JP2008112181A - トナー、その製造方法および画像形成方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】第1の目的は、流動性、耐久性に優れたトナーを提供することであり、また第2の目的は、該トナーを用いる画像形成方法を提供することであり、更に第3の目的は、該トナーの製造方法を提供すること。
【解決手段】少なくとも結着樹脂、着色剤、離型剤を有するトナーにおいて、該結着樹脂としてポリエステル樹脂又はポリオール樹脂を用い、重量平均粒径が5〜7.72μm、4μm以下のトナー粒子を35個数%以下含有しており、DSC測定における離型剤吸熱量が、該トナーを粗粉分級した重量平均粒径が4μmのトナー粒子の離型剤吸熱量(q)と、トナー全体の離型剤吸熱量(Q)の比がQ/q=0.98〜0.77であり、しかも該離型剤のトナー全体に対する量が3〜8重量%であり、かつ該トナーは疎水性シリカを有することを特徴とするトナー。
【選択図】図1
【解決手段】少なくとも結着樹脂、着色剤、離型剤を有するトナーにおいて、該結着樹脂としてポリエステル樹脂又はポリオール樹脂を用い、重量平均粒径が5〜7.72μm、4μm以下のトナー粒子を35個数%以下含有しており、DSC測定における離型剤吸熱量が、該トナーを粗粉分級した重量平均粒径が4μmのトナー粒子の離型剤吸熱量(q)と、トナー全体の離型剤吸熱量(Q)の比がQ/q=0.98〜0.77であり、しかも該離型剤のトナー全体に対する量が3〜8重量%であり、かつ該トナーは疎水性シリカを有することを特徴とするトナー。
【選択図】図1
Description
本発明は、静電荷現像用トナー、その製造方法、及びその現像剤を用いた画像形成方法に関する。特に、耐オフセット性、流動性、耐久性に優れた静電荷現像用トナー、その製造方法、及びその現像剤を用いた画像形成方法に関する。
電子写真方法は、一般には光導電性物質を利用し、種々の手段により感光体上に電気的潜像を形成し、次いで、該潜像をトナーを用いて現像し、必要に応じて紙等に粉像を転写した後、加熱或いは溶剤蒸気等により定着し、コピーを得るものである。
電気的潜像をトナーを用いて可視化する方法としては磁気ブラシ法、カスケード現像法、粉末雲法等が知られているが、いずれの現像法においても、トナー像の定着が重要な工程であることはいうまでもない。特に、熱ローラー定着機による場合には、定着時にトナー像と熱ローラーが加熱溶融状態で接触するため、トナー像の一部がローラー表面に付着して転移する、いわゆるオフセット現象が起らないことが要求される。
従来、オフセット防止のために、定着ローラー表面をトナーに対して離型性の優れた材料(シリコンゴムやフッ素系樹脂等)で形成し、更にその表面にオフセット防止及びローラー表面の疲労を防止するために、シリコンオイル、フッ素オイル等の離型性の高い液体の薄膜でローラー表面を被覆することが行なわれている。しかし、この方法はトナーのオフセットを防止する点では極めて有効であるが、オフセット防止用液体を供給するための装置が必要なため、定着装置が複雑になる等の問題点がある。また、このオイル塗布は、定着ローラーを構成している層間の剥離を引き起こし、結果的に定着ローラーの短寿命化を促進してしまうという弊害もある。
そこで、オイルの供給装置を用いる代りに、トナー粒子中から加熱加圧定着時にオフセット防止溶液を供給しようとする考えから、特開昭60−230663号公報(特許文献1)、特開平1−234858号公報(特許文献2)等に記載されているように、トナー粒子中に低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレンのような離型剤を添加する方法が提案されている。
このようなトナー粒子中に離型剤を添加したトナーは、一般的には結着樹脂、着色剤、離型剤を粉体状で均一に混合後、溶融混練し、更に粉砕、続いて分級する方法で製造される。
しかし、一般的に離型剤は結着樹脂より低分子量で硬度が低いため、粉砕時に選択的に離型剤内部或いは離型剤と結着樹脂の界面で破砕が生じるために、離型剤がトナー表面に露出しやすくなる。この現象は混練物中の離型剤の分散粒径が大きいほど、混練物中の機械的強度が不均一になるため顕著になり、分散粒径が小さくなるほど、混練物中の機械的強度も均一になるため、この現象は現れにくくなる。また、かかる離型剤は過粉砕を受けやすく、結着樹脂に比べると粒径が小さくなりやすい傾向がある。
しかし、一般的に離型剤は結着樹脂より低分子量で硬度が低いため、粉砕時に選択的に離型剤内部或いは離型剤と結着樹脂の界面で破砕が生じるために、離型剤がトナー表面に露出しやすくなる。この現象は混練物中の離型剤の分散粒径が大きいほど、混練物中の機械的強度が不均一になるため顕著になり、分散粒径が小さくなるほど、混練物中の機械的強度も均一になるため、この現象は現れにくくなる。また、かかる離型剤は過粉砕を受けやすく、結着樹脂に比べると粒径が小さくなりやすい傾向がある。
トナー表面に露出する離型剤量が多くなると、これら離型剤が離脱し、キャリアやその他の帯電部材に付着して、帯電能力が低下するスペント現象が起こるため、現像剤の耐久性が低下することが知られている。更に、これらの離型剤の存在はトナーの流動性を悪化させたり、紙への転写性を悪化させたりすることも知られている。
結着樹脂と離型剤の界面での破砕は、製造工程に限らず、現像機内でトナーを撹拌するときも起こる現象であり、このためにトナーが凝集したり、流動性が悪化し、現像、転写が良好に行なわれずに、画質が低下するという欠点があった。
かかる上記の問題を解決するために、従来トナー中に添加する離型剤の存在状態を規定すべく、以下の提案がなされている。
例えば、特開平3−243956号公報(特許文献3)にはトナーの小角X線散乱の1次ピークの平均格子長が200〜5000Åであるトナーを用いるものが記載されており、特開平3−296067号公報(特許文献4)にはトナー断面においてバインダーポリマーとポリプロピレンが海島構造を形成し、該ポリプロピレンが形成する島状長軸方向の最大直径が200〜3000Åで、島と島の平均間隔が1μm以下のトナーが記載されており、特開平5−45925号公報(特許文献5)には離型剤の溶融開始温度と溶融終了温度の差が50℃以下で融点が60〜180℃の離型剤がトナー表面に100〜5000Åで存在するトナーが提案されている。
例えば、特開平3−243956号公報(特許文献3)にはトナーの小角X線散乱の1次ピークの平均格子長が200〜5000Åであるトナーを用いるものが記載されており、特開平3−296067号公報(特許文献4)にはトナー断面においてバインダーポリマーとポリプロピレンが海島構造を形成し、該ポリプロピレンが形成する島状長軸方向の最大直径が200〜3000Åで、島と島の平均間隔が1μm以下のトナーが記載されており、特開平5−45925号公報(特許文献5)には離型剤の溶融開始温度と溶融終了温度の差が50℃以下で融点が60〜180℃の離型剤がトナー表面に100〜5000Åで存在するトナーが提案されている。
また、現像性、感光体耐摩耗性を保持するために、特開平5−197199号公報(特許文献6)にはトナー表面に分散粒子径0.01〜0.5μmで分散したポリオレフィンを2〜20%含有するトナーが記載されており、更に、特開平7−301951号公報(特許文献7)には結着樹脂と離型剤とのSP値の差が1.5以下であるトナーが記載されており、特開平7−271095号公報(特許文献8)にはトナー中の結晶化度が40〜60%の範囲であるトナーが提案されている。
しかしながら、これら従来技術はいずれもトナー全体の平均値を規定しているものであり、流動性やスペントの一番の原因となる平均粒径より小粒径のトナーにおける離型剤の存在状態を規定したものではないため、十分な効果が得られていないのが現状である。
また、特開平10−69125号公報(特許文献9)では、平均粒径中の離型剤量と平均粒径−3μm中の離型剤量について規定しているが、流動性やスペントの一番の原因となる比表面積が大きな4μm以下の粒子については記載されておらず、十分な効果が得られていない。更に、その製造方法については具体性に欠けるものであり、実施例に記載の方法で目的のトナーを製造することは不可能であった。すなわち、従来のトナーはトナー全体に含まれる離型剤量にくらべて、4μm以下の粒子に含まれる離型剤量が多いため、流動性やスペントといった問題が発生していた。この一番の原因はトナーの混練工程の製造条件にあった。
したがって、本発明の第1の目的は、流動性、耐久性に優れたトナーを提供することであり、また第2の目的は、該トナーを用いる画像形成方法を提供することであり、更に第3の目的は、該トナーの製造方法を提供することである。
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、上記課題は、本発明の(1)「少なくとも結着樹脂、着色剤、離型剤を有するトナーにおいて、該結着樹脂としてポリエステル樹脂又はポリオール樹脂を用い、重量平均粒径が5〜7.72μm、4μm以下のトナー粒子を35個数%以下含有しており、DSC測定における離型剤吸熱量が、該トナーを粗粉分級した重量平均粒径が4μmのトナー粒子の離型剤吸熱量(q)と、トナー全体の離型剤吸熱量(Q)の比がQ/q=0.98〜0.77であり、しかも該離型剤のトナー全体に対する量が3〜8重量%であり、かつ該トナーは疎水性シリカを有することを特徴とするトナー」、(2)「該離型剤の融点は65〜90℃であることを特徴とする前記第(1)項に記載のトナー」、(3)「該結着樹脂の流出開始温度における該離型剤の溶融粘度が0.04〜0.12Pa・sであることを特徴とする前記第(1)項又は第(2)項に記載のトナー」、(4)「該離型剤と該結着樹脂のSP値差が1.0〜3.5、さらに好ましくは1.3〜2.7であることを特徴とする前記第(1)乃至第(3)項のいずれかに記載のトナー」、(5)「該離型剤がカルナウバワックスであることを特徴とする前記第(1)乃至第(4)項のいずれかに記載のトナー」、(6)「該トナーが二成分トナーであることを特徴とする前記第(1)乃至第(5)項のいずれかに記載のトナー」によって達成されることを見い出した。
また、上記課題は、本発明の(7)「該トナーはトナーボトルと現像部が一体となったカートリッジ形式のボトルに充填された一成分トナーであることを特徴とする前記第(1)乃至第(5)項のいずれかに記載のトナー」によって、達成されることを見い出した。
さらにまた、上記課題は、本発明の(8)「潜像担持体上の潜像を現像して、トナー像を形成し、形成したトナー像を潜像担持体から転写し、この転写画像をオイルを塗布するための機能を具備しない接触式加熱ローラーで定着する画像形成法において、該トナーとして前記第(1)項乃至第(6)項のいずれか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」、(9)「結着樹脂、着色剤、離型剤を粉体状態で混合する工程、結着樹脂、着色剤、離型剤を溶融混練する工程、混練物を粉砕する工程、粉砕工程で得られた粒子を分級し所定の粒度分布にする分級工程、分級工程で得られた母体着色粒子に疎水性シリカを混合する工程を有し、前記混練工程において、混練物出口温度が結着樹脂の流出開始温度+30℃以下、離型剤の融点以上の温度であり、かつ、混練物に加わる比エネルギーを0.1kWH/kg以上とすることを特徴とする前記第(1)項乃至第(6)項のいずれかに記載のトナーの製造方法」、(10)「結着樹脂、着色剤、離型剤を粉体状態で混合する工程、結着樹脂、着色剤、離型剤を溶融混練する工程、混練物を粉砕する工程、粉砕工程で得られた粒子を分級し所定の粒度分布にする分級工程、分級工程で得られた母体着色粒子に疎水性シリカを混合する工程を有し、前記混練工程において、混練物出口温度が結着樹脂の流出開始温度+20℃以下、離型剤の融点以上の温度であり、かつ、混練物に加わる比エネルギーを0.2kWH/kg以上とすることを特徴とする前記第(1)項乃至第(6)項のいずれかに記載のトナーの製造方法」によって達成されることを見い出した。
すなわち、本発明の最大の特徴は、結着樹脂としてポリエステル樹脂又はポリオール樹脂を用い、重量平均粒径が5〜7.72μm、4μm以下のトナー粒子を35個数%以下含有し、かつ疎水性シリカを有するトナーにおいて、該トナーを粗粉分級した重量平均粒径4μmの微粉トナー中の離型剤量とトナー全体の離型剤量の比を、ある特定の数値にしたトナーを提供することにある。具体的には、DSC測定における離型剤吸熱量が、該重量平均粒径が4μmのトナー粒子の離型剤吸熱量(q)と、トナー全体の離型剤吸熱量(Q)の比がQ/q=0.98〜0.77であることが特徴である。このように構成することで、流動性、耐久性に優れたトナーを得ることができる。
本発明における離型剤吸熱量については、単位時間内での重量あたりの熱量である。
本発明における離型剤吸熱量については、単位時間内での重量あたりの熱量である。
本発明によれば、離型剤の分散状態の最適化し、特に、流動性に大きな影響を及ぼす4μm以下のトナー粒子中の離型剤の存在状態を最適化することで、流動性、耐久性に優れたトナーを効率よく製造することが可能になるという極めて優れた効果を奏するものである。
以下に、本発明を詳細に説明する。
本発明に係わるトナーは、図1に示すように結着樹脂中に着色剤、離型剤が分散した構造を有する。離型剤は結着樹脂に比べ、低分子量で硬度が低いため、粉砕時に離型剤内部や離型剤と結着樹脂の界面で破砕が生じ易い。したがって、離型剤の分散が悪いと、図2に示すように平均粒径のトナー中の離型剤量に比べ、粒径の小さなトナー中の離型剤量が多くなる。更には、離型剤単独の微粉が発生することにもなる。したがって、分散が良好なトナーほどQ/qは1に近づき、各粒径のトナー中の離型剤量が均一ということになる。
本発明に係わるトナーは、図1に示すように結着樹脂中に着色剤、離型剤が分散した構造を有する。離型剤は結着樹脂に比べ、低分子量で硬度が低いため、粉砕時に離型剤内部や離型剤と結着樹脂の界面で破砕が生じ易い。したがって、離型剤の分散が悪いと、図2に示すように平均粒径のトナー中の離型剤量に比べ、粒径の小さなトナー中の離型剤量が多くなる。更には、離型剤単独の微粉が発生することにもなる。したがって、分散が良好なトナーほどQ/qは1に近づき、各粒径のトナー中の離型剤量が均一ということになる。
一方、トナーの流動性や耐久性は、この離型剤の存在状態に係るところが大きい。更には、比表面積の大きな、粒径の小さなトナー、具体的には4μm以下のトナー中における離型剤の存在状態が一番の要因となる。
すなわち、混練時の離型剤の分散が悪いものは、粒径が小さいトナー中に離型剤が多く含まれることになるため、離型剤の表面露出量は更に大きくなる。このようなトナー表面に露出した離型剤は、結着樹脂に比べ付着力が大きいために、トナーの流動性が悪化し、更に現像機内部のキャリアや潜像担持体に付着するスペント現象が起こり易くなる。
すなわち、混練時の離型剤の分散が悪いものは、粒径が小さいトナー中に離型剤が多く含まれることになるため、離型剤の表面露出量は更に大きくなる。このようなトナー表面に露出した離型剤は、結着樹脂に比べ付着力が大きいために、トナーの流動性が悪化し、更に現像機内部のキャリアや潜像担持体に付着するスペント現象が起こり易くなる。
また、本発明に係るトナーにおいては、離型剤量がトナー全体に対する量の3〜8重量%である。
更に、本発明は結着樹脂、着色剤、離型剤を溶融混練する工程において、混練物に加わる比エネルギーを0.1kWH/kg以上とすることが、ひとつの特徴である。このエネルギーは樹脂を溶融させるために使われるのではなく、樹脂にいかに効果的に剪断力を加えるかがポイントであるため、混練物の温度も重要な要因となる。このような製造方法にすることにより、効率よく離型剤の分散を促進することが可能となる。
本発明のトナーは、トナー粒子内部に離型剤を添加するトナーにおける従来の問題点を解決し、耐オフセット性と高流動性、高耐久性を両立することを可能としたものである。
本発明の構成を更に詳しく説明する。
結着樹脂としてポリエステル樹脂又はポリオール樹脂を用い、重量平均粒径が5〜7.72μm、4μm以下のトナー粒子を35個数%以下含有し、かつ疎水性シリカを有するトナーにおいて、トナー中の離型剤は、DSC測定における離型剤吸熱量が、該トナーを粗粉分級した重量平均粒径が4μmのトナー粒子の離型剤吸熱量(q)と、トナー全体の離型剤吸熱量(Q)の比がQ/q=0.98〜0.77であることがよく、更に好ましくはQ/q=0.98〜0.83がよい。更に好ましくは、重量平均粒径が3μmの粒子の離型剤吸熱量(q1)と、トナー全体の離型剤吸熱量(Q1)の比がQ1/q1=0.98〜0.77であることがよく、更に好ましくはQ1/q1=0.98〜0.83がよい。離型剤と結着樹脂が完全に均一に分散していれば、Q/q=1.00となるが、分散が悪くなるほど小さな数値となる。0.77未満では離型剤の分散が悪く、4μm粒子中の離型剤が多くなるため、トナー中の離型剤の露出量が増加し、流動性の悪化、スペントによる耐久性の悪化といった問題が発生する。
結着樹脂としてポリエステル樹脂又はポリオール樹脂を用い、重量平均粒径が5〜7.72μm、4μm以下のトナー粒子を35個数%以下含有し、かつ疎水性シリカを有するトナーにおいて、トナー中の離型剤は、DSC測定における離型剤吸熱量が、該トナーを粗粉分級した重量平均粒径が4μmのトナー粒子の離型剤吸熱量(q)と、トナー全体の離型剤吸熱量(Q)の比がQ/q=0.98〜0.77であることがよく、更に好ましくはQ/q=0.98〜0.83がよい。更に好ましくは、重量平均粒径が3μmの粒子の離型剤吸熱量(q1)と、トナー全体の離型剤吸熱量(Q1)の比がQ1/q1=0.98〜0.77であることがよく、更に好ましくはQ1/q1=0.98〜0.83がよい。離型剤と結着樹脂が完全に均一に分散していれば、Q/q=1.00となるが、分散が悪くなるほど小さな数値となる。0.77未満では離型剤の分散が悪く、4μm粒子中の離型剤が多くなるため、トナー中の離型剤の露出量が増加し、流動性の悪化、スペントによる耐久性の悪化といった問題が発生する。
また、重量平均粒径は5〜7.72μmがよい。重量平均粒径が5μm未満では、長期の使用でのトナー飛散による機内の汚れ、低湿環境下での画像濃度の低下、感光体クリーニング不良といった問題が生じ易い。更に、生産性が劣るため、コストが高くなるという問題も合わせもつ。また、重量平均粒径が7.72μmを超える場合は4μm程度の小粒径トナーの存在比率が少なくなるため、多少離型剤の分散が悪くても、流動性悪化といった問題は生じにくい一方、微少スポットの解像度が十分でなく、非画像部への飛び散りも多く、画像品位が劣る傾向となる。
また、4μm以下のトナー粒子は、全粒子の35個数%以下であることが好ましい。流動性に影響する比表面積の大きな4μm以下の粒子を35個数%以下にすることで、離型剤の分散の効果と合わせて、更に流動性、耐久性は向上する。
また、離型剤のトナー全体に対する量は3〜8重量%である。3重量%未満では、耐オフセット性を向上するための離型性が得られ難く、8重量%を超える場合には離型剤を目的の状態にまで分散することが難しく、更に総量が多くなることにより流動性が悪化するという問題が生じるようになる。
また、離型剤の融点は65〜120℃、更に好ましくは65〜90℃である。さらにDSC吸熱曲線において温度50〜95℃に吸熱の最大ピークを有するものが好ましい。融点が65℃未満、DSC吸熱ピークが50℃未満ではトナーにした場合、保存環境下あるいは複写機内部で軟化し、トナーが凝集するという問題が発生する。融点が120℃を超える場合、DSC吸熱ピークが95℃を超える場合では定着時にトナー内部から効率的に染み出すことができず目的の離型性を得ることはできない。
また、結着樹脂の流出開始温度における離型剤の溶融粘度は0.04〜0.12Pa・s、さらに好ましくは0.05〜0.10である。0.04Pa・s未満では混練機内部での粘度が低すぎ、混練時に剪断力が加わり難く、効率的に離型剤を分散できない。1.20Pa・sを超える場合には定着時にトナー内部から効率的に染み出すことができず目的の離型性を得ることはできない。
また、離型剤と結着樹脂のSP値(溶解性パラメーター)差は1.0〜3.5、さらに好ましくは1.3〜2.7である。SP値差が1.0未満では離型剤と結着樹脂が相容してしまうため、トナー中で離型剤がドメインとして存在することができず、トナーとして目的の離型性が得られないことになる。3.5を超える場合には離型剤と結着樹脂の濡れ性が悪く、離型剤を効率的に微分散することができない。
離型剤として使用するものとしてはカルナウバワックスが最適であり、この離型剤と組合わせる樹脂としては、SP値11.0以下のポリエステル樹脂、ポリオール樹脂が好適に用いられる。
離型剤として使用するものとしてはカルナウバワックスが最適であり、この離型剤と組合わせる樹脂としては、SP値11.0以下のポリエステル樹脂、ポリオール樹脂が好適に用いられる。
また、本発明のトナーはキャリアと混合して用いる二成分トナーとして用いると、キャリアへの離型剤のスペントが減少するため、帯電の安定性、寿命が向上する。また、流動性がよいため高密度充填に好適であり、さらに高密度充填したトナーボトルからの排出性も良好となる。また、現像部のコンパクト化が要求される一成分トナーにおいても、高密度充填、ボトル排出性の観点から好適に用いられる。
また、結着樹脂、着色剤、離型剤を溶融混練する工程において、混練物出口温度が結着樹脂の流出開始温度+30℃以下、離型剤の融点以上の温度であり、且つ混練物に加わる比エネルギーを0.1kWH/kg以上とすることが望ましく、更に好ましくは、混練物出口温度が結着樹脂の流出開始温度+20℃以下、離型剤の融点以上の温度であり、且つ混練物に加わる比エネルギーを0.2kWH/kg以上である。0.1kWH/kg未満では、混練物に加える剪断力が小さく、目的とする本発明のトナーを製造することがない。しかし、比エネルギーをあまり大きくすることは生産性の観点からは好ましいとはいえず、実質的には1.0kWH/kg以下が好ましい。エネルギーを有効に離型剤の分散に使うためには、混練機内部の混練物の粘度を高く保つことが必要であり、その温度としては、混練物出口温度が結着樹脂の流出開始温度+30℃以下、さらに好ましくは20℃以下で、離型剤の融点以上の温度である。ここでの比エネルギーは次の式により求めた値である。
DSCによる離型剤の吸熱量の測定は以下のようにして行なった。すなわち、測定装置としては、パーキンエルマー社製、示差熱式分析器DSC−7を用いた。サンプル量は10〜20mgとし、昇温速度は10℃/minとした。更に、樹脂の加工履歴による吸熱量を排除するために、サンプルは一度前記条件で170℃まで加熱溶融し、冷却後の二度目の測定データから解析を行なった。図3に代表的な測定データの例を示した。
トナー粒度分布は種々の方法で測定可能であるが、本発明においてはコールターカウンターを用いて行なった。すなわち、測定装置としてはコールターカウンターTA−ll型(コールター社製)を用い、個数分布、体積分布を出力インターフェイス(日科機製)およびPC9801パーソナルコンピューター(NEC製)を接続し、電解液は1級塩化ナトリウムを用いて1%NaCl水溶液を調製する。測定法としては、前記電解水溶液10〜15ml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、超音波分散器で約1〜3分分散処理を行なう。別のビーカーに電解水溶液100〜200mlを入れ、その中に前記サンプル分散液を所定の濃度になるように加え、前記コールターカウンターTA−ll型によりアパーチャーとして100μmアパーチャーを用いて個数を基準として2〜40μmの粒子の粒度分布を測定し、2〜40μmの粒子の体積分布と個数分布を算出し、体積分布から重量平均粒径(D4:各チャンネルの中央値をチャンネルの代表値とする)を求めた。
本発明における結着樹脂の融点の測定は高架式フローテスター(CFT−500、島津製作所製)を用い、ダイス径0.5mm、圧力10kg/cm2、昇温速度3℃/minの条件で測定し、流出開始温度を融点とした。また、低分子物質の融点の測定は理学電機社製のRigaku THRMOFLEX TG8110により、昇温速度10℃/minの条件にて測定し、吸熱曲線の主体極大ピークを融点とした。
また、溶融粘度は、レオメトリックス社(RHEOMETORICS.INC)製レオメトリックス・ダイナミック・スペクトロメーターRDS−7700型を使用し、測定条件は、フィクスチャーとして直径25mmの平行円盤型プレート、周波数を100rad/sec、歪み量を5%、安定化時間を5minとして測定した。
さらに、本発明におけるSP値とは、フェードスの方法による溶解性パラメータを指す。顔料および樹脂のSP値は、SP値既知の有機溶剤中への分散性から概略値を求めた。
また、溶融粘度は、レオメトリックス社(RHEOMETORICS.INC)製レオメトリックス・ダイナミック・スペクトロメーターRDS−7700型を使用し、測定条件は、フィクスチャーとして直径25mmの平行円盤型プレート、周波数を100rad/sec、歪み量を5%、安定化時間を5minとして測定した。
さらに、本発明におけるSP値とは、フェードスの方法による溶解性パラメータを指す。顔料および樹脂のSP値は、SP値既知の有機溶剤中への分散性から概略値を求めた。
また、本発明のトナーは流動性向上剤として、無機微粉体をトナーに添加して用いる。本発明の特徴とするような小粒径トナーによる離型剤の存在状態を規定したトナーにおいては、少量の無機微粉体の存在により更に効果を発揮し、高流動性、高耐久性のトナーを提供することができる。
無機微粉体としてはSi、Ti、Al、Mg、Ca、Sr、Ba、In、Ga、Ni、Mn、W、Fe、Co、Zn、Cr、Mo、Cu、Ag、V、Zr等の酸化物や複合酸化物が挙げられる。これらのうち具体的に二酸化珪素(シリカ)、二酸化チタン(チタニア)、アルミナの微粒子が挙げられる。さらに、疎水化処理剤等により表面改質処理することが有効である。本発明では、特に疎水性シリカを用いる。疎水化処理剤の代表例としては以下のものが挙げられる。
ジメチルジクロルシラン、トリメチルクロルシラン、メチルトリクロルシラン、アリルジメチルジクロルシラン、アリルフェニルジクロルシラン、ベンジルジメチルクロルシラン、ブロムメチルジメチルクロルシラン、α−クロルエチルトリクロルシラン、p−クロルエチルトリクロルシラン、クロルメチルジメチルクロルシラン、クロルメチルトリクロルシラン、p−クロルフェニルトリクロルシラン、3−クロルプロピルトリクロルシラン、3−クロルプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルメトキシシラン、ビニル−トリス(β−メトキシエトキシ)シラン、γ−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ジビニルジクロルシラン、ジメチルビニルクロルシラン、オクチル−トリクロルシラン、デシル−トリクロルシラン、ノニル−トリクロルシラン、(4−t−プロピルフェニル)−トリクロルシラン、(4−t−ブチルフェニル)−トリクロルシラン、ジベンチル−ジクロルシラン、ジヘキシル−ジクロルシラン、ジオクチル−ジクロルシラン、ジノニル−ジクロルシラン、ジデシル−ジクロルシラン、ジドデシル−ジクロルシラン、ジヘキサデシル−ジクロルシラン、(4−t−ブチルフェニル)−オクチル−ジクロルシラン、ジオクチル−ジクロルシラン、ジデセニル−ジクロルシラン、ジノネニル−ジクロルシラン、ジ−2−エチルヘキシル−ジクロルシラン、ジ−3,3−ジメチルベンチル−ジクロルシラン、トリヘキシル−クロルシラン、トリオクチル−クロルシラン、トリデシル−クロルシラン、ジオクチル−メチル−クロルシラン、オクチル−ジメチル−クロルシラン、(4−t−プロピルフェニル)−ジエチル−クロルシラン、オクチルトリメトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン、ヘキサエチルジシラザン、ジエチルテトラメチルジシラザン、ヘキサフェニルジシラザン、ヘキサトリルジシラザン等。
この他チタネート系カップリング剤、アルミニューム系カップリング剤も使用可能である。
この他チタネート系カップリング剤、アルミニューム系カップリング剤も使用可能である。
本発明に用いられる無機微粉体はトナーに対して0.1〜2重量%使用されるのが好ましい。0.1重量%未満では、トナー凝集を改善する効果が乏しくなり、2重量%を超える場合は、細線間のトナー飛び散り、機内の汚染、感光体の傷や摩耗等の問題が生じやすい傾向がある。
また、本発明の現像剤には、実質的な悪影響を与えない範囲内で更に他の添加剤、例えばテフロン粉末、ステアリン酸亜鉛粉末、ポリフッ化ビニリデン粉末の如き滑剤粉末;あるいは酸化セリウム粉末、炭化珪素粉末、チタン酸ストロンチウム粉末などの研磨剤;あるいは例えばカーボンブラック粉末、酸化亜鉛粉末、酸化スズ粉末等の導電性付与剤;また、逆極性の白色微粒子、および黒色微粒子を現像性向上剤として少量用いることもできる。
トナー用結着樹脂としては従来公知のものが挙げられる。例えば、ビニル樹脂あるいはポリエステル樹脂あるいはポリオール樹脂が挙げられる。ただし、離型剤との組合わせにおいて、そのSP値差が1.0以下になるものは好ましくない。例えば離型剤としてカルナウバワックスを使用した場合はスチレン−アクリル系樹脂は好ましい組み合わせではない。ただし、この場合、他の樹脂と混合系で使用することで使用可能となる場合もある。
本発明では、特にポリエステル樹脂又はポリオール樹脂を用いる。
ポリエステル樹脂としては以下のA群に示したような2価のアルコールと、B群に示したような二塩基酸塩からなるものであり、さらにC群に示したような3価以上のアルコールあるいはカルボン酸を第三成分として加えてもよい。
本発明では、特にポリエステル樹脂又はポリオール樹脂を用いる。
ポリエステル樹脂としては以下のA群に示したような2価のアルコールと、B群に示したような二塩基酸塩からなるものであり、さらにC群に示したような3価以上のアルコールあるいはカルボン酸を第三成分として加えてもよい。
A群: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、1,4−ビス(ヒドロキシメチル)シクロヘキサン、ビスフェノールA、水素添加ビスフェノールA、ポリオキシエチレン化ビスフェノールA、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)−2,2’−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン等。
B群:マレイン酸、フマール酸、メサコニン酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、フタール酸、イソフタール酸、テレフタール酸、シクロヘキサンジカルボン酸、コハク酸、アジピン酸、セバチン酸、マロン酸、リノレイン酸、またはこれらの酸無水物または低級アルコールのエステル等。
C群:グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等の3価以上のアルコール、トリメリト酸、ピロメリト酸等の3価以上のカルボン酸等。
ポリオール樹脂としては、エポキシ樹脂と2価フェノールのアルキレンオキサイド付加物、もしくはそのグリシジルエーテルとエポキシ基と反応する活性水素を分子中に1個有する化合物と、エポキシ樹脂と反応する活性水素を分子中に2個以上有する化合物を反応してなるものなどがある。その他にも必要に応じて以下の樹脂を混合して使用することもできる。
ビニル樹脂としては、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などのスチレン及びその置換体の単重合体: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−クロロ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、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など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、ポリ酢酸ビニル等がある。
エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、ブチラール樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂等。エポキシ樹脂としては、ビスフェノールAやビスフェノールF等のビスフェノールとエピクロロヒドリンとの重縮合物が代表的である。
本発明で用いる顔料としては以下のものが用いられる。
黒色顔料としては、カーボンブラック、オイルファーネスブラック、チャンネルブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、アニリンブラック等のアジン系色素、金属塩アゾ色素、金属酸化物、複合金属酸化物が挙げられる。
黄色顔料としては、カドミウムイエロー、ミネラルファストイエロー、ニッケルチタンイエロー、ネーブルスイエロー、ナフトールイエローS、ハンザイエローG、ハンザイエロー10G、ベンジジンイエローGR、キノリンイエローレーキ、パーマネントイエローNCG、タートラジンレーキが挙げられる。
また、橙色顔料としては、モリブデンオレンジ、パーマネントオレンジGTR、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、インダンスレンブリリアントオレンジRK、ベンジジンオレンジG、インダンスレンブリリアントオレンジGKが挙げられる。
赤色顔料としては、ベンガラ、カドミウムレッド、パーマネントレッド4R、リソールレッド、ピラゾロンレッド、ウォッチングレッドカルシウム塩、レーキレッドD、ブリリアントカーミン6B、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、アリザリンレーキ、ブリリアントカーミン3Bが挙げられる。
紫色顔料としては、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキが挙げられる。
青色顔料としては、コバルトブルー、アルカリブルー、ビクトリアブルーレーキ、フタロシアニンブルー、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー部分塩素化物、ファーストスカイブルー、インダンスレンブルーBCが挙げられる。
緑色顔料としては、クロムグリーン、酸化クロム、ピグメントグリーンB、マラカイトグリーンレーキ等がある。
これらは1種または2種以上を使用することができる。
黒色顔料としては、カーボンブラック、オイルファーネスブラック、チャンネルブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、アニリンブラック等のアジン系色素、金属塩アゾ色素、金属酸化物、複合金属酸化物が挙げられる。
黄色顔料としては、カドミウムイエロー、ミネラルファストイエロー、ニッケルチタンイエロー、ネーブルスイエロー、ナフトールイエローS、ハンザイエローG、ハンザイエロー10G、ベンジジンイエローGR、キノリンイエローレーキ、パーマネントイエローNCG、タートラジンレーキが挙げられる。
また、橙色顔料としては、モリブデンオレンジ、パーマネントオレンジGTR、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、インダンスレンブリリアントオレンジRK、ベンジジンオレンジG、インダンスレンブリリアントオレンジGKが挙げられる。
赤色顔料としては、ベンガラ、カドミウムレッド、パーマネントレッド4R、リソールレッド、ピラゾロンレッド、ウォッチングレッドカルシウム塩、レーキレッドD、ブリリアントカーミン6B、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、アリザリンレーキ、ブリリアントカーミン3Bが挙げられる。
紫色顔料としては、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキが挙げられる。
青色顔料としては、コバルトブルー、アルカリブルー、ビクトリアブルーレーキ、フタロシアニンブルー、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー部分塩素化物、ファーストスカイブルー、インダンスレンブルーBCが挙げられる。
緑色顔料としては、クロムグリーン、酸化クロム、ピグメントグリーンB、マラカイトグリーンレーキ等がある。
これらは1種または2種以上を使用することができる。
また、本発明における離型剤としては、キャンデリラワックス、カルナウバワックス、ライスワックスなどの天然ワックス、モンタンワックス、パラフィンワックス、サゾールワックス、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、アルキルリン酸エステル等がある。これらは、結着樹脂および定着ローラー表面材質により選択される。これら離型剤の融点は65〜120℃、さらに好ましくは65〜90℃である。65℃より低い場合にはトナーの保存時のブロッキングが発生しやすくなり、120℃より高い場合には定着ローラー温度が低い領域でオフセットが発生しやすくなる場合がある。離型剤としてはカルナウバワックスが好適に用いられる。
本発明のトナーには帯電制御剤を現像剤粒子に配合(内添)、または現像剤粒子と混合(外添)して用いることが好ましい。帯電制御剤によって、現像システムに応じた最適の荷電量コントロールが可能となる。トナーを正荷電性に制御するものとして、ニグロシンおよび四級アンモニウム塩、イミダゾール金属錯体や塩類を、単独あるいは2種類以上組み合わせて用いることができる。また、トナーを負荷電性に制御するものとしてサリチル酸金属錯体や塩類、有機ホウ素塩類、カリックスアレン系化合物等が用いられる。
本発明のトナーを二成分現像剤として使用する場合、キャリアとしては公知のものが使用可能であり、例えば鉄粉、フェライト粉、ニッケル粉、マグネタイト粉の如き磁性粒子あるいはこれら磁性粒子の表面をフッ素系樹脂、ビニル系樹脂、シリコーン系樹脂等で処理したもの、あるいは磁性粒子が樹脂中に分散されている磁性粒子分散樹脂粒子等が挙げられる。これら磁性キャリアの平均粒径は35〜75μmがよい。
また、本発明のトナーはトナー中に磁性粉を含有する磁性トナーとして用いてもよい。
本発明に係るトナーを作製する方法の一例としては、まず、前述した結着樹脂、着色剤としての顔料または染料、離型剤、帯電制御剤、その他の添加剤等をヘンシェルミキサーの如き混合機により充分に混合した後、連続式の2軸押出し機、例えば神戸製鋼所社製KTK型2軸押出し機、東芝機械社製TEM型2軸押出し機、池貝鉄工社製PCM型2軸押出し機、栗本鉄工所社製KEX型2軸押出し機や、連続式の1軸混練機、例えばブッス社製コ・ニーダ、KCK社混練機等の熱混練機を用いて構成材料をよく混練する。このとき、比エネルギーを増加する方法として、混練処理量を低下する方法や、混練機設定温度を低くし、混練物を高粘度状態で混練する方法を用いる。次に混練物を冷却後、ハンマーミル等を用いて粗粉砕し、更にジェット気流を用いた微粉砕機や機械式粉砕機により微粉砕し、旋回気流を用いた分級機やコアンダ効果を用いた分級機により所定の粒度に分級し、本発明のトナーを得る。
ついで、疎水性シリカからなる無機微粉体と該トナーをヘンシェルミキサーの如き混合機により充分混合し、ついで250メッシュ以上の篩を通過させ、粗大粒子、凝集粒子を除去し、トナーとする方法がある。
ついで、疎水性シリカからなる無機微粉体と該トナーをヘンシェルミキサーの如き混合機により充分混合し、ついで250メッシュ以上の篩を通過させ、粗大粒子、凝集粒子を除去し、トナーとする方法がある。
以下、本発明を製造例および実施例により具体的に説明するが、これは本発明をなんら限定するものではない。なお、以下の配合における部数は全て重量部である。
(実施例1)
結着樹脂 ポリエステル樹脂(流出開始温度:120℃) 100部
着色剤 カーボンブラック 10部
帯電制御剤 サルチル酸亜鉛塩 3部
離型剤 低分子量ポリエチレン(融点:95℃、
溶融粘度:0.05Pa・s(at120℃)、
DSC吸熱ピーク温度:90〜95℃) 5部
結着樹脂と離型剤の概略SP値差:1.8〜2.2
上記原材料をミキサーで十分に混合した後、東芝機械製TEM型2軸押出し機により混練時の比エネルギーが0.20kWH/kgになるように混練機温度設定、混練処理量を調整して、溶融混練し、混練物(1)を得た。混練物(1)を圧延冷却後カッターミルで粗粉砕し、ジェット気流を用いた微粉砕機で粉砕後、旋回式風力分級装置を用いて、4μm以下が22.6個数%、重量平均粒径7.31μmの粒度分布に分級した。さらに、母体着色粒子100部に対して、疎水性シリカ0.3部をヘンシェルミキサーにて混合しトナー(1A)を得た。更に、本トナーを粗粉分級し、重量平均粒径4μmのトナー(1B)を得た。トナー(1A)、トナー(1B)中の離型剤含有量をDSC測定による離型剤吸熱量で評価した結果、離型剤含有比率(吸熱量の比)はQ/q=0.870であった(Q:トナー(1A)の離型剤吸熱量、q:トナー(1B)の離型剤吸熱量)。更に、本トナーの流動性を評価するため、ゆるみ見掛け密度、凝集率を測定した結果を表2に示す。
結着樹脂 ポリエステル樹脂(流出開始温度:120℃) 100部
着色剤 カーボンブラック 10部
帯電制御剤 サルチル酸亜鉛塩 3部
離型剤 低分子量ポリエチレン(融点:95℃、
溶融粘度:0.05Pa・s(at120℃)、
DSC吸熱ピーク温度:90〜95℃) 5部
結着樹脂と離型剤の概略SP値差:1.8〜2.2
上記原材料をミキサーで十分に混合した後、東芝機械製TEM型2軸押出し機により混練時の比エネルギーが0.20kWH/kgになるように混練機温度設定、混練処理量を調整して、溶融混練し、混練物(1)を得た。混練物(1)を圧延冷却後カッターミルで粗粉砕し、ジェット気流を用いた微粉砕機で粉砕後、旋回式風力分級装置を用いて、4μm以下が22.6個数%、重量平均粒径7.31μmの粒度分布に分級した。さらに、母体着色粒子100部に対して、疎水性シリカ0.3部をヘンシェルミキサーにて混合しトナー(1A)を得た。更に、本トナーを粗粉分級し、重量平均粒径4μmのトナー(1B)を得た。トナー(1A)、トナー(1B)中の離型剤含有量をDSC測定による離型剤吸熱量で評価した結果、離型剤含有比率(吸熱量の比)はQ/q=0.870であった(Q:トナー(1A)の離型剤吸熱量、q:トナー(1B)の離型剤吸熱量)。更に、本トナーの流動性を評価するため、ゆるみ見掛け密度、凝集率を測定した結果を表2に示す。
ゆるみ見掛け密度はホソカワミクロン社製パウダーテスターPT−N型により250メッシュの篩上から落下したトナーをカップに捕集して、その重量から求めた。凝集率はホソカワミクロン社製パウダーテスターPT−N型により、篩は目開きが150μm、75μm、45μmを用い、振動時間60secの条件でサンプルを篩分けし次式により求めた。
得られた現像剤をリコー製imagioDA505にセットし、10万枚のランニング評価を行ない、耐久性、耐オフセット性、画像品質の評価を行なった。耐久性はランニング試験開始時及び10万枚複写後の現像剤の帯電量の変化で評価したが、その差は−0.9μC/gと実用上全く問題のない範囲であった。更に、定着温度を140〜210℃の範囲で調整し、ホットオフセットの発生温度を評価したところ、195℃と、実用上問題のない範囲であった。更に、画像品質の評価は、画像評価用標準S−3テストチャートの細線の分解能を拡大鏡にて観察し、1〜5のランク評価を行なった。数値が大きいほど細線の分解能が高く高解像度となる。評価結果を表2に示す。
(実施例2)
実施例1で分級条件を変更し、4μm以下が15.2個数%、重量平均粒径7.54μmの粒度分布に分級したこと以外は、すべて同一の条件で製造し、トナー(2A)を得た。更に、本トナーを粗粉分級し、重量平均粒径4μmのトナー(2B)を得た。トナー(2A)、トナー(2B)中の離型剤含有比率はQ/q=0.855であった。本トナー(2A)を実施例1と同様の方法で二成分現像剤を作成し、実施例1と同様の評価を実施した。評価結果を表2に示す。
実施例1で分級条件を変更し、4μm以下が15.2個数%、重量平均粒径7.54μmの粒度分布に分級したこと以外は、すべて同一の条件で製造し、トナー(2A)を得た。更に、本トナーを粗粉分級し、重量平均粒径4μmのトナー(2B)を得た。トナー(2A)、トナー(2B)中の離型剤含有比率はQ/q=0.855であった。本トナー(2A)を実施例1と同様の方法で二成分現像剤を作成し、実施例1と同様の評価を実施した。評価結果を表2に示す。
(実施例3)
実施例1の分級条件を4μm以下が8.3個数%、重量平均粒径7.72μmの粒度分布に分級したこと以外は、すべて同一の条件で製造し、トナー(3A)を得た。更に、本トナーを粗粉分級し、重量平均粒径4μmのトナー(3B)を得た。トナー(3A)、トナー(3B)中の離型剤含有比率はQ/q=0.833であった。本トナー(3A)を実施例1と同様の方法で二成分現像剤を作成し、実施例1と同様の評価を実施した。評価結果を表2に示す。
実施例1の分級条件を4μm以下が8.3個数%、重量平均粒径7.72μmの粒度分布に分級したこと以外は、すべて同一の条件で製造し、トナー(3A)を得た。更に、本トナーを粗粉分級し、重量平均粒径4μmのトナー(3B)を得た。トナー(3A)、トナー(3B)中の離型剤含有比率はQ/q=0.833であった。本トナー(3A)を実施例1と同様の方法で二成分現像剤を作成し、実施例1と同様の評価を実施した。評価結果を表2に示す。
(実施例4)
実施例1で混練時の比エネルギーが0.32kWH/kgになるようにしたこと以外は、実施例1と同様の方法で混練物(2)を得た。混練物(2)を圧延冷却後カッターミルで粗粉砕し、ジェット気流を用いた微粉砕機で粉砕後、旋回式風力分級装置を用いて、4μm以下が8.1個数%、重量平均粒径7.50μmの粒度分布に分級し、実施例1と同様の方法によりトナー(4A)を得た。更に、本トナーを粗粉分級し、重量平均粒径4μmのトナー(4B)を得た。トナー(4A)、トナー(4B)中の離型剤含有比率はQ/q=0.917であった。本トナー(4A)を実施例1と同様の方法で二成分現像剤を作成し、実施例1と同様の評価を実施した。評価結果を表2に示す。
実施例1で混練時の比エネルギーが0.32kWH/kgになるようにしたこと以外は、実施例1と同様の方法で混練物(2)を得た。混練物(2)を圧延冷却後カッターミルで粗粉砕し、ジェット気流を用いた微粉砕機で粉砕後、旋回式風力分級装置を用いて、4μm以下が8.1個数%、重量平均粒径7.50μmの粒度分布に分級し、実施例1と同様の方法によりトナー(4A)を得た。更に、本トナーを粗粉分級し、重量平均粒径4μmのトナー(4B)を得た。トナー(4A)、トナー(4B)中の離型剤含有比率はQ/q=0.917であった。本トナー(4A)を実施例1と同様の方法で二成分現像剤を作成し、実施例1と同様の評価を実施した。評価結果を表2に示す。
(比較例1)
結着樹脂 ポリエステル樹脂(流出開始温度:125℃) 100部
着色剤 カーボンブラック 10部
帯電制御剤 サルチル酸亜鉛塩 3部
離型剤 低分子量ポリエチレン(融点:90℃、
溶融粘度:0.06Pa・s(at1250℃)、
DSC吸熱ピーク温度:85〜90℃) 3部
結着樹脂と離型剤のSP値差:1.3〜1.7
上記原材料をミキサーで十分に混合した後、東芝機械製TEM型2軸押出し機により混練時の比エネルギーが0.16kWH/kgになるように混練機温度設定、混練処理量を調整して、溶融混練し、混練物(3)を得た。混練物(3)を圧延冷却後カッターミルで粗粉砕し、ジェット気流を用いた微粉砕機で粉砕後、旋回式風力分級装置を用いて、4μm以下が10.6個数%、重量平均粒径7.67μmの粒度分布に分級し、実施例1と同様の方法によりトナー(5A)を得た。更に、本トナーを粗粉分級し、重量平均粒径4μmのトナー(5B)を得た。トナー(5A)、トナー(5B)中の離型剤含有比率はQ/q=0.901であった。本トナー(5A)を実施例1と同様の方法で二成分現像剤を作成し、実施例1と同様の評価を実施した。評価結果を表2に示す。
結着樹脂 ポリエステル樹脂(流出開始温度:125℃) 100部
着色剤 カーボンブラック 10部
帯電制御剤 サルチル酸亜鉛塩 3部
離型剤 低分子量ポリエチレン(融点:90℃、
溶融粘度:0.06Pa・s(at1250℃)、
DSC吸熱ピーク温度:85〜90℃) 3部
結着樹脂と離型剤のSP値差:1.3〜1.7
上記原材料をミキサーで十分に混合した後、東芝機械製TEM型2軸押出し機により混練時の比エネルギーが0.16kWH/kgになるように混練機温度設定、混練処理量を調整して、溶融混練し、混練物(3)を得た。混練物(3)を圧延冷却後カッターミルで粗粉砕し、ジェット気流を用いた微粉砕機で粉砕後、旋回式風力分級装置を用いて、4μm以下が10.6個数%、重量平均粒径7.67μmの粒度分布に分級し、実施例1と同様の方法によりトナー(5A)を得た。更に、本トナーを粗粉分級し、重量平均粒径4μmのトナー(5B)を得た。トナー(5A)、トナー(5B)中の離型剤含有比率はQ/q=0.901であった。本トナー(5A)を実施例1と同様の方法で二成分現像剤を作成し、実施例1と同様の評価を実施した。評価結果を表2に示す。
(比較例2)
結着樹脂 ポリエステル樹脂(流出開始温度:127℃) 100部
着色剤 カーボンブラック 10部
帯電制御剤 サルチル酸亜鉛塩 3部
離型剤 低分子量ポリエチレン(融点:90℃、
溶融粘度:0.08Pa・s(at1250℃)、
DSC吸熱ピーク温度:85〜90℃) 8部
結着樹脂と離型剤のSP値差:2.6〜3.0
上記原材料をミキサーで十分に混合した後、東芝機械製TEM型2軸押出し機
により混練時の比エネルギーが0.15kWH/kgになるように混練機温度設定、混練処理量を調整して、溶融混練し、混練物(4)を得た。混練物(4)を圧延冷却後カッターミルで粗粉砕し、ジェット気流を用いた微粉砕機で粉砕後、旋回式風力分級装置を用いて、4μm以下が6.8個数%、重量平均粒径9.53μmの粒度分布に分級し、実施例1と同様の方法によりトナー(6A)を得た。更に、本トナーを粗粉分級し、重量平均粒径4μmのトナー(6B)を得た。トナー(6A)、トナー(6B)中の離型剤含有比率はQ/q=0.781であった。本トナー(6A)を実施例1と同様の方法で二成分現像剤を作成し、実施例1と同様の評価を実施した。評価結果を表2に示す。
結着樹脂 ポリエステル樹脂(流出開始温度:127℃) 100部
着色剤 カーボンブラック 10部
帯電制御剤 サルチル酸亜鉛塩 3部
離型剤 低分子量ポリエチレン(融点:90℃、
溶融粘度:0.08Pa・s(at1250℃)、
DSC吸熱ピーク温度:85〜90℃) 8部
結着樹脂と離型剤のSP値差:2.6〜3.0
上記原材料をミキサーで十分に混合した後、東芝機械製TEM型2軸押出し機
により混練時の比エネルギーが0.15kWH/kgになるように混練機温度設定、混練処理量を調整して、溶融混練し、混練物(4)を得た。混練物(4)を圧延冷却後カッターミルで粗粉砕し、ジェット気流を用いた微粉砕機で粉砕後、旋回式風力分級装置を用いて、4μm以下が6.8個数%、重量平均粒径9.53μmの粒度分布に分級し、実施例1と同様の方法によりトナー(6A)を得た。更に、本トナーを粗粉分級し、重量平均粒径4μmのトナー(6B)を得た。トナー(6A)、トナー(6B)中の離型剤含有比率はQ/q=0.781であった。本トナー(6A)を実施例1と同様の方法で二成分現像剤を作成し、実施例1と同様の評価を実施した。評価結果を表2に示す。
(比較例3)
結着樹脂 ポリエステル樹脂(流出開始温度:125℃) 100部
着色剤 カーボンブラック 10部
帯電制御剤 サルチル酸亜鉛塩 3部
離型剤 低分子量ポリエチレン(融点:88℃、
溶融粘度:0.06Pa・s(at1250℃)、
DSC吸熱ピーク温度:85〜90℃) 10部
結着樹脂と離型剤のSP値差:2.0〜2.4
上記原材料をミキサーで十分に混合した後、東芝機械製TEM型2軸押出し機
により混練時の比エネルギーが0.21kWH/kgになるように混練機温度設定、混練処理量を調整して、溶融混練し、混練物(5)を得た。混練物(5)を圧延冷却後カッターミルで粗粉砕し、ジェット気流を用いた微粉砕機で粉砕後、旋回式風力分級装置を用いて、4μm以下が7.4個数%、重量平均粒径10.02μmの粒度分布に分級し、実施例1と同様の方法によりトナー(7A)を得た。更に、本トナーを粗粉分級し、重量平均粒径4μmのトナー(7B)を得た。トナー(7A)、トナー(7B)中の離型剤含有比率はQ/q=0.833であった。本トナー(7A)を実施例1と同様の方法で二成分現像剤を作成し、実施例1と同様の評価を実施した。評価結果を表2に示す。
結着樹脂 ポリエステル樹脂(流出開始温度:125℃) 100部
着色剤 カーボンブラック 10部
帯電制御剤 サルチル酸亜鉛塩 3部
離型剤 低分子量ポリエチレン(融点:88℃、
溶融粘度:0.06Pa・s(at1250℃)、
DSC吸熱ピーク温度:85〜90℃) 10部
結着樹脂と離型剤のSP値差:2.0〜2.4
上記原材料をミキサーで十分に混合した後、東芝機械製TEM型2軸押出し機
により混練時の比エネルギーが0.21kWH/kgになるように混練機温度設定、混練処理量を調整して、溶融混練し、混練物(5)を得た。混練物(5)を圧延冷却後カッターミルで粗粉砕し、ジェット気流を用いた微粉砕機で粉砕後、旋回式風力分級装置を用いて、4μm以下が7.4個数%、重量平均粒径10.02μmの粒度分布に分級し、実施例1と同様の方法によりトナー(7A)を得た。更に、本トナーを粗粉分級し、重量平均粒径4μmのトナー(7B)を得た。トナー(7A)、トナー(7B)中の離型剤含有比率はQ/q=0.833であった。本トナー(7A)を実施例1と同様の方法で二成分現像剤を作成し、実施例1と同様の評価を実施した。評価結果を表2に示す。
(実施例5)
結着樹脂 ポリオール樹脂(流出開始温度:120℃) 100部
着色剤 カーボンブラック 10部
帯電制御剤 サルチル酸亜鉛塩 3部
離型剤 カルナウバワックス(融点:82℃、
溶融粘度:0.05Pa・s(at120℃)、
DSC吸熱ピーク温度:78〜85℃) 5部
結着樹脂と離型剤のSP値差:1.6〜2.0
上記原材料をミキサーで十分に混合した後、ブッス社製コ・ニーダにより混練時の比エネルギーが0.21kWH/kgになるように混練機温度設定、混練処理量を調整して、溶融混練し、混練物(6)を得た。混練物(6)を圧延冷却後カッターミルで粗粉砕し、ジェット気流を用いた微粉砕機で粉砕後、旋回式風力分級装置を用いて、4μm以下が16.0個数%、重量平均粒径7.48μmの粒度分布に分級し、実施例1と同様の方法によりトナー(8A)を得た。更に、本トナーを粗粉分級し、重量平均粒径4μmのトナー(8B)を得た。トナー(8A)、トナー(8B)中の離型剤含有比率はQ/q=0.909であった。本トナー(8A)を実施例1と同様の方法で二成分現像剤を作成し、実施例1と同様の評価を実施した。評価結果を表2に示す。
結着樹脂 ポリオール樹脂(流出開始温度:120℃) 100部
着色剤 カーボンブラック 10部
帯電制御剤 サルチル酸亜鉛塩 3部
離型剤 カルナウバワックス(融点:82℃、
溶融粘度:0.05Pa・s(at120℃)、
DSC吸熱ピーク温度:78〜85℃) 5部
結着樹脂と離型剤のSP値差:1.6〜2.0
上記原材料をミキサーで十分に混合した後、ブッス社製コ・ニーダにより混練時の比エネルギーが0.21kWH/kgになるように混練機温度設定、混練処理量を調整して、溶融混練し、混練物(6)を得た。混練物(6)を圧延冷却後カッターミルで粗粉砕し、ジェット気流を用いた微粉砕機で粉砕後、旋回式風力分級装置を用いて、4μm以下が16.0個数%、重量平均粒径7.48μmの粒度分布に分級し、実施例1と同様の方法によりトナー(8A)を得た。更に、本トナーを粗粉分級し、重量平均粒径4μmのトナー(8B)を得た。トナー(8A)、トナー(8B)中の離型剤含有比率はQ/q=0.909であった。本トナー(8A)を実施例1と同様の方法で二成分現像剤を作成し、実施例1と同様の評価を実施した。評価結果を表2に示す。
(比較例4)
実施例1で混練時の混練機設定温度を高く、混練処理量を多くして、比エネルギーが0.09kWH/kgになるようにしたこと以外は、実施例1と同様の方法で混練物(7)を得た。混練物(7)を圧延冷却後カッターミルで粗粉砕し、ジェット気流を用いた微粉砕機で粉砕後、旋回式風力分級装置を用いて、4μm以下が15.3個数%、重量平均粒径7.55μmの粒度分布に分級し、実施例1と同様の方法によりトナー(9A)を得た。更に、本トナーを粗粉分級し、重量平均粒径4μmのトナー(9B)を得た。トナー(9A)、トナー(9B)中の離型剤含有比率はQ/q=0.758であった。本トナー(9A)を実施例1と同様の方法で二成分現像剤を作成し、実施例1と同様の評価を実施した。評価結果を表2に示す。
実施例1で混練時の混練機設定温度を高く、混練処理量を多くして、比エネルギーが0.09kWH/kgになるようにしたこと以外は、実施例1と同様の方法で混練物(7)を得た。混練物(7)を圧延冷却後カッターミルで粗粉砕し、ジェット気流を用いた微粉砕機で粉砕後、旋回式風力分級装置を用いて、4μm以下が15.3個数%、重量平均粒径7.55μmの粒度分布に分級し、実施例1と同様の方法によりトナー(9A)を得た。更に、本トナーを粗粉分級し、重量平均粒径4μmのトナー(9B)を得た。トナー(9A)、トナー(9B)中の離型剤含有比率はQ/q=0.758であった。本トナー(9A)を実施例1と同様の方法で二成分現像剤を作成し、実施例1と同様の評価を実施した。評価結果を表2に示す。
(比較例5)
比較例2で混練時の混練機設定温度を高く、混練処理量を多くして、比エネルギーが0.08kWH/kgになるようにしたこと以外は、比較例2と同様の方法で混練物(8)を得た。混練物(8)を圧延冷却後カッターミルで粗粉砕し、ジェット気流を用いた微粉砕機で粉砕後、旋回式風力分級装置を用いて、4μm以下が7.2個数%、重量平均粒径10.11μmの粒度分布に分級し、比較例2と同様の方法によりトナー(10A)を得た。更に、本トナーを粗粉分級し、重量平均粒径4μmのトナー(10B)を得た。トナー(10A)、トナー(10B)中の離型剤含有比率はQ/q=0.752であった。更に、本トナー(10A)を重量平均粒径が7.1μmになるように再分級し、トナー(10C)を得た。トナー(10A)、トナー(10C)中の離型剤含有比率はQ/qc=0.847であった(qc:トナー(10C)の離型剤含有率)。本トナー(10A)を実施例1と同様の方法で二成分現像剤を作成し、実施例1と同様の評価を実施した。評価結果を表2に示す。
比較例2で混練時の混練機設定温度を高く、混練処理量を多くして、比エネルギーが0.08kWH/kgになるようにしたこと以外は、比較例2と同様の方法で混練物(8)を得た。混練物(8)を圧延冷却後カッターミルで粗粉砕し、ジェット気流を用いた微粉砕機で粉砕後、旋回式風力分級装置を用いて、4μm以下が7.2個数%、重量平均粒径10.11μmの粒度分布に分級し、比較例2と同様の方法によりトナー(10A)を得た。更に、本トナーを粗粉分級し、重量平均粒径4μmのトナー(10B)を得た。トナー(10A)、トナー(10B)中の離型剤含有比率はQ/q=0.752であった。更に、本トナー(10A)を重量平均粒径が7.1μmになるように再分級し、トナー(10C)を得た。トナー(10A)、トナー(10C)中の離型剤含有比率はQ/qc=0.847であった(qc:トナー(10C)の離型剤含有率)。本トナー(10A)を実施例1と同様の方法で二成分現像剤を作成し、実施例1と同様の評価を実施した。評価結果を表2に示す。
(比較例6)
比較例2で、比エネルギーが0.11kWH/kgになるようにしたこと以外は、比較例2と同様の方法で混練物(9)を得た。混練物(9)を圧延冷却後カッターミルで粗粉砕し、ジェット気流を用いた微粉砕機で粉砕後、旋回式風力分級装置を用いて、4μm以下が5.5個数%、重量平均粒径12.50μmの粒度分布に分級し、比較例2と同様の方法によりトナー(11A)を得た。更に、本トナーを粗粉分級し、重量平均粒径4μmのトナー(11B)を得た。トナー(11A)、トナー(11B)中の離型剤含有比率はQ/q=0.781であった。本トナー(11A)を実施例1と同様の方法で二成分現像剤を作成し、実施例1と同様の評価を実施した。評価結果を表2に示す。
比較例2で、比エネルギーが0.11kWH/kgになるようにしたこと以外は、比較例2と同様の方法で混練物(9)を得た。混練物(9)を圧延冷却後カッターミルで粗粉砕し、ジェット気流を用いた微粉砕機で粉砕後、旋回式風力分級装置を用いて、4μm以下が5.5個数%、重量平均粒径12.50μmの粒度分布に分級し、比較例2と同様の方法によりトナー(11A)を得た。更に、本トナーを粗粉分級し、重量平均粒径4μmのトナー(11B)を得た。トナー(11A)、トナー(11B)中の離型剤含有比率はQ/q=0.781であった。本トナー(11A)を実施例1と同様の方法で二成分現像剤を作成し、実施例1と同様の評価を実施した。評価結果を表2に示す。
(比較例7)
実施例1で得られた混練物(1)を、分級条件を変更し、4μm以下が10.1個数%、重量平均粒径4.8μmの粒度分布に分級し、実施例1と同様の方法によりトナー(12A)を得た。ここで、重量平均粒径4.8μmにするためには、粉砕時の処理量を半分以下にし、更に分級における歩留まりを50%程度にしなくてはならず、非常に生産性の悪いものとなった。更に、本トナーを粗粉分級し、重量平均粒径4μmのトナー(12B)を得た。トナー(12A)、トナー(12B)中の離型剤含有比率はQ/q=0.952であった。本トナー(12A)を実施例1と同様の方法で二成分現像剤を作成し、実施例1と同様の評価を実施した。評価結果を表2に示す。
実施例1で得られた混練物(1)を、分級条件を変更し、4μm以下が10.1個数%、重量平均粒径4.8μmの粒度分布に分級し、実施例1と同様の方法によりトナー(12A)を得た。ここで、重量平均粒径4.8μmにするためには、粉砕時の処理量を半分以下にし、更に分級における歩留まりを50%程度にしなくてはならず、非常に生産性の悪いものとなった。更に、本トナーを粗粉分級し、重量平均粒径4μmのトナー(12B)を得た。トナー(12A)、トナー(12B)中の離型剤含有比率はQ/q=0.952であった。本トナー(12A)を実施例1と同様の方法で二成分現像剤を作成し、実施例1と同様の評価を実施した。評価結果を表2に示す。
(比較例8)
結着樹脂 スチレン-アクリル樹脂(流出開始温度:120℃) 100部
着色剤 カーボンブラック 10部
帯電制御剤 サルチル酸亜鉛塩 3部
離型剤 カルナウバワックス(融点:82℃、
溶融粘度:0.05Pa・s(at120℃)、
DSC吸熱ピーク温度:78〜85℃) 5部
結着樹脂と離型剤のSP値差:1.0以下
上記原材料をミキサーで十分に混合した後、ブッス社製コ・ニーダにより混練時の比エネルギーが0.20kWH/kgになるように混練機温度設定、混練処理量を調整して、溶融混練し、混練物(10)を得た。混練物(10)を圧延冷却後カッターミルで粗粉砕し、ジェット気流を用いた微粉砕機で粉砕後、旋回式風力分級装置を用いて、4μm以下が14.8個数%、重量平均粒径7.52μmの粒度分布に分級し、実施例1と同様の方法によりトナー(13A)を得た。更に、本トナーを粗粉分級し、重量平均粒径4μmのトナー(13B)を得た。トナー(13A)、トナー(13B)中の離型剤含有比率はQ/q=0.990であった。本トナー(13A)を実施例1と同様の方法で二成分現像剤を作成し、実施例1と同様の評価を実施した。評価結果を表2に示す。
結着樹脂 スチレン-アクリル樹脂(流出開始温度:120℃) 100部
着色剤 カーボンブラック 10部
帯電制御剤 サルチル酸亜鉛塩 3部
離型剤 カルナウバワックス(融点:82℃、
溶融粘度:0.05Pa・s(at120℃)、
DSC吸熱ピーク温度:78〜85℃) 5部
結着樹脂と離型剤のSP値差:1.0以下
上記原材料をミキサーで十分に混合した後、ブッス社製コ・ニーダにより混練時の比エネルギーが0.20kWH/kgになるように混練機温度設定、混練処理量を調整して、溶融混練し、混練物(10)を得た。混練物(10)を圧延冷却後カッターミルで粗粉砕し、ジェット気流を用いた微粉砕機で粉砕後、旋回式風力分級装置を用いて、4μm以下が14.8個数%、重量平均粒径7.52μmの粒度分布に分級し、実施例1と同様の方法によりトナー(13A)を得た。更に、本トナーを粗粉分級し、重量平均粒径4μmのトナー(13B)を得た。トナー(13A)、トナー(13B)中の離型剤含有比率はQ/q=0.990であった。本トナー(13A)を実施例1と同様の方法で二成分現像剤を作成し、実施例1と同様の評価を実施した。評価結果を表2に示す。
Claims (11)
- 少なくとも結着樹脂、着色剤、離型剤を有するトナーにおいて、該結着樹脂としてポリエステル樹脂又はポリオール樹脂を用い、重量平均粒径が5〜7.72μm、4μm以下のトナー粒子を35個数%以下含有しており、DSC測定における離型剤吸熱量が、該トナーを粗粉分級した重量平均粒径が4μmのトナー粒子の離型剤吸熱量(q)と、トナー全体の離型剤吸熱量(Q)の比がQ/q=0.98〜0.77であり、しかも該離型剤のトナー全体に対する量が3〜8重量%であり、かつ該トナーは疎水性シリカを有することを特徴とするトナー。
- 該離型剤の融点は65〜90℃であることを特徴とする請求項1に記載のトナー。
- 該結着樹脂の流出開始温度における該離型剤の溶融粘度が0.04〜0.12Pa・sであることを特徴とする請求項1又は2に記載のトナー。
- 該離型剤と該結着樹脂のSP値差が1.0〜3.5であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のトナー。
- 該離型剤と該結着樹脂のSP値差が1.3〜2.7であることを特徴とする請求項4に記載のトナー。
- 該離型剤がカルナウバワックスであることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載のトナー。
- 該トナーが二成分トナーであることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載のトナー。
- 該トナーはトナーボトルと現像部が一体となったカートリッジ形式のボトルに充填された一成分トナーであることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載のトナー。
- 潜像担持体上の潜像を現像して、トナー像を形成し、形成したトナー像を潜像担持体から転写し、この転写画像をオイルを塗布するための機能を具備しない接触式加熱ローラーで定着する画像形成方法において、該トナーとして請求項1乃至7のいずれか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。
- 結着樹脂、着色剤、離型剤を粉体状態で混合する工程、結着樹脂、着色剤、離型剤を溶融混練する工程、混練物を粉砕する工程、粉砕工程で得られた粒子を分級し所定の粒度分布にする分級工程、分級工程で得られた母体着色粒子に疎水性シリカを混合する工程を有し、前記混練工程において、混練物出口温度が結着樹脂の流出開始温度+30℃以下、離型剤の融点以上の温度であり、かつ、混練物に加わる比エネルギーを0.1kWH/kg以上とすることを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載のトナーの製造方法。
- 結着樹脂、着色剤、離型剤を粉体状態で混合する工程、結着樹脂、着色剤、離型剤を溶融混練する工程、混練物を粉砕する工程、粉砕工程で得られた粒子を分級し所定の粒度分布にする分級工程、分級工程で得られた母体着色粒子に疎水性シリカを混合する工程を有し、前記混練工程において、混練物出口温度が結着樹脂の流出開始温度+20℃以下、離型剤の融点以上の温度であり、かつ、混練物に加わる比エネルギーを0.2kWH/kg以上とすることを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載のトナーの製造方法。
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Legal Events
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A02 | Decision of refusal |
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