰り返した。真空乾燥機を用いて乾燥させ、トナー粒子を得た。
得られたトナー粒子100質量部に、BET法で測定した比表面積が200m2/gである疎水化処理されたシリカ微粉体1.8質量部をFMミキサ(日本コークス工業(株)製)で乾式混合し、トナー47を得た。
・ワックス粒子分散液 10質量部
・製造例23で作製した表面処理スズドープ酸化インジウム粒子の水分散液 10質量部
・硫酸マグネシウム 0.2質量部
上記材料をホモジナイザー(IKA社製:ウルトラタラックスT50)を用いて分散させた後、撹拌させながら、65℃まで加温した。65℃で1時間撹拌した後、光学顕微鏡にて観察すると、平均粒径が約5.5μmである凝集体粒子が形成されていることが確認された。ネオゲンRK(第一工業製薬(株)製)2.2質量部を加えた後、80℃まで昇温して120分間撹拌して、融合した球形トナー粒子を得た。冷却後、ろ過し、ろ別した固体を720質量部のイオン交換水で、60分間攪拌洗浄した。洗浄後、溶液をろ過し、ろ液の電気伝導度が150μS/cm以下となるまで同様な洗浄を繰り返した。真空乾燥機を用いて乾燥させ、トナー粒子を得た。
得られたトナー粒子100質量部に、BET法で測定した比表面積が200m2/gである疎水化処理されたシリカ微粉体1.8質量部をFMミキサ(日本コークス工業(株)製)で乾式混合し、トナー47を得た。
[トナーを用いた画像サンプル評価]
上述のトナー26~47を用いてベタ画像を出力し、後述する画像特性を比較評価した。なお、画像特性の比較に際し、画像形成装置としてLBP-5300(キヤノン(株)製)の改造機を使用した。改造内容としてはプロセスカートリッジ内の現像ブレードを厚さ8μmのSUSブレードに交換した。その上でトナー担持体である現像ローラーに印加する現像バイアスに対して-200[V]のブレードバイアスを印加できるようにした。
上述のトナー26~47を用いてベタ画像を出力し、後述する画像特性を比較評価した。なお、画像特性の比較に際し、画像形成装置としてLBP-5300(キヤノン(株)製)の改造機を使用した。改造内容としてはプロセスカートリッジ内の現像ブレードを厚さ8μmのSUSブレードに交換した。その上でトナー担持体である現像ローラーに印加する現像バイアスに対して-200[V]のブレードバイアスを印加できるようにした。
また、得られた不可視画像に対して、15°の角度で、100cm離れた位置に設置した、可視光カットフィルターユニットを装備したハロゲン光源(PCS-UHX 150W ハロゲン光源装置 日本ピーアイ(株)製)から、照射を行った。
この状態で、画像形成面のほぼ真上15cmの位置に設置した、1500nmの波長に受光感度を有するカメラ(NVU3VD アイアールスペック(株)製)によって、前記画像形成面を読み取った。カメラのレンズ部には、800nm以下の波長成分をカットするフィルタを装着した。
この状態で、画像形成面のほぼ真上15cmの位置に設置した、1500nmの波長に受光感度を有するカメラ(NVU3VD アイアールスペック(株)製)によって、前記画像形成面を読み取った。カメラのレンズ部には、800nm以下の波長成分をカットするフィルタを装着した。
[トナーの光学濃度評価]
読み取った画像に関して、反射濃度計SpectroLino(Gretag Macbeth社製)にて、光学濃度(OD(M))を測定した。得られた光学濃度を表14に記載する。
読み取った画像に関して、反射濃度計SpectroLino(Gretag Macbeth社製)にて、光学濃度(OD(M))を測定した。得られた光学濃度を表14に記載する。
本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の精神および範囲から離脱することなく、様々な変更および変形が可能である。従って、本発明の範囲を公にするために以下の請求項を添付する。
本願は、2018年7月10日提出の日本国特許出願特願2018-131062および2018年7月10日提出の日本国特許出願特願2018-131063を基礎として優先権を主張するものであり、その記載内容の全てをここに援用する。
100:トナー粒子供給口
101:熱風供給口
102:気流噴射部材
103:冷風供給口
104:第二の冷風供給口
106:冷却ジャケット
114:トナー粒子
115:高圧エア供給ノズル
116:移送配管
201:評価画像1
202:ハロゲンランプ光源
203:近赤外カメラ
101:熱風供給口
102:気流噴射部材
103:冷風供給口
104:第二の冷風供給口
106:冷却ジャケット
114:トナー粒子
115:高圧エア供給ノズル
116:移送配管
201:評価画像1
202:ハロゲンランプ光源
203:近赤外カメラ
Claims (13)
- 結着樹脂および無機系赤外線吸収剤粒子を含有するトナー粒子を有するトナーであって、
(1)該トナーを用いて記録材の上に形成される載り量0.30mg/cm2の未定着画像を定着させて得られる定着画像の分光分析において、波長400nm以上800nm以下の範囲における光の吸収率の最大値が10%以下であり、
(2)透過型電子顕微鏡を用いた該トナー粒子の断面観察において、トナー粒子の断面像の重心を中心とする半径2.0μmの円を描き、該円を4分割して4つの四分円を形成したとき、各四分円において観察される該無機系赤外線吸収剤粒子の個数の変動係数が0.50以下である、
ことを特徴とするトナー。 - 該無機系赤外線吸収剤粒子が、インジウム系酸化物粒子、スズ系酸化物粒子、およびタングステン系酸化物粒子からなる群より選択される一種以上の粒子である請求項1に記載のトナー。
- 該無機系赤外線吸収剤粒子が、スズドープ酸化インジウム粒子、アンチモンドープ酸化スズ粒子、およびセシウムドープ酸化タングステン粒子からなる群より選択される一種以上の粒子である請求項1に記載のトナー。
- 透過型電子顕微鏡を用いた該トナー粒子の断面観察において、トナー粒子の表面から50nmの深さまでの領域に該無機系赤外線吸収剤粒子が存在しないトナー粒子がトナー粒子全体の60個数%以上である請求項1~3のいずれか一項に記載のトナー。
- 該トナーを用いて記録材の上に形成される載り量0.30mg/cm2の未定着画像を定着させて得られる定着画像の分光分析において、波長900nm以上1800nm以下の範囲における光の吸収率の最大値が25%以上である請求項1~4のいずれか一項に記載のトナー。
- 該トナーを用いて記録材の上に形成される載り量0.30mg/cm2の未定着画像を定着させて得られる定着画像の分光分析において、波長200nm以上350nm以下の範囲における光の吸収率の最大値が25%以上である請求項1~5のいずれか一項に記載のトナー。
- 透過型電子顕微鏡を用いた該トナー粒子の断面観察において測定される該無機系赤外線吸収剤粒子の分散径の個数平均粒径(D1)が0.5μm以下である請求項1~6のいずれか一項に記載のトナー。
- 該トナーの体積抵抗率が1.0×1012Ω・cm以上1.0×1017Ω・cm以下である請求項1~7のいずれか一項に記載のトナー。
- 該トナーに含有される該無機系赤外線吸収剤粒子の含有量が、トナー質量を基準として0.3質量%以上1.0質量%以下である請求項1~8のいずれか一項に記載のトナー。
- 無機系赤外線吸収剤粒子の表面を表面処理剤で処理した表面処理無機系赤外線吸収剤粒子であって、
該無機系赤外線吸収剤粒子が、インジウムドープ酸化スズ粒子、アンチモンドープ酸化スズ粒子、セシウムドープ酸化タングステン粒子及び酸化タングステン塩粒子からなる群より選択される粒子であり、
該表面処理剤が、下記式1で表される繰り返し構造単位と、下記式2で表される繰り返し構造単位もしくは下記式3で表される繰り返し構造単位とを有する共重合体である、ことを特徴とする表面処理無機系赤外線吸収剤粒子。
R1~R3は、それぞれ独立して、水素原子または炭素数1~4の脂肪族直鎖炭化水素を表し、
R4、R5は、それぞれ独立して、水素原子またはメチル基を表し、
R6は、炭素数1~4の脂肪族直鎖炭化水素基を表し、
A1は、下記式4または式5の構造を表し、
R7は、炭素数1~4の脂肪族直鎖炭化水素基を表し、
*は結合部位を示す。) - 表面処理赤外線吸収剤粒子の製造方法であって、
下記式6で表される構造の化合物と、インジウムドープ酸化スズ粒子、アンチモンドープ酸化スズ粒子、セシウムドープ酸化タングステン粒子および酸化タングステン塩粒子からなる群より選択される少なくとも1つの無機系赤外線吸収剤粒子とのカップリング反応により、ビニル基を有する赤外線吸収剤粒子を得る工程、
前記ビニル基を有する赤外線吸収剤粒子と、スチレンモノマーまたは下記式7で表される構造のモノマーとを混合し、混合物を得る混合工程、及び
前記混合物に含有される前記ビニル基を有する赤外線吸収剤粒子と、スチレンモノマーまたは下記式7で表される構造のモノマーとを重合する重合工程、
を少なくとも含むことを特徴とする表面処理赤外線吸収剤粒子の製造方法。
R1~R3は、それぞれ独立して、水素原子または炭素数1~4の脂肪族直鎖炭化水素を表し、
R4、R5は、それぞれ独立して、水素原子またはメチル基を表し、
R6は、炭素数1~4の脂肪族直鎖炭化水素基を表し、
A1は、下記式4または式5の構造を表し、
R7は、炭素数1~4の脂肪族直鎖炭化水素基を表し、
*は結合部位を示す。) - 前記重合工程が塊状重合である請求項11に記載の表面処理赤外線吸収剤粒子の製造方法。
- 結着樹脂、及び表面処理赤外線吸収剤粒子を含有するトナー粒子を有するトナーであって、
前記表面処理赤外線吸収剤粒子が、無機系赤外線吸収剤粒子の表面を表面処理剤で処理した粒子であって、
該無機系赤外線吸収剤粒子が、インジウムドープ酸化スズ粒子、アンチモンドープ酸化スズ粒子、セシウムドープ酸化タングステン粒子及び酸化タングステン塩粒子からなる群より選択される粒子であり、
該表面処理剤が、下記式1で表される繰り返し構造単位と、下記式2で表される繰り返し構造単位もしくは下記式3で表される繰り返し構造単位とを有する共重合体である、ことを特徴とするトナー。
R1~R3は、それぞれ独立して、水素原子または炭素数1~4の脂肪族直鎖炭化水素を表し、
R4、R5は、それぞれ独立して、水素原子またはメチル基を表し、
R6は、炭素数1~4の脂肪族直鎖炭化水素基を表し、
A1は、下記式4または式5の構造を表し、
R7は、炭素数1~4の脂肪族直鎖炭化水素基を表し、
*は結合部位を示す。)
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