トナー
レーザープリンターなどで使われているトナーは着色機能を持っている微粒子です。粉末であるトナーは粒径が小さければ小さいほど着色に優れ、画質が良くなります。この記事では、トナーについての概要を確認し、トナー粒径やその測定方法、印刷に与える影響について解説します。
トナーとは？
トナーは様々な物質から構成された粒状の粉です。
- 樹脂
- 顔料
- ワックス
- 帯電制御剤
- 添加剤
トナーは帯電して反対荷電するドラムや用紙にくっつき、樹脂が熱で溶けることで溶着します。顔料が色剤になっていて、トナーの粒同士がくっつかないように添加剤が使われています。
トナー粒子の大きさについて
トナー粒子は5～20μmの着色機能を持つ微粒子です。数百nmの樹脂微粒子を合成して着色剤などと科学的に融着させるデジタルトナーでは、トナー粒子が小さく形が均一なものを作ることができます。
トナー粒径の測定方法
トナー粒径は電気的検知帯法（コールター原理）が基準測定方法となっています。電解溶液の中に小さい穴を開け、両側に電極を置いて電流を流し小さな穴を通過するときの抵抗変化から粒径（球相当値）を求めるものです。他の測定と比べて高感度で検出できるので、コンタミに注意しなければいけません。
コールター原理では粒子の体積を測定しているので、それを球相当径に変換します。最新の電気的検知帯法は粒子の高さと幅をデジタル変換できます。
他の方法でもトナー粒径を測定することができます。
- 光散乱法（球相当）
流体中の微量粒子に光が当たったときの散乱減少から測定する - レーザー回析・散乱法（光学的粒子径）
粒子径に依存する散乱光量から測定する - 沈降法（ストークス相当径）
沈降速度から測定する - 顕微鏡法（円相当径）
顕微鏡で個々のトナーを直接観察して測定する
測定方法によって測定される粒径定義が違うため、しっかりと認識しておくことが大切です。
トナー粒径が印刷に与える影響
粒径と印刷品質の関係
トナー粒径は小さければ小さいほどエッジがシャープになって高い精度での印刷ができます。粒径が小さくなることで比表面積が大きくなるため紙になじみやすいため、着色力がよく画質も良くなるのです。印刷に適したトナー粒径は5～15μm程度です。
画像の精細度や色の再現能力を高めるよう、従来のトナー粒径よりも小さな粒径を採用するトナーが開発されています。
粒径の違いによる印刷の特徴
トナーの粒径は小さくて均一なものであれば、画質の再現性に優れます。コピーからさらにコピーするような場合でも鮮明な印刷ができるでしょう。また、トナー粒子が小さく均一になると低温で紙に定着させることができます。印刷機にかかるストレスが減り、紙詰まりのリスクも軽減されます。
また、低温で定着させることができれば厚い紙にもトナーの定着性を落とすことなく印刷できます。
粒径とトナー消費量の関係
粒子径が18μm以下の場合、印刷量は粒子径に比例して増えていきます。18μmを超えたときは現像ローラーの回転のために脱落してしまうので印刷効率が悪くなるため、印刷量は減っていきます。
粒径が大きなトナーは比較的粗い印刷になってしまいますが、コストは抑えられます。
トナー粒径の最新トレンドと技術
より解像度の高い印刷ができるよう、最近では7μmがトナー粒径のトレンドです。さらにトナーの小粒径化を進めることもできますが、5μm以下になると肺に入ることによる影響が心配されるため、最近ではトナーカートリッジを回収して再使用できるECトナーや、オイルを使わず資源の削減に貢献できるオイルレストナーなど環境配慮型トナーの開発も進んでいます。
