JP2018045093A - トナー、ならびにそれを用いた二成分現像剤、現像装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】長時間継続して画像形成を行う場合でも、焼き付き現象や帯電性能劣化が生じにくいトナーと、当該トナー含む二成分現像剤と、当該二成分現像剤を用いて現像を行う現像装置と、当該現像装置を用いて画像を形成する画像形成装置とを提供すること。【解決手段】非晶性ポリエステル樹脂と、結晶性ポリエステル樹脂とを結着樹脂として含み、結晶性ポリエステルが、非晶性ポリエステル樹脂中に分散されているトナーにおいて、特定の形態のシリカの凝集粒子を含む無機粒子を外添剤として使用する。【選択図】図1
Description
本発明は、トナー、ならびにそれを用いた二成分現像剤、現像装置及び画像形成装置に関する。
近年、OA機器の目覚しい発達に伴い、電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ装置等の画像形成装置が広く普及している。
電子写真方式を利用した画像形成装置では、通常、回転駆動する感光体の表面を帯電装置により均一に帯電する帯電工程;帯電した感光体表面に露光装置によりレーザ光を照射して、感光体表面に静電潜像を形成する露光工程;感光体表面の静電潜像を現像装置によりトナーを用いて現像して、感光体表面にトナー像を形成する現像工程;感光体表面のトナー像を転写装置により転写材(記録媒体)上に転写する転写工程;及び定着装置の加熱によりトナー像を転写材上に定着する定着工程を経て画像が形成される。
近年では電子写真のフルカラー化が進み、それに伴ってトナーの改良、例えば、トナーの低温定着性を向上させるために、結着樹脂中に結晶性ポリエステル樹脂を分散させる、結着樹脂の改良も盛んに行われている。
しかしながら、結着樹脂中に結晶性ポリエステル樹脂を含有させた場合、二成分現像装置内で長期間撹拌すると現像ローラ表面にトナーが融着し、時間の経過とともに現像ローラ表面全体がトナー構成成分で覆われる焼き付き現象が発生し、画像濃度が低下するといった問題があった。
しかしながら、結着樹脂中に結晶性ポリエステル樹脂を含有させた場合、二成分現像装置内で長期間撹拌すると現像ローラ表面にトナーが融着し、時間の経過とともに現像ローラ表面全体がトナー構成成分で覆われる焼き付き現象が発生し、画像濃度が低下するといった問題があった。
これは、トナー表面に露出する結晶性ポリエステル樹脂が多く存在する場合、母体粒子表面の硬度が低下し、現像装置内で撹拌されることにより、表面の外添剤が母体粒子に埋まり込みやすくなり、トナーと現像ローラとのスペーサー効果が小さくなるためと考えらえる。
現像ローラと現像剤との圧縮力、局所的な摩擦熱や機内の温度上昇により、外添剤が埋まり込み、スペーサー効果が失われる。
スペーサー効果が失われたトナーの表面では、結晶性ポリエステル樹脂やワックスが染み出しにより露出し、これらが現像ローラ表面に融着する。その結果、融着した結晶性ポリエステル樹脂やワックスが起点となり、現像ローラにトナーが連続的に付着することで、最終的には現像ローラ全体がトナー構成成分で覆われるものと考えられる。
現像ローラと現像剤との圧縮力、局所的な摩擦熱や機内の温度上昇により、外添剤が埋まり込み、スペーサー効果が失われる。
スペーサー効果が失われたトナーの表面では、結晶性ポリエステル樹脂やワックスが染み出しにより露出し、これらが現像ローラ表面に融着する。その結果、融着した結晶性ポリエステル樹脂やワックスが起点となり、現像ローラにトナーが連続的に付着することで、最終的には現像ローラ全体がトナー構成成分で覆われるものと考えられる。
このような外添剤の埋まり込みによる弊害を抑制するため、外添剤に大粒子径の粒子を含ませることで、外添剤により得られるスペーサー効果を高めることが考えられる。
このようなトナーとしては、トナー表面に付着する外添剤として、シリカ粒子と酸化チタン粒子とからなる外添剤を用い、シリカ粒子と酸化チタン粒子がそれぞれ大粒子径粒子を含むトナーが知られている(特許文献1を参照。)。
このようなトナーとしては、トナー表面に付着する外添剤として、シリカ粒子と酸化チタン粒子とからなる外添剤を用い、シリカ粒子と酸化チタン粒子がそれぞれ大粒子径粒子を含むトナーが知られている(特許文献1を参照。)。
しかし、このような大粒子径の外添剤は母体粒子から離脱しやすく、二成分現像装置内において初期的にはスペーサー効果を発揮しても、長時間の使用により外添剤が離脱し、結果的にスペーサー効果が失われてしまう。また、離脱した外添剤がキャリア表面を汚染し、帯電性能劣化による画像濃度変化を引き起こしてしまうという問題があった。
本発明は、長時間継続して画像形成を行う場合でも、焼き付き現象や帯電性能劣化が生じにくいトナーと、当該トナーを含む二成分現像剤と、当該二成分現像剤を用いて現像を行う現像装置と、当該現像装置を用いて画像を形成する画像形成装置とを提供することを目的とする。
本発明者らは、非晶性ポリエステル樹脂と、結晶性ポリエステル樹脂とを結着樹脂として含み、結晶性ポリエステル樹脂が、非晶性ポリエステル樹脂中に分散されているトナーにおいて、特定の形態のシリカの凝集粒子を含む無機粒子を外添剤として使用することにより上記の課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明のトナーは、少なくとも結着樹脂を含むトナー母体粒子と、トナー母体粒子の表面に付着する無機微粒子とを含有するトナーであって、
結着樹脂が、非晶性ポリエステル樹脂と、結晶性ポリエステル樹脂とを含み、
結晶性ポリエステル樹脂が、非晶性ポリエステル樹脂中に分散されており、
無機微粒子が、シリカ粒子を含み、
シリカ粒子が、一次粒子径が20nm超である4つ以上の一次粒子が凝集した凝集粒子を含み、
凝集粒子を構成する一次粒子のうち3つ以上の一次粒子が接する外接面が4つあり、4つの外接面により4面体が形成される、トナーである。
結着樹脂が、非晶性ポリエステル樹脂と、結晶性ポリエステル樹脂とを含み、
結晶性ポリエステル樹脂が、非晶性ポリエステル樹脂中に分散されており、
無機微粒子が、シリカ粒子を含み、
シリカ粒子が、一次粒子径が20nm超である4つ以上の一次粒子が凝集した凝集粒子を含み、
凝集粒子を構成する一次粒子のうち3つ以上の一次粒子が接する外接面が4つあり、4つの外接面により4面体が形成される、トナーである。
本発明にかかるトナーの好ましい態様のうち、第1の態様は、シリカ粒子の平均一次粒子径が30〜100nmであるトナーである。
本発明にかかるトナーの好ましい態様のうち、第2の態様は、トナー母体粒子に対するシリカ粒子の付着強度が60〜90%であるトナーである。
本発明にかかるトナーの好ましい態様のうち、第3の態様は、結晶性ポリエステル樹脂の分散径が100〜500nmであるトナーである。
本発明にかかるトナーの好ましい態様のうち、第4の代用は、シリカ粒子中の一次粒子径が20nm超であるシリカ粒子の数、凝集粒子の存在割合が5個数%以上であるトナーである。
本発明の二成分現像剤は、上記のトナーと、キャリアとを含む現像剤である。
本発明の現像装置は、上記の二成分現像剤を用いて現像を行う現像装置である。
本発明の画像形装置は、上記の現像装置を用いて画像を形成する画像形成装置である。
本発明によれば、長時間継続して画像形成を行う場合でも、焼き付き現象や帯電性能劣化が生じにくいトナーと、当該トナーを含む二成分現像剤と、当該二成分現像剤を用いて現像を行う現像装置と、当該現像装置を用いて画像を形成する画像形成装置とを提供することができる。
≪トナー≫
本発明のトナーは、少なくとも結着樹脂を含むトナー母体粒子と、トナー母体粒子の表面に付着する無機微粒子とを含有する。
結着樹脂は、非晶性ポリエステル樹脂と、結晶性ポリエステル樹脂とを含む。結晶性ポリエステル樹脂は、非晶性ポリエステル樹脂中に分散されている。
無機微粒子は、シリカ粒子を含み、シリカ粒子は、一次粒子径が20nm超である4つ以上の一次粒子が凝集した凝集粒子を含む。
また、凝集粒子を構成する一次粒子のうち3つ以上の一次粒子が接する外接面が4つあり、4つの外接面により4面体が形成される。
本発明のトナーは、少なくとも結着樹脂を含むトナー母体粒子と、トナー母体粒子の表面に付着する無機微粒子とを含有する。
結着樹脂は、非晶性ポリエステル樹脂と、結晶性ポリエステル樹脂とを含む。結晶性ポリエステル樹脂は、非晶性ポリエステル樹脂中に分散されている。
無機微粒子は、シリカ粒子を含み、シリカ粒子は、一次粒子径が20nm超である4つ以上の一次粒子が凝集した凝集粒子を含む。
また、凝集粒子を構成する一次粒子のうち3つ以上の一次粒子が接する外接面が4つあり、4つの外接面により4面体が形成される。
本発明のトナーは、上記の所定の特徴を備える凝集粒子を含むシリカを含有する無機微粒子が、トナー母体粒子の表面に付着していることによって、本発明のトナーを用いて長時間の画像形成を行う場合に、焼き付き現象や帯電性能劣化が生じにくい。
以下、トナーが含んでいてもよい、必須又は任意の成分について説明する。
<結着樹脂>
トナー母体粒子は、結着樹脂を含む。結着樹脂は、非晶性ポリエステル樹脂と、結晶性ポリエステル樹脂とを含み、結晶性ポリエステル樹脂は、非晶性ポリエステル樹脂中に分散されている。
トナー母体粒子は、結着樹脂を含む。結着樹脂は、非晶性ポリエステル樹脂と、結晶性ポリエステル樹脂とを含み、結晶性ポリエステル樹脂は、非晶性ポリエステル樹脂中に分散されている。
一般に、結晶性ポリエステル樹脂は、トナーの軟化温度や溶融粘度を下げることができる。このため、結晶性ポリエステル樹脂を非晶性ポリエステル樹脂と併用すると、トナーの低温定着性を向上できることが知られている。
さらに、結着樹脂においては、非晶性ポリエステル樹脂と結晶性ポリエステル樹脂が、ジカルボン酸モノマーの主成分が異なり、場合によってはジオールモノマーの主成分も異なる。このため、両樹脂の相溶化をより確実に抑えることができ、低温定着性の向上効果が大きい。
さらに、結着樹脂においては、非晶性ポリエステル樹脂と結晶性ポリエステル樹脂が、ジカルボン酸モノマーの主成分が異なり、場合によってはジオールモノマーの主成分も異なる。このため、両樹脂の相溶化をより確実に抑えることができ、低温定着性の向上効果が大きい。
ポリエステル用モノマーとしては、当該技術分野で通常用いられるジカルボン酸として知られるものを使用できる。例えば、テレフタル酸、イソフタル酸、無水フタル酸、ピロメリト酸、ナフタレンジカルボン酸等の芳香族カルボン酸類;無水マレイン酸、フマル酸、琥珀酸、アルケニル無水琥珀酸、アジピン酸等の脂肪族カルボン酸類;ならびにこれら多塩基酸の低級アルキルエステル、例えば、メチル、エチル、n−プロピル、i−プロピル又はt−ブチルのエステル化合物等が挙げられる。
上記のジカルボン酸は1種を単独で使用でき又は2種以上を併用できる。
また、上記のジカルボン酸に加え、トリメリト酸又は無水トリメリト酸等のトリカルボン酸を用いることもできる。
上記のジカルボン酸は1種を単独で使用でき又は2種以上を併用できる。
また、上記のジカルボン酸に加え、トリメリト酸又は無水トリメリト酸等のトリカルボン酸を用いることもできる。
2価のアルコールとしては、ポリエステル用モノマーとして知られるものを使用できる。例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、グリセリン等の脂肪族多価アルコール類;シクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、水添ビスフェノールA等の脂環式多価アルコール類;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等の芳香族系ジオール類;等が挙げられる。
2価のアルコールは1種を単独で使用でき又は2種以上を併用できる。
2価のアルコールは1種を単独で使用でき又は2種以上を併用できる。
ジカルボン酸と2価のアルコールとの重縮合反応は、常法に従って実施でき、例えば有機溶媒及び重縮合触媒の存在下に、ジカルボン酸と2価のアルコールとを重合させることによって行われる。
なお、重合反応は、生成するポリエステル樹脂の酸価、軟化温度等が所定の値になったところで終了すればよい。
このようにして、ポリエステル樹脂が得られる。
このようにして、ポリエステル樹脂が得られる。
なお、場合によっては、有機溶媒は用いなくてもよい。ジカルボン酸の一部に、ジカルボン酸のメチルエステル化物を用いると、脱メタノール重縮合反応が行われる。この重縮合反応において、ジカルボン酸と2価のアルコールとの配合比、反応率等を適宜変更することによって、例えば、ポリエステル樹脂の末端のカルボキシル基含有量を調整でき、ひいては得られるポリエステル樹脂の特性を変えることができる。
また、2価のアルコール成分とジカルボン酸成分との重縮合は、エステル化触媒の存在下で行うことが好ましい。本発明におけるエステル化触媒の好適例としては、チタン化合物及び無機錫(II)化合物が挙げられ、これらはそれぞれ単独で又は両者を併用して用いられる。チタン化合物としては、Ti−O結合を有するチタン化合物が好ましく、総炭素数1〜28のアルコキシ基、アルケニルオキシ基又はアシルオキシ基を有する化合物がより好ましい。
なお、上記の総炭素数1〜28のアルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、イソプロピルアルコキシ基、t−ブチルアルコキシ基、ペントキシ基等を用いることが出来る。
なお、上記の総炭素数1〜28のアルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、イソプロピルアルコキシ基、t−ブチルアルコキシ基、ペントキシ基等を用いることが出来る。
また、ジカルボン酸モノマーの主成分及びジオールモノマーの主成分とは、それぞれを構成するモノマーの中で最大のモル含有率を示すモノマーをいうが、単一のモノマーである場合(すなわち、テレフタル酸、イソフタル酸、エチレングリコール、炭素数9〜22の脂肪族ジカルボン酸、又は炭素数2〜10の脂肪族ジオールのモル含有率が100%である場合)も含まれる。
結着樹脂中における結晶性ポリエステル樹脂と非晶性ポリエステル樹脂との質量比は、特に限定されるものではなく、必要に応じて適宜調整できる。低温定着性と耐ホットオフセット性の両立の観点から、両者の質量比は、結晶性ポリエステル樹脂の質量:非晶性ポリエステル樹脂の質量として、5:95〜50:50が好ましい。
非晶性樹脂と結晶性樹脂は、結晶性指数により区別され、結晶性指数が0.6〜1.5の範囲にある樹脂を結晶性樹脂とし、結晶性指数が0.6未満であるか又は1.5を超える樹脂を非晶性樹脂とする。
結晶性指数が1.5を超える樹脂は非晶性であり、また、結晶性指数が0.6未満である樹脂は結晶性が低く、非晶性部分が多い。
結晶性指数が1.5を超える樹脂は非晶性であり、また、結晶性指数が0.6未満である樹脂は結晶性が低く、非晶性部分が多い。
なお、結晶性指数とは、樹脂の結晶化の度合いの指標となる物性であり、軟化温度と吸熱の最高ピーク温度の比(軟化温度/吸熱の最高ピーク温度)により定義されるものである。ここで、吸熱の最高ピーク温度とは、観測される吸熱ピークのうち、最も高温側にあるピークの温度を指す。結晶性ポリエステル樹脂においては、最高ピーク温度を融点とし、非結晶性ポリエステル樹脂においては、最も高温側にあるピークをガラス転移点とする。
結晶化の度合いは、原料モノマーの種類及び比率、ならびに製造条件(例えば反応温度、反応時間、冷却速度)等を調整することで制御できる。
(非晶性ポリエステル樹脂)
非晶性ポリエステル樹脂は、テレフタル酸又はイソフタル酸を主成分として含むジカルボン酸モノマーと、エチレングリコールを主成分として含むジオールモノマーとを重縮合させて得られる非晶性ポリエステル樹脂であるのが好ましい。
非晶性ポリエステル樹脂は、テレフタル酸又はイソフタル酸を主成分として含むジカルボン酸モノマーと、エチレングリコールを主成分として含むジオールモノマーとを重縮合させて得られる非晶性ポリエステル樹脂であるのが好ましい。
非晶性ポリエステル樹脂の合成に使用されるジカルボン酸モノマーは、テレフタル酸又はイソフタル酸を主成分として含む。ここで、ジカルボン酸モノマーに占めるテレフタル酸又はイソフタル酸のモル含有率は、70モル%以上100モル%以下が好ましく、80モル%以上100モル%以下がより好ましい。
また、上記ジカルボン酸モノマーは、テレフタル酸及びイソフタル酸以外の芳香族ジカルボン酸や脂肪族ジカルボン酸を含むことができる。テレフタル酸及びイソフタル酸以外の芳香族ジカルボン酸としては、例えば、フマル酸等が挙げられ、脂肪族ジカルボン酸としては、アジピン酸、セバシン酸、コハク酸等が挙げられる。
上記ジカルボン酸モノマーは、テレフタル酸又はイソフタル酸のエステル形成性誘導体や、テレフタル酸及びイソフタル酸以外の芳香族ジカルボン酸のエステル形成性誘導体、脂肪族ジカルボン酸のエステル形成性誘導体も含むことができる。
エステル形成性誘導体には、カルボン酸の酸無水物やアルキルエステル等が含まれる。
なお、テレフタル酸及びイソフタル酸以外のジカルボン酸モノマーを用いる場合、該ジカルボン酸モノマーは、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
上記ジカルボン酸モノマーは、テレフタル酸又はイソフタル酸のエステル形成性誘導体や、テレフタル酸及びイソフタル酸以外の芳香族ジカルボン酸のエステル形成性誘導体、脂肪族ジカルボン酸のエステル形成性誘導体も含むことができる。
エステル形成性誘導体には、カルボン酸の酸無水物やアルキルエステル等が含まれる。
なお、テレフタル酸及びイソフタル酸以外のジカルボン酸モノマーを用いる場合、該ジカルボン酸モノマーは、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
非晶性ポリエステル樹脂の合成においては、上記ジカルボン酸モノマーとともに、3価以上のポリカルボン酸モノマーを用いてもよい。3価以上のポリカルボン酸モノマーとしては、トリメリット酸、ピロメリット酸等の3価以上のポリカルボン酸やそのエステル形成性誘導体が使用できる。3価以上のポリカルボン酸モノマーを用いる場合、該ポリカルボン酸モノマーは、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
非晶性ポリエステル樹脂の合成に使用されるジオールモノマーは、エチレングリコールを主成分として含む。ここで、ジオールモノマーに占めるエチレングリコールのモル含有率は、70モル%以上100モル%以下が好ましく、80モル%以上100モル%以下がより好ましい。
また、上記ジオールモノマーは、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール等を含むことができる。エチレングリコール以外のジオールモノマーを用いる場合、該ジオールモノマーは、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
非晶性ポリエステル樹脂は、通常のポリエステル製造法と同様にして製造できる。例えば、ジカルボン酸モノマーと、ジオールモノマーと、場合により3価以上のポリカルボン酸モノマーとを用いて、窒素ガス雰囲気中、190〜240℃の温度にて重縮合反応を行うことにより、非晶性ポリエステル樹脂を合成することができる。
上記重縮合反応において、ジオールモノマーと、カルボン酸モノマー(ジカルボン酸モノマーと、場合により3価以上のポリカルボン酸モノマーとを含む)との反応比率は、水酸基とカルボキシル基の当量比[OH]:[COOH]として、1.3:1〜1:1.2が好ましい。
また、上記重縮合反応において、カルボン酸モノマーに占めるジカルボン酸モノマーのモル含有率は、80〜100%であることが好ましい。さらに、上記重縮合反応においては、必要に応じてジブチルスズオキシドやチタンアルコキシド(例えばテトラブトキシチタネート)等のエステル化触媒を使用することができる。
また、上記重縮合反応において、カルボン酸モノマーに占めるジカルボン酸モノマーのモル含有率は、80〜100%であることが好ましい。さらに、上記重縮合反応においては、必要に応じてジブチルスズオキシドやチタンアルコキシド(例えばテトラブトキシチタネート)等のエステル化触媒を使用することができる。
上記非晶性ポリエステル樹脂のガラス転移温度(Tg)は、トナーの、定着性、保存性及び耐久性等の観点から、50〜70℃が好ましい。一方、ガラス転移温度がこの範囲を外れると、定着性、保存性及び耐久性のバランスが崩れることがある。
上記非晶性ポリエステル樹脂の軟化点(Tm)は、トナーの低温定着性と耐ホットオフセット性との両立の観点から、100〜150℃が好ましい。一方、軟化点がこの範囲を外れると、低温定着性と耐ホットオフセット性とのバランスが崩れることがある。
上記非晶性ポリエステル樹脂の軟化点(Tm)は、トナーの低温定着性と耐ホットオフセット性との両立の観点から、100〜150℃が好ましい。一方、軟化点がこの範囲を外れると、低温定着性と耐ホットオフセット性とのバランスが崩れることがある。
上記非晶性ポリエステル樹脂の分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて測定される。テトラヒドロフラン(THF)可溶分のピークトップ分子量(Mp)は、トナーの耐熱性、熱保存性及び低温定着性の両立の観点から、3000〜10500が好ましい。一方、ピークトップ分子量が3000〜10500の範囲から外れると、トナーの耐熱性、熱保存性と低温定着性のバランスが崩れることがある。
GPCでは、移動相としてテトラヒドロフラン(THF)が使用され、標準物質にはポリスチレンが使用される。なお、ピークトップ分子量とは、GPCの測定により得られるクロマトグラムにおいて最大のピーク高さを示す分子量を指す。
上記非晶性ポリエステル樹脂の酸価は、帯電特性の観点から、0〜60mgKOH/gが好ましい。上記非晶性ポリエステル樹脂の水酸基価は、耐ホットオフセット性の観点から、0〜50mgKOH/gが好ましい。
一方、酸価が60mgKOH/gより大きいと、帯電性能が劣る場合があり、水酸基価が50mgKOH/gより大きくなると、耐ホットオフセット性が不十分となる場合がある。
一方、酸価が60mgKOH/gより大きいと、帯電性能が劣る場合があり、水酸基価が50mgKOH/gより大きくなると、耐ホットオフセット性が不十分となる場合がある。
上記非晶性ポリエステル樹脂のSP値(ソルビリティーパラメーター)は、10.5〜12.5が好ましい。
トナーにおける非晶性ポリエステル樹脂の含有量は特に限定されないが、トナー母体粒子中50〜80質量%が好ましい。
トナーにおける非晶性ポリエステル樹脂の含有量は特に限定されないが、トナー母体粒子中50〜80質量%が好ましい。
(結晶性ポリエステル樹脂)
結晶性ポリエステル樹脂は、炭素数9〜22の脂肪族ジカルボン酸を主成分として含むジカルボン酸モノマーと、炭素数2〜10の脂肪族ジオールを主成分として含むジオールモノマーとを重縮合させて得られる直鎖状飽和脂肪族ポリエステルユニットで構成される結晶性ポリエステル樹脂であるのが好ましい。
直鎖状飽和脂肪族ポリエステルユニットで構成されることで、この結晶性ポリエステル樹脂と非晶性ポリエステル樹脂が相溶しにくくなる。
結晶性ポリエステル樹脂は、炭素数9〜22の脂肪族ジカルボン酸を主成分として含むジカルボン酸モノマーと、炭素数2〜10の脂肪族ジオールを主成分として含むジオールモノマーとを重縮合させて得られる直鎖状飽和脂肪族ポリエステルユニットで構成される結晶性ポリエステル樹脂であるのが好ましい。
直鎖状飽和脂肪族ポリエステルユニットで構成されることで、この結晶性ポリエステル樹脂と非晶性ポリエステル樹脂が相溶しにくくなる。
結晶性ポリエステル樹脂の合成に使用されるジカルボン酸モノマーは、炭素数9〜22の脂肪族ジカルボン酸を主成分として含む。ここで、ジカルボン酸モノマーに占める炭素数9〜22の脂肪族ジカルボン酸のモル含有率は、80%以上で且つ100%以下であることが好ましい。
上記炭素数9〜22の脂肪族ジカルボン酸としては、例えば、アゼライン酸、ゼバシン酸、1,10−デカンジカルボン酸、1,18−オクタデカンジカルボン酸等が挙げられる。また、ジカルボン酸モノマーは、これら脂肪族ジカルボン酸のエステル形成性誘導体も含むことができる。なお、これらジカルボン酸モノマーは、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
結晶性ポリエステル樹脂の合成においては、上記ジカルボン酸モノマーとともに、3価以上のポリカルボン酸モノマーを用いてもよい。3価以上のポリカルボン酸モノマーとしては、トリメリット酸、ピロメリット酸等の3価以上のポリカルボン酸やそのエステル形成性誘導体が使用できる。3価以上のポリカルボン酸モノマーを用いる場合、該ポリカルボン酸モノマーは、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
結晶性ポリエステル樹脂の合成に使用されるジオールモノマーは、炭素数2〜10の脂肪族ジオールを主成分として含む。ここで、ジオールモノマーに占める炭素数2〜10の脂肪族ジオールのモル含有率は、80%以上で且つ100%以下であることが好ましい。
上記炭素数2〜10の脂肪族ジオールとしては、例えば、エチレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール等が挙げられる。なお、これらジオールモノマーは、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
上記炭素数2〜10の脂肪族ジオールとしては、例えば、エチレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール等が挙げられる。なお、これらジオールモノマーは、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
結晶性ポリエステル樹脂の合成においては、上記ジオールモノマーとともに、3価以上のポリオールモノマーを用いてもよい。3価以上のポリオールモノマーとしては、グリセリン、トリメチロールプロパン等が使用できる。3価以上のポリオールモノマーを用いる場合、該ポリオールモノマーは、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
結晶性ポリエステル樹脂は、通常のポリエステル製造法と同様にして製造できる。例えば、ジカルボン酸モノマーと、ジオールモノマーと、場合により3価以上のポリカルボン酸モノマーや3価以上のポリオールモノマーとを用いて、窒素ガス雰囲気中、190〜240℃の温度にて重縮合反応を行うことにより、結晶性ポリエステル樹脂を合成することができる。
上記重縮合反応において、ポリオールモノマー(ジオールモノマーと、場合により3価以上のポリオールモノマーとを含む)の水酸基と、カルボン酸モノマー(ジカルボン酸モノマーと、場合により3価以上のポリカルボン酸モノマーとを含む)のカルボキシル基との当量比(OH基/COOH基)は、保存性の観点等から、0.83〜1.3が好ましい。
また、上記重縮合反応において、カルボン酸モノマーに占めるジカルボン酸モノマーのモル含有率は、90〜100モル%が好ましい。該ジカルボン酸モノマーのモル含有率が小さい程、結晶化の割合や速度が低くなり、耐トナー凝集性が不十分になる。
さらに、上記重縮合反応において、ポリオールモノマーに占めるジオールモノマーのモル含有率は、80〜100モル%が好ましい。
なお、上記重縮合反応においては、必要に応じてジブチルスズオキシドやチタンアルコキシド(例えばテトラブトキシチタネート)等のエステル化触媒を使用することができる。
また、上記重縮合反応において、カルボン酸モノマーに占めるジカルボン酸モノマーのモル含有率は、90〜100モル%が好ましい。該ジカルボン酸モノマーのモル含有率が小さい程、結晶化の割合や速度が低くなり、耐トナー凝集性が不十分になる。
さらに、上記重縮合反応において、ポリオールモノマーに占めるジオールモノマーのモル含有率は、80〜100モル%が好ましい。
なお、上記重縮合反応においては、必要に応じてジブチルスズオキシドやチタンアルコキシド(例えばテトラブトキシチタネート)等のエステル化触媒を使用することができる。
上記結晶性ポリエステル樹脂の融点(Tmp)は、40℃以上が好ましく、定着性、保存性及び耐久性等の観点から、60〜90℃がさらに好ましい。融点が40℃未満だと、耐久性が不十分となる場合がある。また、融点が90℃以上だと、定着性が不十分となる場合がある。
上記結晶性ポリエステル樹脂の軟化点(Tm)は、低温定着性及び耐ブロッキング性の観点から、65〜110℃が好ましい。一方、軟化点がこの範囲を外れると、低温定着性、耐ブロッキング性が不十分となる。
上記結晶性ポリエステル樹脂の軟化点(Tm)は、低温定着性及び耐ブロッキング性の観点から、65〜110℃が好ましい。一方、軟化点がこの範囲を外れると、低温定着性、耐ブロッキング性が不十分となる。
上記結晶性ポリエステル樹脂は、結晶化速度及び耐ブロッキング性の観点から、軟化点(Tm)と融点(Tmp)の比(Tm/Tmp)が1.0〜1.4であることが好ましい。一方、軟化点と融点の比がこの範囲を外れると、結晶化速度や耐ブロッキング性が不十分となる場合がある。
上記結晶性ポリエステル樹脂の分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて測定される。テトラヒドロフラン(THF)可溶分のピークトップ分子量(Mp)は、トナーの保存性及び低温定着性等の観点から、10000〜90000が好ましい。
GPCでは、移動相としてテトラヒドロフラン(THF)が使用され、標準物質にはポリスチレンが使用される。なお、ピークトップ分子量とは、GPCの測定により得られるクロマトグラムにおいて最大のピーク高さを示す分子量を指す。一方、ピークトップ分子量が上記の範囲を外れると、保存性及び低温定着性が不十分となる場合がある。
上記結晶性ポリエステル樹脂の酸価は、帯電特性の観点から、0〜60mgKOH/gが好ましい。上記結晶性ポリエステル樹脂の水酸基価は、耐ホットオフセット性の観点から、0〜40mgKOH/gが好ましい。
一方、酸価が60mgKOH/g超であると、帯電性能が良好なトナーを得にくい場合がある。
また、水酸基価が60mgKOH/g超であると、耐ホットオフセット性が良好なトナーを得にくい場合がある。
一方、酸価が60mgKOH/g超であると、帯電性能が良好なトナーを得にくい場合がある。
また、水酸基価が60mgKOH/g超であると、耐ホットオフセット性が良好なトナーを得にくい場合がある。
上記結晶性ポリエステル樹脂のSP値(ソルビリティー パラメーター)は、9.3〜10.0が好ましい。該SP値が9.3未満では、非晶性ポリエステル樹脂に対する相溶性が低くなりすぎ、耐久性が不十分となる場合がある。一方、該SP値が10.0を超えると、結着樹脂のTgが低下し、耐ブロッキング性が低下する場合がある。
トナーにおける、結晶性ポリエステル樹脂の含有量は、特に限定されないが、トナー母体粒子中10〜30質量%が好ましい。
トナーにおける、結晶性ポリエステル樹脂の含有量は、特に限定されないが、トナー母体粒子中10〜30質量%が好ましい。
なお、非晶性ポリエステル樹脂中の結晶性ポリエステル樹脂の分散径が、100〜500nmの範囲内であると、トナーの低温定着性能を維持しながら、トナーの耐熱性を向上させやすい。
結晶性ポリエステル樹脂の分散径が100nm未満であると、非晶性ポリエステル樹脂と結晶性ポリエステル樹脂との相溶化が過度に起こるため、耐熱性に優れるトナーを得にくい。
結晶性ポリエステル樹脂の分散径が500nm超であると、非晶性ポリエステル樹脂と結晶性ポリエステル樹脂との相溶性が悪く、遊離した結晶性ポリエステル樹脂の発生によって、耐熱性に優れるトナーを得にくい。
結晶性ポリエステル樹脂の分散径が100nm未満であると、非晶性ポリエステル樹脂と結晶性ポリエステル樹脂との相溶化が過度に起こるため、耐熱性に優れるトナーを得にくい。
結晶性ポリエステル樹脂の分散径が500nm超であると、非晶性ポリエステル樹脂と結晶性ポリエステル樹脂との相溶性が悪く、遊離した結晶性ポリエステル樹脂の発生によって、耐熱性に優れるトナーを得にくい。
また、非晶性ポリエステル樹脂中の結晶性ポリエステル樹脂の分散径は、非晶性ポリエステル樹脂のSP値と、結晶性ポリエステル樹脂とのSP値との差(以下、「ΔSP値」とも記す。)に大きく依存する。
このため、ΔSP値は、結晶性ポリエステル樹脂の分散径を適切な範囲内に制御する点から、1.3〜2.0が好ましい。
このため、ΔSP値は、結晶性ポリエステル樹脂の分散径を適切な範囲内に制御する点から、1.3〜2.0が好ましい。
<無機微粒子>
トナー母体粒子の表面には、無機微粒子が付着している。無機微粒子は、シリカ粒子を含み、シリカ粒子は、一次粒子径が20nm超である4つ以上の一次粒子が凝集した凝集粒子を含む。
また、凝集粒子を構成する一次粒子のうち3つ以上の一次粒子が接する外接面が4つあり、4つの外接面により4面体が形成される。
ここで、一次粒子が接する外接面は、必ずしも幾何学的に平面である必要はなく、略平面であれば、曲面であったり、凹凸を含んでいたりしてもよい。
トナー母体粒子の表面には、無機微粒子が付着している。無機微粒子は、シリカ粒子を含み、シリカ粒子は、一次粒子径が20nm超である4つ以上の一次粒子が凝集した凝集粒子を含む。
また、凝集粒子を構成する一次粒子のうち3つ以上の一次粒子が接する外接面が4つあり、4つの外接面により4面体が形成される。
ここで、一次粒子が接する外接面は、必ずしも幾何学的に平面である必要はなく、略平面であれば、曲面であったり、凹凸を含んでいたりしてもよい。
シリカの凝集粒子の形状について、図1を参照して説明する。図1(a)は5つの一次粒子からなる凝集粒子を示す。図1(a)中の直線は、凝集粒子の外接面を規定する。また、図1(a)中の黒点は、凝集粒子と外接面との接点である。図1(a)中の2つの外接面については凝集粒子と3点で接していることが図示されているが、残りの2つの外接面についても凝集粒子と3点で接している。
凝集粒子は、図1(b)に示されるように多数の一次粒子から構成されていてもよい。図1(b)中の直線は、凝集粒子の外接面を規定する。また、図1(b)中の黒点は、凝集粒子と外接面との接点である。図1(b)中の2つの外接面については凝集粒子と5点で接していることが図示されているが、残りの2つの外接面についても凝集粒子と3点以上で接している。
本発明によれば、結着樹脂として非晶性ポリエステル樹脂中に結晶性ポリエステル樹脂が分散された結着樹脂を含むトナー母体粒子の表面に、上記構成を備える凝集粒子を含む外添剤を付着させることで、トナー母体粒子と外添剤の接地点が増えるため両者の付着強度が強くなる。
そのため、外添剤として粒子径の大きなシリカを用いても、トナーと外添剤粒子との付着強度を上げることができる。
その結果、トナー母体粒子からの外添剤粒子の離脱が抑制されるとともに、トナー間、トナーと現像ローラ間のスペーサー効果を維持することが可能となる。
それにより、長期間画像形成を行う場合であっても、焼き付き現象が抑制され、安定した画像を提供することができる。
そのため、外添剤として粒子径の大きなシリカを用いても、トナーと外添剤粒子との付着強度を上げることができる。
その結果、トナー母体粒子からの外添剤粒子の離脱が抑制されるとともに、トナー間、トナーと現像ローラ間のスペーサー効果を維持することが可能となる。
それにより、長期間画像形成を行う場合であっても、焼き付き現象が抑制され、安定した画像を提供することができる。
上記の所定の特徴を備える凝集粒子を含むシリカ粒子の製造方法は特に限定されない。例えば、四塩化ケイ素を酸水素火炎中において燃焼させる火炎加水分解法において、燃焼時の四塩化ケイ素、酸素ガス、水素ガス等の供給量を適宜調整することにより、上記の所定の特徴を備える凝集粒子を含むシリカ粒子を生成させることができる。
シリカ粒子中の一次粒子径が20nm超であるシリカ粒子の数に対する、上記の凝集粒子の存在割合は、5個数%以上が好ましく、10個数%以上がより好ましい。
ここで、一次粒子径が20nm超であるシリカ粒子の数とは、粒子径20nm以上の被凝集体である一次粒子の数と、粒子径20nm以上の一次粒子が凝集した二次粒子の数との合計である。
シリカ粒子が、かかる比率で、上記の所定の特徴を備える凝集粒子を含むことにより、トナーを用いて長時間の画像形成を行う場合の、焼き付き現象や帯電性能劣化を抑制する効果を所望する程度に得やすい。
ここで、一次粒子径が20nm超であるシリカ粒子の数とは、粒子径20nm以上の被凝集体である一次粒子の数と、粒子径20nm以上の一次粒子が凝集した二次粒子の数との合計である。
シリカ粒子が、かかる比率で、上記の所定の特徴を備える凝集粒子を含むことにより、トナーを用いて長時間の画像形成を行う場合の、焼き付き現象や帯電性能劣化を抑制する効果を所望する程度に得やすい。
シリカ粒子の平均一次粒子径は20nm超であり、30〜100nmが好ましく、50〜80nmがより好ましい。シリカ粒子の平均一次粒子径を30〜100nmの範囲内にすると、トナー母体粒子に対するシリカ粒子の付着強度を高くしやすい。特に、トナー母体粒子に対するシリカ粒子の付着強度を60〜90%の範囲内にしやすい。
トナー母体粒子に対するシリカ粒子の付着強度が60〜90%の範囲内であると、上記スペーサー効果とシリカ粒子の離脱を抑制する効果をさらに発揮させやすい。
シリカ粒子の平均一次粒子径が100nm超であるか、シリカ粒子の付着強度が60%未満であると、シリカ粒子の離脱が起こりやすい場合がある。
また、シリカ粒子の平均一次粒子径が30nm未満であるか、シリカ粒子の付着強度が90%超であると、トナーと現像ローラ間のスペーサー効果が所望する程度に得られない場合がある。
トナー母体粒子に対するシリカ粒子の付着強度は、実施例において後述する方法により測定することができる。
シリカ粒子の平均一次粒子径が100nm超であるか、シリカ粒子の付着強度が60%未満であると、シリカ粒子の離脱が起こりやすい場合がある。
また、シリカ粒子の平均一次粒子径が30nm未満であるか、シリカ粒子の付着強度が90%超であると、トナーと現像ローラ間のスペーサー効果が所望する程度に得られない場合がある。
トナー母体粒子に対するシリカ粒子の付着強度は、実施例において後述する方法により測定することができる。
無機微粒子が含んでいてもよいシリカ以外の微粒子としては、酸化チタン微粒子、炭化ケイ素微粒子、酸化アルミニウム微粒子、及びチタン酸バリウム微粒子等が挙げられる。
無機微粒子は、トナー同士の付着防止の観点から、シリコーン樹脂、シランカップリング剤等により表面処理(疎水化処理)されているのが好ましい。
無機微粒子は、シリカ以外の微粒子を、1種単独で含んでいてもよく、2種以上組み合わせて含んでいてもよい。
無機微粒子は、トナー同士の付着防止の観点から、シリコーン樹脂、シランカップリング剤等により表面処理(疎水化処理)されているのが好ましい。
無機微粒子は、シリカ以外の微粒子を、1種単独で含んでいてもよく、2種以上組み合わせて含んでいてもよい。
無機微粒子の添加量は特に限定されないが、トナー母体粒子100質量部に対して0.1〜30質量部が好ましく、0.5〜10質量部がより好ましく、1〜5質量部が特に好ましい。
外添剤の添加量が上記の範囲内であれば、トナーの各種特性を損なうことなくに、高い画像濃度及び画質品位を有する画像を形成することができる。
外添剤の添加量が上記の範囲内であれば、トナーの各種特性を損なうことなくに、高い画像濃度及び画質品位を有する画像を形成することができる。
<離型剤>
トナー母体粒子は、離形剤を含んでいてもよい。離型剤は、トナーを記録媒体に定着させるときに、トナーに離型性を付与するために添加される。トナー母体粒子において離型剤はどのような形態で存在していてもよいが、離形剤は、非晶性ポリエステル樹脂中に分散しているのが好ましい。
トナー母体粒子は、離形剤を含んでいてもよい。離型剤は、トナーを記録媒体に定着させるときに、トナーに離型性を付与するために添加される。トナー母体粒子において離型剤はどのような形態で存在していてもよいが、離形剤は、非晶性ポリエステル樹脂中に分散しているのが好ましい。
離型剤としては、従来からトナー用の離型剤として常用される離型剤を、特に制限なく使用することができる。
離型剤の好適な具体例としては、ポリプロピレンワックス、ポリエチレンワックス及びその誘導体、マイクロクリスタリンワックス、カルナウバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス、合成エステル系ワックス等が使用できる。合成エステル系ワックスとしては、ニッサンエレクトールワックス(日油社製;WEP−2、WEP−3、WEP−4、WEP−5、WEP−6、WEP−7、WEP−8、WEP−9、WEP−10)等が挙げられる。
なかでも、モノエステル系ワックスが好ましい。例えばニッサンエレクトールワックス(日油社製;WEP−2、WEP−3等、中京油脂製、N−252、272等)が好ましい。
離型剤の好適な具体例としては、ポリプロピレンワックス、ポリエチレンワックス及びその誘導体、マイクロクリスタリンワックス、カルナウバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス、合成エステル系ワックス等が使用できる。合成エステル系ワックスとしては、ニッサンエレクトールワックス(日油社製;WEP−2、WEP−3、WEP−4、WEP−5、WEP−6、WEP−7、WEP−8、WEP−9、WEP−10)等が挙げられる。
なかでも、モノエステル系ワックスが好ましい。例えばニッサンエレクトールワックス(日油社製;WEP−2、WEP−3等、中京油脂製、N−252、272等)が好ましい。
モノエステル系ワックスが好ましい理由は、当該ワックスは極性が高く、非晶性ポリエステル樹脂となじみやすく、構造的に安定しているからである。そのため、加熱しても構造的に安定し、熱耐性に優れるという特徴を有する。
一方、ジエステル系ワックスはモノエステル系に比べ、構造的に不安定な状態で存在する。加熱するとエネルギー的に安定状態になろうとするため、ブリードアウト現象が起こり、熱耐性に劣る。
一方、ジエステル系ワックスはモノエステル系に比べ、構造的に不安定な状態で存在する。加熱するとエネルギー的に安定状態になろうとするため、ブリードアウト現象が起こり、熱耐性に劣る。
トナーにおける離型剤の含有量は特に限定されないが、トナー母体粒子中1〜5質量%が好ましい。
<着色剤>
トナーは、通常、着色剤を含む。他方で、トナーは必ずしも着色剤を含んでいなくてもよい。着色剤を含まないトナーとしては、例えば、形成される画像への光沢付与の目的等で使用されるクリアトナーがある。
着色剤としては、トナーに一般に用いられている公知の顔料や染料を使用できる。具体的には、以下の着色剤が使用できる。
トナーは、通常、着色剤を含む。他方で、トナーは必ずしも着色剤を含んでいなくてもよい。着色剤を含まないトナーとしては、例えば、形成される画像への光沢付与の目的等で使用されるクリアトナーがある。
着色剤としては、トナーに一般に用いられている公知の顔料や染料を使用できる。具体的には、以下の着色剤が使用できる。
黒トナー用着色剤としては、カーボンブラックやマグネタイト等が使用できる。
イエロートナー用着色剤としては、C.I.ピグメント・イエロー1、同3、同74、同97、同98等のアセト酢酸アリールアミド系モノアゾ黄色顔料、C.I.ピグメント・イエロー12、同13、同14、同17等のアセト酢酸アリールアミド系ジスアゾ黄色顔料、C.I.ピグメント・イエロー93、同155等の縮合モノアゾ系黄色顔料;C.I.ピグメント・イエロー180、同150、同185等のその他黄色顔料、C.I.ソルベント・イエロー19、同77、同79、C.I.ディスパース・イエロー164等の黄色染料等が使用できる。
マゼンタトナー用着色剤としては、C.I.ピグメント・レッド48、同49:1、同53:1、同57、同57:1、同81、同122、同5、同146、同184、同238、C.I.ピグメント・バイオレット19等の赤色又は紅色顔料;C.I.ソルベント・レッド49、同52、同58、同8等の赤色系染料等が使用できる。
シアントナー用着色剤としては、C.I.ピグメント・ブルー15:3、同15:4等の銅フタロシアニン及びその誘導体の青色系染顔料;C.I.ピグメント・グリーン7、同36(フタロシアニン・グリーン)等の緑色顔料等が使用できる。
トナーにおける着色剤の含有量は特に限定されないが、トナー母体粒子中2〜10質量%が好ましい。
<帯電制御剤>
トナーは、帯電制御剤を含むのが好ましい。例えば、帯電制御剤は、トナー母体粒子において結着樹脂中に含まれるのが好ましい。
帯電制御剤は、トナーに好ましい帯電性を付与するために添加され得る。
帯電制御剤は1種を単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
トナーは、帯電制御剤を含むのが好ましい。例えば、帯電制御剤は、トナー母体粒子において結着樹脂中に含まれるのが好ましい。
帯電制御剤は、トナーに好ましい帯電性を付与するために添加され得る。
帯電制御剤は1種を単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
帯電制御剤としては、正電荷制御用又は負電荷制御用の帯電制御剤を使用できる。
正電荷制御用の帯電制御剤としては、ニグロシン染料及びその誘導体、トリフェニルメタン誘導体、四級アンモニウム塩、四級ホスフォニウム塩、四級ピリジニウム塩、グアニジン塩、ならびにアミジン塩等を挙げることができる。
正電荷制御用の帯電制御剤としては、ニグロシン染料及びその誘導体、トリフェニルメタン誘導体、四級アンモニウム塩、四級ホスフォニウム塩、四級ピリジニウム塩、グアニジン塩、ならびにアミジン塩等を挙げることができる。
負電荷制御用の帯電制御剤としては、クロムアゾ錯体染料、鉄アゾ錯体染料、コバルトアゾ錯体染料、サリチル酸又はその誘導体のクロム・亜鉛・アルミニウム・ホウ素錯体又は塩化合物、ナフトール酸又はその誘導体のクロム・亜鉛・アルミニウム・ホウ素錯体又は塩化合物、ベンジル酸又はその誘導体のクロム・亜鉛・アルミニウム・ホウ素錯体又は塩化合物、長鎖アルキル・カルボン酸塩、長鎖アルキル・スルフォン酸塩等を挙げることができる。
トナーにおける帯電制御剤の含有量は特に限定されないが、トナー母体粒子中0.5〜5質量%が好ましい。
トナーにおける帯電制御剤の含有量は特に限定されないが、トナー母体粒子中0.5〜5質量%が好ましい。
<磁性粉>
トナーは、結着樹脂中に、マグネタイト、ヘマタイトもしくは各種フェライト等の磁性粉を含んでいてもよい。かかる磁性粉を含むトナー粒子からなるトナーは、一成分現像剤又は二成分現像剤のいずれにおいても採用できる。
トナーは、結着樹脂中に、マグネタイト、ヘマタイトもしくは各種フェライト等の磁性粉を含んでいてもよい。かかる磁性粉を含むトナー粒子からなるトナーは、一成分現像剤又は二成分現像剤のいずれにおいても採用できる。
<キャリア>
トナーは、後述するように、キャリアと混合されて二成分現像剤とされてもよい。キャリアは、典型的には、キャリア芯材であるコア粒子と、コア粒子を被覆する樹脂層とからなる。以下、典型的なキャリアについて説明する。
トナーは、後述するように、キャリアと混合されて二成分現像剤とされてもよい。キャリアは、典型的には、キャリア芯材であるコア粒子と、コア粒子を被覆する樹脂層とからなる。以下、典型的なキャリアについて説明する。
(コア粒子)
コア粒子であるキャリア芯材としては、従来からトナーを含む現像剤用のキャリアの調製に用いられているものであれば特に限定されない。キャリア芯材得としては、例えば、鉄、銅、ニッケル、コバルト等の磁性金属や、フェライト、マグネタイト等の磁性金属酸化物等が挙げられる。これらのキャリア芯材であれば、磁気ブラシ現像法に用いる現像剤に好適なキャリアが得られる。
コア粒子であるキャリア芯材としては、従来からトナーを含む現像剤用のキャリアの調製に用いられているものであれば特に限定されない。キャリア芯材得としては、例えば、鉄、銅、ニッケル、コバルト等の磁性金属や、フェライト、マグネタイト等の磁性金属酸化物等が挙げられる。これらのキャリア芯材であれば、磁気ブラシ現像法に用いる現像剤に好適なキャリアが得られる。
かかる材質からなるコア粒子の中でも、フェライト成分を含む粒子が好ましい。フェライトは、飽和磁化が高く、密度の小さいコートキャリアを得ることができるので、現像剤におけるその使用により、感光体へのコートキャリア付着が起こり難く、ソフトな磁気ブラシが形成されてドット再現の高い画像が得られる。
フェライトとしては、例えば、亜鉛系フェライト、ニッケル系フェライト、銅系フェライト、バリウムフェライト、ストロンチウムフェライト、ニッケル−亜鉛系フェライト、マンガン−マグネシウム系フェライト、銅−マグネシウム系フェライト、マンガン−亜鉛系フェライト、マンガン−銅−亜鉛系フェライト、及びマンガン−マグネシウム−ストロンチウム系フェライト等が挙げられる。
フェライトは、公知の方法で作製できる。例えば、Fe2O3やMg(OH)2等のフェライト原料を混合し、この混合粉を加熱炉で加熱して仮焼する。得られた仮焼品を冷却後、振動ミルでほぼ1μm程度の粒子となるように粉砕し、粉砕粉に分散剤と水を加えてスラリーを作製する。このスラリーを湿式ボールミルで湿式粉砕し、得られる懸濁液をスプレードライヤーで造粒乾燥することによって、フェライトの粒子が得られる。
コア粒子の平均粒子径は、25〜100μmが好ましく、25〜90μmがより好ましい。コア粒子の平均粒子径が上記の範囲であれば、感光体に形成された静電潜像にトナーを安定して搬送することができるとともに、長期間にわたって高精細な画像を形成することができる。
コア粒子の平均粒子径が25μm未満では、キャリア付着のコントロールが困難になることある。一方、コア粒子の平均粒子径が100μmを超えると、高精細な画像を形成できないことがある。
コア粒子の平均粒子径が25μm未満では、キャリア付着のコントロールが困難になることある。一方、コア粒子の平均粒子径が100μmを超えると、高精細な画像を形成できないことがある。
(樹脂)
樹脂層を形成する樹脂としては、従来からトナーを含む現像剤用のキャリアの調製に用いられているものであれば特に限定されない。樹脂としては、例えば、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、アクリル変性樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等が挙げられる。
上記の樹脂は、1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
樹脂層を形成する樹脂としては、従来からトナーを含む現像剤用のキャリアの調製に用いられているものであれば特に限定されない。樹脂としては、例えば、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、アクリル変性樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等が挙げられる。
上記の樹脂は、1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
アクリル樹脂としては、例えば、ポリアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチルメタクリレート、ポリ−n−ブチルメタクリレート、ポリグリシジルメタクリレート、ポリ含フッ素アクリレート、スチレン−メタクリレート共重合体、スチレン−ブチルメタクリレート共重合体、及びスチレン−アクリル酸エチル共重合体等が挙げられる。
市販のアクリル樹脂としては、例えば、三菱レイヨン株式会社製の製品名:ダイヤナールSE−5437、積水化学工業株式会社製の製品名:エスレックPSE−0020、三洋化成工業株式会社製の製品名:ハイマーST95、三井化学株式会社製の製品名:FM601等が挙げられる。
他の樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、スチレン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、アセタール樹脂、ポリカーボネート、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、セルロース樹脂、ポリオレフィン、フッ素樹脂、これらの共重合体樹脂、配合樹脂等が挙げられる。これらの中でも帯電能が高い点でアクリル樹脂が好ましい。例えば、シリコーン樹脂(特に架橋型シリコーン樹脂)により形成される樹脂層の耐湿性、離型性等をさらに向上させるために、樹脂層は、二官能性シリコーンオイルを含んでいてもよい。
(磁性微粒子)
樹脂層は、磁性微粒子を含んでいてもよい。磁性微粒子の材質としては、コア粒子の材質であるキャリア芯材と同様の材質を用いることができる。
磁性微粒子は、高抵抗化の目的で、表面酸化処理を施されていてもよい。表面酸化処理としては、例えば、250〜500℃、空気中のような酸化雰囲気での流動酸化が挙げられる。
樹脂層は、磁性微粒子を含んでいてもよい。磁性微粒子の材質としては、コア粒子の材質であるキャリア芯材と同様の材質を用いることができる。
磁性微粒子は、高抵抗化の目的で、表面酸化処理を施されていてもよい。表面酸化処理としては、例えば、250〜500℃、空気中のような酸化雰囲気での流動酸化が挙げられる。
磁性微粒子の平均粒子径は、0.05〜0.8μmが好ましく、0.08〜0.5μmがより好ましい。
磁性微粒子の平均粒子径が上記の範囲であれば、コア粒子の表面に樹脂層を形成する際、磁性微粒子が樹脂層中及びキャリア間で偏在化を安定して抑制しやすい。また、磁性微粒子によって樹脂層の表面に凹凸が形成されにくいので、均一な樹脂層を形成することができる。これらについて、理由は定かではないが、小さな金属酸化微粒子が互いの磁力によって均一に保持されるためではないかと推察される。
磁性微粒子の平均粒子径が上記の範囲であれば、コア粒子の表面に樹脂層を形成する際、磁性微粒子が樹脂層中及びキャリア間で偏在化を安定して抑制しやすい。また、磁性微粒子によって樹脂層の表面に凹凸が形成されにくいので、均一な樹脂層を形成することができる。これらについて、理由は定かではないが、小さな金属酸化微粒子が互いの磁力によって均一に保持されるためではないかと推察される。
原料となる磁性微粒子が適度な平均粒子径を有さない場合には、予め上記の高抵抗化処理の前にサンドミルのような公知の装置を用いて粉砕処理や分級処理に付してもよい。
磁性微粒子の配合量は特に限定されないが、コア粒子1000質量部に対して0.05〜65質量部が好ましく、0.5〜40質量部がより好ましい。
すなわち、樹脂層中の磁性微粒子の配合量は、樹脂100質量部に対して1〜183質量部が好ましく、10〜133質量部がより好ましい。
磁性微粒子の配合量が1質量部未満では、磁性微粒子の効果が充分に得られないことがある。一方、磁性微粒子の配合量が183質量部を超えると、樹脂層を均一に形成できないことがある。
すなわち、樹脂層中の磁性微粒子の配合量は、樹脂100質量部に対して1〜183質量部が好ましく、10〜133質量部がより好ましい。
磁性微粒子の配合量が1質量部未満では、磁性微粒子の効果が充分に得られないことがある。一方、磁性微粒子の配合量が183質量部を超えると、樹脂層を均一に形成できないことがある。
(導電性微粒子)
樹脂層は、導電性微粒子を含むのが好ましい。
樹脂層が導電性微粒子を含有することにより、より安定してキャリアのトナーへの帯電付与能力を向上させることができる。すなわちキャリアをチャージアップさせないことができる。
導電性微粒子としては、当該技術分野で常用される導電性微粒子であれば特に限定されず、例えば、導電性カーボンブラック、導電性酸化チタン及び酸化スズ等の酸化物が挙げられる。
樹脂層は、導電性微粒子を含むのが好ましい。
樹脂層が導電性微粒子を含有することにより、より安定してキャリアのトナーへの帯電付与能力を向上させることができる。すなわちキャリアをチャージアップさせないことができる。
導電性微粒子としては、当該技術分野で常用される導電性微粒子であれば特に限定されず、例えば、導電性カーボンブラック、導電性酸化チタン及び酸化スズ等の酸化物が挙げられる。
カーボンブラックは、少ない添加量で導電性を発現させることができ、ブラックトナーには好適である。一方、樹脂層からのカーボンブラックの脱離が懸念されることから、カラートナーにはアンチモンをドープさせた導電性酸化チタン等が好適である。
導電性微粒子の配合量は特に限定されないが、樹脂100質量部に対して1〜25質量部が好ましく、1〜20質量部がより好ましい。
導電性微粒子の配合量が0.1質量部未満では、効果が得られないことがある。一方、導電性微粒子の配合量が30質量部を超えると、樹脂層を均一にできないことがある。
導電性微粒子の配合量は特に限定されないが、樹脂100質量部に対して1〜25質量部が好ましく、1〜20質量部がより好ましい。
導電性微粒子の配合量が0.1質量部未満では、効果が得られないことがある。一方、導電性微粒子の配合量が30質量部を超えると、樹脂層を均一にできないことがある。
(キャリアの製造)
キャリアは、コア粒子の表面に、上記の樹脂層の構成材料を溶剤中に溶解又は分散させた樹脂液を塗布した後、溶剤を揮発除去して塗布層を形成し、さらに乾燥時又は乾燥後に塗布層を加熱硬化又は単に硬化させることによって製造することができる。
溶剤としては、使用する樹脂を溶解できるものであれば特に限定されず、例えば、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類、高級アルコール類のような有機溶剤が挙げられる。溶剤は1種を単独で又は2種を組み合わせて用いることができる。
キャリアは、コア粒子の表面に、上記の樹脂層の構成材料を溶剤中に溶解又は分散させた樹脂液を塗布した後、溶剤を揮発除去して塗布層を形成し、さらに乾燥時又は乾燥後に塗布層を加熱硬化又は単に硬化させることによって製造することができる。
溶剤としては、使用する樹脂を溶解できるものであれば特に限定されず、例えば、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類、高級アルコール類のような有機溶剤が挙げられる。溶剤は1種を単独で又は2種を組み合わせて用いることができる。
コア粒子の表面に樹脂液を塗布する方法としては、公知の方法が採用できる。例えば、樹脂液中にコア粒子を浸漬させる浸漬法、樹脂液をコア粒子に噴霧するスプレー法、コア粒子を流動エアにより浮遊させた状態で樹脂液を噴霧する流動床法、ニーダーコーター中でコア粒子と樹脂液とを混合し、溶媒を除去するニーダーコーター法等が挙げられる。中でも、コア粒子の露出を最小限に抑えることができるスプレー法が望ましい。
塗布液層の乾燥には、乾燥促進剤を用いてもよい。
乾燥促進剤としては公知のものを使用でき、例えば、ナフチル酸、オクチル酸等の鉛、鉄、コバルト、マンガン、亜鉛塩等の金属石鹸、エタノールアミン等の有機アミン類等が挙げられる。乾燥促進剤は1種を単独で又は2種を組み合わせて用いることができる。その添加量は、溶剤100質量部に対して0.1〜5質量部程度である。
乾燥促進剤としては公知のものを使用でき、例えば、ナフチル酸、オクチル酸等の鉛、鉄、コバルト、マンガン、亜鉛塩等の金属石鹸、エタノールアミン等の有機アミン類等が挙げられる。乾燥促進剤は1種を単独で又は2種を組み合わせて用いることができる。その添加量は、溶剤100質量部に対して0.1〜5質量部程度である。
塗布液層の硬化は、樹脂や溶剤の種類に応じて加熱温度を適宜設定すればよく、例えば、150〜280℃程度の加熱が挙げられる。樹脂として常温硬化型シリコーン樹脂を用いる場合には、加熱を必要としないが、形成される樹脂層の機械的強度を向上させること、硬化時間を短縮すること等を目的として、150〜280℃程度に加熱してもよい。
樹脂液の全固形分濃度は特に限定されないが、コア粒子への塗布作業性等を考慮して、硬化後の樹脂層の膜厚が通常5μm以下、好ましくは0.1〜3μm程度になるように調整すればよい。
このようにして得られるキャリアは、高電気抵抗で且つ球形であることが好ましいが、導電性又は非球形であっても本発明の効果が失われるものではない。
このようにして得られるキャリアは、高電気抵抗で且つ球形であることが好ましいが、導電性又は非球形であっても本発明の効果が失われるものではない。
≪二成分現像剤≫
以上説明したトナーは、以上説明したキャリアと混合され二成分現像剤として使用されてもよい。二成分現像剤の調製に用いることができる混合装置としては、例えばV型混合機(商品名:V−5、株式会社徳寿工作所製)等の粉体混合器が挙げられる。
また、二成分現像剤におけるトナーの質量Wtとキャリアの質量Wcと比率は、例えば、Wt:Wcとして、10:90〜5:95であることが好ましい。
以上説明したトナーは、以上説明したキャリアと混合され二成分現像剤として使用されてもよい。二成分現像剤の調製に用いることができる混合装置としては、例えばV型混合機(商品名:V−5、株式会社徳寿工作所製)等の粉体混合器が挙げられる。
また、二成分現像剤におけるトナーの質量Wtとキャリアの質量Wcと比率は、例えば、Wt:Wcとして、10:90〜5:95であることが好ましい。
≪現像装置、画像形成装置、及び画像形成方法≫
以上説明した本発明のトナーが適用された現像装置を含む画像形成装置の中でも、典型的な画像形成装置について概略構成図を図2に示す。
なお、本発明のトナーが適用された現像装置を含む画像形成装置は、図2に示される画像形成装置には限定されない。
以上説明した本発明のトナーが適用された現像装置を含む画像形成装置の中でも、典型的な画像形成装置について概略構成図を図2に示す。
なお、本発明のトナーが適用された現像装置を含む画像形成装置は、図2に示される画像形成装置には限定されない。
同図において、画像形成装置は、定められた方向に回転する像保持体としての感光体ドラム1を有する。
この感光体ドラム1の周囲には、感光体ドラム1を帯電する帯電装置2と、この感光体ドラム1上に静電潜像3を形成する潜像形成装置としての例えば露光装置4と、感光体ドラム1上に形成された静電潜像3を可視像化する現像装置5と、感光体ドラム1上で可視像化されたトナー像を被転写体である記録紙6に転写する転写装置7と、感光体ドラム1上の残留トナーを清掃するクリーニング装置8とが、順次配設される。
この感光体ドラム1の周囲には、感光体ドラム1を帯電する帯電装置2と、この感光体ドラム1上に静電潜像3を形成する潜像形成装置としての例えば露光装置4と、感光体ドラム1上に形成された静電潜像3を可視像化する現像装置5と、感光体ドラム1上で可視像化されたトナー像を被転写体である記録紙6に転写する転写装置7と、感光体ドラム1上の残留トナーを清掃するクリーニング装置8とが、順次配設される。
画像形成装置において、現像装置5は、図2に示すように、本発明に係るトナーを含む現像剤9が収容される現像ハウジング10を有する。この現像ハウジング10には感光体ドラム1に対向して現像用開口11を開設するとともに、この現像用開口11に面してトナー保持体としての現像ロール12が配設される。
この現像ロール12に定められた現像バイアスを印加することで、感光体ドラム1と現像ロール12とに挟まれる領域の現像領域に現像電界を形成する。
この現像ロール12に定められた現像バイアスを印加することで、感光体ドラム1と現像ロール12とに挟まれる領域の現像領域に現像電界を形成する。
さらに、現像ハウジング10内には現像ロール12と対向して電荷注入部材としての電荷注入ロール13を設けられる。特に、本発明の画像形成装置では、電荷注入ロール13は現像ロール12に本発明に係る電子写真用トナーを含む現像剤9を供給するためのトナー供給ロールをも兼用したものになっている。
次に、以上説明した画像形成装置の作像プロセスについて説明する。作像プロセスが開始されると、まず、感光体ドラム1表面が帯電装置2により帯電され、露光装置4が帯電された感光体ドラム1上に静電潜像3を書き込み、現像装置5が静電潜像3をトナー像として可視像化する。
その後、感光体ドラム1上のトナー像は転写部位へと搬送され、転写装置7が被転写体である記録紙6に感光体ドラム1上のトナー像を静電的に転写する。なお、感光体ドラム1上の残留トナーはクリーニング装置8にて清掃される。この後、不図示の定着装置によって記録紙6上のトナー像が被記録媒体に定着され、画像が得られ、一連の作動プロセスが終了される。
なお、上記例示した画像形成装置は、被転写体である記録紙6に直接転写する構成となっているが、この構成に限定されるものではなく、感光体から中間転写ベルト等にトナー画像を1次転写し、中間転写ベルト等を介してトナー画像を記録紙に2次転写する構成であってもよい。
なお、上記例示した画像形成装置は、被転写体である記録紙6に直接転写する構成となっているが、この構成に限定されるものではなく、感光体から中間転写ベルト等にトナー画像を1次転写し、中間転写ベルト等を介してトナー画像を記録紙に2次転写する構成であってもよい。
以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。
(ガラス転移温度Tgの測定)
示差走査熱量計(セイコー電子工業株式会社製、(現セイコーインスツル株式会社製、型番:DSC220))を用いて、日本工業規格(JIS)K7121−1987に準じて、試料1gを昇温速度10℃/分で加熱してDSC曲線を得た。得られたDSC曲線において、ガラス転移に相当する吸熱ピークの高温側のベースラインを低温側に延長した直線と、ピークの立ち上がり部分から頂点までの曲線に対して勾配が最大になるような点で引いた接線との交点の温度をガラス転移温度(Tg)とした。
示差走査熱量計(セイコー電子工業株式会社製、(現セイコーインスツル株式会社製、型番:DSC220))を用いて、日本工業規格(JIS)K7121−1987に準じて、試料1gを昇温速度10℃/分で加熱してDSC曲線を得た。得られたDSC曲線において、ガラス転移に相当する吸熱ピークの高温側のベースラインを低温側に延長した直線と、ピークの立ち上がり部分から頂点までの曲線に対して勾配が最大になるような点で引いた接線との交点の温度をガラス転移温度(Tg)とした。
(軟化点Tmの測定)
流動特性評価装置(株式会社島津製作所製、フローテスター、型番:CFT−100C)を用いて、試料1gを昇温速度6℃/分で加熱しながら、荷重20kgf/cm2(9.8×105Pa)を与え、ダイ(ノズル口径1mm、長さ1mm)から試料を流出させた。試料の半分量が流出したときの温度を軟化点(Tm)とした。
流動特性評価装置(株式会社島津製作所製、フローテスター、型番:CFT−100C)を用いて、試料1gを昇温速度6℃/分で加熱しながら、荷重20kgf/cm2(9.8×105Pa)を与え、ダイ(ノズル口径1mm、長さ1mm)から試料を流出させた。試料の半分量が流出したときの温度を軟化点(Tm)とした。
(SP値の測定)
SP値は、スー、クラーク(SUH,CLARKE)の方法(スー、クラーク(K.W.Suh,D.H.Clarke)著、「Cohesive Energy Densities of Polymers from Turbidimetric Titrations」、Journal of Polymer Science、A−1、vol.5、1967年、p.1671−1681)に従って、次のようにして測定した。
測定する離型剤0.5gを容量100mLのビーカーに秤量した。溶媒(ジオキサン及びアセトンの混合溶液)10mLをホールピペットにて、ビーカーに加えた後、マグネチックスターラーにより試料を撹拌して、溶解させた。得られた溶液に、疎水性溶媒(n−ヘキサン及びイオン交換水の混合溶液)を、50mLビュレットを用いて滴下し、測定温度20℃で、濁りが生じた点を滴下量とした。
測定値から、離型剤のSP値δを、下記式(3)によって求めた。
δ=(Vl/2δl+Vh/2δh)/(Vl/2+Vh/2) (3)
式(3)中、Vlは、低SP溶媒(疎水性溶媒)混合系における溶媒の分子容(mL/mol)であり、Vhは、高SP溶媒(良溶媒)混合系における溶媒の分子容(mL/mol)であり、δlは、低SP溶媒(疎水性溶媒)混合系における溶媒のSP値であり、δhは、高SP溶媒(良溶媒)混合系における溶媒のSP値である。
SP値は、スー、クラーク(SUH,CLARKE)の方法(スー、クラーク(K.W.Suh,D.H.Clarke)著、「Cohesive Energy Densities of Polymers from Turbidimetric Titrations」、Journal of Polymer Science、A−1、vol.5、1967年、p.1671−1681)に従って、次のようにして測定した。
測定する離型剤0.5gを容量100mLのビーカーに秤量した。溶媒(ジオキサン及びアセトンの混合溶液)10mLをホールピペットにて、ビーカーに加えた後、マグネチックスターラーにより試料を撹拌して、溶解させた。得られた溶液に、疎水性溶媒(n−ヘキサン及びイオン交換水の混合溶液)を、50mLビュレットを用いて滴下し、測定温度20℃で、濁りが生じた点を滴下量とした。
測定値から、離型剤のSP値δを、下記式(3)によって求めた。
δ=(Vl/2δl+Vh/2δh)/(Vl/2+Vh/2) (3)
式(3)中、Vlは、低SP溶媒(疎水性溶媒)混合系における溶媒の分子容(mL/mol)であり、Vhは、高SP溶媒(良溶媒)混合系における溶媒の分子容(mL/mol)であり、δlは、低SP溶媒(疎水性溶媒)混合系における溶媒のSP値であり、δhは、高SP溶媒(良溶媒)混合系における溶媒のSP値である。
(トナー母体粒子の体積平均粒子径の測定)
電解液(ベックマン・コールター株式会社製、商品名:ISOTON−II)50mLに、試料20mg及びアルキルエーテル硫酸エステルナトリウム1mLを加え、超音波分散器(アズワン株式会社製、卓上型2周波超音波洗浄器、型式:VS−D100)を用いて周波数20kHzで3分間分散処理して測定用試料(分散液)を得た。得られた測定用試料の体積粒度分布を、粒度分布測定装置(ベックマン・コールター株式会社製、型式:Multisizer3)を用いて、アパーチャ径:100μm、測定粒子数:50000カウントの条件下で測定した。試料粒子の体積粒度分布から体積平均粒子径を求めた。
電解液(ベックマン・コールター株式会社製、商品名:ISOTON−II)50mLに、試料20mg及びアルキルエーテル硫酸エステルナトリウム1mLを加え、超音波分散器(アズワン株式会社製、卓上型2周波超音波洗浄器、型式:VS−D100)を用いて周波数20kHzで3分間分散処理して測定用試料(分散液)を得た。得られた測定用試料の体積粒度分布を、粒度分布測定装置(ベックマン・コールター株式会社製、型式:Multisizer3)を用いて、アパーチャ径:100μm、測定粒子数:50000カウントの条件下で測定した。試料粒子の体積粒度分布から体積平均粒子径を求めた。
(シリカ粒子の平均一次粒子径)
シリカ粒子の平均一次粒子径を以下の方法により求めた。まず、トナーを走査型電子顕微鏡(SEM)(株式会社日立ハイテクノロジーズ製、型式:S−4800)を用いて粒子を撮影し、得られた画像から任意にトナー表面のシリカ粒子100個の粒子径(長径)を測定した。次いで、100個の粒子径の平均値を算出し、これを平均一次粒子径とした。
シリカ粒子の平均一次粒子径を以下の方法により求めた。まず、トナーを走査型電子顕微鏡(SEM)(株式会社日立ハイテクノロジーズ製、型式:S−4800)を用いて粒子を撮影し、得られた画像から任意にトナー表面のシリカ粒子100個の粒子径(長径)を測定した。次いで、100個の粒子径の平均値を算出し、これを平均一次粒子径とした。
(トナー母体粒子に対するシリカ粒子の付着強度測定)
「付着強度」を下記式のように定義した。
付着強度=(処理後の蛍光X線強度)/(処理前の蛍光X線強度)×100[wt%]
なお、上記式中の処理とは以下に記載の超音波処理である。
トナー2.0gを100mLビーカーに秤量し、0.2wt%トリトン水溶液40mLを加える。スターラーで1分間撹拌し、トナーを濡らした後、超音波式ホモジナイザーを用いて、出力40μA、4分間の条件で外添剤を離脱させる。その後3時間静置しトナーと外添剤を分離した後、上澄み液を取り除き、沈殿物に純水を50mL加えてスターラーで5分撹拌し、口径1μmのメンブレンフィルターを用いて吸引濾過する。シリカゲル入りのデシケータで真空乾燥を24時間行い、得られたサンプルを処理後のサンプルとする。
また、上記蛍光X線強度の測定は以下に記載する方法で行う。
蛍光X線分析装置(商品名:ZSX・PrimusII、株式会社リガク製)において、X線源のターゲット:Rh、X線源への印加電圧:40kV、電流値:50mAとし、光学系の分光結晶にはLiF(対象:Si)又はペンタエリスリトール(PET、対象:Fe)を用いた。また検出器にはシンチレーションカウンタとフォトカウンタとを用い、さらに分光器の走査はスキップスキャン法を用い、PHA範囲を100〜300に設定し、1ステップあたり0.05度の角度に設定して特性X線強度の測定を行った。トナーサンプルは1gをペレット化し測定サンプルとした。
「付着強度」を下記式のように定義した。
付着強度=(処理後の蛍光X線強度)/(処理前の蛍光X線強度)×100[wt%]
なお、上記式中の処理とは以下に記載の超音波処理である。
トナー2.0gを100mLビーカーに秤量し、0.2wt%トリトン水溶液40mLを加える。スターラーで1分間撹拌し、トナーを濡らした後、超音波式ホモジナイザーを用いて、出力40μA、4分間の条件で外添剤を離脱させる。その後3時間静置しトナーと外添剤を分離した後、上澄み液を取り除き、沈殿物に純水を50mL加えてスターラーで5分撹拌し、口径1μmのメンブレンフィルターを用いて吸引濾過する。シリカゲル入りのデシケータで真空乾燥を24時間行い、得られたサンプルを処理後のサンプルとする。
また、上記蛍光X線強度の測定は以下に記載する方法で行う。
蛍光X線分析装置(商品名:ZSX・PrimusII、株式会社リガク製)において、X線源のターゲット:Rh、X線源への印加電圧:40kV、電流値:50mAとし、光学系の分光結晶にはLiF(対象:Si)又はペンタエリスリトール(PET、対象:Fe)を用いた。また検出器にはシンチレーションカウンタとフォトカウンタとを用い、さらに分光器の走査はスキップスキャン法を用い、PHA範囲を100〜300に設定し、1ステップあたり0.05度の角度に設定して特性X線強度の測定を行った。トナーサンプルは1gをペレット化し測定サンプルとした。
(結晶性ポリエステル樹脂分散径の決定)
作成したトナーをエポキシ樹脂に包埋し、ウルトラミクロトーム(Reichert社製、商品名:ウルトラカットN)で面出しを行い、試料を作成した。得られた試料を、走査透過電子顕微鏡(株式会社日立ハイテクノロジーズ製、型式:S−4800)で結晶性ポリエステル樹脂の分散径を観察した。この電子顕微鏡写真データから無作為に200〜300個の離型剤粒子を抽出し、画像解析ソフト(商品名:A像くん、旭化成エンジニアリング株式会社製)で画像解析し円相当径を求めた。得られた円相当径の平均値を、非晶性ポリエステル樹脂中で結晶性ポリエステル樹脂の分散径とした。
作成したトナーをエポキシ樹脂に包埋し、ウルトラミクロトーム(Reichert社製、商品名:ウルトラカットN)で面出しを行い、試料を作成した。得られた試料を、走査透過電子顕微鏡(株式会社日立ハイテクノロジーズ製、型式:S−4800)で結晶性ポリエステル樹脂の分散径を観察した。この電子顕微鏡写真データから無作為に200〜300個の離型剤粒子を抽出し、画像解析ソフト(商品名:A像くん、旭化成エンジニアリング株式会社製)で画像解析し円相当径を求めた。得られた円相当径の平均値を、非晶性ポリエステル樹脂中で結晶性ポリエステル樹脂の分散径とした。
(シリカ粒子中の所定の特徴を備える凝集粒子の存在割合)
走査型電子顕微鏡(SEM)(株式会社日立ハイテクノロジーズ製、型式:S−4800)を用いてトナー粒子を撮影し、得られた画像から任意にトナー粒子表面のシリカ粒子100個の状態を観察し、本願明細書内で前述した所定の特徴を備える凝集粒子の数の割合を算出し、これをシリカ粒子中の凝集粒子の存在割合とする。その際に、1次粒子径が20nm以下のシリカ粒子は計算に入れない。
走査型電子顕微鏡(SEM)(株式会社日立ハイテクノロジーズ製、型式:S−4800)を用いてトナー粒子を撮影し、得られた画像から任意にトナー粒子表面のシリカ粒子100個の状態を観察し、本願明細書内で前述した所定の特徴を備える凝集粒子の数の割合を算出し、これをシリカ粒子中の凝集粒子の存在割合とする。その際に、1次粒子径が20nm以下のシリカ粒子は計算に入れない。
[トナー母体粒子の作製]
[非晶性ポリエステル樹脂Aの調製]
反応槽中に、テレフタル酸440g(2.7モル)、イソフタル酸235g(1.4モル)、アジピン酸7g(0.05モル)、エチレングリコール554g(8.9モル)、重合触媒としてテトラブトキシチタネート0.5gを入れ、210℃で窒素気流下に生成する水とエチレングリコールを留去しながら5時間反応させた後、5〜20mmHgの減圧下に1時間反応させた。次いで、無水トリメリット酸103g(0.54モル)を加え、常圧下で1時間反応させた後、20〜40mmHgの減圧下で反応させ、所定の軟化点で樹脂を取出した。回収されたエチレングリコールは219g(3.5モル)であった。得られた樹脂を室温まで冷却した後、粉砕により粒子化した。これを非晶性ポリエステル樹脂Aとした。非晶性ポリエステル樹脂Aは、Tgが62℃、Tmが115℃、SP値が11.0、酸価が37mgKOH/g、水酸基価が50mgKOH/gであった。
[非晶性ポリエステル樹脂Aの調製]
反応槽中に、テレフタル酸440g(2.7モル)、イソフタル酸235g(1.4モル)、アジピン酸7g(0.05モル)、エチレングリコール554g(8.9モル)、重合触媒としてテトラブトキシチタネート0.5gを入れ、210℃で窒素気流下に生成する水とエチレングリコールを留去しながら5時間反応させた後、5〜20mmHgの減圧下に1時間反応させた。次いで、無水トリメリット酸103g(0.54モル)を加え、常圧下で1時間反応させた後、20〜40mmHgの減圧下で反応させ、所定の軟化点で樹脂を取出した。回収されたエチレングリコールは219g(3.5モル)であった。得られた樹脂を室温まで冷却した後、粉砕により粒子化した。これを非晶性ポリエステル樹脂Aとした。非晶性ポリエステル樹脂Aは、Tgが62℃、Tmが115℃、SP値が11.0、酸価が37mgKOH/g、水酸基価が50mgKOH/gであった。
[結晶性ポリエステル樹脂C1の調製]
反応槽中に、1,6−ヘキサンジオール132g(1.12モル)、1、10−デカンジカルボン酸230g(1.0モル)、及び重合触媒としてテトラブトキシチタネート3gを入れ、210℃で常圧下に生成する水を留去しながら5時間反応させた。次いで、5〜20mmHgの減圧下で反応を継続し、酸価が2mgKOH/g以下になったところで樹脂を取出した。得られた樹脂を室温まで冷却した後、粉砕により粒子化した。これを結晶性ポリエステル樹脂C1とした。結晶性ポリエステル樹脂C1は、Tmpが80℃、Tmが88℃(Tm/Tmp=1.1)、SP値が9.5であった。
反応槽中に、1,6−ヘキサンジオール132g(1.12モル)、1、10−デカンジカルボン酸230g(1.0モル)、及び重合触媒としてテトラブトキシチタネート3gを入れ、210℃で常圧下に生成する水を留去しながら5時間反応させた。次いで、5〜20mmHgの減圧下で反応を継続し、酸価が2mgKOH/g以下になったところで樹脂を取出した。得られた樹脂を室温まで冷却した後、粉砕により粒子化した。これを結晶性ポリエステル樹脂C1とした。結晶性ポリエステル樹脂C1は、Tmpが80℃、Tmが88℃(Tm/Tmp=1.1)、SP値が9.5であった。
[結晶性ポリエステル樹脂C2の調製]
反応槽中に、1,6−ヘキサンジオール132g(1.12モル)、1、18−オクタデカンジカルボン酸343g(1.0モル)、及び重合触媒としてテトラブトキシチタネート3gを入れ、210℃で常圧下に生成する水を留去しながら5時間反応させた。次いで、5〜20mmHgの減圧下で反応を継続し、酸価が2mgKOH/g以下になったところで樹脂を取出した。得られた樹脂を室温まで冷却した後、粉砕により粒子化した。これを結晶性ポリエステル樹脂C2とした。結晶性ポリエステル樹脂C2は、Tmpが75℃、Tmが90℃(Tm/Tmp=1.2)、SP値が9.0であった。
反応槽中に、1,6−ヘキサンジオール132g(1.12モル)、1、18−オクタデカンジカルボン酸343g(1.0モル)、及び重合触媒としてテトラブトキシチタネート3gを入れ、210℃で常圧下に生成する水を留去しながら5時間反応させた。次いで、5〜20mmHgの減圧下で反応を継続し、酸価が2mgKOH/g以下になったところで樹脂を取出した。得られた樹脂を室温まで冷却した後、粉砕により粒子化した。これを結晶性ポリエステル樹脂C2とした。結晶性ポリエステル樹脂C2は、Tmpが75℃、Tmが90℃(Tm/Tmp=1.2)、SP値が9.0であった。
[結晶性ポリエステル樹脂C3の調製]
反応槽中に、1,6−ヘキサンジオール121g(1.03モル)、1、18−オクタデカンジカルボン酸343g(1.0モル)、及び重合触媒としてテトラブトキシチタネート3gを入れ、210℃で常圧下に生成する水を留去しながら5時間反応させた。次いで、5〜20mmHgの減圧下で反応を継続し、酸価が2mgKOH/g以下になったところで樹脂を取出した。得られた樹脂を室温まで冷却した後、粉砕により粒子化した。これを結晶性ポリエステル樹脂C3とした。結晶性ポリエステル樹脂C3は、Tmpが73℃、Tmが95℃(Tm/Tmp=1.3)、SP値が9.7であった。
反応槽中に、1,6−ヘキサンジオール121g(1.03モル)、1、18−オクタデカンジカルボン酸343g(1.0モル)、及び重合触媒としてテトラブトキシチタネート3gを入れ、210℃で常圧下に生成する水を留去しながら5時間反応させた。次いで、5〜20mmHgの減圧下で反応を継続し、酸価が2mgKOH/g以下になったところで樹脂を取出した。得られた樹脂を室温まで冷却した後、粉砕により粒子化した。これを結晶性ポリエステル樹脂C3とした。結晶性ポリエステル樹脂C3は、Tmpが73℃、Tmが95℃(Tm/Tmp=1.3)、SP値が9.7であった。
[トナー母体粒子T1の調整]
トナー母体粒子T1の組成を以下に記す。
結着樹脂:非晶質ポリエステル樹脂A 79質量%
着色剤:着色剤(C.I.Pigment Blue 15:3、DIC製) 7質量%
離型剤:離型剤(日油株式会社製、商品名:WEP3) 5質量%
帯電制御剤:サリチル酸系化合物(オリエント化学工業株式会社、商品名:ボントロE84) 1質量%
結晶性ポリエステル樹脂:結晶性ポリエステル樹脂C1 10質量%
トナー母体粒子T1の組成を以下に記す。
結着樹脂:非晶質ポリエステル樹脂A 79質量%
着色剤:着色剤(C.I.Pigment Blue 15:3、DIC製) 7質量%
離型剤:離型剤(日油株式会社製、商品名:WEP3) 5質量%
帯電制御剤:サリチル酸系化合物(オリエント化学工業株式会社、商品名:ボントロE84) 1質量%
結晶性ポリエステル樹脂:結晶性ポリエステル樹脂C1 10質量%
ヘンシェルミキサ(三井鉱山株式会社(現日本コークス工業株式会社)製、型式:FM20C)を用いて、上記材料を5分間、前混合した後、オープンロール型連続混練機(商品名:MOS320−1800、三井鉱山株式会社製)を用いて溶融混練した。オープンロールの設定条件は、加熱ロールの供給側温度が130℃、排出側温度が100℃、冷却ロールの供給側温度が40℃、排出側温度が25℃であった。加熱ロール及び冷却ロールとしては、ともに直径が320mm、有効長が1550mmであるロールを用い、供給側及び排出側におけるロール間ギャップをいずれも0.3mmとした。加熱ロールの回転数を75rpm、冷却ロールの回転数を65rpmとし、トナー原料の供給量を5.0kg/hとした。
得られた溶融混練物を、冷却ベルトで冷却させた後、φ2mmのスクリーンを有するスピードミルを用いて粗粉砕した。次いで、ジェット式粉砕機(日本ニューマチック工業株式会社製、型式:IDS−2)を用いて、粗粉砕物を微粉砕した。さらに、エルボージェット分級機(日鉄鉱業株式会社製、型式:EJ−LABO)を用いて微粉砕物を分級して、体積平均粒子径6.7μmのトナー母体粒子粒子T1を得た。結晶性ポリエステル樹脂C1の分散径は、200nmであった。
[トナー母体粒子T2の調整]
結晶性ポリエステル樹脂を結晶性ポリエステル樹脂C2に変更したこと以外はトナー母体粒子T1と同様にして、体積平均粒子径6.7μmのトナー母体粒子T2粒子を得た。結晶性ポリエステル樹脂C2の分散径は、500nmであった。
結晶性ポリエステル樹脂を結晶性ポリエステル樹脂C2に変更したこと以外はトナー母体粒子T1と同様にして、体積平均粒子径6.7μmのトナー母体粒子T2粒子を得た。結晶性ポリエステル樹脂C2の分散径は、500nmであった。
[トナー母体粒子T3の調整]
結晶性ポリエステル樹脂を結晶性ポリエステル樹脂C3に変更したこと以外はトナー母体粒子T1と同様にして、体積平均粒子径6.7μmのトナー母体粒子T3を得た。結晶性ポリエステル樹脂C3の分散径は、100nmであった。
結晶性ポリエステル樹脂を結晶性ポリエステル樹脂C3に変更したこと以外はトナー母体粒子T1と同様にして、体積平均粒子径6.7μmのトナー母体粒子T3を得た。結晶性ポリエステル樹脂C3の分散径は、100nmであった。
[外添トナー、及び二成分現像剤の作製]
[シリカ粒子S1の調製]
四塩化ケイ素を酸水素火炎中において燃焼すること(火炎加水分解法)により乾式で製造されたシリカに対し疎水化処理(HMDS処理)を行い、疎水性シリカを得た。平均一次粒子径は80nmであり、シリカ粒子中の前述の所定の特徴を備える凝集粒子の割合は10個数%であった。
[シリカ粒子S1の調製]
四塩化ケイ素を酸水素火炎中において燃焼すること(火炎加水分解法)により乾式で製造されたシリカに対し疎水化処理(HMDS処理)を行い、疎水性シリカを得た。平均一次粒子径は80nmであり、シリカ粒子中の前述の所定の特徴を備える凝集粒子の割合は10個数%であった。
[シリカ粒子S2の調製]
シリカ粒子S1の製造方法に対し、四塩化ケイ素供給量を増加させ、燃焼時のシリカ濃度を上げて乾式で製造されたシリカに対し、疎水化処理(HMDS処理)を行い、疎水性シリカを得た。平均一次粒子径は100nmであり、シリカ粒子中の前述の所定の特徴を備える凝集粒子の割合は10個数%であった。
シリカ粒子S1の製造方法に対し、四塩化ケイ素供給量を増加させ、燃焼時のシリカ濃度を上げて乾式で製造されたシリカに対し、疎水化処理(HMDS処理)を行い、疎水性シリカを得た。平均一次粒子径は100nmであり、シリカ粒子中の前述の所定の特徴を備える凝集粒子の割合は10個数%であった。
[シリカ粒子S3の調製]
シリカ粒子S1の製造方法に対し、四塩化ケイ素供給量を減少させ、燃焼時のシリカ濃度を下げて乾式で製造されたシリカに対し、疎水化処理(HMDS処理)を行い、疎水性シリカを得た。平均一次粒子径は30nmであり、シリカ粒子中の前述の所定の特徴を備える凝集粒子の割合は10個数%であった。
シリカ粒子S1の製造方法に対し、四塩化ケイ素供給量を減少させ、燃焼時のシリカ濃度を下げて乾式で製造されたシリカに対し、疎水化処理(HMDS処理)を行い、疎水性シリカを得た。平均一次粒子径は30nmであり、シリカ粒子中の前述の所定の特徴を備える凝集粒子の割合は10個数%であった。
[シリカ粒子S4の調製]
シリカ粒子S1の製造方法に対し、燃焼時の酸素ガス、水素ガス供給量を減少させて乾式で製造されたシリカに対し、疎水化処理(HMDS処理)を行い、疎水性シリカを得た。平均一次粒子径は80nmであり、シリカ粒子中の前述の所定の特徴を備える凝集粒子の割合は5個数%であった。
シリカ粒子S1の製造方法に対し、燃焼時の酸素ガス、水素ガス供給量を減少させて乾式で製造されたシリカに対し、疎水化処理(HMDS処理)を行い、疎水性シリカを得た。平均一次粒子径は80nmであり、シリカ粒子中の前述の所定の特徴を備える凝集粒子の割合は5個数%であった。
[シリカ粒子S5の調製]
ゾルゲル法により湿式で得られたシリカゾルに対し疎水化処理(HMDS処理)を行い、疎水性シリカを得た。平均一次粒子径は100nmであり、シリカ粒子中に前述の所定の特徴を備える凝集粒子は存在しなかった。
ゾルゲル法により湿式で得られたシリカゾルに対し疎水化処理(HMDS処理)を行い、疎水性シリカを得た。平均一次粒子径は100nmであり、シリカ粒子中に前述の所定の特徴を備える凝集粒子は存在しなかった。
[シリカ粒子S6の調製]
金属シリコンを火炎中に噴射して燃焼すること(溶射法)により乾式で製造されたシリカに対し、疎水化処理(HMDS処理)を行い疎水化シリカを得た。平均一次粒子径は80nm、シリカ粒子中に前述の所定の特徴を備える凝集粒子は存在しなかった。
金属シリコンを火炎中に噴射して燃焼すること(溶射法)により乾式で製造されたシリカに対し、疎水化処理(HMDS処理)を行い疎水化シリカを得た。平均一次粒子径は80nm、シリカ粒子中に前述の所定の特徴を備える凝集粒子は存在しなかった。
[シリカ粒子S7の調製]
日本アエロジル(株)製「AEROSIL 50」に対し、疎水化処理(HMDS処理)を行い、疎水化シリカを得た。平均一次粒子径は40nm、シリカ粒子中に前述の所定の特徴を備える凝集粒子は存在しなかった。
日本アエロジル(株)製「AEROSIL 50」に対し、疎水化処理(HMDS処理)を行い、疎水化シリカを得た。平均一次粒子径は40nm、シリカ粒子中に前述の所定の特徴を備える凝集粒子は存在しなかった。
(実施例1)
トナー母体粒子T1を100質量部に、市販のシリカ微粒子(商品名:R976、アエロジル社製、平均一次粒子径7nm)を1.0質量部加えて、撹拌羽根の先端速度を40m/秒に設定した気流混合機(三井鉱山社製、ヘンシェルミキサ)で2分間撹拌した。その後、シリカ微粒子S1を1.0質量部加えて、先端速度を40m/秒に設定して2分間追加で撹拌することによって外添トナーを得た。さらに得られた外添トナーと、体積平均粒子径40μmのフェライトコアキャリアとを、二成分現像剤全量に対する外添トナーの濃度が7質量%になるように調整して混合し、トナー濃度7質量%の二成分現像剤を得た。
トナー母体粒子T1を100質量部に、市販のシリカ微粒子(商品名:R976、アエロジル社製、平均一次粒子径7nm)を1.0質量部加えて、撹拌羽根の先端速度を40m/秒に設定した気流混合機(三井鉱山社製、ヘンシェルミキサ)で2分間撹拌した。その後、シリカ微粒子S1を1.0質量部加えて、先端速度を40m/秒に設定して2分間追加で撹拌することによって外添トナーを得た。さらに得られた外添トナーと、体積平均粒子径40μmのフェライトコアキャリアとを、二成分現像剤全量に対する外添トナーの濃度が7質量%になるように調整して混合し、トナー濃度7質量%の二成分現像剤を得た。
(実施例2〜8、比較例1〜5)
表3に示したトナー母体粒子とシリカ粒子とを組み合わせて用いたこと以外は、実施例1と同様にして、外添トナー及び二成分現像剤を得た。
表3に示したトナー母体粒子とシリカ粒子とを組み合わせて用いたこと以外は、実施例1と同様にして、外添トナー及び二成分現像剤を得た。
上記の通り得られた、各実施例及び比較例のトナー、又はトナーを含む二成分現像剤を用いて、以下の方法に従って、焼き付き現像、帯電安定性、及び耐熱保存性を評価した。
[評価方法]
(焼き付き現象の評価方法)
作製した上記二成分現像剤及びトナーを、カラー複合機(商品名:MX−2640、シャープ株式会社製)の現像装置及びトナーカートリッジにそれぞれ充填し、現像ローラの軸方向における中央部と両端部の3点の位置に、一辺が1cmの正方形のベタ画像(ID=1.45〜1.50)が形成されるように、30℃湿度80%の環境で50000枚の連続プリントテストを行った。
焼き付き現象の評価基準は以下の通りである。
○:良好。初期画像から50000枚目画像において濃度低下がなく、且つ、現像ローラ表面にトナーの融着がない。
△:可。初期画像から50000枚目画像において濃度低下はないが、現像ローラ表面にトナーの融着がある。
×:不良。初期画像から50000枚目画像において濃度低下があり、現像ローラ表面にトナーの融着がある。
(焼き付き現象の評価方法)
作製した上記二成分現像剤及びトナーを、カラー複合機(商品名:MX−2640、シャープ株式会社製)の現像装置及びトナーカートリッジにそれぞれ充填し、現像ローラの軸方向における中央部と両端部の3点の位置に、一辺が1cmの正方形のベタ画像(ID=1.45〜1.50)が形成されるように、30℃湿度80%の環境で50000枚の連続プリントテストを行った。
焼き付き現象の評価基準は以下の通りである。
○:良好。初期画像から50000枚目画像において濃度低下がなく、且つ、現像ローラ表面にトナーの融着がない。
△:可。初期画像から50000枚目画像において濃度低下はないが、現像ローラ表面にトナーの融着がある。
×:不良。初期画像から50000枚目画像において濃度低下があり、現像ローラ表面にトナーの融着がある。
(帯電安定性の評価方法)
作製した上記二成分現像剤及びトナーを、カラー複合機(商品名:MX−2640、シャープ株式会社製)の現像装置及びトナーカートリッジにそれぞれ充填し、現像ローラの軸方向における中央部と両端部の3点の位置に、一辺が1cmの正方形のベタ画像(ID=1.45〜1.50)が形成されるように、25℃湿度50%の環境で50000枚の連続プリントテストを行った。その前後において吸引式帯電量測定装置(トレック株式会社製、型式:Model210HS)を用いて、二成分現像剤の帯電量(μC/g)を測定し、それらの差の絶対値から、次の基準で帯電量を評価した。
○:良好(帯電量の差が5μC/g以下)
△:可 (帯電量の差が5μC/gを超えて10μC/g以下)
×:不良(帯電量の差が10μC/gを超える)
作製した上記二成分現像剤及びトナーを、カラー複合機(商品名:MX−2640、シャープ株式会社製)の現像装置及びトナーカートリッジにそれぞれ充填し、現像ローラの軸方向における中央部と両端部の3点の位置に、一辺が1cmの正方形のベタ画像(ID=1.45〜1.50)が形成されるように、25℃湿度50%の環境で50000枚の連続プリントテストを行った。その前後において吸引式帯電量測定装置(トレック株式会社製、型式:Model210HS)を用いて、二成分現像剤の帯電量(μC/g)を測定し、それらの差の絶対値から、次の基準で帯電量を評価した。
○:良好(帯電量の差が5μC/g以下)
△:可 (帯電量の差が5μC/gを超えて10μC/g以下)
×:不良(帯電量の差が10μC/gを超える)
(耐熱保存性の評価方法)
高温保存後の凝集物の有無によって耐熱保存安定性を評価した。外添トナー20gをポリ容器に密閉し、50℃で72時間放置した後、トナーを取り出して230メッシュのふるいに掛けた。ふるい上に残存するトナーの質量を測定し、この質量のトナー全質量に対する割合である残存量を求め、下記の評価基準で評価した。残存量の数値が低いほど、トナーがブロッキングを起こしておらずトナー母体粒子が被覆層で充分に被覆されていることを示す。
評価基準は以下の通りである。
○:良好(凝集なし。残存量が0.5%未満である)
△:可 (凝集微量。残存量が0.5%以上5%未満である)
×:不良 (凝集多量。残存量が10%以上である)
高温保存後の凝集物の有無によって耐熱保存安定性を評価した。外添トナー20gをポリ容器に密閉し、50℃で72時間放置した後、トナーを取り出して230メッシュのふるいに掛けた。ふるい上に残存するトナーの質量を測定し、この質量のトナー全質量に対する割合である残存量を求め、下記の評価基準で評価した。残存量の数値が低いほど、トナーがブロッキングを起こしておらずトナー母体粒子が被覆層で充分に被覆されていることを示す。
評価基準は以下の通りである。
○:良好(凝集なし。残存量が0.5%未満である)
△:可 (凝集微量。残存量が0.5%以上5%未満である)
×:不良 (凝集多量。残存量が10%以上である)
(総合判定)
上記の評価結果に基づいて、次の基準で総合評価を行った。
◎:良好:すべての評価項目について○
○:可 :1つの評価項目にでも△がある
×:不可:1つの評価項目にでも×がある
上記の評価結果に基づいて、次の基準で総合評価を行った。
◎:良好:すべての評価項目について○
○:可 :1つの評価項目にでも△がある
×:不可:1つの評価項目にでも×がある
表3に、トナー母体粒子の種類と、非晶性ポリエステル樹脂中での結晶性ポリエステル樹脂の分散径(nm)とを記す。
また、表3に、シリカについて、種類、平均一次粒子径(nm)、トナー母体粒子への付着強度(%)、及び前述の所定の特徴備える凝集粒子の存在割有(個数%)を記す。
さらに、表3に、トナーと、2成分現像剤とについての評価結果を記す。
また、表3に、シリカについて、種類、平均一次粒子径(nm)、トナー母体粒子への付着強度(%)、及び前述の所定の特徴備える凝集粒子の存在割有(個数%)を記す。
さらに、表3に、トナーと、2成分現像剤とについての評価結果を記す。
表3から、トナー母体粒子に含まれる結着樹脂において結晶性ポリエステル樹脂が、非晶性ポリエステル樹脂中に分散されており、トナー母体粒子に、一次粒子径が20nm超である4つ以上の一次粒子が凝集した凝集粒子を含むシリカ粒子が外添されており、当該凝集粒子において、凝集粒子を構成する一次粒子のうち3つ以上の一次粒子が接する外接面が4つあり、4つの外接面により4面体が形成される、実施例のトナーを用いる場合、長時間継続して画像形成を行う場合の、焼き付き現象や帯電性能劣化を抑制できることが分かる。
さらに、上記の実施例のトナーは、耐熱保存性にも優れる。
さらに、上記の実施例のトナーは、耐熱保存性にも優れる。
他方、前述の所定の特徴を備える凝集粒子を含まないシリカ粒子が外添された比較例のトナーを用いる場合、長時間継続して画像形成を行う場合に、焼き付き現象と帯電性能劣化との双方を抑制することができなかった。
1 感光体ドラム、
2 帯電装置
3 静電潜像
4 露光装置
5 現像装置
6 記録紙
7 転写装置
8 クリーニング装置
9 現像剤
10 現像ハウジング
11 現像開口
12 現像ロール
13 電荷注入ロール
2 帯電装置
3 静電潜像
4 露光装置
5 現像装置
6 記録紙
7 転写装置
8 クリーニング装置
9 現像剤
10 現像ハウジング
11 現像開口
12 現像ロール
13 電荷注入ロール
Claims (8)
- 少なくとも結着樹脂を含むトナー母体粒子と、前記トナー母体粒子の表面に付着する無機微粒子とを含有するトナーであって、
前記結着樹脂が、非晶性ポリエステル樹脂と、結晶性ポリエステル樹脂とを含み、
前記結晶性ポリエステル樹脂が、前記非晶性ポリエステル樹脂中に分散されており、
前記無機微粒子が、シリカ粒子を含み、
前記シリカ粒子が、一次粒子径が20m超である4つ以上の一次粒子が凝集した凝集粒子を含み、
前記凝集粒子を構成する前記一次粒子のうち3つ以上の前記一次粒子が接する外接面が4つあり、4つの前記外接面により4面体が形成される、トナー。 - 前記シリカ粒子の平均一次粒子径が30〜100nmである、請求項1に記載のトナー。
- 前記トナー母体粒子に対する前記シリカ粒子の付着強度が60〜90%である、請求項1又は2に記載のトナー。
- 前記結晶性ポリエステル樹脂の分散径が100〜500nmである、請求項1〜3のいずれか1項に記載のトナー。
- 前記シリカ粒子中の一次粒子径が20nm超であるシリカ粒子の数に対する、前記凝集粒子の存在割合が5個数%以上である、請求項1〜4のいずれか1項に記載のトナー。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載のトナーと、キャリアとを含む二成分現像剤。
- 請求項6に記載の二成分現像剤を用いて現像を行う現像装置。
- 請求項7に記載の現像装置を用いて画像を形成する画像形成装置。
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