JP2019168531A - トナー及びトナーの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
プリンタはネットワークを介して、多人数で使用するネットワークプリンタや、SOHO等で使用される個人用プリンタなど、様々なビジネスシーンに適応しなければならない。また、オフィスやSOHO環境においては、プロセスカートリッジのハンドリングの良さが強く望まれている。よって、プリンタの省スペース化、すなわち小型化や軽量化への要求が強い。
プリンタの小型化や軽量化に関しては、主に定着装置の小型化とプロセスカートリッジの小型化が有効である。特に、プロセスカートリッジはプリンタの容積の大部分を占めており、プロセスカートリッジの小型化がプリンタの小型化に大きく貢献できる。プロセスカートリッジ小型化に関しては、現像装置やクリーニング装置の小型化が有効である。
電子写真の現像方式には二成分現像方式や一成分現像方式があるが、現像装置の小型化に着目すると一成分現像方式が適している。これは、キャリア等の部材を使用しないためである。また、現像装置の小型化には現像効率や転写効率の良い真球状のトナーが、現像容器に収納するトナーが少なくて済むので、適していると言える。
しかし、真球状のトナーを用いたクリーニングに関しては、特有の課題も存在する。
真球状のトナーは、その形状ゆえにクリーニング部でのすり抜けが発生しやすく、常温常湿下でもクリーニング不良が顕著となりやすい。通常、クリーニング部、特にエッジの先端部では、トナー粒子表面に付着させていた添加剤が蓄積され、トナーのすり抜けを防止する阻止層を形成している。また、その阻止層のすぐ手前側(上流側)には転写残トナーが集積した滞留層が形成されている。真球状のトナーと感光体との付着力が大きくなってしまうと、滞留層のトナーが阻止層を破壊し、破壊した部分からトナーがすり抜けてしまい、クリーニング不良が発生してしまう。
また、真球状のトナーと感光体の付着力を小さくするためには、トナーの疎水化度を上げることも一つの手段である。トナーの疎水化度は、低融点のモノエステルワックを含有させて上げることも可能である。真球状のトナーであり、且つ低融点のモノエステルワックスを含有するトナーの提案も数多くなされている(特許文献2等)。
本発明の目的は、様々な環境下において良好な現像性及び転写性を有し、且つクリーニング性の良好なトナー及び該トナーの製造方法を得ることにある。
該トナー粒子の個数平均粒径、粒度分布、及び真密度から得られる理論表面積をA(m2/g)とし、
BET法によって測定されるトナー粒子の比表面積をB(m2/g)としたとき、
該A及びBが下記式(1)を満たし、
1.00≦B/A≦1.15 ・・・(1)
該トナーのポリカーボネート平板との付着力F(nN)が、下記式(2)を満たすことを特徴とするトナーに関する。
15.0≦F≦45.0 ・・・(2)
以下、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。
本発明は、結着樹脂、着色剤、及び結晶性材料を含有するトナー粒子を有するトナーであって、
該トナー粒子の個数平均粒径、粒度分布、及び真密度から得られる理論表面積をA(m2/g)とし、
BET法によって測定されるトナー粒子の比表面積をB(m2/g)としたとき、
該A及びBが下記式(1)を満たし、
1.00≦B/A≦1.15 ・・・(1)
該トナーのポリカーボネート平板との付着力F(nN)が、下記式(2)を満たすことを特徴とするトナーである。
15.0≦F≦45.0 ・・・(2)
この表面凹凸指数B/Aは、真球状で且つトナー粒子表面に凹凸が無い滑らかな状態である場合に、限りなく1.00に近づく値である。表面凹凸指数B/Aがこの範囲にあることで、現像工程では現像効率が高く、帯電量分布のばらつきも最も小さくなることで、帯電不良等で生じる白地部にトナーが現像されてしまう現象(以下、カブリと記す)が発
生しにくくなる。また、転写工程では転写効率が高く、転写残トナーが最も少なくなり、クリーナー容器内への廃トナー量を軽微にできる。
表面凹凸指数B/Aは、トナー製造時の造粒条件により制御できる。具体的には後述する。
一方、付着力Fが45.0nNを超える場合は、クリーニング部でのトナーの滞留層が、感光体に追従して阻止層に突入し、阻止層を破壊する場合があり、トナーすり抜けが発生しやすくなる。
付着力Fは、好ましくは18nN以上40nN以下である。付着力Fは、結晶性材料の種類や含有量、及び結晶性材料のトナー中の存在状態の制御、例えば急冷条件やアニール条件により制御できる。
まず、トナー粒子及びトナーについて説明する。
トナー粒子の製造には、公知の乾式法、乳化重合法、溶解懸濁法、懸濁重合法等いずれの製造方法も使用可能である。クリーナーレスシステムにおいては、トナーは真球状であることが好ましいため、乾式法においては熱球形化処理等の表面改質処理を行うことが好ましく、重合法においては懸濁重合法が好ましい。特に好ましくは、水系媒体中で、結着樹脂を生成しうる重合性単量体、着色剤、結晶性材料及び必要に応じてその他の添加剤を含む重合性単量体組成物を造粒し、該重合性単量体組成物に含まれる重合性単量体を重合させトナー粒子を形成する懸濁重合法である。
重合性単量体としては、ラジカル重合が可能なビニル系モノマーが好ましい。例えば、単官能性モノマー又は多官能性モノマーを使用することができる
単官能性モノマーとしては、スチレン;α−メチルスチレン、β−メチルスチレン、ο−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、p−メトキシスチレン、p−フェニルスチレンのようなスチレン誘導体;メチルアクリレート、エチルアクリレート、n−プロピルアクリレート、iso−プロピルアクリレート、n−ブチルアクリレート、ジブチルフォスフェートエチルアクリレート、2−ベンゾイルオキシエチルアクリレートのようなアクリル系重合性単量体;メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、ジブチルフォスフェートエチルメタクリレートのようなメタクリル系重合性単量体;メチレン脂肪族モノカルボン酸エステル;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニルのようなビニルエステル;ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルイソブチルエーテルのようなビニルエーテル;ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、ビニルイソプロピルケトンのようなビニルケトンが挙げられる。
重合性単量体は、上記の中でも、スチレン又はスチレン誘導体を含むことが好ましい。
単官能性モノマーを単独であるいは2種以上組み合わせて、又は単官能性モノマーと多官能性モノマーを組み合わせて使用してもよい。多官能性モノマーは架橋剤として使用することも可能である。
重合開始剤としては、以下の、2,2’−アゾビス−(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)、2,2’−アゾビス−4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル、アゾビスイソブチロニトリルなどのアゾ系またはジアゾ系重合開始剤;ベンゾイルパーオキサイド、t−ブチルパーオキシ2−エチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシピバレート、t−ブチルパーオキシイソブチレート、t−ブチルパーオキシネオデカノエート、メチルエチルケトンパーオキサイド、ジイソプロピルパーオキシカーボネート、クメンヒドロパーオキサイド、2,4−ジクロロベンゾイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイドなどの過酸化物系重合開始剤等が例示できる。
重合性単量体の重合度を制御するために、公知の連鎖移動剤、重合禁止剤等を更に添加し用いることも可能である。
ポリエステル樹脂は、例えば2価の酸成分及び2価のアルコール成分の縮重合により得ることができる。
2価の酸成分としては、以下のジカルボン酸又はその誘導体が上げられる。フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、無水フタル酸のようなベンゼンジカルボン酸類又はその無水物又はその低級アルキルエステル;コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸のようなアルキルジカルボン酸類又はその無水物又はその低級アルキルエステル;n−ドデセニルコハク酸、n−ドデシルコハク酸のようなアルケニルコハク酸類もしくはアルキルコハク酸類、又はその無水物又はその低級アルキルエステル;フマル酸、マレイン酸、シトラコン酸、イタコン酸のような不飽和ジカルボン酸類又はその無水物又はその低級アルキルエステル。
2価のアルコール成分としては、以下のものが挙げられる。エチレングリコール、ポリエチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、1,4−シクロヘキサンジメタノール(CHDM)、水素化ビスフェノールA、式(1)で表されるビスフェノール及びその誘導体:
ポリエステル樹脂は、上述の2価の酸成分及び2価のアルコール成分以外に、1価のカルボン酸化合物、1価のアルコール化合物、3価以上のカルボン酸化合物、及び3価以上のアルコール化合物から選択される少なくとも一つを構成成分として含有してもよい。
1価のカルボン酸化合物としては、安息香酸、p−メチル安息香酸等の炭素数30以下の芳香族カルボン酸や、ステアリン酸、ベヘン酸等の炭素数30以下の脂肪族カルボン酸等が挙げられる。
また、1価のアルコール化合物としては、ベンジルアルコール等の炭素数30以下の芳香族アルコールや、ラウリルアルコール、セチルアルコール、ステアリルアルコール、ベへニルアルコール等の炭素数30以下の脂肪族アルコール等が挙げられる。
また、3価以上のアルコール化合物としては、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、グリセリン等が挙げられる。
ポリエステル樹脂の製造方法については、特に制限されるもではなく、公知の方法を用いることができる。
トナー粒子中のポリエステル樹脂(好ましくは非晶性ポリエステル樹脂)の含有量は、好ましくは0.5〜10質量%である。
結晶性ポリエステルの原料モノマーに用いられるアルコール成分としては、結晶性を高める観点から、炭素数6以上18以下の脂肪族ジオールを用いることが好ましい。定着性及び耐熱安定性の観点から、炭素数6以上12以下の脂肪族ジオールがより好ましい。
脂肪族ジオールとしては、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、1,11−ウンデカンジオール、1,12−ドデカンジオール等が挙げられる。脂肪族ジオールの含有量は、結晶性ポリエステルの結晶性をより高める観点から、アルコール成分中に80.0モル%以上100.0モル%以下含有されることが好ましい。
脂肪族ジカルボン酸化合物としては、オクタン二酸、ノナン二酸、デカン二酸、ウンデ
カン二酸、ドデカン二酸等が挙げられる。炭素数6以上18以下の脂肪族ジカルボン酸化合物の含有量は、カルボン酸成分中に80.0モル%以上100.0モル%以下含有されることが好ましい。
芳香族ジカルボン酸化合物の具体例としては、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸等の芳香族ジカルボン酸及びこれらの酸の無水物、並びにそれらのアルキル(炭素数1以上3以下)エステルが好ましく挙げられる。該アルキルエステル中のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基及びイソプロピル基が挙げられる。
3価以上の多価カルボン酸化合物としては、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸(トリメリット酸)、2,5,7−ナフタレントリカルボン酸、ピロメリット酸等の芳香族カルボン酸、及びこれらの酸無水物、アルキル(炭素数1以上3以下)エステル等の誘導体が挙げられる。
結晶性ポリエステルの含有量は、結着樹脂100質量部に対して、好ましくは0.5〜10質量部であり、より好ましくは0.5〜7質量部である。
ワックスとしては、離型性の高さの観点から、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックスのような炭化水素系ワックス、及び脂肪酸エステルが好ましい。必要に応じて、二種以上のワックスを併用してもかまわない。
本発明においては、脂肪酸エステルを主成分とするワックス(以下、エステルワックス)を離型剤として使用すると、結着樹脂を可塑しやすく低温定着性を向上させやすい。さらに、特定の製造方法において、微小ドメインを形成しやすいとともに、本発明の好適な形状に制御しやすいため、好ましい。
該モノエステル化合物の融点が60℃以上72℃以下であることが好ましい。融点が上述の範囲の場合、トナーの低温定着性を効果的に向上することが可能である。また、トナーの疎水化度を所定の範囲に制御しやすくなり、また、付着力Fを制御しやすくなる。
ール、リグノセリルアルコール。
一方、脂肪族カルボン酸の例としては、ペンタン酸、ヘキサン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、ノナン酸、デカン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキジン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸が挙げられる。
該モノエステル化合物の1分子の炭素数は36以上42以下であることが好ましい。炭素数が36以上のモノエステル化合物は、比較的長鎖のアルキル鎖を有するため、ラメラ構造の電気伝導度が高くなりやすい。また、炭素数が42以下のモノエステル化合物であれば、トナーが熱を受けた際に、モノエステル化合物が結着樹脂を十分に可塑しやすい。
モノエステル化合物の含有量は、結着樹脂100質量部に対して、好ましくは1〜30質量部であり、より好ましくは2〜25質量部である。
D/Cが上記範囲であることは、トナー中のモノエステル化合物と結着樹脂との結晶化がある程度で制御されていることを示す。
D/Cが0.5以上であると、モノエステル化合物が結着樹脂とともに適度に結晶化しているため良好な定着性が得られる。D/Cが4.0を超えると、トナーの熱的強度が良好になり、現像安定性、特に耐久性が向上する。
該微小ドメインの長径の個数平均値が50nm以上であると、トナー中の結晶性材料の結晶化量が適切であり、トナーとしての熱的強度が高くなり現像安定性、特に耐久性が良好になる。一方、350nm以下であると、ドメインのトナー粒子表面への露出を抑制でき、帯電性やその他部材への融着を抑制できる。
トナー粒子断面に結晶性材料を観察しやすいように染色処理を行い、その断面の透過型電子顕微鏡TEM観察により確認したラメラ構造を有した領域を結晶性材料のドメインとする。さらにドメインの長径が10nm以上1000nm以下であるドメインを、本発明において微小ドメインと呼ぶ。また、ドメインの長径が1000nmを超えるドメインを、大ドメインと呼ぶ。なお、微小ドメインの詳細な測定方法は後述する。
炭化水素ワックスは、直鎖状の炭化水素鎖部分が積み重なる形で結晶化することが知られており、パラフィンワックス、フィッシャートロプシュワックスなどが挙げられる。
懸濁重合法では、炭化水素ワックスはトナー粒子の中心付近に大ドメインを形成しやすくなる。このため、微小ドメインをトナー粒子の表面近傍に局所的に偏在させやすくなる
。
炭化水素ワックスの含有量は、結着樹脂100質量部に対して、0.5〜20質量部が好ましく、1〜15質量部がより好ましい。
上記範囲であると、トナーと感光体との付着力が最適な範囲に制御され、クリーニング部でのトナーすり抜け、阻止層の破壊が抑制される。
磁性トナー粒子の場合は、磁性酸化鉄を用いることが好ましい。磁性酸化鉄としては、マグネタイト、マグヘマタイト、フェライト等の酸化鉄が用いられる。トナーに含有される磁性酸化鉄の量は、結着樹脂100.0質量部に対して25.0質量部以上100.0質量部以下であることが好ましい。
懸濁重合法のトナー粒子の製造方法において、上述した材料に加えて、公知の帯電制御剤、導電性付与剤や滑剤、研磨剤等を添加してもよい。
結着樹脂を生成しうる重合性単量体、着色剤、結晶性材料及び必要に応じて他の添加剤を、均一に溶解又は分散させて重合性単量体組成物を得る溶解工程、
この重合性単量体組成物を、分散安定剤Aを含有する水系媒体中に適当な撹拌機を用いて分散させ造粒する造粒工程、及び
重合性単量体組成物に含まれる重合性単量体の重合反応を行わせてトナー粒子を得る重合工程、
を有する。
重合工程の後、必要に応じて結晶性材料の微小ドメインの存在位置、サイズを制御しうる冷却工程、及び結晶性材料の結晶化度を制御する保持(アニール)工程、を有していてもよい。
造粒工程では、得られた重合性単量体組成物を、分散安定剤Aを含有する水系媒体中に投入し、例えば高せん断力を有する撹拌機や分散機により、重合性単量体組成物からなる液滴を所望のトナー粒子のサイズに形成する。造粒工程において、攪拌機や分散機で造粒する前に、キャビトロン(ユーロテック社)のような乳化分散機により、20〜200分程度乳化分散処理を行うことが好ましい。
造粒工程の後、好ましくは50〜90℃の温度に設定して、重合性単量体組成物に含まれる重合性単量体の重合反応を行わせる。このとき、必要に応じて重合開始剤を添加してもよい。重合開始剤の添加は任意の工程で行うことができ、例えば、溶解工程で加えてもよいし、造粒工程で分散させる際に加えてもよい。
また、分散安定剤Aを含有する水系媒体中の塩化ナトリウム濃度は、1.5〜4.0質量%であることが好ましく、1.5〜2.5質量%であることがより好ましい。
また、水系媒体中に所定の塩化ナトリウムを含有することで、その塩析効果により、重合性単量体組成物の粒子中から重合性単量体が水系媒体中に溶け込むことを抑制できる。重合性単量体が水系媒体中に溶け込んでしまうと、重合性単量体に分散安定剤が付着し、いわゆる乳化粒子といった微小粒子を生成してしまう場合がある。また、乳化粒子を起点として、所望の粒径を有する重合性単量体組成物の粒子同士を接着させて、合一粒子を発生してしまう場合もある。
第二水系媒体に上記量の分散安定剤Bを含有させることで、造粒時に不足している分散安定剤を補填し、表面形状が滑らかなトナー粒子を得ることが可能となる。分散安定剤Bの含有量が5質量部以上であると、表面凹凸指数B/Aを本発明の範囲に制御しやすい。一方60質量部以下であると、過剰の分散安定剤Bが重合時に重合性単量体に付着することを抑制でき、微小粒子の発生を抑制できる。
分散安定剤A及びBは、特に制限されず、公知の分散安定剤を用いることができる。例えば、リン酸マグネシウム、リン酸三カルシウム、リン酸アルミニウム、リン酸亜鉛、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化アルミニウム、メタケイ酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウムなどを用いることができる。
該分散安定剤A又はBは、塩化カルシウム水溶液とリン酸ナトリウム水溶液とを混合することによって調製されたものであることが好ましい。塩化カルシウムとリン酸カルシウムからは、下記式(1)に示すように、ヒドロキシアパタイトと副生塩である塩化ナトリウムが生成される。ヒドロキシアパタイトは、重合性単量体組成物の粒子を安定化させるために好ましい分散安定剤である。また、副生塩として塩化ナトリウムが生成されるので、微小粒子を抑制する塩析効果を発現するためにも好ましい。
6Na3PO4+10CaCl2+2H2O→[Ca3(PO4)2]3Ca(OH)2+18NaCl+2HCl …式(1)
とが好ましく、冷却速度20℃/分以上で冷却することがより好ましく、冷却速度50℃/分以上で冷却することがさらに好ましい。冷却速度の上限は、特に制限されないが、好ましくは500℃/分以下である。
無機微粉体としては、公知のものが使用可能である。好ましくは、チタニア微粒子、湿式製法シリカ、乾式製法シリカのようなシリカ微粒子、それらシリカをシランカップリング剤、チタンカップリング剤、又はシリコーンオイル等により表面処理を施した無機微粉体である。表面処理を施した無機微粉体は、メタノール濡れ性試験によって滴定された疎水化度が30以上98以下であることが好ましい。
無機微粉体の添加量は、トナー粒子100質量部に対して、0.1〜3.0質量部であることが好ましい。
図1は、画像形成装置の一例を示す模式図である。
静電潜像担持体100は、ローラ形状の帯電部材(帯電ローラ)117によって帯電され、レーザー発生装置121によってレーザー光123を照射されることによって露光が行われ、静電潜像担持体100の表面に目的の画像に応じた静電潜像が形成される。静電潜像担持体100、トナー担持体102は、それぞれ矢印方向に回転する。トナーは現像装置140に収容されており、トナー撹拌部材141によってトナー担持体102に供給される。供給されたトナーはトナー担持体102とトナー規制部材142とのニップ部で規制され、静電潜像担持体100とトナー担持体102とが対向している現像領域に搬送され、現像される。
現像されたトナー像は、静電潜像担持体100と転写部材114とが対向している転写領域に搬送され、転写材Pに転写され、定着装置126によって加熱定着される。また、転写されず静電潜像担持体100上に残ったトナーは、静電潜像担持体100とクリーニング部材116とが対向しているクリーニング領域に搬送され、クリーニングブレード等によって掻き取られる。
帯電ローラを用いたときの好ましいプロセス条件として、帯電ローラの当接圧が4.9〜490.0N/mで、直流電圧もしくは、直流電圧に交流電圧を重畳したものが例示できる。交流電圧は0.5〜5.0kVpp、交流周波数は50〜5kHz、直流電圧としては電圧の絶対値が400〜1,700Vであることが好ましい。また静電潜像担持体に対する帯電ローラの周速差は100〜150%であることが好ましい。
に限定されるものでは無い。
エチレン−プロピレン−ジエンポリエチレン(EPDM)、ウレタン、ブタジエンアクリロニトリルゴム(NBR)、シリコーンゴムや、イソプレンゴム等に電気抵抗を調整するためにカーボンブラックや金属酸化物等の導電性物質を分散したゴム材、またこれらを発泡させたもの。また、導電性物質を分散せずに、あるいは導電性物質と併用してイオン導電性の材料を用いて電気抵抗を調整することも可能である。
また、帯電ローラに用いられる芯金としては、アルミニウム、SUS等が挙げられる。帯電ローラは、静電潜像担持体としての被帯電体に対して弾性に抗して所定の押圧力で圧接させて配設し、帯電ローラと静電潜像担持体の当接部である帯電当接部を形成させる。
また、現像工程では、トナー担持体に現像バイアスを印加し静電潜像担持体上の静電潜像をトナー像とする工程であることが好ましく、印加する現像バイアスは直流電圧や直流電圧に交番電界を重畳した電圧でもよい。
交番電界の波形としては、正弦波、矩形波、三角波等適宜使用可能である。また、直流電源を周期的にオン/オフすることによって形成されたパルス波であってもよい。このように交番電界の波形としては周期的にその電圧値が変化するようなバイアスが使用できる。
また、現像工程では、トナー規制部材がトナーを介してトナー担持体に当接することによってトナー担持体上のトナー層厚を規制することが好ましい。このようにすることでカブリの無い高画質を得ることができる。トナー担持体に当接するトナー規制部材としては、規制ブレードが一般的であり、本発明においても好適に使用できる。
金属弾性体に貼り合わせる部材の材質としては、ウレタンゴム、ウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ナイロン樹脂のような正極性に帯電しやすいものが好ましい。
規制ブレードとトナー担持体との当接圧力は、トナー担持体母線方向の線圧としては、1.30〜245.0N/mが好ましく、4.9〜118.0N/mがより好ましい。当接圧力が1.30N/m以上の場合、トナーの均一塗布が容易となり、カブリや飛散が発生しにくい。当接圧力が245.0N/m以下の場合、トナーに大きな圧力がかかりにくく、トナーの劣化を招きにくい。
クリーニングブレードの材質としては、静電潜像担持体の表面への追従性と、静電潜像担持体の表面へのキズの付け難さの点から、ゴム材料が適している。その中でも、ポリウレタンゴムが物性的な面と化学的な耐久性の面から最も適している。クリーニングブレードを構成するゴム材料のゴム硬度としては、国際ゴム硬さ(IRHD)で60度以上90度以下が、静電潜像担持体からのトナーのクリーニングの安定性という点で好ましい。
クリーニングブレードの当接線圧は、トナーをすり抜けさせないという観点で、10N/m以上100N/m以下程度に設定するのが好ましい。当接線圧はクリーニングブレードを固定する部分に荷重変換器(ロードセル)を設けて測定することができる。測定方法としては画像形成装置本体内のクリーニング装置を改造して荷重変換器を設置してもよいが、新東科学社製HEIDON摩擦試験機(トライボステーションTYPE32改造機)を利用してもよい。
定着工程としては、公知の定着方式が使用可能である。加熱した定着部材を用いる場合の熱源としは、ハロゲンヒータやIHヒータ等が好ましく用いられる。また、定着部材の形状としては、ローラ状でもよく、無端状のベルトであってもよい。
<樹脂のガラス転移温度Tgの測定>
樹脂のTgは、示差走査熱量分析装置「Q2000」(TA Instruments社製)を用いてASTM D3418−82に準じて測定する。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、試料約2mgを精秤し、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。なお、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40℃〜100℃の範囲において比熱変化が得られる。このときの比熱変化が出る前と出た後のベースラインの中間点の線と示差熱曲線との交点を、樹脂のガラス転移温度Tgとする。
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なう。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。
「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。なお、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の試料を、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
昇温速度:4℃/min
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
トナー粒子の重量平均粒径(D4)及び個数平均粒径(D1)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)と、測定条件設定及び測定データ解析をするための付属の専用ソフト「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)を用いて、実効測定チャンネル数2万5千チャンネルで測定し、測定データの解析を行ない、算出した。
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。
なお、測定、解析を行なう前に、以下のように専用ソフトの設定を行なった。
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。
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。
1.Multisizer 3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/秒にて行なう。そして、専用ソフトの「アパーチャーチューブのフラッシュ」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、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 Dispersion System Tetora150」(日科機バイオス社製)の水槽内に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。
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、トナー粒子約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。なお、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粒子を分散した前記5.の電解水溶液を滴下し、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なう。
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ない、重量平均粒径(D4)、個数平均粒径(D1)を算出する。なお、専用ソフトでグラフ/個数%、グラフ/体積%とそれぞれ設定したときの、分析/個数統計値(算術平均)、分析/体積統計値(算術平均)画面の「算術径」がそれぞれ個数平均粒径(D1)、重量平均粒径(D4)である。
表面凹凸指数は、トナー粒子の単位質量当たりの理論表面積AとBET比表面積Bから求められる(=B/A)。なお、トナー粒子に外添剤が外添されているトナーにおいてトナー粒子の表面凹凸指数を測定する場合には、外添剤を取り除く必要があり、具体的な方法としては、例えば以下の方法が挙げられる。
・磁性トナーの場合
(1)磁性トナー45mgをサンプル瓶に入れ、メタノールを10mL加える。
(2)超音波洗浄機で1分間試料を分散させて外添剤を分離させる。
(3)吸引ろ過(10μmメンブランフィルター)して磁性トナー粒子と外添剤を分離する。または、磁石をサンプル瓶の底にあてて磁性トナー粒子を固定して上澄み液だけ分離させても構わない。
(4)上記(2)、(3)を計3回行い、得られた磁性トナー粒子を室温で真空乾燥機にて十分に乾燥させる。外添剤を取り除いた磁性トナー粒子を走査型電子顕微鏡で観察し、外添剤がなくなっているのを確認することができる。外添剤が十分に取り除ききれていない場合には、外添剤が十分に取り除かれるまで(2)、(3)を繰り返し行う。上記(2)、(3)に代わる外添剤を取り除く他の方法としては、アルカリ溶液で外添剤を溶解させる方法が挙げられる。アルカリとしては水酸化ナトリウム水溶液が好ましい。
・非磁性トナーの場合
イオン交換水100mLにスクロース(キシダ化学製)160gを加え、湯せんをしながら溶解させショ糖濃厚液を調製する。遠心分離用チューブに該ショ糖濃厚液31gと、6mLのコンタミノンNを入れ、分散液を作製する。この分散液にトナー1gを添加し、スパチュラなどでトナーのかたまりをほぐす。
遠心分離用チューブを上記シェイカーにて1分当たり350往復の条件で20分間振盪する。振盪後、溶液をスイングローター用ガラスチューブ(50mL)に入れ替えて、遠心分離機にて、3500rpm、30分間の条件で遠心分離を行う。遠心分離後のガラス
チューブ内においては、最上層にはトナー粒子が存在し、下層の水溶液側にはシリカ微粒子が存在するため、最上層のトナー粒子のみを回収する。
なお、外添剤が十分に取り除ききれていない場合には、必要に応じて遠心分離を繰り返し行い、分離を十分に行った後、トナー液を乾燥しトナー粒子を採集する。
それぞれの算出方法は以下の通りである。
上記個数平均粒径(D1)を求めた後、測定データ解析をするための付属の専用ソフト「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)を用いて、2.0μmから32.0μmまでを12チャンネルに区分けし(2.000〜2.520μm、2.520〜3.175μm、3.175〜4.000μm、4.000〜5.040μm、5.040〜6.350μm、6.350〜8.000μm、8.000〜10.079μm、10.079〜12.699μm、12.699〜16.000μm、16.000〜20.159μm、20.159〜25.398μm、25.398〜32.000μm)、それぞれの粒径範囲におけるトナー粒子の個数割合を求める。
その後、各チャンネルの中央値(例えば、2.000〜2.520μmであれば、中央値は2.260μmとなる)を用いて、それぞれの各チャンネル中央値のトナー粒子が真球であると仮定した場合の理論表面積(=4×π×(各チャンネルの中央値)2)を求める。その理論表面積と、先に求めた各チャンネルに属する粒子の個数割合を掛け合わせることによって、測定したトナー粒子が真球であると仮定した場合のトナー粒子の平均理論表面積(a)を求める。
次に、同様にして各チャンネルの中央値と測定したトナー粒子の真密度からそれぞれの各チャンネル中央値のトナー粒子が真球であると仮定した場合の理論重量(=4/3×π×(各チャンネルの中央値)3×真密度)を求める。その理論重量と、先に求めた各チャンネルに属する粒子の個数割合から、トナー粒子の平均理論重量(b)を求める。
トナー粒子の真密度は、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 2.0g
この測定装置は、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、精度が高い。
以上、トナー粒子の平均理論表面積と平均理論重量より、測定したトナー粒子の単位重量当たりの平均理論表面積A(=a/b)を算出する。
トナー粒子のBET比表面積は、BET多点法に従って、動的定圧法による低温ガス吸着法により求めることができる。比表面積測定装置「ジェミニ2375 Ver.5.0」(島津製作所社製)を用いて、試料表面に窒素ガスを吸着させ、BET多点法を用いて測定することにより、BET比表面積(m2/g)を算出する。具体的には、以下のような手順で測定する。
空のサンプルセルの質量を測定した後、サンプルセルに測定試料を1.0g充填する。さらに、脱ガス装置に、試料が充填されたサンプルセルをセットし、室温で7時間脱ガスを行う。脱ガス終了後、サンプルセル全体の質量を測定し、空サンプルセルとの差から試料の正確な質量を算出する。
次に、BET測定装置のバランスポート及び分析ポートに空のサンプルセルをセットする。所定の位置に液体窒素の入ったデュワー瓶をセットし、飽和蒸気圧(P0)測定コマンドにより、P0を測定する。P0測定終了後、分析ポートに脱ガス調製されたサンプルセルをセットし、サンプル質量及びP0を入力後、BET測定コマンドにより測定を開始
する。後は自動でBET比表面積が算出される。
付着力の測定は、KONICA MINOLTA TECHNOLOGY REPORT VOL1(2004)や第1回画像形成技術に関する研究会(2012年)にて報告された振動式の静電付着力測定器を使用する。
その装置の概要としては、磁性キャリアと混合し摩擦帯電させたトナーを2成分現像方式で試料台に現像し静電付着させる。試料台には感光体表面にも使用されているポリカーボネートが塗工されたものを使用する。また試料台は圧電振動子に振幅増幅用のホーンを接続させた振動ユニットに装着されており、振動子を振動してトナーに振動加速度を与える。振動加速度は0〜2Mm/sec2までを24分割して与えている。トナーが試料電極から離脱する様子はCCDにより観察して、初期状態からトナーが面積割合で50%離脱した時の振動加速度を算出する。
ここで振動振幅をA、振動子の振動角速度をω、トナーの質量をmとするとトナーに働く慣性力はF=mAω2で与えられる。なお、トナーに係る重力は付着力に対して十分に小さいため、無視できる。トナーが離脱した時の慣性力はトナーの付着力に等しいため、この上記式から算出を行った。この時、トナーの質量mは、トナーの個数平均粒径r、トナーの真密度ρから、m=π/6×r3×ρから算出する。
測定装置の概略を図2に示す。トナーを現像器1内中に3g入れ、現像スリーブ1−1を回転させてトナーをスリーブ1−1上にコートさせる。この時、スリーブ1−1にコートされるトナーは目視で確認し、コート量に調整が必要な場合は現像器に具備している現像ブレード(図に記載していない)とスリーブ1−1間の距離で調整を行う。
振動ユニット2は振動子2−1、ホーン2−2、試料台2−3から構成されており、試料台2−3表面にはポリカーボネート樹脂(ビスフェノールZ型、商品名:ユーピロンZ200、三菱ガス化学製)の薄膜を接着させた。現像スリーブ1−1を回転させながら、この振動ユニット2がスリーブ1−1上(現像位置)を通過するように移動させた。その際のスリーブ1−1回転速度は0.1m/sec、振動ユニット2の移動速度は0.001m/secとなる様に通過させた。また振動ユニット2がスリーブ1−1上を通過する際に、スリーブ1−1と試料台2−3間で電圧を印加してトナーを試料台2−3上に現像(飛翔)させる。この際の電界強度は、トナーの摩擦帯電量等によって、スリーブ1−1と試料台2−3間で印加する電圧やそのギャップで調整することができる。目安としては、0.5V/mの電界強度である。
試料台2−3にトナーを現像させた後に、振動ユニット2を振動位置に移動し、トナーの付着状態を対物レンズ3−1及び鏡筒3−2を具備したCCD3−3にて確認する。検出部3の性能としては、分解能0.22μmで視野としては570μm×427μmとなるように、レンズ3−1やCCD3−3を選択する。ここで、トナーの付着状態としては、視野全体にトナーが1〜2層積層した状態で行う。状態の判別は、検出部3からの画像を用いて、現像前に対して現像させた後に視野全体にトナー粒子が存在することにより行う。
試料台2−3にトナーを付着させた後、振動子2−1によって試料台2−3を振動させる。発信器4から振動子2−1、ホーン2−2を経て増幅されて試料台2−3が振動される。振動加速度(=Aω2)は0から2×106m/sec2までを24分割して断続的に試料台2−3を振動できる構成にしている。ちなみに振動時には、試料台2−3から脱離したトナーを捕集するために掃除機5で吸引している。
トナーの付着状態は、試料台2−3に振動加速度を与えた後にCCD3−3からパソコン3−4に取り込まれる様に同期するような状態になっている。2×106m/sec2まで振動加速度を与えた後に、トナーの状態を画像処理ソフト(Photoshopアドビ製)で画像処理を行う。具体的には、得られた画像を2値化するとトナーが付着した部分が黒く変換される。振動加速度を与えない状態の時は全視野にトナーが存在するため、黒く変換された部分の面積率は100%に近い値になる。そこから振動加速度を大きくし
ていくと、ある振動加速度でトナーが試料台2−3から離脱すると黒く変換された部分の面積率が低下する。この面積率が50%となる際に与えられた振動加速度から前記式でトナー慣性力(=付着力F)を求める。
結晶性材料の微小ドメインの長径の個数平均径とは、透過型電子顕微鏡(TEM)で観察されるトナー粒子の断面画像をもとに、結晶性材料のドメインの長径から求められる個数平均径を意味する。
透過型電子顕微鏡(TEM)で観察されるトナー断面は以下のようにして作製する。
トナーをルテニウム染色すると、結晶性材料は染色されないため、TEM観察をしたときに、結晶性材料のドメインは黒く見え、このようにしてドメインを識別する。ドメイン径の算出においては、100個のトナー粒子の断面を観察する。長径10nm以上1000nm以下の全てのドメインを計測し、個数平均径を算出する。得られた個数平均径を、結晶性材料の微小ドメインの長径の個数平均径とする。
トナー粒子の断面画像は以下のようにして得ることができる。
オスミウム・プラズマコーター(filgen社、OPC80T)を用いて、保護膜としてトナーにOs膜(5nm)及びナフタレン膜(20nm)を施し、光硬化性樹脂D800(日本電子社)で包埋したのち、超音波ウルトラミクロトーム(Leica社、UC7)により、切削速度1mm/sで膜厚60nm(又は70nm)のトナー粒子断面を作製する。
得られた断面を、真空電子染色装置(filgen社、VSC4R1H)を用いて、RuO4ガス5
00Pa雰囲気で15分間染色し、TEM(JEOL社、JEM2800)のSTEM機能を用いて
STEM観察を行った。STEMのプローブサイズは1nm、画像サイズ1024×1024pixelで取得する。
得られた画像に対し、画像処理ソフト「Image-Pro Plus (Media Cybernetics社製)」を用いてドメインの長径を求める。
発熱量比D/Cは、示差走査熱量分析装置「Q2000」(TA Instruments社製)を用いてASTM D3418−82に準じて測定する。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、試料約2mgを精秤し、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30〜180℃の間で、昇温速度10℃/minで測定を行う。なお、測定においては、一度180℃まで10℃/minで昇温させ、続いて30℃まで降温速度10℃/minで降温させる。
この降温過程で得られるDSC曲線において、同条件の測定でモノエステル化合物単体を用いて得られる最大発熱ピーク温度に対して±5℃の領域の発熱量をC[J/g]とし、該最大発熱ピーク温度+5℃以上該最大発熱ピーク温度+15℃以下の領域の発熱量をD[J/g]して、発熱量比D/Cを求める。
メタノール濡れ性試験は(株)レスカ社製の粉体濡れ性試験機WET−100Pを用い、下記の条件及び手順で測定したメタノール滴下透過率曲線を利用する。
先ず、純水(メタノール濃度0質量%)を50ml、フラスコに入れて透過率を測定する。このときの透過率を100%とし、全く光が透過しない状態を透過率0%として、透過率の測定を行う。即ち、該純水にメタノールを添加していき、透過光強度が、純水(メタノール濃度0質量%)の透過光強度の半分になった際のメタノール質量%をメタノール濡れ性試験による疎水化度とする。
透過率の測定は以下の様にして行う。
純水(メタノール濃度0質量%)を50ml入れたビーカーに、マグネティックスター
ラーを入れる。そして、目開き150μmのメッシュでふるった無機微粉体、又はトナー粒子0.1gを精秤し、それを上記フラスコに入れる。次に、撹拌速度300rpm(5回転/秒)でマグネティックスターラーによって撹拌を開始し、この測定用サンプル液中に、ガラス管によって1.3ml/minの添加速度でメタノールを連続的添加する。波長780nmの光の透過率を測定し、メタノール滴下透過率曲線を作成する。この際に、メタノールを滴定溶媒としたのは、トナーに含有される染料、顔料、荷電制御剤等の溶出の影響が少なく、トナーの表面状態をより正確に観察できるためである。
なお、この測定において、ビーカーとしては、直径5cmのガラス製のものを用い、マグネティックスターラーとしては、長さ25mm、最大径8mmの紡錘形でありテフロン(登録商標)コーティングを施されたものを用いる。
硫酸第一鉄水溶液中に、鉄元素に対して1.00から1.10当量の苛性ソーダ溶液、鉄元素に対しリン元素換算で0.15質量%となる量のP2O5、鉄元素に対して珪素元素換算で0.50質量%となる量のSiO2を混合し、水酸化第一鉄を含む水溶液を調製した。水溶液のpHを8.0とし、空気を吹き込みながら85℃で酸化反応を行い、種晶を有するスラリー液を調製した。
次いで、このスラリー液に当初のアルカリ量(苛性ソーダのナトリウム成分)に対し0.90から1.20当量となるよう硫酸第一鉄水溶液を加えた後、スラリー液をpH7.6に維持して、空気を吹込みながら酸化反応をすすめ、磁性酸化鉄を含むスラリー液を得た。濾過、洗浄した後、この含水スラリー液を一旦取り出した。この時、含水サンプルを少量採取し、含水量を計っておいた。
次に、この含水サンプルを乾燥せずに別の水系媒体中に投入し、撹拌すると共にスラリーを循環させながらピンミルにて再分散させ、再分散液のpHを約4.8に調整した。そして、撹拌しながらn−ヘキシルトリメトキシシランカップリング剤を磁性酸化鉄100部に対し1.4部(磁性酸化鉄の量は含水サンプルから含水量を引いた値として計算した)添加し、加水分解を行った。その後、撹拌を十分行い、分散液のpHを8.6にして表面処理を行った。
生成した疎水性磁性体をフィルタープレスにてろ過し、多量の水で洗浄した後に100℃で2時間乾燥し、得られた粒子を解砕処理して体積平均粒径が0.26μmの磁性体Aを得た。
窒素導入管、脱水管、撹拌器及び熱電対を装備した反応槽中に、テレフタル酸40mol%、トリメリット酸10mol%、ビスフェノールA−プロピレンオキシド(PO)2mol付加物50mol%を入れた後、触媒としてジブチル錫オキサイドをモノマー総量100部に対して1.5部添加した。
次いで、窒素雰囲気下にて常圧で180℃まで素早く昇温した後、180℃から210℃まで10℃/時間の速度で加熱しながら水を留去して重縮合を行った。210℃に到達してから反応槽内を5kPa以下まで減圧し、210℃、5kPa以下の条件下にて重縮合を行い、非晶性ポリエステル樹脂Bを得た。その際、得られるポリエステル樹脂の軟化点が120℃となるように重合時間を調整した。
窒素導入管、脱水管、撹拌器及び熱電対を装備した反応槽中に、1,9−ノナンジオール49mol%、1,10−デカン二酸49mol%、n−オクタデカン酸2mol%を
入れた後、触媒としてジオクチル酸錫をモノマー総量100部に対して1部添加し、窒素雰囲気下で140℃に加熱して常圧下で水を留去しながら6時間反応させた。次いで、200℃まで10℃/時間で昇温しつつ反応させ、200℃に到達してから2時間反応させた後、反応槽内を5kPa以下に減圧して200℃で3時間反応させ、結晶性ポリエステルC1を得た。
アルコーモノマーを1,6−ヘキサンジオール49mol%、酸モノマーを1,12−ドデカン二酸に変更する以外は、結晶性ポリエステルC1の製造例と同様にして結晶性ポリエステルC2を得た。
下記の手順によってトナー粒子、トナーを製造した。
(第一水系媒体の調整)
イオン交換水353.8部にリン酸ナトリウム12水和物2.9部を投入してTK式ホモミキサー(特殊機化工業(株)製)を用いて撹拌しながら60℃に加温した後、イオン交換水11.7部に塩化カルシウム2水和物1.7部を添加した塩化カルシウム水溶液と、イオン交換水15.0部に塩化ナトリウム1.5部を添加した塩化ナトリウム水溶液を添加して撹拌を進め、分散安定剤Aを含む第一水系媒体を得た。
(重合性単量体組成物の調整)
・スチレン 75.0部
・n−ブチルアクリレート 25.0部
・1−6ヘキサンジオールジアクリレート 0.5部
・着色剤:磁性体A 90.0部
・ポリエステル樹脂B 5.0部
・結晶性ポリエステルC1 5.0部
上記材料をアトライター(三井三池化工機(株)製)を用いて均一に分散混合した後、60℃に加温し、そこにステアリン酸ベヘニルワックス(融点68℃)20.0部、パラフィンワックス(融点:78℃)10.0部を添加混合し、溶解して重合性単量体組成物を得た。
イオン交換水166.8部にリン酸ナトリウム12水和物0.6部を投入してパドル撹拌翼を用いて撹拌しながら60℃に加温した後、イオン交換水2.3部に塩化カルシウム2水和物0.3部を添加した塩化カルシウム水溶液を添加して撹拌を進め、分散安定剤Bを含む第二水系媒体を得た。
(造粒)
上記第一水系媒体中に上記重合性単量体組成物を投入し、この造粒液を、キャビトロン(ユーロテック社製)を用いて、回転子の周速を35m/sにて1時間処理を行い、均一に分散混合した。さらに、重合開始剤としてt−ブチルパーオキシピバレート7.0部を投入し、60℃、N2雰囲気下においてTK式ホモミキサー(特殊機化工業(株))にて12000rpmで10分間撹拌しながら造粒し、重合性単量体組成物の液滴を含む造粒液を得た。
上記第二水系媒体中に上記造粒液を投入し、パドル撹拌翼で撹拌しながら74℃で3時間反応させた。反応終了後、98℃に昇温して3時間蒸留し反応スラリーを得た。その後、冷却工程として、反応スラリーに0℃の水を投入し、100℃/分の速度で反応スラリーを98℃から45℃まで冷却した後、更に昇温して50℃で3時間保持した。その後、25℃まで室温で放冷した。放冷した反応スラリーを、塩酸を加えて洗浄し、濾過・乾燥
して、重量平均粒径が7.6μmのトナー粒子を得た。得られたトナー粒子の表面凹凸指数B/Aは1.05、メタノール濡れ性試験による疎水化度は50質量%であった。
得られたトナー粒子100部に対して、下記材料をヘンシェルミキサ(三井三池化工機(株)製FM−10型)で混合して、トナー1を得た。なお、ヘンシェルミキサのジャケットは、45℃になるように温度調整を行った。
・ヘキサメチルジシラザン25質量%で表面処理した一次粒子の個数平均粒径20nmの疎水性シリカ微粒子 0.5部
・ヘキサメチルジシラザン15質量%で表面処理した一次粒子の個数平均粒径40nmの疎水性シリカ微粒子 0.5部
得られたトナー1の付着力Fは22.0(nN)、DSCの発熱量比D/Cは3.0、微小ドメインの個数平均粒径は220(nm)であった。
表1に示すような材料構成にした以外は、トナー1の製造例と同様にして、トナー2〜4を得た。得られたトナーの物性を表1に示す。
反応スラリーを冷却する速度を150℃/分に変更した以外は、トナー1の製造例と同様にして、トナー5を得た。得られたトナーの物性を表1に示す。
反応スラリーを50℃で保持する時間を1時間に変更した以外は、トナー5の製造例と同様にして、トナー6を得た。得られたトナーの物性を表1に示す。
反応スラリーを冷却する速度を50℃/分に変更した以外は、トナー1の製造例と同様にして、トナー7を得た。得られたトナーの物性を表1に示す。
反応スラリーを50℃で保持する時間を5時間に変更した以外は、トナー7の製造例と同様にして、トナー8を得た。得られたトナーの物性を表1に示す。
表1に示すような材料構成にした以外は、トナー1の製造例と同様にして、トナー9〜14を得た。得られたトナーの物性を表1に示す。
表1に示すような材料構成とし、第二水系媒体の調整に用いたリン酸ナトリウム12水和物を1.2部、塩化カルシウム2水和物0.6部に変更した以外は、トナー1の製造例と同様にして、トナー15を得た。得られたトナーの物性を表1に示す。
表1に示すような材料構成とし、第二水系媒体を使用しない以外は、トナー1の製造例と同様にして、トナー16を得た。得られたトナーの物性を表1に示す。
表1に示すような材料構成とし、着色剤としての磁性体A90.0部をカーボンブラック7.0部に変えた以外は、トナー1の製造例と同様にして、トナー17を得た。得られたトナーの物性を表1に示す。
表1に示すような材料構成とし、造粒工程のキャビトロンを使用しなかった以外は、トナー16の製造例と同様にして、トナー18を得た。得られたトナーの物性を表1に示す。
表1に示すような材料構成にした以外は、トナー1の製造例と同様にして、トナー19及び20を得た。得られたトナーの物性を表1に示す。
<実施例1>
実施例の画出し評価には、市販のレーザープリンタLaserJetEnterpriseM506(ヒューレット・パッカード社製)を用いた。本体からカートリッジを取り出し、カートリッジから製品トナーを抜き取り、トナー1を300g充填した。カートリッジは、クリーニングブレードが感光ドラムに対して垂直方向に+10℃傾けた状態に改造を施し、本体及びカートリッジは、それぞれの画出し評価に際して、温湿度を制御したそれぞれの環境下に24時間放置した後、画出し評価を行った。画出し評価に関しては、下記の評価を行い、下記の指標で判断した。評価結果を表2に示す。
印字比率1%の横ライン画像で10000枚通紙後、ベタ白画像の白地部と非通紙の白地部の差分からカブリ濃度(%)を算出した。なお、カブリ測定には、TC−6DS(東京電色社製)を用い、5点の平均値をもってカブリ濃度(%)とし、下記の指標で判断した。なお、耐久評価紙としては、坪量が75g/m2のbusiness4200(Xerox社製)を用いた。
A:1.5%未満
B:1.5%以上2.0%未満
C:2.0%以上2.5%未満
D:2.5%以上3.0%未満
E:3.0%以上
印字比率1%の横ライン画像で10000枚通紙後、ベタ黒画像の転写直後における感光体上の転写残トナーをテーピングした。テーピングしたテープを白紙に貼り付け、テーピング無しのテープとの濃度の差分を転写残濃度(%)とした。なお、転写残濃度測定には、TC−6DS(東京電色社製)を用い、5点の平均値をもって転写残濃度(%)とし、下記の指標で判断した。なお、耐久評価紙としては、坪量が75g/m2のbusiness4200(Xerox社製)を用いた。
A:1.0%未満
B:1.0%以上2.0%未満
C:2.0%以上3.0%未満
D:3.0%以上4.0%未満
E:4.0%以上
印字比率1%の横ライン画像で5000枚通紙後、全ての画像をチェックして、クリーニング不良が起こった箇所を目視にて特定し、下記の指標で判断した。なお、耐久評価紙としては、坪量が75g/m2のbusiness4200(Xerox社製)を用いた。
A:0個/5000枚
B:1〜5個/5000枚
C:6〜10個/5000枚
D:11〜20個/5000枚
E:21個以上/5000枚
出力画像は、キヤノン製A4サイズOceRedLabel紙(坪量80g/m2)上にベタ画像で、左右のそれぞれ80mm、上下それぞれ10mmの余白となるように調整する。この画像を用い、170℃から190℃までの定着温度域で設定温調を5℃おきに
変化させながら、各温調温度における白抜けの有無を目視で確認し、下記の指標で判断した。
A:175℃で発生しない(170℃では白抜け発生)
B:180℃で発生しない(175℃では白抜け発生)
C:185℃で発生しない(180℃では白抜け発生)
D:190℃で発生しない(185℃では白抜け発生)
トナーを表2に記載の様に変更した以外は、実施例1と同様にして、評価を行った。評価結果を表2に示す。
評価機を市販のカラーレーザープリンタColorLaserJetEnterpriseM553(ヒューレット・パッカード社製)とし、実施例1と同様の改造を行い、ブラックのカートリッジを用いて画出し評価した。評価結果を表2に示す。
1:現像器、1−1:現像スリーブ、2:振動ユニット、2−1:振動子、2−2:ホーン、2−3:試料台、3−1:対物レンズ、3−2:鏡筒、3−3:CCD、3:検出部、4:発信器、3−4:パソコン
Claims (9)
- 結着樹脂、着色剤、及び結晶性材料を含有するトナー粒子を有するトナーであって、
該トナー粒子の個数平均粒径、粒度分布、及び真密度から得られる理論表面積をA(m2/g)とし、
BET法によって測定されるトナー粒子の比表面積をB(m2/g)としたとき、
該A及びBが下記式(1)を満たし、
1.00≦B/A≦1.15 ・・・(1)
該トナーのポリカーボネート平板との付着力F(nN)が、下記式(2)を満たすことを特徴とするトナー。
15.0≦F≦45.0 ・・・(2) - 前記A及び前記Bが下記式(3)を満たす請求項1に記載のトナー。
1.05≦B/A≦1.15 ・・・(3) - 前記結晶性材料が、結晶性ポリエステルを含有する請求項1又は2に記載のトナー。
- 前記結晶性材料が、モノエステル化合物を含有する請求項1〜3のいずれか一項に記載のトナー。
- 前記トナーの示差走査熱量測定DSCにより、一度180℃まで昇温した後降温する過程で得られるDSC曲線において、同条件の測定で得られる前記モノエステル化合物単体の最大発熱ピーク温度±5℃の領域の発熱量をCとし、該最大発熱ピーク温度+5℃以上該最大発熱ピーク温度+15℃以下の領域の発熱量をDとしたとき、D/Cが0.5以上4.0以下である請求項4に記載のトナー。
- 透過型電子顕微鏡により観察される前記トナー粒子断面において、前記結晶性材料の微小ドメインが存在し、
該微小ドメインの長径の個数平均値が、50nm以上350nm以下である請求項1〜5のいずれか一項に記載のトナー。 - 前記結晶性材料が炭化水素ワックスを含有する請求項1〜6のいずれか一項に記載のトナー。
- 請求項1〜7のいずれか一項に記載のトナーの製造方法であって、
前記結着樹脂を生成しうる重合性単量体、前記着色剤、及び前記結晶性材料を、均一に溶解又は分散させて重合性単量体組成物を得る溶解工程、
該重合性単量体組成物を、分散安定剤Aを含有する水系媒体中に分散させ造粒する造粒工程、及び
該重合性単量体組成物に含まれる重合性単量体の重合反応を行わせ前記トナー粒子を得る重合工程、
を有するトナーの製造方法。 - 前記分散安定剤Aを含有する水系媒体が、前記重合性単量体組成物100質量部に対し、0.2質量部以上3.0質量部以下の塩化ナトリウムを含有し、
前記造粒工程で得られた分散液に、分散安定剤Bを含有する第二水系媒体を混合する工程を有し、
該第二水系媒体中の分散安定剤Bの含有量が、前記分散安定剤A100質量部に対し、5質量部以上60質量部以下である請求項8に記載のトナーの製造方法。
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