JP2013142877A - 電子写真用黒色トナー、およびそれを用いる画像形成装置、画像形成方法 - Google Patents

電子写真用黒色トナー、およびそれを用いる画像形成装置、画像形成方法 Download PDF

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Abstract

【課題】ベルト定着装置においての低温定着性および耐ホットオフセット性を両立すべく、結着樹脂として、相対的に分子量の高い樹脂の含有量の多いものが用いられていても、短時間で製造可能な電子写真用黒色トナーを提供する。
【解決手段】結着樹脂との相溶性が低くかつ離型剤とは樹脂の種類が異なる第3の樹脂にて離型剤が取り囲まれてなる凝集体6が、結着樹脂中に0.5〜1.5μmの平均粒径で分散されている。
【選択図】図1

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成過程における静電潜像の現像などに用いられる電子写真用黒色トナーおよびそれを用いる画像形成装置、画像形成方法に関する。
電子写真方式を利用した画像形成装置では、通常、回転駆動する感光体の表面を帯電装置により均一に帯電する帯電工程、帯電した感光体表面に露光装置によりレーザ光を照射して感光体表面に静電潜像を形成する露光工程、感光体表面の静電潜像を現像装置により電子写真用黒色トナー(以下、黒色トナーあるいはトナーと略記する)を用いて現像して感光体表面にトナー像を形成する現像工程、感光体表面のトナー像を転写装置により記録紙(記録媒体、転写媒体)上に転写する転写工程、および定着装置の加熱によりトナー像を記録紙上に定着する定着工程を経て画像が形成される。
そして、画像形成動作後に感光体表面上に残留した転写残留トナーは、クリーニング工程においてクリーニング装置により除去されて所定の回収部に回収され、クリーニング後の感光体表面における残留電荷は、次の画像形成に備えるために、除電工程において除電装置により除電される。
このような画像形成装置で用いられるトナーは、現像工程だけではなく、転写工程、定着工程およびクリーニング工程の各工程において要求される機能を備えている必要がある。
定着工程におけるトナー像の定着方法としては、例えば、トナー像を構成するトナーを加熱溶融して記録紙に定着させる加熱定着方法がある。
この加熱定着方法において省エネルギー化を達成するためには、できるだけ低い温度でトナー像を定着させる必要があり、低温定着性が良好なトナーが求められる。
また、画像形成装置のウォームアップ時間の短縮を目的として、ベルト定着装置が採用されている。
特許文献1には、ベルト定着装置を備えた画像形成装置において、トナーのレオロジー特性(損失弾性率G”/貯蔵弾性率G’)を2以上8以下にすることにより、オフセット発生に余裕のある中光沢度画像が得られ、しかも記録紙の厚さに違いがあっても定着条件を変更することなしに光沢度差の小さい中光沢度定着画像が得られることが記載されている。
また、特許文献2には、トナー中にシリコーンオイル処理されたシリカ粒子を原材料中に2〜20質量%含めることで、トナー生産工程での粉砕工程における粉砕性を向上できることが記載されている。
特許第4142855号公報 特開2007−93881号
しかしながら、画像形成装置のウォームアップ時間の短縮を目的として採用されるベルト定着装置においては、記録紙として腰の弱い用紙(薄紙)を用いると、用紙がトナー層を挟んで定着ベルトに引っ付いたまま離れなくなる現象(すなわち剥離不良)が生じるという問題があった。この剥離不良は、定着速度の速い高速機において顕著に表れる。
このため、結着樹脂として、相対的に分子量の高い樹脂の含有量を多くする(Mw/Mnが大きくなると)、ことによって定着時のトナー弾性を高くして、耐ホットオフセット性を向上させるトナーが提案されている。
しかしながら、分子量の高い樹脂の場合、トナー生産工程での粉砕工程において、粉砕されにくく、処理時間が長くなる課題がある。また、この処理時間が長くなる課題を解決するために、粉砕エネルギーを大きくして処理時間を短くすると、粒子径の小さいトナーの多い粒度分布となるといった別の課題が発生する。
また、ここで、粉砕工程における粉砕性を向上させるために、特許文献2には記載された、シリコーンオイル処理されたシリカ粒子を原材料中に含める手法も考えられる。しかしながら、結着樹脂として分子量の高い樹脂を用いた場合、特許文献2に記載された手法では、十分な効果が現れず、課題を解決することができない。
本発明は、ベルト定着装置においての低温定着性および耐ホットオフセット性を両立すべく、結着樹脂として、相対的に分子量の高い樹脂の含有量の多いものが用いられていても、短時間で製造可能な電子写真用黒色トナー、およびそれを用いる画像形成装置、画像形成方法を提供する。
本発明者らは、上記の課題を解決するために鋭意研究を行った結果、結着樹脂との相溶性が低くかつ離型剤とは樹脂の種類が異なる第3の樹脂にて離型剤を取り囲んでなる凝集体を、0.5〜1.5μmの平均粒径で分散させることで、ベルト定着装置においての低温定着性および耐ホットオフセット性を両立すべく、結着樹脂として、相対的に分子量の高い樹脂の含有量の多いものが用いられていても、粉砕に時間がかからず、短時間で黒色トナーを製造可能であることを見出し、本発明を完成するに到った。
本発明の電子写真用黒色トナーは、上記課題を解決するために、少なくとも結着樹脂、黒色着色剤および離型剤を含む電子写真用黒色トナーにおいて、前記結着樹脂を第1の樹脂、前記離型剤を第2の樹脂として、前記第1の樹脂との相溶性が低くかつ前記第2の樹脂とは樹脂の種類が異なる第3の樹脂にて前記第2の樹脂が取り囲まれてなる凝集体が、前記第1の樹脂中に0.5〜1.5μmの平均粒径で分散されていることを特徴としている。
上記構成によれば、第1の樹脂である結着樹脂中に分散されている、第2の樹脂である離型剤を第3の樹脂が取り囲むにようにしてなる凝集体が、電子写真用黒色トナー(以下、単にトナー)の生産工程の粉砕工程において、粉砕の起点となり、粉砕性が上がる(粉砕し易くなる)。つまり、分散されている離型剤を第3の樹脂が取り囲むことで構成される凝集体が、粉砕の起点となって粉砕エネルギーが効率良く行き渡り、トナー性能を損なうことなく短い粉砕処理時間で所望の粒子径のトナーにすることが可能となる。
凝集体の樹脂の平均粒径を上記範囲としているのは、0.5μmよりも小さいと粉砕の起点になりにくく粉砕性が向上せず、1.5μmよりも大きくなると、粉砕が進み過ぎて過粉砕となり、現像時のトナー飛び散りが激しくなるためである。
また、第3の樹脂を、結着樹脂との相溶性が低いものとしているのは、結着樹脂と相溶化すると、粉砕の起点とならなくなるためである。また、第3の樹脂を第2の樹脂である離型剤と樹脂の種類を異ならせているのは、離型剤と同じ樹脂であると、離型剤と相溶化して粉砕の起点とならなくなるためである。
また、離型剤を第3の樹脂が取り囲むことで、トナー保存性を維持することができる。つまり、離型剤がトナーの表面に現れると、トナー保存性を悪化させる要因となるが、このように、離型剤を第3の樹脂が取り囲むことで、離型剤がトナー表面に現れにくくできる。
なお、本発明において、着色剤を黒色着色剤に限定しているのは、0.5〜1.5μmの平均粒径で分散された上記凝集体によって、着色剤の分散性が低下するため、着色剤の高分散性が求められるイエローや、マゼンタ、シアン等の電子写真用カラートナーにはあまり適していないためである。
これにより、ベルト定着装置においての低温定着性および耐ホットオフセット性を両立すべく、結着樹脂として、相対的に分子量の高い樹脂の含有量の多いものが用いられていても、粉砕に要する時間が長くなることなく、黒色トナーを製造することができる。
本発明の電子写真用黒色トナーにおいては、さらに、第1の樹脂と第3の樹脂とは、樹脂の種類が異なることが好ましい。
第1の樹脂と第3の樹脂との樹脂の種類を異ならせることで、第3の樹脂が第1の樹脂に相溶性を示しにくく、粉砕の起点となるように凝集体を第1の樹脂中に分散させることが簡単にできる。
本発明の電子写真用黒色トナーにおいては、さらに、前記第1の樹脂がポリエステル樹脂であり、第3の樹脂がスチレンアクリル樹脂であることが好ましい。
結着樹脂と第3の樹脂の組み合わせを、ポリエステル樹脂とスチレンアクリル樹脂とすることで、粉砕の起点となるように凝集体を結着樹脂中に樹脂分散させることが簡単にできる。ひいては、より短い粉砕処理時間でトナー性能を損なうことなく所望の粒子径のトナーにすることが可能となる。
本発明の電子写真用黒色トナーにおいては、さらに、前記第2の樹脂がエステル系樹脂であることが好ましい。これによれば、離型剤と第1の樹脂とが馴染みやすく、より小さく分散される結果、より保存安定性の高いトナーとできる。
本発明の電子写真用黒色トナーにおいては、前記第2の樹脂が0.2μm以上の平均粒径で分散されていることが好ましい。第2の樹脂である離型剤の分散径を上記範囲とすることによって、定着時の離型剤が染み出しやすくなるため、より定着性の高いトナーとできる。
本発明の画像形成方法は、上記課題を解決するために、感光体上の静電潜像を電子写真用黒色トナーで顕像化し、得られたトナー像を転写媒体に転写した後、ベルト定着装置を用いて前記トナー像を定着する画像形成方法であって、前記電子写真用黒色トナーとして、少なくとも結着樹脂、黒色着色剤および離型剤を含む電子写真用黒色トナーを用い、前記結着樹脂を第1の樹脂、前記離型剤を第2の樹脂として、前記第1の樹脂との相溶性が低くかつ前記第2の樹脂とは樹脂の種類が異なる第3の樹脂にて前記第2の樹脂が取り囲まれて凝集体が、前記第1の樹脂中に0.5〜1.5μmの平均粒径で分散されていることを特徴としている。
本発明の画像形成装置は、上記課題を解決するために、感光体と、該感光体上に形成された静電潜像を電子写真用黒色トナーで顕像化してトナー像を形成する現像装置と、前記トナー像を転写媒体に転写する転写装置と、前記転写媒体上のトナー像を定着するベルト定着装置と、を備える画像形成装置であって、前記電子写真用黒色トナーとして、少なくとも結着樹脂、黒色着色剤および離型剤を含む電子写真用黒色トナーを用い、前記結着樹脂を第1の樹脂、前記離型剤を第2の樹脂として、前記第1の樹脂との相溶性が低くかつ前記第2の樹脂とは樹脂の種類が異なる第3の樹脂にて前記第2の樹脂が取り囲まれて凝集体が、前記第1の樹脂中に0.5〜1.5μmの平均粒径で分散されていることを特徴としている。
本発明は、上記した本発明の電子写真用黒色トナーを用いる画像形成方法および画像形成装置についても、発明の範疇としている。
本発明によれば、ベルト定着装置においての低温定着性および耐ホットオフセット性を両立すべく、結着樹脂として、相対的に分子量の高い樹脂の含有量の多いものが用いられていても、粉砕に要する時間が長くなることなく、黒色トナーを製造することができる。
本発明の電子写真用黒色トナーの粉砕途中の構造を模式的に示す説明図である。 本発明の電子写真用黒色トナーを用いる画像形成装置の一構成例を示す説明図である。 図2の画像形成装置に搭載されたベルト定着装置の一構成例を示す説明図である。 図2の画像形成装置に搭載される別のベルト定着装置の構成例を示す説明図である。
〔ベルト定着装置および画像形成装置〕
図2は、本発明の電子写真黒色トナー(以下、単にトナーと略記する)を用いる画像形成装置の一構成例を示す説明図である。図3は、図2の画像形成装置に搭載されたベルト定着装置の一構成例を示す説明図である。
画像形成装置100は、電子写真方式のプリンタであり、4つの可視像形成ユニット(イエロー可視像形成ユニット110Y、マゼンタ可視像形成ユニット110M、シアン可視像形成ユニット110Cおよびブラック可視像形成ユニット110B:これらを合わせて「可視像形成ユニット110」ともいう)を記録紙搬送路に沿って配列した所謂タンデム式のプリンタである。
具体的には、可視像形成ユニット110に記録紙P(転写媒体、記録媒体)を供給する供給トレイ120と定着装置40との間に形成される記録紙Pの搬送路に沿って4つの可視像形成ユニット110が配設されている。そして、記録紙搬送手段130である無端状の搬送ベルト133によって搬送される記録紙Pに対して各可視像形成ユニット110が各色トナー像を重ねて転写し、その後、定着装置40が記録紙Pに対してトナー像を定着し、これによりフルカラー画像が形成される。
搬送ベルト133は、駆動ローラ131とアイドリングローラ132とに架けられており、所定の周速度(150〜400mm/秒程度、例えば220mm/秒)に制御されて周回する。記録紙Pは、周回している搬送ベルト130に静電吸着することによって搬送される。
各可視像形成ユニット110においては、感光体ドラム111が備えられ、この感光体ドラム111の周囲に、帯電ローラ112、露光手段(レーザ光照射手段)113、現像器114、転写ローラ115、クリーナー116が配置されている。
可視像形成ユニット110Yの現像器Yにはイエロートナーを含む現像剤が収容され、可視像形成ユニット110Mの現像器Mにはマゼンタトナーを含む現像剤が収容され、可視像形成ユニット110Cの現像器Cにはシアントナーを含む現像剤が収容され、可視像形成ユニット110Bの現像器Bにはブラックトナーを含む現像剤が収容されている。
なお、現像剤は、一成分現像剤、二成分現像剤のいずれであってもよい。また、一成分現像剤に含まれるトナーは、非磁性、磁性のいずれであってもよく、二成分現像剤に含まれるキャリアは、非磁性、磁性のいずれであってもよい。
そして、各可視像形成ユニット110において、記録紙P上にトナー像が転写されるが、この転写の手順は以下の通りである。まず、帯電ローラ112によって感光体ドラム111表面を一様に帯電し、その後、レーザ光照射手段113によって画像情報に応じて感光体ドラム111表面をレーザで露光して静電潜像を形成する。さらにその後、感光体ドラム111表面の静電潜像に対して現像器114によってトナーが供給される。これにより、前記静電潜像が現像(顕像化)されてトナー画像が生成される。そして、感光体ドラム111表面に生成されたトナー画像は、このトナー画像のトナーとは逆極性のバイアス電圧が印加された転写ローラ115によって、搬送ベルト(搬送手段)130にて搬送される記録紙Pに順次転写されるようになっている。
その後、記録紙Pは、搬送ベルト133の湾曲箇所(駆動ローラ131に巻き付いている部分)において搬送ベルト133から剥離し、定着装置40に搬送される。さらに、定着装置40において、所定の温度に加熱された定着ベルトによって記録紙Pに適度な温度と圧力とが与えられる。これにより、記録紙Pのトナーは溶解し、トナーが記録紙Pに定着し、記録紙P上に堅牢な画像が形成される。
定着装置(ベルト定着装置)40は、図3に示すように、加熱ローラ41と、加熱ローラ41との関係で軸方向が互いに平行になるように配されている剥離ローラ42と、加熱ローラ41および剥離ローラ42に架けられており、これらローラが回転することによって周回するように駆動する無端状の定着ベルト43と、加熱ローラ41との関係で軸方向が互いに平行になるように配されている加圧ローラ44とを備えている。なお、図3に記載されているN方向は、定着ベルト43の周回方向を示したものである。
加熱ローラ41および剥離ローラ42は、定着ベルト43の内周側の表面(以下「内周面」という)に巻き付かれるような位置に配されている。また、加圧ローラ44は、定着ベルト43を挟むように所定の荷重(50〜300N程度、例えば200N)にて加熱ローラ41に押圧されている。そして、加圧ローラ44の外周においては、加熱ローラ41に押圧されている押圧部分とこの押圧部分よりもN方向下流側の一部とが定着ベルト43の外周側の表面(以下「外周面」という)に巻き付かれている。
なお、加圧ローラ44の外周における押圧部分を「実ニップ領域」と称し、加圧ローラ44の外周において押圧部分よりも下流側にて定着ベルト43の外周面に巻き付かれている領域を「仮想ニップ領域」と称する。実ニップ領域のN方向の幅は、5〜20mm程度(例えば5mm)であり、仮想ニップ領域のN方向の幅は8〜30mm程度(例えば3mm)である。
定着装置40においては、記録紙Pが実ニップ領域と仮想ニップ領域とを順に通過することによって、記録紙P上のトナー画像が記録紙P上に定着するようになっている。なお、記録紙Pが実ニップ領域および仮想ニップ領域を通過する時、定着ベルト43の外周面は記録紙Pのトナー画像形成面に接触し、加圧ローラ44の外周は記録紙Pにおけるトナー画像形成面とは反対の面に接触する。
加熱ローラ41は、所定の温度(150〜200℃程度、例えば190℃)になるように加熱され、定着ベルト43の内周面から定着ベルト43に熱を伝導するためのものである。なお、加熱ローラ41から熱が伝導された定着ベルト43は、実ニップ領域および仮想ニップ領域を通過する記録紙Pを加熱する。
加熱ローラ41は、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム、銅などの金属またはそれらの合金(例えば鉄)からなり、その形状は、厚み0.2〜1.0mm程度(例えば0.3mm)、直径20〜50mm程度(例えば30mm)の円筒状部材(芯金)である。円筒状芯金の外周に弾性層を形成したものを加熱ローラ41としてもよい。弾性層は、シリコーンゴムなどからなり、その厚みは0.5〜2.0mm程度(例えば5mm)である。
また、加熱ローラ41の内側には、加熱ローラ41を加熱するヒータランプ45が配置されている。ヒータランプ45は、制御回路(図示せず)によって通電されると発光し、赤外線を放射する。これにより、加熱ローラ41の内周側の面が赤外線を吸収して加熱され、加熱ローラ41全体が加熱される。
加圧ローラ44は、例えば、図3に示されるように、内側から順に芯金44a、弾性層44b、離型層44cが形成されているローラであり、直径20〜50mm程度(例えば30mm)である。また、加圧ローラ44の芯金44aの内側には加圧ローラ44を加熱するためのヒータランプ48が備えられている。芯金44aは、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム、銅などの金属またはそれらの合金(例えば鉄)からなり、その形状は、厚み1.0〜5.0mm程度(例えば3mm)の円筒状部材である。弾性層44bは、シリコーンゴムなどからなり、その厚みは1.0〜5.0mm程度(例えば5mm)である。離型層44cは、加圧ローラ44の表層(外周の表面に露出されている層)に相当し、PFA(テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、PFAとPTFEとの共重合体などのフッ素樹脂からなるチューブであり、その厚みは20〜100μm程度(例えば50μm)である。
剥離ローラ42は、実ニップ領域(実ニップ部)および仮想ニップ領域(仮想ニップ部)を通った記録紙Pを定着ベルト43から剥離するために備えられたローラである。つまり、定着装置40に剥離ローラ42が備えられていることによって、実ニップ領域および仮想ニップ領域よりも記録紙搬送方向下流側において定着ベルト43は記録紙搬送方向から離れるように曲げられる。このような構成によって記録紙Pは定着ベルト43から剥離するのである。
剥離ローラ42は、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム、銅などの金属またはそれらの合金(例えば鉄)からなり、その形状は、厚み0.3〜2.0mm程度(例えば0.5mm)、直径10〜30mm程度(例えば14mm)の円筒状部材(芯金)である。
また、図4に、図2の画像形成装置に搭載される別のベルト定着装置の構成例を示す。図4は、別のベルト定着装置の構成例を示す説明図である。定着装置(ベルト定着装置)60は、図4に示すように、定着ローラ(Siスポンジ製)61と、定着ローラ61との関係で軸方向が互いに平行になるように配されている加熱ローラ62と、定着ローラ61および加熱ローラ62に架けられており、これらローラが回転することによって周回するように駆動する無端状の定着ベルト63と、定着ローラ61との関係で軸方向が互いに平行になるように配されている加圧ローラ(Siソリッド製)64とを備えている。なお、図4に記載されているN方向は、定着ベルト63の周回方向を示したものである。図4に示す、転写ニップを通過した記録紙Pと転写ニップを通過した定着ベルト63とが成す角αが、剥離角である。
〔トナー〕
以下に、本発明の電子写真用黒色トナーの主な構成成分およびそれを用いたトナーの製造方法について説明する。
本発明のトナーは、少なくとも結着樹脂、黒色着色剤および離型剤を含む電子写真用黒色トナーであり、前記結着樹脂を第1の樹脂、前記離型剤を第2の樹脂として、前記第1の樹脂との相溶性が低くかつ前記第2の樹脂とは樹脂の種類が異なる第3の樹脂(粉砕助剤樹脂)にて前記第2の樹脂が取り囲まれてなる凝集体が、前記第1の樹脂中に0.5〜1.5μmの平均粒径で分散されているものである。
図1に、本発明の電子写真用黒色トナーの粉砕途中の構造を模式的に示す。製造途中のトナー1において、結着樹脂3中には、第3の樹脂である粉砕助剤樹脂4が第2の樹脂である離型剤5を取り囲んでなる凝集体6が、ドメイン構造をなして分散されている。なお、図1において、帯電制御剤、黒色着色剤の記載は省略している。
粉砕助剤樹脂4にて離型剤5を取り囲ませて凝集体6を構成し、これを分散配置させるには、SP値(溶解度パラメーター)が結着樹脂>粉砕助剤樹脂>離型剤となるように材料を選択すればよい。
本発明のトナーによれば、トナーの生産工程の粉砕工程において、第1の樹脂である結着樹脂中に分散されている凝集体6が粉砕助剤として機能して粉砕の起点となり、粉砕性が上がる(粉砕し易くなる)。つまり、分散されている凝集体6が、粉砕の起点となって粉砕エネルギーが効率良く行き渡り、トナー性能を損なうことなく短い粉砕処理時間で所望の粒子径のトナーにすることが可能となる。図1中、点線が、凝集体6を起点として発生し得る粉砕ラインを示している。
その結果、ベルト定着装置においての低温定着性および耐ホットオフセット性を両立すべく、結着樹脂として、相対的に分子量の高い樹脂の含有量の多いものが用いられていても、粉砕に要する時間が長くなることなく、黒色トナーを製造することができる。
結着樹脂として、相対的に分子量の高い樹脂の含有量の多いものを用いることで、ベルト定着装置を備えた画像形成装置においても、比較的低い温度でトナー像を定着させた場合でも、トナーが軟化し始める温度域において、トナーの塑性変形(ずれによる変形)が生じ易い。これにより、トナー粒子内部のワックス(離型剤成分)がトナー表面にしみ出し易くなり、そのしみ出したワックスが定着ベルト表面に十分に行き渡るため、用紙の剥離不良が起こり難い。また、トナーが高温でも高い弾性を有することより、比較的高温でトナー像を定着させた場合でもトナー層が高い弾性を保持し、定着後でもトナー層が定着ベルトに付着せず離れ易くなる。その結果、小さい剥離角でも剥離させることができる。
そして、本発明のトナーは、当該トナーに外添剤を加えて一成分現像剤を構成し、外添剤と共にキャリアを加えて二成分現像剤を構成する。
以下に、トナーの主な構成成分およびそれを用いたトナーの製造方法について説明する。本発明のトナーは、少なくとも結着樹脂、着色剤および離型剤を含み、また、帯電制御剤を含んでいてもよい。さらに、本発明の効果を阻害しない範囲で必要に応じて公知の添加剤を含んでいてもよい。
(結着樹脂)
本発明のトナーにおける結着樹脂としては、ポリエステル樹脂を好適に用いることができる。ポリエステル樹脂は、通常、2価のアルコール成分および3価以上の多価アルコール成分から選ばれる1種以上と、2価のカルボン酸および3価以上の多価カルボン酸から選ばれる1種以上とを、公知の方法により縮重合反応もしくはエステル化、エステル交換反応により得られる。
縮重合反応における条件は、モノマー成分の反応性により適宜設定すればよく、また重合体が好適な物性になった時点で反応を終了させればよい。例えば、反応温度は170〜250℃程度、反応圧力は5mmHg〜常圧程度である。
2価のアルコール成分としては、例えば、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、ポリオキシプロピレン(3.3)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(2.0)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(2.0)−ポリオキシエチレン(2.0)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(6)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンなどのビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物;エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリ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、ネオペンチルグリコール、1,4−ブテンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、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グリコールなどのジオール類;ビスフェノールA;ビスフェノールAのプロピレン付加物;ビスフェノールAのエチレン付加物;水素添加ビスフェノールAなどが挙げられる。
3価以上の多価アルコール成分としては、例えば、ソルビトール、1,2,3,6−ヘキサンテトロール、1,4−ソルビタン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、スクロース(蔗糖)、1,2,4−ブタントリオール、1,2,5−ペンタントリオール、グリセロール、2−メチルプロパントリオール、2−メチル−1,2,4−ブタントリオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、1,3,5−トリヒドロキシメチルベンゼンなどが挙げられる。
本発明のトナーにおいては、上記の2価のアルコール成分および3価以上の多価アルコール成分の1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
2価のカルボン酸として、例えば、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、シクロヘキサンジカルボン酸、コハク酸、アジピン酸、セバチン酸、アゼライン酸、マロン酸、n−ドデセニルコハク酸、n−ドデシルコハク酸、n−オクチルコハク酸、イソオクテニルコハク酸、イソオクチルコハク酸およびこれらの酸無水物もしくは低級アルキルエステルなどが挙げられる。
3価以上の多価カルボン酸としては、例えば、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−ジカルボキシル−2−メチル−2−メチレンカルボキシプロパン、1,2,4−シクロヘキサントリカルボン酸、テトラ(メチレンカルボキシル)メタン、1,2,7,8−オクタンテトラカルボン酸、ピロメリット酸、エンポール三量体酸およびこれらの酸無水物もしくは低級アルキルエステルなどが挙げられる。
本発明のトナーにおいては、上記の2価のカルボン酸および3価以上の多価カルボン酸の1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
本発明のトナーにおいて、結着樹脂は、9000〜90000(好ましくは20000〜70000)の範囲の重量平均分子量を有し、かつその分子量分布における分子量100000以上の割合が10〜30%(好ましくは10〜20%)であるのが好ましい。
重量平均分子量および分子量100000以上の割合が上記の範囲であれば、ベルト定着装置においての低温定着性および耐ホットオフセット性を両立する効果がさらに発揮される。重量平均分子量が9000未満では定着高温側での剥離性が悪くなるおそれがある。重量平均分子量20000以上とすることで、定着高温側での剥離性をより一層確実に良好とできる。重量平均分子量が90000を超えると低温定着性が悪くなるおそれがある。重量平均分子量70000以下とすることで、低温定着性をより一層確実に良好とできる。
また、分子量分布における分子量100000以上の割合が10%未満では定着高温側での剥離性が悪くなるおそれがある。分子量分布における分子量100000以上の割合が30%を超えると低温定着性が悪くなるおそれがある。20%以下とすることで、低温定着性をより一層確実に良好とできる。
(着色剤)
本発明のトナーにおける着色剤としては、黒色着色剤であれば、当該技術分野で常用される有機系および無機系の様々な種類の顔料および染料を用いることができる。
黒色着色剤としては、例えば、カーボンブラック、酸化銅、二酸化マンガン、アニリンブラック、活性炭、非磁性フェライト、磁性フェライトおよびマグネタイトなどが挙げられる。
本発明のトナーにおいては、上記の着色剤の1種を単独でまたは2種を組み合わせて用いることができ、それらの組み合わせは異色であっても同色であってもよい。また2種以上の着色剤を複合粒子化して用いてもよい。複合粒子は、例えば、2種以上の着色剤に適量の水、低級アルコールなどを添加し、ハイスピードミルなどの一般的な造粒機で造粒し、乾燥させることによって製造できる。さらに、結着樹脂中に着色剤を均一に分散させるために、マスターバッチ化して用いてもよい。複合粒子およびマスターバッチは、乾式混合の際にトナー組成物に混入される。
着色剤の配合量は特に限定されないが、結着樹脂100重量部に対して0.1〜20重量部が好ましく、0.2〜10重量部が特に好ましい。着色剤の配合量が上記の範囲内であれば、トナーの各種物性を損なうことなしに、高い画像濃度を有し、画質品位の非常に良好な画像を形成することができる。
(離型剤)
本発明のトナーにける離型剤としては、当該技術分野で常用される離型剤を用いることができ、例えば、エステルワックス、パラフィンワックスおよびマイクロクリスタリンワックスならびにそれらの誘導体などの石油系ワックス;フィッシャートロプシュワックス、ポリオレフィンワックス(ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックスなど)、低分子量ポリプロピリンワックスおよびポリオレフィン系重合体ワックス(低分子量ポリエチレンワックスなど)ならびにそれらの誘導体などの炭化水素系合成ワックス;カルナバワックス、ライスワックスおよびキャンデリラワックスならびにそれらの誘導体、木蝋などの植物系ワックス;蜜蝋、鯨蝋などの動物系ワックス;脂肪酸アミドおよびフェノール脂肪酸エステルなどの油脂系合成ワックス;長鎖カルボン酸およびその誘導体;長鎖アルコールおよびその誘導体;シリコーン系重合体;高級脂肪酸などが挙げられる。定着時の離型剤が染み出しやすくなる。中でも、エステルワックスがトナーの保存安定性が向上する点で特に好ましい。
上記の誘導体には、酸化物、ビニル系モノマーとワックスとのブロック共重合物、ビニル系モノマーとワックスとのグラフト変性物などが含まれる。
本発明においては、上記の離型剤の1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。離型剤は、融点70℃以下の炭化水素系離型剤であるのが好ましい。その下限は60℃程度である。融点が70℃以下であれば、ベルト定着装置においての低温定着性および耐ホットオフセット性を両立する効果がさらに発揮され、特に低温定着性において好ましい。
離型剤の配合量は特に限定されないが、結着樹脂100重量部に対して0.2〜20重量部が好ましく、0.5〜10重量部がより好ましく、1.0〜8.0重量部が特に好ましい。離型剤の配合量が上記の範囲内であれば、トナーの各種物性を損なうことなしに、高い画像濃度を有し、画質品位の非常に良好な画像を形成することができる。
また、離型剤は、0.2μm以上の平均粒径で分散されていることが好ましい。離型剤の分散径を上記範囲とすることによって、より定着性の高いトナーとできる。
(帯電制御剤)
本発明のトナーにおける帯電制御剤としては、当該技術分野で常用される正電荷制御用および負電荷制御用の電荷制御剤を用いることができる。正電荷制御用の電荷制御剤としては、例えば、ニグロシン染料、塩基性染料、四級アンモニウム塩、四級ホスホニウム塩、アミノピリン、ピリミジン化合物、多核ポリアミノ化合物、アミノシラン、ニグロシン染料およびその誘導体、トリフェニルメタン誘導体、グアニジン塩、アミジン塩などが挙げられる。
負電荷制御用の電荷制御剤としては、例えば、オイルブラック、スピロンブラックなどの油溶性染料、含金属アゾ化合物、アゾ錯体染料、ナフテン酸金属塩、サリチル酸およびその誘導体の金属錯体および金属塩(金属はクロム、亜鉛、ジルコニウムなど)、ホウ素化合物、脂肪酸石鹸、長鎖アルキルカルボン酸塩、樹脂酸石鹸などが挙げられる。
本発明においては、上記の電荷制御剤の1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。電荷制御剤の配合量は特に限定されないが、結着樹脂100重量部に対して0.5〜3重量部が好ましく、1〜2重量部が特に好ましい。電荷制御剤の配合量が上記の範囲内であれば、トナーの各種物性を損なうことなしに、高い画像濃度を有し、画質品位の非常に良好な画像を形成することができる。
(粉砕助剤樹脂)
本発明のトナーに離型剤とで凝集体を構成する粉砕助剤樹脂は、粉砕の起点となる凝集体を形成しやすくなるように、結着樹脂と相溶化しにくい樹脂である必要がある。粉砕助剤樹脂としては、例えばトナーの結着樹脂として用いられているポリエステル系樹脂、スチレン系樹脂を用いることができるが、結着樹脂と相溶化しにくくするためには、結着樹脂と違う種類の樹脂を選択することが望ましい。結着樹脂と同種の樹脂(例えばポリエステル樹脂)を用いる場合は、結着樹脂よりも重量平均分子量が大幅に小さい樹脂を選択することが好ましい。これは、結着樹脂に近い重量平均分子量を有する場合、結着樹脂と完全に相溶化してしまい、粉砕の起点が形成されずに粉砕性の向上に至らないためである。結着樹脂にポリエステル樹脂を用いる場合は、粉砕助剤樹脂はスチレンアクリル樹脂を用いることが好ましい。
また、粉砕助剤樹脂は、第2の樹脂である離型剤とは樹脂の種類が異なる必要がある。離型剤をなす樹脂と種類の異なる樹脂を用いることで、離型剤の機能に影響を及ぼすことなく、粉砕の起点となる凝集体を形成することができる。
粉砕助剤樹脂は結着樹脂中に、離型剤を取り囲んだ状態(凝集体の状態)で、0.5〜1.5μmの平均粒径で分散されていることが好ましい。凝集体の平均粒径を上記範囲としているのは、0.5μmよりも小さいと粉砕の起点になりにくく粉砕性が向上せず、1.5μmよりも大きくなると、粉砕性が向上し過ぎて過粉砕となるためである。過粉砕となると、粒子径の小さな微粉が多く発生し、トナー飛散などのトナー性能を低下させる。この場合、より好ましくは、凝集体の平均粒径を、0.7〜1.2μmとすることである。
(トナーの製造方法)
本発明のトナーは、湿式などに比較して工程が少なく設備投資額も少なく済むなどの点で好ましい粉砕法により作製することができる。
以下、本実施形態である粉砕法によるトナー作製方法を説明する。粉砕法によるトナーの作製では、少なくとも結着樹脂、着色剤、離型剤および帯電制御剤を含むトナー材料を混合・溶融混練して混練物を得、次いで混練物を冷却固化・粉砕し、その後必要に応じて分級などの粒度調整を行い、トナー粒子を得る。
混合は乾式が好ましく、混合機としては、当該技術分野で常用される公知の装置を使用でき、例えば、ヘンシェルミキサ(商品名、三井鉱山株式会社製)、スーパーミキサ(商品名、株式会社カワタ製)、メカノミル(商品名、岡田精工株式会社製)などのヘンシェルタイプの混合装置、オングミル(商品名、ホソカワミクロン株式会社製)、ハイブリダイゼーションシステム(商品名、株式会社奈良機械製作所製)、コスモシステム(商品名、川崎重工業株式会社製)などの混合装置が挙げられる。
混練機としては、当該技術分野で常用される公知の装置を使用でき、例えば、二軸押出機、三本ロール、ラボブラストミルなどの一般的な混練機が挙げられる。具体的には、例えば、TEM−100B(商品名、東芝機械株式会社製)、PCM−65/87、PCM−30(以上いずれも商品名、株式会社池貝製)などの1軸または2軸のエクストルーダ、ニーデックス(商品名、三井鉱山株式会社製)などのオープンロール方式の混練機が挙げられ、これらの中でも、オープンロール方式の混練機は、混練時のシェアが強く顔料などの色材および離型剤などを高分散できる点で好ましい。
粉砕機としては、当該技術分野で常用される公知の装置を使用でき、例えば、超音速ジェット気流を利用して粉砕するジェット式粉砕機、高速で回転する回転子(ロータ)と固定子(ライナ)との間に形成される空間に固化物を導入して粉砕する衝撃式粉砕機が挙げられる。
分級には、当該技術分野で常用される公知の装置、特に旋回式風力分級機(ロータリー式風力分級機)のような遠心力および風力により過粉砕トナー母粒子を除去できる分級機を使用できる。なお、後述する外添剤を添加する前のトナーを、特にトナー母粒子と称する。
得られるトナー母粒子の体積平均粒径は、好ましくは3〜10μmである。トナー母粒子の体積平均粒径が上記の範囲内であれば、高精細な画像を長期にわたって安定して形成することができる。トナー母粒子の体積平均粒径が3μm未満では、トナー母粒子の粒径が小さくなり過ぎ、高帯電化および低流動化が起こり、感光体にトナーを安定して供給することができなくなり、地肌かぶりおよび画像濃度の低下などが発生するおそれがある。一方、トナー母粒子の平均粒径が10μmを超えると、トナー母粒子の粒径が大きくなり過ぎ、高精細な画像が得られないことがある。得られるトナー母粒子の体積平均粒径は、より好ましくは5〜8μmである。
(外添剤)
本発明のトナーには、その搬送性および帯電性ならびにトナーを二成分現像剤にする場合のキャリアとの撹拌性などを向上させるために外添剤が添加される。トナー母粒子とは、外添剤が添加されていないものをさす。
外添剤としては、当該技術分野で常用される外添剤を用いることができ、例えば、シリカ、酸化チタンなどが挙げられ、シリコーン樹脂、シランカップリング剤などにより表面処理(疎水化処理)されているものが好ましい。
外添剤の配合量は、トナー100重量部に対して1〜10重量部が好ましく、2〜5重量部がより好ましい。
(キャリア)
本発明のトナーは、一成分現像剤、二成分現像剤のいずれの形態でも使用することができる。二成分現像剤として使用する場合、トナーにさらにキャリアを配合する。キャリアとしては、当該技術分野で常用されるキャリアを用いることができ、例えば、鉄、銅、亜鉛、ニッケル、コバルト、マンガン、クロムなどからなる単独または複合フェライトおよびキャリア芯粒子を被覆物質で表面被覆したものなどが挙げられる。
キャリアの平均粒径は、好ましくは10〜100μm、さらに好ましくは20〜50μmである。キャリアの配合量は、トナー100重量部に対して4〜15重量部が好ましく、5〜10重量部がより好ましい。
以下に実施例および比較例により本発明を具体的に説明するが、これらの実施例により本発明が限定されるものではない。
実施例および比較例において、各物性値を以下に示す方法により測定した。
[結着樹脂、粉砕助剤樹脂の軟化点(Tm)]
流動特性評価装置(株式会社島津製作所製製、フローテスター、型番:CFT−100C)を用いて、試料1gを昇温速度6℃/分で加熱しながら、荷重20kgf/cm(9.8×10Pa)を与え、ダイ(ノズル口径1mm、長さ1mm)から試料を流出させる。試料の半分量が流出したときの温度を軟化点(Tm)とする。
[結着樹脂、粉砕助剤樹脂のガラス転移温度Tg]
示差走査熱量計(セイコー電子工業株式会社製、(現 セイコーインスツル株式会社)製、型番:DSC220)を用いて、日本工業規格(JIS)K7121−1987に準じて、試料1gを昇温速度10℃/分で加熱してDSC曲線を測定する。得られたDSC曲線において、ガラス転移に相当する吸熱ピークの高温側のベースラインを低温側に延長した直線と、ピークの立ち上がり部分から頂点までの曲線に対して勾配が最大になるような点で引いた接線との交点の温度をガラス転移温度(Tg)とする。
[離型剤の融点]
示差走査熱量計(セイコー電子工業株式会社製、(現 セイコーインスツル株式会社)製、型番:DSC220)を用いて、試料1gを温度20℃から昇温速度10℃/分で200℃まで加熱し、次いで200℃から20℃に急冷させる操作を2回繰返し、DSC曲線を測定する。2回目の操作で測定したDSC曲線の融解に相当する吸熱ピークの温度を離型剤の融点とする。
[トナー母粒子の体積平均粒径]
電解液(ベックマン・コールター株式会社製、商品名:ISOTON−II)50mlに、試料20mgおよびアルキルエーテル硫酸エステルナトリウム1mlを加え、超音波分散器(アズワン株式会社製、卓上型2周波超音波洗浄器、型式:VS−D100)を用いて周波数20kHzで3分間分散処理して測定用試料を得る。得られた測定用試料を、粒度分布測定装置(ベックマン・コールター株式会社製、型式:Multisizer3)を用いて、アパーチャ径:100μm、測定粒子数:50000カウントの条件下で測定し、試料粒子の体積粒度分布から体積平均粒子径を求める。
[凝集体の分散径]
作成したトナーをエポキシ樹脂に包埋し、ウルトラミクロトーム(Reichert社製、商品名 : ウルトラカットN)で面出しを行い、試料を作成した。得られた試料を、走査透過電子顕微鏡(株式会社日立ハイテクノロジーズ製、型式:S-4800)で観察した。この電子顕微鏡写真データから無作為に200〜300個の離型剤粒子を抽出し、画像解析ソフト(商品名:A像くん、旭化成エンジニアリング株式会社製)で画像解析し円相当径を求めた。
(実施例1)
結着樹脂 :ポリエステル樹脂A(ガラス転移温度62℃、軟化点115℃、重量平均
分子量65000) 79重量%
着色剤 :カーボンブラック(三菱化学株式会社、商品名♯44) 7重量%
離型剤 :離型剤A(エステルワックス、融点79℃、日油株式会社製、商品名:W
EP8) 3重量%
帯電制御剤:サリチル酸系化合物(オリエント化学工業株式会社、商品名:ボントロン
E84) 1重量%
粉砕助剤樹脂:スチレンアクリル樹脂A(ガラス転移温度60℃、軟化点140℃、重
量平均分子量45000) 10重量%
ヘンシェルミキサ(日本コークス工業株式会社製、型式:FM20C)を用いて、上記のトナー原料を3分間、前混合した後、二軸押出機(株式会社池貝製、型式:PCM−30)を用いて、シリンダ設定温度110℃、バレル回転数300rpm、原料供給速度20kg/時間で溶融混練して溶融混練物を得た。
得られた溶融混練物を、冷却ベルトで冷却させた後、φ2mmのスクリーンを有するスピードミルを用いて粗粉砕し、次いでジェット式粉砕機(日本コークス株式会社製、型式:CGS−16)を用いて微粉砕し、さらにエルボージェット分級機(日鉄鉱業株式会社製、型式:EJ−LABO)を用いて分級して、トナー母粒子を得た。離型剤を粉砕助剤樹脂が取り囲んでなる凝集体の分散径(平均粒径)は1.0μmであった。
(実施例2)
混練工程の条件を変更して、材料供給速度を下げ、これ以外は実施例1と同様にして、トナー母粒子を得た。離型剤を粉砕助剤樹脂が取り囲んでなる凝集体の分散径は1.52μmであった。なお、混練条件の変更としては、材料供給速度を下げる代わりに混練温度を上げてもよい。
(実施例3)
混練工程の条件を変更して、材料供給速度を上げ、これ以外は実施例1と同様にして、トナー母粒子を得た。離型剤を粉砕助剤樹脂が取り囲んでなる凝集体の分散径は0.5μmであった。なお、混練条件の変更としては、材料供給速度を上げる代わりに混練温度を下げてもよい。
(実施例4)
離型剤をパラフィンワックス(日本精鑞株式会社、HNP10、融点75℃)にすること以外は実施例1と同様にして、トナー母粒子を得た。離型剤を粉砕助剤樹脂が取り囲んでなる凝集体の分散径は1.5μmであった。
(実施例5)
粉砕助剤樹脂をポリエステル樹脂B(ガラス転移温度58℃、軟化点98℃、重量平均分子量3200)にすること以外は実施例1と同様にして、トナー母粒子を得た。離型剤を粉砕助剤樹脂が取り囲んでなる凝集体の分散径は0.5μmであった。
(実施例6)
混練工程の条件を変更すること以外は実施例1と同様にして、トナー母粒子を得た。離型剤を粉砕助剤樹脂が取り囲んでなる凝集体の分散径は1.0μmであった。
(比較例1)
混練工程の条件を変更して、実施例3よりも材料供給速度を上げ、これ以外は実施例1と同様にして、トナー母粒子を得た。離型剤を粉砕助剤樹脂が取り囲んでなる凝集体の分散径は0.4μmであった。
(比較例2)
混練工程の条件を変更して、実施例2よりも材料供給速度を下げ、これ以外は実施例1と同様にして、トナー母粒子を得た。離型剤を粉砕助剤樹脂が取り囲んでなる凝集体の分散径は1.6μmであった。
(比較例3)
粉砕助剤樹脂を添加せず、ポリエステル樹脂Aの量を89重量%にすること以外は実施例1と同様にして、トナー母粒子を得た。
実施例1〜6および比較例1〜3のトナー母粒子における各種物性を、表1に示す。
Figure 2013142877
また、以下のようにして実施例1〜6および比較例1〜3のトナー母粒子を用いて二成分現像剤を作成した。
(二成分現像剤の作製)
実施例1〜9および比較例1〜3において得られたトナー(トナー母粒子)100重量部のそれぞれに、シランカップリング剤で疎水化処理された平均一次粒径20nmのシリカ粒子0.7重量部および酸化チタン1重量部を混合して外添トナーを得た。さらに得られた外添トナーと、体積平均粒径60μmのフェライトコアキャリアとを、二成分現像剤全量に対する外添トナーの濃度が7%になるように調整して混合し、トナー濃度7%の二成分現像剤を得た。
表1に、各トナー母粒子の製造工程における粉砕性、および各二成分現像剤を用いて画像形成を行った場合の定着性、画像安定性を評価した結果を、総合評価と共に示す。
トナー製造における粉砕性、二成分現像剤を用いた定着性、画像安定性、および総合評価は、以下のようにして評価した。
[トナー粉砕性]
ジェット式粉砕機(日本コークス株式会社製、型式:CGS−16)を用いて、粗粉砕後のフレークを投入して、分級後の粒度が7.0μmになるような粒度(6.3±0.3μm)に条件を設定し、設定後に1時間運転した時の粗粉砕フレークの供給量で判断した。
得られた結果から、次の基準により粉砕性を評価した。
◎:非常に良好(粗粉砕フレークの供給量が2000g以上)
○:良好 (粗粉砕フレークの供給量が1500g以上2000g未満)
△:やや不良 (粗粉砕フレークの供給量が1000g以上1500g未満)
×:不良 (粗粉砕フレークの供給量が500g未満)。
[定着性]
評価用に改造した市販複写機(シャープ株式会社製、型式:MX−3600FN)を改造したものを用いて、上記二成分現像剤による定着画像を作製した。
まず、記録紙(シャープ株式会社製、PPC用紙、型式:SF−4AM3)に、べた画像部(縦20mm、横50mmの長方形)を含むサンプル画像を未定着画像として形成した。この際、べた画像部におけるカプセルトナーの記録用紙への付着量が0.5mg/cmとなるよう調整した。
次に、図4に示すベルト定着装置を用いて定着画像を作製した。定着プロセス速度を150mm/秒とし、定着ベルトの温度を130℃から5℃刻みで上げ、低温オフセットも高温オフセットも起こらない温度域を求め、その温度幅を定着非オフセット域とした。
「高温オフセット」および「低温オフセット」とは、定着時にカプセルトナーが記録用紙に定着せずに、定着ベルトに付着したまま定着ベルトが一周した後に記録用紙に付着することと定義する。
得られた結果から、次式により定着非オフセット域を求めた。
定着非オフセット域(℃)=定着上限温度(℃)−定着下限温度(℃)
得られた結果から、次の基準により定着性を評価した。
◎:非常に良好(定着非オフセット域が50℃以上)
○:良好 (定着非オフセット域が35℃以上50℃未満)
△:やや不良 (定着非オフセット域が25℃以上35℃未満)
×:不良 (定着非オフセット域が25℃未満)
[画像安定性]
市販複写機(商品名:MX−3600FN、シャープ株式会社製)に実施例1〜6および比較例1〜3で得られたトナー母粒子を用いて作成した二成分現像剤をそれぞれ充填し、感光体上のトナー付着量が0.4mg/cmとなるよう調節して印字したときの初期の画像濃度(ID)および10,000(以下「10k」と記す)枚印字後の画像濃度(ID10k)を測色色差計(商品名:X−Rite938、X−Rite社製)を用いて測定した。
画像安定率を下記式によって算出し、得られた値に基づいて以下のように画像安定性を評価した。
画像安定率(%)=(ID10k/ID)×100
◎:非常に良好(画像安定率が95%以上)
○:良好(画像安定率が90%以上95%未満)
△:やや悪い(画像安定率が80%以上90%未満)
×:不良(画像安定率が80%未満)
[保存安定性]
高温保存後の凝集物の有無によって保存安定性を評価した。トナー20gをポリ容器に密閉し、60℃で72時間放置した後、トナーを取り出して230メッシュのふるいに掛けた。ふるい上に残存するトナーの重量を測定し、この重量のトナー全重量に対する割合である残存量を求め、下記の評価基準で評価した。残存量の数値が低いほど、トナーがブロッキングを起こしておらずトナー母粒子が被覆層で充分に被覆されていることを示す。
評価基準は以下のとおりである。
◎:非常に良好(凝集なし。残存量が0.5%未満である)
○:良好 (凝集微量。残存量が0.5%以上2%未満である)
△:やや悪い (凝集少量。残存量が2%以上10%未満である)
×:不良 (凝集多量。残存量が10%以上である)。
[総合評価]
粉砕性、定着性、画像安定性、保存安定性の結果より総合評価を行った。
◎:非常に良好(いずれの評価も◎である)
○:良好 (いずれの評価も◎または○である)
△:やや悪い (いずれかの評価が△であるが、×はない)
×:不良 (いずれかの評価が×である、もしくはいずれも△である)。
実施例1〜6のトナーおよびそれを用いた二成分現像剤においては、ベルト定着装置においての低温定着性、耐ホットオフセット性、画像安定性、保存安定性を実現し、且つ短時間で製造可能なトナーを提供することが可能となった。
これに対し、比較例1〜3のトナーおよびそれを用いた二成分現像剤においては、ベルト定着装置においての低温定着性、耐ホットオフセット性、画像安定性を実現し、且つ短時間で製造可能なトナーを提供することができなかった。
例えば、比較例1のトナーおよびそれを用いた二成分現像剤においては、定着性、画像安定性は優れるものの、離型剤を粉砕助剤樹脂で囲んでなる凝集体の分散径が0.4μmと小さいため、凝集体が粉砕時の起点を形成しにくく、粉砕にやや時間がかかっている。
また、比較例2のトナーおよびそれを用いた二成分現像剤においては、凝集体の分散径が1.6μmと大きいため過粉砕となり、微粉トナーの割合が15%と多く、画像安定性が低い。
粉砕助剤樹脂に相当する樹脂を使っていない比較例3のトナーおよびそれを用いた二成分現像剤においては、定着性、画像安定性は優れるものの、凝集体の粉砕助剤としての助けがないため、粉砕に非常に長い時間がかかっている。
1 粉砕途中のトナー
3 結着樹脂(第1の樹脂)
4 粉砕助剤樹脂(第3の樹脂)
5 離型剤(第2の樹脂)
6 凝集体
40 定着装置(ベルト定着装置)
100 画像形成装置

Claims (7)

  1. 少なくとも結着樹脂、黒色着色剤および離型剤を含む電子写真用黒色トナーにおいて、
    前記結着樹脂を第1の樹脂、前記離型剤を第2の樹脂として、前記第1の樹脂との相溶性が低くかつ前記第2の樹脂とは樹脂の種類が異なる第3の樹脂にて前記第2の樹脂が取り囲まれてなる凝集体が、前記第1の樹脂中に0.5〜1.5μmの平均粒径で分散されていることを特徴とする電子写真用黒色トナー。
  2. 第1の樹脂と第3の樹脂とは、樹脂の種類が異なることを特徴とする請求項1に記載の電子写真用黒色トナー。
  3. 前記第1の樹脂がポリエステル樹脂であり、第3の樹脂がスチレンアクリル樹脂であることを特徴とする請求項1又は2に記載の電子写真用黒色トナー。
  4. 前記第2の樹脂がエステル系樹脂であることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の電子写真用黒色トナー。
  5. 前記第2の樹脂が0.2μm以上の平均粒径で分散されていることを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の電子写真用黒色トナー。
  6. 感光体上の静電潜像を電子写真用黒色トナーで顕像化し、得られたトナー像を転写媒体に転写した後、ベルト定着装置を用いて前記トナー像を定着する画像形成方法であって、
    前記電子写真用黒色トナーとして、少なくとも結着樹脂、黒色着色剤および離型剤を含む電子写真用黒色トナーを用い、前記結着樹脂を第1の樹脂、前記離型剤を第2の樹脂として、前記第1の樹脂との相溶性が低くかつ前記第2の樹脂とは樹脂の種類が異なる第3の樹脂にて前記第2の樹脂が取り囲まれて凝集体が、前記第1の樹脂中に0.5〜1.5μmの平均粒径で分散されていることを特徴とする画像形成方法。
  7. 感光体と、
    該感光体上に形成された静電潜像を電子写真用黒色トナーで顕像化してトナー像を形成する現像装置と、
    前記トナー像を転写媒体に転写する転写装置と、
    前記転写媒体上のトナー像を定着するベルト定着装置と、を備える画像形成装置であって、
    前記電子写真用黒色トナーとして、少なくとも結着樹脂、黒色着色剤および離型剤を含む電子写真用黒色トナーを用い、前記結着樹脂を第1の樹脂、前記離型剤を第2の樹脂として、前記第1の樹脂との相溶性が低くかつ前記第2の樹脂とは樹脂の種類が異なる第3の樹脂にて前記第2の樹脂が取り囲まれて凝集体が、前記第1の樹脂中に0.5〜1.5μmの平均粒径で分散されていることを特徴とする画像形成装置。
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