JP2018045094A - トナー、ならびにそれを用いた二成分現像剤、現像装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
Description
しかし、粉砕トナーについても、粉砕後の表面状態の影響により、保存環境や使用環境によってトナーの帯電性能にばらつきが生じやすく、その結果、画像むら等の画像欠陥が発生しやすいという、ケミカルトナーと同様の問題がある。
被覆層を設けることにより、保存環境や使用環境がトナー母粒子表面に及ぼす悪影響が軽減されることで、トナーの帯電性のばらつきと、それに起因する画像欠陥の発生しやすさとの問題も軽減されると考えられる。
トナーの表面酸価AVが、0mgKOH/g以上0.18mgKOH/g未満であり、
トナーを、20℃、相対湿度50%の環境下で24時間静置した場合のトナー重量中の水分の比率をWA重量%とし、トナーを、30℃、相対湿度85%の環境下で24時間静置した場合のトナーの重量中の水分の比率をWB重量%とする場合に、下記式:
水分率増加=WB−WA
で算出される水分率増加の値が、0.5重量%以下であるトナーである。
本発明のトナーは、少なくとも結着樹脂、及び着色剤を含むトナー粒子からなるトナーである。
そして、トナーの表面酸価AVが、0mgKOH/g以上0.18mgKOH/g未満であり、トナーを、20℃、相対湿度50%の環境下で24時間静置した場合のトナー重量中の水分の比率をWA重量%とし、トナーを、30℃、相対湿度85%の環境下で24時間静置した場合のトナーの重量中の水分の比率をWB重量%とする場合に、下記式:
水分率増加=WB−WA
で算出される水分率増加の値が、0.5重量%以下である。
トナーの表面酸価AVは、0mgKOH/g以上0.18mgKOH/g未満であればよいが、より定着性が良好であることから、0mgKOH/g超0.18mgKOH/g未満が好ましく、0.01mgKOH/g以上0.18mgKOH/g未満がより好ましく、0.05mgKOH/g以上0.18mgKOH/g未満がさらに好ましく、0.10mgKOH/g以上0.18mgKOH/g未満が特に好ましい。0.01mgKOH/g以上にすることにより定着可能温度が広がりさらに良い。また、0.10mgKOH/g以上にすることにより、定着性がよりよくなる。
なお、「表面酸価」とは、粒子表面の酸性官能基のみを考慮した酸価であって、粒子内部に存在する酸性官能基を考慮した酸価ではない。
他方、粒子表面の酸性官能基のみならず、粒子内部に存在する酸性官能基も考慮した酸価について、本願明細書では単に「酸価」と記す。
トナー粒子は、結着樹脂を必須に含む。結着樹脂としては特に限定されるものではなく、黒トナー又はカラートナー用の公知の結着樹脂を使用することができる。
結着樹脂の好適な例としては、ポリスチレン樹脂、スチレンモノマーと(メタ)アクリル酸系モノマー及び/又は(メタ)アクリル酸エステル系モノマーとを共重合したスチレン−アクリル系共重合樹脂、ポリメチルメタクリレート等の(メタ)アクリル酸エステル系樹脂、ポリエチレン等のポリオレフィン系樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。また、原料モノマー混合物に離型剤を混合し、重合反応を行って得られる樹脂を用いてもよい。
結着樹脂としては、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
また、(メタ)アクリルとは、アクリル及び/又はメタクリルを意味する。
(メタ)アクリルモノマーとしては、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート等のアルキル基の炭素原子数が1〜18であるアルキル(メタ)アクリレート;ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート等のヒドロキシアルキル基の炭素原子数が1〜18であるヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート;N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート等の、アルキル基がN,N−ジアルキルアミノ基で置換された炭素原子数が1〜18であるアルキル(メタ)アクリレート;アクリロニトリル、メタアクリロニトリル等のニトリル基含有ビニルモノマー等が挙げられる。
また、多塩基酸として無水トリメリト酸を用いても、ポリエステルの主鎖中にカルボキシ基を容易に導入することができ、これによって、変性ポリエステルが得られる。
ポリエステルの主鎖及び/又は側鎖に、カルボキシ基及びスルホン酸基等の親水性基を結合させた、水中において自己分散性であるポリエステルも使用できる。また、ポリエステルとアクリル樹脂とをグラフト化して用いてもよい。
ここで、被覆層を備えないトナー粒子、又はトナー母粒子のガラス転移点は、40℃以上80℃以下が好ましい。ガラス転移点が40℃未満であると、画像形成装置内部においてトナーが熱凝集するブロッキングを発生しやすく、トナーの保存安定性が低下するおそれがある。
ガラス転移点が80℃を超えると、記録媒体へのトナーの定着性が低下し、定着不良が発生するおそれがある。
このため、結着樹脂は、トナー粒子又はトナー母粒子のガラス転移点に関する上記範囲を考慮して選択されるのが好ましい。
このため、結着樹脂は、トナー粒子又はトナー母粒子の軟化温度に関する上記範囲を考慮して選択されるのが好ましい。
後述するように、トナー粒子は、トナー母粒子と、トナー母粒子を被覆する被覆層とを備えるのが好ましい。
被覆層は、典型的には樹脂微粒子を用いて形成される。
被覆層用樹脂微粒子としては、上記例示した樹脂の中でも、スチレン−アクリル系樹脂又はポリエステル樹脂を含むことが好ましい。スチレン−アクリル系樹脂は、軽量で高い強度を有し、さらに透明性も高く、安価で、粒子径の揃った材料を得やすい等多くの利点を有する。
上記被覆層用樹脂微粒子の粒子径は、例えば粒度分布測定装置(商品名:Nanotrac、マイクロトラック・ベル株式会社製)を用いて測定できるが、同じ動的光散乱法を利用した粒子測定原理であれば特に限定はしない。
トナー粒子は、着色剤を必須に含む。着色剤としては、電子写真分野で常用される有機系染料、有機系顔料、無機系染料、及び無機系顔料等を使用できる。着色剤の使用量は特に制限されないが、好ましくは結着樹脂100重量部に対して3重量部以上10重量部以下である。
トナー粒子は、結着樹脂及び着色剤の他に電荷制御剤が含んでいてもよい。電荷制御剤としてはこの分野で常用される正電荷制御用及び負電荷制御用の電荷制御剤を使用できる。電荷制御剤の使用量は特に制限されないが、好ましくは結着樹脂100重量部に対して0.1重量部以上5重量部以下である。
トナー粒子は、必要に応じて、離形剤を含んでいてもよい。離型剤としてはこの分野で常用されるものを使用でき、例えば、パラフィンワックス及びその誘導体、マイクロクリスタリンワックス及びその誘導体等の石油系ワックス、フィッシャートロプシュワックス及びその誘導体、ポリオレフィンワックス(ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス等)及びその誘導体、低分子量ポリプロピリンワックス及びその誘導体、ポリオレフィン系重合体ワックス(低分子量ポリエチレンワックス等)及びその誘導体等の炭化水素系合成ワックス、ならびにカルナバワックス等が挙げられる。離型剤の使用量は特に制限されないが、好ましくは結着樹脂100重量部に対して1重量部以上10重量部以下である。
トナー粒子には、結着樹脂及び着色剤の他にマグネタイト、ヘマタイトもしくは各種フェライト等の磁性粉が含まれてもよい。かかる磁性粉を含むトナー粒子からなるトナーは、一成分現像剤又は二成分現像剤のいずれにおいても採用できる。
トナー粒子の表面には、外添剤が付されているのが好ましい。外添剤は、トナーに流動性を付与するとともに、トナーの帯電量を制御する機能を有している。外添剤としては、例えば、シリカ、酸化チタン、炭化ケイ素、酸化アルミニウム、チタン酸バリウム等が挙げられる。外添剤は、シリコーン樹脂、シランカップリング剤等により表面処理(疎水化処理)されているものが好ましい。
外添剤の使用量は、外添処理されていないトナー100重量部に対して、0.5重量部以上10重量部以下が好ましく、1重量部以上5重量部以下がより好ましい。外添剤の使用量が少なすぎると、所望の流動性及び環境性が得られず画像の劣化を招くことがある。多すぎると、外添剤の離脱が発生して帯電量の低下を招き、かぶり等が生じることがある。
トナーの製造方法は、表面酸価と、水分率増加とが前述の所定の範囲内であるトナーを製造できる方法であれば特に限定されない。このため、本発明にかかるトナーは、いわゆる粉砕トナーであっても、ケミカルトナーであってもよい。
シリル化剤を用いる処理によれば、トナー粒子表面のカルボキシ基等の酸性基がシリル化され、トナーの表面酸価が低下する。
シリル化剤による処理によれば、水酸基やアミノ基等の親水性の官能基もシリル化され、親水性が低下するか失われる。このため、シリル化剤による処理によれば、トナーの水分率増加も低減する。
例えば環式カプセル法は、粉砕法、又は重合法により得られるトナー母粒子の存在下に、被覆層形成用の微粒子を固定、混合により膜化してカプセル化する方法である。
トナー母粒子としては、帯電性能の安定したトナーを得やすいことから、粉砕法で得られるトナー母粒子が好ましい。
以下、粉砕法で得られるトナー母粒子を用いる、乾式カプセル法によるトナーの製造方法について説明する。
複合粉体粒子中において、水分率は、5重量%以上で且つ25重量%以下であることが好ましい。水分率が5重量%未満又は25重量%を超えた場合は、被覆層用樹脂微粒子の凝集が発生して良質な複合粉体粒子が得られないおそれがある。
上記複合粉体形成工程S3で用いる装置としては、撹拌室と撹拌羽根とを備える公知の様々な混合機を使用できる。また乾燥工程S4において含水分を乾燥させる方法、被覆層形成工程S5において被覆層用樹脂微粒子を変形させて被覆層を形成させる被覆層形成させる方法としては、同様の装置で減圧仕様及びジャケットが付属したものを使用することができる。
これらの装置として例えば、ヘンシェルミキサー(商品名、日本コークス工業株式会社製)、スーパーミキサー(商品名、株式会社カワタ製)、メカノミル(商品名、岡田精工株式会社製)、アキシャルミキサーやヘミスフィアミキサー(商品名、杉山重工株式会社製)等のヘンシェルタイプの混合装置、ナウターミキサー(商品名、ホソカワミクロン株式会社製)、SVミキサー(商品名、株式会社神鋼環境ソリューション製)等のナウターミキサータイプの混合装置、ハイスピードバキュームドライヤやダイナミックドライヤー(商品名、川崎重工業株式会社製)等が挙げられる。
本発明の上記乾燥工程S4及び被覆層形成工程S5により得られるトナーは、被覆層用樹脂微粒子の変形により得られる被覆層がトナー母粒子表面に強固に付着しているが、トナーの被覆層をより強固に付着させるため、トナーに対して被覆層を固定化させる処理をさらに行ってもよい。
最終的には、図2に記載したフローチャート工程から得られた未外添のトナーに外添剤を外添して一成分現像剤として使用するか、もしくは外添トナーをキャリアと混合して所定の濃度に合わせた二成分現像剤として使用する。
トナー母粒子作製工程S1では、トナーの原料となり、その表面が被覆層用樹脂微粒子によって被覆されることになるトナー母粒子を作製する。なお、トナー母粒子は、結着樹脂及び着色剤を含む粒子であり、その作製方法は特に限定されることなく、公知の方法によって得ることができる。
トナー母粒子の作製方法としては、例えば、粉砕法等の乾式法、懸濁重合法、乳化凝集法、分散重合法、溶解懸濁法、溶融乳化法等の湿式法が挙げられる。以下、粉砕法によってトナー母粒子を作製する方法を説明する。
粉砕法を用いるトナー母粒子の作製方法では、結着樹脂、着色剤及びその他の添加剤を含むトナー母粒子原料組成物を、混合機で乾式混合した後、混練機によって溶融混練する。溶融混練によって得られる混練物を冷却固化し、固化物を粉砕機によって粉砕する。その後、必要に応じて分級等の粒度調整を行い、トナー母粒子を得る。
トナー母粒子作製工程S1において得られるトナー母粒子は、体積平均粒子径が4μm以上8μm以下であることが好ましい。
被覆層用樹脂微粒子調製工程S2では、トナー母粒子を被覆する層の形成に用いる被覆層用樹脂微粒子の含水物を調製する。なお、ここでいう被覆層用樹脂微粒子の含水物は、本発明のトナーの製造方法における被覆層用樹脂微粒子の含水物に相当する。被覆層用樹脂微粒子は、その後の複合粉体粒子形成工程S3において、トナー母粒子表面で膜化する材料として用いられる。被覆層用樹脂微粒子をトナー母粒子表面の膜化材料として用いることによって、例えば保存中にトナー母粒子に含まれる離型剤等の低融点成分の溶融による凝集の発生を防止することができる。
次に、図3を参照しながら本発明のトナーの製造方法(複合粉体粒子形成工程)に使用できる粉体処理装置を詳細に説明する。図3は、乾式カプセル法に使用できる粉体処理装置の一例の概略断面図である。図示例の粉体処理装置は、複合粉体粒子を撹拌、混合するための撹拌部21と、複合粉体粒子原料を撹拌部21に供給するための粉体粒子投入部22、複合粉体粒子を撹拌部21から排出するための粉体回収部23、気化した水分を含有するガスが排出される排出部24、ガス排出時に撹拌部21の粉体が減圧手段26の下流側に流れないようにするバグフィルタ25等を備えており、本発明のトナーの製造方法における乾燥工程を行うことが可能である。
さらに、図示しないが、撹拌部21周囲に冷却ガスを導入する機構を備えていてもよい。
粉体粒子から水分を除去して系外に排出するガスとしてエア供給部から空気等を導入する。また装置内の気体を排出するための減圧手段26によって装置内の圧力を調整できる。装置内の気化水分を効率よく排出するために乾燥工程での圧力は、機外の気圧と比べて負圧であることが好ましい。
乾燥工程S4、被覆層形成工程S5は、上記複合粉体粒子形成工程S3により得られる複合粉体粒子が流動している系において、該複合粉体粒子を加熱雰囲気に曝す工程である。複合粉体粒子を加熱雰囲気に曝すことによって、複合粉体粒子における水を気化させるとともに複合粉体粒子の被覆層用樹脂微粒子を変形させて被覆層を形成させることを要する。これによって、トナーを製造することができる。
回収工程S6は、被覆層形成工程S5を経て得られるトナーを回収する工程である。粉体回収部23からトナーを回収することができるが、ブロアで吸引しながらサイクロンやバグフィルタを用いて分離回収してもよい。
以上説明した方法によって得られるトナーは、電子写真方式を利用する画像形成装置において現像剤として使用できるが、被覆層を備えるトナー母粒子を一成分現像剤として使用してもよいし、該トナー母粒子に外添剤を外添したものを一成分現像剤として使用してもよい。また、本発明のトナーとキャリアの混合物を二成分現像剤として使用することもできる。
以上説明したトナーは、フェライトキャリア等の周知のキャリアと混合されに成分現像剤として使用されてもよい。二成分現像剤の調製に用いることができる混合装置としては、例えばV型混合機(商品名:V−5、株式会社徳寿工作所製)等の粉体混合器が挙げられる。
また、二成分現像剤におけるトナーの重量Wtとキャリアの重量Wcと比率は、例えば、Wt:Wcとして、10:90〜5:95であることが好ましい。
以上説明した本発明のトナーが適用された現像装置を含む画像形成装置の中でも、典型的な画像形成装置について概略構成図を図1に示す。
なお、本発明のトナーが適用された現像装置を含む画像形成装置は、図1に示される画像形成装置には限定されない。
この感光体ドラム1の周囲には、感光体ドラム1を帯電する帯電装置2と、この感光体ドラム1上に静電潜像3を形成する潜像形成装置としての例えば露光装置4と、感光体ドラム1上に形成された静電潜像3を可視像化する現像装置5と、感光体ドラム1上で可視像化されたトナー像を被転写体である記録紙6に転写する転写装置7と、感光体ドラム1上の残留トナーを清掃するクリーニング装置8とが、順次配設される。
この現像ロール12に定められた現像バイアスを印加することで、感光体ドラム1と現像ロール12とに挟まれる領域の現像領域に現像電界を形成する。
なお、上記例示した画像形成装置は、被転写体である記録紙6に直接転写する構成となっているが、この構成に限定されるものではなく、感光体から中間転写ベルト等にトナー画像を1次転写し、中間転写ベルト等を介してトナー画像を記録紙に2次転写する構成であってもよい。
示差走査熱量計(商品名:Diamond DSC、Perkin Elmer社製)を用い、日本工業規格(JIS)K7121−1987に準じ、試料1gを昇温速度毎分10℃で加熱して、示差走査熱量(DSC)分析を行い、DSC曲線を取得した。
得られたDSC曲線において、ガラス転移に相当する吸熱ピークより高温側のベースラインを低温側に延長した直線と、ピークの立ち上がり部分から頂点までの曲線に対して勾配が最大になるような点で引いた接線との交点の温度をガラス転移温度(Tg)とした。
流動特性評価装置(商品名:フローテスターCFT−100C、株式会社島津製作所製)において、荷重20kgf/cm2(9.8×105Pa)を与えて試料1gがダイ(ノズル口径1mm、長さ1mm)から押出されるように設定し、昇温速度毎分6℃で加熱し、ダイから試料の半分量が流出したときの温度を求め、軟化温度(Tm)とした。
電解液(商品名:ISOTON−II、ベックマン・コールター社製)50mLに、試料20mg及びアルキルエーテル硫酸エステルナトリウム1mLを加え、超音波分散器(商品名:卓上型2周波超音波洗浄器VS−D100、アズワン株式会社製)によって超音波周波数20kHzで3分間分散処理して測定用試料を調製した。
この測定用試料について、粒度分布測定装置(商品名:MultisizerIII、ベックマン・コールター社製)を用い、アパーチャ径:100μm、測定粒子数:50000カウントの条件下に測定を行い、試料粒子の体積粒度分布から体積平均粒子径を求めた。
被覆層用樹脂微粒子の含水物の体積平均粒子径は、トナー母粒子、及びトナー粒子の体積平均粒子径の測定に用いた粒度分布測定装置の測定範囲外である。
このため、動的光散乱法粒度分布測定装置(商品名:ナノトラック、日機装株式会社製)を用いて、被覆層用樹脂微粒子の体積平均粒子径を測定した。
測定試料(被覆層用樹脂微粒子の含水物)の凝集を防ぐため、測定試料が分散した分散液をファミリーフレッシュ(花王株式会社製)を含む水溶液中に投入して撹拌した。
測定試料を含む撹拌後の液を上記装置に注入し、測定試料の体積粒度分布を測定した。
測定結果から、累積体積分布における小粒子径側からの累積体積が50%になる粒子径を体積平均粒子径(μm)として算出した。
2回測定を行い、2回の測定出られた体積平均粒子径の含水物の体積平均粒子径とした。なお、測定条件は以下の通りである。
測定時間:30秒
試料粒子屈折率:1.49
分散媒:水
分散媒屈折率:1.33
(表面酸価の測定)
JIS K0070−1992の測定方法に準拠して、以下の条件で測定を行った。
外添処理されたトナー粒子3.0gをポリオキシエチレン(10)オクチルフェニルエーテルの3%水溶液100mLに添加して、室温(20℃)で約24時間撹拌した。
次いで、予め標定された0.1N水酸化カリウム水溶液を滴下し、電導度滴定をすることで水酸化カリウム水溶液の消費量から次の計算で表面酸価を求めた。
表面酸価=KOH(mL数)×N×56.1/試料重量(但し、NはN/10KOH)
JIS K0070−1992の測定方法に準拠して、以下の条件で測定を行った。
外添処理されたトナー1.0gをテトラヒドロフラン30mLに添加した後、室温(20℃)で約24時間撹拌して、トナーをテトラヒドロフラン中に溶解させた。
次いで、予め標定された0.1N水酸化カリウムアルコール溶液を滴下し、電導度滴定をすることで0.1N水酸化カリウムアルコール溶液の消費量から次の計算で酸価を求めた。
酸価=KOH(mL数)×N×56.1/試料重量(但し、NはN/10KOH)
被覆層用樹脂微粒子の含水物、複合粉体粒子、カプセルトナー、外添トナーの水分率は、カールフィッシャー滴定装置を用いて、定電圧分極電圧滴定法によって測定したものである。
例えば、三菱化学社製の容量滴定式水分測定装置KF31型によって測定することが
できるが、電量滴定式水分測定装置を使用しても構わない。まず純水を10μL精秤し、この水を除去するのに必要な試薬滴定量より、カールフィッシャー試薬1mL当りの水分(mg)を算出する。
次に、測定サンプルを精秤し、測定フラスコ内でマグネチックスターラーにより分散する。分散後、測定を開始し、滴定に要したカールフィッシャー試薬の滴定量(mL)を積算して下記式により水分量及び水分率を算出し、その水分率でカールフィッシャー水分量を表す。
水分量(mg)=試薬消費量(ml)×試薬力価(mgH2O/ml)
水分率(%)=〔水分量(mg)/サンプル量(mg)〕×100
スチレン−アクリル系樹脂1(三菱レイヨン(株)製)100重量部と、カーボンブラック(エボニックデグサ製:Nipex60)30重量部とを二軸混練機(池貝社製:PCM30型)で最高温度が150℃となるように溶融混練した。溶融混練物を、冷却後、カッティングミルで1mmのチップになるまで粗粉砕して、カーボンブラックのマスターバッチを得た。
スチレン−アクリル系樹脂1(三菱レイヨン(株)製)75重量部、カーボンブラックのマスターバッチ25重量部、及びポリプロピレンワックス(三洋化成工業社製:550P)4重量部を、ヘンシェルミキサ(日本コークス工業社製)にて、撹拌羽根の周速度35m/秒で10分間混合し、材料混合物を得た。
得られた混合物を、二軸混練機(池貝社製:PCM30型)で最高温度が175℃となるように溶融混練し、ドラムフレーカーで冷却することで、溶融混練物を得た。この溶融混練物をカッティングミル(オリエント株式会社製:VM−16)で粗粉砕した後、ジェットミル(ホソカワミクロン株式会社製)にて微粉砕し、さらに風力分級機(ホソカワミクロン株式会社製)で分級することで、体積平均粒子径が6.5μmであり、酸価が15mgKOH/g、ガラス転移温度が50℃、軟化温度121℃のトナー母粒子1を作製した。
体積平均粒子径を小径化するために分級機での処理条件を変更する以外は、トナー母粒子1と同じ材料、同じ処理条件で、体積平均粒子径が5.2μmであり、酸価が15mgKOH/g、ガラス転移温度が50℃、軟化温度121℃のトナー母粒子2を作製した。
スチレン−アクリル系樹脂1の代わりにスチレン−アクリル系樹脂2を使用する以外は、トナー母粒子1と同じ材料、同じ処理条件で、体積平均粒子径が6.5μmであり、酸価が30mgKOH/g、ガラス転移温度が53℃、軟化温度125℃のトナー母粒子3を作製した。
スチレン−アクリル系樹脂1の代わりにスチレン−アクリル系樹脂4を使用する以外は、トナー母粒子1と同じ材料、同じ処理条件で、体積平均粒子径が6.5μmであり、酸価が7mgKOH/g、ガラス転移温度が53℃、軟化温度125℃のトナー母粒子4を作製した。
スチレンとアクリル酸ブチルとを重合して、固形分率40重量%濃度(水分率60重量%濃度)で体積平均粒子径が0.10μmであるスチレン−アクリル酸ブチル共重合体樹脂微粒子(ガラス転移温度62℃、軟化温度120℃、表面酸価0mgKOH/g)を含む被覆層用樹脂微粒子1の含水物を得た。
スチレンとアクリル酸ブチルとアクリル酸とを重合して、固形分率40重量%濃度(水分率60重量%濃度)で体積平均粒子径が0.10μmであるスチレン−アクリル酸−アクリル酸ブチル共重合体樹脂微粒子(ガラス転移温度64℃、軟化温度124℃、表面酸価2.0mgKOH/g)を含む、被覆層用樹脂微粒子2の含水物を得た。
スチレンとアクリル酸ブチルとアクリル酸とを重合して、固形分40重量%濃度(水分含有率60重量%濃度)で体積平均粒子径が0.30μmであるスチレン−アクリル酸−アクリル酸ブチル共重合体樹脂微粒子(ガラス転移温度63℃、軟化温度122℃、表面酸価2.0mgKOH/g)を含む、被覆層用樹脂微粒子3の含水物を得た。
スチレンとアクリル酸ブチルとアクリル酸とを重合して、固形分40重量%濃度(水分含有率60重量%濃度)で体積平均粒子径が0.40μmであるスチレン−アクリル酸−アクリル酸ブチル共重合体樹脂微粒子(ガラス転移温度63℃、軟化温度123℃、表面酸価2.0mgKOH/g)を含む、被覆層用樹脂微粒子4の含水物を得た。
スチレンとアクリル酸ブチルとアクリル酸とを重合して、固形分40重量%濃度(水分含有率60重量%濃度)で体積平均粒子径が0.10μmであるスチレン−アクリル酸−アクリル酸ブチル共重合体樹脂微粒子(ガラス転移温度65℃、軟化温度125℃、表面酸価2.5mgKOH/g)を含む、被覆層用樹脂微粒子5の含水物を得た。
スチレンとアクリル酸ブチルとアクリル酸とを重合して、固形分40重量%濃度(水分含有率60重量%濃度)で体積平均粒子径が0.10μmであるスチレン−アクリル酸−アクリル酸ブチル共重合体樹脂微粒子(ガラス転移温度66℃、軟化温度126℃、表面酸価6.0mgKOH/g)を含む、被覆層用樹脂微粒子6の含水物を得た。
スチレンとアクリル酸ブチルとアクリル酸とを重合して、固形分40重量%濃度(水分含有率60重量%濃度)で体積平均粒子径が0.30μmであるスチレン−アクリル酸−アクリル酸ブチル共重合体樹脂微粒子(ガラス転移温度65℃、軟化温度125℃、表面酸価2.5mgKOH/g)を含む被覆層用樹脂微粒子7の含水物を得た。
(複合粉体粒子1の作製)
トナー母粒子1を100重量部と、上記固形分率40wt%(水分率60wt%)の被覆層用樹脂微粒子1の含水物25重量部とを、図3に示す粉体処理装置で10分混合することにより、トナー母粒子1が100重量部に対する被覆層用樹脂微粒子1の固形分割合が10重量部で水分率が15重量%の複合粉体粒子を得た。
混合時の撹拌条件は以下の通りである。
撹拌羽根の周速度:15m/秒
回転軸冷却風量:10L/分
冷却風温度:20℃
壁面温度:20℃
複合粉体粒子1の作成に引き続き、図3に示す粉体処理装置を用いて以下の粉体処理条件にて、水分率が0.5重量%に達するまで複合粉体粒子1を乾燥させた。
乾燥時の撹拌条件は以下の通りである。壁面温度の調整は、粉体処理装置が備えるジャケットに温水を通水して行った。
撹拌羽根の周速度:15m/秒
回転軸冷却風量:10L/分
冷却風温度:20℃、
装置内圧力:30torr
撹拌時間:30分
乾燥された複合粉体粒子1をハイブリダイゼーションシステム(商品名:NHS−1型、株式会社奈良機械製作所製)に投入し、最外周における周速度80m/分にて5分間混合することによって被覆層を形成して、未外添のカプセルトナー粒子を得た。
なお、機内の温度は60℃になるように温度調整用ジャケット内の流水温度と流量を調整しながら複合粉体粒子1を還流させた。
得られたカプセルトナー100重量部に、外添剤として、1次粒子の平均粒子径が12nmの疎水性シリカ微粒子0.6重量部と、1次粒子の平均粒子径が30nmの疎水化チタン酸化物0.1重量部とを加え、ヘンシェルミキサー(商品名:FM20C、三井鉱山株式会社製)を用いて回転部材の周速度を35m/secとして3分間撹拌混合し、外添剤が外添された外添トナーを得た。
被覆層用樹脂微粒子1を被覆層用樹脂微粒子2に変更したことを除いて、実施例1と同様の方法で被覆層を形成して未外添のカプセルトナー粒子を得た。
得られた未外添のカプセルトナー粒子に対して、実施例1と同様に外添処理を行い、外添トナーを得た。
被覆層用樹脂微粒子1を被覆層用樹脂微粒子3に変更したことを除いて、実施例1と同様の方法で被覆層を形成して未外添のカプセルトナー粒子を得た。
得られた未外添のカプセルトナー粒子に対して、実施例1と同様に外添処理を行い、外添トナーを得た。
被覆層用樹脂微粒子1を被覆層用樹微粒子4に変更したことを除いて、実施例1と同様の方法で被覆層を形成して未外添のカプセルトナー粒子を得た。
得られた未外添のカプセルトナー粒子に対して、実施例1と同様に外添処理を行い、外添トナーを得た。
トナー母粒子1をトナー母粒子2に変更したことと、被覆層用樹脂微粒子1を被覆層用微粒子3に変更したこととを除いて、実施例1と同様の方法で被覆層を形成して未外添のカプセルトナー粒子を得た。
得られた未外添のカプセルトナー粒子に対して、実施例1と同様に外添処理を行い、外添トナーを得た。
トナー母粒子1をトナー母粒子2に変更したことと、被覆層用樹脂微粒子1を被覆層用微粒子4に変更したこととを除いて、実施例1と同様の方法で被覆層を形成して未外添のカプセルトナー粒子を得た。
得られた未外添のカプセルトナー粒子に対して、実施例1と同様に外添処理を行い、外添トナーを得た。
トナー母粒子1をトナー母粒子3に変更したことと、被覆層用樹脂微粒子1を被覆層用樹脂微粒子2に変更したこととを除いて、実施例1と同様の方法で被覆層を形成して未外添のカプセルトナー粒子を得た。
得られた未外添のカプセルトナー粒子に対して、実施例1と同様に外添処理を行い、外添トナーを得た。
トナー母粒子1をトナー母粒子4に変更したことと、被覆層用樹脂微粒子1を被覆層用樹脂微粒子2に変更したこととを除いて、実施例1と同様の方法で被覆層を形成して未外添のカプセルトナー粒子を得た。
得られた未外添のカプセルトナー粒子に対して、実施例1と同様に外添処理を行い、外添トナーを得た。
被覆層用樹脂微粒子1を被覆層用樹脂微粒子5に変更したことを除いて、実施例1と同様の方法で被覆層を形成して未外添のカプセルトナー粒子を得た。
得られた未外添のカプセルトナー粒子に対して、実施例1と同様に外添処理を行い、外添トナーを得た。
被覆層用樹脂微粒子1を被覆層用樹脂微粒子6に変更したことを除いて、実施例1と同様の方法で被覆層を形成して未外添のカプセルトナー粒子を得た。
得られた未外添のカプセルトナー粒子に対して、実施例1と同様に外添処理を行い、外添トナーを得た。
トナー母粒子1をトナー母粒子2に変更したことと、被覆層用樹脂微粒子1を被覆層用樹脂微粒子7に変更したこととを除いて、実施例1と同様の方法で被覆層を形成して未外添のカプセルトナー粒子を得た。
得られた未外添のカプセルトナー粒子に対して、実施例1と同様に外添処理を行い、外添トナーを得た。
トナー母粒子1をトナー母粒子3に変更したことと、被覆層用樹脂微粒子1を被覆層用樹脂微粒子5に変更したこととを除いて、実施例1と同様の方法で被覆層を形成して未外添のカプセルトナー粒子を得た。
得られた未外添のカプセルトナー粒子に対して、実施例1と同様に外添処理を行い、外添トナーを得た。
トナー母粒子1をトナー母粒子4に変更したことと、被覆層用樹脂微粒子1を被覆層用樹脂微粒子5に変更したこととを除いて、実施例1と同様の方法で被覆層を形成して未外添のカプセルトナー粒子を得た。
得られた未外添のカプセルトナー粒子に対して、実施例1と同様に外添処理を行い、外添トナーを得た。
実施例1〜8、及び比較例1〜5で得られた各外添トナーと、体積平均粒子径45μmのシリコーンコートフェライトコアキャリアとを、トナー濃度が7重量%になるように混合し、二成分現像剤を作製した。
実施例1〜8、及び比較例1〜5により得られた外添トナー、又は外添トナーを用いて作成した二成分現像剤を用いて、以下の方法に従ってトナーの性能を評価した。
トナーを、20℃、相対湿度50%の環境下で24時間静置した後に、トナー中の水分の比率WA(重量%)を前述の方法に従って測定した。
また、トナーを、30℃、相対湿度85%の環境下で24時間静置した後に、トナー中の水分の比率WB(重量%)を前述の方法に従って測定した。
上記測定により得られたWA及びWBを用いて、下式に従って水分率増加を算出した。
水分率増加(重量%)=WB−WA
算出された水分率増加に基づいて、以下の基準に従って水分吸着性を評価した。
○(良好):水分率増加が0.5重量%以下である。
×(不良):水分率増加が0.5重量%超である。
二成分現像剤を、温度10℃、相対湿度20%の低温低湿環境(LL)、及び温度30℃、相対湿度85%の高温高湿環境(HH)中に24時間放置した後、帯電量測定を行い、低温低湿/高温高湿環境による帯電量比を比較した。
帯電量は、卓上ボールミル(東京硝子器械株式会社製)で1時間撹拌された二成分現像剤を用いて測定した。
帯電量の測定は、帯電量測定装置(商品名:210HS−2A、トレック・ジャパン株式会社製)を用いて行った。
具体的には、以下の方法により帯電量を測定した。
まず、ボールミル内から採集した撹拌された二成分現像剤を、底部に導電性スクリーンを具備した金属製の容器に入れた後、吸引機によってトナーのみを吸引した。
次いで、吸引前の二成分現像剤の重量と、吸引後の残留物の重量との重量差と、容器に接続されたコンデンサー極板間の電位差とを測定し、得られたこれらの値からトナーの帯電量を求めた。
低温低湿環境下での帯電量と高温高湿環境下での帯電量のとから、両者の比率である帯電量比(HHの帯電量/LLの帯電量)を計算した。
帯電安定性の評価基準は、次の通りである。
○:良好。帯電量比が70%以上である。
△:やや劣る。帯電量比が50%以上70%未満である。
×:不可。帯電量比が50%未満である。
複合機(商品名:MX−5111FN、シャープ株式会社製)の現像ユニットを用いて、温度5℃、相対湿度10%の環境下(低温低湿環境下)及び温度30℃、相対湿度85%の環境下(高温高湿環境下)のそれぞれの環境下で、印字面積5%の画像を10,000枚連続印字した。低温低湿環境下で印字する際、500枚おきに印字画像の画像濃度を測定し、10,000枚目の測定値で評価を行った。高温高湿環境下で印字する際、500枚おきに印字画像の白地かぶり値を測定し、10,000枚目の測定値で評価を行った。なお、画像濃度の測定には、分光測色濃度計(エックスライト株式会社製)を用い、白地かぶり値の測定には、ZE 2000(日本電色工業株式会社製)を用いて三刺激値X、Y及びZを測定し、得られたZの値から評価した。
画像濃度の評価基準は以下の通りである。
○:良好。画像濃度が1.4以上である。
△:やや劣る。画像濃度が1分光測色濃度計.3以上1.4未満である。
×:不良。印字かすれが判る。画像濃度が1.3未満である。
白地かぶりの評価基準は以下の通りである。
○:良好。白地かぶり値が0.5未満である。
△:やや劣る。白地かぶり値が0.5以上1.0未満である。
×:不良。肉眼で白地かぶりが判る。白地かぶり値が1.0以上である。
市販複写機(商品名:MX−M503N、シャープ株式会社製)を改造した装置に実施例1〜5及び比較例1〜4で得られたトナーを含む2成分現像剤をそれぞれ充填した。縦20mm、横50mmの長方形状のべた画像部を含むサンプル画像のべた画像部における未定着状態でのトナーの記録用紙への付着量が0.5mg/cm2になるように調整して、記録媒体である記録用紙(商品名:PPC用紙SF−4AM3、シャープ株式会社製)に未定着画像を形成した。次に、上記複写機の定着部を利用した外部定着器を用いて、未定着画像を定着させて定着画像を作成した。この定着画像の作成の動作を、定着ローラの温度を130℃から210℃まで5℃刻みで上げて行い、定着非オフセット域(℃)を求めた。定着非オフセット域(℃)は、低温オフセット及び高温オフセットが発生しない温度域とし、具体的には、下記式によって表される。(定着非オフセット域〔℃〕)=(高温オフセット発生温度〔℃〕)−(低温オフセット発生温度〔℃〕) 本実施例において、高温オフセットの発生及び低温オフセットの発生とは、定着時に記録用紙に定着しなかったトナーが、定着ローラに付着したまま、定着ローラが一周した後に記録用紙に付着することと定義する。なお、定着画像の作成動作時の定着プロセス速度は255mm/秒とした。定着非オフセット域の値を用い、定着性を評価した。評価基準は以下の通りである。
◎:非常に良好。定着非オフセット域が50℃以上である。
○:良好。定着非オフセット域が40℃以上50℃未満である。
△:可。定着非オフセット域が35℃以上40℃未満である。
×:不良。定着非オフセット域が35℃未満である。
水分吸着性、帯電安定性、画像濃度、及び白地かぶりの評価結果に基づき、総合評価を行った。総合評価の評価基準は以下の通りとした。
○:良好:上記の4つの各評価結果が、それぞれ「◎」又は「○」であり、「△」や「×」が含まれていない。
×:不良:上記の4つの各評価結果において、「△」と「×」の内、いずれかが含まれている。
もしくは両方が含まれている。
表1に示す評価結果から、実施例1〜8では、用いたトナー母粒子径と被覆層用樹脂微粒子径の差に依らず、被覆層用樹脂微粒子の表面酸価を低く抑えることによって、外添トナーの表面酸価は、0.17mgKOH/g以下の値になり、結果として水分吸着性が低く、すべての評価において良好な結果となった。
2 帯電装置
3 静電潜像
4 露光装置
5 現像装置
6 記録紙
7 転写装置
8 クリーニング装置
9 現像剤
10 現像ハウジング
11 現像開口
12 現像ロール
13 電荷注入ロール
21 撹拌部
22 粉体粒子投入部
23 粉体回収部
24 排出部
25 バグフィルタ
26 減圧手段
Claims (5)
- 少なくとも結着樹脂、及び着色剤を含むトナー粒子からなるトナーであって、
前記トナーの表面酸価AVが、0mgKOH/g以上0.18mgKOH/g未満であり、
前記トナーを、20℃、相対湿度50%の環境下で24時間静置した場合のトナー重量中の水分の比率をWA重量%とし、前記トナーを、30℃、相対湿度85%の環境下で24時間静置した場合のトナーの重量中の水分の比率をWB重量%とする場合に、下記式:
水分率増加=WB−WA
で算出される水分率増加の値が、0.5重量%以下であるトナー。 - 前記トナー粒子が、トナー母粒子と、前記トナー母粒子の表面を被覆する被覆層とを備える、請求項1に記載のトナー。
- 請求項1又は2に記載のトナーと、キャリアとを含む二成分現像剤。
- 請求項3に記載の二成分現像剤を用いて現像を行う現像装置。
- 請求項4に記載の現像装置を用いて画像を形成する画像形成装置。
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