JP7493990B2 - トナー - Google Patents
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Landscapes
- Developing Agents For Electrophotography (AREA)
Description
さらに、トナーが使用される環境は多様化しており、様々な環境下で使用された場合でも、長期に渡って安定した画像を提供できるトナーが求められている。
軽印刷用途では、薄紙に高印字比率で両面印字する機会が増える。また、高速印字に対応するためにトナーは低温定着化され、且つ記録紙は短時間で大量に印刷、積載される。このような場合、記録紙上の熱定着されたトナーが冷却される時間が短い為、積み重なった記録紙上のトナーが固着して、出力された記録紙同士が接着する現象が発生することがある。
この現象は、「排紙接着」と呼ばれる。これは、トナーが溶融定着後に十分冷却されず軟化した状態のままのところに、別の出力された記録紙上の画像(トナー)部分が重なるために生じる現象である。高印字比率で両面印字した場合、記録紙上の広範囲に渡ってトナーが存在することになり、出力された記録紙同士で画像(トナー)部分が重なる面積が増えるため、排紙接着がより発生しやすくなる。
また、このような現象は高温高湿環境下において生じやすくなる。高温高湿環境下では、画像形成装置の周辺雰囲気の温湿度が高いため、定着器を通過したあとの記録紙が冷却されにくく、記録紙上のトナーが軟化した状態のままで存在する時間が長くなる。そのため、別の出力された記録紙上の画像(トナー)部分が重なったときに、排紙接着がより発生しやすくなる。このように、電子写真法を用いた画像形成装置を、軽印刷用途に使用する場合には、排紙接着は大きな問題となってくる。
排紙接着を抑制するためには、画像を形成するトナー層が高温時において高い粘度を有し、高い離形性を有することが求められる。
特許文献1には、低温定着性向上のためトナー中に結晶性ポリエステルを用いる技術が開示されている。
特許文献2には、トナーの結着樹脂組成物を架橋させ高温時の粘度を上昇させる技術が開示されている。
特許文献3には、シリコーン樹脂をグラフトしたポリエステル樹脂を含有するトナーを用いることで、離型性を向上させたトナーが開示されている。
(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/秒にて行う。そして、専用ソフトの「アパーチャーのフラッシュ」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)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)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)を算出する。なお、専用ソフトでグラフ/体積%と設定したときの、分析/体積統計値(算術平均)画面の「平均径」が重量平均粒径(D4)である。
・ビスフェノールAエチレンオキサイド(2.2モル付加物): 40.0モル部
・ビスフェノールAプロピレンオキサイド(2.2モル付加物): 60.0モル部
・テレフタル酸: 90.0モル部
・無水トリメリット酸: 10.0モル部
上記ポリエステルユニットを構成するモノマー97部及び両末端にヒドロキシ基を有するシリコーンオイル(KF-6001、信越化学工業(株)製)3部を、チタンテトラブトキシド500ppmと共に5リットルオートクレーブに混合した。
表1に示すようにシリコーンオイルの添加量を変更した以外は結着樹脂1の製造例に従い、結着樹脂2~6を得た。
シリコーンオイルの添加量を0に変更した以外は結着樹脂1の製造例に従い、結着樹脂7を得た。
窒素導入管、脱水管、撹拌器および熱電対を装備した反応槽中に、カルボン酸モノマーとして1,10-デカンジカルボン酸100.0モル部、アルコールモノマーとして1,9-ノナンジオール100.0モル部を投入した。撹拌しながら140℃に昇温し、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8時間反応させた。次いで、ジオクチル酸スズを0.57部添加加えた後、200℃まで10℃/時間で昇温しつつ反応させた。更に、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℃で分子量を見ながら反応させて結晶性ポリエステル1を得た。結晶性ポリエステル1の融点は75℃、重量平均分子量は2.5×104であった。
(トナー1の製造例)
・結着樹脂1 100部
・結晶性ポリエステル1 5.9部
・ラウリン酸カルシウム 1.2部
・フィッシャートロプシュワックス(融点:90℃) 6.0部
・C.I.ピグメントブルー 15:3 4.0部
上記材料をヘンシェルミキサーで予備混合した後、二軸混練押し出し機によって、160℃で溶融混練した。
・Fe2O3 62.7部
・MnCO3 29.5部
・Mg(OH)2 6.8部
・SrCO3 1.0部
上記材料を上記組成比となるようにフェライト原材料を秤量した。
(MnO)a(MgO)b(SrO)c(Fe2O3)d
上記式において、a=0.257、b=0.117、c=0.007、d=0.393
・シクロヘキシルメタクリレートモノマー 26.8%
・メチルメタクリレートモノマー 0.2%
・メチルメタクリレートマクロモノマー 8.4%
(片末端にメタクリロイル基を有する重量平均分子量5000のマクロモノマー)
・トルエン 31.3%
・メチルエチルケトン 31.3%
・アゾビスイソブチロニトリル 2.0%
上記材料のうち、シクロヘキシルメタクリレートモノマー、メチルメタクリレートモノマー、メチルメタクリレートマクロモノマー、トルエン、及びメチルエチルケトンを、還流冷却器、温度計、窒素導入管及び撹拌装置を取り付けた四つ口のセパラブルフラスコに入れた。セパラブルフラスコ内に、窒素ガスを導入して充分に窒素雰囲気にした後、80℃まで加温し、アゾビスイソブチロニトリルを添加し、5時間還流して重合させた。
・樹脂溶液(固形分濃度30%) 33.3%
・トルエン 66.4%
・カーボンブラック(Regal330;キャボット社製) 0.3%
(一次粒子の個数平均粒径:25nm、窒素吸着比表面積:94m2/g、DBP吸油量:75ml/100g)
上記材料を、ペイントシェーカーに投入し、直径0.5mmのジルコニアビーズを用いて、1時間分散を行った。得られた分散液を、5.0μmのメンブランフィルターで濾過を行い、被覆樹脂溶液を得た。
常温で維持されている真空脱気型ニーダーに、被覆樹脂溶液及び磁性コア粒子を投入した(被覆樹脂溶液の投入量は、磁性コア粒子100部に対して、樹脂成分として2.5部)。
トナー1と磁性キャリアを、磁性キャリア90部に対して、トナー1が10部になるように、V型混合機(V-10型:株式会社徳寿製作所)を用いて、0.5s-1、回転時間5minの条件で混合して現像剤1を調製した。
画像形成装置として、キヤノン(株)製のカラー複写機(商品名:imageRUNNER ADVANCE C9075 PRO)の改造機を用いた。
紙:CS-520(52.0g/m2紙、A4、キヤノンマーケティングジャパン株式会社より販売)
紙上のトナーの載り量:0.80mg/cm2
評価画像:上記A4用紙の中心に10cm2の画像を配置
定着試験環境:低温低湿環境:温度15℃/湿度10%RH
(評価基準)
A:115℃以下の温度領域で定着が可能。
B:115℃より高く、120℃以下の温度領域で定着が可能。
C:120℃より高く、125℃以下の温度領域で定着が可能。
D:125℃より高く、130℃以下の温度領域で定着が可能。
E:130℃より高い温度領域にしか定着可能領域がない。
排紙接着の評価には、「低温定着性」の評価と同じ評価機を用いた。
紙:CS-520(52.0g/m2紙、A4、キヤノンマーケティングジャパン株式会社より販売)
紙上のトナーの載り量:0.80mg/cm2
定着試験環境:高温高湿環境:温度32℃/湿度80%RH
全面ベタ画像(感光ドラムの画像形成可能領域の全面に形成したトナー像であり、画像比率(印字率)が100%の場合をいう)を両面印刷で、3000枚の連続出力試験を行った。3000枚出力後、10分間放置した。10分間放置後、印刷画像が接着しているか否かを積載された画像の下から100枚ごとに2900枚目まで合計29枚評価した。
(評価基準)
A:接着した画像がなく、良好な画質を維持している。
B:接着した画像はあるが、容易に分離し、良好な画質を維持している。
C:接着した画像があり、分離後に接着跡がある画像は1枚である。
D:接着した画像があり、分離後に接着跡がある画像は2枚又は3枚である。
E:接着した画像があり、分離後に接着跡がある画像は4枚以上である。
<トナー2~8の製造例>
結着樹脂、結晶性ポリエステルの量、脂肪酸金属塩の量と炭素数及び金属種を表2のように変更した以外は、トナー1の製造例と同様にして、トナー2~8を得た。
トナーを表3のように変更した以外は、現像剤1の製造例と同様にして、現像剤2~8を得た。さらに、現像剤1と同様に評価を行った。評価結果を表3に示す。
<トナー9、10の製造例>
結着樹脂、結晶性ポリエステルの量、脂肪酸金属塩の量と炭素数及び金属種を表4のように変更した以外は、トナー1の製造例と同様にして、トナー9、10を得た。
トナーを表5のように変更した以外は、現像剤1の製造例と同様にして、現像剤9、10を得た。さらに、現像剤1と同様に評価を行った。評価結果を表5に示す。
Claims (9)
- 前記脂肪酸金属塩は、該脂肪酸金属塩の金属の価数が2価以上である請求項1に記載のトナー。
- 前記脂肪酸金属塩の前記金属がカルシウムである請求項2に記載のトナー。
- 前記脂肪酸金属塩は前記結着樹脂100質量部に対し0.5質量部以上10質量部以下である請求項1~3のいずれか一項に記載のトナー。
- 前記トナーは、結着樹脂100質量部あたり、結晶性ポリエステルを1.0質量部以上10質量部以下含有する請求項1~4のいずれか一項に記載のトナー。
- 前記変性ポリエステルは、シリコーンユニットを0.5質量%以上5質量%以下含有する請求項1~5のいずれか一項に記載のトナー。
- 前記シリコーンユニットは、前記一般式〔1〕中、R1およびR2がいずれもメチル基である請求項1~6のいずれか一項に記載のトナー。
- 前記結着樹脂中、前記変性ポリエステルの含有割合が50質量%以上である請求項1~7のいずれか一項に記載のトナー。
- 前記結着樹脂が前記変性ポリエステルのみを含有している請求項8に記載のトナー。
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