JP2008304515A - 静電潜像現像用のトナー - Google Patents
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Abstract
【解決手段】排出口を有し、画像形成装置に勘合できる回転軸を持つトナー容器に充填されたトナーにおいて、前記トナー容器は内壁展開面上の回転軸に平行な線に対して、その軸線が傾斜を持ち、かつ断続的に設置された複数の搬送突起部を有するものであって、該トナーは少なくとも樹脂と着色剤及び外添剤を含み、トナーのガラス転移点(Tg)が16〜44℃であり、且つ、トナーの蛍光X線分析法におけるチタンとケイ素のX線強度比(Ti/Si)が、1.0〜2.5であることを特徴とするトナー。
【選択図】図7
Description
排出口を有し、画像形成装置に勘合できる回転軸を持つトナー容器に充填されたトナーにおいて、前記トナー容器は内壁展開面上の回転軸に平行な線に対して、その軸線が傾斜を持ち、かつ断続的に設置された複数の搬送突起部を有するものであって、該トナーは少なくとも樹脂と着色剤及び外添剤を含み、トナーのガラス転移点(Tg)が16〜44℃であり、且つ、トナーの蛍光X線分析法におけるチタンとケイ素のX線強度比(Ti/Si)が、1.0〜2.5であることを特徴とするトナー。
排出口を有し、画像形成装置に勘合できる回転軸を持つトナー容器に充填されたトナーにおいて、前記トナー容器が内壁展開面上の回転軸に平行な線に対して、その軸線が傾斜を持ち、かつ断続的に設置された複数の搬送突起部を有するものであって、該トナーは少なくとも樹脂と着色剤及び外添剤を含み、ガラス転移点(Tg)が16〜44℃であり、且つ、前記外添剤としてシリカ粒子と酸化チタン粒子、及びシリカとチタンを含む複合金属酸化物粒子を含有し、且つ、トナーの蛍光X線分析法におけるチタンとケイ素のX線強度比(Ti/Si)が、1.0〜2.5であることを特徴とするトナー。
前記トナーを形成するトナー粒子が、
1)各トナー粒子の少なくとも一つの投影面の輪郭となる閉曲線を2本の平行線で点A1、点A2で接触する様に挟み、線分A1、A2の長さが最大となるものを該トナー粒子の長軸とし、
2)線分A1、A2の中点をB、前記B点を通過する線分A1、A2の垂直二等分線とトナー粒子の輪郭となる閉曲線の交点をそれぞれB1、B2としたとき、線分B1、B2を該トナー粒子の第1の短軸とし、
3)線分A1、Bの中点をC1とするとき、C1を通過する線分A1、Bの垂直二等分線とトナー粒子の輪郭となる閉曲線の交点をそれぞれC11、C12とし、
4)線分A2、Bの中点をC2とするとき、C2を通過する線分A2、Bの垂直二等分線とトナー粒子の輪郭となる閉曲線の交点をそれぞれC21、C22とし、
5)線分C11、C12及び線分C21、C22のいずれか長い方を該トナー粒子の第2の短軸としたとき、
6)第1の短軸に対する第2の短軸の長さの比が、1.1〜1.6となるトナー粒子が、個数を基準として5〜50%であることを特徴とする(1)又は(2)記載のトナー。
本発明のトナーにおけるガラス転移点(Tg)は、今日用いられているトナーのTgとしては低く、16〜44℃である。その理由はガラス転移点(Tg)が16℃より低いものは、本発明の構成に適用しても保管時のブロッキング化等の問題が生じ、44℃より高いものは、低温定着特性等に問題を生じるからである。
ガラス転移温度(Tg)の測定は、示差走査カロリーメーター「DSC−7」(パーキンエルマー社製)、熱分析装置コントローラ「TAC7/DX」(パーキンエルマー社製)を用いて行うことができる。
本発明に用いられるトナーの粒子形状は、例えば、図7で示す如き方法で定義される。
1)各トナー粒子の少なくとも一つの投影面の輪郭となる閉曲線を2本の平行線で点A1、点A2で接触する様に挟み、線分A1、A2の長さが最大となるものを該トナー粒子の長軸とし、
2)線分A1、A2の中点をB、前記B点を通過する線分A1、A2の垂直二等分線とトナー粒子の輪郭となる閉曲線の交点をそれぞれB1、B2としたとき、線分B1、B2を該トナー粒子の第1の短軸とし、
3)線分A1、Bの中点をC1とするとき、C1を通過する線分A1、Bの垂直二等分線とトナー粒子の輪郭となる閉曲線の交点をそれぞれC11、C12とし、
4)線分A2、Bの中点をC2とするとき、C2を通過する線分A2、Bの垂直二等分線とトナー粒子の輪郭となる閉曲線の交点をそれぞれC21、C22とし、
5)線分C11、C12及び線分C21、C22のいずれか長い方を該トナー粒子の第2の短軸としたとき、
6)第1の短軸に対する第2の短軸の長さの比が、1.1〜1.6となるトナー粒子が、個数を基準として5〜50%であるトナー。
外添剤としては、シリカと酸化チタン及び複合金属酸化物を用いる。
本発明における第3の外添剤は複合金属酸化物粒子であり、少なくとも非晶質シリカ、及び酸化チタン、アルミニウム酸化物、ジルコニウム酸化物、カルシウム酸化物より選択される2種以上の金属酸化物から1個の粒子が構成されるものをいう。
本発明において、シリカと酸化チタン及び複合金属酸化物の蛍光X線分析法におけるチタンとケイ素のX線強度比(Ti/Si)が、1.0〜2.5である。チタンとケイ素のX線強度比(Ti/Si)の測定は下記の如くして行った。
トナー中のTiとSi元素量の測定には、蛍光X線分析装置「XRF−1700」((株)島津製作所製)を用いて測定できる。具体的な測定方法としては、サンプルのトナー2gを加圧してペレット化し、定性分析にて下記条件で測定を行った。なお、測定には2θテーブルより測定したい元素のKαピーク角度を決定して用いた。
分光計条件:スリット 標準、アッテネータ なし、分光結晶(Ti=LiF、Si=PET)、検出器(Ti=SC、Si=FPC)
Tiに対するSiの比率は、TiKα分析線のNet強度の値を、SiKα分析線のNet強度の値で割った値として算出した。
本発明に用いられるトナー容器は、本発明にて規定しているごとくトナー容器の内壁に該トナー容器の回転軸に対して傾斜を有し、かつ断続的に配置された複数の搬送突起部を有しているものであるならば、特に限定はない。
本発明に用いられるトナーは、その製法については特に限定されるものではなく、公知のものが用いられる。
(2)樹脂微粒子B分散液の作製工程
(3)着色剤微粒子分散液の作製工程
(4)樹脂微粒子の凝集・融着工程
(5)熟成工程
(6)冷却工程
(7)洗浄工程
(8)乾燥工程
(9)外添剤処理工程
以下、各工程について説明する。
樹脂微粒子Aは、後述する凝集工程で最初に反応系に添加する樹脂微粒子のことで、この工程は、樹脂微粒子Aを形成する重合性単量体を水系媒体中に投入して重合を行うことにより120nm程度の大きさの樹脂微粒子を形成する工程である。樹脂微粒子Aはワックスを含有させたものを形成することも可能で、この場合、ワックスを重合性単量体に溶解あるいは分散させておき、これを水系媒体中で重合させることにより、ワックスを含有してなる樹脂微粒子が形成される。
樹脂微粒子Bは、後述する凝集工程で最初に反応系に添加した樹脂微粒子Aを凝集させている途中で添加する樹脂微粒子のことである。樹脂微粒子Bの作製方法は基本的には樹脂微粒子Aの作製方法と同じものであるが、樹脂微粒子Aのガラス転移温度と異なる値を有する樹脂微粒子を形成するものである。樹脂微粒子Bの作製法定では、樹脂微粒子Aのガラス転移温度よりも高い値を有する樹脂微粒子を形成することが好ましい。
水系媒体中に着色剤を分散させ、110nm程度の大きさの着色剤粒子分散液を作製する工程である。
この工程は、水系媒体中で樹脂微粒子と着色剤粒子を凝集させ、凝集させたこれらの粒子を融着させて粒子を得る工程であり、本発明でいう「樹脂微粒子を凝集させる工程」に該当する工程である。
この工程は、上記凝集・融着工程に引き続き、反応系を加熱処理することにより粒子の形状が所望の平均円形度になるまで熟成を行う工程である。
この工程は、前記粒子の分散液を冷却処理(急冷処理)する工程である。冷却処理条件としては、1〜20℃/minの冷却速度で冷却する。冷却処理方法としては特に限定されるものではなく、反応容器の外部より冷媒を導入して冷却する方法や、冷水を直接反応系に投入して冷却する方法を例示することができる。
この工程は、上記工程で所定温度まで冷却された粒子分散液から粒子を固液分離する工程と、固液分離されてウェットのケーキ状集合体にした粒子から界面活性剤や凝集剤等の付着物を除去するための洗浄工程からなる。
この工程は、洗浄処理された粒子を乾燥処理し、乾燥された粒子を得る工程である。この工程で使用される乾燥機としては、スプレードライヤー、真空凍結乾燥機、減圧乾燥機などを挙げることができ、静置棚乾燥機、移動式棚乾燥機、流動層乾燥機、回転式乾燥機、撹拌式乾燥機などを使用することが好ましい。
この工程は、乾燥された粒子に必要に応じ外添剤を混合し、トナーを作製する工程である。外添剤の混合装置としては、ヘンシェルミキサー、コーヒーミル等の機械式の混合装置を使用することができる。
本発明に係るトナーは、一成分現像剤でも二成分現像剤として用いてもよいが、二成分現像剤として特に好ましく用いられる。
以下のようにしてトナーを作製した。
(樹脂微粒子A1の製造) 撹拌装置、温度センサー、冷却管、窒素導入装置を取り付けた反応容器に、ドデシル硫酸ナトリウム8質量部とイオン交換水3000質量部を添加し、窒素気流下230rpmの撹拌速度で撹拌しながら内温を80℃に昇温した。昇温後、過硫酸カリウム10質量部をイオン交換水200質量部に溶解させてなる重合開始剤溶液を添加して、液温を80℃に調整した。
n−ブチルアクリレート 250質量部
メタクリル酸 68質量部
n−オクチル−3−メルカプトプロピオネート 16質量部
撹拌装置、温度センサー、冷却管、窒素導入装置を取り付けた反応容器に、ポリオキシエチレン(2)ドデシルエーテル硫酸ナトリウム7質量部をイオン交換水800質量部に溶解させた溶液を添加した。反応容器を、98℃に加熱後、前記「樹脂微粒子(1H)」を260質量部と、下記に示す化合物を含有してなる重合性単量体混合液をそのまま添加し、循環経路を有する機械式分散機「CLEAMIX(エム・テクニック(株)製)」を用いて1時間混合分散させて乳化粒子(油滴)を含有する分散液を調製した。
n−ブチルアクリレート 120質量部
n−オクチル−3−メルカプトプロピオネート 1.5質量部
ポリエチレンワックス(融点81℃) 190質量部
次いで、この分散液に、過硫酸カリウム6質量部をイオン交換水200質量部に溶解させてなる重合開始剤溶液を添加し、82℃の温度下で1時間加熱撹拌して重合を行い、樹脂微粒子を得た。これを「樹脂微粒子(1HM1)」とする。
n−ブチルアクリレート 130質量部
メタクリル酸 33質量部
n−オクチル−3−メルカプトプロピオネート 8質量部
(樹脂微粒子Bの製造)
撹拌装置、温度センサー、冷却管、窒素導入装置を取り付けた反応容器に、ドデシル硫酸ナトリウム2.3質量部とイオン交換水3000質量部を添加し、窒素気流下230rpmの撹拌速度で撹拌しながら、内温を80℃に昇温させた。昇温後、過硫酸カリウム10質量部をイオン交換水200質量部に溶解させたものを添加し、再度液温80℃とし、下記に示す化合物を含有してなる重合性単量体混合液を1時間かけて滴下した。滴下終了後、80℃にて2時間にわたり加熱、撹拌することにより重合を行った後、28℃まで冷却し樹脂微粒子を得た。これを「樹脂微粒子B」とする。得られた「樹脂微粒子B」のガラス転移温度は、48℃であった。
n−ブチルアクリレート 210質量部
メタクリル酸 68質量部
n−オクチル−3−メルカプトプロピオネート 16質量部
(着色剤分散液1の作製)
ドデシル硫酸ナトリウム90質量部をイオン交換水1600質量部に添加した。この溶液を撹拌しながら、カーボンブラック(リーガル330R:キャボット社製)420質量部を徐々に添加し、次いで、撹拌装置「クレアミックス(エム・テクニック(株)製)」を用いて分散処理することにより、着色剤粒子の分散液を調製した。これを、「着色剤分散液1」とする。この「着色剤分散液1」における着色剤粒子の粒子径を、電気泳動光散乱光度計「ELS−800(大塚電子社製)」を用いて測定したところ、110nmであった。
撹拌装置、温度センサー、冷却管、窒素導入装置を取り付けた反応容器に、下記物質を添加し、液温を30℃に調整した。
イオン交換水 1400質量部
「着色剤分散液1」 120質量部
ポリオキシエチレン(2)ドデシルエーテル硫酸ナトリウム3質量部をイオン交換水120質量部に添加した水溶液
次に、5モル/リットルの水酸化ナトリウム水溶液を添加してpHを10に調整し、塩化マグネシウム35質量部をイオン交換水35質量部に溶解させた30℃の水溶液を、撹拌状態にある反応系中に10分間かけて添加した。そして、添加後3分経過してから昇温を開始し、反応系を60分間かけて90℃まで昇温し、凝集を進行させた。凝集により形成される粒子の大きさは「マルチサイザー3」で観察した。
凝集・融着工程にて生成した粒子をバスケット型遠心分離機「MARKIII型式番号60×40(松本機械(株)製)」で固液分離し、粒子のウェットケーキを形成した。該ウェットケーキを、前記バスケット型遠心分離機で濾液の電気伝導度が5μS/cmになるまで45℃のイオン交換水で洗浄し、その後「フラッシュジェットドライヤー(セイシン企業社製)」に移し、水分量が0.5質量%となるまで乾燥して着色粒子1を作製した。
(樹脂微粒子A2の製造)
撹拌装置、温度センサー、冷却管、窒素導入装置を取り付けた反応容器に、ドデシル硫酸ナトリウム8質量部とイオン交換水3000質量部を添加し、窒素気流下230rpmの撹拌速度で撹拌しながら内温を80℃に昇温した。昇温後、過硫酸カリウム10質量部をイオン交換水200質量部に溶解させてなる重合開始剤溶液を添加して、液温を80℃に調整した。
n−ブチルアクリレート 235質量部
メタクリル酸 68質量部
n−オクチル−3−メルカプトプロピオネート 16質量部
撹拌装置、温度センサー、冷却管、窒素導入装置を取り付けた反応容器に、ポリオキシエチレン(2)ドデシルエーテル硫酸ナトリウム7質量部をイオン交換水800質量部に溶解させた溶液を添加した。反応容器を、98℃に加熱後、前記「樹脂微粒子(1H)」を260質量部と、下記に示す化合物を含有してなる重合性単量体混合液をそのまま添加し、循環経路を有する機械式分散機「CLEAMIX(エム・テクニック(株)製)」を用いて1時間混合分散させて乳化粒子(油滴)を含有する分散液を調製した。
n−ブチルアクリレート 115質量部
n−オクチル−3−メルカプトプロピオネート 1.5質量部
ポリエチレンワックス(融点81℃) 190質量部
次いで、この分散液に、過硫酸カリウム6質量部をイオン交換水200質量部に溶解させてなる重合開始剤溶液を添加し、82℃の温度下で1時間加熱撹拌して重合を行い、樹脂微粒子を得た。これを「樹脂微粒子(1HM2)」とする。
n−ブチルアクリレート 130質量部
メタクリル酸 33質量部
n−オクチル−3−メルカプトプロピオネート 8質量部
以降の操作に関しては「着色粒子1」の作製において用いた「樹脂微粒子B」と「着色剤分散液」を用いて、その他は「着色粒子1」と同様にして「着色粒子2」を作製した。
上記で調製した「着色粒子1」及び「着色粒子2」100部に外添剤(シリカ粒子、酸化チタン、複合金属酸化物粒子)を加え、下記表1に示す如く添加した。
トナーとトナー容器の下記表2に示す如き組み合わせにて、図6に示す構成を有する画像形成装置にて特性評価を行った。
トナー顆粒の有無
各トナー容器にトナーを充填し、40℃、95%RHにて1000時間保管した。
○:ルーペでの観察では若干トナー顆粒がみえる(実用上問題なし)
×:肉眼でもトナー顆粒が観察される(実用上問題あり)
トナー濃度ムラ
上記の各トナー容器に充填され保管されたトナーを用いて、白地部と濃度0.80付近のベタ画像を半分ずつ有する画像形成をA4紙に行い、5000枚連続実写後の画像を観察した。
○:濃度画像で若干トナー顆粒によると思われる斑点がみえる(実用上問題なし)
×:白地部にもトナー顆粒によると思われる斑点がみえる(実用上問題あり)
高消費モードかぶり
かぶりは、画像率が85%と高い画像パタンを選択し、トナーの入れ替わりが激しいモードで200枚連続してプリントを行い、200枚目の非画像部の濃度、すなわちかぶりを測定して評価した。
◎:かぶり濃度が、0.005以下で良好
○:かぶり濃度が、0.01以下で実用上問題ないレベル
×:かぶり濃度が、0.01より大きく実用上問題となるレベル
ハーフ画像均質性(ハーフトーンムラ)
ハーフトーン濃度ムラを、ハーフトーン画像(濃度:0.40付近)の濃度差(最大濃度−最小濃度)で判定した。
○:濃度差が0.05より大で0.1未満である(実用上問題なし)
×:濃度差が0.1以上である(実用上問題あり)
2 回転軸
3 断絶部
4 搬送突起部
5Y、5M、5C、5K トナー容器(トナー容器、容器)
6 中間転写体
60 定着装置
9Y、9M、9C、9K 画像形成ユニット
91 操作部
P 転写材(転写用紙等)
Claims (3)
- 排出口を有し、画像形成装置に勘合できる回転軸を持つトナー容器に充填されたトナーにおいて、前記トナー容器は内壁展開面上の回転軸に平行な線に対して、その軸線が傾斜を持ち、かつ断続的に設置された複数の搬送突起部を有するものであって、該トナーは少なくとも樹脂と着色剤及び外添剤を含み、トナーのガラス転移点(Tg)が16〜44℃であり、且つ、トナーの蛍光X線分析法におけるチタンとケイ素のX線強度比(Ti/Si)が、1.0〜2.5であることを特徴とするトナー。
- 排出口を有し、画像形成装置に勘合できる回転軸を持つトナー容器に充填されたトナーにおいて、前記トナー容器が内壁展開面上の回転軸に平行な線に対して、その軸線が傾斜を持ち、かつ断続的に設置された複数の搬送突起部を有するものであって、該トナーは少なくとも樹脂と着色剤及び外添剤を含み、ガラス転移点(Tg)が16〜44℃であり、且つ、前記外添剤としてシリカ粒子と酸化チタン粒子、及びシリカとチタンを含む複合金属酸化物粒子を含有し、且つ、トナーの蛍光X線分析法におけるチタンとケイ素のX線強度比(Ti/Si)が、1.0〜2.5であることを特徴とするトナー。
- 前記トナーを形成するトナー粒子が、
1)各トナー粒子の少なくとも一つの投影面の輪郭となる閉曲線を2本の平行線で点A1、点A2で接触する様に挟み、線分A1、A2の長さが最大となるものを該トナー粒子の長軸とし、
2)線分A1、A2の中点をB、前記B点を通過する線分A1、A2の垂直二等分線とトナー粒子の輪郭となる閉曲線の交点をそれぞれB1、B2としたとき、線分B1、B2を該トナー粒子の第1の短軸とし、
3)線分A1、Bの中点をC1とするとき、C1を通過する線分A1、Bの垂直二等分線とトナー粒子の輪郭となる閉曲線の交点をそれぞれC11、C12とし、
4)線分A2、Bの中点をC2とするとき、C2を通過する線分A2、Bの垂直二等分線とトナー粒子の輪郭となる閉曲線の交点をそれぞれC21、C22とし、
5)線分C11、C12及び線分C21、C22のいずれか長い方を該トナー粒子の第2の短軸としたとき、
6)第1の短軸に対する第2の短軸の長さの比が、1.1〜1.6となるトナー粒子が、個数を基準として5〜50%であることを特徴とする請求項1又は2記載のトナー。
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