JP2007133047A - トナー、画像形成方法及び画像形成装置 - Google Patents

トナー、画像形成方法及び画像形成装置 Download PDF

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Eiji Sawamura
栄二 沢村
Shigeru Emoto
茂 江本
Shinko Watanabe
真弘 渡邊
Masahide Yamada
雅英 山田
Masahiro Oki
正啓 大木
Koshin Sugiyama
恒心 杉山
Ryuta Inoue
竜太 井上
Shinichi Wakamatsu
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Abstract

【課題】ベルト両側端部でホットオフセットが生じることなく省エネ化のための定着装置及びトナーを提供する。
【解決手段】変性ポリエステル系樹脂から成るプレポリマーと、該プレポリマーと伸長または架橋する化合物と、着色剤と、離型剤とを有機溶媒中に有する溶解又は分散させた溶液又は分散液を水系媒体中で架橋反応及び/又は伸長反応させて得られた反応分散液から溶媒を除去して得られたトナーであって、フッ素系樹脂微粉末を含有するトナー。
【選択図】なし

Description

本発明は、トナー、画像形成方法及び画像形成装置に関し、特に、ベルト両側端部でホットオフセットが生じにくく、低電力容量でも良好な定着性を発揮する定着装置及びトナーに関するものである。
電磁誘導加熱を用いたベルト方式の定着装置は、定着ローラと、この定着ローラに並列配置され非磁性材料からなる対向ローラと、定着ローラと対向ローラ間に巻き掛けられた無端状の定着ベルトと、定着ベルトを外部から加熱する誘導コイルと、定着ベルトを介して定着ローラを押圧する加圧ローラとを備えている。そして、定着ベルトと加圧ローラとの間に記録紙を通過させながら、定着ベルトから熱及び加圧ローラからの圧力をそれぞれ印加して記録紙上の未定着トナーを定着させる方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。
このような画像形成方法に使用される装置において、一般に定着ベルトは、特許文献1の図9に断面で示すように、下側から順に基材1、発熱層2、弾性層3、離型層4が積層された積層構造をなしている。この基材1は、無端状のベルトからなり、耐熱性樹脂で形成されている。耐熱性樹脂の材質としては、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)等が使用される。定着ベルトの剛性及び熱容量から、通常、基材1の厚さは20μm〜100μmに設定されている。
発熱層2としては、SUS、鉄、ニッケル、マンガン、チタン、クロム、銅等の金属が使用される。また、弾性層3は、画像の均一性を得るために必要なものであり、100〜300μm程度のシリコーンゴムやフッ素ゴム等の耐熱ゴムが用いられる。離型層4は、転写紙及びトナーと加圧接触するため、耐熱性、耐久性に優れたフッ素系樹脂等で形成されている。
他方、画像の高画質化のためにトナーの小粒径化が進められており、この小粒径化によって画像の解像力や鮮映度が向上する。しかし、小粒径のトナーで形成したハーフトーン部においてトナーの定着性が低下するという問題がある。この現象は、特に高速定着において顕著である。その理由は、ハーフトーン部分におけるトナーの「付着量」が少なく、記録媒体である被定着シートの凹部に転写されたトナーには、加熱ローラから与えられる熱量が少なく、更に被定着シートの凸部によって凹部への定着圧力が抑制されて低下するためである。一方で、ハーフトーン部分において被定着シートの凸部に転写されたトナーの層厚は薄いため、トナー粒子1個当りにかかるせん断力がトナー層厚の厚いベタ黒部分に比べ大きいものとなり、オフセット現象が発生しやすく、低画質の定着画像となる傾向がある。すなわち、定着性能の向上と耐ホットオフセット性能の向上が求められている。
従来から通常の混練粉砕法により得られるトナーは、一般的には、不定形で、その粒径分布はブロードで、流動性及び転写性が低く、定着エネルギーが高く、トナー粒子間で帯電量が不均一で、帯電安定性が低いと言う問題点があった。特に、定着においては、粉砕法で作製された混練粉砕型のトナーは、粉砕が離型剤(WAX)の界面で割れ表面に多く存在するため離型効果が出やすくなる一方で、キャリアや感光体、さらにブレードへの付着が起こりやすく性能としては不満足のものであった。
近年、これらの粉砕法における問題点を克服するために、懸濁重合法によるトナーの製造方法が提案され、実施されている。静電潜像現像用のトナーを重合法によって製造する技術は公知であり、例えば懸濁重合法によってトナー粒子を得ることが行われている。しかしながら、懸濁重合法で得られるトナーは、ワックスを内包化するため、トナーを実機に使用したときに、トナーの感光体への付着は低減されるものの、トナーの定着性については、ワックスが粒子界面状に存在する粉砕法に比べて、内包化されている分、ワックスがトナー表面に染み出にくく定着効率の悪いトナーとなる。したがって、消費電力に対しては不利なトナーとなってしまう。
さらに、その定着性向上を図るためワックスを増量したり、ワックスの分散粒径を大きくしたりすると、カラートナーとして用いる場合にカラー画像の透明性が悪化するため、OHP(Over Head Projector)等を用いたプレゼンテーション画像形成用トナーとして使用するには不適なものとなる。
また、トナー粒子は球形であり、クリーニング性に劣るという欠点がある。画像面積率の低い現像、転写では転写残トナーが少なく、クリーニング不良が問題となることはないが、写真画像等の画像面積率が高いものは転写残トナーが多くなる。さらには、給紙不良等で未転写の画像形成したトナーが感光体上に転写残トナーとして発生することがあり、蓄積すると画像の地汚れを発生してしまう。
そして、感光体を接触帯電させる帯電ローラ等を汚染してしまい、本来の帯電能力を発揮させなくなってしまう。このため、乳化重合法により得られる樹脂微粒子を会合させて不定形のトナー粒子を得る方法が開示されている(例えば、特許文献2参照)。
しかし、乳化重合法で得られるトナー粒子は、水洗浄工程を経ても、界面活性剤が、表面だけでなく、粒子内部にも多量に残存し、トナーの帯電の環境安定性を損ない、かつ帯電量分布を広げ、得られた画像の地汚れが不良となる。また、残存する界面活性剤により、感光体、帯電ローラ、現像ローラ等を汚染してしまい、これらは本来の帯電能力が発揮できなくなってしまう。
また、別のトナー製造法として溶解懸濁法が知られている。この方法の場合、低温定着が可能なポリエステル樹脂を使用できるメリットはあるが、この方法の場合、低温定着性樹脂や着色剤を溶剤に溶解又は分散する工程において高分子量成分を加えるため、液粘度が上がり生産性上の問題が発生するようになる。さらに、この溶解懸濁法においては、トナーの表面形状に関し、球形で且つ表面を凹凸形状にすることによりトナーのクリーニングの改善を図っている(例えば、特許文献3参照)が、このようなトナーは離型剤としてワックスを組成物に加えた場合、ワックスの均一分散性及び分散状態(表面存在)や顔料の均一分散性が混練粉砕のトナーに比べて低下すること、及びバインダの高分子設計の自由度が溶剤中で粒子化することから粘度の制約が生じるので離型性の確保が困難である。
また特許文献4によれば、トナーの流動性の改良、低温定着性の改良、ホットオフセット性の改良を目的に、トナーバインダとしてウレタン変性されたポリエステルの伸長反応物からなる実用球形度が0.90〜1.00の乾式トナーが提案されている。さらに、小粒径トナーとした場合の粉体流動性、転写性に優れるとともに、耐熱保存性、低温定着性、耐ホットオフセット性のいずれにも優れた乾式トナーが開示されている(例えば、特許文献5及び特許文献6参照)。そこで開示されたトナーの製造方法は、イソシアネート基含有ポリエステルプレポリマーを水系媒体中でアミンと重付加反応させる重合化(高分子量化)工程を含むものである。
しかしながら、前記のような工法により得られるトナーの場合、顔料やワックスの分散が悪く、顔料はトナー中に不均一に分散しているために、このトナーにより得られた画像は、透明性が低く、彩度(鮮やかさ)に劣るという問題点を有するものであった。特に、オイルレス定着においては離型材であるワックスの分散コントロールがなく、オイルレス定着トナーとしての設計ができていないので十分な離型幅がとれないという問題がある。また、前記トナーを用いてOHPシート上にカラー画像を形成した場合、ワックスの分散粒径が大きいためにその画像は暗くなる欠点を有していた。
トナー粒子の離型性(以下、「耐オフセット性」という)を向上させるために、トナー粒子表面に離型剤を存在させることが検討されている。これに対し、特許文献7及び特許文献8では、樹脂微粒子をトナー粒子中に含有させるだけでなく、該樹脂微粒子がトナー粒子の表面に偏在することにより、耐オフセット性を向上する方法が開示されている。しかし、定着下限温度が上昇し、低温定着性すなわち省エネ定着性が十分でない。
また、乳化重合法によって得られる樹脂微粒子を会合させて不定形のトナー粒子を得る方法では、下記のような問題を生じる。離型剤微粒子を会合させる場合において、耐オフセット性を向上させるために該離型剤微粒子がトナー粒子の内部に取り込まれてしまい、結果として耐オフセット性の向上を十分に図ることができない。樹脂微粒子、離型剤微粒子、着色剤微粒子等がランダムに融着してトナー粒子が構成されるので、得られるトナー粒子間において、組成比(構成成分の含有割合)及び構成樹脂の分子量等にバラツキが発生し、この結果、トナー粒子間で表面特性が異なり、長期にわたり安定した画像を形成することができない。さらに、低温定着が求められる低温定着システムにおいては、トナー表面に偏在する樹脂微粒子による定着阻害が発生し、定着温度幅を確保できないという問題点があった。
特開平11−329700号公報 特許第2537503号公報 特許第3473194号公報 特開平11−133665号公報 特開平11−149180号公報 特開2000−292981号公報 特開2000−292973号公報 特開2000−292978号公報
上述した従来の定着装置及びトナーでは、誘導コイルによって定着ベルトを加熱しているだけで、定着ベルトの温度制御を行っていない。このため、ベルト両側端部でホットオフセットが生じやすい。また、低温定着とホットオフセット、保存性の相反する関係からさらなる低温定着化は進んでいない。
また、従来の定着装置では、対向ローラの端部は軸受け等があって熱容量が大きいため、誘導コイルにより定着ベルトを加熱し始めたときには、その熱が対向ローラ端部側へ逃げてしまい、例えば特許文献1の図10に示すように、対向ローラ端部の温度上昇が対向ローラ中央部の温度上昇に比べて遅くなる。その結果、定着装置が使用可能状態となるまでの時間、つまり立ち上がり時間が長くなるという問題もある。
そこで、上記の課題を解決するために、本発明は、ベルト両側端部でホットオフセットが生じることなく省エネ化に寄与する定着装置及びトナーを提供することを第1の目的とする。また、エネルギーの無駄な消費を防止しつつ、電源投入直後から良好に定着することができ、低電力容量においても良好な低温定着性を実現可能とした定着装置及びトナーを提供することを第2の目的とする。さらに、クリーニング性、低温定着性、耐オフセット性及び帯電量分布が良好なトナーを用いることで、低速から高速画像形成装置に至るまで、カブリがなく、画像濃度が高く、かつ解像度が優れ高精細の画像形成を可能とする画像形成装置を提供することを第3の目的とする。
かかる目的を達成するために、請求項1記載の発明は、変性ポリエステル系樹脂から成るプレポリマーと、前記プレポリマーと伸長又は架橋する化合物と、着色剤と、離型剤とを有機溶媒中に有する溶解又は分散させた溶液又は分散液を水系媒体中で架橋反応及び/又は伸長反応させて得られた反応分散液から溶媒を除去して得られたトナーであって、前記トナーはフッ素系樹脂微粉末を含有することを特徴とする。
また、請求項2記載の発明は、請求項1に記載のトナーにおいて、前記プレポリマーは、イソシアネート基を末端に有するポリエステルプレポリマーであり、前記プレポリマーと伸長反応又は架橋反応する化合物は、アミン類であることを特徴とする。
また、請求項3記載の発明は、請求項2に記載のトナーにおいて、前記ポリエステルプレポリマーと前記アミン類との重付加反応により得られた第1の結着樹脂と、ウレア結合で変性されていない未変性ポリエステル樹脂の第2の結着樹脂とを有することを特徴とする。
また、請求項4記載の発明は、請求項3に記載のトナーにおいて、前記第1の結着樹脂(i)と前記第2の結着樹脂(ii)との重量比(i)/(ii)が、5/95から80/2
0の範囲にあることを特徴とする。
また、請求項5記載の発明は、請求項3又は4に記載のトナーにおいて、前記トナー結着樹脂のガラス転移点が30℃から70℃の範囲にあることを特徴とする。
また、請求項6記載の発明は、請求項3から5のいずれか1項に記載のトナーにおいて、前記トナー結着樹脂の酸価が1mgKOH/gから50mgKOH/gの範囲にあることを特徴とする。
また、請求項7記載の発明は、請求項1から6のいずれか1項に記載のトナーにおいて、前記トナーは、表面に樹脂微粒子を有し、前記樹脂微粒子がビニル系樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂から選ばれる1以上からなることを特徴とする。
また、請求項8記載の発明は、請求項7に記載のトナーにおいて、前記樹脂微粒子のガラス転移点が45℃から90℃の範囲にあり、かつ、前記樹脂微粒子のトナー被覆量が0.8%から3.5%の範囲にあることを特徴とする。
また、請求項9記載の発明は、請求項7又は8に記載のトナーにおいて、前記樹脂微粒子の平均粒径が5nmから2000nmの範囲にあることを特徴とする。
また、請求項10記載の発明は、請求項1から9のいずれか1項に記載のトナーにおいて、前記トナー粒子の体積平均粒径が3μmから8μmの範囲にあることを特徴とする。
また、請求項11記載の発明は、請求項1から10のいずれか1項に記載のトナーにおいて、前記トナー粒子のDv/Dnが1.25以下であることを特徴とする。
また、請求項12記載の発明は、請求項1から11のいずれか1項に記載のトナーにおいて、前記トナー粒子の平均円形度が0.94から0.99の範囲にあることを特徴とする。
また、請求項13記載の発明は、請求項1から12のいずれか1項に記載のトナーにおいて、ガラス転移点が40℃から70℃の範囲にあることを特徴とする。
また、請求項14記載の発明は、請求項1から13のいずれか1項に記載のトナーにおいて、BET比表面積が1.0m/gから6.0m/gの範囲にあることを特徴とする。
また、請求項15記載の発明は、請求項1から14のいずれか1項に記載のトナーにおいて、前記トナー粒子の酸価が0.5mgKOH/gから40.0mgKOH/gの範囲にあることを特徴とする。
また、請求項16記載の発明は、請求項1から15のいずれか1項に記載のトナーにおいて、前記フッ素系樹脂微粉末が下記一般式(1)で表されるテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体の微粉末であることを特徴とする。
Figure 2007133047
また、請求項17記載の発明は、定着ローラと、前記定着ローラに並列して配置され非磁性材料からなる対向ローラと、前記定着ローラと前記対向ローラとの間に巻回された無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトを電磁誘導加熱する誘導加熱手段と、前記定着ベルトを介して前記定着ローラを押圧する加圧ローラとを備えた画像形成装置が、前記定着ベルトと前記加圧ローラとの間に記録紙を通過させて前記記録紙上の未定着トナーを定着させて画像形成する画像形成方法であって、弾性層と、離型層とが積層された積層構造を基材に形成し、前記基材は整磁合金が分散されて形成され、かつ、前記整磁合金のキュリー温度がトナーのホットオフセット温度よりも低く設定される定着ベルトを用い、トナーは請求項1から16のいずれか1項に記載のトナーを用いることを特徴とする。
また、請求項18記載の発明は、定着ローラと、前記定着ローラに並列して配置され非磁性材料からなる対向ローラと、前記定着ローラと前記対向ローラとの間に巻回された無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトを電磁誘導加熱する誘導加熱手段と、前記定着ベルトを介して前記定着ローラを押圧する加圧ローラとを備え、前記定着ベルトと前記加圧ローラとの間に記録紙を通過させて前記記録紙上の未定着トナーを定着させて画像形成する画像形成装置であって、弾性層と、離型層とが積層された積層構造が基材に形成され、前記基材は整磁合金が分散されて形成され、かつ、前記整磁合金のキュリー温度がトナーのホットオフセット温度よりも低く設定された定着ベルト構造であり、前記定着ベルト構造の外周部が200℃以下に設定されたことを特徴とする。
また、請求項19記載の発明は、請求項18に記載の画像形成装置において、前記定着ベルト構造に接触して前記定着ベルトを加熱する対向ローラは、中央部に円筒状部を有し、前記対向ローラの肉厚は、前記対向ローラの軸方向に沿う中央部よりも両端部が薄く形成されていることを特徴とする。
本発明によれば、低温定着性、耐ホットオフセット性、耐熱保存性が良好な定着装置及びトナーを用いることで、定着クリーニングローラーからの溶け出しによる汚れが見られず、また、初期の印字品質が良好で、連続印字での画質の安定性にも優れ、現像ローラ等に対するフィルミング汚染も防止することが可能となる画像形成方法、画像形成装置等が得られる。
以下、本発明の実施形態における画像形成装置、画像形成方法等について詳述する。
本発明の実施形態の画像形成方法で使用される電磁誘導加熱方式の加熱装置では、磁気コアの少なくとも一部を、制御希望温度(Tc)以上になると飽和磁束密度が減少する整磁合金で構成したことにより、誘導発熱性部材の温度が上昇すると磁気コアの一部を構成している整磁合金部分の温度も上昇し、その結果、整磁合金部分の飽和磁束密度が減るために、磁気コアを通過する磁束の量が減り、2次コイルである誘導発熱性部材に発生する渦電流も減り、誘導発熱性部材の温度上昇も止まる。
また、逆に、誘導発熱性部材の温度が下がり、結果として、整磁合金の温度が所定の温度Tc以下に下がると整磁合金の飽和磁束密度は大きくなるため、磁気コアを通る磁束が増え、その結果、誘導発熱性部材内のうず電流が増えて温度上昇をもたらす。このようにして、温度検知信号に基づく温度制御回路も、温度センサなしで誘導発熱性部材の発熱温度のコントロールを可能にした。
本実施形態に使用される誘導加熱装置を図面に基づいて説明する。
図1は、本実施形態に使用される定着装置10の全体構成図である。この図を中心に加熱装置の説明を行う。当該定着装置10は、図に示すように、定着ローラ11と、定着ローラ11に並列に配置され非磁性材料からなる対向ローラ(加熱ローラ)12と、定着ローラ11と対向ローラ12との間に巻き掛けられ内部に磁性材料を有する無端状の定着ベルト13と、対向ローラ12の側方に配置され定着ベルト13を電磁誘導加熱する誘導コイル(誘導加熱手段)14と、定着ベルト13を介して定着ローラ11を押圧し定着ベルト13にニップ部15を形成する加圧ローラ16とを備えている。
定着ローラ11は、アルミもしくは鉄等の芯金の外側に断熱層を有し、外径が例えば40mmに設定されている。当該断熱層は、耐熱性が必要であるため、シリコンゴム(スポンジを含む)等が使用される。断熱層に使用される材料の熱伝導率は低ければ低い方が効果的で、概ね0.2W/m/K以下が望ましい。対向ローラ12は、芯金が非磁性材料であるアルミ、SUS等で形成されている。
加圧ローラ16は、芯金の外周にシリコンゴム等の耐熱性弾性層が形成され、さらに耐熱性弾性層の外周にフッ素樹脂等からなる表面離型層が形成されている。また、記録紙Pの定着ベルト13からの分離性を良くするために、加圧ローラ16の表面硬度は定着ローラ11の表面硬度よりも硬く形成されている。そのため、加圧ローラ16によって、定着ベルト13を介して定着ローラ11を押圧すると、定着ベルト13の一部が定着ローラ11側に凸状に変形し、定着ベルト11にニップ部15が形成される。なお、加圧ローラ16の耐熱性弾性層の厚さは、1mm〜数mm程度である。
誘導コイル14は、フェライト又はパーマロイからなる断面略凹状の励磁コア17の周囲に巻き回されている。誘導コイル14に数kHz〜数百kHzの高周波電流を流すと、定着ベルト13には誘導電流が発生する。この誘導電流により、定着ベルト13は誘導コイル14付近で局部的に発熱し、急速に昇温する。また、電磁誘導加熱された定着ベルト13の温度を検出する温度センサ18と、該温度センサ18からの検出信号を取り込んで、誘導コイル14に流す高周波電流を制御する制御装置19とが設けられている。さらに、対向ローラ12の下方には、記録紙Pを定着装置10に搬送するガイド板20が設けられている。記録紙Pの表面には未定着トナーTが付着している。
図2は、定着ベルト13の縦断面図である。定着ベルト13は、下側から順に基材13a、弾性層13b、離型層13cが積層された積層構造をなしている。
基材13aは、無端状のベルトで形成され、耐熱性樹脂をベースとしてその樹脂中に整磁合金の粉末が配合されている。ベースとなる耐熱性樹脂の材質としては、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルケトン(PEEK)等を使用できる。なお、ベルトの剛性及び熱容量から、基材13aの厚さは20μm〜100μmが望ましい。弾性層13bは、画像の均一性を得るために必要であり、100〜300μm程度のシリコンゴムやフッ素ゴム等の耐熱ゴムが用いられている。離型層13cは、記録紙P及びトナーTと加圧接触する。このため、離型層13cとしては、耐熱性及び耐久性に優れたフッ素系樹脂等が好ましい。
次に、本発明の実施形態におけるトナーについて詳述する。
本発明は、定着ローラと、前記定着ローラに並列して配置され非磁性材料からなる対向ローラと、前記定着ローラと前記対向ローラとの間に巻き掛けられた無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトを電磁誘導加熱する誘導加熱手段と、前記定着ベルトを介して前記定着ローラを押圧する加圧ローラとを備え、前記定着ベルトと前記加圧ローラとの間に記録紙を通過させて該記録紙上の未定着トナーを定着させる定着装置であって、前記定着ベルトは、下側から順に基材、弾性層、離型層が積層された積層構造をなし、前記基材は整磁合金が分散された材料で形成され、かつ、前記整磁合金のキュリー温度はトナーのホットオフセット温度よりも低く設定されている、とするものである。このトナーは、少なくとも有機溶媒中に変性ポリエステル系樹脂からなるプレポリマー、該プレポリマーと伸長又は架橋する化合物、着色剤、離型剤を溶解又は分散させ、該溶解又は分散物を水系媒体中で架橋反応及び/又は伸長反応させ、得られた分散液から溶媒を除去することにより得られたトナーであり、かつ、該トナーがフッ素系樹脂微粉末を含有することを特徴とするトナーであって、トナー粒子表面に有機微粒子が粒子表面に0.8〜3.5%被覆するトナーであることが必要である。このトナー粒子構造にすることで上記誘導加熱と整磁合金を使用した定着装置において低温定着が一層の効果を実現した。
つまり、誘導加熱と整磁合金を使用しない従来の定着装置において、上記トナーは、ホットオフセットと低温定着、及び耐熱保存性がトレードオフになり、消費電力を抑えた省エネ型の定着装置として効果を発揮し得なかった。それは、トナー粒子組成が比較的均一な粉砕型のトナーにあってはバインダ樹脂のTgを下げすぎると低温定着性は上がるが、ホットオフセット性や耐熱保存性が低下する。また、懸濁重合トナー、乳化凝集トナーにあっても同様な傾向になっていた。例えば、特許文献5及び特許文献6に示されたトナーでは外殻の有機微粒子が内部の低軟化の樹脂の染み出しを防ぐが、ガラス転移点(Tg)を40℃以下まで下げるとホットオフセットは発生してくる。特に、ヒータの温度制御幅の精度がバインダ樹脂のホットオフセット性に関わるTgをさらに下げ、低温定着性を上げる手段となり得ていない。一方、今回の上記誘導加熱と整磁合金を使用した定着装置において低温定着性の向上が図られたのは、誘導加熱と整磁合金を使用したことでホットオフセットに関して精度アップしたことで、ホットオフセットを維持しつつ、低温定着性を上げることが可能になった理由と考えられる。
本実施形態のトナーに用いるフッ素樹脂微粉末に使用するフッ素系樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン−エチレン共重合体、ポリビニリデンフルオライド、ポリビニルフルオライド、及びこれらの混合物等が挙げられる。特に、フッ素系樹脂として、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体を用いるのが好適である。また、本発明の効果は、該フッ素系樹脂微粉末の分子量、分子量分布、結晶化度、融点等該微粉末の特性に限定されるものではない。
上述したフッ素系樹脂微粉末は、樹脂微粒子を均一かつ微細に分散できる機能を果たす。トナーに対し0.05〜5重量%の範囲で、好ましくは0.1〜3重量%の範囲でトナーに表面処理を施すことができる。当該フッ素系樹脂微粉末による表面処理量が0.05重量%より小さい場合には、該微粉末による樹脂微粒子の分散性機能に欠け、本発明の効果が十分に得られない。表面処理量が3重量%を超える場合には、現像剤の低温定着不良を生じる。
また、同時にトナー表面にも該フッ素系樹脂を付着、あるいは固定化せしめる周知の方法が使用でき、例えば機械的剪断力を利用したトナー表面への該フッ素系樹脂微粉末の付着、固定化、混合と加熱処理の併用によるトナー表面への該微粉末の固定化、あるいは混合と機械的衝撃との併用によるトナー表面への該微粉末の固定化等が挙げられる。また、トナーと該微粉末間の共有結合、あるいは水素結合等の化学結合による固定化等の化学的方法も挙げられる。
トナー酸価は、低温定着性、耐高温オフセット性に対して、ポリエステル樹脂の酸価より重要である。本実施形態のトナー酸価は、定着特性(定着下限温度、ホットオフセット発生温度等)を制御するために、酸価を0.5〜40.0mgKOH/gにすることが好ましい。つまり、トナー酸価が40.0mgKOH/gを超えると、変性ポリエステルの伸長又は架橋反応が不十分となり、耐高温オフセット性に影響が見られ、また、0.5mgKOH/g未満では、変性ポリエステルの伸長又は架橋反応が進みやすく、製造安定性に問題が生じるためである。
本実施形態のトナーのガラス転移点(Tg)は、低温定着性、耐熱保存性、高耐久性を得るために40〜70℃が好ましい。つまり、Tgが40℃未満では現像機内でのブロッキングや感光体へのフィルミングが発生し易くなり、また、70℃を超えた場合には低温定着性が悪化しやすくなる。
<円形度及び円形度分布>
本実施形態のトナーは、特定の形状と形状の分布を有することが重要であり、平均円形度が0.94以下で、球形からあまりに離れた不定形の形状のトナーでは、満足した転写性やチリのない高画質画像が得られない。なお、形状の計測方法としては、粒子を含む懸濁液を平板上の撮像部検知帯に通過させ、CCDカメラで光学的に粒子画像を検知し、解析する光学的検知帯の手法が適当である。この手法で得られる投影面積の等しい相当円の周囲長を実在粒子の周囲長で除した値である平均円形度が0.94〜0.98のトナーが適正な濃度の再現性のある高精細な画像を形成するのに有効であることが判明した。より好ましくは、平均円形度が0.945〜0.985で、円形度が0.94未満の粒子が10%以下である。
他方、平均円形度が0.985以上の場合、ブレードクリーニング等を採用しているシステムでは、感光体上及び転写ベルト等のクリーニング不良が発生し、画像上の汚れを引き起こす。例えば、画像面積率の低い現像・転写では転写残トナーが少なく、クリーニング不良が問題となることはないが、写真画像など画像面積率の高いもの、さらには、給紙不良等で未転写の画像形成したトナーが感光体上に転写残トナーとして発生することがあり、蓄積すると画像の地汚れを発生してしまう。また、感光体を接触帯電させる帯電ローラ等を汚染してしまい、本来の帯電能力を発揮できなくなってしまう。この値はフロー式粒子像分析装置FPIA−1000(東亜医用電子株式会社製)により平均円形度として計測できる。
具体的な測定方法としては、予め不純固形物を除去した水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フルォン酸塩を0.1〜0.5ml加え、さらに測定試料を0.1〜0.5g程度加える。試料を分散した懸濁液は超音波分散器で1〜3分間程度の分散処理を行い、分散液濃度を3,000〜10,000個/μlとして前記装置によりトナーの形状及び分布を測定することによって得られる。
<Dv/Dn(体積平均粒径/個数平均粒径の比)>
本実施形態のトナーの体積平均粒径(Dv)が3〜8μmであり、個数平均粒径(Dn)との比(Dv/Dn)が1.25以下、好ましくは1.10〜1.25である乾式トナーとすることで、耐熱保存性、低温定着性、耐ホットオフセット性のいずれにも優れ、とりわけフルカラー複写機等に用いた場合に画像の光沢性は良好となる。さらに2成分現像剤においては、長期にわたるトナーの収支が行われても、現像剤中のトナー粒子径の変動が少なくなり、現像装置における長期の攪拌においても、良好で安定した現像性が得られる。また、1成分現像剤として用いた場合においても、トナーの収支が行われてもトナーの粒子径の変動が少なくなるとともに、現像ローラへのトナーのフィルミングや、トナーを薄層化するためのブレード等の部材へのトナーの融着がなく、現像装置の長期の使用(攪拌)においても、良好で安定した現像性及び画像が得られた。
一般的には、トナーの粒子径は小さければ小さいほど、高解像で高画質の画像を得るために有利であると言われているが、逆に転写性やクリーニング性に対しては不利である。また、上述した範囲よりも体積平均粒子径が小さい場合、2成分現像剤では現像装置における長期の攪拌においてキャリアの表面にトナーが融着し、キャリアの帯電能力を低下させ、1成分現像剤として用いた場合には、現像ローラへのトナーのフィルミングや、トナーを薄層化するためのブレード等の部材へのトナーの融着を発生させやすくなる。
また、これらの現象は微粉の含有率が上記の範囲より多いトナーにおいても同様である。逆に、トナーの粒子径が上記範囲よりも大きい場合には、高解像で高画質の画像を得ることが難しくなるとともに、現像剤中のトナーの収支が行われた場合にトナーの粒子径の変動が大きくなることが多い。また、体積平均粒子径/個数平均粒子径が1.25よりも大きい場合も同様であることが明らかとなった。また、体積平均粒子径/個数平均粒子径が1.10より小さい場合には、トナーの挙動の安定化、帯電量の均一化の面から好ましい面もあるが、トナーを十分に帯電出来なかったり、クリーニング性を悪化させたりすることがあることが明らかとなった。
本実施形態のトナーは、BET比表面積が1.0〜6.0m/gであることが好ましく、BET比表面積が1.0m/g未満では粗大粒子の存在や添加剤の内包により、また、6.0m/gを超えた場合は微細粒子の存在、添加剤の浮出し、表面の凹凸により画質に影響が現れやすい。本実施形態のトナーのBET比表面積は、ユアサアイオニクス製NOVAシリーズ等のJIS規格(Z8830及びR1626)に対応可能な機器を用いて測定することによって得られる。
<ウレア変性ポリエステル>
ウレア結合で変性されたポリエステル(i)としては、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)とアミン類(B)との反応物等が挙げられる。イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)としては、ポリオール(1)とポリカルボン酸(2)の重縮合物でかつ活性水素基を有するポリエステルをさらにポリイソシアネート(3)と反応させた物等が挙げられる。上記ポリエステルの有する活性水素基としては、水酸基(アルコール性水酸基及びフェノール性水酸基)、アミノ基、カルボキシル基、メルカプト基等が挙げられ、これらのうち好ましいものはアルコール性水酸基である。
ポリオール(1)としては、ジオール(1−1)及び3価以上のポリオール(1−2)が挙げられ、(1−1)単独、あるいは(1−1)と少量の(1−2)の混合物が好ましい。ジオール(1−1)としては、アルキレングリコール(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、1,6−ヘキサンジオール等);アルキレンエーテルグリコール(ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、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エーテルグリコール等);脂環式ジオール(1,4−シクロヘキサンジメタノール、水素添加ビスフェノールA等);ビスフェノール類(ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS等);上記脂環式ジオールのアルキレンオキサイド(エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド等)付加物;上記ビスフェノール類のアルキレンオキサイド(エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド等)付加物等が挙げられる。これらのうち好ましいものは、炭素数2〜12のアルキレングリコール及びビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物であり、特に好ましいものはビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物、及びこれと炭素数2〜12のアルキレングリコールとの併用である。3価以上のポリオール(1−2)としては、3〜8価又はそれ以上の多価脂肪族アルコール(グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトール等);3価以上のフェノール類(トリスフェノールPA、フェノールノボラック、クレゾールノボラック等);上記3価以上のポリフェノール類のアルキレンオキサイド付加物等が挙げられる。
ポリカルボン酸(2)としては、ジカルボン酸(2−1)及び3価以上のポリカルボン酸(2−2)が挙げられ、(2−1)単独、及び(2−1)と少量の(2−2)の混合物が好ましい。ジカルボン酸(2−1)としては、アルキレンジカルボン酸(コハク酸、アジピン酸、セバシン酸等);アルケニレンジカルボン酸(マレイン酸、フマール酸等);芳香族ジカルボン酸(フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸等)等が挙げられる。これらのうち好ましいものは、炭素数4〜20のアルケニレンジカルボン酸及び炭素数8〜20の芳香族ジカルボン酸である。3価以上のポリカルボン酸(2−2)としては、炭素数9〜20の芳香族ポリカルボン酸(トリメリット酸、ピロメリット酸等)等が挙げられる。なお、ポリカルボン酸(2)としては、上述のものの酸無水物又は低級アルキルエステル(メチルエステル、エチルエステル、イソプロピルエステル等)を用いてポリオール(1)と反応させてもよい。
ポリオール(1)とポリカルボン酸(2)の比率は、水酸基[OH]とカルボキシル基[COOH]の当量比[OH]/[COOH]として、通常2/1〜1/1、好ましくは1.5/1〜1/1、さらに好ましくは1.3/1〜1.02/1である。
ポリイソシアネート(3)としては、脂肪族ポリイソシアネート(テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、2,6−ジイソシアナトメチルカプロエート等);脂環式ポリイソシアネート(イソホロンジイソシアネート、シクロヘキシルメタンジイソシアネート等);芳香族ジイソシアネート(トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート等);芳香脂肪族ジイソシアネート(α,α,α’,α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネート等);イソシアヌレート類;前記ポリイソシアネートをフェノール誘導体、オキシム、カプロラクタム等でブロックしたもの;及びこれら2種以上の併用が挙げられる。
ポリイソシアネート(3)の比率は、イソシアネート基[NCO]と、水酸基を有するポリエステルの水酸基[OH]の当量比[NCO]/[OH]として、通常5/1〜1/1、好ましくは4/1〜1.2/1、さらに好ましくは2.5/1〜1.5/1である。[NCO]/[OH]が5を超えると低温定着性が悪化する。[NCO]のモル比が1未満では、変性ポリエステル中のウレア含量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。末端にイソシアネート基を有するプレポリマー(A)中のポリイソシアネート(3)構成成分の含有量は、通常0.5〜40重量%、好ましくは1〜30重量%、さらに好ましくは2〜20重量%である。0.5重量%未満では、耐ホットオフセット性が悪化するとともに、耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になる。また、40重量%を超えると低温定着性が悪化する。
イソシアネート基を有するプレポリマー(A)中の1分子当たりに含有するイソシアネート基は、通常1個以上、好ましくは、平均1.5〜3個、さらに好ましくは、平均1.8〜2.5個である。1分子当たり1個未満では、ウレア変性ポリエステルの分子量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。アミン類(B)としては、ジアミン(B1)、3価以上のポリアミン(B2)、アミノアルコール(B3)、アミノメルカプタン(B4)、アミノ酸(B5)、及びB1〜B5のアミノ基をブロックしたもの(B6)等が挙げられる。ジアミン(B1)としては、芳香族ジアミン(フェニレンジアミン、ジエチルトルエンジアミン、4,4’ジアミノジフェニルメタン等);脂環式ジアミン(4,4’−ジアミノ−3,3’ジメチルジシクロヘキシルメタン、ジアミンシクロヘキサン、イソホロンジアミン等);及び脂肪族ジアミン(エチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン等)等が挙げられる。3価以上のポリアミン(B2)としては、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン等が挙げられる。アミノアルコール(B3)としては、エタノールアミン、ヒドロキシエチルアニリン等が挙げられる。アミノメルカプタン(B4)としては、アミノエチルメルカプタン、アミノプロピルメルカプタン等が挙げられる。アミノ酸(B5)としては、アミノプロピオン酸、アミノカプロン酸等が挙げられる。B1〜B5のアミノ基をブロックしたもの(B6)としては、前記B1〜B5のアミン類とケトン類(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等)から得られるケチミン化合物、オキサゾリン化合物等が挙げられる。これらアミン類(B)のうち好ましいものは、B1およびB1と少量のB2の混合物である。
さらに、必要により伸長停止剤を用いてウレア変性ポリエステルの分子量を調整することができる。伸長停止剤としては、モノアミン(ジエチルアミン、ジブチルアミン、ブチルアミン、ラウリルアミン等)、及びそれらをブロックしたもの(ケチミン化合物)等が挙げられる。
アミン類(B)の比率は、イソシアネート基を有するプレポリマー(A)中のイソシアネート基[NCO]と、アミン類(B)中のアミノ基[NHx]の当量比[NCO]/[NHx]として、通常1/2〜2/1、好ましくは1.5/1〜1/1.5、さらに好ましくは1.2/1〜1/1.2である。[NCO]/[NHx]が2を超える場合や1/2未満の場合では、ウレア変性ポリエステル(i)の分子量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。本実施形態においては、ウレア結合で変性されたポリエステル(i)中に、ウレア結合と共にウレタン結合を含有していてもよい。ウレア結合含有量とウレタン結合含有量のモル比は、通常100/0〜10/90であり、好ましくは80/20〜20/80、さらに好ましくは、60/40〜30/70である。ウレア結合のモル比が10%未満では、耐ホットオフセット性が悪化する。
本実施形態において、トナー中の残存モノマー量調整は如何なる手法によってもよい。例えば、ウレア変成ポリエステル及び/又は未変成ポリエステルの縮重合時の温度や時間によっても制御できる。本実施形態のウレア変性ポリエステル(i)は、ワンショット法、プレポリマー法により製造される。ウレア変性ポリエステル(i)の重量平均分子量は、通常1万以上、好ましくは2万〜1000万、さらに好ましくは3万〜100万である。1万未満では耐ホットオフセット性が悪化する。ウレア変性ポリエステルの数平均分子量は、後述の変性されていないポリエステル(ii)を用いる場合は特に限定されるものではなく、前記重量平均分子量とするのに得やすい数平均分子量でよい。(i)単独の場合は、数平均分子量は、通常20,000以下、好ましくは1,000〜10,000、さらに好ましくは2,000〜80,00である。20,000を超えると低温定着性及びフルカラー装置に用いた場合の光沢性が悪化する。
<未変性ポリエステル>
本実施形態においては、前述したウレア結合で変性されたポリエステル(i)単独使用だけでなく、この(i)と共に、変性されていないポリエステル(ii)をトナーバインダ成分として含有させることもできる。(ii)を併用することで、低温定着性及びフルカラー装置に用いた場合の光沢性が向上し、単独使用より好ましい。(ii)としては、前記(i)のポリエステル成分と同様なポリオール(1)とポリカルボン酸(2)との重縮合物等が挙げられ、好ましいものも(i)と同様である。また、(ii)は無変性のポリエステルだけでなく、ウレア結合以外の化学結合で変性されているものでもよく、例えばウレタン結合で変性されていてもよい。(i)と(ii)は少なくとも一部が相溶していることが低温定着性、耐ホットオフセット性の面で好ましい。したがって、(i)のポリエステル成分と(ii)は類似の組成が好ましい。(ii)を含有させる場合の(i)と(ii)の重量比は、通常5/95〜80/20、好ましくは5/95〜30/70、さらに好ましくは5/95〜25/75、特に好ましくは7/93〜20/80である。(i)の重量比が5%未満では、耐ホットオフセット性が悪化するとともに、耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になる。
(ii)の重量平均分子量は、通常1,000〜30,000、好ましくは1,500〜10,000、さらに好ましくは2,000〜8,000である。1,000未満では耐熱保存性が悪化し、30,000を超えると低温定着性が悪化する。(ii)の水酸基価は5以上であることが好ましく、さらに好ましくは10〜120、特に好ましくは20〜80である。5未満では耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になる。(ii)の酸価は通常1〜30、好ましくは5〜20である。酸価を持たせることで負帯電性となりやすい傾向がある。
本実施形態において、トナーバインダのガラス転移点(Tg)は通常50〜70℃、好ましくは55〜65℃である。50℃未満ではトナーの耐熱保存性が悪化し、70℃を超えると低温定着性が不十分となる。ウレア変性ポリエステル樹脂の共存により、本実施形態の乾式トナーにおいては、公知のポリエステル系トナーと比較して、ガラス転移点が低くても耐熱保存性が良好な傾向を示す。トナーバインダの貯蔵弾性率としては、測定周波数20Hzにおいて10,000dyne/cm2となる温度(TG’)が、通常100℃以上、好ましくは110〜200℃である。100℃未満では耐ホットオフセット性が悪化する。トナーバインダの粘性としては、測定周波数20Hzにおいて1、000ポイズとなる温度(Tη)が、通常180℃以下、好ましくは90〜160℃である。180℃を超えると低温定着性が悪化する。すなわち、低温定着性と耐ホットオフセット性の両立の観点から、TG’はTηより高いことが好ましい。言い換えると、TG’とTηの差(TG’−Tη)は0℃以上が好ましい。さらに好ましくは10℃以上であり、特に好ましくは20℃以上である。差の上限は特に限定されない。また、耐熱保存性と低温定着性の両立の観点から、TηとTgの差は0〜100℃が好ましい。さらに好ましくは10〜90℃であり、特に好ましくは20〜80℃である。
<着色剤>
本実施形態の着色剤としては、公知の染料及び顔料が全て使用でき、例えば、カーボンブラック、ニグロシン染料、鉄黒、ナフトールイエローS、ハンザイエロー(10G、5G、G)、カドミュウムイエロー、黄色酸化鉄、黄土、黄鉛、チタン黄、ポリアゾイエロー、オイルイエロー、ハンザイエロー(GR、A、RN、R)、ピグメントイエローL、ベンジジンイエロー(G、GR)、パーマネントイエロー(NCG)、バルカンファストイエロー(5G、R)、タートラジンレーキ、キノリンイエローレーキ、アンスラザンイエローBGL、イソインドリノンイエロー、ベンガラ、鉛丹、鉛朱、カドミュウムレッド、カドミュウムマーキュリレッド、アンチモン朱、パーマネントレッド4R、パラレッド、ファイセーレッド、パラクロルオルトニトロアニリンレッド、リソールファストスカーレットG、ブリリアントファストスカーレット、ブリリアントカーンミンBS、パーマネントレッド(F2R、F4R、FRL、FRLL、F4RH)、ファストスカーレットVD、ベルカンファストルビンB、ブリリアントスカーレットG、リソールルビンGX、パーマネントレッドF5R、ブリリアントカーミン6B、ポグメントスカーレット3B、ボルドー5B、トルイジンマルーン、パーマネントボルドーF2K、ヘリオボルドーBL、ボルドー10B、ボンマルーンライト、ボンマルーンメジアム、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、ローダミンレーキY、アリザリンレーキ、チオインジゴレッドB、チオインジゴマルーン、オイルレッド、キナクリドンレッド、ピラゾロンレッド、ポリアゾレッド、クロームバーミリオン、ベンジジンオレンジ、ペリノンオレンジ、オイルオレンジ、コバルトブルー、セルリアンブルー、アルカリブルーレーキ、ピーコックブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー、インダンスレンブルー(RS、BC)、インジゴ、群青、紺青、アントラキノンブルー、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ、コバルト紫、マンガン紫、ジオキサンバイオレット、アントラキノンバイオレット、クロムグリーン、ジンクグリーン、酸化クロム、ピリジアン、エメラルドグリーン、ピグメントグリーンB、ナフトールグリーンB、グリーンゴールド、アシッドグリーンレーキ、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、アントラキノングリーン、酸化チタン、亜鉛華、リトボン及びそれらの混合物が使用できる。着色剤の含有量はトナーに対して通常1〜15重量%、好ましくは3〜10重量%である。
本実施形態で用いる着色剤は、樹脂と複合化されたマスターバッチとして用いることもできる。マスターバッチの製造あるいはマスターバッチとともに混練されるバインダ樹脂としては、先に挙げた変性、未変性ポリエステル樹脂の他にポリスチレン、ポリp−クロロスチレン、ポリビニルトルエン等のスチレン及びその置換体の重合体;スチレン−p−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−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−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、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、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体等のスチレン系共重合体;ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、エポキシ樹脂、エポキシポリオール樹脂、ポリウレタン、ポリアミド、ポリビニルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、脂肪族叉は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックス等が挙げられ、単独あるいは混合して使用できる。
本マスターバッチは、マスターバッチ用の樹脂と着色剤とを高せん断力をかけて混合、混練してマスターバッチを得ることができる。この際、着色剤と樹脂の相互作用を高めるために、有機溶剤を用いることができる。また、いわゆるフラッシング法と呼ばれる着色剤の水を含んだ水性ペーストを樹脂と有機溶剤とともに混合混練し、着色剤を樹脂側に移行させ、水分と有機溶剤成分を除去する方法も着色剤のウエットケーキをそのまま用いることができるため乾燥する必要がなく、好ましく用いられる。混合混練するには3本ロールミル等の高せん断分散装置が好ましく用いられる。
<離型剤>
また、トナーバインダ、着色剤とともにワックスを含有させることもできる。本実施形態のワックスとしては公知のものが使用でき、例えばポリオレフィンワッックス(ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス等);長鎖炭化水素(パラフィンワッックス、サゾールワックス等);カルボニル基含有ワックス等が挙げられる。これらのうち好ましいものは、カルボニル基含有ワックスである。カルボニル基含有ワックスとしては、ポリアルカン酸エステル(カルナバワックス、モンタンワックス、トリメチロールプロパントリベヘネート、ペンタエリスリトールテトラベヘネート、ペンタエリスリトールジアセテートジベヘネート、グリセリントリベヘネート、1,18−オクタデカンジオールジステアレート等);ポリアルカノールエステル(トリメリット酸トリステアリル、ジステアリルマレエート等);ポリアルカン酸アミド(エチレンジアミンジベヘニルアミド等);ポリアルキルアミド(トリメリット酸トリステアリルアミド等);及びジアルキルケトン(ジステアリルケトン等)等が挙げられる。これらカルボニル基含有ワックスのうち好ましいものは、ポリアルカン酸エステルである。
本実施形態のワックスの融点は、通常40〜160℃であり、好ましくは50〜120℃、さらに好ましくは60〜90℃である。融点が40℃未満のワックスは耐熱保存性に悪影響を与え、160℃を超えるワックスは低温での定着時にコールドオフセットを起こしやすい。また、ワックスの溶融粘度は、融点より20℃高い温度での測定値として、5〜1,000cpsが好ましく、さらに好ましくは10〜100cpsである。1,000cpsを超えるワックスは、耐ホットオフセット性、低温定着性への向上効果に乏しい。トナー中のワックスの含有量は通常0〜40重量%であり、好ましくは3〜30重量%である。
<帯電制御剤>
本発明のトナーは、必要に応じて帯電制御剤を含有してもよい。帯電制御剤としては公知のものが全て使用でき、例えばニグロシン系染料、トリフェニルメタン系染料、クロム含有金属錯体染料、モリブデン酸キレート顔料、ローダミン系染料、アルコキシ系アミン、4級アンモニウム塩(フッ素変性4級アンモニウム塩を含む)、アルキルアミド、燐の単体または化合物、タングステンの単体または化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸金属塩及び、サリチル酸誘導体の金属塩等である。具体的にはニグロシン系染料のボントロン03、第四級アンモニウム塩のボントロンP−51、含金属アゾ染料のボントロンS−34、オキシナフトエ酸系金属錯体のE−82、サリチル酸系金属錯体のE−84、フェノール系縮合物のE−89(以上、オリエント化学工業社製)、第四級アンモニウム塩モリブデン錯体のTP−302、TP−415(以上、保土谷化学工業社製)、第四級アンモニウム塩のコピーチャージPSY VP2038、トリフェニルメタン誘導体のコピーブルーPR、第四級アンモニウム塩のコピーチャージ NEGVP2036、コピーチャージ NX VP434(以上、ヘキスト社製)、LRA−901、ホウ素錯体であるLR−147(日本カーリット社製)、銅フタロシアニン、ペリレン、キナクリドン、アゾ系顔料、その他スルホン酸基、カルボキシル基、四級アンモニウム塩等の官能基を有する高分子系の化合物が挙げられる。
本実施形態において、荷電制御剤の使用量は、バインダ樹脂の種類、必要に応じて使用される添加剤の有無、分散方法を含めたトナー製造方法によって決定されるもので、一義的に限定されるものではないが、好ましくはバインダ樹脂100重量部に対して、0.1〜10重量部の範囲で用いられる。好ましくは、0.2〜5重量部の範囲がよい。10重量部を越える場合にはトナーの帯電性が大きすぎ、主帯電制御剤の効果を減退させ、現像ローラとの静電的吸引力が増大し、現像剤の流動性低下や、画像濃度の低下を招く。これらの帯電制御剤はマスターバッチ、樹脂とともに溶融混練した後溶解分散させることもできるし、もちろん有機溶剤に直接溶解、分散する際に加えても良いし、トナー表面にトナー粒子作成後固定化させてもよい。
<樹脂微粒子>
水性分散体を形成しうる樹脂であればいかなる樹脂も使用でき、熱可塑性樹脂でも熱硬化性樹脂でもよいが、例えば、ビニル系樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ケイ素系樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、アニリン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリカーボネート樹脂等が挙げられる。樹脂微粒子としては、上記の樹脂を2種以上併用しても差し支えない。このうち好ましいのは、微細球状樹脂粒子の水性分散体が得られやすい点から、ビニル系樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂及びそれらの併用が好ましい。
ビニル系樹脂としては、ビニル系モノマーを単独重合又は共重合したポリマーで、例えば、スチレン−(メタ)アクリル酸エステル樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体、(メタ)アクリル酸−アクリル酸エステル重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、スチレン−(メタ)アクリル酸共重合体等が挙げられる。
<樹脂微粒子のTg及び重量平均分子量>
本実施形態で使用される樹脂微粒子は、ガラス転移点(Tg)が50〜90℃であること条件であり、ガラス転移点(Tg)が50℃未満の場合、トナー保存性が悪化してしまい、保管時及び現像機内でブロッキングを発生してしまう。ガラス転移点(Tg)が90℃超の場合、樹脂微粒子が定着紙との接着性を阻害してしまい、定着下限温度が上がってしまう。さらに好ましい範囲としては50〜70℃の範囲が挙げられる。また、その重量平均分子量は10万以下であることが望ましい。好ましくは5万以下である。その下限値は、通常、4,000である。重量平均分子量が10万を超えるの場合、樹脂微粒子が定着紙との接着性を阻害してしまい、定着下限温度が上がってしまう。
<樹脂微粒子の粒径>
樹脂微粒子において、その平均粒径は5〜2,000nm、好ましくは20〜300nmである。
<樹脂微粒子の被覆量>
本実施形態のトナーにおける樹脂微粒子は、トナー形状(円形度、粒度分布等)を制御する(揃える)ために、その製造工程で添加されるが、トナー表面上に偏在する樹脂微粒子のガラス転移点(Tg)が50〜90℃であり、トナー粒子に対する被覆量が0.8%以上であることが重要である。被覆量がトナー重量全体量で3.5%以上の場合、粒子外殻の影響で内部のバインダ樹脂が溶け出しにくく、結果として定着性が低下する。また0.8%以下の場合は乳化しにくい。ガラス転移点(Tg)は50℃未満の場合、トナー保存性が悪化してしまい、保管時及び現像機内でブロッキングを発生してしまう。
ガラス転移点(Tg)が90℃以上の場合、樹脂微粒子がトナーの定着紙との接着性を阻害してしまい、定着下限温度が上がってしまう。したがって、十分な定着温度幅を確保できないため、低温定着システムの複写機では定着できない、あるいは定着画像を擦ると剥がれてしまうといった不具合が発生する。本実施形態の樹脂微粒子はトナーの摩擦帯電性を良好にする機能を持っている。そこで、被覆量が0.8%未満では、トナーに十分な摩擦帯電特性を付与することができないため、十分な画像濃度を出せなかったり、地肌汚れを発生したりする。樹脂微粒子の被覆量は、熱分解ガスクロ装置を使用し有機微粒子のモノマー成分を定量し被覆量を算出する。測定条件については後述する。
<外添剤>
本実施形態で得られた着色粒子の流動性や現像性、帯電性を補助するための外添剤としては、無機微粒子を好ましく用いることができる。当該無機微粒子の一次粒子径は、5mμ〜2μmであることが好ましく、特に5mμ〜500mμであることが好ましい。また、BET法による比表面積は、20〜500m2/gであることが好ましい。当該無機微粒子の使用割合は、トナーの0.01〜5重量%であることが好ましく、特に0.01〜2.0重量%であることが好ましい.無機微粒子の具体例としては、例えばシリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化スズ、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ベンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素等を挙げることができる。
また、フッ素樹脂微粒子を併用してもよい。この他に、高分子系微粒子、例えばソープフリー乳化重合や懸濁重合、分散重合によって得られるポリスチレン、メタクリル酸エステルやアクリル酸エステル共重合体やシリコン、ベンゾグアナミン、ナイロン等の重縮合系、熱硬化性樹脂による重合体粒子が挙げられる。このような流動化剤は表面処理を行って、疎水性を上げ、高湿度下においても流動特性や帯電特性の悪化を防止することができる。例えば、シランカップリング剤、シリル化剤、フッ化アルキル基を有するシランカップリング剤、有機チタネート系カップリング剤、アルミニウム系のカップリング剤、シリコーンオイル、変性シリコーンオイル等が好ましい表面処理剤として挙げられる。
感光体や一次転写媒体に残存する転写後の現像剤を除去するためのクリーニング性向上剤としては、例えばステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸等の脂肪酸金属塩や、例えばポリメチルメタクリレート微粒子、ポリスチレン微粒子等のソープフリー乳化重合等によって製造された、ポリマー微粒子等を挙げることかできる。ポリマー微粒子は比較的粒度分布が狭く、体積平均粒径が0.01から1μmのものが好ましい。
<製造方法>
トナーバインダは以下の方法などで製造することができる。まず、ポリオール(1)とポリカルボン酸(2)を、テトラブトキシチタネート、ジブチルチンオキサイド等の公知のエステル化触媒の存在下、150〜280℃に加熱し、必要により減圧としながら生成する水を溜去して、水酸基を有するポリエステルを得る。次に、40〜140℃にて、これにポリイソシアネート(3)を反応させ、イソシアネート基を有するプレポリマー(A)を得る。そして、(A)にアミン類(B)を0〜140℃にて反応させ、ウレア結合で変性されたポリエステルを得る。(3)を反応させる際、及び(A)と(B)を反応させる際には、必要により溶剤を用いることもできる。使用可能な溶剤としては、芳香族溶剤(トルエン、キシレン等);ケトン類(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等);エステル類(酢酸エチル等);アミド類(ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等)及びエーテル類(ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン等)等のイソシアネート(3)に対して不活性なものが挙げられる。ウレア結合で変性されていないポリエステル(ii)を併用する場合は、水酸基を有するポリエステルと同様な方法で(ii)を製造し、これを前記(i)の反応完了後の溶液に溶解し、混合する。本実施形態の乾式トナーは以下の方法で製造することができるが、当然これらに限定されることはない。
<水系媒体中でのトナー製造法>
本実施形態に用いる水系媒体としては、水単独でもよいが、水と混和可能な溶剤を併用することもできる。混和可能な溶剤としては、アルコール(メタノール、イソプロパノール、エチレングリコール等)、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、セルソルブ類(メチルセルソルブ等)、低級ケトン類(アセトン、メチルエチルケトン等)等が挙げられる。トナー粒子は、水系媒体中でイソシアネート基を有するプレポリマー(A)からなる分散体を、(B)と反応させて形成してもよいし、あらかじめ製造したウレア変性ポリエステル(i)を用いてもよい。水系媒体中でウレア変性ポリエステル(i)やプレポリマー(A)からなる分散体を安定して形成させる方法としては、水系媒体中にウレア変性ポリエステル(i)やプレポリマー(A)からなるトナー原料の組成物を加えて、せん断力により分散させる方法等が挙げられる。プレポリマー(A)と他のトナー組成物である(以下、トナー原料という)着色剤、着色剤マスターバッチ、離型剤、荷電制御剤、未変性ポリエステル樹脂等は、水系媒体中で分散体を形成させる際に混合してもよいが、あらかじめトナー原料を混合した後、水系媒体中にその混合物を加えて分散させたほうがより好ましい。また、本実施形態においては、着色剤、離型剤、荷電制御剤等の他のトナー原料は、必ずしも、水系媒体中で粒子を形成させる時に混合しておく必要はなく、粒子を形成せしめた後、添加してもよい。例えば、着色剤を含まない粒子を形成させた後、公知の染着の方法で着色剤を添加することもできる。本実施形態のフッ素樹脂微粒子は、上記水系媒体中、又はトナー組成物が分散された油性相のいずれに添加してもよいが、水系媒体中が反応阻害しにくい点から好適である。
分散する方法としては特に限定されるものではないが、低速せん断式、高速せん断式、摩擦式、高圧ジェット式、超音波等の公知の設備が適用できる。分散体の粒径を2〜20μmにするために高速せん断式が好ましい。高速せん断式分散機を使用した場合、回転数は特に限定はないが、通常1,000〜30,000rpm、好ましくは5,000〜20,000rpmである。分散時間は特に限定はないが、バッチ方式の場合は、通常0.1〜5分である。分散時の温度としては、通常、0〜150℃(加圧下)、好ましくは40〜98℃である。高温なほうが、ウレア変性ポリエステル(i)やプレポリマー(A)からなる分散体の粘度が低く、分散が容易な点で好ましい。
ウレア変性ポリエステル(i)やプレポリマー(A)を含むトナー組成物100部に対する水系媒体の使用量は、通常50〜2,000重量部、好ましくは100〜1,000重量部である。50重量部未満ではトナー組成物の分散状態が悪く、所定の粒径のトナー粒子が得られない。20,000重量部を超えると経済的でない。また、必要に応じて、分散剤を用いることもできる。分散剤を用いたほうが、粒度分布がシャープになるとともに分散が安定である点で好ましい。プレポリマー(A)からウレア変性ポリエステル(i)を合成する工程は、水系媒体中でトナー組成物を分散する前にアミン類(B)を加えて反応させても良いし、水系媒体中に分散した後にアミン類(B)を加えて粒子界面から反応を起こしても良い。この場合製造されるトナー表面に優先的にウレア変性ポリエステルが生成し、粒子内部で濃度勾配を設けることもできる。
トナー組成物が、水を含む液体に分散された油性相を乳化、分散するための分散剤としてアルキルベンゼンスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、リン酸エステル等の陰イオン界面活性剤、アルキルアミン塩、アミノアルコール脂肪酸誘導体、ポリアミン脂肪酸誘導体、イミダゾリン等のアミン塩型や、アルキルトリメチルアンモニム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩、アルキルジメチルベンジルアンモニウム塩、ピリジニウム塩、アルキルイソキノリニウム塩、塩化ベンゼトニウム等の4級アンモニウム塩型の陽イオン界面活性剤、脂肪酸アミド誘導体、多価アルコール誘導体等の非イオン界面活性剤、例えばアラニン、ドデシルジ(アミノエチル)グリシン、ジ(オクチルアミノエチル)グリシンやN−アルキル−N,N−ジメチルアンモニウムべタイン等の両性界面活性剤が挙げられる。
また,フルオロアルキル基を有する界面活性剤を用いることにより、非常に少量でその効果を上げることができる。好ましく用いられるフルオロアルキル基を有するアニオン性界面活性剤としては、炭素数2〜10のフルオロアルキルカルボン酸及びその金属塩、パーフルオロオクタンスルホニルグルタミン酸ジナトリウム、3−[ω−フルオロアルキル(C6〜C11)オキシ]−1−アルキル(C3〜C4)スルホン酸ナトリウム、3−[ω−フルオロアルカノイル(C6〜C8)−N−エチルアミノ]−1−プロパンスルホン酸ナトリウム、フルオロアルキル(C11〜C20)カルボン酸及び金属塩、パーフルオロアルキルカルボン酸(C7〜C13)及びその金属塩、パーフルオロアルキル(C4〜C12)スルホン酸及びその金属塩、パーフルオロオクタンスルホン酸ジエタノールアミド、N−プロピル−N−(2ヒドロキシエチル)パーフルオロオクタンスルホンアミド、パーフルオロアルキル(C6〜C10)スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩、パーフルオロアルキル(C6〜C10)−N−エチルスルホニルグリシン塩、モノパーフルオロアルキル(C6〜C16)エチルリン酸エステル等が挙げられる。
商品名としては、サーフロンS−111、S−112、S−113(旭硝子社製)、フロラードFC−93、FC−95、FC−98、FC−l29(住友3M社製)、ユニダインDS−101、DS−l02、(ダイキン工莱社製)、メガファックF−ll0、F−l20、F−113、F−191、F−812、F−833(大日本インキ社製)、エクトップEF−102、l03、104、105、112、123A、123B、306A、501、201、204、(トーケムプロダクツ社製)、フタージェントF−100、F150(ネオス社製)等が挙げられる。
また、カチオン界面活性剤としては、フルオロアルキル基を右する脂肪族一級、二級若しくは二級アミン酸、パーフルオロアルキル(C6−C10)スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩等の脂肪族4級アンモニウム塩、ベンザルコニウム塩、塩化ベンゼトニウム、ピリジニウム塩、イミダゾリニウム塩、商品名としてはサーフロンS−l21(旭硝子社製)、フロラードFC−135(住友3M社製)、ユニダインDS−202(ダイキン工業社製)、メガファックF−150、F−824(大日本インキ社製)、エクトップEF−l32(トーケムプロダクツ社製)、フタージェントF−300(ネオス社製)等が挙げられる。また、水に難溶の無機化合物分散剤としてリン酸三カルシウム、炭酸カルシウム、酸化チタン、コロイダルシリカ、ヒドロキシアパタイト等も用いることができる。
また、高分子系保護コロイドにより分散液滴を安定化させてもよい。例えば、アクリル酸、メタクリル酸、α−シアノアクリル酸、α−シアノメタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、フマール酸、マレイン酸又は無水マレイン酸等の酸類、あるいは水酸基を含有する(メタ)アクリル系単量体、例えばアクリル酸β−ヒドロキシエチル、メタクリル酸β−ヒドロキシエチル、アクリル酸β−ヒドロキシプロビル、メタクリル酸β−ヒドロキシプロピル、アクリル酸γ−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸γ−ヒドロキシプロピル、アクリル酸3−クロロ2−ヒドロキシプロビル、メタクリル酸3−クロロ−2−ヒドロキシプロピル、ジエチレングリコールモノアクリル酸エステル、ジエチレングリコールモノメタクリル酸エステル、グリセリンモノアクリル酸エステル、グリセリンモノメタクリル酸エステル、N−メチロールアクリルアミド、N−メチロールメタクリルアミド等、ビニルアルコール又はビニルアルコールとのエーテル類、例えばビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルプロピルエーテル等、又はビニルアルコールとカルボキシル基を含有する化合物のエステル類、例えば酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル等、アクリルアミド、メタクリルアミド、ジアセトンアクリルアミドあるいはこれらのメチロール化合物、アクリル酸クロライド、メタクリル酸クロライド等の酸クロライド類、ビニルビリジン、ビニルピロリドン、ビニルイミダゾール、エチレンイミン等の窒素原子、又はその複素環を有するもの等のホモポリマー又は共重合体、ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシプロピレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミド、ポリオキシプロピレンアルキルアミド、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルフェニルエステル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエステル等のポリオキシエチレン系、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース等のセルロース類等が使用できる。
なお、分散安定剤としてリン酸カルシウム塩等の酸、アルカリに溶解可能な物を用いた場合は、塩酸等の酸により、リン酸カルシウム塩を溶解した後、水洗する等の方法によって、微粒子からリン酸カルシウム塩を除去する。その他酵素による分解等の操作によっても除去できる。分散剤を使用した場合には、該分散剤がトナー粒子表面に残存したままとすることもできるが、伸長及び/又は架橋反応後、洗浄除去するほうがトナーの帯電面から好ましい。
さらに、トナー組成物の粘度を低くするために、ウレア変性ポリエステル(i)やプレポリマー(A)が可溶の溶剤を使用することもできる。溶剤を用いたほうが、粒度分布がシャープになる点で好ましい。該溶剤は、沸点が100℃未満の揮発性であることが除去容易となる点から好ましい。該溶剤としては、例えば、トルエン、キシレン、ベンゼン、四塩化炭素、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、1,1,2−トリクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロホルム、モノクロロベンゼン、ジクロロエチリデン、酢酸メチル、酢酸エチル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等を単独あるいは2種以上組合せて用いることができる。特に、トルエン、キシレン等の芳香族系溶媒及び塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、クロロホルム、四塩化炭素等のハロゲン化炭化水素が好ましい。プレポリマー(A)100部に対する溶剤の使用量は、通常0〜300部、好ましくは0〜100部、さらに好ましくは25〜70部である。溶剤を使用した場合は、伸長及び/又は架橋反応後、常圧又は減圧下にて加温し除去する。
伸長及び/又は架橋の反応時間は、プレポリマー(A)の有するイソシアネート基構造とアミン類(B)の組み合わせによる反応性により選択されるが、通常10分〜40時間、好ましくは2〜24時間である。反応温度は、通常、0〜150℃、好ましくは40〜98℃である。また、必要に応じて公知の触媒を使用することができる。具体的には、ジブチルチンラウレート、ジオクチルチンラウレート等が挙げられる。
得られた乳化分散体から有機溶媒を除去するためには、系全体を徐々に昇温させ、液滴中の有機溶媒を完全に蒸発除去する方法を採用することができる。あるいはまた、乳化分散体を乾燥雰囲気中に噴霧して、液滴中の非水溶性有機溶媒を完全に除去してトナー微粒子を形成し、併せて水系分散剤を蒸発除去することも可能である。乳化分散体が噴霧される乾燥雰囲気としては、空気、窒素、炭酸ガス、燃焼ガス等を加熱した気体、特に使用される最高沸点溶媒の沸点以上の温度に加熱された各種気流が一般に用いられる。スプレイドライア、ベルトドライア、ロータリーキルン等の短時間の処理により十分目的とする品質が得られる。乳化分散時の粒度分布が広く、その粒度分布を保って洗浄、乾燥処理が行われた場合、所望の粒度分布に分級して粒度分布を整えることができる。
分級操作は、液中でサイクロン、デカンタ、遠心分離等により、微粒子部分を取り除くことができる。もちろん乾燥後に粉体として取得した後に分級操作を行ってもよいが、液体中で行うことが効率の面で好ましい。得られた不要の微粒子又は粗粒子は再び混練工程に戻して粒子の形成に用いることができる。その際微粒子又は粗粒子はウェットの状態でも構わない。用いた分散剤は得られた分散液からできるだけ取り除くことが好ましいが、先に述べた分級操作と同時に行うことが好ましい。
得られた乾燥後のトナーの粉体と離型剤微粒子、帯電制御性微粒子、流動化剤微粒子、着色剤微粒子等の異種粒子とともに混合したり、混合粉体に機械的衝撃力を与えたりすることによって、表面で固定化、融合化させ、得られる複合体粒子の表面からの異種粒子の脱離を防止することができる。具体的手段としては、高速で回転する羽根によって混合物に衝撃力を加える方法、高速気流中に混合物を投入し、加速させ、粒子同士又は複合化した粒子を適当な衝突板に衝突させる方法等がある。装置としては、オングミル(ホソカワミクロン社製)、I式ミル(日本ニューマチック社製)を改造して、粉砕エアー圧力を下げた装置、ハイブリダイゼイションシステム(奈良機械製作所社製)、クリプトロンシステム(川崎重工業社製)、自動乳鉢等が挙げられる。
<2成分用キャリア>
本実施形態のトナーを2成分系現像剤に用いる場合には、磁性キャリアと混合して用いればよく、現像剤中のキャリアとトナーの含有比は、キャリア100重量部に対してトナー1〜10重量部が好ましい。磁性キャリアとしては、粒子径20〜200μm程度の鉄粉、フェライト粉、マグネタイト粉、磁性樹脂キャリア等の従来から公知のものが使用できる。また、被覆材料としては、アミノ系樹脂、例えば尿素−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ユリア樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂等があげられる。また、ポリビニル及びポリビニリデン系樹脂、例えばアクリル樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリスチレン樹脂及びスチレンアクリル共重合樹脂等のポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル等のハロゲン化オレフィン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂及びポリブチレンテレフタレート樹脂等のポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリ弗化ビニル樹脂、ポリ弗化ビニリデン樹脂、ポリトリフルオロエチレン樹脂、ポリヘキサフルオロプロピレン樹脂、弗化ビニリデンとアクリル単量体との共重合体、弗化ビニリデンと弗化ビニルとの共重合体、テトラフルオロエチレンと弗化ビニリデンと非弗化単量体とのターポリマー等のフルオロターポリマー、及びシリコン樹脂等が使用できる。また必要に応じて、導電粉等を被覆樹脂中に含有させてもよい。導電粉としては、金属粉、カーボンブラック、酸化チタン、酸化錫、酸化亜鉛等が使用できる。これらの導電粉は、平均粒子径1μm以下のものが好ましい。平均粒子径が1μmよりも大きくなると、電気抵抗の制御が困難になる。また、本発明のトナーはキャリアを使用しない1成分系の磁性トナー或いは、非磁性トナーとしても用いることができる。
本発明の実施形態における定着器について、いくつかの実施形態に分けて述べる。
<定着器1>
(電磁誘導加熱方式に整磁合金を使用した定着器)
後述する実施例1〜5では、上述したように、基材13aは、整磁合金が分散された材料で形成される。ここで、整磁合金のキュリー温度は、トナーのホットオフセット温度よりも低く設定されている。例えば、この定着装置10でのホットオフセット温度が205℃の場合では、整磁合金のキュリー温度が200℃になるように、基材13aの樹脂中に、例えば鉄−ニッケル合金からなる粉末が分散されている(整磁合金のキュリー温度が200℃になるようにニッケルの量が調整されている)。図1の定着装置10が図2に示した定着ベルト13を備えている場合、誘導コイル14に高周波電流を流すと、定着ベルト13の基材13aが電磁誘導加熱され、定着ベルト13が発熱する。そして、ガイド板20上を搬送されてきた記録紙Pを定着ローラ11と加ローラ16との間に通過させることにより、記録紙P上の未定着トナーを定着させることができる。また、上記構成の定着装置10においては、小サイズの記録紙を連続通紙しても、定着ベルト13の幅方向に沿った温度分布は、図3に示すように、両端部が200℃位までしか上昇しないため、小サイズの記録紙を連続通紙した後に大サイズを通紙しても、定着ローラ13の両側端にホットオフセットが生じるのを防ぐことができる。
<定着器2>
図4は、後述の実施例6〜10を示しており、対向ローラ12の上半分だけの断面図である。対向ローラ12は、図4に示すように、円筒状部分12aを有し、この円筒状部分12aの両端に回転支持部12bが設けられている。回転支持部12bは、ベアリングを介して画像形成装置本体に支持されている。本実施形態では、対向ローラ12の内壁面の両端部側は削られた形状体となっており、円筒状部分12aの肉厚は、対向ローラ12の軸方向に沿って中央部12cよりも両端部12dが薄く形成されている。例えば、中央部12cの肉厚は0.6mmで、両端部12dの肉厚は0.3mmにそれぞれ形成されている。このような構成にすると、対向ローラ12の両端部12dにおける熱容量が小さくなり、電磁誘導加熱による熱が両端部12d側へ逃げるのを抑えることができる。その結果、図5に示すように、両端部12d(対向ローラ両端部)の温度上昇が中央部12c(対向ローラ中央部)の温度上昇とほとんど同等となり、結果として、定着装置が使用可能状態となるまでの時間、つまり立ち上がり時間を短くすることが可能となる。
<定着器3>
定着器1又は定着器2の場合は定着ベルト13に整磁合金が含まれていたが、本実施形態では、定着ベルト13には整磁合金が含まれていない。
以下、本発明の実施形態におけるトナーの製造例について説明し、各製造例で得られたトナーを後述する基準で評価する。本発明はこれらに限定されるものではない。なお、部の表記はいずれも重量部を示す。
<製造例1>
(有機微粒子エマルションの合成)
撹拌棒及び温度計をセットした反応容器に、水683部、メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩(エレミノールRS−30:三洋化成工業製)14部・スチレン137部、メタクリル酸138部、過硫酸アンモニウム1.2部を仕込み、400回転/分で15分間撹拌したところ、白色の乳濁液が得られた。加熱して、系内温度75℃まで昇温させて4時間反応させた。さらに、1%過硫酸アンモニウム水溶液30部加え、71℃で6時間熟成してビニル系樹脂(スチレン−メタクリル酸−メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩の共重合体)の水性分散液[微粒子分散液1]を得た。[微粒子分散液1]をLA−920で測定した体積平均粒径は、0.18μmであった。[微粒子分散液1]の一部を乾燥して樹脂分を単離した。該樹脂分のTgは150℃であった。
<製造例2>
(水相の調整)
水1050部、[微粒子分散液1]20部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム50%水溶液40部、酢酸エチル90部、0.6重量%の割合で1次粒子の個数平均粒径0.15μmのテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体を混合撹拌して、[水相1]を得た。
<製造例3>
(ポリエステルの製造)
冷却管、撹拌機及び窒素導入管のついた反応容器中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物220部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド3モル付加物561部、テレフタル酸218部、アジピン酸48部及びジブチルチンオキサイド2部を入れ、常圧230℃で8時間反応し、さらに10〜15mmHgの減圧で5時聞反応した後、反応容器に無水トリメリット酸45部を入れ、180℃、常圧で2時間反応し、[ポリエステル1]を得た。得られた[ポリエステル1]は、重量平均分子量6700、Tg52℃、酸価25であった。
<製造例4>
(プレポリマーの製造)
冷却管、撹拌機及び窒索導入管のついた反応容器中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物685部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物81部、テレフタル酸281部、無水トリメリット酸24部及びジブチルチンオキサイド3部を入れ、常圧230℃で10時間反応し、さらに10〜15mmHgの減圧で8時間反応した[中間体ポリエステル1]を得た。[中間体ポリエステル1]は、数平均分子量2200、重量平均分子量9400、Tg53℃、酸価0.4、水酸基価55であった。次に、冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応容器中に、[中間体ポリエステル1]414部、イソホロンジイソシアネート86部、酢酸エチル500部を入れ100℃で8時間反応し、[プレポリマー1]を得た。[プレポリマー1]の遊離イソシアネート重量%は、1.53%であった。
<製造例5>
(ケチミン化合物の製造)
攪拌棒及び温度計のついた反応槽中にイソホロジアミン30部とメチルエチルケトン70部を仕込み、50℃で5時間反応を行って[ケチミン化合物1]を得た。[ケチミン化合物1]のアミン価は410であった。
<製造例6>
(油相の調整)
ビーカー内に[プレポリマー1]33部、[ポリエステル1]132部、酢酸エチル110部を入れ、攪拌溶解した。次いで別途、離型剤であるカルナバワックス15部、カーボンブラック顔料20部、酢酸エチルを23部ビーズミルに入れ30分間分散した。2つの液を混合し、TK式ホモミキサーを用いて12,000rpmの回転数で5分攪拌した後、ビーズミルで10分間分散処理し、[油相1]を得た。
<製造例7>
(トナーの製造)
ビーカー内に[水相1]600部を入れ、TK式ホモミキサーで12,000rpmに攪拌しながら、この水分散液に[油相1]400部及び[ケチミン化合物1]3.8部を加え、30分攪拌を続けながら反応させた。続いて、冷却管を設置したフラスコに内容物を移し、湯浴を用いて熟成した。熟成後の分散液から有機溶剤を除去した後、乳化スラリー100部を減圧濾過し、濾過ケーキにイオン交換水100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数13,000rpmで10分間)した後濾過した。濾過ケーキに10%水酸化ナトリウム水溶液100部を加え、超音波振動を付与してTKホモミキサーで混合(回転数13,000rpmで30分間)した後、減圧濾過した。この超音波アルカリ洗浄を再度行った。さらに、濾過ケーキに10%塩酸100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数13,000rpmで10分間)した後濾過した。濾過ケーキにイオン交換水300部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数13,000rpmで10分間)した後濾過する操作を2回行って、濾過ケーキを得た。濾過ケーキを循風乾燥機にて45℃で48時間乾燥し、目開き75μmメッシュで篩い、トナー母体を得た。得られた母体粒子100部、帯電制御剤(オリエント化学社製ボントロン E−84)0.25部をQ型ミキサー(三井鉱山社製)に仕込み、タービン型羽根の周速を50m/secに設定して混合処理した。この場合、その混合操作は、2分間運転、1分間休止を5サイクル行って、合計の処理時間を10分間として、最終的な[トナー1]を得た。
<製造例8>
(ポリエステルの製造)
冷却管、攪拌機及び窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物690部、テレフタル酸335部を投入し、常圧窒素気流下のもと、210℃で10時間縮合反応した。次に、10〜15mmHgの減圧下で脱水しながら5時間反応を継続した後に冷却し、[ポリエステル2]を得た。得られた[ポリエステル2]は重量平均分子量6,000、酸価10mgKOH/g、ガラス転移点48℃であった。
<製造例9>
(油相の調整)
製造例6での[ポリエステル1]の代わりに[ポリエステル2]を使用する以外は製造例6と同様にして[油相2]を得た。
<製造例10>
(トナーの製造)
製造例7での[油相1]の代わりに[油相3]を使用する以外は製造例7と同様にして[トナー2]を得た。
<製造例11>
(低分子ポリエステルの合成)
冷却管、撹拌機及び窒素導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物260部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物210部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド3モル付加物220部、テレフタル酸260部、アジピン酸50部及びジブチルチンオキサイド3部を入れ、常圧230℃で12時間反応し、さらに10〜15mmHgの減圧で5時聞反応した後、反応容器に無水トリメリット酸30部を入れ、180℃、常圧で4時間反応し、[ポリエステル3]を得た。[ポリエステル3]は、重量平均分子量6200、Tg64℃、価22であった。
<製造例12>
(油相の作成)
製造例6での[ポリエステル1]の代わりに[ポリエステル3]を使用する以外は製造例6と同様にして[油相3]を得た。
<製造例13>
(トナーの製造)
製造例7での[油相1]の代わりに[油相3]を使用する以外は製造例7と同様にして[トナー3]を得た。
<製造例14>
(低分子ポリエステルの合成)
冷却管、撹拌機及び窒素導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物220部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド3モル付加物560部、テレフタル酸220部、アジピン酸50部及びジブチルチンオキサイド3部を入れ、常圧230℃で7時間反応し、さらに10〜15mmHgの減圧で5時聞反応した後、反応容器に無水トリメリット酸40部を入れ、180℃、常圧で5時間反応し、[ポリエステル4]を得た。[ポリエステル4]は、重量平均分子量6400、Tg40℃、酸価21であった。
<製造例15>
(油相の作成)
製造例6での[ポリエステル1]の代わりに[ポリエステル4]を使用する以外は製造例6と同様にして[油相4]を得た。
<製造例16>
(トナーの製造)
製造例7での[油相1]の代わりに[油相4]を使用する以外は製造例7と同様にして[トナー4]を得た。
<製造例17>
(水相の調整)
水1062部、[微粒子分散液1]8部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム50%水溶液40部、酢酸エチル90部、0.6重量%の割合で一次粒子の個数平均粒径0.15μmのテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体を混合撹拌して、[水相2]を得た。
<製造例18>
(トナーの製造)
製造例7での[水相1]の代わりに[水相2]を使用し、[油相1]の代わりに[油相4]を使用する以外は製造例7と同様にして[トナー5]を得た。
<製造例19>
(トナーの製造)
テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体を添加しないこと以外は製造例2と同様とし、[水相3]を得た。製造例7での[水相1]の代わりに[水相3]を使用する以外は製造例7と同様にして[トナー6]を得た。
<製造例20>
(トナーの製造)
テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体を添加しないこと以外は製造例2と同様とし、[水相2]を得た。スチレン370g、2−エチルヘキシルアクリレート30g、カーボンブラック顔料10g、パラフィンワックス(s.p.70℃)60g、ジ−tert−ブチルサリチル酸金属化合物5g、スチレン−メタクリル酸共重合体(Mw50,000、酸価20mgKOH/g)12gをTK式ホモミキサーに投入、60℃に加温し、12,000rpmにて均一に溶解、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)13gを溶解し、重合性単量体系を調製した。前記[水相2]1,200g中に上記重合性単量体系を投入し、60℃、N2雰囲気下において、TKホモミキサーにて1,000rpmで10分間撹拌し、重合性単量体系を造粒した。その後、パドル撹拌翼で撹拌しつつ、40℃で3時間反応させた後、液温を80℃とし、10時間反応させた。重合反応終了後冷却し、塩酸を加えリン酸カルシウムを溶解させた後、濾過、水洗、乾燥をして、[トナー7]を得た。
<製造例21>
(ワックス粒子水性分散液の調製)
1,000mlの攪拌装置、温度センサ、窒素導入管及び冷却管付き4頭コルベンに脱気した蒸留水500mlにニューコール565C(日本乳化剤社製)28.5g、キャンデリアワックスNo.1(野田ワックス社製)185.5gを添加し窒素気流下攪拌を行いつつ、昇温させた。内温85℃の時点で5N−水酸化ナトリウム水溶液を添加しそのまま75℃まで昇温させた後、そのまま1時間加熱攪拌を続け、室温まで冷却し[ワックス粒子水性分散液1]を得た。
<製造例22>
(着色剤水性分散液の調製)
カーボンブラック顔料100g、ドデシル硫酸ナトリウム25gを蒸留水540mlに添加し、十分攪拌を行った後、加圧型分散機(MINI−LAB:ラーニー社製)を用い、分散を行って[着色剤分散液1]を得た。
<製造例23>
(バインダ微粒子水性分散液の合成)
攪拌装置、冷却管、温度センサ及び窒素導入管を装着した1Lの4頭コルベンに蒸留水480ml、ドデシル硫酸ナトリウム0.7g、スチレン116.4g、n−ブチルアクリレート43.2g、メタクリル酸12.4gを添加し攪拌を行いながら窒素気流下70℃まで昇温させた。ここで過硫酸カリウム2.1gを120mlの蒸留水に溶解した開始剤水溶液を添加し、窒素気流下70℃、3時間攪拌を行い、重合を完結させた後室温まで冷却し、[高分子量バインダ微粒子分散液2]を得た。攪拌装置、冷却管、温度センサ及び窒素導入管を装着した5Lの4頭コルベンに蒸留水2400ml、ドデシル硫酸ナトリウム3.8g、スチレン620g、n−ブチルアクリレート128g、メタクリル酸52g及びtert−ドデシルメルカプタン27.4gを添加し、攪拌を行いながら窒素気流下70℃まで昇温させた。ここで過硫酸カリウム11.2gを600mlの蒸留水に溶解した開始剤水溶液を添加し、窒素気流下70℃、3時間攪拌を行い、重合を完結させた後室温まで冷却し、[低分子量バインダ微粒子分散液1]を得た。
<製造例24>
(トナーの合成)
攪拌装置、冷却管、温度センサを備えた1Lセパラブルフラスコに、[高分子量バインダ微粒子分散液1]47.6g、[低分子量バインダ微粒子分散液1]190.5g、[ワックス粒子水性分散液1]を8.7g、[着色剤分散液1]を26.7g及び蒸留水252.5mlを加え混合攪拌した後、5N−水酸化ナトリウム水溶液を用いpH=9.5に調節を行った。さらに攪拌下、塩化ナトリウム50gを蒸留水600mlに溶解した塩化ナトリウム水溶液、イソプロパノール77ml及びフルオラードFC−170C(住友3M社製:フッ素系ノニオン界面活性剤)10mgを10mlの蒸留水に溶解した界面活性剤水溶液を順次添加し、内温を85℃まで上昇させ6時間反応を行った後、室温まで冷却した。5N−水酸化ナトリウム水溶液を用いてこの反応液をpH=13に調整した後、濾過を行い、さらに蒸留水に再懸濁を行って濾過、再懸濁を繰り返し、洗浄を行った後乾燥し、[トナー8]を得た。
<製造例25>
(ウレタン変性ポリエステルの製造)
冷却管、攪拌機及び窒素導入管のついた反応槽中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物343部、イソフタル酸166部及びジブチルチンオキサイド2部を入れ、常圧、230℃で8時間反応し、さらに10〜15mmHgの減圧で5時間反応した後、80℃まで冷却し、トルエン中にてトルエンジイソシアネート14部を入れ110℃で5時間反応を行い、次いで脱溶剤し、[ウレタン変性ポリエステル1]を得た。得られた[ウレタン変性ポリエステル1]の重量平均分子量は7,000であった。ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物363部、イソフタル酸166部を実施例1と同様に重縮合し、Mw=3800、酸価7の変性されていない[ポリエステル5]を得た。上記ウレタン変性ポリエステル350部と変性されていない[ポリエステル5]650部をトルエンに溶解、混合後、脱溶剤し、比較[トナーバインダ1]を得た。この比較[トナーバインダ1]のTgは58℃であった。
<製造例26>
(マスターバッチの合成)
顔料のカーボンブラック42部、結着樹脂のポリエステル樹脂(酸価10、Mw20,000、Tg、64℃)63部、水30部をヘンシェルミキサーにて混合し、顔料凝集体中に水が染み込んだ混合物を得た。これをロ−ル表面温度135℃に設定した2本ロールにより70分間混練を行い、パルベライザで1mmφの大きさに粉砕し、[マスターバッチ1]を得た。
<製造例27>
(トナーの製造)
[トナーバインダ1]100部、[マスターバッチ1]とカルナバワックスを、それぞれ10部を加え下記の方法でトナー化した。まず、ヘンシェルミキサーを用いて予備混合した後、連続式混練機で混練した。次に、ジェット粉砕機で微粉砕した後、気流分級機で分級し、体積平均粒径6μmのトナー粒子を得た。続いて、トナー粒子100部に疎水性シリカ0.5部と、疎水化酸化チタン0.5部をヘンシェルミキサーにて混合して[トナー9]を得た。
(外添調製)
得られたトナー100部に疎水性シリカ0.9部と、疎水化酸化チタン0.5部を添加し、ヘンシェルミキサーにて混合した。得られたトナー物性値は下記の基準で評価し、表1に示した。
上記の製造例で得られたトナーを以下の項目についてそれぞれ評価し、その結果を表1に示す。
<評価項目>
(粒径)
トナーの粒径は、コールターエレクトロニクス社製の粒度測定器「コールターカウンターTAII」を用い、アパーチャ径100μmで測定した。体積平均粒径及び個数平均粒径は上記粒度測定器により求めた。
(円形度)
フロー式粒子像分析装置FPIA−2100(東亜医用電子株式会社製)により平均円形度として計測できる。具体的な測定方法としては、容器中の予め不純固形物を除去した水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フォン酸塩を0.1〜0.5ml加え、さらに測定試料を0.1〜0.5g程度加える。試料を分散した懸濁液は、超音波分散器で約1〜3分間分散処理を行い、分散液濃度を3000〜1万個/μlとして該装置によりトナーの形状及び分布を測定することによって得られる。
(帯電量)
得られた各トナー0.45gとフェライトキャリア6gとを密閉できる金属円柱に仕込み温度28℃、湿度80%の環境内で混合・攪拌し、ブローオフ法によってトナーの帯電量を測定した。
(耐熱保存性)
以下の機器、方法を用いて耐熱保存性を求める。
1.機器
針入度試験器(日科エンジニアリング)、タッピングマシン、30mLスクリュウバイアル
2.保管
恒温槽
3.方法
(1)トナーを30MLのスクリュウバイアルに10g採取する
(2)(1)のトナーをタッピングマシンに150回/分の速度で35秒かける
(3)所定の温度50℃、24時間恒温槽で静かに保管する
(4)24時間後に恒温槽から取り出して2時間静止する
(5)針入度試験器によって針を落下させ針入度を測定する
4.判定基準
○:16mm以上
△:10〜15mm
×:10mm以下
(ガラス転移点(Tg))
前記ガラス転移点(Tg)は次の測定方法により測定する。
1.測定装置
理学電機社製TG−DSCシステムTAS−100
2.方法
まず、試料約10mgをアルミ製試料容器に入れ、それをホルダユニットにのせて電気炉中にセットする。次に、室温から昇温速度10℃/minで150℃まで加熱した後、150℃で10分間放置し、その後室温まで試料を冷却して10分間放置する。続いて、窒素雰囲気下で再度150℃まで昇温速度10℃/minで加熱し、DSC測定を行う。Tgは、TAS−100システム中の解析システムを用いて、Tg近傍の吸熱カーブの接線とベースラインとの接点から算出する。
(トナー酸価)
酸価の測定方法は、JIS K0070に準拠した方法による。但し、サンプルが溶解しない場合は、溶媒にジオキサン又はTHF等の溶媒を用いる。
(樹脂微粒子被覆率)
トナー中のスチレンアクリル樹脂微粒子の熱分解生成物であるスチレンモノマーを指紋成分として、次の条件で、トナー粒子へスチレンアクリル樹脂微粒子を0.01wt%、0.10wt%、1.00wt%、3.00wt%、10.0wt%添加する標準添加法を用いて、トナーに残存する樹脂微粒子をスチレンモノマーのピーク面積で算出し測定する。
1.分析機器
熱分解ガスクロマトグラフ質量分析計
2.装置
島津製作所社製 QR−5000、日本分析工業社製 JHP−3S
3.カラム
DB−1 L=30m I.D=0.25mm Film=0.25μm
4.カラム温度
40℃(保持2分)〜(10℃/分昇温)300℃
5.気化室温度
300℃
Figure 2007133047
次に、本発明の実施例である実施例1〜10、そしてその比較として比較例1〜5について述べ、それらの評価を行う。まず、実施例について説明する。
製造例7により得られた[トナー1]100部、疎水性シリカ0.9部、疎水化酸化チタン0.5部をヘンシェルミキサーにて混合、外添処理を行った。外添処理したトナー5重量%とシリコン樹脂を被覆した平均粒子径が50μmの銅−亜鉛フェライトキャリア95重量%からなる現像剤を調製した。電磁誘導加熱方式に整磁合金を使用した前記の定着器1を組み込んだリコー社製imagio Neo C385改造機で、後述する基準で評価した。
実施例1での[トナー1]の代わりに製造例10により得られた[トナー2]を使用する以外は実施例1と同様である。
実施例1での[トナー1]の代わりに製造例15により得られた[トナー3]を使用する以外は実施例1と同様である。
実施例1での[トナー1]の代わりに製造例18により得られた[トナー4]を使用する以外は実施例1と同様である。
実施例1での[トナー1]の代わりに製造例20により得られた[トナー5]を使用する以外は実施例1と同様である。
実施例1での定着器1の代わりに前記の定着器2を使用する以外は実施例1と同様である。
実施例2での定着器1の代わりに前記の定着器2を使用する以外は実施例2と同様である。
実施例3での定着器1の代わりに前記の定着器2を使用する以外は実施例3と同様である。
実施例4での定着器1の代わりに前記の定着器2を使用する以外は実施例4と同様である。
実施例5での定着器1の代わりに前記の定着器2を使用する以外は実施例5と同様である。
<比較例1>
実施例1での[トナー1]の代わりに製造例21により得られた[トナー6]を使用し、実施例1での定着器1の代わりに前記の定着器3を使用する以外は実施例1と同様である。
<比較例2>
実施例4での定着器1の代わりに前記の定着器3を使用する以外は実施例1と同様である。
<比較例3>
実施例1での[トナー1]の代わりに製造例22により得られた[トナー7]を使用し、実施例1での定着器1の代わりに前記の定着器3を使用する以外は実施例1と同様である。
<比較例4>
実施例1での[トナー1]の代わりに製造例24により得られた[トナー8]を使用し、実施例1での定着器1の代わりに前記の定着器3を使用する以外は実施例1と同様である。
<比較例5>
実施例1での[トナー1]の代わりに製造例27により得られた[トナー9]を使用し、実施例1での定着器1の代わりに前記の定着器3を使用する以外は実施例1と同様である。
<評価>
以下の項目について評価を行い、その評価結果を表2及び3に示す。
(定着性)
普通紙及び厚紙の転写紙(リコー製タイプ6200及びNBSリコー製複写印刷用紙<135>)にベタ画像で、1.0±0.1mg/cm2のトナーが現像されるように調整を行い、定着ベルトの温度が可変となるように調整を行って、普通紙でオフセットの発生しない温度を、厚紙で定着下限温度を測定した。定着下限温度は、得られた定着画像をパットで擦った後の画像濃度の残存率が70%以上となる定着ロール温度をもって定着下限温度とした。
(光沢度)
上記単色画像サンプルにおいて、定着ベルト表面温度が160℃ の時のサンプルの光沢度を、日本電色工業株式会社製のグロスメーターにより、入射角度60°により計測した。この光沢度は、値の高い程、光沢感が出る。フルカラーのコピー画像としては、適度な光沢が好まれ、10〜30%程度が好ましい。
(画像濃度)
ベタ画像出力後、画像濃度をX−Rite(X−Rite社製)により測定し、これを各色単独に5点測定し各色ごとに平均を求めた。
(ヘイズ度)
上記単色画像サンプルを、転写紙としてリコー製のOHPシート( タイプPPC−DX)を用い、定着ベルト表面温度が160℃ のときのサンプルのヘイズ度を、スガ試験機株式会社製の直読ヘイズ度コンピューターHGM−2DP型により測定した。このヘイズ度は、曇り度とも言われ、トナーの透明性を示す尺度として測定され、値の低いほど透明性が高く、OHPシートを用いた場合の発色性が良好なものとなる。また、良好な発色性を示すヘイズ度の値は、30%以下が好ましく、特に20%以下である場合が好ましい。
(地肌汚れ)
白紙画像を現像中に停止させ、現像後の感光体上の現像剤をテープ転写し、未転写のテープの画像濃度との差を938スペクトロデンシトメーター(X−Rite社製)により測定した。
(クリーニング性)
清掃工程を通過した感光体上の転写残トナーをスコッチテープ(住友スリーエム社製)で白紙に移し、それをマクベス反射濃度計RD514型で測定し、ブランクとの差が0.01以下のものを○(良好)、それを越えるものを×(不良)として評価した。
(フィルミング)
現像ローラまたは感光体上のトナーフィルミング発生状況の有無を観察した。○はフィルミングがなく、△はスジ上のフィルミングが見られ、×は全体的にフィルミングがある、という3段階で評価した。
Figure 2007133047
Figure 2007133047
なお、上述する実施形態は、本発明の好適な実施形態であり、上記実施形態のみに本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更を施した形態での実施が可能である。
本発明の実施形態に係る定着器の全体構成図である。 本発明の実施形態に係る定着ベルトの断面図である。 本発明の実施形態に係る定着ベルトの幅方向における温度分布を示す図である。 本発明の実施形態に係る定着器における対向ローラの上半分の断面図である。 本発明の実施形態に係る定着器による効果を示す説明図である。
符号の説明
10 定着装置
11 定着ローラ
12 対向ローラ
12a 円筒状部分
12b 中央部
12c 端部
13 定着ベルト
13a 基材
13b 弾性層
13c 離型層
14 誘導コイル(誘導加熱手段)
15 ニップ部
16 加圧ローラ
18 温度センサ
19 制御装置
21 整磁合金
30 画像形成装置
P 記録紙
T トナー

Claims (19)

  1. 変性ポリエステル系樹脂から成るプレポリマーと、前記プレポリマーと伸長又は架橋する化合物と、着色剤と、離型剤とを有機溶媒中に有する溶解又は分散させた溶液又は分散液を水系媒体中で架橋反応及び/又は伸長反応させて得られた反応分散液から溶媒を除去して得られたトナーであって、
    前記トナーはフッ素系樹脂微粉末を含有することを特徴とするトナー。
  2. 前記プレポリマーは、イソシアネート基を末端に有するポリエステルプレポリマーであり、
    前記プレポリマーと伸長反応又は架橋反応する化合物は、アミン類であることを特徴とする請求項1に記載のトナー。
  3. 前記ポリエステルプレポリマーと前記アミン類との重付加反応により得られた第1の結着樹脂と、ウレア結合で変性されていない未変性ポリエステル樹脂の第2の結着樹脂とを有することを特徴とする請求項2に記載のトナー。
  4. 前記第1の結着樹脂(i)と前記第2の結着樹脂(ii)との重量比(i)/(ii)が、
    5/95から80/20の範囲にあることを特徴とする請求項3に記載のトナー。
  5. 前記トナー結着樹脂のガラス転移点が30℃から70℃の範囲にあることを特徴とする請求項3又は4に記載のトナー。
  6. 前記トナー結着樹脂の酸価が1mgKOH/gから50mgKOH/gの範囲にあることを特徴とする請求項3から5のいずれか1項に記載のトナー。
  7. 前記トナーは、表面に樹脂微粒子を有し、前記樹脂微粒子がビニル系樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂から選ばれる1以上からなることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載のトナー。
  8. 前記樹脂微粒子のガラス転移点が45℃から90℃の範囲にあり、かつ、前記樹脂微粒子のトナー被覆量が0.8%から3.5%の範囲にあることを特徴とする請求項7に記載のトナー。
  9. 前記樹脂微粒子の平均粒径が5nmから2000nmの範囲にあることを特徴とする請求項7又は8に記載のトナー。
  10. 前記トナー粒子の体積平均粒径が3μmから8μmの範囲にあることを特徴とする請求項1から9のいずれか1項に記載のトナー。
  11. 前記トナー粒子のDv/Dnが1.25以下であることを特徴とする請求項1から10のいずれか1項に記載のトナー。
  12. 前記トナー粒子の平均円形度が0.94から0.99の範囲にあることを特徴とする請求項1から11のいずれか1項に記載のトナー。
  13. ガラス転移点が40℃から70℃の範囲にあることを特徴とする請求項1から12のいずれか1項に記載のトナー。
  14. BET比表面積が1.0m/gから6.0m/gの範囲にあることを特徴とする請求項1から13のいずれか1項に記載のトナー。
  15. 前記トナー粒子の酸価が0.5mgKOH/gから40.0mgKOH/gの範囲にあることを特徴とする請求項1から14のいずれか1項に記載のトナー。
  16. 前記フッ素系樹脂微粉末が下記一般式(1)で表されるテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体の微粉末であることを特徴とする請求項1から15のいずれか1項に記載のトナー。
    Figure 2007133047
  17. 定着ローラと、前記定着ローラに並列して配置され非磁性材料からなる対向ローラと、前記定着ローラと前記対向ローラとの間に巻回された無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトを電磁誘導加熱する誘導加熱手段と、前記定着ベルトを介して前記定着ローラを押圧する加圧ローラとを備えた画像形成装置が、前記定着ベルトと前記加圧ローラとの間に記録紙を通過させて前記記録紙上の未定着トナーを定着させて画像形成する画像形成方法であって、
    弾性層と、離型層とが積層された積層構造を基材に形成し、前記基材は整磁合金が分散されて形成され、かつ、前記整磁合金のキュリー温度がトナーのホットオフセット温度よりも低く設定される定着ベルトを用い、
    トナーは請求項1から16のいずれか1項に記載のトナーを用いることを特徴とする画像形成方法。
  18. 定着ローラと、前記定着ローラに並列して配置され非磁性材料からなる対向ローラと、前記定着ローラと前記対向ローラとの間に巻回された無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトを電磁誘導加熱する誘導加熱手段と、前記定着ベルトを介して前記定着ローラを押圧する加圧ローラとを備え、前記定着ベルトと前記加圧ローラとの間に記録紙を通過させて前記記録紙上の未定着トナーを定着させて画像形成する画像形成装置であって、
    弾性層と、離型層とが積層された積層構造が基材に形成され、前記基材は整磁合金が分散されて形成され、かつ、前記整磁合金のキュリー温度がトナーのホットオフセット温度よりも低く設定された定着ベルト構造であり、
    前記定着ベルト構造の外周部が200℃以下に設定されたことを特徴とする画像形成装置。
  19. 前記定着ベルト構造に接触して前記定着ベルトを加熱する対向ローラは、中央部に円筒状部を有し、前記対向ローラの肉厚は、前記対向ローラの軸方向に沿う中央部よりも両端部が薄く形成されていることを特徴とする請求項18に記載の画像形成装置。
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JP2011102855A (ja) * 2009-11-10 2011-05-26 Kao Corp 電子写真用トナーの製造方法。
CN102236276A (zh) * 2010-04-26 2011-11-09 东芝泰格有限公司 电子照相用色调剂

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