JP2015082004A - トナー及びその製造方法 - Google Patents
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- Developing Agents For Electrophotography (AREA)
Abstract
Description
本実施形態に係るトナーは、静電荷像現像用のカプセルトナーである。本実施形態のトナーは、多数の粒子(以下、トナー粒子という)から構成される粉体である。本実施形態に係るトナーは、例えば電子写真装置で用いることができる。
コア11は、結着樹脂11a及び内添剤11b(着色剤、離型剤、電荷制御剤、及び磁性粉)を含む。ただし、トナーの用途等に応じて必要のない成分(着色剤、離型剤、電荷制御剤、又は磁性粉等)を割愛してもよい。
以下、結着樹脂11aについて説明する。
以下、結着樹脂11aとしてのスチレンアクリル系樹脂について説明する。
以下、結着樹脂11aとしてのポリエステル樹脂について説明する。
以下、コア11(内添剤11b)に含まれる着色剤について説明する。
本実施形態に係るトナー粒子10のコア11は、黒色着色剤を含有していてもよい。黒色着色剤は、例えばカーボンブラックから構成される。また、イエロー着色剤、マゼンタ着色剤、及びシアン着色剤のような着色剤を用いて黒色に調色された着色剤も利用できる。
本実施形態に係るトナー粒子10のコア11は、イエロー着色剤、マゼンタ着色剤、又はシアン着色剤のようなカラー着色剤を含有していてもよい。
以下、コア11(内添剤11b)に含まれる離型剤について説明する。
以下、コア11(内添剤11b)に含まれる電荷制御剤について説明する。
以下、コア11(内添剤11b)に含まれる磁性粉について説明する。
シェル層12を構成する樹脂の好適な例としては、アクリル樹脂又はスチレンアクリル樹脂が挙げられる。
以下、外添剤13について説明する。以下、外添剤13により処理される前の粒子を「トナー母粒子」と記載する。
本実施形態のトナーをキャリアと混合して2成分現像剤を作製してもよい。
コアを形成する方法の一例では、まず、結着樹脂、着色剤、離型剤、及び磁性粉を混合する。続けて、得られた混合物を溶融混練する。続けて、得られた溶融混練物を粉砕し、分級する。
以下、主に図4〜図6を参照して、シェル層を形成するステップについて説明する。
以下、シェル層12を形成するステップにおいて用いられる表面改質装置について説明する。表面改質装置の例としては、株式会社奈良機械製作所製の「ハイブリダイゼーションシステム(NHS)」が挙げられる。
噴霧部103により噴霧される水性エマルジョンは樹脂粒子を含む。この樹脂粒子は、樹脂成分の質量に対して1.5質量%以上10.0質量%以下の低抵抗成分(コア11の電気抵抗よりも低い電気抵抗を有する成分)を含有する。噴霧された水性エマルジョンに含まれる樹脂粒子は、環状流路(粉体流路101及び攪拌室102)内において、コア11と共に流動しながら分散する。
シェル層12を形成するステップでは、攪拌装置110を用いて、環状流路(粉体流路101及び攪拌室102)内に流速30m/秒以上の気流を生じさせる。そして、その気流中にコア11を分散させる。これにより、コア11が気流中で流動する。環状流路(粉体流路101及び攪拌室102)内においてコア11が流れる方向は概ね一定になる。また、気流が環状の流路を循環するため、コア11が流路の内壁に衝突し易い。コア11が流路の内壁に衝突すると、シェル層12の形成が促進される。
流速30m/秒以上の気流中にコア11を分散させた後、噴霧部103を用いてその気流中に水性エマルジョンを噴霧する。この際、コア11は気流中で流動しているため、水性エマルジョンに含まれる樹脂粒子は凝集することなくコア11の表面に付着し易い。その結果、コア11の全表面が樹脂粒子で均一に被覆され易くなる。
コア11を形成する前述のステップと、シェル層12を形成する前述のステップとを経て、トナー母粒子が製造される。その後、必要に応じて、トナー母粒子に付着した水性媒体を蒸発させる。詳しくは、乾燥機を用いてトナー母粒子を乾燥する。乾燥機の例としては、流動床乾燥機、キルン乾燥機、又はタンブラー乾燥機が挙げられる。減圧条件下でトナー母粒子を乾燥すると、水性媒体の蒸発が促進され易い。乾燥温度は、30℃以上100℃以下であることが好ましく、40℃以上80℃以下であることがより好ましい。
トナー母粒子の表面に外添剤13を付着させる(外添する)ことで、トナー粒子10が製造される。以下、本実施形態に係る外添方法について説明する。
2成分現像剤の作製方法の好適な例としては、ボールミルのような混合装置を用いてトナーとキャリアとを混合する方法が挙げられる。
以下、トナーA1の調製方法について説明する。
全原料の合計質量に対してポリエステル樹脂(結着樹脂11a)87質量%と着色剤6質量%と離型剤5質量%と電荷制御剤2質量%とをヘンシェルミキサー(日本コークス工業株式会社製「FM20B」)に投入し、回転数2500rpmで3分間混合した。
シェル層12の形成には、概ね図4〜図6に示されるような構造を有する株式会社奈良機械製作所製の「ハイブリダイゼーションシステム(NHS−1型)」を用いた。以下、主に図1及び図4〜図6を参照して、シェル層12を形成するステップについて説明する。
スチレンアクリル樹脂と樹脂の質量に対して1.5質量%のカーボンブラックをヘンシェルミキサー(日本コークス工業株式会社製「FM20B」)に投入し、回転数2500rpmで3分間混合し、混合物を2軸押出機(株式会社池貝製「PCM−30」)を用いて、回転数300rpm、シリンダ温度100℃、投入量6kg/時の条件で、溶融混練した。続けて、日本コークス工業株式会社製のドラムフレーカーを用いて、板厚が約2mmになるように溶融混練物を展延した後、冷却固化によりカーボンブラックを含有する樹脂組成物が得られた。
表面改質装置100(株式会社奈良機械製作所製「ハイブリダイゼーションシステム(NHS−1型)」)において、環状流路(粉体流路101及び攪拌室102)に設けられたジャケットを用いて、流路内の温度を20℃に調整した。そして、攪拌装置110を用いて流路内に流速30m/秒以上の気流を生じさせた。続けて、前述の手順で形成された200gのコア11を気流中に分散させた。攪拌装置110を用いて8000rpmの条件で攪拌しながら、流路内にコア11を10分間滞留させた。
トナー母粒子11の粉体100質量部と外添剤(日本アエロジル株式会社製「シリカRA200」)の粉体1質量部とをヘンシェルミキサー(日本コークス工業株式会社製「10C」)に投入し、回転数3000rpm、ジャケット温度20℃の条件で、混合装置の内容物を2分間攪拌した。これにより、トナー粒子10を多数有するトナーが得られた。
トナーA2の調製方法は、シェル層12における樹脂成分に対するカーボンブラック(CB)の含有量を1.0質量%から1.5質量%に変更した以外は、トナーA1の調製方法と概ね同じである。
トナーA3の調製方法は、シェル層12における樹脂成分に対するカーボンブラック(CB)の含有量を1.0質量%から3.0質量%に変更した以外は、トナーA1の調製方法と概ね同じである。
トナーA4の調製方法は、シェル層12における樹脂成分に対するカーボンブラック(CB)の含有量を1.0質量%から5.0質量%に変更した以外は、トナーA1の調製方法と概ね同じである。
トナーA5の調製方法は、シェル層12における樹脂成分に対するカーボンブラック(CB)の含有量を1.0質量%から7.0質量%に変更した以外は、トナーA1の調製方法と概ね同じである。
トナーA6の調製方法は、シェル層12における樹脂成分に対するカーボンブラック(CB)の含有量を1.0質量%から10.0質量%に変更した以外は、トナーA1の調製方法と概ね同じである。
トナーA7の調製方法は、シェル層12における樹脂成分に対するカーボンブラック(CB)の含有量を1.0質量%から12.0質量%に変更した以外は、トナーA1の調製方法と概ね同じである。
トナーA0の調製方法は、シェル層12における樹脂成分に対するカーボンブラック(CB)の含有量を1.0質量%から0質量%(シェル層12はカーボンブラックを含まない)に変更した以外は、トナーA1の調製方法と概ね同じである。
トナーB1の調製方法は、カーボンブラックに代えて導電性酸化チタン(TiO2)を用いた以外は、トナーA1の調製方法と概ね同じである。
導電性酸化チタン(低抵抗成分)としては、チタン工業株式会社製の「EC−100」を用いた。導電性酸化チタンの電気抵抗率は10Ω・cm以上20Ω・cm以下であった。導電性酸化チタンの電気抵抗は、コア11の電気抵抗よりも低かった。
トナーB2の調製方法は、シェル層12における樹脂成分に対する導電性酸化チタン(TiO2)の含有量を1.0質量%から1.5質量%に変更した以外は、トナーB1の調製方法と概ね同じである。
トナーB3の調製方法は、シェル層12における樹脂成分に対する導電性酸化チタン(TiO2)の含有量を1.0質量%から3.0質量%に変更した以外は、トナーB1の調製方法と概ね同じである。
トナーB4の調製方法は、シェル層12における樹脂成分に対する導電性酸化チタン(TiO2)の含有量を1.0質量%から5.0質量%に変更した以外は、トナーB1の調製方法と概ね同じである。
トナーB5の調製方法は、シェル層12における樹脂成分に対する導電性酸化チタン(TiO2)の含有量を1.0質量%から7.0質量%に変更した以外は、トナーB1の調製方法と概ね同じである。
トナーB6の調製方法は、シェル層12における樹脂成分に対する導電性酸化チタン(TiO2)の含有量を1.0質量%から10.0質量%に変更した以外は、トナーB1の調製方法と概ね同じである。
トナーB7の調製方法は、シェル層12における樹脂成分に対する導電性酸化チタン(TiO2)の含有量を1.0質量%から12.0質量%に変更した以外は、トナーB1の調製方法と概ね同じである。
トナーB0の調製方法は、シェル層12における樹脂成分に対する導電性酸化チタン(TiO2)の含有量を1.0質量%から0質量%(シェル層12は導電性酸化チタンを含まない)に変更した以外は、トナーB1の調製方法と概ね同じである。
評価の方法は、以下の通りである。
各試料(トナーA0〜A7及びB0〜B7)のシェル層12の導電率を測定した。導電率の測定にはアジレントテクノロジー株式会社製のLCRメーターを用いた。図7に、評価に用いた導電率測定装置の概要を示す。以下、図7を参照して、シェル層12の導電率の測定方法について説明する。
試料(トナー)3gを20ccのポリボトルに入れて、温度58℃、湿度50%RHの環境下で12時間静置した。続けて、ホソカワミクロン株式会社製のパウダーテスターを用いて、マニュアルに従い、レオスタッド目盛り3.5、時間30秒の条件でトナーを篩別した。篩別には、140メッシュ(目開き105μm)の篩を用いた。そして、次の式に基づき、凝集度を算出した。
凝集度(質量%)=100×篩別後に篩上に残留したトナーの質量/篩別前のトナーの質量
試料(トナー)0.8gと、京セラドキュメントソリューションズ株式会社製のFS−C5200DN用キャリア10gとを、20ccのポリボトルに入れて、回転速度を最大に設定したターブラミキサーを用いて30分間攪拌して2成分現像剤を調製した。
プリンター(京セラドキュメントソリューションズ株式会社製「LS−4020DN」)に試料(トナー)をセットして、記録用紙の端部に30mm×30mmのソリッド画像を形成し、最低定着可能温度(コールドオフセット未発生温度)及び最高定着可能温度(ホットオフセット未発生温度)を測定した。オフセットの発生の有無は目視で確認した。
プリンター(京セラドキュメントソリューションズ株式会社製「LS−4020DN」)に試料(トナー)をセットして、記録用紙の端部に30mm×30mmのソリッド画像を形成し、画像部の画像濃度(ID)と非画像部のかぶり(FD)とを測定した。画像濃度(ID)及びかぶり(FD)の測定には、分光光度計(サカタインクスエンジニアリング株式会社製「スペクトロアイ」)を用いた。
プリンター(京セラドキュメントソリューションズ株式会社製「LS−4300DN」の改造機)の現像器に試料(トナー)200gをセットして、低温低湿(温度10℃、湿度20%RH)環境下で30分間エージングした。その後、現像器を取り出し、現像スリーブ上のトナー層(薄い層)の乱れレベルを目視で確認した。
走査型電子顕微鏡(SEM)(日本電子株式会社製「JSM−6700 F」)を用いて、倍率10000倍で各試料(トナー)の表面を観察して、クラックの有無を評価した。詳しくは、撮影したトナーのSEM写真に基づいてクラックの有無を評価した。
表1に、トナーA0〜A7の評価結果をまとめて示す。以下、主に表1を参照して、トナーA0〜A7の評価結果について説明する。
トナーのシェル層を形成する際に、コアが分散された流速30m/秒以上の気流中に水性エマルジョンを噴霧し、水性エマルジョンが、コアの電気抵抗よりも低い電気抵抗を有する低抵抗成分を含有する樹脂粒子を含む場合には、帯電性に優れたトナーを製造し易くなる。
11 コア
11a 結着樹脂
11b 内添剤
12 シェル層
13 外添剤
100 表面改質装置
101 粉体流路
101a、101b 端部
102 攪拌室
103 噴霧部
104 粉体投入部
104a 投入口
104b 電磁弁
105 粉体回収部
105a 回収タンク
105b 電磁弁
110 攪拌装置
110a 羽根
Claims (13)
- コアを形成するステップと、
前記コアの表面にシェル層を形成するステップと、
を含み、
前記シェル層を形成するステップでは、前記コアが分散された流速30m/秒以上の気流中に水性エマルジョンを噴霧し、
前記水性エマルジョンは、前記コアの電気抵抗よりも低い電気抵抗を有する低抵抗成分を含有する樹脂粒子を含む、トナーの製造方法。 - 前記樹脂粒子は、前記樹脂粒子の含有する樹脂成分の質量に対して1.5質量%以上10.0質量%以下の割合で前記低抵抗成分を含有する、請求項1に記載のトナーの製造方法。
- 前記低抵抗成分はカーボンブラック又は酸化チタンである、請求項1又は2に記載のトナーの製造方法。
- 前記低抵抗成分の電気抵抗率は50Ωcm以下である、請求項1〜3のいずれか一項に記載のトナーの製造方法。
- 前記気流は、環状の流路を循環する、請求項1〜4のいずれか一項に記載のトナーの製造方法。
- 前記水性エマルジョンは界面活性剤を含む、請求項1〜5のいずれか一項に記載のトナーの製造方法。
- 前記水性エマルジョンの固形分濃度は5質量%以上50質量%以下である、請求項1〜6のいずれか一項に記載のトナーの製造方法。
- 複数のトナー粒子を含むトナーであって、
前記トナー粒子は、コアと、前記コアの表面に形成されたシェル層とを有し、
前記シェル層は、前記コアの電気抵抗よりも低い電気抵抗を有する低抵抗成分を、シェル層に含有する樹脂成分の質量に対して、1.5質量%以上10.0質量%以下の割合で含有する、トナー。 - 前記低抵抗成分はカーボンブラック又は酸化チタンである、請求項8に記載のトナー。
- 前記低抵抗成分の電気抵抗率は50Ωcm以下である、請求項8又は9に記載のトナー。
- 前記複数のトナー粒子のうち、直径6μm以上8μm以下のトナー粒子のシェル層は、コアの表面に対して略直交する方向のクラックを有しない、請求項8〜10のいずれか一項に記載のトナー。
- 前記複数のトナー粒子のうち、直径6μm以上8μm以下のトナー粒子のシェル層の表面には粒子状の前記低抵抗成分が存在しない、請求項8〜11のいずれか一項に記載のトナー。
- 前記複数のトナー粒子のうち、直径6μm以上8μm以下のトナー粒子は、コアとシェル層との間に境界面を有する、請求項8〜12のいずれか一項に記載のトナー。
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