JP7346112B2 - トナー - Google Patents
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Description
高画質化としては、具体的にはドット再現性を高めるため、小粒径のトナーが求められている。そこで、小粒径かつ粒度分布がシャープなトナーが提案されている(特許文献1)。
さらに細線や文字を形成するという観点において重要な黒色トナーの色味安定性の向上のために二種類の黒色顔料を用いたトナーが提案されている(特許文献2)。
また、画像濃度の安定化としては、低湿環境下でも帯電量が大きくなりすぎないトナーが求められている。そこで、低湿環境下でも帯電量が大きくなりすぎない外添設計がなされたトナーが提案されている(特許文献3)。
帯電量が小さい小粒径トナーは電界への追従性が悪い。その結果、電子写真方式における転写工程において、静電潜像担持体から中間転写体あるいはメディアへ電界を用いて転写する際、トナーの転写性が低下する場合があった。
また、AC現像システムにおいては、引き戻しバイアスにより静電潜像担持体からトナーを引き離す力が弱いため、静電潜像担持体にトナーが付着したままとなり、カブリが発生する場合があった。
一方で、トナー1粒子あたりの帯電量を大きくするため、無機微粒子の添加量を多くすると、単位質量当たりの帯電量が大きくなりすぎる。そのため、静電潜像が少量のトナーによって埋められてしまい、画像濃度が低下し、画像濃度安定性が低下する場合があった。
該トナー粒子は結着樹脂および顔料を含有し、
該トナーを慣性分級方式の分級機により、大粒径側と小粒径側とで個数基準で概ね均等に二分して得られる、大粒径側粒子群と小粒径側粒子群とが下式(1)を満たし、
1.5≦Al/As≦2.5 (1)
(式中、Asは、該小粒径側粒子群0.05gを20kN、直径10mmの条件で成形したペレット成形物Psの表面をスコロトロン帯電装置により-600Vに帯電させたのち、温度25℃湿度50%雰囲気下で表面電位計を用いて該ペレット成形物Psの表面電位の変化を1時間観測したときの変化率を表し、
Alは、該大粒径側粒子群0.05gを20kN、直径10mmの条件で成形したペレット成形物Plの表面をスコロトロン帯電装置により-600Vに帯電させたのち、温度25℃湿度50%雰囲気下で表面電位計を用いて該ペレット成形物Plの表面電位の変化を1時間観測したときの変化率を表す。)
該トナー粒子は、高抵抗黒色顔料および低抵抗黒色顔料を含有し、
ポリエチレン樹脂50質量部に対し、該高抵抗黒色顔料を50質量部含有する
ポリエチレン樹脂-高抵抗黒色顔料膜の表面抵抗率が1×10 13 Ω/cm 2 以上であり、
ポリエチレン樹脂50質量部に対し、該低抵抗黒色顔料を50質量部含有する
ポリエチレン樹脂-該低抵抗黒色顔料の表面抵抗率が1×10 11 Ω/cm 2 以下であり、
前記小粒径側粒子群における該高抵抗黒色顔料の含有量をbkh、該低抵抗黒色顔料の含有量をbkl、
前記大粒径側粒子群における該高抵抗黒色顔料の含有量をBKH、該低抵抗黒色顔料の含有量をBKLとしたとき、
該bkh、該bkl、該BKHおよび該BKLが、下記式(2)~(4)を満たすことを特徴とするトナー。
bkl/bkh≦0.5 (2)
BKH/BKL≦0.5 (3)
0.9≦(bkl+bkh)/(BKH+BKL)≦1.1 (4)
該トナー粒子は結着樹脂および顔料を含有し、
該トナーを慣性分級方式の分級機により、大粒径側と小粒径側とで個数基準で概ね均等に二分して得られる、大粒径側粒子群と小粒径側粒子群とが下式(1)を満たすことを特徴とするトナーである。
1.5≦Al/As≦2.5 (1)
式中、Asは、小粒径側粒子群0.05gを20kN、直径10mmの条件で成形したペレット成形物Psの表面をスコロトロン帯電装置により-600Vに帯電させたのち、温度25℃湿度50%雰囲気下で表面電位計を用いて該ペレット成形物Psの表面電位の変化を1時間観測したときの変化率を表し、
Alは、大粒径側粒子群0.05gを20kN、直径10mmの条件で成形したペレット成形物Plの表面をスコロトロン帯電装置により-600Vに帯電させたのち、温度25℃湿度50%雰囲気下で表面電位計を用いて該ペレット成形物Plの表面電位の変化を1時間観測したときの変化率を表す。
なお、変化率とは、初期表面電位の絶対値をV0、1時間後の表面電位の絶対値をVとしたとき、
変化率(%)=(V0-V)/V0×100
で表される値である。
また、大粒径側粒子群と小粒径側粒子群との粒子数の差が4%以下になる程度に二分して、それらの粒子群が本発明の規定を満たすのであれば、効果が十分に得られる。そのため、本発明における“概ね均等に二分する”とは、粒子数の差が4%以下になる程度に二分することを意味する。
なお、変化率Asは、40%以下であることが、帯電保持性の観点から好ましい。また、変化率Alは、50~80%であることが、1粒子あたりの帯電量が高くなりすぎず且つ帯電保持性も確保できるという観点から好ましい。
有機金属化合物およびキレート化合物として、モノアゾ金属化合物、アセチルアセトン金属化合物、芳香族オキシカルボン酸、芳香族ダイカルボン酸、オキシカルボン酸およびダイカルボン酸系の金属化合物。他には、芳香族オキシカルボン酸、芳香族モノおよびポリカルボン酸およびその金属塩、無水物、またはエステル類、ビスフェノールのようなフェノール誘導体類なども含まれる。さらに、尿素誘導体、含金属サリチル酸系化合物、含金属ナフトエ酸系化合物、ホウ素化合物、4級アンモニウム塩、カリックスアレーンが挙げられる。
bkl/bkh≦0.5 (2)
BKH/BKL≦0.5 (3)
0.9≦(bkl+bkh)/(BKH+BKL)≦1.1 (4)
スパン値=(D90-D10)/D50 (5)
(式中、D90は個数基準の累積90%粒径であり、D10は個数基準の累積10%粒径である。)
0.10≦σl/σs≦0.75 (6)
まず23℃50%RHの環境下において、トナー0.7gと、画像学会標準キャリア(N-01)9.3gを50mlのポリ瓶に入れ、ヤヨイ振蘯器を用いて200rpmにて5分間振蘯させ、トナーを摩擦帯電させる。続いて、帯電量分布測定装置を用いて各粒径におけるトナー1粒子あたりの帯電量を測定する。
σ=Q/πD2
計算式中、Qは電荷量(C)、Dはトナー粒径(m)である。
まず、23℃50%RHの環境下、トナー0.7gと、画像学会標準キャリア(N-01)9.3gを50mLのポリ瓶に入れ、ヤヨイ振蘯器200rpmにて5分間振蘯させ、トナーを摩擦帯電させる。次いで、底に635メッシュのスクリーンのある金属製の測定容器に、摩擦帯電されたトナーを約0.15g入れて金属製のフタをする。このときの測定容器全体の質量を秤り、W1(g)とする。次に、吸引機(測定容器と接する部分は少なくとも絶縁体)において、吸引口から吸引し風量調節弁を調整して真空計の圧力を1.5kPaとする。この状態で充分に(好ましくは2分間)吸引を行い、トナーを吸引除去する。このときコンデンサーに蓄積された電荷量をQ(μC)とする。吸引後の測定容器全体の質量を秤り、W2(g)とする。トナーの単位重量当たりの帯電量(μC/g)は下記式により得られる。
トナーの単位質量当たりの帯電量(μC/g)=Q/(W1-W2)
トナーは、着色剤を含有していてもよい。着色剤としては、公知のものを用いることができる。トナー中の着色剤の含有量は、樹脂成分の総量に対して0.1質量部以上30.0質量部以下であることが好ましい。
本発明におけるトナー粒子は、結着樹脂として、以下の重合体などを用いることが可能である。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およ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-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などのスチレン系共重合体;ポリ塩化ビニル;フェノール樹脂;天然樹脂変性フェノール樹脂;天然樹脂変性マレイン酸樹脂;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;ポリエステル;ポリウレタン;ポリアミド;フラン樹脂;エポキシ樹脂;キシレン樹脂;ポリエチレン;ポリプロピレンなどが挙げられる。その中でも、ポリエステルを主成分としていることが、低温定着性の観点から好ましい。
式(B)で示されるジオール類;
トナーに用いられる離型剤であるワックスとしては、例えば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およびフィッシャートロプシュワックスの如き炭化水素系ワックス;酸化ポリエチレンワックスの如き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;カルナバワックスの如き脂肪酸エステルを主成分とするワックス類;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、以下のものが挙げられる。パルミチン酸、ステアリン酸およびモンタン酸の如き飽和直鎖脂肪酸類;ブラシジン酸、エレオステアリン酸およびパ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、セリルアルコールおよび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、ベヘン酸およびモンタン酸の如き脂肪酸類と、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、セリルアルコールおよびメリシルアルコールの如きアルコール類とのエステル類;リノール酸アミド、オレイン酸アミドおよび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および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および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およびN,N’-ジステアリルイソフタル酸アミドの如き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、ステアリン酸亜鉛および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の如き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。
トナーは、必要に応じて無機微粒子を含有してもよく、無機微粒子は、トナー母粒子に内添してもよいし外添剤としてトナー母粒子と混合してもよい。
トナー母粒子と外添剤との混合は、ヘンシェルミキサーのような公知の混合機を用いることができる。
トナーは、一成分系現像剤としても使用できるが、ドット再現性をより向上させるために、また、長期にわたり安定した画像を供給するために、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もできる。
トナー粒子を製造する方法としては、特に限定されないが、離型剤や結着樹脂に用い得るポリオレフィンにスチレンアクリル系ポリマーがグラフト重合している重合体の分散の観点から粉砕法が好ましい。水系媒体中でトナー粒子を製造すると、疎水性の高い離型剤やポリオレフィンにスチレンアクリル系ポリマーがグラフト重合している重合体はトナー粒子の内部に局在化する傾向にある。そのため、熱処理装置によるコアシェル構造を形成しにくくなる。
原料混合工程では、トナー粒子を構成する材料として、例えば、結着樹脂、離型剤、着色剤、結晶性ポリエステル、必要に応じて荷電制御剤等の他の成分を所定量秤量して配合し、混合する。混合装置の一例としては、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、ナウタミキサ、メカノハイブリッド(日本コークス工業株式会社製)などが挙げられる。
原料定量供給手段1により定量供給された混合物は、圧縮気体調整手段2により調整された圧縮気体によって、導入管3に導かれる。導入管3を通過した混合物は、導入管3の断面方向中央に位置するように設けられた円錐状の突起状部材4により均一に分散され、放射状に広がる8方向の供給管5に導かれ熱処理が行われる処理室6に導かれる。
<トナーを大粒径側粒子群と小粒径側粒子群とに分ける方法>
トナーを、慣性分級方式のエルボージェット分級機(日鉄鉱業(株)製)を用い、大粒径側と小粒径側とに個数基準で均等に二分する。エルボージェットの運転条件であるフィード量・微粉分級エッジを適正化し、粗粉分級エッジを最大にして閉じることで、トナーを大粒径側粒子群と小粒径側粒子群に概ね均等に二分されるように調整する。
エルボージェットの運転条件の設定においては、先ず、大粒径側と小粒径側の風量が同じになるように風量調節弁を調整した上で、微粉分級エッジを動かし、大粒径側と小粒径側とに振り分けられる粒子数の差が8%程度になる位置を求める。その後、微粉分級エッジをその位置に固定して、大粒径側と小粒径側の風量調節弁を微調整し、大粒径側粒子群と小粒径側粒子群とが個数基準で均等に(粒子数の差が4%以下)二分されるように調整する。この際、例えば、フィード量を5kg/hrとし、エルボージェット内の微粉通過側の壁と微粉分級エッジの先端との距離を10~15mmとすればよい。
樹脂のTHF可溶分の分子量分布は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により、以下のようにして測定することができる。
まず、室温で24時間かけて、トナーをテトラヒドロフラン(THF)に溶解する。そして、得られた溶液を、ポア径が0.2μmの耐溶剤性メンブランフィルター「マエショリディスク」(東ソー社製)で濾過してサンプル溶液を得る。なお、サンプル溶液は、THFに可溶な成分の濃度が約0.8質量%となるように調整する。このサンプル溶液を用いて、以下の条件で測定する。
装置:HLC8120 GPC(検出器:RI)(東ソー社製)
カラム:Shodex KF-801、802、803、804、805、806、807の7連(昭和電工社製)
溶離液:テトラヒドロフラン(THF)
流速:1.0ml/min
オーブン温度:40.0℃
試料注入量:0.10ml
試料の分子量の算出にあたっては、標準ポリスチレン樹脂(例えば、商品名「TSKスタンダード ポリスチレン F-850、F-450、F-288、F-128、F-80、F-40、F-20、F-10、F-4、F-2、F-1、A-5000、A-2500、A-1000、A-500」、東ソ-社製)を用いて作成した分子量校正曲線を使用する。
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ことができる。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。
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。
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:1.000cm2
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
ガラス転移温度および融解ピーク温度は、示差走査熱量分析装置「Q2000」(TAInstruments社製)を用いてASTM D3418-82に準じて測定することができる。
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、樹脂またはトナー約3mgを精秤し、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て、以下の条件で測定する。
昇温速度:10℃/min
測定開始温度:30℃
測定終了温度:180℃
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、校正作業時の測定および解析条件で測定することができる。
フロー式粒子像分析装置「FPIA-3000」(シスメックス社製)の測定原理は、流れている粒子を静止画像として撮像し、画像解析を行うというものである。試料チャンバーへ加えられた試料は、試料吸引シリンジによって、フラットシースフローセルに送り込まれる。フラットシースフローに送り込まれた試料は、シース液に挟まれて扁平な流れを形成する。フラットシースフローセル内を通過する試料に対しては、1/60秒間隔でストロボ光が照射されており、流れている粒子を静止画像として撮影することが可能である。また、扁平な流れであるため、焦点の合った状態で撮像される。粒子像はCCDカメラで撮像され、撮像された画像は512×512画素の画像処理解像度(一画素あたり0.37×0.37μm)で画像処理され、各粒子像の輪郭抽出を行い、粒子像の投影面積Sや周囲長L等が計測される。
円形度C=2×(π×S)1/2/L
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。
そして、粒子解析時の2値化閾値を85%とし、解析粒径を円相当径1.98μm以上39.96μm以下とし、トナーの平均円形度を求める。
トナー中の顔料含有量は、トナー構成材料と顔料の有機溶剤に対する溶融性の違いによって求めることができる。結着樹脂および離型剤を有機溶剤に溶融させ、濾過によりトナーから顔料を回収することでトナー中の顔料含有量を求める。例えば結着樹脂として用いられるポリエステル樹脂やポリオレフィンにスチレンアクリル系ポリマーがグラフト重合している重合体はキシレンなどの溶剤に可溶である。また、炭化水素系ワックスはヘキサンなどに溶解することができる。カーボンブラックや、チタンブラックなどの顔料はこれら溶剤に溶融しないため分離可能である。
・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:73.8質量部(0.19モル;多価アルコール総モル数に対して100.0mol%)
・テレフタル酸:12.5質量部(0.08モル;多価カルボン酸総モル数に対して48.0mol%)
・アジピン酸:7.8質量部(0.05モル;多価カルボン酸総モル数に対して34.0mol%)
・チタンテトラブトキシド(エステル化触媒):0.5質量部
冷却管、攪拌機、窒素導入管および熱電対のついた反応槽に、上記材料を秤量した。次に反応槽内を窒素ガスで置換した後、撹拌しながら徐々に昇温し、200℃の温度で撹拌しつつ、2時間反応させた。
さらに、反応槽内の圧力を8.3kPaに下げ、1時間維持した後、160℃まで冷却し、大気圧に戻した(第1反応工程)。
その後、下記材料を用意した。
・トリメリット酸:5.9質量部(0.03モル;多価カルボン酸総モル数に対して18.0mol%)
・tert-ブチルカテコール(重合禁止剤):0.1質量部
これらを第1反応工程後の反応槽に加え、反応槽内の圧力を8.3kPaに下げ、温度200℃に維持したまま、15時間反応させた。その後、ASTM D36-86に従って測定した軟化点が120℃の温度に達したのを確認してから温度を下げて反応を止め、(第2反応工程)、非晶性樹脂1を得た。得られた非晶性樹脂1は、ピーク分子量Mp10000、軟化点Tm110℃、ガラス転移温度Tg60℃であった。
・キシレン:50g
・ポリエチレン樹脂(製品型番LD M1920、サンテック社製):10g
・カーボンブラック(製品型番:#4400、東海カーボン社製):10g
上記材料を混合し、110℃の条件で2時間撹拌したのち、スピンコーターを用いてアルミ基板上に膜厚1μmとなるように非晶性樹脂1-カーボンブラック膜を製膜した。ポリエチレン樹脂-カーボンブラック膜の膜表面抵抗率を高抵抗抵抗計ハイレスタ-UX MCP-HP800(三菱ケミカルアナリテック社製)を用いて測定したところ2.3×108Ω/cm2であった。
同様にチタンブラック(製品型番:13M-C、三菱マテリアル電子化成社製)を用いてポリエチレン樹脂-チタンブラック膜を製膜し膜表面抵抗率を測定したところ1.1×1013Ω/cm2であった。
・非晶性樹脂1:82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90℃):4部
・ポリオレフィンにスチレンアクリル系ポリマーがグラフト重合している重合体:13.5部
・3,5-ジ-t-ブチルサリチル酸アルミニウム化合物(製品型番:ボントロンE88、オリエント化学工業社製):0.5部
・チタンブラック(製品型番:13M-C、三菱マテリアル電子化成社製):10部
上記材料をヘンシェルミキサー(製品型番:FM-75型、三井鉱山社製)を用いて、回転数1500rpm、回転時間5minで混合した後、温度130℃に設定した二軸混練機(製品型番:PCM-30型、池貝社製)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、混練粗砕物1を得た。
チタンブラック10部の代わりにチタンブラック8部およびカーボンブラック2部を用いた以外は混練粗砕物1と同様にして混練粗砕物2を得た。
チタンブラック10部の代わりにチタンブラック5部およびカーボンブラック5部を用いた以外は混練粗砕物1と同様にして混練粗砕物3を得た。
チタンブラック10部の代わりにチタンブラック2部およびカーボンブラック8部を用いた以外は混練粗砕物1と同様にして混練粗砕物4を得た。
チタンブラック10部の代わりにカーボンブラック10部を用いた以外は混練粗砕物1と同様にして混練粗砕物5を得た。
チタンブラック10部の代わりにチタンブラック10部およびカーボンブラック2部を用い、非晶性樹脂1を80部とした以外は混練粗砕物1と同様にして混練粗砕物6を得た。
チタンブラック10部の代わりにチタンブラック7部を用い、非晶性樹脂1を85部とした以外は混練粗砕物1と同様にして混練粗砕物7を得た。
チタンブラック10部の代わりにカーボンブラック7部を用い、非晶性樹脂1を85部とした以外は混練粗砕物1と同様にして混練粗砕物8を得た。
チタンブラック10部の代わりにチタンブラック15部を用い、非晶性樹脂1を77部とした以外は混練粗砕物1と同様にして混練粗砕物9を得た。
チタンブラック10部の代わりにチタンブラック5部およびカーボンブラック15部を用い、非晶性樹脂1を77部とした以外は混練粗砕物1と同様にして混練粗砕物10を得た。
機械式粉砕機(製品型番:T-250、ターボ工業社製)を用い、ローター回転数12000rpmの運転条件で混練粗砕物1を微粉砕した。さらに、ファカルティ(製品型番:F-300、ホソカワミクロン社製)を用い、分級ローター回転数を9000rpm、分散ローター回転数を7200rpmの運転条件で分級を行い、Fトナー1(小粒径側粒子群)を得た。
機械式粉砕機の運転条件をローター回転数10000rpmとし、ファカルティの運転条件を、分級ローター回転数8000rpmとした以外はFトナー1と同様に混練粗砕物1の粉砕分級を行い、Mトナー1(大粒径側粒子群)を得た。混練粗砕物2~10についても同様に粉砕分級することでそれぞれFトナー2~10およびMトナー2~10を得た。
Fトナー1を50部、Mトナー5を50部混合し、図1で示す熱球形化処理装置によって熱処理を行い、熱処理トナー1を得た。運転条件はフィード量=5kg/hr、熱風温度C=160℃、熱風流量=6m3/min、冷風温度E=-5℃、冷風流量=4m3/min、ブロワー風量=20m3/min、インジェクションエア流量=1m3/minとした。
トナー1の製造例において、FトナーとMトナーの組み合わせを表1のように変更した以外は同様の操作を行い、トナー2~6および比較トナー1~7を得た。
トナー2~6および比較トナー1~7ついての各評価結果を表1に示す。
・工程1(秤量・混合工程):
Fe2O3:62.7部
MnCO3:29.5部
Mg(OH)2:6.8部
SrCO3:1.0部
上記材料を上記組成比となるように秤量した。その後、直径1/8インチのステンレスビーズを用いた乾式振動ミルで5時間粉砕・混合した。
得られた粉砕物をローラーコンパクターにて、約1mm角のペレットにした。このペレットを目開き3mmの振動篩にて粗粉を除去し、次いで目開き0.5mmの振動篩にて微粉を除去した。その後、バーナー式焼成炉を用いて、窒素雰囲気下(酸素濃度0.01体積%)で、温度1000℃で4時間焼成し、仮焼フェライトを作製した。得られた仮焼フェライトの組成は、下記の通りである。
(MnO)a(MgO)b(SrO)c(Fe2O3)d
上記式において、a=0.257、b=0.117、c=0.007、d=0.393である。
得られた仮焼フェライトをクラッシャーで0.3mm程度に粉砕した後に、仮焼フェライト100部に対し、水を30部加え、直径1/8インチのジルコニアビーズを用いて湿式ボールミルで1時間粉砕した。得られたスラリーを、直径1/16インチのアルミナビーズを用いた湿式ボールミルで4時間粉砕し、フェライトスラリー(仮焼フェライトの微粉砕品)を得た。
フェライトスラリーに、仮焼フェライト100部に対して分散剤としてポリカルボン酸アンモニウム1.0部、バインダーとしてポリビニルアルコール2.0部を添加し、スプレードライヤー(大川原化工機社製)で、球状粒子に造粒した。得られた粒子を粒度調整した後、ロータリーキルンを用いて、650℃で2時間加熱し、分散剤やバインダーの有機成分を除去した。
焼成雰囲気をコントロールするために、電気炉にて窒素雰囲気下(酸素濃度1.00体積%)で、室温から温度1300℃まで2時間で昇温し、その後、温度1150℃で4時間保つことで、工程4で得た球状粒子を焼成した。その後、4時間をかけて、温度60℃まで降温し、窒素雰囲気から大気に戻し、温度40℃以下で粒子を取り出した。
凝集した球状粒子を解砕した後に、磁力選鉱により低磁力品を選別して除去し、目開き250μmの篩で篩分して粗大粒子を除去することで、体積分布基準の50%粒径が37.0μmの磁性コア粒子1を得た。
シクロヘキシルメタクリレート:26.8質量%
メチルメタクリレート:0.2質量%
メチルメタクリレートマクロモノマー(片末端にメタクリロイル基を有する重量平均分子量5000のマクロモノマー):8.4質量%
トルエン:31.3質量%
メチルエチルケトン:31.3質量%
上記材料を、還流冷却器、温度計、窒素導入管および攪拌装置を取り付けた四つ口のセパラブルフラスコに入れ、窒素ガスを導入して充分に窒素雰囲気にした。その後、80℃まで加温し、アゾビスイソブチロニトリル2.0質量%を添加して5時間還流し重合させた。得られた反応物にヘキサンを添加して共重合体を沈殿析出させ、沈殿物を濾別後、真空乾燥して被覆樹脂1を得た。
次いで、30部の被覆樹脂1を、トルエン40部およびメチルエチルケトン30部に溶解させて、重合体溶液1(固形分30質量%)を得た。
重合体溶液1(樹脂固形分濃度30%):33.3質量%
トルエン:66.4質量%
カーボンブラックRegal330(キャボット製、一次粒径25nm、窒素吸着比表面積94m2/g、DBP吸油量75mL/100g):0.3質量%
上記材料を、直径0.5mmのジルコニアビーズを用いて、ペイントシェーカーで1時間混合し、カーボンブラックを媒体中に分散した。得られた分散液を、5.0μmのメンブランフィルターで濾過し、被覆樹脂溶液1を得た。
(樹脂被覆工程):
常温で維持されている真空脱気型ニーダーに、磁性コア粒子1および被覆樹脂溶液1を投入した(被覆樹脂溶液の投入量は、100部の磁性コア粒子1に対して樹脂成分として2.5部になる量)。投入後、回転速度30rpmで15分間撹拌し、溶媒が一定以上(80質量%)揮発した後、減圧混合しながら80℃まで昇温し、2時間かけてトルエンを留去した後冷却した。得られた磁性キャリアを、磁力選鉱により低磁力品を分別し、開口70μmの篩を通した後、風力分級器で分級し、体積基準の50%粒径(D50)38.2μmの磁性キャリア1を得た。
8.0部のトナー1と92.0部の磁性キャリア1をV型混合機(V-20、セイシン企業製)により混合し、二成分系現像剤1を得た。同様にトナー2~6および比較トナー1~7をそれぞれ磁性キャリア1と混合し、二成分系現像剤2~6および比較二成分系現像剤1~7を得た。
得られた二成分系現像剤を用いて、後述の評価を行った。
画像形成装置として、キヤノン製デジタル商業印刷用プリンターimageRUNNER ADVANCE C5560の改造機を用いた。装置の改造点としては、定着温度、プロセススピード、現像剤担持体の直流電圧VDC、静電潜像担持体の帯電電圧VDおよびレーザーパワーを自由に設定できるように変更した。画像出力評価は、FFh画像(ベタ画像)を出力し、FFh画像のトナーの載り量が35mg/cm2になるようにVDC、VDおよびレーザーパワーを調整して、後述の評価を行った。FFhとは、256階調を16進数で表示した値であり、00hが256階調の1階調目(白地部)であり、FFhが256階調の256階調目(ベタ部)である。
二成分系現像剤を、上記画像形成装置のブラック用現像器に入れ、以下の条件で上記評価画像を出力してカブリの抑制の評価を行った。
紙:CS-680(68.0g/m2)(キヤノンマーケティングジャパン社製)
評価画像:上記A4用紙の全面に00h画像
Vback:150V(現像剤担持体の直流電圧VDC、静電潜像担持体の帯電電圧VDおよびレーザーパワーにより調整)
試験環境:高温高湿環境(温度30℃/湿度80%RH)
定着温度:170℃
プロセススピード:377mm/sec
まず、リフレクトメータ(REFLECTOMETER MODEL TC-6DS:東京電色製)を用い、通紙前の評価紙の平均反射率Ds(%)を測定する。次に、通紙後の評価紙の平均反射率Dr(%)を測定する。そして、下記式を用いて算出した値をカブリ値とした。得られたカブリ値を下記の評価基準に従って評価した。
カブリ値 = Dr(%)-Ds(%)
A:カブリ値0.3%未満 (非常に優れている)
B:カブリ値0.3%以上、0.5%未満 (優れている)
C:カブリ値0.5%以上、0.8%未満 (問題ないレベルである)
D:カブリ値0.8%以上 (許容できない)
二成分系現像剤を、上記画像形成装置のシアン用現像器に入れ、以下の条件で転写性を評価した。
紙:GF-C081(81.0g/m2)(キヤノンマーケティングジャパン社製)
ベタ画像におけるトナーの載り量:0.35mg/cm2
一次転写電流:30μA
試験環境:常温常湿環境(温度23℃/湿度50%RH)
プロセススピード:377mm/sec
一次転写後に感光体上に残ったトナーと一次転写前のトナーをそれぞれ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り、その濃度を分光濃度計500シリーズ(X-Rite社製)で測定した。
A:転写効率;90%以上
B:転写効率;85%以上90%未満
C:転写効率;80%以上85%未満
D:転写効率;80%未満
二成分系現像剤を、上記画像形成装置のシアン用現像器に入れ、以下の条件で評価画像を出力し、画像濃度安定性を評価した。
紙:GFC-081(81.0g/m2)(キヤノンマーケティングジャパン社製)
Vcontrast(現像剤担持体の直流電圧VDC、静電潜像担持体の帯電電圧VDおよびレーザーパワーにより調整):350V
評価画像:上記A4用紙の中心に2cm×5cmの画像を配置
試験環境:常温常湿環境:温度23℃/湿度50%RH
定着温度:170℃
プロセススピード:377mm/sec
(評価基準)
A:画像濃度の値が1.35以上 (非常に優れている)
B:画像濃度の値が1.30以上、1.35未満 (優れている)
C:画像濃度の値が1.25以上、1.30未満 (問題ないレベルである)
D:画像濃度の値が1.25未満 (許容できない)
二成分系現像剤を、上記画像形成装置のシアン用現像器に入れ、以下の条件で評価画像を出力し、画質を評価した。
紙:GFC-081(81.0g/m2)(キヤノンマーケティングジャパン社製)
Vcontrast(現像剤担持体の直流電圧VDC、静電潜像担持体の帯電電圧VDおよびレーザーパワーにより調整):300V
評価画像:上記A4用紙に1ドット、1スペースの縦線画像を配置
試験環境:常温常湿環境:温度23℃/湿度50%RH(以下「N/N」)
定着温度:170℃
プロセススピード:377mm/sec
Blurの値(ISO13660で定義されたラインのぼやけ方を表す数値)を画質性の評価指標とした。Blurの値はパーソナルIAS(イメージ・アナリシス・システム、QEA社製)を用いて測定した。得られたBlurの値を下記の評価基準に従って評価した。
A:Blurの値35μm未満 (非常に優れている)
B:Blurの値35μm以上38μm未満 (優れている)
C:Blurの値38μm以上41μm未満 (問題ないレベルである)
D:Blurの値41μm以上 (許容できない)
二成分系現像剤2~6、比較二成分系現像剤1~7についても、二成分系現像剤1と同様にしてかぶりの抑制、転写性、画像濃度安定性および画質を評価した。評価結果をまとめて表2に示す。
2.圧縮気体流量調整手段
3.導入管
4.突起状部材
5.供給管
6.処理室
7.熱風供給手段
8.冷風供給手段
9.規制手段
10.回収手段
11.熱風供給手段出口
12.分配部材
13.旋回部材
14.粉体粒子供給口
Claims (4)
- トナー粒子を含有するトナーであって、
該トナー粒子は結着樹脂および顔料を含有し、
該トナーを慣性分級方式の分級機により、大粒径側と小粒径側とで個数基準で概ね均等に二分して得られる、大粒径側粒子群と小粒径側粒子群とが下式(1)を満たし、
1.5≦Al/As≦2.5 (1)
(式中、Asは、該小粒径側粒子群0.05gを20kN、直径10mmの条件で成形したペレット成形物Psの表面をスコロトロン帯電装置により-600Vに帯電させたのち、温度25℃湿度50%雰囲気下で表面電位計を用いて該ペレット成形物Psの表面電位の変化を1時間観測したときの変化率を表し、
Alは、該大粒径側粒子群0.05gを20kN、直径10mmの条件で成形したペレット成形物Plの表面をスコロトロン帯電装置により-600Vに帯電させたのち、温度25℃湿度50%雰囲気下で表面電位計を用いて該ペレット成形物Plの表面電位の変化を1時間観測したときの変化率を表す。)
該トナー粒子は、高抵抗黒色顔料および低抵抗黒色顔料を含有し、
ポリエチレン樹脂50質量部に対し、該高抵抗黒色顔料を50質量部含有する
ポリエチレン樹脂-高抵抗黒色顔料膜の表面抵抗率が1×10 13 Ω/cm 2 以上であり、
ポリエチレン樹脂50質量部に対し、該低抵抗黒色顔料を50質量部含有する
ポリエチレン樹脂-該低抵抗黒色顔料の表面抵抗率が1×10 11 Ω/cm 2 以下であり、
前記小粒径側粒子群における該高抵抗黒色顔料の含有量をbkh、該低抵抗黒色顔料の含有量をbkl、
前記大粒径側粒子群における該高抵抗黒色顔料の含有量をBKH、該低抵抗黒色顔料の含有量をBKLとしたとき、
該bkh、該bkl、該BKHおよび該BKLが、下記式(2)~(4)を満たすことを特徴とするトナー。
bkl/bkh≦0.5 (2)
BKH/BKL≦0.5 (3)
0.9≦(bkl+bkh)/(BKH+BKL)≦1.1 (4) - 前記低抵抗黒色顔料はカーボンブラックである請求項1に記載のトナー。
- 前記高抵抗黒色顔料はチタン酸窒化物である請求項1または2に記載のトナー。
- 該トナーは、個数基準のメジアン径D50が3.0μm以上6.0μm以下であり、
下記式(5)で得られるスパン値が0.7以上2.0以下である請求項1~3のいずれか一項に記載のトナー。
スパン値=(D90-D10)/D50 (5)
(式中、D90は個数基準の累積90%粒径、D10は個数基準の累積10%粒径である。)
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