JP2011002802A - トナー及び現像剤、それを用いた画像形成方法及びプロセスカートリッジ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】2価のアルコール化合物含有アルコール成分と、ロジン化合物含有カルボン酸成分から得られるポリエステル樹脂(A)と、特定の式で表されるビスフェノール化合物のアルキレンオキサイド付加物を含む2価のアルコール化合物含有アルコール成分と、カルボン酸成分から得られるポリエステル樹脂(B)を主成分とする結着樹脂、着色剤、離型剤、グラフト重合体を組成分としてトナーを得、現像剤とする。これを超高速画像形成システムの画像形成方法並びにプロセスカートリッジに用いる。
【選択図】図1
Description
しかし、上記トナーに使用されるポリエステル樹脂はロジン骨格の導入によって固く脆い性質を持ち、粉砕性に優れる一方で、機械的耐久性に劣る問題があった。このため、現像器内部の撹拌ストレスによりトナーが割れて、トナーの機能を低下させたり、更には割れたトナー微粉が、キャリアや現像器内を汚染し、現像能力が著しく低下する問題があった。
これらに対して特許文献5及び6では、トナーの耐久性向上の観点から、精製ロジンとビスフェノールA構造を導入したトナーが報告されているが、上述の問題を十分に解決するものでは無かった。
しかし、離型オイルを塗布する方法は、オイルタンクやオイル塗布装置が必要であり、装置が複雑かつ大型となるほか、コピー用紙、OHP(オーバーヘッドプロジェクター)用フィルム等にオイルが付着してしまい、水性インクでの加筆性悪化や、OHPにおける付着オイルによる色調の悪化等を生じる問題がある。
即ち、本発明は、超高速画像形成システムにも対応可能なレベルでの低温定着性と、耐オフセット性(耐ホットオフセット性)と、耐熱保存性とを両立し得て、且つ超高速画像形成システムにおいて現像ローラ等への防汚染性に優れ、長期間に亘って画像濃度が安定であるトナー及び該トナーを用いた現像剤とこれらを用いた画像形成方法並びにプロセスカートリッジを提供することを目的とする。
前記ポリエステル樹脂(A)は、2価のアルコール化合物を含有するアルコール成分と、ロジン化合物を含有するカルボン酸成分との縮重合により得られるものであり、且つ該ロジン化合物が前記アルコール成分及び前記カルボン酸成分の総量中、5質量%以上含有され、
前記ポリエステル樹脂(B)は、下記一般式(1)で表されるビスフェノール化合物のアルキレンオキサイド付加物を少なくとも含む2価のアルコール化合物を含有するアルコール成分と、カルボン酸成分との縮重合により得られるものであることを特徴とするトナーにより解決される。
本発明の画像形成方法によれば、上記トナーあるいは現像剤を用いて現像するため、超高速画像形成システムにおいても品質の高い安定した画像が形成される。
本発明のプロセスカートリッジによれば、上記トナーあるいは現像剤を装填した現像手段からトナーが供給されるため、超高速画像形成システムにおいてもオフセット現象など異常画像の発生がなく安定した画像を出力することができる。また、交換を短時間に行うことができるなど取扱性にも優れている。
本発明の補給用現像剤によれば、上記トナーとキャリアとからなる補給用現像剤とし、現像装置内の余剰の現像剤を排出しながら画像形成を行う画像形成装置に適用することで、極めて長期に亘って安定した画像品質が得られる。つまり、現像装置内の劣化したキャリアと、補給用現像剤中の劣化していないキャリアを入れ替え、長期間に亘って帯電量を安定に保ち、安定した画像が得られる。
前記ポリエステル樹脂(A)は、2価のアルコール化合物を含有するアルコール成分と、ロジン化合物を含有するカルボン酸成分との縮重合により得られるものであり、且つ該ロジン化合物が前記アルコール成分及び前記カルボン酸成分の総量中、5質量%以上含有され、
前記ポリエステル樹脂(B)は、下記一般式(1)で表されるビスフェノール化合物のアルキレンオキサイド付加物を少なくとも含む2価のアルコール化合物を含有するアルコール成分と、カルボン酸成分との縮重合により得られるものであることを特徴とするものである。
そのメカニズムは明らかとなっていないが、2価のアルコール化合物を含有するアルコール成分と、ロジン化合物(変性ロジン又は未変性ロジン)を含有するカルボン酸成分とを縮重合させて得られるポリエステル樹脂(A)中に、機械的強度の高いビスフェノール化合物の骨格を有するポリエステル樹脂(B)がミクロ相分離の状態で分散されるため、ポリエステル樹脂(A)の優れた定着性と粉砕性を維持したまま、機械的強度の高いビスフェノール化合物骨格を有するポリエステル樹脂(B)によって、耐熱保存性、現像ローラ等への防汚染性を高めていると考えられる。なお、カルボン酸成分は、ロジン化合物をアルコール成分及びカルボン酸成分の総量中、5質量%以上含有することが好適である。
すなわち、ポリエステル樹脂(A)とポリエステル樹脂(B)を主成分として組み合せることにより、それぞれの樹脂が有する優れた特性が相補的にバランス良く発現し、低温定着性、耐ホットオフセット性、及び耐熱保存性が両立していると想定される。
単に、1分子中にロジン骨格とビスフェノール骨格の両方を同時に備えたポリエステル樹脂を結着樹脂として用いるだけでは、本発明の作用効果を得ることはできない。
[ポリエステル樹脂(A)]
結着樹脂の一方の主成分であるポリエステル樹脂(A)は、2価のアルコール化合物を含有するアルコール成分と、ロジン化合物(変性ロジン又は未変性ロジン)を含有するカルボン酸成分とを縮重合させて得られるものであり、ここでロジン化合物は、前記アルコール成分及び前記カルボン酸成分の総量中5質量%以上含有されるように調整される。このように、ロジン骨格をポリエステル樹脂(A)中に導入することで、優れた定着性と粉砕性が発揮され、ポリエステル樹脂(B)との組み合せで低温定着性と、耐ホットオフセット性、耐熱保存性とに優れたトナーを得ることができる。
前記ポリエステル樹脂(A)のアルコール成分としては、上述したように2価のアルコール化合物(ジオール)を含有するが、このような2価のアルコール化合物(ジオール)としては脂肪族ジオールが好ましい。芳香族アルコールよりも反応性に優れる脂肪族ジオールをアルコール成分として用いることにより、ロジン化合物がポリエステル樹脂の骨格として取り込まれる。つまり、最初にロジン化合物と脂肪族ジオールを共に反応系に添加し、ロジン化合物と脂肪族ジオールを反応させることで、ロジン化合物がよりポリエステル樹脂中に取り込まれやすくなる。
前記脂肪族ジオールとしては、例えば、エチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオールなどが挙げられ、樹脂のガラス転移温度を高く保ち、トナー保存性を確保する点から、炭素数2〜6の脂肪族アルコールが好ましい。これらの脂肪族アルコールは1種又は2種以上の組み合せで使用できる。
また、樹脂のガラス転移温度を高く保ち、トナーの保存安定性を確保する観点から、脂肪族アルコールは、1,2−プロパンジオールが好ましい。炭素数3の二級の水酸基を有するアルコールである1,2−プロパンジオールは、炭素数4以上の二級の水酸基を有するアルコールと較べて、樹脂のガラス転移点の低下、及びトナーの保存性の低下を防止する効果が大きい。その含有量は、脂肪族ジオール中、65モル%以上が好ましく、70モル%以上がより好ましく、80モル%〜100モル%が更に好ましい。
前記2価のアルコール成分の含有量は、アルコール成分中、60モル%〜100モル%が好ましく、60モル%〜95モル%がより好ましく、65モル%〜90モル%が更に好ましい。
本発明におけるロジン化合物としては、未変性のロジン化合物(未変性ロジン)及び変性されたロジン化合物(変性ロジン)のいずれも含まれる。すなわち、ロジン化合物として、パルプを製造する工程で副産物として得られるトール油から得られるトールロジン、生松脂から得られるガムロジン、松の切株から得られるウッドロジン等に大別される天然ロジンの他、異性化ロジン、二量化ロジン、重合ロジン、不均化ロジン、水素化ロジン等の変性ロジン等のロジン化合物のほか、例えば、不飽和脂肪酸で変性された変性ロジンが含まれるが、不飽和脂肪酸で変性された変性ロジンは好ましく用いられる。
具体的には、ロジンの主成分の中で共役二重結合を有するレポピマール酸、アビエチン酸、ネオアビエチン酸及びパラストリン酸と、不飽和脂肪酸とによる加熱下でのディールス−アルダー(Diels−Alder)反応又はエン反応を経て得ることができる。変性されるロジンには、前記の公知のロジンを使用できるが、色目の観点から、天然ロジンが好ましく、低温定着性の観点からトールロジンがより好ましい。
ロジンを変性する不飽和脂肪酸としては、例えば、(メタ)アクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、イタコン酸等が挙げられる。
また、低温定着性、耐オフセット性及び耐熱保存性の観点から、残存モノマー成分やオリゴマー成分等に起因する分子量が500以下の低分子量成分の含有量が、ポリエステル樹脂中、12質量%以下であることが好ましく、10質量%以下であることがより好ましく、9質量%以下であることが更に好ましく、8質量%以下であることが特に好ましい。なお、低分子量成分の含有量は、後述のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定される分子量の面積割合により求めることができる。
前記ロジン化合物の含有量は、前記アルコール成分及び前記カルボン酸成分の総量中、5質量%以上であり、5質量%〜40質量%が好ましく、10質量%〜40質量%がより好ましく、15質量%〜40質量%が更に好ましく、25質量%〜40質量%が特に好ましい。
3価以上の原料モノマーの含有量は、2価のアルコール化合物100モルに対して、40モル以下が好ましく、5モル〜30モルがより好ましい。
3価以上の原料モノマーにおいて、3価以上の多価カルボン酸化合物としては、トリメリット酸又はその誘導体が好ましく、3価以上の多価アルコールとしては、グリセリン、ペンタエリスリトール、トリメチロールプロパン、ソルビトール、又はそれらのアルキレン(炭素数2〜4)オキサイド付加物(平均付加モル数1〜16)等が挙げられ、これらの中では、低温定着性の向上に有効であることから、グリセリンが特に好ましい。
本発明に用いられるトナーの結着樹脂は、上述したポリエステル樹脂(A)に加え、更にポリエステル樹脂(B)を併用することで初めて、各々の樹脂による効果が相乗的に作用し、本発明の効果が最適に発揮されるものである。
前述のようにポリエステル樹脂(B)は、前記一般式(1)で表されるビスフェノール化合物のアルキレンオキサイド付加物を含む2価のアルコール化合物を含有するアルコール成分と、カルボン酸成分とを縮重合させて得られる。
前記ポリエステル樹脂(B)の縮重合におけるアルコール成分として用いられる2価のアルコール化合物に含まれる前記一般式(1)で表されるビスフェノール化合物のアルキレンオキサイド付加物としては、例えば、ビスフェノールAや、ビスフェノールF等と、エチレンオキシドや、プロピレンオキシド等の環状エーテルとの重合により得られるジオール類などが挙げられる。
なお、前記ポリエステル樹脂(B)のアルコール成分としては、本発明の目的及び作用効果が損なわれない範囲で、前記一般式(1)で表されるビスフェノール化合物以外のアルコールが含有されていてもよいが、前記一般式(1)で表されるビスフェノール化合物のアルキレンオキサイド付加物の含有量は、2価のアルコール化合物中80モル%以上が好ましい。
前記ポリエステル樹脂(B)の縮重合に用いられるカルボン酸成分としては、特に制限はなく、2価のカルボン酸や3価以上の多価カルボン酸を目的に応じて適宜選択することができる。
例えば、2価のカルボン酸成分としては、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸等のべンゼンジカルボン酸類又はその無水物、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸等のアルキルジカルボン酸類又はその無水物、マレイン酸、シトラコン酸、イタコン酸、アルケニルコハク酸、フマル酸、メサコン酸等の不飽和二塩基酸、マレイン酸無水物、シトラコン酸無水物、イタコン酸無水物、アルケニルコハク酸無水物等の不飽和二塩基酸無水物、などが挙げられる。
また、3価以上の多価カルボン酸成分としては、例えば、トリメット酸、ピロメット酸、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸、1,2,5−ベンゼントリカルボン酸、2,5,7−ナフタレントリカルボン酸、1,2,4−ナフタレントリカルボン酸、1,2,4−ブタントリカルボン酸、1,2,5−ヘキサントリカルボン酸、1,3−ジカルボキシ−2−メチル−2−メチレンカルボキシプロパン、テトラ(メチレンカルボキシ)メタン、1,2,7,8−オクタンテトラカルボン酸、エンポール三量体酸、又はこれらの無水物、部分低級アルキルエステル、などが挙げられる。
これらの中でも、樹脂の耐熱保存性、機械的強度の観点から、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、トリメリット酸等の芳香族多価カルボン酸化合物が含有されていることが好ましい。前記芳香族多価カルボン酸化合物の含有量は、カルボン酸成分中、40モル%〜95モル%が好ましく、50モル%〜90モル%がより好ましく、60モル%〜80モル%が更に好ましい。
前記ポリエステル樹脂(A)、前記ポリエステル樹脂(B)のアルコール成分とカルボン酸成分との縮重合は、エステル化触媒の存在下で行うことが好ましい。
前記エステル化触媒の例としては、p−トルエンスルホン酸等のルイス酸類、チタン化合物、Sn−C結合を有していない錫(II)化合物等が挙げられ、これらはそれぞれ単独、又は両者を併用して用いられる。本発明においては、チタン化合物及び/又はSn−C結合を有していない錫(II)化合物が好ましい。
前記チタン化合物としては、例えば、チタンジイソプロピレートビストリエタノールアミネート〔Ti(C6H14O3N)2(C3H7O)2〕、チタンジイソプロピレートビスジエタノールアミネート〔Ti(C4H10O2N)2(C3H7O)2〕、チタンジペンチレートビストリエタノールアミネート〔Ti(C6H14O3N)2(C5H11O)2〕、チタンジエチレートビストリエタノールアミネート〔Ti(C6H14O3N)2(C2H5O)2〕、チタンジヒドロキシオクチレートビストリエタノールアミネート〔Ti(C6H14O3N)2(OHC8H16O)2〕、チタンジステアレートビストリエタノールアミネート〔Ti(C6H14O3N)2(C18H37O)2〕、チタントリイソプロピレートトリエタノールアミネート〔Ti(C6H14O3N)1(C3H7O)3〕、チタンモノプロピレートトリス(トリエタノールアミネート)〔Ti(C6H14O3N)3(C3H7O)1〕等が挙げられ、これらの中でも、チタンジイソプロピレートビストリエタノールアミネート、チタンジイソプロピレートビスジエタノールアミネート及びチタンジペンチレートビストリエタノールアミネートが好ましく、これらは、例えば、マツモト交商株式会社の市販品としても入手できる。
前記Sn−O結合を有する錫(II)化合物としては、例えば、シュウ酸錫(II)、ジ酢酸錫(II)、ジオクタン酸錫(II)、ジラウリル酸錫(II)、ジステアリン酸錫(II)、ジオレイン酸錫((II)等の炭素数2〜28のカルボン酸基を有するカルボン酸錫(II);ジオクチロキシ錫(II)、ジラウロキシ錫(II)、ジステアロキシ錫(II)、ジオレイロキシ錫(II)等の炭素数2〜28のアルコキシ基を有するジアルコキシ錫(II);酸化錫(II);硫酸錫(II)等が挙げられ、又、Sn−X(ただし、Xはハロゲン原子を示す)結合を有する錫(II)化合物としては、塩化錫(II)、臭化錫(II)等のハロゲン化錫(II)等が挙げられるが、これらの中では、帯電立ち上がり効果及び触媒能の点から、(R1COO)2Sn(ここでR1は炭素数5〜19のアルキル基又はアルケニル基を示す)で表される脂肪酸錫(II)、(R2O)2Sn(ここでR2は炭素数6〜20のアルキル基又はアルケニル基を示す)で表されるジアルコキシ錫(II)、及びSnOで表される酸化錫(II)が好ましく、(R1COO)2Snで表される脂肪酸錫(II)及び酸化錫(II)がより好ましく、ジオクタン酸錫(II)、ジステアリン酸錫(II)及び酸化錫(II)が更に好ましい。
前記チタン化合物と錫(II)化合物を併用する場合、チタン化合物と錫(II)化合物の総存在量は、アルコール成分とカルボン酸成分の総量100質量部に対して、0.01質量部〜1.0質量部が好ましく、0.1質量部〜0.7質量部がより好ましい。
前記アルコール成分とカルボン酸成分との縮重合は、例えば、前記エステル化触媒の存在下、不活性ガス雰囲気中にて、180℃〜250℃の温度で行うことができる。
前記ポリエステル樹脂(A)及び前記ポリエステル樹脂(B)のガラス転移温度は、定着性、耐熱保存性及び耐久性の観点から、45℃〜75℃が好ましく、50℃〜70℃がより好ましい。
前記ポリエステル樹脂(B)の軟化点は、定着性、保存性、及び耐久性の観点から、90℃〜160℃が好ましく、95℃〜155℃がより好ましく、100℃〜150℃が更に好ましい。
本発明において、前記ポリエステル樹脂(A)及び前記ポリエステル樹脂(B)は、結晶性とは異なる非晶質であることが好ましい。本願明細書において、非晶質の樹脂とは、軟化点とガラス転移温度(Tg)の差が30℃以上である樹脂をいう。
前記その他の樹脂としては、ポリエステル樹脂を含め、公知の結着樹脂、例えば、スチレン−アクリル樹脂等のビニル系樹脂、エポキシ樹脂、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリエステルユニットを含む2種以上の樹脂ユニットを有する複合樹脂(ハイブリッド樹脂ともいう)等の他の樹脂が併用されていてもよい。
本発明におけるトナーの組成分として用いられるグラフト重合体は、ポリオレフィン系樹脂が少なくともビニル系樹脂でグラフトされた構造をなし、従来公知の方法により製造することができる。すなわち、グラフト重合体の主鎖を構成するポリオレフィン系樹脂を有機溶媒に溶解させ、この溶液に側鎖を構成するビニル樹脂用のビニルモノマーを添加し、これらのポリオレフィン系樹脂とビニルモノマーとを、有機溶媒中にて有機過酸化物等の重合開始剤の存在下でグラフト重合反応させる。
前記ポリオレフィン系樹脂とビニルモノマーとの質量比(ポリオレフィン系樹脂:ビニルモノマー)は、フィルミング防止の観点から、1〜30:70〜99が好ましく、2〜27:83〜98がより好ましい。
前記混合樹脂中のグラフト重合体樹脂の割合及び分子量、ビニルポリマーの分子量等は、反応原料の仕込み比、重合反応温度、反応時間等の条件によって適宜調節することができる。
つまり、離型剤及びグラフト重合体を含有するトナー組成物を溶解又は分散して液化させたトナー組成液中で、グラフト重合体は微細化した離型剤の移動や再凝集を抑制する。これは、グラフト重合体のポリオレフィン系樹脂部分が離型剤と親和性が高く、ビニル系樹脂部分がバインダー樹脂(少なくともポリエステル樹脂(A)とポリエステル樹脂(B)を主成分とする結着樹脂)と親和性が高いため、分散剤的な効果を生じるためと推測される。
前記ポリオレフィン系樹脂としては、オレフィン類の重合体及びその熱減成品、オレフィン類の重合体の酸化物、オレフィン類の重合体の変性物、オレフィン類と共重合可能な他の単量体との共重合物などが挙げられる。
前記オレフィン類の重合体としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン/プロピレン共重合体、エチレン/1−ブテン共重合体、プロピレン/1−ヘキセン共重合体などが挙げられる。
前記オレフィン類の重合体の酸化物としては、例えば、前記例示したオレフィン類の重合体の酸化物等が挙げられる。
前記ポリオレフィン系樹脂の分子量は、キャリア等へのフィルミング及び離型性の観点から、通常、数平均分子量が500〜20,000、質量平均分子量が800〜100,000であり、数平均分子量が1,000〜15,000、質量平均分子量が1,500〜60,000であることが好ましく、数平均分子量が1,500〜10,000、質量平均分子量が2,000〜30,000であることが特に好ましい。
前記炭素原子数1〜18の不飽和カルボン酸のアルキルエステルとしては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレートなどが挙げられる。
前記ビニルエステル系モノマーとしては、例えば、酢酸ビニルなどが挙げられる。
前記ビニルエーテル系モノマーとしては、例えば、ビニルメチルエーテルなどが挙げられる。
前記ハロゲン元素含有ビニル系モノマーとしては、例えば、塩化ビニルなどが挙げられる。
前記ジエン系モノマーとしては、例えば、ブタジエン、イソブチレンなどが挙げられる。
記ビニル系樹脂のTg(ガラス転移点)は、保存性が良好となり、低温定着性が良好になる観点から、通常40〜90℃であり、45〜80℃が好ましく、50〜70℃が特に好ましい。
(a):酸化型ポリプロピレン、(b):スチレン/アクリロニトリル共重合体
(a):ポリエチレン/ポリプロピレン混合物、(b):スチレン/アクリロニトリル共重合体
(a):エチレン/プロピレン共重合体、(b):スチレン/アクリル酸/アクリル酸ブチル共重合体
(a):ポリプロピレン、(b):スチレン/アクリロニトリル/アクリル酸ブチル/マレイン酸モノブチル共重合体
(a):マレイン酸変性ポリプロピレン、(b):スチレン/アクリロニトリル/アクリル酸/アクリル酸ブチル共重合体
(a):マレイン酸変性ポリプロピレン、(b):スチレン/アクリロニトリル/アクリル酸/アクリル酸2−エチルヘキシル共重合体
(a):ポリエチレン/マレイン酸変性ポリプロピレン混合物、(b):アクリロニトリル/アクリル酸ブチル/スチレン/マレイン酸モノブチル共重合体
前記パーオキサイド系開始剤の量は、反応原料の質量に基づき適宜調整することができ、通常0.2〜10質量%であり、0.5〜5質量%が好ましい。
前記グラフト重合体を構成する各成分の量は、生成したグラフト重合体の重量に基づき適宜調整することができ、通常、ポリオレフィン系樹脂は1〜90質量%であり、5〜80質量%が好ましい。また、ビニル系樹脂は、通常10〜99質量%であり、20〜95質量%が好ましい。
また、未反応のポリオレフィン系樹脂及びビニル系樹脂を含めたグラフト重合体の添加量は、離型剤の分散安定性の面から、離型剤100質量部に対し、通常5〜300重量部であり、10〜150質量部が好ましい。
本発明のトナー組成分として用いる前記離型剤としては、特に制限はなく、公知のもの中から目的に応じて適宜選択することができるが、ワックスが特に好ましい。該ワックスとしては、例えば、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、ポリオレフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックス、サゾールワックス等の脂肪族炭化水素系ワックス;酸化ポリエチレンワックス等の脂肪族炭化水素系ワックスの酸化物又はそれらのブロック共重合体;キャンデリラワックス、カルナバワックス、ライスワックス、木ろう、ホホバろう等の植物系ワックス;みつろう、ラノリン、鯨ろう等の動物系ワックス;オゾケライト、セレシン、ペテロラタム等の鉱物系ワックス;モンタン酸エステルワックス、カスターワックスの等の脂肪酸エステルを主成分とするワックス類;脱酸カルナバワックスの等の脂肪酸エステルを一部又は全部を脱酸化したもの、などが挙げられる。
好ましい組み合わせとしては、エチレンを主成分とするポリエチレンホモポリマー又はコポリマーとエチレン以外のオレフィンを主成分とするポリオレフィンホモポリマー又はコポリマーの組み合わせ、ポリオレフィンとグラフト変性ポリオレフィンの組み合わせ、アルコールワックス、脂肪酸ワックス又はエステルワックスと炭化水素系ワックスの組み合わせ、フィッシャートロプシュワックス又はポリオレフィンワックスとパラフィンワックス又はマイクロクリスタルワックスの組み合わせ、フィッシャートロプシュワックスとポルリオレフィンワックスの組み合わせ、パラフィンワックスとマイクロクリスタルワックスの組み合わせ、カルナウバワックス、キャンデリラワックス、ライスワックス又はモンタンワックスと炭化水素系ワックスの組み合わせが挙げられる。
本発明においては、DSCにおいて測定される離型剤(ワックス)の吸熱ピークにおける最大ピークのピークトップの温度をもって離型剤の融点とする。
本発明のトナー組成分として用いる前記着色剤としては、特に制限はなく、公知の染料及び顔料の中から目的に応じて適宜選択することができる。
例えば、カーボンブラック、ニグロシン染料、鉄黒、ナフトールイエローS、ハンザイエロー(10G、5G、G)、カドミュウムイエロー、黄色酸化鉄、黄土、黄鉛、チタン黄、ポリアゾイエロー、オイルイエロー、ハンザイエロー(GR、A、RN、R)、ピグメントイエローL、ベンジジンイエロー(G、GR)、パーマネントイエロー(NCG)、バルカンファストイエロー(5G、R)、タートラジンレーキ、キノリンイエローレーキ、アンスラザンイエローBGL、イソインドリノンイエロー、ベンガラ、鉛丹、鉛朱、カドミュウムレッド、カドミュウムマーキュリレッド、アンチモン朱、パーマネントレッド4R、パラレッド、ファイセーレッド、パラクロルオルトニトロアニリンレッド、リソールファストスカーレットG、ブリリアントファストスカーレット、ブリリアントカーンミンBS、パーマネントレッド(F2R、F4R、FRL、FRLL、F4RH)、ファストスカーレットVD、ベルカンファストルビンB、ブリリアントスカーレットG、リソールルビンGX、パーマネントレッドF5R、ブリリアントカーミン6B、ピグメントスカーレット3B、ボルドー5B、トルイジンマルーン、パーマネントボルドーF2K、ヘリオボルドーBL、ボルドー10B、ボンマルーンライト、ボンマルーンメジアム、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、ローダミンレーキY、アリザリンレーキ、チオインジゴレッドB、チオインジゴマルーン、オイルレッド、キナクリドンレッド、ピラゾロンレッド、ポリアゾレッド、クロームバーミリオン、ベンジジンオレンジ、ペリノンオレンジ、オイルオレンジ、コバルトブルー、セルリアンブルー、アルカリブルーレーキ、ピーコックブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー、インダンスレンブルー(RS、BC)、インジゴ、群青、紺青、アントラキノンブルー、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ、コバルト紫、マンガン紫、ジオキサンバイオレット、アントラキノンバイオレット、クロムグリーン、ジンクグリーン、酸化クロム、ピリジアン、エメラルドグリーン、ピグメントグリーンB、ナフトールグリーンB、グリーンゴールド、アシッドグリーンレーキ、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、アントラキノングリーン、酸化チタン、亜鉛華、リトボン、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記黒色用のものとしては、例えば、ファーネスブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラック等のカーボンブラック(C.I.ピグメントブラック7)類、銅、鉄(C.I.ピグメントブラック11)、酸化チタン等の金属類、アニリンブラック(C.I.ピグメントブラック1)等の有機顔料、などが挙げられる。
マゼンタ用着色顔料としては、例えば、C.I.ピグメントレッド1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、21、22、23、30、31、32、37、38、39、40、41、48、48:1、49、50、51、52、53、53:1、54、55、57、57:1、58、60、63、64、68、81、83、87、88、89、90、112、114、122、123、163、177、179、202、206、207、209、211;C.I.ピグメントバイオレット19;C.I.バットレッド1、2、10、13、15、23、29、35などが挙げられる。
シアン用着色顔料としては、例えば、C.I.ピグメントブルー2、3、15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6、16、17、60;C.I.バットブルー6;C.I.アシッドブルー45又フタロシアニン骨格にフタルイミドメチル基を1〜5個置換した銅フタロシアニン顔料、グリーン7、グリーン36などが挙げられる。
イエロー用着色顔料としては、例えば、C.I.ピグメントイエロー0−16、1、2、3、4、5、6、7、10、11、12、13、14、15、16、17、23、55、65、73、74、83、97、110、151、154、180;C.I.バットイエロー1、3、20、オレンジ36などが挙げられる。
<帯電制御剤>
前記帯電制御剤としては、特に制限はなく、公知のもの中から目的に応じて適宜選択することができるが、有色材料を用いると色調が変化することがあるため、無色乃至白色に近い材料が好ましく、例えば、トリフェニルメタン系染料、モリブデン酸キレート顔料、ローダミン系染料、アルコキシ系アミン、4級アンモニウム塩(フッ素変性4級アンモニウム塩を含む)、アルキルアミド、燐の単体又はその化合物、タングステンの単体又はその化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸の金属塩、サリチル酸誘導体の金属塩、等が挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記外添剤としては、特に制限はなく、公知のものの中から目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、シリカ微粒子、疎水性シリカ、脂肪酸金属塩(例えばステアリン酸亜鉛、ステアリン酸アルミニウムなど);金属酸化物(例えばチタニア、アルミナ、酸化錫、酸化アンチモンなど)、フルオロポリマーなどが挙げられる。これらの中でも、疎水化されたシリカ微粒子、疎水化されたチタニア微粒子、疎水化された酸化チタン微粒子、疎水化されたアルミナ微粒子が好適なものとして挙げられる。
前記外添剤の添加量は、前記トナーに対し0.1質量%〜5質量%が好ましく、0.3質量%〜3質量%がより好ましい。
前記樹脂微粒子の添加量は、前記トナーに対し0.01質量%〜5質量%が好ましく、0.1質量%〜2質量%がより好ましい。
前記その他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、流動性向上剤、クリーニング性向上剤、磁性材料、金属石鹸、等が挙げられる。
本発明のトナーの製造方法としては、特に制限はなく、従来公知の混練・粉砕法、重合法、溶解懸濁法、噴霧造粒法等を用いることができるが、生産性の観点から混練・粉砕法が好ましく、混練・粉砕法においても本発明の効果は十分に発揮される。
前記粉砕法は、例えば、少なくともポリエステル樹脂(A)とポリエステル樹脂(B)を主成分とする結着樹脂、着色剤、離型剤、及びポリオレフィン系樹脂とビニル系樹脂とからなるグラフト重合体を含有するトナー材料を溶融混練したものを、粉砕し、分級することにより、前記トナーの母体粒子を製造する方法である。
前記分級は、前記粉砕で得られた粉砕物を分級して所定粒径の粒子に調整する。前記分級は、例えば、サイクロン、デカンター、遠心分離器等により、微粒子部分を取り除くことにより行うことができる。
次いで、トナー母体粒子への外添剤の添加(外添)が行われる。トナー母体粒子と外添剤とをミキサーを用いて混合及び攪拌することにより、外添剤が解砕されながらトナー母体粒子表面に被覆される。この時、無機微粒子や樹脂微粒子等の外添剤を均一かつ強固にトナー母体粒子に付着させることが耐久性の点で重要である。
・測定機:コールターマルチサイザーII(ベックマンコールター社製)
・アパチャー径:100μm
・解析ソフト:コールターマルチサイザーアキュコンプ バージョン 1.19(ベックマンコールター社製)
・電解液:アイソトンII(ベックマンコールター社製)
・分散液:エマルゲン109P(花王株式会社製、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、HLB:13.6)5%電解液
・分散条件:分散液5mlに測定試料10mgを添加し、超音波分散機にて1分間分散させ、その後、電解液25mlを添加し、更に、超音波分散機にて1分間分散させる。
・測定条件:ビーカーに電解液100mlと分散液を加え、3万個の粒子の粒径を20秒で測定できる濃度で、3万個の粒子を測定し、その粒度分布から質量平均粒径を求める。
本発明のトナーは、前記トナー材料を少なくとも含有して構成され、さらに、キャリア等の適宜選択したその他の成分を含有してなる現像剤として使用してもよい。前記現像剤としては、一成分現像剤であってもよいし、二成分現像剤であってもよいが、近年のPODに対応可能な超高速プリントシステム等に使用する場合には、寿命向上等の点で前記二成分現像剤が好ましい。
前記芯材の材料としては、特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、50〜90emu/gのマンガン−ストロンチウム(Mn−Sr)系材料、マンガン−マグネシウム(Mn−Mg)系材料などが好ましく、画像濃度の確保の点では、鉄粉(100emu/g以上)、マグネタイト(75〜120emu/g)等の高磁化材料が好ましい。また、トナーが穂立ち状態となっている静電潜像担持体への当りを弱くでき高画質化に有利である点で、銅−亜鉛(Cu−Zn)系(30〜80emu/g)等の弱磁化材料が好ましい。これらは、1種単独で使用してもよい、2種以上を併用してもよい。
前記シリコーン樹脂としては、市販品を用いることができ、ストレートシリコーン樹脂としては、例えば、信越化学工業株式会社製のKR271、KR255、KR152;東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製のSR2400、SR2406、SR2410などが挙げられる。
前記変性シリコーン樹脂としては、市販品を用いることができ、例えば、信越化学工業株式会社製のKR206(アルキド変性)、KR5208(アクリル変性)、ES1001N(エポキシ変性)、KR305(ウレタン変性);東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製のSR2115(エポキシ変性)、SR2110(アルキド変性)、などが挙げられる。
なお、シリコーン樹脂を単体で用いることも可能であるが、架橋反応する成分、帯電量調整成分等を同時に用いることも可能である。
前記樹脂層は、例えば、前記シリコーン樹脂等を溶剤に溶解させて塗布溶液を調製した後、該塗布溶液を前記芯材の表面に公知の塗布方法により均一に塗布し、乾燥した後、焼付を行うことにより形成することができる。前記塗布方法としては、例えば、浸漬法、スプレー法、ハケ塗り法、などが挙げられる。
前記溶剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、セルソルブ、ブチルアセテート、などが挙げられる。
前記焼付としては、特に制限はなく、外部加熱方式であってもよいし、内部加熱方式であってもよく、例えば、固定式電気炉、流動式電気炉、ロータリー式電気炉、バーナー炉等を用いる方法、マイクロウエーブを用いる方法、などが挙げられる。
前記現像剤が二成分現像剤である場合には、前記キャリアの該二成分現像剤における含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、90質量%〜98質量%が好ましく、93質量%〜97質量%がより好ましい。
前記二成分系現像剤のトナーとキャリアの混合割合は、一般にキャリア100質量部に対しトナー1質量部〜10.0質量部が好ましい。
また、本発明のトナー及び、該トナーとキャリアとからなる二成分系の現像剤をプロセスカートリッジに搭載して用いることができる。すなわち、少なくとも静電潜像担持体(感光体)と、該感光体の表面を帯電する帯電手段、帯電された感光体表面に露光を行い静電潜像を形成する露光手段、形成された静電潜像にトナー(又は現像剤)を用いて現像する現像手段、現像されたトナー像を記録媒体に転写させる転写手段、転写後に感光体表面に残存したトナーを除去するクリーニング手段から選択される一つの手段と、が一体化した画像形成装置本体に着脱可能であるプロセスカートリッジに使用されるトナー(又は現像剤)として搭載(装填)することができる。
ここで、本発明に係る補給用現像剤を適用可能な現像装置周辺の構成について説明する。図2において、現像装置10の上方には現像装置10内に新規なトナーとキャリアからなる現像剤を補給する現像剤補給装置200が備えられており、現像装置10の下方には、現像装置10内で過剰となった現像剤を排出する現像剤排出装置300が備えられている。
現像装置10は、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤を収容する現像剤収容部24を有するハウジング15と、このハウジング15の開口部側に像担持体としての感光体1と近接した状態で回転するように配設される現像剤担持搬送体としての現像ロール22と、現像剤収容部24内で回転するように配設される現像剤攪拌搬送部材としての2つの搬送スクリュー21a、21bと、現像ローラ22の表面に圧接又は近接した状態で配設される層厚規制部材23とでその主要部が構成されている。
また、本実施の形態の排出パイプ331の端部又は内部に、この排出スクリューを備えることも可能である。
下記実施例及び比較例において、「樹脂の軟化点」、「ロジン化合物の軟化点」、「樹脂及びロジン化合物のガラス転移温度(Tg)」、「樹脂及びロジン化合物の酸価」、「分子量が500以下の低分子量成分の含有量」、「トナーの質量平均粒径及び粒度分布(D4/Dn)」、「グラフト重合体の数平均分子量及び質量平均分子量」は、以下のようにして測定を行った。
フローテスター(島津製作所製、CFT−500D)を用い、試料として1gの樹脂を昇温速度6℃/分で加熱しながら、プランジャーにより1.96MPaの荷重を与え、直径1mm、長さ1mmのノズルから押出し、温度に対するフローテスターのプランジャー降下量をプロットし、試料の半量が流出した温度を軟化点とした。
(1)試料の調製
ロジン化合物10gを、170℃にて2時間ホットプレートで溶融した。その後、開封状態で温度25℃、相対湿度50%の環境下で1時間自然冷却させ、コーヒーミル(National MK−61M)で10秒間粉砕し、試料を調製した。
(2)測定
フローテスター(島津製作所製、CFT−500D)を用い、1gの試料を昇温速度6℃/分で加熱しながら、プランジャーにより1.96MPaの荷重を与え、直径1mm、長さ1mmのノズルから押出し、温度に対するフローテスターのプランジャー降下量をプロットし、試料の半量が流出した温度を軟化点とした。
示差走査熱量計(セイコー電子工業株式会社製、DSC210)を用いて、試料0.01〜0.02gをアルミニウムパンに計量し、200℃まで昇温し、その温度から降温速度10℃/分で0℃まで冷却した試料を昇温速度10℃/分で昇温し、吸熱の最高ピーク温度以下のベースラインの延長線とピークの立ち上がり部分からピークの頂点までの最大傾斜を示す接線との交点の温度をガラス転移温度とした。
JIS K0070に記載の方法に基づき測定した。ただし、測定溶媒のみJIS K0070の規定のエタノールとエーテルの混合溶媒から、アセトンとトルエンの混合溶媒〔アセトン:トルエン=1:1(容量比)〕に変更した。
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により分子量分布を測定した。まず、各ポリエステル系結着樹脂30mgにテトラヒドロフラン10mLを加え、ボールミルで1時間混合後、ポアサイズ2μmのフッ素樹脂フィルター(「FP−200」:住友電気工業株式会社製)で濾過して不溶解成分を除き、試料溶液を調製した。
次に、溶離液としてテトラヒドロフランを毎分1mLの流速で流し、40℃の恒温槽中でカラムを安定させ、試料溶液100μLを注入して測定を行った。なお、分析カラムには「GMHLX+G3000HXL」(東ソー株式会社製)を使用し、分子量の検量線は数種類の単分散ポリスチレン(東ソー株式会社製の2.63×103、2.06×104、1.02×105、ジーエルサイエンス社製の2.10×103、7.00×103、5.04×104)を標準試料として作成した。
次に、分子量が500以下の低分子量成分の含有量(%)は、RI(屈折率)検出器により得られたチャート面積における該当領域の面積の割合として算出した。
トナーの質量平均粒径及び粒度分布は、粒度測定器(「マルチサイザーIII」:ベックマンコールター社製)を用い、アパーチャー径100μmで測定し、解析ソフト(Beckman Coulter Multisizer 3 Version3.51)にて解析を行った。
具体的には、ガラス製100mlビーカーに10質量%界面活性剤(アルキルベンゼンスルフォン酸塩、ネオゲンSC−A、第一工業製薬株式会社製)を0.5ml添加し、各トナー0.5gを添加し、ミクロスパーテルでかき混ぜた。次いで、イオン交換水80mlを添加した。得られた分散液を超音波分散器(W−113MK−II、本多電子株式会社製)で10分間分散処理した。前記分散液を前記マルチサイザーIIIを用い、測定用溶液としてアイソトンIII(ベックマンコールター社製)を用いて測定を行った。測定は装置が示す濃度が8±2質量%になるように前記トナーサンプル分散液を滴下した。本測定法は粒径の測定再現性の点から前記濃度を8質量%±2質量%にすることが重要である。この濃度範囲であれば粒径に誤差は生じない。
チャンネルとしては、2.00μm以上2.52μm未満;2.52μm以上3.17μm未満;3.17μm以上4.00μm未満;4.00μm以上5.04μm未満;5.04μm以上6.35μm未満;6.35μm以上8.00μm未満;8.00μm以上10.08μm未満;10.08μm以上12.70μm未満;12.70μm以上16.00μm未満;16.00μm以上20.20μm未満;20.20μm以上25.40μm未満;25.40μm以上32.00μm未満;32.00μm以上40.30μm未満の13チャンネルを使用し、粒径2.00μm以上40.30μm未満の粒子を対象とした。
トナーの質量、及び個数を測定後、質量分布、個数分布を算出した。得られた質量分布及び個数分布から、トナーの質量平均粒径及び粒度分布を求めた。
数平均分子量(Mn)及び質量平均分子量(Mw)はGPC(gel permeation chromatography)によって以下の条件で測定した。
装置:GPC−150C(ウォーターズ社製)
カラム:KF801〜807(ショウデックス社製)
温度:40℃
溶媒:THF(テトラヒドロフラン)
流速:1.0ml/min
試料:濃度0.05〜0.6%の試料を0.1ml注入
[ポリエステル樹脂(A)の合成]
まず、ポリエステル樹脂A1〜A4の合成に用いるロジン化合物(フマル酸変性ロジン)を下記により合成した。
〔合成例(a):フマル酸変性ロジンの合成〕
分留間、還流冷却管、及び受器を装備した10L容のフラスコに、未精製トールロジン5312g(16モル)及びフマル酸928g(8モル)を加え、160℃から210℃に2時間かけて昇温し、210℃にて3時間反応させた後、更に210℃、4kPaの減圧下で蒸留を行い、ロジン化合物(フマル酸で変性された変性ロジン:「フマル酸変性ロジン」)を合成した。
下記表1に示すアルコール成分、無水トリメリット酸以外のカルボン酸成分及びエステル化触媒を、窒素導入管、脱水管、攪拌機、及び熱電対を装備した5L容の四つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気下、235℃で15時間縮重合反応させた後、235℃、8.0kPaにて1時間反応を行った。210℃まで冷却した後、表1に示す無水トリメリット酸を投入し、210℃、常圧(101.3kPa)にて1時間反応を行い、210℃、10kPaにて所望の軟化点まで反応を行って、ポリエステル樹脂A1〜A4を合成した。
なお、表1中、2−エチルへキサン酸錫(II)の表中における括弧内の数値はモル濃度を表す〔注1〕。また、ロジン化合物の含有量は、アルコール成分及びカルボン酸成分の総量に対する質量割合である〔注2〕。各ポリエステル樹脂A1〜A4の軟化点、ガラス転移温度、及び酸価について、結果を下記表1に併せて示した。
〔合成例(5)〜(8):ポリエステル樹脂B1〜B4の合成〕
下記表2に示すアルコール成分、無水トリメリット酸以外のカルボン酸成分、及びエステル化触媒を、窒素導入管、脱水管、攪拌器、及び熱電対を装備した5リットル容の四つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気下、230℃で10時間縮重合反応させた後、230℃、8kPaにて1時間反応を行った。220℃まで冷却した後、表2に示す無水トリメリット酸を投入し、1時間常圧(101.3kPa)で反応させた後に、220℃、20kPaにて所望の軟化点に達するまで反応を行ってポリエステル樹脂B1〜B4を合成した。 なお、表2中、BPA−PO〔*〕、BPF−PO〔**〕は下記を表す。
〔*〕BPA−PO:ビスフェノールAプロピレンオキシド付加物: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
〔**〕BPF−PO:ビスフェノールFプロピレンオキシド付加物: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)メタン
各ポリエステル樹脂B1〜B4の軟化点、ガラス転移温度、及び酸価について、結果を下記表2に併せて示した。
温度計及び攪拌機の付いたオートクレーブ反応槽中に、キシレン450質量部、低分子量ポリエチレン(三洋化成工業(株)製サンワックスLEL−400:軟化点128℃)100質量部を入れて充分溶解し、窒素置換後、スチレン755質量部、アクリロニトリル100質量部、アクリル酸ブチル45質量部、アクリル酸21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36質量部、及びキシレン130質量部の混合溶液を170℃で3時間滴下して重合し、更にこの温度で0.5時間保持した。次いで、脱溶剤を行い、数平均分子量:3,400、質量平均分子量:18,000、ガラス転移点:65.0℃、及びビニル系樹脂のSP値11.0(cal/cm3)1/2のグラフト重合体を得た。
(トナー1〜12の作製)
下記表3に示す結着樹脂、離型剤、着色剤、グラフト重合体の各原材料をそれぞれ処方に従ってへンシェルミキサー(三井三池化工機株式会社製、FM10B)を用いて予備混合した後、二軸混練機(株式会社池貝製、PCM−30)で100℃〜130℃の温度で溶融、混練した。得られた混練物は室温まで冷却後、ハンマーミルにて200μm〜300μmに粗粉砕した。次いで、超音速ジェット粉砕機ラボジェット(日本ニューマチック工業株式会社製)を用いて、質量平均粒径が8.2±0.3μmとなるように粉砕エアー圧を適宜調整しながら微粉砕した後、気流分級機(日本ニューマチック工業株式会社製、MDS−I)で、質量平均粒径が9.0±0.2μm、4μm以下の微粉量が10個数%以下となるようにルーバー開度を適宜調整しながら分級し、トナー母体粒子を得た。次いで、トナー母体粒子100質量部に対し、添加剤(HDK−2000、クラリアント株式会社製)1.3質量部をヘンシェルミキサーで撹拌混合し、トナー1〜12をそれぞれ製造した。なお、表3中の「部」は「質量部」を表す。
下記組成のコート材を10分間スターラーで分散してコート液を調製し、このコート液と、芯材(Cu−Znフェライト粒子、質量平均粒径=80μm)5,000質量部を流動床内に回転式底板ディスクと攪拌羽根を設けた旋回流を形成させながらコートを行うコーティング装置に投入して、コート液を芯材上に塗布した。得られた塗布物を電気炉で280℃、2時間焼成して、キャリアを作製した。
〈コート材組成〉
・トルエン:450質量部
・シリコーン樹脂(SR2400、東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製、
不揮発分50質量%):450質量部
・アミノシラン(SH6020、東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製)
:10質量部
・カーボンブラック:10質量部
前記作製したトナー1〜12を各5質量%と、上記で作製したキャリア95質量%を、容器が転動して攪拌される型式のターブラーミキサー(ウィリー・エ・バッコーフェン(WAB)社製)を用いて48rpmで5分間均一混合し帯電させ、それぞれ二成分現像剤1〜12を作製した。
上記で作製したキャリア1質量部に対し、前記作製したトナー3を10質量部、容器が転動して攪拌される型式のターブラーミキサー(ウィリー・エ・バッコーフェン(WAB)社製)を用いて48rpmで3分間均一混合した。
次に、実施例及び比較例のトナー1〜12について、以下のようにして現像ローラの防汚染性、画像濃度安定性、耐熱保存性、耐コールドオフセット性、耐ホットオフセット性、を評価した。結果を下記表4に示す。
なお、現像ローラの防汚染性、耐コールドオフセット性、耐ホットオフセット性に関しては、各実施例及び各比較例の現像剤1〜12及び補給用トナー1〜12、または補給用現像剤1を画像形成装置に装填して評価を行った。
ここで、画像形成装置としては、二成分現像方式、直接転写方式、加熱ローラ定着方式を採用した超高速デジタルレーザープリンターIPSiO SP9500Pro(株式会社リコー製、印刷速度156枚/分(A4サイズ横))に図2に示す現像装置を搭載した改造機を使用した。なお現像剤1〜12は現像剤収容部24に充填し、補給用トナー1〜12、補給用現像剤1は現像剤収容器230に充填した。
各現像剤を超高速デジタルレーザープリンターIPSiO SP9500Pro(株式会社リコー製)改造機に装填し、5%画像面積のチャートでの10万枚印刷後に、現像ローラ上の現像剤、トナーを除去し、白紙通紙部の現像ローラの汚れを目視評価し、現像ローラの防汚染性を評価した。
〔評価基準〕
◎:全く現像ローラが汚れない
○:目視では殆ど判別できない程の汚れが発生
△:僅かに気になる程度の汚れが発生(従来のトナー並)
×:明らかに問題となる汚れが発生使用が難しい程の汚れが発生
各現像剤を超高速デジタルレーザープリンターIPSiO SP9500Pro(株式会社リコー製)改造機に装填し、5%画像面積のチャートの10万枚印刷後に、ベタ画像の画像濃度を測定、評価した。
〔評価基準〕
○:画像濃度の低下が初期と比べ0.1未満
△:画像濃度の低下が初期と比べ0.1〜0.2未満(従来のトナー並)
×:画像濃度の低下が初期と比べ0.2以上
耐熱保存性は、針入度試験器(日科エンジニアリング株式会社製)を用いて測定した。
具体的には、各トナーを10g計量し、温度20℃〜25℃、40〜60%RHの環境下で30mlのガラス容器(スクリューバイアル)に入れ、蓋を閉めた。トナーを入れたガラス容器を200回タッピングした後、温度を50℃にセットした恒温槽に48時間放置した後、針入度試験器で針入度を測定し、下記の評価基準により耐熱保存性を評価した。針入度の値が大きいほど、耐熱保存性に優れる。
〔評価基準〕
○:針入度が20mm以上
△:針入度が15mm〜19mm(従来のトナー並)
×:針入度が14mm以下
各現像剤を超高速デジタルレーザープリンターIPSiO SP9500Pro(株式会社リコー製)に装填し、厚紙の転写紙(株式会社NBSリコー製、複写印刷用紙<135>)に、トナー付着量0.20±0.1mg/cm2の1cm角ベタ画像を作成し、スコッチメンディングテープ810(幅24mm、3M社製)をベタ画像上に添付し、テープ上から重さ1kgの金属ローラ(直径50mm、SUS製)を10mm/sの速度で転がしながら10往復させた。テープを10mm/sの速度で一定方向に剥がし、テープ剥離前後での画像濃度から下記数式(ii)を用いて画像残像率を求め、下記の評価基準により耐コールドオフセット性を評価した。
〔数式(ii)〕
画像残存率(%)=(剥離後の画像濃度/剥離前の画像濃度)×100
〔評価基準〕
◎:画像残存率が97%以上
○:画像残存率が92%以上97%未満
△:画像残存率が80%以上92%未満(従来のトナー並)
△:画像残存率が80%未満
各現像剤を超高速デジタルレーザープリンターIPSiO SP9500Pro(株式会社リコー製)に装填し、薄紙の転写紙(株式会社NBSリコー製、複写印刷用紙<55>)に、トナー付着量0.40±0.1mg/cm2の1cm角ベタ画像を作成し、定着ローラ温度を変化させて定着を行い、ホットオフセットの有無を目視評価し、ホットオフセットが発生しない上限温度を定着上限温度とし、下記基準で耐ホットオフセット性を評価した。
〔評価基準〕
◎:定着上限温度が240℃以上
○:定着上限温度が220℃以上240℃未満
△:定着上限温度が180℃以上220℃未満(従来のトナー並)
×:定着上限温度が180℃未満
つまり、本発明のトナー及び現像剤は、超高速画像形成システムにも対応可能なレベルで低温定着性と、耐オフセット性(耐ホットオフセット性)と、耐熱保存性とを両立し、更に、長期間に亘って画像濃度が安定しており、現像ローラ等への防汚染性に特筆した効果を有しているので、例えば、電子写真方式のプリトオンデマンド(POD)分野に対応可能な超高速プリントシステムなどに好適である。
1A 除電装置
11 静電潜像担持体(感光体)
12 帯電装置
13 露光装置
14 現像装置
16 転写装置
17 クリーニング装置
18 受像媒体
19 定着装置
(図2の符号の説明)
15a 補給口
22 現像ローラ
23 層厚規制部材
24 現像剤収容部
200 現像剤補給装置
221 搬送チューブ
223 スクリューポンプ
230 現像剤収容器
300 現像剤排出装置
330 回収容器
331 排出パイプ
Claims (13)
- 少なくともポリエステル樹脂(A)とポリエステル樹脂(B)を主成分とする結着樹脂、着色剤、離型剤、及びポリオレフィン系樹脂とビニル系樹脂とからなるグラフト重合体を含有してなるトナーであって、
前記ポリエステル樹脂(A)は、2価のアルコール化合物を含有するアルコール成分と、ロジン化合物を含有するカルボン酸成分との縮重合により得られるものであり、且つ該ロジン化合物が前記アルコール成分及び前記カルボン酸成分の総量中、5質量%以上含有され、
前記ポリエステル樹脂(B)は、下記一般式(1)で表されるビスフェノール化合物のアルキレンオキサイド付加物を少なくとも含む2価のアルコール化合物を含有するアルコール成分と、カルボン酸成分との縮重合により得られるものであることを特徴とするトナー。
[ただし、前記一般式(1)中、R1及びR2は、いずれも炭素数2〜4のアルキレン基であり、R3及びR4は、いずれも水素原子、炭素数1〜6の直鎖アルキル基、又は分岐状アルキル基であり、x及びyは、いずれも0以上の整数であり、その和は1〜16である。] - 前記ポリエステル樹脂(A)の縮重合に用いられるアルコール成分に含有される2価のアルコール化合物中、脂肪族ジオールが65モル%以上含まれることを特徴とする請求項1に記載のトナー。
- 前記脂肪族ジオールが、1,2−プロパンジオールであることを特徴とする請求項2に記載のトナー。
- 前記ポリエステル樹脂(A)の縮重合に用いられるカルボン酸成分として、芳香族ジカルボン酸化合物を含有す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。
- 前記ポリエステル樹脂(B)の縮重合に用いられるアルコール成分に含有される2価のアルコール化合物が、前記アルコール成分中80モル%以上含まれ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。
- 前記ポリエステル樹脂(A)の酸価が25mgKOH/g〜70mgKOH/gであり、且つ前記ポリエステル樹脂(B)の酸価が1mgKOH/g〜25mgKOH/g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。
- 前記ポリエステル樹脂(A)と、前記ポリエステル樹脂(B)との質量比〔(B)/(A)〕が、1/9〜6/4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。
- 請求項1乃至7のいずれかに記載のトナーと、キャリアとからなることを特徴とする現像剤。
- 少なくとも静電潜像担持体表面を帯電手段により帯電させる工程と、該静電潜像担持体表面に露光手段により静電潜像を形成する工程と、該静電潜像に現像手段によりトナーを用いてトナー像として現像する工程と、該現像されたトナー像を転写手段により記録媒体に転写する工程と、該転写されたトナー像を定着手段により定着する工程とを備えた画像形成方法であって、前記用いられるトナーが請求項1乃至7のいずれかに記載のトナーであることを特徴とする画像形成方法。
- 少なくとも静電潜像担持体表面を帯電手段により帯電させる工程と、該静電潜像担持体表面に露光手段により静電潜像を形成する工程と、該静電潜像に現像手段によりトナーとキャリアからなる現像剤を用いてトナー像として現像する工程と、該現像されたトナー像を転写手段により記録媒体に転写する工程と、該転写されたトナー像を定着手段により定着する工程とを備えた画像形成方法であって、前記用いられる現像剤が請求項8に記載の現像剤であることを特徴とする画像形成方法。
- 少なくとも静電潜像担持体と、該静電潜像担持体の表面を帯電する帯電手段、帯電された静電潜像担持体表面に露光を行い静電潜像を形成する露光手段、形成された静電潜像にトナーを用いて現像する現像手段、現像されたトナー像を記録媒体に転写させる転写手段、転写後に静電潜像担持体表面に残存したトナーを除去するクリーニング手段から選択される一つの手段と、が一体化した画像形成装置本体に着脱可能であるプロセスカートリッジであって、前記用いられるトナーが請求項1乃至7のいずれかに記載のトナーであることを特徴とするプロセスカートリッジ。
- 少なくとも静電潜像担持体と、該静電潜像担持体の表面を帯電する帯電手段、帯電された静電潜像担持体表面に露光を行い静電潜像を形成する露光手段、形成された静電潜像にトナーとキャリアからなる現像剤を用いて現像する現像手段、現像されたトナー像を記録媒体に転写させる転写手段、転写後に静電潜像担持体表面に残存したトナーを除去するクリーニング手段から選択される一つの手段と、が一体化した画像形成装置本体に着脱可能であるプロセスカートリッジであって、前記用いられる現像剤が請求項8に記載の現像剤であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
- 請求項1乃至7のいずれかに記載のトナーと、キャリアとを含有し、前記トナーは、前記キャリア1質量部に対して2〜50質量部含有されることを特徴とする補給用現像剤。
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