JP2021002031A - トナー及び現像剤 - Google Patents

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Abstract

【課題】低温定着性及び耐ホットオフセット性に優れ、フィルミング及びモーノポンプ使用時の補給不良を抑制することが可能なトナーを提供する。【解決手段】トナーは、結着樹脂と、離型剤を含む。トナーは、FTIR−ATRマッピングによる、波数828cm−1における吸収スペクトルピークに対する波数2850cm−1における吸収スペクトルピークの強度比の平均値が0.10〜0.19である。トナーは、FTIR−ATRマッピングによる、波数828cm−1における吸収スペクトルピークに対する波数2850cm−1における吸収スペクトルピークの強度比が0.20以上である割合が5〜10%である。【選択図】なし

Description

本発明は、トナー及び現像剤に関する。
近年、電子写真方式の画像形成技術の分野では、高速かつ低電力で画像を形成することが可能なカラー画像形成装置の開発競争が激化している。
高速かつ低電力で画像を形成するためには、トナー像を定着させる熱量を削減する必要がある。
そこで、トナーの低温定着性を向上させるために、結着樹脂と、離型剤を含むトナーが用いられている。
しかしながら、このようなトナーは、定着ローラや定着ベルトに接着し、ホットオフセットが発生するという問題がある。
特許文献1には、結着樹脂及びワックスを含有するトナー粒子を有するトナーとして、透過型電子顕微鏡で観察されるトナー断面において、トナー表面から1.0μmまでの表層領域におけるワックスの占める面積の割合をAsとし、表層領域よりも内側の内部領域におけるワックスの占める面積の割合をAcとした時に、式
18.0%≧As≧1.5% (1)
10.0≧Ac/As≧2.0 (2)
を満たすトナーが開示されている。
しかしながら、ワックスが感光体に付着して、フィルミングが発生するという問題がある。
また、モーノポンプを使用してトナーを補給すると、トナーからワックスが染み出すことにより、トナーがモーノポンプ内のロータに付着し、その結果、ロータとステータの間に隙間が生じ、差圧が減少するため、トナーの補給不良が発生するという問題がある。
ここで、モーノポンプは、ロータとステータを主要部品として構成される、一軸偏芯スクリューポンプである。モーノポンプは、構造上、ロータとステータの間に高い密閉性が求められるため、ロータとステータの間の摺擦により、摩擦熱が発生し、その結果、トナーからワックスが染み出しやすい。
本発明の一態様は、低温定着性及び耐ホットオフセット性に優れ、フィルミング及びモーノポンプ使用時の補給不良を抑制することが可能なトナーを提供することを目的とする。
本発明の一態様は、トナーにおいて、結着樹脂と、離型剤を含み、FTIR−ATRマッピングによる、波数828cm−1における吸収スペクトルピークに対する波数2850cm−1における吸収スペクトルピークの強度比の平均値が0.10〜0.19であり、該強度比が0.20以上である割合が5〜10%である。
本発明の一態様によれば、低温定着性及び耐ホットオフセット性に優れ、フィルミング及びモーノポンプ使用時の補給不良を抑制することが可能なトナーを提供することができる。
以下、本発明を実施するための形態を説明する。
(トナー)
本実施形態のトナーは、結着樹脂と、離型剤(ワックス)を含み、必要に応じて、着色剤、帯電制御剤等をさらに含んでいてもよい。
なお、本実施形態のトナーは、感光体に形成された静電潜像の現像に用いることができる。
本実施形態のトナーは、FTIR−ATRマッピングによる、波数828cm−1における吸収スペクトルピークに対する波数2850cm−1における吸収スペクトルピークの強度比(PI2850/PI828という)の平均値が0.10〜0.19である。トナーのPI2850/PI828の平均値が0.10未満であると、トナーの耐ホットオフセット性が低下し、0.19を超えると、フィルミング及びモーノポンプ使用時の補給不良が発生する。
本実施形態のトナーは、PI2850/PI828が0.2以上である割合が5〜10%である。トナーのPI2850/PI828が0.2以上である割合が5%未満であると、トナーの耐ホットオフセット性が低下し、10%を超えると、フィルミング及びモーノポンプ使用時の補給不良が発生する。
ここで、PI2850は、離型剤に由来するピークの強度であり、PI828は、結着樹脂に由来するピークの強度であるため、PI2850/PI828は、トナーの表面近傍の相対的な離型剤量となる。
本実施形態のトナーのPI2850/PI828の頻度のヒストグラムの半値幅は、0.10〜0.13であることが好ましく、0.10〜0.11であることがさらに好ましい。本実施形態のトナーのPI2850/PI828の頻度のヒストグラムの半値幅が0.10以上であると、トナーの耐ホットオフセット性がさらに向上し、0.13以下であると、トナーの耐ホットオフセット性がさらに向上すると共に、フィルミング及びモーノポンプ使用時の補給不良をさらに抑制することができる。
本実施形態のトナーの体積平均粒径は、4.9〜5.5μmであることが好ましく、4.9〜5.2μmであることがさらに好ましい。本実施形態のトナーの体積平均粒径が4.9μm以上であると、フィルミングをさらに抑制することができ、5.5μm以下であると、トナーの耐ホットオフセット性がさらに向上する。
本実施形態のトナーは、磁性トナー及び非磁性トナーのいずれであってもよい。
(結着樹脂)
結着樹脂としては、トナーに用いられる公知の結着樹脂の中から適宜選択することができる。
結着樹脂としては、例えば、ポリエステル、ポリスチレン、ポリp−クロロスチレン、ポリビニルトルエン等のスチレンの単独重合体又はその誘導体;スチレン−p−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタレン共重合体、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン−α−クロロ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−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−アクリロニトリル−インデン共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体等のスチレンの共重合体;ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、エポキシ樹脂、エポキシポリオール樹脂、ポリウレタン、ポリアミド、ポリビニルブチラール、ポリアクリル酸、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、脂肪族又は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂等が挙げられ、二種以上を併用してもよい。これらの中でも、低温定着性やフルカラー画像の光沢性の点で、ポリエステルが好ましい。
ポリエステルとしては、例えば、変性されていないポリエステル(以下、無変性ポリエステルという)、ウレア変性ポリエステル等が挙げられる。
無変性ポリエステルは、例えば、多価アルコールと、多価カルボン酸を、不活性ガス雰囲気下、必要に応じて、公知のエステル化触媒を用いて、120〜230℃で重縮合することにより合成することができる。
多価アルコールとしては、無変性ポリエステルの合成に用いられる公知の多価アルコールの中から適宜選択することができる。
多価アルコールとしては、例えば、エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール等のアルキレングリコール;ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリブチレングリコール等のポリアルキレングリコール;1,4−シクロヘキサンジメタノール、水素添加ビスフェノールA等の脂環式ジアルコール;脂環式ジアルコールに、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド等のアルキレンオキサイドを付加した脂環式ジアルコールのアルキレンオキサイド付加物;ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS等のビスフェノール類;ビスフェノール類に、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド等のアルキレンオキサイドを付加したビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物等が挙げられ、二種以上を併用してもよい。
これらの中でも、炭素数2〜12のアルキレングリコール、ビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物が好ましく、ビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物、ビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物と炭素数2〜12のアルキレングリコールの混合物が特に好ましい。
多価カルボン酸としては、無変性ポリエステルの合成に用いられる公知の多価カルボン酸の中から適宜選択することができる。
多価カルボン酸としては、2価のカルボン酸、3価以上のカルボン酸、2価のカルボン酸と3価以上のカルボン酸の混合物等を用いることができる。これらの中でも、2価のカルボン酸、又は、2価のカルボン酸と3価以上のカルボン酸の混合物が好ましい。
2価のカルボン酸としては、例えば、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸等のアルキレンジカルボン酸;マレイン酸、フマル酸等のアルケニレンジカルボン酸;フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸等が挙げられ、二種以上を併用してもよい。これらの中でも、炭素数4〜20のアルケニレンジカルボン酸、炭素数8〜20の芳香族ジカルボン酸が好ましい。
3価以上のカルボン酸としては、例えば、トリメリット酸、ピロメリット酸等の3価以上の芳香族カルボン酸等が挙げられ、二種以上を併用してもよい。これらの中でも、炭素数9〜20の3価以上の芳香族カルボン酸が好ましい。
なお、多価カルボン酸の代わりに、多価カルボン酸の無水物又は低級アルキルエステルを用いることもできる。
低級アルキルエステルとしては、例えば、メチルエステル、エチルエステル、イソプロピルエステル等が挙げられる。
エステル化触媒としては、例えば、ジブチルスズオキシド等の有機スズ化合物、有機チタン化合物、有機ジルコニウム化合物等が挙げられる。
なお、無変性ポリエステルを合成する際に、ジオールとジカルボン酸を重縮合した後に、3価以上のアルコール及び/又は3価以上のカルボン酸を添加して重縮合してもよい。
無変性ポリエステルのガラス転移温度は、30〜80℃であることが好ましく、40〜65℃であることがより好ましい。結着樹脂のガラス転移温度が30℃以上であると、トナーの耐熱保存性が向上し、80℃以下であると、トナーの低温定着性が向上する。
無変性ポリエステルの重量平均分子量は、2,000〜90,000であることが好ましく、2,500〜30,000であることがより好ましい。結着樹脂の重量平均分子量が2,000以上であると、トナーの耐熱保存性が向上し、90,000以下であると、トナーの低温定着性が向上する。
ウレア変性ポリエステルは、例えば、後述するように、トナーの製造時に、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマーと、アミン類を反応させることにより、生成する。
イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマーは、水酸基を有する無変性ポリエステルと、ポリイソシアネートを反応させることにより、合成することができる。
水酸基を有する無変性ポリエステルを合成する際に使用する多価アルコール、多価カルボン酸は、前述した多価アルコール、多価カルボン酸と同様である。
ポリイソシアネートとしては、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマーの合成に用いられる公知のポリイソシアネートの中から適宜選択することができる。
ポリイソシアネートとしては、例えば、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、2,6−ジイソシアナトメチルカプロエート、オクタメチレンジイソシアネート、デカメチレンジイソシアネート、ドデカメチレンジイソシアネート、テトラデカメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサンジイソシアネート、テトラメチルヘキサンジイソシアネート等の脂肪族ポリイソシアネート;イソホロンジイソシアネート、シクロヘキシルメタンジイソシアネート等の脂環式ポリイソシアネート;トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、1,5−ナフチレンジイソシアネート、ジフェニレン−4,4'−ジイソシアネート、4,4'−ジイソシアナト−3,3'−ジメチルジフェニル、3−メチルジフェニルメタン−4,4'−ジイソシアネート、ジフェニルエーテル−4,4'−ジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネート;α,α,α',α'−テトラメチルキシリレンジイソシアネート等の芳香脂肪族ジイソシアネート;トリス(イソシアナトアルキル)イソシアヌレート、トリイソシアナトシクロアルキルイソシアヌレート等のイソシアヌレート類等が挙げられ、二種以上を併用してもよい。これらの中でも、トナーの品質の観点から、イソホロンジイソシアネートが好ましい。
アミン類としては、ウレア変性ポリエステルの合成に用いられる公知のアミン類の中から適宜選択することができる。
アミン類としては、例えば、ジアミン、3価以上のアミン、アミノアルコール、アミノメルカプタン、アミノ酸等が挙げられ、二種以上を併用してもよい。これらの中でも、ジアミン、ジアミンと少量の3価以上のアミンの混合物が好ましい。
ジアミンとしては、例えば、フェニレンジアミン、ジエチルトルエンジアミン、4,4'−ジアミノジフェニルメタン等の芳香族ジアミン;4,4'−ジアミノ−3,3'−ジメチルジシクロヘキシルメタン、ジアミノシクロヘキサン、イソホロンジアミン等の脂環式ジアミン;エチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン等の脂肪族ジアミン等が挙げられる。
3価以上のアミンとしては、例えば、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、等が挙げられる。
アミノアルコールとしては、例えば、エタノールアミン、ヒドロキシエチルアニリン等が挙げられる。
アミノメルカプタンとしては、例えば、アミノエチルメルカプタン、アミノプロピルメルカプタン等が挙げられる。
アミノ酸としては、例えば、アミノプロピオン酸、アミノカプロン酸等が挙げられる。
なお、アミン類のアミノ基は、保護基により保護されていてもよい。
(離型剤)
離型剤としては、トナーに用いられる公知の離型剤の中から適宜選択することができる。
離型剤としては、例えば、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、変性ポリエチレンワックス等のポリオレフィン系ワックス、フィッシャートロプシュワックス等の合成ワックス、エステルワックス、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス等の石油系ワックス、カルナウバワックス、キャンデリラワックス、ライスワックス、硬化ひまし油等の植物性ワックス等が挙げられ、二種以上を併用してもよい。これらの中でも、トナーの耐ホットオフセット性の観点から、エステルワックスが好ましい。
エステルワックスの市販品としては、WEPシリーズ(日油製)等が挙げられる。
パラフィンワックスの市販品としては、HNPシリーズ(日本精蝋製)等が挙げられる。
エステルワックスの融点は、70〜80℃であることが好ましく、70〜75℃であることがより好ましい。エステルワックスの融点が70℃以上であると、フィルミング及びモーノポンプ使用時の補給不良をさらに抑制することができ、80℃以下であると、トナーの耐ホットオフセット性がさらに向上する。
(着色剤)
着色剤としては、トナーに用いられる公知の染料及び顔料の中から適宜選択することができ、例えば、カーボンブラック、ニグロシン染料、鉄黒、ナフトールイエローS、ハンザイエロー(10G、5G、G)、カドミウムイエロー、黄色酸化鉄、黄土、黄鉛、チタン黄、ポリアゾイエロー、オイルイエロー、ハンザイエロー(GR、A、RN、R)、ピグメントイエローL、ベンジジンイエロー(G、GR)、パーマネントイエロー(NCG)、バルカンファストイエロー(5G、R)、タートラジンレーキ、キノリンイエローレーキ、アンスラザンイエローBGL、イソインドリノンイエロー、ベンガラ、鉛丹、鉛朱、カドミウムレッド、カドミウムマーキュリレッド、アンチモン朱、パーマネントレッド4R、パラレッド、ファイセーレッド、パラクロロオルトニトロアニリンレッド、リソールファストスカーレットG、ブリリアントファストスカーレット、ブリリアントカーミンBS、パーマネントレッド(F2R、F4R、FRL、FRLL、F4RH)、ファストスカーレットVD、ベルカンファストルビンB、ブリリアントスカーレットG、リソールルビンGX、パーマネントレッドF5R、ブリリアントカーミン6B、ピグメントスカーレット3B、ボルドー5B、トルイジンマルーン、パーマネントボルドーF2K、ヘリオボルドーBL、ボルドー10B、ボンマルーンライト、ボンマルーンメジアム、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、ローダミンレーキY、アリザリンレーキ、チオインジゴレッドB、チオインジゴマルーン、オイルレッド、キナクリドンレッド、ピラゾロンレッド、ポリアゾレッド、クロムバーミリオン、ベンジジンオレンジ、ペリノンオレンジ、オイルオレンジ、コバルトブルー、セルリアンブルー、アルカリブルーレーキ、ピーコックブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー、インダンスレンブルー(RS、BC)、インジゴ、群青、紺青、アントラキノンブルー、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ、コバルト紫、マンガン紫、ジオキサンバイオレット、アントラキノンバイオレット、クロムグリーン、ジンクグリーン、酸化クロム、ピリジアン、エメラルドグリーン、ピグメントグリーンB、ナフトールグリーンB、グリーンゴールド、アシッドグリーンレーキ、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、アントラキノングリーン、酸化チタン、亜鉛華、リトポン等が挙げられ、二種以上を併用してもよい。
トナー中の着色剤の含有量は、1〜15質量%であることが好ましく、3〜10質量%であることがより好ましい。
なお、着色剤は、結着樹脂と複合化されているマスターバッチとして用いることもできる。
ここで、マスターバッチを構成する結着樹脂は、前述した結着樹脂と同様である。
マスターバッチは、結着樹脂と着色剤にせん断力を印加して混合混練して、製造することができる。この際に、着色剤と結着樹脂の相互作用を向上させるために、有機溶媒を用いることができる。また、いわゆるフラッシング法と呼ばれる、着色剤の水性ペーストを樹脂と有機溶媒と共に混合混練し、着色剤を結着樹脂の側に移行させ、水と有機溶媒を除去する方法も用いられる。この場合、着色剤のウェットケーキをそのまま用いることができるため、着色剤のウェットケーキを乾燥させる必要がない。
結着樹脂と着色剤を混合混練する際には、3本ロールミル等の高せん断分散装置を用いることが好ましい。
(帯電制御剤)
帯電制御剤としては、トナーに用いられる公知の帯電制御剤の中から適宜選択することができる。
帯電制御剤としては、例えば、ニグロシン系染料、トリフェニルメタン系染料、クロム含有金属錯体染料、モリブデン酸キレート顔料、ローダミン系染料、アルコキシ系アミン、4級アンモニウム塩(フッ素変性4級アンモニウム塩を含む)、アルキルアミド、リンの単体又は化合物、タングステンの単体又は化合物、フッ素系界面活性剤、サリチル酸又はその誘導体の金属塩、銅フタロシアニン、ペリレン、キナクリドン、アゾ系顔料、スルホン酸基、カルボキシル基、4級アンモニウム塩基等を有する高分子化合物等が挙げられ、二種以上を併用してもよい。
帯電制御剤の市販品としては、ニグロシン系染料のボントロン03、第4級アンモニウム塩のボントロンP−51、含金属アゾ染料のボントロンS−34、オキシナフトエ酸系金属錯体のE−82、サリチル酸系金属錯体のE−84、フェノール系縮合物のE−89(以上、オリエント化学工業製)、第4級アンモニウム塩モリブデン錯体のTP−302、TP−415(以上、保土谷化学工業製)、第4級アンモニウム塩のコピーチャージPSY VP2038、トリフェニルメタン誘導体のコピーブルーPR、第4級アンモニウム塩のコピーチャージ NEG VP2036、コピーチャージ NX VP434(以上、ヘキスト製)、ホウ素錯体のLR−147(日本カーリット製)等が挙げられる。
結着樹脂に対する帯電制御剤の質量比は、0.1〜10%であることが好ましく、0.2〜5%であることがより好ましい。
なお、帯電制御剤は、結着樹脂と複合化されているマスターバッチとして用いてもよいし、母体粒子の表面に固定してもよい。
ここで、マスターバッチを構成する結着樹脂は、前述した結着樹脂と同様である。
(有機変性層状無機鉱物)
本実施形態のトナーは、有機変性層状無機鉱物をさらに含むことが好ましい。これにより、本実施形態のトナーの形状を制御したり、着色剤、離型剤等の成分を母体粒子中に微分散させたりすることができる。
有機変性層状無機鉱物は、層状無機鉱物の層間に存在するイオンの少なくとも一部が有機イオンで変性されている。層状無機鉱物は、数nmの厚さを有する層が重なって形成されている無機鉱物である。
ここで、「層状無機鉱物の層間に存在するイオンの少なくとも一部が有機イオンで変性されている」とは、層状無機鉱物の層間に存在するイオンの少なくとも一部として、有機イオンが導入されていることを意味する。また、有機イオンの導入は、広義には、有機イオンのインターカレーションも含む。
層状無機鉱物としては、例えば、スメクタイト群粘土鉱物(モンモリロナイト、サポナイト、ヘクトライト等)、カオリン群粘土鉱物(カオリナイト等)、ベントナイト、アタパルジャイト、マガディアイト、カネマイト等が挙げられ、二種以上を併用してもよい。これらの中でも、スメクタイト群粘土鉱物が好ましく、モンモリロナイトが特に好ましい。
有機イオンとしては、例えば、第4級アルキルアンモニウムイオン、ホスホニウムイオン、イミダゾリウムイオン;炭素数1〜44の分岐、非分岐又は環状のアルキル基、炭素数1〜22の分岐、非分岐又は環状のアルケニル基、炭素数8〜32の分岐、非分岐又は環状のアルコキシ基、炭素数2〜22の分岐、非分岐又は環状のヒドロキシアルキル基、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド等の骨格を有する硫酸イオン、上記骨格を有するスルホン酸イオン、上記骨格を有するカルボン酸イオン、上記骨格を有するリン酸イオン等が挙げられ、二種以上を併用してもよい。これらの中でも、第4級アルキルアンモニウムイオン、エチレンオキサイド骨格を有するカルボン酸イオンが好ましく、第4級アルキルアンモニウムイオンが特に好ましい。
第4級アルキルアンモニウムイオンとしては、例えば、トリメチルステアリルアンモニウムイオン、ジメチルステアリルベンジルアンモニウムイオン、ジメチルオクタデシルアンモニウムイオン、オレイルビス(2−ヒドロキシエチル)メチルアンモニウムイオン等が挙げられる。
層状無機鉱物の層間に存在するイオンの少なくとも一部が有機イオンで変性されていることは、ガスクロマトグラフ質量分析法(GCMS)により確認することができる。例えば、トナーと溶媒を混合することにより、結着樹脂を溶解させた液を濾過した後、熱分解装置Py−2020D(フロンティア・ラボ製)を用いて、濾物を550℃で熱分解し、GCMS装置QP5000(島津製作所製)を用いて、有機イオンを同定する。
有機変性層状無機鉱物は、例えば、層状無機鉱物を構成する2価の金属の一部を3価の金属に置換することにより、金属アニオンを導入した後、金属アニオンの少なくとも一部を有機アニオンで変性することにより、合成することができる。
有機変性層状無機鉱物の市販品としては、例えば、Bentone 3、Bentone 38、Bentone 38V(以上、Elementis Specialties製)、チクソゲルVP(United catalyst製)、クレイトン34、クレイトン40、クレイトンXL(以上、サザンクレイ製)等のクオタニウム18ベントナイト;Bentone 27(レオックス製)、チクソゲルLG(BYK Additives & Instruments製)、クレイトンAF、クレイトンAPA(以上、BYK Additives & Instruments製)等のステアラルコニウムベントナイト;クレイトンHT、クレイトンPS(以上、サザンクレイ製)等のクオタニウム18/ベンザルコニウムベントナイト;クレイトンHY(サザンクレイ製)等の有機変性モンモリロナイト;ルーセンタイトSPN(コープケミカル製)等の有機変性スクメタイト等が挙げられる。これらの中でも、クレイトンAF、クレイトンAPAが好ましい。
有機変性層状無機鉱物は、例えば、DHT−4A(協和化学工業製)に、一般式
(OROSOM・・・(1)
(ただし、Rは、炭素数1〜3のアルキル基であり、Rは、炭素数2〜6のアルキレン基であり、nは、2〜10の整数であり、Mは、1価の金属カチオンである。)
で表される化合物で変性させることにより、合成することが好ましい。
一般式(1)で表される化合物としては、例えば、ハイテノール330T(第一工業製薬製)等が挙げられる。
有機変性層状無機鉱物は、結着樹脂と複合化されているマスターバッチとして用いてもよい。
ここで、マスターバッチを構成する結着樹脂は、前述した結着樹脂と同様である。
本実施形態のトナー中の有機変性層状無機鉱物の含有量は、0.1〜3.0質量%であることが好ましく、0.3〜1.5質量%であることがより好ましい。本実施形態のトナー中の有機変性層状無機鉱物の含有量が0.1質量%以上であると、有機変性層状無機鉱物の効果を発揮しやすくなり、3.0質量%以下であると、本実施形態のトナーの低温定着性が向上する。
(トナーの製造方法)
本実施形態のトナーの製造方法としては、公知のトナーの製造方法の中から適宜選択することができ、例えば、粉砕法、溶解懸濁法等が挙げられる。これらの中でも、PI2850/PI828を制御しやすいことから、溶解懸濁法が好ましい。
以下、粉砕法を用いて、トナーを製造する方法の一例について説明する。
まず、混練機を用いて、無変性ポリエステル、離型剤、着色剤、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー、アミン類、有機変性層状無機鉱物を含むトナー組成物を溶融混練し、トナー組成物の混練物を作製する。
混練機としては、例えば、密閉型混練機、オープンロール型混練機等が挙げられるが、PI2850/PI828を制御しやすいことから、オープンロール型混練機が好ましい。
次に、粉砕機を用いて、トナー組成物の混錬物を粉砕し、母体粒子を作製する。
粉砕機としては、例えば、気流式粉砕機(ジェットミル)、機械式粉砕機(ターボミル)等が挙げられる。
次に、母体粒子に無機微粒子を外添し、トナーを作製する。
無機微粒子としては、トナーにおける公知の無機微粒子の中から適宜選択することができるが、例えば、シリカ微粒子、酸化チタン微粒子等が挙げられる。
母体粒子に無機微粒子を外添する際に用いる装置としては、公知の装置の中から適宜選択することができるが、例えば、ミキサー等が挙げられる。
以下、溶解懸濁法を用いて、トナーを製造する方法の一例について説明する。
まず、無変性ポリエステル、離型剤、着色剤、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー、アミン類、有機変性層状無機鉱物を含むトナー組成物を有機溶媒中に分散させ、第一の液を作製する。
有機溶媒としては、溶解懸濁法における公知の有機溶媒の中から適宜選択することができるが、例えば、トルエン、キシレン、ベンゼン、四塩化炭素、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、1,1,2−トリクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロホルム、モノクロロベンゼン、ジクロロエチリデン、酢酸メチル、酢酸エチル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等が挙げられ、二種以上を併用してもよい。これらの中でも、トルエン、キシレン、ベンゼン、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、クロロホルム、四塩化炭素等が好ましく、酢酸エチルが特に好ましい。
有機溶媒の沸点は、150℃未満であることが好ましい。これにより、母体粒子を形成した後に、有機溶媒を除去しやすくなる。
トナー組成物に対する有機溶媒の質量比は、0.4〜3であることが好ましく、0.6〜1.4であることがより好ましく、0.80〜1.2であることがさらに好ましい。
トナー組成物を有機溶媒中に分散させる際に用いる分散機としては、特に限定されないが、トナー組成物を微分散させることができることから、高速せん断式分散機、メディア型分散機が好ましい。
高速せん断式分散機は、ロータと、ステータの狭いギャップで生じる高せん断力により、トナー組成物を粉砕することにより、トナー組成物を微分散させることができる。
高速せん断式分散機としては、例えば、乳化分散機マイルダー等が挙げられる。
メディア型分散機は、ジルコニアビーズ等のメディアをベッセル内に充填して回転させ、メディア間や、メディアと、ベッセルの間の衝突により、トナー組成物を粉砕することにより、トナー組成物を微分散させることができる。
メディア型分散機としては、例えば、ビーズミル等が挙げられる。
メディア型分散機は、1μmを超えるような材料を粉砕するのに、効果的である。一方、高速せん断式分散機は、サブミクロンオーダーの材料を粉砕するのに、効果的である。メディア型分散機と、高速せん断式分散機は、主となる粉砕対象のサイズが異なる。このため、メディア型分散機と、高速せん断式分散機を併用して、材料の均一性を向上させることが好ましい。メディア型分散機と、高速せん断式分散機を併用する際の順序は、特に限定されない。
高速せん断式分散機のロータの周速度は、12m/sを超えることが好ましい。これにより、材料を効率的に粉砕することができる。
メディア型分散機のディスクの周速度は、6m/s以上であることが好ましく、10〜12m/sであることがより好ましい。メディア型分散機のディスクの周速度が6m/s以上であると、材料を効率的に粉砕することができる。
メディア型分散機のメディアの径は、0.5mm以下であることが好ましく、0.3mm以下であることがより好ましい。メディア型分散機のメディアの径が0.5mm以下であると、材料を効率的に粉砕することができる。
ここで、トナー組成物が、有機化合物よりも硬度の高い有機変性層状無機鉱物を含むため、不均一な組成の母体粒子を減少させることができる。
これは、メディア間、メディアと、ベッセルの間の衝突に加えて、メディアと、有機変性層状無機鉱物の間、ベッセルと、有機変性層状無機鉱物の間の衝突が生じるため、硬度の低い有機化合物を効率的に粉砕することができるためである。
トナー組成物中の有機変性層状無機鉱物の含有量は、0.2〜2.0質量%であることが好ましく、0.7〜1.5質量%であることがより好ましい。トナー組成物中の有機変性層状無機鉱物の含有量が0.2質量%以上2.0質量%以下であると、不均一な組成の母体粒子を減少させることができる。
次に、第一の液を水系媒体中に分散させ、第二の液を作製する。
第一の液に対する水系媒体の質量比は、0.5〜20であることが好ましく、1〜10であることがより好ましい。第一の液に対する水系媒体の質量比が0.5以上であると、第二の液の分散性が向上し、20以下であると、経済的である。
水系媒体は、水を含み、必要に応じて、有機溶媒をさらに含んでいてもよい。
有機溶媒としては、水と混和することが可能な公知の有機溶媒の中から適宜選択することができ、例えば、アルコール(メタノール、イソプロピルアルコール、エチレングリコール等)、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、セロソルブ類(メチルセロソルブ等)、低級ケトン類(アセトン、メチルエチルケトン等)等が挙げられる。
水系媒体中は、界面活性剤、樹脂微粒子、無機化合物分散剤等の分散剤をさらに含むことが好ましい。
界面活性剤としては、公知の界面活性剤の中から適宜選択することができ、例えば、アルキルベンゼンスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、リン酸エステル等のアニオン性界面活性剤、アルキルアミン塩、アミノアルコール脂肪酸誘導体、ポリアミン脂肪酸誘導体、イミダゾリン等のアミン塩型のカチオン性界面活性剤、アルキルトリメチルアンモニム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩、アルキルジメチルベンジルアンモニウム塩、ピリジニウム塩、アルキルイソキノリニウム塩、塩化ベンゼトニウム等の4級アンモニウム塩型のカチオン性界面活性剤、脂肪酸アミド誘導体、多価アルコール誘導体等のノニオン性界面活性剤、アラニン、ドデシルビス(アミノエチル)グリシン、ビス(オクチルアミノエチル)グリシン、N−アルキル−N,N−ジメチルアンモニウムベタイン等の両性界面活性剤が挙げられる。
また、界面活性剤として、フルオロアルキル基を有する界面活性剤を用いてもよい。
樹脂微粒子を構成する樹脂は、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂のいずれであってもよい。
樹脂微粒子を構成する樹脂としては、水性分散体を形成することが可能な公知の樹脂の中から適宜選択することができ、例えば、ビニル系樹脂、ポリウレタン、エポキシ樹脂、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ケイ素系樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、アニリン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリカーボネート等が挙げられ、二種以上を併用してもよい。これらの中でも、微細で、球状の樹脂微粒子の水性分散体が得られやすい点から、ビニル系樹脂、ポリウレタン、エポキシ樹脂、ポリエステルが好ましい。
ビニル系樹脂の具体例としては、例えば、スチレン−(メタ)アクリル酸エステル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、(メタ)アクリル酸−アクリル酸エステル重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、スチレン−(メタ)アクリル酸共重合体等が挙げられる。
樹脂微粒子の体積平均粒径は、5〜200nmであることが好ましく、20〜300nmであることがより好ましい。
無機化合物分散剤としては、例えば、リン酸三カルシウム、炭酸カルシウム、酸化チタン、コロイダルシリカ、ヒドロキシアパタイト等が挙げられる。
樹脂微粒子、無機化合物分散剤と、高分子保護コロイドを併用してすることにより、第二の液の分散安定性を向上させてもよい。
高分子保護コロイドを構成する高分子化合物としては、例えば、カルボキシル基を有する単量体(例えば、アクリル酸、メタクリル酸、α−シアノアクリル酸、α−シアノメタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、フマル酸、マレイン酸又は無水マレイン酸)、水酸基を含有する(メタ)アクリル系単量体(例えば、アクリル酸β−ヒドロキシエチル、メタクリル酸β−ヒドロキシエチル、アクリル酸β−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸β−ヒドロキシプロピル、アクリル酸γ−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸γ−ヒドロキシプロピル、アクリル酸3−クロロ−2−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸3−クロロ−2−ヒドロキシプロピル、ジエチレングリコールモノアクリル酸エステル、ジエチレングリコールモノメタクリル酸エステル、グリセリンモノアクリル酸エステル、グリセリンモノメタクリル酸エステル、N−メチロールアクリルアミド、N−メチロールメタクリルアミド)、ビニルアルコール、ビニルアルキルエーテル(例えば、ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルプロピルエーテル)、カルボン酸ビニルエステル(例えば、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル)、アクリルアミド、メタクリルアミド、ジアセトンアクリルアミドあるいはこれらのメチロール化物、酸クロライド類(例えば、アクリル酸クロライド、メタクリル酸クロライド)、含窒素化合物(例えば、ビニルピリジン、ビニルピロリドン、ビニルイミダゾール、エチレンイミン)等の単独重合体又は共重合体が挙げられる。
上記以外の高分子保護コロイドを構成する高分子化合物としては、例えば、ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシプロピレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミド、ポリオキシプロピレンアルキルアミド、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フェニルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルフェニルエステル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエステル等のポリオキシエチレン系化合物、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース等のセルロース類等が挙げられる。
第一の液を水系媒体中に分散させる際に用いる分散機としては、公知の分散機の中から適宜選択することができ、例えば、低速せん断式分散機、高速せん断式分散機、摩擦式分散機、高圧ジェット式分散機、超音波分散機等が挙げられる。これらの中でも、第二の液の粒径を2〜20μmにすることができるため、高速せん断式分散機が好ましい。
高速せん断式分散機を使用する場合の回転数は、1000〜30000rpmであることが好ましく、5000〜20000rpmであることがより好ましい。
高速せん断式分散機を使用する場合の分散時間は、バッチ方式の場合、0.1〜5分であることが好ましい。
高速せん断式分散機を使用する場合の温度は、0〜150℃(加圧下)であることが好ましく、40〜98℃であることがより好ましい。
次に、第二の液から有機溶媒を除去して、母体粒子を形成し、第三の液を作製する。
例えば、層流の撹拌状態で系全体を徐々に昇温し、一定の温度域で強く撹拌し、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマーと、アミン類を反応させた後、脱溶媒することで、紡錘形の母体粒子を形成することができる。
次に、第三の液に含まれる母体粒子を洗浄し、乾燥させる。
ここで、酸又はアルカリに可溶な無機化合物分散剤として、リン酸三カルシウムを用いる場合は、塩酸等の酸により、リン酸三カルシウムを溶解させた後、水洗することにより、母体粒子からリン酸三カルシウムを除去することができる。
その他、酵素による分解等の操作によっても、分散剤を除去することができる。
次に、母体粒子に無機微粒子を外添し、トナーを作製する。
無機微粒子としては、トナーにおける公知の無機微粒子の中から適宜選択することができるが、例えば、シリカ微粒子、酸化チタン微粒子等が挙げられる。
母体粒子に無機微粒子を外添する際に用いる装置としては、公知の装置の中から適宜選択することができるが、例えば、ミキサー等が挙げられる。
(現像剤)
本実施形態の現像剤は、本実施形態のトナーと、キャリアを含む。
(キャリア)
キャリアとしては、現像剤における公知のキャリアの中から適宜選択することができるが、例えば、芯材に被覆膜が形成されているキャリア等が挙げられる。
芯材としては、キャリアにおける公知の芯材の中から適宜選択することができるが、例えば、鉄、マンガン、亜鉛、銅等の2価の金属を含むフェライト等が挙げられる。
被覆膜を構成する樹脂としては、キャリアにおける公知の被覆膜を構成する樹脂の中から適宜選択することができるが、例えば、シリコーン樹脂、スチレン−アクリル樹脂、フッ素樹脂、オレフィン樹脂等が挙げられる。
被覆膜の厚さは、0.05〜10μmであることが好ましく、0.3〜4μmであることがさらに好ましい。
被覆膜の形成方法は、キャリアにおける公知の被覆膜の形成方法の中から適宜選択することができるが、例えば、芯材の流動層に、樹脂の溶液をスプレー塗布する方法、樹脂微粒子を静電的に芯材に付着させた後、熱溶融させる方法等が挙げられる。
キャリアの重量平均粒径は、20〜100μmであることが好ましい。キャリアの重量平均粒径が20μm以上であると、現像時に感光体にキャリアが付着しにくくなり、100μm以下であると、連続使用時のトナーの帯電不良を生じにくくなる。
以下、本発明の実施例を説明する。なお、本発明は、実施例に限定されるものではない。また、部は、特に記載が無ければ、質量部を意味する。
[ワックスの特性の測定方法]
[1]融点
TA−60WS及びDSC−60(島津製作所製)を用いて、以下に示す測定条件で、DSC曲線を測定した後、データ解析ソフトTA−60、バージョン1.52(島津製作所製)を用いて解析し、融点を求めた。
サンプル容器:アルミニウム製サンプルパン(蓋あり)
サンプル量:5mg
リファレンス:アルミニウム製サンプルパン(アルミナ10mg)
雰囲気:窒素(流量:50ml/分)
開始温度:20℃
昇温速度:10℃/分
終了温度:150℃
保持時間:なし
降温速度:10℃/分
終了温度:20℃
保持時間:なし
昇温速度:10℃/分
終了温度:150℃
[トナーの特性の測定方法]
[1]PI2850/PI828
Spotlight 400 赤外イメージングシステム(Perkin Elmer製)を用いて、測定範囲50μm×50μm、ピクセルサイズ1.56μm×1.56μm(1024分割)の条件で、直径40mm、厚さ約2mmのトナーペレットをFTIR−ATRマッピングすることにより、PI2850/PI828の平均値、PI2850/PI828が0.20以上である割合、PI2850/PI828の頻度のヒストグラムの半値幅を求めた。
ここで、トナーペレットは、自動ペレット成型器Type M No.50 BRP−E(MAEKAWA TESTING MACHINE製)を用いて、荷重6tの条件で、トナー3gを1分間プレスして、作製した。
[2]体積平均粒径
まず、電解液ISOTON−II(コールター製)100〜150mlに、界面活性剤アルキルベンゼンスルホン酸塩を0.1〜5ml加えた後、トナー2〜20mgを加え、超音波分散機を用いて、約1〜3分間分散させた。次に、精密粒度分布測定装置マルチサイザーII(コールター製)において、100μmアパーチャーを用いて、トナーの体積平均粒径を求めた。ここで、チャンネルとしては、2.00μm以上2.52μm未満;2.52μm以上3.17μm未満;3.17μm以上4.00μm未満;4.00μm以上5.04μm未満;5.04μm以上6.35μm未満;6.35μm以上8.00μm未満;8.00μm以上10.08μm未満;10.08μm以上12.70μm未満;12.70μm以上16.00μm未満;16.00μm以上20.20μm未満;20.20μm以上25.40μm未満;25.40μm以上32.00μm未満;32.00μm以上40.30μm未満の13チャンネルを使用し、粒径が2.00μm以上40.30μm未満の粒子を測定対象とした。
[トナーの評価方法]
[1]耐ホットオフセット性
定着ローラとして、テフロン(登録商標)ローラを使用し、定着部を改造した複写機MF2200(リコー製)に現像剤を充填すると共に、タイプ6200紙(リコー製)をセットして、複写テストを実施した。このとき、定着温度を変化させて、ホットオフセット発生温度(定着上限温度)を求め、耐ホットオフセット性を評価した。なお、耐ホットオフセット性の評価条件は、紙送りの線速度50mm/s、面圧2.0kgf/cm、ニップ幅4.5mmとした。
なお、耐ホットオフセット性の判定基準は、以下の通りである。
◎:定着上限温度が195℃以上である場合
○:定着上限温度が190℃以上195℃未満である場合
△:定着上限温度が180℃以上190℃未満である場合
×:定着上限温度が180℃未満である場合
[2]低温定着性
定着ローラとして、テフロン(登録商標)ローラを使用し、定着部を改造した複写機MF2200(リコー製)に、現像剤を充填すると共に、タイプ6200紙(リコー製)をセットして、複写テストを実施した。このとき、定着温度を変化させて、コールドオフセット発生温度(定着下限温度)を求め、低温定着性を評価した。なお、低温定着性の評価条件は、紙送りの線速度120〜150mm/s、面圧1.2kgf/cm、ニップ幅3mmとした。
なお、低温定着性の判定基準は、以下の通りである。
◎:定着下限温度が140℃未満である場合
○:定着下限温度が140℃以上150℃未満である場合
△:定着下限温度が150℃以上160℃未満である場合
×:定着下限温度が160℃以上である場合
[3]フィルミング
複写機MP9001(リコー製)に、現像剤を充填すると共に、坪量67g/mのA4サイズの普通紙をセットし、連続100枚の印字を50回繰り返した後、感光体を目視で観察し、フィルミングを評価した。
なお、フィルミングの判定基準は、以下の通りである。
◎:フィルミングが感光体に発生しない場合
○:フィルミングが感光体にかすかに発生する場合
△:フィルミングが感光体の一部に発生する場合
×:フィルミングが感光体の全面に発生する場合
[4]モーノポンプ使用時の補給不良
稼働条件0.2秒ON/0.5秒OFFで、モーノポンプ(リコー製)を稼働し、トナーの補給を繰り返した。このとき、トナーの補給を17時間繰り返した状態を50万枚相当として、トナーの補給不良が発生する枚数を求め、モーノポンプ使用時の補給不良を評価した。
なお、モーノポンプ使用時の補給不良の判定基準は、以下の通りである。
◎:トナーの補給不良が発生する枚数が300万枚相当以上である場合
○:トナーの補給不良が発生する枚数が250万枚相当以上300万枚相当未満である場合
△:トナーの補給不良が発生する枚数が200万枚相当以上250万枚相当未満である場合
×:トナーの補給不良が発生する枚数が200万枚相当未満である場合
[5]総合判定
[1]〜[4]の評価結果の全てが△以上である場合を〇とし、[1]〜[4]の評価結果のうち、少なくとも一つが×である場合を×として、判定した。
[無変性ポリエステルの合成]
冷却管、撹拌機及び窒素導入管をセットした反応槽中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2mol付加物229部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド3mol付加物529部、テレフタル酸208部、アジピン酸46部、ジブチルスズオキシド2部を投入した後、常圧下、230℃で8時間反応させた。次に、10〜15mmHgの減圧下で5時間反応させた後、反応槽中に無水トリメリット酸44部を投入し、常圧下、180℃で2時間反応させて、無変性ポリエステルを得た。
無変性ポリエステルは、数平均分子量が2700、重量平均分子量が6900、ガラス転移温度が45.1℃、酸価が22mgKOH/gであった。
[マスターバッチの作製]
ヘンシェルミキサー(三井鉱山製)を用いて、水1200部、DBP吸油量42ml/100mg、pH9.5のカーボンブラックPrintex35(デクサ製)540部、無変性ポリエステル1200部を混合した後、二本ロールを用いて、150℃で30分間混練した。次に、混練物を圧延冷却した後、パルペライザー(ホソカワミクロン製)を用いて、粉砕し、マスターバッチを得た。
[水酸基を有するポリエステルの合成]
冷却管、撹拌機及び窒素導入管をセットした反応槽中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2mol付加物682部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2mol付加物81部、テレフタル酸283部、無水トリメリット酸22部、ジブチルスズオキシド2部を投入した後、常圧下、230℃で8時間反応させた。次に、10〜15mHgの減圧下で5時間反応させて、水酸基を有するポリエステルを得た。
水酸基を有するポリエステルは、数平均分子量が2100、重量平均分子量が9500、ガラス転移温度が55℃、酸価が0.5mgKOH/g、水酸基価が51mgKOH/gであった。
[イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマーの合成]
冷却管、撹拌機及び窒素導入管をセットした反応槽中に、水酸基を有するポリエステル410部、イソホロンジイソシアネート89部、酢酸エチル500部を投入した後、100℃で5時間反応させて、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマーを得た。
イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマーは、遊離イソシアネートの含有量が1.53質量%であった。
[ケチミンの合成]
撹拌棒及び温度計をセットした反応槽中に、イソホロンジアミン170部、メチルエチルケトン75部を投入した後、50℃で5時間反応させ、ケチミンを得た。
ケチミンは、アミン価が418mgKOH/gであった。
[樹脂微粒子の分散液の作製]
撹拌棒及び温度計をセットした反応槽中に、水683部、反応性乳化剤(メタクリル酸のエチレンオキシド付加物の硫酸エステルのナトリウム塩)エレミノールRS−30(三洋化成工業製)11部、スチレン83部、メタクリル酸83部、アクリル酸ブチル110部、過硫酸アンモニウム1部を投入した後、400rpmで15分間撹拌した。次に、75℃まで昇温して5時間反応させた後、1質量%過硫酸アンモニウム水溶液30部を投入し、75℃で5時間熟成して、樹脂微粒子の分散液を得た。
ナノトラック粒度分布測定装置UPA−EX150(日機装製)を用いて、樹脂微粒子の分散液の体積平均粒径を測定したところ、105nmであった。また、樹脂微粒子の分散液の一部を乾燥させて、樹脂を単離した後、樹脂のガラス転移温度、重量平均分子量を測定したところ、それぞれ59℃、150,000であった。
[エステルワックスの合成]
ジムロート還流器、Dean−Stark水分離器を備えた4つ口フラスコに、ベンゼン1740部、長鎖アルキルカルボン酸成分として、ベヘン酸とステアリン酸の混合物1300部、長鎖アルキルアルコール成分として、ベヘニルアルコールとステアリルアルコールの混合物1200部、p−トルエンスルホン酸120部を加えた後、十分攪拌し溶解させた。次に、5時間還流させた後、水分離器のバルブを開け、共沸留去した。次に、炭酸水素ナトリウムで十分洗浄した後、乾燥させ、ベンゼンを留去した。得られた生成物を再結晶した後、洗浄し、精製して、エステルワックスを得た。
ここで、長鎖アルキルカルボン酸成分、長鎖アルキルアルコール成分の組成及び添加量を適宜調整し、ワックス1〜3、5、6の融点を60〜85℃に制御した(表1参照)。
[実施例1]
(第一の液の作製)
撹拌棒及び温度計をセットした反応槽中に、無変性ポリエステル378部、120部のワックス1、酢酸エチル947部を投入した後、撹拌下、80℃まで昇温した。次に、80℃で5時間保持した後、1時間かけて30℃まで冷却した。次に、反応槽中に、マスターバッチ500部、有機変性モンモリロナイトCLAYTONE(BYK製)25部、酢酸エチル500部を投入した後、1時間混合し、トナー材料液を得た。
トナー材料液1324部を反応槽に移した後、ビーズミルのウルトラビスコミル(アイメックス製)を用いて、直径0.5mmのジルコニアビーズを80体積%充填した状態で、送液速度1kg/h、ディスクの周速度6m/sの条件で3パスして、トナー材料の分散液(A)を得た。次に、反応槽中に、無変性ポリエステルの65質量%酢酸エチル溶液1324部を投入した後、上記と同様の条件で、ビーズミルを用いて、1パスして、トナー材料の分散液(B)を得た。次に、T.K.ホモディスパー(特殊機化工業製)を用いて、トナー材料の分散液(B)200部を8000rpmで20分間撹拌し、トナー材料の分散液(C)を得た。
反応槽中に、トナー材料の分散液(C)749部、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー115部、ケチミン2.9部を投入した後、TK式ホモミキサー(特殊機化工業製)を用いて、5000rpmで1分間混合して、第一の液を得た。
(水系媒体の作製)
水990部、樹脂微粒子の分散液83部、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの48.5質量%水溶液エレミノールMON−7(三洋化成工業製)37部、高分子保護コロイドのカルボキシメチルセルロースナトリウムの1質量%水溶液セロゲンBS−H−3(第一工業製薬製)135部、酢酸エチル90部を混合撹拌し、水系媒体を得た。
(第二の液の作製)
水系媒体1200部に第一の液867部を加えた後、TK式ホモミキサー(特殊機化工業製)を用いて、13000rpmで20分間混合して、第二の液を得た。
(第三の液の作製)
撹拌機及び温度計をセットした反応槽中に、第二の液を投入し、30℃で8時間脱溶媒した後、45℃で4時間熟成して母体粒子を形成し、第三の液を得た。
(母体粒子の洗浄、乾燥)
第三の液100質量部を減圧濾過した。得られた濾過ケーキにイオン交換水100部を添加し、TK式ホモミキサーを用いて、12000rpmで10分間混合した後、濾過した。
得られた濾過ケーキに10質量%リン酸水溶液を添加し、pHを3.7に調整し、TK式ホモミキサー(特殊機化工業製)を用いて、12000rpmで10分間混合した後、濾過した。
得られた濾過ケーキにイオン交換水300部を添加し、TK式ホモミキサー(特殊機化工業製)を用いて、12000rpmで10分間混合した後、濾過する操作を2回実施した。
得られた濾過ケーキを、循風乾燥機を用いて、45℃で48時間乾燥させた後、目開き75μmのメッシュで篩い、母体粒子を得た。
(トナーの作製)
ヘンシェルミキサー20A(三井鉱山製)を用いて、ミキサー温度35〜40℃、周速35m/sの条件で、母体粒子100部、疎水性シリカ1.5部、酸化チタン0.5部を10分間混合した後、500メッシュで篩い、トナーを得た。
[実施例2]
(第一の液の作製)において、ワックス1の添加量を110部に変更した以外は、実施例1と同様にして、トナーを得た。
[実施例3]
(第一の液の作製)において、トナー材料の分散液(A)を作製する際に、4パスした以外は、実施例1と同様にして、トナーを得た。
[実施例4]
(第一の液の作製)において、トナー材料の分散液(A)を作製する際に、5パスした以外は、実施例1と同様にして、トナーを得た。
[実施例5]
(第一の液の作製)において、ワックス1の代わりに、ワックス2を使用した以外は、実施例1と同様にして、トナーを得た。
[実施例6]
(第一の液の作製)において、ワックス1の代わりに、ワックス3を使用した以外は、実施例1と同様にして、トナーを得た。
[実施例7]
(第一の液の作製)において、ワックス1の代わりに、ワックス3を使用した以外は、実施例4と同様にして、トナーを得た。
[実施例8]
(第二の液の作製)において、13000rpmで15分間混合した以外は、実施例7と同様にして、トナーを得た。
[実施例9]
(第二の液の作製)において、13000rpmで25分間混合した以外は、実施例7と同様にして、トナーを得た。
[実施例10]
(第一の液の作製)において、ワックス1の代わりに、融点75℃のパラフィンワックスHNP−9(日本精蝋製)(以下、ワックス4という)を使用した以外は、実施例7と同様にして、トナーを得た。
[実施例11]
(第一の液の作製)において、ワックス1の代わりに、ワックス5を使用した以外は、実施例7と同様にして、トナーを得た。
[実施例12]
(第一の液の作製)において、ワックス1の代わりに、ワックス6を使用した以外は、実施例7と同様にして、トナーを得た。
[実施例13]
(第一の液の作製)において、ワックス1の添加量を100部に変更すると共に、トナー材料の分散液(A)を作製する際に、2パスした以外は、実施例7と同様にして、トナーを得た。
[比較例1]
(第一の液の作製)において、トナー材料の分散液(A)を作製する際に、2パスした以外は、実施例1と同様にして、トナーを得た。
[比較例2]
(第一の液の作製)において、トナー材料の分散液(A)を作製する際に、5パスした以外は、実施例1と同様にして、トナーを得た。
[比較例3]
(第一の液の作製)において、ワックス1の添加量を100部に変更した以外は、実施例1と同様にして、トナーを得た。
[キャリアの作製]
ホモミキサーを用いて、固形分50質量%のアクリル樹脂溶液21.0部、固形分70質量%のグアナミン溶液6.4部、平均粒径0.3μm、体積固有抵抗1×1014Ω・cmのアルミナ粒子7.6部、固形分23質量%のシリコーン樹脂溶液SR2410(東レ・ダウコーニング・シリコーン製)65.0部、アミノシランSH6020(東レ・ダウコーニング・シリコーン製)1.0部、トルエン60部、ブチルセロソルブ60部を10分間分散させ、塗布液を得た。
スピラコーター(岡田精工製)を用いて、芯材としての、平均粒径25μmの焼成フェライト粉(MgO)1.8(MnO)49.5(Fe)48.0に、被覆膜の平均膜厚が0.15μmになるように、塗布液を塗布した後、乾燥させ、被覆膜付きフェライト粉を得た。次に、電気炉を用いて、被覆膜付きフェライト粉を150℃で1時間焼成し、冷却した後、目開き106μmの篩を用いて解砕し、重量平均粒径35μmのキャリアを得た。
なお、被覆膜の膜厚は、透過型電子顕微鏡を用いて、キャリアの断面を観察することにより、求められる。
[現像剤の作製]
容器が転動して撹拌される型式のターブラミキサーを用いて、キャリア100部と、トナー7部を均一に混合して、帯電させ、現像剤を得た。
表1に、ワックスの特性の測定結果を示す。
Figure 2021002031
表2に、トナーの特性の測定結果を示す。
Figure 2021002031
表3に、トナーの評価結果を示す。
Figure 2021002031
表3から、実施例1〜13のトナーは、低温定着性及び耐ホットオフセット性に優れ、フィルミング及びモーノポンプ使用時の補給不良を抑制できることがわかる。
これに対して、比較例1のトナーは、PI2850/PI828が0.2以上である割合が11%であるため、フィルミング及びモーノポンプ使用時の補給不良が発生しやすい。
比較例2のトナーは、PI2850/PI828が0.2以上である割合が4%であるため、耐ホットオフセット性が劣る。
比較例3のトナーは、PI2850/PI828の平均値が0.09であるため、耐ホットオフセット性が劣る。
特開2017−102399号公報

Claims (6)

  1. 結着樹脂と、離型剤を含み、
    FTIR−ATRマッピングによる、波数828cm−1における吸収スペクトルピークに対する波数2850cm−1における吸収スペクトルピークの強度比の平均値が0.10〜0.19であり、該強度比が0.20以上である割合が5〜10%であることを特徴とするトナー。
  2. 前記強度比は、頻度のヒストグラムの半値幅が0.10〜0.13であることを特徴とする請求項1に記載のトナー。
  3. 体積平均粒径が4.9〜5.5μm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。
  4. 前記離型剤は、エステルワックスであることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載のトナー。
  5. 前記エステルワックスは、融点が70〜80℃であることを特徴とする請求項4に記載のトナー。
  6. 請求項1乃至5のいずれか一項に記載のトナーと、キャリアを含むことを特徴とする現像剤。
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