JP2017107168A - トナー - Google Patents
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Abstract
Description
これらの課題を抑制するために、軽圧でも良好な低温定着性を示すトナーが求められているが、例えば、定着ニップを軽圧にし、高印字率の画像を高速で出力するとトナーに与えられる熱量が少ない上にトナーの変形が不十分となり紙から剥がれる(コールドオフセット)が発生しやすくなる課題がある。
この、トナーの耐コールドオフセット性を向上させる一つの方法として、特定の測定手法により測定される、界面付着力や内部凝集力を適正な条件にする手法が提案されている(特許文献1、2参照)。
特許文献1では、特定の測定方法を用いて測定される、トナーとポリテトラフルオロエチレンとの界面付着力(Fr)が1.0N以上3.5N以下であり、且つ、同様に特定の測定方法を用いて測定されるトナーの内部凝集力(Ft)が10N以上18N以下であるトナーが提案されている。また、特許文献2には特定の測定方法を用いて測定される、内部凝集力(F)が5N以上10N以下であり、界面付着力(f)が0.5N以上1N以下であるトナーが提案されている。
また、上記特許文献2の測定では、トナーを加圧加熱する工程が存在するが、トナーを載せるステージを加熱している点に加えて、加圧加熱を行う時間も30秒と、実際の定着で与える瞬間的な熱量と乖離している。そのため、上記物性を満たしたトナーにおいても、軽圧下の定着ニップで、高印字率の画像を高速出力する際の耐コールドオフセット性が未だ不十分であった。
本発明は、上記課題を解決したトナーを提供する。より詳しくは、軽圧タイプの定着器においても、高印字率の画像を高速出力した際に、優れた耐コールドオフセット性と耐ホットオフセット性を有するトナーを提供する。
すなわち、本発明は、結着樹脂、ワックス、及び着色剤を含有するトナー粒子を有するトナーであって、
該トナーの軟化点が、80℃以上140℃以下であり、
該トナーの平均円形度が、0.940以上であり、
タッキング試験機を用いて、該トナーを圧縮して得られるトナーペレットを測定したとき、150℃における該トナーの応力の積分値が、78g・m/sec以上であることを特徴とするトナー。
本発明が上記課題を解決した理由について、本発明者等は以下のように考えている。優れた耐コールドオフセット性を得るためには、トナーが熱と圧を受けることできちんと変形すること、熱によりトナー表面同士が溶融し結着することが重要である。特に、軽圧の定着ニップ下においては、トナーが熱変形しにくい状況となるため、溶融時のトナーの表面結着性の重要度が高まると考えられる。なお、溶融時のトナー間の結着力に関しては、トナー自体が瞬間可塑し、変形することによりトナー同士の接触面積が増えることにより結着力が増加することに加えて、溶融時のトナー同士の表面性なども関係があると推測している。
なお、具体的なタッキング試験機の測定条件としては以下の条件で測定することが重要である。
押しつけ温度:150℃
押しつけ保持時間:1s
まず、押しつけ温度に関しては、メディアを連続で通紙することで熱が奪われるため、トナーに与えられる熱量としては、実際の定着設定温度より紙に伝わる熱量は低温となると推測している。すなわち、押しつけ温度としては150℃が適当であり、150℃より高すぎても、低すぎても、軽圧系の画像形成装置における耐コールドオフセット性との相関が低い傾向がある。加えて、実際にメディアが定着ニップを通過する状況を想定して、押
しつけ保持時間としては1sと短時間であることが好ましい。
さらに、平均円形度を高めにすることも、優れた耐コールドオフセット性を得るためには必須である。平均円形度が高いと高印字で出力した際のメディア上のトナーをより密に充填できるため、トナー間に空隙が生じにくくなるため熱の欠損が少なくなり、トナーに対してしっかりと熱を伝えられるからである。
以上の理由により、上記の条件を満たすことが出来れば、軽圧においても優れた耐コールドオフセット性を有するトナーを得られることを見出し、本発明を完成させた。なお、本発明において、軽圧力の具体的な数値としては、例えば69kg・m/sec以下の範囲が挙げられる。
以下、本発明を詳細に説明するが、これら説明に限定されるわけではない。
トナーの150℃における応力の積分値を制御する方法としては結着樹脂、結晶性ポリエステル、及びワックスの量や種類を調整することに加えて、トナーの熱伝導率を調整する方法などが挙げられる。
また、トナーの平均円形度が0.940を下回るとメディア上のトナー粒子間に空隙が多く発生し、熱を逃がしやすい傾向があるため、高速出力下での耐コールドオフセット性が低下する傾向がある。上限は、特に制限されないが、通常1.00以下であり、下限については、0.950以上であると前述したトナー間の空隙による熱欠損をさらに抑制し易くなるため、より好ましい。
また、平均円形度は、トナーの製造方法、例えば粉砕法の後、熱球形化処理する方法や、懸濁重合法や乳化重合法により所望する範囲にすることができる。平均円形度に加えて、本発明に好ましく用いられる結晶性ポリエステルやエステルワックスなどの材料分散性を向上させる観点から、水系媒体中で懸濁するトナーの製造方法が好ましく、より好ましくは懸濁重合法を用いることである。
本発明に用いられるトナー粒子は応力の積分値を所望の値に制御する観点から結晶性ポリエステルを含有することが好ましい。
ここで、結晶性ポリエステルの構造について述べる。本発明で用いることのできる結晶性ポリエステルは、ある程度長い炭化水素鎖を主鎖とする部分構造を有するものが好ましい。該結晶性ポリエステルは下記式(1)で示される部分構造を有するものが好ましい。
脂肪族ジカルボン酸としては、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸等が挙げられる。
脂肪族ジオールとしては、具体的には、例えば、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−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、ジプロピレングリコール、トリメチレングリコール、ネオペンチルグリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、1,11−ウンデカンジオール、1,12−ドデカンジオール等が挙げられる。
エステル化又はエステル交換反応の時には、必要に応じて硫酸、ターシャリーブチルチタンブトキサイド、ジブチルスズオキサイド、酢酸マンガン、酢酸マグネシウム等の通常のエステル化触媒又はエステル交換触媒を用いることができる。また、重合に関しては、通常の重合触媒、例えば、ターシャリーブチルチタンブトキサイド、ジブチルスズオキサイド、酢酸スズ、酢酸亜鉛、二硫化スズ、三酸化アンチモン、二酸化ゲルマニウム等の公知のものを使用することができる。重合温度、触媒量は特に限定されるものではなく、必要に応じて任意に選択すればよい。
前記触媒としてはチタン触媒を用いると好ましく、キレート型チタン触媒であるとより好ましい。これはチタン触媒の反応性が適当であり、本発明において望ましい分子量分布のポリエステルが得られるためである。
ことが好ましく、10000以上30000以下であることがより好ましい。重量平均分子量がこの範囲であると、結晶性ポリエステルの結晶化度を高く保持しつつ、定着工程においては速やかに結晶性ポリエステルによる可塑効果を得ることができるためである。
結晶性ポリエステルの重量平均分子量(Mw)は、結晶性ポリエステルの種々の製造条件によって制御可能である。
また、結晶性ポリエステルの酸価は、トナー内への分散性を考えた場合に低く制御しておくことが好ましく、具体的には8.0mgKOH/g以下である。より好ましくは、5.0mgKOH/g以下であり、さらに好ましくは3.5mgKOH/g以下である。
結晶性ポリエステルの含有量は、結着樹脂100.0質量部に対して1.0質量部以上30.0質量部以下であることが好ましい。
まず、ワックスは応力の積分値を所望の値に制御するために、エステルワックスを含有することが好ましい。このことについて発明者等の考えを述べると、エステルワックスをトナー中に含有することで、トナー中の結晶性ポリエステルの分散性を向上させることに加えて、加熱した際に、エステルワックスの低分子量成分が先に溶けて、結晶性ポリエステルの表面への露出をアシストすると考えられるからである。
なお、これらのワックスの中でも、結晶性材料の分散性を向上させ、応力の積分値をより好ましい値に制御する観点から分子構造中に2つのエステル結合を有する2官能エステルワックス(ジエステル)を含有していることが好ましい。
上記脂肪族モノカルボン酸の具体例としては、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキジン酸、べへン酸、リグノセリン酸、セロチン酸、モンタン酸、メリシン酸、オレイン酸、バクセン酸、リノール酸、リノレン酸などが挙げられる。
上記脂肪族モノアルコールの具体例としては、ミリスチルアルコール、セタノール、ステアリルアルコール、アラキジルアルコール、べへニルアルコール、テトラコサノール、ヘキサコサノール、オクタコサノール、トリアコンタノールなどが挙げられる。
2価のカルボン酸の具体例としては、ブタン二酸(コハク酸)、ペンタン二酸(グルタル酸)、ヘキサン二酸(アジピン酸)、ヘプタン二酸(ピメリン酸)、オクタン二酸(スベリン酸)、ノナン二酸(アゼライン酸)、デカン二酸(セバシン酸)、ドデカン二酸、トリデカン二酸、テトラデカン二酸、ヘキサデカン二酸、オクタデカン二酸、エイコサン二酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸などが挙げられる。
2価のアルコールの具体例としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,10−デカンジオール、1,12−ドデカンジオール、1,14−テトラデカンジオール、1,16−へキサデカンジオール、1,18−オクタデカンジオール、1,20−エイコサンジオール、1,30−トリアコンタンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタン
ジオール、ネオペンチルグリコール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、スピログリコール、1,4−フェニレングリコール、ビスフェノールA、水素添加ビスフェノールAなどが挙げられる。
エステルワックスに組み合わせる他のワックスとして、公知のワックスを使用することが可能であるが、定着ローラとトナーの離型性の観点からフィッシャートロプシューワックス等の脂肪族炭化水素系ワックスを好適に用いることができる。
トナー中における前記エステルワックス(A)と前記脂肪族炭化水素系ワックス(B)の質量比としては(A)/(B)が0.25以上4.0以下であることが好ましく、より好ましくは0.40以上2.3以下である。
なお、ワックスの含有量は、結着樹脂100.0質量部に対して5.0質量部以上30.0質量部以下であることが好ましい。また、エステルワックスの含有量は、結着樹脂100.0質量部に対して1.0質量部以上30.0質量部以下であることが好ましい。
より好ましくは、スチレン−アクリル樹脂であり、例えば、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−アクリル酸ジメチルアミノエチル共重合体、スチレン−メタアクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタアクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタアクリル酸ブチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ジメチルアミノエチル共重合体などが挙げられる。
シアン系着色剤としては、銅フタロシアニン化合物及びその誘導体、アントラキノン化合物、及び、塩基染料レーキ化合物が挙げられる。具体的には、以下のものが挙げられる。C.I.ピグメントブルー1、7、15、15:1、15:2、15:3、15:4、60、62、及び、66。
マゼンタ系着色剤としては、以下のものが挙げられる。縮合アゾ化合物、ジケトピロロピロール化合物、アントラキノン化合物、キナクリドン化合物、塩基染料レーキ化合物、ナフトール化合物、ベンズイミダゾロン化合物、チオインジゴ化合物、及び、ペリレン化合物。具体的には、以下のものが挙げられる。C.I.ピグメントレッド2、3、5、6、7、23、48:2、48:3、48:4、57:1、81:1、122、144、1
46、150、166、169、177、184、185、202、206、220、221、254、及びC.I.ピグメントバイオレット19。
これらの着色剤は、単独又は混合し更には固溶体の状態で用いることができる。本発明に用いられる着色剤は、色相角、彩度、明度、耐光性、OHP透明性、及び、トナー粒子中の分散性の点から選択される。
着色剤は、上記の中でもトナーの熱伝導率を所望の範囲に調整する観点で磁性体が好ましい。さらに、前記熱伝導率を制御する上で、本発明のトナーは、水系媒体中で製造することが好ましい。
着色剤の添加量は、結着樹脂100質量部に対し、好ましくは1.0質量部以上20.0質量部以下である。磁性体を用いる場合は、結着樹脂100質量部に対し、好ましくは20.0質量部以上200.0質量部以下、より好ましくは40.0質量部以上150.0質量部以下である。
トナーの熱伝導率は、磁性体の含有量、磁性体の粒径、磁性体の表面処理により制御することができる。
磁性体は、個数平均粒径が0.10〜0.40μmであることが好ましい。一般に磁性体の粒径は小さい方が着色力は上がるものの、磁性体の凝集を防ぎ、トナー中での磁性体の均一分散の観点から上記範囲が好ましい。また、個数平均粒径が0.10μm以上であると、磁性体自身が赤味を帯びた黒となりにくく、特にハーフトーン画像において赤味が目立ちにくく、高品位な画像を得ることができる。一方、個数平均粒径が0.40μm以下であると、トナーの着色力が良好になると共に、懸濁重合法においては均一分散が容易になる。
ンプルとして、透過型電子顕微鏡(TEM)において1万倍〜4万倍の拡大倍率の写真で視野中の100個の磁性体粒子径を測定する。そして、磁性体の投影面積に等しい円の相当径を基に、個数平均粒径の算出を行う。また、画像解析装置により粒径を測定することも可能である。
次に、種晶を含むスラリー状の液に前に加えたアルカリの添加量を基準として約1当量の硫酸第一鉄を含む水溶液を加える。液のpHを5から10に維持しながら空気を吹き込みながら水酸化第一鉄の反応を進め、種晶を芯にして磁性酸化鉄粉体を成長させる。この時、任意のpH及び反応温度、撹拌条件を選択することにより、磁性体の形状及び磁気特性をコントロールすることが可能である。酸化反応が進むにつれて液のpHは酸性側に移行していくが、液のpHは5未満にしない方が好ましい。このようにして得られた磁性体を定法によりろ過、洗浄、乾燥することにより磁性体を得ることができる。
本発明における磁性体の表面処理において使用できるカップリング剤としては、例えば、シランカップリング剤、シラン化合物、チタンカップリング剤等が挙げられる。より好ましく用いられるのはシランカップリング剤、シラン化合物であり、一般式(I)で示されるものである。
RmSiYn (I)
[式中、Rはアルコキシ基を示し、mは1〜3の整数を示し、Yはアルキル基、フェニル基、ビニル基、エポキシ基、(メタ)アクリル基などの官能基を示し、nは1〜3の整数を示す。但し、m+n=4である。]
用いるカップリング剤の総処理量は磁性体100質量部に対して0.9〜3.0質量部であることが好ましい。磁性体の表面積、カップリング剤の反応性等に応じて処理剤の量を調整することができる。
なお、トナー中の磁性体の含有量の測定は、パーキンエルマー社製熱分析装置、TGA7を用いて測定することができる。測定方法は以下の通りである。窒素雰囲気下において昇温速度25℃/分で常温から900℃までトナーを加熱する。100℃から750℃まで間の減量質量%を結着樹脂量とし、残存質量を近似的に磁性体量とする。
懸濁重合法を用いたトナーの製造方法は、結着樹脂を構成する重合性単量体、ワックス及び着色剤(更に必要に応じて結晶性ポリエステル、重合開始剤、架橋剤、荷電制御剤、その他の添加剤)を均一に溶解又は分散させて重合性単量体組成物を得る。その後、この重合性単量体組成物を、分散剤を含有する連続相(例えば水相)中に適当な撹拌器を用いて分散し、該水系媒体中で該重合性単量体組成物の粒子を形成する工程、及び、該重合性単量体組成物の該粒子に含まれる該重合性単量体を重合する工程を含む。この懸濁重合法で得られるトナー(以後「重合トナー」ともいう)は、個々のトナー粒子形状がほぼ球形に揃っているため、帯電量の分布も比較的均一となるために画質の向上が期待できる。また、上記重合性単量体を重合する工程において、重合温度は40℃以上、一般には50℃以上90℃以下の温度に設定するとよい。
重合性単量体としては、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−メトキシスチレン、p−エチルスチレン等のスチレン系単量体;アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、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−プロピル、アクリル酸n−オクチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸2−エチルヘキシル、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等のアクリル酸エステル類、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−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、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、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等のメタクリル酸エステル類;その他のアクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミド等の単量体が挙げられる。これらの単量体は単独で、又は混合して使用し得る。上述の単量体の中でも、スチレンを単独で、又は他の単量体と混合して使用することがトナーの現像特性及び耐久性の点から好ましい。
具体的な重合開始剤例としては、2,2’−アゾビス−(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)、2,2’−アゾビス−4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル、アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ系又はジアゾ系重合開始剤、ベンゾイルパーオキサイド、メチルエチルケトンパーオキサイド、ジイソプロピルパーオキシカーボネート、クメンヒドロパーオキサイド、2,4−ジクロロベンゾイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、t−ブチルパーオキシ2−エチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシピバレート、ジ(2−エチルヘキシル)パーオキシジカーボネート、ジ(セカンダリーブチル)パーオキシジカーボネート等の過酸化物系重合開始剤が挙げられる。
ここで架橋剤としては、主として2個以上の重合可能な二重結合を有する化合物が用いられ、例えば、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレン等のような芳香族ジビニル化合物;例えばエチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、1,3−ブタンジオールジメタクリレート等のような二重結合を2個有するカルボン酸エステル;ジビニルアニリン、ジビニルエーテル、ジビニルスルフィド、ジビニルスルホン等のジビニル化合物;及び3個以上のビニル基を有する化合物;が単独で、又は2種以上の混合物として用いられる。
無機分散安定剤として、リン酸三カルシウム、リン酸マグネシウム、リン酸亜鉛、リン酸アルミニウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、メタ珪酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、ベントナイト、シリカ、アルミナが挙げられる。
また、有機系分散安定剤としては、ポリビニルアルコール、ゼラチン、メチルセルロース、メチルヒドロキシプロピルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロースのナトリウム塩、デンプンが挙げられる。
本発明において、難水溶性無機分散安定剤を用い、水系媒体を調製する場合に、これらの分散安定剤の添加量は重合性単量体100.0質量部に対して、0.2〜2.0質量部であることが好ましい。また、重合性単量体組成物100質量部に対して300〜3,0
00質量部の水を用いて水系媒体を調製することが好ましい。
本発明において、上記のような難水溶性無機分散剤が分散された水系媒体を調製する場合には、市販の分散安定剤をそのまま用いてもよい。また、細かい均一な粒度を有する分散安定剤を得るためには、水などの液媒体中で、高速撹拌下、難水溶性無機分散剤を生成させてもよい。具体的には、リン酸三カルシウムを分散安定剤として使用する場合、高速撹拌下でリン酸ナトリウム水溶液と塩化カルシウム水溶液を混合してリン酸三カルシウムの微粒子を形成することで、好ましい分散安定剤を得ることができる。
例えば、上記重合性単量体を重合して樹脂粒子を得た後、樹脂粒子が水系媒体に分散した分散体を、結晶性ポリエステル及びワックスの融点を超える温度まで昇温する。ただし、重合温度が該融点を超えている場合はこの操作は必要でない。
その後の冷却工程における冷却速度に関して、重合法だけでなくトナー製造方法全般について本発明における好ましい範囲を述べる。
結晶性物質、特に結晶性ポリエステルを結晶化させる目的でトナーの製造方法に着目する。
例えば粉砕法や懸濁重合、乳化重合によってトナーを製造する場合、一度結晶性ポリエステルやワックスが融解するような温度まで昇温し、その後常温まで冷却する工程を含むことが好ましい。冷却工程について考えると、昇温によって液化した結晶性ポリエステルは温度が下がるにつれて分子運動が鈍くなり、結晶化温度付近に到達すると結晶化が始まる。更に冷却すると結晶化が進み、常温では完全に固化する。本発明者らの検討によると、冷却速度によって結晶性物質の結晶化度が異なることが分かった。
具体的には、結晶性ポリエステルやワックスが融解する十分に高い温度(例えば100℃)からトナーのガラス転移温度以下まで5.0℃/分以上の速度で冷却すると、含有される結晶性物質の結晶化度が高まる傾向であった。上述の冷却条件とすることで、トナーの応力の積分値を上述の範囲に制御しやすくなる。
より具体的には、冷却速度が十分に速い状態というのは、上述したように、5.0℃/分よりも十分に速い速度で冷却した場合である。この冷却速度は、10.0℃/分以上であることが好ましく、より好ましくは、30.0℃/分以上であり、さらに好ましくは、50.0℃/分以上である。なお、該冷却速度の上限値は、その効果が飽和する3000℃/分程度である。
さらに、上記トナーのガラス転移温度以下まで、分散体を冷却速度が十分に速い状態で冷却した後、トナーのガラス転移温度以下の温度で30分間以上保持し、その後、冷却速度1.0℃/分以下という比較的遅い冷却速度にて、冷却を行うことが好ましい。
トナーのガラス転移温度以下の温度で30分間以上保持することで、アニール処理を行い、結晶性ポリエステルの結晶化度を向上させることができる。上記保持時間は、100分間以上であることが好ましく、180分間以上であることがより好ましい。なお、該保持時間の上限値は、その効果が飽和する1440分間程度である。
本発明において、冷却速度1.0℃/分以下で冷却することを、緩やかな冷却と呼ぶ。これにより、アニール処理と同様な効果を得ることができ、結晶性ポリエステルの結晶化度をさらに高めることが可能となり、トナーの応力の積分値を上述の範囲に制御しやすくなる。該冷却速度は、0.50℃/分以下であることが好ましく、より好ましくは、0.01℃/分以下である。上記緩やかな冷却を行って得られたトナー粒子を含む分散体は、公知の方法によって濾過、洗浄、乾燥することによりトナー粒子が得られる。
当該ポリエステル樹脂としては、下記に挙げるカルボン酸成分とアルコール成分とを縮
合重合したものを用いることができる。
カルボン酸成分としては、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、フマル酸、マレイン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、及び、トリメリット酸が挙げられる。
アルコール成分としては、ビスフェノールA、水素添加ビスフェノール、ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物、グリセリン、トリメチロールプロパン、及び、ペンタエリスリトールが挙げられる。
また、該ポリエステル樹脂は、ウレア基を含有したポリエステル樹脂であってもよい。本発明において、極性樹脂の重量平均分子量は、4,000以上100,000未満であることが好ましい。また、極性樹脂の含有量は、結着樹脂100質量部に対し、3.0質量部以上70.0質量部以下であることが好ましく、より好ましくは3.0質量部以上50.0質量部以下であり、さらに好ましくは5.0質量部以上30.0質量部以下である。
荷電制御剤として、トナー粒子を負荷電性に制御するものとしては、以下のものが挙げられる。有機金属化合物及びキレート化合物として、モノアゾ金属化合物、アセチルアセトン金属化合物、芳香族オキシカルボン酸、芳香族ダイカルボン酸、オキシカルボン酸及びダイカルボン酸系の金属化合物。他には、芳香族オキシカルボン酸、芳香族モノ及びポリカルボン酸及びその金属塩、無水物、又はエステル類、ビスフェノールの如きフェノール誘導体類なども含まれる。さらに、尿素誘導体、含金属サリチル酸系化合物、含金属ナフトエ酸系化合物、ホウ素化合物、4級アンモニウム塩、カリックスアレーンが挙げられる。
これら荷電制御剤は単独で又は2種類以上組み合わせて含有することができる。これら荷電制御剤の中でも、含金属サリチル酸系化合物が好ましく、特にその金属がアルミニウム又はジルコニウムが好ましい。さらに好ましい荷電制御剤は、3,5−ジ−tert−ブチルサリチル酸アルミニウム化合物である。
スルホン酸基、スルホン酸塩基又はスルホン酸エステル基を有する重合体又は共重合体としては、側鎖にスルホン酸基を有する高分子型化合物等が挙げられる。特にスルホン酸基含有(メタ)アクリルアミド系モノマーを共重合比で2質量%以上、好ましくは5質量%以上含有し、且つガラス転移温度(Tg)が40〜90℃のスチレン及び/又はスチレン(メタ)アクリル酸エステル共重合体である高分子型化合物が好ましい。高湿下での帯電安定性が良化する。
上記のスルホン酸基含有(メタ)アクリルアミド系モノマーとしては、下記一般式(X
)で表せるものが好ましく、具体的には、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸や2−メタクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸等が挙げられる。
上記スルホン酸基を有する重合体は、トナー粒子において、結着樹脂100質量部に対して0.1質量部以上10.0質量部以下含有させることにより、トナー粒子の帯電状態を一層良好なものとすることができる。
これらの荷電制御剤の添加量としては、結着樹脂100.00質量部に対して、0.01質量部以上10.00質量部以下であることが好ましい。
有機微粉体又は無機微粉体はトナー粒子の表面性及び熱溶融性に影響を与えるが、添加量を適正の範囲内に制御することで応力の積分値への影響を一応と捉えることができる。すなわち、応力の積分値を所望の範囲に調整し易くする観点から、これら有機微粉体又は無機微粉体の添加量は、トナー粒子100.00質量部に対し、0.01質量部以上10.00質量部以下であることが好ましく、より好ましくは0.02質量部以上5.00量部以下であることが好ましく、さらに好ましくは0.03質量部以上1.00質量部以下である。
(1)流動性付与剤:シリカ、アルミナ、酸化チタン、カーボンブラック及びフッ化カーボン。
(2)研磨剤:チタン酸ストロンチウム、酸化セリウム、アルミナ、酸化マグネシウム、酸化クロムのような金属酸化物、窒化ケイ素のような窒化物、炭化ケイ素のような炭化物、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、炭酸カルシウムのような金属塩。
(3)滑剤:フッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレンのようなフッ素系樹脂粉末、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウムのような脂肪酸金属塩。
(4)荷電制御性粒子:酸化錫、酸化チタン、酸化亜鉛、シリカ、アルミナのような金属酸化物、カーボンブラック。
その中でも、シリコーンオイルにより処理された無機微粉体が好ましい。より好ましくは、無機微粉体をカップリング剤で疎水化処理すると同時に又は処理した後に、シリコーンオイルより処理したものである。シリコーンオイルで処理された疎水化処理無機微粉体が高湿環境下でもトナーの帯電量を高く維持し、選択現像性を低減する上で好ましい。これら有機微粉体又は無機微粉体は、単独で用いても、複数併用してもよい。
有機微粉体又は無機微粉体の比表面積BETは、BET法(好ましくはBET多点法)に従って、動的定圧法による低温ガス吸着法により求めることができる。例えば、比表面積測定装置「ジェミニ2375 Ver.5.0」(島津製作所社製)を用いて、試料表面に窒素ガスを吸着させ、BET多点法を用いて測定することにより、BET比表面積(m2/g)を算出することができる。
有機微粉体又は無機微粉体はトナー粒子表面に強固に固着や付着させてもよい。トナー粒子表面に有機微粉体又は無機微粉体を強固に固着又は付着させるための外添混合機としては、ヘンシェルミキサ、メカノフュージョン、サイクロミックス、タービュライザ、フレキソミックス、ハイブリタイゼーション、メカノハイブリット、ノビルタが挙げられる。また、回転周速を早めたり、処理時間を長めにしたりすることで有機微粉体又は無機微粉体を強く固着や付着することができる。
上記トナーのテトラヒドロフラン不溶分の含有量とは、テトラヒドロフラン溶媒に対して不溶性となった超高分子ポリマー成分(実質的に架橋ポリマー)の質量割合を意味する。トナーのテトラヒドロフラン不溶分の含有量は、結着樹脂の重合度、架橋度によって調整することが可能である。
(1)トナーぺレットの作製
トナー約3gを(試料の比重により可変する。)、内径27mm測定用の塩化ビニル製リングに入れ、例えば、試料プレス成型機「MAEKAWA Testing Machine」(MFG Co,LTD製)を用いて、200kNで60秒プレスし、試料を成型することで、トナーペレットを作製する。
(2)応力の積分値の測定
トナーの応力の積分値はタッキング試験機「TAC―1000」(レスカ社製)を用いて、装置の操作マニュアルに従い、測定を行った。該タッキング試験機の模式図を図1に示す。
具体的な測定方法としては、サンプル押さえ板205の上に前記トナーペレットを載せ、プローブユニット202を用いてプローブ先端203を150℃にする。
次に、ヘッド部200を調整することにより、プローブ先端がトナーペレット204を加圧できる手前まで、プローブ先端を降下させる。
次に、以下の条件でトナーペレットを加圧し、プローブ先端を引き上げるときの応力値を荷重センサ201で検出する。
・押しつけ速度 5mm/sec
・押しつけ荷重 19.7kg・m/sec
・押しつけ保持時間 1sec
・引き上げ速度 15mm/sec
荷重センサで検出した応力値を積分することで応力の積分値を算出する。
具体的には、センサがペレットから引き離す力がかかる瞬間の点(応力値が0g・m/sec2となる点)からセンサがペレットから離れきった点までの時間にかかる応力値を積分することで算出することができる。
トナーの平均円形度は、フロー式粒子像分析装置「FPIA−3000」(シスメックス社製)によって、校正作業時の測定及び解析条件で測定する(磁性トナーの場合も同様に測定する)。
具体的な測定方法は、以下の通りである。まず、ガラス製の容器中に予め不純固形物などを除去したイオン交換水約20mlを入れる。この中に分散剤として「コンタミノンN」(非イオン界面活性剤、陰イオン界面活性剤、有機ビルダーからなるpH7の精密測定器洗浄用中性洗剤の10質量%水溶液、和光純薬工業社製)をイオン交換水で約3質量倍に希釈した希釈液を約0.2ml加える。更に測定試料を約0.02g加え、超音波分散器を用いて2分間分散処理を行い、測定用の分散液とする。その際、分散液の温度が10℃以上40℃以下となる様に適宜冷却する。超音波分散器としては、発振周波数50kHz、電気的出力150Wの卓上型の超音波洗浄器分散器(例えば「VS−150」(ヴェルヴォクリーア社製))を用い、水槽内には所定量のイオン交換水を入れ、この水槽中に前記コンタミノンNを約2ml添加する。
測定には、対物レンズとして「UPlanApro」(倍率10倍、開口数0.40)を搭載した前記フロー式粒子像分析装置を用い、シース液にはパーティクルシース「PSE−900A」(シスメックス社製)を使用した。前記手順に従い調整した分散液を前記フロー式粒子像分析装置に導入し、HPF測定モードで、トータルカウントモードにて3000個のトナーを計測する。そして、粒子解析時の2値化閾値を85%とし、解析粒子径を円相当径1.985μm以上、39.69μm未満に限定し、トナーの平均円形度を求める。
なお、本発明においては、シスメックス社による校正作業が行われた、シスメックス社が発行する校正証明書の発行を受けたフロー式粒子像測定装置を使用する。解析粒子径を円相当径1.985μm以上、39.69μm未満に限定した以外は、校正証明を受けた時の測定及び解析条件で測定を行う。
フロー式粒子像測定装置「FPIA−3000」(シスメックス社製)の測定原理は、流れている粒子を静止画像として撮像し、画像解析を行うというものである。試料チャンバーへ加えられた試料は、試料吸引シリンジによって、フラットシースフローセルに送り込まれる。フラットシースフローに送り込まれた試料は、シース液に挟まれて扁平な流れを形成する。フラットシースフローセル内を通過する試料に対しては、1/60秒間隔でストロボ光が照射されており、流れている粒子を静止画像として撮影することが可能である。また、扁平な流れであるため、焦点の合った状態で撮像される。粒子像はCCDカメラで撮像され、撮像された画像は512×512画素の画像処理解像度(一画素あたり0.37×0.37μm)で画像処理され、各粒子像の輪郭抽出を行い、粒子像の投影面積Sや周囲長L等が計測される。
次に、上記面積Sと周囲長Lを用いて円相当径と円形度を求める。円相当径とは、粒子像の投影面積と同じ面積を持つ円の直径のことであり、円形度は、円相当径から求めた円の周囲長を粒子投影像の周囲長で割った値として定義され、次式で算出される。
円形度=2×(π×S)1/2/L
粒子像が円形の時に円形度は1.000になり、粒子像の外周の凹凸の程度が大きくなればなるほど円形度は小さい値になる。各粒子の円形度を算出後、円形度0.200〜1.000の範囲を800分割し、得られた円形度の相加平均値を算出し、その値を平均円形度とする。
(1)測定試料の調整製
測定試料は、トナー約5g程度(試料の比重により可変する。)を、25℃の環境下で、錠剤成型圧縮機を用いて約20MPaで、60秒間圧縮成形し、直径25mm、高さ6mmの円柱状としたものを2個作成製する。
(2)熱伝導率の測定
測定装置:ホットディスク法熱物性測定装置TPS2500S
試料ホルダ:室温用試料ホルダ
センサ:標準付属(RTK)センサ
ソフトウェア:Hot disk analysis 7
測定試料を室温用試料ホルダの取りつけテーブル台におき、測定試料表面がセンサと同じ高さになるようにテーブルの高さを調整する。
センサの上に2個目の測定試料、さらに付属の金属片を置き、センサの上にあるネジを使用し圧力を加える。圧力はトルクレンチにて30cN・mに調整する。測定試料及びセンサの中心がネジの真下にあることを確認する。
Hot disk analysisを起動し、実験タイプをBulk(Type I)を選択する。
入力項目に以下の通り入力する。
Available Probing Depth:6mm
Measurement time:40s
Heating Power:60mW
Sample Temperrature:23℃
TCR:0.004679K−1
Sensor Type:Disk
Sensor Material Type:Kapton
Sensor Design:5465
Sensor Radius:3.189mm
上記入力後、測定を開始する。測定終了後、Calculateボタンを選択し、Start Point:10、End Point:200を入力し、Standard Analysisボタンを選択し、Thermal Conductivity[W/mK]を算出する。
フローテスター昇温法によるトナーの軟化点は、フローテスターCFT−500D(株式会社島津製作所製)を用い、該装置の操作マニュアルに従い、下記の条件で測定を行った。
本装置では、測定試料の上部からピストンによって一定荷重を加えつつ、シリンダーに充填した測定試料を昇温させて溶融させ、シリンダーの底部のダイから溶融した測定試料を押し出し、この際のピストン降下量と温度との関係を示す流動曲線を得ることができる。
本発明においては、上記装置付属のマニュアルに記載の「1/2法における溶融温度」を軟化点とした。なお、1/2法における溶融温度とは、以下のようにして算出されたものである。
まず、流出が終了した時点におけるピストンの降下量Smaxと、流出が開始した時点
におけるピストンの降下量Sminとの差の1/2を求める(これをXとする。X=(Smax−Smin)/2)。そして、流動曲線においてピストンの降下量がXとなるときの流動曲線の温度が、1/2法における溶融温度である。
サンプル:トナーを1.0g秤量し、これを直径1cmの加圧成型器により荷重20kNで1分間加圧することで成型してサンプルとする。
ダイ穴径:1.0mm
ダイ長さ:1.0mm
シリンダー圧力:9.807×105(Pa)
測定モード:昇温法
昇温速度:4.0℃/min
上記の方法により、得られるプランジャー降下量(流れ値)−温度曲線を描き、そのS字曲線の高さをhとするときh/2に対応する温度(樹脂の半分が流出した温度)として軟化点を測定する。
Fe2+を2.0mol/L含有する硫酸鉄第一水溶液50リットルに、4.0mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液55リットルを混合撹拌し、水酸化第一鉄コロイドを含む第一鉄塩水溶液を得た。この水溶液を85℃に保ち、20L/minで空気を吹き込みながら酸化反応を行い、コア粒子を含むスラリーを得た。
得られたスラリーをフィルタープレスにて、ろ過・洗浄した後、コア粒子を水中に再度分散させ、リスラリーした。このリスラリー液に、コア粒子100部あたりケイ素換算で0.20質量%となるケイ酸ソーダを添加し、スラリー液のpHを6.0に調整し、撹拌することでケイ素リッチな表面を有する磁性酸化鉄粒子を得た。得られたスラリーをフィルタープレスにてろ過、洗浄、更にイオン交換水にてリスラリーを行った。このリスラリー液(固形分50g/L)に500g(磁性酸化鉄に対して10質量%)のイオン交換樹脂SK110(三菱化学製)を投入し、2時間撹拌してイオン交換を行った。その後、イオン交換樹脂をメッシュでろ過して除去し、フィルタープレスにてろ過・洗浄し、乾燥・解砕して1次粒子の個数平均径が190nmの磁性酸化鉄1を得た。
磁性酸化鉄1の製造において、磁性酸化鉄の個数平均粒径を調整したこと以外は磁性酸化鉄1の製造と同様にして、磁性酸化鉄2及び3を得た。得られた磁性酸化鉄2及び3の物性を表2に示す。
iso−ブチルトリメトキシシラン30部をイオン交換水70部に撹拌しながら滴下した。その後、この水溶液をpH5.5、温度55℃に保持し、ディスパー翼を用いて、周速0.46m/secで120分間分散させて加水分解を行った。その後、水溶液のpHを7.0とし、10℃に冷却して加水分解反応を停止させた。こうして加水分解物を含有する水溶液であるシラン化合物1を得た。
シラン化合物1の製造において、シラン化合物の種類を表1のように変更したこと以外はシラン化合物1と同様にして、シラン化合物2及び3を得た。得られたシラン化合物2及び3の製造条件を表1に示す。
磁性酸化鉄1(100部)をハイスピードミキサー(深江パウテック社製 LFS−2型)に入れ、回転数2000rpmで撹拌しながら、シラン化合物1(8.0部)を2分間かけて滴下した。その後5分間混合・撹拌した。次いで、シラン化合物1の固着性を高めるために、40℃で1時間乾燥し、水分を減少させた後に、混合物を110℃で3時間乾燥し、シラン化合物1の縮合反応を進行させた。その後、解砕し、目開き100μmの篩を通して磁性体1を得た。
磁性体1の製造において、磁性酸化鉄、シラン化合物を表2に記載の磁性酸化鉄、シラン化合物に変更した以外は同様にして、磁性体2〜6を製造した。
窒素導入管、脱水管、撹拌器及び熱電対を装備した反応槽中に、カルボン酸モノマーとしてセバシン酸230.0部及びアルコールモノマーとして1,10−デカンジオール242.1部を投入した。撹拌しながら140℃に昇温し、窒素雰囲気下で140℃に加熱して常圧下で水を留去しながら8時間反応させた。次いで、ジオクチル酸スズをモノマー総量100質量部に対して1部添加加えた後、200℃まで10℃/時間で昇温しつつ反応させた。更に、200℃に到達してから2時間反応させた後、反応槽内を5kPa以下に減圧して200℃で3時間反応させて結晶性ポリエステル1を得た。得られた結晶性ポリエステル1の重量平均分子量(Mw)は20100、酸価は2.2mgKOH/gであ
った。
結晶性ポリエステル1の製造において、アルコールモノマーと酸モノマーを表3のように変更したこと以外は同様にして、結晶性ポリエステル2〜8を得た。得られた結晶性ポリエステルの物性及び構造を表3に示す。
イオン交換水720部に0.1モル/L−Na3PO4水溶液450部を投入して60℃に加温した後、1.0モル/L−CaCl2水溶液67.7部を添加して、分散安定剤を含む水系媒体を得た。
・スチレン 79.0部
・n−ブチルアクリレート 21.0部
・ジビニルベンゼン 0.5部
・モノアゾ染料の鉄錯体(T−77:保土ヶ谷化学社製) 1.5部
・磁性体1 90.0部
・非晶性飽和ポリエステル樹脂 5.0部
(ビスフェノールAのエチレンオキサイド(2モル)及びプロピレンオキサイド(2モル)付加物とテレフタル酸との縮合反応により得られる非晶性飽和ポリエステル樹脂;Mw=9500、酸価=2.2mgKOH/g、ガラス転移温度=68℃)
上記処方をアトライタ(三井三池化工機(株))を用いて均一に分散混合して単量体組成物を得た。この単量体組成物を63℃に加温し、そこに表3記載の結晶性ポリエステル1を10.0部、セバシン酸ベヘニル(融点Tm:73.0℃)を10.0部添加混合し、溶解した。
上記水系媒体中に上記単量体組成物を投入し、60℃、N2雰囲気下においてT.K.ホモミクサー(特殊機化工業(株))にて12000rpmで10分間撹拌し、造粒した。その後パドル撹拌翼で撹拌しつつ重合開始剤t−ブチルパーオキシピバレート9.0部を投入し、70℃に昇温して4時間反応させた。反応終了後、懸濁液を100℃まで昇温させ、120分保持する。その後、水系媒体に5℃の水を投入し、50.0℃/分の冷却速度で100℃から50℃に冷却する。続いて、水系媒体を50℃で120分、保持を行い、その後、25℃まで室温で自然冷却して冷やした。その際の冷却速度は1.0℃/分であった。その後、冷却、濾過・乾燥してトナー粒子1を得た。処方を表4に示す。
トナー粒子1の製造において、磁性体の種類及び部数、結晶性ポリエステルの種類及び部数、エステルワックスの種類及び部数、架橋剤の部数及び冷却条件を表4、5に記載の通りに変更した以外は同様にして、トナー粒子2〜24を製造した。処方を表4に示す。
トナー粒子1(100部)に対し、BET法による比表面積が200m2/gであり、ヘキサメチルジシラザン3.0質量%及び100cpsのシリコーンオイル3質量%で表面を疎水化処理された疎水性シリカ0.3部とBET法による比表面積が50m2/gの酸化アルミニウム0.1部を、FMミキサ(日本コークス工業株式会社)で混合して得られたトナーをトナー1とする。なお、トナー1の物性を表6に示す。
トナー1の製造において、トナー粒子を表6に記載の通りに変更した以外は同様にして、トナー2〜24を製造した。物性を表6に示す。
・アクリル樹脂(星光PMC社製V/S−1057) 100.0部
・モノアゾ染料の鉄錯体(T−77:保土ヶ谷化学社製) 1.5部
・磁性体6 90.0部
・セバシン酸ジベヘニル(融点Tm:73.0℃) 2.0部
・HNP−9(日本精蝋株式会社製) 5.0部
・結晶性ポリエステル1 5.0部
上記原材料を三井ヘンシェルミキサ(三井三池化工機株式会社製)で予備混合した後、130℃、200rpmに設定した二軸混練押し出し機によって混練した。得られた混練物を常温まで急速に冷却した。カッターミルで粗粉砕した後、得られた粗粉砕物を、ターボミルT−250(ターボ工業社製)を用いて、排気温度が50℃になるようエアー温度を調整して微粉砕し、コアンダ効果を利用した多分割分級機を用いて分級し、比較トナー粒子1を得た。
トナー粒子1の製造において、磁性体の種類及び部数、結晶性ポリエステルの種類及び部数、エステルワックスの種類及び部数、架橋剤の部数及び冷却条件を表7に記載の通りに変更した以外は同様にして、比較トナー粒子2〜6を製造した。
トナー1の製造において、トナー粒子を表8に記載の通りに変更した以外は同様にして、比較トナー1〜6を製造した。物性を表8に示す。
(樹脂粒子Aの作製)3層構造樹脂粒子の作製
撹拌装置、温度センサー、冷却管、窒素導入装置を取り付けた反応容器に、ドデシル硫酸ナトリウム8gをイオン交換水3000gに仕込み、窒素気流下230rpmの撹拌速度で撹拌しながら、内温を80℃に昇温させた。昇温後、過硫酸カリウム10gをイオン交換水200gに溶解した溶液を添加し、再度液温80℃とし、下記単量体混合液を1時間かけて滴下後、80℃にて2時間加熱、撹拌することにより重合を行い、樹脂粒子を調製した。これを「樹脂粒子(1H)」とする。
・スチレン 480.0g
・n−ブチルアクリレート 250.0g
・メタクリル酸 68.0g
・n−オクチル−3−メルカプトプロピオネート 16.0g
次に、撹拌装置、温度センサー、冷却管、窒素導入装置を取り付けた反応容器に、ポリオキシエチレン(2)ドデシルエーテル硫酸ナトリウム7gをイオン交換水800gに溶解させた溶液を仕込み、98℃に加熱後、前記樹脂粒子(1H)を260gと、下記単量体溶液を90℃にて溶解させた溶液を添加し、循環経路を有する機械式分散機「クレアミックス(CLEARMIX)」(エム・テクニック社製)により、1時間混合分散させ、乳化粒子(油滴)を含む分散液を調製した。
・スチレン 245.0g
・n−ブチルアクリレート 120.0g
・n−オクチル−3−メルカプトプロピオネート 1.5g
・ポリエチレンワックス(融点80℃) 190.0g
更に、過硫酸カリウム11gをイオン交換水400gに溶解させた溶液を添加し、82℃の温度条件下に、
・スチレン 435.0g
・n−ブチルアクリレート 130.0g
・メタクリル酸 33.0g
・n−オクチル−3−メルカプトプロピオネート 8.0g
からなる単量体混合液を1時間かけて滴下した。滴下終了後、2時間にわたり加熱撹拌することにより重合を行った後、28℃まで冷却し樹脂粒子を得た。これを「樹脂粒子A」とする。樹脂粒子AのTgは48℃、軟化点は88℃であった。
撹拌装置、温度センサー、冷却管、窒素導入装置を取り付けた反応容器に、ドデシル硫酸ナトリウム2.3gをイオン交換水3000gに仕込み、窒素気流下230rpmの撹拌速度で撹拌しながら、内温を80℃に昇温した。昇温後、過硫酸カリウム10gをイオン交換水200gに溶解させたものを添加し、再度液温80℃とし、下記単量体混合液を1時間かけて滴下後、80℃にて2時間加熱、撹拌することにより重合を行い、樹脂粒子を調製した。これを「樹脂粒子B」とする。
・スチレン 520.0g
・n−ブチルアクリレート 210.0g
・メタクリル酸 68.0g
・n−オクチル−3−メルカプトプロピオネート 16.0g
ドデシル硫酸ナトリウム90gをイオン交換水1600gに撹拌溶解した。この溶液を撹拌しながら、カーボンブラック420gを徐々に添加し、次いで、撹拌装置「クレアミックス」(エム・テクニック社製)を用いて分散処理することにより、着色剤粒子の分散液を調製した。これを、「着色剤分散液」とする。
撹拌装置、温度センサー、冷却管、窒素導入装置を取り付けた反応容器に、樹脂粒子Aを固形分換算で300gと、イオン交換水1400gと、「着色剤分散液」120gと、ポリオキシエチレン(2)ドデシルエーテル硫酸ナトリウム3gをイオン交換水120gに溶解させた溶液を仕込み、液温を30℃に調整した後、5Nの水酸化ナトリウム水溶液を加えてpHを10に調整した。次いで、塩化マグネシウム35gをイオン交換水35gに溶解した水溶液を、撹拌下、30℃にて10分間かけて添加した。3分間保持した後に昇温を開始し、この系を60分間かけて90℃まで昇温し、90℃を保持したまま粒子成長反応を継続した。
この状態で、「コールターマルチサイザーIII」(ベックマン・コールター社製)にて会合粒子の粒径を測定し、体積基準におけるメディアン粒径(D50)が3.1μmになった時点で、樹脂粒子Bを260g添加し、更に粒子成長反応を継続させた。所望の粒子径になった時点で、塩化ナトリウム150gをイオン交換水600gに溶解した水溶液を添加して粒子成長を停止させ、更に、融着工程として液温度98℃にて加熱撹拌することにより、「FPIA−3000」(シスメックス社製)による測定で円形度0.96になるまで、粒子間の融着を進行させた。その後、液温30℃まで冷却し、塩酸を添加してpHを4.0に調整し、撹拌を停止した。
凝集・融着工程にて作製した粒子をバスケット型遠心分離機「MARK III型式番号60×40」(松本機械社製)で固液分離し、トナー母体のウェットケーキを形成した。該ウェットケーキを、前記バスケット型遠心分離機で濾液の電気伝導度が5μS/cmになるまで水洗浄し、その後「フラッシュジェットドライヤー」(セイシン企業社製)に移し、水分量が0.5質量%となるまで乾燥し、体積基準におけるメディアン粒径(D50)6.2μmのトナー母体を作製した。
上記で得られたトナー母体に、疎水性酸化ケイ素(数平均一次粒子径=12nm、疎水化度=68)を1質量%及び疎水性酸化チタン(数平均一次粒子径=20nm、疎水化度=63)を0.3質量%添加し、三井ヘンシェルミキサ(三井三池化工機株式会社製)により混合して、比較トナー7を作製した。比較トナー7の物性を表8に示す。
キヤノン(株)製プリンターLBP3100を改造して画出し評価に用いる。改造点としては、プロセススピードを従来よりも早回しにした200mm/secとし、定着フィルムと加圧ローラの当接圧を軽圧となる様、69kg・m/secに改造した。また、改造したLBP3100において定着ユニットの定着温度が調整できるように改造した。
前述した画像形成装置において、常温常圧環境下(温度25.0℃、湿度50%RH)で、耐コールドオフセット性の評価を行った。なお、定着メディアとしては、FOXRIVER BOND紙(110g/m2)を用いた。メディアを比較的表面の凹凸が大きく
、厚紙であるメディアを用いることで、剥がれやすく、擦れやすい状況にすることで定着性を厳しく評価することができる。
まず、定着メディア上のトナーの載り量が0.90mg/cm2となるようにトナーの載り量を調整した。次いで、定着器を室温(15℃)まで冷却し、ベタ画像を連続で20枚印字、定着器のヒーター温度を190℃以上250℃以下の範囲に任意に設定し(以後、定着温度と呼ぶ)、定着させた。20枚の通紙画像において、コールドオフセットを目視判断にて下記の判断基準に従い、評価を行った。
A:200℃までコールドオフセットが未発生
B:200℃以上210℃未満でコールドオフセットが発生
C:210℃以上220℃未満でコールドオフセットが発生
D:220℃以上でコールドオフセットが発生
定着メディアに画像濃度(マクベス反射濃度計(マクベス社製)を用いて測定した。)が0.75以上0.80以下となるようにハーフトーン画像濃度を調整し、定着温度150℃で画出しを行う。
その後、55g/cm2の加重をかけたシルボン紙でハーフトーンの定着画像を10回摺擦した。摺擦前後のハーフトーンの画像濃度より、下記式を用いて、150℃における濃度低下率を算出した。
濃度低下率(%)=(摺擦前の画像濃度―摺擦後の画像濃度)/摺擦前の画像濃度×100
同様に、定着温度を5℃ずつ増加させ、200℃まで同様に濃度低下率を算出した。一連の作業により得られた、定着温度と濃度低下率の評価結果から、濃度低下率が15%となる温度を算出し、その温度を低温定着性が良好である閾値を示す定着下限温度とした。A:定着下限温度が160℃未満
B:定着下限温度が160℃以上170℃未満
C:定着下限温度が170℃以上180℃未満
D:定着下限温度が180℃以上
耐ホットオフセット性の評価は、常温常湿下(25℃、50%RH)において、A4の90g/m2紙上に、縦2.0cm、横15.0cmのハーフトーン画像を、通紙方向に対し上端部から2.0cmの部分と下端部から2.0cmの部分に形成した。マクベス反射濃度計(マクベス社製)にて測定した画像濃度は0.75以上0.80以下となるように調整し画出しを行った。定着器の設定温度を170℃から5℃ずつ上昇させて画出しを行った。評価は、目視判断にて下記の判断基準に従い行った。
A:200℃までホットオフセットが未発生
B:190℃以上200℃未満でホットオフセットが発生
C:180℃以上190℃未満でホットオフセットが発生
D:180℃未満でホットオフセットが発生
(長期保存性の評価)
10gのトナー1を100mlガラス瓶にいれ、温度45℃、湿度95%で3カ月間放置した後に目視で判定した。
A:変化なし
B:凝集体があるが、すぐにほぐれる
C:ほぐれにくい凝集体が発生
D:流動性なし
E:明白なケーキングが発生
実施例1において、トナー2〜24を用いたこと以外は同様にして、評価を行った。評価結果を表9に示す。
実施例1において、比較トナー1〜7を用いたこと以外は同様にして、評価を行った。評価結果を表9に示す。
Claims (9)
- 結着樹脂、ワックス、及び着色剤を含有するトナー粒子を有するトナーであって、
該トナーの軟化点が、80℃以上140℃以下であり、
該トナーの平均円形度が、0.940以上であり、
タッキング試験機を用いて該トナーを圧縮して得られるトナーペレットを測定したとき、150℃における該トナーの応力の積分値が、78g・m/sec以上であることを特徴とするトナー。 - 前記ワックスがエステルワックスを含有する請求項1に記載のトナー。
- 前記トナー粒子が、さらに結晶性ポリエステルを含有する請求項1又は2に記載のトナー。
- 前記エステルワックスが、2価のアルコールと脂肪族モノカルボン酸とのエステル化合物、又は、2価のカルボン酸と脂肪族モノアルコールとのエステル化合物である請求項2〜4のいずれか一項に記載のトナー。
- 前記結着樹脂がスチレン−アクリル樹脂である請求項1〜5のいずれか一項に記載のトナー。
- 前記着色剤が、磁性体である請求項1〜6のいずれか一項に記載のトナー。
- 前記トナーの熱伝導率が、0.190W/mK以上0.300W/mK以下である請求項1〜7のいずれか一項に記載のトナー。
- 前記トナーの平均円形度が、0.950以上である請求項1〜8のいずれか1項に記載のトナー。
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