JP2003162095A - 静電荷像現像用トナー及びその製造方法 - Google Patents
静電荷像現像用トナー及びその製造方法Info
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Abstract
耐オフセット性を有し、高精細画像に使用しうる小粒径
で粒子径分布の狭く、また、高い転写率によりトナー消
費量が少なく、高温高湿下においても帯電特性が安定で
あり、長期に渡って印刷しても画質の低下がない静電荷
像現像用トナー及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 トナー粒子と結着用樹脂とを有し、結着
用樹脂の動的粘着性挙動の150℃における損失弾性率
G”が1×104Pa以下、200℃における貯蔵弾性
率G’が2×103Pa以上である静電荷現像用トナー
であって、150〜200℃における損失正接tanδ
が0.05〜1.0の範囲である。トナー粒子の平均円
形度が0.95〜1.0である。
Description
ナーとその製造方法であり、特に低温でも定着可能と
し、広い温度範囲での耐オフセット性に優れた静電荷像
現像用トナーに関する。
平均粒径が5〜15μm程度の微粒子である。このよう
な微粒子の製造方法としては、樹脂や顔料等を溶融混練
後、粉砕、分級するいわゆる粉砕法が一般的である。し
かし、粉砕法によるトナーは、小粒径になる程、所望の
粒径のトナーを得るまでの設備工程が煩雑で、コスト面
で割高になるばかりでなく、流体特性の面でも流動性が
劣るなどの欠点を有していた。
が提案されており、着色剤などを分散させた重合性モノ
マーを液媒体中で重合させて着色微粒子を形成後、該粒
子を乾燥粉体として取り出すという重合法や、特開平5
−66600号公報などに記載されている転相乳化法な
どがある。これら湿式法によるトナーは、粉体流動性に
優れ、粒径分布がシャープで、転写性にも優れるなどの
利点を有している。
上に対する要求が高く、画質向上にはトナーの小粒径化
が有効であることから、粉体流動性に優れ、コスト的に
も優位性が期待される湿式法によるトナーの開発が盛ん
に行われている。
いし処理が容易でなく、製造工程も非常に煩雑なものも
あり、特にその製造過程で用いる乳化剤などの分散安定
剤が得られるトナー粒子表面に残存すると、トナーの帯
電特性等に悪影響を及ぼす。
平5−66600号公報、特開平5−119529号公
報には、樹脂を非水溶性有機溶媒に溶解させてなる樹脂
溶液を水性分散液中に乳化してO/W型エマルジョンを
形成した後、有機溶媒を除去して、樹脂粒子を析出させ
ることにより、トナー粒子を形成する転相乳化法が提案
されている。この転相乳化法は、小粒径化において、粒
径分布の制御が比較的容易であり、重合法によるトナー
に比べ使用できる樹脂の範囲が広く、また、帯電性に悪
影響を与える分散安定剤などを使用しないため、多量の
水を用いて繰り返し洗浄をしなくても、帯電特性も安定
している。
ナーの低温定着化が要求されている。現在、もっとも一
般的な定着方法は熱ローラによる圧着加熱方式である
が、樹脂の選定及び定着温度、速度といった定着条件に
よっては、熱定着ローラ表面にトナーが付着する、いわ
ゆるオフセットが発生する。
トナーに対して離型性の優れた材料、シリコンゴムや弗
素系樹脂などで形成する、あるいは、その表面にシリコ
ンオイルの如き離型性の良い液体の薄膜でローラ表面を
被覆するなどが行われている。しかしながら、これらの
方法はトナーのオフセットを防止する点では極めて有効
であるが、オフセット防止用液体を供給するための装置
が必要なため、定着装置が複雑になること、さらに、シ
リコンオイルなどが熱により蒸発し、機内を汚染するな
どの問題を有している。
低分子量ポリプロピレンなどの離型剤を添加する方法が
提案されているが、充分な効果を出すために多量にこの
ような添加物を加えると、感光体へのフィルミングやキ
ャリアやスリーブなどのトナー坦持体の表面を汚染し、
画像が劣化し実用上問題となる。
ら高温までの広い温度範囲における耐オフセット性を実
現するためには、トナーの結着用樹脂の更なる改良が無
ければ実現することが困難である。
着用樹脂が非常に重要であり、更に、小粒径化に優位で
ある湿式法のトナーの中でも、使用できる結着用樹脂の
範囲が広く環境帯電安定性に優れる転相乳化法によるト
ナーは非常に有用である。
た低温定着性及び広い温度範囲における耐オフセット性
を有し、高精細画像に使用しうる小粒径で粒子径分布の
狭く、また、高い転写率によりトナー消費量が少なく、
高温高湿下においても帯電特性が安定であり、長期に渡
って印刷しても画質の低下がない静電荷像現像用トナー
及びその製造方法を提供することにある。
結着用樹脂とを有し、該結着用樹脂の動的粘着性挙動の
150℃における損失弾性率G”が1×104Pa以
下、200℃における貯蔵弾性率G’が2×103Pa
以上である静電荷現像用トナーであって、150〜20
0℃における損失正接tanδが0.05〜1.0の範
囲である静電荷像現像用トナーである。
形度が0.95〜1.0である静電荷像現像用トナーで
ある。
分布について、体積平均粒子径D50μmに対し、(1
/2×D50)μm以下の粒子が個数分布で10%以
下、かつ、(2×D50)μm以上の粒子が体積分布で
1%以下である静電荷像現像用トナーである。
チルエチルケトンに溶解しうる中和により自己水分散性
となりうる結着用樹脂と、メチルエチルケトン、着色剤
及びワックスとを必須成分とし、粘度が75cP以下で
ある混合物と、水性媒体とを、中和剤の存在下、高せん
断作用により、混合、撹拌、乳化させて着色剤内包微粒
子を形成し、次に、有機溶媒を除去し、分離して得た微
粒子を乾燥してほぼ球形の粒子とする静電荷像現像用ト
ナーの製造方法である。
本発明の静電荷像現像用トナー及びその製造方法の概要
及び実施例について、図1及び図2を用いて説明する。
図1は、実施例の静電荷像現像用トナー等の特性を説明
する図表である。図2は、実施例の静電荷像現像用トナ
ー等の別の特性を説明する図表である。
記課題につき鋭意検討した結果、次のようなことを見出
し本発明を完成した。まず、低温定着性且つ広い温度範
囲での優れた耐オフセット性を実現するためには、結着
用樹脂の動的ねん温度150℃における損失弾性率G”
が1×104Pa以下であり、かつ、温度200℃にお
ける貯蔵弾性率G’が2×103Pa以上である。損失
弾性率G”、貯蔵弾性率G’はそれぞれ粘性率、弾性率
(擬集力)に対応するもので、損失弾性率G”が1×1
04Paより大きい場合には、トナーの粘性が大きくな
り充分な低温定着性を望めず、損失弾性率G”が2×1
03Paより小さい場合には、高温でのトナーの弾性が
小さいためホットオフセットが発生しやすくなる。尚、
トナーの温度150℃における損失弾性率G”は2×1
04Pa以下、かつ、温度200℃における貯蔵弾性率
G’が1×103Pa以上とすることでも、ある程度の
特性を得ることができる。
率G”、貯蔵弾性率G’を満たすトナーの温度150℃
〜200℃における損失正接tanδが0.05〜1.
0の範囲にある。損失正接tanδが0.05より小さ
い場合にはトナーの弾性が大きすぎて定着性を阻害し、
1.0より大きい場合にはトナーの粘性が弾性より大き
いために耐オフセット性が悪く、特にホットオフセット
が発生し易くなる。
粒子径分布の狭い静電荷像現像用トナー、高い転写率に
よりトナー消費量の少ない球形の静電荷像現像用トナ
ー、高温高湿下においても帯電特性が安定である静電荷
像現像用トナーを提供するためには、湿式法によるトナ
ーの製造法の中でも転相乳化法によるトナーが特に有効
である。すなわち、疎水性有機溶媒であるメチルエチル
ケトンに溶解しうる中和により自己水分散性となりうる
結着用樹脂と、メチルエチルケトン、着色剤、ワックス
とを必須成分とし、粘度が100cP以下、特に75c
P以下である混合物と、水性媒体とを、中和剤の存在
下、高せん断作用により、混合、攪拌、乳化させて着色
剤内包微粒子を形成後、有機溶媒を除去、当該微粒子を
分離し、それを乾燥することにより好適に得られる。
度分布は、体積平均粒子径D50μmに対し、(1/2
×D50)μm以下粒子が個数分布で10%以下、か
つ、(2×D50)μm以上粒子が体積分布で1%以下
であり、平均円形度が0.95〜1.0の範囲である。
これより小さいと転写率が低下する。
いて用いられる中和により自己水分散性となりうる結着
用樹脂として、特に代表的なもののみを例示するにとど
めれば、ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ウレタン
系樹脂、ポリエーテルポリオール系樹脂などであり、こ
れらの2種以上の併用であっても、あるいはこれらの2
種以上の変性物であっても良いことは、勿論である。
あれば、当該樹脂(共重合体)中の酸基の量としては、
また、カチオン型のものである場合であれば、当該樹脂
(共重合体)中の三級アミノ基の量としては、それぞれ
20〜500mg当量/樹脂固形分100gなる範囲内
が、好ましくは50〜250mg当量/樹脂固形分10
0gなる範囲内が適切である。
は、50〜120℃なる範囲内が、好ましくは60〜9
0℃なる範囲内が適切である。さらに、当該樹脂の数平
均分子量(Mn)としては、3,000〜100,00
0なる範囲内が適切である。
は、これまでに、トナー用材料として用いられているよ
うな各種の染料類や顔料類などであれば、特別の制限は
無く、以下に示されるような有機ないしは無機の各種、
各色の顔料が使用可能である。
ラック、酸化銅、二酸化マンガン、アニリン・ブラッ
ク、活性炭、非磁性フエライト、磁性フエライト、マグ
ネタイトなどがある。
ウムイエロー、黄色酸化鉄、ミネラルファストイエロ
ー、ニッケルチタンイエロー、ネーブルイエロー、ナフ
トールイエローS、ハンザイエローG、ハンザイエロー
10G、ペンジジンイエローG、ヘ゛ンジジンイエローG
R、キノリンイエローレーキ、パーマネントイエローN
CG、タートラジンレーキなどがある。
オレンジ、パーマネントオレンジGTR、ピラゾロンオ
レンジ、バルカンオレンジ、インダスレンブリリアント
オレンジRK、ヘ゛ンジジンオレンジG、インダスレンブ
リリアントオレンジGKなどがある。
レッド、鉛丹、硫化水銀、カドミウム、パーマネントレ
ッド4R、リソールレッド、ピラゾロンレッド、ウォッ
チングレッド、カルシウム塩、レーキレッドC、レーキ
レッドD、ブリリアントカーミン6B、エオシンレー
キ、ローダミンレーキB、アリザリンレーキ、ブリリア
ントカーミン3Bなどがある。
バイオレットB、メチルバイオレットレーキなどがあ
る。
ー、アルカリブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、
フタロシアニンブルー、無金属フタロシアニンブルー、
フタロシアニンブルー部分塩素化物、ファーストスカイ
ブルー、インダスレンブルーBCなどがある。
クロム、ピクメントグリーンB、マイカライトグリーン
レーキ、ファイナルイエローグリーンGなどがある。
アンチモン白、硫化亜鉛などがある。
フセット防止剤としては、各種ワックス、特に低分子量
ポリプロピレン、ポリエチレン、あるいは、酸化型のポ
リプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン系ワッ
クスなどがある。
ウム塩化合物、ニグロシン系化合物、アルミ、鉄、クロ
ムなどのの錯体からなる染料、トリフェニルメタン系顔
料などが挙げられる。
記したような材料以外にも、例えば、磁性粉、オフセッ
ト防止剤、帯電制御剤などの成分を必要に応じて配合す
ることができる。磁性粉としては、マグネタイト、γ−
ヘマタイト、あるいは各種フェライト等がある。
御剤、磁性粉などの成分を結着用樹脂溶液に分散する際
に、分散剤を用いてもよい。分散剤としては市販のもの
を用いることができる。例えばBYK−182、BYK
−161、BYK−116、BYK−111(以上ビッ
クケミー社製)、Solsperse−2000、So
lsperse−38500(以上アビシア社製)、サ
ーフィノールGA(Eエアープロダクツ社製)等があ
る。これらの分散剤は1種類で用いても2種類以上混合
して用いてもよい。
説明するが、本発明はこれらにより何ら限定されるもの
ではない。尚、本実施例における結着用樹脂及びトナー
の動的粘弾性挙動は、RheoStress RS75
(HAAKE社製)を用いて測定した。 測定温度範囲:100〜250℃
溶液の粘度は、ブルックフィールド型粘度計DV−III
(ブルックフィールド社製)を用いて測定した。 測定温度: 25℃ ずり速度: 50rpm
に行った。各評価における画像サンプルはシャープ社製
AR−S400機を用いて作成した。画像評価、定着性
擦り試験には75g/m2紙を、オフセット評価には5
2g/m2紙を用いた。
で画出しした未定着画像を外部定着機にて定着させ、1
kgの荷重をかけた消しゴムを3往復させる擦り試験に
おいて、擦る前と後の画像濃度変化をマクベス反射濃度
計によって測定し、画像の残存率を求める。濃度の違う
7点からグラフを描かせ、最低残存率を評価した。本条
件における最低残存率が60%以上のものを合格と判断
した。
ある。 ヒートローラー方式(定着ローラφ40、加圧ロ一ラφ
35) プロセス速度:205mm/sec ニップ幅:5mm 温度設定 定着温度:160℃ 加圧口一ラー温度:145℃
ャートで画出しした未定着画像を外部定着機にて温度を
変化させながら定着させ、定着ロ一ラー2周目以降の紙
面へのオフセットの有無を目視で評価した(プロセス速
度:205mm/sec)。本条件においては190℃
以上で発生なきものは実使用上問題ないレベルとした。
白紙を予め白度計(ハンター白度計、日本電色工業社
製)にて白度を測定し、その値を第1測定値とする。次
に、直径55mmの白円を含む原稿を用いて3枚複写
し、得られたコピーサンプルの白部を前述の白度計にて
測定し、この値を第2測定値とする。第1測定値から第
2測定値を差し引いた値をカブリの値とし、その値が
2.0以下であれば、○と判断した。
したサンプルの紙面上のトナー重量Mpと感光体上に残
存したトナー重量Mdから計算した。 転写率=Mp/(Md+Mp) 転写率は85%以上で合格と判断した。
チサイザーII(コールター社製)を用いて測定を行い、
D50μm、(1/2×D50)μm以下粒子(個数
%)、(2×D50)μm以上粒子(体積%)を得た。
析装置FPIA−2000(東亜医用電子社製)を用い
て測定を行った。円形度は、該測定装置において検出さ
れる粒子像において、(粒子像と同じ投影面積をもつ円
の周囲長)/(粒子投影像の周囲長)で定義され、1以
下の値をとる。
る。実施例にかかるトナー粒子の製造は特に記述のない
以外は以下の手順で行った。なお、実施例1〜4におけ
る結着用樹脂の動的粘着性挙動の150℃における損失
弾性率G”が1×104Pa以下、200℃における貯
蔵弾性率G’が2×103Pa以上であり、そして、1
50〜200℃における損失正接tanδが0.05〜
1.0の範囲である。
H/gのポリエステル樹脂A100部にメチルエチルケ
トン80部を加え、よく溶解した樹脂溶液を調製し、こ
の樹脂溶液のカーボンブラック(PrintexL:デ
グサ社製)10重量部、ワックス5部、EFXA−47
(EFKAケミカルズ社製)4重量部、荷電調整剤5部
を添加し、SG分散機にて、室温で1時間、顔料分散を
行った。分散終了後、メチルエチルケトンにより、固形
分を50%に調整し、顔料分散ベーストを得た。この顔
料分散ベーストの粘度をブルックフィールド型粘度計に
て測定したところ、43cPであった。この顔料分散ペ
ースト100部にメチルエチルケトン25部、1規定ア
ンモニア水4部を加え、ホモジナイザーの回転数を10
000RPMに設定し、脱イオン水100部を滴下し
て、転相乳化を行った。次いで、減圧蒸留により有機溶
剤を除去し、濾過水洗を行った後、1規定塩酸水溶液を
加えてpHを約2.5とし、さらに濾過、水洗後、乾燥
して、着色微粒子を得た。この着色樹脂粒子は、コール
ターカウンターによる測定で、体積平均粒子径が7.3
μmで、円形度が0.97であった。
結着用樹脂に変性ポリエーテルポリオール樹脂Aを使用
する以外は同様の操作を行い、顔料分散ペーストを得
た。この顔料分散ペーストの粘度をブルックフィールド
型粘度計にて測定したところ、73cPであった。この
顔料分散ペ一ストを実施例1と同様の操作を行い、着色
微粒子を得た。この着色樹脂粒子は、コールターカウン
ターによる測定で、体積平均粒子径が8.1μmで、円
形度が0.96であった。
結着用樹脂に線形ポリエステル樹脂を使用する以外は同
様の操作を行い、顔料分散ベーストを得た。この顔料分
散ペーストの粘度をブラックフィールド型粘度計にて測
定したところ、22cPであった。この顔料分散ペース
トを実施例1と同様の操作を行い、着色微粒子を得た。
この着色樹脂粒子は、コールターカウンターによる測定
で、体積平均粒子径が6.5μmで、円形度が0.95
であった。
変性ポリエーテルポリオール樹脂Bを使用する以外は同
様の操作を行い、顔料分散ペ一ストを得た。この顔料分
散ペーストの粘度をブルックフィールド型粘度計にて測
定したところ、80cPであった。この顔料分散ぺース
トを実施例1と同様の操作を行い、着色微粒子を得た。
この着色樹脂粒子は、コールターカウンターによる測定
で、体積平均粒子径が8.9μmで、円形度が0.90
であった。
て、使用したポリエステル樹脂とは異なるポリエステル
樹脂B、Cを使用する以外は同様の操作を行い、着色微
粒子を得た。
使用したポリエステル樹脂とは異なるポリエステル樹脂
Dを使用する以外は同様の操作を行い、顔料分散ペース
トを得た。この顔料分散ペ一ストの粘度をブルックフィ
ールド型粘度計にて測定したところ、85cPであっ
た。この顔料分散ベーストを実施例1と同様の操作を行
ったが、転相乳化できず、着色微粒子を得ることはでき
なかった。
ーの特性を図1及び図2に示す。実施例1〜4のトナー
は、比較例1〜3のトナーと比較して、優れた特性を奏
することが判る。
低い温度で定着し、かつ、広い温度範囲での耐オフセッ
ト性に優れ、また、高精細画像に使用し得る小粒径で粒
子径分布が狭く、そして、高い転写率によりトナー消費
量の少ない球形であり、更に、高温高湿下においても帯
電特性が安定であり、長期にわたって印刷しても画質の
低下がない静電荷像現像用トナーを得ることができる。
び、広い温度範囲における耐オフセット性を有し、高精
細画像に使用しうる小粒径で粒子径分布の狭い静電荷像
現像用トナーを提供することにある。また、高い転写率
によりトナー消費量が少なく、高温高湿下においても帯
電特性が安定であるため、長期にわたって印刷しても画
質の低下がない静電荷像現像用トナーを得ることができ
る。
する図表。
説明する図表。
Claims (4)
- 【請求項1】 トナー粒子と結着用樹脂とを有し、該結
着用樹脂の動的粘着性挙動の150℃における損失弾性
率G”が1×104Pa以下、200℃における貯蔵弾
性率G’が2×103Pa以上である静電荷現像用トナ
ーであって、150〜200℃における損失正接tan
δが0.05〜1.0の範囲であることを特徴とする静
電荷像現像用トナー。 - 【請求項2】 上記トナー粒子の平均円形度が0.95
〜1.0である請求項1記載の静電荷像現像用トナー。 - 【請求項3】 上記トナー粒子の粒度分布について、体
積平均粒子径D50μmに対し、(1/2×D50)μ
m以下の粒子が個数分布で10%以下、かつ、(2×D
50)μm以上の粒子が体積分布で1%以下である請求
項1又は2に記載の静電荷像現像用トナー。 - 【請求項4】 疎水性有機溶媒であるメチルエチルケト
ンに溶解しうる中和により自己水分散性となりうる結着
用樹脂と、メチルエチルケトン、着色剤及びワックスと
を必須成分とし、粘度が75cP以下である混合物と、
水性媒体とを、中和剤の存在下、高せん断作用により、
混合、撹拌、乳化させて着色剤内包微粒子を形成し、次
に、有機溶媒を除去し、分離して得た微粒子を乾燥して
ほぼ球形の粒子とする静電荷像現像用トナーの製造方
法。
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---|---|---|---|---|
JP2013054347A (ja) * | 2011-08-05 | 2013-03-21 | Sanyo Chem Ind Ltd | 電子写真用トナーバインダー及びトナー組成物 |
-
2001
- 2001-11-29 JP JP2001364507A patent/JP3986300B2/ja not_active Expired - Fee Related
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