JP5388481B2 - トナー及び二成分系現像剤 - Google Patents

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Description

本発明は、電子写真方式、静電記録方式、静電印刷方式、トナージェット方式に用いられるトナー及び二成分系現像剤に関する。
近年、フルカラープリンター、フルカラー複写機、フルカラー複合機用の転写材として、普通紙やオーバーヘッドプロジェクター用フィルム(OHT)以外に、光沢紙等の厚紙やカード、葉書等、多様なマテリアルに対応することが求められている。そのため、中間転写体を用いた転写方法が主流になってきている。
通常、中間転写体を用いた転写方法においては、像担持体上に顕像化されたトナー像を中間転写体に転写後、更に中間転写体から転写材上に転写することが必要である。そのため、従来の方法と比べると転写回数が多くなり、トナーとしては、より高い転写効率を有することが望まれる。
この転写効率を上げる手法の一つとして、トナーの球形化が検討されている。
例えば、懸濁重合や乳化重合などの重合トナー(特許文献1、2、3参照)が提案されている。しかし、前記重合トナーは、転写効率は向上するものの、転写時の二次色における飛び散りが悪化することがあった。
また、前記重合トナーは、多数枚耐久時に画像濃度が低下する場合があった。前記重合トナーは、重合時に生成した樹脂微粒子等がトナー粒子表面に付着しており、その樹脂微粒子等がトナーから剥れ、0.60μm以上2.00μm以下の粒子の量が増加することにより、多数枚耐久時に画像濃度低下がおこる場合があった。
そこで、トナーを超音波で分散させた分散液中の0.60μm以上2.00μm以下のトナー粒子の割合を制御し、耐久性を向上させたトナー(特許文献4参照)が提案されている。しかし、上記トナーでは、良好な転写効率の達成及び画像濃度の低下を抑制できるものの転写時の二次色の飛び散りを解決するには至っていない。
また、トナーの球形化手法として、粉砕トナーを球形化処理することにより得られるトナーが提案されている。粉砕トナーの球形化処理に関する具体例として、機械的衝撃力で球形化する方法(特許文献5参照)があるが、機械式の場合、球形化に限界があり、十分な転写効率を得るまでには至っていない。
また、熱風により球形化する方法(特許文献6参照)が提案されている。
しかし、上記トナーは、転写性は良好であるものの、常温低湿環境での印刷、及び、高面積比率の画像を印刷した時に、再転写性が悪化する場合があった。
以上のように、さまざまな提案がなされてきた。しかし、いまだ改善の余地があり、転写効率が高く、再転写性が良好であり、かつ、二次色における転写時の飛び散りが抑制され、トナーの帯電性の低下による画像濃度低下が軽減されたトナー及び現像剤の提供が待望されている。
特開平6−282105号公報 特開平3−84558号公報 特開2005−49853号公報 特開平10−333356号広報 特開2004−295101号公報 特開2004−138691号公報
本発明の目的は、転写効率が高く、再転写性が良好であり、かつ、二次色における転写時の飛び散りが抑制され、トナーの帯電性の低下による画像濃度低下が軽減されたトナー及び二成分系現像剤の提供することである。
本発明は、結着樹脂、着色剤及びワックスを少なくとも含有したトナー粒子と外添剤を有するトナーであって、該ワックスは、最大吸熱ピークのピーク温度が65℃以上100℃以下であり、該結着樹脂が、軟化点70℃以上100℃以下の低軟化点樹脂、或いは融点が80℃以上120℃以下の結晶性を有する樹脂を含有し、20kHz、50W/10cmの超音波を、該トナーを分散させた分散液に5分間照射した時、画像処理解像度512×512画素(1画素あたり0.37μm×0.37μm)のフロー式粒子像測定装置により測定された0.50μm以上2.00μm以下の粒子の測定値C1が、1.0個数%以上30.0個数%以下であり、毛細管吸引時間法により計測された、45体積%メタノール水溶液に対する該トナーの表面張力指数が、5.0×10−3N/m以上1.0×10−1N/m以下であることを特徴とするトナーに関する。
また、本発明は、磁性キャリアとトナーを含有する二成分系現像剤であって、トナーとして上記のトナーを用いることを特徴とする二成分系現像剤に関する。
本発明により、転写効率が高く、再転写性が良好であり、かつ、二次色における転写時の飛び散りが抑制され、トナーの帯電性の低下による画像濃度低下が軽減されたトナー及び二成分系現像剤の提供が可能となる。
本発明において測定値C1は、良好な再転写性を達成するために40.0個数%以下である必要がある。さらに良好な再転写性と画像濃度の低下の抑制を達成するために、測定値C1は、1.0個数%以上30.0個数%以下にすることが好ましく、より好ましくは1.0個数%以上15.0個数%以下にすることである。
中間転写体を用いたフルカラー画像形成方法の場合、中間転写体上に複数の色のトナーを転写する。この時、先に中間転写体上に転写したトナーが、他の色の転写時に中間転写体から感光体上に移動してしまう現象(いわゆる再転写)が発生する場合がある。再転写は耐久時、特に高面積比率の画像を印刷した時に顕著である。
本発明者らは、この現象が20kHz、50W/10cmの超音波をトナーを分散させた分散液に5分間照射した時における前記フロー式粒子像測定装置によって測定された0.50μm以上2.00μm以下の粒子の測定値C1と相関があることを見出した。
そして、この測定値C1を40.0個数%以下に制御することで、耐久時の再転写性を向上させることができることを見出した。
測定値C1を40.0個数%以下にコントロールする手法としては、分級処理により2.00μm以下の小粒子を取り除くことや、熱風による表面平滑処理で小粒子同士を合体させ2.00μm以下の粒子数を減らす等の手法がある。
測定値C1を40.0個数%より多くすると、再転写が生じやすくなる。
また、測定値C1を1.0個数%未満にすると、低湿環境下でトナーの帯電量が増加し画像濃度が低下する場合があるため、測定値C1を1.0個数%以上とすることがより好ましい。
さらに、20kHz、50W/10cmの超音波をトナーを分散させた分散液に1分間照射した時における前記フロー式粒子像分析装置によって測定された0.50μm以上2.00μm以下の粒子の測定値C2を制御することで、高面積比率の画像を印刷した時の再転写性をさらに良化させることができる。
その理由は明らかではないが、本発明者らは以下のように考えている。
高面積比率の画像を印刷した時は、過剰のトナーが補給される。
この補給されたばかりのトナーに含まれている、0.50μm以上2.00μm以下のトナーは、現像スリーブから感光体に現像されにくく、現像機内に残ってしまう。そのため、印刷枚数が増えるほど現像器内の0.50μm以上2.00μm以下のトナーの量は増加し、ますます現像性が低下する。
このため、測定値C2を0.5個数%以上20.0個数%以下にすることで、このような高面積比率の画像を多数枚印刷した場合であっても現像性を維持することができる。
測定値C2が20.0個数%より大きくなると、現像性が低下し、高面積比率の画像を多数枚印刷した時に濃度が低下する場合がある。
また、測定値C2が0.5個数%未満であると低湿環境下でトナーの帯電量が増加し画像濃度が低下する場合ある。
測定値C2を上記範囲にコントロールするためには、分級処理により2.00μm以下の小粒子を取り除くことや、熱風による表面平滑処理で小粒子同士を合体させ2.00μm以下の粒子数を減らす手法で達成できる。中でも熱風による表面平滑処理を行った後に分級を行うことが好ましい。
本発明のトナーの重量平均粒子径(D4)は、3.0μm以上8.0μm以下であることが好ましく、より好ましくは、4.0μm以上7.0μm以下である。トナーの重量平均径(D4)を上記範囲にすることで、高画質が達成できる。
トナーの重量平均粒子径(D4)が3.0μm未満の場合には、トナーの流動性が悪化し、現像器内での混合性が悪化し高画質を得られない場合がある。
一方、トナーの重量平均粒子径(D4)が8.0μmを越えると、トナーの飛び散りが視覚的に感知できる場合がある。トナーの重量平均粒子径(D4)は、トナー製造時におけるトナー粒子の分級によって調整することが可能である。
本発明のトナーは、トナーの円相当径2.00μm以上200.00μm以下の粒子について0.200以上、1.000以下の円形度の範囲において800分割して解析された平均円形度が、0.950以上1.000以下であることが好ましい。より好ましくは、0.955以上0.990以下、更に好ましくは、0.955以上0.985以下である。トナーの平均円形度を上記範囲にすることにより、良好な転写効率を達成できる。トナーの円形度が0.950未満の場合には、転写効率が悪化することがある。尚、本発明における円形度は、画像処理解像度512×512画素(1画素あたり0.37μm×0.37μm)のフロー式粒子像測定装置によって測定された値である。
また、測定値C1だけでなく、毛細管吸引時間法により計測された45体積%メタノール水溶液に対するトナーの表面張力指数を制御することが、画像濃度の低下を抑制するために必要であることを発明者らは見出した。
具体的には、毛細管吸引時間法により計測された、45体積%メタノール水溶液に対するトナーの表面張力指数5.0×10−3N/m以上1.0×10−1N/m以下である。好ましくは6.0×10−3N/m以上6.0×10−2N/m以下である。
トナーの表面張力指数(N/m)は、毛細管吸引時間法により計測された45体積%メタノール水溶液に対するトナーの毛管圧力をPα(N/m)、トナーの比表面積をA(m/g)、トナーの真密度をB(g/cm)としたときに、下式(1)より算出される。
式(1):トナーの表面張力指数=Pα/(A×B×10
本発明において、上記トナーの表面張力指数は、トナー表面の付着力の指標として用いている。
その理由は明確ではないが、発明者らは以下のように考えている。
本発明のトナーは、0.50μm以上2.00μm以下の粒子の測定値C1が、40.0個数%以下である。通常、トナーの帯電量というのは小さい粒径のトナーの方が大きい。このため、C1が40.0個数%より大きいトナーは、高帯電量の小粒径トナーが多いために、トナー全体としての帯電量は高くなる。その結果、外添剤の脱離による帯電量の低下というのは顕著になりにくい。
しかし、本発明のトナーは、良好な再転写性を確保するために、C1を40.0個数%としてある。このため、高帯電量の小粒径トナーが少なく、トナーの帯電量が低くなり、トナー粒子表面から外添剤が脱離した場合のトナーの帯電量低下が顕著になり、その結果、画像濃度低下が発生する場合がある。
毛細管吸引時間法により計測された、45体積%メタノール水溶液に対するトナーの表面張力指数が5.0×10−3N/m以上、1.0×10−1N/m以下であるトナーは、上述したような小粒径トナーが少ないような場合でも、トナー粒子表面からの外添剤の脱離を抑制することができる。そして、トナーの帯電量低下による画像濃度の低下を軽減することができる。
また、トナーの表面張力指数を上記範囲に制御することにより、トナーの付着力が大きくなることにより、特に二次色における転写時の飛び散りを軽減できる。
トナーの表面張力指数が1.0×10−1N/mを超える場合には、トナー中からワックスが過剰量溶出していることがあり、帯電付与部材へのトナー付着によりトナーの帯電性が下がることがある。
また、トナーの表面張力指数が5.0×10−3N/m未満の場合、トナー表面の付着力が低減し、特に二次色における転写時の飛び散りが悪化することがある。
本発明のトナーにおいて、トナーの表面の疎水化処理により、表面張力指数を上記範囲に調整することが可能である。
疎水化処理の方法としては、公知の疎水性の物質によりトナー表面を処理することが挙げられる。処理剤としては、カップリング剤、ワックス、オイル、ワニス、有機化合物等を使用できる。
本発明のトナーは、例えば、熱風を用いてトナー粒子の表面平滑処理を行うと同時に、ワックスによるトナー粒子の表面の疎水化処理を行うことにより得られる。より好ましくは、結着樹脂100質量部に対しワックスを3質量部以上20質量部以下含有する熱風を用いて表面平滑処理を行ったトナーである。
上記熱風を用いてのトナー粒子の表面平滑処理においては、過剰の熱量をトナーの表面に与えてしまうと、過剰量のワックスがトナー粒子の表面へ移行してしまうことやトナー粒子中におけるワックスの分布が不均一になることがある。そのため、熱風の温度、冷却風の温度等の製造条件を制御することにより、ワックスの溶出量や分布をコントロールし、トナーの表面張力指数を上記範囲にすることが重要である。
熱風を用いた表面平滑処理の具体例としては、トナー粒子を空気中に拡散させた状態で、瞬間的にトナー粒子表面に高温の熱風を吹き付けることのよりトナー粒子の表面を溶融し、直後に瞬間的に冷風によって冷却することにより表面平滑処理を行うことが挙げられる。
上記手法によるトナー粒子の表面平滑処理は、トナー粒子に過剰の熱を与えることがなく、均一に処理を行うことができる。また、原材料成分の変質を防ぐと共にトナー粒子の表面のみの平滑処理が可能である。そのため、熱による過剰量のワックスのトナー粒子表面への移行や、ワックスの局在化を防ぐことができ、トナーの帯電性の低下軽減を達成することが出来る。
本発明のトナーに用いられる結着樹脂としては、公知の樹脂を用いることが可能である。
例えば、以下のものが挙げられる。ポリエステル、ポリスチレン;ポリ−p−クロルスチレン、ポリビニルトルエンの如きスチレン誘導体の重合体;スチレン−p−クロルスチレン共重合体、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−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体、スチレン−α−クロル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−インデン共重合体の如きスチレン共重合体;ポリ塩化ビニル、フェノール樹脂、変性フェノール樹脂、マレイン樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリ酢酸ビニル、シリコーン樹脂;脂肪族多価アルコール、脂肪族ジカルボン酸、芳香族ジカルボン酸、芳香族ジアルコール類及びジフェノール類から選択される単量体を構造単位として有するポリエステル樹脂;ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリビニルブチラール、テルペン樹脂、クマロンインデン樹脂、石油樹脂。
中でも、ポリエステル樹脂及びスチレンアクリル系樹脂が、定着性や現像性の観点から好ましい。
また、熱風を用いたトナーの表面平滑処理時に、0.50μm以上2.00μm以下の粒子を減少させることができる結着樹脂を用いることが好ましい。
具体的には、少なくとも結着樹脂として軟化点が70℃以上100℃以下の低軟化点樹脂、または、融点が80℃以上120℃以下の結晶性を有する樹脂を用いることが好ましい。ここでいう結晶性を有するとは、樹脂の軟化点と樹脂の最大吸熱ピークのピーク温度の差が10℃以下である樹脂のことをいう。
上記樹脂を用いると、熱球形化時に比表面積が大きいために、熱を受けやすい2.00μm以下の微粒子同士が効果的に合体する。その結果、2.00μm以下の粒子の量を減少させることができるために好ましい。
軟化点が70℃未満の樹脂、または、融点が80℃未満の結晶性を有する樹脂を用いると、トナーの保存性が低下する場合がある。
また、軟化点が100℃より高い樹脂、または、融点が120℃より高い結晶性を有する樹脂を用いると、2.00μm以下の粒子の量を十分に減らすことができない場合がある。
さらに上記の樹脂と共に軟化点100℃以上200℃以下の高軟化点樹脂を併用することで、2.00μmより大きい粒子の合一を適度に抑制し、過度の合一粒子の生成を抑制することができるため、好ましい。
軟化点100℃未満の樹脂だと、過度の合一粒子の生成を抑制することができず、また、軟化点が200℃より高い樹脂を用いると、定着性が悪化する場合がある。
さらに好ましくは、低軟化点樹脂と高軟化点樹脂の軟化点の差、または、結晶性を有する樹脂の融点と高軟化点樹脂の軟化点の差が、10℃以上100℃以下であると、2.00μm以下の粒子の量を減少させると共に2.00μmより大きい粒子の合一を効果的に抑制できるために好ましい。
軟化点の差が10℃未満であると2.00μm以下の粒子を減らすことと2.00μmより大きい粒子の合一を抑制の両立ができない場合がある。
また、軟化点の差が100℃より大きいと、樹脂の混合性が悪化し、その結果、帯電性が低下する場合がある。
また、本発明のトナーに用いられるワックスとしては、以下のものが挙げられる。
低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、アルキレン共重合体、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックス、フィッシャートロプシュワックスの如き脂肪族炭化水素系ワックス、また酸化ポリエチレンワックスの如き脂肪族炭化水素系ワックスの酸化物、またはそれらのブロック共重合物;カルナバワックス、ベヘン酸ベヘニルエステルワックス、モンタン酸エステルワックスの如き脂肪酸エステルを主成分とするワックス類、及び脱酸カルナバワックスの如き脂肪酸エステル類を一部または全部を脱酸化したもの。さらに、パルミチン酸、ステアリン酸、モンタン酸の如き飽和直鎖脂肪酸類;ブランジン酸、エレオステアリン酸、バリナリン酸の如き不飽和脂肪酸類;ステアリルアルコール、アラルキルアルコール、ベヘニルアルコール、カルナウビルアルコール、セリルアルコール、メリシルアルコールの如き飽和アルコール類;ソルビトールの如き多価アルコール類;パルミチン酸、ステアリン酸、ベヘン酸、モンタン酸等の脂肪酸類とステアリルアルコール、アラルキルアルコール、ベヘニルアルコール、カルナウビルアルコール、セリルアルコール、メリシルアルコールの如きアルコール類のエステル類;リノール酸アミド、オレイン酸アミド、ラウリン酸アミドの如き脂肪酸アミド類;メチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスカプリン酸アミド、エチレンビスラウリン酸アミド、ヘキサメチレンビスステアリン酸アミドの如き飽和脂肪酸ビスアミド類;エチレンビスオレイン酸アミド、ヘキサメチレンビスオレイン酸アミド、N,N’ジオレイルアジピン酸アミド、N,N’ジオレイルセバシン酸アミドの如き不飽和脂肪酸アミド類;m−キシレンビスステアリン酸アミド、N,N’ジステアリルイソフタル酸アミドなどの芳香族系ビスアミド類;ステアリン酸カルシウム、ラウリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウムの如き脂肪族金属塩(一般に金属石けんといわれているもの);脂肪族炭化水素系ワックスにスチレンやアクリル酸などのビニル系モノマーを用いてグラフト化させたワックス類;ベヘニン酸モノグリセリドの如き脂肪酸と多価アルコールの部分エステル化物;植物性油脂の水素添加などによって得られるヒドロキシル基を有するメチルエステル化合物。
本発明において特に好ましく用いられるワックスとしては、脂肪族炭化水素系ワックス及び脂肪酸とアルコールのエステルであるエステル化物が挙げられる。例えば、アルキレンを高圧下でラジカル重合あるいは低圧下でチーグラー触媒又はメタロセン触媒で重合した低分子量のアルキレンポリマー;高分子量のアルキレンポリマーを熱分解して得られるアルキレンポリマー;一酸化炭素及び水素を含む合成ガスからアーゲ法により得られる炭化水素の蒸留残分から、あるいはこれらを水素添加して得られる合成炭化水素ワックスである。
さらにプレス発汗法、溶剤法、真空蒸留の利用や分別結晶方式により炭化水素ワックスの分別を行ったものが、より好ましく用いられる。母体としての炭化水素は、金属酸化物系触媒(多くは2種以上の多元系)を使用した一酸化炭素と水素の反応によって合成されるもの[例えばジントール法、ヒドロコール法(流動触媒床を使用)によって合成された炭化水素化合物];ワックス状炭化水素が多く得られるアーゲ法(同定触媒床を使用)により得られる炭素数が数百ぐらいまでの炭化水素;エチレンなどのアルキレンをチーグラー触媒により重合した炭化水素が、分岐が少なくて小さく、飽和の長い直鎖状炭化水素であるので好ましい。特にアルキレンの重合によらない方法により合成されたワックスがその分子量分布からも好ましいものである。また、パラフィンワックスも好ましく用いられる。
また、上記トナーに用いられるワックスは、示差走査熱量測定(DSC)装置で測定される昇温時の吸熱曲線において、温度30℃以上200℃以下の範囲に存在する最大吸熱ピークのピーク温度が45℃以上140℃以下の範囲にあることが好ましい。より好ましくは65℃以上100℃以下の範囲である。
上記ワックスの最大吸熱ピークのピーク温度が45℃以上140℃以下の範囲に存在する場合、トナーの表面張力指数を上記範囲すると同時に、良好な定着性を達成するために好ましい。一方、最大吸熱ピークのピーク温度が45℃未満の場合、トナーの耐ブロッキング性が悪化し、最大吸熱ピークのピーク温度が140℃を超える場合、定着性が悪化する傾向にある。
上記ワックスの含有量は、結着樹脂100質量部に対して3質量部以上20質量部以下であることが好ましい。より好ましくは、3質量部以上10質量部以下である。
ワックスの含有量を前記範囲で用いることのより、トナーの表面張力指数を本発明の範囲で用いることができるため、好ましい。
ワックスの含有量が結着樹脂100質量部に対して3質量部未満の場合、定着時にワックスの離型効果が発現しにくく、耐ホットオフセット性が悪化し好ましくない。
また、ワックスの含有量が20質量部を超える場合には、熱風により表面処理を行った場合に、トナー中からワックスが過剰量溶出している場合があり、帯電付与部材へトナーが付着することによりトナーの帯電性が下がることがあり好ましくない。
本発明で使用される着色剤としては、以下のものが挙げられる。尚、着色剤において、顔料単独で使用してもかまわないが、染料と顔料とを併用してその鮮明度を向上させた方がフルカラー画像の画質の点から好ましい。
黒色着色剤としては、カーボンブラック;磁性体;イエロー着色剤、マゼンタ着色剤及びシアン着色剤とを用いて黒色に調整したものが挙げられる。
マゼンタトナー用着色顔料しては、以下のものが挙げられる。
縮合アゾ化合物、ジケトピロロピロール化合物、アンスラキノン、キナクリドン化合物、塩基染料レーキ化合物、ナフトール化合物、ベンズイミダゾロン化合物、チオインジゴ化合物、ペリレン化合物が挙げられる。
具体的には、C.I.ピグメントレッド1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、21、22、23、30、31、32、37、38、39、40、41、48:2、48:3,48:4、49、50、51、52、53、54、55、57:1、58、60、63、64、68、81:1、83、87、88、89、90、112、114、122、123、144、146、150、163、166、169、177、184、185、202、206、207、209、220、221、238、254、269;C.I.ピグメントバイオレット19、C.I.バットレッド1、2、10、13、15、23、29、35が挙げられる。
マゼンタトナー用染料としては、以下のものが挙げられる。C.Iソルベントレッド1、3、8、23、24、25、27、30、49、81、82、83、84、100、109、121、C.I.ディスパースレッド9、C.I.ソルベントバイオレット8、13、14、21、27、C.I.ディスパーバイオレット1の如き油溶染料、C.I.ベーシックレッド1、2、9、12、13、14、15、17、18、22、23、24、27、29、32、34、35、36、37、38、39、40、C.I.ベーシックバイオレット1、3、7、10、14、15、21、25、26、27、28などの如きの塩基性染料。
シアントナー用着色顔料としては、以下のものが挙げられる。
C.I.ピグメントブルー1、2、3、7、15:2、15:3、15:4、16、17、60、62、66;C.I.バットブルー6、C.I.アシッドブルー45、フタロシアニン骨格にフタルイミドメチルを1乃至5個置換した銅フタロシアニン顔料。
イエロー用着色顔料としては、以下のものが挙げられる。
縮合アゾ化合物、イソインドリノン化合物、アンスラキノン化合物、アゾ金属化合物、メチン化合物、アリルアミド化合物。具体的には、C.I.ピグメントイエロー1、2、3、4、5、6、7、10、11、12、13、14、15、16、17、23、62、65、73、74、83、93、95、97、109、110、111、120、127、128、129、147、155、168、174、180、181、185、191;C.I.バットイエロー1、3、20が挙げられる。また、C.I.ダイレクトグリーン6、C.I.ベーシックグリーン4、C.I.ベーシックグリーン6、ソルベントイエロー162などの染料も使用することができる。
上記トナーにおいて、結着樹脂に予め、着色剤を混合し、マスターバッチ化させたものを用いることが好ましい。そして、この着色剤マスターバッチとその他の原材料(結着樹脂及びワックス等)を溶融混練させることにより、トナー中に着色剤を良好に分散させることが出来る。
結着樹脂に着色剤を混合し、マスターバッチ化させる場合は、多量の着色剤を用いても着色剤の分散性を悪化させず、また、トナー粒子中における着色剤の分散性を良化し、混色性や透明性等の色再現性が優れる。また、転写材上でのカバーリングパワーが大きいトナーを得ることが出来る。また、着色剤の分散性が良化することにより、トナー帯電性の耐久安定性が優れ、高画質を維持した画像を得ることが可能となる。
上記着色剤の使用量は、結着樹脂100質量部に対して好ましくは0.1質量部以上30.0質量部以下である。
本発明のトナーには、その帯電性を安定させるために公知の荷電制御剤を用いることができる。荷電制御剤は、荷電制御剤の種類や他のトナー構成材料の物性等によっても異なるが、トナー中の樹脂100質量部当たり0.1質量部以上10.0質量部以下含まれることが好ましく、0.1質量部以上5質量部以下含まれることがより好ましい。このような荷電制御剤としては、トナーを負帯電性に制御するものと、正帯電性に制御するものとが知られており、トナーの種類や用途に応じて種々のものを一種又は二種以上用いることができる。尚、該荷電制御剤はトナーに対して内添しても良いし外添しても良い。
上記負帯電性の荷電制御剤としては、サリチル酸金属化合物、ナフトエ酸金属化合物、ダイカルボン酸金属化合物、スルホン酸又はカルボン酸を側鎖に持つ高分子型化合物、ホウ素化合物、尿素化合物、ケイ素化合物、カリックスアレーンが挙げられる。
一方、正帯電性荷電制御剤としては、四級アンモニウム塩、四級アンモニウム塩を側鎖に有する高分子型化合物、グアニジン化合物、イミダゾール化合物が挙げられる。
特に、上記荷電制御剤としては、無色でトナーの帯電スピードが速く且つ一定の帯電量を安定して維持できる芳香族カルボン酸金属化合物が好ましい。
本発明においては、トナーの性能を向上させる目的で、トナー粒子に、流動性、転写性、帯電安定性などの向上を目的として外添剤をヘンシェルミキサーの如き混合機で混合して用いる。上記外添剤としては公知のものが使用できるが、下記微粉末を好適に用いることが可能である。
例えば、フッ化ビニリデン微粉末、ポリテトラフルオロエチレン微粉末の如きフッ素系樹脂粉末;酸化チタン微粉末、アルミナ微粉末、湿式製法シリカ、乾式製法シリカの如き微粉末シリカ;それらをシラン化合物、及び有機ケイ素化合物、チタンカップリング剤、シリコーンオイルにより表面処理を施した処理シリカ。
上記酸化チタン微粉末であれば、硫酸法、塩素法、揮発性チタン化合物、例えばチタンアルコキシド、チタンハライド、チタンアセチルアセトネートの低温酸化(熱分解,加水分解)により得られる酸化チタン微粉末が用いられる。結晶系としてはアナターゼ型、ルチル型、これらの混晶型、アモルファスのいずれのものも用いることができる。
上記アルミナ微粉末であれば、バイヤー法、改良バイヤー法、エチレンクロルヒドリン法、水中火花放電法、有機アルミニウム加水分解法、アルミニウムミョウバン熱分解法、アンモニウムアルミニウム炭酸塩熱分解法、塩化アルミニウムの火焔分解法により得られるアルミナ微粉末が用いられる。結晶系としてはα、β、γ、δ、ξ、η、θ、κ、χ、ρ型、これらの混晶型、アモルファスのいずれのものも用いられ、α、δ、γ、θ、混晶型、アモルファスのものが好ましく用いられる。
上記微粉末は、その表面がカップリング剤やシリコーンオイルによって疎水化処理をされていることがより好ましい。微粉末の表面の疎水化処理方法は、微粉末と反応あるいは物理吸着する有機ケイ素化合物等で化学的、または物理的に処理する方法である。
上記疎水化処理方法として好ましい方法は、ケイ素ハロゲン化合物の蒸気相酸化により生成されたシリカ微粒子を有機ケイ素化合物で処理する方法である。そのような方法に使用される有機ケイ素化合物の例は、以下のものが挙げられる。ヘキサメチルジシラザン、トリメチルシラン、トリメチルクロルシラン、トリメチルエトキシシラン、ジメチルジクロルシラン、メチルトリクロルシラン、アリルジメチルクロルシラン、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、β−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、トリオルガノシリルメルカプタン、トリメチルシリルメルカプタン、トリオルガノシリルアクリレート、ビニルジメチルアセトキシシラン、ジメチルエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、ヘキサメチルジシロキサン、1,3−ジビニルテトラメチルジシロキサン、1,3−ジフェニルテトラメチルジシロキサンおよび1分子当り2から12個のシロキサン単位を有し末端に位置する単位のSiに水酸基を1つずつ有するジメチルポリシロキサンが挙げられる。これらは1種あるいは2種以上の混合物で用いられる。
上記外添剤は、BET法で測定した窒素吸着による比表面積が30m/g以上、好ましくは50m/g以上のものが特性付与の観点から好ましい。外添剤の添加量は、トナー粒子100質量部に対して0.1質量部以上8.0質量部以下、好ましくは0.1質量部以上4.0質量部以下である。
本発明のトナーは、磁性キャリアと混合して二成分系現像剤として用いることで、現像性ドット再現性が向上する。
これは、以下の理由によるとは本発明者らは考えている。
磁性キャリアとトナーとを有する二成分現像剤を用いると、現像スリーブ上に二成分現像剤の穂ができる。その結果、現像する機会が増え、現像スリーブから感光体にトナーが移動しやすくなるためである。
磁性キャリアとしては、例えば、表面を酸化した或いは未酸化の鉄粉;鉄、リチウム、カルシウム、マグネシウム、ニッケル、銅、亜鉛、コバルト、マンガン、クロム、希土類の如き金属粒子、それらの合金粒子又は酸化物粒子;フェライト等の磁性体;磁性体と、この磁性体を分散した状態で保持するバインダー樹脂とを含有する磁性体分散樹脂キャリア(いわゆる樹脂キャリア);一般に公知のもの;等が使用できる。
本発明のトナーを二成分系現像剤として使用する場合、トナーとキャリア混合比率は、現像剤中のトナー濃度として、2質量%以上、15質量%以下であることが好ましく、より好ましくは4質量%以上、13質量%以下である。トナー濃度が2質量%未満では画像濃度が低下しやすく、15質量%を超えるとカブリや機内飛散が発生しやすい。
次に、本発明のトナーを製造する手順について説明するが、本発明はこの製造方法に限定されるべきものではない。本発明のトナーは、結着樹脂、着色剤、及びワックス、並びに任意の材料を溶融混練し、これを冷却して粉砕し、必要に応じて粉砕物の球形化処理、表面平滑処理、及び分級処理を行い、これに外添剤を混ぜることによって製造することが可能である。以下に具体例を示す。
まず、原料混合工程では、少なくとも結着樹脂、着色剤及びワックスを所定量秤量後配合し、混合する。ここで用いる混合装置の例としては、ダブルコン・ミキサー、V型ミキサー、ドラム型ミキサー、スーパーミキサー、ヘンシェルミキサー、ナウターミキサー等が挙げられる。
更に、混合されたトナー原料を溶融混練して、樹脂類を溶融し、その中に着色剤等を分散させる。該溶融混練工程では、例えば、加圧ニーダー、バンバリィミキサー等のバッチ式練り機や、連続式の練り機を用いることができる。近年では、連続生産できる等の優位性から、一軸又は二軸押出機が主流となっている。例えば、神戸製鋼所社製KTK型二軸押出機、東芝機械社製TEM型二軸押出機、ケイ・シー・ケイ社製二軸押出機、ブス社製コ・ニーダー等が一般的に使用される。更に、トナー原料を溶融混練することによって得られる着色樹脂組成物は、溶融混練後、2本ロール等で圧延され、水冷等で冷却する冷却工程を経て冷却される。
そして一般的には上記で得られた着色樹脂組成物の冷却物は、次いで、粉砕工程で所望の粒径にまで粉砕される。粉砕工程では、まず、クラッシャー、ハンマーミル、フェザーミル等で粗粉砕され、更に、川崎重工業社製のクリプトロンシステム、日清エンジニアリング社製のスーパーローター等で粉砕され、粉砕品を得る。
その後、必要に応じて慣性分級方式のエルボージェット(日鉄鉱業社製)、遠心力分級方式のターボプレックス(ホソカワミクロン社製)等の分級機等の篩分機を用いて分級し、分級品を得る。
本発明のトナーは、上記粉砕品を得た後、例えば、図1で表される表面平滑処理装置を用いて、熱風による表面平滑処理を行い、続いて分級をすることにより得られる。若しくは、予め分級したものを、熱風による表面平滑処理を行うことより得られる。このように、いずれの方法でも得ることが可能である。
ここで、本発明のトナーを得るために用いられる表面平滑装置の概略を、図1及び2を用いて説明する。
図1は本発明に用いた表面平滑装置の概略的断面図であり、図2はこの表面平滑装置におけるトナー供給口及び気流噴射部材の概略的断面図を示す。
トナー供給口100から供給されたトナー114は、高圧エアー供給ノズル115から噴射されるインジェクションエアにより加速され、その下方にある気流噴射部材102へ向かう。図2に示すように、気流噴射部材102からは拡散エア110が噴射され、この拡散エア110によりトナーが上方及び外側へ拡散する。この時、インジェクションエアの流量と拡散エアーの流量とを調節することにより、トナーの拡散状態をコントロールすることができる。
更に、トナーの融着防止を目的として、トナー供給口100の外周、表面平滑装置外周及び移送配管116外周には冷却ジャケット106が設けられている。尚、該冷却ジャケットには冷却水(好ましくはエチレングリコール等の不凍液)を通水することが好ましい。
また、拡散エアーにより拡散したトナーは、熱風供給口101から供給された熱風により、表面が溶融し、平滑処理される。この時、熱風供給口内温度C(℃)は100≦C≦450であることが好ましい。
温度が100℃未満の場合にはトナーの平滑性にばらつきが生じる場合があり、トナーの転写性の面で好ましくない。また、450℃を超える場合には溶融状態が進みすぎる事でトナー同士の合一が進み、トナーの粗大化や融着が生じる場合がある。
熱風により表面が平滑化されたトナーは、装置上部外周に設けた冷風供給口103から供給される冷風により冷却される。この時、装置内の温度分布管理、トナーの表面状態をコントロールする目的で、装置の本体側面に設けた第二の冷風供給口104から冷風を導入しても良い。第二の冷風供給口104の出口はスリット形状、ルーバー形状、多孔板形状、メッシュ形状等を用いる事ができ、導入方向は中心方向へ水平、装置壁面に沿う方向が、目的に応じて選択可能である。
この時、上記冷風供給口内及び第二の冷風供給口内の温度E(℃)は−20≦E≦10であることが好ましい。また、上記冷風は除湿冷風であることが好ましい。具体的には、絶対水分量が5g/m以下であることが好ましい。このことは、トナー表面の表面張力指数を本発明の範囲に制御するためには重要である。
これらの冷風温度が−20℃未満の場合には装置内の温度が下がりすぎてしまい、本来の目的である熱による平滑処理が十分に為されず、トナーの転写性能を向上させることができない場合がある。また、10℃を超える場合には、装置内における熱風ゾーンの制御が不十分になり、粒子同士の合一が進み、粉体粒子の粗大化が生じる場合がある。
次に、図2を用いて、本発明に用いた表面改質装置内に具備した気流噴射部材について説明する。図2に示すとおり、トナー供給口100上部から定量供給機により供給されたトナーは、同管内でインジェクションエアにより加速され出口部へ向かい、装置内に設置された気流噴射部材102からの拡散エアにより外側へ拡散する。尚、気流噴射部材102の下端はトナー供給口100から5mm以上150mm以下の位置に装備されている。気流噴射部材の下端が出口から5mm未満の位置に接続された場合、装置内に導入するトナーの処理量を多く設定すると、詰まりや改質不良となる場合がある。また、150mmを超える場合には、拡散エアにより拡散したトナーを改質する熱風の効果が均一に得られない場合があり、トナーの改質にばらつきが生じる場合があり、トナーの転写性の面で好ましくない。
また、トナー供給口100の外周には、結露防止を目的とした気流供給口111を、トナー供給口100と冷却ジャケット106の間に設けても良い。この結露防止のための気流は、拡散エア、又は上記冷風、第二の冷風と共通の供給機から導入しても良く、取り入れ口を開放として、外気を取り入れても良い。又、緩衝エアとして取り入れ口を閉鎖した状態で装置を運転する事も可能である。
また、必要に応じて、例えば奈良機械製作所製のハイブリタイゼーションシステム、ホソカワミクロン社製のメカノフージョンシステムを用いて更に表面改質及び球形化処理を行ってもよい。このような場合では必要に応じて風力式篩のハイボルター(新東京機械社製)等の篩分機を用いても良い。更に、外添剤を外添処理する方法としては、分級されたトナーと公知の各種外添剤を所定量配合し、ヘンシェルミキサー、スーパーミキサー等の粉体にせん断力を与える高速撹拌機を外添機として用いて、撹拌・混合する方法が挙げられる。
上記トナーの各種物性の測定法について以下に説明する。
<トナーの重量平均粒径(D4)の測定>
トナーの重量平均粒径(D4)は、以下のようにして算出する。測定装置としては、100μmのアパーチャーチューブを備えた細孔電気抵抗法による精密粒度分布測定装置「コールター・カウンター Multisizer 3」(登録商標、ベックマン・コールター社製)を用いる。測定条件の設定及び測定データの解析は、付属の専用ソフト「ベックマン・コールター Multisizer 3 Version3.51」(ベックマン・コールター社製)を用いる。尚、測定は実効測定チャンネル数2万5千チャンネルで行う。
測定に使用する電解水溶液は、特級塩化ナトリウムをイオン交換水に溶解して濃度が約1質量%となるようにしたもの、例えば、「ISOTON II」(ベックマン・コールター社製)が使用できる。
尚、測定、解析を行う前に、以下のように前記専用ソフトの設定を行った。
前記専用ソフトの「標準測定方法(SOM)を変更」画面において、コントロールモードの総カウント数を50000粒子に設定し、測定回数を1回、Kd値は「標準粒子10.0μm」(ベックマン・コールター社製)を用いて得られた値を設定する。「閾値/ノイズレベルの測定ボタン」を押すことで、閾値とノイズレベルを自動設定する。また、カレントを1600μAに、ゲインを2に、電解液をISOTON IIに設定し、「測定後のアパーチャーチューブのフラッシュ」にチェックを入れる。
前記専用ソフトの「パルスから粒径への変換設定」画面において、ビン間隔を対数粒径に、粒径ビンを256粒径ビンに、粒径範囲を2μmから60μmまでに設定する。
具体的な測定法は以下の通りである。
(1)Multisizer3専用のガラス製250ml丸底ビーカーに前記電解水溶液約200mlを入れ、サンプルスタンドにセットし、スターラーロッドの撹拌を反時計回りで24回転/秒にて行う。そして、専用ソフトの「アパーチャーのフラッシュ」機能により、アパーチャーチューブ内の汚れと気泡を除去しておく。
(2)ガラス製の100ml平底ビーカーに前記電解水溶液約30mlを入れる。この中に分散剤として「コンタミノンN」(非イオン界面活性剤、陰イオン界面活性剤、有機ビルダーからなるpH7の精密測定器洗浄用中性洗剤の10質量%水溶液、和光純薬工業社製)をイオン交換水で約3質量倍に希釈した希釈液を約0.3ml加える。
(3)発振周波数50kHzの発振器2個を位相を180度ずらした状態で内蔵し、電気的出力120Wの超音波分散器「Ultrasonic Dispension System Tetora150」(日科機バイオス社製)を準備する。超音波分散器の水槽内に約3.3lのイオン交換水を入れ、この水槽中にコンタミノンNを約2ml添加する。
(4)前記(2)のビーカーを前記超音波分散器のビーカー固定穴にセットし、超音波分散器を作動させる。そして、ビーカー内の電解水溶液の液面の共振状態が最大となるようにビーカーの高さ位置を調整する。
(5)前記(4)のビーカー内の電解水溶液に超音波を照射した状態で、トナー約10mgを少量ずつ前記電解水溶液に添加し、分散させる。そして、さらに60秒間超音波分散処理を継続する。尚、超音波分散にあたっては、水槽の水温が10℃以上40℃以下となる様に適宜調節する。
(6)サンプルスタンド内に設置した前記(1)の丸底ビーカーに、ピペットを用いてトナーを分散した前記(5)の電解質水溶液を滴下し、測定濃度が約5%となるように調整する。そして、測定粒子数が50000個になるまで測定を行う。
(7)測定データを装置付属の前記専用ソフトにて解析を行い、重量平均粒径(D4)および個数平均粒径(D1)を算出する。尚、前記専用ソフトでグラフ/体積%と設定したときの、「分析/体積統計値(算術平均)」画面の「平均径」が重量平均粒径(D4)である。
<平均円形度の測定方法>
トナー粒子の平均円形度は、フロー式粒子像分析装置「FPIA−3000」(シスメックス社製)によって、校正作業時の測定及び解析条件で測定する。
具体的な測定方法は、以下の通りである。まず、ガラス製の容器中に予め不純固形物などを除去したイオン交換水約20mlを入れる。この中に分散剤として「コンタミノンN」(非イオン界面活性剤、陰イオン界面活性剤、有機ビルダーからなるpH7の精密測定器洗浄用中性洗剤の10質量%水溶液、和光純薬工業社製)をイオン交換水で約3質量倍に希釈した希釈液を約0.2ml加える。更に測定試料を約0.02g加え、超音波分散器を用いて2分間分散処理を行い、測定用の分散液とする。その際、分散液の温度が10℃以上40℃以下となる様に適宜冷却する。超音波分散器としては、発振周波数50kHz、電気的出力150Wの卓上型の超音波洗浄器分散器(例えば「VS−150」(ヴェルヴォクリーア社製))を用い、水槽内には所定量のイオン交換水を入れ、この水槽中に前記コンタミノンNを約2ml添加する。
測定には、対物レンズとして「UPlanApro」(倍率10倍、開口数0.40)を搭載した前記フロー式粒子像分析装置を用い、シース液にはパーティクルシース「PSE−900A」(シスメックス社製)を使用した。前記手順に従い調整した分散液を前記フロー式粒子像分析装置に導入し、HPF測定モードで、トータルカウントモードにて3000個のトナー粒子を計測する。そして、粒子解析時の2値化閾値を85%とし、解析粒子径を円相当径1.985μm以上、39.69μm未満に限定し、トナー粒子の平均円形度を求める。
測定にあたっては、測定開始前に標準ラテックス粒子(例えば、Duke Scientific社製の「RESEARCH AND TEST PARTICLES Latex Microsphere Suspensions 5200A」をイオン交換水で希釈)を用いて自動焦点調整を行う。その後、測定開始から2時間毎に焦点調整を実施することが好ましい。
なお、本願実施例では、シスメックス社による校正作業が行われた、シスメックス社が発行する校正証明書の発行を受けたフロー式粒子像分析装置を使用した。解析粒子径を円相当径1.985μm以上、39.69μm未満に限定した以外は、校正証明を受けた時の測定及び解析条件で測定を行った。
<トナーの0.50μm以上2.00μm以下の粒子の測定値C1、C2の測定>
トナーの0.50μm以上2.00μm以下の粒子の測定値C1は、フロー式粒子像分析装置「FPIA−3000」(シスメックス社製)によって、校正作業時の測定及び解析条件で測定した。
具体的な測定方法は以下の通りである。イオン交換水20mlに、分散剤として界面活性剤、好ましくはドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム塩を0.01g加えた。その後、測定試料0.02gを加え、超音波分散器STM社製UH−50を用い、発振周波数20kHz、50W/10cmの条件で、5分間(C1測定時)、または、1分間(C2測定時)分散処理を行った。その際、分散液の温度が10℃以上40℃以下となる様に適宜冷却した。
測定には、標準対物レンズ(10倍)を搭載した前記フロー式粒子像分析装置を用い、シース液にはパーティクルシース「PSE−900A」(シスメックス社製)を使用した。前記手順に従い調整した分散液を前記フロー式粒子像分析装置に導入し、HPF測定モードで、トータルカウントモードにて3000個のトナー粒子を計測した。粒子解析時の2値化閾値を85%とし、全解析粒子(0.50μm以上200.00μm以下)に対する0.50μm以上2.00μm以下の粒子の個数%を測定値C1、測定値C2とした。
<トナーの表面張力指数の測定>
トナー 約5.5gを測定セルに静かに投入し、タッピングマシンPTM−1型(三協パイオテク社製)を用いて、タッピングスピード30回/minにて1分間タッピング操作を行う。これを測定装置(三協パイオテク社製:WTMY−232A型ウェットテスタ)内にセットし測定を行う。
定流量法により毛管圧力Pα(N/m)をもとめた。各条件は下記の通りである。
溶媒 :45体積%メタノール水溶液
測定モード :定流量法 (A2モード)
液体流量 :2.4ml/min
セル :Y型測定セル
トナー表面張力指数(N/m)とは、トナーの毛細管吸引時間法により測定された毛管圧力をPα(N/m)、トナーの比表面積をA(m/g)、トナーの真密度をB(g/cm)とした時に、下記式(2)より算出される。
式(2):トナー表面張力指数=Pα/(A×B×10
<トナー及び外添剤のBET比表面積の測定>
トナー及び外添剤のBET比表面積の測定は、JIS Z8830(2001年)に準じて行う。具体的な測定方法は、以下の通りである。
測定装置としては、定容法によるガス吸着法を測定方式として採用している「自動比表面積・細孔分布測定装置 TriStar3000(島津製作所社製)」を用いる。測定条件の設定および測定データの解析は、本装置に付属の専用ソフト「TriStar3000 Version4.00」を用いて行い、また装置には真空ポンプ、窒素ガス配管、ヘリウムガス配管が接続される。窒素ガスを吸着ガスとして用い、BET多点法により算出した値を本発明におけるBET比表面積とする。
尚、BET比表面積は以下のようにして算出する。
まず、トナーまたは外添剤に窒素ガスを吸着させ、その時の試料セル内の平衡圧力P(Pa)とトナーまたは外添剤の窒素吸着量Va(モル・g−1)を測定する。そして、試料セル内の平衡圧力P(Pa)を窒素の飽和蒸気圧Po(Pa)で除した値である相対圧Prを横軸とし、窒素吸着量Va(モル・g−1)を縦軸とした吸着等温線を得る。次いで、トナーまたは外添剤の表面に単分子層を形成するのに必要な吸着量である単分子層吸着量Vm(モル・g−1)を、下記のBET式を適用して求める。
Pr/Va(1−Pr)=1/(Vm×C)+(C−1)×Pr/(Vm×C)
(ここで、CはBETパラメータであり、測定サンプル種、吸着ガス種、吸着温度により変動する変数である。)
BET式は、X軸をPr、Y軸をPr/Va(1−Pr)とすると、傾きが(C−1)/(Vm×C)、切片が1/(Vm×C)の直線と解釈できる(この直線をBETプロットという)。
直線の傾き=(C−1)/(Vm×C)
直線の切片=1/(Vm×C)
Prの実測値とPr/Va(1−Pr)の実測値をグラフ上にプロットして最小二乗法により直線を引くと、その直線の傾きと切片の値が算出できる。これらの値を用いて上記の傾きと切片の連立方程式を解くと、VmとCが算出できる。
さらに、上記で算出したVmと窒素分子の分子占有断面積(0.162nm)から、下記の式に基づいて、トナー及び外添剤のBET比表面積S(m・g−1)を算出する。
S=Vm×N×0.162×10−18
(ここで、Nはアボガドロ数(モル−1)である。)
本装置を用いた測定は、装置に付属の「TriStar3000 取扱説明書V4.0」に従うが、具体的には、以下の手順で測定する。
充分に洗浄、乾燥した専用のガラス製試料セル(ステム直径3/8インチ、容積約5ml)の風袋を精秤する。そして、ロートを使ってこの試料セルの中にトナー(約1.5g)または外添剤(約0.3g)を入れる。
トナーまたは外添剤を入れた前記試料セルを真空ポンプと窒素ガス配管を接続した「前処理装置 バキュプレップ061(島津製作所社製)」にセットし、23℃にて真空脱気を約10時間継続する。尚、真空脱気の際には、トナーまたは外添剤が真空ポンプに吸引されないよう、バルブを調整しながら徐々に脱気する。セル内の圧力は脱気とともに徐々に下がり、最終的には約0.4Pa(約3ミリトール)となる。真空脱気終了後、窒素ガスを徐々に注入して試料セル内を大気圧に戻し、試料セルを前処理装置から取り外す。そして、この試料セルの質量を精秤し、風袋との差からトナーまたは外添剤の正確な質量を算出する。尚、この際に、試料セル内のトナーまたは外添剤が大気中の水分等で汚染されないように、秤量中はゴム栓で試料セルに蓋をしておく。
次に、トナーまたは外添剤が入った前記の試料セルのステム部に専用の「等温ジャケット」を取り付ける。そして、この試料セル内に専用のフィラーロッドを挿入し、前記装置の分析ポートに試料セルをセットする。尚、等温ジャケットとは、毛細管現象により液体窒素を一定レベルまで吸い上げることが可能な、内面が多孔性材料、外面が不浸透性材料で構成された筒状の部材である。
続いて、接続器具を含む試料セルのフリースペースの測定を行う。フリースペースは、23℃においてヘリウムガスを用いて試料セルの容積を測定し、続いて液体窒素で試料セルを冷却した後の試料セルの容積を同様にヘリウムガスを用いて測定して、これらの容積の差から換算して算出する。また、窒素の飽和蒸気圧Po(Pa)は、装置に内蔵されたPoチューブを使用して、別途に自動で測定される。
次に、試料セル内の真空脱気を行った後、真空脱気を継続しながら試料セルを液体窒素で冷却する。その後、窒素ガスを試料セル内に段階的に導入してトナーに窒素分子を吸着させる。この際、平衡圧力P(Pa)を随時計測することにより前記した吸着等温線が得られるので、この吸着等温線をBETプロットに変換する。尚、データを収集する相対圧Prのポイントは、0.05、0.10、0.15、0.20、0.25、0.30の合計6ポイントに設定する。得られた測定データに対して最小二乗法により直線を引き、その直線の傾きと切片からVmを算出する。さらに、このVmの値を用いて、前記したようにトナーまたは外添剤のBET比表面積を算出する。
<トナー及び磁性キャリアの真密度の測定>
トナー及び磁性キャリアの真密度は、乾式自動密度計オートピクノメーター(ユアサアイオニクス社製)により測定する。条件は下記の通りである。
セル SMセル(10ml)
サンプル量 約2.0g(トナー)、約5.0g(磁性キャリア)
この測定方法は、気相置換法に基づいて、固体・液体の真密度を測定するものである。液相置換法と同様、アルキメデスの原理に基づいているが、置換媒体としてガス(アルゴンガス)を用いるため、微細孔への精度が高い。
<ワックス及び樹脂の最大吸熱ピークのピーク温度の測定>
ワックス及び樹脂の最大吸熱ピークは、示差走査熱量分析(DSC)装置「Q1000」(TA Instruments社製)を用いてASTM D3418−82に準じて測定する。即ち、装置検出部の温度補正はインジウムと亜鉛の融点を用い、熱量の補正についてはインジウムの融解熱を用いる。
具体的には、ワックス、又は、樹脂を約5mg精秤し、これをアルミニウム製のパンの中に入れ、リファレンスとして空のアルミニウム製のパンを用い、測定温度範囲30〜200℃の間で、昇温速度10℃/minで測定を行う。尚、測定においては、一度200℃まで昇温させ、続いて30℃まで降温し、その後に再度昇温を行う。この2度目の昇温過程での温度30〜200℃の範囲におけるDSC曲線の最大の吸熱ピークのピーク温度を、本発明のトナー及び樹脂のDSC測定における吸熱曲線の最大吸熱ピークのピーク温度とする。
<樹脂の軟化点の測定方法>
樹脂の軟化点の測定は、定荷重押し出し方式の細管式レオメータ「流動特性評価装置 フローテスターCFT−500D」(島津製作所社製)を用い、装置付属のマニュアルに従って行う。本装置では、測定試料の上部からピストンによって一定荷重を加えつつ、シリンダに充填した測定試料を昇温させて溶融し、シリンダ底部のダイから溶融された測定試料を押し出し、この際のピストン降下量と温度との関係を示す流動曲線を得ることができる。
本発明においては、「流動特性評価装置 フローテスターCFT−500D」に付属のマニュアルに記載の「1/2法における溶融温度」を軟化点とする。尚、1/2法における溶融温度とは、次のようにして算出されたものである。まず、流出が終了した時点におけるピストンの降下量Smaxと、流出が開始した時点におけるピストンの降下量Sminとの差の1/2を求める(これをXとする。X=(Smax−Smin)/2)。そして、流動曲線においてピストンの降下量がXとSminの和となるときの流動曲線の温度が、1/2法における溶融温度である。
測定試料は、約1.0gの樹脂を、25℃の環境下で、錠剤成型圧縮機(例えば、NT−100H、エヌピーエーシステム社製)を用いて約10MPaで、約60秒間圧縮成型し、直径約8mmの円柱状としたものを用いる。
CFT−500Dの測定条件は、以下の通りである。
試験モード:昇温法
開始温度:50℃
到達温度:200℃
測定間隔:1.0℃
昇温速度:4.0℃/min
ピストン断面積:1.000cm
試験荷重(ピストン荷重):10.0kgf(0.9807MPa)
予熱時間:300秒
ダイの穴の直径:1.0mm
ダイの長さ:1.0mm
<磁性キャリアの体積分布基準50%粒径の測定方法>
粒度分布測定は、レーザー回折・散乱方式の粒度分布測定装置「マイクロトラックMT3300EX」(日機装社製)にて測定を行った。
磁性キャリアの体積分布基準50%粒径(D50)の測定には、乾式測定用の試料供給機「ワンショットドライ型サンプルコンディショナーTurbotrac」(日機装社製)を装着して行った。Turbotracの供給条件として、真空源として集塵機を用い、風量約33リットル/sec、圧力約17kPaとした。制御は、ソフトウエア上で自動的に行う。粒径は体積基準の累積値である50%粒径(D50)、90%粒径(D90)を求める。制御及び解析は付属ソフト(バージョン10.3.3−202D)を用いて行う。
測定条件は下記の通りである。
SetZero時間 :10秒
測定時間 :10秒
測定回数 :1回
粒子屈折率 :1.81
粒子形状 :非球形
測定上限 :1408μm
測定下限 :0.243μm
測定環境 :23℃/50%RH
以下、本発明の具体的実施例について説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
(樹脂の製造例1)
1,2−プロピレングリコール 33.9質量部
テレフタル酸 60.0質量部
アジピン酸 5.9質量部
テトラブトキシチタネート 0.2質量部
以上を、冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応槽中に入れ、180℃で窒素気流下で、8時間反応させた。次いで230℃まで徐々に昇温しながら、窒素気流下で、水を留去しながら4時間反応させ、さらに6.7×10以上2.7×10Paの減圧下に反応させ、軟化点が72℃になった時点で取り出した。取り出した樹脂を室温まで冷却後、粉砕し粒子化した。これを樹脂(A−1)とする。
(樹脂の製造例2)
180℃での反応時間を8時間から10時間に変更した以外は、樹脂の製造例1と同様にし、軟化点が98℃になった時点で取り出した。これを樹脂(A−2)とする。
(樹脂の製造例3)
ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物 34.3質量部
ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物 35.8質量部
テレフタル酸 29.7質量部
テトラブトキシチタネート 0.2質量部
以上を、冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応槽中に入れ、210℃で窒素気流下に生成する水を留去しながら7時間反応させた。次いで6.7×10以上2.7×10Paの減圧下に反応させ、軟化点が75℃になった時点で取り出した。取り出した樹脂を室温まで冷却後、粉砕し粒子化した。これを樹脂(A−3)とする。
(樹脂の製造例4)
ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物 35.8質量部
ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物 37.4質量部
テレフタル酸 23.8質量部
無水トリメリット酸 2.8質量部
テトラブトキシチタネート 0.2質量部
以上を、冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応槽中に入れ、210℃で窒素気流下に生成する水を留去しながら9時間反応させた。次いで6.7×10以上2.7×10Paの減圧下に反応させ、軟化点が82℃になった時点で取り出した。取り出した樹脂を室温まで冷却後、粉砕し粒子化した。これを樹脂(A−4)とする。
(樹脂の製造例5)
1,2−プロピレングリコール 37.0質量部
テレフタル酸 60.0質量部
無水トリメリット酸 2.8質量部
テトラブトキシチタネート 0.2質量部
以上を、冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応槽中に入れ、210℃で窒素気流下に生成する水を留去しながら12時間反応させた。次いで6.7×10以上2.7×10Paの減圧下に反応させ、軟化点が112℃になった時点で取り出した。取り出した樹脂を室温まで冷却後、粉砕し粒子化した。これを樹脂(A−5)とする。
(樹脂の製造例6)
スチレン 77.6質量部
アクリル酸n−ブチル 19.6質量部
メタクリル酸 2.0質量部
2,2−ビス(4,4−ジ−t−ブチルパーオキシシクロへキシル)プロパン
0.8質量部
以上を、4つ口フラスコ内でキシレン200質量部を撹拌しながら容器内を十分に窒素で置換し125℃に昇温させた後、上記各成分を、4時間かけて滴下した。更にキシレン還流下で重合を完了し、減圧下で溶媒を蒸留除去した。樹脂の軟化点は112℃であった。このようにして得られた樹脂を樹脂(A−6)とする。
(樹脂の製造例7)
1,2−プロピレングリコール 32.9質量部
テレフタル酸ジメチルエステル 58.7質量部
テトラブトキシチタネート 0.2質量部
以上を、冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応槽中に入れ、180℃で窒素気流下に、生成するメタノールを留去しながら16時間反応させた。
次いで
無水トリメリット酸 6.9質量部
を加え、230℃まで徐々に昇温しながら、窒素気流下で反応させ、次いで6.7×10以上2.7×10Paの減圧下に反応させ、軟化点が172℃になった時点で取り出した。取り出した樹脂を室温まで冷却後、粉砕し粒子化した。これを樹脂(B−1)とする。
(樹脂の製造例8)
樹脂の製造例7のうち、無水トリメリット酸添加後の6.7×10以上2.7×10Paの減圧下での反応時間を延ばし、軟化点が192℃になった時点で取り出した。取り出した樹脂を室温まで冷却後、粉砕し粒子化した。これを樹脂(B−2)とする。
(樹脂の製造例9)
1,2−プロピレングリコール 31.8質量部
テレフタル酸ジメチルエステル 56.8質量部
テトラブトキシチタネート 0.2質量部
以上を、冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応槽中に入れ、180℃で窒素気流下に、生成するメタノールを留去しながら24時間反応させた。
次いで
無水トリメリット酸 9.7質量部
を加え、230℃まで徐々に昇温しながら、窒素気流下で反応させ、次いで6.7×10以上2.7×10Paの減圧下に反応させ、軟化点が203℃になった時点で取り出した樹脂を室温まで冷却後、粉砕し粒子化した。これを樹脂(B−3)とする。
(樹脂の製造例10)
ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物 34.8質量部
ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物 36.4質量部
テレフタル酸 23.2質量部
テトラブトキシチタネート 0.2質量部
以上を、冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応槽中に入れ、210℃で窒素気流下に生成する水を留去しながら7時間反応させた。
次いで
無水トリメリット酸 5.4質量部
を加え、230℃まで徐々に昇温しながら、窒素気流下で反応させ、さらに、6.7×10以上2.7×10Paの減圧下に反応させ、軟化点が132℃になった時点で取り出した。取り出した樹脂を室温まで冷却後、粉砕し粒子化した。これを樹脂(B−4)とする。
(樹脂の製造例11)
樹脂の製造例8のうち、無水トリメリット酸添加後の6.7×10以上2.7×10Paの減圧下での反応時間を減らし、軟化点が126℃になった時点で取り出した。取り出した樹脂を室温まで冷却後、粉砕し粒子化した。これを樹脂(B−5)とする。
(樹脂の製造例12)
1,4−ブタンジオール 43.2質量部
コハク酸 56.6質量部
テトラブトキシチタネート 0.2質量部
以上を、冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応槽中に入れ、180℃で窒素気流下に生成する水を留去しながら6時間反応させた。次いで6.7×10以上2.7×10Paの減圧下に反応させた。この樹脂を示差走査熱量分析(DSC)装置「Q1000」を用いガラス転移点を測定したところ、樹脂の最大吸熱ピークのピーク温度が121℃、軟化点が123℃であった。取り出した樹脂を室温まで冷却後、粉砕し粒子化した。これを結晶性樹脂(C−1)とする。
(シアントナーの製造例1)
樹脂A−1 50.0質量部
樹脂B−1 50.0質量部
パラフィンワックス(最大吸熱ピークのピーク温度75℃) 5.0質量部
3,5−ジ−t−ブチルサリチル酸アルミニウム化合物 1.0質量部
C.I.ピグメンブルー15:3 5.0質量部
上記処方をヘンシェルミキサー(FM−75型、三井三池化工機(株)製)で混合した後、温度120℃に設定した二軸混練機(PCM−30型、池貝鉄工(株)製)にて混練した。得られた混練物を冷却し、ハンマーミルにて1mm以下に粗粉砕し、粗砕物を得た。得られた粗砕物を、機械式粉砕機(T−250、ターボ工業(株)製)にて粉砕してシアン粉砕粒子を得た。
このシアン粉砕粒子を図1で示す表面平滑装置において表面平滑処理を行った。
運転条件は以下の通りで行った。
フィード量=5kg/hr
熱風温度C=200℃
熱風流量=6m/min
冷風温度E=5℃
冷風流量=4m/min
第二の冷風流量=1m/min
ブロワー風量=20m/min
インジェクションエア流量=1m/min
拡散エアー=0.4m/min
さらにコアンダ効果を利用した多分割分級機により分級を行い、トナー粒子C1を得た。
得られた表面平滑処理トナー粒子C1 100質量部に、イソブチルトリメトキシシランで表面処理した比表面積 100m/gの酸化チタン微粒子0.8質量部、及びヘキサメチルジシラザン表面処理した比表面積 300m/gの疎水性シリカ微粒子0.8質量部を添加し、ヘンシェルミキサー(FM−75型、三井三池化工機(株)製)で混合して、トナーC1を得た。得られたトナーC1の物性を表1に示す。
(シアントナーの製造例2)
シアントナーの製造例1において、トナー処方を
樹脂A−4 50.0質量部
樹脂B−4 50.0質量部
パラフィンワックス(最大吸熱ピークのピーク温度75℃) 5.0質量部
C.I.ピグメンブルー15:3 5.0質量部
に変更し、
機械式粉砕機(T−250、ターボ工業(株)製)のローター回転数を変更し、表面平滑処理条件のうち、熱風温度Cを200℃から160℃に、熱風流量を6m/minから5m/minに変更した以外は同様にして、トナーC2を得た。得られたトナーC2の物性を表1に示す。
(シアントナーの製造例3)
シアントナーの製造例1において、トナー処方を
樹脂A−3 50.0質量部
樹脂B−5 50.0質量部
パラフィンワックス(最大吸熱ピークのピーク温度67℃) 8.0質量部
3,5−ジ−t−ブチルサリチル酸アルミニウム化合物 1.0質量部
C.I.ピグメンブルー15:3 5.0質量部
に変更し、
機械式粉砕機(T−250、ターボ工業(株)製)のローター回転数を変更し、表面平滑処理条件のうち、熱風温度Cを200℃から240℃に、熱風流量を6m/minから8m/minに変更した以外は同様にして、トナーC3を得た。得られたトナーC3の物性を表1に示す。
(シアントナーの製造例4)
シアントナーの製造例1において、トナー処方を
樹脂A−2 50.0質量部
樹脂B−2 50.0質量部
フィッシャートロプシュワックス(最大吸熱ピークのピーク温度105℃)
3.2質量部
3,5−ジ−t−ブチルサリチル酸アルミニウム化合物 1.0質量部
C.I.ピグメンブルー15:3 5.0質量部
に変更し、
機械式粉砕機(T−250、ターボ工業(株)製)のローター回転数を変更し、表面平滑処理条件のうち、熱風温度Cを200℃から160℃に、熱風流量を6m/minから4m/minに変更した以外は同様にして、トナーC4を得た。得られたトナーC4の物性を表1に示す。
(シアントナーの製造例5)
シアントナーの製造例1において、トナー処方を
樹脂A−6 100.0質量部
パラフィンワックス(最大吸熱ピークのピーク温度57℃) 9.5質量部
3,5−ジ−t−ブチルサリチル酸アルミニウム化合物 1.0質量部
C.I.ピグメンブルー15:3 5.0質量部
に変更し
機械式粉砕機(T−250、ターボ工業(株)製)のローター回転数を変更した以外は同様にして、トナーC5を得た。得られたトナーC5の物性を表1に示す。
(シアントナーの製造例6)
シアントナーの製造例1において、トナー処方を
樹脂A−5 50.0質量部
樹脂B−3 50.0質量部
ベヘン酸ベヘニル(最大吸熱ピークのピーク温度が71℃) 8.0質量部
3,5−ジ−t−ブチルサリチル酸アルミニウム化合物 1.0質量部
C.I.ピグメンブルー15:3 5.0質量部
に変更し、
機械式粉砕機(T−250、ターボ工業(株)製)のローター回転数を変更し、表面平滑処理条件のうち、熱風温度Cを200℃から220℃に変更した以外は同様にして、トナーC6を得た。得られたトナーC6の物性を表1に示す。
(シアントナーの製造例7)
シアントナーの製造例1において、トナー処方を
樹脂A−5 90.0質量部
結晶性樹脂C−1 10.0質量部
パラフィンワックス(最大吸熱ピークのピーク温度75℃) 5.0質量部
3,5−ジ−t−ブチルサリチル酸アルミニウム化合物 1.0質量部
C.I.ピグメンブルー15:3 5.0質量部
に変更し、
機械式粉砕機(T−250、ターボ工業(株)製)のローター回転数を変更し、表面平滑処理条件のうち、熱風温度Cを200℃から220℃に変更した以外は同様にして、トナーC7を得た。得られたトナーC7の物性を表1に示す。
(シアントナーの製造例8)
シアントナーの製造例1において、トナー処方を
樹脂A−1 90.0質量部
結晶性樹脂C−1 10.0質量部
パラフィンワックス(最大吸熱ピークのピーク温度75℃) 5.0質量部
C.I.ピグメンブルー15:3 5.0質量部
に変更し、
機械式粉砕機(T−250、ターボ工業(株)製)のローター回転数を変更し、表面平滑処理を行わなかった以外は同様にして、トナーC8を得た。得られたトナーC8の物性を表1に示す。
(シアントナーの製造例9)
シアントナーの製造例1において、トナー処方を
樹脂A−3 90.0質量部
樹脂B−5 10.0質量部
パラフィンワックス(最大吸熱ピークのピーク温度43℃) 20.0質量部
C.I.ピグメンブルー15:3 5.0質量部
に変更し、
機械式粉砕機(T−250、ターボ工業(株)製)のローター回転数を変更し、表面平滑処理条件のうち熱風温度Cを200℃から220℃に変更した以外は同様にして、トナーC9を得た。得られたトナーC9の物性を表1に示す。
(シアントナーの製造例10)
シアントナーの製造例1において、トナー処方を
樹脂A−1 90.0質量部
樹脂B−1 10.0質量部
ポリプロピレンワックス(最大吸熱ピークのピーク温度135℃) 5.0質量部
C.I.ピグメンブルー15:3 5.0質量部
に変更し、
機械式粉砕機(T−250、ターボ工業(株)製)のローター回転数を変更し、表面平滑処理を行わなかった以外は同様にして、トナーC10を得た。得られたトナーC10の物性を表1に示す。
(シアントナーの製造例11)
<分散液A>
スチレン 350.0質量部
n−ブチルアクリレート 100.0質量部
アクリル酸 25.0質量部
t−ドデシルメルカプタン 10.0質量部
以上の処方を混合及び溶解し、モノマー混合物として準備した。
パラフィンワックス分散液 100質量部
(最大吸熱ピークのピーク温度75℃、固形分濃度30%、分散粒径0.14μm)
アニオン性界面活性剤 1.2質量部
(第一工業製薬(株)製:ネオゲンSC)
非イオン性界面活性剤 0.5質量部
(三洋化成(株)製:ノニポール400)
イオン交換水 1530.0質量部
上記組成をフラスコ中で分散し、窒素置換を行いながら加熱を開始した。液温が70℃となったところで、これに6.56質量部の過硫酸カリウムを350質量部のイオン交換水で溶解した溶液を投入した。液温を70℃に保ちつつ、前記モノマー混合物を投入攪拌し、液温を80℃にあげて6時間そのまま乳化重合を継続し、その後に液温を40℃とした後にフィルターで濾過して分散液Aを得た。こうして、得られた分散液中の粒子は、個数平均粒径が0.16μm、固形分のガラス転移点が60℃、重量平均分子量(Mw)が15,000であり、ピーク分子量は、12,000であった。パラフィンワックスは、重合体中6質量%含有されており、本固形分の薄片を透過電子顕微鏡にて観察した結果、重合体粒子がワックス粒子を内包化していることを確認した。
<分散液B>
C.I.ピグメントブルー15:3 12.0質量部
アニオン性界面活性剤 2.0質量部
(第一工業製薬(株)製:ネオゲンSC)
イオン交換水 86.0質量部
以上の組成を混合し、ビーズミル(寿工業(株)社製、ウルトラアペックスミル)を用いて分散し着色剤分散液Bを得た。
前記分散液A 300質量部及び分散液B 25質量部を、撹拌装置、冷却管及び温度計を装着した1リットルのセパラブルフラスコに投入し撹拌した。この混合液に凝集剤として、10質量%塩化ナトリウム水溶液180質量部を滴下し、加熱用オイルバス中でフラスコ内を撹拌しながら54℃まで加熱した。48℃で1時間保持した後、光学顕微鏡にて観察すると径が約5μmである凝集粒子が形成されていることが確認された。
その後の融着工程において、ここにアニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製:ネオゲンSC)3質量部を追加した後、ステンレス製フラスコを密閉し、磁力シールを用いて撹拌を継続しながら100℃まで加熱し、3時間保持した。そして、冷却後、反応生成物をろ過し、イオン交換水で十分に洗浄した後、乾燥させることにより、トナー粒子C11を得た。
得られたトナー粒子C11 100質量部に、イソブチルトリメトキシシランで表面処理した比表面積120m/gの酸化チタン微粒子1.0質量部、ヘキサメチルジシラザン表面処理した比表面積300m/gの疎水性シリカ微粒子0.5質量部及びヘキサメチルジシラザン表面処理した比表面積50m/gの疎水性シリカ微粒子1.2質量部を添加し、ヘンシェルミキサー(FM−75型、三井三池化工機(株)製)で混合して、トナーC11を得た。得られたトナーC11の物性を表1に示す。
(シアントナーの製造例12)
イオン交換水710質量部に、0.12mol/l−NaPO水溶液450質量部を投入し、60℃に加温して得られた水溶液を、TK式ホモミキサー(特殊機化工業製)を用いて15,000rpmにて撹拌した。これに1.2mol/l−CaCl水溶液68質量部を徐々に添加し、Ca(POを含む水系媒体を得た。
スチレン 160.0質量部
n−ブチルアクリレート 30.0質量部
ベヘン酸ベヘニルエステルワックス(最大吸熱ピークのピーク温度72℃)
20.0質量部
1,4−ジ−t−ブチルサリチル酸アルミニウム化合物 0.5質量部
飽和ポリエステル(テレフタル酸−プロピレンオキサイド変性ビスフェノールA;酸価15、ピーク分子量6000) 10.0質量部
C.I.ピグメントブルー15:3 10.0質量部
を60℃に加温し、TK式ホモミキサー(特殊機化工業製)を用いて10,000rpmにて均一に溶解及び分散させた。これに、重合開始剤2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)10質量部を溶解させ、重合性単量体組成物を調製した。
得られた重合性単量体組成物を、前述の水系媒体中に投入した。得られた混合物を60℃、窒素雰囲気下で、TK式ホモミキサーを用いて15,000rpmで10分間撹拌して、重合性単量体組成物を造粒した。その後、パドル撹拌翼で撹拌しつつ80℃に昇温し、10時間反応させた。重合反応終了後、減圧下で残存モノマーを留去して除去した。冷却後、塩酸を加えてCa(POを溶解させた。得られた溶液をろ過し、濾取物を水洗、乾燥してトナー粒子C12を得た。
トナー粒子C12 100質量部に、イソブチルトリメトキシシランで表面処理した比表面積120m/gの酸化チタン微粒子0.8質量部、及びヘキサメチルジシラザン表面処理した比表面積300m/gの疎水性シリカ微粒子0.8質量部を添加し、ヘンシェルミキサー(FM−75型、三井三池化工機(株)製)で混合して、トナーC12を得た。得られたトナーC12の物性を表1に示す。
(磁性キャリアの製造例1)
Fe;100質量部に水を添加し、ボールミルで15min粉砕し、50%粒径が36.1μmの磁性コアを作成した。
次に、ストレートシリコーン樹脂(信越化学社製:KR271)3質量部、γ―アミノプロピルトリエトキシシラン0.5質量部、トルエン96.5質量部の混合液を、上記磁性コア100質量部に添加し、溶液減圧ニーダーで撹拌混合しながら70℃、5時間減圧乾燥を行い、溶剤を除去した。その後、140℃で2時間焼き付け処理して、篩振とう機(300MM−2型、筒井理化学機械:75μm開口)で篩い、磁性キャリアを得た。得られた磁性キャリアは、体積分布基準の50%粒径は38.2μm、真比重は5.0g/cmであった。
<実施例1>
上記トナーの製造例1で得られたトナーC1 10質量部と磁性キャリアの製造例1で得られた磁性キャリア1 90質量部をV型混合機により混合し、二成分現像剤C1を得た。
本体は、二成分系現像剤を使用できるようにした現像器を使用し、プロセス条件を変更可能なように改造を施したキヤノン製フルカラー複写機iRC5180改造機を用いた。
二成分現像剤C1をシアン位置の現像器に入れた。
常温常湿(N/N)(23℃、50%RH)、常温低湿(N/L)(23℃、10%RH)環境で耐久画出し評価(A4横、30%印字比率、5万枚)を行った。
1枚目(初期)と5万枚通紙後の画出し評価の項目と評価基準を以下に示す。下記(1)〜(6)の評価結果を表2、3に示す。
(1)画像濃度
画像のトナーの載量を0.6mg/cmとなるように現像電圧を調整し、濃度は前記したX−Riteカラー反射濃度計を使用し、画像濃度を測定した。耐久初期および5万枚後の画像濃度の差を評価対象とした。
(評価基準)
A:非常に良好(0.05未満)
B:良好 (0.05以上0.10未満)
C:普通 (0.10以上0.20未満)
D:悪い (0.20以上)
(2)転写効率(転写残濃度)
ベタ画像を出力し、ベタ画像形成時の感光体上の転写残トナーを、透明なポリエステル製の粘着テープを用いてテーピングしてはぎ取った。はぎ取った粘着テープを紙上に貼ったものの濃度から、粘着テープのみを紙上に貼ったものの濃度を差し引いた濃度差を算出した。そして、その濃度差の値から、以下のようにして判定した。尚、濃度は前記したX−Riteカラー反射濃度計で測定した。
(評価基準)
A:非常に良好(0.05未満)
B:良好 (0.05以上、0.10未満)
C:普通 (0.10以上、0.20未満)
D:悪い (0.20以上)
(3)転写飛び散り
トナーの載量が1.0mg/cmとなるように現像電圧を調整した。
その現像電圧で、100μm(潜像)ラインでの格子パターン(1cm間隔)をプリントし、その飛び散りを、光学顕微鏡を用いて目視で評価した。
(評価基準)
A:非常に良好(ラインが非常にシャープで飛び散りはほとんどない)
B:良好 (わずかに飛び散っている程度でラインは比較的シャープ)
C:普通 (飛び散りがやや多くラインがぼんやりした感じになる)
D:悪い (Cのレベルに満たない)
(4)再転写性
ブラック位置に現像剤を入れていない現像器をセットし、シアントナーの載量が0.6mg/cmとなるように現像電圧を調整し、画像を出力した。
ブラック位置の現像器の感光体に再転写するトナーをテープにより採取し、透明なポリエステル製の粘着テープによりテーピングしてはぎ取った。はぎ取った粘着テープを紙上に貼ったものの濃度から、粘着テープのみを紙上に貼ったものの濃度を差し引いた濃度差を算出した。そして、その濃度差の値から、以下のようにして判定した。尚、濃度は前記したX−Riteカラー反射濃度計で測定した。
A:非常に良好(0.05未満)
B:良好 (0.05以上、0.10未満)
C:普通 (0.10以上、0.20未満)
D:悪い (0.20以上)
<実施例2、3及び7、参考例4〜6及び比較例1〜5>
実施例1で用いたトナーC1をそれぞれトナーC2〜C12に変更した以外、実施例1と同様に評価を行ったものを実施例2、3及び7、参考例4〜6、比較例1〜5とした。表2及び3にこれらの評価結果を示す。
本発明の表面平滑装置の概略的断面図を示す。 本発明の表面平滑装置におけるトナー供給口及び気流噴射部材の概略的断面図を示す。
符号の説明
100 トナー供給口
101 熱風供給口
102 気流噴射部材
103 冷風供給口
104 第二の冷風供給口
106 冷却ジャケット
110 拡散エア
111 結露防止を目的とした気流供給口
112 複数の穴を持つ拡散部材
113 気流噴射部材のシャフトが通る穴
114 トナー
115 高圧エア供給ノズル
116 移送配管

Claims (4)

  1. 結着樹脂、着色剤及びワックスを少なくとも含有したトナー粒子と外添剤を有するトナーであって、
    該ワックスは、最大吸熱ピークのピーク温度が65℃以上100℃以下であり、
    該結着樹脂が、軟化点70℃以上100℃以下の低軟化点樹脂、或いは融点が80℃以上120℃以下の結晶性を有する樹脂を含有し、
    20kHz、50W/10cmの超音波を、該トナーを分散させた分散液に5分間照射した時、画像処理解像度512×512画素(1画素あたり0.37μm×0.37μm)のフロー式粒子像測定装置により測定された0.50μm以上2.00μm以下の粒子の測定値C1が、1.0個数%以上30.0個数%以下であり、
    毛細管吸引時間法により計測された、45体積%メタノール水溶液に対する該トナーの表面張力指数が、5.0×10−3N/m以上1.0×10−1N/m以下であることを特徴とするトナー。
  2. 該トナーは、20kHz、50W/10cmの超音波を該トナーを分散させた分散液に1分間照射した時、該フロー式粒子像分析装置により測定された0.50μm以上2.00μm以下の粒子の測定値C2が、0.5個数%以上20.0個数%以下であることを特徴とする請求項1に記載のトナー。
  3. 該トナー粒子は、熱風により表面平滑処理を行うことにより得られることを特徴とする請求項1又は2に記載のトナー。
  4. 磁性キャリアとトナーを含有する二成分系現像剤であって、
    前記トナーが、請求項1〜のいずれかに記載のトナーであることを特徴とする二成分系現像剤。
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