JP4267427B2 - 画像形成用トナーおよびその製造方法と現像剤並びにこれを用いた画像形成方法と画像形成装置 - Google Patents
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Description
(1)少なくとも熱可塑性樹脂(A)と着色剤(B)とワックス(C)と結晶性高分子(D)を含有する画像形成用トナーにおいて、該トナーを示差走査熱量計により測定した際、(D)由来のDSC吸熱ピーク温度が、(D)単独で測定したDSC吸熱ピーク温度より2℃以上低いことを特徴とする画像形成用トナー。
(2)結晶性高分子(D)の最大分散粒径が長軸径で0.5μm以上で、かつ、トナーの最大粒径の1/3以下であることを特徴とする前記(1)に記載の画像形成用トナー。
(3)結晶性高分子(D)が、熱可塑性樹脂(A)100重量部に対し、1〜50重量部の割合で含有することを特徴とする前記(1)又は(2)に記載の画像形成用トナー。
(4)結晶性高分子(D)のDSC吸熱ピーク温度が80〜150℃であることを特徴とする前記(1)〜(3)のいずれかに記載の画像形成用トナー。
(5)結晶性高分子(D)のo−ジクロロベンゼンの可溶分のGPCによる分子量分布が、重量平均分子量(Mw)で1000〜30000、数平均分子量(Mn)で500〜6000、Mw/Mnが2〜8であることを特徴とする前記(1)〜(4)のいずれかに記載の画像形成用トナー。
(6)結晶性高分子(D)のo−ジクロロベンゼンの可溶分のGPCによる分子量分布が、重量平均分子量(Mw)で1000〜6500、数平均分子量(Mn)で500〜2000、Mw/Mnが2〜5であることを特徴とする前記(5)に記載の画像形成用トナー。
(7)結晶性高分子(D)の酸価が20〜45mgKOH/gであることを特徴とする前記(1)〜(6)のいずれかに記載の画像形成用トナー。
(8)結晶性高分子(D)の水酸基価が5〜50mgKOH/gであることを特徴とする前記(1)〜(7)のいずれかに記載の画像形成用トナー。
(9)結晶性高分子(D)が下記一般式(1)
[−O−CO−CR1=CR2−CO−O−(CH2)n−]m (1)
(式中、R1、R2は炭化水素基である。n、mは繰り返し単位の数である。)
で示される構造を有する結晶性ポリエステル樹脂(E)であることを特徴とする前記(1)〜(8)のいずれかに記載の画像形成用トナー。
(10)結晶性ポリエステル樹脂(E)のアルコール成分が炭素数2〜6のジオール化合物を含有するものであり、酸成分がマレイン酸、フマル酸、コハク酸、およびこれらの誘導体の少なくとも1つを含有することを特徴とする前記(9)に記載の画像形成用トナー。
(11)結晶性ポリエステル樹脂(E)のアルコール成分が1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオールおよびこれらの誘導体の少なくとも1つを含有することを特徴とする前記(9)又は(10)に記載の画像形成用トナー。
(12)熱可塑性樹脂(A)のガラス転移温度(Tg)が30〜80℃であることを特徴とする前記(1)〜(11)のいずれかに記載の画像形成用トナー。
(13)熱可塑性樹脂(A)の重量平均分子量が2000〜90000であることを特徴とする前記(1)〜(12)のいずれかに記載の画像形成用トナー。
(14)熱可塑性樹脂(A)として、少なくともポリエステル系樹脂、ポリオール系樹脂、ポリスチレン系樹脂、スチレン−アクリル系共重合体樹脂のなかから選ばれることを特徴とする前記(1)〜(13)のいずれかに記載の画像形成用トナー。
(15)ワックス(C)の融点が70〜125℃であることを特徴とする前記(1)〜(14)のいずれかに記載の画像形成用トナー。
(16)ワックス(C)がカルナウバワックス、ポリエチレンワックス、合成エステルワックスの少なくとも1種であることを特徴とする前記(1)〜(15)のいずれかに記載の画像形成用トナー。
(17)少なくとも無機微粒子及び/または樹脂微粒子を外添もしくは内添されていることを特徴とする前記(1)〜(16)のいずれかに記載の画像形成用トナー。
(18)少なくとも熱可塑性樹脂(A)と着色剤(B)とワックス(C)と結晶性高分子(D)を含有するトナー組成物を有機溶剤に加熱溶解または加熱分散させ、この溶液もしくは分散液の溶媒を除去、粉砕し、必要に応じて分級することを特徴とする前記(1)〜(17)のいずれかに記載の画像形成用トナーの製造方法。
(19)少なくとも熱可塑性樹脂(A)と着色剤(B)とワックス(C)と結晶性高分子(D)を含有するトナー組成物を乾式混合し、混練機にて溶融混練し、粉砕し、必要に応じて分級することを特徴とする前記(1)〜(17)のいずれかに記載の画像形成用トナーの製造方法。
(20)少なくとも熱可塑性樹脂(A)の原料である重合性単量体と着色剤(B)とワックス(C)と結晶性高分子(D)を含有するトナー組成物を水相中で直接的に重合して得られることを特徴とする前記(1)〜(17)のいずれかに記載の画像形成用トナーの製造方法。
(21)少なくとも熱可塑性樹脂(A)の原料であるイソシアネート基含有プレポリマーと着色剤(B)とワックス(C)と結晶性高分子(D)を含有するトナー組成物を水相中でアミン類と重付加反応させることにより、イソシアネート基含有プレポリマーを伸長および/または架橋させて形成させることを特徴とする前記(1)〜(17)のいずれかに記載の画像形成用トナーの製造方法。
(22)結晶性高分子(D)として、それの分散液を使用し、該分散液中の結晶性高分子(D)の最大粒径がそれぞれ長軸径で0.5μm以上、かつ、トナーの最大粒径の1/3以下であることを特徴とする前記(18)、(20)又は(21)に記載の画像形成用トナーの製造方法。
(23)前記(1)〜(17)のいずれかに記載の画像形成用トナーからなることを特徴とする一成分現像剤。
(24)前記(1)〜(17)のいずれかに記載の画像形成用トナーとキャリア粉からなることを特徴とする二成分現像剤。
(25)前記(23)又は(24)に記載の現像剤が充填されたことを特徴とするトナー容器。
(26)像担持体上に形成した静電潜像をトナーで現像し、該像担持体上に形成されたトナー像を画像支持体に転写し、転写されたトナー像をローラー状もしくはベルト状の定着部材により、加熱加圧定着して定着画像を得る工程を含む画像形成方法において、前記(23)又は(24)に記載の現像剤を使用することを特徴とする画像形成方法。
(27)像担持体上に形成した静電潜像をトナーで現像する現像手段、該像担持体上に形成されたトナー像を画像支持体に転写する転写手段、転写されたトナー像をローラー状もしくはベルト状の定着部材により加熱加圧定着して定着画像を得る定着手段を含む画像形成装置において、前記(23)又は(24)に記載の現像剤を装填したことを特徴とする画像形成装置。
(28)感光体と帯電手段、現像手段、クリーニング手段より選ばれる少なくとも現像手段を含む手段を一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在であるプロセスカートリッジにおいて、前記現像手段は、現像剤を保持し、該現像剤は、前記(23)又は(24)に記載の現像剤であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
また本発明により、上記トナーの製造方法、上記トナーを用いた、現像剤、トナー容器、画像形成方法、画像形成装置及びプロセスカートリッジを提供することができる。
トナーを構成する熱可塑性樹脂(A)にワックス(C)と結晶性高分子(D)をある特定の割合で使用し、かつ、該トナーを示差走査熱量計により測定した際、(C)(D)由来のDSC吸熱ピーク温度のうちどちらか一方が、それぞれ(C)(D)単独で測定したDSC吸熱ピーク温度より2℃以上低いものが、トナーの低温定着性と耐熱保存性、耐オフセット性、製造時の分散性、粉砕性の両立に良好な結果を与えることが判った。
また、結晶性高分子(D)のDSC吸熱ピーク温度は、80〜150℃であることが好ましい。該DSC吸熱ピーク温度がこの範囲の場合、低温定着性と耐熱保存性の両立の点で好ましい。
[−O−CO−CR1=CR2−CO−O−(CH2)n−]m (1)
(式中、R1、R2は炭化水素基である。n、mは繰り返し単位の数である。)
また、トナーの熱特性(フローテスター特性)を測定するフローテスターとしては、例えば島津製作所製の高架式フローテスターCFT500型がある。このフローテスターのフローカーブは図1(a)および(b)に示されるデータになり、そこから各々の温度を読み取ることができる。図1(a)中、Tsは軟化温度、Tfbは流出開始温度であり、図1(b)中の1/2法における溶融温度とあるのはF1/2温度のことである。
《測定条件》
荷重:10kg/cm2、昇温速度:3.0℃/min、
ダイ口径:0.50mm、ダイ長さ:10.0mm
融解温度およびF1/2温度が80℃より低い場合は耐熱保存性が悪化し、現像装置内部の温度でブロッキングが発生しやすくなり、130℃より高い場合には定着下限温度が高くなるため低温定着性が得られなくなる。
例えば、黄色顔料としては、カドミウムイエロー、ピグメントイエロー155、ベンズイミダゾロン、ミネラルファストイエロー、ニッケルチタンイエロー、ネーブルスイエロー、ナフトールイエローS、ハンザイエローG、ハンザイエロー10G、ベンジジンイエローGR、キノリンイエローレーキ、パーマネントイエローNCG、タートラジンレーキ等が挙げられる。
これらは、1種または2種以上を使用することができる。
例えば、ニグロシン、炭素数2〜16のアルキル基を含むアジン系染料(特公昭42−1627号公報)、塩基性染料、例えばC.I.Basic Yello 2(C.I.41000)、C.I.Basic Yello 3、C.I.Basic Red 1(C.I.45160)、C.I.Basic Red 9(C.I.42500)、C.I.Basic Violet 1(C.I.42535)、C.I.Basic Violet 3(C.I.42555)、C.I.Basic Violet 10(C.I.45170)、C.I.Basic Violet 14(C.I.42510)、C.I.Basic Blue 1(C.I.42025)、C.I.Basic Blue 3(C.I.51005)、C.I.Basic Blue 5(C.I.42140)、C.I.Basic Blue 7(C.I.42595)、C.I.Basic Blue 9(C.I.52015)、C.I.Basic Blue 24(C.I.52030)、C.I.Basic Blue 25(C.I.52025)、C.I.Basic Blue 26(C.I.44045)、C.I.Basic Green 1(C.I.42040)、C.I.Basic Green 4(C.I.42000)など、これらの塩基性染料のレーキ顔料、C.I.Solvent Black 8(C.I.26150)、ベンゾイルメチルヘキサデシルアンモニウムクロライド、デシルトリメチルクロライド等の4級アンモニウム塩、或いはジブチル又はジオクチルなどのジアルキルスズ化合物、ジアルキルスズボレート化合物、グアニジン誘導体、アミノ基を含有するビニル系ポリマー、アミノ基を含有する縮合系ポリマー等のポリアミン樹脂、特公昭41−20153号公報、特公昭43−27596号公報、特公昭44−6397号公報、特公昭45−26478号公報に記載されているモノアゾ染料の金属錯塩、特公昭55−42752号公報、特公昭59−7385号公報に記載されているサルチル酸、ジアルキルサルチル酸、ナフトエ酸、ジカルボン酸のZn、Al、Co、Cr、Fe等の金属錯体、スルホン化した銅フタロシアニン顔料、有機ホウ素塩類、含フッ素四級アンモニウム塩、カリックスアレン系化合物等が挙げられる。ブラック以外のカラートナーは、当然目的の色を損なう帯電制御剤の使用は避けるべきであり、白色のサリチル酸誘導体の金属塩等が好適に使用される。
ジメチルジクロルシラン、トリメチルクロルシラン、メチルトリクロルシラン、アリルジメチルジクロルシラン、アリルフェニルジクロルシラン、ベンジルジメチルクロルシラン、ブロムメチルジメチルクロルシラン、α−クロルエチルトリクロルシラン、p−クロルエチルトリクロルシラン、クロルメチルジメチルクロルシラン、クロルメチルトリクロルシラン、p−クロルフェニルトリクロルシラン、3−クロルプロピルトリクロルシラン、3−クロルプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルメトキシシラン、ビニル−トリス(β−メトキシエトキシ)シラン、γ−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ジビニルジクロルシラン、ジメチルビニルクロルシラン、オクチル−トリクロルシラン、デシル−トリクロルシラン、ノニル−トリクロルシラン、(4−t−プロピルフェニル)−トリクロルシラン、(4−t−ブチルフェニル)−トリクロルシラン、ジペンチル−ジクロルシラン、ジヘキシル−ジクロルシラン、ジオクチル−ジクロルシラン、ジノニル−ジクロルシラン、ジデシル−ジクロルシラン、ジドデシル−ジクロルシラン、ジヘキサデシル−ジクロルシラン、(4−t−ブチルフェニル)−オクチル−ジクロルシラン、ジオクチル−ジクロルシラン、ジデセニル−ジクロルシラン、ジノネニル−ジクロルシラン、ジ−2−エチルヘキシル−ジクロルシラン、ジ−3,3−ジメチルペンチル−ジクロルシラン、トリヘキシル−クロルシラン、トリオクチル−クロルシラン、トリデシル−クロルシラン、ジオクチル−メチル−クロルシラン、オクチル−ジメチル−クロルシラン、(4−t−プロピルフェニル)−ジエチル−クロルシラン、オクチルトリメトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン、ヘキサエチルジシラザン、ジエチルテトラメチルジシラザン、ヘキサフェニルジシラザン、ヘキサトリルジシラザン等。この他チタネート系カップリング剤、アルミニューム系カップリング剤も使用可能である。
(結晶性高分子の融解温度)
島津製作所製のDSC−60Aにより、室温から200℃まで、昇温速度10℃/minの条件にて測定し、最大吸熱量を示すピーク温度を融解温度とした。
樹脂の酸価及び水酸基価の測定方法は、JIS K0070に規定の方法による。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THF、o−ジクロロベンゼン等の溶媒を用いた。
粉末X線回折測定は理学電機RINT1100を用い、管球をCu、管電圧−電流を50kV−30mAの条件で広角ゴニオメーターを用いて測定した。
粉砕性は一定の条件としたエアー式粉砕機で粉砕し、粉砕された粒子径を測定し、粒径が小さいものほど粉砕性が良いとした。
◎:従来トナーと比べてかなり優れる
○:従来トナーと比べて優れる
△:従来トナーと同等
×:従来トナーと比べて劣る
GPCによる分子量の測定は、40℃のヒートチャンバー中でカラムを安定させ、この温度におけるカラムに、溶媒としてTHFを毎分1mlの流速で流し、試料濃度として0.05〜0.6重量%に調製した樹脂のTHF試料溶液を50〜200μl注入して測定した。
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した。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.或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)検出器を用いた。
145℃のヒートチャンバー中でカラムを安定させ、この温度におけるカラムに、溶離液として0.3%BHT入りのo−ジクロロベンゼンを毎分1mlの流速で流し、試料濃度として0.3重量%に調製した樹脂の140℃o−ジクロロベンゼン溶解液を50〜200μl注入して測定する。測定機としてWaters製150CV型、カラムとしてShodex AT−G+AT−806MS(2本)を用いることができる.試料(トナー)の分子量測定に当っては、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した。スライス幅は0.05秒である。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.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。また、検出器にはRI(屈折率)検出器を用いた。
トナーを50℃×8時間保管後、42メッシュのふるいにて2分間ふるい、金網上の残存率をもって耐熱保存性とした。耐熱保存性の良好なトナーほど残存率は小さい。
◎:従来トナーと比べてかなり優れる
○:従来トナーと比べて優れる
△:従来トナーと同等
×:従来トナーと比べて劣る
定着ローラーをPFAチューブ被覆ローラーに交換し、シリコーンオイル塗布装置を除去したリコー製カラー複写機プリテール650改造機を用い、定着ローラーの温度を5℃づつ変化させ、オフセットの発生し始める温度を測定した。なお、定着ローラーには、オイルを塗布しない条件で評価を行ない、転写紙はリコーフルカラーPPC用紙タイプ6000(70W)を用いた。
評価結果は以下のように表した。
◎:非常に高温までオフセットが発生せず非常に耐オフセット性に優れる
○:高温までオフセットが発生せずに耐オフセット性に優れる
△:耐オフセット性が不十分だが、微量のシリコンオイル(0.5〜1mg/A4サイズ)を塗布すれば耐オフセット性は満足する
×:低温からオフセットが発生し、微量のシリコンオイルを塗布塗布しても耐オフセット性に劣る
オフセット性の評価と同様の方法にて定着温度を変え、マクベス濃度計による画像濃度が1.2となるようなコピー画像を得た。
各温度のコピー画像を砂消しゴムを装着したクロックメーターにより10回擦り、その前後の画像濃度を測定し、下記式にて定着率を求めた。
定着率(%)=
〔(砂消しゴム10回後の画像濃度)/(前の画像濃度)〕×100
定着率70%以上を達成する温度を、定着下限温度とした。低温定着性の判定基準は次の通りである。
評価結果は以下のように表した。
◎:非常に低温で定着し始め定着下限温度が低く、非常に低温定着性に優れる
○:低温定着性に性に優れる
△:従来のトナーと同等程度の定着下限温度である
×:従来のトナー以上の定着下限温度であり、低温定着性に劣る
トナー組成物の分散状態を目視もしくはSEM、TEM観察などにより評価した。評価結果は以下のランク付けを行った。
◎:分散時間が短く、分散状態も非常に優れる
○:分散時間が短く、分散状態も優れる
△:従来トナーと同等
×:従来トナーより劣る
図2に本発明の画像形成方法及び装置の概略構成図の例を示す。
図3に、本発明の前記現像剤を保持するプロセスカートリッジを有する画像形成装置の概略構成を示す。
図3において、1はプロセスカートリッジ全体を示し、2は感光体(像担持体)、3は帯電手段、4は現像手段、5はクリーニング手段を示す。
本発明においては、前記の感光体2、帯電手段3、現像手段4及びクリーニング手段5等の構成要素のうち、現像手段4を含む複数のものをプロセスカートリッジとして一体に結合して構成し、このプロセスカートリッジを複写機やプリンター等の画像形成装置本体に対して着脱可能に構成する。
結晶性ポリエステル樹脂No.1の合成
窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱伝対を装備した5リットルの四つ口フラスコに1,4−ブタンジオール25モル、フマル酸23.75モル、無水トリメリット酸1.65モル、ハイドロキノン5.3gを入れ、160℃で5時間反応させた後、200℃に昇温して1時間反応させ、さらに8.3KPaにて1時間反応させ結晶性ポリエステル樹脂No.1を得た。DSC吸熱ピーク温度119℃、Mn710、Mw2100、酸価24、水酸基価28であった。
結晶性ポリエステル樹脂No.2〜9の合成
原料を下記のものに変更する以外は、合成例1と同様にして、結晶性ポリエステル樹脂No.2〜9を得た。
フマル酸 21.25モル
無水トリメリット酸 5モル
ハイドロキノン 5.7g
DSC吸熱ピーク温度96℃、Mn620、Mw1750、酸価37、水酸基価8であった。
エチレングリコール 1.25モル
フマル酸 22.75モル
無水トリメリット酸 1.65モル
ハイドロキノン 4.8g
DSC吸熱ピーク温度128℃、Mn1650、Mw6400、酸価24、水酸基価44であった。
エチレングリコール 5モル
フマル酸 23.75モル
無水トリメリット酸 5モル
ハイドロキノン 5.8g
DSC吸熱ピーク温度82℃、Mn1100、Mw4700、酸価25、水酸基価33であった。
フマル酸 22.5モル
コハク酸 1.25モル
無水トリメリット酸 1.65モル
ハイドロキノン 5.3g
DSC吸熱ピーク温度113℃、Mn780、Mw2400、酸価22、水酸基価28であった。
1,6−ヘキサンジオール 1.25モル
フマル酸 23モル
マレイン酸 0.75モル
無水トリメリット酸 1.65モル
ハイドロキノン 5.2g
DSC吸熱ピーク温度128℃、Mn850、Mw3450、酸価28、水酸基価22であった。
混練粉砕法によるトナーの製造
下記のトナー組成物をブレンダーで充分混合したのち2軸押出し機にて溶融混練(140℃、30分間)した後、これを粉砕、分級し、体積平均粒径約7.6μmの母体トナーを得た。母体トナー100部に対して、外添剤として、疎水性シリカ(ヘキサメチルジシラザンでの表面処理品、1次粒子の平均粒径が0.02μm)0.4部をヘンシェルミキサーにて混合を行い、シアン色のトナーを得た。
・結晶性ポリエステル樹脂No.1 20部
・ポリエステル樹脂(Tg59℃、Mw17000) 70部
・ペンタエリスリトールテトラベヘン酸エステル(融点84.5℃) 5部
・帯電制御剤(サリチル酸誘導体の金属塩) 2部
・着色剤(銅フタロシアニンブルー顔料) 6部
トナー組成物を下記のものに変更する以外は、実施例1と同様に操作して各色のトナーを作製した。
・結晶性ポリエステル樹脂No.2 30部
・ポリエステル樹脂(Tg32℃、Mw11000) 50部
・カルナウバワックス(融点84℃) 5部
・帯電制御剤(サリチル酸誘導体の金属塩) 2部
・着色剤(カーボンブラック) 7.5部
母体トナーの体積平均粒径は約7.5μmであった。
・結晶性ポリエステル樹脂No.3 20部
・結晶性ポリブタジエン
(Tg124℃、Mn1100、Mw4000) 10部
・ポリスチレン−アクレート樹脂
(Tg78℃、Mw85000) 70部
・ポリオール樹脂(Tg75℃、Mw15000) 15部
・ポリエチレンワックス(融点123℃) 5部
・帯電制御剤(サリチル酸誘導体の金属塩) 2部
・着色剤(キナクリドンレッド) 10部
母体トナーの体積平均粒径は約7.2μmであった。
・結晶性ポリエステル樹脂No.4 60部
・ポリスチレン樹脂(Tg78℃、Mw35000) 60部
・ベヘニルベヘン酸エステル(融点72℃) 5部
・帯電制御剤(サリチル酸誘導体の金属塩) 2部
・着色剤(ベンズイミダゾロン) 10部
母体トナーの体積平均粒径は約7.8μmであった。
・結晶性ポリエステル樹脂No.5 1部
・ポリエステル樹脂(Tg59℃、Mw17000) 85部
・ペンタエリスリトールテトラステアリン酸エステル(融点74℃) 5部
・帯電制御剤(サリチル酸誘導体の金属塩) 2部
・着色剤(銅フタロシアニンブルー顔料) 6部
母体トナーの体積平均粒径は約7.9μmであった。
・結晶性ポリエステル樹脂No.6 20部
・ポリエステル樹脂(Tg43℃、Mw17000) 70部
・ペンタエリスリトールテトラベヘン酸エステル(融点84℃) 5部
・帯電制御剤(サリチル酸誘導体の金属塩) 2部
・着色剤(銅フタロシアニンブルー顔料) 6部
母体トナーの体積平均粒径は約7.4μmであった。
実施例1で結晶性ポリエステル樹脂No.1を添加しない以外は、実施例1と同様にトナーを作製した。母体トナーの体積平均粒径は約7.1μmであった。
実施例1でポリエステル樹脂をポリエステル樹脂(Tg26℃、Mw9200)に変更する以外は、実施例1と同様にトナーを作製した。母体トナーの体積平均粒径は約9μmであった。
実施例1で結晶性ポリエステル樹脂No.1を結晶性ポリプロピレン樹脂(Tg136℃、Mn760、Mw2300)に変更する以外は、同様にトナーを作製した。母体トナーの体積平均粒径は約7.7μmであった。
実施例1でペンタエリスリトールテトラベヘン酸エステルワックスをポリプロピレンワックス(Tg130℃)に変更する以外は、実施例1と同様にトナーを作製した。母体トナーの体積平均粒径は約8.5μmであった。
溶剤溶解法によるトナーの製造
下記のトナー組成物および酢酸エチル245部を溶解槽に入れ、81℃(酢酸エチルの沸点)で加熱攪拌を1時間行った後、室温まで冷却し、さらに溶剤を留去した。これを粉砕、分級し、体積平均粒径約7.5μmの母体トナーを得た。母体トナー100部に対して、外添剤として、疎水性シリカ(ヘキサメチルジシラザンでの表面処理品、1次粒子の平均粒径が0.02μm)0.4部をヘンシェルミキサーにて混合を行い、シアン色のトナーを得た。
・結晶性ポリエステル樹脂No.1 20部
・ポリエステル樹脂(Tg59℃、Mw17000) 70部
・ペンタエリスリトールテトラベヘン酸エステル(融点84℃) 5部
・帯電制御剤(サリチル酸誘導体の金属塩) 2部
・着色剤(銅フタロシアニンブルー顔料) 6部
実施例7で酢酸エチルをトルエンに替え、加熱温度を110℃に変更する以外は実施例7と同様に操作してトナーを作製した。母体トナーの体積平均粒径は約7.5μmであった。
低分子量ラテックスの合成
攪拌装置、冷却管および熱電対を装着した容量1000mlの四つ口フラスコに、スチレン407.86gと、n−ブチルアクリレート70.94gと、メタクリル酸27.86gと、tert−ドデシルメルカプタン17.46gと、前記結晶性ポリエステル樹脂No.4を42.69g、ペンタエリスリトールテトラベヘン酸エステル10.67gを入れ、内温を85℃に昇温し、加熱溶解するまで攪拌し、そのまま温度を保持した。一方、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.8gを純水2100mlに溶解させた界面活性剤水溶液を同様に内温85℃になるよう加熱し、そのまま保持した。85℃に保温した前記界面活性剤水溶液を攪拌しながら、前記ポリエステル樹脂No.4を溶解したモノマー溶液を添加し、超音波乳化装置を用いて乳化を行って乳化液を得た。次いで、攪拌装置、冷却管、窒素導入管および温度センサーを装着した容量5000mlの四つ口フラスコに、前記乳化液を投入し、攪拌を行いながら、窒素気流下、内温を70℃に保持し、過硫酸アンモニウム6.02gを純水400ミリリットルに溶解した重合開始剤水溶液を添加し、4時間重合を行った後、室温まで冷却し、濾過を行いラテックスNo.1を得た。反応後において重合残渣は認められず、安定したラテックが得られた。このラテックスを、電気泳動光散乱光度計ELS−800(大塚電子(株)製)を用いて数平均一次粒径を測定したところ120nmであった。また、DSCによるガラス転移温度は62℃、乾燥重量から求めた固形分濃度は20質量%であった。
高分子量ラテックスの合成
攪拌装置、冷却管及び熱伝対を装備した500mlの四つ口フラスコに、スチレン73.98gと、n−ブチルアクリレート24.32gと、メタクリル酸3.04gと、tert−ドデシルメルカプタン0.096gと、前記結晶性ポリエステル樹脂No.4を10.67g、ペンタエリスリトールテトラベヘン酸エステル2.13gとを入れ、内温を85℃に昇温し、加熱溶解するまで攪拌し、そのまま温度を保持した。一方、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.22gを純水430mlに溶解させた界面活性剤水溶液を同様に内温85℃になるよう加熱し、そのまま保持した。85℃に保温した前記界面活性剤水溶液を攪拌しながら、前記結晶性ポリエステル樹脂No.4を溶解したモノマー溶液を添加し、超音波乳化装置を用いて乳化を行って乳化液を得た。次いで、攪拌装置、冷却管、窒素導入管および熱電対を装着した容量5000mlの四つ口フラスコに、前記乳化液を投入し、攪拌を行いながら、窒素気流下、内温を70℃に保持し、過硫酸アンモニウム0.22gを純水80mlに溶解した重合開始剤水溶液を添加し、4時間重合を行った後、室温まで冷却し、濾過を行いラテックスNo.2を得た。反応後において重合残渣は認められず、安定したラテックスが得られた。このラテックスを、電気泳動光散乱光度計ELS−800(大塚電子(株)製)を用いて数平均一次粒径を測定したところ123nmであった。また、DSCによるガラス転移温度は64℃、乾燥重量から求めた固形分濃度は20質量%であった。
重合法によるトナーの製造
攪拌装置、冷却管および熱電対を装着した容量5000mlの4つ口フラスコに、前記ラテックスNo.2 250gとラテックスNo.1 1000gと、純水900mlと、界面活性剤水溶液(ドデシル硫酸ナトリウム9.20gを純水160mlに溶解した水溶液)にカーボンブラック「リーガル330R」(キャボット社製)20gを分散してなるカーボンブラック分散液とを仕込み、攪拌しながら5Nの水酸化ナトリウム水溶液を添加してpHを10に調整した。さらに、塩化マグネシウム・六水和物28.5gを純水1000mlに溶解した水溶液を攪拌しながら室温下に添加した後、内温が90℃になるまで昇温した。そのまま内温を90℃に維持しながら、コールターカウンターII(コールター社製)を用いて分散粒子の粒径を測定し、その粒径が6.5μmになったところで、塩化ナトリウム80.6gを純水700mlに溶解した水溶液を添加し、内温を90℃に維持しながら6時間反応させた後、室温まで冷却した。このようにして生成した会合粒子(トナー粒子)を濾過し、純水への再懸濁および濾過を繰り返して洗浄を行った後、乾燥することによって黒色のトナーを得た。この母体トナーの体積平均粒径は約6.8μmであった。
イソシアネート含有プレポリマーの合成
冷却管、攪拌機および窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物724部、イソフタル酸276部およびジブチルチンオキサイド2部を入れ、常圧で230℃、8時間反応させた後、10〜15mmHgの減圧下で5時間反応させた。これを160℃まで冷却して、32部の無水フタル酸を加え2時間反応させた。さらに、これを80℃まで冷却し、酢酸エチル中にてイソホロンジイソシアネート188部と2時間反応を行い重量平均分子量12000のイソシアネート基含有プレポリマーNo.1を得た。
ケチミン化合物の合成
攪拌棒および温度計のついた反応槽中にイソホロンジアミン30部とメチルエチルケトン70部を仕込み、50℃で5時間反応を行いケチミン化合物No.1を得た。
ポリエステル樹脂の合成
冷却管、攪拌機および窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物724部、テレフタル酸276部を常圧下、230℃で8時間重縮合し、次いで10〜15mmHgの減圧で5時間反応して、重量平均分子量2400、水酸基価55、酸価1、Tg61℃のポリエステル樹脂No.1を得た。
イソシアネート基含有プレポリマーを用いた重付加反応法によるトナーの製造
ビーカー内に前記イソシアネート含有プレポリマーNo.1を15.4部、ポリエステル樹脂No.1を64部、前記結晶性ポリエステル樹脂No.1を20部、酢酸エチル150部を入れ、攪拌し溶解した。次いで、ペンタエリスリトールテトラベヘネート20部、シアニンブルーKRO(山陽色素製)4部を入れ、60℃にてTK式ホモミキサーで12000rpmで攪拌し、均一に溶解、分散させた。最後に、ケチミン化合物No.1を2.7部を加え溶解させた。これをトナー材料溶液(1)とする。ビーカー内にイオン交換水706部、ハイドロキシアパタイト10%懸濁液(日本化学工業(株)製スーパタイト10)294部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.2部を入れ均一に溶解した。ついで60℃に昇温し、TK式ホモミキサーで12000rpmに攪拌しながら、上記トナー材料溶液(1)を投入し10分間攪拌した。ついでこの混合液を攪拌棒および温度計付のコルベンに移し、98℃まで昇温して、ウレア化反応をさせながら溶剤を除去した。このトナー分散液を濾別、洗浄、乾燥した後、風力分級しトナーを作製した。この母体トナー体積平均粒径は約6μmであった。
合成例1において、160℃で5時間の反応工程での反応温度および反応時間を、それぞれ165℃、10時間、165℃、15時間に変化させる以外は、合成例1と同様に操作して、下記結晶性ポリエステル樹脂No.7、8を得た。これらを実施例1において使用される結晶性ポリエステル樹脂No.1の代わりに、それぞれ結晶性ポリエステル樹脂No.7、8を使用する以外は、実施例1と同様に操作を行ってトナーを得た。結晶性ポリエステル樹脂No.7、8の物性を下記に示す。
結晶性ポリエステル樹脂
DSC吸熱ピーク温度 Mn Mw 酸価 水酸基価
No.7 123℃ 5600 28500 24 26
No.8 121℃ 2100 15800 25 27
2 帯電ローラ
3 現像装置
4 現像剤
5 現像スリーブ(現像剤担持体)
6 転写ベルト(転写手段)
6a バイアスローラ
7 クリーニングブレード
8 回収ばね
9 回収コイル
10 感光体及びクリーニングユニット(PCU)
13 搬送スクリュー
14 パドル(撹拌機構)
16 反射濃度検知センサー(Pセンサー)
17 トナー濃度センサー
18 レジストローラ
20 除電ランプ
S 転写紙
Claims (28)
- 少なくとも熱可塑性樹脂(A)と着色剤(B)とワックス(C)と結晶性高分子(D)を含有する画像形成用トナーにおいて、該トナーを示差走査熱量計により測定した際、(D)由来のDSC吸熱ピーク温度が、(D)単独で測定したDSC吸熱ピーク温度より2℃以上低いことを特徴とする画像形成用トナー。
- 結晶性高分子(D)の最大分散粒径が長軸径で0.5μm以上で、かつ、トナーの最大粒径の1/3以下であることを特徴とする請求項1に記載の画像形成用トナー。
- 結晶性高分子(D)が、熱可塑性樹脂(A)100重量部に対し、1〜50重量部の割合で含有することを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成用トナー。
- 結晶性高分子(D)のDSC吸熱ピーク温度が80〜150℃であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の画像形成用トナー。
- 結晶性高分子(D)のo−ジクロロベンゼンの可溶分のGPCによる分子量分布が、重量平均分子量(Mw)で1000〜30000、数平均分子量(Mn)で500〜6000、Mw/Mnが2〜8であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の画像形成用トナー。
- 結晶性高分子(D)のo−ジクロロベンゼンの可溶分のGPCによる分子量分布が、重量平均分子量(Mw)で1000〜6500、数平均分子量(Mn)で500〜2000、Mw/Mnが2〜5であることを特徴とする請求項5に記載の画像形成用トナー。
- 結晶性高分子(D)の酸価が20〜45mgKOH/gであることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の画像形成用トナー。
- 結晶性高分子(D)の水酸基価が5〜50mgKOH/gであることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の画像形成用トナー。
- 結晶性高分子(D)が下記一般式(1)
[−O−CO−CR 1 =CR 2 −CO−O−(CH 2 ) n −] m (1)
(式中、R 1 、R 2 は炭化水素基である。n、mは繰り返し単位の数である。)
で示される構造を有する結晶性ポリエステル樹脂(E)であることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の画像形成用トナー。 - 結晶性ポリエステル樹脂(E)のアルコール成分が炭素数2〜6のジオール化合物を含有するものであり、酸成分がマレイン酸、フマル酸、コハク酸、およびこれらの誘導体の少なくとも1つを含有することを特徴とする請求項9に記載の画像形成用トナー。
- 結晶性ポリエステル樹脂(E)のアルコール成分が1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオールおよびこれらの誘導体の少なくとも1つを含有することを特徴とする請求項9又は10に記載の画像形成用トナー。
- 熱可塑性樹脂(A)のガラス転移温度(Tg)が30〜80℃であることを特徴とする請求項1〜11のいずれかに記載の画像形成用トナー。
- 熱可塑性樹脂(A)の重量平均分子量が2000〜90000であることを特徴とする請求項1〜12のいずれかに記載の画像形成用トナー。
- 熱可塑性樹脂(A)として、少なくともポリエステル系樹脂、ポリオール系樹脂、ポリスチレン系樹脂、スチレン−アクリル系共重合体樹脂のなかから選ばれることを特徴とする請求項1〜13のいずれかに記載の画像形成用トナー。
- ワックス(C)の融点が70〜125℃であることを特徴とする請求項1〜14のいずれかに記載の画像形成用トナー。
- ワックス(C)がカルナウバワックス、ポリエチレンワックス、合成エステルワックスの少なくとも1種であることを特徴とする請求項1〜15のいずれかに記載の画像形成用トナー。
- 少なくとも無機微粒子及び/または樹脂微粒子を外添もしくは内添されていることを特徴とする請求項1〜16のいずれかに記載の画像形成用トナー。
- 少なくとも熱可塑性樹脂(A)と着色剤(B)とワックス(C)と結晶性高分子(D)を含有するトナー組成物を有機溶剤に加熱溶解または加熱分散させ、この溶液もしくは分散液の溶媒を除去、粉砕し、必要に応じて分級することを特徴とする請求項1〜17のいずれかに記載の画像形成用トナーの製造方法。
- 少なくとも熱可塑性樹脂(A)と着色剤(B)とワックス(C)と結晶性高分子(D)を含有するトナー組成物を乾式混合し、混練機にて溶融混練し、粉砕し、必要に応じて分級することを特徴とする請求項1〜17のいずれかに記載の画像形成用トナーの製造方法。
- 少なくとも熱可塑性樹脂(A)の原料である重合性単量体と着色剤(B)とワックス(C)と結晶性高分子(D)を含有するトナー組成物を水相中で直接的に重合して得られることを特徴とする請求項1〜17のいずれかに記載の画像形成用トナーの製造方法。
- 少なくとも熱可塑性樹脂(A)の原料であるイソシアネート基含有プレポリマーと着色剤(B)とワックス(C)と結晶性高分子(D)を含有するトナー組成物を水相中でアミン類と重付加反応させることにより、イソシアネート基含有プレポリマーを伸長および/または架橋させて形成させることを特徴とする請求項1〜17のいずれかに記載の画像形成用トナーの製造方法。
- 結晶性高分子(D)として、それの分散液を使用し、該分散液中の結晶性高分子(D)の最大粒径がそれぞれ長軸径で0.5μm以上、かつ、トナーの最大粒径の1/3以下であることを特徴とする請求項18,20又は21に記載の画像形成用トナーの製造方法。
- 請求項1〜17のいずれかに記載の画像形成用トナーからなることを特徴とする一成分現像剤。
- 請求項1〜17のいずれかに記載の画像形成用トナーとキャリア粉からなることを特徴とする二成分現像剤。
- 請求項23又は24に記載の現像剤が充填されたことを特徴とするトナー容器。
- 像担持体上に形成した静電潜像をトナーで現像し、該像担持体上に形成されたトナー像を画像支持体に転写し、転写されたトナー像をローラー状もしくはベルト状の定着部材により、加熱加圧定着して定着画像を得る工程を含む画像形成方法において、請求項23又は24に記載の現像剤を使用することを特徴とする画像形成方法。
- 像担持体上に形成した静電潜像をトナーで現像する現像手段、該像担持体上に形成されたトナー像を画像支持体に転写する転写手段、転写されたトナー像をローラー状もしくはベルト状の定着部材により加熱加圧定着して定着画像を得る定着手段を含む画像形成装置において、請求項23又は24に記載の現像剤を装填したことを特徴とする画像形成装置。
- 感光体と帯電手段、現像手段、クリーニング手段より選ばれる少なくとも現像手段を含む手段を一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在であるプロセスカートリッジにおいて、前記現像手段は、現像剤を保持し、該現像剤は、請求項23又は24に記載の現像剤であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
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