JP2019164252A - 静電荷像現像用トナー及び2成分現像剤 - Google Patents
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Abstract
Description
トナーの定着温度を低くするためには、トナーを構成する結着樹脂の溶融温度や溶融粘度を低くすることが必要である。このようなトナーの低温定着化を図るため、ポリエステル樹脂を結着樹脂の主成分として含むトナーが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
ポリエステル樹脂は、軟化点が比較的低いという特性を有することから、トナーの低温定着性を確保する点で有利である。また、トナーを小粒径化することで、少ないトナー量で紙を隠ぺいすることが可能となり、画像濃度を低下させず定着に必要なエネルギーを低減することが可能となる。
一方、トナーの小粒径化は微細な潜像の再現性も良好であり、省エネルギー化と同時に高画質化の両立が可能となる。近年、グラフィックなどの出力需要が高まり、高画像濃度印字の出力が増えてきている。
すなわち、本発明に係る上記課題は、以下の手段により解決される。
前記トナー粒子の体積基準におけるメジアン径が、3.0〜5.0μmの範囲内であり、
前記結着樹脂が、少なくとも非晶性ポリエステル樹脂を主成分として含有し、かつ、
前記外添剤として個数平均粒径が20〜55nmの範囲内である球形シリカ粒子(1)を含有することを特徴とする静電荷像現像用トナー。
本発明の効果の発現機構又は作用機構については、明確にはなっていないが、以下のように推察している。
小粒径化されたトナーでは、トナーとボトル部材との付着性が強まりトナーボトル排出性が低下するが、小径の球形シリカ粒子を外添剤として含むことによりトナーの流動性が高まるため、安定したトナーボトル排出性を得ることができる。
また、小粒径化されたトナーではトナーの表面積が増えるため帯電立ち上がりが遅くなるが、小径球形シリカを含有することによりキャリアとの接触点が増えるため粒子帯電が素早く進み、帯電立ち上がりが向上する。したがって、高画像濃度での連続印字においても帯電立ち上がりが向上し、安定した帯電性を維持することができるため、画像濃度安定性が良好で、粒状性に優れた高画質な画像を長期にわたり得ることができる。
特に、非晶性ポリエステル樹脂を主成分とする小粒径化されたトナーでは、低温定着性に優れるとともに、初期及び連続印字時の帯電立ち上がりが良好となり、高画質な画像を得ることができることを見いだした。
この理由としては、以下のように推察している。現像・転写性及びクリーニング性の観点で、トナー表面積に対する外添剤被覆率を適切な範囲とする必要があるが、小粒径化されたトナーにおいては、トナー粒子の一定体積当たりの表面積が大きくなるためトナー質量に対する外添剤量としては増える上に、トナー粒子の曲率が大きくなりトナー粒子と外添剤との接触面積が小さくなるため、外添剤は遊離しやすくなる。ここで、非晶性ポリエステル樹脂と小径球形シリカとは親和性が高いために、非晶性ポリエステル樹脂を主成分とする小粒径化されたトナーでは小径球形シリカが遊離しにくいために、初期及び連続印字時においても帯電立ち上がりが良好で、高画質な画像を形成することができると考えられる。
この特徴は、下記各実施形態に共通又は対応する技術的特徴である。
本発明の静電荷像現像用トナーは、少なくとも結着樹脂を含有するトナー母体粒子と、前記トナー母体粒子表面に付着される外添剤とを含むトナー粒子を含有する静電荷像現像用トナーであって、前記トナー粒子の体積基準におけるメジアン径が、3.0〜5.0μmの範囲内であり、前記結着樹脂が、少なくとも非晶性ポリエステル樹脂を主成分として含有し、かつ、前記外添剤として個数平均粒径が20〜55nmの範囲内である球形シリカ粒子(1)を含有することを特徴とする。
本発明に係るトナー粒子の体積基準のメジアン径は、「マルチサイザー3」(ベックマン・コールター社製)にデータ処理用のコンピューターシステム(ベックマン・コールター社製)を接続した測定装置を用いて測定・算出される。
具体的には、トナー粒子0.02gを、界面活性剤溶液20mL(トナー粒子の分散を目的として、例えば界面活性剤成分を含む中性洗剤を純水で10倍希釈した界面活性剤溶液)に添加して馴染ませた後、超音波で1分間分散させ、トナー粒子の分散液を調製し、このトナー粒子の分散液を、サンプルスタンド内の「ISOTONII」(ベックマン・コールター社製)の入ったビーカーに、測定装置の表示濃度が5〜10%になるまでピペットにて注入する。ここで、この濃度範囲にすることにより、再現性のある測定値を得ることができる。そして、測定装置において、測定粒子カウント数を25000個、アパーチャー径を100μmにし、測定範囲である2〜60μmの範囲を256分割しての頻度値を算出し、体積積算分率の大きい方から50%の粒径を体積基準のメジアン径とする。
本発明に係るトナー粒子の体積基準のメジアン径は3.0〜5.0μmの範囲内である。トナー粒子の体積基準のメジアン径を3.0μm以上とすることで、トナー流動性が良好で、トナーボトル排出性を満足できる。また、帯電立ち上がり性が良好で初期及び連続印字後で高画質な画像を得ることができる。トナー粒子の体積基準のメジアン径を5.0μm以下とすることで、低温定着性が向上する。また、微細な潜像のトナードット再現性に優れ、初期及び連続印字後に粒状性に優れた高画質な画像が得られる。本発明に係るトナー粒子の体積基準のメジアン径は、3.5〜4.5μmの範囲内であることがより好ましい。
トナー粒子の体積基準のメジアン径は、後述のトナー粒子の作製時の凝集・融着工程における非晶性ポリエステル樹脂を投入するタイミングやその添加量、凝集剤の濃度や溶剤の添加量、又は融着時間、さらには樹脂成分の組成等によって制御することができる。
本発明に係るトナー母体粒子は、少なくとも結着樹脂を含有する。
また、本発明に係るトナー母体粒子は、その他必要に応じて、離型剤(ワックス)、着色剤及び荷電制御剤などの他の構成成分を含有してもよい。
本発明に係る結着樹脂は、少なくとも非晶性ポリエステル樹脂を主成分として含有する。
また、本発明に係る結着樹脂は、非晶性ビニル樹脂を含有することが好ましく、さらに、結晶性ポリエステル樹脂を含有してもよい。
本発明において、主成分とは、結着樹脂の中で最も含有割合が高い樹脂であることを意味し、結着樹脂中に50質量%以上含有することをいう。
本発明に係る非晶性ポリエステル樹脂は、優れた定着性を得る観点から、結着樹脂中に60〜90質量%の範囲内で含有することが好ましい。なお、結着樹脂はトナー樹脂全量である。
本発明に係る非晶性ポリエステル樹脂は、ポリエステル樹脂であって、示差走査熱量測定(DSC)を行った時に、融点を有さず、比較的高いガラス転移温度(Tg)を有する樹脂である。また、非晶性ポリエステル樹脂を構成する単量体は、結晶性ポリエステル樹脂を構成する単量体とは異なるため、例えば、NMR等の分析によって結晶性ポリエステル樹脂と区別することができる。
製造の際に使用可能な触媒、重縮合(エステル化)の温度、重縮合(エステル化)の時間は特に限定されるものではなく、後述の結晶性ポリエステル樹脂と同様である。
テレフタル酸、イソフタル酸、無水フタル酸、無水トリメリット酸、ピロメリット酸、ナフタレンジカルボン酸、などの芳香族カルボン酸類、無水マレイン酸、フマル酸、コハク酸、アルケニル無水コハク酸、アジピン酸などの脂肪族カルボン酸類、シクロヘキサンジカルボン酸などの脂環式カルボン酸類が挙げられる。これらの多価カルボン酸を1種又は2種以上用いることができる。これら多価カルボン酸の中、芳香族カルボン酸を使用することが好ましく、またより良好な定着性を確保するために架橋構造又は分岐構造をとるためにジカルボン酸とともに3価以上のカルボン酸(トリメリット酸やその酸無水物等)を併用することが好ましい。
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、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、などの脂肪族ジオール類、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などの脂環式ジオール類、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などの芳香族ジオール類が挙げられる。これら多価アルコールの1種又は2種以上用いることができる。これら多価アルコールの中、芳香族ジオール類、脂環式ジオール類が好ましく、このうち芳香族ジオールがより好ましい。またより良好な定着性を確保するため、架橋構造又は分岐構造をとるためにジオールとともに3価以上の多価アルコール(グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール)を併用してもよい。
モノカルボン酸としては酢酸、無水酢酸、安息香酸、トリクロル酢酸、トリフルオロ酢酸、無水プロピオン酸等を挙げることができ、モノアルコールとしてはメタノール、エタノール、プロパノール、オクタノール、2−エチルヘキサノール、トリフルオロエタノール、トリクロロエタノール、ヘキサフルオロイソプロパノール、フェノールなどを挙げることができる。
本発明に係る結着樹脂は、非晶性ビニル樹脂を0.1〜20質量%の範囲内で含有することが好ましく、0.2〜10質量%の範囲内で含有することがより好ましく、0.3〜5質量%の範囲内で含有することが特に好ましい。
非晶性ビニル樹脂が0.1〜20質量%の範囲内で含有していると、トナー母体粒子の表面が適度な硬さとなるため、後述する球形シリカ粒子(1)のトナー母体粒子への埋没が生じにくく、連続印字時において帯電立ち上がり性が向上し、形成される画質が高いものとなる。また、非晶性ビニル樹脂が20質量%以下であると、良好な低温定着性が得られる。
なお、非晶性ビニル樹脂は、非晶性ビニル樹脂そのものが結着樹脂に含まれていてもよく、また、非晶性ビニル樹脂成分がハイブリッド化した複合樹脂として含まれていてもよい。
上記のビニル樹脂の中でも、熱定着時の可塑性を考慮すると、スチレン・(メタ)アクリル酸エステル樹脂が好ましい。したがって、以下では、非晶性樹脂としてのスチレン・(メタ)アクリル酸エステル樹脂(以下、「スチレン・(メタ)アクリル樹脂」とも称する)について説明する。
また、ここでいう(メタ)アクリル酸エステル単量体は、CH2=CHCOOR(Rはアルキル基)で表されるアクリル酸エステルやメタクリル酸エステルの他に、アクリル酸エステル誘導体やメタクリル酸エステル誘導体等の構造中に公知の側鎖や官能基を有するエステルを含むものである。なお、本明細書中、「(メタ)アクリル酸エステル単量体」とは、「アクリル酸エステル単量体」と「メタクリル酸エステル単量体」とを総称したものである。
スチレン単量体の具体例としては、例えば、スチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、α−メチルスチレン、p−フェニルスチレン、p−エチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、p−tert−ブチルスチレン、p−n−ヘキシルスチレン、p−n−オクチルスチレン、p−n−ノニルスチレン、p−n−デシルスチレン、p−n−ドデシルスチレン等が挙げられる。これらスチレン単量体は、単独でも又は2種以上組み合わせても用いることができる。
スチレン・(メタ)アクリル樹脂の重量平均分子量(Mw)は、10000〜100000の範囲内であることが好ましい。
本発明に係る結着樹脂は、結晶性ポリエステル樹脂を含有していることが、トナー母体粒子の柔軟性が向上し、シリカ粒子を好適に固着しやすくなるため好ましく、また、低温定着性の観点からも好ましい。
本発明において、結晶性樹脂とは、示差走査熱量測定(DSC)において、階段状の吸熱変化ではなく、明確な吸熱ピークを有する樹脂をいう。明確な吸熱ピークとは、具体的には、示差走査熱量測定(DSC)において、昇温速度10℃/分で測定した際に、吸熱ピークの半値幅が15℃以内であるピークのことを意味する。
当該含有量が5質量%以上である場合、十分な可塑効果を得られ、低温定着性に優れる。当該含有量が20質量%以下である場合では、トナーとしての熱的安定性や物理的なストレスに対する安定性が十分となる。
上記Mnは、以下のようにゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC:Gel Permeation Chromatography)によって測定した分子量分布から求めることができる。
多価カルボン酸成分としては、例えば、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、などが挙げられ、さらに、これらの無水物やこれらの低級アルキルエステルも挙げられるがこの限りではない
3価以上のカルボン酸としては、例えば、1,2,3−ベンゼントリカルボン酸、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸、1,3,5−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、及びこれらの無水物やこれらの低級アルキルエステルなどが挙げられる。これらは1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
結晶性ポリエステルの合成に好適に用い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、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、1,14−エイコサンデカンジオールなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらのうち、入手容易性を考慮すると1,6−ヘキサンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオールが好ましい。
3価以上のアルコールとしては、例えば、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などが挙げられる。これらは1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
トナー中において結晶性ポリステル樹脂の結晶性を維持する観点から、直鎖脂肪族モノマーを50質量%以上使用することが好ましく、80質量%以上使用することがより好ましい。
本発明に係る離型剤としては、公知の種々のワックスを用いることができる。ワックスとしては、例えば、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックスなどのポリオレフィンワックス、マイクロクリスタリンワックスなどの分枝鎖状炭化水素ワックス、パラフィンワックス、サゾールワックスなどの長鎖炭化水素系ワックス、ジステアリルケトンなどのジアルキルケトン系ワックス、カルナバワックス、モンタンワックス、ベヘニルベヘネート、トリメチロールプロパントリベヘネート、ペンタエリスリトールテトラベヘネート、ペンタエリスリトールジアセテートジベヘネート、グリセリントリベヘネート、1,18−オクタデカンジオールジステアレート、トリメリット酸トリステアリル、ジステアリルマレエートなどのエステル系ワックス、エチレンジアミンベヘニルアミド、トリメリット酸トリステアリルアミドなどのアミド系ワックスなどが挙げられる。また、これらの離型剤は、1種単独で用いてもよく、2種以上併用してもよい。
離型剤の含有量は、結着樹脂100質量部に対して1〜30質量部の範囲内であることが好ましく、より好ましくは2〜20質量部の範囲内である。
本発明に係るトナー母体粒子には着色剤を添加することができる。
本発明に係る着色剤としては公知の着色剤が使用できる。具体的には、イエロートナーに含有される着色剤としては、例えばC.I.ソルベントイエロー19、同44、同77、同79、同81、同82、同93、同98、同103、同104、同112、同162、C.I.ピグメントイエロー14、同17、同74、同93、同94、同138、同155、同180、同185などが挙げられる。これらは1種単独又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
マゼンタトナーに含有される着色剤としては、例えばC.I.ソルベントレッド1、同49、同52、同58、同63、同111、同122、C.I.ピグメントレッド5、同48:1、同53:1、同57:1、同122、同139、同144、同149、同166、同177、同178、同222などが挙げられる。これらは1種単独又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
シアントナーに含有される着色剤としては、例えばC.I.ピグメントブルー15:3などが挙げられる。
ブラックトナーに含有される着色剤としては、例えばカーボンブラック、磁性体、チタンブラックなどが挙げられる。カーボンブラックとしては、例えばチャンネルブラック、ファーネスブラック、アセチレンブラック、サーマルブラック、ランプブラックなどが挙げられる。
磁性体としては、例えば鉄、ニッケル、コバルトなどの強磁性金属、これら強磁性金属を含む合金、フェライト、マグネタイトなどの強磁性金属の化合物、強磁性金属を含まないが熱処理することにより強磁性を示す合金などが挙げられる。熱処理することにより強磁性を示す合金としては、例えばマンガン−銅−アルミニウム、マンガン−銅−スズなどのホイスラー合金、二酸化クロムなどが挙げられる。
荷電制御剤としては、摩擦帯電により正又は負の帯電を与えることのできる物質であれば特に限定されず、公知の種々の正帯電制御剤及び負帯電制御剤を用いることができる。その例には、ニグロシン系染料、ナフテン酸又は高級脂肪酸の金属塩、アルコキシル化アミン、第4級アンモニウム塩化合物、アゾ系金属錯体、及び、サリチル酸金属塩、が含まれる。
荷電制御剤の含有量は、結着樹脂100質量部に対して0.01〜30質量部の範囲内であることが好ましく、より好ましくは0.1〜10質量部の範囲内である。
本発明に係る外添剤は、個数平均粒径が20〜55nmの範囲内である球形シリカ粒子(1)を含有することを特徴とする。
球形シリカ粒子(1)の個数平均粒径が25〜50nmの範囲内であると、トナー流動性を向上させ、トナーボトル排出性を確保できるとともに、帯電立ち上がり性が向上し、初期及び連続印字後に画像濃度安定性及び粒状性に優れた高画質な画像を得ることができる。特に、球形シリカ粒子(1)の個数平均粒径は、30〜45nmの範囲内であることがより好ましい。
個数平均粒径が70〜160nmの球形シリカ粒子(2)はスペーサー効果を有するため、現像器内でのストレスを受けても球形シリカ粒子(1)のトナー粒子への埋没が生じにくく、流動性が上がり、トナーからの離脱も減る。そのため水分吸着によるトナー凝集体発生を抑制できるため、高画質な画像が得られる。
本発明に係る球形シリカ粒子(1)及び球形シリカ粒子(2)の「球形」とは、球形化度が0.6以上であることをいう。より好ましくは球形化度が0.8以上である。
本発明において、球形化度とは、Wadellの真の球形化度である。すなわち、球形化度は、下記式(A)で表されるものである。
式(A)球形化度=(実際の粒子と同じ体積を有する球の表面積)/(実際の粒子の表面積)
ここで、「実際の粒子と同じ体積を有する球の表面積」は、下記方法から求めた個数平均粒径から算術計算により求めることができる。また、「実際の粒子の表面積」は、「粉体比表面積測定装置SS−100」(島津製作所製)を用いて求めたBET比表面積で代用することができる。
走査型電子顕微鏡(SEM)「JSM−7401F」(日本電子社製)を用いて、3万倍に拡大したトナーのSEM写真を撮影し、当該SEM写真を観察してシリカ粒子の一次粒子の粒径(フェレー径)を測定し、その合計値を個数で割って平均粒径を求める。粒径の測定は、SEM画像において粒子の総数が100〜200個程度となるような領域を選択して行う。
球形シリカ粒子(1)及び球形シリカ粒子(2)は、粒度分布が揃っているのが好ましい。粒度分布が揃っているとトナー母体粒子表面に均一に付着するため、トナー流動性や帯電立ち上がり性が安定する。
球形シリカ粒子の粒度分布における分散度は、凝集体を含めた個数平均粒径に対する標準偏差で議論できる。ここで、球形シリカ粒子(1)の個数平均粒径の標準偏差が「個数平均粒径×0.22以下」であるものが好ましく、「個数平均粒径×0.15以下」であるものがさらに好ましい。同様に、球形シリカ粒子(2)の個数平均粒径の標準偏差が「個数平均粒径×0.22以下」であるものが好ましく、「個数平均粒径×0.15以下」であるものがさらに好ましい。
また、前記球形シリカ粒子(2)の添加量はトナー母体粒子100質量部に対して、0.1〜2.0質量部の範囲内であることが好ましく、0.3〜1.8質量部の範囲内がより好ましい。
本発明に係る外添剤は、上記球形シリカ粒子(1)及び球形シリカ粒子(2)の他に、流動性や帯電性を制御する目的で、従来公知の金属酸化物粒子を使用することができる。例えば、前記球形シリカ粒子(1)及び(2)以外の非球形等のシリカ粒子、チタニア粒子、アルミナ粒子、ジルコニア粒子、酸化亜鉛粒子、酸化クロム粒子、酸化セリウム粒子、酸化アンチモン粒子、酸化タングステン粒子、酸化スズ粒子、酸化テルル粒子、酸化マンガン粒子、及び酸化ホウ素粒子等が挙げられる。これらは、単独でも又は2種以上を併用してもよい。
本発明に係る外添剤として用いられる金属酸化物粒子は、カップリング剤等の公知の表面処理剤により表面の疎水化処理が施されているものが好ましい。
上記表面処理剤としては、ジメチルジメトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)、メチルトリメトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、デシルトリメトキシシラン等が好ましい。
トナー母体粒子は、いわゆる単層構造を有するものであってもよいし、コア・シェル構造(コア粒子の表面にシェル層を形成する樹脂を凝集、融着させた形態)を有するものであってもよく、低温定着性がより良好となる点で、コア・シェル構造を有するものであることが好ましい。
なお、コア・シェル構造は、シェル層がコア粒子を完全に被覆した構造のものに限定されるものではなく、例えば、シェル層がコア粒子を完全に被覆せず、所々コア粒子が露出しているものも含む。
また、高温高湿環境下における帯電性を向上させるという観点から、本発明のトナーは、結晶性ポリエステル樹脂がトナー母体粒子表面に露出せず、トナー母体粒子の内部に含有されるとともに、非晶性樹脂がトナー母体粒子表面に露出した形態であると好ましい。このようなトナーのトナー母体粒子の形態は、結晶性ポリエステル樹脂を形成する多価カルボン酸成分及び多価アルコール成分の炭素数によって制御することができる。また、後述するように、乳化凝集法によりトナー母体粒子を製造する際、各樹脂の添加のタイミング等によってもまたトナー母体粒子の形態を制御することができる。
トナー粒子の平均円形度は、0.935〜0.995の範囲内であることが好ましく、0.945〜0.990の範囲内であることがより好ましく、0.955〜0.980の範囲内であることがさらに好ましい。このような範囲の平均円形度であれば、個々のトナー粒子が破砕しにくく帯電量が安定し画質が高いものとなる。
なお、平均円形度は、例えば、フロー式粒子像分析装置「FPIA−3000」(Sysmex社製)を用いて測定することができる。
本発明に係るトナーの製造方法は、特に限定されず、公知の方法を採用できるが、乳化重合凝集法や乳化凝集法を好適に採用できる。
本発明に係るトナーの製造方法に好ましく用いられる乳化重合凝集法は、乳化重合法によって製造された結着樹脂の微粒子(以下、「結着樹脂微粒子」ともいう。)の分散液を、着色剤の微粒子(以下、「着色剤微粒子」ともいう。)分散液及びワックスなどの離型剤の分散液と混合し、トナー母体粒子が所望の粒径となるまで凝集させ、さらに結着樹脂微粒子間の融着を行うことにより形状制御を行って、トナー母体粒子を製造する方法である。
トナー母体粒子に外添剤を添加する方法としては特に限定されないが、乾燥済みのトナー母体粒子に外添剤を粉体で添加して混合する乾式法などが挙げられる。
外添剤の混合装置としては、タービュラーミキサー、ヘンシェルミキサー、ナウターミキサー、V型混合機などの公知の種々の混合装置を使用することができる。例えば、ヘンシェルミキサーを用いる場合は、撹拌羽根の先端の周速を好ましくは30〜80m/sの範囲内とし、20〜50℃で10〜30分程度撹拌混合する。
本発明のトナーは、磁性又は非磁性の1成分現像剤として使用することもできるが、キャリアと混合して2成分現像剤として使用することが好ましい。
トナーを2成分現像剤として使用する場合において、キャリアは、芯材粒子表面を被覆用樹脂で被覆してなるキャリア粒子を含むことが好ましい。
芯材粒子としては、鉄、フェライト、マグネタイトなどの金属、それらの金属とアルミニウム、鉛などの金属との合金などの従来公知の材料からなる磁性粒子を用いることができ、特にフェライト粒子が好ましい。
また、キャリアは、磁性粒子などの芯材粒子表面を被覆用樹脂で被覆したコートキャリアの他、バインダー樹脂中に磁性体微粉末を分散してなる分散型キャリアなど用いてもよい。
芯材粒子の体積平均粒径(D50)は、レーザー回折式粒度分布測定装置「HEROS KA」(株式会社日本レーザー製)を用いて、湿式法にて測定した。具体的には、まず、焦点位置200mmの光学系を選択し、測定時間を5秒に設定する。そして、測定用の磁性体粒子を0.2質量%ドデシル硫酸ナトリウム水溶液に加え、超音波洗浄機「US−1」(アズワン株式会社製)を用いて3分間分散させて測定用試料分散液を作製し、これを「HEROS KA」に数滴供給し、試料濃度ゲージが測定可能領域に達した時点で測定を開始する。得られた粒度分布を粒度範囲(チャンネル)に対して、小径側から累積分布を作成し、累積50%となる粒径を体積平均粒径(D50)とした。
本発明に係る被覆用樹脂は、脂環式メタアクリレートモノマーを含む共重合体から形成されることが好ましい。
脂環式メタアクリレートモノマーを用いることで、吸湿性が低減し、高温高湿での帯電量の低下を抑制することができる。また、適度な機械的強度を有し、被覆材として膜摩耗されることでキャリア粒子表面がリフレッシュされる。
脂環式メタアクリレートモノマーの共重合体比率は、50%以上であることが好ましく、75%以上であることがより好ましい。
キャリア粒子表面における芯材粒子の露出部の測定は、XPS測定(X線光電子分光測定)により芯材粒子に対する被覆用樹脂の被覆率を下記の方法で測定し求められる。
XPS測定装置としては、サーモフィッシャーサイエンティフィック製、K−Alphaを使用し、測定は、X線源としてAlモノクロマチックX線を用い、加速電圧を7kV、エミッション電流を6mVに設定して実施し、被覆用樹脂を構成する主たる元素(通常は炭素)と、芯材粒子を構成する主たる元素(通常は鉄)とについて測定する。
本発明に係る画像形成方法は、記録媒体上に、本発明のトナーを用いて画像形成層を形成することを含む。
本発明に係る画像形成方法は、本発明のトナーを用いる方法であり、フルカラーの画像形成方法に好適に用いることができる。フルカラーの画像形成方法では、イエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの各々に係る4種類のカラー現像装置と、一つの静電潜像担持体(「電子写真感光体」又は単に「感光体」とも称する)と、により構成される4サイクル方式の画像形成装置を用いる方法や、各色に係るカラー現像装置及び静電潜像担持体を有する画像形成ユニットを、それぞれ色別に搭載するタンデム方式の画像形成装置を用いる方法など、いずれの画像形成方法も用いることができる。
また、クリアトナーをさらに用いる場合には、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック及びクリアの各々に係る5種類の現像装置と、一つの静電潜像担持体(「電子写真感光体」又は単に「感光体」とも称する)と、により構成される5サイクル方式の画像形成装置を用いる方法や、クリアトナーを含む各色に係る現像装置及び静電潜像担持体を有する画像形成ユニットを、それぞれ色別に搭載するタンデム方式の画像形成装置を用いる方法などの画像形成方法を用いることができる。
この画像形成方法においては、具体的には、上記トナーを使用して、例えば、感光体上に形成された静電潜像を現像してトナー像を得て、このトナー像を画像支持体に転写し、その後、画像支持体上に転写されたトナー像を熱圧力定着方式の定着処理によって画像支持体に定着させることにより、可視画像が形成された印画物を得ることができる。
定着工程における圧力の付与及び加熱は、同時であることが好ましく、また、まず圧力を付与し、その後、加熱してもよい。
熱ローラー方式の定着装置は、一般に、加熱ローラーと、これに当接する加圧ローラーとによるローラー対を有する。当該定着装置において、加熱ローラーと加圧ローラーとの間に付与された圧力によって加圧ローラーが変形することにより、この変形部にいわゆる定着ニップ部が形成される。
加熱ローラーは、一般に、アルミニウムなどよりなる中空の金属ローラーからなる芯金の内部に、ハロゲンランプなどの熱源が配設されてなる。当該加熱ローラーは、当該熱源によって芯金が加熱される。このとき、加熱ローラーの外周面が所定の定着温度に維持されるように当該熱源ヘの通電が制御されて温度調節される。
定着装置が、4層のトナー層(イエロー、マゼンタ、シアン及びブラック)又は5層のトナー層(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック及びクリア)からなるトナー像を十分に加熱溶融させて混色させる能力を要求されるフルカラー画像の形成を行う画像形成装置において用いられる場合は、以下の構成を有していると好ましい。
すなわち、定着装置は、加熱ローラーとして、高い熱容量を有する芯金を有し、当該芯金の外周面上に、トナー像を均質に溶融させるための弾性層が形成されたものを含んでいると好ましい。
加圧ローラーとしては、アルミニウムなどよりなる中空の金属ローラーからなる芯金を有し、当該芯金の外周面上に弾性層が形成されたものを用いてもよい。
さらに、加圧ローラーが芯金を有する場合に、当該芯金の内部に、加熱ローラーと同様、ハロゲンランプなどの熱源を配設してもよい。そして、当該熱源によって芯金を加熱し、加圧ローラーの外周面が所定の定着温度に維持されるように当該熱源ヘの通電が制御されて温度調節される構成であってもよい。
これらの加熱ローラーや加圧ローラーとしては、その最外層として、例えばポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)などのフッ素樹脂などよりなる離型層が形成されてなるものを用いることが好ましい。
このような熱ローラー方式の定着装置においては、ローラー対を回転させて定着ニップ部に可視画像を形成すべき画像支持体を挟持搬送させることによって、加熱ローラーによる加熱と、定着ニップ部における圧力の付与とを行い、これにより、未定着のトナー像が画像支持体に定着される。
ベルト加熱方式の定着装置は、一般に、例えばセラミックヒーターよりなる加熱体と、加圧ローラーと、これらの加熱体と加圧ローラーとの間に耐熱性ベルトよりなる定着ベルトが挟まれてなるものであり、加熱体と加圧ローラーとの間に付与された圧力によって加圧ローラーが変形されることにより、この変形部にいわゆる定着ニップ部が形成されてなるものである。
このようなベルト加熱方式の定着装置によれば、加熱体を、画像形成時のみ当該加熱体に通電して所定の定着温度に発熱させた状態にすればよい。したがって、画像形成装置の電源の投入から画像形成が実行可能な状態に至るまでの待ち時間を短くすることができる。また、画像形成装置のスタンバイ時の消費電力も極めて小さく、省電力化が図られるなどの利点がある。
上記ベルト加熱方式の定着装置において、加熱体の温度を比較的低くすることができ、具体的には、150℃以下とすることができる。さらに、加熱体の温度は、140℃以下であると好ましく、135℃以下であるとより好ましい。低温定着性に優れるという観点からは、加熱体の温度は低いほど好ましく、その下限値は特に制限されないが、実質的には90℃程度である。
記録媒体(記録材、記録紙、記録用紙等ともいう)は、一般に用いられているものでよく、例えば、画像形成装置等による公知の画像形成方法により形成したトナー像を保持するものであれば特に限定されるものではない。使用可能な画像支持体として用いられるものには、例えば、薄紙から厚紙までの普通紙、上質紙、アート紙、又は、コート紙等の塗工された印刷用紙、市販の和紙やはがき用紙、OHP用のプラスチックフィルム、布、いわゆる軟包装に用いられる各種樹脂材料、又はそれをフィルム状に成形した樹脂フィルム、ラベル等が挙げられる。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記の形態に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
<非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(a1)の調製>
≪非晶性ポリエステル樹脂(A1)の作製≫
・ビスフェノールAエチレンオキサイド2.2モル付加物:40モル部
・ビスフェノールAプロピレンオキサイド2.2モル付加物:60モル部
・テレフタル酸ジメチル:60モル部
・フマル酸ジメチル:15モル部
・ドデセニルコハク酸無水物:20モル部
・トリメリット酸無水物:5モル部
撹拌器、温度計、コンデンサー及び窒素ガス導入管を備えた反応容器に、上記モノマーのうちフマル酸ジメチル及びトリメリット酸無水物以外の単量体と、ジオクチル酸スズを上記モノマーの合計100質量部に対して0.25質量部投入した。窒素ガス気流下、235℃で6時間反応させた後、200℃に降温して、フマル酸ジメチル及びトリメリット酸無水物を加え、1時間反応させた。温度を220℃まで5時間かけて昇温し、10kPaの圧力下で所望の分子量になるまで重合させ、淡黄色透明な非晶性ポリエステル樹脂(A1)を得た。
非晶性ポリエステル樹脂(A1)は、重量平均分子量が35000、数平均分子量が8000、ガラス転移温度(Tg)が56℃であった。
次いで、非晶性ポリエステル樹脂(A1)200質量部と、メチルエチルケトン100質量部と、イソプロピルアルコール35質量部、10質量%アンモニア水溶液7.0質量部とをセパラブルフラスコに入れ、十分に混合、溶解した後、40℃で加熱撹拌しながら、イオン交換水を送液ポンプを用いて送液速度8g/分で滴下し、送液量が580質量部になったところで滴下を止めた。その後、減圧下で溶剤除去を行い、非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液を得た。上記分散液にイオン交換水を加えて固形分量が25質量%となるように調整し、非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(a1)を調製した。この分散液の体積基準のメジアン径(D50)を、マイクロトラックUPA−150(日機装株式会社製)にて測定したところ、156nmであった。
撹拌装置、温度センサー、冷却管及び窒素導入装置を取り付けた5Lの反応容器に、アニオン性界面活性剤(ダウ・ケミカル社製ダウファックス)5.0質量部と、イオン交換水2500質量部とを仕込み、窒素気流下230rpmの撹拌速度で撹拌しながら、内温を75℃に昇温させた。
次いで、過硫酸カリウム(KPS)18.0質量部をイオン交換水342質量部に溶解させた溶液を添加し、液温を75℃とした。さらに、スチレン(St)903.0質量部、n−ブチルアクリレート(BA)282.0質量部及びアクリル酸(AA)12.0質量部、1,10−デカンジオールジアクリレート3.0質量部及びドデカンチオール8.1質量部からなる単量体混合液を2時間かけて滴下した。
滴下終了後、75℃において2時間にわたって加熱、撹拌することによって重合させ、非晶性ビニル樹脂粒子分散液を得た。上記分散液にイオン交換水を加えて固形分量が25質量%となるように調整し、非晶性ビニル樹脂(B1)粒子の分散液(b1)を調製した。この分散液の体積基準のメジアン径(D50)をマイクロトラックUPA−150(日機装株式会社製)にて測定したところ、160nmであった。
非晶性ビニル樹脂(B1)は、ガラス転移温度(Tg)が52℃、重量平均分子量(Mw)が38000、数平均分子量(Mn)が15000であった。
≪結晶性ポリエステル樹脂(C1)の作製≫
・ドデカン二酸:50モル部
・1,6−ヘキサンジオール:50モル部
撹拌器、温度計、コンデンサー及び窒素ガス導入管を備えた反応容器に上記モノマーを入れ、反応容器中を乾燥窒素ガスで置換した。次いで、チタンテトラブトキサイド(Ti(O−n−Bu)4)を上記モノマーの合計100質量部に対して0.25質量部投入した。窒素ガス気流下、170℃で3時間撹拌し反応させた後、温度をさらに210℃まで1時間かけて昇温し、反応容器内を3kPaまで減圧し、減圧下で13時間撹拌し反応させて、結晶性ポリエステル樹脂(C1)を得た。
結晶性ポリエステル樹脂(C1)は、重量平均分子量が25000、数平均分子量が8500、融点が71.8℃であった。
次に、この結晶性ポリエステル樹脂(C1)200質量部と、メチルエチルケトン120質量部、イソプロピルアルコール30質量部をセパラブルフラスコに入れ、これを60℃で充分混合、溶解した後、10質量%アンモニア水溶液を8質量部滴下した。加熱温度を67℃に下げ、撹拌しながらイオン交換水送液ポンプを用いて送液速度8g/分で滴下し、送液量が580質量部になったところで、イオン交換水の滴下を止めた。その後、減圧下で溶媒除去を行い、結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液を得た。上記分散液にイオン交換水を加えて固形分量が25質量%となるように調整し、結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(c1)を調製した。この分散液の体積基準のメジアン径(D50)を、マイクロトラックUPA−150(日機装株式会社製)にて測定したところ、198nmであった。
・パラフィン系ワックス(日本精蝋製HNP0190、融解温度85℃):270質量部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬製ネオゲンRK):13.5質量部(有効成分60%、離型剤に対して3%)
・イオン交換水:21.6質量部
上記の材料を混合し、圧力吐出型ホモジナイザー(ゴーリン社製ゴーリンホモジナイザ)で、内液温度120℃にて離型剤を溶解した後、分散圧力5MPaで120分間、続いて40MPaで360分間分散処理し、冷却して、分散液を得た。イオン交換水を加えて固形分量が20%になるように調整し、これを離型剤粒子分散液(W1)とした。離型剤粒子分散液(W1)中の粒子の体積平均粒径は215nmであった。
≪ブラック着色剤粒子分散液(1)の調製≫
・カーボンブラック
(キャボット社製、リーガル(登録商標)330):100質量部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬製ネオゲンSC):15質量部
・イオン交換水:400質量部
上記成分を混合し、ホモジナイザー(ULTRA−TURRAX T50、IKA社製)により10分間予備分散した後、高圧衝撃式分散機アルティマイザー(スギノマシン製)を用い、圧力245MPaで30分間分散処理を行いブラック着色剤粒子の水系分散液を得た。得られた分散液にさらに、イオン交換水を添加して、固形分が15質量%となるように調整することによりブラック着色剤粒子分散液(1)を調製した。この分散液中の着色剤粒子の体積基準のメジアン径(D50)を、マイクロトラックUPA−150(日機装株式会社製)を用いて測定したところ、110nmであった。
≪凝集・融着工程及び熟成工程≫
・非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(a1):1008質量部
・非晶性ビニル樹脂粒子分散液(b1):32質量部
・結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(c1):160質量部
・離型剤粒子分散液(W1):160質量部
・ブラック着色剤粒子分散液(1):187質量部
・アニオン性界面活性剤(Dowfax2A1 20%水溶液):40質量部
・イオン交換水:1500質量部
温度計、pH計及び撹拌器を備えた4リットルの反応容器に上記の材料を入れ、温度25℃下に1.0%硝酸を添加してpHを3.0に調整した。その後、ホモジナイザー(ULTRA−TURRAX T50、IKA社製)にて3000rpmで分散しながら、濃度2%の硫酸アルミニウム(凝集剤)水溶液100質量部を30分かけて添加した。滴下終了後、10分間撹拌し、原料と凝集剤を十分に混合した。
その後、反応容器に撹拌器及びマントルヒーターを設置し、スラリーが充分に撹拌されるように撹拌器の回転数を調整しながら、温度40℃までは0.2℃/分の昇温速度、40℃を超えてからは0.05℃/分の昇温速度で昇温し、10分ごとにコールターマルチサイザー3(アパーチャー径100μm、ベックマン・コールター社製)にて粒径を測定した。体積基準のメジアン径が3.9μmになったところで温度を保持し、あらかじめ混合しておいた
・非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(a1):400質量部
・アニオン性界面活性剤(Dowfax2A1 20%水溶液):15質量部
の混合液を20分間かけて投入した。
次いで、50℃に30分間保持した後、反応容器に、EDTA(エチレンジアミン四酢酸)20%液を8質量部添加した後、1mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を加え、原料分散液のpHを9.0に制御した。その後、5℃ごとにpHを9.0に調整しながら、昇温速度1℃/分で85℃まで昇温し、85℃で保持した。
その後、「FPIA−3000」を用い形状係数が0.970になった時点で降温速度10℃/分で冷却し、トナー母体粒子分散液(1)を得た。
その後、トナー母体粒子分散液(1)を濾過し、イオン交換水で充分洗浄した。次いで、40℃にて乾燥して、トナー母体粒子(1)を得た。得られたトナー母体粒子(1)は、体積基準のメジアン径は4.0μm、平均円形度は0.971であった。
前記トナー母体粒子(1)の作製において、体積基準のメジアン径が2.9μmになったところで温度を保持し、あらかじめ混合しておいた
・非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(a1):400質量部
・アニオン性界面活性剤(Dowfax2A1 20%水溶液):15質量部
を添加する以外は同様にして、トナー母体粒子(2)を作製した。得られたトナー母体粒子(2)は、体積基準のメジアン径は3.0μm、平均円形度は0.972であった。
前記トナー母体粒子(1)の作製において、体積基準のメジアン径が4.9μmになったところで温度を保持し、あらかじめ混合しておいた
・非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(a1):400質量部
・アニオン性界面活性剤(Dowfax2A1 20%水溶液):15質量部
を添加する以外は同様にして、トナー母体粒子(3)を作製した。得られたトナー母体粒子(3)は、体積基準のメジアン径は5.0μm、平均円形度は0.969であった。
前記トナー母体粒子(1)の作製において、体積基準のメジアン径が2.7μmになったところで温度を保持し、あらかじめ混合しておいた
・非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(a1):400質量部
・アニオン性界面活性剤(Dowfax2A1 20%水溶液):15質量部
を添加する以外は同様にして、トナー母体粒子(12)を作製した。得られたトナー母体粒子(12)は、体積基準のメジアン径は2.8μm、平均円形度は0.971であった。
前記トナー母体粒子(1)の作製において、体積基準のメジアン径が5.1μmになったところで温度を保持し、あらかじめ混合しておいた
・非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(a1):400質量部
・アニオン性界面活性剤(Dowfax2A1 20%水溶液):15質量部
を添加する以外は同様にして、トナー母体粒子(13)を作製した。得られたトナー母体粒子(13)は、体積基準のメジアン径は5.2μm、平均円形度は0.972であった。
前記トナー母体粒子(1)の作製において、
・非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(a1):400質量部
・非晶性ビニル樹脂粒子分散液(b1):640質量部
・結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(c1):160質量部
・離型剤粒子分散液(W1):160質量部
・ブラック着色剤粒子分散液(1):187質量部
・アニオン性界面活性剤(Dowfax2A1 20%水溶液):40質量部
・イオン交換水:1500質量部
に変更する以外は同様にして、トナー母体粒子(4)を得た。得られたトナー母体粒子(4)は、体積基準のメジアン径は4.0μm、平均円形度は0.970であった。
前記トナー母体粒子(1)の作製において、
・非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(a1):1040質量部
・結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(c1):160質量部
・離型剤粒子分散液(W1):160質量部
・ブラック着色剤粒子分散液(1):187質量部
・アニオン性界面活性剤(Dowfax2A1 20%水溶液):40質量部
・イオン交換水:1500質量部
に変更する以外は同様にして、トナー母体粒子(5)を得た。得られたトナー母体粒子(5)は、体積基準のメジアン径は4.0μm、平均円形度は0.973であった。
前記トナー母体粒子(1)の作製において、
・非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(a1):1038質量部
・非晶性ビニル樹脂粒子分散液(b1):2質量部
・結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(c1):160質量部
・離型剤粒子分散液(W1):160質量部
・ブラック着色剤粒子分散液(1):187質量部
・アニオン性界面活性剤(Dowfax2A1 20%水溶液):40質量部
・イオン交換水:1500質量部
に変更する以外は同様にして、トナー母体粒子(6)を得た。得られたトナー母体粒子(6)は、体積基準のメジアン径は4.0μm、平均円形度は0.971であった。
前記トナー母体粒子(1)の作製において、
・非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(a1):1032質量部
・非晶性ビニル樹脂粒子分散液(b1):8質量部
・結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(c1):160質量部
・離型剤粒子分散液(W1):160質量部
・ブラック着色剤粒子分散液(1):187質量部
・アニオン性界面活性剤(Dowfax2A1 20%水溶液):40質量部
・イオン交換水:1500質量部
に変更する以外は同様にして、トナー母体粒子(7)を得た。得られたトナー母体粒子(7)は、体積基準のメジアン径は4.0μm、平均円形度は0.972であった。
前記トナー母体粒子(1)の作製において、
・非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(a1):960質量部
・非晶性ビニル樹脂粒子分散液(b1):80質量部
・結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(c1):160質量部
・離型剤粒子分散液(W1):160質量部
・ブラック着色剤粒子分散液(1):187質量部
・アニオン性界面活性剤(Dowfax2A1 20%水溶液):40質量部
・イオン交換水:1500質量部
に変更する以外は同様にして、トナー母体粒子(8)を得た。得られたトナー母体粒子(8)は、体積基準のメジアン径は4.0μm、平均円形度は0.970であった。
前記トナー母体粒子(1)の作製において、
・非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(a1):720質量部
・非晶性ビニル樹脂粒子分散液(b1):320質量部
・結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(c1):160質量部
・離型剤粒子分散液(W1):160質量部
・アニオン性界面活性剤(Dowfax2A1 20%水溶液):40質量部
・イオン交換水:1500質量部
に変更する以外は同様にして、トナー母体粒子(9)を得た。得られたトナー母体粒子(9)は、体積基準のメジアン径は4.0μm、平均円形度は0.972であった。
前記トナー母体粒子(1)の作製において、
・非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(a1):640質量部
・非晶性ビニル樹脂粒子分散液(b1):400質量部
・結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(c1):160質量部
・離型剤粒子分散液(W1):160質量部
・ブラック着色剤粒子分散液(1):187質量部
・アニオン性界面活性剤(Dowfax2A1 20%水溶液):40質量部
・イオン交換水:1500質量部
に変更する以外は同様にして、トナー母体粒子(10)を得た。得られたトナー母体粒子(10)は、体積基準のメジアン径は4.0μm、平均円形度は0.970であった。
前記トナー母体粒子(1)の作製において、
・非晶性ビニル樹脂粒子分散液(b1):1040質量部
・結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(c1):160質量部
・離型剤粒子分散液(W1):160質量部
・ブラック着色剤粒子分散液(1):187質量部
・アニオン性界面活性剤(Dowfax2A1 20%水溶液):40質量部
・イオン交換水:1500質量部
に変更する以外は同様にして、トナー母体粒子(11)を得た。得られたトナー母体粒子(11)は、体積基準のメジアン径は4.0μm、平均円形度は0.971であった。
(1)撹拌機、滴下ロート及び温度計を備えた3リットルの反応器にメタノール945質量部、28%アンモニア水45質量部、水135質量部を添加して混合した。この溶液の温度を35℃に調整して撹拌しながらテトラメトキシシラン405質量部を6時間かけて滴下し、さらに滴下後1時間撹拌を継続し加水分解を行いシリカ粒子の懸濁液を得た。
(2)この水性懸濁液に室温でメチルトリメトキシシラン4.8質量部を滴下してシリカ粒子表面の疎水化処理を行った。
(3)こうして得られた分散液を、80℃に加熱しメタノール水を留去した。得られた分散液に室温でヘキサメチルジシラザン130質量部を添加し60℃に加熱し9時間反応させ、シリカ粒子をトリメチルシリル化した。その後溶媒を減圧下で留去してシリカ粒子(1)−1を調製した。
上記の方法により得られたシリカ粒子(1)−1について、個数平均粒径及び標準偏差を測定したところ、個数平均粒径が40nm、標準偏差が5nmであった。
前記球形シリカ粒子(1)−1の調製において、加水分解、重縮合工程のアルコキシシラン、アンモニア、アルコール、水の質量比、反応温度、撹拌速度、供給速度を制御することにより個数平均粒径を調整して、表IIに記載のシリカ粒子(1)−2〜(1)−5及び(2)−1〜(2)−5を調製した。
(外添剤添加工程)
トナー母体粒子1(体積基準のメジアン径4.0μm)100質量部に、球形シリカ粒子(1)−1(個数平均粒径=40nm)1.10質量部及び球形シリカ粒子(2)−1(個数平均粒径=110nm)1.50質量部を添加し、ヘンシェルミキサーにて20分混合することにより、トナー粒子1を作製した。
前記トナー粒子1の作製において、表IIIに記載のように球形シリカ粒子(1)−1を球形シリカ(1)−2〜(1)−5にそれぞれ変更することにより、トナー粒子2、3、19及び20を作製した。
前記トナー母体粒子1(100質量部)に、球形シリカ粒子(1)−1(個数平均粒径=40nm)2.6質量部をヘンシェルミキサーにて20分混合することにより、トナー粒子4を作製した。
前記トナー粒子1の作製において、表IIIに記載のように球形シリカ粒子(2)−1を球形シリカ(2)−2〜(2)−5にそれぞれ変更することにより、トナー粒子5〜8を作製した。
前記トナー母体粒子2(体積基準のメジアン径3.0μm)100質量部に、球形シリカ粒子(1)−1(個数平均粒径=40nm)1.96質量部及び球形シリカ粒子(2)−1(個数平均粒径=110nm)2.67質量部を添加し、ヘンシェルミキサーにて20分混合することにより、トナー粒子9を作製した。
前記トナー母体粒子3(体積基準のメジアン径5.0μm)100質量部に、球形シリカ粒子(1)−1(個数平均粒径=40nm)0.70質量部及び球形シリカ粒子(2)−1(個数平均粒径=110nm)0.96質量部を添加し、ヘンシェルミキサーにて20分混合することにより、トナー粒子10を作製した。
前記トナー母体粒子12(体積基準のメジアン径2.8μm)100質量部に、球形シリカ粒子(1)−1(個数平均粒径=40nm)2.24質量部及び球形シリカ粒子(2)−1(個数平均粒径=110nm)3.06質量部を添加し、ヘンシェルミキサーにて20分混合することにより、トナー粒子22を作製した。
前記トナー母体粒子13(体積基準のメジアン径5.2μm)100質量部に、球形シリカ粒子(1)−1(個数平均粒径=40nm)0.65質量部及び球形シリカ粒子(2)−1(個数平均粒径=110nm)0.89質量部を添加し、ヘンシェルミキサーにて20分混合することにより、トナー粒子23を作製した。
前記トナー粒子1の作製において、トナー母体粒子1を表IIIに記載のトナー母体粒子に変更する以外は同様にして、トナー粒子11〜17及び21を作製した。
前記トナー母体粒子1(体積基準のメジアン径4.0μm)100質量部に、非球形シリカ粒子(個数平均粒径40nm、球形化度0.5、ヒュームドシリカ)1.10質量部及び球形シリカ粒子(2)−1(個数平均粒径=110nm)1.50質量部を添加し、ヘンシェルミキサーにて20分混合することにより、トナー粒子18を作製した。
なお、作製した各トナー粒子の体積基準のメジアン径は、下記表Vに示すとおりである。
MnO:35mol%、MgO:14.5mol%、Fe2O3:50mol%及びSrO:0.5mol%になるように原料を秤量し、水と混合した後、湿式メディアミルで5時間粉砕してスラリーを得た。
得られたスラリーをスプレードライヤーにて乾燥し、真球状の粒子を得た。この粒子を粒度調整した後、950℃で2時間加熱し、ロータリーキルンで仮焼成を行った。直径0.3cmのステンレスビーズを用いて乾式ボールミルで1時間粉砕したのち、バインダーとしてPVAを固形分に対して0.8質量%添加し、さらに水、分散剤を添加し、直径0.5cmのジルコニアビーズを用いて25時間粉砕した。
次いで、スプレードライヤーにより造粒、乾燥し、電気炉にて、温度1050℃、20時間保持し、本焼成を行った。
その後、解砕し、さらに分級して粒度調整し、その後磁力選鉱により低磁力品を分別し、芯材粒子1を得た。芯材粒子1の体積平均粒径は28.0μmであった。
シクロヘキシルメタクリレートモノマー100質量部、ドデカンチオール1質量部を混合して溶解したものを、アニオン性界面活性剤(第一工業製薬製ネオゲンSC)0.5質量部をイオン交換水400質量部に溶解したフラスコ中で乳化重合させ、10分間ゆっくり混合しながら、これに開始剤として過硫酸アンモニウム0.5質量部を溶解したイオン交換水50質量部を投入した。窒素置換を行った後、前記フラスコ内を撹拌しながら内容物が70℃になるまでオイルバスで加熱し、5時間そのまま乳化重合を継続し樹脂分散液を得た。その後、樹脂分散液をスプレードライで乾燥することで、被覆用樹脂1を得た。被覆用樹脂1の重量平均分子量は35万であった。
水平撹拌羽根付き高速撹拌混合機に、芯材粒子として上記で準備した芯材粒子1を100質量部、及び被覆用樹脂1を4.5質量部を投入し、水平回転翼の周速が8m/secとなる条件で、22℃で15分間混合撹拌した後、120℃で50分混合して機械的衝撃力(メカノケミカル法)の作用で芯材粒子の表面に被覆材を被覆させた後、室温まで冷却して、キャリア粒子1を作製した。
前記キャリア粒子1の作製において、被覆用樹脂1を5.5質量部、120℃での混合時間を20分に変更する以外は同様にして、キャリア粒子2を作製した。
前記キャリア粒子1の作製において、被覆用樹脂1を5.5質量部、120℃での混合時間を40分に変更する以外は同様にして、キャリア粒子3を作製した。
前記キャリア粒子1の作製において、被覆用樹脂1を3.5質量部、120℃での混合時間を70分に変更する以外は同様にして、キャリア粒子4を作製した。
前記キャリア粒子1の作製において、被覆用樹脂1を3.5質量部、120℃での混合時間を90分に変更する以外は同様にして、キャリア粒子5を作製した。
上記のようにして作製したトナー粒子1及びキャリア粒子1を、トナー濃度が9質量%となるようにして混合し、現像剤1を作製した。混合機はV型混合機(株式会社徳寿工作所製)を用い、25℃で30分間混合した。
トナー粒子とキャリア粒子との組み合わせを下記表Vに示すようにしたこと以外は、上記現像剤1の作製と同様にして、現像剤2〜27を作製した
(低温定着性:最低定着温度)
デジタル印刷機「bizhub PRESS C1070」(コニカミノルタ株式会社製)において、定着装置を、ニップ領域での圧力及びプロセス速度(ニップ時間)を変更できるように改造し、さらに、定着用ヒートローラーの表面温度を100〜210℃の範囲内で変更することができるように改造した。当該複写機に上記各トナーから製造した現像剤をそれぞれ装填した。
常温常湿(20℃、55%RH)の環境下において、A4サイズの上質紙「CFペーパー」(コニカミノルタ株式会社製)上での付着量を5.0g/m2となるように設定した。その後、100mm×100mmサイズの画像を定着させる定着実験を、設定される定着温度を110℃から5℃刻みで変更しながら、180℃まで繰り返し行った。
得られた各定着温度におけるプリント物を目視確認し、全てのトナーが定着器に付着することなく用紙上に定着した最も低い温度を最低定着温度(℃)とした。
◎:最低定着温度が130℃以下である(優良)
○:最低定着温度が130℃を超え140℃以下である(良好)
×:最低定着温度が140℃を超える(不合格)
トナーボトルに現像剤をそれぞれ1100gを充填し、常温常湿環境(温度20℃、湿度55%RH)下において、画像支持体としてA4サイズの普通紙を用いて、以下の各印字率条件で1000枚プリントした時のトナーエンプティー表示点灯の有無によって、以下の基準で判定した。○以上であれば実用上問題ない。
◎:印字率100%で1000枚プリントしてもエンプティー表示が点灯しない。
○:印字率80%で1000枚プリントするとエンプティー表示が点灯するが、印字率70%では点灯しない。
×:印字率70%でも1000枚プリントするとエンプティー表示が点灯する。
常温常湿環境(温度20℃、湿度55%RH)下の環境条件において、現像剤20gを20mLのガラス製容器に入れ、室温で1週間静置した後、毎分200回、振り角度45°、アーム50cmで1分間振った後、現像剤1gを採取し、これの帯電量をブローオフ法によって測定した。この値をQ1とする。さらに継続して120分間振った後、現像剤1gを採取し、帯電量をブローオフ法によって測定した。この値をQ2とする。Q2に対するQ1の割合として帯電立ち上がり性(%)を算出し、以下の基準で判定した。○以上を合格レベルとした。
◎:帯電立ち上がり性が90%以上である。
○:帯電立ち上がり性が80%以上90%未満である。
×:帯電立ち上がり性が80%未満である。
複合機「bizhub PRESS C1070」(コニカミノルタ株式会社製)を用いて常温常湿環境(20℃、55%RH)において画素率が50%の画像をA4版上質紙(64g/m2)に100万枚画像形成を行った。
(画像濃度安定性)
100万枚印刷前後において、A4サイズの上質紙「CFペーパー」上に全面40%平網画像を出力した。得られた画像の反射濃度を、マクベス反射濃度計「RD907」(マクベス社製)によって測定し、100万枚の画像形成前後でのハーフトーン画像の反射濃度差を求めた。本評価においては、反射濃度差の絶対値が0.06以下であれば合格とした。
◎:反射濃度差の絶対値が0.03以下である。
○:反射濃度差の絶対値が0.03より大きく0.06以下である。
×:反射濃度差の絶対値が0.06より大きい。
100万枚印刷後に、さらに印字率40%の帯状ベタ画像を形成する印刷を500枚プリントした後、階調率32段階の階調パターンを出力し、この階調パターンの粒状性について、下記評価基準に従って評価した。粒状性の評価は、階調パターンのCCDによる読み取り値にMTF(Modulation Transfer Function)補正を考慮したフーリエ変換処理を施し、人間の比視感度にあわせたGI値(Graininess Index)を測定し、最大GI値を求めた。GI値は小さいほどよい。なお、このGI値は、日本画像学会誌39(2)、84・93(2000)に掲載されている値である。本評価においては、0.195未満であれば合格とした。
◎:0.170未満である。
○:0.170以上0.195未満である。
×:0.195以上である。
Claims (5)
- 少なくとも結着樹脂を含有するトナー母体粒子と、前記トナー母体粒子表面に付着される外添剤とを含むトナー粒子を含有する静電荷像現像用トナーであって、
前記トナー粒子の体積基準におけるメジアン径が、3.0〜5.0μmの範囲内であり、
前記結着樹脂が、少なくとも非晶性ポリエステル樹脂を主成分として含有し、かつ、
前記外添剤として個数平均粒径が20〜55nmの範囲内である球形シリカ粒子(1)を含有することを特徴とする静電荷像現像用トナー。 - 前記外添剤として、前記個数平均粒径が20〜55nmの範囲内である球形シリカ粒子(1)と、個数平均粒径が70〜160nmの範囲内である球形シリカ粒子(2)とを含有することを特徴とする請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記結着樹脂が、非晶性ビニル樹脂を結着樹脂全体の質量に対して0.1〜20質量%の範囲内で含有することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の静電荷像現像用トナー。
- 請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載の静電荷像現像用トナーと、芯材粒子表面を被覆用樹脂で被覆してなるキャリア粒子とを含有することを特徴とする2成分現像剤。
- 前記キャリア粒子表面における前記芯材粒子の露出面積比率が、10.0〜18.0%の範囲内であることを特徴とする請求項4に記載の2成分現像剤。
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