JP2022179069A - 静電荷像現像用トナー、静電荷像現像用トナーの製造方法、静電荷像現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置 - Google Patents

静電荷像現像用トナー、静電荷像現像用トナーの製造方法、静電荷像現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置 Download PDF

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Abstract

【課題】発色性の優れる定着画像が得られる静電荷像現像用トナーの提供。【解決手段】結着樹脂を含むトナー粒子を有し、前記トナー粒子の示差走査熱量曲線において、1回目の昇温時における吸熱量変化で最も低いオンセット温度をTg1とし、2回目の昇温時における吸熱量変化で最も低いオンセット温度をTg2としたとき、Tg1が58℃以上68℃以下であり、かつ、Tg1-Tg2が20℃以上40℃以下である、静電荷像現像用トナー。【選択図】なし

Description

本発明は、静電荷像現像用トナー、静電荷像現像用トナーの製造方法、静電荷像現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置に関する。
特許文献1には、結晶性樹脂を含む結着樹脂の微粒子を金属イオンの存在下で凝集、融着させて生成したトナー母体粒子と水系媒体とを含む分散液を、前記結晶性樹脂の融点以上の温度に加熱する第1の工程と、前記分散液のpHを5.5以上、9.0以下に維持した状態で、式Rc-25≦T≦Rc-5(Rcは前記結晶性樹脂の再結晶化温度)を満たす前記分散液の温度T(℃)を30分間以上維持する第2の工程と、を含む、トナーの製造方法が開示されている。
特許文献2には、X線回折測定において回折ピークが少なくとも2θ=20°~25°の位置に存在し、かつ示差走査熱量計(DSC)を使用して、開始温度を20℃として10℃/minで120℃まで昇温し、120℃で10分間保持し、10℃/minで0℃まで降温し、0℃における保持時間は無しとして、10℃/minで150℃まで昇温する昇降温条件で加熱冷却を施して最後の昇温工程で観測されるガラス転移温度と、開始温度を20℃として10℃/minで120℃まで昇温し、120℃で10分間保持し、10℃/minで0℃まで降温し、0℃における保持時間は無しとして10℃/minで45℃まで昇温して24時間保持し、10℃/minで再度0℃まで降温し、0℃における保持時間は無しとして、10℃/minで150℃まで昇温する昇降温条件で加熱冷却を施して最後の昇温工程で観測されるガラス転移温度との差が10℃以内であることを特徴とするトナーが開示されている。
特許文献3には、結着樹脂として、少なくとも非晶質ポリエステルと結晶性ポリエステルとを含み、トナー試料を30℃から170℃まで10℃/分の速度で昇温する際に示差走査熱量計により測定されるトナーのガラス転移点Tg1stが、60~70℃であり、前記Tg1stと、前記Tg1stの測定後に、前記トナー試料を100℃/分の速度で30℃まで冷却し、次いで、前記トナー試料を30℃から170℃まで10℃/分の速度で昇温する際に示差走査熱量計により測定されるトナーのガラス転移点Tg2ndとが、式「10℃≦Tg1st-Tg2nd≦15℃」の関係を満たし、トナーのテトラヒドロフラン可溶分における、分子量が50000以上の分子の含有量が20~35質量%であり、分子量が10000以下の分子の含有量が40~55質量%である、静電荷像現像用トナーが開示されている。
特開2017-156505号公報 特開2016-206632号公報 特開2013-076915号公報
画像形成装置の高速化及び省エネ等の観点から、低温定着性の高いトナーが求められている。トナーの低温定着性を得る方法としては、例えば、トナーのガラス転移温度を特定の範囲に制御する方法が考えられる。しかしながら、ガラス転移温度を制御したトナーにおいては、低温定着性が得られるものの、発色性の低い定着画像が得られることがある。
本発明は、トナー粒子のTg1が58℃以上68℃以下であり、かつ、Tg1-Tg2が20℃未満である場合に比べ、発色性の優れる定着画像が得られる静電荷像現像用トナーを提供することを目的とする。
前記課題を解決するための具体的手段には、下記の態様が含まれる。
<1>
結着樹脂を含むトナー粒子を有し、
前記トナー粒子の示差走査熱量曲線において、1回目の昇温時における吸熱量変化で最も低いオンセット温度をTg1とし、2回目の昇温時における吸熱量変化で最も低いオンセット温度をTg2としたとき、Tg1が58℃以上68℃以下であり、かつ、Tg1-Tg2が20℃以上40℃以下である、静電荷像現像用トナー。
<2>
前記トナー粒子のBET比表面積は、1.0m/g以上2.0m/g以下である、<1>に記載の静電荷像現像用トナー。
<3>
前記結着樹脂は、ポリエステル樹脂を含む、<1>又は<2>に記載の静電荷像現像用トナー。
<4>
前記ポリエステル樹脂は、結晶性ポリエステル樹脂を含む、<3>に記載の静電荷像現像用トナー。
<5>
前記結晶性ポリエステル樹脂の含有量は、前記結着樹脂全体に対し、5質量%以上25質量%以下である、<4>に記載の静電荷像現像用トナー。
<6>
前記結着樹脂は、さらにビニル系樹脂を含む、<3>~<5>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー。
<7>
前記ビニル系樹脂の含有量は、前記トナー粒子全体に対し、1質量%以上30質量%以下である、<6>に記載の静電荷像現像用トナー。
<8>
結着樹脂を含むトナー粒子が分散媒に分散したトナー粒子分散液を、下記T1℃以上の融着温度から下記T2℃未満の第1冷却温度まで冷却する第1の冷却工程と、
前記第1の冷却工程を経たトナー粒子分散液のpHを下げて下記T3℃以上下記T4℃以下の保持温度で0.5時間以上3時間以下の間保持する保持工程と、
前記保持工程を経たトナー粒子分散液を下記T5℃未満であり前記保持温度よりも低い第2冷却温度まで冷却する第2の冷却工程と、
を有する、静電荷像現像用トナーの製造方法。
T1℃:前記第1の冷却工程を経る前における前記トナー粒子のガラス転移温度をTg0℃としたとき、前記Tg0℃+29℃
T2℃:前記Tg0℃+9℃
T3℃:前記Tg0℃+4℃
T4℃:前記Tg0+14℃
T5℃:前記Tg0℃+9℃
<9>
前記保持工程において、前記第1の冷却工程を経たトナー粒子分散液のpHを7.0以上9.0以下にする、<8>に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
<10>
前記第1の冷却工程における冷却速度A1が、30℃/min以上130℃/min以下である、<8>又は<9>に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
<11>
前記結着樹脂は、ポリエステル樹脂を含む、<8>~<10>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
<12>
前記ポリエステル樹脂は、結晶性ポリエステル樹脂を含む、<11>に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
<13>
前記結晶性ポリエステル樹脂の含有量は、前記結着樹脂全体に対し、5質量%以上25質量%以下である、<12>に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
<14>
前記結着樹脂は、さらにビニル系樹脂を含む、<11>~<13>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
<15>
前記ビニル系樹脂の含有量は、前記トナー粒子全体に対し、1質量%以上30質量%以下である、<14>に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
<16>
<8>~<15>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナーの製造方法により得られる静電荷像現像用トナー。
<17>
<1>~<7>及び<16>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナーを含む静電荷像現像剤。
<18>
<1>~<7>及び<16>のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーを収容し、
画像形成装置に着脱されるトナーカートリッジ。
<19>
<17>に記載の静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段を備え、
画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジ。
<20>
像保持体と、
前記像保持体の表面を帯電する帯電手段と、
帯電した前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、
<17>に記載の静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、前記像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段と、
前記像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、
前記記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着手段と、
を備える画像形成装置。
<1>、<3>、又は<4>に係る発明によれば、トナー粒子のTg1が58℃以上68℃以下であり、かつ、Tg1-Tg2が20℃未満である場合に比べ、発色性の優れる定着画像が得られる静電荷像現像用トナーが提供される。
<2>に係る発明によれば、BET比表面積が2.0m/g超えの場合に比べ、高温高湿(温度30℃、湿度85%)環境下及び低温低湿(温度10℃、湿度15%)環境下の両方における定着画像の発色性に優れる静電荷像現像用トナーが提供される。
<5>に係る発明によれば、結晶性ポリエステル樹脂の含有量が25質量%超えの場合に比べ、発色性の優れる定着画像が得られる静電荷像現像用トナーが提供される。
<6>に係る発明によれば、結着樹脂がポリエステル樹脂からなる場合に比べ、トナーの凝集に起因する点状白抜けが抑制される静電荷像現像用トナーが提供される。
<7>に係る発明によれば、ビニル系樹脂の含有量が30質量%超えの場合に比べ、発色性の優れる定着画像が得られる静電荷像現像用トナーが提供される。
<8>、<11>、又は<12>に係る発明によれば、保持工程及び第2の冷却工程を経ない場合に比べ、発色性の優れる定着画像が得られる静電荷像現像用トナーの製造方法が提供される。
<9>に係る発明によれば、保持工程におけるトナー粒子分散液のpHを9.0超えとした場合に比べ、発色性の優れる定着画像が得られる静電荷像現像用トナーの製造方法が提供される。
<10>に係る発明によれば、第1の冷却工程における冷却速度A1が30℃/min未満の場合に比べ、発色性の優れる定着画像が得られる静電荷像現像用トナーの製造方法が提供される。
<13>に係る発明によれば、結晶性ポリエステル樹脂の含有量が25質量%超えの場合に比べ、発色性の優れる定着画像が得られる静電荷像現像用トナーの製造方法が提供される。
<14>に係る発明によれば、結着樹脂がポリエステル樹脂からなる場合に比べ、トナーの凝集に起因する点状白抜けが抑制される静電荷像現像用トナーが得られる静電荷像現像用トナーの製造方法が提供される。
<15>に係る発明によれば、ビニル系樹脂の含有量が30質量%超えの場合に比べ、発色性の優れる定着画像が得られる静電荷像現像用トナーの製造方法が提供される。
<16>に係る発明によれば、保持工程及び第2の冷却工程を経ない場合に比べ、発色性の優れる定着画像が得られる静電荷像現像用トナーが提供される。
<17>、<18>、<19>、又は<20>に係る発明によれば、トナー粒子のTg1が58℃以上68℃以下であり、かつ、Tg1-Tg2が20℃未満である場合、又は、保持工程及び第2の冷却工程を経ない場合に比べ、発色性の優れる定着画像が得られる静電荷像現像用トナーを備えた静電荷像現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、又は画像形成装置が提供される。
本実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。 本実施形態に係るプロセスカートリッジを示す概略構成図である。
以下、本発明の一例である実施形態について説明する。これらの説明および実施例は、実施形態を例示するものであり、発明の範囲を制限するものではない。
本明細書中に段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本明細書中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
各成分は該当する物質を複数種含んでいてもよい。
組成物中の各成分の量について言及する場合、組成物中に各成分に該当する物質が複数種存在する場合には、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の物質の合計量を意味する。
<静電荷像現像用トナー>
本実施形態に係る静電荷像現像用トナー(以下、静電荷像現像用トナーを「トナー」ともいう)は、結着樹脂を含むトナー粒子を有し、前記トナー粒子の示差走査熱量曲線において、1回目の昇温時における吸熱量変化で最も低いオンセット温度をTg1とし、2回目の昇温時における吸熱量変化で最も低いオンセット温度をTg2としたとき、Tg1が58℃以上68℃以下であり、かつ、Tg1-Tg2が20℃以上40℃以下である。
ここで、トナー粒子の示差走査熱量曲線は、ASTMD3418-8に準拠した測定により得られるものである。
具体的には、自動接線処理システムを備えた示差走査熱量計(島津製作所社製:DSC-60A)に測定対象のトナー粒子(又は外添剤を外添されたトナー粒子)10mgをセットし、10℃/分の昇温速度で10℃から150℃まで加熱して、1回目の昇温過程での昇温スペクトル(DSC曲線)を得る。その後、150℃で5分保持し、10℃/分の降温速度で0℃まで降温する。
次に、同様に、10℃/分の昇温速度で10℃から150℃まで加熱して、2回目の昇温過程での昇温スペクトル(DSC曲線)を得る。その後、150℃で5分保持し、10℃/分の降温速度で25℃まで降温する。
上記測定により得られた、1回目の昇温過程での昇温スペクトル(DSC曲線)における吸熱量変化で最も低いオンセット温度をTg1とし、2回目の昇温過程での昇温スペクトル(DSC曲線)における吸熱量変化で最も低いオンセット温度をTg2とする。
本実施形態に係るトナーは、上記構成であることにより、発色性の優れる定着画像が得られる。その理由は以下のように推測される。
画像形成装置の高速化及び省エネ等の観点から、低温定着性の高いトナーが求められている。トナーの低温定着性を得る方法としては、例えば、トナーのガラス転移温度を特定の範囲に制御する方法が考えられる。具体的には、上記Tg1を58℃以上68℃以下とすることにより、トナーの低温定着性が得られる。
しかしながら、Tg1を上記範囲としたトナーを用いると、低温定着性が得られるものの、発色性の低い定着画像が得られることがある。発色性の低下は、定着時の加熱によって樹脂のセグメントが配向し、結晶化することで、樹脂の透明性が損なわれ、定着画像の色がくすむことに起因するものと推測される。
これに対して、本実施形態では、Tg1が58℃以上68℃以下であり、かつ、Tg1-Tg2が20℃以上40℃以下である。そのため、Tg1-Tg2が20℃未満である場合に比べて、加熱による樹脂のセグメント配向が起こりにくく、樹脂の結晶化に起因する透明性の低下が抑制され、発色性の優れる定着画像が得られるものと推測される。
以上の理由により、本実施形態に係るトナーは、低温定着性を得つつ、発色性の優れる定着画像が得られると推測される。
また、本実施形態では、Tg1-Tg2が20℃以上40℃以下であるため、Tg1-Tg2が40℃を超える場合に比べて、定着画像の耐熱性が高くなる。そのため、定着画像が形成された記録媒体を複数枚重ねたときにおける画像移りに起因する画像欠損(以下「プリントブロッキング」ともいう)が抑制される。
また、本実施形態では、Tg1が58℃以上68℃以下であることにより、Tg1が58℃未満の場合に比べて、現像手段内における機械的負荷及び熱的負荷に対する耐性が向上し、トナーが凝集しにくく、トナーの凝集に起因する画像の点状白抜けが抑制される。
また、本実施形態では、Tg1が58℃以上68℃以下であることにより、Tg1が68℃を超える場合に比べて、低温定着性が得られやすい。
なお、Tg1を上記範囲に制御し、かつ、Tg1-Tg2を上記範囲に制御する方法としては、例えば、トナー粒子の製造過程において、後述する第1の冷却工程、保持工程、及び第2の冷却工程を経る方法が挙げられる。
以下、本実施形態に係るトナーについて、詳細に説明する。
(トナー粒子)
トナー粒子は、例えば、結着樹脂と、必要に応じて、着色剤と、離型剤と、その他添加剤と、を含んで構成される。
-結着樹脂-
結着樹脂としては、例えば、スチレン類(例えばスチレン、パラクロロスチレン、α-メチルスチレン等)、(メタ)アクリル酸エステル類(例えばアクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n-プロピル、アクリル酸n-ブチル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸2-エチルヘキシル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n-プロピル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸2-エチルヘキシル等)、エチレン性不飽和ニトリル類(例えばアクリロニトリル、メタクリロニトリル等)、ビニルエーテル類(例えばビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等)、ビニルケトン類(ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルイソプロペニルケトン等)、オレフィン類(例えばエチレン、プロピレン、ブタジエン等)等の単量体の単独重合体、又はこれら単量体を2種以上組み合せた共重合体からなるビニル系樹脂が挙げられる。
結着樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、ポリエーテル樹脂、変性ロジン等の非ビニル系樹脂、これらと前記ビニル系樹脂との混合物、又は、これらの共存下でビニル系単量体を重合して得られるグラフト重合体等も挙げられる。
これらの結着樹脂は、1種類単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
結着樹脂としては、ポリエステル樹脂が好適である。
ポリエステル樹脂としては、例えば、公知の非晶性ポリエステル樹脂が挙げられる。ポリエステル樹脂は、非晶性ポリエステル樹脂と共に、結晶性ポリエステル樹脂を併用してもよい。但し、結晶性ポリエステル樹脂は、全結着樹脂に対して、含有量が5質量%以上25質量%以下(好ましくは5質量%以上20質量%以下)の範囲で用いることがよい。
全結着樹脂に対する結晶性ポリエステル樹脂の含有量が上記範囲であることにより、上記範囲よりも多い場合に比べ、結着樹脂の全体の結晶性が低くなるため、結着樹脂の透明性が向上し、発色性の優れる定着画像が得られる。また、全結着樹脂に対する結晶性ポリエステル樹脂の含有量が上記範囲であることにより、上記範囲よりも少ない場合に比べ、低温定着性が得られる。
なお、樹脂の「結晶性」とは、示差走査熱量測定(DSC)において、階段状の吸熱量変化ではなく、明確な吸熱ピークを有することを指し、具体的には、昇温速度10(℃/min)で測定した際の吸熱ピークの半値幅が10℃以内であることを指す。
一方、樹脂の「非晶性」とは、半値幅が10℃を超えること、階段状の吸熱量変化を示すこと、又は明確な吸熱ピークが認められないことを指す。
・非晶性ポリエステル樹脂
非晶性ポリエステル樹脂としては、例えば、多価カルボン酸と多価アルコールとの縮重合体が挙げられる。なお、非晶性ポリエステル樹脂としては、市販品を使用してもよいし、合成したものを使用してもよい。
多価カルボン酸としては、例えば、脂肪族ジカルボン酸(例えばシュウ酸、マロン酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、コハク酸、アルケニルコハク酸、アジピン酸、セバシン酸等)、脂環式ジカルボン酸(例えばシクロヘキサンジカルボン酸等)、芳香族ジカルボン酸(例えばテレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、ナフタレンジカルボン酸等)、これらの無水物、又はこれらの低級(例えば炭素数1以上5以下)アルキルエステルが挙げられる。これらの中でも、多価カルボン酸としては、例えば、芳香族ジカルボン酸が好ましい。
多価カルボン酸は、ジカルボン酸と共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上のカルボン酸を併用してもよい。3価以上の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、これらの無水物、又はこれらの低級(例えば炭素数1以上5以下)アルキルエステル等が挙げられる。
多価カルボン酸は、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。
多価アルコールとしては、例えば、脂肪族ジオール(例えばエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、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等)、脂環式ジオール(例えばシクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、水添ビスフェノールA等)、芳香族ジオール(例えばビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物等)が挙げられる。これらの中でも、多価アルコールとしては、例えば、芳香族ジオール、脂環式ジオールが好ましく、より好ましくは芳香族ジオールである。
多価アルコールとしては、ジオールと共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上の多価アルコールを併用してもよい。3価以上の多価アルコールとしては、例えば、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が挙げられる。
多価アルコールは、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。
非晶性ポリエステル樹脂のガラス転移温度(Tg)は、50℃以上80℃以下が好ましく、50℃以上65℃以下がより好ましい。
なお、ガラス転移温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線より求め、より具体的にはJIS K 7121-1987「プラスチックの転移温度測定方法」のガラス転移温度の求め方に記載の「補外ガラス転移開始温度」により求められる。
非晶性ポリエステル樹脂の重量平均分子量(Mw)は、5000以上1000000以下が好ましく、7000以上500000以下がより好ましい。
非晶性ポリエステル樹脂の数平均分子量(Mn)は、2000以上100000以下が好ましい。
非晶性ポリエステル樹脂の分子量分布Mw/Mnは、1.5以上100以下が好ましく、2以上60以下がより好ましい。
なお、重量平均分子量及び数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定する。GPCによる分子量測定は、測定装置として東ソー製GPC・HLC-8120GPCを用い、東ソー製カラム・TSKgel SuperHM-M(15cm)を使用し、THF溶媒で行う。重量平均分子量及び数平均分子量は、この測定結果から単分散ポリスチレン標準試料により作成した分子量校正曲線を使用して算出する。
非晶性ポリエステル樹脂は、周知の製造方法により得られる。具体的には、例えば、重合温度を180℃以上230℃以下とし、必要に応じて反応系内を減圧にし、縮合の際に発生する水やアルコールを除去しながら反応させる方法により得られる。
なお、原料の単量体が、反応温度下で溶解又は相溶しない場合は、高沸点の溶剤を溶解補助剤として加え溶解させてもよい。この場合、重縮合反応は溶解補助剤を留去しながら行う。相溶性の悪い単量体が存在する場合は、あらかじめ相溶性の悪い単量体とその単量体と重縮合予定の酸又はアルコールとを縮合させておいてから主成分と共に重縮合させるとよい。
・結晶性ポリエステル樹脂
結晶性ポリエステル樹脂は、例えば、多価カルボン酸と多価アルコールとの重縮合体が挙げられる。なお、結晶性ポリエステル樹脂としては、市販品を使用してもよいし、合成したものを使用してもよい。
ここで、結晶性ポリエステル樹脂は、結晶構造を容易に形成するため、芳香族を有する重合性単量体よりも直鎖状脂肪族を有する重合性単量体を用いた重縮合体が好ましい。
多価カルボン酸としては、例えば、脂肪族ジカルボン酸(例えばシュウ酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、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、1,12-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)、芳香族ジカルボン酸(例えばフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレン-2,6-ジカルボン酸等の二塩基酸等)、これらの無水物、又はこれらの低級(例えば炭素数1以上5以下)アルキルエステルが挙げられる。
多価カルボン酸は、ジカルボン酸と共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上のカルボン酸を併用してもよい。3価のカルボン酸としては、例えば、芳香族カルボン酸(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、1,2,4-ナフタレントリカルボン酸等)、これらの無水物、又はこれらの低級(例えば炭素数1以上5以下)アルキルエステルが挙げられる。
多価カルボン酸としては、これらジカルボン酸と共に、スルホン酸基を持つジカルボン酸、エチレン性二重結合を持つジカルボン酸を併用してもよい。
多価カルボン酸は、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。
多価アルコールとしては、例えば、脂肪族ジオール(例えば主鎖部分の炭素数が7以上20以下である直鎖型脂肪族ジオール)が挙げられる。脂肪族ジオールとしては、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。これらの中でも、脂肪族ジオールとしては、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。
多価アルコールは、ジオールと共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上のアルコールを併用してもよい。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等が挙げられる。
多価アルコールは、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。
ここで、多価アルコールは、脂肪族ジオールの含有量を80モル%以上とすることがよく、好ましくは90モル%以上である。
結晶性ポリエステル樹脂の融解温度は、50℃以上100℃以下が好ましく、55℃以上90℃以下がより好ましく、60℃以上85℃以下がさらに好ましい。
なお、融解温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線から、JIS K7121-1987「プラスチックの転移温度測定方法」の融解温度の求め方に記載の「融解ピーク温度」により求める。
結晶性ポリエステル樹脂の重量平均分子量(Mw)は、6,000以上35,000以下が好ましい。
結晶性ポリエステル樹脂は、例えば、非晶性ポリエステル樹脂と同様に、周知の製造方法により得られる。
結着樹脂は、さらにビニル系樹脂を含むことが好ましい。結着樹脂がビニル系樹脂を含むことで、トナー粒子の製造過程及び現像手段内におけるトナーの撹拌時におけるトナーの凝集が抑制され、トナーの凝集に起因する点状白抜けが抑制される。
結着樹脂がビニル系樹脂を含む場合、トナー粒子全体に対するビニル系樹脂の含有量は、1質量%以上30質量%以下であることが好ましく、2質量%以上20質量%以下であることがより好ましく、2質量%以上10質量%以下であることがさらに好ましい。ビニル系樹脂の含有量が上記範囲であることにより、上記範囲よりも少ない場合に比べて、トナーの凝集に起因する点状白抜けが抑制される。また、ビニル系樹脂の含有量が上記範囲であることにより、上記範囲よりも多い場合に比べて、ポリエステル樹脂とビニル系樹脂との相溶性が高く、結着樹脂の透明性が向上することで、定着画像の発色性が高くなる。
結着樹脂の含有量としては、例えば、トナー粒子全体に対して、40質量%以上95質量%以下が好ましく、50質量%以上90質量%以下がより好ましく、60質量%以上85質量%以下がさらに好ましい。
-着色剤-
着色剤としては、例えば、カーボンブラック、クロムイエロー、ハンザイエロー、ベンジジンイエロー、スレンイエロー、キノリンイエロー、ピグメントイエロー、パーマネントオレンジGTR、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、ウオッチヤングレッド、パーマネントレッド、ブリリアントカーミン3B、ブリリアントカーミン6B、デュポンオイルレッド、ピラゾロンレッド、リソールレッド、ローダミンBレーキ、レーキレッドC、ピグメントレッド、ローズベンガル、アニリンブルー、ウルトラマリンブルー、カルコオイルブルー、メチレンブルークロライド、フタロシアニンブルー、ピグメントブルー、フタロシアニングリーン、マラカイトグリーンオキサレートなどの種々の顔料、又は、アクリジン系、キサンテン系、アゾ系、ベンゾキノン系、アジン系、アントラキノン系、チオインジコ系、ジオキサジン系、チアジン系、アゾメチン系、インジコ系、フタロシアニン系、アニリンブラック系、ポリメチン系、トリフェニルメタン系、ジフェニルメタン系、チアゾール系などの各種染料等が挙げられる。
着色剤は、1種類単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
着色剤は、必要に応じて表面処理された着色剤を用いてもよく、分散剤と併用してもよい。また、着色剤は、複数種を併用してもよい。
着色剤の含有量としては、例えば、トナー粒子全体に対して、1質量%以上30質量%以下が好ましく、3質量%以上15質量%以下がより好ましい。
-離型剤-
離型剤としては、例えば、炭化水素系ワックス;カルナバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス等の天然ワックス;モンタンワックス等の合成又は鉱物・石油系ワックス;脂肪酸エステル、モンタン酸エステル等のエステル系ワックス;などが挙げられる。離型剤は、これに限定されるものではない。
離型剤の融解温度は、50℃以上110℃以下が好ましく、60℃以上100℃以下がより好ましい。
なお、融解温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線から、JIS K 7121-1987「プラスチックの転移温度測定方法」の融解温度の求め方に記載の「融解ピーク温度」により求める。
離型剤の含有量としては、例えば、トナー粒子全体に対して、1質量%以上20質量%以下が好ましく、5質量%以上15質量%以下がより好ましい。
-その他の添加剤-
その他の添加剤としては、例えば、磁性体、帯電制御剤、無機粉体等の周知の添加剤が挙げられる。これらの添加剤は、内添剤としてトナー粒子に含まれる。
-トナー粒子の特性等-
トナー粒子は、単層構造のトナー粒子であってもよいし、芯部(コア粒子)と芯部を被覆する被覆層(シェル層)とで構成された所謂コア・シェル構造のトナー粒子であってもよい。
ここで、コア・シェル構造のトナー粒子は、例えば、結着樹脂と必要に応じて着色剤及び離型剤等のその他添加剤とを含んで構成された芯部と、結着樹脂を含んで構成された被覆層と、で構成されていることがよい。
トナー粒子の体積平均粒径(D50v)としては、2μm以上10μm以下が好ましく、4μm以上8μm以下がより好ましい。
なお、トナー粒子の各種平均粒径、及び各種粒度分布指標は、コールターマルチサイザーII(ベックマン・コールター社製)を用い、電解液はISOTON-II(ベックマン・コールター社製)を使用して測定される。
測定に際しては、分散剤として、界面活性剤(アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムが好ましい)の5%水溶液2ml中に測定試料を0.5mg以上50mg以下加える。これを電解液100ml以上150ml以下中に添加する。
試料を懸濁した電解液は超音波分散器で1分間分散処理を行い、コールターマルチサイザーIIにより、アパーチャー径として100μmのアパーチャーを用いて2μm以上60μm以下の範囲の粒径の粒子の粒度分布を測定する。なお、サンプリングする粒子数は50000個である。
測定される粒度分布を基にして分割された粒度範囲(チャンネル)に対して体積、数をそれぞれ小径側から累積分布を描いて、累積16%となる粒径を体積粒径D16v、数粒径D16p、累積50%となる粒径を体積平均粒径D50v、累積数平均粒径D50p、累積84%となる粒径を体積粒径D84v、数粒径D84pと定義する。
これらを用いて、体積粒度分布指標(GSDv)は(D84v/D16v)1/2、数粒度分布指標(GSDp)は(D84p/D16p)1/2として算出される。
トナー粒子の平均円形度としては、0.94以上1.00以下が好ましく、0.95以上0.98以下がより好ましい。
トナー粒子の平均円形度は、(円相当周囲長)/(周囲長)[(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)]により求められる。具体的には、次の方法で測定される値である。
まず、測定対象となるトナー粒子を吸引採取し、扁平な流れを形成させ、瞬時にストロボ発光させることにより静止画像として粒子像を取り込み、その粒子像を画像解析するフロー式粒子像解析装置(シスメックス社製のFPIA-3000)によって求める。そして、平均円形度を求める際のサンプリング数は3500個とする。
なお、トナーが外添剤を有する場合、界面活性剤を含む水中に、測定対象となるトナー(現像剤)を分散させた後、超音波処理をおこなって外添剤を除去したトナー粒子を得る。
トナー粒子のTg1は、58℃以上68℃以下であり、低温定着性と画像の点状白抜け抑制とを両立する観点から、60℃以上66℃以下であることが好ましく、62℃以上64℃以下であることがより好ましい。
トナー粒子のTg1-Tg2は、20℃以上40℃以下であり、定着画像の発色性とプリントブロッキング抑制とを両立する観点から、25℃以上38℃以下であることが好ましく、30℃以上36℃以下であることがより好ましい。
トナー粒子のTg2は、15℃以上55℃以下であることが好ましく、25℃以上50℃以下であることがより好ましく、30℃以上40℃以下であることがさらに好ましい。トナー粒子のTg2が上記範囲であることにより、上記範囲よりも高い場合に比べて定着画像の耐熱性が高くなる。そのため、定着画像が形成された記録媒体を複数枚重ねたときにおける画像移りに起因する画像欠損(つまりプリントブロッキング)が抑制される。また、トナー粒子のTg2が上記範囲であることにより、上記範囲よりも低い場合に比べて現像手段内における機械的負荷及び熱的負荷に対する耐性が向上し、トナーが凝集しにくく、トナーの凝集に起因する画像の点状白抜けが抑制されるという利点がある。
トナー粒子のBET比表面積は、1.0m/g以上2.0m/g以下であることが好ましく、1.2m/g以上1.6m/g以下であることがより好ましく、1.3m/g以上1.5m/g以下であることがさらに好ましい。
トナー粒子のBET比表面積が上記範囲であることにより、上記範囲より大きい場合に比べ、表面積が高すぎることによる低温低湿環境下での帯電上昇が抑制される。そのため、高温高湿環境下での電気特性と低温低湿環境下での電気特性との差が小さくなり、高温高湿環境下及び低温低湿環境下の両方において発色性に優れた定着画像が得られる。
また、トナー粒子のBET比表面積が上記範囲であることにより、上記範囲より小さい場合に比べ、現像手段内における機械的負荷及び熱的負荷に対する耐性が高く、トナーが凝集しにくく、トナーの粗粉が発生することに起因する画像の点状白抜けが抑制される。
トナー粒子のBET比表面積は、BET法により測定した値であり、測定装置としてBET比表面積計(SA3100、ベックマンコールター社製)を用いて窒素置換法にて測定した値である。具体的には、測定試料を1g精秤し、サンプルチューブに入れた後、脱ガス処理し、多点法の自動測定により得られた数値を、BET比表面積(m/g)とする。
なお、測定対象となるトナー粒子が、トナー粒子の表面に外添剤が外添したトナーである場合には、イオン交換水と界面活性剤との混合溶液とともに20分間超音波処理を行って外添剤を除去し、界面活性剤の除去及びトナー粒子の乾燥後に測定を行ってもよい。外添剤の除去処理は、外添剤の除去が施されるまで繰り返し行うことができる。
トナー粒子のBET比表面積を上記範囲に制御する方法としては、例えば、トナー粒子の製造過程において、後述する第1の冷却工程、保持工程、及び第2の冷却工程を経て、かつ、保持工程におけるトナー粒子分散液のpHを7.0以上9.0以下の範囲に調整する方法が挙げられる。
(外添剤)
外添剤としては、例えば、無機粒子が挙げられる。該無機粒子として、SiO、TiO、Al、CuO、ZnO、SnO、CeO、Fe、MgO、BaO、CaO、KO、NaO、ZrO、CaO・SiO、KO・(TiO)n、Al・2SiO、CaCO、MgCO、BaSO、MgSO等が挙げられる。
外添剤としての無機粒子の表面は、疎水化処理が施されていることがよい。疎水化処理は、例えば疎水化処理剤に無機粒子を浸漬する等して行う。疎水化処理剤は特に制限されないが、例えば、シラン系カップリング剤、シリコーンオイル、チタネート系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤等が挙げられる。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。
疎水化処理剤の量としては、通常、例えば、無機粒子100質量部に対して、1質量部以上10質量部以下である。
外添剤としては、樹脂粒子(ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、メラミン樹脂等の樹脂粒子)、クリーニング活剤(例えば、ステアリン酸亜鉛に代表される高級脂肪酸の金属塩、フッ素系高分子量体の粒子)等も挙げられる。
外添剤の外添量としては、例えば、トナー粒子に対して、0.01質量%以上5質量%以下が好ましく、0.01質量%以上2.0質量%以下がより好ましい。
(トナーの製造方法)
次に、本実施形態に係るトナーの製造方法について説明する。
本実施形態に係るトナーは、トナー粒子を製造後、トナー粒子に対して、外添剤を外添することで得られる。
トナー粒子は、乾式製法(例えば、混練粉砕法等)、湿式製法(例えば凝集合一法、懸濁重合法、溶解懸濁法等)のいずれにより製造してもよい。トナー粒子の製法は、これらの製法に特に制限はなく、周知の製法が採用される。
これらの中でも、凝集合一法により、トナー粒子を得ることがよい。
また、本実施形態に係るトナーに含まれるトナー粒子は、結着樹脂を含むトナー粒子が分散媒に分散したトナー粒子分散液を、下記T1℃以上の融着温度から下記T2℃未満の第1冷却温度まで冷却する第1の冷却工程と、前記第1の冷却工程を経たトナー粒子分散液のpHを下げてT3℃以上T4℃以下の保持温度で0.5時間以上3時間以下の間保持する保持工程と、前記保持工程を経たトナー粒子分散液を下記T5℃未満であり前記保持温度よりも低い第2冷却温度まで冷却する第2の冷却工程と、を経たトナー粒子であることが好ましい。
T1℃:前記第1の冷却工程を経る前における前記トナー粒子のガラス転移温度をTg0℃としたとき、前記Tg0℃+29℃
T2℃:前記Tg0℃+9℃
T3℃:前記Tg0℃+4℃
T4℃:前記Tg0+14℃
T5℃:前記Tg0℃+9℃
上記第1の冷却工程、保持工程、及び第2の冷却工程を経ることにより、Tg1-Tg2が20℃以上40℃以下であるトナー粒子が得られやすくなる。
なお、前記Tg0℃は、第1の冷却工程を経る前におけるトナー粒子分散液中に分散されたトナー粒子の示差走査熱量曲線において、1回目の昇温時における吸熱量変化で最も低いオンセット温度を意味する。
前記Tg0℃としては、例えば20℃以上60℃以下の範囲が挙げられ、低温定着性が得られやすいことから、25℃以上57℃以下であることが好ましく、30℃以上55℃以下であることがより好ましい。
具体的には、例えば、トナー粒子を凝集合一法により製造する場合、
結着樹脂となる樹脂粒子が分散された樹脂粒子分散液を準備する工程(樹脂粒子分散液準備工程)と、樹脂粒子分散液中で(必要に応じて他の粒子分散液を混合した後の分散液中で)、樹脂粒子(必要に応じて他の粒子)を凝集させ、凝集粒子を形成する工程(凝集粒子形成工程)と、凝集粒子が分散された凝集粒子分散液に対してT1℃以上の融着温度に加熱し、凝集粒子を融合・合一して、トナー粒子を形成する工程(融合・合一工程)と、形成されたトナー粒子が分散媒に分散したトナー粒子分散液をT1℃以上の融着温度からT2℃未満の第1冷却温度まで冷却する第1の冷却工程と、第1の冷却工程を経たトナー粒子分散液のpHを下げてT3℃以上T4℃以下の保持温度で0.5時間以上3時間以下の間保持する保持工程と、保持工程を経たトナー粒子分散液をT5℃未満であり保持温度よりも低い第2冷却温度まで冷却する第2の冷却工程と、を経て、トナー粒子を製造する。
以下、各工程の詳細について説明する。
なお、以下の説明では、着色剤、及び離型剤を含むトナー粒子を得る方法について説明するが、着色剤、離型剤は、必要に応じて用いられるものである。無論、着色剤、離型剤以外のその他添加剤を用いてもよい。
-樹脂粒子分散液準備工程-
まず、結着樹脂となる樹脂粒子が分散された樹脂粒子分散液と共に、例えば、着色剤粒子が分散された着色剤粒子分散液、離型剤粒子が分散された離型剤粒子分散液を準備する。
ここで、樹脂粒子分散液は、例えば、樹脂粒子を界面活性剤により分散媒中に分散させることにより調製する。
樹脂粒子分散液に用いる分散媒としては、例えば水系媒体が挙げられる。
水系媒体としては、例えば、蒸留水、イオン交換水等の水、アルコール類等が挙げられる。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。
界面活性剤としては、例えば、硫酸エステル塩系、スルホン酸塩系、リン酸エステル系、せっけん系等のアニオン界面活性剤;アミン塩型、4級アンモニウム塩型等のカチオン界面活性剤;ポリエチレングリコール系、アルキルフェノールエチレンオキサイド付加物系、多価アルコール系等の非イオン系界面活性剤等が挙げられる。これらの中でも特に、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤が挙げられる。非イオン系界面活性剤は、アニオン界面活性剤又はカチオン界面活性剤と併用してもよい。
界面活性剤は、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。
樹脂粒子分散液において、樹脂粒子を分散媒に分散する方法としては、例えば回転せん断型ホモジナイザーや、メディアを有するボールミル、サンドミル、ダイノミル等の一般的な分散方法が挙げられる。また、樹脂粒子の種類によっては、例えば転相乳化法を用いて樹脂粒子分散液中に樹脂粒子を分散させてもよい。
なお、転相乳化法とは、分散すべき樹脂を、その樹脂が可溶な疎水性有機溶剤中に溶解せしめ、有機連続相(O相)に塩基を加えて、中和したのち、水媒体(W相)を投入することによって、W/OからO/Wへの、樹脂の変換(いわゆる転相)が行われて不連続相化し、樹脂を、水媒体中に粒子状に分散する方法である。
樹脂粒子分散液中に分散する樹脂粒子の体積平均粒径としては、例えば0.01μm以上1μm以下が好ましく、0.08μm以上0.8μm以下がより好ましく、0.1μm以上0.6μm以下がさらに好ましい。
なお、樹脂粒子の体積平均粒径は、レーザー回折式粒度分布測定装置(例えば、堀場製作所製、LA-700)の測定によって得られた粒度分布を用い、分割された粒度範囲(チャンネル)に対し、体積について小粒径側から累積分布を引き、全粒子に対して累積50%となる粒径を体積平均粒径D50vとして測定される。なお、他の分散液中の粒子の体積平均粒径も同様に測定される。
樹脂粒子分散液に含まれる樹脂粒子の含有量としては、例えば、5質量%以上50質量%以下が好ましく、10質量%以上40質量%以下がより好ましい。
なお、樹脂粒子分散液と同様にして、例えば、着色剤粒子分散液、離型剤粒子分散液も調製される。つまり、樹脂粒子分散液における粒子の体積平均粒径、分散媒、分散方法、及び粒子の含有量に関しては、着色剤粒子分散液中に分散する着色剤粒子、及び離型剤粒子分散液中に分散する離型剤粒子についても同様である。
-凝集粒子形成工程-
次に、樹脂粒子分散液と共に、着色剤粒子分散液と、離型剤粒子分散液と、を混合する。
そして、混合分散液中で、樹脂粒子と着色剤粒子と離型剤粒子とをヘテロ凝集させ目的とするトナー粒子の径に近い径を持つ、樹脂粒子と着色剤粒子と離型剤粒子とを含む凝集粒子を形成する。
具体的には、例えば、混合分散液に凝集剤を添加すると共に、混合分散液のpHを酸性(例えばpHが2以上5以下)に調整し、必要に応じて分散安定剤を添加した後、樹脂粒子のガラス転移温度(具体的には、例えば、樹脂粒子のガラス転移温度-30℃以上ガラス転移温度-10℃以下)の温度に加熱し、混合分散液に分散された粒子を凝集させて、凝集粒子を形成する。
凝集粒子形成工程においては、例えば、混合分散液を回転せん断型ホモジナイザーで攪拌下、室温(例えば25℃)で上記凝集剤を添加し、混合分散液のpHを酸性(例えばpHが2以上5以下)に調整し、必要に応じて分散安定剤を添加した後に、上記加熱を行ってもよい。
凝集剤としては、例えば、混合分散液に添加される分散剤として用いる界面活性剤と逆極性の界面活性剤、無機金属塩、2価以上の金属錯体が挙げられる。特に、凝集剤として金属錯体を用いた場合には、界面活性剤の使用量が低減され、帯電特性が向上する。
凝集剤の金属イオンと錯体もしくは類似の結合を形成する添加剤を必要に応じて用いてもよい。この添加剤としては、キレート剤が好適に用いられる。
無機金属塩としては、例えば、塩化カルシウム、硝酸カルシウム、塩化バリウム、塩化マグネシウム、塩化亜鉛、塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム等の金属塩、及び、ポリ塩化アルミニウム、ポリ水酸化アルミニウム、多硫化カルシウム等の無機金属塩重合体等が挙げられる。
キレート剤としては、水溶性のキレート剤を用いてもよい。キレート剤としては、例えば、酒石酸、クエン酸、グルコン酸等のオキシカルボン酸、イミノジ酸(IDA)、ニトリロトリ酢酸(NTA)、エチレンジアミンテトラ酢酸(EDTA)等が挙げられる。
キレート剤の添加量としては、例えば、樹脂粒子100質量部に対して0.01質量部以上5.0質量部以下が好ましく、0.1質量部以上3.0質量部未満がより好ましい。
-融合・合一工程-
次に、凝集粒子が分散された凝集粒子分散液に対して、T1℃以上の融着温度に加熱して、凝集粒子を融合・合一し、トナー粒子を形成する。
なお、凝集粒子が分散された凝集粒子分散液を得た後、当該凝集粒子分散液と、樹脂粒子が分散された樹脂粒子分散液と、をさらに混合し、凝集粒子の表面にさらに樹脂粒子を付着するように凝集して、第2凝集粒子を形成する工程と、第2凝集粒子が分散された第2凝集粒子分散液に対して加熱をし、第2凝集粒子を融合・合一して、コア/シェル構造のトナー粒子を形成する工程と、を経て、トナー粒子を製造してもよい。
-第1の冷却工程-
次に、融合・合一工程において形成されたトナー粒子が分散媒に分散したトナー粒子分散液をT1℃以上の融着温度からT2℃未満の第1冷却温度まで冷却する。
分散媒は、トナー粒子を分散する液体であれば特に限定されず、凝集粒子分散液における凝集粒子の分散媒をそのまま用いてもよい。
上記融着温度は、Tg0℃+29℃以上であり、トナー内部が融着する速度の観点から、Tg0℃+29℃以上Tg0℃+40℃以下であることが好ましく、Tg0℃+31℃以上Tg0℃+38℃以下であることがより好ましい。
上記第1冷却温度は、Tg0℃+9℃未満であり、トナーの表面を平滑に保ち電気特性を悪化させない観点から、Tg0℃-34℃以上Tg0℃+0℃未満であることが好ましく、Tg0℃-24℃以上Tg0℃-5℃以下であることがより好ましい。
上記融着温度と第1冷却温度との差は、20℃超えであり、トナーの表面を平滑に保ち電気特性を悪化させない観点から、20℃超え50℃以下であることが好ましく、30℃以上40℃以下であることがより好ましい。
第1の冷却工程における冷却速度A1は、30℃/min以上130℃/min以下であることが好ましく、35℃/min以上110℃/min以下であることがより好ましく、40℃/min以上100℃/min以下であることがさらに好ましい。冷却速度A1が上記範囲であることにより、上記範囲よりも遅い場合に比べて、トナーの凝集が抑制され、トナーの凝集に起因する画像の点状白抜けが抑制されるとともに、結着樹脂の結晶化が抑制され発色性の優れる定着画像が得られる。冷却速度A1が上記範囲であることにより、上記範囲よりも速い場合に比べて、樹脂同士の相溶性が高まり低温定着性が向上するという利点がある。
冷却速度A1を上記範囲とする方法としては、例えば、熱交換器を用いる方法、トナー分散液に冷却水を添加する方法等が挙げられる。
冷却速度A1は、後述する第2の冷却工程における冷却速度A2より速いことが好ましく、冷却速度A2の1.5倍以上6倍以下であることがより好ましく、2倍以上3倍以下であることがさらに好ましい。
第1の冷却工程におけるトナー粒子分散液のpH(以下「pH」ともいう)は、トナーの粗大粉抑制とトナーの電気特性悪化防止の観点から、7.5以上10.0以下であることが好ましく、8.0以上9.7以下であることがより好ましく、8.3以上9.5以下であることがさらに好ましい。
-保持工程-
次に、第1の冷却工程を経たトナー粒子分散液のpHを下げてT3℃以上T4℃以下の保持温度で0.5時間以上3時間以下の間保持する。
保持工程におけるトナー粒子分散液のpH(以下「pH」ともいう)は、pHより低く、pH-0.2以下であることが好ましく、pH-2.1以上pH-0.2以下であることがより好ましく、pH-1.1以上pH-0.2以下であることがさらに好ましい。
pHは、7.0以上9.0以下であることが好ましく、7.2以上8.8以下であることがより好ましく、7.4以上8.7以下であることがさらに好ましい。pHが上記範囲であることにより、上記範囲よりも低い場合に比べ、粗粉の発生が抑制され、粗粉に起因する画像の点状白抜けが抑制される。また、pHが上記範囲であることにより、上記範囲よりも高い場合に比べ、表面積の低いトナー粒子が得られやすい。そして、トナー粒子のBET比表面積が高すぎないことにより、低温低湿環境下での帯電上昇が抑制され、高温高湿環境下及び低温低湿環境下の両方において発色性に優れた定着画像が得られる。
保持工程における保持温度は、Tg0℃+4℃以上Tg0+14℃以下であり、トナーの表面を平滑にすることを促進させる観点から、Tg0℃+6℃以上Tg0℃+12℃以下であることが好ましく、Tg0℃+7℃以上Tg0℃+11℃以下であることがより好ましい。
保持工程における保持時間は、0.5時間以上3時間以下であり、トナー表面の平滑性向上及び生産性の観点から、0.75時間以上2時間以下であることが好ましく、1.0時間以上1.5時間以下であることがより好ましい。
-第2の冷却工程-
次に、保持工程を経たトナー粒子分散液をT5℃未満であり保持温度よりも低い第2冷却温度まで冷却する。
上記第2冷却温度は、Tg0℃+9℃未満であり、トナーの粗大粉抑制の観点から、Tg0℃+4℃未満であることが好ましく、Tg0℃-30℃以上Tg0℃-4℃未満であることがより好ましく、Tg0℃-20℃以上Tg0℃-9℃以下であることがさらに好ましい。
保持温度と第2冷却温度との差は、トナー表面の平滑性向上及び生産性観点から、10℃以上であることが好ましく、10℃以上25℃以下であることが好ましく、15℃以上30℃以下であることがより好ましい。
第2の冷却工程における冷却速度A2としては、例えば、10℃/min以上50℃/min以下の範囲が挙げられ、15℃/min以上40℃/min以下であることが好ましく、15℃/min以上30℃/min以下であることがさらに好ましい。
第2の冷却工程終了後は、公知の洗浄工程、固液分離工程、乾燥工程を経て乾燥した状態のトナー粒子を得る。
洗浄工程は、帯電性の点から充分にイオン交換水による置換洗浄を施すことがよい。また、固液分離工程は、特に制限はないが、生産性の点から吸引濾過、加圧濾過等を施すことがよい。また、乾燥工程も特に方法に制限はないが、生産性の点から凍結乾燥、気流乾燥、流動乾燥、振動型流動乾燥等を施すことがよい。
そして、本実施形態に係るトナーは、例えば、得られた乾燥状態のトナー粒子に、外添剤を添加し、混合することにより製造される。混合は、例えばVブレンダー、ヘンシェルミキサー、レーディゲミキサー等によって行うことがよい。更に、必要に応じて、振動篩分機、風力篩分機等を使ってトナーの粗大粒子を取り除いてもよい。
<静電荷像現像剤>
本実施形態に係る静電荷像現像剤は、本実施形態に係るトナーを少なくとも含むものである。
本実施形態に係る静電荷像現像剤は、本実施形態に係るトナーのみを含む一成分現像剤であってもよいし、当該トナーとキャリアと混合した二成分現像剤であってもよい。
キャリアとしては、特に制限はなく、公知のキャリアが挙げられる。キャリアとしては、例えば、磁性粉からなる芯材の表面に被覆樹脂を被覆した被覆キャリア;マトリックス樹脂中に磁性粉が分散・配合された磁性粉分散型キャリア;多孔質の磁性粉に樹脂を含浸させた樹脂含浸型キャリア;等が挙げられる。
なお、磁性粉分散型キャリア及び樹脂含浸型キャリアは、当該キャリアの構成粒子を芯材とし、これに被覆樹脂により被覆したキャリアであってもよい。
磁性粉としては、例えば、鉄、ニッケル、コバルト等の磁性金属、フェライト、マグネタイト等の磁性酸化物等が挙げられる。
被覆樹脂、及びマトリックス樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルエーテル、ポリビニルケトン、塩化ビニル-酢酸ビニル共重合体、スチレン-アクリル酸エステル共重合体、オルガノシロキサン結合を含んで構成されるストレートシリコーン樹脂又はその変性品、フッ素樹脂、ポリエステル、ポリカーボネート、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。
なお、被覆樹脂、及びマトリックス樹脂には、導電性粒子等、その他添加剤を含ませてもよい。
導電性粒子としては、金、銀、銅等の金属、カーボンブラック、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、硫酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、チタン酸カリウム等の粒子が挙げられる。
ここで、芯材の表面に被覆樹脂を被覆するには、被覆樹脂、及び必要に応じて各種添加剤を適当な溶媒に溶解した被覆層形成用溶液により被覆する方法等が挙げられる。溶媒としては、特に限定されるものではなく、使用する被覆樹脂、塗布適性等を勘案して選択すればよい。
具体的な樹脂被覆方法としては、芯材を被覆層形成用溶液中に浸漬する浸漬法、被覆層形成用溶液を芯材表面に噴霧するスプレー法、芯材を流動エアーにより浮遊させた状態で被覆層形成用溶液を噴霧する流動床法、ニーダーコーター中でキャリアの芯材と被覆層形成用溶液とを混合し、溶剤を除去するニーダーコーター法等が挙げられる。
二成分現像剤における、トナーとキャリアとの混合比(質量比)は、トナー:キャリア=1:100乃至30:100が好ましく、3:100乃至20:100がより好ましい。
<画像形成装置/画像形成方法>
本実施形態に係る画像形成装置/画像形成方法について説明する。
本実施形態に係る画像形成装置は、像保持体と、像保持体の表面を帯電する帯電手段と、帯電した像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、静電荷像現像剤を収容し、静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段と、像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着手段と、を備える。そして、静電荷像現像剤として、本実施形態に係る静電荷像現像剤が適用される。
本実施形態に係る画像形成装置では、像保持体の表面を帯電する帯電工程と、帯電した像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成工程と、本実施形態に係る静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像工程と、像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写工程と、記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着工程と、を有する画像形成方法(本実施形態に係る画像形成方法)が実施される。
本実施形態に係る画像形成装置は、像保持体の表面に形成されたトナー画像を直接記録媒体に転写する直接転写方式の装置;像保持体の表面に形成されたトナー画像を中間転写体の表面に一次転写し、中間転写体の表面に転写されたトナー画像を記録媒体の表面に二次転写する中間転写方式の装置;トナー画像の転写後、帯電前の像保持体の表面をクリーニングするクリーニング手段を備えた装置;トナー画像の転写後、帯電前に像保持体の表面に除電光を照射して除電する除電手段を備える装置等の周知の画像形成装置が適用される。
中間転写方式の装置の場合、転写手段は、例えば、表面にトナー画像が転写される中間転写体と、像保持体の表面に形成されたトナー画像を中間転写体の表面に一次転写する一次転写手段と、中間転写体の表面に転写されたトナー画像を記録媒体の表面に二次転写する二次転写手段と、を有する構成が適用される。
なお、本実施形態に係る画像形成装置において、例えば、現像手段を含む部分が、画像形成装置に対して脱着されるカートリッジ構造(プロセスカートリッジ)であってもよい。プロセスカートリッジとしては、例えば、本実施形態に係る静電荷像現像剤を収容した現像手段を備えるプロセスカートリッジが好適に用いられる。
以下、本実施形態に係る画像形成装置の一例を示すが、これに限定されるわけではない。なお、図に示す主要部を説明し、その他はその説明を省略する。
図1は、本実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。
図1に示す画像形成装置は、色分解された画像データに基づくイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色の画像を出力する電子写真方式の第1乃至第4の画像形成ユニット10Y、10M、10C、10K(画像形成手段)を備えている。これらの画像形成ユニット(以下、単に「ユニット」と称する場合がある)10Y、10M、10C、10Kは、水平方向に互いに予め定められた距離離間して並設されている。なお、これらユニット10Y、10M、10C、10Kは、画像形成装置に対して脱着するプロセスカートリッジであってもよい。
各ユニット10Y、10M、10C、10Kの図面における上方には、各ユニットを通して中間転写体としての中間転写ベルト20が延設されている。中間転写ベルト20は、図における左から右方向に互いに離間して配置された駆動ロール22及び中間転写ベルト20内面に接する支持ロール24に巻きつけて設けられ、第1のユニット10Yから第4のユニット10Kに向う方向に走行されるようになっている。なお、支持ロール24は、図示しないバネ等により駆動ロール22から離れる方向に力が加えられており、両者に巻きつけられた中間転写ベルト20に張力が与えられている。また、中間転写ベルト20の像保持体側面には、駆動ロール22と対向して中間転写体クリーニング装置30が備えられている。
また、各ユニット10Y、10M、10C、10Kの現像装置(現像手段)4Y、4M、4C、4Kのそれぞれには、トナーカートリッジ8Y、8M、8C、8Kに収められたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの4色のトナーを含むトナーの供給がなされる。
第1乃至第4のユニット10Y、10M、10C、10Kは、同等の構成を有しているため、ここでは中間転写ベルト走行方向の上流側に配設されたイエロー画像を形成する第1のユニット10Yについて代表して説明する。なお、第1のユニット10Yと同等の部分に、イエロー(Y)の代わりに、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)を付した参照符号を付すことにより、第2乃至第4のユニット10M、10C、10Kの説明を省略する。
第1のユニット10Yは、像保持体として作用する感光体1Yを有している。感光体1Yの周囲には、感光体1Yの表面を予め定められた電位に帯電させる帯電ロール(帯電手段の一例)2Y、帯電された表面を色分解された画像信号に基づくレーザ光線3Yによって露光して静電荷像を形成する露光装置(静電荷像形成手段の一例)3、静電荷像に帯電したトナーを供給して静電荷像を現像する現像装置(現像手段の一例)4Y、現像したトナー画像を中間転写ベルト20上に転写する一次転写ロール5Y(一次転写手段の一例)、及び一次転写後に感光体1Yの表面に残存するトナーを除去する感光体クリーニング装置(クリーニング手段の一例)6Yが順に配置されている。
なお、一次転写ロール5Yは、中間転写ベルト20の内側に配置され、感光体1Yに対向した位置に設けられている。更に、各一次転写ロール5Y、5M、5C、5Kには、一次転写バイアスを印加するバイアス電源(図示せず)がそれぞれ接続されている。各バイアス電源は、図示しない制御部による制御によって、各一次転写ロールに印加する転写バイアスを可変する。
以下、第1ユニット10Yにおいてイエロー画像を形成する動作について説明する。
まず、動作に先立って、帯電ロール2Yによって感光体1Yの表面が-600V乃至-800Vの電位に帯電される。
感光体1Yは、導電性(例えば20℃における体積抵抗率:1×10-6Ωcm以下)の基体上に感光層を積層して形成されている。この感光層は、通常は高抵抗(一般の樹脂の抵抗)であるが、レーザ光線3Yが照射されると、レーザ光線が照射された部分の比抵抗が変化する性質を持っている。そこで、帯電した感光体1Yの表面に、図示しない制御部から送られてくるイエロー用の画像データに従って、露光装置3を介してレーザ光線3Yを出力する。レーザ光線3Yは、感光体1Yの表面の感光層に照射され、それにより、イエロー画像パターンの静電荷像が感光体1Yの表面に形成される。
静電荷像とは、帯電によって感光体1Yの表面に形成される像であり、レーザ光線3Yによって、感光層の被照射部分の比抵抗が低下し、感光体1Yの表面の帯電した電荷が流れ、一方、レーザ光線3Yが照射されなかった部分の電荷が残留することによって形成される、いわゆるネガ潜像である。
感光体1Y上に形成された静電荷像は、感光体1Yの走行に従って予め定められた現像位置まで回転される。そして、この現像位置で、感光体1Y上の静電荷像が、現像装置4Yによってトナー画像として可視像(現像像)化される。
現像装置4Y内には、例えば、少なくともイエロートナーとキャリアとを含む静電荷像現像剤が収容されている。イエロートナーは、現像装置4Yの内部で攪拌されることで摩擦帯電し、感光体1Y上に帯電した帯電荷と同極性(負極性)の電荷を有して現像剤ロール(現像剤保持体の一例)上に保持されている。そして感光体1Yの表面が現像装置4Yを通過していくことにより、感光体1Y表面上の除電された潜像部にイエロートナーが静電的に付着し、潜像がイエロートナーによって現像される。イエローのトナー画像が形成された感光体1Yは、引続き予め定められた速度で走行され、感光体1Y上に現像されたトナー画像が予め定められた一次転写位置へ搬送される。
感光体1Y上のイエロートナー画像が一次転写へ搬送されると、一次転写ロール5Yに一次転写バイアスが印加され、感光体1Yから一次転写ロール5Yに向う静電気力がトナー画像に作用され、感光体1Y上のトナー画像が中間転写ベルト20上に転写される。このとき印加される転写バイアスは、トナーの極性(-)と逆極性の(+)極性であり、例えば第1ユニット10Yでは制御部に(図示せず)よって+10μAに制御されている。
一方、感光体1Y上に残留したトナーは感光体クリーニング装置6Yで除去されて回収される。
また、第2のユニット10M以降の一次転写ロール5M、5C、5Kに印加される一次転写バイアスも、第1のユニットに準じて制御されている。
こうして、第1のユニット10Yにてイエロートナー画像の転写された中間転写ベルト20は、第2乃至第4のユニット10M、10C、10Kを通して順次搬送され、各色のトナー画像が重ねられて多重転写される。
第1乃至第4のユニットを通して4色のトナー画像が多重転写された中間転写ベルト20は、中間転写ベルト20と中間転写ベルト内面に接する支持ロール24と中間転写ベルト20の像保持面側に配置された二次転写ロール(二次転写手段の一例)26とから構成された二次転写部へと至る。一方、記録紙(記録媒体の一例)Pが供給機構を介して二次転写ロール26と中間転写ベルト20とが接触した隙間に予め定められたタイミングで給紙され、二次転写バイアスが支持ロール24に印加される。このとき印加される転写バイアスは、トナーの極性(-)と同極性の(-)極性であり、中間転写ベルト20から記録紙Pに向う静電気力がトナー画像に作用され、中間転写ベルト20上のトナー画像が記録紙P上に転写される。なお、この際の二次転写バイアスは二次転写部の抵抗を検出する抵抗検出手段(図示せず)により検出された抵抗に応じて決定されるものであり、電圧制御されている。
この後、記録紙Pは定着装置(定着手段の一例)28における一対の定着ロールの圧接部(ニップ部)へと送り込まれトナー画像が記録紙P上へ定着され、定着画像が形成される。
トナー画像を転写する記録紙Pとしては、例えば、電子写真方式の複写機、プリンター等に使用される普通紙が挙げられる。記録媒体は記録紙P以外にも、OHPシート等も挙げられる。
定着後における画像表面の平滑性をさらに向上させるには、記録紙Pの表面も平滑が好ましく、例えば、普通紙の表面を樹脂等でコーティングしたコート紙、印刷用のアート紙等が好適に使用される。
カラー画像の定着が完了した記録紙Pは、排出部へ向けて搬出され、一連のカラー画像形成動作が終了される。
<プロセスカートリッジ/トナーカートリッジ>
本実施形態に係るプロセスカートリッジについて説明する。
本実施形態に係るプロセスカートリッジは、本実施形態に係る静電荷像現像剤を収容し、静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段を備え、画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジである。
なお、本実施形態に係るプロセスカートリッジは、上記構成に限られず、現像装置と、その他、必要に応じて、例えば、像保持体、帯電手段、静電荷像形成手段、及び転写手段等のその他手段から選択される少なくとも一つと、を備える構成であってもよい。
以下、本実施形態に係るプロセスカートリッジの一例を示すが、これに限定されるわけではない。なお、図に示す主要部を説明し、その他はその説明を省略する。
図2は、本実施形態に係るプロセスカートリッジを示す概略構成図である。
図2に示すプロセスカートリッジ200は、例えば、取り付けレール116及び露光のための開口部118が備えられた筐体117により、感光体107(像保持体の一例)と、感光体107の周囲に備えられた帯電ロール108(帯電手段の一例)、現像装置111(現像手段の一例)、及び感光体クリーニング装置113(クリーニング手段の一例)を一体的に組み合わせて保持して構成し、カートリッジ化されている。
なお、図2中、109は露光装置(静電荷像形成手段の一例)、112は転写装置(転写手段の一例)、115は定着装置(定着手段の一例)、300は記録紙(記録媒体の一例)を示している。
次に、本実施形態に係るトナーカートリッジについて説明する。
本実施形態に係るトナーカートリッジは、本実施形態に係るトナーを収容し、画像形成装置に着脱されるトナーカートリッジである。トナーカートリッジは、画像形成装置内に設けられた現像手段に供給するための補給用のトナーを収容するものである。
なお、図1に示す画像形成装置は、トナーカートリッジ8Y、8M、8C、8Kの着脱される構成を有する画像形成装置であり、現像装置4Y、4M、4C、4Kは、各々の現像装置(色)に対応したトナーカートリッジと、図示しないトナー供給管で接続されている。また、トナーカートリッジ内に収容されているトナーが少なくなった場合には、このトナーカートリッジが交換される。
以下に実施例について説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。なお、以下の説明において、特に断りのない限り、「部」及び「%」はすべて質量基準である。
[粒子分散液の調製]
<非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液の調製>
攪拌器、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中に、ポリオキシプロピレン(2,2)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン80モル部と、エチレングリコール10モル部と、シクロヘキサンジオール10モル部と、テレフタル酸80モル部と、イソフタル酸10モル部と、n-ドデセニルコハク酸10モル部と、を投入し、反応容器中を乾燥窒素ガスで置換した。その後、触媒として、チタンテトラブトキサイドを前記モノマー成分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時間攪拌反応させた後、温度を更に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時間攪拌反応させて、重量平均分子量20000、ガラス転移温度61℃の非晶性ポリエステル樹脂を得た。
次に、コンデンサー、温度計、水滴下装置、及びアンカー翼を備えたジャケット付き3リットル反応槽(東京理化器械社製:BJ-30N)に、非晶性ポリエステル樹脂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70質量部と、を入れ、水循環式恒温槽にて70℃に維持しながら、100rpmで攪拌混合しつつ樹脂を溶解させた。その後攪拌回転数を150rpmにし、水循環式恒温槽を66℃に設定し、10質量%アンモニア水(試薬)10質量部を10分間かけて投入した後、66℃に保温されたイオン交換水を5質量部/分の速度で、合計600質量部滴下し転相させて、乳化液を得た。
得られた乳化液600部とイオン交換水525質量部とを2リットルのナスフラスコに入れ、トラップ球を介して真空制御ユニットを備えたエバポレーター(東京理化器械社製)にセットした。ナスフラスコを回転させながら、60℃の湯バスで加温し、突沸に注意しつつ7kPaまで減圧し溶剤を除去した。溶剤回収量が825質量部になった時点で常圧に戻し、ナスフラスコを水冷して、体積平均粒径160nmの樹脂粒子が分散した分散液を得た。イオン交換水を加えて、固形分濃度が20質量%の非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液を得た。
<結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液の作製>
・1,10-デカンジカルボン酸:260質量部
・1,6-ヘキサンジオール :167質量部
・ジブチル錫オキサイド(触媒):0.3質量部
加熱乾燥した三口フラスコに上記の材料を入れ、三口フラスコ内の空気を窒素ガスで置換して不活性雰囲気とし、機械攪拌にて180℃で5時間攪拌還流を行った。次いで、減圧下にて230℃まで徐々に昇温を行い2時間攪拌し、粘稠な状態となったところで空冷し、反応を停止させた。こうして、重量平均分子量12600、融解温度73℃の結晶性ポリエステル樹脂を得た。
結晶性ポリエステル樹脂90部とアニオン性界面活性剤(TaycaPower、テイカ(株)製)1.8部とイオン交換水210部とを混合し、120℃に加熱して、ホモジナイザー(IKA社製ウルトラタラックスT50)を用いて分散した後、圧力吐出型ゴーリンホモジナイザーで分散処理を1時間行い、体積平均粒径160nmの樹脂粒子が分散した樹脂粒子分散液を得た。この樹脂粒子分散液にイオン交換水を加えて固形分量を20質量%に調整して、結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液を得た。
<スチレンアクリル樹脂粒子分散液の作製>
・スチレン :375質量部
・n-ブチルアクリレート: 25質量部
・アクリル酸 : 2質量部
・ドデカンチオール : 24質量部
・四臭化炭素 : 4質量部
上記の材料を混合して溶解した混合物を、非イオン性界面活性剤(三洋化成工業製、ノニポール400)6質量部及びアニオン性界面活性剤(TaycaPower、テイカ(株)製)10質量部をイオン交換水550質量部に溶解した界面活性剤溶液に、フラスコ中で分散及び乳化した。次いで、フラスコ内を攪拌しながら20分間かけて、過硫酸アンモニウム4質量部をイオン交換水50質量部に溶解した水溶液を投入した。次いで、窒素置換を行った後、フラスコ内を攪拌しながら内容物が70℃になるまでオイルバスで加熱し、70℃に5時間維持して乳化重合を継続した。こうして、体積平均粒径160nm、重量平均分子量56000の樹脂粒子が分散した樹脂粒子分散液を得た。この樹脂粒子分散液にイオン交換水を加えて固形分量を20質量%に調整して、スチレンアクリル樹脂粒子分散液を得た。
<離型剤分散液の調製>
・パラフィンワックス(日本精蝋(株)製、FNP92、吸熱ピークオンセット81℃):45質量部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製、ネオゲンRK):5質量部
・イオン交換水:200質量部
以上を混合して95℃に加熱し、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックスT50)を用いて分散した。その後、マントンゴーリン高圧ホモジナイザ(ゴーリン社)で分散処理し、離型剤を分散させてなる離型剤分散液(固形分濃度:20質量%)を調製した。離型剤粒子の体積平均粒径は0.19μmであった。
<着色剤分散液の調製>
・シアン顔料(大日精化(株)製、Pigment Blue 15:3(銅フタロシアニン)):98質量部
・アニオン界面活性剤(第一工業製薬(株)製、ネオゲンR):2質量部
・イオン交換水:400質量部
以上を混合溶解し、ホモジナイザー(IKAウルトラタラックス)により10分間分散し、中心粒径0.16μm、固形分量20質量%の着色剤分散液を得た。
<キャリアの作製>
<キャリアの作製>
フェライト粒子(パウダーテック(株)製、平均粒径50μm)100質量部とポリメチルメタクリレート樹脂(三菱ケミカル株式会社製、重量平均分子量95,000、重量平均分子量10,000以下の成分比率は5質量%)1.5質量部とを、トルエン500質量部とともに加圧式ニーダーに入れ、常温(25℃)で15分間撹拌混合した後、減圧混合しながら70℃まで昇温してトルエンを留去し、その後冷却し、105μmの篩を用いて分級して樹脂被覆フェライトキャリアを得た。
[トナー及び現像剤の作製]
<実施例1>
(トナー粒子(1)の作製)
・非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液:100質量部
・結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液:20質量部
・スチレンアクリル樹脂粒子分散液:7.3質量部
・着色剤粒子分散液:10質量部
・離型剤粒子分散液:9質量部
・アニオン性界面活性剤(テイカ(株)製、TaycaPower BN2060):1質量部
・イオン交換水:200質量部
上記原料を2Lの円筒ステンレス容器1に入れ、0.3Mの硝酸水溶液3質量部を加えて、pHを3.0に調整した。
次いで、Ultraturrax(IKAジャパン社製)により6,000rpmでせん断力を加えながら、凝集剤として硫酸アルミニウム10質量%水溶液50質量部を滴下し、5分間攪拌した。
次いで、上記原料混合物をマントルヒーターにて45℃まで加熱し、30分保持した後、凝集粒子被覆用として、非晶性ポリエステル樹脂分散液25質量部とイオン交換水10質量部とを混合したものを予めpH3.0に調製した被覆用樹脂粒子分散液を加え、10分間保持した。
その後、被覆した凝集粒子(付着粒子)の成長を停止させるために、1Mの水酸化ナトリウム水溶液を加え、原料混合物のpH(pH)を9.0に制御した。次いで、凝集粒子を融合させるために、昇温速度1℃/minで80℃の融着温度まで昇温した。80℃に到達したのち30分ごとに平均円形度を測定し、0.966になるまで保持した。
得られたトナー粒子分散液中に分散されたトナー粒子のガラス転移温度Tg0を表1に示す。
その後、熱交換器を用いて、トナー分散液を冷却速度A1=60℃/分の速度で40℃の第1冷却温度まで冷却した(第1の冷却工程)。さらに、pH調整のために0.3M硝酸水溶液を添加し、pH(pH)を測定したところ、7.5であった。その後、57℃の保持温度まで昇温を行い、1時間の保持時間で保持した(保持工程)。
その後、熱交換器を用いて、トナー分散液を冷却速度A2=20℃/分の速度で、40℃の第2冷却温度まで冷却した(第2の冷却工程)。
その後濾過を行い、3リットルのイオン交換水に再分散してヌッチェ式吸引濾過により固液分離することを6回繰り返してウェットケーキを得た。次いで真空乾燥を12時間行って体積平均粒径6.0μm、平均円形度0.966のトナー母粒子(1)を得た。トナー母粒子(1)のTg1、Tg1-Tg2、及びBET比表面積を表2に示す。
(トナーの作製)
次にトナー母粒子50質量部に対し、疎水性シリカ(キャボット製、TS720)を1.5質量部添加し、サンプルミルでブレンドして外添トナーを得た。
(現像剤の作製)
次に外添トナーと樹脂被覆フェライトキャリアとを混合し、トナー濃度が7質量%の現像剤を作製した。
<実施例2~3>
保持工程におけるpH(pH)を表1に示す値にした以外は、実施例1と同様の方法で、トナー母粒子(2)~(3)を得た。トナー母粒子(2)~(3)のTg1、Tg1-Tg2、及びBET比表面積を表2に示す。
トナー母粒子(1)の代わりに、それぞれトナー母粒子(2)~(3)を用いた以外は、実施例1と同様の方法で、外添トナー及び現像剤を作製した。
<実施例4>
スチレンアクリル樹脂粒子分散液の添加量を1.4質量部とした以外は、実施例1と同様の方法で、トナー母粒子(4)を得た。トナー母粒子(4)のTg1、Tg1-Tg2、及びBET比表面積を表2に示す。
トナー母粒子(1)の代わりに、トナー母粒子(4)を用いた以外は、実施例1と同様の方法で、外添トナー及び現像剤を作製した。
<実施例5>
スチレンアクリル樹脂粒子分散液の添加量を59質量部とした以外は、実施例1と同様の方法で、トナー母粒子(5)を得た。トナー母粒子(5)のTg1、Tg1-Tg2、及びBET比表面積を表2に示す。
トナー母粒子(1)の代わりに、トナー母粒子(5)を用いた以外は、実施例1と同様の方法で、外添トナー及び現像剤を作製した。
<実施例6~9>
保持温度及び保持時間を表1に示す通りにした以外は、実施例1と同様の方法で、トナー母粒子(6)~(9)を得た。トナー母粒子(6)~(9)のTg1、Tg1-Tg2、及びBET比表面積を表2に示す。
トナー母粒子(1)の代わりに、それぞれトナー母粒子(6)~(9)を用いた以外は、実施例1と同様の方法で、外添トナー及び現像剤を作製した。
<実施例10~11>
冷却速度A1を表1に示す通りにした以外は、実施例1と同様の方法で、トナー母粒子(10)~(11)を得た。トナー母粒子(10)~(11)のTg1、Tg1-Tg2、及びBET比表面積を表2に示す。
トナー母粒子(1)の代わりに、それぞれトナー母粒子(10)~(11)を用いた以外は、実施例1と同様の方法で、外添トナー及び現像剤を作製した。
<実施例12>
スチレンアクリル樹脂粒子分散液を用いない以外は、実施例1と同様の方法で、トナー母粒子(12)を得た。トナー母粒子(12)のTg1、Tg1-Tg2、及びBET比表面積を表2に示す。
トナー母粒子(1)の代わりに、トナー母粒子(12)を用いた以外は、実施例1と同様の方法で、外添トナー及び現像剤を作製した。
<実施例13>
スチレンアクリル樹脂粒子分散液の添加量を75質量部とした以外は、実施例1と同様の方法で、トナー母粒子(13)を得た。トナー母粒子(13)のTg1、Tg1-Tg2、及びBET比表面積を表2に示す。
トナー母粒子(1)の代わりに、トナー母粒子(13)を用いた以外は、実施例1と同様の方法で、外添トナー及び現像剤を作製した。
<比較例1~2>
保持温度及び保持時間を表1に示す通りにした以外は、実施例1と同様の方法で、トナー母粒子(C1)~(C2)を得た。トナー母粒子(C1)~(C2)のTg1、Tg1-Tg2、及びBET比表面積を表2に示す。
トナー母粒子(1)の代わりに、それぞれトナー母粒子(C1)~(C2)を用いた以外は、実施例1と同様の方法で、外添トナー及び現像剤を作製した。
<比較例3>
保持工程を経ないでトナーを作製した以外は、実施例1と同様の方法で、トナー母粒子(C3)を得た。トナー母粒子(C3)のTg1、Tg1-Tg2、及びBET比表面積を表2に示す。
トナー母粒子(1)の代わりに、それぞれトナー母粒子(C3)を用いた以外は、実施例1と同様の方法で、外添トナー及び現像剤を作製した。
[評価]
<プリントブロッキング>
・定着後のトナー画像の画像欠損評価試験
評価用サンプル作製装置としては、富士ゼロックス(株)社製DocuCentreColor 450を使用した。現像器に得られた現像剤を充填し、記録媒体としては富士ゼロックスインターフィールド(株)社製のOSコート127紙A4サイズ(坪量127gsm)を用い、25℃50%RHの環境下で高画像密度(密度100%及びトナー載り量110g/m)の画像を連続して100枚形成し、画像が形成された記録媒体である印刷物を全て同じ排出トレイに排出し、積み重なった状態で1時間放置した。
その後、潜熱量及び圧力の点で最も画像欠損が発生し易い51枚目の印刷物における定着画像の画像欠損について評価を実施した。評価基準を以下に示し、結果を表2に示す。
-評価基準-
G1:画像欠損を目視で判別することが困難である。
G2:画像欠損は、G1よりも劣るが、軽微であり、許容範囲内である。
G3:画像欠損は、G2よりも劣るが、画質低下は許容範囲内である。
G4:画像欠損が激しく、画質低下は許容範囲外である。
<低温定着性評価>
得られた静電荷像現像剤を、定着器を取り出した電子写真複写機(Docu Centre Color450、富士ゼロックス(株)製)の現像器に充填し、未定着画像を出力した。記録媒体としてはVitality紙を用いて、片面に画像密度75%、25mm×25mmとなる未定着画像を形成した。定着評価用装置としては、富士ゼロックス(株)製DocuPrintP450の定着器を取り外し、定着温度が変更できるように改造したものを使用した。
定着温度を110℃から160℃まで5℃刻みで昇温させてそれぞれ画像の定着を行い、低温側のオフセット(トナー画像の溶融が不十分だったことにより生じる、定着部材に画像が転移する現象)が発生しなくなる温度(最低定着温度)を下記のとおり分類した。尚、G2までが許容範囲とした。結果を表2に示す。
G1:最低定着温度が130℃以下
G2:最低定着温度が130℃超150℃以下
G3:最低定着温度が150℃超
<白抜け評価>
得られた静電荷像現像剤を市販の電子写真複写機(Docu Centre Color450、富士ゼロックス(株)製)の現像器に充填し、高温高湿環境下(30℃、85%RH)にて、記録媒体であるストンカラーホワイト(坪量256gsm)に日本画像学会テストチャートNo.5-2を10000枚出力し、10001枚目の画像の高TMA部(つまり、トナー載り量が高い領域)の画像欠損評価(白抜け度合い評価)を実施した。評価基準を以下に示す。尚、G3までが許容範囲とした。結果を表2に示す。
G1:白抜けが目視でもルーペ観察でも確認されなかった。
G2:白抜けが目視では確認できないが、ルーペ観察では1視野に3箇所未満の軽微な抜けが確認された。
G3:白抜けが目視では確認できないが、ルーペ観察では1視野に3箇所以上5箇所未満の軽微な抜けが確認された。
G4:白抜けが目視で確認、又はルーペ観察で1視野に5箇所以上確認された。許容できないレベル。
<発色性評価>
得られた静電荷像現像剤を市販の電子写真複写機(Docu Centre Color450、富士ゼロックス(株)製)の現像器に充填し、高温高湿環境下(30℃、85%RH)で1日間放置後、画像密度1%の画像を記録媒体であるA4紙に連続で10000枚形成し、10001枚目の画像濃度を測定した。画像濃度はエックスライト社製X-Rite939(アパーチャー径4mm)を用いて濃度を求めた。結果を表2に示す。
同様に、得られた静電荷像現像剤を市販の電子写真複写機(Docu Centre Color450、富士ゼロックス(株)製)の現像器に充填し、低温低湿環境下(10℃、15%RH)で1日間放置後、画像密度1%の画像を記録媒体であるA4紙に連続で10000枚形成し、10001枚目の画像濃度を測定した。高温高湿環境下での画像濃度と低温低湿環境下での画像濃度の差(つまり環境依存)を求めた。評価基準を以下に示す。尚、G3までが許容範囲とした。結果を表2に示す。
G1:画像濃度(SAD)の差 0.1以下
G2:画像濃度(SAD)の差 0.2以下
G3:画像濃度(SAD)の差 0.3以下
G4:画像濃度(SAD)の差 0.3超
Figure 2022179069000001
Figure 2022179069000002
上記結果から、本実施例のトナーは、比較例のトナーに比べ、低温定着性を得つつ、発色性の優れる定着画像が得られることがわかる。
1Y、1M、1C、1K 感光体(像保持体の一例)
2Y、2M、2C、2K 帯電ロール(帯電手段の一例)
3 露光装置(静電荷像形成手段の一例)
3Y、3M、3C、3K レーザ光線
4Y、4M、4C、4K 現像装置(現像手段の一例)
5Y、5M、5C、5K 一次転写ロール(一次転写手段の一例)
6Y、6M、6C、6K 感光体クリーニング装置(クリーニング手段の一例)
8Y、8M、8C、8K トナーカートリッジ
10Y、10M、10C、10K 画像形成ユニット
20 中間転写ベルト(中間転写体の一例)
22 駆動ロール
24 支持ロール
26 二次転写ロール(二次転写手段の一例)
30 中間転写体クリーニング装置
107 感光体(像保持体の一例)
108 帯電ロール(帯電手段の一例)
109 露光装置(静電荷像形成手段の一例)
111 現像装置(現像手段の一例)
112 転写装置(転写手段の一例)
113 感光体クリーニング装置(クリーニング手段の一例)
115 定着装置(定着手段の一例)
116 取り付けレール
117 筐体
118 露光のための開口部
200 プロセスカートリッジ
300 記録紙(記録媒体の一例)
P 記録紙(記録媒体の一例)

Claims (20)

  1. 結着樹脂を含むトナー粒子を有し、
    前記トナー粒子の示差走査熱量曲線において、1回目の昇温時における吸熱量変化で最も低いオンセット温度をTg1とし、2回目の昇温時における吸熱量変化で最も低いオンセット温度をTg2としたとき、Tg1が58℃以上68℃以下であり、かつ、Tg1-Tg2が20℃以上40℃以下である、静電荷像現像用トナー。
  2. 前記トナー粒子のBET比表面積は、1.0m/g以上2.0m/g以下である、請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
  3. 前記結着樹脂は、ポリエステル樹脂を含む、請求項1又は請求項2に記載の静電荷像現像用トナー。
  4. 前記ポリエステル樹脂は、結晶性ポリエステル樹脂を含む、請求項3に記載の静電荷像現像用トナー。
  5. 前記結晶性ポリエステル樹脂の含有量は、前記結着樹脂全体に対し、5質量%以上25質量%以下である、請求項4に記載の静電荷像現像用トナー。
  6. 前記結着樹脂は、さらにビニル系樹脂を含む、請求項3~請求項5のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
  7. 前記ビニル系樹脂の含有量は、前記トナー粒子全体に対し、1質量%以上30質量%以下である、請求項6に記載の静電荷像現像用トナー。
  8. 結着樹脂を含むトナー粒子が分散媒に分散したトナー粒子分散液を、下記T1℃以上の融着温度から下記T2℃未満の第1冷却温度まで冷却する第1の冷却工程と、
    前記第1の冷却工程を経たトナー粒子分散液のpHを下げて下記T3℃以上下記T4℃以下の保持温度で0.5時間以上3時間以下の間保持する保持工程と、
    前記保持工程を経たトナー粒子分散液を下記T5℃未満であり前記保持温度よりも低い第2冷却温度まで冷却する第2の冷却工程と、
    を有する、静電荷像現像用トナーの製造方法。
    T1℃:前記第1の冷却工程を経る前における前記トナー粒子のガラス転移温度をTg0℃としたとき、前記Tg0℃+29℃
    T2℃:前記Tg0℃+9℃
    T3℃:前記Tg0℃+4℃
    T4℃:前記Tg0+14℃
    T5℃:前記Tg0℃+9℃
  9. 前記保持工程において、前記第1の冷却工程を経たトナー粒子分散液のpHを7.0以上9.0以下にする、請求項8に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
  10. 前記第1の冷却工程における冷却速度A1が、30℃/min以上130℃/min以下である、請求項8又は請求項9に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
  11. 前記結着樹脂は、ポリエステル樹脂を含む、請求項8~請求項10のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
  12. 前記ポリエステル樹脂は、結晶性ポリエステル樹脂を含む、請求項11に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
  13. 前記結晶性ポリエステル樹脂の含有量は、前記結着樹脂全体に対し、5質量%以上25質量%以下である、請求項12に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
  14. 前記結着樹脂は、さらにビニル系樹脂を含む、請求項11~請求項13のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
  15. 前記ビニル系樹脂の含有量は、前記トナー粒子全体に対し、1質量%以上30質量%以下である、請求項14に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
  16. 請求項8~請求項15のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法により得られる静電荷像現像用トナー。
  17. 請求項1~請求項7及び請求項16のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーを含む静電荷像現像剤。
  18. 請求項1~請求項7及び請求項16のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーを収容し、
    画像形成装置に着脱されるトナーカートリッジ。
  19. 請求項17に記載の静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段を備え、
    画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジ。
  20. 像保持体と、
    前記像保持体の表面を帯電する帯電手段と、
    帯電した前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、
    請求項17に記載の静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、前記像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段と、
    前記像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、
    前記記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着手段と、
    を備える画像形成装置。
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