JP2022176593A - トナー、トナーカートリッジ、画像形成装置 - Google Patents

トナー、トナーカートリッジ、画像形成装置 Download PDF

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Abstract

【課題】再利用される場合でも画像不良が発生しにくいトナー;前記トナーが収容されたトナーカートリッジ及び画像形成装置を提供することである。【解決手段】実施形態のトナーはトナー母粒子と外添剤とを持つ。トナー母粒子は、バインダー樹脂とエステルワックスと着色剤とを含む。外添剤は、チタン酸化物とシリカとを含む。トナー母粒子に対する外添剤の下式(1)による付着強度Aは、90~100%である。トナー母粒子に対する外添剤の下式(2)による付着強度Bは、50~80%である。付着強度A=(Ia2/Ia1)×100 式(1)付着強度B=(Ib2/Ib1)×100 式(2)Ia1:トナーのチタンのX線強度。Ia2:特定の処理方法で得られる粒子AのチタンのX線強度。Ib1:トナーのケイ素のX線強度。Ib2:特定の処理方法で得られる粒子Bのケイ素のX線強度。【選択図】なし

Description

本発明の実施形態は、トナー、トナーカートリッジ、画像形成装置に関する。
電子写真方式における画像形成装置において、転写後の感光体上に残留したトナーを回収し、回収したトナーを現像装置に戻して再利用することが提案されている(例えば、特許文献1、2)。
しかし、感光体上に残留したトナーが再利用される場合、外添剤が脱離したトナーが現像装置に再供給されることがある。外添剤が脱離したトナーは帯電性が変化する。そのため、外添剤の脱離したトナーが現像装置に蓄積すると、画像のかぶり、白スジの発生のような画像不良が発生しやすくなるという問題がある。
特開2002-214823号公報 特開2002-296829号公報
本発明が解決しようとする課題は、再利用される場合でも画像不良が発生しにくいトナー;前記トナーが収容されたトナーカートリッジ及び画像形成装置を提供することである。
実施形態のトナーは、トナー母粒子と、外添剤と、を持つ。外添剤はトナー母粒子の表面に付着している。トナー母粒子は、バインダー樹脂とエステルワックスと着色剤とを含む。外添剤は、チタン酸化物とシリカとを含む。トナー母粒子に対する外添剤の付着強度Aは、90~100%である。付着強度Aは、下式(1)で算出される。トナー母粒子に対する外添剤の付着強度Bは、50~80%である。付着強度Bは、下式(2)で算出される。
付着強度A=(Ia2/Ia1)×100 式(1)
式(1)中、Ia1は、実施形態のトナーについて測定されるチタンのX線強度であり;Ia2は、下記方法Aで得られる粒子Aについて測定されるチタンのX線強度である。
方法A:前記トナーと水とを含む水性液体を、25℃、200rpmの条件下で5分間振とう処理し、脱離した外添剤を遠心分離によって取り除き、次いで乾燥して得られる粒子を粒子Aとする。
付着強度B=(Ib2/Ib1)×100 式(2)
式(2)中、Ib1は、実施形態のトナーについて測定されるケイ素のX線強度であり;Ib2は、下記方法Bで得られる粒子Bについて測定されるケイ素のX線強度である。
方法B:実施形態のトナーと水とを含む水性液体を、25℃、28kHz、55Wの条件で超音波処理し、脱離した外添剤を遠心分離によって取り除き、次いで乾燥して得られる粒子を粒子Bとする。
実施形態の画像形成装置の概略構造の一例を示す図である。 図1の画像形成装置の現像装置の斜視図である。 図1の画像形成装置の現像装置の側面図である。 他の実施形態の画像形成装置の概略構造の一例を示す図である。 図4の画像形成装置の現像装置の変形例の斜視図である。
以下、実施形態のトナーについて説明する。
実施形態のトナーは、トナー母粒子と、外添剤とを有する。実施形態のトナーにおいては、トナー母粒子に対する外添剤の付着強度A、付着強度Bが特定の範囲内である。そのため、画像のかぶり、白スジの発生のような画像不良が発生しにくい。付着強度A、付着強度Bについては後述する。
トナー母粒子について説明する。
実施形態のトナー母粒子は、バインダー樹脂とエステルワックスと着色剤とを含む。実施形態のトナー母粒子は、実施形態に開示の効果が得られる範囲内であれば、バインダー樹脂、エステルワックス及び着色剤以外の他の成分をさらに含んでもよい。
バインダー樹脂について説明する。
バインダー樹脂は少なくとも一部は結晶性ポリエステル樹脂であることが好ましい。すなわち、バインダー樹脂として、結晶性ポリエステル樹脂と、結晶性ポリエステル樹脂以外の他のバインダー樹脂とを併用することが好ましい。バインダー樹脂は少なくとも一部が結晶性ポリエステル樹脂であると、トナーの低温定着性が向上する。
結晶性ポリエステル樹脂について説明する。
結晶性ポリエステル樹脂はバインダー樹脂として機能する。実施形態においては、軟化温度と融解温度との比(軟化温度/融解温度)が0.8~1.2であるポリエステル樹脂を「結晶性ポリエステル樹脂」とする。また、軟化温度と融解温度との比(軟化温度/融解温度)が0.8未満であるか、1.2超であるポリエステル樹脂を「非結晶性ポリエステル樹脂」とする。
結晶性ポリエステル樹脂としては、例えば、2価以上のアルコールと2価以上のカルボン酸との縮合重合物が挙げられる。
2価以上のアルコールとしては、エチレングリコール、1,2-プロピレングリコール、1,3-プロピレングリコール、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、ネオペンチルグリコール、1,4-ブテンジオール、ポリオキシプロピレン、ポリオキシエチレン、グリセリン、ペンタエリストール、トリメチロールプロパン等が挙げられる。2価以上のアルコールとしては、1,4-ブタンジオール、1,6-ヘキサンジオールが好ましい。
2価以上のカルボン酸としては、アジピン酸、シュウ酸、マロン酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、コハク酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、セバシン酸、アゼライン酸、アルキル基又はアルケニル基で置換されたコハク酸、シクロヘキサンジカルボン酸、トリメリット酸、ピロメリット酸、これらの酸無水物又はこれらのエステル等が挙げられる。
アルキル基又はアルケニル基で置換されたコハク酸としては、炭素数2~20のアルキル基又はアルケニル基で置換されたコハク酸が挙げられる。例えば、n-ドデセニルコハク酸、n-ドデシルコハク酸等が挙げられる。2価以上のカルボン酸としては、フマル酸が好ましい。
ただし、結晶性ポリエステル樹脂はここで例示した2価以上のアルコールと2価以上のカルボン酸との縮合重合物に限定されない。結晶性ポリエステル樹脂は、いずれか1種が単独で用いられてもよいし、2種以上が組み合わされて用いられてもよい。
結晶性ポリエステル樹脂の質量平均分子量は、6×10~18×10が好ましく、8×10~14×10がより好ましい。結晶性ポリエステル樹脂の質量平均分子量が前記下限値以上であると、トナーの低温定着性が向上する。また、結晶性ポリエステル樹脂の質量平均分子量が前記上限値以下であると、トナーが保存性に優れ、耐低温オフセット性にも優れる。
本明細書において質量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによるポリスチレン換算の値である。
結晶性ポリエステル樹脂の融点は、60~120℃が好ましく、70~115℃がより好ましく、80~110℃がさらに好ましい。結晶性ポリエステル樹脂の融点が前記下限値以上であると、トナーが保存性、耐熱性に優れる。結晶性ポリエステル樹脂の融点が前記上限値以下であると、トナーの低温定着性が向上する。
結晶性ポリエステル樹脂の融点は、例えば、示差走査熱量計(DSC)により測定できる。
他のバインダー樹脂について説明する。
他のバインダー樹脂としては、例えば、非結晶性ポリエステル樹脂、スチレン系樹脂、エチレン系樹脂、アクリル系樹脂、フェノール系樹脂、エポキシ系樹脂、アリルフタレート系樹脂、ポリアミド系樹脂、マレイン酸系樹脂等が挙げられる。ただし、他のバインダー樹脂は、これらの例示に限定されない。
他のバインダー樹脂は、いずれか1種が単独で用いられてもよいし、2種以上が組み合わされて用いられてもよい。
他のバインダー樹脂は、実施形態に開示の効果が得られやすい点から、非結晶性ポリエステル樹脂が好ましい。非結晶性ポリエステル樹脂としては、例えば、2価以上のカルボン酸と2価のアルコールとの縮合重合物が挙げられる。
2価以上のカルボン酸としては、2価以上のカルボン酸、2価以上のカルボン酸の酸無水物、2価以上のカルボン酸のエステル等が挙げられる。2価以上のカルボン酸のエステルとしては、2価以上のカルボン酸の低級アルキル(炭素数1~12)エステルが挙げられる。
2価のアルコールとしては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,2-プロピレングリコール、1,3-プロピレングリコール、1,4-ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,4-ブテンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,4-シクロヘキサンジメタノール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、ビスフェノールA、水素添加ビスフェノールA、ビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物等が挙げられる。ただし、2価のアルコールはこれらの例示に限定されない。
ビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物としては、ビスフェノールAに、炭素数2~3のアルキレンオキシドを平均1~10モル付加した化合物が挙げられる。ビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物としては、ポリオキシプロピレン(2.2)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(3.3)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシエチレン(2.0)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(2.0)-ポリオキシエチレン(2.0)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(6)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン等が挙げられる。
2価のアルコールとしては、ビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物が好ましい。2価のアルコールは、いずれか1種が単独で用いられてもよいし、2種以上が組み合わされて用いられてもよい。
他のバインダー樹脂は、例えば、ビニル重合性単量体を単独で又は複数種で重合することにより得られる。
ビニル重合性単量体としては、例えば、芳香族系ビニル単量体、エステル系単量体、カルボン酸含有単量体、アミン系単量体が挙げられる。
芳香族系ビニル単量体としては、例えば、スチレン、メチルスチレン、メトキシスチレン、フェニルスチレン、クロロスチレン、これらの誘導体等が挙げられる。
エステル系単量体としては、例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、これらの誘導体が挙げられる。
カルボン酸含有単量体としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、フマル酸、マレイン酸、これらの誘導体が挙げられる。
アミン系単量体としては、例えば、アミノアクリレート、アクリルアミド、メタクリルアミド、ビニルピリジン、ビニルピロリドン、これらの誘導体が挙げられる。
他のバインダー樹脂は、アルコール成分とカルボン酸成分とからなる重合性単量体成分の重縮合によって得てもよい。重合性単量体成分の重縮合に際しては、連鎖移動剤、架橋剤、重合開始剤、界面活性剤、凝集剤、pH調整剤、消泡剤等の種々の助剤を用いてもよい。
エステルワックスについて説明する。
エステルワックスは離型剤として機能するエステル化合物である。エステルワックスとしては、トナーの耐熱性、保存性の点から、下記の特定のエステルワックスαが好ましい。
エステルワックスα:少なくとも3種類以上のカルボン酸からなる第1のモノマー群と、少なくとも2種類以上のアルコールからなる第2のモノマー群との縮合重合物。
エステルワックスαは、炭素数の異なる2種類以上のエステル化合物からなる。
エステルワックスαに関し、第1のモノマー群について説明する。
第1のモノマー群のカルボン酸の種類数は、エステルワックスαの入手が容易である点から、7種類以下が好ましく、5種類以下がより好ましく、4種類以下がさらに好ましい。
ここで、第1のモノマー群中における含有量が最大であるカルボン酸の炭素数をCとする。炭素数Cは19~28が好ましく、19~24がより好ましく、20~24がさらに好ましい。炭素数Cが前記下限値以上であると、エステルワックスαの耐熱性が向上する。炭素数Cが前記上限値以下であると、トナーの低温定着性が向上する。
最大含有量である炭素数Cのカルボン酸の割合は、第1のモノマー群100質量%に対して70~95質量%が好ましく、80~95質量%がより好ましく、85~95質量%がさらに好ましい。炭素数Cのカルボン酸の割合が前記下限値以上であると、エステルワックスαの炭素数分布の極大ピークが高炭素数側に位置しやすい。そのため、トナーが耐熱性、保存性に優れる。炭素数Cのカルボン酸の割合が前記上限値以下であると、エステルワックスαの入手が容易である。
第1のモノマー群中の炭素数18以下のカルボン酸の割合は、第1のモノマー群100質量%に対して0~5質量%が好ましく、0~1質量%がより好ましい。炭素数18以下のカルボン酸の割合が前記下限値以上であると、エステルワックスαの入手が容易である。炭素数18以下のカルボン酸の割合が前記上限値以下であると、エステルワックスαにおいて相対的に分子量が低いエステル化合物の割合が少なくなる。その結果、トナーが耐熱性、保存性に優れる。
第1のモノマー群における各炭素数のカルボン酸の含有量は、例えば、エステルワックスαをメタノリシス反応後の生成物についてFD-MS(Field Desorption Mass Spectrometry)による質量分析で測定できる。
第1のモノマー群におけるカルボン酸としては、エステルワックスαの入手が容易である点から長鎖カルボン酸が好ましく、長鎖アルキルカルボン酸が好ましい。長鎖カルボン酸は、エステルワックスαに求められる特性、性能等に応じて適宜選択される。
長鎖カルボン酸としては、炭素数19~28の長鎖カルボン酸が好ましく、炭素数20~24の長鎖カルボン酸がより好ましい。長鎖カルボン酸の炭素数が前記下限値以上であると、エステルワックスαの耐熱性が向上する。長鎖カルボン酸の炭素数が前記上限値以下であると、トナーの低温定着性が向上する。
長鎖アルキルカルボン酸として、例えば、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキデン酸、ベヘニン酸、リグノセリン酸、セロチン酸、モンタン酸等が挙げられる。
エステルワックスαに関し、第2のモノマー群について説明する。
第2のモノマー群のアルコールの種類数は、エステルワックスαの入手が容易である点から、5種類以下が好ましく、4種類以下がより好ましく、3種類以下がさらに好ましい。
ここで、第2のモノマー群中における含有量が最大であるアルコールの炭素数をCとする。炭素数Cは19~28が好ましく、20~24がより好ましく、20~22がさらに好ましい。炭素数Cが前記下限値以上であると、エステルワックスαの耐熱性が向上する。炭素数Cが前記上限値以下であると、トナーの低温定着性が向上する。
最大含有量である炭素数Cのアルコールの割合は、第2のモノマー群100質量%に対して70~90質量%が好ましく、80~90質量%がより好ましく、85~90質量%がさらに好ましい。炭素数Cのアルコールの割合が前記下限値以上であると、エステルワックスαの炭素数分布の極大ピークが高炭素数側に位置しやすい。そのため、トナーが耐熱性、保存性に優れる。炭素数Cのアルコールの割合が前記上限値以下であると、エステルワックスαの入手が容易である。
第2のモノマー群中の炭素数18以下のアルコールの割合は、第2のモノマー群100質量%に対して20質量%以下が好ましく、10~20質量%がより好ましく、15~20質量%がさらに好ましい。炭素数18以下のアルコールの割合が前記下限値以上であると、エステルワックスαの入手が容易である。炭素数18以下のアルコールの割合が前記上限値以下であると、エステルワックスαにおいて相対的に分子量が低いエステル化合物の割合が少なくなる。そのため、トナーが耐熱性、保存性に優れる。
第2のモノマー群における各炭素数のアルコールの含有量は、例えば、エステルワックスαをメタノリシス反応後の生成物についてFD-MSによる質量分析で測定できる。
第2のモノマー群におけるアルコールとしては、エステルワックスαの入手が容易である点から長鎖アルコールが好ましく、長鎖アルキルアルコールがより好ましい。長鎖アルコールは、エステルワックスαに求められる特性、性能等に応じて適宜選択される。
長鎖アルコールとしては、炭素数19~28の長鎖アルコールが好ましく、炭素数20~22の長鎖アルコールがより好ましい。長鎖アルコールの炭素数が前記下限値以上であると、エステルワックスαの耐熱性が向上する。長鎖アルコールの炭素数が前記上限値以下であると、トナーの低温定着性が向上する。
長鎖アルキルアルコールとしては、例えば、パルミチルアルコール、ステアリルアルコール、アラキデルアルコール、ベヘニルアルコール、リグノセリルアルコール、セリルアルコール、モンタニルアルコールが挙げられる。
エステルワックスαにおいては、エステルワックスαを構成するエステル化合物のうち最大含有量である炭素数Cのエステル化合物が存在することが好ましい。炭素数Cは、43以上が好ましく、43~56がより好ましく、43~52がさらに好ましく、44~46が特に好ましく、44が最も好ましい。炭素数Cが前記下限値以上であると、トナーが耐熱性、保存性に優れる。炭素数Cが前記上限値以下であると、エステルワックスαの入手が容易である。
炭素数Cのエステル化合物は、下式(I)で表される。
COOR ・・・(I)
式(I)中のR及びRはアルキル基である。RとRの炭素数の合計は42以上が好ましく、42~55がより好ましく、42~51がさらに好ましく、43~45が特に好ましく、43が最も好ましい。RとRの炭素数の合計が前記下限値以上であると、トナーが耐熱性、保存性に優れる。RとRの炭素数の合計が前記上限値以下であると、エステルワックスαの入手が容易である。Rの炭素数は、例えば、炭素数Cのカルボン酸の炭素数Cを調整することで制御できる。Rの炭素数は、例えば、炭素数Cのアルコールの炭素数Cを調整することで制御できる。
炭素数Cのエステル化合物の割合は、エステルワックスα100質量%に対して65質量%以上が好ましく、65~90質量%がより好ましく、70~90質量%がさらに好ましく、80~90質量%が特に好ましい。炭素数Cのエステル化合物の割合が前記下限値以上であると、エステルワックスαの炭素数分布の極大ピークが充分高くなる。その結果、トナーが耐熱性、保存性に優れる。
炭素数Cのエステル化合物の割合が前記上限値以下であると、エステルワックスαの入手が容易である。
エステルワックスαの炭素数分布は、炭素数43以上の領域に極大ピークを1つだけ有することが好ましい。この場合、相対的に分子量が低いエステル化合物の割合が少なくなる。その結果、トナーが耐熱性、保存性に優れる。
エステルワックスαの炭素数分布において、極大ピークの位置は、炭素数43~56の領域が好ましく、炭素数44~52の領域がより好ましく、炭素数44~46の領域がさらに好ましく、炭素数44が最も好ましい。極大ピークの位置が前記下限値以上の炭素数の領域にあると、トナーが耐熱性、保存性に優れる。極大ピークの位置が前記上限値以下の炭素数の領域にあると、エステルワックスαの入手が容易である。
エステルワックスαにおける各炭素数のエステル化合物の含有量は、例えば、FD-MSによる質量分析で測定できる。
エステルワックスαの融点は、60~85℃が好ましく、65~80℃がより好ましく、65~75℃がさらに好ましい。エステルワックスαの融点が前記下限値以上であると、トナーが耐熱性、保存性に優れる。また、高温環境下でオフセットが起きにくい。エステルワックスαの融点が前記上限値以下であると、トナーの低温定着性が向上する。
エステルワックスαの融点は、例えば、示差走査熱量測定(DSC)による最大吸熱ピーク温度として測定できる。
エステルワックスαは、例えば、長鎖カルボン酸と長鎖アルコールとをエステル化反応させることで合成できる。エステル化反応においては、少なくとも3種類以上の長鎖アルキルカルボン酸と少なくとも2種類以上の長鎖アルキルアルコールを使用することが好ましい。長鎖アルキルカルボン酸、長鎖アルキルアルコールの各炭素数、各使用量の調整により、エステルワックスαに含まれるエステル化合物の炭素数分布を調整できる。
エステル化反応は、例えば、窒素気流下で加熱しながら行うことができる。エステル化反応物は、エタノール、トルエン等を含む溶媒により溶解し、さらに、水酸化ナトリウム水溶液等の塩基性水溶液を添加し、有機層と水層に分離して精製してもよい。水層を除去することで、エステルワックスαが得られる。精製操作は、複数回繰り返すことが好ましい。
着色剤について説明する。
着色剤は特に限定されない。例えば、カーボンブラック、シアン、イエロー、マゼンタ系の顔料、染料等が挙げられる。
カーボンブラックとしては、アニリンブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、ファーネスブラック、サーマルブラック、チャネルブラック、ケッチェンブラック等が挙げられる。
顔料、染料としては、例えば、ファーストイエローG、ベンジジンイエロー、クロムイエロー、キノリンイエロー、インドファストオレンジ、イルガジンレッド、カーミンFB、パーマネントボルドーFRR、ピグメントオレンジR、リソールレッド2G、レーキレッドC、ローダミンFB、ローダミンBレーキ、デュポンオイルレッド、フタロシアニンブルー、ピグメントブルー、アニリンブルー、カルコイルブルー、ウルトラマリンブルー、ブリリアントグリーンB、フタロシアニングリーン、マラカイトグリーンオキサレート、メチレンブルークロライド、ローズベンガル、キナクリドン等が挙げられる。
着色剤としては、カラーインデックスナンバーによる表記で、例えば、C.I.ピグメントブラック1、6、7、C.I.ピグメントイエロー1、12、14、17、34、74、83、97、155、180、185、C.I.ピグメントオレンジ48、49、C.I.ピグメントレッド5、12、31、48、48:1、48:2、48:3、48:4、48:5、49、53、53:1、53:2、53:3、57、57:1、81、81:4、122、146、150、177、185、202、206、207、209、238、269、C.I.ピグメントブルー15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:5、15:6、75、76、79、C.I.ピグメントグリーン1、7、8、36、42、58、C.I.ピグメントバイオレット1、19、42、C.I.アシッドレッド52等が挙げられる。ただし、着色剤はこれらの例示に限定されない。
着色剤は、いずれか1種が単独で用いられてもよいし、2種以上が組み合わされて用いられてもよい。
他の成分について説明する。
他の成分としては、荷電制御剤、界面活性剤、塩基性化合物、凝集剤、pH調整剤、酸化防止剤等の添加剤が挙げられる。ただし、添加剤は、これらの例示に限定されない。添加剤は、いずれか1種が単独で用いられてもよいし、2種以上が組み合わされて用いられてもよい。
荷電制御剤について説明する。
トナー母粒子が荷電制御剤を含む場合、トナーが紙等の記録媒体上に転写されやすくなる。荷電制御剤としては、含金属アゾ化合物、含金属サリチル酸誘導体化合物、金属酸化物疎水化処理物、ポリサッカライドの包接化合物等が挙げられる。含金属アゾ化合物としては、金属が鉄、コバルトもしくはクロムである錯体又は錯塩、これらの混合物が好ましい。含金属サリチル酸誘導体化合物、金属酸化物疎水化処理物としては、金属がジルコニウム、亜鉛、クロムもしくはボロンの錯体又は錯塩、これらの混合物が好ましい。ポリサッカライドの包接化合物としては、アルミニウム(Al)とマグネシウム(Mg)を含むポリサッカライドの包接化合物が好ましい。
トナー母粒子の体積平均一次粒子径:D50は、4~12μmが好ましく、5~10μmがより好ましい。トナー母粒子のD50が前記下限値以上であると、トナー母粒子の表面積を確保しやすく、外添剤がトナー母粒子に付着しやすい。トナー母粒子のD50が前記上限値以下であると、トナー母粒子への過剰量の外添剤の付着を抑制しやすい。そのため、後述の付着強度Bを所定の範囲内に制御しやすい。
トナー母粒子の組成について説明する。
エステルワックスの含有量は、トナー母粒子100質量%に対して3~15質量%が好ましく、3~13質量%がより好ましく、5~10質量%がさらに好ましい。エステルワックスの含有量が前記下限値以上であると、トナーが保存性、耐熱性に優れる。また、エステルワックスの含有量が前記上限値以下であると、トナーの低温定着性が向上する。また、帯電量が充分に維持されやすい。
トナー母粒子が結晶性ポリエステル樹脂を含む場合、結晶性ポリエステル樹脂の含有量は、トナー母粒子100質量%に対して5~25質量%が好ましく、5~20質量%がより好ましく、5~15質量%がさらに好ましい。結晶性ポリエステル樹脂の含有量が前記下限値以上であると、トナーの低温定着性が向上する。また、結晶性ポリエステル樹脂の含有量が前記上限値以下であると、トナーが耐低温オフセット性、耐高温オフセット性にさらに優れる。
トナー母粒子が非結晶性ポリエステル樹脂を含む場合、非結晶性ポリエステル樹脂の含有量は、トナー母粒子100質量%に対して60~90質量%が好ましく、65~85質量%がより好ましく、70~80質量%がさらに好ましい。非結晶性ポリエステル樹脂の含有量が前記下限値以上であると、トナーが耐オフセット性にさらに優れる。また、非結晶性ポリエステル樹脂の含有量が前記上限値以下であると、トナーの低温定着性が向上する。
トナー母粒子が着色剤を含む場合、着色剤の含有量は、トナー母粒子100質量%に対して2~13質量%が好ましく、3~8質量%がより好ましい。着色剤の含有量が前記下限値以上であると、トナーが色再現性に優れる。また、着色剤の含有量が前記上限値以下であると、着色剤の分散性が優れ、トナーの低温定着性が向上する。また、トナーの帯電量の制御が容易である。
外添剤について説明する。
外添剤は、チタン酸化物とシリカとを含む。
チタン酸化物としては、チタン酸ストロンチウム、酸化チタンが好ましい。外添剤がチタン酸ストロンチウム、酸化チタンのいずれか一方又は両方をさらに含むと、トナーの帯電量が過度に高くなりにくい。また、トナーの帯電量分布がシャープな形状を示しやすい。その結果、トナーの飛散量が抑制される。また、低温下でもトナーの帯電量が適度に維持される。
チタン酸化物のD50は5~100nmが好ましく、5~50nmがより好ましく、10~30nmがさらに好ましい。チタン酸化物のD50が前記の数値範囲内であると、付着強度Aが高くなりやすい。また、トナーの飛散量が抑制されやすい。そのため、機体内の部材の汚れ、画像汚れ、かぶりが低減されやすい。
シリカは、二酸化ケイ素の粒子である。シリカは、付着強度Bが所定の数値範囲内となるものであれば特に限定されない。例えば、湿式シリカ、焼成シリカ、疎水性シリカが挙げられるが、これらの例示の他にも種々のシリカを使用できる。
湿式シリカは、例えば、珪砂を原料とする珪酸ソーダを原料とし、珪酸ソーダを含む水溶液を中和してシリカを析出し、ろ過、乾燥する方法(液相法)で製造できる。これに対し、焼成シリカ(乾式シリカ)は、四塩化珪素を高温の炎の中で反応させて得られる。
疎水性シリカの疎水化度は、例えば、下記の方法で測定できる。イオン交換水50ml、試料0.2gをビーカーに入れ、マグネティックスターラーで攪拌しながらビュレットからメタノールを滴下する。次にビーカー内のメタノール濃度が増加するにつれ粉体は徐々に沈降していき、その全量が沈んだ終点におけるメタノールとイオン交換水の混合溶液中のメタノールの容量%を疎水化度(%)とする。
シリカのD50は70~120nmが好ましく、75~115nmが好ましく、80~110nmがより好ましい。シリカのD50が前記下限値以上であると、実施形態のトナーの帯電量が高く維持されやすい。また、付着強度Bが高くなりやすい。
シリカのD50が前記上限値以下であると、付着強度Bが過度に高くなりにくい。また、実施形態のトナーが過剰に帯電しにくくなる。そのため、充分な画像濃度が維持されやすい。
外添剤は、シリカの一次粒子、シリカの二次粒子のいずれを含んでもよい。シリカの一次粒子とは、シリカからなる1粒の粒子を意味する。シリカの一次粒子は、球状が好ましく、真球状がより好ましい。
シリカの二次粒子は、2粒以上のシリカの一次粒子が合着した合着物である。そのため、二次粒子は不定形となる。二次粒子の具体的な形状は特に限定されない。二次粒子の形状は、多角柱上でもよく、多面体形状でもよく、楕円体状でもよい。
付着強度Aは、下式(1)で算出される。付着強度Aは、トナー母粒子に対する外添剤の付着の強弱の指標である。
付着強度A=(Ia2/Ia1)×100 式(1)
式(1)中、Ia1は、実施形態のトナーについて測定されるチタンのX線強度であり;Ia2は、下記方法Aで得られる粒子Aについて測定されるチタンのX線強度である。
方法A:前記トナーと水とを含む水性液体を、25℃、200rpmの条件下で5分間振とう処理し、脱離した外添剤を遠心分離によって取り除き、次いで乾燥して得られる粒子を粒子Aとする。
方法Aに関し、水性液体は界面活性剤をさらに含んでもよい。界面活性剤は特に限定されない。カチオン界面活性剤、アニオン界面活性剤、両性界面活性剤、ノニオン界面活性剤のいずれも使用され得る。
付着強度Aは90~100%であり、93~100%が好ましい。付着強度Aが前記下限値以上であると、外添剤のうちチタン酸化物がトナー母粒子の表面から脱離しにくい。そのため、トナーが再利用される場合でも、チタン酸化物が現像剤中に蓄積しにくくなり、帯電性の悪化を防止でき、画像のかぶりが発生しにくい。
外添剤のうちチタン酸ストロンチウム、酸化チタン等のチタン酸化物は帯電性が比較的低い。そのためチタン酸化物は、用紙等の記録媒体に転写されにくく、現像されにくい。よって、リサイクルシステムを備える画像形成装置においては、トナー母粒子の表面から脱離したチタン酸化物が、クリーニング装置により現像装置に回収される。そして、脱離したチタン酸化物は現像剤中に蓄積される。帯電性が比較的弱いチタン酸化物が現像剤中に蓄積すると、現像剤の帯電性が悪化し、帯電量が不充分なトナーが次第に増えていく。結果、画像のかぶりが発生しやすくなる。
かかる課題に対し、本発明者は、トナー製造時の外添工程でチタン酸化物をまず、トナー母粒子に添加し、撹拌速度、攪拌時間、外添温度等を調整することにより、トナー母粒子の表面に強固にチタン酸化物を付着させることができることを見出した。具体的には上述の付着強度Aを90%以上とすることで、上記課題を解決できる。
付着強度Bは、下式(2)で算出される。付着強度Bは、トナー母粒子に対する外添剤の付着の強弱の指標である。
付着強度B=(Ib2/Ib1)×100 式(2)
式(2)中、Ib1は、実施形態のトナーについて測定されるケイ素のX線強度であり;Ib2は、下記方法Bで得られる粒子Bについて測定されるケイ素のX線強度である。
方法B:実施形態のトナーと水とを含む水性液体を、25℃、28kHz、55Wの条件で超音波処理し、脱離した外添剤を遠心分離によって取り除き、次いで乾燥して得られる粒子を粒子Bとする。
付着強度Bは、50~80%であり、55~75%が好ましく、60~70%がより好ましい。付着強度Bが前記下限値以上であると、外添剤のうちシリカがトナー母粒子の表面から脱離しにくい。そのため、トナーの耐熱性、保存性が向上すると考えられる。
付着強度Bが前記上限値以下であると、トナーの流動性を確保しやすい。そのため、現像剤においてキャリアとの摩擦帯電が阻害されにくい。
リサイクルシステムを備える画像形成装置においては、トナー母粒子の表面からシリカが脱離することがある。特に、温度上昇、機械的ストレスが多い使用条件下(例えば、長期使用時等)でシリカが脱離しやすい。そのため、現像剤中のトナー母粒子の表面からシリカが脱離しやすい。結果、現像剤がケーキングを起こし、搬送不良による白スジ等の画像不良が発生しやすくなる。一方、シリカの付着強度が強すぎると、トナーの流動性が低下し、画像のかぶりが発生しやすいという問題もある。キャリアとの接触による帯電性の点から、トナーには適度な流動性が求められるためである。
かかる課題に対し、本発明者は、トナー製造時の外添工程でシリカより先にチタン酸化物をトナー母粒子に添加し、撹拌速度、攪拌時間、外添温度等を調整することにより、トナー母粒子の表面に強固にチタン酸化物を付着させることができることを見出した。具体的には上述の付着強度Bを50~80%とすることで、上記課題を解決できる。
付着強度A及び付着強度Bが所定の範囲内であることによる効果は、バインダー樹脂の少なくとも一部が結晶性ポリエステル樹脂であるときに顕著となる。
トナー母粒子が結晶性ポリエステル樹脂を含むと、トナーが低温定着性に優れる。しかし、結晶性ポリエステル樹脂を含むトナーにあっては、以下の問題が生じ得る。
・耐熱性が低い結晶性ポリエステル樹脂を含むトナーは、高温下でソフトケーキング化しやすい。ソフトケーキング化したトナーは流動性が低いため、画像形成装置内で現像剤の搬送不良が起きやすい。
・吸湿性が高い結晶性ポリエステル樹脂を含むトナーは、帯電量が低下しやすい。
このように、結晶性ポリエステルを含むトナーにおいては、低温定着性、流動性、帯電量をともに維持することが困難である。一方で、一般的な外添剤の使用は、トナーの耐熱性の向上、帯電量の維持に有効である。しかし、トナーが再利用される場合、外添剤が剥がれたトナーが現像装置に再供給されることがある。そのため、耐熱性を維持し、帯電量を適切な範囲に維持することが一層困難となる。
これらの問題に対し、実施形態のトナーは付着強度A及び付着強度Bが所定の範囲内である。そのため、トナーの耐熱性、流動性が適度に維持され、現像剤の搬送不良が起きにくくなる。特に、付着強度Bが50~80%であるため、シリカはトナー母粒子に適度な強度で付着している。したがって、帯電量の低下も起きにくい。これらの効果は、トナーが再利用される場合でも奏されると考えられる。
外添剤は、実施形態に開示の効果が得られる範囲内であれば、シリカ、チタン酸ストロンチウム、酸化チタン以外の他の無機酸化物をさらに含んでもよい。他の無機酸化物としては、例えばアルミナ、酸化錫等が挙げられる。
シリカ粒子及び無機酸化物からなる粒子は、安定性が向上する点から、疎水化剤で表面処理されてもよい。無機酸化物は、いずれか1種が単独で用いられてもよいし、2種以上が組み合わされて用いられてもよい。
外添剤の含有量はトナー母粒子100質量部に対し、2~15質量部が好ましく、4~10質量部がより好ましく、4~8質量部がさらに好ましい。外添剤の含有量が前記数値範囲内であると、付着強度A、付着強度Bを特定の範囲内に制御しやすい。また、外添剤の含有量が前記下限値以上であると、トナーの帯電量を確保しやすい。そのため高温多湿下でも帯電量を維持しやすく、画像不良がさらに発生しにくくなる。外添剤の含有量が前記上限値以下であると、トナーの帯電量が過剰に高くなりくい。そのため、トナーの帯電量が適度に維持されやすい。
トナーの製造方法について説明する。
実施形態のトナーは、トナー母粒子と外添剤とを混合して製造できる。トナー母粒子と外添剤との混合により、トナー母粒子の表面に外添剤が付着する。
実施形態のトナー母粒子は、例えば、混練粉砕法、ケミカル法により製造できる。
混練粉砕法について説明する。
混練粉砕法としては、例えば、下記の混合工程と混練工程と粉砕工程を含む製造方法が挙げられる。混練粉砕法は、下記の分級工程を必要に応じてさらに含んでもよい。
・混合工程:少なくともバインダー樹脂とエステルワックスと着色剤とを混合して混合物を得る工程。
・混練工程:前記混合物を溶融混練して混練物を得る工程。
・粉砕工程:前記混練物を粉砕して粉砕物を得る工程。
・分級工程:前記粉砕物を分級する工程。
混合工程では、トナーの原料が混合されて混合物が得られる。混合工程では混合機が用いられてもよい。混合機は特に限定されない。混合工程では他のバインダー樹脂、他の成分が必要に応じて使用されてもよい。
混練工程では、混合工程で得られた混合物が溶融混練されて混練物が得られる。混練工程は混練機が用いられてもよい。混練機は特に限定されない。
粉砕工程では、混練工程で得られた混練物が粉砕されて粉砕物が得られる。粉砕工程では粉砕機が用いられてもよい。粉砕機としては、ハンマーミル等の種々の粉砕機を用いることができる。また、粉砕機で得られた粉砕物はさらに微粉砕されてもよい。粉砕物をさらに微粉砕する粉砕機としては、種々の粉砕機を用いることができる。粉砕工程で得られた粉砕物は、このままトナー母粒子とされてもよく、必要に応じて分級工程を経てトナー母粒子とされてもよい。
分級工程では、粉砕工程で得られた粉砕物が分級される。分級工程では分級機が用いられてもよい。分級機は特に限定されない。
ケミカル法について説明する。
ケミカル法では、バインダー樹脂、エステルワックス、必要に応じて他のバインダー樹脂、他の成分を混合して混合物を得る。次に混合物を溶融混練して混練物を得る。次に混練物を粉砕して粗く粒状化された中砕粒子を得る。次に中砕粒子を水系媒体と混合して混合液を調製する。次に混合液を機械的せん断に供して微粒子分散液を得る。最後に微粒子分散液中で微粒子を凝集させてトナー母粒子とする。
外添剤の添加方法について説明する(外添工程)。
外添剤は、例えば、混合機によりトナー母粒子と攪拌される。混合機としては、温度調節機能を備えたものが好ましい。外添剤をトナー母粒子に付着させる際の温度は、特に限定されるものではないが、例えば、20~35℃が好ましい。外添剤をトナー母粒子に付着させる際の温度が高いほど、チタン酸化物がトナー母粒子に付着しやすい。そのため、付着強度Aが高くなりやすい。
外添剤をトナー母粒子に付着させる際の攪拌速度は、特に限定されるものではないが、例えば、800~1200rpmが好ましい。外添剤をトナー母粒子に付着させる際の攪拌速度が高いほど、シリカがトナー母粒子に付着しやすい。そのため、付着強度Bが高くなりやすい。
トナー母粒子に外添剤を付着させる際には、チタン酸化物をトナー母粒子に強く付着させる点で、チタン酸化物とトナー母粒子を攪拌した後、次いで、シリカを添加し、撹拌することが好ましい。
チタン酸化物とトナー母粒子を攪拌した後、シリカを添加する場合、総攪拌時間におけるシリカの攪拌時間の割合は、総攪拌時間の50~80%程度とすることが好ましい。当該割合が前記下限値以上であると、シリカの攪拌時間を確保しやすく、付着強度Bが高くなりやすい。
当該割合が前記上限値以下であると、チタン酸化物の攪拌時間を確保しやすく、付着強度Aが高くなりやすい。
撹拌前の外添剤は、必要に応じて篩い装置により篩分けされてもよい。篩い装置は特に限定されない。種々の篩い装置を用いることができる。
実施形態のトナーカートリッジについて説明する。
実施形態のトナーカートリッジは、上述の実施形態のトナーが収容されている。例えば、トナーカートリッジは、容器を有し、前記容器に実施形態のトナーが収容されている。容器は特に限定されず、画像形成装置に適用可能な種々の容器を用いることができる。
実施形態のトナーは、キャリアと組み合わせて二成分現像剤として用いてもよい。
以下、実施形態の画像形成装置について、図面を参照して説明する。
図1は、回収されたトナーを再利用できる画像形成装置の概略構造の一例を示す図である。
図1に示す複写機本体101は、中央一側部に設けられた画像形成部101Aと;上面部に設けられた原稿載置台135と;原稿載置台135の下部側に設けられたスキャナ136と;下部側に設けられた複数段の給紙カセット142,143と;を備える。
画像形成部101Aは、矢印方向に回転自在な感光体ドラム102と;感光体ドラム102の表面を帯電する帯電チャージャー103と;感光体ドラム102の表面に静電潜像を形成するレーザユニット104と;感光体ドラム102上の静電潜像をトナーで現像する現像装置105と;感光体ドラム102上のトナー像を用紙に転写させる転写チャージャー106と;感光体ドラム102上の残留トナーを除去するクリーニング装置107と;現像装置105の上方部に設けられた補給容器108と;を有する。
帯電チャージャー103、レーザユニット104、現像装置105、転写チャージャー106、クリーニング装置107は、感光体ドラム102の周囲部に、感光体ドラム102の回転方向に沿ってこの順に設けられている。
補給容器108は、現像装置105に実施形態のトナーを補給する。補給容器108には実施形態のトナーが貯留されている。
スキャナ136は、原稿載置台135上の原稿を露光する。スキャナ136は、原稿に光を照射する光源137と;原稿から反射される光を所定方向に反射させる第1の反射ミラー138と;第1の反射ミラー138から反射される光を順次反射させる第2の反射ミラー139及び第3の反射ミラー140と;第3の反射ミラー140から反射される光を受光する受光素子141と;を有する。
給紙カセット142,143は、用紙を画像形成部101Aに送り出す。用紙は、搬送系144を介して上方へ搬送される。搬送系144は、搬送ローラ対145とレジストローラ対146と転写チャージャー106と定着ローラ対147と排出ローラ対148を有する。
図1に示す画像形成装置においては、例えば以下のようにして画像形成が行われる。
まず、原稿載置台135上の原稿に光源137から光が照射される。照射された光は、原稿から反射され、第1の反射ミラー138、第2の反射ミラー139、第3の反射ミラー140を順に経由して受光素子141に受光されて原稿像が読み取られる。次いで、受光素子141の読取情報に基づいて、レーザユニット104からレーザー光LBが感光体ドラム102の表面に照射される。
ここで、感光体ドラム102の表面は帯電チャージャー103により負に帯電されている。レーザユニット104からレーザー光LBが照射されると、感光体ドラム102が露光され、照射した部分の電位が0に近づく。そのため、原稿の画像部分に対応する領域では、感光体ドラム102の表面電位が画像の濃度に応じて0に近づき、静電潜像が形成される。
静電潜像は、感光体ドラム102の回転により現像装置105に対向する位置でトナーを吸着してトナー像となる。トナー像が形成される際には、用紙が給紙カセット142、143から搬送系144に供給される。用紙はレジストローラ146で整位されたのち、転写チャージャー106と感光体ドラム102との間に送り込まれる。その後、感光体ドラム102上のトナー像が用紙に転写される。
トナー像が転写された用紙は、定着ローラ対147へ搬送される。定着ローラ対147では、用紙が加圧及び加熱されて、トナー像が用紙に定着される。実施形態のトナーは、トナー母粒子が結晶性ポリエステル樹脂を含む場合、低温定着性に優れる。そのため、例えば140~170℃程度での定着が可能である。定着後、用紙は排紙ローラ対148を介して排紙トレイ150上に排出される。
一方、用紙に転写されずに感光体ドラム102の表面上に残留したトナーは、クリーニング装置107で除去される。その後、トナーは回収機構110によって現像装置105へ戻されて再利用される。また、図1に示す画像形成装置においては、現像装置105内のトナーが消費されると、補給容器108から実施形態のトナーが、フレッシュトナーとして新たに補給される。
現像装置105について、図2、図3を参照して説明する。
現像装置105は、トナーを再利用のために回収する回収機構110と;実施形態のトナーを含む現像剤が収納されている現像容器111と;現像容器111内に回転自在に設けられた現像ローラ112と;現像容器111内に第1の室116、第2の室117、第3の室118を形成する第1の仕切壁114及び第2の仕切壁115と;第1の室116内に設けられた第1のミキサー120と;第2の室117内に設けられた第2のミキサー121と;第3の室118内に設けられた第3のミキサー122と;補給容器から供給されるフレッシュトナーを受けるフレッシュトナー受部123と;リサイクルトナー受部124と;トナー濃度検知器129と;を有する。
現像装置105は、回収機構110を介してクリーニング装置107に接続されている。現像装置105においては、回収機構110は、再利用のトナーが搬送されるオーガである。ただし、回収機構110はオーガに限定されない。
クリーニング装置107は、クリーニングブレードでもよく、クリーニングブラシでもよい。
現像ローラ112は感光体ドラムの下面部に対向する位置に配置されている。現像ローラ112は、回転することにより現像剤を感光体ドラムに供給する。
第1の仕切壁114の第1の端部側には、第1の連通部125が形成されている。また、第1の仕切壁114の第2の端部側には第2の連通部126が形成されている。また、第2の仕切壁115には、第3の連通部127、第4の連通部128がそれぞれ形成されている。
現像容器111内は、第1の仕切壁114及び第2の仕切壁115によって第1の室116、第2の室117、第3の室118に仕切られている。第1の室116、第2の室117、第3の室118は、感光体ドラム102の軸方向に沿って略平行に形成されている。
ここで紙面上、第1の仕切壁114において、第2の連通部126から第1の連通部125に向かう向きを第1の方向とする。また、第1の方向と逆向き、すなわち第1の連通部125から第2の連通部126に向かう向きを第2の方向とする。
第1のミキサー120は回転することにより、第1の方向に現像剤を攪拌搬送して現像ローラ112に供給する。第2のミキサー121、第3のミキサー122は、第2の方向に現像剤を攪拌搬送して第1のミキサー120の上流側に送り込む。
第2のミキサー121、第3のミキサー122は、駆動手段によって回転駆動される。
現像装置105においては、駆動手段は単一の駆動源としての駆動モータ162と;駆動モータ162によって回転される駆動ギヤ163と;を備えている。駆動ギヤ163には、大径の動力伝達ギヤ164を介して第3のミキサー122の回転シャフト151が接続されている。また、大径の動力伝達ギヤ164には小径の動力伝達ギヤ165を介して第2のミキサー121の回転軸121aが接続されている。
以上説明した構成を備える現像装置105においては、第3のミキサー122による現像剤の搬送速度が、第2のミキサー121による現像剤の搬送速度よりも低い。そのため、第3のミキサー122による現像剤の搬送時間が、第2のミキサー121による現像剤の搬送時間よりも長くなる。
ここで他の実施形態においては、第2及び第3のミキサー121,122は、回転速度を異にする複数の駆動モータによって個別に回転駆動するようにしてもよい。また、回収トナーを第2の方向とは逆の方向に搬送する逆送り羽根を第3のミキサー122に設けてもよい。いずれの手法を採用しても、第3のミキサー122による回収トナーの搬送速度を第2のミキサー121の現像剤の搬送速度よりも低くできる。
次に、図2、3を参照して現像装置105の現像動作について説明する。
現像容器111内において現像剤は、第1のミキサー120の回転により第1の方向に向かって、攪拌搬送され、現像ローラ112に供給される。その後、現像剤は現像ローラ112の回転により感光体ドラム102上の静電潜像に供給され、静電潜像が顕像化される。
第1のミキサー120から搬出される現像剤は、第1の連通部125を介して第2の室117内に案内される。その後、第2の室117内で、現像剤は第2のミキサー121の回転により矢印方向(第2の方向)に搬送される。第2のミキサー121により搬出される現像剤は、第2の連通部126を介して第1のミキサー120の上流側に送り出され、第1のミキサー120との間で循環するように搬送される。
第2のミキサー121によって搬送される現像剤の一部は、第3の連通部127から第3の室118内に送り込まれて、矢印方向(第2の方向)に搬送される。現像剤は第4の連通部128から再び第2の室117内に送り込まれ、第2のミキサー121によって攪拌搬送される。その後、現像剤は、第2の連通部126を介して第1のミキサー120の上流側に送り込まれる。
ここで、第2のミキサー121によって攪拌搬送される現像剤は、トナー濃度検知器129によってトナー濃度が検出される。トナー濃度検知器129によって検知されたトナー濃度が所定値以下になると、補給容器108から実施形態のトナーが補給される。このトナーは現像容器111のフレッシュトナー受部123に落下する。フレッシュトナーは第2のミキサー121の回転により矢印方向(第2の方向)に攪拌搬送され、第1のミキサー120の上流側に送り込まれる。
回収機構110によってクリーニング装置107から回収された回収トナーは、リサイクルトナー受部124に落下する。回収トナーは、第3のミキサー122の回転により第2の方向に搬送される。ここで、第3の連通部127から第3の室118内に案内された現像剤は、第3のミキサー122の逆送り羽根153の回転により一旦、矢印aで示すようにリサイクルトナー受部124側に向かって攪拌搬送される。その後、現像剤は回収トナーとともに、順送り羽根152の回転により矢印bで示すように、第2の方向に攪拌搬送される。回収トナーは第4の連通部128、第2の連通部126を順に経由して第1のミキサー120の上流側に送り込まれる。
現像剤、回収トナーのなかには、第4の連通部128を介して第2の室117内に送られずに、搬送方向の下流側に送られるものがある。このような現像剤、回収トナーは、逆送り羽根155の回転により逆送りされて第4の連通部128に戻され、第4の連通部128を介して第2の室117へ送られる。
図4は、実施形態のトナーを含む現像剤が適用された画像形成装置の一例を示す。
図4に示す画像形成装置は、トナー像を定着させる形態である。ただし、実施形態の画像形成装置はこの形態に限定されない。他の実施形態に係る画像形成装置は、例えば、インクジェット式の形態であってもよい。
図4に示す画像形成装置1は、4連タンデム方式のカラー複写機MFPである。画像形成装置1は、スキャナ部2と;排紙部3と;給紙カセット4と;中間転写ベルト10と;中間転写ベルト10の走行方向Sに沿って配置された4つの画像形成ステーション11Y、11M、11C、11Kと;二次転写ローラ27と;定着装置30と;手差し機構31と;を備える。
中間転写ベルト10は、従動ローラ20とバックアップローラ21に巻かれて支持されている。中間転写ベルト10には、従動ローラ20、バックアップローラ21に加えて、第1のテンションローラ22、第2のテンションローラ23、第3のテンションローラ24により任意の張力がかけられている。
各画像形成ステーション11Y、11M、11C、11Kは、中間転写ベルト10と接触した感光体ドラム12Y、12M、12C、12Kをそれぞれ有している。
感光体ドラム12Y、12M、12C、12Kの周囲には、帯電チャージャー13Y、13M、13C、13Kと;現像装置14Y、14M、14C、14Kと;感光体クリーニング装置16Y、16M、16C、16Kと;一次転写ローラ18Y、18M、18C、18Kと;が配置される。
帯電チャージャー13Y、13M、13C、13Kは、感光体ドラム12Y、12M、12C、12Kの表面を負に帯電する。帯電チャージャー13Y、13M、13C、13Kと現像装置14Y、14M、14C、14Kとの間で、レーザー露光装置17が感光体ドラム12Y、12M、12C、12Kに露光光を照射する。そして、静電潜像が感光体ドラム12Y、12M、12C、12K上に形成される。
現像装置14Y、14M、14C、14Kは、それぞれイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各トナー及びキャリアからなる二成分現像剤を有する。現像装置14Y、14M、14C、14Kは、感光体ドラム12Y、12M、12C、12K上の静電潜像にトナーをそれぞれ供給する。このようにして、画像形成ステーション11Y、11M、11C、11Kは、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の単色の画像をそれぞれ形成する。
一次転写ローラ18Y、18M、18C、18Kは、感光体ドラム12Y、12M、12C、12Kとそれぞれ対向する位置の中間転写ベルト10上に設けられている。一次転写ローラ18Y、18M、18C、18Kは、感光体ドラム12Y、12M、12C、12K上のトナー像を中間転写ベルト10に一次転写するためのものである。
一次転写ローラ18Y、18M、18C、18Kは、それぞれ導電ローラである。一次転写ローラ18Y、18M、18C、18Kには一次転写バイアス電圧がそれぞれ印加される。
二次転写ローラ27は、中間転写ベルト10がバックアップローラ21により支持される転写位置に配置されている。バックアップローラ21は導電ローラである。バックアップローラ21には所定の二次転写バイアスが印加される。
印刷対象物のシート紙が、中間転写ベルト10と二次転写ローラ27間を通過すると、シート紙上に、中間転写ベルト10上のトナー像が二次転写される。二次転写終了後、中間転写ベルト10はベルトクリーナ10aによりクリーニングされる。
給紙カセット4は、レーザー露光装置17の下方に設けられている。給紙カセット4は、二次転写ローラ27に向けてシート紙P1を供給する。給紙カセット4と二次転写ローラ27との間には、ピックアップローラ4a、分離ローラ28a、搬送ローラ28b、レジストローラ対36が設けられている。
手差し機構31は、画像形成装置1の一側面部に設けられている。手差し機構31は、手差しによりシート紙P2を給紙するためのものである。手差し機構31においては、手差しトレイ31aとレジストローラ対36の間に、手差しピックアップローラ31b、手差し分離ローラ31cが設けられている。
給紙カセット4又は手差しトレイ31aからシート紙が搬送される縦搬送路35上には、シート紙の種類を検知するメディアセンサ39が配置されている。画像形成装置1は、メディアセンサ39による検知結果から、シート紙の搬送速度、転写条件、定着条件等を制御できる。シート紙は、縦搬送路35に沿って、レジストローラ対36、二次転写ローラ27を経て、定着装置30に搬送される。
定着装置30は、一対の加熱ローラ51及び駆動ローラ52に巻かれた定着ベルト53と;定着ベルト53を介して、加熱ローラ51に対向して配置された対向ローラ54と;を有する。定着装置30は、加熱ローラ51と接触する部分の定着ベルト53を加熱できる。そして、定着装置30は、定着ベルト53と対向ローラ54の間で、トナー像が転写されたシート紙を加熱及び加圧し、トナー像をシート紙に定着する。
実施形態のトナーは、トナー母粒子が結晶性ポリエステル樹脂を含む場合、低温定着性に優れる。そのため、例えば140~170℃程度での定着が可能である。
定着装置30の下流には、ゲート33が設けられている。シート紙は、排紙ローラ41方向又は再搬送ユニット32方向に振り分けられる。排紙ローラ41に振り分けられたシート紙は、排紙部3に排紙される。一方、再搬送ユニット32に振り分けられたシート紙は、再度二次転写ローラ27に向かって案内される。
図4に示す画像形成装置1においては、画像形成ステーション11Yは、感光体ドラム12Yとプロセス部材を一体的に有し、画像形成装置本体に対して着脱自在に設けられている。プロセス部材としては、帯電チャージャー13Y、現像装置14Y、感光体クリーニング装置16Yが挙げられる。ただし、他の実施形態においては、各画像形成ステーション11Y、11M、11C、11Kは、画像形成装置に対して各々着脱自在であってもよく、一体の画像形成ユニット11として画像形成装置に対して着脱自在であってもよい。
実施形態のトナーは、図4に示す画像形成装置の現像装置14Yが変形された画像形成装置に適用されてもよい。図5は、図4の画像形成装置に適用可能な現像装置の変形例の一例を示す。
図5に示す現像装置64Yは、イエロートナー及びキャリアからなる二成分現像剤が収容されたものである。現像装置64Yは、トナー濃度センサQを有する。トナー濃度センサQは、トナーの濃度低下を検知する。現像装置64Yは、濃度低下を検知すると、トナーカートリッジ(図示略)からイエロートナーを補給する。このようにして、現像装置64Yは、トナー濃度を一定に維持できる。
加えて、現像装置64Yはトナーカートリッジ(図示略)から現像剤補給口64Y1を介してキャリアを補給できる。そして、現像装置64Yは補給された分だけ、現像剤排出口64Y2から現像剤をオーバーフローにより排出できる。
このように、現像装置64Yにおいては、現像剤量が一定に維持され、かつ、古く劣化したキャリアが少しずつ新しいキャリアと入れ替わる。
図4の現像装置14M、14C、14Kも、現像装置14Yと同様に、イエロートナーに代えてマゼンタトナー、シアントナー、ブラックトナーがそれぞれ用いられること以外は現像装置64Yと同様の現像装置64M、64C、64K(図示せず)にそれぞれ変形されてもよい。
以上述べた少なくともひとつの実施形態のトナーは、再利用される場合でも画像不良が発生しにくい。
以下、実施例を示し、実施形態をより具体的に説明する。
実施例で使用されたエステルワックスAの調製について説明する。
攪拌器、熱電対、窒素導入管を取り付けた4つ口フラスコに、少なくとも3種類以上の長鎖アルキルカルボン酸80質量部と、少なくとも2種類以上の長鎖アルキルアルコール20質量部を投入した。窒素気流下、220℃でエステル化反応を行い、反応物を得た。得られた反応物をトルエン及びエタノールの混合溶媒を添加して反応物を溶解した。さらに、フラスコに水酸化ナトリウム水溶液を添加し、70℃で30分間撹拌した。さらに30分間静置し、フラスコの内容物を有機層と水層に分離し、内容物から水層を除去した。その後、フラスコにイオン交換水を添加して、70℃で30分間撹拌した。フラスコを30分間静置し、フラスコ内の内容物を水層と有機層とに分離し、内容物から水層を除去した。この操作を5回繰り返した。フラスコ内の内容物の有機層から減圧条件下で溶媒を留去しエステルワックスAを得た。
使用した長鎖アルキルカルボン酸は、以下の通りである。
・パルミチン酸 (C1632
・ステアリン酸 (C1836
・アラキデン酸 (C2040
・ベヘニン酸 (C2244
・リグノセリン酸 (C2448
・セロチン酸 (C2652
・モンタン酸 (C2856
使用した長鎖アルキルアルコールは、以下の通りである。
・パルミチルアルコール (C1634O)
・ステアリルアルコール (C1838O)
・アラキデルアルコール (C2042O)
・ベヘニルアルコール (C2246O)
・リグノセリルアルコール(C2450O)
・セリルアルコール (C2654O)
・モンタニルアルコール (C2858O)
エステルワックスを構成するエステル化合物の炭素数分布(各炭素数のエステル化合物の割合)の測定方法について説明する。
各例のトナーを0.5g秤量し、三角フラスコに収容した。次に、三角フラスコに塩化メチレン2mLを添加してトナーを溶解した。さらに、三角フラスコに、ヘキサン4mlを添加して混合液とした。混合液をろ過し、ろ液と不溶物とに分離した。窒素気流下で前記ろ液から溶媒を留去し、析出物を得た。この析出物について、トナーから抽出したエステルワックス中のエステル化合物の炭素数分布を測定した。
各炭素数のエステル化合物の割合は、FD-MS「JMS-T100GC(日本電子株式会社製)」により測定された。測定条件は、以下の通りである。
試料濃度:1mg/ml(溶媒、クロロホルム)。
カソード電圧:-10kv。
スペクトル記録間隔:0.4s。
測定質量範囲(m/z):10~2000。
測定で得られた各炭素数のエステル化合物のイオン強度の合計を100とした。合計に対する各炭素数のエステル化合物のイオン強度の相対値を求めた。相対値を、エステルワックス中の各炭素数のエステル化合物の割合とした。また、相対値が最大となる炭素数のエステル化合物における炭素数をCとした。
第1のモノマー群、第2のモノマー群の分析方法について説明する。
各エステルワックス1gを温度70℃、3時間の条件下でメタノリシス反応を行った。メタノリシス反応後の生成物について、FD-MSによる質量分析を行い、各炭素数の長鎖アルキルカルボン酸の含有量、各炭素数の長鎖アルキルアルコールの含有量を求めた。
第1のモノマー群を構成するカルボン酸の炭素数分布(各炭素数のカルボン酸の割合)の測定方法について説明する。
各炭素数のカルボン酸の割合は、FD-MS「JMS-T100GC(日本電子株式会社製)」により測定された。測定条件は、以下の通りである。
試料濃度:1mg/ml(溶媒、クロロホルム)。
カソード電圧:-10kv。
スペクトル記録間隔:0.4s。
測定質量範囲(m/z):10~2000。
測定で得られた各炭素数のカルボン酸のイオン強度の合計を100とした。合計に対する各炭素数のカルボン酸のイオン強度の相対値を求めた。相対値を、エステルワックス中の各炭素数のカルボン酸の割合とした。また、相対値が最大となる炭素数のカルボン酸における炭素数をCとした。
第2のモノマー群を構成するアルコールの炭素数分布(各炭素数のアルコールの割合)の測定方法について説明する。
各炭素数のアルコールの割合は、FD-MS「JMS-T100GC(日本電子株式会社製)」により測定された。測定条件は、以下の通りである。
試料濃度:1mg/ml(溶媒、クロロホルム)。
カソード電圧:-10kv。
スペクトル記録間隔:0.4s。
測定質量範囲(m/z):10~2000。
測定で得られた各炭素数のアルコールのイオン強度の合計を100とした。合計に対する各炭素数のアルコールのイオン強度の相対値を求めた。相対値を、エステルワックス中の各炭素数のアルコールの割合とした。また、相対値が最大となる炭素数のアルコールにおける炭素数をCとした。
各例で使用されたエステルワックスAについて説明する。
エステルワックスAの最大含有量であるエステル化合物の炭素数Cは44であった。エステルワックス100質量%に対する炭素数Cのエステル化合物の割合は、70質量%であった。
第1のモノマー群中のカルボン酸の種類の数は4個であった。第1のモノマー群中の最大含有量であるカルボン酸の炭素数Cは22であった。第1のモノマー群100質量%に対する炭素数Cのカルボン酸の割合は70質量%であった。第1のモノマー群100質量%に対する炭素数18以下のカルボン酸の合計割合は3質量%であった。
第2のモノマー群中のアルコールの種類の数は3個であった。第2のモノマー群中の最大含有量であるアルコールの炭素数Cは22であった。第2のモノマー群100質量%に対する炭素数Cのアルコールの割合は70質量%であった。第2のモノマー群100質量%に対する炭素数18以下のアルコールの合計割合は15質量%であった。
エステルワックスAの炭素数分布は炭素数43以上の領域に極大ピークを1つだけ有していた。
各例で使用された結晶性ポリエステル樹脂の質量平均分子量Mwは9500であり、融点は100℃であった。
各例で使用された非結晶性ポリエステル樹脂の質量平均分子量は20000であり、融点は110℃であった。
各例で使用されたチタン酸ストロンチウムのD50は20nmであった。また、各例で使用された酸化チタンのD50は20nmであった。
各例で使用されたシリカは以下の通りである。
シリカA:(疎水性シリカ、D50:30nm)
シリカB:(疎水性シリカ、D50:90nm)
シリカC:(疎水性シリカ、D50:100nm)
実施例1のトナーを以下のように製造した。
まず、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)に、トナー母粒子の原料を入れて混合した。さらに、トナー母粒子の原料の混合物を二軸押し出し機で溶融混練した。この溶融混練物を冷却した後、ハンマーミルで粗粉砕した。この粗粉砕物を、ジェット粉砕機で微粉砕した。この微粉砕物を分級してトナー母粒子を得た。トナー母粒子のD50は8.5μmであった。
トナー母粒子の原料の組成を下記に示す。
結晶性ポリエステル樹脂 5質量部
非結晶性ポリエステル樹脂 84質量部
エステルワックスA 5質量部
カーボンブラック 5質量部
帯電制御剤(AlとMgを含むポリサッカライド包接化合物) 1質量部
次に、温度調節機能付きのヘンシェルミキサーの温度を35℃に設定した。攪拌部にトナー母粒子を投入した後、トナー母粒子100質量部に対し、0.5質量部の酸化チタンを投入し、35℃、900rpmの条件で5分間攪拌した。その攪拌を停止し、トナー母粒子100質量部に対し、2.5質量部のシリカA、0.6質量部のシリカBを攪拌部に添加し、35℃、900rpmの条件でさらに追加して10分間攪拌し、実施例1のトナーを得た。
実施例2のトナーを以下のように製造した。
まず、トナー母粒子の原料の組成を下記に変更した以外は、実施例1と同様にして実施例2のトナー母粒子を製造した。実施例2のトナー母粒子のD50は8.5μmであった。
結晶性ポリエステル樹脂 5質量部
非結晶性ポリエステル樹脂 84質量部
エステルワックスA 5質量部
カーボンブラック 5質量部
帯電制御剤(AlとMgを含むポリサッカライド包接化合物) 1質量部
次に、温度調節機能付きのヘンシェルミキサーの温度を31℃に設定した。攪拌部にトナー母粒子を投入した後、トナー母粒子100質量部に対し、0.4質量部の酸化チタンを投入し、31℃、900rpmの条件で4分間攪拌した。その攪拌を停止し、トナー母粒子100質量部に対し、2.5質量部のシリカA、0.4質量部のシリカBを攪拌部に添加し、31℃、900rpmの条件でさらに追加して8分間攪拌し、実施例2のトナーを得た。
実施例3のトナーを以下のように製造した。
まず、トナー母粒子の原料の組成を下記に変更した以外は、実施例1と同様にして実施例3のトナー母粒子を製造した。実施例3のトナー母粒子のD50は8.5μmであった。
結晶性ポリエステル樹脂 5質量部
非結晶性ポリエステル樹脂 84質量部
エステルワックスA 5質量部
カーボンブラック 5質量部
帯電制御剤(AlとMgを含むポリサッカライド包接化合物) 1質量部
次に、温度調節機能付きのヘンシェルミキサーの温度を30℃に設定した。攪拌部にトナー母粒子を投入した後、トナー母粒子100質量部に対し、0.5質量部の酸化チタンを投入し、30℃、900rpmの条件で5分間攪拌した。その攪拌を停止し、トナー母粒子100質量部に対し、2.5質量部のシリカA、0.6質量部のシリカCを攪拌部に添加し、30℃、900rpmの条件でさらに追加して9分間攪拌し、実施例3のトナーを得た。
実施例4のトナーを以下のように製造した。
まず、トナー母粒子の原料の組成を下記に変更した以外は、実施例1と同様にして実施例4のトナー母粒子を製造した。実施例4のトナー母粒子のD50は8.5μmであった。
結晶性ポリエステル樹脂 5質量部
非結晶性ポリエステル樹脂 84質量部
エステルワックスA 5質量部
カーボンブラック 5質量部
帯電制御剤(AlとMgを含むポリサッカライド包接化合物) 1質量部
次に、温度調節機能付きのヘンシェルミキサーの温度を32℃に設定した。攪拌部にトナー母粒子を投入した後、トナー母粒子100質量部に対し、0.5質量部のチタン酸ストロンチウムを投入し、32℃、900rpmの条件で4分30秒間攪拌した。その攪拌を停止し、トナー母粒子100質量部に対し、2.5質量部のシリカA、0.5質量部のシリカCを攪拌部に添加し、32℃、900rpmの条件でさらに追加して8分30秒間攪拌し、実施例4のトナーを得た。
実施例5のトナーを以下のように製造した。
まず、トナー母粒子の原料の組成を下記に変更した以外は、実施例1と同様にして実施例5のトナー母粒子を製造した。実施例5のトナー母粒子のD50は8.5μmであった。
結晶性ポリエステル樹脂 5質量部
非結晶性ポリエステル樹脂 84質量部
エステルワックスA 5質量部
カーボンブラック 5質量部
帯電制御剤(AlとMgを含むポリサッカライド包接化合物) 1質量部
次に、温度調節機能付きのヘンシェルミキサーの温度を30℃に設定した。攪拌部にトナー母粒子を投入した後、トナー母粒子100質量部に対し、0.4質量部の酸化チタンを投入し、30℃、900rpmの条件で5分間攪拌した。その攪拌を停止し、トナー母粒子100質量部に対し、2.5質量部のシリカA、0.5質量部のシリカCを攪拌部に添加し、30℃、900rpmの条件でさらに追加して8分間攪拌し、実施例5のトナーを得た。
比較例1のトナーを以下のように製造した。
まず、トナー母粒子の原料の組成を下記に変更した以外は、実施例1と同様にして比較例1のトナー母粒子を製造した。比較例1のトナー母粒子のD50は8.5μmであった。
結晶性ポリエステル樹脂 5質量部
非結晶性ポリエステル樹脂 84質量部
エステルワックスA 5質量部
カーボンブラック 5質量部
帯電制御剤(AlとMgを含むポリサッカライド包接化合物) 1質量部
次に、温度調節機能付きのヘンシェルミキサーの温度を30℃に設定した。攪拌部にトナー母粒子を投入した後、トナー母粒子100質量部に対し、0.4質量部の酸化チタンを投入し、30℃、800rpmの条件で5分間攪拌した。その攪拌を停止し、トナー母粒子100質量部に対し、2.5質量部のシリカA、0.4質量部のシリカBを攪拌部に添加し、30℃、800rpmの条件でさらに追加して8分間攪拌し、比較例1のトナーを得た。
比較例2のトナーを以下のように製造した。
まず、トナー母粒子の原料の組成を下記に変更した以外は、実施例1と同様にして比較例2のトナー母粒子を製造した。比較例2のトナー母粒子のD50は8.5μmであった。
結晶性ポリエステル樹脂 5質量部
非結晶性ポリエステル樹脂 84質量部
エステルワックスA 5質量部
カーボンブラック 5質量部
帯電制御剤(AlとMgを含むポリサッカライド包接化合物) 1質量部
次に、温度調節機能付きのヘンシェルミキサーの温度を34℃に設定した。攪拌部にトナー母粒子を投入した後、トナー母粒子100質量部に対し、0.4質量部の酸化チタンを投入し、34℃、900rpmの条件で5分間攪拌した。その攪拌を停止し、トナー母粒子100質量部に対し、2.5質量部のシリカA、0.6質量部のシリカBを攪拌部に添加し、34℃、900rpmの条件でさらに追加して10分間攪拌し、比較例2のトナーを得た。
比較例3のトナーを以下のように製造した。
まず、トナー母粒子の原料の組成を下記に変更した以外は、実施例1と同様にして比較例3のトナー母粒子を製造した。比較例3のトナー母粒子のD50は8.5μmであった。
結晶性ポリエステル樹脂 5質量部
非結晶性ポリエステル樹脂 84質量部
エステルワックスA 5質量部
カーボンブラック 5質量部
帯電制御剤(AlとMgを含むポリサッカライド包接化合物) 1質量部
次に、温度調節機能付きのヘンシェルミキサーの温度を33℃に設定した。攪拌部にトナー母粒子を投入した後、トナー母粒子100質量部に対し、0.5質量部の酸化チタンを投入し、33℃、900rpmの条件で5分間攪拌した。その攪拌を停止し、トナー母粒子100質量部に対し、2.5質量部のシリカA、0.5質量部のシリカBを攪拌部に添加し、33℃、900rpmの条件でさらに追加して9分間攪拌し、比較例3のトナーを得た。
比較例4のトナーを以下のように製造した。
まず、トナー母粒子の原料の組成を下記に変更した以外は、実施例1と同様にして比較例4のトナー母粒子を製造した。比較例4のトナー母粒子のD50は8.5μmであった。
結晶性ポリエステル樹脂 5質量部
非結晶性ポリエステル樹脂 84質量部
エステルワックスA 5質量部
カーボンブラック 5質量部
帯電制御剤(AlとMgを含むポリサッカライド包接化合物) 1質量部
次に、温度調節機能付きのヘンシェルミキサーの温度を33℃に設定した。攪拌部にトナー母粒子を投入した後、トナー母粒子100質量部に対し、0.4質量部のチタン酸ストロンチウムを投入し、33℃、900rpmの条件で4分間攪拌した。その攪拌を停止し、トナー母粒子100質量部に対し、2.5質量部のシリカA、0.5質量部のシリカCを攪拌部に添加し、33℃、900rpmの条件でさらに追加して10分間攪拌し、比較例4のトナーを得た。
比較例5のトナーを以下のように製造した。
まず、トナー母粒子の原料の組成を下記に変更した以外は、実施例1と同様にして比較例5のトナー母粒子を製造した。比較例5のトナー母粒子のD50は8.5μmであった。
結晶性ポリエステル樹脂 5質量部
非結晶性ポリエステル樹脂 84質量部
エステルワックスA 5質量部
カーボンブラック 5質量部
帯電制御剤(AlとMgを含むポリサッカライド包接化合物) 1質量部
次に、温度調節機能付きのヘンシェルミキサーの温度を30℃に設定した。攪拌部にトナー母粒子を投入した後、トナー母粒子100質量部に対し、0.3質量部の酸化チタンを投入し、30℃、800rpmの条件で6分間攪拌した。その攪拌を停止し、トナー母粒子100質量部に対し、2.5質量部のシリカA、0.3質量部のシリカCを攪拌部に添加し、30℃、800rpmの条件でさらに追加して8分間攪拌し、比較例5のトナーを得た。
付着強度Aの測定方法について説明する。
イオン交換水113.3gにショ糖227.7gを溶解させてショ糖水溶液を調製した。このショ糖水溶液と、ヤシの実洗剤の10%水溶液25.53gとを250mLのポリ瓶に入れて十分混合し、分散媒を調製した。このポリ瓶に各例のトナー11gを添加し、トナーが自然に沈降するまで静置し、処理前分散液とした。
次に、処理前分散液を、ターブラミキサーにて、25℃、200rpmの条件下で5分間振とう処理し、チタン酸化物のトナー母粒子の表面からの脱離を促進させた。続いて、3700rpm、30分の条件で遠心分離を行った。この遠心分離により、脱離したチタン酸化物の粒子と、トナー母粒子の表面に残存したチタン酸化物を担持したトナーとを分離した。その後、チタン酸化物の粒子が残存したトナーを吸引濾過して採取し、水洗し、乾燥し、粒子Aとして得た。この粒子Aを5.0g使用し、成形機にてペレット状に成形した。このペレットについて蛍光X線分析装置(島津製作所 XRF-1800)を用い、チタンのX線強度(Ia2)を測定した。一方で、各例のトナーについて、これらのチタン酸化物の脱離処理をせずにペレット状に成形し、チタンのX線強度(Ia1)を測定した。これらの測定値を基に下式(1)から、付着強度Aを求めた。
付着強度A=(Ia2/Ia1)×100 式(1)
a1、Ia2の測定条件は以下の通りである。
・ロジウムターゲットX線管
・管電圧50kV
・管電流50μA
・X線検出器:SC検出器
・角度範囲(deg):10-90
・速度(deg/min):20
・ステップ角(deg):0.1
付着強度Bの測定方法について説明する。
(1)各例のトナー11g、イオン交換水56.8g、界面活性剤12.8gの組成にて100mlビーカーにこれらを加えて混合し、マグネティックスターラーを用いて、液面にトナー層が無くなるまで攪拌し、分散液を得た。
(2)得られた分散液に対し、超音波洗浄機(ASONE US-1R)を用いて超音波処理した。超音波処理の条件は、25℃、28kHz、55Wとした。この超音波処理後の分散液を2本の遠心管に注ぎ、各遠心管内の総液量が45mlになるようイオン交換水を加えた。
(3)続いて、これら2本の遠心管を15min、1000rpmの条件で遠心分離した。遠心分離には遠心分離器(HSIANGTAI CN-2060)を用いた。その後、2本の遠心管の上澄み液をデカンテーションでそれぞれ除き、トナー母粒子の表面から脱離したシリカを除去し、トナー母粒子の表面に残存したシリカを担持したトナーを回収し、各遠心管内の総液量が45mlになるようイオン交換水を加えた。
(4)前記(3)の走査を2回繰り返した。その後、トナー母粒子の表面に残存したシリカを担持したトナーにイオン交換水100mlを加えて洗浄し、濾紙(ADVANTEC GC90)で濾過し、8時間真空乾燥し、粒子Bとした。この粒子Bを5.0g使用し、成形機にてペレット状に成形した。このペレットについて蛍光X線分析装置(島津製作所 XRF-1800)を用い、ケイ素のX線強度(Ib2)を測定した。一方で、各例のトナーについて、これらのチタン酸化物の脱離処理をせずにペレット状に成形し、ケイ素のX線強度(Ib1)を測定した。これらの測定値を基に下式(2)から、付着強度Bを求めた。
付着強度B=(Ib2/Ib1)×100 式(2)
b1、Ib2の測定条件は以下の通りである。
・ロジウムターゲットX線管
・管電圧50kV
・管電流50μA
・X線検出器:FPC検出器
・角度範囲(deg):106-112)
・速度(deg/min):20
・ステップ角(deg):0.1
50の測定方法について説明する。
レーザー回折式粒度分布測定装置(島津製作所製(SALD7000))を使用し、体積平均一次粒子径としてD50を測定した。
実施例の現像剤について説明する。
フェライトキャリア100質量部に対し各例のトナー8.5質量部をターブラミキサーで撹拌し、各例の現像剤を得た。フェライトキャリアの表面は、平均粒径が40μmであるシリコーン樹脂でコートされている。
かぶりの評価方法について説明する。
市販されているe-studio5018A(東芝テック製)を使用した。e-studio5018Aは、トナーのリサイクルシステムを備える。このリサイクルシステムを稼働させながら、印字率2.0%のA4原稿を100,000枚連続してコピーした。この時、白紙のコピー画像のかぶり値が2.0未満に維持されたとき、合格(〇)と評価した。また、白紙のコピー画像のかぶり値が2.0以上となったとき、不合格(×)と評価した。
白スジの評価方法について説明する。
市販されているe-studio5018A(東芝テック製)を使用し、現像器Dc-Sl温度が47℃にて飽和するよう調整した。そして、リサイクルシステムを稼働させながら、高温多湿環境下にて30,000枚、両面印刷を行い、冷却Fanの風量調整で現像器Dc-Sl温度が47℃を維持するように調整した。
続いて、30,000枚印刷した後の画像濃度差を測定した。この画像濃度差が0.8未満であるとき、合格(〇)と評価した。また、画像濃度差が0.8以上であるとき、不合格(×)と評価した。白スジは、画像形成装置が停止状態で放置された後に発生しやすい。例えば早朝の画像形成装置では、白スジが発生しやすい。
Figure 2022176593000001
各例のトナーの評価結果を表1に示す。
実施例1~5のトナーは、付着強度A及び付着強度Bがいずれも特定の範囲内である。このとき、かぶり、白スジともに合格であった。
これに対して比較例1~5のトナーでは、かぶり、白スジが同時に合格基準に達することはなかった。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
1…画像形成装置、2…スキャナ部、3…排紙部、4…給紙カセット、10…中間転写ベルト、11Y、11M、11C、11K…画像形成ステーション、12Y、12M、12C、12K…感光体ドラム、13Y、13M、13C、13K…帯電チャージャー、14Y、14M、14C、14K…現像装置、30…定着装置、31…手差し機構、64Y…現像装置、101…複写機本体、102…感光体ドラム、103…帯電チャージャー、104…レーザユニット、105…現像装置、106…転写チャージャー、107…クリーニング装置、108…補給容器、110…回収機構、111…現像容器、112…現像ローラ、114,115…第1,第2の仕切材、116~118…第1~第3の室、120~122…第1~第3のミキサー、123…フレッシュトナー受部、124…リサイクルトナー受部、125~128…第1~第4の連通部、129…トナー濃度検知器。

Claims (5)

  1. トナー母粒子と、前記トナー母粒子の表面に付着した外添剤とを有し、
    前記トナー母粒子は、バインダー樹脂とエステルワックスと着色剤とを含み、
    前記外添剤は、チタン酸化物とシリカとを含み、
    前記トナー母粒子に対する前記外添剤の下式(1)で算出される付着強度Aが、90~100%であり、
    前記トナー母粒子に対する前記外添剤の下式(2)で算出される付着強度Bが、50~80%である、トナー。
    付着強度A=(Ia2/Ia1)×100 式(1)
    付着強度B=(Ib2/Ib1)×100 式(2)
    式(1)中、Ia1は、前記トナーについて測定されるチタンのX線強度であり;Ia2は、下記方法Aで得られる粒子Aについて測定されるチタンのX線強度である。
    方法A:前記トナーと水とを含む水性液体を、25℃、200rpmの条件下で5分間振とう処理し、脱離した外添剤を遠心分離によって取り除き、次いで乾燥して得られる粒子を粒子Aとする。
    式(2)中、Ib1は、前記トナーについて測定されるケイ素のX線強度であり;Ib2は、下記方法Bで得られる粒子Bについて測定されるケイ素のX線強度である。
    方法B:前記トナーと水とを含む水性液体を、25℃、28kHz、55Wの条件で超音波処理し、脱離した外添剤を遠心分離によって取り除き、次いで乾燥して得られる粒子を粒子Bとする。
  2. 前記エステルワックスが、少なくとも3種類以上のカルボン酸からなる第1のモノマー群と、少なくとも2種類以上のアルコールからなる第2のモノマー群との縮合重合物である、請求項1に記載のトナー。
  3. 前記バインダー樹脂の少なくとも一部が、結晶性ポリエステル樹脂である、請求項1又は2に記載のトナー。
  4. 請求項1~3のいずれか一項に記載のトナーが収容された、トナーカートリッジ。
  5. 請求項1~3のいずれか一項に記載のトナーが収容された、画像形成装置。
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