JP6794967B2 - 正帯電性トナー及び2成分現像剤 - Google Patents
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Description
トナーが、トナー母粒子と、トナー母粒子の表面に付着した外添剤とを備えるトナー粒子を、複数含む。外添剤は、チタニア粒子と、チタニア粒子を覆うコート層とを備える粒子(以下、「被覆チタニア粒子」と記載する)の粉体を含む。以下、被覆チタニア粒子の粉体を「被覆チタニア粉体」と記載する場合がある。コート層は、少なくとも前述の式(1)で表される化合物を含む2種以上のビニル化合物の共重合体(以下、「特定ビニル共重合体」と記載する)を含有する。被覆チタニア粒子の粉体1gに含まれる未開環オキサゾリン基の量(以下、「未開環OXZ量」と記載する)は、0.100mmol以上0.600mmol以下である。被覆チタニア粒子の粉体1gに含まれる、チタニア粒子の表面に存在する官能基との反応により開環しているコート層中のオキサゾリン基の量(以下、「開環OXZ量」と記載する)は、0.100mmol以上0.400mmol以下である。未開環OXZ量及び開環OXZ量はそれぞれ、ガスクロマトグラフィー質量分析法により測定できる。以下、コート層を形成するための材料を、「コート材料」と記載する場合がある。
(結着樹脂)
トナー母粒子では、一般的に、成分の大部分(例えば、85質量%以上)を結着樹脂が占める。このため、結着樹脂の性質がトナー母粒子全体の性質に大きな影響を与えると考えられる。結着樹脂として複数種の樹脂を組み合わせて使用することで、結着樹脂の性質(より具体的には、水酸基価、酸価、Tg、又はTm等)を調整することができる。結着樹脂がエステル基、ヒドロキシル基、エーテル基、酸基、又はメチル基を有する場合には、トナー母粒子はアニオン性になる傾向が強くなり、結着樹脂がアミノ基を有する場合には、トナー母粒子はカチオン性になる傾向が強くなる。
トナー母粒子は、着色剤を含有していてもよい。着色剤としては、トナーの色に合わせて公知の顔料又は染料を用いることができる。画像形成に適したトナーを得るためには、着色剤の量が、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。
トナー母粒子は、離型剤を含有していてもよい。離型剤は、例えば、トナーの定着性又は耐オフセット性を向上させる目的で使用される。トナーの定着性又は耐オフセット性を向上させるためには、離型剤の量は、結着樹脂100質量部に対して、1質量部以上30質量部以下であることが好ましい。
トナー母粒子は、電荷制御剤を含有していてもよい。電荷制御剤は、例えば、トナーの帯電安定性又は帯電立ち上がり性を向上させる目的で使用される。トナーの帯電立ち上がり性は、短時間で所定の帯電レベルにトナーを帯電可能か否かの指標になる。
トナー母粒子は、磁性粉を含有していてもよい。磁性粉の材料としては、例えば、強磁性金属(より具体的には、鉄、コバルト、ニッケル、又はこれら金属の1種以上を含む合金等)、強磁性金属酸化物(より具体的には、フェライト、マグネタイト、又は二酸化クロム等)、又は強磁性化処理が施された材料(より具体的には、熱処理により強磁性が付与された炭素材料等)を好適に使用できる。1種類の磁性粉を単独で使用してもよいし、複数種の磁性粉を併用してもよい。
前述の基本構成を有するトナーでは、外添剤が、トナー母粒子の表面に付着している。外添剤は、前述の基本構成で規定される被覆チタニア粉体を含む。被覆チタニア粉体に含まれる被覆チタニア粒子は、チタニア粒子と、チタニア粒子を覆うコート層とを備える粒子である。コート層は、特定ビニル共重合体(詳しくは、少なくとも化合物(1)を含む2種以上のビニル化合物の共重合体)を含有する。
被覆チタニア粒子のコート層は、前述の式(1)で表される1種以上のビニル化合物と、1種以上の他のビニル化合物(すなわち、化合物(1)以外のビニル化合物)との共重合体を含有することが好ましい。前述の式(1)、式(1−1)、及び式(1−2)の各々において、R1は、水素原子、又は置換基を有してもよいアルキル基(直鎖、分岐、及び環状のいずれでもよい)を表す。R1が置換基を有するアルキル基を表す場合の置換基の例としては、フェニル基が挙げられる。R1としては、水素原子、メチル基、エチル基、又はイソプロピル基が特に好ましい。例えば、コート材料が2−ビニル−2−オキサゾリンである場合には、R1が水素原子を表す。
以下、前述の基本構成を有するトナーを製造する方法の一例について説明する。
まず、トナー母粒子を準備する。トナー母粒子は、例えば、前述した粉砕法又は凝集法によって作製できる。トナー母粒子は、市販品であってもよい。
チタニア粒子をコート層で被覆する。チタニア粒子とコート層とを強固に結合させるためには、反応法でチタニア粒子を被覆することが特に好ましい。
次に、トナー母粒子の表面に外添剤を付着させる。外添剤としては、前述の基本構成で規定されるトナー用外添剤(詳しくは、被覆チタニア粉体)のみを使用してもよいし、被覆チタニア粉体と一緒に他の外添剤を使用してもよい。混合装置を用いて、トナー母粒子に外添剤が埋め込まれないような条件でトナー母粒子と外添剤とを混合することで、トナー母粒子の表面に外添剤粒子を付着させることができる。混合装置としては、例えば、FMミキサー、マルチパーパスミキサー、又はハイブリダイゼーションシステム(登録商標)を好適に使用できる。
混合装置(例えば、ボールミル)を用いて、上記のようにして得たトナーと、キャリアとを混合することで、2成分現像剤が得られる。キャリアとしては、強磁性物質を含有するキャリアコアと、キャリアコアを覆う樹脂層とを備えるキャリア粒子の粉体が好ましい。キャリアコアに含有される強磁性物質としては、例えば、マグネタイト、バリウムフェライト、マグヘマイト、Mn−Znフェライト、Ni−Znフェライト、Mn−Mgフェライト、Mn−Mg−Srフェライト、Ca−Mgフェライト、Liフェライト、又はCu−Znフェライトのような酸化鉄が好ましい。キャリアコアとしては、市販品を使用してもよい。また、磁性材料を粉砕及び焼成してキャリアコアを自作してもよい。樹脂層の形成方法の例としては、樹脂(又は、樹脂の材料)を含む液にキャリアコアを浸漬する方法、又は、樹脂(又は、樹脂の材料)を含む液を流動層中のキャリアコアに噴霧する方法が挙げられる。
表面処理剤S−1は、n−オクチルトリメトキシシラン(東京化成工業株式会社製)であった。
表面処理剤S−2は、3−アミノプロピルトリエトキシシラン(信越化学工業株式会社製「KBE−903」)であった。
表面処理剤S−3は、n−プロピルトリメトキシシラン(信越化学工業株式会社製「KBM−3033」)であった。
コート材料C−1は、オキサゾリン基含有高分子水溶液(株式会社日本触媒製「エポクロスWS−300」、モノマー組成:メタクリル酸メチル/2−ビニル−2−オキサゾリン、固形分濃度:10質量%)であった。
コート材料C−2は、オキサゾリン基含有高分子水溶液(株式会社日本触媒製「エポクロスWS−700」、モノマー組成:メタクリル酸メチル/2−ビニル−2−オキサゾリン/アクリル酸ブチル、固形分濃度:25質量%)であった。
(トナーTA−1〜TA−5及びTB−1〜TB−4用の外添剤)
トナーTA−1〜TA−5及びTB−1〜TB−4の各々のための外添剤としては、被覆チタニア粒子を使用した。ただし、トナーごとに異なる条件でコート層を形成した。詳しくは、コート材料の添加量を、表1に示すようにした。外添剤の作製方法の詳細は、以下のとおりであった。
トナーTB−5及びTB−6の各々のための外添剤としては、表面処理されたチタニア粒子を使用した。外添剤の作製方法の詳細は、以下のとおりであった。
多目的小型混合粉砕機(日本コークス工業株式会社製「マルチパーパスミキサ」、羽根回転速度(最大):10000rpm)を用いて、回転速度3000rpmの条件で、トナー母粒子100質量部と、表1に示す外添剤(被覆チタニア粉体、又は表面処理されたチタニア粒子の粉体)2質量部とを5分間混合した。
ノニオン界面活性剤(花王株式会社製「エマルゲン(登録商標)120」、成分:ポリオキシエチレンラウリルエーテル)の濃度2質量%水溶液を水で10倍に希釈して、界面活性剤水溶液を調製し、その界面活性剤水溶液500mL中に、トナー(測定対象:トナーTA−1〜TA−5及びTB−1〜TB−6のいずれか)10gを分散させて、トナー分散液を得た。
・キャリアガス:ヘリウム(He)ガス
・キャリア流量:1mL/分
・気化室温度:210℃
・熱分解温度:加熱炉「600℃」、インターフェイス部「320℃」
・昇温条件:40℃で3分間保持した後、40℃から速度10℃/分で300℃まで昇温し、300℃で15分間保持した。
・イオン化法:EI(Electron Impact)法
・イオン源温度:200℃
・インターフェイス部の温度:320℃
・検出モード:スキャン(測定範囲:45m/z〜500m/z)
各試料(トナーTA−1〜TA−5及びTB−1〜TB−6)の評価方法は、以下のとおりである。
現像剤用キャリア100質量部と、トナー(評価対象:トナーTA−1〜TA−5及びTB−1〜TB−6のいずれか)10質量部とを、ボールミルを用いて30分間混合して、2成分現像剤を調製した。現像剤用キャリアは、被覆キャリア粒子(キャリアコア:Mn−Mg−Srフェライトコア(パウダーテック株式会社製「EF−50」)、樹脂層:シリコーン樹脂(東レダウコーニング株式会社製)、樹脂層の被覆率:100%(完全被覆)、体積中位径(D50):50μm)であった。得られた2成分現像剤を用いて、以下に示す手順で、画像濃度、かぶり、及びトナー飛散を評価した。
評価機として、複合機(京セラドキュメントソリューションズ株式会社製「TASKalfa5550ci」)を用いた。前述の方法で得た2成分現像剤を評価機の現像装置に投入し、補給用トナー(評価対象:トナーTA−1〜TA−5及びTB−1〜TB−6のいずれか)を評価機のトナーコンテナに投入した。初期の画像濃度(測定装置:X−Rite社製「RD914」)が1.20になるように、評価機の現像バイアス(詳しくは、現像スリーブとマグネットロールとの間の電圧)を調整した。
かぶり濃度=空白部の反射濃度−未印刷紙の反射濃度
トナーTA−1〜TA−5及びTB−1〜TB−6の各々について、画像濃度、かぶり(かぶり濃度)、及びトナー飛散(トナー飛散量)を評価した結果を、表2に示す。
11 トナー母粒子
13 被覆チタニア粒子(外添剤)
20 キャリア粒子
131 チタニア粒子
132 コート層
Claims (8)
- トナー母粒子と、前記トナー母粒子の表面に付着した外添剤とを備えるトナー粒子を、複数含み、
前記外添剤は、チタニア粒子と、前記チタニア粒子を覆うコート層とを備える被覆チタニア粒子の粉体を含み、
前記被覆チタニア粒子の粉体の量は、前記トナー母粒子100質量部に対して0.5質量部以上5.0質量部以下であり、
前記コート層は、少なくとも下記式(1)で表される化合物を含む2種以上のビニル化合物の共重合体を含有し、
前記被覆チタニア粒子の粉体1gに含まれる未開環オキサゾリン基の量は、0.100mmol以上0.600mmol以下であり、
前記被覆チタニア粒子の粉体1gに含まれる、前記チタニア粒子の表面に存在する官能基との反応により開環している前記コート層中のオキサゾリン基の量は、0.100mmol以上0.400mmol以下である、正帯電性トナー。
- 前記チタニア粒子は、表面処理されていないチタニア基体であり、
前記コート層は、前記チタニア粒子の表面全域を覆っており、
前記被覆チタニア粒子の粉体における前記チタニア粒子の粒子径は、個数平均で15nm以上50nm以下である、請求項1に記載の正帯電性トナー。 - 前記外添剤は、シリカ粒子を含まない、請求項2に記載の正帯電性トナー。
- 前記2種以上のビニル化合物には、スチレン系モノマー及びアクリル酸系モノマーからなる群より選択される1種以上のビニル化合物が含まれる、請求項1〜3のいずれか一項に記載の正帯電性トナー。
- 前記コート層に含有される前記2種以上のビニル化合物の共重合体は、前記式(1)で表される1種以上の化合物と、1種以上の(メタ)アクリル酸アルキルエステルとを含む単量体の共重合体である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の正帯電性トナー。
- 前記トナー母粒子は、ポリエステル樹脂を含有し、オキサゾリン基を含まない非カプセルトナー母粒子である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の正帯電性トナー。
- 前記トナー母粒子は、粉砕トナーである、請求項6に記載の正帯電性トナー。
- 請求項1〜7のいずれか一項に記載の正帯電性トナーと、摩擦により前記正帯電性トナーを正に帯電させ得るキャリアとを含み、
前記キャリアは、強磁性物質を含有するキャリアコアと、前記キャリアコアを覆う樹脂層とを備えるキャリア粒子の粉体である、2成分現像剤。
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