JP2010060783A - トナー - Google Patents

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JP2010060783A JP2008225672A JP2008225672A JP2010060783A JP 2010060783 A JP2010060783 A JP 2010060783A JP 2008225672 A JP2008225672 A JP 2008225672A JP 2008225672 A JP2008225672 A JP 2008225672A JP 2010060783 A JP2010060783 A JP 2010060783A
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健太 上倉
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和已 吉▲崎▼
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Abstract

【課題】トナーの着色力、彩度および帯電安定性の向上を達成すること。
【解決手段】結着樹脂、着色剤を含有し、水系媒体中でせん断力によって造粒することにより得られるトナー粒子を有し、前記着色剤はモノアゾ顔料または表面処理をされたモノアゾ顔料組成物であり、前記着色剤100mgを20℃のキシレン150gで1時間抽出した抽出液Aの、波長416nmにおける吸光度をAbs.(20)、前記着色剤100mgを70℃のキシレン150gで1時間抽出した抽出液Bの、波長416nmにおける吸光度をAbs.(70)とした時、Abs.(20)とAbs.(70)が特定の式を満たすことを特徴とする。
【選択図】なし

Description

本発明は、電子写真法、静電記録法、磁気記録法、トナージェット法の如き記録方法に用いられるトナーに関するものである。
近年、トナーを用いた画像形成においてフルカラー化、高画質化への要求が高まってきている。画像の高画質、高精細化には懸濁重合法、乳化凝集法、溶解懸濁法に代表される重合法を用いたケミカルトナーを用いることが有効である。しかしながら、ケミカルトナーにおいては着色剤を含有する樹脂を高温・高せん断力で混練する粉砕トナーと比較してトナー中における着色剤の分散性が悪く、高着色力、高彩度の画像が得られにくいという問題があった。また、製造工程中に水系媒体中でせん断力によって造粒する工程を持つトナーにおいては着色剤の偏在により造粒安定性・帯電安定性が低下するという問題があった。
上記問題を解決するために、トナー中での着色剤の分散を促し、さらに凝集を抑制することでトナー中に着色剤を均一に分散する工夫がなされてきた。特許文献1ではアミノ基および酸性基を持つアクリル系共重合体を顔料分散剤として用いること、特許文献2では酸価とアミン価を持つ分散剤を表面が酸性に処理された顔料と組み合わせて用いることがそれぞれ提案されている。また、特許文献3では懸濁重合法において特定の酸価とアミン価を持つ顔料分散剤と非ジアリライド系顔料を組み合わせて用いることが提案されている。さらに、特許文献4および5ではロジンおよびロジン誘導体によって顔料を処理することが提案されている。
特開2007−94352号公報 特開2007−86714号公報 特開2006−72103号公報 特開平4−242750号公報 特開平9−160299号公報
上記従来例では着色剤の表面処理によりトナー中での着色剤の凝集は抑制可能であるが、更なる着色剤の微分散は達成することが困難であった。
本発明の目的は、上述の問題点を解決した乾式トナーを提供するものである。すなわち、着色剤の凝集を抑制し、さらに着色剤を微分散することで高着色力、高彩度の画像を得ることができ、同時に帯電安定性、耐久安定性に優れたトナーを提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明は、結着樹脂、着色剤を少なくとも含有し、水系媒体中でせん断力によって造粒することにより得られるトナー粒子を有するトナーであって、
前記着色剤はモノアゾ顔料または表面処理をされたモノアゾ顔料組成物であり、前記着色剤100mgを20℃のキシレン150gで1時間抽出した抽出液Aの、波長416nmにおける吸光度をAbs.(20)、前記着色剤100mgを70℃のキシレン150gで1時間抽出した抽出液Bの、波長416nmにおける吸光度をAbs.(70)とした時、Abs.(20)とAbs.(70)が下記式
1.50≦Abs.(70)≦2.50
Abs.(20)/Abs.(70)≦0.80
を満たすトナーであることを特徴とする。
本発明により、トナー中における着色剤の凝集を抑制し、さらに着色剤を微分散することで高着色力、高彩度の画像を得ることができ、同時に帯電安定性、耐久安定性に優れたトナーが提供される。
本発明者らは鋭意検討の結果、結着樹脂、着色剤を少なくとも含有し、水系媒体中で造粒することによって得られるトナーにおいて、着色剤としてモノアゾ顔料あるいは表面処理されたモノアゾ顔料組成物を用い、Abs.(70)およびAbs.(20)を本発明の範囲内とすることでトナーの着色力、彩度が高まり、同時に帯電安定性、耐久安定性が向上することを見出し、本発明を完成するに至った。
以下に本発明を詳細に説明する。
その製造工程に水系媒体中での造粒工程を有するトナーにおいては、造粒工程中における着色剤の分散状態は造粒安定性に大きな影響を与えるばかりでなく、トナー中の着色剤の分散状態に大きく影響すると考えられている。即ち、造粒工程中の着色剤の分散状態が良好な場合には造粒安定性がよく、トナー中の着色剤の分散も良好な傾向がある。また、造粒安定性が良好な場合にはトナー粒子間の物性のばらつきが少ないため帯電安定性および耐久安定性に優れる傾向がある。
一般的に造粒工程は40℃以上で行われるため、この温度域での着色剤の分散状態はトナー中の着色剤の分散状態に影響する。
本発明においてAbs.(70)およびAbs.(20)はそれぞれ70℃および20℃における着色剤のキシレンへの溶出量を表現している。この数値は造粒時および保管時における着色剤の分散媒への溶出量を表現していると本発明者らは推定している。
本発明者らは、トナー製造時の造粒工程において着色剤が適切な量溶出することで着色剤が微分散化するとともに、溶出した着色剤が着色剤の分散剤としても機能することで結果として着色剤の均一な微分散が達成されたと推定している。また、本発明者らは、保管時において着色剤の溶出量が多い場合には着色剤の分散媒との接触が多く、着色剤の変質が引き起こされるとともに着色剤の再凝集が促されると推定している。その場合には着色剤の変質および再凝集により画像濃度、彩度、帯電安定性および造粒安定性に弊害が生じると推定している。
即ち、Abs.(70)を本発明の範囲内とすることで、造粒工程中の着色剤の溶出量が最適となり、着色剤の均一な微分散が達成されたと推定される。また、Abs.(20)がAbs.(70)と比較して小さな値をとる必要があり、Abs.(20)とAbs.(70)が(2)式を満たすことで、粒子を生成させる温度においてのみ着色剤の分散媒に対する溶出が起こるため、低温時における着色剤の再凝集を抑制するとともに着色剤の分散媒との接触による変質が最小限に抑えられると推定している。
具体的には着色剤のAbs.(70)は1.50乃至2.50に存在する。好ましくは1.70乃至2.40に存在する。
上記Abs.(70)が1.50乃至2.50に存在する場合には上記理由によりトナー中における着色剤の分散が促され、トナーの着色力、彩度が高まる。また、トナーの造粒安定性、帯電安定性が高まる。
上記Abs.(70)が1.70乃至2.40に存在する場合には上記効果はより向上する。
上記Abs.(70)が1.50未満の場合にはトナー製造時における着色剤の溶出量が最適値より少なくなるため、充分な着色剤の分散性が得られない。また、上記Abs.(70)が2.50を超える場合にはトナー製造時における着色剤の溶出量が最適値より多いため、着色剤と分散媒との接触による着色剤の変質が起こり、着色力、彩度への弊害が生じる。
また、着色剤のAbs.(70)とAbs.(20)は
Abs.(20)/Abs.(70)≦0.80
を満たす。好ましくは、
Abs.(20)/Abs.(70)≦0.70
を満たす。
上記着色剤のAbs.(70)とAbs.(20)がAbs.(20)/Abs.(70)≦0.80を満たす場合には、低温時の着色剤の溶出が抑えられるため、着色剤と分散媒との接触による着色剤の変質および再凝集が最低限に抑えられ、着色力、彩度、帯電安定性および造粒安定性が向上する。
上記着色剤のAbs.(70)とAbs.(20)がAbs.(20)/Abs.(70)≦0.70を満たす場合には上記効果はより向上する。
上記着色剤のAbs.(20)とAbs.(70)が0.8<Abs.(20)/Abs.(70)を満たす場合には低温時における着色剤の分散媒への溶出量が最適値より多くなるため、着色剤と分散媒との接触による着色剤の変質および再凝集が起こり、着色力、彩度、帯電安定性および造粒安定性への弊害が生じる。
また、本発明者らは着色剤のAbs.(20)が(3)式を満たすことで、低温時の着色剤の分散媒への溶出がより抑えられることでより着色力、彩度、帯電安定性および造粒安定性が向上すると推定している。
具体的にはAbs.(20)が0.80乃至1.40であることが好ましく、0.80乃至1.20であることがより好ましい。
上記着色剤のAbs.(20)が0.80乃至1.40である場合には低温時の着色剤の溶出がより抑えられるため、着色剤と分散媒との接触による着色剤の変質が最低限に抑えられ、着色力、彩度、帯電安定性および造粒安定性が向上する。上記着色剤のAbs.(20)が0.80乃至1.20である場合には上記効果はより向上する。
また、着色剤のAbs.(70)およびAbs.(20)に関する上記条件は着色剤の表面処理剤あるいは添加剤の物性および添加量を適切に選択することで満たすことが可能である。
前記着色剤の揮発分測定装置により測定した2−アルキルフラン類の含有量を本発明の範囲内にすることでトナーの着色力、彩度、造粒安定性および帯電安定性がより向上する。
メカニズムは明らかではないが本発明において2−アルキルフラン類を用いることでフラン環と顔料中の芳香族環および官能基とがスタッキングおよび水素結合により結合し、アルキル基が立体障害となることで顔料の分散性が向上したと本発明者らは推定している。また、前記2−アルキルフラン類は前述した通り、主として着色剤とスタッキングした状態で存在すると考えられる。一方で一部の2−アルキルフラン類は着色剤から遊離した状態で存在していると考えられる。この遊離の2−アルキルフラン類は定着工程においてその分子運動が活発になることで前記着色剤同士の凝集を抑制し、より高い着色力が得られたものと本発明者らは推定している。着色剤の揮発分測定により観測される2−アルキルフラン類はこの遊離の2−アルキルフラン類と考えられ、その量が最適値となることでトナーの着色力がより高まると本発明者らは推定している。
具体的には本発明のトナーは前記着色剤の揮発分測定装置により測定した2−アルキルフラン類の含有量が200ppb以上1000ppb以下であることが好ましい。
揮発分測定装置により測定した2−アルキルフラン類の含有量が200ppb以上1000ppb以下である場合、2−アルキルフラン類の含有量が最適となりトナーの着色力、彩度、造粒安定性および帯電安定性がより向上する。また、造粒工程の温度域では2−アルキルフラン類の分子運動が活発になるため、着色剤の分散媒への溶出を促すと本発明者らは推定している。
また、本発明のトナーは2−アルキルフラン類が2−ペンチルフランであることがより好ましい。2−アルキルフラン類が2−ペンチルフランである場合にはアルキル基の鎖長が最適であり、分散安定化効果と分散媒への着色剤の溶出への効果が最適となると本発明者らは推定している。
本発明のトナーはモノアゾ顔料あるいは表面処理されたモノアゾ顔料組成物を少なくとも含有する。
モノアゾ顔料は着色力が高く、また、キシレンへの溶解性が適度である。よって、トナーの着色力、彩度、造粒安定性および帯電安定性が最適となる。中でもC.I.Pigment Yellow73,74および111を用いることが好ましい。上記顔料は特に着色力が他のモノアゾ顔料と比較して高いためトナーの着色力、彩度が最適となる。さらにC.I.Pigment Yellow74を用いることが好ましい。C.I.Pigment Yellow74は特に着色力が高く、また、保管時におけるキシレンへの溶解性が他のモノアゾ顔料と比較して低いためトナーの着色力、彩度が最適となる。
また、本発明のトナーにおいては上記着色剤に加えて、他の着色剤を併用してもよい。本発明に併用されるイエロー着色剤としては、モノアゾ化合物、ジスアゾ化合物、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挙げられる。具体的には、以下の、C.I.Pigment Yellow1、12、13、14、15、17、62、83、93、94、95、97、109、110、120、128、129、138、147、150、151、154、155、168、180、185、214、C.I.Solvent Yellow93、162等が例示できる。
本発明に併用されるマゼンタ着色剤としては、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−キ化合物、ナフト−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、ペリレン化合物が挙げられる。具体的には、以下の、C.I.Pigment Red2、3、5、6、7、23、48:2、48:3、48:4、57:1、81:1、122、146、150、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等が例示できる。
さらに、本発明に用いられるモノアゾ顔料は、従来公知の方法により、その表面を処理することができるが、特にロジン化合物による処理が顔料の再凝集を防止し、トナー粒子中での顔料の分散性が向上し、さらにはトナーの帯電性を好ましい状態にすることができるので、上記の如き特性が一層改善される。
本発明に用いられるモノアゾ系顔料を好ましく処理できるロジン化合物としては、天然ロジン(トール油ロジン、ガムロジン、ウッドロジンなど)、或いは天然ロジンから抽出して得られる精製ロジン(アビエチン酸など)、変性ロジン(水添ロジン、不均化ロジン、重合ロジンなど)、合成ロジン(スチレンアクリルロジン酸など)、さらには、上記ロジンのアルカリ金属塩やエステル化合物を挙げることができる。
また、本発明のトナー中には前記着色剤をトナーに対して1.0質量%以上10.0質量%以下含有することが好ましく、3.0質量%以上7.0質量%以下含有することがより好ましい。前記着色剤をトナーに対して1.0質量%以上10.0質量%以下含有する場合、着色剤のトナー中における分散が良好となり、高着色力、高彩度の画像を得やすくなる。前記着色剤をトナーに対して3.0質量%以上7.0質量%以下含有する場合、前記効果はより向上する。
本発明においては、顔料中にロジン化合物を顔料100質量部に対して1乃至50質量部、好ましくは5乃至40質量部、より好ましくは10乃至30質量部含有させることによって、上記の如き特性を一層良好なものとすることができる。
トナーのテトラヒドロフラン(THF)可溶分中におけるシクロヘキサン(CHX)不溶分のTg、酸価およびトナーに対する質量を本発明の範囲内とすることでトナーの帯電安定性、造粒安定性、現像性および耐熱性が向上する。
シクロヘキサンは極性溶媒に溶けにくい性質を持つことから、極性を有さないポリマーを溶解する溶解性は高いが、極性を有するポリマーを溶解する溶解性は低い。したがって、極性を有さないポリマーと極性樹脂を分別するための最も優れる溶剤のひとつである。THF可溶分中のシクロヘキサンの不溶分としては、極性樹脂が挙げられる。
本発明においてトナー中に本発明の範囲内の物性を持つ極性樹脂を含有した場合、造粒工程において極性樹脂が分散液表層近傍に存在することから、トナー表層近傍に極性樹脂が存在すると考えられる。このことから、極性樹脂を含有することで本発明のように着色剤が高分散した系においても着色剤がトナー表層に露出することを抑制し、造粒工程における造粒安定性を高めるとともに、トナーの帯電安定性が改善されると本発明者らは推測している。
また、高Tgの極性樹脂が適量トナー表層に存在することでトナーの定着性を阻害することなくトナーの耐久性を高めることが可能となり、長時間の耐久の後も本発明の作用効果を発現しやすくなると本発明者らは推定している。
さらに、好ましくは本発明において極性樹脂として結着樹脂と相溶性の高いものを選択することで極性樹脂がトナー表層から濃度勾配を持って存在するようになると本発明者らは推定している。このとき、見た目の極性樹脂層の厚さが厚くなることから着色剤の表層への露出をより抑制することができると本発明者らは推定している。
具体的にはトナーのTHF可溶分中におけるシクロヘキサン不溶分はトナーに対して3質量%以上30質量%以下含まれることが好ましい。
トナーのTHF可溶分中におけるシクロヘキサン不溶分がトナーに対して3質量%以上30質量%以下含まれる場合にはトナーの低温定着性を阻害することなく耐熱性、現像性が向上する。
トナーのTHF可溶分中におけるシクロヘキサン不溶分のガラス転移温度(Tg)を本発明の範囲内にすることで低温定着性を阻害することなく耐久性が向上する。具体的にはトナーのTHF可溶分中におけるシクロヘキサン不溶分のガラス転移温度(Tg)は80℃以上120℃以下であることが好ましく、85℃以上110℃以下であることがより好ましい。
トナーのTHF可溶分中におけるシクロヘキサン不溶分のガラス転移温度(Tg)が80℃以上120℃以下である場合には低温定着性を阻害することなく耐久性が向上する。トナーのTHF可溶分中におけるシクロヘキサン不溶分のガラス転移温度(Tg)が85℃以上110℃以下である場合には上記効果は更に向上する。
また、トナーのTHF可溶分中におけるシクロヘキサン不溶分の酸価を本発明の範囲内にすることで、造粒工程中における極性樹脂の分散液表層近傍への局在度が最適化し、造粒安定性が向上する。また、極性樹脂のトナー表層近傍への局在度が最適化し、帯電安定性、耐熱性、現像性が向上する。
具体的にはトナーのTHF可溶分中におけるシクロヘキサン不溶分の酸価が5mgKOH/g以上40mgKOH/g以下が好ましく、5mgKOH/g以上20mgKOH/g以下がより好ましい。トナーのTHF可溶分中におけるシクロヘキサン不溶分の酸価が5mgKOH/g以上40mgKOH/g以下を満たす場合には造粒工程中における極性樹脂の分散液表層近傍への局在度が最適化し、造粒安定性が向上する。また、極性樹脂のトナー表層近傍への局在度が最適化し、帯電安定性、耐久性が向上する。トナーのTHF可溶分中におけるシクロヘキサン不溶分の酸価が5mgKOH/g以上20mgKOH/g以下を満たす場合には上記効果はより向上する。
本発明に用いることができる極性樹脂としては、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸ジエチルアミノエチルの如き含窒素単量体の重合体もしくは含窒素単量体とスチレン−不飽和カルボン酸エステルとの共重合体;アクリロニトリルの如きニトリル系単量体;塩化ビニルの如き含ハロゲン系単量体;アクリル酸、メタクリル酸の如き不飽和カルボン酸;不飽和二塩基酸;不飽和二塩基酸無水物;ニトロ系単量体の重合体もしくはそれとスチレン系単量体との共重合体;ポリエステル;エポキシ樹脂;が挙げられる。より好ましいものとしてビニル系の共重合体が極性樹脂と結着樹脂との密着性を良好にするために好ましい。
本発明で用いられる結着樹脂としては、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;キシレン樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は、単独で又は混合して使用される。
スチレン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、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、アクリル酸ドジテル、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もしくはその置換体;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が挙げられる。これらビニル単量体が単独もしくは2つ以上用いられる。
本発明のトナー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。前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或いは多官能性重合性単量体を使用することが出来る。単官能性重合性単量体としては、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−フェニルスチレンのようなスチレン誘導体;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のような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のような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、ギ酸ビニルのようなビニルエステル;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のようなビニルエーテル;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のようなビニルケトンが挙げられる。
多官能性重合性単量体としては、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が挙げられる。
本発明においては、前記した単官能性重合性単量体を単独で或いは2種以上組み合わせて、又は前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。
特に架橋剤としては、主として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。以下の、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、ジビニルスルホンの如きジビニル化合物;3個以上のビニル基を有する化合物等が例示できる。これらは、単独もしくは混合として使用できる。好ましい添加量としては、結着樹脂100質量部に対し0.001乃至15質量部である。
本発明に用いられるワックスは、以下のものが挙げられる。パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、ペトロラクタム如きの石油系ワックス及びその誘導体;モンタンワックス及びその誘導体;フィッシャートロプシュ法による炭化水素ワックス及びその誘導体;ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックスの如きポリオレフィンワックス及びその誘導体、カルナバワックス、キャンデリラワックスの如き天然ワックス及びその誘導体等。誘導体としては酸化物や、ビニル系モノマーとのブロック共重合物、グラフト変性物などが挙げられる。さらには、以下のものが挙げられる。高級脂肪族アルコール;ステアリン酸、パルミチン酸の如きの脂肪酸;酸アミドワックス;エステルワックス;硬化ヒマシ油及びその誘導体;植物系ワックス;動物性ワックス等。この中で特に、離型性に優れるという観点からエステルワックス及び炭化水素ワックスが好ましい。
上記ワックスは結着樹脂100質量部に対し1乃至40質量部を含有させることが好ましい。より好ましくは3乃至25質量部であることが良い。
ワックスが1乃至40質量部の場合には、トナーの加熱加圧時に適度なワックスのブリード性を持てることにより、高温時の耐巻きつき性が向上する。さらに、現像時や転写時のトナーへのストレスを受けてもトナー表面へのワックスの露出が少なく、トナー個々の均一な帯電性を得ることができる。
本発明では、帯電制御や水系媒体中の造粒安定化を主目的として、スルホン酸基を側鎖に持つ高分子が用いられることが好ましい。その中で特にスルホン酸基、スルホン酸塩基又はスルホン酸エステル基を含有する重合体又は共重合体を用いることが好ましい。
上記重合体を製造するためのスルホン酸基を有する単量体として、スチレンスルホン酸、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、2−メタクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、ビニルスルホン酸、メタクリルスルホン酸が例示できる。
本発明に用いられるスルホン酸基等を含有する重合体は、上記単量体の単重合体であっても構わないが、上記単量体と他の単量体との共重合体であっても構わない。上記単量体と共重合体をなす単量体としては、ビニル系重合性単量体があり、単官能性重合性単量体或いは多官能性重合性単量体を使用することが出来る。
単官能性重合性単量体としては以下の、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−フェニルスチレンの如きスチレン系重合性単量体;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の如き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の如き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、ギ酸ビニルの如きビニルエステル;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の如きビニルエーテル;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の如きビニルケトン等が例示出来る。
多官能性重合性単量体としては以下の、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が例示できる。
そして上記スルホン酸基等を有する重合体は、重合性単量体又は結着樹脂100質量部に対し0.01乃至5.0質量部を含有することが好ましい。より好ましくは、0.1乃至3.0質量部である。
上記スルホン酸基等を有する重合体が0.01乃至5.00質量部の場合には、十分な帯電性が得られ、均一な転写性を得ることができる。さらに、ポジ成分を有する分散安定剤を用いる水系媒体中での造粒工程においては、電気2重層の形成を強めるために、トナー粒子サイズのシャープな分布を得ることが出来る。
本発明のトナーには、帯電特性を安定化するために上記スルホン酸基を側鎖に持つ高分子の他に、帯電制御剤を配合しても良い。帯電制御剤としては、公知のものが利用でき、特に帯電スピードが速く、かつ、一定の帯電量を安定して維持できる帯電制御剤が好ましい。さらに、トナーを直接重合法にて製造する場合には、重合阻害性が低く、水系分散媒体への可溶化物が実質的にない帯電制御剤が特に好ましい。具体的な化合物としては、負帯電制御剤としてサリチル酸、アルキルサリチル酸、ジアルキルサリチル酸、ナフトエ酸、ダイカルボン酸の如き芳香族カルボン酸の金属化合物、アゾ染料あるいはアゾ顔料の金属塩または金属錯体、ホウ素化合物、ケイ素化合物、カリックスアレーンが挙げられる。正帯電制御剤として四級アンモニウム塩、該四級アンモニウム塩を側鎖に有する高分子型化合物、グアニジン化合物、ニグロシン系化合物、イミダゾール化合物が挙げられる。
これらの帯電制御剤の使用量としては、結着樹脂の種類、他の添加剤の有無、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。内部添加する場合は、好ましくは結着樹脂100質量部に対して0.1乃至10質量部、より好ましくは0.1乃至5質量部の範囲で用いられる。また、外部添加する場合、トナー100質量部に対し、好ましくは0.005乃至1.0質量部、より好ましくは0.01乃至0.3質量部である。
更に本発明のトナーにおいて、トナー粒子の流動性を向上させる目的で、流動性向上剤をトナー粒子に添加しても良い。流動性向上剤としては、以下の、フッ化ビニリデン微粉未、ポリテトラフルオロエチレン微粉末の如きフッ素系樹脂粉末;ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸鉛の如き脂肪酸金属塩;酸化チタン粉末、酸化アルミニウム粉末、酸化亜鉛粉末の如き金属酸化物または、上記金属酸化物を疎水化処理した粉末;及び湿式製法シリカ、乾式製法シリカの如きシリカ微粉末または、それらシリカにシランカップリング剤、チタンカップリング剤、シリコーンオイルの如き処理剤により表面処理を施した表面処理シリカ微粉末等が例示できる。
流動性向上剤は、トナー粒子100質量部に対して、0.01乃至5質量部を使用することが好ましい。
本発明においてはトナーの重量平均粒径(D4)は4.0乃至9.0μmであることが好ましい。トナーの重量平均粒径(D4)が上記範囲にある場合、高精細な画像が得られやすい。
また、本発明においてはトナーの重量平均粒径(D4)と個数平均粒径(D1)との比D4/D1は1.0乃至1.3であることが好ましく、1.0乃至1.2であることがより好ましい。
トナーのD4/D1が1.0乃至1.3の場合には帯電性が安定し、長期の画像出力前後においても画像濃度の変化が少なく、高精細な画像が得られやすい。トナーのD4/D1が1.0乃至1.2の場合には上記効果はより向上する。
本発明のトナーの製造方法としては、水系媒体中においてせん断力によって造粒する工程を含む製造方法であれば特に制限することなく用いることができる。これらの中で、本発明の作用効果を発揮しやすいものとして、特に懸濁重合法および懸濁造粒法が好ましい。
懸濁重合法においては、重合性単量体にワックス及び着色剤(更に必要に応じて重合開始剤、架橋剤、帯電制御剤、その他の添加剤)を均一に溶解または分散せしめて重合性単量体組成物とする。その後、この重合性単量体組成物を分散安定剤を含有する水系媒体中に適当な撹拌器を用いて分散し、そして重合反応を行わせ、所望の粒径を有するトナー粒子を得るものである。上記トナー粒子は重合終了後、公知の方法によって濾過、洗浄、乾燥を行い、必要により流動性向上剤を混合し表面に付着させることで、本発明のトナーを得ることができる。
重合反応を効率的に進行させることを目的として、反応容器内の溶存酸素を管理することが好ましい。溶存酸素が少なければ重合反応は効率化する。その結果、現像性や転写性に悪影響を及ぼす低分子量成分が抑制でき、優れた高現像効率、高転写効率、均一性を得られる。
この懸濁重合法でトナーを製造する場合には、個々のトナー粒子形状がほぼ球形に揃っているため、帯電量の分布も比較的均一となり現像特性が満足できるトナーが得られやすい。また外添剤への依存度が少ない高い転写性を維持するトナーが得られやすい。
懸濁重合法によるトナーを製造する際の重合性単量体としては上記単官能性重合性単量体、多官能性重合性単量体が挙げられる。
本発明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。好ましくは、重合反応時の反応温度における半減期が0.5乃至30時間のものである。また重合性単量体100質量部に対し0.5乃至20質量部の添加量で重合反応を行うと、通常、分子量1万乃至10万の間に極大を有する重合体が得られ、適当な強度と溶融特性を有するトナーを得ることができる。
重合開始剤としては、以下の、2,2’−アゾビス−(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、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、アゾビスイソブチロニトリルの如きアゾ系またはジアゾ系重合開始剤;ベンゾイルパーオキサイド、t−ブチルパーオキシ2−エチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシピバレ−ト、t−ブチルパーオキシイソブチレ−ト、t−ブチルパーオキシネオデカノエート、メチルエチルケトンパーオキサイド、ジイソプロピルパーオキシカーボネート、クメンヒドロパーオキサイド、2,4−ジクロロベンゾイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド如きの過酸化物系重合開始剤等が例示できる。
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、公知の連鎖移動剤、重合禁止剤等を更に添加し用いることも可能である。
上記水系媒体には、分散安定剤を添加する。分散安定剤として使用する無機化合物としては以下の、リン酸カルシウム、リン酸マグネシウム、リン酸アルミニウム、リン酸亜鉛、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、メタケイ酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、ベントナイト、シリカ、アルミナ等が例示できる。
有機化合物としては以下の、ポリビニルアルコール、ゼラチン、メチルセルロース、メチルヒドロキシプロピルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロースのナトリウム塩、ポリアクリル酸及びその塩、デンプン等が例示できる。これらの分散安定剤は、重合性単量体100質量部に対して、0.2乃至20質量部を使用することが好ましい。
また、これら分散安定剤の微細な分散のために、0.001乃至0.1質量部の界面活性剤を使用しても良い。分散安定剤の所期の作用を促進するためのものである。具体例としては以下の、ドデシルベンゼン硫酸ナトリウム、テトラデシル硫酸ナトリウム、ペンタデシル硫酸ナトリウム、オクチル硫酸ナトリウム、オレイン酸ナトリウム、ラウリル酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム、オレイン酸カルシウム等が例示できる。
分散安定剤として、無機化合物を用いる場合、市販のものをそのまま用いても良いが、より細かい粒子を得るために、水系媒体中にて上記無機化合物を生成させて用いても良い。
例えばリン酸カルシウムの場合、高撹拌下において、リン酸ナトリウム水溶液と塩化カルシウム水溶液を混合するとよい。
懸濁造粒法においては、結着樹脂、極性樹脂、ワックス、及び、着色剤を、有機溶媒に溶解及び分散せしめ、溶解物又は分解物のトナー組成物を形成する。このとき、必要に応じて、架橋樹脂や荷電制御剤、その他の添加剤をトナー組成物に含有させても良い。このトナー組成物を、分散安定剤を有する水系媒体中に、通常の撹拌機またはホモミキサー、ホモジナイザーなどにより分散し、造粒せしめる。この分散造粒工程は、40℃以下であることが好ましく、より好ましくは、35℃以下である。その後、脱溶媒を行う。40℃以下、好ましくは35℃以下に保持したまま、系内を30乃至80kPaに減圧する、及び/又は、空気、窒素、二酸化炭素から選ばれる気体を、水系媒体表面又は内部に放出することにより、水系媒体中に残留する有機溶媒の量を500ppm以下にする。この後、65℃以上、より好ましくは70℃以上にトナー粒子を加熱して10分以上保持し、0.01℃/分以上0.50℃/分未満(好ましくは、0.01℃/分以上0.25℃/分未満)の冷却速度で冷却する。その後、トナー粒子を洗浄し、乾燥してトナーを製造することができる。
上記結着樹脂を洗浄する有機溶媒としては、具体的には例えば、水、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、ヘキサン、アセトン等の低沸点溶媒を用いることができ、これらは混合して用いてもよい。中でも、沸点60乃至80℃の有機溶媒が好ましい。
以下に本発明の物性値の測定方法について説明する。
本発明における着色剤のキシレンによる抽出は下記方法によって行った。
着色剤100mgをバイアル瓶に秤量し、70℃に液温を調節したキシレン150gを加えた。その後加熱機能つきマグネチックスターラー(例えばRT10 power(IKA製))を用いて液温が70±1℃を保っている事を確認しながら1時間抽出(撹拌)を行った。撹拌後のサンプルをメンブレンフィルター(孔径0.025μm,MILLIPORE製)を用いてろ過し、得られたろ液を24時間静置し抽出液Aを得た。
同様に着色剤100mgをバイアル瓶に秤量し、20℃環境下で24時間放置し液温を20℃に調整したキシレン150gを加えた。その後同環境下で液温をモニターし、液温が20±1℃を保っていることを確認しながら1時間抽出(撹拌)を行った。撹拌後のサンプルをメンブレンフィルターを用いてろ過し、得られたろ液を24時間静置し抽出液Bを得た。
抽出液の吸光度は下記方法にて測定した。
抽出液約3mlをサンプルセル(セル厚1cm)にとり、分光光度計により測定した(例えば、島津製作所 UV−3100PC)。このとき対照セルにはキシレンを入れておく。
測定条件はスキャン速度(中速),スリット幅(0.5nm),サンプリングピッチ(2nm),測定範囲(600乃至300nm)とした。この時、抽出液Aの波長416nmにおける吸光度を読み取り、Abs.(70)とした。同様に、抽出液Bの波長416nmにおける吸光度を読み取り、Abs.(20)とした。本発明のトナーにおける、着色剤の揮発成分測定装置により測定された2−アルキルフランの測定方法は、以下の通り、ヘッドスペース法を用いて行われる。ヘッドスペース法とは、着色剤を密閉容器中に封入して150℃で、60分間加熱して試料と気相間を平衡状態にした後、密閉容器内の気相部のガスをガスクロマトグラフィ(GC)に注入し、揮発成分を定量するというものである。この際、ガスクロマトグラフィの検出器としてMSを用いて有機揮発成分を検出する。
具体的な測定装置、測定条件、及び、測定方法を以下に示す。
(測定装置及び測定条件)
ヘッドスペースサンプラー:HEWLETT PACKARD 7694
オーブン温度:150℃
サンプル加熱時間:60分
サンプル ループ(Ni):1ml
ループ温度:170℃
トランスファーライン温度:190℃
加圧時間:0.50分
LOOP FILL TIME:0.01分
LOOP EQ TIME:0.06分
INJECT TIME:1.00分
GCサイクル時間:80分
キャリアーガス:He
GC:HEWLETT PACKARD 6890GC(検出器:FID)
カラム:HP−1(内径0.25μm×30m)、キャリアーガス:He
オーブン:35℃:20分ホールド、20℃/分で300℃まで昇温20分ホールド。
INJ:300℃
DET:320℃
スプリットレス、コンスタントプレッシャー(20psi)モード
(測定方法)
ヘッドスペース用バイアルビン(容積22ml)に着色剤500mgを精秤し、クリンパーを用いてクリンプキャップとフッ素樹脂コーティングされた専用セプタムでシールする。このバイアルビンをヘッドスペースサンプラーにセットし、上記の条件で分析を行なう。得られたGCチャートの各々のピーク面積値をデータ処理を行なって揮発成分に算出する。
この際、着色剤を封入していない空のバイアルビンもブランクとして同時に測定し、例えばセプタムから揮発する有機揮発成分等のブランクの値について着色剤の測定データから差し引く。
各々のピークの定性は、ガスクロマトグラフィ−質量分析(GC−MS)により構造を特定し、特定された物質にて前記方法にて定量することが可能である。
トルエン換算の有機揮発成分量は、バイアルビンの中にトルエンのみを精秤したものを3点(0.1μl、0.5μl、1.0μl)準備し、着色剤の測定を行なう前に上記分析条件にてそれぞれ測定を行なった後、トルエンの仕込み量とトルエン面積値から検量線を作成し、この検量線を元に着色剤の有機揮発成分の面積値を着色剤の質量を基準としたトルエンの質量に換算すれば良い。
本発明におけるトナーのTHF可溶分中におけるシクロヘキサン不溶分は下記方法によって得た。
測定対象のトナーとTHFとを450mg/mlの濃度で混合し、室温にて10時間、試料の合一体がなくなるまで充分に振とうしTHFと試料を良く混ぜ、更に7日間静置した。
その後、上記溶解液を冷却高速遠心機(例えばH−9R(コクサン社製))を用い、10℃環境にて15000r/minで60分間遠心分離することで、上澄み液と沈降物とに分離し上澄み液を採取した。さらに上澄み液を窒素ガスにてバブリングしながら上澄み液を50%減少させ濃縮液を作製した。
その後、シクロヘキサン100ml中に、上記濃縮液5mlを添加し不溶分を生成させた。
その後、不溶分が生成した液を冷却高速遠心機(例えばH−9R(コクサン社製))を用い、10℃環境にて15000r/minで60分間遠心分離することで、上澄み液と沈降物(シクロヘキサン不溶分)とに分離して、上澄み液を除去した。除去後の沈殿物を室温にて24時間静置させた後、真空乾燥機(40℃)において24時間脱溶媒をし、THFを除去して、THF可溶分中のシクロヘキサンに対して不溶分となった成分を採取する。トナーのTHF可溶分中におけるシクロヘキサン不溶分の含有量は、以下の方法で求める。
THF可溶分中におけるシクロヘキサン不溶分の含有量とは、THF可溶分中の、シクロヘキサン溶媒に対して不溶性となった成分の質量割合を示す。
トナーに対するTHF可溶分中におけるシクロヘキサン不溶分の含有量とは、以下のように測定された値である。
トナー中のTHF可溶分中におけるシクロヘキサン不溶分の含有量=
(トナー中のTHFに対して不溶分となった成分の質量/トナー質量×100×〔上記THF可溶分中のシクロヘキサンに対して不溶分となった成分の質量/THF可溶分の濃縮液中のTHFを除去することで得られる固形分の質量〕)
ここで、THFの濃縮液中のTHFを除去することで得られる固形分の質量とは、上記濃縮液5mgを室温にて24時間風乾させた後、真空乾燥機(40℃)において48時間脱溶媒をし、得られた固形成分の質量である。
また、本発明におけるTHF可溶分中のシクロヘキサン不溶分のTgは、以下の条件にて測定し、昇温1回目のDSC曲線のピーク位置からそれぞれ求めた。
<測定条件>
・20℃で5分間平衡を保つ
・1.0℃/minのモジュレーションをかけ、140℃まで1℃/minで昇温
・140℃で5分間平衡を保つ
・20℃まで降温
示差走査熱量計(DSC測定装置)は、DSC−7(パーキンエルマー社製)、DSC2920(TAインスツルメンツジャパン社製)等を用い、ASTM D3418−82に準じて以下のように測定する。測定サンプルは2乃至5mg、好ましくは3mgを精密に秤量する。それをアルミニウム製のパン中に入れ、対照用に空のアルミパンを用い、測定範囲20乃至140℃の間で、昇温速度1℃/minで測定を行う。
ここでいうガラス転移温度は中点法で求める。また、トナーの最大ピーク温度とは、その中で極大の値を示す温度のことである。複数個のピークが存在する場合には、吸熱ピーク以上の領域におけるベースラインからの高さが一番高いものを最大ピークとする。
本発明におけるTHF可溶分中におけるシクロヘキサン不溶分の酸価(mgKOH/g)は以下の方法で測定する。
酸価は以下算出式から求める。
酸価=〔(サンプル終点−ブランク終点)×滴定液ファクター×56×1/10〕/試料 質量
(試料調整)
200mlビーカーにサンプル1.0gを精秤し、スターラーで攪拌しながらトルエン120mlに溶解し、さらにエタノール30mlを加える。
(装置)
装置としては例えば、電位差自動的訂装置AT−400WIN(京都電子工業株式会社製)を用いる。
装置の設定は、有機溶剤に溶解する試料を対象とする。使用するガラス電極と比較電極は、有機溶剤対応のものを使用する。
pHガラス電極は、例えば商品コード#100−H112を用いる。尚、先端は絶対に乾燥させない。
コルク型比較電極は、商品コード#100−R115を用いる。尚、先端は絶対に乾燥させない。内部液が内部液補充口まで満たされているかを確認する。内部液は3.3mol/KCl溶液を使用する。
トナーの重量平均粒径(D4)および個数平均粒径(D1)は、100μmのアパーチャーチューブを備えた細孔電気抵抗法による精密粒度分布測定装置「コールター・カウンター Multisizer 3」(登録商標、ベックマン・コールター社製)と、測定条件設定及び測定データ解析をするための付属の専用ソフト「ベックマン・コールター Multisizer 3 Version3.51」(ベックマン・コールター社製)を用いて、実効測定チャンネル数2万5千チャンネルで測定し、測定データの解析を行ない、算出した。
測定に使用する電解水溶液は、特級塩化ナトリウムをイオン交換水に溶解して濃度が約1質量%となるようにしたもの、例えば、「ISOTON II」(ベックマン・コールター社製)が使用できる。
尚、測定、解析を行なう前に、以下のように専用ソフトの設定を行なった。
専用ソフトの「標準測定方法(SOM)を変更画面」において、コントロールモードの総カウント数を50000粒子に設定し、測定回数を1回、Kd値は「標準粒子10.0μm」(ベックマン・コールター社製)を用いて得られた値を設定する。閾値/ノイズレベルの測定ボタンを押すことで、閾値とノイズレベルを自動設定する。また、カレントを1600μAに、ゲインを2に、電解液をISOTON IIに設定し、測定後のアパーチャーチューブのフラッシュにチェックを入れる。
専用ソフトの「パルスから粒径への変換設定画面」において、ビン間隔を対数粒径に、粒径ビンを256粒径ビンに、粒径範囲を2μmから60μmまでに設定する。
具体的な測定法は以下の通りである。
(1)Multisizer 3専用のガラス製250ml丸底ビーカーに前記電解水溶液約200mlを入れ、サンプルスタンドにセットし、スターラーロッドの撹拌を反時計回りで24回転/秒にて行なう。そして、解析ソフトの「アパーチャーのフラッシュ」機能により、アパーチャーチューブ内の汚れと気泡を除去しておく。
(2)ガラス製の100ml平底ビーカーに前記電解水溶液約30mlを入れ、この中に分散剤として「コンタミノンN」(非イオン界面活性剤、陰イオン界面活性剤、有機ビルダーからなるpH7の精密測定器洗浄用中性洗剤の10質量%水溶液、和光純薬工業社製)をイオン交換水で3質量倍に希釈した希釈液を約0.3ml加える。
(3)発振周波数50kHzの発振器2個を位相を180度ずらした状態で内蔵し、電気的出力120Wの超音波分散器「Ultrasonic Dispension System Tetora150」(日科機バイオス社製)の水槽内に所定量のイオン交換水を入れ、この水槽中に前記コンタミノンNを約2ml添加する。
(4)前記(2)のビーカーを前記超音波分散器のビーカー固定穴にセットし、超音波分散器を作動させる。そして、ビーカー内の電解水溶液の液面の共振状態が最大となるようにビーカーの高さ位置を調整する。
(5)前記(4)のビーカー内の電解水溶液に超音波を照射した状態で、トナー約10mgを少量ずつ前記電解水溶液に添加し、分散させる。そして、さらに60秒間超音波分散処理を継続する。尚、超音波分散にあたっては、水槽の水温が10℃以上40℃以下となる様に適宜調節する。
(6)サンプルスタンド内に設置した前記(1)の丸底ビーカーに、ピペットを用いてトナーを分散した前記(5)の電解質水溶液を滴下し、測定濃度が約5%となるように調整する。そして、測定粒子数が50000個になるまで測定を行なう。
(7)測定データを装置付属の前記専用ソフトにて解析を行ない、重量平均粒径(D4)および個数平均粒径(D1)を算出する。尚、専用ソフトでグラフ/体積%と設定したときの、分析/体積統計値(算術平均)画面の「平均径」が重量平均粒径(D4)であり、専用ソフトでグラフ/個数%と設定したときの、分析/個数統計値(算術平均)画面の「平均径」が個数平均粒径(D1)である。
次に本発明のトナーを用いた画像形成方法の例について図1、図2、図3および図4を用いて説明する。
本実施例で用いた画像形成装置(接触一成分現像システム)の構成を図2に示す。該画像形成装置は転写方式電子写真プロセスを用いたレーザービームプリンタである。
図2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断面模式図である。画像形成装置100は4個の画像形成ステーションPa、Pb、Pc、Pdを縦方向に並設している。そして、各画像形成ステーションPa、Pb、Pc、Pdには、各々、装着手段(不図示)によってプロセスカートリッジ7(7a、7b、7c、7d)が着脱可能に装着される。なお、マゼンタ色、シアン色、イエロー色、ブラック色の各カートリッジ7a、7b、7c、7dは同一構成である。
本模式図では、画像形成ステーションPa、Pb、Pc、Pdは、縦方向に僅かに傾斜して並設されているが、傾斜することなく縦方向に整列して設けてもよい。また、プロセスカートリッジ7は、図1に例示したものと同じであっても良いし、異なっていても良い。
各カートリッジ7(7a、7b、7c、7d)は、感光体ドラム1(1a、1b、1c、1d)を備えている。感光体ドラム1は、駆動手段(不図示)によって、同図中、反時計回りに回転駆動される。感光体ドラム1の周囲には、その回転方向に従って順に以下の手段が設けられている。(A)感光体ドラム1表面を均一に帯電する帯電手段2(2a、2b、2c、2d)。(B)画像情報に基づいてレーザービームを照射し感光体ドラム1に静電潜像を形成するスキャナユニット3(3a、3b、3c、3d)。(C)静電潜像に現像剤(以下、「トナー」という。)を付着させてトナー像として現像する現像手段4(4a、4b、4c、4d)。(D)感光体ドラム1上のトナー像を記録媒体Sに転写させる転写装置5。(E)転写後の感光体ドラム1表面に残ったトナーを除去するクリーニング手段6(6a、6b、6c、6d)。
ここで、感光体ドラム1と、プロセス手段である、帯電手段2、現像手段4、クリーニング手段6は、カートリッジ枠体により一体的に構成してカートリッジ化されカートリッジ7を構成している。
感光体ドラム1(1a、1b、1c、1d)は、シリンダの外周面に感光層を設けて構成したものである。感光体ドラム1は、その両端部を支持部材によって回転自在に支持されている。そして、一方の端部に駆動モータ(不図示)からの駆動力が伝達されることにより、反時計周りに回転駆動される。
上記感光体としては、a−Se、CdS、ZnO2、OPC、a−Siの様な光導電絶縁物質層を持つ感光体ドラムが好適に使用される。また、上記OPC感光体における有機系感光層の結着樹脂は、特に限定するものではない。中でもポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル系樹脂が特に、転写性に優れ、感光体へのトナーの融着、外添剤のフィルミングが起こりにくいため好ましい。
帯電手段2(2a、2b、2c、2d)としては、接触帯電方式のものを使用している。帯電手段2は、ローラー状に形成された導電性ローラーである。このローラーを感光体ドラム1表面に当接させるとともに、このローラーに帯電バイアス電圧を印加する。これにより、感光体ドラム1表面を一様に帯電させる。
帯電ローラーを用いた時の好ましいプロセス条件としては、ローラーの当接圧が線圧として0.05乃至5N/cmである。また印加電圧としては、直流電圧或いは直流電圧に交流電圧を重畳したものが好適に用いられる。直流電圧に交流電圧を重畳したものを用いた時には、交流電圧=0.5乃至5dVpp、交流周波数=50Hz乃至5kHz、直流電圧=±0.2乃至±1.5kVであることが好ましい。また、直流電圧を用いた時には、直流電圧=±0.2乃至±5kVであることが好ましい。
帯電ローラー以外の帯電手段としては、帯電ブレードを用いる方法や、導電性ブラシを用いる方法がある。これらの接触帯電手段は、非接触のコロナ帯電に比べて、高電圧が不必要になる、オゾンの発生が低減するといった効果がある。接触帯電手段としての帯電ローラー及び帯電ブレードの材質としては、導電性ゴムが好ましく、その表面に離型性被膜を設けても良い。離型性被膜としては、ナイロン系樹脂、PVDF(ポリフッ化ビニリデン)、PVDC(ポリ塩化ビニリデン)などが適用可能である。
スキャナユニット3(3a、3b、3c、3d)は、レーザーダイオード(不図示)によって画像信号に対応する画像光が、高速回転されるポリゴンミラー(不図示)及び結像レンズ(不図示)を介して帯電済みの感光体ドラム1表面を画像情報に応じ露光する。これによって、感光体ドラムに静電潜像を形成する。
現像手段4(4a、4b、4c、4d)は、マゼンタ色、シアン色、イエロー色、ブラック色の各色のトナーを夫々収納したトナー容器41から構成され、トナー容器41内のトナーを送り機構42によってトナー供給ローラー43へ送り込む。
前記トナー供給ローラー43は、図示時計方向に回転し、トナー担持体としての現像ローラー40へのトナーの供給、及び、静電潜像の現像化に寄与せず現像ローラー40上に残留したトナーのはぎとりを行う。
現像ローラー40へ供給されたトナーは、現像ローラー40外周に圧接されたトナー規制部材44によって現像ローラー40(時計回り方向に回転)の外周に塗布され、且つ電荷を付与される。そして、潜像が形成された感光体ドラム1と対向した現像ローラー40に現像バイアスを印加する。そして、潜像に応じて感光体ドラム1上にトナー現像を行う。
転写装置5には、すべての感光体ドラム1(1a、1b、1c、1d)に対向し、接するように循環移動する静電転写ベルト11が設けられている。この転写ベルト11は、駆動ローラー13、従動ローラー14a、14b、テンションローラー15に張架されていて、図中左側の外周面に記録媒体Sを静電吸着する。そして、転写ベルト11は、感光体ドラム1に記録媒体Sを接触させるべく循環移動する。これにより、記録媒体Sは転写ベルト11により転写位置まで搬送され、感光体ドラム1上のトナー像を転写される。
この転写ベルト11の内側に当接し、4個の感光体ドラム1(1a、1b、1c、1d)に対向した位置に転写ローラー12(12a、12b、12c、12d)が並設される。これら転写ローラー12には、転写時にバイアスが印加されて、電荷が静電転写ベルト11を介して記録媒体Sに印加される。このとき生じた電界により、感光体ドラム1に接触中の記録媒体Sに、感光体ドラム1上のトナー像が転写される。
給送部16は、画像形成ステーションPa、Pb、Pc、Pdに記録媒体Sを給送搬送するものである。給送部16には、複数枚の記録媒体Sがカセット17に収納されている。画像形成時には給送ローラー18(半月ローラー)、レジストローラー19が画像形成動作に応じて駆動回転する。給送ローラー18は、カセット17内の記録媒体Sを1枚毎に分離給送した後、レジストローラー19に記録媒体S先端を突き当てて一旦停止させる。その後レジストローラー19は、転写ベルト11の回転と画像書出し位置の同期をとって、記録媒体Sを静電転写ベルト11へと給送する。
定着部20は、記録媒体Sに転写された複数色のトナー画像を定着させるものである。そして、定着部20は、加熱ローラー21aと、これに圧接して記録媒体Sに熱及び圧力を与える加圧ローラー21bとを有する。即ち、感光体ドラム1に形成されたトナー像を転写された記録媒体Sは定着部20を通過する際に、加圧ローラー21bで搬送されるとともに、加熱ローラー21aによって熱及び圧力を与えられる。これによって複数色のトナー像が記録媒体S表面に定着される。
画像形成の動作としては、カートリッジ7(7a、7b、7c、7d)が、画像形成タイミングに合わせて順次駆動される。そして、その駆動に応じて感光体ドラム1a、1b、1c、1dが、反時計回り方向に回転駆動される。そして、各々のカートリッジ7に対応するスキャナユニット3が順次駆動される。この駆動により、帯電ローラー2は感光体ドラム1の周面に一様な電荷を付与する。そして、スキャナユニット3は、その感光体ドラム1周面に画像信号に応じて露光を行って感光体ドラム1周面に静電潜像を形成する。現像手段4内の現像ローラー40は、静電潜像の低電位部にトナーを転移させて感光体ドラム1周面上にトナー像を形成(現像)する。
最上流の感光体ドラム1の周面上に形成されたトナー像の先端が、転写ベルト11との対向点に回転搬送されてくるタイミングで、その対向点に記録媒体Sの印字開始位置が一致するようにレジストローラー19が回転し記録媒体Sを転写ベルト11へ給送する。
記録媒体Sは吸着ローラー22と転写ベルト11とによって挟み込むようにして転写ベルト11の外周に圧接される。そして、転写ベルト11と吸着ローラー22との間に電圧を印加する。そして、誘電体である記録媒体Sと転写ベルト11の誘電体層に電荷を誘起して、記録媒体Sを転写ベルト11の外周に静電吸着させている。これにより、記録媒体Sは静電転写ベルト11に安定して吸着され、最下流の転写部まで搬送される。
このように搬送されながら記録媒体Sは、各感光体ドラム1と転写ローラー12との間に形成される電界によって、各感光体ドラム1のトナー像を順次転写される。
4色のトナー像を転写された記録媒体Sは、ベルト駆動ローラー13の曲率により静電転写ベルト11から曲率分離され、定着部20に搬入される。記録媒体Sは、定着部20で上記トナー像を熱定着された後、排紙ローラー23によって、排紙部24から画像面を下にした状態で本体外に排出される。
図2においては、定着部20に加熱ローラーを用いる方法を例示したが、本発明の画像形成方法には他の定着方法も好適に用いることができる。図3および図4には、発熱体を用いて耐熱性高分子フィルムを加熱し、トナー像の定着を行う装置を示す。
図3はフィルムに常にテンションが加わっている構造の定着装置である。
本発明において、発熱体はその熱容量が小さく、線状あるいは面状の加熱部を有するもので、加熱部の最高温度は100乃至300℃であることが好ましい。
また、フィルムは、厚さ1乃至100μmの耐熱性のシートであることが好ましく、これら耐熱性シートとしては耐熱性の高い、ポリエステル、PET(ポリエチレンテレフタレート)、PFA(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)、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、ポリイミド、ポリアミド等のポリマーシートの他、アルミニウム等の金属シート及び金属シートとポリマーシートから構成されたラミネートシートが用いられる。
より好ましいフィルムの構成としては、これら耐熱性シートが離型層及び/又は低抵抗層を有していることである。
51は装置に固定支持された加熱体であって、ヒータ基板52、通電発熱抵抗体(発熱体)53・検温素子54等よりなる。
ヒータ基板52は耐熱性・絶縁性・低熱容量・高熱伝導性の部材であり、例えば、厚み1mm・巾10mm・長さ240mmのアルミナ基板である。
発熱体53はヒータ基板52の下面(フィルム55との対面側)の略中央部に長手に沿って、電気抵抗材料を厚み約10μm・巾1乃至3mmの線状または細帯状にスクリーン印刷等により塗工したものである。電気抵抗材料としては例えば、Ag/Pd(銀パラジウム)、Ta2N、RuO2等が用いられる。
検温素子54は一例としてヒータ基板52の上面(発熱体53を設けた面とは反対側面)の略中央部にスクリーン印刷等により塗工して具備させたPt膜等の低熱容量の測温抵抗体である。低熱容量のサーミスタなども使用できる。
本例の加熱体51の場合は、線状又は面状をなす発熱体53に対し画像形成スタート信号により所定のタイミングにて通電して発熱体53を略全長にわたって発熱させる。通電はAC100Vであり、検温素子54の検知温度に応じてトライアックを含む不図示の通電制御回路により通電する位相角を制御することにより供給電力を制御している。
加熱体51はその発熱体53への通電により、ヒータ基板52・発熱体53の熱容量が小さいので加熱体表面が所要の定着温度(例えば140〜200℃)まで急速に温度上昇する。
そしてこの加熱体51に耐熱性フィルム55が当接している。
熱容量を小さくしてクイックスタート性を向上させるために、フィルム55には総厚100μm以下、20μm以上の耐熱性・離型性、強度・耐久性等のある単層或は複合層のフィルムを使用できる。
例えば、ポリイミド・ポリエーテルイミド(PEI)・ポリエーテルサルホン(PES)・4フッ化エチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂(PFA)・ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)・ポリパラバン酸(PPA)、或いは複合層フィルム例えば20μm厚のポリイミドフィルムの少なくとも画像当接面側にPTFE(4フッ化エチレン樹脂)・PAF・FEP等のフッ素樹脂・シリコン樹脂等、更にはそれに導電材(カーボンブラック・グラファイト・導電性ウイスカなど)を添加した離型性コート層を10μm厚に施したものなどである。
回転体たる支持ローラー58は例えばシリコンゴム等の離型性のよいゴム弾性体からなり、加熱体51にフィルム55を介して圧接され、ニップ部を形成すると共に、フィルム55を所定速度に移動駆動する。フィルム55との間に被加熱材としての記録材シートが導入されたときには、その記録材シートをフィルム55面に密着させて加熱体51に圧接し、フィルム55と共に移動駆動させる。
発熱体を用いて耐熱性高分子フィルムを加熱し、トナー像の定着を行う装置の他の形態について示す。
図4はフィルムにテンションが加わらない状態がある構造を有する、定着装置である(テンションフリータイプ)。
本発明において、発熱体はその熱容量が小さく、線状あるいは面状の加熱部を有するもので、加熱部の最高温度は100乃至300℃であることが好ましい。
また、フィルムは、厚さ1乃至100μmの耐熱性のシートであることが好ましく、これら耐熱性シートとしては耐熱性の高い、ポリエステル、PET(ポリエチレンテレフタレート)、PFA(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)、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、ポリイミド、ポリアミド等のポリマーシートの他、アルミニウム等の金属シート及び金属シートとポリマーシートから構成されたラミネートシートが用いられる。
より好ましいフィルムの構成としては、これら耐熱性シートが離型層及び/又は低抵抗層を有していることである。
64は装置に固定支持された低熱容量線状加熱体であって、ヒータ基板64a、通電発熱抵抗体(発熱体)64b・表面保護層64c・検温素子64d等よりなる。
ヒータ基板64aは耐熱性・絶縁性・低熱容量・高熱伝導性の部材であり、例えば、厚み1mm・巾10mm・長さ240mmのアルミナ基板である。
発熱体64bはヒータ基板64aの下面(フィルム65との対面側)の略中央部に長手に沿って、電気抵抗材料を厚み約10μm・巾1乃至3mmの線状または細帯状に塗工し、その上に表面保護層64cとして耐熱ガラスを約10μmコートしたものである。電気抵抗材料としては例えば、Ag/Pd(銀パラジウム)、Ta2N、RuO2等が用いられる。また、電気抵抗材料の塗工方法としては、スクリーン印刷する方法等が用いられる。
検温素子64dは、一例としてヒータ基板64aの上面(発熱体64bを設けた面とは反対側面)の略中央部にスクリーン印刷等により塗工して具備させたPt膜等の低熱容量の測温抵抗体である。低熱容量のサーミスタなども使用できる。
本例の加熱体64の場合は、線状又は面状をなす発熱体64bに対し画像形成スタート信号により所定のタイミングにて通電して発熱体64bを略全長にわたって発熱させる。
通電はAC100Vであり、検温素子64dの検知温度に応じてトライアックを含む不図示の通電制御回路により通電する位相角を制御することにより供給電力を制御している。
加熱体64はその発熱体64bへの通電により、ヒータ基板64a・発熱体64b・表面保護層64cの熱容量が小さいので加熱体表面が所要の定着温度(例えば140乃至200℃)まで急速に温度上昇する。
そしてこの加熱体64に耐熱性フィルム65が当接している。
熱容量を小さくしてクイックスタート性を向上させるために、フィルム65には総厚100μm以下20μm以上の耐熱性・離型性、強度・耐久性等のある単層或は複合層のフィルムを使用できる。
例えば、ポリイミド・ポリエーテルイミド(PEI)・ポリエーテルサルホン(PES)・4フッ化エチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂(PFA)・ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)・ポリパラバン酸(PPA)、或いは複合層フィルム例えば20μm厚のポリイミドフィルムの少なくとも画像当接面側にPTFE(4フッ化エチレン樹脂)・PAF・FEP等のフッ素樹脂・シリコン樹脂等、更にはそれに導電材(カーボンブラック・グラファイト・導電性ウイスカなど)を添加した離型性コート層を10μm厚に施したものなどである。
回転体たる支持ローラー62は例えばシリコンゴム等の離型性のよいゴム弾性体からなり、加熱体64にフィルム65を介して圧接され、ニップ部を形成すると共に、フィルム65を所定速度に移動駆動する。フィルム65との間に被加熱材としての記録材シートが導入されたときには、その記録材シートをフィルム65面に密着させて加熱体64に圧接し、フィルム65と共に移動駆動させる。
図1は、本発明の画像形成方法を適用した画像形成装置に好適に用いることのできる、プロセスカートリッジ7(以下、カートリッジともいう。)の断面模式図である。
カートリッジ7は、感光体ドラム1と、帯電手段2及びクリーニング手段6を備えたクリーナユニット50と、感光体ドラム1に形成された静電潜像を現像する現像手段4を有する現像ユニット4Aとを有する。クリーナユニット50を構成するクリーニング枠体31には、感光体ドラム1が軸受部材(不図示)を介して回転自在に取り付けられている。
感光体ドラム1には、感光体ドラム1の外周面に設けられた感光層を一様に帯電させるための帯電ローラー2、転写後に感光体ドラム1上に残った現像剤(残留トナー)を除去するためのクリーニングブレード60が接触している。クリーニングブレード60によって感光体ドラム1表面から除去されたトナー(除去トナー)は、クリーニング枠体31に設けられた除去トナー収納室35に納められる。
現像ユニット4Aは、トナーを収容する現像枠体45(45a、45b、45e)を有しており、現像ローラー40(矢印Y方向に回転)が軸受部材を介して回転自在に現像枠体45に支持されている。また、現像ローラー40と接触してトナー供給ローラー43(矢印Z方向に回転)とトナー規制部材44がそれぞれ設けられている。さらに現像枠体45には収容されたトナーを撹拌するとともにトナー供給ローラー43に搬送するためのトナー搬送機構42が設けられている。
そして、現像ユニット4Aがクリーナユニット50に対して揺動自在に支持されている。すなわち、現像枠体45の両端に設けた結合穴47、48とクリーナユニット50のクリーニング枠体31両端に設けた支持穴(不図示)を合わせ、クリーナユニット50両端からピン(不図示)を差し込んでいる。
また、支持穴を回転軸中心として現像ローラー40が感光体ドラム1に接触するように加圧バネ(不図示)によって現像ユニット4Aが常に付勢されている。
現像時には、トナー容器41内に収納されたトナーがトナー攪拌機構42によってトナー供給ローラー43へ搬送される。トナー供給ローラー43が、現像ローラー40との摺擦によって現像ローラー40にトナーを供給し、現像ローラー40上にトナーを付着させる。現像ローラー40上に付着されたトナーは、現像ローラー40の回転にともなってトナー規制部材44のところに至る。そして、トナー規制部材44がトナーを規制して所定のトナー薄層を形成し、所望の帯電電荷量を付与する。現像ローラー40上で薄層化されたトナーは、現像ローラー40の回転につれて、感光体ドラム1と現像ローラー40とが接近した現像部に搬送される。そして、現像部において、電源(不図示)から現像ローラー40に印加した現像バイアスにより、感光体ドラム1の表面に形成されている静電潜像に付着して、潜像を現像化する。
静電潜像の現像化に寄与せずに現像ローラー40の表面に残留したトナーは、現像ローラー40の回転にともなって現像枠体45内に戻される。そして、トナー供給ローラー43との摺擦部で現像ローラー40から剥離、回収される。回収されたトナーは、トナー攪拌機構42により残りのトナーと撹拌混合される。
ここで現像ローラー40には弾性ローラーを用い、これを感光体ドラム1表面と接触させる方法を用いることができる。一般にトナー担持体と感光体が接触する現像方式においては、トナーの破損、変形が生じやすくなるが、本発明記載のトナーを用いた場合にはこうした変化を効果的に抑制することが出来るため、好ましい。
トナー担持体と感光体が接触する現像方式では、トナーを介して感光体と感光体表面に対向する弾性ローラー間に働く電界によって現像が行われる。従って弾性ローラー表面或いは表面近傍が電位を持ち、感光体表面とトナー担持体表面の狭い間隙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、または導電性ローラーの表面層に薄層の絶縁層を設ける方法が利用できる。さらには、該導電性ローラー上に感光体表面に対向する側を絶縁性物質により被覆した導電性樹脂スリーブ或いは、絶縁性スリーブで感光体に対向しない側に導電層を設けた構成も可能である。また、トナー担持体として剛体ローラーを用い、感光体をベルトの如きフレキシブルな物とした構成も可能である。トナー担持体としてのローラーの抵抗値としては102乃至109Ω・cmの範囲が好ましい。
トナー担持体の表面形状としては、その表面粗さRa(μm)を0.1〜3.0となるように設定すると、高画質及び高耐久性を両立できる。該表面粗さRaはトナー搬送能力及びトナー帯電能力と相関する。該トナー担持体の表面粗さRaが3.0を超えると、該トナー担持体上のトナー層の薄層化が困難となるばかりか、トナーの帯電性が改善されないので画質の向上は望めない。3.0以下にすることでトナー担持体表面のトナーの搬送能力を抑制し、該トナー担持体上のトナー層を薄層化すると共に、該トナー担持体とトナーの接触回数が多くなるため、該トナーの帯電性も改善されるので相乗的に画質が向上する。一方、表面粗さRaが0.1よりも小さくなると、トナーコート量の制御が難しくなる。
本発明において、トナー担持体の表面粗さRaは、日本工業規格(JIS)B06014.2.1項(改正年月日2001年1月20日、確認年月日2005年7月20日)に定める算術平均粗さである。本発明においては、表面粗さ測定器(小坂研究所社製サーフコーダSE3500)を用い、トナー担持体表面の任意の1点より、トナー担持体回転軸と平行となる方向に測定を行った。なお、カットオフ値は0.8mm、測定長さは2.5mm、測定速度は0.1mm/秒とした。
本発明を以下に示す実施例により具体的に説明する。しかし、これは本発明をなんら限定するものではない。
以下にトナーの製造方法について記載する。実施例中及び比較例中の部および%は特に断りがない場合、全て質量基準である。
(ロジン組成物の製造例)
<ロジン組成物1>
・ロジンエステル(軟化点:100℃) 100.0質量部
・2−ペンチルフラン 0.1質量部
・THF 100.0質量部
上記材料を混合し、50℃で1時間撹拌・混合した。その後、エバポレーターによりTHFを除去し、ロジン組成物1を得た。
<ロジン組成物2>
ロジンエステルに替えて不均化ロジン(軟化点:80℃)を用いる以外はロジン組成物1の製造例と同様にしてロジン組成物2を得た。
<ロジン組成物3>
ロジンエステルに替えてロジンアルカリ石鹸(軟化点:120℃)を用いる以外はロジン組成物1の製造例と同様にしてロジン組成物3を得た。
<ロジン組成物4>
2−ペンチルフランの添加量を0.5質量部に変える以外はロジン組成物1の製造例と同様にしてロジン組成物4を得た。
<ロジン組成物5>
2−ペンチルフランに替えて2−エチルフランを添加する以外はロジン組成物1の製造例と同様にしてロジン組成物5を得た。
(モノアゾ顔料組成物の製造例)
<モノアゾ顔料組成物1>
・イオン交換水 1500質量部
・C.I.Pigment Yellow74 100質量部
上記材料を撹拌・混合し、Pigment Yellow74を水中に懸濁させた。その後、水酸化ナトリウム水溶液を用いて上記懸濁液をpH11に調整した。ここに20質量部のロジン組成物1および33質量%濃度の水酸化ナトリウム水溶液30質量部を添加した。液温を98℃に昇温した後、温度を保ったまま1時間撹拌した。65℃に降温した後31質量%濃度の塩酸約60質量部を添加してpHを4に調整して樹脂を沈殿させた。沈殿した組成物をろ別し、イオン交換水によって洗浄した後乾燥し、モノアゾ顔料組成物1を得た。
<モノアゾ顔料組成物2>
ロジン組成物1に替えてロジン組成物2を用いる以外はモノアゾ顔料組成物1の製造例と同様にしてモノアゾ顔料組成物2を得た。
<モノアゾ顔料組成物3>
ロジン組成物1に替えてロジン組成物3を用いる以外はモノアゾ顔料組成物1の製造例と同様にしてモノアゾ顔料組成物3を得た。
<モノアゾ顔料組成物4>
ロジン組成物2の添加量を30質量部に変える以外はモノアゾ顔料組成物Cの製造例と同様にしてモノアゾ顔料組成物4を得た。
<モノアゾ顔料組成物5>
ロジン組成物1に替えてロジンエステルを用いる以外はモノアゾ顔料組成物1の製造例と同様にしてモノアゾ顔料組成物5を得た。
<モノアゾ顔料組成物6>
ロジン組成物1に替えてロジン組成物4を用いる以外はモノアゾ顔料組成物1の製造例と同様にしてモノアゾ顔料組成物6を得た。
<モノアゾ顔料組成物7>
ロジン組成物1に替えてロジン組成物5を用いる以外はモノアゾ顔料組成物1の製造例と同様にしてモノアゾ顔料組成物7を得た。
<モノアゾ顔料組成物8>
C.I.Pigment Yellow74に替えてC.I.Pigment Yellow73を用いる以外はモノアゾ顔料組成物1の製造例と同様にしてモノアゾ顔料組成物8を得た。
<モノアゾ顔料組成物9>
C.I.Pigment Yellow74に替えてC.I.Pigment Yellow111を用いる以外はモノアゾ顔料組成物1の製造例と同様にしてモノアゾ顔料組成物9を得た。
<モノアゾ顔料組成物10>
C.I.Pigment Yellow74に替えてC.I.Pigment Yellow97を用いる以外はモノアゾ顔料組成物1の製造例と同様にしてモノアゾ顔料組成物10を得た。
<モノアゾ顔料組成物11>
ロジン組成物1の添加量を40質量部に変える以外はモノアゾ顔料組成物1の製造例と同様にしてモノアゾ顔料組成物11を得た。
<モノアゾ顔料組成物12>
ロジン組成物3の添加量を30質量部に変える以外はモノアゾ顔料組成物Cの製造例と同様にしてモノアゾ顔料組成物12を得た。
(顔料組成物分散液の製造例)
<顔料組成物分散液1>
・スチレン 36.0質量部
・モノアゾ顔料組成物1 6.0質量部
・帯電制御剤 ボントロンE−88(オリエント化学社製) 1.0質量部
上記材料からなる混合物をアトライター(三井三池製)を用いて室温で3時間分散し、顔料組成物分散液1を得た。
<顔料組成物分散液2>
モノアゾ顔料組成物1に替えてモノアゾ顔料組成物2を用いる以外は顔料組成物分散液1の製造例と同様にして顔料組成物分散液2を得た。
<顔料組成物分散液3>
モノアゾ顔料組成物1に替えてモノアゾ顔料組成物3を用いる以外は顔料組成物分散液1の製造例と同様にして顔料組成物分散液3を得た。
<顔料組成物分散液4>
モノアゾ顔料組成物1に替えてモノアゾ顔料組成物4を用いる以外は顔料組成物分散液1の製造例と同様にして顔料組成物分散液4を得た。
<顔料組成物分散液5>
モノアゾ顔料組成物1に替えてモノアゾ顔料組成物5を用いる以外は顔料組成物分散液1の製造例と同様にして顔料組成物分散液5を得た。
<顔料組成物分散液6>
モノアゾ顔料組成物1に替えてモノアゾ顔料組成物6を用いる以外は顔料組成物分散液1の製造例と同様にして顔料組成物分散液6を得た。
<顔料組成物分散液7>
モノアゾ顔料組成物1に替えてモノアゾ顔料組成物7を用いる以外は顔料組成物分散液1の製造例と同様にして顔料組成物分散液7を得た。
<顔料組成物分散液8>
モノアゾ顔料組成物1の添加量を3.0質量部に変える以外は顔料組成物分散液1の製造例と同様にして顔料組成物分散液8を得た。
<顔料組成物分散液9>
モノアゾ顔料組成物1の添加量を12.0質量部に変える以外は顔料組成物分散液1の製造例と同様にして顔料組成物分散液9を得た。
<顔料組成物分散液10>
モノアゾ顔料組成物1の添加量を18.0質量部に変える以外は顔料組成物分散液1の製造例と同様にして顔料組成物分散液10を得た。
<顔料組成物分散液11>
モノアゾ顔料組成物1に替えてモノアゾ顔料組成物8を用いる以外は顔料組成物分散液1の製造例と同様にして顔料組成物分散液11を得た。
<顔料組成物分散液12>
モノアゾ顔料組成物1に替えてモノアゾ顔料組成物9を用いる以外は顔料組成物分散液1の製造例と同様にして顔料組成物分散液12を得た。
<顔料組成物分散液13>
モノアゾ顔料組成物1に替えてモノアゾ顔料組成物10を用いる以外は顔料組成物分散液1の製造例と同様にして顔料組成物分散液13を得た。
<顔料組成物分散液14>
モノアゾ顔料組成物1に替えてモノアゾ顔料組成物11を用いる以外は顔料組成物分散液1の製造例と同様にして顔料組成物分散液14を得た。
<顔料組成物分散液15>
モノアゾ顔料組成物1に替えてC.I.Pigment Yellow74を用いる以外は顔料組成物分散液1の製造例と同様にして顔料組成物分散液15を得た。
<顔料組成物分散液16>
モノアゾ顔料組成物1に替えてC.I.Pigment Yellow73を用いる以外は顔料組成物分散液1の製造例と同様にして顔料組成物分散液16を得た。
<顔料組成物分散液17>
モノアゾ顔料組成物1に替えてモノアゾ顔料組成物12を用いる以外は顔料組成物分散液1の製造例と同様にして顔料組成物分散液17を得た。
<顔料組成物分散液18>
モノアゾ顔料組成物1に替えてC.I.Pigment Yellow1を用いる以外は顔料組成物分散液1の製造例と同様にして顔料組成物分散液18を得た。
(トナーの製造例)
<トナー1>
下記の手順によって懸濁重合法トナーを製造した。
下記の材料をTK式ホモミキサー(特殊機化工業製)を用いて、温度60℃にて10,000r/minで撹拌し、pH5.2の水系媒体を調製した。
・イオン交換水 1300.0質量部
・リン酸三カルシウム 9.0質量部
・10%塩酸 11.0質量部
また、下記の材料をプロペラ式撹拌装置にて100r/minで溶解して溶解液を調製した。
・顔料組成物分散液1 43.0質量部
・スチレン 34.0質量部
・n−ブチルアクリレート 30.0質量部
・帯電制御剤FCA1001NS(藤倉化成社製) 2.0質量部
・極性樹脂1 20.0質量部
・ワックス HNP−51(融点77℃:日本精蝋社製) 8.0質量部
その後、混合液を温度60℃に加温した後にTK式ホモミキサー(特殊機化工業製)にて、9,000r/minにて撹拌し、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)8.0質量部を溶解し、重合性単量体組成物を調製した。上記水系媒体中に上記重合性単量体組成物を投入し、温度60℃にてTK式ホモミキサーを用いて10,000r/minで30分間撹拌し、造粒した。
その後、プロペラ式撹拌装置に移して100r/minで撹拌しつつ、温度70℃で5時間反応させた後、温度80℃まで昇温し、更に5時間反応を行い、トナー粒子を製造した。重合反応終了後、該粒子を含むスラリーを冷却し、スラリーの10倍の水量で洗浄し、濾過、乾燥の後、分級によって粒子径を調整してトナー粒子を得た。
上記トナー粒子100質量部に対して、流動性向上剤として、ジメチルシリコーンオイル(20質量%)で処理され、トナー粒子と同極性(負極性)に摩擦帯電する疎水性シリカ微粉体(個数平均1次粒子径:10nm、BET比表面積:170m2/g)2.0質量部をヘンシェルミキサー(三井三池製)で3,000r/minで15分間混合してトナー1を得た。トナー1の物性を表1に、評価結果を表3に、使用した極性樹脂の物性を表4に示す。
<トナー2>
顔料組成物分散液1に替えて顔料組成物分散液2を用いる以外はトナー1の製造例と同様にしてトナー2を得た。
<トナー3>
顔料組成物分散液1に替えて顔料組成物分散液3を用いる以外はトナー1の製造例と同様にしてトナー3を得た。
<トナー4>
顔料組成物分散液1に替えて顔料組成物分散液4を用いる以外はトナー1の製造例と同様にしてトナー4を得た。
<トナー5>
顔料組成物分散液1に替えて顔料組成物分散液5を用いる以外はトナー1の製造例と同様にしてトナー5を得た。
<トナー6>
顔料組成物分散液1に替えて顔料組成物分散液6を用いる以外はトナー1の製造例と同様にしてトナー6を得た。
<トナー7>
顔料組成物分散液1に替えて顔料組成物分散液7を用いる以外はトナー1の製造例と同様にしてトナー7を得た。
<トナー8>
43質量部の顔料組成物分散液1に替えて40質量部の顔料組成物分散液8を用いる以外はトナー1の製造例と同様にしてトナー8を得た。
<トナー9>
43質量部の顔料組成物分散液1に替えて49質量部の顔料組成物分散液9を用いる以外はトナー1の製造例と同様にしてトナー9を得た。
<トナー10>
43質量部の顔料組成物分散液1に替えて55質量部の顔料組成物分散液10を用いる以外はトナー1の製造例と同様にしてトナー10を得た。
<トナー11>
顔料組成物分散液1に替えて顔料組成物分散液11を用いる以外はトナー1の製造例と同様にしてトナー11を得た。
<トナー12>
顔料組成物分散液1に替えて顔料組成物分散液12を用いる以外はトナー1の製造例と同様にしてトナー12を得た。
<トナー13>
顔料組成物分散液1に替えて顔料組成物分散液13を用いる以外はトナー1の製造例と同様にしてトナー13を得た。
<トナー14>
極性樹脂1の添加量を7質量部に変える以外はトナー1の製造例と同様にしてトナー14を得た。
<トナー15>
極性樹脂1の添加量を35質量部に変える以外はトナー1の製造例と同様にしてトナー15を得た。
<トナー16>
極性樹脂1に替えて極性樹脂2を用いる以外はトナー1の製造例と同様にしてトナー16を得た。
<トナー17>
極性樹脂1に替えて極性樹脂3を用いる以外はトナー1の製造例と同様にしてトナー17を得た。
<トナー18>
極性樹脂1に替えて極性樹脂4を用いる以外はトナー1の製造例と同様にしてトナー18を得た。
<トナー19>
極性樹脂1に替えて極性樹脂5を用いる以外はトナー1の製造例と同様にしてトナー19を得た。
<トナー20>
極性樹脂1の添加量を3質量部に変える以外はトナー1の製造例と同様にしてトナー20を得た。
<トナー21>
極性樹脂1の添加量を60質量部に変える以外はトナー1の製造例と同様にしてトナー21を得た。
<トナー22>
極性樹脂1に替えて極性樹脂6を用いる以外はトナー1の製造例と同様にしてトナー22を得た。
<トナー23>
極性樹脂1に替えて極性樹脂7を用いる以外はトナー1の製造例と同様にしてトナー23を得た。
<トナー24>
極性樹脂1に替えて極性樹脂8を用いる以外はトナー1の製造例と同様にしてトナー24を得た。
<トナー25>
極性樹脂1に替えて極性樹脂9を用いる以外はトナー1の製造例と同様にしてトナー25を得た。
<トナー26>
帯電制御剤FCA1001NS(藤倉化成社製)を添加しない以外はトナー1の製造例と同様にしてトナー26を得た。
<トナー27>
(ワックス分散剤の製造例)
・キシレン 300.0質量部
・HNP−51 100.0質量部
を温度計及び撹拌機の付いたオートクレーブ反応槽中入れ、窒素雰囲気下、150℃に昇温した。
・スチレン 100.0質量部
・アクリロニトリル 84.0質量部
・マレイン酸モノブチル 120.0質量部
・ジ−t−ブチルパーオキシヘキサヒドロテレフタレート 5.0質量部
・キシレン 200.0質量部
の混合溶液を3時間かけて滴下し、さらにこの温度で60分間保持して重合を行った。これをメタノール2000質量部に投入した後、ろ過、乾燥して、ワックス分散剤を得た。
(ワックス分散液の製造例)
平均粒子径20μmに解砕したHNP−51:100.0質量部を、メタノール:100.0質量部に入れ、回転数150回転/分で10分間回転して洗浄した後、濾別した。これを3回繰り返した後、濾別し、乾燥してワックスを回収した。
得られたワックス:90.0質量部、前記ワックス分散剤10.0質量部、酢酸エチル:100.0質量部を、直径20mmのジルコニアビーズを入れたアトライター(三井金属社製)に入れ、回転数150回転/分で2時間回転させた。ジルコニアビーズを分離して、ワックス分散液を得た。
(顔料分散液の製造例)
直径20mmのジルコニアビーズを入れたアトライター(三井金属社製)に、前記結着樹脂1:20.0質量部、モノアゾ顔料組成物1:20.0質量部、酢酸エチル:60.0質量部を入れ、回転数300回転/分で8時間回転させた。ジルコニアビーズを分離して顔料分散液を得た。
(トナーの製造例)
・スチレン−ブチルアクリレート共重合体 100.0質量部
(スチレン−ブチルアクリレート共重合比=70:30、Mp=22,000、Mw=3 5,000、Mw/Mn=2.4、Tg=45℃)
・極性樹脂1 20.0質量部
・ワックス分散液 24.0質量部
・顔料分散液 30.0質量部
・帯電制御剤 ボントロンE−88(オリエント化学社製) 1.0質量部
・帯電制御剤FCA1001NS(藤倉化成社製) 2.0質量部
を均一に混合してトナー組成物を形成した。
TKホモミキサーを備えた容器に、イオン交換水350質量部と、0.1モル/リットル−Na3PO4水溶液230質量部を添加して、ホモミキサーの回転数を12000rpmに調整し、ここに1.0モル/リットル−CaCl2水溶液36質量部を徐々に添加し、微小な難水溶性分散剤Ca3(PO42を含む水系媒体を調製した。
水系媒体を30乃至35℃に保持し、回転数12000rpmを維持しつつ、上記トナー組成物を水系媒体に投入し、2分間造粒した。その後、イオン交換水500質量部を投入した。通常のプロペラ撹拌装置に変更し、水系媒体を30乃至35℃に保持し、撹拌装置の回転数を150rpmとして、容器内を52kPaに減圧して酢酸エチルの残留量が200ppmになるまで留去した。
次いで、水系媒体を70℃に昇温し、70℃で30分間加熱処理した。これを冷却速度0.15℃/分で25℃まで冷却した。内温を20.0乃至25.0℃に保持しつつ、水系分散媒体中に希塩酸を添加し、難水溶性分散剤を溶解した。さらに洗浄、乾燥を行ってトナー粒子を得た。
上記トナー粒子100質量部に対して、流動性向上剤として、ジメチルシリコーンオイル(20質量%)で処理され、トナー粒子と同極性(負極性)に摩擦帯電する疎水性シリカ微粉体(1次粒子径:10nm、BET比表面積:170m2/g)2.0質量部をヘンシェルミキサー(三井三池製)で3,000r/minで15分間混合してトナー27を得た。
<トナー28>
顔料組成物分散液1に替えて顔料組成物分散液14を用いる以外はトナー1の製造例と同様にしてトナー28を得た。
<トナー29>
顔料組成物分散液1に替えて顔料組成物分散液15を用いる以外はトナー1の製造例と同様にしてトナー29を得た。
<トナー30>
下記の手順によって乳化凝集法トナーを製造した。
(樹脂微粒子分散液の調製)
フラスコ中で下記の材料を混合し、水系媒体を調製した。
・イオン交換水 500.0質量部
・非イオン性界面活性剤 ノニポール400(花王製) 6.0質量部
・アニオン性界面活性剤 ネオゲンSC(第一工業製薬製) 10.0質量部
また、下記の材料を混合し、混合溶液を得た。
・スチレン 70.0質量部
・n−ブチルアクリレート 30.0質量部
・帯電制御剤FCA1001NS(藤倉化成社製) 2.0質量部
上記の混合溶液を上記水系媒体中に分散・乳化して、10分間ゆっくりと撹拌・混合しながら、過硫酸アンモニウム4質量部を溶解したイオン交換水溶液50質量部を投入した。次いで、系内を十分に窒素で置換した後、フラスコを撹拌しながらオイルバスで系内が温度70℃になるまで加熱し、5時間そのまま乳化重合を継続した。これによりアニオン性樹脂微粒子分散液を得た。
(着色剤粒子分散液の調製)
・イオン交換水 100.0質量部
・モノアゾ顔料組成物1 6.0質量部
・非イオン性界面活性剤 ノニポール400(花王製) 1.0質量部
上記成分を混合溶解し、ホモジナイザー(IKA 製ウルトラタラックス)により10分間分散し、着色剤粒子分散液を得た。
(離型剤粒子分散液の調製)
・イオン交換水 100.0質量部
・ワックス HNP−51(融点77℃:日本精蝋社製) 8.0質量部
・カチオン性界面活性剤 サニゾールB50(花王製) 5.0質量部
上記成分を温度95℃に加熱して、IKA製ウルトラタラックスT50で十分に分散した後、圧力吐出型ホモジナイザーで分散処理し、離型剤粒子分散液を得た。
(シェル形成用微粒子分散液の調製)
・イオン交換水 100.0質量部
・酢酸エチル 50.0質量部
・極性樹脂1 20.0質量部
上記成分を混合撹拌した。その溶解液をIKA製ウルトラタラックスT50で乳化させながら、温度80℃で加熱して6時間保持することで脱溶剤を行い、シェル形成用微粒子分散液を得た。
(トナー粒子の作製)
上記樹脂微粒子分散液、上記着色剤粒子分散液、上記離型剤粒子分散液、及びポリ塩化アルミニウム1.2質量部を混合して、丸型ステンレス製フラスコ中でIKA製のウルトラタラックスT50を用い十分に混合・分散した後、加熱用オイルバスでフラスコを撹拌しながら温度51℃まで加熱した。温度51℃で60分保持した後、ここに上記シェル形成用微粒子分散液を添加した。その後、濃度0.5mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を用いて系内のpHを6.5に調整した後、ステンレス製フラスコを密閉し、撹拌軸のシールを磁力シールして撹拌を継続しながら温度97℃まで加熱して3時間保持した。
反応終了後、冷却し、濾過、イオン交換水で十分に洗浄した後、ヌッチェ式吸引濾過により固液分離を行った。これをさらに温度40℃のイオン交換水3Lを用いて再分散し、15分間300rpmで撹拌・洗浄した。この洗浄操作をさらに5回繰り返した後、ヌッチェ式吸引ろ過によりNo.5Aろ紙を用いて固液分離を行った。次いで真空乾燥を12時間継続してトナー粒子を得た。
上記トナー粒子100質量部に対して、流動性向上剤として、ジメチルシリコーンオイル(20質量%)で処理され、トナー粒子と同極性(負極性)に摩擦帯電する疎水性シリカ微粉体(1次粒子径:10nm、BET比表面積:170m2/g)2.0質量部をヘンシェルミキサー(三井三池製)で3,000r/minで15分間混合してトナー30を得た。
<トナー31>
下記の手順によって粉砕法トナーを製造した。
・スチレン−ブチルアクリレート共重合体 100.0質量部
(スチレン−ブチルアクリレート共重合比=70:30、Mp=22,000、Mw=35,000、Mw/Mn=2.4、TgA=45℃)
・帯電制御剤FCA1001NS(藤倉化成社製) 2.0質量部
・モノアゾ顔料組成物 6.0質量部
・帯電制御剤 ボントロンE−88(オリエント化学社製) 1.0質量部
・ワックス HNP−51(融点77℃:日本精蝋社製) 8.0質量部
上記材料を溶解混練して粉砕した。その後、風力式分級機にて分級を行った。さらに、極性樹脂1と同一組成の樹脂微粒子(個数平均粒子径:300nm)20.0質量部を添加して、ハイブリダイゼーション・システム(奈良機械製)で処理することで極性樹脂1のシェル構造を形成することによりトナー粒子を得た。
上記トナー粒子100質量部に対して、流動性向上剤として、ジメチルシリコーンオイル(20質量%)で処理され、トナー粒子と同極性(負極性)に摩擦帯電する疎水性シリカ微粉体(個数平均1次粒子径:10nm、BET比表面積:170m2/g)2.0質量部をヘンシェルミキサー(三井三池製)で3,000r/minで15分間混合してトナー31を得た。
<トナー32>
顔料組成物分散液1に替えて顔料組成物分散液16を用いる以外はトナー1の製造例と同様にしてトナー32を得た。
<トナー33>
顔料組成物分散液1に替えて顔料組成物分散液17を用いる以外はトナー1の製造例と同様にしてトナー33を得た。
<トナー34>
顔料組成物分散液1に替えて顔料組成物分散液18を用いる以外はトナー1の製造例と同様にしてトナー34を得た。
トナー1〜34の物性を表1および2に、極性樹脂1乃至9の組成を表3にそれぞれ示した。
〔実施例1乃至29、比較例1乃至5〕
表1および2に記載のトナーを、表4に記載のとおり評価した。
Figure 2010060783
Figure 2010060783
Figure 2010060783
Figure 2010060783
以下に本発明の評価方法および評価基準について説明する。
画像形成装置としては市販のレーザプリンタであるLBP−5400(キヤノン製)の改造機を用いた。転写紙としてはA4のカラーレーザーコピア用紙(キヤノン製、81.4g/m2)を用いた。
評価機の改造点は以下のとおりである。
評価機本体のギアおよびソフトウエアを変更することにより、プロセススピードが190mm/secとなるようにした。評価に用いるカートリッジはシアンカートリッジを用いた。すなわち、市販のシアンカートリッジから製品トナーを抜き取り、エアーブローにて内部を清掃した後、本発明によるトナーを200g充填して評価を行った。なお、マゼンタ、イエロー、ブラックの各ステーションにはそれぞれ製品トナーを抜き取り、トナー残量検知機構を無効としたマゼンタ、イエロー、およびブラックカートリッジを挿入して評価を行った。
本発明によるトナーを充填したカートリッジを画像形成装置、転写紙とともに常温常湿(23℃、50%RH)環境下で24時間放置した。その後、上記画像形成装置にカートリッジをセットし、画像面積比率1%の画像を100枚出力した後、後述する着色力、明度・彩度および透明性の評価を行った。その後、画像形成装置を常温低湿(23℃、5%RH)環境下にカートリッジとともに移動して72時間放置した後、画像面積比率1%の画像を5000枚出力した。この時、出力100枚目、1000枚目および5000枚目の後にベタ画像を出力した。また、同様に本発明によるトナーを充填したカートリッジを画像形成装置、転写紙とともに高温高湿(30℃、80%RH)環境下で24時間放置した。その後、上記画像形成装置にカートリッジをセットし、画像面積比率1%の画像を3000枚出力した。この時、出力1000枚目の後にベタ画像を出力した。
(1)着色力
0.1mg/cm2から0.6mg/cm2の範囲で転写紙上にトナーの載り量の異なる数種類のベタ画像を作製し、それらの画像濃度をX−Riteカラー反射濃度計(color refledtion densitometer X−Rite404A)を用いて測定し、転写紙上のトナー量と画像濃度の関係をグラフ化した。そして、トナーの載り量が0.4mg/cm2のときの画像濃度をグラフから読み取り、以下のようにして相対的に着色力を評価した。
A:1.40以上
B:1.30以上1.40未満
C:1.20以上1.30未満
D:1.20以下
(2)明度・彩度
0.1mg/cm2から0.6mg/cm2の範囲で転写紙上にトナーの載り量の異なる数種類のベタ画像を作製し、それらの明度(L*)および彩度(c*)を「Spectrolino」(Gretag Macbeth社製)を用いて測定し、転写紙上のトナー量とL*およびc*の関係をグラフ化した。そして、トナーの載り量が0.4mg/cm2のときのL*およびc*をグラフから読み取り、以下のようにして相対的にL*およびc*を評価した。
A:L*が90以上かつc*が85以上
B:L*が85以上かつc*が80以上
C:L*が80以上かつc*が75以上
D:L*が80未満またはc*が75未満
(3)透過性
OHPシート「CG3700」(3M社製)を転写材として、トナーの載り量0.6mg/cm2のベタ画像を出力した。次いで、透過型OHP「9550」(3M社製)にて、OHPシート上の画像を白色スクリーン上に投影し、以下のようにして目視で評価した。
A:透明性、色再現性ともに非常に優れる。
B:色再現性は優れるが、透明性がやや劣る。
C:透明性、色再現性ともにやや劣る。
D:くすみがあり、色再現性も劣る。
(4)環境安定性
常温低湿環境下および高温高湿環境下における1000枚目の後に出力したベタ画像の画像濃度差をトナーの環境安定性の指標とした。
A:0.10未満
B:0.10以上0.15未満
C:0.15以上0.20未満
D:0.20以上
(5)耐久安定性
常温低湿環境下における100枚目と5000枚目の後に出力したベタ画像の画像濃度差を、トナーの耐久安定性の指標とした。
A:0.10未満
B:0.10以上0.15未満
C:0.15以上0.20未満
D:0.20以上
(6)カブリ
高温高湿環境下での画像出力が終了した後、ベタ白画像を出力し、ベタ白画像形成中に画像形成装置を強制的に停止させ、感光ドラム上のベタ白画像部を透明な粘着テープでテーピングし、白色紙に貼り付けた。同じ白色紙に未使用のテープのみを貼り付けてそれぞれの白色度を測定し、白色度の差からカブリを算出した。なお、白色度はブルーフィルターを搭載したリフレクトメーター(「REFLECTOMETER MODEL TC−6DS」東京電色株式会社製)によって測定した。
A:1.0%未満
B:1.0%以上2.0%未満
C:2.0%以上3.0%未満
D:3.0%以上
(7)帯電安定性
常温低湿環境における100枚出力後と5000枚出力後の現像ローラー上における現像剤の摩擦帯電量(mC/kg)を測定した。現像ローラー上での現像剤の摩擦帯電量値の測定法を、以下に図面を用いて詳述する。
図5は一成分現像剤の摩擦帯電量を測定する装置の説明図である。一成分現像剤の摩擦帯電量は、例えばこの図5に示すようなファラデー・ケージ(Faraday−Cage)によって測定することができる。ファラデー・ケージとは、同軸の2重筒のことで内筒と外筒は絶縁されている。この内筒の中に電荷量Qの帯電体を入れたとすると、静電誘導によりあたかも電気量Qの金属円筒が存在するのと同様の状態となる。この誘起された電荷量をKEITHLEY 616 DIGITAL ELECTROMETERで測定し、下記式に示すように、内筒中のトナー質量Mで電荷量Qを割ったもの(Q/M)を帯電量とする。現像剤は現像剤担持体より直接、エアー吸引によりフィルター中にとり入れる。
一成分現像剤の摩擦帯電量(μC/g)=Q/M
得られた摩擦帯電量値より、下記の評価基準に基づいて本発明のトナーの帯電安定性を評価した。
A:100枚出力後と5000枚出力後の摩擦帯電量差が10(μC/g)未満
B:100枚出力後と5000枚出力後の摩擦帯電量差が10乃至20(μC/g)
C:100枚出力後と5000枚出力後の摩擦帯電量差が20乃至30(μC/g)
D:100枚出力後と5000枚出力後の摩擦帯電量差が30(μC/g)以上
本発明に係るプロセスカートリッジの断面説明図である。 本発明の画像形成方法を実施する装置の一例の概略構成図である。 本発明に係る他の定着装置の概略構成図である。 本発明に係る他の定着装置の概略構成図である。 ファラデーゲージの説明図である。
符号の説明
Pa、Pb、Pc、Pd 画像形成ステーション
1(1a〜1d) 感光体ドラム(像担持体)
2(2a〜2d) 帯電手段
3(3a〜3d) スキャナユニット
4(4a〜4d) 現像手段
4A 現像ユニット
5 静電転写装置
6(6a〜6d) クリーニング手段
7(7a〜7d) プロセスカートリッジ
11 静電転写ベルト
12(12a〜12d) 転写ローラー
13 ベルト駆動ローラー
14a、14b 従動ローラー
15 テンションローラー
16 給送部
17 カセット
18 給送ローラー
19 レジストローラー
20 定着部
21a 加熱ローラー
21b 加圧ローラー
22 吸着ローラー
23 排紙ローラー
24 排紙部
31 クリーニング枠体(カートリッジ枠体)
35 除去トナー収納室
40 現像ローラー(トナー担持体)
41 トナー容器(現像剤収納部)
42 トナー搬送機構
43 トナー供給ローラー
44 トナー規制部材(ブレード)
45(45a、45b、45e) 現像枠体(カートリッジ枠体)
47、48 結合穴
50 クリーナーユニット
51、64 加熱体
52、64a ヒーター基板
53、64b 通電発熱抵抗体(発熱体)
54、64d 検温素子
55、65 耐熱性フィルム
56、57 ベルト支持ローラー
58 支持ローラー
60 クリーニングブレード
62 支持ローラー(回転体)
63 ベルト支持体
64c 表面保護層
100 画像形成装置本体
S 記録媒体(記録材シート)

Claims (11)

  1. 結着樹脂、着色剤を少なくとも含有し、水系媒体中でせん断力にて造粒されることにより得られるトナー粒子を有するトナーであって、
    前記着色剤はモノアゾ顔料または表面処理をされたモノアゾ顔料組成物であり、前記着色剤100mgを20℃のキシレン150gで1時間抽出した抽出液Aの、波長416nmにおける吸光度をAbs.(20)、前記着色剤100mgを70℃のキシレン150gで1時間抽出した抽出液Bの、波長416nmにおける吸光度をAbs.(70)とした時、Abs.(20)とAbs.(70)が下記式
    1.50≦Abs.(70)≦2.50
    Abs.(20)/Abs.(70)≦0.80
    を満たすことを特徴とするトナー。
  2. 前記着色剤のAbs.(20)が下記式
    0.80≦Abs.(20)≦1.40
    を満たすことを特徴とする請求項1に記載のトナー。
  3. 前記着色剤は、揮発分測定装置により測定した2−アルキルフラン類の含有量が200ppb以上1000ppb以下であることを特徴とする請求項1または2に記載のトナー。
  4. 前記アルキルフラン類が2−ペンチルフランであることを特徴とする請求項3に記載のトナー。
  5. 前記着色剤が前記トナーに対して1.0質量%以上10.0質量%以下で存在することを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のトナー。
  6. 前記着色剤は、C.I.Pigment Yellow73、74及び111のいずれかひとつ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。
  7. 前記着色剤は、C.I.Pigment Yellow74であることを特徴とする請求項6に記載のトナー。
  8. 前記トナーのテトラヒドロフラン(THF)可溶分中におけるシクロヘキサン(CHX)不溶分が、前記トナーに対して3質量%以上30質量%以下で存在し、前記トナーのテトラヒドロフラン(THF)可溶分中におけるシクロヘキサン(CHX)不溶分は、示差走査熱量計により測定したガラス転移温度(Tg)が、少なくとも80℃以上120℃以下に存在し、前記シクロヘキサン(CHX)不溶分の酸価が、5mgKOH/g以上40mgKOH/g以下であ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。
  9. 前記トナーはスルホン酸基、スルホン酸塩基又はスルホン酸エステル基を有する重合体または共重合体を含有することを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載のトナー。
  10. 前記トナー粒子が、重合性単量体、着色剤、極性樹脂を少なくとも含有する重合性単量体組成物を、水系媒体中で分散、造粒し、重合性単量体を重合することによって製造されたトナー粒子であることを特徴とする請求項1乃至9のいずれかに記載のトナー。
  11. 前記トナー粒子が、極性樹脂を少なくとも含有する微粒子を分散させた水系媒体中に、少なくとも結着樹脂、着色剤を有機溶媒中で溶解又は分散させて得られた溶解物又は分散物を分散させ、得られた分散液から溶媒を除去し乾燥することにより製造されたトナー粒子であることを特徴とする請求項1乃至9のいずれかに記載のトナー。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2018049182A (ja) * 2016-09-23 2018-03-29 カシオ計算機株式会社 電子写真用白色トナー

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