JP2015158590A - 静電荷像現像に用いる補給用トナー - Google Patents
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Abstract
Description
その補給トナーは、補給前トナーの物性と必ずしも同一ではない場合が発生する。
特許文献1では、補給前トナーと補給トナーの摩擦帯電量を規定することで、安定した画像濃度、画像不良の低減、機内のトナー飛散の抑制に効果があることを見出している。
画像不良の低減、機内のトナー飛散の抑制に効果があることを見出している。
すなわち、本発明の解決する課題は、トナーを補給した後において、印字率50%以上の高印字条件であっても、クリーニング不良が発生せず、安定した画像が得られるトナーを提供することである。
た画像品質を得ることができる静電荷現像用トナーを見出した。即ち、本発明の要旨は以下に存する。
トナー補給型の印刷機用のトナーであって、印刷機内の補給前トナーに対して以下(1)、(2)及び(3)の条件を満たすことを特徴とする静電荷像現像用補給トナー。(1)0.70≦QM(1)/QM(2)≦1
(2)0.87≦AD(1)/AD(2)≦1
(3)0.44≦BET(1)/BET(2)≦1
(上記式(1)において、QM(1)は、補給前トナーもしくは補給トナーのいずれか一方の帯電量を表し、QM(2)は残る他方のトナーの帯電量を表す。ただし、補給前トナーの帯電量と補給トナーの帯電量とはQM(1)≦QM(2)の関係を満たす関係にあるものとする。
上記式(3)において、BET(1)は、補給前トナーもしくは補給トナーのいずれか一方のBET比表面積を表し、BET(2)は残る他方のトナーのBET比表面積を表す。ただし、補給前トナーのBET比表面積と補給トナーのBET比表面積とはBET(1)≦BET(2)の関係を満たす関係にあるものとする。)
度において、特定の数値関係を満たすトナーを選出することにより、画像不良の発生を抑止でき、また、画像不良の有無をあらかじめ検知できるとの効果を奏するものである。
本発明の静電荷像現像用トナーを製造する方法は特に限定されるものではなく、湿式法トナーや粉砕法トナーの製造方法において、以下に説明する構成を採用すればよい。
本発明の静電荷現像用補給トナーは、以下(1)、(2)及び(3)の条件を満たすことを特徴とする静電荷像現像用トナーである。
(1)0.70≦QM(1)/QM(2)≦1
(2)0.87≦AD(1)/AD(2)≦1
(3)0.44≦BET(1)/BET(2)≦1
上記式(1)において、QM(1)は、補給前トナーもしくは補給トナーのいずれか一方の帯電量を表し、QM(2)は残る他方のトナーの帯電量を表す。ただし、補給前トナーの帯電量と補給トナーの帯電量とはQM(1)≦QM(2)の関係を満たす関係にあるものとする。
上記式(3)において、BET(1)は、補給前トナーもしくは補給トナーのいずれか一方のBET比表面積を表し、BET(2)は残る他方のトナーのBET比表面積を表す。ただし、補給前トナーのBET比表面積と補給トナーのBET比表面積とはBET(1)≦BET(2)の関係を満たす関係にあるものとする。
ここで、本発明において、補給前トナーとは、印刷機内に既に充填されているトナーのことを指す。
本発明における、補給前トナーと補給トナーの物性の関係では、帯電量が一番重要であると考え、補給トナーを選出した。
補給前トナーと補給トナーの帯電量の乖離が大きい場合、現像槽内での帯電量分布が大きくなり、均一で安定した画像が得られない。特に高印字パターンを印刷した場合には、転写に寄与しないトナーが増加し、転写クリーニングが不十分となり、画像汚れが発生すると考えられる。
次に、選出した補給トナーにおいて、実際に印字テストを行い、良好なトナー、つまり、印字率50%以上の高印字条件であっても、クリーニング不良が発生しないトナーとそうでないトナーを確認し、それぞれ、帯電量、ゆるみ見掛け密度、BET比表面積、における関係を導いた。
通りである。
ここに、「ゆるみ見かけ密度」とは、かさ密度とも呼ばれ、一定振動によりほぐされた状態の粉体を容器に注入し、容器堆積あたりに充填された粉体の重量から算出する。流動性のよい粉体ほど密に充填されるため、ゆるみ見かけ密度は大きな値を示す。
ウンテック社製、Macsorb model−1201を使用し、液体窒素を用いる1点法によって測定することができる。
本発明のトナー母粒子の体積中位径は、特に限定されないが、通常、3μm以上であり、4μm以上であることが好ましく、5μm以上であることがさらに好ましい。また、通常、10μm以下であり、8μm以下であることが好ましく、7μm以下であることがさらに好ましい。トナーの体積中位径が大きすぎると、単位重量当たりの帯電量が小さくなり、かぶりやトナー飛散が発生する可能性が高くなる場合があり、小さすぎると、単位重量当たりの帯電量が過剰となりやすく、極度な画像濃度低下などの不具合を発生しやすくなる場合がある。体積中位径は、実施例に記載の方法で測定される。
本発明のトナー母粒子の製造方法は限定されず、粉砕法、湿式法、機械的衝撃力や熱処理等によってトナーを球形化する方法など従来用いられている方法を用いることができる。湿式法としては、懸濁重合法、乳化重合凝集法、溶解懸濁法、エステル伸張法などの方法が挙げられる。
本発明のトナーは、トナー母粒子の表面に、主にチタニア粒子(a)及びシリカ粒子(b)を外添することで得られるが、本発明の効果を損なわない範囲で、上述したシリカ粒子(b)に対して逆帯電性の粒子(c)やその他外添剤として知られている粒子(d)を併用し、トナー母粒子に添加して、トナー母粒子の表面に付着又は固着させてもよい。
することによりなされる。
ベックマンコールター社製マルチサイザーIII(アパーチャー径100μm)(以下、「マルチサイザー」と略記する)を用い、分散媒には同社製アイソトンIIを用い、分散質濃度0.03質量%になるように分散させて測定した。測定粒子径範囲は2.00から64.00μmまでとし、この範囲を対数目盛で等間隔となるように256分割に離散化し、それらの体積基準での統計値をもとに算出したものを体積中位径(Dv50)とした。
本発明における「平均円形度」は、トナー母粒子を分散媒(アイソトンII、ベックマンコールター社製)に、5720〜7140個/μLの範囲になるように分散させ、フロー式粒子像分析装置(シスメックス社(旧東亜医用電子社)製、FPIA3000)を用いて、以下の装置条件にて測定を行い、その値を「平均円形度」と定義する。本発明においては、同様の測定を3回行い、3個の「平均円形度」の相加平均値を、「平均円形度」として採用する。
・モード :HPF
・HPF分析量 :0.35μL
・HPF検出個数:2000〜2500個
以下は、上記装置で測定され、上記装置内で自動的に計算されて表示されるものであるが、「円形度」は下記式で定義される。
そして、HPF検出個数である2000〜2500個を測定し、この個々の粒子の円形度の算術平均(相加平均)が「平均円形度」として装置に表示される。
トナー粒子0.8gとノンコートフェライトキャリア(パウダーテック社製F150)19.2gを20mLのガラス容器に投入し、レシプロシェーカー(TAITEC製NR−1型)で、5分間撹拌混合して測定試料を得る。東芝ケミカル社製の吸引ブローオフ粉体帯電量測定装置を用い、以下の条件で測定した。
窒素流量:0.04〜0.05kg/cm2
吸引圧 :3.43〜3.92kPa
測定時間:3秒
金網 :400メッシュ
試料 :0.1g
温度:23℃±1℃、湿度:50%±3%の環境において、50mlメスシリンダーに対象トナー15.0gを入れ、ふたをし、ゆっくり20回トナーを上下させ攪拌した。メスシリンダーを安定した場所に置き、ふたを取って静置させた。その時点から10分後の体積値を読み取り、ゆるみ見かけ密度[g/cm3]を算出した。
本発明の外添剤の平均一次粒径は、透過型電子顕微鏡像を用いて測定することできる。例えば、透過型電子顕微鏡像上で、対象となる外添剤から無作為に数千個の粒子を選び出し、その粒子径の個数平均により平均一次粒子径を求める方法やBET比表面積測定値より球換算相当径を求める方法がある。
株式会社マウンテック社製、Macsorb model−1208を使用し、液体窒素を用いる1点法によって測定する。具体的には以下の通りである。
まずガラス製の専用セルに測定サンプルを1.0g程度充填する(以下、このサンプル充填量をA(g)とする)。次いで、セルを測定器本体にセットし、窒素雰囲気下で200℃、20分の乾燥脱気を行った後、セルを室温まで冷却する。その後、セルを液体窒素で冷却しつつ、セル内に測定ガス(第一級の窒素30%・ヘリウム70%混合ガス)を流量25mL/minで流し、測定ガスのサンプルへの吸着量V(cm3)を測定する。サンプルの総表面積をS(m2)とすると、求めるBET比表面積(m2/g)は以下の計算式によって算出できる。
=[K・(1−P/P0)・V]/A
K:ガス定数(本測定においては、4.29)
P/P0:吸着ガスの相対圧力であり、混合比の97%(本測定においては、0.29)
<ワックス・長鎖重合性単量体分散液A1の調製>
パラフィンワックス(日本精鑞社製HNP−9)27部、ステアリルアクリレート(東京化成社製)2.8部、20%ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム水溶液(第一工業製薬社製、ネオゲンS20D)(以下、「20%DBS水溶液」と略記する)1.9部、脱塩水68.3部を90℃に加熱してホモミキサー(特殊機化工業社製 マークIIfモデル)を用い10分間攪拌した。次いでこの分散液を90℃に加熱し、ホモジナイザー(ゴーリン社製、15−M−8PA型)を用いて25MPaの加圧条件で循環乳化を開始し、ナノトラックで粒子径を測定し体積平均粒径(MV)が250nmになるまで分散してワックス・長鎖重合性単量体分散液A1(エマルション固形分濃度=30.2%)を作製した。
攪拌装置(3枚翼)、加熱冷却装置、濃縮装置、及び各原料・助剤仕込み装置を備えた反応器にワックス・長鎖重合性単量体分散液A1 35.6部、脱塩水259部を仕込み攪拌しながら窒素気流下で90℃に昇温した。
その後、攪拌を続けたまま下記のモノマー類・乳化剤水溶液の混合物を重合開始から5時間かけて添加した。このモノマー類・乳化剤水溶液の混合物を滴下開始した時間を重合開始とし、下記の開始剤水溶液を重合開始30分後から4.5時間かけて添加し、更に重合開始5時間後から下記の追加開始剤水溶液を2時間かけて添加し、更に攪拌を続けたまま内温90℃のまま1時間保持した。
スチレン 76.8部
アクリル酸ブチル 23.2部
アクリル酸 1.5部
トリクロロブロモメタン 1.0部
ヘキサンジオールジアクリレート 0.7部
[乳化剤水溶液]
20%DBS水溶液 1.0部
脱塩水 67.1部
[開始剤水溶液]
8%過酸化水素水溶液 15.5部
8%L(+)−アスコルビン酸水溶液 15.5部
[追加開始剤水溶液]
8%L(+)−アスコルビン酸水溶液 14.2部
重合反応終了後冷却し、乳白色の重合体一次粒子分散液A1を得た。これをナノトラックを用いて測定した体積平均粒径(MV)は280nmであり、固形分濃度は21.1%であった。
重合体一次粒子分散液A1 固形分として90部
重合体一次粒子分散液A1 固形分として10部(後から添加)
シアン顔料分散液(大日精化社製EP750) 着色剤固形分として4.4部
20%DBS水溶液 固形分として0.1部
上記の各成分を用いて、以下の手順により母粒子を製造した。
液Aを5分かけて添加し、内温12℃で均一に混合し、更に同一の条件のまま0.5%硫酸アルミニウム水溶液を滴下した(樹脂固形分に対しての固形分が0.10部)。その後75分かけて内温53℃に昇温して、更に90分かけて56℃まで昇温した。ここでマルチサイザーを用いて体積中位径を測定したところ5.2μmであった。その後、重合体一次粒子分散液A1(後添加分)を3分かけて添加してそのまま60分保持し、続いて20%DBS水溶液(固形分として6部)を10分かけて添加してから30分かけて90℃に昇温して75分保持した。
実施例、比較例には、以下の粒子を用いた。
シリカ粒子X:原体を湿式法にて作成し、表面をヘキサメチルジシラザンで処理。(平均一次粒子径:60nm、BET:43.0 m2/g、負帯電性)
シリカ粒子Y:原体を湿式法にて作成し、表面をヘキサメチルジシラザンで処理。(平均一次粒子径:33nm、BET:66.7 m2/g、負帯電性)
チタニア(平均一次粒子径:15nm、BET:91.0m2/g)正帯電性シリカ(平均
一次粒径8nm、BET: 118.8m2/g)
大粒径シリカ(平均一次粒径85nm、BET:36.53 m2/g)
<トナーAの製造>母粒子A(100部)に対し、上記シリカ粒子Xを1.00部、チタニアを1.20部、正帯電性シリカを0.30部添加し、ヘンシェルミキサーにて3000rpmで15分間攪拌・混合して篩別することによりトナーAを得た。
<トナーBの製造>
母粒子A(100部)に対し、上記シリカ粒子Xを1.00部、チタニアを0.90部、正帯電性シリカを0.23部添加し、大粒径シリカを0.50部添加し、ヘンシェルミキサーにて3000rpmで15分間攪拌・混合して篩別することによりトナーBを得た。
<トナーCの製造>
母粒子A(100部)に対し、上記シリカ粒子Yを0.27部、チタニアを0.53部、正帯電性シリカを0.21部添加し、ヘンシェルミキサーにて3000rpmで15分間攪拌・混合して篩別することによりトナーCを得た。
<トナーDの製造>
母粒子A(100部)に対し、上記シリカ粒子Xを1.00部、チタニアを0.60部、正帯電性シリカを0.23部添加し、大粒径シリカを0.50部添加し、ヘンシェルミキサーにて3000rpmで15分間攪拌・混合して篩別することによりトナーDを得た。
実写テストには、非磁性2成分接触現像方式、有機感光体(OPC)使用で、ローラー帯電、プロセススピード125.0mm/秒、タンデム方式、中間転写方式、熱定着方式
、ブレードドラムクリーニング方式でのフルカラープリンターを用いた。
25℃・50%の環境下にて、同一の補給前トナーに対して、印字率55%のチャートを500枚印刷した。そして、500枚中の画像欠陥の有無を目視にて確認した。判断基準は以下の通りである。
○ :画像欠陥なし
× :画像欠陥が認められ、実使用上支障をきたす
実施例、比較例のトナーの物性、および実写テスト結果について表−1に示す。
Claims (1)
- トナー補給型の印刷機用のトナーであって、印刷機内の補給前トナーに対して以下(1)、(2)及び(3)の条件を満たすことを特徴とする静電荷像現像用補給トナー。
(1)0.70≦QM(1)/QM(2)≦1
(2)0.87≦AD(1)/AD(2)≦1
(3)0.44≦BET(1)/BET(2)≦1
(上記式(1)において、QM(1)は、補給前トナーもしくは補給トナーのいずれか一方の帯電量を表し、QM(2)は残る他方のトナーの帯電量を表す。ただし、補給前トナーの帯電量と補給トナーの帯電量とはQM(1)≦QM(2)の関係を満たす関係にあるものとする。
上記式(2)において、AD(1)は、補給前トナーもしくは補給トナーのいずれか一方のゆるみ見かけ密度を表し、AD(2)は残る他方のトナーのゆるみ見かけ密度を表す。ただし、補給前トナーのゆるみ見かけ密度と補給トナーのゆるみ見かけ密度とはAD(1)≦AD(2)の関係を満たす関係にあるものとする。
上記式(3)において、BET(1)は、補給前トナーもしくは補給トナーのいずれか一方のBET比表面積を表し、BET(2)は残る他方のトナーのBET比表面積を表す。ただし、補給前トナーのBET比表面積と補給トナーのBET比表面積とはBET(1)≦BET(2)の関係を満たす関係にあるものとする。)
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