JP2019191449A - トナー - Google Patents
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Abstract
Description
外添剤による高画質化に関して、特許文献1では、特定の個数平均径を持つチタン酸ストロンチウムとアルミナを用いることで、長期使用においてもトナーの帯電の均一性を維持でき、カブリが抑制されるトナーが提案されている。
また、粒子径が小さいトナーを用いて高画質を達成する手段として、特許文献2では、チタン酸スロンチウムと特定の処理をされた疎水性シリカを用いたトナーが提案されている。この提案では、研磨剤として用いるチタン酸ストロンチウムによる流動性の低下を疎水性処理したシリカで抑制していると推察される。
また、特許文献2については、本発明者らが鋭意検討したところ、高速機での多数枚使用時にはカブリ、規制不良、ドラム傷に課題を残すことが分かった。
そこで、本発明の課題は、高速化、長寿命化に対しても規制不良、カブリを抑制しつつ、ドラム傷の発生しないトナーを提供することにある。
本発明は、トナー粒子および外添剤を含有するトナーであって、
該外添剤はチタン酸ストロンチウム微粒子及びアルミナ微粒子を含有し、該チタン酸ストロンチウム微粒子の一次粒子の個数平均粒径が10nm以上60nm以下であり、該アルミナ微粒子の一次粒子の個数平均粒径が200nm以上800nm以下であり、
該チタン酸ストロンチウム微粒子の一次粒子の個数平均粒径と、該アルミナ微粒子の一次粒子の個数平均粒径の比(アルミナ微粒子の一次粒子の個数平均粒径)/(チタン酸ストロンチウム微粒子の一次粒子の個数平均粒径)が7.0以上25.0以下であることを特徴とするトナーに関する。
チタンカップリング剤;
シランカップリング剤;
シリコーンオイル;
ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸ナトリウム、ステアリン酸カルシウム、ラウリン酸亜鉛、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸マグネシウム等の脂肪酸金属塩;
ステアリン酸などの脂肪酸;
を例示できる。
本発明のトナーは、チタン酸ストロンチウム微粒子、アルミナ微粒子の他に、トナーの流動性改良及び帯電均一化を目的として、無機微粒子がトナーに外添されていてもよい。
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の測定は、透過型電子顕微鏡「JEM−2800」(日本電子株式会社)を用いて測定する。
アルミナ微粒子の一次粒子の個数平均径はアルミナ微粒子のBET比表面積の値から求める。BET比表面積の測定方法を以下に説明する。
Pr/Va(1−Pr)=1/(Vm×C)+(C−1)×Pr/(Vm×C)
(ここで、CはBETパラメーターであり、測定サンプル種、吸着ガス種、吸着温度により変動する変数である。)
直線の傾き=(C−1)/(Vm×C)
直線の切片=1/(Vm×C)
S=Vm×N×0.162×10-18
(ここで、Nはアボガドロ数(モル-1)である。)
一次粒子の個数平均径=6/アルミナの密度(3.99)[g/cm3]×BET比表面積[m2/g] (1)
BET比表面積=S(表面積)/m(粒子の質量)
m=4/3×π×(R/2)3×密度
S=4π(R/2)2
チタン酸ストロンチウム微粒子のX線回折ピークの位置の測定には、粉末X線回折装置「SmartLab」(株式会社リガク製、試料水平型強力X線回折装置)を用いる。
測定サンプルは、0.5mm径のBoro−Silicateキャピラリー(W.Muller社製)に均一に入れた後に測定する。
・管球:Cu
・光学系:CBO−E
・試料台:キャピラリー試料台
・検出器:D/tex Ultra250検出器
・電圧:45kV
・電流:200mA
・開始角度:10°
・終了角度:60°
・サンプリング幅:0.02°
・スピード計測時間設定値:10
・IS:1mm
・RS1:20mm
・RS2:20mm
・アッテネータ:Open
・キャピラリー回転数設定値:100
まず、得られたピークを装置付属のソフトウェア「PDXL2」を用いてピーク分離処理を行う。ピーク分離はPDXLで選択できる「分割型Voigt関数」を用いて最適化を実行することで求め、得られた積分強度の値を使用する。
50mlポリエチレン容器に帯電量測定用キャリア(F81−2535 パウダーテック社製)を19.800g(±0.001g)秤量する。次に、トナー粒子または、チタン酸ストロンチウム微粒子、アルミナ微粒子を0.200g(±0.0002g)前述のキャリアの入ったポリエチレン容器に秤量し、キャップを閉める。次に、振とう器(YSLD:(株)ヤヨイ製)で、1秒間に4往復のスピードで2分間振とうする。その後1分以内に、図1に示す、底に500メッシュのスクリーン3のある金属製の測定容器2に前記の振とう済試料約0.500g(±0.01g)を入れ金属製のフタ4をする。この時の測定容器2全体の質量を測定し、その値をW1(g)とする。次に、この時点での電位計9の電位を0V(ボルト)とする。次に、吸引機1(測定容器2と接する部分は少なくとも絶縁体)において、吸引口7から吸引し、風量調節弁6を調整して10秒以内に真空計5の圧力を2.5kPa(±0.1kPa)とする。なお、W1を測定してから吸引開始までの時間は30秒以内とする。その後3分間吸引し、トナー粒子または、チタン酸ストロンチウム微粒子、アルミナ微粒子を吸引除去する。この時の電位計9の電位をV(ボルト)とする。ここで8はコンデンサーであり容量をC(μF)とする。次に、吸引後の測定容器全体の質量を秤り、このときの値をW2(g)とする。この試料のトナー帯電量(mC/kg)は下式で算出される。
帯電量(mC/kg)=C×V/(W1−W2)
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1.85モル/Lのスラリーとした後、塩酸を加えpH1.0とし解膠処理を行った。
チタン酸ストロンチウム微粒子の製造例1に対して、解膠メタチタン酸スラリーに、塩化ストロンチウム水溶液を、SrO/TiO2モル比で1.15となるよう2.16モル添加した後に調整するTiO2濃度を1.012モル/Lにした以外は同様の操作を行い、チタン酸ストロンチウム微粒子2を得た。
チタン酸ストロンチウム微粒子の製造例1に対して、解膠メタチタン酸スラリーに、塩化ストロンチウム水溶液を、SrO/TiO2モル比で1.15となるよう2.16モル添加した後に調整するTiO2濃度を0.988モル/Lに変更し、乾燥品300gを、乾式粒子複合化装置(ホソカワミクロン製 ノビルタNOB−130)に投入し、処理温度30℃、回転式処理ブレード90m/secで処理する時間を「10分間」から「15分間」へ変更した以外は同様の操作を行い、チタン酸ストロンチウム微粒子3を得た。
チタン酸ストロンチウム微粒子の製造例1に対して、解膠メタチタン酸スラリーに、塩化ストロンチウム水溶液を、SrO/TiO2モル比で1.15となるよう2.16モル添加した後に調整するTiO2濃度を1.088モル/Lにした以外は同様の操作を行い、チタン酸ストロンチウム微粒子4を得た。
チタン酸ストロンチウム微粒子の製造例1に対して、解膠メタチタン酸スラリーに、塩化ストロンチウム水溶液を、SrO/TiO2モル比で1.15となるよう2.16モル添加した後に調整するTiO2濃度を0.988モル/Lにした以外は同様の操作を行い、チタン酸ストロンチウム微粒子5を得た。
チタン酸ストロンチウム微粒子の製造例1に対して、解膠メタチタン酸スラリーに、塩化ストロンチウム水溶液を、SrO/TiO2モル比で1.15となるよう2.16モル添加した後に調整するTiO2濃度を1.062モル/Lにした以外は同様の操作を行い、チタン酸ストロンチウム微粒子6を得た。
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1.85モル/Lのスラリーとした後、塩酸を加えpH1.0とし解膠処理を行った。
チタン酸ストロンチウム微粒子の製造例1に対して、乾燥品300gを、乾式粒子複合化装置(ホソカワミクロン製 ノビルタNOB−130)に投入し、処理温度30℃、回転式処理ブレード90m/secで処理する時間を「10分間」から「15分間」へ変更したした以外は同様の操作を行い、チタン酸ストロンチウム微粒子8を得た。
四塩化チタン水溶液にアンモニア水を添加することにより加水分解して得られた含水酸化チタンを純水で洗浄し、含水酸化チタンのスラリーに含水酸化チタンに対するSO3として0.25%の硫酸を添加した。
硫酸チタニル水溶液を加水分解して得られた含水酸化チタンスラリーをアルカリ水溶液で洗浄した。次に、含水酸化チタンのスラリーに塩酸を添加して、pHを4.0に調整してチタニアゾル分散液を得た。チタニアゾル分散液にNaOHを添加し、分散液のpHを8.0に調整し、上澄み液の電気伝導度が100μS/cmになるまで洗浄をくり返した。
(水系媒体の調製)
造粒タンクにイオン交換水100.0質量部、リン酸ナトリウム2.0質量部、10質量%塩酸0.9質量部を添加しリン酸ナトリウム水溶液を作製し、50℃に加温した。これに、イオン交換水8.2質量部に塩化カルシウム6水和物1.2質量部を溶解し作製した塩化カルシウム水溶液を添加し、T.K.ホモミクサー(特殊機化工業製)を用いて周速25m/sにて30分撹拌し、難水溶性無機微粒子を含有する水系媒体を得た。該水系媒体のpHを測定したところ、5.5であった。また、生成した水系媒体に含有される難水溶性無機微粒子の個数平均粒径D1は100nmであった。
スチレン 39.0質量部
C.I.ピグメントブルー15:3 6.5質量部
荷電制御剤(ボントロンE88;オリエント化学工業社製)を0.5質量部
上記材料を、アトライター(日本コークス社製)に導入し、半径1.25mmのジルコニアビーズを用いて200rpmにて25℃で180分間撹拌を行い、顔料分散組成物を調製した。
下記材料を同一容器内に投入しT.K.ホモミクサー(特殊機化工業製)を用いて、周速20m/sにて混合・分散した。
・顔料分散組成物 45.5質量部
・スチレン 33.0質量部
・n−ブチルアクリレート 28.0質量部
・ポリエステル樹脂 2.0質量部
更に、60℃に加温した後、炭化水素ワックス(HNP−51;日本精鑞社製)10.0質量部、ベヘン酸ベヘニル(融点72℃)2.0質量部を投入し、30分間分散・混合を行い、重合開始剤2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)4.5質量部を溶解し、着色剤含有組成物を調製した。
難水溶性無機微粒子を含有する水系分散媒体中に着色剤含有組成物を投入し、温度60℃、窒素雰囲気下において、T.K.ホモミクサーにて周速30m/sで撹拌した。
重合性単量体組成物の分散液を別のタンクに移し、パドル撹拌翼で撹拌しつつ温度70℃に昇温し、6時間反応させた。その後、更に90℃に昇温し、6時間反応させた。
重合工程終了後、重合スラリーに120℃の水蒸気を5kg/hrの流量で供給を開始した。水蒸気供給開始後、98℃に達した時点から蒸留開始とし、8時間蒸留を行った。蒸留終了時のサンプルの粒度測定コールターにより行った。重量平均径D4が6.00μm、Dv50/Dn50=1.10であった。
冷却後、塩酸を加えpHを1.4にし、2時間撹拌しトナー粒子の分散液を得た。トナー粒子の分散液を濾別し、水洗後、温度40℃にて48時間乾燥しトナー粒子1を得た。
得られたトナー粒子1(100質量部)に対して、チタン酸ストロンチウム微粒子1(1.0質量部)、アルミナ微粒子1(1.0質量部)、シリカ微粒子(RY300 アエロジル社製)(1.0質量部)を、FM10C(日本コークス工業株式会社製)によって外添混合した。外添条件は、トナー粒子の仕込み量:2.0kg、回転数:66.6s-1、外添時間:10分、冷却水を温度22℃・流量11L/minで行った。
トナー1の製造例において、使用するチタン酸ストロンチウム微粒子と、アルミナ微粒子の種類及び添加量を表3の記載に変更した以外は、同様にしてトナー2〜24を得た。
トナー1〜24において以下の評価を実施した。トナー1〜24の評価結果を表4に示す。
以下に規制不良およびドラム傷の評価方法及び評価基準を具体的に説明する。
ハーフトーン画像上現れた斑点状スジ及びトナー塊の量で評価した。
A:未発生
B:斑点状のスジはないが、2、3個所の小さなトナー塊がある。
C:端部に斑点状スジが若干ある、若しくは4、5個所の小さなトナー塊がある。
D:全面に斑点状のスジある、若しくは5個所以上小さなトナー塊又は明らかなトナー塊がある。
(トナー載り量0.25mg/cm2)のハーフトーン画像を出力し、下記の基準で評価を行った。
A:画像上に排紙方向の縦スジは見られない。
B:画像上に排紙方向の縦スジが数本見られる。画像処理で消せるレベル。
C:画像上に排紙方向の縦スジが3本以上見られる。画像処理でも消せない。
D:画像上の半分以上に縦スジが見られる。画像処理でも消せない。
かぶりの評価は、規制不良およびドラム傷の評価と同様の画像出力試験を30.0℃、湿度80.0%RHの環境下で行い、以下の方法で評価を行った。
30000枚の画像出力の後、30℃/80%RHの環境において3日間放置した。放置後、白地部分を有する画像を出力し、「REFLECTMETER MODELTC−6DS」(東京電色社製)により測定した出力画像の白地部分の白色度と評価紙の白色度の差から、カブリ濃度(%)を算出し、画像カブリを評価した。フィルターはアンバーライトフィルターを用いた。
A:0.5%以下
B:0.6%以上1.5%以下
C:1.6%以上2.5%以下
D:2.6%以上
Claims (5)
- トナー粒子および外添剤を含有するトナーであって、
該外添剤はチタン酸ストロンチウム微粒子及びアルミナ微粒子を含有し、該チタン酸ストロンチウム微粒子の一次粒子の個数平均粒径が10nm以上60nm以下であり、該アルミナ微粒子の一次粒子の個数平均粒径が200nm以上800nm以下であり、
該チタン酸ストロンチウム微粒子の一次粒子の個数平均粒径と、該アルミナ微粒子の一次粒子の個数平均粒径の比(アルミナ微粒子の一次粒子の個数平均粒径)/(チタン酸ストロンチウム微粒子の一次粒子の個数平均粒径)が7.0以上25.0以下であることを特徴とするトナー。 - 該チタン酸ストロンチウム微粒子が該トナー粒子に対しネガ性であり、該アルミナ微粒子が該トナー粒子に対しポジ性である請求項1に記載のトナー。
- 該チタン酸ストロンチウム微粒子の一次粒子の個数平均粒径が10nm以上50nm以下である請求項1または2に記載のトナー。
- 該チタン酸ストロンチウム微粒子の添加量が、該トナー粒子100質量部に対して、0.05質量部以上2.00質量部以下であり、該アルミナ微粒子の添加量が、該トナー粒子100質量部に対して、0.01質量部以上1.50質量部以下である請求項1〜3のいずれか1項に記載のトナー。
- 該チタン酸ストロンチウム微粒子は、ブラッグ角をθとしたとき、2θが10°以上90°以下の範囲で得られるCuKαのX線回折スペクトルにおいて、39.700°±0.150°と46.200°±0.150°の範囲にピークを有し、
39.700°±0.150°のピークの面積をSaとし、46.200°±0.150°のピークの面積をSbとしたとき、Sb/Saが、1.80以上2.30以下である請求項1〜4のいずれか1項に記載のトナー。
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