JP7404816B2 - トナー - Google Patents
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Description
本実施形態に係るトナーは、例えば正帯電性トナーとして、静電潜像の現像に好適に用いることができる。トナーは、1成分現像剤として使用してもよい。また、混合装置(例えば、ボールミル)を用いてトナーとキャリアとを混合して、2成分現像剤を調製してもよい。
以下、図1を参照して、本実施形態に係るトナーの構成について説明する。図1は、本実施形態に係るトナーに含まれるトナー粒子及びステアリン酸亜鉛粒子の断面構造の一例を示す図である。
次に、本実施形態に係るトナーの要素について説明する。まず、トナー粒子に含まれる成分について説明する。
(結着樹脂)
トナー母粒子は、例えば全成分の70質量%以上を結着樹脂が占める。このため、結着樹脂の性質がトナー母粒子全体の性質に大きな影響を与えると考えられる。低温定着性に優れるトナーを得るためには、トナー母粒子は、結着樹脂として熱可塑性樹脂を含有することが好ましく、結着樹脂の全量に対して85質量%以上の割合で熱可塑性樹脂を含有することがより好ましい。熱可塑性樹脂としては、例えば、スチレン系樹脂、アクリル酸エステル系樹脂、オレフィン系樹脂(より具体的には、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂等)、ビニル樹脂(より具体的には、塩化ビニル樹脂、ポリビニルアルコール、ビニルエーテル樹脂、N-ビニル樹脂等)、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、及びウレタン樹脂が挙げられる。また、これら各樹脂の共重合体、すなわち上記樹脂中に任意の繰返し単位が導入された共重合体(より具体的には、スチレン-アクリル酸エステル系樹脂、スチレン-ブタジエン系樹脂等)も、結着樹脂として使用できる。
トナー母粒子は、着色剤を含有していてもよい。着色剤としては、トナーの色に合わせて公知の顔料又は染料を用いることができる。トナーを用いて高画質の画像を形成するためには、着色剤の量が、結着樹脂100質量部に対して、1質量部以上20質量部以下であることが好ましい。
トナー母粒子は、離型剤を含有していてもよい。離型剤は、例えば、耐オフセット性に優れるトナーを得るために使用される。耐オフセット性に優れるトナーを得るためには、離型剤の量は、結着樹脂100質量部に対して、1質量部以上20質量部以下であることが好ましい。
トナー母粒子は、電荷制御剤を含有していてもよい。電荷制御剤は、例えば、帯電安定性又は帯電立ち上がり特性に優れるトナーを得るために使用される。トナーの帯電立ち上がり特性は、短時間で所定の帯電レベルにトナーを帯電させることができるか否かの指標になる。
トナー母粒子は、磁性粉を含有していてもよい。磁性粉の材料としては、例えば、強磁性金属(より具体的には、鉄、コバルト、ニッケル等)及びその合金、強磁性金属酸化物(より具体的には、フェライト、マグネタイト、二酸化クロム等)、並びに強磁性化処理が施された材料(より具体的には、熱処理により強磁性が付与された炭素材料等)が挙げられる。本実施形態では、一種の磁性粉を単独で使用してもよいし、複数種の磁性粉を併用してもよい。
本実施形態に係るトナーに含まれるトナー粒子は、トナー母粒子の表面に付着した外添剤(外添剤粒子の粉体)を更に備えてもよい。本実施形態では、一種類の外添剤粒子を単独で使用してもよいし、複数種の外添剤粒子を併用してもよい。
次に、ステアリン酸亜鉛粒子について説明する。
次に、上述した実施形態に係るトナーの好適な製造方法について説明する。以下、上述した実施形態に係るトナーと重複する構成要素については説明を省略する。
まず、凝集法又は粉砕法によりトナー母粒子を調製する。
その後、必要に応じて、混合機(例えば、日本コークス工業株式会社製のFMミキサー)を用いて、得られたトナー母粒子と外添剤とを混合して、トナー母粒子の表面に外添剤を付着させてもよい。なお、トナー母粒子に外添剤を付着させずに、トナー母粒子をトナー粒子として使用してもよい。こうして、トナー粒子の粉体が得られる。
続いて、得られたトナー粒子の粉体と、ステアリン酸亜鉛粒子の粉体とを、混合機(例えば、日本コークス工業株式会社製のFMミキサー)を用いて混合することにより、トナー粒子の粉体とステアリン酸亜鉛粒子の粉体とを含むトナーが得られる。混合工程で使用するステアリン酸亜鉛粒子の粉体は、StD50が3.0μm以上6.0μm以下であり、かつStRD≦1及びStRD≧10が、各々2.0体積%以下である粒度分布に調整された粉体である。
試料(後述するステアリン酸亜鉛粒子の粉体PA-1~PA-4及びPB-1~PB-6のいずれか)を走査型電子顕微鏡(日本電子株式会社製「JSM-7401F」)により撮影し、得られた画像を画像解析ソフトウェア(三谷商事株式会社製「WinROOF」)により解析した。詳しくは、画像内に存在するステアリン酸亜鉛粒子から無作為に100個の粒子を選択し、それぞれの粒子の円形度(粒子の投影面積と等しい円の周囲長/粒子の周囲長)を計測した。計測された100個の粒子の円形度から個数平均値を算出し、得られた値をステアリン酸亜鉛粒子の個数平均円形度とした。
まず、ビーカー(容量100mL)に、エタノール40gと、試料(後述するステアリン酸亜鉛粒子の粉体PA-1~PA-4及びPB-1~PB-6のいずれか)0.5gとを投入した。次いで、ビーカー中の試料を、超音波洗浄器(アズワン株式会社販売「VS-F100」、発振周波数:50kHz)を用いて、1分間超音波処理し、測定用分散液を得た。次いで、得られた測定用分散液を、レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置(株式会社堀場製作所製「LA-950」)に投入し、上記レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置により試料の体積粒度分布を測定した。そして、測定された体積粒度分布から試料のStD50、StRD≦1及びStRD≧10を求めた。
以下、ステアリン酸亜鉛粒子の粉体PA-1~PA-4及びPB-1~PB-6の調製方法について説明する。なお、以下において、ステアリン酸亜鉛粒子の粉体PA-1~PA-4及びPB-1~PB-6を、それぞれ粉体PA-1~PA-4及びPB-1~PB-6と記載することがある。
湿式法で製造されたステアリン酸亜鉛粒子の粉体(堺化学工業株式会社製「SZ-2000」)を、風力分級機(日鉄鉱業株式会社製「エルボージェットEJ-LABO型」)を用いて下記分級条件で分級することによりM粉のみを分取し、M粉からなる粉体PA-1を得た。粉体PA-1中のステアリン酸亜鉛粒子の個数平均円形度は、0.81であった。なお、粉体PA-1中のステアリン酸亜鉛粒子の個数平均円形度は、後述する方法でトナーを作製した後、トナーから分離させた粉体PA-1を測定対象として測定した場合も同じ結果が得られた。以下で説明する粉体PA-2~PA-4及びPB-1~PB-6中にそれぞれ含まれるステアリン酸亜鉛粒子の個数平均円形度についても同様であった。
投入周波数:24Hz
風量制御:自動制御
インジェクター圧力:0.5MPa
FΔR:8.0mm
MΔR:15.0mm
MΔRを20.0mmに変更したこと以外は、粉体PA-1の調製と同じ方法で、M粉からなる粉体PA-2を得た。粉体PA-2中のステアリン酸亜鉛粒子の個数平均円形度は、0.82であった。
FΔR及びMΔRを、それぞれ10.0mm及び20.0mmに変更したこと以外は、粉体PA-1の調製と同じ方法で、M粉からなる粉体PA-3を得た。粉体PA-3中のステアリン酸亜鉛粒子の個数平均円形度は、0.82であった。
MΔRを18.0mmに変更したこと以外は、粉体PA-1の調製と同じ方法で、M粉からなる粉体PA-4を得た。粉体PA-4中のステアリン酸亜鉛粒子の個数平均円形度は、0.81であった。
FΔRを2.0mmに変更したこと、及びF粉のみを分取したこと以外は、粉体PA-1の調製と同じ方法で、F粉からなる粉体PB-1を得た。粉体PB-1中のステアリン酸亜鉛粒子の個数平均円形度は、0.82であった。
FΔRを3.5mmに変更したこと、及びF粉のみを分取したこと以外は、粉体PA-1の調製と同じ方法で、F粉からなる粉体PB-2を得た。粉体PB-2中のステアリン酸亜鉛粒子の個数平均円形度は、0.80であった。
FΔRを5.0mmに変更したこと以外は、粉体PA-1の調製と同じ方法で、M粉からなる粉体PB-3を得た。粉体PB-3中のステアリン酸亜鉛粒子の個数平均円形度は、0.82であった。
FΔR及びMΔRを、それぞれ10.0mm及び22.0mmに変更したこと以外は、粉体PA-1の調製と同じ方法で、M粉からなる粉体PB-4を得た。粉体PB-4中のステアリン酸亜鉛粒子の個数平均円形度は、0.81であった。
FΔR及びMΔRを、それぞれ10.0mm及び25.0mmに変更したこと以外は、粉体PA-1の調製と同じ方法で、M粉からなる粉体PB-5を得た。粉体PB-5中のステアリン酸亜鉛粒子の個数平均円形度は、0.82であった。
粉体PB-6として、ステアリン酸亜鉛粒子の粉体(堺化学工業株式会社製「SZ-2000」)を準備した。粉体PB-6は、分級処理を行わなかった。粉体PB-6中のステアリン酸亜鉛粒子の個数平均円形度は、0.80であった。
[結着樹脂の合成]
温度計(熱電対)、脱水管、窒素導入管、精留塔及び攪拌装置を備えた容量5Lの4つ口フラスコを温調槽に載置し、このフラスコ内に、1,2-プロパンジオール1200gと、テレフタル酸1700gと、ジオクタン酸錫(II)3gとを投入した。続けて、窒素雰囲気下、温度230℃の条件でフラスコ内容物を15時間反応(詳しくは、縮合反応)させた。続けて、フラスコ内を減圧し、減圧雰囲気(圧力8.0kPa)かつ温度230℃の条件で、反応生成物(ポリエステル樹脂)のTmが所定の温度(90℃)になるまで、フラスコ内容物を反応させた。その結果、結着樹脂としてのポリエステル樹脂が得られた。得られたポリエステル樹脂は、Tmが90℃であった。
上述の合成方法により得られたポリエステル樹脂80質量部と、離型剤(日油株式会社製「ニッサンエレクトール(登録商標)WEP-3」、成分:エステルワックス)9質量部と、着色剤(三菱ケミカル株式会社製「MA100」、成分:カーボンブラック)9質量部と、正帯電性の電荷制御剤(オリヱント化学工業株式会社製「BONTRON(登録商標)P-51」)1質量部とを、FMミキサー(日本コークス工業株式会社製「FM-20B」)を用いて回転速度2000rpmで4分間混合した。
100質量部のトナー母粒子(上述の調製方法で得られたトナー母粒子)と、1.5質量部の疎水性シリカ粒子(日本アエロジル株式会社製「AEROSIL(登録商標)RA200HS」、個数平均一次粒子径:12nm)と、1.0質量部の導電性酸化チタン粒子(チタン工業株式会社製「EC-100」、個数平均一次粒子径:350nm)とを、FMミキサー(日本コークス工業株式会社製「FM-10B」)に投入した。次いで、上記FMミキサーを用いて、回転速度3000rpmかつジャケット温度20℃の条件で、トナー母粒子と外添剤(疎水性シリカ粒子及び導電性酸化チタン粒子)とを5分間混合した。これにより、トナー母粒子の表面に外添剤の全量を付着させた。
[トナーTA-1の作製]
上述の作製方法で得られたトナー粒子TAの粉体と、上述の調製方法で得られた粉体PA-1とを、FMミキサー(日本コークス工業株式会社製「FM-10B」)に投入した。粉体PA-1の上記FMミキサーへの投入量は、トナー粒子TAの粉体に含まれるトナー母粒子100質量部に対して、0.20質量部であった。次いで、上記FMミキサーを用いて、回転速度3000rpmかつジャケット温度20℃の条件で、トナー粒子TAの粉体と、粉体PA-1とを5分間混合した。その結果、正帯電性のトナーTA-1が得られた。
ステアリン酸亜鉛粒子の粉体の種類を、後述する表2に示すとおりとしたこと以外は、トナーTA-1の作製と同じ方法で、正帯電性のトナーTA-2~TA-4及びTB-1~TB-6をそれぞれ作製した。
以下、トナーTA-1~TA-4及びTB-1~TB-6の評価方法について説明する。
京セラドキュメントソリューションズ株式会社製の「TASKalfa 3252ci」用キャリア100質量部と、トナー(評価対象:トナーTA-1~TA-4及びTB-1~TB-6のいずれか)8質量部とを、ボールミルを用いて30分間混合して、評価用の2成分現像剤を調製した。
評価機としては、カラー複合機(京セラドキュメントソリューションズ株式会社製「TASKalfa 3252ci」、像担持体:アモルファスシリコンを含む感光層を備えた感光体ドラム)を使用した。評価対象を含む2成分現像剤(前述の方法で調製した2成分現像剤)を評価機のブラック用現像装置に投入し、評価用トナー(評価対象:トナーTA-1~TA-4及びTB-1~TB-6のいずれか)を評価機のブラック用トナーコンテナに投入した。次いで、評価機を用いて、温度23℃かつ湿度50%RHの環境下、印字率20%の画像を印刷用紙(A4サイズの普通紙)に3万枚連続で印刷した。次いで、印刷後の評価機を、温度32.5℃かつ湿度80%RHの環境下に12時間静置した。
A:1回目の印刷で画像流れが発生しなかった。
B:1回目の印刷で画像流れが発生したが、下記に示すドラムリフレッシュ操作を1回以上6回以下の範囲で行った後、再度印刷した際に画像流れが発生しなかった。
C:1回目の印刷で画像流れが発生し、下記に示すドラムリフレッシュ操作を6回行った後、再度印刷した際にも画像流れが発生した。
ドラムリフレッシュ操作は以下の方法で行った。まず、通紙しない状態で評価機の現像スリーブにトナー層を形成した後、評価機の感光体ドラムを露光して感光体ドラムの全周にわたってソリッド画像用の静電潜像を形成した。次いで、現像スリーブに形成されたトナー層のトナーを感光体ドラムに供給して、感光体ドラムの全周にわたってトナー像(黒色のソリッド画像に対応するトナー像)を形成した。次いで、感光体ドラムを1分間空転させることによって、評価機のクリーナーにより回収されたトナーで感光体ドラムの表面を研磨した。
評価機としては、カラー複合機(京セラドキュメントソリューションズ株式会社製「TASKalfa 3252ci」、像担持体:アモルファスシリコンを含む感光層を備えた感光体ドラム)を使用した。評価対象を含む2成分現像剤(前述の方法で調製した2成分現像剤)を評価機のブラック用現像装置に投入し、評価用トナー(評価対象:トナーTA-1~TA-4及びTB-1~TB-6のいずれか)を評価機のブラック用トナーコンテナに投入した。次いで、評価機を用いて、温度23℃かつ湿度50%RHの環境下、印字率20%の画像を印刷用紙(A4サイズの普通紙)に3万枚連続で印刷した。
A:かぶり濃度(FD)が0.003以下であった。
B:かぶり濃度(FD)が0.003を超えていた。
トナーTA-1~TA-4及びTB-1~TB-6のそれぞれについて、ステアリン酸亜鉛粒子の粉体の種類、画像流れの判定結果、及びかぶりの判定結果を表2に示す。
11 :トナー母粒子
12 :外添剤
20 :ステアリン酸亜鉛粒子
30 :トナー
Claims (6)
- トナー粒子と、ステアリン酸亜鉛粒子とを含むトナーであって、
前記トナー粒子は、結着樹脂を含むトナー母粒子を含有し、
前記ステアリン酸亜鉛粒子の体積基準における50%累積径は、3.0μm以上6.0μm以下であり、
レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置によって測定された前記ステアリン酸亜鉛粒子の体積粒度分布における粒子径1.0μm以下の前記ステアリン酸亜鉛粒子の存在比率は、前記ステアリン酸亜鉛粒子の全量に対して、体積比率で2.0体積%以下であり、
前記レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置によって測定された前記ステアリン酸亜鉛粒子の前記体積粒度分布における粒子径10.0μm以上の前記ステアリン酸亜鉛粒子の存在比率は、前記ステアリン酸亜鉛粒子の全量に対して、体積比率で2.0体積%以下である、トナー。 - 前記ステアリン酸亜鉛粒子の量は、前記トナー母粒子100質量部に対して、0.02質量部以上0.50質量部以下である、請求項1に記載のトナー。
- 前記ステアリン酸亜鉛粒子の個数平均円形度は、0.87以下である、請求項1又は2に記載のトナー。
- 前記ステアリン酸亜鉛粒子の個数平均円形度は、0.80以上である、請求項1~3のいずれか一項に記載のトナー。
- 前記トナー粒子は、前記トナー母粒子の表面に付着した外添剤を更に含む、請求項1~4のいずれか一項に記載のトナー。
- 前記レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置によって測定された前記ステアリン酸亜鉛粒子の前記体積粒度分布における粒子径1.0μm以下の前記ステアリン酸亜鉛粒子の存在比率は、前記ステアリン酸亜鉛粒子の全量に対して、体積比率で0.1体積%以上であり、
前記レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置によって測定された前記ステアリン酸亜鉛粒子の前記体積粒度分布における粒子径10.0μm以上の前記ステアリン酸亜鉛粒子の存在比率は、前記ステアリン酸亜鉛粒子の全量に対して、体積比率で0.1体積%以上である、請求項1~5のいずれか一項に記載のトナー。
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