JP3880347B2 - フルカラー画像形成用トナー - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真法、静電印刷法の如き画像形成方法において形成される静電荷像の現像に用いるフルカラー画像形成用トナーに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、提案されているフルカラー複写機においては、4つの感光体とベルト状転写体を用い各感光体上にそれぞれ形成された静電荷像をシアントナー、マゼンタトナー、イエロートナー及びブラックトナーを用い現像後、感光体とベルト転写体間に搬送しストレートパス間で転写後、フルカラー画像を形成せしめる方法や、感光体に対向せしめた転写体表面に静電気力やグリッパーの如き機械的作用により転写材を巻き付け、現像−転写工程を4回実施することでフルカラー画像を得る方法が一般的に利用されている。
【0003】
これからフルカラー用複写機に登載されているトナーとしては、色再現性の向上やオーバーヘッドプロジェクター(OHP)画像の透明性を損なうことなく加熱加圧定着工程で各トナーが充分混色することが必要である。
【0004】
一般の白黒複写機用トナーと較べフルカラー画像用トナーは、シャープメルト性を有する低分子量結着樹脂が好ましい。しかしながら、通常シャープメルト性結着樹脂を用いると加熱加圧定着工程でトナーが溶解した際、結着樹脂の自己凝集力が低いため耐高温オフセット性に問題を生じ易い。
【0005】
一般の白黒複写機用トナーは、定着時の耐高温オフセット性を向上させるためポリエチレンワックスやポリプロピレンワックスに代表される比較的高結晶性のワックスが離型剤として用いられている。例えば特公昭52−3304号公報、特公昭52−3305号公報、特開昭57−52574号公報に案されている。しかしながら、フルカラー画像用トナーにおいては、この離型剤自身の高結晶性やOHP用シートの材質との屈折率の違いのためOHPで投影した際、透明性が阻害され、投影像は彩度や明度が低くなる。
【0006】
この問題を解決するため、造核材をワックスと併用することでワックスの結晶性を低下させる方法が、特開平4−149559号公報や特開平4−107467号公報に提案されている。更に結晶度の低いワックスを用いる方法が特開平4−301853号公報や特開平5−64238号公報に提案されている。比較的透明性ごよく融点の低いワックスとしてモンタン系ワックスがあり、モンタン系ワックスの使用が、特開平1−185660号公報、特開平1−185661号公報、特開平1−185662号公報、特開平1−185663号公報、特開平1−238672号公報に提案されている。
【0007】
しかしながら、これらのワックスは、OHPでの透明性と加熱加圧定着時の低温定着性及び耐高温オフセット性の全てが充分満足されるものではない。このため通常のフルカラー画像形成用トナーでは離型剤を極力使用せずに加熱定着ローラーへシリコーンオイルやフッ素オイルを塗布せしめ耐高温オフセット性向上とOHPでの透明性を図っている。
【0008】
しかしながら、このようにして得られた定着画像は、その表面に余分なオイルが付着している。オイルが感光体に付着して汚染したり、オイルが定着ローラーを膨潤し、定着ローラーの寿命を短くする場合がある。
【0009】
定着画像へのオイルスジを発生させないため、オイルを均一に且つ定量的に定着ローラー表面上に供給する必要が有り、定着装置が大型化する傾向にある。
【0010】
そのため、高温オフセットを防止するためのオイルを使用しないか、又はオイルの使用量を少なくした加熱加圧定着手段において、オフセットの発生が抑制されているトナーであり、さらに、定着画像の透明性に優れているトナーが待望されている。
【0011】
そこで、特開平8−314300号公報や特開平8−314368号公報には、重合懸濁法によりワックスを内包化させることにより、定着オイルを使用しないトナー及び画像形成法が提案されている。
【0012】
しかし、これらのトナーでは、定着画像上へのオイルスジは抑制されるものの、トナー内部にワックスを大量に内包化させる必要があり、且つスチレン−アクリルを主成分とするバインダーを使用するため、定着画像表面の凹凸は避けられず、結果的にOHP透過性としては、満足できるものであるとは言い難い。
【0013】
同時に、これらのトナーによる画像記録物は必然的に低グロスとなるため、グラフと文字部の混在したグラフィック画像においては、違和感のない良好な画像を得られるというメリットはあるものの、ピクトリアルな画像においては、定着後のトナーが充分に溶解されていないため、二次色の混色性に優れ、色再現範囲が広く。且つOHP透過性の優れたトナーが待望されている。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上述の如き問題点を解決したフルカラー画像形成用トナーを提供するものである。
【0015】
本発明の目的は、多量のオイルを塗布することなく、またはオイルは全く塗布することなく定着し得るフルカラー画像形成用トナーを提供することにある。
【0016】
本発明の目的は、OHPでの透明性が良好で且つ二次色の混色性が良好なため、色再現範囲が広いフルカラー画像形成用トナーを提供することにある。
【0017】
本発明の目的は、低温定着性に優れ且つ耐高温オフセット性に優れたフルカラー画像形成用トナーを提供することにある。
【0018】
本発明の目的は、高温環境放置時における耐ブロッキング性に優れたフルカラー画像形成用トナーを提供することにある。
【0019】
【課題を解決するための手段】
具体的に本発明は、結着樹脂、着色剤、及び炭化水素ワックスを少なくとも含有するフルカラー画像形成用トナーにおいて、
該結着樹脂は、以下の(a)〜(d)
(a)ポリエステルユニットとビニル系共重合体ユニットとを有しているハイブリッド樹脂成分、
(b)ポリエステルユニットとビニル系共重合体ユニットとを有しているハイブリッド樹脂成分と、ポリエステル樹脂との混合物、
(c)ポリエステルユニットとビニル系共重合体ユニットとを有しているハイブリッド樹脂成分と、ビニル系共重合体樹脂との混合物、
(d)ポリエステル樹脂とビニル系共重合体樹脂との混合物、
からなる群より選ばれるいずれかの成分と、
ビニル系重合体と、ポリオレフィンまたはパラフィンとのグラフト重合体を含有し、
該トナーの樹脂成分は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)による分子量分布において、分子量5,000〜70,000の領域にメインピークが存在し、重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)が100以上であり、
該結着樹脂のマトリックス中には、ワックスを含むドメインが形成されており、該トナーの集束イオンビーム(FIB)加工観察装置による観察において、該結着樹脂のマトリックス中に、ワックスを含む一次平均分散粒径0.005〜2μmの一次分散粒子が局在化されて、平均分散粒径0.01〜5μmのドメインを形成していることを特徴とするフルカラー画像形成用トナーに関する。
【0020】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、結着樹脂、着色剤及び炭化水素ワックスを少なくとも含有するフルカラー画像形成用トナーにおいて、
該結着樹脂は、
(a)ポリエステルユニットとビニル系共重合体ユニットとを有しているハイブリッド樹脂成分、
(b)ポリエステルユニットとビニル系共重合体ユニットとを有しているハイブリッド樹脂成分と、ポリエステル樹脂との混合物、
(c)ポリエステルユニットとビニル系共重合体ユニットとを有しているハイブリッド樹脂成分と、ビニル系共重合体樹脂との混合物、
(d)ポリエステル樹脂とビニル系共重合体樹脂との混合物、
からなる群より選ばれるいずれかの成分を含有し、
該トナーの樹脂成分は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)による分子量分布において、分子量5,000〜70,000の領域にメインピークが存在し、重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)が100以上であり、
集束イオンビーム(FBI)加工観察装置による観察において、該結着樹脂のマトリックス中に、ワックスを含む一次平均分散粒径が、0.001μm〜4μmの一次分散粒子が局在化されて平均分散粒径0.01〜5μmのドメインを形成していることを特徴とするトナーである場合に、オイルを使用しないか、又は、その使用量を少なくした加熱加圧定着手段において、高いグロスを満足し、二次色の混色性に優れ、色再現範囲が広く、且つ、OHP透過性の優れたトナー及び画像形成法を提供できる知見を得たため、本発明に到達したものである。
【0021】
以下、本発明に関し、詳細に説明する。
【0022】
本発明のトナーはTHF可溶分(樹脂成分)のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定される分子量分布が、メインピークを分子量5,000〜70,000の領域に有しており、好ましくは、分子量5,500乃至60,000の領域に有していることが良く、もっとも好ましくは、6000乃至10000の領域に有していることが良く、Mw/Mnが100以上であることが好ましい。さらに好ましくは、Mw/Mnが150以上であることがのぞましい。メインピークを分子量5,000未満の領域に有する場合にはトナーの耐ホットオフセット性が悪化する場合があり、メインピークを分子量70,000超の領域に有する場合にはトナーの低温定着性が損なわれる場合があり好ましくない。また、Mw/Mnが100未満である場合には広い定着温度幅を得ることが不可能となる。
【0023】
フルカラー画像形成用トナーにおいてワックスを用いる場合、定着時のワックスのしみだし速度、その量、均一性が非常に重要な因子となる。通常、フルカラー画像ではその混色性、色再現性を良くするため、従来のモノクロ画像よりも、トナーを十分に溶融し、画像支持体に定着させる。これは、現像、転写工程をへて、重ね合わさった色の異なるトナーにより、下層,上層の着色剤の色相を十分に発現させ、あざやかな2次色を得ることを目的としているためである。それとは異なり、モノクロ画像では、定着時に画像支持体に定着できる程度の溶融で十分である。従って、トナーは、通常フルカラー画像形成用トナーに比べ、やや溶融粘度が高いものが用いられている。このような違いから、離型剤として用いられるワックスの物性も異なってくる。つまり、従来のモノクロトナーで要求されているワックスは、すべり性を主とした離型効果を有していることが重要であり、フルカラー画像形成用トナーに用いられるワックスには、定着時に溶融し、いわゆる定着オイル状になって、同じく溶融状態にある結着樹脂と定着ローラー間に介在し離型効果を有しなければならない。さらに、ワックス量がおおすぎると、画像表面での結晶化がすすみ、白濁層を形成するため、画質を低下させる。また、トナー表面上のワックスの存在が不均一になると、トナーの帯電特性が不均一となり、現像性の悪いものとなる。
【0024】
我々の詳細な検討では、該結着樹脂のマトリックス中に、ワックスを含む一次平均分散粒径が、0.001μm〜4μm(好ましくは0.005〜2μm)の一次分散粒子が局在化されて、平均分散粒径が0.01〜5μmのドメインを形成していることを特徴とするトナーである場合に、オイルを使用しないか、又は、その使用量を少なくした加熱加圧定着手段において、高いグロスを満足し、二次色の混色性に優れ、色再現範囲が広く、且つ、OHP透過性の優れたトナーを得ることができる。
【0025】
ワックスを含む一次平均分散粒径が、0.001μmより小さい場合、離型効果が小さく、定着分離ができなくなり、従来のフルカラー画像形成用トナーのように、大量の定着オイルが必要となる。大量のオイルを用いると、得られる定着画像上には、オイルスジ等オイルによるぎらつきが存在したものとなる。ワックスを含む一次平均分散粒径が、4μmよりおおきくなると、トナーの均一帯電性が劣り、いわゆるカブリ、白抜け等、現像不良、転写不良等の画質劣化を生じる。さらに、一次分散粒子が局在化されて平均分散粒径が0.01μmより小さいドメインを形成している場合、前述したことと同様に、離型効果が小さく、定着分離ができなくなり、従来のフルカラー画像形成用トナーのように、大量の定着オイルが必要となる。一次分散粒子が局在化されて平均分散粒径が5μmより大きいドメインを形成している場合、前述したことと同様に、現像、転写不良が発生する。
【0026】
図4に示したように、該結着樹脂のマトリックス中に、ワックスを含む一次平均分散粒径が、0.001μm〜4μmの一次分散粒子が局在化されて平均分散粒径が0.01〜5μmのドメインを形成していることにより、定着時にトナー−定着ローラー間にワックスが溶け出しいわゆる薄膜状にオイル離型層を瞬時に形成できる。また、トナー表面層には、多くのワックスが出ないため、現像性、転写性にも悪い影響を与えにくい。
【0027】
また、トナーの酸価は5〜45mgKOH/gであることが良く、より好ましくは10〜40mgKOH/gが良い。5mgKOH/g未満であると、顔料や有機金属化合物が分散しにくいためか、帯電不良や画像にムラができたり、カブリなどが発生しやすくなる。45mgKOH/gを超える場合は、結着樹脂の吸湿性が高まるためにトナーの電荷緩和が強くなり、トナー飛散や転写性が悪くなる。
【0028】
本発明に用いられる結着樹脂について説明する。
【0029】
結着樹脂としてポリエステル樹脂を用いる場合は、アルコールとカルボン酸、もしくはカルボン酸無水物、カルボン酸エステル等が原料モノマーとして使用できる。具体的には、例えば2価アルコール成分としては、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、ポリオキシプロピレン(3.3)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシエチレン(2.0)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(2.0)−ポリオキシエチレン(2.0)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(6)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン等のビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物、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、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,4−ブテンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、ビスフェノールA、水素添加ビスフェノールA等が挙げられる。
【0030】
3価以上のアルコール成分としては、例えばソルビトール、1,2,3,6−ヘキサンテトロール、1,4−ソルビタン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、1,2,4−ブタントリオール、1,2,5−ペンタントリオール、グリセロール、2−メチルプロパントリオール、2−メチル−1,2,4−ブタントリオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、1,3,5−トリヒドロキシメチルベンゼン等が挙げられる。
【0031】
酸成分としては、フタル酸、イソフタル酸及びテレフタル酸の如き芳香族ジカルボン酸類又はその無水物;こはく酸、アジピン酸、セバシン酸及びアゼライン酸の如きアルキルジカルボン酸類又はその無水物;炭素数6〜12のアルキル基で置換されたこはく酸もしくはその無水物;フマル酸、マレイン酸及びシトラコン酸の如き不飽和ジカルボン酸類又はその無水物;が挙げられる。
【0032】
それらの中でも、特に、下記一般式(7−1)で代表されるビスフェノール誘導体をジオール成分とし、2価以上のカルボン酸又はその酸無水物、又はその低級アルキルエステルとからなるカルボン酸成分(例えば、フマル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、フタル酸、テレフタル酸、トリメリット酸、ピロメリット酸等)を酸成分として、これらを縮重合したポリエステル樹脂が、フルカラー画像形成用トナー用の結着樹脂として、良好な帯電特性を有するので好ましい。
【0033】
【化1】
【0034】
本発明のトナーに含有される結着樹脂において、「ハイブリッド樹脂成分」とは、ビニル系重合体ユニットとポリエステルユニットが化学的に結合された樹脂を意味する。具体的には、ポリエステルユニットと(メタ)アクリル酸エステルの如きカルボン酸エステル基を有するモノマーを重合したビニル系重合体ユニットとがエステル交換反応によって形成されるものであり、好ましくはビニル系重合体を幹重合体、ポリエステルユニットを枝重合体としたグラフト共重合体(あるいはブロック共重合体)を形成するものである。
【0035】
ビニル系樹脂を生成するためのビニル系モノマーとしては、次のようなものが挙げられる。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−n−ブチルスチレン、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、p−メトキシスチレン、p−クロルスチレン、3,4−ジクロルスチレン、m−ニトロスチレン、o−ニトロスチレン、p−ニトロスチレンの如きスチレン及びその誘導体;エチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチレンの如きスチレン不飽和モノオレフィン類;ブタジエン、イソプレンの如き不飽和ポリエン類;塩化ビニル、塩化ビニルデン、臭化ビニル、フッ化ビニルの如きハロゲン化ビニル類;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ベンゾエ酸ビニルの如きビニルエステル類;メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸n−オクチル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸ジエチルアミノエチルの如きα−メチレン脂肪族モノカルボン酸エステル類;アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸n−オクチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸2−クロルエチル、アクリル酸フェニルの如きアクリル酸エステル類;ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルイソブチルエーテルの如きビニルエーテル類;ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、メチルイソプロペニルケトンの如きビニルケトン類;N−ビニルピロール、N−ビニルカルバゾール、N−ビニルインドール、N−ビニルピロリドンの如きN−ビニル化合物;ビニルナフタリン類;アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミドの如きアクリル酸もしくはメタクリル酸誘導体等が挙げられる。
【0036】
さらに、マレイン酸、シトラコン酸、イタコン酸、アルケニルコハク酸、フマル酸、メサコン酸の如き不飽和二塩基酸;マレイン酸無水物、シトラコン酸無水物、イタコン酸無水物、アルケニルコハク酸無水物の如き不飽和二塩基酸無水物;マレイン酸メチルハーフエステル、マレイン酸エチルハーフエステル、マレイン酸ブチルハーフエステル、シトラコン酸メチルハーフエステル、シトラコン酸エチルハーフエステル、シトラコン酸ブチルハーフエステル、イタコン酸メチルハーフエステル、アルケニルコハク酸メチルハーフエステル、フマル酸メチルハーフエステル、メサコン酸メチルハーフエステルの如き不飽和二塩基酸のハーフエステル;ジメチルマレイン酸、ジメチルフマル酸の如き不飽和二塩基酸エステル;アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、ケイヒ酸の如きα,β−不飽和酸;クロトン酸無水物、ケイヒ酸無水物の如きα,β−不飽和酸無水物、該α,β−不飽和酸と低級脂肪酸との無水物;アルケニルマロン酸、アルケニルグルタル酸、アルケニルアジピン酸、これらの酸無水物及びこれらのモノエステルの如きカルボキシル基を有するモノマーが挙げられる。
【0037】
さらに、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシプロピルメタクリレートなどのアクリル酸またはメタクリル酸エステル類;4−(1−ヒドロキシ−1−メチルブチル)スチレン、4−(1−ヒドロキシ−1−メチルヘキシル)スチレンの如きヒドロキシ基を有するモノマーが挙げられる。
【0038】
本発明のトナーにおいて、結着樹脂のビニル系重合体ユニットは、ビニル基を2個以上有する架橋剤で架橋された架橋構造を有していてもよいが、この場合に用いられる架橋剤は、芳香族ジビニル化合物として例えば、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレンが挙げられ;アルキル鎖で結ばれたジアクリレート化合物類として例えば、エチレングリコールジアクリレート、1,3−ブチレングリコールジアクリレート、1,4−ブタンジオールジアクリレート、1,5−ペンタンジオールジアクリレート、1,6ヘキサンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート及び以上の化合物のアクリレートをメタクリレートに代えたものが挙げられ;エーテル結合を含むアルキル鎖で結ばれたジアクリレート化合物類としては、例えば、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコール#400ジアクリレート、ポリエチレングリコール#600ジアクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート及び以上の化合物のアクリレートをメタアクリレートに代えたものが挙げられ;芳香族基及びエーテル結合を含む鎖で結ばれたジアクリレート化合物類として例えば、ポリオキシエチレン(2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンジアクリレート、ポリオキシエチレン(4)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンジアクリレート及び以上の化合物のアクリレートをメタクリレートに代えたものが挙げられる。
【0039】
多官能の架橋剤としては、ペンタエリスリトールトリアクリレート、トリメチロールエタントリアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、テトラメチロールメタンテトラアクリレート、オリゴエステルアクリレート及び以上の化合物のアクリレートをメタクリレートに代えたもの;トリアリルシアヌレート、トリアリルトリメリテートが挙げられる。
【0040】
本発明ではビニル系共重合体成分及び/又はポリエステル樹脂成分中に、両樹脂成分と反応し得るモノマー成分を含むことが好ましい。ポリエステル樹脂成分を構成するモノマーのうちビニル系共重合体と反応し得るものとしては、例えば、フタル酸、マレイン酸、シトラコン酸、イタコン酸の如き不飽和ジカルボン酸又はその無水物などが挙げられる。ビニル系共重合体成分を構成するモノマーのうちポリエステル樹脂成分と反応し得るものとしては、カルボキシル基又はヒドロキシ基を有するものや、アクリル酸もしくはメタクリル酸エステル類が挙げられる。
【0041】
ビニル系樹脂とポリエステル樹脂の反応生成物を得る方法としては、先に挙げたビニル系樹脂及びポリエステル樹脂のそれぞれと反応しうるモノマー成分を含むポリマーが存在しているところで、どちらか一方もしくは両方の樹脂の重合反応をさせることにより得る方法が好ましい。
【0042】
本発明のビニル系共重合体を製造する場合に用いられる重合開始剤としては、例えば、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)、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(−2メチルブチロニトリル)、ジメチル−2,2’−アゾビスイソブチレート、1,1’−アゾビス(1−シクロヘキサンカルボニトリル)、2−(カーバモイルアゾ)−イソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(2,4,4−トリメチルペンタン)、2−フェニルアゾ−2,4−ジメチル−4−メトキシバレロニトリル、2,2’−アゾビス(2−メチル−プロパン)、メチルエチルケトンパーオキサイド、アセチルアセトンパーオキサイド、シクロヘキサノンパーオキサイドの如きケトンパーオキサイド類、2,2−ビス(t−ブチルパーオキシ)ブタン、t−ブチルハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、1,1,3,3−テトラメチルブチルハイドロパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイド、t−ブチルクミルパーオキサイド、ジ−クミルパーオキサイド、α,α’−ビス(t−ブチルパーオキシイソプロピル)ベンゼン、イソブチルパーオキサイド、オクタノイルパーオキサイド、デカノイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、3,5,5−トリメチルヘキサノイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、m−トリオイルパーオキサイド、ジ−イソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ−2−エチルヘキシルパーオキシジカーボネート、ジ−n−プロピルパーオキシジカーボネート、ジ−2−エトキシエチルパーオキシカーボネート、ジ−メトキシイソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ(3−メチル−3−メトキシブチル)パーオキシカーボネート、アセチルシクロヘキシルスルホニルパーオキサイド、t−ブチルパーオキシアセテート、t−ブチルパーオキシイソブチレート、t−ブチルパーオキシネオデカノエイト、t−ブチルパーオキシ2−エチルヘキサノエイト、t−ブチルパーオキシラウレート、t−ブチルパーオキシベンゾエイト、t−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、ジ−t−ブチルパーオキシイソフタレート、t−ブチルパーオキシアリルカーボネート、t−アミルパーオキシ2−エチルヘキサノエート、ジ−t−ブチルパーオキシヘキサハイドロテレフタレート,ジ−t−ブチルパーオキシアゼレートがあげられる。
【0043】
本発明のトナーに用いられるハイブリッド樹脂を調製できる製造方法としては、例えば、以下の(1)〜(6)に示す製造方法を挙げることができる。
【0044】
(1)ビニル系樹脂、ポリエステル樹脂及びハイブリッド樹脂成分をそれぞれ製造後にブレンドする方法であり、ブレンドは有機溶剤(例えば、キシレン)に溶解・膨潤した後に有機溶剤を留去して製造される。尚、ハイブリッド樹脂成分は、ビニル系重合体とポリエステル樹脂を別々に製造後、少量の有機溶剤に溶解・膨潤させ、エステル化触媒及びアルコールを添加し、加熱することによりエステル交換反応を行なって合成されるエステル化合物を用いることができる。
【0045】
(2)ビニル系重合体ユニット製造後に、これの存在下にポリエステルユニット及びハイブリッド樹脂成分を製造する方法である。ハイブリッド樹脂成分はビニル系重合体ユニット(必要に応じてビニル系モノマーも添加できる)とポリエステルモノマー(アルコール、カルボン酸)及び/またはポリエステルとの反応により製造される。この場合も適宜、有機溶剤を使用することができる。
【0046】
(3)ポリエステルユニット製造後に、これの存在下にビニル系重合体ユニット及びハイブリッド樹脂成分を製造する方法である。ハイブリッド樹脂成分はポリエステルユニット(必要に応じてポリエステルモノマーも添加できる)とビニル系モノマー及び/またはビニル系重合体ユニットとの反応により製造される。
【0047】
(4)ビニル系重合体ユニット及びポリエステルユニット製造後に、これらの重合体ユニット存在下にビニル系モノマー及び/またはポリエステルモノマー(アルコール、カルボン酸)を添加することによりハイブリッド樹脂成分を製造される。この場合も適宜、有機溶剤を使用することができる。
【0048】
(5)ハイブリッド樹脂成分を製造後、ビニル系モノマー及び/またはポリエステルモノマー(アルコール、カルボン酸)を添加して付加重合及び/又は縮重合反応を行うことによりビニル系重合体ユニット及びポリエステルユニットが製造される。この場合、ハイブリッド樹脂成分は上記(2)乃至(4)の製造方法により製造されるものを使用することもでき、必要に応じて公知の製造方法により製造されたものを使用することもできる。さらに、適宜、有機溶剤を使用することができる。
【0049】
(6)ビニル系モノマー及びポリエステルモノマー(アルコール、カルボン酸等)を混合して付加重合及び縮重合反応を連続して行うことによりビニル系重合体ユニット、ポリエステルユニット及びハイブリッド樹脂成分が製造される。さらに、適宜、有機溶剤を使用することができる。
【0050】
上記(1)乃至(5)の製造方法において、ビニル系重合体ユニット及び/またはポリエステルユニットは複数の異なる分子量、架橋度を有する重合体ユニットを使用することができる。
【0051】
本発明のトナーに含有される結着樹脂は、上記ポリエステルとビニル系共重合体との混合物を使用しても良い。
【0052】
本発明のトナーに含有される結着樹脂は、上記ハイブリッド樹脂とビニル系共重合体との混合物を使用しても良い。
【0053】
本発明のトナーに含有される結着樹脂は、上記ポリエステル樹脂と上記ハイブリッド樹脂に加えてビニル系共重合体の混合物を使用しても良い。
【0054】
本発明のトナーに含有される結着樹脂のガラス転移温度は40〜90℃が好ましく、より好ましくは45〜85℃である。樹脂の酸価は5〜45mgKOH/gであることが好ましい。
【0055】
本発明のトナーに含有させることのできる有機金属化合物は、トナーに電荷を保有せしめるほかに、結着樹脂と混練時架橋させるためのものであればいずれのものを用いても良いが、例えば下記に示す芳香族オキシカルボン酸誘導体の金属化合物が挙げられる。
【0056】
【化2】
【0057】
式中のM2は2価の金属原子であり、Mg2+,Ca2+,Sr2+,Pb2+,Fe2+,Co2+,Ni2+,Zn2+,Cu2+が挙げられる。M3は3価の金属原子であり、Al3+,Cr3+,Fe3+,Ni3+が挙げられる。M4は4価の金属原子であり、Zr4+,Hf4+,Mn4+,Co4+が挙げられる。これらの金属原子の中で好ましいのはAl3+,Fe3+,Cr3+,Zr4+,Hf4+,Zn2+である。
【0058】
また、式中R1乃至R4は同一又は異なる基を示し、水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数2〜12のアルケニル基、−OH,−NH2,−NH(CH3),−N(CH3)2,−OCH3,−O(C2H5),−COOH又は−CONH2を示す。好ましいR1としては、ヒドロキシル基、アミノ基及びメトキシ基が挙げられるが、中でもヒドロキシル基が好ましい。
【0059】
本発明においては、有機金属化合物として、ジ−tert−ブチルサリチル酸のアルミニウム化合物が特に好ましい。
【0060】
芳香族オキシカルボン酸及び芳香族アルコキシカルボン酸から選択される芳香族カルボン酸誘導体、該芳香族カルボン酸誘導体の金属化合物は、例えば、オキシカルボン酸及びアルコキシカルボン酸を水酸化ナトリウム水溶液に溶解させ、2価以上の金属原子を溶融している水溶液を水酸化ナトリウム水溶液に滴下し、加熱撹拌し、次に水溶液のpHを調整し、室温まで冷却した後、ろ過水洗することにより芳香族オキシカルボン酸及び芳香族アルコキシカルボン酸の金属化合物を合成し得る。ただし、上記の合成方法だけに限定されるものではない。
【0061】
有機金属化合物は、トナーの質量基準で0.1〜10質量%使用すると、トナーの帯電量の初期変動が少なく、現像時に必要な絶対帯電量が得られやすく、結果的に「カブリ」や画像濃度ダウンの如き画像品質の低下がなく好ましい。
【0062】
有機金属化合物の含有率が、トナーの質量基準として0.1%未満(全く加えない)と、耐久時における帯電量が不安定となり、結果的に画像濃度の維持性に劣ることとなる。有機金属化合物の含有率が、トナーの質量基準として10%を超えると、逆に耐久時にチャージアップが発生するために、画像濃度の低下を招くこととなる。
【0063】
本発明のトナーに用いられる有機金属化合物は結着樹脂100質量部に対して0.1〜10質量部、好ましくは0.5〜9質量部、より好ましくは1〜8質量部含有していることが望ましい。0.1質量部未満では混練時架橋があまり進行せず、有機金属化合物と樹脂との混練時架橋によって生じるソフトなゲルに起因するとみられる高分子側成分が少なくなるため、トナーの耐高温オフセット性が悪くなり、10質量部を超えると混練時架橋が進行し過ぎて光沢性やOHP透明性が悪くなる。
【0064】
次に、本発明において用いる炭化水素系ワックスとしては、パラフィンワックスの如き脂肪族炭化水素系ワックス、ポリプロピレン、ポリエチレンのごときポリオレフィン炭化水素ワックス、またこれらの1種または、2種以上の混合物などが挙げられる。
【0065】
特に本発明の目的を達成するためには、パラフィンワックスの如き脂肪族炭化水素系ワックスが好ましい。
【0066】
またさらに好ましい形態として、炭素数が20〜100の範囲にあるパラフィンワックスを用いることが、安定した広い定着領域をえるために望ましい。
【0067】
該炭化水素系ワックス組成物を用いた本発明におけるトナーは、示差熱分析(DSC)測定における吸熱曲線において、温度30〜200℃の範囲における最大吸熱ピークのピーク温度が50〜100℃の範囲にあることを満足することが好ましく、さらに最大吸熱ピークのピーク温度が55〜95℃の範囲にあることが好ましく、65〜80℃の範囲にあることが最も好ましい。
【0068】
最大吸熱ピークが50℃未満のである場合、トナーのガラス転移温度が大幅に低くなるため、特に高温環境に放置した際にはトナー表面に溶け出すため、耐ブロッキング性能が悪化する。
【0069】
一方、最大吸熱ピークが100℃より大きい場合、トナー定着溶融時にワックスが迅速に溶融トナー表面に移行できず、離型性が悪くなるために、高温オフセットが発生し易くなる。
【0070】
昇温時には、ワックスに熱を与えた時の変化を見ることができワックスの転移・融解に伴う吸熱ピークが観測され、降温時には、ワックスの冷却時の変化や常温時の状態を見ることができ、ワックスの凝固・結晶化・転移に伴う発熱ピークが観測される。降温時の発熱ピークで最大の発熱ピークは、ワックスの凝固・結晶化に伴う発熱ピークである。この発熱ピーク温度と近い温度に昇温時の融解に伴う吸熱ピーク存在することは、ワックスの構造、分子量分布などワックスがより均質であることを示しており、その差が6℃以内であることが良い。すなわちこの差を小さくすることで、ワックスをシャープメルト、つまり、低温時には硬く、融解時の溶融が早く、溶融粘度の低下が大きく起こることで、現像性、耐ブロッキング性、定着性、耐オフセット性をバランス良くなり立たせることができる。
【0071】
炭化水素系ワックスのGPCによる分子量分布において、重量平均分子量(Mw)が300〜2000であり、好ましくは400〜1500であり、数平均分子量(Mn)が300〜1200であり、好ましくは400〜1000であり、重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)が1.0〜3.0、好ましくは1.0〜2.0であることが望ましい。
【0072】
炭化水素系ワックスのGPCによる分子量分布において、重量平均分子量(Mw)が300未満の場合、高温環境に放置した際にトナー表面に溶け出すため、耐ブロッキング性能が大幅に悪くなる。
【0073】
また、炭化水素系ワックスの数平均分子量(Mn)が1200を超える場合又は重量平均分子量(Mw)が2000を超える場合、もしくは重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)が3.0を超える場合、トナー定着溶融時にワックスが迅速に溶融トナー表面に移行できず、離型性が悪くなるために、高温オフセットが発生し易くなる。
【0074】
本発明において含有されるバインダーであるポリエステル樹脂と炭化水素系ワックスとの相溶性は元来より乏しいため、そのままの状態で添加してトナー化した際には、トナー中にワックスが偏析して存在し、遊離ワックス等も発生することから、結果的に白抜けの発生や帯電不良等の不具合が発生する。
【0075】
本発明において、本発明の目的を達成できるワックスであれば、どのようなワックスを炭化水素系ワックスとともに、用いても良い。たとえば、カルナバワックス、ライスワックス等の植物性ワックス、モンタン酸ワックス、アルコールワックス、シリコーン変性ワックス、エステル系ワックス等、が挙げられる。本発明の目的を達成するためには、予め、炭化水素系ワックスとこれらのワックスを10:90〜90:10の質量比で溶融ブレンドしたものを用いることが望ましい。
【0076】
本発明におけるビニル系重合体樹脂のGPCによる分子量分布においては、重量平均分子量(Mw)が5000〜100000であり、数平均分子量(Mn)が1500〜15000であり、重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)が2〜40であることが良い。
【0077】
ビニル系重合体樹脂の重量平均分子量(Mw)が5000未満の場合、または数平均分子量(Mn)が1500未満の場合、または重量平均分子量と数平均分子量の比(Mw/Mn)が2未満の場合、トナーの耐ブロッキング性能が著しく損なわれる。
【0078】
ビニル系重合体樹脂の重量平均分子量(Mw)が100000を超える場合、または数平均分子量(Mn)が15000を超える場合、または重量平均分子量と数平均分子量の比(Mw/Mn)が40を超える場合、ワックス分散剤中に微分散された炭化水素系ワックスが定着溶融時にワックスが迅速に溶融トナー表面に移行できず、離型性が悪くなるために、高温オフセットが発生し易くなる。
【0079】
また、本発明に係る結着樹脂においては、ポリエステル樹脂或いはハイブリッド樹脂中のポリエステル成分が主成分であることが好ましく、ビニル系重合体樹脂は、該トナー中にトナーの質量を基準として0.1〜20質量%含有されていることが好ましい。
【0080】
本発明におけるビニル系重合体樹脂のトナーの質量を基準とした含有率が20質量%を超える場合、主成分であるポリエステル樹脂或いはポリエステル成分の低温定着(シャープメルト性)が損なわれるため、非オフセット温度領域が狭くなるという弊害が生じる。
【0081】
本発明におけるビニル系重合体樹脂とのグラフト重合に用いられる該ポリオレフィンは、DSCによって測定される昇温時の吸熱曲線において、最大吸熱ピークの極大値が90〜130℃にあることが良い。
【0082】
該ポリオレフィンの最大吸熱ピークの極大値が90℃未満、もしくは130℃を超える場合、いずれもビニル系重合体樹脂とのグラフト共重合体における枝別れ構造が損なわれるために炭化水素系ワックスの微分散が行われない。そのため、トナー化した際における炭化水素系ワックスの偏析が生じ、白抜け等の画像不良が発生する。
【0083】
本発明においてワックス分散剤中に含有される該ポリオレフィンのGPCによる分子量分布における重量平均分子量(Mw)は500〜30000であり、数平均分子量(Mn)は500〜3000であり、重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)は1.5〜20であり、密度は0.90〜0.95の低密度であることが好ましい。
【0084】
該ポリオレフィンの重量平均分子(Mn)が500未満の場合、または数平均分子量(Mn)が500未満の場合、または重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)が1.5未満の場合、もしくは、重量平均分子量(Mw)が30000を超える場合、または数平均分子量(Mn)が3000を超える場合、または重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)が20を超える場合、ワックス分散中に微分散された炭化水素系ワックスが定着時にトナー表面に有効的に染み出してこないため、耐高温オフセット性は悪化する。
【0085】
また、該ポリオレフィンの密度が0.95を超える(低密度ではない)場合、ビニル系重合体樹脂とのグラフト共重合体における有効が枝分かれ構造が損なわれるため、トナー化した際における該炭化水素系の偏析が生じ、白抜け等の画像不良が発生する。
【0086】
また、該ポリオレフィンは、該トナー中にトナーの質量を基準として0.1〜2質量%含有されていることが好ましい。
【0087】
該ポリオレフィンにおけるトナーの質量を基準とした含有率が2質量%を超える場合、これも上述の結果と同じく、共重合体樹脂とのグラフト共重合体における有効な枝分かれ構造が損なわれるために炭化水素系ワックスの微分散が行われず、トナー化した際における該炭化水素系ワックスの偏析が生じ、白抜け等の画像不良が発生する。
【0088】
本発明におけるビニル系重合体樹脂とのグラフト重合に用いられる該パラフィンは、DSCによって測定される昇温時の吸熱曲線において、最大吸熱ピークの極大値が50〜100℃にあることが良い。
【0089】
該パラフィンの最大吸熱ピークの極大値が50℃未満、もしくは100℃を超える場合、いずれもビニル系重合体樹脂とのグラフト共重合体における枝別れ構造が損なわれるために炭化水素系ワックスの微分散が行われない。そのため、トナー化した際における炭化水素系ワックスの偏析が生じ、白抜け等の画像不良が発生する。
【0090】
本発明においてワックス分散剤中に含有される該パラフィンのGPCによる分子量分布における重量平均分子量(Mw)は300〜1000であり、数平均分子量(Mn)は300〜800であり、重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)は1.5〜3.0であることが好ましい。
【0091】
該パラフィンの重量平均分子(Mn)が300未満の場合、または数平均分子量(Mn)が300未満の場合、または重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)は1.5未満の場合、もしくは、重量平均分子量(Mw)が1000を超える場合、または数平均分子量(Mn)が800を超える場合、または重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)が3.0を超える場合、ワックス分散中に微分散された炭化水素系ワックスが定着時にトナー表面に有効的に染み出してこないため、耐高温オフセット性は悪化する。
【0092】
また、該パラフィン系分散剤は、該トナー中にトナーの質量を基準として0.1〜10質量%含有されていることが好ましい。
【0093】
該パラフィン系分散剤におけるトナーの質量を基準とした含有率が10質量%を超える場合、これも上述の結果と同じく、ビニル系重合体樹脂とのグラフト共重合体における有効な枝分かれ構造が損なわれるために炭化水素系ワックスの微分散が行われず、トナー化した際における該炭化水素系ワックスの偏析が生じ、白抜け等の画像不良が発生する。
【0094】
該ワックス分散剤は、たとえば、高温キシレン中に、ポリオレフィンあるいは、パラフィンを溶解し、さらにビニル系モノマーおよび、開始剤を添加し、100℃以上の高温にて重合およびポリオレフィンあるいは、パラフィンに一部グラフト重合反応させることにより得られる。
【0095】
本発明のトナーをフルカラー画像形成用ブラックトナーとして用いる場合、着色剤としては、カーボンブラック及び/または、磁性材料及び/または、赤系、青系、黄系、緑系顔料から選ばれる1種または2種以上の顔料を用いる。
【0096】
カーボンブラックとしては、BETが20m2/g以上400m2/g未満であり、一次粒子径が5nm以上80nm未満であり、pHが6〜10であり、揮発分が3%未満であるものが、トナーの帯電性を低下することなく、また、本発明における結着樹脂中での分散性が良好であるため、高い画像濃度を維持できることから好ましい。
【0097】
磁性材料としては、マグネタイト、マグヘマイト、フェライト等の酸化鉄、及び他の金属酸化物を含む酸化鉄;Fe,Co,Niのような金属、あるいは、これらの金属とAl,Co,Cu,Pb,Mg,Ni,Sn,Zn,Sb,Be,Bi,Cd,Ca,Mn,Se,Ti,W,Vのような金属との合金、およびこれらの混合物等が挙げられる。
【0098】
例えば、磁性材料としては、四三酸化鉄(Fe3O4)、三二酸化鉄(γ−Fe2O3)、酸化鉄亜鉛(ZnFe2O4)、酸化鉄イットリウム(Y3Fe5O12),酸化鉄カドミウム(CdFe2O4)、酸化鉄ガドリニウム(Gd3Fe5O12)、酸化鉄銅(CuFe2O4)、酸化鉄鉛(PbFe12O19)、酸化鉄ニッケル(NiFe2O4)、酸化鉄ネオジム(NdFe2O3)、酸化鉄バリウム(BaFe12O19)、酸化鉄マグネシウム(MgFe2O4)、酸化鉄マンガン(MnFe2O4)、酸化鉄ランタン(LaFe3)、鉄粉(Fe)、コバルト粉(Co)、ニッケル粉(Ni)等が挙げられる。好適な磁性材料は四三酸化鉄,磁性フェライト又はγ−三二酸化鉄の微粉末である。
【0099】
磁性体は平均粒径が0.1〜2μm(より好ましくは、0.1〜0.5μm)で、795.8kA/m(10Kエルステッド)印加で磁気特性が抗磁力1.6〜122kA/m(20〜150エルステッド)、飽和磁化50〜200Am2/kg(好ましくは50〜100Am2/kg)、残留磁化2〜20Am2/kgのものが好ましい。
【0100】
該磁性体は、マグネットを内包する現像剤担持体上に磁気的拘束力を伴って担持される磁性一成分系現像剤として用いられる場合、トナーの質量基準で5〜120質量%含有するのが好ましい。
【0101】
また、マグネットを有していない現像剤担持体上に磁気的拘束力を伴わずに担持される系非磁性一成分現像剤として用いられる場合、磁性体をトナーの質量基準で0.1〜30質量%含有していることが好ましい。
【0102】
この範囲内で含有させることにより、耐久時におけるトナー飛散現象(機内汚れ)を抑えることができる。
【0103】
磁性体の含有率が、トナーの質量基準で30質量%を超えると、規制ブレードもしくはトナーを担持するローラー表面を著しく破損(削る)こととなり、帯電不良の原因となる。
【0104】
また、磁性キャリア粒子と混合されて二成分系現像剤として用いられる場合、磁性体をトナーの質量基準で0.1〜30質量%含有していることが好ましい。
【0105】
この範囲内で含有させることにより、現像剤を担持するローラーとの磁気的拘束力が増すために、耐久時におけるトナー飛散現象(機内汚れ)を抑えることができる。
【0106】
磁性体の含有率が、トナーの質量基準で30質量%を超えると、現像剤を担持するローラーとの磁気的拘束力が増し過ぎるために、画像濃度の低下を招くこととなる。
【0107】
本発明に用いられるトナー用着色剤としては、顔料及び/又は染料を用いることができる。
【0108】
例えば染料としては、C.I.ダイレクトレッド1、C.I.ダイレクトレッド4、C.I.アシッドレッド1、C.I.ベーシックレッド1、C.I.モーダントレッド30、C.I.ダイレクトブルー1、C.I.ダイレクトブルー2、C.I.アシッドブルー9、C.I.アシッドブルー15、C.I.ベーシックブルー3、C.I.ベーシックブルー5、C.I.モーダントブルー7、C.I.ダイレクトグリーン6、C.I.ベーシックグリーン4、C.I.ベーシックグリーン6、C.I.ソルベントイエロー162等が挙げられる。
【0109】
顔料としては、ミネラルファストイエロー、ネーブルイエロー、ナフトールイエローS、ハンザイエローG、パーマネントイエローNCG、タートラジンレーキ、モリブデンオレンジ、パーマネントオレンジGTR、ピラゾロンオレンジ、ベンジジンオレンジG、パーマネントレッド4R、ウオッチングレッドカルシウム塩、エオシンレーキ、ブリリアントカーミン3B、マンガン紫、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ、コバルトブルー、アルカリブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、フタロシアニンブルー、ファーストスカイブルー、インダンスレンブルーBC、クロムグリーン、ピグメントグリーンB、マラカイトグリーンレーキ、ファイナルイエローグリーンG等が挙げられる。
【0110】
また、ブラック用赤系顔料、およびカラー用マゼンタ色顔料としては、C.I.ピグメントレッド1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,21,22,23,30,31,32,37,38,39,40,41,48,49,50,51,52,53,54,55,57,58,60,63,64,68,81,83,87,88,89,90,112,114,122,123,150,163,202,206,207,209,238,C.I.ピグメントバイオレット19、C.I.ピグメントバイオレット1,2,10,13,15,23,29,35等が挙げられる。
【0111】
係る顔料を単独で使用しても構わないが、染料と顔料と併用してその鮮明度を向上させた方がフルカラー画像の画質の点からより好ましい。マゼンタ用染料としては、C.I.ソルベントレッド1,3,8,23,24,25,27,30,49,81,82,83,84,100,109,121,C.I.ディスパースレッド9、C.I.ソルベントバイオレット8,13,14,21,27、C.I.ディスパースバイオレット1の如き油溶染料;C.I.ベーシックレッド1,2,9,12,13,14,15,17,18,22,23,24,27,29,32,34,35,36,37,38,39,40、C.I.ベーシ
ックバイオレット1,3,7,10,14,15,21,25,26,27,28の如き塩基性染料が挙げられる。
【0112】
ブラック用青系顔料、シアン用着色顔料としては、C.I.ピグメントブルー2,3,15,16,17;C.I.アシッドブルー6;C.I.アシッドブルー45又はフタロシアニン骨格にフタルイミドメチル基を1〜5個置換した銅フタロシアニン顔料等である。
【0113】
イエロー用着色顔料としては、C.I.ピグメントイエロー1,2,3,4,5,6,7,10,11,12,13,14,15,16,17,23,65,73,74,83,93,97,128,155,180、C.I.バットイエロー1,3,20等が挙げられる。
【0114】
着色剤の使用量は、結着樹脂100質量部に対して、1乃至15質量部、好ましくは3乃至12質量部、より好ましくは4乃至10質量部含有していることが良い。
【0115】
着色剤の含有量が15質量部より多い場合には、透明性が低下し、加えて人間の肌色に代表される様な中間色の再現性も低下し易くなり、更にはトナーの帯電性の安定性が低下し、目的とする帯電量が得られにくくなる。
【0116】
着色剤の含有量が1質量部より少ない場合には、目的とする着色力が得られ難く、高い画像濃度の高品位画像が得られ難い。
【0117】
トナー粒子には、流動性向上剤が外添されていることが画質向上のために好ましい。
【0118】
流動性向上剤としては、トナー粒子に外添することにより、流動性が添加前後を比較すると増加し得るものである。
【0119】
例えば、フッ化ビニリデン微粉末、ポリテトラフルオロエチレン微粉末の如きフッ素系樹脂粉末;湿式製法によるシリカ微粉末、乾式製法によるシリカ微粉末の如きシリカ微粉末、それらシリカ微粉末をシランカップリング剤、チタンカップリング剤、シリコーンオイルの如き処理剤により表面処理を施した処理シリカ微粉末;酸化チタン微粉末;アルミナ微粉末、処理酸化チタン微粉末、処理酸化アルミナ微粉末が挙げられる。
【0120】
流動性向上剤は、BET法で測定した窒素吸着により比表面積が30m2/g以上、好ましくは50m2/g以上のものが良好な結果を与える。トナー粒子100質量部に対して流動性向上剤0.01〜8質量部、好ましくは0.1〜4質量部使用するのが良い。
【0121】
トナー粒子は結着樹脂、着色剤、有機金属化合物及びその他の任意成分の添加剤をヘンシェルミキサー、ボールミルの如き混合機により充分混合し、ニーダー、エクストルーダーの如き熱混練機を用いて溶融、捏和及び練肉し、溶融混練物を冷却固化後に固化物を粉砕し、粉砕物を分級することにより所定の平均粒径のトナー粒子を生成することができる。
【0122】
さらに、流動性向上剤とトナー粒子をヘンシェルミキサーの如き混合機により充分混合し、トナー粒子表面に流動性向上剤を有するトナーを得ることができる。
【0123】
本発明において、トナーの重量平均粒径(D4)は、3.0乃至15.0μm、好ましくは4.0乃至12.0μmが良い。トナーの重量平均粒径(D4)が3.0μm未満の場合には、帯電安定化が達成しづらくなり、耐久において、カブリやトナー飛散が発生しやすくなる。トナーの重量平均粒径(D4)が15.0μmを超える場合には、ハーフトーン部の再現性が大きく低下し、得られた画像はガサついた画像になってしまう。
【0124】
さらに、本発明のトナーは、体積平均粒径(Dv)が2.5乃至6.0μmであることが、より高画質画像の形成のために好ましい。トナーの体積平均粒径(Dv)が2.5μm未満の場合には、トナーの帯電安定性が低下し、6.0μmを超える場合には、画質が粗くなる傾向にある。
【0125】
また、本発明のフルカラー画像形成用トナーを二成分系現像剤に用いる場合に、併用されるキャリアとしては、例えば表面酸化又は未酸化の鉄、ニッケル、銅、亜鉛、コバルト、マンガン、クロム、ストロンチウム、希土類等の金属及びそれらの合金または酸化物及びフェライトなどが使用できる。
【0126】
特に、マンガン、マグネシウム及び鉄成分を主成分として形成されるMn−Mg−Feの3元素の磁性フェライト粒子がキャリア粒子として好ましく、さらに、好ましくは、Mn−Mg−Sr−Feの4元素の磁性フェライト粒子が、二成分現像剤としてソフトな磁気ブラシを形成するため、感光体との摩擦により、感光体に傷をつけにくいことや、現像剤中のトナー粒子の劣化を軽減することで望ましい。またさらには、ケイ素元素を0.001乃至1質量%(より好ましくは、0.005〜0.5質量%)有していることが磁性フェライト粒子の被覆樹脂としてシリコーン樹脂を使用する場合に特に好ましい。
【0127】
磁性キャリア粒子は、樹脂で被覆されていることが好ましく、樹脂としてはシリコーン樹脂が好ましい。特に、含窒素シリコーン樹脂または、含窒素シランカップリング剤とシリコーン樹脂とが反応することにより生成した変性シリコーン樹脂が本発明のフルカラー画像形成用トナーへのマイナスの摩擦電荷の付与性、環境安定性、キャリアの表面の汚染に対する抑制の点で好ましい。
【0128】
磁性キャリアは、平均粒径が15乃至100μm(より好ましくは、25乃至70μm)がフルカラー画像形成用トナーの重量平均粒径との関係で好ましい。
【0129】
磁性キャリアの平均粒径及び粒度分布は、レーザー回折式粒度分布測定装置HELOS(日本電子製)に乾式分散ユニットRODOS(日本電子製)を組合わせて用い、レンズ焦点距離200mm,分散圧3.0bar,測定時間1〜2秒の測定条件で粒径0.5μm〜350.0μmの範囲を下記表1に示す通り31チャンネルに分割して測定し、体積分布の50%粒径(メジアン径)を平均粒径として求めると共に、体積基準の頻度分布から各粒径範囲の粒子の体積%を求める。
【0130】
【表1】
【0131】
粒度分布の測定に用いるレーザー回折式粒度分布測定装置HELOSは、フランホーファ回折原理を用いて測定を行う装置である。この測定原理を簡単に説明すれば、レーザー光源から測定粒子にレーザービームを照射すると、回折像がレーザー光源の反対側のレンズの焦点面にでき、その回折像を検出器によって検出して演算処理することにより、測定粒子の粒度分布を算出するものである。
【0132】
磁性粒子を上記の平均粒径及び特定の粒度分布を有するように調製する方法としては、例えば、篩を用いることによる分級によって行うことが可能である。特に、精度良く分級を行うために、適当な目開きの篩を用いて複数回くり返してふるうことが好ましい。また、メッシュの開口の形状をメッキ等によって制御したものを使うことも有効な手段である。
【0133】
フルカラー画像形成用トナーと混合して二成分現像剤を調製する場合、その混合比率は現像剤中のトナー濃度として、2〜15質量%、好ましくは4〜13質量%にすると通常良好な結果が得られる。トナー濃度が2質量%未満では画像濃度が低くなりやすく、15質量%を超える場合ではカブリや機内飛散が増加しやすい。
【0134】
次に、本発明のトナーを適用し、電子写真法によりフルカラー画像を形成する方法を図1を参照しながら説明する。
【0135】
図1は、電子写真法によりフルカラーの画像を形成するための画像形成装置の一例を示す概略構成図である。図1の画像形成装置は、フルカラー複写機又はフルカラープリンタとして使用される。フルカラー複写機の場合は、図1に示すように、上部にデジタルカラー画像リーダ部、下部にデジタルカラー画像プリンタ部を有する。
【0136】
画像リーダ部において、原稿30を原稿台ガラス31上に載せ、露光ランプ32により露光走査することにより、原稿30からの反射光像をレンズ33によりフルカラーセンサ34に集光し、カラー色分解画像信号を得る。カラー色分解画像信号は、増幅回路(図示せず)を経てビデオ処理ユニット(図示せず)にて処理を施され、デジタル画像プリンタ部に送出される。
【0137】
画像プリンタ部において、像担持体である感光ドラム1は、たとえば有機光導電体を有する感光層を有し、矢印方向に回転自在に担持されている。感光ドラム1の回りには、前露光ランプ11、コロナ帯電器2、レーザー露光光学系3、電位センサ12、色の異なる4個の現像器4Y、4C、4M、4B、ドラム上光量検知手段13、転写装置5およびクリーニング器6が配置されている。
【0138】
レーザー露光光学系において、リーダ部からの画像信号は、レーザー出力部(図示せず)にてイメージスキャン露光の光信号に変換され、変換されたレーザー光がポリゴンミラー3aで反射され、レンズ3bおよびミラー3cを介して、感光ドラム1の面上に投影される。
【0139】
プリンタ部は、画像形成時、感光ドラム1を矢印方向に回転させ、前露光ランプ11で除電した後に感光ドラム1を帯電器2により一様にマイナス帯電させて、各分解色ごとに光像Eを照射し、感光ドラム1上に静電荷像を形成する。
【0140】
次に、所定の現像器を動作させて感光ドラム1上の静電荷像を現像し、感光ドラム1上にトナーによるトナー画像を形成する。現像器4Y、4C、4M、4Bは、それぞれの偏心カム24Y、24C、24M、24Bの動作により、各分解色に応じて択一的に感光ドラム1に接近して、現像を行う。
【0141】
転写装置は、転写ドラム5a、転写帯電器5b、記録材としての転写材を静電吸着するための吸着帯電器5cおよびこれと対向する吸着ローラ5g、そして内側帯電器5d、外側帯電器5e、分離帯電器5hを有している。転写ドラム5aは、回転駆動可能に軸支され、その周面の開口域に転写材を担持する転写材担持体である転写シート5fが、円筒上に一体的に調節されている。転写シート5fにはポリカーボネートフィルムの如き樹脂フィルムが使用される。
【0142】
転写材はカセット7a、7bまたは7cから転写シート搬送系を通って転写ドラム5aに搬送され、転写ドラム5a上に担持される。転写ドラム5a上に担持された転写材は、転写ドラム5aの回転にともない感光ドラム1と対向した転写位置に繰り返し搬送され、転写位置を通過する過程で転写帯電器5bの作用により、転写材上に感光ドラム1上のトナー画像が転写される。
【0143】
トナー画像は、感光体から直接転写材へ転写されても良く、また、感光体上のトナー画像を中間転写体へ転写し、中間転写体からトナー画像を転写材へ転写しても良い。
【0144】
上記の画像形成工程を、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)およびブラック(B)について繰り返し、転写ドラム5上の転写材上に4色のトナー画像を重ねたカラー画像が得られる。
【0145】
このようにして4色のトナー画像が転写された転写材は、分離爪8a、分離押上げコロ8bおよび分離帯電器5hの作用により、転写ドラム5aから分離して加熱加圧定着器9に送られ、そこで加熱加圧定着することによりトナーの混色、発色および転写材への固定が行われて、フルカラーの定着画像とされたのちトレイ10に排紙され、フルカラー画像の形成が終了する。
【0146】
このとき、加熱加圧定着器9での定着動作速度は、本体のプロセススピード(例えば160mm/sec)より遅い(例えば90mm/sec)で行われる。これは、トナーが二層から四層積層された未定着画像を溶融混色させる場合、十分な加熱量をトナーに与えなければならないためで、現像速度より遅い速度で定着を行うことによりトナーに対する加熱量を多くしている。
【0147】
図2は加熱加圧定着手段の一例を示し、図2において、定着手段である定着ローラー39は、例えば厚さ5mmのアルミ製の芯金41上に厚さ2mmのRTV(室温加硫型、JIS−A硬度40)シリコーンゴム層42、この外側に厚さ50μmのポリテトラフルオロエチレン(PTFE)層43を有している。
【0148】
一方、加圧手段である加圧ローラー40は、例えば厚さ5mmのアルミの芯金44の上に厚さ2mmのRTVシリコーンゴム層45(ゴム硬度JIS−A硬度60)、この外側に厚さ100μm厚のPTFE層を有している。
【0149】
図2において、定着ローラー、加圧ローラー共にその外径は60mmであるが、加圧ローラーの方が硬度が高いため、白紙による排紙テストでは、両ローラーの中心線を結ぶ線に対しての垂線より排紙方向は加圧ローラー側になる。この排紙方向を加圧ローラー側にすることが、画像面積の大きいコピー画像を定着する場合の定着支持体の定着ローラー巻きつき防止に極めて重要である。排紙方向を加圧ローラー側にする手段としては、前記した硬度差をつける方法、或いは、加圧ローラーの径を定着ローラーよりも小さくする方法、加圧ローラー側の設定温度を定着ローラーよりも高くし、定着紙背面、つまり加圧ローラー側の紙面の水分をより多く蒸発させることにより、ごく少量の紙のちぢみを利用する方法などが挙げられる。
【0150】
また、上記定着ローラー39には発熱手段であるハロゲンヒータ46が配設され、加圧ローラー40には同じくハロゲンヒータ47が芯金内に配設されて両面からの加熱を行っている。定着ローラー39及び加圧ローラー40に当接されたサーミスタ48a及び48bにより定着ローラー39及び加圧ローラーの温度が検知され、この検知温度に基づき制御装置49a及び49bによりハロゲンヒータ46及び47がそれぞれ制御され、定着ローラー39の温度及び加圧ローラー40の温度が共に一定の温度(例えば、160℃±10℃)に保つように制御される。定着ローラー39と加圧ローラー40は加圧機構(図示せず)によって総圧約784N(約80kg)で加圧されている。
【0151】
図2においてCオイル含浸紙ウェブによる定着ローラークリーニング装置であり、C1は加圧ローラーに付着したオイル及び汚れを除去するためのクリーニングブレードである。紙ウェブ含浸用オイルは、50〜3000mm2/sのシリコーンオイル(ジメチルシリコーンオイル、ジフェニルシリコーンオイル等のシリコーンオイル類)を用いることが、オイル塗布量を少量で一定に供給することが容易であり、かつ、定着画像の品位(特に均一光沢性、オイル痕)の高いものとなる。また、オイルを塗布しない場合は、C、C1のクリーニング装置を取り外すか、オイルを含浸していない紙、または布ウェブを用いるか、クリーニングブレード、もしくはクリーニングパッド、クリーニングローラーを用いるのが良い。
【0152】
クリーニング装置Cはノーメックス(商品名)より成る不織布ウェブ56を押圧ローラー55にて定着ローラー39に押し当ててクリーニングしている。該ウェブ56は巻き取り装置(図示せず)により適宜巻き取られ、定着ローラ39との当接部にトナー等が堆積しないようにされている。
【0153】
本発明のトナーは、低温定着性及び耐高温オフセット性に優れているので離型剤の塗布量を少なくすることが可能であり、また、クリーニング装置の汚れ量も少ない。
【0154】
本発明のトナーのトナー像は、定着ローラの表面温度170℃±50℃の温度条件で加熱加圧定着するのが良く、該記録材への該トナー画像の定着時に、該定着部材から該記録材のトナー画像の定着面に供給されるシリコーンオイルの記録材単位面積当たりの塗布量が0〜1×10-7g/cm2であるのが良い。塗布量が1×10-7g/cm2を超える場合は、該記録材のギラツキが大きく、特に文字画像の視認性を著しく阻害する。
【0155】
上記の画像形成プロセスによって、本発明のトナーを少なくとも有するトナー画像が記録材シートに定着されることによって記録シートに形成された画像が得られる。
【0156】
結着樹脂及びトナー粒子における各物性の測定方法を以下に説明する。
【0157】
集束イオンビーム加工観察装置によるトナー及び樹脂の断面観察方法
集束イオンビーム加工観察装置(FIB装置)、FB−2000A(日立製作所製)を用い、加工観察する。次に測定資料の作製方法の一例を示す。
【0158】
FIB用試料台上にカーボンペーストを塗る又は導電テープを貼って、その上から測定試料を少量固着させ、それを蒸着することにより作製した。
【0159】
その作製した試料をFIB装置にて加工表面を保護した後に、粗加工として試料断面を削り出し、その後中加工、仕上げ加工とビームのエネルギーを小さくして加工する。最終的な観察時にはエネルギーがもっとも小さいビームを利用して観察を行う。
【0160】
本発明におけるワックスを含む一次平均分散粒子径及び、ドメイン径(局在化平均分散径)は、以下の様にして求める。
【0161】
本発明ドメイン−マトリックス樹脂組成物を、10μm程度の大きさに粉砕したものをサンプルに用いる。観察手順は上述のごとく行う。1回目の観察終了後、例えば、着目したある1つのドメインと、ワックスを含む一次分散粒径を測定する。次にビームのエネルギーを調節しながら、少しずつ削り出しを行い、着目したドメインと、一次分散粒径の変化を測定し、観測画面縦横(x−y)方向と、深さ(奥行き)(z)方向の径を得る。ドメイン及び1次分散径の最大径は、これらの測定結果を図3のごとくプロットし、内挿或いは外挿により求める。測定数は、サンプル1つあたり、ドメイン及び、一次分散粒子各10個測定、サンプル5個、計50サンプルずつ測定する。これらの最大径の平均を出し、それぞれ、一次平均分散径、平均ドメイン径とした。
【0162】
トナーについても同様の方法で行う。但しトナーにおいては、一次分散粒子が一部合一化している場合が観察されるが、それは、1つの一次分散粒子と見なして、平均径を出した。
【0163】
水酸基価、酸価の測定
JISK0070に規定の方法。但し、サンプルが溶解しない場合は溶媒にジオキサンまたはテトラヒドロフランなどの溶媒を用いる。
【0164】
GPCによる分子量の測定(ハイブリッド樹脂、ポリエステル樹脂、ビニル系重合体)
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によるクロマトグラムの分子量は次の条件で測定される。
【0165】
40℃のヒートチャンバー中でカラムを安定化させ、この温度におけるカラムに、溶媒としてテトラヒドロフラン(THF)を毎分1mlの流速で流し、試料濃度として0.05〜0.6質量%に調整した樹脂のTHF試料溶液を50〜200μl注入して測定する。試料の分子量測定にあたっては、試料の有する分子量分布を、数種の単分散ポリスチレン標準試料により作成された検量線の対数値とカウント数との関係から算出する。検量線作成用の標準ポリスチレン試料としては、例えば、Pressure Chemical Co.製あるいは、東洋ソーダ工業社製の分子量が6×102,2.1×103,4×103,1.75×104,5.1×104,1.1×105,3.9×105,8.6×105,2×106,4.48×106のものを用い、少なくとも10点程度の標準ポリスチレン試料を用いるのが適当である。検出器にはRI(屈折率)検出器を用いる。
【0166】
カラムとしては、103〜2×106の分子量領域を的確に測定するために、市販のポリスチレンゲルカラムを複数組合せるのが良く、例えば、Waters社製のμ−styragel 500,103,104,105の組合せや、昭和電工社製のshodex KA−801,802,803,804,805,806,807の組合せが好ましい。
【0167】
GPCによる分子量の測定(ポリオレフィン、炭化水素系ワックス)
(GPC条件)
装置;GPC−150(ウォーターズ社)
カラム:GMH−HT30cm2連(東ソー社製)
温度:135℃
溶媒:o−ジクロロベンゼン
流速:1.0ml/min.
試料:0.15質量%の試料を0.4ml注入
【0168】
トナーからの試料の調製
トナーをキシレン或はトルエンに溶解もしくは膨潤させる(45℃以上の温浴中で行ったほうが、抽出効率がよい。)。そこに、へキサンのような非極性溶媒を少しずつ加えながら撹拌し、炭化水素ワックス類を抽出する。さらに、抽出した炭化水素ワックス類は、一度溶媒を除去したのち、再び熱トルエン等の溶媒に溶解し、冷却しながら融点の違いを利用して、分別する。この分別したものをサンプルとする。
【0169】
以上のようにして測定し、試料の分子量にあたっては、単分散ポリスチレン標準試料により作成した分子量較正曲線を使用する。さらに、Mark−Houwink粘度式から導き出される換算式で、ポリスチレン換算することによって算出される。
【0170】
ワックスの極大吸熱、発熱ピークの測定
示差熱分析測定装置(DSC測定装置)、DSC−7(パーキンエルマー社製)を用い測定する。
【0171】
測定試料は5〜20mg、好ましくは10mgを精密に秤量する。これをアルミパン中に入れ、リファレンスとして空のアルミパンを用い、測定温度範囲30〜200℃の間で、昇温、降温速度10℃/minで常温常湿下で測定を行う。
【0172】
この昇温過程で、温度30〜160℃の範囲におけるメインピークの吸熱、発熱ピークが得られる。極大吸熱ピークとは、言うまでもなく、その中で極大の値を示す温度のことである。
【0173】
トナー粒子又はトナーの粒度分布の測定
測定装置としては、コールターカウンターTA−II或いはコールターマルチサイザーII(コールター社製)を用いる。電解液は、1級塩化ナトリウムを用いて、約1%NaCl水溶液を調製する。例えば、ISOTON(登録商標)−II(コールターサイエンティフィックジャパン社製)が使用できる。測定方法としては、前記電解水溶液100〜150ml中に分散剤として、界面活性剤(好ましくはアルキルベンゼンスルホン塩酸)を、0.1〜5mlを加え、さらに測定試料を2〜20mg加える。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約1〜3分間分散処理を行い、前記測定装置により、アパーチャーとして100μmアパーチャーを用いて、トナー粒子の体積及び個数を各チャンネルごとに測定して、トナーの体積分布と個数分布とを算出する。それから、トナー粒子の体積分布から求めた質量基準のトナー粒子又はトナーの重量平均粒径(D4)及び体積平均粒径(Dv)(各チャンネルの中央値をチャンネル毎の代表値とする)を求める。
【0174】
チャンネルとしては、2.00〜2.52μm;2.52〜3.17μm;3.17〜4.00μm;4.00〜5.04μm;5.04〜6.35μm;6.35〜8.00μm;8.00〜10.08μm;10.08〜12.70μm;12.70〜16.00μm;16.00〜20.20μm;20.20〜25.40μm;25.40〜32.00μm;32〜40.30μmの13チャンネルを用いる。
【0175】
凝集度の測定
試料(外添剤を有するトナー、分級品)の流動特性を測定する一手段として凝集度を用いるものであり、この凝集度の値が大きいほど試料の流動性は悪いと判断する。
【0176】
測定装置としては、デジタル振動計(デジバイブロ MODEL 1332)を有するパウダーテスター(細川ミクロン社製)を用いる。測定法としては、振動台に目開き75μmの篩い、目開き150μmの篩い、目開き250μmの篩いを目開きの狭い順に重ねてセットする。このセットした目開き250μmの篩い上に正確に秤量した試料5gを加え、振動台への入力電圧を21.7Vになるようにし、デジタル振動計の変位の値を0.130にし、その際の振動台の振幅が60〜90μmの範囲に入るように調整し(レオスタット目盛約2.5)、約15秒間振動を加える。その後、各篩い上に残った試料の質量を測定して下式に基づき凝集度を得る。
【0177】
【数1】
【0178】
尚、試料は23℃,60%RHの環境下で約12時間放置したものを用い、測定環境は23℃,60%RHである。
【0179】
【実施例】
(ハイブリッド樹脂(1)〜(4)の製造例)
ビニル系共重合体として、スチレン2.0mol、2−エチルヘキシルアクリレート0.21mol、アクリル酸0.16mol、α−メチルスチレンの2量体0.03mol、ジクミルパーオキサイド0.05molを滴下ロートに入れる。また、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7.0mol、ポリオキシエチレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン3.0mol、テレフタル酸3.0mol、無水トリメリット酸2.0molを4リットルのオートクレーブに入れ、温度計、撹拌棒、コンデンサー、及び窒素導入管を取りつけた。次にオートクレーブ内を窒素ガスで置換した後、撹拌しながら徐々に昇温し、140℃の温度で撹拌しつつ、先の滴下ロートよりビニル系樹脂の単量体及び重合開始剤を4時間かけて滴下した。重合反応終了後、次いでオートクレーブ内に、酸化ジブチル錫0.2g、フマル酸5.0molを添加し、200℃に昇温を行い、4時間反応せしめてハイブリッド樹脂(1)を得た。GPCによる分子量測定の結果を表2に示す。
【0180】
同様にして、ビニル共重合体および、ポリエステルの組成、組成比、開始材料及び反応条件を変えることにより、表2に示した物性を有するハイブリッド樹脂(2)〜(4)を得た。
【0181】
(ポリエステル樹脂(1)の製造例)
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3.5mol、ポリオキシエチレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン1.5mol、テレフタル酸1.5mol、無水トリメリット酸1.0mol、フマル酸2.5mol及び酸化ジブチル錫0.1gをガラス製4リットルの4つ口フラスコに入れ、温度計、撹拌棒、コンデンサー、及び窒素導入管を取りつけマントルヒーター内においた。窒素雰囲気下で、220℃で5時間反応させ、ポリエステル樹脂(1)を得た。GPCによる分子量測定の結果を表2に示す。
【0182】
(ビニル系樹脂(1)の製造例)
ビニル系共重合体として、スチレン2.0mol、2−エチルヘキシルアクリレート0.21mol、ジクミルパーオキサイド0.07mol、酸化ジブチル錫3.0gを滴下ロートに入れる温度計、ステンレス製撹拌棒、流下式コンデンサー及び窒素導入管を装備した3リットルの4口フラスコに入れ、マントルヒーター中で、窒素雰囲気にて220℃の温度で撹拌しつつ反応させ、ビニル系樹脂(1)を得た。GPCによる分子量測定の結果を表2に示す。
【0183】
(ワックス分散剤(A)の製造例)
低密度ポリエチレン 10質量部
(Mw1200、Mn800、吸熱ピーク101℃)
スチレン 75質量部
n−ブチルアクリレート 5質量部
アクリロニトリル 10質量部
をオートクレーブに仕込み、系内を窒素置換後、昇温しながら140℃に保持した。
【0184】
系内に10質量%のジクミルパーオキシドのキシレン溶液50質量部を5時間連続的に滴下し、冷却後溶媒を分離除去し、ポリエチレンにビニル系共重合体が一部グラフトしたものと、ビニル系共重合体及び未反応ポリエチレンとの混合物を得た。
【0185】
この混合物の一部をアセトンに溶解し、可溶分をDSCとGC−MS分析から、ポリエチレン成分がないことを確認した後、GPCにてビニル系共重合体の分子量を測定した。その結果Mw9500、Mn4800であった。
【0186】
(ワックス分散剤(B)の製造例)
低密度ポリエチレン 10質量部
(Mw1200、Mn800、吸熱ピーク101℃)
スチレン 85質量部
2−エチルヘキシルアクリレート 5質量部
をオートクレーブに仕込み、系内を窒素置換後、昇温しながら140℃に保持した。
【0187】
系内に10質量%のジクミルパーオキシドのキシレン溶液50質量部を5時間連続的に滴下し、冷却後溶媒を分離除去し、ポリエチレンにビニル系共重合体が一部グラフトしたものと、ビニル系共重合体及び未反応ポリエチレンとの混合物を得た。
【0188】
この混合物の一部をアセトンに溶解し、可溶分をDSCとGC−MS分析から、ポリエチレン成分がないことを確認した後、GPCにてビニル系共重合体の分子量を測定した。その結果Mw9000、Mn4700であった。
【0189】
<実施例1>
結着樹脂:ハイブリッド樹脂(1) 100質量部
ワックス分散剤:ワックス分散剤(A) 3質量部
炭化水素ワックス:パラフィンワックス 5質量部
(吸熱ピーク72.0℃、Mw800、Mn650)
荷電制御剤:芳香族オキシカルボン酸Al化合物 5質量部
顔料:銅フタロシアニン 5質量部
をヘンシェルミキサーにより十分予備混合を行った後、二軸式押出機で溶融混練し、冷却後ハンマーミルを用いて粒径約1〜2mm程度に粗粉砕した。次いでエアージェット方式による微粉砕機で微粉砕した。さらに、得られた微粉砕物を多分割分級装置で分級して、重量平均粒径7.0μmのシアン系樹脂粒子を得た。
【0190】
上記シアン系樹脂粒子100質量部に対して、i−C4H9Si(OCH3)3で処理した疎水性酸化チタン(BET110m2/g)1.0質量部を外添混合し、シアントナー1とした。さらにシアントナー1とシリコーン樹脂で表面被覆した磁性フェライトキャリア粒子(平均粒径50μm)とを、トナー濃度が7質量%になるように混合し、二成分系シアン現像剤1とした。
【0191】
シアントナー1において、顔料を、それぞれC.I.Pigment Red57:1 4質量部、C.I.Pigment Yellow 180 8質量部、カーボン(BET 50m2/g,一次粒子径40nm)4質量部を用いる以外は同様にして、マゼンタトナー、イエロートナー、ブラックトナーを得た。また、同様にして、シリコーン樹脂で表面被覆した磁性フェライトキャリア粒子(平均粒径50μm)とを、トナー濃度が7質量%になるように混合し、二成分系現像剤1を得た。
【0192】
このシアン、マゼンタ、イエロー、ブラック現像剤1で、カラー複写機CLC−1100(キヤノン製)の定着ユニットのオイル塗布機構を取り外した改造機を用い、単色モードで常温常湿環境下(23℃,60%)で画像面積比率25%のオリジナル原稿を用いて、定着試験を行った(100mm/sec,350mm/sec)。さらに定着可能領域の評価については定着ユニットを手動で定着温度が設定できるように改造した。
【0193】
OHP透明性の測定は、島津自記分光光度計UV2200(島津製作所社製)を使用し、OHPフィルム単独の透過率を100%とし、
マゼンタトナーの場合:650nm
シアントナーの場合:500nm
イエロートナーの場合:600nm
での最大吸収波長における透過率を測定する。
A:85%以上
B:75〜85%
C:65〜75%
D:65%未満
【0194】
サンプルトナーの耐ブロッキング性に関しては、50℃のオーブン内にて1週間放置することにより評価した。該評価としては目視による凝集性のレベルを判定した。トナー凝集性評価基準を以下に示す。
A:凝集体が全く見られなく流動性が非常に良い
B:凝集体が全く見られない
C:若干の凝集体は見られるがすぐにほぐれる
D:現像剤撹拌装置で凝集体がほぐれる(普通)
E:現像剤撹拌装置では凝集体が十分にほぐれない(やや悪い)
【0195】
サンプルトナーの流動性に関しては、先に述べた凝集度測定結果に基づき、トナー凝集性評価基準数値範囲を以下の様に定めた。
A:流動性が極めて良好:凝集度の測定結果が40%以下のサンプル
B:流動性が良好:凝集度の測定結果が41〜50%のサンプル
C:流動性が普通:凝集度の測定結果が51〜60%のサンプル
D:流動性が悪い:凝集度の測定結果が61〜70%のサンプル
E:流動性が極めて悪い:凝集度の測定結果が71%以上のサンプル
【0196】
実施例1で得られた画像は光沢性、OHT透光性ともに良く、非オフセット定着温度領域が広く、且つ、良好な耐ブロッキング性を示した。トナーのGPC測定結果を表3に、また評価結果の一覧を表4に示す。
【0197】
さらに、4つの、現像剤、及びトナーを用いて、常温/低湿(23℃/5%)環境下、フルカラー画像にて画出し耐久テストを行ったところ、画出し1万枚においても、画像濃度、色再現性ともに初期と変わらず安定した結果が得られた。
【0198】
画像濃度に関しては、カラー反射濃度計(X−RITE 404A;X−Rite社製)で測定した結果に基づき、以下の評価基準数値範囲を定めた。
A:濃度(Dmax) 1.6以上
B:濃度(Dmax) 1.4以上〜1.6未満
C:濃度(Dmax) 1.2以上〜1.4未満
D:濃度(Dmax) 1.2未満
【0199】
画像濃度階調性に関しては、カラー複写機CLC−1100(キヤノン製)を改造し、現像バイアスを可変にし、評価した。常温/低湿下(23℃/5%)での評価において、現像コントラスト電位を0〜600Vまで変化させ、画像濃度を評価した。
A:画像濃度変化が、現像コントラスト電位変化に対し、1次の関係にある領域が200V以上〜400V以下であるもの。但し、画像濃度(Dmax)1.6以上出ていること
B:画像濃度変化が、現像コントラスト電位変化に対し、1次の関係にある領域が100V以上〜200V未満であるもの。但し、画像濃度(Dmax)1.6以上出ていること
C:画像濃度変化が、現像コントラスト電位変化に対し、1次の関係にある領域が401V以上〜500V未満であるもの。
D:画像濃度変化が、現像コントラスト電位変化に対し、1次の関係にある領域が500V以上であるもの。
【0200】
色再現性については、4色フルカラー画像を、風景画(緑、青の色彩の強い原稿チャート)、人物画像(肌色、赤、黄の強い原稿チャート)を用いてコピー画像を出し、目視評価した。
A:優れている B:良好 C:劣る D:悪い
【0201】
<実施例2〜7、比較例1〜3>
表3に示した処方(結着樹脂は、表2)で、実施例1と同様にトナーを作製し、評価した。色再現性評価については、実施例1で得た、イエロートナー、マゼンタトナー、ブラックトナーを用い、4色フルカラー画像を、風景画(緑、青の色彩の強い原稿チャート)を用いてコピー画像を出し、緑,青の再現性を目視評価した。
【0202】
【表2】
【0203】
【表3】
【0204】
【表4】
【0205】
【発明の効果】
上記構成の本発明によれば、オイルを使用しないか、又は、その使用量を少なくした加熱加圧定着手段において、高いグロスを満足し、二次色の混色性に優れ、色再現範囲が広く、且つ、OHP透過性の優れたトナーを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のトナーを用いる画像形成装置の一例を示す概略的断面図である。
【図2】加熱加圧定着手段の一例を示す概略的説明図である。
【図3】ワックスを含む一次平均分散径及びドメイン径の測定におけるデータをプロットしたものの一例を示す図である。
【図4】加工観察による写真に基づき描いたワックス分散又はドメインの形成を示す図である。
【符号の説明】
1 感光ドラム(像担持体)
4 現像器
9 加熱加圧定着器
Claims (19)
- 結着樹脂、着色剤、及び炭化水素ワックスを少なくとも含有するフルカラー画像形成用トナーにおいて、
該結着樹脂は、以下の(a)〜(d)
(a)ポリエステルユニットとビニル系共重合体ユニットとを有しているハイブリッド樹脂成分、
(b)ポリエステルユニットとビニル系共重合体ユニットとを有しているハイブリッド樹脂成分と、ポリエステル樹脂との混合物、
(c)ポリエステルユニットとビニル系共重合体ユニットとを有しているハイブリッド樹脂成分と、ビニル系共重合体樹脂との混合物、
(d)ポリエステル樹脂とビニル系共重合体樹脂との混合物、
からなる群より選ばれるいずれかの成分と、
ビニル系重合体と、ポリオレフィンまたはパラフィンとのグラフト重合体を含有し、
該トナーの樹脂成分は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)による分子量分布において、分子量5,000〜70,000の領域にメインピークが存在し、重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)が100以上であり、
該結着樹脂のマトリックス中には、ワックスを含むドメインが形成されており、該トナーの集束イオンビーム(FIB)加工観察装置による観察において、該結着樹脂のマトリックス中に、ワックスを含む一次平均分散粒径0.005〜2μmの一次分散粒子が局在化されて、平均分散粒径0.01〜5μmのドメインを形成していることを特徴とするフルカラー画像形成用トナー。 - 該結着樹脂は、ポリエステル樹脂、ハイブリッド樹脂成分及びビニル系共重合体を含むことを特徴とする請求項1に記載のフルカラー画像形成用トナー。
- 該結着樹脂は、ポリエステル樹脂とビニル系共重合体との混合物を含むことを特徴とする請求項1に記載のフルカラー画像形成用トナー。
- 該結着樹脂は、ハイブリッド樹脂成分とビニル系共重合体との混合物を含むことを特徴とする請求項1に記載のフルカラー画像形成用トナー。
- 有機金属化合物を該結着樹脂100質量部に対して0.1〜10質量部含有していることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のフルカラー画像形成用トナー。
- 該トナーの酸価が5〜45mgKOH/gであることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載のフルカラー画像形成用トナー。
- 該ドメイン−マトリックス樹脂組成物が、ポリエステル樹脂のマトリックス中に、ワックスを含むドメインが形成されたものであることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載のフルカラー画像形成用トナー。
- 該ポリエステル樹脂のマトリックス中に、ワックスを含む一次平均分散粒径0.005μm〜2μmの一次分散粒子が局在化されて、平均分散粒径0.01〜5μmのドメインを形成していることを特徴とする請求項7に記載のフルカラー画像形成用トナー。
- 示差熱分析(DSC)測定における吸熱曲線において、温度30〜200℃の範囲における最大吸熱ピークのピーク温度が50〜100℃の範囲にあることを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載のフルカラー画像形成用トナー。
- 示差熱分析(DSC)測定における発熱曲線において、温度30〜200℃の範囲における最大発熱ピークのピーク温度が65〜80℃の範囲にあることを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載のフルカラー画像形成用トナー。
- 該炭化水素系ワックスのGPCによる分子分布量において、重量平均分子量(Mw)300〜2000であり、数平均分子量(Mn)が300〜1200であり、重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)が、1.0〜3.0であることを特徴とする請求項1乃至10のいずれかに記載のフルカラー画像形成用トナー。
- 該炭化水素系ワックスのGPCによる分子分布量において、重量平均分子量(Mw)400〜1500であり、数平均分子量(Mn)が400〜1000であり、重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)が、1.0〜2.0であることを特徴とする請求項1乃至11のいずれかに記載のフルカラー画像形成用トナー。
- 該炭化水素系ワックスは、該トナー中にトナーの質量を基準として、0.1〜10質量%含有されている請求項1乃至12のいずれかに記載のフルカラー画像形成用トナー。
- 該炭化水素系ワックスは、該トナー中にトナーの質量を基準として、0.1〜8質量%含有されている請求項1乃至13のいずれかに記載のフルカラー画像形成用トナー。
- 該炭化水素系ワックスは、該トナー中にトナーの質量を基準として、0.1〜6質量%含有されている請求項1乃至14のいずれかに記載のフルカラー画像形成用トナー。
- 該ポリオレフィレンのDSCによって測定される昇温時の吸熱曲線において、最大吸熱ピークの極大値が90〜130℃であることを特徴とする請求項1乃至15のいずれかに記載のフルカラー画像形成用トナー。
- 該ポリオレフィンのGPCによる分子分布量のおいて、重量平均分子量(Mw)500〜30,000であり、数平均分子量(Mn)が500〜3,000であることを特徴とする請求項1乃至16のいずれかに記載のフルカラー画像形成用トナー。
- 該ポリオレフィンは、該トナーの質量を基準として、0.01〜2.0質量%含有されている請求項1乃至17のいずれかに記載のフルカラー画像形成用トナー。
- 該有機金属化合物は、芳香族オキシカルボン酸及び芳香族アルコキシカルボン酸から選択される芳香族カルボン酸誘導物体、該芳香族カルボン酸誘導体の金属化合物であることを特徴とする請求項5に記載のフルカラー画像形成用トナー。
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