JP6624805B2 - 磁性トナー - Google Patents

磁性トナー Download PDF

Info

Publication number
JP6624805B2
JP6624805B2 JP2015083617A JP2015083617A JP6624805B2 JP 6624805 B2 JP6624805 B2 JP 6624805B2 JP 2015083617 A JP2015083617 A JP 2015083617A JP 2015083617 A JP2015083617 A JP 2015083617A JP 6624805 B2 JP6624805 B2 JP 6624805B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
iron oxide
oxide particles
magnetic iron
toner
particles
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2015083617A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2015215603A (ja
Inventor
大祐 辻本
大祐 辻本
小川 吉寛
吉寛 小川
高橋 徹
徹 高橋
飯田 育
育 飯田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2015083617A priority Critical patent/JP6624805B2/ja
Priority to US14/691,514 priority patent/US9454094B2/en
Publication of JP2015215603A publication Critical patent/JP2015215603A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6624805B2 publication Critical patent/JP6624805B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G9/00Developers
    • G03G9/08Developers with toner particles
    • G03G9/0819Developers with toner particles characterised by the dimensions of the particles
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G9/00Developers
    • G03G9/08Developers with toner particles
    • G03G9/083Magnetic toner particles
    • G03G9/0831Chemical composition of the magnetic components
    • G03G9/0833Oxides
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G9/00Developers
    • G03G9/08Developers with toner particles
    • G03G9/083Magnetic toner particles
    • G03G9/0838Size of magnetic components
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G9/00Developers
    • G03G9/08Developers with toner particles
    • G03G9/087Binders for toner particles
    • G03G9/08742Binders for toner particles comprising macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • G03G9/08755Polyesters

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Developing Agents For Electrophotography (AREA)

Description

本発明は、電子写真方法、静電記録方法および磁性トナージェットによる記録方法などの方法に用いられる磁性トナーに関する。
近年、複写機やプリンターなどの電子写真方式の画像形成装置の高速化や高画質化に対応できるトナーが求められている。また、トナーが使用される環境は多様化しており、様々な環境下で使用されたとしても、安定した画像を提供できるトナーが求められている。
画像形成装置に採用される現像方法としては、トラブルの少なさ、寿命の長さ、メンテナンスの容易さの観点から、シンプルな構造の現像器を用いた一成分現像方法が好ましく用いられている。
一成分現像方法には、いくつか方法が知られている。それらの中の1つに、磁性酸化鉄粒子を内包する磁性トナー粒子(以下単に「トナー粒子」とも表記する。)を有する磁性トナー(以下単に「トナー」とも表記する。)を用いたジャンピング現像方法がある。ジャンピング現像方法とは、トナー担持体との摩擦帯電によって帯電した磁性トナーを、現像バイアスを用いて静電潜像担持体(電子写真感光体など)の表面に飛翔させ、付着させて、静電潜像担持体上の静電潜像(静電荷像)を現像(顕像化)する方法である。ジャンピング現像方法は、磁性トナーの搬送制御の容易さ、画像形成装置の内部汚染の少なさの観点から、多く実用化されている。
磁性トナーにおいて、トナー粒子中の磁性酸化鉄粒子の含有量を減らすことで、トナー担持体上における穂立ちを低くでき、均一に穂を形成することができるため、尾引きや飛び散りを抑えることができ、画質が良好になる傾向がある。また、余計なトナーを使用せずに画像を形成することができるために、トナーの消費量を減らす観点からも有利である。
以上のような観点から、磁性トナーには、トナー粒子中の磁性酸化鉄粒子の含有量を減らすことが求められている。
また、トナー粒子の結着樹脂は、上述したトナーの特性に大きな影響を与えるものである。トナー粒子の結着樹脂としては、例えば、ポリスチレン樹脂、スチレン−アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂などが挙げられる。それらの中でも、最近、低温定着性などに優れるポリエステル樹脂が注目されている。
上述のように、近年、トナーが使用される環境は多様化しており、様々な環境に対するトナーの適応性について着目すると、環境因子の中でも影響が特に大きい因子として湿度が挙げられる。湿度は、トナーの帯電量および帯電量分布に影響を与え、現像性の振れを引き起こし、また、転写性にも大きな影響を与える。
トナーを静電潜像担持体の表面から紙へ転写する転写工程では、紙の裏面から、紙にトナーとは逆の極性の電荷を与え、紙の表面をトナーの極性とは逆の極性に帯電させることによって、トナーの転写を行う。このとき、紙の種類や湿度によっては、本来は紙の表面だけを帯電させるはずが、電荷が紙の裏から表へと通過してしまい、静電潜像担持体の表面のトナーをも帯電させてしまう場合がある。このとき、トナーは本来とは逆の極性に帯電される。この現象は、「転写時突き抜け」と呼ばれる。転写時突き抜けが生じると、トナーは紙に転写されずに静電潜像担持体の表面に残ったり、転写時にトナー像が乱れたりして、紙に転写されたトナー像に抜けやムラが生じることがある。また、ハーフトーン画像などでは、ガサツキが生じる場合がある。このような現象は、高温高湿環境下で画像出力を行った場合に特に顕著になる。
特許文献1および2には、磁性酸化鉄粒子をトナー粒子に外添することで、この問題を解決しようとする技術が記載されている。
また、特許文献3には、トナー粒子中での磁性酸化鉄粒子の含有量を従来よりも減らし、磁性酸化鉄粒子の飽和磁化量や誘電正接を制御する技術が記載されている。
また、特許文献4および5には、トナー粒子中でのワックスの分散性を向上させるために、ポリエステル樹脂に長鎖のアルキル基を導入した樹脂をトナー粒子に用いることが記載されている。
特開2000−214625号公報 特開2005−37744号公報 特開2005−157318号公報 特開2005−181759号公報 特開2007−133391号公報
しかしながら、特許文献1および2に記載の技術では、転写時突き抜けの起こりやすい高湿環境下では、転写時突き抜けを抑制する効果が不十分であった。
また、特許文献3に記載の技術では、トナー粒子中で磁性酸化鉄粒子の偏りが生じやすかった。また、磁性酸化鉄粒子の粒度分布がシャープでない場合、たとえトナー粒子中で磁性酸化鉄粒子が均一に分散していたとしても、トナー粒子中の大きな磁性酸化鉄粒子がある場所と小さな磁性酸化鉄粒子がある場所の間で、電気抵抗にばらつきが生じやすい。それらの結果、転写時突き抜けが生じやすい環境下で使用された場合には、転写時突き抜けを抑制する効果が不十分であった。
また、特許文献4および5では、磁性酸化鉄粒子の詳細な検討は行われていない。
上述のとおり、低温定着性などに優れるポリエステル樹脂を用い、かつ、低い穂立ちや均一な穂の形成の観点から、トナー粒子中の磁性酸化鉄粒子の含有量を減らした磁性トナーが求められている。
しかしながら、磁性酸化鉄粒子の含有量を減らすと、トナー粒子中での磁性酸化鉄粒子の分散性が悪化するという問題が起こりやすくなる。その結果、トナー粒子中の磁性酸化鉄粒子が存在する部位と存在しない部位の間で、電気抵抗にばらつきが生じやすく、転写時突き抜けが生じやすくなる。
また、本発明者らの検討の結果、ポリエステル樹脂は、他の樹脂に比べて、転写時突き抜けを生じやすくすることが分かった。
特許文献1〜5のいずれにも、トナー粒子の結着樹脂としてポリエステル樹脂を用い、トナー粒子中の磁性酸化鉄粒子の含有量を少なくした磁性トナーにおける、転写時突き抜けという課題について検討がなされていない。
本発明の目的は、低温定着性に優れ、尾引きや飛び散りが生じにくく、転写時突き抜けによるトナー像の抜けやムラやガサツキが生じにくい磁性トナーを提供することにある。
本発明は、結着樹脂および磁性酸化鉄粒子を含有するトナー粒子を有する磁性トナーであって、
該結着樹脂が、軟化点70℃以上110℃未満である低軟化点樹脂と軟化点115℃以上170℃以下である高軟化点樹脂とを含有し、
該低軟化点樹脂が、炭素数30以上102以下の1級の脂肪族モノアルコールが末端に縮合したポリエステルユニットを有する樹脂を含み、
該高軟化点樹脂が、炭素数30以上102以下の2級の脂肪族モノアルコールが末端に縮合したポリエステルユニットを有する樹脂を含み、
該トナー粒子中の該磁性酸化鉄粒子の含有量が、該トナー粒子中の該結着樹脂100質量部に対して30質量部以上80質量部以下であり、
該磁性酸化鉄粒子が、下記(i)〜(iii):
(i)個数基準のメジアン径D50が0.05μm以上0.15μm以下である、
(ii)個数基準の粒度分布において、粒径が小さい側からの積算割合が10%となるときの粒径をD10としたとき、D10/D50が、0.40以上1.00以下である、
(iii)個数基準の粒度分布において、粒径が小さい側からの積算割合が90%となるときの粒径をD90としたとき、D90/D50が、1.00以上1.50以下である、
の条件を満たす
ことを特徴とする磁性トナーである。
本発明によれば、低温定着性に優れ、尾引きや飛び散りが生じにくく、転写時突き抜けによるトナー像の抜けやムラやガサツキが生じにくい磁性トナーを提供することができる。
本発明の磁性トナーでは、トナー粒子の結着樹脂としてポリエステルユニットを有する樹脂(以下単に「ポリエステル樹脂」とも表記する。)を用いている。本発明において「ポリエステルユニット」とは、ポリエステルに由来するユニットを意味する。また、「ポリエステルユニットを有する樹脂」には、いわゆるポリエステル樹脂の他に、ポリエステルユニットとその他のポリマーユニット(樹脂ユニット)とが化学的に結合したハイブリッド樹脂が含まれる。その他のポリマーユニットを構成する樹脂としては、例えば、ビニル系ポリマー(ビニル系樹脂)、ポリウレタン(ポリウレタン樹脂)、エポキシ系ポリマー(エポキシ樹脂)、フェノール系ポリマー(フェノール樹脂)などが挙げられる。これらの中でも、ビニル系ポリマー(ビニル系ポリマーユニット)が好ましい。また、ポリエステルユニットとビニル系ポリマーユニットとの質量比(ポリエステルユニット/ビニル系ポリマーユニット)は、90/10以上50/50以下であることが好ましい。
また、本発明の磁性トナーでは、トナー粒子中の磁性酸化鉄粒子の含有量を、結着樹脂100質量部に対して30質量部以上80質量部以下という比較的少ない含有量にしている。また、該磁性酸化鉄粒子の粒径を、個数基準のメジアン径D50で0.05μm以上0.15μm以下という比較的小さい粒径にしている。これらにより、低温定着性に優れ、尾引きや飛び散りが生じにくい磁性トナーが得られることを本発明者らは見出した。
上記構成により尾引きや飛び散りが生じにくくなるのは、磁性酸化鉄粒子の含有量が上記範囲にあることで、トナー担持体上における磁性トナーの穂立ちを低くでき、均一に穂を形成することができるからである。また、磁性酸化鉄粒子の個数基準のメジアン径D50が上記範囲にあることで、トナー粒子中の磁性酸化鉄粒子の含有量が上記範囲であっても、磁性酸化鉄粒子の個数が十分に確保できる。そのため、トナー粒子内での磁性酸化鉄粒子の均一な分散状態を確保することができる。
ここで、個数基準のメジアン径D50とは、粒径の大きなものと小さなものとを並べていったときに、双方の個数が同じになる境目の径を表したものである。個数基準のメジアン径D50を、以下単に「D50」とも表記する。
しかしながら、上記構成の磁性トナーを用いて高湿環境下において画像形成した場合、画像にガサツキが生じやすくなり、画質が低下しやすくなることも本発明者らは見出した。この課題は、転写性を向上させるためのポスト帯電器の無いような複写機やプリンターを用いて画像形成を行ったときに、より生じやすい傾向にあった。
本発明者らが、このガサツキの原因を検討したところ、出力画像において、わずかなレベルではあるが、ドットの乱れが生じやすくなることが分かった。また、このドットの乱れは、静電潜像担持体の表面ではなく、紙への転写時に発生しやすいことも分かった。さらに、乱れたドットを形成しているトナー粒子中においても、磁性酸化鉄粒子は十分な量存在していることが分かった。
以上のことから、本発明者らは、ガサツキの原因を以下のように推測している。
通常、転写工程では、トナーを静電潜像担持体の表面から紙へ転写する際、紙の裏面から紙にトナーとは逆の極性の電荷を与え、紙の表面をトナーの極性とは逆の極性に帯電させることによって、静電潜像担持体の表面のトナーを紙の表面へ転写する。
このとき、紙の種類や湿度の影響で、本来は紙だけを帯電させるはずが、電荷が紙の裏から表へと通過してしまい、静電潜像担持体の表面のトナーを本来の極性とは逆の極性に帯電させてしまう「転写時突き抜け」という現象が起こる場合がある。
トナー粒子ごとに磁性酸化鉄粒子の含有量にムラがあると、転写時突き抜けの影響を受けやすく、出力画像であるトナー像には、抜けやムラといった弊害が起こりやすい。本発明者らがさらに検討した結果、トナー粒子ごとの磁性酸化鉄粒子の含有量にあまりムラがなくても、トナー粒子中においてミクロレベルで磁性酸化鉄粒子が均一に分散していない場合、トナー粒子内での電気抵抗にばらつきが生じやすくなる。トナー粒子内での電気抵抗にばらつきが生じると、トナー粒子内において、部位によっては転写時突き抜けの影響を受けることが分かった。
また、ミクロレベルで磁性酸化鉄粒子が均一に分散していても、トナー粒子中において磁性酸化鉄粒子の大きな粒子が存在する場所と小さな粒子が存在する場所の間で、トナー粒子内での電気抵抗にばらつきが生じやすくなる。トナー粒子内での電気抵抗にばらつきが生じると、トナー粒子内において、部位によっては転写時突き抜けの影響を受けることが分かった。
転写時突き抜けの影響により、トナーが静電潜像担持体の表面から紙へ転写される際、本来転写されるべき位置からわずかにずれて転写されてしまうことで、わずかなレベルでのドットの乱れが起こり、ガサツキが悪化することがあると考えられる。
従来、この現象に着目されていなかった原因としては、以下のように考えている。
トナー粒子中の磁性酸化鉄粒子の含有量が多い、および/または、トナー粒子中の磁性酸化鉄粒子の粒径などが制御されていない磁性トナーを用いた場合、元々の画質がさほど良くない。その結果、わずかなレベルでのドットの乱れによるガサツキが目立たなかったためと考えられる。
本発明者らは、磁性酸化鉄粒子に関して、上記
(i)個数基準のメジアン径D50が、0.05μm以上0.15μm以下である、
に加え、下記
(ii)D10/D50が、0.40以上1.00以下である、
(iii)D90/D50が、1.00以上1.50以下である、
を満たすことにより、トナー粒子の結着樹脂としてポリエステル樹脂を用い、トナー粒子中の磁性酸化鉄粒子の含有量を少なくした場合においても、高湿環境下においてトナー像のムラが生じにくくなることを見出した。
ここで、D10とは、個数基準の粒度分布において、粒径が小さい側からの積算割合が10%となるときの粒径である。また、D90とは、個数基準の粒度分布において粒径が小さい側からの積算割合が90%となるときの粒径である。個数基準のD10を、以下単に「D10」とも表記し、個数基準のD90を、以下単に「D90」とも表記する。
D10/D50が0.40以上1.00以下であるということは、磁性酸化鉄粒子の個数基準の粒度分布において、微粉(粒径が小さい粒子)側の粒度分布がシャープであるということを意味する。また、D90/D50が1.00以上1.50以下であるということは、磁性酸化鉄粒子の個数基準の粒度分布において、粗粉(粒径が大きい粒子)側の粒度分布がシャープであるということを意味する。例えば、同じ平均粒径であって粒度分布が異なる2種類の磁性酸化鉄粒子があった場合を考える。すると、D10/D50が0.40以上1.00以下で、D90/D50が1.00以上1.50以下である粒子の方が、D10/D50が0.40未満、または、D90/D50が1.50を超える粒子よりも、シャープな粒度分布を持っているといえる。
D10/D50およびD90/D50の範囲を上記範囲に制御することで、トナー粒子中における磁性酸化鉄粒子の大きさが均一となり、トナー粒子の電気抵抗が均一になりやすい。
また、本発明者らは、トナー粒子の結着樹脂として、
炭素数30以上102以下の脂肪族モノカルボン酸および
炭素数30以上102以下の脂肪族モノアルコール
からなる群より選択される少なくとも1種の脂肪族化合物が末端に縮合したポリエステルユニットを有する樹脂を用いることにより、磁性酸化鉄粒子の分散に効果があることを見出した。この理由について、本発明者らは、以下のように推測している。
化学反応(縮合反応)によりポリエステルユニットの末端に炭素数30以上102以下の脂肪族化合物を導入することで、導入した脂肪族化合物由来の炭素鎖が樹脂中にミクロに分散した状態を作ることができる。脂肪族化合物の炭素数は、好ましくは32以上80以下であり、より好ましくは32以上60以下である。
ここで、上記脂肪族化合物は1価であることが重要である。1価であることにより、脂肪族化合物はポリエステルユニットの末端に縮合することになる。末端に縮合した脂肪族化合物由来の炭素鎖は、樹脂中でソフトセグメントとして働く。そして、脂肪族化合物由来の炭素鎖が樹脂中にミクロに分散していることで、樹脂中にソフトセグメントが均一に分散している状態が形成される。この樹脂中に均一に存在するミクロレベルのソフトセグメントを起点として、磁性酸化鉄粒子が、樹脂中の一部に偏らず、トナー粒子中の一部に偏らず、全体的に均一な状態で分散することができると考えられる。トナー粒子中で磁性酸化鉄粒子が均一に分散していることで、転写時突き抜けが抑制され、ガサツキが生じにくくなる。また、トナー粒子中で磁性酸化鉄粒子が均一に分散していることで、トナー担持体上における穂の形成が均一になり、尾引きや飛び散りが生じにくくなり、トナー像の濃度低下やカブリが生じにくくなる。
脂肪族化合物の炭素数が30以上であれば、ソフトセグメントが十分な大きさになり、トナー粒子中で磁性酸化鉄粒子が分散するための起点になりやすい。脂肪族化合物の炭素数が102以下であれば、ソフトセグメントが大きくなりすぎないため、樹脂中においてミクロなソフトセグメントが均一に存在する状態が形成されやすく、磁性酸化鉄粒子を均一に分散させやすい。また、樹脂中においてソフトセグメントが均一に存在する状態は、磁性トナーの低温定着性の向上にも効果的である。
本発明に係る磁性酸化鉄粒子のD50は、上述のとおり、0.05μm以上0.15μm以下である。好ましくは、0.10μm以上0.14μm以下である。磁性酸化鉄粒子のD50が0.05μm以上0.15μm以下であり、磁性酸化鉄粒子の含有量が、トナー粒子中の結着樹脂100質量部に対して30質量部以上80質量部以下であれば、磁性トナー中の磁性酸化鉄粒子の個数が十分に確保される。これにより、トナー担持体上における穂立ちを低くでき、均一に穂を形成することができるため、尾引きや飛び散りを抑えることができる。
上記含有量の範囲において、磁性酸化鉄粒子のD50が0.15μm以下であれば、磁性トナー中の磁性酸化鉄粒子の個数が十分に確保される。それにより、磁性トナー粒子間の磁性酸化鉄粒子の含有量にばらつきが生じにくくなる。その結果、トナー担持体上における穂の形成が不均一になりにくく、尾引きや飛び散りが生じにくくなり、トナー像の濃度の低下やカブリが生じにくくなる。また、転写時突き抜けによるトナー像の抜け、ムラ、ガサツキが生じにくくなる。
また、上記含有量の範囲において、磁性酸化鉄粒子のD50が0.05μm以上であれば、磁性酸化鉄粒子の磁力が十分に確保され、磁性トナーの磁力が十分に確保される。その結果、トナー担持体上において穂が形成されやすくなり、尾引きや飛び散りが生じにくくなり、トナー像の濃度の低下やカブリが生じにくくなる。さらに、転写時突き抜けによる抜け、ムラ、ガサツキが生じにくくなる。
また、本発明者らは、粒径が小さい磁性酸化鉄粒子を使用する場合、磁性酸化鉄粒子のD50に併せて、D10/D50およびD90/D50の範囲をそれぞれ制御することが、本発明の効果を十分に得るうえで必要であることを見出した。つまり、本発明において、磁性酸化鉄粒子のD10/D50は0.40以上1.00以下であり、D90/D50が1.00以上1.50以下である。D10/D50は、0.45以上1.00以下であることが好ましく、0.50以上1.00以下であることがより好ましく、0.55以上1.00以下であることがより好ましい。また、D90/D50は、1.00以上1.47以下であることが好ましく、1.00以上1.45以下であることがより好ましい。これは、磁性酸化鉄粒子の粒度分布がシャープでない場合、磁性酸化鉄粒子がトナー粒子中に均一に分散していても、磁性酸化鉄粒子の大きな粒子が存在する場所と小さな粒子が存在する場所の間で、トナー粒子内での電気抵抗にばらつきが生じるためである。
D10/D50が0.40以上であれば、微粉側の粒度分布がシャープとなり、トナー粒子中に磁性酸化鉄粒子の個数が多い部位が存在しにくくなる。その結果、トナー粒子内での電気抵抗にばらつきが生じにくくなり、トナー粒子内で転写時突き抜けの影響を受けやすい部位が少なくなり、ガサツキが生じにくくなる。また、磁性酸化鉄粒子の粒度分布がシャープになることで、トナー担持体上における穂の形成が均一になり、尾引きや飛び散りが生じにくくなり、トナー像の濃度の低下やカブリが生じにくくなる。
D90/D50が1.50以下であれば、粗粉側の粒度分布がシャープとなり、トナー粒子中に磁性酸化鉄粒子の個数が少ない部位が存在しにくくなる。その結果、トナー粒子内での電気抵抗にばらつきが生じにくくなり、トナー粒子内で転写時突き抜けの影響を受けやすい部位が少なくなり、ガサツキが生じにくくなる。また、磁性酸化鉄粒子の粒度分布がシャープになることで、トナー担持体上における穂の形成が均一になり、尾引きや飛び散りが生じにくくなり、トナー像の濃度の低下やカブリが生じにくくなる。
本発明に係る磁性酸化鉄粒子は、例えば、磁性酸化鉄粒子を製造する際に、酸化反応を分割して行ったり、酸化反応中に撹拌を行ったりするなどして、酸化反応を均一に進めることで得られる。また、分級装置を用いて、D10/D50が0.40以上1.00以下、D90/D50が1.00以上1.50以下となるように、磁性酸化鉄粒子を分級して得ることもできる。
磁性酸化鉄粒子の微粉および粗粉の除去のために使用できる分級機として、乾式分級機としては、例えば、
日鉄鉱業(株)製のエルボジェット(商品名)、
ホソカワミクロン(株)製のファインシャープセパレーター(商品名)、
三協電業(株)製のバリアブル・インパクタ(商品名)、
(株)セイシン企業製のスペディッククラシファイアー(商品名)、
日本ドナルドソン(株)製のドナセレック(商品名)、
安川商事(株)製のワイエムマイクロカット(商品名)
などが挙げられる。また、その他の各種エアーセパレーター、ミクロンセパレーター、ミクロプレックス、アキュカットなどの乾式分級装置などが使用できる。また、湿式分級機としては、例えば、シックナー、円筒型遠心分離機、分離板型遠心分離機などが挙げられる。
これらの分級機は、1種のみを用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
1回もしくは複数回の分級工程を経ることにより、本発明に係る磁性酸化鉄粒子を得ることができる。
以下の製造方法によれば、分級操作で得るよりも、よりシャープな粒度分布の磁性酸化鉄粒子を得ることができる。
粒径が小さい磁性酸化鉄粒子を得る方法としては、例えば、磁性酸化鉄粒子を製造する際の酸化反応工程を2段階に分けて行うことで、磁性酸化鉄粒子の結晶成長を丁寧に行い、粒径が小さい磁性酸化鉄粒子を得る方法がある。
しかしながら、ただ酸化反応工程を分割するだけで、反応中の磁性酸化鉄粒子の撹拌を十分に行わなければ、均一な酸化反応を行うことが難しい。磁性酸化鉄粒子を製造する際の酸化反応が均一でないと、磁性酸化鉄粒子の結晶成長が不均一になりやすく、粒度分布のシャープな磁性酸化鉄粒子が得られにくい。
したがって、D10/D50が0.40以上1.00以下であり、D90/D50が1.00以上1.50以下である磁性酸化鉄粒子を得るためには、磁性酸化鉄粒子の結晶成長を丁寧に行い、磁性酸化鉄粒子の結晶成長が均一に進むようにすることが好ましい。そのためには、酸化反応の際に、磁性酸化鉄粒子を含むスラリー状の溶液を均一に混合して、磁性酸化鉄粒子の成長を均一化することが好ましい。
そのための手法として、例えば、以下の方法がある。
まず、磁性酸化鉄粒子を製造する際の酸化反応工程を分割し、磁性酸化鉄粒子を含むスラリー状溶液のpHを調整し、スラリー状溶液の粘度を下げることで撹拌しやすくする。その状態でスラリー状溶液を均一に撹拌し、磁性酸化鉄粒子の結晶成長を均一に進行させる。
また、磁性酸化鉄粒子の結晶成長を一度止め、機械的にスラリー状溶液を強く撹拌することで、溶液中の磁性酸化鉄粒子の結晶成長を均一に進行させてもよい。
本発明に係る磁性酸化鉄粒子を得るための好適な製造方法を以下に述べる。
磁性酸化鉄粒子の種粒子を形成する第1反応工程、
上記種粒子を成長させる第2反応工程、
第2反応工程後に磁性酸化鉄粒子を含むスラリー状の溶液を十分に撹拌しながらさらに粒子を成長させて、目的とする磁性酸化鉄粒子を得る第3反応工程
を行うことで本発明に係る磁性酸化鉄粒子が得られる。反応工程を3段階に分けることで、磁性酸化鉄粒子の結晶成長を丁寧に行う。さらに、反応の間に磁性酸化鉄粒子を含むスラリー状溶液を撹拌して磁性酸化鉄粒子の結晶成長を均一に進行させることで、磁性酸化鉄粒子の結晶の形状が揃い、粒度分布がシャープな磁性酸化鉄粒子を得ることができる。
〈第1反応工程〉
第一鉄塩水溶液と、該第一鉄塩水溶液中の第一鉄塩に対して0.90当量以上1.00当量以下の水酸化アルカリ水溶液と、を反応させる。得られた水酸化第一鉄コロイドを含む第一鉄塩溶液に、水可溶性ケイ酸塩を鉄原子に対してケイ素原子換算で0.05原子%以上1.00原子%以下添加する。鉄原子に対してケイ素原子換算で0.05原子%以上1.00原子%以下というのは、第一鉄塩溶液に含まれる鉄原子の量を100としたときにケイ素原子の量が0.05以上1.00以下であることを意味する。
次いで、水酸化第一鉄コロイドを含む第一鉄塩反応液のpHを8.0以上9.0以下に調整する。
次いで、70℃以上100℃以下の範囲に加熱しながら、酸素含有ガスを通して鉄の酸化反応率が7%以上12%以下になるまで酸化反応を行い、マグネタイト核晶粒子を生成させる。
〈第2反応工程〉
得られたマグネタイト核晶粒子と水酸化第一鉄コロイドを含む第一鉄塩反応液に、該第一鉄塩反応液に対して1.01当量以上1.50当量以下となるように水酸化ナトリウム水溶液などの水酸化アルカリ水溶液を添加する。
次いで、70℃以上100℃以下の範囲に加熱しながら、酸素含有ガスを通して鉄の酸化反応率が40〜60%となるまで酸化反応を行う。
〈第3反応工程〉
撹拌を行いながら、pHを5.0以上9.0以下に調整し、反応液の粘度を低下させて撹拌しやすくしたうえで、反応液が均一になるように撹拌する。ここで、pHをアルカリ性から中性側に調整する理由は、反応液の粘度を低下させ、撹拌しやすくするためである。反応液の粘度を低下させて撹拌しやすくするための反応液のpHを「中継条件」という。
その後、pHを9.5以上に再調整する。そして、水可溶性ケイ酸塩を第1反応工程で添加した水可溶性ケイ酸塩に対して20質量%以上200質量%以下(第1反応工程と第3反応工程とで添加するケイ素原子が合計で1.9原子%以下となるように)添加する。
その後、反応液を70℃以上100℃以下の範囲に加熱しながら、酸素含有ガスを通して酸化反応を行う。
磁性酸化鉄粒子の表面にケイ素原子および/またはアルミニウム原子を含有させるには、例えば、以下の操作を行う。
第3反応工程終了後の磁性酸化鉄粒子を含む懸濁液中に、水可溶性ケイ酸塩、あるいは、水可溶性ケイ酸塩および水可溶性アルミニウム塩を添加する。その後、懸濁液の温度を80℃以上(好ましくは90℃以上)とし、pHを5以上9以下(好ましくは7以上9以下)の範囲に調整して、ケイ素原子および/またはアルミニウム原子を含有する化合物を磁性酸化鉄粒子の表面に析出させ、沈着させる。水可溶性ケイ酸塩を投入する際、同時に他の元素を含有する水溶液を投入してもよい。
また、第3反応工程終了後の磁性酸化鉄粒子にメカノケミカル処理や熱処理を行うことで、ケイ素原子および/またはアルミニウム原子を含有する化合物を磁性酸化鉄粒子の表面に固着させることもできる。
必要に応じて、各反応において、鉄以外の元素として、Mn、Zn、Ni、Cu、Al、TiおよびSiからなる群より選択される少なくとも1種の元素を含む塩を添加することにより、該元素を含有させることができる。上記塩としては、例えば、硫酸塩、硝酸塩、塩化物などが挙げられる。上記塩の添加量は、上記元素の総量が鉄原子に対して0原子%を超え10原子%以下になる量であることが好ましい。より好ましくは、0原子%を超え8原子%以下になる量であり、さらに好ましくは、0原子%を超え5原子%以下になる量である。
本発明に係るトナー粒子中の磁性酸化鉄粒子の含有量は、トナー粒子中の結着樹脂100質量部に対して30質量部以上80質量部以下である。好ましくは、40質量部以上75質量部以下である。磁性酸化鉄粒子の含有量が結着樹脂100質量部に対して30質量部以上であれば、磁性トナーとトナー担持体の内部の磁石による磁気的な拘束力によって、磁性トナーがトナー担持体の表面から静電潜像担持体の表面に飛翔する量を制御しやすくなる。その結果、カブリや尾引きを抑制しやすくなる。また、磁性酸化鉄粒子の含有量が結着樹脂100質量部に対して80質量部以下であれば、トナー粒子の表面に露出する磁性酸化鉄粒子の個数が多くなりすぎず、磁性酸化鉄粒子による電荷のリークが起きにくい。その結果、カブリや尾引きが抑制される。
本発明に係る磁性酸化鉄粒子は、ケイ素原子を鉄原子に対して0.19原子%以上1.90原子%以下含有することが好ましい。ケイ素原子の含有量が鉄原子に対して0.19原子%以上1.90原子%以下の範囲であれば、黒色度に優れた磁性酸化鉄粒子が得られやすい。
本発明に係る磁性酸化鉄粒子は、その表面において、アルミニウム原子を鉄原子に対して0.10原子%以上1.00原子%以下含有することが好ましい。磁性酸化鉄粒子の表面におけるアルミニウム原子の含有量が鉄原子に対して0.10原子%以上1.00原子%以下の範囲であると、磁性トナーの帯電性が制御しやすくなり、尾引きや飛び散りをより抑制しやすくなる。
磁性酸化鉄粒子は、その表面において、ケイ素原子およびアルミニウム原子の両方を含有することがより好ましい。磁性酸化鉄粒子の表面におけるケイ素原子の量Aとアルミニウム原子の量Cとの好適な比率については後述する。
磁性酸化鉄粒子の表面に存在するケイ素原子を塩酸で溶出させた場合のケイ素原子の量をAとする。そして、磁性酸化鉄粒子の表面に存在するケイ素原子を水酸化ナトリウム水溶液で溶出させた場合のケイ素原子の量をBとする。このとき、比(B/A)×100は、50(%)以下であることが好ましく、42(%)以下であることがより好ましい。ケイ素原子の量Aおよびケイ素原子の量Bの測定方法は後述する。
上記比(B/A)×100の値は、磁性酸化鉄粒子の表面に存在するケイ素原子の塩酸に対する溶出性と水酸化ナトリウム水溶液に対する溶出性との関係を示している。そして、上記比(B/A)×100の値が50(%)以下であることは、ケイ素原子が磁性酸化鉄粒子の表面に均一に強固に存在していることを表している。
磁性酸化鉄粒子は塩酸に可溶であるため、磁性酸化鉄粒子を塩酸で溶解させた場合、磁性酸化鉄粒子の表面に存在するほぼすべてのケイ素原子が溶出する。これは、該磁性酸化鉄粒子の表面に均一に強固に存在しているケイ素原子が、磁性酸化鉄粒子が溶解することで溶出するからである。
一方、磁性酸化鉄粒子は水酸化ナトリウム水溶液に難溶(不溶)である。そのため、磁性酸化鉄粒子を水酸化ナトリウム水溶液で溶解させようとした場合のケイ素原子の量Bは、磁性酸化鉄粒子の表面に存在するケイ素原子のうち、水酸化ナトリウム水溶液によって溶出可能な状態のケイ素原子の量を表している。
上記比(B/A)×100が50(%)以下であるということは、磁性酸化鉄粒子の表面において、水酸化ナトリウム水溶液によって溶出可能なケイ素原子の量が少なくなっていることを表している。水酸化ナトリウム水溶液によって溶出可能なケイ素原子の量が少ない場合、磁性酸化鉄粒子の表面において、ケイ素原子は化学的に安定な状態で存在していると考えられる。
その結果、ポリエステルユニット中の脂肪族化合物由来の炭素鎖によるソフトセグメントによって、磁性酸化鉄粒子が分散しやすくなる。そして、トナー粒子中での磁性酸化鉄粒子の分散がより均一となる。この理由について、本発明者らは、以下のように推測している。
ケイ素原子が磁性酸化鉄粒子の表面に均一に強固に存在しているということは、磁性酸化鉄粒子の表面に存在するシラノール基(Si−OH)が少なく、磁性酸化鉄粒子の表面に化学的に安定な状態でケイ素原子が存在していると考えられる。その結果、ポリエステルユニットのカルボキシ基やヒドロキシ基との相互作用が減少し、磁性酸化鉄粒子は、脂肪族化合物由来の炭素鎖に由来するソフトセグメントに対してより安定的に相互作用し、樹脂中に全体的により均一な状態で分散すると考えられる。
以上の理由により、トナー粒子中での磁性酸化鉄粒子の分散性がより良好となり、トナー粒子内での電気抵抗のばらつきがより抑制され、転写時突き抜けがより生じにくくなることで、ガサツキがより生じにくくなる。また、磁性酸化鉄粒子の分散状態がより均一となることで、トナー担持体上における穂の形成がより均一となり、尾引きや飛び散りがより抑制され、カブリがより抑制される。
このようなケイ素原子の存在状態を形成するには、磁性酸化鉄粒子の表面にケイ素原子を含有させるとともに、アルミニウム原子を含有させることが好ましい。磁性酸化鉄粒子の表面にケイ素原子および/またはアルミニウム原子を含有させるための操作(方法)は、上述したとおりである。
上述の操作によって磁性酸化鉄粒子の表面にケイ素原子およびアルミニウム原子を含有させた場合、両原子は、ベーマイト構造またはそれに近い構造で磁性酸化鉄粒子の表面に存在していると考えられる。ベーマイト構造とは、アルミニウム水和物の結晶構造の1つであり、化学的な安定性が高い。上述の操作によって磁性酸化鉄粒子の表面にケイ素原子およびアルミニウム原子を含有させた場合、ケイ素原子は、ベーマイト構造の中に微分散したような状態で存在していると考えられる。そのため、磁性酸化鉄粒子の表面にケイ素原子を化学的により安定で強固に均一に存在させることができる。よって、磁性酸化鉄粒子は、より安定的に上記脂肪族化合物由来の炭素鎖に作用し、樹脂中に全体的に均一な状態で分散すると考えられる。その結果、トナー粒子中での磁性酸化鉄粒子の分散性がより良好となり、トナー粒子内での電気抵抗のばらつきがより抑制され、転写時突き抜けがより生じにくくなることで、ガサツキがより生じにくくなる。また、磁性酸化鉄粒子の分散状態がより均一となることで、トナー担持体上における穂の形成がより均一となり、尾引きや飛び散りがより抑制され、カブリがより抑制される。
本発明に係る磁性酸化鉄粒子の形状は、八面体形状であることが好ましい。磁性酸化鉄粒子の形状が八面体形状であることによって、結着樹脂中での磁性酸化鉄粒子の分散性がより良好になるため、カブリがより抑制される。
本発明に係るトナー粒子は、上述のとおり、結着樹脂として上記脂肪族化合物が末端に縮合したポリエステルユニットを有する樹脂(ポリエステル樹脂)を含む。
本発明に係るポリエステル樹脂を構成するための成分について説明する。以下の成分は、1種のみを用いてもよいし、2種以上を用いてもよい。
ポリエステル樹脂を構成するための2価の酸成分としては、例えば、以下のジカルボン酸またはその誘導体が挙げられる。
フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、無水フタル酸などのベンゼンジカルボン酸類、または、その無水物もしくはその低級アルキルエステル、
コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸などのアルキルジカルボン酸類、または、その無水物もしくはその低級アルキルエステル、
炭素数1以上50以下のアルケニルコハク酸類もしくはアルキルコハク酸類、または、その無水物もしくはその低級アルキルエステル、
フマル酸、マレイン酸、シトラコン酸、イタコン酸などの不飽和ジカルボン酸類、または、その無水物もしくはその低級アルキルエステル。
ポリエステル樹脂を構成するための2価のアルコール成分としては、例えば、以下のものが挙げられる。
エチレングリコール、ポリエチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール(CHDM)、水素化ビスフェノールA、下記式(I)で示されるビスフェノールもしくはその誘導体、
Figure 0006624805
(式(I)中、Rは、エチレン基、または、プロピレン基を示す。xおよびyは、それぞれ独立に、0以上の整数であり、かつ、x+yの平均値は、0以上10以下である。)
下記式(II)で示されるジオール類。
Figure 0006624805
本発明に係るポリエステルユニットを構成するための成分としては、上述の2価のカルボン酸化合物および2価のアルコール化合物以外に、3価以上のカルボン酸化合物や、3価以上のアルコール化合物を用いてもよい。
3価以上のカルボン酸化合物としては、例えば、トリメリット酸、無水トリメリット酸、ピロメリット酸などが挙げられる。3価以上のアルコール化合物としては、例えば、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、グリセリンなどが挙げられる。
本発明に係るポリエステルユニットを構成するためのアルコール成分としては、脂肪族多価アルコールを1モル%以上30モル%以下含有することが好ましく、5モル%以上30モル%以下含有することがより好ましい。
脂肪族多価アルコールの含有量を1モル%以上30モル%以下にすることにより、ポリエステルユニット中のエステル基の濃度を高くすることができる。その結果、エステル基と磁性酸化鉄粒子との相互作用が効果的に発現し、尾引きや飛び散りがより抑制される。
本発明に係るポリエステルユニットの製造方法としては、例えば、以下の方法が挙げられる。
まず、2価のカルボン酸化合物および2価のアルコール化合物を、脂肪族モノカルボン酸または脂肪族モノアルコールと同時に仕込む。そして、エステル化反応、エステル交換反応、縮合反応などの反応により、これらを重合させ、ポリエステルユニットを製造する。重合温度は、180℃以上290℃以下の範囲であることが好ましい。ポリエステルユニットの重合に際しては、例えば、チタン系触媒、スズ系触媒、酢酸亜鉛、三酸化アンチモン、二酸化ゲルマニウムなどの重合触媒を用いることができる。本発明において、上記ポリエステルユニットは、チタン系触媒の存在下での縮重合によって得られたものであることが好ましい。チタン系触媒を使用することで、磁性トナーの帯電性が安定し、尾引きがより抑制される。
チタン系触媒としては、例えば、
チタンジイソプロピレートビストリエタノールアミネート〔Ti(C14N)(CO)〕、
チタンジイソプロピレートビスジエタノールアミネート〔Ti(C10N)(CO)〕、
チタンジペンチレートビストリエタノールアミネート〔Ti(C14N)(C11O)〕、
チタンジエチレートビストリエタノールアミネート〔Ti(C14N)(CO)〕、
チタンジヒドロキシオクチレートビストリエタノールアミネート〔Ti(C14N)(OHC16O)〕、
チタンジステアレートビストリエタノールアミネート〔Ti(C14N)(C1837O)〕、
チタントリイソプロピレートトリエタノールアミネート〔Ti(C14N)(CO)〕、
チタンモノプロピレートトリス(トリエタノールアミネート)〔Ti(C14N)(CO)
テトラ−n−ブチルチタネート〔Ti(CO)〕(チタンテトラブトキシド)、
テトラプロピルチタネート〔Ti(CO)〕、
テトラステアリルチタネート〔Ti(C1837O)〕、
テトラミリスチルチタネート〔Ti(C1429O)〕、
テトラオクチルチタネート〔Ti(C17O)〕、
ジオクチルジヒドロキシオクチルチタネート〔Ti(C17O)(OHC16O)〕、
ジミリスチルジオクチルチタネート〔Ti(C1429O)(C17O)
などが挙げられる。これらの中でも、チタンジイソプロピレートビストリエタノールアミネート、チタンジイソプロピレートビスジエタノールアミネート、チタンジペンチレートビストリエタノールアミネート、テトラステアリルチタネート、テトラミリスチルチタネート、テトラオクチルチタネート、ジオクチルジヒドロキシオクチルチタネートが好ましい。
これらは、例えば、ハロゲン化チタンと、目的物に対応するアルコールと、を反応させることにより得ることができる。
また、チタン系触媒は、芳香族カルボン酸チタン化合物を含むことが好ましい。
芳香族カルボン酸チタン化合物としては、芳香族カルボン酸とチタンアルコキシドとを反応させることによって得られたものが好ましい。
芳香族カルボン酸としては、2価以上の芳香族カルボン酸(すなわち、2個以上のカルボキシ基を有する芳香族カルボン酸)および/または芳香族オキシカルボン酸であることが好ましい。
2価以上の芳香族カルボン酸としては、例えば、
フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸などのジカルボン酸類、または、その無水物、
トリメリット酸、ベンゾフェノンジカルボン酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸、ナフタレンジカルボン酸、ナフタレンテトラカルボン酸などの多価カルボン酸類、または、その無水物もしくはそのエステル化物
などが挙げられる。これらの中でも、イソフタル酸、テレフタル酸、トリメリット酸、ナフタレンジカルボン酸が好ましい。
上記芳香族オキシカルボン酸としては、例えば、サリチル酸、m−オキシ安息香酸、p−オキシカルボン酸、没食子酸、マンデル酸、トロパ酸などが挙げられる。
本発明に係る脂肪族化合物は、炭素数30以上102以下の脂肪族モノカルボン酸および炭素数30以上102以下の脂肪族モノアルコールからなる群より選択される少なくとも1種である。脂肪族モノカルボン酸や脂肪族モノアルコールとしては、第1級のもの、第2級のもの、第3級のもののいずれでも用いることができる。
脂肪族モノカルボン酸としては、例えば、メリシン酸、ラクセル酸、テトラコンタン酸、ペンタコンタン酸などが挙げられる。
脂肪族モノアルコールとしては、例えば、メリシルアルコール、テトラコンタノールなどが挙げられる。
本発明に係る脂肪族化合物には、脂肪族炭化水素系ワックスを酸変性またはアルコール変性して得られる変性ワックスを使用することもできる。
変性ワックスには、0価のもの、1価のもの、2価以上のものが含まれることがあるが、変性ワックスの混合物中に1価(モノカルボン酸またはモノアルコール)の変性ワックスが40質量%以上含まれていることが好ましい。より好ましくは、50質量%以上含まれていることである。
酸変性された脂肪族炭化水素系ワックスとしては、例えば、ポリエチレンもしくはポリプロピレンをアクリル酸などの1価の不飽和カルボン酸により酸変性されているものが挙げられる。酸変性ワックスの融点は、分子量により制御できる。
アルコール変性された脂肪族炭化水素系ワックスのうち、第1級のアルコール変性脂肪族炭化水素系ワックスは、例えば、次の方法で製造することができる。まず、エチレンを、チーグラー触媒を用いて重合させてポリエチレンを得る。重合終了後、酸化させて触媒金属とポリエチレンとのアルコキシドを生成させた後、加水分解することによって第1級のアルコール変性脂肪族炭化水素系ワックスを製造することができる。
アルコール変性された脂肪族炭化水素系ワックスのうち、第2級のアルコール変性脂肪族炭化水素系ワックスは、例えば、次の方法で製造することができる。脂肪族炭化水素系ワックスを、ホウ酸および無水ホウ酸の存在下で、分子状酸素含有ガスで液相酸化することにより得られる。得られた第2級のアルコール変性脂肪族炭化水素系ワックスは、さらに、プレス発汗法による精製、溶剤を使用した精製、水添処理、硫酸での洗浄後の活性白土による処理などを行ってもよい。触媒としては、ホウ酸と無水ホウ酸との混合物を使用することもできる。ホウ酸と無水ホウ酸とのモル比(ホウ酸/無水ホウ酸)は、1.0/1.0以上2.0/1.0以下であることが好ましく、1.2/1.0以上1.7/1.0以下であることがより好ましい。無水ホウ酸の割合が多いほど、ホウ酸の過剰分による凝集現象が生じにくくなる。無水ホウ酸の割合が少ないほど、反応後に生じる無水ホウ酸由来の粒状物質の量が少なくなり、また、反応に寄与しにくい無水ホウ酸が少なくなる。
ホウ酸と無水ホウ酸の混合物の使用量は、その混合物をホウ酸量に換算して、原料の脂肪族炭化水素系ワックス1モルに対して0.001モル以上10モル以下であることが好ましく、0.1モル以上1モル以下であることがより好ましい。
ホウ酸/無水ホウ酸以外の触媒としては、例えば、メタホウ酸、ピロホウ酸などが挙げられる。
また、アルコールとエステルを形成するものとしては、例えば、ホウ素の酸素酸、リンの酸素酸、硫黄の酸素酸などが挙げられる。より具体的には、ホウ酸、硝酸、リン酸、硫酸などが挙げられる。
分子状酸素含有ガスとしては、例えば、酸素ガス、空気、または、それらを不活性ガスで希釈したガスなどが挙げられる。分子状酸素含有ガス中の酸素濃度は、1体積%以上30体積%以下であることが好ましく、3体積%以上20体積%以下であることがより好ましい。
液相酸化反応は、通常は、溶剤を使用せず、原料の脂肪族炭化水素系ワックスの溶融状態下で行われる。反応温度は、120℃以上280℃以下であることが好ましく、150℃以上250℃以下であることがより好ましい。反応時間は、1時間以上15時間以下であることが好ましい。
ホウ酸と無水ホウ酸は、あらかじめ混合して、反応系に添加することが好ましい。ホウ酸に無水ホウ酸をあらかじめ混合しておくことで、ホウ酸の脱水反応が生じにくくなる。
ホウ酸と無水ホウ酸の混合触媒の添加温度(反応系に添加するときの温度)は、100℃以上180℃以下であることが好ましく、110℃以上160℃以下であることがより好ましい。100℃以上であれば反応系内に水分が残存しにくく、水分に起因する無水ホウ酸の触媒能の低下が生じにくくなる。
反応終了後、反応混合物に水を加え、生成した脂肪族炭化水素系ワックスのホウ酸エステルを加水分解し、精製して、アルコール変性された脂肪族炭化水素系ワックスが得られる。
本発明に係る脂肪族化合物には、炭素数30以上102以下の脂肪族モノカルボン酸および/または炭素数30以上102以下の脂肪族モノアルコールが用いられるが、これらの中でも、炭素数30以上102以下の脂肪族モノアルコールが好ましい。脂肪族モノアルコールの中でも、低温定着性の観点から、アルコール変性された脂肪族炭化水素系ワックスであることがより好ましい。
また、上記脂肪族化合物をポリエステルユニットの末端に縮合する方法としては、例えば、次の方法が挙げられる。ポリエステルユニットを有する樹脂(ポリエステル樹脂)を製造する際、該樹脂が有するポリエステルユニットを構成するためのモノマーとともに上記脂肪族化合物を添加し、縮重合を行う方法である。この方法によって、該樹脂が有するポリエステルユニットの末端に、より均一に脂肪族化合物を縮合することができる。その結果、磁性酸化鉄粒子の分散性がより向上する。
上記脂肪族化合物の使用量は、上記脂肪族化合物が末端に縮合したポリエステルユニットを有する樹脂を構成するためのモノマーの合計質量100質量部に対して、0.10質量部以上10質量部以下であることが好ましい。より好ましくは、1質量部以上5質量部以下である。上記脂肪族化合物の量が上記範囲にあることで、上記脂肪族化合物由来の炭素鎖が結着樹脂中でソフトセグメントとしてより効果的に働き、磁性トナーの低温定着性がより向上する。
本発明に係るトナー粒子の結着樹脂には、上記ポリエステルユニットを有する樹脂以外の樹脂を併用してもよい。その他の樹脂としては、本発明の効果を十分に得る観点から、ポリエステル樹脂や、ポリエステルユニットとその他のポリマーユニットとが化学的に結合したハイブリッド樹脂が好ましい。
上記ポリエステルユニットを有する樹脂以外の樹脂もまた、上記脂肪族化合物と同様の脂肪族化合物が末端に縮合したポリエステルユニットを有する樹脂であることが好ましい。上記ポリエステルユニットを有する樹脂以外の樹脂にも上記脂肪族化合物由来の部分が存在することで樹脂同士の相溶性が高まる。
上記ポリエステルユニットを有する樹脂以外の樹脂を併用する場合、上記ポリエステルユニットが、結着樹脂に対して20質量%以上になるように用いることが好ましい。結着樹脂の上記ポリエステルユニットが20質量%以上であることで、磁性酸化鉄粒子が、トナー粒子中の一部に偏らず、全体的に均一な状態で分散することができる。その結果、トナー粒子中での磁性酸化鉄粒子の分散性がより良好となり、トナー粒子内での電気抵抗のばらつきがより抑制され、転写時突き抜けがより生じにくくなることで、ガサツキがより生じにくくなる。また、磁性酸化鉄粒子の分散状態がより均一となることで、トナー担持体上における穂の形成がより均一となり、尾引きや飛び散りがより抑制され、カブリがより抑制される。
結着樹脂として複数の樹脂を併用する系では、高軟化点樹脂の軟化点(Tm)は、115℃以上170℃以下であることが好ましい。また、低軟化点樹脂の軟化点(Tm)は、70℃以上110℃未満であることが好ましい。
結着樹脂として軟化点の異なる複数の樹脂を併用することで、トナー粒子における結着樹脂の分子量分布の設計を容易に行うことができ、幅広い定着領域を持たせることができるので好ましい。
低軟化点樹脂と高軟化点樹脂との混合比(低軟化点樹脂/高軟化点樹脂)は、20/80以上80/20以下であることが好ましい。
結着樹脂として軟化点の異なる複数の樹脂を併用する場合、低軟化点樹脂および高軟化点樹脂の両方を、上記脂肪族化合物が末端に縮合したポリエステルユニットを有する樹脂にすることが好ましい。さらに、高軟化点樹脂に係る脂肪族化合物の炭素数の平均値は、低軟化点樹脂に係る脂肪族化合物の炭素数の平均値よりも小さいことがより好ましい。上記脂肪族化合物の炭素数は、小さいほど、脂肪族化合物由来の炭素鎖が動きやすい。つまり、より軟らかい構造となる。このため、高軟化点樹脂により軟らかい構造になるうる脂肪族化合物を用いることで、結着樹脂全体の軟らかさのバランスが良好になり、結着樹脂中およびトナー粒子中での磁性酸化鉄粒子の分散性がより良好となる。その結果、トナー粒子内での電気抵抗のばらつきがより抑制され、転写時突き抜けがより生じにくくなることで、ガサツキがより生じにくくなる。また、磁性酸化鉄粒子の分散がより均一となることで、トナー担持体上における穂の形成がより均一となり、尾引きや飛び散りがより抑制され、カブリがより抑制される。
また、低軟化点樹脂および高軟化点樹脂の両方を上記脂肪族化合物が末端に縮合したポリエステルユニットを有する樹脂にする場合、低軟化点樹脂に係る脂肪族化合物は、1級のアルコール変性脂肪族炭化水素系ワックスであることが好ましい。高軟化点樹脂に係る脂肪族化合物は、2級のアルコール変性脂肪族炭化水素系ワックスであることが好ましい。このような構成とすることで、磁性トナーの低温定着性がより向上する。
結着樹脂として1種類の樹脂を単独で使用する場合、その樹脂の軟化点(Tm)は、95℃以上170℃以下であることが好ましく、110℃以上160℃以下であることがより好ましい。
結着樹脂のガラス転移温度(Tg)は、磁性トナーの保存安定性の観点から、45℃以上であることが好ましい。また、結着樹脂のガラス転移温度(Tg)は、低温定着性の観点から、75℃以下であることが好ましく、65℃以下であることがより好ましい。
上記ポリエステルユニットを有する樹脂として、ポリエステルユニットとビニル系ポリマーユニットとが化学的に結合したハイブリッド樹脂を用いる場合、ビニル系ポリマーユニットを構成するためのビニル系モノマーには、少なくともスチレンを用いることが好ましい。スチレンは、分子構造中の芳香環の占める割合が大きいため、樹脂内で粘度勾配を生じやすく、幅広い定着領域を持たせることができるので好ましい。ビニル系モノマー中のスチレンの含有量は、70質量%以上であることが好ましく、85質量%以上であることがより好ましい。
ビニル系モノマーとしては、例えば、スチレン系モノマー、(メタ)アクリル酸系モノマーなどが挙げられる。
スチレン系モノマーとしては、例えば、
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、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−n−ブチルスチレン、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、p−メトキシスチレン、p−クロルスチレン、3,4−ジクロルスチレン、m−ニトロスチレン、o−ニトロスチレン、p−ニトロスチレンなどのスチレン誘導体
などが挙げられる。
(メタ)アクリル酸系モノマーとしては、例えば、
アクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸−n−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸−n−オクチル、アクリル酸ドデシル、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−2−クロルエチル、アクリル酸フェニルなどのアクリル酸もしくはアクリル酸エステル類、
メタクリル酸、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸−n−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸−n−オクチル、メタクリル酸ドデシル、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、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸ジエチルアミノエチルなどのメタクリル酸もしくはメタクリル酸エステル類、
アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミドなどのアクリル酸もしくはメタクリル酸誘導体
などが挙げられる。
また、ビニル系ポリマーユニットを構成するためのモノマーとしては、例えば、
2−ヒドロキシ−エチルアクリレート、2−ヒドロキシ−エチルメタクリレート、2−ヒドロキシ−プロピルメタクリレートなどのアクリル酸またはメタクリル酸エステル類、4−(1−ヒドロキシ−1−メチルブチル)スチレン、4−(1−ヒドロキシ−1−メチルヘキシル)スチレン
などのヒドロキシ基を有するモノマーも挙げられる。
ビニル系ポリマーユニットには、上記モノマー以外のビニル重合が可能なモノマーを用いることもできる。
上記モノマー以外のビニル重合が可能なモノマーとしては、例えば、
エチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチレンなどのエチレン系不飽和モノオレフィン類、
ブタジエン、イソプレンなどの不飽和ポリエン類、
塩化ビニル、塩化ビニリデン、臭化ビニル、フッ化ビニルなどのハロゲン化ビニル類、
酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、安息香酸ビニルなど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、ビニルイソブチルエーテルなどのビニルエーテル類、
ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、メチルイソプロペニルケトンなどのビニルケトン類、
N−ビニルピロール、N−ビニルカルバゾール、N−ビニルインドール、N−ビニルピロリドンなどのN−ビニル化合物、
ビニルナフタリン類、
マレイン酸、シトラコン酸、イタコン酸、アルケニルコハク酸、フマル酸、メサコン酸などの不飽和二塩基酸、
マレイン酸無水物、シトラコン酸無水物、イタコン酸無水物、アルケニルコハク酸無水物などの不飽和二塩基酸無水物、
マレイン酸メチルハーフエステル、マレイン酸エチルハーフエステル、マレイン酸ブチルハーフエステル、シトラコン酸メチルハーフエステル、シトラコン酸エチルハーフエステル、シトラコン酸ブチルハーフエステル、イタコン酸メチルハーフエステル、アルケニルコハク酸メチルハーフエステル、フマル酸メチルハーフエステル、メサコン酸メチルハーフエステルなどの不飽和二塩基酸のハーフエステル、
ジメチルマレイン酸、ジメチルフマル酸などの不飽和二塩基酸エステル、
アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、ケイヒ酸などのα,β−不飽和酸の酸無水物、
α,β−不飽和酸と低級脂肪酸との無水物、
アルケニルマロン酸、アルケニルグルタル酸、アルケニルアジピン酸、または、これらの酸無水物もしくはこれらのモノエステルなどのカルボキシ基を有するモノマー
などが挙げられる。
また、ビニル系ポリマーユニットには、架橋性モノマーを用いることもできる。
架橋性モノマーとしては、例えば、
芳香族ジビニル化合物、
アルキル鎖で結ばれたジアクリレート化合物類、
エーテル結合を含むアルキル鎖で結ばれたジアクリレート化合物類、
芳香族基およびエーテル結合を含む鎖で結ばれたジアクリレート化合物類、
ポリエステル型ジアクリレート類、
多官能の架橋剤
などが挙げられる。
上記芳香族ジビニル化合物としては、例えば、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレンなどが挙げられる。
アルキル鎖で結ばれたジアクリレート化合物類としては、例えば、エチレングリコールジアクリレート、1,3−ブチレングリコールジアクリレート、1,4−ブタンジオールジアクリレート、1,5−ペンタンジオールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、1,3−ブチレングリコールジメタクリレート、1,4−ブタンジオールジメタクリレート、1,5−ペンタンジオールジメタクリレート、1,6−ヘキサンジオールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレートなどが挙げられる。
エーテル結合を含むアルキル鎖で結ばれたジアクリレート化合物類としては、例えば、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコール#400ジアクリレート、ポリエチレングリコール#600ジアクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコール#400ジメタクリレート、ポリエチレングリコール#600ジメタクリレート、ジプロピレングリコールジメタクリレートなどが挙げられる。
芳香族基およびエーテル結合を含む鎖で結ばれたジアクリレート化合物類としては、例えば、ポリオキシエチレン(2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンジアクリレート、ポリオキシエチレン(4)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンジアクリレート、ポリオキシエチレン(2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンジメタクリレート、ポリオキシエチレン(4)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンジメタクリレートなどが挙げられる。
ポリエステル型ジアクリレート類としては、例えば、日本化薬(株)製のMANDA(商品名)などが挙げられる。
多官能の架橋剤としては、例えば、ペンタエリスリトールトリアクリレート、トリメチロールエタントリアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、テトラメチロールメタンテトラアクリレート、オリゴエステルアクリレート、ペンタエリスリトールトリメタクリレート、トリメチロールエタントリメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、テトラメチロールメタンテトラメタクリレート、オリゴエステルメタクリレート、トリアリルシアヌレート、トリアリルトリメリテートなどが挙げられる。
上記ビニル系ポリマーユニットは、重合開始剤を用いて製造されたポリマーであってもよい。重合開始剤の使用量は、重合効率の観点から、ビニル系モノマー100質量部に対して0.05質量部以上10質量部以下であることが好ましい。
重合開始剤としては、例えば、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、ジメチル−2,2’−アゾビスイソブチレート、1,1’−アゾビス(1−シクロヘキサンカルボニトリル)、2−カーバモイルアゾイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(2,4,4−トリメチルペンタン)、2−フェニルアゾ−2,4−ジメチル−4−メトキシバレロニトリル、2,2’−アゾビス(2−メチルプロパン)、メチルエチルケトンパーオキサイド、アセチルアセトンパーオキサイド、シクロヘキサノンパーオキサイドなどのケトンパーオキサイド類、2,2−ビス(t−ブチルパーオキシ)ブタン、t−ブチルハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、1,1,3,3−テトラメチルブチルハイドロパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイド、t−ブチルクミルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、α,α’−ビス(t−ブチルパーオキシイソプロピル)ベンゼン、イソブチルパーオキサイド、オクタノイルパーオキサイド、デカノイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、3,5,5−トリメチルヘキサノイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、m−トリオイルパーオキサイド、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ−2−エチルヘキシルパーオキシジカーボネート、ジ−n−プロビルパーオキシジカーボネート、ジ−2−エトキシエチルパーオキシカーボネート、ジメトキシイソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ(3−メチル−3−メトキシブチル)パーオキシカーボネート、アセチルシクロヘキシルスルホニルパーオキサイド、t−ブチルパーオキシアセテート、t−ブチルパーオキシイソブチレート、t−ブチルパーオキシネオデカノエイト、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエイト、t−ブチルパーオキシラウレート、t−ブチルパーオキシベンゾエイト、t−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、ジ−t−ブチルパーオキシイソフタレート、t−ブチルパーオキシアリルカーボネート、t−アミルパーオキシ−2−エチルヘキサノエイト、ジ−t−ブチルパーオキシヘキサハイドロテレフタレート、ジ−t−ブチルパーオキシアゼレートなどが挙げられる。
ポリエステルユニットとビニル系ポリマーユニットが化学的に結合したハイブリッド樹脂を製造する際には、両ポリマーユニットを構成するためのモノマーのいずれとも反応しうる化合物(以下「両反応性化合物」とも表記する。)を用いて重合を行うことが好ましい。
両反応性化合物としては、例えば、フマル酸、アクリル酸、メタクリル酸、シトラコン酸、マレイン酸、フマル酸ジメチルなどが挙げられる。これらの中でも、フマル酸、アクリル酸、メタクリル酸が好ましい。
ポリエステルユニットとビニル系ポリマーユニットが化学的に結合したハイブリッド樹脂を製造する方法としては、例えば、以下の方法が挙げられる。
すなわち、ポリエステルユニットを構成するためのモノマーと、ビニル系ポリマーユニットを構成するためのモノマーを同時に反応させることにより、または、順次反応させることにより、上記ハイブリッド樹脂を製造することができる。ビニル系共重合体モノマーを付加重合反応させた後、ポリエステルユニットを構成するためのモノマーを縮重合反応させた場合、ハイブリッド樹脂の分子量の制御が容易となる。
両反応性化合物の使用量は、ビニル系モノマーに対して0.1質量%以上20.0質量%以下であることが好ましく、0.2質量%以上10.0質量%以下であることがより好ましい。
磁性トナーに離型性を与えるために、トナー粒子は、離型剤(ワックス)を含有することが好ましい。
離型剤(ワックス)としては、トナー粒子中での分散性、離型性の観点から、フィッシャートロプシュワックスが好ましい。また、フィッシャートロプシュワックス以外の炭化水素系ワックスを用いることもできる。炭化水素系ワックスとしては、例えば、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックスなどが挙げられる。
離型剤(ワックス)は、1種のみを用いてもよいし2種以上を用いてもよい。
混練粉砕法によってトナー粒子を製造する場合、離型剤(ワックス)は、混練工程(溶融混練工程)で添加してもよいし、トナー粒子の結着樹脂の製造工程で添加してもよい。
トナー粒子中の離型剤(ワックス)の含有量は、トナー粒子中の結着樹脂100質量部に対して1質量部以上20質量部以下であることが好ましい。含有量が上記範囲であれば、高い離型性が得られ、トナー粒子中での分散性が良好であり、静電潜像担持体への磁性トナーの付着や、クリーニング部材の表面の汚染が起こりにくい。
本発明に係るトナー粒子には、磁性トナーの帯電特性を安定化させるために、荷電制御剤を含有させることが好ましい。
トナー粒子中の荷電制御剤の含有量は、トナー粒子中の結着樹脂100質量部に対して0.1質量部以上10質量部以下であることが好ましく、0.1質量部以上5質量部以下であることがより好ましい。
荷電制御剤は、1種のみを用いてもよいし、2種以上を用いてもよい。
荷電制御剤として、磁性トナーを負帯電性に制御するものとしては、例えば、
モノアゾの金属錯体もしくは金属塩、
アセチルアセトン金属錯体もしくは金属塩、
芳香族ヒドロキシカルボン酸の金属錯体もしくは金属塩、
芳香族ジカルボン酸の金属錯体もしくは金属塩、
芳香族モノカルボン酸もしくはポリカルボン酸、または、その金属塩もしくはその無水物、
エステル類、
ビスフェノールなどのフェノール誘導体
などが挙げられる。これらの中でも、安定性の高い帯電特性が得られるモノアゾの金属錯体もしくは金属塩が好ましい。
また、荷電制御剤として、荷電制御樹脂を用いることもでき、荷電制御樹脂は、樹脂以外の荷電制御剤と併用することもできる。
荷電制御樹脂としては、例えば、以下の方法で製造された含硫黄重合体や含硫黄共重合体が挙げられる。
含硫黄重合体や含硫黄共重合体の好ましい製造方法としては、反応溶剤(重合溶剤)を使用しないか、または、少量の反応溶剤(重合溶剤)を使用する、塊状重合法もしくは溶液重合法で製造する方法である。
反応溶剤としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、2−プロパノール、プロパノン、2−ブタノン、ジオキサンなどが挙げられる。これらの中でも、メタノール、2−ブタノンおよび2−プロパノールの混合溶剤が好ましく、メタノール、2−ブタノンおよび2−プロパノールの質量比(メタノール:2−ブタノン:2−プロパノール)は、2:1:1〜1:5:5であることが好ましい。
含硫黄重合体や含硫黄共重合体を製造する際の重合開始剤としては、例えば、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、クミルパーピバレート、t−ブチルパーオキシラウレート、ベンゾイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、オクタノイルパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイド、t−ブチルクミルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)、4,4’−アゾビス−4−シアノバレリックアシッド、1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)、1,1’−ジ(t−ブチルパーオキシ)3−メチルシクロヘキサン、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、1,1’−ジ(t−ブチルパーオキシ)3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)シクロヘキサン、1,4−ビス(t−ブチルパーオキシカルボニル)シクロヘキサン、2,2−ビス(t−ブチルパーオキシ)オクタン、n−ブチル−4,4−ビス(t−ブチルパーオキシ)バリレート、2,2−ビス(t−ブチルパーオキシ)ブタン、1,3−ビス(t−ブチルパーオキシ−イソプロピル)ベンゼン、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパ−オキシ)ヘキサン、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン、2,5−ジメチル−2,5−ジ(ベンゾイルパーオキシ)ヘキサン、ジ−t−ブチルジパーオキシイソフタレート、2,2−ビス(4,4−ジ−t−ブチルパーオキシシクロヘキシル)プロパン、ジ−t−ブチルパーオキシα−メチルサクシネート、ジ−t−ブチルパ−オキシジメチルグルタレート、ジ−t−ブチルパーオキシヘキサヒドロテレフタレート、ジ−t−ブチルパーオキシアゼラート、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン、ジエチレングリコール−ビス(t−ブチルパーオキシカーボネート)、ジ−t−ブチルパーオキシトリメチルアジペート、トリス(t−ブチルパーオキシ)トリアジン、ビニルトリス(t−ブチルパーオキシ)シランなどが挙げられる。重合開始剤は、1種のみを用いてもよいし、2種以上を用いてもよい。これらの中でも、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、4,4’−アゾビス−4−シアノバレリックアシッド、1,1’−ジ(t−ブチルパーオキシ)3−メチルシクロヘキサン、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)3,3,5−トリメチルシクロヘキサンの中から1種以上を用いることが好ましい。これらの重合開始剤は、含硫黄重合体や含硫黄共重合体の分子量を好適な範囲に調整することが容易であり、未反応モノマーを減少させ、重合転化率を上げることができるので好ましい。
荷電制御剤として、磁性トナーを正帯電性に制御するものとしては、例えば、
ニグロシン、または、その脂肪酸金属塩による変性物、
トリブチルベンジルアンモニウム−1−ヒドロキシ−4−ナフトスルホン酸塩、テトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレートなどの四級アンモニウム塩、または、その類似体、
ホスホニウム塩などのオニウム塩、または、そのレーキ顔料(レーキ化剤としては、例えば、リンタングステン酸、リンモリブデン酸、リンタングステンモリブデン酸、タンニン酸、ラウリン酸、没食子酸、フェリシアン酸、フェロシアン化合物など)、
トリフェニルメタン染料、または、そのレーキ顔料(レーキ化剤としては、例えば、リンタングステン酸、リンモリブデン酸、リンタングステンモリブデン酸、タンニン酸、ラウリン酸、没食子酸、フェリシアン酸、フェロシアン化合物など)、
高級脂肪酸の金属塩
などが挙げられる。これらの中でも、ニグロシン、ニグロシンの脂肪酸金属塩による変性物、四級アンモニウム塩が好ましい。
荷電制御剤(荷電制御樹脂を含む)は、1種のみを用いてもよいし、2種以上を用いてもよい。
本発明のトナーには、トナー粒子の表面への流動性付与能が高い、一次粒子の個数平均粒径の小さい流動性向上剤を添加することが好ましい。流動性向上剤としては、トナー粒子に外添することにより、添加前と比較すると流動性が増加しうるものが好適である。
流動性向上剤としては、例えば、
フッ化ビニリデン微粒子、ポリテトラフルオロエチレン微粒子などのフッ素系樹脂粒子、
湿式製法によるシリカ微粒子、乾式製法によるシリカ微粒子などのシリカ微粒子、
シリカ微粒子をシランカップリング剤、チタンカップリング剤、シリコーンオイルなどの処理剤により表面処理を施した処理シリカ微粒子、
酸化チタン微粒子、
酸化チタン微粒子をシランカップリング剤、チタンカップリング剤、シリコーンオイルなどの処理剤により表面処理を施した処理酸化チタン微粒子、
アルミナ微粒子、
アルミナ微粒子をシランカップリング剤、チタンカップリング剤、シリコーンオイルなどの処理剤により表面処理を施した処理アルミナ微粒子が挙げられる。
流動性向上剤の、窒素吸着によるBET法で測定した比表面積(BET比表面積)は、30m/g以上であることが好ましく、50m/g以上300m/g以下であることがより好ましい。
流動性向上剤は、トナー粒子100質量部に対して、0.01質量部以上8.0質量部以下添加することが好ましく、0.1質量部以上4.0質量部以下添加することがより好ましい。
本発明のトナーには、必要に応じて、その他の外部添加剤を外添(添加)してもよい。その他の外部添加剤としては、例えば、帯電補助剤、導電性付与剤、ケーキング防止剤、熱ローラー定着時の離型剤、研磨剤の働きをする樹脂微粒子もしくは無機微粒子などが挙げられる。
研磨剤としては、例えば、酸化セリウム粒子、炭化ケイ素粒子、チタン酸ストロンチウム粒子などが挙げられる。
これらの外部添加剤(外添剤)は、ヘンシェルミキサーなどの混合機を用いてトナー粒子と混合して、トナーを得ることができる。
粉砕法(混練粉砕法)による本発明のトナーの製造方法の一例を以下に記載する。
まず、結着樹脂および磁性酸化鉄粒子、必要に応じて、離型剤(ワックス)、着色剤、その他の添加剤を、ヘンシェルミキサー、ボールミルなどの混合機を用いて混合して混合物を得る。そして、混合物を、加熱ロール、ニーダー、エクストルーダーなどの熱混練機を用いて溶融混練して混練物(溶融混練物)を得る。次に、溶融混練物を冷却し、固化させた後、粉砕機を用いて混練物を粉砕し、分級機を用いて分級を行い、トナー粒子を得る。必要に応じて、トナー粒子とシリカ微粒子などの流動性向上剤とをヘンシェルミキサーなどの混合機を用いて混合して、流動性向上剤がトナー粒子に外添(添加)されたトナーを得ることができる。
混合機としては、例えば、
日本コークス工業(株)(旧・三井鉱山(株))製のヘンシェルミキサー(商品名)、
(株)カワタ製のスーパーミキサー(商品名)、
(株)大川原製作所製のリボコーン(商品名)、
ホソカワミクロン(株)製のナウターミキサー(商品名)、タービュライザー(商品名)、サイクロミックス(商品名)、
太平洋機工(株)製のスパイラルピンミキサー(商品名)、
(株)マツボー製のレーディゲミキサー(商品名)
などが挙げられる。
混練機としては、例えば、
(株)栗本鉄工所製のKRCニーダー(商品名)、
Buss社製のブス・コ・ニーダー(商品名)、
東芝機械(株)製のTEM型押し出し機(商品名)、
(株)日本製鋼所製のTEX二軸混練機(商品名)、
(株)池貝(旧・池貝鉄工所)製のPCM混練機(商品名)、
(株)井上製作所製の三本ロールミル(商品名)、ミキシングロールミル(商品名)、ニーダー(商品名)、
日本コークス工業(株)(旧・三井鉱山(株))製のニーデックス(商品名)、
(株)森山製作所製のMS式加圧ニーダー(商品名)、ニダールーダー(商品名)、
(株)神戸製鋼所製のバンバリーミキサー(商品名)
などが挙げられる。
粉砕機としては、例えば、
ホソカワミクロン(株)製のカウンタージェットミル(商品名)、ミクロンジェット(商品名)、イノマイザ(商品名)、
日本ニューマチック工業(株)製のIDS型ミル(商品名)、PJMジェット粉砕機(商品名)、
(株)栗本鉄工所製のククロスジェットミル(商品名)、
日曹エンジニアリング(株)製のウルマックス(商品名)、
(株)セイシン企業製のSKジェット・オー・ミル(商品名)、
川崎重工業(株)製のクリプトロン(商品名)、
フロイント・ターボ株式会社製のターボミル(商品名)、
日清エンジニアリング(株)製のスーパーローター(商品名)
などが挙げられる。
分級機としては、例えば、
(株)セイシン企業製のクラッシール(商品名)、マイクロンクラッシファイアー(商品名)、スペディッククラシファイアー(商品名)、
日清エンジニアリング(株)製のターボクラッシファイアー(商品名)、
ホソカワミクロン(株)製のミクロンセパレーター(商品名)、ターボプレックス(ATP)(商品名)、TSPセパレータ(商品名)、TTSPセパレータ(商品名)、
日鉄鉱業(株)製のエルボジェット(商品名)、
日本ニューマチックエ業(株)製のディスパージョンセパレータ(商品名)、
安川商事(株)製のYMマイクロカット(商品名)
などが挙げられる。
粗粒子を篩い分けるために用いられる篩い装置としては、例えば、
晃栄産業(株)製のウルトラソニック(商品名)、
(株)徳寿工作所製のレゾナシーブ(商品名)、ジャイロシフター(商品名)、
(株)ダルトン製のバイブラソニックシステム(商品名)、
新東工業(株)のソニクリーン(商品名)、
フロイント・ターボ株式会社製のターボスクリーナー(商品名)、
槙野産業(株)製のミクロシフター(商品名)、
円形振動篩い
などが挙げられる。
次に、本発明に係る各物性の測定方法に関して記載する。
〈1〉磁性酸化鉄粒子の形状、個数基準のメジアン径D50および個数基準の粒度分布の測定
磁性酸化鉄粒子の形状、個数基準のメジアン径D50、個数基準のD10および個数基準のD90は、(株)日立ハイテクノロジーズ製の走査型電子顕微鏡S−4800(商品名)を用いて磁性酸化鉄粒子を観察し、測定した。磁性酸化鉄粒子の個数基準の粒径は、電子顕微鏡写真から磁性酸化鉄粒子の一次粒子の粒径を測る。この際、長軸と短軸を測り、平均した値を粒径とし、300個の磁性酸化鉄粒子を計測し、そのときに得た値から算出した。なお、電子顕微鏡写真において、該磁性酸化鉄粒子の一次粒子を平行な2直線で挟んだ時に、該平行な2直線の距離(間隔)が一番長い場合の該平行な2直線の距離を「直軸」とし、該平行な2直線の距離が一番短い場合の該平行な2直線の距離を「短軸」とする。
磁性トナーのトナー粒子に含まれる磁性酸化鉄粒子は、テトラヒドロフランにトナー粒子を溶解させて溶液を得た後、該溶液から磁石を用いて磁性酸化鉄粒子のみを取り出すことによって単離することができる。
〈2〉酸化反応率
第1反応工程および第2反応工程の第一鉄塩の酸化反応率は、反応溶液中のFe2+の含有量を測定し、下記式によって算出した。
(α−β)÷α×100=酸化反応率(%)
上記式において、αは、第一鉄塩水溶液とアルカリ水溶液とを混合した直後の反応溶液中のFe2+の含有量を示す。βは、水酸化第一鉄とマグネタイト粒子との混合物を含む第一鉄塩反応溶液中のFe2+の含有量を示す。
〈3〉磁性酸化鉄粒子中のケイ素原子の量(全量)およびアルミニウム原子の量(全量)
磁性酸化鉄粒子中のケイ素原子の量およびアルミニウム原子の量は、株式会社リガク製の蛍光X線分析装置RIX−2100(商品名)を用いて測定し、磁性酸化鉄粒子に対する元素換算で求めた。ケイ素原子の量を含有量E(原子%)とし、アルミニウム原子の量を含有量F(原子%)とする。どちらも、磁性酸化鉄粒子中の鉄原子の量に対する割合(含有量)である((Si/Fe)×100(原子%)および(Al/Fe)×100(原子%))。
〈4〉磁性酸化鉄粒子の表面に存在するケイ素原子を塩酸で溶出させた場合のケイ素原子の量A(磁性酸化鉄粒子の表面に存在するケイ素原子の量A)、および、
磁性酸化鉄粒子の表面に存在するアルミニウム原子を塩酸で溶出させた場合のアルミニウム原子の量C(磁性酸化鉄粒子の表面に存在するアルミニウム原子の量C)
以下の操作によってケイ素原子の量Aおよびアルミニウム原子の量Cを測定した。
3mol/Lの塩酸3Lに磁性酸化鉄粒子30gを懸濁させて磁性酸化鉄粒子の懸濁液を得た。次いで、懸濁液の温度を50℃に保ち、磁性酸化鉄粒子がすべて溶解するまで一定時間ごとにサンプリングし、これをメンブランフィルターで濾過し、濾液を得た。(株)島津製作所製の誘導プラズマ原子発光分光光度計(商品名:ICP−S2000)を用い、この濾液の鉄原子、ケイ素原子およびアルミニウム原子の定量を行った。鉄原子の溶出率、ケイ素原子の溶出率、アルミニウム原子の溶出率は、下記式により計算した。また、磁性酸化鉄粒子が完全に溶解したときのケイ素原子の濃度(mg/L)をG(mg/L)とした。
鉄原子の溶出率(%)
={各サンプル中の鉄原子の濃度(mg/L)/磁性酸化鉄粒子が完全に溶解したときの鉄原子の濃度(mg/L)}×100
ケイ素原子の溶出率(%)
={各サンプル中のケイ素原子の濃度(mg/L)/磁性酸化鉄粒子が完全に溶解したときのケイ素原子の濃度(mg/L)}×100
アルミニウム原子の溶出率(%)
={各サンプル中のアルミニウム原子の濃度(mg/L)/磁性酸化鉄粒子が完全に溶解したときのアルミニウム原子の濃度(mg/L)}×100
鉄原子の溶出率が1%時、5%時および10%時のケイ素原子の溶出率およびアルミニウム原子の溶出率を測定し、その3点を用いて直線近似して、鉄原子の溶出率が0%時のケイ素原子の溶出率およびアルミニウム原子の溶出率を算出した。この値を用い、下記式を用いて、
磁性酸化鉄粒子の表面に存在するケイ素原子を塩酸で溶出させた場合のケイ素原子の量A(磁性酸化鉄粒子の表面におけるケイ素原子の量A)、および、
磁性酸化鉄粒子の表面に存在するアルミニウム原子を塩酸で溶出させた場合のアルミニウム原子の量C(磁性酸化鉄粒子の表面におけるアルミニウム原子の量C)
を求めた。
磁性酸化鉄粒子の表面に存在するケイ素原子を塩酸で溶出させた場合のケイ素原子の量A(原子%)
={(鉄原子の溶出率が0%時のケイ素原子の溶出率)×(蛍光X線分析装置RIX−2100で測定した含有量E(原子%))}/100
磁性酸化鉄粒子の表面のアルミニウム原子の量C(原子%)
={(鉄原子の溶出率が0%時のアルミニウム原子の溶出率)×(蛍光X線分析装置RIX−2100で測定した含有量F(原子%))}/100
ケイ素原子の量Aとアルミニウム原子の量Cとの比A/Cは、10/90以上60/40以下であることが好ましく、30/70以上50/50以下であることがより好ましい。
〈5〉磁性酸化鉄粒子の表面に存在するケイ素原子を水酸化ナトリウム水溶液で溶出させた場合のケイ素原子の量B
以下の操作によってケイ素原子の量Bを測定した。
3mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液300mLに磁性酸化鉄粒子3gを懸濁させて磁性酸化鉄粒子の懸濁液を得た。50℃で30分間以上、懸濁液を撹拌した後、懸濁液を0.1μmメンブランフィルターで濾過して、濾液を得た。採取した濾液を用いて、(株)島津製作所製の誘導プラズマ原子発光分光光度計(商品名:ICP−S2000)を用い、この濾液の鉄原子およびケイ素原子の定量を行った。得られた測定値をH(mg/L)として、下記式により磁性酸化鉄粒子の表面に存在するケイ素原子を水酸化ナトリウム水溶液で溶出させた場合のケイ素原子の量Bを求めた。
磁性酸化鉄粒子の表面に存在するケイ素原子を水酸化ナトリウム水溶液で溶出させた場合のケイ素原子の量B(原子%)
={(蛍光X線分析装置RIX−2100で測定した含有量E(原子%))×H(mg/L)}/(塩酸で溶出させた場合の磁性酸化鉄粒子が完全に溶解したときのケイ素原子の濃度G(mg/L))
〈6〉トナーの重量平均粒径(D4)測定
トナーの重量平均粒径(D4)は、ベックマン・コールター社製の精密粒度分布測定装置(商品名:コールター・カウンター Multisizer3)および付属の専用ソフト(商品名:ベックマン・コールター Multisizer 3 Version3.51)を用いて測定した。上記精密粒度分布測定装置は、100μmのアパーチャーチューブを備えており、細孔電気抵抗法による測定装置である。実効測定チャンネル数は2万5千チャンネルとし、測定データの解析を行い、トナーの重量平均粒径(D4)を算出した。
測定に使用する電解水溶液としては、特級塩化ナトリウムをイオン交換水に溶解させて濃度が1質量%となるようにしたものが使用できる。このような電解水溶液としては、例えば、ベックマン・コールター社製のISOTON II(商品名)などが挙げられる。
測定および解析を行う前に、以下のように専用ソフトの設定を行った。
専用ソフトの「標準測定方法(SOM)を変更画面」において、コントロールモードの総カウント数を50000粒子に設定し、測定回数を1回とし、Kd値は「標準粒子10.0μm」(ベックマン・コールター社製)を用いて得られた値を設定した。閾値/ノイズレベルの測定ボタンを押すことで、閾値とノイズレベルを自動設定した。また、カレントを1600μAに設定し、ゲインを2に設定し、電解液をISOTON IIに設定し、測定後のアパーチャーチューブのフラッシュにチェックを入れた。
専用ソフトの「パルスから粒径への変換設定画面」において、ビン間隔を対数粒径に設定し、粒径ビンを256粒径ビンに設定し、粒径範囲を2μmから60μmまでに設定した。
具体的な測定法は以下のとおりである。
(1)Multisizer 3専用のガラス製の250mL丸底ビーカーに上記電解水溶液200mLを入れ、サンプルスタンドにセットし、スターラーロッドの撹拌を反時計回りで24回転/秒にて行った。そして、解析ソフトの「アパーチャーのフラッシュ」機能により、アパーチャーチューブ内の汚れと気泡を除去した。
(2)ガラス製の100mL平底ビーカーに上記電解水溶液30mLを入れ、この中に分散剤として和光純薬工業(株)製のコンタミノンN(商品名)をイオン交換水で3質量倍に希釈した希釈液を0.3mL加えた。コンタミノンNは、非イオン界面活性剤、陰イオン界面活性剤および有機ビルダーからなるpH7の精密測定器洗浄用中性洗剤の10質量%水溶液である。
(3)日科機バイオス(株)製の超音波分散器(商品名:Ultrasonic Dispersion System Tetora150)の水槽内に所定量のイオン交換水を入れ、この水槽中にコンタミノンNを2mL添加した。Ultrasonic Dispersion System Tetora150は、発振周波数50kHzの発振器2個を、位相を180°ずらした状態で内蔵しており、電気的出力が120Wである。
(4)上記(2)のビーカーを上記超音波分散器のビーカー固定穴にセットし、上記超音波分散器を作動させた。そして、ビーカー内の電解水溶液の液面の共振状態が最大となるようにビーカーの高さ位置を調整した。
(5)上記(4)のビーカー内の電解水溶液に超音波を照射した状態で、トナー10mgを少量ずつ電解水溶液に添加し、分散させた。そして、さらに60秒間、超音波分散処理を継続した。なお、超音波分散にあたっては、水槽の水温が10℃以上40℃以下となるように適宜調節した。
(6)サンプルスタンド内に設置した上記(1)の丸底ビーカーに、ピペットを用いてトナーを分散した上記(5)の電解水溶液を滴下し、測定濃度が5%となるように調整した。そして、測定粒子数が50000個になるまで測定を行った。
(7)測定データを装置付属の上記専用ソフトにて解析を行い、トナーの重量平均粒径(D4)を算出した。なお、専用ソフトでグラフ/体積%と設定したときの、分析/体積統計値(算術平均)画面の「平均径」が重量平均粒径(D4)である。
〈7〉結着樹脂の軟化点
樹脂の軟化点の測定は、定荷重押し出し方式の(株)島津製作所製の細管式レオメータ(商品名:流動特性評価装置 フローテスターCFT−500D)を用い、装置付属のマニュアルに従って行った。本装置では、測定試料の上部からピストンによって一定荷重を加えつつ、シリンダーに充填した測定試料を昇温させて溶融させ、シリンダーの底部のダイから溶融された測定試料を押し出す。この際のピストン降下量と温度との関係を示す流動曲線を得ることができる。
本発明においては、流動特性評価装置 フローテスターCFT−500Dに付属のマニュアルに記載の「1/2法における溶融温度」を軟化点とした。1/2法における溶融温度とは、次のようにして算出されたものである。まず、流出が終了した時点におけるピストンの降下量Smaxと、流出が開始した時点におけるピストンの降下量Sminとの差の1/2を求める(これをXとする。X=(Smax−Smin)/2)。そして、流動曲線においてピストンの降下量がXとSminの和となるときの流動曲線の温度が、1/2法における溶融温度Tmである。
測定試料としては、1.3gのサンプルを、25℃の環境下で、エヌピーエーシステム(株)製の錠剤成型圧縮機(商品名:NT−100H)を用い、10MPaで60秒間、圧縮成型し、直径8mmの円柱状としたものを用いた。フローテスターCFT−500Dの測定条件は、以下のとおりである。
試験モード:昇温法
開始温度:50℃
到達温度:200℃
測定間隔:1.0℃
昇温速度:4.0℃/分
ピストン断面積:1.000cm
試験荷重(ピストン荷重):10.0kgf(0.9807MPa)
予熱時間:300秒
ダイの穴の直径:1.0mm
ダイの長さ:1.0mm
〈8〉結着樹脂のガラス転移温度(Tg)
結着樹脂のガラス転移温度(Tg)は、TA Instruments社製の示差走査型熱量計(DSC)(商品名:MDSC−2920)を用い、ASTM D3418−82に準じて、常温常湿(23℃、50%RH)環境下で測定した。測定試料として、結着樹脂3mgを精密に秤量したものを用いた。これをアルミニウムパン中に入れ、リファレンスとして空のアルミニウムパンを用いた。測定温度範囲を30℃以上200℃以下とし、一旦、昇温速度10℃/分で30℃から200℃まで昇温した後、降温速度10℃/分で200℃から30℃まで降温し、再度、昇温速度10℃/分で200℃まで昇温させた。2回目の昇温過程で得られるDSC曲線において、比熱変化が出る前と出た後のベースラインの中間点の線と示差熱曲線との交点を、結着樹脂のガラス転移温度(Tg)とした。
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。
磁性トナーに用いられる磁性酸化鉄粒子を、以下のようにして製造した。
〈磁性酸化鉄粒子1の製造例〉
(第1反応工程)
Fe2+を1.5mol/L含む硫酸第一鉄水溶液16Lと、3.0mol/Lの水酸化ナトリウム溶液15.2L(Fe2+に対して0.95当量に相当。すなわち、2OH/Fe=0.95。)と、を混合し、pH8.5に調整して、第一鉄塩懸濁液を調製した。使用した硫酸第一鉄水溶液には、Fe2+は24mol含まれている。また、第一鉄塩懸濁液の調製の際に、ケイ素成分として、3号水ガラス(SiOを28.8質量%含む。)13.3gを0.5Lのイオン交換水に希釈したものを、水酸化ナトリウム溶液に添加した。このとき添加した3号水ガラスに含まれるケイ素原子の量は、第一鉄塩懸濁液に含まれるFeの量を100としたときに0.25となる。すなわち、調製した第一鉄塩懸濁液において、(ケイ素原子/鉄原子)×100は、0.25(原子%)である。
次に、上記第一鉄塩懸濁液を90℃に昇温させた後、毎分70Lの空気を通して、第一鉄塩の酸化反応率が10%になるところまで酸化反応を行うことで、マグネタイト核晶粒子を含む第一鉄塩懸濁液を得た。
(第2反応工程)
次に、上記マグネタイト核晶粒子を含む第一鉄塩懸濁液に、3.0mol/L(3.0N)の水酸化ナトリウム溶液3.2L(Fe2+に対して1.15当量に相当。すなわち、2OH/Fe=1.15。)を加えた。次に、上記懸濁液を90℃に昇温させた後、毎分70Lの空気を通して、第一鉄塩の酸化反応率が50%になるところまで酸化反応を行った。
(第3反応工程)
次に、上記マグネタイト核晶粒子を含む第一鉄塩懸濁液に、8.0mol/L(16.0N)の硫酸を適量加え、pH7.5に調整し、懸濁液を撹拌した。なお、このときのpH条件(pH=7.5。)を中継条件という。次いで、3.0mol/L(3.0N)の水酸化ナトリウム溶液を適量加え、pH10.5に調整した。この際、ケイ素成分として3号水ガラス(SiOを28.8質量%含む。)21.3gを0.5Lのイオン交換水に希釈したものを、上記マグネタイト核晶粒子(磁性酸化鉄核晶粒子)を含む第一鉄塩懸濁液に添加した。ここで第一鉄塩懸濁液に添加した3号水ガラスに含まれるケイ素原子の量は、第一鉄塩懸濁液に含まれるFeの量を100としたときに0.40となる。すなわち、調製した第一鉄塩懸濁液において、(ケイ素原子/鉄原子)×100は、0.40(原子%)である。
次に、上記第一鉄塩懸濁液を90℃に昇温させた後、毎分70Lの空気を通すことで磁性酸化鉄コア粒子1を得た。
(磁性酸化鉄粒子の表面(被覆層(表面層)))
ケイ素原子およびアルミニウム原子を含む磁性酸化鉄粒子の表面(以下「被覆層」または「表面層」とも表記する。)は、以下のように形成した。
まず、磁性酸化鉄コア粒子1を含む懸濁液に、3号水ガラスおよび硫酸アルミニウム溶液を、それぞれ、被覆層(表面層)におけるケイ素原子の量Aおよびアルミニウム原子の量Cが表1に示す値になるように、適量加えた。この後、pHを7.0に調整し、懸濁液の温度を90℃に調整して、被覆層を形成することにより、磁性酸化鉄粒子1を得た。3号水ガラスはケイ素成分であり、硫酸アルミニウム溶液はアルミニウム成分である。
得られた磁性酸化鉄粒子1は、常法に従い、水洗し、濾別し、乾燥させ、粉砕した。得られた磁性酸化鉄粒子1は八面体であり、個数基準のメジアン径D50が0.12μmであり、磁性酸化鉄粒子中のケイ素原子の量(全量)が1.2原子%であり、磁性酸化鉄粒子の表面におけるケイ素原子の量Aが0.57(原子%)であった。また、磁性酸化鉄粒子中のアルミニウム原子の量(全量)および磁性酸化鉄粒子の表面におけるアルミニウム原子の量Cが0.86原子%であった。
表1に磁性酸化鉄粒子1の組成および調製条件を示し、表2に磁性酸化鉄粒子1の物性を示す。後述の磁性酸化鉄粒子2〜15のいずれも、磁性酸化鉄粒子中のアルミニウム原子の量(全量)と磁性酸化鉄粒子の表面におけるアルミニウム原子の量Cは等しかった。
〈磁性酸化鉄粒子2〜8および13〜15の製造例〉
各反応工程における当量比、ケイ素原子の量などの条件を表1に示すように変更した以外は、磁性酸化鉄粒子1の製造方法と同様の方法により、磁性酸化鉄コア粒子2〜8および13〜15を得た。また、ケイ素原子およびアルミニウム原子の被覆層(表面層)の形成については、条件を表1に示すように変更した以外は、磁性酸化鉄粒子1と同様の方法で行った。具体的には、磁性酸化鉄コア粒子を含む懸濁液に、3号水ガラスおよび硫酸アルミニウム溶液を、それぞれ、被覆層(表面層)におけるケイ素原子の量Aおよびアルミニウム原子の量Cが表1に示す値になるように、適量加えた。そして、pHおよび懸濁液の温度を調整して被覆層を形成することにより、磁性酸化鉄粒子2〜8および13〜15を得た。
表1に磁性酸化鉄粒子2〜8および13〜15の組成および調製条件を示し、表2に磁性酸化鉄粒子2〜8および13〜15の物性を示す。
〈磁性酸化鉄粒子9の製造例〉
硫酸第一鉄と水とを混合し、Fe2+を2.0mol/L含有する硫酸鉄水溶液50L(Fe2+を100mol含む。)を調製した。また、3号水ガラスを用い、Si4+を0.23mol/L含有する3号水ガラス10Lを調製した。ここで調製した3号水ガラスに含まれるケイ素原子の量は、硫酸鉄水溶液に含まれるFeを100としたときに0.23となる。すなわち、調製した硫酸鉄水溶液および3号水ガラスにおいて、ケイ素原子の鉄原子に対する含有量は0.23(原子%)である。次に、この水ガラスを上記硫酸鉄水溶液に添加した。次いで、混合した水溶液に5.0mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液42L(Fe2+に対して1.05当量に相当。すなわち、2OH/Fe=1.05。)を撹拌混合することで、水酸化第一鉄スラリーを得た。次に、この水酸化第一鉄スラリーのpHを12.0に調整し、90℃に昇温させた後、30L/分で空気を吹き込み、水酸化第一鉄の50%が磁性酸化鉄粒子になるまで酸化反応を行った。次いで、水酸化第一鉄の75%が磁性酸化鉄粒子になるまで20L/分で空気を吹き込んだ。次いで、水酸化第一鉄の90%が磁性酸化鉄粒子になるまで10L/分で空気を吹き込んだ。さらに、磁性酸化鉄粒子の割合が90%を超えた時点で5L/分で空気を吹き込んで、酸化反応を完結させることで、八面体形状の磁性酸化鉄コア粒子を含むスラリーを得た。このスラリーを、シックナーを用いて表2に示す個数基準の粒度分布となるまで分級し、微粉および粗粉をカットすることで、磁性酸化鉄コア粒子9を得た。
(被覆層(表面層))
ケイ素原子およびアルミニウム原子の被覆層(表面層)は、以下のように形成した。
まず、磁性酸化鉄コア粒子9を含む懸濁液に、3号水ガラスおよび硫酸アルミニウム溶液を、それぞれ、被覆層(表面層)におけるケイ素原子の量Aおよびアルミニウム原子の量Cが表1に示す値になるように、適量加えた。そして、pHおよび懸濁液の温度を調整して被覆層を形成することにより、磁性酸化鉄粒子9を得た。
表1に磁性酸化鉄粒子9の組成および調製条件を示し、表2に磁性酸化鉄粒子9の物性を示す。
〈磁性酸化鉄粒子10〉
(第1反応工程)
Fe2+1.5mol/Lを含む硫酸第一鉄水溶液16Lと、3.0mol/L(3.0N)の水酸化ナトリウム溶液14.4L(Fe2+に対して0.90当量に相当。すなわち、2OH/Fe=0.90。)を混合し、pHを9.0に調整して、第一鉄塩懸濁液を調製した。なお、使用した硫酸第一鉄水溶液には、Fe2+が24mol含まれている。また、第一鉄塩懸濁液の調製の際、ケイ素成分として、3号水ガラスを添加した。ここで第一鉄塩懸濁液に添加した3号水ガラスに含まれるケイ素原子の量は、第一鉄塩懸濁液に含まれるFeを100としたときに0.92となる。すなわち、調製した第一鉄塩懸濁液において、ケイ素原子の鉄原子に対する含有量は0.92(原子%)である。次に、上記第一鉄塩懸濁液を90℃に昇温させた後、毎分70Lの空気を通して、第一鉄塩の酸化反応率が30%になるところまで酸化反応を行い、磁性酸化鉄コア粒子を含む第一鉄塩懸濁液を得た。
(第2反応工程)
上記磁性酸化鉄コア粒子を含む第一鉄塩懸濁液に3.0mol/L(3.0N)の水酸化ナトリウム溶液3.2Lを加えた(Fe2+24molに対して第1反応工程の水酸化ナトリウム溶液と合わせて1.10当量に相当。すなわち、2OH/Fe=1.10。)。次に、90℃に昇温させた後、毎分70Lの空気を通して酸化反応を完結させ、磁性酸化鉄コア粒子を含むスラリーを得た。このスラリーを、シックナーを用いて表2に示す個数基準の粒度分布となるまで分級し、微粉および粗粉をカットすることで、磁性酸化鉄コア粒子10を得た。
(被覆層(表面層))
ケイ素原子およびアルミニウム原子の被覆層(表面層)は、以下のように形成した。
まず、磁性酸化鉄コア粒子10を含む懸濁液に、3号水ガラスおよび硫酸アルミニウム溶液を、それぞれ、被覆層(表面層)におけるケイ素原子の量Aおよびアルミニウム原子の量Cが表1に示す値になるように、適量加えた。そして、pHおよび懸濁液の温度を調整して被覆層を形成することにより、磁性酸化鉄粒子10を得た。
表1に磁性酸化鉄粒子10の組成および調製条件を示し、表2に磁性酸化鉄粒子10の物性を示す。
〈磁性酸化鉄粒子11の製造例〉
各反応工程における当量比およびケイ素原子の量などの条件を表1に示すように変更し、(第3反応工程)終了後までは、磁性酸化鉄粒子1と同様の方法により、第一鉄塩懸濁液を得た。この第一鉄塩懸濁液を、シックナーを用いて表2に示す個数基準の粒度分布となるまで分級し、微粉および粗粉をカットすることで、磁性酸化鉄コア粒子11を得た。
(被覆層(表面層))
ケイ素原子およびアルミニウム原子の被覆層(表面層)は、以下のように形成した。
まず、磁性酸化鉄コア粒子11を含む懸濁液に、3号水ガラスおよび硫酸アルミニウム溶液を、それぞれ、被覆層(表面層)におけるケイ素原子の量Aおよびアルミニウム原子の量Cが表1に示す値になるように、適量加えた。そして、pHおよび懸濁液の温度を調整して被覆層を形成することにより、磁性酸化鉄粒子11を得た。
表1に磁性酸化鉄粒子11の組成および調製条件を示し、表2に磁性酸化鉄粒子11の物性を示す。
〈磁性酸化鉄粒子12の製造例〉
硫酸第一鉄と水とを混合し、Fe2+を2.0mol/L含有する硫酸鉄水溶液50L(Fe2+を100mol含む)を調製した。また、3号水ガラスを用い、Si4+を0.23mol/L含有する3号水ガラス10Lを調製した。ここで調製した3号水ガラスに含まれるケイ素原子の量は、硫酸鉄水溶液に含まれるFeを100としたときに0.23となる。すなわち、調製した硫酸鉄水溶液および3号水ガラスにおいて、ケイ素原子の鉄原子に対する含有量は0.23(原子%)である。次に、この水ガラスを上記硫酸鉄水溶液に添加した。次いで、混合した水溶液に5.0mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液42L(Fe2+に対して1.05当量に相当。すなわち、2OH/Fe=1.05。)を撹拌混合することで、水酸化第一鉄スラリーを得た。次に、この水酸化第一鉄スラリーのpHを12.0に調整し、90℃に昇温させた後、30L/分で空気を吹き込み、水酸化第一鉄の50%が磁性酸化鉄粒子になるまで酸化反応を行った。次いで、水酸化第一鉄の75%が磁性酸化鉄粒子になるまで20L/分で空気を吹き込んだ。次いで、水酸化第一鉄の90%が磁性酸化鉄粒子になるまで10L/分で空気を吹き込んだ。さらに、磁性酸化鉄粒子の割合が90%を超えた時点で5L/分で空気を吹き込んで酸化反応を完結させることで、八面体形状の磁性酸化鉄コア粒子12を含むスラリーを得た。
(被覆層(表面層))
ケイ素原子およびアルミニウム原子の被覆層(表面層)は、以下のように形成した。
まず、磁性酸化鉄コア粒子12を含むスラリーに、3号水ガラスおよび硫酸アルミニウム溶液を、それぞれ、被覆層(表面層)におけるケイ素原子の量Aおよびアルミニウム原子の量Cが表1に示す値になるように、適量加えた。そして、pHおよび懸濁液の温度を調整して被覆層を形成することにより、磁性酸化鉄粒子12を得た。
表1に磁性酸化鉄粒子12の組成および調製条件を示し、表2に磁性酸化鉄粒子12の物性を示す。
Figure 0006624805
Figure 0006624805
Figure 0006624805
磁性トナーに用いられる結着樹脂は、以下のようにして製造した。
〈結着樹脂H1の製造例〉
・ビスフェノールAエチレンオキサイド(2.2モル付加物):80.0モル部
・エチレングリコール:20.0モル部
・テレフタル酸:70.0モル部
・無水トリメリット酸:30.0モル部
まず、上記モノマーの混合物を、ポリエステルユニットを構成するモノマーの総量に対して95質量%となるように、および、
炭素数36の脂肪族モノアルコール(パラフィンワックスにヒドロキシ基を有する2級のモノアルコール、炭素数36)を、ポリエステルユニットを構成するモノマーの総量に対して5.0質量%となるように、
チタンテトラブトキシド0.2質量部とともに5Lオートクレーブに仕込んだ。そこに、還流冷却器、水分分離装置、窒素ガス導入管、温度計および攪拌装置を付し、オートクレーブ内に窒素ガスを導入しながら230℃で重縮合反応を行った。なお、反応を行う際は、所定の軟化点になるように反応時間を調整した。反応終了後、容器から樹脂を取り出し、冷却し、粉砕して結着樹脂H1を得た。
〈結着樹脂H2の製造例〉
・ビスフェノールAエチレンオキサイド(2.2モル付加物):100.0モル部
・テレフタル酸:70.0モル部
・無水トリメリット酸:30.0モル部
まず、上記モノマーの混合物を、ポリエステルユニットを構成するモノマーの総量に対して99質量%となるように、および、
炭素数34の脂肪族モノアルコール(パラフィンワックスにヒドロキシ基を有する2級のモノアルコール、炭素数34)を、ポリエステルユニットを構成するモノマーの総量に対して1質量%となるように、
チタンテトラブトキシド0.2質量部とともに5Lオートクレーブに仕込んだ。そこに、還流冷却器、水分分離装置、窒素ガス導入管、温度計および攪拌装置を付し、オートクレーブ内に窒素ガスを導入しながら230℃で重縮合反応を行った。なお、反応を行う際は、所定の軟化点になるように反応時間を調整した。反応終了後、容器から樹脂を取り出し、冷却し、粉砕して結着樹脂H2を得た。
〈結着樹脂H3〜H5の製造例〉
脂肪族化合物、重合時の触媒、所定の軟化点、所定のガラス転移温度、ポリエステルユニットを構成するモノマーの総量に対する脂肪族化合物の質量%を表3に示すように変更した以外は、結着樹脂H2の製造例と同様にして、結着樹脂H3〜H5を得た。また、表3に記載の脂肪族化合物における脂肪族モノカルボン酸は、ポリエチレンの片末端にカルボキシ基を有するワックスを使用した。
〈結着樹脂H6の製造例〉
・ビスフェノールAエチレンオキサイド(2.2モル付加物):100.0モル部
・テレフタル酸:70.0モル部
・無水トリメリット酸:30.0モル部
まず、上記モノマーの混合物100質量部を、チタンテトラブトキシド0.2質量部とともに5Lオートクレーブに仕込んだ。そこに、還流冷却器、水分分離装置、窒素ガス導入管、温度計および攪拌装置を付し、オートクレーブ内に窒素ガスを導入しながら230℃で重縮合反応を行った。なお、反応を行う際は、所定の軟化点になるように反応時間を調整した。反応終了後、容器から樹脂を取り出し、冷却し、粉砕して結着樹脂H8を得た。
〈結着樹脂H7の製造例〉
重合時の触媒、所定の軟化点、所定のガラス転移温度を表3に示すように変更した以外は、結着樹脂H6の製造例と同様にして、結着樹脂H7を得た。
〈結着樹脂L1の製造例〉
・ビスフェノールAエチレンオキサイド(2.2モル付加物):40.0モル部
・ビスフェノールAプロピレンオキサイド(2.2モル付加物):40.0モル部
・エチレングリコール:20.0モル部
・テレフタル酸:100.0モル部
まず、上記モノマーの混合物を、ポリエステルユニットを構成するモノマーの総量に対して95質量%となるように、および、
炭素数50の脂肪族モノアルコール(ポリエチレンの片末端にヒドロキシ基を有する1級のモノアルコールワックス、炭素数50)を、ポリエステルユニットを構成するモノマーの総量に対して5質量%となるように、
チタンテトラブトキシド0.2質量部とともに5Lオートクレーブに仕込んだ。そこに、還流冷却器、水分分離装置、窒素ガス導入管、温度計および攪拌装置を付し、オートクレーブ内に窒素ガスを導入しながら230℃で重縮合反応を行った。なお、反応を行う際は、所定の軟化点になるように反応時間を調整した。反応終了後、容器から樹脂を取り出し、冷却し、粉砕して結着樹脂L1を得た。
〈結着樹脂L2の製造例〉
脂肪族化合物、重合時の触媒、所定の軟化点、所定のガラス転移温度、ポリエステルユニットを構成するモノマーの総量に対する脂肪族化合物の質量%を表3に示すように変更した以外は、結着樹脂L1の製造例と同様にして、結着樹脂L2を得た。
〈結着樹脂L3の製造例〉
・ビスフェノールAエチレンオキサイド(2.2モル付加物):50.0モル部
・ビスフェノールAプロピレンオキサイド(2.2モル付加物):50.0モル部
・テレフタル酸:100.0モル部
まず、上記モノマーの混合物を、ポリエステルユニットを構成するモノマーの総量に対して94質量%となるように、および、
炭素数が80の脂肪族モノアルコール(ポリエチレンの片末端にヒドロキシ基を有する1級のモノアルコールワックス、炭素数80)を、ポリエステルユニットを構成するモノマーの総量に対して6質量%となるように、
チタンテトラブトキシド0.2質量部とともに5Lオートクレーブに仕込んだ。そこに、還流冷却器、水分分離装置、窒素ガス導入管、温度計および攪拌装置を付し、オートクレーブ内に窒素ガスを導入しながら230℃で重縮合反応を行った。なお、反応を行う際は、所定の軟化点になるように反応時間を調整した。反応終了後、容器から樹脂を取り出し、冷却し、粉砕して結着樹脂L3を得た。
〈結着樹脂L4〜L9の製造例〉
脂肪族化合物、重合時の触媒、所定の軟化点、所定のガラス転移温度、ポリエステルユニットを構成するモノマーの総量に対する脂肪族化合物の質量%を表3に示すように変更した以外は、結着樹脂L3の製造例と同様にして、結着樹脂L4〜L9を得た。また、表3に記載の脂肪族化合物における脂肪族モノカルボン酸は、ポリエチレンの片末端にカルボキシ基を有するワックスを使用した。
〈結着樹脂L10の製造例〉
・ビスフェノールAエチレンオキサイド(2.2モル付加物):50.0モル部
・ビスフェノールAプロピレンオキサイド(2.2モル付加物):50.0モル部
・テレフタル酸:100.0モル部
まず、上記モノマーの混合物100質量部を、ジブチルスズオキシド0.2質量部とともに5Lオートクレーブに仕込んだ。そこに、還流冷却器、水分分離装置、窒素ガス導入管、温度計および攪拌装置を付し、オートクレーブ内に窒素ガスを導入しながら230℃で重縮合反応を行った。なお、反応を行う際は、所定の軟化点になるように反応時間を調整した。反応終了後、容器から樹脂を取り出し、冷却し、粉砕して結着樹脂L10を得た。
Figure 0006624805
磁性トナーに用いられる荷電制御樹脂は、以下のようにして製造した。
〈荷電制御樹脂の製造例〉
還流管、撹拌機、温度計、窒素導入管、滴下装置および減圧装置を備えた加圧可能な反応容器に、溶媒としてメタノール200質量部、2−ブタノン150質量部および2−プロパノール50質量部を添加した。そして、モノマーとしてスチレン78質量部、アクリル酸n−ブチル15質量部、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸7質量部を添加して撹拌しながら70℃まで加熱した。重合開始剤である2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)1質量部を2−ブタノン20質量部で希釈した溶液を1時間かけて滴下して5時間撹拌を継続した。さらに、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)1質量部を2−ブタノン20質量部で希釈した溶液を30分かけて滴下し、さらに5時間撹拌して重合を終了した。重合溶媒を減圧留去した後に得られた重合体を150メッシュのスクリーンを装着したカッターミルを用いて100μm以下に粗粉砕した。得られた含硫黄共重合体はガラス転移温度(Tg)が74℃であり、重量平均分子量(Mw)が27000であり、酸価が23mgKOH/gであった。これを含硫黄共重合体(S−1)とする。
[実施例1]
(トナーNo.1の製造例)
トナーNo.1の製造の際に用いた材料を以下に示す。なお、表4に、用いられた結着樹脂と磁性酸化鉄粒子との組み合わせを示す。
・結着樹脂H1:70質量部
・結着樹脂L1:30質量部
・フィッシャートロプッシュワックス(サゾール社製、C105、融点105℃):2質量部
・磁性酸化鉄粒子1:60質量部
・含硫黄共重合体(S−1):2質量部
まず、上記材料をヘンシェルミキサーで前混合した後、二軸混練押し出し機によって、溶融混練した。このとき、混練された樹脂の温度が150℃になるように滞留時間を調整した。得られた混練物を冷却し、ハンマーミルで粗粉砕した後、ターボミルで粉砕し、得られた微粒子を、コアンダ効果を利用した多分割分級機(商品名:エルボジェット分級機、日鉄鉱業(株)製)を用いて分級し、重量平均粒径(D4)が7.3μmのトナー粒子を得た。該トナー粒子100質量部に対し、疎水性シリカ微粒子(BET比表面積:140m/g、疎水化処理としてヘキサメチルジシラザン処理を行ったもの。)1.0質量部およびチタン酸ストロンチウム(体積平均粒径:1.6μm)3.0質量部を混合し、トナー粒子に外添した。次いで、目開き150μmのメッシュで篩い、トナーNo.1を得た。
トナーNo.1について、下記のような評価を行った。評価結果を表5に示す。
〈ガサツキの評価〉
各磁性トナーを、転写時突き抜けによるガサツキが発生しやすいと考えられる環境下で長期放置(45℃、95%RH、1ヶ月)した。その後、キヤノン(株)製のデジタル複写機(商品名:image RUNNER 4051)のプロセススピードを252mm/秒に改造した改造機を用いて、高温高湿(30℃、80%RH)環境下において、印字率1%のA4テストパターンを用いて、10万枚耐久試験を行った。その後、ハーフトーン(30h)画像を形成し、この画像のガサツキについて以下の基準に基づき評価した。用紙はオフィスプランナーA4紙(坪量68g/m)を使用した。なお、30h画像とは、256階調を十六進法で表記したものである(十進法の0〜255が、十六進法の00〜FF)。30hのhは、hexadecimal(十六進法)の頭文字であり、十六進法による表記であることを明示している。ちなみに、00h画像は、白地部(ベタ白画像・256階調の1階調目)を意味し、FFh画像は、ベタ部(ベタ黒画像・256階調の256階調目)を意味する。そして、30h画像は、ハーフトーン画像の一種である。
画像に関しては、キーエンス社製のデジタルマイクロスコープVHX−500(商品名:レンズワイドレンジズームレンズVH−Z100)を用い、ドット1000個の面積を測定した。ドット面積の個数平均(S)とドット面積の標準偏差(σ)を算出し、ドット再現性指数を下記式により算出した。そして、ハーフトーン画像のガサツキをドット再現性指数(I)で評価した。
ドット再現性指数(I)=σ/S×100
ガサツキの評価基準としては、以下の基準により評価した。
A:Iが2.0未満
B:Iが2.0以上4.0未満
C:Iが4.0以上6.0未満
D:Iが6.0以上8.0未満
E:Iが8.0以上
〈飛び散りの評価〉
飛び散りの評価は、グラフィカルな画像の画質に関わる微細な細線での飛び散り評価であり、飛び散りが生じやすい1ドットライン画像を出力した際のラインの再現性とライン周辺部のトナーの飛び散りを目視で評価した。評価として、キヤノン(株)製のデジタル複写機(商品名:image RUNNER 4051)のプロセススピードを252mm/秒に改造した改造機を用い、画像出力を行った。この評価を、低温低湿(L/L)環境(15℃、10%RH)下において、印字率1%のA4テストパターンを用いて、10万枚耐久試験後に行い、以下の基準で評価した。
(評価基準)
A:飛び散りが発生せず、良好なライン再現性を示す。
B:飛び散りがほとんど発生せず、良好なライン再現性を示す。
C:軽微な飛び散りが見られる。
D:飛び散りが見られるが、ライン再現性に対する影響が少ない。
E:飛び散りが見られ、ライン再現性がDよりも劣る。
〈尾引きの評価〉
尾引きは、尾引きが起きやすい低温低湿(L/L)環境(15℃、10%RH)下において、静電潜像のライン幅を規定したライン画像を縦および横ラインで画像出力した後、縦および横ラインのライン幅の比(縦/横ライン比)として求めた。尾引きは、静電潜像担持体である電子写真感光体の回転方向に沿って発生するため、横ラインの幅は、縦ラインと比較して尾引きの影響を受けやすく,ライン幅が太くなる。よって、通常、縦/横ライン比は1以下となり、値が1に近いほど、尾引きは抑制されていると考えられる。評価の詳細を以下に説明する。
各磁性トナーを、凝集塊による尾引きが発生しやすいと考えられる環境下で長期放置(45℃、95%RH、1ヶ月)した。その後に、低温低湿環境下(15℃、10%RH)において、キヤノン(株)製のデジタル複写機(商品名:image RUNNER 4051)のプロセススピードを252mm/秒に改造した改造機を用い、画像出力を行った。尾引きの評価に用いる画像は、電子写真感光体の表面にレーザー露光により600dpiの10dot縦および横線パターン潜像(静電潜像のライン幅が420μmである。)を1cm間隔で書かせ、これを現像し、PET製OHP上に転写、定着させて得たライン画像とした。得られた縦および横線パターン画像を、(株)小坂研究所製の表面粗さ計(商品名:サーフコーダーSE−30H)を用い、縦および横線ラインのトナーの乗り方を表面粗さのプロフィールとして得た。そして、このプロフィールの幅からそれぞれのライン幅を求め、縦/横ライン比を算出した。算出した値を以下の基準で評価した。
(評価基準)
A:縦/横ライン比が0.95以上1.00以下
B:縦/横ライン比が0.90以上0.95未満
C:縦/横ライン比が0.80以上0.90未満
D:縦/横ライン比が0.70以上0.80未満
E:縦/横ライン比が0.70未満
〈耐久安定性の評価〉
耐久安定性は、キヤノン(株)製のデジタル複写機(商品名:image RUNNER 4051)のプロセススピードを252mm/秒に改造した改造機を用い、高温高湿(30℃、80%RH)環境下において、耐久試験を行った。初期の反射濃度が1.4になるように現像バイアスを設定し、ベタ白画像(印字比率が0%)を1万枚出力した。1万枚出力後、20mm四方のベタ黒パッチが現像域内に5箇所配置された画像を出力した。そして、その5点平均濃度の初期画像濃度に対する耐久試験後の画像濃度の濃度差を比較することで、耐久性を評価した。
なお、画像濃度はマクベス社製のマクベス反射濃度計 RD918(商品名)を用いて、原稿濃度が0.00の白地部分の画像に対する相対濃度を測定した。
A:濃度差0.10未満
B:濃度差0.10以上、0.20未満
C:濃度差0.20以上、0.30未満
D:濃度差0.30以上、0.40未満
E:濃度差0.40以上
〈カブリの評価〉
カブリは、キヤノン(株)製のデジタル複写機(商品名:image RUNNER 4051 キヤノン株式会社製)のプロセススピードを252mm/sに改造した改造機を用い、低温低湿(15℃、10%RH)環境下において、印字率1%のA4テストパターンを用いて、1万枚画像出力後、ベタ白画像を2枚出力し、2枚目のベタ白画像を以下の基準で評価した。なお、測定は、(有)東京電色製の反射率計(商品名:リフレクトメーター モデル TC−6DS)を用いて行った。そして、画像形成後の白地部反射濃度の最悪値をDsとし、画像形成前の転写材の反射平均濃度をDrとし、Dr−Dsをカブリ量としてカブリの評価を行った。したがって、数値が小さいほど、カブリが抑制させていることを示す。
(評価基準)
A:カブリが0.5%未満
B:カブリが0.5%以上1.0%未満
C:カブリが1.0%以上2.0%未満
D:カブリが2.0%以上3.0%未満
E:カブリが3.0%以上
〈低温定着性の評価〉
低温定着性の評価は、キヤノン(株)製のデジタル複写機(商品名:image RUNNER 4051)のプロセススピードを252mm/sに改造した改造機を用い、常温常湿(23℃、50%RH)環境下で行った。評価紙は、80g/m紙(OCE RED LABEL、A3)を用いた。20mm×20mmサイズのハーフトーンのパッチをA3用紙に均等に9点書かせて、画像濃度が0.6になるように現像バイアスを設定した。次いで、定着器の温調を所定の温調に変更し、定着器の加圧ローラーの温度が30℃以下になるまで冷却した後、20枚片面で連続通紙(画像形成)した。低温定着性評価用のサンプルとして、1枚目、3枚目、5枚目、10枚目および20枚目をサンプリングし、得られた定着画像に、4.9kPaの荷重をかけ、シルボン紙によりその定着画像を5往復摺擦した。5サンプルの内、摺擦前後での上記9点の画像濃度低下率の平均値の最悪値を各温度の画像濃度低下率とした。定着温調を170℃から210℃まで5℃おきに変えて、画像濃度低下率が20%以下となる定着温調を定着開始温度とし、これを基準に低温定着性を評価した。
なお、画像濃度は、マクベス社製のマクベス濃度計(商品名:RD−914)により、SPI補助フィルターを用いて測定した。
(評価基準)
A:定着開始温度が180℃未満である。
B:定着開始温度が180℃以上190℃未満である。
C:定着開始温度が190℃以上200℃未満である。
D:定着開始温度が200℃以上210℃未満である。
E:定着開始温度が210℃以上である。
[実施例2〜8および参考例9〜14]
実施例1において、表4に記載のように処方を変更した以外は、実施例1と同様にして、トナーNo.2〜14を作製した。そして、トナーNo.2〜14を実施例1と同様の方法で評価した。評価結果を表5に示す。
[比較例1〜5]
実施例1において、表4に記載のように処方を変更した以外は、実施例1と同様にして、トナーNo.15〜19を作製した。そして、トナーNo.15〜19を実施例1と同様の方法で評価した。評価結果を表5に示す。
比較例1のトナーは、ガサツキ、飛び散り、尾引き、濃度、カブリ、低温定着性がE評価となった。結着樹脂L8の脂肪族化合物モノカルボン酸の炭素数が28とかなり少なく、磁性酸化鉄粒子の均一な分散に効果がなかったため、ガサツキ、飛び散り、尾引き、濃度、カブリ、低温定着性に効果を示さなかったと考えられる。
比較例2のトナーは、ガサツキ、飛び散り、尾引き、濃度、カブリ、低温定着性がE評価となった。磁性酸化鉄粒子12のD10/D50が0.39であり、D90/D50が1.51であった。そのため、磁性酸化鉄粒子12の粒度分布がブロードで、磁性酸化鉄粒子の大きな粒子と小さな粒子がいる場所において、トナーの電気抵抗にばらつきが生じてしまったと考えられる。このため、ガサツキ、飛び散り、尾引き、濃度、カブリ、低温定着性に効果を示さなかったと考えられる。
比較例3のトナーは、ガサツキ、飛び散り、尾引き、濃度、カブリ、低温定着性がE評価となった。結着樹脂L9の脂肪族化合物モノカルボン酸の炭素数が104とかなり多かったことに加えて、磁性酸化鉄粒子13のD50が0.04とかなり小さく、D10/D50が0.30であり、D90/D50が1.55であった。このため、磁性酸化鉄粒子13の粒度分布がブロードで、磁性酸化鉄粒子の大きな粒子と小さな粒子がいる場所において、トナーの電気抵抗にばらつきが生じてしまったと考えられる。このため、ガサツキ、飛び散り、尾引き、濃度、カブリ、低温定着性に効果を示さなかったと考えられる。
比較例4のトナーは、ガサツキ、飛び散り、尾引き、濃度、カブリ、低温定着性がE評価となった。結着樹脂H7と結着樹脂L10のどちらにも脂肪族化合物が縮合していないことに加えて、磁性酸化鉄粒子14のD50が0.16とかなり大きく、D10/D50が0.35であり、D90/D50が1.58であった。このため、磁性酸化鉄粒子14の粒度分布がブロードで、磁性酸化鉄粒子の大きな粒子と小さな粒子がいる場所において、トナーの電気抵抗にばらつきが生じてしまったと考えられる。このため、ガサツキ、飛び散り、尾引き、濃度、カブリ、低温定着性に効果を示さなかったと考えられる。
比較例5のトナーは、ガサツキ、飛び散り、尾引き、濃度、カブリ、低温定着性がE評価となった。結着樹脂H7と結着樹脂L10のどちらにも脂肪族化合物が縮合していない。それに加えて、磁性酸化鉄粒子15の含有量が90部とかなり多く、磁性酸化鉄粒子15のD50が0.17とかなり大きく、D10/D50が0.30であり、D90/D50が1.60であった。このため、磁性酸化鉄粒子15の粒度分布がブロードで、磁性酸化鉄粒子の大きな粒子と小さな粒子がいる場所において、トナーの電気抵抗にばらつきが生じてしまったと考えられる。このため、ガサツキ、飛び散り、尾引き、濃度、カブリ、低温定着性に効果を示さなかったと考えられる。
Figure 0006624805
Figure 0006624805

Claims (11)

  1. 結着樹脂および磁性酸化鉄粒子を含有するトナー粒子を有する磁性トナーであって、
    該結着樹脂が、軟化点70℃以上110℃未満である低軟化点樹脂と軟化点115℃以上170℃以下である高軟化点樹脂とを含有し、
    該低軟化点樹脂が、炭素数30以上102以下の1級の脂肪族モノアルコールが末端に縮合したポリエステルユニットを有する樹脂を含み、
    該高軟化点樹脂が、炭素数30以上102以下の2級の脂肪族モノアルコールが末端に縮合したポリエステルユニットを有する樹脂を含み、
    該トナー粒子中の該磁性酸化鉄粒子の含有量が、該トナー粒子中の該結着樹脂100質量部に対して30質量部以上80質量部以下であり、
    該磁性酸化鉄粒子が、下記(i)〜(iii):
    (i)個数基準のメジアン径D50が、0.05μm以上0.15μm以下である、
    (ii)個数基準の粒度分布において、粒径が小さい側からの積算割合が10%となるときの粒径をD10としたとき、D10/D50が、0.40以上1.00以下である、
    (iii)個数基準の粒度分布において、粒径が小さい側からの積算割合が90%となるときの粒径をD90としたとき、D90/D50が、1.00以上1.50以下である、
    の条件を満たす
    ことを特徴とする磁性トナー。
  2. 前記ポリエステルユニットを有する樹脂が、前記ポリエステルユニットを構成するためのモノマーの合計質量100質量部に対して0.10質量部以上10質量部以下の前記脂肪族化合物を用いて製造された樹脂である請求項1に記載の磁性トナー。
  3. 前記磁性酸化鉄粒子が、ケイ素原子を含有し、
    前記磁性酸化鉄粒子中のケイ素原子の含有量が、前記磁性酸化鉄粒子中の鉄原子に対して0.19原子%以上1.90原子%以下である
    請求項1または2に記載の磁性トナー。
  4. 3mol/Lの塩酸3Lに前記磁性酸化鉄粒子30gを懸濁させて、前記磁性酸化鉄粒子の表面に存在するケイ素原子を塩酸で溶出させた場合のケイ素原子の量Aと、3mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液300mLに前記磁性酸化鉄粒子3gを懸濁させて、前記磁性酸化鉄粒子の表面に存在するケイ素原子を水酸化ナトリウム水溶液で溶出させた場合のケイ素原子の量Bと、の比(B/A)×100が、50(%)以下である
    請求項3に記載の磁性トナー。
  5. 前記トナー粒子中の前記磁性酸化鉄粒子の含有量が、前記トナー粒子中の前記結着樹脂100質量部に対して40質量部以上75質量部以下である請求項1〜4のいずれか1項に記載の磁性トナー。
  6. 前記トナー粒子中の前記磁性酸化鉄粒子の含有量が、前記トナー粒子中の前記結着樹脂100質量部に対して40質量部以上60質量部以下である請求項1〜4のいずれか1項に記載の磁性トナー。
  7. 前記D50が、0.10μm以上0.14μm以下である請求項1〜6のいずれか1項に記載の磁性トナー。
  8. 前記D10/D50が、0.50以上1.00以下である請求項1〜7のいずれか1項に記載の磁性トナー。
  9. 前記D10/D50が、0.55以上1.00以下である請求項1〜7のいずれか1項に記載の磁性トナー。
  10. 前記D90/D50が、1.00以上1.47以下である請求項1〜9のいずれか1項に記載の磁性トナー。
  11. 前記D90/D50が、1.00以上1.45以下である請求項1〜9のいずれか1項に記載の磁性トナー。
JP2015083617A 2014-04-24 2015-04-15 磁性トナー Active JP6624805B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015083617A JP6624805B2 (ja) 2014-04-24 2015-04-15 磁性トナー
US14/691,514 US9454094B2 (en) 2014-04-24 2015-04-20 Magnetic toner

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014090456 2014-04-24
JP2014090456 2014-04-24
JP2015083617A JP6624805B2 (ja) 2014-04-24 2015-04-15 磁性トナー

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2015215603A JP2015215603A (ja) 2015-12-03
JP6624805B2 true JP6624805B2 (ja) 2019-12-25

Family

ID=54334656

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015083617A Active JP6624805B2 (ja) 2014-04-24 2015-04-15 磁性トナー

Country Status (2)

Country Link
US (1) US9454094B2 (ja)
JP (1) JP6624805B2 (ja)

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6418992B2 (ja) 2015-03-13 2018-11-07 キヤノン株式会社 磁性キャリアおよびその製造方法
DE112016001562B4 (de) 2015-03-31 2021-12-09 Canon Kabushiki Kaisha Magnetischer träger
JP6584225B2 (ja) 2015-08-25 2019-10-02 キヤノン株式会社 磁性キャリア、二成分系現像剤、補給用現像剤、及び画像形成方法
JP6659141B2 (ja) * 2016-01-08 2020-03-04 キヤノン株式会社 トナー
JP6671965B2 (ja) * 2016-01-08 2020-03-25 キヤノン株式会社 トナー
JP6671964B2 (ja) * 2016-01-08 2020-03-25 キヤノン株式会社 トナー及びトナーの製造方法
JP6403816B2 (ja) 2016-02-08 2018-10-10 キヤノン株式会社 磁性キャリア、二成分系現像剤、補給用現像剤、及び画像形成方法
JP2017156706A (ja) * 2016-03-04 2017-09-07 キヤノン株式会社 トナー
JP6786285B2 (ja) * 2016-07-20 2020-11-18 キヤノン株式会社 トナー
US10409188B2 (en) 2017-02-10 2019-09-10 Canon Kabushiki Kaisha Magnetic carrier, two-component developer, replenishing developer, and image forming method
US10451985B2 (en) 2017-02-28 2019-10-22 Canon Kabushiki Kaisha Toner
US10908523B2 (en) * 2017-09-27 2021-02-02 Fuji Xerox Co., Ltd. Toner and toner set
JP6938345B2 (ja) 2017-11-17 2021-09-22 キヤノン株式会社 トナー
JP7293009B2 (ja) 2018-08-08 2023-06-19 キヤノン株式会社 磁性キャリア、二成分系現像剤、補給用現像剤、及び画像形成方法
JP7293010B2 (ja) 2018-08-08 2023-06-19 キヤノン株式会社 磁性キャリア、二成分系現像剤、補給用現像剤、及び画像形成方法
JP7286471B2 (ja) 2018-08-28 2023-06-05 キヤノン株式会社 トナー
JP7171314B2 (ja) 2018-08-28 2022-11-15 キヤノン株式会社 トナー
JP7130518B2 (ja) 2018-09-28 2022-09-05 キヤノン株式会社 磁性キャリア、二成分系現像剤、補給用現像剤、及び画像形成方法
US11249410B2 (en) 2018-12-12 2022-02-15 Canon Kabushiki Kaisha Toner
JP7427965B2 (ja) * 2019-03-04 2024-02-06 株式会社リコー トナー、トナー収容容器、現像剤、現像剤収容容器、プロセスカートリッジ、画像形成装置、及びトナーの製造方法
WO2021070872A1 (ja) 2019-10-07 2021-04-15 キヤノン株式会社 トナー

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58184950A (ja) * 1982-04-23 1983-10-28 Canon Inc 静電荷像現像用現像剤
JP2759518B2 (ja) * 1989-09-14 1998-05-28 キヤノン株式会社 静電潜像現像用磁性トナー
JP3015244B2 (ja) * 1993-01-11 2000-03-06 キヤノン株式会社 静電荷像現像用トナー、一成分系現像剤及び二成分系現像剤
JP3445042B2 (ja) * 1994-11-28 2003-09-08 キヤノン株式会社 静電荷像現像用トナー
DE69705152T2 (de) 1996-03-22 2001-10-31 Canon Kk Magnetischer Toner für die Entwicklung elektrostatischer Bilder, Bildherstellungsverfahren und Prozesskassette
JP3450658B2 (ja) 1996-07-31 2003-09-29 キヤノン株式会社 静電荷潜像現像用磁性トナー、装置ユニット及び画像形成方法
DE69834865T2 (de) 1997-05-30 2006-12-07 Canon K.K. Magnetischer Toner für die Entwicklung elektrostatischer Bilder, Verfahren zur Herstellung, seine Anwendung in einem Bildherstellungsverfahren und Prozesscassette
JP4109748B2 (ja) * 1998-06-01 2008-07-02 キヤノン株式会社 トナー及び画像形成方法
JP2000214625A (ja) 1999-01-25 2000-08-04 Ricoh Co Ltd 静電荷現像用負帯電性トナ―及び画像形成方法
JP4037014B2 (ja) * 1999-09-20 2008-01-23 三井金属鉱業株式会社 マグネタイト粒子及びその製造方法
JP4072474B2 (ja) 2003-07-16 2008-04-09 キヤノン株式会社 磁性トナー
JP2005062797A (ja) 2003-07-30 2005-03-10 Canon Inc 磁性トナー
JP4596880B2 (ja) 2003-10-31 2010-12-15 キヤノン株式会社 磁性トナー
WO2005043251A1 (ja) 2003-10-31 2005-05-12 Canon Kabushiki Kaisha 磁性トナー
JP4116534B2 (ja) 2003-12-19 2008-07-09 花王株式会社 磁性トナー
EP1645914B1 (en) 2004-10-08 2012-06-06 Canon Kabushiki Kaisha Magnetic toner
CN101147100B (zh) 2005-04-22 2010-09-29 佳能株式会社 磁性调色剂
US7678524B2 (en) 2005-05-19 2010-03-16 Canon Kabushiki Kaisha Magnetic toner
JP5132913B2 (ja) 2005-10-13 2013-01-30 三菱レイヨン株式会社 トナー用バインダー樹脂、その製造方法、およびトナー
JP4721343B2 (ja) * 2005-12-12 2011-07-13 花王株式会社 電子写真用トナー用結着樹脂
EP2016466B1 (en) 2006-04-28 2018-10-31 Canon Kabushiki Kaisha Magnetic toner
JP5352067B2 (ja) * 2007-06-29 2013-11-27 三井金属鉱業株式会社 酸化鉄粒子粉末
US8501377B2 (en) 2011-01-27 2013-08-06 Canon Kabushiki Kaisha Magnetic toner
US8512925B2 (en) 2011-01-27 2013-08-20 Canon Kabushiki Kaisha Magnetic toner
US9703216B2 (en) 2013-07-12 2017-07-11 Canon Kabushiki Kaisha Toner using small-particle size magnetic iron oxide

Also Published As

Publication number Publication date
JP2015215603A (ja) 2015-12-03
US20150309432A1 (en) 2015-10-29
US9454094B2 (en) 2016-09-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6624805B2 (ja) 磁性トナー
JP6921678B2 (ja) トナー製造方法及び重合体
JP6487730B2 (ja) トナーおよび二成分現像剤
JP6440141B2 (ja) 小粒径磁性酸化鉄を用いたトナー
JP2019032364A (ja) トナー
JP4549259B2 (ja) カラートナー
KR20070119756A (ko) 흑색 토너
JP2008015230A (ja) トナー
JP6562775B2 (ja) トナー及びトナーの製造方法
JP6385087B2 (ja) トナーの製造方法
JP7051519B2 (ja) トナー
JP4498078B2 (ja) カラートナー、及び、該カラートナーを用いたフルカラー画像形成方法
JP2018072655A (ja) 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
JP4455448B2 (ja) 磁性トナー
JP3733235B2 (ja) 静電荷像現像用トナー
JP6324104B2 (ja) トナー
JP4597031B2 (ja) 補給用現像剤及び現像方法
JP2016224251A (ja) 磁性トナー
JP5645583B2 (ja) トナー
JP6833373B2 (ja) トナーおよびトナーの製造方法
JP6671965B2 (ja) トナー
JP7346613B2 (ja) 磁性トナー
JP7353967B2 (ja) 二成分現像剤
JP4590319B2 (ja) 二成分系現像剤
JP2022116981A (ja) 磁性トナー

Legal Events

Date Code Title Description
RD05 Notification of revocation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7425

Effective date: 20171214

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20180126

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180404

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20181127

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20181121

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190125

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190411

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190610

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20191029

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20191126

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6624805

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151