JP2011090212A - トナー及び現像剤並びに画像形成方法 - Google Patents

トナー及び現像剤並びに画像形成方法 Download PDF

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Teruki Kusahara
輝樹 草原
Akinori Saito
彰法 斉藤
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敏彦 唐戸
Shinzo Higuchi
信三 樋口
Hidekazu Kakinuma
秀和 柿沼
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【課題】帯電性に優れ、フィルミングがなく、転写性及び帯電安定性が良好であり、微小ドット再現性に優れた高品位な画質が得られるオイルレス乾式トナー及び現像剤、並びにこれらを用いた画像形成方法の提供。
【解決手段】有機溶媒中に、少なくともバインダー成分、着色剤、離型剤、及び変性層状無機鉱物を溶解乃至分散させてなる油相を、水系媒体中に乳化分散させつつトナー粒子を造粒させてなり、前記バインダー成分が、結着樹脂及び結着樹脂前駆体の少なくともいずれかを含有し、前記変性層状無機鉱物が、層状無機鉱物が有する層間のイオンの少なくとも一部を有機物イオンで変性した層状無機鉱物であり、前記油相及び前記水系媒体のいずれかが塩基性物質を含有し、前記乳化分散後にトナー粒子を濾過した後の水系媒体のpHが4.0〜8.0であるトナーとする。
【選択図】なし

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の静電複写プロセスの画像形成に用いられるトナー及び現像剤並びに該トナーを用いた画像形成方法に関する。
近年、市場からの高画質化に対する強い要求から、それに適した電子写真方式の画像形成装置、及びそれに使用するトナー及び現像剤の開発に拍車がかかっている。このような高画質化に対応したトナーとしては、粒径の揃ったトナーであることが必須である。トナーの粒径が揃い粒径分布がシャープになると、個々のトナー粒子の現像の際の挙動が揃って、微小ドット再現性が著しく向上する。
しかし、小粒径かつ粒子径の揃ったトナーは、クリーニング性が劣るという課題がある。特に、クリーニングレードでは均一かつ小粒径なトナーを安定的にクリーニングすることは困難である。そのような状況下、トナーの改良によってクリーニング性を改善する方法が種々提案されている。その中の一つとして、トナーを球形から異形に変える方法がある。この方法は、トナー形状を異形化することによって、トナーの粉体流動性を低下させクリーニングレードによってせき止めやすくするものである。ただし、トナーの異形の度合が大きくすぎると、現像の際などにトナーの挙動が不安定となり、微少ドット再現性が悪化するという問題がある。
このようにトナー形状を異形化することにより、確かにクリーニングに対するトナーの信頼性は向上するが、一方で定着の面で不具合が生じるようになった。即ち、トナーの形状を異形化すると、定着前の記録媒体上のトナー層における、トナーの充填密度が小さくなり、定着の際にトナー層中での熱伝導度が遅くなり、低温定着性が悪化してしまう。特に、定着の際の圧が従来に比べて小さい場合は、更に熱伝導度が悪くなり低温定着性が阻害されてしまう。
例えば特許文献1では、Wadell実用球形度が0.90〜1.00のポリエステルからなるトナーが提案されている。しかし、この提案では、実質的に球形トナーであるため、上述したトナーのクリーニング性に関する課題は解決されていない。
また、重合トナー工法には、懸濁重合法の他、異形化が比較的容易な乳化重合法や溶解懸濁法などがある。しかし、前記乳化重合法においても、スチレンモノマーの完全除去、乳化剤及び分散剤の除去は困難であり、昨今環境問題がクローズアップされるに至ってはますますトナーに対する課題は大きくなってきている。
また、トナー形状についても、凹凸状にすることにより、流動化剤として添加したシリカの凹部での付着が弱いこと、使用中の凹部へのシリカ移動が原因となって、トナーによる感光体汚染、定着ローラへのトナー付着が発生しやすくなる。
また、前記溶解懸濁法においては、低温定着が可能なポリエステル樹脂を使用できるメリットはあるが、オイルレス定着を達成するため、離型幅を広げるための高分子制御と生産の中で樹脂や着色剤を溶剤に溶解乃至分散する工程において高分子量成分を加えるため、液粘度が上がり、生産上の問題が発生しやすくなる。例えば特許文献2では、トナー表面形状を球形かつ凹凸形状にすることにより、クリーニング性の改善を図っているが、規則性のない不定形トナーであるため、帯電安定性に欠け、基本的な耐久性及び離型性を確保するための高分子量設計ができておらず、満足すべき品質のトナーは得られていない。
従来より、トナーの帯電を制御するため、帯電制御剤が多く添加されているが、結着樹脂としての熱可塑性樹脂に、着色剤、及び必要に応じて添加剤を添加したトナー組成物を溶融混練した後、粉砕及び分級することによりトナーを製造する粉砕法においては、(1)粒子径を小さくするには限界があり、高画質化が厳しくなること、(2)混練した後粉砕するため、各粒子内では均一に分散できるものの、粒子内の材料の配置を制御することが不可能であること、(3)帯電性を付与するために帯電制御剤の量を増加すると、フィルミング又は定着性への副作用が発生してしまうこと、などの不具合が生じる。
また最近では、例えば特許文献3〜6に示すように、層状無機鉱物における層間に存在するイオンの一部を有機物イオンで変性した変性層状無機鉱物を帯電制御剤として用いたトナーが提案されている。しかし、これらの提案においても、上記同様の問題点を抱えているのが現状である。
本発明は、従来における諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、帯電性に優れ、フィルミングがなく、転写性及び帯電安定性が良好であり、高品位な画質が得られるオイルレス乾式トナー及び現像剤、並びに該トナーを用いた画像形成方法を提供することを目的とする。
前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
<1> 有機溶媒中に、少なくともバインダー成分、着色剤、離型剤、及び変性層状無機鉱物を溶解乃至分散させてなる油相を、水系媒体中に乳化分散させつつトナー粒子を造粒させてなるトナーであって、
前記バインダー成分が、結着樹脂及び結着樹脂前駆体の少なくともいずれかを含有し、
前記変性層状無機鉱物が、層状無機鉱物が有する層間のイオンの少なくとも一部を有機物イオンで変性した層状無機鉱物であり、
前記油相及び前記水系媒体のいずれかが塩基性物質を含有し、
前記乳化分散後にトナー粒子を濾過した後の水系媒体のpHが4.0〜8.0であることを特徴とするトナーである。
<2> 乳化分散後にトナー粒子を濾過した後の水系媒体のpHが5.0〜7.5である前記<1>に記載のトナーである。
<3> 乳化分散後にトナー粒子を濾過した後の水系媒体のpHが6.0〜7.0である前記<1>から<2>のいずれかに記載のトナーである。
<4> 変性層状無機鉱物が、層状無機鉱物が有する層間のカチオンの少なくとも一部を有機物カチオンで変性した層状無機鉱物である前記<1>から<3>のいずれかに記載のトナーである。
<5> 変性層状無機鉱物を、乳化分散液中に固形分で0.1質量%〜5質量%含有している前記<1>から<4>のいずれかに記載のトナーである。
<6> 結着樹脂が、ポリエステル樹脂である前記<1>から<5>のいずれかに記載のトナーである。
<7> 結着樹脂におけるポリエステル樹脂の含有量が、50質量%〜100質量%である前記<6>に記載のトナーである。
<8> ポリエステル樹脂のテトラヒドロフラン可溶分の質量平均分子量が1,000〜30,000である前記<6>から<7>のいずれかに記載のトナーである。
<9> 結着樹脂の酸価が1.0mgKOH/g〜50.0mgKOH/gである前記<1>から<8>のいずれかに記載のトナーである。
<10> 結着樹脂のガラス転移温度が35℃〜65℃である前記<1>から<9>のいずれかに記載のトナーである。
<11> 結着樹脂前駆体が、変性ポリエステル系樹脂である前記<1>から<10>のいずれかに記載のトナーである。
<12> 結着樹脂前駆体が活性水素基を有する化合物と反応可能な部位を有し、該結着樹脂前駆体の重合体の質量平均分子量が3,000〜20,000である前記<1>から<11>のいずれかに記載のトナーである。
<13> トナーの平均円形度が0.94〜0.99である前記<1>から<12>のいずれかに記載のトナーである。
<14> トナーの体積平均粒径Dvが3μm〜7μmであり、体積平均粒径Dv/数平均粒径Dnが1.30以下である前記<1>から<13>のいずれかに記載のトナーである。
<15> 粒径が2μm以下の粒子の割合が1個数%〜20個数%である前記<1>から<14>のいずれかに記載のトナーである。
<16> トナーの酸価が0.5mgKOH/g〜40.0mgKOH/gである前記<1>から<15>のいずれかに記載のトナーである。
<17> トナーのガラス転移温度が40℃〜70℃である前記<1>から<16>のいずれかに記載のトナーである。
<18> 前記<1>から<17>のいずれかに記載のトナーと、キャリアとを含むことを特徴とする現像剤である。
<19> 静電潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成工程と、前記静電潜像を前記<1>から<17>のいずれかに記載のトナーを用いて現像して可視像を形成する現像工程と、前記可視像を記録媒体に転写する転写工程と、記録媒体に転写された転写像を定着させる定着工程とを少なくとも含むことを特徴とする画像形成方法である。
本発明のトナーは、油相を水系媒体中で分散乃至乳化して造粒される。前記油相中に変性層状無機鉱物を少なくとも含有する。トナーの造粒中において、前記変性層状無機鉱物は疎水性であるものの、層間イオンの種類や層間イオンの交換の量等によって、水相と油相(油相に関しては油相自体の極性によっても変化する)への親和性が変化する。
本発明においては、油相を水系媒体中で分散乃至乳化してトナー粒子を造粒する際に、該トナー粒子内部で表面付近に偏在して存在するのに好適なレベルまで層状無機鉱物の層間の有機イオンによる変性を行い、変性層状無機鉱物のトナーの表面付近の偏在を可能とする。変性層状無機鉱物は、油滴中の表面側へ移動が発生し、トナー表面へ偏在しやすくなるという特性を持つ。層間の有機イオンでの変性量が少ない場合には、層状無機鉱物の疎水性が不足し、層状無機鉱物の層間の剥離が困難になるため、トナー中での分散が困難となる。そこで、層状無機鉱物の有機イオンでの変性量を多くしたり、イオン種を変更したり、疎水性を上げるために表面処理を行った場合には、トナー内に均一に分散したりトナー中央部に偏在するという傾向がある。
一般に、トナーの帯電性は、トナー表面での帯電制御剤の影響が大きいと考えられており、トナー表面に変性層状無機鉱物を多く存在させることで十分な帯電性が得られる。
別の観点から述べると、トナー組成物を混練した後、粉砕する粉砕トナーでは混練により添加物は均一に分散され、トナー中に存在するので、帯電制御剤の表面偏在はほとんど起きない。その結果、表面偏在が可能となるトナーより帯電性で不利となる。
この点を解消するため、帯電制御剤の添加量を増やし、帯電性の効果を同様に得ようとすると、副作用として、定着性及びスペント性が発生し、十分な品質が得られない。
また、水系媒体中では、変性層状無機鉱物が表面配向できるため、少ない量で機能を十分発揮することができる。このことは定着性への影響を最小限にでき、水系媒体中でトナーを造粒させることができるため、小粒径化が可能となる。本発明は、油相を水系媒体中で分散乃至乳化して造粒するトナーであるため、水系媒体中での分散が可能となり、変性層状無機鉱物が十分に分散できる。
したがって、本発明においては、有機溶媒中に、少なくともバインダー成分、着色剤、離型剤、及び変性層状無機鉱物を溶解乃至分散させてなる油相を、水系媒体中に乳化分散させつつトナー粒子を造粒させてなり、
前記バインダー成分が、結着樹脂及び結着樹脂前駆体の少なくともいずれかを含有し、
前記変性層状無機鉱物が、層状無機鉱物が有する層間のイオンの少なくとも一部を有機物イオンで変性した層状無機鉱物であり、
前記油相及び前記水系媒体のいずれかが塩基性物質を含有し、
前記乳化分散後にトナー粒子を濾過した後の水系媒体のpHが4.0〜8.0であることが重要である。これにより、トナー異形化を抑制及び調製することができ、トナー表面の凹凸を調製し、理想的な形状に変化させることができ、転写性及び帯電性の良好なトナーを得ることができる。
本発明によると、従来における問題を解決することができ、帯電性に優れ、フィルミングがなく、転写性及び帯電安定性が良好であり、高品位な画質が得られるオイルレス乾式トナー及び現像剤、並びにこれらを用いた画像形成方法を提供することができる。
図1は、本発明で用いられるプロセスカートリッジの一例を示す概略説明図である。 図2は、本発明の画像形成方法に用いる画像形成装置一の例を示す概略説明図である。 図3は、本発明の画像形成方法に用いる画像形成装置の他の一例を示す概略説明図である。 図4は、本発明の画像形成方法に用いるタンデム型カラー画像形成装置の一例を示す概略説明図である。 図5は、図4に示す画像形成装置における一部拡大概略説明図である。
(トナー)
本発明のトナーは、有機溶媒中に、少なくともバインダー成分、着色剤、離型剤、及び変性層状無機鉱物を溶解乃至分散させてなる油相を、水系媒体中で乳化分散させつつトナー粒子を造粒させて得られる。
本発明においては、前記乳化分散後にトナー粒子を濾過した後の濾液(水系媒体)のpHは、4.0〜8.0であり、5.0〜7.5が好ましく、6.0〜7.0がより好ましい。
ここで、前記pHは、例えばpHメーターなどを用いて25℃で測定することができる。
前記油相及び前記水系媒体のいずれかが塩基性物質を含有する。前記塩基性物質としては、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、後述するアミン類(B)(例えばケチミン化合物)、アンモニア、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物、ナトリウムエトキシド等のアルコキシド化合物、などが挙げられる。
前記塩基性物質の前記油相又は前記水系媒体への添加量は、特に制限はなく、上記pH範囲を満たすように適宜選定することができる。
<変性層状無機鉱物>
前記変性層状無機鉱物における層状無機鉱物とは、厚み数nmの層が重ね合わさってできている層状の無機鉱物を意味する。
前記変性とは、層状無機鉱物の層間に存在するイオンに有機物イオンを導入することを意味し、例えば、特表2006−500605号公報、特表2006−503313号公報、及び特開2003−202708号公報などに記載されている。このことは、広義には、インターカレーションという。
前記層状無機鉱物としては、例えばスメクタイト族(モンモリロナイト、サポナイト等)、カオリン族(カオリナイト等)、マガディアイト、カネマイト、などが挙げられる。
前記変性層状無機鉱物は、その変性された層状構造により親水性が高い。そのため、層状無機鉱物を変性することなしに水系媒体中に分散して造粒するトナーに用いると、水系媒体中に層状無機鉱物が移行し、トナーを異形化することができないが、変性することにより、親水性が高くなって、造粒時に容易に異形化し、分散して微細化し、電荷調整機能を十分に発揮する。
このように、前記変性層状無機鉱物は、適度な疎水性を持つため、液滴界面に存在しやすくなることより、表面偏在し、帯電性を発揮できる。
前記変性層状無機鉱物は、トナー粒子の表面部分に特に多く存在し、電荷調節機能を果たすと共に、低温定着性にも貢献する。
前記変性層状無機鉱物としては、スメクタイト系の基本結晶構造を持つものを有機カチオンで変性したものが好ましい。また、前記層状無機鉱物の2価金属の一部を3価金属に置換することにより、金属アニオンを導入することができる。しかし、前記金属アニオンを導入すると親水性が高いため、前記金属アニオンの少なくとも一部を有機アニオンで変性した層状無機化合物が好ましい。
前記層状無機鉱物が有するイオンの少なくとも一部を有機物イオンで変性した層状無機鉱物の、有機物イオン変性剤としては、例えば第4級アルキルアンモニウム塩、フォスフォニウム塩やイミダゾリウム塩、などが挙げられる。これらの中でも、第4級アルキルアンモニウム塩が特に好ましい。前記第4級アルキルアンモニウムとしては、例えばトリメチルステアリルアンモニウム、ジメチルステアリルベンジルアンモニウム、ジメチルオクタデシルアンモニウム、オレイルビス(2−ヒドロキシエチル)メチルアンモニウム、などが挙げられる。
前記有機物イオン変性剤としては、分岐、非分岐又は環状アルキル(C1〜C44)、アルケニル(C1〜C22)、アルコキシ(C8〜C32)、ヒドロキシアルキル(C2〜C22)、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド等を有する硫酸塩、スルフォン酸塩、カルボン酸塩、又はリン酸塩などが挙げられる。これらの中でも、エチレンオキサイド骨格を持ったカルボン酸が特に好ましい。
層状無機鉱物を少なくとも一部を有機物イオンで変性することにより、適度な疎水性を持ち、トナー材料を含む油相が非ニュートニアン粘性を持ち、トナーを異形化することができる。
このとき、前記変性層状無機鉱物を、分散液中に固形分で0.1質量%〜5質量%含有していることがより好ましい。前記含有量が、0.1質量%未満であると、トナー帯電性能への効果が低下することがあり、5質量%を超えると、定着性能が悪化することがある。
前記変性層状無機鉱物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばモンモリロナイト、ベントナイト、ヘクトライト、アタパルジャイト、セピオライト、又はこれらの混合物、などが挙げられる。これらの中でも、トナー特性に影響を与えず、容易に粘度調整ができ、添加量を少量にできることから、有機変性モンモリロナイト又はベントナイトが好ましい。
一部を有機カチオンで変性した層状無機鉱物の市販品としては、例えばBentone 3、Bentone 38、Bentone 38V(以上、レオックス社製);チクソゲルVP(United catalyst社製);クレイトン34、クレイトン40、クレイトンXL(以上、サザンクレイ社製)等のクオタニウム18ベントナイト;Bentone 27(レオックス社製);チクソゲルLG(United catalyst社製);クレイトンAF、クレイトンAPA(以上、サザンクレイ社製)等のステアラルコニウムベントナイト;クレイトンHT、クレイトンPS(以上、サザンクレイ社製)等のクオタニウム18/ベンザルコニウムベントナイト、などが挙げられる。これらの中でも、クレイトンAF、クレイトンAPAが特に好ましい。
また、一部を有機アニオンで変性した層状無機鉱物としては、例えばDHT−4A(協和化学工業株式会社製)を下記一般式(1)で表される有機アニオンで変性させたものが特に好ましい。前記一般式(1)で表される有機アニオンとしては、例えばハイテノール330T(第一工業製薬株式会社製)などが挙げられる。
一般式(1): R(OROSO
ただし、前記一般式(1)中、Rは、炭素数13を有するアルキル基を表す。Rは、炭素数2〜6を有するアルキレン基を表す。nは、2〜10の整数を表し、Mは、1価の金属元素を表す。
<バインダー成分>
前記バインダー成分としては、結着樹脂及び結着樹脂前駆体の少なくともいずれかを含有し、前記結着樹脂と前記結着樹脂前駆体を併用することが好ましい。
<<結着樹脂前駆体>>
前記結着樹脂前駆体は、変性ポリエステル系樹脂であることが好ましく、活性水素基含有化合物と反応可能な部位を有する変性ポリエステル系樹脂であることがより好ましい。
−活性水素基含有化合物−
前記活性水素基含有化合物は、水系媒体での造粒過程で、前記活性水素基含有化合物と反応可能なポリエステルが伸長反応、架橋反応等する際の伸長剤、架橋剤等として作用する。
前記活性水素基含有化合物としては、活性水素基を有していれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記活性水素基含有化合物と反応可能な変性ポリエステルがイソシアネート基含有変性ポリエステル(A)である場合には、該イソシアネート基含有変性ポリエステル(A)と伸長反応、架橋反応等の反応により高分子量化可能な点で、アミン類(B)が好適である。
前記活性水素基としては、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、水酸基(アルコール性水酸基又はフェノール性水酸基)、アミノ基、カルボキシル基、メルカプト基、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。これらの中でも、アルコール性水酸基、が特に好ましい。
前記アミン類(B)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、ジアミン(B1)、3価以上のポリアミン(B2)、アミノアルコール(B3)、アミノメルカプタン(B4)、アミノ酸(B5)、前記B1〜B5のアミノ基をブロックしたもの(B6)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。これらの中でも、ジアミン(B1)、ジアミン(B1)と少量の3価以上のポリアミン(B2)との混合物が特に好ましい。
前記ジアミン(B1)としては、例えば、芳香族ジアミン、脂環式ジアミン、脂肪族ジアミン、等が挙げられる。該芳香族ジアミンとしては、例えば、フェニレンジアミン、ジエチルトルエンジアミン、4,4’ジアミノジフェニルメタン等が挙げられる。該脂環式ジアミンとしては、例えば、4,4’−ジアミノ−3,3’ジメチルジシクロヘキシルメタン、ジアミンシクロヘキサン、イソホロンジアミン等が挙げられる。該脂肪族ジアミンとしては、例えば、エチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン等が挙げられる。
前記3価以上のポリアミン(B2)としては、例えば、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、等が挙げられる。
前記アミノアルコール(B3)としては、例えば、エタノールアミン、ヒドロキシエチルアニリン、等が挙げられる。
前記アミノメルカプタン(B4)としては、例えば、アミノエチルメルカプタン、アミノプロピルメルカプタン、等が挙げられる。
前記アミノ酸(B5)としては、例えば、アミノプロピオン酸、アミノカプロン酸、等が挙げられる。
前記B1〜B5のアミノ基をブロックしたもの(B6)としては、例えば、前記(B1)から(B5)のいずれかのアミン類とケトン類(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等)から得られるケチミン化合物、オキサゾリゾン化合物、等が挙げられる。
なお、前記活性水素基含有化合物と前記活性水素基含有化合物と反応可能な変性ポリエステルとの伸長反応、架橋反応等を停止させるには、反応停止剤を用いることができる。該反応停止剤を用いると、前記接着性基材の分子量等を所望の範囲に制御することができる点で好ましい。該反応停止剤としては、モノアミン(ジエチルアミン、ジブチルアミン、ブチルアミン、ラウリルアミン等)、又はこれらをブロックしたもの(ケチミン化合物)、などが挙げられる。
前記アミン類(B)と、前記イソシアネート基含有変性ポリエステル(A)との混合比率としては、前記イソシアネート基含有変性ポリエステル(A)中のイソシアネート基[NCO]と、前記アミン類(B)中のアミノ基[NHx]の混合当量比([NCO]/[NHx])が、1/3〜3/1であるのが好ましく、1/2〜2/1であるのがより好ましく、1/1.5〜1.5/1であるのが特に好ましい。
前記混合当量比([NCO]/[NHx])が、1/3未満であると、低温定着性が低下することがあり、3/1を超えると、前記変性ポリエステルの分子量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化することがある。
−変性ポリエステル樹脂−
活性水素基含有化合物と反応可能な変性ポリエステル樹脂(以下「ポリエステルプレポリマー」と称することがある)における前記活性水素基含有化合物と反応可能な部位としては、特に制限はなく、公知の置換基等の中から適宜選択することができるが、例えば、イソシアネート基、エポキシ基、カルボン酸、酸クロリド基、等が挙げられる。これらは、1種単独で含まれていてもよいし、2種以上が含まれていてもよい。これらの中でも、イソシアネート基が特に好ましい。
前記変性ポリエステル樹脂の中でも、高分子成分の分子量を調節し易く、乾式トナーにおけるオイルレス低温定着特性、特に定着用加熱媒体への離型オイル塗布機構のない場合でも良好な離型性及び定着性を確保できる点で、ウレア結合生成基含有ポリエステル樹脂(RMPE)であるのが特に好ましい。
前記ウレア結合生成基としては、例えば、イソシアネート基、等が挙げられる。前記ウレア結合生成基含有ポリエステル樹脂(RMPE)における該ウレア結合生成基が該イソシアネート基である場合、該ポリエステル樹脂(RMPE)としては、前記イソシアネート基含有ポリエステルプレポリマー(A)等が特に好適に挙げられる。
前記イソシアネート基含有ポリエステルプレポリマー(A)の骨格としては、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、ポリオール(PO)とポリカルボン酸(PC)との重縮合物である活性水素基含有ポリエステルをポリイソシアネート(PIC)と反応させてなるもの、前記ポリオール(PO)とポリカルボン酸(PC)との重縮合物と、環状エステルとを開環付加重合し活性水素基含有ポリエステルとし、次いでポリイソシアネート(PIC)と反応させてなるものなどが挙げられる。
前記ポリオール(PO)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、ジオール(DIO)、3価以上のポリオール(TO)、ジオール(DIO)と3価以上のポリオール(TO)との混合物、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。これらの中でも、前記ジオール(DIO)単独、又は前記ジオール(DIO)と少量の前記3価以上のポリオール(TO)との混合物、等が好ましい。
前記ジオール(DIO)としては、例えば、アルキレングリコール、アルキレンエーテルグリコール、脂環式ジオール、脂環式ジオールのアルキレンオキサイド付加物、ビスフェノール類、ビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物、などが挙げられる。
前記アルキレングリコールとしては、炭素数2〜12のものが好ましく、例えば、エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール等が挙げられる。前記アルキレンエーテルグリコールとしては、例えば、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール等が挙げられる。前記脂環式ジオールとしては、例えば、1,4−シクロヘキサンジメタノール、水素添加ビスフェノールA等が挙げられる。前記脂環式ジオールのアルキレンオキサイド付加物としては、例えば、前記脂環式ジオールに対し、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド等のアルキレンオキサイドを付加物したもの等が挙げられる。前記ビスフェノール類としては、例えば、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS等が挙げられる。前記ビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物としては、例えば、前記ビスフェノール類に対し、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド等のアルキレンオキサイドを付加したもの等が挙げられる。
これらの中でも、炭素数2〜12のアルキレングリコール、ビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物等が好ましく、ビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物、ビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物と炭素数2〜12のアルキレングリコールとの混合物が特に好ましい。
前記3価以上のポリオール(TO)としては、3〜8価又はそれ以上のものが好ましく、例えば、3価以上の多価脂肪族アルコール、3価以上のポリフェノール類、3価以上のポリフェノール類のアルキレンオキサイド付加物、等が挙げられる。前記3価以上の多価脂肪族アルコールとしては、例えば、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトール等が挙げられる。
前記3価以上のポリフェノール類としては、例えば、トリスフェノールPA、フェノールノボラック、クレゾールノボラック等が挙げられる。
前記3価以上のポリフェノール類のアルキレンオキサイド付加物としては、例えば、前記3価以上のポリフェノール類に対し、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド等のアルキレンオキサイドを付加物したもの等が挙げられる。
前記ジオール(DIO)と前記3価以上のポリオール(TO)との混合物における、前記ジオール(DIO)と前記3価以上のポリオール(TO)との混合質量比(DIO:TO)としては、100:0.01〜10が好ましく、100:0.01〜1がより好ましい。
前記ポリカルボン酸(PC)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、ジカルボン酸(DIC)、3価以上のポリカルボン酸(TC)、ジカルボン酸(DIC)と3価以上のポリカルボン酸との混合物、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。これらの中でも、ジカルボン酸(DIC)単独、又はDICと少量の3価以上のポリカルボン酸(TC)との混合物が好ましい。
前記ジカルボン酸としては、例えば、アルキレンジカルボン酸、アルケニレンジカルボン酸、芳香族ジカルボン酸、等が挙げられる。
前記アルキレンジカルボン酸としては、例えば、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸等が挙げられる。
前記アルケニレンジカルボン酸としては、炭素数4〜20のものが好ましく、例えば、マレイン酸、フマル酸等が挙げられる。
前記芳香族ジカルボン酸としては、炭素数8〜20のものが好ましく、例えば、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸等が挙げられる。
これらの中でも、炭素数4〜20のアルケニレンジカルボン酸、炭素数8〜20の芳香族ジカルボン酸が好ましい。
前記3価以上のポリカルボン酸(TO)としては、3〜8価又はそれ以上のものが好ましく、例えば、芳香族ポリカルボン酸、等が挙げられる。
前記芳香族ポリカルボン酸としては、炭素数9〜20のものが好ましく、例えば、トリメリット酸、ピロメリット酸等が挙げられる。
前記ポリカルボン酸(PC)としては、前記ジカルボン酸(DIC)、前記3価以上のポリカルボン酸(TC)、及び、前記ジカルボン酸(DIC)と前記3価以上のポリカルボン酸との混合物、から選択されるいずれかの酸無水物又は低級アルキルエステル物を用いることもできる。
前記低級アルキルエステルとしては、例えば、メチルエステル、エチルエステル、イソプロピルエステル等が挙げられる。
前記ジカルボン酸(DIC)と前記3価以上のポリカルボン酸(TC)との混合物における前記ジカルボン酸(DIC)と前記3価以上のポリカルボン酸(TC)との混合質量比(DIC:TC)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、100:0.01〜10が好ましく、100:0.01〜1がより好ましい。
前記ポリオール(PO)とポリカルボン酸(PC)とを重縮合反応させる際の混合比率としては、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、前記ポリオール(PO)における水酸基[OH]と、前記ポリカルボン酸(PC)におけるカルボキシル基[COOH]との当量比([OH]/[COOH])は、2/1〜1/1であるのが好ましく、1.5/1〜1/1であるのがより好ましく、1.3/1〜1.02/1であるのが特に好ましい。
前記ポリオール(PO)の前記イソシアネート基含有ポリエステルプレポリマー(A)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るが、例えば、0.5質量%〜40質量%が好ましく、1質量%〜30質量%がより好ましく、2質量%〜20質量%が特に好ましい。
前記含有量が、0.5質量%未満であると、耐ホットオフセット性が悪化し、トナーの耐熱保存性と低温定着性とを両立させることが困難になることがあり、40質量%を超えると、低温定着性が悪化することがある。
前記ポリイソシアネート(PIC)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、脂肪族ポリイソシアネート、脂環式ポリイソシアネート、芳香族ジイソシアネート、芳香脂肪族ジイソシアネート、イソシアヌレート類、これらをフェノール誘導体、オキシム、カプロラクタム等でブロックしたもの、などが挙げられる。前記脂肪族ポリイソシアネートとしては、例えば、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、2,6−ジイソシアナトメチルカプロエート、オクタメチレンジイソシアネート、デカメチレンジイソシアネート、ドデカメチレンジイソシアネート、テトラデカメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサンジイソシアネート、テトラメチルヘキサンジイソシアネート等が挙げられる。前記脂環式ポリイソシアネートとしては、例えば、イソホロンジイソシアネート、シクロヘキシルメタンジイソシアネート等が挙げられる。前記芳香族ジイソシアネートとしては、例えば、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、1,5−ナフチレンジイソシアネート、ジフェニレン−4,4’−ジイソシアネート、4,4’−ジイソシアナト−3,3‘−ジメチルジフェニル、3−メチルジフェニルメタン−4,4’−ジイソシアネート、ジフェニルエーテル−4,4’−ジイソシアネート等が挙げられる。前記芳香脂肪族ジイソシアネートとしては、例えば、α,α,α’,α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネート等が挙げられる。前記イソシアヌレート類としては、例えば、トリス−イソシアナトアルキル−イソシアヌレート、トリイソシアナトシクロアルキル−イソシアヌレート等が挙げられる。
前記ポリイソシアネート(PIC)と、前記活性水素基含有ポリエステル樹脂(例えば水酸基含有ポリエステル樹脂)とを反応させる際の混合比率としては、該ポリイソシアネート(PIC)におけるイソシアネート基[NCO]と、該水酸基含有ポリエステル樹脂における水酸基[OH]との混合当量比([NCO]/[OH])は、5/1〜1/1であるのが好ましく、4/1〜1.2/1であるのがより好ましく、3/1〜1.5/1であるのが特に好ましい。
前記イソシアネート基[NCO]が、5を超えると、低温定着性が悪化することがあり、1未満であると、耐オフセット性が悪化することがある。
前記ポリイソシアネート(PIC)の前記イソシアネート基含有ポリエステルプレポリマー(A)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るが、例えば、0.5質量%〜40質量%が好ましく、1質量%〜30質量%がより好ましく、2質量%〜20質量%が更に好ましい。
前記含有量が、0.5質量%未満であると、耐ホットオフセット性が悪化し、耐熱保存性と低温定着性とを両立させることが困難になることがあり、40質量%を超えると、低温定着性が悪化することがある。
前記イソシアネート基含有ポリエステルプレポリマー(A)の1分子当たりに含まれるイソシアネート基の平均数としては、1以上が好ましく、1.2〜5がより好ましく、1.5〜4が更に好ましい。
前記イソシアネート基の平均数が、1未満であると、前記ウレア結合生成基で変性されているポリエステル樹脂(RMPE)の分子量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化することがある。
前記活性水素基含有化合物と反応可能な重合体の質量平均分子量(Mw)としては、テトラヒドロフラン(THF)可溶分のGPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィ)による分子量分布で、3,000〜20,000が好ましい。前記質量平均分子量(Mw)が、3,000未満であると、耐熱保存性が悪化することがあり、20,000を超えると、低温定着性が悪化することがある。
前記ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)による分子量分布の測定は、例えば、以下のようにして行うことができる。
まず、40℃のヒートチャンバー中でカラムを安定させる。この温度でカラム溶媒としてテトラヒドロフラン(THF)を毎分1mlの流速で流し、試料濃度を0.05〜0.6質量%に調整した樹脂のテトラヒドロフラン試料溶液を50〜200μl注入して測定する。前記試料における分子量の測定に当たっては、試料の有する分子量分布を数種の単分散ポリスチレン標準試料により作成された検量線の対数値とカウント数との関係から算出する。前記検量線作成用の標準ポリスチレン試料としては、Pressure Chemical Co.又は東洋ソーダ工業株式会社製の分子量が6×10、2.1×10、4×10、1.75×10、1.1×10、3.9×10、8.6×10、2×10、及び4.48×10のものを用い、少なくとも10点程度の標準ポリスチレン試料を用いることが好ましい。なお、前記検出器としては、RI(屈折率)検出器を用いることができる。
前記活性水素基含有化合物と反応可能な変性ポリエステル樹脂の、前記バインダー成分に対する質量比率は、5質量%〜30質量%が好ましく、10質量%〜25質量%がより好ましい。前記質量比率が、5質量%未満であると、耐オフセット性が悪化し、トナーの耐熱保存性と低温定着性とを両立させることが困難となることがあり、30質量%を超えると、低温定着性が悪化することがある。
<<結着樹脂>>
前記結着樹脂としては、未変性ポリエステル樹脂であることが好ましい。前記変性ポリエステル樹脂と前記未変性ポリエステル樹脂を併用することで、低温定着性及びフルカラー画像形成装置に用いた場合の光沢性が向上し、単独で使用するより好ましい。
前記結着樹脂における前記未変性ポリエステル樹脂の含有量は、50質量%〜100質量%であることが好ましい。
前記未変性ポリエステル樹脂としては、前記ウレア結合で変性されたポリエステル(UMPE)のポリエステル成分と同様なポリオールPOとポリカルボン酸PCとの重縮合物などが挙げられる。好ましいものもUMPEの場合と同様である。
前記未変性ポリエステル樹脂のテトラヒドロフラン可溶分の質量平均分子量は、1,000〜30,000であることが好ましい。
前記未変性ポリエステル樹脂の数平均分子量(Mn)は、1,000〜10,000が好ましく、1,500〜6,000がより好ましい。また、UMPEに対しては、無変性のポリエステルだけでなく、ウレア結合以外の化学結合で変性されているもの、例えばウレタン結合で変性されているものも併用することができる。UMPEとPEは少なくとも一部が相溶していることが低温定着性、耐ホットオフセット性の面で好ましい。従って、UMPEのポリエステル成分とPEは類似の組成が好ましい。PEを含有させる場合のUMPEとPEの質量比は、5/95〜80/20が好ましく、5/95〜30/70がより好ましく、5/95〜25/75が更に好ましく、7/93〜20/80が特に好ましい。前記UMPEの質量比が、5%未満であると、耐ホットオフセット性が悪化するとともに、耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になることがある。
前記結着樹脂としての未変性ポリエステル樹脂の水酸基価は、5mgKOH/g以上であることが好ましい。
前記結着樹脂としての未変性ポリエステル樹脂の酸価は、1.0mgKOH/g〜50.0mgKOH/gが好ましく、1.0mgKOH/g〜30.0mgKOH/gがより好ましい。前記酸価を持たせることで負帯電性となりやすく、更には紙への定着時に紙とトナーの親和性が良好であり、低温定着性が向上する。一方、前記酸価が、50.0mgKOH/gを超えると、帯電の安定性特に環境変動に対し悪化傾向がある。重合反応においては酸価がふれると、造粒工程でのぶれにつながり、乳化における制御が難しくなる。
−酸価の測定方法−
JIS K0070−1992に記載の測定方法に準拠して以下の条件で測定を行う。
・試料調製:ポリエステル0.5g(酢酸エチル可溶成分では0.3g)をトルエン120mlに添加して室温(23℃)で約10時間撹拌して溶解する。更にエタノール30mlを添加して試料溶液とする。
測定は、電位差自動手滴定装置(DL―53 Titrator、メトラー・トレンド社製)にて計算することができるが、具体的には次のように計算する。
あらかじめ標定されたN/10苛性カリ〜アルコール溶液で滴定し、アルコールカリ液の消費量から次の計算で酸価を求める。
酸価=KOH(ml数)×N×56.1/試料質量
(ただしNはN/10KOHのファクター)
−水酸基価の測定方法−
試料0.5gを100mlのメスフラスコに精秤し、これにアセチル化試薬5mlを正しく加える。その後100℃±5℃の浴中に浸して加熱する。1〜2時間後フラスコを浴から取り出し、放冷後水を加えて振り動かして無水酢酸を分解する。更に分解を完全にするため再びフラスコを浴中で10分間以上加熱し放冷後、有機溶剤でフラスコの壁を良く洗う。この液を前記電極を用いてN/2水酸化カリウムエチルアルコール溶液で電位差滴定を行い、水酸基価を求める(JIS K0070−1966に準ずる)。
前記結着樹脂としての未変性ポリエステル樹脂のガラス転移温度は、35℃〜65℃であることが好ましい。前記ガラス転移温度が、35℃未満であると、トナーの耐熱性が悪化することがあり、65℃を超えると、低温定着性が不十分となることがある。
前記ガラス転移温度は、理学電機株式会社製のRigaku THRMOFLEX TG8110により、昇温速度10℃/minの条件で測定できる。
ここで、ガラス転移温度(Tg)の測定方法について概説する。Tgを測定する装置として、理学電機株式会社製TG−DSCシステムTAS−100を使用した。
まず、試料約10mgをアルミニウム製試料容器に入れ、それをホルダユニットに載せ、電気炉中にセットする。次に、室温から昇温速度10℃/minで150℃まで加熱した後、150℃で10min間放置し、室温まで試料を冷却して10分間放置、窒素雰囲気下で再度150℃まで昇温速度10℃/minで加熱してDSC測定を行った。ガラス転移温度(Tg)は、TAS−100システム中の解析システムを用いて、Tg近傍の吸熱カーブの接線とベースラインとの接点から算出できる。
本発明において、前記バインダー成分のガラス転移点(Tg)は、40℃〜70℃が好ましく、40℃〜60℃がより好ましい。前記ガラス転移温度が、40℃未満であると、トナーの耐熱性が悪化することがあり、70℃を超えると、低温定着性が不十分となることがある。ウレア変性ポリエステル樹脂等の変性ポリエステルの共存により、本発明の乾式トナーにおいては、公知のポリエステル系トナーと比較して、ガラス転移温度が低くても耐熱保存性が良好な傾向を示す。
<離型剤>
前記離型剤としてのロウ類及びワックス類としては、カルナバワックス、綿ロウ、木ロウ、ライスワックス等の植物系ワックス;ミツロウ、ラノリン等の動物系ワックス;オゾケライト、セルシン等の鉱物系ワックス;パラフィン、マイクロクリスタリン、ペトロラタム等の石油ワックス、などが挙げられる。
これら天然ワックスの外に、フィッシャー・トロプシュワックス、ポリエチレンワックス等の合成炭化水素ワックス;エステル、ケトン、エーテル等の合成ワックスなどが挙げられる。
更に、12−ヒドロキシステアリン酸アミド、ステアリン酸アミド、無水フタル酸イミド、塩素化炭化水素等の脂肪酸アミド、低分子量の結晶性高分子樹脂であるポリn−ステアリルメタクリレート、ポリn−ラウリルメタクリレート等のポリアクリレートのホモ重合体あるいは共重合体(例えば、n−ステアリルアクリレート−エチルメタクリレートの共重合体等)等、側鎖に長いアルキル基を有する結晶性高分子なども用いることができる。
前記離型剤の前記トナーにおける含有量は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、1質量%〜10質量%であることが好ましい。前記含有量が、1質量%未満であると、求める離型性が得られず、定着性が悪化することがあり、10質量%超えると、フィルミング等の問題が生じることがある。
本発明のトナーに用いるワックスとしては、融点が50℃〜120℃の低融点のワックスが、バインダー樹脂との分散の中でより離型剤として効果的に定着ローラとトナー界面との間で働き、これにより定着ローラにオイルの如き離型剤を塗布することなく高温耐オフセットに対し効果を示す。
前記ワックスの融点は、例えば示差走査熱量計(DSC)による最大吸熱ピークとした。
<着色剤>
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、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。
前記着色剤の前記トナーにおける含有量は、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、1質量%〜15質量%が好ましく、3質量%〜10質量%がより好ましい。前記含有量が、1質量%未満であると、トナーの着色力の低下が見られ、15質量%を超えると、トナー中での顔料の分散不良が起こり、着色力の低下、及びトナーの電気特性の低下を招くことがある。
前記着色剤は、樹脂と複合化されたマスターバッチとして使用してもよい。該樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、ポリエステル樹脂、スチレン又はその置換体の重合体、スチレン系共重合体、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、エポキシ樹脂、エポキシポリオール樹脂、ポリウレタン、ポリアミド、ポリビニルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、脂肪族炭化水素樹脂、脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックス、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。
前記スチレン又はその置換体の重合体としては、例えば、ポリエステル樹脂、ポリスチレン、ポリp−クロロスチレン、ポリビニルトルエン、等が挙げられる。前記スチレン系共重合体としては、例えば、スチレン−p−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン−α−クロ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−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−アクリロニトリル−インデン共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体、等が挙げられる。
前記マスターバッチは、前記マスターバッチ用樹脂と、前記着色剤とを高せん断力をかけて混合又は混練させて製造することができる。この際、着色剤と樹脂の相互作用を高めるために、有機溶剤を添加することが好ましい。また、いわゆるフラッシング法も着色剤のウエットケーキをそのまま用いることができ、乾燥する必要がない点で好適である。このフラッシング法は、着色剤の水を含んだ水性ペーストを樹脂と有機溶剤とともに混合又は混練し、着色剤を樹脂側に移行させて水分及び有機溶剤成分を除去する方法である。前記混合又は混練には、例えば三本ロールミル等の高せん断分散装置が好適に用いられる。
−外添剤−
本発明で得られたトナーの流動性や現像性、帯電性を補助するために外添剤が用いられているが、該外添剤としては、無機微粒子を好ましく用いることができる。
前記無機微粒子の一次粒子径は、5nm〜2μmであることが好ましく、5nm〜500nmであることが好ましい。また、BET法による比表面積は、20m/g〜500m/gであることが好ましい。
前記無機微粒子の使用割合は、トナーに対し0.01質量%〜5質量%であることが好ましく、0.01質量%〜2.0質量%であることが好ましい。
前記無機微粒子としては、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、酸化スズ、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ペンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、などが挙げられる。これらの中でも、流動性付与剤としては、疎水性シリカ微粒子と疎水性酸化チタン微粒子を併用するのが好ましい。特に両微粒子の平均粒径が50mμ以下のものを使用して攪拌混合を行った場合、トナーとの静電力、ファンデルワールス力は格段に向上することより、所望の帯電レベルを得るために行われる現像機内部の攪拌混合によっても、トナーから流動性付与剤が脱離することなく、ホタルなどが発生しない良好な画像品質が得られて、更に転写残トナーの低減が図られる。
前記酸化チタン微粒子は、環境安定性、画像濃度安定性に優れている反面、帯電立ち上がり特性の悪化傾向にあることより、酸化チタン微粒子の添加量がシリカ微粒子の添加量よりも多くなると、副作用の影響が大きくなることが考えられる。しかし、疎水性シリカ微粒子及び疎水性酸化チタン微粒子の添加量が0.3質量%〜1.5質量%の範囲では、帯電立ち上がり特性が大きく損なわれず、所望な帯電立ち上がり特性が得られ、コピーの繰り返しを行っても、安定した画像品質が得られて、トナー吹きも抑制できる。
<トナーの製造方法>
以下、本発明におけるトナーの製造方法について説明する。ここでは、好ましい製造方法について示すが、これに限るものではない。
前記トナー製造方法としては、トナー材料の溶解乃至分散液を水系媒体中に乳化乃至分散させて乳化乃至分散液を調製した後トナーを造粒することによるものであり、以下の工程(1)〜(6)よりなる。
(1)トナー材料の溶解乃至分散液の調製
前記トナー材料の溶解乃至分散液は、前記トナー材料を有機溶剤に溶解乃至分散させてなる。
前記トナー材料としては、トナーを形成可能である限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、バインダー成分(結着樹脂及び/又は結着樹脂前駆体)、着色剤、離型剤、及び変性層状無機鉱物を少なくとも含み、更に必要に応じて、帯電制御剤等のその他の成分を含んでなる。
前記結着樹脂としては、未変性ポリエステル樹脂が好ましい。
前記結着樹脂前駆体としては、変性ポリエステル系樹脂であることが好ましく、活性水素基含有化合物と反応可能な部位を有する変性ポリエステル系樹脂であることがより好ましい。
前記トナー材料の溶解乃至分散液は、前記トナー材料を前記有機溶剤に溶解乃至分散させて調製することで得られる。なお、前記有機溶剤は、トナーの造粒時乃至造粒後に除去される。
前記有機溶剤としては、前記トナー材料を溶解乃至分散可能な溶媒であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、除去の容易性の点で沸点が150℃未満の揮発性のものが好ましく、例えば、トルエン、キシレン、ベンゼン、四塩化炭素、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、1,1,2−トリクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロホルム、モノクロロベンゼン、ジクロロエチリデン、酢酸メチル、酢酸エチル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、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。これらの中でも、トルエン、キシレン、ベンゼン、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、クロロホルム、四塩化炭素が好ましく、酢酸エチルが特に好ましい。
前記有機溶剤の使用量としては、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、前記トナー材料100質量部に対し、40質量部〜300質量部が好ましく、60質量部〜140質量部がより好ましく、80質量部〜120質量部が更に好ましい。
なお、前記トナー材料の中で、前記活性水素基含有化合物と反応可能な部位を有する変性ポリエステル系樹脂以外の成分は、後述する水系媒体の調製において、該水系媒体中に添加混合してもよいし、あるいは、前記トナー材料の溶解乃至分散液を前記水系媒体に添加する際に、該溶解乃至分散液と共に前記水系媒体に添加してもよい。
(2)水系媒体の調製
前記水系媒体としては、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、水、該水と混和可能な溶剤、これらの混合物、などが挙げられるが、これらの中でも、水が特に好ましい。
前記水と混和可能な溶剤としては、前記水と混和可能であれば特に制限はなく、例えば、アルコール、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、セルソルブ類、低級ケトン類、などが挙げられる。
前記アルコールとしては、例えば、メタノール、イソプロパノール、エチレングリコール等が挙げられる。前記低級ケトン類としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン等が挙げられる。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。
前記水系媒体の調製は、例えば、樹脂微粒子を前記水系媒体に分散させることにより行うことができる。該樹脂微粒子の該水系媒体中の添加量としては、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、0.5質量%〜10質量%が好ましい。
前記樹脂微粒子としては、水系媒体中で水性分散液を形成しうる樹脂であれば特に制限はなく、公知の樹脂の中から目的に応じて適宜選択することができ、熱可塑性樹脂であってもよいし、熱硬化性樹脂でもよく、例えば、ビニル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ケイ素樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、アニリン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリカーボネート樹脂、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。これらの中でも微細な球状の樹脂粒子の水性分散液が得られ易い点で、ビニル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂及びポリエステル樹脂から選択される少なくとも1種で形成されているのが好ましい。
なお、前記ビニル樹脂は、ビニルモノマーを単独重合又は共重合したポリマーであり、例えば、スチレン−(メタ)アクリル酸エステル樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体、(メタ)アクリル酸−アクリル酸エステル重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、スチレン−(メタ)アクリル酸共重合体、などが挙げられる。
また、前記樹脂微粒子としては、少なくとも2つの不飽和基を有する単量体を含んでなる共重合体を用いることもできる。
前記少なくとも2つの不飽和基を持つ単量体としては、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、メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩(「エレミノールRS−30」;三洋化成工業株式会社製)、ジビニルベンゼン、1,6−ヘキサンジオールアクリレートなどが挙げられる。
前記樹脂微粒子は、目的に応じて適宜選択した公知の方法に従って重合させることにより得ることができるが、該樹脂微粒子の水性分散液として得るのが好ましい。該樹脂微粒子の水性分散液の調製方法としては、例えば、(i)前記ビニル樹脂の場合、ビニルモノマーを出発原料として、懸濁重合法、乳化重合法、シード重合法及び分散重合法から選択されるいずれかの重合反応により、直接、樹脂微粒子の水性分散液を製造する方法、(ii)前記ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂等の重付加乃至縮合系樹脂の場合、前駆体(モノマー、オリゴマー等)又はその溶剤溶液を適当な分散剤の存在下、水性媒体中に分散させた後、加熱、又は硬化剤を添加して硬化させて、樹脂微粒子の水性分散体を製造する方法、(iii)前記ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂等の重付加乃至縮合系樹脂の場合、前駆体(モノマー、オリゴマー等)又はその溶剤溶液(液体であることが好ましい。加熱により液状化してもよい)中に適当な乳化剤を溶解させた後、水を加えて転相乳化する方法、(iv)予め重合反応(付加重合、開環重合、重付加、付加縮合、縮合重合等いずれの重合反応様式であってもよい)により調製した樹脂を機械回転式又はジェット式等の微粉砕機を用いて粉砕し、次いで、分級することによって樹脂微粒子を得た後、適当な分散剤存在下、水中に分散させる方法、(v)予め重合反応(付加重合、開環重合、重付加、付加縮合、縮合重合等いずれの重合反応様式であってもよい)により調製した樹脂を溶剤に溶解した樹脂溶液を霧状に噴霧することにより樹脂微粒子を得た後、該樹脂微粒子を適当な分散剤存在下、水中に分散させる方法、(vi)予め重合反応(付加重合、開環重合、重付加、付加縮合、縮合重合等いずれの重合反応様式であってもよい)により調製した樹脂を溶剤に溶解した樹脂溶液に貧溶剤を添加するか、又は予め溶剤に加熱溶解した樹脂溶液を冷却することにより樹脂微粒子を析出させ、次に溶剤を除去して樹脂粒子を得た後、該樹脂粒子を適当な分散剤存在下、水中に分散させる方法、(vii)予め重合反応(付加重合、開環重合、重付加、付加縮合、縮合重合等いずれの重合反応様式であってもよい)により調製した樹脂を溶剤に溶解した樹脂溶液を、適当な分散剤存在下、水性媒体中に分散させた後、加熱又は減圧等によって溶剤を除去する方法、(viii)予め重合反応(付加重合、開環重合、重付加、付加縮合、縮合重合等いずれの重合反応様式であってもよい)により調製した樹脂を溶剤に溶解した樹脂溶液中に適当な乳化剤を溶解させた後、水を加えて転相乳化する方法、などが好適な調製方法として挙げられる。
また、前記水系媒体においては、必要に応じて、後述の乳化乃至分散時における、前記溶解乃至分散液の油滴を安定化させ、所望の形状を得つつ粒度分布をシャープにする観点から、分散剤を用いることが好ましい。
前記分散剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、界面活性剤、難水溶性の無機化合物分散剤、高分子系保護コロイド、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。これらの中でも、界面活性剤が好ましい。
前記界面活性剤としては、例えば、陰イオン界面活性剤、陽イオン界面活性剤、非イオン界面活性剤、両性界面活性剤、などが挙げられる。
前記陰イオン界面活性剤としては、例えば、アルキルベンゼンスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、リン酸エステル、フルオロアルキル基を有するアニオン性界面活性剤等が挙げられ、フルオロアルキル基を有するものが好適に挙げられる。前記フルオロアルキル基を有するアニオン性界面活性剤としては、例えば、炭素数2〜10のフルオロアルキルカルボン酸又はその金属塩、パーフルオロオクタンスルホニルグルタミン酸ジナトリウム、3−[オメガ−フルオロアルキル(炭素数6〜11)オキシ]−1−アルキル(炭素数3〜4)スルホン酸ナトリウム、3−[オメガ−フルオロアルカノイル(炭素数6〜8)−N−エチルアミノ]−1−プロパンスルホン酸ナトリウム、フルオロアルキル(炭素数11〜20)カルボン酸又はその金属塩、パーフルオロアルキルカルボン酸(炭素数7〜13)又はその金属塩、パーフルオロアルキル(炭素数4〜12)スルホン酸又はその金属塩、パーフルオロオクタンスルホン酸ジエタノールアミド、N−プロピル−N−(2−ヒドロキシエチル)パーフルオロオクタンスルホンアミド、パーフルオロアルキル(炭素数6〜10)スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩、パーフルオロアルキル(炭素数6〜10)−N−エチルスルホニルグリシン塩、モノパーフルオロアルキル(炭素数6〜16)エチルリン酸エステルなどが挙げられる。
前記フルオロアルキル基を有する界面活性剤の市販品としては、例えば、サーフロンS−111、S−112、S−113(旭硝子株式会社製);フロラードFC−93、FC−95、FC−98、FC−129(住友3M株式会社製);ユニダインDS−101、DS−102(ダイキン工業株式会社製);メガファックF−110、F−120、F−113、F−191、F−812、F−833(大日本インキ化学工業株式会社製);エクトップEF−102、103、104、105、112、123A、123B、306A、501、201、204(トーケムプロダクツ社製);フタージェントF−100、F150(ネオス社製)、などが挙げられる。
前記陽イオン界面活性剤としては、例えば、アミン塩型界面活性剤、四級アンモニウム塩型の陽イオン界面活性剤、フルオロアルキル基を有する陽イオン界面活性剤等が挙げられる。前記アミン塩型界面活性剤としては、例えば、アルキルアミン塩、アミノアルコール脂肪酸誘導体、ポリアミン脂肪酸誘導体、イミダゾリン等が挙げられる。前記四級アンモニウム塩型の陽イオン界面活性剤としては、例えば、アルキルトリメチルアンモニム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩、アルキルジメチルベンジルアンモニウム塩、ピリジニウム塩、アルキルイソキノリニウム塩、塩化ベンゼトニウム等が挙げられる。前記フルオロアルキル基を有する陽イオン界面活性剤としては、例えばフルオロアルキル基を有する脂肪族一級、二級又は三級アミン酸、パーフルオロアルキル(炭素数6〜10個)スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩等の脂肪族四級アンモニウム塩、ベンザルコニウム塩、塩化ベンゼトニウム、ピリジニウム塩、イミダゾリニウム塩、などが挙げられる。
前記カチオン界面活性剤の市販品としては、例えば、サーフロンS−121(旭硝子株式会社製);フロラードFC−135(住友3M株式会社製);ユニダインDS−202(ダイキン工業株式会社製)、メガファックF−150、F−824(大日本インキ化学工業株式会社製);エクトップEF−132(トーケムプロダクツ社製);フタージェントF−300(ネオス社製)等が挙げられる。
前記非イオン界面活性剤としては、例えば、脂肪酸アミド誘導体、多価アルコール誘導体等が挙げられる。
前記両性界面活性剤としては、例えば、アラニン、ドデシルジ(アミノエチル)グリシン、ジ(オクチルアミノエチル)グリシン、N−アルキル−N,N−ジメチルアンモニウムべタイン等が挙げられる。
前記難水溶性の無機化合物分散剤としては、例えば、リン酸三カルシウム、炭酸カルシウム、酸化チタン、コロイダルシリカ、ヒドロキシアパタイト、等が挙げられる。
前記高分子系保護コロイドとしては、例えば、酸類、水酸基を含有する(メタ)アクリル系単量体、ビニルアルコール又はビニルアルコールとのエーテル類、ビニルアルコールとカルボキシル基を含有する化合物のエステル類、アミド化合物又はこれらのメチロール化合物、クロライド類、窒素原子若しくはその複素環を有するもの等のホモポリマー又は共重合体、ポリオキシエチレン系、セルロース類、などが挙げられる。
前記酸類としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、α−シアノアクリル酸、α−シアノメタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、フマル酸、マレイン酸、無水マレイン酸などが挙げられる。
前記水酸基を含有する(メタ)アクリル系単量体としては、例えば、アクリル酸β−ヒドロキシエチル、メタクリル酸β−ヒドロキシエチル、アクリル酸β−ヒドロキシプロビル、メタクリル酸β−ヒドロキシプロピル、アクリル酸γ−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸γ−ヒドロキシプロピル、アクリル酸3−クロロ2−ヒドロキシプロビル、メタクリル酸3−クロロ−2−ヒドロキシプロピル、ジエチレングリコールモノアクリル酸エステル、ジエチレングリコールモノメタクリル酸エステル、グリセリンモノアクリル酸エステル、グリセリンモノメタクリル酸エステル、N−メチロールアクリルアミド、N−メチロールメタクリルアミド等が挙げられる。
前記ビニルアルコール又はビニルアルコールとのエーテル類としては、例えば、ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルプロピルエーテルなどが挙げられる。
前記ビニルアルコールとカルボキシル基を含有する化合物のエステル類としては、例えば、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル等が挙げられる。
前記アミド化合物又はこれらのメチロール化合物としては、例えば、アクリルアミド、メタクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド酸、又はこれらのメチロール化合物、などが挙げられる。
前記クロライド類としては、例えば、アクリル酸クロライド、メタクリル酸クロライドなどが挙げられる。
前記窒素原子若しくはその複素環を有するもの等ホモポリマー又は共重合体としては、例えば、ビニルビリジン、ビニルピロリドン、ビニルイミダゾール、エチレンイミンなどが挙げられる。
前記ポリオキシエチレン系としては、例えば、ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシプロピレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミド、ポリオキシプロピレンアルキルアミド、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルフェニルエステル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエステルなどが挙げられる。
前記セルロース類としては、例えば、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースなどが挙げられる。
前記分散液の調製においては、必要に応じて分散安定剤を用いることができる。
前記分散安定剤としては、例えば、リン酸カルシウム塩等の酸、アルカリに溶解可能なものなどが挙げられる。
また、前記溶解乃至分散液の結着樹脂として活性水素基含有化合物と反応可能な変性ポリエステル(プレポリマー)を含む場合においては、前記水系媒体中に、例えばジブチルチンラウレート、ジオクチルチンラウレートなどの該反応における触媒を用いることもできる。
(3)乳化乃至分散
前記トナー材料の溶解乃至分散液の前記水系媒体中への乳化乃至分散は、前記トナー材料の溶解乃至分散液を前記水系媒体中で攪拌しながら分散させるのが好ましい。該分散の方法としては、特に限定されるものではないが、ホモジナイザー(IKA社製)、ポリトロン(キネマティカ社製)、TKオートホモミキサー(特殊機化工業株式会社製)等のバッチ式乳化機、エバラマイルダー(在原製作所製)、TKフィルミックス、TKパイプラインホモミキサー(特殊機化工業株式会社製)、コロイドミル(神鋼パンテック株式会社製)、スラッシャー、トリゴナル湿式微粉砕機(三井三池化工機株式会社製)、キャピトロン(ユーロテック社製)、ファインフローミル(太平洋機工株式会社製)等の連続式乳化機、マイクロフルイダイザー(みずほ工業株式会社製)、ナノマイザー(ナノマイザー社製)、APVガウリン(ガウリン社製)等の高圧乳化機、膜乳化機(冷化工業株式会社製)等の膜乳化機、バイブロミキサー(冷化工業株式会社製)等の振動式乳化機、超音波ホモジナイザー(ブランソン社製)等の超音波乳化機等が挙げられる。これらの中でも、粒径の均一化の観点から、APVガウリン、ホモジナイザー、TKオートホモミキサー、エバラマイルダー、TKフィルミックス、TKパイプラインホモミキサーが特に好ましい。
なお、前記溶解乃至分散液が活性水素基含有化合物と反応可能な変性ポリエステル(プレポリマー)を含む場合においては、該乳化乃至分散時に該反応が進行する。反応条件としては、特に制限はなく、前記活性水素基含有化合物と反応可能な重合体と前記活性水素基含有化合物との組合せに応じて適宜選択することができるが、反応時間としては、10分間〜40時間が好ましく、2時間〜24時間がより好ましい。
(4)溶剤の除去
前記乳化乃至分散により得られた乳化スラリーから、前記有機溶剤を除去する。
前記有機溶剤の除去は、(1)反応系全体を徐々に昇温させて、前記油滴中の前記有機溶剤を完全に蒸発除去する方法、(2)乳化分散体を乾燥雰囲気中に噴霧して、油滴中の非水溶性有機溶剤を完全に除去してトナー微粒子を形成し、併せて水系分散剤を蒸発除去する方法、などが挙げられる。
(5)洗浄、乾燥、分級等
前記有機溶剤の除去が行われると、トナー粒子が形成される。該トナー粒子に対し、洗浄、乾燥等を行うことができる。更にその後、所望により分級等を行うことができる。該分級は、例えば、液中でサイクロン、デカンター、遠心分離等により、微粒子部分を取り除くことにより行うことができ、乾燥後に粉体として取得した後に分級操作を行ってもよい。なお、分散安定剤として前記水系媒体にリン酸カルシウム塩などの酸・アルカリに溶解可能なものを用いた場合には、塩酸などの酸によって該分散安定剤を溶解し、水洗いするなどの方法によりトナー粒子から除去することができる。
(6)帯電制御剤及び離型剤等の外添
得られたトナー粒子を、必要に応じて、シリカ微粒子や酸化チタン微粒子等の無機微粒子である離型剤、帯電制御剤等の粒子と共に混合したり、更に機械的衝撃力を印加することにより、該トナー粒子の表面から該離型剤等の粒子が脱離するのを防止することができる。
前記機械的衝撃力を印加する方法としては、例えば、高速で回転する羽根によって混合物に衝撃力を加える方法、高速気流中に混合物を投入し加速させて粒子同士又は複合化した粒子を適当な衝突板に衝突させる方法、等が挙げられる。この方法に用いる装置としては、例えば、オングミル(ホソカワミクロン株式会社製)、I式ミル(日本ニューマチック株式会社製)を改造して粉砕エアー圧力を下げた装置、ハイブリダイゼイションシステム(奈良機械製作所製)、クリプトロンシステム(川崎重工業株式会社製)、自動乳鉢、などが挙げられる。
本発明においては、伸長及び/又は架橋反応後の分散液(反応液)からの脱溶媒に先立ち、該分散液を、10℃〜50℃で脱溶剤を行うのが好ましい。この溶剤除去前の液攪拌によりトナーが異形化する。トナーの体積平均粒径Dvと個数平均粒径Dnとの比(Dv/Dn)は、主に、例えば、水相粘度、油相粘度、樹脂微粒子の特性、添加量等を調整することによりコントロールすることができる。
本発明のトナーは、その形状、大きさ等の諸物性については、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、以下のような、体積平均粒径Dv、体積平均粒径Dv/個数平均粒径Dn、粒径2μm以下の粒子の割合、平均円形度等を有していることが好ましい。
前記トナーの体積平均粒径Dvは、3μm〜7μmであることが好ましい。一般的には、トナーの粒子径は小さければ小さい程、高解像で高画質の画像を得るために有利であると言われているが、逆に転写性やクリーニング性に対しては不利である。また、前記の範囲よりも体積平均粒子径が小さい場合、二成分現像剤では現像装置における長期の攪拌においてキャリアの表面にトナーが融着し、キャリアの帯電能力を低下させたり、一成分現像剤として用いた場合には、現像ローラへのトナーのフィルミングや、トナーを薄層化するためのブレード等の部材へのトナーの融着を発生させやすくなる。また、これらの現象は、微粉の含有率が大きく関係し、特に粒径が2μm以下の粒子の割合が20個数%を超えるとキャリアへの付着や高いレベルで帯電の安定性を図る場合支障となる。逆に、トナーの粒子径が前記範囲よりも大きい場合には、高解像で高画質の画像を得ることが難しくなると共に、現像剤中のトナーの収支が行われた場合にトナーの粒子径の変動が大きくなる場合が多い。また、体積平均粒子径/個数平均粒子径が1.30よりも大きい場合も同様であることが明らかとなった。
前記トナーにおいては、その体積平均粒径Dvと個数平均粒径Dnとの比(Dv/Dn)は、1.30以下が好ましく、1.00〜1.20がより好ましい。このことが高解像度、高画質のトナーを得ることを可能とする。更に、二成分現像剤においては、長期にわたるトナーの収支が行われても、現像剤中のトナーの粒子径の変動を少なくするとともに、現像装置における長期の攪拌においても、良好で安定した現像性を可能とする。前記比(Dv/Dn)が、1.30を超えると、個々のトナー粒子の粒径のバラツキが大きく、現像の際などでトナーの挙動にバラツキが発生し、微小ドットの再現性を損なってしまうことになり、高品位な画像は得られなくなる。
前記トナーの平均円形度は、0.94〜0.99であることが好ましい。前記平均円形度が、0.94未満であると、転写性の悪化が見られる。この現象は、トナー形状が異形化し過ぎているため(トナー表面凹凸が大)、転写の際のトナーの移動(感光体表面〜転写紙、感光体表面〜中間転写ベルト、第一の中間転写ベルト〜第二の中間転写ベルト、等)がスムースでなくなり、更にトナー粒子間でその挙動にバラツキを生じるため、均一かつ高い転写効率が得られなくなる。その他、帯電の不安定や粒子のもろさが発現しはじめる。更に現像剤中での微紛化現象となり現像剤の耐久性低下の要因となってくる。
本発明のトナーにおける粒径2μm以下の粒子の割合は、1個数%〜20個数%であることが好ましい。
前記トナーの体積平均粒径Dv及び比(Dv/Dn)は、例えばコールターカウンター法により測定することができる。トナーの粒度分布の測定装置としては、コールターカウンターTA−IIやコールターマルチサイザーII(いずれもコールター社製)が挙げられる。本発明においては、コールターカウンターTA−II型を用いて、個数分布、体積分布を出力するインターフェイス(日科技研株式会社)、及びPC9801パーソナルコンピューター(NEC社製)接続し測定した。
前記トナーの粒径2μm以下の粒子の割合、及び平均円形度は、例えばフロー式粒子像分析装置FPIA−2000(シスメックス株式会社製)により計測できる。
具体的な測定方法としては、容器中の予め不純固形物を除去した水100〜150ml中に分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスフォン酸塩を0.1〜0.5ml加え、更に測定試料を0.1〜0.5g程度加える。試料を分散した懸濁液は超音波分散器で約1〜3分間分散処理を行い、分散液濃度を3000〜1万個/μlとして前記装置によりトナーの形状及び分布を測定することによって得られる。
前記トナーの酸価は、未変性ポリエステル樹脂の末端カルボキシル基に由来する。この未変性ポリエステル樹脂は、トナーとしての低温定着性(定着下限温度、ホットオフセット発生温度など)を制御するために、酸価が0.5mgKOH/g〜40.0mgKOH/gであることが好ましい。前記トナー酸価が、40.0mgKOH/gを超えると、変性ポリエステル樹脂の伸長又は架橋反応が不十分となり、耐高温オフセット性に影響が見られることがあり、0.5mgKOH/g未満であると、製造時の塩基化合物による分散安定効果が得られず、変性ポリエステル樹脂の伸長又は架橋反応が進みやすく、製造安定性に問題が生じることがある。
前記トナーの酸価は、例えばJIS K0070に準拠した方法により測定することができる。
前記トナーのガラス転移温度は、低温定着性、耐熱保存性、高耐久性を得るために40℃〜70℃が好ましい。前記ガラス転移温度が、40℃未満であると、現像機内でのブロッキングや感光体へのフィルミングが発生し易くなることがあり、70℃を超えると、低温定着性が悪化しやすくなることがある。
本発明のトナーの着色としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、ブラックトナー、シアントナー、マゼンタトナー及びイエロートナーから選択される少なくとも1種とすることができ、各色のトナーは、前記着色剤の種類を適宜選択することにより得ることができる。
(現像剤)
本発明の現像剤は、本発明の前記トナーを少なくとも含有してなり、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。該現像剤としては、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、近年の情報処理速度の向上に対応した高速プリンタ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。
本発明の前記トナーを用いた前記一成分現像剤の場合、トナーの収支が行われても、トナーの粒子径の変動が少なく、現像ローラへのトナーのフィルミングや、トナーを薄層化するためのブレード等の部材へのトナーの融着がなく、現像装置の長期の使用(撹拌)においても、良好で安定した現像性及び画像が得られる。また、本発明の前記トナーを用いた前記二成分現像剤の場合、長期にわたるトナーの収支が行われても、現像剤中のトナー粒子径の変動が少なく、現像装置における長期の撹拌においても、良好で安定した現像性が得られる。
前記キャリアとしては、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、芯材と、該芯材を被覆する樹脂層とを有するものが好ましい。
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、50emu/g〜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)系材料等が好ましく、画像濃度の確保の点では、鉄粉(100emu/g以上)、マグネタイト(75emu/g〜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感光体への当りを弱くでき高画質化に有利である点で、銅−ジンク(Cu−Zn)系(30emu〜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。
前記芯材の粒径としては、体積平均粒径で、10μm〜150μmが好ましく、20μm〜80μmがより好ましい。前記平均粒径(体積平均粒径(D50))が、10μm未満であると、キャリア粒子の分布において、微粉系が多くなり、1粒子当たりの磁化が低くなってキャリア飛散を生じることがあり、150μmを超えると、比表面積が低下し、トナーの飛散が生じることがあり、ベタ部分の多いフルカラーでは、特にベタ部の再現が悪くなることがある。
前記樹脂層の材料としては、特に制限はなく、公知の樹脂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、アミノ系樹脂、ポリビニル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ハロゲン化オレフィン樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリフッ化ビニル樹脂、ポリフッ化ビニリデン樹脂、ポリトリフルオロエチレン樹脂、ポリヘキサフルオロプロピレン樹脂、弗化ビニリデンとアクリル単量体との共重合体、フッ化ビニリデンとフッ化ビニルとの共重合体、テトラフルオロエチレンとフッ化ビニリデンと非フッ化単量体とのターポリマー等のフルオロターポリマー、シリコーン樹脂、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。
前記アミノ系樹脂としては、例えば、尿素−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ユリア樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、などが挙げられる。
前記ポリビニル系樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂等が挙げられる。
前記ポリスチレン系樹脂としては、例えば、ポリスチレン樹脂、スチレン−アクリル共重合樹脂等が挙げられる。
前記ハロゲン化オレフィン樹脂としては、例えば、ポリ塩化ビニル等が挙げられる。
前記ポリエステル系樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂等が挙げられる。
前記樹脂層には、必要に応じて導電粉等を含有させてもよく、該導電粉としては、例えば、金属粉、カーボンブラック、酸化チタン、酸化錫、酸化亜鉛、等が挙げられる。これらの導電粉の平均粒子径としては、1μm以下が好ましい。前記平均粒子径が1μmを超えると、電気抵抗の制御が困難になることがある。
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。
前記樹脂層の前記キャリアにおける量としては、0.01質量%〜5.0質量%が好ましい。前記量が、0.01質量%未満であると、前記芯材の表面に均一な前記樹脂層を形成することができないことがあり、5.0質量%を超えると、前記樹脂層が厚くなり過ぎてキャリア同士の造粒が発生し、均一なキャリア粒子が得られないことがある。
前記現像剤が前記二成分現像剤である場合、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。
<プロセスカートリッジ>
本発明で用いるプロセスカートリッジは、静電潜像を担持する静電潜像担持体と、該静電潜像担持体上に担持された静電潜像を、トナーを用いて現像し可視像を形成する現像手段とを、少なくとも有してなり、更に必要に応じて適宜選択したその他の手段を有してなる。
前記現像手段としては、本発明の前記現像剤を収容する現像剤収容器と、該現像剤収容器内に収容された現像剤を担持しかつ搬送する現像剤担持体とを、少なくとも有してなり、更に、担持させるトナー層厚を規制するための層厚規制部材等を有していてもよい。
前記プロセスカートリッジは、各種電子写真方式の画像形成装置に着脱可能に備えさせることができ、後述する本発明で用いる画像形成装置に着脱可能に備えさせるのが好ましい。
ここで、前記プロセスカートリッジは、例えば、図1に示すように、静電潜像担持体101を内蔵し、帯電手段102、現像手段104、転写手段108、クリーニング手段107を含み、更に必要に応じてその他の手段を有してなる。図1中、103は露光手段による露光、105は記録媒体をそれぞれ示す。
次に、図1に示すプロセスカートリッジによる画像形成プロセスについて示すと、静電潜像担持体101は、矢印方向に回転しながら、帯電手段102による帯電、露光手段(不図示)による露光103により、その表面に露光像に対応する静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像手段104で現像され、得られた可視像は転写手段108により、記録媒体105に転写され、プリントアウトされる。次いで、像転写後の静電潜像担持体表面は、クリーニング手段107によりクリーニングされ、更に除電手段(不図示)により除電されて、再び、以上の操作を繰り返すものである。
(画像形成方法及び画像形成装置)
本発明の画像形成方法は、静電潜像形成工程と、現像工程と、転写工程と、定着工程とを少なくとも含み、更に必要に応じて適宜選択したその他の工程、例えば、除電工程、クリーニング工程、リサイクル工程、制御工程等を含む。
本発明で用いる画像形成装置は、静電潜像担持体と、静電潜像形成手段と、現像手段と、転写手段と、定着手段とを少なくとも有してなり、更に必要に応じて適宜選択したその他の手段、例えば、除電手段、クリーニング手段、リサイクル手段、制御手段等を有してなる。
前記静電潜像形成工程は、静電潜像担持体上に静電潜像を形成する工程である。
前記静電潜像担持体(「電子写真感光体」、「感光体」、「像担持体」と称することがある)としては、その材質、形状、構造、大きさ等について特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができるが、その形状としてはドラム状が好適に挙げられ、その材質としては、例えばアモルファスシリコン、セレン等の無機感光体、ポリシラン、フタロポリメチン等の有機感光体(OPC)、などが挙げられる。これらの中でも、長寿命性の点でアモルファスシリコン等が好ましい。
前記静電潜像の形成は、例えば前記静電潜像担持体の表面を一様に帯電させた後、像様に露光することにより行うことができ、前記静電潜像形成手段により行うことができる。
前記静電潜像形成手段は、例えば前記静電潜像担持体の表面を一様に帯電させる帯電器と、前記静電潜像担持体の表面を像様に露光する露光器とを少なくとも備える。
前記帯電は、例えば、前記帯電器を用いて前記静電潜像担持体の表面に電圧を印加することにより行うことができる。
前記帯電器としては、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、導電性又は半導電性のロール、ブラシ、フィルム、ゴムブレード等を備えたそれ自体公知の接触帯電器、コロトロン、スコロトロン等のコロナ放電を利用した非接触帯電器、などが挙げられる。
また、前記帯電器としては、静電潜像担持体に接触乃至非接触状態で配置され、直流及び交流電圧を重畳印加することによって静電潜像担持体表面を帯電するものが好ましい。
また、前記帯電器が、静電潜像担持体にギャップテープを介して非接触に近接配置された帯電ローラであり、該帯電ローラに直流並びに交流電圧を重畳印加することによって静電潜像担持体表面を帯電するものが好ましい。
前記露光は、例えば、前記露光器を用いて前記静電潜像担持体の表面を像様に露光することにより行うことができる。
前記露光器としては、前記帯電器により帯電された前記静電潜像担持体の表面に、形成すべき像様に露光を行うことができる限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、複写光学系、ロッドレンズアレイ系、レーザー光学系、液晶シャッタ光学系、などの各種露光器が挙げられる。
なお、本発明においては、前記静電潜像担持体の裏面側から像様に露光を行う光背面方式を採用してもよい。
−現像工程及び現像手段−
前記現像工程は、前記静電潜像を、本発明の前記トナー乃至現像剤を用いて現像して可視像を形成する工程である。
前記可視像の形成は、例えば、前記静電潜像を本発明の前記トナー乃至現像剤を用いて現像することにより行うことができ、前記現像手段により行うことができる。
前記現像手段は、例えば、本発明の前記トナー乃至現像剤を用いて現像することができる限り、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、本発明の前記トナー乃至現像剤を収容し、前記静電潜像に該現像剤を接触又は非接触的に付与可能な現像器を少なくとも有するものが好適に挙げられる。
前記現像器は、乾式現像方式のものであってもよいし、湿式現像方式のものであってもよく、また、単色用現像器であってもよいし、多色用現像器であってもよく、例えば、前記現像剤を摩擦攪拌させて帯電させる攪拌器と、回転可能なマグネットローラとを有してなるもの、などが好適に挙げられる。
前記現像器内では、例えば、前記トナーと前記キャリアとが混合攪拌され、その際の摩擦により該トナーが帯電し、回転するマグネットローラの表面に穂立ち状態で保持され、磁気ブラシが形成される。該マグネットローラは、前記静電潜像担持体近傍に配置されているため、該マグネットローラの表面に形成された前記磁気ブラシを構成する前記トナーの一部は、電気的な吸引力によって該静電潜像担持体の表面に移動する。その結果、前記静電潜像が該トナーにより現像されて該静電潜像担持体の表面に該トナーによる可視像が形成される。
−転写工程及び転写手段−
前記転写工程は、前記可視像を記録媒体に転写する工程であるが、中間転写体を用い、該中間転写体上に可視像を一次転写した後、該可視像を前記記録媒体上に二次転写する態様が好ましく、前記トナーとして二色以上、好ましくはフルカラートナーを用い、可視像を中間転写体上に転写して複合転写像を形成する第一次転写工程と、該複合転写像を記録媒体上に転写する第二次転写工程とを含む態様がより好ましい。
前記転写は、例えば、前記可視像を転写帯電器を用いて前記静電潜像担持体を帯電することにより行うことができ、前記転写手段により行うことができる。前記転写手段としては、可視像を中間転写体上に転写して複合転写像を形成する第一次転写手段と、該複合転写像を記録媒体上に転写する第二次転写手段とを有する態様が好ましい。
なお、前記中間転写体としては、特に制限はなく、目的に応じて公知の転写体の中から適宜選択することができ、例えば、転写ベルト等が好適に挙げられる。
前記転写手段(前記第一次転写手段、前記第二次転写手段)は、前記静電潜像担持体(感光体)上に形成された前記可視像を前記記録媒体側へ剥離帯電させる転写器を少なくとも有するのが好ましい。前記転写手段は、1つであってもよいし、2つ以上であってもよい。
前記転写器としては、コロナ放電によるコロナ転写器、転写ベルト、転写ローラ、圧力転写ローラ、粘着転写器、などが挙げられる。
なお、前記記録媒体としては、特に制限はなく、公知の記録媒体(記録紙)の中から適宜選択することができる。
前記定着工程は、記録媒体に転写された可視像を定着手段を用いて定着させる工程であり、各色のトナーに対し前記記録媒体に転写する毎に行ってもよいし、各色のトナーに対しこれを積層した状態で一度に同時に行ってもよい。
前記定着装置としては、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、公知の加熱加圧手段が好適である。前記加熱加圧手段としては、加熱ローラと加圧ローラとの組合せ、加熱ローラと加圧ローラと無端ベルトとの組合せ、などが挙げられる。
前記定着装置が、発熱体を具備する加熱体と、該加熱体と接触するフィルムと、該フィルムを介して前記加熱体と圧接する加圧部材とを有し、前記フィルムと前記加圧部材の間に未定着画像を形成させた記録媒体を通過させて加熱定着する手段であることが好ましい。前記加熱加圧手段における加熱は、通常、80℃〜200℃が好ましい。
なお、本発明においては、目的に応じて、前記定着工程及び定着手段と共にあるいはこれらに代えて、例えば、公知の光定着器を用いてもよい。
前記除電工程は、前記静電潜像担持体に対し除電バイアスを印加して除電を行う工程であり、除電手段により好適に行うことができる。
前記除電手段としては、特に制限はなく、前記静電潜像担持体に対し除電バイアスを印加することができればよく、公知の除電器の中から適宜選択することができ、例えば、除電ランプ等が好適に挙げられる。
前記クリーニング工程は、前記静電潜像担持体上に残留する前記トナーを除去する工程であり、クリーニング手段により好適に行うことができる。
前記クリーニング手段としては、特に制限はなく、前記静電潜像担持体上に残留する前記電子写真トナーを除去することができればよく、公知のクリーナの中から適宜選択することができ、例えば、磁気ブラシクリーナ、静電ブラシクリーナ、磁気ローラクリーナ、ブレードクリーナ、ブラシクリーナ、ウエブクリーナ等が好適に挙げられる。
前記リサイクル工程は、前記クリーニング工程により除去した前記トナーを前記現像手段にリサイクルさせる工程であり、リサイクル手段により好適に行うことができる。
前記リサイクル手段としては、特に制限はなく、公知の搬送手段等が挙げられる。
前記制御工程は、前記各工程を制御する工程であり、制御手段により好適に行うことができる。
前記制御手段としては、前記各手段の動きを制御することができる限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、シークエンサー、コンピュータ等の機器が挙げられる。
前記画像形成装置により本発明の画像形成方法を実施する一の態様について、図2を参照しながら説明する。図2に示す画像形成装置100は、前記静電潜像担持体としての感光体ドラム10(以下「感光体10」という)と、前記帯電手段としての帯電ローラ20と、前記露光手段としての露光装置30と、前記現像手段としての現像装置40と、中間転写体50と、クリーニングブレードを有する前記クリーニング手段としてのクリーニング装置60と、前記除電手段としての除電ランプ70とを備える。
中間転写体50は無端ベルトであり、その内側に配置されこれを張架する3個のローラ51によって、図中矢印方向に移動可能に設計されている。3個のローラ51の一部は、中間転写体50へ所定の転写バイアス(一次転写バイアス)を印加可能な転写バイアスローラとしても機能する。中間転写体50には、その近傍に中間転写体用クリーニングブレード90が配置されており、また、記録媒体95に可視像(トナー像)を転写(二次転写)するための転写バイアスを印加可能な前記転写手段としての転写ローラ80が対向して配置されている。中間転写体50の周囲には、この中間転写体50上の可視像に電荷を付与するためのコロナ帯電器58が、該中間転写体50の回転方向において、静電潜像担持体10と中間転写体50との接触部と、中間転写体50と記録媒体95との接触部との間に配置されている。
現像装置40は、現像剤担持体としての現像ベルト41と、この現像ベルト41の周囲に併設したブラック現像ユニット45K、イエロー現像ユニット45Y、マゼンタ現像ユニット45M、及びシアン現像ユニット45Cとから構成されている。なお、ブラック現像ユニット45Kは、現像剤収容部42Kと現像剤供給ローラ43Kと現像ローラ44Kとを備えている。イエロー現像ユニット45Yは、現像剤収容部42Yと現像剤供給ローラ43Yと現像ローラ44Yとを備えている。マゼンタ現像ユニット45Mは、現像剤収容部42Mと現像剤供給ローラ43Mと現像ローラ44Mとを備えている。シアン現像ユニット45Cは、現像剤収容部42Cと現像剤供給ローラ43Cと現像ローラ44Cとを備えている。また、現像ベルト41は、無端ベルトであり、複数のベルトローラにより回転可能に張架され、一部が静電潜像担持体10と接触している。
図2に示す画像形成装置100において、例えば、帯電ローラ20が感光体ドラム10を一様に帯電させる。露光装置30が感光ドラム10上に像様に露光を行い、静電潜像を形成する。感光ドラム10上に形成された静電潜像を、現像装置40からトナーを供給して現像して可視像(トナー像)を形成する。該可視像(トナー像)が、ローラ51から印加された電圧により中間転写体50上に転写(一次転写)され、更に転写紙95上に転写(二次転写)される。その結果、転写紙95上には転写像が形成される。なお、感光体10上の残存トナーは、クリーニング装置60により除去され、感光体10における帯電は除電ランプ70により一旦、除去される。
前記画像形成装置により本発明の画像形成方法を実施する他の態様について、図3を参照しながら説明する。図3に示す画像形成装置100は、図2に示す画像形成装置100において、現像ベルト41を備えてなく、感光体10の周囲に、ブラック現像ユニット45K、イエロー現像ユニット45Y、マゼンタ現像ユニット45M及びシアン現像ユニット45Cが直接対向して配置されていること以外は、図2に示す画像形成装置100と同様の構成を有し、同様の作用効果を示す。なお、図3においては、図2におけるものと同じものは同符号で示した。
本発明の画像形成装置により本発明の画像形成方法を実施する他の態様について、図4を参照しながら説明する。図4に示すタンデム画像形成装置は、タンデム型カラー画像形成装置である。このタンデム画像形成装置は、複写装置本体150と、給紙テーブル200と、スキャナ300と、原稿自動搬送装置(ADF)400とを備えている。
複写装置本体150には、無端ベルト状の中間転写体50が中央部に設けられている。そして、中間転写体50は、支持ローラ14、15及び16に張架され、図4中、時計回りに回転可能とされている。支持ローラ15の近傍には、中間転写体50上の残留トナーを除去するための中間転写体クリーニング装置17が配置されている。支持ローラ14と支持ローラ15とにより張架された中間転写体50には、その搬送方向に沿って、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの4つの画像形成手段18が対向して並置されたタンデム型現像器120が配置されている。タンデム型現像器120の近傍には、露光装置21が配置されている。中間転写体50における、タンデム型現像器120が配置された側とは反対側には、二次転写装置22が配置されている。二次転写装置22においては、無端ベルトである二次転写ベルト24が一対のローラ23に張架されており、二次転写ベルト24上を搬送される記録媒体(転写紙)と中間転写体50とは互いに接触可能である。二次転写装置22の近傍には定着装置25が配置されている。定着装置25は、無端ベルトである定着ベルト26と、これに押圧されて配置された加圧ローラ27とを備えている。
なお、タンデム画像形成装置においては、二次転写装置22及び定着装置25の近傍に、転写紙の両面に画像形成を行うために該転写紙を反転させるためのシート反転装置28が配置されている。
次に、タンデム型現像器120を用いたフルカラー画像の形成(カラーコピー)について説明する。即ち、先ず、原稿自動搬送装置(ADF)400の原稿台130上に原稿をセットするか、あるいは原稿自動搬送装置400を開いてスキャナ300のコンタクトガラス32上に原稿をセットし、原稿自動搬送装置400を閉じる。
スタートスイッチ(不図示)を押すと、原稿自動搬送装置400に原稿をセットした時は、原稿が搬送されてコンタクトガラス32上へと移動された後で、一方、コンタクトガラス32上に原稿をセットした時は直ちに、スキャナ300が駆動し、第1走行体33及び第2走行体34が走行する。このとき、第1走行体33により、光源からの光が照射されると共に原稿面からの反射光を第2走行体34におけるミラーで反射し、結像レンズ35を通して読取りセンサ36で受光されてカラー原稿(カラー画像)が読み取られ、ブラック、イエロー、マゼンタ及びシアンの画像情報とされる。
そして、ブラック、イエロー、マゼンタ、及びシアンの各画像情報は、タンデム型現像器120における各画像形成手段18(ブラック用画像形成手段、イエロー用画像形成手段、マゼンタ用画像形成手段、及びシアン用画像形成手段)にそれぞれ伝達され、各画像形成手段において、ブラック、イエロー、マゼンタ、及びシアンの各トナー画像が形成される。即ち、タンデム型現像器120における各画像形成手段18(ブラック用画像形成手段、イエロー用画像形成手段、マゼンタ用画像形成手段及びシアン用画像形成手段)は、図5に示すように、それぞれ、静電潜像担持体10(ブラック用静電潜像担持体10K、イエロー用静電潜像担持体10Y、マゼンタ用静電潜像担持体10M、及びシアン用静電潜像担持体10C)と、該静電潜像担持体10を一様に帯電させる帯電装置160と、各カラー画像情報に基づいて各カラー画像対応画像様に前記静電潜像担持体を露光(図5中、L)し、該静電潜像担持体上に各カラー画像に対応する静電潜像を形成する露光装置と、該静電潜像を各カラートナー(ブラックトナー、イエロートナー、マゼンタトナー、及びシアントナー)を用いて現像して各カラートナーによるトナー画像を形成する現像装置61と、該トナー画像を中間転写体50上に転写させるための転写帯電器62と、クリーニング装置63と、除電器64とを備えており、それぞれのカラーの画像情報に基づいて各単色の画像(ブラック画像、イエロー画像、マゼンタ画像、及びシアン画像)を形成可能である。こうして形成された該ブラック画像、該イエロー画像、該マゼンタ画像及び該シアン画像は、支持ローラ14、15及び16により回転移動される中間転写体50上にそれぞれ、ブラック用静電潜像担持体10K上に形成されたブラック画像、イエロー用静電潜像担持体10Y上に形成されたイエロー画像、マゼンタ用静電潜像担持体10M上に形成されたマゼンタ画像及びシアン用静電潜像担持体10C上に形成されたシアン画像が、順次転写(一次転写)される。そして、中間転写体50上に前記ブラック画像、前記イエロー画像、マゼンタ画像、及びシアン画像が重ね合わされて合成カラー画像(カラー転写像)が形成される。
一方、給紙テーブル200においては、給紙ローラ142の1つを選択的に回転させ、ペーパーバンク143に多段に備える給紙カセット144の1つからシート(記録紙)を繰り出し、分離ローラ145で1枚ずつ分離して給紙路146に送出し、搬送ローラ147で搬送して複写機本体150内の給紙路148に導き、レジストローラ49に突き当てて止める。あるいは、給紙ローラ142を回転して手差しトレイ54上のシート(記録紙)を繰り出し、分離ローラ145で1枚ずつ分離して手差し給紙路53に入れ、同じくレジストローラ49に突き当てて止める。なお、レジストローラ49は、一般には接地されて使用されるが、シートの紙粉除去のためにバイアスが印加された状態で使用されてもよい。そして、中間転写体50上に合成された合成カラー画像(カラー転写像)にタイミングを合わせてレジストローラ49を回転させ、中間転写体50と二次転写装置22との間にシート(記録紙)を送出させ、二次転写装置22により該合成カラー画像(カラー転写像)を該シート(記録紙)上に転写(二次転写)することにより、該シート(記録紙)上にカラー画像が転写され形成される。なお、画像転写後の中間転写体50上の残留トナーは、中間転写体クリーニング装置17によりクリーニングされる。
カラー画像が転写され形成された前記シート(記録紙)は、二次転写装置22により搬送されて、定着装置25へと送出され、定着装置25において、熱と圧力とにより前記合成カラー画像(カラー転写像)が該シート(記録紙)上に定着される。その後、該シート(記録紙)は、切換爪55で切り換えて排出ローラ56により排出され、排紙トレイ57上にスタックされ、あるいは、切換爪55で切り換えてシート反転装置28により反転されて再び転写位置へと導き、裏面にも画像を記録した後、排出ローラ56により排出され、排紙トレイ57上にスタックされる。
本発明の画像形成方法及び画像形成装置によれば、帯電性に優れ、フィルミングがなく、転写性及び帯電安定性が良好であり、高品位な画質が得られる本発明の前記トナーを用いているので、高画質な画像を効率よく形成できる。
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。
下記実施例及び比較例において、ポリエステル樹脂の質量平均分子量、イソシアネート基含有率(NCO%)、酸価、水酸基価、及びガラス転移温度(Tg)の測定は、以下のようにして行った。
<質量平均分子量の測定>
ポリエステル樹脂の質量平均分子量は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/分
・試料:濃度0.05〜0.6%の試料を0.1mL注入した。
以上の条件で測定したポリエステル樹脂の分子量分布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ポリエステル樹脂の質量平均分子量を算出した。なお、イソシアネート末端変性ポリエステル樹脂の場合には、該ポリエステル樹脂に存在するイソシアネート基の3倍mol量のn−ジブチルアミンを添加し、イソシアネート末端を封止したサンプルを用いた。
<イソシアネート基含有率(NCO%)の測定>
NCO%は、JIS K1603に準拠した方法により測定した。具体的には、変性ポリエステル2gを精秤した後、速やかに乾燥トルエン5mlを加え、試料を完全に溶解させる。その後、0.1Mのn−ジブチルアミン/トルエン溶液5mlをピペットを用いて全量加えた後、緩やかに15分間攪拌した。次いで、イソプロパノール5mlを加え、攪拌した後、0.1Mエタノール性塩酸標準液を用い電位差滴定を行った。得られた滴定値より、消費されたジブチルアミン量を算出し、イソシアネート基含有率を算出した。
<酸価及び水酸基価の測定方法>
前記酸価(AV)及び水酸基価(OHV)は、具体的には、次のような手順で決定した。なお、サンプルが溶解しない場合は、溶媒にジオキサン又はTHF等の溶媒を用いた。
・測定装置:電位差自動滴定装置DL−53 Titrator(メトラー・トレド社製)
・使用電極 :DG113−SC(メトラー・トレド社製)
・解析ソフト:LabX Light Version1.00.000
・装置の校正:トルエン120mlとエタノール30mlの混合溶媒を使用した。
・測定温度:23℃
測定条件は以下のとおりである。
Stir
Speed[%] 25
Time[s] 15
EQP titration
Titrant/Sensor
Titrant CH3ONa
Concentration[mol/L] 0.1
Sensor DG115
Unit of measurement mV
Predispensing to volume
Volume[mL] 1.0
Wait time[s] 0
Titrant addition Dynamic
dE(set)[mV] 8.0
dV(min)[mL] 0.03
dV(max)[mL] 0.5
Measure mode Equilibrium controlled
dE[mV] 0.5
dt[s] 1.0
t(min)[s] 2.0
t(max)[s] 20.0
Recognition
Threshold 100.0
Steepest jump only No
Range No
Tendency None
Termination
At maximum volume[mL] 10.0
At potential No
At slope No
After number EQPs Yes
n=1
comb. Termination conditions No
Evaluation
Procedure Standard
Potential 1 No
Potential 2 No
Stop for reevaluation No
−酸価の測定方法−
酸価は、JIS K0070−1992に記載の測定方法に準拠して、以下の条件で測定した。
試料調製:トナー0.5g(酢酸エチル可溶成分では0.3g)をトルエン120mlに添加して室温(23℃)で約10時間撹拌して溶解した。更に、エタノール30mlを添加して試料溶液とした。
測定は、上記の装置にて計算することができるが、具体的には次のように計算した。
予め、標定されたN/10苛性カリウム〜アルコール溶液で滴定し、アルコールカリウム液の消費量から次の計算式で酸価を求めた。
酸価=KOH(ml数)×N×56.1/試料質量
(ただし、Nは、(N/10)KOHのファクター)
−水酸基価の測定方法−
試料0.5gを100mlのメスフラスコに精秤し、これにアセチル化試薬5mlを正しく加えた。その後、100℃±5℃の浴中に浸して加熱した。1〜2時間後フラスコを浴から取り出し、放冷後水を加えて振り動かして無水酢酸を分解した。次いで、分解を完全にするため、再びフラスコを浴中で10分間以上加熱し放冷後、有機溶剤でフラスコの壁をよく洗浄した。この液を、前記電極を用いてN/2水酸化カリウムエチルアルコール溶液で電位差滴定を行い、水酸基価を求めた(JIS K0070−1966に準ずる)。
<ガラス転移温度(Tg)>
前記ガラス転移温度(Tg)は、具体的には次のような手順で測定した。測定装置として島津製作所製TA−60WS及びDSC−60を用い、次に示す測定条件で測定した。
〔測定条件〕
・サンプル容器:アルミニウム製サンプルパン(フタあり)
・サンプル量:5mg
・リファレンス:アルミニウム製サンプルパン(アルミナ10mg)
・雰囲気:窒素(流量50ml/min)
・温度条件
・開始温度:20℃
・昇温速度:10℃/min
・終了温度:150℃
・保持時間:なし
・降温温度:10℃/min
・終了温度:20℃
・保持時間:なし
・昇温速度:10℃/min
・終了温度:150℃
測定した結果は、前記島津製作所製データ解析ソフト(TA−60、バージョン1.52)を用いて解析を行った。解析方法は2度目の昇温のDSC微分曲線であるDrDSC曲線のもっとも低温側に最大ピークを示す点を中心として±5℃の範囲を指定し、解析ソフトのピーク解析機能を用いてピーク温度を求めた。次に、DSC曲線で前記ピーク温度+5℃、及び−5℃の範囲で解析ソフトのピーク解析機能を用いてDSC曲線の最大吸熱温度を求めた。ここで示された温度がガラス転移温度(Tg)に相当する。
(合成例1)
−「未変性ポリエステル樹脂1」の合成−
冷却管、攪拌機、及び窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物229質量部、ビスフェノールAプロピオンオキサイド3モル付加物529質量部、テレフタル酸208質量部、アジピン酸46質量部、及びジブチルスズオキシド2質量部を投入し、常圧下、230℃で8時間反応させた。次に、10〜15mmHgの減圧下で5時間反応させた後、反応槽中に無水トリメリット酸44質量部を添加し、常圧下、180℃で2時間反応させて、「未変性ポリエステル樹脂1」を合成した。
得られた「未変性ポリエステル樹脂1」は、数平均分子量が2,500、質量平均分子量が6,700、ガラス転移温度が43℃、酸価が25mgKOH/gであった。
(合成例2)
−「未変性ポリエステル樹脂2」の合成−
合成例1において、常圧下、190℃で1.5時間反応させて、「未変性ポリエステル樹脂2」を合成した。得られた「未変性ポリエステル樹脂2」は、数平均分子量が1,850、質量平均分子量が4,500、ガラス転移温度が42℃、酸価が50mgKOH/gであった。
(合成例3)
−「未変性ポリエステル樹脂3」の合成−
合成例1において、常圧下、170℃で3時間反応させて、「未変性ポリエステル樹脂3」を合成した。得られた「未変性ポリエステル樹脂3」は、数平均分子量が3,250、質量平均分子量が8,300、ガラス転移温度が47℃、酸価が1.2mgKOH/gであった。
(実施例1)
<トナー1の作製>
−マスターバッチの作製−
水1,200質量部、カーボンブラック(Printex35、デクサ社製;DBP吸油量=42ml/100mg、pH=9.5)540質量部、及び前記「未変性ポリエステル樹脂1」1,200質量部を、ヘンシェルミキサー(三井鉱山株式会社製)を用いて混合した。二本ロールを用いて、得られた混合物を150℃で30分間混練した後、圧延冷却し、パルペライザー(ホソカワミクロン株式会社製)で粉砕して、「マスターバッチ」を調製した。
−「ワックス分散液1」の調製−
撹拌棒、及び温度計をセットした反応容器内に、前記「未変性ポリエステル樹脂1」378質量部、カルナバワックス110質量部、及び酢酸エチル947質量部を仕込み、撹拌下、80℃まで昇温し、80℃で5時間保持した後、1時間かけて30℃まで冷却した。
次に、反応容器中に、前記「マスターバッチ」500質量部、及び酢酸エチル500質量部を仕込み、1時間混合して原料溶解液を得た。
得られた原料溶解液1,324質量部を反応容器に移し、ビーズミルのウルトラビスコミル(アイメックス社製)を用いて、0.5mmジルコニアビーズを80体積%充填し、送液速度が1kg/時、ディスク周速度が6m/秒の条件で3パスして、「ワックス分散液1」を得た。
−「トナー材料の分散液1」の調製−
次に、前記「ワックス分散液1」に、前記「未変性ポリエステル樹脂1」の65質量%酢酸エチル溶液1,324質量部を添加した。0.5mmジルコニアビーズを80体積%充填し、送液速度が1kg/時、ディスク周速度が6m/秒の条件で1パスして得られた分散液200質量部に、帯電制御剤として少なくとも一部をベンジル基を有する第4級アンモニウム塩で変性した層状無機鉱物モンモリロナイト(クレイトンAPA Southern Clay Products社製)3.0質量部を添加し、T.K.ホモディスパー(特殊機化工業株式会社製)を用いて、7,000rpmにて60分間攪拌し、「トナー材料の分散液1」を得た。
−「中間体ポリエステル樹脂」の合成−
冷却管、撹拌機、及び窒素導入管の付いた反応容器内に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物682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81質量部、テレフタル酸283質量部、無水トリメリット酸22質量部、及びジブチルスズオキシド2質量部を仕込み、常圧下、230℃で8時間反応させた。次に、10〜15mHgの減圧下で、5時間反応させて、「中間体ポリエステル樹脂」を合成した。
得られた「中間体ポリエステル樹脂」は、数平均分子量が2,100、質量平均分子量が9,500、ガラス転移温度が55℃、酸価が12mgKOH/g、水酸基価が43mgKOH/gであった。
次に、冷却管、撹拌機、及び窒素導入管の付いた反応容器内に、前記「中間体ポリエステル樹脂」410質量部、イソホロンジイソシアネート89質量部、及び酢酸エチル500質量部を仕込み、100℃で5時間反応させて、「プレポリマー1」を合成した。得られた「プレポリマー1」の遊離イソシアネート含有量は、1.53質量%であった。
−「ケチミン化合物」の合成−
次に、撹拌棒、及び温度計をセットした反応容器内に、イソホロンジアミン170質量部、及びメチルエチルケトン75質量部を仕込み、50℃で5時間反応させ、「ケチミン化合物」を合成した。得られた「ケチミン化合物」のアミン価は、418mgKOH/gであった。
−「油相混合液1」の調製−
反応容器中に、前記「トナー材料の分散液1」749質量部、及び前記「プレポリマー1」115質量部を仕込み、TK式ホモミキサー(特殊機化工業株式会社製)を用いて、5,000rpmで1分間混合して、「油相混合液1」を得た。
−「樹脂粒子分散液」の調製−
撹拌棒、及び温度計をセットした反応容器内に、水683質量部、反応性乳化剤(メタクリル酸のエチレンオキシド付加物の硫酸エステルのナトリウム塩;エレミノールRS−30、三洋化成工業株式会社製)11質量部、スチレン83質量部、メタクリル酸83質量部、アクリル酸ブチル110質量部、及び過硫酸アンモニウム1質量部を仕込み、400rpmで15分間撹拌し、乳濁液を得た。得られた乳濁液を加熱して、75℃まで昇温して5時間反応させた。次に、1質量%の過硫酸アンモニウム水溶液30質量部を添加し、75℃で5時間熟成して、「樹脂粒子分散液」を調製した。
得られた「樹脂粒子分散液」に含まれる樹脂粒子の体積平均粒子径を、レーザードップラー法を用いた粒子径分布測定装置(マイクロトラック超微粒子粒度分布計、UPA−EX150、日機装株式会社製)を用いて測定したところ、105nmであった。
また、樹脂粒子分散液の一部を乾燥して樹脂分を単離し、樹脂分のガラス転移温度を測定したところ、59℃であり、質量平均分子量を測定したところ、150,000であった。
−「水系媒体1」の調製−
水990質量部、前記「樹脂粒子分散液」83質量部、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの48.5質量%水溶液(エレミノールMON−7、三洋化成工業株式会社製)37質量部、高分子分散剤(カルボキシメチルセルロースナトリウムの1質量%水溶液、セロゲンBS−H−3、第一工業製薬株式会社製)135質量部、及び酢酸エチル90質量部を混合撹拌し、「水系媒体1」を調製した。
−「乳化スラリー1」の調製−
前記「油相混合液1」864質量部に、前記「ケチミン化合物」3.0質量部を加え、TK式ホモミキサーを用いて、5,000rpmで1分間混合して、更にその混合液を前記「水系媒体1」1,200質量部で、TK式ホモミキサーを用いて、13,000rpmで20分間混合して、分散液(「乳化スラリー1」)を調製した。
次に、撹拌機、及び温度計をセットした反応容器内に、「乳化スラリー1」を仕込み、30℃で8時間脱溶剤した後、45℃で4時間熟成を行い、「分散スラリー1」を得た。
得られた「分散スラリー1」は、マルチサイザーIII(ベックマン・コールター社製)を用いて測定したところ、体積平均粒径Dvが5.1μm、個数平均粒径Dnが4.5μmであった。
得られた「分散スラリー1」100質量部を濾過し、濾液(「濾過後水系媒体1」)を得た。得られた濾液のpHを、pHメーターを用いて、25℃で測定したところ、6.1であった。
次に、濾過ケーキにイオン交換水100質量部を添加し、TK式ホモミキサーを用いて12,000rpmで10分間混合した後、濾過した。得られた濾過ケーキに10質量%リン酸を加えて、pHを3.7に調整し、TK式ホモミキサーを用いて12,000rpmで10分間混合した後、濾過した。
得られた濾過ケーキにイオン交換水300質量部を添加し、TK式ホモミキサーを用いて12,000rpmで10分間混合した後、濾過する操作を2回行い、最終濾過ケーキを得た。
得られた最終濾過ケーキを、循風乾燥機を用いて45℃で48時間乾燥し、目開き75μmメッシュで篩い、「トナー母体粒子1」を得た。
得られた「トナー母体粒子1」100質量部に対し、外添剤としての疎水性シリカ1.0質量部と、疎水性酸化チタン0.5質量部を添加し、ヘンシェルミキサー(三井鉱山株式会社製)を用いて混合処理し、「トナー1」を作製した。
(実施例2)
<トナー2の作製>
実施例1において、前記「乳化スラリー1」を、下記のようにして調製した「乳化スラリー2」に代えた以外は、実施例1と同様にして、「分散スラリー2」、「トナー母体粒子2」及び「トナー2」を作製した。
得られた「分散スラリー2」100質量部を濾過し、濾液(「濾過後水系媒体2」)を得た。得られた濾液のpHを、実施例1と同様にして測定したところ、5.1であった。
−「乳化スラリー2」の調製−
前記「水系媒体1」1,200質量部に、前記「ケチミン化合物」3.0質量部を加え、TK式ホモミキサーを用いて、5,000rpmで1分間混合して、更にその混合液中に前記「油相混合液1」864質量部を入れ、TK式ホモミキサーを用いて、13,000rpmで20分間混合して、分散液(「乳化スラリー2」)を調製した。
(実施例3)
<トナー3の作製>
実施例1において、前記「乳化スラリー1」を、下記のようにして調製した「乳化スラリー3」に代えた以外は、実施例1と同様にして、「分散スラリー3」、「トナー母体粒子3」及び「トナー3」を作製した。
得られた「分散スラリー3」100質量部を濾過し、濾液(「濾過後水系媒体3」)を得た。得られた濾液のpHを、実施例1と同様にして測定したところ、6.8であった。
−「トナー材料の分散液2」の調製−
前記「ワックス分散液1」に、前記「未変性ポリエステル樹脂2」の65質量%酢酸エチル溶液1,324質量部を添加した。0.5mmジルコニアビーズを80体積%充填し、送液速度が1kg/時、ディスク周速度が6m/秒の条件で1パスして得られた分散液200質量部に、帯電制御剤として少なくとも一部をベンジル基を有する第4級アンモニウム塩で変性した層状無機鉱物モンモリロナイト(クレイトンAPA Southern Clay Products社製)4.5質量部を添加し、T.K.ホモディスパー(特殊機化工業株式会社製)を用いて、7,000rpmにて60分間攪拌し、「トナー材料の分散液2」を得た。
−「油相混合液2」の調製−
反応容器中に、前記「トナー材料の分散液2」749質量部、及び前記「プレポリマー1」115質量部を仕込み、TK式ホモミキサー(特殊機化工業株式会社製)を用いて、5,000rpmで1分間混合して、「油相混合液2」を得た。
−「乳化スラリー3」の調製−
前記「油相混合液2」864質量部に、水酸化カリウム2.6質量部を加え、TK式ホモミキサーを用いて、5,000rpmで1分間混合して、更にその混合液を前記「水系媒体1」1,200質量部で、TK式ホモミキサーを用いて、13,000rpmで20分間混合して、分散液(「乳化スラリー3」)を調製した。
(実施例4)
<トナー4の作製>
実施例1において、前記「乳化スラリー1」を、下記のようにして調製した「乳化スラリー4」に変更した以外は、実施例1と同様にして、「分散スラリー4」、「トナー母体粒子4」及び「トナー4」を製造した。
得られた「分散スラリー4」100質量部を濾過し、濾液(「濾過後水系媒体4」)を得た。得られた濾液のpHを、実施例1と同様にして測定したところ、7.4であった。
−「トナー材料の分散液2」の調製−
前記「ワックス分散液1」に、前記「未変性ポリエステル樹脂2」の65質量%酢酸エチル溶液1,324質量部を添加した。0.5mmジルコニアビーズを80体積%充填し、送液速度が1kg/時、ディスク周速度が6m/秒の条件で1パスして得られた分散液200質量部に、帯電制御剤として少なくとも一部をベンジル基を有する第4級アンモニウム塩で変性した層状無機鉱物モンモリロナイト(クレイトンAPA Southern Clay Products社製)4.5質量部を添加し、T.K.ホモディスパー(特殊機化工業株式会社製)を用いて、7,000rpmにて60分間攪拌し、「トナー材料の分散液2」を得た。
−「油相混合液2」の調製−
反応容器中に、前記「トナー材料の分散液2」749質量部、及び前記「プレポリマー1」115質量部を仕込み、TK式ホモミキサー(特殊機化工業株式会社製)を用いて、5,000rpmで1分間混合して、「油相混合液2」を得た。
−「乳化スラリー4」の調製−
前記「水系媒体1」1,200質量部に水酸化カリウム2.6質量部を加え、TK式ホモミキサーを用いて、5,000rpmで1分間混合して、更にその混合液中に前記「油相混合液2」864質量部を入れ、TK式ホモミキサーを用いて、13,000rpmで20分間混合して、分散液(「乳化スラリー4」)を調製した。
(実施例5)
<トナー5の作製>
実施例1において、前記「乳化スラリー1」を、下記のようにして調製した「乳化スラリー5」に変更した以外は、実施例1と同様にして、「分散スラリー5」、「トナー母体粒子5」及び「トナー5」を製造した。
得られた「分散スラリー5」100質量部を濾過し、濾液(「濾過後水系媒体5」)を得た。得られた濾液のpHを、実施例1と同様にして測定したところ、4.2であった。
−「トナー材料の分散液3」の調製−
前記「ワックス分散液1」に、前記「未変性ポリエステル樹脂3」の65質量%酢酸エチル溶液1,324質量部を添加した。0.5mmジルコニアビーズを80体積%充填し、送液速度が1kg/時、ディスク周速度が6m/秒の条件で1パスして得られた分散液200質量部に、帯電制御剤として少なくとも一部をベンジル基を有する第4級アンモニウム塩で変性した層状無機鉱物モンモリロナイト(クレイトンAPA Southern Clay Products社製)4.5質量部を添加し、T.K.ホモディスパー(特殊機化工業株式会社製)を用いて、7,000rpmにて60分間攪拌し、「トナー材料の分散液3」を得た。
−「油相混合液3」の調製−
反応容器中に、前記「トナー材料の分散液3」749質量部、及び前記「プレポリマー1」115質量部を仕込み、TK式ホモミキサー(特殊機化工業株式会社製)を用いて、5,000rpmで1分間混合して、「油相混合液3」を得た。
−「乳化スラリー5」の調製−
前記「油相混合液3」864質量部に、ナトリウムエトキシド1.5質量部を加え、TK式ホモミキサーを用いて、5,000rpmで1分間混合して、更にその混合液を前記「水系媒体1」1,200質量部で、TK式ホモミキサーを用いて、13,000rpmで20分間混合して、分散液(「乳化スラリー5」)を調製した。
(実施例6)
<トナー6の作製>
実施例1において、前記「乳化スラリー1」を、下記のようにして調製した「乳化スラリー6」に変更した以外は、実施例1と同様にして、「分散スラリー6」、「トナー母体粒子6」及び「トナー6」を製造した。
得られた「分散スラリー6」100質量部を濾過し、濾液(「濾過後水系媒体6」)を得た。得られた濾液のpHを、実施例1と同様にして測定したところ、7.9であった。
−「トナー材料の分散液3」の調製−
前記「ワックス分散液1」に、前記「未変性ポリエステル樹脂3」の65質量%酢酸エチル溶液1,324質量部を添加した。0.5mmジルコニアビーズを80体積%充填し、送液速度が1kg/時、ディスク周速度が6m/秒の条件で1パスして得られた分散液200質量部に、帯電制御剤として少なくとも一部をベンジル基を有する第4級アンモニウム塩で変性した層状無機鉱物モンモリロナイト(クレイトンAPA Southern Clay Products社製)4.5質量部を添加し、T.K.ホモディスパー(特殊機化工業株式会社製)を用いて、7,000rpmにて60分間攪拌し、「トナー材料の分散液3」を得た。
−「油相混合液3」の調製−
反応容器中に、前記「トナー材料の分散液3」749質量部、前記「プレポリマー1」115質量部を仕込み、TK式ホモミキサー(特殊機化工業株式会社製)を用いて、5,000rpmで1分間混合して、「油相混合液3」を得た。
−「乳化スラリー6」の調製−
前記「水系媒体1」1,200質量部に、ナトリウムエトキシド1.5質量部を加え、TK式ホモミキサーを用いて、5,000rpmで1分間混合して、更にその混合液中に前記「油相混合液3」864質量部を入れ、TK式ホモミキサーを用いて、13,000rpmで20分間混合して、分散液(「乳化スラリー6」)を調製した。
(比較例1)
<トナー7の作製>
実施例1において、前記「乳化スラリー1」を、下記のようにして調製した「乳化スラリー7」に変更した以外は、実施例1と同様にして、「分散スラリー7」、「トナー母体粒子7」及び「トナー7」を製造した。
得られた「分散スラリー7」100質量部を濾過し、濾液(「濾過後水系媒体7」)を得た。得られた濾液のpHを、実施例1と同様にして測定したところ、3.9であった。
−「乳化スラリー7」の調製−
前記「油相混合液1」864質量部に、「ケチミン化合物」0.7質量部を加え、TK式ホモミキサーを用いて、5,000rpmで1分間混合して、更にその混合液を前記「水系媒体1」1,200部で、TK式ホモミキサーを用いて、13,000rpmで20分間混合して、分散液(「乳化スラリー7」)を調製した。
(比較例2)
<トナー8の作製>
実施例1において、前記「乳化スラリー1」を、下記のようにして調製した「乳化スラリー8」に変更した以外は、実施例1と同様にして、「分散スラリー8」、「トナー母体粒子8」及び「トナー8」を製造した。
得られた「分散スラリー8」100質量部を濾過し、濾液(「濾過後水系媒体8」)を得た。得られた濾液のpHを、実施例1と同様にして測定したところ、8.2であった。
−「乳化スラリー8」の調製−
前記「水系媒体1」1,200質量部に、前記「ケチミン化合物」9.0質量部を加え、TK式ホモミキサーを用いて、5,000rpmで1分間混合して、更にその混合液中に前記「油相混合液1」864質量部を入れ、TK式ホモミキサーを用いて、13,000rpmで20分間混合して、分散液(「乳化スラリー8」)を調製した。
次に、実施例1〜6及び比較例1〜2で作製したトナー1〜8について、以下のようにして、体積平均粒径Dv、比(Dv/Dn)、及び平均円形度を測定した。結果を表1に示す。
<体積平均粒径Dv及び比(Dv/Dn)>
トナーの体積平均粒径Dv及び比(Dv/Dn)は、コールターカウンターTA−II型(コールター社製)を用いて、個数分布、及び体積分布を出力するインターフェイス(日科技研株式会社)と、PC9801パーソナルコンピューター(NEC社製)とを接続して、測定した。
まず、電解水溶液100〜150ml中に分散剤として界面活性剤(アルキルベンゼンスルフォン酸塩)を0.1〜5ml加えた。前記電解水溶液とは、1級塩化ナトリウムを用いて1質量%NaCl水溶液を調製したもので、ISOTON−II(コールター社製)が使用できる。次いで、測定試料を2〜20mg加えた。測定試料を懸濁した電解水溶液は、超音波分散器で1〜3分間分散処理を行い、前記測定装置により、アパーチャーとして100μmアパーチャーを用いて、トナーの体積及び個数を測定して、体積分布と個数分布を算出した。
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以上乃至40.30μm未満の粒子を対象とする。体積分布から求めた体積基準の体積平均粒径Dv、及び個数分布から求めた個数平均粒径Dnとその比(Dv/Dn)を求めた。
<平均円形度>
トナーの平均円形度は、フロー式粒子像分析装置(FPIA−2000、シスメックス株式会社製)により測定した。
具体的な測定方法としては、容器中の予め不純固形物を除去した水100〜150ml中に分散剤として界面活性剤(アルキルベンゼンスフォン酸塩)を0.1〜0.5ml加え、更に測定試料を0.1〜0.5g程度加えた。試料を分散した懸濁液は超音波分散器で1〜3分間分散処理を行い、分散液濃度を3,000〜1万個/μlとして、前記装置によりトナーの形状を測定した。
Figure 2011090212
Figure 2011090212
次に、実施例1〜6及び比較例1〜2のトナーについて、以下のようにして、保存安定性、帯電性、クリーニング性(地肌かぶり)、及び定着性を評価した。結果を表2に示す。
<トナーの保存安定性>
トナーを50mlのポリ瓶3本に1本当り28g〜30g入れ、ポリ瓶の蓋を閉めた状態で、50℃で10%RHに設定した恒温恒湿槽に入れて24時間毎に1本ずつ取り出し、嵩比重測定器(筒井理化学器械株式会社製)を用い、JIS K−5101−12−1に従ってトナーの嵩密度を測定した。初期、24時間後、48時間後、72時間後の嵩密度を測定して下記式(4)に基づいて変動率を算出した。変動率の値が小さいトナーほど保存性が良好であること示す。保存安定性の評価基準を以下に示す。
(変動率)=(72時間後の嵩密度)/(初期の嵩密度)×100・・・(4)
〔評価基準〕
○:変動率が90%以上である
△:変動率が80%以上90%未満である
×:変動率が80%未満である
<帯電性>
直径30mm、幅30mmのステンレス製の円柱ポットにキャリア9g、トナー母体粒子1gを入れ、600rpmにて攪拌した。
攪拌時間を60秒間、10分間、1日間(24時間)とし、3点での帯電性を確認した。攪拌後攪拌された現像剤の1gを東芝ケミカル株式会社製のブローオフ装置を用いて測定した。更に帯電量を測定後、ブローされたキャリアを再度集め、新規トナー母体粒子を入れ、10分間攪拌後、再度帯電量を確認した。
ここで、60秒間攪拌は、帯電性の立ち上がり性を判断する指標とし、10分間後の帯電量とほぼ同等であることが好ましい。
また、10分間攪拌と24時間攪拌は、帯電性がフラットである必要があり、24時間後の帯電量が下がっていると、スペント等の影響、帯電性のリーク等の影響が考えられる。
<クリーニング性(地肌かぶり)>
画像形成装置(株式会社リコー製、ipsio Color 8100)にて1万枚のランニングをした後、白紙現像通紙の際に停止させ、感光体上の地汚れ部分を転写させて、そのIDをX−Reit 938型(X−Rite社製)で測定し、下記基準で評価した。
〔評価基準〕
○:IDが0.03未満
△:IDが0.03以上(地汚れ危険領域)
×:IDが0.05以上(地汚れとなり、画像にも表れる)
<定着性>
画像形成装置(株式会社リコー製、ipsio color 8100)にて定着機を改造し、ベタ画像で、1.0±0.1mg/cmのトナーが現像されるように調整を行い、株式会社リコー製type6200紙でオフセットの発生しない温度を定着上限温度とした。株式会社リコー製type6000/90W紙で、定着下限温度を測定した。定着下限温度は得られた定着画像をパットでこすった後の画像濃度の残存率が70%以上となるロール温度をもって定着下限温度とした。定着幅は、定着上限温度と定着下限温度の差から求めた。
−定着下限温度−
定着下限温度については、150℃を超えると余裕度がなくなり使用できない(×)と判断した。140℃未満であれば余裕度がある(○)と判断した。その間である140℃以上150℃以下を(△)と判断した。
−定着幅−
○:定着幅が50℃以上
△:定着幅が40℃以上50℃未満
×:定着幅が40℃未満
<総合評価>
前記総ての性能評価の結果から、下記基準に基づき総合評価を行った。
〔評価基準〕
○:総合的に優れている状態
△:総合的に普通である状態
×:総合的に不良である状態
Figure 2011090212
Figure 2011090212
本発明のトナーは、高品質な電子写真方式の画像形成に好適に使用される。本発明のトナーを用いた本発明の現像剤、及び画像形成方法は、直接又は間接電子写真多色画像現像方式を用いたフルカラー複写機、フルカラーレーザープリンター、及びフルカラー普通紙ファックス等に幅広く使用できる。
10 感光体(感光体ドラム)
10K クロ用静電潜像担持体
10Y イエロー用静電潜像担持体
10M マゼンタ用静電潜像担持体
10C シアン用静電潜像担持体
14 支持ローラ
15 支持ローラ
16 支持ローラ
17 中間転写クリーニング装置
18 画像形成手段
20 帯電ローラ
21 露光装置
22 二次転写装置
23 ローラ
24 二次転写ベルト
25 定着装置
26 定着ベルト
27 加圧ローラ
28 シート反転装置
30 露光装置
32 コンタクトガラス
33 第1走行体
34 第2走行体
35 結像レンズ
36 読取りセンサ
40 現像装置
41 現像ベルト
42K 現像剤収容部
42Y 現像剤収容部
42M 現像剤収容部
42C 現像剤収容部
43K 現像剤供給ローラ
43Y 現像剤供給ローラ
43M 現像剤供給ローラ
43C 現像剤供給ローラ
44K 現像ローラ
44Y 現像ローラ
44M 現像ローラ
44C 現像ローラ
45K ブラック用現像器
45Y イエロー用現像器
45M マゼンタ用現像器
45C シアン用現像器
49 レジストローラ
50 中間転写体
51 ローラ
52 コロナ帯電器
53 定電流源
55 切換爪
56 排出ローラ
57 排出トレイ
58 分離ローラ
60 クリーニング装置
61 現像器
62 転写帯電器
63 感光体クリーニング装置
64 除電器
70 除電ランプ
80 転写ローラ
90 クリーニング装置
95 転写紙
100 画像形成装置
120 タンデム型現像器
130 原稿台
142 給紙ローラ
143 ペーパーバンク
144 給紙カセット
145 分離ローラ
146 給紙路
147 搬送ローラ
148 給紙路
150 複写装置本体
200 給紙テーブル
300 スキャナ
400 原稿自動搬送装置(ADF)
特開平11−133665号公報 特開平9−15903号公報 特表2003−515795号公報 特表2006−500605号公報 特表2006−503313号公報 特開2003−202708号公報

Claims (16)

  1. 有機溶媒中に、少なくともバインダー成分、着色剤、離型剤、及び変性層状無機鉱物を溶解乃至分散させてなる油相を、水系媒体中に乳化分散させつつトナー粒子を造粒させてなるトナーであって、
    前記バインダー成分が、結着樹脂及び結着樹脂前駆体の少なくともいずれかを含有し、
    前記変性層状無機鉱物が、層状無機鉱物が有する層間のイオンの少なくとも一部を有機物イオンで変性した層状無機鉱物であり、
    前記油相及び前記水系媒体のいずれかが塩基性物質を含有し、
    前記乳化分散後にトナー粒子を濾過した後の水系媒体のpHが4.0〜8.0であることを特徴とするトナー。
  2. 乳化分散後にトナー粒子を濾過した後の水系媒体のpHが5.0〜7.5である請求項1に記載のトナー。
  3. 乳化分散後にトナー粒子を濾過した後の水系媒体のpHが6.0〜7.0である請求項1から2のいずれかに記載のトナー。
  4. 変性層状無機鉱物が、層状無機鉱物が有する層間のカチオンの少なくとも一部を有機物カチオンで変性した層状無機鉱物である請求項1から3のいずれかに記載のトナー。
  5. 変性層状無機鉱物を、乳化分散液中に固形分で0.1質量%〜5質量%含有している請求項1から4のいずれかに記載のトナー。
  6. 結着樹脂が、ポリエステル樹脂である請求項1から5のいずれかに記載のトナー。
  7. 結着樹脂におけるポリエステル樹脂の含有量が、50質量%〜100質量%である請求項6に記載のトナー。
  8. ポリエステル樹脂のテトラヒドロフラン可溶分の質量平均分子量が1,000〜30,000である請求項6から7のいずれかに記載のトナー。
  9. 結着樹脂の酸価が1.0mgKOH/g〜50.0mgKOH/gである請求項1から8のいずれかに記載のトナー。
  10. 結着樹脂のガラス転移温度が35℃〜65℃である請求項1から9のいずれかに記載のトナー。
  11. 結着樹脂前駆体が、変性ポリエステル系樹脂である請求項1から10のいずれかに記載のトナー。
  12. 結着樹脂前駆体が活性水素基を有する化合物と反応可能な部位を有し、該結着樹脂前駆体の重合体の質量平均分子量が3,000〜20,000である請求項1から11のいずれかに記載のトナー。
  13. トナーの平均円形度が0.94〜0.99である請求項1から12のいずれかに記載のトナー。
  14. トナーの体積平均粒径Dvが3μm〜7μmであり、体積平均粒径Dv/数平均粒径Dnが1.30以下である請求項1から13のいずれかに記載のトナー。
  15. 請求項1から14のいずれかに記載のトナーと、キャリアとを含むことを特徴とする現像剤。
  16. 静電潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成工程と、前記静電潜像を請求項1から14のいずれかに記載のトナーを用いて現像して可視像を形成する現像工程と、前記可視像を記録媒体に転写する転写工程と、記録媒体に転写された転写像を定着させる定着工程とを少なくとも含むことを特徴とする画像形成方法。
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