JP2008158451A - 2成分現像剤用トナー - Google Patents
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Abstract
【課題】キャリアと混合して、2成分現像剤として使用した際に、形成画像の画質を向上することができる上、長期間に亘って、繰り返し、画像形成に使用しても、画質を低下させることなく、安定した良好な画像を形成し続けることができる2成分現像剤用トナーを提供する。
【解決手段】溶融状態にあるトナー成分を円柱繊維状に引き伸ばし、切断して製造される円柱状のトナー粒子13に、一次粒子径10〜25nm、帯電量300〜600μC/gのシリカを、外添剤として外添した2成分現像剤用トナーである。
【選択図】図3
【解決手段】溶融状態にあるトナー成分を円柱繊維状に引き伸ばし、切断して製造される円柱状のトナー粒子13に、一次粒子径10〜25nm、帯電量300〜600μC/gのシリカを、外添剤として外添した2成分現像剤用トナーである。
【選択図】図3
Description
本発明は、磁性を有するキャリアと混合されて、2成分現像剤として、画像形成装置に用いられる2成分現像剤用トナーに関するものである。
レーザープリンタ、静電式複写機、普通紙ファクシミリ装置、およびこれらの複合機などの画像形成装置においては、まず、像担持体の表面を、帯電手段によって一様に帯電させ、次いで露光手段によって露光して静電潜像を形成し、前記静電潜像を、現像手段によってトナー像に現像して、前記トナー像を、転写手段によって、紙等の被印刷物の表面に転写した後、定着手段によって、前記被印刷物の表面に定着させることで、一連の、画像形成の工程が完了する。
前記現像手段において、静電潜像をトナー像に現像するための現像方法としては、主に結着樹脂と着色剤とワックスとからなり、磁性粉等の磁性成分を含有しない非磁性のトナー粒子に、前記トナー粒子の流動性や帯電量等を調整するための、シリカ、酸化チタン等の外添剤を外添した2成分現像剤用トナーを、さらに、磁性を有するキャリアと混合して、2成分現像剤として現像に用いる2成分現像方法、前記非磁性のトナー粒子に外添剤を外添した非磁性1成分トナーを用いる非磁性1成分現像方法、磁性粉を含有する磁性トナー粒子を主成分とする磁性1成分トナーを用いる磁性1成分現像方法等が知られており、このうち、2成分現像剤を用いた2成分現像方法が、2成分現像剤用トナーを、キャリアと混合することで、安定して、均一に摩擦帯電させることができるため、最も広く普及している。
2成分現像剤を用いた2成分現像方法においては、前記2成分現像剤を構成するキャリアと2成分現像剤用トナーとを、まず、現像手段内において混合することで、2成分現像剤用トナーを摩擦帯電させた状態で、像担持体と対向させて配置した、内部に磁石を組み込んだ磁気ロールと接触させることで、前記磁気ロール上に、キャリアが穂状に連なり、その表面に2成分現像剤用トナーが静電付着した、いわゆる磁気ブラシを形成し、前記磁気ブラシを、像担持体上の静電潜像と直接に接触させて、2成分現像剤用トナーを、選択的に像担持体に転移させることで、静電潜像がトナー像に現像される。
また、2成分現像剤を用いた新たな画像形成方法として、現像剤担持体の表面に形成した非磁性1成分トナーの薄層から、前記非磁性1成分トナーを、一定の距離をおいて対峙させた像担持体まで飛翔させることで、像担持体上の静電潜像をトナー像に現像する、いわゆる非接触型の非磁性1成分現像方法と、前記2成分現像方法とを組み合わせた構成を有するハイブリッド現像方法が知られている(特許文献1参照)。前記ハイブリッド現像方法では、像担持体と対向させて、現像剤担持体を配置すると共に、前記現像剤担持体と対向させて、内部に磁石を組み込んだ磁気ロールを配置した現像手段が用いられる。
そして、前記現像手段内で、2成分現像剤を構成するキャリアと2成分現像剤用トナーとを混合することで、2成分現像剤用トナーを摩擦帯電させた状態で、磁気ロールと接触させることで、前記磁気ロール上に磁気ブラシを形成し、この磁気ブラシを、現像剤担持体と直接に接触させて、2成分現像剤用トナーを現像剤担持体に転移させることで、前記現像剤担持体の表面に2成分現像剤用トナーの薄層を形成した後、前記薄層を、像担持体の表面との間に一定の距離をおいて対峙させた状態で、両者間に現像バイアスを印加して、薄層中の2成分現像剤用トナーを、選択的に、像担持体へ飛翔させることで、静電潜像がトナー像に現像される。
前記ハイブリッド現像方法によれば、従来の、非接触型の非磁性1成分現像方法が、先に説明した現像のメカニズム上、2成分現像方法等の接触型の現像方法に比べて、形成画像の画像濃度が低くなるという問題を有していたのに対し、2成分現像方法と同様に、2成分現像剤用トナーをキャリアと混合することによって、安定して、均一に摩擦帯電させることができるため、形成画像の画像濃度を向上できるという利点がある。また、ハイブリッド現像方法によれば、静電潜像へのトナー像の転移が、前記のように非接触で行われることから、2成分現像方法等の接触型の現像方法に比べてトナー像の乱れが少なく、鮮明な画像を形成できるという利点もある。
前記2成分現像方法やハイブリッド現像方法においては、トナー粒子に外添されて2成分現像剤用トナーを形成する外添剤の粒径が小さいほど好ましい。すなわち、外添剤の粒径を小さくするほど、2成分現像剤用トナーの流動性を向上させることができるため、特にハイブリッド現像方法では、現像剤担持体の表面に形成される2成分現像剤用トナーの薄層を均一化して、形成画像の画質を向上できるものと考えられる。
特開平3−113474号公報
しかし、前記いずれの現像方法においても、一度の画像形成で消費される2成分現像剤用トナーの量は限られており、現像手段内の2成分現像剤用トナーの大部分は、消費されずに現像手段内に残留することから、画像形成を繰り返すほど、消費されずに、現像手段内に長期間、滞留する2成分現像剤用トナーの量が増加する傾向がある。そして、長期間に亘って滞留している2成分現像剤用トナーほど、現像手段内で、繰り返し、キャリアと混合されることによって、外添剤が、トナー粒子中に埋没したり、トナー粒子から脱落して失われたりしやすく、それに伴って、先に説明した外添剤としての種々の機能が失われやすい傾向にある。
また、前記トナー粒子から脱落した外添剤は、キャリアの表面に付着しやすく、前記付着が発生すると、現像時に、キャリアの表面に2成分現像剤用トナーが付着するのが妨げられる、いわゆるキャリア汚染を生じるおそれもある。そして、前記キャリア汚染を生じた場合には、先に説明した、2成分現像剤用トナーがキャリアと混合されることによる摩擦帯電が妨げられるため、帯電不良の2成分現像剤用トナーが多量に発生して、形成画像の画像濃度が低下したり、形成画像の余白部分にトナー粒子が付着する、いわゆるかぶりの画像不良が発生したり、前記帯電不良の2成分現像剤用トナーが、画像形成装置の内部等を汚す、いわゆるトナー飛散が発生したりしやすくなる。そのため、画像形成を繰り返して、現像手段内に滞留する2成分現像剤用トナーの割合が増加するほど、安定した良好な画像を得ることができなくなるという問題がある。
外添剤の埋没や脱落は、従来のトナー粒子が、主として、いわゆる粉砕法によって製造されることが原因で発生すると考えられる。粉砕法では、トナー粒子を構成すると共に、前記トナー粒子を、紙等の被印刷物の表面に定着させるための結着剤として機能する結着樹脂と、トナー粒子を着色するための着色剤と、トナー粒子を、例えば定着手段の、一対の定着ロール等の間を通すことで、加熱下で加圧する等して被印刷物の表面に定着させる際に、前記トナー粒子が、定着ロールの表面に付着する、いわゆるオフセットの不良が発生するのを防止するためのオフセット防止剤として機能するワックスとを、加熱下で溶融させて混練した後、冷却し、粉砕し、さらに必要に応じて分級してトナー粒子が製造される。
前記粉砕法で製造されるトナー粒子の表面は、前記各成分の混練物の破断面に相当し、混練物の破断は、一般に、結着樹脂と、前記結着樹脂中に不規則に分散した、ワックス等の低分子量の成分との界面に沿って発生することから、前記表面は、不規則な凹凸を有していることが多い。そのため、前記トナー粒子に外添されて、その表面に付着した外添剤のうち、前記表面の突出部分、およびその近傍に付着した特定のトナー粒子に、キャリアとの混合による摩擦力が集中しやすい傾向があり、集中的に摩擦力を受けた外添剤が、トナー粒子中に埋没したり、トナー粒子から脱落して失われたり、キャリアの表面に付着してキャリア汚染を生じたりしやすい。
また、前記破断のメカニズムから明らかなように、トナー粒子の表面には、ワックス等の低分子量の成分が露出していることが多く、前記低分子量の成分が露出した領域に付着した外添剤は、結着樹脂が露出した表面に付着したものよりも、摩擦力を受けた際にトナー粒子中に埋没しやすい。また、前記埋没の問題は、先に説明したように、形成画像の画質を向上させるために、外添剤の粒径を小さくするほど、顕著に発生する傾向がある。すなわち、粒径の小さい外添剤ほど、より小数回の摩擦力で、トナー粒子中に完全に埋没して、外添剤としての機能を失いやすい傾向にある。
本発明の目的は、キャリアと混合して、2成分現像剤として使用した際に、形成画像の画質を向上することができる上、長期間に亘って、繰り返し、画像形成に使用しても、画質を低下させることなく、安定した良好な画像を形成し続けることができる2成分現像剤用トナーを提供することにある。
本発明は、溶融状態にあるトナー成分を円柱繊維状に引き伸ばし、切断して製造される円柱状のトナー粒子に、外添剤を外添した2成分現像剤用トナーであって、前記外添剤が、一次粒子径10〜25nm、帯電量300〜600μC/gのシリカを、少なくとも含んでいることを特徴とする2成分現像剤用トナーである。
本発明においては、トナー粒子として、前記のように、溶融状態にあるトナー成分を円柱繊維状に引き伸ばした後、切断して製造され、その表面が平滑な円柱状をなし、従来の、粉砕法で製造されたものに比べて不規則な凹凸が少ないことから、前記表面に付着させた多数の外添剤によって、キャリアとの混合による摩擦力を均一に受けることができると共に、ワックス等の低分子量の成分が、円柱の切断面でのみ露出しており、その露出面積が、前記粉砕法によって製造されたものに比べて著しく少ない円柱状のトナー粒子を使用しているため、前記キャリアとの混合による摩擦力を受けた際に、外添剤が、トナー粒子中に埋没したり、トナー粒子から脱落して失われたりするのを、前記粉砕法によるトナー粒子に比べて、大幅に低減することができる。
本発明においては、トナー粒子として、前記のように、溶融状態にあるトナー成分を円柱繊維状に引き伸ばした後、切断して製造され、その表面が平滑な円柱状をなし、従来の、粉砕法で製造されたものに比べて不規則な凹凸が少ないことから、前記表面に付着させた多数の外添剤によって、キャリアとの混合による摩擦力を均一に受けることができると共に、ワックス等の低分子量の成分が、円柱の切断面でのみ露出しており、その露出面積が、前記粉砕法によって製造されたものに比べて著しく少ない円柱状のトナー粒子を使用しているため、前記キャリアとの混合による摩擦力を受けた際に、外添剤が、トナー粒子中に埋没したり、トナー粒子から脱落して失われたりするのを、前記粉砕法によるトナー粒子に比べて、大幅に低減することができる。
そのため、本発明においては、前記トナー粒子に、外添剤として、一次粒子径が10〜25nmという、ごく微小なシリカを外添しても、キャリアとの混合による摩擦力を受けた際に、前記シリカがトナー粒子中に埋没してしまうのを抑制して、前記シリカによる、トナーの流動性を向上させる機能を、長期間に亘って維持することが可能であり、トナー粒子それ自体が円柱状であって、粉砕法で製造されたものよりも流動しやすいことと相まって、2成分現像剤用トナーの流動性を向上させることができる。したがって、特にハイブリッド現像方法に使用した際に、現像剤担持体の表面に形成される2成分現像剤用トナーの薄層を均一化して、形成画像の画質を向上することができると共に、かかる効果を、長期間に亘って維持することができる。
しかも、本発明では、前記シリカの帯電量を300μC/g以上に限定しているため、2成分現像剤用トナーの帯電性を向上させて、例えばハイブリッド現像方法においては、現像時に、薄層から像担持体に飛翔させる2成分現像剤用トナーの量を増加させ、また2成分現像方法では、磁気ブラシから像担持体に転移される2成分現像剤用トナーの量が少なくなるのを防止して、形成画像の画像濃度を向上すると共に、かぶりやトナー飛散が発生するのを抑制することもできる。
また、シリカの帯電量を600μC/g以下に限定しているため、トナー粒子の表面から脱落したシリカがキャリアの表面に付着してキャリア汚染を生じるのを抑制することによって、2成分現像剤用トナーの帯電性を向上させて、同様に、形成画像の画像濃度を向上すると共に、かぶりやトナー飛散が発生するのを抑制することもできる。
したがって、本発明によれば、キャリアと混合して、2成分現像剤として使用した際に、形成画像の画質を向上することができる上、長期間に亘って、繰り返し、画像形成に使用しても、様々な画像不良が発生するのを防止して、形成画像の画質を低下させることなく、安定した良好な画像を形成し続けることができる2成分現像剤用トナーを提供することが可能となる。
したがって、本発明によれば、キャリアと混合して、2成分現像剤として使用した際に、形成画像の画質を向上することができる上、長期間に亘って、繰り返し、画像形成に使用しても、様々な画像不良が発生するのを防止して、形成画像の画質を低下させることなく、安定した良好な画像を形成し続けることができる2成分現像剤用トナーを提供することが可能となる。
なお、本発明においては、使用する円柱状のトナー粒子の、円柱の軸線方向の長さaと、径方向の長さbとの比a/bが2以下であるのが好ましい。比a/bが前記範囲を超えるトナー粒子は、キャリアの表面や現像剤担持体の表面との接触面積が大きいため、これらの部材に対する付着力が大きくなる傾向がある。そのため、先に説明したように、シリカの帯電量を300μC/g以上に限定しているにも拘らず、ハイブリッド現像方法においては、現像時に、薄層から像担持体に飛翔させる2成分現像剤用トナーの量を増加させることができず、また2成分現像方法では、磁気ブラシから像担持体に転移される2成分現像剤用トナーの量が少なくなるため、いずれの場合も、特に連続画像形成した際に、形成画像の画像濃度が低下したり、濃度のムラが生じたり、余白部分にかぶりが発生したりするおそれがある。
本発明によれば、キャリアと混合して、2成分現像剤として使用した際に、形成画像の画質を向上することができる上、長期間に亘って、繰り返し、画像形成に使用しても、画質を低下させることなく、安定した良好な画像を形成し続けることができる2成分現像剤用トナーを提供することができる。
本発明は、溶融状態にあるトナー成分を円柱繊維状に引き伸ばし、切断して製造される円柱状のトナー粒子に、外添剤を外添した2成分現像剤用トナーであって、前記外添剤が、一次粒子径10〜25nm、帯電量300〜600μC/gのシリカを、少なくとも含んでいることを特徴とするものである。
〈外添剤〉
本発明の2成分現像剤用トナーにおいては、前記のように、外添剤として、少なくともシリカが使用されると共に、前記シリカの一次粒子径が10〜25nm、帯電量が300〜600μC/gに限定される。シリカの一次粒子径が前記範囲に限定されるのは、前記範囲を超える場合には、特に高温、高湿環境下で画像形成した際に、2成分現像剤用トナーの流動性が悪化しやすいため、例えばハイブリッド現像方法に使用した際に、現像剤担持体の表面に形成される2成分現像剤用トナーの薄層を均一化して、形成画像の画質を向上する効果が得られず、形成画像の濃度低下や、濃度のムラ、かぶりを生じやすくなるためである。
〈外添剤〉
本発明の2成分現像剤用トナーにおいては、前記のように、外添剤として、少なくともシリカが使用されると共に、前記シリカの一次粒子径が10〜25nm、帯電量が300〜600μC/gに限定される。シリカの一次粒子径が前記範囲に限定されるのは、前記範囲を超える場合には、特に高温、高湿環境下で画像形成した際に、2成分現像剤用トナーの流動性が悪化しやすいため、例えばハイブリッド現像方法に使用した際に、現像剤担持体の表面に形成される2成分現像剤用トナーの薄層を均一化して、形成画像の画質を向上する効果が得られず、形成画像の濃度低下や、濃度のムラ、かぶりを生じやすくなるためである。
一方、一次粒子径が前記範囲未満では、たとえ、円柱状のトナー粒子と組み合わせたとしても、キャリアとの混合による摩擦力を受けた際に、シリカが、ごく短期間で、トナー粒子中に埋没してしまうため、長期間に亘って繰り返し、画像形成に使用した際に、画質を低下させることなく、安定した良好な画像を形成し続ける効果が得られないためである。また、シリカが小さすぎるため、2成分現像剤用トナーの帯電性を向上させて、ハイブリッド現像方法においては、現像時に、薄層から像担持体に飛翔させる2成分現像剤用トナーの量を増加させ、また2成分現像方法では、磁気ブラシから像担持体に転移される2成分現像剤用トナーの量が少なくなるのを防止して、形成画像の画像濃度を向上すると共に、かぶりやトナー飛散が発生するのを抑制する効果が十分に得られないおそれもある。
これに対し、シリカの一次粒子径が前記範囲内であれば、2成分現像剤用トナーの流動性および帯電性を向上して、形成画像の画質および画像濃度を向上すると共に、かぶりやトナー飛散が発生するのを抑制することができる上、かかる効果を、長期間に亘って維持することが可能となる。なお、シリカの一次粒子径は、透過型電子顕微鏡を用いて撮影した、シリカの、倍率20万倍の画像中から任意に選定した約5000個のシリカの直径の測定値から算出した算術平均値でもって表すこととする。
また、シリカの帯電量が前記範囲内に限定されるのは、前記範囲未満では、2成分現像剤用トナーの帯電性を向上させて、ハイブリッド現像方法において、現像時に、薄層から像担持体に飛翔させる2成分現像剤用トナーの量を増加させ、また2成分現像方法では、磁気ブラシから像担持体に転移される2成分現像剤用トナーの量が少なくなるのを防止して、形成画像の画像濃度を向上すると共に、かぶりやトナー飛散が発生するのを抑制する効果が得られないためである。一方、帯電量が前記範囲を超える場合には、トナー粒子の表面から脱落したシリカがキャリアの表面に付着してキャリア汚染を生じるのを抑制することによって、2成分現像剤用トナーの帯電性を向上させて、同様に、形成画像の画像濃度を向上すると共に、かぶりやトナー飛散が発生するのを抑制する効果が得られないためである。
これに対し、シリカの帯電量が前記範囲内であれば、キャリア汚染やかぶり、トナー飛散が発生するのを抑制しながら、形成画像の画像濃度を、より一層、向上することが可能となる。なお、シリカの帯電量は、キャリアと混合して帯電させたシリカを、エアーを吹き付けて強制的にキャリアから離脱させて、電荷量を測定する、いわゆるブローオフ法によって求めることができる。
シリカの帯電量を、前記範囲内とするためには、前記シリカの一次粒子径を調整したり、シリカの帯電性や疎水性を調整するために添加される表面処理剤の種類と量を調整したりすればよい。シリカの帯電性を調整するための表面処理剤としては、例えばアミノシラン等のシランカップリング剤が挙げられ、また、シリカの疎水性を調整するための表面処理剤としては、例えばシリコーンオイル等が挙げられる。これら表面処理剤の添加量を多くするほど、また、シリカの一次粒子径を大きくするほど、シリカの帯電量を大きくすることができる。
外添剤としては、シリカを単独で使用してもよいし、シリカと、他の、従来公知の外添剤とを併用してもよい。前記他の外添剤としては例えばアルミナ、酸化スズ、酸化チタン、酸化ストロンチウム、各種樹脂粉等の1種または2種以上が挙げられる。また、一次粒子径および/または帯電量が前記範囲を外れるシリカを、他の外添剤として、先に説明したシリカと併用することもできる。
〈トナー成分〉
本発明の2成分現像剤用トナーのうち、トナー粒子のもとになるトナー成分としては、結着樹脂、着色剤、ワックス等が挙げられる。また、結着樹脂としては、例えばスチレン系樹脂;アクリル系樹脂;スチレン−アクリル系樹脂;塩素化ポリスチレン、ホリプロピレン、アイオノマー等のオレフィン系樹脂;塩化ビニル系樹脂;ポリエステル系樹脂;ポリアミド系樹脂;ポリウレタン系樹脂;ポリビニルアルコール系樹脂;ビニルエーテル系樹脂;ポリ−N−ビニルピロリドン、ポリ−N−ビニルカルバゾール等のN−ビニル系樹脂、スチレン−ブタジエン系樹脂等の、従来公知の種々の熱可塑性樹脂の1種または2種以上が挙げられ、特にスチレン系樹脂、スチレン−アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂が好ましい。このうちスチレン系樹脂、スチレン−アクリル系樹脂としては、スチレンの単独重合体や、スチレンと他の単量体との共重合体が挙げられる。
本発明の2成分現像剤用トナーのうち、トナー粒子のもとになるトナー成分としては、結着樹脂、着色剤、ワックス等が挙げられる。また、結着樹脂としては、例えばスチレン系樹脂;アクリル系樹脂;スチレン−アクリル系樹脂;塩素化ポリスチレン、ホリプロピレン、アイオノマー等のオレフィン系樹脂;塩化ビニル系樹脂;ポリエステル系樹脂;ポリアミド系樹脂;ポリウレタン系樹脂;ポリビニルアルコール系樹脂;ビニルエーテル系樹脂;ポリ−N−ビニルピロリドン、ポリ−N−ビニルカルバゾール等のN−ビニル系樹脂、スチレン−ブタジエン系樹脂等の、従来公知の種々の熱可塑性樹脂の1種または2種以上が挙げられ、特にスチレン系樹脂、スチレン−アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂が好ましい。このうちスチレン系樹脂、スチレン−アクリル系樹脂としては、スチレンの単独重合体や、スチレンと他の単量体との共重合体が挙げられる。
スチレンと共重合可能な他の単量体としては、例えばp−クロルスチレン;ビニルナフタレン;エチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチレンなどのエチレン不飽和モノオレフィン類;塩化ビニル、臭化ビニル、弗化ビニルなどのハロゲン化ビニル類;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ベンゾエ酸ビニル、酪酸ビニルなどのビニルエステル類;アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸ドテシル、アクリル酸n−オクチル、アクリル酸2−クロルエチル、アクリル酸フェニル、α−クロルアクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチルなどの(メタ)アクリル酸エステル類;アクリロニトリル、メタアクリロニトリル、アクリルアミドなどの他のアクリル酸誘導体;ビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテルなどのビニルエーテル類;ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、メチルイソプロペニルケトンなどのビニルケトン類;N−ビニルピロール、N−ビニルカルバゾール、N−ビニルインドール、N−ビニルピロリドンなどのN−ビニル化合物類等が挙げられる。これら共重合モノマーは、1種単独で、あるいは2種以上を組み合わせて、スチレンと共重合させることができる。
スチレン系樹脂としては、任意の分子量を有するものが、いずれも使用可能であるが、特に、分子量分布中に、2つの質量平均分子量ピーク(「低分子量ピーク」「高分子量ピーク」と称する。)を有するスチレン系樹脂、具体的には、低分子量ピークが3,000〜20,000の範囲内で、かつ高分子量ピークが300,000〜1,500,000の範囲内であると共に、分子量分布の分散を示す、質量平均分子量Mwと数平均分子量Mnとの比Mw/Mnが10以上ある分子量分布を有するスチレン系樹脂が、結着樹脂として好ましい。
前記分子量分布を有するスチレン系樹脂を用いると、低分子量成分によって、トナー粒子の定着温度を引き下げて、より低い温度で、紙等の被印刷物の表面に、良好に定着できる特性、すなわち低温定着性を改善すると共に、オフセットが発生する温度を引き上げて、あまり低い温度でオフセットが発生しないようにする特性、すなわち耐オフセット性を改善することができる。なお、スチレン系樹脂の分子量分布は、ゲルパーミエーションクロマトグラフ(GPC)法による分子量測定装置を用いて、試料の、カラムからの溶出時間を測定した結果と、ポリスチレン樹脂の標準試料を用いて予め作成しておいた検量線とを照らし合わせることによって求めることができる。
また、結着樹脂としてのポリエステル系樹脂としては、例えば多価カルボン酸成分と多価アルコール成分とを重縮合させて得られるものなどを用いることができる。このうち多価カルボン酸成分としては、例えばマレイン酸、フマール酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、シクロへキサンジカルボン酸、コハク酸、アジピン酸、セバチン酸、アゼライン酸、マロン酸等の2価カルボン酸;n−ブチルコハク酸、n−ブテニルコハク酸、イソブチルコハク酸、イソブテニルコハク酸、n−オクチルコハク酸、n−オクテニルコハク酸、n−ドデシルコハク酸、n−ドデセニルコハク酸、イソドデシルコハク酸、イソドデセニルコハク酸等の2価カルボン酸のアルキルもしくはアルケニルエステル;1,2,4−べンゼントリカルボン酸(トリメリット酸)、1,2,5−べンゼントリカルボン酸、2,5,7−ナフタレントリカルボン酸、1,2,4−ナフタレントリカルボン酸、1,2,4−ブタントリカルボン酸、1,2,5−へキサントリカルボン酸、1,3−ジカルボキシル−2−メチル−2−メチレンカルボキシプロパン、1,2,4−シクロへキサントリカルボン酸、テトラ(メチレンカルボキシル)メタン、1,2,7,8−オクタンテトラカルボン酸、ピロメリット酸、エンポール三量体酸等の3価以上のカルボン酸等が挙げられる。また、これら多価カルボン酸の無水物や、低級アルキルエステル等も使用できる。
一方、多価アルコール成分としては、例えばエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、ネオぺンチルグリコール、1,4−ブテンジオール、1,5−ぺンタンジオール、1,6−へキサンジオール、1,4−シクロへキサンジメタノール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等のジオール類;ビスフェノールA、水素添加ビスフェノールA、ポリオキシエチレン化ビスフェノールA、ポリオキシプロピレン化ビスフェノールA等のビスフェノール類;ソルビトール、1,2,3,6−へキサンテトロール、1,4−ソルビタン、ぺンタエリスリトール、ジぺンタエリスリトール、トリぺンタエリスリトール、1,2,4−ブタントリオール、1,2,5−ぺンタントリオール、グリセロール、ジグリセロール、2−メチルプロパントリオール、2−メチル−1,2,4−ブタントリオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、1,3,5−トリヒドロキシメチルべンゼン等のトリオール以上の多価アルコール類が挙げられる。
前記ポリエステル系樹脂は、通常の画像形成装置において用いる熱定着手段によって、紙等の被印刷物の表面に、良好に定着させることを考慮すると、軟化点が110〜150℃、特に120〜140℃であるのが好ましい。また、スチレン系樹脂、ポリエステル系樹脂等の結着樹脂は、トナー粒子を、紙等の被印刷物の表面に、できるだけ良好に定着させること、すなわち定着性を向上することを考慮すると、熱可塑性樹脂であるのが好ましいが、その一部が架橋構造を有していてもよい。
一部に架橋構造を導入することによって、トナー粒子の定着性を低下させることなく、前記トナー粒子の保存安定性や形態保持性、耐久性、すなわち、トナー粒子を長期間に亘って保存した際に、多数のトナー粒子が塊状に融着して、いわゆるブロッキングを発生したり、個々のトナー粒子が変形したりするのを防止する効果を、向上させることができる。架橋分の含量は特に限定されないが、ソックスレー抽出機を用いて結着樹脂を抽出して求められるゲル分の含量で表して10質量%以下、特に0.1〜10質量%であるのが好ましい。結着樹脂の一部を架橋構造とするためには、架橋剤を添加して樹脂を架橋させたり、熱硬化性樹脂を配合したりすればよい。
熱硬化性樹脂としては、例えばビスフェノールA型エポキシ樹脂、水素化ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、ポリアルキレンエーテル型エポキシ樹脂、環状脂肪族型エポキシ樹脂等のエポキシ系樹脂や、シアネート樹脂等の1種または2種以上が挙げられる。また、結着樹脂は、着色剤やワックス、電荷制御剤等の添加剤の分散性を向上させるため、分子中に、水酸基、カルボキシル基、アミノ基、グリシドキシ(エポキシ)基等の官能基を有しているのが好ましい。結着樹脂が、前記官能基を有するか否かは、例えばFT−IR装置等を用いて確認することができ、どの程度の量の官能基を有するかは、例えば滴定法によって定量することができる。
結着樹脂のガラス転移温度Tgは55〜70℃であるのが好ましい。ガラス転移温度が前記範囲未満では、トナー粒子がブロッキングしやすくなって、保存安定性が低下するおそれがある。また、樹脂の強度が低いため、潜像保持体の表面に付着して離れなくなるトナー付着を生じるおそれもある。また、ガラス転移温度が前記範囲を超える場合には、紙等の被印刷物の表面への定着性が低下するおそれがある。なお、結着樹脂のガラス転移温度は、例えば示差走査熱量計(DSC)を用いて測定した吸熱曲線における、比熱の変化点から求めることができる。
着色剤としては、トナー粒子の色に合わせた各色の着色剤を用いることができる。その好適な例は下記の通りである。
(黒色顔料)
アセチレンブラック、ランプブラック、アニリンブラック等のカーボンブラック。
(黄色顔料)
黄鉛、亜鉛黄、カドミウムイエロー、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、ネープルスイエロー、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、ベンジジンイエローG、ベンジジンイエローGR、キノリンイエローレーキ、パーマネントイエローNCG、タートラジンレーキ。
(黒色顔料)
アセチレンブラック、ランプブラック、アニリンブラック等のカーボンブラック。
(黄色顔料)
黄鉛、亜鉛黄、カドミウムイエロー、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、ネープルスイエロー、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、ベンジジンイエローG、ベンジジンイエローGR、キノリンイエローレーキ、パーマネントイエローNCG、タートラジンレーキ。
(橙色顔料)
赤口黄鉛、モリブデンオレンジ、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、ベンジジンオレンジG、インダスレンブリリアントオレンジGK。
(赤色顔料)
べンガラ、カドミウムレッド、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、ウオッチングレッドカルシウム塩、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。
赤口黄鉛、モリブデンオレンジ、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、ベンジジンオレンジG、インダスレンブリリアントオレンジGK。
(赤色顔料)
べンガラ、カドミウムレッド、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、ウオッチングレッドカルシウム塩、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。
(紫色顔料)
マンガン紫、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ。
(青色顔料)
紺青、コバルトブルー、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。
マンガン紫、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ。
(青色顔料)
紺青、コバルトブルー、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。
(緑色顔料)
クロムグリーン、酸化クロム、ピグメントグリーンB、マラカイトグリーンレーキ、ファイナルイエローグリーンG。
(白色顔料)
亜鉛華、酸化チタン、アンチモン白、硫化亜鉛。
クロムグリーン、酸化クロム、ピグメントグリーンB、マラカイトグリーンレーキ、ファイナルイエローグリーンG。
(白色顔料)
亜鉛華、酸化チタン、アンチモン白、硫化亜鉛。
(体質顔料)
バライト粉、炭酸バリウム、クレー、シリカ、ホワイトカーボン、タルク、アルミナホワイト。
着色剤の添加量は、結着樹脂100質量部に対して1〜20質量部、特に2〜8質量部であるのが好ましい。
バライト粉、炭酸バリウム、クレー、シリカ、ホワイトカーボン、タルク、アルミナホワイト。
着色剤の添加量は、結着樹脂100質量部に対して1〜20質量部、特に2〜8質量部であるのが好ましい。
ワックスとしては、先に説明したようにオフセット防止剤として機能する、例えばポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス等のオレフィン系ワックス類;カルナバワックス、ライスワックス、サトウワックス、木ワックス、キャンデリラワックス等の植物系ワックス類;モンタンワックス等の鉱物系ワックス類;密ワックス、昆虫ワックス、鯨ワックス、羊毛ワックス等の動物系ワックス類;パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス等の石油系ワックス類;エステル系ワックス類;テフロン(登録商標)系ワックス類;石炭、天然ガス等からフィッシャー・トロプシュ法によって合成されるフィッシャー・トロプシュワックス類等の1種または2種以上が挙げられる。
中でも、前記ワックスを、トナー粒子中に均一に分散させることを考慮すると、側鎖にエステルを有するワックス、具体的にはポリエチレンワックスや、側鎖にエステルを有するフィッシャー・トロプシュワックスが好ましい。また、ワックスは、示差走査熱量計(DSC)を用いて測定した吸熱曲線において、70〜100℃の範囲に吸熱のメインピークを有しているのが好ましい。吸熱のメインピークが前記範囲未満にあるワックスを用いた場合には、トナー粒子がブロッキングしやすくなったり、定着時に、トナー粒子が、溶融状態で定着ローラに固着することで、紙等の被印刷物が定着ローラに巻きつく、いわゆるホットオフセットが発生しやすくなったりするおそれがある。
また、吸熱のメインピークが前記範囲を超える位置にあるワックスを用いた場合には、良好な低温定着性が得られないおそれがある。ワックスの添加量は、結着樹脂100質量部に対して0.1〜20質量部であるのが好ましい。添加量が前記範囲未満では、ワックスを添加することによる、先に説明した効果が十分に得られないおそれがあり、前記範囲を超える場合には、トナー粒子がブロッキングしやすくなったり、ワックスがトナー粒子から脱利しやすくなったりするおそれがある。
トナー粒子には、前記以外に、他の種々の添加剤を含有させてもよい。前記他の添加剤としては、例えば電荷制御剤、安定剤等が挙げられる。電荷制御剤は、トナーの摩擦帯電特性を制御するためのもので、トナーの帯電極性に応じて正電荷制御用および/または負電荷制御用の電荷制御剤を用いる。
このうち正帯電性の電荷制御剤としては、例えばピリダジン、ピリミジン、ピラジン、オルトオキサジン、メタオキサジン、パラオキサジン、オルトチアジン、メタチアジン、パラチアジン、1,2,3−トリアジン、1,2,4−トリアジン、1,3,5−トリアジン、1,2,4−オキサジアジン、1,3,4−オキサジアジン、1,2,6−オキサジアジン、1,3,4−チアジアジン、1,3,5−チアジアジン、1,2,3,4−テトラジン、1,2,4,5−テトラジン、1,2,3,5−テトラジン、1,2,4,6−オキサトリアジン、1,3,4,5−オキサトリアジン、フタラジン、キナゾリン、キノキサリン等のアジン化合物類;アジンファストレッドFC、アジンファストレッド12BK、アジンバイオレットBO、アジンブラウン3G、アジンライトブラウンGR、アジンダークグリーンBH/C、アジンディープブラックEW、アジンディープブラック3RL等の亜ジン化合物からなる直接染料類;ニグロシン、ニグロシン塩、ニグロシン誘導体等のニグロシン化合物類;ニグロシンBK、ニグロシンNB、ニグロシンZ等のニグロシン化合物からなる酸性染料類;ナフテン酸または高級脂肪酸の金属塩類;アルコキシル化アミン;アルキルアミド;べンジルメチルへキシルデシルアンモニウム、デシルトリメチルアンモニウムクロライド等の4級アンモニウム塩類などの1種または2種以上が挙げられる。特にニグロシン化合物は、より迅速な帯電の立ち上がり特性が得られることから、正帯電性トナーとして好適である。
このうち正帯電性の電荷制御剤としては、例えばピリダジン、ピリミジン、ピラジン、オルトオキサジン、メタオキサジン、パラオキサジン、オルトチアジン、メタチアジン、パラチアジン、1,2,3−トリアジン、1,2,4−トリアジン、1,3,5−トリアジン、1,2,4−オキサジアジン、1,3,4−オキサジアジン、1,2,6−オキサジアジン、1,3,4−チアジアジン、1,3,5−チアジアジン、1,2,3,4−テトラジン、1,2,4,5−テトラジン、1,2,3,5−テトラジン、1,2,4,6−オキサトリアジン、1,3,4,5−オキサトリアジン、フタラジン、キナゾリン、キノキサリン等のアジン化合物類;アジンファストレッドFC、アジンファストレッド12BK、アジンバイオレットBO、アジンブラウン3G、アジンライトブラウンGR、アジンダークグリーンBH/C、アジンディープブラックEW、アジンディープブラック3RL等の亜ジン化合物からなる直接染料類;ニグロシン、ニグロシン塩、ニグロシン誘導体等のニグロシン化合物類;ニグロシンBK、ニグロシンNB、ニグロシンZ等のニグロシン化合物からなる酸性染料類;ナフテン酸または高級脂肪酸の金属塩類;アルコキシル化アミン;アルキルアミド;べンジルメチルへキシルデシルアンモニウム、デシルトリメチルアンモニウムクロライド等の4級アンモニウム塩類などの1種または2種以上が挙げられる。特にニグロシン化合物は、より迅速な帯電の立ち上がり特性が得られることから、正帯電性トナーとして好適である。
また、正帯電性の電荷制御剤としては、4級アンモニウム塩を有する樹脂またはオリゴマー、カルボン酸塩を有する樹脂またはオリゴマー、カルボキシル基を有する樹脂またはオリゴマー等を使用することもできる。具体的には、4級アンモニウム塩を有するポリスチレン系樹脂、4級アンモニウム塩を有するアクリル系樹脂、4級アンモニウム塩を有するスチレン−アクリル系樹脂、4級アンモニウム塩を有するポリエステル系樹脂、カルボン酸塩を有するポリスチレン系樹脂、カルボン酸塩を有するアクリル系樹脂、カルボン酸塩を有するスチレン−アクリル系樹脂、カルボン酸塩を有するポリエステル系樹脂、カルボキシル基を有するポリスチレン系樹脂、カルボキシル基を有するアクリル系樹脂、カルボキシル基を有するスチレン−アクリル系樹脂、カルボキシル基を有するポリエステル系樹脂等の1種または2種以上が挙げられる。
特に、4級アンモニウム塩、カルボン酸塩あるいはカルボキシル基を官能基として有するスチレン−アクリル系樹脂(スチレン−アクリル系共重合体)は、帯電量を所望の範囲内の値に容易に調節することができる点で好適である。また、スチレンと共にスチレン−アクリル系樹脂を構成するアクリル系単量体としてはアクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸2−エチルへキシル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸イソブチルなどの(メタ)アクリル酸アルキルエステル類が挙げられる。
さらに、4級アンモニウム塩化合物としては、ジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレートから第4級化の工程を経て誘導される単位が用いられる。誘導されるジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレートとしては、例えば、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジプロピルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジブチルアミノエチル(メタ)アクリレート等のジ(低級アルキル)アミノエチル(メタ)アクリレート類;ジメチルメタクリルアミド;ジメチルアミノプロピルメタクリルアミドが好適である。また、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、N−メチロール(メタ)アクリルアミド等のヒドロキシ基含有重合性モノマーを重合時に併用することもできる。
負帯電性の電荷制御剤としては、例えば、有機金属錯体やキレート化合物が有効であり、中でもアセチルアセトン金属錯体、サリチル酸系金属錯体または塩が好ましく、特にサリチル酸系金属錯体または塩が好ましい。このうち、アセチルアセトン金属錯体としては、例えばアルミニウムアセチルアセトナート、鉄(II)アセチルアセトナート等が挙げられる。またサリチル酸系金属錯体または塩としては、例えば3,5−ジ−tert−ブチルサリチル酸クロム等が挙げられる。
トナー粒子がカラートナーである場合、電荷制御剤としては、カラートナーの色目に影響を与えないために、無色、白色ないしは淡色であるものを用いるのが好ましい。電荷制御剤の添加量は、結着樹脂100質量部に対して0.5〜10質量部、特に1〜5質量部であるのが好ましい。
〈トナー粒子の製造方法〉
前記各成分を含有する円柱状のトナー粒子は、先に説明したように、溶融状態にあるトナー成分を円柱繊維状に引き伸ばした後、切断することで製造される。より具体的には、前記円柱状のトナー粒子は、例えば特開2006−106236号公報に所載の製造方法に則って、図1、図2の製造工程を経て製造される。
〈トナー粒子の製造方法〉
前記各成分を含有する円柱状のトナー粒子は、先に説明したように、溶融状態にあるトナー成分を円柱繊維状に引き伸ばした後、切断することで製造される。より具体的には、前記円柱状のトナー粒子は、例えば特開2006−106236号公報に所載の製造方法に則って、図1、図2の製造工程を経て製造される。
まず図1を参照して、結着樹脂、着色剤、ワックス等のトナー成分を、予備混合装置7を用いて予備混合して混合物を得、前記混合物を、内部に混練部材としての回転スクリュー15を有する一軸型エクストルーダ1のホッパ1Aから、前記一軸型エクストルーダ1内に供給する。次に、前記一軸型エクストルーダ1内で、図示しないヒータに通電する等して、前記混合物を、結着樹脂の融点以上の温度、例えば130℃〜240℃程度に加熱して、結着樹脂その他の、溶融可能な成分を溶融させると共に、回転スクリュー15を回転させて、混合物を、図において右方向に搬送しながら混練して、溶融状態の混練物を得る。
次に、前記混練物をギアポンプ4に供給し、前記ギアポンプ4内で、図示しないヒータに通電する等して加熱して溶融状態を維持しながら、モータ5によるギアポンプ4の回転数を調整することで、圧力および押出量を所定の範囲に調整した後、その内部に、螺旋状の流路を形成するように捩られた曲面を有する羽根体14が、混練物の流れ方向に沿って隣接するもの同士で螺旋の捩れ角度を反転させながら複数個(図の例では3個)設けられた構造を有する静止型ミキサ2に供給する。
次に、前記混練物を、前記静止型ミキサ2内と、それに続く、流路構造体3内の多段の分配流路3A内とを、この順に通過させることで、前記羽根体14や分配流路3Aの機能によって、さらに混練して、各成分を、均一に、細かく分散した状態とした後、分配流路3Aの最終段の各流路出口に設けられた押出用のノズル6を通して下向きに押し出し、図示しない延伸用エアー吹き出し装置から吹き出す熱風によって押出方向に延伸させた状態で、送風ファンからの冷風によって急冷することによって、ノズル6の開口形状が円形である場合、円柱繊維状とされた複数の繊維状体12を連続的に製造する。
次に、 図2を参照して、前記複数の繊維状体12を、ベルトコンベア11上に載置して横向きに搬送し、その搬送途中で室温下に放冷させて、適度な粘度を持った略直線状の繊維状体12が横方向に整然と並んだ一層の集合体とした後、次工程の繊維切断装置8に到達させる。繊維状体12を搬送する手段としては、ベルトコンベア11の他に、一定の流速と流れ方向を持った空気流などによる気体搬送手段を用いてもよい。
繊維切断装置8は、ベルトコンベア11上を搬送される繊維状体12の搬送方向と直交する方向に延びた固定刃9と、複数の切断刃10aが回転軸に取り付けられた回転刃10とを有している。前記繊維切断装置8の回転刃10を、図示しないモータによって回転駆動させながら、切断刃10aと固定刃9のエッジ9aとの間に、ベルトコンベア11上を搬送された繊維状体12を連続的に供給して、前記切断刃10aと固定刃9のエッジ9aとの間で生じる剪断作用によって繊維状体12を順次切断させると、円柱状のトナー粒子13を、連続的に製造することができる。
ここで、繊維状体12の切断長(トナー粒子13の、円柱の軸線方向の長さ)は、繊維状体12の搬送速度と、回転刃10の回転速度の比によって調節することができる。また、切断後のトナー粒子を、必要に応じて分級してもよい。なお、繊維状体12を切断する方法としては、前記繊維状体12を、ミキサ等を用いて粉砕した後、必要に応じて分級する方法等を採用することもできる。
〈トナー粒子〉
図3に示すように、前記製造方法等によって製造される円柱状のトナー粒子16は、円柱の軸線方向の長さaと、径方向の長さbとの比a/bが2以下であるのが好ましい。比a/bが前記範囲を超えるトナー粒子は、キャリアの表面との接触面積が大きいため、前記キャリアに対する付着力が大きくなる傾向がある。そのため、先に説明したように、シリカの帯電量を300μC/g以上に限定しているにも拘らず、形成画像の画像濃度が低下したり、濃度のムラが生じたり、余白部分にかぶりが発生したりするおそれがある。
図3に示すように、前記製造方法等によって製造される円柱状のトナー粒子16は、円柱の軸線方向の長さaと、径方向の長さbとの比a/bが2以下であるのが好ましい。比a/bが前記範囲を超えるトナー粒子は、キャリアの表面との接触面積が大きいため、前記キャリアに対する付着力が大きくなる傾向がある。そのため、先に説明したように、シリカの帯電量を300μC/g以上に限定しているにも拘らず、形成画像の画像濃度が低下したり、濃度のムラが生じたり、余白部分にかぶりが発生したりするおそれがある。
なお、比a/bは、前記製造方法等によって製造することが可能なトナー粒子における、最小の値までを含み得る。例えば、先に説明したように、連続的に製造した繊維状体12を、繊維切断装置8を用いて切断したり、ミキサ等を用いて粉砕したりしてトナー粒子を製造する場合に、製造可能なトナー粒子における比a/bの最小値は1である。なお、トナー粒子の、円柱の軸線方向の長さaと、径方向の長さbは、それぞれ、走査型電子顕微鏡〔日本電子(株)製のJSM−880〕を用いて撮影した、トナー粒子の、倍率2000倍の画像中から任意に選定した100個のトナー粒子における、前記長さa、bの測定値から算出した算術平均値でもって表すこととする。
また、トナー粒子は、高画質の画像を形成することを考慮すると、体積基準の中心粒径が3〜10μm、特に4〜7μmであるのが好ましい。体積基準の中心粒径は、粒度分布測定装置〔ベックマン・コールター(株)製のマルチサイザー3〕を使用して、アパーチャ径100μmの条件で測定した粒度分布の測定値から算出した値でもって表すこととする。
〈2成分現像剤用トナー〉
本発明の2成分現像剤用トナーは、前記トナー粒子と、外添剤とを、所定の割合で配合し、ヘンシェルミキサ等を用いて混合して製造することができる。外添剤としての、一次粒子径10〜25nm、帯電量300〜600μC/gのシリカの外添量は、トナー粒子100質量部に対して0.10〜5.00質量部、特に1.00〜4.00質量部であるのが好ましい。また、前記シリカ以外の他の外添剤を併用する場合、その外添量は、トナー粒子100質量部に対して0.50〜10.00質量部、特に0.10〜5.00質量部であるのが好ましい。
本発明の2成分現像剤用トナーは、前記トナー粒子と、外添剤とを、所定の割合で配合し、ヘンシェルミキサ等を用いて混合して製造することができる。外添剤としての、一次粒子径10〜25nm、帯電量300〜600μC/gのシリカの外添量は、トナー粒子100質量部に対して0.10〜5.00質量部、特に1.00〜4.00質量部であるのが好ましい。また、前記シリカ以外の他の外添剤を併用する場合、その外添量は、トナー粒子100質量部に対して0.50〜10.00質量部、特に0.10〜5.00質量部であるのが好ましい。
〈キャリア〉
キャリアとしては、2成分現像剤用として従来公知の、種々の構成を有するキャリアが使用可能であり、特に、磁性を有するコアの表面を、樹脂のコート層でコートした、いわゆる樹脂コートタイプのキャリアが好適に使用される。前記樹脂コートタイプのキャリアを構成するコアとしては、例えば鉄、酸化処理鉄、還元鉄、マグネタイト、銅、ケイ素鋼、フェライト、ニッケル、コバルト、鉄−ニッケル合金、鉄−コバルト合金等の金属または合金の粒子や、前記金属または合金と、マンガン、亜鉛、アルミニウム等との合金の粒子、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化銅、酸化マグネシウム、酸化鉛、酸化ジルコニウム、炭化ケイ素、チタン酸マグネシウム、チタン酸バリウム、チタン酸リチウム、チタン酸鉛、ジルコン酸鉛、ニオブ酸リチウム等のセラミックスの粒子、リン酸二水素アンモニウム、リン酸二水素カリウム、ロッシェル塩等の高誘電率物質の粒子、または、前記いずれかの材料からなる微粒子を、樹脂の粒子中に分散させた樹脂キャリア等の1種または2種以上が挙げられる。
キャリアとしては、2成分現像剤用として従来公知の、種々の構成を有するキャリアが使用可能であり、特に、磁性を有するコアの表面を、樹脂のコート層でコートした、いわゆる樹脂コートタイプのキャリアが好適に使用される。前記樹脂コートタイプのキャリアを構成するコアとしては、例えば鉄、酸化処理鉄、還元鉄、マグネタイト、銅、ケイ素鋼、フェライト、ニッケル、コバルト、鉄−ニッケル合金、鉄−コバルト合金等の金属または合金の粒子や、前記金属または合金と、マンガン、亜鉛、アルミニウム等との合金の粒子、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化銅、酸化マグネシウム、酸化鉛、酸化ジルコニウム、炭化ケイ素、チタン酸マグネシウム、チタン酸バリウム、チタン酸リチウム、チタン酸鉛、ジルコン酸鉛、ニオブ酸リチウム等のセラミックスの粒子、リン酸二水素アンモニウム、リン酸二水素カリウム、ロッシェル塩等の高誘電率物質の粒子、または、前記いずれかの材料からなる微粒子を、樹脂の粒子中に分散させた樹脂キャリア等の1種または2種以上が挙げられる。
また、樹脂のコート層を形成する樹脂としては、(メタ)アクリル系重合体、スチレン系重合体、スチレン−(メタ)アクリル系共重合体、オレフィン系重合体(ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、ポリプロピレン等)、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリカーボネート樹脂、セルロース樹脂、ポリエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂(ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン等)、フェノール樹脂、キシレン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ポリアセタール樹脂、アミノ樹脂等の1種または2種以上が挙げられる。
キャリアの質量平均粒径は10〜200μm、特に30〜150μmであるのが好ましい。樹脂のコート層には、必要に応じて、シリカ、アルミナ、カーボンブラック、脂肪酸金属塩、シランカップリング剤、チタネートカップリング剤等の添加剤を含有させて、その特性を調整してもよい。コート層の厚みは、従来と同程度でよく、コアへのコート量で表して0.01〜10質量%、特に0.05〜5質量%であるのが好ましい。
〈2成分現像剤〉
2成分現像剤は、本発明の2成分現像剤用トナーと、キャリアとを、所定の割合で配合して製造することができる。前記2成分現像剤を、スタート現像剤として用いると共に、同じ2成分現像剤用トナーを、補給用トナーとして、レーザープリンタ、静電式複写機、普通紙ファクシミリ装置、およびこれらの複合機などの画像形成装置に用いて、先に説明した2成分現像方法やハイブリッド現像方法を実施することで、紙等の被印刷物の表面に、画像を形成することができる。
2成分現像剤は、本発明の2成分現像剤用トナーと、キャリアとを、所定の割合で配合して製造することができる。前記2成分現像剤を、スタート現像剤として用いると共に、同じ2成分現像剤用トナーを、補給用トナーとして、レーザープリンタ、静電式複写機、普通紙ファクシミリ装置、およびこれらの複合機などの画像形成装置に用いて、先に説明した2成分現像方法やハイブリッド現像方法を実施することで、紙等の被印刷物の表面に、画像を形成することができる。
〈トナー粒子の製造〉
結着樹脂としてのポリエステル系樹脂と、着色剤としてのカーボンブラック〔三菱化学(株)のMA100〕と、ワックス〔日本精鑞(株)製のFT100〕と、正電荷制御剤〔オリエント化学工業(株)製の商品名N−01〕とを、トナー成分として、下記表1に示す割合で、先に説明した、図1の製造工程のうち予備混合装置7に供給した。
結着樹脂としてのポリエステル系樹脂と、着色剤としてのカーボンブラック〔三菱化学(株)のMA100〕と、ワックス〔日本精鑞(株)製のFT100〕と、正電荷制御剤〔オリエント化学工業(株)製の商品名N−01〕とを、トナー成分として、下記表1に示す割合で、先に説明した、図1の製造工程のうち予備混合装置7に供給した。
そして、図1、図2の製造工程に従って、先に説明したように、前記トナー成分を予備混合装置7による予備混合、一軸型エクストルーダ1による混練、ギアポンプ4による圧力および押出量の調整、静止型ミキサ2および流路構造体3内での更なる混練、ノズル6を通しての押出、熱風による延伸、冷風による急冷の各工程を経て円柱繊維状の複数の繊維状体12を製造し、前記複数の繊維状体12を、ベルトコンベア11上で搬送しながらがら放冷した後、繊維切断装置8によって切断して、円柱状で、かつ、先に説明した測定方法で測定した円柱の軸線方向の長さa、径方向の長さb、および体積基準の中心粒径が表2に示す値である、No.1〜4の4種のトナー粒子を、連続的に製造した。なお、繊維状体12の切断長に相当する、円柱の軸線方向の長さaは、繊維状体12の搬送速度と、回転刃10の回転速度の比によって調節した。
〈シリカ〉
外添剤として、先に説明した方法で測定した一次粒子径、表面処理剤としての、アミノシランとシリコーンオイルの合計の添加量(両者の配合割合は、質量比で1:1)、および帯電量が表3に示す値である、No.A〜Iの9種のシリカを用意した。
外添剤として、先に説明した方法で測定した一次粒子径、表面処理剤としての、アミノシランとシリコーンオイルの合計の添加量(両者の配合割合は、質量比で1:1)、および帯電量が表3に示す値である、No.A〜Iの9種のシリカを用意した。
なお、シリカの帯電量を測定するためのブローオフ法の詳細は、下記のとおりとした。
(シリカの帯電量の測定)
質量平均粒径35μmのMn/Mgコアの表面をコア1000質量部あたり30質量部のシリコーン樹脂でコートしたキャリア100gと、測定サンプルとしてのシリカ0.40gとを、温度20〜23℃、相対湿度50〜65%RHの常温、常湿環境下で、容量500mlのポリプロピレン製のボトル中に入れ、ボトルを密閉した状態で、ボールミル〔京セラミタ(株)製〕を用いて、75〜100rpmの回転数で3分間、回転させて混合した後、京セラケミカル(株)製のブローオフ帯電量測定装置TB−200を用いて、ブロー圧0.60kgf、ブロー時間180秒、測定レンジ1の条件で、ブローオフ法により、シリカの帯電量を測定した。
(シリカの帯電量の測定)
質量平均粒径35μmのMn/Mgコアの表面をコア1000質量部あたり30質量部のシリコーン樹脂でコートしたキャリア100gと、測定サンプルとしてのシリカ0.40gとを、温度20〜23℃、相対湿度50〜65%RHの常温、常湿環境下で、容量500mlのポリプロピレン製のボトル中に入れ、ボトルを密閉した状態で、ボールミル〔京セラミタ(株)製〕を用いて、75〜100rpmの回転数で3分間、回転させて混合した後、京セラケミカル(株)製のブローオフ帯電量測定装置TB−200を用いて、ブロー圧0.60kgf、ブロー時間180秒、測定レンジ1の条件で、ブローオフ法により、シリカの帯電量を測定した。
〈実施例1〜7、比較例1〜5〉
前記4種のトナー粒子と、9種のシリカとを、表4に示す組み合わせで組み合わせて、2成分現像剤用トナーを調製した。詳しくは、トナー粒子100質量部に対して、外添剤としてのシリカ2.0質量部と、他の外添剤としての酸化チタン〔チタン工業(株)製のEC−100〕1.0質量部とを添加し、ヘンシェルミキサ〔三井鉱山(株)製〕を用いて混合して、2成分現像剤用トナーを調製した。
前記4種のトナー粒子と、9種のシリカとを、表4に示す組み合わせで組み合わせて、2成分現像剤用トナーを調製した。詳しくは、トナー粒子100質量部に対して、外添剤としてのシリカ2.0質量部と、他の外添剤としての酸化チタン〔チタン工業(株)製のEC−100〕1.0質量部とを添加し、ヘンシェルミキサ〔三井鉱山(株)製〕を用いて混合して、2成分現像剤用トナーを調製した。
キャリアとしては、Cu−Znコアの表面を樹脂のコート層でコートした、質量平均粒径50μmのキャリアを用いた。そして、前記キャリアと2成分現像剤用トナーとを、キャリア100質量部あたり7質量部の割合で配合して2成分現像剤を調製した。
〈実機試験〉
前記各実施例、比較例で調製した2成分現像剤を、ハイブリッド現像方法を採用した、京セラミタ(株)製のカラーレーザープリンタFS−C5030Nに、スタート現像剤として使用すると共に、前記2成分現像剤に使用したのと同じ2成分現像剤用トナーを補給用トナーとして使用して、温度20〜23℃、相対湿度50〜65%RHの常温、常湿環境下で画像形成して、下記の評価を行った。
〈実機試験〉
前記各実施例、比較例で調製した2成分現像剤を、ハイブリッド現像方法を採用した、京セラミタ(株)製のカラーレーザープリンタFS−C5030Nに、スタート現像剤として使用すると共に、前記2成分現像剤に使用したのと同じ2成分現像剤用トナーを補給用トナーとして使用して、温度20〜23℃、相対湿度50〜65%RHの常温、常湿環境下で画像形成して、下記の評価を行った。
(画像ムラの観察)
前記常温、常湿環境下で、印字率5%の標準パターンを1枚、画像形成した後の、現像剤担持体としての現像スリーブの表面に形成された、2成分現像剤用トナーの薄層を観察すると共に、前記1枚目の形成画像を観察して、下記の基準で、画像ムラが発生したか否かを評価した。次に、印字率5%の標準パターンを10万枚、連続して画像形成した後、再び、現像スリーブの表面に形成された、2成分現像剤用トナーの薄層を観察すると共に、前記10万枚目の形成画像を観察して、同様に、下記の基準で、画像ムラが発生したか否かを評価した。
前記常温、常湿環境下で、印字率5%の標準パターンを1枚、画像形成した後の、現像剤担持体としての現像スリーブの表面に形成された、2成分現像剤用トナーの薄層を観察すると共に、前記1枚目の形成画像を観察して、下記の基準で、画像ムラが発生したか否かを評価した。次に、印字率5%の標準パターンを10万枚、連続して画像形成した後、再び、現像スリーブの表面に形成された、2成分現像剤用トナーの薄層を観察すると共に、前記10万枚目の形成画像を観察して、同様に、下記の基準で、画像ムラが発生したか否かを評価した。
◎:現像スリーブ上の薄層にはムラが見られず、形成画像にも、画像ムラは見られなかった。画像ムラは、全く発生していないと評価した。
○:現像スリーブ上の薄層にはムラが見られたが、形成画像には、画像ムラは見られなかった。画像ムラは、殆ど発生していないと評価した。
△:現像スリーブ上の薄層にムラが見られ、形成画像にも、若干の画像ムラが見られた。画像ムラが、僅かに発生していると評価した。
○:現像スリーブ上の薄層にはムラが見られたが、形成画像には、画像ムラは見られなかった。画像ムラは、殆ど発生していないと評価した。
△:現像スリーブ上の薄層にムラが見られ、形成画像にも、若干の画像ムラが見られた。画像ムラが、僅かに発生していると評価した。
×:現像スリーブ上の薄層にムラが見られ、形成画像にも画像ムラが見られた。画像ムラが発生していると評価した。
(画像濃度測定)
前記常温、常湿環境下で、印字率5%の標準パターンを10万枚、連続して画像形成した後、1枚目と10万枚目の形成画像のベタ部の画像濃度を、マクベス反射濃度計〔グレタグマクベス社製のRD914〕を用いて測定した。
(画像濃度測定)
前記常温、常湿環境下で、印字率5%の標準パターンを10万枚、連続して画像形成した後、1枚目と10万枚目の形成画像のベタ部の画像濃度を、マクベス反射濃度計〔グレタグマクベス社製のRD914〕を用いて測定した。
(かぶり濃度測定)
前記常温、常湿環境下で、印字率5%の標準パターンを10万枚、連続して画像形成した後、1枚目と10万枚目の形成画像の余白部分の画像濃度を、反射濃度計〔東京電色(株)製のTC−6D〕を用いて測定した。
(トナー飛散量の計測)
前記常温、常湿環境下で、印字率5%の標準パターンを10万枚、連続して画像形成した後、現像手段の、現像スリーブの鉛直方向下方に溜まった2成分現像剤用トナーを、帯電不良によって飛散したものとして、吸引式小型帯電量測定装置〔トレック・ジャパン(株)製のQ/Mメータ、210HS〕を用いて吸引して採取した後、電子天秤を用いて秤量して、トナー飛散量として記録した。トナー飛散量の閾値は500mgとし、これを超えるものを不良として評価した。
前記常温、常湿環境下で、印字率5%の標準パターンを10万枚、連続して画像形成した後、1枚目と10万枚目の形成画像の余白部分の画像濃度を、反射濃度計〔東京電色(株)製のTC−6D〕を用いて測定した。
(トナー飛散量の計測)
前記常温、常湿環境下で、印字率5%の標準パターンを10万枚、連続して画像形成した後、現像手段の、現像スリーブの鉛直方向下方に溜まった2成分現像剤用トナーを、帯電不良によって飛散したものとして、吸引式小型帯電量測定装置〔トレック・ジャパン(株)製のQ/Mメータ、210HS〕を用いて吸引して採取した後、電子天秤を用いて秤量して、トナー飛散量として記録した。トナー飛散量の閾値は500mgとし、これを超えるものを不良として評価した。
以上の結果を表4に示す。
表中の、帯電量が300μC/g未満であるシリカを用いた比較例1の2成分現像剤用トナーは、帯電性が十分でないことから、2万枚目ごろからトナー飛散量が急激に増加して、10万枚の連続画像形成が終了した時点でのトナー飛散量が、前記閾値を大幅に超える1200mgに達したため、その他の評価を断念した。また、帯電量が600μC/gを超えるシリカを用いた比較例2の2成分現像剤用トナーは、シリカによるキャリア汚染を生じて、やはり2万枚目ごろからトナー飛散量が急激に増加し、10万枚の連続画像形成が終了した時点でのトナー飛散量が、前記閾値を超える800mgに達したため、その他の評価を断念した。
一次粒子径が10nm未満であるシリカを用いた比較例3の2成分現像剤用トナーは、連続画像形成の途中で、前記シリカが、トナー粒子中に埋没して、その効果が失われてしまったことから、10万枚の連続画像形成によって、画像濃度が大幅に低下すると共に、画像ムラが発生した。また、円柱の軸線方向の長さaと、径方向の長さbとの比a/bが2を超えるトナー粒子を用いた比較例5の2成分現像剤用トナーは、現像スリーブに対する付着力が強すぎるため、10万枚の連続画像形成によって画像濃度が大きく低下すると共に、かぶりが発生してかぶり濃度が大きく上昇した。
これに対し、円柱の軸線方向の長さaと、径方向の長さbとの比a/bが2以下のトナー粒子と、一次粒子径が10〜25nmで、かつ帯電量が300〜600μC/gであるシリカとを組み合わせた実施例1〜7の2成分現像剤用トナーを用いた場合には、トナー飛散量を閾値以下に抑制しながら、画像ムラが全くあるいは殆ど発生せず、画像濃度が高い上、かぶり濃度が低い良好な画像を、長期間に亘って形成できることが確認された。
なお、一次粒子径が25nmを超えるシリカを用いた比較例4の2成分現像剤用トナーは、常温、常湿環境下では、実施例1〜7と同様の良好な結果が得られたが、前記各試験を、温度33℃、相対湿度85%RHの高温、高湿環境下で行った際には、流動性が大幅に低下して、下記表5に示すように、10万枚の連続画像形成によって画像濃度が大幅に低下し、画像ムラが発生すると共に、トナー飛散量も、前記閾値を超えてしまった。これに対し、実施例1〜7の2成分現像剤用トナーは、いずれも、高温、高湿環境下でも、良好な結果を維持できることが確認された。
1A ホッパ
1 一軸型エクストルーダ
2 静止型ミキサ
3A 分配流路
3 流路構造体
4 ギアポンプ
5 モータ
6 ノズル
7 予備混合装置
8 繊維切断装置
9a エッジ
9 固定刃
10 回転刃
10a 切断刃
11 ベルトコンベア
12 繊維状体
13 トナー粒子
14 羽根体
15 回転スクリュー
1 一軸型エクストルーダ
2 静止型ミキサ
3A 分配流路
3 流路構造体
4 ギアポンプ
5 モータ
6 ノズル
7 予備混合装置
8 繊維切断装置
9a エッジ
9 固定刃
10 回転刃
10a 切断刃
11 ベルトコンベア
12 繊維状体
13 トナー粒子
14 羽根体
15 回転スクリュー
Claims (2)
- 溶融状態にあるトナー成分を円柱繊維状に引き伸ばし、切断して製造される円柱状のトナー粒子に、外添剤を外添した2成分現像剤用トナーであって、前記外添剤が、一次粒子径10〜25nm、帯電量300〜600μC/gのシリカを、少なくとも含んでいることを特徴とする2成分現像剤用トナー。
- トナー粒子の、円柱の軸線方向の長さaと、径方向の長さbとの比a/bが2以下である請求項1に記載の2成分現像剤用トナー。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006350232A JP2008158451A (ja) | 2006-12-26 | 2006-12-26 | 2成分現像剤用トナー |
US11/998,781 US20080286677A1 (en) | 2006-11-30 | 2007-11-30 | Toner for developer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006350232A JP2008158451A (ja) | 2006-12-26 | 2006-12-26 | 2成分現像剤用トナー |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2008158451A true JP2008158451A (ja) | 2008-07-10 |
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JP2006350232A Pending JP2008158451A (ja) | 2006-11-30 | 2006-12-26 | 2成分現像剤用トナー |
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JP (1) | JP2008158451A (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101844378B1 (ko) * | 2011-07-26 | 2018-04-02 | 롯데정밀화학 주식회사 | 정전하상 현상용 토너 |
-
2006
- 2006-12-26 JP JP2006350232A patent/JP2008158451A/ja active Pending
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