JP6354748B2 - 静電荷像現像剤 - Google Patents
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Description
本発明のトナーは、結着樹脂及び着色剤を含有する着色樹脂粒子、並びに外添剤を含有する。
以下、本発明に用いられる着色樹脂粒子の製造方法、当該製造方法により得られる着色樹脂粒子、当該着色樹脂粒子を用いた本発明のトナーの製造方法及び本発明のトナーについて、順に説明する。
一般に、着色樹脂粒子の製造方法は、粉砕法等の乾式法、並びに乳化重合凝集法、懸濁重合法、及び溶解懸濁法等の湿式法に大別され、画像再現性等の印字特性に優れたトナーが得られ易いことから湿式法が好ましい。湿式法の中でも、ミクロンオーダーで比較的小さい粒径分布を持つトナーを得やすいことから、乳化重合凝集法、及び懸濁重合法等の重合法が好ましく、重合法の中でも懸濁重合法がより好ましい。
(A−1)重合性単量体組成物の調製工程
まず、重合性単量体及び着色剤、さらに必要に応じて添加される離型剤等のその他の添加物を混合し、重合性単量体組成物の調製を行う。重合性単量体組成物を調製する際の混合には、例えば、メディア式分散機を用いる。
本発明では、架橋性の重合性単量体を、モノビニル単量体100質量部に対して、通常、0.1〜5質量部、好ましくは0.3〜2質量部の割合で用いることが望ましい。
マクロモノマーは、モノビニル単量体100質量部に対して、好ましくは0.03〜5質量部、さらに好ましくは0.05〜1質量部用いることが望ましい。
ブラック着色剤としては、例えば、カーボンブラック、チタンブラック、並びに酸化鉄亜鉛、及び酸化鉄ニッケル等の磁性粉等を用いることができる。
帯電制御剤としては、一般にトナー用の帯電制御剤として用いられているものであれば、特に限定されないが、帯電制御剤の中でも、重合性単量体との相溶性が高く、安定した帯電性(帯電安定性)をトナー粒子に付与させることができることから、正帯電性又は負帯電性の帯電制御樹脂が好ましく、さらに、正帯電性トナーを得る観点からは、正帯電性の帯電制御樹脂がより好ましく用いられる。本発明のトナーは、正帯電性トナーであることが好ましい。
正帯電性の帯電制御剤としては、ニグロシン染料、4級アンモニウム塩、トリアミノトリフェニルメタン化合物及びイミダゾール化合物、並びに、好ましく用いられる帯電制御樹脂としてのポリアミン樹脂、並びに4級アンモニウム基含有共重合体、及び4級アンモニウム塩基含有共重合体等が挙げられる。
負帯電性の帯電制御剤としては、Cr、Co、Al、及びFe等の金属を含有するアゾ染料、サリチル酸金属化合物及びアルキルサリチル酸金属化合物、並びに、好ましく用いられる帯電制御樹脂としてのスルホン酸基含有共重合体、スルホン酸塩基含有共重合体、カルボン酸基含有共重合体及びカルボン酸塩基含有共重合体等が挙げられる。
本発明では、帯電制御剤を、モノビニル単量体100質量部に対して、好ましくは0.01〜10質量部、より好ましくは0.03〜8質量部の割合で用いることが望ましい。帯電制御剤の添加量が、0.01質量部未満の場合にはカブリが発生することがある。一方、帯電制御剤の添加量が10質量部を超える場合には印字汚れが発生することがある。
本発明において離型剤として好適に用いられるエステルワックスは、多官能エステルワックスがより好適であり、例えば、ペンタエリスリトールテトラパルミネート、ペンタエリスリトールテトラベヘネート、ペンタエリスリトールテトラステアレート等のペンタエリスリトールエステル化合物;ヘキサグリセリンテトラベヘネートテトラパルミネート、ヘキサグリセリンオクタベヘネート、ペンタグリセリンヘプタベヘネート、テトラグリセリンヘキサベヘネート、トリグリセリンペンタベヘネート、ジグリセリンテトラベヘネート、グリセリントリベヘネート等のグリセリンエステル化合物;ジペンタエリスリトールヘキサミリステート、ジペンタエリスリトールヘキサパルミネート等のジペンタエリスリトールエステル化合物;等が挙げられる。
炭化水素系ワックスの数平均分子量は、300〜800であることが好ましく、400〜600であることがより好ましい。また、JIS K2235 5.4で測定される炭化水素系ワックスの針入度は、1〜10であることが好ましく、2〜7であることがより好ましい。
離型剤は、上述した1種又は2種以上のワックスを組み合わせて用いてもよい。
上記離型剤は、モノビニル単量体100質量部に対して、好ましくは0.1〜30質量部用いられ、更に好ましくは1〜20質量部用いられる。
分子量調整剤としては、一般にトナー用の分子量調整剤として用いられているものであれば、特に限定されず、例えば、t−ドデシルメルカプタン、n−ドデシルメルカプタン、n−オクチルメルカプタン、及び2,2,4,6,6−ペンタメチルヘプタン−4−チオール等のメルカプタン類;テトラメチルチウラムジスルフィド、テトラエチルチウラムジスルフィド、テトラブチルチウラムジスルフィド、N,N’−ジメチル−N,N’−ジフェニルチウラムジスルフィド、N,N’−ジオクタデシル−N,N’−ジイソプロピルチウラムジスルフィド等のチウラムジスルフィド類;等が挙げられる。これらの分子量調整剤は、それぞれ単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明では、分子量調整剤を、モノビニル単量体100質量部に対して、通常0.01〜10質量部、好ましくは0.1〜5質量部の割合で用いることが望ましい。
本発明では、少なくとも重合性単量体及び着色剤を含む重合性単量体組成物を、分散安定化剤を含む水系媒体中に分散させ、重合開始剤を添加した後、重合性単量体組成物の液滴形成を行う。液滴形成の方法は特に限定されないが、例えば、(インライン型)乳化分散機(太平洋機工社製、商品名:マイルダー)、高速乳化分散機(プライミクス株式会社製、商品名:T.K.ホモミクサー MARK II型)等の強攪拌が可能な装置を用いて行う。
上記(A−2)のようにして、液滴形成を行い、得られた水系分散媒体を加熱し、重合を開始し、着色樹脂粒子の水分散液を形成する。
重合性単量体組成物の重合温度は、好ましくは50℃以上であり、更に好ましくは60〜95℃である。また、重合の反応時間は好ましくは1〜20時間であり、更に好ましくは2〜15時間である。
着色樹脂粒子が分散している水系媒体中に、シェル層を形成するための重合性単量体(シェル用重合性単量体)と重合開始剤を添加し、重合することでコアシェル型の着色樹脂粒子を得ることができる。
重合により得られた着色樹脂粒子の水分散液は、重合終了後に、常法に従い、ろ過、分散安定化剤の除去を行う洗浄、脱水、及び乾燥の操作が、必要に応じて数回繰り返されることが好ましい。
粉砕法を採用して着色樹脂粒子を製造する場合、以下のようなプロセスにより行われる。
まず、結着樹脂及び着色剤、さらに必要に応じて添加される離型剤等のその他の添加物を混合機、例えば、ボールミル、V型混合機、FMミキサー(:商品名)、高速ディゾルバ、インターナルミキサー等を用いて混合する。次に、上記により得られた混合物を、加圧ニーダー、二軸押出混練機、ローラ等を用いて加熱しながら混練する。得られた混練物を、ハンマーミル、カッターミル、ローラミル等の粉砕機を用いて、粗粉砕する。更に、ジェットミル、高速回転式粉砕機等の粉砕機を用いて微粉砕した後、風力分級機、気流式分級機等の分級機により、所望の粒径に分級して粉砕法による着色樹脂粒子を得る。
上述の(A)懸濁重合法、又は(B)粉砕法等の製造方法により、着色樹脂粒子が得られる。
以下、トナーを構成する着色樹脂粒子について述べる。なお、以下で述べる着色樹脂粒子は、コアシェル型のものとそうでないもの両方を含む。
上記着色樹脂粒子の平均円形度が0.96未満の場合、印字の細線再現性が悪くなるおそれがある。
本発明においては、上記着色樹脂粒子を、外添剤と共に混合攪拌して外添処理を行うことにより、着色樹脂粒子の表面に、外添剤を付着させて1成分トナー(現像剤)とする。なお、1成分トナーは、さらにキャリア粒子と共に混合攪拌して2成分現像剤としてもよい。
板状酸化亜鉛微粒子の平均長径は、80〜1,200nmであることがより好ましく、200〜800nmであることがさらに好ましい。
なお、板状酸化亜鉛微粒子の長径とは、板状酸化亜鉛微粒子の底面における絶対最大長を指す。ここで、本発明において板状酸化亜鉛微粒子の底面とは、板状酸化亜鉛微粒子を構成する面のうち、最も表面積が大きい面のことを指す。また、平均長径とは、当該長径の平均のことを指す。
板状酸化亜鉛微粒子の当該値Sは、0.0005〜0.01nm−1であることが好ましく、0.001〜0.002nm−1であることがより好ましい。
なお、板状酸化亜鉛微粒子の厚みとは、板状酸化亜鉛微粒子の底面に対し略垂直な長さを指す。また、平均厚みとは、当該厚みの平均のことを指す。また、板状酸化亜鉛微粒子の平均底面積とは、板状酸化亜鉛微粒子の底面の面積の平均のことを指す。
本発明に使用される板状酸化亜鉛微粒子の底面積は、例えば、以下のように測定することもできる。まず、個々の板状酸化亜鉛微粒子について、TEMやSEM等により写真を撮影し、得られた画像を、市販の画像解析処理装置(株式会社ニレコ社製、商品名:ルーゼックスAP)等を使用することにより画像解析を行って底面積を測定することもできる。このように30個以上の板状酸化亜鉛微粒子の底面積を計測し、その平均を、その板状酸化亜鉛微粒子の平均底面積Aとする。
上記の方法等により算出した平均厚みdを平均底面積Aにより除することにより、値Sを算出することができる。
図1は、本発明に好適に使用される六角板状酸化亜鉛微粒子の斜視模式図である。六角板状酸化亜鉛微粒子100(以下、粒子100と称する場合がある。)は、底面積A及び厚みdを有する。なお、図1は、底面積Aの算出例を説明するための模式図であり、六角板状酸化亜鉛微粒子の正確な寸法を必ずしも反映させた図であるとは限らない。
底面積Aの算出例は以下の通りである。まず、粒子100の底面における絶対最大長を長径Lとする。粒子100においては、対向する2点を結ぶ対角線のうち、最も長い対角線の長さが長径Lとなる。また、当該対角線に対し略垂直方向の長さを粒子100の幅wとする。ここで、当該対角線を境として、幅wをw1及びw2に分割する。また、粒子100においては、底面上において当該対角線と頂点を共有しない2つの辺が、当該対角線といずれも略平行であると仮定して、当該2つの辺の長さを、それぞれ粒子100の短径l1及びl2とする。
底面積Aは、長径L、短径l1及びl2、並びにw1及びw2により、下記式(A1)により求められる。
底面積A=(L+l1)×w1×(1/2)+(L+l2)×w2×(1/2) 式(A1)
ここで、l1及びl2がいずれも長さlに等しいと仮定すると、式(A1)は式(A2)に書き換えられる。
底面積A=(L+l)×w1×(1/2)+(L+l)×w2×(1/2)
=(L+l)×(w1+w2)×(1/2)
=(L+l)×w×(1/2) 式(A2)
板状酸化亜鉛微粒子のBET比表面積は、2〜40m2/gであることがより好ましく、3〜20m2/gであることがさらに好ましい。
板状酸化亜鉛微粒子のBET比表面積の測定には、公知の方法を用いることができる。板状酸化亜鉛微粒子のBET比表面積の測定例としては、全自動BET比表面積測定装置(マウンテック社製、商品名:Macsorb HM model−1208)等を用いて、窒素吸着法(BET法)により測定する方法等が挙げられる。
なお、他の外添剤の種類や含有量、またその他の外添条件等にもよるが、板状酸化亜鉛微粒子の含有量が多いほど、印字耐久性が向上し且つ初期搬送量と耐久後搬送量との差が縮まり、一方、板状酸化亜鉛微粒子の含有量が少ないほど、低温定着性に優れる傾向にある。
無機微粒子Aの個数平均一次粒径が36nm未満である場合には、スペーサー効果が低下し、カブリの発生など印字性能に悪影響を及ぼす。一方、無機微粒子Aの個数平均一次粒径が200nmを超える場合には、トナー粒子の表面から、当該無機微粒子Aが遊離し易くなり、外添剤としての機能が低下し、印字性能に悪影響を及ぼす。
無機微粒子Aの個数平均一次粒径は、40〜150nmであることがより好ましく、45〜100nmであることがさらに好ましい。
また、本発明に使用されるこれら外添剤の個数平均一次粒径の他の測定方法としては、外添剤粒子を水などの分散媒中に分散させ、当該分散液を粒度分布測定装置(日機装製、商品名:マイクロトラック3300EXII)等により測定する方法により、個数平均一次粒径を測定する方法等が挙げられる。
無機微粒子Aの含有量が0.1質量部未満の場合には、外添剤としての機能を十分に発揮させることができず、印字性能に悪影響を及ぼす場合がある。一方、無機微粒子Aの含有量が3質量部を超える場合には、トナー粒子の表面から、当該無機微粒子Aが遊離し易くなり、外添剤としての機能が低下し、印字性能に悪影響を及ぼす場合がある。
シランカップリング剤としては、例えば、ヘキサメチルジシラザン等のジシラザン;環状シラザン;トリメチルシラン、トリメチルクロルシラン、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、ベンジルジメチルクロルシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、トリメチルメトキシシラン、ヒドロキシプロピルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、n−ブチルトリメトキシシラン、n−ヘキサデシルトリメトキシシラン、n−オクタデシルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、及びビニルトリアセトキシシラン等のアルキルシラン化合物、並びにγ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルメチルジメトキシシラン、アミノシラン、N−(2−アミノエチル)3−アミノプロピルトリメトキシシラン、及びN−β−(N−ビニルベンジルアミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン等のアミノシラン化合物;等が挙げられる。
シリコーンオイルとしては、例えば、ジメチルポリシロキサン、メチルハイドロジェンポリシロキサン、メチルフェニルポリシロキサン、及びアミノ変性シリコーンオイル等が挙げられる。
疎水化処理剤は、上記のうち、1種のみを用いてもよく、又は2種以上用いてもよい。
正帯電性の現像剤を得る場合、良好な正帯電性を持つ現像剤が得られ易いことから、アミノシラン化合物やアミノ変性シリコーンオイル等のアミノ基を含有するケイ素化合物を用いることがさらに好ましい。
無機微粒子Bの個数平均一次粒径は、15〜30nmであることがより好ましい。また、無機微粒子Bは疎水化処理されていることが好ましい。疎水化処理剤は無機微粒子Aに用いたものと同様のものを用いることができる。
無機微粒子Bの含有量が0.1質量部未満の場合、外添剤としての機能を十分に発揮させることができず、流動性が低下したり、保存性や耐久性が低下したりする場合がある。一方、無機微粒子Bの含有量が2質量部を超える場合、トナー粒子の表面から、当該無機微粒子Bが遊離し易くなり、高温高湿環境下での帯電性が低下してカブリが発生する場合がある。
脂肪酸金属塩微粒子の個数平均一次粒径は、0.1〜3μmであることが好ましく、0.3〜2μmであることがより好ましく、0.4〜0.9μmであることが更に好ましい。
本発明のトナーは、優れた低温定着性を発揮できると共に、連続印字においても印字初期とほぼ変わらないトナー搬送量を維持でき、さらに高温高湿(H/H)環境下及び低温低湿(L/L)環境下のいずれにおいても初期カブリが生じにくいトナーである。
本実施例及び比較例において行った試験方法は以下のとおりである。
[実施例1]
重合性単量体としてスチレン75部とn−ブチルアクリレート25部、ブラック着色剤としてカーボンブラック(三菱化学社製、商品名:#25B)5部を、メディア型乳化分散機を用いて分散させて、重合性単量体混合物を得た。
上記重合性単量体混合物に、帯電制御剤として帯電制御樹脂(藤倉化成社製、商品名:アクリベース FCA−161P)1部、離型剤としてエステルワックス(日油社製、商品名:WEP7)5部、マクロモノマーとしてポリメタクリル酸エステルマクロモノマー(東亜合成化学工業社製、商品名:AA6)0.3部、架橋性の重合性単量体としてジビニルベンゼン0.6部、及び分子量調整剤としてt−ドデシルメルカプタン1.6部を添加した後、混合及び溶解して、重合性単量体組成物を調製した。
実施例1において、板状酸化亜鉛微粒子1の添加量を0.2部から0.4部に変更したこと、及びステアリン酸亜鉛微粒子を添加しなかったこと以外は、実施例1と同様にして、実施例2の静電荷像現像剤を作製し、試験に供した。
実施例1において、板状酸化亜鉛微粒子1の添加量を0.2部から0.1部に変更したこと、及びステアリン酸亜鉛微粒子を添加しなかったこと以外は、実施例1と同様にして、実施例3の静電荷像現像剤を作製し、試験に供した。
実施例1において、板状酸化亜鉛微粒子1(堺化学工業製、商品名:XZ−500F、六角板状、平均長径:450nm、平均厚み:110nm、平均底面積:91,300nm2、S値:0.0012nm−1、BET比表面積:3.3m2/g)0.2部を添加する替わりに、板状酸化亜鉛微粒子2(堺化学工業製、商品名:XZ−1000F、六角板状、平均長径:1,200nm、平均厚み:170nm、平均底面積:875,000nm2、S値:0.0002nm−1、BET比表面積:2.3m2/g)0.2部を添加したこと、及びステアリン酸亜鉛微粒子を添加しなかったこと以外は、実施例1と同様にして、参考例4の静電荷像現像剤を作製し、試験に供した。
実施例1において、板状酸化亜鉛微粒子1(堺化学工業製、商品名:XZ−500F、六角板状、平均長径:450nm、平均厚み:110nm、平均底面積:91,300nm2、S値:0.0012nm−1、BET比表面積:3.3m2/g)0.2部を添加する替わりに、板状酸化亜鉛微粒子3(堺化学工業製、商品名:XZ−300F、六角板状、平均長径:350nm、平均厚み:83nm、平均底面積:64,600nm2、S値:0.0013nm−1、BET比表面積:4.9m2/g)0.2部を添加したこと、及びステアリン酸亜鉛微粒子を添加しなかったこと以外は、実施例1と同様にして、実施例5の静電荷像現像剤を作製し、試験に供した。
実施例1において、板状酸化亜鉛微粒子1(堺化学工業製、商品名:XZ−500F、六角板状、平均長径:450nm、平均厚み:110nm、平均底面積:91,300nm2、S値:0.0012nm−1、BET比表面積:3.3m2/g)0.2部を添加する替わりに、板状酸化亜鉛微粒子4(堺化学工業製、商品名:XZ−100F、六角板状、平均長径:140nm、平均厚み:35nm、平均底面積:9,970nm2、S値:0.0035nm−1、BET比表面積:8.6m2/g)0.2部を添加したこと、及びステアリン酸亜鉛微粒子を添加しなかったこと以外は、実施例1と同様にして、実施例6の静電荷像現像剤を作製し、試験に供した。
実施例1において、板状酸化亜鉛微粒子1を添加しなかったこと以外は、実施例1と同様にして、比較例1の静電荷像現像剤を作製し、試験に供した。
実施例1において、板状酸化亜鉛微粒子1及びステアリン酸亜鉛微粒子を添加しなかったこと以外は、実施例1と同様にして、比較例2の静電荷像現像剤を作製し、試験に供した。
実施例1において、板状酸化亜鉛微粒子1(堺化学工業製、商品名:XZ−500F、六角板状、平均長径:450nm、平均厚み:110nm、平均底面積:91,300nm2、S値:0.0012nm−1、BET比表面積:3.3m2/g)0.2部を添加する替わりに、酸化亜鉛微粒子5(シーアイ化成社製、商品名:NanoTek ZnO、不定形、平均粒径:34nm、BET比表面積:30m2/g)0.2部を添加したこと以外は、実施例1と同様にして、比較例3の静電荷像現像剤を作製し、試験に供した。
実施例1において、板状酸化亜鉛微粒子1(堺化学工業製、商品名:XZ−500F、六角板状、平均長径:450nm、平均厚み:110nm、平均底面積:91,300nm2、S値:0.0012nm−1、BET比表面積:3.3m2/g)0.2部を添加する替わりに、酸化亜鉛微粒子6(ハクスイテック製、商品名:Zinc Oxide 23−K、不定形、平均粒径:200nm、BET比表面積:4〜10m2/g)0.2部を添加したこと以外は、実施例1と同様にして、比較例4の静電荷像現像剤を作製し、試験に供した。
上記実施例1〜実施例6、及び比較例1〜比較例4の静電荷像現像剤について、外添剤特性、着色樹脂粒子特性、トナーの定着性、及びトナーの印字特性を調べた。詳細は以下の通りである。
(a)板状酸化亜鉛微粒子のS値(=平均厚みd/平均底面積A)の測定
板状酸化亜鉛微粒子1〜4について以下の測定を行った。
超高分解能電界放出形走査電子顕微鏡(日立ハイテクノロジー社製、商品名:SU9000)を用いて、各酸化亜鉛微粒子のSEM画像を撮影し、その画像の中から粒子を30個無作為に選定した。選定した各粒子について、最も表面積が大きい面を底面とし、その面積(底面積)を測定した。また、底面に略垂直な長さを厚みとして測定した。30個の粒子における底面積及び厚みから、平均底面積A又は平均厚みdをそれぞれ算出した。算出した平均厚みdを平均底面積Aで除することにより、板状酸化亜鉛微粒子のS値(=平均厚みd/平均底面積A)を算出した。
板状酸化亜鉛微粒子1〜4、及び酸化亜鉛微粒子5〜6について、全自動BET比表面積測定装置(マウンテック社製、商品名:Macsorb HM model−1208)を用いて、窒素吸着法(BET法)によりBET比表面積を測定した。
(a)着色樹脂粒子の体積平均粒径(Dv)、個数平均粒径(Dn)及び粒径分布(Dv/Dn)
測定試料(着色樹脂粒子)を約0.1g秤量し、ビーカーに取り、分散剤としてアルキルベンゼンスルホン酸水溶液(富士フイルム社製、商品名:ドライウエル)0.1mLを加えた。そのビーカーへ、更にアイソトンIIを10〜30mL加え、20W(Watt)の超音波分散機で3分間分散させた後、粒径測定機(ベックマン・コールター社製、商品名:マルチサイザー)を用いて、アパーチャー径;100μm、媒体;アイソトンII、測定粒子個数;100,000個の条件下で、着色樹脂粒子の体積平均粒径(Dv)、及び個数平均粒径(Dn)を測定し、粒径分布(Dv/Dn)を算出した。
容器中に、予めイオン交換水10mLを入れ、その中に分散剤として界面活性剤(アルキルベンゼンスルホン酸)0.02gを加え、更に測定試料(着色樹脂粒子)0.02gを加え、超音波分散機で60W(Watt)、3分間分散処理を行った。測定時の着色樹脂粒子濃度が3,000〜10,000個/μLとなるように調整し、0.4μm以上の円相当径の着色樹脂粒子1,000〜10,000個についてフロー式粒子像分析装置(シメックス社製、商品名:FPIA−2100)を用いて測定した。測定値から平均円形度を求めた。
円形度は下記計算式1に示され、平均円形度は、その平均をとったものである。
計算式1:(円形度)=(粒子の投影面積に等しい円の周囲長)/(粒子投影像の周囲長)
(a)定着温度
市販の非磁性一成分現像方式のプリンター(印刷速度:20枚/分)の定着ロールの温度を変化できるように改造したプリンターを用いて、定着試験を行った。定着試験は、改造プリンターの定着ロールの温度を5℃刻みで変化させ、それぞれの温度でのトナーの定着率を測定した。
定着率は、改造プリンターで試験用紙に印刷した黒ベタ領域の、テープ剥離操作前後の画像濃度の比率から計算した。即ち、テープ剥離前の画像濃度をID(前)、テープ剥離後の画像濃度をID(後)とすると、定着率は、次式から算出することができる。
定着率(%)=(ID(後)/ID(前))×100
ここで、テープ剥離操作とは、試験用紙の測定部分(黒ベタ領域)に粘着テープ(住友スリーエム社製、商品名:スコッチメンディングテープ810−3−18)を貼り、一定圧力で押圧して付着させ、その後、一定速度で紙に沿った方向に粘着テープを剥離する一連の操作である。また、画像濃度は、反射型濃度計(マクベス社製、商品名:RD918)を用いて測定した。
この定着試験において、定着率が80%以上になる最低定着ロール温度をトナーの最低定着温度とした。
(a)印字耐久性
印字耐久性試験には、市販の非磁性一成分現像方式のプリンター(印刷スピード:A4サイズ20枚/分)を用い、現像装置のトナーカートリッジに、トナーを充填した後、印字用紙をセットした。
常温常湿(N/N)環境下(温度:23℃、湿度:50%)で、24時間放置した後、同環境下にて、5%印字濃度で15,000枚まで連続印刷を行った。
500枚毎に、黒ベタ印字(印字濃度100%)を行い、反射式画像濃度計(マクベス社製、商品名:RD918)を用いて黒ベタ画像の印字濃度を測定した。さらに、その後、白ベタ印字(印字濃度0%)を行い、白ベタ印字の途中でプリンターを停止させ、現像後の感光体上における非画像部のトナーを、粘着テープ(住友スリーエム社製、商品名:スコッチメンディングテープ810−3−18)に付着させた後、剥ぎ取り、それを印字用紙に貼り付けた。次に、その粘着テープを貼り付けた印字用紙の白色度(B)を、白色度計(日本電色社製、商品名:ND−1)で測定し、同様にして、未使用の粘着テープだけを印字用紙に貼り付け、その白色度(A)を測定し、この白色度の差(B−A)をカブリ値とした。この値が小さいほど、カブリが少なく良好であることを示す。
印字濃度が1.3以上で、且つカブリ値が3以下の画質を維持できる連続印刷枚数を調べた。尚、当該連続印刷枚数が10,000枚以上であることが、トナーに求められる印字耐久性である。
尚、表1中、「15000<」とあるのは、15,000枚の時点においても、印字濃度が1.3以上で、且つカブリ値が3以下の画質を維持できたことを示す。
前述のプリンターと評価対象のトナーを、温度35℃、湿度80%の高温高湿(H/H)環境下、又は温度10℃、湿度20%の低温低湿(L/L)環境下にそれぞれ一昼夜放置した後、カブリを測定した。
カブリ試験としては、まず、白ベタ印字を行い、その途中で改造プリンターを停止させ、現像後の感光体上にある非画像部のトナーを、粘着テープ(住友スリーエム社製、商品名:スコッチメンディングテープ810−3−18)に付着させた。トナーを付着させた粘着テープを新しい印字用紙に貼り付け、その白色度(B)を白色度計(日本電色社製)で測定した。
同様に、リファレンスとして、未使用の粘着テープをその印字用紙に貼り付け、その白色度(A)を測定し、この白色度の差(B−A)をカブリ値とした。この値が小さい方が、カブリが少なく良好であることを示す。
前述のプリンターを用い、常温常湿(N/N)環境下(温度:23℃、湿度:50%)で、複写紙上に50mm×50mmの正方形のベタ印字を行った。
未定着画像をプリンターより取り出し、複写紙上に現像されたトナーをエアーにて吹き飛ばし、トナー吹き飛ばし前後の複写紙の質量を用いて、下記式より搬送量(M/A)を計算した。耐久試験前に印字し且つ測定した値を初期搬送量(M/A)とし、耐久試験後に印字し且つ測定した値を耐久後搬送量(M/A)とした。
M/A(mg/cm2)=(W1−W2)/25cm2
W1=トナー吹き飛ばし前の複写紙の質量(mg)
W2=トナー吹き飛ばし後の複写紙の質量(mg)
本実施例においては、初期搬送量(M/A)及び耐久後搬送量(M/A)の基準をいずれも0.30(mg/cm2)とし、初期搬送量(M/A)及び耐久後搬送量(M/A)がいずれも0.20〜0.40(mg/cm2)であることが求められ、0.25〜0.35(mg/cm2)であることが望ましいとした。
以下、表1を参照しながら、トナーの評価結果について検討する。
表1より、比較例1のトナーは、酸化亜鉛微粒子を含有しないトナーである。表1より、比較例1のトナーは、最低定着温度が150℃、印字耐久性試験における連続印刷枚数が13,000枚、高温高湿(H/H)環境下における初期カブリ値が0.5である。したがって、比較例1のトナーは、少なくとも低温定着性、印字耐久性、及び高温高湿(H/H)環境下におけるカブリに問題は見られない。
しかし、比較例1のトナーは、低温低湿(L/L)環境下における初期カブリ値が1.8と高い。また、比較例1のトナーは、初期搬送量(M/A)が0.36mg/cm2、耐久後搬送量(M/A)が0.53mg/cm2といずれも多い。特に、比較例1の初期搬送量(M/A)は、実施例1〜実施例6、及び比較例1〜比較例4中、最も多い。また、初期搬送量(M/A)と耐久後搬送量(M/A)の差も0.17mg/cm2と大きい。
したがって、酸化亜鉛微粒子を含有しない比較例1のトナーは、低温低湿(L/L)環境下における初期カブリが生じやすく、初期搬送量(M/A)と耐久後搬送量(M/A)との差が大きすぎることが分かる。
しかし、比較例2のトナーにおいては、印字耐久性試験における連続印刷枚数が9,000枚と少ない。比較例2の連続印刷枚数は、実施例1〜実施例6、及び比較例1〜比較例4中、最も少ない。また、比較例2のトナーにおいては、低温低湿(L/L)環境下における初期カブリ値が3.5と高い。比較例2の当該初期カブリ値は、実施例1〜実施例6、及び比較例1〜比較例4中、最も高い。また、比較例2のトナーは、耐久後搬送量(M/A)が0.62mg/cm2と多い。比較例2の耐久後搬送量(M/A)は、実施例1〜実施例6、及び比較例1〜比較例4中、最も多い。
したがって、酸化亜鉛微粒子及びステアリン酸亜鉛微粒子を含有しない比較例2のトナーは、印字耐久性に乏しく、低温低湿(L/L)環境下において初期カブリが生じやすく、初期搬送量(M/A)と耐久後搬送量(M/A)の差が大きいことが分かる。
しかし、比較例3のトナーにおいては、印字耐久性試験における連続印刷枚数が11,000枚と少ない。また、比較例3のトナーにおいては、高温高湿(H/H)環境下における初期カブリ値が2.1と高い。比較例3の当該初期カブリ値は、実施例1〜実施例6、及び比較例1〜比較例4中、最も高い。また、比較例3のトナーは、耐久後搬送量(M/A)が0.40mg/cm2と多い。
したがって、不定形の酸化亜鉛微粒子を含有する比較例3のトナーは、印字耐久性に乏しく、高温高湿(H/H)環境下において初期カブリが生じやすく、初期搬送量(M/A)と耐久後搬送量(M/A)の差が大きいことが分かる。
しかし、比較例4のトナーにおいては、印字耐久性試験における連続印刷枚数が10,000枚と少ない。また、比較例4のトナーにおいては、低温低湿(L/L)環境下における初期カブリ値が2.2、高温高湿(H/H)環境下における初期カブリ値が1.2といずれも高い。また、比較例4のトナーは、耐久後搬送量(M/A)が0.41mg/cm2と多い。
したがって、不定形の酸化亜鉛微粒子を含有する比較例4のトナーは、印字耐久性に乏しく、低温低湿(L/L)環境下及び高温高湿(H/H)環境下のいずれにおいても初期カブリが生じやすく、初期搬送量(M/A)と耐久後搬送量(M/A)の差が大きいことが分かる。
よって、外添剤として、平均長径が50〜2,000nmであり、且つ粒子の厚みdを粒子の底面積Aにより除した値Sが0.0001〜0.03nm−1である板状酸化亜鉛微粒子を、着色樹脂粒子100質量部に対して、0.05〜1質量部含有する実施例1〜実施例6のトナーは、優れた低温定着性を発揮できると共に、連続印字においても印字初期とほぼ変わらないトナー搬送量を維持でき、さらに高温高湿(H/H)環境下及び低温低湿(L/L)環境下のいずれにおいても初期カブリが生じにくいトナーであることが分かる。
まず、板状酸化亜鉛微粒子1の含有量の条件のみが異なる実施例2(含有量:0.4部)、実施例3(含有量:0.1部)、及び比較例2(含有量:0部)を比較する。
表1より、実施例2のトナーは、実施例3のトナーと比較して、最低定着温度がやや高く、高温高湿(H/H)環境下における初期カブリがやや生じやすいが、実施例3のトナーよりも印字耐久性にやや優れ、且つ耐久後搬送量(M/A)がやや少ない。また、比較例2のトナーは、上述したように、印字耐久性に乏しく、低温低湿(L/L)環境下において初期カブリが生じやすく、初期搬送量(M/A)と耐久後搬送量(M/A)の差が大きい。
以上の結果から、板状酸化亜鉛微粒子1の含有量が多いほど、板状酸化亜鉛微粒子1の効果である初期搬送量(M/A)と耐久後搬送量(M/A)との差が縮まり、印字耐久性も改善される一方、低温定着性にやや劣ることになり、その逆として、板状酸化亜鉛微粒子1の含有量が少ないほど、低温定着性に優れる一方、初期搬送量(M/A)と耐久後搬送量(M/A)との差がやや広がり、印字耐久性もやや乏しくなると推測される。
表1より、参考例4のトナーは、実施例5のトナーと比較して、最低定着温度がやや低い一方、印字耐久性にやや劣り、低温低湿(L/L)環境下において初期カブリがやや生じやすく、耐久後搬送量(M/A)がやや多い。また、実施例6のトナーは、実施例5のトナーと比較して、高温高湿(H/H)環境下において初期カブリがやや生じやすい。
以上の結果から、板状酸化亜鉛微粒子の平均長径がより長いほど、低温定着性が向上する一方、印字耐久性がやや低下し、低温低湿(L/L)環境下における初期カブリがやや生じやすくなり、初期搬送量(M/A)と耐久後搬送量(M/A)との差がやや大きくなると推測される。その逆として、板状酸化亜鉛微粒子の平均長径がより短いほど、印字耐久性が向上し、初期搬送量(M/A)と耐久後搬送量(M/A)との差が縮まる一方、高温高湿(H/H)環境下における初期カブリがやや生じやすくなると推測される。
A 粒子の底面積
d 粒子の厚み
L 粒子の長径
l1,l2 粒子の短径
w 粒子の幅
w1,w2 粒子の幅の一部
Claims (6)
- 結着樹脂及び着色剤を含む着色樹脂粒子、並びに外添剤を含む静電荷像現像剤であって、
前記外添剤として、
平均長径が50〜1,200nmであり、且つ粒子の平均厚みdを粒子の平均底面積Aにより除した値Sが0.0005〜0.03nm−1である板状酸化亜鉛微粒子を含有し、且つ、
前記板状酸化亜鉛微粒子の含有量が、着色樹脂粒子100質量部に対して、0.05〜1質量部であることを特徴とする静電荷像現像剤。 - 結着樹脂、着色剤、及び帯電制御剤を含む着色樹脂粒子、並びに外添剤を含む静電荷像現像剤であって、
前記外添剤として、
平均長径が50〜1,200nmであり、且つ粒子の平均厚みdを粒子の平均底面積Aにより除した値Sが0.0005〜0.03nm−1である板状酸化亜鉛微粒子を含有し、且つ、
前記板状酸化亜鉛微粒子の含有量が、着色樹脂粒子100質量部に対して、0.05〜1質量部であることを特徴とする請求項1に記載の静電荷像現像剤。 - 前記板状酸化亜鉛微粒子の底面が六角形であることを特徴とする請求項1又は2に記載の静電荷像現像剤。
- 前記外添剤として、更に個数平均一次粒径が36〜200nmの無機微粒子A、及び個数平均一次粒径が7〜35nmの無機微粒子Bを含有し、且つ、
前記着色樹脂粒子100質量部に対して、前記無機微粒子Aを0.1〜3質量部、及び前記無機微粒子Bを0.1〜2質量部それぞれ含有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静電荷像現像剤。 - 前記外添剤として、更に個数平均一次粒径が0.05〜5μmである脂肪酸金属塩微粒子を含有することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の静電荷像現像剤。
- 前記板状酸化亜鉛微粒子のBET比表面積が1〜50m2/gであることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の静電荷像現像剤。
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