JP2009014757A - トナー、その製造方法ならびにそれを用いた二成分現像剤、現像装置および画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 帯電安定性などの経時安定性に優れたトナー、その製造方法ならびにそれを用いた二成分現像剤、現像装置および画像形成装置を提供する。
【解決手段】 本発明のトナー1は、樹脂粒子であるコア粒子2と、コア粒子2の表面を被覆する微小樹脂粒子3とからなるカプセルトナーである。微小樹脂粒子3は、膜化が進むと、被覆膜4を形成する。コア粒子2および微小樹脂粒子3は、非晶性ポリエステル樹脂からなる。
【選択図】 図1
Description
非晶性ポリエステル樹脂を含む微小樹脂粒子で構成され、かつコア粒子の表面に形成される被覆層であって、被覆層に含まれる微小樹脂粒子の一部が、コア粒子および隣合う微小樹脂粒子の少なくともいずれか一方と融着してなる被覆層とを含むことを特徴とするトナーである。
前記コア粒子と前記微小樹脂粒子との付着力を増大させる付着補助剤の存在下に、前記コア粒子と前記微小樹脂粒子とを接触させることを特徴とする。
ステップs1のコア粒子作製工程では、結着樹脂および着色剤を含むコア粒子を作製する。本発明のトナーに用いられるコア粒子は、結着樹脂および着色剤を含有し、さらに離型剤、帯電制御剤などを含有してもよい。
ステップs2の微小樹脂粒子および付着補助剤調製工程では、少なくとも樹脂を含む微小樹脂粒子を作製する。またコア粒子と微小樹脂粒子との付着力を増大させる付着補助剤を調製する。
ステップs3のコーティング工程では、コア粒子と微小樹脂粒子との付着力を増大させる付着補助剤を用いて、コア粒子に微小樹脂粒子を付着させ融着させる。これによって、コア粒子に微小樹脂粒子をコーティングし、被覆層を形成する。
以下に実施例および比較例を挙げ、本発明を具体的に説明する。以下において、「部」および「%」は特に断らない限りそれぞれ「重量部」および「重量%」を意味する。実施例および比較例における微小樹脂粒子の体積平均粒径、微小樹脂粒子が有する非晶性ポリエステル樹脂の重量平均粒径および個数平均粒径ならびにトナーの体積平均粒径は、以下のようにして測定した。また実施例および比較例で用いた結着樹脂のガラス転移点(Tg)および軟化点(Tm)、ならびに離型剤の融点を、以下のようにして測定した。
微小樹脂粒子の体積平均粒径は、レーザー回折/散乱式粒子径分布測定装置(商品名:LA−920、株式会社堀場製作所製)を用いて体積基準で50%頻度粒子径(メジアン径)として測定した。
GPC装置(商品名:HLC−8220GPC、東ソー株式会社製)に、温度40℃に設定したカラムを用い、試料溶液の注入量を100mLとして測定した。試料溶液としては、微小樹脂粒子の原料の樹脂を乾燥して得た試料の0.25%(固形分濃度)テトラヒドロフラン溶液を一晩放置したものを用いた。分子量校正曲線は標準ポリスチレン(単分散ポリスチレン)を用いて作成した。
電解液(商品名:ISOTON−II、ベックマン・コールター株式会社製)50mlに、試料20mgおよびアルキルエーテル硫酸エステルナトリウム1mlを加え、超音波分散器(商品名:UH−50、株式会社エスエムテー製)によって超音波周波数20kHzで3分間分散処理して測定用試料を調製した。この測定用試料について、粒度分布測定装置(商品名:Multisizer3、ベックマン・コールター株式会社製)を用い、アパーチャ径100μm、測定粒子数50000カウントの条件下に測定を行い、試料粒子の体積粒度分布から体積平均粒径を求めた。またトナーの変動係数を、体積平均粒径およびその標準偏差に基づいて、下記式(1)より算出した。
変動係数=標準偏差/体積平均粒径 …(1)
示差走査熱量計(商品名:DSC220、セイコー電子工業株式会社製)を用い、日本工業規格(JIS)K7121−1987に準じ、試料1gを昇温速度毎分10℃で加熱してDSC曲線を測定した。得られたDSC曲線のガラス転移に相当する吸熱ピークの高温側のベースラインを低温側に延長した直線と、ピークの立ち上がり部分から頂点までの曲線に対して勾配が最大になるような点で引いた接線との交点の温度をガラス転移点(Tg)として求めた。
流動特性評価装置(商品名:フローテスターCFT−100C、株式会社島津製作所製)において、荷重10kgf/cm2(9.8×105Pa)を与えて試料1gがダイ(ノズル口径1mm、長さ1mm)から押出されるように設定し、昇温速度毎分6℃で加熱し、ダイから試料の半分量が流出したときの温度を求め、軟化点とした。
示差走査熱量計(商品名:DSC220、セイコー電子工業株式会社製)を用い、試料1gを温度20℃から昇温速度毎分10℃で200℃まで昇温させ、次いで200℃から20℃に急冷させる操作を2回繰返し、DSC曲線を測定した。2回目の操作で測定されるDSC曲線の融解に相当する吸熱ピークの頂点の温度を離型剤の融点として求めた。
〈コア粒子作製工程〉
〔コア粒子の作製〕
ポリエステル樹脂(商品名:タフトン、花王株式会社製、ガラス転移温度60℃、軟化温度138℃)を85部、着色剤として銅フタロシアニン(C.I.ピグメントブルー15:3)を5部、離型剤(カルナウバワックス、東亜化成株式会社製、融点82℃)8部、帯電制御剤(商品名:ボントロンE84、オリエント化学工業株式会社製)2部をヘンシェルミキサーにて3分間混合分散し、原料を得た。得られた原料を、二軸押出機(商品名:PCM−30、株式会社池貝製)を用いて溶融混練分散し、樹脂混練物を調製した。二軸押出機の運転条件は、シリンダ設定温度110℃、バレル回転数毎分300回転(300rpm)、原料供給速度20kg/時間とした。得られたトナー混練物を冷却ベルトにて冷却後、φ2mmのスクリーンを有するスピードミルにて粗粉砕した。
〔ポリエステル樹脂Aの作製〕
ポリオキシプロピレン(2,3)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、エチレングリコール、テレフタル酸、イソフタル酸、無水トリメリット酸を反応させて、ポリエステル樹脂A(ガラス転移温度62℃、軟化温度120℃、Mw15000、Mn4700、Mw/Mn=3.2)を得た。
テレフタル酸、イソフタル酸、ネオペンチルグリコール、エチレングリコールを反応させて、ポリエステル樹脂B(ガラス転移温度61℃、軟化温度126℃、Mw13000、Mn4100、Mw/Mn=3.2)を得た。
ポリエステル樹脂Aをメチルエチルケトンに溶解し、この溶液を、アニオン性界面活性剤(ドデシル硫酸ナトリウム)水溶液と混合して機械式分散機(商品名:クレアミックス(CLEARMIX)、エム・テクニック株式会社製)で乳化した。得た乳化物からメチルエチルケトンを減圧溜去して、さらに凍結乾燥して微小樹脂粒子C(体積平均粒径0.2μm)を得た。
ポリエステル樹脂Aをメチルエチルケトンに溶解し、この溶液を、ノニオン性界面活性剤(ポリビニルアルコール)水溶液と混合して機械式分散機(商品名:クレアミックス(CLEARMIX)、エム・テクニック株式会社製)で乳化した。得た乳化物からメチルエチルケトンを減圧溜去して、さらに凍結乾燥して微小樹脂粒子D(体積平均粒径0.4μm)を得た。
ポリエステル樹脂Bをメチルエチルケトンに溶解し、この溶液を、アニオン性界面活性剤(ドデシル硫酸ナトリウム)水溶液と混合して機械式分散機(商品名:クレアミックス(CLEARMIX)、エム・テクニック株式会社製)で乳化した。得た乳化物からメチルエチルケトンを減圧溜去して、さらに凍結乾燥して微小樹脂粒子E(体積平均粒径0.2μm)を得た。
ポリエステル樹脂Bをメチルエチルケトンに溶解し、この溶液を、ノニオン性界面活性剤(ポリビニルアルコール)水溶液と混合して機械式分散機(商品名:クレアミックス(CLEARMIX)、エム・テクニック株式会社製)で乳化した。得た乳化物からメチルエチルケトンを減圧溜去して、さらに凍結乾燥して微小樹脂粒子F(体積平均粒径0.4μm)を得た。
付着補助剤としてはエタノール(特級、キシダ化学株式会社製)を用意した。
(実施例1)
容器内に液体を噴霧できる二流体ノズルを取付けた表面改質装置(商品名:ハイブリダイザーNHS−1型、株式会社奈良機械製作所製)に、コア粒子100部と微小樹脂粒子C10部とを投入し、回転数8000rpmで10分間滞留させた後、二流体ノズルに圧縮エアを送り、付着補助剤としてエタノールを0.5g/分で噴霧するように調整し、45℃で40分間噴霧して、コア粒子の表面全面に微小樹脂粒子Cのコーティングを行った。
微小樹脂粒子Dを用いたこと以外は実施例1と同様にして、実施例2のトナーを得た。実施例2のトナーは、体積平均粒径が7.2μmであり、変動係数が26であった。
微小樹脂粒子Eを用いたこと以外は実施例1と同様にして、実施例3のトナーを得た。実施例3のトナーは、体積平均粒径が7.1μmであり、変動係数が25であった。
微小樹脂粒子Fを用いたこと以外は実施例1と同様にして、実施例4のトナーを得た。実施例4のトナーは、体積平均粒径が7.3μmであり、変動係数が27であった。
微小樹脂粒子として、ポリメタクリル酸メチル(商品名:MP1000、体積平均粒径0.4μm、ガラス転移温度128℃、綜研化学株式会社製)を用いたこと以外は実施例1と同様にして、比較例1のトナーを得た。比較例1のトナーは、体積平均粒径が7.3μmであり、変動係数が35であった。
微小樹脂粒子として、ポリメタクリル酸メチル(商品名:MP1451、体積平均粒径0.15μm、ガラス転移温度128℃、綜研化学株式会社製)を用いたこと以外は実施例1と同様にして、比較例2のトナーを得た。比較例2のトナーは、体積平均粒径が7.2μmであり、変動係数が37であった。
トナー100gをポリ容器に密閉し、50℃で48時間放置した後、トナーを取出して#100メッシュのふるいに掛けた。ふるい上に残存するトナーの重量を測定し、この重量のトナー全重量に対する割合である残存量を求め、下記の基準で評価した。数値が低いほど、トナーがブロッキングを起こさず、保存性が良好であることを示す。
○:良好。残存量が10%未満。
×:不良。残存量が10%以上。
トナーを市販の二成分現像装置を有する複写機(商品名:MX-2300G、シャープ株式会社製)の現像ユニットにセットし、感光体上に現像されないように調整した状態で20℃の恒温中で現像器のみ5時間連続駆動して凝集物の発生有無確認を行った。
○:良好。凝集物発生なし
×:不良。凝集物発生あり
トナーを市販の二成分現像装置を有する複写機(商品名:MX-2300G、シャープ株式会社製)の現像ユニットにセットし、感光体上に現像されないように調整した状態で20℃の恒温中で現像器のみ3分間連続駆動した後、現像剤を採取し、吸引式帯電量測定装置(商品名:210H−2A Q/M Meter、TREK社製)で帯電量を測定して初期の帯電量とした。その後5時間連続駆動して、5時間後の帯電量測定を行った。
○:良好。初期帯電量と5時間後の帯電量の変化率の絶対値が20%未満
×:不良。初期帯電量と5時間後の帯電量の変化率の絶対値が20%以上
得られた二成分現像剤を、市販の複写機(商品名:MX-2300G、シャープ株式会社製)から定着装置を取除いて得た試験用複写機の現像装置に投入し、日本工業規格(JIS)P0138に規定されるA4判の記録用紙上に、トナー付着量が0.45mg/cm2になるように調整して、縦20mm、横50mmの長方形状のべた画像部を未定着の状態で形成した。外部定着機を用い、記録用紙の通紙速度を毎秒120mm(120mm/秒)として、形成された未定着トナー画像の定着を行い、評価用画像を形成した。外部定着機には、市販のフルカラー複写機(商品名:LIBRE AR−C260、シャープ株式会社製)から取出したオイルレス方式の定着装置を、加熱ローラの表面温度を任意の値に設定できるように改造したものを用いた。評価時の加熱ローラ表面温度は170℃に設定した。オイルレス方式の定着装置とは、加熱ローラにシリコンオイルなどの離型剤を塗布することなく定着を行う定着装置のことである。
加熱ローラの表面温度が170℃のときに形成された画像について、反射濃度計(商品名:RD918、マクベス社製)を用いて、べた画像部の光学反射濃度を測定し、これを画像濃度とした。画像濃度の評価を、以下のような基準で行った。
○:良好。画像濃度が1.40以上。
×:不良。画像濃度が1.40未満。
印字率が5%のチャートを1000枚連続印字した後、感光体表面にフィルミングが発生しているか否かを目視によって確認した。クリーニング性の評価を、以下のような基準で行った。
○:良好。フィルミングが発生していない。
×:不良。フィルミングが発生している。
以上の保存性、耐久性、帯電性、画像濃度およびクリーニング性の評価結果を合わせて、以下のような基準で総合評価を行った。
○:良好。評価結果に×がない。
×:不良。評価結果に×がある。
実施例および比較例の評価結果を表2に示す。
実施例1、3のトナー(微小樹脂粒子の体積平均粒径が0.2μm)は、実施例2、4のトナー(微小樹脂粒子の体積平均粒径が0.4μm)と比較して、保存性評価での残存率が低い値であった。好適な大きさの突起部がトナー表面に形成されており、トナー同士の融着が起こりにくくなっているためであると考えられる。
2 コア粒子
3 微小樹脂粒子
4 被覆層
10 画像形成装置
20 トナー像形成手段
30 転写手段
40 定着手段
50 記録媒体供給手段
60 排出手段
21 感光体ドラム
22 帯電手段
23 露光ユニット
24 現像手段
25 クリーニングユニット
26 現像槽
27 トナーホッパ
28 中間転写ベルト
29 駆動ローラ
31 従動ローラ
32 中間転写ローラ
33 転写ベルトクリーニングユニット
34 転写ローラ
35 定着ローラ
36 加圧ローラ
37 自動給紙トレイ
38 ピックアップローラ
39 搬送ローラ
41 レジストローラ
42 手差給紙トレイ
43 排出ローラ
44 排出トレイ
Claims (12)
- 少なくとも非晶性ポリエステル樹脂および着色剤を含むコア粒子と、
非晶性ポリエステル樹脂を含む微小樹脂粒子で構成され、かつコア粒子の表面に形成される被覆層であって、被覆層に含まれる微小樹脂粒子の一部が、コア粒子および隣合う微小樹脂粒子の少なくともいずれか一方と融着してなる被覆層とを含むことを特徴とするトナー。 - 前記微小樹脂粒子が有する前記非晶性ポリエステル樹脂の重量平均分子量(Mw)が50000以下で、かつ個数平均分子量(Mn)に対する重量平均分子量(Mw)の比(Mw/Mn)が4.0以下であることを特徴とする請求項1に記載のトナー。
- 請求項1または2に記載のトナーの製造方法であって、
前記コア粒子と前記微小樹脂粒子との付着力を増大させる付着補助剤の存在下に、前記コア粒子と前記微小樹脂粒子とを接触させることを特徴とするトナーの製造方法。 - 融着前の前記微小樹脂粒子の体積平均粒径が、0.05μm以上1μm以下であることを特徴とする請求項3に記載のトナーの製造方法。
- 前記付着補助剤は、水および低級アルコールのうち少なくともいずれか1つを含むことを特徴とする請求項3または4に記載のトナーの製造方法。
- 前記微小樹脂粒子は、前記コア粒子100重量部に対して1重量部以上30重量部以下の割合で用いられることを特徴とする請求項3〜5のいずれか1つに記載のトナーの製造方法。
- 前記コア粒子および前記微小樹脂粒子を内部に収容する容器と、前記容器内部に前記付着補助剤を噴霧する噴霧手段とを備える表面改質装置によって、前記コア粒子に前記微小樹脂粒子を付着させ融着させることを特徴とする請求項3〜6のいずれか1つに記載のトナーの製造方法。
- 前記コア粒子を内部に収容する容器と、前記容器内部に前記微小樹脂粒子と前記付着補助剤との混合物を噴霧する噴霧手段とを備える表面改質装置によって、コア粒子に前記微小樹脂粒子を付着させ融着させることを特徴とする請求項3〜6のいずれか1つに記載のトナーの製造方法。
- 前記付着補助剤は、前記微小樹脂粒子1重量部に対して1重量部以上99重量部以下の割合で用いられることを特徴とする請求項8に記載のトナーの製造方法。
- 請求項3〜9のいずれか1つに記載のトナーの製造方法により得られるトナーとキャリアとを含むことを特徴とする二成分現像剤。
- 請求項10に記載の二成分現像剤を用いて現像を行うことを特徴とする現像装置。
- 請求項11に記載の現像装置を用いて画像を形成することを特徴とする画像形成装置。
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