JP7364498B2 - 2成分現像剤及びその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明に係るトナーは、着色剤及び結着樹脂を含有する複数の着色粒子と、着色剤を含有しない複数の非着色粒子とが混合されるトナーであって、前記着色粒子と前記非着色粒子とは同極性に帯電し、前記非着色粒子の体積平均粒径は前記着色粒子の体積平均粒径より小さいことを特徴とする。
本発明に係る2成分現像剤は、前記本発明に係るトナーと、キャリアとを含むことを特徴とする。
本発明に係るトナーの製造方法は、前記本発明に係るトナーを製造するトナーの製造方法であって、透明粒子を調製する透明粒子調製工程と、前記透明粒子調製工程にて調製した透明粒子から非着色粒子を調製する非着色粒子調製工程と、着色樹脂組成物を作製する着色樹脂組成物作製工程と、前記着色樹脂組成物作製工程にて作製した着色樹脂組成物から着色粒子を調製する着色粒子調製工程と、前記非着色粒子調製工程にて調製した前記非着色粒子、及び、前記着色粒子調製工程にて調製した前記着色粒子を混合して混合粒子を作製する混合粒子作製工程と、を含むことを特徴とする。
図1に示すように、本実施の形態に係るトナーTは、着色剤及び結着樹脂を含有する複数の着色粒子Ta~Taと、着色剤を含有しない複数の非着色粒子Tb~Tb(高輝度粒子)と、複数の外添剤Tc~Tcとで構成されている。
次に、トナーTによる画像形成プロセスについて図2を参照しながら以下に詳述する。
次に、トナーTの製造方法について図3を参照しながら以下に詳述する。
透明粒子調製工程P1では、透明粒子を調製する。詳しくは、透明粒子調製工程P1では、透明粒子(透明樹脂微粒子)を調製する。透明粒子は、後の混合粒子作製工程P5において、非着色粒子Tb~Tbを構成する材料として用いられる。透明粒子を着色粒子の表面の被覆材料として用いることもできる。こうすることで、例えば、保存中に着色粒子に含まれる離型剤など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。
非着色粒子調製工程P2では、透明粒子調製工程P1にて調製した透明粒子から非着色粒子Tb~Tbを調製する。詳しくは、非着色粒子調製工程P2では、透明粒子の原料である樹脂に対する乳化重合により作成された透明粒子のラッテクスを凍結乾燥し、着色剤を含有しない(着色されていない)非着色粒子Tb~Tbを得る。得られた非着色粒子Tb~Tbを分級することで、所定の体積平均粒径以下の非着色粒子Tb~Tbを得る。乾燥方法はどのような方法を用いてもよく、例えば熱風受熱式乾燥、伝導伝熱式乾燥、遠赤外線乾燥、マイクロ波乾燥などの方法を用いて乾燥された透明粒子を得ることができる。
着色樹脂組成物作製工程P3では、着色樹脂組成物を作製する。詳しくは、着色樹脂組成物作製工程P3では、着色粒子Ta~Taの原料(着色樹脂組成物)である結着樹脂及び着色剤並びに離型剤、電荷制御剤などの添加剤を混合する(原料混合工程)。
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。例えば、ポリスチレン、スチレン-アクリル酸エステル共重合樹脂などのスチレン系樹脂、ポリメチルメタクリレートなどのアクリル系樹脂、ポリエチレンなどのポリオレフィン系樹脂、ポリエステル、ポリウレタン、エポキシ樹脂などを挙げることができる。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。結着樹脂は、1種を単独で使用することができ又は2種以上を併用することができる。
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、無機系顔料などを使用することができる。
レッド122、C.I.ピグメントレッド123、C.I.ピグメントレッド139、C.I.ピグメントレッド144、C.I.ピグメントレッド149、C.I.ピグメントレッド166、C.I.ピグメントレッド177、C.I.ピグメントレッド178、C.I.ピグメントレッド222などを挙げることができる。
電荷制御剤としては、電子写真分野で常用される正電荷制御用及び負電荷制御用の制御剤を使用することができる。正電荷制御用の電荷制御剤としては、例えば、ニグロシン染料、塩基性染料、四級アンモニウム塩、四級ホスホニウム塩、アミノピリン、ピリミジン化合物、多核ポリアミノ化合物、アミノシラン、ニグロシン染料及びその誘導体、トリフェニルメタン誘導体、グアニジン塩、アミジン塩などを挙げることができる。負電荷制御用の電荷制御剤としては、例えば、オイルブラック、スピロンブラックなどの油溶性染料、含金属アゾ化合物、アゾ錯体染料、ナフテン酸金属塩、サリチル酸及びその誘導体の金属錯体及び金属塩(金属はクロム、亜鉛、ジルコニウムなど)、ホウ素化合物、脂肪酸石鹸、長鎖アルキルカルボン酸塩、樹脂酸石鹸などを挙げることができる。電荷制御剤は1種を単独で使用することができ又は必要に応じて2種以上を併用することができる。電荷制御剤の使用量は特に制限されず広い範囲から適宜選択できるが、好ましくは、結着樹脂100重量部に対して0.5重量部~3重量部である。
離型剤としては電子写真分野で常用されるものを使用することができ、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などの石油系ワックス、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など)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など)及びその誘導体などの炭化水素系合成ワックス、カルナバワックス及びその誘導体、ライスワックス及びその誘導体、キャンデリラワックス及びその誘導体、木蝋などの植物系ワックス、蜜蝋、鯨蝋などの動物系ワックス、脂肪酸アミド、フェノール脂肪酸エステルなどの油脂系合成ワックス、長鎖カルボン酸及びその誘導体、長鎖アルコール及びその誘導体、シリコーン系重合体、高級脂肪酸などを挙げることができる。なお、誘導体には、酸化物、ビニル系モノマーとワックスとのブロック共重合物、ビニル系モノマーとワックスとのグラフト変性物などが含まれる。ワックスの使用量は特に制限されず広い範囲から適宜選択できるが、好ましくは結着樹脂100重量部に対して0.2重量部~20重量部、さらに好ましくは0.5重量部~10重量部、特に好ましくは1.0重量部~8.0重量部である。
着色粒子調製工程P4では、着色樹脂組成物作製工程P3にて作製した着色樹脂組成物から着色粒子Ta~Taを調製する。詳しくは、着色粒子調製工程P4は、溶融混練工程P41と、粉砕工程P42と、分級工程P43とを含んでいる。
溶融混練工程P41では、着色樹脂組成物作製工程P3にて得られた着色粒子Ta~Taの原料を混合した混合物を溶融混練し、結着樹脂中に着色剤及び他の添加剤を分散させる。
粉砕工程P42では、溶融混練工程P41にて得られた溶融混練物を冷却して固化させ、粉砕する。粉砕に用いられる粉砕機としては、公知のものを用いることができ、例えば超音速ジェット気流を利用して粉砕するジェット式粉砕機、高速で回転する回転子(ロータ)と固定子(ライナー)との間に形成される空間に粗粉砕物を導入して粉砕する衝撃式粉砕機などを用いることができる。粉砕工程にて、溶融混練物が粉砕されると、分級工程に移る。
分級工程P43では、粉砕工程P42で得られた粉砕物中の微粉を除去し、着色粒子Ta~Taを得る。分級には、遠心力による分級、又は風力による分級によって微粉を除去する公知の分級機を用いることができる。
〔5-1〕混合工程P51
混合粒子作製工程P5は、混合工程P51を含んでいる。混合工程P51では、非着色粒子調製工程P2にて調製した非着色粒子Tb~Tb、及び、着色粒子調製工程P4にて調製した着色粒子Ta~Taを従来公知の混合機を用いて混合して混合粒子(Ta~Ta),(Tb~Tb)を作製する。
混合粒子作製工程P5は、カプセル化工程P52(膜化処理工程)をさらに含んでいてもよい。カプセル化工程P52では、流動装置によって、着色粒子Ta~Taの表面Ta1~Ta1の全部及び一部を非着色粒子Tb~Tbの一部で被覆するために、着色粒子Ta~Taと非着色粒子Tb~Tbとを混合する混合処理を行い、着色粒子Ta~Ta及び非着色粒子Tb~Tbを膨潤、軟化させて非着色粒子の一部により着色粒子Ta~Taの表面Ta1~Ta1の全部及び一部に被覆層を形成する。
外添工程P6では、混合粒子作製工程P5にて混合した混合粒子(Ta~Ta),(Tb~Tb)に外添剤Tc~Tcを外添する。
本実施の形態に係る2成分現像剤において、本実施の形態に係るトナーTと、キャリア(図示せず)とを含む。2成分現像剤は、公知の混合機を用いて、トナーTとキャリアとを混合することによって製造できる。トナーTとキャリアの重量比は、特に限定されないが、例えば3:97~12:88を挙げることができる。
キャリアは、現像槽内でトナーTと撹拌及び混合され、トナーTに所望の電荷を与える。また、キャリアは、現像装置と感光体10との間で電極として働き、電荷を帯びたトナーTを感光体10上の静電潜像に運び、トナー像を形成させる役割を果たす。キャリアは、磁気力により現像装置の現像ローラー上に保持され、現像に作用した後、再び現像槽に戻り、新たなトナーTと再び撹拌及び混合されて寿命まで繰り返し使用される。
レーザ回折・散乱法粒度分布測定装置(商品名:マイクロトラックMT3000、日機装株式会社製)を用いて測定を行った。測定用試料の凝集を防ぐため、ファミリーフレッシュ(花王株式会社製)の水溶液中に測定用試料が分散した分散液を投入・攪拌後、装置に注入し、2回測定を行い、平均を求めた。測定条件は、測定時間:30秒、粒子屈折率:1.4、粒子形状:非球形、溶媒:水、溶媒屈折率:1.33とした。測定用試料の体積粒度分布を測定し、測定結果から累積体積分布における小粒径側からの累積体積が50%になる粒径を粒子(非着色粒子)の体積平均粒径(μm)として算出した。
後述するフロー式粒子像分析装置(FPIA)により測定を行った。
後述するフロー式粒子像分析装置(FPIA)により測定を行った。
表1は、透明粒子調製工程P1にて調製した透明粒子の性状、粒径及び帯電極性を示す図表である。表1における粒径は、後述する表2における「粒径D50」と同義であり、体積平均粒径(メジアン粒径)を示している。なお、体積平均粒径(メジアン粒径)であることは、表2及び後述する表3におけるFPIA粒度Dv50、後述する表6におけるトナー中の高輝度粒子粒度Dv50についても同様である。
表2は、非着色粒子調製工程P2にて調製した非着色粒子の粒径及び帯電極性を示す図表となる粒径であり、ヒストグラムの中間が補正して計算されない場合は、小粒子から累積して累積分布が50%下回る最大粒径であり、体積単位のメジアン粒径とも呼ばれる。
ポリエステル(結着樹脂)、着色剤、離型剤、電荷制御剤を混錬により混合して着色樹脂組成物を作製した。トナー母粒子原料及びその添加量を以下とした。
・C.I.Pigment Blue 15:3 6.0%(部)
・離型剤(カルナウバワックス、融点82℃) 4.0%(部)
・帯電制御剤(商品名:ボントロンE84、オリエント化学工業株式会社)
1.0%(部)
〔4〕着色粒子調製工程P4
表3は、着色粒子調製工程P4にて調製した着色粒子の粒度及び帯電極性を示す図表である。表3及び後述する表4において、「着色粒子微粉率Fc」は、着色粒子の個数基準の頻度分布に対する粒径2μm以下の比率(pop↓2μm)である。
表4から表7は、混合粒子作製工程P5にて混合した混合粒子(トナー)の粉体混合、膜化処理、分級処理の各種の混合処理における各種の測定値を画像の評価結果と共に示す図表である。
外添工程P6では、作製した混合粒子100重量部に、外添剤として疎水性シリカ粒子(株式会社アエロジル社製、1次粒径12nm、HMDS処理)2部を投入し、前述の攪拌羽根の周速度30m/秒で1分間混合し、その後、目開き45μmのメッシュを通過させたものを回収し、評価用のトナーとした。
以上説明したトナーと、体積平均粒径40μmのフェライトコアキャリアとを、トナー濃度が8%になるように混合し、二成分現像剤を作製した。
実施例及び比較例の確認を実施した。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)により評価を行った。初期の画像濃度測色色差計(商品名:X-Rite938、X-Rite社製)を用いて測定した。
初期評価における画質評価は、「白点(画像抜け)の評価」、「黒点(凝集物)の評価」を行った。始めにベタ部におけるID(画像濃度)≒1.3となる画像濃度に現像電位を調整した。その上で、いずれの実施例・比較例においても初期の印刷では大きなカブリが発生しないよう電位及びクリーニングフィールドを調整している(カブリ「○」の範囲以上)。なお、ここで使用しているのはグリッド電極を用いたコロナ帯電方式により感光体を帯電させ、ほぼ均一な表面電位となる。後述する「安定性評価」に関してはこの条件からの推移を確認した。
(耐刷カブリ)
「低印刷」(比率1%)は、A4紙中の印刷面積(画像面積)1%(非画像面積99%)で印刷する耐刷試験とした。高湿環境(室温25℃、湿度80%)で「低印刷」を2千枚行い、一晩放置し、翌日カブリ試験を実施した。
「高印刷」(比率20%)は、A4紙中の印刷面積(画像面積)20%(非画像面積80%)で2万枚印刷し、トナーを消費する耐刷試験とした。高湿環境(室温25℃、湿度80%)で「高印刷」を2万枚行い、一晩放置し、翌日にグリッド電極による帯電方式でカブリ試験を実施した。
「カブリ評価」は、白度計(製品名:日本電色工業株式会社製)を用いて印刷前の用紙の特定位置の白色度を予め測定しておき、同位置における印刷後(非画像領域又は画像面積0%)の白色度と印刷後(非画像領域)の白色度との差分を測定することにより評価した。白色度の差分が0.3以下である場合には「◎」、0.4を超え0.8以下である場合には「○」、0.8を超え1.2以下では「△」、1.2を超える場合には「×」とした。
「総合評価」は、「初期画質」、「安定性評価(カブリ)」の評価の中で、全て「○」の場合は「○」、「×」がなく「△」が含まれている場合は「△」、1つでも「×」がある場合には「×」とした。
10a 表面
P1 透明粒子調製工程
P2 非着色粒子調製工程
P3 着色樹脂組成物作製工程
P4 着色粒子調製工程
P41 溶融混練工程
P42 粉砕工程
P43 分級工程
P5 混合粒子作製工程
P51 混合工程
P52 カプセル化工程
P6 外添工程
S 転写材
T トナー
Ta 着色粒子
Ta1 表面
Tb 非着色粒子
Tb1 表面
Tc 外添剤
Ti トナー像
α 帯電領域
β 静電潜像
β1 現像領域
β2 非現像領域
γ1 画像領域
γ2 非画像領域
Claims (5)
- トナー粒子の表面に外添剤が付着したトナーと、キャリアとを含む2成分現像剤であって、
前記トナー粒子は、着色剤及びポリエステル樹脂を含有する着色粒子と、着色剤を含有せずスチレン-アクリル共重合体を含有する非着色粒子とを含み、
前記着色粒子と前記非着色粒子とは同極性に帯電し、
前記非着色粒子の体積平均粒径は前記着色粒子の体積平均粒径より小さく、
フロー式粒子像分析装置により測定される、平均輝度が90以上である粒子を高輝度粒子としたときの、前記トナー中の高輝度粒子比率が、4.2%以上37%以下の範囲であり、
前記着色粒子の個数基準の頻度分布に対する粒径2μm以下の比率である着色粒子微粉率をFcとし、前記着色粒子と前記非着色粒子との混合粉体中の粒径2μm以下の比率である非着色粒子混合品微粉率をFmとすると、前記着色粒子微粉率Fcの前記非着色粒子混合品微粉率Fmに対する着色比率(Fc/Fm)は、0.13≦(Fc/Fm)≦0.41の関係を満たすことを特徴とする2成分現像剤。 - 請求項1に記載の2成分現像剤であって、
前記非着色粒子の体積平均粒径が、5.4μm以下であることを特徴とする2成分現像剤。 - 請求項1又は請求項2に記載の2成分現像剤であって、
前記トナー中の前記非着色粒子の添加量が、前記着色粒子100重量部に対して1重量部~7重量部の範囲で混合していることを特徴とする2成分現像剤。 - 請求項1から請求項3までの何れか1つに記載の2成分現像剤であって、
前記トナー中の個数基準の頻度分布に対する粒径2μm以下の比率であるトナー中の微粉率をFtとし、前記トナー中の高輝度粒子比率をWtとすると、前記トナー中の微粉率Ftの前記トナー中の高輝度粒子比率Wtに対する高輝度粒子比率(Ft/Wt)は、0.79≦(Ft/Wt)≦1.43の関係を満たすことを特徴とする2成分現像剤。 - 請求項1から請求項4までの何れか1つに記載の2成分現像剤の製造方法であって、
スチレン-アクリル共重合体の微粒子である透明粒子の分散液を調製する透明粒子調製工程と、
前記透明粒子調製工程にて調製した透明粒子の分散液を乾燥させた後に分級することで、所定の体積平均粒径以下の非着色粒子を得る非着色粒子調製工程と、
ポリエステル樹脂と着色剤とを含む原料を混合することで、着色樹脂組成物を作製する着色樹脂組成物作製工程と、
前記着色樹脂組成物作製工程にて作製した着色樹脂組成物を溶融混練する溶融混練工程、前記溶融混練工程で得た溶融混練物を粉砕する粉砕工程、及び前記粉砕工程で得た粉砕物中の微粉を除去して着色粒子を得る分級工程を含む着色粒子調製工程と、
前記非着色粒子調製工程にて調製した前記非着色粒子、及び、前記着色粒子調製工程にて調製した前記着色粒子を混合して混合粒子を作製する混合粒子作製工程と、
前記混合粒子作製工程にて作製した混合粒子と外添剤とを混合することで、前記混合粒子の表面に前記外添剤が付着したトナーを作製する外添工程と、
前記外添工程にて作製したトナーと、キャリアとを混合して2成分現像剤を作製する現像剤作製工程と、
を含み、
前記混合粒子作製工程において、前記着色粒子と前記非着色粒子とを混合した複数の混合粒子を撮像して得られた画像データに基づいて、前記複数の混合粒子にそれぞれ対応する複数の画素の輝度値の平均値を平均輝度として算出し、撮像した前記複数の混合粒子に対する平均輝度の個数基準の頻度分布を求め、
次いで、求めた頻度分布から算出した、前記混合粒子中に占める平均輝度が所定の輝度以上となる粒子の割合である高輝度粒子比率に基づいて、前記混合粒子の高輝度粒子比率が所定の範囲内となるように調整することを特徴とする2成分現像剤の製造方法。
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