JP2004333968A - トナー、画像形成方法及びプロセスカートリッジ - Google Patents

トナー、画像形成方法及びプロセスカートリッジ Download PDF

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Abstract

【課題】ワックス分散が均一で、低温定着性、耐高温オフセット性に優れ、高温高湿、常温常湿温度において安定した画像濃度を示すトナーを提供する。
【解決手段】周波数6.28rad/sで測定した粘弾性特性が所定の温度依存性を示し、且つ、DSC曲線における吸熱メインピーク温度が所定の温度範囲にあるトナー。
【選択図】 なし

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真法、静電記録法、静電印刷法、トナージェット方式記録法などを利用した記録方法に用いられるトナー、及び該トナーを用いた画像形成方法及びプロセスカートリッジに関する。
【0002】
【従来の技術】
電子写真法は、種々の手段により感光体上に静電荷像を形成し、次いで該静電荷像をトナーを用いて現像し、必要に応じて紙の如き転写材にトナー像を転写した後、加熱、圧力、加熱加圧或いは溶剤蒸気により定着し、トナー像を得るものである。
【0003】
上述の最終工程であるトナー画像を紙の如きシートに定着する工程に関して種々の方法や装置が開発されているが、現在、最も一般的な方法は加熱ローラーまたは加熱フィルムを介した固定発熱ヒーターによる圧着加熱方式である。
【0004】
加熱ローラーによる圧着加熱方式は、トナーに対し離型性を有する加熱ローラーの表面と被定着シートのトナー像面を加圧下で接触しながら被定着シートを通過させることによりトナー像の定着を行うものである。この方法は加熱ローラーの表面と被定着シート上のトナー像とが加圧下で接触するため、トナー像を被定着シート上に融着する際の熱効率が極めて良好であり、迅速に定着を行うことができる。
【0005】
加熱ローラー表面と軟化・溶融状態にあるトナー像が加圧下で接触するために、トナー像の一部が定着ローラー表面に付着・転移し、次の被定着シートにこれが再転移することにより被定着シートを汚す、オフセット現象が生じる。このオフセット現象は定着速度や定着温度の影響を大きく受ける。一般に定着速度が遅い場合は、加熱ローラーの表面温度は比較的低く設定され、定着速度が速い場合は、加熱ローラーの表面温度は比較的高く設定される。これは、トナーを定着させるために加熱ローラーからトナーに与える熱量を、定着速度によらずほぼ一定にするためである。
【0006】
被定着シート上のトナーは、何層かのトナー層を形成している。定着速度が速く、加熱ローラーの表面温度が高い系においては、加熱ローラーに接触するトナー層と、被定着シートに接触している最下層のトナー層との温度差が大きくなる。加熱ローラーの表面温度が高い場合には、最上層のトナー層が過剰に軟化・溶融してオフセット現象を起こしやすくなる。また、加熱ローラーの表面温度が低い場合は、最下層のトナーは定着するに充分な程度に溶けないために、被定着シート上にトナーが定着しない低温オフセットという現象が起きやすい。
【0007】
この問題を解決する方法として、定着速度が速い場合には、定着時の圧力を上げて被定着シートへトナーをアンカーリングさせる方法が、通常行われている。この方法だと、加熱ローラー温度をある程度下げることができ、トナーの高温オフセット現象を防ぐことが可能となる。しかし、トナーにかかるせん断力が非常に大となるために、被定着シートが定着ローラーに巻きつき、巻きつきオフセットが発生したり、定着ローラーから被定着シートを分離するための分離爪の分離跡が定着画像に出現したりしやすい。さらには、圧力が高いがゆえに、定着時にライン画像が押しつぶされたり、トナーが飛び散ったりして定着画像の画像劣化を生じ易い。
【0008】
トナーのオフセット現象を改良することとトナーの定着性を改良することは同一視されてきたが、結着樹脂の分子量分布或いは低融点ワックスの添加による定着性向上とオフセット改良では限界があり、不十分である。
【0009】
また、定着部材、クリーニング部材の離型性を向上してオフセットを改良する試みもトナーの離型性が不十分である場合には、使用初期の段階では充分なオフセット防止効果が期待できても長期間使用した場合には各部材の経年劣化を生じ、最終的にはオフセットが発生する場合がある。
【0010】
また、トナーには離型性を付与することを目的としてワックスを含有させる場合があるが、経年劣化した定着部材やクリーニング部材に対して充分なオフセット防止効果を維持するためには、多量のワックスを含有させる必要がある。この場合にはトナーの現像性、即ち、画像濃度の低下、カブリ濃度の上昇等の問題が生じ、さらにはトナー粒子に含有されるワックスの分散状態を制御するのが困難であり、トナーが遊離したワックスを多量に含有することになる。結果的に、感光体上のトナーのクリーニングが充分にできずに残存し、画像欠陥となる場合がある。
【0011】
また、トナーの離型性及び定着性の改良を目的として、トナー製造時にワックス類が添加されているが、トナー粒子にワックス類を均一に分散することは困難である。ワックスの分散が不充分であることはトナーの定着性能ばかりでなく、現像性にも問題が生じやすく、特に近年、微粒子化が進んでいるトナーにおいてはこの問題は顕著となる。
【0012】
特許文献1では、180℃での貯蔵弾性率(G’)、及び損失弾性率(G”)と貯蔵弾性率(G’)の比(G”/G’)で示される損失正接(tanδ)が特定の範囲にあるトナーが開示されているが、低温定着性にはある程度の改良が見られるものの、耐オフセット性は十分に改良されていない。
【0013】
特許文献2では、スチレン系単量体、(メタ)アクリル系単量体、不飽和ポリエステル樹脂の共重合体を結着樹脂とし、不飽和ポリエステル樹脂を0.05〜10質量%含有する現像剤が開示され、特許文献3では、特定の分子量、ガラス転移温度(Tg)を有するビニル系樹脂を特定量含有するポリエステル樹脂を結着樹脂の主成分として含有する現像剤が開示されているが、定着性及びワックスの分散性は十分に改良されていない。
【0014】
特許文献4では、特定の分子量を有するポリエステル樹脂と特定の構造を有するビニル系ポリマーを反応させることにより得られる樹脂からなる結着樹脂が開示されているが、定着性及びワックスの分散性は十分に改良されていない。
【0015】
特許文献5では、結着樹脂がハイブリッド樹脂成分を含有し、特定の溶媒に対して不溶分を特定量含有し、テトラヒドロフラン可溶成分が特定の分子量分布を有するトナーが開示されているが、特に多量のワックスを含有するトナー粒子におけるワックスの分散性は十分に改良されているとはいえない。
【0016】
【特許文献1】
特開平11−084716号公報
【特許文献2】
特開昭57−171345号公報
【特許文献3】
特開昭62−195681号公報
【特許文献4】
特開平11−153885号公報
【特許文献5】
特開2000−56511号公報
【0017】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述の如き問題点を解決したトナー、画像形成方法及びプロセスカートリッジを提供するものである。
【0018】
即ち、本発明の目的は、トナー粒子におけるワックス分散が均一であり、低温定着性及び耐高温オフセット性に優れたトナーを提供することにある。
【0019】
本発明の目的は、熱ロール定着器を使用する中〜高速機、或いは、耐熱フィルムを介した固定発熱ヒーターによる圧着加熱定着方式を使用する中〜低速機において、高温高湿或いは常温常湿環境においても安定した画像濃度を示すトナーを提供することにある。
【0020】
さらに本発明の目的は、高温高湿或いは常温常湿環境においても高品質の画像を得ることができる画像形成方法及びプロセスカートリッジを提供することにある。
【0021】
【課題を解決するための手段】
本発明の第一は、結着樹脂、着色剤及びワックスを少なくとも含有するトナーにおいて、
該トナーの周波数6.28rad/sで測定した粘弾性特性において、
(a)貯蔵弾性率の60℃における値(G’60)と70℃における値(G’70)との比(G’60/G’70)が20以上であり、
(b)貯蔵弾性率の130℃における値(G’130)と180℃における値(G’180)との比(G’130/G’180)が5以下であり、
(c)損失正接の130℃における値(tanδ130)と180℃における値(tanδ180)との比(tanδ130/tanδ180)が2以上であり、
該トナーの示差走査熱量計(DSC)により昇温時に測定される吸熱メインピーク温度が80〜130℃であることを特徴とする。
【0022】
また、本発明の第二は、(I)静電荷像を担持するための像担持体に担持されている静電荷像をトナーにより現像してトナー画像を形成する現像工程:
(II)該像担持体上に形成されたトナー像を中間転写体を介して、または介さずに記録材に転写する転写工程:
(III)該記録材に転写されたトナー像を該記録材に加熱定着する定着工程:を有する画像形成方法において、
該トナーが、上記本発明第一のトナーであることを特徴とする。
【0023】
さらに本発明の第三は、感光体上に形成された静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成し、該トナー像を記録材に転写することにより画像を形成する画像形成装置に用いられ、同装置から着脱可能に構成されているプロセスカートリッジであって、
感光体と、前記感光体を帯電させる帯電手段と、前記感光体上に静電潜像を形成しる潜像形成手段と、前記トナー像を記録材に転写する転写手段と、前記記録材にトナー像が転写された後に前記感光体上に残留したトナーを除去するクリーニング手段と、から選ばれる少なくとも1つの手段が、前記感光体上に形成された前記静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像手段と一体に支持され、
該トナーが、上記本発明第一のトナーであることを特徴とする。
【0024】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、より高いレベルで耐久により経時劣化した定着部材へのトナー付着及びオフセットを改善するためには、トナーの接触角等で表せる離型性を向上させただけでは充分とはいえず、軟化或いは溶融したトナーを大きく変形させる様な外力を加えた状態で、トナーが特定の粘弾性挙動を示すがことが重要であることを見出した。
【0025】
本発明者等は、トナーの貯蔵弾性率(G’)及び損失正接(tanδ)が特定の範囲にあり、且つ示差走査熱量計(DSC)により昇温時に測定される吸熱メインピーク温度(融点)が80〜130℃の範囲にある場合に、トナーの低温定着性とオフセットが改良されることを見出した。
【0026】
本発明者らは、軟化或いは溶融したトナーを大きく変形させることに相当する歪みを加えた際のトナーの貯蔵弾性率が特定の範囲にある場合に、耐久により経時劣化した定着部材へのトナー付着及びオフセットが顕著に改善されることを見出した。
【0027】
特に、本発明者等は、結着樹脂としてポリエステルユニットとビニル系重合体ユニットを有するハイブリッド樹脂成分を有するトナーにおいて、該ハイブリッド樹脂成分を製造する際に特定のビニル系モノマーを用いて変性したワックスを添加する場合に、トナーの貯蔵弾性率及び損失正接を本発明のトナーに好適な範囲に制御できるばかりでなく、トナー粒子におけるワックスの分散性が向上することにより、トナーの摩擦帯電特性が改善され、優れた定着性能と現像性を両立することが可能となることを見出した。
【0028】
本発明のトナーは、周波数6.28rad/sで測定したトナーの粘弾性特性において、貯蔵弾性率の60℃における値(G’60)と70℃における値(G’70)との比(G’60/G’70)が20以上であり、好ましくは25〜100、さらに好ましくは30〜50である。当該比(G’60/G’70)が20未満となる場合には低温定着性が悪化する場合があり好ましくない。
【0029】
また、本発明のトナーは、周波数6.28rad/sで測定した粘弾性特性において、貯蔵弾性率の130℃における値(G’130)と180℃における値(G’180)との比(G’130/G’180)が5以下であり、好ましくは1〜3、さらに好ましくは1.2〜2である。当該比(G’130/G’180)が5を超える場合には高温領域での貯蔵弾性率が低く、耐高温オフセット性が悪化する場合があり好ましくない。
【0030】
さらに、本発明のトナーは、周波数6.28rad/sで測定した粘弾性特性において、貯蔵弾性率(G’)と損失弾性率(G”)の比(G”/G’)で示される損失正接(tanδ)の、130℃における値(tanδ130)と180℃における値(tanδ180)との比(tanδ130/tanδ180)が2以上であり、好ましくは2.5〜10であり、さらに好ましくは2〜5である。該比(tanδ130/tanδ180)が2未満となる場合には、180℃における貯蔵弾性率(G’180)が低いことを意味し、耐高温オフセット性が悪化する場合があり好ましくない。
【0031】
本発明のトナーは、DSCで測定される昇温時の吸熱ピーク温度で規定される融点が80〜130℃であり、好ましくは85〜120℃であり、さらに好ましくは90〜110℃であり、同時に当該温度範囲に吸熱サブピークまたは吸熱ショルダーを有してもよい。80〜130℃の温度領域に吸熱ピークを有さない場合には低温定着性と耐高温オフセット性を同時に満足することが困難となる場合があり、またトナーの保存性が悪化する場合があり好ましくない。
【0032】
本発明のトナーは、温度150℃、周波数6.28rad/sで測定した貯蔵弾性率が歪み50〜200%の範囲に極小値(G’min)を有することが好ましく、より好ましくは歪み10%における貯蔵弾性率の値(G’10%)と上記極小値(G’min)の差(G’10%−G’min)が500〜2000Paとなる場合であり、さらに好ましくは該差が700〜1500Paとなる場合である。150℃における貯蔵弾性率が歪み50〜200%の範囲に極小値を持たない場合には耐高温オフセット性が悪化する場合があり好ましくない。
【0033】
本発明のトナーは、結着樹脂がポリエステルまたはハイブリッド樹脂成分を含有することが好ましく、より好ましくはハイブリッド樹脂成分を含有する場合であり、当該樹脂成分を含むことにより、上記した損失正接を好適な範囲に調整することができる。
【0034】
本発明のトナーは、結着樹脂のテトラヒドロフラン(THF)可溶分のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定されるクロマトグラムにおいて、分子量3000〜17000の領域にメインピークを有するものであるが、好ましくは分子量6000〜15000の領域にメインピークを有する場合であり、さらに好ましくは分子量10000〜14000の領域にメインピークを有する場合である。もし、分子量3000〜17000の領域にメインピークを有さない場合には、低温定着性と耐高温オフセット性の両方を満足することはできず好ましくない。
【0035】
本発明のトナーは、結着樹脂中に10〜50質量%のTHF不溶分を含有することが好ましく、さらに好ましくは15〜40質量%、望ましくは20〜35質量%含有するものである。結着樹脂に含有されるTHF不溶分が10質量%未満となる場合には高温オフセット性が悪く、また50質量%超となる場合には低温定着性が阻害され好ましくない。
【0036】
本発明のトナーは、酸価(Av)が10〜30mgKOH/gであることが好ましく、より好ましくは15〜25mgKOH/gである。トナーの酸価が10mgKOH/g未満となる場合、或いは20mgKOH/g超となる場合のいずれにおいても高温高湿環境下での画像濃度低下または耐久による画像濃度低下等の画像濃度安定性に問題が生じる場合が有り好ましくない。
【0037】
本発明において、結着樹脂がハイブリッド樹脂を含有する場合には、13C−NMR測定によりハイブリッド樹脂に特有のカルボキシル基のシグナルが、ポリエステルのエステル結合またはカルボン酸に由来するカルボキシル基とは異なる位置に観察されるため、13C−NMR測定により、結着樹脂のハイブリッド樹脂成分の存在を確認することができる。本発明のトナーが非磁性トナーの場合には、そのまま測定資料とすることができるが、磁性トナーの場合には、磁性体が13C−NMRの分解能を阻害するために、トナーを濃塩酸水溶液中に添加して室温で70〜80時間撹拌し、磁性体を溶出してから測定を行う。13C−NMRスペクトルの測定例を表1に示す。
【0038】
【表1】
Figure 2004333968
【0039】
本発明において、結着樹脂として用いられるポリエステル樹脂またはハイブリッド樹脂のポリエステルユニットを形成するモノマーとしては以下のものが挙げられる。
【0040】
アルコール成分としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、2−エチル1,3−ヘキサンジオール、水素添加ビスフェノールA、下記式(1)で示されるビスフェノール誘導体、また下記式(2)で示されるジオール類が挙げられる。
【0041】
【化1】
Figure 2004333968
【0042】
[式中、Rはエチレンまたはプロピレン基を示し、x及びyはそれぞれ1以上の整数であり、且つx+yの平均値は2〜10である。]
【0043】
【化2】
Figure 2004333968
【0044】
[式中、R’はエチレン、プロピレンまたはtert−ブチレン基を示す。]
【0045】
酸成分としては、フタル酸、無水フタル酸、イソフタル酸及びテレフタル酸の如き芳香族ジカルボン酸類;コハク酸、アジピン酸、セバシン酸及びアゼライン酸の如きアルキルジカルボン酸類または酸無水物;炭素数6〜18のアルキル基で置換されたコハク酸もしくはその酸無水物;フマル酸、マレイン酸及びシトラコン酸の如き不飽和ジカルボン酸類またはその酸無水物;が挙げられる。
【0046】
本発明のトナーにおいて、ポリエステル樹脂またはハイブリッド樹脂を構成するポリエステルユニットは不飽和、飽和にかかわらずGPCにより測定されるTHF可溶分の重量平均分子量(Mw)が2000〜50000となり、重量平均分子量と数平均分子量(Mn)の比(Mw/Mn)は2〜20であることが好ましく、より好ましくはMwが3000〜20000、Mw/Mnが2.5〜10であり、特に好ましくはMwが5000〜15000となり、Mw/Mnが2.7〜5となる場合である。Mwが2000未満となり、Mw/Mnが2未満或いは20超となる場合には、トナーの耐高温オフセット性が不十分となり、Mwが1万超となり、Mw/Mnが2未満或いは10超となる場合には、トナーの低温定着性が阻害され好ましくない。
【0047】
ハイブリッド樹脂成分を構成するビニル系重合体ユニットとしては、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−メトキシスチレン、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、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−ドデシルスチレンの如きスチレン及びその誘導体;エチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチレンの如きエチレン不飽和モノオレフィン類;ブタジエンの如き不飽和ポリエン類;塩化ビニル、塩化ビニリデン、臭化ビニル、フッ化ビニルの如きハロゲン化ビニル類;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ベンゾエ酸ビニルの如きビニルエステル酸;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の如きα−メチレン脂肪族モノカルボン酸エステル類;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の如きアクリル酸エステル類;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の如きビニルエーテル類;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の如きビニルケトン類;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−ビニルピロリドンの如きN−ビニル化合物;ビニルナフタリン類;アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミドの如きアクリル酸もしくはメタクリル酸誘導体;前述のα,β−不飽和酸のエステル、二塩基酸のジエステル類が挙げられる。
【0048】
また、マレイン酸、シトラコン酸、イタコン酸、アルケニルコハク酸、フマル酸、メサコン酸の如き不飽和二塩基酸;マレイン酸無水物、シトラコン酸無水物、イタコン酸無水物、アルケニルコハク酸無水物の如き不飽和二塩基酸無水物;マレイン酸メチルハーフエステル、マレイン酸エチルハーフエステル、マレイン酸ブチルハーフエステル、シトラコン酸メチルハーフエステル、シトラコン酸エチルハーフエステル、シトラコン酸ブチルハーフエステル、イタコン酸メチルハーフエステル、アルケニルコハク酸メチルハーフエステル、フマル酸メチルハーフエステル、メサコン酸メチルハーフエステルの如き不飽和二塩基酸のハーフエステル;ジメチルマレイン酸、ジメチルフマル酸の如き不飽和二塩基酸エステル;アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、ケイヒ酸の如きα,β−不飽和酸;クロトン酸無水物、ケイヒ酸無水物の如きα,β−不飽和酸無水物、該α,β−不飽和酸と低級脂肪酸との無水物;アルケニルマロン酸、アルケニルグルタル酸、アルケニルアジピン酸、これらの酸無水物及びこれらのモノエステルなどのカルボキシル基を有するモノマー及び、または2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシプロピルメタクリレートなどのアクリル酸またはメタクリル酸エステル類、4−(1−ヒドロキシ−1−メチルブチル)スチレン、4−(1−ヒドロキシ−1−メチルヘキシル)スチレン等ヒドロキシル基を有するモノマー等のビニル系モノマーを単独もしくは2種以上から構成されるものである。
【0049】
本発明において、ビニル系共重合体ユニットを製造する場合に用いられる重合開始剤としては、例えば、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、ジメチル−2,2’−アゾビスイソブチレート、1,1’−アゾビス(1−シクロヘキサンカルボニトリル)、2−(カーバモイルアゾ)−イソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(2,4,4−トリメチルペンタン)、2−フェニルアゾ−2,4−ジメチル−4−メトキシバレロニトリル、2,2’−アゾビス(2−メチルプロパン)、メチルエチルケトンパーオキサイド、アセチルアセトンパーオキサイド、シクロヘキサノンパーオキサイドなどのケトンパーオキサイド類;1,1,−ジ−(tert−ブチルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、2,2−ビス(tert−ブチルパーオキシ)ブタン、tert−ブチルハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、1,1,3,3−テトラメチルブチルハイドロパーオキサイド、ジ−tert−ブチルパーオキサイド、tert−ブチルクミルパーオキサイド、ジ−クミルパーオキサイド、α,α’−ビス(tert−ブチルパーオキシイソプロピル)ベンゼン、イソブチルパーオキサイド、オクタノイルパーオキサイド、デカノイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、3,5,5−トリメチルヘキサノイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、m−トリオイルパーオキサイド、ジ−イソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ−2−エチルヘキシルパーオキシジカーボネート、ジ−n−プロピルパーオキシジカーボネート、ジ−2−エトキシエチルパーオキシカーボネート、ジ−メトキシイソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ(3−メチル−3−メトキシブチル)パーオキシカーボネート、アセチルシクロヘキシルスルホニルパーオキサイド、tert−ブチルパーオキシアセテート、tert−ブチルパーオキシイソブチレート、tert−ブチルパーオキシネオデカノエイト、tert−ブチルパーオキシ2−エチルヘキサノエイト、tert−ブチルパーオキシラウレート、tert−ブチルパーオキシベンゾエイト、tert−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、ジ−tert−ブチルパーオキシイソフタレート、tert−ブチルパーオキシアリルカーボネート、tert−アミルパーオキシ2−エチルヘキサノエート、ジ−tert−ブチルパーオキシヘキサハイドロテレフタレート、ジ−tert−ブチルパーオキシアゼレート等が挙げられる。
【0050】
本発明に用いられるハイブリッド樹脂において、ビニル系共重合体ユニット及び/またはポリエステルユニット中に、両樹脂ユニットと反応し得るモノマー成分を含むことが好ましい。ポリエステル樹脂ユニットを構成するモノマーのうちビニル系重合体ユニットと反応し得るものとしては、フマル酸、マレイン酸、シトラコン酸、イタコン酸の如き不飽和ジカルボン酸またはその無水物が挙げられる。ビニル系重合体ユニットを構成するモノマーのうちポリエステルユニットと反応し得るものとしては、カルボキシル基またはヒドロキシ基を有するものや、アクリル酸もしくはメタクリル酸エステルが挙げられ、カルボキシル基を有するビニル系モノマー中で、マレイン酸モノブチルはスチレン−アクリル酸エステル共重合体との反応性が良く、また有機溶剤を減圧留去する際に容易に酸無水物を形成し、ポリエステルの水酸基とエステル化反応を起こしハイブリッド樹脂を生成しやすいことから好ましい。
【0051】
ビニル系重合体ユニットとポリエステルユニットの反応生成物を得る方法としては、先に挙げたビニル系重合体ユニット及びポリエステルユニットのそれぞれと反応しうるモノマー成分を含むポリマーユニットが存在しているところで、どちらか一方もしくは両方のポリマーユニットの重合反応をさせることにより得る方法が好ましい。
【0052】
ハイブリッド樹脂成分において、ポリエステルユニットとビニル系重合体ユニットの組成は、質量比で20:80〜70:30であることが好ましく、より好ましくは40:60〜50:50となる場合である。ハイブリッド樹脂組成物を形成するポリエステルユニットの組成比が20質量%未満となる場合及び70質量%を超える場合のいずれの場合でも、低温定着性及び耐高温オフセット性の両立が困難となる傾向があり好ましくない。
【0053】
このようなハイブリッド樹脂成分の製造方法としては、例えば、以下の〔1〕〜〔6〕に示す製造方法を挙げることができる。
【0054】
〔1〕ビニル系重合体ユニット製造後に、該ユニット存在下にポリエステルユニット及びハイブリッド樹脂成分を製造する方法である。ハイブリッド樹脂成分はビニル系重合体ユニット(必要に応じてビニルモノマーも添加できる)とポリエステルモノマー(アルコール、カルボン酸)及び/またはポリエステルとの反応により製造される。この場合も適宜、有機溶剤を使用することができる。好ましくは、この工程でワックスを添加する。
【0055】
〔2〕ポリエステルユニット製造後に、該ユニット存在下にビニル系重合体ユニット及びハイブリッド樹脂成分を製造する方法である。ハイブリッド樹脂成分はポリエステルユニット(必要に応じてポリエステルモノマーも添加できる)とビニルモノマー及び/またはビニル系重合体ユニットとの反応により製造される。好ましくは、この工程でワックスを添加する。
【0056】
〔3〕ビニル系重合体ユニット及びポリエステルユニット製造後に、これらの重合体ユニット存在下にビニルモノマー及び/またはポリエステルモノマー(アルコール、カルボン酸)を添加することによりハイブリッド樹脂成分を製造する。この場合も適宜、有機溶剤を使用することができる。好ましくは、この工程でワックスを添加する。
【0057】
〔4〕ハイブリッド樹脂成分を製造後、ビニルモノマー及び/またはポリエステルモノマー(アルコール、カルボン酸)を添加して付加重合及び/または縮重合反応を行うことによりビニル系重合体ユニット及びポリエステルユニットが製造される。この場合、ハイブリッド樹脂成分は上記〔1〕〜〔3〕の製造方法により製造されるものを使用することもでき、必要に応じて公知の製造方法により製造されたものを使用することもできる。さらに、適宜、有機溶剤を使用することができる。好ましくは、この工程でワックスを添加する。
【0058】
〔5〕ビニル系重合体、ポリエステル樹脂及びハイブリッド樹脂成分をそれぞれ製造後にブレンドする方法である。ブレンドは有機溶剤(例えば、キシレン)に溶解・膨潤した後に有機溶剤を留去するものであり、好ましくは、このブレンド工程でワックスを添加して製造される。ハイブリッド樹脂成分は、ビニル系重合体とポリエステル樹脂を別々に製造後、少量の有機溶剤に溶解・膨潤させ、エステル化触媒及びアルコールを添加し、加熱することによりエステル交換反応を行って合成されるエステル化合物を用いることができ、また、上記〔1〕〜〔3〕の製造方法により製造されたものを使用することもできる。
【0059】
〔6〕ビニルモノマー及びポリエステルモノマー(アルコール、カルボン酸
等)を混合して付加重合及び縮重合反応を連続して行うことによりビニル系重合体ユニット、ポリエステルユニット及びハイブリッド樹脂成分が製造される。さらに、適宜、有機溶剤を使用することができる。好ましくは、この工程でワックスを添加する。
【0060】
上記〔1〕〜〔5〕の製造方法において、ビニル系重合体ユニット及び/またはポリエステルユニットは複数の異なる分子量、架橋度を有する重合体ユニットを使用することができる。
【0061】
上記の〔1〕〜〔6〕の製造方法の中でも、特に〔2〕の製造方法が、ビニル系重合体ユニットの分子量制御が容易であり、ハイブリッド樹脂成分の生成を制御することができ、且つワックスを添加する場合にはその分散状態を制御できる点で好ましい。
【0062】
上記〔2〕の製造法でハイブリッド樹脂を製造する場合には、ポリエステルユニットとビニル系重合体ユニットの組成は、質量比で20:80〜70:30であれば良いが、好ましくは40:60〜60:40となる場合である。ハイブリッド樹脂組成物を形成するポリエステルユニットの組成比が20質量%未満となる場合または70質量%超となる場合のいずれの場合でも、低温定着性及び耐高温オフセット性の両立が困難となる場合があり好ましくない。
【0063】
本発明において、ポリエステル樹脂またはハイブリッド樹脂を構成するポリエステルユニットは不飽和、飽和にかかわらず5〜60mgKOH/gの水酸基価(OHv)を有し、酸価(Av)と水酸基価の比(Av/OHv)は0.1〜4であることが好ましく、より好ましくは10〜50mgKOH/gの水酸基価を有し、酸価/水酸基価は0.5〜3となる場合であり、特に好ましくは15〜30mgKOH/gの水酸基価を有し、酸価/水酸基価は1〜2となる場合である。水酸基価が5mgKOH/mg未満である場合には、ビニル系重合体とのエステル化が不十分であり、トナーとしては耐高温オフセット性が不十分となってしまいやすく、水酸基価が60mgKOH/g超である場合にはビニル系重合体とのエステル化が過剰となり、トナーの低温定着性が阻害され好ましくない。
【0064】
本発明において、ハイブリッド樹脂成分を形成するビニル系重合体ユニットの酸価は、5〜50mgKOH/gが好ましく、より好ましくは10〜40mgKOH/g、特に好ましくは15〜35mgKOH/gである。酸価が5mgKOH/g未満の場合にはポリエステルユニットとのハイブリッド樹脂の生成が不十分となり、そのためトナーの耐高温オフセット性が不十分となり好ましくない。また酸価が50mgKOH/g超となる場合にはポリエステルユニットとのハイブリッド樹脂の生成が過剰となり、トナーの低温定着性が著しく阻害され好ましくない。
【0065】
本発明において、ポリエステル樹脂またはハイブリッド樹脂を構成するポリエステルユニットは、例えば三価以上の多価カルボン酸またはその無水物、または、三価以上の多価アルコールを有しているものであってもよく、三価以上の多価カルボン酸またはその無水物としては、例えば、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸、1,2,4,ナフタレントリカルボン酸、ピロメリット酸及びこれらの酸無水物または低級アルキルエステル等が挙げられ、三価以上の多価アルコールとしては、例えば、1,2,3−プロパントリオール、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオール、ペンタエリスリトール等が挙げられる。
【0066】
本発明において、ハイブリッド樹脂成分を形成するビニル系重合体ユニットは、ビニル基を2個以上有するモノマーを含有していてもよいが、この場合に用いられるモノマーは、芳香族ジビニル化合物として例えば、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレンが挙げられ;アルキル鎖で結ばれたジアクリレート化合物類として例えば、エチレングリコールジアクリレート、1,3−ブチレングリコールジアクリレート、1,4−ブタンジオールジアクリレート、1,5−ペンタンジオールジアクリレート、1,6ヘキサンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、及び、以上の化合物のアクリレートをメタクリレートに代えたものが挙げられ;エーテル結合を含むアルキル鎖で結ばれたジアクリレート化合物類としては、例えば、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコール#400ジアクリレート、ポリエチレングリコール#600ジアクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート、及び、以上の化合物のアクリレートをメタクリレートに代えたものが挙げられ;芳香族基及びエーテル結合を含む鎖で結ばれたジアクリレート化合物類として例えば、ポリオキシエチレン(2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンジアクリレート、ポリオキシエチレン(4)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンジアクリレート、及び、以上の化合物のアクリレートをメタクリレートに代えたものが挙げられ;ポリエステル型ジアクリレート類として例えば、商品名MANDA(日本化薬)が挙げられる。
【0067】
多官能の架橋剤としては、ペンタエリスリトールトリアクリレート、トリメチロールエタントリアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、テトラメチロールメタンテトラアクリレート、オリゴエステルアクリレート及び以上の化合物のアクリレートをメタクリレートに代えたもの;トリアリルシアヌレート、トリアリルトリメリテートが挙げられる。
【0068】
これらの架橋剤は、他のモノマー成分100質量部に対して、0.01〜10質量部、好ましくは0.03〜5質量部用いることができる。
【0069】
本発明のトナーに含有されるワックスは、好ましくはメインピーク分子量(Mp)が500〜5000であり、重量平均分子量(Mw)と数平均分子量の比(Mw/Mn)が1.0〜3.0である。より好ましくは、Mpが600〜3000であり、Mw/Mnが1.2〜1.5となる場合である。Mpが500未満またはMw/Mnが1.0未満となる場合にはトナー粒子におけるワックスの分散粒径が小さくなりすぎ、Mpが5000超またはMw/Mnが3.0超となる場合には分散粒径が大きくなりすぎ、どちらの場合でもワックスの分散粒径を制御することが困難であり好ましくない。
【0070】
本発明に用いられるワックスは、好ましくはポリエステルワックスであり、より好ましくは、ビニル系モノマーで変性したポリエステルワックスである。当該変性に用いられるビニル系モノマーは、カルボキシル基を含有するものが好ましく、例えばアクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸オクチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸フェニルの如きアクリル酸エステル;メタクリル酸、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸オクチル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸フェニルの如きメタクリル酸エステル;マレイン酸、無水マレイン酸、マレイン酸ハーフエステル類;マレイン酸モノメチル、マレイン酸モノエチル、マレイン酸モノプロピル、マレイン酸モノブチル、マレイン酸モノオクチルが挙げられる。ワックスの変性に使用するモノマーはビニル系モノマーを単独で用いるか、もしくは他のモノマーを併せて用いても良く、その際用いられるモノマーは例えばスチレン、ビニルトルエンの如きスチレン誘導体;アクリルアミド、メタクリルアミド、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、ブタジエン、塩化ビニル、酢酸ビニル、安息香酸ビニル、マレイン酸ジメチルの如きモノマー;エチレン、プロピレン、ブチレンの如きエチレン系オレフィン;ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトンの如きビニルケトン;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の如きビニルエーテルが挙げられる。
【0071】
中でも、マレイン酸、無水マレイン酸、マレイン酸ハーフエステルが好ましく、特に、マレイン酸ハーフエステル類、望ましくはマレイン酸モノブチルがワックスとの変性反応を容易に制御できる点で好ましい。
【0072】
本発明のトナーにおいてワックスの変性量は、ワックスの変性に使用したビニル系モノマー量で定義する。マレイン酸モノブチル変性ワックスの場合には、マレイン酸モノブチルの添加量は、ポリエチレンワックス100質量部に対し、1〜30質量部が好ましく、より好ましくは3〜20質量部、望ましくは5〜10質量部である。マレイン酸モノブチルの添加量が30質量部を超える場合、ワックス中のマレイン酸モノブチルが結着樹脂中の水酸基と反応するためTHF不溶分の生成阻害を招き、耐高温オフセット性に問題が生じるため好ましくない。
【0073】
本発明に係る変性ワックスにおいて、ワックスの変性に使用できる重合開始剤としては、例えば、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、ジメチル−2,2’−アゾビスイソブチレート、1,1’−アゾビス(1−シクロヘキサンカルボニトリル)、2−(カーバモイルアゾ)−イソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(2,4,4−トリメチルペンタン)、2−フェニルアゾ−2,4−ジメチル−4−メトキシバレロニトリル、2,2’−アゾビス(2−メチル−プロパン)、メチルエチルケトンパーオキサイド、アセチルアセトンパーオキサイド、シクロヘキサノンパーオキサイドなどのケトンパーオキサイド類、1,1,−ジ−(tert−ブチルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、2,2−ビス(tert−ブチルパーオキシ)ブタン、tert−ブチルハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、1,1,3,3−テトラメチルブチルハイドロパーオキサイド、ジ−tert−ブチルパーオキサイド、ジ−シンナモイルパーオキサイド、tert−ブチルクミルパーオキサイド、ジ−クミルパーオキサイド、α,α’−ビス(tert−ブチルパーオキシイソプロピル)ベンゼン、イソブチルパーオキサイド、オクタノイルパーオキサイド、デカノイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、3,5,5−トリメチルヘキサノイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、m−トリオイルパーオキサイド、ジ−イソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ−2−エチルヘキシルパーオキシジカーボネート、ジ−n−プロピルパーオキシジカーボネート、ジ−2−エトキシエチルパーオキシカーボネート、ジ−メトキシイソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ(3−メチル−3−メトキシブチル)パーオキシカーボネート、アセチルシクロヘキシルスルホニルパーオキサイド、tert−ブチルパーオキシアセテート、tert−ブチルパーオキシイソブチレート、tert−ブチルパーオキシネオデカノエイト、tert−ブチルパーオキシ2−エチルヘキサノエイト、tert−ブチルパーオキシラウレート、tert−ブチルパーオキシベンゾエイト、tert−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、ジ−tert−ブチルパーオキシイソフタレート、tert−ブチルパーオキシアリルカーボネート、tert−アミルパーオキシ2−エチルヘキサノエート、ジ−tert−ブチルパーオキシヘキサハイドロテレフタレート、ジ−tert−ブチルパーオキシアゼレート等が挙げられるが、好ましくは1,1−ジ−(tert−ブチルペルオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン或いはジシンナモイルパーオキサイドを使用する場合であり、これらの重合開始剤は単独で使用してもよく、混合して使用しても良い。
【0074】
重合開始剤としては、アゾ系重合開始剤より過酸化物系重合開始剤が好ましく、結着樹脂としてビニル系重合体を使用する場合と同様の効果を期待でき本発明のトナーには好ましいものである。
【0075】
本発明のトナーにおいて、ワックスは混練工程でトナーに添加・分散することもできるが、好ましくは結着樹脂の製造工程で樹脂に添加することである。この場合にはワックスの均一分散が容易となり、現像性が良好となる。
【0076】
本発明においては、ビニル系重合体ユニットを製造する重合反応を行う以前に、未変性のワックスを添加し、後のトナー製造工程で該ワックスを変性させても良い。
【0077】
本発明において用いられる着色剤としては、任意の適当な顔料または染料を使用できる。顔料としては例えば、カーボンブラック、アニリンブラック、アセチレンブラック、ナフトールイエロー、ハンザイエロー、ローダミンイエロー、アリザリンイエロー、ベンガラ、フタロシアニンブルー等を使用することができ、結着樹脂100質量部に対して0.1〜20質量部添加すればよいが、好ましくは0.2〜10質量部添加することである。また、同様にして、染料としては例えば、アゾ系染料、アントラキノン系染料、キサンテン系染料、メチン系染料等を使用することができ、結着樹脂100質量部に対して0.1〜20質量部添加すればよいが、好ましくは0.3〜10質量部添加することである。
【0078】
本発明のトナーは、磁性体を含有させて磁性トナーとすることができる。本発明に用いられる磁性体は、異種元素を含有するマグネタイト、マグヘマタイト、フェライト等の磁性酸化物及びその混合物が好ましく用いられる。
【0079】
例えば、リチウム、ベリリウム、ボロン、マグネシウム、アルミニウム、ケイ素、リン、イオウ、ゲルマニウム、チタン、ジルコニウム、錫、鉛、亜鉛、カルシウム、バリウム、バナジウム、クロム、マンガン、コバルト、銅、ニッケル、ガリウム、インジウム、銀、パラジウム、金、白金、タングステン、モリブデン、ニオブ、オスミニウム、ストロンチウム、イットリウム、テクネチウム、ルテニウム、ロジウム、ビスマス等から選ばれる少なくとも一つ以上の元素を含有する磁性酸化鉄である。中でも、リチウム、ベリリウム、ボロン、マグネシウム、アルミニウム、ケイ素、リン、ゲルマニウム、チタン、ジルコニウム、錫、イオウ、カルシウム、バリウム、バナジウム、クロム、マンガン、コバルト、銅、ニッケル、ストロンチウム、ビスマス及び亜鉛が好ましい。特に好ましくは、異種元素としてマグネシウム、アルミニウム、ケイ素、リン及びジルコニウムから選択される元素を含有する磁性酸化鉄である。これらの元素は酸化鉄結晶格子に取り込まれても良いし、酸化物として酸化鉄中に取り込まれていても良いし、表面に酸化物或いは水酸化物として存在しても良いが、酸化物として含有されるのが好ましい。
【0080】
これらの異種元素は、磁性体生成時に各々の元素の塩を混在させpH調整により、粒子中に取り込むことができる。また、磁性体粒子生成後にpH調整、或いは各々の元素の塩を添加しpH調整することにより粒子表面に析出させることができる。
【0081】
これらの異種元素を含有する磁性体は、一般的にトナーの結着樹脂との親和性が良好であり特定の酸価を有する結着樹脂ではより効果的であるばかりでなく、荷電制御樹脂の分散にも好影響を与える。また、これらの磁性体の粒度分布は狭く、且つ結着樹脂への分散性も良好であることからトナーの帯電均一化及び安定化を改善する効果も有する。これは近年、重量平均粒径(D4)が2.5〜10μmとトナー粒子が小粒径化していることから帯電性の不均一性によるトナーの凝集性の改良が求められており、より重要視されている。この結果、トナー粒子の重量平均粒径(D4)が4.5〜8.5μmのトナーにおいて画像濃度の向上、カブリの改善等の現像性改良効果が顕著であり、本発明のトナーにおいても好ましいものである。
【0082】
これらの異種元素の含有率は、磁性酸化鉄の鉄元素を基準として0.05〜10質量%であればよいが、好ましくは0.1〜7質量%であり、特に好ましくは0.2〜5質量%であり、さらには、0.3〜4質量%である。含有量が0.05質量%では、上記した当該元素の含有効果がなく、良好な分散性、帯電均一性が得られなくなる。また、10質量%超となると電荷の放出が多くなり帯電不足を生じ、画像濃度の低下、カブリの増加等があり好ましくない。
【0083】
また、これらの異種元素は磁性体の表面近傍に多く存在しているのが好ましい。例えば、酸化鉄に含有される鉄元素の溶解率が20質量%のときに、異種元素の溶解率が、全異種元素の存在量の20〜100%質量であることが好ましく、より好ましくは25〜100質量%、特に好ましくは30〜100質量%である。異種元素の表面存在量を多くすることにより分散効果及び電気的拡散効果をより向上することができる。
【0084】
これらの磁性体の個数平均粒径は0.05〜1.0μmが好ましく、さらに好ましくは0.1〜0.5μmである。また、磁性体のBET比表面積は2〜40m/gが好ましく、さらに好ましくは4〜20m/gである。磁性体の磁気特性は、磁場795.8kA/mで測定した飽和磁化が10〜200Am/kgが好ましく、さらに好ましくは70〜100Am/kgである。残留磁化は1〜100Am/kgが好ましく、さらに好ましくは2〜20Am/kgである。抗磁力は1〜30kA/mが好ましく、さらに好ましくは2〜15kA/mである。これらの磁性体は結着樹脂100質量部に対して20〜200質量部添加して用いられる。
【0085】
磁性体に含有される元素は、蛍光X線分析装置SYSTEM3080(理学電機工業(株)社製)を使用し、JIS K0119蛍光X線分析通則に従って、蛍光X線分析を行うことにより測定することができる。元素分布については、塩酸またはフッ酸により溶解してくる元素量の経時変化をプラズマ発光分析(ICP)測定により定量することにより知ることができる。
【0086】
磁性体の個数分布は、透過型電子顕微鏡により拡大撮影した写真をデジタイザー等で測定することにより求めることができる。磁性体の磁気特性は、振動試料型磁力計VSM−3S−15(東英工業社製)を用いて外部磁場795.8kA/mで測定したものである。磁性体の比表面積はBET法に従って、比表面積測定装置オートソーブ1(湯浅アイオニクス社製)を用いて試料表面に窒素を吸着させ、BET多点法を用いて算出することができる。
【0087】
本発明のトナーには、シリカ、アルミナ、酸化チタン等の無機酸化物、カーボンブラック、フッ化カーボン等の微粒径の無機微粉体を外添することが好ましい。
【0088】
シリカ微粉体、アルミナ微粉体または酸化チタン微粉体は、トナー粒子表面に分散させたときに細かい粒子となるほうがトナーへの流動性付与効果が高く好ましく、個数平均粒径は5〜100nmになるのがよく、さらには10〜50nmとなるほうが好ましい。
【0089】
これらの微粉体の添加量は、トナー粒子100質量部に対して、0.03〜5質量部がよく、適切なトナー粒子表面被覆率になる。
【0090】
本発明のトナーにおいて、好ましい荷電制御剤としては、下記式(3)で示されるモノアゾ化合物と鉄原子からなる有機鉄化合物である。
【0091】
【化3】
Figure 2004333968
【0092】
本発明のトナーに流動性向上剤を添加しても良い。流動性向上剤は、トナー粒子に外添することにより、流動性が添加前後を比較すると増加し得るものである。例えば、フッ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の如きフッ素系樹脂粉末;湿式製法シリカ、乾式製法シリカの如き微粉末シリカ、微粉末酸化チタン、微粉末アルミナ、それらをシランカップリング剤、チタンカップリング剤、シリコーンオイルにより表面処理を施した処理シリカ等がある。
【0093】
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蒸気相酸化により生成された微粉体であり、いわゆる乾式法シリカまたはヒュームドシリカと称されるものである。例えば、四塩化ケイ素ガスの酸素・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。
【0094】
SiCl+2H+O→SiO+4HCl
【0095】
この製造工程において、塩化アルミニウムまたは塩化チタン等の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ことによってシリカと他の金属酸化物の複合微粉体を得ることも可能であり、シリカとしてはそれらも包含する。その粒径は、平均一次粒径として、0.001〜2μmの範囲内であることが好ましく、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。
【0096】
ケイ素ハロゲン化合物の蒸気相酸化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。
【0097】
AEROSIL(日本アエロジル社)
130
200
300
380
TT600
MOX170
MOX80
COK84
Ca−O−SiL(CABOT Co.社)
M−5
MS−7
MS−75
HS−5
EH−5
Wacker HDK N 20
V15
(WACKER−CHEMIE GMBH社)
N20E
T30
T40
D−C Fine Silica(ダウコーニングCo.社)
Fransol(Fransil社)
【0098】
さらには、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(メタノールウェッタビリティ)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。
【0099】
疎水化方法としては、シリカ微粉体と反応或いは物理吸着する有機ケイ素化合物等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蒸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。
【0100】
有機ケイ素化合物としては、ヘキサメチルジシラザン、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、アリルフェ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、ジフェ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−ジフェニルテトラメチルジシロキサン及び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含有するジメチルポリシロキサン等がある。さらに、ジメチルシリコーンオイルの如きシリコーンオイルが挙げられる。これらは1種或いは2種以上の混合物で用いられる。
【0101】
流動性向上剤は、BET法で測定した窒素吸着による比表面積が30m/g以上、好ましくは50m/g以上のものが良好な結果を与える。トナー100質量部に対して流動性向上剤0.01〜8質量部、好ましくは0.1〜4質量部使用するのが良い。
【0102】
本発明のトナーは、キャリアと混合して二成分現像剤として使用してもよく、キャリアの抵抗値は、キャリア表面の凹凸度合い、被覆する樹脂量を調整して10〜1010Ω・cmにするのがよい。
【0103】
キャリア表面を被覆する樹脂としては、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタアクリル酸エステル共重合体、アクリル酸エステル共重合体、メタクリル酸エステル共重合体、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、ポリアミド樹脂、アイオノマー樹脂、ポリフェニレンサルファイト樹脂或いは、これらの樹脂の混合物を使用することができる。
【0104】
キャリアコアの磁性材料としては、フェライト、鉄過剰型フェライト、マグネタイト、γ−酸化鉄等の酸化物、鉄、コバルト、ニッケルのような金属或いはこれらの合金を用いることができる。また、これらの磁性材料に含有される元素としては、鉄、コバルト、ニッケル、アルミニウム、銅、鉛、マグネシウム、錫、亜鉛、アンチモン、ベリリウム、ビスマス、カルシウム、マンガン、セレン、チタン、タングステン、バナジウム等が挙げられる。
【0105】
本発明のトナーにおいて、各種特性付与を目的として種々の添加剤を使用することができ、例えば、以下に示す添加剤である。
【0106】
〈1〉研磨剤としては、金属酸化物(チタン酸ストロンチウム、酸化セリウム、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化クロム等)、窒化物(窒化ケイ素等)、炭化物(炭化ケイ素等)、金属塩(硫酸カルシウム、硫酸バリウム、炭酸カルシウム等)等がある。
【0107】
〈2〉滑剤としてはフッ素系樹脂粉末(ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン等)、脂肪族金属塩(ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム等)等がある。
【0108】
〈3〉荷電制御性粒子としては、金属酸化物(酸化錫、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ケイ素、酸化アルミニウム等)、カーボンブラック、樹脂粒子等がある。
【0109】
これらの添加剤は、トナー粒子100質量部に対して0.05〜10質量部添加されるが、好ましくは0.1〜5質量部であり、これらの添加剤は単独または複数種を混合して使用してもよい。
【0110】
磁性トナーの場合には、2種以上の無機酸化物或いは金属酸化物の微粉体を用いることが現像の耐久安定性及び放置後の現像安定性の観点から好ましい。非磁性一成分現像方法の場合には、酸化チタンまたはアルミナを用いるのが、流動性向上及び画像均一性の観点から好ましい。
【0111】
本発明のトナーを製造するには、上述したトナー構成材料をボールミル、ヘンシェルミキサー等を用いて十分に混合してから、熱ロールニーダー、エクストルダー等の熱混練機を用いてよく混練し、冷却固化後、機械的に粗粉砕し、次にジェット気流または機械的に微砕粉し、これを分級することによりトナーを得る方法が好ましい。これ以外の製造法としては、結着樹脂を構成すべきモノマーに所定の材料を混合して乳化懸濁液とした後に、重合してトナーを得る重合法トナー製造法;コア材、シェル材からなる所謂マイクロカプセルトナーにおいて、コア材或いはシェル材、或いはこれらの両方に所定の材料を含有させる方法;結着樹脂溶液中に構成材料を分散した後に、噴霧乾燥することによりトナーを得る方法が挙げられる。さらに必要に応じて所望の添加剤とトナー粒子とをヘンシェルミキサー等の混合機により十分に混合し、本発明のトナーを製造することができる。
【0112】
次に、本発明の画像形成法について説明する。
【0113】
本発明の画像形成方法は、
(I)静電荷像を担持するための像担持体に担持されている静電荷像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像工程:
(II)該像担持体上に形成されたトナー像を中間転写体を介して、または介さずに記録材に転写する転写工程:
(III)該記録材に転写されたトナー画像を該記録材に加熱定着する定着工程:を有する。
【0114】
図1及び図2を参照しながら、本発明の画像形成方法を実施し得る画像形成装置の一例について説明する。図1は当該画像形成装置の概略構成図、図2は図1中の現像部の拡大図である。
【0115】
一次帯電器2で静電潜像担持体である感光体ドラム1表面を負極性または正極性に帯電し、アナログ露光またはレーザー光による露光5により静電潜像(例えば、イメージスキャニングによるデジタル潜像)を形成し、磁性ブレード11と、磁極N,N,S及びSを有する多極永久磁石(マグネットロール)19を内包している現像剤担持体(現像スリーブ)4とを具備する現像器9の磁性トナー13で静電潜像を反転現像または正規現像により現像する。現像領域において感光体ドラム1の導電性基体16と現像スリーブ4との間で、バイアス印加手段12により交互バイアス、パルスバイアス及び/または直流バイアスが印加されている。磁性トナー像は、中間転写体を介して、または、介さずに記録材Pへ転写される。記録材Pが搬送されて、転写部に来ると転写帯電器3により記録材Pの背面(感光体ドラム1側と反対面)から正極性または負極性の帯電をすることにより、感光体ドラム1表面上の負荷電性磁性トナー像または正荷電性磁性トナー像が記録材P上へ静電転写される。除電手段18で除電後、感光体ドラム1から分離された記録材P上のトナー像は、ヒーター17を内包している加熱加圧ローラー定着器7により記録材P上に加熱加圧定着される。
【0116】
転写工程後の感光体ドラム1に残留する磁性トナーは、クリーニングブレード8を有するクリーニング手段で除去される。クリーニング後の感光体ドラム1は、イレース露光6により除電され、再度、一次帯電器2により帯電工程から始まる工程が繰り返される。
【0117】
感光体ドラム1は感光層15及び導電性基体16を有し、矢印方向に動く。トナー担持体である非磁性円筒の現像スリーブ4は、現像部において感光体ドラム1表面と同方向に進むように回転する。非磁性の円筒状現像スリーブ4の内部には、磁界発生手段である多極永久磁石19が回転しないように配されている。現像器9内の磁性トナー13は現像スリーブ4に塗布され、且つ現像スリーブ4の表面と磁性トナー粒子との摩擦によって、磁性トナー粒子にはトリボ電荷が与えられる。さらに鉄製の磁性ドクターブレード11を円筒状の現像スリーブ4の表面に近接して(間隔50〜500μm)、多極永久磁石19の一つの磁極位置に対向して配置することにより、磁性トナー層の厚さを薄く(30〜300μm)且つ均一に規制して、現像部における感光体ドラム1と現像スリーブ4の間隙と同等または該間隙よりも薄い磁性トナー層を形成する。現像スリーブ4の回転速度を調節することにより、現像スリーブ表面速度が感光体ドラム1の表面の速度と実質的に等速、もしくはそれに近い速度となるようにする。磁性ドクターブレード11として鉄のかわりに永久磁石を用いて対向磁極を形成してもよい。現像部において現像スリーブ4に交流バイアスまたはパルスバイアスをバイアス手段12により印加してもよい。
【0118】
本発明のトナーが好ましい円形度及び誘電的性質を有する場合には、画像濃度とカブリをともに良好な状態にするために、交流バイアスはfが600〜4000Hzであればよいが、好ましくはfが800〜3000Hzであり、特に好ましくはfが1100〜2500Hzとなる場合であり、この時にVppは500〜3000Vであればよい。
【0119】
現像部における磁性トナー粒子の転移に際し、感光体ドラム1表面の静電的力及び交流バイアスまたはパルスバイアスの作用によって磁性トナー粒子は静電潜像側に移行する。
【0120】
磁性ドクターブレード11のかわりに、シリコーンゴムの如き弾性材料で形成された弾性ブレードを用いて押圧によって磁性トナー層の層厚を規制し、現像スリーブ4上に磁性トナーを塗布しても良い。
【0121】
本発明の画像形成方法においては、感光体として、アモルファスシリコン(a−Si)、有機光導電体(OPC)、セレン、その他の無機光導電体を用いることが可能であるが、潜像電位の耐久安定性の点でa−SiまたはOPCを用いることが好ましく、上述した高速機においては、感光体の耐久性が要求されることから、a−Siを用いることが特に好ましい。
【0122】
図3は、本発明の画像形成方法を実施し得る画像形成装置の他の例を示す。一次帯電手段としての接触(ローラー)帯電手段39により静電潜像担持体としての感光体ドラム21の表面を負極性に帯電し、レーザー光の露光35によるイメージスキャニングによりデジタル潜像が感光体ドラム21上に形成される。次に、トナー層厚規制部材としての弾性規制ブレード31を有し、多極永久磁石25が内包されているトナー担持体としての現像スリーブ28が具備されている現像装置によって、上記のデジタル潜像が、ホッパー23内の磁性トナー24によって反転現像される。図3に示す様に、現像領域Dにおいて感光体ドラム21の導電性基体は接地されており、現像スリーブ28にはバイアス印加手段29により交互バイアス、パルスバイアス及び/または直流バイアスが印加されている。次に、記録材Pが搬送されて転写部に来ると、転写手段としての接触(ローラー)転写手段33により記録材Pの背面(感光ドラム側と反対面)から電圧印加手段34で帯電されることにより、感光体ドラム21の表面上に形成されているトナー像が接触転写手段33で記録材P上へ転写される。次に、感光体ドラム21から分離された記録材Pは、定着手段としての加熱加圧ローラー定着器37に搬送され、該定着器37によって記録材P上のトナー像の定着処理がなされる。
【0123】
転写工程後の感光体ドラム21に残留する磁性トナー24は、クリーニングブレード38aを有するクリーニング手段38で除去される。残留する磁性トナー24が少ない場合にはクリーニング工程を省くことも可能である。クリーニング後の感光体ドラム21は、必要によりイレース露光36により除電され、再度、一次帯電手段としての接触(ローラー)帯電手段39による帯電工程から始まる上記工程が繰り返される。
【0124】
上記の一連の工程において、感光体ドラム(即ち、静電潜像担持体)21は感光層及び導電性基体を有するものであり、矢印方向に動く。現像剤担持体である非磁性の円筒の現像スリーブ28は、現像領域Dにおいて感光体ドラム21の表面と同方向に進む様に回転する。現像スリーブ28の内部には、磁界発生手段である多極永久磁石(マグネットロール)25が回転しない様に配されている。現像剤容器23内の磁性トナー24は、現像スリーブ28上に塗布されて担持され、且つ現像スリーブ28の表面との摩擦及び/または磁性トナー同士の摩擦によって、例えば、マイナスのトリボ電荷が与えられる。さらに、弾性規制ブレード31は現像スリーブ28を弾性的に押圧する様に設け、トナー層の厚さを薄く(30μm〜300μm)且つ均一に規制して、現像領域Dにおける感光体ドラム21と現像スリーブ28との間隙よりも薄いトナー層を形成させる。現像スリーブ28の回転速度を調整することによって、現像スリーブ28の表面速度が感光体ドラム21の表面の速度と実質的に等速、もしくはそれに近い速度となる様にする。現像領域Dにおいて、現像スリーブ28に現像バイアス電圧として、交流バイアスまたはパルスバイアスをバイアス印加手段29により印加してもよい。この交流バイアスは周波数が交流バイアスはfが600〜4000Hzであればよいが、好ましくはfが800〜3000Hzであり、特に好ましくはfが1100〜2500Hzとなる場合であり、この時にVppは500〜3000Vであればよい。
【0125】
現像領域Dにおける現像剤(磁性トナー)の移転に際し、感光体ドラム21の表面の静電気力、及び交流バイアスまたはパルスバイアスの如き現像バイアス電圧の作用によって、磁性トナーは静電潜像側に移転する。
【0126】
本発明の画像形成方法をファクシミリのプリンタに適用する場合には、光像露光は受信データをプリントするための露光になる。図4はこの場合の一例をブロック図で示したものである。
【0127】
コントローラ41は画像読取部40とプリンタ49を制御する。コントローラ41の全体はCPU47により制御されている。画像読取部からの読取データは、送信回路43を通して相手局に送信される。相手局から受けたデータは受信回路42を通してプリンタ49に送られる。画像メモリ46には所定の画像データが記憶される。プリンタコントローラ48はプリンタ49を制御している。44は電話である。
【0128】
回線45から受信された画像(回線を介して接続されたリモート端末からの画像情報)は、受信回路42で復調された後、CPU47で画像情報の複号処理を行い順次画像メモリ46に格納される。そして、少なくとも1頁の画像がメモリ46に格納されると、その頁の画像記録を行う。CPU47は、メモリ46より1頁の画像情報を読み出しプリンタコントローラ48に複合化された1頁の画像情報を送出する。プリンタコントローラ48は、CPU47からの1頁の画像情報を受け取るとその頁の画像情報記録を行うべく、プリンタ49を制御し、CPU47は、プリンタ49による記録中に、次のページの受信を行っている。以上の様に、画像の受信と記録が行われる。
【0129】
本発明のプロセスカートリッジは、感光体上に形成された静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成し、該トナー像を記録材に転写することにより画像を形成する画像形成装置に用いられ、同装置から着脱可能に構成されているプロセスカートリッジであり、感光体と、前記感光体を帯電させる帯電手段と、前記感光体上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、前記トナー像を記録材に転写する転写手段と、前記転写材にトナー像が転写された後に前記感光体上に残留したトナーを除去するクリーニング手段と、から選ばれる少なくとも1つの手段が、前記感光体上に形成された前記静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像手段と一体に支持され、トナーとして本発明のトナーを用いるプロセスカートリッジであり、感光体、帯電手段、潜像形成手段、転写手段、クリーニング手段、現像手段は、通常の画像形成装置に用いられるものでよく、上述の図1〜図3に例示した画像形成装置で実施される、本発明の画像形成方法で用いられるものがそれぞれ使用できる。
【0130】
本発明のトナーの好ましい製造方法について説明する。
【0131】
本発明のトナーを最適に生産できる粉砕・分級システムは、図5に示すように、結着樹脂、ワックス及び着色剤を少なくとも含有する混合物を溶融混練し、得られた混練物を冷却した後、冷却物を粉砕手段によって粗粉砕する。得られた粗粉砕物からなる粉体原料を、第1定量供給機に導入し、該第1定量供給機から所定量の粉体原料を、少なくとも中心回転軸に取り付けられた回転体からなる回転子と、該回転子表面と一定間隔を保持して回転子の周囲に配置されている固定子とを具備し、且つ間隔を保持することによって形成される環状空間が気密状態となるように構成されている機械式粉砕機(粉砕手段)内に、粉体導入口を介して導入し、該機械式粉砕機の上記回転子を高速回転させることによって導入した粉体原料を微粉砕する。該微粉砕物を機械式粉砕機の粉体排出口から排出して第2定量供給機に導入し、第2定量供給機から所定量の微粉砕物を、交差気流とコアンダ効果を利用して粉体を気流分級する分級手段である多分割気流式分級機に導入し、該多分割気流式分級機内で微粉砕物を少なくとも微粉体、中粉体及び粗粉体に分級し、分級された粗粉体を粉体原料と混入し、上記機械式粉砕機に導入して粉砕し、分級された中粉体からトナーを生成するシステムである。
【0132】
この装置システムにおいて、図6に示すように、トナー粉原料となる粉体原料は、先ず、粉砕手段である機械式粉砕機51に第1定量供給機52を介して所定量導入される。導入された粉体原料は、機械式粉砕機51で瞬間的に粉砕され、補集サイクロン53を介して第2定量供給機62に導入される。次いで振動フィーダー63を介し、さらに原料供給ノズル76を介して分級手段である多分割気流式分級機61内に供給される。
【0133】
また、この装置システムにおいて、第1定量供給機52から粉砕手段である機械式粉砕機51に導入される所定量と、第2定量供給機62から分級手段である多分割気流式分級機61に導入される所定量との関係を、第1定量供給機52から機械式粉砕機51に導入される所定量を1とした場合、第2定量供給機62から多分割気流式分級機61に導入される所定量を好ましくは0.7〜1.7、より好ましくは、0.7〜1.5、さらに好ましくは、1.0〜1.2とすることがトナー生産性及び生産効率という点から好ましい。
【0134】
通常、気流式分級機は、相互の機器をパイプのごとき連通手段で連結し、装置システムに組み込まれて使用される。そうした装置システムの好ましい例を図6は示している。図6に示す一体装置システムは、多分割気流式分級装置61(図10に示される分級装置)、定量供給機62、振動フィーダー63、捕集サイクロン64a〜64cを連通手段で連結してなるものである。
【0135】
この装置システムにおいて、粉体は、適宜の手段により、第2定量供給機62に送り込まれ、次いで振動フィーダー63を介し、原料供給ノズル76により多分割気流式分級装置61内に導入される。導入に際しては、10〜350m/秒の流速で多分割気流式分級装置61内に粉体を導入する。多分割気流式分級装置61の分級室を構成する大きさは通常(10〜50cm)×(10〜50cm)なので、粉体を0.1〜0.01秒以下の瞬時に3種類以上の粒子群に分級し得る。そして、多分割気流式分級装置61により、大きい粒子(粗粒子)、中間の粒子、小さい粒子に分級される。その後、大きい粒子は排出導管65cを介して、補集サイクロン64cに送られ機械式粉砕機51に戻される。中間の粒子は排出導管65bを介して系外に排出され捕集サイクロン64bで補集されトナーとなるべく回収される。小さい粒子は、排出導管65aを介して系外に排出され捕集サイクロン64aで捕集され、トナー材料からなる粉体原料を生成するための溶融混練工程に供給されて再利用されるか、或いは廃棄される。捕集サイクロン64a〜64cは粉体原料を供給ノズル68より分級室に吸引導入するための吸引減圧手段としての働きをすることも可能である。また、この際分級される大きい粒子は、第1定量供給機52に再導入し、粉体原料中に混入させて、機械式粉砕機51にて再度粉砕することが好ましい。
【0136】
また、多分割気流式分級装置61から機械式粉砕機51に再導入される大きい粒子(粗粒子)の再導入量は、第2定量供給機62から供給される微粉砕品の質量を基準として、0〜10.0質量%、さらには、0〜5.0質量%とすることがトナー生産性上好ましい。多分割気流式分級装置61から機械式粉砕機51に再導入される大きい粒子(粗粒子)の再導入量が10.0質量%を超えると、機械式粉砕機51内の粉塵濃度が増大し、装置自体の負荷が大きくなるのと同時に、粉砕時に過粉砕され熱によるトナーの表面変質や機内融着を起こしやすいのでトナー生産性という点から好ましくない。
【0137】
この装置システムにおいて、粉体原料の粒度は、18メッシュパス(ASTME−11−61)が95質量%以上であり、100メッシュオン(ASTM E−11−61)が90質量%以上であることが好ましい。
【0138】
また、この装置システムにおいて、重量平均粒径が10μm以下(さらには8μm以下)のシャープな粒度分布を有するトナーを得るためには、機械式粉砕機51で微粉砕された微粉砕物の重量平均粒径が4〜10μm、4.0μm以下が70個数%以下、さらには65個数%以下、10.1μm以上が25体積%以下、さらには20体積%以下が好ましい。また、分級された中粉体の粒度は、重量平均粒径が5〜10μm、4.0μm以下が40個数%以下、さらには35個数%以下、10.1μm以上が25体積%以下、さらには20体積%以下が好ましい。
【0139】
上記装置システムにおいては、粉砕処理前の第1分級工程を必要とせず、粉砕工程及び分級工程を1パスで行うことができる。
【0140】
本発明のトナーの製造に使用される粉砕手段として好ましく用いられる機械式粉砕機について説明する。機械式粉砕機としては、例えば、川崎重工業社製粉砕機KTM、ターボ工業社製ターボミルなどを挙げることができ、これらの装置をそのまま、或いは適宜改良して使用することが好ましい。
【0141】
本発明においては、これらの中でも図7、図8及び図9に示したような機械式粉砕機を用いることが、粉体原料の粉砕処理を容易に行うことができるので効率向上が図られ、好ましい。
【0142】
以下、図7、図8及び図9に示した機械式粉砕機について説明する。図7は、本発明において使用される機械式粉砕機の一例の概略断面図を示しており、図8は図7におけるD−D’面での概略的断面図を示しており、図9は図7に示す回転子94の斜視図を示している。該装置は、図7に示されている様に、ケーシング93、ジャケット96、ディストリビュータ83、ケーシング93内にあって中心回転軸92に取り付けられた回転体からなる高速回転する表面に多数の溝が設けられている回転子94、回転子94の外周に一定間隔を保持して配置されている表面に多数の溝が設けられている固定子90、さらに、被処理原料を導入するための原料投入口91、処理後の粉体を排出するための原料排出口89とから構成されている。
【0143】
以上のように構成してなる機械式粉砕機での粉砕操作は、例えば次のようにして行う。
【0144】
即ち、図7に示した機械式粉砕機の原料投入口91から、所定量の粉体原料が投入されると、粒子は、粉砕処理室内に導入され、該粉砕処理室内で高速回転する表面に多数の溝が設けられている回転子94と、表面に多数の溝が設けられている固定子90との間で発生する衝撃と、この背後に生じる多数の超高速渦流、並びにこれによって発生する高周波の圧力振動によって瞬間的に粉砕される。その後、原料排出口89を通り、排出される。トナー粒子を搬送しているエアー(空気)は粉砕処理室を経由し、原料排出口89、パイプ82、補集サイクロン86、バグフィルター84、及び吸引フィルター84を通って装置システムの系外に排出される。本粉砕機では、この様にして粉体原料の粉砕が行われるため、微粉及び粗粉を増やすことなく所望の粉砕処理を容易に行うことができる。
【0145】
また、粉体原料を機械式粉砕機で粉砕する際に、冷風発生手段100により、粉体原科と共に、機械式粉砕機内に冷風を送風し、機械式粉砕機本体はジャケット構造96を有する構造とし、冷却水(好ましくはエチレングリコール等の不凍液)を通水することにより、粉砕機内の雰囲気温度を0℃以下、より好ましくは−5〜−15℃、さらに好ましくは−7〜−12℃とすることがトナー生産性という点から好ましい。粉砕機内の渦巻室の室温を0℃以下、より好ましくは−5〜−15℃、さらに好ましくは−7〜−12℃とすることにより、熱によるトナーの表面変質を抑えることができ、効率良く粉体原料を粉砕することができる。粉砕機内の雰囲気温度が0℃を超える場合、粉砕時に熱によるトナーの表面変質や機内融着を起こしやすいのでトナー生産性という点から好ましくない。また、粉砕機内の雰囲気温度を−15℃より低い温度で運転しようとすると、上記冷風発生手段100で使用している冷媒(代替フロン)をフロンに変更しなけらばならない。
【0146】
現在、オゾン層保護の観点からフロンの撤廃が進められている。上記冷風発生手段100の冷媒にフロンを使用することは地球全体の環境問題という点から好ましくない。
【0147】
尚、冷却水(好ましくはエチレングリコール等の不凍液)は、冷却水供給口97よりジャケット内部に供給され、冷却水排出口98より排出される。
【0148】
また、粉体原料を機械式粉砕機で粉砕する際に、機械式粉砕機の渦巻室81の室温Tと後室99の室温Tの温度差ΔT(T−T)を30〜80℃とすることが好ましく、より好ましくは35〜75℃、さらに好ましくは37〜72℃とすることがトナー生産性という点から好ましい。機械式粉砕機の温度Tと温度TとのΔTを30〜80℃、より好ましくは35〜75℃、さらに好ましくは37〜72℃とすることにより、熱によるトナーの表面変質を抑えることができ、効率良く粉体原料を粉砕することができる。機械式粉砕機の温度T(入口温度)と温度T(出口温度)とのΔTが30℃より小さい場合、粉砕されずにショートパスを起こしている可能性があり、トナー性能という点から好ましくない。また、80℃より大きい場合、粉砕時に過粉砕されている可能性があり、熱によるトナーの表面変質や機内融着を起こしやすいのでトナー生産性という点から好ましくない。
【0149】
また、粉体原料を機械式粉砕機で粉砕する際に、機械式粉砕機の入口温度は、結着樹脂のガラス転移点(Tg)に対して、0℃以下であり且つTgよりも60〜75℃低くすることがトナー生産性という点から好ましい。機械式粉砕機の入口温度を0℃以下であり且つTgよりも60〜75℃低くすることにより、熱によるトナーの表面変質を抑えることができ、効率良く粉体原料を粉砕することができる。また、出口温度は、Tgよりも5〜30℃、さらには、10〜20℃低いことが好ましい。機械式粉砕機の出口温度をTgよりも5〜30℃低くすることにより、熱によるトナーの表面変質を抑えることができ、効率良く粉体原料を粉砕することができる。
【0150】
また、回転する回転子94の先端周速としては80〜180m/secであることが好ましく、より好ましくは90〜170m/sec、さらに好ましくは100〜160m/secとすることがトナー生産性という点から好ましい。回転する回転子94の周速を80〜180m/sec、より好ましくは90〜170m/sec、さらに好ましくは100〜160m/secとすることで、トナーの粉砕不足や過粉砕を抑えることができ、効率良く粉体原料を粉砕することができる。回転子94の周速が80m/secより遅い場合、粉砕されずにショートパスを起こしやすいのでトナー性能という点から好ましくない。また、回転子94の周速が180m/secより速い場合、装置自体の負荷が大きくなるのと同時に、粉砕時に過粉砕され熱によるトナーの表面変質や機内融着を起こしやすいのでトナー生産性という点から好ましくない。
【0151】
また、回転子94と固定子90との間の最小間隔は0.5〜10.0mmであることが好ましく、より好ましくは1.0〜5.0mm、さらに好ましくは1.0〜3.0mmとすることが好ましい。回転子94と固定子90との間の間隔を0.5〜10.0mm、より好ましくは1.0〜5.0mm、さらに好ましくは1.0〜3.0mmとすることで、トナーの粉砕不足や過粉砕を抑えることができ、効率良く粉体原料を粉砕することができる。回転子94と固定子90との間の間隔が10.0mmより大きい場合、粉砕されずにショートパスを起こしやすいのでトナー性能という点から好ましくない。また回転子94と固定子90との間の間隔が0.5mmより小さい場合、装置自体の負荷が大きくなるのと同時に、粉砕時に過粉砕され熱によるトナーの表面変質や機内融着を起こしやすいのでトナー生産性という点から好ましくない。
【0152】
上記した粉砕方法は、粉砕工程前の第1分級を必要としないため、トナーが微粒子化されることにより、粒子間の静電凝集が高まり、本来は第2分級手段に送られるトナーが再度第1分級手段に循環されることにより過粉砕となった微粉及び超微粉が発生しない。さらに、シンプルな構成に加え、粉体原料を粉砕するのに多量のエアーを必要としない構成のため、電力消費が低く、エネルギーコストを低く抑えることができる。
【0153】
次に、本発明のトナーの製造における分級手段として好ましく用いられる気流式分級機について説明する。
【0154】
分級手段として好ましい多分割気流式分級機の一例として、図10(断面図)に示す形式の装置を一具体例として例示する。
【0155】
図10において、側壁111及びGブロック112は分級室の一部を形成し、分級エッジブロック113及び114は分級エッジ107及び108を具備している。Gブロック112は左右に設置位置をスライドさせることが可能である。また、分級エッジ107及び108は、軸107a及び108aを中心にして、回動可能であり、分級エッジを回動して分級エッジ先端位置を変えることができる。各分級エッジブロック113及び114は左右に設置位置をスライドさせることが可能であり、それにともなってそれぞれのナイフエッジ型の分級エッジ107及び108も左右にスライドする。この分級エッジ107及び108により、分級室118の分級域117は3分画されている。
【0156】
原料粉体を導入するための原料供給口119を原料供給ノズル68の最後端部に有し、該原料供給ノズル68の後端部に高圧エアー供給ノズル120と原料粉体導入ノズル121とを有し且つ分級室118に開口部を有する原料供給ノズル68を側壁111の右側に設け、該原料供給ノズル68の下部接線の延長方向に対して長楕円弧を描く様にコアンダブロック115が設置されている。分級室118の左部ブロック116は、分級室118の右側方向に向いたナイフエッジ型の入気エッジ109を具備し、さらに分級室118の左側には分級室118に開口する入気管66及び67を設けてある。また、図6に示すように入気管66及び67には、ダンパーのごとき第1気体導入調節手段69及び第2気体導入調節手段70と静圧計71及び静圧計72を設けてある。
【0157】
分級エッジ115、116、Gブロック112及び入気エッジ109の位置は、被分級処理原料であるトナーの種類及び所望の粒径により調整される。
【0158】
また、分級室118の上面にはそれぞれの分画域に対応させて、分級室118内に開口する排出口101〜103を有し、該排出口101〜103にはパイプの如き連通手段が接続されており、それぞれにバルブ手段のごとき開閉手段を設けてよい。
【0159】
原料供給ノズル68は直角筒部と角錐筒部とからなり、直角筒部の内径と角錐筒部の最も狭い箇所の内径の比を20:1から1:1、好ましくは10:1から2:1に設定すると、良好な導入速度が得られる。
【0160】
以上のように構成してなる多分割分級域での分級操作は、例えば次のようにして行う。即ち、排出口101〜103の少なくとも1つを介して分級室118内を減圧し、分級室118内に開口部を有する原料供給ノズル68中を該減圧によって流動する気流と高圧エアー供給ノズル120から噴射される圧縮エアーのエゼクター効果により、好ましくは流速10〜350m/secの速度で、粉体は原料供給ノズル68を介して分級室118に噴出し、分散する。
【0161】
分級室118に導入された粉体中の粒子は、コアンダブロック115のコアンダ効果による作用と、その際流入する空気のごとき気体の作用とにより湾曲線を描いて移動し、それぞれの粒子の粒径及び慣性力の大小に応じて、大きい粒子(粗粒子)は気流の外側、即ち分級エッジ108の外側の第1分画、中間の粒子は分級エッジ108と107の間の第2分画、小さい粒子は分級エッジ107の内側の第3分画に分級され、分級された大きい粒子は排出口決定される。さらに、分級点は、分級気流の吸引流量或いは原料供給ノズル68からの粉体の噴出速度等の影響を受ける。
【0162】
上記気流式分級機は、特に電子写真法による画像形成方法に用いられるトナーまたはトナー用着色樹脂粉体を分級する場合に有効である。本発明のトナーの製造に用いられる機械式粉砕機としては、例えば、KTM粉砕機(川崎重工業社製)、ターボミル(ターボ工業社製)等が挙げられ、これらの機械式粉砕機は適宜改良して使用することができる。
【0163】
本発明のトナーに係る物性の測定方法を以下に列挙する。
【0164】
〔トナー及び結着樹脂の酸価〕
JIS K0070に記載の測定方法に準拠して行う。
測定装置 :電位差自動滴定装置 AT−400(京都電子社製)
装置の校正:トルエン120mlとエタノール30mlの混合溶媒を使用する。
測定温度 :25℃
試料調製 :トナー1.0gまたは結着樹脂0.5gをトルエン120mlに添加して室温(約25℃)で約10時間マグネチックスターラーを用いて撹拌して溶解する。さらにエタノール30mlを添加して試料溶液とする。
測定操作:
▲1▼200mlのビーカーにトナー試料を1.0g精秤して入れる。試料の可溶成分の重さW(g)とする。これにトルエン120mlを添加して撹拌・溶解する。約10時間撹拌してから、エタノール30mlを添加してトルエンとエタノールの混合溶液とする。同時にブランクテスト用として同量のトルエンとエタノールのみからなる混合溶液を調製しておく。
▲2▼0.1mol/lの水酸化カリウムのエタノール溶液を用いて、ブランクテストを行う。この時の水酸化カリウム溶液の使用量をB(ml)とする。
▲3▼次に、トナー試料溶液の滴定を行う。この時の水酸化カリウム溶液の使用量をS(ml)とする。
▲4▼次式により酸価を計算する。fはKOHのファクターである。
【0165】
酸価(mgKOH/g)={(S−B)×f×5.61}/W
【0166】
〔THF可溶分の分子量〕
40℃のヒートチャンバ中でカラムを安定化させ、この温度におけるカラムに溶媒としてTHFを毎分1mlの流速で流し、THF試料溶液を約100μl注入して測定する。試料の分子量測定にあたっては、試料の有する分子量分布を、数種の単分散ポリスチレン標準試料により作成された検量線の対数値とカウント数との関係から算出した。検量線作成用の標準ポリスチレン試料としては、例えば東ソー社製或いは、昭和電工社製の分子量が10〜10程度のものを用い、少なくとも10点程度の標準ポリスチレン試料を用いるのが適当である。また、検出器にはRI(屈折率)検出器を用いる。なおカラムとしては、市販のポリスチレンジェルカラムを複数本組み合わせるのが良く、例えば昭和電工社製のshodex GPC KF−801,802,803,804,805,806,807,800Pの組み合わせや、東ソー社製のTSKgelG1000H(HXL),G2000H(HXL),G3000H(HXL),G4000H(HXL),G5000H(HXL),G6000H(HXL),G7000H(HXL),TSKguard columnの組み合わせを挙げることができる。
【0167】
試料は以下のようにして作製する。
【0168】
試料をTHF中に入れ数時間放置した後、十分振とうしTHFと良く混ぜ(試料の合一体がなくなるまで)、さらに12時間以上静置する。このときTHF中への浸漬時間が24時間以上となるようにする。その後、サンプル処理フィルター(ポアサイズ0.2〜0.5μm、例えば、マイショリディスクH−25−2東ソー社製などが利用できる)を通過させたものを、GPCの試料とする。試料濃度は、樹脂成分が0.5〜5mg/mlとなるように調整する。
【0169】
〔テトラヒドロフラン(THF)不溶分〕
THF不溶分を測定しようとするトナー試料を0.5〜1.0gを精秤し、円筒ろ紙(東洋濾紙者製、No.86R、寸法は外形28mm×高さ100mm)に入れてソックスレー抽出器にかけ、抽出溶媒であるTHFは200ml使用する。抽出はオイルバスの温度を120〜130℃に制御して使用し、1回の還流に要する時間は120〜150秒になるように調整する。抽出時間は10時間とする。抽出終了後は円筒濾紙を50℃で10時間減圧乾燥し、下記式からTHF不溶分を算出する。
【0170】
【数1】
Figure 2004333968
【0171】
式中、Wはトナー試料の質量、Wは結着樹脂のTHF可溶成分、Wはトナーに含有される結着樹脂以外の成分(例えば、磁性体、ワックス、外添剤等である)を表す。
【0172】
〔ワックスの吸熱ピーク温度〕
示差走査熱量計(DSC測定装置)、DSC−7(パーキンエルマー社製)を用いてASTM D3418−82に準じて測定する。
【0173】
測定試料は5mgを精秤し、これをアルミパンに入れ、リファレンスとしての空のアルミパンを用い、30〜200℃の温度範囲で昇温速度10℃/分で測定を行う。この昇温過程で、温度60〜200℃の範囲におけるDSC曲線のメインピークの温度をもってワックスの吸熱ピーク温度とする。
【0174】
〔結着樹脂のガラス転移温度(Tg)〕
示差走査熱量計(DSC測定装置)、DSC−7(パーキンエルマー社製)を用いてASTM D3418−82に準じて測定する。
【0175】
測定試料は5mgを精秤し、これをアルミパンに入れ、リファレンスとしての空のアルミパンを用い、30〜200℃の温度範囲で昇温速度10℃/分で測定を行う。この昇温過程で、温度40〜100℃の範囲におけるDSC曲線にメインピークの吸熱ピークが得られる。このときの吸熱ピークが現れる前後のベースラインの中間点の線とDSC曲線との交点をガラス転移温度(Tg)とする。
【0176】
〔トナーのDSC曲線〕
上記ワックスの吸熱ピーク温度及び結着樹脂のガラス転移温度測定と同様にして、トナーの昇温過程におけるDSC曲線を測定する。このDSC曲線からもワックスの吸熱ピーク温度及びトナーの結着樹脂のガラス転移温度(Tg)を知ることができる。
【0177】
〔ワックスの分子量〕
ワックスの分子量分布はゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により次の条件で測定される。
【0178】
GPC測定条件
装置:GPC−150C(ウォーターズ社)
カラム:GMH−HT30cm2連(東ソー社製)
温度:135℃
溶媒:o−ジクロロベンゼン(0.1%アイオノール添加)
流速:1.0ml/min
試料:0.15質量%の試料を0.4ml注入
以上の条件で測定し、試料の分子量算出にあたっては単分散ポリスチレン標準試料により作成した分子量較正曲線を使用する。さらに、Mark−Houwink粘度式から導き出される換算式でポリエチレン換算することによって算出される。
【0179】
試料は、以下のように調製する。
【0180】
試料をo−ジクロロベンゼン中に入れ、150℃に設定したホットプレート上でサンプルビンを加熱し、試料を溶解する。試料がとけたらあらかじめ加熱しておいたフィルターユニットに入れ、本体に設置する。フィルターユニットを通過させたものをGPC試料とする。また試料濃度は、0.15質量%に調整する。
【0181】
〔トナーの粒度分布〕
トナーの平均粒径及び粒度分布はコールターカウンターTA−II型(コールター社製)を用いて行うが、コールターマルチサイザー(コールター社製)を用いることも可能である。電解液は1級塩化ナトリウムを用いて1%NaCl水溶液を調製する。例えば、ISOTON R−II(コールターサイエンティフィックジャパン社製)が使用できる。測定法としては、前記電解水溶液100〜150ml中に分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸塩を0.1〜0.5ml加え、さらに測定試料を2〜20mg加える。試料を懸濁した電解液は超音波分散器で約1〜3分間分散処理を行い、前記測定装置によりアパーチャーとして100μmアパーチャーを用いて、2.00μm以上のトナーの体積、個数を測定して体積分布と個数分布とを算出した。それから本発明に係る体積分布から求めた重量基準の重量平均粒径(D4)(各チャンネルの中央値をチャンネル毎の代表値とする)を求めた。
【0182】
チャンネルとしては、2.00以上2.52μm未満;2.52以上3.17μm未満;3.17以上4.00μm未満;4.00以上5.04μm未満;5.04以上6.35μm未満;6.35以上8.00μm未満;8.00以上10.08μm未満;10.08以上12.70μm未満;12.70以上16.00μm未満;16.00以上20.20μm未満;20.20以上25.40μm未満;25.40以上32.00μm未満;32.00以上40.30μm未満の13チャンネルを用いる。
【0183】
〔トナーの粘弾性特性の温度依存性〕
粘弾性測定装置(レオメーター)ARES(レオメトリック・サイエンティフィック・エフ・イー社製)を用いて貯蔵弾性率(G’)及び損失弾性率(G”)を測定する。
【0184】
トナーを直径約8mm、厚さ2mmの円柱状試料に成型したものを測定試料とする。測定治具には直径7.9mmのパラレルプレートを用いる。測定周波数は6.28rad/sとし、Auto strainモードにて歪み補正を、またAuto tensionモードにて伸張補正をする。20℃より200℃まで毎分1℃の割合で昇温しながら測定を行う。
【0185】
〔トナーの粘弾性特性の歪み依存性〕
粘弾性測定装置(レオメーター)ARES(レオメトリック・サイエンティフィック・エフ・イー社製)を用いて粘弾性測定を行う。
【0186】
トナーを直径約25mm、厚さ1mmの円柱状試料に成型したものを測定試料とする。測定治具には直径25mmのパラレルプレートを用いる。測定周波数は6.28rad/s、測定温度は150℃とする。Auto tensionモードにて伸張補正をする。歪み率を0.1%より400%まで変化させながら測定を行う。
【0187】
〔水酸基価〕
JIS K0070に記載の測定方法に準拠して行う。試料0.5gを100mlのメスフラスコに精秤し、これにアセチル化試薬5mlを正しく加える。その後100℃±5℃の浴中に浸して加熱する。1〜2時間後フラスコを浴から取り出し、放冷後水を加えて振り動かして無水酢酸を分解する。さらに分解を完全にするため再びフラスコを浴中で10分間以上加熱し放冷後、有機溶剤でフラスコの壁を良く洗う。ガラス電極を用いて1/2モルの水酸化カリウムエチルアルコール溶液で電位差滴定を行うことによりOH価を求める。
【0188】
〔トナー粒子の円形度〕
トナー粒子の円形度はFPIA−1000(東亜医用電子社製)を用いて測定することができる。測定の概略は、東亜医用電子社(株)発行のFPIA−1000のカタログ(1995年6月版)、測定装置の操作マニュアル等に記載されているが、具体的な測定方法としては、不純物を除去した水100〜150ml中に分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム塩を0.1〜0.5ml加え、トナー試料を0.1〜0.5g程度加える。試料を分散した懸濁液は超音波(50kHz、120W)を1〜3分間照射し、カット率が大きくなった場合でも装置の精度が保てるだけの粒子濃度を維持することができる様に懸濁液におけるトナーの粒子数を1.2〜2.0万個/μlとして、上記フロー式粒子像測定装置を用い、0.60μm以上159.21μm未満の円相当径を有する粒子の円形度分布を測定することに求めることができる。
【0189】
〔無機微粉体のメタノールウェッタビリティー〕
トナーに添加されている無機微粉体のメタノールウェッタビリティーは粉体濡れ性試験機(WET−100P、レスカ社製)を用いて測定することができる。
【0190】
100mlのビーカーに純水(イオン交換水または市販の精製水)50mlを入れ、無機微粉体0.2gを精秤して添加し、攪拌しながらメタノールを3ml/分の割合で滴下する。水溶液に無機微粉体が沈降、分散しはじめると溶液の透過度が低下するのでこの時のメタノール滴下量(ml)をメタノールウェッタビリティーとする。
【0191】
以下に本発明の実施態様を示す。
【0192】
〔実施態様1〕
結着樹脂、着色剤及びワックスを少なくとも含有するトナーにおいて、
該トナーの周波数6.28rad/sで測定した粘弾性特性において、
(a)貯蔵弾性率の60℃における値(G’60)と70℃における値(G’70)との比(G’60/G’70)が20以上であり、
(b)貯蔵弾性率の130℃における値(G’130)と180℃における値(G’180)との比(G’130/G’180)が5以下であり、
(c)損失正接の130℃における値(tanδ130)と180℃における値(tanδ180)との比(tanδ130/tanδ180)が2以上であり、
該トナーの示差走査熱量計(DSC)により昇温時に測定される吸熱メインピーク温度が80〜130℃である。
【0193】
〔実施態様2〕
(I)静電荷像を担持するための像担持体に担持されている静電荷像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像工程:
(II)該像担持体上に形成されたトナー像を中間転写体を介して、または介さずに記録材に転写する転写工程:
(III)該記録材に転写されたトナー像を該記録材に加熱定着する定着工程:を有する画像形成方法において、
該トナーが、実施態様1のトナーである画像形成方法。
【0194】
〔実施態様3〕
感光体上に形成された静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成し、該トナー像を記録材に転写することにより画像を形成する画像形成装置に用いられ、同装置から着脱可能に構成されているプロセスカートリッジであって、
感光体と、前記感光体を帯電させる帯電手段と、前記感光体上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、前記トナー像を記録材に転写する転写手段と、前記転写材にトナー像が転写された後に前記感光体上に残留したトナーを除去するクリーニング手段と、から選ばれる少なくとも1つの手段が、前記感光体上に形成された前記静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像手段と一体に支持され、
該トナーが、実施態様1のトナーである。
【0195】
〔実施態様4〕
実施態様1〜3のいずれかにおいて、上記(a)の比(G’60/G’70)が25〜100である。
【0196】
〔実施態様5〕
実施態様1〜3のいずれかにおいて、上記(a)の比(G’60/G’70)が30〜50である。
【0197】
〔実施態様6〕
実施態様1〜5のいずれかにおいて、上記(b)の比(G’130/G’180)が1〜3である。
【0198】
〔実施態様7〕
実施態様1〜5のいずれかにおいて、上記(b)の比(G’130/G’180)が1.2〜2である。
【0199】
〔実施態様8〕
実施態様1〜7のいずれかにおいて、上記(c)の比(tanδ130/tanδ180)が2.5〜10である。
【0200】
〔実施態様9〕
実施態様1〜7のいずれかにおいて、上記(c)の比(tanδ130/tanδ180)が2〜5である。
【0201】
〔実施態様10〕
実施態様1〜9のいずれかにおいて、上記トナーの融点が85〜120℃である。
【0202】
〔実施態様11〕
実施態様1〜9のいずれかにおいて、上記トナーの融点が90〜110℃である。
【0203】
〔実施態様12〕
実施態様1〜11のいずれかにおいて、上記トナーの150℃、周波数6.28rad/sで測定した貯蔵弾性率が歪み50%〜200%の範囲に極小値(G’min)を有する。
【0204】
〔実施態様13〕
実施態様12において、歪み10%における貯蔵弾性率(G’10%)と上記極小値(G’min)の差(G’10%−G’min)が500〜2000Paである。
【0205】
〔実施態様14〕
実施態様12において、歪み10%における貯蔵弾性率(G’10%)と上記極小値(G’min)の差(G’10%−G’min)が700〜1500Paである。
【0206】
〔実施態様15〕
実施態様1〜14のいずれかにおいて、上記結着樹脂がポリエステルまたはポリエステルとビニル系重合体ユニットを有するハイブリッド樹脂成分を含有する。
【0207】
〔実施態様16〕
実施態様1〜15のいずれかにおいて、上記トナーのテトラヒドロフラン(THF)可溶分が、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定によるクロマトグラムにおいて、分子量3000〜17000の領域にメインピークを有する。
【0208】
〔実施態様17〕
実施態様1〜15のいずれかにおいて、上記トナーのテトラヒドロフラン(THF)可溶分が、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定によるクロマトグラムにおいて、分子量6000〜15000の領域にメインピークを有する。
【0209】
〔実施態様18〕
実施態様1〜15のいずれかにおいて、上記トナーのテトラヒドロフラン(THF)可溶分が、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定によるクロマトグラムにおいて、分子量10000〜14000の領域にメインピークを有する。
【0210】
〔実施態様19〕
実施態様1〜18のいずれかにおいて、上記結着樹脂が、テトラヒドロフラン(THF)不溶分を10〜50質量%含有する。
【0211】
〔実施態様20〕
実施態様1〜18のいずれかにおいて、上記結着樹脂が、テトラヒドロフラン(THF)不溶分を15〜40質量%含有する。
【0212】
〔実施態様21〕
実施態様1〜18のいずれかにおいて、上記結着樹脂が、テトラヒドロフラン(THF)不溶分を20〜35質量%含有する。
【0213】
〔実施態様22〕
実施態様1〜21のいずれかにおいて、上記トナーの酸価が10〜30mgKOH/gである。
【0214】
〔実施態様23〕
実施態様1〜21のいずれかにおいて、上記トナーの酸価が15〜25mgKOH/gである。
【0215】
〔実施態様24〕
実施態様1〜23のいずれかにおいて、上記ワックスが、分子量500〜5000にメインピークを有し、重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比(Mw/Mn)が1.0〜3.0である。
【0216】
〔実施態様25〕
実施態様1〜23のいずれかにおいて、上記ワックスが、分子量600〜3000にメインピークを有し、重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比(Mw/Mn)が1.2〜1.5である。
【0217】
〔実施態様26〕
実施態様1〜25のいずれかにおいて、上記ワックスが、ポリエチレンワックスである。
【0218】
〔実施態様27〕
実施態様26において、上記ワックスが、ビニル系モノマーで変性されたポリエチレンワックスである。
【0219】
〔実施態様28〕
実施態様27において、上記ワックスが、カルボキシル基を含有するビニル系モノマーで変性されたポリエチレンワックスである。
【0220】
〔実施態様29〕
実施態様28において、上記ビニル系モノマーが、マレイン酸、無水マレイン酸またはマレイン酸ハーフエステルのいずれかである。
【0221】
【実施例】
本発明に関わる変性ワックスの製造
[ワックスの製造例1]
キシレン200質量部に、表2に示したワックスAを100質量部添加し、撹拌しながら110℃まで加熱した。窒素を通気しながら、スチレンモノマーを7質量部、及び、重合開始剤である2,2’−ビス(4,4−ジ−tert−ブチルパーオキシシクロヘキシル)プロパン0.8質量部を1時間かけて滴下した。滴下終了後、さらに3時間撹拌を継続し、還流温度まで加熱した。その後、減圧下で溶媒であるキシレンを減圧留去することにより、変性ワックス▲1▼を得た。得られた変性ワックス▲1▼はピーク分子量=750、Mw/Mn=1.25、吸熱ピーク温度=95℃であった。
【0222】
[ワックスの製造例2〜4]
ワックスの変性に使用したモノマー種及び添加量を表3に記載したように変更した以外は製造例1と同様にして、変性ワックス▲2▼〜▲4▼を得た。
【0223】
[ワックスの製造例5]
表2に示したワックス▲2▼を使用した以外は製造例1と同様にして変性ワックス▲5▼を得た。
【0224】
[ワックスの製造例6]
表2に示したワックス▲3▼を使用した以外は製造例1と同様にして変性ワックス▲6▼を得た。
【0225】
本実施例で用いたワックスの物性を表2に、及び、変性に用いたモノマー種と添加量、変性後のワックスの物性を表3に示す。
【0226】
【表2】
Figure 2004333968
【0227】
【表3】
Figure 2004333968
【0228】
[樹脂組成物の製造例1]
Figure 2004333968
を混合し、反応させた後、8.9モル%のイソドデセニルコハク酸でエンドキャップし、不飽和ポリエステル(1)(酸価=32mgKOH/g、水酸基価=16mgKOH/g、ピーク分子量=11500、Tg=55℃)を得た。この不飽和ポリエステル(1)100質量部を還流管、撹拌機、温度計、窒素導入管、滴下装置及び減圧装置を備えた反応容器にキシレン200質量部とともに投入した。窒素を導入しながら反応容器の内温を135〜140℃まで加熱して上記不飽和ポリエステル(1)をキシレンに溶解した。
【0229】
スチレン 73質量部
アクリル酸ブチル 21質量部
マレイン酸モノブチル 6質量部
ジ−tert−ブチルパーオキサイド(重合開始剤) 2質量部
からなるモノマー混合物を上記不飽和ポリエステル(1)のキシレン溶液に添加して8時間ラジカル重合反応を行い、減圧下でキシレンを留去することにより不飽和ポリエステル(1)にビニル系重合体がグラフトしたハイブリッド樹脂(1)の溶液を得た。
【0230】
次いで、表3に示した変性ワックス▲1▼を14質量部添加してさらに3時間撹拌を行うことで、上記ハイブリッド樹脂(1)において、ビニル系重合体ユニット中のマレイン酸モノブチルユニットからブタノールが脱離して生成した酸無水物と、ポリエステルユニット中の水酸基が一部エステル結合を形成したハイブリッド樹脂と変性ワックス▲1▼を含有する樹脂組成物(1)を得た。この樹脂組成物は分子量12400にメインピークを有し、Tg=51℃、酸価=23mgKOH/gであり、約29質量%のTHF不溶分を有していた。
【0231】
[樹脂組成物の製造例2]
Figure 2004333968
を混合し、反応させた後、8.9モル%のイソドデセニルコハク酸でエンドキャップし、不飽和ポリエステル(2)(酸価=30mgKOH/g、水酸基価=34mgKOH/g、ピーク分子量=7500、Tg=52℃)を得た。この不飽和ポリエステル(2)100質量部を還流管、撹拌機、温度計、窒素導入管、滴下装置及び減圧装置を備えた反応容器にキシレン200質量部とともに投入した。窒素を導入しながら反応容器の内温を135〜140℃まで加熱して上記不飽和ポリエステル(2)をキシレンに溶解した。
【0232】
スチレン 73質量部
アクリル酸ブチル 21質量部
マレイン酸モノブチル 6質量部
ジ−tert−ブチルパーオキサイド(重合開始剤) 2質量部
からなるモノマー混合物を、上記不飽和ポリエステル(2)のキシレン溶液に添加して8時間ラジカル重合反応を行い、減圧下でキシレンを留去することにより不飽和ポリエステルにビニル系重合体がグラフトしたハイブリッド樹脂(2)の溶液を得た。
【0233】
次いで、表3に示した変性ワックス▲1▼を14質量部添加してさらに3時間撹拌を行うことで、上記ハイブリッド樹脂(2)において、ビニル系重合体ユニット中のマレイン酸モノブチルユニットからブタノールが脱離して生成した酸無水物と、ポリエステルユニット中の水酸基が一部エステル結合を形成したハイブリッド樹脂と変性ワックス▲1▼を含有する樹脂組成物(2)を得た。この樹脂組成物は分子量10600にメインピークを有し、Tg=50℃、酸価=24mgKOH/gであり、約32質量%のTHF不溶分を有していた。
【0234】
[樹脂組成物の製造例3]
Figure 2004333968
を混合し、反応させた後、5.2モル%のイソドデセニルコハク酸でエンドキャップし、不飽和ポリエステル(3)(酸価=22.6mgKOH/g、水酸基価=12.3mgKOH/g、ピーク分子量=9900、Tg=56℃)を得た。この不飽和ポリエステル(3)100質量部を還流管、撹拌機、温度計、窒素導入管,滴下装置及び減圧装置を備えた反応容器にキシレン200質量部とともに投入した。窒素を導入しながら反応容器の内温を135〜140℃まで加熱して上記不飽和ポリエステル(3)をキシレンに溶解した。
【0235】
スチレン 74質量部
アクリル酸ブチル 20質量部
マレイン酸モノブチル 6質量部
ジ−tert−ブチルパーオキサイド(重合開始剤) 2質量部
からなるモノマー混合物を、上記不飽和ポリエステル(3)のキシレン溶液に添加して8時間ラジカル重合反応を行い、減圧下でキシレンを留去することにより不飽和ポリエステル(3)にビニル系重合体がグラフトしたハイブリッド樹脂(3)の溶液を得た。
【0236】
次いで、表3に示した変性ワックス▲1▼を14質量部添加してさらに3時間撹拌を行うことで、上記ハイブリッド樹脂(3)において、ビニル系重合体ユニット中のマレイン酸モノブチルユニットからブタノールが脱離して生成した酸無水物と、ポリエステルユニット中の水酸基が一部エステル結合を形成したハイブリッド樹脂と変性ワックス▲1▼を含有する樹脂組成物(3)を得た。この樹脂組成物は分子量10300にメインピークを有し、Tg=52℃、酸価=20mgKOH/gであり、約31質量%のTHF不溶分を有していた。
【0237】
[樹脂組成物の製造例4]
温度計、攪拌装置、冷却器及び窒素導入管をそなえた反応器に、
ビスフェノールAのプロピレンオキシド2モル付加物 4742質量部
ビスフェノールAのエチレンオキシド2モル付加物 4458質量部
ノボラック型フェノール樹脂のエチレンオキシド5モル付加物 597質量部
テレフタル酸 3901質量部
を入れ、190℃で減圧下でエステル化反応をすることにより、ピーク分子量=9900、THF不溶分=27質量%、Tg=56℃、酸価=10mgKOH/g、水酸基価=15mgKOH/gのポリエステル樹脂(4)を得た。
【0238】
次いで、表3に示した変性ワックス▲1▼を14質量部添加してさらに3時間撹拌を行い、ポリエステル樹脂(4)と変性ワックス▲1▼を含有する樹脂組成物(4)を得た。この樹脂組成物は分子量10300にメインピークを有し、Tg=52℃、酸価=20mgKOH/gであり、約31質量%のTHF不溶分を有していた。
【0239】
[樹脂組成物の製造例5]
製造例1において、変性ワックス▲1▼のかわりに表3に示した変性ワックス▲2▼を14質量部添加してさらに3時間撹拌を行うことで、上記ハイブリッド樹脂(1)において、ビニル系重合体ユニット中のマレイン酸モノブチルユニットからブタノールが脱離して生成した酸無水物と、ポリエステルユニット中の水酸基が一部エステル結合を形成したハイブリッド樹脂と変性ワックス▲2▼を含有する樹脂組成物(5)を得た。得られた樹脂組成物は分子量12100にメインピークを有し、Tg=52℃、酸価=15mgKOH/gであり、約26質量%のTHF不溶分を有していた。
【0240】
[樹脂組成物の製造例6]
製造例4において、変性ワックス▲1▼のかわりに表3に示した変性ワックス▲3▼を14質量部添加してさらに3時間撹拌を行うことで、上記ハイブリッド樹脂(1)において、ビニル系重合体ユニット中のマレイン酸モノブチルユニットからブタノールが脱離して生成した酸無水物と、ポリエステルユニット中の水酸基が一部エステル結合を形成したハイブリッド樹脂と変性ワックス▲3▼を含有する樹脂組成物(6)を得た。得られた樹脂組成物は分子量13000にメインピークを有し、Tg=49℃、酸価=25mgKOH/gであり、約25質量%のTHF不溶分を有していた。
【0241】
[樹脂組成物の製造例7]
製造例4において、変性ワックス▲1▼のかわりに表3に示した変性ワックス▲4▼を14質量部添加してさらに3時間撹拌を行うことで、上記ハイブリッド樹脂(1)において、ビニル系重合体ユニット中のマレイン酸モノブチルユニットからブタノールが脱離して生成した酸無水物と、ポリエステルユニット中の水酸基が一部エステル結合を形成したハイブリッド樹脂と変性ワックス▲4▼を含有する樹脂組成物を得た。得られた樹脂組成物は分子量10100にメインピークを有し、Tg=55℃、酸価=17mgKOH/gであり、約29質量%のTHF不溶分を有していた。
【0242】
[樹脂組成物の製造例8]
製造例4において、変性ワックス▲1▼のかわりに表3に示した変性ワックス▲5▼を14質量部添加してさらに3時間撹拌を行うことで、上記ハイブリッド樹脂(1)において、ビニル系重合体ユニット中のマレイン酸モノブチルユニットからブタノールが脱離して生成した酸無水物と、ポリエステルユニット中の水酸基が一部エステル結合を形成したハイブリッド樹脂と変性ワックス▲5▼を含有する樹脂組成物(8)を得た。得られた樹脂組成物は分子量10600にメインピークを有し、Tg=56℃、酸価=16mgKOH/gであり、約28質量%のTHF不溶分を有していた。
【0243】
[樹脂組成物の製造例9]
製造例4において、変性ワックス▲1▼のかわりに表3に示した変性ワックス▲6▼を14質量部添加してさらに3時間撹拌を行うことで、上記ハイブリッド樹脂(1)において、ビニル系重合体ユニット中のマレイン酸モノブチルユニットからブタノールが脱離して生成した酸無水物と、ポリエステルユニット中の水酸基が一部エステル結合を形成したハイブリッド樹脂と変性ワックス▲6▼を含有する樹脂組成物(9)を得た。得られた樹脂組成物は分子量10700にメインピークを有し、Tg=57℃、酸価=15mgKOH/gであり、約22質量%のTHF不溶分を有していた。
【0244】
[樹脂組成物の製造例10]
製造例4において、変性ワックス▲1▼のかわりに表2に示したワックスAを14質量部添加してさらに3時間撹拌を行うことで、上記ハイブリッド樹脂(1)において、ビニル系重合体ユニット中のマレイン酸モノブチルユニットからブタノールが脱離して生成した酸無水物と、ポリエステルユニット中の水酸基が一部エステル結合を形成したハイブリッド樹脂とワックスAを含有する樹脂組成物を得た。得られた樹脂組成物は分子量9800にメインピークを有し、Tg=58℃、酸価=10mgKOH/gであり、約21質量%のTHF不溶分を有していた。
【0245】
[樹脂組成物の比較製造例1]
Figure 2004333968
を縮合重合し、Mn=3000、Mw=15000、Tg=55℃、酸価=35mgKOH/g、THF不溶分=0%のポリエステル樹脂Aを得た。
【0246】
Figure 2004333968
を縮合重合し、Mn=6000、Mw=45000、Tg=62℃、酸価=25mgKOH/g、THF不溶分0%のポリエステル樹脂Bを得た。
【0247】
ポリエステル樹脂A 100質量部
ポリエステル樹脂B 100質量部
無水トリメリット酸 8質量部
を縮合重合して、Mn=4000、Mw=29000、Tg=58℃、酸価=30mgKOH/g、THF不溶分=35%の比較用樹脂組成物(R−1)を得た。
【0248】
[樹脂組成物の比較製造例2]
Figure 2004333968
を窒素雰囲気下、200℃で7時間反応させ、酸価=18mgKOH/gの不飽和ポリエステル(5)を合成した。
【0249】
温度計、攪拌装置、流下式コンデンサー、窒素導入管及び滴下ロートを備えた反応器にキシレン300質量部を入れ、80℃まで加熱した。次いで、窒素雰囲気下に
スチレン 800質量部
メタクリル酸ブチル 180質量部
2,2’−アゾビスイソブチロニトリル 18質量部
のモノマー組成物を4時間かけて滴下した。さらに、
【0250】
上記不飽和ポリエステル(5) 20質量部
キシレン 20質量部
2,2’−アゾビスイソブチロニトリル 2質量部
の混合液を2時間かけて滴下し、次いで120℃に昇温して4時間保持し、反応を終了することにより比較用樹脂組成物(R−2)を得た。
【0251】
[実施例1]
樹脂組成物(1) 107質量部
磁性体 90質量部
(平均粒径=0.22μm、保磁力=9.6kA/m、飽和磁化=83Am/kg、残留磁化=15Am/kg)
荷電制御剤 2質量部
(モノアゾ化合物(3)2モルと鉄原子1モルからなる化合物)
上記原料混合物を130℃に加熱された2軸混練押出機によって溶融混練を行った。混練物は放冷後、カッターミルで組粉砕して18メッシュパスが97質量%、100メッシュオンが92質量%の粉体原料(1)を得た。
【0252】
粉体原料(1)を図6に示す装置システムで粉砕及び分級を行った。機械式粉砕機51には、ターボ工業社製ターボミルT−250型を用い、図7に示す回転子94と固定子90の間隙を1.5mmとし、回転子94の周速を115m/sで運転した。
【0253】
本実施例では、テーブル式の第1定量供給機52にて粗粉砕物からなる粉体原料を、40kg/hの割合で機械式粉砕機51に供給し、粉砕した。機械式粉砕機51で粉砕された粉体原料は、排気ファンからの吸引エアーに同伴されながらサイクロン53にて捕集され、第2定量供給機62へと導入される。尚、この時、機械式粉砕機51内の入口温度は−10℃、出口温度は39℃、入口温度と出口温度のΔTは49℃であった。また、この時に機械式粉砕機51で粉砕されて得られた微粉砕物(1)は、重量平均粒径が7.1μmであり、粒径4.0μm以下の粒子が28個数%、且つ粒径10.1μm以上の粒子を2.8体積%含有するシャープな粒度分布を有していた。
【0254】
次に、上記の機械式粉砕機51で粉砕されて得られた微粉砕物(1)を、第2定量供給機62に導入し、振動フィーダー63、原料供給ノズル68を介して44kg/hの割合で図10の構成を有する多分割気流式分級機61に導入した。該多分割気流式分級機61では、コアンダ効果を利用して、粗粉体、中粉体及び微粉体の3種の粒度に分級される。多分割気流式分級機61への被粉砕物の導入に際しては、排出口101〜103の少なくとも1つを介して分級室内を減圧することによって生じる原料供給ノズル68中の気流と、高圧エアー供給ノズル120から噴射される圧縮エアーを利用した。導入された微粉砕物(1)は、0.1秒以下の瞬時に、粗粉体(G)、中粉体(M−1)及び微粉体の3種に分級された。
【0255】
分級されたもののうち、粗粉体(G)は捕集サイクロン64cで捕集した後、先に説明した機械式粉砕機51に粗粉体の定量供給機54により2.0kg/hの割合で導入し、再度粉砕工程に導入した。
【0256】
上記の分級工程で分級された中粉体(M−1)は、重量平均粒径が7.2μmであり、粒径10.1μm以上のトナー粒子を6.5体積%含有し、円形度(a)=0.950以上の粒子を個数基準で68%含有していた。この中粉体(M−1)100質量部に、疎水性乾式シリカ(BET比表面積=200m/g、メタノールウェッタビリティー=92%)1.2質量部を外添添加して本発明のトナー(1)とした。
【0257】
このトナー(1)のTHF不溶分を測定したところ、結着樹脂100質量部中に27質量%含有していた。THF可溶分の分子量を測定したところ、分子量12600にメインピークを有し、重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比、Mw/Mnは4であり、分子量10万以上〜1000万未満の成分を21質量%含有していた。また、トナーの酸価を測定したところ、21mgKOH/gであった。トナーの物性を表4に、粘弾性特性の歪み依存性を図16に示す。
【0258】
トナー(1)を用いて、室温30℃、相対湿度80%の高温高湿環境でキヤノン製デジタル複写機GP−405(プロセススピード210mm/秒;熱ロール定着)及びキヤノン製複写機NP−6085(プロセススピード320mm/秒;熱ロール定着)で10万枚の耐久試験を行って、画像特性の評価を評価したところ、表5に示したような良好な結果が得られた。
【0259】
画像濃度はマクベス濃度計(マクベス社製)でSPIフィルターを使用して、直径5mmの円形画像の反射濃度を測定して求めた。
【0260】
次に、NP−6085の定着器をとりはずし外部駆動装置、定着器の温度制御装置及びローラーの加圧力を調整する装置を装着した定着試験装置を試作した。ローラー周速を150mm/秒、総加圧力を392N(40kgf)として、1.2の画像濃度を与えるトナーを現像した未定着画像を用いて、ローラー表面温度を140℃に設定して低温定着試験を行い、ローラー表面温度を220℃に設定して耐高温オフセット性を評価したところ、表5に示したような良好な結果が得られた。
【0261】
(低温定着性の評価基準)
5:摺擦による濃度低下率が5%未満
4:摺擦による濃度低下率が10%未満
3:摺擦による濃度低下率が15%未満
2:摺擦による濃度低下率が20%未満
1:摺擦による濃度低下率が20%以上
【0262】
(耐高温オフセット性の評価基準)
5:全く発生せず。
4:軽微なオフセット発生するが、実用的には許容できる。
3:目視で容易に判別できるオフセット発生。
2:顕著なオフセット発生。
1:紙がローラーに巻き付く。
【0263】
(ワックス分散性)
トナーを偏光板に取り付けた光学顕微鏡を用いて低倍率(例えば、30から100倍)で観察し、約500個のトナー粒子当りで,トナーから遊離しているワックスの粒子の存在を示す輝点の数を測定した。評価基準は以下の通りである。5:偏光板を通して輝点なし。
4:1〜10個の輝点(実用上問題ない程度)
3:11〜20個の輝点(画像のカブリ濃度が高くなる程度)
2:21〜30個の輝点(感光体ドラム上にワックスが固着する程度)
1:30個以上の輝点(感光体ドラム上にワックス及びトナーが固着する程度)
【0264】
[実施例2]
実施例1において、粉体原料(1)を図11と図12に示す装置システムで粉砕及び分級を行った。但し、気流式粉砕機(図12中、138)は図14に示す構造を有する超音波ジェット粉砕機を用い、第1分級機(図12中、132)は図13の構成のものを用い、第2分級機(図12中、137)は図15の構成のものを使用した。
【0265】
図14に示す粉砕機では、高圧気体供給ノズル181を接続した加速管182の出口183に対向して衝突部材184を設け、加速管182に供給した高圧気体により、加速管182の中途に連通させた粉体原料供給口185から加速管182内に粉体原料を吸引し、粉体原料を高圧気体とともに噴出して衝突部材184の衝突面186に衝突させ、その衝撃によって粉砕し、粉砕物を粉砕室188内から粉砕物排出口187より排出させている。
【0266】
図13において、161は筒状の本体ケーシングを示し、162は下部ケーシングを示し、その下部に粗粉排出用のホッパー163が接続されている。本体ケーシング161の内部は、分級室164が形成されており、この分級室164の上部に取り付けた環状の案内室165と中央部が高くなる円錐状(傘状)の上部カバー166によって閉塞されている。
【0267】
分級室164と案内室165の間の仕切り壁に円周方向に配列する複数のルーバー167を設け、案内室165に送り込まれた粉体材料とエアーを各ルーバー167の間より分級室164に旋回させて流入させる。
【0268】
案内室165の上部は、円錐状の上部ケーシング173と円錐状の上部カバー166間の空間からなっている。本体ケーシング161の下部には、円周方向に配列する分級ルーバー169を設け、外部から分級室164へ旋回流を起こす分級エアーは分級ルーバー169を介して取り入れている。分級室164の底部に、中央部が高くなる円錐状(傘状)の分級板170を設け、該分級板170の外周囲に粗粉排出口171を形成する。また、分級板170の中央部には微粉排出シュート172を接続し、該シュート172の下端部をL字形に屈曲し、この屈曲端部を下部ケーシング162の側壁より外部に位置させる。さらに該シュートは、サイクロンや集塵機のような微粉回収手段を介して吸引ファンに接続しており、該吸引ファンにより分級室164に吸引力を作用させ、該ルーバー169間より分級室164に流入する吸引エアーによって分級に要する旋回流を起こしている。
【0269】
本例で用いた第1分級手段の気流分級機は上記の構造から成り、供給筒168より案内室165内に上記のトナー製造用の粗砕物を含むエアーを供給すると、この粗砕物を含むエアーは、案内室165から各ルーバー167間を通過して分級室164に旋回しながら均一の濃度で分散されながら流入する。
【0270】
分級室164内に旋回しながら流入した粗砕物は、微粉排出シュート172に接続した吸引ファンにより生起された、分級室下部の分級ルーバー169間より流入する吸引エアー流に乗って旋回を増し、各粒子に作用する遠心力によって粗粉と微粉とに遠心分離され、分級室164内の外周部を旋回する粗粉は粗粉排出口171より排出され、下部のホッパー163より排出され、再度、粉砕機に投入される。
【0271】
また、分級板170の上部傾斜面に沿って中央部へと移行する微粉は、微粉排出シュート172により排出される。排出された微粉砕物は、図15の構成を有する多分割気流式分級機137に第2定量供給機134により導入し、振動フィーダー、原料供給ノズル148、149を介して導入した。該多分割気流式分級機137では、コアンダ効果を利用して、粗粉体、中粉体及び微粉体の3種の粒度に分級される。多分割気流式分級機137への被粉砕物の導入に際しては、排出口158〜160の少なくとも1つを介して分級室内を減圧することによって生じる原料供給ノズル149中の気流を利用した。導入された微粉砕物は、粗粉体、中粉体及び微粉体の3種に分級され第2分級手段を経て、さらに細分化され、トナーとなる中粉体が分取される。
【0272】
上記の分級工程で分級された中粉体を用いた以外は実施例1と同様に外添して、重量平均粒径が7.4μm、粒径10.1μm以上のトナー粒子を7.3体積%有し、円形度(a)=0.950以上の粒子を個数基準で66%有する本発明のトナー(2)を得た。実施例1と同様にして評価した結果を表4及び表5に示す。
【0273】
[実施例3〜9]
実施例1において、樹脂組成物(1)のかわりに、樹脂組成物(2)〜(10)を使用した以外は同様にして本発明のトナー(3)〜(11)を得た。実施例1と同様にして評価した結果を表4及び5に示す。
【0274】
[比較例1]
実施例2において、樹脂組成物(1)のかわりに、100質量部の比較用樹脂組成物(R−1)と7質量部のワックスAを使用した以外は同じ製造条件にして重量平均粒径=7.8μm、10.1=μm以上の粒子を11体積%含有する比較用トナー(R−1)を得た。実施例1と同様にして評価した結果を表4及び表5に示す。また、トナーの粘弾性特性の歪み依存性を図17に示す。
【0275】
[比較例2]
実施例2において、樹脂組成物(1)のかわりに、100質量部の比較用樹脂組成物(R−2)と7質量部のワックスAを使用した以外は同じ製造条件にして重量平均粒径=8.1μm、10.1μm以上の粒子を13体積%含有する比較用トナー(R−2)を得た。実施例1と同様にして評価した結果を表4及び表5に示す。
【0276】
[比較例3]
比較例1において、荷電制御剤として有機アルミニウム化合物(1モルのアルミニウムと2モルの3,5−ジ−tert−ブチルサリチル酸からなる化合物)を2質量部添加した以外は同じ製造条件にして重量平均粒径=8.1μm、10.1μm以上の粒子を13体積%含有する比較用トナー(R−3)を得た。実施例1と同様にして評価した結果を表4及び表5に示す。
【0277】
[比較例4〜5]
比較例1において、ワックスAを比較用ワックスa及び比較用ワックスbにかえた以外は同様にして比較用トナー(R−4)及び比較用トナー(R−5)を得た。実施例1と同様にして評価した結果を表4及び表5に示す。
【0278】
【表4】
Figure 2004333968
【0279】
【表5】
Figure 2004333968
【0280】
【発明の効果】
本発明によれば、トナー粒子におけるワックス分散が均一であり、低温定着性及び耐高温オフセット性に優れ、高温高湿環境においても安定した画像濃度を示すトナーを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の画像形成方法を実施し得る画像形成装置の一例を示す説明図である。
【図2】図1に示す画像形成装置の現像部の拡大図を示す。
【図3】本発明の画像形成方法を実施し得る画像形成装置の他の例を示す説明図である。
【図4】本発明の画像形成方法を用いた画像形成装置をファクシミリ装置のプリンターに適用する場合のブロック図である。
【図5】本発明のトナーの製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図6】本発明のトナーの製造方法を実施するための装置システムの一具体例を示す概略図である。
【図7】本発明のトナーの粉砕工程において使用される一例の機械式粉砕機の概略断面図である。
【図8】図7におけるD−D’面での概略的断面図である。
【図9】図7に示す回転子の斜視図である。
【図10】本発明のトナーの分級工程に用いられる多分割気流式分級装置の概略断面図である。
【図11】本発明の実施例のトナーの製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図12】図11の製造方法のシステム図である。
【図13】図11の第1分級機に用いられる分級機の一例の概略断面図である。
【図14】図11の衝突式気流粉砕機の概略断面図である。
【図15】図11の第2分級機に用いられる多分割気流式分級装置の概略断面図である。
【図16】実施例1のトナーにおける粘弾性特性の歪み依存性を示した図である。
【図17】比較例1のトナーにおける粘弾性特性の歪み依存性を示した図である。
【符号の説明】
1 感光体ドラム
2 一次帯電器
3 転写帯電器
4 現像スリーブ
5 露光
6 イレース露光
7 加熱加圧ローラー定着器
8 クリーニングブレード
9 現像器
11 磁性ドクターブレード
12 バイアス印加手段
13 磁性トナー
15 感光層
16 導電性基体
17 ヒーター
18 除電手段
19 多極永久磁石(マグネットロール)
21 感光体ドラム
23 現像剤容器
24 磁性トナー
25 多極永久磁石(マグネットロール)
28 現像スリーブ
29 バイアス印加手段
30 トナー撹拌手段
31 弾性規制ブレード
32 バイアス印加手段
33 接触(ローラー)転写手段
34 電圧印加手段
35 露光
36 イレース露光
37 加熱加圧ローラー定着器
38 クリーニング手段
38a クリーニングブレード
39 接触(ローラー)帯電手段
40 画像読取部
41 コントローラ
42 受信回路
43 送信回路
44 電話
45 回線
46 画像メモリ
47 CPU
48 プリンタコントローラ
49 プリンタ
51 機械式粉砕機
52 第1定量供給機
53 捕集サイクロン
54 粗粉体の定量供給機
61 多分割気流式分級機
62 第2定量供給機
63 振動フィーダー
64c 捕集サイクロン
65a〜65c 排出導管
66、67 入気管
68 原料供給ノズル
69 第1気体導入調節手段
70 第2気体導入調節手段
71、72 静圧計
81 渦巻室
82 パイプ
83 ディストリビュータ
84 バグフィルター
85 吸引フィルター
86 捕集サイクロン
87 粉体原料供給ホッパー
88 ジャケット構造
89 原料排出口
90 固定子
91 原料投入口
92 中心回転軸
93 ケーシング
94 回転子
95 粉体原料定量供給機
96 ジャケット構造
97 冷却水供給口
98 冷却水排出口
99 後室
100 冷風発生手段
101〜103 排出口
107、108 分級エッジ
107a、108a 軸
109 入気エッジ
111 側壁
112 Gブロック
113、114 分級エッジブロック
115 コアンダブロック
116 左部ブロック
117 分級域
118 分級室
119 原料供給口
120 高圧エアー供給ノズル
121 原料導入ノズル
131 定量供給機
132 第一分級機
133 微粉砕品捕集サイクロン
134 定量供給機
137 多分割気流式分級機
138 気流式粉砕機
139 粗粉体捕集サイクロン
140 微粉体捕集サイクロン
141 中粉体捕集サイクロン
145 振動フィーダー
148、149 原料供給ノズル
152、153 入気管
154、155 気体導入調節手段
156、157 静圧計
158〜160 排出口
161 本体ケーシング
162 下部ケーシング
163 祖粉排出用ホッパー
164 分級室
165 案内室
166 上部カバー
167 ルーバー
168 供給筒
169 分級ルーバー
170 分級板
171 粗粉排出口
172 微粉排出シュート
173 上部ケーシング
181 高圧気体供給ノズル
182 加速管
183 出口
184 衝突部材
185 粉体原料供給口
187 粉砕物排出口
188 粉砕室
191 側壁
192 Gブロック
193、194 分級エッジブロック
195 コアンダブロック
196、197 分級エッジ
198 原料供給管
199 左部ブロック
200 入気エッジ

Claims (3)

  1. 結着樹脂、着色剤及びワックスを少なくとも含有するトナーにおいて、
    該トナーの周波数6.28rad/sで測定した粘弾性特性において、
    (a)貯蔵弾性率の60℃における値(G’60)と70℃における値(G’70)との比(G’60/G’70)が20以上であり、
    (b)貯蔵弾性率の130℃における値(G’130)と180℃における値(G’180)との比(G’130/G’180)が5以下であり、
    (c)損失正接の130℃における値(tanδ130)と180℃における値(tanδ180)との比(tanδ130/tanδ180)が2以上であり、
    該トナーの示差走査熱量計(DSC)により昇温時に測定される吸熱メインピーク温度が80〜130℃であることを特徴とするトナー。
  2. (I)静電荷像を担持するための像担持体に担持されている静電荷像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像工程:
    (II)該像担持体上に形成されたトナー像を中間転写体を介して、または介さずに記録材に転写する転写工程:
    (III)該記録材に転写されたトナー像を該記録材に加熱定着する定着工程:を有する画像形成方法において、
    該トナーは、請求項1に記載のトナーであることを特徴とする画像形成方法。
  3. 感光体上に形成された静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成し、該トナー像を記録材に転写させることにより画像を形成する画像形成装置に用いられ、同装置から着脱可能に構成されているプロセスカートリッジであって、
    感光体と、前記感光体を帯電させる帯電手段と、前記感光体上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、前記トナー像を記録材に転写する転写手段と、前記記録材にトナー像が転写された後に前記感光体上に残留したトナーを除去するクリーニング手段と、から選ばれる少なくとも1つの手段が、前記感光体上に形成された前記静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像手段と一体に支持され、
    該トナーが、請求項1に記載のトナーであることを特徴とするプロセスカートリッジ。
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