JP5052157B2 - トナーの製造方法 - Google Patents
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Description
速度=吐出量(体積)/繊維径
から、算出することができる。
昇温速度:3.0℃/分
ダイ口径:0.50mm
ダイ長さ:1.0mm
本発明において、融点は、示差走査型熱量測定(DSC)において、DSC曲線の最大吸熱量を示すピークトップから決定される。また、測定装置としては、TA−60WS及びDSC−60(島津製作所社製)を用いることができる。なお、測定条件は、以下の通りである。
サンプル量:5mg
リファレンス:アルミニウム製サンプルパン(アルミナ10mg)
雰囲気:窒素(流量:50ml/分)
温度条件
開始温度:20℃
昇温速度:10℃/分
終了温度:150℃
保持時間:なし
降温温度:10℃/分
終了温度:20℃
保持時間:なし
昇温速度:10℃/分
終了温度:150℃
測定結果は、データ解析ソフトTA−60、バージョン1.52(島津製作所社製)を用いて解析することができる。具体的には、まず、2度目の昇温のDSC微分曲線であるDrDSC曲線の最大ピークを示す点を中心として±5℃の範囲を指定し、解析ソフトのピーク解析機能を用いてピーク温度を求める。次に、DSC曲線で前記ピーク温度+5℃及び−5℃の範囲で解析ソフトのピーク解析機能を用いてDSC曲線の最大吸熱温度(融点)を求める。
・全結着樹脂の中で、10重量%以上を占める主要な樹脂の特性値を用いる。
・Tgとしては、主要な樹脂のTgのうち、最大値を採用する。
・T1/2としては、主要な樹脂のT1/2のうち、最小値を採用する。
・T1/2の1.5倍としては、主要な樹脂のT1/2のうち、最大値を採用する。
・T1/2の3倍としては、主要な樹脂のうち、最大値を採用する。
・結着樹脂のT1/2よりも低い融点を有する全添加剤の中で、10重量%以上を占める主要な成分の融点を採用する。
・融点としては、主要な成分の融点のうち、最小値を採用する。
(TW−TW')/TW×100
から求められる。なお、TWは、トナー中のワックスの含有量[重量%]、TW'は、溶媒で抽出することにより表面ワックスが除去されたトナー中のワックスの含有量[重量%]である。
TW=(トナー中のワックスの吸熱量)/(ワックス単体の吸熱量)×100
から求められる。TWの具体的な測定方法を以下に示す。まず、トナー約5mgをアルミニウム製の試料容器に入れ、試料容器をホルダーユニットに載せ、電気炉中にセットする。次に、室温から昇温速度10℃/分で150℃まで加熱した後、150℃で10分間放置し、室温まで試料を冷却して10分間放置する。その後、窒素雰囲気下、150℃まで昇温速度10℃/分で加熱して、DSC曲線を計測し、トナー中のワックスの吸熱量[J/g]を算出する。また、ワックス約5mgを用いて、同様にワックス単体の吸熱量[J/g]を算出する。
2.混合物を溶融させる工程
3.高温雰囲気で溶融物の比表面積を増大させる工程
4.冷却する工程
5.保温する工程
6.捕集する工程
7.分級する工程
上記の工程において、ワックスの分散状態を制御するために、以下のように操作する。
結着樹脂のT1/2よりも低い融点を有するワックスを選択することにより、工程4で表面近傍のワックスがトナーの内部に移行するため、内包化される。また、ワックスの分散径を大きくする必要がある場合には、工程3の高温雰囲気中で保持する時間を長くすることにより、粒子が成長する。なお、工程1及び工程2については、別の工程としてもよいし、一つの工程としてもよい。例えば、公知の粉体混合機で混合した後に、別途溶融させてもよいし、公知の溶融装置で溶融させながら混合する溶融混練でもよいが、粉体混合機で混合した後に、溶融混練することが好ましい。なお、工程2において、溶融時のワックスの分散径が製造するトナーの粒径よりも大きい場合は、工程3において、トナー間の組成を均一にして比表面積を増大させることができない。工程6、工程7は、本来トナーの粒子構造に変化をもたらさない工程であるか、工程の温度が結着樹脂のTg以上である場合には変化をもたらす可能性がある。工程7は、必ずしも必要な工程ではなく、トナーの粒子径を調整する必要がある場合に付与すればよい。例えば、粗粉や微粉を除く場合に用いる。
そして、中間転写体50は、支持ローラ14、15及び16に張架され、図12中、時計回りに回転可能とされている。支持ローラ15の近傍には、中間転写体50上の残留トナーを除去するための中間転写体クリーニング装置17が配置されている。支持ローラ14と支持ローラ15により張架された中間転写体50には、その搬送方向に沿って、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの4つの画像形成手段18が対向して並置されたタンデム型現像器120が配置されている。タンデム型現像器120の近傍には、露光装置21が配置されている。中間転写体50の、タンデム型現像器120が配置された側とは反対側には、二次転写装置22が配置されている。二次転写装置22においては、無端ベルトである二次転写ベルト24が一対のローラ23に張架されており、二次転写ベルト24上を搬送される転写紙と中間転写体50は互いに接触することが可能である。二次転写装置22の近傍には、定着装置25が配置されている。
(原料)
ポリエステル樹脂(T1/2:124℃、Tg:58℃)95.00部
マゼンタ顔料TOSHIKI RED 1022(大日本インキ化学工業社製)6.00部
カルナバワックス(融点:80℃)5.00部
極性制御剤BONTRON E−304(オリエント科学工業社製)0.50部
[実施例1〜3、比較例1〜5]
図1Aに示すフローの装置を用いて樹脂粒子を製造した。以下、試作条件について説明する。
図5Aに示すフローの装置で繊維状の前駆体を製造した。以下、試作条件について説明する。
図7Aに示すフローの装置を用いて樹脂粒子を製造した。以下、試作条件について説明する。
樹脂粒子100部、シリカ粒子(比表面積径20nm)0.75部、シリカ粒子(比表面積径50μm)0.75部を、ヘンシェル型ミキサーで混合し、トナーを得た。
[現像剤の製造]
トナー2.5部と、シリコーン樹脂が被覆されたフェライトキャリア(芯材の平均粒径45μm)97.5部をターブラミキサーで攪拌して、現像剤を製造した。
[評価方法及び評価結果]
以下に示す現像剤の評価を実施した。
(a)フィルミング
カラープリンタIPSiO Color 4100(リコー社製)及び転写紙タイプ 6200(リコー社製)を用いて、2万枚のプリント試験を実施し、フィルミングに伴う異常な画像の発生の有無と感光体表面の観察を行い、以下の基準で判定した。
〔評価基準〕
◎:初期状態とほとんど変わらず、特に優れている場合
○:初期状態とほとんど変わらない場合
△:画像面では問題ないが、感光体の表面に軽微なフィルミングが見られた場合
×:感光体の表面に明らかなフィルミングが見られ、異常な画像が発生した場合
(b)ブレード固着
カラープリンタIPSiO Color 4100(リコー社製)及び転写紙タイプ 6200(リコー社製)を用いて、2万枚のプリント試験を実施し、ブレード固着に伴う白スジ等の異常な画像の発生の有無とブレードの観察を行い、以下の基準で判定した。
〔評価基準〕
◎:初期状態とほとんど変らず、特に優れている場合
○:初期状態とほとんど変わらない場合
△:画像面では問題ないが、ブレードに軽微な固着を生じていた場合
×:ブレードに明らかな固着を生じ、白スジ等の異常な画像が発生した場合
(c)画像濃度
タンデム型カラー電子写真装置imagio Neo 450(リコー社製)をベルト定着方式に改造した装置を用いて、転写紙タイプ 6200(リコー社製)2万枚の四隅及び中心に、トナーの付着量が1.00±0.1mg/cm2である画像を形成した。なお、各々の画像は、用紙の0.1%の面積(正方形)であり、定着ローラの表面温度を160±2℃として、形成した。2万枚プリント後に得られた画像の5箇所の画像濃度を、分光計938 スペクトロデンシトメータ(X−Rite社製)を用いて測定した。なお、画像濃度としては、5箇所の画像濃度の平均値を評価し、以下の基準で判定した。なお、得られた画像濃度が高い程、画像濃度が高く、高濃度の画像が形成できることを意味し、画像濃度が1.2以上であると、実用可能なレベルであると認められる。
〔評価基準〕
◎:画像濃度が1.4以上
○:画像濃度が1.2以上1.4未満
△:画像濃度が1.0以上1.2未満
×:画像濃度が1.0未満
(d)カブリ
カラー電子写真装置IPSiO Color 8100(リコー社製)をオイルレス定着方式に改造してチューニングした装置を用いて、温度10℃、湿度15%の環境で、画像面積率が5%のチャートを連続10万枚出力する耐久試験を実施した後、転写紙上の地肌部のトナー汚れの度合いを目視(ルーペ)で観察し、以下の基準で判定した。
〔評価基準〕
◎:トナー汚れが全くなく、良好である場合
○:トナー汚れがわずかにあるが、問題とならない程度である場合
△:トナー汚れが少しある場合
×:トナー汚れが非常に目立ち、問題(許容範囲外)となる場合
(e)低温定着性
複写機MF2200(リコー社製)の定着部を改造して、定着ローラとして、テフロン(登録商標)ローラを有する装置を用いて、転写紙タイプ 6200(リコー社製)をセットして複写テストを行い、定着ローラの温度を変えて定着下限温度を測定した。具体的には、紙送りの線速度を120〜150mm/秒、面圧を1.2kgf/cm2、ニップ幅を3mmに設定し、定着下限温度を測定し、以下の基準で判定した。なお、従来の低温定着トナーの定着下限温度は、140〜150℃であり、定着下限温度が低い程、低温定着性に優れることを意味する。
〔評価基準〕
◎:定着下限温度が120℃未満
○:定着下限温度が120℃以上130℃未満
△:定着下限温度が130℃以上140℃未満
×:定着下限温度が140℃以上
以上の各々の評価を表7に示す。
○:必要十分の実用性を備え、市場で問題を起こさない場合
△:使用環境により、まれに市場で問題を起こすことがある場合
×:市場で問題を起こすことがある場合
[考察]
表2、表4及び表6から、実施例のトナーは、表面ワックス量が4.2重量%未満に制御され、好ましいワックス内包状態が形成されている。また、実施例1〜3と実施例7、8から、樹脂粒子の製造装置の形態が異なっても、効果が再現されることが確認できる。さらに、実施例4〜6から、前駆体を経る場合においても、同様に効果が得られることがわかる。
17 中間転写クリーニング装置
18 画像形成手段
20 帯電ローラ
21 露光装置
22 二次転写装置
23 ローラ
24 二次転写ベルト
25 定着装置
26 定着ベルト
27 加圧ローラ
28 シート反転装置
30 露光装置
32 コンタクトガラス
33 第1走行体
34 第2走行体
35 結像レンズ
36 読取りセンサ
40 現像器
41 現像ベルト
42K、42Y、42M、42C 現像剤収容部
43K、43Y、43M、43C 現像剤供給ローラ
44K、44Y、44M、44C 現像ローラ
45K、45Y、45M、45C ブラック用現像器
49 レジストローラ
50 中間転写体
51 ローラ
52 分離ローラ
53 手差し給紙路
54 手差しトレイ
55 切換爪
56 排出ローラ
57 排出トレイ
58 コロナ帯電器
60 クリーニング装置
61 現像器
62 転写帯電器
63 感光体クリーニング装置
64 除電器
70 除電ランプ
80 転写ローラ
90 クリーニング装置
95 転写紙
100 画像形成装置
101 感光体
102 帯電手段
103 露光手段
104 現像手段
105 記録媒体
107 クリーニング手段
108 転写手段
110 ベルト式画像定着装置
120 タンデム型現像器
130 原稿台
142 給紙ローラ
143 ペーパーバンク
144 給紙カセット
145 分離ローラ
146 給紙路
147 搬送ローラ
148 給紙路
150 複写装置本体
200 給紙テーブル
210 画像定着装置
220 加熱ローラ
230 加圧ローラ
300 スキャナ
400 原稿自動搬送装置(ADF)
Claims (21)
- ワックス及び結着樹脂を含有する混合物を溶融させて溶融物を調製する工程と、
該結着樹脂のガラス転移点以上該結着樹脂の1/2法軟化点の3倍以下の温度雰囲気下で、該溶融物から粒子を形成する工程と、
該結着樹脂のガラス転移点以上該結着樹脂の1/2法軟化点の45/31倍以下の温度雰囲気下で、該粒子を2.1秒以上3.6秒以下保持する工程と、
該粒子を冷却固化する工程を有し、
該ワックスは、融点が40℃以上160℃以下であり、
該結着樹脂の1/2法軟化点が該ワックスの融点よりも高いことを特徴とするトナーの製造方法。 - ワックス及び結着樹脂を含有する混合物を溶融させて溶融物を調製する工程と、
該結着樹脂のガラス転移点以上該結着樹脂の1/2法軟化点の3倍以下の温度雰囲気下で、該溶融物の比表面積を増大させて前駆体を形成する工程と、
該結着樹脂のガラス転移点以上該結着樹脂の1/2法軟化点の45/31倍以下の温度雰囲気下で、該前駆体を3.2ミリ秒以上3.8ミリ秒以下保持する工程と、
該前駆体を冷却固化する工程と、
該前駆体から粒子を形成する工程を有し、
該ワックスは、融点が40℃以上160℃以下であり、
該結着樹脂の1/2法軟化点が該ワックスの融点よりも高いことを特徴とするトナーの製造方法。 - 前記前駆体は、繊維状であり、
前記樹脂粒子の体積平均粒子径に対する前記前駆体の繊維径の比が0.5以上1.2未満であることを特徴とする請求項2に記載のトナーの製造方法。 - 排出口を有するチャンバー内に前記溶融物を供給すると共に、前記溶融物を供給する手段とは異なる手段から、該溶融物に接触するように第一のガス流を該チャンバー内に供給することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載のトナーの製造方法。
- 前記第一のガス流は、前記結着樹脂の1/2法軟化点以上前記結着樹脂の1/2法軟化点の3倍以下の温度を有することを特徴とする請求項4に記載のトナーの製造方法。
- 前記チャンバーは、円筒状及び/又は円錐状の部位を有し、
前記第一のガス流は、旋回流であり、
該旋回流の軸と略同一方向に前記溶融物を供給することを特徴とする請求項4又は5に記載のトナーの製造方法。 - 前記第一のガス流は、温度が150℃以上370℃以下であることを特徴とする請求項4乃至6のいずれか一項に記載のトナーの製造方法。
- 第二のガス流を前記チャンバー内に供給し、
該第二のガス流は、温度が前記結着樹脂の1/2法軟化点以上前記結着樹脂の1/2法軟化点の3倍以下であることを特徴とする請求項4乃至7のいずれか一項に記載のトナーの製造方法。 - 前記チャンバーの内壁面に沿って前記第二のガス流を供給することを特徴とする請求項8に記載のトナーの製造方法。
- 前記チャンバーの側面から前記第二のガス流を供給することを特徴とする請求項8又は9に記載のトナーの製造方法。
- 前記チャンバーは、円筒状及び/又は円錐状の部位を有し、
前記第二のガス流は、前記チャンバー内で旋回流を形成し、
該旋回流は、軸の方向が前記溶融物を供給する方向と略同一であることを特徴とする請求項8乃至10のいずれか一項に記載のトナーの製造方法。 - 前記第二のガス流は、温度が120℃以上350℃以下であることを特徴とする請求項8乃至11のいずれか一項に記載のトナーの製造方法。
- 第三のガス流を少なくとも一つ以上の経路から前記チャンバー内に供給し、
該第三のガス流は、温度が前記結着樹脂の1/2法軟化点未満であることを特徴とする請求項4乃至12のいずれか一項に記載のトナーの製造方法。 - 前記チャンバーの内壁面に沿って前記第三のガス流を供給することを特徴とする請求項13に記載のトナーの製造方法。
- 前記チャンバーの側面から前記第三のガス流を供給することを特徴とする請求項13又は14に記載のトナーの製造方法。
- 前記チャンバーは、円筒状及び/又は円錐状の部位を有し、
前記第三のガス流は、前記チャンバー内で旋回流を形成し、
該旋回流は、軸の方向が前記溶融物を供給する方向と略同一であることを特徴とする請求項13乃至15のいずれか一項に記載のトナーの製造方法。 - 前記チャンバー内の圧力と外部雰囲気の圧力の差が−2kPa以上2kPa以下であることを特徴とする請求項4乃至16のいずれか一項に記載のトナーの製造方法。
- 前記溶融物を供給する手段は、開口部の短軸長が0.1mm以上5.0mm以下の口金であることを特徴とする請求項4乃至17のいずれか一項に記載のトナーの製造方法。
- 前記口金は、開口部が略円形であり、開口径が0.16mm以上1.00mm以下のノズルであることを特徴とする請求項18に記載のトナーの製造方法。
- 前記混合物は、着色剤をさらに含有することを特徴とする請求項1乃至19のいずれか一項に記載のトナーの製造方法。
- 前記混合物は、帯電制御剤をさらに含有することを特徴とする請求項1乃至20のいずれか一項に記載のトナーの製造方法。
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