JP2015172721A - トナー、現像剤及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】離型剤がトナー強度を損なうことのない状態でトナー中に配置され、定着時に効果的な染み出しを実現して耐オフセット性・耐フィルミング性に優れた、高精細・高品質な画像を長期にわたって可能とするトナーを提供すること。【解決手段】少なくとも結着樹脂及び離型剤を含有するトナーであって、前記トナー粒子中の前記離型剤の最長長さLmaxは前記離型剤を含有するトナー粒子の最大値フェレ径Dfの1.1倍以上であることを特徴とするトナー。【選択図】図1
Description
本発明は、電子写真、静電記録、静電印刷等において使用されるトナー、現像剤及び画像形成装置に関する。
電子写真、静電記録、静電印刷等に於いて使用されるトナーは、その現像工程において、例えば、静電荷像が形成されている静電潜像担持体等の像担持体に一旦付着され、次に転写工程において静電潜像担持体から転写紙等の転写媒体に転写された後、定着工程において紙面に定着される。定着方法としては、加熱したロールやベルト等を用いて接触加熱溶融することで定着する方法が熱効率が良いため一般的に行われている。
しかし、接触加熱定着方法では熱ロールやベルトにトナーが融着するオフセットの発生がおこりやすいという問題がある。
しかし、接触加熱定着方法では熱ロールやベルトにトナーが融着するオフセットの発生がおこりやすいという問題がある。
このオフセット性を防止するため、トナー自体にワックスなどの離型剤を添加する方法がいくつか提案されている。その中の一例として、特定の示差走査熱量(DSC:Differential scanning calorimetry)の吸熱ピークを有するワックスを含有するトナーが提案されている(特許文献1)。また、他の例として、離型剤として、キャンデリラワックス、高級脂肪酸系ワックス、高級アルコール系ワックス、植物系天然ワックス(カルナバワックス、ライスワックス)、モンタン系エステルワックス等を用いることが提案されている(特許文献2)。
これらの離型剤は、接触加熱定着方法において、加熱されたロールやベルト部材をトナーが通過する際に速やかにメルトして、トナー粒子表面に露出することでトナーの定着部材への融着を抑止している。定着温度が低い側でのオフセット性(コールドオフセット)のみならず、定着温度が高い側でのオフセット性(ホットオフセット)にも影響を与える。
一方、トナーからの露出を促進させる手段として、トナー表面に離型剤を配置させた場合には、オフセットは抑止されるものの、例えば現像機中で攪拌されるうちに前記離型剤を基点とした融着が起こりやすく、トナーが押しつぶされたような形でキャリアや感光体に付着して現像を悪化させるフィルミングが起こりやすくなる。
すなわち、離型剤は攪拌・保存時にはトナー内部に保護されるように存在しており、定着時、定着部材を通過する短時間のうちに効果的に表面に露出させる必要がある。
すなわち、離型剤は攪拌・保存時にはトナー内部に保護されるように存在しており、定着時、定着部材を通過する短時間のうちに効果的に表面に露出させる必要がある。
かかる課題に対して、特許文献3に見られるように、離型剤としてのワックスの分散粒径を規定した検討が多数報告されている。これらは分散粒径を規定することでトナー造粒性を維持しつつオフセットを防止するという効果がある。しかし、通常ワックスを分散させた形態でトナーへ導入させる際にはトナー粒径よりも微細にならざるを得ず、それら微細なワックスを選択的に表面近傍に露出することなく保持することは非常に困難である。
また、耐オフセット性を発現させるにはトナー中で微細なドメインとして離型剤が局在するよりも、比較的大きな塊として存在しているほうが有効である。ところが、ドメインを大きくするために必要以上に添加量を増やすと、トナー全体の強度は低下して、つぶれやすくなり逆に耐フィルミング性が悪化する。
また、耐オフセット性を発現させるにはトナー中で微細なドメインとして離型剤が局在するよりも、比較的大きな塊として存在しているほうが有効である。ところが、ドメインを大きくするために必要以上に添加量を増やすと、トナー全体の強度は低下して、つぶれやすくなり逆に耐フィルミング性が悪化する。
また、特許文献4には、トナー中に特定の形状特性を有する離型剤を分散させることにより、感光体等へのフィルミング性、耐オフセット性、低温定着性に優れたトナーとすることができることが記載されている。しかしながら、このトナーは耐フィルミング性と耐オフセット性を両立させる上ではまだ改良の余地がある。
すなわち、従来の技術では少ない添加量の離型剤で効果的に耐フィルミング性と耐オフセット性を両立させる上では不十分であり、更なる改良が望まれているのが現状である。
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであり、トナー強度を損なうことのない状態で配置され、定着時に効果的な染み出しを実現する離型剤を有するトナーを提供することで、耐オフセット性・耐フィルミング性に優れた、高精細・高品質な画像を長期にわたって提供することのできるトナーを提供することを目的とする。
本発明者が鋭意検討を進めた結果、少なくとも結着樹脂及び離型剤を含有するトナーにおいて、トナー粒子中の離型剤の最長長さLmaxがトナー粒子の最大値フェレ径Dfの1.1倍以上であることにより、前記課題が解決できることを見いだして本発明を完成した。
前記課題を解決するための手段は、下記の通りである。
前記課題を解決するための手段は、下記の通りである。
少なくとも結着樹脂及び離型剤を含有するトナーであって、前記トナー粒子中の前記離型剤の最長長さLmaxは前記離型剤を含有するトナー粒子の最大値フェレ径Dfの1.1倍以上であることを特徴とするトナー。
本発明によれば、耐オフセット性・耐フィルミング性に優れた、高精細・高品質な画像を長期にわたって提供することのできるトナーを提供することができる。
以下、本発明について詳述する。
本発明におけるトナーは少なくとも結着樹脂及び離型剤を含有するトナーであり、トナー粒子中の前記離型剤の最長長さLmaxはその離型剤を含有するトナー粒子の最大値フェレ径Dfの1.1倍以上であることを特徴とする。
前記のトナー粒子中の離型剤の最長長さLmax及びトナー粒子の最大値フェレ径Dfはトナー粒子の割断面を透過型電子顕微鏡(TEM)写真に基づいて決定することができる。
本発明におけるトナーは少なくとも結着樹脂及び離型剤を含有するトナーであり、トナー粒子中の前記離型剤の最長長さLmaxはその離型剤を含有するトナー粒子の最大値フェレ径Dfの1.1倍以上であることを特徴とする。
前記のトナー粒子中の離型剤の最長長さLmax及びトナー粒子の最大値フェレ径Dfはトナー粒子の割断面を透過型電子顕微鏡(TEM)写真に基づいて決定することができる。
ここでTEM観察として、例えば、トナーをエポキシ樹脂に包埋したのち、ウルトラミクロトーム(ウルトラソニック)でスライスしてトナーの薄片を作製し、これを透過型電子顕微鏡を用い、顕微鏡の倍率を調整してトナーの割断面から最大値フェレ径、及びLmaxが計測可能になるまで顕微鏡の視野を拡大して割断面を観察することで任意の50点のトナーの割断面を測定用サンプルとして抽出する。抽出後、それらの画像ファイルを例えば画像解析用ソフトウェアImageJを用いて各Lmax、Dfを求めることができる。
このとき、Lmaxはトナーの割断面に含まれる最大の離型剤長を表す。
本発明のトナーは、サンプルの50点の割断面のそれぞれについて[Lmax/Df]の値を求め、その50点の平均値を算出したときの値が1.1以上となる。
このとき、Lmaxはトナーの割断面に含まれる最大の離型剤長を表す。
本発明のトナーは、サンプルの50点の割断面のそれぞれについて[Lmax/Df]の値を求め、その50点の平均値を算出したときの値が1.1以上となる。
代表的なトナー断面図を図2−1に示す。ルテニウム・オスミウムを用いた染色を行い、コントラストを調整することでトナー中の離型剤を強調し、Lmaxを求める。ImageJのマルチポイントセレクションを用いて離型剤画像の内部中央を通るようにプロットし、そのプロット間の距離の総和を離型剤長として求める。
図2−2は図2−1の画像を反転させて離型剤を強調し、プロットした結果であるが、必要に応じて画像を二値化させてかまわない。離型剤の存在状態が分かるような画像処理方法を適宜選択することができる。なお、図2−2では1から38までのプロットを示している。
図2−2は図2−1の画像を反転させて離型剤を強調し、プロットした結果であるが、必要に応じて画像を二値化させてかまわない。離型剤の存在状態が分かるような画像処理方法を適宜選択することができる。なお、図2−2では1から38までのプロットを示している。
前記トナー粒子中の離型剤の最長長さLmaxはその離型剤を含有するトナー粒子の最大値フェレ径Dfの1.1倍以上であることが必要である。Dfの1.1倍未満であると、トナー内部に局在する離型剤の両端がトナー表面に配置しづらく、定着時の染み出しを阻害してオフセット性が悪化する場合がある。
特に最長長さLmaxはその離型剤を含有するトナー粒子の最大値フェレ径Dfの1.2〜1.6倍であると更に好ましい。
特に最長長さLmaxはその離型剤を含有するトナー粒子の最大値フェレ径Dfの1.2〜1.6倍であると更に好ましい。
図1に本発明のトナーにおける最大値フェレ径Df及び離型剤の最長長さLmaxの計測方法を示す。
トナー粒子の最大値フェレ径Dfは、図1に示されるようにTEM画像におけるトナー割断面の外周のうち、両端の接点を通る二本の平行線を引いたときに、最大になるときの二本の平行線間の距離である。また、離型剤の最長長さLmaxはトナー1粒子中に存在する離型剤の両端までの距離が最大となる長さを示している。
トナー粒子の最大値フェレ径Dfは、図1に示されるようにTEM画像におけるトナー割断面の外周のうち、両端の接点を通る二本の平行線を引いたときに、最大になるときの二本の平行線間の距離である。また、離型剤の最長長さLmaxはトナー1粒子中に存在する離型剤の両端までの距離が最大となる長さを示している。
さらに本発明における離型剤はワックスであり、該ワックスの含有量が、DSC(示差走査熱量計)法により求められるワックスの吸熱量を質量換算した値で、全トナーに対し1〜20質量%であることが好ましい。また、FTIR−ATR(全反射吸収赤外分光)法により求められる、表面から0.3μmまでの深さ領域に存在する前記ワックスの量が0.1質量%以上4質量%未満であることが好ましい。
該ワックス量の比率計測方法について以下に詳細に説明する。
トナー粒子中のワックス総量は、DSC(示差走査熱量計)法で得られる。以下の測定装置及び条件により、トナー試料とワックス単体試料とをそれぞれ測定し、それぞれ得られるワックスの吸熱量の比から求める。
・測定装置 : DSC装置(DSC60;島津製作所製)
・試料量 : 約5mg
・昇温温度 : 10℃/min
・測定範囲 : 室温〜150℃
・測定環境 : 窒素ガス雰囲気中
ワックス総量は以下の式Aで算出した。
ワックス総量(質量%)=((トナー試料のワックスの吸熱量(J/g))×100)
/(ワックス単体の吸熱量(J/g)) ・・・(式A)
トナー粒子中のワックス総量は、DSC(示差走査熱量計)法で得られる。以下の測定装置及び条件により、トナー試料とワックス単体試料とをそれぞれ測定し、それぞれ得られるワックスの吸熱量の比から求める。
・測定装置 : DSC装置(DSC60;島津製作所製)
・試料量 : 約5mg
・昇温温度 : 10℃/min
・測定範囲 : 室温〜150℃
・測定環境 : 窒素ガス雰囲気中
ワックス総量は以下の式Aで算出した。
ワックス総量(質量%)=((トナー試料のワックスの吸熱量(J/g))×100)
/(ワックス単体の吸熱量(J/g)) ・・・(式A)
このように、上記分析により、トナー製造工程中にワックスが流出して、仕込んだ全てワックスがトナーに含有されない場合においても、トナー粒子中のワックス総量を有効に規定することができる。
トナー粒子の表面ワックス量は、FTIR−ATR(全反射吸収赤外分光)法で得られる。測定原理から分析深さは0.3μm程度であり、この分析により、トナー粒子の表面から0.3μmの深さ領域におけるワックス量を求めることができる。測定方法は以下の通りである。
・先ず、試料として、トナー3gを自動ペレット成型器(Type M No.50 BRP−E;MAEKAWA TESTING MACHINE CO.製)で6tの荷重で1分間プレスして40mmφ(厚さ約2mm)ペレットを作製した。
・そのトナーペレット表面をFTIR−ATR法により測定した。
用いた顕微FTIR装置は、PERKIN ELMER社製Spectrum OneにMultiScope FTIR ユニットを設置したもので、直径100μmのゲルマニウム(Ge)結晶のマイクロATRで測定した。
・赤外線の入射角41.5°、分解能4cm−1、積算20回で測定した。
得られたワックス由来のピークとバインダ樹脂由来のピークとの強度比をトナー粒子の表面の相対的なワックス量とした。値は測定場所を変えて4回測定した後の平均値を用いた。
・前記試料における表面ワックス量を、既知のワックス量を均一に分散した検量線用試料の相対的なワックス量との関係から算出した。
ここで、FTIR−ATR法により分析されるトナー粒子表面から0.3μmの深さ領域に存在するワックスが、トナー表面にしみ出しやすい位置にあることから、トナー離型性を効果的に発揮するものである。
・そのトナーペレット表面をFTIR−ATR法により測定した。
用いた顕微FTIR装置は、PERKIN ELMER社製Spectrum OneにMultiScope FTIR ユニットを設置したもので、直径100μmのゲルマニウム(Ge)結晶のマイクロATRで測定した。
・赤外線の入射角41.5°、分解能4cm−1、積算20回で測定した。
得られたワックス由来のピークとバインダ樹脂由来のピークとの強度比をトナー粒子の表面の相対的なワックス量とした。値は測定場所を変えて4回測定した後の平均値を用いた。
・前記試料における表面ワックス量を、既知のワックス量を均一に分散した検量線用試料の相対的なワックス量との関係から算出した。
ここで、FTIR−ATR法により分析されるトナー粒子表面から0.3μmの深さ領域に存在するワックスが、トナー表面にしみ出しやすい位置にあることから、トナー離型性を効果的に発揮するものである。
FTIR−ATR法によって求められるトナー粒子の表面ワックス量は、0.1質量%以上4質量%未満の範囲にあることが好ましい。前記表面ワックス量が0.1質量%以上であることにより、トナー粒子の表面近傍のワックス量が少なすぎることが無く、従って定着の際に十分な離型性を得ることができる。また、表面ワックス量が4質量%以下であることにより、トナー粒子の表面近傍のワックス量が多くなり過ぎることが無く、トナー粒子最表面に露出せず、キャリア表面へのワックスを介在した付着が増大して、現像剤の耐フィルミング性を悪化させるということがない。このように、定着時の耐オフセット性と、帯電性、現像性、耐フィルミング性等との両立を良好にするために、より好ましくは、前記表面ワックス量が0.1〜3質量%の範囲であることがよい。
また、DSC法により求められるワックス総量は、トナー粒子中1質量%〜20質量%であることが好ましい。前記ワックス総量が1質量%以上であることにより、トナー粒子中に含有されるワックスの量が少なすぎることが無く、定着時に十分な離型性を得ることができ、耐オフセット性を低下させることがない。また、ワックス総量が20質量%以下であることにより耐フィルミング性が低下したり、カラー画像においては定着後の光沢性が失われたりすることがないので好ましい。
上記特性を満たすトナーであればトナーを構成する材料は特に限定されないが、具体的な構成について以下に例示する。
−トナー組成物−
本発明のトナーは、少なくとも結着樹脂、離型剤を含み、さらに、必要に応じて、その他の着色剤、顔料分散剤、帯電制御剤などの成分を含む。それ以外のトナー材料は、従来のトナーと同じものが使用できる。さらに、必要に応じて流動性向上剤やクリーニング性向上剤などを表面に添加してトナーを得てもよい。
これらの構成材料をトナー組成物として、詳細を以下に記載する。
−トナー組成物−
本発明のトナーは、少なくとも結着樹脂、離型剤を含み、さらに、必要に応じて、その他の着色剤、顔料分散剤、帯電制御剤などの成分を含む。それ以外のトナー材料は、従来のトナーと同じものが使用できる。さらに、必要に応じて流動性向上剤やクリーニング性向上剤などを表面に添加してトナーを得てもよい。
これらの構成材料をトナー組成物として、詳細を以下に記載する。
−−結着樹脂−−
前記結着樹脂としては、使用する有機溶剤に溶解するものであれば特に制限はなく、通常使用される樹脂を適宜選択して使用することができる。例えば、スチレン系単量体、アクリル系単量体、メタクリル系単量体等のビニル重合体、これらの単量体又は2種類以上からなる共重合体、ポリエステル系重合体、ポリオール樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂、キシレン樹脂、テルペン樹脂、クマロンインデン樹脂、ポリカーボネート樹脂、石油系樹脂などが挙げられる。
前記結着樹脂としては、使用する有機溶剤に溶解するものであれば特に制限はなく、通常使用される樹脂を適宜選択して使用することができる。例えば、スチレン系単量体、アクリル系単量体、メタクリル系単量体等のビニル重合体、これらの単量体又は2種類以上からなる共重合体、ポリエステル系重合体、ポリオール樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂、キシレン樹脂、テルペン樹脂、クマロンインデン樹脂、ポリカーボネート樹脂、石油系樹脂などが挙げられる。
前記スチレン系単量体としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、スチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、p−フエニルスチレン、p−エチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、p−n−アミルスチレン、p−tert−ブチルスチレン、p−n−へキシルスチレン、p−n−オクチルスチレン、p−n−ノニルスチレン、p−n−デシルスチレン、p−n−ドデシルスチレン、p−メトキシスチレン、p−クロルスチレン、3,4−ジクロロスチレン、m−ニトロスチレン、o−ニトロスチレン、p−ニトロスチレン等のスチレン、又はその誘導体などが挙げられる。
前記アクリル系単量体としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、アクリル酸、アクリル酸のエステル類などが挙げられる。前記アクリル酸のエステル類としては、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、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸n−オクチル、アクリル酸n−ドデシル、アクリル酸2−エチルへキシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸2−クロルエチル、アクリル酸フェニルなどが挙げられる。
前記メタクリル系単量体としては、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、メタクリル酸のエステル類などが挙げられる。前記メタクリル酸のエステル類としては、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、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸n−オクチル、メタクリル酸n−ドデシル、メタクリル酸2−エチルへキシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸ジエチルアミノエチルなどが挙げられる。
前記ビニル重合体、又は共重合体を形成する他のモノマーの例としては、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。例えば、以下の(1)〜(18)が挙げられる。
(1)エチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチレン等のモノオレフイン類
(2)ブタジエン、イソプレン等のポリエン類
(3)塩化ビニル、塩化ビニルデン、臭化ビニル、フッ化ビニル等のハロゲン化ビニル類(4)酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、安息香酸ビニル等のビニルエステル類
(5)ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等のビニルエーテル類
(6)ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、メチルイソプロペニルケトン等のビニルケトン類
(7)N−ビニルピロール、N−ビニルカルバゾール、N−ビニルインドール、N−ビニルピロリドン等のN−ビニル化合物
(8)ビニルナフタリン類
(9)アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミド等のアクリル酸若しくはメタクリル酸誘導体等
(10)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
(1)エチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチレン等のモノオレフイン類
(2)ブタジエン、イソプレン等のポリエン類
(3)塩化ビニル、塩化ビニルデン、臭化ビニル、フッ化ビニル等のハロゲン化ビニル類(4)酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、安息香酸ビニル等のビニルエステル類
(5)ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等のビニルエーテル類
(6)ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、メチルイソプロペニルケトン等のビニルケトン類
(7)N−ビニルピロール、N−ビニルカルバゾール、N−ビニルインドール、N−ビニルピロリドン等のN−ビニル化合物
(8)ビニルナフタリン類
(9)アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミド等のアクリル酸若しくはメタクリル酸誘導体等
(10)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
(11)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
(12)マレイン酸モノメチルエステル、マレイン酸モノエチルエステル、マレイン酸モノブチルエステル、シトラコン酸モノメチルエステル、シトラコン酸モノエチルエステル、シトラコン酸モノブチルエステル、イタコン酸モノメチルエステル、アルケニルコハク酸モノメチルエステル、フマル酸モノメチルエステル、メサコン酸モノメチルエステル等の不飽和二塩基酸のモノエステル
(13)ジメチルマレイン酸、ジメチルフマル酸等の不飽和二塩基酸エステル
(14)クロトン酸、ケイヒ酸等のα,β−不飽和酸
(15)クロトン酸無水物、ケイヒ酸無水物等のα,β−不飽和酸無水物
(16)該α,β−不飽和酸と低級脂肪酸との無水物、アルケニルマロン酸、アルケニルグルタル酸、アルケニルアジピン酸、これらの酸無水物及びこれらのモノエステル等のカルボキシル基を有するモノマー
(17)2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート等のアクリル酸又はメタクリル酸ヒドロキシアルキルエステル類(18)4−(1−ヒドロキシ−1−メチルブチル)スチレン、4−(1−ヒドロキシ−1−メチルへキシル)スチレン等のヒドロキシ基を有するモノマー
(12)マレイン酸モノメチルエステル、マレイン酸モノエチルエステル、マレイン酸モノブチルエステル、シトラコン酸モノメチルエステル、シトラコン酸モノエチルエステル、シトラコン酸モノブチルエステル、イタコン酸モノメチルエステル、アルケニルコハク酸モノメチルエステル、フマル酸モノメチルエステル、メサコン酸モノメチルエステル等の不飽和二塩基酸のモノエステル
(13)ジメチルマレイン酸、ジメチルフマル酸等の不飽和二塩基酸エステル
(14)クロトン酸、ケイヒ酸等のα,β−不飽和酸
(15)クロトン酸無水物、ケイヒ酸無水物等のα,β−不飽和酸無水物
(16)該α,β−不飽和酸と低級脂肪酸との無水物、アルケニルマロン酸、アルケニルグルタル酸、アルケニルアジピン酸、これらの酸無水物及びこれらのモノエステル等のカルボキシル基を有するモノマー
(17)2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート等のアクリル酸又はメタクリル酸ヒドロキシアルキルエステル類(18)4−(1−ヒドロキシ−1−メチルブチル)スチレン、4−(1−ヒドロキシ−1−メチルへキシル)スチレン等のヒドロキシ基を有するモノマー
本発明に係るトナーにおいて、結着樹脂のビニル重合体、又は共重合体は、ビニル基を2個以上有する架橋剤で架橋された架橋構造を有していてもよい。
前記架橋剤としては、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、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレン等の芳香族ジビニル化合物;エチレングリコールジアクリレート、1,3−ブチレングリコールジアクリレート、1,4−ブタンジオールジアクリレート、1,5−ペンタンジオールジアクリレート、1,6へキサンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、これらの化合物のアクリレートをメタクリレートに代えたもの等のアルキル鎖で結ばれたジアクリレート化合物類;ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコール#400ジアクリレート、ポリエチレングリコール#600ジアクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート、これらの化合物のアクリレートをメタアクリレートに代えたもの等のエーテル結合を含むアルキル鎖で結ばれたジアクリレート化合物類、などが挙げられる。
その他、芳香族基及びエーテル結合を含む鎖で結ばれたジアクリレート化合物、ジメタクリレート化合物も挙げられる。
前記架橋剤としては、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、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレン等の芳香族ジビニル化合物;エチレングリコールジアクリレート、1,3−ブチレングリコールジアクリレート、1,4−ブタンジオールジアクリレート、1,5−ペンタンジオールジアクリレート、1,6へキサンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、これらの化合物のアクリレートをメタクリレートに代えたもの等のアルキル鎖で結ばれたジアクリレート化合物類;ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコール#400ジアクリレート、ポリエチレングリコール#600ジアクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート、これらの化合物のアクリレートをメタアクリレートに代えたもの等のエーテル結合を含むアルキル鎖で結ばれたジアクリレート化合物類、などが挙げられる。
その他、芳香族基及びエーテル結合を含む鎖で結ばれたジアクリレート化合物、ジメタクリレート化合物も挙げられる。
また、前記架橋剤として、例えば、商品名MANDA(日本化薬社製)等のポリエステル型ジアクリレート類が挙げられる。
また、前記架橋剤として、ペンタエリスリトールトリアクリレート、トリメチロールエタントリアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、テトラメチロールメタンテトラアクリレート、オリゴエステルアクリレート及び以上の化合物のアクリレートをメタクリレートに代えたもの、トリアリルシアヌレート、トリアリルトリメリテート等の多官能の架橋剤が挙げられる。
また、前記架橋剤として、ペンタエリスリトールトリアクリレート、トリメチロールエタントリアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、テトラメチロールメタンテトラアクリレート、オリゴエステルアクリレート及び以上の化合物のアクリレートをメタクリレートに代えたもの、トリアリルシアヌレート、トリアリルトリメリテート等の多官能の架橋剤が挙げられる。
これらの架橋剤のうち、トナー用樹脂における定着性、耐オフセット性の点から、芳香族ジビニル化合物(特にジビニルベンゼン)、芳香族基及びエーテル結合を1つ含む結合鎖で結ばれたジアクリレート化合物類が好ましい。これらの中でも、スチレン系共重合体、スチレン−アクリル系共重合体となるようなモノマーの組み合わせが好ましい。
本発明のビニル重合体又は共重合体の製造に用いられる重合開始剤としては、例えば、2,2'−アゾビスイソブチロニトリル、2,2'−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2'−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2'−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、ジメチル−2,2'−アゾビスイソブチレート、1,1'−アゾビス(1−シクロへキサンカルボニトリル)、2−(カルバモイルアゾ)−イソブチロニトリル、2,2'−アゾビス(2,4,4−トリメチルペンタン)、2−フェニルアゾ−2',4'−ジメチル−4'−メトキシバレロニトリル、2,2'−アゾビス(2−メチルプロパン)、メチルエチルケトンパ−オキサイド、アセチルアセトンパーオキサイド、シクロへキサノンパーオキサイド等のケトンパーオキサイド類、2,2−ビス(tert−ブチルパーオキシ)ブタン、tert−ブチルハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、1,1,3,3−テトラメチルブチルハイドロパーオキサイド、ジ−tert−ブチルパーオキサイド、tert−ブチルクミルパーオキサイド、ジークミルパーオキサイド、α−(tert−ブチルパーオキシ)イソプロピルべンゼン、イソブチルパーオキサイド、オクタノイルパーオキサイド、デカノイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、3,5,5−トリメチルヘキサノイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、m−トリルパーオキサイド、ジ−イソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ−2−エチルへキシルパーオキシジカーボネート、ジ−n−プロピルパーオキシジカーボネート、ジ−2−エトキシエチルパーオキシカーボネート、ジ−エトキシイソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ(3−メチル−3−メトキシブチル)パーオキシカーボネート、アセチルシクロへキシルスルホニルパーオキサイド、tert−ブチルパーオキシアセテート、tert−ブチルパーオキシイソブチレート、tert−ブチルパーオキシ−2−エチルへキサレート、tert−ブチルパーオキシラウレート、tert−ブチル−オキシベンゾエート、tert−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、ジ−tert−ブチルパーオキシイソフタレート、tert−ブチルパーオキアリルカーボネート、イソアミルパーオキシ−2−エチルへキサノエート、ジ−tert−ブチルパーオキシへキサハイドロテレフタレート、tert−ブチルパーオキシアゼレートなどが挙げられる。
前記結着樹脂がスチレン−アクリル系樹脂の場合、樹脂成分のテトラヒドロフラン(THF)に可溶分のGPCによる分子量分布で、分子量3千〜5万(数平均分子量換算)の領域に少なくとも1つのピークが存在する。
ポリエステル系重合体を構成するモノマーとしては、以下のものが挙げられる。
2価のアルコール成分としては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,5−ペンタンジオール、1,6−へキサンジオール、ネオペンチルグリコール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、水素化ビスフェノールA、又は、ビスフェノールAにエチレンオキシド、プロピレンオキシド等の環状エーテルが重合して得られるジオールなどが挙げられる。
2価のアルコール成分としては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,5−ペンタンジオール、1,6−へキサンジオール、ネオペンチルグリコール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、水素化ビスフェノールA、又は、ビスフェノールAにエチレンオキシド、プロピレンオキシド等の環状エーテルが重合して得られるジオールなどが挙げられる。
3価以上の多価アルコールや3価以上の酸を併用することにより、ポリエステル樹脂を架橋させることができるが、樹脂が有機溶剤に溶解することを妨げない範囲の使用量とする必要がある。
前記3価以上の多価アルコールとしては、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、例えば、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、1,2,4−ブタントリオール、1,2,5−ペンタトリオール、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−トリヒドロキシベンゼンなどが挙げられる。
ポリエステル系重合体を形成する酸成分としては、例えば、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。
前記結着樹脂がポリエステル系樹脂の場合は、樹脂成分のTHF可溶成分の分子量分布で、分子量3千〜5万の領域に少なくとも1つのピークが存在するのが、トナーの定着性、耐オフセット性の点で好ましい。また、THF可溶分の分子量10万以下の成分が70%〜100%となるような結着樹脂が吐出性の面から好ましい。更に、分子量5千〜2万の領域に少なくとも1つのピークが存在する結着樹脂がより好ましい。
本発明において、前記結着樹脂の分子量分布は、THFを溶媒としたゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定される。
本発明において、前記結着樹脂の分子量分布は、THFを溶媒としたゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定される。
前記結着樹脂がポリエステル樹脂の場合、その酸価としては、0.1mgKOH/g〜100mgKOH/gであることが好ましい。また、0.1mgKOH/g〜70mgKOH/gであることがより好ましく、0.1mgKOH/g〜50mgKOH/gであることが特に好ましい。
本発明において、トナー組成物の結着樹脂成分の酸価は、以下の方法により求め、基本操作は、JIS K−0070に準ずる。
(1)試料は予め結着樹脂(重合体成分)以外の添加物を除去して使用するか、結着樹脂及び架橋された結着樹脂以外の成分の酸価及び含有量を予め求めておく。試料の粉砕品0.5〜2.0gを精秤し、重合体成分の重さをWgとする。例えば、トナーから結着樹脂の酸価を測定する場合は、着色剤又は磁性体等の酸価及び含有量を別途測定しておき、計算により結着樹脂の酸価を求める。
(2)300mlのビーカーに試料を入れ、トルエン/エタノール(体積比4/1)の混合液150mlを加え溶解する。
(3)0.1mol/lのKOHのエタノール溶液を用いて、電位差滴定装置を用いて滴定する。
(4)この時のKOH溶液の使用量をS(ml)とし、同時にブランクを測定し、この時のKOH溶液の使用量をB(ml)とし、以下の式(C)で算出する。ただしfはKOHのファクターである。
酸価(mgKOH/g)=[(S−B)×f×5.61]/W ・・・式(C)
(1)試料は予め結着樹脂(重合体成分)以外の添加物を除去して使用するか、結着樹脂及び架橋された結着樹脂以外の成分の酸価及び含有量を予め求めておく。試料の粉砕品0.5〜2.0gを精秤し、重合体成分の重さをWgとする。例えば、トナーから結着樹脂の酸価を測定する場合は、着色剤又は磁性体等の酸価及び含有量を別途測定しておき、計算により結着樹脂の酸価を求める。
(2)300mlのビーカーに試料を入れ、トルエン/エタノール(体積比4/1)の混合液150mlを加え溶解する。
(3)0.1mol/lのKOHのエタノール溶液を用いて、電位差滴定装置を用いて滴定する。
(4)この時のKOH溶液の使用量をS(ml)とし、同時にブランクを測定し、この時のKOH溶液の使用量をB(ml)とし、以下の式(C)で算出する。ただしfはKOHのファクターである。
酸価(mgKOH/g)=[(S−B)×f×5.61]/W ・・・式(C)
トナーの結着樹脂及び結着樹脂を含む組成物は、トナー保存性の観点から、ガラス転移温度(Tg)が35℃〜80℃であるのが好ましく、40℃〜70℃であるのがより好ましい。
前記ガラス転移温度(Tg)が、35℃より低いと高温雰囲気下でトナーが劣化しやすくなることがある。また、ガラス転移温度(Tg)が、80℃を超えると、定着性が低下することがある。
前記ガラス転移温度(Tg)が、35℃より低いと高温雰囲気下でトナーが劣化しやすくなることがある。また、ガラス転移温度(Tg)が、80℃を超えると、定着性が低下することがある。
結着樹脂は用いる有機溶剤や離型剤によって上記より適切なものを選択すればよいが、有機溶剤への溶解性が優れた離型剤を用いた場合は、トナーの軟化点を低下させる場合がある。そのような場合は結着樹脂の重量平均分子量を高めて結着樹脂の軟化点を高めておくことがホットオフセット性を良好に保つために有効な手段となる。
−−着色剤−−
前記着色剤としては、特に制限はなく、通常使用される樹脂を適宜選択して使用することができる。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、カドミウムレッド、カドミ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、ポ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、リトボン及びこれらの混合物などが挙げられる。
前記着色剤としては、特に制限はなく、通常使用される樹脂を適宜選択して使用することができる。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、カドミウムレッド、カドミ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、ポ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、リトボン及びこれらの混合物などが挙げられる。
前記着色剤の含有量としては、トナーに対して1質量%〜15質量%が好ましく、3質量%〜10質量%がより好ましい。
前記着色剤は、樹脂と複合化されたマスターバッチとして用いることもできる。
前記マスターバッチとともに混練される樹脂としては、先に挙げた変性、未変性ポリエステル樹脂の他に、例えば、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のスチレン及びその置換体の重合体;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の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、ポリエステル、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、脂肪族叉は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種以上を混合して使用してもよい。
前記マスターバッチとともに混練される樹脂としては、先に挙げた変性、未変性ポリエステル樹脂の他に、例えば、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のスチレン及びその置換体の重合体;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の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、ポリエステル、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、脂肪族叉は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種以上を混合して使用してもよい。
前記マスターバッチは、マスターバッチ用の樹脂と着色剤とを高せん断力をかけて混合、混練して得る事ができる。
この際、着色剤と樹脂の相互作用を高めるために、有機溶剤を用いる事ができる。また、いわゆるフラッシング法と呼ばれる着色剤の、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混練し、着色剤を樹脂側に移行させ、水分と有機溶剤成分を除去する方法も使用できる。この方法によれば、着色剤のウエットケーキをそのまま用いることができるため、乾燥する必要がない。
混合混練するには、3本ロールミル等の高せん断分散装置が好適に使用される。
前記マスターバッチの使用量としては、前記結着樹脂100質量部に対して、0.1質量部〜20質量部が好ましい。
この際、着色剤と樹脂の相互作用を高めるために、有機溶剤を用いる事ができる。また、いわゆるフラッシング法と呼ばれる着色剤の、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混練し、着色剤を樹脂側に移行させ、水分と有機溶剤成分を除去する方法も使用できる。この方法によれば、着色剤のウエットケーキをそのまま用いることができるため、乾燥する必要がない。
混合混練するには、3本ロールミル等の高せん断分散装置が好適に使用される。
前記マスターバッチの使用量としては、前記結着樹脂100質量部に対して、0.1質量部〜20質量部が好ましい。
また、前記マスターバッチ用の樹脂は、酸価が30mgKOH/g以下、アミン価が1〜100で、前記着色剤を分散させて使用することが好ましく、酸価が20mgKOH/g以下、アミン価が10〜50で、前記着色剤を分散させて使用することがより好ましい。
前記酸価が30mgKOH/g以下であることにより、高湿下での帯電性が低下することがなく、顔料分散性も十分となる。また、アミン価が1以上、100以下であることにより、顔料分散性が十分となる。
前記酸価は、例えば、JIS K0070に記載の方法により測定することができ、アミン価は、例えば、JIS K7237に記載の方法により測定することができる。
前記酸価が30mgKOH/g以下であることにより、高湿下での帯電性が低下することがなく、顔料分散性も十分となる。また、アミン価が1以上、100以下であることにより、顔料分散性が十分となる。
前記酸価は、例えば、JIS K0070に記載の方法により測定することができ、アミン価は、例えば、JIS K7237に記載の方法により測定することができる。
−−−顔料分散液−−−
また、前記着色剤は、顔料分散液に分散させた着色剤分散液として用いることもできる。
前記顔料分散剤としては、特に制限はなく、目的に応じて公知のものを適宜選択することができる。顔料分散性の点で、結着樹脂との相溶性が高いことが好ましく、そのような市販品としては、例えば、「アジスパーPB821」、「アジスパーPB822」(味の素ファインテクノ社製)、「Disperbyk−2001」(ビックケミー社製)、「EFKA−4010」(EFKA社製)などが挙げられる。
また、前記着色剤は、顔料分散液に分散させた着色剤分散液として用いることもできる。
前記顔料分散剤としては、特に制限はなく、目的に応じて公知のものを適宜選択することができる。顔料分散性の点で、結着樹脂との相溶性が高いことが好ましく、そのような市販品としては、例えば、「アジスパーPB821」、「アジスパーPB822」(味の素ファインテクノ社製)、「Disperbyk−2001」(ビックケミー社製)、「EFKA−4010」(EFKA社製)などが挙げられる。
前記顔料分散剤の重量平均分子量としては、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにおけるスチレン換算重量での、メインピークの極大値の分子量で、500〜100,000が好ましい。これらの中でも、顔料分散性の観点から、3000〜100,000がより好ましく、5,000〜50,000が特に好ましく、5,000〜30,000が最も好ましい。前記分子量が500未満であると、極性が高くなり、着色剤の分散性が低下することがあり、前記分子量が100,000を超えると、溶剤との親和性が高くなり、着色剤の分散性が低下することがある。
前記顔料分散剤の添加量としては、着色剤100質量部に対して、1質量部〜200質量部であることが好ましく、5〜80質量部であることがより好ましい。1質量部以上であることにより分散能が低くなることがなく、200質量部以下であることにより帯電性が低下することがない。
−−離型剤−−
離型剤としては、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、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;各種の合成エステルワックス、合成アミドワックスなどが挙げられる。
離型剤としては、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、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;各種の合成エステルワックス、合成アミドワックスなどが挙げられる。
前記離型剤のその他の例としては、パルミチン酸、ステアリン酸、モンタン酸、その他の直鎖アルキル基を有する直鎖アルキルカルボン酸類等の飽和直鎖脂肪酸;プランジン酸、エレオステアリン酸、バリナリン酸等の不飽和脂肪酸;ステアリルアルコール、エイコシルアルコール、ベヘニルアルコール、カルナウピルアルコール、セリルアルコール、メシリルアルコール、その他の長鎖アルキルアルコール等の飽和アルコール;ソルビトール等の多価アルコール;リノール酸アミド、オレフィン酸アミド、ラウリン酸アミド等の脂肪酸アミド;メチレンビスカプリン酸アミド、エチレンビスラウリン酸アミド、ヘキサメチレンビスステアリン酸アミド等の飽和脂肪酸ビスアミド;エチレンビスオレイン酸アミド、ヘキサメチレンビスオレイン酸アミド、N,N'−ジオレイルアジピン酸アミド、N,N'−ジオレイルセパシン酸アミド等の不飽和脂肪酸アミド;m−キシレンビスステアリン酸アミド、N,N−ジステアリルイソフタル酸アミド等の芳香族系ビスアミド;ステアリン酸カルシウム、ラウリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウム等の脂肪酸金属塩;脂肪族炭化水素系ワックスにスチレンやアクリル酸等のビニル系モノマーを用いてグラフト化させたワックス;ベヘニン酸モノグリセリド等の脂肪酸と多価アルコールの部分エステル化合物;植物性油脂を水素添加することによって得られるヒドロキシル基を有するメチルエステル化合物などが挙げられる。
また、これらのワックスを、プレス発汗法、溶剤法、再結晶法、真空蒸留法、超臨界ガス抽出法又は溶液晶析法を用いて分子量分布をシャープにしたものや、低分子量固形脂肪酸、低分子量固形アルコール、低分子量固形化合物、その他の不純物を除去したものも前記離型剤として好ましく用いられる。
前記離型剤の融点としては、定着性と耐オフセット性のバランスを取るために、65℃以上であることが好ましく、さらに好ましくは69℃〜120℃の範囲である。
前記融点が、65℃以上であることにより耐ブロッキング性が低下することがなく、120℃以下であることにより耐オフセット効果が十分に発現される。
前記融点が、65℃以上であることにより耐ブロッキング性が低下することがなく、120℃以下であることにより耐オフセット効果が十分に発現される。
なお、本発明では、示差走査熱量測定(DSC)において測定される離型剤の吸熱ピークの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。
前記離型剤及びトナーの融点を測定するためのDSC測定機器としては、高精度の内熱式入力補償型の示差走査熱量計が好ましい。測定方法としては、ASTM D3418−82に準じて行う。本発明に用いられるDSC曲線は、1回昇温、降温させ前履歴を取った後、温度速度10℃/minで、昇温させた時に測定されるものを用いる。
離型剤の含有量は、結着樹脂の溶融粘弾性や定着方式などによって異なるが、前記結着樹脂100質量部に対して、1〜50質量部の範囲が好適である。
前記離型剤及びトナーの融点を測定するためのDSC測定機器としては、高精度の内熱式入力補償型の示差走査熱量計が好ましい。測定方法としては、ASTM D3418−82に準じて行う。本発明に用いられるDSC曲線は、1回昇温、降温させ前履歴を取った後、温度速度10℃/minで、昇温させた時に測定されるものを用いる。
離型剤の含有量は、結着樹脂の溶融粘弾性や定着方式などによって異なるが、前記結着樹脂100質量部に対して、1〜50質量部の範囲が好適である。
−−−帯電制御剤−−−
前記帯電制御剤としては、特に制限はなく、目的に応じて公知のものを適宜選択することができる。例えば、ニグロシン系染料、トリフェニルメタン系染料、クロム含有金属錯体染料、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、燐の単体又は化合物、タングステンの単体又は化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸金属塩、サリチル酸誘導体の金属塩などが挙げられる。具体的には、ニグロシン系染料のボントロン03、第四級アンモニウム塩のボントロンP−51、含金属アゾ染料のボントロンS−34、オキシナフトエ酸系金属錯体のEー82、サリチル酸系金属錯体のE−84、フェノール系縮合物のE−89(以上、オリエント化学工業社製);第四級アンモニウム塩モリブデン錯体のTP−302、TP−415(以上、保土谷化学工業社製);第四級アンモニウム塩のコピーチャージPSY VP2038、トリフェニルメタン誘導体のコピーブルーPR、第四級アンモニウム塩のコピーチャージ NEG VP2036、コピーチャージ NX VP434(以上、ヘキスト社製);LRA−901、ホウ素錯体であるLR−147(日本カ一リット社製);銅フタロシアニン、ペリレン、キナクリドン、アゾ系顔料、その他スルホン酸基、カルボキシル基、四級アンモニウム塩等の官能基を有する高分子系の化合物、フェノール系樹脂、フッ素系化合物などが挙げられる。
前記帯電制御剤としては、特に制限はなく、目的に応じて公知のものを適宜選択することができる。例えば、ニグロシン系染料、トリフェニルメタン系染料、クロム含有金属錯体染料、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、燐の単体又は化合物、タングステンの単体又は化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸金属塩、サリチル酸誘導体の金属塩などが挙げられる。具体的には、ニグロシン系染料のボントロン03、第四級アンモニウム塩のボントロンP−51、含金属アゾ染料のボントロンS−34、オキシナフトエ酸系金属錯体のEー82、サリチル酸系金属錯体のE−84、フェノール系縮合物のE−89(以上、オリエント化学工業社製);第四級アンモニウム塩モリブデン錯体のTP−302、TP−415(以上、保土谷化学工業社製);第四級アンモニウム塩のコピーチャージPSY VP2038、トリフェニルメタン誘導体のコピーブルーPR、第四級アンモニウム塩のコピーチャージ NEG VP2036、コピーチャージ NX VP434(以上、ヘキスト社製);LRA−901、ホウ素錯体であるLR−147(日本カ一リット社製);銅フタロシアニン、ペリレン、キナクリドン、アゾ系顔料、その他スルホン酸基、カルボキシル基、四級アンモニウム塩等の官能基を有する高分子系の化合物、フェノール系樹脂、フッ素系化合物などが挙げられる。
前記帯電制御剤の使用量としては、バインダー樹脂の種類、必要に応じて使用される添加剤の有無、分散方法を含めたトナー製造方法によって決定され、一義的に限定されるものではない。帯電制御剤の使用量は、バインダー樹脂100質量部に対して、0.1質量部〜10質量部が好ましく、0.2質量部〜5質量部がより好ましい。前記帯電制御剤の使用量が、10質量部以下であることにより、トナーの定着性が阻害されることがない。
これらの帯電制御剤は、有機溶剤に溶解することが製造安定性の面から好ましいが、ビーズミルなどで有機溶剤に微分散して加えてもよい。
これらの帯電制御剤は、有機溶剤に溶解することが製造安定性の面から好ましいが、ビーズミルなどで有機溶剤に微分散して加えてもよい。
<トナー>
本発明のトナーの体積平均粒径としては、高解像度で、高精細・高品質な画像を形成する観点から、1μm〜8μmが好ましい。
また、前記トナーの粒度分布(体積平均粒径/個数平均粒径)としては、長期にわたって安定した画像を維持する観点から、1.00〜1.15が好ましい。
本発明のトナーの体積平均粒径としては、高解像度で、高精細・高品質な画像を形成する観点から、1μm〜8μmが好ましい。
また、前記トナーの粒度分布(体積平均粒径/個数平均粒径)としては、長期にわたって安定した画像を維持する観点から、1.00〜1.15が好ましい。
さらに、体積基準粒度分布において、最頻径の少なくとも1.21〜1.31倍の粒径に第二のピーク粒子径を有すことが好ましい。前記第二のピーク粒子径を有さない場合、特に前記(重量平均粒径/個数平均粒径)が1.00(単分散)に近づいた場合には、トナーの細密充填性が非常に高くなるため、初期の流動性低下やクリーニング不良が起こりやすくなる。また、前記1.31倍より大きい粒径にピーク粒子径を有している場合には、トナーとしての粗大粉が多く含まれることによる画質粒状性の低下が見られ好ましくない。
本発明のトナーには、他の添加剤として、流動性向上剤、クリーニング性向上剤等の外添剤などを必要に応じて添加することができる。
−流動性向上剤−
本発明に係るトナーには、流動性向上剤を添加してもよい。該流動性向上剤は、トナー表面に添加することにより、トナーの流動性を改善(流動しやすくなる)するものである。
前記流動性向上剤としては、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。例えば、湿式製法シリカ、乾式製法シリカ等の微粉末シリカ、微粉未酸化チタン、微粉未アルミナなどの金属酸化物の微粉末、及びそれらをシランカップリング剤、チタンカップリング剤、シリコーンオイル等により表面処理を施した処理シリカ、処理酸化チタン、処理アルミナ;フッ化ビニリデン微粉末、ポリテトラフルオロエチレン微粉末等のフッ素系樹脂粉末などが挙げられる。これらの中でも、微粉末シリカ、微粉未酸化チタン、微粉未アルミナが好ましく、また、これらをシランカップリング剤やシリコーンオイルにより表面処理を施した処理シリカがより好ましい。
前記流動性向上剤の粒径としては、平均一次粒径として、0.001μm〜2μmが好ましく、0.002μm〜0.2μmがより好ましい。
本発明に係るトナーには、流動性向上剤を添加してもよい。該流動性向上剤は、トナー表面に添加することにより、トナーの流動性を改善(流動しやすくなる)するものである。
前記流動性向上剤としては、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。例えば、湿式製法シリカ、乾式製法シリカ等の微粉末シリカ、微粉未酸化チタン、微粉未アルミナなどの金属酸化物の微粉末、及びそれらをシランカップリング剤、チタンカップリング剤、シリコーンオイル等により表面処理を施した処理シリカ、処理酸化チタン、処理アルミナ;フッ化ビニリデン微粉末、ポリテトラフルオロエチレン微粉末等のフッ素系樹脂粉末などが挙げられる。これらの中でも、微粉末シリカ、微粉未酸化チタン、微粉未アルミナが好ましく、また、これらをシランカップリング剤やシリコーンオイルにより表面処理を施した処理シリカがより好ましい。
前記流動性向上剤の粒径としては、平均一次粒径として、0.001μm〜2μmが好ましく、0.002μm〜0.2μmがより好ましい。
前記微粉末シリカは、ケイ素ハロゲン化含物の気相酸化により生成された微粉体であり、いわゆる乾式法シリカ又はヒュームドシリカと称されるものである。
前記ケイ素ハロゲン化合物の気相酸化により生成された市販のシリカ微粉体としては、例えば、AEROSIL(日本アエロジル社商品名、以下同じ)−130、−300、−380、−TT600、−MOX170、−MOX80、−COK84;Ca−O−SiL(CABOT社商品名)−M−5、−MS−7、−MS−75、−HS−5、−EH−5;Wacker HDK(WACKER−CHEMIE社商品名)−N20 V15、−N20E、−T30、−T40;D−CFineSi1ica(ダウコーニング社商品名);Franso1(Fransi1社商品名)などが挙げられる。
前記ケイ素ハロゲン化合物の気相酸化により生成された市販のシリカ微粉体としては、例えば、AEROSIL(日本アエロジル社商品名、以下同じ)−130、−300、−380、−TT600、−MOX170、−MOX80、−COK84;Ca−O−SiL(CABOT社商品名)−M−5、−MS−7、−MS−75、−HS−5、−EH−5;Wacker HDK(WACKER−CHEMIE社商品名)−N20 V15、−N20E、−T30、−T40;D−CFineSi1ica(ダウコーニング社商品名);Franso1(Fransi1社商品名)などが挙げられる。
更には、ケイ素ハロゲン化合物の気相酸化により生成されたシリカ微粉体を疎水化処理した処理シリカ微粉体がより好ましい。処理シリカ微粉体において、メタノール滴定試験によって測定された疎水化度が、好ましくは30%〜80%の値を示すようにシリカ微粉体を処理したものが特に好ましい。疎水化は、シリカ微粉体と反応あるいは物理吸着する有機ケイ素化合物等で化学的あるいは物理的に処理することによって付与される。好ましい方法としては、ケイ素ハロゲン化合物の気相酸化により生成されたシリカ微粉体を有機ケイ素化合物で処理する方法が挙げられる。
前記有機ケイ素化合物としては、例えば、ヒドロキシプロピルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、n−ヘキサデシルトリメトキシシラン、n−オクタデシルトリメトキシシラン、ビニルメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ジメチルビニルクロロシラン、ジビニルクロロシラン、γ−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、へキサメチルジシラン、トリメチルシラン、トリメチルクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、メチルトリクロロシラン、アリルジメチルクロロシラン、アリルフェニルジクロロシラン、ベンジルジメチルクロロシラン、ブロモメチルジメチルクロロシラン、α−クロルエチルトリクロロシラン、β−クロロエチルトリクロロシラン、クロロメチルジメチルクロロシラン、トリオルガノシリルメルカプタン、トリメチルシリルメルカプタン、トリオルガノシリルアクリレート、ビニルジメチルアセトキシシラン、ジメチルエトキシシラン、トリメチルエトキシシラン、トリメチルメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、へキサメチルジシロキサン、1,3−ジビニルテトラメチルジシロキサン、1,3−ジフエニルテトラメチルジシロキサン及び1分子当り2から12個のシロキサン単位を有し、未端に位置する単位にそれぞれSiに結合した水酸基を0〜1個含有するジメチルポリシロキサン等が挙げられる。更に、ジメチルシリコーンオイル等のシリコーンオイルが挙げられる。これらは1種単独で使用してもよいし、2種以上を混合して使用してもよい。
前記流動性向上剤の個数平均粒径としては、5nm〜100nmが好ましく、5nm〜50nmがより好ましい。
前記流動性向上剤の比表面積としては、BET法で測定した窒素吸着による比表面積で、30m2/g以上が好ましく、60m2/g〜400m2/gがより好ましい。
前記流動性向上剤が表面処理された微粉体の場合、その比表面積としては、20m2/g以上が好ましく、40m2/g〜300m2/gがより好ましい。
前記流動性向上剤の適用量としては、トナー粒子100質量部に対して0.03質量部〜8質量部が好ましい。
前記流動性向上剤の比表面積としては、BET法で測定した窒素吸着による比表面積で、30m2/g以上が好ましく、60m2/g〜400m2/gがより好ましい。
前記流動性向上剤が表面処理された微粉体の場合、その比表面積としては、20m2/g以上が好ましく、40m2/g〜300m2/gがより好ましい。
前記流動性向上剤の適用量としては、トナー粒子100質量部に対して0.03質量部〜8質量部が好ましい。
−クリーニング性向上剤−
記録紙等にトナーを転写した後、静電潜像担持体や一次転写媒体に残存するトナーの除去性を向上させるためのクリーニング性向上剤としては、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。例えば、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸等の脂肪酸金属塩、ポリメチルメタクリレート微粒子、ポリスチレン微粒子等のソープフリー乳化重合によって製造されたポリマー微粒子などを挙げることかできる。前記ポリマー微粒子としては、比較的粒度分布が狭く、重量平均粒径が0.01μm〜1μmのものが好ましい。
記録紙等にトナーを転写した後、静電潜像担持体や一次転写媒体に残存するトナーの除去性を向上させるためのクリーニング性向上剤としては、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。例えば、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸等の脂肪酸金属塩、ポリメチルメタクリレート微粒子、ポリスチレン微粒子等のソープフリー乳化重合によって製造されたポリマー微粒子などを挙げることかできる。前記ポリマー微粒子としては、比較的粒度分布が狭く、重量平均粒径が0.01μm〜1μmのものが好ましい。
これらの流動性向上剤やクリーニング性向上剤等は、トナーの表面に付着ないし固定化させて用いられるため、外添剤とも呼ばれている。このような外添剤をトナーに外添する方法としては、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。例えば、各種の粉体混合機等が用いられる。前記粉体混合機としては、例えば、V型混合機、ロッキングミキサー、レーディゲミキサー、ナウターミキサー、ヘンシェルミキサーなどが挙げられ、固定化も行う場合に用いる粉体混合機としては、ハイブリタイザー、メカノフュージョン、Qミキサー等が挙げられる。
<<現像剤>>
本発明のトナーは、キャリアと混合して2成分現像剤として使用してもよい。
−キャリア−
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、例えば、フェライト、マグネタイト等のキャリア、樹脂コートキャリアなどを挙げることができる。前記樹脂コートキャリアは、キャリアコア粒子とキャリアコア粒子表面を被覆(コート)する樹脂である被覆材とからなる。前記被覆材に使用する樹脂としては、例えば、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体等のスチレン−アクリル系樹脂;アクリル酸エステル共重合体、メタクリル酸エステル共重合体等のアクリル系樹脂;ポリテトラフルオロエチレン、モノクロロトリフルオロエチレン重合体、ポリフッ化ビニリデン等のフッ素含有樹脂;シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリビニルブチラール、アミノアクリレート樹脂などが好適に挙げられる。この他にも、アイオモノマー樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂等のキャリアの被覆材として使用できる樹脂などが挙げられる。これらの樹脂は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
本発明のトナーは、キャリアと混合して2成分現像剤として使用してもよい。
−キャリア−
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、例えば、フェライト、マグネタイト等のキャリア、樹脂コートキャリアなどを挙げることができる。前記樹脂コートキャリアは、キャリアコア粒子とキャリアコア粒子表面を被覆(コート)する樹脂である被覆材とからなる。前記被覆材に使用する樹脂としては、例えば、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体等のスチレン−アクリル系樹脂;アクリル酸エステル共重合体、メタクリル酸エステル共重合体等のアクリル系樹脂;ポリテトラフルオロエチレン、モノクロロトリフルオロエチレン重合体、ポリフッ化ビニリデン等のフッ素含有樹脂;シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリビニルブチラール、アミノアクリレート樹脂などが好適に挙げられる。この他にも、アイオモノマー樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂等のキャリアの被覆材として使用できる樹脂などが挙げられる。これらの樹脂は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
また、前記キャリアとして、樹脂中に磁性粉が分散されたバインダー型のキャリアコアも用いることができる。前記樹脂コートキャリアにおいて、キャリアコアの表面を少なくとも樹脂被覆剤で被覆する方法としては、例えば、樹脂を溶剤中に溶解又は懸濁せしめて塗布したキャリアコアに付着せしめる方法、あるいは単に粉体状態で混合する方法が挙げられる。前記樹脂コートキャリアに対する樹脂被覆材の使用割合は、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、樹脂コートキャリア100質量部に対して、0.01質量%〜5質量%が好ましく、0.1質量%〜1質量%がより好ましい。
2種以上の混合物の前記樹脂被覆材で前記磁性体を被覆する使用例としては次の(1)、(2)を挙げることができる。
(1)酸化チタン微粉体100質量部に対してジメチルジクロロシランとジメチルシリコーンオイル(質量比1:5)の混合物12質量部で処理したもの
(2)シリカ微粉体100質量部に対して、ジメチルジクロロシランとジメチルシリコーンオイル(質量比1:5)の混合物20質量部で処理したもの
前記樹脂被覆材としては、例えば、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、含フッ素樹脂とスチレン系共重合体との混合物、シリコーン樹脂などが好適に使用され、これらの中でも、シリコーン樹脂が特に好ましい。
(1)酸化チタン微粉体100質量部に対してジメチルジクロロシランとジメチルシリコーンオイル(質量比1:5)の混合物12質量部で処理したもの
(2)シリカ微粉体100質量部に対して、ジメチルジクロロシランとジメチルシリコーンオイル(質量比1:5)の混合物20質量部で処理したもの
前記樹脂被覆材としては、例えば、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、含フッ素樹脂とスチレン系共重合体との混合物、シリコーン樹脂などが好適に使用され、これらの中でも、シリコーン樹脂が特に好ましい。
前記含フッ素樹脂とスチレン系共重合体との混合物としては、例えば、ポリフッ化ビニリデンとスチレン−メタクリ酸メチル共重合体との混合物、ポリテトラフルオロエチレンとスチレン−メタクリル酸メチル共重合体との混合物、フッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン共重合(共重合体質量比10:90〜90:10)とスチレン−アクリル酸2−エチルヘキシル共重合体(共重合質量比10:90〜90:10)とスチレン−アクリル酸2−エチルヘキシル−メタクリル酸メチル共重合体(共重合体質量比20〜60:5〜30:10:50)との混合物などが挙げられる。前記シリコーン樹脂としては、含窒素シリコーン樹脂及び含窒素シランカップリング剤と、シリコーン樹脂とが反応することにより生成された、変性シリコーン樹脂が挙げられる。
前記キャリアコアの磁性材料としては、例えば、フェライト、鉄過剰型フェライト、マグネタイト、γ−酸化鉄等の酸化物、鉄、コバルト、ニッケル等の金属、又はこれらの合金などが挙げられる。また、これらの磁性材料に含まれる元素としては、鉄、コバルト、ニッケル、アルミニウム、銅、鉛、マグネシウム、スズ、亜鉛、アンチモン、ベリリウム、ビスマス、カルシウム、マンガン、セレン、チタン、タングステン、バナジウムが挙げられる。これらの磁性材料の中でも、銅、亜鉛、及び鉄成分を主成分とする銅−亜鉛−鉄系フェライト、マンガン、マグネシウム及び鉄成分を主成分とするマンガン−マグネシウム−鉄系フェライトが特に好適に挙げられる。
前記キャリアの体積抵抗値としては、キャリアの表面の凹凸度合い、被覆する樹脂の量を適宜調整することにより設定することができ、例えば、106Ω・cm〜1010Ω・cmが好ましい。前記キャリアの粒径としては、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、4μm〜200μmが好ましく、10μm〜150μmがより好ましく、20μm〜100μmが特に好ましい。その中でも、樹脂コートキャリアの粒径としては、50%粒径が20μm〜70μmが最も好ましい。2成分系現像剤では、キャリア100質量部に対して、本発明のトナー1質量部〜200質量部で使用することが好ましく、キャリア100質量部に対して、トナー2質量部〜50質量部で使用するのがより好ましい。
本発明のトナーを用いた現像方法においては、従来の電子写真法に使用する静電潜像担持体が全て使用できる。例えば、有機静電潜像担持体、非晶質シリカ静電潜像担持体、セレン静電潜像担持体、酸化亜鉛静電潜像担持体などが好適に使用可能である。
(トナー製造方法)
以下に具体的な製造方法の一例を示す。
本発明における特性のトナーを得るためには少なくとも結着樹脂及び離型剤を溶剤中に溶解乃至分散させてなるトナー組成液を吐出させて液滴を形成する液滴形成工程と、前記液滴を固化して微粒子を形成する液滴固化工程で製造されることで達成することができる。
以下に具体的な製造方法の一例を示す。
本発明における特性のトナーを得るためには少なくとも結着樹脂及び離型剤を溶剤中に溶解乃至分散させてなるトナー組成液を吐出させて液滴を形成する液滴形成工程と、前記液滴を固化して微粒子を形成する液滴固化工程で製造されることで達成することができる。
ここで、前記離型剤としては、例えばワックス類が用いられるが、前記トナー組成液に溶解することが必要である。したがって、ワックス類として通常使用されるものから、前記トナー組成液に用いる溶剤に溶解可能なものを適宜選択することができる。
なお、溶剤及びトナー組成液を加熱して離型剤を溶解することも可能であるが、安定した連続吐出のためには、液滴固化工程におけるトナー組成液の温度が、前記有機溶剤の沸点をTb(℃)としたとき、[Tb−20]℃未満であることが好ましい。
有機溶剤の[Tb−20]未満とすることにより溶剤の蒸発によりトナー組成液室内で気泡を生じたり、吐出孔近傍でトナー組成液が乾燥して吐出孔を狭めてしまうことがなく、安定した吐出を行なうことができる。
なお、溶剤及びトナー組成液を加熱して離型剤を溶解することも可能であるが、安定した連続吐出のためには、液滴固化工程におけるトナー組成液の温度が、前記有機溶剤の沸点をTb(℃)としたとき、[Tb−20]℃未満であることが好ましい。
有機溶剤の[Tb−20]未満とすることにより溶剤の蒸発によりトナー組成液室内で気泡を生じたり、吐出孔近傍でトナー組成液が乾燥して吐出孔を狭めてしまうことがなく、安定した吐出を行なうことができる。
前記離型剤は吐出孔の閉塞を防止するため、前記トナー組成液中で溶解していることが必要であるが、トナー組成液中で溶解している結着樹脂と相分離せずに溶解していることが、均一なトナー粒子を得るうえで重要である。さらに、定着時に離型性を発揮してオフセットを防止するためには、溶剤を除去したトナー粒子中では結着樹脂と離型剤が相分離していることが重要である。離型剤が結着樹脂と相分離していない場合は、離型性が発揮できないばかりでなく、結着樹脂の溶融時の粘性や弾性を低下させてしまい、よりホットオフセットが生じやすくなってしまう。
したがって、使用する有機溶剤や結着樹脂によって最適な離型剤が選択される。
したがって、使用する有機溶剤や結着樹脂によって最適な離型剤が選択される。
−−溶剤−−
前記溶剤としては、前記トナー組成物を溶解乃至分散できる揮発性のもの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る。例えば、エーテル類、ケトン類、エステル類、炭化水素類、アルコール類の溶剤が好ましく用いられ、特にテトラヒドロフラン(THF)、アセトン、メチルエチルケトン(MEK)、酢酸エチル、トルエン、水などが挙げられる。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。
前記溶剤としては、前記トナー組成物を溶解乃至分散できる揮発性のもの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る。例えば、エーテル類、ケトン類、エステル類、炭化水素類、アルコール類の溶剤が好ましく用いられ、特にテトラヒドロフラン(THF)、アセトン、メチルエチルケトン(MEK)、酢酸エチル、トルエン、水などが挙げられる。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。
−−トナー組成液の調製方法−−
前記トナー組成物を溶剤に溶解乃至分散することによりトナー組成液を得ることができる。
前記トナー組成液の調製には、ホモミキサーやビーズミルなどを用いて、着色剤等の分散体がノズルの開口径に対して充分微細とすることが吐出孔の詰りを防止するために重要となる。
前記トナー組成物を溶剤に溶解乃至分散することによりトナー組成液を得ることができる。
前記トナー組成液の調製には、ホモミキサーやビーズミルなどを用いて、着色剤等の分散体がノズルの開口径に対して充分微細とすることが吐出孔の詰りを防止するために重要となる。
前記トナー組成液の固形分は3質量%〜40質量%であることが好ましい。前記固形分が3質量%以上であることにより、生産性が低下することがなく、着色剤等の分散体が沈降や凝集を起こすことがないためトナー粒子ごとの組成が均一となりトナー品質が低下することがない。前記固形分が40質量%以下であることにより、小粒径のトナーを得ることが可能となる。
本発明のトナーの製造手段の一例を以下、図3〜図9を用いて説明する。本発明のトナー製造手段は液滴吐出手段、液滴固化捕集手段に分けられる。それぞれ下記で解説する。
[液滴吐出手段]
本発明で用いる液滴吐出手段は吐出する液滴の粒径分布が狭ければ、特に制限は無く、公知のものを用いることができる。液滴吐出手段としては1流体ノズル、2流体ノズル、膜振動タイプ吐出手段、レイリー分裂タイプ吐出手段、液振動タイプ吐出手段、液柱共鳴タイプ吐出手段等が挙げられる。膜振動タイプの液滴吐出手段は例えば、特開2008−292976号公報に記載されている。レイリー分裂タイプの液滴吐出手段は例えば、特許第4647506号号公報に記載されている。液振動タイプの液滴吐出手段は例えば、特開2010−102195号公報に記載されている。
液滴の粒径分布を狭くし、かつ、トナーの生産性を確保するためには、例えば、液滴化液柱共鳴を利用することができる。液滴化液柱共鳴では、液柱共鳴液室内の液体に振動を付与して液柱共鳴による定在波を形成し、該定在波の腹となる領域に形成された複数の吐出孔から液体を吐出すればよい。
本発明で用いる液滴吐出手段は吐出する液滴の粒径分布が狭ければ、特に制限は無く、公知のものを用いることができる。液滴吐出手段としては1流体ノズル、2流体ノズル、膜振動タイプ吐出手段、レイリー分裂タイプ吐出手段、液振動タイプ吐出手段、液柱共鳴タイプ吐出手段等が挙げられる。膜振動タイプの液滴吐出手段は例えば、特開2008−292976号公報に記載されている。レイリー分裂タイプの液滴吐出手段は例えば、特許第4647506号号公報に記載されている。液振動タイプの液滴吐出手段は例えば、特開2010−102195号公報に記載されている。
液滴の粒径分布を狭くし、かつ、トナーの生産性を確保するためには、例えば、液滴化液柱共鳴を利用することができる。液滴化液柱共鳴では、液柱共鳴液室内の液体に振動を付与して液柱共鳴による定在波を形成し、該定在波の腹となる領域に形成された複数の吐出孔から液体を吐出すればよい。
[液柱共鳴吐出手段]
液柱の共鳴を利用して吐出する液柱共鳴タイプ吐出手段について解説する。
図3に液柱共鳴液滴吐出手段11を示す。液共通供給路17及び液柱共鳴液室18を含んで構成されている。液柱共鳴液室18は、長手方向の両端の壁面のうち一方の壁面に設けられた液共通供給路17と連通されている。また、液柱共鳴液室18は、両端の壁面と連結する壁面のうち一つの壁面に液滴21を吐出する吐出口19と、吐出口19と対向する壁面に設けられ、かつ液柱共鳴定在波を形成するために高周波振動を発生する振動発生手段20とを有している。なお、振動発生手段20には、図示していない高周波電源が接続されている。
液柱の共鳴を利用して吐出する液柱共鳴タイプ吐出手段について解説する。
図3に液柱共鳴液滴吐出手段11を示す。液共通供給路17及び液柱共鳴液室18を含んで構成されている。液柱共鳴液室18は、長手方向の両端の壁面のうち一方の壁面に設けられた液共通供給路17と連通されている。また、液柱共鳴液室18は、両端の壁面と連結する壁面のうち一つの壁面に液滴21を吐出する吐出口19と、吐出口19と対向する壁面に設けられ、かつ液柱共鳴定在波を形成するために高周波振動を発生する振動発生手段20とを有している。なお、振動発生手段20には、図示していない高周波電源が接続されている。
本発明で吐出手段より吐出される液体としては、得ようとしているトナーの成分が溶解又は分散させた分散された状態の「トナー成分含有液」であるか、または、吐出させる条件下で液体であれば溶媒を含まなくてもよく、トナー成分が溶融している状態の「トナー成分溶融液」である。以下ではこれらを「トナー組成液」と記して説明する。
トナー組成液14は図示されない液循環ポンプにより液供給管を通って、図4に示す液柱共鳴液滴形成ユニット10の液共通供給路17内に流入し、図3に示す液柱共鳴液滴吐出手段11の液柱共鳴液室18に供給される。そして、トナー組成液14が充填されている液柱共鳴液室18内には、振動発生手段20によって発生する液柱共鳴定在波により圧力分布が形成される。そして、液柱共鳴定在波において振幅の大きな部分であって圧力変動が大きい、定在波の腹となる領域に配置されている吐出口19から液滴21が吐出される。この液柱共鳴による定在波の腹となる領域とは、定在波の節以外の領域を意味するものである。好ましくは、定在波の圧力変動が液を吐出するのに十分な大きさの振幅を有する領域であり、より好ましくは圧力定在波の振幅が極大となる位置(速度定在波としての節)から極小となる位置に向かって±1/4波長の範囲である。
定在波の腹となる領域であれば、吐出口が複数で開口されていても、それぞれからほぼ均一な液滴を形成することができ、更には効率的に液滴の吐出を行うことができ、吐出口の詰まりも生じ難くなる。なお、液共通供給路17を通過したトナー組成液14は図示されない液戻り管を流れて原料収容器に戻される。液滴21の吐出によって液柱共鳴液室18内のトナー組成液14の量が減少すると、液柱共鳴液室18内の液柱共鳴定在波の作用による吸引力が作用し、液共通供給路17から供給されるトナー組成液14の流量が増加する。そして、液柱共鳴液室18内にトナー組成液14が補充される。そして、液柱共鳴液室18内にトナー組成液14が補充されると、液共通供給路17を通過するトナー組成液14の流量が元に戻る。
液柱共鳴液滴吐出手段11における液柱共鳴液室18は、金属やセラミックス、シリコンなどの駆動周波数において液体の共鳴周波数に影響を与えない程度の高い剛性を持つ材質により形成されるフレームがそれぞれ接合されて形成されている。また、図3に示すように、液柱共鳴液室18の長手方向の両端の壁面間の長さLは、後述するような液柱共鳴原理に基づいて決定される。また、図4に示す液柱共鳴液室18の幅Wは、液柱共鳴に余分な周波数を与えないように、液柱共鳴液室18の長さLの2分の1より小さいことが望ましい。更に、液柱共鳴液室18は、生産性を飛躍的に向上させるために1つの液滴形成ユニット10に対して複数配置されているほうが好ましい。その範囲に限定はないが、100〜2000個の液柱共鳴液室18が備えられた1つの液滴形成ユニットであれば操作性と生産性が両立でき、もっとも好ましい。また、液柱共鳴液室毎に、液供給のための流路が液共通供給路17から連通接続されており、液共通供給路17には複数の液柱共鳴液室18と連通している。
また、液柱共鳴液滴吐出手段11における振動発生手段20は所定の周波数で駆動できるものであれば特に制限はないが、圧電体を、弾性板9に貼りあわせた形態が望ましい。
弾性板は、圧電体が接液しないように液柱共鳴液室の壁の一部を構成している。圧電体は、例えばチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)等の圧電セラミックスが挙げられるが、一般に変位量が小さいため積層して使用されることが多い。この他にも、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)等の圧電高分子や、水晶、LiNbO3、LiTaO3、KNbO3等の単結晶などが挙げられる。更に、振動発生手段20は、1つの液柱共鳴液室毎に個別に制御できるように配置されていることが望ましい。また、上記の1つの材質のブロック状の振動部材を液柱共鳴液室の配置にあわせて、一部切断し、弾性板を介してそれぞれの液柱共鳴液室を個別制御できるような構成が望ましい。
弾性板は、圧電体が接液しないように液柱共鳴液室の壁の一部を構成している。圧電体は、例えばチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)等の圧電セラミックスが挙げられるが、一般に変位量が小さいため積層して使用されることが多い。この他にも、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)等の圧電高分子や、水晶、LiNbO3、LiTaO3、KNbO3等の単結晶などが挙げられる。更に、振動発生手段20は、1つの液柱共鳴液室毎に個別に制御できるように配置されていることが望ましい。また、上記の1つの材質のブロック状の振動部材を液柱共鳴液室の配置にあわせて、一部切断し、弾性板を介してそれぞれの液柱共鳴液室を個別制御できるような構成が望ましい。
更に、吐出口19の開口部の直径(Dp)は、1[μm]〜40[μm]の範囲であることが望ましい。1[μm]より小さいと、形成される液滴が非常に小さくなるためトナーを得ることができない場合があり、またトナーの構成成分として顔料などの固形微粒子が含有された構成の場合吐出口19において閉塞を頻繁に発生して生産性が低下する恐れがある。また、40[μm]より大きい場合、液滴の直径が大きく、これを乾燥固化させて、所望のトナー粒子径3〜6μmを得る場合、有機溶媒でトナー組成を非常に希薄な液に希釈する必要がある場合があり、一定量のトナーを得るために乾燥エネルギーが大量に必要となってしまい、不都合となる。また、図4からわかるように、吐出口19を液柱共鳴液室18内の幅方向に設ける構成を採用することは、吐出口19の開口を多数設けることができ、よって生産効率が高くなるために好ましい。また、吐出口19の開口配置によって液柱共鳴周波数が変動するため、液柱共鳴周波数は液滴の吐出を確認して適宜決定することが望ましい。
吐出口19の断面形状は図3等で開口部の径が小さくなるようなテーパー形状として記載されているが、適宜断面形状を選択することができる。
吐出口19の断面形状は図3等で開口部の径が小さくなるようなテーパー形状として記載されているが、適宜断面形状を選択することができる。
次に、液柱共鳴における液滴形成ユニットによる液滴形成のメカニズムについて説明する。
先ず、図3の液柱共鳴液滴吐出手段11内の液柱共鳴液室18において生じる液柱共鳴現象の原理について説明する。
液柱共鳴液室内のトナー組成液の音速をcとし、振動発生手段20から媒質であるトナー組成液に与えられた駆動周波数をfとした場合、液体の共鳴が発生する波長λは下記式1であらwsあされる関係にある。
λ=c/f ・・・(式1)
先ず、図3の液柱共鳴液滴吐出手段11内の液柱共鳴液室18において生じる液柱共鳴現象の原理について説明する。
液柱共鳴液室内のトナー組成液の音速をcとし、振動発生手段20から媒質であるトナー組成液に与えられた駆動周波数をfとした場合、液体の共鳴が発生する波長λは下記式1であらwsあされる関係にある。
λ=c/f ・・・(式1)
また、図3の液柱共鳴液室18において固定端側のフレームの端部から液共通供給路17側の端部までの長さをLとする。そして、液共通供給路17側のフレームの端部の高さh1(=約80[μm])は連通口の高さh2(=約40[μm])の約2倍あり当該端部が閉じている固定端と等価であるとする。このような両側固定端の場合には、長さLが波長λの4分の1の偶数倍に一致する場合に共鳴が最も効率的に形成される。つまり、次の式2で表現される。
L=(N/4)λ ・・・(式2)
(但し、Nは偶数)
L=(N/4)λ ・・・(式2)
(但し、Nは偶数)
更に、両端が完全に開いている両側開放端の場合にも上記式2が成り立つ。
同様にして、片方側が圧力の逃げ部がある開放端と等価で、他方側が閉じている(固定端)の場合、つまり片側固定端又は片側開放端の場合には、長さLが波長λの4分の1の奇数倍に一致する場合に共鳴が最も効率的に形成される。つまり、上記式2のNが奇数で表現される。
同様にして、片方側が圧力の逃げ部がある開放端と等価で、他方側が閉じている(固定端)の場合、つまり片側固定端又は片側開放端の場合には、長さLが波長λの4分の1の奇数倍に一致する場合に共鳴が最も効率的に形成される。つまり、上記式2のNが奇数で表現される。
最も効率の高い駆動周波数fは、上記式1と上記式2より、
f=N×c/(4L) ・・・(式3)
と導かれる。しかし、実際には、液体は共鳴を減衰させる粘性を持つために無限に振動が増幅されるわけではなく、Q値を持ち、後述する式4、式5に示すように、式3に示す最も効率の高い駆動周波数fの近傍の周波数でも共鳴は発生する。
f=N×c/(4L) ・・・(式3)
と導かれる。しかし、実際には、液体は共鳴を減衰させる粘性を持つために無限に振動が増幅されるわけではなく、Q値を持ち、後述する式4、式5に示すように、式3に示す最も効率の高い駆動周波数fの近傍の周波数でも共鳴は発生する。
図5にN=1、2、3の場合の速度及び圧力変動の定在波の形状(共鳴モード)を示し、かつ図6にN=4、5の場合の速度及び圧力変動の定在波の形状(共鳴モード)を示す。本来は疎密波(縦波)であるが、図5及び図6のように表記することが一般的である。
実線が速度定在波、点線が圧力定在波である。例えば、N=1の片側固定端の場合を示す図3の(a)からわかるように、速度分布の場合閉口端で速度分布の振幅がゼロとなり、開口端で振幅が最大となり、直感的にわかりやすい。液柱共鳴液室の長手方向の両端の間の長さをLとしたとき、液体が液柱共鳴する波長をλとし、整数Nが1〜5の場合に定在波が最も効率よく発生する。また、両端の開閉状態によっても定在波パターンは異なるため、それらも併記した。後述するが、吐出口の開口や供給側の開口の状態によって、端部の条件が決まる。
実線が速度定在波、点線が圧力定在波である。例えば、N=1の片側固定端の場合を示す図3の(a)からわかるように、速度分布の場合閉口端で速度分布の振幅がゼロとなり、開口端で振幅が最大となり、直感的にわかりやすい。液柱共鳴液室の長手方向の両端の間の長さをLとしたとき、液体が液柱共鳴する波長をλとし、整数Nが1〜5の場合に定在波が最も効率よく発生する。また、両端の開閉状態によっても定在波パターンは異なるため、それらも併記した。後述するが、吐出口の開口や供給側の開口の状態によって、端部の条件が決まる。
なお、音響学において、開口端とは長手方向の媒質(液)の移動速度がゼロとなる端であり、逆に圧力は極大となる。閉口端においては、逆に媒質の移動速度がゼロとなる端と定義される。閉口端は音響的に硬い壁として考え、波の反射が発生する。理想的に完全に閉口、もしくは開口している場合は、波の重ね合わせによって図5及び図6のような形態の共鳴定在波を生じる。しかし、吐出口数、吐出口の開口位置によっても定在波のパターンは変動し、上記式3より求めた位置からずれた位置に共鳴周波数が現れる。この場合には、適宜駆動周波数を調整することで安定吐出条件を作り出すことができる。例えば、液体の音速cが1,200[m/s]、液柱共鳴液室の長さLが1.85[mm]を用い、両端に壁面が存在して、両側固定端と完全に等価のN=2の共鳴モードを用いた場合、上記式2より、最も効率の高い共鳴周波数は324kHzと導かれる。他の例では、液体の音速cが1,200[m/s]、液柱共鳴液室の長さLが1.85[mm]と、上記と同じ条件を用い、両端に壁面が存在して、両側固定端と等価のN=4の共鳴モードを用いた場合、上記式2より、最も効率の高い共鳴周波数は648kHzと導かれる。このように同じ構成の液柱共鳴液室においても、より高次の共鳴を利用することができる。
図3に示す液柱共鳴液滴吐出手段11における液柱共鳴液室は、両端が閉口端状態と等価であるか、吐出口の開口の影響で、音響的に軟らかい壁として説明できるような端部であることが周波数を高めるためには好ましいが、それに限らず開放端であってもよい。ここでの吐出口の開口の影響とは、音響インピーダンスが小さくなり、特にコンプライアンス成分が大きくなることを意味する。よって、図5及び図6のような液柱共鳴液室の長手方向の両端に壁面を形成する構成は、両側固定端の共鳴モード、そして吐出口側が開口とみなす片側開放端の全ての共鳴モードが利用できるために、好ましい構成である。
また、吐出口の開口数、開口配置位置、吐出口の断面形状も駆動周波数を決定する因子
となり、駆動周波数はこれに応じて適宜決定することができる。例えば吐出口の数を多くすると、徐々に固定端であった液柱共鳴液室の先端の拘束が緩くなり、ほぼ開口端に近い共鳴定在波が発生し、駆動周波数は高くなる。更に、最も液供給路側に存在する吐出口の開口配置位置を起点に緩い拘束条件となり、また吐出口の断面形状がラウンド形状となったりフレームの厚さによる吐出口の体積が変動したり、実際上の定在波は短波長となり、駆動周波数よりも高くなる。このように決定された駆動周波数で振動発生手段に電圧を与えたとき、振動発生手段が変形し、駆動周波数にて最も効率よく共鳴定在波を発生する。
また、共鳴定在波が最も効率よく発生する駆動周波数の近傍の周波数でも液柱共鳴定在波は発生する。つまり、液柱共鳴液室の長手方向の両端間の長さをL、液供給側の端部に最も近い吐出口までの距離をLeとする。このとき、L及びLeの両方の長さを用いて下記式4及び式5で決定される範囲の駆動周波数fを主成分とした駆動波形を用いて振動発生手段を振動させ、液柱共鳴を誘起して液滴を吐出口から吐出することが可能である。
となり、駆動周波数はこれに応じて適宜決定することができる。例えば吐出口の数を多くすると、徐々に固定端であった液柱共鳴液室の先端の拘束が緩くなり、ほぼ開口端に近い共鳴定在波が発生し、駆動周波数は高くなる。更に、最も液供給路側に存在する吐出口の開口配置位置を起点に緩い拘束条件となり、また吐出口の断面形状がラウンド形状となったりフレームの厚さによる吐出口の体積が変動したり、実際上の定在波は短波長となり、駆動周波数よりも高くなる。このように決定された駆動周波数で振動発生手段に電圧を与えたとき、振動発生手段が変形し、駆動周波数にて最も効率よく共鳴定在波を発生する。
また、共鳴定在波が最も効率よく発生する駆動周波数の近傍の周波数でも液柱共鳴定在波は発生する。つまり、液柱共鳴液室の長手方向の両端間の長さをL、液供給側の端部に最も近い吐出口までの距離をLeとする。このとき、L及びLeの両方の長さを用いて下記式4及び式5で決定される範囲の駆動周波数fを主成分とした駆動波形を用いて振動発生手段を振動させ、液柱共鳴を誘起して液滴を吐出口から吐出することが可能である。
N×c/(4L)≦f≦N×c/(4Le) ・・・(式4)
N×c/(4L)≦f≦(N+1)×c/(4Le) ・・・(式5)
なお、液柱共鳴液室の長手方向の両端間の長さLと、液供給側の端部に最も近い吐出口までの距離Leの比がLe/L>0.6であることが好ましい。
N×c/(4L)≦f≦(N+1)×c/(4Le) ・・・(式5)
なお、液柱共鳴液室の長手方向の両端間の長さLと、液供給側の端部に最も近い吐出口までの距離Leの比がLe/L>0.6であることが好ましい。
以上説明した液柱共鳴現象の原理を用いて、図3の液柱共鳴液室18において液柱共鳴圧力定在波が形成され、液柱共鳴液室18の一部に配置された吐出口19において連続的に液滴吐出が発生するのである。なお、定在波の圧力が最も大きく変動する位置に吐出口19を配置すると、吐出効率が高くなり、低い電圧で駆動することができる点で好ましい。また、吐出口19は1つの液柱共鳴液室18に1つでも構わないが、複数個配置することが生産性の観点から好ましい。具体的には、2〜100個の間であることが好ましい。
100個以下とすることにより、吐出口19から所望の液滴を形成させる際に、振動発生手段20に与える電圧を低く抑えることができ、振動発生手段20としての圧電体の挙動を安定させることができる。また、複数の吐出口19を開孔する場合、吐出口間のピッチは20[μm]以上、液柱共鳴液室の長さ以下であることが好ましい。吐出口間のピッチが20[μm]以上とすることにより、隣り合う吐出口より放出された液滴同士が衝突して大きな滴となってしまう確率を低くすることができ、トナーの粒径分布を良好にすることができる。
次に、液柱共鳴液滴形成ユニット10における液滴吐出部11内の液柱共鳴液室18で生じる液柱共鳴現象の様子について説明する。
図7(a)〜(d)は、液柱共鳴液室18で生じる液柱共鳴現象の様子を模式的に表した説明図である。
図7における液柱共鳴液室18内に記した実線は、液柱共鳴液室18の長手方向の任意の測定位置における速度をプロットして得た速度分布を示すものであり、図中左側の閉口側壁部側から図中右側の開口側壁部へ向かう方向をプラスとし、その逆方向をマイナスとしている。また、図7における液柱共鳴液室18内に記した点線は、液柱共鳴液室18の長手方向の任意の測定位置における圧力値をプロットして得た圧力分布を示すものであり、大気圧に対して正圧をプラスとし、負圧をマイナスとしている。
図7(a)〜(d)は、液柱共鳴液室18で生じる液柱共鳴現象の様子を模式的に表した説明図である。
図7における液柱共鳴液室18内に記した実線は、液柱共鳴液室18の長手方向の任意の測定位置における速度をプロットして得た速度分布を示すものであり、図中左側の閉口側壁部側から図中右側の開口側壁部へ向かう方向をプラスとし、その逆方向をマイナスとしている。また、図7における液柱共鳴液室18内に記した点線は、液柱共鳴液室18の長手方向の任意の測定位置における圧力値をプロットして得た圧力分布を示すものであり、大気圧に対して正圧をプラスとし、負圧をマイナスとしている。
本実施形態において、図3に示したように、液滴吐出部11内の液柱共鳴液室18の底面から、液共通供給路17と連通する連通路の下端までの高さh1(=約80[μm])は、連通口の高さh2(=約40[μm])の約2倍に設定されている。そのため、本実施形態の液柱共鳴液室18は、長手方向両端がほぼ固定端であるのと近似的に考えることができる。図7(a)〜(d)は、このような考えの下で、速度分布及び圧力分布の時間的な変化を示している。
図7(a)は、液滴吐出時における液柱共鳴液室18内の圧力波形と速度波形を示している。このとき、液柱共鳴液室18内における閉口側壁部側の液体部分、すなわち、吐出孔19が設けられている液室領域内の液体部分(吐出孔付近の液体)は、圧力が極大となる。これにより、メニスカス圧が増大して各吐出孔19から液体が迫り出す。その後、図7(b)に示すように、吐出孔19付近の液体の圧力は小さくなり、負圧の方向へと移行することで、吐出孔19から液滴21が吐出される。
その後、図7(c)に示すように、吐出孔19付近の液体の圧力は極小になる。このときから、液共通供給路17から液柱共鳴液室18へのトナー組成液14の補充が始まる。
そして、図7(d)に示すように、吐出孔19付近の液体の圧力は、今度は徐々に大きくなり、正圧の方向へと移行する。この時点で、トナー組成液14の補充が終了し、再び、液柱共鳴液室18の吐出孔19付近の液体の圧力は、図7(a)に示すように、その圧力が極大となる。
その後、図7(c)に示すように、吐出孔19付近の液体の圧力は極小になる。このときから、液共通供給路17から液柱共鳴液室18へのトナー組成液14の補充が始まる。
そして、図7(d)に示すように、吐出孔19付近の液体の圧力は、今度は徐々に大きくなり、正圧の方向へと移行する。この時点で、トナー組成液14の補充が終了し、再び、液柱共鳴液室18の吐出孔19付近の液体の圧力は、図7(a)に示すように、その圧力が極大となる。
このように、液柱共鳴液室18内における吐出孔19付近の液体には、振動発生手段20の高周波駆動によって液柱共鳴による定在波が発生し、また圧力が最も大きく変動する位置となる液柱共鳴による定在波の腹に相当する箇所に吐出孔19が配置されていることから、当該腹の周期に応じて液滴21が吐出孔19から連続的に吐出される。
[液滴固化]
先に説明した液滴吐出手段から気体中に吐出させたトナー組成液の液滴を固化させた後に、捕集することで本発明のトナーを得ることが出来る。
[液滴固化手段]
液滴を固化させるには、トナー組成液の性状しだいで、考え方は異なるが、基本的にトナー組成液を固体状態にできれば手段を問わない。
例えばトナー組成液が固体原材料を揮発可能な溶媒に溶解または分散させたものであれば、液滴噴射後、搬送気流中液滴を乾燥させる、すなわち溶媒を揮発させることで達成することができる。溶媒の乾燥にあたっては、噴射する気体の温度や蒸気圧、気体種類等を適宜選定して乾燥状態を調整することが出来る。また、完全に乾燥していなくとも、捕集された粒子が固体状態を維持していれば、回収後に別工程で追加乾燥させても構わない。
前記例に従わなくとも、温度変化や化学的反応等の適用で達成しても良い。
先に説明した液滴吐出手段から気体中に吐出させたトナー組成液の液滴を固化させた後に、捕集することで本発明のトナーを得ることが出来る。
[液滴固化手段]
液滴を固化させるには、トナー組成液の性状しだいで、考え方は異なるが、基本的にトナー組成液を固体状態にできれば手段を問わない。
例えばトナー組成液が固体原材料を揮発可能な溶媒に溶解または分散させたものであれば、液滴噴射後、搬送気流中液滴を乾燥させる、すなわち溶媒を揮発させることで達成することができる。溶媒の乾燥にあたっては、噴射する気体の温度や蒸気圧、気体種類等を適宜選定して乾燥状態を調整することが出来る。また、完全に乾燥していなくとも、捕集された粒子が固体状態を維持していれば、回収後に別工程で追加乾燥させても構わない。
前記例に従わなくとも、温度変化や化学的反応等の適用で達成しても良い。
ここで本発明においては液滴固化時に溶解した離型剤が再結晶化し、トナー粒子中の離型剤の最長長さLmaxがその離型剤を含有するトナー粒子の最大値フェレ径Dfの1.1倍以上であるような十分な大きさまで成長させる必要がある。このための第一の手段としては、[離型剤の再結晶化温度(Tc)−5]℃以上に調整した雰囲気下で液滴を乾燥させること、また、第二の手段としては前記〔離型剤の再結晶化温度(Tc)−5〕℃未満の雰囲気下でも、前記トナー組成液の溶剤の相対湿度が10〜40%の範囲に調整された環境で乾燥させることが挙げられる。いずれの方法も離型剤の再結晶化速度や溶剤乾燥速度を遅くさせることで、十分な結晶ドメインの成長が促される。
本発明においては、前記トナー組成液の溶剤の相対湿度が10〜40%の範囲に調整された環境で乾燥させる、第二の手段が特に効果的である。このとき、乾燥速度を効果的に遅くすることができ、離型剤の結晶成長促進のみならず、急激な乾燥による結着樹脂の体積収縮も抑止でき、離型剤と樹脂界面の強度を良好に保つことができる。上記方法は特に長時間の摩擦でトナーが破砕されて装置部材に固着するような課題に対して有効である。
ここで前記離型剤の再結晶化温度はDSC法で求めることができる。本発明においては昇温速度10℃/minで150℃まで加熱した後、0℃まで10℃/minで降温させたときに観察される発熱ピークのピーク温度を再結晶化温度と定義する。前記雰囲気温度が前記[離型剤の再結晶化温度−5℃]よりも低い場合、結晶化速度が速くなり、十分な長さや分岐を有する離型剤が形成されにくくなる。
また、第二の手段においてトナー組成液の溶剤の相対湿度が10%未満であると、同様に溶剤乾燥速度が上がり、前記離型剤の再結晶化は促進されて、比較的小さなドメインの離型剤が形成されやすくなり好ましくない。一方、前記相対湿度が40%を超えると、溶剤乾燥速度が著しく遅くなり、トナー粒子同士の乾燥中の合着・合一が促進され、所望の粒度分布を有するトナーが得られにくくなる。
[トナー捕集手段]
固化したトナー粒子は公知の粉体捕集手段、例えばサイクロン捕集、バックフィルター等によって気中から回収することが出来る。
図8は、本発明のトナーの製造方法を実施する装置一例の断面図である。トナー製造装置1は、主に、液滴吐出手段2及び乾燥捕集手段60を含んで構成されている。
液滴吐出手段2には、トナー組成液14を収容する原料収容器13と、原料収容器13に収容されているトナー組成液14を液供給管16を通して液滴吐出手段2に供給し、更に液戻り管22を通って原料収容器13に戻すために液供給管16内のトナー組成液14を圧送する液循環ポンプ15とが連結されており、トナー組成液14を随時液滴吐出手段2に供給できる。液供給管16には液圧力計P1、乾燥捕集手段60はチャンバ内圧力計P2が設けられており、液滴吐出手段2への送液圧力および、乾燥捕集手段60内の圧力は圧力計P1、P2によって管理される。このときに、P1>P2の関係であると、トナー組成液14が吐出口19から染み出す恐れがあり、P1<P2の場合には吐出手段に気体が入り、吐出が停止する恐れがあるため、P1≒P2があることが望ましい。
チャンバ61内では、搬送気流導入口64から作られる搬送気流(下降気流)101が形成されている。液滴吐出手段2から吐出された液滴21は、重力よってのみではなく、搬送気流101によっても下方に向けて搬送され、トナー捕集手段62によって捕集される。
固化したトナー粒子は公知の粉体捕集手段、例えばサイクロン捕集、バックフィルター等によって気中から回収することが出来る。
図8は、本発明のトナーの製造方法を実施する装置一例の断面図である。トナー製造装置1は、主に、液滴吐出手段2及び乾燥捕集手段60を含んで構成されている。
液滴吐出手段2には、トナー組成液14を収容する原料収容器13と、原料収容器13に収容されているトナー組成液14を液供給管16を通して液滴吐出手段2に供給し、更に液戻り管22を通って原料収容器13に戻すために液供給管16内のトナー組成液14を圧送する液循環ポンプ15とが連結されており、トナー組成液14を随時液滴吐出手段2に供給できる。液供給管16には液圧力計P1、乾燥捕集手段60はチャンバ内圧力計P2が設けられており、液滴吐出手段2への送液圧力および、乾燥捕集手段60内の圧力は圧力計P1、P2によって管理される。このときに、P1>P2の関係であると、トナー組成液14が吐出口19から染み出す恐れがあり、P1<P2の場合には吐出手段に気体が入り、吐出が停止する恐れがあるため、P1≒P2があることが望ましい。
チャンバ61内では、搬送気流導入口64から作られる搬送気流(下降気流)101が形成されている。液滴吐出手段2から吐出された液滴21は、重力よってのみではなく、搬送気流101によっても下方に向けて搬送され、トナー捕集手段62によって捕集される。
[搬送気流]
噴射された液滴同士が乾燥前に接触すると、液滴同士が合体し一つの粒子になってしまう(以下この現象を合着と呼ぶ)。均一な粒径分布のトナー粒子を得るためには、噴射された液滴どうしの距離を保つ必要がある。しかしながら、噴射された液滴は一定の初速度を持っているが空気抵抗により、やがて失速する。失速した粒子には後から噴射された液滴が追いついてしまい、結果として合着する。この現象は定常的に発生するため、この粒子を捕集すると粒径分布はひどく悪化することとなる。合着を防ぐためには液滴の速度低下を無くし、液滴同士を接触させないように搬送気流101によって合着を防ぎながら、液滴を固化させつつ搬送する必要があり、最終的にはトナー捕集手段62までトナーを運ぶ。
噴射された液滴同士が乾燥前に接触すると、液滴同士が合体し一つの粒子になってしまう(以下この現象を合着と呼ぶ)。均一な粒径分布のトナー粒子を得るためには、噴射された液滴どうしの距離を保つ必要がある。しかしながら、噴射された液滴は一定の初速度を持っているが空気抵抗により、やがて失速する。失速した粒子には後から噴射された液滴が追いついてしまい、結果として合着する。この現象は定常的に発生するため、この粒子を捕集すると粒径分布はひどく悪化することとなる。合着を防ぐためには液滴の速度低下を無くし、液滴同士を接触させないように搬送気流101によって合着を防ぎながら、液滴を固化させつつ搬送する必要があり、最終的にはトナー捕集手段62までトナーを運ぶ。
例えば搬送気流101は図3に示されるように、その一部を第一の気流として液滴吐出手段近傍に液滴吐出方向と同一方向に配置することで、液滴吐出直後の液滴速度低下を防ぎ、合着を防止することが出来る。あるいは、図9に示すように吐出方向に対して横方向であってもよい。あるいは図示していないが角度を持っていても良く、液滴吐出手段より液滴が離れるような角度を持っていることが望ましい。図9のように液滴吐出に対して横方向から合着防止気流を与える場合は吐出口から合着防止気流によって液滴が搬送された際に軌跡が重ならないような方向であることが望ましい。
上記のように第一の気流によって合着を防いだ後に、第二の気流によってトナー捕集手段までトナー粒子を運んでもよい。
上記のように第一の気流によって合着を防いだ後に、第二の気流によってトナー捕集手段までトナー粒子を運んでもよい。
第一の気流の速度は液滴噴射速度と同じかそれ以上であることが望ましい。液滴噴射速度より合着防止気流の速度が遅いと、合着防止気流本来の目的である液滴粒子を接触させないという機能を発揮させることが難しい。
第一の気流の性状は、液滴同士が合着しないような条件を追加することが出来、第二の気流と必ずしも同じでなくとも良い。また、合着防止気流に粒子表面の固化を促進させるような化学物質を混入したり、液滴の固化を促進させるように物理的な作用を施したりしてもよい。
第一の気流の性状は、液滴同士が合着しないような条件を追加することが出来、第二の気流と必ずしも同じでなくとも良い。また、合着防止気流に粒子表面の固化を促進させるような化学物質を混入したり、液滴の固化を促進させるように物理的な作用を施したりしてもよい。
搬送気流101は特に気流の状態として限定されることは無く層流や旋回流や乱流であっても構わない。搬送気流101を構成する気体の種類は特に限定は無く、空気であっても窒素等の不燃性気体を用いても良い。また、搬送気流101の温度は適宜調整可能であり、生産時において変動の無いことが望ましい。またチャンバ61内に搬送気流101の気流状態を変えるような手段をとっても構わない。搬送気流101は液滴21同士の合着を防止すだけでなく、チャンバ61に付着することを防止することに用いても良い。
[二次乾燥]
図8で示された乾燥捕集手段60によって得られたトナー粒子に含まれる残留溶剤量が多い場合はこれを低減するために必要に応じて、二次乾燥が行われる。二次乾燥としては流動床乾燥や真空乾燥のような一般的な公知の乾燥手段を用いることが出来る。有機溶剤がトナー中に残留すると耐熱保存性や定着性、帯電特性等のトナー特性が経時で変動するだけでなく。加熱による定着時において有機溶剤が揮発するため、使用者および周辺機器へ悪影響を及ぼす可能性が高まるため、充分な乾燥を実施する
図8で示された乾燥捕集手段60によって得られたトナー粒子に含まれる残留溶剤量が多い場合はこれを低減するために必要に応じて、二次乾燥が行われる。二次乾燥としては流動床乾燥や真空乾燥のような一般的な公知の乾燥手段を用いることが出来る。有機溶剤がトナー中に残留すると耐熱保存性や定着性、帯電特性等のトナー特性が経時で変動するだけでなく。加熱による定着時において有機溶剤が揮発するため、使用者および周辺機器へ悪影響を及ぼす可能性が高まるため、充分な乾燥を実施する
本発明は下記の(1)のトナーに係るものであるが、次の(2)〜(11)をも実施の形態として含む。
(1)少なくとも結着樹脂及び離型剤を含有するトナーであって、前記トナー粒子中の前記離型剤の最長長さLmaxは前記離型剤を含有するトナー粒子の最大値フェレ径Dfの1.1倍以上であることを特徴とするトナー。
(2)前記離型剤の融点が65℃以上であることを特徴とする(1)に記載のトナー。
(3)前記離型剤がワックスであり、該ワックスの含有量が、DSC(示差走査熱量計)法により求められるワックスの吸熱量を質量換算した値で、全トナーに対し1〜20質量%であり、FTIR−ATR(全反射吸収赤外分光)法により求められる、表面から0.3μmまでの深さ領域に存在する前記ワックスの量が0.1質量%以上4質量%未満であることを特徴とする(1)又は(2)に記載のトナー。
(4)体積平均粒径が1〜8μmであり、粒度分布(体積平均粒径/個数平均粒径)が、1.00〜1.15の範囲にあることを特徴とする(1)〜(3)のいずれかに記載のトナー。
(5)前記トナーの体積基準粒度分布において、最頻径の1.21〜1.31倍の粒径に少なくとも第二のピーク粒子径を有することを特徴とする(1)〜(4)のいずれかに記載のトナー。
(6)少なくとも結着樹脂及び離型剤を溶剤中に溶解乃至分散させてなるトナー組成液を吐出させて液滴を形成する液滴形成工程と、前記液滴を固化して微粒子を形成する液滴固化工程とを含むトナーの製造方法であって、
前記トナー組成液において前記結着樹脂及び前記離型剤は相分離せずに溶解しており、前記液滴固化工程の環境温度が前記離型剤のDSC法により求められる再結晶化温度をTc(℃)としたとき、[Tc−5]℃以上であり、
液滴が固化した微粒子中では前記結着樹脂と前記離型剤とが相分離している
ことを特徴とするトナーの製造方法。
(7)少なくとも結着樹脂及び離型剤を溶剤中に溶解乃至分散させてなるトナー組成液を吐出させて液滴を形成する液滴形成工程と、前記液滴を固化して微粒子を形成する液滴固化工程とを含むトナーの製造方法であって、
前記トナー組成液において前記結着樹脂及び前記離型剤は相分離せずに溶解しており、前記液滴固化工程の環境温度が前記離型剤のDSC法により求められる再結晶化温度未満であり、
且つ前記液滴固化工程の環境におけるトナー組成液の溶剤の相対湿度が10〜40%の範囲であり、
液滴が固化した微粒子中では前記結着樹脂と前記離型剤とが相分離している
ことを特徴とするトナーの製造方法。
(8)前記液滴固化工程の環境温度におけるトナー組成液の温度が、前記有機溶剤の沸点をTb(℃)としたとき、[Tb―20]℃未満であることを特徴とする(6)又は(7)に記載のトナーの製造方法。
(9)少なくとも(1)〜(5)のいずれかに記載のトナーとキャリアとを含有することを特徴とする二成分系の現像剤。
(10)静電潜像担持体表面を帯電させる帯電工程と、帯電された静電潜像担持体表面を露光して静電潜像を形成する露光工程と、前記静電潜像を現像剤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、前記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有する画像形成方法であって、前記現像剤として、(9)に記載の現像剤を用いることを特徴とする画像形成方法。
(11)静電潜像担持体と、該静電潜像担持体表面を帯電させる帯電手段と、帯電された静電潜像担持体表面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像を現像剤を用いて現像して可視像を形成する現像手段と、前記可視像を記録媒体に転写する転写手段と、前記記録媒体に転写された転写像を定着させる定着手段とを少なくとも有する画像形成装置であって、前記現像剤が(9)に記載現像剤であることを特徴とする画像形成装置。
(1)少なくとも結着樹脂及び離型剤を含有するトナーであって、前記トナー粒子中の前記離型剤の最長長さLmaxは前記離型剤を含有するトナー粒子の最大値フェレ径Dfの1.1倍以上であることを特徴とするトナー。
(2)前記離型剤の融点が65℃以上であることを特徴とする(1)に記載のトナー。
(3)前記離型剤がワックスであり、該ワックスの含有量が、DSC(示差走査熱量計)法により求められるワックスの吸熱量を質量換算した値で、全トナーに対し1〜20質量%であり、FTIR−ATR(全反射吸収赤外分光)法により求められる、表面から0.3μmまでの深さ領域に存在する前記ワックスの量が0.1質量%以上4質量%未満であることを特徴とする(1)又は(2)に記載のトナー。
(4)体積平均粒径が1〜8μmであり、粒度分布(体積平均粒径/個数平均粒径)が、1.00〜1.15の範囲にあることを特徴とする(1)〜(3)のいずれかに記載のトナー。
(5)前記トナーの体積基準粒度分布において、最頻径の1.21〜1.31倍の粒径に少なくとも第二のピーク粒子径を有することを特徴とする(1)〜(4)のいずれかに記載のトナー。
(6)少なくとも結着樹脂及び離型剤を溶剤中に溶解乃至分散させてなるトナー組成液を吐出させて液滴を形成する液滴形成工程と、前記液滴を固化して微粒子を形成する液滴固化工程とを含むトナーの製造方法であって、
前記トナー組成液において前記結着樹脂及び前記離型剤は相分離せずに溶解しており、前記液滴固化工程の環境温度が前記離型剤のDSC法により求められる再結晶化温度をTc(℃)としたとき、[Tc−5]℃以上であり、
液滴が固化した微粒子中では前記結着樹脂と前記離型剤とが相分離している
ことを特徴とするトナーの製造方法。
(7)少なくとも結着樹脂及び離型剤を溶剤中に溶解乃至分散させてなるトナー組成液を吐出させて液滴を形成する液滴形成工程と、前記液滴を固化して微粒子を形成する液滴固化工程とを含むトナーの製造方法であって、
前記トナー組成液において前記結着樹脂及び前記離型剤は相分離せずに溶解しており、前記液滴固化工程の環境温度が前記離型剤のDSC法により求められる再結晶化温度未満であり、
且つ前記液滴固化工程の環境におけるトナー組成液の溶剤の相対湿度が10〜40%の範囲であり、
液滴が固化した微粒子中では前記結着樹脂と前記離型剤とが相分離している
ことを特徴とするトナーの製造方法。
(8)前記液滴固化工程の環境温度におけるトナー組成液の温度が、前記有機溶剤の沸点をTb(℃)としたとき、[Tb―20]℃未満であることを特徴とする(6)又は(7)に記載のトナーの製造方法。
(9)少なくとも(1)〜(5)のいずれかに記載のトナーとキャリアとを含有することを特徴とする二成分系の現像剤。
(10)静電潜像担持体表面を帯電させる帯電工程と、帯電された静電潜像担持体表面を露光して静電潜像を形成する露光工程と、前記静電潜像を現像剤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、前記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有する画像形成方法であって、前記現像剤として、(9)に記載の現像剤を用いることを特徴とする画像形成方法。
(11)静電潜像担持体と、該静電潜像担持体表面を帯電させる帯電手段と、帯電された静電潜像担持体表面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像を現像剤を用いて現像して可視像を形成する現像手段と、前記可視像を記録媒体に転写する転写手段と、前記記録媒体に転写された転写像を定着させる定着手段とを少なくとも有する画像形成装置であって、前記現像剤が(9)に記載現像剤であることを特徴とする画像形成装置。
以下に実施例に基づいて本発明をより詳細に説明する。
なお、いわゆる当業者は以下に示す本発明の実施例について適宜変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、これらの変更・修正は本発明に含まれるものであり、以下の説明はこの発明の好ましい実施形態における例であって、本発明を限定するものではない。
特に明記しない限り、以下の記載において部は質量部を示す。
なお、いわゆる当業者は以下に示す本発明の実施例について適宜変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、これらの変更・修正は本発明に含まれるものであり、以下の説明はこの発明の好ましい実施形態における例であって、本発明を限定するものではない。
特に明記しない限り、以下の記載において部は質量部を示す。
[実施例1]
(トナー1の作製)
−着色剤分散液の調製−
先ず、着色剤として、カーボンブラック分散液を調製した。
カーボンブラック(Regal400、Cabot社製)20部、及び顔料分散剤(アジスパーPB821、味の素ファインテクノ社製)2部を、酢酸エチル78部に、攪拌羽を有するミキサーを使用して一次分散させた。得られた一次分散液を、ダイノーミルを用いて強力なせん断力により細かく分散し、凝集体を完全に除去した二次分散液を調製した。更に、0.45μmの細孔を有するポリテトラフルオロエチレン(PTFE)フィルター(フロリナートメンブレンフィルターFHLP09050、日本ミリポア株式会社)を通過させ、サブミクロン領域まで分散させたカーボンブラック分散液を調製した。
(トナー1の作製)
−着色剤分散液の調製−
先ず、着色剤として、カーボンブラック分散液を調製した。
カーボンブラック(Regal400、Cabot社製)20部、及び顔料分散剤(アジスパーPB821、味の素ファインテクノ社製)2部を、酢酸エチル78部に、攪拌羽を有するミキサーを使用して一次分散させた。得られた一次分散液を、ダイノーミルを用いて強力なせん断力により細かく分散し、凝集体を完全に除去した二次分散液を調製した。更に、0.45μmの細孔を有するポリテトラフルオロエチレン(PTFE)フィルター(フロリナートメンブレンフィルターFHLP09050、日本ミリポア株式会社)を通過させ、サブミクロン領域まで分散させたカーボンブラック分散液を調製した。
−トナー組成液の調製−
酢酸エチル676.7部に、離型剤として[WAX1]を20部、結着樹脂として[ポリエステル樹脂A Tg60℃を263.3部を混合して40℃にて攪拌羽を有するミキサーを使用して溶解した。[WAX1]及びポリエステル樹脂Aはともに相分離することなく酢酸エチルに透明に溶解した。さらに前記カーボンブラック分散液100部を混合し、10分間撹拌することによりトナー組成液を調製した。
なお、[WAX1]は融点75.2℃で再結晶化温度は64.3℃、酢酸エチルに40℃にて4.4%溶解可能な合成エステルワックスである(日油株式会社)。
また、[ポリエステル樹脂A]は、テレフタル酸及びイソフタル酸とネオペンチルグリコールからなる重量平均分子量65,000の結着樹脂である。
結着樹脂の重量平均分子量Mwは、結着樹脂のTHF溶解分をGPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー) 測定装置GPC−150C(ウォーターズ社製)によって測定した。カラムにはKF801〜807(ショウデックス社製)を使用し、検出器にはRI(屈折率)検出器を用いた。
酢酸エチルの沸点は76.8℃である。
酢酸エチル676.7部に、離型剤として[WAX1]を20部、結着樹脂として[ポリエステル樹脂A Tg60℃を263.3部を混合して40℃にて攪拌羽を有するミキサーを使用して溶解した。[WAX1]及びポリエステル樹脂Aはともに相分離することなく酢酸エチルに透明に溶解した。さらに前記カーボンブラック分散液100部を混合し、10分間撹拌することによりトナー組成液を調製した。
なお、[WAX1]は融点75.2℃で再結晶化温度は64.3℃、酢酸エチルに40℃にて4.4%溶解可能な合成エステルワックスである(日油株式会社)。
また、[ポリエステル樹脂A]は、テレフタル酸及びイソフタル酸とネオペンチルグリコールからなる重量平均分子量65,000の結着樹脂である。
結着樹脂の重量平均分子量Mwは、結着樹脂のTHF溶解分をGPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー) 測定装置GPC−150C(ウォーターズ社製)によって測定した。カラムにはKF801〜807(ショウデックス社製)を使用し、検出器にはRI(屈折率)検出器を用いた。
酢酸エチルの沸点は76.8℃である。
−トナーの作製−
得られたトナー組成液を、液滴吐出手段として図3に示す液滴吐出ヘッドを有する図8のトナーの製造装置を用いて以下のような条件で、液滴を吐出させた。液滴を吐出させた後、乾燥窒素を用いた液滴固化手段により該液滴を乾燥固化し、サイクロン捕集した後、さらに35℃/90%RHにて48時間、40℃/50%RHにて24時間送風乾燥することにより、トナー母体粒子を作製した。
なお、トナー組成液及びトナー組成液が接するトナーの製造装置の部材を40℃で温度制御した。トナーの作製は連続して6時間行ったが、吐出孔が詰まることはなかった。
得られたトナー組成液を、液滴吐出手段として図3に示す液滴吐出ヘッドを有する図8のトナーの製造装置を用いて以下のような条件で、液滴を吐出させた。液滴を吐出させた後、乾燥窒素を用いた液滴固化手段により該液滴を乾燥固化し、サイクロン捕集した後、さらに35℃/90%RHにて48時間、40℃/50%RHにて24時間送風乾燥することにより、トナー母体粒子を作製した。
なお、トナー組成液及びトナー組成液が接するトナーの製造装置の部材を40℃で温度制御した。トナーの作製は連続して6時間行ったが、吐出孔が詰まることはなかった。
〔トナー作製条件〕
液柱共鳴液室の長手方向の長さL:1.85mm
吐出孔開口部 :直径8.0μm
乾燥温度(窒素) :60℃
駆動周波数 :340kHz
圧電体への印加電圧 :10.0V
液柱共鳴液室の長手方向の長さL:1.85mm
吐出孔開口部 :直径8.0μm
乾燥温度(窒素) :60℃
駆動周波数 :340kHz
圧電体への印加電圧 :10.0V
次に、このトナー母体粒子100.0部に対して疎水性シリカ(H2000、クラリアントジャパン社製)2.0部を、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)を用いて外添処理を行い、[トナー1]を得た。
この[トナー1]をエポキシ樹脂に包埋し、ウルトラソニックミクロトームにて切片を作製した。これをRuO4にて染色後、透過型電子顕微鏡(TEM)にて観察し、画像解析ソフトImageJを用いてトナー粒子中のワックスの最長長さLmaxと、そのワックスを含有するトナー粒子の最大値フェレ径を求めた。
さらに、[トナー1]のDSC(示差走査熱量計)法で求められる吸熱量を質量換算した値で、ワックスの含有量求め、FTIR−ATR(全反射吸収赤外分光)を用いて、表面から0.3μmまでの深さ領域に存在するワックスの量を求めた。
また、このトナーの粒度を測定した。これらの結果を表1に示す。
この[トナー1]をエポキシ樹脂に包埋し、ウルトラソニックミクロトームにて切片を作製した。これをRuO4にて染色後、透過型電子顕微鏡(TEM)にて観察し、画像解析ソフトImageJを用いてトナー粒子中のワックスの最長長さLmaxと、そのワックスを含有するトナー粒子の最大値フェレ径を求めた。
さらに、[トナー1]のDSC(示差走査熱量計)法で求められる吸熱量を質量換算した値で、ワックスの含有量求め、FTIR−ATR(全反射吸収赤外分光)を用いて、表面から0.3μmまでの深さ領域に存在するワックスの量を求めた。
また、このトナーの粒度を測定した。これらの結果を表1に示す。
[実施例2]
(トナー2の作製)
上記実施例1のトナー組成液の調製において、離型剤として[WAX1]を用いる代わりに[WAX2]を用い、溶解温度を50℃とし、トナー組成液及びトナー組成液が接するトナーの製造装置の部材を50℃で温度制御した以外は、全て上記実施例1と同様にして[トナー2]を作製した。[トナー2]について実施例1と同様の評価を行った結果を下記の表1に示す。
なお、[WAX2]は融点67.4℃で、再結晶化温度60.5℃、酢酸エチルに50℃にて9.5%溶解可能な合成アミドワックスである(日油株式会社製)。
(トナー2の作製)
上記実施例1のトナー組成液の調製において、離型剤として[WAX1]を用いる代わりに[WAX2]を用い、溶解温度を50℃とし、トナー組成液及びトナー組成液が接するトナーの製造装置の部材を50℃で温度制御した以外は、全て上記実施例1と同様にして[トナー2]を作製した。[トナー2]について実施例1と同様の評価を行った結果を下記の表1に示す。
なお、[WAX2]は融点67.4℃で、再結晶化温度60.5℃、酢酸エチルに50℃にて9.5%溶解可能な合成アミドワックスである(日油株式会社製)。
[実施例3]
(トナー3の作製)
上記実施例1のトナー組成液の調製において、離型剤として[WAX1]を用いる代わりに[WAX3]を用いた以外は、全て上記実施例1と同様にして[トナー3]を作製し、実施例1と同様の評価を行った結果を下記の表1に示す。
なお、[WAX3]は融点71.7℃で、再結晶化温度64.5℃、酢酸エチルに40℃にて3.9%溶解可能な合成エステルワックスである(日油株式会社製)。
(トナー3の作製)
上記実施例1のトナー組成液の調製において、離型剤として[WAX1]を用いる代わりに[WAX3]を用いた以外は、全て上記実施例1と同様にして[トナー3]を作製し、実施例1と同様の評価を行った結果を下記の表1に示す。
なお、[WAX3]は融点71.7℃で、再結晶化温度64.5℃、酢酸エチルに40℃にて3.9%溶解可能な合成エステルワックスである(日油株式会社製)。
[実施例4]
(トナー4の作製)
上記実施例1のトナー組成液の調製において、離型剤として[WAX1]を用いる代わりに[WAX4]を用いた以外は、全て上記実施例1と同様にして[トナー4]を作製し、実施例1と同様の評価を行った結果を下記の表1に示す。
なお、[WAX4]は融点70.3℃で、再結晶化温度64.1℃、酢酸エチルに40℃にて3.6%溶解可能な合成エステルワックスである(日本精鑞株式会社製)。
(トナー4の作製)
上記実施例1のトナー組成液の調製において、離型剤として[WAX1]を用いる代わりに[WAX4]を用いた以外は、全て上記実施例1と同様にして[トナー4]を作製し、実施例1と同様の評価を行った結果を下記の表1に示す。
なお、[WAX4]は融点70.3℃で、再結晶化温度64.1℃、酢酸エチルに40℃にて3.6%溶解可能な合成エステルワックスである(日本精鑞株式会社製)。
[実施例5]
(トナー5の作製)
上記実施例4のトナーの作製において、乾燥温度を60℃から40℃にし、酢酸エチル相対湿度を12%の窒素気流を用いた以外は、全て上記実施例4と同様にして[トナー5]を作製し、実施例1と同様の評価を行った結果を下記の表1に示す。
(トナー5の作製)
上記実施例4のトナーの作製において、乾燥温度を60℃から40℃にし、酢酸エチル相対湿度を12%の窒素気流を用いた以外は、全て上記実施例4と同様にして[トナー5]を作製し、実施例1と同様の評価を行った結果を下記の表1に示す。
[実施例6]
(トナー6の作製)
上記実施例4のトナーの作製において、乾燥温度を60℃から40℃にし、酢酸エチル相対湿度を37%の窒素気流を用いた以外は、全て上記実施例4と同様にして[トナー6]を作製し、実施例1と同様の評価を行った結果を下記の表1に示す。
(トナー6の作製)
上記実施例4のトナーの作製において、乾燥温度を60℃から40℃にし、酢酸エチル相対湿度を37%の窒素気流を用いた以外は、全て上記実施例4と同様にして[トナー6]を作製し、実施例1と同様の評価を行った結果を下記の表1に示す。
[実施例7]
(トナー7の作製)
上記実施例1のトナー組成液の調製において、離型剤として[WAX1]を用いる代わりに[WAX5]を用い、溶剤として酢酸エチルを用いる代わりにトルエンを用い、結着樹脂として[ポリエステル樹脂A]の代わりに[スチレン−アクリル樹脂A]を用い、溶解温度を35℃とし、トナー組成液及びトナー組成液が接するトナーの製造装置の部材を35℃で温度制御し、乾燥温度を66℃とした以外は上記実施例1と同様にして[トナー7]を作製した。[トナー7]について実施例1と同様の評価を行った結果を下記の表1に示す。
なお、〔スチレンアクリル樹脂A〕はスチレン・ブチルアクリレートからなる共重合樹脂でありガラス転移温度Tgは62℃である。
また、[WAX5]は融点74.1℃、再結晶化温度70.1℃、トルエンに35℃にて4%溶解可能なパラフィンワックスである(HNP−9:日本精鑞株式会社製)。
(トナー7の作製)
上記実施例1のトナー組成液の調製において、離型剤として[WAX1]を用いる代わりに[WAX5]を用い、溶剤として酢酸エチルを用いる代わりにトルエンを用い、結着樹脂として[ポリエステル樹脂A]の代わりに[スチレン−アクリル樹脂A]を用い、溶解温度を35℃とし、トナー組成液及びトナー組成液が接するトナーの製造装置の部材を35℃で温度制御し、乾燥温度を66℃とした以外は上記実施例1と同様にして[トナー7]を作製した。[トナー7]について実施例1と同様の評価を行った結果を下記の表1に示す。
なお、〔スチレンアクリル樹脂A〕はスチレン・ブチルアクリレートからなる共重合樹脂でありガラス転移温度Tgは62℃である。
また、[WAX5]は融点74.1℃、再結晶化温度70.1℃、トルエンに35℃にて4%溶解可能なパラフィンワックスである(HNP−9:日本精鑞株式会社製)。
[実施例8]
(トナー8の作製)
上記実施例1のトナーの作製において、離型剤として[WAX1]を用いる代わりに[WAX6]を用い、溶解温度を30℃とした以外は、全て上記実施例1と同様にして[トナー8]を作製し、実施例1と同様の評価を行った結果を下記の表1に示す。
なお、[WAX6]は融点62.6℃で、再結晶化温度は52.7℃ 酢酸エチルに30℃にて2.9%溶解可能な合成アミドワックスである(日油株式会社製)。
(トナー8の作製)
上記実施例1のトナーの作製において、離型剤として[WAX1]を用いる代わりに[WAX6]を用い、溶解温度を30℃とした以外は、全て上記実施例1と同様にして[トナー8]を作製し、実施例1と同様の評価を行った結果を下記の表1に示す。
なお、[WAX6]は融点62.6℃で、再結晶化温度は52.7℃ 酢酸エチルに30℃にて2.9%溶解可能な合成アミドワックスである(日油株式会社製)。
[実施例9]
(トナー9の作製)
上記実施例1のトナーの作製において、乾燥温度を60℃から45℃にし、酢酸エチル相対湿度を23%の窒素気流を用いた以外は、全て上記実施例1と同様にして[トナー9]を作製し、実施例1と同様の評価を行った結果を下記の表1に示す。
(トナー9の作製)
上記実施例1のトナーの作製において、乾燥温度を60℃から45℃にし、酢酸エチル相対湿度を23%の窒素気流を用いた以外は、全て上記実施例1と同様にして[トナー9]を作製し、実施例1と同様の評価を行った結果を下記の表1に示す。
[実施例10]
(トナー10の作製)
上記実施例2のトナーの作製において、乾燥温度を60℃から40℃にし、酢酸エチル相対湿度を20%の窒素気流を用いた以外は、全て上記実施例2と同様にして[トナー9]を作製し、実施例1と同様の評価を行った結果を下記の表1に示す。
(トナー10の作製)
上記実施例2のトナーの作製において、乾燥温度を60℃から40℃にし、酢酸エチル相対湿度を20%の窒素気流を用いた以外は、全て上記実施例2と同様にして[トナー9]を作製し、実施例1と同様の評価を行った結果を下記の表1に示す。
[実施例11]
(トナー11の作製)
上記実施例3のトナーの作製において、乾燥温度を60℃から40℃にし、酢酸エチル相対湿度を18%の窒素気流を用いた以外は、全て上記実施例3と同様にして[トナー11]を作製し、実施例1と同様の評価を行った結果を下記の表1に示す。
(トナー11の作製)
上記実施例3のトナーの作製において、乾燥温度を60℃から40℃にし、酢酸エチル相対湿度を18%の窒素気流を用いた以外は、全て上記実施例3と同様にして[トナー11]を作製し、実施例1と同様の評価を行った結果を下記の表1に示す。
[比較例1]
(トナー12の作製)
上記実施例1のトナーの作製において、乾燥温度を60℃から55℃へ変更した以外は、全て上記実施例1と同様にして[トナー12]を作製し、実施例1と同様の評価を行った結果を下記の表1に示す。
(トナー12の作製)
上記実施例1のトナーの作製において、乾燥温度を60℃から55℃へ変更した以外は、全て上記実施例1と同様にして[トナー12]を作製し、実施例1と同様の評価を行った結果を下記の表1に示す。
[比較例2]
(トナー13の作製)
上記実施例5のトナーの作製において、相対湿度を12%から8%に変更した以外は全て上記実施例5と同様にして[トナー13]を作製し、実施例1と同様の評価を行った結果を下記の表1に示す。
(トナー13の作製)
上記実施例5のトナーの作製において、相対湿度を12%から8%に変更した以外は全て上記実施例5と同様にして[トナー13]を作製し、実施例1と同様の評価を行った結果を下記の表1に示す。
[比較例3]
(トナー14の作製)
上記実施例5のトナーの作製において、相対湿度を12%から45%に変更した以外は全て上記実施例5と同様にしてトナーの捕集を試みたが、回収容器内部でブロッキングしてしまい、評価可能なトナーを得ることができなかった。
(トナー14の作製)
上記実施例5のトナーの作製において、相対湿度を12%から45%に変更した以外は全て上記実施例5と同様にしてトナーの捕集を試みたが、回収容器内部でブロッキングしてしまい、評価可能なトナーを得ることができなかった。
[比較例4]
(トナー15の作製)
上記実施例2において、[WAX2]を酢酸エチルに溶解せずに、分散体としてトナー組成液を作成した。
−ワックス分散液の調製−
撹拌羽と温度計をセットした容器に、[WAX2]を20部、酢酸エチル80部を仕込み、60℃に加温し20分間撹拌し[WAX2]を溶解させた後、急冷し[WAX2]の微粒子を析出させた。この[WAX2分散液]を0.3μmφのジルコニアビーズを充填したスターミルLMZ06(アシザワファインテック(株)製)を用いて回転数1800回転にてさらに細かく分散し、ワックスの平均粒径が0.3μm、最大粒径が0.8μmの[WAX2分散液]を調製した。ワックスの粒径測定はマイクロトラック社製のNPA150を用いた。
(トナー15の作製)
上記実施例2において、[WAX2]を酢酸エチルに溶解せずに、分散体としてトナー組成液を作成した。
−ワックス分散液の調製−
撹拌羽と温度計をセットした容器に、[WAX2]を20部、酢酸エチル80部を仕込み、60℃に加温し20分間撹拌し[WAX2]を溶解させた後、急冷し[WAX2]の微粒子を析出させた。この[WAX2分散液]を0.3μmφのジルコニアビーズを充填したスターミルLMZ06(アシザワファインテック(株)製)を用いて回転数1800回転にてさらに細かく分散し、ワックスの平均粒径が0.3μm、最大粒径が0.8μmの[WAX2分散液]を調製した。ワックスの粒径測定はマイクロトラック社製のNPA150を用いた。
−トナー組成液の調製−
酢酸エチル636.7部に、結着樹脂としての[ポリエステル樹脂A]を263.3部溶解させた後、25℃にて攪拌羽を有するミキサーを使用して[WAX2分散液]を100部、前記カーボンブラック分散液100部を混合してトナー組成液を調製した。
このトナー組成液を用いて、溶解温度を50℃から30℃へ、乾燥温度を60℃から40℃に変更したこと以外は実施例2と同様にして[トナー15]を作製し、実施例1と同様の評価を行った結果を下記の表1に示す。
酢酸エチル636.7部に、結着樹脂としての[ポリエステル樹脂A]を263.3部溶解させた後、25℃にて攪拌羽を有するミキサーを使用して[WAX2分散液]を100部、前記カーボンブラック分散液100部を混合してトナー組成液を調製した。
このトナー組成液を用いて、溶解温度を50℃から30℃へ、乾燥温度を60℃から40℃に変更したこと以外は実施例2と同様にして[トナー15]を作製し、実施例1と同様の評価を行った結果を下記の表1に示す。
−キャリアの作製−
シリコーン樹脂(オルガノストレートシリコーン) 100部
トルエン 100部
γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン 5部
カーボンブラック 10部
上記混合物をホモミキサーで20分間分散し、コート層形成液を調製した。このコート層形成液を、流動床型コーティング装置を用いて、粒径50μmの球状マグネタイト1000部の表面にコーティングして磁性キャリアを得た。
シリコーン樹脂(オルガノストレートシリコーン) 100部
トルエン 100部
γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン 5部
カーボンブラック 10部
上記混合物をホモミキサーで20分間分散し、コート層形成液を調製した。このコート層形成液を、流動床型コーティング装置を用いて、粒径50μmの球状マグネタイト1000部の表面にコーティングして磁性キャリアを得た。
−現像剤の作製−
得られたトナー1〜13、15を4部及び上記磁性キャリア96.0部をボールミルで混合して実施例1〜11および比較例1、2、4の現像剤1〜13、15を作製した。
−評価結果−
現像剤1〜13、15を用いて、コールドオフセット性・ホットオフセット性・トナーフィルミング性(耐フィルミング性)・固着性・画像安定性の評価を以下に示した評価方法により実施し、その評価結果を下記の表2に示した。また、トナーの粒径及び粒度分布の評価方法についても以下に記載した。
得られたトナー1〜13、15を4部及び上記磁性キャリア96.0部をボールミルで混合して実施例1〜11および比較例1、2、4の現像剤1〜13、15を作製した。
−評価結果−
現像剤1〜13、15を用いて、コールドオフセット性・ホットオフセット性・トナーフィルミング性(耐フィルミング性)・固着性・画像安定性の評価を以下に示した評価方法により実施し、その評価結果を下記の表2に示した。また、トナーの粒径及び粒度分布の評価方法についても以下に記載した。
<評価方法>
<<トナーの粒径及び粒度分布>>
本発明のトナーの体積平均粒径(Dv)及び個数平均粒径(Dn)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50μmで測定した。トナー粒子又はトナーの体積及び個数を測定後、体積分布と個数分布を算出する。得られた分布から、トナーの体積平均粒径(Dv)、個数平均粒径(Dn)を求めることができる。粒度分布の指標としては、トナーの体積平均粒径(Dv)を個数平均粒径(Dn)で除したDv/Dnを用いる。完全に単分散であれば1となり、数値が大きいほど分布が広いことを意味する。また、最頻径、及び第二ピークについても、同装置により求めた。
<<トナーの粒径及び粒度分布>>
本発明のトナーの体積平均粒径(Dv)及び個数平均粒径(Dn)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50μmで測定した。トナー粒子又はトナーの体積及び個数を測定後、体積分布と個数分布を算出する。得られた分布から、トナーの体積平均粒径(Dv)、個数平均粒径(Dn)を求めることができる。粒度分布の指標としては、トナーの体積平均粒径(Dv)を個数平均粒径(Dn)で除したDv/Dnを用いる。完全に単分散であれば1となり、数値が大きいほど分布が広いことを意味する。また、最頻径、及び第二ピークについても、同装置により求めた。
<<コールドオフセット性>>
現像剤を、市販の複写機リコー製複写機imagio Neo C600を使用し、A4サイズの用紙(T6000 70W T目、リコー社製)に3cm×5cmの長方形となるような画像を紙面の先端から5cmの位置に付着量0.85mg/cm2のトナーサンプルを作製した。続いて定着部材の温度を120℃に常に制御した上で線速300mm/secにて定着させた(トナー重量は画像出力前後の用紙の重量から計算した)。
120℃においてオフセットの発生有無を試験者の目視評価にて基準で判定した。
◎ : コールドオフセットが発生していない
○ : 微小なコールドオフセット箇所が認められるが3箇所以下である
△ : 微小なコールドオフセット箇所が3箇所より多く発生している
× : コールドオフセットが発生している
現像剤を、市販の複写機リコー製複写機imagio Neo C600を使用し、A4サイズの用紙(T6000 70W T目、リコー社製)に3cm×5cmの長方形となるような画像を紙面の先端から5cmの位置に付着量0.85mg/cm2のトナーサンプルを作製した。続いて定着部材の温度を120℃に常に制御した上で線速300mm/secにて定着させた(トナー重量は画像出力前後の用紙の重量から計算した)。
120℃においてオフセットの発生有無を試験者の目視評価にて基準で判定した。
◎ : コールドオフセットが発生していない
○ : 微小なコールドオフセット箇所が認められるが3箇所以下である
△ : 微小なコールドオフセット箇所が3箇所より多く発生している
× : コールドオフセットが発生している
<<ホットオフセット性>>
現像剤を、市販の複写機リコー製複写機imagio Neo C600に入れ、A4サイズの用紙(T6000 70W T目、リコー社製)に3cm×5cmの長方形となるような画像を紙面の先端から5cmの位置に付着量0.85mg/cm2のトナーサンプルを作製し、定着温度を低温から高温に変化させながら画像を出力する。そして、画像の光沢度が低下した温度もしくは画像にオフセット画像が見られた場合をオフセット発生温度とした。オフセット発生温度が200℃以上である場合を○、200℃未満である場合を×として評価した。
現像剤を、市販の複写機リコー製複写機imagio Neo C600に入れ、A4サイズの用紙(T6000 70W T目、リコー社製)に3cm×5cmの長方形となるような画像を紙面の先端から5cmの位置に付着量0.85mg/cm2のトナーサンプルを作製し、定着温度を低温から高温に変化させながら画像を出力する。そして、画像の光沢度が低下した温度もしくは画像にオフセット画像が見られた場合をオフセット発生温度とした。オフセット発生温度が200℃以上である場合を○、200℃未満である場合を×として評価した。
<<トナーフィルミング>>
作製した各現像剤をタンデム型カラー画像形成装置(imagio Neo C600、株式会社リコー製)を用いて、20%画像面積のチャートを、画像濃度1.4±0.2になるようにトナー濃度を制御しながら、20万枚出力後の電子写真用現像剤の帯電量(μc/g)の変化量(20万枚ラン後の帯電量の低下量/ラン初期の帯電量)で、出力前の初期値と比較して、下記基準で評価した。なお、帯電量は、ブローオフ法で測定した。
〔評価基準〕
◎ : 15%未満
○ : 15%以上30%未満
△ : 30%以上50%未満
× : 50%以上
作製した各現像剤をタンデム型カラー画像形成装置(imagio Neo C600、株式会社リコー製)を用いて、20%画像面積のチャートを、画像濃度1.4±0.2になるようにトナー濃度を制御しながら、20万枚出力後の電子写真用現像剤の帯電量(μc/g)の変化量(20万枚ラン後の帯電量の低下量/ラン初期の帯電量)で、出力前の初期値と比較して、下記基準で評価した。なお、帯電量は、ブローオフ法で測定した。
〔評価基準〕
◎ : 15%未満
○ : 15%以上30%未満
△ : 30%以上50%未満
× : 50%以上
トナーが電子写真用キャリアにフィルミングすることで、電子写真用キャリア最表面の組成が変化して、帯電量が低下する。この、ラン前後における帯電量の変化が少ないほど、トナーの電子写真用キャリアへのフィルミングの程度が少ないと判断される。
<<画像安定性評価>>
現像剤を、市販の複写機(imagio Neo 455、リコー社製)に入れ、画像占有率7%の印字率でリコー社製タイプ6000ペーパーを用いて5万枚の連続ランニングテストを実施し、5万枚目の画像品質(画像濃度、細線再現性、地肌汚れ)を下記の基準で評価した。
○ : 5万枚目でも初期画像と同等の良好な画像であった場合
△ : 画像濃度、細線再現性、地肌汚れのいずれかの評価項目で初期画像より変化を生じたが許容範囲の変化である場合
× : 画像濃度、細線再現性、地肌汚れのいずれかの評価項目で初期画像より明らかな変化を生じて許容できる水準でない場合
現像剤を、市販の複写機(imagio Neo 455、リコー社製)に入れ、画像占有率7%の印字率でリコー社製タイプ6000ペーパーを用いて5万枚の連続ランニングテストを実施し、5万枚目の画像品質(画像濃度、細線再現性、地肌汚れ)を下記の基準で評価した。
○ : 5万枚目でも初期画像と同等の良好な画像であった場合
△ : 画像濃度、細線再現性、地肌汚れのいずれかの評価項目で初期画像より変化を生じたが許容範囲の変化である場合
× : 画像濃度、細線再現性、地肌汚れのいずれかの評価項目で初期画像より明らかな変化を生じて許容できる水準でない場合
<<耐固着性>>
作製した各現像剤をタンデム型カラー画像形成装置(imagio Neo C600、株式会社リコー製)を用いて、白紙を1万枚プリントアウトしたときの感光体上・白紙上を観察した。
実験は、温度30度湿度80%の環境で行った。
〔評価基準〕
◎:白紙上にも感光体上にもトナーの付着は見られない
○:白紙上には付着が見られず、感光体を斜めにして観察するとうっすらとトナーの付着が見られるが、ウェスで除去可能であり固着は見られない
△:感光体を斜めにして観察するとうっすらとトナーの付着が見られ、ウェスでこすっても除去できないが、白紙上にはトナーの付着は見られない
×:感光体上にも白紙上にも明らかにトナーの付着が見られ、ウェスでこすっても除去できない
作製した各現像剤をタンデム型カラー画像形成装置(imagio Neo C600、株式会社リコー製)を用いて、白紙を1万枚プリントアウトしたときの感光体上・白紙上を観察した。
実験は、温度30度湿度80%の環境で行った。
〔評価基準〕
◎:白紙上にも感光体上にもトナーの付着は見られない
○:白紙上には付着が見られず、感光体を斜めにして観察するとうっすらとトナーの付着が見られるが、ウェスで除去可能であり固着は見られない
△:感光体を斜めにして観察するとうっすらとトナーの付着が見られ、ウェスでこすっても除去できないが、白紙上にはトナーの付着は見られない
×:感光体上にも白紙上にも明らかにトナーの付着が見られ、ウェスでこすっても除去できない
1:トナー製造装置
2:液滴吐出手段
6:トナー組成液供給口
7:トナー組成液流路
8:トナー組成液排出口
9:弾性板
10:液柱共鳴液滴吐出ユニット
11:液柱共鳴液滴吐出手段
12:気流通路
13:原料収容器
14:トナー組成液
15:液循環ポンプ
16:液供給管
17:液共通供給路
18:液柱共鳴流路
19:吐出口
20:振動発生手段
21:液滴
22:液戻り管
23:合着液滴
24:ノズル角度
60:乾燥捕集手段
61:チャンバ
62:トナー捕集手段
63:トナー貯留部
64:搬送気流導入口
65:搬送気流排出口
101:搬送気流(下降気流)
P1:液圧力計
P2:チャンバ内圧力計
2:液滴吐出手段
6:トナー組成液供給口
7:トナー組成液流路
8:トナー組成液排出口
9:弾性板
10:液柱共鳴液滴吐出ユニット
11:液柱共鳴液滴吐出手段
12:気流通路
13:原料収容器
14:トナー組成液
15:液循環ポンプ
16:液供給管
17:液共通供給路
18:液柱共鳴流路
19:吐出口
20:振動発生手段
21:液滴
22:液戻り管
23:合着液滴
24:ノズル角度
60:乾燥捕集手段
61:チャンバ
62:トナー捕集手段
63:トナー貯留部
64:搬送気流導入口
65:搬送気流排出口
101:搬送気流(下降気流)
P1:液圧力計
P2:チャンバ内圧力計
Claims (11)
- 少なくとも結着樹脂及び離型剤を含有するトナーであって、前記トナー粒子中の前記離型剤の最長長さLmaxは前記離型剤を含有するトナー粒子の最大値フェレ径Dfの1.1倍以上であることを特徴とするトナー。
- 前記離型剤の融点が65℃以上であることを特徴とする請求項1に記載のトナー。
- 前記離型剤がワックスであり、該ワックスの含有量が、DSC(示差走査熱量計)法により求められるワックスの吸熱量を質量換算した値で、全トナーに対し1〜20質量%であり、FTIR−ATR(全反射吸収赤外分光)法により求められる、表面から0.3μmまでの深さ領域に存在する前記ワックスの量が0.1質量%以上4質量%未満であることを特徴とする請求項1又は2に記載のトナー。
- 体積平均粒径が1〜8μmであり、粒度分布(体積平均粒径/個数平均粒径)が、1.00〜1.15の範囲にあることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のトナー。
- 前記トナーの体積基準粒度分布において、最頻径の1.21〜1.31倍の粒径に少なくとも第二のピーク粒子径を有することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のトナー。
- 少なくとも結着樹脂及び離型剤を溶剤中に溶解乃至分散させてなるトナー組成液を吐出させて液滴を形成する液滴形成工程と、前記液滴を固化して微粒子を形成する液滴固化工程とを含むトナーの製造方法であって、
前記トナー組成液において前記結着樹脂及び前記離型剤は相分離せずに溶解しており、前記液滴固化工程の環境温度が前記離型剤のDSC法により求められる再結晶化温度をTc(℃)としたとき、[Tc−5]℃以上であり、
液滴が固化した微粒子中では前記結着樹脂と前記離型剤とが相分離している
ことを特徴とするトナーの製造方法。 - 少なくとも結着樹脂及び離型剤を溶剤中に溶解乃至分散させてなるトナー組成液を吐出させて液滴を形成する液滴形成工程と、前記液滴を固化して微粒子を形成する液滴固化工程とを含むトナーの製造方法であって、
前記トナー組成液において前記結着樹脂及び前記離型剤は相分離せずに溶解しており、
前記液滴固化工程の環境温度が前記離型剤のDSC法により求められる再結晶化温度未満であり、
且つ前記液滴固化工程の環境におけるトナー組成液の溶剤の相対湿度が10〜40%の範囲であり、
液滴が固化した微粒子中では前記結着樹脂と前記離型剤とが相分離していることを特徴とするトナーの製造方法。 - 前記液滴固化工程の環境温度におけるトナー組成液の温度が、前記有機溶剤の沸点をTb(℃)としたとき、[Tb―20]℃未満であることを特徴とする請求項6又は7に記載のトナーの製造方法。
- 少なくとも請求項1〜5のいずれかに記載のトナーとキャリアとを含有することを特徴とする二成分系の現像剤。
- 静電潜像担持体表面を帯電させる帯電工程と、帯電された静電潜像担持体表面を露光して静電潜像を形成する露光工程と、前記静電潜像を現像剤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、前記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有する画像形成方法であって、前記現像剤として、請求項9に記載の現像剤を用いることを特徴とする画像形成方法。
- 静電潜像担持体と、該静電潜像担持体表面を帯電させる帯電手段と、帯電された静電潜像担持体表面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像を現像剤を用いて現像して可視像を形成する現像手段と、前記可視像を記録媒体に転写する転写手段と、前記記録媒体に転写された転写像を定着させる定着手段とを少なくとも有する画像形成装置であって、前記現像剤が、請求項9に記載の現像剤であることを特徴とする画像形成装置。
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