JP2020181032A - トナー - Google Patents
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Landscapes
- Developing Agents For Electrophotography (AREA)
Abstract
Description
具体的には、高画質化への対応のため、小粒径のトナーが求められている。小粒径トナーは、ドット再現性が高まり高画質化が図れる。しかし、トナーの小粒径化によりトナー粒子間付着力の影響が大きくなると、トナーの凝集力が増大する。その結果、現像性が低下し、画像濃度が低下する場合があった。特に、長期使用時においては、初期と使用後においてその傾向が顕著であった。また、小粒径になるほどクリーニング性が低下し、クリーニングブレードからのすり抜けによる帯電部材の汚染が発生し、画像濃度が変化する場合があった。
そこで、トナーの外添剤による被覆率と埋め込み率を特定の範囲にすることにより、長期耐久した条件においても安定した画像濃度や、クリーニング不良の発生を抑えたトナーが提案されている(特許文献1)。
そのため、長期使用時においても良好な現像性とクリーニング性に優れたトナーが求められている。
本発明の目的は、上記の課題を解決したトナーを提供することにある。具体的には、長期使用時においても良好な現像性とクリーニング性に優れたトナーを提供することにある。
前記トナーの個数基準におけるメジアン径(D50)が3.0μm以上6.0μm以下であり、
前記トナーの走査型電子顕微鏡(SEM)により求められる、前記トナー粒子表面の前記外添剤による表面高さに関し、前記メジアン径(D50)未満の粒径のトナーの表面高さをHS[nm]、前記メジアン径(D50)以上の粒径のトナーの表面高さをHL[nm]、としたとき、下記式(1)及び(2)を満たすことを特徴とするトナーである。
HS≦300 (1)
1.1≦HS/HL≦3.0 (2)
HS≦300 (1)
1.1≦HS/HL≦3.0 (2)
本発明のトナーのトナー粒子に用いられる結着樹脂としては、例えば、以下の重合体が挙げられる。
スチレン−p−クロルスチレン共重合体、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、スチレン−α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−アクリロニトリル−インデン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、ポリビニルブチラール、テルペン樹脂、クマロン−インデン樹脂、石油系樹脂。
本発明のトナーのトナー粒子には、ワックスを含有させてもよい。ワックスとしては、例えば、以下のものが挙げられる。
酸化ポリエチレンワックスなどの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;
カルナバワックスなどの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などの脂肪酸エステル類を一部または全部を脱酸化したもの。
本発明のトナーのトナー粒子には、着色剤を含有させてもよい。着色剤としては、公知のイエロー着色剤、マゼンタ着色剤、シアン着色剤、ブラック着色剤を用いることができる。
本発明のトナーは、磁性トナーであっても非磁性トナーであってもよい。磁性トナーとして用いる場合、トナー粒子に含有させる磁性体として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、例えば、マグネタイト、マグヘマタイト、フェライトなどが挙げられる。
本発明のトナーのトナー粒子には、荷電制御剤を含有させてもよい。荷電制御剤としては、ネガ系荷電制御剤およびポジ系荷電制御剤が挙げられる。ネガ系荷電制御剤としては、例えば、サリチル酸金属化合物、ナフトエ酸金属化合物、ジカルボン酸金属化合物、スルホン酸もしくはカルボン酸を側鎖に持つ高分子型化合物、スルホン酸塩もしくはスルホン酸エステル化物を側鎖に持つ高分子型化合物、カルボン酸塩もしくはカルボン酸エステル化物を側鎖に持つ高分子型化合物、ホウ素化合物、尿素化合物、ケイ素化合物、カリックスアレーンなどが挙げられる。
本発明のトナーに用いる外添剤としては、例えば、酸化ケイ素(シリカ)や、酸化アルミニウム(アルミナ)、酸化チタン(チタニア)、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、酸化クロム、酸化セリウム、酸化スズ、酸化亜鉛などの金属酸化物の微粒子が挙げられる。また、例えば、無定形炭素(カーボンブラックなど)、窒化物(窒化ケイ素など)、炭化物(炭化ケイ素など)、金属塩(チタン酸ストロンチウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、炭酸カルシウムなど)などの微粒子も挙げられる。また、無機微粒子以外の外添剤としては、例えば、ビニル系樹脂、ポリエステル、シリコーン樹脂などの樹脂微粒子などが挙げられる。
本発明のトナーには、上記式(1)及び(2)には影響を与えないが、トナーの流動性の向上や摩擦帯電量の調整のために、さらにほかの外添剤が添加されていてもよい。
トナー粒子と外添剤との混合には、例えば、ヘンシェルミキサー、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、ナウタミキサー、メカノハイブリッド(日本コークス工業(株)製)などの公知の混合機を用いることができる。
本発明のトナーは、長期にわたり安定した画像が得られるという観点から、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が好ましい。磁性キャリアとしては、例えば、表面を酸化した鉄粉もしくは未酸化の鉄粉、鉄、リチウム、カルシウム、マグネシウム、ニッケル、銅、亜鉛、コバルト、マンガン、希土類のような金属粒子、もしくは、それらの合金粒子、酸化物粒子、フェライトなどの磁性体粒子、磁性体粒子と該磁性体粒子を分散した状態で保持する結着樹脂とを含有する磁性体分散樹脂キャリア(いわゆる樹脂キャリア)など、公知の磁性キャリアを用いることができる。
本発明のトナー粒子は、溶融混練法、乳化凝集法、溶解懸濁法など、公知のトナー粒子の製造方法で製造することができる。
本発明のトナーの個数基準におけるメジアン径(D50)は、走査型電子顕微鏡による二次電子像の観察と、続く画像処理により求めることができる。
SignalName=SE(U,LA80)
AcceleratingVoltage=2000Volt
EmissionCurrent=10000nA
WorkingDistance=6000um
LensMode=High
Condencer1=5
ScanSpeed=Slow4(40秒)
Magnification=50000
DataSize=1280×960
ColorMode=Grayscale
d1={(4×ja×0.3088)/3.14}(1/2)
本発明のトナー粒子表面の外添剤による高さの測定は、3D−走査型電子顕微鏡による二次電子像の観察により求めることができる。本発明においては、電子線三次元粗さ解析装置ERA−9000(エリオニクス社製)を用いて行った。観察倍率は50000倍とし、個々のトナー粒子表面の三次元表面形状のデータを、合計30個のトナー粒子について測定する。加速電圧1.0kV、測定領域2.4μm×1.8μm、測定間隔0.5μm、カットオフ波長0.6μmのハイパスフィルタ処理した高さ分布データを求めた。上記の方法により得られたヒストグラムのピーク値の平均値を本発明におけるトナー粒子表面の外添剤による高さとした。
個数基準における外添剤の一次粒子の平均粒子径は、透過型電子顕微鏡(TEM)「JEM2800」(日本電子製)を用いて測定する。
〈ポリエステル樹脂の製造例〉
・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:100.0mol%
・テレフタル酸:多価カルボン酸総モル数に対して80.0mol%
・無水トリメリット酸:多価カルボン酸総モル数に対して20.0mol%
上記モノマー材料を、冷却管、撹拌機、窒素導入管および熱電対を備える反応槽に投入した。そして、上記モノマー材料の総量100部に対して、触媒(エステル化触媒)として2−エチルヘキサン酸スズを1.5部添加した。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。
〈シリカ微粒子1の製造例〉
シリカ微粒子1の製造にあたり、燃焼炉として、内炎および外炎が形成できる二重管構造の炭化水素−酸素混合型バーナーを用いた。このバーナーは、バーナー中心部にスラリー噴射用の二流体ノズルが接地され、原料のケイ素化合物が導入されるように構成されている。また、二流体ノズルの周囲から炭化水素−酸素の可燃性ガスが噴射され、還元雰囲気である内炎および外炎を形成するように構成されている。可燃性ガスおよび酸素の量ならびに流量の制御により、雰囲気、温度および火炎の長さなどを調整することができる。また、火炎中において、原料のケイ素化合物からシリカ微粒子が生成され、さらにシリカ微粒子が所望の粒径になるまで融着させることができる。その後、冷却し、生成されたシリカ微粒子をバグフィルターなどにより捕集することによって、所望の粒径のシリカ微粒子が得られる。
シリカ微粒子製造例1において、可燃性ガスおよび酸素の量ならびに流量の制御により一次粒子の個数平均径を調整し、シリカ微粒子製造例1と同様の方法にてシリカ微粒子2〜10を得た。得られたシリカ微粒子の粒径を表1に示す。
〈トナー1の製造例〉
・ポリエステル樹脂1:100.0部
・3,5−ジ−t−ブチルサリチル酸アルミニウム化合物:0.2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℃):5.0部
・C.I.ピグメントブルー15:3 5.0部
上記原料をヘンシェルミキサー(商品名:FM75J型、三井三池化工機(株)製)を用いて、回転数20s−1および回転時間5分の条件で混合した後、温度125℃に設定した二軸混練機(商品名:PCM−30型、(株)池貝製)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、粗砕物を得た。得られた粗砕物を、機械式粉砕機(商品名:T−250、ターボ工業(株)製)にて微粉砕した。運転条件は、ローター回転数10000rpmとした。さらに、ファカルティ(F−300、ホソカワミクロン社製)を用い、分級を行い、トナー粒子1を得た。運転条件は、分級ローター回転数を6000rpm、分散ローター回転数を8000rpmとした。
・トナー粒子F1 100部
・外添剤(シリカ微粒子1) 3部
・小粒径無機微粒子(ヘキサメチルジシラザンで表面処理したヒュームドシリカ、個数基準におけるメジアン径(D50)が12nm) 1部
上記材料をヘンシェルミキサー(FM−75型、三井三池化工機(株)製)で回転数1900rpm、回転時間10minで混合し、Fトナーを得た。
・トナー粒子M1 100部
・外添剤(シリカ微粒子2) 3部
・小粒径無機微粒子(ヘキサメチルジシラザンで表面処理したヒュームドシリカ、個数基準におけるメジアン径(D50)が12nm) 1部
上記材料をヘンシェルミキサー(FM−75型、三井三池化工機(株)製)で回転数1900rpm、回転時間10minで混合し、Mトナーを得た。
〈トナー2〜17の製造例〉
トナー1の製造例において、機械式粉砕機T−250の運転条件、ファカルティF−300の運転条件、及び、外添剤の種類を表2となるように変更した以外は同様の操作を行い、トナー2〜17、及び二成分系現像剤2〜17を得た。トナー2〜17の物性を表3に示す。
紙:GFC−081(81.0g/m2)
(キヤノンマーケティングジャパン株式会社)
評価画像:00h画像
試験環境:高温高湿環境(温度30℃/湿度80%RH(以下H/H))
定着温度:160℃
プロセススピード:377mm/sec
紙:GFC−081(81.0g/m2)
(キヤノンマーケティングジャパン株式会社)
Vcontrast:300V
(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、及びレーザーパワーにより調整)
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
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44μm未満 (問題ないレベルである)
D:Blurの値44μm以上 (許容できない)
紙:GFC−081(81.0g/m2)
(キヤノンマーケティングジャパン株式会社)
Vcontrast:350V
(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、及びレーザーパワーにより調整)
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(以下「N/N」)
定着温度:170℃
プロセススピード:377mm/sec
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)
紙:CS−680(68.0g/m2)
(キヤノンマーケティングジャパン株式会社)
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、及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(以下H/H))
定着温度:170℃
プロセススピード:377mm/sec
カブリ=Dr(%)−Ds(%)
A:カブリ0.3%未満 (非常に優れている)
B:カブリ0.3%以上0.8%未満 (優れている)
C:カブリ0.8%以上1.3%未満 (問題ないレベルである)
D:カブリ1.3%未満 (許容できない)
紙:GFC−081(81.0g/m2)
(キヤノンマーケティングジャパン株式会社)
Vcontrast:350V
(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、及びレーザーパワーにより調整)
評価画像:上記A3紙全面に80h画像
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
濃度変化=de−ds
A:濃度変化が0.10未満 (非常に優れている)
B:濃度変化が0.10以上0.15未満 (優れている)
C:濃度変化が0.15以上0.25未満 (問題ないレベルである)
D:濃度変化が0.25以上 (本発明では許容できない)
A:濃度差が0.05未満 (非常に優れている)
B:濃度差が0.05以上0.10未満 (優れている)
C:濃度差が0.10以上0.15未満 (問題ないレベルである)
D:濃度差が0.15以上 (本発明では許容できない)
Claims (3)
- 結着樹脂および着色剤を含有するトナー粒子と、外添剤を有するトナーであって、
前記トナーの個数基準におけるメジアン径(D50)が3.0μm以上6.0μm以下であり、
前記トナーの走査型電子顕微鏡(SEM)により求められる、前記トナー粒子表面の前記外添剤による表面高さに関し、前記メジアン径(D50)未満の粒径のトナーの表面高さをHS[nm]、前記メジアン径(D50)以上の粒径のトナーの表面高さをHL[nm]、としたとき、下記式(1)及び(2)を満たすことを特徴とするトナー。
HS≦300 (1)
1.1≦HS/HL≦3.0 (2) - 前記トナーの下記式(3)で得られるスパン値は0.7以下である請求項1に記載のトナー。
スパン値=(D90−D10)/D50 (3) - 前記外添剤は、個数基準における平均粒子径が80nm以上300nm以下のシリカ微粒子である請求項1又は2に記載のトナー。
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