JP2009251484A - トナー - Google Patents
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Abstract
【解決手段】少なくとも離型剤と樹脂を含有する樹脂粒子と着色剤粒子を塩析・融着して形成された着色粒子に外添剤を添加して得られるトナーにおいて、該トナーを周波数100kHzで測定したときの誘電正接tanδが0.003〜0.030、該トナーの形状係数が0.935〜0.990、個数基準におけるメディアン径(D50)が4〜10μmであり、該外添剤の1種がマグネシウム元素とアルミニウム元素を含有する複合酸化物粒子であることを特徴とするトナー。
【選択図】なし
Description
中でも乳化重合法を用い、着色剤等と凝集体を形成した後に融着させてトナーを製造するいわゆる乳化会合型重合によるトナーの製造方法は、その特性上、非球形の粒子を作製できるので、球形トナーが得られる懸濁重合トナーと比較してクリーニング性に優れた小粒径のトナーを製造することができる利点を有している。
少なくとも離型剤と樹脂を含有する樹脂粒子と着色剤粒子を塩析・融着して形成された着色粒子に外添剤を添加して得られるトナーにおいて、該トナーを周波数100kHzで測定したときの誘電正接tanδが0.003〜0.030、該トナーの形状係数が0.935〜0.990、個数基準におけるメディアン径(D50)が4〜10μmであり、該外添剤の1種がマグネシウム元素とアルミニウム元素を含有する複合酸化物粒子であることを特徴とするトナー。
前記複合酸化物粒子が含有するマグネシウム元素とアルミニウム元素の元素比率(Mg(atm%)/Al(atm%))が1〜5、状複水酸化物粒子の静抵抗が1×1010〜×1013Ω・cm、数平均一次粒径が50〜1000nmであることを特徴とする前記1に記載のトナー。
トナー全質量に対して前記複合酸化物粒子の含有量が0.02〜1.0質量%であることを特徴とする前記1又は2に記載のトナー。
本発明のトナーに係る誘電正接について説明する。
誘電正接tanδは、LCRメーター「AG4311」(安藤電気製)を用い、周波数100kHzにおける複素誘電率の測定値から誘電正接tanδ(誘電損率ε”/誘電率ε’)を算出して求めることができる。
本発明のトナーの形状係数は0.935〜0.990、好ましくは0.940〜0.980である。
トナーの形状係数(以下、円形度ともいう)は、粒径1μm以上のトナー粒子2000個を測定し、下記式より求めた値である。
=2π×(粒子の投影面積/π)1/2/(トナー粒子投影像の周囲長)
ここで、相当円とは、トナー粒子投影像と同じ面積を有する円のことであり、円相当径とは、該相当円の直径のことである。
本発明のトナーの個数基準におけるメディアン径(D50)は、4〜10μm、好ましくは4〜8μmである。
トナーの個数基準におけるメディアン径(D50)は、コールターマルチサイザー3(ベックマン・コールター製)に、データ処理用のコンピューターシステム(ベックマン・コールター製)を接続した装置を用いて測定、算出して求めることができる。
次に、複合酸化物粒子について説明する。
Mg(1−X)・Al(x)・(OH)2(CO3)(x/2)・H2O(m)
(式中Xは0.1〜0.5、mは整数を表す。)
である。
複合酸化物粒子のMg元素とAl元素の元素比率(Mg(atm%)/Al(atm%))は1〜5、好ましくは2〜4である。
(1)先ず、検量線作成用の試料を作製する。スチレンパウダー100質量部に既知量の二酸化ケイ素を添加して、二酸化ケイ素用の測定用ペレットを作製する。同様に、スチレンパウダー100質量部に既知量の酸化チタンを添加し、酸化チタン用の測定用ペレットを作製する。同様に、スチレンパウダー100質量部に既知量の酸化アルミニウムを添加し、酸化アルミニウム用の測定用ペレットを作製する。
(2)作製したペレットをそれぞれ蛍光X線分析装置にて測定し、スチレンパウダー中の二酸化ケイ素或いは酸化チタンについて、各試料より得られるピーク強度より検量線を作成する。
(3)次に、本発明に使用されるマグネシウム原子とアルミニウム原子を含有する複合酸化物粒子を蛍光X線分析装置で測定し、得られたピーク強度を検量線と照合することにより、マグネシウム原子とアルミニウム原子の含有量を定量する。
複合酸化物粒子の静抵抗は、1×1010〜×1013Ω・cmであることが好ましい。
(複合酸化物粒子の数平均一次粒径)
複合酸化物粒子の数平均一次粒径は、50〜1000nmあることが好ましい。
トナーの作製方法としては、特に限定されるものではないが、乳化会合法による方法が好ましく用いられる。特にミニエマルジョン重合粒子を乳化重合によって多段重合構成とした樹脂粒子を会合(凝集・融着)する作製方法が好ましい。
(1)離型剤をラジカル重合性単量体に溶解或いは分散する溶解/分散工程
(2)離型剤を溶解/分散させた重合性単量体溶液を溶液媒体中で液滴化し、ミニエマルジョン重合して樹脂粒子の分散液を作製する重合工程
(3)含有する溶液媒体中で着色剤を分散させる着色剤分散工程
(4)溶液媒体中で樹脂粒子と着色剤粒子を会合させて会合粒子を得る凝集・融着工程
(5)会合粒子を熱エネルギーにより熟成して形状を調整し着色粒子とする熟成工程
(6)着色粒子の分散液を、冷却する冷却工程
(7)冷却された着色粒子の分散液から当該着色粒子を固液分離し、当該着色粒子から界面活性剤などを除去する洗浄工程
(8)洗浄処理された着色粒子を、乾燥する乾燥工程
(9)乾燥処理された着色粒子に、外添剤を添加する工程
以下、各工程について説明する。
(1)溶解/分散工程
この工程は、ラジカル重合性単量体に離型剤を溶解或いは分散させて、当該離型剤のラジカル重合性単量体溶液を作製する工程である。
この重合工程の好適な一例においては、界面活性剤を含有した溶液媒体中に、前記離型剤を溶解或いは分散したラジカル重合性単量体溶液を添加し、機械的エネルギーを加えて液滴を形成させ、次いで水溶性のラジカル重合開始剤からのラジカルにより当該液滴中において重合反応を進行させる。尚、前記溶液媒体中に、核粒子として樹脂粒子を添加しておいても良い。
この工程は、界面活性剤を含有する溶液媒体中に着色剤粒子を添加し、分散装置を用いて着色剤粒子を溶液媒体中に分散させる工程である。
凝集工程は、重合工程により得られた樹脂粒子と着色剤粒子を用いて着色粒子を形成する工程である。又、当該凝集工程においては、樹脂粒子や着色剤粒子とともに、離型剤粒子や荷電制御剤などの内添剤粒子なども凝集させることができる。
熟成は、熱エネルギー(加熱)により行う方法が好ましい。
この工程は、前記着色粒子の分散液を冷却処理(急冷処理)する工程である。冷却処理条件としては、1〜20℃/minの冷却速度で冷却する。冷却処理方法としては特に限定されるものではなく、反応容器の外部より冷媒を導入して冷却する方法や、冷水を直接反応系に投入して冷却する方法を例示することができる。
この洗浄・固液分離工程では、上記の工程で所定温度まで冷却された着色粒子の分散液から当該着色粒子を固液分離する固液分離処理と、固液分離されたトナーケーキ(ウェット状態にある着色粒子をケーキ状に凝集させた集合物)から界面活性剤や塩析剤などの付着物、熟成工程で用いたアルカリ剤を除去する洗浄処理とが施される。
この工程は、洗浄処理されたトナーケーキを乾燥処理し、乾燥された着色粒子を得る工程である。この工程で使用される乾燥機としては、スプレードライヤー、真空凍結乾燥機、減圧乾燥機などを挙げることができ、静置棚乾燥機、移動式棚乾燥機、流動層乾燥機、回転式乾燥機、撹拌式乾燥機などを使用することが好ましい。乾燥された着色粒子の水分は、5質量%以下であることが好ましく、更に好ましくは2質量%以下とされる。尚、乾燥処理された着色粒子同士が、弱い粒子間引力で凝集している場合には、当該凝集体を解砕処理しても良い。ここに、解砕処理装置としては、ジェットミル、ヘンシェルミキサー、コーヒーミル、フードプロセッサー等の機械式の解砕装置を使用することができる。
この工程は、着色粒子に2種以上の外添剤を混合してトナーを作製する工程である。外添剤の混合装置としては、ヘンシェルミキサー、コーヒーミル等の機械式の混合装置を使用することができる。
結着樹脂を構成する重合性単量体として使用されるものは、スチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、α−メチルスチレン、p−クロロスチレン、3,4−ジクロロスチレン、p−フェニルスチレン、p−エチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、p−tert−ブチルスチレン、p−n−ヘキシルスチレン、p−n−オクチルスチレン、p−n−ノニルスチレン、p−n−デシルスチレン、p−n−ドデシルスチレンの様なスチレン或いはスチレン誘導体、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸t−ブチル、メタクリル酸n−オクチル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ジエチルアミノエチル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル等のメタクリル酸エステル誘導体、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸t−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸n−オクチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸フェニル等の、アクリル酸エステル誘導体、エチレン、プロピレン、イソブチレン等のオレフィン類、塩化ビニル、塩化ビニリデン、臭化ビニル、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン等のハロゲン系ビニル類、プロピオン酸ビニル、酢酸ビニル、ベンゾエ酸ビニル等のビニルエステル類、ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル等のビニルエーテル類、ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルヘキシルケトン等のビニルケトン類、N−ビニルカルバゾール、N−ビニルインドール、N−ビニルピロリドン等のN−ビニル化合物、ビニルナフタレン、ビニルピリジン等のビニル化合物類、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミド等のアクリル酸或いはメタクリル酸誘導体がありる。これらビニル系単量体は単独或いは組み合わせて使用することができる。
樹脂の分子量を調整するためには、一般的に用いられる連鎖移動剤を用いることが可能である。用いられる連鎖移動剤としては、特に限定されるものではなく例えばn−オクチルメルカプタン、n−デシルメルカプタン、tert−ドデシルメルカプタン等のメルカプタン、n−オクチル−3−メルカプトプロピオン酸エステル等のメルカプトプロピオン酸エステル、ターピノーレン、四臭化炭素及びα−メチルスチレンダイマー等が使用される。
本発明に用いられる着色剤は、上記の黒色着色剤を使用することができる。
本発明に用いられる離型剤は、公知の化合物を用いることができる。
本発明のトナーには、必要に応じて荷電制御剤を添加することができる。荷電制御剤としては、公知の化合物を用いることができる。
(外添剤)
本発明では、2種以上の外添剤を用いる。
次に、現像装置について説明する。
次に、本発明に用いられる画像形成装置の一例として、フルカラー画像形成装置について説明する。
複合酸化物粒子として、表1に示す「複合酸化物粒子1〜9」を準備した。
以下の方法で、着色粒子を作製した。
(1)第1段重合
撹拌装置、温度センサー、冷却管、窒素導入装置を取り付けた反応容器において、スチレン110.9質量部、n−ブチルアクリレート52.8質量部、メタクリル酸12.3質量部の混合液に離型剤としてパラフィンワックス「HNP−57」(日本精鑞社製)を93.8質量部添加し、80℃に加温し溶解した。
上記のようにして得られた「樹脂粒子C1」に、過硫酸カリウム5.1質量部をイオン交換水197質量部に溶解させた開始剤溶液を添加し、80℃の温度条件下にスチレン282.2質量部、n−ブチルアクリレート134.4質量部、メタクリル酸31.4質量部、n−オクチルメルカプタン6.6質量部からなる単量体混合液を1時間かけて滴下した。滴下終了後、2時間にわたり加熱撹拌することにより第2段重合(外層の形成)を行った後、28℃まで冷却し、「コア用樹脂粒子1」を得た。
撹拌装置、温度センサー、冷却管、窒素導入装置を付けた反応容器にポリオキシエチレン(2)ドデシルエーテル硫酸ナトリウム2.0質量部をイオン交換水3000質量部に溶解させた界面活性剤溶液を仕込み、窒素気流下230rpmの撹拌速度で撹拌しながら、内温を80℃に昇温させた。
(着色剤分散液C1の作製)
ドデシル硫酸ナトリウム10質量%の水溶液900質量部を撹拌しながら、「C.I.ピグメントブルー15:3」の210質量部を徐々に添加し、次いで、撹拌装置「クレアミックス」(エム・テクニック社製)を用いて分散処理することにより、着色剤粒子の分散液を作製した。これを、「着色剤分散液C1」とする。この着色剤分散液中の着色剤粒子の平均分散径を動的光散乱式粒度分析計「マイクロトラックUPA150」(日機装(株)製)を用いて測定したところ、150nmであった。
(塩析/融着(会合・融着)工程)(コア部の形成)
420.7質量部(固形分換算)の「コア用樹脂粒子」とイオン交換水900質量部と「着色剤粒子分散液C1」200質量部とを、温度センサー、冷却管、窒素導入装置、撹拌装置を取り付けた反応容器に入れて撹拌した。容器内の温度を30℃に調整した後、この溶液に5モル/Lの水酸化ナトリウム水溶液を加えてpHを9に調整した。
次いで、65℃において「シェル用樹脂粒子」を50質量部(固形分換算)添加し、更に塩化マグネシウム・6水和物2質量部をイオン交換水1000質量部に溶解した水溶液を、10分間かけて添加した後、70℃まで昇温し、1時間にわたり撹拌を継続し、「コア部1」の表面に「シェル用樹脂粒子」を融着させた後、75℃で20分熟成処理を行い、シェル層を形成した。
着色粒子を含有する水溶液をバスケット型遠心分離機「MARKIII型式番号60×40」(松本機械社製)で固液分離し、着色粒子のウェットケーキを形成した。該ウェットケーキを、前記バスケット型遠心分離機で濾液の電気伝導度が5μS/cmになるまで水洗浄し、その後「フラッシュジェットドライヤー」(セイシン企業社製)に移し、水分量が0.5質量%となるまで乾燥して「着色粒子1」を作製した。得られた着色粒子1は、コア・シェル構造を有する個数基準におけるメディアン径(D50)が6.5μm、形状係数が、0.955の粒子であった。
着色粒子1の作製において、熟成処理条件、洗浄条件を変更した他は同様にして、「着色粒子3〜10」を作製した。
上記で作製した「着色粒子1」100質量部に、「複合酸化物粒子1」を0.15質量部と疎水性シリカ微粒子(数平均一次粒径=10nm)を0.6質量部を添加し、「ヘンシェルミキサー」(三井三池化工社製)を用いて、周速35m/secで25分間混合して、「トナー1」を作製した。
トナー1の作製例において、「着色粒子1」と「複合酸化物粒子1」を「表3」に示したものに変更した他は同様にして、「トナー2〜10」を作製した。
評価用の画像形成装置として、非磁性1成分現像方式を採用した「Magicolor2300DL(コニカミノルタビジネステクノロジーズ社製)」を準備した。評価は、前記画像形成装置に上記で作製した各トナーを順次搭載し、下記条件でプリントして行った。
帯電量変動は、プリント初期と5000枚プリント後の帯電量の変動幅で評価した。
評価基準
◎:初期と5000枚プリント後の帯電量変動が5μC/g未満で優れている
○:初期と5000枚プリント後の帯電量変動が5μC/g〜15μC/g未満で良好
△:初期と5000枚プリント後の帯電量変動が15μC/g〜20μC/g未満で実用上問題ない
×:初期と5000枚プリント後の帯電量変動が20μC/g以上で実用上問題有り。
かぶり濃度の測定は、はじめに印字されていない白紙について、マクベス社製反射濃度計「RD−918」を用いて、20カ所の濃度を測定し、この平均値を白紙濃度とした。
画像濃度は、高温高湿環境でプリント後と低温低湿環境でプリント後にベタ画像をプリントし、ベタ画像部の濃度を反射濃度計「RD−918」(マクベス社製)を用いて12点測定して評価した。尚、画像濃度は1.30以上が合格レベルである。
20 現像カートリッジ
25 現像ローラ
26 バッファ室
27 ホッパ27
28 規制ブレード
29 補助ブレード
30 供給ローラ
T トナー
31 回転体
32 通路
321 弁
322 規制部材
Claims (3)
- 少なくとも離型剤と樹脂を含有する樹脂粒子と着色剤粒子を塩析・融着して形成された着色粒子に外添剤を添加して得られるトナーにおいて、該トナーを周波数100kHzで測定したときの誘電正接tanδが0.003〜0.030、該トナーの形状係数が0.935〜0.990、個数基準におけるメディアン径(D50)が4〜10μmであり、該外添剤の1種がマグネシウム元素とアルミニウム元素を含有する複合酸化物粒子であることを特徴とするトナー。
- 前記複合酸化物粒子が含有するマグネシウム元素とアルミニウム元素の元素比率(Mg(atm%)/Al(atm%))が1〜5、複合酸化物粒子の静抵抗が1×1010〜×1013Ω・cm、数平均一次粒径が50〜1000nmであることを特徴とする請求項1に記載のトナー。
- トナー全質量に対して前記複合酸化物粒子の含有量が0.02〜1.0質量%であることを特徴とする請求項1又は2に記載のトナー。
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