JP4192717B2 - 静電荷像現像用トナー、並びに、これを用いた静電荷像現像剤及び画像形成方法 - Google Patents

静電荷像現像用トナー、並びに、これを用いた静電荷像現像剤及び画像形成方法 Download PDF

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本発明は、複写機、プリンター、ファクシミリ等の電子写真プロセスを利用した電子写真装置において、静電荷像の現像の為に使用する静電荷像現像用トナー並びに、これを用いた静電荷像現像剤および画像形成方法に関する。
電子写真法としては、多数の方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。一般的には、光導電性物質を利用した感光体(潜像保持体)表面に、種々の手段により電気的に潜像を形成し、形成された潜像を、トナーを用いて現像しトナー像を形成した後、このトナー像を、場合により中間転写体を介して、紙等の被転写体表面に転写し、加熱、加圧、加熱加圧あるいは溶剤蒸気等により定着する、という複数の工程を経て、画像が形成される。また、感光体表面に残ったトナーは、必要に応じて種々の方法によりクリーニングされ、再びトナー像の現像に利用される。
被転写体表面に転写されたトナー像を定着する定着技術としては、加熱ロールおよび加圧ロールからなる一対のロール間に、トナー像が転写された被転写体を挿入し、定着する熱ロール定着法が一般的である。また、同種の技術として、ロールの一方または両方をベルトに代えた定着法も知られている。これらの技術は、他の定着法に比べ、高速で堅牢な画像が得られエネルギー効率が高く、また溶剤等の揮発による環境への害が少ない。
一方、転写工程を経て、被転写体表面に転写されたトナー像は、定着工程において加熱された定着部材により加熱されることで溶融し、前記被転写体表面へ定着される。前記定着工程では前記定着部材により前記トナー像だけでなく前記被転写体をも十分に加熱しないと、前記トナー像が定着されないことが知られている。被転写体への加熱が不十分であると、前記定着部材からの加熱によりトナーだけが溶融し、定着部材へ付着するいわゆるコールドオフセットが発生する。
また被転写体やトナー像が過度に加熱されるとトナーの粘度が減少してトナー像の一部または全部が定着部材側に付着するいわゆるホットオフセットが発生する。したがって定着部材を用いて被転写体やその表面に転写されたトナー像を加熱した際に、コールドオフセットおよびホットオフセットの両方が発生しないように定着条件を設定する必要がある。
一方、画像形成に際して必要なエネルギーの省力化への要求の高まりに伴い、ある程度の使用電力を占める定着工程の省電力化を計り、また、前記定着条件を拡大させるためには、トナーの定着温度をより低温化させる必要がある。トナー定着温度を低温化させることにより、前記省電力化および前記定着条件の拡大に加えて、電源入力時の定着ロール等の定着部材表面の定着可能温度までの待ち時間、いわゆるウォームアップタイムの短時間化、定着部材の長寿命化が可能である。
しかしながらトナーの定着温度を低温化させることは、同時にトナー粒子のガラス転移点も低下させてしまうことになり、トナーの保存性との両立が困難となる。低温定着化とトナー保存性とを両立させるためには、トナーのガラス転移点をより高温に保ったまま、高温領域でトナーの粘度が急速に低下するいわゆるシャープメルト性をもつことが必要である。
しかしながらトナーに使用される樹脂は、通常ある程度ガラス転移点、分子量等に幅を持つため、前記シャープメルト性を得るためには、極端に樹脂の組成と、分子量とを均一にする必要がある。このような均一性の高い樹脂を得るためには、特殊な製法を用いたり、樹脂をクロマトグラフィー等で処理をすることにより樹脂の分子量を整える必要が生じてしまう。この場合、均一性の高い樹脂を作製するためのコストが高くならざるをえず、また均一性の高い樹脂の作製に際して不要な樹脂(廃棄物)が生じ、近年の環境保護の観点からも好ましくない。
一方、複写した画像重ねて長期に保存しておく場合、画像の一部もしくは全部が、重ねられた上側の紙の裏に移行してしまうトラブルがおきることがある(以下、「ドキュメントオフセット」という)。この現象は特に高温多湿の条件下で画像が保存された場合に特に促進され、画像保存性が悪化する為、このような条件においても鮮明な画像が保てる画像形成方法が望まれる。
従って、低温で定着し、より高温領域までオフセットが発生しない、いわゆる定着ラチチュードの広い電子写真用トナー、および、ドキュメントオフセットに耐え得る画像が得られる画像形成方法が強く要求されている。
オフセットの発生を防止する手段としては、高分子重合体や架橋重合体をブレンドした結着樹脂を用いる方法(例えば、特許文献2、特許文献3等参照)が知られており、トナー溶融時の表面凝集力を高めることで、定着部材表面へのトナー融着を防ぐ手段が取られている。しかしこれらの方法では、オフセット防止には効果があるものの、定着温度が上昇してしまうという問題が生じる。
そこで、定着部材表面からの剥離性を改善する目的として、トナーにポリプロピレンやポリエチレン、アルキルアミド化合物、エステル化合物などの低分子量成分を添加することが試みられている。しかし、これらの方法においても、耐オフセット性に効果を改善できるものの、現像機内での長期放置などにより、ブロッキング等が生じ易くなり、保存安定性に懸念が生じる。
一方、トナーの定着温度を低くする手段としては、トナー用樹脂(結着樹脂)のガラス転移点を低くする技術が一般的に行われている。しかし、ガラス転移点をあまりに低くし過ぎると、粉体の凝集(ブロッキング)が起り易くなったり、定着画像上のトナーの保存性がなくなる。このためトナーのガラス転移点は実用上60℃が下限である。このガラス転移点は、現在多く市販されているトナー用樹脂の設計ポイントであるものの、現在のところ、ガラス転移点を下げる方法では低温定着可能なトナーを得る事はできなかった。また可塑剤を用いることによっても、定着温度を下げることはできるが、保存時や、現像機内においてトナーのブロッキングが発生するという問題があった。
ブロッキング防止、画像保存性、および、低温定着性を両立させる手段ために、結晶性樹脂を結着樹脂として用いる方法が古くから知られている(例えば、特許文献4、特許文献5等参照。しかし、結晶性樹脂は、混練粉砕法では粉砕が困難で収率が低い為、製造性の観点から実用性に欠しいという問題があった。また、製造上の実用性を確保できた場合でも、定着温度を下げることは可能であるが、必ずしも十分な耐オフセット性を得ることはできない。即ち、溶融したトナーが紙中に浸透することにより、オフセットの発生を防止する効果はあるが、溶融したトナーが紙中に染み込みすぎて、均一で高濃度の画像が得られないという問題が生じる。
上記問題を解決する手段として、結着樹脂として結晶性樹脂を単独で用いるのではなく、結晶性樹脂と非晶性樹脂とを併用する技術が数多く提案されている。また、混練粉砕法でトナーを作製する場合、非晶性樹脂部分の存在により、粉砕が容易となることも知られている。例えば、結晶性樹脂と非晶性樹脂とを併用する方法(例えば、特許文献6参照)や、結晶性樹脂と非晶性樹脂とを化学的に結合した樹脂を用いる方法(例えば、特許文献7〜11参照)などが挙げられる。
しかし、非晶性樹脂が結晶性樹脂より多い場合には、非晶性樹脂が連続相になり結晶性樹脂が分散相となるが、この場合、結晶性樹脂は、非晶性樹脂に覆われているため、結晶性樹脂による問題は生じない一方、トナー全体の溶融は非晶性樹脂の軟化温度に支配されるので、低温定着性を実現することは困難となる。
既述のように、低温定着性及び耐オフセット性を共に向上させるに当り、溶融混練粉砕法では、低温定着性及び耐オフセット性に対しては効果的である結晶性樹脂の使用が困難であり、高分子量若しくは架橋構造を持つ樹脂を用いても十分な性能が得られない等の問題がある。さらに、粉砕を行うため、トナー粒子の形状制御も難しく、特にトナー粒子の球形化は困難であり、高画質化の目的で、トナー粒子の小粒径化を図ることも困難である。
上記問題を解決するためのトナーの製造方法としては、懸濁重合法等の重合によりトナー粒子を作製するような、湿式製法が挙げられる(例えば、特許文献12参照)。懸濁重合法等の湿式製法を用いた場合、混練粉砕が難しいトナー粒子を容易に製造することができる上、トナー粒子の形状制御が可能で、球形化したトナー粒子を容易に作製することができる。また、トナー粒子の粒度分布の制御も可能となる。従って、上述の混練粉砕法等によって得られたトナー粒子の均一化を図る目的で必須とされていた分級工程を設ける必要もない。
しかし、結晶性樹脂を用いた懸濁重合法では、トナー中に均一に着色剤を分散させることが難しいと言う不具合がある。
一方、電子写真プロセスにおいて使用されるトナーの体積抵抗値はその帯電特性を左右する重要な特性値であるが、結晶性樹脂の体積抵抗値は、従来使用されている分子量領域の非結晶性樹脂に比べて低く、結晶性樹脂単独では、電子写真法に必要な帯電特性を確保し難いのが現状である。
そこで、前記不具合を改善する目的で、無定形高分子を形成するラジカル重合性単量体に結晶性樹脂を溶解させた溶液中で、これらの成分を含む乳化または懸濁樹脂微粒子を凝集、融着させてトナー粒子を得る処方が提案されている(特許文献13参照)。しかし、この方法では、トナー中に含まれる結晶性樹脂相の割合が多い場合、トナー表面へ結晶性樹脂が露出する割合が大きくなる。この場合、上述のように結晶性樹脂本来の低抵抗に起因してトナーの帯電性に悪影響を及ぼすという問題がある。
この様に、結晶性樹脂を用いたトナーでは、結晶性樹脂の利点である低温定着性と共に、十分な帯電性を確保することは困難であった。加えて、耐ホットオフセット性、ドキュメントオフセット性も満足させるためには、相反する諸特性を両立させることが要求され、更に、粉体流動性、着色性等他のトナー特性を満足するトナーはいまだ提供されていないのが現状である。したがって、低温定着性に加えて十分な帯電性を確保し、さらに、その他の諸特性も高いレベルで両立させたトータルバランスの優れたトナーを提供することが重要である。
特公昭42−23910号公報 特開昭50−134652号公報 特開昭51−23354号公報 特公昭56−13943号公報 特公昭62−39428号公報 特開平2−79860号公報 特開平1−163756号公報 特開平1−163757号公報 特開平4−81770号公報 特開平4−155351号公報 特開平5−44032号公報 特公昭36−10231号公報 特開2001−42564号公報
本発明は、上記問題点を解決することを課題とする。すなわち、本発明は、低温定着が可能であると共に、十分な帯電性を有する静電荷像現像用トナー並びに、これを用いた静電荷像現像用現像剤および画像形成方法を提供することを課題とする。
上記課題は以下の本発明により達成される。すなわち、本発明は、
<1> 少なくとも、結着樹脂として結晶性ポリエステルと無定形高分子とを含み、表面が前記無定形高分子を主成分とする表面層で被覆された静電荷像現像用トナーにおいて、前記結晶性ポリエステルの含有量が30〜80重量%の範囲内であり、前記静電荷像現像用トナーの最表面に含まれる前記結晶性ポリエステルの割合が15atomic%以下であり、且つ、前記表面層の平均厚みが0.01μm以上0.5μm以下であり、少なくとも結晶性ポリエステル微粒子を含む分散液中で、前記結晶性ポリエステルを含む凝集粒子を形成する凝集工程と、前記凝集粒子の表面に無定形高分子微粒子を付着させる付着工程と、前記凝集粒子を加熱することにより融合させる融合工程と、を含む製造方法により製造されることを特徴とする静電荷像現像用トナーである。
<2> 角周波数1rad/sec、30℃における貯蔵弾性率GL(30)が1×105Pa以上、損失弾性率GN(30)が1×105Pa以上であり、温度領域45〜110℃の間に融点を有し、貯蔵弾性率GL及び損失弾性率GNの値が、10℃の温度範囲で2桁以上変化する区間を有し、かつ、貯蔵弾性率の常用対数を温度に対してプロットした時に、融点+20℃における貯蔵弾性率をGL(Tm+20)、融点+50℃に於ける貯蔵弾性率をGL(Tm+50)とした場合、下式(1)を満たし、損失弾性率の常用対数を温度に対してプロットした時に、融点+20℃における損失弾性率をGN(Tm+20)、融点+50℃に於ける損失弾性率をGN(Tm+50)とした場合、下式(1)を満たし、損失弾性率の常用対数を温度に対してプロットした時に、融点+20℃における損失弾性率をGN(Tm+20)、融点+50℃に於ける損失弾性率をGN(Tm+50)とした場合、下式(2)を満たすことを特徴とする<1>に記載の静電荷像現像用トナーである。
・式(1)
|logGL(Tm+20)−logGL(Tm+50)|≦1.5
・式(2)
|logGN(Tm+20)−logGN(Tm+50)|≦1.5
<3> 前記表面層よりも内側に含まれる結着樹脂が、少なくとも脂肪族モノマーを用いて合成された結晶性ポリエステルを主成分として含む<1>または<2>に記載の静電荷像現像用トナーであって、
前記結晶性ポリエステルを構成する前記脂肪族モノマーの構成比率が80mol%以上であることを特徴とする静電荷像現像用トナーである。
<4> 体積電気抵抗値が1.0×1011〜1.0×1016Ω・cmの範囲内であることを特徴とする<1>〜<3>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナーである。
<5> 前記表面層よりも内側に含まれる結着樹脂が、結晶性ポリエステルのみからなることを特徴とする<1>〜<4>のいずれか1つに静電荷像現像用トナーである。
<6> 離型剤を含み、前記離型剤の融点が50〜110℃の範囲内であり、前記離型剤の含有量が前記結着樹脂100重量部に対して1〜10重量部の範囲内であることを特徴とする<1>〜<5>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナーである。
> <1>〜<6>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナーとキャリアとを含む静電荷像現像剤である。
> 潜像保持体表面に静電潜像を形成する潜像形成工程と、前記潜像保持体表面に形成された静電潜像をトナーを含む現像剤により現像してトナー像を形成する現像工程と、前記潜像保持体表面に形成されたトナー像を被転写体表面に転写する転写工程と、前記被転写体表面に転写されたトナー像を熱定着する定着工程と、を含む画像形成方法において、前記トナーとして、<1>〜<6>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナーを用いることを特徴とする画像形成方法である。
以上のように、本発明によれば、低温定着が可能であると共に、十分な帯電性を有する静電荷像現像用トナー並びに、これを用いた静電荷像現像用現像剤および画像形成方法を提供することができる。
以下、本発明を、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、画像形成方法の順に大きくわけて説明する。
<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、「トナー」と略す場合がある)は、少なくとも、結着樹脂として結晶性ポリエステルと無定形高分子とを含み、表面が前記無定形高分子を主成分とする表面層で被覆された静電荷像現像用トナーにおいて、前記結晶性ポリエステルの含有量が30〜80重量%の範囲内であり、前記静電荷像現像用トナーの最表面に含まれる前記結晶性ポリエステルの割合が15atomic%以下であり、且つ、前記表面層の平均厚みが0.01μm以上0.5μm以下であることを特徴とする。
従って、本発明のトナーは、低温定着が可能であると共に、十分な帯電性を有する。
本発明のトナーは、少なくとも結着樹脂として結晶性ポリエステルと無定形高分子とを含むものである。この場合、トナー中に含まれる結晶性ポリエステルの含有量が30〜80重量%の範囲内であることが必要であり、40〜70重量%の範囲内であることがより好ましい。結晶性ポリエステル樹脂の含有量が30重量%以下の場合には、トナーの融点が増加することにより低温定着ができなくなる。さらに、このようなトナーを用いて得られた画像のドキュメントオフセット性が悪化する場合がある。
一方、結晶性ポリエステル樹脂の含有量が80重量%を超える場合には、トナーの最表面に含まれる結晶性ポリエステル樹脂の割合が大きくなり、トナーの帯電量が低下する。
また、トナーの最表面に含まれる結晶性ポリエステルの割合は、15atomic%以下であることが必要であり、12atomic%以下であることが好ましく、8atomic%以下であることがより好ましい。トナーの最表面に含まれる結晶性ポリエステルの割合が、15atomic%を超える場合には、トナーがキャリアと摩擦帯電した際に電荷漏洩し、静電荷像の現像に必要な帯電量が得られない。
また、本発明において、トナーの最表面に含まれる結晶性ポリエステルの割合は、XPS(X線光電子分光法)を用いて求められた値を意味する。従って、本発明において、「トナーの最表面」とは、トナー表面からの厚みが、XPS(X線光電子分光法)により測定される領域を意味し、具体的には、トナー表面にX線を照射した際に発生する光電子の脱出深さに相当する数nmから十数nm程度の厚みを意味する。なお、トナーの最表面に含まれる結晶性ポリエステルの割合を、XPS(X線光電子分光法)を用いて測定する方法の詳細については後述する。
さらに、本発明のトナーは、その表面が無定形高分子を主成分とする表面層(以下、「表面層」と略す場合がある)で被覆されたものである。この場合、この表面層の平均厚みは、0.01μm以上0.5μm以下であることが必要であり、0.4μm以下であることが好ましい。
なお、本発明のトナーの内部構造のとしては、多数の小さな結晶性ポリエステル相が、無定形高分子相に分散したような構造(構造例A)や、1つの大きな結晶性ポリエステル相の表面を無定形高分子相が被覆したような構造(構造例B)が挙げられる。
図1および図2は本発明のトナーの内部構造の一例について示した模式断面図であり、図1が構造例Aを、図2が構造例Bを示し、図1および2中、1が(構造例Aの)トナー、2が(構造例Bの)トナー、10が無定形高分子相、11〜13が結晶性ポリエステル相を表す。
図1に示すトナー構造の場合、無定形高分子を主成分とする表面層の平均厚みは、以下のように算出される。すなわち、トナー断面のTEM(透過型電子顕微鏡)観察により得られたTEM写真において、結晶性ポリエステル相11および12と、無定形高分子相10とは、それぞれのコントラストの差により識別できる。このコントラストの差を利用してトナー1表面近傍の結晶性ポリエステル相(図1中の結晶性ポリエステル相11)を選択し、其々の結晶性ポリエステル相11とトナー1表面との最短距離をそれぞれ求め、50個分のトナーの平均値を、構造例Aのトナーにおける表面層の平均厚みとした。
一方、図2に示すトナー構造の場合、TEM写真を画像解析装置LUZEX FT(ニコレ株式会社製)で二値化し、トナー2外周および結晶性ポリエステル相13の外周から其々の円相当径を算出し、その半径の差分を、構造例Bのトナーにおける表面層の平均厚みとした。
表面層の平均厚みが0.5μmを超える場合には、定着時にトナーが加熱された際に、表面層の内側に多く存在する結晶性ポリエステルがトナーの表面に染み出しにくくなるために、結晶性樹脂に起因するシャープメルト性が発揮できず低温定着できなくなる。また、このようなトナーを用いて形成された画像ではドキュメントオフセット性が悪化する場合がある。
低温定着の観点から、表面層の平均厚みは薄ければ薄い方が好ましいが、0.01μm以下の場合には、トナー保存時に、結晶性ポリエステルがトナー表面に染み出し、帯電性の悪化を招く場合がある。また、トナー製造に際して、トナーの内部から最表面へ結晶性ポリエステル樹脂の染み出しが容易に起こりやすくなり、得られたトナーの帯電性の悪化を招く場合がある。従って、表面層の平均厚みは0.05μm以上であることが好ましく、0.2μm以上であることがより好ましい。
但し、本発明において「無定形高分子を主成分とする表面層」とは、この層に含まれる無定形高分子相の割合が80%以上である層を意味する。なお、表面層の平均厚みや、上記したTEMを用いた方法により求めることができ、表面層に含まれる無定形高分子相の割合もTEMを利用して求めることができる。
本発明で使用される結晶性ポリエステルの粘弾性特性は以下の条件を満たすことが好ましい。すなわち、角周波数1rad/sec、30℃における貯蔵弾性率GL(30)が1×105Pa以上であることが好ましく、損失弾性率GN(30)が1×105Pa以上であることが好ましい。
この貯蔵弾性率GL(30)が1×105Pa未満や、損失弾性率GN(30)が1×105Pa未満の場合には、例えば二成分現像方式を例に取れば、現像機内でキャリアと混合された時に、キャリアから受ける圧力や剪断力によりトナー粒子が変形し、安定な帯電現像特性を維持することができず、また、静電潜像担持体上のトナーがクリーニングされる際に、クリーニングブレードから受ける剪断力によって変形し、クリーニング不良が発生する。一方、貯蔵弾性率GL(30)が1×105Pa以上、損失弾性率GN(30)が1×105Pa以上である場合には、高速機で用いても特性が安定し、定着後の画像の強度を強くすることができる。
本発明の静電荷像現像用トナーの融点は、45〜110℃の範囲内であることが好ましく、60〜90℃の範囲内であることがより好ましい。トナーは、融点を境にして急激に粘度が低下するために、融点以上の温度環境下で保存されるとブロッキングを起こしてしまう。そこで、トナーの融点は、トナーの保存時や画像とした後に曝される一般的な高温環境下の下限温度以上、すなわち45℃以上であることが好ましい。一方、融点が110℃を超える場合には、低温定着ができなくなる場合がある。
この融点はJIS K−7121に基いて入力補償示差走査熱量測定の融解ピーク温度として求めることができる。なお、結晶性樹脂には、複数の融解ピークを示す場合があるが、最大のピークをもって融点とみなす。
本発明の静電荷像現像用トナーは、貯蔵弾性率GL及び損失弾性率GNが、それぞれ10℃の温度範囲における変化量が2桁以上であることが好ましく、2.5桁以上変化であることがより好ましい。この変化量が2桁未満であると、低温で定着できない場合がある。このような場合、エネルギー消費を低減効果が十分に得られなかったり、定着ラチチュードが十分に得られないことがある。
さらに本発明のトナーは、貯蔵弾性率GLの常用対数を温度に対してプロットした時に、融点+20℃における貯蔵弾性率をGL(Tm+20)、融点+50℃に於ける貯蔵弾性率をGL(Tm+50)とした場合、下式(1)を満たすことが好ましく、下式(1−A)を満たすことがより好ましい。また、損失弾性率GNの常用対数を温度に対してプロットした時に、融点+20℃における損失弾性率をGN(Tm+20)、融点+50℃に於ける損失弾性率をGN(Tm+50)とした場合、下式(2)を満たすことが好ましく、下式(2−A)を満たすことがより好ましい。
本発明のトナーが、下式(1)及び下式(2)を満たすことにより、オフセットの発生を防ぐことができ、粘弾性の温度依存がゆるやかであり、結晶の融解に伴い温度とともに低下する粘弾性が変極点を持ち、粘弾性の温度依存性がより低くなる。
・式(1)
|logGL(Tm+20)−logGL(Tm+50)|≦1.5
・式(1−A)
|logGL(Tm+20)−logGL(Tm+50)|≦1.0
・式(2)
|logGN(Tm+20)−logGN(Tm+50)|≦1.5
・式(2−A)
|logGN(Tm+20)−logGN(Tm+50)|≦1.0
また、融点+20℃以上における損失正接tanδが、角周波数1rad/secにおいて0.01を超え2未満の範囲内であることが好ましく、0.01を超え1.5未満の範囲内であることがより好ましい。この融点+20℃以上における損失正接tanδが、角周波数1rad/secにおいて0.01を超え2未満の範囲内である場合には、紙などの記録媒体に対する過度の染み込みを防止することができ、定着ラチチュードの広く、安定した画像が得られる。
本発明の電子写真用トナーに用いられる結晶性ポリエステルのような『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6℃以内であることを意味する。一方、半値幅が6℃を超える樹脂や、明確な吸熱ピークが認められない樹脂は、非晶質樹脂(無定形高分子)を意味するが、本発明において用いられるむ無定形高分子としては、明確な吸熱ピークが認められない樹脂を用いることが好ましい。
また、本発明のトナーに用いられる「結晶性ポリエステル樹脂」は、その構成成分が100%ポリエステル構造からなるポリマー以外にも、ポリエステルを構成する成分と他の成分とを共に重合してなるポリマー(共重合体)も意味する。但し、後者の場合には、ポリマー(共重合体)を構成するポリエステル以外の他の構成成分が50重量%以下である。
なお、表面層よりも内側の領域(以下、「コア層」と略す場合がある)に含まれる結着樹脂は、図1に示されるように結晶性ポリエステル樹脂と無定形高分子とが混在したものであってもよいが、この場合、できるだけ結晶性ポリエステル樹脂ドメインがトナー表面近傍に分散していることが望ましい。あるいは、図2に示されるように実質的に結晶性ポリエステル樹脂のみからなるものであることが好ましい。
また、コア層に含まれる結着樹脂は、脂肪族モノマーを用いて合成された結晶性ポリエステル樹脂(以下、「結晶性脂肪族ポリエステル樹脂」と略す場合がある)を主成分(50重量%以上)とすることが好ましい。さらに、この場合、前記結晶性脂肪族ポリエステル樹脂を構成する脂肪族モノマーの構成比は、80mol%以上であることが好ましく、90mol%以上であることがより好ましい。なお、脂肪族モノマーとしては後述するような脂肪族のジオール類やジカルボン酸類を好適に用いることができる。
結晶性ポリエステル樹脂が芳香族等、脂肪族以外のモノマーで構成された場合、結晶性ポリエステル樹脂の融点が高くなり、結果として、最終的に作製されるトナーの融点が上がり、トナーの定着温度上昇を招くことが予想される。また、乳化造粒法でトナーを作製する場合に必要な樹脂の乳化性が悪化するため、トナー造粒時、粒度分布の制御が難しくなったり、着色剤の偏在を招きやすい。一方、融点を下げ、乳化性を付与する為に、芳香族スルホン酸モノマーを構成成分にした場合、融点低下と乳化性が改善できても、トナーの帯電性付与に必要な電気抵抗の低下を招き、結果として、トナー特性を満足する為の適用範囲が狭まってしまう。したがって、低温定着性に対する改善効果を高める為には、脂肪族モノマーの構成比を80mol%以上にすることが望ましい。
また、本発明の電子写真用トナーの体積電気抵抗値としては、1.0×1011〜1.0×1016Ω・cmの範囲内であることが好ましく、1.0×1012〜1.0×1015Ω・cmの範囲内であることがより好ましい。
体積電気抵抗が1.0×1011Ω・cm未満の場合には、本発明のトナーとキャリアとが摩擦帯電した場合において、十分な帯電量を確保することが困難となる場合がある。
一方、体積電気抵抗が1.0×1016Ω・cmより大きい場合には、本発明のトナーをキャリアと混合させた時に、現像剤としての抵抗が高くなりやすくなり、コピー画質の粒状性やハーフトーン階調性が制御しにくくなってしまう場合がある。そのため、十分な帯電性と良好なコピー画質とを永続的に確保する為には、本発明のトナーの体積電気抵抗を上述の範囲にすることが望ましい。
本発明の電子写真用トナーの体積平均粒子径としては、1〜20μmが好ましく、2〜8μmがより好ましく、また、個数平均粒子径としては、1〜20μmが好ましく、2〜8μmがより好ましい。
前記体積平均粒子径および個数平均粒子径の測定は、例えば、コールターカウンター[TA−II]型(コールター社製)を用いて、50μmのアパーチャー径で測定することにより得ることができる。この時、測定はトナーを電解質水溶液(アイソトン水溶液)に分散させ、超音波により30秒以上分散させた後に行う。
本発明のトナーを構成する成分としては、既述したように少なくとも、結着樹脂として結晶性ポリエステルと無定形高分子とを含むものであれば特に限定されないが、必要に応じて、離型剤等の他の成分を含んでいてもよい。また、本発明のトナーの製造方法は特に限定されるものではないが湿式法を用いることが好ましい。以下に、本発明のトナーの構成成分や製造方法について詳細にする。
−結着樹脂:(結晶性)ポリエステル樹脂−
本発明のトナーに用いられる結晶性ポリエステル樹脂や、その他すべてのポリエステル樹脂は多価カルボン酸成分と多価アルコール成分とから合成される。なお、本発明においては、前記ポリエステル樹脂として市販品を使用してもよいし、適宜合成したものを使用してもよい。
多価カルボン酸成分としては、例えば、シュウ酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、スペリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、1,9−ノナンジカルボン酸、1,10−デカンジカルボン酸、1,12−ドデカンジカルボン酸、1,14−テトラデカンジカルボン酸、1,18−オクタデカンジカルボン酸等の脂肪族ジカルボン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレン−2,6−ジカルボン酸、マロン酸、メサコニン酸等の二塩基酸等の芳香族ジカルボン酸、などが挙げられ、さらに、これらの無水物やこれらの低級アルキルエステルも挙げられるがこの限りではない。
3価以上のカルボン酸としては、例えば、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸、1,2,5−ベンゼントリカルボン酸、1,2,4−ナフタレントリカルボン酸等、及びこれらの無水物やこれらの低級アルキルエステルなどが挙げられる。これらは1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
また、酸成分としては、前述の脂肪族ジカルボン酸や芳香族ジカルボン酸の他に、スルホン酸基を持つジカルボン酸成分が含まれていることが好ましい。前記スルホン酸基を持つジカルボン酸は、顔料等の色材の分散を良好にできる点で有効である。また、樹脂全体を水に乳化或いは懸濁して、微粒子を作成する際に、スルホン酸基があれば、後述するように、界面活性剤を使用しないで、乳化或いは懸濁が可能である。
このようにスルホン基を持つジカルボン酸としては、例えば、2−スルホテレフタル酸ナトリウム塩、5−スルホイソフタル酸ナトリウム塩、スルホコハク酸ナトリウム塩等が挙げられるが、これらに限定されない。また、これらの低級アルキルエステル、酸無水物等も挙げられる。これらスルホン酸基を有する2価以上のカルボン酸成分は、ポリエステルを構成する全カルボン酸成分に対して1〜15モル%、好ましくは2〜10モル%含有する。含有量が少ないと乳化粒子の経時安定性が悪くなる一方、15モル%を超えると、ポリエステル樹脂の結晶性が低下するばかりではなく、凝集後、粒子が融合する工程に悪影響を与え、トナー径の調整が難しくなるという不具合が生じる。
さらに、前述の脂肪族ジカルボン酸や芳香族ジカルボン酸の他に、2重結合を持つジカルボン酸成分を含有することがより好ましい。2重結合を持つジカルボン酸は、2重結合を介して、ラジカル的に架橋結合させ得る点で定着時のホットオフセットを防ぐ為に好適に用いることができる。このようなジカルボン酸としては、例えばマレイン酸、フマル酸、3−ヘキセンジオイック酸、3−オクテンジオイック酸等が挙げられるが、これらに限定されない。また、これらの低級エステル、酸無水物等も挙げられる。これらの中でもコストの点で、フマル酸、マレイン酸等が挙げられる。
多価アルコール成分としては、脂肪族ジオールが好ましく、主鎖部分の炭素数が7〜20である直鎖型脂肪族ジオールがより好ましい。前記脂肪族ジオールが分岐型では、ポリエステル樹脂の結晶性が低下し、融点が降下してしまう為、耐トナーブロッキング性、画像保存性、及び低温定着性が悪化してしまう場合がある。また、炭素数が7未満であると、芳香族ジカルボン酸と縮重合させる場合、融点が高くなり、低温定着が困難となることがある一方、20を超えると実用上の材料の入手が困難となり易い。前記炭素数としては14以下であることがより好ましい。
本発明のトナーに用いられる結晶性ポリエステルの合成に好適に用いられる脂肪族ジオールとしては、具体的には、例えば、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、1,11−ウンデカンジオール、1,12−ドデカンジオール、1,13−トリデカンジオール、1,14−テトラデカンジオール、1,18−オクタデカンジオール、1,14−エイコサンデカンジオールなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらのうち、入手容易性を考慮すると1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオールが好ましい。
3価以上のアルコールとしては、例えば、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールなどが挙げられる。これらは1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
多価アルコール成分のうち、前記脂肪族ジオール成の含有量が80モル%以上であることが好ましく、より好ましくは、90%以上である。前記脂肪族ジオール成の含有量が80モル%未満では、ポリエステル樹脂の結晶性が低下し、融点が降下する為、耐トナーブロッキング性、画像保存性及び、低温定着性が悪化してしまう場合がある。
なお、必要に応じて、酸価や水酸基価の調製等の目的で、酢酸、安息香酸等の1価の酸や、シクロヘキサノール、ベンジルアルコール等の1価のアルコールも使用することができる。
−結着樹脂:無定形高分子−
本発明のトナーに使用される無定形高分子樹脂としては、例えば、従来公知の熱可塑性結着樹脂などが挙げられ、具体的には、スチレン、パラクロロスチレン、α−メチルスチレン等のスチレン類の単独重合体又は共重合体(スチレン系樹脂);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−エチルヘキシル等のビニル基を有するエステル類の単独重合体又は共重合体(ビニル系樹脂);アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のビニルニトリル類の単独重合体又は共重合体(ビニル系樹脂);ビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等のビニルエーテル類の単独重合体又は共重合体(ビニル系樹脂);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のビニルケトン類の単独重合体又は共重合体(ビニル系樹脂);エチレン、プロピレン、ブタジエン、イソプレン等のオレフィン類の単独重合体又は共重合体(オレフィン系樹脂);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、ポリエーテル樹脂等の非ビニル縮合系樹脂、及びこれらの非ビニル縮合系樹脂とビニル系モノマーとのグラフト重合体などが挙げられる。これらの樹脂は、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。これらの樹脂の中でもビニル系樹脂やポリエステル樹脂が特に好ましい。
ビニル系樹脂の場合、イオン性界面活性剤などを用いて乳化重合やシード重合により樹脂粒子分散液を容易に調製することができる点で有利である。前記ビニル系モノマーとしては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、ケイ皮酸、フマル酸、ビニルスルフォン酸、エチレンイミン、ビニルピリジン、ビニルアミンなどのビニル系高分子酸やビニル系高分子塩基の原料となるモノマー挙げられる。
本発明においては、前記樹脂粒子が、前記ビニル系モノマーをモノマー成分として含有していることが好ましい。本発明においては、これらのビニル系モノマーの中でも、ビニル系樹脂の形成反応の容易性等の点でビニル系高分子酸がより好ましく、具体的にはアクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、ケイ皮酸、フマル酸などのカルボキシル基を解離基として有する解離性ビニル系モノマーが、重合度やガラス転移点の制御の点で特に好ましい。
なお、前記解離性ビニル系モノマーにおける解離基の濃度は、例えば、高分子ラテックスの化学(高分子刊行会)に記載されているような、トナー粒子等の粒子を表面から溶解して定量する方法などにより決定することができる。なお、前記方法等により、粒子の表面から内部にかけての樹脂の分子量やガラス転移点を決定することもできる。
一方、本発明のトナーにおいて、無定形高分子としてポリエステル樹脂を用いる場合には、樹脂の酸価の調整やイオン性界面活性剤などを用いて乳化分散することにより、樹脂粒子分散液を容易に調製することができる点で有利である。乳化分散に用いる無定形のポリエステル樹脂は多価カルボン酸と多価アルコールとを脱水縮合して合成される。
多価カルボン酸の例としては、テレフタル酸、イソフタル酸、無水フタル酸、無水トリメリット酸、ピロメリット酸、ナフタレンジカルボン酸、などの芳香族カルボン酸類、無水マレイン酸、フマール酸、コハク酸、アルケニル無水コハク酸、アジピン酸などの脂肪族カルボン酸類、シクロヘキサンジカルボン酸などの脂環式カルボン酸類が挙げられる。これらの多価カルボン酸を1種又は2種以上用いることができる。これら多価カルボン酸の中、芳香族カルボン酸を使用することが好ましく、また良好なる定着性を確保するために架橋構造あるいは分岐構造をとるためにジカルボン酸とともに3価以上のカルボン酸(トリメリット酸やその酸無水物等)を併用することが好ましい。
多価アルコールの例としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、グリセリン、などの脂肪族ジオール類、シクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、水添ビスフェノールAなどの脂環式ジオール類、ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物などの芳香族ジオール類が挙げられる。これら多価アルコールの1種又は2種以上用いることができる。これら多価アルコールの中、芳香族ジオール類、脂環式ジオール類が好ましく、このうち芳香族ジオールがより好ましい。また良好なる定着性を確保するため、架橋構造あるいは分岐構造をとるためにジオールとともに3価以上の多価アルコール(グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール)を併用してもよい。
なお、多価カルボン酸と多価アルコールとの重縮合によって得られたポリエステル樹脂に、さらにモノカルボン酸、および/またはモノアルコールを加えて、重合末端のヒドロキシル基、および/またはカルボキシル基をエステル化し、ポリエステル樹脂の酸価を調整しても良い。モノカルボン酸としては酢酸、無水酢酸、安息香酸、トリクロル酢酸、トリフルオロ酢酸、無水プロピオン酸等を挙げることができ、モノアルコールとしてはメタノール、エタノール、プロパノール、オクタノール、2?エチルヘキサノール、トリフルオロエタノール、トリクロロエタノール、ヘキサフルオロイソプロパノール、フェノールなどを挙げることができる。
ポリエステル樹脂は上記多価アルコールと多価カルボン酸を常法に従って縮合反応させることによって製造することができる。例えば、上記多価アルコールと多価カルボン酸、必要に応じて触媒を入れ、温度計、撹拌器、流下式コンデンサを備えた反応容器に配合し、不活性ガス(窒素ガス等)の存在下、150〜250℃で加熱し、副生する低分子化合物を連続的に反応系外に除去し、所定の酸価に達した時点で反応を停止させ、冷却し、目的とする反応物を取得することによって製造することができる。
このポリエステル樹脂の合成に使用する触媒としては、例えば、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫オキサイド等の有機金属やテトラブチルチタネート等の金属アルコキシドなどのエステル化触媒が挙げられる。このような触媒の添加量は、原材料の総量に対して0.01〜1重量%とすることが好ましい。
本発明トナーに使用される無定形高分子は、テトラヒドロフラン(THF)可溶分のゲルパーミエーションクロマトグラフイー(GPC)法による分子量測定で、重量平均分子量(Mw)が5000〜1000000であることが好ましく、更に好ましくは7000〜500000であり、数平均分子量(Mn)は2000〜100000であることが好ましく、分子量分布Mw/Mnが1.5〜100であることが好ましく、更に好ましくは2〜60である。
重量平均分子量及び数平均分子量が上記範囲より小さい場合には、低温定着性には効果的ではある一方で、耐ホットオフセット性が著しく悪くなるばかりでなく、トナーのガラス転移点を低下させる為、トナーのブロッキング等保存性にも悪影響を及ぼす。一方、上記範囲より分子量が大きい場合には、耐ホットオフセット性は充分付与できるものの、低温定着性は低下する他、トナー中に存在する結晶性ポリエステル相の染み出しを阻害する為、ドキュメント保存性に悪影響を及ぼす可能性がある。したがって、上述の条件を満たすことによって低温定着性と耐ホットオフセット性、ドキュメント保存性を両立し得ることが容易となる。
本発明において、樹脂の分子量は、THF可溶物を、東ソー製GPC・HLC−8120、東ソー製カラム・TSKgel SuperHMーM(15cm)を使用し、THF溶媒で測定し、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分子量を算出したものである。
ポリエステル樹脂の酸価(樹脂1gを中和するに必要なKOHのmg数)は、前記のような分子量分布を得やすいことや、乳化分散法によるトナー粒子の造粒性を確保しやすいことや、得られるトナーの環境安定性(温度・湿度が変化した時の帯電性の安定性)を良好なものに保ちやすいことなどから、1〜30mgKOH/gであることが好ましい。ポリエステル樹脂の酸価は、原料の多価カルボン酸と多価アルコールの配合比と反応率により、ポリエステルの末端のカルボキシル基を制御することによって調整することができる。あるいは多価カルボン酸成分として無水トリメリット酸を使用することによってポリエステルの主鎖中にカルボキシル基を有するものが得られる。
本発明に使用される無定形高分子及び結晶性ポリエステル樹脂のガラス転移温度は、35〜100℃であることが好ましく、貯蔵安定性とトナーの定着性のバランスの点から、50〜80℃であることがより好ましい。ガラス転移温度が35℃未満であると、トナーが貯蔵中又は現像機中でブロッキング(トナーの粒子が凝集して塊になる現象)を起こしやすい傾向にある。一方、ガラス転移温度が100℃を超えると、トナーの定着温度が高くなってしまい好ましくない。
−着色剤−
本発明のトナーに用いられる着色剤としては、公知の着色剤であれば特に限定されないが、例えば、ファーネスブラック、チャンネルブラック、アセチレンブラック、サーマルブラック等のカーボンブラック、ベンガラ、紺青、酸化チタン等の無機顔料、ファストイエロー、ジスアゾイエロー、ピラゾロンレッド、キレートレッド、ブリリアントカーミン、パラブラウン等のアゾ顔料、銅フタロシアニン、無金属フタロシアニン等のフタロシアニン顔料、フラバントロンイエロー、ジブロモアントロンオレンジ、ペリレンレッド、キナクリドンレッド、ジオキサジンバイオレット等の縮合多環系顔料があげられる。
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、パーマネントオレンジGTR、ピラロゾンオレンジ、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、デュポンオイルレッド、リソールレッド、ローダミンBレーキ、レーキレッドC、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、フタロシアニングリーン、マラカイトグリーンオクサレート、C.I.ピグメント・レッド48:1、C.I.ピグメント・レッド122、C.I.ピグメント・57:1、C.I.ピグメント・イエロー12、C.I.ピグメント・イエロー97、C.I.ピグメント・イエロー17、C.I.ピグメント・イエロー180、C.I.ピグメント・イエロー74、C.I.ピグメント・ブルー15:1、C.I.ピグメント・ブルー15:3などの種々の顔料などを例示することができ、これらを1種または2種以上を併せて使用することができる。
本発明の電子写真用トナーにおける、前記着色剤の含有量としては、結着樹脂100重量部に対して、1〜30重量部が好ましいが、また、必要に応じて表面処理された着色剤を使用したり、顔料分散剤を使用することも有効である。前記着色剤の種類を適宜選択することにより、イエロートナー、マゼンタトナー、シアントナー、ブラックトナー等を得ることができる。
−離型剤−
本発明のトナーに用いられる離型剤としては、公知の離型剤であれば特に限定されないが、例えば、カルナウバワックス、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、低分子量ポリプロピレン、低分子量ポリエチレン、サゾールワックス、マイクロクリスタリンワックス、フィッシャートロプシュワックス、パラフィンワックス、モンタンワックス等の合成或いは鉱物・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が、これに限定されるものではない。また、これらの離型剤は、1種単独で用いても良く、2種以上併用しても良い。
離型剤の融点は、保存性の観点から、50℃以上であることが好ましく、60℃以上であることがより好ましい。また、耐オフセット性の観点から、110℃以下であることが好ましく、100℃以下であることがより好ましい。
離型剤の含有量は、結着樹脂100重量部に対して、1から30重量部の範囲内であることが好ましく、2〜20重量部の範囲内であることがより好ましい。離型剤の含有量が1重量部未満であると離型剤添加の効果がなく、高温でのホットオフセットを引き起こす場合がある。一方、30重量部を超えると、帯電性に悪影響を及ぼす他、トナーの機械的強度が低下する為、現像機内でのストレスで破壊されやすくなり、キャリア汚染などを引き起こす場合がある。また、カラートナーとして用いた場合、定着画像中にドメインが残留し易くなり、OHP透明性が悪化するという問題が生じる場合がある。
−その他の添加剤−
本発明のトナーには、上記したような成分以外にも、更に必要に応じて内添剤、帯電制御剤、無機粉体(無機微粒子)、有機微粒子等の種々の成分を添加することができる。
内添剤としては、例えば、フェライト、マグネタイト、還元鉄、コバルト、ニッケル、マンガン等の金属、合金、またはこれら金属を含む化合物などの磁性体等が挙げられる。
帯電制御剤としては、例えば4級アンモニウム塩化合物、ニグロシン系化合物、アルミ、鉄、クロムなどの錯体からなる染料、トリフェニルメタン系顔料などが挙げられる。
また、無機粉体は主にトナーの粘弾性調整を目的として添加され、例えば、シリカ、アルミナ、チタニア、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、燐酸カルシウム、酸化セリウム等の下記に詳細に列挙するような通常、トナー表面の外添剤として使用されるすべての無機微粒子が挙げられる。
トナー表面に外添される無機微粒子や有機微粒子としては以下のようなものが挙げられる。
無機微粒子としては、例えば、シリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、塩化セリウム、ベンガラ、酸化クロム、酸化セリウム、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素等が挙げられる。中でも、シリカ微粒子や酸化チタン微粒子が好ましく、疎水化処理された微粒子が特に好ましい。
無機微粒子は、一般に流動性を向上させる目的で使用される。前記無機微粒子の1次粒子径としては、1〜200nmが好ましく、その添加量としては、トナー100重量部に対して、0.01〜20重量部が好ましい。
有機微粒子は、一般にクリーニング性や転写性を向上させる目的で使用され、具体的には例えば、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリフッ化ビニリデン等が挙げられる。
<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の製造方法は、少なくとも結晶性ポリエステル微粒子を含む分散液中で、前記結晶性ポリエステルを含む凝集粒子を形成する凝集工程と、前記凝集粒子の表面に無定形高分子微粒子を付着させる付着工程と前記凝集粒子を加熱することにより融合させる融合工程と、を含む。以下、各工程について詳細に説明する。
−乳化工程−
前記乳化工程において、原料分散液は、結着樹脂の乳化粒子(以下、「樹脂粒子」と略す)と、水系媒体および必要に応じて着色剤や離型剤を含む分散液とを混合した溶液に、剪断力を与えることにより形成される。したがって結着樹脂は原料分散液中にあらかじめ樹脂粒子として分散させておく必要がある。
前記樹脂粒子の平均粒径としては、通常1μm以下であり、0.01〜1μmであるのが好ましい。前記平均粒径が1μmを越えると、最終的に得られる静電荷像現像用トナーの粒径分布が広くなったり、遊離粒子の発生が生じ、性能や信頼性の低下を招き易い。一方、前記平均粒径が前記範囲内にあると前記欠点がない上、トナー間の偏在が減少し、トナー中の分散が良好となり、性能や信頼性のバラツキが小さくなる点で有利である。なお、前記平均粒径は、例えばコールターカウンターなどを用いて測定することができる。
前記分散液における分散媒としては、例えば水系媒体や有機溶剤などが挙げられる。
前記水系媒体としては、例えば、蒸留水、イオン交換水等の水、アルコール類などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。本発明においては、前記水系媒体に界面活性剤を添加混合しておくのが好ましい。界面活性剤としては特に限定されるものでは無いが、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などが挙げられる。これらの中でもアニオン界面活性剤、カチオン系界面活性剤が好ましい。前記非イオン系界面活性剤は、前記アニオン界面活性剤又はカチオン系界面活性剤と併用されるのが好ましい。前記界面活性剤は、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。
なお、前記アニオン界面活性剤の具体例としては、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ドデシル硫酸ナトリウム、アルキルナフタレンスルホン酸ナトリウム、ジアルキルスルホコハク酸ナトリウムなどが挙げられる。また、前記カチオン界面活性剤の具体例としては、アルキルベンゼンジメチルアンモニウムクロライド、アルキルトリメチルアンモニウムクロライド、ジステアリルアンモニウムクロライドなどが挙げられる。これらの中でもアニオン界面活性剤、カチオン系界面活性剤等のイオン性界面活性剤が好ましい。
前記有機溶剤としては、例えば、酢酸エチル、トルエンが挙げられ、前記結着樹脂に応じて適宜選択して用いる。
前記樹脂粒子が、前記ビニル基を有するエステル類、前記ビニルニトリル類、前記ビニルエーテル類、前記ビニルケトン類等のビニル系単量体の単独重合体又は共重合体(ビニル系樹脂)である場合には、前記ビニル系単量体をイオン性界面活性剤中で乳化重合やシード重合等することにより、ビニル系単量体の単独重合体又は共重合体(ビニル系樹脂)製の樹脂粒子をイオン性界面活性剤に分散させてなる分散液が調製される。
前記樹脂粒子が、前記ビニル系単量体の単独重合体又は共重合体以外の樹脂である場合には、該樹脂が、水への溶解度が比較的低い油性溶剤に溶解するのであれば、該樹脂を該油性溶剤に溶解させ、この溶液を、ホモジナイザー等の分散機を用いてイオン性界面活性剤や高分子電解質と共に水中に微粒子分散し、その後、加熱又は減圧して該油性溶剤を蒸散させることにより、ビニル系樹脂以外の樹脂製の樹脂粒子をイオン性界面活性剤に分散させてなる分散液が調製される。
一方、前記樹脂粒子が、結晶性ポリエステル及び無定形ポリエステル樹脂である場合、中和によりアニオン型となり得る官能基を含有した、自己水分散性をもっており、親水性となり得る官能基の一部又は全部が塩基で中和された、水性媒体の作用下で安定した水分散体を形成できる。結晶性ポリエステル及び無定形ポリエステル樹脂において中和により親水性基と成り得る官能基はカルボキシル基やスルフォン基等の酸性基である為、中和剤としては例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、水酸化カルシウム、炭酸ナトリウム、アンモニア等の無機塩基や、ジエチルアミン、トリエチルアミン、イソプロピルアミンなどの有機塩基が挙げられる。
また、結着樹脂として、それ自体水に分散しない、すなわち自己水分散性を有しないポリエステル樹脂を用いる場合には、後述する離型剤と同様、樹脂溶液及び又はそれと混合する水性媒体に、イオン性界面活性剤、高分子酸、高分子塩基等の高分子電解質と共に分散し、融点以上に加熱し、強い剪断力を印加可能なホモジナイザーや圧力吐出型分散機を用いて処理すると、容易に1μm以下の微粒子にされ得る。このイオン性界面活性剤や高分子電解質を用いる場合には、その水性媒体中における濃度は、0.5〜5wt%程度になるようにするのが適当である。
前記乳化工程で、樹脂分散液と混合される着色剤としては、既述した着色剤を用いることができる。
前記着色剤の分散方法としては、任意の方法、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、ダイノミルなどの一般的な分散方法を使用することができ、なんら制限されるものではない。必要に応じて、界面活性剤を使用してこれら着色剤の水分散液を調製したり、分散剤を使用してこれら着色剤の有機溶剤分散液を調製したりすることもできる。以下、かかる着色剤の分散液のことを、「着色粒子分散液」という場合がある。分散に用いる界面活性剤や分散剤としては、前記結着樹脂を分散させる際に用い得る分散剤と同様のものを用いることができる。
前記着色剤の添加量としては、前記ポリマーの総量に対して1〜20重量%とすることが好ましく、1〜10重量%とすることがより好ましく、2〜10重量%とすることがさらに好ましく、2〜7重量%とすることが特に好ましく、定着後における画像表面の平滑性を損なわない範囲でできるだけ多い方が好ましい。着色剤の含有量を多くすると、同じ濃度の画像を得る際、画像の厚みを薄くすることができ、オフセットの防止の点で有利である。
また、これらの着色剤は、その他の微粒子成分と共に混合溶媒中に一度に添加してもよいし、分割して多段回で添加してもよい。
前記乳化工程で、樹脂分散液と混合される離型剤としては、既述した離型剤を用いることができる。
離型剤は、自己水分散性をもたないポリエステル樹脂を乳化分散する場合と同様、水中にイオン性界面活性剤等と共に分散し、融点以上に加熱し、強い剪断力を印加可能なホモジナイザーや圧力吐出型分散機を用いて、1μm以下の分散微粒子径に調整にされる。離型剤分散液における分散媒としては、結着樹脂の分散媒と同様のものを用いることができる。
本発明において前記結着樹脂や離型剤を水性媒体と混合して、乳化分散させる装置としては、例えばホモミキサー(特殊機化工業株式会社)、あるいはスラッシャー(三井鉱山株式会社)、キャビトロン(株式会社ユーロテック)、マイクロフルイダイザー(みずほ工業株式会社)、マントン・ゴーリンホミジナイザー(ゴーリン社)、ナノマイザー(ナノマイザー株式会社)、スタティックミキサー(ノリタケカンパニー)などの連続式乳化分散機等が挙げられる。
前記乳化工程における結着樹脂分散液に含まれる樹脂粒子の含有量及び、着色剤及び離型剤の分散液における、着色剤、離型剤それぞれの含有量は通常、5〜50重量%であり、好ましくは10〜40重量%である。前記含有量が前記範囲外にあると、粒度分布が広がり、特性が悪化する場合がある。
なお、本発明において、目的に応じて、前記結着樹脂分散液に、既述したような内添剤、帯電制御剤、無機粉体等のその他の成分が分散させておいても良い。
なお、本発明における帯電制御剤としては、凝集工程や融合工程の安定性に影響するイオン強度の制御と廃水汚染減少の点で、水に溶解しにくい素材のものが好ましい。
前記その他の成分の平均粒径としては、通常1μm以下であり、0.01〜1μmであることが好ましい。前記平均径が1μmを超えると、最終的に得られる静電荷像現像用トナーの粒径分布が広くなったり、遊離粒子の発生が生じ、性能や信頼性の低下を招きやすい。一方、前記平均粒径が前記範囲内にあると前記欠点がない上、トナー間の偏在が減少し、トナー中の分散が良好となり性能や信頼性のばらつきが小さくなる点で有利である。
−凝集工程−
凝集工程においては、乳化工程で得られた樹脂粒子、及び着色剤、離型剤の分散液を混合し(以下この混合液を「原料分散液」という)、前記結着樹脂の融点付近の温度で、かつ融点以下の温度にて加熱してそれぞれの分散粒子を凝集させた凝集粒子を形成する。
凝集粒子の形成は、回転せん断型ホモジナイザーで攪拌下、室温で凝集剤を添加し、原料分散液のpHを酸性にすることによってなされる。当該pHとしては、結着樹脂の無定形高分子としてビニル系共重合体を用いる場合には、3.5〜6が好ましく、4〜6がより好ましい。
一方、結着樹脂(無定形高分子)としてポリエステル樹脂を用いる場合、原料分散液を調整する前のポリエステル樹脂の乳化分散液のpHが7〜8である為、pH3〜5である結晶性ポリエステル樹脂の乳化分散液や着色剤、離型剤分散液を混合すると、極性のバランスが崩れて、緩凝集が生じてしまう。そこで、原料分散液を混合した時点で、pHを4〜6に調整して加熱し、凝集粒子を形成させる。
前記凝集工程に用いられる凝集剤は、前記分散剤に用いる界面活性剤と逆極性の界面活性剤、無機金属塩の他、2価以上の金属錯体を好適に用いることができる。特に、金属錯体を用いた場合には界面活性剤の使用量を低減でき、帯電特性が向上するため特に好ましい。
前記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、硫酸アルミニウムなどの金属塩、および、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などが挙げられる。その中でも特に、アルミニウム塩およびその重合体が好適である。よりシャープな粒度分布を得るためには、無機金属塩の価数が1価より2価、2価より3価、3価より4価の方が、また、同じ価数であっても重合タイプの無機金属塩重合体の方が、より適している。
また、凝集工程においては、加熱による急凝集を抑える為に、室温で攪拌混合している段階でpH調整を行ない、必要に応じて分散安定剤を添加することが好ましい(以下、この段階を「プレ凝集工程」という)。このプレ凝集工程に用いる分散安定剤としては、極性を変えないようにする為、公知の非イオン性界面活性剤を1〜3%添加することが好ましい。分散安定剤を添加しない場合、加熱凝集工程において、原料粒子の微粉の取り込みが悪くなり、結果として粒度分布がブロードになってしまうという不具合がある。また、分散安定剤はプレ凝集工程と加熱凝集工程との両方に分けて添加しても効果的である。
−付着工程−
付着工程では、上記した凝集工程を経て形成された結晶性ポリエステルを含む凝集粒子(以下、「コア凝集粒子」と略す)の表面に無定形高分子粒子を付着させることにより被覆層を形成する(以下、コア凝集粒子表面に被覆層を設けたものを「付着凝集粒子」と略す)。なお、この被覆層は、後述する融合工程を経て形成される本発明のトナーの表面層に相当するものである。
被覆層の形成は、凝集工程においてコア凝集粒子を形成した分散液中に、無定形高分子粒子を含む分散液を追添加することにより行うことができ、必要に応じて他の成分も同時に追添加してもよい。付着工程においても、用いる無定形高分子に応じて凝集工程と同様にpHや凝集剤を選択し、付着凝集粒子中に含まれる2種以上の結着樹脂のうち、最も融点の低い結着樹脂の融点以下の温度にて加熱し付着凝集粒子を得ることができる。また、この付着工程は、プレ凝集の段階で凝集粒子に取り込まれなかった原料微粒子を凝集に導くことにおいても有効である。
−融合工程−
融合工程においては、凝集工程と同様の攪拌下で、付着凝集粒子の懸濁液のpHを6.5〜8.5の範囲にすることにより、凝集の進行を止めた後、結着樹脂の融点以上の温度で加熱を行うことにより付着凝集粒子を融合させる。なお、付着凝集粒子を含む分散液の液性にもよるが、凝集を停止するpHが適性なpHでないと、融合させる為の昇温過程で、付着凝集粒子がばらけてしまい収率が悪くなる。また、融合工程は、必要に応じて凝集工程を得た後に実施してもよい。
融合時の加熱の温度としては、付着凝集粒子中に含まれる結着樹脂の融点以上であれば問題無い。前記加熱の時間としては、融合が十分に為される程度行えばよく、0.5〜1.5時間程度行えばよい。それ以上時間を掛けるとコア凝集粒子に含まれる結晶性ポリエステルがトナー表面ヘ露出し易くなってしまう。したがって、定着性、ドキュメント保存性には効果的であるが、帯電性に悪影響を及ぼすため、長時間加熱するのは好ましくない。
前記融合工程においては、前記結着樹脂が融点以上に加熱されている時に、あるいは融合が終了した後に、架橋反応を行わせてもよい。また、融合と同時に架橋反応を行うこともできる。架橋反応を行わせる場合には、例えば、結着樹脂として2重結合成分を共重合させた、不飽和スルホン化結晶性ポリエステル樹脂を用い、この樹脂にラジカル反応を起こさせ、架橋構造を導入する。この際、以下に示す重合開始剤を用いる。
重合開始剤としては、例えば、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、クミルパーピバレート、t−ブチルパーオキシラウレート、ベンゾイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、オクタノイルパーオキサイド、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、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、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(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)シクロヘキサン、1,4−ビス(t−ブチルパーオキシカルボニル)シクロヘキサン、2,2−ビス(t−ブチルパーオキシ)オクタン、n−ブチル4,4−ビス(t−ブチルパーオキシ)バリレート、2,2−ビス(t−ブチルパーオキシ)ブタン、1,3−ビス(t−ブチルパーオキシイソプロピル)ベンゼン、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン、2,5−ジメチル‐2,5−ジ(ベンゾイルパーオキシ)ヘキサン、ジ−t−ブチルジパーオキシイソフタレート、2,2−ビス(4,4−ジ−t−ブチルパーオキシシクロヘキシル)プロパン、ジ−t−ブチルパーオキシα−メチルサクシネート、ジ−t−ブチルパーオキシジメチルグルタレート、ジ−t−ブチルパーオキシヘキサヒドロテレフタレート、ジ−t−ブチルパーオキシアゼラート、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン、ジエチレングリコール−ビス(t−ブチルパーオキシカーボネート)、ジ−t−ブチルパーオキシトリメチルアジペート、トリス(t−ブチルパーオキシ)トリアジン、ビニルトリス(t―ブチルパーオキシ)シラン、2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオンアミジンジハイドロクロライド)、2,2’−アゾビス[N−(2−カルボキシエチル)−2−メチルプロピオンアミジン]、4,4’−アゾビス(4−シアノワレリックアシド)等が挙げられる。
これら重合開始剤は、単独で使用することも、または2種以上を併用することもできる。重合開始剤の量や種類は、ポリマー中の不飽和部位量、共存する着色剤の種類や量によって選択される。
重合開始剤は、乳化工程前にあらかじめポリマーに混合しておいてもよいし、凝集工程で凝集塊に取り込ませてもよい。さらには、融合工程、或いは融合工程の後に導入してもよい。凝集工程、付着工程、融合工程、あるいは融合工程の後に導入する場合は、重合開始剤を溶解、または乳化した液を、粒子分散液(樹脂粒子分散液等)に加える。これらの重合開始剤には、重合度を制御する目的で、公知の架橋剤、連鎖移動剤、重合禁止剤等を添加してもよい。
融合して得た融合粒子は、ろ過などの固液分離工程や、必要に応じて洗浄工程、乾燥工程を経てトナーの粒子とすることができる。この場合、トナーとして十分な帯電特性、信頼性を確保するために、洗浄工程において、十分に洗浄することが好ましい。
乾燥工程では、通常の振動型流動乾燥法、スプレードライ法、凍結乾燥法、フラッシュジェット法など、任意の方法を採用することができる。トナーの粒子は、乾燥後の含水分率を1.0%以下、好ましくは0.5%以下に調整することが望ましい。
上述のように乾燥工程を経て造粒されたトナー粒子は、その他の成分として、目的に応じて既述したような無機微粒子、有機微粒子等の公知の各種外添剤を添加することができる。
<静電荷像現像用現像剤>
本発明の静電荷像現像用トナーは、そのまま一成分現像剤として、あるいは二成分現像剤として用いられる。二成分現像剤として用いる場合にはキャリアと混合して使用される。
二成分現像剤に使用し得るキャリアとしては、特に制限はなく、公知のキャリアを用いることができる。例えば酸化鉄、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や、これら芯材表面に樹脂被覆層を有する樹脂コートキャリア、磁性分散型キャリア等を挙げることができる。またマトリックス樹脂に導電材料などが分散された樹脂分散型キャリアであってもよい。
キャリアに使用される被覆樹脂・マトリックス樹脂としては、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−アクリル酸共重合体、オル
ガノシロキサン結合からなるストレートシリコーン樹脂またはその変性品、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、エポキシ樹脂等を
例示することができるが、これらに限定されるものではない。
導電材料としては、金、銀、銅といった金属やカーボンブラック、更に酸化チ
タン、酸化亜鉛、硫酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、チタン酸カリウム、酸化
スズ、カーボンブラック等を例示することができるが、これらに限定されるもの
ではない。
またキャリアの芯材としては、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、ガラスビーズ等が挙げられるが、キャリア
を磁気ブラシ法に用いるためには、磁性材料であることが好ましい。
キャリアの芯材の体積平均粒径としては、一般的には10〜500μmであり
、好ましくは30〜100μmである。
またキャリアの芯材の表面に樹脂被覆するには、前記被覆樹脂、および必要に
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
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適宜選択すればよい。
具体的な樹脂被覆方法としては、キャリアの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キャリアの芯材表面に噴霧するスプレー法、キ
ャリアの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溶液とを混合し、
溶剤を除去するニーダーコーター法が挙げられる。
前記二成分現像剤における本発明のトナーと上記キャリアとの混合比(重量比)としては、トナー:キャリア=1:100〜30:100程度の範囲であり、3:100〜20:100程度の範囲がより好ましい。
<画像形成方法>
本発明の画像形成方法は、潜像保持体表面に静電潜像を形成する潜像形成工程と、前記潜像保持体表面に形成された静電潜像をトナーを含む現像剤により現像してトナー像を形成する現像工程と、前記潜像保持体表面に形成されたトナー像を被転写体表面に転写する転写工程と、前記被転写体表面に転写されたトナー像を熱定着する定着工程と、を含む画像形成方法において、前記トナーとして、本発明の静電荷像現像用トナーを用いることを特徴とする。
前記現像剤は、一成分系、二成分系のいずれの態様であってもよい。上記の各工程は、いずれも画像形成方法において公知の工程が利用できる。また、本発明
の画像形成方法は、上記した工程以外の工程を含むものであってもよい。
前記潜像保持体としては、例えば、電子写真感光体および誘電記録体等が使用できる。
電子写真感光体の場合、該電子写真感光体の表面を、コロトロン帯電器、接触帯電器等により一様に帯電した後、露光し、静電潜像を形成する(潜像形成工程)。次いで、表面に現像剤層を形成させた現像ロールと接触若しくは近接させて、静電潜像にトナーの粒子を付着させ、電子写真感光体上にトナー像を形成する(現像工程)。形成されたトナー像は、コロトロン帯電器等を利用して紙等の被転写体表面に転写される(転写工程)。さらに、被転写体表面に転写されたトナー像は、定着機により熱定着され、最終的なトナー像が形成される。
尚、前記定着機による熱定着の際には、オフセット等を防止するため、通常、前記定着機における定着部材に離型剤が供給される。
本発明のトナー(二成分現像剤に含まれるものを含む。以下同様。)において、結着樹脂中に架橋構造がある場合には、その効果から離型性に優れ、離型剤の使用量を低減する、若しくは離型剤を使用せずに定着を行うことができる。
前記離型剤は、定着後の被転写体および画像へのオイルの付着をなくす観点か
らは使用しない方が好ましいが、前記離型剤の供給量を0mg/cm2にすると、定着時に前記定着部材と紙等の被転写体とが接触した際に、前記定着部材の磨耗量が増大し、前記定着部材の耐久性が低下してしまう場合があるので、必要ならば、前記離型剤の使用量が8.0×10-3mg/cm2以下の範囲で、前記定着部材に微量に供給されていることが好ましい。
前記離型剤の供給量が、8.0×10-3mg/cm2を越えると、定着後に画像表面に付着した離型剤のために画質が低下し、特にOHPのような透過光を利用する場合には、かかる現象が顕著に現れることがある。また、被転写体への離型剤の付着が顕著になり、ベタ付きが発生することもある。さらに、前記離型剤の供給量は、多くなるほど離型剤を貯蔵しておくタンク容量も大きくしなければならず、定着装置自体の大型化を招く要因ともなる。
前記離型剤としては、特に制限はないが、例えば、ジメチルシリコーンオイル、フッ素オイル、フロロシリコーンオイルやアミノ変性シリコーンオイル等の変性オイル等の液体離型剤が挙げられる。中でも、前記定着部材の表面に吸着し、均質な離型剤層を形成しうる観点より、アミノ変性シリコーンオイル等の変性オイルが、前記定着部材に対する塗れ性に優れ、好ましい。また、均質な離型剤層を形成しうる観点より、フッ素オイル、フロロシリコーンオイルが好ましい。
前記離型剤として、フッ素オイル、フロロシリコーンオイルを使用するのは、本発明の電子写真用トナーを用いない、従来の画像形成方法においては、離型剤自体の供給量を低減し得ないため、コストの面で実用的ではないが、本発明の電子写真用トナーを使用する場合においては、前記離型剤の供給量を激減できるのでコスト面でも実用上問題がない。
前記加熱圧着に用いる定着部材であるローラあるいはベルトの表面に、前記離型剤を供給する方法としては、特に制限はなく、例えば、液体離型剤を含浸したパッドを用いるパッド方式、ウエブ方式、ローラ方式、非接触型のシャワー方式(スプレー方式)等が挙げられ、なかでも、ウエブ方式、ローラ方式が好ましい。これらの方式の場合、前記離型剤を均一に供給でき、しかも供給量をコントロールすることが容易な点で有利である。尚、シャワー方式により前記定着部材の全体に均一に前記離型剤を供給するには、別途ブレード等を用いる必要がある。
前記離型剤の供給量は、以下のようにして測定できる。即ち、その表面に離型剤を供給した定着部材に、一般の複写機で使用される普通紙(代表的には、富士ゼロックス(株)製の複写用紙、商品名J紙)を通過させると、該普通紙上に離型剤が付着する。この付着した離型剤をソックスレー抽出器を用いて抽出する。ここで、溶媒にはヘキサンを用いる。
このヘキサン中に含まれる離型剤の量を、原子吸光分析装置にて定量することで、普通紙に付着した離型剤の量を定量できる。この量を離型剤の定着部材への供給量と定義する。
トナー像を転写する被転写体(記録材)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、OHPシート等が挙げられる。
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、前記被転写体の表面もできるだけ平滑であることが好ましく、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を好適に使用することができる。
本発明の画像形成方法は、本発明の現像剤(本発明のトナー)を用いているため低温定着が可能であると共に、トナーが適正な摩擦帯電量を保持することができる。このため、画像形成に際して省エネルギー性に優れ、トナー飛散等の発生を防止しつつ良好な画像を形成することができる。
以下、実施例により本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
−結晶性ポリエステル樹脂分散液(1)の調製−
加熱乾燥した三口フラスコに、セバシン酸ジメチル92.5mol%、および、5−t−ブチルイソフタル酸7.5mol%の酸成分と、エチレングリコール(酸成分に対し2mol倍量)と、触媒としてTi(OBu)4(酸成分に対し、0.012重量%)と、を入れた後、減圧操作により容器内の空気を減圧し、さらに窒素ガスにより不活性雰囲気下とし、機械攪拌にて180℃で5時間還流を行った。その後、減圧蒸留にて過剰なエチレングリコールを除去し、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GPCにて分子量を確認し、重量平均分子量13000になったところで、減圧蒸留を停止、空冷し結晶性ポリエステル(1)を得た。
ついで、この結晶性ポリエステル(1)80質量部及び脱イオン水720質量部をステンレスビーカーに入れ、温浴につけ、95℃に加熱する。結晶性ポリエステル樹脂が溶融した時点で、ホモジナイザー(IKA社製:ウルトラタラックスT50)を用いて8000rpmで攪拌した。ついでアニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株):ネオゲンRK)1.6質量部を希釈した水溶液20質量部を滴下しながら、乳化分散を行ない、平均粒径が0.18μmの結晶性ポリエステル樹脂分散液(1)〔樹脂粒子濃度:10重量%〕を調製した。
−結晶性ポリエステル樹脂分散液(2)の調製
上記結晶性ポリエステル(1)と同様の処方で合成し、減圧蒸留の過程で、質量部PCでの重量平均分子量がおよそ10000程度になるまで反応を進める。目的の分子量に達したところで、トリメリット酸を0.05mol添加し、トリメリット酸が溶融してから30分間反応進め、加熱を停止する。さらに粘稠状態のまま、過剰量のメタノール中に投入し、再沈殿精製を行ない、酸価処理した重量平均分子量12000、酸価24の結晶性ポリエステル(2)を得た。
ついで、この結晶性ポリエステル(2)80質量部及び脱イオン水720質量部をステンレスビーカーに入れ、温浴につけ、95℃に加熱する。結晶性ポリエステル樹脂が溶融した時点で、ホモジナイザー(IKA社製:ウルトラタラックスT50)を用いて8000rpmで攪拌する。ついでアニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株):ネオゲンRK)1.2質量部を希釈した水溶液15質量部を滴下しながら、乳化分散を行ない、平均粒径が0.15μmの結晶性ポリエステル樹脂分散液(2)〔樹脂粒子濃度:10重量%〕を調製した。
−結晶性ポリエステル樹脂分散液(3)の調製−
加熱乾燥した三口フラスコに、セバシン酸ジメチル85mol%、n−オクタデセニルコハク酸無水物15mol%、および、エチレングリコール(酸成分に対し1.5mol倍量)と、触媒としてTi(OBu)4(酸成分に対し、0.012重量%)と、を入れた後、減圧操作により容器内の空気を減圧し、さらに窒素ガスにより不活性雰囲気下とし、機械攪拌にて180℃で6時間還流を行った。その後、減圧蒸留にて過剰なエチレングリコールを除去し、230℃まで徐々に昇温を行い4時間攪拌し、粘稠な状態となったところでGPCにて分子量を確認し、重量平均分子量70000になったところで、減圧蒸留を停止、空冷し結晶性ポリエステル(3)を得た。
ついで、この結晶性ポリエステル(3)80質量部及び脱イオン水720質量部をステンレスビーカーに入れ、温浴につけ、95℃に加熱する。結晶性ポリエステル樹脂が溶融した時点で、ホモジナイザー(IKA社製:ウルトラタラックスT50)を用いて8000rpmで攪拌する。ついでアニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株):ネオゲンRK)1.6質量部を希釈した水溶液20質量部を滴下しながら、乳化分散を行ない、平均粒径が0.16μmの結晶性ポリエステル樹脂分散液(3)〔樹脂粒子濃度:10重量%〕を調製した。
−結晶性ポリエステル樹脂分散液(4)の調製−
加熱乾燥した三口フラスコに、1,10ドデカン二酸90.5mol%、及びイソフタル酸ジメチル−5−スルホン酸ナトリウム2mol%、5−t−ブチルイソフタル酸7.5mol%の酸成分、および、1,9ノナンジオール100mol%と、触媒としてTi(OBu)4(酸成分に対し、0.014重量%)と、を入れた後、減圧操作により容器内の空気を減圧し、さらに窒素ガスにより不活性雰囲気下とし、機械攪拌にて180℃で6時間還流を行った。その後、減圧蒸留にて過剰なエチレングリコールを除去し、220℃まで徐々に昇温を行い4時間攪拌し、粘稠な状態となったところでGPCにて分子量を確認し、重量平均分子量13000になったところで、減圧蒸留を停止、空冷し結晶性ポリエステル(4)を得た。
ついで、この結晶性ポリエステル(4)80質量部及び脱イオン水720質量部をステンレスビーカーに入れ、温浴につけ、95℃に加熱する。結晶性ポリエステル樹脂が溶融した時点で、ホモジナイザー(IKA社製:ウルトラタラックスT50)を用いて8000rpmで攪拌する。ついでアニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株):ネオゲンRK)1.6質量部を希釈した水溶液20質量部を滴下しながら、乳化分散を行ない、平均粒径が0.15μmの結晶性ポリエステル樹脂分散液(4)〔樹脂粒子濃度:10重量%〕を調製した。
−結晶性ポリエステル樹脂分散液(5)の調製−
加熱乾燥した三口フラスコに、ドデカン二酸47mol%、5―スルホイソフタル酸3.0mol%の酸成分と1.6−ヘキサンジオール50.0mol%と、触媒としてTi(OBu)4(酸成分に対し、0.012重量%)と、を入れた後、減圧操作により容器内の空気を減圧し、さらに空気を窒素ガスにより置換して不活性雰囲気下とし、機械攪拌にて180℃で6時間加熱攪拌を行った。その後、230℃まで徐々に昇温を行い4時間攪拌し、粘稠な状態となったところでGPCにて分子量を確認し、重量平均分子量18000になったところで、減圧蒸留を停止、空冷し結晶性ポリエステル(5)を得た。
ついで、この結晶性ポリエステル(5)80質量部及び脱イオン水720質量部をステンレスビーカーに入れ、温浴につけ、95℃に加熱する。結晶性脂肪族ポリエステル樹脂が溶融した時点で、ホモジナイザー(IKA社製:ウルトラタラックスT50)を用いて8000rpmで攪拌する。ついでアニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株):ネオゲンRK)1.6質量部を希釈した水溶液20質量部を滴下しながら、乳化分散を行ない、平均粒径が0.16μmの結晶性ポリエステル樹脂分散液(5)〔樹脂粒子濃度:10重量%〕を調製した。
−結晶性ポリエステル樹脂分散液(6)の調製−
加熱乾燥した三口フラスコに、セバシン酸ジメチル85mol%、n−オクタデセニルコハク酸無水物15mol%、および、エチレングリコール(酸成分に対し1.5mol倍量)と、触媒としてTi(OBu)4(酸成分に対し、0.012重量%)と、を入れた後、減圧操作により容器内の空気を減圧し、さらに窒素ガスにより不活性雰囲気下とし、機械攪拌にて180℃で6時間還流を行った。その後、減圧蒸留にて過剰なエチレングリコールを除去し、230℃まで徐々に昇温を行い4時間攪拌し、粘稠な状態となったところでGPCにて分子量を確認し、重量平均分子量72000になったところで、減圧蒸留を停止、空冷し結晶性ポリエステル(6)を得た。
ついで、この結晶性ポリエステル(6)80質量部及び脱イオン水720質量部をステンレスビーカーに入れ、温浴につけ、95℃に加熱する。結晶性ポリエステル樹脂が溶融した時点で、ホモジナイザー(IKA社製:ウルトラタラックスT50)を用いて8000rpmで攪拌する。ついでアニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株):ネオゲンRK)1.6質量部を希釈した水溶液20質量部を滴下しながら、乳化分散を行ない、平均粒径が0.23μmの結晶性ポリエステル樹脂分散液(6)〔樹脂粒子濃度:10重量%〕を調製した。
−結晶性ポリエステル樹脂分散液(7)の調製−
加熱乾燥した三口フラスコに、1,10−ドデカン二酸90.5mol%、及びイソフタル酸ジメチル−5−スルホン酸ナトリウム2mol%、5−t−ブチルイソフタル酸7.5mol%の酸成分、および、1,9ノナンジオール100mol%と、触媒としてTi(OBu)4(酸成分に対し、0.014重量%)と、を入れた後、減圧操作により容器内の空気を減圧し、さらに窒素ガスにより不活性雰囲気下とし、機械攪拌にて180℃で6時間還流を行った。その後、減圧蒸留にて留出物を除去し、220℃まで徐々に昇温を行い4時間攪拌し、粘稠な状態となったところでGPCにて分子量を確認し、重量平均分子量14100になったところで、減圧蒸留を停止、空冷し結晶性ポリエステル(7)を得た。
ついで、この結晶性ポリエステル(7)80質量部及び脱イオン水720質量部をステンレスビーカーに入れ、温浴につけ、95℃に加熱する。結晶性ポリエステル樹脂が溶融した時点で、ホモジナイザー(IKA社製:ウルトラタラックスT50)を用いて8000rpmで攪拌する。ついでアニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株):ネオゲンRK)1.6質量部を希釈した水溶液20質量部を滴下しながら、乳化分散を行ない、平均粒径が0.26μmの結晶性ポリエステル樹脂分散液(7)〔樹脂粒子濃度:10重量%〕を調製した。
−結晶性ポリエステル樹脂分散液(8)の調製−
加熱乾燥した三口フラスコに、1,10−ドデカン二酸93mol%、及びイソフタル酸ジメチル−5−スルホン酸ナトリウム2mol%、5−t−ブチルイソフタル酸5mol%の酸成分、および、1,6−ヘキサンジオール100mol%と、触媒としてTi(OBu)4(酸成分に対し、0.016重量%)と、を入れた後、減圧操作により容器内の空気を減圧し、さらに窒素ガスにより不活性雰囲気下とし、機械攪拌にて180℃で6時間還流を行った。その後、減圧蒸留にて留出物を除去し、230℃まで徐々に昇温を行い4時間攪拌し、粘稠な状態となったところでGPCにて分子量を確認し、重量平均分子量18000になったところで、減圧蒸留を停止、結晶性ポリエステル(8)を得た。
ついで、これを溶融状態のまま、キャビトロンCD1010(株式会社ユーロテック製)に毎分100gの速度で移送した。別途準備した水性媒体タンクには試薬アンモニア水をイオン交換水で希釈した0.37重量%濃度の希アンモニア水を入れ、熱交換器で120℃に加熱しながら毎分0.1リットルの速度で、上記ポリエステル樹脂熔融体と同時に上記キャビトロン(株式会社ユーロテック製)に移送した。この状態で、回転子の回転速度が60Hz、圧力が5Kg/cm2の条件でキャビトロンを運転し、平均粒径0.22μmの結晶性ポリエステルからなる結晶性ポリエステル樹脂分散液(8)(樹脂粒子濃度:20重量%)を得た。
−結晶性ポリエステル樹脂分散液(9)の調製−
加熱乾燥した三口フラスコに、イソフタル酸ジメチル−5−スルホン酸ナトリウム10mol%、5−t−ブチルイソフタル酸5mol%の酸成分、及び1,9−ノナンジオール100mol%と、触媒としてTi(OBu)4(酸成分に対し、0.014重量%)とを入れた後、減圧操作により容器内の空気を減圧し、さらに窒素ガスにより不活性雰囲気下とし、180℃でフラスコの内容物を攪拌しながら透明になるまで溶融させる。透明になったところで、テレフタル酸85mol%を加え、再び減圧操作により容器内の空気を減圧し、さらに窒素ガスにより不活性雰囲気下とし、機械攪拌にて180℃で7時間還流を行なった。その後減圧蒸留にて、留出物を除去し、230℃まで徐々に昇温を行ない5時間攪拌し、粘稠な状態となったところでGPCにて分子量を確認し、重量平均分子量2400になったところで、減圧蒸留を停止し、結晶性ポリエステル(9)を得た。
ついで、これを溶融状態のまま、キャビトロンCD1010(株式会社ユーロテック製)に毎分100gの速度で移送した。別途準備した水性媒体タンクには試薬アンモニア水をイオン交換水で希釈した0.40重量%濃度の希アンモニア水を入れ、熱交換器で120℃に加熱しながら毎分0.1リットルの速度で、上記ポリエステル樹脂熔融体と同時に上記キャビトロン(株式会社ユーロテック製)に移送した。この状態で、回転子の回転速度が60Hz、圧力が5Kg/cm2の条件でキャビトロンを運転し、平均粒径0.28μmの結晶性ポリエステルからなる結晶性ポリエステル樹脂分散液(9)(樹脂粒子濃度:20重量%)を得た。
−無定形高分子分散液(1)の調整−
・スチレン:370質量部
・nブチルアクリレート:30質量部
・アクリル酸:4質量部
・ドデカンチオール:24質量部
・四臭化炭素:4質量部
以上を混合し、溶解したものを、非イオン性界面活性剤(三洋化成(株)製:ノニポール400)6質量部及びアニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製:ネオゲンSC)10質量部をイオン交換水560質量部に溶解したものに、フラスコ中で分散し、乳化し、10分ゆっくりと混合しながら、これに過硫酸アンモニウム4質量部を溶解したイオン交換水50質量部を投入し、窒素置換を行った後、前記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、5時間そのまま乳化重合を継続した。こうして、平均粒径が180nm、ガラス転移点が59℃、重量平均分子量(Mw)が15,000である樹脂粒子を分散させてなる無定形高分子分散液(1)(樹脂粒子濃度:40重量%)を調製した。
−無定形高分子分散液(2)の調整−
・エチレングリコ−ル:486質量部
・ネオペンチルグリコール:650質量部
・テレフタル酸:957質量部
攪拌装置、窒素導入管、温度センサー、精留塔を備えた内容量5リットルのフラスコに上記のモノマーのを仕込み、1時間を要して温度を190℃まで上げ、反応系内が均一に攪拌されていることを確認した後、ジブチル錫オキサイドの1.2質量部を投入した。さらに生成する水を留去しながら同温度から6時間を要して240℃まで温度を上げ、240℃でさらに3時間脱水縮合反応を継続し、酸価が6.5mgKOH/g、重量平均分子量9200である無定形ポリエステル樹脂(2)を得た。
ついで、これを溶融状態のまま、キャビトロンCD1010(株式会社ユーロテック製)に毎分100gの速度で移送した。別途準備した水性媒体タンクには試薬アンモニア水をイオン交換水で希釈した0.37重量%濃度の希アンモニア水を入れ、熱交換器で120℃に加熱しながら毎分0.1リットルの速度で、上記ポリエステル樹脂熔融体と同時に上記キャビトロン(株式会社ユーロテック製)に移送した。
回転子の回転速度が60Hz、圧力が5Kg/cm2の条件でキャビトロンを運転し、平均粒径0.14μmのポリエステル樹脂からなる無定形高分子分散液(2)(樹脂粒子濃度:30重量%)を得た。
−無定形高分子分散液(3)の調整−
・ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物(平均付加モル数2.2):386質量部
・トリメチロールプロパン:428質量部
・テレフタル酸:1392質量部
前記無定形ポリエステル樹脂(1)と全く同様にして、酸価が6.0mgKOH/g、軟化点が105℃になるまで、反応をさせた。次いで、温度を190℃まで下げ無水フタル酸の497部を徐々に投入し、同温度で1時間反応を継続し、酸価が51mgKOH/gで重量平均分子量が32000である無定形ポリエステル樹脂を得た。ついでこれを無定形ポリエステル樹脂分散液(2)の調製条件と同様にキャビトロンで乳化分散させ、平均粒径0.16μmのポリエステル樹脂からなる無定形高分子分散液(3)(樹脂粒子濃度:30重量%)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)性:HNP9,融点77℃):50質量部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株):ネオゲンRK):5質量部
・イオン交換水:200質量部
以上を110℃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、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、平均粒径が210nmである離型剤を分散させてなる離型剤分散液(離型剤濃度:20重量%)を調製した。
−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)):1000質量部
・アニオン界面活性剤(第一工業製薬社製:ネオゲンR):150質量部
・イオン交換水:9k質量部
以上を混合し、溶解し、高圧衝撃式分散機アルティマイザー((株)スギノマシン製、HJP30006)を用いて約1時間分散して着色剤(シアン顔料)を分散させてなる着色剤分散液を調製した。着色剤分散液における着色剤(シアン顔料)の平均粒径は、0.15μm、着色剤粒子濃度は23重量%であった。
(実施例1)
−トナー母粒子(1)の製造−
・結晶性ポリエステル樹脂分散液(1):600質量部
・無定形高分子分散液(1):75質量部
・着色剤分散液:22.87質量部
・ノニオン性界面活性剤(IGEPAL CA897):1.05質量部
上記原料を5Lの円筒ステンレス容器に入れ、Ultraturraxにより8000rpmでせん断力を加えながら30分間分散混合する。ついで、凝集剤としてポリ塩化アルミニウムの10%硝酸水溶液0.14質量部を滴下しはじめ、プレ凝集を促進した。それぞれの分散粒子が凝集しはじめると、原料分散液自体の粘度が上昇するので、増粘をはじめたら光学顕微鏡で凝集粒子の大きさを確認しながら、前記凝集剤水溶液を滴下した。またこの際、原料分散液のpHは4.2〜4.5の範囲に制御するのが好ましく、必要に応じて、0.3Nの硝酸や1Nの水酸化ナトリウム水溶液でpH調整を行なう。pHが4.0以下になると凝集粒子径が成長し始めるので、凝集粒子径を大きすぎないようにするには上記範囲が好ましい。上記pH範囲で約2時間保持し、コア凝集粒子を形成した。この際コールターカウンター[TA−II]型(アパーチャー径:50μm;コールター社製)を用いて測定したコア凝集粒子の体積平均粒子径は2〜3μm程度であった。次に、無定形高分子分散液(1)25質量部を追添加し、コア凝集粒子表面に無定形高分子粒子を付着させた。
その後、攪拌装置、温度計を備えた重合釜に原料分散液を移し、マントルヒーターにて加熱し始め、40℃にて付着凝集粒子の成長を促進させた。その後、光学顕微鏡及びコールターカウンターで付着凝集粒子の大きさ及び形態を確認しながら造粒を進め、体積平均粒子径が6〜7μmになった時点で、付着凝集粒子を融合させるために、pHを9.0に上げた後、90℃まで昇温させた。顕微鏡で粒子が融合したのを確認した後90℃で保持したまま、再度pHを6.5まで下げて、1時間後に加熱を止め、放冷した。その後45μmメッシュで篩分し、水洗を繰り返した後、真空乾燥機で乾燥した。以上のように造粒したトナー母粒子(1)の体積平均粒子径は7.6μmであった。
(実施例2)
−トナー母粒子(2)の製造−
・結晶性ポリエステル樹脂分散液(2):400質量部
・無定形高分子分散液(1):100質量部
・着色剤分散液:22.87質量部
・離型剤分散液:50質量部
・ノニオン性界面活性剤(IGEPAL CA897):0.5質量部
原料として上記各分散液を用いたこと以外は、実施例1と同様の条件でプレ凝集まで進めた。次に原料分散液のpHを4.5〜5.0に調整しながら、コア凝集粒子を2〜3μmまで成長させた。
次に、実施例1と同様に、コア凝集粒子の表面に無定形高分子粒子を付着させて付着凝集粒子を形成するために無定形高分子分散液(1)25質量部を追添加し、また、形成される付着凝集粒子を安定化させる為にノニオン性界面活性剤(IGEPAL CA897)1.5質量部を添加した後、加熱し始めた。加熱開始から3時間後の付着凝集粒子の体積平均径が6.5μmになったところで、融合させる為、pHを8.3に調整してから温度を90℃まで昇温させた。顕微鏡で付着凝集粒子が融合したのを確認した後90℃で保持したまま再度pHを6.5まで下げて1時間後に加熱を止め、放冷した。その後実施例1と同様の条件で、篩分、洗浄、乾燥し、体積平均径が7.3μmのトナー母粒子(2)を得た。
(実施例3)
−トナー母粒子(3)の製造−
・結晶性ポリエステル樹脂分散液(3):700質量部
・無定形高分子分散液(1):50質量部
・着色剤分散液:22.87質量部
・ノニオン性界面活性剤(IGEPAL CA897):1.05質量部
原料として上記各分散液を用い、凝集剤(ポリ塩化アルミニウム10%硝酸水溶液)の添加量を0.18質量部に変更した以外は、実施例1と同様の条件でプレ凝集まで進めた。次に、原料分散液のpHを4.6〜5.0に調整しながら、コア凝集粒子を2〜3μmまで成長させた。
次に、コア凝集粒子の表面に無定形高分子粒子を付着させて付着凝集粒子を形成するために無定形高分子分散液(1)25質量部を追添加し、また、形成される付着凝集粒子を安定化させる為にノニオン性界面活性剤(IGEPAL CA897)1.05質量部を添加した。凝集状態を光学顕微鏡とコールターカウンターで確認しながら加熱開始から3時間後に付着凝集粒子の体積平均径が6.2μmになったところで、融合させる為、pH9.0に調整してから温度を95℃まで昇温させた。顕微鏡で付着凝集粒子が融合するのを確認した後95℃で保持したまま再度pHを6.5まで下げて1時間後に加熱を止め、放冷した。その後実施例1と同様の条件で、篩分、洗浄、乾燥し、体積平均径が6.8μmのトナー母粒子(3)を得た。
(実施例4)
−トナー母粒子(4)の製造−
・結晶性ポリエステル樹脂分散液(4):400質量部
・無定形高分子分散液(2):110質量部
・着色剤分散液:22.87質量部
・離型剤分散液:55質量部
・ノニオン性界面活性剤(IGEPAL CA897):1.50質量部
原料として上記各分散液を用い、凝集剤(ポリ塩化アルミニウム10%硝酸水溶液)の添加量を0.24質量部に変更した以外は実施例1と同様の条件でプレ凝集まで進めた。次に原料分散液のpHを5.0〜5.4に調整しながらコア凝集粒子を2〜3μmまで成長させた。
次に、コア凝集粒子の表面に無定形高分子粒子を付着させて付着凝集粒子を形成するために無定形高分子分散液(2)40質量部を追添加し、また、形成される付着凝集粒子を安定化させる為にノニオン性界面活性剤(IGEPAL CA897)1.5質量部を添加した後、40℃で加熱凝集させた。凝集状態を光学顕微鏡とコールターカウンターで確認しながら加熱開始から3時間後に付着凝集粒子の体積平均径が6.5μmになったところで、融合させる為、pHを7に調整してから温度を95℃まで昇温させた。顕微鏡で付着凝集粒子が融合するのを確認した後、95℃で保持したまま再度pHを6.3まで下げて1時間後、加熱を止め、放冷した。その後実施例1と同様の条件で、篩分、洗浄、乾燥し、体積平均径が7.4μmのトナー母粒子(4)を得た。
(実施例5)
−トナー母粒子−(5)の製造−
・結晶性ポリエステル樹脂分散液(3):500質量部
・無定形高分子分散液(2):100質量部
・着色剤分散液:22.87質量部
・離型剤分散液:50質量部
・ノニオン性界面活性剤(IGEPAL CA897):1.0質量部
原料として上記各分散液を用いたこと以外は実施例1と同様に分散混合まで進めた。次に、凝集剤(ポリ塩化アルミニウム10%硝酸水溶液)を0.18質量部に変更して実施例1と同様に滴下し、全量滴下したら、プレ凝集の前に一端pH6に調整して、分散粒子が緩凝集していないことを確認する。その後、プレ凝集を促進する為にpHを徐々に3まで下げて、コア凝集粒子を2〜3μmまで成長させた。
次に、コア凝集粒子の表面に無定形高分子粒子を付着させて付着凝集粒子を形成するために無定形高分子分散液(2)34質量部を追添加し、また、形成される付着凝集粒子を安定化させる為にノニオン性界面活性剤(IGEPAL CA897)1.0質量部を添加した後、40℃で加熱凝集させた。凝集状態を光学顕微鏡とコールターカウンターで確認しながら加熱開始から3時間後の付着凝集粒子の体積平均径が6.3μmになったところで、融合させる為、pHを7に調整してから温度を95℃まで昇温させた。顕微鏡で付着凝集粒子が融合するのを確認した後、95℃で保持したまま再度pHを6.5まで下げて1時間後、加熱を止め、放冷した。その後実施例1と同様の条件で、篩分、洗浄、乾燥し、体積平均径が7.0μmのトナー母粒子(5)を得た。
(実施例6)
−トナー母粒子(6)の製造−
・結晶性ポリエステル樹脂分散液(4):900質量部
・着色剤分散液:22.87質量部
・離型剤分散液:50質量部
・ノニオン性界面活性剤(IGEPAL CA897):2.0質量部
上記原料を5Lの円筒ステンレス容器に入れ、Ultraturraxにより6000rpmでせん断力を加えながら5分間分散混合した。ついで凝集剤としてポリ塩化アルミニウムの10%硝酸水溶液0.32質量部を添加した。この時、増粘する為、十分原料をUltraturraxにて攪拌し、均一になったところで、実施例1と同様の重合釜にセットした。マントルヒーターで一度40℃に昇温させ、pHを4.6に設定した。その後、昇温とともに起こる急凝集を抑える為に1Nの水酸化ナトリウムを加えて、pHを上げながら、粒径を制御しつつ55℃まで徐々に昇温させた。温度を55℃とした時の粒径は5.6μmであった。
さらに、溶液中の微粒子を凝集粒子に取り込む為に、60℃まで昇温させた。次いで、この凝集粒子を融合させるとともに、凝集粒子がばらけるのを防ぐ為に、pHを6.9とし、攪拌速度を200rpmから120rpmに落としてから80℃に昇温させた。
顕微鏡で粒子が融合したのを確認した(以下、この融合した粒子を「コア融合粒子」と略す)後、80℃に保持したまま、pHを6.5まで下げ、コア融合粒子径の成長を停止させる為に、氷水を注入して降温速度100℃/分で急冷した。
このようにして作製したコア融合粒子分散液を固体濃度20wt%になるように一度遠心分離器で濃縮した。ついで、このコア融合粒子表面に凝集剤成分を含侵させる目的で、凝集剤(ポリ塩化アルミニウム10%硝酸水溶液)を0.12質量部加え、約12時間保持した。その後、コア融合粒子分散液を50℃まで昇温し、コア融合粒子表面に無定形高分子で被覆する目的で、無定形高分子分散液(1)を75質量部添加し、pHを3.5まで下げて、コア融合粒子表面への無定形高分子微粒子の付着を促進させた。続いてコア融合粒子表面上の無定形高分子粒子の融合を促進させる為に、50℃のまま24時間保持したのち、pH7.0まで上げて、洗浄、乾燥した。その後実施例1と同様の条件で、篩分、洗浄、乾燥し、体積平均粒径7.8μmのトナー母粒子(6)を得た。
このトナー母粒子(6)は、コア融合粒子が無定形高分子樹脂と結晶性ポリエステル樹脂との混合系である実施例1〜5のトナー母粒子の場合に比べて、表面層形成の際、無定形高分子微粒子の付着にむらが少なく、被覆層が融合した後のトナー表面も均一であった。
(比較例1)
−トナー母粒子(7)の製造−
・結晶性ポリエステル樹脂分散液(2):600質量部
・無定形高分子分散液(1):75質量部
・着色剤分散液:22.87質量部
・離型剤分散液:50質量部
・ノニオン性界面活性剤(IGEPAL CA897):1.0質量部
原料として上記各分散液を用いたこと以外は、実施例1と同様の条件でプレ凝集まで進めた。次に、原料分散液のpHを4.5〜5.0に調整しながら、凝集粒子を安定化させる為にノニオン性界面活性剤(IGEPAL CA897)1.5質量部を添加した後、加熱し始めた。加熱開始から3時間後の凝集粒子の体積平均径が6.5μmになったところで、融合させる為、実施例1ではpH9.0のところをpH7.0に調整してから温度を90℃まで昇温させた。顕微鏡でみると融合した凝集粒子と一部ばらけてしまった粒子が混在していた。90℃で保持したまま再度pHを6.5まで下げ、保持時間を5時間まで延長して加熱を止め、放冷した。その後実施例1と同様の条件で、篩分、洗浄、乾燥し、体積平均粒径7.8μmのトナー母粒子(7)を得た。
(比較例2)
−トナー母粒子(8)の製造−
・結晶性ポリエステル樹脂分散液(3):400質量部
・無定形高分子分散液(1):125質量部
・着色剤分散液:22.87質量部
実施例3の原料混合物からノニオン性界面活性剤(IGEPAL CA897)を除き、原料として上記各分散液を用いたこと以外は、実施例3と同様の条件でプレ凝集まで進めた。次に原料分散液のpHを4.6〜5.0に調整しながら、コア凝集粒子を3〜4μmまで成長させた。
次に、コア凝集粒子の表面に無定形高分子粒子を付着させて付着凝集粒子を形成するために無定形高分子分散液(1)25質量部を追添加し、40℃で加熱凝集した。その後、攪拌装置、温度計を備えた重合釜に原料分散液を移し、マントルヒーターにて加熱し始め、40℃にてコア凝集粒子の成長を促進させた。その後、光学顕微鏡及びコールターカウンターでコア凝集粒子の大きさ及び形態を確認しながら造粒を進め、体積平均粒子径6〜7μmになった時点で、コア凝集粒子を融合させるために、pHを9.0に上げた後、95℃まで昇温させた。顕微鏡で粒子が融合したのを確認した後95℃で保持したまま、再度pHを6.5まで下げて、1時間後に加熱を止め、放冷した。その後実施例1と同様の条件で、篩分、洗浄、乾燥し、体積平均粒子径が8.2μmのトナー母粒子(8)を得た。
(比較例3)
−トナー母粒子(9)の製造−
・無定形高分子分散液(1):150質量部
・無定形高分子分散液(3):100質量部
・着色剤分散液:22.87質量部
・離型剤分散液:50質量部
原料として上記各分散液を用いたこと以外は、実施例1と同様の条件でプレ凝集まで進めた。次に原料分散液のpHを5.0〜5.5に調整しながら、凝集粒子を2〜3μmまで成長させ、実施例1と同様、凝集粒子を安定化させる為にノニオン性界面活性剤(IGEPAL CA897)2.0質量部を添加した後、加熱し始めた。加熱開始から2時間後の凝集粒子の体積平均径が6.5μmになったところで、融合させる為、pHを7.5に調整してから温度を90℃まで昇温させた。顕微鏡で粒子が融合したのを確認したが、一部融合粒子が融着し始めたので、再度pHを6.5まで下げ、更に氷水を投入して100℃/分の降温速度で急冷した。その後、実施例1と同様の条件で、篩分、洗浄、乾燥し、体積平均粒子径が8.6μmのトナー母粒子(9)を得た。
(比較例4)
−トナー母粒子(10)の製造−
まず、カルボキシメチルセルロース1.0重量%水溶液300重量部に炭酸カルシウム25重量部、離型剤分散液20重量部を添加した溶液を作製し、窒素バブリングを行なった。
・結晶性ポリエステル樹脂(1):75重量部
・スチレン/アクリル共重合体(重量平均分子量32000):20重量部
・青色顔料(C、Iピグメントブルー15:3):5重量部
・酢酸エチル:90重量部
窒素バブリングして得られた溶液に、上記原料を混合しサンドミルにより分散して得られた分散液100重量部を50℃で加え、Ultra Turraxにより50℃、10000rpmにて5分間攪拌して懸濁し、懸濁溶液を得た。ついで、窒素気流下で加熱攪拌を続けながら、2、2’−アゾビスイソブチロニトリル(重合開始剤)2.0重量部をトルエン24重量部に溶解させた溶液を前記懸濁液に加え、80℃で1時間反応させた。更に攪拌を続けながら、水浴にて40℃まで懸濁溶液を冷却して懸濁重合を終了し、架橋粒子分散液を得た。選られた架橋粒子分散液に約5倍量の水を加え、炭酸カルシウムを塩酸で溶かし、水洗を繰り返した後、水とトナーとの混合物を得た。最後に水を蒸発させ、トナー母粒子(10)を得た。
(実施例7)
−トナー母粒子(11)の製造−
・結晶性ポリエステル樹脂分散液(5):900質量部
・着色剤分散液:22.87質量部
・離型剤分散液:50質量部
・ノニオン性界面活性剤(IGEPAL CA897):1.1質量部
上記原料を5Lの円筒ステンレス容器に入れ、Ultraturraxにより8000rpmでせん断力を加えながら30分間分散混合した。ついで、凝集剤としてポリ塩化アルミニウムの10%硝酸水溶液2.8質量部を滴下しはじめ、プレ凝集を促進した。それぞれの分散粒子が凝集しはじめると、原料分散液自体の粘度が上昇するので、増粘をはじめたら光学顕微鏡で凝集粒子の大きさを確認しながら、前記凝集剤水溶液を滴下した。またこの際、原料分散液のpHは4.2〜4.5の範囲に制御するのが好ましく、必要に応じて、0.3Nの硝酸や1Nの水酸化ナトリウム水溶液でpH調整を行なう。pHが4.0以下になると凝集粒子径が成長し始めるので、凝集粒子径を大きすぎないようにするには上記範囲が好ましい。上記pH範囲で約2時間保持し、コア凝集粒子を形成した。この際コールターカウンター[TA−II]型(アパーチャー径:50μm;コールター社製)を用いて測定したコア凝集粒子の体積平均粒子径は2〜3μm程度であった。
続いて温度を55℃に昇温させてコア凝集粒子の成長を促進して粒径5〜6μm程度の所望の粒径となったところでpHを6.3に調整して、コア凝集粒子の融点まで再び昇温させてコア凝集粒子の融合を行ない、コア融合粒子を形成した。その後、温度を40度まで降温させてから、ポリ塩化アルミニウムの10%硝酸水溶液2.8質量部を再び添加して1時間攪拌保持したあとに無定形高分子分散液(1)85.0質量部を追添加し、コア融合粒子表面に無定形高分子粒子を付着させた。
この状態で、溶液の温度を40℃維持して穏やかに撹拌しながら付着凝集粒子の成長を促進させた。その後、光学顕微鏡及びコールターカウンターで付着凝集粒子の大きさ及び形態を確認しながら造粒を進め、体積平均粒子径が6〜7μmになった時点で、付着凝集粒子を融合させるために、pHを9.0に上げた後、95℃まで昇温させた。顕微鏡で粒子が融合したのを確認した後95℃で保持したまま、再度pHを6.5まで下げて、1時間後に加熱を止め、放冷した。その後45μmメッシュで篩分し、水洗を繰り返した後、真空乾燥機で乾燥した。以上のように造粒したトナー母粒子(11)の体積平均粒子径は7.6μmであった。
このトナー母粒子(11)は、コア融合粒子が無定形高分子樹脂と結晶性ポリエステル樹脂との混合系である実施例1〜5のトナー母粒子の場合に比べて、表面層形成の際、無定形高分子微粒子の付着にむらが少なく、被覆層が融合した後のトナー表面も均一であった。
(実施例8)
−トナー母粒子(12)の製造−
・結晶性ポリエステル樹脂分散液(6):900質量部
・着色剤分散液:22.87質量部
・ノニオン性界面活性剤(IGEPAL CA897):2.0質量部
上記原料を5Lの円筒ステンレス容器に入れ、Ultraturraxにより6000rpmでせん断力を加えながら5分間分散混合した。ついで凝集剤としてポリ塩化アルミニウムの10%硝酸水溶液0.32質量部を添加した。この時、原料溶液が増粘する為、十分原料溶液をUltraturraxにて攪拌し、均一になったところで、攪拌装置、温度計を備えた重合釜にセットした。
次に、マントルヒーターで一度40℃に昇温させ、pHを4.6に設定する。その後、昇温とともに起こる急凝集を抑える為に1Nの水酸化ナトリウムを加えて、pHを上げながら、粒径を制御しつつ55℃まで徐々に昇温させた。溶液の温度を55℃としたときの粒径は3.7μmであった。さらに樹脂微粒子を凝集粒子に取り込む為に、60℃まで昇温させた。ついで、この凝集粒子を融合させるとともに、凝集粒子がばらけるのを防ぐ為に、pH6.9、攪拌速度を200rpmから120rpmに落としてから80℃に昇温させた。
顕微鏡で凝集粒子が融合したのを確認した(以下、「コア融合粒子」と略す)後、80℃に保持したまま、pH6.5まで下げ、コア粒子径の成長を停止させる為に、氷水を注入して降温速度100℃/分で急冷した。
このようにして作製したコア融合粒子分散液を固体濃度20重量%になるように一度遠心分離器で濃縮した。ついで、このコア融合粒子表面に凝集剤成分を含侵させる目的で、凝集剤(ポリ塩化アルミニウム10%硝酸水溶液)を0.12質量部加え、約12時間保持した。その後、コア融合粒子分散液を50℃まで昇温し、コア融合粒子表面を無定形高分子で被覆する目的で、無定形高分子分散液(1)を70質量部添加し、pHを3.5まで下げて、コア融合粒子表面への無定形高分子微粒子の付着を促進させた。続いてコア融合粒子表面上の無定形高分子粒子の融合を促進させる為に、50℃のまま24時間保持したのち、pH7.0まで上げて、洗浄、乾燥した。
この段階で得られたトナー粒子の表面を電子顕微鏡により観察したところ無定形高分子からなる被覆層にはミクロな凹凸が観察され、コア融合粒子に含まれる結晶性ポリエステル樹脂が表面に露出する可能性があった。そのため、コア融合粒子の被覆率を高くする目的で、上記トナー粒子を、サンプルミルミキサーを用いて回転数13000rpmで30分間ミキシングすることによってトナー粒子表面をなめした。その後篩分し、体積平均粒径7.9μmのトナー母粒子(12)を得た。
このトナー母粒子(12)は、コア融合粒子が無定形高分子樹脂と結晶性ポリエステル樹脂との混合系である実施例1〜5のトナー母粒子の場合に比べて、表面層形成の際、無定形高分子微粒子の付着にむらが少なく、被覆層が融合した後のトナー表面も均一であった。さらに、サンプルミルで表面をなめしたことによりよって、より滑らかなトナー表面を形成できた。
(実施例9)
−トナー母粒子(13)の製造−
・結晶性ポリエステル樹脂分散液(7):900質量部
・着色剤分散液:22.87質量部
・離型剤分散液:50質量部
・ノニオン性界面活性剤(IGEPAL CA897):2.0質量部
原料として上記各分散液を用いたこと以外は、実施例8と同様の条件でコア融合粒子分散液を作製した。
ついで、このコア融合粒子表面に凝集剤成分を含侵させる目的で、凝集剤(ポリ塩化アルミニウム10%硝酸水溶液)を0.20質量部加え、約12時間保持した。その後、コア融合粒子分散液を50℃まで昇温し、コア融合粒子表面に無定形高分子で被覆する目的で、無定形高分子分散液(1)を70質量部添加し、pHを3.3まで下げて、コア融合粒子表面への無定形高分子微粒子の付着を促進させた。続いてコア融合粒子表面上の無定形高分子粒子の融合を促進させる為に、50℃のまま24時間保持したのち、pHを7.0まで上げて、洗浄、乾燥した。その後実施例8と同様の条件で、サンプルミルでトナー表面をなめし、篩分後、体積平均粒径7.6μmのトナー母粒子(13)を得た。
このトナー母粒子(13)は、コア融合粒子が無定形高分子樹脂と結晶性ポリエステル樹脂との混合系である実施例1〜5のトナー母粒子の場合に比べて、表面層形成の際、無定形高分子微粒子の付着にむらが少なく、被覆層が融合した後のトナー表面も均一であった。さらに、サンプルミルで表面をなめしたことによりよって、より滑らかなトナー表面を形成できた。
(実施例10)
−トナー母粒子(14)の製造−
・結晶性ポリエステル樹脂分散液(8):900質量部
・着色剤分散液:22.87質量部
・離型剤分散液:50質量部
・ノニオン性界面活性剤(IGEPAL CA897):1.5質量部
原料として上記各分散液を用いたこと以外は、実施例8と同様の条件で原料分散混合まで進め、円筒ステンレス容器を重合釜へセットした。次にマントルヒーターで一度40℃に昇温させ、pHを4.4に設定した。その後、昇温とともに起こる急凝集を抑える為に1Nの水酸化ナトリウムを加えて、pHを上げながら、粒径を制御しつつ53℃まで徐々に昇温させた。なお、溶液の温度を53℃としたのときの粒径は4.2μmであった。さらに樹脂微粒子を凝集粒子に取り込む為に、60℃まで昇温させた。ついで、この凝集粒子を融合させるとともに、凝集粒子がばらけるのを防ぐ為に、pH6.8、攪拌速度を200rpmから120rpmに落としてから80℃に昇温させた。
顕微鏡で粒子が融合したのを確認した後、80℃に保持したまま、pH6.5まで下げ、コア融合粒子径の成長を停止させる為に、氷水を注入して降温速度100℃/分で急冷した。
このようにして作製したコア融合粒子分散液を固体濃度20重量%になるように一度遠心分離器で濃縮した。ついで、このコア融合粒子表面に凝集剤成分を含侵させる目的で、凝集剤(ポリ塩化アルミニウム10%硝酸水溶液)を0.24質量部加え、約12時間保持した。その後、コア融合粒子分散液を50℃まで昇温し、コア融合粒子表面に無定形高分子で被覆する目的で、無定形高分子分散液(1)を85質量部添加し、pHを3.5まで下げて、コア融合粒子表面への無定形高分子微粒子の付着を促進させた。続いてコア融合粒子表面上の無定形高分子粒子の融合を促進させる為に、50℃のまま24時間保持したのち、pH7.0まで上げて、洗浄、乾燥した。その後実施例8と同様の条件で、サンプルミルでトナー表面をなめし、篩分後、体積平均粒径8.4μmのトナー母粒子(14)を得た。
このトナー母粒子(14)は、コア融合粒子が無定形高分子樹脂と結晶性ポリエステル樹脂との混合系である実施例1〜5のトナー母粒子の場合に比べて、表面層形成の際、無定形高分子微粒子の付着にむらが少なく、被覆層が融合した後のトナー表面も均一であった。さらに、サンプルミルで表面をなめしたことによりよって、より滑らかなトナー表面を形成できた。
(実施例11)
−トナー母粒子(15)の製造−
実施例8において、コア凝集粒子表面に含浸させる凝集剤、ポリ塩化アルミニウム硝酸水溶液を0.36質量部に増やし、コア融合粒子表面を被覆する結着樹脂として無定形高分子分散液(3)を用いたこと以外は実施例8と同様の方法で、トナーを造粒し、洗浄、乾燥させた。ついで、実施例8と同様の条件で、サンプルミルで表面をなめし、篩分後、体積平均粒子径8.3μmのトナー母粒子(15)を得た。
このトナー母粒子(15)は、コア融合粒子が無定形高分子樹脂と結晶性ポリエステル樹脂との混合系である実施例1〜5のトナー母粒子の場合に比べて、表面層形成の際、無定形高分子微粒子の付着にむらが少なく、被覆層が融合した後のトナー表面も均一であった。さらに、サンプルミルで表面をなめしたことによりよって、より滑らかなトナー表面を形成できた。
(比較例5)
−トナー母粒子(16)の製造−
・結晶性ポリエステル樹脂分散液(7):900質量部
・着色剤分散液:22.87質量部
・離型剤分散液:50質量部
・ノニオン性界面活性剤(IGEPAL CA897):2.0質量部
コア融合粒子の作製に際して上記に示したような実施例9と同様の原料を用い、実施例10と同様の条件でコア融合粒子の造粒を行った。その後、得られたコア融合粒子表面を無定形高分子で被覆する工程を経ないで、目開き45μmのメッシュで篩分し、水洗を繰り返した後、真空乾燥機で乾燥した。以上のように造粒したトナー母粒子(16)の体積平均粒子径は7.5μmであった。
(比較例6)
−トナー母粒子(17)の製造−
実施例9において、コア融合粒子表面を被覆するために用いた無定形高分子分散液の量を120質量部に変え、コア融合粒子表面を無定形高分子で被覆した後のトナー粒子のサンプルミルを用いたなめし時間を45分にすること以外は、実施例9と同様の条件でトナーを造粒し、体積平均粒子径8.4μmのトナー母粒子(17)を得た。
(比較例7)
−トナー母粒子(18)の製造−
・無定形高分子分散液(2):900質量部
・着色剤分散液:22.87質量部
・離型剤分散液:50質量部
原料として上記各分散液を用いたこと以外は、実施例8と同様の条件で原料分散混合まで進め、円筒ステンレス容器を重合釜へセットした。次にマントルヒーターで一度40℃に昇温させ、pHを5.0〜5.5に設定した。その後、昇温とともに起こる急凝集を抑える為に1Nの水酸化ナトリウムを加えて、pHを上げながら、粒径を制御しつつ53℃まで徐々に昇温させた。溶液の温度を53℃としたときの粒径は4.5μmであった。さらに樹脂微粒子を凝集粒子に取り込む為に、60℃まで昇温させた。ついで、この凝集粒子を融合させるとともに、凝集粒子がばらけるのを防ぐ為に、pHを7.5とし、攪拌速度を200rpmから120rpmに落としてから90℃に昇温させた。
顕微鏡で粒子が融合したのを確認した後、90℃に保持したまま、pH6.5まで下げ、コア粒子径の成長を停止させる為に、氷水を注入して降温速度100℃/分で急冷した。
このようにして作製したコア融合粒子分散液を固体濃度20重量%になるように一度遠心分離器で濃縮した。ついで、このコア融合粒子表面に凝集剤成分を含侵させる目的で、凝集剤(ポリ塩化アルミニウム10%硝酸水溶液)を0.28質量部加え、約12時間保持した。その後、コア融合粒子分散液を50℃まで昇温し、コア融合粒子表面に無定形高分子で被覆する目的で、無定形高分子分散液(1)を75質量部添加し、pHを3.5まで下げて、コア融合粒子表面への無定形高分子微粒子の付着を促進させた。続いてコア融合粒子表面上の無定形高分子粒子の融合を促進させる為に、50℃のまま24時間保持したのち、pH7.2まで上げて、洗浄、乾燥した。その後実施例8と同様の条件で、サンプルミルでトナー表面をなめし、篩分後、体積平均粒径8.6μmのトナー母粒子(18)を得た。
(実施例12)
−トナー母粒子(19)の製造−
・結晶性ポリエステル分散液(9):900質量部
・着色剤分散液:22.87質量部
・離型剤分散液:50質量部
原料として上記各分散液を用いたこと以外は、実施例8と同様の条件で原料分散混合まで進め、円筒ステンレス容器を重合釜へセットした。次にマントルヒーターで一度40℃に昇温させ、pHを4.5〜5.0に設定した。その後、昇温とともに起こる急凝集を抑える為に1Nの水酸化ナトリウムを加えて、pHを上げながら、粒径を制御しつつ51℃まで徐々に昇温させた。溶液の温度を51℃としたときの粒径は4.8μmであった。さらに樹脂微粒子を凝集粒子に取り込む為に、60℃まで昇温させた。ついで、この凝集粒子を融合させるとともに、凝集粒子がばらけるのを防ぐ為に、pHを8.0とし、攪拌速度を200rpmから120rpmに落としてから90℃に昇温させた。
顕微鏡で粒子が融合したのを確認した後、90℃に保持したまま、pH6.5まで下げ、コア粒子径の成長を停止させる為に、氷水を注入して降温速度100℃/分で急冷した。
このようにして作製したコア融合粒子分散液を固体濃度20重量%になるように一度遠心分離器で濃縮した。ついで、このコア融合粒子表面に凝集剤成分を含侵させる目的で、凝集剤(ポリ塩化アルミニウム10%硝酸水溶液)を0.30質量部加え、約12時間保持した。その後、コア融合粒子分散液を50℃まで昇温し、コア融合粒子表面に無定形高分子で被覆する目的で、無定形高分子分散液(1)を75質量部添加し、pHを3.5まで下げて、コア融合粒子表面への無定形高分子微粒子の付着を促進させた。続いてコア融合粒子表面上の無定形高分子粒子の融合を促進させる為に、50℃のまま24時間保持したのち、pH7.6まで上げて、洗浄、乾燥した。その後、実施例8と同様の条件で、サンプルミルでトナー表面をなめし、篩分後、体積平均粒径8.8μmのトナー母粒子(19)を得た。
<トナーの諸評価>
(融点の測定)
結晶性ポリエステル樹脂(1)〜(9)および無定形高分子(1)〜(3)の融点(Tm)を、示差走査熱量計(マックサイエンス社製:DSC3110、熱分析システム001)(以下、「DSC」と略記する。)の熱分析装置を用いて測定した。測定は、室温から150℃まで毎分10℃の昇温速度で行い、融点をJIS規格(JIS K−7121参照)により解析して得た。
なお、結晶性ポリエステル樹脂(1)〜(9)の吸熱ピークにおける半値幅はいずれも6℃以下であり、結晶性を有していることが確認された。また、無定形高分子(1)〜(3)については明確な融点が認められないため、ガラス転移点(Tg)を示した。
(粘弾性の測定)
結晶性ポリエステル樹脂(1)〜(9)および無定形高分子(1)〜(3)の粘弾性を、回転平板型レオメーター(RDA 2RHIOSシステム Ver.4.3.2,レオメトリックス・サイエンテイフィック・エフ・イー(株)製)を用いて測定した。
測定は、測定対象となる各電子写真用トナーをサンプルホルダーにセッティングし、昇温速度1℃/min、周波数1rad/sec、歪み20%以下、測定補償値の範囲内の検出トルクで行った。なお、必要に応じて、サンプルホルダーを8mmと20mmとに使い分けた。
具体的な測定内容としては、30℃における貯蔵弾性率GL(30)および損失弾性率GN(30)、並びに、温度変化に対する貯蔵弾性率GL、損失弾性率GNの変化である。得られた温度変化に対する貯蔵弾性率GL(Pa)および損失弾性率GN(Pa)の変化を用いて、|logGL(Tm+20)−logGL(Tm+50)|の値(既述の式(1)の左辺)、および|logGN(Tm+20)−logGN(Tm+50)|の値(既述の式(2)の左辺)を算出した。
また、同時にtanδ(Tm+20)も求めた。さらに、得られた温度変化に対する貯蔵弾性率GL(Pa)および損失弾性率GN(Pa)の変化から、温度変化による前記貯蔵弾性率GLおよび前記損失弾性率GNの値の変動が、10℃の温度範囲で2桁以上となる温度の区間(以下、単に「2桁以上変動する温度区間」という場合がある。)を有するか否かについても判定した。
(トナー中の樹脂組成定量)
トナー母粒子(1)〜(19)において、2種類以上の結着樹脂分散液を用いて作製したトナー母粒子の樹脂組成はNMRを用いて定量した。具体的には、各トナー約20mgをサンプル瓶に秤量し、これに溶媒である重THFを1ml加えて充分溶解し、その溶液をNMRチュ―ブに移してNMRスペクトル測定を行なった。
(トナーの最表面の定量)
トナーの最表面の定量は、XPS(X線光電子分光法)を用いて行った。具体的には、トナーの造粒に用いた原料(樹脂、ワックス、界面活性剤等)およびトナーの最表面の炭素原子C1sスペクトルを下記測定条件で測定した。
次に、トナーのスペクトルに対して、原料其々のスペクトルのピーク位置とスペクトルの面積強度比とを最小二乗法の原理に基づいてカーブフィッティング処理(基本アルゴリズムはガウス=ニュートン法を利用した)することによって、トナーの最表面における各原料の組成比を定量した。
−XPSによる測定条件−
・X線光電子分光装置:日本電子社製 JPS−9000MX
・光電子励起:MgKα線(10kv,30mA)
・光電子エネルギーアナライザーのパスエネルギー:30V
(トナーの内部構造定量)
トナー表面層の平均厚みは、トナー断面のTEM写真を用いて、トナーの内部構造(図1に示す構造例A、あるいは、図2に示す構造例B)に応じて、既述したような方法を利用して求めた。
また、トナー表面層に含まれる無定形高分子相の割合は、トナー断面のTEM写真を用い、コントラストの差として確認される無定形高分子相と結晶性ポリエステル相との面積比から求めた。
(トナーの体積電気抵抗)
トナーの体積電気抵抗は、次のようにして求めた。まず、トナー4gを秤量し、圧縮成形機で厚さ約2mm、直径5cm程度の円盤を作製した。次にこの円盤をデジタル超高抵抗計(R8340A)の導通盤の上に置き、プローブで挟んで500Vの電圧を印加した際の抵抗値の読み値とあらかじめ測定しておいた円盤の厚さとから以下の式(3)を利用してトナーの体積電気抵抗を算出した。
・式(3) 体積電気抵抗=0.273(抵抗計の読み値)/円盤の厚さ
<トナーの定着性、ドキュメント保存性、帯電性、着色剤分散性の評価>
(定着性及びドキュメント保存性の評価)
トナー母粒子(1)〜(19)それぞれに外添剤としてチタニア微粉末をトナー100重量部に対して1.2重量部添加し、ヘンシェルミキサーで混合して静電荷像現像用トナー(1)〜(19)を得た。
ついで、これらトナーそれぞれ5重量部と樹脂被覆されたフェライト粒子(平均粒子径35μm)100重量部を混合して二成分現像剤を調整し、これを市販の電子写真複写機(富士ゼロックス社製 A−Color 635)を用いて画像出しを行い、未定着画像を得た。
ついで、ベルトニップ方式の外部定着機を用いて、定着温度を90℃から220℃の間で段階的に上昇させながら画像の定着性、ホットオフセット性を評価した。なお、低温定着性は、未定着のソリッド画像(25mm×25mm)を定着した後、一定荷重の重りを用いて折り曲げ、その部分の画像欠損度合いグレード付けし、ある一定のグレード以上になる定着温度を最低定着温度として、低温定着性の指標とした。
一方、ドキュメント保存性の評価については、上記定着評価の際に作成した未定着像2枚を、外部定着機で150℃にて定着した後、画像部と、非画像部及び画像部とが重なるように向かい合わせて重ね、重ねた部分に対して80g/cm2相当になるように重りを載せ、60℃湿度50%の恒温恒湿槽で3日間放置した。放置後、重ねた2枚の定着像の画像欠損度合いを以下に示す「G1」〜「G5」の5段階でグレード付けした。
G1:互いの画像部が接着した為、画像が定着されている紙ごと剥がれて、画像欠損が激しく、また非画像部へ明らかな画像の移行が見られる。
G2:画像同士が接着していた為、画像部のところどころに画像欠損の白抜けが発生している。
G3:重ねた2枚の画像を離す際、互いの定着表面に画像のあれやグロス低下は発生するが、画像としては画像欠損は殆どなく許容できるレベル。非画像部に若干の移行が見られる。
G4:重ねた2枚の画像を離す時に、パリッと音がし、非画像部にもわずかに画像移行が見られるが、画像欠損はなく、全く問題無いレベル
G5:画像部、非画像ともに全く画像欠損や画像移行が見られない。
(帯電性の評価)
定着性の評価の際に作成した静電荷像現像用トナー(1)〜(19)各1.5重量部と樹脂被覆されたフェライト粒子(平均粒子径35μm)30重量部とをフタ付きのガラス瓶に秤量し、高温高湿下(温度28℃、湿度85%)、及び、低温低湿下(温度10℃、湿度15%)で24時間シーズニングした後、ターブラミキサーで5分間攪拌震盪した。この両環境下のトナーの帯電量(μc)をブローオフ帯電量測定装置で測定した。
(着色剤分散性の評価)
実施例1〜12及び比較例1〜7で得られた各電子写真用トナーの断面を、透過電子顕微鏡で観察し、評価した。評価基準は以下の通りである。
◎:着色剤の一次粒子径程度まで細かく、且つ、トナー内部に万遍なくに分散しており、着色剤の分散としては非常に良いレベル。
○:わずかな着色剤の凝集は確認されるものの、トナー内部の偏在はなくとトナーの着色剤分散としては問題無いレベル。
△:着色剤の凝集及び偏在が確認されるが実用には耐え得るレベル。
×:大きな着色剤の凝集がトナーの粒子中に観察され、しかもトナー表面に局在化してしまう為、実用上使用に耐えない状態。
以上の様に作製したトナーの諸特性を表1に示す。また、表1に示すトナーの定着特性、ドキュメント保存性、帯電特性、および、トナー中の着色剤の分散性について表2に示す。
なお、表1の評価項目の欄に示す「コア粒子」とは、トナー母粒子を作製する際のコア凝集粒子(あるいはコア融合粒子)に相当する部分を意味し、コア粒子の結晶性ポリエステルの含有量および結晶性ポリエステルを構成する脂肪族モノマーの割合については、コア凝集粒子の作製に用いた結着樹脂分散液を基準として求めた。また、このコア粒子が指し示す領域は、既述したような画像処理を利用して仮想的に求められた表面層よりも内側の領域(コア層)に概ね対応するものである。
Figure 0004192717
Figure 0004192717
表1および表2に示す結果から、実施例1〜12は、結晶性ポリエステルのトナーの最表面への露出が少ない為に、良好な帯電量を確保する一方で、比較例1の様に結晶性ポリエステルが多く露出してしまった場合や比較例4および比較例5の様に結着樹脂が結晶性ポリエステルのみからなる場合では十分な帯電量を確保することができなかった。
また、実施例1〜12は、表面層の厚い比較例2や、結着樹脂として無定形高分子のみを用いた比較例3や7よりも低温で定着でき、しかも広い定着ラチチュードを有し、更に優れたドキュメント保存性を示した。
本発明のトナーの内部構造の一例(構造例A)について示した模式断面図である。 本発明のトナーの内部構造の他の例(構造例B)について示した模式断面図である。
符号の説明
1 (構造例Aの)トナー
2 (構造例Bの)トナー
10 無定形高分子相
11〜13 結晶性ポリエステル相

Claims (6)

  1. 少なくとも、結着樹脂として結晶性ポリエステルと無定形高分子とを含み、表面が前記無定形高分子を主成分とする表面層で被覆された静電荷像現像用トナーにおいて、
    前記結晶性ポリエステルの含有量が30〜80重量%の範囲内であり、前記静電荷像現像用トナーの最表面に含まれる前記結晶性ポリエステルの割合が15atomic%以下であり、且つ、前記表面層の平均厚みが0.01μm以上0.5μm以下であり、
    少なくとも結晶性ポリエステル微粒子を含む分散液中で、前記結晶性ポリエステルを含む凝集粒子を形成する凝集工程と、前記凝集粒子の表面に無定形高分子微粒子を付着させる付着工程と、前記凝集粒子を加熱することにより融合させる融合工程と、を含む製造方法により製造されることを特徴とする静電荷像現像用トナー。
  2. 角周波数1rad/sec、30℃における貯蔵弾性率GL(30)が1×105Pa以上、損失弾性率GN(30)が1×105Pa以上であり、
    温度領域45〜110℃の間に融点を有し、
    貯蔵弾性率GL及び損失弾性率GNの値が、10℃の温度範囲で2桁以上変化する区間を有し、
    かつ、貯蔵弾性率の常用対数を温度に対してプロットした時に、融点+20℃における貯蔵弾性率をGL(Tm+20)、融点+50℃に於ける貯蔵弾性率をGL(Tm+50)とした場合、下式(1)を満たし、
    損失弾性率の常用対数を温度に対してプロットした時に、融点+20℃における損失弾性率をGN(Tm+20)、融点+50℃に於ける損失弾性率をGN(Tm+50)とした場合、下式(2)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(1)
    |logGL(Tm+20)−logGL(Tm+50)|≦1.5
    ・式(2)
    |logGN(Tm+20)−logGN(Tm+50)|≦1.5
  3. 前記表面層よりも内側に含まれる結着樹脂が、少なくとも脂肪族モノマーを用いて合成された結晶性ポリエステルを主成分として含む請求項1または2に記載の静電荷像現像用トナーであって、
    前記結晶性ポリエステルを構成する前記脂肪族モノマーの構成比率が80mol%以上であることを特徴とする静電荷像現像用トナー。
  4. 体積電気抵抗値が1.0×1011〜1.0×1016Ω・cmの範囲内であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー。
  5. 請求項1〜4のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナーとキャリアとを含む静電荷像現像剤。
  6. 潜像保持体表面に静電潜像を形成する潜像形成工程と、前記潜像保持体表面に形成された静電潜像をトナーを含む現像剤により現像してトナー像を形成する現像工程と、前記潜像保持体表面に形成されたトナー像を被転写体表面に転写する転写工程と、前記被転写体表面に転写されたトナー像を熱定着する定着工程と、を含む画像形成方法において、
    前記トナーとして、請求項1〜4のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナーを用いることを特徴とする画像形成方法。
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