〈本発明のトナー〉
本発明のトナーは、少なくとも着色剤、離型剤及び極性樹脂を含有するトナー粒子と、無機微粉体とを有する。本発明においてトナー粒子に含有される極性樹脂は、芳香族カルボン酸チタン化合物を触媒として用いて合成された、少なくともポリエステルユニットを含有する樹脂であり、且つ酸価が3〜35(mgKOH/g)であることを特徴とする。更に、上記トナー粒子は水系媒体中で造粒されてなるものであり、上記トナーの重量平均粒径が4.0〜10.0μmであることを特徴とする。
本発明者らは鋭意検討の結果、以下のことを見出した。本発明のトナーは、芳香族カルボン酸チタン化合物を触媒として用いて合成された、少なくともポリエステルユニットを含む極性樹脂をトナー粒子中に含有することを大きな特徴とする。まず、本発明のトナーの構成と性能との関連性の概略を以下に説明する。
ポリエステルユニットを有する極性樹脂をトナー粒子に用いることにより、トナーの低温定着性能が向上し、カラートナーにおいて混色性や透明性等の色再現性に優れたものとなる。更に、ポリエステルユニットの重合触媒として芳香族カルボン酸チタン化合物を用い、更に極性樹脂に適度な酸価を持たせることで、その相互作用により、トナーの帯電速度と飽和帯電量を高めることができ、チャージアップを抑制させることも可能となる。また、上記ポリエステルユニットを有する極性樹脂と離型剤との適度な親和性により、トナーの低温定着性及び耐高温オフセット性をも満足させ、広い定着領域を確保することが可能となる。つまり、極性樹脂と相溶した離型剤は可塑剤的な働きをし、低温定着性を向上させる事に寄与する。逆に極性樹脂との非相溶部分は、定着時に離型剤本来の定着体からの離型効果を発揮する。即ち、芳香族カルボン酸チタン化合物を触媒として用いて合成したポリエステルユニットを含有する極性樹脂を、トナー粒子中に含有させる、より好ましくはトナー粒子表面に存在させる。これにより、トナーの流動性や帯電安定性をつかさどる無機微粉体を長期にわたり安定してトナー粒子表面に保持することが可能となる。更に、このようなトナー粒子を重量平均粒径4.0〜10.0μmの小粒径トナーに適用することで、定着領域が広く、色再現性に優れ、高画質画像の形成が可能なトナーを得ることができる。
以下、本発明について詳述する。
本発明において「ポリエステルユニット」とは、ポリエステルに由来する部分を意味する。また、本発明における「ポリエステルユニットを有する樹脂」とは、このようなポリエステルユニットを有する樹脂、即ち少なくともエステル結合を有する繰り返し単位を含む樹脂を意味する。
ポリエステルユニットが有するカルボキシル基は、トナーの帯電速度と飽和帯電量を向上させ、ポリエステルユニットのOH基はトナーの飽和帯電量を低下させる働きがあると考えられる。カルボキシル基は非常に極性の強い官能基であるため、カルボキシル基同士が会合し、その会合したところから、ポリマー鎖が周囲に拡がった状態をつくる。例えば2つのカルボキシル基が会合する場合、下記構造式(2)のような状態で、安定な会合状態を形成しているものと考えられる。従って、本発明に示すように、ポリエステルユニットを含む極性樹脂を、その酸価をコントロールしてトナーに含有させることにより、トナーの飽和帯電量を高めた上で、チャージアップを抑制し得るものとなる。これにより、いかなる環境においても、画像形成初期から高画像濃度を安定して維持することができる。
また、カルボキシル基のC−O間の結合角から考えると、4つ又はそれ以上のカルボキシル基が会合して集合体を形成しているものと思われる。この様に形成されたカルボキシル基の会合による集合体は、ホールの様になっている為、自由電子を受け入れ易く、従ってトナーの帯電速度を向上させる働きがあると推察される。この安定な会合状態を保っている場合は、外部からの攻撃に強く、特に水分子が配位しようとしても、なかなか配位できない。従ってトナーの環境安定性も良好である。
OH基は、カルボキシル基とは逆に、例えば2つのOH基が会合する場合、下記構造式(3)の様になり、OH基が1つのときよりも極性が強くなる。このため、カルボキシル基が会合するときのように、電荷が安定な状態で存在することができず、外側からの攻撃を受けやすくなる。結果として、水分子の影響を受け易いものと推察される。
このような帯電特性を示すポリエステルユニットを有する極性樹脂を、芳香族カルボン酸チタン化合物を触媒として用いて重合させる。これにより、ポリエステル樹脂中に残存するチタン化合物とポリエステルのOH基との相互作用で、電荷が安定して存在し得るようになるため、水分の影響を受けにくくなり、飽和帯電量の低下が抑制される。
更には、ポリエステルユニットを有する極性樹脂中に残存する、芳香族カルボン酸チタン化合物由来の芳香族カルボン酸のカルボキシル基と、ポリエステルユニット由来のカルボキシル基との前述した相互作用で、帯電速度と飽和帯電量を高めることができる。また、チャージアップを抑制する効果を増すこともできる。また、かぶりの発生やトナー飛散を抑制することができ、更には感光体上で現像されたトナーを紙及び転写ドラム等の転写材へ転写させる工程、又は転写ベルトから紙へトナーを転写させる工程において、高い転写効率を得ることができる。
本発明で用いられる芳香族カルボン酸チタン化合物は、具体的には芳香族カルボン酸とチタンアルコキシドとが反応することにより得られたものを好適に用いることができる。芳香族カルボン酸としては、芳香族モノカルボン酸も用いることができるが、上述の帯電速度と飽和帯電量を向上させる効果とチャージアップを抑制する効果のバランスから、2価以上の芳香族カルボン酸及び/又は芳香族オキシカルボン酸であることが好ましい。
2価以上の芳香族カルボン酸としては、以下のものが挙げられる。フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸などのジカルボン酸類又はその無水物;トリメリット酸、ベンゾフェノンジカルボン酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸、ナフタレンジカルボン酸、ナフタレンテトラカルボン酸などの多価カルボン酸類又はその無水物、エステル化物等。また、上記芳香族オキシカルボン酸としては、サリチル酸、m−オキシ安息香酸、p−オキシカルボン酸、没食子酸、マンデル酸、トロパ酸等が挙げられる。
これらの中でも、芳香族カルボン酸として、2価以上の芳香族カルボン酸を用いることがより好ましく、これらの中でも、イソフタル酸、テレフタル酸、トリメリット酸、ナフタレンジカルボン酸が特に好ましい。
また、上記チタンアルコキシドとしては、下記一般式(1)で表される化合物が好ましく用いられる。
上記一般式(1)において、R1、R2、R3及びR4は、炭素数1〜20のアルキル基であり、それぞれ同一であっても異なっていてもよく、また置換基を有してもよい。nは1〜10の整数を示す。
上記R1、R2、R3及びR4は、炭素数1〜10のアルキル基であることがより好ましい。上記一般式(1)で表されるチタンアルコキシドのうちnが1であるものとして、具体的には、以下のものが挙げられる。チタンテトラメトキサイド、チタンテトラエトキサイド、チタンテトラ−i−プロポキサイド、チタンテトラ−n−プロポキサイド、チタンテトラ−i−ブトキサイド、チタンテトラ−n−ブトキサイド、チタンテトラ−t−ブトキサイド、チタンテトラペンチルオキサイド、チタンテトラヘキシルオキサイド、チタンテトラヘプチルオキサイド、チタンテトラオクチルオキサイド、チタンテトラノニルオキサイド、及びチタンテトラデシルオキサイド。
また、一般式(1)において、nが2〜10であるポリチタン酸エステルも好ましく用いられる。このような化合物として具体的には、テトラ−n−ブチルポリチタネート、テトラ−n−ヘキシルポリチタネート、テトラ−n−オクチルポリチタネートが好ましく例示される。なお、上記芳香族カルボン酸と上記チタンアルコキシドとから本発明に用いる芳香族カルボン酸チタン化合物を得る方法の一つとして、以下のものがある。即ち、エチレングリコール等のアルコール溶媒中で、チタンアルコキシドを加水分解し、芳香族カルボン酸と反応させることにより、上記芳香族カルボン酸チタン化合物を生成させる方法である。
上記芳香族カルボン酸チタン化合物を触媒として用いて合成された、少なくともポリエステルユニットを有する極性樹脂を用いることにより、トナー粒子中における着色剤の分散性が良化し、定着画像におけるトナー混色性や透明性等の色再現性に優れる。また、転写材上でのカバーリングパワーが大きいトナーを得ることができる。特に、着色剤をマスターバッチ等により本発明で用いる極性樹脂を含む結着樹脂中に溶融分散させる場合、又は湿式媒体へ着色剤と本発明で用いる極性樹脂を含む結着樹脂を溶解させて、トナーを製造する時に効果がある。この理由は明確ではないが、着色剤の周りに芳香族カルボン酸チタン化合物のチタン部分が吸着し、芳香族カルボン酸部分で着色剤の再凝集を阻害するためであると考えられる。
また、上記芳香族カルボン酸チタン化合物の添加量としては、総ポリエステルユニット成分に対して0.001質量%以上2質量%以下、好ましくは0.005質量%以上1質量%以下であることが好ましい。芳香族カルボン酸チタン化合物の添加量が0.005質量%未満である場合、本発明の目的とする色再現性に優れたトナーを得ることができず、帯電の立ち上がりが遅く、種々の環境における帯電量を安定的に保つことが困難となることがある。更に、ポリエステルユニットを有する極性樹脂の重合時の反応時間が長くなるとともに、得られた樹脂の分子量分布がブロードなものとなり、トナーとした際に良好な定着性を与えることが困難となる。また芳香族カルボン酸チタン化合物の添加量が2質量%を大きく超えると、トナーの帯電特性に影響を及ぼすようになり、環境の変化による帯電量の変動が大きくなりやすい。
また、本発明において、上記少なくともポリエステルユニットを有する樹脂を製造する際に、上記芳香族カルボン酸チタン化合物の他に、必要に応じて以下に示すものを助触媒として用いても良い。
他の種類のチタン化合物、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、チタン、ジルコニウム、マンガン、コバルト、亜鉛、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、リン、スズ等の元素の化合物。これらの元素の化合物例としては、上記元素の酢酸塩等の脂肪酸塩、炭酸塩、硫酸塩、硝酸塩、アルコキシド、また、塩化物などのハロゲン化物、アセチルアセトナート塩、酸化物等が好ましく用いられる。また、ジカルボン酸、ジアルコール及びオキシカルボン酸等とのキレート化合物、芳香族ジオールとアルコシキドが反応したもの、有機モノカルボン酸とアルコキシドが反応したものも好ましく用いられる。
これらの中でより好ましく用いられるものは、上記各元素の酢酸塩、炭酸塩、アルコキシド、アルコシキドハロゲン化物、アセチルアセトナート塩である。その中でも、チタンアルコキシド、四塩化チタン、ジルコニウムアルコキシド、炭酸マグネシウム、ジカルボン酸チタンキレート化合物、酢酸マグネシウムが特に好ましい。
これらの助触媒は、上記芳香族カルボン酸チタン化合物と反応系中に共存させることにより、ポリエステル樹脂の重縮合反応が速やかに進行させることができるので、好ましく用いることができる。また、助触媒の使用量は、上記芳香族カルボン酸チタン化合物に対し、0.01〜200質量%の範囲とすることができる。
本発明に用いる芳香族カルボン酸チタン化合物を構成する、芳香族カルボン酸とチタンアルコキシドの好ましい組み合わせの具体例を下記表1に列挙する。
本発明のトナーに含有される極性樹脂は、少なくともポリエステルユニットを有する樹脂であればよく、全樹脂中に含まれるポリエステルユニットは3質量%以上であることが上記本発明の効果を発現させるために好ましい。3質量%に満たない場合、本発明の効果のうち、特に良好な帯電特性を得ることが困難となる。
本発明に用いられるポリエステルユニットは、具体的には、2価以上のアルコールモノマー成分と、2価以上のカルボン酸、2価以上のカルボン酸無水物及び2価以上のカルボン酸エステル等の酸モノマー成分とから構成されるものである。本発明のトナーは、上記ポリエステルユニットを構成するアルコールモノマー成分及び酸モノマー成分を原料の一部とし、縮重合された部分を有する樹脂を極性樹脂として含有することを特徴とする。
ポリエステルユニットを構成する2価以上のアルコールモノマー成分として、具体的には以下のようなものがある。2価アルコールモノマー成分としては、以下のものが挙げられる。ポリオキシプロピレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(3.3)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシエチレン(2.0)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(2.0)−ポリオキシエチレン(2.0)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(6)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン等のビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,4−ブテンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、ビスフェノールA、水素添加ビスフェノールA等。
3価以上のアルコールモノマー成分としては、以下のものが挙げられる。ソルビトール、1,2,3,6−ヘキサンテトロール、1,4−ソルビタン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、1,2,4−ブタントリオール、1,2,5−ペンタントリオール、グリセロール、2−メチルプロパントリオール、2−メチル−1,2,4−ブタントリオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、1,3,5−トリヒドロキシメチルベンゼン等。
本発明におけるポリエステルユニットを構成する酸モノマー成分のうち、2価以上のカルボン酸モノマー成分としては、以下のものが挙げられる。フタル酸、イソフタル酸及びテレフタル酸などの芳香族ジカルボン酸類又はその無水物;コハク酸、アジピン酸、セバシン酸及びアゼライン酸などのアルキルジカルボン酸類又はその無水物;炭素数6〜18のアルキル基又はアルケニル基で置換されたコハク酸又はその無水物;フマル酸、マレイン酸及びシトラコン酸などの不飽和ジカルボン酸類又はその無水物。特に、反応性の高さからイソフタル酸が好ましく用いられる。
また、その他のモノマーとしては、以下のものが挙げられる。グリセリン、ソルビット、ソルビタン、更には例えばノボラック型フェノール樹脂のオキシアルキレンエーテル等の多価アルコール類;トリメリット酸、ピロメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸やその無水物等の多価カルボン酸類等。
上記各モノマー成分の中でも、下記一般式(4)で表されるビスフェノール誘導体を2価アルコールモノマー成分とし、2価以上のカルボン酸又はその酸無水物、又はその低級アルキルエステルとからなるカルボン酸成分を酸モノマー成分とすることが好ましい。これらのアルコールモノマー成分と酸モノマー成分との縮重合により得られたポリエステルユニットを有する樹脂が良好な帯電特性を有することができる。なお、上記カルボン酸成分としては、フマル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、フタル酸、テレフタル酸、トリメリット酸、ピロメリット酸が挙げられる。
(式中、Rはエチレン又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、かつx+yの平均値は2〜10である。)
本発明に用いる極性樹脂は、上記ポリエステルユニット以外の樹脂成分を含有していてもよい。このような樹脂成分として、具体的には、後述するトナーの結着樹脂として用いられる樹脂を用いることができるが、スチレンと他のビニル系モノマーとの共重合体であるスチレン系共重合体をより好ましく用いることができる。このような共重合体を極性樹脂に含有させることにより、特に、結着樹脂をスチレン−アクリル樹脂とし、懸濁重合によりトナーを製造する場合、極性樹脂と結着樹脂との相溶性が増し、トナー自身のメカニカル強度を向上させることができる。
本発明の極性樹脂は、上記ポリエステルユニットの構成モノマーと、必要に応じて他の樹脂成分を構成するモノマーを、上記芳香族カルボン酸チタン化合物の存在下で重合させることにより得ることができる。他の樹脂成分を構成するモノマーとは、例えば上記スチレン系共重合体成分を含有させる場合には、スチレン及び他のビニル系モノマーのことである。
本発明では、ポリエステルユニットを有する樹脂を製造する際に上記芳香族カルボン酸チタン化合物を触媒として用いるため、製造後の樹脂にこの芳香族カルボン酸チタン化合物が必ず存在することとなる。その含有量はポリエステルユニットに対する芳香族カルボン酸チタン化合物の使用量とほぼ等しいと考えられる。なお、樹脂中における芳香族カルボン酸チタン化合物の存在は、蛍光X線分析等の公知の方法により芳香族カルボン酸チタン化合物由来のチタン原子の存在を確認し、立証することができる。
本発明のトナーに含有される極性樹脂は、酸価を3〜35[mgKOH/g]とすることで本発明の効果を発揮することができる。極性樹脂の酸価は好ましくは5〜30[mgKOH/g]、より好ましくは7〜20[mgKOH/g]である。酸価が3[mgKOH/g]未満の場合、トナーの帯電の立ち上がりが遅く且つ飽和帯電量が低くなり、カブリや飛散といった画像欠陥を引き起こすことがある。また、酸価が35[mgKOH/g]より大きい場合、特に低湿環境下でのトナーのチャージアップが顕著になり、画像濃度低下や文字の飛び散りといった弊害を発生することがある。なお、極性樹脂の酸価は重合時の温度及び時間を適宜選択することにより調整することができる。高温・短時間で反応を行うと極性樹脂の酸価は高くなり、低温・長時間で反応を行うと酸価は低くなる。
また、本発明に用いられる極性樹脂の水酸基価[mgKOH/g]は、上記酸価とのバランスにもよるが、5以上40以下とすることで、本発明の効果を発揮しえる。上記水酸基価は好ましくは10以上35以下、更に好ましくは15以上30以下である。
本発明に用いる極性樹脂の水酸基価が5未満の場合、トナーの帯電が徐々に上昇し続け、カブリや飛散といった画像欠陥や、画像の色見の変動といった問題を引き起こすことがある。また、水酸基価が40より大きい場合、特に高湿環境下での帯電量低下が顕著になり、カブリや飛散といった画像欠陥を引き起こすことがある。
本発明のトナーは、示差熱分析(DSC)測定により得られる吸熱曲線において、温度30〜200℃の範囲における最大吸熱ピークを示す温度が50〜120℃の範囲にあることが好ましい。より好ましくは最大吸熱ピークを示す温度が55〜100℃の範囲にあることであり、更に好ましくは最大吸熱ピークを示す温度が60〜75℃の範囲にあることである。
この最大吸熱ピークはトナー粒子中の離型剤種によって決定される。このピーク値が上記範囲にあることで、定着性と現像性を両立しえるものとなる。2種以上の離型剤を用いることも本発明を達成するために好適に用いられる方法であるが、最大となるピークを示す温度が上記範囲にある離型剤を用いることが重要である。
トナーの最大吸熱ピークが50℃未満の温度範囲にある場合、トナーの保存性が悪化したり、カブリやトナー飛散が生じる等、現像性が悪化したりすることがある。逆に、トナーの最大吸熱ピークが120℃より高い温度範囲にある場合、トナーに与える可塑効果が少なく低温定着性が若干劣るものとなる。また、連続通紙時に定着器の温度が低下した場合に、定着体とトナーとの間に離型剤が良好に介在することができず、転写紙が定着体に巻きつく(所謂定着巻きつき)現象が起こり易くなる。
また上記最大吸熱ピークの半値幅は15℃以下であることが好ましく、7℃以下であることがより好ましい。最大吸熱ピークの半値幅が15℃を超える場合は、離型剤の結晶性が高くないことから離型剤の硬度も軟らかく、離型剤による感光体や帯電部材への汚染を促進させてしまうことがある。
トナー粒子中に含まれる離型剤は総量で、トナー粒子100質量部中に2.5〜25質量部含有されることが好ましく、4〜20質量部含有されることがより好ましく、6〜18質量部含有されることが更に好ましい。離型剤含有の総量が2.5質量部より小さいと、定着時の離型性効果が十分に発揮できず、定着体が低温になった場合に、転写紙の排紙・積載性を満足させることが困難となるばかりでなく、転写紙の巻きつきが起こりやすくなる。逆に25質量部より大きいと、離型剤による帯電付与部材や感光体への汚染が顕著となりカブリや融着といった弊害を生じる。
本発明において、トナー粒子に含有される離型剤としては、従来トナーに用いられる一般的なものを使用することができ、特に限定されないが、以下のものが挙げられる。パラフィンワックス、ポリオレフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、フィッシャートロピッシュワックスなどのポリメチレンワックス、アミドワックス、高級脂肪酸、長鎖アルコール、ケトンワックス、エステルワックス及びこれらのグラフト化合物、ブロック化合物などの誘導体。これらの離型剤は、必要に応じて蒸留などしても構わない。これらのうち、上記温度範囲に最大吸熱ピークを有するワックスを好ましく用いることができる。
上記各ワックスの中でも、下記一般式で示されるエステルワックスをトナー中に含むことが特に好ましい。
(式中、a及びbはそれぞれ0〜4の整数を示し、a+bは4である。R1及びR2は炭素数が1〜40の有機基であり、且つR1とR2との炭素数差が3以上である基を示す。n及びmはそれぞれ0〜40の整数を示し、nとmが同時に0になることはない。)
(式中、a及びbはそれぞれ0〜4の整数を示し、a+bは4である。R1は炭素数が1〜40の有機基を示す。n及びmはそれぞれ0〜40の整数を示し、nとmが同時に0になることはない。)
(式中、a及びbはそれぞれ0〜3の整数を示し、a+bは3以下である。R1及びR2は炭素数が1〜40の有機基であり、且つR1とR2との炭素数差が3以上である基を示す。R3は炭素数が1以上の有機基を示す。kは1〜3の整数であり、a+b+k=4を満足する。n及びmはそれぞれ0〜40の整数を示し、nとmが同時に0になることはない。)
離型剤の分子量としては、一般に用いられる分子量のもので対応可能であるが、重量平均分子量(Mw)が300〜1,500であることが好ましく、400〜1,250であることがより好ましい。重量平均分子量が300未満になると離型剤のトナー粒子表面への露出が生じ易く、感光体や帯電ローラー、帯電付与部材を汚染しやすく、カブリや融着等の画像欠陥を生じ易い。逆に、重量平均分子量が1,500を超えると、定着巻きつき性の悪化、低温定着性の悪化、OHT透明性の悪化等の弊害が発生する。
また、離型剤の重量平均分子量/数平均分子量の比(Mw/Mn)が1.5以下であると、離型剤のDSC吸熱曲線における最大吸熱ピークがよりシャープになり、室温時のトナー粒子の機械的強度が向上し、定着時にはシャープな溶融特性を示すため、好ましい。
離型剤の針入度は15度以下であることが好ましく、8度以下であることが好ましい。針入度が15度を超える場合には、離型剤の吸熱ピークの半値幅が15度を超える場合と同様に、感光体や帯電部材、帯電付与部材を汚染しやすく、カブリや融着等の画像欠陥を生じ易い。
更に、本発明の離型剤としては低結晶性のものがカラートナーに使用する際に好ましく用いられる。特に、少なくともエステル系のワックスをトナー粒子中に含有させることが、ポリエステル樹脂との適度な相溶性から良好な形態となる。これにより、カラートナーにおける混色性・透明性を高めることができるばかりでなく、現像性を阻害しないレベルでトナー表面近傍に離型剤を存在させることができるため、前述した排紙・積載不良も解決することができる。
本発明のトナーに用いられる着色剤は、以下に示すイエロー着色剤、マゼンタ着色剤、シアン着色剤を用いることができる。黒色着色剤としてはカーボンブラックや磁性体を主着色剤として用いることができ、下記色材を混合させて色味やトナー抵抗を調整することも良好な形態の一つである。
イエロー着色剤としては、顔料系のものと染料系のものがある。顔料系として、以下に示すような縮合アゾ化合物、イソインドリノン化合物、アンスラキノン化合物、アゾ金属錯体メチン化合物、アリルアミド化合物に代表される化合物が用いられる。C.I.Pigment Yellow 3.7.10.12.13.14.15.17.23.24.60.62.74.75.83.93.94.95.99.100.101.104.108.109.110.111.117.123.128.129.138.139.147.148.150.155.166.168.169.177.179.180.181.183.185.191:1.191.192.193.199等。染料系としては、以下のものが挙げられる。C.I.Solvent Yellow 33.56.79.82.93.112.162.163、C.I.Disperse Yellow 42.64.201.211。このようなイエロー着色剤をトナーに含有させることにより、イエロートナーを得ることができる。
マゼンタ着色剤としては、以下に示すような縮合アゾ化合物、ジケトピロロピロール化合物、アントラキノン、キナクリドン化合物、塩基染料レーキ化合物、ナフトール化合物、ベンズイミダゾロン化合物、チオインジゴ化合物、ペリレン化合物が用いられる。C.I.ピグメントレッド 2、3、5、6、7、23、48;2、48;3、48;4、57;1、81;1、122、146、166、169、177、184、185、202、206、220、221、238、254、269、C.I.ピグメントバイオレット 19。このようなマゼンタ着色剤をトナーに含有させることにより、マゼンタトナーを得ることができる。
シアン着色剤としては、以下に示すようなフタロシアニン化合物及びその誘導体、アントラキノン化合物、塩基染料レーキ化合物等が利用できる。C.I.ピグメントブルー 1、7、15、15:1、15:2、15:3、15:4、60、62、66。このようなシアン着色剤をトナーに含有させることにより、シアントナーを得ることができる。
上記ブラックトナー、イエロートナー、マゼンタトナー及びシアントナーを組み合わせてフルカラー画像を形成するフルカラートナーを得ることができる。
これらの着色剤は、単独で又は混合し更には固溶体の状態で用いることができる。本発明では、着色剤は、色相角、彩度、明度、耐光性、OHP透明性、トナー中への分散性の点から適宜選択される。上記着色剤の添加量は、以下に示す結着樹脂100質量部に対し、1〜20質量部を添加して用いられる。
本発明のトナーは、上記極性樹脂の他、トナー粒子中に結着樹脂を含有する。本発明のトナーに用いられる結着樹脂としては、以下のものが挙げられる。ポリスチレン;ポリ−p−クロルスチレン、ポリビニルトルエン等のスチレン置換体の単重合体;スチレン−p−クロルスチレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、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−α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−アクリロニトリル−インデン共重合体等のスチレン系共重合体;アクリル樹脂;メタクリル樹脂;ポリ酢酸ビニル;シリコーン樹脂;ポリエステル樹脂;ポリアミド樹脂;フラン樹脂;エポキシ樹脂;キシレン樹脂等。また、上述したアルコールモノマー成分及び酸モノマー成分からなるポリエステル樹脂も、上記極性樹脂に加えてトナーの結着樹脂として用いることができる。これらの樹脂は、単独で又は2種以上を混合して使用される。
結着樹脂の主成分としてはポリエステル樹脂及び/又はスチレンと他のビニルモノマーとの共重合体であるスチレン系共重合体が、トナーの現像性、定着性の点から好ましい。
スチレン系共重合体のスチレンモノマーに対するコモノマーとしては、以下のものが挙げられる。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、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、メタクリル酸オクチル、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミドのような二重結合を有するモノカルボン酸及びその置換体;マレイン酸、マレイン酸ブチル、マレイン酸メチル、マレイン酸ジメチルのような二重結合を有するジカルボン酸及びその置換体;塩化ビニル、酢酸ビニル、安息香酸ビニルのようなビニルエステル;エチレン、プロピレン、ブチレンのような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ようなビニルケトン;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ようなビニルエーテル。これらビニル単量体が単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。
上記スチレン系共重合体はジビニルベンゼン等の架橋剤で架橋されていることが、トナーの定着温度領域を広げ、耐オフセット性を向上させる上で好ましい。
本発明のトナーは、トナー粒子中に更に荷電制御剤を含有することが、トナーの帯電性を安定に保つために好ましい形態である。トナーを負荷電性に制御するものとして下記物質がある。
例えば、有機金属化合物、キレート化合物が有効であり、モノアゾ金属化合物、アセチルアセトン金属化合物、芳香族オキシカルボン酸、芳香族ダイカルボン酸、オキシカルボン酸及びダイカルボン酸系の金属化合物がある。他には、芳香族オキシカルボン酸、芳香族モノ及びポリカルボン酸及びその金属塩、無水物、エステル類、ビスフェノール等のフェノール誘導体類などがある。更に、尿素誘導体、含金属サリチル酸系化合物、含金属ナフトエ酸系化合物、ホウ素化合物、4級アンモニウム塩、カリックスアレーン、樹脂系帯電制御剤等が挙げられる。
また、トナーを正荷電性に制御するものとして下記物質がある。ニグロシン及び脂肪酸金属塩等によるニグロシン変性物;グアニジン化合物;イミダゾール化合物;トリブチルベンジルアンモニウム−1−ヒドロキシ−4−ナフトスルフォン酸塩、テトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレート等の4級アンモニウム塩、及びこれらの類似体であるホスホニウム塩等のオニウム塩及びこれらのレーキ顔料;トリフェニルメタン染料及びこれらのレーキ顔料(レーキ化剤としては、りんタングステン酸、りんモリブデン酸、りんタングステンモリブデン酸、タンニン酸、ラウリン酸、没食子酸、フェリシアン化物、フェロシアン化物など);高級脂肪酸の金属塩;ジブチルスズオキサイド、ジオクチルスズオキサイド、ジシクロヘキシルスズオキサイドなどのジオルガノスズオキサイド;ジブチルスズボレート、ジオクチルスズボレート、ジシクロヘキシルスズボレートなどのジオルガノスズボレート類;樹脂系帯電制御剤等。これらを単独で又は2種類以上組み合わせて用いることができる。
中でも、本発明の効果を十分に発揮するためには、サリチル酸系金属化合物が良く、特にその金属がアルミニウム又はジルコニウムであることが好ましい。最も好ましい制御剤はサリチル酸アルミニウム化合物である。これらの荷電制御剤は、結着樹脂100質量部当たり好ましくは0.01〜20質量部、より好ましくは0.5〜10質量部が使用される。
また、本発明のトナーでは、部材汚染を軽減させるために、更に滑剤をトナー粒子に含有させて用いることも好適な形態である。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など)・脂肪酸金属塩(ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウムなど)などが挙げられる。上記のうち、ポリフッ化ビニリデンが好ましく用いられる。
本発明に用いるトナー粒子は、懸濁重合、乳化重合、懸濁造粒法等により、水系媒体中で造粒されたものを用いることで本発明の効果を発揮しえる。一般的な粉砕法により製造されたトナーの場合、離型剤を大量にトナー粒子に添加することは、現像性の面で非常に技術的難易度が高い。水系媒体中でトナー粒子を造粒することで、離型剤を大量に使用しても、表面に離型剤が存在しないトナー粒子を得ることができる。中でも懸濁重合法を用いて製造することが、離型剤のトナー粒子中への内抱化の観点、及び溶剤を使用しないといった製造コスト面から最も好ましい形態の一つである。
本発明において、水系媒体中で造粒するトナー粒子の製造方法の中で最も好適に用いられる懸濁重合を例示して、重合法によるトナー粒子の製造方法を説明する。結着樹脂を構成する重合性単量体、極性樹脂、着色剤及び離型剤、更に必要に応じた他の添加剤などを、ホモジナイザー、ボールミル、コロイドミル、超音波分散機等の分散機に依って均一に溶解又は分散させて重合性単量体組成物を得る。次に、この重合性単量体組成物を分散安定剤が含まれる水系媒体中に懸濁し、造粒する。重合開始剤は、重合性単量体中に他の添加剤を添加する時同時に加えても良いし、上記単量体系を水系媒体中に懸濁する直前に混合しても良い。また、造粒直後、重合反応を開始する前に重合性単量体或いは溶媒に溶解した重合開始剤を加えることもできる。造粒された単量体系重合性単量体組成物の重合反応を行い、得られた重合体粒子を公知の方法に水系媒体から分離することにより、トナー粒子を得る。
本発明においてトナー粒子を重合方法で製造する際に用いられる重合性単量体としては、ラジカル重合が可能なビニル系重合性単量体が用いられる。上記ビニル系重合性単量体としては、単官能性重合性単量体又は多官能性重合性単量体を使用することができる。単官能性重合性単量体としては、以下のものが挙げられる。スチレン;α−メチルスチレン、β−メチルスチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、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−フェニルスチレン等のスチレン誘導体;メチルアクリレート、エチルアクリレート、n−プロピルアクリレート、iso−プロピルアクリレート、n−ブチルアクリレート、iso−ブチルアクリレート、tert−ブチルアクリレート、n−アミルアクリレート、n−ヘキシルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、n−オクチルアクリレート、n−ノニルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、ベンジルアクリレート、ジメチルフォスフェートエチルアクリレート、ジエチルフォスフェートエチルアクリレート、ジブチルフォスフェートエチルアクリレート、2−ベンゾイルオキシエチルアクリレート等のアクリル系重合性単量体;メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、n−プロピルメタクリレート、iso−プロピルメタクリレート、n−ブチルメタクリレート、iso−ブチルメタクリレート、tert−ブチルメタクリレート、n−アミルメタクリレート、n−ヘキシルメタクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、n−オクチルメタクリレート、n−ノニルメタクリレート、ジエチルフォスフェートエチルメタクリレート、ジブチルフォスフェートエチルメタクリレート等のメタクリル系重合性単量体;メチレン脂肪族モノカルボン酸エステル;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、安息香酸ビニル、ギ酸ビニル等のビニルエステル;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等のビニルエーテル;ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、ビニルイソプロピルケトン等のビニルケトン。
多官能性重合性単量体としては、以下のものが挙げられる。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、トリプロピレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート、2,2’−ビス(4−(アクリロキシ・ジエトキシ)フェニル)プロパン、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、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、1,3−ブチレングリコールジメタクリレート、1,6−ヘキサンジオールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、ポリプロピレングリコールジメタクリレート、2,2’−ビス(4−(メタクリロキシ・ジエトキシ)フェニル)プロパン、2,2’−ビス(4−(メタクリロキシ・ポリエトキシ)フェニル)プロパン、トリメチロールプロパントリメタクリレート、テトラメチロールメタンテトラメタクリレート、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタリン、ジビニルエーテル等。
本発明においては、上記の単官能性重合性単量体を単独で、又は2種以上を組み合わせて、又は上記した単官能性重合性単量体と多官能性重合性単量体を組み合わせて使用する。多官能性重合性単量体は架橋剤として使用することも可能である。
重合性単量体の重合の際に用いられる重合開始剤としては、油溶性開始剤及び/又は水溶性開始剤が用いられる。例えば、油溶性開始剤としては、以下のものが挙げられる。2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス−2,4−ジメチルバレロニトリル、1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)、2,2’−アゾビス−4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル等のアゾ化合物;アセチルシクロヘキシルスルホニルパーオキサイド、ジイソプロピルパーオキシカーボネート、デカノニルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、ステアロイルパーオキサイド、プロピオニルパーオキサイド、アセチルパーオキサイド、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、ベンゾイルパーオキサイド、t−ブチルパーオキシイソブチレート、シクロヘキサノンパーオキサイド、メチルエチルケトンパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、t−ブチルヒドロパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイド、クメンヒドロパーオキサイド等のパーオキサイド系開始剤。
水溶性開始剤としては、以下のものが挙げられる。過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム、2,2’−アゾビス(N,N’−ジメチレンイソブチロアミジン)塩酸塩、2,2’−アゾビス(2−アミノジノプロパン)塩酸塩、アゾビス(イソブチルアミジン)塩酸塩、2,2’−アゾビスイソブチロニトリルスルホン酸ナトリウム、硫酸第一鉄又は過酸化水素。
本発明においては、重合性単量体の重合度を制御する為に、連鎖移動剤、重合禁止剤等を更に添加し用いることも可能である。
本発明のトナーに用いられる架橋剤としては、上記多官能性重合性単量体の他、以下に示すような2個以上の重合可能な二重結合を有する化合物が用いられる。ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレンのような芳香族ジビニル化合物;エチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、1,3−ブタンジオールジメタクリレートのような二重結合を2個有するカルボン酸エステル;ジビニルアニリン、ジビニルエーテル、ジビニルスルフィド、ジビニルスルホン等のジビニル化合物;及び3個以上のビニル基を有する化合物。これらは単独で又は2種以上の混合物として用いられる。
本発明の効果は、トナーの重量平均粒径が4.0〜10.0μmである時に発揮しうる。トナーの重量平均粒径は好ましくは5.0〜9.0μmであり、更に好ましくは6〜7.5μmである。トナーの重量平均粒径が4.0μm未満であると、チャージアップを引き起こし易くなり、それによるカブリや飛散、画像濃度薄等の弊害を引き起こし易くなる。また、長期画像出力において帯電付与部材を汚染し易くなり安定した高画質画像を供しにくくなる。更には、感光体上に残る転写残トナーのクリーニングが困難となるばかりでなく、融着等も発生し易くなる。逆に、トナー粒子の重量平均粒径が10.0μmより大きいと、微小文字等の細線再現性の悪化及び画像飛び散りの悪化を引き起こし、昨今望まれる高画質画像を供し得ない。
トナー粒子の形状は球形に近いことが好ましい。具体的には、トナー粒子の形状係数は、SF−1が好ましくは100〜150、より好ましくは100〜140、更に好ましくは100〜130の範囲である。また、SF−2が好ましくは100〜140、より好ましくは100〜130、更に好ましくは100〜120の範囲である。トナーの形状係数SF−1が150を超える場合又はSF−2が140を超える場合には、トナーの転写効率の低下、トナーの再転写の増大、潜像担持体表面の磨耗量の増大が生じ易くなり、好ましくない。
本発明のトナーは、上記トナー粒子の他に、帯電安定性、現像性、流動性、部材付着抑制、耐久性向上のため無機微粉体を含む。無機微粉体としては、特にシリカ、アルミナ、チタニアなどがトナーへの流動性付与及び帯電安定性の面から好ましく用いられる。本発明者らは芳香族カルボン酸チタン化合物の触媒を用いて合成された極性樹脂を含むトナーにおいて、思わぬ効果を見出した。理由は定かではないが、芳香族カルボン酸チタン化合物の触媒を用いて得られた極性樹脂を含有するトナー粒子に、上記無機微粉体を添加してなるトナーは、無機微粉体へのトナー粒子への吸着状態が高く、連続印字した際も無機微粉体がトナー粒子から遊離する割合が少ない。そのため、長期にわたり安定して高画質を提供することが可能となる結果を得た。その付着状態の高さは、本発明における極性樹脂の帯電速度及び飽和帯電要の高さ、又は無機微粉体が有する表面水酸基と極性樹脂中の芳香族カルボン酸チタン化合物の触媒残存物との相互作用によるものと推定される。これら無機微粉体は2種以上を併用することも良好な形態である。その中でも、本発明で用いる芳香族カルボン酸チタン化合物との相性から、少なくとも酸化チタンを含むことが最も好ましい。
本発明のトナーに添加される無機微粉体の総添加量は、トナー粒子100質量部に対し0.5〜4.5質量部が好ましく、0.8〜3.5質量部がより好ましい。無機微粉体の総添加量が0.5質量部未満であるとトナーの流動性が不十分となり、帯電性の低下に伴うカブリ悪化、トナー飛散を招くことがあり、本発明の効果を充分に発揮し得ない。逆に総添加量が4.5質量部超であると、トナー飛散、定着性の悪化、感光体融着、帯電付与部材汚染でのトナー帯電量低下等の弊害が生じることがある。
上記無機微粉体として好ましく用いられるチタニア、シリカ、アルミナはBET法で測定した窒素吸着による比表面積が20〜400m2/g、より好ましくは35〜300m2/g、更に好ましくは50〜230m2/gの範囲内のものが良い。20m2/g未満では、トナー粒子の十分な流動性を確保することが困難となる。逆に比表面積が400m2/gより大きいと、連続通紙時においてトナー粒子に付着する無機微粉体の存在状態が変化しやすくなり、トナー粒子の凝集度が増大することがある。また、本発明で規定されるTB−TAが60より大きいものとなりやすくなり、カブリ、飛散、カラー画像での色味変動等の弊害が生じやすくなる。なお、TB−TAに関しては後に詳述する。
上記流動性付与剤としての無機微粉体は、疎水性、帯電性、更には転写性を向上させる目的で、以下に示す処理剤の1種又は2種以上により、処理されていることが好ましい。シリコーンワニス、各種変性シリコーンワニス、シリコーンオイル、各種変性シリコーンオイル、シランカップリング剤、その他の有機ケイ素化合物等。
本発明では、上記無機微粉体以外に、研磨剤をトナー粒子に外添して用いることも好ましい。外添剤としては、以下のものが挙げられる。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、酸化クロムなど)、窒化物(窒化ケイ素など)、炭化物(炭化ケイ素など)、金属塩(硫酸カルシウム、硫酸バリウム、炭酸カルシウムなど)。これらのうち、研磨剤としてはチタン酸ストロンチウムが好ましく用いられる。
本発明において、外添剤としてトナー粒子に含有される他の無機微粒子としては、ケーキング防止剤;酸化亜鉛、酸化アンチモン、酸化スズ等の導電性付与剤;現像性向上剤が挙げられる。これらの添加剤の添加量としては、トナー100質量部に対して0.01〜2質量部が好ましく、より好ましくは0.1〜1質量部である。
上記無機微粉体、研磨剤及び他の外添剤は、公知の任意の方法によりトナー粒子と混合され、本発明のトナーを得ることができる。
本発明に用いるトナー粒子は、水/メタノール濡れ性試験において、透過率が初期の50%の値を示す時のメタノール濃度TA[質量%]が10以上70以下であることが好ましい。また、上記メタノール濃度TA[質量%]が15以上60以下であることがより好ましく、20以上50以下であることが更に好ましい。また、本発明のトナーは、水/メタノール濡れ性試験において、透過率が初期の50%の値を示す時のメタノール濃度TB[質量%]が30以上90以下であることが好ましい。また、上記メタノール濃度TB[質量%]が、35以上80以下であることがより好ましく、40以上70以下であることが更に好ましい。
TAが10未満、又はTBが30未満であると、トナー粒子又はトナーと、水との親和性が高いことを示し、高湿環境下での帯電性が低下する。特にこの現象は、外添剤が劣化する画像耐久印字の後半に起こりやすい。
逆に、離型剤のトナー粒子表面露出や改質等によりTAが70より大きくなった場合、又は無機微粉体の疎水性アップ及び/又は多量の添加によりTBが90より大きくなった場合は、撥水性が高過ぎる。そのため、特に低湿環境において、チャージアップ現象による現像スリーブのコート均一性の悪化や画像濃度薄、帯電付与部材や感光体へのトナー付着といった弊害をもたらすことがある。また、大量の無機微粉体の添加は、定着性能の悪化をもたらしたり、感光体や感光体の帯電部材、現像工程のトナー帯電付与部材等を汚染したりするため、好ましくない。
トナーとトナー粒子の水/メタノール濡れ性試験値の差、即ち(TB−TA)は0以上60以下が好ましい。上記(TB−TA)は、好ましくは5以上45以下、更に好ましくは10以上30以下である。なお、上記(TB−TA)は、トナー粒子に外添される無機微粉体及び必要に応じて用いられる他の添加剤の種類、疎水化処理の程度、及び添加量を適宜選択することにより、上記範囲に調整することができる。
トナー粒子が水に濡れ易いものを、無機微粉体等の添加剤の種・量を調整することにより、トナーの水への濡れ性を抑えることは必要である。しかしながら、添加剤の調整によるトナーの濡れ性の抑制があまりにも過剰すぎる場合、即ち(TB−TA)が60より大きいと、たとえ初期的には問題のない画像が得られたとしても、耐久安定性には欠けるものとなる。具体的には、耐久後半のカブリ、飛散等の弊害を引き起こす。また、現像性変化が大となり、紙上へのトナー載り量を制御する事が困難となる。特にカラー画像においては、同一画像を出力した場合の初期画像と連続通紙時の画像の色味が異なりすぎるという問題が発生しやすくなる。逆に親水性の高い無機微粒子を添加した場合などには、(TB−TA)が0より小さくなることがある。これは、高湿環境下での帯電性の低下を引き起こし、かぶりや飛散等の画像欠陥をもたらす。
本発明のトナーは、一般的な分子量分布で対応することが可能であるが、本発明の効果を良好に発現させる点及び定着性の点から、数平均分子量(Mn)が2,000〜5万であることが好ましい。また、上記数平均分子量(Mn)が5,000〜4万であることがより好ましく、1万〜2.5万であることが更に好ましい。数平均分子量(Mn)が2,000より小さいと、トナー粒子自体の弾性が低すぎ、高温オフセットを生じやすくなる。逆に数平均分子量(Mn)が5万より大きいと、トナー粒子自体の弾性が高くなる傾向にあり、定着時に離型剤を良好に定着面に染み出させることができなくなり、低温時の転写紙の巻きつきが起こりやすくなる。
また、トナーの重量平均分子量(Mw)は1万〜150万であることが好ましく、5万〜100万であることがより好ましく、10万〜75万であることが更に好ましい。重量平均分子量(Mw)が1万より小さいと、トナー粒子自体の弾性が低すぎ、高温オフセットを生じやすくなる。逆に重量平均分子量(Mw)が150万より大きいと、トナー粒子自体の弾性が高くなる傾向にあり、定着時に離型剤を良好に定着面に染み出させることができなくなり、低温時の転写紙の巻きつきが起こりやすくなる。また、極端に定着グロスが低いものとなる。
トナーの分子量分布は、樹脂又は重合トナーを製造する場合の反応温度や重合開始剤、架橋剤、連鎖移動剤、離型剤の種及び量を適宜選択することにより、上記範囲にコントロールすることができる。
また、本発明のトナーは一般的な溶融粘度で対応することが可能であるが、適度な中グロスを達成させるためには、125℃におけるメルトインデックス(MI)値が1〜50であることが好ましく、3〜40であることがより好ましい。MI値が1より小さいとグロスが低すぎ、50より大きいとギラついた高グロスな画像となる。
また、本発明のトナーは一般的なガラス転移温度(Tg)で対応することが可能であるが、保存性と定着性を両立するためには、50〜75℃であることが好ましく、52〜70℃であることがより好ましく、54〜65℃であることが更に好ましい。Tgが50℃未満であると、トナーの保存性が悪化する。逆に75℃より大きいと低温定着性能が悪化する。
本発明のトナーを、キャリアと混合して二成分現像剤として用いることも、本発明の好ましい形態の一つである。本発明に用いられるキャリアとしては、磁性材料、又は磁性材料と非磁性材料の混合物からなる芯材粒子を、樹脂及び/又はシラン化合物で被覆したキャリアであることが好ましい。ここで、芯材粒子に磁性体分散型樹脂キャリアを用いたキャリアが画像特性、長期耐久性の点で好ましい。特に、負帯電性のトナーと混合して用いられる場合には、アミノシラン化合物を含有する被覆層を芯材粒子に被覆させることが好ましい。なお、本発明のような重量平均粒径が10.0μm以下の微粒径トナーは、キャリア粒子の表面を汚染し易い傾向にあるので、これを予防する為にも芯材粒子の表面を樹脂で被覆したキャリアを用いることが好ましい。表面を樹脂で被覆したキャリアは、高速機に適用した際の耐久性においても利点があり、トナーの電荷を制御するという点でも優れるものである。
キャリアの表面を被覆する被覆層を形成するための樹脂としては、例えばフッ素系樹脂、シリコーン系樹脂、シリコーン系化合物を好ましく用いることができる。キャリアの被覆層を形成するフッ素系樹脂としては、以下のものが挙げられる。ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリトリフルオロエチレン、ポリトリフルオロクロルエチレン等のハロフルオロポリマー;ポリテトラフルオロエチレン、ポリパーフルオルプロピレン、フッ化ビニリデンとアクリル単量体との共重合体、フッ化ビニリデンとトリフルオロクロルエチレンとの共重合体、テトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体、フッ化ビニルとフッ化ビニリデンとの共重合体、フッ化ビニリデンとテトラフルオロエチレンとの共重合体、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体、テトラフルオロエチレンとフッ化ビニリデンと非フッ素化単量体とのターポリマーの共重合体等のフルオロターポリマー。上記フッ素系樹脂の重量平均分子量は、50,000〜400,000(より好ましくは100,000〜250,000)であることが好ましい。
キャリアの被覆層を形成する樹脂としては、上記フッ素系樹脂をそれぞれ単独で用いてもよいし、これらをブレンドしたものを用いてもよい。更には、上記フッ素樹脂に非フッ素系の重合体をブレンドして用いてもよい。非フッ素系の重合体としては、以下に挙げる様なモノマーの単重合体或いは共重合体が用いられる。
スチレン、α−メチルスチレン、p−メチルスチレン、p−t−ブチルスチレン、p−クロルスチレン等のスチレン誘導体、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、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸ペンチル、メタクリル酸ヘキシル、メタクリル酸ヘプチル、メタクリル酸オクチル、メタクリル酸ノニル、メタクリル酸デシル、メタクリル酸ウンデシル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸グリシジル、メタクリル酸メチキシエチル、メタクリル酸プロポキシエチル、メタクリル酸ブトキシエチル、メタクリル酸メチキシジエチレングリコール、メタクリル酸エトキシシエチレングリコール、メタクリル酸メトキシエチレングリコール、メタクリル酸ブトキシトリエチレングリコール、メタクリル酸メトキシジプロピレングリコール、メタクリル酸フェノキシエチル、メタクリル酸フェノキシジエチレングリコール、メタクリル酸フェノキシテトラエチレングリコール、メタクリル酸ベンジル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸テトラヒドロフルフリル、メタクリル酸ジシクロペンテニル、メタクリル酸ジシクロペンテニルオキシエチル、メタクリル酸N−ビニル−2−ピロリドン、メタクリロニトリル、メタクリルアミド、N−メチロールメタクリルアミド、メタクリル酸エチルモレホリン、ジアセトンアクリルアミド、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ペンチル、アクリル酸ヘキシル、アクリル酸ヘプチル、アクリル酸オクチル、アクリル酸ノニル、アクリル酸デシル、アクリル酸ウンデシル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸グリシジル、アクリル酸メトキシエチル、アクリル酸プロポキシエチル、アクリル酸ブトキシエチル、アクリル酸メトキシジエチレングリコール、アクリル酸エトキシジエチレングリコール、アクリル酸メトキシエチレングリコール、アクリル酸ブトキシトリエチレングリコール、アクリル酸メトキシジプロピレングリコール、アクリル酸フェノキシエチル、アクリル酸フェノキシテトラエチレングリコール、アクリル酸フェノキシテトラエチレングリコール、アクリル酸ベンジル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸テトラヒドロフルフリル、アクリル酸ジシクロペンテル、アクリル酸ジシクロペンテニルオキシエチル、アクリル酸N−ビニル−2−ピロリドン、アクリル酸グリシジル、アクリロニトリル、アクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、アクリル酸エチルモルホリン及びビニルピリジン等の1分子中に1個のビニル基を有するビニル系モノマー;ジビニルベンゼン;グリコールとメタクリル酸又はアクリル酸との反応生成物、例えばエチレングリコールジメタクリレート、1,3−ブチレングリコールジメタクリレート、1,4−ブタンジオールジメタクリレート、1,5−ペンタジオールジメタクリレート、1,6−ヘキサンジオールメタクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、トリプロピレングリコールジメタクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールエステルジメタクリレート、トリメチロールエタントリメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、ペンタエリトリットテトラメタクリレート、トリスメタクリロキシエチルホスフェート、トリス(メタクリロイルオキシエチル)イソシアヌレート、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、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、ポリエチレングリコールジアクリレート、トリプロピレンジアクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジアクリレート、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、ペンタエリトリットテトラアクリレート、トリスアクリロキシエチルホスフェート、トリス(メタクリロイルオキシエチル)イソシアヌレート;メタクリル酸グリシジルとメタクリル酸或いはアクリル酸のハーフエステル化物、ビスフェノール型エポキシ樹脂とメタクリル酸或いはアクリル酸のハーフエステル化物、アクリル酸グリシジルとメタクリル酸或いはアクリル酸のハーフエステル化物等の1分子中に2個以上のビニル基を有するビニル系モノマー;アクリル酸2−ヒドロキシエチル、アクリル酸2−ヒドロキシプロピル、アクリル酸ヒドロキシブチル、アクリル酸2−ヒドロキシ−3−フェニルオキシプロピル、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル、メタクリル酸2−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸ヒドロキシブチル、メタクリル酸2−ヒドロキシ−3−フェニルオキシプロピル等のヒドロキシ基を有するビニル系モノマー。
これらのモノマーは、懸濁重合、乳化重合、溶液重合等公知の方法で共重合される。これらの共重合体は、重量平均分子量が10,000〜70,000であるものが好ましい。またこの共重合体をメラミンアルデヒド架橋、又はイソシアネート架橋させてもよい。また、フッ素系樹脂と他の重合体との質量基準のブレンド比は、20〜80:80〜20が好ましく、特には40〜60:60〜40が好ましい。
キャリアの被覆層を形成するためのシリコーン系樹脂又はシリコーン系化合物としては、ジメチルポリシロキサン、フェニルメチルポリシロキサン等のポリシロキサンが用いられる。またアルキド変性シリコーン、エポキシ変性シリコーン、ポリエステル変性シリコーン、ウレタン変性シリコーン、アクリル変性シリコーン等の変性シリコーン樹脂も使用可能である。変性の形態としては、ブロック共重合体、グラフト共重合体、くし形グラフト共重合体が挙げられる。
芯材粒子表面への被覆層の塗布に際しては、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂又はシリコーン系化合物をワニス状にしておいて磁性粒子をその内へ分散させる方法、或いは、ワニスを磁性粒子に噴霧する方法がとられる。上記被覆層の樹脂の処理量は、被覆材の成膜性や耐久性の観点から、芯材粒子に対し0.1〜30質量%(好ましくは0.5〜20質量%)であることが好ましい。なお、上記シリコーン系樹脂又はシリコーン系化合物としては、固形メチルシリコーンワニス、固形フェニルシリコーンワニス、固形メチルフェニルシリコーンワニス、固形エチルシリコーンワニス、各種変性シリコーンワニス等、シリコーン樹脂が挙げられる。
本発明に用いられるキャリアの体積平均粒径は25〜55μm(好ましくは30〜50μm)であることが、小粒径トナーとのマッチングにおいて好ましい。キャリアの体積平均粒径が25μm未満では、現像工程において、キャリアがトナーと共に潜像保持体上に現像され易くなり、潜像保持体やクリーニングブレードを傷つけ易くなる。一方、キャリアの体積平均粒径が55μmより大きいと、キャリアのトナー保持能力が低下し、ベタ画像が不均一となり、トナー飛散、カブリ等も発生し易くなる。
本発明においては、トナー濃度が3〜12質量%(より好ましくは5〜10質量%)となるように、キャリアとトナーとを混合することが画像濃度、画像特性を良好に満足させる上で好ましい。
本発明において、キャリアの比抵抗は1×108〜1×1016Ω・cmであることが好ましく、1×109〜1×1015Ω・cmであることがより好ましい。キャリアの比抵抗が1×108Ω・cm未満であると、潜像担持体表面へのキャリア付着を起こし易く、潜像担持体に傷を生じさせたり、直接紙上に転写されたりして画像欠陥を起こし易くなる。更に、現像バイアスがキャリアを介してリークし、潜像担持体上に描かれた静電潜像を乱してしまうことがある。
また、キャリアの比抵抗が1×1016Ω・cmを超えると、エッジ強調のきつい画像が形成され易く、更に、キャリア表面の電荷がリークしづらくなる。そのため、チャージアップ現象による画像濃度の低下や、新たに補給されたトナーへの帯電付与ができなくなくなることによるカブリ及び飛散などを起こしてしまうことがある。更に、現像器の内壁等の物質と帯電してしまい、本来与えられるべきトナーの帯電量が不均一になってしまうこともある。その他、静電気的な外添剤付着など、画像欠陥を引き起こしやすい。
キャリアの磁気特性は、1000/4π(kA/m)での磁化の強さが30〜60(Am2/kg)、より好ましくは35〜55(Am2/kg)の低磁気力であることが良い。キャリアの磁化の強さが60(Am2/kg)を超えると、現像剤担持体上の規制ブレード部での剤圧縮が強まり、本発明のトナーを用いた場合においても、離型剤によるキャリアのスペントが生じる。このため、スリーブ上のキャリア搬送性悪化によるコート不良や、トナーへの帯電付与性能低下による耐久後半のカブリ、トナー飛散等を生じることがある。また、キャリア粒径にも関係するが、現像極での現像スリーブ上に形成される磁気ブラシの密度が減少し、穂長が長くなり、かつ剛直化してしまうためコピー画像上に掃き目ムラが生じやすい。また、キャリアの磁化の強さが30(Am2/kg)未満では、キャリア微粉を除去してもキャリアの磁気力が低下し、キャリア付着が生じやすく、トナー搬送性が低下し易い。
キャリアの見かけ密度は2.3g/cm3以下であることが好ましく、2.1g/cm3以下であることがより好ましい。見かけ密度が2.3g/cm3より大きいと、現像器内での離型剤によるキャリアのスペントが生じ、現像スリーブ上のキャリア搬送性悪化によるコート不良や、トナーへの帯電付与性能低下による耐久後半のカブリ、トナー飛散等を生じる。
キャリアの形状係数SF−1は100〜130であることが好ましく、100〜120であることがより好ましい。SF−1が130より大きいと、キャリアへのトナー粒子又は無機微粉体による汚染が顕著となり、長期にわたる耐久的な使用におけるトナーへの帯電付与性能が低下し、トナー飛散、カブリ等の弊害を生じる。
キャリアは、種々の上記物性を全て満足させる点からして、磁性体分散型樹脂キャリアが好ましい。
以下、本発明のトナーに係る各種測定方法について説明する。
(1)トナーの樹脂成分の分子量分布測定
トナーの樹脂成分の具体的なGPCの測定方法は以下の通りである。ソックスレー抽出器を用いて、予めトナーをトルエン溶剤で20時間抽出を行った後、ロータリーエバポレーターでトルエンを留去させる。次に、必要により、トナーに含有されるワックスは溶解するが、樹脂成分は溶解し得ない有機溶剤、例えばクロロホルムを加え十分洗浄を行う。その後、この洗浄を行ったトナー成分をTHF(テトラヒドロフラン)に溶解し、得られた溶液をポア径が0.3μmの耐溶剤性メンブランフィルターでろ過したものを測定サンプルとする。ウォーターズ社製150Cを用い、昭和電工製A−801、802、803、804、805、806、807を連結したカラム構成で、標準ポリスチレン樹脂の検量線を用いて、上記サンプルの分子量分布を測定する。得られた分子量分布から重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)を算出する。
(2)トナーのDSC吸熱曲線における吸熱ピーク温度及びその半値幅、ガラス転移温度の測定
ASTM D3418−82に準拠して測定する。本発明においては、「DSC−7」(パーキンエルマー社製)を用いる。装置検出部の温度補正にはインジウムと亜鉛の融点を用い、熱量の補正についてはインジウムの融解熱を用いる。測定試料は、10mgの範囲内で正確に秤量する。測定サンプルをアルミニウム製パンに入れたものと、対照用にアルミニウム製パンのみのもの(空パン)をセットする。そして、30〜200℃の測定領域を昇温速度10℃/minで昇温した時に得られるDSC曲線から主体吸熱ピーク値を、本発明で用いる離型剤の吸熱ピーク値として求める。吸熱ピークの半値幅とは、吸熱ピークにおけるベースラインからピーク高さの2分の1に当る部分の、吸熱チャートの温度幅である。なお、ワックス成分のみについて測定する場合には、測定時と同一条件で昇温−降温を行って前履歴を取り除いた後に測定を開始する。また、トナー中に含まれた状態のワックス成分を測定する場合には、前履歴を取り除く操作を行わず、そのままの状態で測定を行う。
(3)離型剤の分子量測定
GPCにより次の条件で測定する。
装置 :GPC−150C(ウォーターズ社製)
カラム:GMH−MT30cm2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%の試料を0.4ml注入
以上の条件で測定する。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。更に、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する。
(4)水/メタノール濡れ性試験方法
(株)レスカ社製の粉体濡れ性試験機WET−100Pを用い、下記の条件及び手順で測定したメタノール滴下透過率曲線を利用する。
先ず、メタノール/水混合溶媒(メタノール濃度0%)を50ml、フラスコに入れて透過率を測定する。このときの透過率を100%、全く光が透過しない状態を透過率0%として、透過率の測定を行う。即ち、測定時の透過光強度が、メタノール/水混合溶媒(メタノール濃度0%)を透過させた時の透過光強度の半分になった際のトナー粒子及びトナーのサンプル液中のメタノール濃度[質量%]を本発明におけるTA及びTBとする。
透過率の測定は以下の様にして行う。メタノール/水混合溶媒(メタノール濃度0%)を50mlいれたビーカーに、マグネティックスターラーをいれる。そして、目開き150μmのメッシュで篩ったトナー又はトナー粒子0.1gを精秤し、それを上記フラスコに入れる。次に、撹拌速度300rpm(5回転/秒)でマグネティックスターラーによって撹拌を開始する。この測定用サンプル液中に、ガラス管によって1.3ml/minの添加速度でメタノールを連続的に加えながら波長780nmの光の透過率を測定し、メタノール滴下透過率曲線を作成する。この際に、メタノールを滴定溶媒としたのは、トナーに含有される染料、顔料、荷電制御剤等の溶出の影響が少なく、トナーの表面状態をより正確に観察できるためである。
なお、この測定において、ビーカーとしては、直径5cmのガラス製のものを用い、マグネティックスターラーとしては、長さ25mm、最大径8mmの紡錘形でありテフロン(登録商標)コーティングを施されたものを用いる。
(5)離型剤の針入度の測定
離型剤の針入度はJIS K2235に準拠し測定する。測定温度は25℃とする。
(6)トナーのメルトインデックス(MI)の測定
JIS K7210記載の装置を用いて、手動切り取り法で測定を行う。測定条件は、測定温度:135℃、荷重:1.75kg、試料充填量:5〜10gとする。なお、測定値は10分値に換算する。
(7)トナーの重量平均粒径(D4)及びトナーの粒度分布の測定
トナーの平均粒径及び粒度分布はコールターカウンタTA−II又はコールターマルチサイザーII(コールター社製)を用いて測定可能であるが、本発明においてはコールターマルチサイザーII(コールター社製)を用いた。このコールターマルチサイザーIIに個数分布、体積分布を出力するインターフェース(日科機製)及びPC9801パーソナルコンピューター(NEC製)を接続して測定を行う。電解液は、1級塩化ナトリウムを用いて調製した1%NaCl水溶液を用いる。このような電解液として、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、上記電解液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フォン酸塩を0.1〜5ml加え、更に測定試料を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、前記コールターマルチサイザーによりアパーチャーとして100μmアパーチャーを用いて、粒径が2μm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を算出する。これらの値を用いて、重量基準(各チャンネルの代表値をチャンネル毎の代表値とする)の重量平均粒径(D4)、粒径が4.0μm以下のトナーの個数%及び粒径が12.7μm以上のトナーの体積%を求める。
(8)トナー及び結着樹脂の酸価及び水酸基価の測定
〈酸価〉
酸価は以下のように求められる。基本操作は、JIS−K0070に準ずる。
(A)試薬
(a)溶剤は、エチルエーテル−エチルアルコール混液(1+1又は2+1)又はベンゼン−エチルアルコール混液(1+1又は2+1)を用いる。これらの溶液は使用直前にフェノールフタレインを指示薬として、0.1mol/リットル水酸化カリウムエチルアルコール溶液で中和しておく。
(b)フェノールフタレイン溶液:フェノールフタレイン1gをエチルアルコール(95 vol%)100mlに溶かす。
(c)0.1mol/リットル水酸化カリウム−エチルアルコール溶液:水酸化カリウム7.0gをできるだけ少量の水に溶かしエチルアルコール(95vol%)を加えて1リットルとし、2〜3日放置後ろ過する。標定はJIS K 8006(試薬の含量試験中滴定に関する基本事項)に準じて行う。
(B)操作:試料(トナー又は結着樹脂)1〜20gを正しく量りとり、これに溶剤100mlと、指示薬としてフェノールフタレイン溶液数滴を加え、試料が完全に溶けるまで十分に振る。固体試料の場合は水浴上で加温して溶かす。冷却後これを0.1mol/リットル水酸化カリウムエチルアルコール溶液で滴定し、指示薬の微紅色が30秒間続いたときを中和の終点とする。
(C)計算式 下記式によって酸価を算出する。
なお、上記式における各記号は以下のパラメータを示す。
A:酸価(mgKOH/g)
B:0.1mol/リットル水酸化カリウムエチルアルコール溶液の使用量(ml)
f:0.1mol/リットル水酸化カリウムエチルアルコール溶液のファクター
S:試料(g)
〈水酸基価〉
水酸基価は以下のように求められる。基本操作は、JIS−K0070に準ずる。
(A)試薬
(a)アセチル化試薬:無水酢酸25gをメスフラスコ100mlに入れ、ピリジンを加えて全量を100mlにし、十分に振りまぜる。アセチル化試薬は、湿気、炭酸ガス及び酸の蒸気に触れないようにし、褐色びんに保存する。
(b)フェノールフタレイン溶液:フェノールフタレイン1gをエチルアルコール(95vol%)100mlに溶かす。
(c)N/2水酸化カリウム−エチルアルコール溶液:水酸化カリウム35gをできるだけ少量の水に溶かし、エチルアルコール(95vol%)を加えて1リットルとし、2〜3日間放置後ろ過する。標定はJIS K 8006によって行う。
(B)操作:試料0.5〜2.0gを丸底フラスコに正しく量りとり、これにアセチル化試薬5mlを正しく加える。フラスコの口に小さな漏斗をかけ、95〜100℃のグリセリン浴中に底部約1cmを浸して加熱する。このときフラスコの首が浴の熱を受けて温度の上がるのを防ぐために、中に丸い穴をあけた厚紙の円盤をフラスコの首の付根にかぶせる。1時間後フラスコを浴から取り出し、放冷後漏斗から水1mlを加えて振り動かして無水酢酸を分解する。更に分解を完全にするため、再びフラスコをグリセリン浴中で10分間加熱し、放冷後エチルアルコール5mlで漏斗及びフラスコの壁を洗い、フェノールフタレイン溶液を指示薬としてN/2水酸化カリウムエチルアルコール溶液で滴定する。なお、本試験と並行して空試験を行う。
(C)計算式 下記式によって水酸基価を算出する。
なお、上記式における各記号は以下のパラメータを示す。
A:水酸基価(mgKOH/g)
B:空試験のN/2水酸化カリウムエチルアルコール溶液の使用量(ml)
C:本試験のN/2水酸化カリウムエチルアルコール溶液の使用量(ml)
f:N/2水酸化カリウムエチルアルコール溶液のファクター
S:試料(g)
D:酸価(mgKOH/g)
(9)トナー及びキャリアの形状係数(SF−1、SF−2)の測定
日立製作所FE−SEM(S−800)を用い、拡大倍率3000倍でトナー像を無作為に100個サンプリングする。その画像情報をニレコ社製画像解析装置(Luzex3)にインターフェースを介して導入し、解析を行い、下式より算出して得られた値と定義している。
SF−1 = {(MXLNG)2/AREA}×(π/4)×100
SF−2 = {(PERI)2/AREA}×(π/4)×100
(上記各式において、MXLNG:絶対最大長、AREA:トナー投影面積、PERI:周長である。)
形状係数SF−1は球形度合いを示し、100から大きくなるにつれて球形から徐々に不定形となる。SF−2は凹凸度合いを示し、100から大きくなるにつれてトナーの表面の凹凸が顕著になる。
(10)キャリアの粒径の測定
キャリア粒径測定は、レーザー回折式粒度分布測定装置(ヘロス<HELOS>)を用いて、フィードエア圧力3bar、吸引圧力0.1barの条件で測定する。なお、キャリアの平均粒径とはキャリア粒子の体積基準による50%粒径を示す。
(11)キャリアの磁気特性の測定
キャリアの磁気特性の測定は、理研電子(株)製の振動磁場型磁気特性自動記録装置BHV−35を用いて行う。測定に際して、1000/4π(kA/m)の外部磁場を作り、そのときの磁化の強さを求める。円筒状のプラスチック容器にキャリア粒子が動かないように十分密になるようにパッキングした状態とし、この状態で磁化モーメントを測定し、試料を入れたときの実際の重量を測定して、磁化の強さ(Am2/kg)を求める。
現像剤からキャリア物性を測定する場合は、コンタミノンN(界面活性剤)が1%含まれるイオン交換水にて現像剤を洗浄してトナーとキャリアを分離した後、上記測定を行う。
(12)キャリアの比抵抗測定方法:
キャリアの比抵抗の測定は、真空理工(株)社製の粉体用絶縁抵抗測定器を用いて測定する。測定条件は、23℃、相対湿度60%の条件下に24時間以上放置したキャリアを直径20mm(0.283cm2)の測定セル中にいれ、120g/cm2の荷重電極で挟み、その時のセルの厚みを2mmとし、印加電圧を500Vとして測定する。
(13)キャリアの見かけ密度測定方法
JIS−Z02504に従って行う。
〈画像形成方法〉
以下、本発明のトナーを好適に用いることができる画像形成方法について詳述する。本発明のトナーを好適に用いることができる画像形成方法の一例として、感光体表面を帯電させる帯電工程と;帯電された感光体表面に静電潜像を形成する潜像形成工程と;現像ユニット中のトナーを含む現像剤を担持する現像剤担持体と、静電潜像を担持する感光体との間の電界の作用により、静電潜像にトナーを供給し静電潜像を可視化することによりトナー像を形成する現像工程と;トナー像を、中間転写体を介して又は介さずに、転写材上に転写する転写工程と;定着体とこの定着体に押圧された加圧体とにより形成されるニップ部に、前記転写材を通過させて、前記トナー像を前記転写材に加熱接触圧着させる定着工程とを有する画像形成方法がある。
本発明のトナーは以下に示すキヤノン(株)製の画像形成装置に用いることができる。IR6000、IR3000等の白黒複写機;LBP720、LBP950等のレーザービームプリンター及びこれらの二成分改造機;LBP2040、LBP2810、LBP2710、LBP2410、CLC500、CLC700、CLC1000、CP2150、CP660、IRC3200等のフルカラー機。
本発明のトナーを用いた画像形成方法の好適な一例を、図面を参照しながら以下に説明する。図1は、本発明の画像形成方法を適用した画像形成装置の一例を示す部分的模式図である。詳細は後述するが、この画像形成装置は、感光ドラム1、帯電手段2、潜像形成手段、現像装置4、転写手段とを有する。感光ドラム1は、静電潜像を担持するためのものである。帯電手段2は、感光ドラム1表面を帯電させるためのものである。潜像形成手段は、帯電された感光ドラム1表面に静電潜像を形成するためのものである。現像装置4は、感光ドラム1表面に形成された静電潜像をトナーにより可視化して、トナー像を現像するためのものである。転写手段は、現像装置4により形成されたトナー像を転写材25に転写するためのものであり、具体的には転写ブレード27である。
本発明のトナーを使用する現像方法として、例えば図1に示すような二成分現像手段を用いて現像を行う方法が挙げられる。本発明においては、現像工程は直流成分に交流成分を重畳させた電圧を現像剤担持体に印加することによって、現像剤担持体と感光体表面との間に振動電界を形成して現像を行う工程であることが好ましい。具体的には、図1に示すように、現像剤担持体に交番電圧を印加し、現像剤担持体上にキャリアによって形成された磁気ブラシが潜像担持体である感光体に接触した状態で現像を行うことが好ましい。
現像剤担持体(現像スリーブ)11と感光ドラム1の距離(S−D間距離)Bは100〜800μmであることが、感光体へのキャリア付着防止及びドット再現性の向上の点から良好である。S−D間距離が100μmより狭いと感光体への現像剤の供給が不十分になりやすく、このため画像濃度が低くなりやすい。また800μmを超えると磁極S1からの磁力線が広がり磁気ブラシの密度が低くなりやすく、ドット再現性に劣ったり、磁性コートキャリアを拘束する力が弱まりキャリア付着が生じたりしやすくなる。
交番電界のピーク間の電圧は300〜3,000Vが好ましく、周波数は500〜10,000Hz、好ましくは1,000〜7,000Hzであり、それぞれプロセスにより適宜選択して用いることができる。この場合、波形としては三角波、矩形波、正弦波、或いはDuty比を変えた波形、断続的な交番重畳電界等を種々選択して用いることができる。印加電圧が300Vより低いと十分な画像濃度が得られにくく、また非画像部のカブリトナーを良好に回収することができない場合がある。また、3,000Vを超える場合には磁気ブラシを介して、潜像を乱してしまい、画質低下を招く場合がある。
上記交番電界の周波数が500Hzより低いと、プロセススピードにも関係するが、感光体に接触したトナーが現像スリーブに戻される際に、十分な振動が与えられずカブリが生じやすくなる。10,000Hzを超えると、電界に対してトナーが追随できず画質低下を招きやすい。
良好に帯電したトナーを有する二成分系現像剤を使用することで、カブリ取り電圧(Vback)を低くすることができ、感光体の一次帯電を低めることができるために感光体寿命を長寿命化できる。Vbackは、現像システムにもよるが350V以下、より好ましくは300V以下が良い。また、コントラスト電位としては、十分画像濃度が出るように100〜500Vが好ましく用いられる。
本発明に用いる現像方法で重要なことは、十分な画像濃度を出し、ドット再現性に優れ、かつキャリア付着のない現像を行うために、現像スリーブ11上の磁気ブラシの感光ドラム1との接触幅(現像ニップC)を好ましくは3〜8mmにすることである。現像ニップCが3mmより狭いと十分な画像濃度とドット再現性を良好に満足することが困難であり、8mmより広いと、現像剤のパッキングが起こり機械の動作を止めてしまう、或いはキャリア付着を十分に抑えることが困難になる。現像ニップの幅は、現像剤規制部材としての規制ブレード15と現像スリーブ11との距離Aや、現像スリーブ11と感光ドラム1との距離Bを適宜選択することにより調整することができる。
本発明に用いる画像形成方法は、特にハーフトーンを重視するような画像の出力において、本発明のトナーを含む現像剤及び上記現像方法を用い、特にデジタル潜像を形成した現像システムと組み合わせた場合、以下の点で好ましい。即ち、トナーを介しての電荷注入の影響がなく、潜像を乱さないためにドット潜像に対して忠実に現像することが可能となる。転写工程においても粒度分布のシャープなトナーを用いることで高転写率が達成でき、従って、ハーフトーン部、ベタ部共に高画質を達成できる。
更に初期の高画質化と併せて、上述の二成分系現像剤を用いることで現像装置内でのトナーの帯電量変化が小さく、多数枚の複写においても画質低下のない本発明の効果が十分に発揮できる。より好ましくは、マゼンタ用、シアン用、イエロー用、ブラック用の現像器を有し、ブラックの現像が最後に行われることにより、より引き締まった画像を呈することができる。
本発明に好適に用いられる画像形成方法について、図面を参照しながら、更に詳細に説明する。図1において、マグネットローラ21の有する磁力によって、搬送スリーブ22の表面に磁性粒子23よりなる磁気ブラシを形成し、この磁気ブラシを感光ドラム1の表面に接触させて感光ドラム1を帯電する。搬送スリーブ22には、図示されないバイアス印加手段により帯電バイアスが印加されている。
帯電された感光ドラム1に、図示されない潜像形成手段としての露光装置でレーザー光24を照射することにより、デジタルな静電潜像を形成する。感光ドラム1上に形成された静電潜像は、マグネットローラ12を内包し、図示されないバイアス印加装置によって現像バイアスが印加されている現像スリーブ11に担持された現像剤19中のトナー19aによって現像される。
現像装置4は、隔壁17により現像剤室R1及び撹拌室R2に区画され、それぞれに現像剤搬送スクリュー13、14が設置されている。撹拌室R2の上方には、補給用トナー18を収容したトナー貯蔵室R3が設置され、貯蔵室R3の下部には補給口20が設けられている。
現像剤搬送スクリュー13は回転することによって、現像剤室R1内の現像剤を撹拌しながら現像スリーブ11の長手方向に沿って一方向に搬送する。隔壁17には図の手前側と奥側に図示しない開口が設けられており、スクリュー13によって現像剤室R1の一方に搬送された現像剤は、その一方側の隔壁17の開口を通って撹拌室R2に送り込まれ、現像剤搬送スクリュー14に受け渡される。スクリュー14の回転方向はスクリュー13と逆である。これにより、撹拌室R2内の現像剤、現像剤室R1から受け渡された現像剤及びトナー貯蔵室R3から補給されたトナーを撹拌、混合しながら、スクリュー13とは逆方向に撹拌室R2内を搬送し、隔壁17の他方の開口を通って現像剤室R1に送り込む。
感光ドラム1上に形成された静電潜像を現像するには、現像剤室R1内の現像剤19がマグネットローラ12の磁力により汲み上げられ、現像スリーブ11の表面に担持される。現像スリーブ11上に担持された現像剤は、現像スリーブ11の回転に伴い規制ブレード15に搬送され、そこで適正な層厚の現像剤薄層に規制された後、現像スリーブ11と感光ドラム1とが対向した現像領域に至る。マグネットローラ12の現像領域に対応した部位には、磁極(現像極)N1が位置しており、現像極N1が現像領域に現像磁界を形成し、この現像磁界により現像剤が穂立ちして、現像領域に現像剤の磁気ブラシが生成される。そして磁気ブラシが感光ドラム1に接触し、反転現像法により、磁気ブラシに付着しているトナー及び現像スリーブ11の表面に付着しているトナーが、感光ドラム1上の静電荷像の領域に転移して付着し、静電潜像が現像されてトナー像が形成される。
現像領域を通過した現像剤は、現像スリーブ11の回転に伴い現像装置4内に戻され、磁極間の反撥磁界により現像スリーブ11から剥ぎ取られ、現像剤室R1及び撹拌室R2内に落下して回収される。
上記の現像工程により現像装置4内の現像剤19のT/C比が減ったら、トナー貯蔵室R3から補給用トナー18が現像で消費された量に見合った量で撹拌室R2に補給され、現像剤19のT/C比が所定量に保たれる。その容器4内の現像剤19のT/C比の検知には、コイルのインダクタンスを利用して現像剤の透磁率の変化を測定するトナー濃度検知センサを使用する。該トナー濃度検知センサは、図示されないコイルを内部に有している。なお、T/C比とは、トナーとキャリアの混合比、即ち現像剤中のトナー濃度のことである。
現像スリーブ11の下方に配置され、現像スリーブ11上の現像剤19の層厚を規制する規制ブレード15は、アルミニウム又はSUS316のような非磁性材料で作製される非磁性ブレードである。その端部と現像スリーブ11面との距離は150〜1,000μm、好ましくは250〜900μmである。この距離が150μmより小さいと、磁性キャリアがこの間に詰まり現像剤層にムラを生じやすいと共に、良好な現像を行うのに必要な現像剤を塗布しにくく、濃度の薄いムラの多い現像画像が形成されやすい。現像剤中に混在している不用粒子による不均一塗布(いわゆるブレード詰り)を防止するためにはこの距離は250μm以上が好ましい。また上記距離が1,000μmより大きいと現像スリーブ11上へ塗布される現像剤量が増加して所定の現像剤層厚の規制が行いにくい。そのため、感光ドラム1への磁性キャリア粒子の付着が多くなると共に現像剤の循環、規制ブレード15による現像規制が弱まり、トナーのトリボが低下してカブリが発生しやすくなる。
また、現像されたトナー画像は、搬送されてくる転写材(記録材)25上へ、バイアス印加手段26により転写バイアスが印加されている転写手段である転写ブレード27により転写される。転写材上に転写されたトナー画像は、図示されていない定着装置により転写材に定着される。転写工程において、転写材に転写されずに感光ドラム1上に残った転写残トナーは、帯電工程において帯電状態が調整され、現像時に現像装置4内に回収される。
また、本発明のトナーは、図6に示すような装置を用いた帯電量制御工程を有する画像形成方法にも好適に用いられる。
図6に示すように、帯電ローラー2に電源S1から所定の帯電バイアスが印加され、感光ドラム1を帯電させる。この時、帯電ローラー2に印加される帯電バイアスは直流電圧(Vdc)と交流電圧(Vac)とを重畳した振動電圧が良い。その後、レーザー系3により像露光が行われ、潜像が形成される。
この潜像に対し、現像スリーブ4bは、感光ドラム1に近接させて対向配設してある。この感光ドラム1と現像スリーブ4bとの対向部が現像部cである。現像スリーブ4bは、現像部cにおいて感光ドラム1の進行方向とは逆方向に回転駆動されることが好ましい。この現像スリーブ4bの外周面に、該スリーブ内のマグネットローラ4cの磁力により現像容器4a内の二成分現像剤4eの一部が磁気ブラシ層として吸着保持される。この磁気ブラシ層は現像スリーブ4bの回転に伴って回転搬送され、現像剤コーティングブレード4dにより所定の薄層に整層され、現像部cにおいて感光ドラム1の面に対して接触して感光ドラム面を適度に摺擦する。
現像スリーブ4bには電源S2から所定の現像バイアスが印加される。本実施形態において、現像スリーブ4bに対する現像バイアス電圧は直流電圧(Vdc)と交流電圧(Vac)とを重畳した振動電圧である。これにより、感光ドラムの潜像に対し、現像剤4e中のトナーにより現像される。現像されたトナーは、転写ローラー5によって転写部dにて転写材又は中間転写体等に転写される(図6は転写材に転写される例を示している)。感光ドラムに残留したトナーは、次の帯電量制御工程を経る。つまり電源S4から所定の電圧が印加された帯電量制御部材7上のブラシ接触部eに、感光ドラム上の残留トナーが接触することで正規極性に調整される。負帯電トナーの場合、負の電圧が感光ドラムに印加され、正帯電トナーの場合、正の電圧が感光ドラムに印加される。このような工程を経ることで、クリーナーレスシステムの場合、現像時に転写残トナーが良好に回収されるものとなる。また、図6には明示していないが、転写工程と帯電量制御工程の間に、感光ドラムの残存電荷を除去し、ドラムゴーストを改善する目的で、帯電量制御工程と同様の部材を用い、帯電工程で印加される反対極性の電位差を感光ドラムに与えることも有効な手段である。
図3は、本発明のトナーを好適に用いることができるフルカラー画像形成装置の概略構成図である。フルカラー画像形成装置本体には、第1画像形成ユニットPa、第2画像形成ユニットPb、第3画像形成ユニットPc及び第4画像形成ユニットPdが併設され、各々異なった色の画像が潜像形成、現像、転写のプロセスを経て転写材上に形成される。
画像形成装置に併設される各画像形成ユニットの構成について第1の画像形成ユニットPaを例に挙げて説明する。第1の画像形成ユニットPaは、静電潜像担持体である感光体としての直径30mmの電子写真感光体ドラム61aを具備し、この感光体ドラム61aは矢印a方向へ回転し移動される。62aは帯電手段としての一次帯電器であり、直径16mmのスリーブの表面に形成された磁気ブラシが感光ドラム61aの表面に接触するように配置されている。67aは、一次帯電器62aにより表面が均一に帯電されている感光体ドラム61aに静電潜像を形成するためのレーザー光であり、図示しない露光装置により照射される。63aは、感光体ドラム61a上に担持されている静電潜像を現像してカラートナー画像を形成するための現像手段としての現像装置でありカラートナーを保持している。64aは感光体ドラム61aの表面に形成されたカラートナー画像をベルト状の転写材担持体68によって搬送されて来る転写材(記録材)の表面に転写するための転写手段としての転写ブレードである。この転写ブレード64aは、転写材担持体68の裏面に当接して転写バイアスを印加し得るものである。
第1の画像形成ユニットPaは、一次帯電器62aによって感光体ドラム61aを均一に一次帯電した後、露光装置より照射されたレーザー光67aにより感光体に静電潜像を形成し、現像装置63aで静電潜像をカラートナーにて現像する。そして、この現像されたトナー画像を第1の転写部(感光体ドラム61aと転写材の当接位置)で転写材を担持搬送するベルト状の転写材担持体68の裏面側に当接する転写ブレード64aから転写バイアスを印加することによって転写材の表面に転写する。
現像によりトナーが消費され、T/C比が低下すると、その低下をコイルのインダクタンスを利用して現像剤の透磁率の変化を測定するトナー濃度検知センサ85で検知し、消費されたトナー量に応じて補給用トナー65aが補給される。なお、トナー濃度検知センサ85は図示されないコイルを内部に有している。
本画像形成装置は、第1の画像形成ユニットPaと同様の構成で、現像装置に保有されるカラートナーの色の異なる第2の画像形成ユニットPb、第3の画像形成ユニットPc、第4の画像形成ユニットPdといった4つの画像形成ユニットを併設するものである。例えば、第1の画像形成ユニットPaにイエロートナー、第2の画像形成ユニットPbにマゼンタトナー、第3の画像形成ユニットPcにシアントナー、及び第4の画像形成ユニットPdにブラックトナーをそれぞれ用いる。そして、トナー各色毎に設けられた感光体上に画像を形成し、各画像形成ユニットの転写部で各カラートナーの転写材上への転写が順次行われる。この工程で、レジストレーションを合わせつつ、同一転写材上に一回の転写材の移動で各カラートナーは重ね合わせられ、終了すると分離帯電器69によって転写材担持体68上から転写材が分離される。そして、搬送ベルトなどの搬送手段によって定着器70に送られ、ただ一回の定着によって最終のフルカラー画像が得られる。
定着器70は、一対の直径40mmの定着ローラー71と直径30mmの加圧ローラー72を有し、定着ローラー71は、内部に加熱手段75及び76を有している。転写材上に転写された未定着のカラートナー画像は、この定着器70の定着ローラー71と加圧ローラー72との圧接部を通過することにより、熱及び圧力の作用により転写材上に定着される。
図3において、転写材担持体68は無端のベルト状部材であり、このベルト状部材は駆動ローラー80によって矢印e方向に移動するものである。79は、転写ベルトクリーニング装置であり、81はベルト従動ローラーであり、82はベルト除電器である。83は転写材ホルダー内の転写材を転写材担持体68に搬送するための一対のレジストローラである。
転写手段としては、転写材担持体の裏面側に当接する転写ブレードに代えて、転写ローラーを当接して、転写バイアスを直接印加可能な接触転写手段を用いることが可能である。更に、上記の接触転写手段に代えて、一般的に用いられている、転写材担持体の裏面側に非接触で配置されているコロナ帯電器から転写バイアスを印加して転写を行う非接触の転写手段を用いることも可能である。しかしながら、転写バイアス印加時のオゾンの発生量を制御できる点で接触転写手段を用いることが、より好ましい。
本発明のトナーを磁性又は非磁性トナーとして、接触一成分現像方法を用いた画像形成方法にも適用することができる。図4は、接触一成分現像方法を用いた現像装置90を有する画像形成装置の部分的断面図である。現像装置90は、磁性又は非磁性のトナーを有する一成分現像剤98(以下、単に「現像剤」と表記することがある)を収容する現像容器91、現像容器91に収納されている一成分現像剤98を担持し、現像領域に搬送するための現像剤担持体92を有する。さらに、現像装置90は、現像剤担持体上に現像剤を供給するための供給ローラー95、現像剤担持体上の現像剤層厚を規制するための現像剤層厚規制部材としての弾性ブレード96、現像容器91内の現像剤98を撹拌するための撹拌部材97を有している。
現像剤担持体92としては、ローラー基体93上に、発泡シリコーンゴム等の弾性を有するゴム又は樹脂等の弾性部材によって形成された弾性層94を有する弾性ローラーを用いることが好ましい。この弾性ローラー92は、潜像担持体である感光体としての感光体ドラム99の表面に圧接する。そして、弾性ローラー表面に塗布されている一成分系現像剤98で感光体ドラム99表面に形成されている静電潜像を現像すると共に、転写後に感光体上に存在する不要な一成分現像剤98を回収する。
本発明において、現像剤担持体92は実質的に感光体ドラム99の表面と接触している。これは、現像剤担持体から一成分系現像剤を除いたときに現像剤担持体が感光体と接触していることを意味する。このとき、現像剤を介して、感光体と現像剤担持体との間に働く電界によってエッジ効果のない画像が得られると同時にクリーニングが行われる。現像剤担持体としての弾性ローラー表面又は表面近傍は電位を持ち、感光体表面と弾性ローラー表面との間で電界を有する必要性がある。このため、弾性ローラーの弾性ゴムが中抵抗領域に抵抗制御されて感光体表面との導通を防ぎつつ電界を保つか、又は導電性ローラーの表面層に薄層の誘電層を設ける方法が利用できる。更には、現像剤担持体として、導電性ローラー上に感光体表面と接触する側の面を絶縁性物質により被覆してなる導電性樹脂スリーブ、又は絶縁性スリーブの感光体と接触しない側の面に導電層を設けてなる構成のものを用いることも可能である。
この一成分系現像剤を担持する弾性ローラーは、感光体ドラムと同方向に回転しても良いし、逆方向に回転しても良い。その回転方向が同方向である場合、感光体ドラムの周速に対して、周速比で100%より大きいことが好ましい。100%以下であるとラインの鮮明性が悪いなどの画像品質に問題を生じやすい。周速比が高まれば高まるほど、現像部位に供給される現像剤の量は多く、静電潜像に対し現像剤の脱着頻度が多くなり、不要な部分の現像剤は掻き落とされ、必要な部分には現像剤が付与されるという繰り返しにより、静電潜像に忠実な画像が得られる。感光ドラムの周速比は、画像濃度及び耐久性の観点から、110〜180%であることが好ましく、125〜165%であることがより好ましい。
現像剤層厚規制部材96は、現像剤担持体92の表面に弾性力で圧接するものであれば、弾性ブレードに限られることなく、弾性ローラーを用いることも可能である。弾性ブレード、弾性ローラーとしては、シリコーンゴム、ウレタンゴム、NBR等のゴム弾性体;ポリエチレンテレフタレート等の合成樹脂弾性体;ステンレス、鋼等の金属弾性体が使用できる。更に、それらの複合体であっても使用できる。
弾性ブレードの場合には、弾性ブレード上辺部側である基部は現像剤容器側に固定保持される。そして、下辺部側をブレードの弾性に抗して現像スリーブの順方向又は逆方向にたわみ状態にして、ブレード内面側(逆方向の場合には外面側)をスリーブ表面に適度に弾性押圧をもって当接させる。
現像装置における供給ローラー95はポリウレタンフォーム等の発泡材より成っており、現像剤担持体に対して、順又は逆方向に0でない相対速度をもって回転する。これにより、一成分系現像剤の供給とともに、現像剤担持体上の現像後の現像剤(未現像現像剤)の剥ぎ取りも行っている。
現像領域において、現像剤担持体上の一成分系現像剤によって感光体の静電潜像を現像する際には、現像剤担持体と感光体ドラムとの間に直接及び/又は交流の現像バイアスを印加して現像することが好ましい。
次に非接触ジャンピング現像方式について説明する。非接触ジャンピング現像方式としては、非磁性トナーを有する一成分系非磁性現像剤を用いる現像方法が挙げられる。ここでは、非磁性トナーを有する一成分系非磁性現像剤を用いる現像方法を図5に示す概略構成図に基づいて説明する。
現像装置170は、本発明のトナーとしての非磁性トナーを有する一成分系非磁性現像剤176(以下、単に「現像剤」と表記することがある)を収容する現像容器171を有する。さらに現像装置170は、現像容器171に収容されている一成分系非磁性現像剤176を担持し、現像領域に搬送するための現像剤担持体172、現像剤担持体172上に一成分系非磁性現像剤を供給するための供給ローラー173を有する。さらに現像装置170は、現像剤担持体172上の現像剤層厚を規制するための現像剤層厚規制部材としての弾性ブレード174、現像容器171内の一成分系非磁性現像剤176を撹拌するための撹拌部材175を有している。
169は静電潜像担持体としての感光体であり、潜像形成は図示しない電子写真プロセス手段又は静電記録手段によりなされる。172は現像剤担持体としての現像スリーブであり、アルミニウム又はステンレスからなる非磁性スリーブにより構成される。現像スリーブは、アルミニウム、ステンレスの粗管をそのまま用いてもよいが、好ましくはその表面に、ガラスビーズを吹き付けて均一に荒らしたものや、鏡面処理したもの、或いは樹脂でコートしたものが用いられる。
一成分系非磁性現像剤176は現像容器171に貯蔵されており、供給ローラー173によって現像剤担持体172上へ供給される。供給ローラー173はポリウレタンフォームのような発泡材より成っており、現像剤担持体172に対して、順又は逆方向に0でない相対速度をもって回転する。これにより、現像剤の供給とともに、現像剤担持体172上の現像後の現像剤(未現像現像剤)の剥ぎ取りも行っている。現像剤担持体172上に供給された一成分系非磁性現像剤176は現像剤層厚規制部材としての弾性ブレード174によって均一且つ薄層に塗布される。
弾性塗布ブレードの現像剤担持体に対する当接圧力は、現像スリーブ母線方向の線圧として0.3〜25kg/m、好ましくは0.5〜12kg/mが有効である。当接圧力が0.3kg/mより小さい場合、現像剤担持体上への一成分系非磁性現像剤の均一塗布が困難となり、一成分系非磁性現像剤の帯電量分布がブロードとなり、カブリや飛散の原因となる。当接圧力が25kg/mを超えると、一成分系非磁性現像剤に大きな圧力がかかり、一成分系非磁性現像剤が劣化するため、一成分系非磁性現像剤の凝集が発生するなど好ましくない。また、現像剤担持体を駆動させるために大きなトルクを要するため好ましくない。即ち、当接圧力を0.3〜25kg/mに調整することで、本発明のトナーを用いた一成分系非磁性現像剤の凝集を効果的にほぐすことが可能になり、更に、一成分系非磁性現像剤の帯電量を瞬時に立ち上げることが可能になる。
現像剤層厚規制部材は、弾性ブレード、弾性ローラーを用いることができ、これらは所望の極性に現像剤を帯電するのに適した摩擦帯電系列の材質のものを用いることが好ましい。
本発明において、現像剤層厚規制部材の材質としては、シリコーンゴム、ウレタンゴム、スチレンブタジエンゴムが好適である。更に、ポリアミド、ポリイミド、ナイロン、メラミン、メラミン架橋ナイロン、フェノール樹脂、フッ素系樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、スチレン系樹脂等の有機樹脂層を設けても良い。導電性ゴム、導電性樹脂を使用し、更に金属酸化物、カーボンブラック、無機ウイスカー、無機繊維等のフィラーや荷電制御剤をブレードのゴム中・樹脂中に分散させてもよい。これにより、現像剤層厚規制部材により適度の導電性、帯電付与性を与え、一成分系非磁性現像剤を適度に帯電させることができる。
この非磁性一成分現像方法において、弾性ブレード174により現像スリーブ172上に一成分系非磁性現像剤を薄層コートする系においては、十分な画像濃度を得るために、以下のようにすることが好ましい。即ち、現像スリーブ172上の一成分系非磁性現像剤層の厚さを現像スリーブと潜像保持体との対向空隙長βよりも小さくし、この空隙に交番電場を印加することが好ましい。即ち、図7に示すバイアス電源177により、現像スリーブ172と感光体169との間に、交番電場又は交番電場に直流電場を重畳した現像バイアスを印加する。これにより、現像スリーブ172上から感光体169への一成分系非磁性現像剤の移動を容易にし、更に良質の画像を得ることができる。
本発明のプロセス条件としては、通常の転写紙(105g/m2以下)を通紙する場合の定着速度が、白黒機の場合は100〜700mm/s、フルカラー機の場合は100〜400mm/sであることが好ましい。
以下、本発明の具体的実施例について説明するが、本発明はこれらの実施例にのみ限定されるものではない。なお、実施例中、「部」は「質量部」を意味する。
〈芳香族カルボン酸チタン化合物の製造例1〉
表1に示す化合物例1を以下の通り製造した。温度計、撹拌棒、コンデンサー及び窒素導入管を取りつけマントルヒーター内においたガラス製4リットルの4つ口フラスコに、イソフタル酸65.3質量部、エチレングリコール18質量部を混合し、温度100℃で溶解し、減圧、脱水を行った。その後50℃に冷却後、窒素雰囲気下で、チタンテトラメトキサイド18.9質量部を加えた。その後、フラスコ内を減圧して反応生成物であるメタノールを留出させ、芳香族カルボン酸チタン化合物例1を得た。
〈芳香族カルボン酸チタン化合物の製造例2〉
芳香族カルボン酸チタン化合物の製造例1において、チタンテトラメトキサイド18.9質量部をチタンテトラ−n−ブトキサイド35.8質量部に変更した。それ以外は上記製造例1と同様にし、生成したブタノールを留出させ、芳香族カルボン酸チタン化合物例6を得た。
〈芳香族カルボン酸チタン化合物の製造例3〉
芳香族カルボン酸チタン化合物の製造例1において、イソフタル酸をテレフタル酸に変更した以外は上記製造例1と同様にし、生成したメタノールを留出させ、芳香族カルボン酸チタン化合物例9を得た。
〈芳香族カルボン酸チタン化合物の製造例4〉
芳香族カルボン酸チタン化合物の製造例1において、イソフタル酸65.3質量部をテレフタル酸62.1質量部、エチレングリコール18質量部を10質量部、チタンテトラメトキサイド18.9質量部をチタンテトラエトキサイド21.6質量部に変更した。それ以外は上記製造例1と同様にし、生成したエタノールを留出させ、芳香族カルボン酸チタン化合物例10を得た。
〈芳香族カルボン酸チタン化合物の製造例5〉
芳香族カルボン酸チタン化合物の製造例3において、チタンテトラメトキサイド18.9質量部をチタンテトラ−n−プロポキサイド29.3質量部に変更した。それ以外は上記製造例1と同様にし、生成したプロパノールを留出させ、芳香族カルボン酸チタン化合物例12を得た。
〈芳香族カルボン酸チタン化合物の製造例6〉
芳香族カルボン酸チタン化合物の製造例3において、チタンテトラメトキサイド18.9質量部をチタンテトラ−n−ブトキサイド35.8質量部に変更した。それ以外は上記製造例1と同様にし、生成したブタノールを留出させ、芳香族カルボン酸チタン化合物例14を得た。
〈芳香族カルボン酸チタン化合物の製造例7〉
芳香族カルボン酸チタン化合物の製造例3において、エチレングリコール18質量部を36質量部に、チタンテトラメトキサイド18.9質量部をテトラ−n−ブチルポリチタネート76.8質量部に変更した。それ以外は上記製造例1と同様にし、生成したブタノールを留出させ、芳香族カルボン酸チタン化合物例16を得た。
(芳香族カルボン酸チタン化合物の製造例8)
芳香族カルボン酸チタン化合物の製造例1において、イソフタル酸65.3質量部をトリメリット酸104.0質量部に、エチレングリコール18質量部を23質量部に変更した。また、チタンテトラメトキサイド18.9質量部をチタンテトラ−n−プロポキサイド29.8質量部に変更した。それ以外は上記製造例1と同様にし、生成したプロパノールを留出させ、芳香族カルボン酸チタン化合物例18を得た。
〈芳香族カルボン酸チタン化合物の製造例9〉
芳香族カルボン酸チタン化合物の製造例1において、イソフタル酸65.3質量部をm−オキシ安息香酸108.4質量部に、エチレングリコール18質量部を36質量部に変更した。また、チタンテトラメトキサイド18.9質量部をチタンテトラ−n−ブトキサイド35.1質量部に変更した。それ以外は上記製造例1と同様にし、生成したブタノールを留出させ、芳香族カルボン酸チタン化合物例22を得た。
〈芳香族カルボン酸チタン化合物の製造例10〉
芳香族カルボン酸チタン化合物の製造例1において、イソフタル酸65.3質量部をp−オキシ安息香酸68.0質量部に、エチレングリコール18質量部を28質量部に変更した。また、チタンテトラメトキサイド18.9質量部をチタンテトラ−n−プロポキサイド29.3質量部に変更した。それ以外は上記製造例1と同様にし、生成したプロパノールを留出させ、芳香族カルボン酸チタン化合物例24を得た。
〈芳香族ジオールチタン化合物の製造例1〉
温度計、撹拌棒、コンデンサー及び窒素導入管を取りつけマントルヒーター内においたガラス製4リットルの4つ口フラスコを準備する。このフラスコに、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物70.0質量部、エチレングリコール20質量部を混合し、温度100℃で溶解し、減圧、脱水を行った。その後50℃に冷却後、窒素雰囲気下で、チタンテトラメトキサイド17.2質量部を加えた。その後、フラスコ内を減圧して反応生成物であるメタノールを留出させ、芳香族ジオールチタン化合物例1を得た。
〈極性樹脂の製造例1〉
ポリオキシプロピレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン3.65mol、イソフタル酸6.21mol、無水トリメット酸0.14molを量りとった。これら酸・アルコールの混合物100部と、上記芳香族カルボン酸チタン化合物例1を0.3部とを、ガラス製4リットルの4つ口フラスコに入れ、温度計、撹拌棒、コンデンサー及び窒素導入管を取りつけマントルヒーター内においた。窒素雰囲気下で、220℃で反応させ、酸価が12[mgKOH/g]になった時点で加熱を停止して徐々に冷却することで、ポリエステルユニットを有する極性樹脂1を得た。この樹脂は、水酸基価:21[mgKOH/g]、Mw:1.3万、Mn:5300、Tg:65.8℃であった。
〈極性樹脂の製造例2〉
ビニル系共重合体として、スチレン1.1mol、2−エチルヘキシルアクリレート0.14mol、アクリル酸0.1mol、ジクミルパーオキサイド0.05molを滴下ロートに入れた。また、ポリオキシプロピレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン2.3mol、ポリオキシエチレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン2.8molを量りとる。また、テレフタル酸3.1mol、イソフタル酸1.6mol、無水トリメリット酸0.2molを量りとる。これら酸・アルコールの混合物100部と、上記芳香族カルボン酸チタン化合物例1を0.27部とを、ガラス製4リットルの4つ口フラスコに入れ、温度計、撹拌棒、コンデンサー及び窒素導入管を取りつけてマントルヒーター内においた。次にフラスコ内を窒素ガスで置換した後、撹拌しながら徐々に昇温し、145℃の温度で撹拌しつつ、先の滴下ロートよりビニル系樹脂の単量体及び重合開始剤を4時間かけて滴下した。次いで、フラスコ内を220℃まで昇温して5時間の反応を行い、ポリエステルユニットを有する極性樹脂2を得た。この樹脂は、酸価:12[mgKOH/g]、水酸基価:20[mgKOH/g]、Mw:7.1万、Mn:5500、Tg:66.8℃であった。
〈極性樹脂の製造例3〉
ポリオキシプロピレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン2.75mol、ポリオキシエチレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン1.0molを測りとった。また、イソフタル酸6.1mol、無水トリメット酸0.15molを測りとった。これら酸・アルコールの混合物100部と、0.27部の芳香族カルボン酸チタン化合物例9をガラス製4リットルの4つ口フラスコに入れ、温度計、撹拌棒、コンデンサー及び窒素導入管を取りつけマントルヒーター内においた。窒素雰囲気下で220℃で反応させ、酸価が14[mgKOH/g]になった時点で加熱を停止し、徐々に冷却することで、ポリエステルユニットを有する極性樹脂3を得た。この樹脂は、水酸基価:21[mgKOH/g]、Mw:1.4万、Mn:5,400、Tg:66.0℃であった。
〈極性樹脂の製造例4〉
極性樹脂の製造例3において、芳香族カルボン酸チタン化合物例9の代わりに、芳香族カルボン酸チタン化合物例6を使用した以外は上記製造例3と同様の方法を用いて、ポリエステルユニットを有する極性樹脂4を得た。該樹脂中のポリエステルユニット成分は100質量%であった。この樹脂は、酸価:14[mgKOH/g]、水酸基価:19[mgKOH/g]、Mw:1.3万、Mn5,100、Tg:66.6℃であった。
〈極性樹脂の製造例5〉
極性樹脂の製造例3において、芳香族カルボン酸チタン化合物例9の代わりに、芳香族カルボン酸チタン化合物例14を使用した以外は上記製造例3と同様の方法を用いて、ポリエステルユニットを有する極性樹脂5を得た。該樹脂中のポリエステルユニット成分は100質量%であった。この樹脂は、酸価:14[mgKOH/g]、水酸基価:20[mgKOH/g]、Mw:1.4万、Mn:5,200、Tg:66.5℃であった。
〈極性樹脂の製造例6〉
極性樹脂の製造例3において、芳香族カルボン酸チタン化合物例9の代わりに、芳香族カルボン酸チタン化合物例18を使用した以外は上記製造例3と同様の方法を用いて、ポリエステルユニットを有する極性樹脂6を得た。該樹脂中のポリエステルユニット成分は100質量%であった。この樹脂は、酸価:14[mgKOH/g]、水酸基価:22[mgKOH/g]、Mw:1.5万、Mn:5,400、Tg:66.9℃であった。
〈極性樹脂の製造例7〉
極性樹脂の製造例3において、芳香族カルボン酸チタン化合物例9の代わりに、芳香族カルボン酸チタン化合物例22を使用した以外は上記製造例3と同様の方法を用いて、ポリエステルユニットを有する極性樹脂7を得た。該樹脂中のポリエステルユニット成分は100質量%であった。この樹脂は、酸価:14[mgKOH/g]、水酸基価:23[mgKOH/g]、Mw:1.4万、Mn:5,100、Tg:66.2℃であった。
〈極性樹脂の製造例8〉
極性樹脂の製造例3において、芳香族カルボン酸チタン化合物例9の代わりに、芳香族カルボン酸チタン化合物例24を使用した以外は上記製造例3と同様の方法を用いて、ポリエステルユニットを有する極性樹脂8を得た。該樹脂中のポリエステルユニット成分は100質量%であった。この樹脂は、酸価:14[mgKOH/g]、水酸基価:22[mgKOH/g]、Mw:1.3万、Mn:5,300、Tg:65.8℃であった。
〈極性樹脂の製造例9〉
ポリオキシプロピレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン2.61mol、ポリオキシエチレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン1.74molを量りとった。また、フマル酸3.91mol、無水トリメット酸1.74molを量りとった。これら酸・アルコールの混合物100部と、0.3部の芳香族カルボン酸チタン化合物例9、及び0.05部の四塩化チタンをガラス製4リットルの4つ口フラスコに入れ、温度計、撹拌棒、コンデンサー及び窒素導入管を取りつけてマントルヒーター内においた。窒素雰囲気下で、235℃で5時間反応させ、ポリエステルユニットを有する極性樹脂9を得た。この樹脂は、酸価:10[mgKOH/g]、水酸基価:18[mgKOH/g]、Mw:3.4万、Mn:3,200、Tg:64.7℃であった。
〈極性樹脂の製造例10〉
樹脂製造例3において、芳香族カルボン酸チタン化合物例9を0.27部の代わりに、芳香族カルボン酸チタン化合物例9を0.15部、及び芳香族カルボン酸チタン化合物例1を0.15部を用いた。それ以外は上記製造例3と同様の方法を用いて、ポリエステルユニットを有する極性樹脂10を得た。該樹脂中のポリエステルユニット成分は100質量%であった。この樹脂は、酸価:14[mgKOH/g]、水酸基価:23[mgKOH/g]、Mw:1.1万、Mn:4,900、Tg:65.8℃であった。
〈極性樹脂の製造例11〉
極性樹脂の製造例1において、酸価が4[mgKOH/g]になる時点で反応を止めた以外は、上記製造例1と同様の方法を用いてポリエステルユニットを有する極性樹脂11を得た。この樹脂は、水酸基価:15[mgKOH/g]、Mw:1.9万、Mn:6,700、Tg:65.7℃であった。
〈極性樹脂の製造例12〉
極性樹脂の製造例1において、酸価が22[mgKOH/g]になる時点で反応を止めた以外は、上記製造例1と同様の方法を用いてポリエステルユニットを有する極性樹脂12を得た。この樹脂は、水酸基価:28[mgKOH/g]、Mw:1.1万、Mn:3,700、Tg:66.3℃であった。
〈極性樹脂の比較製造例1〉
極性樹脂の製造例3において、芳香族カルボン酸チタン化合物例9の代わりにテトラメチルチタネートを使用した以外は上記製造例3と同様の方法を用いて、ポリエステルユニットを有する比較樹脂1を得た。該樹脂中のポリエステルユニット成分は100質量%である。この樹脂は、酸価:14[mgKOH/g]、水酸基価:18[mgKOH/g]、Mw:1.3万、Mn:5,200、Tg:65.7℃であった。
〈極性樹脂の比較製造例2〉
極性樹脂の製造例3において、芳香族カルボン酸チタン化合物例9の代わりにジブチルスズオキサイドを使用した以外は上記製造例3と同様の方法を用いて、ポリエステルユニットを有する比較樹脂2を得た。該樹脂中のポリエステルユニット成分は100質量%である。この樹脂は、酸価:14[mgKOH/g]、水酸基価:19[mgKOH/g]、Mw:1.4万、Mn:5800、Tg:67.6℃であった。
〈極性樹脂の比較製造例3〉
極性樹脂の製造例3において、酸価が2[mgKOH/g]になる時点で反応を止めた以外は上記製造例3と同様の方法を用いて、ポリエステルユニットを有する比較樹脂3を得た。この樹脂は、水酸基価:9[mgKOH/g]、Mw:2.1万、Mn:7,700、Tg:66.7℃であった。
〈極性樹脂の比較製造例4〉
極性樹脂の製造例3において、酸価が37[mgKOH/g]になる時点で反応を止めた以外は上記製造例3と同様の方法を用いて、ポリエステルユニットを有する比較樹脂4を得た。この樹脂は、水酸基価:42[mgKOH/g]、Mw:1.1万、Mn:3,700、Tg:66.7℃であった。
〈極性樹脂の比較製造例5〉
樹脂製造例3において、芳香族カルボン酸チタン化合物例9の代わりに上記芳香族ジオールチタン化合物例1を使用した以外は上記製造例3と同様の方法を用いて、ポリエステルユニットを有する比較樹脂5を得た。この樹脂は、酸価:14[mgKOH/g]、水酸基価:19[mgKOH/g]、Mw:1.4万、Mn:4000、Tg:67.6℃であった。
〈トナーの製造例1〉
スチレン単量体100部に対して、シアン着色剤の銅フタロシアニン(チバスペシャリティーケミカルズ社製 IRGALITE Blue NGA C.I.ピグメントブルー15:3)を15部用意した。また、ジ−ターシャリーブチルサリチル酸のアルミニウム化合物〔ボントロンE101(オリエント化学工業社製)〕を2.0部用意した。これらをアトライターに導入し、1.25mmのジルコニアビーズを用いて200rpmにて25℃で180分間撹拌を行い、マスターバッチ分散液1を調製した。
一方、イオン交換水710部に0.1M−Na3PO4水溶液450部を投入し60℃に加温した後、1.0M−CaCl2水溶液67.7部を徐々に添加して、リン酸カルシウム化合物を含む水系媒体を得た。
次に、下記の材料を混合して60℃に加温し、撹拌して均一に溶解、分散した。これに重合開始剤2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)3部を溶解し、重合性単量体組成物を調製した。
・マスターバッチ分散液1 50部
・スチレン単量体 35部
・ブチルメタクリレート単量体 15部
・エステルワックス 20部
(総炭素数:34、半値幅:4℃、DSC吸熱ピーク:72℃、Mw:800、Mn:600、針入度:6度)
・極性樹脂1 7部
(Mw:1.3万、Mn:5300、Tg:65.8℃、酸価:12[mgKOH/g]、水酸基価:21[mgKOH/g])
・ジビニルベンゼン 0.075部
上記水系媒体をpH6に維持し、これに上記重合性単量体組成物を投入し、60℃、N2雰囲気下において、ホモミキサーにて10,000rpmで10分間撹拌し、重合性単量体組成物を造粒した。その後、反応容器に移し、水系媒体中をpH6に維持し、パドル撹拌翼で撹拌しつつ63℃に昇温し、5時間反応させた。更に、過リン酸カリウム1部を添加して80℃に昇温し、5時間反応させた。重合反応終了後、真空乾燥を十分に行った後、冷却後、塩酸を加えリン酸カルシウム化合物を溶解させた後、濾過、水洗、真空下で乾燥をし、多段分割式分級機にて分級してシアン色トナー粒子を得た。
得られたシアントナー粒子100部に対して、以下のものをヘンシェルミキサーにて外添させた。BET法による比表面積が230m2/gである、シリコーンオイル処理した疎水性シリカ1.3部と、比表面積が110m2/gである、イソブチルトリメトキシシラン処理したアナターゼ型酸化チタン0.2部。このようにヘンシェルミキサーにて外添した後、#400メッシュを具備したターボスクリーナーで粗粒を除去し、シアン色の非磁性のトナーNo.1を得た。このトナーの重量平均粒径は6.7μm、TA値は42、TB値は61であった。得られたトナーNo.1の組成を表2に、物性を表3に示す。
〈トナーの製造例2〉
トナーの製造例1において、極性樹脂を極性樹脂2に変更し、その添加量を10部とした以外は上記製造例1と同様の方法を用いて、シアン色のトナーNo.2を得た。得られたトナーNo.2の組成を表2に、物性を表3に示す。
〈トナーの製造例3〉
トナーの製造例1において、極性樹脂を極性樹脂3に変更し、その添加量を10部とした以外は上記製造例1と同様の方法を用いて、シアン色のトナーNo.3を得た。得られたトナーNo.3の組成を表2に、物性を表3に示す。
〈トナーの製造例4〉
トナーの製造例1において、極性樹脂を極性樹脂4に変更した以外は上記製造例1と同様の方法を用いて、シアン色のトナーNo.4を得た。得られたトナーNo.4の組成を表2に、物性を表3に示す。
〈トナーの製造例5〉
トナーの製造例1において、極性樹脂を極性樹脂5に変更してその添加量を23部とした以外は上記製造例1と同様の方法を用いて、シアン色のトナーNo.5を得た。得られたトナーNo.5の組成を表2に、物性を表3に示す。
〈トナーの製造例6〉
トナーの製造例1において、極性樹脂を極性樹脂6に変更した以外は上記製造例1と同様の方法を用いて、シアン色のトナーNo.6を得た。得られたトナーNo.6の組成を表2に、物性を表3に示す。
〈トナーの製造例7〉
トナーの製造例1において、極性樹脂を極性樹脂7に変更した以外は上記製造例1と同様の方法を用いて、シアン色のトナーNo.7を得た。得られたトナーNo.7の組成を表2に、物性を表3に示す。
〈トナーの製造例8〉
トナーの製造例1において、極性樹脂を極性樹脂8に変更した以外は上記製造例1と同様の方法を用いて、シアン色のトナーNo.8を得た。得られたトナーNo.8の組成を表2に、物性を表3に示す。
〈トナーの製造例9〉
トナーの製造例1において、極性樹脂を極性樹脂9に変更した以外は上記製造例1と同様の方法を用いて、シアン色のトナーNo.9を得た。得られたトナーNo.9の組成を表2に、物性を表3に示す。
〈トナーの製造例10〉
トナーの製造例1において、極性樹脂を極性樹脂10に変更した以外は上記製造例1と同様の方法を用いて、シアン色のトナーNo.10を得た。得られたトナーNo.10の組成を表2に、物性を表3に示す。
〈トナーの製造例11〉
トナーの製造例1において、極性樹脂を極性樹脂11に変更した以外は上記製造例1と同様の方法を用いて、シアン色のトナーNo.11を得た。得られたトナーNo.11の組成を表2に、物性を表3に示す。
〈トナーの製造例12〉
トナーの製造例1において、極性樹脂を極性樹脂12に変更した以外は上記製造例1と同様の方法を用いて、シアン色のトナーNo.12を得た。得られたトナーNo.12の組成を表2に、物性を表3に示す。
〈トナーの製造例13〉
トナーの製造例11において、水系媒体製造の際の0.1M−Na3PO4水溶液の使用量を520部に変更した。また、トナー粒子製造の際の造粒時のホモミキサーの回転数を11,500rpmに変更し、更に分級時の多段分割式分級機の分級条件を変更した。また、トナー粒子への疎水性シリカの添加量を1.5部に、疎水性酸化チタンの添加量を0.3部に、それぞれ変更した。これらの製造条件を変更した以外は上記製造例11と同様の方法を用いて、重量平均粒径4.9μm(粒径4μm以下の粒子の含有量:49.0個数%、粒径12.7μm以上の粒子の含有量:0体積%)のシアン色のトナーNo.13を得た。得られたトナーNo.13の組成を表2に、物性を表3に示す。
〈トナーの製造例14〉
トナーの製造例12において、トナー粒子への疎水性シリカの添加量を0.7部に、疎水性酸化チタンの添加量を0.1部に、それぞれ変更した。それ以外は上記製造例12と同様の方法を用いて、重量平均粒径9.2μm(4μm以下:8.0個数%、粒径12.7μm以上の粒子の含有量:2.1体積%)のシアン色のトナーNo.14を得た。得られたトナーNo.14の組成を表2に、物性を表3に示す。
〈トナーの製造例15〉
トナーの製造例11において、トナー粒子中のエステルワックスの量を40部とし、トナー粒子への疎水性シリカの添加量を1.8部に、疎水性酸化チタンの添加量を0.5部に、それぞれ変更した。それ以外は上記製造例11と同様の方法を用いて、重量平均粒径6.5μmのシアン色のトナーNo.15を得た。得られたトナーNo.15の組成を表2に、物性を表3に示す。
〈トナーの製造例16〉
トナーの製造例14において、トナー粒子中のエステルワックスの量を3部とし、トナー粒子への疎水性シリカの添加量を1.3部に、疎水性酸化チタンの添加量を0.2部に、それぞれ変更した。それ以外は上記製造例14と同様の方法を用いて、重量平均粒径6.6μmのシアン色のトナーNo.16を得た。得られたトナーNo.16の組成を表2に、物性を表3に示す。
〈トナーの製造例17〉
トナーの製造例16において、トナー粒子への疎水性シリカの添加量を1.5部に、疎水性酸化チタンの添加量を0.3部に、それぞれ変更した以外は上記製造例16と同様の方法を用いて、重量平均粒径6.5μmのシアン色のトナーNo.17を得た。得られたトナーNo.17の組成を表2に、物性を表3に示す。
〈トナーの製造例18〉
トナーの製造例16において、トナー粒子への疎水性シリカの添加量を1.8部に、疎水性酸化チタンの添加量を0.4部に、それぞれ変更した以外は上記製造例16と同様の方法を用いて、重量平均粒径6.6μmのシアン色のトナーNo.18を得た。得られたトナーNo.18の組成を表2に、物性を表3に示す。
〈磁性体の製造例〉
硫酸第一鉄水溶液中に、鉄イオンに対してl.0〜1.1当量の苛性ソーダ溶液及び珪酸ソーダを混合し、水酸化第一鉄を含む水溶液を調製した。水溶液のpHを9前後に維持しながらこれに空気を吹き込み、80〜90℃で酸化反応を行い、種晶を生成させるスラリー液を調製した。次いで、このスラリー液に当初のアルカリ量(苛性ソーダのナトリウム成分)に対し0.9〜1.2当量となるよう硫酸第一鉄水溶液を加えた後、スラリー液をpH8に維持して、空気を吹込みながら酸化反応を進めた。酸化反応後に生成した磁性酸化鉄粒子を洗浄、濾過して一旦取り出した。この時、含水サンプルを少量採取し、含水量を測っておいた。
次に、この含水サンプルを乾燥せずに別の水系媒体中に再分散させた後、再分散液のpHを約6に調製した。そして、十分攪拌しながらシランカップリング剤(n−C10H21Si(OCH3)3)を磁性酸化鉄に対し1.2部(磁性酸化鉄の量は含水サンプルから含水量を引いた値として計算した)添加し、カップリング処理を行った。次に、沈殿分離を用いた湿式分級法で分級を行うことにより微粒子成分を取り除き、得られた疎水性酸化鉄粒子を常法により洗浄、濾過、乾燥し、次いで若干凝集している粒子を解砕処理して、磁性体1を得た。
〈トナーの製造例19〉
イオン交換水710部に0.1M−Na3PO4水溶液450部を投入して60℃に加温した後、1.0M−CaCl2水溶液67.7部を徐々に添加してリン酸カルシウム化合物を含む水系媒体を得た。
・スチレン 77部
・n−ブチルアクリレート 23部
・エステルワックス 17部
(総炭素数:34、半値幅:4℃、DSC吸熱ピーク:70℃、Mw:800、Mn:600、針入度:6度)
・極性樹脂1 7部
(Mw:1.3万、Mn:5300、Tg:65.7℃、酸価:12[mgKOH/g]、水酸基価:21[mgKOH/g])
・ジビニルベンゼン 0.075部
・ジ−ターシャリーブチルサリチル酸のアルミ化合物〔ボントロンE101(オ
リエント化学工業社製)〕
1部
・磁性体1 100部
60℃に加温した上記水系媒体中に上記材料を添加し、撹拌して均一に溶解、分散した。これに重合開始剤2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)3部を溶解し、重合性単量体組成物を調製した。その後は、トナーの製造例1と同様に方法によりトナー粒子を得た。このトナー粒子にトナー製造例1で用いた疎水性シリカ1.3部と、疎水性酸化チタン0.05部を添加し、トナーNo.19を得た。
〈トナーの製造例20〉
[分散液(A)の調製]
・極性樹脂5 50部
・塩化メチレン 100部
上記材料をボールミルにて混合、溶解し、10質量%のポリエチレングリコール及び0.7質量%のカチオン性界面活性剤(花王(株)製:サニゾールB50)を含有する純水155部中に分散した。そして、ローターステータータイプのホモジナイザー(IKA社製:ウルトラタラックス)を用いて強い剪断力を与えて分散し、62℃に加熱して1時間保持して、分散液(A)を調製した。
[着色剤分散液(B)の調製]
・銅フタロシアニン顔料 90部
(BASF社製:PV FAST BLUE)
・アニオン性界面活性剤 5部
(第一工業製薬(株)製:ネオゲンSC)
・イオン交換水 200部
・ジ−ターシャリーブチルサリチル酸のアルミ化合物〔ボントロンE101(オリエント
化学工業社製)〕
10部
上記材料を混合、溶解し、ローターステータータイプのホモジナイザー(IKA社製:ウルトラタラックス)を用いて10分間分散し、更に超音波ホモジナイザーで5分間分散して、着色剤分散液(B)を調製した。
[離型剤分散液(C)の調製]
・ポリプロピレンワックス(半値幅:22℃、DSC吸熱ピーク:129℃、Mw:1.7万、Mn:1350、針入度:0.5度)
5部
・カチオン性界面活性剤(花王(株)製:サニゾールB50) 5部
・イオン交換水 200部
以上を95℃に加熱して、ホモジナイザー(IKA社製:ウルトラタラックスT50)を用いて分散した後、圧力吐出型ホモジナイザーで分散処理して、離型剤分散液(C)を調製した。
[凝集粒子の調製]
・分散液(A) 200部
・着色剤分散液(B) 10部
・離型剤分散液(C) 30部
・カチオン性界面活性剤(花王(株)製:サニゾールB5 2部
上記材料を、ホモジナイザー(IKA社製:ウルトラタラックスT50)を用いて丸型ステンレス製フラスコ中で混合し、分散した後、フラスコ内を攪拌しながら、加熱用オイルバスで48℃まで加熱した。48℃で30分間保持し、凝集粒子を得た。
[付着粒子の調製]
得られた凝集粒子を含むフラスコ内に、着色剤分散液(B)を緩やかに5部追加し、更に加熱用オイルバスの温度を50℃に上げて30分間保持した。更に温度を52℃に上げて1時間保持した。
その後、上記フラスコ内にアニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製:ネオゲンSC)2部を追加した後、ステンレス製フラスコを密閉し、磁力シールを用い、攪拌を継続した。そして、110℃まで加熱し、3時間保持した。冷却後、反応生成物をろ過し、イオン交換水で十分に洗浄して、トナー粒子を得た。得られたトナー粒子に製造例1と同様に疎水性シリカ及び疎水性酸化チタンを添加して、トナーNo.20を得た。得られたトナーNo.20の組成を表2に、物性を表3に示す。
〈トナーの製造例21〉
[混合工程]
下記材料をボールミルで24時間分散することにより、極性樹脂5を溶解したトナー組成物混合液200部を得た。
・極性樹脂5 85部
・C.I.ピグメントブルー(15:3) 6.5部
・ポリプロピレンワックス(半値幅:22℃、DSC吸熱ピーク:129℃、Mw:1.7万、Mn:1350、針入度:0.5度)
7.5部
・ジ−ターシャリーブチルサリチル酸のアルミニウム化合物〔ボントロンE101(オ
リエント化学工業社製)〕
1部
・酢酸エチル(溶媒) 100部
[分散懸濁工程]
下記材料をボールミルで24時間分散することによりカルボキシメチルセルロースを溶解し、水系媒体を得た。
・炭酸カルシウム(アクリル酸系共重合体で被覆) 20部
・カルボキシメチルセルロース 0.5部
(商品名:セロゲンBS−H,第一工業(株)製)
・イオン交換水 99.5部
得られた水系媒体1200部をTKホモミキサーに入れ、回転羽根を周速度20m/secで撹拌しながら、上記トナー組成物混合液1000部を投入し、25℃一定に維持しながら1分間撹拌して懸濁液を得た。
[溶媒除去工程]
分散懸濁工程で得られた懸濁液2200部をフルゾーン翼(神鋼パンテック社製)により周速度45m/minで撹拌しながら、温度を40℃一定に保ち、ブロワーを用いて上記懸濁液面上の気相を強制更新することにより、溶媒除去を開始した。その際、溶媒除去開始から15分後に、イオン性物質として1%に希釈したアンモニア水75部を添加した。続いて、溶媒除去開始から1時間後に上記アンモニア水25部を添加し、更に溶媒除去開始から2時間後に上記アンモニア水25部を添加し、最後に溶媒除去開始から3時間後に上記アンモニア水25部を添加して、総添加量を150部とした。更に温度を40℃に保ったまま、溶媒除去開始から17時間保持し、懸濁粒子から溶媒(酢酸エチル)を除去したトナー分散液を得た。
[洗浄・脱水工程]
溶媒除去工程で得られたトナー分散液300部に、10mol/l塩酸80部を加え、更に0.1mol/l水酸化ナトリウム水溶液により中和処理後、吸引濾過によるイオン交換水洗浄を4回繰り返して、トナーケーキを得た。
[乾燥・篩分工程]
上記より得られたトナーケーキを真空乾燥機で乾燥し、45μmメッシュで篩分しトナー粒子を得た。得られたトナー粒子に製造例1と同様に疎水性シリカ及び疎水性酸化チタンを添加して、トナーNo.21を得た。得られたトナーNo.21の組成を表2に、物性を表3に示す。
〈トナーの製造例22〉
トナーの製造例1において、C.I.ピグメントブルー15:3の代わりにピグメントイエロー93(チバスペシャリティーケミカルズ社製 CROMOPHTAL Yellow 3G)を15部用いた。それ以外は上記製造例1と同様の方法を用いて、イエローのトナーNo.22を得た。得られたトナーNo.22の組成を表2に、物性を表3に示す。
〈トナーの製造例23〉
トナーの製造例1において、C.I.ピグメントブルー15:3の代わりにジメチルキナクリドン(クラリアント製 HOSTAPERM PINK E−WD)を15部用いた以外は上記製造例1と同様の方法を用いて、マゼンタのトナーNo.23を得た。得られたトナーNo.23の組成を表2に、物性を表3に示す。
〈トナーの製造例24〉
トナーの製造例1において、C.I.ピグメントブルー15:3の代わりにカーボンブラック(デグサ社製 Printex35)を15部用いた以外は上記製造例1と同様の方法を用いて、ブラックのトナーNo.24を得た。得られたトナーNo.24の組成を表2に、物性を表3に示す。
〈磁性キャリアの製造例1〉
・フェノール(ヒドロキシベンゼン) 50部
・37質量%のホルマリン水溶液 80部
・水 50部
・エポキシ基を有するシラン系カップリング剤[KBM403(信越化学工業(株)製)]で表面処理されたアルミナ含有マグネタイト微粒子(個数平均粒径0.22μm、比抵抗4×105Ω・cm)
280部
・KBM403で表面処理されたα−Fe2O3微粒子 120部
(個数平均粒径0.40μm、比抵抗値8×109Ω・cm)
・25質量%のアンモニア水 15部
上記材料を四ツ口フラスコに入れ、撹拌混合しながら60分間で85℃まで昇温保持し、120分間反応を行い、硬化させた。その後30℃まで冷却して500部の水を添加した後、上澄み液を除去し、沈殿物を水洗し、風乾した。次いでこれを24時間真空乾燥して、フェノール樹脂を結着樹脂とする磁性キャリアコア(A)を得た。磁性キャリアコア(A)には、30℃/相対湿度80%で24時間放置後0.4質量%の吸着水が存在していた。
得られた磁性キャリアコア(A)の表面に、下記式で表されるγ−アミノプロピルトリメトキシシランの5質量%トルエン溶液を塗布した。
これにより、磁性キャリアコア(A)の表面が、0.3質量%のγ−アミノプロピルトリメトキシシランで処理された。塗布中は、磁性キャリアコア(A)に剪断応力を連続して印加しながら、塗布しつつトルエンを揮発させた。
また、シリコーン樹脂 KR−221(信越化学工業(株)製)に、シリコーン樹脂固形分に対して4質量%のγ−アミノプロピルトリメトキシシランを添加し、シリコーン樹脂固形分が25質量%になるようトルエンで希釈した。上記処理機内のシランカップリング剤で処理された磁性キャリア(A)を70℃で撹拌しながら、得られたシリコーン樹脂とγ−アミノプロピルトリメトキシシランの希釈液を減圧下で添加して、樹脂被覆を行った。以後、2時間撹拌した後、窒素ガスによる雰囲気下で140℃2時間熱処理を行い、凝集物をほぐした後、200メッシュ以上の粗粒を除去し、磁性キャリア1を得た。
得られた磁性キャリア1の平均粒子径は35μmであり、比抵抗は1×1013Ω・cm、1kエルステッドにおける磁化の強さ(σ1000)は40Am2/kg、みかけ密度は1.9g/cm3、SF−1が107であった。
〈磁性キャリアの製造例2〉
Li2CO314.0mol%、Fe2O3 77.0mol%、Mg(OH)2 6.8mol%及びCaCO32.2mol%からなる材料を湿式ボールミルで5時間粉砕、混合し、乾燥させた後、900℃で1時間保持し、仮焼成を行った。これを湿式ボールミルで7時間粉砕し、仮焼成物の粒径を3μm以下とした。この仮焼成物のスラリーに分散剤及びバインダーを適量添加し、次いでスプレードライヤーにより造粒、乾燥し、電気炉中で1240℃で4時間保持し、本焼成を行った。その後焼成物を解砕し、更に分級して平均粒径40μmのフェライト粒子からなる磁性キャリア2を得た。
〈トナー及び現像剤の製造例25〉
トナーの製造例1において、トナー粒子への疎水性シリカの添加量を1.0部に、疎水性酸化チタンの添加量を0.4部に、それぞれ変更した以外は上記製造例1と同様の方法を用いて、重量平均粒径6.7μmのシアン色のトナーNo.25を得た。得られたトナーNo.25の組成を表2に、物性を表3に示す。また、このトナーと磁性キャリア1とを、トナー含有量が8質量%となるように混合し、これを現像剤25とした。
〈トナー及び現像剤の製造例26〉
トナーの製造例22において、トナー粒子への疎水性シリカの添加量を1.0部に、疎水性酸化チタンの添加量を0.4部に、それぞれ変更した以外は上記製造例22と同様の方法を用いて、重量平均粒径6.6μmのイエロー色のトナーNo.26を得た。得られたトナーNo.26の組成を表2に、物性を表3に示す。また、このトナーと磁性キャリア1とを、トナー含有量が8質量%となるように混合し、現像剤26とした。
〈トナー及び現像剤の製造例27〉
トナーの製造例23において、トナー粒子への疎水性シリカの添加量を1.0部に、疎水性酸化チタンの添加量を0.4部に、それぞれ変更した以外は上記製造例23と同様の方法を用いて、重量平均粒径6.8μmのマゼンタ色のトナーNo.27を得た。得られたトナーNo.27の組成を表2に、物性を表3に示す。また、このトナーと下記磁性キャリア1とを、トナー含有量が8質量%となるように混合し、現像剤27とした。
〈トナー及び現像剤の製造例28〉
トナーの製造例24において、トナー粒子への疎水性シリカの添加量を1.0部に、疎水性酸化チタンの添加量を0.4部に、それぞれ変更した以外は上記製造例24と同様の方法を用いて、重量平均粒径6.8μmのブラックのトナーNo.28を得た。得られたトナーNo.28の組成を表2に、物性を表3に示す。また、このトナーと下記磁性キャリア1とを、トナー含有量が8質量%となるように混合し、現像剤28とした。
〈トナーの製造例29〉
トナーの製造例3において、離型剤を吸熱ピーク温度48℃のエステルワックスに変更した以外は上記製造例3と同様の方法を用いて、トナー29を得た。得られたトナーNo.29の組成を表4に、物性を表5に示す。
〈トナーの製造例30〉
トナーの製造例3において、離型剤を吸熱ピーク温度124℃のポリエチレンワックスに変更した以外は上記製造例3と同様の方法を用いて、トナー30を得た。得られたトナーNo.30の組成を表4に、物性を表5に示す。
〈トナーの製造例31〉
トナーの製造例1において、ジ−ターシャリーブチルサリチル酸のアルミ化合物を用いないこと以外は上記製造例1と同様の方法を用いて、トナー31を得た。得られたトナーNo.31の組成を表4に、物性を表5に示す。
〈トナーの製造例32〉
トナーの製造例1において、ジ−ターシャリーブチルサリチル酸のアルミ化合物の代わりに、ジ−ターシャリーブチルサリチル酸のジルコニウム化合物〔TN105(保土谷化学工業社製)〕を用いた以外は上記製造例1と同様の方法を用いて、トナー32を得た。
得られたトナーNo.32の組成を表4に、物性を表5に示す。
〈トナーの製造例33〉
トナーの製造例1において、ジ−ターシャリーブチルサリチル酸のアルミ化合物の代わりに、ジ−ターシャリーブチルサリチル酸の亜鉛化合物〔ボントロンE84(オリエント化学工業社製)〕を用いた以外は上記製造例1と同様の方法を用いてトナー33を得た。
得られたトナーNo.33の組成を表4に、物性を表5に示す。
〈トナーの製造例34〉
トナー製造例21において、トナー組成物混合液の組成を以下のように変更した以外は、上記製造例と同様の方法を用いてトナーNo.34を得た。得られたトナーNo.34の組成を表4に、物性を表5に示す。
・極性樹脂5 47部
・磁性体1 47部
・ポリプロピレンワックス(半値幅:22℃、DSC吸熱ピーク:129℃、Mw:1.7万、Mn:1350、針入度:0.5度)
5部
・ジ−ターシャリーブチルサリチル酸のアルミニウム化合物〔ボントロンE101(オ
リエント化学工業社製)〕
1部
・酢酸エチル(溶媒) 100部
〈トナーの比較製造例1〉
トナーの製造例1において、極性樹脂1の代わりに比較樹脂1を用いた。また、離型剤としてエステルワックスの代わりにポリプロピレンワックス(半値幅:22℃、DSC吸熱ピーク:129℃、Mw:1.7万、Mn:1,350、針入度:0.5度)を2.5部添加した。それ以外は上記製造例1と同様の方法を用いて、トナー粒子を得た。このトナー粒子にトナー製造例1で用いた疎水性シリカ0.9部のみを添加し、比較トナーNo.1を得た。得られた比較トナーNo.1の組成を表4に、物性を表5に示す。
〈トナーの比較製造例2〜5〉
トナーの比較製造例1において、比較樹脂1の代わりに比較樹脂2〜5をそれぞれ用いた以外は上記比較製造例1と同様の方法を用いて、比較トナーNo.2〜5を得た。得られた比較トナーNo.2〜5の組成を表4に、物性を表5に示す。
〈トナーの比較製造例6〉
トナーの製造例1において、水系媒体製造の際の0.1M−Na3PO4水溶液の使用量を600部に変更した。また、トナーの極性樹脂を極性樹脂11に変更した。また、トナー粒子造粒時のホモミキサーの回転数を13,000rpmに変更し、更に分級時の多段分割式分級機の分級条件を変更した。また、トナー粒子への疎水性シリカの添加量を1.1部に変更した。これらの製造条件を変更した以外は上記製造例1と同様の方法を用いて、重量平均粒径3.2μm(粒径4μm以下の粒子の含有量:63.0個数%、粒径12.7μm以上の粒子の含有量:0体積%)のシアン色の比較トナーNo.6を得た。得られた比較トナーNo.6の組成を表4に、物性を表5に示す。
〈トナーの比較製造例7〉
トナーの比較製造例1において、水系媒体製造の際の0.1M−Na3PO4水溶液の使用量を190部に変更した。また、トナーの極性樹脂を極性樹脂12に変更した。また、トナー粒子造粒時のホモミキサーの回転数を4,300rpmに変更し、更に分級時の多段分割式分級機の分級条件を変更した。また、トナー粒子への疎水性シリカの添加量を0.7部に変更した。これらの製造条件を変更した以外は上記製造例1と同様の方法を用いて、重量平均粒径10.7μm(粒径4μm以下の粒子の含有量:2.7個数%、粒径12.7μm以上の粒子の含有量:3.4体積%)のシアン色の比較トナーNo.7を得た。得られた比較トナーNo.7の組成を表4に、物性を表5に示す。
〈トナーの比較製造例8〉
トナーの製造例20において、極性樹脂を用いず、得られたトナー粒子に疎水性シリカのみを0.9部添加すること以外は上記製造例20と同様の方法を用いてシアン色の比較トナーNo.8を得た。得られた比較トナーNo.8の組成を表4に、物性を表5に示す。
〈実施例1〉
画像形成装置として、市販のカラーレーザープリンターCP2810(キヤノン社製)の定着スピードを150mm/sとし、20枚/分を出力し得るプリンタに改造したものを用いた。
トナーNo.1からなる現像剤1を用いて、23℃/相対湿度5%(N/L)、32.5℃/相対湿度92%(H/H)の各環境でそれぞれ10,000枚の通紙試験を行った。この時の通紙試験に用いた画像パターンとして、X−Rite社製504型反射濃度計で測定される画像濃度が1.5である直径20mmの円を5箇所設けた印字率10%の画像パターンを用いた。通紙試験終了後、以下の評価方法に基づいて評価を行った。評価結果を表6及び表7に示す。表6及び表7から分かるように、全ての評価項目において概ね良好な結果が得られた。
(1)低温定着性
L/L(15℃,10%RH)環境下にてXx4024(64g紙)を用いて、評価を行った。A4紙中に5cm角のベタ画像を9点出力させた。この際の未定着画像のトナー載り量は0.6mg/cm2とした。その画像上を4.9kPaの荷重をかけたシルボン紙で5回往復し、往復後の濃度低下率が20%以上となる温度を定着下限温度として評価した。
(2)OHT透明性評価
CP2810の専用トランスペアレンシーを用い、N/N環境下でベタ画像(転写紙上0.6mg/cm2)を出力させた。それを透過型OHTプロジェクターに透過させ、投影像を下記基準に従い5段階で目視評価した。
(評価基準)
A:透明性が著しく高く良好である。
B:透明性が良好である。
C:若干くすみがあるが実使用上問題ない。
D:かなりくすんでおり、若干問題となるレベル。
E:実使用に耐えない。
(3)耐高温オフセット性
N/N(23.5℃、60%RH)環境下にてXx64g紙を用いて、評価を行った。ベタ白画像をA4縦置きで50枚通紙した後、A4横置きで通紙方向において先端から5cmの全域が画像濃度0.5のハーフトーン、それ以外がベタ白という画像を両面複写した。この際の白地部に現れるオフセットのレベルを下記基準に従い目視にて評価した。
(評価基準)
A:オフセットが全く発生しない。
B:A4縦置きで通紙した部分以外の端部に、うっすらとオフセットが発生したが、使用上問題となるレベルではない。
C:A4縦置きで通紙した部分以外の端部に、若干オフセットが発生した。実使用上下限ぎりぎりのレベルであるが、通常の複写においては問題とならない。
D:用紙の長手方向全域にオフセットが発生し、実使用上問題となるレベル。
E:長手方向全域に1面目からオフセットが発生し、実使用に耐えない。
(4)カブリ
N/L及びH/H環境下での1万枚耐久試験の初期(3枚及び30枚出力時)及び耐久試験終了後において、カブリを測定した。方法としては、画出し前の普通紙の平均反射率Dr(%)を、測定色の補色のフィルターを搭載したリフレクトメーター(東京電色株式会社製の「REFLECTOMETER MODEL TC−6DS」)によって測定した。一方、普通紙上にベタ白画像を画出しし、得られたベタ白画像の反射率Ds(%)を測定した。カブリ(%)は下記式から算出した。
カブリ(%) = Dr(%)−Ds(%)
(5)画像濃度
N/L及びH/H環境下での1万枚耐久試験の初期(3枚及び30枚出力時)及び耐久試験終了後において、X−Rite社製504型反射濃度計で画像濃度を測定した。直径5mmの円をA4紙内に9点(縦方向3点×横方向3点)存在させたチャートを複写し、その際の画像濃度の9点平均値を画像濃度とした。
(6)ドラム融着
N/L環境下での1万枚耐久試験後の感光体ドラム上への融着物の発生の有無を目視及びルーペにより観察し、下記評価基準に従って6段階評価した。
(評価基準)
○ :全く融着物が存在しない。
○△:ドラム上に0.1mm径以下の融着物が数点存在するが、画像上全く問題ない。
△ :ドラム上に0.1〜0.4mm径の融着物が数点存在し、画像上うっすら発生しているものの実使用上問題となるレベルではない。
△×:ドラム上に0.4mm径より大きい融着物が10点以上存在し、画像上にも発生し、問題となるレベル。
× :ドラム上に0.4mm〜1mm径の融着物が10〜20点存在し、画像上にも発生し、問題となるレベル。
××:ドラム上に1mm径より大きい融着物が全面に存在し、画像上も多数発生し、問題となるレベルであり実使用に耐えない。
(7)感光体クリーニング不良評価
N/L環境下における1万枚耐久試験後の感光体ドラムにおけるクリーニング不良発生の有無を目視により観察し、下記評価基準に従って6段階評価した。
(評価基準)
A:全くクリーニング不良が存在しない。
B:ドラム上に1mm長さ以下のクリーニング不良が数点存在するが、画像上全く問題ない。
C:ドラム上に1〜4mm長さのクリーニング不良が数点存在し、画像上に汚れがうっすら発生しているものの実使用上問題となるレベルではない。
D:ドラム上に4mm長さより長いクリーニング不良が10点以上存在し、画像上にも汚れが発生し、問題となるレベル。
E:ドラム上に4mm〜10mm径のクリーニング不良が10〜20点存在し、画像上にも汚れが発生し、問題となるレベル。
F:ドラム上に1mm径より大きいクリーニング不良が全面に存在し、画像上も汚れが多数発生し、問題となるレベルであり実使用に耐えない。
(8)画質評価
H/H環境下での耐久試験後において、画質評価(5ポイントの文字、ライン画像、ベタ画像の総合評価)を目視及びルーペで行った。評価基準は下記に順ずる。
(評価基準)
A:飛び散りもなく、ライン画像及び文字画像は鮮明であり、ベタ画像も均一で良好。
B:ルーペ確認にて若干飛び散りが認識されるが、目視確認ではまったく問題なくベタ画像も均一で良好。
C:目視にてライン画像及び文字画像に若干飛び散った部分が確認されるが、実使用上問題となるレベルではない。
D:目視にてライン画像及び文字画像に飛び散った部分が多いが、一般使用ではぎりぎりで問題とならないレベル。
E:目視にてライン画像及び文字画像に飛び散った部分問題となるレベル。
F:目視にてライン画像及び文字画像に飛び散った部分が多く、実使用に耐えない。
G:ライン画像、文字画像のみならず、ベタ画像に関しても均一性がなく貧弱なものであり、実使用に耐えない。
(9)トナー飛散評価
H/H環境下での耐久試験後に、現像スリーブ下及び機内に溜まったトナー量から、下記評価基準に従いトナー飛散を評価した。
(評価基準)
A:現像スリーブ下及び機内にまったくトナーがなく良好。
B:現像スリーブ下にうっすらとトナー層が確認されるが、機内には飛散したトナーがなく良好。
C:現像スリーブ下及び機内に若干トナーが飛散しているが、問題となるレベルではない。
D:現像スリーブ下及び機内にトナーが飛散しており、問題となるレベル。
E:現像スリーブ下及び機内にトナーが飛散している部分が多く、実使用に耐えない。
F:機内がトナー色で汚染され、画像欠陥も多発し実使用に耐えない。
(10)定着ローラー巻きつき性試験
H/H環境下での耐久試験の初期に、以下の方法により定着巻きつきの評価を行った。EN100(64g紙)完全調湿紙に、転写紙先端から1mmの位置から、像のりが量1.1mg/cm2のベタ画像を載せ、未定着画像を得た。これを、IRC3200の定着機を用いて定着させた。この時、定着温度を5℃ずつ低下させて定着させたとき、転写紙が定着ローラーに巻きつく温度を定着ローラー巻きつき温度とした。
(11)ブロッキング試験
50ccのポリカップにトナーを10g入れた。これを53℃の恒温層に3日(72時間)放置した時のトナーの状態を目視にて観察し、下記基準に従い評価した。
A:まったくブロッキングしておらず、初期とほぼ同様の状態。
B:若干、凝集気味であるが、ポリカップの回転で崩れる状態であり、特に問題とならない。
C:凝集気味であるが、手で崩してほぐれる状態であり、実使用に何とか耐えうる。
D:凝集が激しく、実使用上問題あり。
E:固形化しており、使用できない。
(12)転写効率測定
H/H環境下での耐久試験における末期に転写効率の評価を行った。像のり量0.65mg/cm2のベタ画像を感光体ドラム上に現像させた後、EN100(64g紙)に転写させ未定着画像を得た。この時の感光体ドラム上のトナー量と転写紙上のトナー量の重量変化から転写効率を求めた(ドラム上のトナーが全量転写紙上に転写された場合を転写効率100%とする。)
(評価基準)
A:転写効率が95%以上
B:転写効率が90%以上95%未満
C:転写効率が80%以上90%未満
D:転写効率が70%以上80%未満
E:転写効率が70%未満
(13)色み変動試験
イエロー、マゼンタ及びシアンの一次色及びR(レッド)、G(グリーン)、B(ブルー)の2次色を含む写真画像を初期及び1万枚の耐久後に各10枚サンプリングした。その際の初期と耐久後の色みを目視確認し下記基準に従い評価した。
(評価基準)
A:色み変動が全くない。
B:色み変動がほとんどない。
C:色み変動が若干有り、厳しいユーザーには指摘されるレベル。
D:色み変動が有り、指摘されるレベル。
E:色みが大きく異なり、実使用上の問題が大きい。
〈実施例2〜29〉
表2及び表4に示すように、各トナーを用いて、又は各トナーとキャリアとを組み合わせることにより現像剤2〜35を作製した。これらの各トナーを用い、実施例1と同様の評価を行った。その結果を表6及び表7に示す。なお、実施例22,23,26はフルカラー画像出力した場合の、シアン色で評価を行った。
なお、二成分現像剤を使用する場合は、下記の様に調製した現像剤と改造装置を用いた。まず、磁性キャリア92部とトナー8部をV型混合機で混合し、二成分現像剤とした。二成分現像剤の評価は、画像形成装置として、市販のデジタル複写機CP2150(キヤノン社製)の定着スピードを150mm/sとし、35枚/分を出力し得る複写装置に改造して行った。また、図1に示す現像装置及び帯電装置が入れられるよう上記複写装置を更に改造した。現像バイアスは図2示すようなバイアスを使用し、定着装置を加熱ローラー、加圧ローラーともに表層をPFAで1.2μm被覆したローラーに変更し、加圧ローラー以外の全ての接触部材を除去する形に変更した。
〈比較例1〜8〉
表4及び表5に示す比較現像剤1〜8を用い、実施例1と同様の実験方法及び評価を行った。その結果を表6及び表7に示す。