JP2013222049A - 磁性1成分現像剤 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】少なくとも磁性粉を含み、磁性1成分現像剤であって、結着樹脂中に離型剤を含まない球形トナーと、結着樹脂中に離型剤を含まない非球形トナーとからなり、トナーの粒子100個について、走査型電子顕微鏡画像から測定される球形トナーと非球形トナーの円形度が所定範囲の値であり、球形トナーと非球形トナーとの個数比率が所定範囲である、磁性1成分現像剤。
【選択図】図3
Description
球形トナーと非球形トナーとからなるトナーの粒子100個について倍率3000倍で撮影した走査型電子顕微鏡画像から測定される、球形トナーの円形度が、非球形トナーの円形度、及び前記球形トナーの粒子数(A)の、前記非球形トナーの粒子数(B)に対する個数比率(A)/(B)が、下式(1)〜(3)の関係を満たす、磁性1成分現像剤に関する。
球形トナーの円形度≧0.980・・・(1)
非球形トナーの円形度≦0.960・・・(2)
3/7≦個数比率(A)/(B)≦5/5・・・(3)
結着樹脂は、従来からトナー粒子の構成成分として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、トナー中の着色剤に対する分散性、トナーの帯電性、用紙に対する定着性の面から、スチレンアクリル系樹脂、及びポリエステル樹脂が好ましい。以下、スチレンアクリル系樹脂、及びポリエステル樹脂について説明する。
本発明の磁性1成分現像剤を構成する、球形トナーと非球形トナーとは、磁性トナーであるため、それぞれ結着樹脂中に磁性粉を含む。結着樹脂中に配合される磁性粉の種類は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されない。
(磁性粉の製造方法)
1.5mol/リットルのFe2+を含む硫酸第一鉄塩水溶液26.7リットルを、あらかじめ反応容器中に入れておいた、3.4Nの水酸化ナトリウム水溶液25.9リットル(Fe2+に対し1.10当量に相当する)に加え、90℃に加熱して、pHを10.5に維持しながら、水酸化第一鉄コロイドを含む第一鉄塩懸濁液を生成させる。
磁性1成分現像剤を構成する非球形トナーは、定着性や耐オフセット性を向上させる目的で、離型剤を含む。非球形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。これらのワックスは2種以上を組み合わせて使用できる。これらの離型剤をトナーに添加することにより、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。
本発明の磁性1成分現像剤は、磁性粉を必須の成分として含むため、通常黒色である。このため、トナーは、本発明の目的を阻害しない範囲で、本発明の磁性1成分現像剤を用いて形成した形成画像をより好ましい黒色の色相に調整する目的で、着色剤として、公知の染料又は顔料を含んでいてもよい。具体的には、顔料としてはカーボンブラック等が挙げられ、染料としてはアシッドバイオレット等が挙げられる。
トナーは、結着樹脂中に電荷制御剤を含んでいてもよい。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。本発明の磁性1成分現像剤は、球形トナーと非球形トナーとから構成されるが、トナーが電化制御剤を含む場合、球形トナーと非球形トナー双方が電化制御剤を含むのが好ましい。
本発明の磁性1成分現像剤は、所望によりその表面を外添剤により処理することができる。外添剤の種類は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されず、従来からトナー用に使用されている外添剤から適宜選択できる。好適な外添剤の具体例としては、シリカや、アルミナ、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム等の金属酸化物が挙げられる。これらの外添剤は、2種以上を組み合わせて使用できる。また、これらの外添剤は、アミノシランカップリング剤やシリコーンオイル等の疎水化剤により疎水化して使用することもできる。疎水化された外添剤を用いる場合、高温高湿下での帯電量の低下を抑制しやすく、流動性に優れるトナーを得やすい。
磁性1成分現像剤の製造方法は、それぞれ所定の形状である離型剤を含まない球形トナーと離型剤を含む非球形トナーとを、後述する所定の比率で混合する方法であれば特に限定されない。球形トナーと、非球形トナーとを混合する方法は、これらを均一に混合できれば特に限定されない。球形トナーと、非球形トナーとを混合する方法としては、例えば、ヘンシェルミキサー等の混合装置を用いる方法が挙げられる。
球形トナーの粉砕法による製造方法としては、結着樹脂に、磁性粉と、必要に応じて、着色剤、電荷制御剤等の任意成分とを混合機等により混合した後、一軸又は二軸押出機等の混練機により結着樹脂と結着樹脂に配合される成分とを溶融混練し、冷却された混練物を粉砕した後に、粉砕物を球形化処理する方法が挙げられる。前述の粉砕工程は、混練物を粗粉砕して粗粉砕物を得た後、得られた粗粉砕物をさらに微粉砕して微粉砕物を得る工程を含むのが好ましい。球形トナーは、分級により所望の粒子径に調整されるが、分級は、球形化処理の前後何れで行われてもよい。球形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。
非球形トナーの粉砕法による製造方法としては、結着樹脂に、磁性粉と離型剤と、必要に応じて、着色剤、電荷制御剤等の任意成分とを混合機等により混合した後、一軸又は二軸押出機等の混練機により結着樹脂と結着樹脂に配合される成分とを溶融混練し、冷却された混練物を粉砕した後に、粉砕物を分級する方法が挙げられる。前述の粉砕工程は、混練物を粗粉砕して粗粉砕物を得た後、得られた粗粉砕物をさらに微粉砕して微粉砕物を得る工程を含むのが好ましい。非球形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、及び個数比率測定方法>
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、球形トナーの数(A)と、非球形トナーの数(B)とをそれぞれカウントして、球形トナーの数(A)の、非球形トナーの数(B)に対する個数比率(A)/(B)を求める。例えば、図3に示したトナーのSEM画像によると、球形トナー数(A)は6個、非球形トナー数は11個であり、その個数比率(A)/(B)は6/11である。なお、図3に示すように、SEM画像の端で一部が写っていないトナーについては、球形トナー、又は非球形トナーとしてカウントしない。また、球形トナー、及び非球形トナーの分類は、SEM画像を用いて目視にて行うことができる。
(円形度算出式)
円形度a=L0/L
なお、トナーの粒子像の投影面積、及び粒子投影像の外周の長さ(L)は、得られた画像を、画像解析ソフトウェア(WinROOF(ver.5.5.0)、(三谷商事株式会社製))により、自動2値化(モード:Pタイル)で2値化して画像処理して行うことで測定できる。
〔調製例1〕
反応容器に溶剤としてキシレン300質量部を仕込み、スチレン845質量部及びアクリル酸n−ブチル155質量部の混合モノマーと、ジ−tert−ブチルペルオキサイド(重合開始剤)8.5質量部及びキシレン125質量部の混合液とを、窒素雰囲気下、170℃にて、3時間かけて反応容器に滴下した。次いで、同温度にて1時間反応を行った。反応終了後、冷却し、溶剤を除去してスチレンアクリル系樹脂を得た。
(非球形トナーの製造)
調製例1で得られたスチレンアクリル系樹脂49質量部、磁性粉(粒子径:0.22μm、磁気特性:79.6kA/mにおける飽和磁化σs=62(Am2/kg)、形状:丸八面体状(図1の形状))45質量部、離型剤(サゾールワックスH1(サゾールワックス社製))5質量部、及び正帯電性電荷制御剤(4級アンモニウム塩化合物、P−51(オリヱント化学工業株式会社製))3質量部をヘンシェルミキサー(FM−20B(日本コークス工業株式会社製))により、回転数2500rpmの条件で、5分間撹拌・混合した後、得られた混合物を2軸押出機(PCM−45(株式会社池貝製))によりシリンダー温度120℃、回転数150rpm、処理速度300g/分の条件にて溶融混練した。得られた溶融混練物を冷却し、ロートプレックス粉砕機(株式会社東亜機械製作所製)で粗粉砕した。得られた粗粉砕物を、ターボミル(ターボ工業株式会社製)により、10000rpm、10kg/hの条件にて微粉砕し、微粉砕物をエルボージェット分級機(EJ−LABO(日鉄鉱業株式会社製))で分級して非球形トナー母粒子を得た。下記方法に従って測定した非球形トナー母粒子の平均粒子径は6.8μmであった。
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)5ml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によりトナー母粒子の粒度分布を測定し、トナー母粒子の体積平均粒子径を求めた。
離型剤を用いない他は、上述の非球形トナーと同様にして、微粉砕物を得た。次いで、得られた微粉砕物を、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、処理量20kg/時、350℃にて熱処理した。熱処理により球形化された微粉砕物を、エルボージェット分級機(EJ−LABO(日鉄鉱業株式会社製))で分級して球形トナー母粒子を得た。得られた球形トナー母粒子の平均粒子径は6.8μmであった。
得られた混合トナー母粒子100質量部に対して、シリカ微粒子(RA−200H(日本アエロジル株式会社製))1.0質量部と、酸化チタン(EC−100(チタン工業株式会社製))2.0質量とを加え、ヘンシェルミキサー(FM−20B(日本コークス株式会社製))にて、回転数2500rpmにて5分間混合して実施例1の現像剤を得た。
球形トナー母粒子の質量の、非球形トナー母粒子の質量に対する比率(球形トナー母粒子/非球形トナー母粒子)が3/7となるように混合することの他は、実施例1と同様にして実施例2の現像剤を得た。
球形トナー母粒子の質量の、非球形トナー母粒子の質量に対する比率(球形トナー母粒子/非球形トナー母粒子)が1/1となるように混合することの他は、実施例1と同様にして実施例3の現像剤を得た。
非球形トナー母粒子を調製する際の微粉砕工程を6000rpm、10kg/hの3段階の工程に分けることと、球形トナー母粒子を調製する際の熱処理温度を350℃から330℃に変えることの他は、実施例3と同様にして実施例4の現像剤を得た。
非球形トナー母粒子を調製する際の微粉砕工程を9000rpm、10kg/hに変えることと、球形トナー母粒子を調製する際の熱処理温度を350℃から370℃に変えることとの他は、実施例3と同様にして実施例5の現像剤を得た。
球形トナー母粒子と、非球形トナー母粒子との質量比(球形:非球形)が2:8となるように混合することの他は、実施例1と同様にして比較例1の現像剤を得た。
球形トナー母粒子と、非球形トナー母粒子との質量比(球形:非球形)が6:4となるように混合することの他は、実施例1と同様にして比較例2の現像剤を得た。
実施例1の現像剤に含まれる球形トナー母粒子のみを用いることにより比較例3の現像剤を得た。
実施例1の現像剤に含まれる非球形トナー母粒子のみを用いることにより比較例4の現像剤を得た。
実施例1の球形トナー母粒子に離型剤を含有させること以外は実施例1と同様にして比較例5の現像剤を得た。
比較例5の現像剤に含まれる球形トナー母粒子のみを用いることにより比較例6の現像剤を得た。
離型剤を用いない他は、実施例1の現像剤に用いた非球形トナー母粒子と同様にして非球形トナー母粒子を得、この非球形母粒子のみを用いることにより比較例7のトナーとした。
球形トナー母粒子を調製する際の熱処理温度を350℃から290℃に変える他は、実施例5と同様にして比較例8の現像剤を得た。
実施例1〜5、及び比較例1〜8で得られた現像剤について、前述の方法に従って、球形トナー、及び非球形トナーの円形度、並びに球形トナーの粒子数(A)の、非球形トナーの粒子数(B)に対する個数比率(A)/(B)を測定した。球形トナー、及び非球形トナーの円形度、並びに個数比率(A)/(B)の測定結果を表1、及び表2に記す。
実施例1〜5、及び比較例1〜8で得られた現像剤について、下記方法に従い、帯電量、画像濃度、並びに、文字チリ、及びオフセットの発生を評価した。実施例1〜5、及び比較例1〜8の現像剤の、帯電量、画像濃度、並びに、文字チリ、及びオフセットの発生の評価結果を表1に記す。
各実施例、及び比較例の現像剤4質量部とフェライトキャリア(FK−150(パウダーテック株式会社製)100質量部を混合する。20℃65%RH環境下にて、容量20mlのポリプロピレン製のボトル中にキヤリア10g、現像剤0.4gを入れ、ボトルを密閉した状態で、ボールミル(京セラドキュメントソリューションズ株式会社製)にて100rpmの回転数で3分間摩擦帯電をさせた時の帯電量(μC/g)を初期帯電量とした。帯電量は、帯電させたトナー約100mgを試料として用い、帯電量測定装置(Q/M Meter 210HS(TRek社製))により測定した。また、上記のページプリンターを用いて、各実施例、及び比較例の現像剤により印字率5%にて100,000枚連続して印字を行った。100,000枚の連続印字後のトナーの帯電量を、初期の帯電量と同様に測定した。
20℃65%RH環境下にて、評価用の初期画像を印字し、初期画像に含まれるベタ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。次いで印字率5%にて100,000枚連続して印字を行った後に、評価用の画像を印字して初期画像と同様に画像濃度を測定した。画像濃度1.3以上を○と判定し、1.3未満を×と判定した。
上記画像濃度評価にて用いた、評価用の初期画像を用い、目視にて文字チリ、及びオフセットの発生を以下の評価基準により評価した。
(文字チリ)
○:文字チリの発生が確認できなかった。
×:文字チリの発生が確認できた。
(オフセット)
○:オフセットによる画像欠陥が確認できなかった。
△:オフセットによる画像欠陥がわずかに確認された。
×:オフセットによる著しい画像欠陥が確認された。
球形トナーの円形度≧0.980・・・(1)
非球形トナーの円形度≦0.960・・・(2)
3/7≦個数比率(A)/(B)≦5/5・・・(3)
の関係を満たす実施例1〜5の磁性1成分現像剤は、所望する濃度の画像を形成でき、長期間にわたって印刷が行われ、現像装置内でトナーが長時間撹拌されても、トナーを所望の帯電量に帯電させることができ、オフセット、及び文字チリの発生を抑制できることが分かる。
2 八面体
10 球形トナー
11 非球形トナー
Claims (4)
- 結着樹脂中に少なくとも磁性粉を含み離型剤を含まない球形トナーと、結着樹脂中に少なくとも磁性粉と離型剤とを含む非球形トナーとからなる磁性1成分現像剤であって、
前記球形トナーと前記非球形トナーとからなるトナーの粒子100個について倍率3000倍で撮影した走査型電子顕微鏡画像から測定される、前記球形トナーの円形度、前記非球形トナーの円形度、及び前記球形トナーの粒子数(A)の、前記非球形トナーの粒子数(B)に対する個数比率(A)/(B)が、下式(1)〜(3)の関係を満たす、磁性1成分現像剤。
球形トナーの円形度≧0.980・・・(1)
非球形トナーの円形度≦0.960・・・(2)
3/7≦個数比率(A)/(B)≦5/5・・・(3) - 前記球形トナーは、熱処理する工程を含む方法により製造され、前記非球形トナーは、熱処理する工程を含まない方法により製造される、請求項1記載の磁性1成分現像剤。
- 前記熱処理は300〜400℃で行う、請求項2記載の磁性1成分現像剤。
- 結着樹脂中に少なくとも磁性粉を含み離型剤を含まない球形トナーと、結着樹脂中に少なくとも磁性粉と離型剤とを含む非球形トナーとからなる磁性1成分現像剤であって、
前記球形トナーと前記非球形トナーとからなるトナーの粒子100個について倍率3000倍で撮影した走査型電子顕微鏡画像から測定される、前記球形トナーの円形度、前記非球形トナーの円形度が、下式(1)及び(2)の関係を満たし、
球形トナーの円形度≧0.980・・・(1)
非球形トナーの円形度≦0.960・・・(2)
前記球形トナーの質量(Aw)の、前記非球形トナーの質量(Bw)に対する混合比率(Aw)/(Bw)が、下式(4)の関係を満たすように、前記球形トナーと前記非球形トナーとを混合してなる、磁性1成分現像剤。
3/7≦質量比率(Aw)/(Bw)≦5/5・・・(4)
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