JP4383275B2 - 静電荷像現像用トナー評価方法、及びトナーの製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は一成分現像または二成分現像装置に用いる静電荷像現像用トナー、その製造方法、該トナーを用いる一成分または二成分現像工程含む画像形成方法、該トナーを装填した画像形成装置、該トナーを収納したトナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、及び静電荷像現像用トナーの評価方法に関する。
電子写真関連に関する技術としては、特許文献1には重合トナーにおいて、樹脂の分離構造で表面に適当な凹凸を持たせるというものが開示されている。この技術は、重合トナー等の球状トナーは添加剤を添加しても、その特性が劣化しやすく、耐久性に問題があり、その解決手段として、重合途中での温度変化によりトナー表面の凹凸を変化させ、表面形状をコントロールするというものである。しかし、該技術ではトナー表面の周期性に関しては規定しておらず、ランダムな表面性でも良いものであり、高画質には適していない。
さらに、特許文献2には、静電潜像担持体と現像剤担持体との間に振動電界を作用させて現像を行なう方法において、トナーの表面形状性をD/d50(D:トナーの形状を球と仮定したときのBET比表面積からの換算粒径、d50:粒径別相対重量分布の50%相当粒径)という数値で表わして、その数値を規定したものが開示されている。これは、現像領域でのトナーの移動性を良くすることを狙ったものである。しかし、この表面形状性の規定の仕方では、表面の周期性に関しては何ら規定されたものではないので、トナー間にバラツキが生じ、高画質を実現することが難しい。
また、複写機やプリンタなどの画質は、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きている。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または現像剤層を安定して供給することが必要になってきている。
そして、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、従来より細かい作製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画像濃度などの種々の画像品質に影響を与えるため、非常に重要な技術だとされている。
また、トナーの作製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、細かい作製時のコントロールおよび評価が必要となっている。
特開平5−341573号公報 特開平11−295989号公報
本発明は、安定した流動性の得られるトナー粒子の表面形状をSPMにより測定し、トナー粒子の表面形状を規定することにより、ドット再現性の良い高画質の画像が得られる静電荷像現像用トナーを提供することを目的とする。
また、本発明は、前記トナーの製造方法、該トナーを用いる画像形成方法、該トナーを装填した画像形成装置、該トナーを収納したトナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、及び静電荷像現像用トナーの評価方法を提供することを目的とする。
本発明は、トナーの表面形状を直接測定し、トナー粒子表面の凹凸の周期性が流動性に非常に重要であることを知見し、それを規定することにより、現像域でのトナーの流動性を向上させ、均一なトナーブラシを実現でき、ドット再現性の優れた高画質の画像を得ることができることを見い出し、本発明を完成するに至ったものである。
即ち、上記課題は、本発明の(1)「少なくとも樹脂及び着色剤を含むトナー母体粒子の表面に添加剤を付着または固着させたトナー粒子表面形状をSPMにより測定するトナー評価方法であって、凸部高さ面積分布を、試料表面を横からスライスしたときの切断面のトータル面積を分析するものであり、前記切断面のトータル面積が分析エリアの面積の50%となるときの島状エリアの個数を測定するものであることを特徴とする静電荷像現像用トナー評価方法」、
(2)「前記切断面のトータル面積が分析エリアの面積の50%となるときの島状エリアの高さを評価することを特徴とする前記第(1)項に記載の静電荷像現像用トナー評価方法」、
(3)「切断面のトータル面積が分析エリアの面積の5%となるときの島状エリアの高さを、さらに評価することを特徴とする前記第(1)項又は第(2)項に記載の静電荷像現像用トナー評価方法」、
(4)「前記トータル面積が分析エリアの面積の50%となるときの島状エリアの個数が、500nm×500nm四方内に5個以上100個以下であるか否かにより評価する前記第(1)項乃至第(3)項の何れか1に記載の静電荷像現像用トナー評価方法」、
)「前記第(1)項乃至第(4)項の何れか1に記載の方法でトナーを評価する工程を含むことを特徴とする静電荷像現像用トナーの製造方法」により達成される。

本発明により、少なくとも樹脂及び着色剤からなるトナー母体粒子である粉体の表面に添加剤を付着または固着させ、粉体表面形状をSPMにより測定し、500nm×500nmの面積の凸部を示す50%のエリアが5〜100個の島状のエリアからなるようにすることにより、粉体の流動性が良く、ドット再現性の良い高画質の画像が得られる静電荷像現像用トナーが得られ、また該高画質の画像が得られる静電荷像現像用トナーを安定して生産できるという優れた効果を奏するものである。
また、本発明により、該トナーを用いる画像形成方法、該トナーを装填した画像形成装置、該トナーを収納したトナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、及び静電荷像現像用トナーの評価方法を提供することができる。
SPM(Scanning Probe Microscope)法とは、先端10nmφ位の探針を走査して、探針と試料表面の原子との間に働く原子間力を感知し、試料表面形状等を測定する方法である。非常に分解能が高く、探針の走査方向(X方向)に対するZ方向の凹凸形状の測定ができる。
本発明では、トナー粒子表面の一部分をSPMの探針で走査させ、トナー粒子表面の凹凸形状測定を行ない、凹凸の面積分布を測定した。その結果、良好な流動性を示すトナー粒子の場合には、図1のような表面形状になることを見い出した。また、そのときの500nm×500nmの面積のうち、50%占める凸部の面積分布プロファイルは図2のようになり、その部分の高さも測定できた。つまり、500nm×500nmの試料表面を横からスライスしたときの切断面のトータル面積が500nm×500nmの50%になるときの面積分布またスライスした高さを測定した。図2の淡色の部分が500nm×500nmの面積の中で50%を占める凸部のエリアであるが、種々の大きさの島状のエリアの集まりから構成されていることが分かる。種々の流動性の違うトナーを用いて同じ測定を行なった結果、500nm×500nmの面積の中に存在する50%の凸部のエリアが島状の5〜100個のエリアの集まりから構成されている場合に流動性が良くなることを見い出した。図3に示すように島状の凸部のエリア個数が5個未満の場合には、トナー粒子表面に凸部が不均一に存在することになり安定した流動性は得られず、一方凸部のエリアの個数が100個より多い場合には、凸部の数が増えるために粒子間での摩擦成分が増え、流動性が悪くなった。
また、その部分の高さ測定からトナー粒子表面の500nm×500nmの面積における占有面積が50%のときの凸部高さが30〜120nmの場合に流動性がさらに良くなることを見い出した。つまり、500nm×500nmの試料表面を横からスライスしたときの切断面のトータル面積が500nm×500nmの50%になるときのスライスした高さが30〜120nmの場合に流動性がさらに良くなることが分かった。凸部高さが30nmより小さい場合には粒子間の付着力を小さくすることが出来ないために流動性は悪くなり、凸部高さが120nmより大きくなると粒子間の摩擦成分が大きくなり流動性が悪くなる。
また、流動性にはランダムな周期の凹凸が効いているように考えられるが、ある程度規則的で適度な凸部を持つことが非常に重要で、花粉などが非常に流動性が良いのは規則的な凹凸を有しているためだと考えられている。このように規則的で適度な凸部があれば、部分的に粒子の変形や粒子表面に吸着物が存在しても、動きやすさへの影響は小さくなり、安定した流動性が得られる。このような構造の粒子を作るのは、今までの異形粒子等では難しい部分があったが、最近の粉体を作る方法では粒子を球形化する技術が進んでおり、球状に近い粒子表面を微粒子で表面処理することにより、ある程度の規則的な周期の凹凸を持つ構造の形成が可能である。
本発明においては、少なくとも樹脂及び着色剤からなる粉体の表面に添加剤を付着または固着させたものであって、添加剤を付着または固着させる前の、少なくとも樹脂及び着色剤からなる粉体(母体)自体の形状、表面形状や、添加剤の種類、粒径、該添加剤を粉体(母体)に付着または固着させる際の諸条件を調整することにより、添加剤処理後の粉体の表面形状をSPMにより測定した際に、500nm×500nmの面積の凸部を示す50%のエリアが5〜100個の島状のエリアからなる、流動性の優れた静電荷像現像用トナーとすることができる。
この粉体の微粒子(添加剤)を添加する前の粉体(母体)では、球状に近い表面の500nm×500nmの面積中で凸部占有面積が5%のときの凸部高さが10〜50nmになることが好ましい。つまり、500nm×500nmの試料表面を横からスライスしたときの切断面のトータル面積が500nm×500nmの5%になるときのスライスした高さが10〜50nmになることが好ましい。これは、微粒子(添加剤)を添加する前の粉体(母体)表面がスムーズな面を持っていることが必要で、微粒子(添加剤)を添加する前の粉体(母体)の表面が凹凸の激しい、粗い表面を持っていると、微粒子の添加処理を行なっても表面形状をコントロールすることが出来ず、最適な構造を作り出すことができないためである。
また、微粒子の添加処理は微粒子を添加する前の粉体(トナー母体粒子)の形状によって影響されるが、微粒子を添加する前の粉体(トナー母体粒子)の平均円形度が0.90〜0.99である球形に近い場合に微粒子の添加処理の効果に優れ、ドット再現性に優れた高画質化を実現できる。円形度が0.9未満では本発明の最適構造の効果は小さい。
トナー粒子表面の形状のコントロールは、前記したように添加剤の微粒子の種類、粒径、添加する際の混合条件や固着注入条件等を選択することによって出来る。添加する微粒子の種類は無機微粉体が最適であり、その平均粒径は10〜200nmの小さい粒径のものが最適である。10nmより小さい粒径の場合には凹凸の効果を作り出すことが難しく、200nmより大きい粒径の場合には適正な凹凸を作り出すことが難しくなる。また、平均粒径10〜100nmのものと、それより大きい平均粒径100〜200nmのものとの併用がさらに好ましい。以下、添加剤を微粉体ともいう。
無機微粉体に関しては以下のような材料が選ばれる。
本発明における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。
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。
無機微粉体の添加量は、トナーに対して0.1〜5重量%使用されるのが好ましい。0.1重量%未満では、トナー流動性を改善する効果が乏しくなり、5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。
また、少なくとも樹脂及び着色剤からなるトナー母体粒子である粉体の表面に電荷制御剤を付着または固着させ、粉体表面形状を適正な凹凸を持つようにしても良い。その平均粒径は10〜200nmの小さい粒径のものが最適である。10nmより小さい粒径の場合には凹凸の効果を作り出すことが難しく、200nmより大きい粒径の場合には適正な凹凸を作り出すことが難しくなる。電荷制御剤としては、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、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ても良い。
添加剤で微粉体を粉体(トナー母体粒子)に添加する際の混合または固着注入条件であるが、主に混合回転数によってトナー粒子表面の形状が制御される。つまり、混合回転数は粉体(母体)の表面に微粉体を付着させる力を制御できる。混合回転数は1000rpm〜6000rpmが最適であり、従来より高い回転数での混合制御が必要である。混合回転数が1000rpmより低回転数の場合には微粉体が粉体(母体)表面に非常に弱い力で付着するような形になり、表面形状の安定さが失われ、トナー飛散、機内汚染等が生じやすくなる。混合回転数が6000rpmより高回転数では、添加された微粉体が添加される前の粉体(母体)表面内部に食込むと共に、表面の凹凸がならされて凹凸が小さくなり、流動性は逆に悪くなる。
これらの混合条件は、混合機の種類によって異なる。特に、注入が可能な混合機の場合には、微粉体が添加される前の粉体(母体)と微粉体との間に働くエネルギーが加わりやすい条件にあるので、細かく最適な条件を調整する必要がある。
最適な凹凸を持つ構造について、図4にモデルを示す。微粉体を完全に1層や2層で粉体表面に付着させる場合には実現できない(図4−(II)、(IV))。つまり、細かい微粉体により粒子表面が覆われているため適正な大きさの凸部および大きな周期が実現できない。この構造を実現させるためには、粉体(母体)表面に微粉体が整数層ではなく、図4−(I)、(III)のように0.4層<微粉体層<0.6層または1.4層<微粉体層<1.6層の場合に実現できることが分かる。また、同様に2.4層<微粉体層<2.6層または3.4層<微粉体層<3.6層の条件を満足する場合も最適な凹凸を持つ構造を実現できる。つまり、微粉体が添加される前の粉体(母体)表面への微粉体の堆積構造により、適正な大きさの凸部と均一な周期をもたせることができる。よって、0.4層<微粉体層<0.6層または1.4層<微粉体層<1.6層または2.4層<微粉体層<2.6層または3.4層<微粉体層<3.6層の条件を満足するような微粉体の量を仕込んで、微粉体の堆積構造がならされて平均化されないような混合条件で混合させれば実現できる。また、混合条件が不充分で、粉体(母体)表面に微粉体が均一に覆われないような混合条件(=不均一に覆われてしまう混合条件)では実現できない。つまり、混合回転数は1000rpm〜6000rpmの最適な混合条件で実施することが好ましい。また、微粉体層が4層以上の場合には、微粉体層の部分的な剥がれ、飛散現象などが生じ、安定性に問題が生じるので適していない。なお、本構造は説明するためのモデル構造であり、本発明を規定するものではない。
本構造を有するトナーは、高画質画像を実現するために、該トナーの重量平均粒径は4〜8μmが好ましく、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8μm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。
本発明のトナーを用いる二成分現像剤は、高画質画像を実現するために、キャリアの平均粒径が20〜70μmであることが好ましい。キャリアの平均粒径が20〜70μm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70μm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。
トナーおよび現像剤の詳細を以下に示す。
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挙げられる。
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挙げられる。
この中で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価のアルコール成分と、B群に示したような二塩基酸成分から得られるものであり、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。
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。
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。
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。
また、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。
樹脂は、結晶性ポリエステルを用いても良い。結晶性を有し、分子量分布がシャープでかつその低分子量分の絶対量を可能な限り多くした脂肪族系ポリエステルである。この樹脂はガラス転移温度(Tg)において結晶転移を起こすと同時に、固体状態から急激に溶融粘度が低下し、紙への定着機能を発現する。この結晶性ポリエステル樹脂の使用により、樹脂のTgや分子量を下げ過ぎることなく低温定着化を達成することができる。そのため、Tg低下に伴なう保存性の低下はない。また、低分子量化に伴なう高すぎる光沢や耐オフセット性の悪化もない。したがってこの結晶性ポリエステル樹脂の導入は、トナーの低温定着性の向上に非常に有効である。
本発明のトナーおいて、低温定着性を発現し、耐ホットオフセット性を確保するためには、トナー中の樹脂および離型剤の合計量に対して、結晶性ポリエステルの含有量は1〜50重量%であり、離型剤の含有量は2〜15重量%であることが好ましい。結晶性ポリエステルの含有量が1重量%未満の場合は低温定着性に効果がなく、50重量%を超える場合はホットオフセット性が悪化する。離型剤含有量が2重量%未満の場合は、耐オフセット性に効果がない場合があり、15重量%を超える場合には、トナー流動性の低下が生じる。
結晶性ポリエステル樹脂の分子構造については、限定的でないが、ポリエステル樹脂の結晶性および軟化点の観点から、炭素数2〜6のジオール化合物、特に1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオールおよびこれらの誘導体を含有するアルコール成分と、マレイン酸、フマル酸、コハク酸、およびこれらの誘導体を含有する酸成分とを用いて合成される下記一般式(1)
Figure 0004383275
で表わされる脂肪族系ポリエステルを含有することが好ましい。また、ポリエステル樹脂の結晶性および軟化点の観点から、非線状のポリエステルを合成するためにアルコール成分にグリセリン等の3価以上の多価アルコールを追加し、酸成分に無水トリメリット酸などの3価以上の多価カルボン酸を追加して縮重合を行なっても良い。
結晶性ポリエステル樹脂のガラス転移温度(Tg)は耐熱保存性が悪化しない範囲で低いことが望ましく、80〜130℃の範囲にあることが好ましい。ガラス転移温度(Tg)が80℃未満の場合は耐熱保存性が悪化し、現像装置内部の温度でブロッキングが発生しやすくなり、130℃を超える場合には定着下限温度が高くなるため低温定着性が得られなくなる。結晶性ポリエステル樹脂のガラス転移温度(Tg)は、DSCによる2nd昇温時の吸熱ピーク温度である。
本発明で用いる着色として、例えば顔料としては以下のものが用いられる。
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。
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。
また、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。
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。
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。
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。
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。
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、通常は一度高濃度に顔料を分散させたマスターバッチを作製し、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ることもできる。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。
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)してもよいし、或いはトナー粒子と混合(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。
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。
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挙げられる。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。
離型剤等の分散性を向上させるなどの目的のために、分散剤を加えても良い。分散剤としては、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挙げられ、それぞれの樹脂を2種以上混合したものでも良い。分散剤の添加量としては、樹脂100重量部に対して10重量部以下が適している。10重量部より多くしてもワックスの分酸性の効果は見られず、逆に定着性や画像再現性が悪くなる。
本発明に係るトナーを作製する方法としては、粉砕法、重合法(懸濁重合、乳化重合分散重合、乳化凝集、乳化会合等)等があるが、これらの作製法に限るものではない。
粉砕法の一例としては、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、上記最適な混合条件により混合機により無機微粉体などからなる添加剤を粒体(母体)表面に付着もしくは固着させる。この混合工程後、所定の粒子構造になっているかどうか評価するために、トナー粒子の表面形状をSPM法を用いて評価する。
評価の結果、その数値が予め定めた設定範囲に入っていた場合、風篩工程へ回し、250メッシュ以上の篩を通過させ、粗大粒子、凝集粒子を除去した後、試料を充填工程へ回し、本発明のトナーを得る。
本発明に係るトナーを作製する方法としては、粉砕法以外の方法が考えられ、重合法の一例としては、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によりトナー粒子(母体粒子)を得る。造粒法は特に限定されない。
例えば本発明のトナー母体粒子は、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。
ウレア変性ポリエステル系樹脂において、そのTgは40〜65℃が好ましく、より好ましくは45〜60℃である。その数平均分子量Mnは2500〜50000が好ましく、より好ましくは2500〜30000である。その重量平均分子量Mwは1万〜50万が好ましく、より好ましくは3万〜10万である。
このトナー母体粒子は、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。
得られた乾燥後のトナー母体粒子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粉体などからなる添加剤を該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母体粒子表面に打込んで、固着注入させても良い。さらにその後、無機微粉体などからなる添加剤を該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。
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)、自動乳鉢などが挙げられる。
この混合工程後、所定の粒子構造になっているかどうか評価するために、トナー粒子の表面形状をSPM法を用いて評価する。
評価の結果、その数値が予め定めた設定範囲に入っていた場合、風篩工程へ回し、250メッシュ以上の篩を通過させ、粗大粒子、凝集粒子を除去した後、試料を充填工程へ回し、本発明のトナーを得る。
また、SPM法を用いた本評価法は、造粒後の検査、風力分級後の検査、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。
また、本評価法は混練り工程や粉砕工程を用いないで作製する重合法やスプレードライ法などで作製したトナー、カプセルトナーにも使用できる。
また、本発明のトナーを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、10〜70重量部であることが好ましい。
さらに本発明のトナーを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。
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20〜70μmが良い。
キャリア表面の被覆材料としては、アミノ系樹脂、例えば尿素−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ユリア樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。またポリビニル系樹脂およびポリビニリデン系樹脂、例えばアクリル樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリスチレン樹脂およびスチレン−アクリル共重合樹脂等のポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル等のハロゲン化オレフィン樹脂等が挙げられる。また、ポリエチレンテレフタレート樹脂およびポリブチレンテレフタレート樹脂等のポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエチレン樹脂やさらにポリ弗化ビニル樹脂、ポリ弗化ビニリデン樹脂、ポリトリフルオロエチレン樹脂、ポリヘキサフルオロプロピレン樹脂、弗化ビニリデンとアクリル単量体との共重合体、弗化ビニリデンと弗化ビニルとの共重合体、テトラフルオロエチレンと弗化ビニリデンと非弗化単量体とのターポリマー等のフルオロターポリマー、およびシリコーン樹脂等が使用できる。また必要に応じて、導電粉等を被覆樹脂中に含有させてもよい。導電粉としては、金属粉、カーボンブラック、酸化チタン、酸化錫、酸化亜鉛等が使用できる。これらの導電性微粒子は、平均粒子径1μm以下のものが好ましい。平均粒子径が1μmよりも大きくなると、電気抵抗の制御が困難になる。
また、前述したように本発明の二成分現像剤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。
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、例えばポリテトラフルオロエチレン系フッ素樹脂粉末、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。
本発明のトナーは、接触または非接触現像方式に使用する一成分現像剤として用いる。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。
また、本発明のトナーは一成分または二成分現像時に、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。
また、一成分現像方式において、トナー供給部の入口に供給ローラや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、本発明のトナーを用いることができる(図5参照)。一般に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、供給ローラや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、供給ローラや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。
本発明のトナーは流動性に優れているため、カートリッジ容器に入れて保管することが十分可能であり、カートリッジ容器から現像部へトナー搬送するような構成の装置にも適している。
カートリッジ容器としては、トナーを充填するトナーカートリッジと、少なくとも感光体と現像手段を具備し、現像手段のトナー収容部にトナーを充填するプロセスカートリッジとを挙げることができ、通常これらのトナーカートリッジ又はプロセスカートリッジを画像形成装置に装着して、画像形成が行なわれる。
図6は、本発明のプロセスカートリッジの一例を示す概略図である。
プロセスカートリッジ(90)としては、少なくとも感光体(60)と現像装置(50)を具備し、現像装置のトナー収容部にトナーを充填するか或いはトナーを充填したトナーカートリッジ(56)を装着して構成され、通常これらのトナーカートリッジ(56)又はプロセスカートリッジ(90)を画像形成装置に装着して、画像形成が行なわれる。
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、これらは本発明を何ら限定するものではない。なお、部は重量基準である。
実施例において、トナー組成、トナー作製法、混合条件を変化したトナーを作製し、トナー粒子表面形状をSPM法を用いて評価し、トナーの流動性を円錐ロータ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(ランク1:悪い→ランク5:良い)評価した。円錐ロータ装置の評価条件は以下に示すものであり、円錐ロータがトナー相中に20mm侵入したときのトルク値を測定した。また、添加剤で処理する前の粉体(母体)の円形度は、フロー式粒子像分析装置FPIA−1000(東亜医用電子株式会社製)により平均円形度として計測した。
・トナー相の空間率:0.53
・円錐ロータの頂角:60°
・円錐ロータの回転数:1rpm
・円錐ロータの侵入速度:5mm/min
−実施例1−
樹脂 ポリエステル樹脂 100部
着色剤 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
電荷制御剤 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6μmの粒度分布に分級した。さらに、得られた母体着色粒子100部に対して、以下の混合条件にて添加剤を混合し、トナーを作製した。
添加剤 シリカ微粉末(体積平均粒径:20nm) 1.5部
酸化チタン微粉末(平均長軸長:100nm) 0.3部
混合回転数 1800rpm
混合時間 120sec
混合機 θコンポーザ
本トナーを作製した後、本評価法によりトナー表面形状を測定し、結果を表1に示す。
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。
その結果を表1に示す。
−実施例2−
実施例1と同様の原材料、作製方法で混練、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、得られた母体着色粒子100部に対して、以下の混合条件にて添加剤を混合し、トナーを作製した。
添加剤 シリカ微粉末(体積平均粒径:20nm) 1.8部
酸化チタン微粉末(平均長軸長:100nm) 0.3部
混合回転数 1800rpm
混合時間 120sec
混合機 θコンポーザ
本トナーを作製した後、本評価法によりトナー表面形状を測定し、結果を表1に示す。
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。
その結果を表1に示す。
−実施例3−
実施例1と同様の原材料、作製方法で混練、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、得られた母体着色粒子100部に対して、以下の混合条件にて添加剤を混合し、トナーを作製した。
添加剤 シリカ微粉末(体積平均粒径:20nm) 2.1部
酸化チタン微粉末(平均長軸長:100nm) 0.3部
混合回転数 1800rpm
混合時間 120sec
混合機 θコンポーザ
本トナーを作製した後、本評価法によりトナー表面形状を測定し、結果を表1に示す。
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。
その結果を表1に示す。
−実施例4−
実施例1と同様の原材料、作製方法で混練、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、得られた母体着色粒子100部に対して、以下の混合条件にて添加剤を混合し、トナーを作製した。
添加剤 シリカ微粉末(体積平均粒径:20nm) 2.1部
酸化チタン微粉末(平均長軸長:100nm) 0.3部
混合回転数 2000rpm
混合時間 120sec
混合機 θコンポーザ
本トナーを作製した後、本評価法によりトナー表面形状を測定し、結果を表1に示す。
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。
その結果を表1に示す。
−実施例5−
実施例1と同様の原材料、作製方法で混練、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、得られた母体着色粒子100部に対して、以下の混合条件にて添加剤を混合し、トナーを作製した。
添加剤 シリカ微粉末(体積平均粒径:20nm) 2.1部
酸化チタン微粉末(平均長軸長:100nm) 0.3部
混合回転数 2200rpm
混合時間 120sec
混合機 θコンポーザ
本トナーを作製した後、本評価法によりトナー表面形状を測定し、結果を表1に示す。
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。
その結果を表1に示す。
−比較例1−
実施例1と同様の原材料、作製方法で混練、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、得られた母体着色粒子100部に対して、以下の混合条件にて添加剤を混合し、トナーを作製した。
添加剤 シリカ微粉末(体積平均粒径:20nm) 1.0部
混合回転数 700rpm
混合時間 120sec
混合機 スーパーミキサー
本トナーを作製した後、本評価法によりトナー表面形状を測定し、結果を表1に示す。
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。
その結果を表1に示す。
−実施例6−
(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,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〔I〕267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〔I〕200部と変性されていないポリエステル〔A〕800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。
(トナーの作製)
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作製した。
イオン交換水 706部
ハイドロキシアパタイト10%懸濁液 294部
(日本化学工業(株)製スーパタイト10)
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、母体着色粒子を得た。体積平均粒径は6.3μmであった。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を混合し、トナーを得た。
添加剤 シリカ微粉末(体積平均粒径:20nm) 1.8部
酸化チタン微粉末(平均長軸長:100nm) 0.3部
混合回転数 2000rpm
混合時間 120sec
混合機 Qミキサー
本トナーを作製した後、本評価法によりトナー表面形状を測定し、結果を表1に示す。
上記作製法で得られたトナーとキャリア(体積平均粒径55μmのフェライト粉、表面をシリコーン樹脂コート)をキャリア97.5部に対し、2.5部の割合で混合し、二成分現像剤を作製した。
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。
その結果を表1に示す。
−実施例7−
実施例6と同様の原材料、作製方法で粉体の作製、分級を行ない、平均粒径が6.3μmの粒度分布に分級した。
さらに、得られた母体着色粒子100部に対して、以下の混合条件にて添加剤を混合し、トナーを作製した。
添加剤 シリカ微粉末(体積平均粒径:20nm) 2.1部
酸化チタン微粉末(平均長軸長:100nm) 0.3部
混合回転数 2000rpm
混合時間 120sec
混合機 Qミキサー
本トナーを作製した後、本評価法によりトナー表面形状を測定し、結果を表1に示す。
上記作製法で得られたトナーとキャリア(体積平均粒径55μmのフェライト粉、表面をシリコーン樹脂コート)をキャリア97.5部に対し、2.5部の割合で混合し、二成分現像剤を作製した。
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。
その結果を表1に示す。
−実施例8−
実施例6と同様の原材料、作製方法で粉体の作製、分級を行ない、平均粒径が6.3μmの粒度分布に分級した。
さらに、得られた母体着色粒子100部に対して、以下の混合条件にて添加剤を混合し、トナーを作製した。
添加剤 シリカ微粉末(体積平均粒径:20nm) 2.1部
酸化チタン微粉末(平均長軸長:100nm) 0.3部
混合回転数 2200rpm
混合時間 120sec
混合機 Qミキサー
本トナーを作製した後、本評価法によりトナー表面形状を測定し、結果を表1に示す。
上記作製法で得られたトナーとキャリア(体積平均粒径55μmのフェライト粉、表面をシリコーン樹脂コート)をキャリア97.5部に対し、2.5部の割合で混合し、二成分現像剤を作製した。
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。
その結果を表1に示す。
−比較例2−
実施例6と同様の原材料、作製方法で粉体の作製、分級を行ない、平均粒径が6.3μmの粒度分布に分級した。
さらに、得られた母体着色粒子100部に対して、以下の混合条件にて添加剤を混合し、トナーを作製した。
添加剤 シリカ微粉末(体積平均粒径:20nm) 1部
混合回転数 700rpm
混合時間 120sec
混合機 スーパーミキサー
本トナーを作製した後、本評価法によりトナー表面形状を測定し、結果を表1に示す。
上記作製法で得られたトナーとキャリア(体積平均粒径55μmのフェライト粉、表面をシリコーン樹脂コート)をキャリア97.5部に対し、2.5部の割合で混合し、二成分現像剤を作製した。
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。
その結果を表1に示す。
−実施例9−
樹脂 ポリエステル樹脂 80部
結晶性ポリエステル樹脂 20部
(Tg=110℃)
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 5部
離型剤 低分子量ポリエチレン 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6.3μmの粒度分布に分級した。さらに、得られた母体着色粒子100部に対して、以下の混合条件にて添加剤を混合し、トナーを作製した。
添加剤 シリカ微粉末(体積平均粒径:20nm) 1.5部
酸化チタン微粉末(平均長軸長:100nm) 0.3部
混合回転数 2000rpm
混合時間 120sec
混合機 Qミキサー
本トナーを作製した後、本評価法によりトナー表面形状を測定し、結果を表1に示す。
上記作製法で得られたトナーとキャリア(体積平均粒径55μmのフェライト粉、表面をシリコーン樹脂コート)をキャリア97.5部に対し、2.5部の割合で混合し、二成分現像剤を作製した。
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。
その結果を表1に示す。
−実施例10−
実施例9と同様の原材料、作製方法で混練、粉砕、分級を行ない、平均粒径が6.3μmの粒度分布に分級した。
さらに、得られた母体着色粒子100部に対して、以下の混合条件にて添加剤を混合し、トナーを作製した。
添加剤 シリカ微粉末(体積平均粒径:20nm) 1.8部
酸化チタン微粉末(平均長軸長:100nm) 0.3部
混合回転数 2000rpm
混合時間 120sec
混合機 Qミキサー
本トナーを作製した後、本評価法によりトナー表面形状を測定し、結果を表1に示す。
上記作製法で得られたトナーとキャリア(体積平均粒径55μmのフェライト粉、表面をシリコーン樹脂コート)をキャリア97.5部に対し、2.5部の割合で混合し、二成分現像剤を作製した。
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。
その結果を表1に示す。
−実施例11−
実施例9と同様の原材料、作製方法で混練、粉砕、分級を行ない、平均粒径が6.3μmの粒度分布に分級した。
さらに、得られた母体着色粒子100部に対して、以下の混合条件にて添加剤を混合し、トナーを作製した。
添加剤 シリカ微粉末(体積平均粒径:20nm) 2.1部
酸化チタン微粉末(平均長軸長:100nm) 0.3部
混合回転数 2000rpm
混合時間 120sec
混合機 Qミキサー
本トナーを作製した後、本評価法によりトナー表面形状を測定し、結果を表1に示す。
上記作製法で得られたトナーとキャリア(体積平均粒径55μmのフェライト粉、表面をシリコーン樹脂コート)をキャリア97.5部に対し、2.5部の割合で混合し、二成分現像剤を作製した。
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。
その結果を表1に示す。
以上の実施例1〜11,比較例1,2の測定結果を表1に示す。
Figure 0004383275
上記表1に示す実施例1〜11及び比較例1、2の測定結果の中から、50%凸部エリア個数(個)に対するドット再現性(ランク)との関係を図7に、また50%凸部高さ(nm)に対するトナー再現性(ランク)との関係を図8に示す。
図7及び図8の結果から、画像濃度低下がなく、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ことが分かる。
(1)SPMにより測定し、500nm×500nmのエリアの凸部占有面積が50%のときの凸部エリアの個数が5〜100個になるトナー粒子表面にする。
(本実施例の中にはないが、凸部のエリアの個数が100個より多い場合には、凸部の数が増えるために粒子間での摩擦成分が増え、流動性が悪くなった。)
(2)SPMにより測定し、500nm×500nmのエリアの凸部占有面積が50%のときの凸部高さが30〜120nmになるトナー粒子表面にする。
(本実施例の中にはないが、凸部高さが30nmより小さい場合には粒子間の付着力を小さくすることが出来ないために流動性は悪くなった。)
添加剤処理をした後のトナー粒子表面のSPM観察像を示した図である。 流動性が良い場合のトナー粒子表面(面積:500nm×500nm)の凸部占有面積が50%のときの凸部面積分布プロファイルの一例を示した図である(凸部面積分布のプロファイルでは淡色部分が凸部を示す。)。 流動性が悪い場合のトナー粒子表面(面積:500nm×500nm)の凸部占有面積が50%のときの凸部面積分布プロファイルの一例を示した図である(凸部面積分布プロファイルでは淡色部分が凸部を示す。)。 静電荷像現像用トナーの表面構造を示したモデル図である。 本発明の静電荷像現像用トナーを用いた現像装置の一例を示した図である。 本発明のプロセスカートリッジの構成の一例を示した図である。 凸部占有面積が50%のときの凸部エリアの個数とドット再現性との関係を示した図である。 凸部占有面積が50%のときの凸部高さとドット再現性との関係を示した図である。
符号の説明
50 現像装置
56 トナーカートリッジ
60 感光体
70 帯電手段
80 クリーニング手段
90 プロセスカートリッジ

Claims (5)

  1. 少なくとも樹脂及び着色剤を含むトナー母体粒子の表面に添加剤を付着または固着させたトナー粒子表面形状をSPMにより測定するトナー評価方法であって、凸部高さ面積分布を、試料表面を横からスライスしたときの切断面のトータル面積で分析するものであり、前記切断面のトータル面積が分析エリアの面積の50%となるときの島状エリアの個数を測定するものであることを特徴とする静電荷像現像用トナー評価方法。
  2. 前記切断面のトータル面積が分析エリアの面積の50%となるときの島状エリアの高さを評価することを特徴とする請求項1記載の静電荷像現像用トナー評価方法。
  3. 切断面のトータル面積が分析エリアの面積の5%となるときの島状エリアの高さを、さらに評価することを特徴とする請求項1又は2記載の静電荷像現像用トナー評価方法。
  4. 前記トータル面積が分析エリアの面積の50%となるときの島状エリアの個数が、500nm×500nm四方内に5個以上100個以下であるか否かにより評価する請求項1乃至3いずれか1に記載の静電荷像現像用トナー評価方法。
  5. 請求項1乃至4のいずれか1に記載の方法でトナーを評価する工程を含むことを特徴とする静電荷像現像用トナーの製造方法。
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