JP2004264583A - トナー - Google Patents
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Abstract
【課題】結着樹脂を用いても、低温オフセットを防止できるとともに、トナーの定着率を向上することのできるトナーを提供する。
【解決手段】微粉トナーの緩和弾性率の比GS(r){GS(t=0.01)/GS(t=Δt)}がトナー全体の緩和弾性率の比GA(r){GA(t=0.01)/GA(t=Δt)}より大きく設定されるので、加熱定着時に微粉トナーの緩和弾性率が大きく変化する。これにより、トナー粒子の結着樹脂の微粉が紙繊維の孔内に入り易くなるとともに、紙繊維の孔内に入り込んだ微粉樹脂がすばやく融解するようになる。その後、微粉トナーと大粒径トナーとの相溶性が発現する。これにより、トナーのアンカー効果が発揮され、定着率を高くすることができる。また、微粉トナーが紙に確実に浸透することで、低温オフセットを防止することができるようになる。
【選択図】 なし
【解決手段】微粉トナーの緩和弾性率の比GS(r){GS(t=0.01)/GS(t=Δt)}がトナー全体の緩和弾性率の比GA(r){GA(t=0.01)/GA(t=Δt)}より大きく設定されるので、加熱定着時に微粉トナーの緩和弾性率が大きく変化する。これにより、トナー粒子の結着樹脂の微粉が紙繊維の孔内に入り易くなるとともに、紙繊維の孔内に入り込んだ微粉樹脂がすばやく融解するようになる。その後、微粉トナーと大粒径トナーとの相溶性が発現する。これにより、トナーのアンカー効果が発揮され、定着率を高くすることができる。また、微粉トナーが紙に確実に浸透することで、低温オフセットを防止することができるようになる。
【選択図】 なし
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真、静電記録、静電印刷などにおける静電画像を加熱定着により現像するために使用するトナーの技術分野に属する。
【0002】
【従来の技術】
電子写真法として、光導電性物質からなる感光体上に静電荷像を形成し、次いで該静電荷像を現像ローラ上に担持したトナーを用いて現像し、感光体上に現像されたトナー画像を、直接、または中間転写体を介して紙等の記録媒体上に転写し、更に、記録媒体上のトナー画像を加熱ローラー等の定着ローラにより紙等の記録媒体に圧着加熱して定着する方法が知られている。
【0003】
この方法に使用されるトナーとしては加熱ローラに溶融トナーが付着する、いわゆる低温または高温オフセット現象を生じないこと、また、記録媒体上に定着されたトナー画像の定着強度に大きいこと等の優れた定着性が要求される。
加熱ローラを使用した定着にあっては、トナーの定着性、耐オフセット性を制御する要因として、トナーの動的粘弾性特性における貯蔵弾性率G′と損失弾性率G″が影響することは良く知られている。貯蔵弾性率G′と損失弾性率G″は、一般的な粘弾性を有する物質の振動実験において複素弾性率で定義される粘弾性特性であり、複素弾性率の実数部分を貯蔵弾性率G′、虚数部分を損失弾性率G″といい、具体的には貯蔵弾性率はトナーの弾性の度合を示す指標とされ、また、損失弾性率は粘性の度合を示す指標とされている。
【0004】
また、一般に、ポリマーからなる結着樹脂を含有するトナーは、一定歪みを与えた場合、発生する応力が指数的に減衰する応力緩和挙動を示す。そこで、定着ローラへのトナーのオフセットや紙等の記録媒体上のトナーの定着強度等のトナー画像の定着性の改良や着色剤の分散性の改良を目的として、従来、これらのトナーの特性を定量的に確認するために、前述の動的粘弾性測定から求められるトナーの緩和弾性率および緩和時間が用いられている。
【0005】
このようなトナーの応力緩和挙動は、結着樹脂の粘弾性や樹脂内に分散された離型剤等の構造、大きさ、量等の影響を大きく受けるため、トナーの溶融状態を応力緩和挙動、つまり緩和弾性率Gおよび緩和時間を用いて表すことができる。そこで、トナー定着時のトナーの溶融状態を粘弾性特性である緩和弾性率Gおよび緩和時間を用いて表すことで、トナーの離型性や紙への付着性を向上させてトナーの定着性を改良することが提案されている(例えば、特許文献1を参照)。
【0006】
すなわち、この提案のトナーでは、定着時の加熱時間を考慮して動的粘弾性率測定により求めた緩和時間t=10×Dt(Dt:定着時の加熱時間)における緩和弾性率G(t)を2.0×102〜2.0×103Paの範囲に設定するか、あるいは、動的粘弾性率測定により求めた緩和時間0.01secにおける緩和弾性率G(t=0.01)が2.0×102〜3.0×104Paの範囲で、かつこの緩和弾性率G(t=0.01)と緩和時間0.1secにおける緩和弾性率G(t=0.1)との比{G(t=0.01)/G(t=0.1)}を1.0〜18.0の範囲に設定することで、トナーの離型性や紙への付着性を向上させている。
【特許文献1】
特開2000−81721号公報(段落番号[0016]〜[0020]、[0141]〜[0150]、[要約])
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の特許文献1に提案されているトナーでは、トナー定着時のトナーの溶融状態を、緩和弾性率G(t)[Pa]および緩和時間t「sec]を用いて表すことで、トナーの離型性や付着性を改良することが開示されているもの、樹脂を用いたトナーの紙への浸透性についてはほとんど考慮されていない。すなわち、緩和弾性率G(t)をある範囲に規定した結着樹脂は内部凝集力が大きいため、定着溶融時に定着ローラや定着ベルト等の定着部材に接着し難い反面、粒径のより大きなトナーほど紙繊維の孔に進入し難いために、トナー粒子自身あるいは粒子間で接着し易く、低温オフセットが生じ易いばかりでなく、トナーの定着率が低下して低温側では十分に得られない。
【0008】
特に、前述のような加熱定着として、近年、オイルレス定着が提案されているが、このように低温オフセットが生じたり、低温定着を十分に行うことができなかったりすると、オイルレス定着を実現することが難しくなる。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、結着樹脂を用いても、低温オフセットを防止できるとともに、トナーの定着率を向上することのできるトナーを提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するために、請求項1の発明のトナーは、結着樹脂からなり微粉のトナーを含むトナーであって、応力緩和測定において、応力緩和の測定開始時間である緩和時間0.01[sec]における緩和弾性率G(t=0.01)[Pa]と所定時間経過後の緩和時間Δt[sec]における緩和弾性率G(Δt)[Pa]との比{G(r)=G(t=0.01)/G(t=Δt)}に関し、前記微粉トナーの前記比{GS(r)=GS(t=0.01)/GS(t=Δt)}がトナー全体の前記比{GA(r)=GA(t=0.01)/GA(t=Δt)}より大きいことを特徴としている。
【0010】
【発明の作用および効果】
このように構成された本発明のトナーにおいては、微粉トナーの緩和弾性率の比GS(r){GS(t=0.01)/GS(t=Δt)}がトナー全体の緩和弾性率の比GA(r){GA(t=0.01)/GA(t=Δt)}より大きく設定されるので、加熱定着時に微粉トナーの緩和弾性率が大きく変化する。これにより、微粉トナーが他のトナーより先に軟らかくなり、すばやく融解するようになる。また、微粉トナーは他のトナーよりの粒径が小さい。
【0011】
したがって、トナー粒子の結着樹脂の微粉が紙繊維の孔内に入り易くなるとともに、紙繊維の孔内に入り込んだ微粉樹脂がすばやく融解するようになる。その後、他のトナーの大径粒子の結着樹脂も融解し、微粉トナーと大粒径トナーとの相溶性が発現する。これにより、トナーのアンカー効果が発揮され、定着率を高くすることができる。また、微粉トナーが紙に確実に浸透することで、低温オフセットを防止することができるようになる。
【0012】
【発明の実施の形態】
本発明のトナーは小粒径の微粉トナーと大粒径のトナーとを含んでおり、これらのトナーはいずれも結着樹脂からなっている。そして、この結着樹脂は、応力緩和測定において、応力緩和の測定開始時間である緩和時間0.01[sec]における緩和弾性率G(t=0.01)[Pa]と所定時間経過後の緩和時間Δt[sec]における緩和弾性率G(Δt)[Pa]との比G(r){=G(t=0.01)/G(t=Δt)}に関し、前記微粉トナーの前記比GS(r){=GS(t=0.01)/GS(t=Δt)}がトナー全体の前記比GA(r){=GA(t=0.01)/GA(t=Δt)}より大きくなるように設定されている。
【0013】
その場合、緩和時間0.01[sec]とは、後述する応力緩和測定において、トナーに応力をかけた後、定常状態となって応力緩和の測定が可能となる時間、つまり応力緩和測定開始時間である。また、緩和時間Δt[sec]は任意に設定することができるが、定着時の加熱加圧時間である定着器のニップ通過時間に、あるいはこのニップ通過時間に関係して設定することが、実際の加熱定着に則しているので好ましい。
【0014】
ここで、本発明において微粉のトナーとは、トナーを小粒径側と大粒径側との2つに分級し、その小粒径側の部分のDv90がトナー全体のDv50より小さくなるトナーである。微粉トナーをトナー全体から分離するには、例えば日本ニューマチック製分級機 MDS を用いて分離し、その場合、例えば微粉の分離量がトナー全体の20wt%になるようにする。
【0015】
このように構成された本発明のトナーによれば、微粉トナーの緩和弾性率の比GS(r){GS(t=0.01)/GS(t=Δt)}がトナー全体の緩和弾性率の比GA(r){GA(t=0.01)/GA(t=Δt)}より大きく設定されるので、加熱定着時に微粉トナーの緩和弾性率が大きく変化する。これにより、微粉トナーが他のトナーより先に軟らかくなり、すばやく融解するようになる。また、微粉トナーは他のトナーよりの粒径が小さい。
【0016】
したがって、トナー粒子の結着樹脂の微粉が紙繊維の孔内に入り易くなるとともに、紙繊維の孔内に入り込んだ微粉樹脂がすばやく融解するようになる。その後、他のトナーの大径粒子の結着樹脂も融解し、微粉トナーと大粒径トナーとの相溶性が発現する。これにより、トナーのアンカー効果が発揮され、定着率を高くすることができる。また、微粉トナーが紙に確実に浸透することで、低温オフセットを防止することができるようになる。
【0017】
本発明のトナーは、結着樹脂の他、離型剤、着色剤、荷電制御剤等からなる。結着樹脂としては、トナーの定着性を可能とする公知のトナー用結着物質の使用が可能であり、例えば、ポリスチレン、ポリ−α−メチルスチレン、クロロポリスチレン、スチレン−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−塩化ビニル共重合体、スチレン−酢酸ビニル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、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−アクリル酸エステル−メタクリル酸エステル共重合体、スチレン−α−クロルアクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル−アクリル酸エステル共重合体等のスチレン樹脂でスチレン又はスチレン置換体を含む単重合体又は共重合体、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン変成エポキシ樹脂、シリコーン変成エポキシ樹脂、塩化ビニル樹脂、ロジン変成マレイン酸樹脂、フェニール樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、アイオノマー樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ケトン樹脂、エチレン−エチルアクリレート共重合体、キシレン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、テルペン樹脂、フェノール樹脂、脂肪族又は脂環族炭化水素樹脂等が単独又は混合して使用できる。特に本発明においては、スチレン−アクリル酸エステル系樹脂、スチレン−メタクリル酸エステル系樹脂、ポリエステル樹脂が好ましい。
【0018】
また、結着樹脂は、ガラス転移温度が50〜75℃、フロー軟化温度が100〜150℃のものが使用できる。低温定着性トナーとする場合には、結着樹脂のガラス転移温度が50〜65℃、フロー軟化温度が100〜120℃の樹脂とするとよく、また、オイルレス定着用トナーとする場合には、結着樹脂の熱溶融時の凝集性の観点からは50%流出点における溶融粘度が1×103〜1×107Pa・sのものとするとよい。
【0019】
着色剤としては、以下に示すような、有機ないし無機の各種、各色の顔料、染料が使用可能である。すなわち、黒色顔料としては、カーボンブラック、酸化銅、四三酸化鉄、二酸化マンガン、アニリンブラック、活性炭などがある。黄色顔料としては、黄鉛、亜鉛黄、カドミウムイエロー、黄色酸化鉄、ミネラルファストイエロー、ニッケルチタンイエロー、ネーブルスエロー、ナフトールエローS、バンザーイエローG、バンザーイエロー10G、ベンジジンエローG、ベンジジンエローGR、キノリンエローレーキ、パーマネントエローNCG、タートラジンレーキなどがある。橙色顔料としては、赤色黄鉛、モリブデンオレンジ、パーマネントオレンジGTR、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、インダスレンブリリアントオレンジRK、ベンジジンオレンジG、インダスレンブリリアントオレンジGKMなどがある。赤色系顔料としては、ベンガラ、カドミウムレッド、鉛丹、硫化水銀、カドミウム、パーマネントレッド4R、リソールレッド、ピロゾロンレッド、ウオッチングレッド、カルシウム塩、レーキレッドD、ブリリアントカーミン6B、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、アリザリンレーキ、ブリリアントカーミン3Bなどがある。紫色顔料としては、マンガン紫、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキなどがある。青色顔料としては、紺青、コバルトブルー、アルカリブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、フタロシアニンブルー、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー部分塩素化物、ファーストスカイブルー、インダスレンブルーBCなどがある。緑色顔料としては、クロムグリーン、酸化クロム、ピグメントグリーンB、マラカイトグリーンレーキ、ファイナルイエローグリーンGなどがある。白色顔料としては、亜鉛華、酸化チタン、アンチモン白、硫化亜鉛などがある。体質顔料としては、バライト粉、炭酸バリウム、クレー、シリカ、ホワイトカーボン、タルク、アルミナホワイトなどがある。また、塩基性、酸性、分散、直接染料などの各種染料としては、ニグロシン、メチレンブルー、ローズベンガル、キノリンイエロー、ウルトラマリンブルーなどがある。
【0020】
これらの着色剤は、単独であるいは複数組合せて用いることができるが、結着樹脂100重量部に対して、1〜20重量部、より好ましくは2〜10重量部使用することが望ましい。20重量部より多いとトナーの定着性が低下し、一方、1重量部より少ないと所望の画像濃度が得られない。
【0021】
また、透光性カラートナーとして用いる場合は、着色剤としては、以下に示すような、各種、各色の顔料、染料が使用可能である。黄色顔料としては、C.I.10316(ナフトールイエローS)、C.I.11710(ハンザエロー10G)、C.I.11660(ハンザエロー5G)、C.I.11670(ハンザエロー3G)、C.I.11680(ハンザエローG)、C.I.11730(ハンザエローGR)、C.I.11735(ハンザエローA)、C.I.11740(ハンザエローNR)、C.I.12710(ハンザエローR)、C.I.12720(ピグメントイエローL)、C.I.21090(ベンジジンエロー)、C.I.21095(ベンジジンエローG)、C.I.21100(ベンジジンエローGR)、C.I.20040(パーマネントエローNCG)、C.I.21220(バルカンファストエロー5)、C.I.21135(バルカンファストエローR)などがある。赤色顔料としては、C.I.12055(スターリンI)、C.I.12075(パーマネントオレンジ)、C.I.12175(リソールファストオレンジ3GL)、C.I.12305(パーマネントオレンジGTR)、C.I.11725(ハンザエロー3R)、C.I.21165(バルカンファストオレンジGG)、C.I.21110(ベンジジンオレンジG)、C.I.12120(パーマネントレッド4R)、C.I.1270(パラレッド)、C.I.12085(ファイヤーレッド)、C.I.12315(ブリリアントファストスカーレット)、C.I.12310(パーマネントレッドF2R)、C.I.12335(パーマネントレッドF4R)、C.I.12440(パーマネントレッドFRL)、C.I.12460(パーマネントレッドFRLL)、C.I.12420(パーマネントレッドF4RH)、C.I.12450(ライトファストレッドトーナーB)、C.I.12490(パーマネントカーミンFB)、C.I.15850(ブリリアントカーミン6B)などがある。また、青色顔料としては、C.I.74100(無金属フタロシアニンブルー)、C.I.74160(フタロシアニンブルー)、C.I.74180(ファーストスカイブルー)などがある。
【0022】
これらの着色剤は、単独であるいは複数組合せて用いることができるが、結着樹脂100重量部に対して、5〜15重量部、好ましくは6〜12重量部使用することが望ましい。15重量部より多いとトナーの定着性および透明性が低下し、一方、5重量部より少ないと所望の画像濃度が得られない虞れがある。
【0023】
着色樹脂粒子中に分散される離型剤としては、具体的にはパラフィンワックス、ポリオレフィンワックス、芳香族基を有する変性ワックス、脂環基を有する炭化水素化合物、天然ワックス、炭素数12以上の長鎖炭化水素鎖〔CH3(CH2)11またはCH3(CH2)12以上の脂肪族炭素鎖〕を有する長鎖カルボン酸、そのエステル脂肪酸金属塩、脂肪酸アシド、脂肪酸ビスアシド等を例示し得る。異なる低軟化点化合物を混合して用いても良い。具体的には、パラフィンワックス(日本石油製)、パラフィンワックス(日本精蝋製)、マイクロワックス(日本石油製)、マイクロクリスタリンワックス(日本精蝋製)、硬質パラフィンワックス(日本精蝋製)、PE−130(ヘキスト製)、三井ハイワックス110P(三井石油化学製)、三井ハイワックス220P(三井石油化学製)、三井ハイワックス660P(三井石油化学製)、三井ハイワックス210P(三井石油化学製)、三井ハイワックス320P(三井石油化学製)、三井ハイワックス410P(三井石油化学製)、三井ハイワックス420P(三井石油化学製)、変性ワックスJC−1141(三井石油化学製)、変性ワックスJC−2130(三井石油化学製)、変性ワックスJC−4020(三井石油化学製)、変性ワックスJC−1142(三井石油化学製)、変性ワックスJC−5020(三井石油化学製)、密ロウ、カルナバワックス、モンタンワックス等を挙げることができる。脂肪酸金属塩として、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム、オレイン酸亜鉛、パルミチン酸亜鉛、パルミチン酸マグネシウム等がある。
【0024】
特に、ポリオレフィン系ワックスとしては、例えば低分子量ポリプロピレン、低分子量ポリエチレン、あるいは酸化型のポリプロピレン、酸化型ポリエチレン等が挙げられる。ポリオレフィン系ワックスの具体例としては、例えば、Hoechst Wax PE520、Hoechst Wax PE130、Hoechst Wax PE190(ヘキスト社製)、三井ハイワックス200、三井ハイワックス210、三井ハイワックス210M、三井ハイワックス220、三井ハイワックス220M(三井石油化学工業社製)、サンワックス131−P、サンワックス151−P、サンワックス161−P(三洋化成工業社製)などのような非酸化型ポリエチレンワックス、Hoechst Wax PED121、Hoechst Wax PED153、Hoechst Wax PED521、Hoechst Wax PED522、同Ceridust3620 、同CeridustVP130、同Ceridust VP5905、同Ceridust VP9615A、同Ceridust TM9610F、同 Ceridust 3715 (ヘキスト社製)、三井ハイワックス420M(三井石油化学工業社製)、サンワックスE−300、サンワックスE−250P(三洋化成工業社製)などのような酸化型ポリエチレンワックス、Hoechist Wachs PP230(ヘキスト社製)、ビスコール330−P、ビスコール550−P、ビスコール660P(三洋化成工業社製)などのような非酸化型ポリプロピレンワックス、ピスコールTS−200(三洋化成工業社製)などのような酸化型ポリプロピレンワックスなどが例示される。
【0025】
これらの離型剤は、単独であるいは複数種組合せて使用することができるが、結着樹脂に添加する離型剤の添加量は、結着樹脂100重量部に対して0.5〜10重量部であり、好ましくは2〜8重量部、更に好ましくは3〜7重量部である。結着樹脂に対する離型剤の添加量が多いと、透明性に問題があり、また、感光体や現像器等のプロセス部材がフィルミングによる汚染が生じ、好ましくない。なお、着色樹脂粒子中における離型剤の含有量は、着色樹脂粒子100重量部に対して0.5〜8重量部、好ましくは2〜6重量部、さらに好ましくは3重量部〜5重量部である。
【0026】
離型剤は結着樹脂に対して非相溶性とするのが良く、相互の溶解パラメーター(SP値)の差が大であるもの、例えば0.5以上あるものとするとよい。例えば結着樹脂であるポリエステルのSP値が10.3である場合、離型剤としてはポリエチレンワックス(SP値7.9)、ポリプロピレンワックス(SP値7.8〜8.0)等を組み合わせるとよい。
【0027】
離型剤は、セイコー電子(株)製「DSC120」で測定されるDSC吸熱曲線における吸熱メインピーク値である軟化点(融点)が40〜130℃、好ましくは50〜120℃のものである。軟化点が40℃未満の場合は、トナーの耐ブロッキング性及び保形性が不充分であり、軟化点が130℃を越える場合は定着温度又は定着圧を下げる効果が少ない。また、離型剤の軟化点(融点)と結着樹脂のフロー軟化温度との差は30℃以内のものとするとよい。
【0028】
荷電制御剤としては、摩擦帯電により正または負の荷電を与え得るものであれば、特に限定されず有機あるいは無機の各種のものが用いられ得る。
【0029】
正荷電制御剤としては、例えば、ニグロシンベースEX(オリエント化学工業(株)製)、第4級アンモニウム塩P−51(オリエント化学工業(株)製)、ニグロシン ボントロンN−01(オリエント化学工業(株)製)、スーダンチーフシュバルツBB(ソルベントブラック3:Colr Index 26150)、フェットシュバルツHBN(C.I.NO.26150)、ブリリアントスピリッツシュバルツTN(ファルベン・ファブリッケン・バイヤ社製)、ザボンシュバルツX(ファルベルケ・ヘキスト社製)、さらにアルコキシ化アミン、アルキルアミド、モリブデン酸キレート顔料などが挙げられる。中でも第4級アンモニウム塩P−51が好ましい。
【0030】
また、負荷電制御剤としては、例えば、オイルブラック(Color Index 26150)、オイルブラックBY(オリエント化学工業(株)製)、ボントロンS−22(オリエント化学工業(株)製)、サリチル酸金属錯体E−81(オリエント化学工業(株)製)、チオインジゴ系顔料、銅フタロシアニンのスルホニルアミン誘導体、スピロンブラックTRH(保土谷化学工業(株)製)、ボントロンS−34(オリエント化学工業(株)製)、ニグロシンSO(オリエント化学工業(株)製)、セレスシュバルツ(R)G(ファルベン・ファブリケン・バイヤ社製)、クロモーゲンシュバルツETOO(C.I.NO.14645)、アゾオイルブラック(R)(ナショナル・アニリン社製)などが挙げられる。中でも、サリチル酸金属錯体E−81が好ましい。
【0031】
これらの荷電制御剤は、単独であるいは複数種組合せて使用することができるが、結着樹脂に添加する荷電制御剤の添加量は、結着樹脂100重量部に対して0.001〜5重量部であり、好ましくは0.001〜3重量部である。
その他、着色樹脂粒子には磁性粒子、分散剤等の添加剤を適宜添加してもよい。
【0032】
樹脂粒子は、結着樹脂中に該結着樹脂に非相溶の離型剤、着色剤、荷電制御剤等の内添剤を混練・溶融により分散させた後、微粉砕手段により粉砕・分級して得られるもので、平均粒径は、3μm〜10μm、好ましくは5μm〜8μmとされる。また、得られる樹脂粒子の円形度は0.70〜0.90程度である。
【0033】
次に、樹脂粒子に被覆する樹脂被膜について説明する。樹脂被膜はカプセル用樹脂粒子を使用して形成され、ソープフリー乳化重合法により製造される球状粒子が好ましく例示される。ソープフリー乳化重合法は乳化重合系から乳化剤を除いた処方で、水相で発生した開始剤ラジカルが水相に僅かに溶けているモノマーを結合してゆきやがて不溶化し粒子核を形成する。この重合法で製造される粒子は、粒径分布としてシャープな粒子が達成され、また、粒径としては0.1μm〜1μmの範囲で制御される。カプセル用樹脂粒子として、粒径が均一なものを使用することにより、個々のカプセル用樹脂粒子における付着力のバラツキの少ない、均一な被覆層とすることができるが、粒径分布のバラツキの大きいものを使用すると微粒子側から優先的に樹脂粒子に付着し、均一な被覆層を形成できないという問題がある。また、ソープフリー乳化重合粒子は、その形成過程において乳化剤(界面活性剤)を使用しないで形成されるので、トナー粒子表面層として湿気の影響を防止でき、帯電安定性に優れたトナー粒子とできる。また、カプセル用樹脂粒子同士の凝集も防止でき、遊離微粉量の発生を防止できる。
【0034】
カプセル用樹脂粒子の調製時には単量体および重合開始剤の他に、その他所望の各種添加剤、例えば着色剤、荷電制御剤、その他所望の各種添加剤を添加してもよい。なお、カプセル用樹脂粒子中に荷電制御剤を添加する場合には、着色樹脂粒子中には不要とすることもできる。
【0035】
カプセル用樹脂粒子の調製に用いる単量体としてはビニル系モノマーを挙げることができ、例えばスチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、p−エチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、p−n−ブチルスチレン、p−tert−ブチルスチレン、p−n−ヘキシルスチレン、p−n−オクチルスチレン、p−n−ノニルスチレン、p−n−デシルスチレン、p−n−ドデシルスチレン、p−メトキシスチレン、p−エトキシスチレン、p−フェニルスチレン、p−クロルスチレン、3,4−ジクロルスチレン等のスチレンおよびその誘導体が挙げられ、その中でもスチレンが最も好ましい。他のビニル系モノマーとしては、例えばエチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチレンなどのエチレン不飽和モノオレフィン類、塩化ビニル、塩化ビニリデン、臭化ビニル、フッ化ビニル名どのハロゲン化ビニル類、酢酸ビニル、プロピレン酸ビニル、ベンゾエ酸ビニル、酪酸ビニルなどのビニルエステル類、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸n−オクチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸2−クロルエチル、アクリル酸フェニル、α−クロルアクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸n−オクチル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸ジエチルアミノエチルなどのα−メチレン脂肪族モノカルボン酸エステル類、アクリロニトリル、メタクリロニトリルアクリルアミドなどのような(メタ)アクリル酸誘導体、ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルイソブチルエーテルなどのビニルエーテル類、ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、メチルイソプロペニルケトンなどのビニルケトン類、N−ビニルピロール、N−ビニルカルバゾール、N−ビニルインドール、N−ビニルピロリドンなどのN−ビニル化合物、ビニルナフタリン類を挙げることができる。なお、カプセル用樹脂粒子に用いられる合成樹脂としてはこれらのビニル系モノマーは単独で用いた単独重合体であっても、あるいは複数組合せた共重合体であってもよい。
【0036】
またビニル系モノマーとしては、含窒素極性官能基を有するモノマーあるいはフッ素を有するモノマー成分を、単独であるいは上記したモノマーとの組み合わせで使用することもできる。このような極性基を有する単量体からカプセル用樹脂粒子を構成すると、このカプセル用樹脂粒子自体が帯電制御の働きをするために、荷電制御剤は着色樹脂粒子中に含ませるより少ない量で所望の帯電性を付与することが可能となる。
【0037】
含窒素極性官能基は正荷電制御に有効であり、含窒素極性官能基を有するモノマーとしては、一般式 CH2 =C(R1 )−COX−Q−N(R2)(R3 ) (式中、R1 は水素またはメチル基、R2 およびR3 は水素または炭素数1〜20のアルキル基、Xは酸素原子または窒素原子、Qはアルキレン基またはアリレン基である。)で表わされるアミノ(メタ)アクリル系モノマーがある。
【0038】
アミノ(メタ)アクリル系モノマーの代表例としては、N,N−ジメチルアミノメチル(メタ)アクリレート、N,N−ジエチルアミノメチル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノ(メタ)アクリレート、N,N−ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノブチル(メタ)アクリレート、p−N,N−ジメチルアミノフェニル(メタ)アクリレート、p−N,N−ジエチルアミノフェニル(メタ)アクリレート、p−N,N−ジプロピルアミノフェニル(メタ)アクリレート、p−N,N−ジブチルアミノフェニル(メタ)アクリレート、p−N−ラウリルアミノフェニル(メタ)アクリレート、p−N−ステアリルアミノフェニル(メタ)アクリレート、p−N,N−ジメチルアミノベンジル(メタ)アクリレート、p−N,N−ジエチルアミノベンジル(メタ)アクリレート、p−N,N−ジプロピルアミノベンジル(メタ)アクリレート、p−N,N−ジブチルアミノベンジル(メタ)アクリレート、p−N−ラウリルアミノベンジル(メタ)アクリレート、p−N−スタアリルアミノベンジル(メタ)アクリレートなどが例示される。さらに、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジエチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジエチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、p−N,N−ジメチルアミノフェニル(メタ)アクリルアミド、p−N,N−ジエチルアミノフェニル(メタ)アクリルアミド、p−N,N−ジプロピルアミノフェニル(メタ)アクリルアミド、p−N,N−ジブチルアミノフェニル(メタ)アクリルアミド、p−N−ラウリルアミノフェニル(メタ)アクリルアミド、p−N−ステアリルアミノフェニル(メタ)アクリルアミド、p−N,N−ジメチルアミノベンジル(メタ)アクリルアミド、p−N,N−ジエチルアミノベンジル(メタ)アクリルアミド、p−N,N−ジプロピルアミノベンジル(メタ)アクリルアミド、p−N,N−ジブチルアミノベンジル(メタ)アクリルアミド、p−N−ラウリルアミノベンジル(メタ)アクリルアミド、p−N−ステアリルアミノベンジル(メタ)アクリルアミド等が例示される。
【0039】
フッ素原子は負荷電制御に有効であり、フッ素含有モノマーとしては特に制限はないが、例えば、2,2,2−トリフルオロエチルアクリレート、2,2,3,3−テトラフルオロプロピルアクリレート、2,2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロアミルアクリレート、1H,1H,2H,2H−ヘプタデカフルオロデシルアクリレートなどのフルオロアルキル(メタ)アクリレートが好ましく例示される。このほかトリフルオロクロルエチレン、フッ化ビニリデン、三フッ化エチレン、四フッ化エチレン、トリフルオロプロピレン、ヘキサフルオロプロペン、ヘキサフルオロプロピレンなどの使用が可能である。なお、カプセル用樹脂粒子に用いる合成樹脂としてはこれらのビニル系モノマーを単独で用いた単独重合体であっても、あるいは複数組み合わせた共重合体であってもよい。
【0040】
カプセル用樹脂粒子は、球状のソープフリー乳化重合粒子であり、平均粒径が0.05μm〜1μm、好ましくは0.1〜0.8μm、より好ましくは0.15〜0.4μmのものを使用する。カプセル用樹脂粒子の平均粒径が0.05μmより小さいと耐熱性付与の観点から、カプセル用樹脂粒子層の厚みが薄いため、十分にその目的を達成することはできない。平均粒径が1μmより大きいときは、カプセル用樹脂粒子を着色樹脂粒子の表面に均一に付着させることが困難となり、表面被覆率が低下し、トナークリーニング性、耐久性等が十分に改良されず、耐熱性付与を目的とする場合、着色樹脂粒子の影響を受け易くなる。さらにカプセル用樹脂粒子が大きいと、その粒子を着色樹脂粒子表面に強固に付着固定させることが困難となる。カプセル用樹脂粒子は、着色樹脂粒子平均粒径の1/5以下のものとするとよい。
【0041】
カプセル用樹脂粒子は、着色樹脂粒子における結着樹脂の化学構造と類似する構造を有する樹脂を使用するのが好ましく、また、ガラス転移温度(Tg)が50〜100℃、好ましくは60〜90℃であり、また、フロー軟化点が70〜200℃、好ましくは100〜170℃の範囲のものが好ましい。
また、カプセル用樹脂粒子のフロー軟化点は、着色樹脂粒子の結着樹脂におけるフロー軟化点に比して、5℃以上高くするとよく、好ましくは20℃〜40℃の範囲で高いものとするとよい。
【0042】
また、カプセル用樹脂粒子は、着色樹脂粒子100重量部に対して5〜25重量部、好ましくは10〜20重量部の割合で使用されて被膜形成され、樹脂被覆層の膜厚は、0.05〜1μm、好ましくは0.1〜0.6μm、より好ましくは0.15〜0.35μmとされる。これにより、感光体や現像器等のプロセス部材へのフィルミングのないものとでき、また、透明性に優れ、また保存性に優れた耐久性のあるトナーとできる。
更に、本発明のトナーは、着色樹脂粒子が離型剤層を介して樹脂被覆層により被覆された構造を有するものであり、離型剤層の膜厚が0.001〜0.01μm、好ましくは0.002〜0.008μmである。
【0043】
これにより、定着時にあっては、熱定着ローラーにより樹脂被覆層が破壊されると同時に溶融した離型剤を瞬時に溶出させ、熱定着ローラーへの離型効果を一層発揮するものである。また、本発明の電子写真用乾式トナーは、離型剤の含有量が少なく、透明性を確保でき、また、離型剤の含有量を多くしなくても耐オフセット性に優れるものとできる。
【0044】
このようにして得られた電子写真用乾式トナーの平均粒径は、3〜10μm、好ましくは5〜8μmであり、これにより高精細化を可能とし、また、円形度を、0.93〜0.99、好ましくは0.94〜0.98であり、これにより、流動性、クリーニング性に優れるものとできる。
【0045】
本発明のトナーには、その流動性を向上させる為に、流動性向上剤を外添してもよい。流動性向上剤としては、有機系微粉末または無機系微粉末を用いることができる。例えばフツ素系樹脂粉末、すなわちフツ化ビニリデン微粉末、ポリテトラフルオロエチレン微粉末、アクリル樹脂系微粉末など;又は脂肪酸金属塩、すなわちステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸鉛など;又は金属酸化物、すなわち酸化鉄、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化亜鉛など;又は微粉末シリカ、すなわち湿式製法シリカ、乾式製法シリカ、それらシリカにシランカツプリング剤、チタンカツプリング剤、シリコンオイルなどにより表面処理をほどこした処理シリカなどがあり、これらは1種或いは2種以上の混合物で用いられる。
【0046】
好ましい流動性向上剤としては、ケイ素ハロゲン化合物の気相酸化法により生成された微粉体であり、いわゆる乾式法シリカ又はヒユームドシリカと称されるもので、従来公知の技術によって製造されるものである。例えば四塩化ケイ素ガスの酸水素焔中における熱分解酸化反応を利用するもので、基礎となる反応式は次の様なものである。
SiCl4 + 2H2 + O2 → SiO2 + 4HCl
【0047】
また、この製造工程において、例えば塩化アルミニウム又は塩化チタンなど他の金属ハロゲン化合物をケイ素ハロゲン化合物と共に用いる事によってシリカと他の金属酸化物の複合微粉体を得る事も可能であり、それらも包含する。その粒径は平均の一次粒径として、0.001〜2μmの範囲内である事が望ましく、特に好ましくは、0.002〜0.2μmの範囲内のシリカ微粉体を使用するのが良い。
本発明に用いられるケイ素ハロゲン化合物の気相酸化法により生成された市販のシリカ微粉体としては、例えば以下の様な商品名で市販されているものがある。日本アエロジル社製の「AEROSIL 130」、以下、同 200、同 300、同 380、TT600、MOX170、MOX80、COK84等が挙げられ、また、CABOT Co.社製の「Ca−O−SiL M−5」、以下、同 MS−7、同 MS−75、同 HS−5、同 EH−5等が挙げられ、また、WACKER−CHEMIE GMBH社製の「Wacker HDK N 20 V15」、以下、同 N20E、同 T30、同 T40、ダウコーニングCo.社の「D−C Fine Silica」、Fransill社の「Fransol」等が挙げられる。
【0048】
更には、該ケイ素ハロゲン化合物の気相酸化により生成されたシリカ微粉体に疎水化処理した処理シリカ微粉体を用いることがより好ましい。該処理シリカ微粉体において、メタノール滴定試験によって測定された疎水化度が30〜80の範囲の値を示すようにシリカ微粉体を処理したものが特に好ましい。疎水化方法としてはシリカ微粉体と反応、あるいは物理吸着する有機ケイ素化合物などで化学的に処理することによって付与される。好ましい方法としては、ケイ素ハロゲン化合物の上記気相酸化により生成されたシリカ微粉体を有機ケイ素化合物で処理する。
【0049】
その様な有機ケイ素化合物の例は、ヘキサメチレンジシラザン、トリメチルシラン、トリメチルクロルシラン、トリメチルエトキシシラン、ジメチルジクロルシラン、メチルトリクロルシラン、アリルジメチルクロルシラン、アリルフエニルジクロルシラン、ベンジルジメチルクロルシラン、ブロムメチルジメチルクロルシラン、α−クロルエチルトリクロルシラン、β−クロルエチルトリクロルシラン、クロルメチルジメチルクロルシラン、トリオルガノシリルメルカプタン、トリメチルシリルメルカプタン、トリオルガノシリルアクリレート、ビニルジメチルアセトキシシラン、ジメチルエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジフエニルジエトキシシラン、ヘキサメチルジシロキサン、1,3−ジビニルテトラメチルジシロキサン、1,3−ジフエニルテトラメチルジシロキサンおよび1分子当り2から12個のシロキサン単位を有し末端に位置する単位にそれぞれ1個宛のSiに結合した水酸基を有するジメチルポリシロキサン等がある。これらは1種あるいは2種以上の混合物で用いられる。
【0050】
その処理シリカ微粉体の粒径としては0.003〜0.1μm、0.005〜0.05の範囲のものを使用することが好ましい。市販品としては、タラノツクス−500(タルコ社)、AEROSIL R−972(日本アエロジル社)などがある。
流動性向上剤の添加量としては、該樹脂粒子100重量部に対して0.01〜5重量部、好ましくは0.1〜3重量部である。0.01重量部未満では流動性向上に効果はなく、5重量部を超えるとカブリや文字のにじみ、機内飛散を助長する。
【0051】
本発明のトナーの製造方法は、バインダーポリマー(結着樹脂)の製造に際して上述したが、基本的には次の各工程よりなる。
(1)原料の均一混合工程
結着樹脂、荷電制御剤等の添加剤を所定量ヘンシェルミキサー20B(三井鉱山(株))に投入し、均一混合する。
(2)結着樹脂中への各添加剤の分散固定化工程 均一に混合した後、二軸混練押出機{池貝化成(株)製PCM−30}を使用して溶融混練し、結着樹脂中に各添加剤を分散固定化する。溶融混練手段としては、他に「TEM−37」{東芝機械(株)}、「KRCニーダー」{(株)栗本鉄工所}等の連続式混練機や加熱・加圧ニーダーのようなバッチ式混練機等が挙げられる。
【0052】
(3)粉砕工程
混練物を粗粉砕して粒度調整をした後、ジェット粉砕機「200AFG」{ホソカワミクロン(株)}または「IDS−2」(日本ニューマチック工業(株))を使用し、ジェットエアーによる衝突粉砕により、微粉砕し、平均粒子径1〜8μmのものとする。粉砕手段としては他に、機械式粉砕機ターボミル{川崎重工(株)}、スーパーローター{日清エンジニアリング(株)}等が挙げられる。
(4)分級工程
微粉を除去し、粒径分布のシャープ化を目的として、風力又はローター回転による粒度調整を風力分級装置「100ATP」{ホソカワミクロン(株)}又は「DSX−2」{日本ニューマチック工業(株)}又は「エルボージェット」{日鉄鉱業(株)}等を使用して行なう。
(5)外添処理工程
得られた着色樹脂粒子と流動化剤を、所定量ヘンシェルミキサー20B{三井鉱山(株)}に投入し均一混合し、トナーとする。
【0053】
このようにして得られるトナーとして、平均粒径は、3〜10μm、好ましくは5〜8μmとするとよく、これにより高精細化を可能とする。また、例えば熱風処理等により円形度を、0.93〜0.99、好ましくは0.94〜0.98のものとするとよく、これにより、流動性、クリーニング性に優れるものにできる。
【0054】
本発明のトナーの、軟化点(Tm)、ガラス転移点(Tg)、分子量、粒径,貯蔵弾性率G′、損失弾性率G″、緩和弾性率G(t)、THF不溶分、光沢度等のトナーの物性値の測定方法および定着時のトナーのオフセット良好域および光沢度の評価方法はそれぞれ公知の方法が採用できるが、それらの一例を後述する実施例および比較例の説明において説明する。
【0055】
(本発明の実施例および比較例)
次に、本発明のトナーを実施例および比較例により、具体的に説明する。
まず、本発明のトナーの実施例および比較例の各トナーの物性値の測定、定着ニップ通過時間の測定および定着時のトナーのオフセット良好域の評価および光沢度の評価について説明する。
【0056】
(1)軟化点(Tm;融点)[℃]の測定 (株)島津製作所製「定荷重押出型細管式レオメータ フローテスタ CFD−500D」を用いて、下記条件にて測定する。
測定試料の調製 : 測定試料としてトナー約1gを圧縮成型し、フローテスタのシリンダの内径に合わせた円柱状試料とする。
測定条件 : 荷重 20kgf、ダイ穴 1mm、ダイ長さ 1mm
測定方法 : 1/2法
Tm : 結晶融解点に相当する吸熱が生じたピーク位置の温度とする。
【0057】
(2)ガラス転移点(Tg)[℃]の測定 トナー10mgをアルミニウム製セルにパッキングし、セイコーインスツルメント(株)製「DSC120」を用いて下記の条件で測定する。
測定温度 : 20℃(測定開始温度)〜200 ℃(測定終了温度)
昇温速度 : 10 ℃/min
Tg : ガラス転移点に相当する吸熱が生じた■(吸熱カーブのショルダー位置)の温度とする。
【0058】
(3)粒径および粒径分布の測定
本明細書では、粒径という場合「平均粒径」を意味する。
Dv50、Dv90および個数分布の測定は、コールターマルチサイザーIII 型(コールター社製)を用い、100μmのアパチャーチューブで粒径別相対重量分布を測定することにより求める。また、シリカ粒子等の外添剤の粒径は、電子顕微鏡法による。
【0059】
(4)緩和弾性率G(t)[Pa]の測定 本発明のトナーの緩和弾性率G(t)Paは、下記の粘弾性測定装置を用い応力緩和測定モード(つまり、応力緩和測定)により下記の条件で粘弾性測定を行うことで求める。ここで、応力緩和測定モードは、予め設定した量の歪を測定用トナーサンプルに急激に加えて、その後に時間経過によってその歪を維持するために必要な応力を測定する方法である。また、このような時間経過によって変化する応力を一定歪みで除算した価が、緩和弾性率G(t)[Pa]である。
【0060】
そして、本発明では、前述のように応力緩和の測定開始時の緩和時間0.01secにおける初期緩和弾性率G(t=0.01)Paおよび所定時間経過後の緩和時間Δt(sec)における緩和弾性率G(t=Δt)Paを求める。そして、求めた緩和弾性率G(t=0.01)Paと緩和弾性率G(t=Δt)Paとの比G(r){=G(t=0.01)/G(t=Δt)}を算出する。
【0061】
粘弾性測定装置: 粘弾性測定装置は、アレス粘弾性測定システム
(ARES粘弾性測定装置;レオメトリック・サイエンティフィック・エフ・イー社製)である。
測定温度 : 測定温度、つまり定着設定温度(加熱ローラの表面温度の制御中心値)は、150℃に設定した。
ジオメトリー : 上下2枚のパラレルプレート(φ25mm径)。
測定試料の調製: 測定試料は、圧縮成型したトナー約1gをパラレルプレートの下プレートに載せ、ヒーターにより測定温度に加熱し少し柔らかくなってきたところで、このトナーをパラレルプレートの上プレートで挟んで加圧する。パラレルプレートからはみ出したトナーはトリミングして取り除き、パラレルプレートの外周形状(つまり、パラレルプレートの直径)に合わせ、かつ試料の高さ(上下プレート間のギャップ)を1.0〜2.0mmに調製して円柱状試料とする。なお、図3(c)に示すように上下プレート全面にトナーが密着していない場合は不良(NG)として、測定試料とはしない。
歪み印加量 : パラレルプレートの上プレートは回転させずに、パラレルプレートの下プレートのみを回転して歪を与える。このとき、測定温度を一定にし、歪み依存(Strain Sweep)モードで、測定試料に徐々に大きな歪み{周波数1[rad/sec](1rad/sec=(1/6.28)Hz、歪み0.1〜200%}を与える。そして、与えた歪みに対し動的粘弾性の貯蔵弾性率G′および損失弾性率G″が線形領域における最大歪みを緩和弾性率測定時の測定歪みとする。
測定モード : 応力緩和(Stress Relax)モードで測定を行う。
【0062】
(5)定着時のオフセット良好域の評価
セイコーエプソン社製LP3000Cより定着部を外したもので、PPC用普通紙(富士ゼロックスオフィスサプライ社製J(坪量82g/m2)の先端から10mmの位置に2cm×2cmの四方領域にトナーを均一に付着させて未定着パッチ(トナー付着量0.4mg/cm2)を作製した。これを、コニカ社製カラーレーザープリンタ KL−2010から定着器(定着ユニット)を取り外し、この定着器を外部駆動装置により独立して駆動可能にするとともに、その定着ニップ通過時間を調整できるようにし、更に、PPC用普通紙上のトナーの未定着パッチに接する側の加熱ローラ(定着ローラ)の表面温度を100℃から200℃に制御できるように改造した。更に、定着ローラ表面にシリコーンオイルを塗布する塗布手段を取り外し(オイルパッド非装着状態)、また、印字されていないA4サイズの白紙を1,000枚通紙させ、更に定着ローラ表面をイソプロピルアルコールにより清掃し、更に綿布で乾拭きし、定着ローラの表面にシリコーンオイルのない状態に維持した。
【0063】
このように定着ローラの表面からシリコーンオイルを除去した定着器に、PPC用普通紙をニップ幅8mmで、各実施例および各比較例のトナーに対して定着ニップ通過時間30[msec]で通過させた。その場合、温度を前述の温度領域で変化させて通紙し、パッチ定着器位置から定着ローラ円周分下の紙上に、目視により、低温または高温オフセット痕が生じていないと判断された温度領域をオフセット良好領域とした。
【0064】
(本発明のトナーの実施例および比較例)
次に、本発明のトナーの実施例および比較例について説明する。
〈トナー用樹脂の製造方法〉
まず、本発明のトナーの実施例および比較例に用いた樹脂の製造例について説明する。
(樹脂1)
樹脂1は、ポリオール(PO1)として、ポリオキシエチレンビスフェノールAエーテル{日本油脂(株)製ユニオールDA−400:OH基価273KOHmg/g}と、ポリオール(PO2)として、ジメチロールブタン酸を120℃にて加温溶解させ、ポリオール(PO1)とポリオール(PO2)との配合比{(PO1)/(PO2)}が(PO1)/(PO2)=70/30(モル比)となるようにして、ポリオール原料であるポリオール(PO3)を調製した。
【0065】
このポリオール(PO3)とイソシアネート成分であるジフェニルメタン−4,4′−ジイソシアネートとを、配合比がイソシアネート成分/(PO3)=1/1.27{イソシアネート基数/イソシアネートと反応可能な活性水素を持つ官能基数}となるように配合し、この配合物に、触媒としてジオクチル錫ジラウレート2ppmを添加して120℃の加温下で混合溶解し、速やかに200mm×300mmのトレーに流し込み、これを大気炉に投入し、120℃で1時間保持した後、さらに130℃で5時間保持して反応を完結させ、ポリウレタン樹脂を得た。
得られたポリウレタン樹脂のTgが76℃、更にTmが126℃であった。
【0066】
(樹脂2)
樹脂2は、ポリオール(PO1)として、ポリオキシエチレンビスフェノールAエーテル{日本油脂(株)製ユニオールDA−400:OH基価273KOHmg/g}と、ポリオール(PO2)として、ジメチロールブタン酸を120℃にて加温溶解させ、ポリオール(PO1)とポリオール(PO2)との配合比{(PO1)/(PO2)}が(PO1)/(PO2)=90/10(モル比)となるようにして、ポリオール(PO3)を調製した。
【0067】
次に、このポリオール(PO3)とイソシアネート成分であるジフェニルメタン−4,4′−ジイソシアネートとを、配合比がイソシアネート成分/(PO3)=1/1.4{イソシアネート基数/イソシアネートと反応可能な活性水素を持つ官能基数}となるように配合し、この配合物に、触媒としてジオクチル錫ジラウレート2ppmを添加して120℃の加温下で混合溶解し、速やかに200mm×300mmのトレーに流し込み、これを大気炉に投入し、120℃で1時間保持した後、さらに130℃で5時間保持して反応を完結させ、ポリウレタン樹脂である樹脂2を得た。
得られたポリウレタン樹脂のTgが73℃、更にTmが124℃であった。
【0068】
〈トナーの製造方法〉
(実施例1)
前述の樹脂1を100重量部、着色剤として顔料 Toner Magenta 6B(クラリアントジャパン社製)を5重量部、離型剤として精製カルナバワックスWAX type #1(日本ワックス社製)を1重量部、および帯電制御剤として Bontron E−84(オリヱント化学工業社製)を2重量部加えてヘンシェルミキサーで十分に均一混合した後、2軸押出機{東芝機械(株)社製}で溶融混練し、常温(25℃)に冷却後、粉砕機 AFG200{ホソカワミクロン(株)社製}で粉砕、同分級機 ATP200 で分級し、重量Dv50が7.5μm、個数分布で4.2μm以下が10%の大粒径側のトナーを得た。
次に、樹脂2を100重量部とした他は、前述の大粒径側のトナーの場合と同様にして、重量Dv50が5.4μm、個数分布で4.2μm以下が63%の小粒径側のトナーを得た。
そして、大粒径側のトナー90重量部および小粒径側のトナー10重量部の混合物に対して、疎水性シリカ(日本アエロジル社製 RX200、粒径12nm)を0.5重量部添加して、ヘンシェルミキサーで混合攪拌し、実施例1のマゼンタ色トナーを得た。
【0069】
(実施例2)
前述の実施例1の場合の小粒径側のトナーの樹脂2に代えてポリエステル樹脂(架橋型、軟化点112℃、日本合成化学工業社製、商品名ポリエスターHP−313)を用いた他は、前述の実施例1の場合と全く同様にして小粒径側のトナーを得た。このとき、小粒径側のトナーは、重量Dv50が5.3μm、個数分布で4.2μm以下が62%であった。
そして、前述の実施例1の場合と同様にして、大粒径側のトナー90重量部および小粒径側のトナー10重量部の混合物に対して、疎水性シリカ(日本アエロジル社製 RX200、粒径12nm)を0.5重量部添加して、ヘンシェルミキサーで混合攪拌し、実施例2のマゼンタ色トナーを得た。
【0070】
(比較例1)
前述の実施例1の場合の大粒径側のトナーの組成で重量Dv50が7.5μm、個数分布で4.2μm以下が21%であり、その他は実施例1の場合と同様にして比較例1のトナーを作製した。
【0071】
(比較例2)
前述の実施例1の場合の小粒径側のトナーの組成で重量Dv50が7.5μm、個数分布で4.2μm以下が22%であり、その他は実施例1の場合と同様にして比較例2のトナーを作製した。
【0072】
これらの実施例1、2および比較例1、2の各トナーについて、緩和時間Δt[sec]を0.3secとして、緩和時間0.01secおよび緩和時間0.3secのときの微粉のトナーの緩和弾性率GS[Pa]およびトナー全体の緩和弾性率GA[Pa]を測定するとともに、微粉のトナーのそれらの比GS(r){=GS(t=0.01)/GS(t=0.3)}およびトナー全体のそれらの比GA(r){=GA(t=0.01)/GA(t=0.3)}求めた。なお、緩和時間Δt[sec]は0.3secに限定されるものではない。また、実施例および比較例の各トナーを用いて前述の定着器により定着実験を行った。この定着実験でのオフセット良好域における温度[℃]領域を前述の方法で測定した。それらの結果を、表1に示す。
【0073】
【表1】
【0074】
表1から明らかなように、実施例1および2の各トナーは、いずれも、微粉のトナーの比GS(r){=GS(t=0.01)/GS(t=0.3)}がトナー全体の比GA(r){=GA(t=0.01)/GA(t=0.3)}より大きい。また、低温オフセット痕が生じない温度は実施例1では140℃で、また実施例2では150℃であり、比較的低い温度で良好な低温定着が可能であり、しかも、低温および高温オフセット痕が生じないオフセット良好域の温度領域の幅が40℃以上であり、比較的幅の広い温度領域を有し低温オフセットを防止可能なことが認められた。
【0075】
これに対して、表1から明らかなように、比較例1のトナーは、微粉のトナーの比GS(r){=GS(t=0.01)/GS(t=0.3)}がトナー全体の比GA(r){=GA(t=0.01)/GA(t=0.3)}より大きい。しかし、低温オフセット痕が生じない温度が比較例1では170℃で比較的高い温度で低温定着が難しく、しかも、低温および高温オフセット痕が生じないオフセット良好域の温度領域の幅が20℃であり、比較的幅の狭い温度領域を有し、低温オフセットを防止することが難しいことが認められた。また、比較例2のトナーは、微粉のトナーの比GS(r){=GS(t=0.01)/GS(t=0.3)}がトナー全体の比GA(r){=GA(t=0.01)/GA(t=0.3)}より小さい。しかも、低温オフセット痕が生じない温度が比較例2では180℃で比較的高い温度で低温定着が難しく、しかも、低温および高温オフセット痕が生じないオフセット良好域の温度領域の幅が0℃であり、まったく温度幅がなく、低温オフセットを防止することがきわめて難しいことが認められた。
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真、静電記録、静電印刷などにおける静電画像を加熱定着により現像するために使用するトナーの技術分野に属する。
【0002】
【従来の技術】
電子写真法として、光導電性物質からなる感光体上に静電荷像を形成し、次いで該静電荷像を現像ローラ上に担持したトナーを用いて現像し、感光体上に現像されたトナー画像を、直接、または中間転写体を介して紙等の記録媒体上に転写し、更に、記録媒体上のトナー画像を加熱ローラー等の定着ローラにより紙等の記録媒体に圧着加熱して定着する方法が知られている。
【0003】
この方法に使用されるトナーとしては加熱ローラに溶融トナーが付着する、いわゆる低温または高温オフセット現象を生じないこと、また、記録媒体上に定着されたトナー画像の定着強度に大きいこと等の優れた定着性が要求される。
加熱ローラを使用した定着にあっては、トナーの定着性、耐オフセット性を制御する要因として、トナーの動的粘弾性特性における貯蔵弾性率G′と損失弾性率G″が影響することは良く知られている。貯蔵弾性率G′と損失弾性率G″は、一般的な粘弾性を有する物質の振動実験において複素弾性率で定義される粘弾性特性であり、複素弾性率の実数部分を貯蔵弾性率G′、虚数部分を損失弾性率G″といい、具体的には貯蔵弾性率はトナーの弾性の度合を示す指標とされ、また、損失弾性率は粘性の度合を示す指標とされている。
【0004】
また、一般に、ポリマーからなる結着樹脂を含有するトナーは、一定歪みを与えた場合、発生する応力が指数的に減衰する応力緩和挙動を示す。そこで、定着ローラへのトナーのオフセットや紙等の記録媒体上のトナーの定着強度等のトナー画像の定着性の改良や着色剤の分散性の改良を目的として、従来、これらのトナーの特性を定量的に確認するために、前述の動的粘弾性測定から求められるトナーの緩和弾性率および緩和時間が用いられている。
【0005】
このようなトナーの応力緩和挙動は、結着樹脂の粘弾性や樹脂内に分散された離型剤等の構造、大きさ、量等の影響を大きく受けるため、トナーの溶融状態を応力緩和挙動、つまり緩和弾性率Gおよび緩和時間を用いて表すことができる。そこで、トナー定着時のトナーの溶融状態を粘弾性特性である緩和弾性率Gおよび緩和時間を用いて表すことで、トナーの離型性や紙への付着性を向上させてトナーの定着性を改良することが提案されている(例えば、特許文献1を参照)。
【0006】
すなわち、この提案のトナーでは、定着時の加熱時間を考慮して動的粘弾性率測定により求めた緩和時間t=10×Dt(Dt:定着時の加熱時間)における緩和弾性率G(t)を2.0×102〜2.0×103Paの範囲に設定するか、あるいは、動的粘弾性率測定により求めた緩和時間0.01secにおける緩和弾性率G(t=0.01)が2.0×102〜3.0×104Paの範囲で、かつこの緩和弾性率G(t=0.01)と緩和時間0.1secにおける緩和弾性率G(t=0.1)との比{G(t=0.01)/G(t=0.1)}を1.0〜18.0の範囲に設定することで、トナーの離型性や紙への付着性を向上させている。
【特許文献1】
特開2000−81721号公報(段落番号[0016]〜[0020]、[0141]〜[0150]、[要約])
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の特許文献1に提案されているトナーでは、トナー定着時のトナーの溶融状態を、緩和弾性率G(t)[Pa]および緩和時間t「sec]を用いて表すことで、トナーの離型性や付着性を改良することが開示されているもの、樹脂を用いたトナーの紙への浸透性についてはほとんど考慮されていない。すなわち、緩和弾性率G(t)をある範囲に規定した結着樹脂は内部凝集力が大きいため、定着溶融時に定着ローラや定着ベルト等の定着部材に接着し難い反面、粒径のより大きなトナーほど紙繊維の孔に進入し難いために、トナー粒子自身あるいは粒子間で接着し易く、低温オフセットが生じ易いばかりでなく、トナーの定着率が低下して低温側では十分に得られない。
【0008】
特に、前述のような加熱定着として、近年、オイルレス定着が提案されているが、このように低温オフセットが生じたり、低温定着を十分に行うことができなかったりすると、オイルレス定着を実現することが難しくなる。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、結着樹脂を用いても、低温オフセットを防止できるとともに、トナーの定着率を向上することのできるトナーを提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するために、請求項1の発明のトナーは、結着樹脂からなり微粉のトナーを含むトナーであって、応力緩和測定において、応力緩和の測定開始時間である緩和時間0.01[sec]における緩和弾性率G(t=0.01)[Pa]と所定時間経過後の緩和時間Δt[sec]における緩和弾性率G(Δt)[Pa]との比{G(r)=G(t=0.01)/G(t=Δt)}に関し、前記微粉トナーの前記比{GS(r)=GS(t=0.01)/GS(t=Δt)}がトナー全体の前記比{GA(r)=GA(t=0.01)/GA(t=Δt)}より大きいことを特徴としている。
【0010】
【発明の作用および効果】
このように構成された本発明のトナーにおいては、微粉トナーの緩和弾性率の比GS(r){GS(t=0.01)/GS(t=Δt)}がトナー全体の緩和弾性率の比GA(r){GA(t=0.01)/GA(t=Δt)}より大きく設定されるので、加熱定着時に微粉トナーの緩和弾性率が大きく変化する。これにより、微粉トナーが他のトナーより先に軟らかくなり、すばやく融解するようになる。また、微粉トナーは他のトナーよりの粒径が小さい。
【0011】
したがって、トナー粒子の結着樹脂の微粉が紙繊維の孔内に入り易くなるとともに、紙繊維の孔内に入り込んだ微粉樹脂がすばやく融解するようになる。その後、他のトナーの大径粒子の結着樹脂も融解し、微粉トナーと大粒径トナーとの相溶性が発現する。これにより、トナーのアンカー効果が発揮され、定着率を高くすることができる。また、微粉トナーが紙に確実に浸透することで、低温オフセットを防止することができるようになる。
【0012】
【発明の実施の形態】
本発明のトナーは小粒径の微粉トナーと大粒径のトナーとを含んでおり、これらのトナーはいずれも結着樹脂からなっている。そして、この結着樹脂は、応力緩和測定において、応力緩和の測定開始時間である緩和時間0.01[sec]における緩和弾性率G(t=0.01)[Pa]と所定時間経過後の緩和時間Δt[sec]における緩和弾性率G(Δt)[Pa]との比G(r){=G(t=0.01)/G(t=Δt)}に関し、前記微粉トナーの前記比GS(r){=GS(t=0.01)/GS(t=Δt)}がトナー全体の前記比GA(r){=GA(t=0.01)/GA(t=Δt)}より大きくなるように設定されている。
【0013】
その場合、緩和時間0.01[sec]とは、後述する応力緩和測定において、トナーに応力をかけた後、定常状態となって応力緩和の測定が可能となる時間、つまり応力緩和測定開始時間である。また、緩和時間Δt[sec]は任意に設定することができるが、定着時の加熱加圧時間である定着器のニップ通過時間に、あるいはこのニップ通過時間に関係して設定することが、実際の加熱定着に則しているので好ましい。
【0014】
ここで、本発明において微粉のトナーとは、トナーを小粒径側と大粒径側との2つに分級し、その小粒径側の部分のDv90がトナー全体のDv50より小さくなるトナーである。微粉トナーをトナー全体から分離するには、例えば日本ニューマチック製分級機 MDS を用いて分離し、その場合、例えば微粉の分離量がトナー全体の20wt%になるようにする。
【0015】
このように構成された本発明のトナーによれば、微粉トナーの緩和弾性率の比GS(r){GS(t=0.01)/GS(t=Δt)}がトナー全体の緩和弾性率の比GA(r){GA(t=0.01)/GA(t=Δt)}より大きく設定されるので、加熱定着時に微粉トナーの緩和弾性率が大きく変化する。これにより、微粉トナーが他のトナーより先に軟らかくなり、すばやく融解するようになる。また、微粉トナーは他のトナーよりの粒径が小さい。
【0016】
したがって、トナー粒子の結着樹脂の微粉が紙繊維の孔内に入り易くなるとともに、紙繊維の孔内に入り込んだ微粉樹脂がすばやく融解するようになる。その後、他のトナーの大径粒子の結着樹脂も融解し、微粉トナーと大粒径トナーとの相溶性が発現する。これにより、トナーのアンカー効果が発揮され、定着率を高くすることができる。また、微粉トナーが紙に確実に浸透することで、低温オフセットを防止することができるようになる。
【0017】
本発明のトナーは、結着樹脂の他、離型剤、着色剤、荷電制御剤等からなる。結着樹脂としては、トナーの定着性を可能とする公知のトナー用結着物質の使用が可能であり、例えば、ポリスチレン、ポリ−α−メチルスチレン、クロロポリスチレン、スチレン−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−塩化ビニル共重合体、スチレン−酢酸ビニル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、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−アクリル酸エステル−メタクリル酸エステル共重合体、スチレン−α−クロルアクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル−アクリル酸エステル共重合体等のスチレン樹脂でスチレン又はスチレン置換体を含む単重合体又は共重合体、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン変成エポキシ樹脂、シリコーン変成エポキシ樹脂、塩化ビニル樹脂、ロジン変成マレイン酸樹脂、フェニール樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、アイオノマー樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ケトン樹脂、エチレン−エチルアクリレート共重合体、キシレン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、テルペン樹脂、フェノール樹脂、脂肪族又は脂環族炭化水素樹脂等が単独又は混合して使用できる。特に本発明においては、スチレン−アクリル酸エステル系樹脂、スチレン−メタクリル酸エステル系樹脂、ポリエステル樹脂が好ましい。
【0018】
また、結着樹脂は、ガラス転移温度が50〜75℃、フロー軟化温度が100〜150℃のものが使用できる。低温定着性トナーとする場合には、結着樹脂のガラス転移温度が50〜65℃、フロー軟化温度が100〜120℃の樹脂とするとよく、また、オイルレス定着用トナーとする場合には、結着樹脂の熱溶融時の凝集性の観点からは50%流出点における溶融粘度が1×103〜1×107Pa・sのものとするとよい。
【0019】
着色剤としては、以下に示すような、有機ないし無機の各種、各色の顔料、染料が使用可能である。すなわち、黒色顔料としては、カーボンブラック、酸化銅、四三酸化鉄、二酸化マンガン、アニリンブラック、活性炭などがある。黄色顔料としては、黄鉛、亜鉛黄、カドミウムイエロー、黄色酸化鉄、ミネラルファストイエロー、ニッケルチタンイエロー、ネーブルスエロー、ナフトールエローS、バンザーイエローG、バンザーイエロー10G、ベンジジンエローG、ベンジジンエローGR、キノリンエローレーキ、パーマネントエローNCG、タートラジンレーキなどがある。橙色顔料としては、赤色黄鉛、モリブデンオレンジ、パーマネントオレンジGTR、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、インダスレンブリリアントオレンジRK、ベンジジンオレンジG、インダスレンブリリアントオレンジGKMなどがある。赤色系顔料としては、ベンガラ、カドミウムレッド、鉛丹、硫化水銀、カドミウム、パーマネントレッド4R、リソールレッド、ピロゾロンレッド、ウオッチングレッド、カルシウム塩、レーキレッドD、ブリリアントカーミン6B、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、アリザリンレーキ、ブリリアントカーミン3Bなどがある。紫色顔料としては、マンガン紫、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキなどがある。青色顔料としては、紺青、コバルトブルー、アルカリブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、フタロシアニンブルー、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー部分塩素化物、ファーストスカイブルー、インダスレンブルーBCなどがある。緑色顔料としては、クロムグリーン、酸化クロム、ピグメントグリーンB、マラカイトグリーンレーキ、ファイナルイエローグリーンGなどがある。白色顔料としては、亜鉛華、酸化チタン、アンチモン白、硫化亜鉛などがある。体質顔料としては、バライト粉、炭酸バリウム、クレー、シリカ、ホワイトカーボン、タルク、アルミナホワイトなどがある。また、塩基性、酸性、分散、直接染料などの各種染料としては、ニグロシン、メチレンブルー、ローズベンガル、キノリンイエロー、ウルトラマリンブルーなどがある。
【0020】
これらの着色剤は、単独であるいは複数組合せて用いることができるが、結着樹脂100重量部に対して、1〜20重量部、より好ましくは2〜10重量部使用することが望ましい。20重量部より多いとトナーの定着性が低下し、一方、1重量部より少ないと所望の画像濃度が得られない。
【0021】
また、透光性カラートナーとして用いる場合は、着色剤としては、以下に示すような、各種、各色の顔料、染料が使用可能である。黄色顔料としては、C.I.10316(ナフトールイエローS)、C.I.11710(ハンザエロー10G)、C.I.11660(ハンザエロー5G)、C.I.11670(ハンザエロー3G)、C.I.11680(ハンザエローG)、C.I.11730(ハンザエローGR)、C.I.11735(ハンザエローA)、C.I.11740(ハンザエローNR)、C.I.12710(ハンザエローR)、C.I.12720(ピグメントイエローL)、C.I.21090(ベンジジンエロー)、C.I.21095(ベンジジンエローG)、C.I.21100(ベンジジンエローGR)、C.I.20040(パーマネントエローNCG)、C.I.21220(バルカンファストエロー5)、C.I.21135(バルカンファストエローR)などがある。赤色顔料としては、C.I.12055(スターリンI)、C.I.12075(パーマネントオレンジ)、C.I.12175(リソールファストオレンジ3GL)、C.I.12305(パーマネントオレンジGTR)、C.I.11725(ハンザエロー3R)、C.I.21165(バルカンファストオレンジGG)、C.I.21110(ベンジジンオレンジG)、C.I.12120(パーマネントレッド4R)、C.I.1270(パラレッド)、C.I.12085(ファイヤーレッド)、C.I.12315(ブリリアントファストスカーレット)、C.I.12310(パーマネントレッドF2R)、C.I.12335(パーマネントレッドF4R)、C.I.12440(パーマネントレッドFRL)、C.I.12460(パーマネントレッドFRLL)、C.I.12420(パーマネントレッドF4RH)、C.I.12450(ライトファストレッドトーナーB)、C.I.12490(パーマネントカーミンFB)、C.I.15850(ブリリアントカーミン6B)などがある。また、青色顔料としては、C.I.74100(無金属フタロシアニンブルー)、C.I.74160(フタロシアニンブルー)、C.I.74180(ファーストスカイブルー)などがある。
【0022】
これらの着色剤は、単独であるいは複数組合せて用いることができるが、結着樹脂100重量部に対して、5〜15重量部、好ましくは6〜12重量部使用することが望ましい。15重量部より多いとトナーの定着性および透明性が低下し、一方、5重量部より少ないと所望の画像濃度が得られない虞れがある。
【0023】
着色樹脂粒子中に分散される離型剤としては、具体的にはパラフィンワックス、ポリオレフィンワックス、芳香族基を有する変性ワックス、脂環基を有する炭化水素化合物、天然ワックス、炭素数12以上の長鎖炭化水素鎖〔CH3(CH2)11またはCH3(CH2)12以上の脂肪族炭素鎖〕を有する長鎖カルボン酸、そのエステル脂肪酸金属塩、脂肪酸アシド、脂肪酸ビスアシド等を例示し得る。異なる低軟化点化合物を混合して用いても良い。具体的には、パラフィンワックス(日本石油製)、パラフィンワックス(日本精蝋製)、マイクロワックス(日本石油製)、マイクロクリスタリンワックス(日本精蝋製)、硬質パラフィンワックス(日本精蝋製)、PE−130(ヘキスト製)、三井ハイワックス110P(三井石油化学製)、三井ハイワックス220P(三井石油化学製)、三井ハイワックス660P(三井石油化学製)、三井ハイワックス210P(三井石油化学製)、三井ハイワックス320P(三井石油化学製)、三井ハイワックス410P(三井石油化学製)、三井ハイワックス420P(三井石油化学製)、変性ワックスJC−1141(三井石油化学製)、変性ワックスJC−2130(三井石油化学製)、変性ワックスJC−4020(三井石油化学製)、変性ワックスJC−1142(三井石油化学製)、変性ワックスJC−5020(三井石油化学製)、密ロウ、カルナバワックス、モンタンワックス等を挙げることができる。脂肪酸金属塩として、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム、オレイン酸亜鉛、パルミチン酸亜鉛、パルミチン酸マグネシウム等がある。
【0024】
特に、ポリオレフィン系ワックスとしては、例えば低分子量ポリプロピレン、低分子量ポリエチレン、あるいは酸化型のポリプロピレン、酸化型ポリエチレン等が挙げられる。ポリオレフィン系ワックスの具体例としては、例えば、Hoechst Wax PE520、Hoechst Wax PE130、Hoechst Wax PE190(ヘキスト社製)、三井ハイワックス200、三井ハイワックス210、三井ハイワックス210M、三井ハイワックス220、三井ハイワックス220M(三井石油化学工業社製)、サンワックス131−P、サンワックス151−P、サンワックス161−P(三洋化成工業社製)などのような非酸化型ポリエチレンワックス、Hoechst Wax PED121、Hoechst Wax PED153、Hoechst Wax PED521、Hoechst Wax PED522、同Ceridust3620 、同CeridustVP130、同Ceridust VP5905、同Ceridust VP9615A、同Ceridust TM9610F、同 Ceridust 3715 (ヘキスト社製)、三井ハイワックス420M(三井石油化学工業社製)、サンワックスE−300、サンワックスE−250P(三洋化成工業社製)などのような酸化型ポリエチレンワックス、Hoechist Wachs PP230(ヘキスト社製)、ビスコール330−P、ビスコール550−P、ビスコール660P(三洋化成工業社製)などのような非酸化型ポリプロピレンワックス、ピスコールTS−200(三洋化成工業社製)などのような酸化型ポリプロピレンワックスなどが例示される。
【0025】
これらの離型剤は、単独であるいは複数種組合せて使用することができるが、結着樹脂に添加する離型剤の添加量は、結着樹脂100重量部に対して0.5〜10重量部であり、好ましくは2〜8重量部、更に好ましくは3〜7重量部である。結着樹脂に対する離型剤の添加量が多いと、透明性に問題があり、また、感光体や現像器等のプロセス部材がフィルミングによる汚染が生じ、好ましくない。なお、着色樹脂粒子中における離型剤の含有量は、着色樹脂粒子100重量部に対して0.5〜8重量部、好ましくは2〜6重量部、さらに好ましくは3重量部〜5重量部である。
【0026】
離型剤は結着樹脂に対して非相溶性とするのが良く、相互の溶解パラメーター(SP値)の差が大であるもの、例えば0.5以上あるものとするとよい。例えば結着樹脂であるポリエステルのSP値が10.3である場合、離型剤としてはポリエチレンワックス(SP値7.9)、ポリプロピレンワックス(SP値7.8〜8.0)等を組み合わせるとよい。
【0027】
離型剤は、セイコー電子(株)製「DSC120」で測定されるDSC吸熱曲線における吸熱メインピーク値である軟化点(融点)が40〜130℃、好ましくは50〜120℃のものである。軟化点が40℃未満の場合は、トナーの耐ブロッキング性及び保形性が不充分であり、軟化点が130℃を越える場合は定着温度又は定着圧を下げる効果が少ない。また、離型剤の軟化点(融点)と結着樹脂のフロー軟化温度との差は30℃以内のものとするとよい。
【0028】
荷電制御剤としては、摩擦帯電により正または負の荷電を与え得るものであれば、特に限定されず有機あるいは無機の各種のものが用いられ得る。
【0029】
正荷電制御剤としては、例えば、ニグロシンベースEX(オリエント化学工業(株)製)、第4級アンモニウム塩P−51(オリエント化学工業(株)製)、ニグロシン ボントロンN−01(オリエント化学工業(株)製)、スーダンチーフシュバルツBB(ソルベントブラック3:Colr Index 26150)、フェットシュバルツHBN(C.I.NO.26150)、ブリリアントスピリッツシュバルツTN(ファルベン・ファブリッケン・バイヤ社製)、ザボンシュバルツX(ファルベルケ・ヘキスト社製)、さらにアルコキシ化アミン、アルキルアミド、モリブデン酸キレート顔料などが挙げられる。中でも第4級アンモニウム塩P−51が好ましい。
【0030】
また、負荷電制御剤としては、例えば、オイルブラック(Color Index 26150)、オイルブラックBY(オリエント化学工業(株)製)、ボントロンS−22(オリエント化学工業(株)製)、サリチル酸金属錯体E−81(オリエント化学工業(株)製)、チオインジゴ系顔料、銅フタロシアニンのスルホニルアミン誘導体、スピロンブラックTRH(保土谷化学工業(株)製)、ボントロンS−34(オリエント化学工業(株)製)、ニグロシンSO(オリエント化学工業(株)製)、セレスシュバルツ(R)G(ファルベン・ファブリケン・バイヤ社製)、クロモーゲンシュバルツETOO(C.I.NO.14645)、アゾオイルブラック(R)(ナショナル・アニリン社製)などが挙げられる。中でも、サリチル酸金属錯体E−81が好ましい。
【0031】
これらの荷電制御剤は、単独であるいは複数種組合せて使用することができるが、結着樹脂に添加する荷電制御剤の添加量は、結着樹脂100重量部に対して0.001〜5重量部であり、好ましくは0.001〜3重量部である。
その他、着色樹脂粒子には磁性粒子、分散剤等の添加剤を適宜添加してもよい。
【0032】
樹脂粒子は、結着樹脂中に該結着樹脂に非相溶の離型剤、着色剤、荷電制御剤等の内添剤を混練・溶融により分散させた後、微粉砕手段により粉砕・分級して得られるもので、平均粒径は、3μm〜10μm、好ましくは5μm〜8μmとされる。また、得られる樹脂粒子の円形度は0.70〜0.90程度である。
【0033】
次に、樹脂粒子に被覆する樹脂被膜について説明する。樹脂被膜はカプセル用樹脂粒子を使用して形成され、ソープフリー乳化重合法により製造される球状粒子が好ましく例示される。ソープフリー乳化重合法は乳化重合系から乳化剤を除いた処方で、水相で発生した開始剤ラジカルが水相に僅かに溶けているモノマーを結合してゆきやがて不溶化し粒子核を形成する。この重合法で製造される粒子は、粒径分布としてシャープな粒子が達成され、また、粒径としては0.1μm〜1μmの範囲で制御される。カプセル用樹脂粒子として、粒径が均一なものを使用することにより、個々のカプセル用樹脂粒子における付着力のバラツキの少ない、均一な被覆層とすることができるが、粒径分布のバラツキの大きいものを使用すると微粒子側から優先的に樹脂粒子に付着し、均一な被覆層を形成できないという問題がある。また、ソープフリー乳化重合粒子は、その形成過程において乳化剤(界面活性剤)を使用しないで形成されるので、トナー粒子表面層として湿気の影響を防止でき、帯電安定性に優れたトナー粒子とできる。また、カプセル用樹脂粒子同士の凝集も防止でき、遊離微粉量の発生を防止できる。
【0034】
カプセル用樹脂粒子の調製時には単量体および重合開始剤の他に、その他所望の各種添加剤、例えば着色剤、荷電制御剤、その他所望の各種添加剤を添加してもよい。なお、カプセル用樹脂粒子中に荷電制御剤を添加する場合には、着色樹脂粒子中には不要とすることもできる。
【0035】
カプセル用樹脂粒子の調製に用いる単量体としてはビニル系モノマーを挙げることができ、例えばスチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、p−エチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、p−n−ブチルスチレン、p−tert−ブチルスチレン、p−n−ヘキシルスチレン、p−n−オクチルスチレン、p−n−ノニルスチレン、p−n−デシルスチレン、p−n−ドデシルスチレン、p−メトキシスチレン、p−エトキシスチレン、p−フェニルスチレン、p−クロルスチレン、3,4−ジクロルスチレン等のスチレンおよびその誘導体が挙げられ、その中でもスチレンが最も好ましい。他のビニル系モノマーとしては、例えばエチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチレンなどのエチレン不飽和モノオレフィン類、塩化ビニル、塩化ビニリデン、臭化ビニル、フッ化ビニル名どのハロゲン化ビニル類、酢酸ビニル、プロピレン酸ビニル、ベンゾエ酸ビニル、酪酸ビニルなどのビニルエステル類、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸n−オクチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸2−クロルエチル、アクリル酸フェニル、α−クロルアクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸n−オクチル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸ジエチルアミノエチルなどのα−メチレン脂肪族モノカルボン酸エステル類、アクリロニトリル、メタクリロニトリルアクリルアミドなどのような(メタ)アクリル酸誘導体、ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルイソブチルエーテルなどのビニルエーテル類、ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、メチルイソプロペニルケトンなどのビニルケトン類、N−ビニルピロール、N−ビニルカルバゾール、N−ビニルインドール、N−ビニルピロリドンなどのN−ビニル化合物、ビニルナフタリン類を挙げることができる。なお、カプセル用樹脂粒子に用いられる合成樹脂としてはこれらのビニル系モノマーは単独で用いた単独重合体であっても、あるいは複数組合せた共重合体であってもよい。
【0036】
またビニル系モノマーとしては、含窒素極性官能基を有するモノマーあるいはフッ素を有するモノマー成分を、単独であるいは上記したモノマーとの組み合わせで使用することもできる。このような極性基を有する単量体からカプセル用樹脂粒子を構成すると、このカプセル用樹脂粒子自体が帯電制御の働きをするために、荷電制御剤は着色樹脂粒子中に含ませるより少ない量で所望の帯電性を付与することが可能となる。
【0037】
含窒素極性官能基は正荷電制御に有効であり、含窒素極性官能基を有するモノマーとしては、一般式 CH2 =C(R1 )−COX−Q−N(R2)(R3 ) (式中、R1 は水素またはメチル基、R2 およびR3 は水素または炭素数1〜20のアルキル基、Xは酸素原子または窒素原子、Qはアルキレン基またはアリレン基である。)で表わされるアミノ(メタ)アクリル系モノマーがある。
【0038】
アミノ(メタ)アクリル系モノマーの代表例としては、N,N−ジメチルアミノメチル(メタ)アクリレート、N,N−ジエチルアミノメチル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノ(メタ)アクリレート、N,N−ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノブチル(メタ)アクリレート、p−N,N−ジメチルアミノフェニル(メタ)アクリレート、p−N,N−ジエチルアミノフェニル(メタ)アクリレート、p−N,N−ジプロピルアミノフェニル(メタ)アクリレート、p−N,N−ジブチルアミノフェニル(メタ)アクリレート、p−N−ラウリルアミノフェニル(メタ)アクリレート、p−N−ステアリルアミノフェニル(メタ)アクリレート、p−N,N−ジメチルアミノベンジル(メタ)アクリレート、p−N,N−ジエチルアミノベンジル(メタ)アクリレート、p−N,N−ジプロピルアミノベンジル(メタ)アクリレート、p−N,N−ジブチルアミノベンジル(メタ)アクリレート、p−N−ラウリルアミノベンジル(メタ)アクリレート、p−N−スタアリルアミノベンジル(メタ)アクリレートなどが例示される。さらに、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジエチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジエチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、p−N,N−ジメチルアミノフェニル(メタ)アクリルアミド、p−N,N−ジエチルアミノフェニル(メタ)アクリルアミド、p−N,N−ジプロピルアミノフェニル(メタ)アクリルアミド、p−N,N−ジブチルアミノフェニル(メタ)アクリルアミド、p−N−ラウリルアミノフェニル(メタ)アクリルアミド、p−N−ステアリルアミノフェニル(メタ)アクリルアミド、p−N,N−ジメチルアミノベンジル(メタ)アクリルアミド、p−N,N−ジエチルアミノベンジル(メタ)アクリルアミド、p−N,N−ジプロピルアミノベンジル(メタ)アクリルアミド、p−N,N−ジブチルアミノベンジル(メタ)アクリルアミド、p−N−ラウリルアミノベンジル(メタ)アクリルアミド、p−N−ステアリルアミノベンジル(メタ)アクリルアミド等が例示される。
【0039】
フッ素原子は負荷電制御に有効であり、フッ素含有モノマーとしては特に制限はないが、例えば、2,2,2−トリフルオロエチルアクリレート、2,2,3,3−テトラフルオロプロピルアクリレート、2,2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロアミルアクリレート、1H,1H,2H,2H−ヘプタデカフルオロデシルアクリレートなどのフルオロアルキル(メタ)アクリレートが好ましく例示される。このほかトリフルオロクロルエチレン、フッ化ビニリデン、三フッ化エチレン、四フッ化エチレン、トリフルオロプロピレン、ヘキサフルオロプロペン、ヘキサフルオロプロピレンなどの使用が可能である。なお、カプセル用樹脂粒子に用いる合成樹脂としてはこれらのビニル系モノマーを単独で用いた単独重合体であっても、あるいは複数組み合わせた共重合体であってもよい。
【0040】
カプセル用樹脂粒子は、球状のソープフリー乳化重合粒子であり、平均粒径が0.05μm〜1μm、好ましくは0.1〜0.8μm、より好ましくは0.15〜0.4μmのものを使用する。カプセル用樹脂粒子の平均粒径が0.05μmより小さいと耐熱性付与の観点から、カプセル用樹脂粒子層の厚みが薄いため、十分にその目的を達成することはできない。平均粒径が1μmより大きいときは、カプセル用樹脂粒子を着色樹脂粒子の表面に均一に付着させることが困難となり、表面被覆率が低下し、トナークリーニング性、耐久性等が十分に改良されず、耐熱性付与を目的とする場合、着色樹脂粒子の影響を受け易くなる。さらにカプセル用樹脂粒子が大きいと、その粒子を着色樹脂粒子表面に強固に付着固定させることが困難となる。カプセル用樹脂粒子は、着色樹脂粒子平均粒径の1/5以下のものとするとよい。
【0041】
カプセル用樹脂粒子は、着色樹脂粒子における結着樹脂の化学構造と類似する構造を有する樹脂を使用するのが好ましく、また、ガラス転移温度(Tg)が50〜100℃、好ましくは60〜90℃であり、また、フロー軟化点が70〜200℃、好ましくは100〜170℃の範囲のものが好ましい。
また、カプセル用樹脂粒子のフロー軟化点は、着色樹脂粒子の結着樹脂におけるフロー軟化点に比して、5℃以上高くするとよく、好ましくは20℃〜40℃の範囲で高いものとするとよい。
【0042】
また、カプセル用樹脂粒子は、着色樹脂粒子100重量部に対して5〜25重量部、好ましくは10〜20重量部の割合で使用されて被膜形成され、樹脂被覆層の膜厚は、0.05〜1μm、好ましくは0.1〜0.6μm、より好ましくは0.15〜0.35μmとされる。これにより、感光体や現像器等のプロセス部材へのフィルミングのないものとでき、また、透明性に優れ、また保存性に優れた耐久性のあるトナーとできる。
更に、本発明のトナーは、着色樹脂粒子が離型剤層を介して樹脂被覆層により被覆された構造を有するものであり、離型剤層の膜厚が0.001〜0.01μm、好ましくは0.002〜0.008μmである。
【0043】
これにより、定着時にあっては、熱定着ローラーにより樹脂被覆層が破壊されると同時に溶融した離型剤を瞬時に溶出させ、熱定着ローラーへの離型効果を一層発揮するものである。また、本発明の電子写真用乾式トナーは、離型剤の含有量が少なく、透明性を確保でき、また、離型剤の含有量を多くしなくても耐オフセット性に優れるものとできる。
【0044】
このようにして得られた電子写真用乾式トナーの平均粒径は、3〜10μm、好ましくは5〜8μmであり、これにより高精細化を可能とし、また、円形度を、0.93〜0.99、好ましくは0.94〜0.98であり、これにより、流動性、クリーニング性に優れるものとできる。
【0045】
本発明のトナーには、その流動性を向上させる為に、流動性向上剤を外添してもよい。流動性向上剤としては、有機系微粉末または無機系微粉末を用いることができる。例えばフツ素系樹脂粉末、すなわちフツ化ビニリデン微粉末、ポリテトラフルオロエチレン微粉末、アクリル樹脂系微粉末など;又は脂肪酸金属塩、すなわちステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸鉛など;又は金属酸化物、すなわち酸化鉄、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化亜鉛など;又は微粉末シリカ、すなわち湿式製法シリカ、乾式製法シリカ、それらシリカにシランカツプリング剤、チタンカツプリング剤、シリコンオイルなどにより表面処理をほどこした処理シリカなどがあり、これらは1種或いは2種以上の混合物で用いられる。
【0046】
好ましい流動性向上剤としては、ケイ素ハロゲン化合物の気相酸化法により生成された微粉体であり、いわゆる乾式法シリカ又はヒユームドシリカと称されるもので、従来公知の技術によって製造されるものである。例えば四塩化ケイ素ガスの酸水素焔中における熱分解酸化反応を利用するもので、基礎となる反応式は次の様なものである。
SiCl4 + 2H2 + O2 → SiO2 + 4HCl
【0047】
また、この製造工程において、例えば塩化アルミニウム又は塩化チタンなど他の金属ハロゲン化合物をケイ素ハロゲン化合物と共に用いる事によってシリカと他の金属酸化物の複合微粉体を得る事も可能であり、それらも包含する。その粒径は平均の一次粒径として、0.001〜2μmの範囲内である事が望ましく、特に好ましくは、0.002〜0.2μmの範囲内のシリカ微粉体を使用するのが良い。
本発明に用いられるケイ素ハロゲン化合物の気相酸化法により生成された市販のシリカ微粉体としては、例えば以下の様な商品名で市販されているものがある。日本アエロジル社製の「AEROSIL 130」、以下、同 200、同 300、同 380、TT600、MOX170、MOX80、COK84等が挙げられ、また、CABOT Co.社製の「Ca−O−SiL M−5」、以下、同 MS−7、同 MS−75、同 HS−5、同 EH−5等が挙げられ、また、WACKER−CHEMIE GMBH社製の「Wacker HDK N 20 V15」、以下、同 N20E、同 T30、同 T40、ダウコーニングCo.社の「D−C Fine Silica」、Fransill社の「Fransol」等が挙げられる。
【0048】
更には、該ケイ素ハロゲン化合物の気相酸化により生成されたシリカ微粉体に疎水化処理した処理シリカ微粉体を用いることがより好ましい。該処理シリカ微粉体において、メタノール滴定試験によって測定された疎水化度が30〜80の範囲の値を示すようにシリカ微粉体を処理したものが特に好ましい。疎水化方法としてはシリカ微粉体と反応、あるいは物理吸着する有機ケイ素化合物などで化学的に処理することによって付与される。好ましい方法としては、ケイ素ハロゲン化合物の上記気相酸化により生成されたシリカ微粉体を有機ケイ素化合物で処理する。
【0049】
その様な有機ケイ素化合物の例は、ヘキサメチレンジシラザン、トリメチルシラン、トリメチルクロルシラン、トリメチルエトキシシラン、ジメチルジクロルシラン、メチルトリクロルシラン、アリルジメチルクロルシラン、アリルフエニルジクロルシラン、ベンジルジメチルクロルシラン、ブロムメチルジメチルクロルシラン、α−クロルエチルトリクロルシラン、β−クロルエチルトリクロルシラン、クロルメチルジメチルクロルシラン、トリオルガノシリルメルカプタン、トリメチルシリルメルカプタン、トリオルガノシリルアクリレート、ビニルジメチルアセトキシシラン、ジメチルエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジフエニルジエトキシシラン、ヘキサメチルジシロキサン、1,3−ジビニルテトラメチルジシロキサン、1,3−ジフエニルテトラメチルジシロキサンおよび1分子当り2から12個のシロキサン単位を有し末端に位置する単位にそれぞれ1個宛のSiに結合した水酸基を有するジメチルポリシロキサン等がある。これらは1種あるいは2種以上の混合物で用いられる。
【0050】
その処理シリカ微粉体の粒径としては0.003〜0.1μm、0.005〜0.05の範囲のものを使用することが好ましい。市販品としては、タラノツクス−500(タルコ社)、AEROSIL R−972(日本アエロジル社)などがある。
流動性向上剤の添加量としては、該樹脂粒子100重量部に対して0.01〜5重量部、好ましくは0.1〜3重量部である。0.01重量部未満では流動性向上に効果はなく、5重量部を超えるとカブリや文字のにじみ、機内飛散を助長する。
【0051】
本発明のトナーの製造方法は、バインダーポリマー(結着樹脂)の製造に際して上述したが、基本的には次の各工程よりなる。
(1)原料の均一混合工程
結着樹脂、荷電制御剤等の添加剤を所定量ヘンシェルミキサー20B(三井鉱山(株))に投入し、均一混合する。
(2)結着樹脂中への各添加剤の分散固定化工程 均一に混合した後、二軸混練押出機{池貝化成(株)製PCM−30}を使用して溶融混練し、結着樹脂中に各添加剤を分散固定化する。溶融混練手段としては、他に「TEM−37」{東芝機械(株)}、「KRCニーダー」{(株)栗本鉄工所}等の連続式混練機や加熱・加圧ニーダーのようなバッチ式混練機等が挙げられる。
【0052】
(3)粉砕工程
混練物を粗粉砕して粒度調整をした後、ジェット粉砕機「200AFG」{ホソカワミクロン(株)}または「IDS−2」(日本ニューマチック工業(株))を使用し、ジェットエアーによる衝突粉砕により、微粉砕し、平均粒子径1〜8μmのものとする。粉砕手段としては他に、機械式粉砕機ターボミル{川崎重工(株)}、スーパーローター{日清エンジニアリング(株)}等が挙げられる。
(4)分級工程
微粉を除去し、粒径分布のシャープ化を目的として、風力又はローター回転による粒度調整を風力分級装置「100ATP」{ホソカワミクロン(株)}又は「DSX−2」{日本ニューマチック工業(株)}又は「エルボージェット」{日鉄鉱業(株)}等を使用して行なう。
(5)外添処理工程
得られた着色樹脂粒子と流動化剤を、所定量ヘンシェルミキサー20B{三井鉱山(株)}に投入し均一混合し、トナーとする。
【0053】
このようにして得られるトナーとして、平均粒径は、3〜10μm、好ましくは5〜8μmとするとよく、これにより高精細化を可能とする。また、例えば熱風処理等により円形度を、0.93〜0.99、好ましくは0.94〜0.98のものとするとよく、これにより、流動性、クリーニング性に優れるものにできる。
【0054】
本発明のトナーの、軟化点(Tm)、ガラス転移点(Tg)、分子量、粒径,貯蔵弾性率G′、損失弾性率G″、緩和弾性率G(t)、THF不溶分、光沢度等のトナーの物性値の測定方法および定着時のトナーのオフセット良好域および光沢度の評価方法はそれぞれ公知の方法が採用できるが、それらの一例を後述する実施例および比較例の説明において説明する。
【0055】
(本発明の実施例および比較例)
次に、本発明のトナーを実施例および比較例により、具体的に説明する。
まず、本発明のトナーの実施例および比較例の各トナーの物性値の測定、定着ニップ通過時間の測定および定着時のトナーのオフセット良好域の評価および光沢度の評価について説明する。
【0056】
(1)軟化点(Tm;融点)[℃]の測定 (株)島津製作所製「定荷重押出型細管式レオメータ フローテスタ CFD−500D」を用いて、下記条件にて測定する。
測定試料の調製 : 測定試料としてトナー約1gを圧縮成型し、フローテスタのシリンダの内径に合わせた円柱状試料とする。
測定条件 : 荷重 20kgf、ダイ穴 1mm、ダイ長さ 1mm
測定方法 : 1/2法
Tm : 結晶融解点に相当する吸熱が生じたピーク位置の温度とする。
【0057】
(2)ガラス転移点(Tg)[℃]の測定 トナー10mgをアルミニウム製セルにパッキングし、セイコーインスツルメント(株)製「DSC120」を用いて下記の条件で測定する。
測定温度 : 20℃(測定開始温度)〜200 ℃(測定終了温度)
昇温速度 : 10 ℃/min
Tg : ガラス転移点に相当する吸熱が生じた■(吸熱カーブのショルダー位置)の温度とする。
【0058】
(3)粒径および粒径分布の測定
本明細書では、粒径という場合「平均粒径」を意味する。
Dv50、Dv90および個数分布の測定は、コールターマルチサイザーIII 型(コールター社製)を用い、100μmのアパチャーチューブで粒径別相対重量分布を測定することにより求める。また、シリカ粒子等の外添剤の粒径は、電子顕微鏡法による。
【0059】
(4)緩和弾性率G(t)[Pa]の測定 本発明のトナーの緩和弾性率G(t)Paは、下記の粘弾性測定装置を用い応力緩和測定モード(つまり、応力緩和測定)により下記の条件で粘弾性測定を行うことで求める。ここで、応力緩和測定モードは、予め設定した量の歪を測定用トナーサンプルに急激に加えて、その後に時間経過によってその歪を維持するために必要な応力を測定する方法である。また、このような時間経過によって変化する応力を一定歪みで除算した価が、緩和弾性率G(t)[Pa]である。
【0060】
そして、本発明では、前述のように応力緩和の測定開始時の緩和時間0.01secにおける初期緩和弾性率G(t=0.01)Paおよび所定時間経過後の緩和時間Δt(sec)における緩和弾性率G(t=Δt)Paを求める。そして、求めた緩和弾性率G(t=0.01)Paと緩和弾性率G(t=Δt)Paとの比G(r){=G(t=0.01)/G(t=Δt)}を算出する。
【0061】
粘弾性測定装置: 粘弾性測定装置は、アレス粘弾性測定システム
(ARES粘弾性測定装置;レオメトリック・サイエンティフィック・エフ・イー社製)である。
測定温度 : 測定温度、つまり定着設定温度(加熱ローラの表面温度の制御中心値)は、150℃に設定した。
ジオメトリー : 上下2枚のパラレルプレート(φ25mm径)。
測定試料の調製: 測定試料は、圧縮成型したトナー約1gをパラレルプレートの下プレートに載せ、ヒーターにより測定温度に加熱し少し柔らかくなってきたところで、このトナーをパラレルプレートの上プレートで挟んで加圧する。パラレルプレートからはみ出したトナーはトリミングして取り除き、パラレルプレートの外周形状(つまり、パラレルプレートの直径)に合わせ、かつ試料の高さ(上下プレート間のギャップ)を1.0〜2.0mmに調製して円柱状試料とする。なお、図3(c)に示すように上下プレート全面にトナーが密着していない場合は不良(NG)として、測定試料とはしない。
歪み印加量 : パラレルプレートの上プレートは回転させずに、パラレルプレートの下プレートのみを回転して歪を与える。このとき、測定温度を一定にし、歪み依存(Strain Sweep)モードで、測定試料に徐々に大きな歪み{周波数1[rad/sec](1rad/sec=(1/6.28)Hz、歪み0.1〜200%}を与える。そして、与えた歪みに対し動的粘弾性の貯蔵弾性率G′および損失弾性率G″が線形領域における最大歪みを緩和弾性率測定時の測定歪みとする。
測定モード : 応力緩和(Stress Relax)モードで測定を行う。
【0062】
(5)定着時のオフセット良好域の評価
セイコーエプソン社製LP3000Cより定着部を外したもので、PPC用普通紙(富士ゼロックスオフィスサプライ社製J(坪量82g/m2)の先端から10mmの位置に2cm×2cmの四方領域にトナーを均一に付着させて未定着パッチ(トナー付着量0.4mg/cm2)を作製した。これを、コニカ社製カラーレーザープリンタ KL−2010から定着器(定着ユニット)を取り外し、この定着器を外部駆動装置により独立して駆動可能にするとともに、その定着ニップ通過時間を調整できるようにし、更に、PPC用普通紙上のトナーの未定着パッチに接する側の加熱ローラ(定着ローラ)の表面温度を100℃から200℃に制御できるように改造した。更に、定着ローラ表面にシリコーンオイルを塗布する塗布手段を取り外し(オイルパッド非装着状態)、また、印字されていないA4サイズの白紙を1,000枚通紙させ、更に定着ローラ表面をイソプロピルアルコールにより清掃し、更に綿布で乾拭きし、定着ローラの表面にシリコーンオイルのない状態に維持した。
【0063】
このように定着ローラの表面からシリコーンオイルを除去した定着器に、PPC用普通紙をニップ幅8mmで、各実施例および各比較例のトナーに対して定着ニップ通過時間30[msec]で通過させた。その場合、温度を前述の温度領域で変化させて通紙し、パッチ定着器位置から定着ローラ円周分下の紙上に、目視により、低温または高温オフセット痕が生じていないと判断された温度領域をオフセット良好領域とした。
【0064】
(本発明のトナーの実施例および比較例)
次に、本発明のトナーの実施例および比較例について説明する。
〈トナー用樹脂の製造方法〉
まず、本発明のトナーの実施例および比較例に用いた樹脂の製造例について説明する。
(樹脂1)
樹脂1は、ポリオール(PO1)として、ポリオキシエチレンビスフェノールAエーテル{日本油脂(株)製ユニオールDA−400:OH基価273KOHmg/g}と、ポリオール(PO2)として、ジメチロールブタン酸を120℃にて加温溶解させ、ポリオール(PO1)とポリオール(PO2)との配合比{(PO1)/(PO2)}が(PO1)/(PO2)=70/30(モル比)となるようにして、ポリオール原料であるポリオール(PO3)を調製した。
【0065】
このポリオール(PO3)とイソシアネート成分であるジフェニルメタン−4,4′−ジイソシアネートとを、配合比がイソシアネート成分/(PO3)=1/1.27{イソシアネート基数/イソシアネートと反応可能な活性水素を持つ官能基数}となるように配合し、この配合物に、触媒としてジオクチル錫ジラウレート2ppmを添加して120℃の加温下で混合溶解し、速やかに200mm×300mmのトレーに流し込み、これを大気炉に投入し、120℃で1時間保持した後、さらに130℃で5時間保持して反応を完結させ、ポリウレタン樹脂を得た。
得られたポリウレタン樹脂のTgが76℃、更にTmが126℃であった。
【0066】
(樹脂2)
樹脂2は、ポリオール(PO1)として、ポリオキシエチレンビスフェノールAエーテル{日本油脂(株)製ユニオールDA−400:OH基価273KOHmg/g}と、ポリオール(PO2)として、ジメチロールブタン酸を120℃にて加温溶解させ、ポリオール(PO1)とポリオール(PO2)との配合比{(PO1)/(PO2)}が(PO1)/(PO2)=90/10(モル比)となるようにして、ポリオール(PO3)を調製した。
【0067】
次に、このポリオール(PO3)とイソシアネート成分であるジフェニルメタン−4,4′−ジイソシアネートとを、配合比がイソシアネート成分/(PO3)=1/1.4{イソシアネート基数/イソシアネートと反応可能な活性水素を持つ官能基数}となるように配合し、この配合物に、触媒としてジオクチル錫ジラウレート2ppmを添加して120℃の加温下で混合溶解し、速やかに200mm×300mmのトレーに流し込み、これを大気炉に投入し、120℃で1時間保持した後、さらに130℃で5時間保持して反応を完結させ、ポリウレタン樹脂である樹脂2を得た。
得られたポリウレタン樹脂のTgが73℃、更にTmが124℃であった。
【0068】
〈トナーの製造方法〉
(実施例1)
前述の樹脂1を100重量部、着色剤として顔料 Toner Magenta 6B(クラリアントジャパン社製)を5重量部、離型剤として精製カルナバワックスWAX type #1(日本ワックス社製)を1重量部、および帯電制御剤として Bontron E−84(オリヱント化学工業社製)を2重量部加えてヘンシェルミキサーで十分に均一混合した後、2軸押出機{東芝機械(株)社製}で溶融混練し、常温(25℃)に冷却後、粉砕機 AFG200{ホソカワミクロン(株)社製}で粉砕、同分級機 ATP200 で分級し、重量Dv50が7.5μm、個数分布で4.2μm以下が10%の大粒径側のトナーを得た。
次に、樹脂2を100重量部とした他は、前述の大粒径側のトナーの場合と同様にして、重量Dv50が5.4μm、個数分布で4.2μm以下が63%の小粒径側のトナーを得た。
そして、大粒径側のトナー90重量部および小粒径側のトナー10重量部の混合物に対して、疎水性シリカ(日本アエロジル社製 RX200、粒径12nm)を0.5重量部添加して、ヘンシェルミキサーで混合攪拌し、実施例1のマゼンタ色トナーを得た。
【0069】
(実施例2)
前述の実施例1の場合の小粒径側のトナーの樹脂2に代えてポリエステル樹脂(架橋型、軟化点112℃、日本合成化学工業社製、商品名ポリエスターHP−313)を用いた他は、前述の実施例1の場合と全く同様にして小粒径側のトナーを得た。このとき、小粒径側のトナーは、重量Dv50が5.3μm、個数分布で4.2μm以下が62%であった。
そして、前述の実施例1の場合と同様にして、大粒径側のトナー90重量部および小粒径側のトナー10重量部の混合物に対して、疎水性シリカ(日本アエロジル社製 RX200、粒径12nm)を0.5重量部添加して、ヘンシェルミキサーで混合攪拌し、実施例2のマゼンタ色トナーを得た。
【0070】
(比較例1)
前述の実施例1の場合の大粒径側のトナーの組成で重量Dv50が7.5μm、個数分布で4.2μm以下が21%であり、その他は実施例1の場合と同様にして比較例1のトナーを作製した。
【0071】
(比較例2)
前述の実施例1の場合の小粒径側のトナーの組成で重量Dv50が7.5μm、個数分布で4.2μm以下が22%であり、その他は実施例1の場合と同様にして比較例2のトナーを作製した。
【0072】
これらの実施例1、2および比較例1、2の各トナーについて、緩和時間Δt[sec]を0.3secとして、緩和時間0.01secおよび緩和時間0.3secのときの微粉のトナーの緩和弾性率GS[Pa]およびトナー全体の緩和弾性率GA[Pa]を測定するとともに、微粉のトナーのそれらの比GS(r){=GS(t=0.01)/GS(t=0.3)}およびトナー全体のそれらの比GA(r){=GA(t=0.01)/GA(t=0.3)}求めた。なお、緩和時間Δt[sec]は0.3secに限定されるものではない。また、実施例および比較例の各トナーを用いて前述の定着器により定着実験を行った。この定着実験でのオフセット良好域における温度[℃]領域を前述の方法で測定した。それらの結果を、表1に示す。
【0073】
【表1】
【0074】
表1から明らかなように、実施例1および2の各トナーは、いずれも、微粉のトナーの比GS(r){=GS(t=0.01)/GS(t=0.3)}がトナー全体の比GA(r){=GA(t=0.01)/GA(t=0.3)}より大きい。また、低温オフセット痕が生じない温度は実施例1では140℃で、また実施例2では150℃であり、比較的低い温度で良好な低温定着が可能であり、しかも、低温および高温オフセット痕が生じないオフセット良好域の温度領域の幅が40℃以上であり、比較的幅の広い温度領域を有し低温オフセットを防止可能なことが認められた。
【0075】
これに対して、表1から明らかなように、比較例1のトナーは、微粉のトナーの比GS(r){=GS(t=0.01)/GS(t=0.3)}がトナー全体の比GA(r){=GA(t=0.01)/GA(t=0.3)}より大きい。しかし、低温オフセット痕が生じない温度が比較例1では170℃で比較的高い温度で低温定着が難しく、しかも、低温および高温オフセット痕が生じないオフセット良好域の温度領域の幅が20℃であり、比較的幅の狭い温度領域を有し、低温オフセットを防止することが難しいことが認められた。また、比較例2のトナーは、微粉のトナーの比GS(r){=GS(t=0.01)/GS(t=0.3)}がトナー全体の比GA(r){=GA(t=0.01)/GA(t=0.3)}より小さい。しかも、低温オフセット痕が生じない温度が比較例2では180℃で比較的高い温度で低温定着が難しく、しかも、低温および高温オフセット痕が生じないオフセット良好域の温度領域の幅が0℃であり、まったく温度幅がなく、低温オフセットを防止することがきわめて難しいことが認められた。
Claims (1)
- 結着樹脂からなり微粉のトナーを含むトナーであって、
応力緩和測定において、応力緩和の測定開始時間である緩和時間0.01[sec]における緩和弾性率G(t=0.01)[Pa]と所定時間経過後の緩和時間Δt[sec]における緩和弾性率G(Δt)[Pa]との比{G(r)=G(t=0.01)/G(t=Δt)}に関し、前記微粉トナーの前記比{GS(r)=GS(t=0.01)/GS(t=Δt)}がトナー全体の前記比{GA(r)=GA(t=0.01)/GA(t=Δt)}より大きいことを特徴とするトナー。
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JP2014070090A (ja) * | 2012-09-27 | 2014-04-21 | Brother Ind Ltd | 印字済み粘着テープ及び印字済み粘着テープロール |
JP2015166779A (ja) * | 2014-03-03 | 2015-09-24 | ブラザー工業株式会社 | 粘着テープ印刷装置及び粘着テープロール |
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-
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- 2003-02-28 JP JP2003054659A patent/JP2004264583A/ja active Pending
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