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公開番号2021047350
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210325
出願番号2019171059
出願日20190920
発明の名称トナー
出願人キヤノン株式会社
代理人個人,個人
主分類G03G 9/09 20060101AFI20210226BHJP(写真;映画;光波以外の波を使用する類似技術;電子写真;ホログラフイ)
要約【課題】カートリッジの小型化や長寿命化を指向し、着色力を向上させたトナーであっても、カブリや規制不良のない良好なトナー画像を形成し得るトナーを提供することである。
【解決手段】結着樹脂および顔料を含有するトナー粒子、および外添剤Aを含有するトナーであって、
該トナー粒子は、透過型電子顕微鏡を用いた該トナーの断面観察において、該トナー粒子の表面から深さ0.1μmまでの表層領域における顔料の占める面積の割合をApsとしたとき、Apsが2.5%以上5.5%以下であり、
該外添剤Aは仕事関数Wsが5.70eV以下のシリカ粒子であり、
該トナー表面に対する、該外添剤Aの被覆率が1.0%以上15.0%以下であることを特徴とする。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項1】
結着樹脂および顔料を含有するトナー粒子、および外添剤Aを含有するトナーであって、
該トナー粒子は、透過型電子顕微鏡を用いた該トナーの断面観察において、該トナー粒子の表面から深さ0.1μmまでの表層領域における顔料の占める面積の割合をApsとしたとき、Apsが2.5%以上5.5%以下であり、
該外添剤Aは仕事関数Wsが5.70eV以下のシリカ粒子であり、
該トナー表面に対する、該外添剤Aの被覆率が1.0%以上15.0%以下であることを特徴とするトナー。
続きを表示(約 1,800 文字)【請求項2】
該トナー粒子が、顔料の仕事関数をWp、としたとき、
0<Ws−Wp<1.0
である請求項1に記載のトナー。
【請求項3】
該外添剤Aの仕事関数Wsが5.35eV以上5.70eV以下である請求項1または2に記載のトナー。
【請求項4】
該トナー粒子のApsが3.2%以上5.0%以下である請求項1〜3のいずれか1項に記載のトナー。
【請求項5】
該トナー中の顔料の質量%が4.8質量%以上である請求項1〜4のいずれか1項に記載のトナー。
【請求項6】
該トナー粒子の断面画像中の顔料分散状態の指標(CEI)が0.70以上1.30以下、かつ分散顔料粒径が、30nm以上130nm以下である請求項1〜5いずれか1項に記載のトナー。
【請求項7】
該顔料がカーボンブラックである請求項1〜6いずれか1項に記載のトナー。
【請求項8】
該外添剤Aの平均円相当径が10nm以上80nm以下のシリカ微粒子である請求項1〜7のいずれか1項に記載のトナー。
【請求項9】
該外添剤Aの疎水化度が40%以上65%以下である請求項1〜8のいずれか1項に記載のトナー。
【請求項10】
該トナー粒子が、顔料分散剤を含有する請求項1〜9のいずれか1項に記載のトナー。
【請求項11】
前記顔料分散剤が、ポリマー成分と顔料に吸着する吸着成分を有し、前記顔料分散剤の吸着成分が、下記一般式(1)で示される部分構造を有する請求項10に記載のトナー。
[式(1)中、R
4
、R
5
およびArのいずれかは、単結合または連結基を介してポリマー成分が結合する構造を有する。

4
は、アルキル基、フェニル基、OR
8
基またはNR
9

10
基を示し、R
8
〜R
10
は、それぞれ独立して、水素原子、アルキル基、フェニル基またはアラルキル基を示す。R
4
がポリマー成分と結合する場合、単結合または連結基を介して結合し、R
4
に結合する連結基は、アミド基、エステル基、ウレタン基、ウレア基、アルキレン基、フェニレン基、−O−、−NR
6
−および−NHCH(CH
2
OH)−からなる群より選ばれる二価の連結基であり、R
6
は、水素原子、アルキル基、フェニル基またはアラルキル基を示す。R
5
は、アルキル基、フェニル基、OR
42
基またはNR
43

44
基を示し、R
42
〜R
44
は、それぞれ独立して、水素原子、アルキル基、フェニル基またはアラルキル基を示す。

5
がポリマー成分と結合する場合、連結基を介して結合し、R
5
に結合する連結基は、アルキレン基、フェニレン基、−O−、−NR
11
−、−NHCOC(CH
3

2
−および−NHCH(CH
2
OH)−からなる群より選ばれる二価の連結基であり、R
11
は、水素原子、アルキル基、フェニル基またはアラルキル基を示す。
Arは、アリール基を示し、Arがポリマー成分と結合する場合、単結合または連結基を介して結合し、Arに結合する連結基は、アミド基、エステル基、ウレタン基、ウレア基、アルキレン基、フェニレン基、−O−、−NR
6
−および−NHCH(CH
2
OH)−からなる群より選ばれる二価の連結基であり、R
6
は、水素原子、アルキル基、フェニル基またはアラルキル基を示す。
前記単結合または連結基が、R
4
、R
5
、またはArに結合する場合は、R
4
、R
5
、またはArの水素原子と置換して結合する。]

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、電子写真,静電荷像を顕像化するための画像形成方法に使用されるトナーに関する。
続きを表示(約 7,000 文字)【背景技術】
【0002】
近年、電子写真法など静電潜像を経て画像情報を可視化する方法は、様々な分野で利用されており、さらなる高画質、高速といった性能面のみならず、複写機やプリンター、カートリッジの小型化や長寿命化といったユーザビリティの面での進化も求められている。
カートリッジの小型化や長寿命化のためのひとつの手段として、トナー一粒の着色力を向上させて、印刷時のトナー消費量を少なくする手法が考えられる。具体的には、トナーに含まれる顔料の量を増やす方法、トナー中の顔料分散を機械的に向上させる方法(特許文献1)、顔料分散剤などを用いトナー中の顔料分散を向上させる方法(特許文献2)などが報告されている。
一方、これらの手法を用いた場合、必然的にトナー表面近傍に存在する顔料の量が増えるため、トナー表面の帯電性均一性が損なわれ、カブリや規制不良といった画像不良が発生しやすくなるといった課題を抱えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特許04665900号公報
特開2015−10175号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上述の通り、従来の技術ではトナーの着色力を向上させた場合、カブリや規制不良がトレードオフとなり、両者の高次元での両立が達成できていなかった。
すなわち、本発明の目的は、カートリッジの小型化や長寿命化を指向し、着色力を向上させたトナーであっても、カブリや規制不良のない良好なトナー画像を形成し得るトナーを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、以下のトナーにより解決することができることを見出した。
すなわち、本発明は、結着樹脂および顔料を含有するトナー粒子、及び外添剤Aを含有するトナーであって、
該トナー粒子は、透過型電子顕微鏡を用いた該トナーの断面観察において、該トナー粒子の表面から深さ0.1μmまでの表層領域における顔料の占める面積の割合をApsとしたとき、Apsが2.5%以上5.5%以下であり、
該外添剤Aは仕事関数Wsが5.70eV以下のシリカ粒子であり、
該トナー表面に対する、該外添剤Aの被覆率が1.0%以上15.0%以下であることを特徴とするトナーである。
【発明の効果】
【0006】
本発明によれば、カートリッジの小型化や長寿命化を指向し着色力を向上させたトナーであっても、カブリや規制不良のない良好なトナー画像を形成し得るトナーを得ることができる。
【発明を実施するための形態】
【0007】
以下、本発明について詳細に説明する。
【0008】
本発明のトナーは、結着樹脂および顔料を含有するトナー粒子、及び外添剤Aを含有するトナーであって、
該トナー粒子は、透過型電子顕微鏡を用いた該トナーの断面観察において、該トナー粒子の表面から深さ0.1μmまでの表層領域における顔料の占める面積の割合をApsとしたとき、Apsが2.5%以上5.5%以下であり、
該外添剤Aは仕事関数Wsが5.70eV以下のシリカ粒子であり、
該トナー表面に対する、該外添剤Aの被覆率が1.0%以上15.0%以下であることを特徴とする。
【0009】
本発明のトナーに用いられるトナー粒子は、高着色力化を指向し、顔料の添加量を増やす、顔料分散を強化するなどの手法が施されたトナー粒子である。
【0010】
トナー粒子中の顔料の存在状態を評価する一つの指標として、Apsが挙げられる。Apsとは、透過型電子顕微鏡を用いた該トナーの断面観察において、該トナー粒子の表面から深さ0.1μmまでの表層領域における顔料の占める面積の割合である。本発明のトナー粒子は、Apsが2.5%以上5.5%以下であることが必須である。Apsが上記の範囲内であることで、本発明の目的である着色力とカブリや規制不良が両立されたトナーを得ることができる。Apsが2.5%未満の場合、該トナー粒子中で顔料が凝集している、もしくは顔料が該トナー粒子中心部に偏在している、トナー表面に顔料の存在しないシェル層が存在していることを意味しており、いずれの場合でも着色力に劣る傾向にある。一方、Apsが5.5%よりも大きい場合は、該トナー粒子表面近傍に顔料が極度に偏在している、もしくは該トナー粒子中の顔料量が大過剰であることを意味しており、いずれの場合でも帯電均一性が著しく劣るため、本発明の如き外添剤による帯電均一化は困難である。
【0011】
より好ましいApsの範囲は、3.2%以上5.0%以下である。
【0012】
本発明のトナーに用いられるトナー粒子は、上述のApsが2.5%以上5.5%以下であれば、粉砕法や乳化凝集法、溶解懸濁法、懸濁重合法などの公知の手法を用いて製造することができる。中でも、懸濁重合法、溶解懸濁重合法などの水系媒体中で造粒する工程を含む製造方法で製造することが、Aps制御が容易であることから好ましい。
【0013】
懸濁重合法により製造される本発明のトナー粒子は、例えば下記のようにして製造される。着色剤組成物、重合性単量体、ワックス及び重合開始剤等を混合して重合性単量体組成物を調製する。次に、該重合性単量体組成物を水系媒体中に分散して重合性単量体組成物の粒子を造粒する。そして、水系媒体中にて重合性単量体組成物の粒子中の重合性単量体を重合させてトナー粒子を得る。
【0014】
重合性単量体としては、ラジカル重合が可能なビニル系重合性単量体が用いられる。ビニル系重合性単量体としては、単官能性重合性単量体或いは多官能性重合性単量体を使用することができる。単官能性重合性単量体としては、スチレン;α−メチルスチレン、β−メチルスチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、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−フェニルスチレン等のスチレン誘導体;メチルアクリレート、エチルアクリレート、n−プロピルアクリレート、iso−プロピルアクリレート、n−ブチルアクリレート、iso−ブチルアクリレート、tert−ブチルアクリレート、n−アミルアクリレート、n−ヘキシルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、n−オクチルアクリレート、n−ノニルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、ベンジルアクリレート、ジメチルフォスフェートエチルアクリレート、ジエチルフォスフェートエチルアクリレート、ジブチルフォスフェートエチルアクリレート、2−ベンゾイルオキシエチルアクリレート等のアクリル系重合性単量体;メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、n−プロピルメタクリレート、iso−プロピルメタクリレート、n−ブチルメタクリレート、iso−ブチルメタクリレート、tert−ブチルメタクリレート、n−アミルメタクリレート、n−ヘキシルメタクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、n−オクチルメタクリレート、n−ノニルメタクリレート、ジエチルフォスフェートエチルメタクリレート、ジブチルフォスフェートエチルメタクリレート等のメタクリル系重合性単量体;メチレン脂肪族モノカルボン酸エステル;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、安息香酸ビニル、ギ酸ビニル等のビニルエステル;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等のビニルエーテル;ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、ビニルイソプロピルケトン等のビニルケトンなどが挙げられる。
【0015】
多官能性重合性単量体としては、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、トリプロピレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート、2,2’−ビス(4−(アクリロキシ・ジエトキシ)フェニル)プロパン、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、エチレングリコールジメタクリレート、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、1,6−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、ポリプロピレングリコールジメタクリレート、2,2’−ビス(4−(メタクリロキシ・ジエトキシ)フェニル)プロパン、2,2’−ビス(4−(メタクリロキシ・ポリエトキシ)フェニル)プロパン、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、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタリン、ジビニルエーテルなどが挙げられる。
【0016】
単官能性重合性単量体は、単独で或いは2種以上組み合わせて、又は、多官能性重合性単量体と組み合わせて使用する。多官能性重合性単量体は架橋剤として使用することも可能である。
【0017】
上記工程における重合性単量体組成物は、上記着色剤組成物を第1の重合性単量体に分散させた分散液を、第2の重合性単量体と混合して調製されたものであることが好ましい。即ち、上記着色剤組成物を第1の重合性単量体により十分に分散させた後で、他のトナー材料と共に第2の重合性単量体と混合することにより、顔料がより良好な分散状態でトナー粒子中に存在できる。
【0018】
重合性単量体の重合の際に用いられる重合開始剤としては、油溶性開始剤及び/又は水溶性開始剤が用いられる。油溶性開始剤としては、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス−2,4−ジメチルバレロニトリル、1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)、2,2’−アゾビス−4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル等の顔料分散剤;アセチルシクロヘキシルスルホニルパーオキサイド、ジイソプロピルパーオキシカーボネート、デカノニルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、ステアロイルパーオキサイド、プロピオニルパーオキサイド、アセチルパーオキサイド、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、ベンゾイルパーオキサイド、t−ブチルパーオキシイソブチレート、シクロヘキサノンパーオキサイド、メチルエチルケトンパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、t−ブチルヒドロパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイド、クメンヒドロパーオキサイド等のパーオキサイド系開始剤が挙げられる。
【0019】
水溶性開始剤としては、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム、2,2’−アゾビス(N,N’−ジメチレンイソブチロアミジン)塩酸塩、2,2’−アゾビス(2−アミノジノプロパン)塩酸塩、アゾビス(イソブチルアミジン)塩酸塩、2,2’−アゾビスイソブチロニトリルスルホン酸ナトリウム、硫酸第一鉄又は過酸化水素などが挙げられる。
【0020】
また、重合性単量体の重合度を制御する為に、連鎖移動剤、重合禁止剤等を更に添加し用いることも可能である。
【0021】
上記重合開始剤の濃度は、重合性単量体100質量部に対して0.1質量部以上20質量部以下の範囲である場合が好ましく、より好ましくは0.1質量部以上10質量部以下の範囲である場合である。上記重合性開始剤の種類は、重合法により若干異なるが、10時間半減温度を参考に、単独または混合して使用される。
【0022】
更に、本発明においては、トナー粒子の耐ストレス性を高めると共に、上記粒子構成分子の分子量を制御するために、ビニル系重合体の合成時に架橋剤を用いることもできる。
【0023】
架橋剤としては、2個以上の重合可能な二重結合を有する化合物が用いられる。具体的には、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレンのような芳香族ジビニル化合物;エチレン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、1,6−ヘキサンジオールジアクリルレート、1,3−ブタンジオールジメタクリレートのような二重結合を2個有するカルボン酸エステル;ジビニルアニリン、ジビニルエーテル、ジビニルスルフィド、ジビニルスルホン等のジビニル化合物;及び3個以上のビニル基を有する化合物が挙げられる。これらは単独もしくは混合物として用いられる。
【0024】
これらの架橋剤は、トナーの定着性、耐オフセット性の点で、上記単量体100質量部に対して、好ましくは0.05質量部以上10質量部以下の範囲、より好ましくは0.1質量部以上5質量部以下の範囲で用いることが良い。
【0025】
重合性単量体や架橋剤は、単独、または理論ガラス転移温度(Tg)が、40℃以上75℃以下の範囲を示すように単量体を適宜混合して用いられる。理論ガラス転移温度が40℃以上の場合にはトナーの保存安定性や耐ストレス性の面から問題が生じ難く、一方75℃以下の場合はトナーのフルカラー画像形成の場合において透明性や低温定着性が低下しない。
【0026】
上記懸濁重合法で用いられる水系媒体は、分散安定化剤を含む水系媒体であることが好ましい。該分散安定化剤としては、公知の無機系及び有機系の分散安定化剤を用いることができる。無機系の分散安定化剤としては、例えば、リン酸カルシウム、リン酸マグネシウム、リン酸アルミニウム、リン酸亜鉛、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、メタケイ酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、ベントナイト、シリカ、アルミナ等が挙げられる。
【0027】
有機系の分散安定化剤としては、例えば、ポリビニルアルコール、ゼラチン、メチルセルロース、メチルヒドロキシプロピルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロースのナトリウム塩、デンプン等が挙げられる。また、ノニオン性、アニオン性、カチオン性の界面活性剤の利用も可能である。例えば、ドデシル硫酸ナトリウム、テトラデシル硫酸ナトリウム、ペンタデシル硫酸ナトリウム、オクチル硫酸ナトリウム、オレイン酸ナトリウム、ラウリル酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム、オレイン酸カルシウム等が挙げられる。
【0028】
上記分散安定化剤のうち、本発明においては、酸に対して可溶性のある難水溶性無機分散安定化剤を用いることが好ましい。また、本発明においては、難水溶性無機分散安定化剤を用い、水系分散媒体を調製する場合に、これらの分散安定化剤が重合性単量体100質量部に対して0.2質量部以上2.0質量部以下の範囲となるような割合で使用することが好ましい。このような範囲となる割合で使用することによって、重合性単量体組成物の水系媒体中での液滴安定性が向上するからである。また、本発明においては、重合性単量体組成物100質量部に対して300質量部以上3000質量部以下の範囲の水を用いて水系媒体を調製することが好ましい。
【0029】
本発明において、上記難水溶性無機分散安定化剤が分散された水系媒体を調製する場合には、市販の分散安定化剤をそのまま用いて分散させても良い。しかし、細かい均一な粒度を有する分散安定化剤粒子を得るために、水中にて高速撹拌下に、上記難水溶性無機分散安定化剤を生成させて調製することが好ましい。例えば、リン酸カルシウムを分散安定化剤として使用する場合、高速撹拌下でリン酸ナトリウム水溶液と塩化カルシウム水溶液を混合してリン酸カルシウムの微粒子を形成することで、好ましい分散安定化剤を得ることができる。
【0030】
本発明のトナー粒子の着色剤としては、以下に示すブラック、イエロー、マゼンタ及びシアンの顔料を用いることができる。また必要に応じて染料を併せて用いることができる。
(【0031】以降は省略されています)

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