JP2010072357A - 静電潜像現像用トナー、静電潜像現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】トナー全体における体積平均粒径をD50Tとし、前記トナー全体におけるガラス転移温度をTg(℃)とし、前記トナー全体におけるTg+70(℃)の動的複素粘性率をη*t(Pa・s)とし、前記トナーを分級して体積平均粒径を(2/3)×D50Tとした分級後のトナーにおけるTg+70(℃)の動的複素粘性率をη*s(Pa・s)としたとき、前記η*t及び前記η*sが下記式(1)の関係を満たす静電潜像現像用トナーである。
200≦(η*s/η*t)×100≦1000 ・・・ 式(1)
【選択図】なし
Description
具体的には、例えば、特許文献1には、耐オフセット性、巻き付き防止特性、及び帯電特性を向上するため、結着樹脂として、低分子量樹脂と高分子量樹脂を用い、コアに低分子樹脂、シェル層に高分子樹脂で構成されたトナーであり、表面近傍に高分子樹脂が偏在しているトナーが開示されている。また表面近傍に離型剤が偏在しているトナーが開示されている。
また、特許文献2には、低温定着性及び耐熱保管性を両立し、耐オフセット性を向上するため、トナー粒子表面近傍にビニル樹脂が偏在することを特徴とするトナーが開示されている。
また、特許文献3にはトナーの粒度分布に組成偏在を生じさせることにより、フィルミング、クリーニング不良を防止するトナーが開示されている。
すなわち請求項1に係る発明は、
トナー全体における体積平均粒径をD50Tとし、前記トナー全体におけるガラス転移温度をTg(℃)とし、前記トナー全体におけるTg+70(℃)の動的複素粘性率をη*t(Pa・s)とし、前記トナーを分級して体積平均粒径を(2/3)×D50Tとした分級後のトナーにおけるTg+70(℃)の動的複素粘性率をη*s(Pa・s)としたとき、前記η*t及び前記η*sが下記式(1)の関係を満たす静電潜像現像用トナーである。
200≦(η*s/η*t)×100≦1000 ・・・ 式(1)
結着樹脂を含み、前記結着樹脂はポリエステル樹脂である請求項1に記載の静電潜像現像用トナーである。
請求項1又は2に記載の静電潜像現像用トナーを少なくとも含む静電潜像現像剤である。
画像形成装置に脱着され、少なくとも、前記画像形成装置内に設けられた現像手段に供給するためのトナーが収納され、
前記トナーは、請求項1又は2に記載の静電潜像現像用トナーであるトナーカートリッジである。
現像剤保持体を少なくとも備え、請求項3に記載の静電潜像現像剤が収容されたプロセスカートリッジである。
潜像保持体と、
前記潜像保持体の表面に静電潜像を形成させる静電潜像形成手段と、
前記静電潜像を現像剤によりトナー像として現像する現像手段と、
前記潜像保持体上に形成された前記トナー像を被転写体上に転写する転写手段と、
前記被転写体上に転写された前記トナー像を定着する定着手段と、を有し、
前記現像剤は、請求項3に記載の静電潜像現像剤である画像形成装置である。
請求項2に係る発明によれば、結着樹脂がポリエステル樹脂でない場合に比較して、前記η*t及び前記η*sが上記式(1)の関係を満たすトナーの製造が容易となる。
請求項3に係る発明によれば、トナーの前記η*t及び前記η*sが上記式(1)の関係を満たさない場合に比較して、連続的な画像形成による光沢度の変化が抑制される。
請求項4に係る発明によれば、トナーの前記η*t及び前記η*sが上記式(1)の関係を満たさない場合に比較して、連続的な画像形成による光沢度の変化が抑制される。
請求項5に係る発明によれば、トナーの前記η*t及び前記η*sが上記式(1)の関係を満たさない場合に比較して、連続的な画像形成による光沢度の変化が抑制される。
請求項6に係る発明によれば、トナーの前記η*t及び前記η*sが上記式(1)の関係を満たさない場合に比較して、連続的な画像形成による光沢度の変化が抑制される。
<静電潜像現像用トナー>
本実施形態の静電潜像現像用トナー(以下、単に「トナー」という場合がある)は、結着樹脂と、離型剤と、アルミニウム元素と、を含有する。またトナーは、トナー全体における体積平均粒径をD50Tとし、トナー全体におけるガラス転移温度をTg(℃)とし、トナー全体におけるTg+70(℃)の動的複素粘性率をη*t(Pa・s)とし、トナーを分級して体積平均粒径を(2/3)×D50Tとした分級後のトナー(以下、「小径トナー」と称する場合がある。)におけるTg+70(℃)の動的複素粘性率をη*s(Pa・s)としたとき、前記η*t及び前記η*sが下記式(1)の関係を満たすことを特徴とする。
式(1):200≦(η*s/η*t)×100≦1000
ここで、(η*s/η*t)×100の値が100よりも大きいことは、小径トナーの方が、小径トナー以外のトナー(分級前のトナーから、分級により小径トナーが除かれた、残りのトナー。以下「大径トナー」と称する場合がある。)に比べて、動的複素粘性率の値が高いことを示す。
しかし、本実施形態のトナーは、η*t及びη*sが上記式(1)を満たすため、動的複素粘性率が粒径に依存しない場合に比べて小径トナーが溶融しにくく、結果的に、小径トナーと大径トナーとの間において、定着温度における溶融粘度の差が小さくなる。そのため、連続的な画像形成において、定着手段の温度等が不安定な初期(例えば1枚目)と、定着手段の温度の安定期(例えば100枚目以降)との間において、形成された画像の光沢度の差が小さくなると推測される。
上記の通り、トナーの粒子の動的複素粘性率が粒径に依存しない場合、小径トナーと大径トナーとの間に溶融性の差異が生じるが、本実施形態では定着温度における溶融粘度の差が小さくなると考えられる。よって本実施形態では、同一の画像データに基づく画像を連続的に形成する場合、初期(例えば1枚目)と、定着手段の温度の安定期(例えば100枚目)との間において、形成された画像の色域差が小さくなると推測される。
上記の通り、トナーの粒子の動的複素粘性率が粒径に依存しない場合、小径トナーと大径トナーとの間に溶融性の差異が生じる。しかし本実施形態では、動的複素粘性率が粒径に依存しない場合に比べ、定着温度における溶融速度の差が小さくなると考えられる。よって本実施形態では、定着温度によらず定着性が良好であり、特に高温(例えば190℃)で定着された諧調のある画像の光沢むらが抑制されると推測される。
またη*t及びη*sは、下記式(2)の関係を満たすことが望ましく、式(2’)の関係を満たすことがより望ましい。
式(2):300≦(η*s/η*t)×100≦800
式(2’):450≦(η*s/η*t)×100≦800
トナーは、少なくとも、結着樹脂と、離型剤と、アルミニウム元素と、を含有し、必要に応じてその他の成分を含有してもよい。
結着樹脂としては、特に制限はなく、例えば、スチレン、パラクロロスチレン、α−メチルスチレン等のスチレン類;アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−プロピル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸2−エチルヘキシル等のビニル基を有するエステル類;アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のビニルニトリル類;ビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等のビニルエーテル類;ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルイソプロペニルケトン等のビニルケトン類;エチレン、プロピレン、ブタジエンなどのポリオレフィン類などの単量体からなる単独重合体、又はこれらを2種以上組み合せて得られる共重合体、さらにはこれらの混合物が挙げられる。
また、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、ポリエーテル樹脂等、非ビニル縮合樹脂、又は、これらと前記ビニル樹脂との混合物や、これらの共存下でビニル系単量体を重合して得られるグラフト重合体等が挙げられる。
本実施形態においては、上記結着樹脂の中でも、ポリエステル樹脂が望ましい。結着樹脂としてポリエステル樹脂用いることにより、後述するように、前記η*t及び前記η*sが上記式(1)の関係を満たすトナーの製造が容易となる。
ポリエステル樹脂としては、例えば、結晶性ポリエステル樹脂や非結晶性ポリエステル樹脂が用いられ、多価カルボン酸成分と多価アルコール成分とから合成されたものが挙げられる。なお、前記ポリエステル樹脂としては、市販品を使用してもよいし、合成したものを使用してもよい。
また「結晶性ポリエステル樹脂」は、その構成成分が100%ポリエステル構造であるポリマー以外にも、ポリエステルを構成する成分と他の成分とを共に重合してなるポリマー(共重合体)も意味する。但し、後者の場合には、ポリマー(共重合体)を構成するポリエステル以外の他の構成成分が50質量%以下である。
結晶性樹脂を構成する重合性単量体成分としては、結晶構造を容易に形成するため、芳香族成分を有する重合性単量体よりも直鎖状脂肪族成分を有する重合性単量体が望ましい。さらに結晶性を損なわないために、構成される重合性単量体由来成分は、重合体中で単一種で各々30mol%以上であることが望ましい。特にポリエステル樹脂などにおいて2種以上の重合性単量体類が必須で構成される際には、各必須構成重合性単量体種において同上の構成であることが望ましい。
さらに、前記脂肪族ジカルボン酸や芳香族ジカルボン酸の他に、2重結合を持つジカルボン酸成分を含有してもよい。
重合性単量体が、反応温度下で溶解または相溶しない場合は、高沸点の溶剤を溶解補助剤として加え溶解させてもよい。重縮合反応においては、溶解補助溶剤を留去しながら行う。共重合反応において相溶性の悪い重合性単量体が存在する場合は、あらかじめ相溶性の悪い重合性単量体とその重合性単量体と重縮合予定の酸またはアルコールとを縮合させておいてから主成分と共に重縮合させるとよい。
なお、上記結晶性ポリエステル樹脂の融点は、前記の示差走査熱量測定(DSC)により得られた吸熱ピークのピーク温度として求めた。
非結晶性ポリエステル樹脂は結晶性ポリエステル樹脂との相溶性が高く、結晶性ポリエステル及び非結晶性ポリエステル樹脂を含むトナーは、結晶性ポリエステル樹脂の融解温度における低粘度化に伴い非結晶性ポリエステル樹脂も低粘度化する。そのため、トナーとしてのシャープメルト性(鋭敏な溶融特性)が得られ、低温定着性に有利である。
また、非結晶性ポリエステル樹脂は結晶性ポリエステル樹脂との濡れ性が良好なことから、結晶性ポリエステル樹脂のトナー内部への分散性が向上し、結晶性ポリエステル樹脂のトナー表面への露出を抑制するため、帯電性への悪影響が抑制される。またこの理由により、トナーの強度や定着画像の強度向上の観点でも望ましい。
多価カルボン酸としては、脂肪族ジカルボン酸が望ましく、特に直鎖型のジカルボン酸が望ましい。例えば、蓚酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼリン酸、セバシン酸、1,9−ノナンジカルボン酸、1,10−デカンジカルボン酸、1,10−ウンデカンジカルボン酸、1,12−ドデカンジカルボン酸、1,13−トリデカンジカルボン酸、1,14−テトラデカンジカルボン酸、1,16−ヘキサデカンジカルボン酸、1,18−オクタデカンジカルボン酸など、或いはその低級アルキルエステルや酸無水物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
非結晶性ポリエステル樹脂のTgは50から65℃であることがより望ましい。
スチレン樹脂、(メタ)アクリル樹脂、スチレン−(メタ)アクリル系共重合樹脂は、例えば、下記のスチレン系単量体及び(メタ)アクリル酸系単量体を、単独又は組み合わせて公知の方法により製造される。
スチレン系単量体としては、具体的には、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルナフタレンや、2−メチルスチレン、3−メチルスチレン、4−メチルスチレン、2−エチルスチレン、3−エチルスチレン、4−エチルスチレン等のアルキル鎖を持つアルキル置換スチレン、2−クロロスチレン、3−クロロスチレン、4−クロロスチレン等のハロゲン置換スチレン、4−フルオロスチレン、2,5−ジフルオロスチレン等のフッ素置換スチレン等が挙げられる。また、(メタ)アクリル酸系単量体としては、具体的には、例えば、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸n−メチル、(メタ)アクリル酸n−エチル、(メタ)アクリル酸n−プロピル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸n−ペンチル、(メタ)アクリル酸n−ヘキシル、(メタ)アクリル酸n−ヘプチル、(メタ)アクリル酸n−オクチル、(メタ)アクリル酸n−デシル、(メタ)アクリル酸n−ドデシル、(メタ)アクリル酸n−ラウリル、(メタ)アクリル酸n−テトラデシル、(メタ)アクリル酸n−ヘキサデシル、(メタ)アクリル酸n−オクタデシル、(メタ)アクリル酸イソプロピル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸t−ブチル、(メタ)アクリル酸イソペンチル、(メタ)アクリル酸アミル、(メタ)アクリル酸ネオペンチル、(メタ)アクリル酸イソヘキシル、(メタ)アクリル酸イソヘプチル、(メタ)アクリル酸イソオクチル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸フェニル、(メタ)アクリル酸ビフェニル、(メタ)アクリル酸ジフェニルエチル、(メタ)アクリル酸t−ブチルフェニル、(メタ)アクリル酸ターフェニル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸t−ブチルシクロヘキシル、(メタ)アクリル酸ジメチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸ジエチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸メトキシエチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸−βカルボキシエチル、(メタ)アクリロニトリル、(メタ)アクリルアミド等が挙げられる。これらのモノマーを単独又は組み合わせて公知の方法により製造される。
離型剤としては、公知の離型剤であれば特に限定されないが、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン等の低分子量のポリオレフィン系ワックス;カルナウバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス、木ロウ、ホホバ油等のような植物系ワックス;ミツロウのごとき動物系ワックス;モンタンワックス、オゾケライト、セレシン、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、フィッシャートロプシュワックス等のような鉱物・石油系ワックス;及びそれらの変性物などが挙げられる。望ましくは、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、又はポリオレフィンワックスであり、特に望ましくはパラフィンワックス、又はポリエチレンワックスである。また、これらの離型剤は、1種単独で用いても良く、2種以上併用しても良い。
上記離型剤の120℃における粘度はE型粘度計によって測定される。測定に際しては、オイル循環型恒温槽、コーンプレートの備えられたE型粘度計(東京計器製)を用いる。コーンプレートは、コーン角1.34°のものを用いる。カップ内に試料を投入し、循環装置の温度を120℃にセットし、空の測定カップとコーンを測定装置にセットし、オイルを循環させながら恒温に保つ。温度が安定したところで測定カップ内に試料を1g入れ、コーンを静止状態で10分間静置させる。安定後、コーンを回転させ、測定を行う。コーンの回転速度は60rpmとする。測定は3回行い、その平均値を粘度とする。また、これらの離型剤は、1種単独で用いても良く2種以上併用してもよい。
本実施形態のトナーは、着色剤を含んでもよい。着色剤としては、公知の着色剤であれば特に限定されず、染料であっても顔料であってもかまわないが、耐光性や耐水性の観点から顔料が望ましい。
体質顔料としては、例えば、バライト粉、炭酸バリウム、クレー、シリカ、ホワイトカーボン、タルク、アルミナホワイト等があげられる。
トナーには、上記成分以外にも、更に必要に応じて内添剤、帯電制御剤、無機粉体(無機粒子)、有機粒子等の種々の成分を添加してもよい。
内添剤としては、例えば、フェライト、マグネタイト、還元鉄、コバルト、ニッケル、マンガン等の金属、合金、またはこれら金属を含む化合物などの磁性体等が挙げられる。
上記磁性体等を含有させて磁性トナーとして用いる場合、これらの強磁性体は平均粒子が2μm以下が望ましく、0.1から0.5μm程度のものがより望ましい。トナー中に含有させる量としては樹脂成分100質量部に対し20から200質量部が望ましく、特に樹脂成分100質量部に対し40から150質量部が望ましい。また、10Kエルステッド印加での磁気特性が保磁力(Hc)20から300エルステッド、飽和磁化(σs)50から200emu/g、残留磁化(σr)2から20emu/gのものが望ましい。
無機粒子としては、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、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、塩化セリウム、ベンガラ、酸化クロム、酸化セリウム、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素等が挙げられる。中でも、シリカ粒子や酸化チタン粒子が望ましく、疎水化処理された粒子が特に望ましい。
有機粒子は、一般にクリーニング性や転写性を向上させる目的で使用され、具体的には例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂粉末、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム等の脂肪酸金属塩、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート等が挙げられる。
トナー全体の体積平均粒径(D50T)は、3μm以上8μm以下の範囲であることが望ましい。D50Tが上記範囲より小さいと、トナー流動性が低下し、各粒子の帯電性が低下しやすく、また帯電分布が広がるため、背景へのかぶりや現像器からのトナーこぼれ等が生じやすくなる。D50Tが上記範囲より大きいと、解像度が低下するため、十分な画質が得られなくなり、近年の高画質要求を満たすことが困難となる場合がある。
トナーの形状係数SF1を上記範囲とする方法としては、例えば、湿式製法である乳化凝集法によりトナーを作製する方法が挙げられる。乳化凝集法等の湿式製法を用いてトナーを製造することにより、形状係数SF1が上記範囲であるトナーが作製される。
SF1=(ML2/A)×(π/4)×100 ・・・ 式(8)
上記式(8)中、MLはトナー粒子の絶対最大長、Aはトナー粒子の投影面積を各々示す。
式(3):120≦(Als/Alt)×100≦200
式(3’):150≦(Als/Alt)×100≦200
式(3”):170≦(Als/Alt)×100≦200
Alt及びAlsが上記式の関係を満たすことにより、クリーニング性が向上し、高温定着時における光沢むらが抑制される。
式(4):150≦(MwS/MwT)×100≦200
式(4’):160≦(MwS/MwT)×100≦200
式(4”):170≦(MwS/MwT)×100≦200
MwT及びMwSが上記式の関係を満たすことにより、クリーニング性が向上し、高温定着時における定着特性が向上する。
トナーの製造方法としては、乾式製法と湿式製法とが挙げられるが、η*t及びη*sが上記式の関係を満たすように制御することが容易であるという観点や、トナーの形状係数SF1を上記範囲とする観点から、湿式製法を採用することが望ましい。
湿式製法としては、例えば、乳化凝集法、溶融懸濁法、溶解懸濁法等が挙げられる。この中では、乳化凝集法が粒度分布の制御、特に小粒径側の分布狭化の観点で望ましい。
さらに、Alt及びAlsが前記式の関係を満たすように調整する手段としては、例えば、上記凝集粒子調整工程として、後述する第1凝集粒子調整工程及び第2凝集粒子調整工程を含む凝集粒子調整工程を用いる方法が挙げられる。
またMwT及びMwSが前記式の関係を満たすように調整する手段としては、例えば、後述するように、結着樹脂として高分子量樹脂及び低分子量樹脂を用い、高分子量樹脂の粒子が分散された分散液と低分子量樹脂の粒子が分散された分散液とを別々に調整し、それぞれの分散液の凝析値を制御する方法が挙げられる。
以下、各工程について詳細に説明する。
樹脂粒子分散液調整工程としては、例えば、機械的せん断力によって乳化させる方法や、転送乳化法を用いる方法等が挙げられる。
なかでも、特に結着樹脂としてポリエステル樹脂を用いる場合、転送乳化法を用いることが望ましい。転送乳化法を用いることにより、樹脂粒子分散液の凝析値の調整が容易となり、η*t及びη*sが前記式の関係を満たすトナーの製造が容易となる。
転送乳化法による樹脂粒子分散液の調整方法の一例として、例えば、以下の方法が挙げられる。具体的には、例えば、非結晶性ポリエステル樹脂を、有機溶媒(良溶媒)と水溶性溶媒(水溶性の貧溶媒)との混合液に溶解させ、必要に応じて中和剤(例えば、アンモニア等)や分散安定剤を添加し、攪拌下にて水溶性溶媒(例えば水)を滴下して乳化粒子を得た後、樹脂粒子分散液中の溶媒を除去して、乳化液(樹脂粒子分散液)を得る。なお、中和剤及び分散安定剤の投入順は変更してもよい。
溶剤を揮発させる方法、これに減圧を組み合わせる方法が望ましく用いられる。
機械的せん断力によって乳化させる方法としては、例えば、水系媒体と結着樹脂とを混合した溶液に、分散機により剪断力を与える方法が挙げられる。その際、加熱して樹脂成分の粘性を下げて粒子を形成することが望ましい。また分散した樹脂粒子の安定化のため、分散剤を使用してもよい。
また、分散剤としては、例えば、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリメタクリル酸ナトリウムの等の水溶性高分子;ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、オクタデシル硫酸ナトリウム、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等のアニオン性界面活性剤、ラウリルアミンアセテート、ステアリルアミンアセテート、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド等のカチオン性界面活性剤、ラウリルジメチルアミンオキサイド等の両性イオン性界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアミン等のノニオン性界面活性剤等の界面活性剤;リン酸三カルシウム、水酸化アルミニウム、硫酸カルシウム、炭酸カルシウム、炭酸バリウム等の無機塩;等が挙げられる。
樹脂粒子分散液に含まれる樹脂粒子の含有量は、10から50質量%の範囲とすることが望ましく、より望ましくは20から40質量%の範囲である。前記含有量が10質量%より少ないと粒度分布が広がり、トナー特性が悪化する場合がある。また50質量%を超えるとばらつきのない撹拌が困難となり、粒度分布が狭く特性の揃ったトナーを得ることが困難となる場合がある。
また、非結晶性ポリエステル樹脂粒子についても、微粉量が0から5質量%の範囲であれば、酸価が平均より高い微粉が低減され、粒子の安定性にばらつきのない60から300nmの粒子が多く存在することになり、樹脂粒子の保存性が向上するだけでなく、造粒されたトナーの粒度分布が狭くなる。
また、結晶性ポリエステル樹脂粒子の微粉量が0から5質量%の範囲であるが、非結晶性樹脂粒子の微粉量が5質量%より多いと、非結晶性樹脂における60から300nmの樹脂粒子の安定性が低下する。そのため、乳化凝集法によりトナー造粒を試みると、トナーの造粒挙動が定まらず粒度分布の広がったトナーが得られ、GSDp−underを1.30以下となることは困難となる場合がある。
以上のように、帯電性、耐フィルミング特性、クリーニング性をより向上させるには、結晶性ポリエステル樹脂及び非結晶性ポリエステル樹脂における樹脂粒子の微粉量をともに0から5質量%の範囲とすることが望ましい。
まず、樹脂粒子分散液を遠心分離機により14000rpmで4時間かけて分離することで、樹脂粒子の沈殿物と白色の上澄み液とに分ける。この上澄み液を乾燥させ、走査型電子顕微鏡(SEM)(日立社製、S4700)にて観察すると分散粒子の粒径が10から40nmであることが確認される。さらにこの上澄み液を凍結乾燥機により乾燥させることで、微粉の固形分が得られ、その質量を測定することで、微粉量が特定される。
また、結着樹脂として高分子量樹脂及び低分子量樹脂を用いた場合、高分子量樹脂粒子分散液中における樹脂粒子の凝析値を、低分子量樹脂粒子分散液中における樹脂粒子の凝析値よりも、大きな値に調整することが望ましい。具体的には、高分子量樹脂粒子分散液中における樹脂粒子の凝析値が1.0×10−3mol/g以上1.0×10−1mol/g以下であることが望ましく、1.0×10−2mol/g以上1.0×10−1mol/g以下であることがより望ましい。また低分子量樹脂粒子分散液中における樹脂粒子の凝析値は、1.0×10−5mol/g以上1.0×10−2mol/g以下であることが望ましく、1.0×10−5mol/g以上1.0×10−3mol/g以下であることがより望ましい。
離型剤粒子分散液は、例えば、イオン性界面活性剤や高分子酸や高分子塩基などの高分子電解質とともに、上記離型剤を水中に分散し、融解温度以上に加熱するとともに、強い剪断をかけられるホモジナイザーや圧力吐出型分散機により粒子化することにより調整することにより、離型剤粒子を含む離型剤粒子分散液が作製される。
上記界面活性剤としては、例えば硫酸エステル塩系、スルホン酸塩系、リン酸エステル系、せっけん系等のアニオン界面活性剤;アミン塩型、4級アンモニウム塩型等のカチオン界面活性剤;ポリエチレングリコール系、アルキルフェノールエチレンオキサイド付加物系、多価アルコール系等の非イオン系界面活性剤;などが挙げられる。これらの中でもイオン性界面活性剤が望ましく、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤がより望ましい。前記界面活性剤は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用して使用してもよい。
トナーが着色剤を含む場合、トナーの製造方法に、別途着色剤粒子分散液を調整する工程が含まれてもよい。着色剤粒子分散液は、公知の方法で調整されるが、着色剤粒子の分散には、例えば、回転せん断型ホモジナイザーやボールミル、サンドミル、アトライター等のメディア式分散機、高圧対向衝突式の分散機等が望ましく用いられる。
また、極性を有するイオン性界面活性剤を用い、既述したようなホモジナイザーを用いて水系溶媒中に分散し、着色剤粒子分散液が作製される。
凝集粒子調整工程は、製造されたトナーのAlt及びAls、並びにMwT及びMwSが前記式の関係を満たすようにするといった観点から、第1凝集粒子調整工程及び第2凝集粒子調整工程を含むことが望ましい。
具体的には、第1凝集粒子調整工程は、樹脂粒子分散液、離型剤粒子分散液、及びアルミニウム元素を含む凝集剤(以下、「アルミニウム含有凝集剤」と称する場合がある)を混合し、樹脂粒子及び離型剤粒子を凝集させて第1凝集粒子を調整する工程である。
また第2凝集粒子調整工程は、第1凝集粒子調整工程よりも高いpHにおいて第1凝集粒子を成長させ、第1凝集粒子よりも粒径の大きい第2凝集粒子を調整する工程である。
以下、第1凝集粒子調整工程及び第2凝集粒子調整工程について説明する。
次に、第1混合溶液を加熱して、攪拌下で粒子(樹脂粒子、離型剤粒子、及び必要に応じて着色剤粒子等)を凝集させ、第1凝集粒子を形成する。
次に、第2混合溶液を加熱して攪拌下で第1凝集粒子の成長させることにより、第2凝集粒子を形成する。
第1混合溶液及び第2混合溶液のpHは、用いるアルミニウム含有凝集剤によって最適な値が異なる場合があるが、以下、一例として硫酸アルミニウムを用いる場合について説明する。
以上のようにして、トナーの(Als/Alt)×100の値が調整される。
具体的には、例えば、樹脂の分子量及び樹脂粒子の凝析値が互いに異なる高分子量樹脂粒子分散液及び低分子量樹脂粒子分散液を別々に調整し、第1凝集粒子調整工程に用いる樹脂粒子分散液としては高分子量樹脂粒子分散液のみを用い、第2凝集粒子調整工程に用いる樹脂粒子分散液としては低分子量樹脂粒子分散液のみを用いることにより、トナーの前記(MwS/MwT)×100の値を調整する方法が挙げられる。
例えば、アルミニウム含有凝集剤として硫酸アルミニウムを用いる場合、第1混合溶液調整時における硫酸アルミニウムの10%水溶液の添加量は、第1混合溶液に含有される樹脂粒子100質量部に対し、0.2質量部以上3.0質量部以下が望ましく、1.5質量部以上2.5質量部以下がより望ましい。また、第2混合溶液調整時における硫酸アルミニウムの10%水溶液の添加量は、第2混合溶液調整時に添加される樹脂粒子100質量部に対し、0.10質量部以上1.0質量部以下が望ましく、0.10質量部以上0.50質量部以下がより望ましい。
また、第2混合溶液の加熱温度は、上記第1混合溶液の加熱温度よりも高いことが望ましく、具体的には、40℃以上50℃以下がより望ましく、45℃以上50℃以下がさらに望ましい。
また、第2凝集粒子の体積平均粒径は、4.5μm以上5.5μm以下が望ましく4.7μm以上5.4μm以下がより望ましい。
融合・合一工程においては、前記凝集工程に準じた攪拌条件下で、第2凝集粒子(又は結着樹脂により表面を被覆された第2凝集粒子)の分散液にアルカリを加えて凝集の進行を止め、加熱を行うことにより凝集粒子を融合させる
融合・合一工程において加えるアルカリとしては、上記と同様に、例えば、水酸化ナトリウム水溶液等が挙げられる。また、凝集の進行を止める際のpHは、6.5以上9.0以下が望ましく、7.0以上8.5以下がより望ましい。さらに、加熱温度としては、例えば結着樹脂が結晶性樹脂を含む場合は結晶性樹脂の融点以上の温度が望ましく、具体的には例えば、70℃以上95℃以下が望ましく、80℃以上95℃以下がより望ましい。凝集粒子を融合させるための加熱時間は、凝集粒子が融合される程度であればよく、具体的には、例えば、0.5から10時間が望ましい。
融合して得た融合粒子は、ろ過などの固液分離工程や、必要に応じて洗浄工程、乾燥工程を経てトナー粒子となる。洗浄方法としては、例えば、融合粒子の分散液に、イオン交換水による置換洗浄を施す方法が挙げられる。また固液分離方法としては、生産性の観点から、吸引濾過、加圧濾過等が望ましく用いられる。乾燥方法としては、例えば、凍結乾燥、フラッシュジェット乾燥、流動乾燥、振動型流動乾燥等が望ましく用いられる。
本実施形態においては、トナー粒子表面に流動化剤や助剤等の外添剤を添加処理してもよい。外添剤としては、例えば、上記の通り、表面を疎水化処理したシリカ粒子、酸化チタン粒子、アルミナ粒子、酸化セリウム粒子、カーボンブラック等の無機粒子や、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、シリコーン樹脂等のポリマー粒子等、公知の粒子が使用されるが、これらのうち少なくとも2種以上の外添剤を使用し、該外添剤の少なくとも1種は、30nmから200nmの範囲、さらには30nmから180nmの範囲の平均1次粒径を有することが望ましい。
本実施形態の静電潜像現像用トナーは、そのまま一成分現像剤として、あるいは二成分現像剤として用いられる。二成分現像剤として用いる場合にはキャリアと混合して使用される。
GSDvが1.35を超えると、小粒径トナーが現像されやすくなるため前記本実施形態のトナーの効果が得られにくくなる場合がある。また、GSDvを1.15より小さくすることは実際上困難である。
次に、本実施形態の静電潜像現像用トナーを用いた画像形成装置について説明する。
本実施形態の画像形成装置は、潜像保持体と、該潜像保持体上に形成された静電潜像を現像剤によりトナー像として現像する現像手段と、潜像保持体上に形成されたトナー像を被転写体上に転写する転写手段と、被転写体上に転写されたトナー像を定着する定着手段と、潜像保持体をクリーニング部材で摺擦し転写残留成分を除去するクリーニング手段と、を有し、前記現像剤として本実施形態の静電潜像現像剤を用いるものである。
以下、本実施形態の画像形成装置の一例を示すが、これに限定されるわけではない。なお、図に示す主用部を説明し、その他はその説明を省略する。
また、各ユニット10Y、10M、10C、10Kの現像装置(現像手段)4Y、4M、4C、4Kのそれぞれには、トナーカートリッジ8Y、8M、8C、8Kに収容されたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの4色のトナーが供給される。
尚、1次転写ローラ5Yは、中間転写ベルト20の内側に配置され、感光体1Yに対向した位置に設けられている。更に、各1次転写ローラ5Y、5M、5C、5Kには、1次転写バイアスを印加するバイアス電源(図示せず)がそれぞれ接続されている。各バイアス電源は、図示しない制御部による制御によって、各1次転写ローラに印加する転写バイアスを可変する。
感光体1Yは、導電性(20℃における体積抵抗率:1×106Ωcm以下)の基体上に感光層を積層して形成されている。この感光層は、通常は高抵抗(一般の樹脂程度の抵抗)であるが、レーザ光線3Yが照射されると、レーザ光線が照射された部分の比抵抗が変化する性質を持っている。そこで、帯電した感光体1Yの表面に、図示しない制御部から送られてくるイエロー用の画像データに従って、露光装置3を介してレーザ光線3Yを出力する。レーザ光線3Yは、感光体1Yの表面の感光層に照射され、それにより、イエロー印字パターンの静電潜像が感光体1Yの表面に形成される。
このようにして感光体1Y上に形成された静電潜像は、感光体1Yの走行に従って所定の現像位置まで回転される。そして、この現像位置で、感光体1Y上の静電潜像が、現像装置4Yによって可視像(現像像)化される。
一方、感光体1Y上に残留したトナーはクリーニング装置6Yで除去されて回収される。
こうして、第1ユニット10Yにてイエロートナー像の転写された中間転写ベルト20は、第2から第4ユニット10M、10C、10Kを通して順次搬送され、各色のトナー像が重ねられて多重転写される。
なお、上記例示した画像形成装置は、中間転写ベルト20を介してトナー像を記録紙Pに転写する構成となっているが、この構成に限定されるものではなく、感光体から直接トナー像が記録紙に転写される構造であってもよい。
図2は、本実施形態の静電潜像現像剤を収容するプロセスカートリッジの好適な一例を示す概略構成図である。プロセスカートリッジ200は、感光体107とともに、帯電ローラ108、現像装置111、感光体クリーニング装置(クリーニング手段)113、露光のための開口部118、及び、除電露光のための開口部117を取り付けレール116を用いて組み合わせ、そして一体化したものである。
そして、このプロセスカートリッジ200は、転写装置112と、定着装置115と、図示しない他の構成部分とから構成される画像形成装置本体に対して着脱自在としたものであり、画像形成装置本体とともに記録紙300に画像を形成する画像形成装置を構成するものである。
−トナー全体及び小径トナーの体積平均粒径の測定−
トナー全体及び小径トナーの体積平均粒径の測定は、マルチサイザーII(ベックマン−コールター社製)を用いて、50μmのアパーチャー径で行った。この際、測定はトナーを電解質水溶液(アイソトン水溶液)に分散させ、超音波により30秒以上分散させた後に行った。なお、トナー製造工程において生成する凝集粒子の体積平均粒径も同様の方法で測定した。
トナー全体及び小径トナーにおけるアルミニウム元素の含有量(Alt及びAls)は、蛍光X線強度を定量分析することにより求めた。
具体的には、例えば、まず濃度既知のポリエステル樹脂と硫酸アルミニウムとの混合物200mgを、直径13mmのIR用錠剤成形器を用いてペレットサンプルとし質量を精秤し、このペレットサンプルの蛍光X線強度測定を行ってピーク強度を求めた。同様に硫酸アルミニウム添加量を変更したサンプルについても測定を行い、これらの結果から検量線を作成し、この検量線を用いて実際の測定サンプル中のアルミニウム含有量の定量分析を行った。なお、蛍光X線強度の測定は、例えば、蛍光X線解析装置(島津製作所社製、XRF−1500)を用いて、X線出力40V−70mA、測定面積10mmφ、測定時間15分の条件で、測定した。
トナーの形状係数SF1は、顕微鏡画像または走査型電子顕微鏡(SEM)画像を画像解析装置を用いて解析することによって数値化される。具体的には、スライドガラス表面に散布した高級アルコール粒子の光学顕微鏡像をビデオカメラを通じてルーゼックス画像解析装置に取り込み、100個の粒子の最大長と投影面積を求め、下記式によって計算し、その平均値を求めることにより得られる。
式:SF1=(ML2/A)×(π/4)×100
上記式中、MLはトナー粒子の絶対最大長、Aはトナー粒子の投影面積を各々示す。
ガラス転移温度及び融点は、示差走査熱量計(マックサイエンス社製:DSC3110、熱分析システム001)を用い、JIS 7121−1987に準拠して測定した。この装置の検出部の温度補正にはインジウムと亜鉛との混合物の融点を用い、熱量の補正にはインジウムの融解熱を用いた。試料はアルミニウム製パンに入れ、サンプルの入ったアルミニウム製パンと対照用の空のアルミニウム製パンとをセットし、昇温速度10℃/minで測定を行った。
融点については、測定により得られたDSC曲線の吸熱ピークのうち、最大の吸熱ピークの頂点の温度をもって融点とした。
また、ガラス転移温度については、測定により得られたDSC曲線の吸熱部におけるベースラインと立ち上がりラインとの延長線の交点の温度をもってガラス転移温度とした。
試料を2g秤量し、アセトン−トルエン160mlに溶解、または溶解性の不十分なものについては加熱溶解したのち、この試料を用いJIS K0070−1992の電位差滴定法により測定した。
重量平均分子量の測定は、ゲルパーミュエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定される。GPCによる分子量測定は、測定装置として東ソー製GPC・HLC−8120を用い、東ソー製カラム・TSKgel SuperHM−M(15cm)を使用し、THF溶媒で行った。重量平均分子量は、この測定結果から単分散ポリスチレン標準試料により作成した分子量校正曲線を使用して算出したものである。
レーザー回析式粒度分布測定装置(LA−700:堀場製作所製)を用いて、樹脂粒子・離型剤粒子・顔料粒子の体積平均粒径を測定した。
(試験用乳化液の調製)
まず、試料となる乳化液(樹脂粒子分散液)を固形分濃度12.5質量%、pH7、25℃に調製する。pHの調整には硝酸および水酸化ナトリウムを用いた。
塩化マグネシウム2水和物をイオン交換水に溶解し、各濃度(1.0×10−5から5.0mol/l)の塩化マグネシウム水溶液を調製した。
全体の固形分濃度が10質量%となるように、前記乳化液と各濃度の塩化マグネシウム水溶液と8:2(乳化液:塩化マグネシウム水溶液)の質量比で混合し攪拌した。次いで、各試料の粒度を粒度分布測定器(LSコールター、コールター社製)により測定した。それらの結果を、横軸を塩化マグネシウム濃度、縦軸を粒度としてグラフ化し、そのグラフの変曲点を凝析値とした。
[各樹脂の合成]
−低分子量非結晶性ポリエステル樹脂(LA1)の調製−
・アジピン酸ジメチル:74部
・テレフタル酸ジメチル:192部
・ビスフェノールAエチレンオキシド付加物:216部
・エチレングリコール:38部
・テトラブトキシチタネート(触媒):0.037部、
得られた低分子量非結晶性ポリエステル樹脂(LA1)のガラス転移温度を、前述の測定方法により示差走査熱量系(DSC)を用いて測定したところ、65℃であった。得られた低分子量非結晶性ポリエステル樹脂(LA1)の分子量を前述の測定方法によりGPCを用いて測定したところ、重量平均分子量(Mw)は12,000であり、数平均分子量は4,000であった。
・1,9−ノナンジオール:47モル部
・ドデカンジカルボン酸:53モル部
・ジブチルスズオキサイド:0.05モル部
・ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物:38質量部
・ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物:27.0質量部
・テレフタル酸ジメチルエステル:26質量部
・ドデセニルコハク酸:6.5質量部
・トリメリット酸:2.5質量部
得られた高分子量非結晶性ポリエステル樹脂(HA3)のガラス転移温度は56℃、酸価は14.4mgKOH/g、重量平均分子量は51,000、数平均分子量は4,800であった。
・アジピン酸ジメチル:71部
・テレフタル酸ジメチル:185部
・ビスフェノールAエチレンオキシド付加物:210部
・エチレングリコール:38部
・テトラブトキシチタネート(触媒):0.037部、
得られた低分子量非結晶性ポリエステル樹脂(LA4)のガラス転移温度を、前述の測定方法により示差走査熱量系(DSC)を用いて測定したところ、61℃であった。得られた低分子量非結晶性ポリエステル樹脂(LA4)の分子量を前述の測定方法によりGPCを用いて測定したところ、重量平均分子量(Mw)は15,000であり、数平均分子量は4,500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:38.0質量部
・ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物:28.0質量部
・テレフタル酸ジメチルエステル:25質量部
・ドデセニルコハク酸:6.5質量部
・トリメリット酸:2.5質量部
得られた高分子量非結晶性ポリエステル樹脂(HA5)のガラス転移温度は57℃、酸価は15.0mgKOH/g、重量平均分子量は58,000、数平均分子量は5,600であった。
−低分子量非結晶性樹脂粒子分散液(LA1)の調製−
・低分子量非結晶性ポリエステル樹脂(LA1)(Mw:12,000):160質量部
・酢酸エチル:233部
・水酸化ナトリウム水溶液(0.3N):0.1部
低分子量非結晶性ポリエステル樹脂(LA1)の代わりに低分子量結晶性ポリエステル樹脂(LC2)を用い、0.3N水酸化ナトリウム水溶液の添加量を0.05部とした以外は、低分子量非結晶性樹脂粒子分散液(LA1)と同様にして低分子量結晶性樹脂粒子分散液(LC2)(固形分濃度:30%)を調整した。凝析値は5.6×10−3であり、分散液中の樹脂粒子の体積平均粒径は160nmであった。
低分子量非結晶性ポリエステル樹脂(LA1)の代わりに高分子量非結晶性ポリエステル樹脂(HA3)を用い、0.3N水酸化ナトリウム水溶液の添加量を0.2部とした以外は、低分子量非結晶性樹脂粒子分散液(LA1)と同様にして高分子量非結晶性樹脂粒子分散液(HA3)(固形分濃度:30%)を調整した。凝析値は6.7×10−3であり、分散液中の樹脂粒子の体積平均粒径は160nmであった。
低分子量非結晶性ポリエステル樹脂(LA1)の代わりに高分子量非結晶性ポリエステル樹脂(HA3)を用い、0.3N水酸化ナトリウム水溶液の添加量を0.4部とした以外は、低分子量非結晶性樹脂粒子分散液(LA1)と同様にして高分子量非結晶性樹脂粒子分散液(HA3−2)(固形分濃度:30%)を調整した。凝析値は3.2×10−5であり、分散液中の樹脂粒子の体積平均粒径は160nmであった。
低分子量非結晶性ポリエステル樹脂(LA1)の代わりに低分子量非結晶性ポリエステル樹脂(LA4)を用い、0.3N水酸化ナトリウム水溶液の添加量を0.4部とした以外は、低分子量非結晶性樹脂粒子分散液(LA1)と同様にして低分子量結晶性樹脂粒子分散液(LA4)(固形分濃度:30%)を調整した。凝析値は4.5×10−5であり、分散液中の樹脂粒子の体積平均粒径は160nmであった。
低分子量非結晶性ポリエステル樹脂(LA1)の代わりに低分子量非結晶性ポリエステル樹脂(LA4)を用い、0.3N水酸化ナトリウム水溶液の添加量を0.5部とした以外は、低分子量非結晶性樹脂粒子分散液(LA1)と同様にして低分子量結晶性樹脂粒子分散液(LA4−2)(固形分濃度:30%)を調整した。凝析値は5.2×10−6であり、分散液中の樹脂粒子の体積平均粒径は160nmであった。
低分子量非結晶性ポリエステル樹脂(LA1)の代わりに高分子量非結晶性ポリエステル樹脂(HA5)を用い、0.3N水酸化ナトリウム水溶液の添加量を0.1部とした以外は、低分子量非結晶性樹脂粒子分散液(LA1)と同様にして高分子量非結晶性樹脂粒子分散液(HA5)(固形分濃度:30%)を調整した。凝析値は2.5×10−5であり、分散液中の樹脂粒子の体積平均粒径は160nmであった。
・パラフィンワックス(日本精蝋(株)製、HNP−9、融点:75℃):50部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製、ネオゲンRK):0.5部
・イオン交換水:200部
・マゼンタ顔料(大日精化社製、C.I.Pigment Red122):1000部
・アニオン界面活性剤(第一工業製薬社製、ネオゲンR):15部
・イオン交換水:3300部
−実施例A1−
[トナーA1の作製]
(第1凝集粒子調整工程)
・高分子量非結晶性樹脂粒子分散液(HA3):300部
・着色剤粒子分散液(固形分濃度:23重量%):43.48部
・離型剤粒子分散液(固形分濃度:20重量%):100部
・ノニオン性界面活性剤水溶液(IGEPAL CA897):3部
・0.3M硝酸水溶液:50部
・イオン交換水:500部
次いで、フラスコ内に硝酸を加えpH2.5に調整した後に、凝集剤として硫酸アルミニウムの10%水溶液2質量部を徐々に滴下して、ホモジナイザーの回転数を5,000rpmにして15分間分散して混合し、原料分散液とした。
その後、撹拌装置、温度計を備えた重合釜に原料分散液を移し、マントルヒーターにて加熱し始め、35℃まで昇温し、1時間保持した。このときに形成された、凝集粒子(第1凝集粒子)の体積平均粒径は3.3μmであった。
その後アルカリとして水酸化ナトリウム水溶液を加えpH3.3に調整し、低分子量非結晶性樹脂粒子分散液(LA1)150部と硫酸アルミニウム10%水溶液1部とを加え、45℃にて凝集粒子の成長を促進させた。上記pHを維持しつつ2時間ほど保持し、凝集粒子を形成した。この際、凝集粒子(第2凝集粒子)の体積平均粒子径は5.3μmであった。
次いで、低分子非結晶性樹脂粒子分散液(LA1)117部を追添加し、前記凝集粒子(第2凝集粒子)の表面に低分子非結晶性ポリエステル樹脂の樹脂粒子を付着(シェル構造)させた。
続いて、10重量%のEDTA(エチレンジアミン四酢酸)金属塩水溶液(キレストMg・40 キレスト株式会社製):24部を加えた後、1Nの水酸化ナトリウム水溶液をpH8.5に到達するまで穏やかに添加した後、撹拌を継続しながら95℃までpHを維持しつつ加熱し、1時間保持した。その後、1.0℃/分の降温速度で冷却し、20μmメッシュで篩分し、水洗を繰り返した後、真空乾燥機で乾燥しトナー粒子(1)を得た。
このトナー粒子(1)100部に対して、外添剤として、表面疎水化処理した1次粒径40nmのシリカ粒子(日本アエロジル社製、疎水性シリカ:RX50)1.0%と、メタチタン酸100部にイソブチルトリメトキシシラン40部及びトリフルオロプロピルトリメトキシシラン10部を処理した反応生成物である1次粒子平均径20nmのメタチタン酸化合物粒子1.0%とを添加し、ヘンシェルミキサーで5分間混合した。さらに超音波振動篩(ダルトン社製)にかけてトナーA1を得た。
トナーA1を、エルボージェット分級機(カットポイント:(5/6)×D50T)により分級し、体積平均粒径が4.1μmである小径トナーa1を作製した。
トナーA1の動的複素粘性率η*t(Pa・s)、(η*s/η*t)×100の値、アルミニウム元素の含有量Alt(atom%)、(Als/Alt)×100の値、重量平均分子量MwT、(MwS/MwT)×100の値、ガラス転移温度Tg(℃)、体積平均粒径D50T(μm)、GSDp−underを表2に示す。
第2凝集粒子調整工程においてpH3.3に調整する代わりにpH4.2に調整した以外は、トナーA1及び小径トナーa1と同様にして、トナーA2及び小径トナーa2を作製した。トナーA2の特性を表2に示す。
用いた樹脂を表1のようにした以外は、トナーA2及び小径トナーa2と同様にして、トナーA3及び小径トナーa3を作製した。トナーA3の特性を表2に示す。
第2凝集粒子調整工程においてpH3.3に調整する代わりにpH4.4に調整した以外は、トナーA3及び小径トナーa3と同様にして、トナーA4及び小径トナーa4を作製した。トナーA4の特性を表2に示す。
第2凝集粒子調整工程においてpH3.3に調整する代わりにpH4.5に調整した以外は、トナーA3及び小径トナーa3と同様にして、トナーA5及び小径トナーa5を作製した。トナーA5の特性を表2に示す。
第2凝集粒子調整工程においてpH3.3に調整する代わりにpH5.0に調整した以外は、トナーA3及び小径トナーa3と同様にして、トナーA6及び小径トナーa6を作製した。トナーA6の特性を表2に示す。
用いた樹脂を表1のようにした以外は、トナーA6及び小径トナーa6と同様にして、トナーA7及び小径トナーa7を作製した。トナーA7の特性を表2に示す。
用いた樹脂を表1のようにした以外は、トナーA5及び小径トナーa5と同様にして、トナーA8及び小径トナーa8を作製した。トナーA8の特性を表2に示す。
[トナーA9の作製]
・高分子量非結晶性樹脂粒子分散液(HA5):265部
・低分子量結晶性樹脂粒子分散液(LC2):35部
・着色剤粒子分散液:43.48部
・離型剤粒子分散液:100部
・ノニオン性界面活性剤水溶液(IGEPAL CA897):3部
・0.3M硝酸水溶液:50部
・イオン交換水:350部
上記成分を、3L丸型ステンレス製フラスコに収容して、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックスT50)により4,000rpmでせん断を加えながら10分間分散して混合した。次いで、フラスコ内に硝酸を加えpH2.5に調整した後に、凝集剤として硫酸アルミニウムの10%水溶液2質量部を徐々に滴下して、ホモジナイザーの回転数を5,000rpmにして15分間分散して混合し、原料分散液とした。
その後、撹拌装置、温度計を備えた重合釜に原料分散液を移し、マントルヒーターにて加熱し始め、35℃まで昇温し、1時間保持した。このときに形成された凝集粒子(第1凝集粒子)の体積平均粒径は2.6μmであった。
その後、アルカリとして水酸化ナトリウム水溶液を加えpH4.5に調整し、低分子量非結晶性樹脂粒子分散液(LA1)150部と硫酸アルミニウム10%水溶液1質量部を加え、40℃にて凝集粒子の成長を促進させた。上記pHを維持しつつ2時間ほど保持し、凝集粒子を形成した。この際、凝集粒子(第2凝集粒子)の体積平均粒径は3.1μmであった。
次いで、低分子量非結晶性樹脂粒子分散液(LA1)117質量部を追添加し、前記凝集粒子の表面に非結晶性ポリエステル樹脂の樹脂粒子を付着させた。
前記第1凝集粒子調整工程及び第2凝集粒子調整工程の代わりに、下記凝集工程を経た以外は、トナーA5及び小径トナーa5と同様にして、トナーB1及び小径トナーb1を作製した。トナーB1の特性を表2に示す。
・イオン交換水:450部
・高分子量非結晶性樹脂粒子分散液(HA3):300部
・低分子量非結晶性樹脂粒子分散液(LA1):150部
・アニオン性界面活性剤(第1工業製薬(株):ネオゲンRK、20質量%):2.8部
次いで、低分子非結晶性樹脂粒子分散液(LA1)117部を追添加し、前記凝集粒子の表面に低分子非結晶性ポリエステル樹脂の樹脂粒子を付着(シェル構造)させた。
高分子量非結晶性樹脂粒子分散液(HA5)の代わりに高分子量非結晶性樹脂粒子分散液(HA3−2)とした以外は、トナーA5及び小径トナーa5と同様にして、トナーC1及び小径トナーc1を作製した。トナーC1の特性を表2に示す。
低分子量非結晶性樹脂粒子分散液(LA4)の代わりに低分子量非結晶性樹脂粒子分散液(LA4−2)とした以外は、トナーA7及び小径トナーa7と同様にして、トナーD1及び小径トナーd1を作製した。トナーD1の特性を表2に示す。
[大径トナー粒子の調整]
−低分子量スチレン−アクリル樹脂粒子分散液(LS1)の調製−
・スチレン 308重量部
・n−ブチルアクリレート 100重量部
・アクリル酸 4重量部
・ドデカンチオール 8重量部
・プロパンジオールアクリレート 1.5重量部
次いで、系内を十分に窒素で置換した後、フラスコを攪拌しながらオイルバスで系内が75℃になるまで加熱し、乳化重合を行った。
これにより、樹脂粒子の中心粒径(体積平均粒径)178nm、ガラス転移温度52℃、重量平均分子量Mw24,000の低分子量スチレン−アクリル樹脂粒子分散液(LS1)(固形分濃度:42%)を得た。
・着色剤粒子分散液:42.7質量部
・離型剤粒子分散液:60.0質量部
・ポリ塩化アルミニウム(10%水溶液):1.2質量部
・イオン交換水:375質量部
この時の大径トナー粒子の体積平均粒径を測定したところ6.8μmであった。
−高分子量スチレン−アクリル樹脂粒子分散液(HS2)の調製−
・スチレン 308重量部
・n−ブチルアクリレート 100重量部
・アクリル酸 4重量部
・ドデカンチオール 4重量部
・プロパンジオールアクリレート 1.5重量部
次いで、系内を十分に窒素で置換した後、フラスコを攪拌しながらオイルバスで系内が70℃になるまで加熱し、乳化重合を行った。
これにより、樹脂粒子の中心粒径(体積平均粒径)178nm、ガラス転移温度52℃、重量平均分子量Mw43,000の高分子量スチレン−アクリル樹脂粒子分散液(HS2)(固形分濃度:42%)を得た。
・着色剤粒子分散液:42.7質量部
・離型剤粒子分散液:60.0質量部
・ポリ塩化アルミニウム(10%水溶液):2.4質量部
・イオン交換水:375質量部
この時の小径トナー粒子の体積平均粒径を測定したところ4.6μmであった。
−実施例E1−
大径トナー粒子50部及び小径トナー粒子50部に対して、外添剤として、表面疎水化処理した1次粒径40nmのシリカ粒子(日本アエロジル社製、疎水性シリカ:RX50)1.0%と、メタチタン酸100部にイソブチルトリメトキシシラン40部及びトリフルオロプロピルトリメトキシシラン10部を処理した反応生成物である1次粒子平均径20nmのメタチタン酸化合物粒子1.0%とを添加し、ヘンシェルミキサーで5分間混合した。さらに超音波振動篩(ダルトン社製)にかけてトナーE1を得た。
トナーE1の動的複素粘性率η*t(Pa・s)は2.1×106(Pa・s)、(η*s/η*t)×100の値は670、アルミニウム元素の含有量Alt(atom%)は0.130(atom%)、(Als/Alt)×100の値は184、重量平均分子量MwT、(MwS/MwT)×100の値は187、ガラス転移温度Tg(℃)は51(℃)、体積平均粒径D50T(μm)は5.7(μm)、GSDp−underは1.23であった。
−キャリアの作製−
・フェライト粒子(体積平均粒径:35μm、GSDv:1.20):100部
・トルエン:14部
・メチルメタクリレート−パーフルオロオクチルエチルアクリレート共重合体(共重合比8:2、Mw80000、臨界表面張力:24dyn/cm):1.6部
・カーボンブラック(商品名:VXC−72、キャボット社製、体積抵抗率:100Ωcm以下):0.12部
・架橋メラミン樹脂粒子(平均粒径:0.3μm、トルエン不溶):0.3部
キャリアの体積平均粒度分布指標GSDvは1.20であった。
得られたトナー36部と前記キャリア414部を2リットルのVブレンダーに入れ、20分間撹拌し、その後212μmで篩分して現像剤を作製した。
[連続形成画像の光沢度変化の評価]
室温32℃、湿度85%の環境室にて、得られた現像剤を、図1に示した4連タンデム方式の富士ゼロックス(株)社製DocuCentreColor400CP改造機(定着器の温度制御を外部電源コントロールするように改造したもの)の現像器に充填し、定着温度が100℃乃至180℃の範囲において20℃間隔で定着し、得られる画像が一定の反射濃度(用紙C2紙、富士ゼロックス社製、X−Rite404濃度計、X−Rite社製で濃度1.5以上1.8以下)となるように連続で100枚の画像を形成し、グロスメーター(BYK マイクロトリグロス光沢計(20+60+85゜)、ガードナー社製)を用いて形成された画像の光沢度を測定した。なお、プロセススピードは650mm/sである。また評価基準は以下のとおりであり、△までが許容される。結果を表3に示す。
◎:1から10枚目の光沢度平均値と100枚目の光沢度差が2以下
○:1から10枚目の光沢度平均値と100枚目の光沢度差が2を越えて4以下
△:1から10枚目の光沢度平均値と100枚目の光沢度差が4を越えて6以下
×:1から10枚目の光沢度平均値と100枚目の光沢度差が6を越える
室温32℃、湿度85%の環境室にて、得られた現像剤を、図1に示した4連タンデム方式の富士ゼロックス(株)社製DocuCentreColor400CP改造機(定着器の温度制御を外部電源コントロールされるように改造したもの)の現像器に充填し、定着温度が160℃、プロセススピードが650mm/sにおいて、連続で100枚の画像(用紙:C2紙、富士ゼロックス社製)を形成し、X−Rite939濃度計(X−Rite社製、測定条件:観察用光源 D50、視野角 2°)で色域を測定した。なお、「色域」とは、色度(a*、b*)、明度(L)の3つを座標軸で表した色空間を意味する。1から10枚目のa*の平均をa*1、b*の平均をb*2、Lの平均をL1とし、30000枚目のa*2、b*2、L2とし、ΔE=((a*1−a*2)2+(b*1−b*2)2+(L1−L2)2)1/2を算出した。評価基準は以下のとおりであり、△までが許容される。結果を表3に示す。
◎:1から10枚目の色域平均値と100枚目の色域差がΔE0.4以下
○:1から10枚目の色域平均値と100枚目の色域差がΔE0.4を越え、ΔE1.0以下
△:1から10枚目の色域平均値と100枚目の色域差がΔE1.0を越えΔE1.5以下
×:1から10枚目の色域平均値と100枚目の色域差がΔE1.5より大きい
得られた現像剤を、図1に示した4連タンデム方式の富士ゼロックス(株)社製DocuCentreColor400CPの現像器に充填し、記録紙(C2紙、富士ゼロックス社製)上に、定着温度190℃にて、4×5cm2のソリッド画像を形成した。形成したソリッド画像の画像部について、75度鏡面光沢計GM−26D(村上色彩技術研究所社製品)を用いて光沢むらの評価を行った。評価基準は以下の通りであり、結果を表3に示す。
○:光沢度の差が5%未満
△:光沢度の差が5%以上10%未満
×:光沢度の差が10%以上
2Y、2M、2C、2K、108 帯電ローラ
3Y、3M、3C、3K レーザ光線(静電潜像形成手段)
3 露光装置
4Y、4M、4C、4K、111 現像装置(現像手段)
5Y、5M、5C、5K 1次転写ローラ
6Y、6M、6C、6K、113 感光体クリーニング装置(クリーニング手段)
8Y、8M、8C、8K トナーカートリッジ
10Y、10M、10C、10K ユニット
20 中間転写ベルト
22 駆動ローラ
24 支持ローラ
26 2次転写ローラ(転写手段)
28、115 定着装置(定着手段)
30 中間転写体クリーニング装置
112 転写装置
116 取り付けレール
117 除電露光のための開口部
118 露光のための開口部
200 プロセスカートリッジ、
300、P 記録紙(被転写体)
Claims (6)
- トナー全体における体積平均粒径をD50Tとし、前記トナー全体におけるガラス転移温度をTg(℃)とし、前記トナー全体におけるTg+70(℃)の動的複素粘性率をη*t(Pa・s)とし、前記トナーを分級して体積平均粒径を(2/3)×D50Tとした分級後のトナーにおけるTg+70(℃)の動的複素粘性率をη*s(Pa・s)としたとき、前記η*t及び前記η*sが下記式(1)の関係を満たす静電潜像現像用トナー。
200≦(η*s/η*t)×100≦1000 ・・・ 式(1) - 結着樹脂を含み、前記結着樹脂はポリエステル樹脂である請求項1に記載の静電潜像現像用トナー。
- 請求項1又は2に記載の静電潜像現像用トナーを少なくとも含む静電潜像現像剤。
- 画像形成装置に脱着され、少なくとも、前記画像形成装置内に設けられた現像手段に供給するためのトナーが収納され、
前記トナーは、請求項1又は2に記載の静電潜像現像用トナーであるトナーカートリッジ。 - 現像剤保持体を少なくとも備え、請求項3に記載の静電潜像現像剤が収容されたプロセスカートリッジ。
- 潜像保持体と、
前記潜像保持体の表面に静電潜像を形成させる静電潜像形成手段と、
前記静電潜像を現像剤によりトナー像として現像する現像手段と、
前記潜像保持体上に形成された前記トナー像を被転写体上に転写する転写手段と、
前記被転写体上に転写された前記トナー像を定着する定着手段と、を有し、
前記現像剤は、請求項3に記載の静電潜像現像剤である画像形成装置。
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