JP2019015957A - 磁性トナー及び画像形成方法 - Google Patents
磁性トナー及び画像形成方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2019015957A JP2019015957A JP2018109318A JP2018109318A JP2019015957A JP 2019015957 A JP2019015957 A JP 2019015957A JP 2018109318 A JP2018109318 A JP 2018109318A JP 2018109318 A JP2018109318 A JP 2018109318A JP 2019015957 A JP2019015957 A JP 2019015957A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- toner
- magnetic toner
- magnetic
- less
- wax
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Developing Agents For Electrophotography (AREA)
Abstract
Description
小型化する手段としては、現像剤が収容されるカートリッジの小型化が有効であるため、キャリアを使用する二成分現像方式よりも一成分現像方式が好ましく、同時に高品質な画像を得るためには、接触現像方式が好ましい。そのため、上記性能を満足するには、一成分接触現像方式が有効な手段となる。
しかし、一成分接触現像方式は、トナー担持体と静電潜像担持体が接触配置(当接配置)された現像方式である。すなわち、これら担持体は回転することでトナーを搬送しており、接触部分は大きなシェアがかかるため、高画質の画像を得るためには、トナーは高耐久性と、高流動性を有することが必要となる。
流動性の低いトナーは、現像時に担持体中で滞留してしまい、摺擦により熱を帯び融着しやすい。特にトナー担持体中で融着した場合、画像上に「スジ」が発生してしまう。
一方、耐久性が低いトナーは、割れ、欠けが発生し、トナー担持体と静電潜像担持体を汚染するなどして画質の低下を招く。また、割れたり、欠けたりしたトナーは電荷を帯びにくく、静電潜像担持体上の非画像領域に現像されてしまう「カブリ」成分となることもある。
磁性体を含有する磁性トナー(以降、単にトナーともいう)は、樹脂と磁性体の密度差が大きく、外力がかかった場合に、力が樹脂に集中し変位することで樹脂が切断され、特にトナーの割れ、欠けが発生しやすい。
様々な使用環境において多数の画像出力を行いたい場合、トナーにさらなる負荷がかかるため、一層の高耐久性と、高流動性が必要となる。
特許文献2では、凝集法を用い、磁性体が分散した磁性トナーが提案されている。この製法は微小粒子をトナー粒子径まで凝集させる凝集工程、及び、凝集体を溶融させることで合一化しトナー化する合一工程を有する製法である。この方法ではトナー形状を変形させることが容易で流動性を高くすることができる。
結着力が低下して、シェアのかかるシステムでは、力を吸収することができずトナー劣化が発生しやすいという課題を有している。
一方、特許文献2に開示されたトナーは、特許文献1に開示されたトナーと同様に、トナー中に結着樹脂のドメインが少なく樹脂同士の結着力が向上しにくい構造を有する。その結果、シェアのかかるシステムでは力を吸収することができず、トナー劣化が発生しやすいという課題を有している。
逆に、磁性体が凝集したトナーは結着樹脂の切断が発生しにくいが、磁性体の表面積の低下によって、着色力が低下し、出力画像の濃度が低下するという問題を有している。
また、磁性体が凝集したトナーは、トナー粒子ごとに、磁性体の含有率に差が出やすく、特に、小粒径のトナー粒子には磁性体が導入されにくい。その結果、多数の画像出力を行う場合、画像の濃度低下が徐々に起きるという課題が存在する。
本発明は、一成分接触現像方式のような、トナーに強いシェアのかかるシステムにおいて画質に優れ、環境変化に強く且つ、安定性に優れる磁性トナーを提供するものである。
すなわち、本発明は、
結着樹脂、ワックス及び磁性体を含有する磁性トナー粒子を有する磁性トナーであって、
該磁性トナーの個数平均粒径をDn(μm)とし、
該磁性トナーの、Dn−0.500以上Dn+0.500以下の粒径範囲における輝度分散値の変動係数をCV1(%)とし、
該磁性トナーの、Dn−1.500以上Dn−0.500以下の粒径範囲における輝度分散値の変動係数をCV2(%)としたときに、
該CV1及び該CV2が、下記式(1)の関係を満たし、
該磁性トナーのDn−0.500以上Dn+0.500以下の粒径範囲における平均輝度が、30.0以上60.0以下であり、
透過型電子顕微鏡を用いた該磁性トナーの断面において、
一辺が0.8μmの正方グリッドで該磁性トナーの断面を区切った際の、該磁性体の占有面積率の変動係数CV3が、40.0%以上80.0%以下であることを特徴とする磁性トナーである。
CV2/CV1≦1.00 (1)
外部より帯電部材に電圧を印加し、静電潜像担持体を帯電する帯電工程、
帯電された該静電潜像担持体に静電潜像を形成する潜像形成工程、
該静電潜像をトナー担持体に担持されたトナーにより現像してトナー画像を静電潜像担持体上に形成する現像工程、
該静電潜像担持体上のトナー画像を、中間転写体を介して、又は介さずに転写材に転写する転写工程、及び、
転写材に転写されたトナー画像を加熱加圧手段により定着する定着工程を含む画像形成方法であって、
該現像工程は、該静電潜像担持体と該トナー担持体に担持されたトナーとが直接接触して現像が行われる一成分接触現像方式であり、
該トナーが、
結着樹脂、ワックス及び磁性体を含有する磁性トナー粒子を有する磁性トナーであって、
該磁性トナーの個数平均粒径をDn(μm)とし、
該磁性トナーの、Dn−0.500以上Dn+0.500以下の粒径範囲における輝度
分散値の変動係数をCV1(%)とし、
該磁性トナーの、Dn−1.500以上Dn−0.500以下の粒径範囲における輝度分散値の変動係数をCV2(%)としたときに、
該CV1及び該CV2が、下記式(1)の関係を満たし、
該磁性トナーのDn−0.500以上Dn+0.500以下の粒径範囲における平均輝度が、30.0以上60.0以下であり、
透過型電子顕微鏡を用いた該磁性トナーの断面において、
一辺が0.8μmの正方グリッドで該磁性トナーの断面を区切った際の、該磁性体の占有面積率の変動係数CV3が、40.0%以上80.0%以下であることを特徴とする画像形成方法である。
CV2/CV1≦1.00 (1)
また、モノマーユニットとは、ポリマー中のモノマー物質の反応した形態をいう。
以下、本発明の実施の形態を挙げて、さらに詳しく説明するが、これらに限定されることはない。
結着樹脂、ワックス及び磁性体を含有する磁性トナー粒子を有する磁性トナーであって、
該磁性トナーの個数平均粒径をDn(μm)とし、
該磁性トナーの、Dn−0.500以上Dn+0.500以下の粒径範囲における輝度分散値の変動係数をCV1(%)とし、
該磁性トナーの、Dn−1.500以上Dn−0.500以下の粒径範囲における輝度分散値の変動係数をCV2(%)としたときに
該CV1及び該CV2が、下記式(1)の関係を満たし、
該磁性トナーのDn−0.500以上Dn+0.500以下の粒径範囲における平均輝度が、30.0以上60.0以下であり、
透過型電子顕微鏡を用いた該磁性トナーの断面において、
一辺が0.8μmの正方グリッドで該磁性トナーの断面を区切った際の、該磁性体の占有面積率の変動係数CV3が、40.0%以上80.0%以下であることを特徴とする。CV2/CV1≦1.00 (1)
磁気搬送を有するシステムや、トナーの帯電性、磁気性能を制御して現像を行うシステムでは、磁性体の含有率が異なるトナーが存在することで、帯電性、磁気性能が異なり、
トナーごとに現像時の挙動に差が出る可能性がある。その結果、画像濃度の低下など画像不良を起こす可能性がある。それゆえ、磁性体を含有するトナーでは、一般的に磁性体は、トナー粒子間で均一に含有されることが重要である。
また、トナーの輝度はトナーの光の散乱の程度を表す指標であり、着色剤や光を吸収する磁性体のような物質を含有することでトナーの輝度は低下する。
一方、トナーの輝度分散値は、輝度の測定においてトナー粒子の粒子1つの中で輝度にどれだけバラつきがあるかを見る指標である。そのため、輝度分散値の変動係数はトナー粒子の粒子間でどれだけ輝度にバラつきがあるかを見る指標となる。
本発明者らは磁性トナー粒子の粒子間での磁性体の含有率を制御することを検討し、輝度と輝度分散値の変動係数を適切な値にすることで、トナー粒子間で磁性体の分散性が均一になることを発見し、濃度低下のない良好な画像を得ることができることを見出した。
すなわち、トナー粒子中で結着樹脂が偏在した箇所、つまり、結着樹脂のドメインを有することがトナーの割れ、欠けに対して有効な解決手段であると考えた。
しかし、磁性体を含有するトナーにおいて、トナー粒子間で磁性体の分散性は均一でありつつ、トナー粒子の粒子一つ一つでは結着樹脂のドメインを存在させることは困難であった。しかしながら、これらの両立する手段を見出した。その結果、トナー粒子間で磁性体の分散性は均一でありつつ、トナー粒子の粒子一つ一つでは結着樹脂のドメインを存在させうるトナーを製造できた。該トナーは、割れ、欠けに強く、かつ良好な画像が得られるトナーである。
平均輝度を上記範囲に制御することにより、良好な着色性を示し、連続で画出しをした場合でも、画像濃度の低下が抑制される。
該平均輝度が30.0未満である場合、磁性体の含有量が多く、トナーが割れやすく、カブリが発生する。
該平均輝度が60.0を超える場合、磁性体の含有量が少なく、着色力が低下し、多数の画像出力の初期において画像濃度の低下を招く。
該平均輝度を上記範囲に制御するためには、磁性体の含有量を調整するとよい。
なお、平均輝度の測定方法は後述する。
該磁性トナーの、Dn−1.500以上Dn−0.500以下の粒径範囲における輝度分散値の変動係数をCV2(%)としたときに、
該CV1及び該CV2が、下記式(1)の関係を満たす。
CV2/CV1≦1.00 (1)
該CV2/CV1は、0.70以上0.95以下であることが好ましい。
CV2/CV1が1.00以下である場合、磁性トナー粒子中の磁性体の含有量が、トナー粒子の粒径に依存しにくくなる。その結果、トナー粒子の帯電ムラ、磁気特性ムラが抑制され、多数の画像出力を行う場合も現像性が良好となる。
CV2/CV1が1.00を超える場合、磁性トナー粒子中の磁性体の含有量が、トナー粒子の粒径に依存され、小粒径のトナー粒子には磁性体が含有されにくくなる。その結果、多数の画像出力を行う場合、出力前半で磁性体の含有量の多いトナー粒子が選択的に出力されるため、出力後半は磁性体の含有量の少ないトナー粒子が多く残存し、画像濃度
の低下が起きる。
CV2/CV1を上記範囲に制御する手段としては、磁性体の粒径を調整することが挙げられる。また、磁性体が小径粒子に取り込まれやすい、粉砕法や乳化凝集法などを用いてトナー粒子を製造するとよい。
なお、輝度分散値及びその変動係数の測定方法は後述する。
CV1が上記範囲である場合、トナー粒子間での磁性体の存在状態に差が少なく、連続で画出しを行った後での画像濃度が変化しにくく、良好な画像が得られる。
該CV1は、トナー粒子の製造時に磁性体の分散状態を制御することによって調整することができる。
該CV3が上記範囲にあるということは、磁性トナー粒子中で磁性体が局所に偏在していることを意味する。すなわち、磁性トナー粒子中で磁性体を偏在させることにより、磁性体が存在しない部分(つまり、結着樹脂のドメイン部分)を適度に設けることができ、その部分に外部からのシェアを吸収させることが可能となる。その結果、トナーの割れが抑制され、一成分接触現像方式のような高シェアのかかるシステムにおいて、多数の画像出力を行った際の画像濃度の低下、現像スジといった画像弊害がなく、カブリの発生しない良好な画像を得ることができる。
この場合、結着樹脂は大半が細かいネットワーク構造を形成することになり、結着樹脂同士のつながりが細くなってしまう。その結果、一成分接触現像方式のようなトナーに高シェアのかかるシステムにおいて、トナーが割れやすくなり、帯電不良によるカブリが発生する。
一方、該CV3が80.0%を超える場合、トナー内で磁性体が過度に局在した状態となる。この場合、磁性体同士が凝集し、表面積低下に伴う着色力の低下が発生し、画出し初期の画像濃度が低下する。
該CV3を上記範囲に調整する方法としては、磁性体の表面の親疎水性を制御すること、トナー粒子の製造時に磁性体の凝集度を制御することなどが挙げられる。
例えば、乳化凝集法を用いる場合、予め磁性体を凝集させてトナー粒子中に導入する方法や、合一工程において、キレート剤の添加、及び/又はpH調製を行うことで磁性体の凝集度を調整する方法などが挙げられる。
占有面積率の平均値が上記範囲である場合、トナー粒子中の磁性体の分散状態が適正な状態となり、過度な凝集状態による着色力の低下を抑制することができる。
また、結着樹脂のドメインの存在量が適正であり、トナーの割れが発生しにくい。その結果、カブリが発生しにくく、良好な画像が得られる。
なお、該磁性体の占有面積率の平均値を上記範囲に制御するための手法としては、磁性
体の表面の親疎水性を制御すること、トナー粒子の製造時に磁性体の凝集度を制御することなどが挙げられる。
ビニル樹脂の製造に使用可能なモノマーとしては、以下のモノマーが挙げられる。
脂肪族ビニル炭化水素:アルケン類、例えば、エチレン、プロピレン、ブテン、イソブチレン、ペンテン、ヘプテン、ジイソブチレン、オクテン、ドデセン、オクタデセン、前記以外のα−オレフィン;
アルカジエン類、例えば、ブタジエン、イソプレン、1,4−ペンタジエン、1,5−ヘキサジエン及び1,7−オクタジエン。
脂環式ビニル炭化水素:モノ−又はジ−シクロアルケン及びアルカジエン類、例えば、シクロヘキセン、シクロペンタジエン、ビニルシクロヘキセン、エチリデンビシクロヘプテン;
テルペン類、例えば、ピネン、リモネン、インデン。
芳香族ビニル炭化水素:スチレン及びそのハイドロカルビル(アルキル、シクロアルキル、アラルキル及び/又はアルケニル)置換体、例えば、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、2,4−ジメチルスチレン、エチルスチレン、イソプロピルスチレン、ブチルスチレン、フェニルスチレン、シクロヘキシルスチレン、ベンジルスチレン、クロチルベンゼン、ジビニルベンゼン、ジビニルトルエン、ジビニルキシレン、トリビニルベンゼン;及びビニルナフタレン。
カルボキシ基含有ビニル系モノマー及びその金属塩:炭素数3以上30以下の不飽和モノカルボン酸、不飽和ジカルボン酸並びにその無水物及びそのモノアルキル(炭素数1以上27以下)エステル。例えば、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、マレイン酸モノアルキルエステル、フマル酸、フマル酸モノアルキルエステル、クロトン酸、イタコン酸、イタコン酸モノアルキルエステル、イタコン酸グリコールモノエーテル、シトラコン酸、シトラコン酸モノアルキルエステル、桂皮酸のカルボキシ基含有ビニル系モノマー。
ビニルエステル、例えば、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、ジアリルフタレート、ジアリルアジペート、イソプロペニルアセテート、ビニルメタクリレート、メチル4−ビニルベンゾエート、シクロヘキシルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、フェニルアクリレート、フェニルメタクリレート、ビニルメトキシアセテート、ビニルベンゾエート、エチルα−エトキシアクリレート、炭素数1以上22以下のアルキル基(直鎖若しくは分岐)を有するアルキルアクリレート及びアルキルメタクリレート(メチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルアクリレート、エチルメタクリレート、プロピルアクリレート、プロピルメタクリレート、ブチルアクリレート、ブチルメタクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、ラウリルアクリレート、ラウリルメタクリレート、ミリスチルアクリレート、ミリスチルメタクリレート、セチルアクリレート、セチルメタクリレート、ステアリルアクリレート、ステアリルメタクリレート、エイコシルアクリレート、エイコシルメタクリレート、ベヘニルアクリレート、ベヘニルメタクリレートなど)、ジアルキルフマレート(フマル酸ジアルキルエステル、2個のアルキル基は、炭素数2以上8以下の、直鎖、分枝鎖又は脂環式の基である)、ジアルキルマレエート(マレイン酸ジアルキルエステル、2個のアルキル基は、炭素数2以上8以下の、直鎖、分枝鎖又は脂環式の基である)、ポリアルキレングリコール鎖を有するビニル系モノマー(ポリエチレングリコール(分子量300)モノアクリレート、ポリエチレングリコール(分子量300)モノメタクリレート、ポリプロピレングリコール(分子量500)モノアクリレート、ポリプロピレングリコール(分子量500)モノメタクリレート、メチルアルコールエチレンオキサイド(エチレンオキサイドを以下EOと略記する)10モル付加物アクリレート、メチルアルコールエチレンオキサイ
ド10モル付加物メタクリレート、ラウリルアルコールEO30モル付加物アクリレート、ラウリルアルコールEO30モル付加物メタクリレート)、ポリアクリレート類及びポリメタクリレート類(多価アルコール類のポリアクリレート及びポリメタクリレート:エチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、プロピレングリコールジアクリレート、プロピレングリコールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート)。
カルボキシ基含有ビニルエステル:例えば、炭素数3以上20以下のアルキル鎖を有するカルボキシアルキルアクリレート、炭素数3以上20以下のアルキル鎖を有するカルボキシアルキルメタクリレート。
これらの中でも、スチレン、ブチルアクリレート、β−カルボキシエチルアクリレートなどが好ましい。
2価のカルボン酸としては、蓚酸、マロン酸、琥珀酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、1,9−ノナンジカルボン酸、1,10−デカンジカルボン酸、1,11−ウンデカンジカルボン酸、1,12−ドデカンジカルボン酸、1,13−トリデカンジカルボン酸、1,14−テトラデカンジカルボン酸、1,16−ヘキサデカンジカルボン酸、1,18−オクタデカンジカルボン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ドデセニルコハク酸などの二塩基酸、及びこれらの無水物又はこれらの低級アルキルエステル、並びに、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸及びシトラコン酸などの脂肪族不飽和ジカルボン酸などが挙げられる。これらジカルボン酸の低級アルキルエステルや酸無水物も使用できる。
また、3価以上のカルボン酸としては、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸、1,2,5−ベンゼントリカルボン酸、及びこれらの無水物又はこれらの低級アルキルエステルなどが挙げられる。
これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
2価のアルコールとしては、アルキレングリコール(1,2−エタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、1,11−ウンデカンジオール、1,12−ドデカンジオール、1,13−トリデカンジオール、1,14−テトラデカンジオール、1,18−オクタデカンジオール及び1,20−イコサンジオール。);アルキレンエーテルグリコール(ポリエチレングリコール及びポリプロピレングリコール);脂環式ジオール(1,4−シクロヘキサンジメタノール);ビスフェノール類(ビスフェノールA);脂環式ジオールのアルキレンオキサイド(エチレンオキサイド及びプロピレンオキサイド)付加物、ビスフェノール類(ビスフェノールA)のアルキレンオキサイド(エチレンオキサイド及びプロピレンオキサイド)が挙げられる。
アルキレングリコール及びアルキレンエーテルグリコールのアルキル部分は、直鎖であっても分岐であってもよい。本発明においては、分岐構造のアルキレングリコールも好ましく用いることができる。
また、二重結合を持つ脂肪族ジオールを用いることもできる。二重結合を持つ脂肪族ジオールとしては、以下の化合物を挙げることができる。
2−ブテン−1,4−ジオール、3−ヘキセン−1,6−ジオール及び4−オクテン−1,8−ジオール。
また、3価以上のアルコールとしては、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン及びペンタエリスリトールなどが挙げられる。
これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
なお、酸価や水酸基価の調整を目的として、必要に応じて酢酸及び安息香酸などの1価の酸や、シクロヘキサノール及びベンジルアルコールなどの1価のアルコールも使用することができる。
ポリエステル樹脂の合成方法については特に限定されないが、例えばエステル交換法や直接重縮合法を、単独で又は組み合わせて用いることができる。
ポリウレタン樹脂は、ジオールとジイソシアネート基を含有する化合物との反応物である。種々のジオール及びジイソシアネート基を含有する化合物を組み合わせることにより、各種機能性を有するポリウレタン樹脂を得ることができる。
ジイソシアネート基を含有する化合物としては、炭素数(NCO基中の炭素を除く、以下同様)が6以上20以下の芳香族ジイソシアネート、炭素数2以上18以下の脂肪族ジイソシアネート、炭素数4以上15以下の脂環式ジイソシアネート、及びこれらジイソシアネートの変性物(ウレタン基、カルボジイミド基、アロファネート基、ウレア基、ビューレット基、ウレトジオン基、ウレトイミン基、イソシアヌレート基又はオキサゾリドン基含有変性物。以下、「変性ジイソシアネート」ともいう。)、並びに、これらの2種以上の混合物などが挙げられる。
芳香族ジイソシアネートとしては、m−及び/又はp−キシリレンジイソシアネート(XDI)及びα,α,α’,α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネートなどが挙げられる。
また、脂肪族ジイソシアネートとしては、エチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)及びドデカメチレンジイソシアネートなどが挙げられる。
また、脂環式ジイソシアネートとしては、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジイソシアネート、シクロヘキシレンジイソシアネート及びメチルシクロヘキシレンジイソシアネートなどが挙げられる。
これらの中でも、炭素数6以上15以下の芳香族ジイソシアネート、炭素数4以上12以下の脂肪族ジイソシアネート、及び炭素数4以上15以下の脂環式ジイソシアネートが好ましく、XDI、IPDI及びHDIがより好ましい。また、上記ジイソシアネートに加えて、3官能以上のイソシアネート化合物を用いることもできる。
ポリウレタン樹脂に用いることのできるジオールとしては、前述したポリエステルに用いることのできる2価のアルコールと同様のものを例示することができる。
低温定着性の観点から、結着樹脂のガラス転移温度(Tg)は40.0℃以上120.0℃以下であることが好ましい。
具体的には、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、ペトロラクタムなどの石油系ワックス及びその誘導体、モンタンワックス及びその誘導体、フィッシャートロプシュ法による炭化水素ワックス及びその誘導体、ポリエチレン、ポリプロピレンに代表されるポリオレフィンワックス及びその誘導体、カルナバワックス、キャンデリラワックスなどの天然ワックス及びその誘導体、エステルワックスなどが挙げられる。
ここで、誘導体とは酸化物や、ビニル系モノマーとのブロック共重合物、グラフト変性物を含む。また、エステルワックスとしては、1分子中にエステル結合を1つ含有する1官能エステルワックス、エステル結合を2つ含有する2官能エステルワックスをはじめ、4官能や6官能などの多官能エステルワックスを用いることができる。
ワックスの含有量は、結着樹脂100.0質量部に対して、1.0質量部以上30.0質量部以下であることが好ましく、3.0質量部以上20.0質量部以下であることがより好ましい。
ワックスの含有量を上記の範囲に調整することによって、トナー粒子の離型性をより向上させることができ、定着部材が低温になった場合であっても転写紙の巻きつきが起こりにくくなる。また、トナー粒子表面のワックスの露出を適切な状態にすることができるため、高温環境下においてもワックスがトナー粒子表面に染み出しにくく、トナーの流動性を高く維持しやすい。その結果、高温環境下において現像スジの発生を抑制しやすい。
示差走査熱量計(DSC)を用いて測定されるワックスの最大吸熱ピークのピーク温度は、60℃以上140℃以下であることが好ましく、60℃以上90℃以下であることがより好ましい。
該最大吸熱ピークのピーク温度が上記範囲である場合、定着時に磁性トナーが可塑化しやすく、低温定着性がより向上する。また、長期間の保存においてもワックスの染み出しなどが生じにくい。
該ドメインの個数平均径は、透過型電子顕微鏡(TEM)を用いた磁性トナー粒子の断面において、長軸が20nm以上のワックスのドメインを無作為に30個選び、長軸及び短軸の平均値をドメイン径とし、30個の平均値をドメインの個数平均径とした。なお、該ドメインの選択は同一のトナー粒子中でなくともよい。
ドメインの個数平均径が上記範囲にある場合、磁性体の過度な凝集を抑制し、高温環境下におけるワックスのトナー粒子表面への染み出しを低減することができる。その結果、高温環境下において、トナーの流動性を高く維持しやすく、現像スジの発生をより抑制することができる。また、一成分接触現像方式のような高シェアがかかるシステムにおいても、ワックスの結晶構造を維持しやすい。その結果、トナー粒子表面へのワックスの染み出しが低減され、現像スジの発生をより抑制することができる。
該ドメインの個数平均径は、ワックスの添加量や、トナーの製造方法として乳化凝集法を用いた場合は、ワックス分散液中のワックス粒子径、合一工程における保持時間などで調整することができる。
該Wsが上記範囲である場合、トナー粒子表層近傍でのワックス量が適正となり、磁性体の局在や、ワックスのトナー粒子表面への偏在を防ぐことができる。
その結果、一成分接触現像方式のようなトナーに高シェアがかかるシステムにおいて、トナーの割れによるカブリや、ワックスの染み出しに起因する現像スジのさらなる抑制が可能となる。
該Wsが1.5%未満の場合、ワックスがトナーの内部に偏在し、磁性体が表面に偏在した構造となりやすい。その結果、トナーの割れが発生しやすくなり、カブリが発生しやすくなる傾向にある。
一方、Wsが18.0%を超える場合、トナーの表層近傍にワックスが多くなる。一成分接触現像方式のような高シェアがかかるシステムにおいて、トナーへ長時間シェアがかかることにより、一部ワックスの結晶構造が崩壊しやすく、ワックスは溶融した状態になるやすい。その結果、トナー表面にワックスが染み出す可能性が高まり、現像スジが発生しやすくなる。
該Wsは、ワックスの添加量や、トナーの製造工程における熱処理時間及び熱処理温度
により調整することができる。また、トナーの製造方法として乳化凝集法を用いた場合は、ワックスの凝集速度を制御することや、他の材料との混合のタイミングを制御するとよい。
該Wc/Wsが上記範囲にあることで、ワックスがトナー粒子表層に局在していない状態とすることができる。その結果、トナー粒子表層近傍でのワックス量が適正となり、磁性体の局在や、ワックスのトナー粒子表面への偏在を防ぐことができる。
その結果、一成分接触現像方式のようなトナーに高シェアがかかるシステムにおいて、トナーの割れによるカブリや、ワックスの染み出しに起因する現像スジのさらなる抑制が可能となり、長期にわたり良好な画像を得ることができる。
Wc/Wsが2.0未満の場合、トナーの表層近傍にワックスが多くなる。一成分接触現像方式のような高シェアがかかるシステムでは、トナーへ長時間シェアがかかることにより、一部ワックス結晶構造が崩壊し、ワックスは溶融した状態になる。その結果、トナー表面にワックスが染み出す可能性が高まり、現像スジが発生しやすくなる。
一方、Wsが10.0を超える場合、磁性体が表面に偏在した構造となりやすく、磁性トナーの割れが発生しやしくなり、カブリが発生しやすくなる。
該Wc/Wsは、ワックスの添加量や、トナーの製造工程における熱処理時間及び熱処理温度により調整することができる。また、トナーの製造方法として乳化凝集法を用いた場合は、ワックスの凝集速度を制御することや、他の材料との混合のタイミングを制御するとよい。
該磁性体の一次粒子の個数平均粒径は、0.50μm以下であることが好ましく、0.05μm以上0.30μm以下であることがより好ましい。
トナー粒子中に存在する磁性体の一次粒子の個数平均粒径は、透過型電子顕微鏡を用いて測定できる。
具体的には、エポキシ樹脂中へ観察すべきトナー粒子を十分に分散させた後、温度40℃の雰囲気中で2日間硬化させて硬化物を得る。得られた硬化物をミクロトームにより薄片状のサンプルとして、透過型電子顕微鏡(TEM)において1万〜4万倍の拡大倍率の画像を撮影し、該画像中の100個の磁性体の一次粒子の投影面積を測定する。そして、該投影面積に等しい円の相当径を磁性体の一次粒子の粒子径とし、該100個の平均値を磁性体の一次粒子の個数平均粒径とする。
磁性トナー中の磁性体の含有量は、35質量%以上50質量%以下であることが好ましく、40質量%以上50質量%以下であることがより好ましい。
磁性体の含有量が上記の範囲内であれば、現像スリーブ内のマグネットロールとの磁気引力が適度となる。
なお、磁性トナー中の磁性体の含有量は、パーキンエルマー社製熱分析装置TGA Q5000IRを用いて測定することができる。測定方法は、窒素雰囲気下において昇温速
度25℃/分で常温から900℃まで磁性トナーを加熱し、100〜750℃の減量質量を磁性トナーから磁性体を除いた成分の質量とし、残存質量を磁性体量とする。
第一鉄塩水溶液に、鉄成分に対して当量又は当量以上の水酸化ナトリウムなどのアルカリを加え、水酸化第一鉄を含む水溶液を調製する。調製した水溶液のpHを7以上に維持しながら空気を吹き込み、水溶液を70℃以上に加温しながら水酸化第一鉄の酸化反応を行い、磁性酸化鉄の芯となる種晶をまず生成する。
次に、種晶を含むスラリー液に前に加えたアルカリの添加量を基準として約1当量の硫酸第一鉄を含む水溶液を加える。混合液のpHを5から10に維持し、空気を吹き込みながら水酸化第一鉄の反応を進め、種晶を芯にして磁性酸化鉄を成長させる。この時、任意のpH及び反応温度、撹拌条件を選択することにより、磁性体の形状及び磁気特性をコントロールすることが可能である。酸化反応が進むにつれて混合液のpHは酸性側に移行していくが、液のpHは5未満にしない方がよい。このようにして得られた磁性体を定法によりろ過、洗浄、乾燥することにより磁性体を得ることができる。
また、該磁性体は必要に応じて公知の表面処理を行ってもよい。
負帯電用の荷電制御剤としては、有機金属錯化合物、キレート化合物が有効であり、モノアゾ金属錯化合物;アセチルアセトン金属錯化合物;芳香族ハイドロキシカルボン酸又は芳香族ダイカルボン酸の金属錯化合物などが例示される。
市販品の具体例として、Spilon Black TRH、T−77、T−95(保土谷化学工業(株))、BONTRON(登録商標)S−34、S−44、S−54、E−84、E−88、E−89(オリエント化学工業(株))が挙げられる。
該荷電制御剤は単独、又は二種以上組み合わせて用いることが可能である。
該荷電制御剤の含有量は、帯電量の観点から、結着樹脂100質量部に対して、0.1質量部以上10.0質量部以下であることが好ましく、0.1質量部以上5.0質量部以下であるがより好ましい。
乳化凝集法を用いた場合、磁性トナーの輝度分散値の変動係数、磁性体の占有面積率の変動係数、ワックスのドメインの個数平均径、上記(Wc/Ws)などの上記範囲への調整が容易である。
該乳化凝集法を用いたトナー粒子の製造方法について、具体例を挙げて説明する。
乳化凝集法は大きく分けて以下の4つの工程を含む。
(a)微粒子分散液を調製する工程、(b)凝集粒子を形成する凝集工程、(c)溶融、合一によりトナー粒子を形成する合一工程、(d)洗浄、乾燥工程。
微粒子分散液は水系媒体中に微粒子が分散したものである。
水系媒体としては、蒸留水、イオン交換水などの水、アルコール類が挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
水系媒体中に微粒子を分散させるための助剤を用いてもよく、助剤として界面活性剤が挙げられる。
界面活性剤としては、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、両性界面活性剤、非イオン界面活性剤が挙げられる。
具体的には、アルキルベンゼンスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、リン酸エ
ステルのようなアニオン界面活性剤;アルキルアミン塩、アミノアルコール脂肪酸誘導体、ポリアミン脂肪酸誘導体、イミダゾリンのようなアミン塩型、アルキルトリメチルアンモニム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩、アルキルジメチルベンジルアンモニウム塩、ピリジニウム塩、アルキルイソキノリニウム塩、塩化ベンゼトニウムのような四級アンモニウム塩型のカチオン界面活性剤;脂肪酸アミド誘導体、多価アルコール誘導体のようなノニオン界面活性剤;アラニン、ドデシルジ(アミノエチル)グリシン、ジ(オクチルアミノエチル)グリシンやN−アルキル−N,N−ジメチルアンモニウムベタインのような両性界面活性剤が挙げられる。
界面活性剤は、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
例えば、回転せん断型ホモジナイザーや、メディアを有するボールミル、サンドミル、ダイノミルなどの一般的な分散機を用い、分散質を分散させる方法が挙げられる。また、有機溶剤に溶解する分散質の場合、転相乳化法を用いて水系媒体中に分散させてもよい。転相乳化法とは、分散すべき材料を、材料が可溶な有機溶剤中に溶解し、有機連続相(O相)を中和した後、水媒体(W相)を投入することによって、W/OからO/Wへの、樹脂の変換(いわゆる転相)が行われて不連続相化し、水媒体中に粒子状に分散する方法である。
転相乳化法で用いられる溶剤は樹脂が溶解する溶剤であれば特に制限されるものではないが、液滴を形成する目的から疎水性、又は両親媒性の有機溶剤を用いることが好ましい。
磁性体の分散は、一次粒径が目的の粒径のものを水系媒体に分散するとよい。分散には、例えば、回転せん断型ホモジナイザー、メディアを有するボールミル、サンドミル、ダイノミルなどの一般的な分散機を用いるとよい。磁性体は、水に比べ比重が重く、沈降速度が速いため、分散後は即座に凝集工程に進むことが好ましい。
微粒子分散液の分散質の個数平均粒子径は、凝集速度の制御、合一の簡便性の観点から、例えば、0.01μm以上1μm以下であることが好ましく、0.08μm以上0.8μm以下であることがより好ましく、0.1μm以上0.6μm以下であることがさらに好ましい。
微粒子分散液中の分散質は、凝集速度の制御の観点から、分散液全量に対して、5質量%以上50質量%以下であることが好ましく、10質量%以上40質量%以下であることがより好ましい。
微粒子分散液を調製した後、1種類の微粒子分散液、又は2種類以上の微粒子分散液を混合し、微粒子を凝集させた凝集粒子が分散した凝集粒子分散液を調製する。
混合方法は特に制限されるものではなく、一般的な攪拌機を用いて混合することができる。
凝集は凝集粒子分散液の温度、pH、凝集剤などで制御させるものであり、どの方法を用いてもよい。
凝集粒子を形成する温度に関しては、結着樹脂のガラス転移温度−30℃以上、ガラス転移温度以下であることが好ましい。
凝集剤としては無機金属塩、2価以上の金属錯体などが挙げられる。また、微粒子分散
液に助剤として界面活性剤を用いた場合、逆極性の界面活性剤を用いることも有効である。特に、凝集剤として金属錯体を用いた場合には、界面活性剤の使用量が低減され、帯電特性が向上する。無機金属塩としては、例えば、塩化ナトリウム、塩化カルシウム、硝酸カルシウム、塩化バリウム、塩化マグネシウム、硫酸マグネシウム、塩化亜鉛、塩化アルミニウム、硫酸アルミニウムなどの金属塩、及び、ポリ塩化アルミニウム、ポリ水酸化アルミニウム、多硫化カルシウムなどの無機金属塩重合体などが挙げられる。
キレート剤としては、水溶性のキレート剤を用いてもよい。キレート剤の具体例としては、例えば、酒石酸、クエン酸、グルコン酸などのオキシカルボン酸、イミノジ酸(IDA)、ニトリロトリ酢酸(NTA)、エチレンジアミンテトラ酢酸(EDTA)などが挙げられる。キレート剤の添加量としては、例えば、樹脂粒子100質量部に対して、0.01質量部以上5.0質量部以下であることが好ましく、0.1質量部以上3.0質量部未満であることがより好ましい。
微粒子分散液の添加タイミングを制御することで、トナー中の構造を制御することが可能となる。
また、凝集工程では、撹拌速度を制御しうる撹拌装置を用いるとよい。該撹拌装置に関しては特に限定するものではなく、乳化機、分散機として汎用のものであれば使用可能である。
例えば、ウルトラタラックス(IKA社製)、ポリトロン(キネマティカ社製)、TKオートホモミキサー(特殊機化工業(株)製)、エバラマイルダー(荏原製作所(株)製)、TKホモミックラインフロー(特殊機化工業(株)製)、クレアミックス(エムテクニック社製)、フィルミックス(特殊機化工業(株)製)のバッチ式、又は連続両用乳化機が挙げられる。
製造スケールに応じて撹拌速度を適宜調整するとよい。
特に比重の重い磁性体は撹拌速度の影響を受けやすい。撹拌速度と撹拌時間を調整することで、目的の粒径に制御することが可能となる。撹拌速度が速い場合、凝集が促進されやすく、磁性体の凝集が進み、輝度の低いトナーが最終的に形成されやすい。
また、撹拌速度が遅い場合、磁性体が沈降しやすく、凝集粒子分散液が不均一となり、粒子間での磁性体の導入量に差が出やすくなる。
一方、界面活性剤を添加することでも凝集状態を制御することが可能である。
凝集の停止には、希釈、温度の制御、pHの制御、キレート剤の添加、界面活性剤の添加などが挙げられ、キレート剤の添加が製造面から好ましい。また、キレート剤の添加とpHの調整により凝集の停止を行うことが、より好ましい方法である。キレート剤の添加とpHの調整を併用した場合、その後の合一工程後に磁性体がやや凝集したトナー粒子を形成させることができる。
凝集粒子を形成した後に加熱することで溶融、合一により、トナー粒子を形成する。
加熱温度は結着樹脂のガラス転移温度以上であることが好ましい。
また、凝集粒子を加熱、合一した後に微粒子分散液を混合し、さらに(b)凝集粒子を形成する工程、(c)溶融、合一工程を経ることでコア/シェル構造のトナー粒子を形成させてもよい。
公知の洗浄方法、固液分離方法、乾燥方法を用いてよく、特に制限されるものではない。
ただし、洗浄工程は、帯電性の観点から、充分にイオン交換水による置換洗浄を施すことがよい。また、固液分離工程は、生産性の観点から吸引濾過、加圧濾過などを施すことがよい。また、乾燥工程は生産性の観点から、凍結乾燥、フラッシュジェット乾燥、流動乾燥、振動型流動乾燥などを施すことがよい。
該外添剤としては、一次粒子の個数平均粒径が、4nm以上80nm以下の無機微粒子が例示でき、6nm以上40nm以下の無機微粒子が好適に例示できる。
該無機微粒子は、疎水化処理が施された場合、トナーの帯電性及び環境安定性をより向上させることができる。該疎水化処理に用いる処理剤としては、シリコーンワニス、各種変性シリコーンワニス、シリコーンオイル、各種変性シリコーンオイル、シラン化合物、シランカップリング剤、その他有機硅素化合物、有機チタン化合物などが挙げられる。該処理剤は、単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
無機微粒子の一次粒子の個数平均粒径は、走査型電子顕微鏡(SEM)により拡大撮影されたトナーの画像を用いて算出するとよい。
しかし、表面及びシリカ微粒子の内部にあるシラノール基が少なく、またNa2O、SO3 2−などの製造残滓の少ない乾式シリカの方が好ましい。
また、乾式シリカにおいては、製造工程において、例えば、塩化アルミニウム、塩化チタンなど他の金属ハロゲン化合物をケイ素ハロゲン化合物と共に用いることによって、シリカと他の金属酸化物の複合微粒子を得ることも可能であり、それらも包含する。
該無機微粒子の含有量は、トナー粒子100質量部に対して、0.1質量部以上3.0質量部以下であることが好ましい。無機微粒子の含有量は、蛍光X線分析計を用い、標準試料から作成した検量線から定量するとよい。
トナーの体積平均粒径(Dv)を上記範囲とすることで、トナーのハンドリング性を良好にしつつ、ドットの再現性を十分に満足することができる。
また、磁性トナーの個数平均粒径(Dn)は、3.0μm以上7.0μm以下であることが好ましい。
さらに、磁性トナーの体積平均粒径(Dv)の個数平均粒径(Dn)に対する比(Dv/Dn)は、1.25未満であることが好ましい。
図3に、トナーの粒径と輝度分散値の変動係数との関係を表した一例を示す。
平均円形度が上記範囲にある場合、一成分接触現像方式のような高シェアのかかるシス
テムにおいても、トナーの圧密化が発生しにくく、トナーが流動性を維持させやすい。その結果、多数の画像出力を行う際、後半での画像濃度の低下や現像スジの発生をより抑制できる。
該平均円形度は、トナーの製造時に、一般的に用いられる方法で円形度を制御すればよく、例えば、乳化凝集法では合一工程の時間や界面活性剤の添加量を制御するとよい。
外部より帯電部材に電圧を印加し、静電潜像担持体を帯電する帯電工程、
帯電された該静電潜像担持体に静電潜像を形成する潜像形成工程、
該静電潜像をトナー担持体に担持されたトナーにより現像してトナー画像を静電潜像担持体上に形成する現像工程、
該静電潜像担持体上のトナー画像を、中間転写体を介して、又は介さずに転写材に転写する転写工程、及び、
転写材に転写されたトナー画像を加熱加圧手段により定着する定着工程を含む画像形成方法であって、
該現像工程は、該静電潜像担持体と該トナー担持体に担持されたトナーとが直接接触して現像が行われる一成分接触現像方式であり、
該トナーが、
結着樹脂、ワックス及び磁性体を含有する磁性トナー粒子を有する磁性トナーであって、
該磁性トナーの個数平均粒径をDn(μm)とし、
該磁性トナーの、Dn−0.500以上Dn+0.500以下の粒径範囲における輝度分散値の変動係数をCV1(%)とし、
該磁性トナーの、Dn−1.500以上Dn−0.500以下の粒径範囲における輝度分散値の変動係数をCV2(%)としたときに
該CV1及び該CV2が、下記式(1)の関係を満たし、
該磁性トナーのDn−0.500以上Dn+0.500以下の粒径範囲における平均輝度が、30.0以上60.0以下であり、
透過型電子顕微鏡を用いた該磁性トナーの断面において、
一辺が0.8μmの正方グリッドで該磁性トナーの断面を区切った際の、該磁性体の占有面積率の変動係数CV3が、40.0%以上80.0%以下であることを特徴とする。CV2/CV1≦1.00 (1)
一方、現像方式として、キャリアを使用する二成分現像方式よりも一成分現像方式の方が、現像剤が収容されるカートリッジの小型化が可能である。
また、該接触現像方式は、トナーの飛び散りの少なく、高品質な画像を得ることができる。すなわち、この両者を併せもつ一成分接触現像方式は、現像装置の小型化と画像の高画質化を両立させることができる。
図1は、現像装置の一例を示す模式的断面図である。また、図2は、一成分接触現像方式の画像形成装置の一例を示す模式的断面図である。
図1又は図2において、静電潜像が形成された静電潜像担持体45は、矢印R1方向に回転される。トナー担持体47は矢印R2方向に回転することによって、トナー担持体47と静電潜像担持体45とが対向している現像領域にトナー57を搬送する。また、トナー担持体47にはトナー供給部材48が接しており、矢印R3方向に回転することによっ
て、トナー担持体47の表面にトナー57を供給している。また、トナー57は、攪拌部材58にて攪拌される。
静電潜像担持体45の周囲には帯電部材(帯電ローラ)46、転写部材(転写ローラ)50、クリーナー容器43、クリーニングブレード44、定着器51、ピックアップローラ52などが設けられている。静電潜像担持体45は帯電ローラ46によって帯電される。そして、レーザー発生装置54によりレーザー光を静電潜像担持体45に照射することによって露光が行われ、目的の画像に対応した静電潜像が形成される。静電潜像担持体45上の静電潜像は、現像装置49内のトナー57で現像されてトナー画像を得る。トナー画像は転写材を介して静電潜像担持体45に当接された転写部材(転写ローラ)50により転写材(紙)53上へ転写される。トナー画像の転写材への転写は、中間転写体を介して行われてもよい。トナー画像を載せた転写材(紙)53は定着器51へ運ばれ転写材(紙)53上にトナー画像が定着される。また、一部静電潜像担持体45上に残されたトナー57はクリーニングブレード44によりかき落とされ、クリーナー容器43に収納される。
また、トナー規制部材(図1の符号55)がトナーを介してトナー担持体に当接することによってトナー担持体上のトナー層厚を規制することが好ましい。このようにすることで規制不良の無い高画質を得ることができる。トナー担持体に当接するトナー規制部材としては、規制ブレードが一般的である。
上記規制ブレード上辺部側である基部は現像装置側に固定保持され、下辺部側をブレードの弾性力に抗してトナー担持体の順方向或いは逆方向にたわめ状態にしてトナー担持体表面に適度の弾性押圧力をもって当接させるとよい。
例えば、トナー規制部材55の現像装置への固定は図1に示すようにトナー規制部材55の片側自由端を2枚の固定部材(例えば、金属弾性体、図1の符号56)で挟み込み、ビス留めにより固定するとよい。
<磁性トナーの体積平均粒径(Dv)及び個数平均粒径(Dn)の測定方法>
磁性トナーの体積平均粒径(Dv)及び個数平均粒径(Dn)は、以下のようにして算出する。
測定装置としては、100μmのアパーチャーチューブを備えた細孔電気抵抗法による精密粒度分布測定装置「コールター・カウンター Multisizer 3」(登録商標、ベックマン・コールター社製)を用いる。測定条件の設定及び測定データの解析は、付属の専用ソフト「ベックマン・コールター Multisizer 3 Version3.51」(ベックマン・コールター社製)を用いる。なお、測定は実効測定チャンネル数25000にて行う。
測定に使用する電解水溶液は、特級塩化ナトリウムをイオン交換水に溶解して濃度が約1質量%となるようにしたもの、例えば、「ISOTON II」(ベックマン・コールター社製)が使用できる。
なお、測定、解析を行う前に、以下のように専用ソフトの設定を行う。
専用ソフトの「標準測定方法(SOM)を変更」画面において、コントロールモードの総カウント数を50000粒子に設定し、測定回数を1回、Kd値は「標準粒子10.0μm」(ベックマン・コールター社製)を用いて得られた値を設定する。「閾値/ノイズレベルの測定ボタン」を押すことで、閾値とノイズレベルを自動設定する。また、カレントを1600μAに、ゲインを2に、電解水溶液をISOTON IIに設定し、「測定後のアパーチャーチューブのフラッシュ」にチェックを入れる。
専用ソフトの「パルスから粒径への変換設定」画面において、ビン間隔を対数粒径に、粒径ビンを256粒径ビンに、粒径範囲を2μmから60μmまでに設定する。
具体的な測定法は以下の通りである。
(1)Multisizer 3専用のガラス製250mL丸底ビーカーに前記電解水溶液約200mLを入れ、サンプルスタンドにセットし、スターラーロッドの撹拌を反時計
回りで24回転/秒にて行う。そして、専用ソフトの「アパーチャーチューブのフラッシュ」機能により、アパーチャーチューブ内の汚れと気泡を除去しておく。
(2)ガラス製の100mL平底ビーカーに前記電解水溶液約30mLを入れる。この中に分散剤として「コンタミノンN」(非イオン界面活性剤、陰イオン界面活性剤、有機ビルダーからなるpH7の精密測定器洗浄用中性洗剤の10質量%水溶液、和光純薬工業社製)をイオン交換水で約3質量倍に希釈した希釈液を約0.3mL加える。
(3)発振周波数50kHzの発振器2個を、位相を180°ずらした状態で内蔵し、電気的出力120Wの超音波分散器「Ultrasonic Dispersion System Tetora150」(日科機バイオス社製)を準備する。超音波分散器の水槽内に約3.3Lのイオン交換水を入れ、この水槽中にコンタミノンNを約2mL添加する。
(4)前記(2)のビーカーを前記超音波分散器のビーカー固定穴にセットし、超音波分散器を作動させる。そして、ビーカー内の電解水溶液の、液面の共振状態が最大となるようにビーカーの高さ位置を調整する。
(5)前記(4)のビーカー内の電解水溶液に超音波を照射した状態で、トナー約10mgを少量ずつ前記電解水溶液に添加し、分散させる。そして、さらに60秒間超音波分散処理を継続する。なお、超音波分散については、水槽の水温が10℃以上40℃以下となる様に適宜調節する。
(6)サンプルスタンド内に設置した前記(1)の丸底ビーカーに、ピペットを用いてトナーを分散した前記(5)の電解水溶液を滴下し、測定濃度が約5%となるように調整する。そして、測定粒子数が50000個になるまで測定を行う。
(7)測定データを装置付属の前記専用ソフトにて解析を行い、体積平均粒径(Dv)及び個数平均粒径(Dn)を算出する。なお、前記専用ソフトでグラフ/体積%と設定したときの、「分析/体積統計値(算術平均)」画面の「50%D径」が体積平均粒径(Dv)、前記専用ソフトでグラフ/個数%と設定したときの、「分析/個数統計値(算術平均)」画面の「算術径」を個数平均粒径(Dn)とした。
磁性トナーの平均輝度、輝度分散値及びその変動係数、平均円形度は、フロー式粒子像分析装置「FPIA−3000」(シスメックス社製)を用い、校正作業時の測定及び解析条件で測定する。
具体的な測定方法は、以下の通りである。
まず、ガラス製の容器中に予め不純固形物などを除去したイオン交換水約20mLを入れる。この中に分散剤として「コンタミノンN」(非イオン界面活性剤、陰イオン界面活性剤、有機ビルダーからなるpH7の精密測定器洗浄用中性洗剤の10質量%水溶液、和光純薬工業社製)をイオン交換水で約3質量倍に希釈した希釈液を約0.2mL加える。さらに測定試料を約0.02g加え、超音波分散器を用いて2分間分散処理を行い、測定用の分散液とする。その際、分散液の温度が10℃以上40℃以下となる様に適宜冷却する。超音波分散器としては、発振周波数50kHz、電気的出力150Wの卓上型の超音波洗浄器分散器「VS−150」(ヴェルヴォクリーア社製)を用い、水槽内には所定量のイオン交換水を入れ、この水槽中に前記コンタミノンNを約2mL添加する。
測定には、対物レンズとして「LUCPLFLN」(倍率20倍、開口数0.40)を搭載した前記フロー式粒子像分析装置を用い、シース液にはパーティクルシース「PSE−900A」(シスメックス社製)を使用する。前記手順に従い調製した分散液を前記フロー式粒子像分析装置に導入し、HPF測定モード、トータルカウントモードにて2000個の磁性トナーを計測する。その結果からトナーの平均輝度、輝度分散値、平均円形度を算出する。
μm)以下の粒径範囲に限定し、平均輝度を算出した値である。
CV1は輝度分散値の測定結果において、前記磁性トナーの個数平均粒径(Dn)の結果に対して、本フロー式粒子像分析装置の円相当径を、Dn−0.500(μm)以上Dn+0.500(μm)以下の範囲に限定し、輝度分散値の変動係数を計算した値である。
CV2は輝度分散値の測定結果において、前記磁性トナーの個数平均粒径(Dn)の結果に対して、本フロー式粒子像分析装置の円相当径を、Dn−1.500(μm)以上Dn−0.500(μm)以下の範囲に限定し、輝度分散値の変動係数を計算した値である。
測定にあたっては、測定開始前に標準ラテックス粒子(Duke Scientific社製の「RESEARCH AND TEST PARTICLES Latex Microsphere Suspensions 5100A」をイオン交換水で希釈)を用いて自動焦点調整を行う。その後、測定開始から2時間毎に焦点調整を実施することが好ましい。
なお、本件では、シスメックス社による校正作業が行われた、シスメックス社が発行する校正証明書の発行を受けたフロー式粒子像分析装置を使用する。
解析粒子径を円相当径1.977μm以上39.54μm未満に限定した以外は、校正証明を受けた時の測定及び解析条件で測定を行う。
樹脂又はワックスの融点は、示差走査熱量計(DSC) Q2000(TA Instruments社製)を使用して以下の条件にて測定を行う。
昇温速度:10℃/min
測定開始温度:20℃
測定終了温度:180℃
装置検出部の温度補正はインジウムと亜鉛の融点を用い、熱量の補正についてはインジウムの融解熱を用いる。
具体的には、試料約5mgを精秤し、アルミニウム製のパンの中に入れ、一回測定を行う。リファレンスとしてはアルミニウム製の空パンを用いる。そのときの最大吸熱ピークのピーク温度を融点とする。
樹脂などのガラス転移温度は、前記融点の示差走査熱量測定によって得られた昇温時のリバーシングヒートフロー曲線において、比熱変化が出る前と出た後のベースラインを延長した直線から縦軸方向に等距離にある直線と、リバーシングヒートフロー曲線におけるガラス転移の階段状変化部分の曲線とが交わる点の温度(℃)である。
樹脂及びその他材料の数平均分子量(Mn)及び重量平均分子量(Mw)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用い、以下のようにして測定する。
(1)測定試料の作製
試料とテトラヒドロフラン(THF)とを5.0mg/mLの濃度で混合し、室温にて5〜6時間放置した後、充分に振とうし、THFと試料を、試料の合一体がなくなるまで良く混ぜる。さらに、室温にて12時間以上静置する。この時、試料とTHFの混合開始時点から、静置終了の時点までの時間が72時間以上となるようにし、試料のテトラヒドロフラン(THF)可溶分を得る。
その後、耐溶剤性メンブランフィルター(ポアサイズ0.45〜0.50μm、マイショリディスクH−25−2[東ソー社製])でろ過して試料溶液を得る。
(2)試料の測定
得られた試料溶液を用いて、以下の条件で測定する。
装置:高速GPC装置 LC−GPC 150C(ウォーターズ社製)
カラム:Shodex GPC KF−801、802、803、804、805、806、807(昭和電工社製)の7連
移動相:THF
流速:1.0mL/min
カラム温度:40℃
試料注入量:100μL
検出器:RI(屈折率)検出器
試料の分子量測定にあたっては、試料の有する分子量分布を数種の単分散ポリスチレン標準試料により作製された検量線の対数値とカウント数との関係から算出する。
検量線作成用の標準ポリスチレン試料としては、Pressure ChemicalCo.製又は東洋ソーダ工業社製の、分子量が6.0×102、2.1×103、4.0×103、1.75×104、5.1×104、1.1×105、3.9×105、8.6×105、2.0×106、4.48×106のものを用いる。
各微粒子分散液の分散体の粒径は、レーザー回折/散乱式粒径分布測定装置を用いて測定した。具体的には、JIS Z 8825−1(2001年)に準じて測定される。
測定装置としては、レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置「LA−920」(堀場製作所社製)を用いる。
測定条件の設定及び測定データの解析は、LA−920に付属の専用ソフト「HORIBA LA−920 for Windows(登録商標) WET(LA−920) Ver.2.02」を用いる。また、測定溶媒としては、予め不純固形物などを除去したイオン交換水を用いる。測定手順は、以下の通りである。
(1)バッチ式セルホルダーをLA−920に取り付ける。
(2)所定量のイオン交換水をバッチ式セルに入れ、バッチ式セルをバッチ式セルホルダーにセットする。
(3)専用のスターラーチップを用いて、バッチ式セル内を撹拌する。
(4)「表示条件設定」画面の「屈折率」ボタンを押し、相対屈折率を微粒子に対応した値に設定する。
(5)「表示条件設定」画面において、粒径基準を体積基準とする。
(6)1時間以上の暖気運転を行った後、光軸の調整、光軸の微調整、ブランク測定を行う。
(7)ガラス製の100mL平底ビーカーに微粒子分散液を3mL入れる。さらに、57mLのイオン交換水を入れて樹脂微粒子分散液を希釈する。この中に分散剤として、「コンタミノンN」(非イオン界面活性剤、陰イオン界面活性剤、有機ビルダーからなるpH7の精密測定器洗浄用中性洗剤の10質量%水溶液、和光純薬工業社製)をイオン交換水で3質量倍に希釈した希釈液を0.3mL加える。
(8)発振周波数50kHzの発振器2個を、位相を180度ずらした状態で内蔵し、電気的出力120Wの超音波分散器「Ultrasonic Dispersion System Tetora150」(日科機バイオス社製)を準備する。超音波分散器の水槽内に3.3Lのイオン交換水を入れ、この水槽中にコンタミノンNを2mL添加する。(9)前記(7)のビーカーを前記超音波分散器のビーカー固定穴にセットし、超音波分散器を作動させる。そして、ビーカー内の水溶液の液面の共振状態が最大となるようにビーカーの高さ位置を調整する。
(10)60秒間超音波分散処理を継続する。また、超音波分散にあたっては、水槽の水温が10℃以上40℃以下となる様に適宜調節する。
(11)前記(10)で調製した微粒子分散液を、気泡が入らないように注意しながら直ちにバッチ式セルに少量ずつ添加して、タングステンランプの透過率が90%〜95%となるように調整する。そして、粒度分布の測定を行う。得られた体積基準の粒度分布のデ
ータを元に、微粒子分散液中の分散体の粒径を算出する。
磁性トナー中の磁性体の占有面積率及びその変動係数(CV3)は、以下のように算出する。
まず、透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて、磁性トナーの断面の画像を取得する。得られた断面画像を区画法に基づき、各区画グリッドにおける磁性体の占有面積率の頻度ヒストグラムを得る。
さらに、得られた各区画グリッドの占有面積率の変動係数を求め、占有面積率の変動係数(CV3)とする。
具体的には、まず、磁性トナーを圧縮形成して錠剤とする。直径8mmの錠剤形成器に100mgの磁性トナーを充填し、35kNの力をかけて1分間静置することで錠剤を得る。
得られた錠剤を、超音波ウルトラミクロトーム(Leica社、UC7)により切削し、膜厚250nmの薄片サンプルを得る。
得られた薄片サンプルを、透過型電子顕微鏡(JEOL社、JEM2800)を用いてSTEM画像を撮影する。
STEM画像の撮影に用いるプローブサイズを1.0nmとし、画像サイズを1024×1024pixelとする。この際、明視野像のDetector ControlパネルのContrastを1425、Brightnessを3750、Image ControlパネルのContrastを0.0、Brightnessを0.5、Gammmaを1.00に調整することで、磁性体部分のみを暗く撮影することができる。該設定により、画像処理に好適なSTEM画像が得られる。
得られたSTEM画像は、画像処理装置(株式会社ニレコ、LUZEX AP)を用いて数値化する。
具体的には、区画法により、一辺が0.8μmの正方グリッドにおける磁性体の占有面積率の頻度ヒストグラムを得る。この際、ヒストグラムの階級間隔は5%とする。
さらに、得られた各区画グリッドの占有面積率から変動係数を求め、占有面積率の変動係数CV3とする。また、占有面積率の平均値は各区画グリッドの占有面積率の平均をとったものである。
磁性トナーを可視光硬化性包埋樹脂(D−800、日新EM社製)で包埋し、超音波ウルトラミクロトーム(EM5、ライカ社製)により60nm厚に切削し、真空染色装置(フィルジェン社製)によりRu染色を行う。
その後、透過型電子顕微鏡(H7500、株式会社日立ハイテクノロジー製)を用い、加速電圧120kVで、得られた磁性トナー粒子の断面観察を行う。
観察する磁性トナー粒子の断面は、磁性トナー粒子の個数平均粒径から±2.0μm以内のものを10個選んで撮影を行い、断面画像を得る。
なお、非晶性樹脂や磁性体に比べ、ワックスはRuによる染色が進まず、該断面画像では白く見える。
ワックスのドメインの個数平均径は、該断面画像において、長軸が20nm以上のワックスのドメインを無作為に30個選び、長軸と短軸の平均値をドメイン径とし、30個の平均値をドメインの個数平均径とする。なお、ドメインの選択は同一の磁性トナー粒子中でなくてもよい。
磁性トナー中のワックスの分布状態は、該断面画像おけるワックスのドメインの面積からWs及びWcを算出し、任意に選択した磁性トナー10個の平均値をもって評価する。画像処理ソフト(Photoshop 5.0、Adobe製)を用い、該断面画像に「
色調補正」における「2階調化」処理を行う。
閾値の設定は画像の255階調の階調分布において結着樹脂を示す階調ピークの低階調側のオフセット階調とする。この二階調化処理によりワックスのドメインと結着樹脂の領域の区別を明確化した画像を得る。
さらに、該断面画像において、該断面の輪郭から1.0μm以内(1.0μmの境界を含む)の領域を残しマスキングを行い、得られた1.0μm以内の領域における長軸が20nm以上のワックスのドメインの占有面積百分率をワックスの占有面積百分率として算出し、これをWsとする。
一方、該断面の輪郭から1.0μmよりも内側の内部領域における長軸が20nm以上のワックスのドメインの占有面積百分率をワックスの占有面積百分率として算出し、これをWcとする。
・テレフタル酸 30.0部
・イソフタル酸 12.0部
・ドデセニルコハク酸 40.0部
・トリメリット酸 4.2部
・ビスフェノールAエチレンオキサイド(2モル)付加物 80.0部
・ビスフェノールAプロピレンオキサイド(2モル)付加物 74.0部
・ジブチルスズオキシド 0.1部
上記材料を加熱乾燥した二口フラスコに入れ、容器内に窒素ガスを導入して不活性雰囲気に保ち撹拌しながら昇温した。その後、150〜230℃で約12時間縮重合反応させた後、210〜250℃で徐々に減圧して、ポリエステル1を得た。
ポリエステル1の数平均分子量(Mn)は18200、重量平均分子量(Mw)は74100、ガラス転移温度(Tg)は58.6℃であった。
撹拌装置のついたビーカーに、100.0部の酢酸エチル、30.0部のポリエステル1、0.1mol/Lの水酸化ナトリウム0.3部、及びアニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製、ネオゲンRK)0.2部を投入し、60.0℃に加熱して、完全に溶解するまで撹拌を続け、樹脂溶解液1を調製した。
該樹脂溶解液1をさらに撹拌しながら、徐々にイオン交換水120.0部を加え、転相乳化させ、脱溶剤することにより樹脂粒子分散液1(固形分濃度:20.0質量%)を得た。
樹脂粒子分散液1中の樹脂粒子の体積平均粒径は0.18μmであった。
・スチレン 78.0部
・n−ブチルアクリレート 20.0部
・β−カルボキシエチルアクリレート 2.0部
・1,6ヘキサンジオールジアクリレート 0.4部
・ドデカンチオール(和光純薬製) 0.7部
フラスコに上記材料を投入し、混合及び溶解し、溶液を得た。
1.0部のアニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製、ネオゲンRK)をイオン交換水250部に溶解した水系媒体に得られた溶液を分散し、乳化した。
10分間ゆっくりと攪拌及び混合しながら、さらに過硫酸アンモニウム2部を溶解したイオン交換水50部を投入した。
次いで、系内を充分に窒素置換した後、攪拌しながらオイルバスで系内が70℃になるまで加熱し、5時間そのまま乳化重合を継続し、樹脂粒子分散液2(固形分濃度:25.0質量%)を得た。
樹脂粒子分散液2中の樹脂粒子の体積平均粒径は0.18μm、ガラス転移温度(Tg)は56.5℃、重量平均分子量(Mw)は30000であった。
・パラフィンワックス 50.0部
(日本精蝋(株)製、HNP−9)
・アニオン性界面活性剤 0.3部
(第一工業製薬(株)製、ネオゲンRK)
・イオン交換水 150.0部
以上を混合して95℃に加熱し、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックスT50)を用いて分散した。その後、マントンゴーリン高圧ホモジナイザ(ゴーリン社製)で分散処理し、ワックス粒子を分散させてなるワックス分散液1(固形分濃度:25.0質量%)を調製した。得られたワックス粒子の体積平均粒径は0.20μmであった。
ワックス分散液1の製造例において、分散処理の時間、界面活性剤の添加量を適宜調整することにより、ワックス分散液2及び3を得た。各ワックス分散液中のワックス粒子の体積平均粒径を表1に示す。
Fe2+を2.0mol/L含有する硫酸鉄第一水溶液50リットルに、4.0mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液55リットルを混合撹拌し、水酸化第一鉄コロイドを含む第一鉄塩水溶液を得た。この水溶液を85℃に保ち、20L/minで空気を吹き込みながら酸化反応を行い、コア粒子を含むスラリーを得た。
得られたスラリーをフィルタープレスにてろ過及び洗浄した後、コア粒子を水中に再度分散させた。得られたリスラリー液に、コア粒子100部当たり、珪素換算で0.20質量%となる珪酸ソーダを添加し、スラリー液のpHを6.0に調整し、撹拌することで珪素リッチな表面を有する磁性酸化鉄粒子を得た。
得られたスラリー液をフィルタープレスにてろ過、洗浄、さらにイオン交換水にてリスラリーを行った。このリスラリー液(固形分50部/L)に500部(磁性酸化鉄に対して10質量%)のイオン交換樹脂SK110(三菱化学製)を投入し、2時間撹拌してイオン交換を行った。その後、イオン交換樹脂をメッシュでろ過して除去し、フィルタープレスにてろ過及び洗浄し、乾燥及び解砕して、一次粒子の個数平均粒径が0.21μmの磁性体1を得た。
磁性体1の製造例において、空気の吹き込み量と酸化反応時間を調整したこと以外は同様にして、磁性体2及び3を得た。表2に各磁性体の一次粒子の個数平均粒径を示す。
・磁性体1 25.0部
・イオン交換水 75.0部
上記材料を混合して、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックスT50)を用いて8000rpmで10分間分散し、磁性体分散液1を得た。該磁性体分散液1中の磁性体の体積平均粒径は0.23μmであった。
磁性体分散液1の製造例において、磁性体1を磁性体2又は3に変更した以外は同様にして磁性体分散液2又は3を製造した。得られた磁性体分散液2中の磁性体の体積平均粒径は0.18μmであり、磁性体分散液3中の磁性体の体積平均粒径は0.35μmであった。
・樹脂粒子分散液1(固形分20.0質量%) 150.0部
・ワックス分散液1(固形分25.0質量%) 15.0部
・磁性体分散液1(固形分25.0質量%) 105.0部
ビーカーに、上記材料を投入し、水の総部数が250部になるように調整した後、30.0℃に温調した。その後、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックスT50)を用いて、5000rpmで1分間撹拌することにより混合した。
さらに凝集剤として10.0部の硫酸マグネシウム2.0質量%水溶液を徐々に添加した。
撹拌装置、温度計を備えた重合釜に原料分散液を移し、マントルヒーターで50.0℃に加熱し撹拌することで凝集粒子の成長を促進させた。
60分間経過した段階でエチレンジアミンテトラ酢酸(EDTA)5.0質量%水溶液を200.0部添加し凝集粒子分散液1を調製した。
続いて、凝集粒子分散液1を0.1mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を用いてpH8.0に調整した後、凝集粒子分散液1を80.0℃に加熱し、180分間放置して、凝集粒子の合一を行った。
180分間経過後、トナー粒子が分散したトナー粒子分散液1を得た。1.0℃/分の降温速度で冷却した後、トナー粒子分散液1をろ過し、イオン交換水で通水洗浄し、ろ液の伝導度が50mS以下となったところで、ケーキ状になったトナー粒子を取り出した。
次に、トナー粒子の質量の20倍量のイオン交換水中に、ケーキ状になったトナー粒子を投入し、スリーワンモータで撹拌し、充分にトナー粒子がほぐれたところで再度ろ過、
通水洗浄し固液分離した。得られたケーキ状になったトナー粒子をサンプルミルで解砕して、40℃のオーブン中で24時間乾燥した。さらに得られた粉体をサンプルミルで解砕した後、40℃のオーブン中で5時間、追加の真空乾燥をして、磁性トナー粒子1を得た。
100部の磁性トナー粒子1に、一次粒子の個数平均粒径が115nmのゾルゲルシリカ微粒子を0.3部添加し、FMミキサ(日本コークス工業株式会社製)を用い混合した。
その後、さらに一次粒子の個数平均粒径が12nmのシリカ微粒子にヘキサメチルジシラザンで処理をした後シリコーンオイルで処理し、処理後のBET比表面積値が120m2/gの疎水性シリカ微粒子0.9部を添加し、同様にFMミキサ(日本コークス工業株式会社製)を用い混合し、磁性トナー1を得た。
得られた磁性トナー1についての下記結果を表4に示す。
体積平均粒径(Dv)、個数平均粒径(Dn)、Dn−0.500以上Dn+0.500以下の粒径範囲における平均輝度[表中では、単に平均輝度と標記する]、CV1、CV2/CV1、磁性体の占有面積率の平均値[表中では、Aと標記する]、平均円形度、ワックスのドメインの個数平均径[表中では、Bと標記する]。
(画像形成装置)
一成分接触現像方式のLaserJet Pro M12(ヒューレットパッカード社製)を本来のプロセススピードよりも高速である、200mm/secに改造して使用した。
上記のように改造した装置に磁性トナー1を100g充填し、低温低湿環境下(15.0℃/10.0%RH)、及び、高温高湿環境下(32.5℃/80%RH)でそれぞれ繰り返し使用試験を行った。
試験用の出力画像としては、印字率が1%の横線画像を、2枚間欠通紙にて4000枚印字した。
なお、試験に用いる評価紙は、坪量が75g/m2のbusiness4200(Xerox社製)を用いた。
また、評価結果を表6に示す。なお、各評価における評価方法及び評価基準は以下の通りである。
画像濃度はベタ黒画像部を形成し、このベタ黒画像の濃度をマクベス反射濃度計(マクベス社製)にて測定した。
耐久使用前のベタ黒画像の反射濃度の判断基準は以下の通りである。
[評価基準]
A:1.45以上
B:1.40以上1.45未満
C:1.35以上1.40未満
D:1.35未満
耐久使用前のベタ黒画像の反射濃度と、上記繰り返し使用試験4000枚印字後に出力したベタ黒画像の反射濃度の差が小さいほど良好とする。
[評価基準]
A:濃度差が0.10未満
B:濃度差が0.10以上0.15未満
C:濃度差が0.15以上0.20未満
D:濃度差が0.20以上
カブリは、東京電色社製のREFLECTMETER MODEL TC−6DSを使用して測定した。フィルターは、グリーンフィルターを用いた。
評価は、上記繰り返し使用試験4000枚印字後に、まず、ベタ黒画像を出力した。
ベタ黒画像の転写直後の白地部分(非画像部)に対応する静電潜像担持体の領域をマイラーテープでテーピングしてはぎ取り、紙上にマイラーテープを貼った。
はぎ取ったマイラーテープを未使用の紙上に貼ったものの反射率から、マイラーテープのみを未使用の紙上に貼ったものの反射率を差し引いた差を、カブリの値とした。
[評価基準]
A:5.0%未満
B:5.0%以上10.0%未満
C:10.0%以上15.0%未満
D:15.0%以上
規制部材へのトナー融着に起因する縦スジ、いわゆる、現像スジ発生の有無は上記繰り返し使用試験4000枚印字後にベタ黒画像を出力し、100枚ごとに目視で確認した。[評価基準]
A:2,000枚でも発生なし
B:1,000枚より大きく2,000枚以下で発生
C:500枚より大きく1,000枚以下で発生
D:500枚以下で発生
(プレ凝集工程)
・磁性体分散液1(固形分25.0質量%) 105.0部
ビーカーに、上記材料を投入し、30.0℃に温調した後、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックスT50)を用いて、5000rpmで1分間撹拌し、さらに凝集剤として1.0部の硫酸マグネシウム2.0質量%水溶液を徐々に添加し、1分間撹拌した。
(凝集工程)
・樹脂粒子分散液1(固形分25.0質量%) 150.0部
・ワックス分散液1(固形分25.0質量%) 15.0部
該材料を上記ビーカーに投入し、水の総部数が250部になるように調整した後、5000rpmで1分間撹拌することにより混合した。
さらに凝集剤として9.0部の硫酸マグネシウム2.0質量%水溶液を徐々に添加した。
撹拌装置、温度計を備えた重合釜に原料分散液を移し、マントルヒーターで50.0℃に加熱し撹拌することで凝集粒子の成長を促進させた。
59分間経過した段階でエチレンジアミンテトラ酢酸(EDTA)5.0質量%水溶液を200.0部添加し凝集粒子分散液2を調製した。
続いて、凝集粒子分散液2を0.1mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を用いてpH8.0に調整した後、凝集粒子分散液2を80.0℃に加熱し、180分間放置して、凝集粒子の合一を行った。
180分間経過後、トナー粒子が分散したトナー粒子分散液2を得た。1.0℃/分の降温速度で冷却した後、トナー粒子分散液2をろ過し、イオン交換水で通水洗浄し、ろ液の伝導度が50mS以下となったところで、ケーキ状になったトナー粒子を取り出した。
次に、トナー粒子の質量の20倍量のイオン交換水中に、ケーキ状になったトナー粒子を投入し、スリーワンモータで撹拌し、充分にトナー粒子がほぐれたところで再度ろ過、通水洗浄し固液分離した。得られたケーキ状になったトナー粒子をサンプルミルで解砕して、40℃のオーブン中で24時間乾燥した。さらに得られた粉体をサンプルミルで解砕した後、40℃のオーブン中で5時間、追加の真空乾燥をして、磁性トナー粒子2を得た。
磁性トナー粒子1の製造例において、表3に記載した条件に変更した以外は同様にして、磁性トナー粒子3、5、7〜9、11〜21、24を得た。
一方、磁性トナー粒子2の製造例において、表3に記載した条件に変更した以外は同様にして、磁性トナー粒子4、6、10、22及び23を得た。
なお、磁性トナー粒子3、5、7及び11の製造例では、第一凝集工程において、0.2部の界面活性剤(ノイゲンTDS−200、第一工業製薬株式会社)を添加後に、凝集剤を添加した。
磁性トナー粒子6、7、14及び15の製造例では、50.0℃で凝集粒子の成長を促進させる第一凝集工程の後に、表3に記載した分散液を添加し、再び、50.0℃で凝集粒子の成長を促進させる第二凝集工程を実施した。
磁性トナー粒子20及び21の製造例では、50.0℃で凝集粒子の成長を促進させる第一凝集工程の後に、表3に記載した分散液を添加し、再び、50.0℃で凝集粒子の成長を促進させる第二凝集工程を実施し、さらに、表3に記載した分散液を添加し、再び、50.0℃で凝集粒子の成長を促進させる第三凝集工程を実施した。
・ポリエステル1 100.0部
・パラフィンワックス 4.0部
(日本精蝋(株)製、HNP−9)
・磁性体1 65.0部
・荷電制御剤 1.0部
(アゾ鉄化合物;T−77(保土谷化学工業(株)))
上記原材料を、FMミキサ(FM10C、日本コークス工業株式会社製)を用い、2500rpmで2分間、予備混合した。その後、回転数200rpmに設定した二軸混練押し出し機(PCM−30:池貝鉄工所社製)により、混練物の出口付近における混練物温度が150℃となるように設定温度を調節し、混練した。
得られた溶融混練物を冷却し、冷却された溶融混練物をカッターミルで粗粉砕した後、得られた粗粉砕物を、ターボミルT−250(ターボ工業社製)を用いて、フィード量を20kg/hrとし、排気温度が38℃になるようエアー温度を調整して微粉砕した。さらに、コアンダ効果を利用した多分割分級機を用いて分級して、体積平均粒径(Dv)が
7.48μmの磁性トナー粒子25を得た。
・樹脂粒子分散液1(固形分20.0質量%) 150.0部
・ワックス分散液1(固形分25.0質量%) 15.0部
・磁性体分散液1(固形分25.0質量%) 35.0部
ビーカーに、上記材料を投入し、水の総部数が250部になるように調整した後、30.0℃に温調した。その後、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックスT50)を用いて、8000rpmで10分間撹拌することにより混合した。
さらに凝集剤として10.0部の硫酸マグネシウム2.0質量%水溶液を徐々に添加した。
撹拌装置、温度計を備えた重合釜に原料分散液を移し、マントルヒーターで50.0℃に加熱し撹拌することで凝集粒子の成長を促進させた。
60分間経過した段階でエチレンジアミンテトラ酢酸(EDTA)5.0質量%水溶液を200.0部添加し凝集粒子分散液26を調製した。
続いて、凝集粒子分散液26を0.1mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を用いてpH8.0に調整した後、凝集粒子分散液26を80.0℃に加熱し、180分間放置して、凝集粒子の合一を行った。
180分間経過後、トナー粒子が分散したトナー粒子分散液26を得た。1.0℃/分の降温速度で冷却した後、トナー粒子分散液26をろ過し、イオン交換水で通水洗浄し、ろ液の伝導度が50mS以下となったところで、ケーキ状になったトナー粒子を取り出した。
次に、トナー粒子の質量の20倍量のイオン交換水中に、ケーキ状になったトナー粒子を投入し、スリーワンモータで撹拌し、充分にトナー粒子がほぐれたところで再度ろ過、通水洗浄し固液分離した。得られたケーキ状になったトナー粒子をサンプルミルで解砕して、40℃のオーブン中で24時間乾燥した。さらに得られた粉体をサンプルミルで解砕した後、40℃のオーブン中で5時間、追加の真空乾燥をして、磁性トナー粒子26を得た。
磁性トナー粒子25の製造例において、FMミキサ(FM10C、日本コークス工業株式会社製)における予備混合の条件を1000rpmで1分間とし、二軸混練押し出し機における混練条件を、回転数150rpm、混練物の出口付近における混練物温度を130℃となるように変更した以外は同様にして、磁性トナー粒子27を得た。
・樹脂粒子分散液1(固形分20.0質量%) 150.0部
・ワックス分散液1(固形分25.0質量%) 15.0部
・磁性体分散液1(固形分25.0質量%) 105.0部
ビーカーに、上記材料を投入し、水の総部数が250部になるように調整した後、30.0℃に温調した。その後、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックスT50)を用いて、8000rpmで10分間撹拌することにより混合した。
さらに0.1mol/Lの塩酸を徐々に添加しpHを5.0に調整し、さらに8000rpmで20分間撹拌した。
撹拌装置、温度計を備えた重合釜に原料分散液を移し、マントルヒーターで50.0℃に加熱し、0.1mol/Lの塩酸を徐々に添加しpHを3.0に調整し、撹拌することで凝集粒子の成長を促進させた。
60分間経過した段階で、凝集粒子分散液28を0.1mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を用いてpHを6.8に調整した後、凝集粒子分散液28を90.0℃に加熱し、180分間放置し、凝集粒子の合一を行った。
180分間経過後、トナー粒子が分散したトナー粒子分散液28を得た。1.0℃/分の降温速度で冷却した後、トナー粒子分散液28をろ過し、イオン交換水で通水洗浄し、ろ液の伝導度が50mS以下となったところで、ケーキ状になったトナー粒子を取り出した。
次に、トナー粒子の質量の20倍量のイオン交換水中に、ケーキ状になったトナー粒子を投入し、スリーワンモータで撹拌し、充分にトナー粒子がほぐれたところで再度ろ過、通水洗浄し固液分離した。得られたケーキ状になったトナー粒子をサンプルミルで解砕して、40℃のオーブン中で24時間乾燥した。さらに得られた粉体をサンプルミルで解砕した後、40℃のオーブン中で5時間、追加の真空乾燥をして、磁性トナー粒子28を得た。
(プレ凝集工程)
・磁性体分散液1(固形分25.0質量%) 105.0部
ビーカーに、上記材料を投入し、30.0℃に温調した後、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックスT50)を用いて、8000rpmで10分間撹拌し、さらに凝集剤として1.0部の硫酸マグネシウム2.0質量%水溶液を徐々に添加し、10分間撹拌した。
(凝集工程)
・樹脂粒子分散液1(固形分25.0質量%) 150.0部
・ワックス分散液1(固形分25.0質量%) 15.0部
該材料を上記ビーカーに投入し、水の総部数が250部になるように調整した後、8000rpmで1分間撹拌することにより混合した。
さらに凝集剤として9.0部の硫酸マグネシウム2.0質量%水溶液を徐々に添加した。
撹拌装置、温度計を備えた重合釜に原料分散液を移し、マントルヒーターで50.0℃に加熱し撹拌することで凝集粒子の成長を促進させた。
50分間経過した段階でエチレンジアミンテトラ酢酸(EDTA)5.0質量%水溶液を200.0部添加し凝集粒子分散液29を調製した。
続いて、凝集粒子分散液29を0.1mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を用いてpH8.0に調整した後、凝集粒子分散液29を80.0℃に加熱し、180分間放置して、凝集粒子の合一を行った。
180分間経過後、トナー粒子が分散したトナー粒子分散液29を得た。1.0℃/分の降温速度で冷却した後、トナー粒子分散液29をろ過し、イオン交換水で通水洗浄し、ろ液の伝導度が50mS以下となったところで、ケーキ状になったトナー粒子を取り出した。
次に、トナー粒子の質量の20倍量のイオン交換水中に、ケーキ状になったトナー粒子を投入し、スリーワンモータで撹拌し、充分にトナー粒子がほぐれたところで再度ろ過、通水洗浄し固液分離した。得られたケーキ状になったトナー粒子をサンプルミルで解砕して、40℃のオーブン中で24時間乾燥した。さらに得られた粉体をサンプルミルで解砕した後、40℃のオーブン中で5時間、追加の真空乾燥をして、磁性トナー粒子29を得た。
磁性トナー粒子26の製造例において、表3に記載した条件に変更した以外は同様にして、磁性トナー粒子30、31を得た。
なお、磁性トナー粒子30の製造例では、第一凝集工程において、0.2部の界面活性剤(ノイゲンTDS−200、第一工業製薬株式会社)を添加後に、凝集剤を添加した。
また、磁性トナー粒子30の製造例では、50.0℃で凝集粒子の成長を促進させる第一凝集工程の後に、表3に記載した分散液を添加し、再び、50.0℃で凝集粒子の成長
を促進させる第二凝集工程を実施した。
磁性トナー1の製造例において、磁性トナー粒子1を磁性トナー粒子2〜31に変更した以外は同様にして、磁性トナー2〜31を得た。
得られた磁性トナー2〜31についての下記結果を表4に示す。
体積平均粒径(Dv)、個数平均粒径(Dn)、Dn−0.500以上Dn+0.500以下の粒径範囲における平均輝度[表中では、単に平均輝度と標記する]、CV1、CV2/CV1、磁性体の占有面積率の平均値[表中では、Aと標記する]、平均円形度、ワックスのドメインの個数平均径[表中では、Bと標記する]。
磁性トナー2〜31を用い、実施例1と同様の評価を実施した。結果を表5に示す。
Claims (9)
- 結着樹脂、ワックス及び磁性体を含有する磁性トナー粒子を有する磁性トナーであって、
該磁性トナーの個数平均粒径をDn(μm)とし、
該磁性トナーの、Dn−0.500以上Dn+0.500以下の粒径範囲における輝度分散値の変動係数をCV1(%)とし、
該磁性トナーの、Dn−1.500以上Dn−0.500以下の粒径範囲における輝度分散値の変動係数をCV2(%)としたときに、
該CV1及び該CV2が、下記式(1)の関係を満たし、
該磁性トナーのDn−0.500以上Dn+0.500以下の粒径範囲における平均輝度が、30.0以上60.0以下であり、
透過型電子顕微鏡を用いた該磁性トナーの断面において、
一辺が0.8μmの正方グリッドで該磁性トナーの断面を区切った際の、該磁性体の占有面積率の変動係数CV3が、40.0%以上80.0%以下であることを特徴とする磁性トナー。
CV2/CV1≦1.00 (1) - 透過型電子顕微鏡を用いた前記磁性トナーの断面において、
一辺が0.8μmの正方グリッドで該磁性トナーの断面を区切った際の、前記磁性体の占有面積率の平均値が、10.0%以上40.0%以下である、請求項1に記載の磁性トナー。 - 前記CV1が1.00%以上4.00%以下である、請求項1又は2に記載の磁性トナー。
- 前記ワックスが前記磁性トナー粒子の内部にドメインを形成し、該ドメインの個数平均径が50nm以上500nm以下である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の磁性トナー。
- 前記磁性トナーの平均円形度が0.960以上である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の磁性トナー。
- 透過型電子顕微鏡を用いた前記磁性トナー粒子の断面において、
該断面の輪郭から1.0μm以内の領域におけるワックスの占有面積百分率をWsとし、
該断面の輪郭から1.0μmよりも内側の内部領域におけるワックスの占有面積百分率をWcとしたときに、
該Wsが1.5%以上18.0%以下であり、
該Wcの該Wsに対する比が、2.0以上10.0以下である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の磁性トナー。 - 前記磁性トナーの個数平均粒径(Dn)が、3.0μm以上7.0μm以下である、請求項1〜6のいずれか一項に記載の磁性トナー。
- 前記磁性トナー中の磁性体の含有量が、35質量%以上50質量%以下である、請求項1〜7のいずれか一項に記載の磁性トナー。
- 外部より帯電部材に電圧を印加し、静電潜像担持体を帯電する帯電工程、
帯電された該静電潜像担持体に静電潜像を形成する潜像形成工程、
該静電潜像をトナー担持体に担持されたトナーにより現像してトナー画像を静電潜像担持体上に形成する現像工程、
該静電潜像担持体上のトナー画像を、中間転写体を介して、又は介さずに転写材に転写する転写工程、及び、
転写材に転写されたトナー画像を加熱加圧手段により定着する定着工程を含む画像形成方法であって、
該現像工程は、該静電潜像担持体と該トナー担持体に担持されたトナーとが直接接触して現像が行われる一成分接触現像方式であり、
該トナーが、
結着樹脂、ワックス及び磁性体を含有する磁性トナー粒子を有する磁性トナーであって、
該磁性トナーの個数平均粒径をDn(μm)とし、
該磁性トナーの、Dn−0.500以上Dn+0.500以下の粒径範囲における輝度分散値の変動係数をCV1(%)とし、
該磁性トナーの、Dn−1.500以上Dn−0.500以下の粒径範囲における輝度分散値の変動係数をCV2(%)としたときに
該CV1及び該CV2が、下記式(1)の関係を満たし、
該磁性トナーのDn−0.500以上Dn+0.500以下の粒径範囲における平均輝度が、30.0以上60.0以下であり、
透過型電子顕微鏡を用いた該磁性トナーの断面において、
一辺が0.8μmの正方グリッドで該磁性トナーの断面を区切った際の、該磁性体の占有面積率の変動係数CV3が、40.0%以上80.0%以下であることを特徴とする画像形成方法。
CV2/CV1≦1.00 (1)
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US16/018,420 US10545420B2 (en) | 2017-07-04 | 2018-06-26 | Magnetic toner and image-forming method |
DE102018115943.9A DE102018115943B4 (de) | 2017-07-04 | 2018-07-02 | Magnetischer Toner und Bilderzeugungsverfahren |
CN201810725937.3A CN109212923B (zh) | 2017-07-04 | 2018-07-04 | 磁性调色剂和图像形成方法 |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017131082 | 2017-07-04 | ||
JP2017131082 | 2017-07-04 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019015957A true JP2019015957A (ja) | 2019-01-31 |
JP7163075B2 JP7163075B2 (ja) | 2022-10-31 |
Family
ID=65358482
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018109318A Active JP7163075B2 (ja) | 2017-07-04 | 2018-06-07 | 磁性トナー、画像形成方法及び磁性トナーの製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7163075B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020016822A (ja) * | 2018-07-27 | 2020-01-30 | キヤノン株式会社 | 磁性トナー及び画像形成方法 |
JP2020016823A (ja) * | 2018-07-27 | 2020-01-30 | キヤノン株式会社 | 磁性トナー及び画像形成方法 |
US20220066339A1 (en) * | 2020-08-26 | 2022-03-03 | Canon Kabushiki Kaisha | Toner and method for producing toner |
US11796930B2 (en) | 2020-02-14 | 2023-10-24 | Canon Kabushiki Kaisha | Magnetic toner |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003295515A (ja) * | 2002-03-25 | 2003-10-15 | Xerox Corp | トナーの調製法 |
JP2004287154A (ja) * | 2003-03-24 | 2004-10-14 | Fuji Xerox Co Ltd | 画像形成方法 |
JP2004287153A (ja) * | 2003-03-24 | 2004-10-14 | Fuji Xerox Co Ltd | 静電荷現像用トナー及びその製造方法、並びに、画像形成方法、画像形成装置及びトナーカートリッジ |
JP2005345618A (ja) * | 2004-06-01 | 2005-12-15 | Canon Inc | 磁性トナー |
JP2006154060A (ja) * | 2004-11-26 | 2006-06-15 | Canon Inc | トナー及び画像形成方法 |
JP2007058104A (ja) * | 2005-08-26 | 2007-03-08 | Fuji Xerox Co Ltd | 磁性トナー及びそれを用いた画像形成装置、現像方法 |
JP2014029498A (ja) * | 2012-06-27 | 2014-02-13 | Canon Inc | トナー |
-
2018
- 2018-06-07 JP JP2018109318A patent/JP7163075B2/ja active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003295515A (ja) * | 2002-03-25 | 2003-10-15 | Xerox Corp | トナーの調製法 |
JP2004287154A (ja) * | 2003-03-24 | 2004-10-14 | Fuji Xerox Co Ltd | 画像形成方法 |
JP2004287153A (ja) * | 2003-03-24 | 2004-10-14 | Fuji Xerox Co Ltd | 静電荷現像用トナー及びその製造方法、並びに、画像形成方法、画像形成装置及びトナーカートリッジ |
JP2005345618A (ja) * | 2004-06-01 | 2005-12-15 | Canon Inc | 磁性トナー |
JP2006154060A (ja) * | 2004-11-26 | 2006-06-15 | Canon Inc | トナー及び画像形成方法 |
JP2007058104A (ja) * | 2005-08-26 | 2007-03-08 | Fuji Xerox Co Ltd | 磁性トナー及びそれを用いた画像形成装置、現像方法 |
JP2014029498A (ja) * | 2012-06-27 | 2014-02-13 | Canon Inc | トナー |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020016822A (ja) * | 2018-07-27 | 2020-01-30 | キヤノン株式会社 | 磁性トナー及び画像形成方法 |
JP2020016823A (ja) * | 2018-07-27 | 2020-01-30 | キヤノン株式会社 | 磁性トナー及び画像形成方法 |
JP7195800B2 (ja) | 2018-07-27 | 2022-12-26 | キヤノン株式会社 | 磁性トナー及び画像形成方法 |
JP7195799B2 (ja) | 2018-07-27 | 2022-12-26 | キヤノン株式会社 | 磁性トナー及び画像形成方法 |
US11796930B2 (en) | 2020-02-14 | 2023-10-24 | Canon Kabushiki Kaisha | Magnetic toner |
US20220066339A1 (en) * | 2020-08-26 | 2022-03-03 | Canon Kabushiki Kaisha | Toner and method for producing toner |
US11934146B2 (en) * | 2020-08-26 | 2024-03-19 | Canon Kabushiki Kaisha | Toner and method for producing toner |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP7163075B2 (ja) | 2022-10-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109212923B (zh) | 磁性调色剂和图像形成方法 | |
JP6891051B2 (ja) | トナー、現像装置、及び画像形成装置 | |
US10859933B2 (en) | Magnetic toner | |
US10877387B2 (en) | Magnetic toner | |
JP7163075B2 (ja) | 磁性トナー、画像形成方法及び磁性トナーの製造方法 | |
JP2015004972A (ja) | トナーの製造方法 | |
TW201214069A (en) | Toner | |
WO2008150034A1 (ja) | 画像形成方法、磁性トナー及びプロセスユニット | |
JP2020095083A (ja) | トナー | |
JP4696973B2 (ja) | 静電荷像現像用イエロートナー、静電荷像現像用イエロートナーの製造方法、静電荷像現像剤及び画像形成方法 | |
JP7195800B2 (ja) | 磁性トナー及び画像形成方法 | |
US11181839B2 (en) | Toner and method for producing toner | |
JP5350137B2 (ja) | 磁性トナー | |
JP7475887B2 (ja) | 磁性トナーの製造方法 | |
JP6896545B2 (ja) | トナー | |
JP7195799B2 (ja) | 磁性トナー及び画像形成方法 | |
JP7250516B2 (ja) | 磁性トナー | |
CN117280282A (zh) | 调色剂和双组分显影剂 | |
JP2009229637A (ja) | トナー |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20181116 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210604 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20220407 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220426 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220624 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220719 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220831 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20220920 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20221019 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 7163075 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |