JP2014178583A - 磁性1成分現像用トナー - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ポリエステル樹脂を含む結着樹脂と磁性粉とを含む磁性1成分現像用トナーについて、10℃20%RH環境下、及び28℃80%RH環境下での、トナーの吸水率と、磁性粉との吸水率とをそれぞれ所定の範囲内の値とする。
【選択図】なし
Description
前記結着樹脂はポリエステル樹脂を含み、
前記トナーをデシケーター内で乾燥剤とともに25℃環境下で48時間静置したときの前記トナーの質量をWTIとし、前記WTIの測定後の前記トナーを10℃20%RH環境下で48時間静置したときの前記トナーの質量をWTLとし、前記WTI測定後の前記トナーを28℃80%RH環境下で48時間静置したときの前記トナーの質量をWTHとする場合に、下式(1):
ATL=((WTL−WTI)/WTI)×100・・・(1)
で求められる前記トナーの吸水率ATLが0.07質量%以下であり、下記式(2):
ATH=((WTH−WTI)/WTI)×100・・・(2)
で求められる前記トナーの吸水率ATHが0.27質量%以上0.34質量%以下であり、
前記磁性粉をデシケーター内で乾燥剤とともに25℃環境下で48時間静置したときの前記磁性粉の質量をWMIとし、前記WMI測定後の前記磁性粉を10℃20%RH環境下で48時間静置したときの前記磁性粉の質量をWMLとし、前記WMI測定後の前記磁性粉を28℃80%RH環境下で48時間静置したときの前記磁性粉の質量をWMHとする場合に、下式(3):
AML=((WML−WMI)/WMI)×100・・・(3)
で求められる前記磁性粉の吸水率AMLが0.08質量%以上であり、下記式(4):
AMH=((WMH−WMI)/WMI)×100・・・(4)
で求められる前記磁性粉の吸水率AMHが0.25質量%以下である、磁性1成分現像用トナーに関する。
本発明のトナーは、吸水率について以下の特性を有する。以下に示すATLは、低温低湿条件でのトナーの吸水率であり、ATHは高温高湿条件でのトナーの吸水率である。
トナーをデシケーター内で乾燥剤とともに25℃環境下で48時間静置したときのトナーの質量をWTIとし、WTIの測定後のトナーを10℃20%RH環境下で48時間静置したときのトナーの質量をWTLとし、WTI測定後のトナーを28℃80%RH環境下で48時間静置したときのトナーの質量をWTHとする場合に、下式(1):
ATL=((WTL−WTI)/WTI)×100・・・(1)
で求められるトナーの吸水率ATLが0.07質量%以下であり、下記式(2):
ATH=((WTH−WTI)/WTI)×100・・・(2)
で求められるトナーの吸水率ATHが0.27質量%以上0.34質量%以下である。
ATL及びATHがこのような範囲であるトナーは、定着性に優れ、低温低湿環境及び高温高湿環境のいずれの環境下でも、所望する画像濃度の画像を形成でき、形成画像でのかぶりのような画像不良の発生を抑制できる。
本発明のトナーは、少なくとも、結着樹脂と磁性粉とを含む。結着樹脂はポリエステル樹脂を含む。本発明のトナーは、結着樹脂及び磁性粉の他に、必要に応じ、離型剤、着色剤、及び電荷制御剤のような任意の成分を含んでいてもよい。トナーは、必要に応じ、その表面に外添剤を付着させたものであってもよい。以下、本発明のトナーの必須又は任意の成分である、結着樹脂、磁性粉、離型剤、着色剤、電荷制御剤、及び外添剤と、磁性1成分現像用トナーの製造方法とについて順に説明する。
本発明のトナーに含まれる結着樹脂は、ポリエステル樹脂を必須に含む。トナーが結着樹脂としてポリエステル樹脂を含む場合、低温での定着性が良好であり、発色性に優れるトナーを調製しやすい。結着樹脂として使用するポリエステル樹脂は、従来トナー用の結着樹脂として使用されているポリエステル樹脂から適宜選択できる。ポリエステル樹脂は、アルコール成分とカルボン酸成分とを、縮重合ないし共縮重合することで得られるものを使用することができる。ポリエステル樹脂を合成する際に用いられる成分としては、以下の2価又は3価以上のアルコール成分や2価又は3価以上のカルボン酸成分が挙げられる。
高化式フローテスター(CFT−500D(株式会社島津製作所製))を用いてポリエステル樹脂の軟化点の測定を行う。具体的には、以下のようにしてポリエステル樹脂の軟化点を測定する。ポリエステル樹脂1.5gを試料として用い、高さが1.0mmで直径1.0mmのダイを使用する。そして、昇温速度4℃/min、予熱時間300秒、荷重5kg、測定温度範囲60℃以上200℃以下の条件で測定を行う。ポリエステル樹脂を、フローテスターを用いて測定することで得られた、温度(℃)とストローク(mm)とに関するS字カーブより、軟化点を読み取る。
本発明のトナーは、以下の特定の吸水特性を有する磁性粉を含有する。以下に示すAMLは、低温低湿条件での磁性粉の吸水率であり、AMHは高温高湿条件での磁性粉の吸水率である。
磁性粉をデシケーター内で乾燥剤とともに25℃環境下で48時間静置したときの磁性粉の質量をWMIとし、WMI測定後の磁性粉を10℃20%RH環境下で48時間静置したときの磁性粉の質量をWMLとし、WMI測定後の磁性粉を28℃80%RH環境下で48時間静置したときの磁性粉の質量をWMHとする場合に、下式(3):
AML=((WML−WMI)/WMI)×100・・・(3)
で求められる磁性粉の吸水率AMLが0.08質量%以上であり、下記式(4):
AMH=((WMH−WMI)/WMI)×100・・・(4)
で求められる磁性粉の吸水率AMHが0.25質量%以下である。
WMIを測定する際に用いる乾燥剤としては、前述のWTIを測定する場合と同様のものを使用することができる。
第一鉄塩水溶液に、アルカリ水溶液を加えて混合する。混合液を80℃以上の温度で加熱して水酸化第一鉄コロイドを含む懸濁液を得た後、懸濁液を同温度でしばらく保持する。次いで、ケイ酸、チタン酸、及びリン酸のような非鉄酸化物を水性媒体に溶解させた水溶液を加えながら、空気のような酸素含有ガスを通気して、酸化反応を行うことで、表面に非鉄酸化物が付着したマグネタイト粒子を含むスラリーを得る。次いで、マグネタイト粒子を含むスラリーからマグネタイト粒子を濾別する。濾別されたマグネタイト粒子を、水洗・乾燥してマグネタイト粒子の凝集物を得る。得られるマグネタイト粒子の凝集物を粉砕してマグネタイト粒子が得られる。
本発明のトナーは、必要に応じて、離型剤を含んでいてもよい。離型剤は、通常、トナーの定着性や耐オフセット性を向上させる目的で使用される。離型剤の種類は、従来からトナー用の離型剤として使用されているものであれば特に限定されない。
本発明のトナーは、磁性粉を必須の成分として含むため、通常黒色である。このため、トナーは、本発明の磁性1成分現像用トナーを用いて形成した形成画像をより好ましい黒色の色相に調整する目的で、着色剤として、公知の染料又は顔料を含んでいてもよい。具体的には、顔料としてはカーボンブラックのような顔料が挙げられ、染料としてはアシッドバイオレットのような染料が挙げられる。
本発明のトナーは、結着樹脂中に電荷制御剤を含んでいてもよい。電荷制御剤は、トナーの帯電レベルの安定性や、所定の帯電レベルに短時間でトナーを帯電可能か否かの指標となる帯電立ち上がり特性を向上させ、耐久性や安定性に優れたトナーを得る目的で使用される。トナーを正帯電させて現像を行う場合、正帯電性の電荷制御剤が使用され、トナーを負帯電させて現像を行う場合、負帯電性の電荷制御剤が使用される。
トナーは、必要に応じて、その表面を、外添剤を用いて処理されていてもよい。本出願の明細書では、外添剤で処理される粒子を、「トナー母粒子」と称する。外添剤の種類は従来からトナー用に使用されている外添剤から適宜選択できる。好適な外添剤の具体例としては、シリカや、アルミナ、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウムのような金属酸化物が挙げられる。これらの外添剤は、2種以上を組み合わせて使用できる。
以下、本発明のトナーの製造方法について説明する。トナーの製造方法は、従来知られるトナーの製造方法から適宜選択できる。好適な製造方法としては、結着樹脂と、磁性粉との混合物と、必要に応じて、着色剤、離型剤、及び電荷制御剤のような任意成分とを、混合機を用いて混合した後、得られる混合物を溶融混練し、次いで、溶融混練物を粉砕・分級する方法が挙げられる。トナー母粒子の製造に用いる溶融混練装置は特に限定されず、熱可塑性樹脂の溶融混練に使用される装置から適宜選択できる。溶融混練装置の具体例としては、一軸又は二軸の押出機が挙げられる。トナーの平均粒子径は一般的には、5μm以上10μm以下が好ましい。
〔ポリエステル樹脂A〜Eの調製〕
温度計、ステンレススチール製撹拌機、ガラス製窒素導入管、及び流下式コンデンサーを備える容量2Lの4つ口フラスコを反応容器として用いた。総量500gの単量体を、表1に記載の比率で反応容器に仕込んだ。反応容器をマントルヒーター上に置き、ガラス製窒素導入管より窒素ガスを反応容器内に導入して、反応容器内を不活性雰囲気とした。次いで、単量体の混合物を撹拌しながら反応容器の内温を240℃に昇温し、同温度で撹拌を継続して重合反応を行った。重合反応中に、反応容器中の樹脂を少量採取して酸価の測定を行い、酸価が表1に記載の値に達した時点で重合反応を停止した。反応容器の内容物をステンレス製のバットに取り出し、室温まで冷却し、ポリエステル樹脂を得た。
〔磁性粉の調製〕
(磁性粉A〜C)
下記方法に従って、磁性粉A〜Cを調製した。
まず、2.0mol/LのFe2+を含む硫酸第一鉄水溶液50Lと、5.0mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液40.0Lとを反応容器に加えて混合した。反応容器内の混合物を90℃に加熱して、水酸化第一鉄コロイドを含む第一鉄塩懸濁液を生成させた。
磁性粉の形状は、走査型電子顕微鏡(JSM−7600(日本電子株式会社製))を用いて撮影した写真(倍率10,000〜50,000倍)を用いて確認した。
ケイ酸40gを水5Lに溶解させたケイ酸水溶液に変えて、2mol/Lの硫酸水溶液5Lを用いる他は磁性粉Aと同様にして、平均粒子径が0.2μm程度、八面体形状の磁性粉Dを調製した。
ケイ酸40gを水5Lに溶解させたケイ酸水溶液に変えて、表1に記載の量のチタン酸を水5Lに溶解させたチタン酸水溶液を用いる他は磁性粉Aと同様にして、平均粒子径が0.2μm程度、八面体形状の磁性粉E〜Gを調製した。
得られた磁性粉A〜Gについて、振動試料型磁力計(VSM−P7(東英工業株式会社製))を用い、外部磁場796kA/mで、磁気特性(保持力、飽和磁化、及び残留磁化)を測定した。磁気特性(保持力、飽和磁化、及び残留磁化)の測定結果を表2に記す。
得られた磁性粉A〜Gについて、以下の方法に従い、低温低湿環境下(10℃20%RH)での吸水率AMLと、高温高湿環境下(28℃80%RH)での吸水率AMHとをそれぞれ測定した。磁性粉の吸水率の測定結果を表2に記す。
10gの磁性粉が入った上部が開放された秤量瓶を、乾燥したシリカゲルとともに、デシケーター内に25℃環境下で48時間静置した。静置後の磁性粉の質量を測定し、その質量を基準質量WMIとした。その後、WMIを測定された磁性粉が入った秤量瓶を10℃20%RHの低温低湿環境下で48時間静置した。低温低湿環境下で静置された磁性粉の質量WMLを測定した。WMIとWMLとから下記式に従って磁性粉の低温低湿環境下での吸水率AMLを算出した。
AML[質量%]=((WML−WMI)/WMI)×100
WMI測定後の静置環境を、10℃20%RHの低温低湿環境から28℃80%RHの高温高湿環境に変えることの他は、AMLと同様にして高温高湿環境で48時間静置された後の磁性粉の質量WMHを測定した。WMIとWMHとから下記式に従って磁性粉の高温高湿環境下での吸水率AMHを算出した。
AMH[質量%]=((WMH−WM0)/WM0)×100
表3及び表4に記載の種類及び量の磁性粉を用い、実施例1〜8、及び比較例1〜7の正帯電性磁性トナーを得た。具体的なトナーの製造処方は以下の通りである。
表3及び表4に記載の種類のポリエステル樹脂45質量部と、正帯電性電荷制御剤(FCA−207P(藤倉化成株式会社製))5質量部と、表3及び表4に記載の種類及び量の磁性粉と、離型剤(WEP−7(日油株式会社製))5質量部とを、ヘンシェルミキサー(FM−20(日本コークス工業株式会社製))を用いて回転数2000rpmの条件で、4分間混合した。得られた混合物を、2軸押出機(PCM−30(株式会社池貝製))を用いて、溶融混錬温度(シリンダー温度)120℃、回転数150rpm、処理速度100g/分の条件で溶融混練した。得られた溶融混練物をロートプレックス粉砕機(アルピネ社製)で平均粒子径2mm程度に粗粉砕した。次いで、粗粉砕物を機械式粉砕機(ターボミル T250(フロイント・ターボ株式会社製))を用いて微粉砕した。微粉砕物を、風力分級機(EJ−L3型(日鉄鉱業株式会社製))を用いて分級して、平均粒子径8μmのトナー母粒子を得た。
実施例1〜8及び比較例1〜7のトナーについて、以下の方法に従い、低温低湿環境下(10℃20%RH)での吸水率ATLと、高温高湿環境下(28℃80%RH)での吸水率ATHとをそれぞれ求めた。トナーの吸水率の測定結果を表3〜6に記す。
10gのトナーが入った上部が開放された秤量瓶を、乾燥したシリカゲルとともに、内温25℃のデシケーター内に48時間静置した。静置後のトナーの質量を測定し、その質量を基準質量WTIとした。その後、WTIを測定されたトナーが入った秤量瓶を10℃20%RHの低温低湿環境下で48時間静置した後、低温低湿環境下で静置されたトナーの質量WTLを測定した。WTIとWTLとから下記式に従って、トナーの低温低湿環境下での吸水率ATLを算出した。
ATL[質量%]=((WTL−WT0)/WT0)×100
WTI測定後の静置環境を、10℃20%RHの低温低湿環境から28℃80%RHの高温高湿環境に変えることの他は、ATLと同様にして高温高湿環境で48時間静置された後のトナーの質量WTHを測定した。WTIとWTLとから下記式に従って、トナーの高温高湿環境下での吸水率ATHを算出した。
ATH[質量%]=((WH−WT0)/WT0)×100
実施例1〜8、及び比較例1〜7のトナーを用いて、定着性の評価と、高温高湿環境下での画像濃度、及びかぶり濃度評価と、低温低湿環境下での画像濃度、及びかぶり濃度評価とを行った。各評価は、プリンター(FS−1370DN(京セラドキュメントソリューションズ株式会社製))が備える現像部にトナー130gを充填して行った。
プリンターを用い、20℃60%RH環境下で、評価用の2.5cm×2.5cmのベタ画を被記録媒体に出力した。ベタ画像の一部に、メンディングテープ(No.810−3−12(住友スリーエム株式会社製))を軽く貼り付けた後、メンディングテープの上からベタ画像を、錘(底面の形状が4cm×4cmの正方形)を用いて30gf/cm2の圧力で5往復摩擦した。その後、被記録媒体とメンディングテープとのなす角度が約90度となるように、メンディングテープを剥がした。メンディングテープを剥がした部分のベタ画像を目視で観察し、定着性を下記基準に従って評価した。
○:ベタ画像内に被記録媒体の露出が観察されなかった。
×:ベタ画像内に被記録媒体の露出が観察された。
(高温高湿環境下での評価)
下記方法に従って、低温低湿環境下(28℃80%RH)で形成した画像について画像濃度及びかぶり濃度を測定した。測定結果を表3〜6に記す。画像濃度及びかぶり濃度の測定は、反射濃度計(TC−6DS(有限会社東京電色製))を用いて行った。評価用の画像は、以下の方法に従って形成した。
まず、28℃80%RH環境下で、プリンターと、トナーが充填された現像部を48時間静置した後、現像部をプリンターにセットし、印字率1%で、連続して2,000枚の被記録媒体に画像形成を行った。その後、画像濃度評価用の2.5cm×2.5cmのベタ画像と、かぶり濃度評価用の白紙画像とをそれぞれ被記録媒体に出力した。
○:画像濃度が1.1以上。
×:画像濃度が1.1未満。
○:0.010以下。
×:0.010超。
プリンターと、トナーが充填された現像部との静置環境を、高温高湿環境から10℃20%RHの低温低湿環境に変えることの他は、高温高湿環境下での評価と同様にして、画像濃度とかぶり濃度とを評価した。
Claims (2)
- 結着樹脂と磁性粉とを含む磁性1成分現像用トナーであって、
前記結着樹脂はポリエステル樹脂を含み、
前記トナーをデシケーター内で乾燥剤とともに25℃環境下で48時間静置したときの前記トナーの質量をWTIとし、前記WTI測定後の前記トナーを10℃20%RH環境下で48時間静置したときの前記トナーの質量をWTLとし、前記WTI測定後の前記トナーを28℃80%RH環境下で48時間静置したときの前記トナーの質量をWTHとする場合に、下式(1):
ATL=((WTL−WTI)/WTI)×100・・・(1)
で求められる前記トナーの吸水率ATLが0.07質量%以下であり、下記式(2):
ATH=((WTH−WTI)/WTI)×100・・・(2)
で求められる前記トナーの吸水率ATHが0.27質量%以上0.34質量%以下であり、
前記磁性粉をデシケーター内で乾燥剤とともに25℃環境下で48時間静置したときの前記磁性粉の質量をWMIとし、前記WMI測定後の前記磁性粉を10℃20%RH環境下で48時間静置したときの前記磁性粉の質量をWMLとし、前記WMI測定後の前記磁性粉を28℃80%RH環境下で48時間静置したときの前記磁性粉の質量をWMHとする場合に、下式(3):
AML=((WML−WMI)/WMI)×100・・・(3)
で求められる前記磁性粉の吸水率AMLが0.08質量%以上であり、下記式(4):
AMH=((WMH−WMI)/WMI)×100・・・(4)
で求められる前記磁性粉の吸水率AMHが0.25質量%以下である、磁性1成分現像用トナー。 - 前記ポリエステル樹脂の酸価が10mgKOH/g以上16mgKOH/g以下である、請求項1に記載の磁性1成分現像用トナー。
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