TOP特許意匠商標
特許ウォッチ DM通知 Twitter
公開番号2021148843
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210927
出願番号2020045834
出願日20200316
発明の名称トナー
出願人キヤノン株式会社
代理人特許業務法人秀和特許事務所
主分類G03G 9/097 20060101AFI20210830BHJP(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】保存性を維持しながら長期耐久性及び低温定着性を両立できるトナー。
【解決手段】結着樹脂を含有するコア粒子、及び該コア粒子の表面の熱可塑性樹脂を含有するシェル層を含有するトナー粒子、並びに該トナー粒子表面の有機ケイ素重合体粒子を含有するトナーであって、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー測定による該熱可塑性樹脂のピークトップ分子量が、30000〜500000であり、該有機ケイ素重合体粒子の一次粒子の個数平均粒径が、10nm〜500nmであり、該有機ケイ素重合体粒子のSP値(SPSi)と該シェル層に含まれる該熱可塑性樹脂のSP値(SPSh)の差の絶対値(ΔSP)が、2.30以下であることを特徴とするトナー。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項1】
結着樹脂を含有するコア粒子、及び該コア粒子の表面の熱可塑性樹脂を含有するシェル層を含有するトナー粒子、並びに
該トナー粒子表面の有機ケイ素重合体粒子を含有するトナーであって、
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー測定による該熱可塑性樹脂のピークトップ分子量が、30000〜500000であり、
該有機ケイ素重合体粒子の一次粒子の個数平均粒径が、10nm〜500nmであり、
該有機ケイ素重合体粒子のSP値(SP
Si
)と該シェル層に含まれる該熱可塑性樹脂のSP値(SP
Sh
)の差の絶対値(ΔSP)が、2.30以下であることを特徴とするトナー。
続きを表示(約 930 文字)【請求項2】
示差走査熱量計を用いた測定において、前記熱可塑性樹脂のガラス転移温度Tgが、40℃〜75℃である請求項1に記載のトナー。
【請求項3】
前記シェル層の厚さの平均値が、5nm〜250nmである請求項1又は2に記載のトナー。
【請求項4】
前記シェル層の前記コア粒子に対する被覆率が、30%以上である請求項1〜3のいずれか一項に記載のトナー。
【請求項5】
前記トナー中の前記有機ケイ素重合体粒子の含有量が、0.3質量%〜10.0質量%である請求項1〜4のいずれか一項に記載のトナー。
【請求項6】
前記有機ケイ素重合体粒子は、ケイ素原子と酸素原子とが交互に結合した構造を有し、
前記有機ケイ素重合体粒子が、下記式(1)で表されるT3単位構造を有し、


−SiO
3/2
・・・(1)
(式(1)中、R

は、炭素数が1〜6のアルキル基又はフェニル基を表す。)
前記有機ケイ素重合体粒子の
29
Si−NMR測定において、前記有機ケイ素重合体粒子に含有される全ケイ素元素に由来するピークの合計面積に対する、該T3単位構造を有するケイ素に由来するピークの面積の割合が、0.50〜1.00である請求項1〜5のいずれか一項に記載のトナー。
【請求項7】
下記式(I)で計算されるポリカーボネート膜に対する前記有機ケイ素重合体粒子の固着指数が、4.5以下である請求項1〜6のいずれか一項に記載のトナー。
固着指数=ポリカーボネート膜に移行した前記有機ケイ素重合体粒子の面積率A/前記トナー粒子表面における前記有機ケイ素重合体粒子の被覆率B×100 ・・(I)
【請求項8】
前記有機ケイ素重合体粒子の前記トナー表面における分散度評価指数が、0.5以上2.0以下である請求項1〜7のいずれか一項に記載のトナー。
【請求項9】
前記熱可塑性樹脂が、ビニル系重合体を含有する請求項1〜8のいずれか一項に記載のトナー。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本開示は、電子写真法のような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 7,500 文字)【背景技術】
【0002】
電子写真画像形成装置には、より長寿命化、省エネルギー化が求められており、これらに対応する為に、トナーに対しても種々の性能のより一層の向上が求められている。特にトナーに対して、長寿命化の観点からはより一層の品質安定性、つまり長期耐久性の向上が要求されている。また、省エネルギー化の観点からはより一層の低温定着性が要求されている。
【0003】
従来は、低温定着性を改良するためにトナー母体の粘度を下げる設計がなされてきた。しかし単純にトナー母体の粘度を下げるだけでは保存性や耐久性などの様々な弊害が発生するため、トナー母体の表面に樹脂シェル層を設けることで保存性を改良し、さらに外添剤としてスペーサー粒子を用いることで耐久性を維持してきた。
しかしながら、トナー母体の表面に樹脂シェル層を設けて、さらにスペーサー粒子を併用すると、トナーの溶融を阻害してしまうために十分な低温定着性を得ることが難しかった。スペーサー粒子として樹脂微粒子やシリコーン微粒子などの弾性体粒子を用いて耐久性を向上させる試みもなされてきたが、やはり保存性を維持しながら低温定着性と耐久性を高度に両立することは容易ではなかった。
特許文献1では、トナー粒子に潤滑性粒子を外添することで、感光体ドラム汚染を改善できる提案がなされている。
特許文献2では、トナー粒子の表面を樹脂粒子で覆い付着力を制御することで、転写性を改善できる提案がなされている。
特許文献3では、トナー粒子にシリコーン粒子系の粒子を外添することで、トナーの滑り性を改善できる提案がなされている。
特許文献4では、トナー粒子にトナー粒子と逆極性のシリコーン樹脂粒子を外添することで、トナーの耐久性を改善できる提案がなされている。
これらの技術によれば、感光体ドラム汚染、転写性、耐久性に対して一定の効果が確認される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
特開2017−219823号公報
特開2018−004804号公報
特開2018−004949号公報
特開2016−126140号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかし、保存性を維持しながら長期耐久性と低温定着性の両立という点においては、さらなる検討の余地がある。本開示は、上記問題点を解消したトナーを提供する。具体的には、保存性を維持しながら長期耐久性及び低温定着性を両立できるトナーを提供する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明者らは、ピークトップ分子量を制御した熱可塑性樹脂をシェル層に用い、さらにシェル層のSP値と、スペーサー粒子である有機ケイ素重合体粒子のSP値との差を制御することで、上記課題を解決しうることを見出した。
本開示は、
結着樹脂を含有するコア粒子、及び該コア粒子の表面の熱可塑性樹脂を含有するシェル層を含有するトナー粒子、並びに
該トナー粒子表面の有機ケイ素重合体粒子を含有するトナーであって、
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー測定による該熱可塑性樹脂のピークトップ分子量が、30000〜500000であり、
該有機ケイ素重合体粒子の一次粒子の個数平均粒径が、10nm〜500nmであり、
該有機ケイ素重合体粒子のSP値(SP
Si
)と該シェル層に含まれる該熱可塑性樹脂のSP値(SP
Sh
)の差の絶対値(ΔSP)が、2.30以下であるトナーに関する。
【発明の効果】
【0007】
本開示によれば、保存性を維持しながら長期耐久性及び低温定着性を両立できるトナーを提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0008】
数値範囲を表す「XX以上YY以下」や「XX〜YY」の記載は、特に断りのない限り、端点である下限及び上限を含む数値範囲を意味する。
数値範囲が段階的に記載されている場合、各数値範囲の上限及び下限は任意に組み合わせることができる。
【0009】
先に述べたように、トナー母粒子の表面に樹脂シェル層を設けて、さらに外添剤としてスペーサー粒子を用いただけでは、保存性を維持しながら低温定着性と耐久性を高度に両立することは容易ではなかった。
本発明者らは、保存性を維持しながら長期耐久性と低温定着性を両立させるためには、トナーの溶融を阻害する要因の一つとなるトナー表面近傍の設計が重要であると考えた。
【0010】
以上の観点から本発明者らは検討を重ねて、定着後の画像を詳細に観察した結果、画像上の溶融し隣接したトナー同士のつながりが不十分であると、画像が擦られた際に溶融トナーが剥がれやすくなり、低温定着性が低下することがわかった。
そこで、低温定着性を改良するためには、溶融したトナー同士のつながりを強化することが効果的であると考えた。
保存性や長期耐久性を満足させるために、トナーのコア粒子の表面に樹脂シェル層を設けた状態で、トナーが溶融した際にトナー同士のつながりを持たせるために、以下の設計を考えた。
【0011】
ピークトップ分子量を制御した熱可塑性樹脂をシェル層に用い、さらにシェル層のSP値と、スペーサー粒子である有機ケイ素重合体粒子のSP値との差の絶対値を制御する。その結果、保存性や耐久性だけでなく、定着時に溶融したトナー同士のつながりを強化することで低温定着性を改良できることを見出した。
この効果については次のように考えている。定着時にトナーのシェル層が溶融し始める。シェル層のSP値と有機ケイ素重合体粒子のSP値の差の絶対値が小さくなると、毛管現象により溶融したシェル層が有機ケイ素重合体粒子に引き寄せられやすくなる。この現象がトナー−トナー間で起こることで、あるトナーの有機ケイ素重合体粒子と、隣のトナーの溶融したシェル層がつながりを持つことができると考えている。
【0012】
具体的には、
結着樹脂を含有するコア粒子、及び該コア粒子の表面の熱可塑性樹脂を含有するシェル層を含有するトナー粒子、並びに
該トナー粒子表面の有機ケイ素重合体粒子を含有するトナーであって、
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー測定による該熱可塑性樹脂のピークトップ分
子量が、30000〜500000であり、
該有機ケイ素重合体粒子の一次粒子の個数平均粒径が、10nm〜500nmであり、
該有機ケイ素重合体粒子のSP値(SP
Si
)と該シェル層に含まれる該熱可塑性樹脂のSP値(SP
Sh
)の差の絶対値(ΔSP)が、2.30以下であるトナーである。
【0013】
トナーは、外添剤として有機ケイ素重合体粒子を含有する。有機ケイ素重合体粒子は弾性を有する。トナーが長期使用により現像器などから負荷を受け続けても、有機ケイ素重合体粒子が弾性変形して負荷を吸収する。負荷から解放されたときに有機ケイ素重合体粒子は元の形状に戻る。この効果により有機ケイ素重合体粒子がトナー粒子に埋め込まれにくくなる。その結果、有機ケイ素重合体粒子はスペーサー粒子として長期耐久性の向上に効果がある。
【0014】
スペーサー粒子が無機微粒子の場合は、長期使用によって負荷を受け続けることで、徐々に無機微粒子のトナー粒子への埋め込みが進んでしまい、長期耐久性が維持できない場合がある。これは無機微粒子が弾性変形できずに負荷を吸収できないためと考えている。
スペーサー粒子が樹脂微粒子の場合は、樹脂微粒子が弾性を有するために負荷を吸収することはできるが、長期使用で負荷を受け続けることで、徐々に樹脂微粒子自身の塑性変形が進んで潰れてしまい、長期耐久性が維持できない場合がある。また、樹脂微粒子は帯電性が不十分であり、かぶりが発生する場合がある。
【0015】
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー測定による熱可塑性樹脂のピークトップ分子量は、30000〜500000であり、好ましくは100000〜400000である。ピークトップ分子量がこの範囲にあると、定着時にシェル層が速やかに溶融して、有機ケイ素重合体粒子がつながりやすく、低温定着性が良化しやすい。
ピークトップ分子量が30000未満の場合は、長期耐久性が低下しやすくなってしまう。一方、500000より大きい場合は、定着時にシェルの溶融速度が低下して、低温定着性の効果が得られにくくなる。
熱可塑性樹脂のピークトップ分子量は、熱可塑性樹脂の組成や製造条件を変更することにより制御することができる。
【0016】
有機ケイ素重合体粒子の一次粒子の個数平均粒径は、10nm〜500nmであり、好ましくは10nm〜200nmであり、さらに好ましくは10nm〜130nmである。一次粒子の個数平均粒径がこの範囲にあると、定着時にシェル層と、隣接する溶融トナー上の有機ケイ素重合体粒子とがつながりやすく、低温定着性が良化しやすい。
一次粒子の個数平均粒径が10nm未満の場合は、スペーサー粒子としての効果が得られにくく、耐久性が低下しやすくなる。一次粒子の個数平均粒径が500nmより大きい場合は、長期の使用に伴い、有機ケイ素重合体粒子がトナー粒子上から外れやすくなり、結果としてスペーサー粒子としての機能が得られにくくなり、長期耐久性が低下しやすくなる。
有機ケイ素重合体粒子の一次粒子の個数平均粒径は、有機ケイ素重合体粒子の製造条件を変更することで制御することができる。
【0017】
有機ケイ素重合体粒子のSP値(SP
Si
)とシェル層に含まれる熱可塑性樹脂のSP値(SP
Sh
)の差の絶対値(ΔSP)は、2.30以下であり、好ましくは1.60以下であり、より好ましくは1.30以下である。
ΔSPがこの範囲にあると、定着時にトナーのシェル層が溶融し始めた際に、毛管現象により溶融したシェル層が有機ケイ素重合体粒子に引き寄せられやすくなる。この結果、隣接し合う溶融トナーがつながれやすくなり、低温定着性が良化しやすくなる。
ΔSPが2.30より大きい場合は、定着時にトナーのシェル層が溶融し始めても、有機ケイ素重合体粒子に引き寄せられにくくなるので、低温定着性への効果が得られにくく
なる。
ΔSPの下限は特に制限されないが、好ましくは0.00以上であり、より好ましくは0.20以上であり、さらに好ましくは0.50以上である。
【0018】
有機ケイ素重合体粒子のSP値(SP
Si
)は、7.50〜10.90であることが好ましく、7.80〜9.50であることがより好ましい。SP
Si
がこの範囲にあると、特に高温高湿環境下における長期耐久性に対して効果が得られやすくなる。SP
Si
は、有機ケイ素重合体粒子の組成を変更することで制御することができる。
シェル層に含まれる熱可塑性樹脂のSP値(SP
Sh
)は、9.00〜10.90であることが好ましく、9.30〜10.20であることがより好ましい。SP
Sh
がこの範囲にあると、特に高温高湿環境下における長期耐久性に対して効果が得られやすくなる。SP
Sh
は熱可塑性樹脂の組成を変更することで制御することができる。
【0019】
示差走査熱量計DSCを用いた測定において、熱可塑性樹脂のガラス転移温度Tgが、40℃〜75℃であることが好ましく、50℃〜70℃であることがより好ましい。Tgがこの範囲にあると、保存性、長期耐久性、低温定着性をバランス良く両立しやすい。該Tgは、熱可塑性樹脂の組成や製造条件を変更することにより制御することができる。
【0020】
シェル層の厚さの平均値は、5nm〜250nmであることが好ましい。より好ましくは10nm〜150nmである。厚さがこの範囲にあると、保存性、長期耐久性、低温定着性をバランス良く両立しやすい。シェル層の厚みは、シェル層を形成する熱可塑性樹脂の添加量やシェル形成時の製造条件を変更することで制御することができる。
【0021】
シェル層のコア粒子に対する被覆率は、30%以上であることが好ましい。より好ましくは50%以上である。上限は特に制限されないが、好ましくは100%以下であり、より好ましくは90%以下である。
被覆率がこの範囲にあると、保存性、長期耐久性、低温定着性をバランス良く両立しやすい。さらにトナーの表層が均一になりやすく、帯電分布が良化して特にかぶりを抑制しやすくなる。シェル層の被覆率は、シェル層を形成する熱可塑性樹脂の添加量やシェル形成時の製造条件を変更することで制御することができる。
【0022】
トナー中の有機ケイ素重合体粒子の含有量は、0.3質量%〜10.0質量%であることが好ましい。より好ましくは0.5質量%〜8.0質量%である。含有量がこの範囲にあると、長期耐久性、低温定着性が良化しやすい。有機ケイ素重合体粒子の含有量は、有機ケイ素重合体粒子の添加量で制御することができる。
【0023】
下記式(I)で計算されるポリカーボネート膜に対する有機ケイ素重合体粒子の固着指数が、4.5以下であることが好ましい。さらに好ましくは4.3以下である。一方、下限は特に制限されないが、好ましくは3.5以上であり、より好ましくは3.7以上である。
固着指数がこの範囲にあると、耐久使用を通じてトナー粒子上の有機ケイ素重合体粒子の移行を抑えやすくなり、長期耐久性が向上しやすい。有機ケイ素重合体粒子の固着指数は、有機ケイ素重合体粒子を添加するときの製造条件を変更することで制御することができる。
固着指数=ポリカーボネート膜に移行した前記有機ケイ素重合体粒子の面積率A/前記トナー粒子表面における前記有機ケイ素重合体粒子の被覆率B×100 ・・(I)
【0024】
有機ケイ素重合体粒子のトナー表面における分散度評価指数が、0.5以上2.0以下であることが好ましい。より好ましくは0.5以上1.5以下である。
分散度評価指数がこの範囲にあると、定着時に溶融したトナー同士がつながりやすくな
り、低温定着性が向上しやすくなる。また、帯電分布が良化して特にかぶりを抑制しやすくなる。有機ケイ素重合体粒子の分散度評価指数は、有機ケイ素重合体粒子を添加するときの製造条件を変更することで制御することができる。
【0025】
有機ケイ素重合体粒子について詳細に説明する。有機ケイ素重合体粒子とは、有機基をもつケイ素と酸素が交互に結合してできた主鎖より構成される樹脂粒子である。
有機ケイ素重合体粒子の製法は特に限定されず、例えば水にシラン化合物を滴下し、触媒により加水分解、縮合反応させた後、得られた懸濁液を濾過、乾燥し得ることができる。触媒の種類、配合比、反応開始温度、滴下時間などにより、有機ケイ素重合体粒子の一次粒子の個数平均粒径をコントロールすることができる。
触媒として酸性触媒は塩酸、フッ化水素酸、硫酸、硝酸などが挙げられ、塩基性触媒はアンモニア水、水酸ナトリウム、水酸化カリウムなどが挙げられるが、これらに限定はされない。
【0026】
有機ケイ素重合体粒子は、ケイ素原子と酸素原子とが交互に結合した構造を有し、好ましくは下記式(1)で表されるT3単位構造を有している。
有機ケイ素重合体粒子の
29
Si−NMR測定において、有機ケイ素重合体粒子に含有される全ケイ素元素に由来するピークの合計面積に対する、T3単位構造を有するケイ素に由来するピークの面積の割合が、0.50〜1.00であることが好ましい。より好ましくは0.60〜0.98であり、さらに好ましくは0.70〜0.95である。上記範囲であると、有機ケイ素重合体粒子に適切な弾性を持たせることができるため、長期耐久性の効果が得られやすい。
T3単位構造を有するケイ素に由来するピークの面積の割合は、有機ケイ素重合体粒子の重合に使用する有機ケイ素化合物の種類、特に三官能性シランの種類及び割合の少なくとも一方を変更することにより制御することができる。
【0027】


−SiO
3/2
・・・(1)
(式(1)中、R

は炭素数が1〜6(好ましくは1〜4、より好ましくは1又は2)のアルキル基又はフェニル基を表す。)
【0028】
有機ケイ素重合体粒子は、下記式(2)で表される構造を有する有機ケイ素化合物の縮重合物であることが好ましい。
【0029】
【0030】
(式(2)中、R

、R

、R

及びR

は、それぞれ独立して、炭素数1〜6(好ましくは1〜4、より好ましくは1又は2)のアルキル基、フェニル基、又は反応基(例えば、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、アセトキシ基、又は(好ましくは炭素数1〜6、より好ましくは炭素数1〜3の)アルコキシ基)を表す。)
(【0031】以降は省略されています)

この特許をJ-PlatPatで参照する

関連特許

キヤノン株式会社
基板
キヤノン株式会社
梱包体
キヤノン株式会社
トナー
キヤノン株式会社
トナー
キヤノン株式会社
トナー
キヤノン株式会社
トナー
キヤノン株式会社
トナー
キヤノン株式会社
トナー
キヤノン株式会社
トナー
キヤノン株式会社
トナー
キヤノン株式会社
トナー
キヤノン株式会社
トナー
キヤノン株式会社
トナー
キヤノン株式会社
トナー
キヤノン株式会社
トナー
キヤノン株式会社
トナー
キヤノン株式会社
トナー
キヤノン株式会社
トナー
キヤノン株式会社
トナー
キヤノン株式会社
包装箱
キヤノン株式会社
トナー
キヤノン株式会社
トナー
キヤノン株式会社
トナー
キヤノン株式会社
トナー
キヤノン株式会社
トナー
キヤノン株式会社
トナー
キヤノン株式会社
光学機器
キヤノン株式会社
撮像装置
キヤノン株式会社
撮像装置
キヤノン株式会社
撮像装置
キヤノン株式会社
電子機器
キヤノン株式会社
撮像装置
キヤノン株式会社
撮像装置
キヤノン株式会社
電子機器
キヤノン株式会社
撮像装置
キヤノン株式会社
定着装置
続きを見る