JP7630981B2 - トナー - Google Patents
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Description
この感光体ドラム表面へトナーが融着することを抑制する方法について、次のような特許文献で提案されている。
また、特許文献2は、トナー外添剤として圧縮凝集度、粒子圧縮比を規定したシリカ粒子にチタン酸ストロンチウム粒子などの研磨剤粒子を加えることで感光体ドラムのクリーニング性能を確保し、感光体ドラムへのトナーの融着を防ぐことを提案している。
本発明は、感光体ドラムへのトナーの融着をさらに抑制し、画像濃度ムラや白抜け、画像流れの発生を抑制することができるトナーを提供することを目的とする。
結着樹脂を含有するトナー粒子と、前記トナー粒子の表面に存在するシリカ粒子とチタン酸ストロンチウム粒子とを有するトナーであって、
前記シリカ粒子の一次粒子の個数平均粒径は80~200[nm]であり、
前記シリカ粒子は60kPaで加圧されたときのかさ密度が0.30~0.60[g/mL]であり、
前記トナー粒子表面における前記シリカ粒子の固着率が50~97%であり、
前記チタン酸ストロンチウム粒子の一次粒子の個数平均粒径が10~60[nm]であり、
前記トナー粒子表面における前記チタン酸ストロンチウム粒子の固着率が50~97%であり、
前記シリカ粒子は、鉄原子を20ppm以上2000ppm以下含有するトナーが提供される。
また、本発明によれば、
結着樹脂を含有するトナー粒子と、前記トナー粒子の表面に存在するシリカ粒子とチタン酸ストロンチウム粒子とを有するトナーであって、
前記シリカ粒子の一次粒子の個数平均粒径は80~200[nm]であり、
前記シリカ粒子は60kPaで加圧されたときのかさ密度が0.30~0.60[g/mL]であり、
前記トナー粒子表面における前記シリカ粒子の固着率が50~97%であり、
前記チタン酸ストロンチウム粒子の一次粒子の個数平均粒径が10~60[nm]であり、
前記トナー粒子表面における前記チタン酸ストロンチウム粒子の固着率が50~97%であり、
前記シリカ粒子は、アルミニウム原子を200ppm以上2000ppm以下含有するトナーが提供される。
さらに、本発明によれば、
結着樹脂を含有するトナー粒子と、前記トナー粒子の表面に存在するシリカ粒子とチタン酸ストロンチウム粒子とを有するトナーであって、
前記シリカ粒子の一次粒子の個数平均粒径は80~200[nm]であり、
前記シリカ粒子は60kPaで加圧されたときのかさ密度が0.30~0.60[g/mL]であり、
前記トナー粒子表面における前記シリカ粒子の固着率が50~97%であり、
前記チタン酸ストロンチウム粒子の一次粒子の個数平均粒径が10~60[nm]であり、
前記トナー粒子表面における前記チタン酸ストロンチウム粒子の固着率が50~97%であり、
前記シリカ粒子は、圧縮度が0.01~0.25であるトナーが提供される。
結着樹脂を含有するトナー粒子と、前記トナー粒子の表面に存在するシリカ粒子とチタン酸ストロンチウム粒子とを有するトナーであって、
前記シリカ粒子の一次粒子の個数平均粒径は80~200[nm]であり、
前記シリカ粒子は60kPaで加圧されたときのかさ密度が0.30~0.60[g/mL]であり、
前記トナー粒子表面における前記シリカ粒子の固着率が50~97%であり、
前記チタン酸ストロンチウム粒子の一次粒子の個数平均粒径が10~60[nm]であり、
前記トナー粒子表面における前記チタン酸ストロンチウム粒子の固着率が50~97%である。
1,000枚印刷後において91~97%であり、
100,000枚印刷後において50~79%であることが好ましく、かつ
前記トナー粒子表面における前記チタン酸ストロンチウム粒子の固着率は、
1,000枚印刷後において87~94%であり、
100,000枚印刷後において59~79%であることが好ましい。
1,000枚印刷後及び100,000枚印刷後における前記シリカ粒子の固着率の好ましい範囲の下限値及び上限値、並びに
1,000枚印刷後及び100,000枚印刷後における前記チタン酸ストロンチウム粒子の固着率の好ましい範囲の下限値及び上限値は、
後述する実施例の結果に基づいて定められたものである。
前記シリカ粒子は、鉄原子を20ppm以上2000ppm以下含有することが好ましい。
前記シリカ粒子は、アルミニウム原子を200ppm以上2000ppm以下含有することが好ましい。
前記シリカ粒子は、圧縮度が0.01~0.25であることが好ましい。
本発明のトナーを用いることによるこの作用効果メカニズムについて、本発明者らは以下のように推定している。
クリーニングブレード21と感光体ドラム20の表面との間に形成され、主に無機粒子で構成される阻止層22が形成される(図2参照)。この阻止層22の形成状態が、クリーニングブレード21による感光体ドラム20の表面の研磨効果に影響を及ぼしている。この阻止層の形成において、トナー外添剤として球形状のシリカ粒子を使用し、これが一定量トナーから脱離し凝集して阻止層を形成することで感光体ドラム表面に研磨効果を発揮している。
しかし、印刷条件・環境によっては感光体ドラム上へのトナー融着に起因して画像濃度ムラや白抜け、画像流れといった出力画像異常が発生することがあった。
この原因は、シリカ粒子とチタン酸ストロンチウム粒子によって形成されている阻止層で研磨効果の高いチタン酸ストロンチウム粒子が感光体ドラム表面に接触している部分が少なくなっているためである(図4参照)。これはシリカ粒子が凝集して、チタン酸ストロンチウム粒子との混合が不均一になっているためである。
前記のシリカ粒子が凝集しにくい理由は、鉄原子を一定量含有しているため、摩擦帯電が生じても電荷が逃げやすいため静電凝集が発生しにくいためと推察している。
本発明のトナーは、酸化ケイ素(シリカ)粒子をトナー粒子の表面に有し、その一次粒子の個数平均粒径が80nm以上200nm以下のものを使用する。シリカ粒子の粒径が前記範囲にあることによって現像装置内において機械的負荷を受けた際にもトナー表面で凸部を維持でき、トナー帯電量が低下しにくく、反射濃度のバラツキと非画像部カブリの低減に寄与する。
かさ密度が0.30[g/mL]未満であると、クリーナー阻止層がしっかりと形成されずもろくなり、感光体ドラムの研磨効果が不十分になる。
かさ密度が0.60[g/mL]超であると、凝縮しやすく、チタン酸ストロンチウム粒子と均一に混合しにくいため、研磨効果の高いチタン酸ストロンチウム粒子が感光体ドラム表面に接触している部分が少なくなってしまうことがある。
また、溶融法は、金属シリコン微粒子スラリーを火炎中に噴霧して酸化反応させながら球形化させてシリカ粒子を得る方法である。
シロキサンガスを得るために気化されるシロキサン化合物としては、ヘキサメチルシクロトリシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサン等が挙げられる。
本発明では、シリカ粒子に鉄原子、好ましくはさらにアルミニウム原子を含有させることによって本発明で用いるシリカ粒子を得ることができる。
これら金属原子をシリカ粒子に含有させる方法としては、これら金属原子を含有するシロキサン化合物を使用するという方法が採用可能である。
本発明のトナーに使用するチタン酸ストロンチウム粒子は、一次粒子の個数平均粒径が10~60[nm]のものを使用する。
チタン酸ストロンチウム粒子の個数平均粒径が10nm未満であると、感光体ドラム表面の研磨効果が十分に得られない。
チタン酸ストロンチウム粒子の個数平均粒径が60nm超であると、シリカ粒子と混合して阻止層を形成したときに、感光体ドラム表面に接触する数のばらつきが大きくなる傾向にある。
チタン酸ストロンチウム粒子の表面は脂肪酸又はその金属塩、ジシリルアミン化合物、ハロゲン化シラン化合物、シリコーンオイル、シランカップリング剤、チタンカップリング剤、ステアリン酸系物質などで表面処理してもよい。この処理はトナー粒子表面への付着、帯電に関して有利に働く。
チタン酸ストロンチウム粒子の含有量(被覆率)が、シリカ粒子の含有量(被覆率)に対し、0.25倍未満であると、阻止層に使用されるチタン酸ストロンチウムが不足し、感光ドラム表面の十分なクリーニング効果が得られない場合がある。
チタン酸ストロンチウム粒子の含有量(被覆率)が、シリカ粒子の含有量(被覆率)に対し、5.00倍超であると、シリカ粒子と混合したときに形成される阻止層のチタン酸ストロンチウムが多くなりすぎて阻止層がもろくなる場合がある。または理想的な阻止層が形成できなくなり、感光ドラム表面のクリーニング効果が低下する場合がある。
前記酸化チタン源としてはチタン化合物の加水分解物の鉱酸解膠品を用いる。好ましくは、硫酸法で得られたSO3含有量が1.0質量%以下、好ましくは0.5質量%以下のメタチタン酸を、塩酸でpHを0.8~1.5に調整して解膠したものを用いることができる。メタチタン酸中SO3含有量が1.0質量%を超えるものは、解膠が進まないので好ましくない。
アルカリ水溶液としては、苛性アルカリを使用することができるが、中でも水酸化ナトリウム水溶液が好ましい。
反応時における酸化チタン源と酸化ストロンチウム源の混合割合、反応初期の酸化チタン源濃度、アルカリ水溶液を添加するときの温度及び添加速度など、
目的の粒子径及び粒度分布のものを得るために、前記の因子を適宜調整することができる。
なお、反応過程に於ける炭酸塩の生成を防ぐために窒素ガス雰囲気下で反応させる等、炭酸ガスの混入を防ぐことが好ましい。
上記常圧加熱反応によって得たチタン酸ストロンチウム粒子をさらに酸処理することが好ましい。常圧加熱反応を行って、チタン酸ストロンチウム粒子を合成する際に、酸化チタン源と酸化ストロンチウム源の混合割合がSrO/TiO2のモル比で、1.0を超える場合、反応終了後に残存した未反応のチタン以外の金属源が空気中の炭酸ガスと反応する。そして、金属炭酸塩などの不純物を生成してしまう。また、表面に金属炭酸塩などの不純物が残存すると、疎水性を付与するための有機表面処理をする際に、不純物の影響で有機表面処理剤を均一に被覆することができない。したがって、アルカリ水溶液を添加した後、未反応の金属源を取り除くため酸処理を行うことが好ましい。
本発明のトナーには、前述した粒径シリカ粒子のほかに、帯電量や流動性を調整するために必要に応じて他の無機微粉末を含有させることもできる。無機微粉末は、トナー粒子に内添しても良いし外添剤としてトナー粒子と混合してもよい。外添剤としては、シリカ、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、炭酸カルシウムのような無機微粉末が好ましい。無機微粉末は、ステアリン酸系化合物、シラン化合物、シリコーンオイル又はそれらの混合物のような疎水化剤で疎水化されていてもよい。
本発明のトナーに使用される結着樹脂としては、特に限定されず、下記の重合体又は樹脂を用いることが可能である。
ポリスチレン、ポリ-p-クロルスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレン及びその置換体の単重合体;スチレン-p-クロルスチレン共重合体、スチレン-ビニルトルエン共重合体、スチレン-ビニルナフタリン共重合体、スチレン-アクリル酸エステル共重合体、スチレン-メタクリル酸エステル共重合体、スチレン-α-クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン-アクリロニトリル共重合体、スチレン-ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン-ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン-ビニルメチルケトン共重合体、スチレン-アクリロニトリル-インデン共重合体などのスチレン系共重合体;ポリ塩化ビニル、フェノール樹脂、天然変性フェノール樹脂、天然樹脂変性マレイン酸樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリ酢酸ビニル、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン、ポリアミド樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂、キシレン樹脂、ポリビニルブチラール、テルペン樹脂、クマロン-インデン樹脂、石油系樹脂。
(ポリエステル樹脂の製造例)
・ポリオキシプロピレン(2.2)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン:多価アルコール総モル数に対して80.0mol%
・ポリオキシエチレン(2.2)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン:
多価アルコール総モル数に対して20.0mol%
・テレフタル酸:多価カルボン酸総モル数に対して80.0mol%
・無水トリメリット酸:多価カルボン酸総モル数に対して20.0mol%
冷却管、撹拌機、窒素導入管、及び、熱電対のついた反応槽に、上記材料を投入した。そして、モノマー総量100質量部に対して、触媒として2-エチルヘキサン酸錫(エステル化触媒)を1.5質量部添加した。次にフラスコ内を窒素ガスで置換した後、撹拌しながら徐々に昇温し、200℃の温度で撹拌しつつ、2.5時間反応させた。
本発明のトナーに含有できる着色剤としては、以下のものが挙げられる。
本発明のトナーに用いられる離型剤として、例えば以下のようなワックスが挙げられる。
ワックスの結着樹脂への分散性を向上させるために、ワックス成分に近い極性部位と樹脂極性に近い部位を併せ持つ樹脂をワックス分散剤として添加してもよい。具体的には、炭化水素化合物でグラフト変性されたスチレンアクリル系樹脂が好ましい。
<ワックス分散剤の製造例>
温度計及び撹拌機の付いたオートクレーブ反応槽中に、下記の材料を入れて十分に溶解する。
キシレン 300.0質量部
ポリプロピレン(融点75℃) 10.0質量部
そして、窒素置換した後、下記の材料の混合溶液を180℃で3時間かけて滴下し重合する。
スチレン 73.0質量部
メタクリル酸シクロヘキシル 5.0質量部
ブチルアクリレート 12.0質量部
キシレン 250.0質量部
さらにこの温度で30分間保持し、脱溶剤を行い、ワックス分散剤を得た。
トナーには、必要に応じて荷電制御剤を含有させることもできる。トナーに含有される荷電制御剤としては、公知のものが利用できるが、特に、無色でトナーの帯電スピードが速くかつ一定の帯電量を安定して保持できる芳香族カルボン酸の金属化合物が好ましい。
ポジ系荷電制御剤としては、四級アンモニウム塩、前記四級アンモニウム塩を側鎖に有する高分子型化合物、グアニジン化合物、イミダゾール化合物。
荷電制御剤はトナー粒子に対して内添しても良いし外添しても良い。荷電制御剤の添加量は、結着樹脂100質量部に対し0.2質量部以上10質量部以下が好ましい。
本発明のトナーは、一成分系現像剤としても使用できるが、ドット再現性をより向上させるために、磁性キャリアと混合して、二成分系現像剤として用いることが好ましい。二成分系現像剤は、長期にわたり安定した画像が得られるという点からも好ましい。
磁性キャリアとしては、下記のような公知のものを使用できる。表面を酸化した鉄粉、或いは、未酸化の鉄粉や、鉄、リチウム、カルシウム、マグネシウム、ニッケル、銅、亜鉛、コバルト、マンガン、クロム、希土類などの金属粒子、それらの合金粒子、酸化物粒子。フェライト等の磁性体や、磁性体と、この磁性体を分散した状態で保持する結着樹脂とを含有する磁性体分散樹脂キャリア(いわゆる樹脂キャリア)など。
より詳細を説明すると、通常のフェライト、マグネタイト等の磁性キャリアや樹脂コートキャリアを使用することができる。また、樹脂中に磁性粉が分散されたバインダー型の磁性キャリアコアも用いることができる。
本発明の磁性キャリアは、磁性キャリア本体の表面にシリカ粒子を付着させていてもよい。磁性キャリア本体に対し、シリカ粒子を添加し、例えばV型混合機、ヘンシェルミキサー、ターブラーミキサー等の混合装置を用いて混合することで、磁性キャリア本体の表面にシリカ粒子を付着させた磁性キャリアが得られる。
本発明のトナーの製造方法は、乳化凝集法、溶融混練法、溶解懸濁法など従来公知のトナー製造方法であれば特に限定されないが、原材料の分散性を高めるという観点から溶融混練法が好ましい。
慣性分級方式のエルボージェット(日鉄鉱業(株)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(株)製)、TSPセパレータ(ホソカワミクロン(株)製)、ファカルティ(ホソカワミクロン(株)製)など。
本発明のカラートナーと黒色トナーとを有するトナーセットは、公知の画像形成方法に適用できる。具体的には、下記の各工程を含む画像形成方法に好適に使用できる。
静電荷像担持体を帯電する工程、
帯電している静電荷像担持体に静電荷像を形成する工程、
形成された静電荷像をトナーで現像してトナー画像を形成する工程、
形成されたトナー画像を転写材に転写する工程、及び
転写されたトナー画像を転写材に定着して定着画像を形成する工程。
シリカ粒子のかさ密度は、粉体流動性分析装置パウダーレオメーターFT-4(Freeman Technology社製)を用いて測定した。FT-4装置に付属の説明書に従い操作し、シリカ粒子サンプル10gを専用容器に投入し、コンディショニング操作を行う。その後、FT-4専用の圧縮治具を用いて60kPaの圧力を印加し、サンプルのかさ密度を測定した。
水洗処理法によりシリカ粒子をトナーから抽出する。具体的には、イオン交換水10.3gにショ糖31.1g(キシダ化学(株)製)を溶解させたショ糖水溶液に、下記のコンタミノンN 6mLを下記の30mLのガラスバイアルに入れて十分に混合し、分散液を作製する。
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、和光純薬工業(株)製
ガラスバイアル:日電理化硝子(株)製、VCV-30、外径:35mm、高さ:70mm
このガラスバイアルにトナー1.0gを添加し、トナーが自然に沈降するまで静置して処理前分散液を作製する。この分散液を、振とう機(YS-8D型:(株)ヤヨイ製)にて、振とう速度:200rpmで5分間振とうし、シリカ粒子をトナー粒子の表面から離脱させる。トナー粒子とトナー粒子の表面から脱離したシリカ粒子との分離は遠心分離機を用いて行う。遠心分離工程は3700rpmで30分間行う。トナー粒子の表面から離脱させ分離させたシリカ粒子とトナーとを各々吸引濾過することで採取し、乾燥させてシリカ粒子と水洗後トナーとを得る。
上記水洗処理法を繰り返し行って得られたシリカ粒子に対して蛍光X線測定を行い、鉄原子、アルミニウム原子の含有量を算出する。
各元素の蛍光X線測定は、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、例えば波長分散型蛍光X線分析装置「Axios」(PANalytical社製)を用いる。
PANalytical社が推奨する粉末測定専用のカップに専用のPP(ポリプロピレン)フィルムを底面に貼ったものにサンプル2gを秤量し、底面に均一厚に層を形成させて、ふたをする。ついで大気圧He雰囲気下においてFP法にてシリカ粒子におけるNaからUまでの元素を測定する。その際、検出された元素全てが酸化物であると仮定し、それらの総質量を100%として、ソフトウェアSpectraEvaluation(version 5.0L)にて総質量に対するFe2O3、Al2O3の含有量(質量%)を酸化物換算値として求める。
本発明のトナーの個数基準における個数平均粒径Dとシリカ粒子の固着率Z1とチタン酸ストロンチウム粒子の固着率Z2は、走査型電子顕微鏡による画像観察と続く画像処理とにより求めることができる。
本発明のトナーの個数基準における個数平均粒径D、固着率Zの算出は、走査電子顕微鏡(SEM)、S-4800(日立製作所社製)を用いて行った観測の結果を所定の計算式に代入することによって行った。シリカ粒子並びにチタン酸ストロンチウム粒子に由来する部分の面積割合は、加速電圧2.0kVのときの、主に輝度と形状の違いをもとに画像処理から算出される。
具体的には、電子顕微鏡観察用の試料台上にカーボンテープでトナーを一層になるように固定し、白金による蒸着を行い、以下の条件にて、走査電子顕微鏡S-4800(日立製作所社製)で観察した。フラッシング操作を行ってから観察を行う。
SignalName=SE(U,LA80)
AcceleratingVoltage=2000Volt
EmissionCurrent=10000nA
WorkingDistance=6000um
LensMode=High
Condencer1=5
ScanSpeed=Slow4(40秒)
Magnification=50000
DataSize=1280×960
ColorMode=Grayscale
d1={(4×ja×0.3088)/3.14}(1/2)
形状が直方体状または立方体状ではない粒子をシリカ粒子と判断し、形状が直方体状または立方体状である粒子をチタン酸ストロンチウム粒子と判断する。
s1=(ma1/ja)×100
印刷条件:室温30℃、相対湿度80%の環境下にて実機を使用し25%duty画像を連続印刷
実機:画像形成装置として、キヤノン(株)製フルカラー複写機imageRUNNER ADVANCE C5560 II改造機を用いた
印刷開始前の被覆率s1a
1,000枚印刷後の被覆率s1b
100,000枚印刷後の被覆率s1c
1,000枚印刷後の固着率Z1b=(s1b/s1a)×100
100,000枚印刷後の固着率Z1c=(s1c/s1a)×100
s2=(ma2/ja)×100
次いで、下記のチタン酸ストロンチウム粒子の被覆率s2a、被覆率s2b、被覆率s2cと下記の式とを用いて、下記のチタン酸ストロンチウム粒子の固着率Z2b、Z2cを算出した。
印刷開始前の被覆率s2a
1,000枚印刷後の被覆率s2b
100,000枚印刷後の被覆率s2c
1,000枚印刷後の固着率Z2b=(s2b/s2a)×100
100,000枚印刷後の固着率Z2c=(s2c/s2a)×100
シリカ粒子の固着率Z1b、Z1c及びチタン酸ストロンチウム粒子の固着率Z2b、Z2cに関しても、選択されるトナー粒子の数が50以上となるまで同様の処理を行い得られた値の算術平均値を、固着率Z1b、Z1c、Z2b、Z2cとした。
シリカ粒子の圧縮度は、粉体流動性分析装置パウダーレオメーターFT-4(Freeman Technology社製)を用いて測定した。FT-4装置に付属の説明書に従い操作し、シリカ粒子サンプル10gを専用容器に投入し、コンディショニング操作を行う。その後、FT-4専用の圧縮治具を用いて15kPa、30kPa、60kPaの各圧力を印加し、各圧力におけるサンプルの密度を測定した。60kPaにおける密度をP60とした。さらに各圧力の値と密度の値とをグラフ化し、近似直線から圧力0(近似直線の切片)における密度P0を算出した。圧縮度は、以下の式(1)により算出した。
圧縮度=(P60-P0)/P60 式(1)
シリカ粒子1は拡散燃焼法によって以下のように製造した。
シリカ粒子1の製造にあたり、燃焼炉として、内炎及び外炎が形成される二重管構造の炭化水素―酸素混合型バーナーを用いた。このバーナーは、バーナー中心部にスラリー噴射用の二流体ノズルが接地され、原料のケイ素化合物が導入されるように構成されている。また、二流体ノズルの周囲から炭化水素―酸素の可燃性ガスが噴射され、還元雰囲気である内炎及び外炎を形成するように構成されている。可燃性ガス及び酸素の量ならびに流量の制御により、雰囲気、温度及び火炎の長さなどを調整することができる。
また、火炎中において、原料のケイ素化合物からシリカ粒子が生成され、さらにシリカ粒子が所望の粒径になるまで融着させることができる。その後、冷却し、生成されたシリカ粒子をバグフィルターなどにより捕集することによって、所望の粒径のシリカ粒子が得られる。
原料のケイ素化合物としては、鉄原子200ppm、アルミニウム原子が400ppm含有したヘキサメチルシクロトリシロキサン化合物を用いて、表面処理前シリカ粒子1を製造した。
次に、得られた表面処理前シリカ粒子1 100質量部に対して、ヘキサメチルジシラザン3.9質量%で表面処理を行い、シリカ粒子1を得た。
得られたシリカ粒子1の一次粒子の個数平均粒径を表1に示した。またシリカ粒子1の60kPaで加圧されたときのかさ密度、鉄原子含有量、アルミニウム原子含有量及び圧縮度を表1に示した。
シリカ粒子1の製造例において、一次粒子の個数平均粒径と、ヘキサメチルシクロトリシロキサン化合物の鉄原子含有量及びアルミニウム原子含有量とを変化させてシリカ粒子2~15を得た。各シリカ粒子の一次粒子の個数平均粒径、60kPaで加圧されたときのかさ密度、鉄原子含有量、アルミニウム原子含有量、及び圧縮度を表1に示した。
硫酸法で得られたメタチタン酸を脱鉄漂白処理した後、水酸化ナトリウム水溶液を加えてpH9.0とし、脱硫処理を行い、その後、塩酸によりpH5.8まで中和し、ろ過水洗を行った。洗浄済みケーキに水を加えTiO2として1.5mol/Lのスラリーとした後、塩酸を加えてpH1.5とし解膠処理を行った。
チタン酸ストロンチウム粒子1の製造例において、反応時における酸化チタン源と酸化ストロンチウム源の混合割合、反応初期の酸化チタン源濃度、並びにアルカリ水溶液を添加するときの温度及び添加速度などを適宜調整した。その結果、目的の粒子径及び粒度分布のチタン酸ストロンチウム粒子2~31を得た。各チタン酸ストロンチウム粒子の一次粒子の個数平均粒径を表2に示す。
・結着樹脂 100部
(Tg:57℃、酸価:12mgKOH/g、水酸基価:15mgKOH/gのポリエステル)
・C.I.ピグメントブルー15:3 5.7部
・3,5-ジ-t-ブチルサリチル酸アルミニウム化合物 0.1部
・ノルマルパラフィンワックス(融点:90℃) 5部
上記材料をヘンシェルミキサー(FM-75型、三井鉱山(株)製)で予備混合した後、二軸混練押し出し機(PCM-30型、(株)池貝製)によって、160℃で溶融混練した。
得られた混練物を冷却し、ハンマーミルで1mm以下に粗粉砕した後、機械式粉砕機(T-250、ターボ工業(株)製)にて微粉砕した。
得られた微粉砕物を、ファカルティ(F-300、ホソカワミクロン(株)製)を用いて分級した。運転条件は、分級ローター回転数を11000rpm、分散ローター回転数を7200rpmとした。
こうして重量平均粒径(D4)5.5μmの負摩擦帯電性のトナー粒子1を得た。
・シリカ粒子1 10部
・チタン酸ストロンチウム粒子1 3部
次に、上記原材料をヘンシェルミキサー(FM-10C型、日本コークス(株)製)を用いて、回転数67s-1(4000rpm)、回転時間2minで混合した後、目開き150μmのメッシュで篩い、トナー1を得た。得られたトナー1の物性等を表3に示す。
シリカ粒子1をシリカ粒子2~31に、チタン酸ストロンチウム粒子1をチタン酸ストロンチウム粒子2~31に、それぞれ変化させた以外はトナー1と同様にしてトナー2~31を得た。得られたトナー2~31の物性等を表3に示す。
(工程1:秤量・混合工程)
・Fe2O3 62.8質量部
・MnCO3 29.4質量部
・Mg(OH)2 6.8質量部
・SrCO3 1.0質量部
上記材料を上記組成比となるようにフェライト原材料を秤量した。その後、直径1/8インチのステンレスビーズを用いた乾式振動ミルで5時間粉砕・混合した。
得られた粉砕物をローラーコンパクターにて、約1mm角のペレットにした。このペレットを目開き3mmの振動篩にて粗粉を除去し、次いで目開き0.5mmの振動篩にて微粉を除去した。その後、バーナー式焼成炉を用いて、窒素雰囲気下(酸素濃度0.01体積%)で、温度1,000℃で4時間焼成し、仮焼フェライトを作製した。得られた仮焼フェライトの組成は、下記のとおりであった。
(MnO)a(MgO)b(SrO)c(Fe2O3)d
上記式において、a=0.257、b=0.117、c=0.007、d=0.393
クラッシャーで0.3mm程度に粉砕した後に、直径1/8インチのジルコニアビーズを用い、仮焼フェライト100質量部に対し、水を30質量部加え、湿式ボールミルで1時間粉砕した。そのスラリーを、直径1/16インチのアルミナビーズを用いた湿式ボールミルで4時間粉砕し、フェライトスラリー(仮焼フェライトの微粉砕品)を得た。
フェライトスラリーに、仮焼フェライト100質量部に対して分散剤としてポリカルボン酸アンモニウム1.0質量部、バインダーとしてポリビニルアルコール2.0質量部を添加した。そして、スプレードライヤー(製造元:大川原化工機(株))を用いて、球状粒子に造粒した。得られた粒子を粒度調整した後、ロータリーキルンを用いて、温度650℃で2時間加熱し、分散剤やバインダーの有機成分を除去した。
焼成雰囲気をコントロールするために、電気炉にて窒素雰囲気下(酸素濃度1.00体積%)で、室温から温度1,300℃まで2時間で昇温し、その後、温度1,150℃で4時間焼成した。その後、4時間をかけて、温度60℃まで降温し、窒素雰囲気から大気に戻し、温度40℃以下で取り出した。
凝集した粒子を解砕した後に、磁力選鉱により低磁力品をカットし、目開き250μmの篩で篩分して粗大粒子を除去し、体積分布基準のメジアン径が37.0μmの磁性コア粒子1を得た。
・シクロヘキシルメタクリレートモノマー 26.8質量%
・メチルメタクリレートモノマー 0.2質量%
・メチルメタクリレートマクロモノマー 8.4質量%
(片末端にメタクリロイル基を有する重量平均分子量5,000のマクロモノマー)
・トルエン 31.3質量%
・メチルエチルケトン 31.3質量%
・アゾビスイソブチロニトリル 2.0質量%
上記材料のうち、シクロヘキシルメタクリレート、メチルメタクリレート、メチルメタクリレートマクロモノマー、トルエン、メチルエチルケトンを、還流冷却器、温度計、窒素導入管及び撹拌装置を取り付けた四つ口のセパラブルフラスコに入れた。そして、窒素ガスを導入して窒素ガスで系内を置換した。その後、温度80℃まで加温し、アゾビスイソブチロニトリルを添加して5時間還流し重合させた。得られた反応物にヘキサンを注入して共重合体を沈殿析出させ、沈殿物を濾別後、真空乾燥して被覆樹脂1を得た。得られた被覆樹脂1を30質量部、トルエン40質量部、メチルエチルケトン30質量部に溶解させて、重合体溶液1(固形分30質量%)を得た。
・重合体溶液1(樹脂固形分濃度30%) 33.3質量%
・トルエン 66.4質量%
・カーボンブラック 0.3質量%
(一次粒径25nm、窒素吸着比表面積94m2/g、DBP吸油量75mL/100g)
上記材料を、直径0.5mmのジルコニアビーズを用いて、ペイントシェーカーで1時間分散を行った。得られた分散液を、5.0μmのメンブランフィルターで濾過を行い、被覆樹脂溶液1を得た。
(樹脂被覆工程)
常温で維持されている真空脱気型ニーダーに被覆樹脂溶液1を磁性コア粒子1の100質量部に対して樹脂成分として2.5質量部になるように投入した。投入後、回転速度30rpmで15分間撹拌し、溶媒が一定以上(80質量%)揮発した後、減圧混合しながら温度80℃まで昇温し、2時間かけてトルエンを留去した後に冷却した。得られた磁性キャリアを、磁力選鉱により低磁力品を分別し、開口70μmの篩を通した後、風力分級器で分級し、体積分布基準のメジアン径が38.1μmの磁性キャリアを得た。
トナー1と磁性キャリアとを、トナー濃度が10質量%になるようにV型混合機(V-10型:(株)徳寿製作所)で0.5s-1、回転時間5分間混合し、二成分系現像剤1を得た。
同様に表3の記載のトナー2~31と磁性キャリアとを混合し、二成分系現像剤2~31を得た。
なお、以下、実施例10~17は、それぞれ参考例10~17とする。
画像形成装置として、キヤノン(株)製フルカラー複写機imageRUNNER ADVANCE C5560 II改造機を用いた。高温高湿環境下(温度30℃/相対湿度80%、以下H/H環境)での10万枚の耐久画像出力試験後に、以下の方法で評価を行った。なお、10万枚連続通紙時間中は、1枚目と同じ現像条件、転写条件(キャリブレーション無し)で通紙を行うこととする。耐久画像は、画像の印字比率は20%とし、初期の画像濃度が1.45となるように現像バイアスを調整した。評価紙は、10万枚の耐久画像出力にコピー普通紙CS-680(A4、坪量68g/m2、キヤノンマーケティングジャパン(株)より販売)を用いた。
<評価1>画像白抜け、画像流れの評価
上記条件で10万枚の耐久画像出力後にX-Riteカラー反射濃度計(「500シリーズ」、X-Rite社製)で画像濃度0.800のハーフトーン画像を出力した。画像流れ、白抜けが発生していると画像形成ドットが小さくなり画像濃度が低下するため、10か所測定して、その画像濃度差(最大値と最小値の差)の確認と目視での確認を行った。下記の基準で評価し、その結果を表4に示した。
ランクA:0.025未満
ランクB:0.025以上、0.050未満
ランクC:0.050以上、0.075未満
ランクD:0.075以上、0.100未満
ランクE:0.100以上、0.300未満
ランクF:0.300以上
常温常湿環境下(温度23℃/相対湿度60%、以下N/N環境)にて、10万枚の耐久画像出力試験を行い、画像濃度ムラを評価した。出力する画像は、紙の通紙方向に対して平行方向に、2mm幅の帯状のベタ部と18mm幅の帯状の白地部が、繰り替えし配置された、パターン画像1を用いた。このとき、パターン画像1におけるベタ部におけるトナーの紙上への載り量を0.40mg/cm2とした。該パターン画像1を100枚出力した時点と、10万枚出力した時点において、一端出力を停止した後、紙上の全面がベタ部であるパターン画像2を出力した(ベタ部におけるトナーの紙上への載り量は0.40mg/cm2)。
評価に用いた画像濃度差とは、下記式を用いて算出された値であり、値が小さいほど良好であることを示す。
画像濃度差=((100枚出力した時点における画像濃度差)+(10万枚出力した時点における画像濃度差))/2
なお、評価基準は以下のように定めた。評価の結果を表4に示した。
ランクA:0.025未満
ランクB:0.025以上、0.05未満
ランクC:0.05以上、0.075未満
ランクD:0.075以上、0.10未満
ランクE:0.10以上、0.15未満
ランクF:0.15以上
20:感光体ドラム、21:クリーニングブレード、22:阻止層、23:シリカ粒子、24:チタン酸ストロンチウム粒子
Claims (6)
- 結着樹脂を含有するトナー粒子と、前記トナー粒子の表面に存在するシリカ粒子とチタン酸ストロンチウム粒子とを有するトナーであって、
前記シリカ粒子の一次粒子の個数平均粒径は80~200[nm]であり、
前記シリカ粒子は60kPaで加圧されたときのかさ密度が0.30~0.60[g/mL]であり、
前記トナー粒子表面における前記シリカ粒子の固着率が50~97%であり、
前記チタン酸ストロンチウム粒子の一次粒子の個数平均粒径が10~60[nm]であり、
前記トナー粒子表面における前記チタン酸ストロンチウム粒子の固着率が50~97%であり、
前記シリカ粒子は、鉄原子を20ppm以上2000ppm以下含有することを特徴とするトナー。 - 前記シリカ粒子は、アルミニウム原子を200ppm以上2000ppm以下含有する請求項1に記載のトナー。
- 結着樹脂を含有するトナー粒子と、前記トナー粒子の表面に存在するシリカ粒子とチタン酸ストロンチウム粒子とを有するトナーであって、
前記シリカ粒子の一次粒子の個数平均粒径は80~200[nm]であり、
前記シリカ粒子は60kPaで加圧されたときのかさ密度が0.30~0.60[g/mL]であり、
前記トナー粒子表面における前記シリカ粒子の固着率が50~97%であり、
前記チタン酸ストロンチウム粒子の一次粒子の個数平均粒径が10~60[nm]であり、
前記トナー粒子表面における前記チタン酸ストロンチウム粒子の固着率が50~97%であり、
前記シリカ粒子は、アルミニウム原子を200ppm以上2000ppm以下含有することを特徴とするトナー。 - 前記シリカ粒子は、圧縮度が0.01~0.25である請求項1~3のいずれか1項に記
載のトナー。 - 結着樹脂を含有するトナー粒子と、前記トナー粒子の表面に存在するシリカ粒子とチタン酸ストロンチウム粒子とを有するトナーであって、
前記シリカ粒子の一次粒子の個数平均粒径は80~200[nm]であり、
前記シリカ粒子は60kPaで加圧されたときのかさ密度が0.30~0.60[g/mL]であり、
前記トナー粒子表面における前記シリカ粒子の固着率が50~97%であり、
前記チタン酸ストロンチウム粒子の一次粒子の個数平均粒径が10~60[nm]であり、
前記トナー粒子表面における前記チタン酸ストロンチウム粒子の固着率が50~97%であり、
前記シリカ粒子は、圧縮度が0.01~0.25であることを特徴とするトナー。 - 前記チタン酸ストロンチウム粒子の形状は、直方体状又は立方体状である請求項1~5のいずれか1項に記載のトナー。
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