JP2004295100A - カラートナー - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明は、少なくとも結着樹脂、着色剤、離型剤を含有するカラートナーであって、(i)該結着樹脂が少なくともポリエステルユニットを含み、(ii)該カラートナーは、重量平均粒径が6.5μmより大きく11μm以下であり、(iii)該カラートナーは、平均円形度Aが0.915≦A≦0.960であり、(iv)該カラートナーは、メタノール45体積%水溶液における透過率B(%)が、10≦B≦70であり、(v)該カラートナーは、最大吸熱ピークの温度Tscが、65℃<Tsc<105℃であることを特徴とする。
【選択図】 なし
Description
(i)該結着樹脂が少なくともポリエステルユニットを含み、
(ii)該カラートナーは、重量平均粒径が6.5μmより大きく11μm以下であり、
(iii)該カラートナーは、円相当径3μm以上の粒子において、平均円形度Aが0.915≦A≦0.960であり、
(iv)該カラートナーは、メタノール45体積%水溶液における透過率B(%)が、10≦B≦70であり、
(v)該カラートナーは、示差熱分析(DSC)測定における吸熱曲線において、温度30〜200℃の範囲に1個又は複数の吸熱ピークを有し、該吸熱ピーク中の最大吸熱ピークの温度Tscが、65℃<Tsc<105℃であることを特徴とするカラートナーに関する。
カラートナーの円相当径、円形度及びそれらの頻度分布とは、カラートナー粒子の形状を定量的に表現する簡便な方法として用いるものであり、本発明ではフロー式粒子像測定装置「FPIA−2100型」(シスメックス社製)を用いて測定を行い、下式を用いて算出する。
(i)カラートナー分散液の調製
メタノール:水の体積混合比が45:55の水溶液を作成する。この水溶液10mlを30mlのサンプルビン(日電理化硝子:SV−30)に入れ、カラートナー20mgを液面上に侵しビンのフタをする。その後、ヤヨイ式振とう器(モデル:YS−LD)により150往復/分で5秒間振とうさせる。この時、振とうする角度は、振とう器の真上(垂直)を0度とすると、前方に15度、後方に20度、振とうする支柱が動くようにする。そして、前方と後方に一度ずつ振とうされ、真上に戻った時に1往復とカウントする。サンプルビンは支柱の先に取り付けた固定用ホルダー(サンプルビンの蓋が支柱中心の延長上に固定されたもの)に固定する。サンプルビンを取り出した後、30秒静置後の分散液を測定用分散液とする。
(i)で得た分散液を1cm角の石英セルに入れて分光光度計MPS2000(島津製作所社製)を用いて、10分後の分散液の波長600nmにおける透過率(%)(次式参照)を測定する。
透過率B(%)=I/I0×100
(I0は入射光束であり、Iは透過光束である。)
本発明において、カラートナーの平均粒径及び粒度分布は、コールターマルチサイザー(コールター社製)を用いることも可能である。電解液は1級塩化ナトリウムを用いて調製した1%NaCl水溶液を用いればよく、例えば、ISOTON R−II(コールターサイエンティフィックジャパン社製)が使用できる。測定法としては、前記電解水溶液100〜150ml中に分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸塩を0.1〜5ml加え、更に測定試料を2〜20mg加える。試料を懸濁した電解液は超音波分散器で約1〜3分間分散処理を行い、前記測定装置によりアパーチャーとして100μmアパーチャーを用いて、2.00μm以上のトナーの体積、個数を測定して体積分布と個数分布とを算出し、重量平均粒径(D4)(各チャンネルの中央値をチャンネル毎の代表値とする)を求める。
カラートナーの最大吸熱ピークTscは、示差走査熱量計(DSC測定装置)、DCS−7(パーキンエルマー社製)やDSC2920(TAインスツルメンツジャパン社製)を用いて、ASTM D3418−82に準じて測定する。
温度曲線:昇温I (30℃〜200℃、昇温速度10℃/min)
降温I (200℃〜30℃、降温速度10℃/min)
昇温II(30℃〜200℃、昇温速度10℃/min)
(a)ポリエステル樹脂、
(b)ポリエステルユニットとビニル系重合体ユニットを有するハイブリッド樹脂、
(c)ハイブリッド樹脂とビニル系重合体との混合物、
(d)ポリエステル樹脂とビニル系重合体との混合物、
(e)ハイブリッド樹脂とポリエステル樹脂との混合物、
(f)ポリエステル樹脂、ハイブリッド樹脂及びビニル系重合体との混合物、
から選ばれることが好ましい。特には、ハイブリッド樹脂を含有する結着樹脂を用いることが好ましい。
樹脂成分におけるGPCによる分子量分布は、下記の通り、試料をTHF(テトラヒドロフラン)溶媒に溶解させて得られたTHF可溶成分を用いて、GPCにより測定する。
また、この製造工程において、例えば塩化アルミニウム又は塩化チタン等他の金属ハロゲン化合物をケイ素ハロゲン化合物と共に用いることによってシリカと他の金属酸化物の複合微粉体を得ることも可能であり、それらも包含する。その粒径は、平均の一次粒径として、0.001〜2μmの範囲内であることが望ましく、特に好ましくは、0.002〜0.2μmの範囲内のシリカ微粉体である。
本発明のカラートナーを二成分系現像剤として用いる場合は、カラートナーは磁性キャリアと混合して使用される。磁性キャリアとしては、例えば表面酸化又は未酸化の鉄、リチウム、カルシウム、マグネシウム、ニッケル、銅、亜鉛、コバルト、マンガン、クロム、希土類の如き金属粒子、それらの合金粒子、酸化物粒子及びフェライト等が使用できる。
次に、本発明のカラートナーを製造する手順について説明する。
ビニル系重合体ユニットを形成するモノマーとしてスチレン2.0mol、2−エチルヘキシルアクリレート0.21mol、フマル酸0.14mol、α−メチルスチレンの2量体0.03molと、重合開始剤としてジクミルパーオキサイド0.05molを滴下ロートに入れる。また、ポリエステルユニットを形成するモノマーとしてポリオキシプロピレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン7.0mol、ポリオキシエチレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン3.0mol、テレフタル酸3.0mol、無水トリメリット酸1.9mol、フマル酸5.0molと、触媒として酸化ジブチル錫0.2gをガラス製4リットルの4つ口フラスコに入れ、温度計,撹拌棒,コンデンサー及び窒素導入管を取り付けマントルヒーター内においた。次にフラスコ内を窒素ガスで置換した後、撹拌しながら徐々に昇温し、145℃の温度で撹拌しつつ、先の滴下ロートよりビニル系モノマー及び重合開始剤を4時間かけて滴下した。次いで200℃に昇温を行い、4時間反応せしめてハイブリッド樹脂を得た。GPCによる分子量測定の結果を表1に示す。
ポリオキシプロピレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン3.6mol、ポリオキシエチレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン1.6mol、テレフタル酸1.7mol、無水トリメリット酸1.4mol、フマル酸2.4mol及び酸化ジブチル錫0.12gをガラス製4リットルの4つ口フラスコに入れ、温度計,撹拌棒,コンデンサー及び窒素導入管を取り付けマントルヒーター内においた。窒素雰囲気下で、215℃で5時間反応させ、ポリエステル樹脂を得た。GPCによる分子量測定の結果を表1に示す。
・スチレン 70質量部
・アクリル酸n−ブチル 24質量部
・マレイン酸モノブチル 6質量部
・ジ−t−ブチルパーオキサイド 1質量部
以下の方法でトナー1を調製した。
・ハイブリッド樹脂 100質量部
・ワックスA 3質量部
・1,4−ジ−t−ブチルサリチル酸アルミニウム化合物 2質量部
・シアン顔料(Pigment Blue15:3) 5質量部
摩擦帯電量を測定する装置の概略図を図4に示す。底に500メッシュのスクリーン53のある金属製の測定容器52に、現像スリーブ上から採取した二成分系現像剤を約0.5〜1.5g入れ金属製のフタ54をする。この時の測定容器52全体の重量を秤りW1(kg)とする。次に吸引機51(測定容器52と接する部分は少なくとも絶縁体)において、吸引口57から吸引し風量調節弁56を調整して真空計55の圧力を250mmAqとする。この状態で充分、好ましくは2分間吸引を行い、トナーを吸引除去する。この時の電位計59の電位をV(ボルト)とする。ここで58はコンデンサーであり容量をC(mF)とする。また、吸引後の測定容器全体の重量を秤りW2(kg)とする。この試料の摩擦帯電量(mC/kg)は下式の如く算出される。
試料の摩擦帯電量(mC/kg)=C×V/(W1−W2)
A:2mC/kg未満。
B:2mC/kg以上4mC/kg未満。
C:4mC/kg以上6mC/kg未満。
D:6mC/kg以上8mC/kg未満。
E:8mC/kg以上。
カラー複写機CLC−1000(キヤノン社製)を使用し、丸または帯の画像を複数個形成できるチャートを用いて、ドラム上の転写残部分をテーピングし紙上に貼った濃度をD1、紙上に転写された上にテーピングした濃度をD2とし、下式の如く算出する。
転写効率(%)=D2/(D1+D2)×100
A:96%以上。
B:93%以上96%未満。
C:90%以上93%未満。
D:87%以上90%未満。
E:87%未満。
レーザージェット4100(ヒューレットパッカード社製)の定着器の改造機を用い、定着ユニットは手動で定着温度が設定できるように改造した状態で定着試験を行う。定着温度を120℃から順に10℃ずつ上げ、オフセットや巻きつきが生じない温度幅を定着可能領域とする。未定着画像は、常温常湿度環境下(23℃/60%)において、CLC1000を用い、単色モードで、紙上のトナー載り量が1.2mg/cm2になるよう現像コントラストを調整して作成した。画像は、面積比率25%の画像とし、転写紙としては、TKCLA4(キヤノン製)を用いた。
A:定着可能温度幅が40℃以上。
B:定着可能温度幅が30℃以上40℃未満。
C:定着可能温度幅が20℃以上30℃未満。
D:定着可能温度幅が20℃未満。
E:定着可能温度幅が全くない。
画像飛び散りの評価は上記画出し試験機を用いて、4ドットの横ラインを176ドットスペースおきに印字した横ラインパターンの画像飛び散りを評価する。
A:拡大観察によっても画像飛び散りの殆どない。
B:拡大観察によっても画像飛び散りが少ない。
C:飛び散りにより、文字が多少にじむ。
D:飛び散りにより、ラインの太さにむらが出る。
E:飛び散りにより、細かな文字の一部につぶれが見られる。
1万枚の耐刷試験において、残トナーに起因するたて筋や斑点が画像上に見えた時、クリーニング不良発生となる。
A:画像欠陥はまったくない。
B:斑点状の模様が1〜3点発生。
C:斑点状あるいは筋状の模様が若干発生。
D:斑点状、筋状の模様、濃度ムラが発生している。
E:汚れの影響が大きく、濃度ムラ,帯電ムラも発生し、画像が乱れている。
約10gのトナーを100mlのポリカップに入れ、50℃で3日放置した後、目視で評価する。
A:凝集物は見られない。
B:凝集物はわずかに見られるが容易に崩れる。
C:凝集物は見られるが容易に崩れる。
D:凝集物は見られるが振れば崩れる。
E:凝集物をつかむことができ容易に崩れない。
耐久試験終了後、カブリの評価を行った。カブリの測定は次の通りに行った。
Fog(%)=Dr(%)−Ds(%)
A:0.7%未満。
B:0.7以上1.2% 未満。
C:1.2以上1.5% 未満。
D:1.5以上2.0% 未満。
E:2.0%以上。
現像剤を入れる前の現像スリーブ上をテーピングし、そのテープを紙上に貼り付けた反射濃度をDiniとする。
スリーブ汚染=Dini−Dlast
実施例1において、表3に示すようにワックスBにし、製造条件を変更することを除いて、あとはほぼ同様にしてシアントナー2を得た。得られたシアントナー2を用いて、二成分系シアン現像剤2を調製し、実施例1と同様に各種評価したところ、表4に示すようにクリーニング、定着可能領域とスリーブ汚染、そして帯電変化が若干劣るものの良好な結果であった。
実施例1において、表3に示すようにワックスCにし、製造条件を変更することを除いて、あとはほぼ同様にシアントナー3を得た。得られたシアントナー3を用いて、二成分系シアン現像剤3を調製し、実施例1と同様に各種評価したところ、表4に示すように転写効率、定着可能領域、ブロッキングと帯電変化が若干劣るものの良好な結果であった。
実施例3において、製造条件を変更することを除いて、あとはほぼ同様にしてシアントナー4を得た。得られたシアントナー4を用いて、二成分系シアン現像剤4を調製し、実施例1と同様に各種評価したところ、表4に示すようにクリーニング性とスリーブ汚染、ブロッキングと帯電変化が劣るものの他の項目は良好な結果であり、総合的に良好な結果を示した。
実施例2において、製造条件を変更することを除いて、あとはほぼ同様にしてシアントナー5を得た。得られたシアントナー5を用いて、二成分系シアン現像剤5を調製し、実施例1と同様に各種評価したところ、表4に示すように転写効率と定着可能領域、そして飛び散りが劣るものの他の項目は良好な結果であり、総合的に良好な結果を示した。
実施例1において、表3に示すようにワックスDを使用し、製造条件を変更することを除いて、あとはほぼ同様にしてシアントナー6を得た。得られたシアントナー6を用いて、二成分系シアン現像剤6を調製し、実施例1と同様に各種評価したところ、表4に示すように転写効率と定着可能領域、ブロッキングと帯電変化とカブリが劣るものの、総合的に評価すると良好な結果を示した。
実施例1において、ワックスEを用いて製造条件を変更することを除いて、あとはほぼ同様にしてシアントナー7を得た。得られたシアントナー7を用いて、二成分系シアン現像剤7を調製し、実施例1と同様に各種評価したところ、表4に示すようにクリーニング、定着可能領域とスリーブ汚染、帯電変化、カブリが劣るものの、総合的に評価すると良好な結果を示した。
実施例2において、表3に示すように樹脂をポリエステル樹脂とハイブリッド樹脂を各50部ずつ使用し、製造条件を変更することを除いて、あとはほぼ同様にしてシアントナー8を得た。得られたシアントナー8を用いて、二成分系シアン現像剤8を調製し、実施例1と同様に各種評価したところ、表4に示すように転写効率、定着可能領域と飛び散りが劣るものの、総合的に評価すると良好な結果を示した。
実施例2において、表3に示すようにポリエステル樹脂を用いて製造条件を変更することを除いて、あとはほぼ同様にしてシアントナー9を得た。得られたシアントナー9を用いて、二成分系シアン現像剤9を調製し、実施例1と同様に各種評価したところ、表4に示すようにクリーニング、定着可能領域、スリーブ汚染、帯電変化、カブリが劣るものの、総合的に評価すると良好な結果を示した。
実施例1において、表3に示すようにPigment Yellow 180を使用することを除いて、あとはほぼ同様にしてイエロートナー1を得た。得られたイエロートナー1を用いて、二成分系イエロー現像剤1を調製し、実施例1と同様に各種評価したところ、表4に示すように良好な結果であった。
実施例1において、表3に示すようにPigment Red 122を使用することを除いて、あとはほぼ同様にしてマゼンタトナー1を得た。得られたマゼンタトナー1を用いて、二成分系マゼンタ現像剤1を調製し、実施例1と同様に各種評価したところ、表4に示すように良好な結果であった。
実施例9において、球形化処理を装置Aではなく、日清エンジニアリング社製のスーパーローターと球形化を行わない分級装置(エルボジェット分級機)を用いることを除いて、あとはほぼ同様にしてシアントナー10を得た。得られたシアントナー10を用いて、二成分系シアン現像剤10を調製し、実施例1と同様に各種評価したところ、表4に示すようにスリーブ汚染と帯電変化、そしてカブリに関しては劣る結果であった。
実施例9において、球形化処理を装置Aではなく、球形化を行わない分級装置(エルボジェット分級機)を行った後、奈良機械製作所製のハイブリタイゼーションシステムを用いることを除いて、あとはほぼ同様にしてシアントナー11を得た。得られたシアントナー11を用いて、二成分系シアン現像剤11を調製し、実施例1と同様に各種評価したところ、表4に示すようにスリーブ汚染と帯電変化、そしてカブリに関しては劣る結果であった。
実施例9において、球形化処理を装置Aではなく、球形化を行わない分級装置(エルボジェット分級機)を行った後、日本ニューマチック社製のサーフュージングシステムを用いることを除いて、あとはほぼ同様にしてシアントナー12を得た。得られたシアントナー12用いて、二成分系シアン現像剤12を調製し、実施例1と同様に各種評価したところ、表4に示すようにクリーニング、スリーブ汚染、ブロッキングと帯電変化、そしてカブリに関しては劣る結果であった。
実施例9において、スチレン−アクリル樹脂を用いて製造条件を変更することを除いて、あとはほぼ同様にしてシアントナー13を得た。得られたシアントナー13を用いて、二成分系シアン現像剤13を調製し、実施例1と同様に各種評価したところ、表4に示すように帯電変化、そしてカブリに関して劣る結果であった。
実施例9において、ワックスFを用いて製造条件を変更することを除いて、あとはほぼ同様にしてシアントナー14を得た。得られたシアントナー14を用いて、二成分系シアン現像剤14を調製し、実施例1と同様に各種評価したところ、表4に示すように定着可能領域が非常に狭くなった。
実施例9において、ワックスGを用いることを除いて、あとはほぼ同様にしてシアントナー15を得た。得られたシアントナー15を用いて、二成分系シアン現像剤15を調製し、実施例1と同様に各種評価したところ、表4に示すようにスリーブ汚染、ブロッキング、帯電変化、そしてカブリに関しては劣る結果であった。
実施例9において、球形化処理を装置Aではなく、球形化を行わない分級装置(エルボジェット分級機)を行うことを除いて、あとはほぼ同様にしてシアントナー16を得た。得られたシアントナー16を用いて、二成分系シアン現像剤16を調製し、実施例1と同様に各種評価したところ、表4に示すように転写効率が低くなった。
二成分系シアン現像剤1、二成分系イエロー現像剤1、及び、二成分系マゼンタ現像剤1を用いて、YMCカラー評価を行った。各現像器の転写効率、クリーニング、スリーブ汚染、ブロッキング、帯電変化は実施例1、10、そして11と同様に良好であった。また定着可能領域試験においては、シアントナー1とイエロートナー1とを約50%ずつ載せた画像領域においても、実施例1と同様良好であった。また同様に、シアントナー1とマゼンタトナー1との組み合わせ、イエロートナー1とマゼンタトナー1との組み合わせ、シアントナー1とイエロートナー1とマゼンタトナー1とを約1/3ずつ用いた試験においても、実施例1と同様良好であった。画像については、シアントナー1とイエロートナー1とマゼンタトナー1とを用いての飛び散りはB、カブリは1.2程度であった。
シアントナー1とイエロートナー1とマゼンタトナー1とを用いて、YMCカラー一成分現像評価を行った。用いた装置はLBP−2040(キヤノン社製)にクリーナーユニットを取り付けた改造機で行った。各現像器の転写効率、クリーニング、スリーブ汚染、ブロッキングは全て「A」で良好であり、帯電変化はBで良好であった。また定着可能領域試験においては、実施例12と同様どの組み合わせにおいても良好であった。画像については、シアントナー1とイエロートナー1とマゼンタトナー1とを用いての飛び散りはB、カブリは1.8程度であった。
Claims (13)
- 少なくとも結着樹脂、着色剤、離型剤を含有するカラートナーであって、
(i)該結着樹脂が少なくともポリエステルユニットを含み、
(ii)該カラートナーは、重量平均粒径が6.5μmより大きく11μm以下であり、
(iii)該カラートナーは、円相当径3μm以上の粒子において、平均円形度Aが0.915≦A≦0.960であり、
(iv)該カラートナーは、メタノール45体積%水溶液における透過率B(%)が、10≦B≦70であり、
(v)該カラートナーは、示差熱分析(DSC)測定における吸熱曲線において、温度30〜200℃の範囲に1個又は複数の吸熱ピークを有し、該吸熱ピーク中の最大吸熱ピークの温度Tscが、65℃<Tsc<105℃であることを特徴とするカラートナー。 - 該カラートナーは、重量平均粒径X(μm)と円形度0.960以上の粒子の個数基準累積値Y(%)とが、下記関係式
−X+20≦Y≦−X+70
を満たすことを特徴とする請求項1に記載のカラートナー。 - 該カラートナーが、重量平均粒径Xと円形度0.960以上の粒子の個数基準累積値Yに関し、下記関係式
−X+20≦Y≦−X+50
を満たすことを特徴とする請求項1に記載のカラートナー。 - 該結着樹脂は、下記(a)〜(f)の群:
(a)ポリエステル樹脂、
(b)ポリエステルユニットとビニル系重合体ユニットを有するハイブリッド樹脂、
(c)ハイブリッド樹脂とビニル系重合体との混合物、
(d)ポリエステル樹脂とビニル系重合体との混合物、
(e)ハイブリッド樹脂とポリエステル樹脂との混合物、
(f)ポリエステル樹脂、ハイブリッド樹脂及びビニル系重合体との混合物、
から選ばれることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のカラートナー。 - 該結着樹脂が、ポリエステルユニットとビニル系重合体ユニットを有しているハイブリッド樹脂を含有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のカラートナー。
- 該離型剤が、炭化水素系ワックスであることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載のカラートナー。
- 該カラートナーが、芳香族カルボン酸の金属化合物を含有することを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載のカラートナー。
- 該カラートナーが、円相当径3μm以上の粒子において、平均円形度Aが0.920≦A≦0.945であることを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載のカラートナー。
- 該カラートナーが、メタノール45体積%水溶液における透過率Bが、15≦B≦50であることを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載のカラートナー。
- 該吸熱ピーク中の最大吸熱ピークの温度Tscが、70℃<Tsc<90℃であることを特徴とする請求項1乃至9のいずれかに記載のカラートナー。
- 該カラートナーが、イエロートナー、マゼンタトナー、シアントナーのいずれかであることを特徴とする請求項1乃至10のいずれかに記載のカラートナー。
- 該カラートナーが、キャリアと混合されて二成分現像剤として用いられることを特徴とする請求項1乃至11のいずれかに記載のカラートナー。
- 該カラートナーが、回分式の表面処理装置を用いて表面処理されたトナーであって、
該表面処理装置が、所定粒径以下の微粉を装置外へ連続的に排出除去する分級手段と、
機械式衝撃力を用いてトナー粒子の表面処理を行う表面処理手段と、
該分級手段と該表面処理手段との間の空間を、第一の空間と第二の空間に仕切る案内手段とを有する装置であって、
被処理粒子を第一の空間に導入して該分級手段により分級を行い、分級された粒子を第二の空間を経由し、該表面処理手段へ導入して表面処理を行い、更に、表面処理された粒子を再び該第一の空間へ循環させることにより、一定時間分級と機械式衝撃力を用いる表面改質処理を繰り返すことによって表面処理を行ったトナーであることを特徴とする請求項1乃至12のいずれかに記載のカラートナー。
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