JP4090025B2 - Powder flowability evaluation apparatus, electrostatic charge image developing toner, image forming method, and toner cartridge - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は粉体の流動性を評価する装置、この装置を用いて製造される静電荷像現像用トナー、このトナーを用いる現像方法、及びこのトナーが収容されているトナーカートリッジに関する。
【0002】
【従来の技術】
電子写真方式による複写機やプリンタなどは、高画質化が進んでおり、最近では細かいドットの再現性が非常に重要になって来ている。このドットの再現性は、トナーや現像剤の帯電量などの他に流動性に非常に影響され、細かい潜像部に均一なトナー層又は現像剤層を安定して搬送、供給することが必要である。また、高画質化が進むにつれて、それに用いられるトナーにおいては、小粒径化高機能化が進んでいる。そのため、トナーの構造が複雑になってきており、従来より細かいトナー製造時の制御が必要となってきている。特に、トナーの流動性はドット再現性の他に種々の画像品質に影響を与えるため、評価の面では個人差のない、精度の高い評価法が必要とされている。
【0003】
また、トナーの製造法が粉砕方式から重合法等の他の方式に変化したとき、製造条件に対しての流動特性の変化が大きく、粉砕方式の場合に比較して、細かいトナーの製造時のコントロール及び評価が必要となっている。さらに、トナーの流動性は装置の中で機械的な付加がかかっても変化の小さい安定した状態であることが必要であるが、それを精度良く評価出来る方法がなく、新しい評価法が必要となっている。
【0004】
例えば、磁場が印加されたロートの狭部を通過して落下するのに要する時間を測定することにより、現像機内の現像剤の流動性を正確に評価する方法が知られている(例えば、特許文献1等参照)。また、傾斜可能な板の上にトナーを載せ、板を徐々に傾けていき、流れ始めるときと流れ終えたときの角度を測定する方法が知られている(例えば、特許文献2等参照)。さらに、篩を何段かに重ねて、その上にトナーを投入して、篩部分に水平方向と垂直方向の振動を与え、一定時間後の各篩部に残ったトナー量に予め設定された係数を乗算して算出する方法が知られている(例えば、特許文献3等参照)。しかしながら、これらの方法は、いずれもデータのバラツキが大きく、測定者による差があり、細かいトナー間の流動性の違いを評価することは出来なかった。
【0005】
【特許文献1】
特開平2−203941号公報
【特許文献2】
特開平4−116449号公報
【特許文献3】
特開2000−292967号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記背景に鑑みてなされたもので、精度が高く、かつ個人差のない粉体(例えば、トナー)の流動性の評価方法を開発し、該方法を用いることにより、搬送性・ドット再現性が良くかつ高画質を安定して得られる静電荷像現像用トナー等を得ることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を達成するために検討を重ねた結果、粉体の流動性を予め加振器により安定化された粉体相の基準高さからの変化量粉体の重さ情報とから圧密状態を評価した上で粉体相に円錐ロータを回転させながら侵入させ、円錐ロータが粉体相中を移動するときに発生するトルクまたは荷重を測定することにより、定量的に、精度良く、個人差がなく評価できるようにし、細かい粉体間の流動性の違いを正確に評価出来ることを認めた。本発明はこれに基づいてなされたものである。
本発明によれば、下記(1)〜()が提供される。
【0008】
(1)粉体の流動性を、粉体相中に円錐ロータを回転させながら侵入させ、該円錐ロータが粉体相中を移動するときに発生するトルクまたは荷重を測定することにより評価する装置において、該粉体相の基準高さからの変化量を測定する手段と、粉体を収納する容器の下に設けられた加振器とを備えており、該加振器により粉体相状態を安定化し、その後粉体相の基準高さからの変化量を計測し、該粉体相の基準高さからの変化量と重さ情報とから圧密状態を評価した後、前記円錐ロータが粉体相中を移動するときに発生するトルクまたは荷重を測定することを特徴とする粉体の流動性評価装置。
【0009】
(2)上記(1)記載の粉体の流動性評価装置において、予め粉体相の高さを計測した後、円錐ロータを回転させながら該粉体相に侵入させ、該円錐ロータが粉体相中を移動するときに発生するトルクまたは荷重を測定することを特徴する粉体の流動性評価装置。
【0010】
(3)上記(1)または(2)記載の粉体の流動性評価装置において、粉体相の高さが5〜50mmになるようにしたことを特徴とする粉体の流動性評価装置。
【0011】
(4)上記(1)〜(3)のいずれかに記載の粉体の流動性評価装置において、円錐ロータの頂角が20〜150°であることを特徴とする粉体の流動性評価装置。
【0012】
(5)上記(1)〜(4)のいずれかに記載の粉体の流動性評価装置において、円錐ロータの表面に溝が切ってあることを特徴とする粉体の流動性評価装置。
【0013】
(6)上記(1)〜(5)のいずれかに記載の粉体の流動性評価装置において、円錐ロータの回転数が0.1〜100rpmであることを特徴とする粉体の流動性評価装置。
【0014】
(7)上記(1)〜(6)のいずれかに記載の粉体の流動性評価装置において、円錐ロータの侵入速度が0.5〜150mm/minであることを特徴する粉体の流動性評価装置。
【0016】
(8)上記(1)〜(7)のいずれかに記載の粉体の流動性評価装置において、粉体相の空間率が0.4〜0.7になるようにしたことを特徴とする粉体の流動性評価装置。
【0024】
(9)上記(1)〜(8)のいずれかに記載の粉体の流動性評価装置を用いて、トナー製造過程で評価を行い、該評価に基づいてトナーを製造することを特徴とする静電荷像現像用トナーの製造方法。
【0030】
上記のように、本発明では流体の流動性を予め粉体相の高さを測定し、圧密状態を認識し、粉体相の圧密状態と、その粉体相中を円錐ロータが移動するときに発生するトルクまたは荷重との関係を測定するため、粉体と他の粉体との違いを正確に評価できる。また、この方法は、短時間で粉体相をそのまま測定できるので、製造ライン中にも導入でき、高品質な粉体を安定して生産できる。
【0031】
【発明の実施の形態】
以下本発明をさらに詳細に説明する。
本発明の粉体の流動性評価装置は、粉体相の高さを測定し圧密状態を認識したうえで、その粉体相中に円錐ロータを回転させながら、侵入(下降)させたり、引抜(アップ)いたりさせ、そのときに円錐ロータや粉体相が入っている容器にかかるトルクや荷重を測定し、そのトルクや荷重の値により粉体の流動性を評価するものである。本発明では粉体相の高さ計測後、その粉体相中に円錐ロータを侵入させ、トルクや荷重を測定するものである。
【0032】
円錐ロータの形状はどのようなものでも良いが、円錐の頂角が20〜150°であるものが適している。円錐の頂角が20°より小さいと粉体相との抵抗が小さいため、トルクや荷重が小さく、細かい流動性の違いを評価できにくい。逆に、頂角が150°より大きい場合には、粉体相を押さえつける方向の力が大きくなり、粉体粒子の変形が生じやすくなり、粉体の流動性の評価には必ずしも好適とはならない。円錐ロータの長さは、粉体相の中に円錐ロータ表面が連続的に存在するような、十分な長さが必要である。
【0033】
また、円錐ロータ表面には溝が切ってある方が良い。円錐ロータの材質面と粉体粒子との摩擦成分を測定するのではなく、粉体粒子と粉体粒子との摩擦成分を測定する方が良い。そのためには、円錐ロータが回転しながら粉体相の中に侵入していくとき、円錐ロータ表面に切ってある溝の中に粉体粒子が入り込んできて、その入り込んだ粉体粒子と周りの粉体粒子との摩擦状態を測定するようにした方が適している。この溝の形状は問わないが、円錐ロータの材質面と粉体粒子との接触が小さくなるように工夫する必要がある。一例を図2に示す。
【0034】
これは、円錐の頂点からまっすぐ底辺方向に溝を切ったもので、その溝の断面が三角形の凹凸からなるのこぎり歯形状をしている。この場合、円錐ロータ材質面と粉体粒子との接触は、三角溝の山の先端部分のみとなる。ほとんどが溝に入り込んだ粉体粒子とその周辺の粉体粒子との接触となる。円錐ロータの材質は何でも良いが、加工しやすくて、表面が固く、変質しない材質が良い。また、帯電性を帯びない材質が適している。この一例としては、SUS、Al、Cu、Au、Ag、黄銅等がある。
【0035】
粉体のトルクおよび荷重は、円錐ロータの回転数や円錐ロータの侵入速度により変化する。本測定では測定の精度を上げるために、粉体粒子同士の微妙な接触状態が測定出来るように、円錐ロータの回転数や侵入速度を下げて測定するようにした。そのため、測定条件は以下のようになった。
・円錐ロータの回転数:0.1〜100rpm
・円錐ロータの侵入速度:0.5〜150mm/min
【0036】
円錐ロータの回転数が0.1rpmより小さい場合は粉体相の微妙な状態の影響を受けやすいため、トルク測定バラツキの問題が生じ、測定には適しない場合がある。また、100rpmより大きい場合は粉体の飛び散り等が生じて、安定に測定できない場合がある。
円錐ロータの侵入速度が0.5mm/minより遅い場合は粉体相の微妙な状態の影響を受けやすく、測定バラツキの問題が生じるため測定には適しない場合がある。150mm/minより速い場合は粉体相が圧密状態になりやすく、粉体粒子の変形等の影響が出てくるので、流動性評価には適しない場合がある。
【0037】
装置構成は図1のようであり、高さ計測ゾーンと測定ゾーンから成る。高さ計測ゾーンは、粉体を入れる容器(試料容器)、その容器を上下させる昇降ステージ、レーザを用いた高さ計測手段、ロードセル等から構成される。なお、本構成は一例であり、本発明を限定するものではない。本構成では、粉体を入れた試料容器を上昇させ、粉体表面にレーザ照射を行ない、その反射光情報により、基準高さからの変化量を測定する。また、試料容器の下部にあるロードセルを用いて、粉体重量を測定し、粉体相の高さ情報と重さ情報から、粉体相の圧密状態を評価する。図示していないが、これらの情報の演算は例えばパソコンを用いて行なう。
【0038】
測定ゾーンは図1のようであり、粉体を入れる容器、その容器を上下させる昇降ステージ、ステージには荷重を測定するロードセル、粉体のトルクを測定するトルクメータ等から構成される。なお、本構成は一例であり、本発明を限定するものではない。円錐ロータをシャフトの先端に取付け、そのシャフト自体を固定(上下方向の移動に関して)する。粉体を入れた試料容器ステージは昇降機により上下できるようにして、ステージの中央部に粉体を入れた容器を置くようにし、容器を上げることにより、容器の中央に円錐ロータが回転しながら侵入してくるようにする。円錐ロータにかかるトルクは上部にあるトルクメータにより検出し、粉体の入った容器にかかる荷重は容器の下にあるロードセルで検出する。円錐ロータの移動量は位置検出器で行なう。この構成は一例であり、シャフト自体を昇降機により上下させたりするなど他の構成でも良い。
【0039】
円錐ロータの形は、前述したように頂角が20〜150°のものが良い(図2参照)。円錐ロータの長さは、円錐ロータ部分が十分粉体相の内部まで入るように長くする必要がある。溝の形状は、どのような形状でも良いが、円錐ロータを交換したためにトルクや荷重の値が再現しなくなるということがないように注意しないといけない。そのためには、円錐ロータの溝形状は単純で、同じ形状のロータが何度でも造れる形の方が良い(図3参照)。
【0040】
容器の材質については問わないが、粉体との帯電による影響が出ないように導電性の材質が適している。また、粉体を入れ替えながら測定するため、汚れを少なくするために表面が鏡面に近いものが良い。容器のサイズは重要であり、円錐ロータが回転しながら侵入するときに容器の壁の影響がでないように円錐ロータの直径に対して大き目の(直径)サイズを選択する必要がある。
【0041】
トルクメータは高感度タイプのものが良く、非接触方式のものが適している。ロードセルは荷重レンジが広く、分解能の高いものが適している。位置検出器はリニアスケール、光を用いた変位センサ等があるが、精度的に0.1mm以下の仕様が適している。昇降機は、サーボモータやステッピングモータを用いて、精度良く駆動できるものが良い。
【0042】
測定は、容器に粉体を一定量投入し、本装置にセットする。その後、高さ計測ゾーンにて昇降ステージを上昇させ、粉体表面にレーザを照射し、粉体相の高さを測定する。粉体の高さを測る方法としては、色々あるが一例として三角測量を用いる方法がある。本方式は粉体表面にレーザ照射を行ない、粉体表面からの拡散反射光の位置を検出して変位量を調べる方法で、レーザ照射面の高さ位置が変化するにつれて拡散反射光の位置も変化することを利用したもので、受光部に詳細な位置変化が検出できるCCD等を用いて行なう。高さの検出精度としては、0.1mm以下の精度が必要である。また、容器の下にあるロードセル等により粉体相の重量を測定し、粉体相の高さ情報と合わせて、圧密状態を評価する。計測後は、容器を下げ、元の位置に戻す。
【0043】
その後、圧密状態を測定した粉体の入った容器を測定ゾーンの昇降ステージに設置する。この動作は、昇降ステージを回転させることにより、高さ計測ゾーンから測定ゾーンに移動させても良い。続いて、円錐ロータを回転させながら試料容器中の粉体相の中に侵入させる。トルクや荷重測定に入るときには、決められた回転数、侵入速度で行なう。円錐ロータの回転方向は任意である。円錐ロータの侵入距離は、浅いとトルクや荷重の値が小さく、データの再現性等に問題が生じるため、データの再現性のある領域まで深く円錐ロータを侵入させた方が良い。我々の実験結果では5mm以上侵入させればほぼ安定した測定が可能になった。
【0044】
測定モードは、どのような条件でも可能であるが、例として以下のような測定モードがある。
▲1▼ 容器に粉体を充填する。
▲2▼ 粉体相の高さ測定や荷重測定から圧密状態を評価する。
▲3▼ 円錐ロータを回転させながら侵入させ、そのときのトルク、荷重を測定する。
▲4▼ 円錐ロータがトナー表面層から予め設定した深さ迄侵入したところで、侵入動作を止める。
▲5▼ 円錐ロータを引抜く動作を開始する。
▲6▼ 円錐ロータの先端が粉体相表面から抜け、完全にフリーになった時点(最初のホームポジション)で円錐ロータの引抜き動作を停止し、回転も止める。
以上の▲1▼〜▲6▼の操作を繰返して、測定を行なう。連続的に行なっても良い。
【0045】
また、別の測定法としては、粉体相を高さ計測前に加振器(図1参照)により振動を与えて安定化させ、その安定化した粉体相にレーザを照射して粉体相の高さを計測し、また粉体重量を測定し、これらから圧密状態を求める(評価する)。その圧密状態を評価した粉体相に回転させながら円錐ロータを侵入させ、そのときのトルクや荷重を測定し、予め設定した深さ迄到達したら侵入動作を止め、その後円錐ロータを最初の位置(ホームポジション)迄アップさせる。この測定は1回でも良いが、この動作を繰返して行ない、平均的なトルクや荷重を求めることも有効である。
また、別な方法としては圧密状態を評価した粉体相に、円錐ロータを侵入させて、予め設定したトルク値になるまでの深さを調べる方法等がある。
【0046】
圧密状態の評価法としては、空間率を算出する方法がある。本測定法では、粉体相の空間率が重要になり、我々の実験結果では空間率は0.4以上のとき安定して測定が可能であった。0.4未満では圧密状態の微妙な条件の違いがトルク、荷重に影響を及ぼし、安定した測定が困難であった。粉体相の空間率の範囲としては、種々な測定法の場合を含めて、0.4〜0.7であった。0.7より大きい場合には粉体が飛散し、測定には適していない。しかし、測定系、測定条件等に関してはこの限りではない。
【0047】
本発明の粉体の流動性評価装置では、空間率に対するトルクユア荷重の変化を調べ、流動性そのものの評価のほかに、流動性の安定性、余裕度等を評価する。本発明の評価装置における粉体が電子写真等で代表される画像形成方法で用いられる静電荷像現像用トナーである場合には、このトナーは、高画質画像を実現するために、トナーの平均粒径が4〜10μmであることが必要である。
また、このトナーの重量平均粒径は4〜10μmであり、さらに好ましくは5〜7μmである。重量平均粒径4μm未満では長期間の使用でのトナー飛散による機内の汚れ、低湿環境下での画像濃度低下、感光体クリーニング不良等という問題が生じやすく、人体への影響も懸念される。また重量平均粒径が10μmを超える場合では100μm以下の微小スポットの解像度が充分でなく非画像部への飛び散りも多く画像品位が劣る傾向となる。
【0048】
このトナーを用いる現像剤は、高画質画像を実現するために、キャリアの平均粒径が20〜100μmであることが必要である。キャリアの平均粒径が20〜100μmの範囲にあると、現像機内部のトナー濃度が2〜10重量%の範囲内において、トナーの帯電量をより均一にすることができる。20μmより小さくなるとキャリア粒子の感光体上への付着等が生じやすく、さらにトナーとの撹拌効率が悪くなりトナーの均一な帯電量が得られにくくなる。逆に、キャリアの平均粒径が100μmを超える場合では、細かい画像再現性が悪くなり、高画質は得られない。
【0049】
トナーおよび現像剤の詳細を以下に示す。
トナーは少なくとも着色材、樹脂(結着樹脂)を主成分とする。
樹脂としては、ポリスチレン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、スチレンアクリル樹脂、スチレンメタクリレート樹脂、ポリウレタン樹脂、ビニル樹脂、ポリオレフィン樹脂、スチレンブタジエン樹脂、フェノール樹脂、ポリエチレン樹脂、シリコン樹脂、ブチラール樹脂、テルペン樹脂、ポリオール樹脂等がある。
【0050】
ビニル樹脂としては、ポリスチレン、ポリ−p−クロロスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレン及びその置換体の単重合体:スチレン−p−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン−α−クロロメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−アクリロニトリル−インデン共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体などのスチレン系共重合体:ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル等がある。
【0051】
ポリエステル樹脂としては以下のA群に示したような2価のアルコールと、B群に示したような二塩基酸塩からなるものであり、さらにC群に示したような3価以上のアルコールあるいはカルボン酸を第三成分として加えてもよい。
【0052】
A群: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、1,4−ビス(ヒドロキシメチル)シクロヘキサン、ビスフェノールA、水素添加ビスフェノールA、ポリオキシエチレン化ビスフェノールA、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)−2,2’−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン等。
【0053】
B群:マレイン酸、フマール酸、メサコニン酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、フタール酸、イソフタール酸、テレフタール酸、シクロヘキサンジカルボン酸、コハク酸、アジピン酸、セバチン酸、マロン酸、リノレイン酸、またはこれらの酸無水物または低級アルコールのエステル等。
【0054】
C群:グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等の3価以上のアルコール、トリメリト酸、ピロメリト酸等の3価以上のカルボン酸等。
【0055】
ポリオール樹脂としては、エポキシ樹脂と2価フェノールのアルキレンオキサイド付加物、もしくはそのグリシジルエーテルとエポキシ基と反応する活性水素を分子中に1個有する化合物と、エポキシ樹脂と反応する活性水素を分子中に2個以上有する化合物を反応してなるものなどがある。
【0056】
本発明で用いる顔料としては以下のものが用いられる。
【0057】
黒色顔料としては、カーボンブラック、オイルファーネスブラック、チャンネルブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、アニリンブラック等のアジン系色素、金属塩アゾ色素、金属酸化物、複合金属酸化物が挙げられる。
【0058】
黄色顔料としては、カドミウムイエロー、ミネラルファストイエロー、ニッケルチタンイエロー、ネーブルスイエロー、ナフトールイエローS、ハンザイエローG、ハンザイエロー10G、ベンジジンイエローGR、キノリンイエローレーキ、パーマネントイエローNCG、タートラジンレーキが挙げられる。
【0059】
橙色顔料としては、モリブデンオレンジ、パーマネントオレンジGTR、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、インダンスレンブリリアントオレンジRK、ベンジジンオレンジG、インダンスレンブリリアントオレンジGKが挙げられる。
【0060】
赤色顔料としては、ベンガラ、カドミウムレッド、パーマネントレッド4R、リソールレッド、ピラゾロンレッド、ウォッチングレッドカルシウム塩、レーキレッドD、ブリリアントカーミン6B、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、アリザリンレーキ、ブリリアントカーミン3Bが挙げられる。
【0061】
紫色顔料としては、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキが挙げられる。
【0062】
青色顔料としては、コバルトブルー、アルカリブルー、ビクトリアブルーレーキ、フタロシアニンブルー、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー部分塩素化物、ファーストスカイブルー、インダンスレンブルーBCが挙げられる。
【0063】
緑色顔料としては、クロムグリーン、酸化クロム、ピグメントグリーンB、マラカイトグリーンレーキ等がある。
【0064】
これらは1種または2種以上を使用することができる。
特にカラートナーにおいては、良好な顔料の均一分散が必須となり、顔料を直接大量の樹脂中に投入するのではなく、一度高濃度に顔料を分散させたマスターバッチを製造し、それを希釈する形で投入する方式が用いられている。この場合、一般的には、分散性を助けるために溶剤が使用されていたが、環境等の問題があり、本発明では水を使用して分散させた。水を使用する場合、マスターバッチ中の残水分が問題にならないように、温度コントロールが重要になる。
【0065】
本発明のトナーには電荷制御剤をトナー粒子内部に配合(内添)している。しかし、トナー粒子と混合(外添)して用いても良い。電荷制御剤によって、現像システムに応じた最適の電荷量コントロールが可能となり、特に本発明では、粒度分布と電荷量とのバランスを更に安定したものとすることが可能である。
【0066】
トナーを正電荷性に制御するものとして、ニグロシンおよび四級アンモニウム塩、トリフェニルメタン系染料、イミダゾール金属錯体や塩類を、単独あるいは2種類以上組み合わせて用いることができる。また、トナーを負電荷性に制御するものとしてサリチル酸金属錯体や塩類、有機ホウ素塩類、カリックスアレン系化合物等が用いられる。
【0067】
また、本発明におけるトナーには定着時のオフセット防止のために離型剤を内添することが可能である。
離型剤としては、キャンデリラワックス、カルナウバワックス、ライスワックスなどの天然ワックス、モンタンワックスおよびその誘導体、パラフィンワックスおよびその誘導体、ポリオレフィンワックスおよびその誘導体、サゾールワックス、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、アルキルリン酸エステル等がある。
これら離型剤の融点は65〜90℃であることが好ましい。この範囲より低い場合には、トナーの保存時のブロッキングが発生しやすくなり、この範囲より高い場合には定着ローラー温度が低い領域でオフセットが発生しやすくなる場合がある。
【0068】
離型剤等の分散性を向上させるなどの目的の為に、添加剤を加えても良い。添加剤としては、スチレンアクリル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、スチレンメタクリレート樹脂、ポリウレタン樹脂、ビニル樹脂、ポリオレフィン樹脂、スチレンブタジエン樹脂、フェノール樹脂、ブチラール樹脂、テルペン樹脂、ポリオール樹脂等があり、それぞれの樹脂を2種以上混合した物でも良い。
【0069】
本発明に係るトナーを製造する方法には幾つかあるが、粉砕法を例にとって説明すると、まず、前述した樹脂、着色剤としての顔料または染料、電荷制御剤、離型剤、その他の添加剤等をヘンシェルミキサーの如き混合機により充分に混合した後、バッチ式の2本ロール、バンバリーミキサーや連続式の2軸押出し機、連続式の1軸混練機等の熱混練機を用いて構成材料をよく混練し、圧延冷却後、切断を行なう。切断後のトナー混練物は破砕を行ない、ハンマーミル等を用いて粗粉砕し、更にジェット気流を用いた微粉砕機や機械式粉砕機により微粉砕し、旋回気流を用いた分級機やコアンダ効果を用いた分級機により所定の粒度に分級する。その後、混合機により無機粒子などからなる添加剤を粒子表面に付着もしくは固着させる。
【0070】
この混合工程後のトナー粒子の流動性を本評価装置を用いて評価する。この場合、抜き取り検査で、試料を試料容器に入れ、その試料容器を直接図1に示す評価装置の試料ステージに載せ、トナー粉体相を圧密したあと測定を行なう。円錐ロータの回転数は0.1〜100rpmとし、円錐ロータの侵入速度は0.5〜100mm/minとした。測定は、円錐ロータを回転させながら侵入させ、5mm以上の予め設定した侵入距離を経た後は侵入を止め、その後円錐ロータを引抜き、元の初期位置に戻す。この円錐ロータのトナー粉体相への侵入時のトルク、荷重を測定し、トナーの流動性を評価する。
【0071】
本発明の粉体流動性評価装置で粉体流動性を評価した場合には、測定値(トルク、荷重)とトナー流動性が以下のような関係になる。
・トルクが小さい場合、流動性は良い。
・トルクが大きい場合、流動性は悪い。
・荷重が小さい場合、流動性は良い。
・荷重が大きい場合、流動性は悪い。
【0072】
また、本発明のトナー流動性評価装置で測定した空間率に対する測定値(トルク、荷重)の変化とトナー流動性の安定性とは以下のような関係になる。
・空間率―トルク特性の傾きが小さい場合、流動性の安定性が良い。
・空間率―トルク特性の傾きが大きい場合、流動性の安定性が悪い。
・空間率―荷重特性の傾きが小さい場合、流動性の安定性が良い。
・空間率―荷重特性の傾きが大きい場合、流動性の安定性が悪い。
【0073】
円錐ロータを用いた本発明の評価装置の特徴は、下記▲1▼▲2▼▲3▼▲4▼のようになり、抜取り試料をそのまま迅速に、簡単に測定できるため、個人差の無い、精度の高い測定が出来ることにある。
▲1▼ 非破壊検査である。
▲2▼ 試料をそのまま測定できる。
▲3▼ 短時間で測定できる。
▲4▼ 誰にでも簡単に測定できる。
【0074】
そのため、製造ラインでの計測も可能であり、製造工程の中での各工程間に設置して、工程途中での品質評価ができる。例えば、混合工程を経た後、次工程へ粉体試料を搬送する途中に、試料抜取り・測定ゾーンを設けておき、あるタイミングでシャッターを開閉して、一定量の試料を測定部へ搬送する。その測定部の先端部はSUS等でできた容器になっており、そのまま本発明の評価装置にて測定する。または、その容器を近くの別の場所にある本発明の評価装置へ持っていき、試料ステージへのせてこの評価装置にて測定する。
【0075】
測定し終わったトナーは、元の試料の中に戻す。評価の結果、その数値が予め定めた設定範囲を外れていた場合、試料を充填工程へは回さず、トナーの再処理工程へ回す。これらの仕組みは、混合工程前の工程である粉砕・分級工程後の検査、混合工程の後にある風篩工程後の検査、充填前の検査等に適用できる(図6参照)。
また、これらの機能をもった粉体流動性評価装置を単独に開発段階の評価装置として使うことも可能である。
【0076】
前述の通り、本発明の評価装置でのトルク、荷重の測定値は流動性を示しており、定量的な評価が可能となる。今までの従来の評価法では、粉体間の違いは評価出来るが、粉体の種類が違うと同じ土俵では評価できないという問題があった。しかし、本発明の評価方法で測定した値は、粉体特性としてのトルク値、荷重値であり、粉体の種類が変わっても粒径が変わっても同じ土俵で評価出来る値であり、非常に汎用的な評価値になる。また、圧密状態を評価した上での流動性の違いを評価出来るため、多面的な評価が可能となる。
【0077】
粉体相中での円錐ロータの移動時のトルク、荷重特性は、粉体の流動性と密接な関係があり、粉体の流動性が良い場合には1個1個の粉体粒子間の付着力が小さいために動きやすく、その粉体相内で円錐ロータを動かしてもトルクは小さく、荷重変化も小さい。しかし、逆に粉体の流動性が悪い場合には、1個1個の粉体粒子間の付着力が大きいために動きにくく、その粉体相内で円錐ロータを移動した場合には円錐ロータにかかるトルクは大きくなり、下方向へ働く力(荷重)も大きくなる。
【0078】
そのため、本発明の評価装置では、以下のような関係で流動性を評価出来る。
・流動性が良い場合→粉体相内を移動したときのトルク、荷重が小さい。
・流動性が悪い場合→粉体相内を移動したときのトルク、荷重が大きい。
【0079】
トナーの流動性は、トナー製造工程の中の混合工程によりほとんど決まる。つまり、無機粒子などからなる添加剤をトナー粒子表面に付着もしくは固着させる状態によって、トナー粒子の流動性は大きく変化する。
トナーの混合状態は、混合工程での混合条件(仕込み量、回転数、混合時間等)によって変化する。そのため、流動性には混合条件が重要な役割を果たし、混合工程後の流動性の評価が重要となる。
【0080】
プリンタや複写機において、高画質化を実現するためには、非常に微小なドット再現性を高める必要がある。それを実現するためには、非常に微小な潜像に対して忠実なトナー現像が必要となる。この忠実な現像を可能にするためには、現像域に均一なトナーブラシを供給する必要がある。そのためには、トナー帯電量が適度な条件であることが必要であるが、常に安定して現像域に均一なトナーブラシが供給できるようなトナーの動き易さ、搬送のし易さが非常に重要となる。つまり、微小なドット再現性を上げるためには、トナーの流動性を上げることが必要になる。
【0081】
また、トナーの流動性の安定性を円錐ロータを用いた本発明の評価方法により評価し、ランニング時の現像部のトナー搬送性との関係を調べた結果、非常に強い相関関係が存在し、空間率−トルク特性の傾きや空間率−荷重特性の傾きが小さいときランニング時のトナー現像部のトナー搬送性は良好で、ブロッキング等の問題は生じなかった。
【0082】
その結果から、流動性が安定したトナーは、以下のような空間率−トルク特性、空間率−荷重特性を示すことが分かった。
▲1▼ 円錐ロータ侵入時(20mm侵入時)の空間率−トルク特性の傾きの値が−33〜0mNm/εである。(ε:空間率)
▲2▼ 円錐ロータ侵入時(20mm侵入時)の空間率−荷重特性の傾きの値が−35〜0N/εである。(ε:空間率)
【0083】
本発明に係るトナーを製造する方法としては、粉砕法以外の方法が考えられ、重合法(縣濁重合、乳化重合、分散重合、乳化凝集、乳化会合等)の一例としては、モノマーに着色剤及び電荷制御剤等を添加したモノマー組成物を水系の媒体中で懸濁し重合させることでトナー粒子を得る。造粒法は特に限定されない。
【0084】
例えば本発明のトナーは、有機溶媒中に少なくとも、イソシアネート基を含有するポリエステル系プレポリマーが溶解し、顔料系着色剤が分散し、離型剤が溶解ないし分散している油性分散液を水系媒体中に無機微粒子及び/又はポリマー微粒子の存在下で分散させるとともに、この分散液中で該プレポリマーをポリアミン及び/又は活性水素含有基を有するモノアミンと反応させてウレア基を有するウレア変性ポリエステル系樹脂を形成させ、このウレア変性ポリエステル系樹脂を含む分散液からそれに含まれる液状媒体を除去することにより得られる。
【0085】
ウレア変性ポリエステル系樹脂において、そのガラス転移温度(Tg)は40〜65℃、好ましくは45〜60℃である。その数平均分子量(Mn)は2500〜50000、好ましくは2500〜30000である。その重量平均分子量(Mw)は1万〜50万、好ましくは3万〜10万である。
【0086】
このトナーは、該プレポリマーと該アミンとの反応によって高分子量化されたウレア結合を有するウレア変性ポリエステル系樹脂をバインダー樹脂として含む。そして、そのバインダー樹脂中には着色剤が高分散している。
【0087】
得られた乾燥後のトナーの粉体を風力分級し、上記最適な混合条件により混合機により無機微粒子などからなる添加剤を粒子表面に付着もしくは固着させる。また、電荷制御剤を乾燥後のトナー粉体表面に打込んで、固着注入させても良い。さらにその後、無機微粒子などからかる添加剤を粒子表面に付着もしくは固着させても良い。電荷制御剤を表面に打込むことにより、トナーの帯電量の制御がしやすくなる。
【0088】
混合したり、固着注入したりする具体的手段としては、高速で回転する羽根によって粉体混合物に衝撃力を加える方法、高速気流中に粉体混合物を投入し、加速させ、粒子同士または複合化した粒子を適当な衝突板に衝突させる方法などがある。装置としては、オングミル(ホソカワミクロン社製)、I式ミル(日本ニューマチック社製)を改造して、粉砕エアー圧カを下げた装置、ハイブリダイゼイションシステム(奈良機械製作所社製)、クリプトロンシステム(川崎重工業社製)、自動乳鉢などがあげられる。
この混合工程後、所定の流動性が得られているかどうかを評価するために、本評価装置を用いて評価する。
これらの方式の場合にも、造粒後の検査、電荷制御剤の処理後の検査、添加剤の混合工程後の検査、混合工程の後にある風篩工程後の検査、充填前の検査等に適用できる。
【0089】
また、流動性はトナー形状によって影響されるが、トナーの平均円形度が0.9〜0.99である非常に球形に近いトナーの場合には流動性に優れ、ドット再現性に優れた高画質化を実現できる。
さらに二成分現像剤として使用する場合は、後述する磁性キャリアと所定の混合比率で混合することによって二成分現像剤とする。
本発明に係るトナーは、接触または非接触現像方式に使用する1成分現像剤として用いることもできる。接触または非接触現像方式は色々な公知のものが使用される。例えば、アルミスリーブを用いた接触現像法、導電性ゴムベルトを用いた接触現像法、アルミ素管の表面にカーボンブラック等を含む導電性樹脂層を形成した現像スリーブを用いる非接触現像法等がある。
【0090】
また、本発明のトナーは現像時にACバイアス電圧成分を用いて現像する場合に、流動性に優れているため、電界に従って忠実に振動し、細かい潜像に対しての忠実な現像が出来、ドット再現性の良い現像が可能となる。
【0091】
また、1成分現像方式において、トナー供給部の出口にトナー層を均一にするためのローラー状のブレードを設けた現像方式に、本トナーを用いることを特徴とする。このような方式の場合には、感光体へのフィルミングだけではなく、ドクターローラへのフィルミングが発生する。このため、トナー層が均一に形成できないばかりかトナー帯電が不均一になり、トナー電荷量も小さくなる。このため現像不良が生じる。
しかし本発明のトナーを用いると、ドクターローラへのフィルミングは発生せず、安定した現像が行なわれ、耐久特性に優れた方式となる(図7参照)。
【0092】
また、磁性トナーとする場合には、トナー粒子の中に磁性体の微粒子を内添すれば良い。磁性体としては、フェライト、マグネタイト、鉄、ニッケル、コバルト、それらの合金などの強磁性体等が考えられる。磁性体の平均粒径は0.1〜1μmが好ましい。磁性体の含有量はトナー100重量部に対して、10から70重量部であることが好ましい。
【0093】
二成分現像剤に使用されるキャリアとしては公知のものが使用可能であり、例えば鉄粉、フェライト粉、ニッケル粉、マグネタイト粉の如き磁性粒子あるいはこれら磁性粒子の表面をフッ素系樹脂、ビニル系樹脂、シリコーン系樹脂等で処理したもの、あるいは磁性粒子が樹脂中に分散されている磁性粒子分散樹脂粒子等が挙げられる。これら磁性キャリアの平均粒径は20〜100μmが良い。好ましくは20〜70μmが良い。
【0094】
また、前述したように本発明に係るトナーは流動性向上剤として無機微粉体をトナーに添加して用いることが可能である。この無機微粉体の平均粒径は20〜200nmが適している。20nmより小さい粒径の場合には流動性に効果のある凹凸表面を作り出すことが難しく、200nmより大きい粒径の場合には粉体形状がラフになり、トナー形状の問題が生じる。
【0095】
無機微粉体としてはSi、Ti、Al、Mg、Ca、Sr、Ba、In、Ga、Ni、Mn、W、Fe、Co、Zn、Cr、Mo、Cu、Ag、V、Zr等の酸化物や複合酸化物が挙げられる。これらのうち二酸化珪素(シリカ)、二酸化チタン(チタニア)、アルミナの微粒子が好適に用いられる。さらに、疎水化処理剤等により表面改質処理することが有効である。疎水化処理剤の代表例としては以下のものが挙げられる。
【0096】
ジメチルジクロルシラン、トリメチルクロルシラン、メチルトリクロルシラン、アリルジメチルジクロルシラン、アリルフェニルジクロルシラン、ベンジルジメチルクロルシラン、ブロムメチルジメチルクロルシラン、α−クロルエチルトリクロルシラン、p−クロルエチルトリクロルシラン、クロルメチルジメチルクロルシラン、クロルメチルトリクロルシラン、ヘキサフェニルジシラザン、ヘキサトリルジシラザン等。
【0097】
無機微粉体はトナーに対して0.1〜2重量%使用されるのが好ましい。0.1重量%未満では、トナー凝集を改善する効果が乏しくなり、2重量%を超える場合は、細線間のトナー飛び散り、機内の汚染、感光体の傷や摩耗等の問題が生じやすい傾向がある。
【0098】
また、少なくとも樹脂、顔料からなる粉体の表面に電荷制御剤を付着又は固着させ、粉体表面形状を小さな周期と大きな周期を持つようにしても良い。その平均粒径は20〜200nmの小さい粒径のものが最適である。20nmより小さい粒径の場合には流動性に効果のある凹凸表面を作り出すことが難しく、200nmより大きい粒径の場合には粉体形状がラフになり、トナー形状の問題が生じる。電荷制御剤としては、ニグロシン及び四級アンモニウム塩、トリフェニルメタン系染料、イミダゾール金属錯体や塩類、サリチル酸金属錯体や塩類、有機ホウ素塩類、カリックスアレン系化合物等があり、2種類以上組み合わせたりしても良い。
【0099】
また、本発明の現像剤には、実質的な悪影響を与えない範囲内で更に他の添加剤、例えばテフロン(R)粉末、ステアリン酸亜鉛粉末、ポリフッ化ビニリデン粉末の如き滑剤粉末;あるいは酸化セリウム粉末、炭化珪素粉末、チタン酸ストロンチウム粉末などの研磨剤;あるいは例えばカーボンブラック粉末、酸化亜鉛粉末、酸化スズ粉末等の導電性付与剤を現像性向上剤として少量用いることもできる。
【0100】
本発明の評価装置は、混練り工程や粉砕工程を用いないで製造する重合法やスプレードライ法などで製造したトナー、カプセルトナーにも使用できる。
【0101】
【実施例】
次に実施例によって本発明をさらに詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施例によって限定されるものではない。なお、実施例中、部はすべて重量部を表す。
【0102】
以下の実施例は、トナー組成、トナー製造法及び混合条件を変化したトナーを製造し、トナー流動性を本発明の評価装置を用いて評価し、ドット再現性を画像のザラツキ感として5段階評価(ランク1:悪い→ランク5:良い)した。
トナーの流動性は、円錐ロータが侵入時のトナー粉体相表面から20mm侵入したときのトルクと荷重の値を測定した。
・円錐ロータの頂角:50°
・円錐ロータの回転数:2rpm
・円錐ロータの侵入速度:10mm/min
【0103】
(実施例1)
樹脂 ポリエステル樹脂 100部
顔料 銅フタロシアニンブルー顔料
(C.I.ピグメントブルー15:3) 3.5部
帯電制御剤 サルチル酸亜鉛塩 5部
上記原材料をミキサーで十分に混合した後、2軸押出し機によりバレル温度100℃混練機回転数100rpmで溶融混練した。混練物を圧延冷却後カッターミルで粗粉砕し、ジェット気流を用いた微粉砕機で粉砕後、旋回式風力分級装置を用いて、平均粒径が6.5μmの粒度分布に分級した。さらに、この母体着色粒子100部に対して、以下の混合条件にて添加剤(シリカ微粉末)を混合し、トナーを製造した。
シリカ微粉末 0.8部
混合回転数 700rpm
混合時間 120sec
混合機 スーパーミキサー
【0104】
このトナーを製造した後、本発明の評価装置により圧密状態および流動性を測定した結果、表1のようになった。
得られたトナーを潜像担持体がOPCドラム感光体でクリーニング方式がブレードクリーニングである複写機にセットし、画像評価実験を行なった。その結果、画像のドット再現性は5段階評価でランク4であった。
【0105】
(実施例2)
実施例1と同様の原材料、製造方法で混練、粉砕、分級を行ない、平均粒径が6.5μmの粒度分布に分級した。
さらに、母体着色粒子100部に対して、以下の混合条件にて添加剤(シリカ微粉末)を混合し、トナーを製造した。
シリカ微粉末 1部
混合回転数 700rpm
混合時間 120sec
混合機 スーパーミキサー
【0106】
このトナーを製造した後、本発明の評価製造により圧密状態および流動性を測定した結果、表1のようになった。
また、実施例1と同様に、画像評価実験を行なった。その結果、画像のドット再現性は5段階評価でランク4であった。
【0107】
(実施例3)
実施例1と同様の原材料、製造方法で混練、粉砕、分級を行ない、平均粒径が6.5μmの粒度分布に分級した。
さらに、母体着色粒子100部に対して、以下の混合条件にて添加剤(シリカ微粉末)を混合し、トナーを製造した。
シリカ微粉末 1.2部
混合回転数 700rpm
混合時間 120sec
混合機 スーパーミキサー
【0108】
このトナーを製造した後、本発明の評価装置により圧密状態および流動性を測定した結果、表1のようになった。
また、実施例1と同様に、画像評価実験を行なった。その結果、画像のドット再現性は5段階評価でランク4であった。
【0109】
(実施例4)
実施例1と同様の原材料、製造方法で混練、粉砕、分級を行ない、平均粒径が6.5μmの粒度分布に分級した。
さらに、母体着色粒子100部に対して、以下の混合条件にて添加剤(シリカ微粉末)を混合し、トナーを製造した。
シリカ微粉末 0.8部
混合回転数 850rpm
混合時間 120sec
混合機 スーパーミキサー
【0110】
このトナーを製造した後、本発明の評価装置により圧密状態および流動性を測定した結果、表1のようになった。
また、実施例1と同様に、画像評価実験を行なった。その結果、画像のドット再現性は5段階評価でランク4であった。
【0111】
(実施例5)
実施例1と同様の原材料、製造方法で混練、粉砕、分級を行ない、平均粒径が6.5μmの粒度分布に分級した。
さらに、母体着色粒子100部に対して、以下の混合条件にて添加剤(シリカ微粉末)を混合し、トナーを製造した。
シリカ微粉末 1部
混合回転数 850rpm
混合時間 120sec
混合機 スーパーミキサー
【0112】
このトナーを製造した後、本発明の評価装置により圧密状態および流動性を測定した結果、表1のようになった。
また、実施例1と同様に、画像評価実験を行なった。その結果、画像のドット再現性は5段階評価でランク5であった。
【0113】
(実施例6)
実施例1と同様の原材料、製造方法で混練、粉砕、分級を行ない、平均粒径が6.5μmの粒度分布に分級した。
さらに、母体着色粒子100部に対して、以下の混合条件にて添加剤(シリカ微粉末)を混合し、トナーを製造した。
シリカ微粉末 1.2部
混合回転数 850rpm
混合時間 120sec
混合機 スーパーミキサー
【0114】
このトナーを製造した後、本発明の評価装置により圧密状態および流動性を測定した結果、表1のようになった。
また、実施例1と同様に、画像評価実験を行なった。その結果、画像のドット再現性は5段階評価でランク5であった。
【0115】
(実施例7)
トナーバインダーの合成:
冷却管、攪拌機および窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物724部、イソフタル酸276部およびジブチルチンオキサイド2部を入れ、常圧下、230℃で8時間反応し、さらに10〜15mmHgの減圧で5時間反応した後、160℃まで冷却して、これに32部の無水フタル酸を加えて2時間反応した。次いで、80℃まで冷却し、酢酸エチル中にてイソフォロンジイソシアネート188部と2時間反応を行い、イソシアネート含有プレポリマーIを得た。次いでプレポリマーI267部とイソホロンジアミン14部を50℃で2時間反応させ、重量平均分子量64000のウレア変性ポリエステルIを得た。
上記と同様に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物724部、テレフタル酸276部を常圧下、230℃で8時間重縮合し、次いで10〜15mmHgの減圧で5時間反応して、ピーク分子量5000の変性されていないポリエステルAを得た。
ウレア変性ポリエステルI200部と変性されていないポリエステルA800部を酢酸エチル/MEK(1/1)混合溶剤2000部に溶解、混合し、トナーバインダーIの酢酸エチル/MEK溶液を得た。一部減圧乾燥し、トナーバインダーIを単離した。分析の結果Tgは62℃であった。
【0116】
トナーの製造:
トナーバインダーIの酢酸エチル/MEK溶液 240部
ペンタエリスリトールテトラベヘネート(溶融粘度25cps)20部
銅フタロシアニンブルー顔料
(C.I.ピグメントブルー15:3) 4部
上記原材料をビーカー内で、60℃にてTK式ホモミキサーで12000rpmで攪拌し、均一に溶解、分散させてトナー材料溶液を調製した。
イオン交換水 706部
ハイドロキシアパタイト10%懸濁液
(日本化学工業(株)製スーパタイト10) 294部
ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム 0.2部
ビーカー内に上記原材料を入れ均一に溶解した。その後60℃に昇温し、TK式ホモミキサーで12000rpmに攪拌しながら、上記トナー材料溶液を投入し10分間攪拌した。ついでこの混合液を攪拌棒および温度計付のフラスコに移し、30℃まで昇温して減圧下で溶剤を除去し、濾別、洗浄、乾燥した後、風力分級し、トナー粒子を得た。体積平均粒径は6.3μmであった。このトナー粒子100部に対して、以下の混合条件にて添加剤を混合し、トナーを得た。
シリカ微粉末 0.8部
混合回転数 700rpm
混合時間 120sec
混合機 スーパーミキサー
【0117】
このトナーを製造した後、本発明の評価装置により圧密状態および流動性を測定した結果、表1のようになった。
上記製造法で得られたトナーとキャリアをキャリア97.5部に対し、2.5部の割合で混合し、二成分現像剤を製造した。
得られた現像剤を潜像担持体がOPCドラム感光体でクリーニング方式がブレードクリーニングである複写機にセットし、画像評価実験を行なった。その結果、画像のドット再現性は5段階評価でランク5であった。
【0118】
(実施例8)
実施例7と同様の原材料、製造方法で粉体の製造、分級を行ない、平均粒径が6.5μmの粒度分布に分級した。
さらに、母体着色粒子100部に対して、以下の混合条件にて添加剤(シリカ微粉末)を混合し、トナーを製造した。
シリカ微粉末 1部
混合回転数 700rpm
混合時間 120sec
混合機 スーパーミキサー
【0119】
このトナーを製造した後、本発明の評価装置により圧密状態および流動性を測定した結果、表1のようになった。
また、実施例7と同様に二成分現像剤を製造し、画像評価実験を行なった。その結果、画像のドット再現性は5段階評価でランク5であった。
【0120】
(実施例9)
実施例7と同様の原材料、製造方法で粉体の製造、分級を行ない、平均粒径が6.5μmの粒度分布に分級した。
さらに、この母体着色粒子100部に対して、以下の混合条件にて添加剤(シリカ微粉末)を混合し、トナーを製造した。
シリカ微粉末 0部
混合回転数 700rpm
混合時間 120sec
混合機 スーパーミキサー
【0121】
このトナーを製造した後、本発明の評価装置により圧密状態および流動性を測定した結果、表1のようになった。
また、実施例7と同様に二成分現像剤を製造し、画像評価実験を行なった。その結果、画像のドット再現性は5段階評価でランク1であった。
【0122】
(実施例10)
樹脂 ポリエステル樹脂 100部
顔料 カーボンブラック 10部
帯電制御剤 サルチル酸亜鉛塩 2部
離型剤 ライスワックス 5部
添加剤 スチレンアクリル樹脂 3部
上記原材料をミキサーで十分に混合した後、2軸押出し機によりバレル温度100℃回転数120rpmで溶融混練した。混練物を圧延冷却後カッターミルで粗粉砕し、ジェット気流を用いた微粉砕機で粉砕後、旋回式風力分級装置を用いて、平均粒径が6μmの粒度分布に分級した。さらに、この母体着色粒子100部に対して、以下の混合条件にて添加剤(シリカ微粉末)を混合し、トナーを製造した。
シリカ微粉末 0.2部
混合回転数 700rpm
混合時間 120sec
混合機 スーパーミキサー
【0123】
このトナーを製造した後、本発明の評価装置により圧密状態および流動性を測定した結果、表1のようになった。
上記製造法で得られたトナーとキャリアをキャリア97.5部に対し、2.5部の割合で混合し、二成分現像剤を製造した。
得られた現像剤を潜像担持体がOPCドラム感光体でクリーニング方式がブレードクリーニングである複写機にセットし、画像評価実験を行なった。その結果、画像のドット再現性は5段階評価でランク3であった。
【0124】
(実施例11)
実施例10と同様の原材料、製造方法で混練、粉砕、分級を行ない、平均粒径が6μmの粒度分布に分級した。
さらに、この母体着色粒子100部に対して、以下の混合条件にて添加剤(シリカ微粉末)を混合し、トナーを製造した。
シリカ微粉末 0.3部
混合回転数 700rpm
混合時間 120sec
混合機 スーパーミキサー
【0125】
このトナーを製造した後、本発明の評価装置により圧密状態および流動性を測定した結果、表1のようになった。
また、実施例10と同様に二成分現像剤を製造し、画像評価実験を行なった。その結果、画像のドット再現性は5段階評価でランク3であった。
【0126】
(実施例12)
実施例10と同様の原材料、製造方法で混練、粉砕、分級を行ない、平均粒径が6μmの粒度分布に分級した。
さらに、この母体着色粒子100部に対して、以下の混合条件にて添加剤(シリカ微粉末)を混合し、トナーを製造した。
シリカ微粉末 1部
混合回転数 700rpm
混合時間 120sec
混合機 スーパーミキサー
【0127】
このトナーを製造した後、本発明の評価装置により圧密状態および流動性を測定した結果、表1のようになった。
また、実施例10と同様に二成分現像剤を製造し、画像評価実験を行なった。その結果、画像のドット再現性は5段階評価でランク4であった。
【0128】
(実施例13)
実施例10と同様の原材料、製造方法で混練、粉砕、分級を行ない、平均粒径が6.1μmの粒度分布に分級した。
さらに、この母体着色粒子100部に対して、以下の混合条件にて添加剤(シリカ微粉末)を混合し、トナーを製造した。
シリカ微粉末 1部
混合回転数 850rpm
混合時間 120sec
混合機 スーパーミキサー
【0129】
このトナーを製造した後、本発明の評価装置により圧密状態および流動性を測定した結果、表1のようになった。
また、実施例10と同様に二成分現像剤を製造し、画像評価実験を行なった。その結果、画像のドット再現性は5段階評価でランク5であった。
【0130】
(実施例14)
実施例10と同様の原材料、製造方法で混練、粉砕、分級を行ない、平均粒径が6μmの粒度分布に分級した。
さらに、この母体着色粒子100部に対して、以下の混合条件にて添加剤(シリカ微粉末)を混合し、トナーを製造した。
シリカ微粉末 1部
混合回転数 1000rpm
混合時間 120sec
混合機 スーパーミキサー
【0131】
このトナーを製造した後、本発明の評価装置により圧密状態および流動性を測定した結果、表1のようになった。
また、実施例10と同様に二成分現像剤を製造し、画像評価実験を行なった。その結果、画像のドット再現性は5段階評価でランク5であった。
【0132】
(実施例15)
実施例10と同様の原材料、製造方法で混練、粉砕、分級を行ない、平均粒径が6μmの粒度分布に分級した。
さらに、この母体着色粒子100部に対して、以下の混合条件にて添加剤(シリカ微粉末)を混合し、トナーを製造した。
シリカ微粉末 1.2部
混合回転数 850rpm
混合時間 120sec
混合機 スーパーミキサー
【0133】
このトナーを製造した後、本発明の評価装置により圧密状態および流動性を測定した結果、表1のようになった。
また、実施例10と同様に二成分現像剤を製造し、画像評価実験を行なった。その結果、画像のドット再現性は5段階評価でランク5であった。
【0134】
以上の実施例1〜15の測定結果をまとめて表1に示す。
【0135】
【表1】

Figure 0004090025
【0136】
以上の結果から分かるように、トナー粉体相の本発明の評価装置による流動性評価値とドット再現性との間には強い相関関係が存在し、本発明の評価装置によりドット再現性を評価できることが分かる。また、ドット再現性の良い高画質を得るために必要な、流動性の良いトナーを得るためには、以下の条件を満足することが必要である。
▲1▼ 円錐ロータ侵入時のトルクの値が0.1〜8.3mNmである。
▲2▼ 円錐ロータ侵入時の荷重の値が0.01〜1.14Nである。
【0137】
円錐ロータ侵入時のトルク値が0.1mNm未満では、トナーの流動性以外の帯電特性が悪くなり画質低下が生じ、8.3mNmより大きくなれば流動性が低下し、ドット再現性が悪くなる。円錐ロータ侵入時の荷重値が0.01N未満では、トナーの帯電特性が悪くなり画質低下が生じ、1.14Nより大きくなるとトナーの流動性が低下しドット再現性が悪くなる。
【0138】
【発明の効果】
(1)請求項1〜9の粉体流動性評価装置によれば、粉体相の高さを計測して圧密状態を評価した後、粉体相中に円錐ロータを回転させながら侵入させ、円錐ロータが粉体相中を移動するときに発生するトルクまたは荷重を測定することにより、粉体の流動性が精度良く、個人差の無い評価ができるようになる。
【0139】
(2)請求項9に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法によれば、粉体流動性評価装置で高画質の得られるトナーを規定するので、高画質が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の粉体流動性評価装置の一例を示す概略構成図である。
【図2】(a)は円錐ロータの断面図、(b)はその平面図である。
【図3】(a)(b)は他の円錐ロータの形状を示す平面図、(c)は断面図である。
【図4】実施例1〜15の円錐ロータ侵入時のトルクとドット再現性との関係をグラフ化したものである。
【図5】実施例1〜15の円錐ロータ侵入時の荷重とドット再現性との関係をグラフ化したものである。
【図6】本発明の評価装置をトナー製造過程で用いたトナー製造装置の例を示す概略図である。
【図7】本発明の評価装置を用いて製造したトナーを使用した現像装置の例を示す概略図である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an apparatus for evaluating the fluidity of powder, a toner for developing an electrostatic image produced using the apparatus, a developing method using the toner, and a toner cartridge containing the toner.
[0002]
[Prior art]
Electrophotographic copying machines and printers have been improved in image quality, and fine dot reproducibility has become very important recently. The dot reproducibility is greatly influenced by the fluidity in addition to the charge amount of toner and developer, and it is necessary to stably transport and supply a uniform toner layer or developer layer to a fine latent image portion. It is. Further, as the image quality is improved, the toner used in the toner is becoming smaller in size and higher in function. Therefore, the structure of the toner has become complicated, and finer control at the time of toner production has become necessary than before. In particular, since the fluidity of toner affects various image qualities in addition to dot reproducibility, there is a need for a highly accurate evaluation method with no individual differences in terms of evaluation.
[0003]
In addition, when the toner production method changes from the pulverization method to another method such as a polymerization method, the change in the flow characteristics with respect to the production conditions is large, and compared with the pulverization method, the finer toner production method. Control and evaluation are needed. Furthermore, the fluidity of the toner needs to be in a stable state with little change even if mechanical addition is applied in the apparatus. However, there is no method that can accurately evaluate it, and a new evaluation method is required. It has become.
[0004]
For example, there is known a method for accurately evaluating the fluidity of a developer in a developing machine by measuring the time required to drop through a narrow portion of a funnel to which a magnetic field is applied (for example, patents). Reference 1 etc.). In addition, a method is known in which toner is placed on a tiltable plate, the plate is gradually tilted, and the angle when the flow starts and when the flow ends is measured (for example, see Patent Document 2). Further, the sieves are stacked in several stages, and the toner is put on the sieves, and vibrations in the horizontal direction and the vertical direction are given to the sieve parts. The amount of toner remaining in each sieve part after a predetermined time is preset. A method of calculating by multiplying by a coefficient is known (see, for example, Patent Document 3). However, all of these methods have large variations in data, and there are differences depending on the measurer, and it has not been possible to evaluate the difference in fluidity between fine toners.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-2-203941
[Patent Document 2]
JP-A-4-116449
[Patent Document 3]
JP 2000-292967 A
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above background, and has developed a method for evaluating the fluidity of powder (for example, toner) with high accuracy and no individual difference, and by using this method, An object of the present invention is to obtain a toner for developing an electrostatic charge image which has good dot reproducibility and can stably obtain high image quality.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
As a result of repeated studies to achieve the above problems, the present inventors have previously determined the fluidity of the powder. Stabilized by shaker Powder phase Amount of change from reference height When Powder By quantitatively measuring the torque or load generated when the conical rotor moves through the powder phase after evaluating the compaction state from the weight information and allowing the conical rotor to enter the powder phase while rotating. In addition, it was confirmed that it was possible to evaluate accurately and without individual differences, and that the fluidity difference between fine powders could be accurately evaluated. The present invention has been made based on this.
According to the present invention, the following (1) to ( 9 ) Is provided.
[0008]
(1) An apparatus for evaluating the fluidity of powder by allowing the conical rotor to enter the powder phase while rotating, and measuring the torque or load generated when the conical rotor moves in the powder phase. In the powder phase Change from the reference height Means of measuring And a vibrator provided under a container for storing powder With The state of the powder phase is stabilized by the vibrator, and then the amount of change from the reference height of the powder phase is measured. Powder phase Amount of change from reference height An apparatus for evaluating the fluidity of a powder, wherein a torque or a load generated when the conical rotor moves in the powder phase is measured after evaluating the compacted state from the weight information.
[0009]
(2) In the powder fluidity evaluation apparatus described in (1) above, after measuring the height of the powder phase in advance, the cone rotor is allowed to enter while rotating the cone rotor, An apparatus for evaluating the fluidity of a powder, characterized by measuring a torque or a load generated when moving in a phase.
[0010]
(3) The powder fluidity evaluation apparatus according to (1) or (2), wherein the powder phase has a height of 5 to 50 mm.
[0011]
(4) The powder fluidity evaluation apparatus according to any one of (1) to (3), wherein the apex angle of the conical rotor is 20 to 150 °. .
[0012]
(5) The powder fluidity evaluation apparatus according to any one of (1) to (4) above, wherein a groove is cut on a surface of the conical rotor.
[0013]
(6) The powder fluidity evaluation apparatus according to any one of (1) to (5), wherein the rotational speed of the conical rotor is 0.1 to 100 rpm. apparatus.
[0014]
(7) The powder fluidity evaluation apparatus according to any one of (1) to (6), wherein the penetration speed of the conical rotor is 0.5 to 150 mm / min. Evaluation device.
[0016]
(8) Above (1) ~ (7) The powder fluidity evaluation apparatus according to any one of the above, wherein the powder phase has a porosity of 0.4 to 0.7.
[0024]
(9) An electrostatic charge image characterized in that evaluation is performed in a toner production process using the powder fluidity evaluation apparatus according to any one of (1) to (8), and toner is produced based on the evaluation. A method for producing a developing toner.
[0030]
As described above, in the present invention, the fluidity of the fluid is measured in advance by measuring the height of the powder phase, recognizing the compaction state, and when the conical rotor moves in the compaction state of the powder phase and the powder phase. In order to measure the relationship between torque or load generated in the powder, it is possible to accurately evaluate the difference between the powder and other powders. In addition, since this method can measure the powder phase as it is in a short time, it can be introduced into the production line and can stably produce high-quality powder.
[0031]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention is described in further detail below.
The powder fluidity evaluation apparatus of the present invention measures the height of the powder phase and recognizes the compacted state, and then enters (lowers) or pulls out while rotating the conical rotor into the powder phase. The torque and load applied to the container containing the conical rotor and the powder phase at that time are measured, and the fluidity of the powder is evaluated based on the torque and load values. In the present invention, after measuring the height of the powder phase, a conical rotor is inserted into the powder phase to measure torque and load.
[0032]
The conical rotor may have any shape, but a conical rotor having an apex angle of 20 to 150 ° is suitable. When the apex angle of the cone is smaller than 20 °, the resistance to the powder phase is small, so that the torque and load are small, and it is difficult to evaluate the difference in fine fluidity. On the other hand, when the apex angle is larger than 150 °, the force in the direction of pressing the powder phase becomes large and the powder particles are likely to be deformed, which is not necessarily suitable for evaluating the fluidity of the powder. . The length of the conical rotor needs to be long enough so that the conical rotor surface is continuously present in the powder phase.
[0033]
Moreover, it is better that the conical rotor surface has grooves. Rather than measuring the friction component between the material surface of the conical rotor and the powder particles, it is better to measure the friction component between the powder particles and the powder particles. For this purpose, when the conical rotor rotates and enters the powder phase, the powder particles enter the grooves cut on the surface of the conical rotor, and the entrained powder particles and the surrounding It is more appropriate to measure the friction state with the powder particles. The shape of the groove is not limited, but it is necessary to devise so that the contact between the material surface of the conical rotor and the powder particles becomes small. An example is shown in FIG.
[0034]
This is a groove cut straight from the apex of the cone in the direction of the base, and the cross section of the groove has a sawtooth shape consisting of triangular irregularities. In this case, the contact between the conical rotor material surface and the powder particles is only at the tip of the triangular groove crest. Most of the contact is between the powder particles that have entered the groove and the surrounding powder particles. Any material can be used for the conical rotor, but a material that is easy to process, has a hard surface, and does not change quality is preferable. A material that is not charged is suitable. Examples of this are SUS, Al, Cu, Au, Ag, brass, and the like.
[0035]
The torque and load of the powder vary depending on the rotational speed of the conical rotor and the penetration speed of the conical rotor. In this measurement, in order to improve the measurement accuracy, the rotation speed and penetration speed of the conical rotor are lowered so that the delicate contact state between the powder particles can be measured. Therefore, the measurement conditions were as follows.
・ Rotation speed of conical rotor: 0.1 to 100 rpm
・ Penetration speed of conical rotor: 0.5 to 150 mm / min
[0036]
If the rotational speed of the conical rotor is smaller than 0.1 rpm, it is likely to be affected by the subtle state of the powder phase, which causes a problem of torque measurement variation and may not be suitable for measurement. On the other hand, if it is greater than 100 rpm, powder scattering may occur, and stable measurement may not be possible.
When the penetration speed of the conical rotor is slower than 0.5 mm / min, it is likely to be affected by the delicate state of the powder phase, which may cause measurement variation problems, and may not be suitable for measurement. When it is faster than 150 mm / min, the powder phase tends to be in a compacted state, and influences such as deformation of the powder particles come out, which may not be suitable for fluidity evaluation.
[0037]
The apparatus configuration is as shown in FIG. 1, and is composed of a height measurement zone and a measurement zone. The height measurement zone includes a container (sample container) in which powder is placed, an elevating stage for moving the container up and down, a height measuring means using a laser, a load cell, and the like. In addition, this structure is an example and does not limit this invention. In this configuration, the sample container containing the powder is raised, the surface of the powder is irradiated with laser, and the amount of change from the reference height is measured based on the reflected light information. In addition, the weight of the powder is measured using a load cell at the bottom of the sample container, and the compaction state of the powder phase is evaluated from the height information and weight information of the powder phase. Although not shown, the calculation of these information is performed using a personal computer, for example.
[0038]
The measurement zone is as shown in FIG. 1, and includes a container for storing powder, an elevating stage for moving the container up and down, a load cell for measuring the load, a torque meter for measuring the torque of the powder, and the like. In addition, this structure is an example and does not limit this invention. A conical rotor is attached to the tip of the shaft, and the shaft itself is fixed (with respect to vertical movement). The sample container stage containing the powder can be moved up and down by an elevator, the container containing the powder is placed in the center of the stage, and when the container is raised, the conical rotor rotates and enters the center of the container. Try to do it. Torque applied to the conical rotor is detected by a torque meter at the top, and a load applied to a container containing powder is detected by a load cell under the container. The amount of movement of the conical rotor is determined by a position detector. This configuration is an example, and other configurations such as moving the shaft up and down by an elevator may be used.
[0039]
The shape of the conical rotor is preferably such that the apex angle is 20 to 150 ° as described above (see FIG. 2). The length of the conical rotor needs to be long so that the conical rotor portion can sufficiently enter the powder phase. The shape of the groove may be any shape, but care must be taken so that torque and load values are not reproduced due to the replacement of the conical rotor. For this purpose, the groove shape of the conical rotor is simple, and it is better that the rotor having the same shape can be formed any number of times (see FIG. 3).
[0040]
The material of the container is not limited, but a conductive material is suitable so as not to be affected by charging with the powder. In addition, since the measurement is performed while changing the powder, it is preferable that the surface is close to a mirror surface in order to reduce dirt. The size of the container is important, and it is necessary to select a larger (diameter) size relative to the diameter of the conical rotor so that the wall of the container is not affected when the conical rotor enters while rotating.
[0041]
The torque meter is preferably a high-sensitivity type, and a non-contact type is suitable. A load cell with a wide load range and high resolution is suitable. The position detector includes a linear scale, a displacement sensor using light, etc., but the specification of 0.1 mm or less is suitable for accuracy. The elevator can be driven with high accuracy using a servo motor or a stepping motor.
[0042]
For measurement, a certain amount of powder is put into a container and set in this apparatus. Thereafter, the elevating stage is raised in the height measurement zone, the surface of the powder is irradiated with a laser, and the height of the powder phase is measured. There are various methods for measuring the height of the powder, but there is a method using triangulation as an example. This method irradiates the powder surface with laser and detects the position of the diffuse reflected light from the powder surface to check the displacement. The position of the diffuse reflected light changes as the height position of the laser irradiated surface changes. This is performed by using a CCD or the like that can detect a detailed positional change in the light receiving portion. As the height detection accuracy, an accuracy of 0.1 mm or less is required. Further, the weight of the powder phase is measured with a load cell or the like under the container, and the compacted state is evaluated together with the height information of the powder phase. After measurement, lower the container and return it to its original position.
[0043]
Then, the container containing the powder whose compaction state has been measured is placed on the lifting stage in the measurement zone. This operation may be moved from the height measurement zone to the measurement zone by rotating the elevating stage. Subsequently, the conical rotor is rotated to enter the powder phase in the sample container. When entering torque or load measurement, it is performed at the determined rotation speed and penetration speed. The rotational direction of the conical rotor is arbitrary. If the penetration distance of the conical rotor is shallow, the values of torque and load are small, and problems arise in data reproducibility. Therefore, it is better to penetrate the conical rotor deeply into a region where data reproducibility is present. As a result of our experiment, almost stable measurement was possible by intruding 5 mm or more.
[0044]
The measurement mode can be performed under any conditions, but examples include the following measurement modes.
(1) Fill the container with powder.
(2) The compacted state is evaluated from the height measurement and load measurement of the powder phase.
(3) Insert the conical rotor while rotating it, and measure the torque and load at that time.
(4) When the conical rotor enters from the toner surface layer to a preset depth, the intrusion operation is stopped.
(5) Start the operation of pulling out the conical rotor.
(6) When the tip of the conical rotor comes off from the powder phase surface and becomes completely free (first home position), the conical rotor pulling operation is stopped and the rotation is also stopped.
Measurement is carried out by repeating the above operations (1) to (6). It may be performed continuously.
[0045]
As another measurement method, the powder phase is stabilized by applying vibration with a vibrator (see FIG. 1) before height measurement, and the stabilized powder phase is irradiated with a laser to obtain powder. The phase height is measured, the powder weight is measured, and the compacted state is determined (evaluated) from these. The conical rotor is inserted while rotating into the powder phase whose compaction state has been evaluated, and the torque and load at that time are measured. When reaching a preset depth, the intrusion operation is stopped, and then the conical rotor is moved to the initial position ( Up to home position). This measurement may be performed once, but it is also effective to obtain this average torque and load by repeating this operation.
As another method, there is a method in which a conical rotor is inserted into a powder phase whose compacted state has been evaluated, and a depth until reaching a preset torque value is examined.
[0046]
As a method for evaluating the consolidated state, there is a method of calculating a space ratio. In this measurement method, the porosity of the powder phase becomes important, and in our experimental results, stable measurement was possible when the porosity was 0.4 or more. If it is less than 0.4, a subtle difference in the compacted state affects the torque and load, and stable measurement is difficult. The range of the space ratio of the powder phase was 0.4 to 0.7 including the cases of various measurement methods. If it is larger than 0.7, the powder is scattered and is not suitable for measurement. However, the measurement system and measurement conditions are not limited to this.
[0047]
In the powder fluidity evaluation apparatus according to the present invention, the change in the torque your load with respect to the space ratio is examined, and in addition to the evaluation of the fluidity itself, the stability and margin of fluidity are evaluated. When the powder in the evaluation apparatus of the present invention is an electrostatic image developing toner used in an image forming method typified by electrophotography or the like, this toner is an average of toner in order to realize a high-quality image. The particle size needs to be 4 to 10 μm.
The toner has a weight average particle size of 4 to 10 μm, more preferably 5 to 7 μm. If the weight average particle diameter is less than 4 μm, problems such as contamination in the machine due to toner scattering during long-term use, image density reduction in a low-humidity environment, and poor photoconductor cleaning are likely to occur, and there is a concern about the effect on the human body. When the weight average particle size exceeds 10 μm, the resolution of fine spots of 100 μm or less is not sufficient, and the image quality tends to be inferior due to many scattering to non-image areas.
[0048]
The developer using this toner needs to have an average particle diameter of the carrier of 20 to 100 μm in order to realize a high quality image. When the average particle diameter of the carrier is in the range of 20 to 100 μm, the charge amount of the toner can be made more uniform when the toner concentration in the developing machine is in the range of 2 to 10% by weight. When it is smaller than 20 μm, carrier particles are likely to adhere to the photoreceptor, and the stirring efficiency with the toner is deteriorated, so that it is difficult to obtain a uniform charge amount of the toner. On the other hand, when the average particle diameter of the carrier exceeds 100 μm, fine image reproducibility deteriorates and high image quality cannot be obtained.
[0049]
Details of the toner and developer are shown below.
The toner contains at least a colorant and a resin (binder resin) as main components.
As resins, polystyrene resin, epoxy resin, polyester resin, polyamide resin, styrene acrylic resin, styrene methacrylate resin, polyurethane resin, vinyl resin, polyolefin resin, styrene butadiene resin, phenol resin, polyethylene resin, silicon resin, butyral resin, terpene There are resins, polyol resins and the like.
[0050]
Examples of vinyl resins include styrene such as polystyrene, poly-p-chlorostyrene, and polyvinyltoluene, and homopolymers thereof: styrene-p-chlorostyrene copolymer, styrene-propylene copolymer, styrene-vinyltoluene copolymer. Polymer, styrene-vinyl naphthalene copolymer, styrene-methyl acrylate copolymer, styrene-ethyl acrylate copolymer, styrene-butyl acrylate copolymer, styrene-octyl acrylate copolymer, styrene-methacrylic copolymer Acid methyl copolymer, styrene-ethyl methacrylate copolymer, styrene-butyl methacrylate copolymer, styrene-α-chloromethyl methacrylate copolymer, styrene-acrylonitrile copolymer, styrene-vinyl methyl ether copolymer Coalescence, styrene-vinyl ethyl acetate Copolymer, styrene-vinyl methyl ketone copolymer, styrene-butadiene copolymer, styrene-isoprene copolymer, styrene-acrylonitrile-indene copolymer, styrene-maleic acid copolymer, styrene-maleic acid ester Styrene copolymers such as copolymers: polymethyl methacrylate, polybutyl methacrylate, polyvinyl chloride, polyvinyl acetate and the like.
[0051]
The polyester resin is composed of a dihydric alcohol as shown in the following group A and a dibasic acid salt as shown in the group B, and further a trihydric or higher alcohol as shown in the group C or Carboxylic acid may be added as a third component.
[0052]
Group A: ethylene glycol, triethylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3-propylene glycol, 1,4-butanediol, neopentyl glycol, 1,4 butenediol, 1,4-bis (hydroxymethyl) Cyclohexane, bisphenol A, hydrogenated bisphenol A, polyoxyethylenated bisphenol A, polyoxypropylene (2,2) -2,2′-bis (4-hydroxyphenyl) propane, polyoxypropylene (3,3) -2 , 2-bis (4-hydroxyphenyl) propane, polyoxyethylene (2,0) -2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane, polyoxypropylene (2,0) -2,2′-bis ( 4-hydroxyphenyl) propane and the like.
[0053]
Group B: maleic acid, fumaric acid, mesaconic acid, citraconic acid, itaconic acid, glutaconic acid, phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, cyclohexanedicarboxylic acid, succinic acid, adipic acid, sebacic acid, malonic acid, linolenic acid, or These acid anhydrides or esters of lower alcohols.
[0054]
Group C: Trivalent or higher alcohols such as glycerin, trimethylolpropane and pentaerythritol, and trivalent or higher carboxylic acids such as trimellitic acid and pyromellitic acid.
[0055]
As the polyol resin, an alkylene oxide adduct of an epoxy resin and a dihydric phenol, or a compound having one active hydrogen in the molecule that reacts with the glycidyl ether and the epoxy group, and an active hydrogen that reacts with the epoxy resin in the molecule. There are those obtained by reacting two or more compounds.
[0056]
The following are used as the pigment used in the present invention.
[0057]
Examples of black pigments include azine dyes such as carbon black, oil furnace black, channel black, lamp black, acetylene black, and aniline black, metal salt azo dyes, metal oxides, and composite metal oxides.
[0058]
Examples of yellow pigments include cadmium yellow, mineral fast yellow, nickel titanium yellow, navel yellow, naphthol yellow S, Hansa yellow G, Hansa yellow 10G, benzidine yellow GR, quinoline yellow lake, permanent yellow NCG, and tartrazine lake. .
[0059]
Examples of the orange pigment include molybdenum orange, permanent orange GTR, pyrazolone orange, Vulcan orange, indanthrene brilliant orange RK, benzidine orange G, and indanthrene brilliant orange GK.
[0060]
Examples of red pigments include Bengala, Cadmium Red, Permanent Red 4R, Resol Red, Pyrazolone Red, Watching Red Calcium Salt, Lake Red D, Brilliant Carmine 6B, Eosin Lake, Rhodamine Lake B, Alizarin Lake, Brilliant Carmine 3B.
[0061]
Examples of purple pigments include fast violet B and methyl violet lake.
[0062]
Examples of blue pigments include cobalt blue, alkali blue, Victoria blue lake, phthalocyanine blue, metal-free phthalocyanine blue, phthalocyanine blue partially chlorinated, first sky blue, and indanthrene blue BC.
[0063]
Examples of green pigments include chrome green, chromium oxide, pigment green B, and malachite green lake.
[0064]
These can use 1 type (s) or 2 or more types.
Particularly in color toners, uniform dispersion of good pigments is essential, and instead of putting the pigments directly into a large amount of resin, a master batch in which the pigments are once dispersed at a high concentration is manufactured and diluted. The method of throwing in is used. In this case, a solvent is generally used to assist dispersibility. However, there is a problem of environment and the like, and in the present invention, water is used for dispersion. When water is used, temperature control is important so that residual moisture in the masterbatch does not become a problem.
[0065]
In the toner of the present invention, a charge control agent is blended (internally added) inside the toner particles. However, it may be used by mixing (external addition) with toner particles. The charge control agent makes it possible to control the optimum charge amount according to the development system. In particular, in the present invention, the balance between the particle size distribution and the charge amount can be further stabilized.
[0066]
For controlling the toner to be positively charged, nigrosine and quaternary ammonium salts, triphenylmethane dyes, imidazole metal complexes and salts can be used alone or in combination of two or more. Further, salicylic acid metal complexes, salts, organic boron salts, calixarene compounds, and the like are used for controlling the toner to be negatively charged.
[0067]
Further, a release agent can be internally added to the toner in the present invention to prevent offset at the time of fixing.
Release agents include natural waxes such as candelilla wax, carnauba wax, rice wax, montan wax and derivatives thereof, paraffin wax and derivatives thereof, polyolefin wax and derivatives thereof, sazol wax, low molecular weight polyethylene, and low molecular weight polypropylene. And alkyl phosphate esters.
The melting point of these release agents is preferably 65 to 90 ° C. When the temperature is lower than this range, blocking during storage of the toner tends to occur, and when the temperature is higher than this range, an offset is likely to occur in a region where the fixing roller temperature is low.
[0068]
Additives may be added for the purpose of improving the dispersibility of a release agent or the like. As additives, styrene acrylic resin, polyethylene resin, polystyrene resin, epoxy resin, polyester resin, polyamide resin, styrene methacrylate resin, polyurethane resin, vinyl resin, polyolefin resin, styrene butadiene resin, phenol resin, butyral resin, terpene resin, There is a polyol resin or the like, and a mixture of two or more of these resins may be used.
[0069]
There are several methods for producing the toner according to the present invention, but the pulverization method will be described as an example. First, the resin, the pigment or dye as the colorant, the charge control agent, the release agent, and other additives. Are sufficiently mixed with a mixer such as a Henschel mixer, and then used as a constituent material using a thermal kneader such as a batch-type two-roll, Banbury mixer, continuous twin-screw extruder, or continuous single-screw kneader. Are kneaded well, and after rolling and cooling, cutting is performed. The toner kneaded product after cutting is crushed, coarsely pulverized using a hammer mill, etc., and further pulverized by a fine pulverizer or mechanical pulverizer using a jet stream, and a classifier or Coanda effect using a swirling airflow Is classified to a predetermined particle size by a classifier using Thereafter, an additive composed of inorganic particles or the like is adhered or fixed to the particle surface by a mixer.
[0070]
The fluidity of the toner particles after this mixing step is evaluated using this evaluation apparatus. In this case, in the sampling inspection, a sample is put in a sample container, the sample container is directly placed on the sample stage of the evaluation apparatus shown in FIG. 1, and the measurement is performed after the toner powder phase is consolidated. The rotational speed of the conical rotor was 0.1 to 100 rpm, and the penetration speed of the conical rotor was 0.5 to 100 mm / min. In the measurement, the conical rotor is rotated while entering, and after a predetermined intrusion distance of 5 mm or more, the intrusion is stopped, and then the conical rotor is pulled out and returned to the original initial position. The torque and load when the conical rotor enters the toner powder phase are measured to evaluate the toner fluidity.
[0071]
When the powder fluidity is evaluated by the powder fluidity evaluation apparatus of the present invention, the measured value (torque, load) and the toner fluidity have the following relationship.
・ When torque is small, fluidity is good.
・ If the torque is large, the fluidity is poor.
-When the load is small, the fluidity is good.
・ If the load is large, the fluidity is poor.
[0072]
Further, the change in measured values (torque, load) with respect to the space ratio measured by the toner fluidity evaluation apparatus of the present invention and the stability of toner fluidity have the following relationship.
・ The stability of fluidity is good when the slope of the space factor-torque characteristic is small.
• If the slope of the space factor-torque characteristic is large, the fluidity stability is poor.
-If the slope of the space factor-load characteristic is small, the fluidity is stable.
• If the slope of the space factor-load characteristic is large, the fluidity stability is poor.
[0073]
The characteristics of the evaluation apparatus of the present invention using the conical rotor are as follows (1), (2), (3), and (4), and the sample sample can be measured quickly and easily without any individual differences. It is to be able to measure with high accuracy.
(1) Non-destructive inspection.
(2) The sample can be measured as it is.
(3) It can be measured in a short time.
(4) Anyone can easily measure.
[0074]
Therefore, measurement on the production line is also possible, and it can be installed between each process in the production process to evaluate the quality during the process. For example, after passing through the mixing step, a sample extraction / measurement zone is provided in the middle of conveying the powder sample to the next step, and a shutter is opened and closed at a certain timing to convey a certain amount of sample to the measurement unit. The tip of the measurement part is a container made of SUS or the like, and is directly measured by the evaluation apparatus of the present invention. Alternatively, the container is taken to the evaluation apparatus of the present invention in another nearby place, placed on the sample stage, and measured with this evaluation apparatus.
[0075]
After the measurement, the toner is returned to the original sample. As a result of the evaluation, if the numerical value is out of the predetermined setting range, the sample is not sent to the filling process, but is sent to the toner reprocessing process. These mechanisms can be applied to the inspection after the pulverization / classification process, which is the process before the mixing process, the inspection after the air sieving process after the mixing process, the inspection before filling, and the like (see FIG. 6).
It is also possible to independently use a powder fluidity evaluation apparatus having these functions as an evaluation apparatus in the development stage.
[0076]
As described above, the measured values of torque and load in the evaluation apparatus of the present invention indicate fluidity, and quantitative evaluation is possible. The conventional evaluation methods so far can evaluate the difference between powders, but there is a problem that the same soil cannot be evaluated if the types of powders are different. However, the values measured by the evaluation method of the present invention are torque values and load values as powder characteristics, and are values that can be evaluated on the same soil regardless of whether the type of powder changes or the particle size changes. It becomes a general-purpose evaluation value. Moreover, since the difference in fluidity can be evaluated after evaluating the consolidated state, multi-faceted evaluation is possible.
[0077]
The torque and load characteristics during the movement of the conical rotor in the powder phase are closely related to the fluidity of the powder. When the fluidity of the powder is good, it is between each individual powder particle. Since the adhesion force is small, it is easy to move. Even if the conical rotor is moved in the powder phase, the torque is small and the load change is small. However, when the flowability of the powder is poor, the adhesion force between the individual powder particles is large and the movement is difficult, and when the conical rotor is moved within the powder phase, the conical rotor is used. The torque applied to is increased, and the force (load) acting downward is also increased.
[0078]
Therefore, in the evaluation apparatus of the present invention, the fluidity can be evaluated according to the following relationship.
・ When fluidity is good → Torque and load are small when moving in the powder phase.
・ When fluidity is poor → Torque and load are large when moving in the powder phase.
[0079]
The fluidity of the toner is almost determined by the mixing process in the toner manufacturing process. That is, the fluidity of the toner particles varies greatly depending on the state in which the additive composed of inorganic particles adheres to or adheres to the surface of the toner particles.
The mixing state of the toner varies depending on the mixing conditions (amount charged, the number of rotations, a mixing time, etc.) in the mixing step. Therefore, the mixing conditions play an important role in the fluidity, and the evaluation of the fluidity after the mixing process is important.
[0080]
In order to achieve high image quality in printers and copiers, it is necessary to improve the reproducibility of extremely minute dots. In order to realize this, toner development that is faithful to a very small latent image is required. In order to enable this faithful development, it is necessary to supply a uniform toner brush to the development area. For this purpose, it is necessary that the toner charge amount is in an appropriate condition. However, the toner is easy to move and transport so that a uniform toner brush can be constantly supplied to the development area. It becomes important. That is, in order to improve the fine dot reproducibility, it is necessary to increase the fluidity of the toner.
[0081]
Further, the stability of the toner fluidity was evaluated by the evaluation method of the present invention using a conical rotor, and as a result of examining the relationship with the toner transportability of the developing portion during running, a very strong correlation exists, When the slope of the space ratio-torque characteristic and the slope of the space ratio-load characteristic were small, the toner transportability of the toner developing portion during running was good, and problems such as blocking did not occur.
[0082]
From the results, it was found that the toner having stable fluidity exhibits the following space ratio-torque characteristics and space ratio-load characteristics.
(1) The slope of the space factor-torque characteristic when the conical rotor enters (20 mm) is −33 to 0 mNm / ε. (Ε: space ratio)
{Circle around (2)} The slope of the space factor-load characteristic when the conical rotor enters (when 20 mm enters) is −35 to 0 N / ε. (Ε: space ratio)
[0083]
As a method for producing the toner according to the present invention, methods other than the pulverization method are conceivable, and examples of the polymerization methods (suspension polymerization, emulsion polymerization, dispersion polymerization, emulsion aggregation, emulsion association, etc.) include monomers and colorants. Then, the toner composition is obtained by suspending and polymerizing the monomer composition to which the charge control agent and the like are added in an aqueous medium. The granulation method is not particularly limited.
[0084]
For example, in the toner of the present invention, an oily dispersion in which at least a polyester-based prepolymer containing an isocyanate group is dissolved in an organic solvent, a pigment-based colorant is dispersed, and a release agent is dissolved or dispersed in an aqueous medium. A urea-modified polyester resin having a urea group by dispersing in the presence of inorganic fine particles and / or fine polymer particles and reacting the prepolymer with a polyamine and / or a monoamine having an active hydrogen-containing group in the dispersion. And a liquid medium contained in the dispersion containing the urea-modified polyester resin is removed.
[0085]
In the urea-modified polyester resin, the glass transition temperature (Tg) is 40 to 65 ° C, preferably 45 to 60 ° C. The number average molecular weight (Mn) is 2500 to 50000, preferably 2500 to 30000. The weight average molecular weight (Mw) is 10,000 to 500,000, preferably 30,000 to 100,000.
[0086]
This toner contains, as a binder resin, a urea-modified polyester resin having a urea bond that has been increased in molecular weight by the reaction between the prepolymer and the amine. The colorant is highly dispersed in the binder resin.
[0087]
The obtained toner powder after drying is air-classified, and an additive composed of inorganic fine particles or the like is adhered or fixed to the particle surface by a mixer under the optimum mixing conditions. Alternatively, the charge control agent may be applied to the surface of the toner powder after drying and fixedly injected. Further, thereafter, an additive made from inorganic fine particles or the like may be adhered or fixed to the particle surface. By placing the charge control agent on the surface, the charge amount of the toner can be easily controlled.
[0088]
Specific means for mixing and fixing and injecting are as follows: a method of applying an impact force to the powder mixture with blades rotating at high speed; For example, there is a method of causing the particles to collide with an appropriate collision plate. As equipment, Ong mill (manufactured by Hosokawa Micron Co., Ltd.), I-type mill (manufactured by Nippon Pneumatic Co., Ltd.) has been modified to lower the pulverization air pressure, hybridization system (manufactured by Nara Machinery Co., Ltd.), kryptron System (manufactured by Kawasaki Heavy Industries, Ltd.), automatic mortar, etc.
In order to evaluate whether predetermined fluidity is obtained after this mixing process, it evaluates using this evaluation device.
Also in the case of these methods, for inspection after granulation, inspection after treatment with charge control agent, inspection after mixing process of additive, inspection after air sieving process after mixing process, inspection before filling, etc. Applicable.
[0089]
In addition, although the fluidity is affected by the toner shape, in the case of a very spherical toner having an average circularity of 0.9 to 0.99, the fluidity is excellent and the dot reproducibility is excellent. Realization of image quality.
Further, when used as a two-component developer, a two-component developer is obtained by mixing with a magnetic carrier described later at a predetermined mixing ratio.
The toner according to the present invention can also be used as a one-component developer used in a contact or non-contact development system. As the contact or non-contact development method, various known methods are used. For example, there are a contact development method using an aluminum sleeve, a contact development method using a conductive rubber belt, and a non-contact development method using a development sleeve in which a conductive resin layer containing carbon black or the like is formed on the surface of an aluminum base tube. .
[0090]
Further, since the toner of the present invention has excellent fluidity when developed using an AC bias voltage component during development, the toner of the present invention vibrates faithfully according to the electric field, and can faithfully develop fine latent images. Development with good reproducibility is possible.
[0091]
Further, in the one-component development method, the present toner is used in a development method in which a roller-shaped blade for making the toner layer uniform is provided at the outlet of the toner supply unit. In the case of such a system, not only filming on the photoconductor but also filming on the doctor roller occurs. For this reason, the toner layer cannot be formed uniformly, the toner charge becomes non-uniform, and the toner charge amount becomes small. For this reason, poor development occurs.
However, when the toner of the present invention is used, filming on the doctor roller does not occur, stable development is performed, and the system has excellent durability characteristics (see FIG. 7).
[0092]
Further, when the magnetic toner is used, magnetic particles may be internally added to the toner particles. Examples of the magnetic material include ferromagnetic materials such as ferrite, magnetite, iron, nickel, cobalt, and alloys thereof. The average particle size of the magnetic material is preferably 0.1 to 1 μm. The content of the magnetic material is preferably 10 to 70 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the toner.
[0093]
As the carrier used in the two-component developer, known carriers can be used. For example, magnetic particles such as iron powder, ferrite powder, nickel powder, magnetite powder, or the surface of these magnetic particles are made of fluorine resin or vinyl resin. And those treated with a silicone-based resin or the like, or magnetic particle-dispersed resin particles in which magnetic particles are dispersed in the resin. The average particle size of these magnetic carriers is preferably 20 to 100 μm. Preferably 20-70 micrometers is good.
[0094]
Further, as described above, the toner according to the present invention can be used by adding inorganic fine powder to the toner as a fluidity improver. The average particle size of the inorganic fine powder is suitably 20 to 200 nm. When the particle diameter is smaller than 20 nm, it is difficult to produce an uneven surface having an effect on fluidity, and when the particle diameter is larger than 200 nm, the powder shape becomes rough, resulting in a problem of toner shape.
[0095]
Inorganic fine powders include oxides such as Si, Ti, Al, Mg, Ca, Sr, Ba, In, Ga, Ni, Mn, W, Fe, Co, Zn, Cr, Mo, Cu, Ag, V, and Zr. And composite oxides. Of these, fine particles of silicon dioxide (silica), titanium dioxide (titania), and alumina are preferably used. Furthermore, it is effective to perform a surface modification treatment with a hydrophobizing agent or the like. Typical examples of the hydrophobizing agent include the following.
[0096]
Dimethyldichlorosilane, trimethylchlorosilane, methyltrichlorosilane, allyldimethyldichlorosilane, allylphenyldichlorosilane, benzyldimethylchlorosilane, bromomethyldimethylchlorosilane, α-chloroethyltrichlorosilane, p-chloroethyltrichlorosilane, Chloromethyldimethylchlorosilane, chloromethyltrichlorosilane, hexaphenyldisilazane, hexatolyldisilazane, etc.
[0097]
The inorganic fine powder is preferably used in an amount of 0.1 to 2% by weight based on the toner. If it is less than 0.1% by weight, the effect of improving toner aggregation is poor, and if it exceeds 2% by weight, problems such as toner scattering between fine wires, contamination in the machine, scratches and abrasion of the photoreceptor tend to occur. is there.
[0098]
Further, a charge control agent may be adhered or fixed to the surface of at least a powder composed of a resin and a pigment so that the powder surface shape has a small period and a large period. The average particle size is optimally as small as 20 to 200 nm. When the particle diameter is smaller than 20 nm, it is difficult to produce an uneven surface having an effect on fluidity, and when the particle diameter is larger than 200 nm, the powder shape becomes rough, resulting in a problem of toner shape. Examples of charge control agents include nigrosine and quaternary ammonium salts, triphenylmethane dyes, imidazole metal complexes and salts, salicylic acid metal complexes and salts, organoboron salts, calixarene compounds, etc. Also good.
[0099]
Further, the developer of the present invention may further contain other additives within a range that does not have a substantial adverse effect, for example, a lubricant powder such as Teflon (R) powder, zinc stearate powder, polyvinylidene fluoride powder; or cerium oxide. Abrasives such as powder, silicon carbide powder and strontium titanate powder; or a conductivity imparting agent such as carbon black powder, zinc oxide powder and tin oxide powder can be used in small amounts as a developability improver.
[0100]
The evaluation apparatus of the present invention can also be used for toners and capsule toners produced by a polymerization method, a spray drying method, etc., which are produced without using a kneading step or a pulverizing step.
[0101]
【Example】
Next, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples. In the examples, all parts represent parts by weight.
[0102]
In the following examples, toners having different toner compositions, toner production methods, and mixing conditions are produced, toner fluidity is evaluated using the evaluation apparatus of the present invention, and dot reproducibility is evaluated on a five-point scale based on the roughness of the image. (Rank 1: bad → rank 5: good).
As for the fluidity of the toner, torque and load values were measured when the conical rotor entered 20 mm from the surface of the toner powder phase at the time of entry.
・ Vertical angle of conical rotor: 50 °
・ Rotation speed of conical rotor: 2rpm
・ Invasion speed of conical rotor: 10 mm / min
[0103]
Example 1
Resin Polyester resin 100 parts
Pigment Copper phthalocyanine blue pigment
(C.I. Pigment Blue 15: 3) 3.5 parts
Charge control agent Zinc salicylate 5 parts
The raw materials were sufficiently mixed with a mixer and then melt kneaded with a twin screw extruder at a barrel temperature of 100 ° C. and a kneader rotation speed of 100 rpm. The kneaded product was rolled and cooled, coarsely pulverized by a cutter mill, pulverized by a fine pulverizer using a jet stream, and then classified into a particle size distribution having an average particle size of 6.5 μm using a swirling air classifier. Further, an additive (silica fine powder) was mixed with 100 parts of the base colored particles under the following mixing conditions to produce a toner.
Silica fine powder 0.8 parts
Mixing speed 700rpm
Mixing time 120sec
Mixer super mixer
[0104]
After the toner was manufactured, the compaction state and fluidity were measured by the evaluation apparatus of the present invention, and the results are shown in Table 1.
The obtained toner was set in a copying machine in which the latent image carrier is an OPC drum photoreceptor and the cleaning method is blade cleaning, and an image evaluation experiment was performed. As a result, the dot reproducibility of the image was ranked 4 in a 5-level evaluation.
[0105]
(Example 2)
Kneading, pulverization, and classification were performed using the same raw materials and production methods as in Example 1, and the particles were classified into a particle size distribution with an average particle size of 6.5 μm.
Further, an additive (silica fine powder) was mixed with 100 parts of the base coloring particles under the following mixing conditions to produce a toner.
Silica fine powder 1 part
Mixing speed 700rpm
Mixing time 120sec
Mixer super mixer
[0106]
After the toner was manufactured, the compaction state and fluidity were measured by the evaluation manufacturing of the present invention, and the results are shown in Table 1.
In addition, an image evaluation experiment was performed in the same manner as in Example 1. As a result, the dot reproducibility of the image was ranked 4 in a 5-level evaluation.
[0107]
(Example 3)
Kneading, pulverization, and classification were performed using the same raw materials and production methods as in Example 1, and the particles were classified into a particle size distribution with an average particle size of 6.5 μm.
Further, an additive (silica fine powder) was mixed with 100 parts of the base coloring particles under the following mixing conditions to produce a toner.
Silica fine powder 1.2 parts
Mixing speed 700rpm
Mixing time 120sec
Mixer super mixer
[0108]
After the toner was manufactured, the compaction state and fluidity were measured by the evaluation apparatus of the present invention, and the results are shown in Table 1.
In addition, an image evaluation experiment was performed in the same manner as in Example 1. As a result, the dot reproducibility of the image was ranked 4 in a 5-level evaluation.
[0109]
Example 4
Kneading, pulverization, and classification were performed using the same raw materials and production methods as in Example 1, and the particles were classified into a particle size distribution with an average particle size of 6.5 μm.
Further, an additive (silica fine powder) was mixed with 100 parts of the base coloring particles under the following mixing conditions to produce a toner.
Silica fine powder 0.8 parts
Mixing speed 850rpm
Mixing time 120sec
Mixer super mixer
[0110]
After the toner was manufactured, the compaction state and fluidity were measured by the evaluation apparatus of the present invention, and the results are shown in Table 1.
In addition, an image evaluation experiment was performed in the same manner as in Example 1. As a result, the dot reproducibility of the image was ranked 4 in a 5-level evaluation.
[0111]
(Example 5)
Kneading, pulverization, and classification were performed using the same raw materials and production methods as in Example 1, and the particles were classified into a particle size distribution with an average particle size of 6.5 μm.
Further, an additive (silica fine powder) was mixed with 100 parts of the base coloring particles under the following mixing conditions to produce a toner.
Silica fine powder 1 part
Mixing speed 850rpm
Mixing time 120sec
Mixer super mixer
[0112]
After the toner was manufactured, the compaction state and fluidity were measured by the evaluation apparatus of the present invention, and the results are shown in Table 1.
In addition, an image evaluation experiment was performed in the same manner as in Example 1. As a result, the dot reproducibility of the image was ranked 5 in a 5-grade evaluation.
[0113]
(Example 6)
Kneading, pulverization, and classification were performed using the same raw materials and production methods as in Example 1, and the particles were classified into a particle size distribution with an average particle size of 6.5 μm.
Further, an additive (silica fine powder) was mixed with 100 parts of the base coloring particles under the following mixing conditions to produce a toner.
Silica fine powder 1.2 parts
Mixing speed 850rpm
Mixing time 120sec
Mixer super mixer
[0114]
After the toner was manufactured, the compaction state and fluidity were measured by the evaluation apparatus of the present invention, and the results are shown in Table 1.
In addition, an image evaluation experiment was performed in the same manner as in Example 1. As a result, the dot reproducibility of the image was ranked 5 in a 5-grade evaluation.
[0115]
(Example 7)
Toner binder synthesis:
724 parts of bisphenol A ethylene oxide 2-mole adduct, 276 parts of isophthalic acid and 2 parts of dibutyltin oxide were placed in a reaction vessel equipped with a cooling tube, a stirrer and a nitrogen introduction tube, and reacted at 230 ° C. for 8 hours under normal pressure. The reaction was further carried out at a reduced pressure of 10 to 15 mmHg for 5 hours, followed by cooling to 160 ° C., and 32 parts of phthalic anhydride was added thereto and reacted for 2 hours. Subsequently, it cooled to 80 degreeC and reacted with 188 parts of isophorone diisocyanate in ethyl acetate for 2 hours, and the isocyanate containing prepolymer I was obtained. Next, 267 parts of prepolymer I and 14 parts of isophoronediamine were reacted at 50 ° C. for 2 hours to obtain urea-modified polyester I having a weight average molecular weight of 64,000.
In the same manner as above, 724 parts of bisphenol A ethylene oxide 2 mol adduct and 276 parts of terephthalic acid were subjected to polycondensation at 230 ° C. for 8 hours under normal pressure, and then reacted for 5 hours at a reduced pressure of 10 to 15 mmHg to obtain a peak molecular weight of 5000. An unmodified polyester A was obtained.
200 parts of urea-modified polyester I and 800 parts of unmodified polyester A were dissolved and mixed in 2000 parts of an ethyl acetate / MEK (1/1) mixed solvent to obtain an ethyl acetate / MEK solution of toner binder I. Part of the mixture was dried under reduced pressure to isolate toner binder I. As a result of analysis, Tg was 62 ° C.
[0116]
Toner production:
240 parts of toner binder I in ethyl acetate / MEK solution
Pentaerythritol tetrabehenate (melt viscosity 25 cps) 20 parts
Copper phthalocyanine blue pigment
(CI Pigment Blue 15: 3) 4 parts
The above raw materials were stirred in a beaker at 12000 rpm with a TK homomixer at 60 ° C., and uniformly dissolved and dispersed to prepare a toner material solution.
706 parts of ion exchange water
Hydroxyapatite 10% suspension
(Nippon Chemical Industry Co., Ltd. Superiteite 10) 294 parts
Sodium dodecylbenzenesulfonate 0.2 parts
The raw materials were placed in a beaker and dissolved uniformly. Thereafter, the temperature was raised to 60 ° C., and the toner material solution was added and stirred for 10 minutes while stirring at 12000 rpm with a TK homomixer. The mixture was then transferred to a stir bar and a flask equipped with a thermometer, heated to 30 ° C., the solvent was removed under reduced pressure, filtered, washed, dried, and then subjected to air classification to obtain toner particles. The volume average particle diameter was 6.3 μm. To 100 parts of the toner particles, an additive was mixed under the following mixing conditions to obtain a toner.
Silica fine powder 0.8 parts
Mixing speed 700rpm
Mixing time 120sec
Mixer super mixer
[0117]
After the toner was manufactured, the compaction state and fluidity were measured by the evaluation apparatus of the present invention, and the results are shown in Table 1.
The toner obtained by the above production method and the carrier were mixed at a ratio of 2.5 parts with respect to 97.5 parts of the carrier to produce a two-component developer.
The obtained developer was set in a copying machine in which the latent image carrier is an OPC drum photoreceptor and the cleaning method is blade cleaning, and an image evaluation experiment was performed. As a result, the dot reproducibility of the image was ranked 5 in a 5-grade evaluation.
[0118]
(Example 8)
Powders were produced and classified by the same raw materials and production method as in Example 7, and classified into a particle size distribution with an average particle size of 6.5 μm.
Further, an additive (silica fine powder) was mixed with 100 parts of the base coloring particles under the following mixing conditions to produce a toner.
Silica fine powder 1 part
Mixing speed 700rpm
Mixing time 120sec
Mixer super mixer
[0119]
After the toner was manufactured, the compaction state and fluidity were measured by the evaluation apparatus of the present invention, and the results are shown in Table 1.
Further, a two-component developer was produced in the same manner as in Example 7, and an image evaluation experiment was conducted. As a result, the dot reproducibility of the image was ranked 5 in a 5-grade evaluation.
[0120]
Example 9
Powders were produced and classified by the same raw materials and production method as in Example 7, and classified into a particle size distribution with an average particle size of 6.5 μm.
Further, an additive (silica fine powder) was mixed with 100 parts of the base colored particles under the following mixing conditions to produce a toner.
Silica fine powder 0 parts
Mixing speed 700rpm
Mixing time 120sec
Mixer super mixer
[0121]
After the toner was manufactured, the compaction state and fluidity were measured by the evaluation apparatus of the present invention, and the results are shown in Table 1.
Further, a two-component developer was produced in the same manner as in Example 7, and an image evaluation experiment was conducted. As a result, the dot reproducibility of the image was ranked 1 in a 5-grade evaluation.
[0122]
(Example 10)
Resin Polyester resin 100 parts
10 parts of carbon black pigment
Charge control agent Zinc salicylate 2 parts
Release agent Rice wax 5 parts
Additives Styrene acrylic resin 3 parts
The raw materials were sufficiently mixed with a mixer, and then melt kneaded with a twin screw extruder at a barrel temperature of 100 ° C. and a rotation speed of 120 rpm. The kneaded product was rolled and cooled, coarsely pulverized by a cutter mill, pulverized by a fine pulverizer using a jet stream, and then classified into a particle size distribution having an average particle size of 6 μm using a swirling air classifier. Further, an additive (silica fine powder) was mixed with 100 parts of the base colored particles under the following mixing conditions to produce a toner.
Silica fine powder 0.2 parts
Mixing speed 700rpm
Mixing time 120sec
Mixer super mixer
[0123]
After the toner was manufactured, the compaction state and fluidity were measured by the evaluation apparatus of the present invention, and the results are shown in Table 1.
The toner obtained by the above production method and the carrier were mixed at a ratio of 2.5 parts with respect to 97.5 parts of the carrier to produce a two-component developer.
The obtained developer was set in a copying machine in which the latent image carrier is an OPC drum photoreceptor and the cleaning method is blade cleaning, and an image evaluation experiment was performed. As a result, the dot reproducibility of the image was ranked 3 on a five-point scale.
[0124]
(Example 11)
Kneading, pulverization, and classification were carried out using the same raw materials and production method as in Example 10, and classified into a particle size distribution with an average particle size of 6 μm.
Further, an additive (silica fine powder) was mixed with 100 parts of the base colored particles under the following mixing conditions to produce a toner.
Silica fine powder 0.3 parts
Mixing speed 700rpm
Mixing time 120sec
Mixer super mixer
[0125]
After the toner was manufactured, the compaction state and fluidity were measured by the evaluation apparatus of the present invention, and the results are shown in Table 1.
In addition, a two-component developer was produced in the same manner as in Example 10, and an image evaluation experiment was performed. As a result, the dot reproducibility of the image was ranked 3 on a five-point scale.
[0126]
(Example 12)
Kneading, pulverization, and classification were carried out using the same raw materials and production method as in Example 10, and classified into a particle size distribution with an average particle size of 6 μm.
Further, an additive (silica fine powder) was mixed with 100 parts of the base colored particles under the following mixing conditions to produce a toner.
Silica fine powder 1 part
Mixing speed 700rpm
Mixing time 120sec
Mixer super mixer
[0127]
After the toner was manufactured, the compaction state and fluidity were measured by the evaluation apparatus of the present invention, and the results are shown in Table 1.
In addition, a two-component developer was produced in the same manner as in Example 10, and an image evaluation experiment was performed. As a result, the dot reproducibility of the image was ranked 4 in a 5-level evaluation.
[0128]
(Example 13)
Kneading, pulverization, and classification were carried out using the same raw materials and production method as in Example 10, and classified into a particle size distribution with an average particle size of 6.1 μm.
Further, an additive (silica fine powder) was mixed with 100 parts of the base colored particles under the following mixing conditions to produce a toner.
Silica fine powder 1 part
Mixing speed 850rpm
Mixing time 120sec
Mixer super mixer
[0129]
After the toner was manufactured, the compaction state and fluidity were measured by the evaluation apparatus of the present invention, and the results are shown in Table 1.
In addition, a two-component developer was produced in the same manner as in Example 10, and an image evaluation experiment was performed. As a result, the dot reproducibility of the image was ranked 5 in a 5-grade evaluation.
[0130]
(Example 14)
Kneading, pulverization, and classification were carried out using the same raw materials and production method as in Example 10, and classified into a particle size distribution with an average particle size of 6 μm.
Further, an additive (silica fine powder) was mixed with 100 parts of the base colored particles under the following mixing conditions to produce a toner.
Silica fine powder 1 part
Mixing speed 1000rpm
Mixing time 120sec
Mixer super mixer
[0131]
After the toner was manufactured, the compaction state and fluidity were measured by the evaluation apparatus of the present invention, and the results are shown in Table 1.
In addition, a two-component developer was produced in the same manner as in Example 10, and an image evaluation experiment was performed. As a result, the dot reproducibility of the image was ranked 5 in a 5-grade evaluation.
[0132]
(Example 15)
Kneading, pulverization, and classification were carried out using the same raw materials and production method as in Example 10, and classified into a particle size distribution with an average particle size of 6 μm.
Further, an additive (silica fine powder) was mixed with 100 parts of the base colored particles under the following mixing conditions to produce a toner.
Silica fine powder 1.2 parts
Mixing speed 850rpm
Mixing time 120sec
Mixer super mixer
[0133]
After the toner was manufactured, the compaction state and fluidity were measured by the evaluation apparatus of the present invention, and the results are shown in Table 1.
In addition, a two-component developer was produced in the same manner as in Example 10, and an image evaluation experiment was performed. As a result, the dot reproducibility of the image was ranked 5 in a 5-grade evaluation.
[0134]
The measurement results of Examples 1 to 15 are summarized in Table 1.
[0135]
[Table 1]
Figure 0004090025
[0136]
As can be seen from the above results, there is a strong correlation between the fluidity evaluation value of the toner powder phase by the evaluation apparatus of the present invention and the dot reproducibility, and the dot reproducibility is evaluated by the evaluation apparatus of the present invention. I understand that I can do it. Further, in order to obtain a toner having good fluidity necessary for obtaining a high image quality with good dot reproducibility, it is necessary to satisfy the following conditions.
(1) The value of the torque when the conical rotor enters is 0.1 to 8.3 mNm.
(2) The value of the load when the conical rotor enters is 0.01 to 1.14N.
[0137]
If the torque value when the conical rotor enters is less than 0.1 mNm, the charging characteristics other than the fluidity of the toner are deteriorated and the image quality is deteriorated. When the load value at the time of entering the conical rotor is less than 0.01 N, the charging characteristics of the toner are deteriorated and the image quality is deteriorated. When the load value is larger than 1.14 N, the fluidity of the toner is lowered and the dot reproducibility is deteriorated.
[0138]
【The invention's effect】
(1) According to the powder fluidity evaluation apparatus of claims 1 to 9, after measuring the height of the powder phase and evaluating the compacted state, the powder phase is allowed to enter while rotating the conical rotor, By measuring the torque or load generated when the conical rotor moves in the powder phase, the fluidity of the powder can be evaluated with high accuracy and without individual differences.
[0139]
(2) Claim 9 According to the method for producing a toner for developing an electrostatic charge image described in (1), since a toner having high image quality is defined by the powder fluidity evaluation apparatus, high image quality can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of a powder fluidity evaluation apparatus of the present invention.
2A is a cross-sectional view of a conical rotor, and FIG. 2B is a plan view thereof.
FIGS. 3A and 3B are plan views showing the shape of another conical rotor, and FIG. 3C is a cross-sectional view.
FIG. 4 is a graph showing the relationship between torque and dot reproducibility when a conical rotor is inserted in Examples 1 to 15.
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the load at the time of entering the conical rotor and dot reproducibility in Examples 1 to 15.
FIG. 6 is a schematic view showing an example of a toner manufacturing apparatus using the evaluation apparatus of the present invention in the toner manufacturing process.
FIG. 7 is a schematic view showing an example of a developing device using toner manufactured using the evaluation device of the present invention.

Claims (9)

粉体の流動性を、粉体相中に円錐ロータを回転させながら侵入させ、該円錐ロータが粉体相中を移動するときに発生するトルクまたは荷重を測定することにより評価する装置において、
該粉体相の基準高さからの変化量を測定する手段と、粉体を収納する容器の下に設けられた加振器とを備えており、
該加振器により粉体相状態を安定化し、その後粉体相の基準高さからの変化量を計測し、該粉体相の基準高さからの変化量粉体の重さ情報とから圧密状態を評価した後、前記円錐ロータが粉体相中を移動するときに発生するトルクまたは荷重を測定することを特徴とする粉体の流動性評価装置。
In the apparatus for evaluating the fluidity of the powder by allowing the conical rotor to enter the powder phase while rotating, and measuring the torque or load generated when the conical rotor moves in the powder phase,
Means for measuring the amount of change from the reference height of the powder phase , and a vibrator provided under the container for storing the powder ,
The powder phase state stabilized by the pressurized vibrator, the subsequent powder phase measuring an amount of change from the reference height, and weight information of the change amount and the powder from the reference height of the powder phase An apparatus for evaluating the fluidity of a powder, characterized by measuring a torque or a load generated when the conical rotor moves in a powder phase after evaluating the compacted state.
請求項1記載の粉体の流動性評価装置において、予め粉体相の高さを計測した後、円錐ロータを回転させながら該粉体相に侵入させ、該円錐ロータが粉体相中を移動するときに発生するトルクまたは荷重を測定することを特徴する粉体の流動性評価装置。  2. The powder fluidity evaluation apparatus according to claim 1, wherein the height of the powder phase is measured in advance, and then the conical rotor is caused to enter the powder phase while rotating, and the conical rotor moves in the powder phase. An apparatus for evaluating the fluidity of a powder, characterized by measuring a torque or a load generated when the powder is produced. 請求項1または2記載の粉体の流動性評価装置において、粉体相の高さが5〜50mmになるようにしたことを特徴とする粉体の流動性評価装置。  3. The powder fluidity evaluation apparatus according to claim 1, wherein the powder phase has a height of 5 to 50 mm. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の粉体の流動性評価装置において、円錐ロータの頂角が20〜150°であることを特徴とする粉体の流動性評価装置。  The powder fluidity evaluation apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the cone rotor has an apex angle of 20 to 150 °. 請求項1〜4のいずれか1項に記載の粉体の流動性評価装置において、円錐ロータの表面に溝が切ってあることを特徴とする粉体の流動性評価装置。  5. The powder fluidity evaluation apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein a groove is cut on a surface of the conical rotor. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の粉体の流動性評価装置において、円錐ロータの回転数が0.1〜100rpmであることを特徴とする粉体の流動性評価装置。  The powder fluidity evaluation apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the rotational speed of the conical rotor is 0.1 to 100 rpm. 請求項1〜6のいずれか1項に記載の粉体の流動性評価装置において、円錐ロータの侵入速度が0.5〜150mm/minであることを特徴する粉体の流動性評価装置。  The powder fluidity evaluation apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the penetration speed of the conical rotor is 0.5 to 150 mm / min. 請求項1〜7のいずれか1項に記載の粉体の流動性評価装置において、粉体相の空間率が0.4〜0.7になるようにしたことを特徴とする粉体の流動性評価装置。The powder fluidity evaluation apparatus according to any one of claims 1 to 7 , wherein the powder phase has a porosity of 0.4 to 0.7. Sex evaluation device. 請求項1〜8のいずれか1項に記載の粉体の流動性評価装置を用いて、トナー製造過程で評価を行ない、その評価に基づいてトナーを製造することを特徴とする静電荷像現像用トナーの製造方法。An electrostatic charge image development characterized in that the powder fluidity evaluation apparatus according to any one of claims 1 to 8 is used to perform an evaluation during a toner manufacturing process, and a toner is manufactured based on the evaluation. Of manufacturing toner.
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