JP2013104924A - 静電潜像現像用トナー、及び静電潜像現像用トナーの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】結着樹脂中に、少なくとも、着色剤、電荷制御剤、及び離型剤を含み、粉砕トナーである、静電潜像現像用トナーについて、一次粒子径が3〜10μmの範囲の粒子の平均円形度を0.960〜0.980とし、所定の条件で観測される、外径が200nm以上の凹部を有するトナー粒子の数の、観察対象のトナー100個に対する個数比率を、10個数%以下とする。
【選択図】なし
Description
前記静電潜像現像用トナーは、一次粒子径が3〜10μmの範囲の粒子の平均円形度が0.960〜0.980であり、
前記静電潜像現像用トナーの粒子100個を走査型電子顕微鏡により観察した場合に観測される、走査型電子顕微鏡画像から測定される外径が200nm以上の凹部を有するトナー粒子の数の、観察対象のトナー100個に対する個数比率が、10個数%以下である、静電潜像現像用トナー。
(I)結着樹脂、着色剤、電荷制御剤、及び離型剤を、混合した後に溶融混練する工程;
(II)工程(I)で得られた溶融混練物を、粉砕して粉砕物を得る工程;
(III)前記粉砕物を熱処理する工程;及び
(IV)熱処理した後に分級して、所定の体積平均粒子径のトナーを得る工程。
本発明の静電潜像現像用トナー(以下、単にトナーともいう)は、粉砕トナーであり、結着樹脂中に、少なくとも着色剤、電荷制御剤、及び離型剤を含む。また、本発明の静電潜像現像用トナーは、後述するように、特定の範囲の平均円形度を有するものであって、所定の方法により測定される、外径200nm以上の凹部を有するトナー粒子の含有比率が、特定の比率以下とされたものである。
本発明のトナー粒子に含まれる結着樹脂は、従来からトナー粒子の結着樹脂として用いられている樹脂であれば特に制限されない。結着樹脂の具体例としては、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、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ビニルエーテル系樹脂、N−ビニル系樹脂、スチレン−ブタジエン樹脂等の熱可塑性樹脂が挙げられる。これらの樹脂の中でも、トナー中の着色剤の分散性、トナーの帯電性、用紙に対する定着性の面から、ポリエステル樹脂が好ましい。以下、ポリエステル樹脂について説明する。
本発明の静電潜像現像用トナーは、結着樹脂中に着色剤を含む。静電潜像現像用トナーに含まれる着色剤は、所望するトナー粒子の色に合わせて、公知の顔料や染料を用いることができる。トナーに添加可能な好適な着色剤の具体例としては、カーボンブラック、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黒色顔料;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、ネーブルスイエロー、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等の黄色顔料;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GK等の橙色顔料;ベンガラ、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等の赤色顔料;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等の紫色顔料;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等の青色顔料;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等の緑色顔料;亜鉛華、酸化チタン、アンチモン白、硫化亜鉛等の白色顔料;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、アルミナホワイト等の体質顔料が挙げられる。これらの着色剤は、トナーを所望の色相に調整する目的等で2種以上を組み合わせて用いることもできる。
本発明の静電潜像現像用トナーは、結着樹脂中に電荷制御剤を含む。電荷制御剤は、トナーの帯電レベルや、所定の帯電レベルに短時間でトナーを帯電可能か否かの指標となる帯電立ち上がり特性を向上させ、耐久性や安定性に優れたトナーを得る目的で使用される。トナーを正帯電させて現像を行う場合、正帯電性の電荷制御剤が使用され、トナーを負帯電させて現像を行う場合、負帯電性の電荷制御剤が使用される。
本発明の静電潜像現像用トナーは、離型剤を含む。離型剤は、定着性や耐オフセット性を向上させる目的で使用される。トナーに添加する離型剤の種類は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されない。離型剤としてはワックスが好ましく、ワックスの例としては、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、フッ素樹脂系ワックス、フィッシャートロプシュワックス、パラフィンワックス、エステルワックス、モンタンワックス、ライスワックス等が挙げられる。これらの離型剤は2種以上を組み合わせて使用できる。かかる離型剤をトナーに添加することにより、形成画像におけるオフセットや像スミアリング(画像をこすった際の画像周囲の汚れ)の発生をより効率的に抑制することができる。
本発明のトナーは、所望により、結着樹脂中に磁性粉を配合することができる。トナーに配合する磁性粉の種類は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されない。好適な磁性粉の例としては、フェライト、マグネタイト等の鉄;コバルト、ニッケル等の強磁性金属;鉄、及び/又は強磁性金属を含む合金;鉄、及び/又は強磁性金属を含む化合物;熱処理等の強磁性化処理を施された強磁性合金;二酸化クロムが挙げられる。
本発明の静電潜像現像用トナーは、トナーの流動性、保存安定性、クリーニング性等を改良する目的で外添剤をトナー粒子の表面に付着させてもよい。
本発明の静電潜像現像用トナーは、所望のキャリアと混合して2成分現像剤として使用することもできる。2成分現像剤を調製する場合、磁性キャリアを用いるのが好ましい。
本発明の静電潜像現像用トナーは、粉砕トナーであり、結着樹脂に、着色剤、電荷制御剤、及び離型剤と、必要に応じ磁性粉等の成分を配合した混合物を溶融混練した後に、溶融混練物を、所望の粒子径となるように粉砕・分級して調製される。粉砕・分級されたトナーの平均粒子径は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されないが、一般的には、5〜10μmが好ましい。
<円形度測定方法>
フロー式粒子像分析装置(FPIA−3000(シスメックス株式会社製))を用いてトナーの円形度を測定する。23℃、60%RHの環境下において、円相当径0.60〜400μmの範囲のトナー粒子について、粒子像と同じ投影面積を持つ円の円周の長さ(L0)と、粒子投影像の外周の長さ(L)とを測定し、下式により円形度を求める。円相当径3〜10μmのトナー粒子の円形度の総和を、円相当径3〜10μmのトナー粒子の全粒子数で除した値を円形度とする。
(円形度算出式)
円形度=L0/L
<外径が200nm以上である凹部を有するトナーの粒子の個数比率の測定方法>
走査型電子顕微鏡により倍率3000倍で撮影された画像に含まれる、100個のトナー粒子について外径200nm以上の凹部の有無を確認し、外径200nm以上の凹部を1個所以上有するトナー粒子の数をカウントする。カウントされた外径が200nm以上である凹部を有するトナーの粒子数に基づき、トナー粒子100個に対する、外径が200nm以上である凹部を有するトナーの粒子の個数比率を算出する。
コールターカウンターマルチサイザー3(ベックマンコールター社製)を用いて、体積平均粒子径を測定する。電解液としてアイソトンII(ベックマンコールター社製)を用い、アパーチャーとして100μmアパーチャーを用いる。電解液(アイソトンII)に少量の界面活性剤を添加した溶液にトナー10mgを加え、超音波分散器によりトナーを電解液中に分散させる。トナーが分散した電解液を測定試料として用い、コールターカウンターマルチサイザー3によりトナーの粒度分布を測定し、トナーの体積平均粒子径を求める。
以上説明した本発明の静電潜像現像用トナーを用いて画像を形成する際に使用する画像形成装置は、良好な画像を形成できる限り特に限定されず、従来から使用される画像形成装置から適宜選択される。本発明の静電潜像現像用トナーにより画像を形成する際に用いる画像形成装置は、後述するような、複数色のトナーを用いるタンデム方式のカラー画像形成装置が好ましい。ここでは、タンデム方式のカラー画像形成装置を用いた画像形成方法について説明する。
〔調製例1〕
ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物1960g、ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物780g、ドデセニル無水コハク酸257g、テレフタル酸770g、及び酸化ジブチル錫4gを反応容器に仕込み、窒素雰囲気下に、撹拌しながら235℃まで昇温した。次いで、同温度にて8時間反応を行った後、反応容器内を8.3kPaに減圧して1時間反応を行った。その後、反応混合物を180℃に冷却し、所望の酸化となるようにトリメリット酸無水物を反応容器に添加した。次いで、10℃/時間の速度で反応混合物を210℃まで昇温し同温度で反応を行った。反応終了後、反応容器の内容物を取り出し、冷却してポリエステル樹脂を得た。
調製例1で得たポリエステル樹脂100質量部、カルナバワックス(カルナバワックス1号(加藤洋行株式会社製))5質量部、電荷制御剤(P−51(オリヱント化学工業株式会社製))2質量部、及びカーボンブラック(MA100(三菱化学株式会社製))5質量部を、混合機により混合した後に、混合物を2軸押出機により溶融混練して混練物を得た。混練物を、粉砕機(ロートプレックス(株式会社東亜機械製作所製))により粗粉砕して体積平均粒子径(D50)約20μmの粗粉砕物を得、機械式粉砕機(ターボミル(ターボ工業株式会社製))により5回に分けて微粉砕し、分級機(エルボージェット(日鉄鉱業株式会社製))により分級して、体積平均粒子径(D50)が6.8μmのトナー粒子を得た。得られた分級後のトナー粒子を、熱処理装置(サフュージョン(日本ニューマチック工業株式会社製))により、200℃にて熱処理した。
コールターカウンターマルチサイザー3(ベックマンコールター社製)を用いて、体積平均粒子径を測定した。電解液としてアイソトンII(ベックマンコールター社製)を用い、アパーチャーとして100μmのアパーチャーを用いた。電解液(アイソトンII)に少量の界面活性剤を添加した溶液にトナー10mgを加え、超音波分散器によりトナーを電解液中に分散させた。トナーが分散した電解液を測定試料として用い、コールターカウンターマルチサイザー3によりトナーの粒度分布を測定し、トナーの体積平均粒子径を求めた。
フロー式粒子像分析装置(FPIA−3000(シスメックス株式会社製))を用いてトナーの円形度を測定した。23℃、60%RHの環境下において、円相当径0.60〜400μmの範囲の粒子について、粒子像と同じ投影面積を持つ円の円周の長さ(L0)と、粒子投影像の外周の長さ(L)とを測定し、下式により円形度を求めた。円相当径3〜10μmの粒子の円形度の総和を、円相当径3〜10μmの粒子の全粒子数で除した値を円形度とした。
(円形度算出式)
円形度a=L0/L
走査型電子顕微鏡により倍率3000倍で撮影された画像に含まれる、100個のトナー粒子について外径200nm以上の凹部の有無を確認し、外径200nm以上の凹部を1個所以上有するトナー粒子の数をカウントした。カウントされた外径が200nm以上である凹部を有するトナーの粒子数に基づき、トナー粒子100個に対する、外径が200nm以上である凹部を有するトナーの粒子の個数比率を算出した。
キャリア(フェライトキャリア(パウダーテック株式会社))と、フェライトキャリアの質量に対して10質量%のトナーとを、ボールミルにて30分間混合して2成分現像剤を調製した。得られた2成分現像剤を用いて、下記方法に従って、実施例1のトナーの画像濃度、転写性、及びクリーニング性の評価を行った。トナーの評価結果を表2に記す。
常温常湿環境(20℃、65%RH)にて、プリンター(FS−C5016(京セラミタ株式会社製))の黒色用現像部に調製した2成分現像剤を充填し、黒色用トナーコンテナに調製したトナーを充填した。そして、当該プリンターにより画像評価パターンを印字して初期画像を得た。その後、常温常湿環境(20℃、65%RH)にて印字率2%で2万枚連続印字した後に、画像評価パターンを印字した。初期画像、及び2万枚印字後に印字された画像評価パターンにおけるソリッド画像の画像濃度を、反射濃度計(RD914、グレタグマクベス社製)により測定した。初期画像の濃度に対する、2万枚印字後の画像濃度の低下量について、下記の基準で画像濃度を評価した。
○:低下量が0.15以下
△:低下量が0.15超
プリンター(FS−C5016(京セラミタ株式会社製))を用いて評価した。2成分現像剤を現像器に充填し、初期画像として細線画像を形成した。細線画像上の中抜けの有無をルーペにより観察して、下記の基準により転写性を評価した。実用上許容できる評価は5、及び4である。
5:中抜け未発生
4:極わずかに中抜けが発生
3:少量の中抜けが発生
2:局所的に多くの中抜けが発生
1:広範囲にわたり顕著に中抜けが発生
プリンター(FS−C5016(京セラミタ株式会社製))を用いて評価した。かかるプリンターは、弾性ブレードを有するクリーニング部を備える。ベタ画像を形成した直後に白紙画像を形成し、トナーすり抜けの状態を目視により観察して評価した。実用上許容できる評価は3である。
3:白紙画像中にトナーすり抜けによる黒筋は確認されない
2:白紙画像中にトナーすり抜けによる黒筋がわずかに確認される
1:白紙画像中に多量のトナーすり抜けによる黒筋が確認される
表1に記載の回数に分けて微粉砕を行うことと、表1に記載の温度で熱処理温度を行うこととの他は、実施例1と同様にして、実施例2〜6、及び比較例1〜7のトナーを得た。なお、比較例6、及び7については熱処理を行っていない。
1a 機器本体
2 給紙部
3 画像形成部
37 潜像担持部
38 露光部
39 帯電部
4 定着部
6 搬送ローラー
5 排紙部
7 画像形成ユニット
71 現像部
8 クリーニング部
81 弾性ブレード
P 用紙
Claims (5)
- 結着樹脂中に、少なくとも、着色剤、電荷制御剤、及び離型剤を含み、粉砕トナーである、静電潜像現像用トナーであって、
前記静電潜像現像用トナーは、一次粒子径が3〜10μmの範囲の粒子の平均円形度が0.960〜0.980であり、
前記静電潜像現像用トナーの粒子100個を走査型電子顕微鏡により観察した場合に観測される、走査型電子顕微鏡画像から測定される外径が200nm以上の凹部を有するトナー粒子の数の、観察対象のトナー100個に対する個数比率が、10個数%以下である、静電潜像現像用トナー。 - 前記結着樹脂がポリエステル樹脂である、請求項1記載の静電潜像現像用トナー。
- 前記外径が200nm以上の凹部を有するトナー粒子の数の、観察対象のトナー100個に対する個数比率が、5個数%以下である、請求項1又は2記載の静電潜像現像用トナー。
- 以下の工程(I)〜(IV)を含む、請求項1〜3の何れか1記載の静電潜像現像用トナーの製造方法:
(I)結着樹脂、着色剤、電荷制御剤、及び離型剤を、混合した後に溶融混練する工程;
(II)工程(I)で得られた溶融混練物を、粉砕して粉砕物を得る工程;
(III)前記粉砕物を熱処理する工程;及び
(IV)熱処理した後に分級して、所定の体積平均粒子径のトナーを得る工程。 - 前記工程(III)が、前記粉砕物を180〜220℃で熱処理を行う工程である、請求項4記載の静電潜像現像用トナーの製造方法。
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