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JP2013210574A - 静電荷像現像用トナー - Google Patents

静電荷像現像用トナー Download PDF

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JP2013210574A
JP2013210574A JP2012082140A JP2012082140A JP2013210574A JP 2013210574 A JP2013210574 A JP 2013210574A JP 2012082140 A JP2012082140 A JP 2012082140A JP 2012082140 A JP2012082140 A JP 2012082140A JP 2013210574 A JP2013210574 A JP 2013210574A
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Masashi Kasahara
正志 笠原
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Mitsubishi Chemical Corp
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Mitsubishi Chemical Corp
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Abstract

【課題】高温多湿な過酷環境下でも性能を損なわない耐熱保存性を有し、クリーニング性も良好なる静電荷像現像用トナーを提供することにある。
【解決手段】少なくともバインダー樹脂及び着色剤を含有するトナーであって、該トナーが、少なくとも下記(A)〜(C)を満たすコア/シェル型複合粒子を有することを特徴と
する静電荷像現像用トナー。
(A)コア部に樹脂を使用し、外殻を無機粒子で被覆した構造
(B)水分量2.8質量%以下
(C)真比重0.7以上、2.0以下
【選択図】 なし

Description

本発明は、電子写真法、静電写真法等に用いられる静電荷像現像用トナーに関する。
一般に電子写真法は、光導電性感光体上に種々の方法にて静電潜像を形成させ、次いで静電荷像現像用トナー(以下、「トナー」と略記する)を用いて潜像を可視化した後、紙等の転写材にトナー可視像を転写し、加熱や加圧等によりトナー像を定着させる工程を有する。これらの工程としては様々な方法が知られており、それぞれの画像形成プロセスに適したものが採用されている。
トナーの代表的な製造方法の一つとして、バインダー樹脂、着色剤、帯電制御剤等の種々の材料を溶融混合し、粉砕・分級して微粉末とする粉砕法があり、比較的簡便に品質の良いトナーが得られることから、カラーやモノクロ、種々の現像方式問わず、一般に広く採用されている。また、近年の電子写真に対する一層の高速化、高画質化の要求に応えるべく、重合トナーの研究開発が盛んである。重合トナーは粉砕トナーに比べて粒子径の制御が容易であることから、高画質化に適した小粒径のトナー母粒子を得ることができる。
更に、粒子構造制御によりトナーをカプセル化することも可能であることから、耐熱性や低温定着性に優れたトナーが得られるといったメリットがある。
前述したようなトナーの小粒径化に加え、安定した高画質を得るための耐久性・流動性の確保、帯電性の制御を達成すべく種々の検討がなされている。
例えば、トナーの流動性や帯電性を得るため、小粒径シリカを外添する技術や耐久性を高めるため、サブミクロンサイズの球形シリカを外添する技術が知られている後者の技術では、トナー粒子の最表面に存在する球形シリカがスペーサー効果を発揮し、耐刷時に問題となる感光体ドラムへのフィルミングや、小粒径外添剤のトナー母粒子への埋没を防ぐことが可能となる。
特開2001−109185号公報 特開2001−66820号公報 特開2002−108001号公報 特開2010−266804号公報
また、帯電性を安定させるために乾式法で製造されたシリカがトナーに用いられている場合がある(特許文献1)。しかし、従来の乾式法で製造されたシリカは一次粒径が小さいため、スペーサー効果が不十分であるばかりか、過剰な流動性の付与によってクリーニングのすり抜けによる欠陥を引き起こしてしまう。過剰な流動性の付与を防ぐため、従来の乾式法の外添剤の添加量を少なくする手法もあるが、同時に母粒子表面の被覆率の低下も伴うため、ワックスが表面に露出しやすくなり、トナーの固結性(耐熱保存性)が悪化してしまう。
サブミクロンサイズの球形シリカとしては、湿式法にて作成されたシリカが用いられることが多いが(特許文献2、3)、これらシリカはその製法から水分を多く含むため、外添されたトナーの帯電も低くなり、かぶりの悪化が懸念される。また、上記乾式の小粒径
シリカと同じ部数で添加した場合には、母粒子表面の被覆率が低下し、やはり保存性トナーの固結性(耐熱保存性)の悪化を引き起こす可能性がある。他方、被覆率向上のために添加部数を増やすと、粒径が大きいためトナー表面からの脱離が促進され、感光体ドラムへのフィルミングや、帯電部材への汚染という弊害を生じるため、好ましくない。
上記、シリカの持つ問題点を解決するための手段としてシリカの代わりにコア/シェル
型複合粒子(内殻に有機物を有し、外殻層にシリカ化合物を有する)をトナー母粒子に添加することも提案されている(特許文献4)が、トナーの最重要特性ともいえる定着性、固結性などの熱的特性についての定量的な記載がなく、シリカとの性能差が不明確であった。尚、前文で述べたシリカとは、シリカ粒子単体のことを示し、複合粒子の外殻層のシリカ化合物のことを含まない。
すなわち、トナーの流動性・帯電性を適切にコントロールし、クリーニング性、固結性、定着性を両立する技術は、未だ提供されていなかった。
本発明は、かかる背景技術に鑑みてなされたものであり、その課題は、高温多湿な過酷環境下でも性能を損なわない耐熱保存性を有し、クリーニング性、用紙への定着性も良好なる静電荷像現像用トナーを提供することにある。
本発明者は、前記課題を解決するために検討を重ね、特定の構造及び物性を持つ粒子を有するトナーとすることで前記課題を解決できることを見出した。即ち、本発明の要旨は以下の通りである。
1.少なくともバインダー樹脂及び着色剤を含有するトナーであって、該トナーが、少なくとも下記(A)〜(C)を満たすコア/シェル型複合粒子を有することを特徴とする静
電荷像現像用トナー。
(A)コア部に樹脂を使用し、外殻を無機粒子で被覆した構造
(B)水分量2.8質量%以下
(C)真比重0.7以上、2.0以下
2.前記静電荷像現像用トナーは、トナー母粒子と外添剤とを有し、且つn種の外添剤を加えた際、下記式(1)で示される外添剤によるトナー母粒子被覆率が20%以上60%以下であることを特徴とする前記.1に記載の静電荷像現像用トナー。
Figure 2013210574
[上記式中、
Dtは、トナー母粒子の粒径(μm)を表し、
ρtは、トナー母粒子の真比重を表し、
Dは、外添剤の最粒径(μm)を表し、
ρは、外添剤の真比重を表し、
Wは、外添剤の添加部数(質量部)を表す。]
本発明に用いられる複合粒子は、トナーの外添剤としてトナー表面に付着又は固着した状態で用いられる。該複合粒子の平均一次粒径が30nm以上150nm以下である。中でも70nm以上が好ましく、75nm以上が特に好ましい。また、140nm以下が好ましく、120nm以下が特に好ましい。平均一次粒径が小さすぎると、十分なスペーサー効果を得ることができず、OPCフィルミングの発生や、小粒径外添剤のトナー母粒子への埋まり込みを引き起こして耐刷後にかぶりやカスレ等が発生する場合がある。また大きすぎると、トナー母粒子へ付着しづらく、脱離による部材汚染が発生する場合がある。複合粒子あるいはシリカ粒子の平均一次粒径は、実施例に記載の方法にて測定される。
本発明に用いられる複合粒子は、水分量が2.8質量%以下であることが必要である。中でも2.7質量%以下が好ましく、2.6質量%以下が特に好ましい。水分量が高すぎると、過剰な水分により複合粒子の帯電が低くなるため、外添したトナーの帯電も低くなることからかぶりが発生する場合がある。さらに、複合粒子自体の帯電量が低くなることによって、トナー母粒子への静電的付着力が小さくなり、該複合粒子とは帯電が逆極性である粒子と組み合わせて外添した場合には、トナー母粒子から引き剥がされやすくなる場合がある。また、シリカ粒子が吸着水を含むと、該シリカ粒子とは帯電が逆極性である粒子との親和性が増すことで、これとの物理的な付着力が強くなり、やはり引き剥がされやすくなる場合がある。水分量は、実施例に記載の方法にて測定される。
本発明に用いられる複合粒子は、通常、真比重が0.7以上2.0以下である。中でも0.9以上であることが好ましい。また、1.9以下が好ましく、1.4以下が特に好ましい。真比重が小さすぎると、複合粒子が表面に水分を吸着しやすくなるために帯電低下が起こり、かぶりが発生する場合がある。また大きすぎると、トナー表面への埋まり込みが顕著になることで、やはりかぶりの悪化を招く場合がある。加えて、トナー同士の接近到達距離が短くなることで、表面近傍のワックスが融着し高温高湿環境下での固結性(耐熱保存性)が低下する場合がある。真比重は、実施例に記載の方法にて測定される。
本発明のトナーにおいて、外添剤によるトナー母粒子被覆率は特に限定されないが、下限は、通常、20%以上であり、25%以上が好ましく、30%以上が特に好ましい。一方、上限は、通常、60%以下であり、55%以下が好ましく、45%以下が特に好ましい。被覆率が低すぎると、ワックスが表面に露出しやすくなり、トナーの固結性(耐熱保存性)が悪化してしまう場合がある。また被覆率が高すぎると、外添剤によって樹脂への熱伝導が阻害され、トナーが紙に十分染み込まずに剥がれる、コールドオフセットが発生してしまう場合がある。外添剤の母粒子被覆率は、上述の式(1)によって算出される。
本発明に用いられる複合粒子の構造は、コア/シェル型構造を有し、コア材は樹脂を含有するものであり、シェル材は無機粒子を含有するものである。コアに用いる樹脂としては、微粒化が容易であれば、いずれの有機物でも良く、樹脂を重合させる方法ついても特に限定を受けない。樹脂の製造方法としては、例えば粉砕法、懸濁重合法、乳化重合凝集法、溶解懸濁法、エステル伸張法などの方法が挙げられる。また、樹脂としてはポリスチレン、スチレン置換体の単重合体、スチレン系共重合体、アクリル酸、メタクリル酸、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、キシレン樹脂、シリコーン樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は単独で使用しても良いし、混合して使用しても良い。シェルに用いる・珪素化合物としては、例えば、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、テトラブトキシシラン等のテトラアルコキシシラン化合物、アルキルアルコキシシラン化合物、フェニルアルコキシシラン化合物、アミノ基含有シラン化合物、ビニル基含有シラン化合物、グリシジル基含有シラン化合物、アクリル基含有シラン化合物、珪酸ナトリウム、珪酸カリウム等の珪酸塩が挙げられる。
本発明に用いられる複合粒子の製造方法は特に限定されず、公知の方法にて作成可能である。例えば、特開2010−266804号公報に記載の方法で製造される。
本発明のトナー母粒子の(体積中位径は、特に限定されないが、通常、3μm以上であり、4μm以上であることが好ましく、5μm以上であることがさらに好ましい。また、通常、10μm以下であり、8μm以下であることが好ましく、7μm以下であることがさらに好ましい。トナーの体積中位径が大きすぎると、単位重量当たりの帯電量が小さくなる方向になり、かぶりやトナー飛散が発生する可能性が高くなる場合があり、小さすぎると、単位重量当たりの帯電量が過剰となりやすく、極度な画像濃度低下などの不具合を発生しやすくなる場合がある。体積中位径は、実施例に記載の方法で測定される。
本発明のトナー母粒子の平均円形度は、通常0.955以上であり、0.960以上であることが好ましい。また、通常0.985以下であり、0.980以下であることが好ましい。円形度が大きすぎると、クリーニング部でのすり抜けが発生しやすく画像不良となる場合があり、一方、小さすぎると、該無機粒子が耐刷による攪拌により母粒子表面で転がった際に、母粒子のくぼみに落ち込み、本発明の効果が最後まで維持できない場合がある。本発明のトナー母粒子の円形度は、実施例に記載の方法で測定される。
本発明のトナーの構成材料は特に限定されず、少なくとも結着樹脂及び着色剤を含み、必要に応じ、帯電制御剤、ワックス、その他の添加剤等を含む。
本発明のトナー母粒子の製造方法は限定されず、粉砕法、湿式法、機械的衝撃力や熱処理等によってトナーを球形化する方法など従来用いられている方法を用いることができる。湿式法としては、懸濁重合法、乳化重合凝集法、溶解懸濁法、エステル伸張法などの方法が挙げられる。
粉砕法について後述する。粉砕法の場合、結着樹脂、着色剤と、必要に応じてその他成分を所定量秤量して配合し、混合する。混合装置の一例としては、ダブルコン・ミキサー、V型ミキサー、ドラム型ミキサー、スーパーミキサー、ヘンシェルミキサー、ナウターミキサー等がある。
次に、上記配合し、混合したトナー原料を溶融混練して、樹脂類を溶融し、その中に着色剤等を分散させる。その溶融混練工程では、例えば、加圧ニーダー、バンバリミキサー等のバッチ式練り機や、連続式の練り機を用いることができる。練り機は1軸または2軸押出機が用いられ、例えば、神戸製鋼所社製KTK型2軸押出機、東芝機械社製TEM型2軸押出機、ケイ・シー・ケイ社製2軸押出機、ブス社製コ・ニーダー等が挙げられる。更に、トナー原料を溶融混練することによって得られる着色樹脂組成物は、溶融混練後、2本ロール等で圧延され、水冷等で冷却する工程を経て冷却物となる。
上記で得られた着色樹脂組成物の冷却物は、次いで、粉砕工程で所望の粒径にまで粉砕される。粉砕工程では、まず、クラッシャー、ハンマーミル、フェザーミル等で粗粉砕され、更に、川崎重工業社製のクリプトロンシステム、日清エンジニアリング社製のスーパーローター等で粉砕される。その後、必要に応じて慣性分級方式のエルボージェット(日鉄鉱業社製)、遠心力分級方式のターボプレックス(ホソカワミクロン社製)等の分級機等の篩分機を用いて分級し、トナー母粒子を得る。さらに、従来用いられている方法を用いてトナーを球形化してもよい。
トナー母粒子を得た後、外添剤を添加する処理工程と必要に応じてその他の処理工程を経て、トナーを得ることができる。
湿式法としては、懸濁重合法、乳化重合凝集法、溶解懸濁法などが挙げられ、何れの方法で製造してもよく、特に限定されない。
本発明において、懸濁重合トナーの製造方法としては、上述の結着樹脂の単量体中に着
色剤、重合開始剤、そして必要に応じてワックス、極性樹脂、荷電制御剤や架橋剤などの添加剤を加え、均一に溶解又は分散させた単量体組成物を調製する。この単量体組成物を、分散安定剤等を含有する水系媒体中に分散させる。好ましくは単量体組成物の液滴が所望のトナー粒子のサイズを有するように撹拌速度・時間を調整し、造粒する。その後、分散安定剤の作用により、粒子状態が維持され、且つ粒子の沈降が防止される程度の撹拌を行い、重合を行う。これらを洗浄・ろ過により収集し、乾燥することによりトナー母粒子を得ることができる。トナー母粒子を得た後、外添剤を添加する処理工程と必要に応じてその他の処理工程を経て、トナーを得ることができる。
乳化重合凝集法の製造方法においては、乳化重合工程により得られた結着樹脂単量体の重合体一次粒子、着色剤分散系、ワックス分散液等を作製しておき、これらを水系媒体中に分散させ加熱等を行うことにより凝集工程、さらに熟成工程を経る。これらを洗浄・ろ過により収集し、乾燥することによりトナー母粒子を得ることができる。トナー母粒子を得た後、外添剤を添加する処理工程と必要に応じてその他の処理工程を経て、トナーを得ることができる。
本発明において、トナーに含有される結着樹脂としては、従来トナーの結着樹脂として用いられている樹脂類を適宜用いることができる。
トナー母粒子を粉砕方法で製造する場合に用いられる結着樹脂としては、ポリスチレン、スチレン置換体の単重合体、スチレン系共重合体、アクリル酸、メタクリル酸、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、キシレン樹脂、シリコーン樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は単独で使用しても良いし、混合して使用しても良い。
トナー母粒子を重合法で製造する場合に用いられる結着樹脂としては、ラジカル重合が可能なビニル系重合性単量体が挙げられる。例えば、スチレン、スチレン誘導体、アクリル系重合性単量体、メタクリル系重合性単量体、ビニルエステル、ビニルエーテル、ビニルケトン等が挙げられる。これらの樹脂は単独で使用しても良いし、2種類以上混合して
使用しても良い。
単量体としては、酸性基を有する重合性単量体(以下、単に酸性単量体と称すことがある)、塩基性基を有する重合性単量体(以下、単に塩基性単量体と称することがある)、酸性基も塩基性基も有さない重合性単量体(以下、その他の単量体と称することがある)のいずれの重合性単量体も使用することができる。
上記にあげた重合法のうち、乳化重合凝集法を用いてトナー母粒子を製造する場合、乳化重合工程では、通常、乳化剤の存在下、水系媒体中で重合性単量体を重合するが、この際、反応系に重合性単量体を供給するにあたって、各単量体は別々に加えても、予め複数種類の単量体を混合しておいて同時に添加しても良い。また、単量体はそのまま添加しても良いし、予め水や乳化剤などと混合、調整した乳化液として添加することもできる。
酸性単量体としては、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、ケイ皮酸等のカルボキシル基を有する重合性単量体、スルホン化スチレン等のスルホン酸基を有する重合性単量体、ビニルベンゼンスルホンアミド等のスルホンアミド基を有する重合性単量体等が挙げられる。また、塩基性単量体としては、アミノスチレン等のアミノ基を有する芳香族ビニル化合物、ビニルピリジン、ビニルピロリドン等の窒素含有複素環含有重合性単量体、ジメチルアミノエチルアクリレート、ジエチルアミノエチルメタクリレート等のアミノ基を有する(メタ)アクリル酸エステル等が挙げられる。これら酸性単量体及び塩基性単量体は、単独で用いても複数種類を混合して用いてもよく、また、対イオンを伴って塩として存在していてもよい。中でも、酸性単量体を用いるのが好ましく、より好ましくはアクリル酸及び/又はメタクリル酸であるのがよい。
結着樹脂を構成する全重合性単量体100質量部中に占める酸性単量体および塩基性単量体の合計量は、通常0.05質量部以上、好ましくは0.5質量部以上、特に好ましくは1.0質量部以上である。また、通常10質量部以下、好ましくは5質量部以下であることが望ましい。
その他の重合性単量体としては、スチレン、メチルスチレン、クロロスチレン、ジクロロスチレン、p−tert−ブチルスチレン、p−n−ブチルスチレン、p−n−ノニルスチレン等のスチレン類、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸ヒドロキシエチル、アクリル酸2−エチルヘキシル等のアクリル酸エステル類、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸ヒドロキシエチル、メタクリル酸2−エチルヘキシル等のメタクリル酸エステル類、アクリルアミド、N−プロピルアクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N,N−ジプロピルアクリルアミド、N,N−ジブチルアクリルアミド等が挙げられ、重合性単量体は、単独で用いてもよく、また複数を組み合わせて用いてもよい。
更に、結着樹脂を架橋樹脂とする場合、上述の重合性単量体と共にラジカル重合性を有する多官能性単量体が用いられ、例えば、ジビニルベンゼン、ヘキサンジオールジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ジアリルフタレート等が挙げられる。また、反応性基をペンダントグループに有する重合性単量体、例えばグリシジルメタクリレート、メチロールアクリルアミド、アクロレイン等を用いることも可能である。中でもラジカル重合性の二官能性重合性単量体が好ましく、ジビニルベンゼン、ヘキサンジオールジアクリレートが特に好ましい。これら多官能性重合性単量体は、単独で用いても複数種類を混合して用いてもよい。
結着樹脂を乳化重合凝集法で重合する場合、乳化剤として公知の界面活性剤を用いることができる。界面活性剤としてはカチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤の中から選ばれる一種又は二種以上の界面活性剤を併用して用いることができる。
カチオン性界面活性剤としては、例えば、ドデシルアンモニウムクロライド、ドデシルアンモニウムブロマイド、ドデシルトリメチルアンモニウムブロマイド、ドデシルピリジニウムクロライド、ドデシルピリジニウムブロマイド、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロマイド等が挙げられ、アニオン性界面活性剤としては、例えば、ステアリン酸ナトリウム、ドデカン酸ナトリウム、等の脂肪酸石けん、硫酸ドデシルナトリウム、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウム等が挙げられる。ノニオン界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンドデシルエーテル、ポリオキシエチレンヘキサデシルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレアートエーテル、モノデカノイルショ糖等が挙げられる。
乳化重合凝集法を用いてトナー母粒子を製造する場合の乳化剤の使用量は、特に限定されないが、重合性単量体100質量部に対して0.1質量部以上、10質量部以下が好ましい。また、これらの乳化剤に、例えば、部分或いは完全ケン化ポリビニルアルコール等のポリビニルアルコール類、ヒドロキシエチルセルロース等のセルロース誘導体類等の一種或いは二種以上を保護コロイドとして併用することができる。
乳化重合凝集法により得られる重合体一次粒子の体積平均粒径は、通常0.02μm以上、好ましくは0.05μm以上、特に好ましくは0.1μm以上である。また、通常3μm以下、好ましくは2μm以下、特に好ましくは1μm以下であることが望ましい。粒
径が小さすぎると、凝集工程において凝集速度の制御が困難となる場合があり、大きすぎると、凝集して得られるトナー粒子の粒径が大きくなり易く、目的とする粒径のトナーを得ることが困難となる場合がある。
乳化重合凝集法を用いてトナー母粒子を製造する場合、必要に応じて公知の重合開始剤を用いることができ、重合開始剤を1種又は2種以上組み合わせて使用する事ができる。例えば、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム、等の過硫酸塩、及び、これら過硫酸塩を一成分として酸性亜硫酸ナトリウム等の還元剤を組み合わせたレドックス開始剤、過酸化水素、4,4‘−アゾビスシアノ吉草酸、t−ブチルハイドロパーオキサイド、クメンハイドロペーオキサイド、等の水溶性重合開始剤、及び、これら水溶性重合性開始剤を一成分として第一鉄塩等の還元剤と組み合わせたレドックス開始剤系、過酸化ベンゾイル、2,2‘−アゾビス−イソブチロニトリル、等が用いられる。これら重合開始剤はモノマー添加前、添加と同時、添加後のいずれの時期に重合系に添加しても良く、必要に応じてこれらの添加方法を組み合わせても良い。
乳化重合凝集法を用いてトナー母粒子を製造する場合、必要に応じて公知の連鎖移動剤を使用することができ、具体的な例としては、t−ドデシルメルカプタン、2−メルカプトエタノール、ジイソプロピルキサントゲン、四塩化炭素、トリクロロブロモメタン等があげられる。連鎖移動剤は単独または2種類以上の併用でもよく、重合性単量体に対して0〜5質量%用いられる。
また、乳化重合凝集法を用いてトナー母粒子を製造する場合、必要に応じて公知の懸濁安定剤を使用することができる。懸濁安定剤の具体的な例としては、リン酸カルシウム、リン酸マグネシウム水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム等が挙げられる。これらは、一種或いは二種以上を組み合わせて用いてもよい。上記懸濁安定剤は、通常重合性単量体100質量部に対して1質量部以上、10質量部以下の量で用いられる。
重合開始剤および懸濁安定剤は、何れも、重合性単量体添加前、添加と同時、添加後のいずれの時期に重合系に添加してもよく、必要に応じてこれらの添加方法を組み合わせてもよい。
その他、反応系には、pH調整剤、重合度調節剤、消泡剤等を適宜添加することができる。
本発明のトナーには、離型性付与のため、ワックスを含有させてもよい。ワックスとしては、離型性を有するものであればいかなるものも使用可能である。
具体的には、例えば、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、共重合ポリエチレン等のオレフィン系ワックス、パラフィンワックス、ベヘン酸ベヘニル、モンタン酸エステル、ステアリン酸ステアリル等の長鎖脂肪族基を有するエステル系ワックス、水添ひまし油、カルナバワックス等の植物系ワックス、ジステアリルケトン等の長鎖アルキル基を有するケトン、アルキル基を有するシリコーン、ステアリン酸等の高級脂肪酸、エイコサノール等の長鎖脂肪族アルコール、グリセリン、ペンタエリスリトール等の多価アルコールと長鎖脂肪酸により得られる多価アルコールのカルボン酸エステル、又は部分エステル、オレイン酸アミド、ステアリン酸アミド等の高級脂肪酸アミド、低分子量ポリエステル等が挙げられる。
これらのワックスの中で、定着性を改善するためには、ワックスの融点は通常30℃以上であり、40℃以上が好ましく、50℃以上が特に好ましい。また、通常100℃以下であり、90℃以下がより好ましく、80℃以下が特に好ましい。融点が低すぎると定着後にワックスが表面に露出し、べたつきを生じる場合があり、一方、融点が高すぎると低温での定着性が劣る場合がある。
また、ワックスの化合物種としては、高級脂肪酸エステル系ワックスが好ましい。高級脂肪酸エステル系ワックスとしては、具体的には、ベヘン酸ベヘニル、ステアリン酸ステアリル、ペンタエリスリトールのステアリン酸エステル、モンタン酸グリセリド等の、炭素数15〜30の脂肪酸と1〜5価のアルコールとのエステルが好ましい。また、エステルを構成するアルコール成分としては、1価アルコールの場合は炭素数10〜30のものが好ましく、多価アルコールの場合には炭素数3〜10のものが好ましい。
上記ワックスは単独で用いてもよく、混合して用いてもよい。また、トナーを定着する定着温度により、ワックス化合物の融点を適宜選択することができる。
本発明において、ワックスを含有させる場合、ワックスの量は特に限定はないが、トナー100質量部中に対して、通常、1質量部以上であり、好ましくは2質量部以上、特に好ましくは5質量部以上である。また、通常、40質量部以下であり、好ましくは35質量部以下、特に好ましくは30質量部以下である。トナー中のワックス含有量が少なすぎると、高温オフセット性等の性能が十分でない場合があり、一方多すぎると、耐ブロッキング性が十分でなかったり、ワックスがトナーから漏出することにより装置を汚染したりする場合がある。
本発明の着色剤としては公知の着色剤を任意に用いることができる。着色剤の具体的な例としては、カーボンブラック、アニリンブルー、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、ハンザイエロー、ローダミン系染顔料、クロムイエロー、キナクリドン、ベンジジンイエロー、ローズベンガル、トリアリルメタン系染料、モノアゾ系、ジスアゾ系、縮合アゾ系染顔料など、公知の任意の染顔料を単独あるいは混合して用いることができる。フルカラートナーの場合にはイエローはベンジジンイエロー、モノアゾ系、縮合アゾ系染顔料、マゼンタはキナクリドン、モノアゾ系染顔料、シアンはフタロシアニンブルーをそれぞれ用いるのが好ましい。着色剤は、重合体一次粒子100質量部に対して3質量部以上、20質量部以下となるように用いることが好ましい。
乳化重合凝集法における着色剤の配合は、通常、凝集工程で行われる。重合体一次粒子の分散液と着色剤粒子の分散液とを混合して混合分散液とした後、これを凝集させて粒子凝集体とする。着色剤は、乳化剤の存在下で水中に分散した状態で用いるのが好ましく、着色剤粒子の体積平均粒径が通常0.01μm以上、好ましくは0.05μm以上である。また通常3μm以下、好ましくは1μmである。
本発明においては、必要に応じて帯電制御剤を用いてもよい。帯電制御剤を用いる場合には、公知の任意のものを単独ないしは併用して用いることができ、例えば、正帯電性帯電制御剤として4級アンモニウム塩、ニグロシン、加工ニグロシン、アルキルニグロシンなどのアジン系黒色染料、加工ニグロシン化合物、グアニシン化合物、トリフェニルスルホニウム化合物、樹脂系帯電制御剤、アミド基含有化合物、塩基性・電子供与性の金属物質が挙げられ、負帯電性帯電制御剤として芳香族オキシカルボン酸系、芳香族ダイカルボン酸の金属キレート類、モノアゾ含金錯体化合物、有機酸の金属塩、含金属染料、ジフェニルヒドロキシ錯体化合物、含鉄アゾ化合物、乳化重合用家電制御剤、オキシカルボン酸各種金属錯体化合物、カリックスアレン化合物、フェノール化合物、樹脂系帯電制御剤、ナフトール化合物及びそれらの金属塩、ウレタン結合含有化合物、酸性もしくは電子吸引性の有機物質が挙げられる。
また、本発明のトナーをカラートナー又はフルカラートナーにおける黒色トナー以外のトナーとして使用する場合には、無色ないしは淡色でトナーへの色調障害がない帯電制御剤を用いることが好ましく、例えば、正帯電性帯電制御剤としては4級アンモニウム塩化合物が、負帯電性帯電制御剤としてはサリチル酸もしくはアルキルサリチル酸の亜鉛、ア
ルミニウムなどとの金属塩、金属錯体や、ベンジル酸の金属塩、金属錯体、アミド化合物、フェノール化合物、ナフトール化合物、フェノールアミド化合物、4,4’−メチレンビス〔2−〔N−(4−クロロフェニル)アミド〕−3−ヒドロキシナフタレン〕等のヒドロキシナフタレン化合物が好ましい。
本発明のトナーにおいて、乳化重合凝集法を用いてトナー中に帯電制御剤を含有させる場合は、乳化重合時に重合性単量体等とともに帯電制御剤を添加するか、重合体一次粒子及び着色剤等とともに凝集工程で添加するか、重合体一次粒子及び着色剤等を凝集させてほぼ目的とする粒径となった後に添加する等の方法によって配合することができる。これらのうち、帯電制御剤を界面活性剤を用いて水中で分散させ、体積平均粒径0.01μm以上、3μm以下の分散液として凝集工程に添加することが好ましい。
乳化重合凝集法において、凝集は通常、攪拌装置を備えた槽内で行われるが、加熱する方法、電解質を加える方法と、これらを組み合わせる方法とがある。重合体一次粒子を攪拌下に凝集して目的とする大きさの粒子凝集体を得ようとする場合、粒子同士の凝集力と攪拌による剪断力とのバランスから粒子凝集体の粒径が制御されるが、加熱するか、或いは電解質を加えることによって凝集力を大きくすることができる。本発明において、電解質を添加して凝集を行う場合の電解質としては、有機塩、無機塩のいずれでも良いが、具体的には、NaCl、KCl、LiCl、Na2SO4、K2SO4、Li2SO4、MgC
l2、CaCl2、MgSO4、CaSO4、ZnSO4、Al2(SO4)3、Fe2(SO4)3、CH3COONa、C6H5SO3Na等が挙げられる。これらのうち、2価以上の多価
の金属カチオンを有する無機塩が好ましい。
本発明のトナーにおいて、電解質の添加量は、電解質の種類、目的とする粒径等によって異なるが、混合分散液の固形成分100質量部に対して、通常0.05質量部以上であり、0.1質量部以上が好ましい。また、通常25質量部以下であり、15質量部以下が好ましく、特に10質量部以下が好ましい。添加量が少なすぎると、凝集反応の進行が遅くなり凝集反応後も1μm以下の微粉が残る、得られた粒子凝集体の平均粒径が目的の粒径に達しないなどの問題を生じる場合があり、一方多すぎると、急速な凝集となりやすく粒径の制御が困難となり、得られた凝集粒子中に粗粉や不定形のものが含まれるなどの問題を生じる場合がある。電解質を加えて凝集を行う場合の凝集温度は、通常20℃以上、好ましくは30℃以上である。また通常70℃以下、好ましくは60℃以下である。
電解質を用いないで加熱のみによって凝集を行う場合の凝集温度は、重合体一次粒子のガラス転移温度をTgとすると、通常(Tg−20)℃以上であり、(Tg−10)℃以上が好ましい。また、通常Tg以下であり、(Tg−5)℃以下である。
凝集に要する時間は装置形状や処理スケールにより最適化されるが、トナーの粒径が目的とする粒径に到達するためには、前記した所定の温度で通常、少なくとも30分以上保持することが望ましい。所定の温度へ到達するまでの昇温は、一定速度で昇温しても良いし、段階的に昇温することもできる。
上述の凝集処理後の粒子凝集体表面に、必要に応じて樹脂粒子を付着または固着した粒子を形成することも出来る。粒子凝集体表面に性状を制御した樹脂粒子を付着または固着することにより、得られるトナーの帯電性や耐熱性を向上できる場合があり、さらには、本発明の効果を一層顕著とすることができる。
樹脂粒子として重合体一次粒子のガラス転移温度よりも高いガラス転移温度を有する樹脂粒子を用いた場合、定着性を損なうことなく、耐ブロッキング性の一層の向上が実現できるので好ましい。該樹脂粒子の体積平均粒径は、通常0.02μm以上であり、0.05μm以上が好ましい。また、通常3μm以下であり、1.5μm以下が好ましい。樹脂粒子としては、前述の重合体一次粒子に用いられる重合性単量体と同様なモノマーを乳化
重合して得られたもの等を用いることができる。
樹脂粒子は、通常、界面活性剤により水または水を主体とする液中に分散した分散液として用いるが、帯電制御剤を凝集処理後に加える場合には、粒子凝集体を含む分散液に帯電制御剤を加えた後に樹脂粒子を加えることが好ましい。
凝集工程で得られた粒子凝集体の安定性を増すために、凝集工程の後の熟成工程において凝集粒子内の融着を行うことが好ましい。熟成工程の温度は、通常重合体一次粒子のTg以上、好ましくはTgより5℃高い温度以上であり、また、通常Tgより80℃高い温度以下、好ましくはTgより50℃高い温度以下である。また、熟成工程に要する時間は、目的とするトナーの形状により異なるが、重合体一次粒子のガラス転移温度以上に到達した後、通常0.1〜10時間、好ましくは1〜6時間保持することが望ましい。
なお、凝集工程以降、好ましくは熟成工程以前又は熟成工程中の段階で、界面活性剤を添加するか、pH値を上げることが好ましい。ここで用いられる界面活性剤としては、重合体一次粒子を製造する際に用いることのできる乳化剤から一種以上を選択して用いることができるが、特に重合体一次粒子を製造した際に用いた乳化剤と同じものを用いることが好ましい。界面活性剤を添加する場合の添加量は限定されないが、混合分散液の固形成分100質量部に対して、通常0.1質量部以上、好ましくは1質量部以上、特に好ましくは3質量部以上である。また、通常20質量部以下、好ましくは15質量部以下、特に好ましくは10質量部以下である。凝集工程以降、熟成工程の完了前の間に界面活性剤を添加するか、pH値を上げることにより、凝集工程で凝集した粒子凝集体同士の凝集等を抑制することができ、熟成工程後の粗大粒子生成を抑制できる場合がある。
熟成工程での加熱処理により、凝集体における重合体一次粒子同士の融着一体化がなされ、凝集体としてのトナー粒子形状も球形に近いものとなる。熟成工程前の粒子凝集体は、重合体一次粒子の静電的あるいは物理的凝集による集合体であると考えられるが、熟成工程後は、粒子凝集体を構成する重合体一次粒子は互いに融着しており、トナー粒子の形状も球状に近いものとすることが可能となる。この様な熟成工程によれば、熟成工程の温度及び時間等を制御することにより、重合体一次粒子が凝集した形状である葡萄型、融着が進んだジャガイモ型、更に融着が進んだ球状等、目的に応じて様々な形状のトナーを製造することができる。
得られた粒子は、公知の方法にて固液分離し、粒子を回収し、必要に応じて洗浄、乾燥することで目的とするトナー母粒子を得ることができる。
<外添工程>
本発明のトナーは、トナー母粒子の表面に、少なくとも複合粒子を外添することで得られるが、本発明の効果を損なわない範囲で、外添剤として知られている複合粒子以外の「他の粒子」を併用し、トナー母粒子に添加して、トナー母粒子の表面に付着又は固着させてもよい。
「他の粒子」としては、例えば、無機粒子として、シリカ、酸化チタン、酸化アルミニウム(アルミナ)、酸化亜鉛、酸化錫、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、ハイドロタルサイト等が挙げられ、有機粒子として、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム等の有機酸塩粒子、メタクリル酸エステル重合体粒子、アクリル酸エステル重合体粒子、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体粒子、スチレン−アクリル酸エステル共重合体粒子等の有機樹脂粒子等が挙げられる。
上記に「他の粒子」として挙げた、シリカについて詳述する。
現在、市販されているシリカ粒子では、焼成工程のない湿式法で製造した粒子でも真比重を1.8以下にコントロールするのが難しく、1.9以下の真比重を満たすシリカ粒子
が得られた場合にも水分量が高くなってしまい、過剰な水分によりシリカ自体の帯電および外添したトナーの帯電も低くなることからかぶりが発生する場合がある。
また、常温常湿でのシリカ粒子の水分量が1質量%以下であっても、真比重が低く内部表面積を有するシリカ粒子は、高温高湿環境で吸湿する傾向にあり、やはり過剰な水分によりシリカ粒子自体の帯電が低くなるほか、環境によるトナー帯電量の変化を引き起こすため、高温高湿環境でのかぶり、低温低湿環境でのチャージアップによる画像汚れの問題が発生する場合がある。
本発明に用いられるシリカ粒子の製造方法は特に限定されず、公知の方法にて作成可能であるが、水分量の観点からは、乾式法により製造されたものが好ましい。ここでいう乾式法とは、珪素化合物の火炎加水分解、火炎中燃焼法による酸化、あるいはこれらの反応の併用による方法等、気相中での反応による製造方法全般のことを指す。
本発明に用いられるシリカ粒子は、特に限定はないが、表面に疎水化処理を施しているシリカ粒子が、環境安定性の観点から好ましい。処理剤および処理方法は特に限定されず、それぞれ公知のものが用いられるが、より高い疎水性が付与できることから、シリコーン化合物又はシリコーン系の処理剤にて処理され、例えばヘキサメチルジシラザン、ジメチルポリシロキサン、ジメチルジクロロシラン、メチルトリエトキシシラン、オクチルシラン、等が挙げられる。より高い疎水性が付与できることから、ヘキサメチルジシラザン及びジメチルポリシロキサンが好ましく、特にジメチルポリシロキサンが好ましい。
本発明に用いられる複合粒子と「他の粒子」との配合割合は特に限定はなく、前記複合粒子と「他の粒子」からなる全外添剤の使用量は特に限定はないが、トナー母粒子100質量部に対して、全外添剤の使用量は通常1.0質量部以上であり、1.1質量部以上2.4質量部以下が好ましく、2.3質量部以下がより好ましい。使用量が少なすぎると、トナー母粒子表面の被覆率が少なくなることで、表面近傍のワックスが融着し高温高湿環境下での固結性(耐熱保存性)が低下する場合がある。一方、多すぎると、流動性が過剰なることによるクリーニングブレードする抜けによる画像欠陥や、ワックスのトナー内部からの染み出しがが抑制されることによる定着性不良の原因となる場合がある。外添剤による母粒子表面の被覆率は、実施例に記載の方法にて測定される。
本発明に用いられる複合粒子以外の「他の粒子」について、トナー母粒子の表面に付着又は固着させる順番は特に限定はないが、前記の複合粒子と併用してもよいし、併用せず別に添加してもよい。
本発明において、トナー母粒子の表面に、前記複合粒子、および「他の粒子」を付着又は固着させる方法は特に限定はなく、一般にトナーの製造に用いられる混合機を使用することができる。具体的には、ヘンシェルミキサー、V型ブレンダー、レディゲミキサー、Q−ミキサー等の混合機により攪拌、混合することによりなされる。
以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。以下の例で「部」とあるのは「質量部」を意味し、「%」とあるのは「質量%」を意味する。
<重合体一次粒子の平均粒径の測定方法>
日機装株式会社製、型式:Microtrac Nanotrac 150(以下、「ナノトラック」と略記する)を用いて、ナノトラックの取り扱い説明書に従い、同社解析ソフトMicrotrac Particle Analyzer Ver10.1.2.-019EEを用い、電気伝導度が0.5μS/cmのイオン交
換水を分散媒に用い、下記の条件で又は下記の条件を入力し、取り扱い説明書に記載された方法で測定した。
・溶媒屈折率:1.333
・測定時間 :100秒
・測定回数 :1回
・粒子屈折率:1.59
・透過性 :透過
・形状 :真球形
・密度 :1.04
<トナー粒子の体積中位径(Dv50)の測定方法>
ベックマンコールター社製マルチサイザーIII(アパーチャー径100μm)(以下、「マルチサイザー」と略記する)を用い、分散媒には同社製アイソトンIIを用い、分散質濃度0.03質量%になるように分散させて測定した。測定粒子径範囲は2.00から64.00μmまでとし、この範囲を対数目盛で等間隔となるように256分割に離散化し、それらの体積基準での統計値をもとに算出したものを体積中位径(Dv50)とした。
<円形度の測定方法>
本発明における「平均円形度」は、トナー母粒子を分散媒(アイソトンII、ベックマンコールター社製)に、5720〜7140個/μLの範囲になるように分散させ、フロー式粒子像分析装置(シスメックス社(旧東亜医用電子社)製、FPIA3000)を用いて、以下の装置条件にて測定を行い、その値を「平均円形度」と定義する。本発明においては、同様の測定を3回行い、3個の「平均円形度」の相加平均値を、「平均円形度」として採用する。
・モード :HPF
・HPF分析量 :0.35μL
・HPF検出個数:2000〜2500個
以下は、上記装置で測定され、上記装置内で自動的に計算されて表示されるものであるが、「円形度」は下記式で定義される。
[円形度]=[粒子投影面積と同じ面積の円の周長]/[粒子投影像の周長]
そして、HPF検出個数である2000〜2500個を測定し、この個々の粒子の円形度の算術平均(相加平均)が「平均円形度」として装置に表示される。
<複合粒子およびシリカ粒子の平均一次粒径測定方法>
本発明において、シリカ粒子の平均一次粒径は透過型電子顕微鏡像上で、シリカ微粒子および無機粒子サンプルから無作為の粒子2500個以上の粒子径を測定し、個数平均により平均一次粒子径を求めた。
<酸化チタンの平均一次粒径測定方法>
本発明において、酸化チタンの平均一次粒子径はBET比表面積測定値より求めた球換算相当径である。
<帯電量の測定方法>
本発明における無機粒子の帯電量測定は下記条件で行う。
温度23℃、湿度55%環境下において
キャリア : F−150コア(パウダーテック社製) 19.8g
無機粒子 : 0.2g
を20mlガラス瓶に入れ、12h以上放置する。その後、手振りで50回往復混合し、振幅1.0cm、振とう速度500rpmで1分攪拌する。
ガラス瓶から0.2g取り出し、東芝ケミカル製ブローオフTB-200装置により下記設定で測定する。
N2圧力計:1.0Kg/cm
SET TIME:20.0sec
ファラデーゲージにセットする金網(ステンレス製:400メッシュ)
読み取った値Q(μC)に対して下記計算式にて計算することで単位質量当たりの帯電量Q/M(μC/g)を求めることができる。
Q/M(μC/g) = −(Q(μC)/(測定質量(g))×100
<水分量の測定方法>
水分量の測定には、株式会社三菱化学アナリテック社製 電量適定式水分量測定装置VA−100、CA−100を用い、 発生液槽にアクアミクロンAX、対極液槽にアクア
ミクロンCXUを用いて行った。(キャリアーガス:N2 250ml/min)
試料1.0gを薬包紙に秤量して、試料用ガラス容器に入れた。ガラス容器を装置の加熱器に挿入して150℃、30分間加熱し、気相部を液槽に導入して水分量を測定した。
<真比重の測定方法>
ルシャテリエ比重瓶を用い、JIS−K−0061の5−2−1に準拠して真比重を測定した。操作は次の通りに行った。
(1)ルシャテリエ比重瓶に約250mlのエチルアルコールを入れ、メニスカスが目盛りの位置にくるように調整する。
(2)比重瓶を恒温水槽に浸し、液温が20.0±0.2℃になったとき、メニスカスの位置を比重瓶の目盛りで正確に読み取る。(精度0.025mlとする)
(3)試料を約100g量り取り、その質量をWとする。
(4)量り取った試料を比重瓶に入れ泡を除く。
(5)比重瓶を恒温水槽に浸し、液温が20.0±0.2℃になったとき、メニスカスの位置を比重瓶の目盛りで正確に読み取る。(精度0.025mlとする)
(6)次式により真比重を算出する。
D=W/(L2−L1)
S=D/0.9982
式中、Dは試料の密度(20℃)(g/cm3)、Sは試料の真比重(20℃)、Wは
試料の見かけの質量(g)、L1は試料を比重瓶に入れる前のメニスカスの読み(20℃)(ml)、L2は試料を比重瓶に入れた後のメニスカスの読み(20℃)(ml)、0.9982は20℃における水の密度(g/cm3)である。
<ゆるみ見掛け密度の測定方法>
ゆるみ見掛け密度とは、トナーを篩にかけてふるい落としたままの状態での密度であり、トナーの流動性を表すものである。本発明で用いるトナーにおいては、トナー15[g]を50[ml]メスシリンダー内に入れ、蓋をして20往復の手振りを実施後、蓋をあけて10分間静置後に目盛りを読み取り、計量したトナー量との比を、ゆるみ見掛け密度の測定値とした。なお、ゆるみ見掛け密度は同様の原理法則によって求められるのであれば、特に上記の条件で測定されたものでなくても良い。
[母粒子Aの製造]
<ワックス・長鎖重合性単量体分散液A1の調製>
パラフィンワックス(日本精鑞社製HNP−9)27部、ステアリルアクリレート(東京化成社製)2.8部、20%ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム水溶液(第一工業製薬社製、ネオゲンS20D)(以下、「20%DBS水溶液」と略記する)1.9部、脱塩水68.3部を90℃に加熱してホモミキサー(特殊機化工業社製 マークIIfモデル)を用い10分間攪拌した。次いでこの分散液を90℃に加熱し、ホモジナイザー(ゴーリン社製、15−M−8PA型)を用いて25MPaの加圧条件で循環乳化を開始し、ナノトラックで粒子径を測定し体積平均粒径(MV)が250nmになるまで分散してワックス
・長鎖重合性単量体分散液A1(エマルション固形分濃度=30.2%)を作製した。
<シリコーンワックス分散液A2の調製>
アルキル変性シリコーンワックス(融点77℃)27部、20%DBS水溶液1.9部、脱塩水71.1部をステンレス容器に入れ90℃に加熱してホモミキサー(特殊機化工
業社製 マークIIfモデル)で10分間攪拌した。次いでこの分散液を99℃に加熱し、ホ
モジナイザー(ゴーリン社製、15−M−8PA型)を用いて45MPaの加圧条件で循環乳化を開始し、ナノトラックで測定しながら体積平均粒径(MV)が240nmになるまで分散してシリコーンワックス分散液A2(エマルション固形分濃度=27.4%)を作製した。
<重合体一次粒子分散液A1の調製>
攪拌装置(3枚翼)、加熱冷却装置、濃縮装置、及び各原料・助剤仕込み装置を備えた反応器にワックス・長鎖重合性単量体分散液A1 35.6部、脱塩水259部を仕込み攪拌しながら窒素気流下で90℃に昇温した。
その後、攪拌を続けたまま下記のモノマー類・乳化剤水溶液の混合物を重合開始から5時間かけて添加した。このモノマー類・乳化剤水溶液の混合物を滴下開始した時間を重合開始とし、下記の開始剤水溶液を重合開始30分後から4.5時間かけて添加し、更に重合開始5時間後から下記の追加開始剤水溶液を2時間かけて添加し、更に攪拌を続けたまま内温90℃のまま1時間保持した。
[モノマー類]
スチレン 76.8部
アクリル酸ブチル 23.2部
アクリル酸 1.5部
トリクロロブロモメタン 1.0部
ヘキサンジオールジアクリレート 0.7部
[乳化剤水溶液]
20%DBS水溶液 1.0部
脱塩水 67.1部
[開始剤水溶液]
8%過酸化水素水溶液 15.5部
8%L(+)−アスコルビン酸水溶液 15.5部
[追加開始剤水溶液]
8%L(+)−アスコルビン酸水溶液 14.2部
重合反応終了後冷却し、乳白色の重合体一次粒子分散液A1を得た。これをナノトラックを用いて測定した体積平均粒径(MV)は280nmであり、固形分濃度は21.1%であった。
<重合体一次粒子分散液A2の調製>
攪拌装置(3枚翼)、加熱冷却装置、濃縮装置、及び各原料・助剤仕込み装置を備えた反応器にシリコーンワックス分散液A2 23.6部、20%DBS水溶液1.5部、脱塩水324部を仕込み、窒素気流下で90℃に昇温し、攪拌しながら8%過酸化水素水溶液3.2部、8%L(+)−アスコルビン酸水溶液3.2部を一括添加した。
その5分後、下記のモノマー類・乳化剤水溶液の混合物を重合開始(8%過酸化水素水溶液3.2部、8%L(+)−アスコルビン酸水溶液3.2部を一括添加した時から5分後)から5時間かけて、下記の開始剤水溶液を重合開始から6時間かけて添加し、更に攪拌しながら内温90℃のまま1時間保持した。
[モノマー類]
スチレン 92.5部
アクリル酸ブチル 7.5部
アクリル酸 1.5部
トリクロロブロモメタン 0.6部
[乳化剤水溶液]
20%DBS水溶液 1.5部
脱塩水 66.2部
[開始剤水溶液]
8%過酸化水素水溶液 18.9部
8%L(+)−アスコルビン酸水溶液 18.9部
重合反応終了後冷却し、乳白色の重合体一次粒子分散液A2を得た。これをナノトラックを用いて測定した体積平均粒径(MV)は290nmであり、固形分濃度は19.0%であった。
<着色剤分散液Aの調製>
攪拌機(プロペラ翼)を備えた容器に、カーボンブラック(三菱化学社製、三菱カーボンブラックMA100S)20部、20%DBS水溶液1部、非イオン界面活性剤(花王社製、エマルゲン120)4部、電気伝導度が2μS/cmのイオン交換水75部を加えて予備分散してプレミックス液を得た。上記プレミックス液中のカーボンブラックの体積平均径(Mv)は90μmであった。
上記プレミックス液を湿式ビーズミルに供給し、ワンパス分散を行った。ロータの回転速度を一定として、供給口より前記プレミックススラリを無脈動定量ポンプにより一定の供給速度で連続的に供給し、排出口より連続的に排出することにより黒色の着色剤分散体Aを得た。着色剤分散液中の着色剤の体積平均径(Mv)は150nmであった。
<母粒子Aの製造>
重合体一次粒子分散液A1 固形分として95部
重合体一次粒子分散液A2 固形分として5部
着色剤微粒子分散液A 着色剤固形分として6部
20%DBS水溶液 固形分として0.1部
上記の各成分を用いて、以下の手順により母粒子を製造した。
攪拌装置(ダブルヘリカル翼)、加熱冷却装置、濃縮装置、及び各原料・助剤仕込み装置を備えた混合器に重合体一次粒子分散液A1と20%DBS水溶液を仕込み、内温12℃で5分間均一に混合した。続いて内温12℃で攪拌を続けながら第一硫酸鉄の5%水溶液をFeSO・7H2Oとして0.52部を5分かけて添加してから着色剤微粒子分散
液Aを5分かけて添加し、内温12℃で均一に混合し、更に同一の条件のまま0.5%硫酸アルミニウム水溶液を滴下した(樹脂固形分に対しての固形分が0.10部)。その後75分かけて内温53℃に昇温して、更に90分かけて56℃まで昇温した。ここでマルチサイザーを用いて体積中位径を測定したところ5.2μmであった。その後、重合体一次粒子分散液A2を3分かけて添加してそのまま60分保持し、続いて20%DBS水溶液(固形分として6部)を10分かけて添加してから30分かけて90℃に昇温して75分保持した。
その後20分かけて30℃まで冷却して得られたスラリーを抜き出し、5種C(東洋濾紙株式会社製 No5C)のろ紙を用いてアスピレーターにより吸引ろ過をした。ろ紙上に残ったケーキを攪拌機(プロペラ翼)を備えたステンレス容器に移し、電気伝導度が1μS/cmのイオン交換水を加え攪拌する事により均一に分散させ、その後30分間攪拌したままとした。
その後、再度5種C(東洋濾紙株式会社製 No5C)の濾紙を用いてアスピレーターにより吸引ろ過をし、再度ろ紙上に残った固形物を攪拌機(プロペラ翼)を備え電気伝導度が1μS/cmのイオン交換水の入った容器に移し、攪拌する事により均一に分散させ30分間攪拌したままとした。この工程を5回繰り返したところ、ろ液の電気伝導度は2μS/cmとなった。
ここで得られたケーキをステンレス製バッドに高さ20mmとなる様に敷き詰め、40℃に設定された送風乾燥機内で48時間乾燥する事により、母粒子Aを得た。得られたトナー母粒子Aの体積中位径は5.7μm、平均円形度は、0.972であった。
実施例、比較例には、以下のシリカ粒子A、Bあるいは複合粒子Aを用いた。
シリカ粒子A:原体を湿式法にて作成し、表面をヘキサメチルジシラザンで処理。(平均一次粒径30nm、BET:42.95m/g、水分量0.04%、真比重2.2、負帯電
性)
シリカ粒子B:原体を湿式法にて作成し、表面をヘキサメチルジシラザンで処理。(平均一次粒径110nm、BET:27.81m/g、水分量2.82%、真比重1.8、負帯
電性)
複合粒子A:コアの樹脂の表面に、シリカを水溶液中で反応させ被覆した構造(平均一次粒径100nm、BET:28.35m/g、水分量2.51%、真比重1.2、負帯電性
〔実施例1〕
<トナーAの製造>
母粒子A(100部)に対し、上記シリカ粒子Aを0.5部、さらに酸化チタン(平均一次粒子径:15nm、BET:91.0m/g、帯電量:-30.4 μC/g)を0.6部、正帯電性シリカ(平均一次粒径8nm、BET: 118.8m/g 、帯電量:+509.
3μC/g)を0.15部添加し、ヘンシェルミキサーにて3000rpmで30分間追加
攪拌・混合して篩別することによりトナーAを得た。
〔実施例2〕
<トナーBの製造>
実施例1において、シリカ粒子A、酸化チタン、正帯電性シリカの添加量を2倍にした以外は実施例1と同様にしてトナーBを得た。
〔比較例1〕
<トナーCの製造>
実施例1において、シリカ粒子Aの代わりにシリカ粒子Bを使用した以外は実施例1と同様にしてトナーCを得た。
〔比較例2〕
<トナーDの製造>
実施例1において、シリカ粒子Aの代わりに上記の複合粒子Aを使用した以外は実施例1と同様にしてトナーDを得た。
以上、実施例、比較例の外添処方の詳細については表1に示す。
<評価方法>
得られたトナーについては、以下の評価を行った。
実写テストによる画質(クリーニング性)評価
固結性(耐熱性保存)試験による耐熱性評価を行った。
3.外部定着試験機による定着性評価
1〜3の評価結果を表2に示す。
<クリーニング性の評価方法>
実写テストには、非磁性2成分接触現像方式、有機感光体(OPC)使用で、ローラー帯電、プロセススピード230mm/秒、タンデム方式、中間転写方式、熱定着方式、ブレードドラムクリーニング方式でのフルカラープリンターを用いた。
25℃50%の環境下にて、数枚程度の印刷を行った後、5%印字率チャートを連続で960枚、20%印字チャートを40枚の計1,000枚まで印刷を実施した。そして、前記1,000枚の耐刷までに、ベタ画像を印刷し、白点やスジなどの、トナー流動性や帯電性に起因する画像欠陥の有無を目視にて確認した。判断基準は以下の通りとした。
○ :画像欠陥なし
△ :軽微な画像欠陥が認められるが、実使用上は問題なし
× :明らかな画像欠陥が認められ、実使用上支障をきたす
<印字物上のかぶり>
印字物上のかぶりは、以下のようにして評価した。すなわち、印刷前後の
標準紙(明度 98 、紙厚0.09mm、サイズ A4)
の白度差Δを日本電色製SE-6000(標準光/視野角):C/2、UV cut filt
er (420nm)装着あり)を計算した。 なお、紙かぶりは2枚の平均とした。
Δ = delta Wb
判定基準は以下の通りである。
○ :紙かぶり 0.2未満
△ :紙かぶり 0.2以上、0.3未満
× :紙かぶり 0.3以上
<固結性(耐熱性保存)試験の方法>
現像用トナー10gを円筒形の容器に入れ、20gの荷重をのせ、温度50℃・湿度40%の環境下に24時間放置した後トナーを容器から取り出し、上からいくらの荷重をかけることで円筒形となったトナーの形態が崩れるかを確認した。即ちより低荷重で崩れるものほど、固結性(耐熱保存性)が優れたものとなる。
判定基準は以下の通りである。
◎:トナーが崩れた際の荷重が50g未満
○:トナーが崩れた際の荷重が110g未満
×:トナーが崩れた際の荷重が110g以上
<定着性の試験方法>
a.未定着画像の取得
非磁性一成分現像方式、有機感光体(OPC)使用で、ローラー帯電、タンデム方式、ブレードドラムクリーニング方式でのフルカラープリンターを用い、未定着画像を取得した。(印字面積:4.0cm×20.0cm、付着量:26〜30mg/cm)。なお、定着紙には、letter紙(明度 92 、紙厚 20lb)を用いた。
b.画像の定着および定着性の評価
a.で得られた未定着画像について、熱ロール方式の定着機を実装した外部定着機(定着
速度:229mm/sec)を用いて、180℃から130℃へ5℃ずつ順次定着温度を下降させながら、162rpmで用紙に定着させた。オフセットの発生を目視にて観察し、コールドオフセットが発生しない温度領域を調べた。
判定基準は以下の通りである。
○:130℃までオフセット発生せず
×:135℃以上の領域で、オフセット発生
Figure 2013210574
Figure 2013210574
Figure 2013210574

Claims (2)

  1. 少なくともバインダー樹脂及び着色剤を含有するトナーであって、該トナーが、少なくとも下記(A)〜(C)を満たすコア/シェル型複合粒子を有することを特徴とする静電荷
    像現像用トナー。
    (A)コア部に樹脂を使用し、外殻を無機粒子で被覆した構造
    (B)水分量2.8質量%以下
    (C)真比重0.7以上、2.0以下
  2. 前記静電荷像現像用トナーは、トナー母粒子と外添剤とを有し、且つn種の外添剤を加えた際、下記式(1)で示される外添剤によるトナー母粒子被覆率が20%以上60%以下であることを特徴とする請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
    Figure 2013210574
    [上記式中、
    Dtは、トナー母粒子の粒径(μm)を表し、
    ρtは、トナー母粒子の真比重を表し、
    Dは、外添剤の最粒径(μm)を表し、
    ρは、外添剤の真比重を表し、
    Wは、外添剤の添加部数(質量部)を表す。]
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