JP2010271618A - トナー製品および画像形成方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】トナーがトナー容器に収容されてなるトナー製品であって、トナーが、表面に存在するカルボキシル基の量が1.0×10−7〜2.5×10−5mol/gのトナー粒子よりなり、トナー容器が、少なくとも3−ヒドロキシ酪酸と3−ヒドロキシヘキサン酸の共重合ポリエステルを含有する樹脂からなることを特徴とする。
【選択図】なし
Description
トナーがトナー容器に収容されてなるトナー製品であって、
トナーが、表面に存在するカルボキシル基の量が1.0×10−7〜2.5×10−5mol/gのトナー粒子よりなり、
該トナー容器が、少なくとも3−ヒドロキシ酪酸と3−ヒドロキシヘキサン酸の共重合ポリエステルを含有する樹脂からなることを特徴とする。
前記トナー容器を構成する樹脂は、3−ヒドロキシ酪酸と3−ヒドロキシヘキサン酸の共重合ポリエステルの含有割合が10〜100質量%のものであることが好ましい。
本発明のトナー製品は、トナーが、表面に存在するカルボキシル基の量が1.0×10−7〜2.5×10−5mol/gであるトナー粒子よりなり、トナー容器が、少なくとも3−ヒドロキシ酪酸と3−ヒドロキシヘキサン酸の共重合ポリエステルを含有する樹脂からなるものである。
本発明のトナー製品を構成するトナー容器は、少なくとも3−ヒドロキシ酪酸と3−ヒドロキシヘキサン酸の共重合ポリエステルを含有する樹脂からなるものである。
本発明のトナー製品に用いられるトナーは、当該トナーを構成するトナー粒子の表面に存在するカルボキシル基の量が1.0×10−7〜2.5×10−5mol/gのものであり、好ましくは1.0×10−7〜1.8×10−5mol/gのものである。
トナーを構成するトナー粒子の表面に存在するカルボキシル基の量は、付加重合反応により形成される樹脂では、例えば、アクリル酸、メタクリル酸などのカルボキシル基を有する単量体の組成比やトナー製造時の重合反応における構成を調製することで制御することができる。また、重縮合反応により形成される樹脂では、例えば、トリメリット酸等の多官能の酸を導入して架橋反応の進行を抑制することや重合段階での酸成分とアルコール成分との比率を制御することなどの重合条件を変化させることにより制御することができる。
式(1):Mt=0.01×Y×10−3(mol)
従って、トナー単位質量当たりのカルボキシル基の量A(mol/g)は、下記式(2)により算出される。
式(2):A=Mt/5(mol/g)
(トナーの製造方法)
本発明のトナー製品に用いられるトナーを製造する方法としては、混練・粉砕法、懸濁重合法、乳化重合法、乳化重合凝集法、カプセル化法、その他の公知の方法などを挙げられる。画像の高画質化を達成するために小粒径化されたトナーを得る必要があることを考慮して、製造コストおよび製造安定性の観点から、特に、乳化重合凝集法を用いることが好ましい。
(1)着色剤、および必要に応じて界面活性剤を含有する着色剤微粒子を得る着色剤微粒子形成工程。
(2)必要に応じてオフセット防止剤、荷電制御剤などを含有した結着樹脂微粒子を得る結着樹脂微粒子重合工程。
(3)結着樹脂微粒子と着色剤微粒子とを水系媒体中で塩析、凝集、融着させてトナー粒子を形成する塩析、凝集、融着工程。
(4)トナー粒子の分散系(水系媒体)からトナー粒子を濾別し、当該トナー粒子から界面活性剤などを除去する濾過、洗浄工程。
(5)洗浄処理されたトナー粒子を乾燥する乾燥工程。
(6)乾燥処理されたトナー粒子に外添剤を添加する工程。
から構成される。
トナーを構成する着色剤としては、公知の無機または有機着色剤を使用することができる。
トナーを構成する結着樹脂としては、着色剤微粒子との間に十分な密着性が得られる熱可塑性樹脂を用いることが好ましく、特に好ましくは溶剤可溶性のものである。また、その前駆体が溶剤可溶性のものであれば、三次元構造を形成する硬化性樹脂であっても使用することができる。トナーを構成する結着樹脂としては、上記の条件の他にも、トナーにおいて高い帯電性および定着性が得られることなどが考慮されたものを使用することが好ましい。
トナーを乳化重合凝集法によって製造する場合においては、結着樹脂を得るための重合開始剤として、水溶性の重合開始剤を使用することができる。重合開始剤の具体例としては、例えば過硫酸塩(過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウムなど)、アゾ系化合物(4,4′−アゾビス4−シアノ吉草酸およびその塩、2,2′−アゾビス(2−アミジノプロパン)塩など)、パーオキシド化合物などが挙げられる。
トナーを乳化重合凝集法によって製造する場合においては、結着樹脂の分子量を調整することを目的として、一般的に使用されている連鎖移動剤を用いることができる。連鎖移動剤としては特に限定されるものではなく、例えば2−クロロエタノール、オクチルメルカプタン、ドデシルメルカプタン、t−ドデシルメルカプタンなどのメルカプタンおよびスチレンダイマーなどを挙げることができる。
トナーを乳化重合凝集法によって製造する場合に使用する界面活性剤としては、従来公知の種々のイオン性界面活性剤、ノニオン界面活性剤などを用いることができる。
トナーを乳化重合凝集法によって製造する場合に使用する凝集剤としては、例えばアルカリ金属塩およびアルカリ土類金属塩などを用いることができる。凝集剤を構成するアルカリ金属としては、リチウム、カリウム、ナトリウムなどが挙げられ、凝集剤を構成するアルカリ土類金属としては、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウムなどが挙げられる。これらのうち、カリウム、ナトリウム、マグネシウム、カルシウム、バリウムが好ましい。前記アルカリ金属またはアルカリ土類金属の対イオン(塩を構成する陰イオン)としては、塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオン、炭酸イオン、硫酸イオンなどが挙げられる。
トナーには、オフセット現象を抑止するためのオフセット防止剤が含有されていてもよい。ここに、オフセット防止剤としては、特に限定されるものではなく、例えば、ポリエチレンワックス、酸化型ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、酸化型ポリプロピレンワックス、カルナウバワックス、脂肪酸エステルワックス、サゾールワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス、ホホバ油ワックス、蜜ろうワックスなどを挙げることができる。
トナーには、荷電制御剤が含有されていてもよい。例えば、サリチル酸誘導体の亜鉛やアルミニウムによる金属錯体(サリチル酸金属錯体)、カリックスアレーン系化合物、有機ホウ素化合物、含フッ素4級アンモニウム塩化合物などを挙げることができる。
トナー粒子の粒径は、例えば体積基準のメディアン径で3〜10μmであることが好ましく、さらに好ましくは4〜8μmである。この体積基準のメディアン径は、トナーの製造方法が例えば乳化重合凝集法などである場合には、使用する凝集剤(塩析剤)の濃度や有機溶媒の添加量、融着時間、重合体の組成によって制御することができる。
トナーには、流動性、帯電性、クリーニング性などを改良するために、当該トナー粒子に、流動化剤、クリーニング助剤などの外添剤を添加して構成することができる。
本発明のトナー製品に用いられるトナーは、磁性または非磁性の一成分現像剤として使用することもできるが、キャリアと混合して二成分現像剤として使用してもよい。このトナーを二成分現像剤として使用する場合において、キャリアとしては、鉄、フェライト、マグネタイトなどの金属、それらの金属とアルミニウム、鉛などの金属との合金などの従来から公知の材料からなる磁性粒子を用いることができ、特にフェライト粒子が好ましい。また、キャリアとしては、磁性粒子の表面を樹脂などの被覆剤で被覆したコートキャリアや、バインダー樹脂中に磁性体微粉末を分散してなるバインダー型キャリアなど用いてもよい。
(樹脂粒子の作製)
(1)第1段重合
撹拌装置、温度センサー、冷却管、窒素導入装置を取り付けた反応容器に、ドデシル硫酸ナトリウム8質量部をイオン交換水3000質量部に溶解させた溶液を仕込み、窒素気流下230rpmの撹拌速度で撹拌しながら内温を80℃に昇温させた。昇温後、過硫酸カリウム10質量部をイオン交換水200質量部に溶解させた溶液を添加し、再度液温を80℃とし、下記単量体混合液を1時間かけて滴下後、80℃で2時間加熱後、撹拌することにより重合を行い、樹脂粒子〔1H〕を調製した。
n−ブチルアクリレート 250質量部
メタクリル酸 68質量部
n−オクチル−3−メルカプトプロピオネート 16質量部
(2)第2段重合
撹拌装置、温度センサー、冷却管、窒素導入装置を取り付けた反応容器に、ポリオキシエチレン(2)ドデシルエーテル硫酸ナトリウム7質量部をイオン交換水800質量部に溶解させた溶液を仕込み、98℃に加熱後、上記樹脂粒子〔1H〕260質量部と、下記単量体溶液を90℃で溶解させた溶液を添加し、循環経路を有する機械式分散機「CLEARMIX(エム・テクニック社製)」により1時間混合分散させ、乳化粒子(油滴)を含む分散液を調製した。
n−ブチルアクリレート 120質量部
n−オクチル−3−メルカプトプロピオネート 1.5質量部
ペンタエリスリトールテトラベヘン酸エステル 190質量部
次いで、この分散液に、過硫酸カリウム6質量部をイオン交換水200質量部に溶解させた開始剤溶液を添加し、この系を82℃にて1時間にわたって加熱撹拌することにより重合を行い、樹脂粒子〔1HM〕を得た。
さらに、過硫酸カリウム11質量部をイオン交換水400質量部に溶解させた溶液を添加し、82℃の温度条件下に、
スチレン 456質量部
n−ブチルアクリレート 135質量部
メタクリル酸 9質量部
n−オクチル−3−メルカプトプロピオネート 8質量部
からなる単量体混合液を1時間かけて滴下した。滴下終了後、2時間にわたって加熱撹拌することにより重合を行った後、28℃まで冷却して樹脂粒子〔1〕を得た。
ドデシル硫酸ナトリウム90質量部をイオン交換水1600質量部に撹拌溶解した。この溶液を撹拌しながら、着色剤としてカーボンブラック「リーガル330R(キャボット社製)」420質量部を徐々に添加し、次いで、撹拌装置「CLEARMIX(エム・テクニック社製)」を用いて分散処理することにより、着色剤粒子の分散液(以下、「着色剤分散液〔1〕」という。)を調製した。この着色剤分散液〔1〕における着色剤粒子の粒子径を、電気泳動光散乱光度計「ELS−800(大塚電子社製)」を用いて測定したところ、110nmであった。
撹拌装置、温度センサー、冷却管、窒素導入装置を取り付けた反応容器に、樹脂粒子〔1〕を固形分換算で300質量部と、イオン交換水1400質量部と、着色剤分散液〔1〕120質量部と、ポリオキシエチレン(2)ドデシルエーテル硫酸ナトリウム3質量部をイオン交換水120質量部に溶解させた溶液を仕込み、液温を30℃に調整した後、5Nの水酸化ナトリウム水溶液を加えてpHを10に調整した。次いで、塩化マグネシウム35質量部をイオン交換水35質量部に溶解した水溶液を、撹拌下、30℃にて10分間かけて添加した。3分間保持した後に昇温を開始し、この系を60分間かけて90℃まで昇温し、90℃を保持したまま粒子成長反応を継続した。この状態で、「コールターマルチサイザー3(ベックマン・コールター社製)」にて会合粒子の粒径を測定し、所望の粒子径になった時点で、塩化ナトリウム150質量部をイオン交換水600質量部に溶解させた水溶液を添加して粒子成長を停止させ、さらに、融着工程として液温98℃にて加熱撹拌することにより、「FPIA−2100(Sysmex社製)」による測定で円形度0.965になるまで、粒子間の融着を進行させた。その後、液温30℃まで冷却し、塩酸を添加してpHを4に調整し、撹拌を停止した。
凝集・融着工程にて生成した粒子をヌッチェを用いて吸引ろ過により、固液分離し、トナー母体粒子のウェットケーキを形成した。このウェットケーキを、前記吸引ろ過で濾液の電気伝導度が5μS/cmになるまで35℃のイオン交換水で洗浄し、その後「フラッシュジェットドライヤー(セイシン企業社製)」に移し、水分量が0.5質量%となるまで乾燥してトナー母体粒子〔1〕を作製した。
上記のトナー母体粒子〔1〕に、疎水性シリカ(数平均一次粒子径=12nm)1質量%および疎水性チタニア(数平均一次粒子径=20nm)0.3質量%を添加し、ヘンシェルミキサーにより混合して、トナー〔1〕を作製した。
トナーの製造例1において、第3段重合の単量体混合液の仕込み量を表1に示す処方に従って変更したこと以外は同様にしてトナー〔2〕〜〔7〕を作製した。また、トナー〔1〕〜〔7〕を構成するトナー粒子の表面に存在するカルボキシル基の量を前述の方法によって測定して求めた値を表1に示す。
フェライトコア粒子100質量部とシクロヘキシルメタクリレート/メチルメタクリレート(共重合比5/5)の共重合体樹脂粒子5質量部を撹拌羽根付き高速混合機に投入し、120℃で30分間撹拌混合して機械的衝撃力の作用でフェライトコア粒子の表面に樹脂コート層を形成し、体積基準のメディアン径で40μmのフェライトキャリアを得た。
表2に示す樹脂の組成および組成割合に従って、ブロー成形法により図1に示すトナー容器〔1〕〜〔10〕を作製した。なお、トナー容器〔1〕〜〔10〕の肉厚は2.5mmであった。
以上のようにして得られたトナー〔1〕〜〔7〕と、トナー容器〔1〕〜〔10〕とを表3に示す組み合わせによって得られたトナー製品を用い、下記(1)〜(3)の評価を行った。
400gのトナーを充填したトナー容器を単体駆動装置に装着し、20℃、50%RHの環境下で、開口したトナー供給口の下に計量装置を設置し、この計量装置の値の変化が無くなった時点の質量A(g)を計測した。ここで、単体駆動装置は、トナー容器のトナー搬送スクリューを外部から回転させることで、トナー供給口から強制的にトナーを排出することができる。トナー残存量B(%)は、下記式(3)で表され、値が小さいほどトナー容器内に残存したトナー量が少ないことを示し、2.0%以下であれば実用上問題ないとされる。
(2)かぶり
表3に示す組み合わせの通りにトナーをトナー容器に充填したトナー製品を、30℃、80%RHの環境下において、A4サイズ上質紙(64g/m2)に印字率3%の低画素画像(文字画像)を1枚間欠モードにて100,000枚にわたって画像形成を行い、100,000枚終了後にベタ白画像を出力した。ここで、画像形成装置としては、「bizhub920(コニカミノルタビジネステクノロジーズ社製)」を用いた。
400gのトナーを充填したトナー容器〔1〕〜〔10〕について、トナー容器の両端を手で持ち、高さ1mの地点から20回落下させ、トナー容器の外観に異常(ひびや破損、へこみなど)またはトナーのもれがないか目視にて確認した。10回終了した時点で異常がなければ、実用上問題ないとする。
403 螺旋状の溝
404 直線状の溝
405 容器ガイド部材
407 係合突起
Claims (3)
- トナーがトナー容器に収容されてなるトナー製品であって、
トナーが、表面に存在するカルボキシル基の量が1.0×10−7〜2.5×10−5mol/gのトナー粒子よりなり、
該トナー容器が、少なくとも3−ヒドロキシ酪酸と3−ヒドロキシヘキサン酸の共重合ポリエステルを含有する樹脂からなることを特徴とするトナー製品。 - 前記トナー容器を構成する樹脂は、3−ヒドロキシ酪酸と3−ヒドロキシヘキサン酸の共重合ポリエステルの含有割合が10〜100質量%のものであることを特徴とする請求項1に記載のトナー製品。
- 請求項1〜請求項2のいずれかに記載のトナー製品を用いることを特徴とする画像形成方法。
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