JP2021096339A - 静電荷像現像用トナー及び画像形成方法 - Google Patents

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貴生 川村
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佑介 滝ヶ浦
奈津紀 伊藤
Natsuki Ito
奈津紀 伊藤
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【課題】本発明の課題は、定着部材との分離性、離型剤の付着耐性及び耐熱保管性に優れた静電荷像現像用トナーと、それを用いた画像形成方法を提供することである。【解決手段】本発明の静電荷像現像用トナーを構成するトナー母体粒子を100℃で加熱し、フーリエ変換赤外分光光度測定により、2855〜3025cm−1の範囲内における最大極大ピーク強度を測定し、加熱開始時、開始後10分及び60分での最大極大ピーク強度のそれぞれP(0)、P(10)及びP(60)と、加熱開始時から10分間における最大極大ピーク強度の立ち上がりの傾きPA(10)が、下記式(1)〜(3)を満たすことを特徴とする静電荷像現像用トナー。式(1):0.015≦P(10)≦0.036式(2):0.001≦PA(10)≦0.0025式(3):0.015≦P(60)≦0.043【選択図】図1

Description

本発明は、静電荷像現像用トナー及び画像形成方法に関し、更に詳しくは、定着部材との分離性、離型剤の付着耐性及び耐熱保管性に優れた静電荷像現像用トナーと、それを用いた画像形成方法に関する。
近年、電子写真方式の画像形成装置などでは、環境負荷低減などの観点から、省エネルギー化の要請が高まっており、少ないエネルギーで定着できる静電荷像現像用トナー(以下、単に「トナー」ともいう。)の開発が進められている。
トナーの定着温度を下げるための代表的な方法として、結着樹脂に結晶性樹脂を用いる方法が知られている。結晶性樹脂は、融点で急激に溶融し、非晶性樹脂を可塑化することで、低温定着性を実現できる。
一方、トナーには、離型剤が含有されている。離型剤は、トナー画像の定着時に静電荷像現像用トナーを構成しているトナー母体粒子から染み出して、定着時の定着部材とトナー画像との間の定着分離性を高め、かつ定着された画像の耐擦り性を高めている。しかし、この離型剤が、定着時にトナーから過度に染み出してしまうと、画像表面上に過多に存在する離型剤が、画像搬送時の画像形成装置内の部材に付着してしまう現象が起き、高速プリント時に搬送性の著しい低下を招くという問題が発生することが判明した。また、トナー定着時の離型剤の染み出しやすさは、熱に対する弱さともとらえることができ、離型剤の過度な染み出し挙動は、トナー粉体での耐熱保管性の観点でも悪影響を及ぼすことが考えられる。
上記問題に対し、トナー製造時に二酸化炭素処理を施して、トナー粒子中の離型剤(ワックス)の配置位置をコントロールすることによって、トナー加熱時の離型剤の染み出し量を規定する方法が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。しかし、特許文献1で規定している方法では、一時的な熱エネルギーの付与により、離型剤であるワックスの染み出し量がかなり多いため、定着工程の条件変更によるワックスの染み出し量の変化が制御しにくく、かつ、トナー中に結晶性結着樹脂を含んでいないため、比較的低融点なワックスをトナーに含有した際には染み出したワックスの結晶化を促進することができず、ワックスが画像形成装置内の部材に付着するという問題は残したままである。
特開2017−191312号公報
本発明は、上記問題・状況に鑑みてなされたものであり、その解決課題は、定着部材との分離性、離型剤の付着耐性及び耐熱保管性に優れた静電荷像現像用トナーと、それを用いた画像形成方法を提供することである。
本発明者は、上記課題を解決すべく、上記問題の原因等について検討する過程において、前記トナー母体粒子について、加熱時間に応じ、FT−IR測定により測定し最大極大ピーク強度及びその傾きを特定の条件範囲内に厳密に制御することにより、トナー粒子からの離型剤の染み出し速度及び染み出し量を制御することにより、耐熱保管性を保ちつつ、高速プリントプロセスにおける定着部材と記録媒体間の分離性を向上させ、かつ画像記録装置内の部材への離型剤の付着を抑制することができることを見いだし本発明に至った。
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。
1.少なくとも、結着樹脂、着色剤及び離型剤を含有するトナー母体粒子を含む静電荷像現像用トナーであって、
前記トナー母体粒子をペレット状に加工し、前記加工により作製されたペレットを100℃で所定時間加熱し、当該ペレットについてフーリエ変換赤外分光光度測定により、2855〜3025cm−1の範囲内の吸収波数域に存在する最大極大ピークの強度を測定した場合、
加熱開始時、開始後10分及び60分の時点での前記最大極大ピークの強度を、それぞれ、P(0)、P(10)及びP(60)とし、かつ加熱開始時から10分間における最大極大ピーク強度の立ち上がりの傾きをPA(10)としたとき、
下記式(1)〜(3)を全て満たすことを特徴とする静電荷像現像用トナー。
式(1):0.015≦P(10)≦0.036
式(2):0.001≦PA(10)≦0.0025
ただし、PA(10)=(P(10)−P(0))/10
式(3):0.015≦P(60)≦0.043
2.前記最大極大ピーク強度P(10)が下式(4)を満たし、かつ最大極大ピーク強度P(60)が、下式(5)を満たすことを特徴とする第1項に記載の静電荷像現像用トナー。
式(4):0.018≦P(10)≦0.034
式(5):0.016≦P(60)≦0.040
3.前記最大極大ピーク強度P(10)から、100℃でさらに50分間加熱した後の最大極大ピーク強度P(60)にかけて最大極大ピーク強度の立ち上がりの傾きPA(50)が、下式(6)を満たすことを特徴とする第1項又は第2項に記載の静電荷像現像用トナー。
式(6):0.3×10−4≦PA(50)≦3.5×10−4
4.前記トナー母体粒子が、コア・シェル型粒子であることを特徴とする第1項から第3項までのいずれか一項に記載の静電荷像現像用トナー。
5.前記トナー母体粒子表面に無機微粒子を有し、前記無機微粒子のトナー母体粒子表面への平均付着強度が、85〜100%の範囲内であることを特徴とする第1項から第4項までのいずれか一項に記載の静電荷像現像用トナー。
6.前記結着樹脂の少なくとも一種が、結晶性ポリエステル樹脂であることを特徴とする第1項から第5項までのいずれか一項に記載の静電荷像現像用トナー。
7.前記離型剤の融点が、69℃以上であることを特徴とする第1項から第6項までのいずれか一項に記載の静電荷像現像用トナー。
8.前記結着樹脂の少なくとも一種が、ビニル樹脂であることを特徴とする第1項から第7項までのいずれか一項に記載の静電荷像現像用トナー。
9.第1項から第8項までのいずれか一項に記載の静電荷像現像用トナーと画像形成装置を用いて、転写材上にトナー画像を形成することを特徴とする画像形成方法。
本発明の上記手段により、定着部材との分離性、離型剤の付着耐性及び耐熱保管性に優れた静電荷像現像用トナーと、それを用いた画像形成方法を提供することができる。
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。
従来、定着時の定着部材とトナー画像との間の定着分離性を高め、かつ定着された画像の耐擦り性を高める目的で、トナー中には離型剤、例えば、ワックスを含有しているが、この離型剤が、定着時にトナーから過度に染み出してしまうと、画像搬送時の画像形成装置内の部材に付着してしまう現象が起き、高速プリント時に搬送性の著しい低下を招くという問題が発生することが判明した。
このような問題に対し、本発明者らの検討により、長時間トナーを加熱した際の離型剤の染み出し量を規定することにより、離型剤の画像記録装置の構成部品に対する付着性はある程度抑えられることが判明したが、更には、短時間、例えば、定着加熱10分程度の熱エネルギーがあまりかからない条件での分離性における離型剤の染み出し量をコントロールすることが、上記問題を解決するためにはさらに重要であることが判明した。
本発明者らは、上記問題に対し鋭意検討を進めた結果、トナー母体粒子製造時に添加するシェル粒子の大きさや被覆率、およびトナー母体粒子への外添剤の付着による表面フィラー効果のバランスによって、離型剤、例えば、ワックスの染み出し量や染み出し速度をコントロールできることを明らかにした。これらのトナーからの離型剤の染み出し量や染み出し速度については、FT−IRを用いた2855〜3025cm−1の範囲内の吸収波数域における最大極大ピーク強度を定量化することにより、トナーとして耐熱保管性を保ちつつ、画像形成時はプロダクションプリンター領域における高速プリントのプロセスにおいても適度な定着ベルトと記録媒体間の分離性を保ちながら、画像定着装置内の構成部材への離型剤の付着を抑制できるトナーの状態として前記条件(1)〜条件(3)により、トナーの加熱条件の違いによる離型剤の染み出し量を規定することにより、定着部材との分離性、離型剤の付着耐性及び耐熱保管性に優れた静電荷像現像用トナーを見出したものである。
具体的には、本発明は、耐熱保管性及び定着部材との分離性を保ちながら、画像定着装置内の構成部材への離型剤の付着を抑制することができるトナーの状態を、トナーの加温条件違いによる離型剤の染み出し特性を規定する方法である。
条件(1)として、式(1)に規定するように、トナーを100℃で10分間加熱した後のトナーについて、加熱時間の短い時間における離型剤量を規定している。これは、加熱時間が10分という短い時間、すなわち、トナーに対して付与される熱エネルギーが少ない条件を示しており、画像形成時の定着時線速が速い、ニップ時間が短い、低温定着といったような条件に相当する条件であることを見出した。この条件(1)で規定する様に、適量の離型剤量を規定することにより、本発明の目的効果が得られると推測している。
次に、条件(2)として、式(2)に規定するように、ペレット状に加工したトナーのトの10分間の加熱前後での最大極大ピーク強度の立ち上がり(傾き)を規定するもので、ここで規定する特性は、トナーの離型剤の染み出し能力を表している。傾き(γ)が大きいほど、トナーからの離型剤の染み出し能力が高く、より省熱エネルギー条件でも分離性が高いが、染み出し能力が高すぎることは熱に弱いということにもつながり、トナーの耐熱保管性の劣化要因ともなる。一方で、傾き(γ)の立ち上がりが緩やかすぎると、離型剤の染み出し速度も遅く、染み出し能力が低いため、分離性を得るために必要な離型剤を染み出させることが難しい環境となると推測される。
最後に、条件(3)として、式(3)では、トナーを100℃で60分間加熱した後のトナーについて、加熱時間の長い時間における離型剤量を規定することにより、画僧記録装置を構成する部材への離型剤の付着の抑制という点で効果を発現していると推測している。
最大極大ピーク強度と加熱時間の関係の一例を示すグラフ FT−IRで得られる吸収スペクトルにおいて、最大極大ピーク強度の算出方法の一例を示す図 本発明の画像形成方法に適用可能な画像形成装置本体の内部構成の一例を示す概略断面図
本発明の静電荷像現像用トナーは、少なくとも、結着樹脂、着色剤及び離型剤を含有するトナー母体粒子を含む静電荷像現像用トナーであって、前記トナー母体粒子をペレット状に加工し、前記加工により作製されたペレットを100℃で所定時間加熱し、当該ペレットについてフーリエ変換赤外分光光度測定により、2855〜3025cm−1の範囲内の吸収波数域に存在する最大極大ピークの強度を測定した場合、加熱開始時、開始後10分及び60分の時点での前記最大極大ピークの強度を、それぞれ、P(0)、P(10)及びP(60)とし、かつ加熱開始時から10分間における最大極大ピーク強度の立ち上がりの傾きをPA(10)としたとき、前記式(1)〜(3)を全て満たすことを特徴とする。
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。
本発明の実施態様としては、本発明の効果発現の観点から、前記最大極大ピーク強度P(10)が前記式(4)を満たし、かつ最大極大ピーク強度P(60)が式(5)を満たすことが、本発明の目的効果がより発現することができる点で好ましい。
また、前記最大極大ピーク強度P(10)から、100℃でさらに50分間加熱した後の最大極大ピーク強度P(60)にかけて最大極大ピーク強度の立ち上がりの傾きPA(50)が、前記式(6)を満たすことが、定着プロセスが変化しても、所望の離型剤、例えば、ワックスを染み出させることで、より一層、定着部材との分離性、離型剤の付着耐性及び耐熱保管性に優れた静電荷像現像用トナーを得ることができる点で好ましい。
また、前記トナー母体粒子が、コア・シェル型粒子であることが、離型剤、例えば、ワックスの染み出し量や染み出し速度を制御することができ、定着部材との分離性、離型剤の付着耐性及び耐熱保管性をさらに高めることができる点で好ましい。
また、前記トナー母体粒子表面に無機微粒子を有し、前記無機微粒子のトナー母体粒子表面への平均付着強度が、85〜100%の範囲内であることが好ましい。外添剤として無機微粒子を適用し、外添剤の添加量及び外添混合時間を変化させることで、トナー粒子表面での外添剤である無機微粒子によるフィラー効果の発揮度合いが異なってくる。上記規定する付着強度の範囲としてことにより良好なフィラー効果を発揮し、離型剤であるワックスの染み出し量及び染み出し速度を調整することができ、定着部材との分離性、離型剤の付着耐性及び耐熱保管性をさらに高めることができる点で好ましい。
また、結着樹脂の少なくとも一種が、結晶性ポリエステル樹脂であることが、離型剤であるワックスと結晶性ポリエステルとの極性の違いから、トナー画像定着時に染み出すワックスを結晶性ポリエステルが阻害することなく、画像表層のワックスの結晶化を促進する効果が発現し、これによりワックス付着抑制の効果と、定着プロセス中のプロセス速度アップに伴う染み出しワックスの安定化に効果を発揮する点で好ましい。
また、離型剤の融点が69℃以上であることが、離型剤の画像結成装置を構成する部材への付着が、離型剤の結晶化開始温度が早くなり抑制することができる点で好ましい。
また、結着樹脂の少なくとも一種がビニル樹脂であることが、離型剤が相溶化せずトナー中で微分散状態を維持するため、定着時の離型剤が適度に染み出しやすくなる点で好ましい。
以下、本発明とその構成要素及び本発明を実施するための形態・態様について説明をする。なお、本願において、「〜」は、その前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用する。
《静電荷像現像用トナー》
本発明の静電荷像現像用トナー(以下、単に「トナー」ともいう。)は、少なくとも、結着樹脂、着色剤及び離型剤を含有するトナー母体粒子(以下、「トナー粒子」ともいう。)を含み、前記トナー母体粒子をペレット状に加工し、前記加工により作製されたペレットを100℃で所定時間加熱し、当該ペレットについてフーリエ変換赤外分光光度測定により、2855〜3025cm−1の範囲内の吸収波数域に存在する最大極大ピークの強度を測定した場合、加熱開始時、開始後10分及び60分の時点での前記最大極大ピークの強度を、それぞれ、P(0)、P(10)及びP(60)とし、かつ加熱開始時から10分間における最大極大ピーク強度の立ち上がりの傾きをPA(10)としたとき、下記式(1)〜(3)を全て満たすことを特徴とする。
式(1):0.015≦P(10)≦0.036
式(2):0.001≦PA(10)≦0.0025
ただし、PA(10)=(P(10)−P(0))/10
式(3):0.015≦P(60)≦0.043
[トナーの赤外分光光度特性]
はじめに、本発明に係るトナー母体粒子の赤外分光光度特性について、その詳細を説明する。
本発明に係るトナー母体粒子の赤外分光光度特性の測定は、トナー母体粒子をペレット状に加工しで作製されたサンプルを100℃で、10分及び60分加熱し、当該ペレットについてフーリエ変換赤外分光光度測定により、2855〜3025cm−1の範囲内の吸収波数域に存在する最大極大ピークの強度を測定した場合、加熱開始時、開始後10分及び60分の時点での前記最大極大ピークの強度を、それぞれ、P(0)、P(10)及びP(60)とし、かつ加熱開始時から10分間における最大極大ピーク強度の立ち上がりの傾きをPA(10)として測定する。
〔赤外分光光度測定〕
以下に、赤外分光光度計を用いてのトナー母体粒子の最大極大ピーク強度P(0)、P(10)及びP(60)とし、加熱開始時から10分間における最大極大ピーク強度の立ち上がりの傾きPA(10)の測定方法について説明する。
(測定サンプルの作製)
(1)加熱時間0分評価用のペレット作製
各トナー母体粒子を0.24g計量し、圧縮成形機(SSP−10A:島津製作所製)で2MPaの圧力を30秒間印加して加圧成型を行い、未加熱(加熱時間:0分)の直径10mmの円柱状ペレットを作製した。
(2)加熱時間10分評価用のペレットの作製
上記作製したペレットをガラスプレート上に置き、100℃に設定した恒温槽(FC−410:ADVANTEC製)内に入れた後、10分間放置したのち取り出し、これを加熱時間10分評価用のペレットとする。
(3)加熱時間60分評価用のペレットの作製
上記作製したペレットをガラスプレート上に置き、100℃に設定した恒温槽(FC−410:ADVANTEC製)内に入れた後、60分間放置したのち取り出し、これを加熱時間60分評価用のペレットとする。
(吸収極大ピークの最大値の測定方法)
〈加熱時間0分の評価用のペレットの最大極大ピーク強度P(0)の測定〉
上記作製した加熱時間0分評価用ペレットについて、赤外分光光度計(IRT−5200:日本分光製)を用いて、顕微ATR法による吸収スペクトル測定を行う。得られたスペクトルプロファイルに対し、補正を行わない状態で吸収波数が2855〜3025cm−1の範囲内の吸収波長域に存在する吸収極大ピークに対して、下記の方法で最大極大ピーク強度P(0)を算出する。
吸収波数が2855〜3025cm−1の範囲内の吸収波長域の吸収極大ピークは、離型剤由来のC−H逆対称伸縮振動のピークであり、2855〜3025cm−1の範囲に存在するピークの中で最大のピーク高さを持つピーク強度を最大極大ピーク強度P(0)として求める。
例えば、図2で示すように、最大極大ピーク強度P(10)は、上記範囲内において2845〜2900cm−1に存在する極小ピークA及び3000〜3030cm−1に存在する極小ピークBの2点を直線で結び、これをベースラインABとし、このベースラインABから最大極大ピークから垂直上方向に直線を引き、この長さを、最大極大ピーク強度P(0)とした。
〈最大極大ピーク強度P(10)及び最大極大ピーク強度P(60)の測定〉
上記の加熱時間0分の評価用のペレットの最大極大ピーク強度P(0)の測定と同様にして、加熱時間10分の評価用ペレットを用いて最大極大ピーク強度P(10)と、加熱時間60分の評価用ペレットを用いて最大極大ピーク強度P(60)を測定した。
〈ピーク強度の傾きPA(10)の測定〉
上記方法で測定した最大極大ピーク強度P(0)、最大極大ピーク強度P(10)及び最大極大ピーク強度P(60)を図1に示すようにプロットし、PA(10)=(P(10)−P(0))/10よりPA(10)を求める。同様に、後述するPA(50)も同様にして求めることができる。
〈具体的な測定条件〉
上記測定において、100℃で10分及び60分加熱後の離型剤に起因するピーク測定時の誤差を抑えるため、1点測定ごとに、赤外分光光度計(IRT−5200:日本分光製)のプリズム部分をアセトンなどの溶剤で洗浄する。
測定データは、1サンプルにつき5点測定し平均値を算出する。5点のうち、上記最大極大ピーク強度Pがノイズ高さの5倍以上であることを確認する。ノイズ高さの5倍よりも小さいピーク強度の場合は、測定できていないものとして再度測定しデータを追加する。
測定条件としては、以下の通りである。
プリズム:Geプリズム
光源:標準光源
検出器:MCT N
分解能:4.0cm−1
圧力:0.2MPa
感度、アパーチャー径、干渉計速度、フィルター:Auto
縦軸:Abs.(サンプル)、Single(バックグラウンド)
測定範囲:4000〜650cm−1
積算回数:32回
〔赤外分光光度の各特性値について〕
次いで、上記方法により求められる各特性について説明する。
(最大極大ピーク強度P(10))
本発明においては、上記方法により測定された最大極大ピーク強度P(10)が、下式(1)を満たすことが好ましい。
式(1):0.015≦P(10)≦0.036
最大極大ピーク強度P(10)が式(1)の条件を満たすことにより、定着部材との分離性及び離型剤の画像形成装置を構成する部材への付着耐性の両立を果たすことができる。一方、P(10)が0.015未満であると、定着部材とトナー画像表面での所望の離型性が得られず、定着部材との分離性が低下する。また、P(10)が0.036を超えると、過剰な離型剤、例えば、ワックスがトナー画像表層に染み出し、画像形成装置内部材への付着、さらには画像不良や搬送能力低下を引き起こす。
本発明において、P(10)としては、更には、下式(4)を満たすことが好ましい。
式(4):0.018≦P(10)≦0.034
(ピーク強度の傾きPA(10))
本発明においては、上記方法により測定された加熱開始時から10分間における最大極大ピーク強度の立ち上がりの傾きをPA(10)が、下式(2)を満たすことが好ましい。
式(2):0.001≦PA(10)≦0.0025
ただし、式(2)において、PA(10)=(P(10)−P(0))/10を表す。
ここで、P(0)は、加熱時間0分(未加熱)の評価用のペレットの最大極大ピーク強度P(0)である。
ピーク立ち上がりの傾きPA(10)が式(2)の条件を満たすことにより、離型剤のトナー粒子からの染み出し量を、所望の条件とすることができ、定着部材との分離性及び離型剤の画像形成装置を構成する部材への付着耐性の両立を果たすことができる。
PA(10)が0.001未満であると、トナー粒子からの離型剤の染み出し能力が低下する。その結果、定着時の熱エネルギーが小さい場合、離型剤の染み出し量が不足し、定着部材とトナー画像表面が分離できない。
また、PA(10)が0.0025を超えると、離型剤が染み出しやすくなり、当該離型剤は熱に弱いため、この値以上となると耐熱性の劣化の要因となる。
(最大極大ピーク強度P(60))
本発明においては、上記方法により測定された最大極大ピーク強度P(60)が、下式(3)を満たすことが好ましい。
式(3):0.015≦P(60)≦0.043
最大極大ピーク強度P(60)が式(3)の条件を満たすことにより、定着時に熱エネルギーが多く付与された状態であっても、定着部材との分離性及び離型剤の画像形成装置を構成する部材への付着耐性の両立を果たすことができる。
一方、P(60)が0.015未満であると、定着部材とトナー画像表面での所望の離型性が得られず、定着部材との分離性が低下する。また、P(60)が0.043を超えると、過剰な離型剤、例えば、ワックスがトナー画像表層に染み出し、画像形成装置内部材への付着、さらには画像光沢ムラを引き起こす。
本発明において、P(60)としては、更には、下式(5)を満たすことが好ましい。
式(5):0.016≦P(10)≦0.040
(ピーク強度の傾きPA(50)について)
本発明においては、更には、最大極大ピーク強度P(10)から、100℃でさらに50分間加熱した後の最大極大ピーク強度P(60)にかけて最大極大ピーク強度の立ち上がりの傾きPA(50)が、下式(6)を満たすことが好ましい。
式(6):0.3×10−4≦PA(50)≦3.5×10−4
本発明でいうP(10)からP(60)におけるピーク強度の傾きPA(50)は、トナーに対してかかる熱エネルギーによる離型剤(ワックス)の染み出し量の変化度合いを表している。すなわち、定着プロセス(例えば、ニップ幅や定着温度など)におけるトナーへの熱エネルギーのかかり方の違いが、トナー粒子から染み出させる離型剤の量を大きく変動させることとなる。式(7)で規定する範囲内では、熱によるトナーの離型剤の染み出し量の変化が比較的小さいため、定着プロセスが変化した場合でも、所望の離型剤を染み出させることで、定着部材との分離性及び離型剤の画像形成装置を構成する部材への付着耐性、耐熱保管性を保つといった性能を維持することができる。
これに対し、PA(50)が0.3×10−4未満であると、離型剤の染み出し量変化が少なすぎ、定着温度による光沢度のコントロールがほとんど不能な状態となってしまう。
また、PA(50)が3.5×10−4を超えると、トナー画像表面に存在する離型剤量が、定着プロセスによって大きく変わることを示しており、画像の光沢度や光沢ムラといった画像品質の悪化を招く。
(式(1)〜式(6)の条件の達成手段)
本発明において、トナーからの定着時間に関係した離型剤の染み出し量を制御し、式(1)〜式(6)の条件を達成する手段として、特に制限はないが、以下の手段を挙げることができる。
(1)コア・シェル構造を有するトナー母体粒子の適用
本発明に係るトナー母体粒子としては、コア・シェル型粒子であることが好ましい。
離型剤の染み出し量及び染み出し速度をコントロール手段の1つとして、コア・シェル型粒子とし、シェルの粒径を最適化することにより、離型剤の染み出しルートの調整及びシェル添加量でシェル層の厚みを調整することで染み出し量を制御することができる。その結果、トナー粉体としての耐熱保管性を保つこともできる。
(2)外添剤の添加量及び添加時間の調整
本発明に係るトナー母体粒子においては、外添剤の添加量及び外添剤の混合時間を変化させることで、トナー粒子表面での外添剤によるフィラー効果の発揮度合いを調整することができる。
本発明では、トナー母体粒子表面に外添剤として無機微粒子を有し、前記無機微粒子のトナー母体粒子表面への平均付着強度を85〜100%の範囲内とすることが好ましい。
上記で規定する範囲内とすることにより、無機微粒子がほどよくフィラー効果を発揮し、離型剤の染み出し量及び染み出し速度を調整することができる。平均付着強度が上記で規定する範囲外であると、無機微粒子によるフィラー効果は発揮できず、トナー表層が柔らかいため、離型剤の染み出し量が過多になってしまう。
(3)結着樹脂の選択
本発明においては、結着樹脂の少なくとも一種として、結晶性ポリエステル樹脂を適用することが好ましい。結着樹脂の一種が結晶性ポリエステル樹脂であることで、離型剤と結晶性ポリエステル樹脂との極性の違いから、トナー画像定着時に染み出す離型剤を結晶性ポリエステル樹脂が阻害することなく、画像表層の離型剤の結晶化を促進する効果があると推測している。これにより、画像形成装置内の構成部品に対する離型剤の付着抑制の効果と、定着プロセス中のプロセス速度アップに伴う染み出し離型剤の安定化に対し効果を発揮する。
また、本発明においては、結着樹脂の少なくとも一種がビニル樹脂であることが好ましい。結着樹脂の一つとして、ビニル樹脂を適用することにより、離型剤が相溶化せずトナー中で微分散するため、定着時に離型剤が適度に染み出しやすくなる点で好ましい。
(4)離型剤の選択
本発明においては、適用する離型剤として、融点が69℃以上の離型剤を選択することが好ましい。融点が69℃以上の離型剤を選択することにより、画像形成装置内の構成部品に対する離型剤の付着が、離型剤の結晶化開始温度より早くなり、構成部材への付着を抑制することができる。これに対し、離型剤の融点が69℃よりも低いと、耐熱保管性を維持することが困難となる。
《静電荷像現像用トナーの構成要素》
次いで、本発明の静電荷像現像用トナーの具体的な構成要素について説明する。
[トナー母体粒子]
本発明に係るトナー母体粒子には、少なくとも、結着樹脂、着色剤及び離型剤を含有する。
〔結着樹脂〕
本発明に係るトナー母体粒子に適用可能な結着樹脂として、従来公知の結着樹脂、例えば、結晶性樹脂、非結晶性樹脂等を適用することができる。
(結晶性樹脂)
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。
トナー母体粒子に対する結晶性樹脂の含有量は、十分な低温定着性を得る観点から、5〜20質量%の範囲内であることが好ましく、7〜15質量%の範囲内であることがより好ましい。
当該含有量が5質量%以上である場合、十分な可塑効果が得られ、低温定着性が十分となる。また、当該含有量が20質量以下である場合、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。
結晶性樹脂としては、特に限定されないが、ポリオレフィン系樹脂、ポリジエン系樹脂及びポリエステル系樹脂が挙げられる。これらの中でも十分な低温定着性及び光沢均一性を得ることができ、かつ、使い易さの観点から結晶性ポリエステル樹脂であることが好ましい。
また、結晶性樹脂の数平均分子量(Mn)は、2500〜5000の範囲内であることが好ましく、3000〜4500の範囲内であることがより好ましい。これらの範囲内とすることで、結晶性樹脂の溶液粘度を上述した好適範囲に調整することができる。また、定着画像の強度が不足することがなく、現像液撹拌中に結晶性樹脂が粉砕され、過度な可塑効果によりトナーのガラス転移温度Tgが低下して、トナーの熱的安定性が低下することもない。また、シャープメルト性が発現し、低温定着が可能となる。
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)によって測定した分子量分布から求めることができる。
試料を濃度0.1mg/mLとなるようにテトラヒドロフラン(THF)中に添加し、40℃まで加温して溶解させた後、ポアサイズ0.2μmのメンブランフィルターで処理して、試料液を調製する。GPC装置HLC−8220GPC(東ソー社製)及びカラム「TSKgelSuperH3000」(東ソー社製)を用い、カラム温度を40℃に保持しながら、キャリア溶媒としてTHFを流速0.6mL/分で流す。キャリア溶媒とともに、調製した試料液100μLをGPC装置内に注入し、示差屈折率検出器(RI検出器)を用いて試料を検出する。そして、単分散のポリスチレン標準粒子の10点を用いて測定した検量線を用いて、試料の分子量分布を算出する。このとき、データ解析において、上記フィルター起因のピークが確認された場合には、当該ピーク前の領域をベースラインとして設定した。
〈結晶性ポリエステル樹脂〉
結晶性ポリエステル樹脂は、2価以上のカルボン酸(多価カルボン酸)と、2価以上のアルコール(多価アルコール)との重縮合反応によって得られる。
多価カルボン酸の例には、ジカルボン酸が含まれる。このジカルボン酸は、1種でもそれ以上でもよく、脂肪族ジカルボン酸であることが好ましく、芳香族ジカルボン酸をさらに含んでいてもよい。脂肪族ジカルボン酸は、直鎖型であることが、結晶性ポリエステルの結晶性を高める観点から好ましい。
脂肪族ジカルボン酸の例には、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、1,9−ノナンジカルボン酸、1,10−デカンジカルボン酸、1,11−ウンデカンジカルボン酸、1,12−ドデカンジカルボン酸(ドデカン二酸)、1,13−トリデカンジカルボン酸、1,14−テトラデカンジカルボン酸、1,16−ヘキサデカンジカルボン酸、1,18−オクタデカンジカルボン酸、これらの低級アルキルエステル、及び、これらの酸無水物、が含まれる。
芳香族ジカルボン酸の例には、テレフタル酸、イソフタル酸、オルトフタル酸、t−ブチルイソフタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸及び4,4′−ビフェニルジカルボン酸が含まれる。
多価アルコール成分の例には、ジオールが含まれる。ジオールは、1種でもそれ以上でもよく、脂肪族ジオールであることが好ましく、それ以外のジオールをさらに含んでいてもよい。脂肪族ジオールは、結晶性ポリエステルの結晶性を高める観点から、直鎖型であることが好ましい。
脂肪族ジオールの例には、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及び1,20−エイコサンジオールが含まれる。
その他のジオールの例には、二重結合を有するジオール、及び、スルホン酸基を有するジオール、が含まれる。具体的には、二重結合を有するジオールの例には、2−ブテン−1,4−ジオール、3−ヘキセン−1,6−ジオール及び4−オクテン−1,8−ジオールが含まれる。
結晶性ポリエステル樹脂におけるジオール由来の構成単位に対する脂肪族ジオール由来の構成単位の含有量は、トナーの低温定着性及び最終的に形成される画像の光沢性を高める観点から、50モル%以上であることが好ましく、70モル%以上であることがより好ましく、80モル%以上であることがさらに好ましく、100モル%であることが特に好ましい。
結晶性ポリエステル樹脂のモノマーにおける上記ジオールと上記ジカルボン酸との割合は、ジオールのヒドロキシ基[OH]とジカルボン酸のカルボキシ基[COOH]との当量比[OH]/[COOH]で2.0/1.0〜1.0/2.0の範囲内であることが好ましく、1.5/1.0〜1.0/1.5の範囲内であることがより好ましく、1.3/1.0〜1.0/1.3の範囲内であることが特に好ましい。
結晶性ポリエステル樹脂を構成するモノマーは、直鎖脂肪族モノマーを50質量%以上含有することが好ましく、80質量%以上含有することがより好ましい。芳香族モノマーを用いた場合には、結晶性ポリエステル樹脂の融点が高くなる傾向が高く、分岐型の脂肪族モノマーを用いた場合には、結晶性が低くなる傾向が高い。したがって、上記モノマーに直鎖脂肪族モノマーを用いることが好ましい。
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。
結晶性ポリエステル樹脂は、公知のエステル化触媒を利用して、上記多価カルボン酸及び多価アルコールを重縮合する(エステル化する)ことにより合成することができる。
結晶性ポリエステル樹脂の合成に使用可能な触媒は、1種でもそれ以上でもよく、その例には、ナトリウム、リチウムなどのアルカリ金属化合物;マグネシウム、カルシウムなどの第2族元素を含む化合物;アルミニウム、亜鉛、マンガン、アンチモン、チタン、スズ、ジルコニウム、ゲルマニウムなどの金属化合物;亜リン酸化合物;リン酸化合物;及び、アミン化合物;が含まれる。
結晶性ポリエステル樹脂の重合温度は、150〜250℃の範囲内であることが好ましい。また、重合時間は、0.5〜10時間の範囲内であることが好ましい。重合中には、必要に応じて反応系内を減圧にしてもよい。
本発明に係る結晶性樹脂は、1種でもよいが、2種であってもよい。
(非晶性樹脂)
本発明に係る非晶性樹脂は、上記の結晶性を有さない樹脂である。例えば、非晶性樹脂は、非晶性樹脂又はトナー粒子の示差走査熱量測定(DSC)を行ったときに、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。
なお、上記非晶性樹脂のTgは、35〜80℃の範囲内であることが好ましく、特に45〜65℃の範囲内であることが好ましい。
ガラス転移温度は、ASTM(米国材料試験協会規格)D3418−82に規定された方法(DSC法)にしたがって測定することができる。測定には、DSC−7示差走査カロリメーター(パーキンエルマー社製)、TAC7/DX熱分析装置コントローラ(パーキンエルマー社製)などを用いることができる。
非晶性樹脂は、1種でもそれ以上でもよい。非晶性樹脂の例には、ビニル樹脂、ウレタン樹脂、ウレア樹脂及びスチレン・アクリル変性ポリエステルなどの非晶性ポリエステル樹脂が含まれる。
本発明では、非晶性樹脂は、熱可塑性を制御しやすい観点から、ビニル樹脂を結着樹脂における主成分として含有することが好ましく、非晶性ポリエステル樹脂も含有することが好ましい。
非晶性ポリエステル樹脂は、トナー母体粒子をコア・シェル構造とした際に、シェルに用いることが、耐熱性に優れる点で好ましい。
上記ビニル樹脂は、例えばビニル化合物の重合体であり、その例には、アクリル酸エステル樹脂、スチレン・アクリル酸エステル樹脂、及び、エチレン−酢酸ビニル樹脂が含まれる。中でも、熱定着時の可塑性の観点から、スチレン・アクリル酸エステル樹脂(スチレン・アクリル樹脂)が好ましい。
スチレン・アクリル樹脂は、少なくとも、スチレン単量体と(メタ)アクリル酸エステル単量体とを付加重合させて形成される。スチレン単量体は、CH=CH−Cの構造式で表されるスチレンの他に、スチレン構造中に公知の側鎖や官能基を有するスチレン誘導体を含む。
また、(メタ)アクリル酸エステル単量体は、CH(R)=CHCOOR(Rは水素原子又はメチル基を表し、Rは炭素数が1〜24のアルキル基を表す)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、これらのエステルの構造中に公知の側鎖や官能基を有する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を含む。
スチレン単量体の例には、スチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、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−デシルスチレン及びp−n−ドデシルスチレンが含まれる。
(メタ)アクリル酸エステル単量体の例には、メチルアクリレート、エチルアクリレート、イソプロピルアクリレート、n−ブチルアクリレート、t−ブチルアクリレート、イソブチルアクリレート、n−オクチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート(2EHA)、ステアリルアクリレート、ラウリルアクリレート及びフェニルアクリレートなどのアクリル酸エステル単量体;メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、n−ブチルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、t−ブチルメタクリレート、n−オクチルメタクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、ステアリルメタクリレート、ラウリルメタクリレート、フェニルメタクリレート、ジエチルアミノエチルメタクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレートなどのメタクリル酸エステル;が含まれる。
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」との総称であり、それらの一方又は両方を意味する。例えば、「(メタ)アクリル酸メチル」は、「アクリル酸メチル」及び「メタクリル酸メチル」の一方又は両方を意味する。
上記(メタ)アクリル酸エステル単量体は、1種でもそれ以上でもよい。例えば、スチレン単量体と2種以上のアクリル酸エステル単量体とを用いて共重合体を形成すること、スチレン単量体と2種以上のメタクリル酸エステル単量体とを用いて共重合体を形成すること、及び、スチレン単量体とアクリル酸エステル単量体及びメタクリル酸エステル単量体とを併用して共重合体を形成すること、のいずれも可能である。
上記非晶性樹脂の可塑性を制御する観点から、上記非晶性樹脂におけるスチレン単量体に由来する構成単位の含有量は、40〜90質量%の範囲内であることが好ましい。また、上記非晶性樹脂における(メタ)アクリル酸エステル単量体に由来する構成単位の含有率は、10〜60質量%の範囲内であると好ましい。
上記非晶性樹脂は、上記スチレン単量体及び(メタ)アクリル酸エステル単量体以外の他の単量体に由来する構成単位をさらに含有していてもよい。他の単量体は、多価アルコール由来のヒドロキシ基(−OH)又は多価カルボン酸由来のカルボキシ基(−COOH)とエステル結合する化合物であることが好ましい。すなわち、非晶性樹脂は、上記スチレン単量体及び(メタ)アクリル酸エステル単量体に対して付加重合可能であり、かつ、カルボキシ基又はヒドロキシ基を有する化合物(両性化合物)がさらに重合してなる重合体であることが好ましい。
上記両性化合物の例には、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、イタコン酸、ケイ皮酸、フマル酸、マレイン酸モノアルキルエステル、イタコン酸モノアルキルエステル等などのカルボキシ基を有する化合物;2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレートなどのヒドロキシ基を有する化合物;が含まれる。
上記非晶性樹脂における上記両性化合物に由来する構成単位の含有量は、0.5〜20質量%の範囲内であることが好ましい。
上記スチレン・アクリル樹脂は、公知の油溶性又は水溶性の重合開始剤を使用して単量体を重合する方法によって合成することができる。油溶性の重合開始剤の例には、アゾ系又はジアゾ系重合開始剤、及び、過酸化物系重合開始剤、が含まれる。
上記アゾ系又はジアゾ系重合開始剤の例には、2,2′−アゾビス−(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2′−アゾビスイソブチロニトリル、1,1′−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)、2,2′−アゾビス−4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル及びアゾビスイソブチロニトリルが含まれる。
過酸化物系重合開始剤の例には、ベンゾイルパーオキサイド、メチルエチルケトンパーオキサイド、ジイソプロピルペルオキシカーボネート、クメンヒドロパーオキサイド、t−ブチルヒドロパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、2,4−ジクロロベンゾイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、2,2−ビス−(4,4−t−ブチルパーオキシシクロヘキシル)プロパン及びトリス−(t−ブチルパーオキシ)トリアジンが含まれる。
また、乳化重合法でスチレン・アクリル樹脂の樹脂粒子を合成する場合には、重合開始剤として水溶性ラジカル重合開始剤が使用可能である。水溶性重合開始剤の例には、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウムなどの過硫酸塩、アゾビスアミノジプロパン酢酸塩、アゾビスシアノ吉草酸とその塩、及び、過酸化水素、が含まれる。
非晶性樹脂の重量平均分子量(Mw)は、非晶性樹脂の可塑性を制御しやすい観点から、5000〜150000の範囲内であることが好ましく、10000〜70000の範囲内であることがより好ましい。
(非晶性ポリエステル樹脂)
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。
非晶性ポリエステル樹脂は、2価以上のカルボン酸(多価カルボン酸)と、2価以上のアルコール(多価アルコール)との重縮合反応によって得られる。具体的な非晶性ポリエステル樹脂については特に制限はなく、本技術分野における従来公知の非晶性ポリエステル樹脂が用いられ得る。
非晶性ポリエステル樹脂の具体的な製造方法は、特に限られるものではなく、公知のエステル化触媒を利用して、多価カルボン酸及び多価アルコールを重縮合する(エステル化する)ことにより当該樹脂を製造することができる。
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、上記結晶性ポリエステル樹脂と同様である。
非晶性ポリエステル樹脂の重量平均分子量(Mw)は、特に制限されないが、例えば、5000〜100000の範囲内であることが好ましく、5000〜50000の範囲内であることがより好ましい。上記重量平均分子量(Mw)が5000以上であると、トナーの耐熱保管性を向上させることができ、100000以下であると、低温定着性をより向上させることができる。上記重量平均分子量(Mw)は、実施例にて具体的に記載した方法により測定することができる。
〔コア・シェル構造を有するトナー母体粒子〕
本発明に係る静電荷像現像用トナーは、コア・シェル構造を有するトナー母体粒子であることが好ましい。ここで、コア・シェル構造とは、コア粒子の表面にシェル層を形成する樹脂を凝集、融着させた形態をいう。
前記結晶性樹脂及び前記非晶性樹脂をコア粒子とし、非晶性ポリエステル樹脂又はビニル系重合セグメント及びポリエステル系重合セグメントが結合したハイブリッド非晶性ポリエステル樹脂をシェル層として、コア粒子上に配置した粒子であることが好ましい。
シェル層は、コア粒子の全表面を被覆していなくてもよく、部分的にコア粒子が露出していてもよい。コア・シェル構造の断面は、例えば透過型電子顕微鏡(TEM:Transmission Electron Microscope)、走査型プローブ顕微鏡(SPM:Scanning Probe Microscope)等の公知の観察手段によって、確認することができる。
コア・シェル構造の場合は、コア粒子とシェル層でガラス転移点、融点、硬度等の特性を異ならせることができ、目的に応じたトナー粒子の設計が可能である。例えば、結着樹脂、着色剤、離型剤等を含有し、ガラス転移点(Tg)が比較的低いコア粒子の表面に、ガラス転移点(Tg)が比較的高い樹脂を凝集、融着させて、シェル層を形成することが好ましい。
コア・シェル構造を有するトナー粒子の製造方法は、特開2016−161780号公報を参照できる。乳化凝集法によってコア・シェル構造を有するトナー粒子を得るには、先ず、コア粒子用の結着樹脂微粒子と結晶性物質と着色剤とを凝集(、融着)させてコア粒子を作製し、次いで、コア粒子の分散液中にシェル部用の結着樹脂微粒子を添加して、コア粒子表面にシェル部用の結着樹脂微粒子を凝集、融着させてコア粒子表面を被覆するシェル部を形成することにより得ることができる。
〔離型剤〕
本発明に係るトナー母体粒子に適用可能な離型剤としては、特に限定されるものではなく、例えば、公知の種々のワックスを使用することができる。
使用できる離型剤としては、例えば、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス等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等の分枝鎖状炭化水素系ワックス、パラフィンワックス、サゾールワックス等の長鎖炭化水素系ワックス、ジステアリルケトン等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、ベヘン酸ベヘニル、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等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等のアミド系ワックス等が挙げられる。
離型剤の融点は、69℃以上であることが好ましい。これにより、トナーの製造時に、離型剤がトナー粒子内で分散状態を維持しやすくなり、離型性のトナー粒子表面への露出が抑制される。
好ましい離型剤は炭化水素系化合物を含有し、その含有量は、前記結着樹脂100質量%に対して4〜30質量%の範囲内で含有することすることが好ましく、更に好ましくは5〜20質量%の範囲内である。結着樹脂として、例えば、スチレン・アクリル樹脂を用いた場合に、SP値を離すことによって染みだしが多くなるため、光沢度の制御幅を広くでき、かつ耐熱保管性を維持することができる点で好ましい。当該離型剤の含有量は、平均5〜15質量%の範囲内にあることがより好ましい。
〔着色剤〕
本発明に係るトナー母体粒子においては、着色剤として一般に知られている染料及び顔料を組み合わせて、着色剤として使用することができる。
本発明に係る着色剤は、1種でもそれ以上でもよい。典型的な着色剤の例には、マゼンタ、イエロー、シアン及びブラックの各色用の着色剤が含まれる。
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2、同3、同15、同15:2、同15:3、同15:4、同16、同17、同60、同62、同66及びC.I.ピグメントグリーン7が含まれる。
ブラックトナーに含有される着色剤としては、カーボンブラック及び磁性体粒子が含まれる。カーボンブラックの例には、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、サーマルブラック及びランプブラックが含まれる。磁性体粒子の磁性体の例には、鉄、ニッケル、コバルトなどの強磁性金属;これらの金属を含む合金、フェライト、マグネタイトなどの強磁性金属の化合物;二酸化クロム;及び、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;が含まれる。熱処理により強磁性を示す合金の例には、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が含まれる。
上記トナー母体粒子中における上記着色剤の含有量は、適宜に、そして独立して決めることができ、例えば画像の色再現性を確保する観点から、1〜30質量%の範囲内であることが好ましく、2〜20質量%の範囲内であることがより好ましい。
また、着色剤の粒子の大きさは、体積平均粒径で、例えば10〜1000nmの範囲内であることが好ましく、50〜500nmの範囲内であることがより好ましく、80〜300nmの範囲内であることがさらに好ましい。
当該体積平均粒径は、カタログ値であってもよく、また、例えば、着色剤の体積平均粒径(体積基準のメジアン径)は、「UPA−150」(マイクロトラック・ベル株式会社製)によって測定することができる。
(外添剤)
トナー粒子は、そのままトナーとして用いることができるが、流動性、帯電性、クリーニング性等を改良するため、流動化剤、クリーニング助剤等の外添剤で処理されていてもよい。
外添剤としては、例えば、シリカ微粒子、アルミナ微粒子、酸化チタン微粒子等の無機酸化物微粒子や、ステアリン酸アルミニウム微粒子、ステアリン酸亜鉛微粒子等の無機ステアリン酸化合物微粒子、チタン酸ストロンチウム、チタン酸亜鉛等の無機チタン酸化合物微粒子等が挙げられる。これらは、1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
これら無機微粒子は、耐熱保管性及び環境安定性の向上の観点から、シランカップリング剤やチタンカップリング剤、高級脂肪酸、シリコーンオイル等によって、光沢処理が行われていることが好ましい。
外添剤の添加量(複数の外添剤を用いる場合はその合計の添加量)は、トナー母体粒子100質量部に対して0.05〜5質量部の範囲内であることが好ましく、0.1〜3質量部の範囲内であることがより好ましい。
〈無微微粒子の平均付着強度について〉
本発明においては、無機微粒子のトナー母体粒子表面への平均付着強度が、85〜100%の範囲内であることが好ましい。
本発明でいう平均付着強度とは、下記の方法に従って測定することにより求めることができる。無機微粒子としてアルミナ粒子を一例としてその測定フローを示す。
トナー母体粒子に対する外添剤としてのアルミナ粒子の平均付着強度は、トナーを界面活性剤水溶液中で3分間超音波分散処理する前後のアルミニウム原子の存在量を以下のようにより測定することで求めることができる。
具体的な測定方法としては、トナー3gを100mLのプラスチックカップ中で、ポリオキシエチルフェニルエーテルの0.2質量%水溶液40gに湿潤し、超音波式ホモジナイザー「US−1200」(日本製機社製)にて、超音波エネルギーを本体装置に附属の振動指示値を示す電流計の値が60μA(50W)を示すように調整して、3分間の超音波の照射を行い、超音波による分散処理を行う。次いで、トナーを目開き1μmのフィルターを使用して濾過し、60mLの純水を用いて洗浄し、乾燥する。
乾燥後のサンプル(以下、サンプルAとする。)について、波長分散型蛍光X線分析装置「XRF−1700」((株)島津製作所製)を用いて、当該乾燥後のサンプルAに残存したアルミニウム原子量の測定を行う。
具体的な測定方法としては、上記乾燥後のサンプルA2gを加圧してペレット化し、定性分析にて下記条件で測定を行う。なお、測定には2θテーブルより測定したい元素のKαピーク角度を決定して用いている。
分光計測定条件としては、以下の通りである。
・スリット:標準
・アッテネータ:なし
・分光結晶:LiF
・検出器:SC
次いで、トナー3gをサンプリングし、上記超音波分散処理を施していないこと以外は同様にしてサンプル(以下、サンプルBとする)を調整し、当該サンプルBのアルミニウム原子量についても、上記と同様にして測定する。
そして、Al残存率を、サンプルAのAlKα分析線のNet強度の値を、サンプルBのAlKα分析線のNet強度の値で割った値によって算出し、これを平均付着強度(%)とする。
(荷電制御剤)
本発明に係るトナー母体粒子においては、上記各構成材料の他に、電荷制御剤を用いることができる。荷電制御剤としては、特に制限はなく、例えば、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、サリチル酸金属塩など、公知の種々の化合物を用いることができる。
荷電制御剤の添加量は、最終的に得られるトナー母体粒子100質量%に対して通常0.1〜10質量%、好ましくは0.5〜5質量%の範囲内となる量である。
荷電制御剤粒子の大きさとしては、数平均一次粒子径で10〜1000nm、50〜500nmが好ましく、さらには80〜300nmの範囲内が好ましい。
《静電荷像現像用トナーの製造方法》
本発明の静電荷像現像用トナーを製造する方法としては、例えば、混練粉砕法、懸濁重合法、乳化凝集法、溶解懸濁法、ポリエステル伸長法、分散重合法、その他の公知の方法等を挙げることができる。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、トナー粒子が所望の粒径となるまで凝集させ、更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、トナー粒子を製造する方法である。
また、本発明に係るトナーの製造方法として好ましく用いられる乳化凝集法は、溶媒に溶解した結着樹脂溶液を貧溶媒に滴下して樹脂粒子分散液とし、この樹脂粒子分散液と着色剤分散液及びワックスなどの離型剤分散液とを混合し、所望のトナー粒子の径となるまで凝集させ、更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、トナー粒子を製造する方法である。
本発明に係るトナーの製造方法として乳化凝集法を適用することにより、トナー母体粒子に含有される着色剤の分散液における着色剤微粒子の分散性に優れ、さらに、着色剤微粒子と結着樹脂微粒子とを凝集、融着させた場合においても、着色剤微粒子が優れた分散性を保持したままトナー母体粒子を形成することができる点で好ましい。
また、上記方法で調製するトナーは、コア・シェル構造を有するトナー粒子であり、先述の乳化凝集方によって調製することができる。具体的にコア・シェル構造を有するトナー粒子は、まず、コア粒子用の結着樹脂微粒子と着色剤の微粒子を凝集、会合、融着させてコア粒子を作製し、次いで、コア粒子の分散液中にシェル層用の結着樹脂微粒子を添加してコア粒子表面にシェル層用の結着樹脂微粒子を凝集、融着させてコア粒子表面を被覆するシェル層を形成することにより得ることができる。
(凝集剤)
凝集剤としては、特に限定されるものではないが、アルカリ金属塩やアルカリ土類金属塩等の金属塩から選択されるものが好適に使用される。金属塩としては、例えばナトリウム、カリウム、リチウム等の1価の金属塩、カルシウム、マグネシウム、マンガン、銅等の2価の金属塩、鉄、アルミニウム等の3価の金属塩等が挙げられる。具体的な金属塩としては、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化リチウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化亜鉛、硫酸銅、硫酸マグネシウム、硫酸マンガン等を挙げることができ、これらの中で、より安定に凝集を進めることができることから、2価の金属塩を用いることが特に好ましい。これらは、1種を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。
そのほか、静電荷像現像用トナーの製造方法の詳細については、例えば、特開2011−257672号公報、特開2012−032566号公報、特開2012−150188号公報、特開2014−149509号公報、特開2014−153580号公報、特開2019−101073号公報、特開2019−113738号公報、特開2019−144368号公報、特開2019−191324号公報等に記載されている内容を参照することができる。
[トナー母体粒子の物性]
(トナー粒子の個数平均粒径)
本発明に係るトナー粒子の粒径は、画質を向上させる目的で小径であることが好ましいが、トナー粒子の個数平均粒径は2〜8μmの範囲内であることが、帯電性、流動性、付着性を好適にでき、ひいては、現像、転写、クリーニングが困難とならず好ましい。なお、トナー粒子の粒径は、4〜7μmの範囲であれば、上記観点から更に好ましい。
(トナー粒子の体積平均粒径)
トナー粒子の平均粒径としては、体積基準のメジアン径(d50)が3〜15μmの範囲内にあることが好ましく、4〜8μmの範囲内にあることがより好ましい。
上記範囲内にあれば、1200dpiレベルの非常に微小なドット画像であっても高い再現性が得られる。
なお、トナー粒子の平均粒径は、製造時に使用する凝集剤の濃度や有機溶媒の添加量、融着時間、結着樹脂の組成等によって制御することができる。
トナー粒子の体積基準のメジアン径(d50)の測定には、マルチサイザー3(ベックマン・コールター社製)に、データ処理用ソフトSoftware V3.51を搭載したコンピューターシステムを接続した測定装置を用いることができる。
具体的には、測定試料(トナー)を、界面活性剤溶液(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、超音波分散を行い、トナー粒子分散液を調製する。このトナー粒子分散液を、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8%になるまでピペットにて注入する。ここで、この濃度にすることにより、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とし、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%の粒子径を体積基準のメジアン径(d50)として得る。
(トナー粒子の平均円形度)
トナー粒子は、帯電特性の安定性及び低温定着性を高める観点から、平均円形度が0.930〜1.000の範囲内にあることが好ましく、0.950〜0.995の範囲内にあることがより好ましい。
平均円形度が上記範囲内にあれば、個々のトナー粒子が破砕しにくくなる。これにより、摩擦帯電付与部材の汚染を抑制してトナーの帯電性を安定させることができるとともに、形成される画像の画質を高めることができる。
トナー粒子の平均円形度は、FPIA−3000(Sysmex社製)を用いて測定することができる。
具体的には、測定試料(トナー)を界面活性剤入り水溶液にて馴染ませ、超音波分散処理を1分間行って分散させる。その後、FPIA−3000(Sysmex社製)によって、測定条件HPF(高倍率撮像)モードにて、HPF検出数3000〜10000個の適正濃度で撮影を行う。HPF検出数が上記の範囲内であれば、再現性のある測定値を得ることができる。撮影した粒子像から、個々のトナー粒子の円形度を下記式(I)に従って算出し、各トナー粒子の円形度を加算して全トナー粒子数で除することにより、平均円形度を得る。
式(I):トナー粒子の円形度=(粒子像と同じ投影面積をもつ円の周囲長)/(粒子投影像の周囲長)
《現像剤》
本発明に係る静電荷像現像用トナーは、磁性又は非磁性の一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二成分現像剤として使用してもよい。トナーを二成分現像剤として使用する場合において、キャリアとしては、鉄、フェライト、マグネタイト等の金属、それらの金属とアルミニウム、鉛等の金属との合金等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、キャリアとしては、磁性粒子の表面を樹脂等の被覆剤で被覆したコートキャリアや、バインダー樹脂中に磁性体微粉末を分散した分散型キャリア等用いてもよい。
キャリアの体積基準のメジアン径(d50)としては、20〜100μmの範囲内であることが好ましく、25〜80μmの範囲内であることがより好ましい。
キャリアの体積基準のメジアン径(d50)は、例えば、湿式分散機を備えたレーザー回折式粒度分布測定装置ヘロス(HELOS)(SYMPATEC社製)により測定することができる。
《画像形成装置》
本発明の画像形成装置は、本発明の静電荷像現像用トナーを使用して転写材にトナー画像を形成する画像形成部と、前記転写材の上面に対向する定着部材と、前記定着部材と対向して定着ニップを形成する加圧部材と、前記定着部材と前記加圧部材のそれぞれを駆動する駆動源と、前記定着部材と前記加圧部材の各表面速度を制御する駆動制御部とを有する。
本発明の画像形成装置の一例として、定着部材及び加圧部材を備えたカラータンデム方式の画像形成装置100の概略構成の一例を、図3を用いて説明する。この画像形成装置は、スキャナー、コピー、プリンターなどの機能を備えた複合機であって、MFP(Multi Function Peripheral又はMulti Function Printer)と呼ばれるものである。
図3に示すとおり、画像形成装置100は、本体ケーシング101内のほぼ中央に、2個のローラー102、106に巻回された周方向に移動する環状の中間転写ベルト108を備えている。
2個のローラー102、106のうち、一方のローラー102は、図3において左側に配置され、他方のローラー106は図3おいて右側に配置されている。中間転写ベルト108は、これらのローラー102、106によって支持されて矢印X方向に回転駆動される。
中間転写ベルト108の下方には、図3において左側から順に、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色トナーに対応する画像形成セグメント110Y、110M、110C、110Kが並べて配置されている。
各画像形成セグメント110Y、110M、110C、110Kは、それらが取り扱うトナー色の違いを除いて互いに同様に構成されている。
例えば、イエローの画像形成セグメント110Yは、感光体ドラム190と、帯電装置191と、露光装置192と、トナーを用いて現像を行う現像装置193と、クリーナー装置195とを一体にして構成されている。
中間転写ベルト108を挟んで感光体ドラム190と対向する位置に、一次転写ローラー194が設けられている。
画像形成時には、まず帯電装置191によって感光体ドラム190の表面が一様に帯電され、続いて、露光装置192によって感光体ドラム190の表面が露光されて、そこに潜像が形成される。次に、現像装置193によって、感光体ドラム190の表面上の潜像が現像されてトナー画像となる。このトナー画像は、感光体ドラム190と一次転写ローラー194との間の電圧印加によって、中間転写ベルト108に転写される。感光体ドラム190の表面上の転写残トナーは、クリーナー装置195によってクリーニングされる。
中間転写ベルト108が矢印X方向に移動するに伴って、各画像形成セグメント110Y、110M、110C、110Kによって中間転写ベルト108上に出力画像として4色のトナー画像が重ねて形成される。
中間転写ベルト108の左側には、中間転写ベルト108の表面から残留トナーを取り除くクリーニング装置125と、クリーニング装置125によって取り除かれたトナーを回収するトナー回収ボックス126とが設けられている。
中間転写ベルト108の右側には、転写材のための搬送路124を挟んで二次転写ローラー112が設けられている。搬送路124のうち二次転写ローラー112の上流側に相当する位置に、搬送ローラー120が設けられている。中間転写ベルト108上のトナーパターンを検出するための光学式濃度センサー115が設けられている。
本体ケーシング101内の右上部には、トナーを転写材に定着させる定着装置130が設けられている。
定着装置130は、図3において紙面に対して垂直に延在する一対の定着部材である定着ローラー及び加圧部材である加圧ローラーを備えている。図3では、定着ローラーとして加熱ローラー132があり、他方は加圧ローラー131である。
加熱ローラー132と加圧ローラー131は、それぞれ駆動部(不図示)及び駆動制御部(図3では制御部200)を有し、回転駆動する加熱ローラー132と加圧ローラー131の表面速度を制御する。
加熱ローラー132は、ヒーター133によって所定の目標温度(例えば、180〜200℃の範囲内の定着温度)に加熱される。加圧ローラー131は、図示しない、ばねによって加熱ローラー132へ向かって付勢されている。これにより、加圧ローラー131と加熱ローラー132とは定着のためのニップ部を形成している。
トナー像が転写された転写材90がこのニップ部を通ることにより、その転写材90にトナー画像が定着される。加圧ローラー131と加熱ローラー132の温度は、それぞれ温度センサー135、136によって検出される。
本体ケーシング101の下部には、転写材90を収容するための給紙カセット116A、116Bが2段に設けられている。図3では、給紙カセット116Aにのみ転写材90が収容された状態を示している。
給紙カセット116A、116Bにはそれぞれ、転写材を送り出すための給紙ローラー118と、送り出された転写材を検出する給紙センサー117とが設けられている。
本体ケーシング101内には、この画像形成装置全体の動作を制御するCPU(中央演算処理装置)からなる制御部200が設けられている。制御部200は、前記駆動源の回転駆動を制御する機能も有し、前記定着部材と前記加圧部材で挟持し画像を定着する際の、前記定着部材の表面速度と前記加圧部材の表面速度との差を、あらかじめ条件を入力することで変更する。
画像形成時には、制御部200による制御によって、転写材90は給紙ローラー118によって給紙カセット116Aから搬送路124へ1枚ずつ送り出される。搬送路124に送り出された転写材90は、レジストセンサー114によってタイミングをとって、搬送ローラー120によって中間転写ベルト108と二次転写ローラー112との間のトナー転写位置へ送り込まれる。
一方、上記のように、各画像形成セグメント110Y、110M、110C、110Kによって中間転写ベルト108上に4色のトナー画像が重ねて形成されており、トナー転写位置に送り込まれた転写材90に、中間転写ベルト108上の4色のトナー画像が二次転写ローラー112によって転写される。
トナー像が転写された転写材90は、定着装置130の加圧ローラー131と加熱ローラー132とが作るニップ部を通して搬送され加熱及び加圧を受ける。これにより、その転写材90にトナー画像が定着される。
最終的に、トナー画像が定着された転写材90は、排紙ローラー121によって排紙路127を通して本体ケーシング101の上面に設けられた排紙トレイ部122へ排出される。
なお、画像形成装置100では、両面印刷の場合に転写材90を再びトナー転写位置へ送り込むためのスイッチバック搬送路128が設けられている。
上記のとおり、加圧ローラー131は定着ローラーの一方を構成しており、ここではシリコーンゴム製ローラーが用いられる。
なお、本発明を適用可能な実施形態は、上述した実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
また、上述の説明では、定着部材として加熱ローラー、加圧部材として加圧ローラーの場合を例にして説明したが、従来公知の定着ベルト方式も同様に製造し、使用することができる。また、本明細書でいう定着ベルトは、画像形成装置において、トナーを転写材に定着させる際に用いられるシリコーンゴムで形成された定着ベルトである。具体的には、例えば、特開2017−194550号公報、特開2017−173445号公報、特開2017−97187号公報等に記載された、定着装置内で用いられる公知の定着ベルトを指す。
《画像形成方法》
以下に、本発明の画像形成装置を用いた、画像形成方法における各工程を説明する。
前記画像形成における工程は、帯電する工程、静電潜像を形成する工程、現像する工程、定着工程、クリーニングする工程など、一般的な電子写真画像形成方法で使用される工程で行うことが好ましい。
(帯電する工程)
本工程では、電子写真感光体を帯電させる。帯電させる方法は、特に限定されず、例えば、帯電ローラーによって電子写真感光体の帯電が行われる帯電ローラー方式など、公知の方法でよい。
(静電潜像を形成する工程)
本工程では、電子写真感光体(静電潜像担持体)上に静電潜像を形成する。
電子写真感光体としては、特に限定されるものではないが、例えば、ポリシラン又はフタロポリメチンなどの有機感光体よりなるドラム状のものが挙げられる。
静電潜像の形成は、例えば、電子写真感光体の表面を帯電手段により一様に帯電させ、露光手段により電子写真感光体の表面を像様に露光することにより行われる。なお、静電潜像とは、このような帯電手段によって電子写真感光体の表面に形成される像である。
帯電手段及び露光手段としては、特に限定されず、電子写真方式において一般的に使用されているものを用いることができる。
(現像する工程)
現像する工程は、静電潜像を、トナー(一般的には、トナーを含む乾式現像剤)により現像してトナー像を形成する工程である。
トナー像の形成は、例えば、トナーを含む乾式現像剤を用いて、トナーを摩擦撹拌させて帯電させる撹拌器と、回転可能なマグネットローラーとからなる現像手段を用いて行われる。
具体的には、現像手段においては、例えば、トナーとキャリアとが混合撹拌され、その際の摩擦によりトナーが帯電し、回転するマグネットローラーの表面に保持され、磁気ブラシが形成される。マグネットローラーは、電子写真感光体近傍に配置されているため、マグネットローラーの表面に形成された磁気ブラシを構成するトナーの一部は、電気的な吸引力によって電子写真感光体の表面に移動する。その結果、静電潜像がトナーにより現像されて電子写真感光体の表面にトナー像が形成される。
(転写する工程)
本工程では、記録媒体へのトナー像の転写をする。
トナー像の転写材への転写は、トナー像を転写材に剥離帯電することにより行われる。
転写手段としては、例えば、コロナ放電によるコロナ転写器、転写ベルト、転写ローラーなどを用いることができる。
また、転写する工程は、例えば、中間転写体を用い、中間転写体上にトナー像を一次転写した後、このトナー像を転写材上に二次転写する態様の他、電子写真感光体上に形成されたトナー像を直接転写材に転写する態様などによって行うこともできる。
(定着する工程)
本発明に係る定着工程では、トナーを用いて形成された未定着画像(トナー像)が転写された転写材を、加熱された定着ベルト又は定着ローラーと、加圧部材である加圧ローラーとの間を通過させることにより、当該未定着画像を当該転写材に定着させる工程を有する。
定着工程の方式としては、前述のとおり、定着回転体としての定着ベルト又は定着ローラーと、当該定着ベルト又は定着ローラーに定着ニップ部が形成されるよう圧接された状態で設けられた加圧部材としての加圧ローラーとにより構成されてなるベルト定着方式又はローラー定着方式のものが挙げられる。
また、本発明に係る定着工程では、定着されたトナー画像のトナー付着量が2.0g/m以下の領域を有することが、中間調のドット再現性が良好である点で好ましい。
(クリーニングする工程)
本工程では、感光体、中間転写体などの現像剤担持体上には、画像形成に使用されなかった又は転写されずに残った現像剤を現像剤担持体上から除去する。
クリーニングの方法は、特に限定されないが、先端が感光体等のクリーニング対象に当接して設けられた、感光体表面を擦過するブレードが用いられる方法であることが好ましい。
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例において「部」又は「%」の表示を用いるが、特に断りがない限り「質量部」又は「質量%」を表す。
《コア粒子用樹脂粒子分散液の調製》
〔コア粒子用樹脂粒子分散液1の調製〕
(第1段重合:樹脂粒子分散液a−1の調製)
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、ラウリル硫酸ナトリウムの8質量部及びイオン交換水の3000質量部を添加し、窒素気流下で230rpmの撹拌速度で撹拌しながら、内温を80℃に昇温させた。昇温後、過硫酸カリウム10質量部をイオン交換水200質量部に溶解させた溶液を添加し、再度液温を80℃として、下記の単量体混合液1を1時間かけて滴下した。
〈単量体混合液1〉
スチレン 500質量部
n−ブチルアクリレート 270質量部
メタクリル酸 65質量部
n−オクチルメルカプタン 17質量部
上記単量体混合液1を滴下した後、液温80℃で2時間加熱及び撹拌することにより単量体の重合を行い、樹脂粒子分散液a−1を調製した。
(第2段重合:樹脂粒子分散液b−1の調製)
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、ポリオキシエチレンドデシルエーテル硫酸ナトリウムの7質量部を、イオン交換水3000質量部に溶解させた溶液を仕込み、98℃に加熱した。加熱後、上記第1段重合により調製した樹樹脂粒子分散液a−1を固形分換算で80質量部と、下記単量体、連鎖移動剤及び離型剤を90℃にて溶解させた単量体混合液2を添加した。
〈単量体混合液2〉
スチレン 285.0質量部
n−ブチルアクリレート 65.0質量部
メタクリル酸 20.0質量部
n−オクチル−3−メルカプトプロピオネート(連鎖移動剤) 2.0質量部
離型剤A(ベヘン酸ベヘニル、融点73℃) 151.0質量部
次いで、循環流路を有する機械式分散機クレアミックス(登録商標)(エム・テクニック社製)により、1時間の混合分散処理を行い、乳化粒子(油滴)を含む分散液を調製した。この分散液に、過硫酸カリウム7質量部をイオン交換水200質量部に溶解させた重合開始剤溶液を添加し、この系を84℃にて1時間にわたり加熱撹拌することにより重合を行って、樹脂粒子分散液b−1を調製した。
(第3段重合:コア粒子用樹脂粒子分散液1の調製)
上記第2段重合により得られた樹脂粒子分散液b−1に、さらにイオン交換水400質量部を添加し、よく混合した後、過硫酸カリウム11質量部をイオン交換水400質量部に溶解させた溶液を添加した。さらに、82℃の温度条件下で、下記単量体及び連鎖移動剤の単量体混合液3を1時間かけて滴下した。
〈単量体混合液3〉
スチレン 450質量部
2−エチルヘキシルアクリレート 140質量部
メタクリル酸 52.0質量部
n−オクチル−3−メルカプトプロピオネート(連鎖移動剤) 8.0質量部
次いで、滴下終了後、2時間にわたり加熱撹拌することにより重合を行った後、28℃まで冷却し、コア粒子用樹脂粒子分散液1を調製した。当該コア粒子用樹脂粒子分散液1中の樹脂の重量平均分子量(Mw)は36000であった。また、コア粒子用樹脂粒子分散液1中の樹脂粒子は、体積基準のメジアン径が225nmであった。
〔コア粒子用樹脂粒子分散液2の調製〕
上記コア粒子用樹脂粒子分散液1の調製において、前記第2段重合(樹脂粒子分散液b−1の調製)で添加する離型剤を、離型剤Aの151.0質量部のうち、75.5質量部分を離型剤B(炭化水素ワックス、融点85℃)の75.5質量部に変更した以外は同様にして、コア粒子用樹脂粒子分散液2を調製した。
〔コア粒子用樹脂粒子分散液3の調製〕
上記コア粒子用樹脂粒子分散液1の調製において、前記第2段重合(樹脂粒子分散液b−1の調製)で添加する離型剤として、離型剤Aを、同量の離型剤B(炭化水素ワックス、融点85℃)に変更した以外は同様にして、コア粒子用樹脂粒子分散液3を調製した。
〔コア粒子用樹脂粒子分散液4の調製〕
上記コア粒子用樹脂粒子分散液1の調製において、前記第2段重合(樹脂粒子分散液b−1の調製)で添加する離型剤として、離型剤Aの全量を、同量の離型剤C(エステルワックス、融点68℃)に変更した以外は同様にして、コア粒子用樹脂粒子分散液4を調製した。
《結晶性ポリエステル樹脂の合成及び結晶性ポリエステル樹脂分散液C1の調製》
〔結晶性ポリエステル樹脂の合成〕
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、テトラデカン二酸281質量部及び1,6−ヘキサンジオール206質量部を添加し、この系を撹拌しながら1時間かけて内温を190℃まで昇温させた。均一に撹拌された状態であることを確認した後、触媒としてのTi(OBu)を、テトラデカン二酸の仕込み量を100質量%としたとき、0.003質量%相当の量で添加した。
その後、生成する水を留去しながら、6時間かけて内温を190℃から240℃まで昇温させ、さらに温度240℃の条件で6時間かけて脱水縮合反応を継続して重合を行うことにより、結晶性ポリエステル樹脂を得た。得られた結晶性ポリエステル樹脂は、酸価20.9、重量平均分子量(Mw)が25200、融点(Tm)が74.9℃、再結晶化温度(Rc)が69.7℃であった。
〔結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液C1の調製〕
次に、上記合成した結晶性ポリエステル樹脂の100質量部を、400質量部のメチルエチルケトンに溶解し、あらかじめ調製しておいた0.26質量%濃度のラウリル硫酸ナトリウム溶液の638質量部と混合した。この混合液を撹拌しながら、超音波ホモジナイザーUS−150T(株式会社日本精機製作所製)によりV−LEVEL 300μAで30分間の超音波分散処理を行った。
その後、40℃に加温した状態で、ダイヤフラム真空ポンプV−700(BUCHI社製)を使用し、減圧下で3時間撹拌しながらメチルエチルケトンを完全に除去して、結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液C1を調製した。当該結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液C1中の結晶性樹脂粒子は、体積基準のメジアン径が160nmであった。
《シェル層用非晶性ポリエステル樹脂の合成及びシェル層用非晶性ポリエステル樹脂分散液S1の調製》
〔シェル層用非晶性ポリエステル樹脂の合成〕
下記スチレン・アクリル酸樹脂の単量体、非晶性ポリエステル樹脂及びスチレン・アクリル樹脂のいずれとも反応する置換基を有する単量体(n−ブチルアクリレート)及び重合開始剤の混合液を滴下ロートに入れた。
スチレン 80.0質量部
n−ブチルアクリレート 19.0質量部
アクリル酸 12.0質量部
ジ−t−ブチルパーオキサイド(重合開始剤) 16.0質量部
また、下記非晶性ポリエステル樹脂の単量体を、窒素導入管、脱水管、撹拌器及び熱電対を備えた四つ口フラスコに入れ、170℃に加熱し溶解させた。
ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物 285.7質量部
テレフタル酸 66.9質量部
フマル酸 47.4質量部
撹拌下で、滴下ロートに入れた混合液を四つ口フラスコへ90分かけて滴下し、60分間熟成を行った後、減圧下(8kPa)で未反応の単量体を除去した。
その後、エステル化触媒としてチタンテトラブトキサイド(Ti(OBu))を0.4質量部投入し、235℃まで昇温して、常圧下(101.3kPa)にて5時間、さらに減圧下(8kPa)にて1時間、反応を行った。
次いで、200℃まで冷却し、減圧下(20kPa)にて反応を行った後、脱溶剤を行い、シェル用形成用非晶性ポリエステル樹脂を得た。
〔シェル層用非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液S1の調製〕
上記調製したシェル層用非晶性ポリエステル樹脂72質量部をメチルエチルケトン72質量部に、70℃で30分撹拌し、溶解させた。次に、この溶解液に15質量%のエマールE−27C(花王製)29質量部を添加・混合し、この溶解液を、撹拌器を有する反応容器に入れ、撹拌しながら、25質量%の水酸化ナトリウム水溶液2.0質量部を添加した。この溶解液を、撹拌器を有する反応容器に入れ、撹拌しながら、70℃に温めた水252質量部を70分間にわたって滴下混合した。滴下の途中で容器内の液は白濁化し、全量滴下後に均一に乳化状の状態を得た。
次いで、この乳化液を70℃で保温したまま、ダイヤフラム式真空ポンプ「V−700」(BUCHI社製)を使用し、15kPaの減圧下で3時間撹拌することでメチルエチルケトンを蒸留除去し、非晶性ポリエステル樹脂粒子の水系分散液であるシェル層用非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液S1を調製した。上記粒度分布測定器にて測定した結果、上記分散液S1に含まれる非晶性ポリエステル樹脂粒子の体積平均粒径は、166nmであった。
〔シェル層用非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液S2の調製〕
上記シェル層用非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液S1の調製において、分散液に含まれる非晶性ポリエステル樹脂粒子の体積平均粒径が218nmとなるように、添加する25質量%の水酸化ナトリウム水溶液の質量部数をコントロールした以外は同様にして、シェル層用非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液S2を調製した。
〔シェル層用非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液S3の調製〕
上記シェル層用非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液S1の調製において、分散液に含まれる非晶性ポリエステル樹脂粒子の体積平均粒径が267nmとなるように、添加する25質量%の水酸化ナトリウム水溶液の質量部数をコントロールした以外は同様にして、シェル層用非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液S3を調製した。
〔シェル層用非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液S4の調製〕
上記シェル層用非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液S1の調製において、分散液に含まれる非晶性ポリエステル樹脂粒子の体積平均粒径が290nmとなるように、添加する25質量%の水酸化ナトリウム水溶液の質量部数をコントロールした以外は同様にして、シェル層用非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液S4を調製した。
〔シェル層用非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液S5の調製〕
上記シェル層用非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液S1の調製において、分散液に含まれる非晶性ポリエステル樹脂粒子の体積平均粒径が334nmとなるように、添加する25質量%の水酸化ナトリウム水溶液の質量部数をコントロールした以外は同様にして、シェル層用非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液S5を調製した。
〔シェル層用非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液S6の調製〕
上記シェル層用非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液S1の調製において、分散液に含まれる非晶性ポリエステル樹脂粒子の体積平均粒径が88nmとなるように、添加する25質量%の水酸化ナトリウム水溶液の質量部数をコントロールした以外は同様にして、シェル層用非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液S6を調製した。
《着色剤粒子分散液の調製》
ラウリル硫酸ナトリウム90質量部をイオン交換水1600質量部に添加した溶液を撹拌しながら、銅フタロシアニン(C.I.ピグメントブルー15:3)440質量部を徐々に添加した。撹拌装置クレアミックス(登録商標)(エム・テクニック社製)を用いて分散処理することにより、着色剤粒子分散液を調製した。当該着色剤粒子分散液中の着色剤粒子は、体積基準のメジアン径が130nmであった。
《トナーの製造》
〔トナー1の製造〕
撹拌装置、温度センサー及び冷却管を取り付けた反応容器に、上記調製したコア粒子用樹脂粒子分散液1の300質量部(固形分換算)、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム塩を樹脂比で1質量%(固形分換算)、及びイオン交換水2000質量部を投入した。室温(25℃)下、5モル/Lの水酸化ナトリウム水溶液を添加してpHを10.0に調整した。さらに、着色剤粒子分散液を30質量部(固形分換算)投入し、塩化マグネシウム60質量部をイオン交換水60質量部に溶解させた溶液を、撹拌下、30℃において10分間かけて添加した。3分間放置した後、60分間かけて80℃まで昇温し、液温が80℃に到達した後、塩化マグネシウム50質量部をイオン交換水50質量部に溶解させた溶液を20分間かけて滴下して混合液を調製した。次いで、当該混合液に、18質量部の結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液C1を15分間かけて添加して、凝集を進行させた。その後、粒径の成長速度が0.01μm/分となるように撹拌速度を調整し、コールターマルチサイザー3(コールター・ベックマン社製)により測定した体積基準のメジアン径が6.0μmになるまで粒子を成長させた。
次いで、シェル層用非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液S1の20質量部(固形分換算)を10分間かけて投入した。10分間放置したのち再びシェル層用非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液S1の20質量部(固形分換算)を10分間かけて投入した。上記調製した分散液(反応液)の上澄みが透明になった時点で、塩化ナトリウム190質量部をイオン交換水760質量部に溶解させた水溶液を添加して、粒径の成長を停止させた。
さらに、80℃の状態で加熱撹拌することにより、粒子の融着を進行させ、トナーの平均円形度の測定装置「FPIA−3000」(Sysmex社製)を用いて平均円形度が0.970になった時点で2.5℃/minの冷却速度で30℃に冷却した。
次いで、固液分離し、脱水したトナーケーキをイオン交換水に再分散し固液分離する操作を3回繰り返して洗浄したのち、38℃で24時間乾燥させることにより、シェル添加樹脂比率が15質量%のトナー粒子を得た。
得られたトナー粒子100質量部に、疎水性シリカ粒子A(個数平均一次粒径:16nm、疎水化度:68)を1.0質量部、及び大径シリカ粒子B(個数平均一時粒径:50nm)を3.0質量部添加し、ヘンシェルミキサー(三井三池化工機社製)により回転翼周速35mm/秒、32℃で20分間混合した。混合を終えた後、小径アルミナ粒子C(個数平均一次粒子:15nm)を0.4部添加し、回転翼周速35mm/秒、32℃で5分間混合した。混合後、45μmの目開きの篩を用いて粗大粒子を除去し、トナー1を製造した。なお、当該トナー1の体積基準のメジアン径は、5.9μmであった。
〔トナー2の製造〕
上記トナー1の製造において、シェル粒子添加時にシェル層用非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液S2を用い、シェル添加樹脂比率を12質量%に変更した以外は同様にして、トナー2を製造した。
〔トナー3の製造〕
上記トナー1の製造において、シェル粒子添加時にシェル層用非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液S3を用い、シェル添加樹脂比率を12質量%にし、さらに外添工程における外添剤である小径アルミナCの添加量を0.5質量部、外添時間を8分に変更した以外は同様にして、トナー3を製造した。
〔トナー4の製造〕
上記トナー2の製造において、シェル形成時のシェル添加樹脂比率を15質量%に変更した以外は同様にして、トナー4を製造した。
〔トナー5の製造)
上記トナー4の製造において、外添工程における小径アルミナCの外添時間を8分に変更した以外は同様にして、トナー5を製造した。
〔トナー6の製造)
上記トナー3の製造において、シェル粒子添加時にシェル層用非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液S4を用い、シェル添加樹脂比率18質量%に変更した以外は同様にして、トナー6を製造した。
〔トナー7の製造)
上記トナー6の製造において、シェル粒子添加時にシェル層用非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液S5を用いた以外は同様にして、トナー7を製造した。
〔トナー8の製造)
上記トナー1の製造において、シェル層形成時のシェル添加樹脂比率を8質量%に変更した以外は同様にして、トナー8を製造した。
〔トナー9の製造)
上記トナー1の製造において、シェル層形成時のシェル添加樹脂比率を12質量%に変更し、かつ外添工程における小径アルミナCの外添時間を10分に変更した以外は同様にして、トナー9を製造した。
〔トナー10の製造)
上記トナー1の製造において、シェル層形成時のシェル添加樹脂比率を10質量%に変更した以外は同様にして、トナー10を製造した。
〔トナー11の製造)
上記トナー7の製造において、シェル層形成時のシェル添加樹脂比率を10質量%に変更し、かつ外添工程における小径アルミナCの添加量を0.8質量部とし、外添時間を10分に変更した以外は同様にして、トナー11を製造した。
〔トナー12の製造)
上記トナー1の製造において、コア粒子用樹脂粒子分散液1に代えて、コア粒子用樹脂粒子分散液2を用いた以外は同様にして、トナー12を製造した。
〔トナー13の製造)
上記トナー1の製造において、コア粒子用樹脂粒子分散液1に代えて、コア粒子用樹脂粒子分散液3を用いた以外は同様にして、トナー13を製造した。
〔トナー14の製造〕
上記トナー1の製造において、結晶性ポリエステル樹脂分散液を添加しないこと以外は同様にして、トナー14を製造した。
〔トナー15の製造〕
上記トナー3の製造において、シェル層用樹脂粒子分散液S1を添加せず、シェル化工程を省略したこと以外は同様にして、トナー15を製造した。
〔トナー16の製造)
上記トナー1の製造において、シェル層形成時のシェル添加樹脂比率を24質量%に変更した以外は同様にして、トナー16を製造した。
〔トナー17の製造)
上記トナー1の製造において、外添工程における小径アルミナCの外添時間を1分に変更した以外は同様にして、トナー17を製造した。
〔トナー18の製造〕
上記トナー1の製造において、シェル粒子添加時にシェル層用非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液S6を用い、シェル添加樹脂比率を5質量%とし、かつ外添工程における外添剤である小径アルミナCの添加量を0.6質量部、外添時間を2分に変更した以外は同様にして、トナー18を製造した。
〔トナー19の製造〕
上記トナー15の製造において、外添工程における外添剤である小径アルミナCの添加量を0.4質量部、外添時間を5分に変更した以外は同様にして、トナー19を製造した。
〔トナー20の製造〕
上記トナー2の製造において、シェル層形成時のシェル添加樹脂比率を28質量%に変更した以外は同様にして、トナー20を製造した。
〔トナー21の製造〕
上記トナー1の製造において、コア粒子用樹脂粒子分散液1に代えて、コア粒子用樹脂粒子分散液4を用いた以外は同様にして、トナー21を製造した。
上記製造したトナー1〜21の詳細を、表Iに示す。
Figure 2021096339
《現像剤の作製》
上記のようにして作製したトナー1〜21について、シクロヘキシルメタクリレートとメチルメタクリレートの共重合樹脂(単量体質量比=1:1)を被覆した体積平均径40μmのフェライトキャリアを用い、トナー濃度が6質量%となるようにして混合して現像剤1〜21を作製した。混合機は、V型混合機を用いて、30分間混合した。
《トナーのFT−IR測定による吸収スペクトル特性値:P(10)、P(60)、PA(10)、PA(50)の測定》
〔評価用ペレットの作製〕
(1)加熱時間0分評価用のペレット作製
各トナーを0.24g計量し、圧縮成形機(SSP−10A:島津製作所製)で2MPaの圧力を30秒間印加して加圧成型を行い、未加熱(加熱時間:0分)の直径10mmの円柱状ペレットを作製した。
(2)加熱時間10分評価用のペレットの作製
上記作製したペレットをガラスプレート上に置き、100℃に設定した恒温槽(FC−410:ADVANTEC製)内に入れた後、10分間放置したのち取り出し、これを加熱時間10分評価用のペレットとした。
(3)加熱時間60分評価用のペレットの作製
上記作製したペレットをガラスプレート上に置き、100℃に設定した恒温槽(FC−410:ADVANTEC製)内に入れた後、60分間放置したのち取り出し、これを加熱時間60分評価用のペレットとした。
〔吸収極大ピークの最大値の測定〕
(加熱時間0分の評価用のペレットの最大極大ピーク強度P(0)の測定)
上記作製した加熱時間0分評価用ペレットについて、赤外分光光度計(IRT−5200:日本分光製)を用いて、顕微ATR法による吸収スペクトル測定を行った。得られたスペクトルプロファイルに対し、補正を行わない状態で吸収波数が2855〜3025cm−1の範囲内の吸収波長域に存在する吸収極大ピークに対して、下記の方法で最大極大ピーク強度P(0)を算出した。
吸収波数が2855〜3025cm−1の範囲内の吸収波長域の吸収極大ピークは、離型剤由来のC−H逆対称伸縮振動のピークである。2855〜3025cm−1の範囲に存在するピークの中で最大のピーク高さを持つピーク強度を最大極大ピーク強度P(0)として求めた。
図2で示すように、最大極大ピーク強度P(10)は、上記範囲内において2845〜2900cm−1に存在する極小ピークAおよび3000〜3030cm−1に存在する極小ピークBの2点を直線で結び、これをベースラインABとし、このベースラインABから最大ピーク高さに垂直上方向に直線を引き、この長さを、最大極大ピーク強度P(0)とした。
(最大極大ピーク強度P(10)及び最大極大ピーク強度P(60)の測定)
上記の加熱時間0分の評価用のペレットの最大極大ピーク強度P(0)の測定と同様にして、加熱時間10分の評価用ペレットを用いて最大極大ピーク強度P(10)と、加熱時間60分の評価用ペレットを用いて最大極大ピーク強度P(60)をした測定。
〔ピーク強度の傾きPA(10)、PA(50)の傾きの測定〕
上記方法で測定した最大極大ピーク強度P(0)、最大極大ピーク強度P(10)及び最大極大ピーク強度P(60)を図1に示すようにプロットし、PA(10)=(P(10)−P(0))/10よりPA(10)を求め、PA(50)=(P(60)−P(10))/50よりPA(50)を求めた。
なお、上記測定において、100℃で10分及び60加熱後の離型剤に起因するピーク測定時の誤差を抑えるため、1点測定ごとに、赤外分光光度計(IRT−5200:日本分光製)のプリズム部分をアセトンなどの溶剤で洗浄した。
測定データは、1サンプルにつき5点測定し平均値を算出した。5点のうち、上記最大極大ピーク強度Pがノイズ高さの5倍以上であることを確認した。ノイズ高さの5倍よりも小さいピーク強度の場合は、測定できていないものとして再度測定しデータを追加した。
測定は、以下の条件で行った。
プリズム:Geプリズム
光源:標準光源
検出器:MCT N
分解能:4.0cm−1
圧力:0.2MPa
感度、アパーチャー径、干渉計速度、フィルター:Auto
縦軸:Abs.(サンプル)、Single(バックグラウンド)
測定範囲:4000〜650cm−1
積算回数:32回
《トナー粒子の外添剤付着強度の測定》
上記作製した各トナーについて、下記の方法に従って、外添剤の付着強度を測定した。
トナー3gを100mLのプラスチックカップ中で、ポリオキシエチルフェニルエーテルの0.2質量%水溶液40gに湿潤し、超音波式ホモジナイザー「US−1200」(日本製機社製)にて、超音波エネルギーを本体装置に附属の振動指示値を示す電流計の値が60μA(50W)を示すように調整して3分間印加し、超音波による分散処理を行った。次いで、トナーを目開き1μmのフィルターを使用して濾過し、60mLの純水を用いて洗浄し、乾燥した。
そして、乾燥後のサンプル(以下、サンプルAとする。)について、波長分散型蛍光X線分析装置「XRF−1700」((株)島津製作所製)を用いて、当該乾燥後のサンプルAに残存したアルミニウム原子量の測定を行った。
具体的な測定方法は、上記乾燥後のサンプルAの2gを加圧してペレット化し、定性分析にて下記条件で測定を行った。なお、測定には2θテーブルより測定したい元素のKαピーク角度を決定して用いた。
(波長分散型蛍光X線分析装置の測定条件)
スリット:標準
アッテネータ:なし
分光結晶:LiF
検出器:SC
また、トナー3gについて、上記超音波分散をしていないこと以外は同様にしてサンプル(以下、サンプルBとする)を作製し、当該サンプルBのアルミニウム原子量について上記と同様にして測定した。
そして、Al残存率を、サンプルAのAlKα分析線のNet強度の値を、サンプルBのAlKα分析線のNet強度の値で割った値(%)によって算出し、これを平均付着強度(5)として求めた。
以上により求めた結果を、表IIに示す。
Figure 2021096339

《トナーの評価》
次いで、上記作製した上記作製したトナーを用いて、下記の方法に従って、トナー画像1〜24を作製した。
カラー複合機AccurioPress C3080(コニカミノルタ社製)について、定着上ベルトの表面温度(定着温度)を100℃〜210℃の範囲で、定着下ローラーの表面温度を70〜150℃の範囲温度域で設定可能とし、かつ表IIIに記載のように定着装置の線速度(mm/sec)を変更して、トナー画像1〜24を作製した。
〔分離性の評価:先端余白の測定〕
上記カラー複合機を用い、常温常湿環境(温度23℃、湿度50%RH)において一晩放置して調湿した記録媒体(金藤 坪量:85g/m T目、王子製紙社製)上に、常温常湿環境(温度23℃、湿度50%RH)において、上ベルトが195℃、下ローラーが90℃となる定着温度で、トナー付着量8.0g/mの全面ベタ画像を、先端余白を8mmとして出力する試験を、定着器のニップ圧が238kPa、ニップ時間が25ミリ秒(プロセス速度480mm/sec)の条件又は20ミリ秒(プロセス速度600mm/sec)の条件で、先端余白を7mm、6mm・・・と1mm単位で減少させるよう変化させながら、紙詰まり(ジャム)が発生するまで繰り返し行った。紙詰まり(ジャム)が発生しなかった最小の先端余白を測定し、最小の先端余白が小さい方が定着分離性に優れることを示す。先端余白が6mm以上となってしまう場合は不合格である。
〔ワックス付着耐性の評価〕
上記カラー複合機に各現像剤を順次装填して、常温常湿(温度23℃、湿度50%RH)環境下において、記録媒体としてA3(坪量:157g/m)グロスコート紙に、トナー付着量が8.0g/mとなる条件でベタ画像を形成し、定着処理した。定着処理時の定着速度は480mm/sec又は600mm/sec、定着温度(定着上ベルトの表面温度)はアンダーオフセット温度+25℃とした。
次いで、連続100枚のプリントを行った後、搬送ローラーへのワックス付着状態を、目視観察し、下記の基準に従って5段階のランク評価を行った。ランクが3以上で合格と判定した。
5:搬送ローラー上でのワックス付着がほとんど認められない
4:搬送ローラー上にワックスの付着がわずかに認められる
3:搬送ローラー上にワックスの付着がやや認められるが、実用上許容範囲である
2:搬送ローラー上のやや多くのワックスの付着が認められ、実用上問題となる品質
1:搬送ローラーの明らかなワックスの付着が認められ、実用上許容されない品質
〔耐熱保管性の評価〕
上記作製した各トナーについて、0.5gを内径21mmの10mLガラス瓶に取り、蓋を閉めて、振とう機「タップデンサーKYT−2000」(セイシン企業社製)を用い、室温で600回振とうした。その後、蓋を開けた状態で温度55℃、湿度35%RHの環境下において2時間放置した。次いで、トナーを48メッシュ(目開き350μm)の篩上に、トナーの凝集物を解砕しないように注意しながらのせて、「パウダーテスター」(ホソカワミクロン社製)にセットし、押さえバー、ノブナットで固定した。送り幅1mmとなる振動強度に調整し、10秒間振動を加えた後、篩上の残存したトナー量の比率(質量%)を測定し、下記式(A)によりトナー凝集率を算出した。
式(A)トナー凝集率(%)=(篩上の残存トナー質量(g))/0.5(g)×100
上記で測定したトナー凝集率について、ランク分けを行い、下記の基準に従って耐熱保管性の評価を行った。
◎:トナー凝集率が、10質量%未満である
〇:トナー凝集率が、10質量%以上、20質量%未満である
×:トナー凝集率が、20質量%以上である
以上により得られた結果を、表IIIに示す。
Figure 2021096339
表IIIに記載の結果より明らかなように、本発明の静電荷像現像用トナーは、比較例に比べて、分離性、ワックス付着耐性及び耐熱保管性に優れていることが分かる。
90 転写材
100 画像形成装置
101 本体ケーシング
108 中間転写ベルト
110Y、110M、110C、110K 画像形成セグメント
112 二次転写ローラー
120 搬送ローラー
125 クリーニング装置
126 トナー回収ボックス
130 定着装置
131 加圧ローラー
132 加熱ローラー
190 感光体ドラム
191 帯電装置
192 露光装置
193 現像装置
194 一次転写ローラー
195 クリーナー装置
200 制御部
P(0) 加熱開始時の最大極大ピーク強度
P(10) 加熱10分後の最大極大ピーク強度
P(60) 加熱60分後の最大極大ピーク強度
PA(10) 加熱開始時10分間の最大極大ピーク強度の立ち上がりの傾き
PA(50) 加熱開始10分から加熱60分間における最大極大ピーク強度の立ち上がりの傾き

Claims (9)

  1. 少なくとも、結着樹脂、着色剤及び離型剤を含有するトナー母体粒子を含む静電荷像現像用トナーであって、
    前記トナー母体粒子をペレット状に加工し、前記加工により作製されたペレットを100℃で所定時間加熱し、当該ペレットについてフーリエ変換赤外分光光度測定により、2855〜3025cm−1の範囲内の吸収波数域に存在する最大極大ピークの強度を測定した場合、
    加熱開始時、開始後10分及び60分の時点での前記最大極大ピークの強度を、それぞれ、P(0)、P(10)及びP(60)とし、かつ加熱開始時から10分間における最大極大ピーク強度の立ち上がりの傾きをPA(10)としたとき、
    下記式(1)〜(3)を全て満たすことを特徴とする静電荷像現像用トナー。
    式(1):0.015≦P(10)≦0.036
    式(2):0.001≦PA(10)≦0.0025
    ただし、PA(10)=(P(10)−P(0))/10
    式(3):0.015≦P(60)≦0.043
  2. 前記最大極大ピーク強度P(10)が下式(4)を満たし、かつ最大極大ピーク強度P(60)が、下式(5)を満たす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。
    式(4):0.018≦P(10)≦0.034
    式(5):0.016≦P(60)≦0.040
  3. 前記最大極大ピーク強度P(10)から、100℃でさらに50分間加熱した後の最大極大ピーク強度P(60)にかけて最大極大ピーク強度の立ち上がりの傾きPA(50)が、下式(6)を満たす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。
    式(6):0.3×10−4≦PA(50)≦3.5×10−4
  4. 前記トナー母体粒子が、コア・シェル型粒子であることを特徴とする請求項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。
  5. 前記トナー母体粒子表面に無機微粒子を有し、前記無機微粒子のトナー母体粒子表面への平均付着強度が、85〜100%の範囲内であることを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載の静電荷像現像用トナー。
  6. 前記結着樹脂の少なくとも一種が、結晶性ポリエステル樹脂であることを特徴とする請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載の静電荷像現像用トナー。
  7. 前記離型剤の融点が、69℃以上であることを特徴とする請求項1から請求項6までのいずれか一項に記載の静電荷像現像用トナー。
  8. 前記結着樹脂の少なくとも一種が、ビニル樹脂であることを特徴とする請求項1から請求項7までのいずれか一項に記載の静電荷像現像用トナー。
  9. 請求項1から請求項8までのいずれか一項に記載の静電荷像現像用トナーと画像形成装置を用いて、転写材上にトナー画像を形成することを特徴とする画像形成方法。
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