JP6274080B2 - 静電荷像現像用トナー及び静電荷像現像用トナーの製造方法 - Google Patents
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Description
トナーコア2を構成する成分について、以下に説明する。結着樹脂はトナーコア2を構成する必須成分である。結着樹脂はアニオン性を有することが好ましい。結着樹脂に含まれる官能基としては、例えば、エステル基、水酸基、カルボキシル基、アミノ基、エーテル結合、酸基、又はメチル基が好ましい。このような結着樹脂に含まれる官能基の中でも、水酸基、カルボキシル基、又はアミノ基がより好ましく、水酸基及び/又はカルボキシル基が特に好ましい。なぜなら、このような官能基は、シェル層を構成する樹脂に含まれる熱硬化性樹脂のモノマーに由来する単位(例えば、メチロールメラミン)と反応して化学的に結合するからである。その結果、このような官能基を有する結着樹脂から製造されたトナーコア2を含むトナー粒子1においては、トナーコア2とシェル層3とが強固に結合する。
着色剤としては、トナー粒子1の色に合わせて、公知の顔料又は染料を用いることができる。黒色着色剤としては、カーボンブラックが挙げられる。また、後述のイエロー着色剤、マゼンタ着色剤及びシアン着色剤のような着色剤を用いて黒色に調色された着色剤も、黒色着色剤として利用できる。
離型剤は、静電荷像現像用トナーの低温定着性及び耐高温オフセット性を向上させるために使用される。離型剤としては、例えば、脂肪族炭化水素系ワックス(例えば、エステル系ワックス、ポリエチレンワックス(具体的には、低分子量ポリエチレン)、ポリプロピレンワックス(具体的には、低分子量ポリプロピレン)、ポリオレフィン共重合物、ポリオレフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックス、及びフィッシャートロプシュワックス)、脂肪族炭化水素系ワックスの酸化物(例えば、酸化ポリエチレンワックス、及び酸化ポリエチレンワックスのブロック共重合体)、植物系ワックス(例えば、キャンデリラワックス、カルナバワックス、木ろう、ホホバろう、及びライスワックス)、動物系ワックス(例えば、みつろう、ラノリン、及び鯨ろう)、鉱物系ワックス(例えば、オゾケライト、セレシン、及びペトロラタム)、脂肪酸エステルを主成分とするワックス類(例えば、モンタン酸エステルワックス、及びカスターワックス)、及び脂肪酸エステルを一部、又は全部を脱酸化したワックス(例えば、脱酸カルナバワックス)が挙げられる。特に、アニオン性を有するワックスを用いることが好ましく、アニオン性を有するワックスとしては、例えば、エステル系ワックス、カルナバワックス、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、又はフィッシャートロプシュワックスが挙げられる。
以下、トナーコア2に含まれる電荷制御剤について説明する。本実施形態ではトナーコア2がアニオン性を有するため、トナーコア2では負帯電性の電荷制御剤が使用可能である。電荷制御剤は、帯電安定性又は帯電立ち上がり特性を向上させ、耐久性又は安定性に優れたトナーを得る目的で使用される。帯電立ち上がり特性は、所定の帯電レベルに短時間でトナー粒子1を帯電可能か否かの指標になる。
ゼータ電位の測定方法として、例えば、電気泳動法、超音波法及びESA法が挙げられる。電気泳動法は、トナーコア2の分散液に電場を印加して分散液中の帯電粒子を電気泳動させ、電気泳動度を測定してゼータ電位を算出する方法である。電気泳動法として、レーザードップラー法が挙げられる。レーザードップラー法は、電気泳動しているトナーコア2にレーザー光を照射し、得られる散乱光のドップラーシフト量から電気泳動速度を求める方法である。レーザードップラー法は分散液中のトナーコア2の濃度を高濃度とする必要がなく、ゼータ電位の算出に必要なパラメーターの数が少なく、更に、電気泳動速度を感度よく検出できるという利点を有する。
シェル層3を構成する樹脂は、十分なカチオン性を有するために、またシェル層3の強度を向上させるために、熱硬化性樹脂を含む。なお、熱硬化性樹脂は、例えば、メラミンのようなモノマーにホルムアルデヒドに由来するメチレン基(−CH2−)が導入された単位を有する。
トナー粒子1のゼータ電位の測定方法として、例えば、上述のトナーコア2のゼータ電位の測定方法と同様の方法が挙げられる。
以下、シェル層3に必要に応じて含まれてもよい電荷制御剤について説明する。本実施形態ではシェル層3がカチオン性を有するため、シェル層3では正帯電性の電荷制御剤が使用できる。
トナー粒子1は、外添剤4を含み得る。外添剤4の使用量は、流動性及び取扱性の向上のために、トナー母粒子全量100質量部に対して1質量部以上10質量部以下であることが好ましく、2質量部以上5質量部以下であることがより好ましい。なお、外添剤4により処理される前のトナー粒子1を「トナー母粒子」と記載する場合がある。
トナー粒子1は、所望のキャリアと混合して2成分現像剤として使用できる。キャリアとしては、磁性キャリアが好ましい。磁性キャリアとしては、例えば、キャリアコアが樹脂で被覆された磁性キャリアが挙げられる。キャリアコアとしては、例えば、鉄、酸化処理鉄、還元鉄、マグネタイト、銅、ケイ素鋼、フェライト、ニッケル及びコバルトの粒子、並びにこれらの材料とマンガン、亜鉛及びアルミニウムのような金属との合金の粒子;鉄−ニッケル合金、及び鉄−コバルト合金の粒子;酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化銅、酸化マグネシウム、酸化鉛、酸化ジルコニウム、炭化ケイ素、チタン酸マグネシウム、チタン酸バリウム、チタン酸リチウム、チタン酸鉛、ジルコン酸鉛、及びニオブ酸リチウムのようなセラミックスの粒子;リン酸二水素アンモニウム、リン酸二水素カリウム、及びロッシェル塩のような高誘電率物質の粒子が挙げられる。更に磁性キャリアとしては、樹脂中に上記磁性粒子を分散させた樹脂キャリアが用いられてもよい。
以下に本実施形態の静電荷像現像用トナーの製造方法を説明する。本実施形態の静電荷像現像用トナーの製造方法は、複数のトナー粒子を含む静電荷像現像用トナーの製造方法である。本実施形態の製造方法は、結着樹脂を含むトナーコア2を形成する工程(トナーコア形成工程)と、トナーコア2をシェル層3で被覆してトナー粒子1を形成する工程(シェル層形成工程)とを含む。トナーコア形成工程とシェル層形成工程とを経ることにより、トナーコア2をシェル層3で被覆してトナー粒子1を製造することができる。
トナーコア形成工程においては、結着樹脂中に、必要に応じて結着樹脂以外の成分(着色剤、電荷制御剤、離型剤、又は磁性粉等)を良好に分散させることができる方法が用いられる。このような方法としては、例えば、溶融混練法、又は凝集法が挙げられる。
調製方法1において、粉砕装置(例えば、ターボミル)を用いて結着樹脂を粗粉砕する。得られた粗粉砕物をイオン交換水のような水性媒体に分散し、加熱した後、高速剪断乳化装置(例えば、エム・テクニック株式会社製「クレアミックス」)を用いて強い剪断力を与えることにより、結着樹脂微粒子の分散液が得られる。なお、加熱温度は、結着樹脂の軟化点(Tm)より10℃以上高い温度(最高でも200℃程度までの温度)が好ましい。
界面活性剤としては、例えば、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、及びノニオン系界面活性剤が挙げられる。アニオン系界面活性剤としては、例えば、硫酸エステル塩型界面活性剤、スルホン酸塩型界面活性剤、リン酸エステル塩型界面活性剤、及び石鹸が挙げられる。カチオン系界面活性剤としては、例えば、アミン塩型界面活性剤、及び4級アンモニウム塩型界面活性剤が挙げられる。ノニオン系界面活性剤としては、例えば、ポリエチレングリコール型界面活性剤、アルキルフェノールエチレンオキサイド付加物型界面活性剤、及び多価アルコール型界面活性剤(例えば、グリセリン、ソルビトール及びソルビタンのような多価アルコールの誘導体)が挙げられる。これらの中でも、アニオン系界面活性剤が好ましい。これらは1種単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
調製方法2においては、離型剤を予め、粒子径が100μm以下程度になるように粗粉砕し、離型剤の粉体を得る。得られた離型剤の粉体を水性媒体中に添加し、スラリーを調製する。なお、上記の水性媒体には、予め界面活性剤が含まれている。界面活性剤の使用量は、微粒子の分散性を向上させるために、離型剤の質量に対して、0.01質量%以上10質量%以下であることが好ましい。
調製方法3においては、界面活性剤を含む水性媒体中で、公知の分散機を用いて、着色剤と、必要に応じて着色剤の分散剤のような成分とを分散処理する。これにより、着色剤の微粒子を含む水性分散液(着色剤微粒子の分散液)を調製できる。なお、界面活性剤としては、上記の結着樹脂の微粒子の調製に用いた界面活性剤と同様の界面活性剤を用いることができる。界面活性剤の使用量は、着色剤を含む微粒子の分散性を向上させるために、着色剤100質量部に対して、0.01質量部以上10質量部以下であることが好ましい。
凝集工程において、微粒子を凝集させる方法としては、以下のような方法がある。つまり、結着樹脂微粒子を含む水性分散液のpHを調整した後、水性分散液に凝集剤を添加し、次いで水性分散液の温度を所定の温度まで調整して微粒子を凝集させる方法である。
凝集剤としては、例えば、無機金属塩、無機アンモニウム塩、及び2価以上の金属錯体が挙げられる。無機金属塩としては、例えば、金属塩(硫酸ナトリウム、塩化ナトリウム、塩化カルシウム、硝酸カルシウム、塩化バリウム、塩化マグネシウム、塩化亜鉛、塩化アルミニウム、又は硫酸アルミニウム)及び無機金属塩重合体(ポリ塩化アルミニウム、又はポリ水酸化アルミニウム)が挙げられる。無機アンモニウム塩としては、例えば、硫酸アンモニウム、塩化アンモニウム、又は硝酸アンモニウムが挙げられる。また、4級アンモニウム塩型のカチオン系界面活性剤及び含窒素化合物(例えば、ポリエチレンイミン)を凝集剤として使用してもよい。
次いで、合一化工程では、凝集工程にて得られた凝集粒子に含まれる成分を水性媒体中で合一化させて、トナーコア2を形成させる。凝集粒子に含まれる成分を合一化するためには、凝集工程にて得られる凝集粒子を含む水性分散液を加熱すればよい。これによりトナーコア2を含む水性分散液を得ることができる。
洗浄工程においては、例えば、合一化工程で得られたトナーコア2を水で洗浄する。洗浄方法としては、例えば、トナーコア2を含む分散液から、固液分離により、トナーコア2をウエットケーキとして回収し、得られたウェットケーキを水で洗浄する方法が挙げられる。又は、トナーコア2を含む水性分散液中のトナーコア2を沈降させ、上澄み液を水と置換し、置換後にトナーコア2を水に再分散させる方法が挙げられる。
乾燥工程では、洗浄工程を経たトナーコア2を乾燥する。乾燥工程に用いられる乾燥機としては、例えば、スプレードライヤー、流動層乾燥機、真空凍結乾燥器、又は減圧乾燥機が挙げられる。以上、トナーコア形成工程を詳細に説明した。
次いで、以下に、シェル層形成工程を説明する。シェル層形成工程では、上記のようにして調製されたトナーコア2の表面にシェル層3を形成することで、トナーコア2がシェル層3で被覆されたトナー粒子1を製造する。
トナーコア2を水性媒体中に分散させる分散剤として、例えば、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリパラビニルフェノール、部分鹸化ポリ酢酸ビニル、イソプレンスルホン酸、ポリエーテル、イソブチレン/無水マレイン酸共重合体、ポリアスパラギン酸ナトリウム、デンプン、ゼラチン、アラビアゴム、ポリビニルピロリドン、及びリグニンスルホン酸ナトリウムが挙げられる。これらは1種単独で用いてもよく、又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
洗浄工程においては、水を用いてトナー粒子1を洗浄する。洗浄方法として、例えば、固液分離により、トナー粒子1を含む水性分散液から、トナー粒子1を含むウェットケーキとしてトナー粒子1を回収し、得られるウェットケーキを水で洗浄する方法が挙げられる。又は、トナー粒子1を含む分散液中のトナー粒子1を沈降させ、上澄み液を水と置換し、置換後にトナー粒子1を水に再分散させる方法が挙げられる。
乾燥工程においては、例えば乾燥機(スプレードライヤー、流動層乾燥機、真空凍結乾燥器、又は減圧乾燥機)で、回収後又は洗浄後のトナー粒子1(トナー母粒子)を乾燥する。乾燥中のトナー粒子の凝集を抑制しやすいため、スプレードライヤーを用いることが好ましい。スプレードライヤーを用いる場合は、トナー母粒子の分散液と共に外添剤(例えば、シリカ微粒子)の分散液を噴霧することができ、後述の外添工程を同時に行うことができる。
外添工程においては、トナー母粒子の表面に外添剤を付着させる。外添剤を付着させる方法として、例えば、外添剤がトナー母粒子の表面に埋没しないように条件を調整して、混合機(例:FMミキサー、又はナウターミキサー(登録商標))を用い、トナー母粒子と外添剤とを混合する方法が挙げられる。
(トナーコア形成工程)
ポリオキシエチレン化ビスフェノールA(ビスフェノールA骨格を有するエチレンオキサイド)を添加したアルコール溶液に、酸を反応させて、以下の特性のポリエステル樹脂(PES1)を得た。ポリエステル樹脂(PES1)の特性は、水酸基価(OHV値)20mgKOH/g、酸価(AV値)40mgKOH/g、軟化点(Tm)100℃、及びガラス転移点(Tg)48℃であった。得られたポリエステル樹脂(PES1)を結着樹脂として用いた。得られたポリエステル樹脂(PES1)100質量部に対して、着色剤(フタロシアニン顔料であるC.I.ピグメントブルー15:3)5質量部と、離型剤(エステルワックス)5質量部とを配合し、混合機(FMミキサ−)を用いて混合して混合物を得た。得られた混合物を、2軸押出機(株式会社池貝製「PCM−30型」)を用いて溶融混練して溶融混練物を得た。得られた溶融混練物を機械式粉砕機(フロイント・ターボ株式会社製「ターボミル」)で粉砕し、体積中位径(D50)6μmに粗粉砕した。得られた粗粉砕物を分級機(日鉄鉱業株式会社製「エルボージェット」)で分級し、トナーコアを得た。得られたトナーコアの体積中位径(D50)は6μm、円形度は0.93であった。なお、トナーコアの体積中位径(D50)は、粒度分布測定装置(ベックマン・コールター株式会社製「マルチサイザー3」)を用いて測定した。
温度計と攪拌羽根と冷却管とを備えた容量1Lの三つ口フラスコを30℃のウォーターバス中にセットした。フラスコ内にイオン交換水300mLを入れ、そのpHを塩酸水溶液にてpH4まで調整した。得られた酸性水溶液に、シェル層の膜厚が9nmになるように、メチロ−ルメラミン水溶液(昭和電工株式会社製「ミルベン(登録商標)レジン SM−607」、固形分濃度80質量%)1.0mLを添加した。得られた水溶液にトナーコア300gを添加し、十分に攪拌した。更に、水溶液にイオン交換水(300mL)を添加し、攪拌しながら昇温速度1℃/分でフラスコ内の水溶液の温度を70℃まで上げ、2時間保持した。その後、フラスコ内に水酸化ナトリウムを添加して、フラスコ内容物のpHを7(中和)に調整した。フラスコ内容物を常温まで冷却し、トナー粒子を含む分散液(シェル層の原料の水溶液A)を得た。
トナー粒子を含む分散液からブフナーロートを用いて、トナー粒子を含むウェットケーキをろ取した(ろ過工程)。更に、ろ過後のトナー粒子を含むウェットケーキをイオン交換水を用いて分散させて、トナー粒子を洗浄した(洗浄工程)。そして、トナー粒子のイオン交換水による同様の洗浄を数回繰り返した。なお、トナー粒子を含む分散液のろ液及び洗浄廃液を回収した。
得られたトナー粒子の表面に、トナー粒子(トナー母粒子)の質量に対して0.5質量%の乾式シリカを添加した(外添処理)。これにより、コア−シェル構造の静電荷像現像用トナーを得た。
水溶液Aにおけるメチロールメラミン水溶液(昭和電工株式会社製「ミルベン(登録商標)レジン SM−607」)の添加量を3.0mLに代えた以外は、実施例1と同様の操作を行って、実施例2の静電荷像現像用トナーを得た。
水溶液Aにおけるメチロールメラミン水溶液(昭和電工株式会社製「ミルベン(登録商標)レジン SM−607」)の添加量を5.0mLに代えた以外は、実施例1と同様の操作を行って、実施例3の静電荷像現像用トナーを得た。
水溶液Aにおけるメチロールメラミン水溶液(昭和電工株式会社製「ミルベン(登録商標)レジン SM−607」)の添加量を6.5mLに代えた以外は、実施例1と同様の操作を行って、実施例4の静電荷像現像用トナーを得た。
結着樹脂に用いる樹脂をポリエステル樹脂(PES3:水酸基価(OHV)4mgKOH/g、酸価(AV)8mgKOH/g、軟化点(Tm)100℃、ガラス転移点(Tg)48℃)に代えて、水溶液Aにおけるメチロールメラミン水溶液(昭和電工株式会社製「ミルベン(登録商標)レジン SM−607」)の添加量を3.0mLに代えて、更にシェル層の膜厚を6nmにした以外は、実施例1と同様の操作を行って、実施例5のコア−シェル構造の静電荷像現像用トナーを得た。
結着樹脂に用いる樹脂をポリエステル樹脂(PES3:水酸基価(OHV)4mgKOH/g、酸価(AV)8mgKOH/g、軟化点(Tm)100℃、ガラス転移点(Tg)48℃)に代えて、水溶液Aにおけるメチロールメラミン水溶液(昭和電工株式会社製「ミルベン(登録商標)レジン SM−607」)の添加量を3.0mLに代えて、更にシェル層の膜厚を2nmに代えた以外は、実施例1と同様の操作を行って、実施例6のコア−シェル構造の静電荷像現像用トナーを得た。
結着樹脂に用いる樹脂をポリエステル樹脂(PES4:水酸基価(OHV)20mgKOH/g、酸価(AV)60mgKOH/g、軟化点(Tm)70℃、ガラス転移点(Tg)35℃)に代えて、更に水溶液Aにおけるメチロ−ルメラミン水溶液(昭和電工株式会社製「ミルベン(登録商標)レジン SM−607」)の添加量を3.0mLに代えた以外は、実施例1と同様の操作を行って、実施例7のコア−シェル構造の静電荷像現像用トナーを得た。
メチロ−ルメラミン水溶液(昭和電工株式会社製「ミルベン(登録商標)レジン SM−607」)の添加量を7.0mLに代えた以外は、実施例1と同様の操作を行って、比較例1の静電荷像現像用トナーを得た。
メチロ−ルメラミン水溶液(昭和電工株式会社製「ミルベン(登録商標)レジン SM−607」)の添加量を12.0mLに代えた以外は、実施例1と同様の操作を行って、比較例2の静電荷像現像用トナーを得た。
メチロールメラミン水溶液(昭和電工株式会社製「ミルベン(登録商標)レジン SM−607」)を添加しないことによりシェル層を形成しなかった以外は、実施例1と同様の操作を行って、比較例3の静電荷像現像用トナーを得た。
結着樹脂に用いる樹脂をポリエステル樹脂(PES2:水酸基価(OHV)5mgKOH/g、酸価(AV)10mgKOH/g、軟化点(Tm)130℃、ガラス転移点(Tg)58℃)に代えて、更にメチロールメラミン水溶液(昭和電工株式会社製「ミルベン(登録商標)レジン SM−607」)を添加せずにシェル層を形成しなかった以外は、実施例1と同様の操作を行って、比較例4の静電荷像現像用トナーを得た。
結着樹脂に用いる樹脂をスチレンアクリレ−ト樹脂(StAc1:酸価(AV)2mgKOH/g、軟化点(Tm)100℃、ガラス転移点(Tg)48℃)に代えて、更にメチロールメラミン水溶液(昭和電工株式会社製「ミルベン(登録商標)レジン SM−607」)の添加量を2.0mLに代えた以外は、実施例1と同様の操作を行って、比較例5のコア−シェル構造の静電荷像現像用トナーを得た。
メチロールメラミン水溶液(昭和電工株式会社製「ミルベン(登録商標)レジン SM−607」)の添加量を0.2mLに代えた以外は、実施例1と同様の操作を行って、比較例6のコア−シェル構造の静電荷像現像用トナーを得た。
示差走査熱量計(DSC)を用いて、各実施例及び各比較例で用いた結着樹脂の吸熱曲線を、以下のようにして得た。測定試料として結着樹脂(10mg)をアルミパン中に入れた。リファレンスとして空のアルミパンを使用した。測定温度範囲を25℃以上200℃以下、かつ昇温速度10℃/分の条件で、結着樹脂の吸熱曲線を得た。得られた吸熱曲線に基づいて、トナーコアに含まれる結着樹脂のガラス転移点Tg(℃)を求めた。
高化式フローテスター(株式会社島津製作所製「CFT−500D」)を用いて、以下のように結着樹脂の軟化点を測定した。具体的には、測定試料としての結着樹脂を高化式フローテスターにセットした。所定の条件(ダイス細孔径1mm、プランジャー荷重20kg/cm2、昇温速度6℃/分)で、1cm3の測定試料を溶融流出させて、S字カーブ(つまり、温度(℃)/ストローク(mm)に関するS字カーブ)を得た。得られたS字カーブから、トナーコアに含まれる結着樹脂の軟化点(Tm)を読み取った。
トナーコアのゼータ電位を、ゼータ電位測定装置(大塚電子株式会社製「ELSZ−1000」)を用いて、23℃にて測定した。測定試料は、以下の手順に従い作製した。ノニオン界面活性剤(花王株式会社製「エマルゲン120」)0.1質量%を溶解させたイオン交換水100gにトナーコア1gを添加した後に、超音波照射処理を3分間行い、混合して、トナーコアを均一に分散させたトナーコア分散液を得た。得られたトナーコア分散液に1Nの塩酸水溶液、又は1Nの水酸化ナトリウム水溶液を添加して、トナーコア分散液を所望のpH値(pH4)に調整した。pH値が調整されたトナーコア分散液を、所望のpH値(pH4)に到達して安定化する毎に、ゼータ電位を測定した。1つの測定サンプルにつき3回測定を行い、3回の測定の平均値をそのサンプルのゼータ電位とした。次に、トナーコア分散液の等電点のpHを求めて(調整して)、測定サンプルとして所望のトナーコア分散液を得た。
測定試料としてトナーコアの代わりにトナー粒子を用いた以外は、トナーコアのゼータ電位の測定方法と同様にして、トナー粒子のゼータ電位(シェル層のゼータ電位に相当)を測定した。
フロー式粒子像分析装置(シスメックス株式会社製「FPIA(登録商標) 3000」)を用いて、3000個のトナーコアの円形度を測定した。測定された円形度の平均値を、トナーコアの円形度とした。
測定試料としてトナーコアの代わりにトナー粒子を用いた以外は、トナーコアの円形度測定方法と同様にして、トナー粒子の円形度(シェル層の円形度に相当)を測定した。
日本画像学会から提供された負帯電性用標準キャリア(N―01)に、キャリアの質量に対して7質量%のトナーコアを加えた。得られた混合物を、ターブラーミキサーを用いて30分間混合して現像剤を得た。得られた現像剤中のトナーコアの摩擦帯電量をQ/mメーター(トレック社製「MODEL 210HS−2A」)を用いて測定した。なお、摩擦帯電量0μC/g未満の負帯電性を示すトナーコアを、アニオン性のトナーコアと定義した。
日本画像学会から提供された正帯電性用標準キャリア(P―01)に、キャリアの質量に対して7質量%のトナー(トナー粒子を含むトナー)を加えた。得られた混合物を、ターブラーミキサーを用いて30分間混合して現像剤を得た。得られた現像剤中のトナー粒子の摩擦帯電量(シェル層の摩擦帯電量に相当)をQ/mメーター(トレック社製「MODEL 210HS−2A」)を用いて測定した。なお、摩擦帯電量が0μC/gよりも大きい正帯電性を示すトナー粒子を、カチオン性のトナー粒子と定義した。
キャリア(パウダーテック株式会社製「VB59L」)に、キャリアの質量に対して8質量%のトナー(トナー粒子を含むトナー)を加えた。得られた混合物を、ターブラーミキサーを用いて30分間混合して現像剤を得た。得られた現像剤を、カラープリンター(京セラドキュメントソリューションズ株式会社製「FS−C5250DN」)の現像器に投入した。カラープリンターを50℃にて1時間駆動させた後、現像器から現像剤を取り出した。取り出された現像剤を、振動ふるい機(ホソカワミクロン株式会社製「パウダーテスター」)を用いて、レオスタッド目盛り5、時間30秒間の条件で、目開き78μmのふるいにより、篩別した。ふるい後のふるい上に残った現像剤の質量と、ふるい前の現像剤の質量とから、以下の式に従って残現像剤率(質量%)を得た。得られた残現像剤率から、下記基準に従って、トナー凝集について評価した。トナー凝集の評価結果を、表3に示す。
残現像剤率(質量%)=(ふるい後のふるい上に残った現像剤の質量/ふるい前の現像剤の質量)×100
なし:残現像剤率が1.0質量%以下であった。
有り:残現像剤率が1.0質量%超であった。
各実施例及び各比較例によって得られたトナー粒子を含むトナー3gを、容量20mLのポリ瓶に投入して、温度を60℃に設定した恒温槽内で、3時間静置した。これにより、耐ブロッキング性評価用のトナーを得た。その後、得られた耐ブロッキング性評価用のトナーを、振動ふるい機(ホソカワミクロン株式会社製「パウダーテスター」)を用いて、レオスタッド目盛り5、時間30秒間の条件で、200メッシュ(目開き75μm)のふるいにより、篩別した。ふるい後のふるい上に残ったトナーの質量と、ふるい前のトナーの質量とから、以下の式に従って残トナー率(質量%)を得た。得られた残トナー率から、下記基準に従って、トナーの耐ブロッキング性を評価した。残トナー率(質量%)、及び耐ブロッキング性の評価結果を、表3に示す。
残トナー率(質量%)=(ふるい後のふるい上に残ったトナーの質量/ふるい前のトナーの質量)×100
特に良い(◎):残トナー率が15質量%より小さかった。
良い(○):残トナー率が15質量%以上20質量%以下であった。
悪い(×):残トナー率が20質量%を超えた。
Roller−Roller方式の加熱加圧型の定着器を用いて、トナーの最低定着温度を測定した。200mm/秒のスピードで8mmのニップ間を形成し、定着ローラーの温度を100℃から200℃まで5℃刻みで上昇させた。この条件において、90%以上の定着率が得られたときの定着ローラーの温度を最低定着温度とした。ニップ通過時間40msec、トナー送り速度90g/m2、トナー載せ量1.0mg/cm2の条件で、用紙にトナーを定着した。得られた最低定着温度に基づき、下記基準に従って、トナーの低温定着性を評価した。最低定着温度(℃)、及び低温定着性の評価結果を、表3に示す。
特に良い(◎):最低定着温度が150℃未満であった。
良い(○):最低定着温度が150℃以上160℃以下であった。
悪い(×):最低定着温度が160℃を超えた。
トナー洗浄レベルを評価するために、トナー洗浄後のろ液及び洗浄廃液の導電率を導電率計(株式会社堀場製作所製「Horiba COND METER ES−51」)を用いて測定した。トナーの帯電性能に影響を与えないレベルとして、トナー洗浄後のろ液及び洗浄廃液の導電率が10μS/cm以下になるように洗浄した。
トナー(トナー粒子を含むトナー)洗浄後のろ液及び洗浄廃液中の未反応のモノマ−若しくはプレポリマー、又は分散剤若しくは活性剤由来の有機物成分の測定方法として、例えば、生物化学的酸素要求量(BOD)、又は化学的酸素要求量(COD)が挙げられる。しかし、本実施例では、有機物全般を安定的に測定する方法として、全有機炭素(TOC)を測定できる全有機炭素測定装置(株式会社島津製作所製「TOC−4200」)を用いて、トナー洗浄後のろ液及び洗浄廃液中の全有機炭素(TOC)を測定した。この測定装置を用いて、トナー洗浄後のろ液及び洗浄廃液中の全有機炭素(TOC)の有機成分の量を測定した。この測定装置を用いれば、トナー洗浄後のろ液及び洗浄廃液中の有機成分の量は、約3mg/Lまで測定可能である。本測定方法は、一般的な生物化学的酸素要求量(BOD)又は化学的酸素要求量(COD)測定方法と比較して、短時間で測定できる。
トナーコアの表面のシェル層の膜厚を測定する方法を以下に説明する。得られたトナー(カプセル化し乾式シリカを付着させたトナー粒子を含むトナー)を常温硬化性のエポキシ樹脂に分散させた。得られたトナーを含むエポキシ樹脂を、40℃で、2日間静置して、十分に硬化させた。これにより、トナーを含むエポキシ樹脂の硬化物を得た。得られたトナーを含むエポキシ樹脂の硬化物を、四酸化オスミウムを用いて染色した。染色された硬化物から、ダイヤモンドナイフを有するミクロトーム(ウルトラミクロトーム、ライカマイクロシステムズ株式会社製「EM UC6」)を用いて、厚さ200nmのトナー粒子の薄片状の測定試料を切り出した。透過型電性顕微鏡(TEM、日本電子株式会社製「JSM−6700F」)を用いて、倍率3000倍及び10000倍で、得られた薄片状の測定試料を観察することにより、トナー粒子の断面形態を確認した。その後、観察された測定試料のTEM写真を撮影した。
撮影されたTEM写真を、画像解析ソフトウェア(三谷商事株式会社製「WinROOF」)を用いて解析することで、シェル層の膜厚を測定した。具体的には、トナー粒子の断面の略中心点で直交する2本の直線を引き、この2本の直線上のシェル層と交差する4箇所の長さを測定した。このようにして測定される4箇所の長さの平均値を、測定対象の1個のトナー粒子が備えるシェル層の厚さとした。同様の方法で、10個のトナー粒子に対してシェル層の厚さを測定し、それぞれのトナー粒子が備えるシェル層の膜厚を得た。得られた膜厚の平均値をシェル層の膜厚とした。
2 トナーコア
3 シェル層
4 外添剤
Claims (10)
- 複数のトナー粒子を含む静電荷像現像用トナーであって、
前記複数のトナー粒子の各々は、結着樹脂を含むトナーコアと、前記トナーコアを被覆するシェル層とを含み、
前記シェル層が熱硬化性樹脂を含み、
pHが4に調整された水性媒体中において、前記トナーコアのゼータ電位は負極性であり、
pHが4に調整された水性媒体中において、前記トナー粒子のゼータ電位は正極性であり、
前記シェル層の膜厚が1nm以上20nm以下であり、
前記結着樹脂は、ポリエステル樹脂を含み、
前記ポリエステル樹脂は、酸価が10mgKOH/g以上40mgKOH/g以下であり、かつ水酸基価が15mgKOH/g以上50mgKOH/g以下である、静電荷像現像用トナー。 - 前記結着樹脂のガラス転移点が前記シェル層に含まれる熱硬化性樹脂の硬化開始温度以下である、請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記トナーコアのガラス転移点が25℃以上55℃以下である、請求項1又は2に記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記トナーコアは、電荷制御剤を含まない、請求項1〜3のいずれか一項に記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記ポリエステル樹脂は、酸価が40mgKOH/gであり、かつ水酸基価が20mgKOH/gである、請求項1〜4のいずれか一項に記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記結着樹脂の溶解度パラメーターが10以上である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の静電荷像現像用トナー。
- 複数のトナー粒子を含む静電荷像現像用トナーの製造方法であって、
結着樹脂を含むトナーコアを形成する工程と、
前記トナーコアをシェル層で被覆して前記トナー粒子を形成する工程とを包含し、
前記トナーコアを形成する工程において、pHが4に調整された水性媒体中における前記トナーコアのゼータ電位が負極性であり、
前記シェル層で被覆する工程において、pHが4に調整された水性媒体中における前記トナー粒子のゼータ電位が正極性であり、前記シェル層が熱硬化性樹脂を含み、前記シェル層の膜厚が1nm以上20nm以下であり、
前記結着樹脂は、ポリエステル樹脂を含み、
前記ポリエステル樹脂は、酸価が10mgKOH/g以上40mgKOH/g以下であり、かつ水酸基価が15mgKOH/g以上50mgKOH/g以下である、静電荷像現像用トナーの製造方法。 - 前記トナーコアを形成する工程において、前記トナーコアの前記ゼータ電位が、電気泳動法を用いて測定され、前記トナーコアの前記ゼータ電位が−5mV以下である、請求項7に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
- 前記シェル層で被覆する工程において、反応温度が55℃以上100℃以下である、請求項7又は8に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
- 前記トナーコアを形成する工程は、前記結着樹脂を溶融混練する工程と、前記溶融混練により得られた溶融混練物を粉砕する工程とを備える、請求項7〜9のいずれか一項に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
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