JP7372720B1 - 静電荷像現像用トナーおよび静電荷像現像用トナーの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
また、特許文献2ないし4では、ポリメチルシルセスキオキサン粉末を外添剤として使用しているが機械的強度が小さいため、後の工程で混合時等に破砕されてしまい、荷電制御剤としての機能を十分に発揮できないという問題があった。
本発明の目的は、高画質な印刷が可能な静電荷像現像剤および静電荷像現像剤の製造方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、帯電性およびチキソ性に優れた静電荷像現像剤および静電荷像現像剤の製造方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、飽和帯電量が大きく、帯電速度が速く、かつ環境安定性に優れた静電荷像現像剤および静電荷像現像剤の製造方法を提供することにある。
一局面に従う静電荷像現像用トナーは、結着樹脂、着色剤、離型剤、および荷電制御剤を含有する静電荷像現像用トナーであって、荷電制御剤はポリメチルシルセスキオキサン粒子からなり、静電荷像現像用トナーに内添され、ポリメチルシルセスキオキサン粒子の平均粒子径が0.05μm以上0.3μm以下であって、飽和帯電量の絶対値が30μC/g以上である。
すなわち、従来の技術常識によれば、均一帯電されたトナーを実現するためには、キャリアとの摩擦を十分にさせるよう、なるべくトナー粒子表面に荷電制御剤が存在させ、表面被覆率を高める方が好ましいとされていた。しかしながら、大きいサイズのポリメチルシルセスキオキサン粒子が存在した場合、混錬等の工程でポリメチルシルセスキオキサン粒子が破砕されたり、トナー表面に均一に存在することが難しくなる。それにより、カブリ、クリーニング不良等が発生していた。
一方で、本発明で用いた平均粒子径が0.05μm以上0.3μm以下のポリメチルシルセスキオキサン粒子を内添剤として使用することにより、結着樹脂、離型剤等と均一に混錬されるため、トナー粒子全体(内部および表面)に均一に存在させることができ、カブリ等の印刷不良、クリーニング不良を防止することができる。
これは、トナー内部に分散したポリメチルシルセスキオキサンにより荷電受容性が向上し、トナー全体の飽和帯電量を大きくするとともに帯電速度を早くし、さらに帯電保持性(リーク量の低減)に寄与したことが考えられる。すなわち、キャリアとの摩擦により、トナー表面に存在する荷電発生サイトで荷電が生じて、トナー内部のポリメチルシルセスキオキサンが荷電受容サイトとして機能して電荷が保持されることによって、多くの電荷を高速に受容可能となり、また外部の水蒸気等に電荷がリークしにくくなったことが考えられる。なお、これにはシロキサン骨格およびメチル基の関与が考えられるが、詳細は不明である。
本発明によれば、十分な帯電量を即座に得ることができるため、均一かつ高い帯電量のトナーを得ることができる。したがって、高画質な印字が可能となり、機内汚染等を防止し、印刷速度を速くすることができる。
本発明によれば、トナーのチキソ性が向上するため、定着ローラの圧力によってトナーの粘性が低くなり、印刷用紙にトナーを好ましく定着させることができる。
なお、本発明の飽和帯電量は、実施形態の帯電量測定で詳述されるとおり、トナー(1質量部)およびフェライトキャリア(9質量部)をボールミル(120rpm)で帯電させて、吸引式帯電量測定機を用いて測定することができる。
第2の発明に係る静電荷像現像用トナーは、一局面の発明にかかる静電荷像現像用トナーにおいて、荷電制御剤は、ポリメチルシルセスキオキサン粒子およびサリチル酸誘導体アルミニウム塩からなってもよい。
特に、ポリメチルシルセスキオキサンに他の荷電制御剤(CCA)を内添すると、帯電性が悪くなる傾向があり、ポリメチルシルセスキオキサンの荷電受容性を阻害することが考えられる。しかしながら、荷電制御剤のうち、サリチル酸誘導体アルミニウム塩は、ポリメチルシルセスキオキサンの帯電受容性に対する影響が比較的小さいことを発明者は発見した。
したがって、荷電制御剤としてサリチル酸誘導体アルミニウム塩を適宜追加することにより、印刷機に応じた帯電性の調整が容易となる。
第3の発明に係る静電荷像現像用トナーは、一局面の発明にかかる静電荷像現像用トナーにおいて、帯電速度の絶対値が、6.0μC/g・min以上であってもよい。
第4の発明に係る静電荷像現像用トナーは、一局面から第3の発明のいずれかにかかる静電荷像現像用トナーにおいて、結着樹脂は、ポリエステル樹脂を含んでもよい。
第5の発明に係る静電荷像現像用トナーは、一局面から第4の発明のいずれかにかかる静電荷像現像用トナーにおいて、結着樹脂が100重量部に対し、ポリメチルシルセスキオキサン粒子が1重量部以上8重量部以下含有されてもよい。
特にポリメチルシルセスキオキサン粒子の含有量が上記範囲にあることで、トナーに好ましく内添されるとともに、トナー表面に露出するポリメチルシルセスキオキサンの割合が好適になるので、安定した帯電性能を発揮することができる。
したがって、電荷漏洩(リーク)を好ましく防止することができ、トナーの帯電量をより均一にすることができる。
第6の発明にかかる静電荷像現像用トナーは、一局面から第5の発明のいずれかにかかる静電荷像現像用トナーにおいて、静電荷像現像用トナーとポリメチルシルセスキオキサン粒子との平均粒子径の比(トナー粒子/ポリメチルシルセスキオキサン粒子)が25以上150以下であってもよい。
したがって、帯電性およびチキソ性がより向上したトナーとすることができる。
他の局面に係る静電荷像現像用トナーの製造方法は、結着樹脂と、着色剤と、荷電制御剤と、離型剤と、を混錬して混錬物を得る混錬工程と、混錬物を粉砕し平均粒径5μm以上10μm以下の母トナーを得る粉砕工程と、母トナーに、アモルファスシリカおよび/または酸化チタンを添加する外添工程と、を含み、混錬物に内添された荷電制御剤は、平均粒子径が0.05μm以上0.3μm以下のポリメチルシルセスキオキサン粒子からなる。
したがって、高画質な印字が可能となり、帯電速度および印刷速度がより速く、機内汚染等の防止もすることができる。
第8の発明にかかる静電荷像現像用トナーの製造方法は、第7の発明にかかる静電荷像現像用トナーの製造方法において、混錬物に内添された荷電制御剤は、平均粒子径が0.05μm以上0.3μm以下のポリメチルシルセスキオキサン粒子およびサリチル酸金属塩からなってもよい。
したがって、高画質な印字が可能となり、帯電速度および印刷速度を速くし、機内汚染等の防止もすることができる。
本実施の形態の静電荷像現像用トナーは、結着樹脂と、着色剤と、離型剤と、ポリメチルシルセスキオキサン粒子と、が混合された状態で含有する。
すなわち、一般にトナーには静電荷を安定に付与させるために荷電制御剤が添加されており、トナーの表面に存在する荷電制御剤がキャリア等と摩擦して、帯電が付与されるものと考えられている。一方、本実施の形態の静電荷像現像用トナーは、ポリメチルシルセスキオキサン粒子をトナーの内部に内添することにより、トナーの荷電受容性が向上し、高画質な印字が可能となるものである。本実施形態のトナーは、特に負帯電トナーとして好適である。
以下に、本実施の形態の静電荷像現像用トナーを詳細に説明する。
結着樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばポリエステル樹脂、スチレン-アクリル樹脂、ポリオール樹脂、ビニル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ケイ素樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、アニリン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリカーボネート樹脂等が挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を混合して使用してもよい。
これらの中でも、トナーに可撓性を与えることができる点、ガラス転移点が比較的高い点から、スチレン-アクリル樹脂またはポリエステル樹脂が好ましい。
そして、スチレン-アクリル樹脂またはポリエステル系樹脂のうち、帯電性の点からポリエステル樹脂がより好ましい。
本実施の形態におけるポリエステル系樹脂は、ポリエステル樹脂、ポリエステル系ウレタン樹脂またはその混合物であってもよい。ポリエステル系樹脂を含有する樹脂組成物を用いると、やや高粘度のトナーが形成されるため高温オフセット性が良好になる。
また、ポリエステル樹脂としては、例えば線形ポリエステル樹脂及び非線形ポリエステル樹脂等が挙げられ、保存安定性、耐高温オフセット性、帯電安定性及び耐久性の観点から、非線形ポリエステル樹脂が好ましい。ポリエステル樹脂はポリエステルを炭素-炭素結合により架橋した構造を有する樹脂であってもよい。ここでいうポリエステルは特に限定はなく、炭素-炭素結合による架橋をできるものであればどのようなポリエステルでもよい。なかでも架橋構造を形成し易いという観点から、好ましくは炭素-炭素二重結合を有するポリエステルである。
ポリエステル樹脂の数平均分子量は、2000以上6000以下が好ましく、3000以上5000以下がさらに好ましい。最も好ましいポリエステル樹脂の数平均分子量は4000程度である。
ポリエステル樹脂の重量平均分子量は、8000以上40000以下が好ましく、10000以上30000以下がさらに好ましい。最も好ましいポリエステル樹脂の重量平均分子量は12000以上20000以下である。
本実施形態における静電荷像現像用トナーは、離型剤を含む。離型剤は熱定着時に瞬時に融解し、トナーから染み出して加熱ローラーに油膜を形成し、トナーのオフセットを防止し、さらに光沢度を高める作用がある。
離型剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリエチレン等の低分子量ポリオレフィン類;ステアリン酸ステアリル等のエステルワックス類;カルナバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス、木ロウ、ホホバ油等の植物系ワックス;ミツロウ等の動物系ワックス;モンタンワックス、オゾケライト、セレシン、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、フィッシャートロプシュワックス、エステルワックス等の鉱物・石油系ワックス;およびそれらの変性物などが挙げられる。これらのワックスは、単独または混合して使用することができる。
特にパラフィンワックス、エステルワックス、フィッシャートロプシュワックスである脂肪族炭化水素系が好ましく用いられる。フィッシャートロプシュワックスは変性フィッシャートロプシュワックスであってもよい。また、高級脂肪酸を用いてもよい。例えば、オレイン酸、ミスチリン酸、リノール酸、リノレン酸、ステアリン酸、ラウリン酸、カプリン酸、12-ヒドロキシステアリン酸、ベヘニン酸等を使用することができる。このうち、12-ヒドロキシステアリン酸が好ましい。
本発明では、結着樹脂、離型剤および着色剤にポリメチルシルセスキオキサン粒子を内添して混合することによって、トナー中でポリメチルシルセスキオキサン粒子が荷電制御剤の役割を果たす。これにより荷電制御剤の機能である、トナーの帯電量調整、帯電立ち上がり性の向上、環境安定性の向上、帯電量分布の均一化および長期帯電安定性の向上を実現することができる。トナーの帯電立ち上がり特性は、短時間で所定の帯電レベルにトナーを帯電させることができるか否かの指標になる。
従来、トナーの荷電制御剤としては、シリカ系であればジメチルポリシロキサン、シルセスキオキサン(SQ)などが一般的に使用されており、トナーの表面に析出させて摩擦性を高めて帯電量を向上させようとするものが通常であった。本実施形態のトナーは、粒径が0.05μm以上0.3μm以下のポリメチルシルセスキオキサン粒子(PMSSQ)を内添剤として含有することにより、トナー粒子の内部にも均一に存在させることができ、優れた帯電性を有したトナーとすることができる。
また、本実施形態で使用されるポリメチルシルセスキオキサン粒子は、粒子の表面が疎水化処理されていることが好ましい。これにより、飽和帯電量がより大きくなり、帯電速度が速いトナーとすることができる。
ポリメチルシルセスキオキサン粒子の含有量は、結着樹脂100重量部に対して、0.1重量部以上10重量部未満とすることが好ましく、より好ましくは0.5重量部以上8重量部以下であり、さらに好ましくは1.0重量部以上5.0重量部以下である。これにより、均一かつ安定な帯電性を保ち、帯電性コントロールが容易となり、画像濃度が一定で高画質に印刷することができる。
ポリメチルシルセスキオキサン粒子は、トナーに対する含有量が多くなるとチキソトロピー性が大きくなる一方で、動的粘弾性G’が大きくなる傾向がある。したがって、ポリメチルシルセスキオキサン粒子の含有量が上限を超えると、チキソトロピー性の向上よりも粘弾性G’の上昇が大きく影響し、定着性を損なう場合がある。
工程1:200mlナスフラスコに、水54.0g、及び触媒として酢酸0.01gを仕込み、30℃で攪拌した。ここにメチルトリメトキシシラン68.0gを加えて1時間撹拌して、原料溶液122.0gを得た。
工程2:1000mlナスフラスコに、25%安水2.8g、水128.0g、メタノール383.0gを投入して30℃で撹拌し、アルカリ性水系媒体を調製した。このアルカリ性水系媒体に、工程1で得た原料溶液122.0gを1分間かけて滴下した。この原料溶液を滴下後の混合液をそのまま25分撹拌して、微粒子前駆体の重縮合反応を進行させ重縮合反応液635.8gを得た。
工程3:5000mlナスフラスコに水2500gを投入し、これを25℃で撹拌しながら工程2で得た重縮合反応液635.8gを1分間かけて滴下した。重縮合反応液が水に混ざるとすぐに白濁し、球状ポリメチルシルセスキオキサン微粒子を含む分散液3136gを得た。
工程4:工程3で得た球状ポリメチルシルセスキオキサン微粒子分散液に、疎水化剤としてヘキサメチルジシラザン30.3gを添加して、25℃で48時間攪拌すると液の上層部に疎水化球状ポリメチルシルセスキオキサン微粒子の粉体が浮遊する、粉体浮遊液が得られた。5分静置して浮かび上がった粉体を吸引濾過で回収し、100℃で24時間減圧乾燥して白色の疎水化球状ポリメチルシルセスキオキサン微粒子の乾燥粉末31.4gを得た。
また、本実施形態の疎水化処理されたポリメチルシルセスキオキサン粒子の疎水化度は、55~75容量%(メタノール滴定法)であることが好ましい。これにより、粒子の凝集を防止しつつ、吸湿性が少なく帯電安定性に優れたトナーとすることができる。
本実施形態のポリメチルシルセスキオキサン粒子は、その粒径(メジアン径)が0.05μm以上0.30μm以下であればよいが、好ましくは0.08μm以上0.25μm以下であり、より好ましくは0.08μm以上0.20μm以下である。これにより、トナーの内部に好ましく内添することができ、優れた帯電性能を発揮することができる。また、メジアン径が0.30μmを超えると添加されたポリメチルシルセスキオキサン粒子がトナー粒子表面から離脱し易くなり、トナー粒子表面から離脱したポリメチルシルセスキオキサン粒子は、感光体の損傷、画質不良の原因となる場合がある。
まず、乾燥したポリアルキルシルセスキオキサン粒子0.1gを内径4cm高さ11cmのガラス製容器に投入し、そこに2-プロパノール50gを添加した溶液を得た。次に、超音波分散機のプローブ(先端の内径7mm)の先端より4.5cmを上記溶液に浸し、出力20Wで15分間、超音波分散により分散させることで分散液を得た。続いて、この分散液を用いて、CPS Instruments社遠心沈降粒度分布測定装置DC24000を用によりメジアン径及び粒度分布を測定した。ディスクの回転数は24000rpmに設定し、ポリアルキルシルセスキオキサンの真密度は1.3g/cm3に設定した。測定前に、平均粒径0.476μmのポリ塩化ビニル粒子を用いて装置の校正を行った。測定された粒子の粒度分布を、個々の粒子の質量について小粒径側から累積分布を描き、累積90%となる粒子径D90を累積10%となるD10で除した値(D90/D10)を粒度分布指標と定義した。
電子写真に使用される樹脂組成物の表面には、トナーの流動性、帯電性、クリーニング性等の性能向上のため、外添剤を適宜添加することが好ましい。
本実施形態のトナーにおいては、粒径100nm~300nm程度のシリカ粒子、粒径10nm~60nm程度の小さいシリカ粒子、および酸化チタンを添加することができる。
外添剤として用いるシリカまたは酸化チタンは、粒径として0.001μm以上1.0μm以下の範囲内のものを用いることができる。このシリカまたは酸化チタンは、表面をシランカップリング剤、シリコーンオイルなどにより、予め疎水化したものを用いることができる。
使用される印刷機の種類にもよるが、トナー粒子100重量部に対して、粒径100nm~300nm程度のシリカ粒子は0.1重量部以上1.0重量部以下であることが好ましく、粒径10nm~60nm程度のシリカ粒子は0.5重量部以上2.0重量部以下であることが好ましい。これにより、流動性と帯電性を好ましく付与することができる。
外添剤としてシリカを外添することにより、帯電性を向上させて画像均質性等を向上し、また流動性を向上させることができる。シリカの添加量が多量になると、帯電が増加してかぶり飛散等がなくなる一方で、画像が低濃度になる場合がある。
また、外添剤として酸化チタンを外添することで過剰帯電を防止し均一性が向上する。一方で、酸化チタンの添加量が多量になると、低帯電となり画像が高濃度となる場合がある。
なお、外添剤のシリカおよび酸化チタンは、粒子径および表面処理によってこれらの不具合を緩和できる場合がある。例えば、大粒径のシリカを用いることで他の外添剤の埋没防止剤として使用することもできる。
本実施形態のトナーに使用される着色剤としては、特に制限はなく、公知の着色顔料から目的に応じて適宜選択することができる。本実施の形態では、ブラックトナー、シアントナー、マゼンタトナー及びイエロートナーから選択される少なくとも1種とすることができ、各色のトナーは着色顔料の種類を適宜選択することにより得ることができる。
イエロー着色剤としては、縮合窒素化合物、イソインドリノン化合物、アントラキン化合物、アゾ金属錯体又はアリルイミド化合物であってよい。具体的には、例えば、Pigment Yellow 180、Pigment Yellow 185、Pigment Yellow 74、Pigment Yellow 155等を使用することができる。
マゼンタ着色剤としては、縮合窒素化合物、アントラキン、キナクリドン化合物、塩基染料レーキ化合物、ナフトール化合物、ベンゾイミダゾール化合物、チオインジゴ化合物、又はペリレン化合物であってよい。例えば、Pigment Red 122、Pigment Red 184、Pigment Red 238、Pigment Red 254、Pigment Red 269、Pigment Red 257等を使用することができる。
シアン顔料としては、銅フタロシアニン化合物及びその化合物、又はアントラキン化合物などであってよい。例えば、Pigment Blue 15、Pigment Blue 15:2、Pigment Blue 15:3、Pigment Blue 15:4等を使用することができる。
トナーの製造方法は、従来公知の方法でよく、結着樹脂、離型剤、着色剤、荷電制御剤等を所定量秤量して配合し、ミキサー等を用いて混合し、二軸押出機、ヒートロール(熱ロール)、エクストルーダー等の混練機を用い混練した後、冷却固化し、これらをジェットミル等の粉砕機で粉砕し、その後、分級する。そして、分級後のトナー粒子に外添剤を添加することによって得ることができる。
本実施形態のトナー製造方法において、内添剤は、結着樹脂、離型剤、着色剤、および荷電制御剤(CCA)とすることが好ましい。これにより、帯電速度が速くなり、飽和帯電量、すなわち十分な帯電量を即座に得ることができるため、機内汚染等を防止し、印刷速度を速くすることができる。
また、本実施形態のトナーは負帯電性であり、例えば、トナーとキャリアとを混ぜた現像剤をミキサー等で撹拌させた後にブローオフ法にて帯電量を測定することで確認することができる。
(混錬工程)
まず、結着樹脂、低軟化点物質である離型剤、ポリメチルシルセスキオキサン粒子、着色剤としての顔料または染料を、ヘンシェルミキサー、ボールミルなどの混合機により十分に混合し、得られた混合物を過熱ロールニーダー、エクストルーダーのような熱混練機を用いて溶融混練し、樹脂成分を互いに相溶させた中に、必要に応じて、低軟化点物質、顔料、染料、磁性体を分散または溶解し、得られた混練物を冷却固化後、粉砕および分級を行なって粉砕トナーを得ることができる。
トナーの流動性、帯電性、クリーニング性等の性能向上のため、シリカまたは酸化チタンなどの外添剤を添加することができる。本実施形態の外添工程における外添剤の添加量は、粉砕工程で得られた母トナー100重量部に対して、0.1重量部以上4.0重量部以下が好ましく、0.5重量部以上4.0重量部以下がより好ましく、1.0重量部以上3.0重量部以下がより好ましい。これにより、粒子の合一化を防止しつつフィルミング等の発生を好ましく防止ることができる。なお、外添剤は複数種類を組み合わせることができる。
なお、本実施形態のトナーで外添工程を行ったのは、後述の定着性試験を実施するためであり、トナーの製造において必須の工程ではない。
熱処理工程を行う場合は、粉砕工程を経た粉砕トナーに対し、結着樹脂のガラス転移点および離型剤の融点よりも高い温度の熱風により、気相中処理を施すことができる。こうすることにより、混練―粉砕法で得られた母トナー粒子の形状を、より均一な球形状に制御し、またトナー表面の平滑性を上げ、付着応力を低減することができる。
なお、トリクル現像の場合も通常の二成分現像の場合も、現像器内部のトナーとキャリアの混合比は、透磁率センサー等で制御して、トナー:キャリア=10~20:80~90(%)に制御することが好ましい。
一成分系現像剤は、キャリアを用いずトナーに内添された磁性体が顔料として機能するものである。なお、一成分系現像剤には、磁性体が内添された磁性一成分現像剤と、ドクターブレードにより摩擦帯電される非磁性一成分現像剤と、の二種類が存在する。この場合、キャリアおよびトナー濃度の制御が不要であるため、小型の装置に適している。
本発明のポリメチルシルセスキオキサンを内添したトナーは、一成分系現像剤として使用した場合にも、十分な帯電量を得ることができる。
上記で説明した実施形態の静電荷像現像用トナーは、荷電制御剤としてポリメチルシルセスキオキサン粒子のみを内添したが、他の実施形態においては、荷電制御剤としてポリメチルシルセスキオキサン粒子およびサリチル酸誘導金属塩のみを内添したものである(実施例2を参照)。
本発明によれば、通常トナーに外添される荷電制御剤を単に内添しただけでは、十分な帯電性を得ることができないが、ポリメチルシルセスキオキサン粒子を内添すると、トナーの荷電受容性が向上することが確認された。
そして、ポリメチルシルセスキオキサンと他の荷電制御剤とを混合して内添した場合、通常の荷電制御剤ではポリメチルシルセスキオキサンの荷電受容性を阻害して、トナーの荷電受容性が低下する傾向にあるが、サリチル酸誘導金属塩を用いた場合には、帯電受容性に対する影響が比較的小さいことが分かった。
このようなサリチル酸誘導金属塩としては、サリチル酸亜鉛、サリチル酸アルミニウム、サリチル酸鉄、サリチル酸ジルコニウム、サリチル酸カルシウム、サリチル酸クロムなどを挙げることができ、このうちサリチル酸亜鉛またはサリチル酸アルミニウムを用いることが好ましく、サリチル酸アルミニウム(サリチル酸誘導体アルミニウム塩)を用いることがより好ましい。
この場合、ポリメチルシルセスキオキサン10重量部に対するサリチル酸金属塩の含有量は5重量部以上20重量部以下とすることが好ましく、7重量部以上15重量部以下とすることがより好ましく、8重量部以上12重量部以下とすることが更に好ましい。
[混錬工程]
結着樹脂としてポリエステル樹脂を100重量部、着色剤として顔料4.0重量部、荷電制御剤としてポリメチルシルセスキオキサン粒子(トクヤマ社製サンシールMP-01)1.0重量部、パラフィンワックス(日本精蝋社製PARACOHOL6600P)5.0重量部を混合し、二軸押出機(池貝製PCM43)で混錬した。
なお、実施例1で使用したポリメチルシルセスキオキサン粒子は、疎水化処理されたポリメチルシルセスキオキサン粒子を使用し、平均粒径(メジアン径)が0.15μm、粒度分布指標2.1、疎水化度57容量%である。また、パラフィンワックス(日本精蝋社製PARACOHOL6600P)は、融点89℃、酸価3mgKOH/gである。
[粉砕工程]
その後、得られた混錬物をジェット粉砕機(日本ニューマチック社製I-5)により、平均粒径7.5μmになるよう粉砕調整し、母トナーを得た。
混錬工程において、ポリメチルシルセスキオキサン粒子1.0重量部に対して、さらにサリチル酸アルミニウム1.0重量部を混合した以外は実施例1と同様の工程を実施して、トナーを得た。
混錬工程において、ポリメチルシルセスキオキサン粒子の混合量を5.0重量部とした以外は、実施例1と同様の工程を実施して、トナーを得た。
混錬工程において、ポリメチルシルセスキオキサン粒子の混合量を10重量部とした以外は、実施例1と同様の工程を実施して、トナーを得た。
実施例1の混錬工程において、ポリメチルシルセスキオキサン粒子に替えて、サリチル酸アルミニウムを1.0重量部混合した以外は、実施例1と同様にして、トナーを得た。
実施例1の混錬工程において、ポリメチルシルセスキオキサン粒子に替えて、スチレン樹脂を主成分とする樹脂系電荷制御剤(藤倉化成社製、FCA-2521NJ)を1.0重量部混合した以外は、実施例1と同様にして、トナーを得た。
実施例1の混錬工程において、ポリメチルシルセスキオキサン粒子を混合しない(電荷制御剤を内添しない)以外は、実施例1と同様にして、トナーを得た。
実施例1の混錬工程において、ポリメチルシルセスキオキサン粒子に替えて、ジメチルポリシロキサンを1.0重量部混合した以外は、実施例1と同様にして、トナーを得た。
実施例1の混錬工程において、ポリメチルシルセスキオキサン粒子に替えて、サリチル酸アルミニウム1.0重量部およびジメチルポリシロキサン1.0重量部を混合した以外は、実施例1と同様にして、トナーを得た。
実施例1の混錬工程において、ポリメチルシルセスキオキサン粒子に替えて、サリチル酸アルミニウム1.0重量部および乾式シリカ(表面積200m2/g)1.0重量を混合し、かつ、パラフィンワックスに替えてエステルワックス(日油製WE-5)とした以外は、実施例1と同様にして、トナーを得た。
実施例1の混錬工程において、ポリメチルシルセスキオキサン粒子に替えて、サリチル酸アルミニウム1.0重量部およびアクリル有機粒子(D50=0.4μm)1.0重量部を混合し、かつ、パラフィンワックスに替えてエステルワックス(日油製WE-5)とした以外は、実施例1と同様にして、トナーを得た。
各実施例で得られたトナー0.1g、フェライトキャリア(関東電化工業社製Y-35-K)0.9gを100CCのPP容器に入れ、ボールミル(日東化学社製ANZ-60s、ロール幅90mm 120rpm)で撹拌し、摩擦開始より0.5分、1.0分、3.0分、5.0分、10分、30分、60分後にそれぞれ試料のサンプリングを行った。
次に、摩擦帯電したデベロッパー(トナーキャリア混合物)を吸引式帯電量測定機(トレック社製212HS)の二成分仕様(専用容器に適量0.2g程度入れメッシュ#635で吸引)にて帯電量の測定を行った。飽和帯電量は、摩擦開始から60分間のトナー帯電量が最大となる値とした。
なお、本帯電量測定で使用したフェライトキャリアの物性値は下記のとおりであった。
飽和磁化σs:62Am2/kg
残留磁化σr:0.3Am2/kg
保磁力Hc:0.5kA/m
コア材:Cu-Zn
粒子径D50:35μm
表面処理:アクリル樹脂
表1は、摩擦開始点の帯電量と摩擦開始から3分後の帯電量との傾きを帯電速度[μC/(g・min)]として表したものである。
この場合、トナーの飽和帯電量は、28μC/g以上が好ましく、31μC/g以上がより好ましく、33μC/g以上がさらに好ましく、35μC/g以上が最も好ましい。これにより、トナーに対して十分な帯電を付与することができるので、高画質な印字が可能となる。また、トナーの帯電速度は、5.0μC/g・min以上が好ましく、5.8μC/g・min以上がより好ましく、6.0μC/g・min以上がさらに好ましく、6.5μC/g・min以上が最も好ましい。これにより、帯電のむらを最小限としつつ高速な印刷が可能となる。
ポリメチルシルセスキオキサン粒子を5重量部内添した実施例3および10重量部内添した実施例4も飽和帯電量が多く、かつ帯電速度も速いが、実施例4は飽和帯電量を得られた摩擦開始後10分から、60分にかけて徐々に帯電量が落ちている。これは、ポリメチルシルセスキオキサン粒子の添加量が所定値を超えることによって、トナー表面に存在するポリメチルシルセスキオキサン粒子の量も多くなった結果、トナーへの給電とリークとのバランスがリーク側にやや傾いたことが考えられる。よって、電荷漏洩がやや起こりやすくなり、多量の電荷をトナーに与え続けることが難しくなっている可能性がある。これにより、飽和帯電量および帯電速度の観点では、ポリメチルシルセスキオキサン粒子の内添量は10重量部未満とすることがより好ましい。
標準環境条件(NN)として20-25℃、40-60RT%、低温低湿度条件(LL)として10-15℃、20-30RT%、高温高湿度条件(HH)として30℃、80RT%とし、それぞれの恒温恒湿条件下で60分間摩擦帯電させた後、上述と同様にして帯電量を測定した。帯電量の環境安定性についての測定結果を表2に示す。また、下記計算式で環境変動率(絶対値)を求めた。変動率が低いほど帯電性が安定しているトナーといえる。
LLのNNに対する変動率(%)=[帯電量NN-帯電量LL]/帯電量NN×100
HHのNNに対する変動率(%)=[帯電量NN-帯電量HH]/帯電量NN×100
環境安定性の観点では、LLの変動率は10%以下が好ましく、5%以下がより好ましい。また、HHの変動率は7%以下が好ましく、4%以下がより好ましく、3%以下がさらに好ましい。
特に、HH環境では、空気中の水分が帯電をリークさせる原因となる。実施例のトナーは、ポリメチルシルセスキオキサン粒子を内添することにより、トナーからの帯電リークが抑制されて環境安定性が向上し、かつ、長期使用時におけるトナーの性能低下が生じにくく、保存安定性に優れたトナーを得ることができることが確認された。
トナーの貯蔵弾性率G’は、動的粘弾性測定装置(株式会社UBM製 Rheosol-G3000)を用いて下記条件等で測定を行った。
・測定法 動的粘弾性率測定(正弦波)
・測定モード 温度依存性
・チャック パラレルプレート
・パラレル直径 20mm
・ギャップ 1mm
・加振の種類 連続加振
・初期荷重 手動制御
・条件 Start:40℃、Step:2℃、End:200℃、Slop:5℃ 1Hz1deg(室温から昇温速度2℃/minで加熱し、40℃から200℃の温度範囲で、1.0Hz1degの応力を印加し応答を検出)
・トルクFs 2.04Kg*cm
なお、図6,7に示す動的粘性率η'とせん断速度ωの測定は、130℃に固定して周波数依存性の測定を行った。
上記測定により、貯蔵断弾性率(G’)、損失断弾性率(G’’)、振動吸収計数(損失正接)(tanδ)、動的粘性率(η')等のデータを得た。
図4は、ポリメチルシルセスキオキサン粒子の内添量を変えて比較した結果であって、比較例3(なし)、実施例1(1重量部)、実施例3(5重量部)、実施例4(10重量部)における貯蔵弾性率G’を比較した図である。図5は、内添する荷電制御剤の種類を変えて比較した結果であって、実施例1(ポリメチルシルセスキオキサン)、比較例1(サリチル酸アルミニウム)、比較例4(ジメチルポリシロキサン)における貯蔵弾性率G’を比較した図である。
なお、実施例4では、高温側において貯蔵断弾性率G’がやや高くなる傾向がある。印刷機によるが、トナーが定着領域にあるときに貯蔵断弾性率G’が高いと、トナーの軟化が不十分になる場合がある。
また、比較例1はガラス転移点(70℃)付近でのピークがみられず、貯蔵断弾性率G’がシャープに変化していないことが分かる。このことからも、比較例1は実施例と比べてトナーのチキソ性が低く、低温の状態からトナーが溶解して柔らかい状態が続くため、定着性に問題が生じることが考えられる。
一方で、実施例1では、ガラス転移点付近で貯蔵断弾性率G’がシャープに変化しているため、トナーのチキソ性が高く、トナーが定着ローラの応力で粘度ηが下がりやすくなり用紙に対する定着性が向上し、高品質な印字が可能となる。
図6は、ポリメチルシルセスキオキサン粒子の内添量を変えて比較した結果であって、比較例3(内添なし)、実施例1(1重量部)、実施例3(5重量部)、実施例4(10重量部)において、動的粘性率η'の周波数依存性を比較した図である。図7は、内添する荷電制御剤の種類を変えて比較した結果であって、実施例1(ポリメチルシルセスキオキサン)、比較例1(サリチル酸アルミニウム)、比較例4(ジメチルポリシロキサン)において、動的粘性率η'の周波数依存性を比較した図である。
図7では、実施例1は比較例1および比較例4よりも傾きが大きく、チキソ性が高い。これにより、内添する荷電制御剤の種類で比較した場合に、サリチル酸アルミニウムおよびジメチルポリシロキサンよりもポリメチルシルセスキオキサンを添加した場合の方が定着性が良好なことが分かった。これは、ポリメチルシルセスキオキサンの有する網目構造に起因することが考えられる。
図8および図9は、本発明の実施例1および実施例4のトナー断面を観察して得たSEM図である。図8および図9が示すように、トナー粒子10の内部にポリメチルシルセスキオキサン粒子20が分散していることが確認された。
図8に示すように、ポリメチルシルセスキオキサン粒子を1重量部点している実施例1では、ポリメチルシルセスキオキサン粒子20がトナー10の内部に好ましく分散していることが分かる。図9に示す実施例4では、ポリメチルシルセスキオキサン粒子20を10重量部添加したため、トナー10の内部でやや凝集し、一部がトナー表面にまで存在しはじめている。すなわち、ポリメチルシルセスキオキサン粒子20の添加量を過剰としても、それ以上に飽和帯電量が大きくならないことが示唆される。
1:サンプルをエポキシ樹脂30(コニシ社製ボンドクイック30を使用)に埋包後、硬化させる。
2:硬化したサンプルをミクロトーム(ライカマイクロシステムズ社製、RM2255)で切り出し断面を作成する。
3:作製した断面の様子を、フィールドエミッション型走査型電子顕微鏡(日本電子社製、JSM-7000)を用いて観察をする。
Claims (8)
- 結着樹脂、着色剤、離型剤、および荷電制御剤を含有する静電荷像現像用トナーであって、
前記荷電制御剤は、ポリメチルシルセスキオキサン粒子からなり、前記静電荷像現像用トナーに内添され、
前記ポリメチルシルセスキオキサン粒子の平均粒子径が0.05μm以上0.3μm以下であって、
飽和帯電量の絶対値が30μC/g以上である、静電荷像現像用トナー。 - 前記荷電制御剤は、前記ポリメチルシルセスキオキサン粒子およびサリチル酸誘導体アルミニウム塩からなる、請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
- 帯電速度の絶対値が、6.0μC/g・min以上である、請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記結着樹脂は、ポリエステル樹脂を含む、請求項1または2に記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記結着樹脂が100重量部に対し、前記ポリメチルシルセスキオキサン粒子が1重量部以上8重量部以下含有される、請求項1または2に記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記静電荷像現像用トナーと前記ポリメチルシルセスキオキサン粒子との平均粒子径の比(トナー粒子/ポリメチルシルセスキオキサン粒子)が25以上150以下である、請求項1または2に記載の静電荷像現像用トナー。
- 結着樹脂と、着色剤と、荷電制御剤と、離型剤と、を混錬して混錬物を得る混錬工程と、
前記混錬物を粉砕し平均粒径5μm以上10μm以下の母トナーを得る粉砕工程と、
前記母トナーに、アモルファスシリカおよび/または酸化チタンを添加する外添工程と、
を含み、
前記混錬物に内添された前記荷電制御剤は、平均粒子径が0.05μm以上0.3μm以下のポリメチルシルセスキオキサン粒子からなる、静電荷像現像用トナーの製造方法。 - 前記混錬物に内添された前記荷電制御剤は、平均粒子径が0.05μm以上0.3μm以下のポリメチルシルセスキオキサン粒子およびサリチル酸金属塩からなる、請求項7に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
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