JP2018106166A - トナー、現像剤、現像剤収容ユニット及び画像形成装置 - Google Patents

トナー、現像剤、現像剤収容ユニット及び画像形成装置 Download PDF

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Abstract

【課題】表面の凹凸が大きい紙への印刷においても、印刷の温湿度環境、長期使用に関わらず安定した転写性を維持することができるトナーを提供する。【解決手段】母体粒子が外添剤により被覆されているトナーであって、SEM画像におけるトナー1粒子の最も広い凹部Dの面積をSd、前記トナー1粒子全体の面積をStとしたとき、下記測定方法により求められるSd/Stが5%以上50%以下のトナー粒子が15%以上の頻度で存在し、前記凹部Dにおける外添剤被覆率Caが30%以上100%以下であることを特徴とする。[測定方法]前記SEM画像を二値化して前記トナー粒子の凹部と凸部を識別し、ひとつながりとなった凹部のうち最も広い凹部を凹部Dとし、該凹部Dの面積Sdを求め、前記SEM画像から前記トナー1粒子全体の面積Stを求めてSd/Stを求める。【選択図】図1

Description

本発明は、トナー、現像剤、現像剤収容ユニット及び画像形成装置に関する。
画像形成装置は、像担持体表面の画像形成領域を均一に帯電させる帯電工程、像担持体への書き込みを行う露光工程、像担持体上に摩擦帯電させたトナーにより画像を形成する現像工程、印刷用紙に直接、あるいは中間転写体を介して間接的に像担持体上の画像を転写する転写工程を経た後、画像を印刷用紙に定着させる。また、像担持体上に転写しきれずに残った転写残トナーは、クリーニング工程により像担持体上から掻き落とされ、次画像形成プロセスに入る。
近年、高画質のフルカラー画像形成の要求が高まっており、トナーとしては細線の再現性の高さからより小粒径化する方向で検討されている。
しかしながら、小粒径トナーを用いた場合には、トナー粒子と電子写真感光体、又はトナー粒子と中間転写体との非静電的付着力が増加するため、転写工程において、画像の細線部における中抜けや転写率の低下などの不具合が発生する。
これに対して、トナーをより球形化し、微細な凹凸構造を抑制することで、トナー母体の接触面積を低減、外添剤の埋没や転動を低減でき、上記の不具合を解決する提案がされている。(特許文献1参照)
一方、クリーニング工程においては、トナーが球形に近いほど、トナーがせき止め部材をすり抜けやすいことが分かっており、クリーニング性が悪化するという課題がある。このため、トナー形状を異形化することによりせき止め部材におけるトナーすり抜けを抑制し、クリーニング性を向上させる提案がされている。(特許文献2参照)
以上より、トナーの形状は転写性とクリーニング性を両立させるよう、バランスをとるように設計されるのが一般的である。
しかしながら、近年は普通紙だけでなく表面の凹凸が大きい紙等への高画質印刷の要求が高まってきており、従来、転写性とクリーニング性を両立できていたトナー形状においても転写性を安定させるのが難しくなってきている。特に、高温高湿環境下やトナーが劣化した状態など、トナーの付着力が増加する状況においては顕著になり、不具合が発生することが明らかとなった。
本発明は以上の問題に鑑みてされたものであり、表面の凹凸が大きい紙への印刷においても、印刷の温湿度環境、長期使用に関わらず安定した転写性を維持することができるトナーを提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明は、母体粒子が外添剤により被覆されているトナーであって、SEM画像におけるトナー1粒子の最も広い凹部Dの面積をSd、前記トナー1粒子全体の面積をStとしたとき、下記測定方法により求められるSd/Stが5%以上50%以下のトナー粒子が15%以上の頻度で存在し、前記凹部Dにおける外添剤被覆率Caが30%以上100%以下であることを特徴とする。
[測定方法]
前記SEM画像を二値化して前記トナー粒子の凹部と凸部を識別し、ひとつながりとなった凹部のうち最も広い凹部を凹部Dとし、該凹部Dの面積Sdを求め、前記SEM画像から前記トナー1粒子全体の面積Stを求めてSd/Stを求める。
本発明によれば、表面の凹凸が大きい紙への印刷においても、印刷の温湿度環境、長期使用に関わらず安定した転写性を維持することができるトナーを提供することができる。
本発明に係るトナーの一例を示すSEM画像である。 Sd/Stが5〜50%であるトナーの一例を示すSEM画像(A)及びこれを二値化し、部位Dを求めた画像(B)である。 Sd/Stが5〜50%でないトナーの一例を示すSEM画像(A)及びこれを二値化し、部位Dを求めた画像(B)である。 本発明に係るトナーの他の例のSEM画像におけるSd/Stが5〜50%であるトナーの頻度を説明するためのSEM画像である。 従来のトナーを示すSEM画像である。 外添剤のSEM画像の一例である。 ロジン・ラムラー線図の一例である。 本発明に係る画像製造方法に用いられる画像形成装置の一例を示す概略図である。 本発明に係る画像製造方法に用いられる画像形成装置の他の例を示す概略図である。 図9におけるタンデム型現像器を示す概略図である。 プロセスカートリッジの一例を示す概略図である。
以下、本発明に係るトナー、現像剤、現像剤収容ユニット及び画像形成装置について図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、修正、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
(トナー)
本発明は、母体粒子が外添剤により被覆されているトナーであって、SEM画像におけるトナー1粒子の最も広い凹部Dの面積をSd、前記トナー1粒子全体の面積をStとしたとき、下記測定方法により求められるSd/Stが5%以上50%以下のトナー粒子が15%以上の頻度で存在し、前記凹部Dにおける外添剤被覆率Caが30%以上100%以下であることを特徴とする。
[測定方法]
前記SEM画像を二値化して前記トナー粒子の凹部と凸部を識別し、ひとつながりとなった凹部のうち最も広い凹部を凹部Dとし、該凹部Dの面積Sdを求め、前記SEM画像から前記トナー1粒子全体の面積Stを求めてSd/Stを求める。
図1は本発明に係るトナーの一例を示すSEM(走査型電子顕微鏡)画像である。本例のトナーは母体粒子(トナー母体、トナー母体粒子などと称することがある)が外添剤により被覆されており、凹部においても外添剤が被覆されている。
本実施形態においては、前記Sd/Stが5%以上50%以下のトナー粒子が15%以上の頻度で存在し、前記凹部Dにおける外添剤被覆率Caが30%以上100%以下である。これは、トナー粒子に凹凸が存在し、かつ凹部の中に広く深いものがあり、深い部分が外添剤で十分に被覆されていることを表している。
このような状態であると、表面の凹凸が大きい紙への印刷においても、印刷の温湿度環境、長期使用に関わらず画像の細線部における中抜けや転写率の低下を抑制でき、安定した転写性を維持できる。
その理由としては、詳細は明らかとなってはいないが、下記のように考えている。
画像の細線部における中抜けや転写率の低下の要因の一つとして、トナーの非静電的付着力が高いことが考えられている。このような場合、トナーを感光体等の像担持体から転写ベルト等の転写体へ転写させる際に密着させることでかかる一次転写圧、あるいは中間転写方式における二次転写圧により、トナーとトナー、あるいはトナーと像担持体との非静電的付着力が増加して、トナーと像担持体との引力が転写電界よりなる斥力に勝ってしまう。これにより、トナーが像担持体から離れにくくなり、中抜けや転写率の低下が生じてしまう。
これに対して、トナー形状としては接触点が少ない形状であるほど非静電的付着力は小さくなり、例えば球形トナーでは有利であると言われている。一方、本発明においては、トナーが異形化されているが、広くて深い凹凸を有しているため、像担持体等との接触点が少なくなり、非静電的付着力を小さくすることができる。しかし、トナーとトナーの接触においては、広くて深い凹部と凸部が組み合わさった場合は接触点が多くなり、非静電的付着力は大きくなると考えられる。そこで、本発明においては、凹部を外添剤で十分に被覆することにより、母体表面同士の接触を抑制し、凝集を低減させることができると考えられる。
前記凹部Dの面積Sdは、SEM画像上で前記凹部Dの画素数を数え、SEM画像のスケールに適合させることで求めることができる。本実施形態の手順を説明する。
まず、トナー粒子を撮影したSEM画像において、判別分析法(大津の二値化)により決定した閾値で二値化し、トナー粒子の凹部と凸部を識別する。次に、各凹部において周囲0.2μm四方が全て凹部であるピクセルを全て識別する。識別された画素はひとつながりとなった群となるが、広く深い凹部ほど、群が大きくなる。これらの群のうち最も広いものを識別して凹部Dとする。
これらの操作は、効率化のため適宣プログラムを使用することが好ましい。SEM画像のスケールから、1画素の面積を求め、換算することでSdが求まる。また、トナー1粒子全体の面積Stは、SEM画像上のトナー1粒子全体の画素数を数えることより求めることができる。
なお、凹部Dの面積を求める際には凹部Dが正面になるようにしてSEM画像を取得することが好ましい。また、凹部Dを決定する際には測定対象となるトナー粒子について、二値化する前に他の箇所にさらに広い面積を持つ凹部がないか、さらに深い凹部がないか確認しておくことが好ましい。
Sdの求め方を説明するために例として図2、図3を示す。図2はSd/Stが5%以上50%以下のトナー粒子の例である。図2(A)は二値化する前の元の画像であり、これについて上述のように二値化し(図2(B))、最も広い凹部Dを決定する。ここでは、凹部DとしてD1が図示されており、おおまかにD1を示すために破線を表示している。これによりD1のSdを求め、Sd/Stを求めると9.4%となっている。
図3はSd/Stが5%未満のトナー粒子の例である。図3(A)は二値化する前の元の画像であり、これについて上述のように二値化し(図3(B))、最も広い凹部Dを決定する。ここでは、凹部DとしてD2が図示されており、おおまかにD2を示すために破線を表示している。これによりD2のSdを求め、Sd/Stを求めると2.3%となっている。
また、SEM画像で観察した際に、前記Sd/Stが5%以上50%以下のトナー粒子が15%以上の頻度で存在しており、頻度は30%以上であることがより好ましい。観察の際に全てのトナーの広く深い凹部が正面に見えるわけではないため、30%以上の場合、実質的におおよそ全てのトナーに広く深い凹部が存在するということができる。15%未満の場合は、広く深い凹部を有するトナーの数が少なく、転写の安定性が損なわれる。
頻度の求め方を説明するために例として図4を示す。図4は上記のSEM画像からスケールを変え、複数のトナー粒子を示すものである。上述のようにして複数のトナー粒子についてSd/Stを求め、トナー粒子を番号付けする。
なお、番号付けは、適宜変更することが可能であるが、ここでは、Sd/Stが5%以上50%以下であるトナー粒子をA、これを満たさないものをBとしている。
ここで示される例では、44粒子中、Sd/Stが5%以上50%以下のトナー粒子は15粒子であり、頻度は34%である。
凹部Dにおける外添剤被覆率Caは30%以上100%以下であることが必要であり、50%以上であることが好ましい。50%以上の場合、トナーとトナーの凝集性を大幅に低減することができる。30%未満の場合は、トナーとトナーの凝集性が高まり、転写の安定性が損なわれてしまう。
図2(A)に示されるトナーは、前記外添剤被覆率Caが30%以上100%以下である場合の例であり、広く深い凹部においても外添剤が十分に被覆されている。一方、図5は本発明に含まれないトナーの一例を示すSEM画像であり、前記外添剤被覆率Caが30%未満である場合の例である。図5に示されるトナーでは、広く深い凹部おいて被覆される外添剤が少ない。
凹部Dにおける外添剤被覆率Caは、凹部Dにおける外添剤を目視で識別し、その画素数を数え、凹部Dの画素数で除することにより求める。二値化画像と元画像を重ね合わせると凹部Dの範囲内における外添剤の画素を識別するのが容易になるため、好ましい。
上記Sd、St、頻度、Caを求めるにあたり、測定するトナー粒子の個数は、適宜変更することが可能であるが、50個以上が好ましく、100個以上がより好ましい。
<トナー母体>
本実施形態のトナー母体は、広く深い凹部を有する粒子であり、結着樹脂を含有し、更に必要に応じて、その他の成分を含有する。
<<結着樹脂>>
結着樹脂は、非晶性樹脂を含み、必要に応じて結晶性樹脂を含有してもよい。
前記非晶性樹脂としては、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、アクリル樹脂、スチレン−アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂などを選択することができるが、ポリエステル樹脂が好ましい。必要に応じて、2種以上を併用してもよい。
非晶質ポリエステル樹脂としては、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、多価アルコールと多価カルボン酸とから合成される重縮合ポリエステル樹脂などが挙げられる。
前記非晶性ポリエステル樹脂としては、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、2価の脂肪族アルコール成分と多価の芳香族カルボン酸成分とを構成成分に有する非晶性ポリエステル樹脂が好ましい。
多価アルコールとしては、例えば、2価のジオール、3価〜8価又はそれ以上のポリオールなどが挙げられる。
前記2価のジオールとしては、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、直鎖型脂肪族アルコール、分岐型脂肪族アルコール等の脂肪族アルコール(2価の脂肪族アルコール)などが挙げられる。これらの中でも、鎖炭素数が2〜36の脂肪族アルコールが好ましく、鎖炭素数が2〜36の直鎖型脂肪族アルコールがより好ましい。これらは、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記直鎖型脂肪族アルコールとしては、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、エチレングリコール、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、1,7−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、1,13−トリデカンジオール、1,14−テトラデカンジオール、1,18−オクタデカンジオール、1,20−エイコサンジオールなどが挙げられる。これらのうち、入手容易性を考慮するとエチレングリコール、1,3−プロパンジオール(プロピレングリコール)、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオールが好ましい。これらの中でも、鎖炭素数が2〜36の直鎖型脂肪族アルコールが好ましい。
多価カルボン酸としては、例えば、ジカルボン酸、3価〜6価又はそれ以上のポリカルボン酸が挙げられる。これらの中でも多価の芳香族カルボン酸が好ましい。
前記ジカルボン酸としては、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、脂肪族ジカルボン酸、芳香族ジカルボン酸などが挙げられる。前記脂肪族ジカルボン酸としては、例えば、直鎖型脂肪族ジカルボン酸、分岐型脂肪族ジカルボン酸などが挙げられる。これらの中でも、直鎖型脂肪族ジカルボン酸が好ましい。
前記脂肪族ジカルボン酸としては、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、アルカンジカルボン酸、アルケニルコハク酸、アルケンジカルボン酸、脂環式ジカルボン酸などが挙げられる。
前記アルカンジカルボン酸としては、例えば、炭素数4〜36のアルカンジカルボン酸などが挙げられる。前記炭素数4〜36のアルカンジカルボン酸としては、例えば、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、ドデカンジカルボン酸、オクタデカンジカルボン酸、デシルコハク酸などが挙げられる。
前記アルケニルコハク酸としては、例えば、ドデセニルコハク酸、ペンタデセニルコハク酸、オクタデセニルコハク酸などが挙げられる。
前記アルケンジカルボン酸としては、例えば、炭素数4〜36のアルケンジカルボン酸などが挙げられる。前記炭素数4〜36のアルケンジカルボン酸としては、例えば、マレイン酸、フマール酸、シトラコン酸などが挙げられる。
前記脂環式ジカルボン酸としては、例えば、炭素数6〜40の脂環式ジカルボン酸などが挙げられる。前記炭素数6〜40の脂環式ジカルボン酸としては、例えば、ダイマー酸(2量化リノール酸)などが挙げられる。
前記芳香族ジカルボン酸としては、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、炭素数8〜36の芳香族ジカルボン酸などが挙げられる。前記炭素数8〜36の芳香族ジカルボン酸としては、例えば、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、t−ブチルイソフタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、4,4’−ビフェニルジカルボン酸などが挙げられる。
前記3価〜6価又はそれ以上のポリカルボン酸としては、例えば、炭素数9〜20の芳香族ポリカルボン酸などが挙げられる。前記炭素数9〜20の芳香族ポリカルボン酸としては、例えば、トリメリット酸、ピロメリット酸などが挙げられる。
なお、前記ジカルボン酸又は前記3価〜6価又はそれ以上の多価カルボン酸としては、上述のものの酸無水物又は炭素数1〜4のアルキルエステルを用いてもよい。前記炭素数1〜4のアルキルエステルとしては、例えば、メチルエステル、エチルエステル、イソプロピルエステルなどが挙げられる。
前記結晶性樹脂としては、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、アクリル樹脂、スチレン−アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂などを選択することができるが、ポリエステル樹脂が好ましい。
結晶性ポリエステルは、結晶性が高いため、定着開始温度付近において、粘度が急激に低下する熱溶融特性を示す。このため、溶融開始温度の直前までは、結晶性ポリエステルが溶融せず、耐熱保存性に優れる。溶融開始温度では、結晶性ポリエステルが融解することにより粘度が急激に低下して、非晶質樹脂と相溶し、定着する。このため、耐熱保存性及び低温定着性に優れるトナーが得られる。また、離型幅、即ち、定着下限温度と高温オフセット発生温度との差が大きいトナーが得られる。
結晶性ポリエステルとしては、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、多価アルコールと多価カルボン酸とから合成される重縮合ポリエステル樹脂などが挙げられる。
結晶性ポリエステル樹脂としては、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、多価アルコールと多価カルボン酸とから合成される重縮合ポリエステル樹脂などが挙げられる。なお、多価カルボン酸の代わりに、多価カルボン酸の無水物、炭素数が1〜3の低級アルキルエステル又はハロゲン化物を用いてもよい。
多価アルコールとしては、特に限定されないが、ジオール、3価以上のアルコールが挙げられ、2種以上を併用してもよい。
ジオールとしては、飽和脂肪族ジオール等が挙げられる。
飽和脂肪族ジオールとしては、直鎖飽和脂肪族ジオール、分岐飽和脂肪族ジオールが挙げられる。中でも、結晶性ポリエステルの結晶性が高くなることから、直鎖飽和脂肪族ジオールが好ましく、容易に入手できることから、炭素数が2〜12の直鎖飽和脂肪族ジオールがさらに好ましい。
飽和脂肪族ジオールとしては、エチレングリコール、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、1,7−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、1,13−トリデカンジオール、1,14−テトラデカンジオール、1,18−オクタデカンジオール、1,20−エイコサンジオール等が挙げられる。中でも、結晶性ポリエステルの結晶性が高くなり、シャープメルト性に優れることから、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、1,8−オクタンジオール、1,10−デカンジオール、1,12−ドデカンジオールが好ましい。
3価以上のアルコールとしては、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等が挙げられる。
多価カルボン酸としては、特に限定されないが、2価のカルボン酸、3価以上のカルボン酸が挙げられる。
2価のカルボン酸としては、シュウ酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、スペリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、1,9−ノナンジカルボン酸、1,10−デカンジカルボン酸、1,12−ドデカンジカルボン酸、1,14−テトラデカンジカルボン酸、1,18−オクタデカンジカルボン酸等の飽和脂肪族ジカルボン酸;フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレン−2,6−ジカルボン酸、マロン酸、メサコニン酸等の二塩基酸等の芳香族ジカルボン酸等が挙げられる。
3価以上のカルボン酸としては、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、1,2,4−ナフタレントリカルボン酸等が挙げられる。
なお、多価カルボン酸は、スルホン酸基を有するジカルボン酸を含んでいてもよい。
また、多価カルボン酸は、炭素−炭素二重結合を有するジカルボン酸を含んでいてもよい。
結晶性ポリエステルは、炭素数が4〜12の直鎖飽和脂肪族ジカルボン酸由来の構成単位と、炭素数が2〜12の直鎖飽和脂肪族ジオール由来の構成単位を有することが好ましい。これにより、結晶性ポリエステルは、結晶性が高くなり、シャープメルト性に優れる。その結果、トナーの低温定着性を向上させることができる。
結晶性ポリエステルの融点は、60〜90℃であることが好ましく、60〜80℃であることがより好ましい。結晶性ポリエステルの融点が60℃以上であることにより、トナーの耐熱保存性を向上させることができ、90℃以下であることにより、トナーの低温定着性を向上させることができる。
結晶性ポリエステルの重量平均分子量は、3,000〜30,000であることが好ましく、5,000〜15,000であることがより好ましい。結晶性ポリエステルの重量平均分子量が3,000以上であることにより、トナーの耐熱保存性を向上させることができ、30,000以下であることにより、トナーの低温定着性を向上させることができる。
結晶性ポリエステルの酸価は、5mgKOH/g以上であることが好ましく、10mgKOH/g以上であることがより好ましい。これにより、トナーの低温定着性を向上させることができる。一方、結晶性ポリエステルの酸価は、45mgKOH/g以下であることが好ましい。これにより、トナーの耐高温オフセット性を向上させることができる。
結晶性ポリエステルの水酸基価は、50mgKOH/g以下であることが好ましく、5〜50mgKOH/gであることがより好ましい。結晶性ポリエステルの水酸基価が50mgKOH/g以下であることにより、トナーの低温定着性及び帯電特性を向上させることができる。
なお、結晶性ポリエステルの分子構造は、溶液又は固体によるNMR測定の他、X線回折、GC/MS、LC/MS、IR測定などにより確認することができる。簡便には、赤外線吸収スペクトルにおいて、965±10cm−1又は990±10cm−1にオレフィンのδCH(面外変角振動)に基づく吸収を有するものを結晶性ポリエステルとして検出することができる。
トナー中の結晶性ポリエステルの含有量は、3〜20質量%であることが好ましく、5〜15質量%であることがより好ましい。トナー中の結晶性ポリエステルの含有量が3質量%以上であることにより、トナーの低温定着性を向上させることができ、20質量%以下であることにより、トナーの耐熱保存性を向上させると共に、画像のかぶりの発生を抑制することができる。
<<その他の成分>>
前記その他の成分としては、例えば、離型剤、着色剤、帯電制御剤、クリーニング性向上剤、磁性材料等が挙げられる。
離型剤としては、特に限定されないが、植物系ワックス(例えば、カルナウバワックス、綿ロウ、木ロウ、ライスワックス)、動物系ワックス(例えば、ミツロウ、ラノリン)、鉱物系ワックス(例えば、オゾケライト、セルシン)、石油ワックス(例えば、パラフィン、マイクロクリスタリン、ペトロラタム)、炭化水素系ワックス(例えば、フィッシャー・トロプシュワックス、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス)、合成ワックス(例えば、エステル、ケトン、エーテル)、脂肪酸アミド系化合物(例えば、12−ヒドロキシステアリン酸アミド、ステアリン酸アミド、無水フタル酸イミド等が挙げられる。中でも、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、フィッシャー・トロプシュワックス、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス等の炭化水素系ワックスが好ましい。
離型剤の融点は、60〜80℃であることが好ましい。離型剤の融点が60℃以上であることにより、トナーの耐熱保存性を向上させることができ、80℃以下であることにより、トナーの耐高温オフセット性を向上させることができる。
トナー中の離型剤の含有量は、2〜10質量%であることが好ましく、3〜8質量%であることがより好ましい。トナー中の離型剤の含有量が2質量%以上であることにより、トナーの耐高温オフセット性及び低温定着性を向上させることができ、10質量%以下であることにより、トナーの耐熱保存性を向上させると共に、画像のかぶりの発生を抑制することができる。
着色剤としては、特に限定されないが、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、パラクロロ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、ブリリアントカーミンBS、パーマネントレッド(F2R、F4R、FRL、FRLL、F4RH)、ファストスカーレットVD、ベルカンファストルビンB、ブリリアントスカーレットG、リソールルビンGX、パーマネントレッドF5R、ブリリアントカーミン6B、ピグメントスカーレット3B、ボルドー5B、トルイジンマルーン、パーマネントボルドーF2K、ヘリオボルドーBL、ボルドー10B、ボンマルーンライト、ボンマルーンメジアム、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、ローダミンレーキY、アリザリンレーキ、チオインジゴレッドB、チオインジゴマルーン、オイルレッド、キナクリドンレッド、ピラゾロンレッド、ポリアゾレッド、クロームバーミリオン、ベンジジンオレンジ、ペリノンオレンジ、オイルオレンジ、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、リトポン等が挙げられ、2種以上を併用してもよい。
トナー中の着色剤の含有量は、1〜15質量%であることが好ましく、3〜10質量%であることがより好ましい。
顔料は、樹脂と複合化して、マスターバッチとして用いることもできる。
樹脂としては、特に限定されないが、非晶質ポリエステル、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又は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−クロロ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、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、脂肪族又は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂等が挙げられ、2種以上を併用してもよい。
なお、樹脂と顔料を混合混練することにより、マスターバッチを製造することができる。この際、顔料と樹脂の相互作用を高めるために、有機溶剤を用いることができる。
また、いわゆるフラッシング法と呼ばれる、顔料の水性ペーストを、樹脂と有機溶剤と共に混合混練して、顔料を樹脂側に移行させ、水と有機溶剤を除去する方法を用いて、マスターバッチを製造してもよい。この場合、顔料のウェットケーキをそのまま用いることができるため、顔料を乾燥させる必要がない。
混合混練する装置としては、特に限定されないが、3本ロールミル等の高せん断分散装置が挙げられる。
クリーニング性向上剤としては、特に限定されないが、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム等の脂肪酸金属塩、ポリメチルメタクリレート粒子、ポリスチレン粒子等のソープフリー乳化重合により製造されているポリマー粒子等が挙げられる。
ポリマー粒子の体積平均粒径は、0.01〜1μmであることが好ましい。
磁性材料としては、特に限定されないが、鉄、マグネタイト、フェライト等が挙げられる。中でも、色調の点で、白色の材料が好ましい。
<外添剤>
外添剤としては、本発明に必要な外添剤被覆率を達成できるものであれば、特に限定されないが、酸化物粒子(例えば、シリカ粒子、チタニア粒子、アルミナ粒子、酸化スズ粒子、酸化アンチモン粒子)、脂肪酸金属塩(例えば、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸アルミニウム)、フルオロポリマー粒子等が挙げられる。中でも、疎水化されているシリカ、チタニア、酸化チタン、アルミナが好ましい。必要に応じて二種以上を併用してもよい。
本実施形態において、外添剤は個数平均粒子径0.03μm以上0.10μm以下であり、粒径分布をロジン・ラムラー線図で表示したときの勾配nが0.8以上1.6以下である外添剤を含むことが好ましい。ロジン・ラムラー線図で表示したときの勾配nは、大きいほど粒径分布がシャープであり、小さいほどブロードであることを意味する。0.8以上1.6以下であれば、粒子が適度な凝集状態となり、トナー母体表面で転動しやすくなるため、トナー母体の凸部から凹部への移動が生じやすく、トナー凹部を効果的に被覆することができる。
個数平均粒子径は0.03μm以上0.10μm以下であることがトナー凹部を被覆する観点から最も効果的である。個数平均粒子径が0.03μm未満であると耐久性に劣り、トナー母体に埋没しやすく、経時での品質悪化の原因になる恐れがあり、個数平均粒子径が0.10μmより大きい場合はトナー母体から脱離しやすく、特に凝集構造を持っている場合は顕著となり、十分に被覆できない可能性がある。
外添剤の粒径は、外添剤のSEM画像を取得し、画像を解析することにより個数平均粒子径を測定できる。まず、外添剤を適切な溶剤(テトラヒドロフラン等)に分散させた後、基板上で溶剤を除去して乾固させる。このサンプルをSEMにて観察して画像を取得し、各々の粒子について二次粒子の最長長さを計測し、それらの平均値を算出することで、個数平均粒子径が求まる。計測する粒子数は200個以上であることが好ましい。図6に外添剤のSEM画像の例を示す。図示されるように、矢印で示される二次粒子の最長長さ(符号L)を計測している。なお、一次粒子の状態のものはその最長長さを計測している。
ロジン・ラムラー線図で表示した際の勾配nは、個数平均粒子径の測定の際に計測した疎水性シリカの最長長さから得られた粒径分布からロジン・ラムラー分布におけるふるい上分布を算出し、ロジン・ラムラー線図を作成することで求まる。例えば、図7に示すように累積体積分率が30%から70%の範囲で最小二乗法により直線を求め、その直線の勾配からnの値を求めることができる。図7に示す例ではn=1.58となっている。
なお、本実施形態においてロジン・ラムラー線図とは、下記のロジン・ラムラーの式(1)に従う粒度分布を表す粒度線図のことである(特開2006−206414号公報参照)。
R(Dp)=100exp(−b・Dp) 式(1)
(ただし、式中R(Dp)は最大粒子径から粒子径Dpまでの累積体積%、Dpは粒子径、b及びnは定数である。)
外添剤の粒径、形状については、外添剤の材料種、外添剤の製法、外添剤の疎水化処理、粉砕・分級により制御することが可能である。
シリカ微粒子の製造方法としては、本発明に必要な外添剤被覆率を達成できるものであれば特に限定されないが、火炎加水分解法や火炎燃焼法などの乾式法、ゾル・ゲル法などの湿式法などが挙げられ、適度な粒子径と粒径分布を得やすい点で火炎燃焼法が好ましい。
火炎燃焼法においては、多重管構造を有するバーナを用いて製造することが好ましい。例えば、中心管の外周に環状管が形成されているものを用いて、中心管に気化した原料珪素化合物と酸素、さらに必要に応じて窒素等の不活性ガスを混合し、導入する。環状管には、補助火炎形成のための燃料、例えば水素、炭化水素、さらに必要に応じて窒素等の不活性ガスを合わせて導入する。これらを燃焼させることにより、前記珪素化合物をシリカ微粒子に変換し、且つ、火炎中で適度に融着させることができる。なお、必要に応じて、バーナのさらに外周に第二環状管、第三環状管を形成したものを用いることもできる。融着したシリカ微粒子は、分散した状態で冷却して捕集する。
平均粒子径の制御手段としては、原料珪素化合物の濃度を上げる、外周炎の長さを長くする、外周炎の温度を上げる、といった方法が挙げられる。また、粒径分布の制御手段としては、火炎中のシリカ濃度を調整するといった方法が挙げられる。
酸化物粒子を疎水化する方法としては、特に限定されないが、酸化物粒子をシランカップリング剤で処理する方法、酸化物粒子をシリコーンオイルで処理する方法等が挙げられる。
シランカップリング剤としては、特に限定されないが、ヘキサメチルジシラザン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、オクチルトリメトキシシラン等が挙げられる。
シリコーンオイルとしては、特に限定されないが、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、クロロフェニルシリコーンオイル、メチルハイドロジェンシリコーンオイル、アルキル変性シリコーンオイル、フッ素変性シリコーンオイル、ポリエーテル変性シリコーンオイル、アルコール変性シリコーンオイル、アミノ変性シリコーンオイル、エポキシ変性シリコーンオイル、エポキシ・ポリエーテル変性シリコーンオイル、フェノール変性シリコーンオイル、カルボキシル変性シリコーンオイル、メルカプト変性シリコーンオイル、メタクリル変性シリコーンオイル、α−メチルスチレン変性シリコーンオイル等が挙げられる。
処理方法としては、一つに酸化物粒子に疎水化処理剤を噴霧、あるいは気化した疎水化処理剤を混合し、加熱処理する方法が挙げられる。このとき、水、アミン、その他の触媒を使用しても良い。この乾式表面処理は窒素などの不活性ガス雰囲気下で行うことが好ましい。あるいは、溶媒に疎水化処理剤を溶解し、これに酸化物粒子を混合分散した後、必要に応じて加熱処理を行い、さらに乾燥処理を行って得ることもできる。疎水化処理剤はシリカ粉末を溶媒に混合分散した後あるいは同時に加えても良い。
トナー中の外添剤の含有量は、0.1〜5質量%が好ましく、0.3〜3質量%であることがより好ましい。
酸化物粒子の平均一次粒径は、1〜100nmであることが好ましく、3〜70nmであることがより好ましい。酸化物粒子の平均一次粒径が1nm以上であることにより、酸化物粒子の母体粒子中への埋没を抑制することができ、100nm以下であることにより、感光体の表面の不均一な傷の発生を抑制することができる。
<トナーの製造方法>
トナー母体粒子の製造方法としては、本発明に必要なトナー母体形状を得られる方法であれば特に限定されないが、溶解懸濁法等が挙げられる。
トナーは、イソシアネート基を有する非晶質ポリエステルプレポリマーA、非晶質ポリエステルB、必要に応じて、結晶性ポリエステルC、離型剤、着色剤等を含む油相を水系媒体中に乳化又は分散させることにより製造することが好ましい。
水系媒体は、樹脂粒子が分散していることが好ましい。
樹脂粒子を構成する樹脂としては、水系媒体中で分散することが可能であれば、特に限定されないが、ビニル系樹脂、ポリウレタン、エポキシ樹脂、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ケイ素系樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、アニリン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリカーボネート等が挙げられ、2種以上を併用してもよい。中でも、微細球状樹脂粒子が得られやすいことから、ビニル系樹脂、ポリウレタン、エポキシ樹脂、ポリエステルが好ましい。
水系媒体に対する樹脂粒子の質量比は、0.005〜0.1であることが好ましい。
水系媒体としては、特に限定されないが、水、水と混和することが可能な溶媒等が挙げられ、2種以上を併用してもよい。中でも、水が好ましい。
水と混和することが可能な溶媒としては、特に限定されないが、アルコール、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、セロソルブ類、低級ケトン類等が挙げられる。
アルコールとしては、メタノール、イソプロパノール、エチレングリコール等が挙げられる。
低級ケトン類としては、アセトン、メチルエチルケトン等が挙げられる。
油相は、イソシアネート基を有する非晶質ポリエステルプレポリマーA、非晶質ポリエステルB、必要に応じて、結晶性ポリエステルC、離型剤、着色剤等を含むトナー材料を、有機溶媒中に溶解乃至分散させることにより製造することができる。
有機溶媒の沸点は、150℃未満であることが好ましい。これにより、有機溶媒を容易に除去することができる。
有機溶媒としては、特に限定されないが、トルエン、キシレン、ベンゼン、四塩化炭素、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、1,1,2−トリクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロホルム、モノクロロベンゼン、ジクロロエチリデン、酢酸メチル、酢酸エチル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等が挙げられ、2種以上を併用してもよい。中でも、酢酸エチル、トルエン、キシレン、ベンゼン、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、クロロホルム、四塩化炭素等が好ましく、酢酸エチルがさらに好ましい。
水系媒体中に油相を乳化又は分散させる際に、イソシアネート基を有する非晶質ポリエステルプレポリマーAと活性水素基を有する化合物を反応させることにより、非晶質ポリエステルAが生成する。
非晶質ポリエステルAは、以下の(1)〜(3)の方法により生成させることができる。
(1)イソシアネート基を有する非晶質ポリエステルプレポリマーAと活性水素基を有する化合物を含む油相を、水系媒体中で乳化又は分散させ、水系媒体中で活性水素基を有する化合物とイソシアネート基を有する非晶質ポリエステルプレポリマーAを伸長反応及び/又は架橋反応させることにより非晶質ポリエステルAを生成させる方法。
(2)イソシアネート基を有する非晶質ポリエステルプレポリマーAを含む油相を、予め活性水素基を有する化合物を添加した水系媒体中で乳化又は分散させ、水系媒体中で活性水素基を有する化合物とイソシアネート基を有する非晶質ポリエステルプレポリマーAを伸長反応及び/又は架橋反応させることにより非晶質ポリエステルAを生成させる方法。
(3)イソシアネート基を有する非晶質ポリエステルプレポリマーAを含む油相を水系媒体中で乳化又は分散させた後で、水系媒体中に活性水素基を有する化合物を添加し、水系媒体中で粒子の界面から活性水素基を有する化合物とイソシアネート基を有する非晶質ポリエステルプレポリマーAを伸長反応及び/又は架橋反応させることにより非晶質ポリエステルAを生成させる方法。
なお、粒子の界面から活性水素基を有する化合物とイソシアネート基を有する非晶質ポリエステルプレポリマーAを伸長反応及び/又は架橋反応させる場合、生成するトナーの表面に優先的に非晶質ポリエステルAが生成し、トナー中に非晶質ポリエステルAの濃度勾配を形成することもできる。
活性水素基を有する化合物とイソシアネート基を有する非晶質ポリエステルプレポリマーAを反応させる時間は、10分間〜40時間が好ましく、2〜24時間であることがより好ましい。
活性水素基を有する化合物とイソシアネート基を有する非晶質ポリエステルプレポリマーAを反応させる温度は、0〜150℃が好ましく、40〜98℃であることがより好ましい。
活性水素基を有する化合物とイソシアネート基を有する非晶質ポリエステルプレポリマーAを反応させる際に、触媒を用いることができる。
触媒としては、特に限定されないが、ジブチルスズラウレート、ジオクチルスズラウレート等が挙げられる。
水系媒体中に油相を乳化又は分散させる方法としては、特に限定されないが、水系媒体中に油相を添加し、せん断力により分散させる方法等が挙げられる。
水系媒体中に油相を乳化又は分散させるのに用いる分散機としては、特に限定されないが、低速せん断式分散機、高速せん断式分散機、摩擦式分散機、高圧ジェット式分散機、超音波分散機等が挙げられる。中でも、分散体(油滴)の粒径を2〜20μmに制御できることから、高速せん断式分散機が好ましい。
高速せん断式分散機を用いる場合、回転数は1,000〜30,000rpmが好ましく、5,000〜20,000rpmであることがより好ましい。分散時間は、バッチ方式の場合、0.1〜5分間であることが好ましい。分散温度は、加圧下において、0〜150℃であることが好ましく、40〜98℃であることがより好ましい。
トナー材料に対する水系媒体の質量比は、0.5〜20であることが好ましく、1〜10であることがより好ましい。トナー材料に対する水系媒体の質量比が0.5以上であることにより、油相を良好に分散させることができ、20以下であることにより、経済的である。
水系媒体は、分散剤を含むことが好ましい。これにより、水系媒体中に油相を乳化又は分散させる際に、油滴の分散安定性を向上させ、母体粒子を所望の形状にすると共に、粒度分布を狭くすることができる。
分散剤としては、特に限定されないが、界面活性剤、難水溶性の無機化合物分散剤、高分子系保護コロイド等が挙げられ、2種以上を併用してもよい。中でも、界面活性剤が好ましい。
界面活性剤としては、陰イオン界面活性剤、陽イオン界面活性剤、非イオン界面活性剤、両性界面活性剤等が挙げられる。中でも、フルオロアルキル基を有する界面活性剤が好ましい。
陰イオン界面活性剤としては、アルキルベンゼンスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、リン酸エステル等が挙げられる。
水系媒体は、さらに凝集剤を含むことが好ましい。これにより、トナー母体粒子が大きく広い凹部を持つ形状とすることができ、本発明に必要なトナー母体粒子形状の要件を満たすことができる。
凝集剤としては、特に限定されないが、無機金属塩や2価以上の金属錯体が挙げられ、2種以上を併用してもよい。中でも無機金属塩が好ましい。
前記無機金属塩としては、ナトリウム塩、マグネシウム塩、アルミニウム塩及びその重合体等が挙げられる。トナー粒径、形状制御のしやすさの観点からはナトリウム塩が好ましく、塩化ナトリウム、硫酸ナトリウム等が挙げられる。
水系媒体中の凝集剤の含有量は、適宜変更することが可能であるが、固形分換算で1.2〜5.0質量%であることが好ましく、1.2〜3.0質量%であることがより好ましい。
水系媒体中に油相を分散させた後、有機溶媒を除去して母体粒子を形成することが好ましい。
有機溶媒を除去する方法としては、特に限定されないが、油相が分散している水系媒体を徐々に昇温して、油滴中の有機溶媒を蒸発させる方法、油相が分散している水系媒体を乾燥雰囲気中に噴霧して、油滴中の有機溶媒を除去する方法等が挙げられる。
母体粒子を洗浄した後、乾燥させることが好ましい。このとき、母体粒子を分級してもよい。具体的には、サイクロン、デカンター、遠心分離機等を用いて、水系媒体に含まれる母体粒子から微粒子を除去することにより分級してもよいし、乾燥した母体粒子を分級してもよい。
母体粒子を外添剤、必要に応じて、帯電制御剤と混合することによりトナーを製造することができる。このとき、混合物に機械的衝撃力を印加することにより、母体粒子の表面から外添剤が脱離するのを抑制することができる。
混合物に機械的衝撃力を印加する方法としては、特に限定されないが、羽根を高速で回転させることにより、混合物に衝撃力を印加する方法、高速で移動する気流中に混合物を投入し、粒子同士又は粒子を衝突板に衝突させることにより、混合物に衝撃力を印加する方法等が挙げられる。
混合物に機械的衝撃力を印加する装置の市販品としては、オングミル(ホソカワミクロン社製)、I式ミル(日本ニューマチック社製)を改造して粉砕エアー圧力を下げた装置、ハイブリダイゼイションシステム(奈良機械製作所社製)、クリプトロンシステム(川崎重工業社製)等が挙げられる。
<現像剤>
本実施形態の現像剤は、上記本実施形態のトナーを含み、必要に応じてキャリア等の成分をさらに含む。なお、現像剤は、一成分現像剤であってもよいし、二成分現像剤であってもよい。
キャリアは、芯材上に保護層が形成されていることが好ましい。
芯材を構成する材料としては、特に限定されないが、質量磁化率が50〜90emu/gのマンガン−ストロンチウム系材料、質量磁化率が50〜90emu/gのマンガン−マグネシウム系材料、質量磁化率が100emu/g以上の鉄、質量磁化率が75〜120emu/gのマグネタイト等の高磁化材料、質量磁化率が30〜80emu/gの銅−亜鉛系等の低磁化材料等が挙げられ、2種以上を併用してもよい。
芯材の体積平均粒径は、10〜150μmが好ましく、40〜100μmであることがより好ましい。
二成分現像剤中のキャリアの含有量は90〜98質量%であることが好ましく、93〜97質量%であることがより好ましい。
現像剤は公知の容器に収容して用いられることが好ましい。容器としては、特に限定されないが、容器本体とキャップを有する容器等が挙げられる。容器本体の形状としては、特に限定されないが、円筒状等が挙げられる。
容器本体は、内周面にスパイラル状の凹凸が形成され、回転させることにより、現像剤が排出口側に移行することが可能であり、スパイラル状の凹凸の一部又は全てが蛇腹機能を有することが好ましい。
容器本体の材質としては、特に限定されないが、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリアクリル酸、ポリカーボネート、ABS樹脂、ポリアセタール等の樹脂が挙げられる。
現像剤が収容されている容器は、保存、搬送等が容易であり、取扱性に優れるため、後述するプロセスカートリッジ、画像形成装置等に着脱可能に取り付け、現像剤の補給に使用することができる。
現像剤は、磁性一成分現像法、非磁性一成分現像法、二成分現像法等の電子写真法により画像を形成する公知の画像形成装置、プロセスカートリッジ等に適用することができる。
(画像形成装置)
本発明の画像形成装置は、感光体と、該感光体を帯電させる帯電手段と、該帯電した感光体に露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像手段と、を有し、前記トナーは本発明のトナーである。
図8に本発明に係る画像形成装置の一例を示す。画像形成装置100Aは、感光体ドラム10と、帯電ローラ20と、露光装置と、現像器45(K、Y、M、C)と、中間転写ベルト50と、クリーニングブレードを有するクリーニング装置60と、除電ランプ70を有する。
中間転写ベルト50は、内側に配置されている3個のローラ51により支持されており、矢印方向に移動することができる。3個のローラ51の一部は、中間転写ベルト50に所定の転写バイアスを印加することが可能な転写バイアスローラとしても機能する。
また、中間転写ベルト50の近傍には、クリーニングブレードを有するクリーニング装置90が配置されている。さらに、記録紙95にトナー像を転写するための転写バイアスを印加することが可能な転写ローラ80が中間転写ベルト50に対向して配置されている。
また、中間転写ベルト50の周囲には、中間転写ベルト50上のトナー像に電荷を付与するコロナ帯電器52が、感光体ドラム10と中間転写ベルト50の接触部と、中間転写ベルト50と記録紙95の接触部との間に配置されている。
ブラック(K)、イエロー(Y)、マゼンタ(M)及びシアン(C)の各色の現像器45は、現像剤収容部42(K、Y、M、C)と、現像剤供給ローラ43と、現像ローラ44を備える。
画像形成装置100Aでは、帯電ローラ20により感光体ドラム10を一様に帯電させた後、露光装置により露光光Lを感光体ドラム10上に照射し、静電潜像を形成する。次に、感光体ドラム10上に形成された静電潜像を、現像器45から現像剤を供給して現像してトナー像を形成した後、ローラ51から印加された転写バイアスにより、トナー像が中間転写ベルト50上に転写される。さらに、中間転写ベルト50上のトナー像は、コロナ帯電器52により電荷を付与された後、記録紙95上に転写される。なお、感光体ドラム10上に残存したトナーは、クリーニング装置60により除去され、感光体ドラム10は、除電ランプ70により一旦、除電される。
図9に、画像形成装置の他の例を示す。画像形成装置100Bは、タンデム型カラー画像形成装置であり、複写装置本体150と、給紙テーブル200と、スキャナ300と、原稿自動搬送装置(ADF)400を有する。
複写装置本体150には、中間転写ベルト50が中央部に設置されている。中間転写ベルト50は、ローラ14、15及び16により支持されており、矢印方向に回転することができる。
支持ローラ15の近傍には、中間転写ベルト50上に残留したトナーを除去するクリーニング装置17が配置されている。また、ローラ14とローラ15により支持されている中間転写ベルト50には、その搬送方向に沿って、イエロー、シアン、マゼンタ及びブラックの4個の画像形成ユニット120が対向して配置されている。
各色の画像形成ユニット120は、図10に示すように、感光体ドラム10と、感光体ドラム10を一様に帯電させる帯電ローラ20と、感光体ドラム10に形成された静電潜像をブラック(K)、イエロー(Y)、マゼンタ(M)及びシアン(C)の各色の現像剤で現像してトナー像を形成する現像器61と、各色のトナー像を中間転写ベルト50上に転写させる転写ローラ62と、クリーニング装置63と、除電ランプ64を備える。
また、画像形成ユニット120の近傍には、露光装置が配置されている。露光装置は、感光体ドラム10上に露光光Lを照射し、静電潜像を形成する。
さらに、図9に示すように、中間転写ベルト50の画像形成ユニット120が配置された側とは反対側には、転写装置22が配置されている。転写装置22は、一対のローラ23により支持されている転写ベルト24であり、転写ベルト24上を搬送される記録紙と中間転写ベルト50が互いに接触することができる。
転写装置22の近傍には、定着装置25が設置されている。定着装置25は、定着ベルト26と、定着ベルト26に押圧されて配置されている加圧ローラ27を有する。
また、転写装置22及び定着装置25の近傍に、記録紙の両面に画像を形成するために記録紙を反転させる反転装置28が設置されている。
次に、画像形成装置100Bにおけるフルカラー画像の形成について説明する。まず、原稿自動搬送装置(ADF)400の原稿台130上に原稿をセットするか、原稿自動搬送装置400を開いてスキャナ300のコンタクトガラス32上に原稿をセットし、原稿自動搬送装置400を閉じる。
次に、スタートスイッチを押すと、原稿自動搬送装置400に原稿をセットした時は、原稿が搬送されてコンタクトガラス32上へと移動された後で、コンタクトガラス32上に原稿をセットした時は、直ちにスキャナ300が駆動し、第1走行体33及び第2走行体34が走行する。このとき、第1走行体33により、光源からの光が照射されると共に、原稿面からの反射光を第2走行体34におけるミラーで反射し、結像レンズ35を通して読み取りセンサ36で受光される。これにより、カラー原稿(カラー画像)が読み取られ、ブラック、イエロー、マゼンタ及びシアンの各色の画像情報が得られる。
さらに、露光装置により、得られた各色の画像情報に基づいて、各色の静電潜像が感光体ドラム10に形成された後、各色の静電潜像は、各色の画像形成ユニット120から供給された現像剤で現像され、各色のトナー像が形成される。各色のトナー像は、ローラ14、15及び16により回転する中間転写ベルト50上に、順次重ねて転写され、中間転写ベルト50上に複合トナー像が形成される。
給紙テーブル200においては、給紙ローラ142の1つを選択的に回転させ、ペーパーバンク143に多段に備えられている給紙カセット144の1つから記録紙を繰り出し、分離ローラ145で1枚ずつ分離して給紙路146に送り出し、搬送ローラ147で搬送して複写装置本体150内の給紙路148に導き、レジストローラ49に突き当てて止める。あるいは、手差しトレイ54上の記録紙を繰り出し、分離ローラ58で1枚ずつ分離して手差し給紙路53に入れ、レジストローラ49に突き当てて止める。なお、レジストローラ49は、一般に接地して使用されるが、記録紙の紙粉除去のために、バイアスが印加されている状態で使用してもよい。
そして、中間転写ベルト50上に形成された複合トナー像にタイミングを合わせてレジストローラ49を回転させ、中間転写ベルト50と転写装置22の間に記録紙を送り出し、複合トナー像を記録紙上に転写する。
複合トナー像が転写された記録紙は、転写装置22により搬送されて、定着装置25に送り出される。そして、定着装置25において、定着ベルト26及び加圧ローラ27により、加熱加圧されて複合トナー像が記録紙上に定着する。その後、記録紙は、切換爪55で切り換えて排出ローラ56により排出され、排紙トレイ57上にスタックされる。
あるいは、切換爪55で切り換えて反転装置28により反転されて再び転写位置へと導かれて、裏面にも画像を形成した後、排出ローラ56により排出され、排紙トレイ57上にスタックされる。
なお、複合トナー像が転写された後に中間転写ベルト50上に残留したトナーは、クリーニング装置17により除去される。
(トナー収容ユニット)
本発明におけるトナー収容ユニットとは、トナーを収容する機能を有するユニットに、トナーを収容したものをいう。ここで、トナー収容ユニットの態様としては、例えばトナー収容容器、現像器、プロセスカートリッジ等が挙げられる。
トナー収容容器とは、トナーを収容した容器をいう。
現像器は、トナーを収容し現像する手段を有するものをいう。
プロセスカートリッジとは、少なくとも像担持体と現像手段とを一体とし、トナーを収容し、画像形成装置に対して着脱可能であるものをいう。前記プロセスカートリッジは、更に帯電手段、露光手段、クリーニング手段から選ばれる少なくとも一つを備えてもよい。
本発明のトナー収容ユニットを、画像形成装置に装着して画像形成することで、本発明のトナーを用いて画像形成が行われるため、表面の凹凸が大きい紙への印刷においても、印刷の温湿度環境、長期使用に関わらず安定した転写性を維持することができる。
図11に、プロセスカートリッジの一例を示す。プロセスカートリッジ110は、感光体ドラム10、コロナ帯電器58、現像器40、転写ローラ80及びクリーニング装置90を有する。
以下、本発明を実施例により詳細に説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。なお、以下、特に説明のない限り「部」とあるのは質量部を意味し、「%」とあるのは質量%を意味する。
(ケチミン1の合成)
撹拌棒及び温度計をセットした反応容器に、イソホロンジアミン170部及びメチルエチルケトン75部を仕込み、50℃で5時間反応させ、[ケチミン1]を得た。[ケチミン1]は、アミン価が418mgKOH/gであった。
(非晶質ポリエステルAの合成)
冷却管、撹拌機及び窒素導入管をセットした反応容器に、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、アジピン酸及び無水トリメリット酸を仕込んだ。このとき、カルボキシル基に対する水酸基のモル比を1.5とし、全モノマー中の無水トリメリット酸の含有量を1mol%とし、全モノマーに対して、1000ppmのチタンテトライソプロポキシドを添加した。次に、4時間程度で200℃まで昇温し、さらに2時間で230℃まで昇温して、水が流出しなくなるまで反応させた後、10〜15mmHgの減圧下で5時間反応させ、[水酸基を有する非晶質ポリエステル]を得た。
冷却管、撹拌機及び窒素導入管をセットした反応容器に、[水酸基を有する非晶質ポリエステル]とイソホロンジイソシアネートを仕込んだ。このとき、水酸基に対するイソシアネート基のモル比を2.0とした。次に、酢酸エチルで希釈した後、100℃で5時間反応させ、[非晶質ポリエステルプレポリマーA]の50%酢酸エチル溶液を得た。
加熱装置、撹拌機及び窒素導入管をセットした反応容器に、[非晶質ポリエステルプレポリマーA]の50%酢酸エチル溶液を仕込んで撹拌した後、[ケチミン1]を滴下した。このとき、イソシアネート基に対するアミノ基のモル比を1とした。次に、45℃で10時間撹拌した後、酢酸エチルの残量が100ppm以下になるまで50℃で減圧乾燥させ、[非晶質ポリエステルA]を得た。[非晶質ポリエステルA]は、ガラス転移温度が−55℃であり、重量平均分子量が130000であった。
(非晶質ポリエステルBの合成)
窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱電対をセットした反応容器に、ビスフェノールAのエチレンオキサイド2モル付加物(BisA−EOと称する)、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド3モル付加物(BisA−POと称する)、テレフタル酸及びアジピン酸を仕込んだ。このとき、BisA−POに対するBisA−EOのモル比を40/60とし、アジピン酸に対するテレフタル酸のモル比を93/7とし、カルボキシル基に対する水酸基のモル比を1.2とし、全モノマーに対して、500ppmのチタンテトライソプロポキシドを添加した。次に、230℃で8時間反応させた後、10〜15mmHgの減圧下で4時間反応させた。さらに、全モノマーに対して、1mol%の無水トリメリット酸を添加した後、180℃で3時間反応させ、[非晶質ポリエステルB]を得た。[非晶質ポリエステルB]は、ガラス転移温度が67℃であり、重量平均分子量が10000であった。
(結晶性ポリエステルCの合成)
窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱電対をセットした反応容器に、セバシン酸及び1,6−ヘキサンジオールを仕込んだ。このとき、カルボキシル基に対する水酸基のモル比を0.9とし、全モノマーに対して、500ppmのチタンテトライソプロポキシドを添加した。次に、180℃で10時間反応させた後、200℃まで昇温して3時間反応させた。さらに、8.3kPaの減圧下で2時間反応させ、[結晶性ポリエステルC]を得た。[結晶性ポリエステルC]は、融点が67℃であり、重量平均分子量が25000であった。
上記融点、ガラス転移温度、重量平均分子量は以下のようにして求めた。
<融点及びガラス転移温度>
示差走査熱量計Q−200(TAインスツルメント社製)を用いて、融点及びガラス転移温度を測定した。具体的には、対象試料約5.0mgをアルミニウム製の試料容器に入れた後、試料容器をホルダーユニットに載せ、電気炉にセットした。次に、窒素雰囲気下、昇温速度10℃/minで−80℃から150℃まで昇温した。
得られたDSC曲線から、示差走査熱量計中の解析プログラムを用いて、対象試料のガラス転移温度を求めた。
また、得られたDSC曲線から、示差走査熱量計中の解析プログラムを用いて、対象試料の吸熱ピークトップ温度を融点として求めた。
<重量平均分子量>
GPC測定装置HLC−8220GPC(東ソー社製)及びカラムTSKgel SuperHZM−H 15cm 3連(東ソー社製)を用いて、重量平均分子量を測定した。具体的には、40℃のヒートチャンバー中でカラムを安定させた。次に、1mL/minの流速でテトラヒドロフラン(THF)をカラムに流し、0.05〜0.6質量%の試料のTHF溶液を50〜200μL注入して、試料の重量平均分子量を測定した。このとき、数種の単分散ポリスチレン標準試料を用いて作成された検量線の対数値とカウント数との関係から、試料の重量平均分子量を算出した。
なお、標準ポリスチレン試料としては、重量平均分子量が6×10、2.1×10、4×10、1.75×10、5.1×10、1.1×10、3.9×10、8.6×10、2×10、4.48×10の試料(Pressure Chemical社製又は東ソー社製)を用いた。
また、検出器としては、RI(屈折率)検出器を用いた。
(疎水性シリカAの製造)
珪素化合物であるオクタメチルシクロテトラシロキサンを加熱気化させて、酸素と窒素を混合した後、同心円三重管バーナの中心管に導入した。水素と窒素を混合し、これを中心管の外周に配置した第二環状管に導入した。さらに、空気を第二環状管の外周に配置した第三環状管に導入した。これらの燃焼によって得られた[気相法シリカ微粒子]を、金属フィルターを用いて捕集し、回収した。製造条件を表1に示す。
なお、表1における窒素供給比の値は、用いた窒素の合計量を表す。
<疎水化処理>
[気相法シリカ微粒子]100部を反応容器に入れ、窒素雰囲気下、水5部とヘキサメチルジシラザン20部をスプレーした。この反応混合物を280℃で1時間、窒素気流下で攪拌した。これを冷却することにより、[疎水性シリカ]を得た。
<粉砕・分級処理>
得られた[疎水性シリカ]について、粉砕機としてカウンタージェットミル(ホソカワミクロン社製)を使用し、分級装置としてターボプレックス1000ATP(ホソカワミクロン社製)を用いて粉砕・分級処理を行った。分離した粗粉は配管を通じてジェットミルに連続的に循環導入して、再度粉砕・分級処理に供した。これにより[疎水性シリカA]を得た。
(疎水性シリカBの製造)
製造条件を表1に示すように変更した以外は[疎水性シリカA]の製造と同様にして、[疎水性シリカB]を得た。
(疎水性シリカCの製造)
製造条件を表1に示すように変更した以外は[疎水性シリカA]の製造と同様にして、疎水性シリカCを得た。
(疎水性シリカDの製造)
製造条件を表1に示すように変更した以外は[疎水性シリカA]の製造と同様にして、疎水性シリカDを得た。
(疎水性シリカEの製造)
製造条件を表1に示すように変更した以外は[疎水性シリカA]の製造と同様にして、疎水性シリカEを得た。
表1に疎水性シリカA〜Eの特性を示す。個数平均粒径、ロジン・ラムラー線図の勾配は以下のようにして求めた。
<個数平均粒子径>
フィールドエミッション走査電子顕微鏡MERILIN(SIIナノテク社製)を用いて疎水性シリカのSEM画像を取得し、画像解析により個数平均粒子径を測定した。まず、疎水性シリカをテトラヒドロフランに分散させた後、基板上で溶剤を除去して乾固させた。このサンプルを前記のSEMにて観察して画像を取得し、各々の粒子について二次粒子の最長長さを計測した。200粒子の平均値を算出し、個数平均粒子径とした。SEMの測定条件の一例を示す。
[SEMの測定条件]
加速電圧:2.0kV
WD(Working Distance):10.0mm
観察倍率:50000倍
<ロジン・ラムラー線図で表示した際の勾配n>
個数平均粒子径の測定の際に計測した疎水性シリカの最長長さから得られた粒径分布からロジン・ラムラー線図を作成した。累積体積分率が30%から70%の範囲で最小二乗法により直線を求め、その直線の勾配からnの値を求めた。
(実施例1)
<マスターバッチ1の作製>
ヘンシェルミキサー(日本コークス工業社製)を用いて、水1200部、DBP吸油量が42mL/100mg、pHが9.5の着色剤であるカーボンブラックPrintex35(デクサ社製)500部及び500部の[非晶質ポリエステルB]を混合した後、2本ロールを用いて、150℃で30分間混練した。次に、圧延冷却した後、パルペライザーを用いて粉砕し、[マスターバッチ1]を得た。
<ワックス分散剤1の合成>
温度計及び撹拌機をセットしたオートクレーブ反応槽に、キシレン480部、融点が108℃、重量平均分子量が1000ポリエチレンのサンワックス151P(三洋化成工業社製)100部を仕込んだ後、ポリエチレンを溶解させ、窒素置換した。次に、スチレン805部、アクリロニトリル50部、アクリル酸ブチル45部、ジ−t−ブチルパーオキサイド36部及びキシレン100部の混合液を3時間で滴下しながら、170℃で重合し、30分間保持した。さらに、脱溶剤し、[ワックス分散剤1]を得た。[ワックス分散剤1]は、ガラス転移温度が65℃であり、重量平均分子量が18000であった。
<ワックス分散液1の調製>
撹拌棒及び温度計をセットした容器に、離型剤である融点が75℃のパラフィンワックスHNP−9(日本精鑞社製)300部、[ワックス分散剤1]150部及び酢酸エチル1800部を仕込んだ。次に、撹拌しながら、80℃まで昇温し、5時間保持した後、1時間で30℃まで冷却した。さらに、ビーズミルのウルトラビスコミル(アイメックス社製)を用いて、直径が0.5mmのジルコニアビーズを80体積%充填し、3パスの条件で分散させ、[ワックス分散液1]を得た。このとき、送液速度を1kg/hとし、ディスクの周速度を6m/sとした。
<結晶性ポリエステル分散液1の調製>
撹拌棒及び温度計をセットした容器に、[結晶性ポリエステルC]308部及び酢酸エチル1900部を仕込んだ。次に、撹拌しながら、80℃まで昇温し、5時間保持した後、1時間で30℃まで冷却した。さらに、ビーズミルのウルトラビスコミル(アイメックス社製)を用いて、直径が0.5mmのジルコニアビーズを80体積%充填し、3パスの条件で分散させ、[結晶性ポリエステル分散液1]を得た。このとき、送液速度を1kg/hとし、ディスクの周速度を6m/sとした。
<油相1の調製>
[ワックス分散液1]、[非晶質ポリエステルプレポリマーA]の50%酢酸エチル溶液、[非晶質ポリエステルB]、[マスターバッチ1]及び酢酸エチルを表2の構成比になるよう容器に仕込んだ後、TKホモミキサー(プライミクス社製)を用いて、7000rpmで60分間混合し、[油相1]を得た。
<ビニル系樹脂分散液1の合成>
撹拌棒及び温度計をセットした反応容器に、水683部、メタクリル酸のエチレンオキサイド付加物の硫酸エステルのナトリウム塩エレミノールRS−30(三洋化成工業社製)11部、スチレン138部、メタクリル酸138部及び過硫酸アンモニウム1部を仕込んだ後、400rpmで15分間撹拌し、白色の乳濁液を得た。次に、系内の温度を75℃まで昇温し、5時間反応させた後、1%過硫酸アンモニウム水溶液30部を添加して、75℃で5時間熟成し、[ビニル系樹脂分散液1]を得た。[ビニル系樹脂分散液1]は、体積平均粒径が0.14μmであった。
なお、[ビニル系樹脂分散液1]の体積平均粒径は、レーザ回折/散乱式粒度分布測定装置LA−920(HORIBA社製)を用いて測定した。
<水相1の調製>
純水810部、[ビニル系樹脂分散液1]83部、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの48.5%水溶液エレミノールMON−7(三洋化成工業社製)37部、硫酸ナトリウム180部、及び酢酸エチル90部を混合撹拌し、乳白色の[水相1]を得た。
<乳化・脱溶剤>
[油相1]が入った容器に、[ケチミン1]0.2部及び[水相1]1200部を添加した後、TKホモミキサーを用いて、13000rpmで20分間混合し、[乳化スラリー1]を得た。次に撹拌機及び温度計をセットした容器に、[乳化スラリー1]を仕込み、30℃で8時間脱溶剤した後、45℃で4時間熟成し、[分散スラリー1]を得た。
なお、母体粒子の作製過程において[非晶質ポリエステルA]が生成する。
<洗浄・加熱処理・乾燥>
[分散スラリー1]100部を減圧濾過した。次に、濾過ケーキにイオン交換水100部を添加し、TKホモミキサーを用いて、12000rpmで10分間混合した後、濾過した(以下、洗浄工程(1)という)。さらに、濾過ケーキに10%水酸化ナトリウム水溶液100部を添加し、TKホモミキサーを用いて、12000rpmで30分間混合した後、減圧濾過した(以下、洗浄工程(2)という)。次に、濾過ケーキに10%塩酸100部を添加し、TKホモミキサーを用いて、12000rpmで10分間混合した後、濾過した(以下、洗浄工程(3)という)。さらに、濾過ケーキにイオン交換水300部を添加し、TKホモミキサーを用いて、12000rpmで10分間混合した後、濾過した(以下、洗浄工程(4)という)。このとき、洗浄工程(1)〜(4)の操作を2回繰り返した。
濾過ケーキにイオン交換水100部を添加し、TKホモミキサーを用いて、12000rpmで10分間混合し、50℃で4時間加熱処理した後、濾過した。
循風乾燥機を用いて、45℃で48時間濾過ケーキを乾燥させた後、目開きが75μmのメッシュで篩い、[母体粒子1]を得た。
<外添剤の添加>
ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)を用いて、[母体粒子1]100部、[疎水性シリカA]2.0部及び平均一次粒径が20nmの疎水性酸化チタンMT−150IB(テイカ社製)0.5部を混合し、[トナー1]を得た。
(実施例2)
実施例1において、[疎水性シリカA]を[疎水性シリカB]に変更した以外は実施例1と同様にして、[トナー2]を得た。
(実施例3)
実施例1において、[疎水性シリカA]を[疎水性シリカC]に変更した以外は実施例1と同様にして、[トナー3]を得た。
(実施例4)
実施例1において、油相構成比を表2に示すように変更し、[疎水性シリカA]を[疎水性シリカC]に変更した以外は実施例1と同様にして、[トナー4]を得た。
(比較例1)
実施例1において、水相の水を870部、硫酸ナトリウムを120部と変更した以外は実施例1と同様にして、[トナー5]を得た。
(比較例2)
実施例1において、水相の水を990部、硫酸ナトリウムを不使用にした以外は実施例1と同様にして、[トナー6]を得た。
(比較例3)
実施例1において、[疎水性シリカA]を[疎水性シリカD]に変更した以外は実施例1と同様にして、[トナー7]を得た。
(比較例4)
実施例1において、[疎水性シリカA]を[疎水性シリカE]に変更した以外は実施例1と同様にして、[トナー8]を得た。
(測定・評価)
<体積平均粒径>
コールターマルチサイザーIIを用いて、トナーの体積平均粒径を測定した。
まず、電解水溶液100mL〜150mL中に分散剤として界面活性剤(好ましくはポリオキシエチレンアルキルエーテル(非イオン性の界面活性剤))を0.1mL〜5mL加える。ここで、電解水溶液とは1級塩化ナトリウムを用いて1質量%NaCl水溶液を調製したもので、例えばISOTON−II(コールター社製)が使用できる。更に測定試料を2mg〜20mg加える。試料を懸濁した電解水溶液は、超音波分散器で約1分間〜3分間分散処理を行い、前記測定装置により、アパーチャーとして100μmアパーチャーを用いて、トナー粒径と個数を測定して、体積平均粒径Dvを求めた。
チャンネルとしては、2.00μm以上2.52μm未満;2.52μm以上3.17μm未満;3.17μm以上4.00μm未満;4.00μm以上5.04μm未満;5.04μm以上6.35μm未満;6.35μm以上8.00μm未満;8.00μm以上10.08μm未満;10.08μm以上12.70μm未満;12.70μm以上16.00μm未満;16.00μm以上20.20μm未満;20.20μm以上25.40μm未満;25.40μm以上32.00μm未満;32.00μm以上40.30μm未満の13チャンネルを使用し、粒径2.00μm以上40.30μm未満の粒子を対象とした。
<平均円形度>
湿式フロー式粒子径・形状分析装置FPIA−2100及び解析ソフトFPIA−2100 Data Processing Program for FPIA version00−10(シスメックス社製)を用いて、トナーの平均円形度を測定した。具体的には、ガラス製の100mLビーカーに、アルキルベンゼンスルホン酸塩のネオゲンSC−A(第一工業製薬社製)の10%水溶液0.1〜0.5mL及びトナー0.1〜0.5gを添加した後、ミクロスパーテルを用いて、かき混ぜ、イオン交換水80mLを添加した。次に、超音波分散機UH−50(SMT社製)を用いて、20kHz、50W/10cmの条件で1分間分散させた後、合計5分間分散させ、測定試料を得た。ここで、粒子濃度が4000〜8000個/10−3cmの測定試料を用いて、0.60μm以上159.21μm未満の円相当径を有する粒子の平均円形度を測定した。
<Sd、St、Sd/St>
フィールドエミッション走査電子顕微鏡MERILIN(SIIナノテク社製)を用いて、トナーを観察し、画像処理を行ってSd、St、Sd/Stを求めた。具体的には、次の手順で行った。
まず、トナーの二次電子像を取得した。このとき、基板は導電テープとし、トナーが基板より明るく映るようにし、画像全体に黒くつぶれた箇所と、白くとんだ箇所のないよう、明るさとコントラストを選んで取得した。画面内にトナーが1粒子のみ、かつ粒子全体が入るように構図を調整し、画像の画素数はトナー1粒子全体で80万画素以上となるよう設定した。次に、得られた像を画像編集・処理ソフトであるGIMPforWindowsで読み込み、目視によりトナー粒子以外を黒(輝度0)で塗りつぶした。
これを画像処理ソフトであるImajeJで読み込み、輝度ヒストグラムの数値書き出しをして、判別分析法(大津の二値化)を用いて二値化の閾値を選択した。得られた閾値でImajeJにて二値化を行い、トナー粒子の凸部(輝度255)と凹部(輝度0)を識別した。画素の位置と輝度の対応表を書き出し、表計算ソフトのMicrosoftExcelに輝度の数値をマッピングした。
次いで、周囲0.2μm四方が全て凹部(輝度0)である画素を全て選択し色を青色に変更し、それらの画素がひとつながりとなった群のうち最も広いものを識別して、この群を最も広い凹部Dとした。トナー粒子全体の画素数を集計しStとし、青色に変更した画素の数を集計しSdとし、Sd/Stを求めた。
なお、表2におけるSd、Stの平均値は50個のトナー粒子について求めたものである。
SEMの測定条件の一例を以下に示す。
[SEMの測定条件]
加速電圧:2.0kV
WD(Working Distance):10.0mm
<Sd/Stが5%以上50%以下のトナー粒子の頻度>
フィールドエミッション走査電子顕微鏡MERILIN(SIIナノテク社製)を用いて、画面内にトナー粒子が50個程度入るよう構図を調整して二次電子像を取得し、次いで画面内のトナー粒子一つ一つに対して拡大した二次電子像を取得し、上記のSd、St、Sd/Stを求めた。全粒子数に対してSd/Stが5%以上50%以下の粒子数の割合から、頻度を求めた。また、Sd/Stが5%以上50%以下の粒子におけるSd、Stの平均値を算出した。
<外添剤被覆率Ca>
元画像をGIMPforWindowsで読み込み、最も広い凹部Dにおける外添剤を白(輝度255)で塗りつぶした。この画像の画素の位置と輝度の対応表をImageJを用いて書き出し、St、Sd、Sd/Stを求めたMicrosoftExcelのマッピングシートに上書きした。最も広い凹部D(青色の画素)内にある数値255の画素を集計しSaとし、下記式より外添剤被覆率Caを求めた。
(式) Ca=Sa/Sd
<高温高湿転写性>
実施例及び比較例のトナーを、新たにリコー製Imagio MF3550(二成分現像方式のモノクロ複写機)用のキャリアと、トナー濃度が5重量%となるように混合して二成分現像剤を作製した。各現像剤について、リコー製Imagio MF3550を使用して転写率の評価を実施した。主な複写条件を以下に示す。
[複写条件]
温湿度環境:35℃80%
複写速度:35CPM
感光体の線速:180mm/s
画素密度:400dpi
感光体表面電位:−150V〜−950V
現像電圧:−550V
転写率の評価は、画像面積率20%チャートを感光体から紙に転写後、クリーニングの直前における感光体上の転写残トナーをスコッチテープ(住友スリーエム社製)で白紙に移し、それをマクベス反射濃度計RD514型で測定し、下記基準により行った。
[評価基準]
◎:ブランクとの差が0.005未満である。
○:ブランクとの差が0.005〜0.010である。
×:ブランクとの差が0.010を超える。
まず普通紙6000ペーパー(リコー社製)と凹凸紙レザック66(特種東海製紙社製)について初期における評価を行い、その後、普通紙6000ペーパー(リコー社製)にて10万枚の連続複写を実施した。終了後、再度、普通紙6000ペーパー(リコー社製)と凹凸紙について転写率評価を行った。
(図8〜図10について)
10 感光体ドラム
14、15、16 ローラ
17 クリーニング装置
20 帯電ローラ
22 転写装置
23 ローラ
24 転写ベルト
25 定着装置
26 定着ベルト
27 加圧ローラ
28 反転装置
32 コンタクトガラス
33 第1走行体
34 第2走行体
35 結像レンズ
36 読み取りセンサ
42 現像剤収容部
43 現像剤供給ローラ
44 現像ローラ
45 現像器
49 レジストローラ
50 中間転写ベルト
51 ローラ
52 コロナ帯電器
53 手差し給紙路
54 手差しトレイ
55 切換爪
56 排出ローラ
57 排紙トレイ
58 分離ローラ
60 クリーニング装置
61 現像器
62 転写ローラ
63 クリーニング装置
64 除電ランプ
70 除電ランプ
80 転写ローラ
90 クリーニング装置
100A 画像形成装置
100B 画像形成装置
120 画像形成ユニット
142 給紙ローラ
143 ペーパーバンク
144 給紙カセット
145 分離ローラ
146 給紙路
147 搬送ローラ
148 給紙路
150 複写装置本体
200 給紙テーブル
300 スキャナ
400 原稿自動搬送装置(ADF)
(図11について)
10 感光体ドラム
40 現像器
58 コロナ帯電器
80 転写ローラ
90 クリーニング装置
110 プロセスカートリッジ
特開2010−244033号公報 特許第4607228号公報

Claims (6)

  1. 母体粒子が外添剤により被覆されているトナーであって、
    SEM画像におけるトナー1粒子の最も広い凹部Dの面積をSd、前記トナー1粒子全体の面積をStとしたとき、下記測定方法により求められるSd/Stが5%以上50%以下のトナー粒子が15%以上の頻度で存在し、
    前記凹部Dにおける外添剤被覆率Caが30%以上100%以下であることを特徴とするトナー。
    [測定方法]
    前記SEM画像を二値化して前記トナー粒子の凹部と凸部を識別し、ひとつながりとなった凹部のうち最も広い凹部を凹部Dとし、該凹部Dの面積Sdを求め、前記SEM画像から前記トナー1粒子全体の面積Stを求めてSd/Stを求める。
  2. 前記外添剤被覆率Caが50%以上であることを特徴とする請求項1に記載のトナー。
  3. 前記外添剤は、個数平均粒子径が0.03μm以上0.10μm以下であり、粒径分布をロジン・ラムラー線図で表示したときの勾配nが0.8以上1.6以下である外添剤を含むことを特徴とする請求項1又は2に記載のトナー。
  4. 請求項1〜3のいずれかに記載のトナーを含むことを特徴とする現像剤。
  5. 請求項1〜3のいずれかに記載のトナーを収容したことを特徴とするトナー収容ユニット。
  6. 感光体と、該感光体を帯電させる帯電手段と、該帯電した感光体に露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像手段と、を有し、
    前記トナーが請求項1〜3のいずれかに記載のトナーであることを特徴とする画像形成装置。
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