JP4298638B2 - トナー - Google Patents

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Description

本発明は、電子写真法、静電記録法、静電印刷法、およびトナージェット法の如き画像形成方法に用いられるトナー、特にオイルレス定着に適したトナーに関するものである。
近年、複写機やレーザービームプリンターを始めとする電子写真方式の画像形成装置は、省スペース、省エネルギーなどの要求から、小型、軽量、高速、高画質、高信頼性が厳しく追及されてきており、画像形成装置は種々の点でよりシンプルな要素で構成されるようになってきている。その結果、トナーに要求される性能はより高度になり、トナーの性能向上が達成できなければ、よりすぐれた画像形成装置が成り立たなくなってきている。また、近年多様なニーズに伴い、フルカラー画像出力に対する需要も急増しており、更に一層の高画質、高解像度等が望まれている。
通常のフルカラー用トナーは、色再現性の向上やOHP画像の透明性が重要であり、シャープメルトで低分子量のポリエステル樹脂等を結着樹脂として使用し、定着工程で各色のカラートナーが充分混色するように設計されている。しかし、このようなシャープメルト性を有する樹脂は自己凝集力が弱く、定着ローラー等に溶融したトナーが付着する高温オフセット現象が生じるという問題がある。そこで従来より、高温オフセット現象の防止を目的として定着ローラーへシリコーンオイル等を均一塗布することが行われてきたが、この様な構成で得られた画像は、その表面に余分のシリコーンオイル等が付着しているため、特にOHP画像において、ユーザーが使用する際不快感を生じ好ましくない。
市場で使用されている多くの黒トナーには、オフセット防止のために低融点のワックスが含有され、定着ローラーへのシリコーンオイルの塗布を不要としている。近年フルカラー用のトナーにおいても、低融点のワックスをトナー中に含有させることが試みられており、例えば、ワックスとして平均炭素数30〜40の炭化水素系ワックスを含有させたポリエステル系のトナーが考案されている(例えば、特許文献1参照)。
また、末端に二重結合を有する直鎖炭化水素であるα−オレフィンを硼酸酸化して得られるアルコール型ワックスや、さらにそのアルコールとイソシアネートを反応させたウレタン化ワックスをトナーに含有させる方法が考案されている(例えば、特許文献2および3参照)。
特開2001−051445号公報 特開2000−267347号公報 特開2001−042560号公報
しかしながら、前記した平均炭素数30〜40の炭化水素系ワックスを含有したポリエステル系のトナーの場合には、極性の高いポリエステル樹脂と非極性の炭化水素系ワックスとの相溶性が悪いためにトナー中でのワックスの分散不良が生じ、結果としてトナーの現像性、耐久性、定着性、保存安定性等に改善の余地があった。
また、この様なワックスの分散不良を解決するために考案されたアルコール型ワックスやウレタン化ワックスを含有させたトナーは、極性のあるポリエステル樹脂中にワックスを比較的良好に分散することが可能であるものの、この方法ではトナーに含有させるワックスが非極性ではなくなるため、定着ローラーや定着フィルムといった定着部材とトナーとの離型性が低下し、耐高温オフセット性が不充分となる場合があった。
ところで、α−オレフィンは末端に二重結合を有する直鎖炭化水素であり、その直鎖炭化水素部分は完全なる非極性であるものの、二重結合部分は例えば金属イオンへの配向能力や、芳香族化合物等との相互作用を有するなど、ある種の極性を持つ、独特の化合物である。α−オレフィンそのものを含有させたトナーは従来より知られていない。何故なら、従来より市販されているα−オレフィンは通常、液状〜半固体状物質であり、例えば、主として炭素数が20以上のα−オレフィン「リニアレン20+」(商品名、出光石油化学社製)の25℃における針入度は134と非常に高い値であり、この様な針入度の高いα−オレフィンをトナーに含有させた場合には、トナーの保存安定性が悪化したり、画像形成時に現像スリーブや感光体ドラムにトナーが融着を起こして画像不良を生じることになるため、トナー用のワックスとして使用することは困難なためである。
本発明は、ワックスをトナー中に均一に分散し、保存安定性が良好で、低温定着性に優れ、高精彩性を満足した画像を安定的に形成できるトナーを提供すること、より具体的には、高い着色力、鮮明な色味と良好な混色性、そして優れた透明性を兼ね備えたトナーを提供することを目的とする。
本発明者らは、結着樹脂、着色剤、およびワックスを少なくとも含有するトナーについて鋭意検討した結果、ワックスとして特定の物性のα−オレフィンを使用することにより、トナー中への良好なワックス分散が達成され、定着性と現像性のバランスが良好となり、上記の課題が解決できることを見出した。また同時に、特定の物性のα−オレフィンをトナーに含有させることにより、トナー中の着色剤、特にフタロシアニン系顔料のトナー中での分散性が向上し、着色力が高く、色味やOHTの透明性が改善されて色域が拡大されるという予期せぬ効果が発現されることを見出した。
すなわち本発明は、少なくとも結着樹脂、着色剤、およびα−オレフィンを少なくとも含有するトナーであって、該α−オレフィンは、(1)DSCにおける最大吸熱ピークのピーク温度が55〜99℃の範囲にあり、(2)平均炭素数が20〜50の範囲にあり、(3)25℃における針入度が1〜50の範囲であることを特徴とする。
本発明によれば、保存安定性、低温定着性、耐高温オフセット性に優れるだけでなく、顔料、特にフタロシアニン系顔料の分散性が良好であるトナーを容易に得ることができるため、着色力が高く、多数枚の画像出力や環境変動によらず、高精彩性を満足したフルカラー画像を提供することができる。
本発明者らは、結着樹脂、着色剤、およびワックスを少なくとも含有するトナーについて鋭意検討した結果、ワックスとして特定の物性のα−オレフィンを使用することにより、保存安定性が良好で、定着性に優れるだけでなく、トナー中の着色剤の分散性が良好で、着色力が高く、鮮明な色味と良好な混色性、そして優れた透明性を兼ね備え、高精彩性を満足したトナーが得られることを見出した。
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明のトナーは、少なくともα−オレフィンを含有する。本発明で用いることができるα−オレフィンは、以下に説明する特定の物性を有したものだけに限定される。
本発明で用いることができるα−オレフィンのDSCにおける最大吸熱ピークのピーク温度は、55〜99℃の範囲にあることが必須であり、より好ましくは65〜90℃の範囲である。トナーに含有させるα−オレフィンのDSCにおける最大吸熱ピークのピーク温度が55℃よりも低いと、トナーの保存安定性に問題が生じ、例えばトナーを長期間放置した時に比較的低温でもトナー内部からα−オレフィンがトナー表面にブルーミングして現像性が悪化したり、画像出力の際の画像形成装置本体内部の昇温によりトナーが凝集して現像性が悪化してしまう。逆にDSCにおける最大吸熱ピークのピーク温度が99℃よりも高いと、上記した保存安定性は良好であるものの、低温定着性が不充分なものとなってしまう。
本発明で用いることができるα−オレフィンの平均炭素数は20〜50の範囲であり、より好ましくは25〜40の範囲である。トナーに含有させるα−オレフィンの平均炭素数が20未満であると、溶融した際のα−オレフィンが極端に低粘度化することから、例えば、トナー製造時における溶融したα−オレフィンと結着樹脂との粘度差が大きくなりすぎ、結果として、α−オレフィンの結着樹脂への混合性が悪くなってトナー粒子中のα−オレフィンの分散性が悪化し、低温定着性や耐高温オフセット性が不充分なものとなる。また、α−オレフィンの平均炭素数が20未満であると、前記したDSCにおける最大吸熱ピークのピーク温度を55℃以上とすることが困難となり、例えば、高温高湿環境下におけるトナーの保存安定性に問題が生じる。逆に、α−オレフィンの平均炭素数が50を超えてしまうと、α−オレフィンと結着樹脂との相互作用は強くなり、トナー製造時の結着樹脂へのα−オレフィンの混合性は良好となるものの、平均炭素数の増大に伴ってα−オレフィンの分子量が大きくなるために、トナー製造時におけるトナー中でのα−オレフィン分子の動きが遅くなり、結果として、着色剤、特にフタロシアニン系顔料を分散させる効果が低下してしまい、本発明の効果である高い着色力や、鮮明な色味、良好な混色性が発現されない。また、α−オレフィンの平均炭素数が50を超えてしまうと、前記したDSCにおける最大吸熱ピークのピーク温度を99℃以下とすることが困難となり、さらに、α−オレフィンの溶融粘度も高くなることから、本発明の効果である低温定着性が不充分となる。
本発明で用いることができるα−オレフィンの25℃における針入度は1〜50の範囲であり、より好ましくは1〜30の範囲である。針入度が1未満の場合には、トナーを定着した際にシャープメルトできず、例えば二次色の色再現性が悪化して、本発明の効果である良好な混色性や低温定着性が発現されない。逆に、25℃における針入度が50を超えてしまうと、例えば、高温高湿環境下におけるトナーの保存安定性に問題を生じたり、画像形成時に現像スリーブや感光体ドラムにトナーの融着等が生じて画像欠陥が出やすくなる。また、場合によっては溶融粘度が低くなりすぎることから、耐高温オフセット性が不充分となる。
さらに、本発明で用いることができるα−オレフィンの前記DSCにおける最大吸熱ピークのオンセット温度は50℃以上であることが好ましく、オンセット温度が50℃未満であると、トナーの保存安定性に問題が生じたり、現像スリーブや感光体ドラムに融着等が生じて画像欠陥が出る場合がある。尚、ここでいうオンセット温度とは、DSCピークの吸熱曲線の低温側の微分値が最大となる点において接線を引き、その接線とベースラインとの交点の温度のことをいう。
本発明に用いることができる前記特定の物性のα−オレフィンを得る方法としては、従来公知の方法が採用でき特に限定されないが、例えば、エチレンのオリゴマー化、n−パラフィンの選択的脱水素化、長鎖(高級)アルコールの脱水、石油ワックスの熱分解等が例示される。本発明に用いることができる特定の物性のα−オレフィンの製造方法としてエチレンのオリゴマー化を採用する場合には、例えば次のように行えばよい。まず、チーグラー系触媒等を用いたエチレンのオリゴマー化により、内部オレフィンや分岐オレフィンの含有量を抑えた、平均炭素数がおよそ20〜50の範囲の粗α−オレフィンを合成する。尚この際、例えば、触媒である四塩化ジルコニウムなどのハロゲン化ジルコニウム化合物と、ジエチルアルミニウムクロライドやジエチルアルミニウムエトキシドなどのアルキルアルミニウム化合物との比率およびそれぞれの添加量を適宜調節したり、オリゴマー化の際の反応温度を調節することにより、平均炭素数を所望の範囲に調整することが可能である。そして、得られた炭素数分布の比較的広い粗α−オレフィンを、例えば、高真空蒸留法、プレス発汗法、熱溶融濾過分離法、溶剤脱油法、溶剤抽出法、再結晶法、クロマト分離法等の従来公知の精製方法を適宜選定して、必要に応じてこれらの方法を組み合わせて、DSCにおける最大吸熱ピークのピーク温度が55〜99℃、平均炭素数が20〜50、25℃における針入度が1〜50となるように精製すればよい。
本発明のトナーに含有されるα−オレフィンの含有量は、結着樹脂100質量部あたり1〜15質量部の範囲であることが好ましく、さらに好ましくは、2〜14質量部である。トナーに含有されるα−オレフィンの含有量が結着樹脂100質量部あたり1質量部未満であると、低温定着性や耐高温オフセット性が不充分となるだけでなく、トナー中の顔料分散性が悪化して着色力も不充分となる場合があり、逆に、α−オレフィンの含有量が結着樹脂100質量部あたり15質量部を超えると、定着性や着色力は充分なものの、トナーの保存安定性が悪化したり、例えば、高温高湿環境下での画像出力において現像スリーブ上にトナーが融着し、画像出力とともに画像濃度が低下する場合があり、好ましくない。
本発明においては、α−オレフィンをトナーに含有させることが必須であるが、α−オレフィンをトナーに含有させることで低温定着性や耐高温オフセット性等の定着性能だけでなく、顔料、特にフタロシアニン系顔料の分散性が大きく向上する。その理由は定かではないが、本発明者らは次のように推測している。α−オレフィンは末端に二重結合を有する直鎖炭化水素化合物である。一方、顔料はその分子構造中に芳香環を有するものが多く、例えば、フタロシアニンは分子内に4つの芳香環を有している。そして、α−オレフィンの末端に存在する二重結合と顔料分子中に存在する芳香環との間に相互作用が生じ、トナー中での顔料粒子の分散性が向上するものと考えられる。特に、顔料がフタロシアニン系顔料の場合には、分子構造中に芳香環を多く有するためα−オレフィンとの相互作用がより強く、さらに顔料が銅フタロシアニン系顔料の場合には、銅イオンとα−オレフィンの二重結合の間でも相互作用が生じるため、顔料の中でも特に銅フタロシアニン系顔料を用いた場合に特に本発明の効果が発現されるものと考えている。
また、本発明のトナーは、前述した顔料とα−オレフィンとの相互作用の他に、α−オレフィンと結着樹脂、特にハイブリッド樹脂との相互作用により、トナー中での顔料およびα−オレフィンの双方の分散が最適な状態となり、前述した種々の優れた効果の他に、以下のような効果が発現される。すなわち、トナー中での顔料やα−オレフィンの分散が最適な状態となることから、従来より知られている非極性ワックスを含有するポリエステル系トナーに比較して、トナーの帯電性が安定化することにより優れた現像性が発現し、帯電の不均一化によって生じやすい画像背景部へのカブリが少なく、低温低湿環境下で多数枚の画像出力を行っても画像濃度が安定となる。さらに、環境変動に対しても安定性が向上し、例えば低温低湿環境下や高温高湿環境下においても安定した画像濃度が発現される。
本発明のトナーは結着樹脂を少なくとも含有する。
本発明のトナーに含有される結着樹脂は、従来よりトナーに用いられる一般的なものが用いられ、一例を挙げれば、スチレン−アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂等が例示される。本発明においては、結着樹脂としてポリエステル系樹脂を用いることが好ましく、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するハイブリッド樹脂、またはポリエステル樹脂、またはビニル系共重合体とハイブリッド樹脂との混合物、またはビニル系共重合体とポリエステル樹脂との混合物のいずれかであることがより好ましく、結着樹脂全体の50質量%以上がポリエステルユニットを有する樹脂であるとさらに好ましい。結着樹脂全体の50質量%以上をポリエステルユニットを有する樹脂とすることにより、トナーのシャープメルト性がより良好となり、高い着色力、鮮明な色味と良好な混色性、そして優れた透明性がより顕著に発現でき、さらに、良好な顔料分散性、α−オレフィン分散性、低温定着性、さらに耐高温オフセット性の向上が期待できる。
尚、本発明において「ポリエステルユニット」とはポリエステルに由来する部分を示し、「ビニル系共重合体ユニット」とはビニル系共重合体に由来する部分を示す。ポリエステルユニットを構成するポリエステル系モノマーは、多価カルボン酸成分と多価アルコール成分であり、ビニル系共重合体ユニットを構成するモノマーは、ビニル基を有するモノマー成分である。
本発明のトナーに含有される結着樹脂として、ポリエステル樹脂やポリエステルユニットを有するハイブリッド樹脂を用いる場合、ポリエステル樹脂やハイブリッド樹脂のポリエステルユニットを生成するためのポリエステル系モノマーとして、多価アルコールと多価カルボン酸、あるいはその無水物、または多価カルボン酸の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や、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。
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。
2価カルボン酸成分としては、例えばフタル酸、イソフタル酸およびテレフタル酸などの芳香族ジカルボン酸類またはその無水物;コハク酸、ドデセニルコハク酸、アジピン酸、セバシン酸およびアゼライン酸などのアルキルジカルボン酸類またはその無水物;炭素数6〜12のアルキル基で置換されたコハク酸もしくはその無水物;フマル酸、マレイン酸およびシトラコン酸などの不飽和ジカルボン酸類またはその無水物;が挙げられる。
また、3価以上のカルボン酸成分としては、例えば、トリメリット酸、ピロメリット酸、1,2,4−ナフタレントリカルボン酸、2,5,7−ナフタレントリカルボン酸および、これらの無水物やエステル化合物が挙げられる。3価以上の多価カルボン酸成分の使用量は、全モノマー基準で0.1〜10モル%が好ましい。
なお、上記の中でも、特に、下記一般式(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またはその酸無水物、また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、イソフタル酸、テレフタル酸、トリメリット酸、ピロメリット酸)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特に好ましい。この組成としたポリエステル樹脂は、良好な帯電特性を有する。
Figure 0004298638
本発明のトナーに含有される結着樹脂として、ビニル系共重合体やビニル系共重合体ユニットを有するハイブリッド樹脂を用いる場合、ビニル系共重合体やハイブリッド樹脂のビニル系共重合体ユニットを生成するためのビニル系モノマーとして、次のようなものを用いることができる。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−ニトロスチレンなどのスチレンおよびその誘導体;エチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチレンなどのスチレン不飽和モノオレフィン類;ブタジエン、イソプレンなどの不飽和ポリエン類;塩化ビニル、塩化ビニリデン、臭化ビニル、フッ化ビニルなどのハロゲン化ビニル類;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ベンゾエ酸ビニルなどのビニルエステル類;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などの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などの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などのビニルエーテル類;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などのビニルケトン類;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−ビニルピロリドンなどの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、アクリルアミドなどの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。
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、メサコン酸などの不飽和二塩基酸;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などの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などの不飽和二塩基酸のハーフエステル;ジメチルマレイン酸、ジメチルフマル酸などの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、ケイヒ酸などのα,β−不飽和酸;クロトン酸無水物、ケイヒ酸無水物などの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、これらの酸無水物およびこれらのモノエステルなどのカルボキシル基を有するモノマーが挙げられる。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。
本発明のトナーに含有させる結着樹脂として、ビニル系共重合体やビニル系共重合体ユニットを有するハイブリッド樹脂を用いる場合には、これらの樹脂はビニル基を2個以上有する架橋剤で架橋されたものであってもよい。この場合に用いられる架橋剤としては、以下のものが挙げられる。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およ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およ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;芳香族基およ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およ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。その他、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およ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。
ビニル系共重合体ユニットやポリエステルユニットを含有する結着樹脂を本発明のトナーに含有させる場合、そのビニル系共重合体ユニットやポリエステルユニット中には、両樹脂成分と互いに反応し得るモノマー成分を含むことが好ましい。ポリエステルユニットを構成するモノマーのうちビニル系共重合体ユニット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またはその無水物などが挙げられる。ビニル系共重合体ユニットを構成するモノマーのうちポリエステルユニットと反応し得るものとしては、カルボキシル基また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。
ビニル系共重合体ユニットとポリエステルユニットとの反応生成物を得る方法としては、先にあげたビニル系共重合体ユニットおよびポリエステルユニットのそれぞれと反応し得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。
ビニル系共重合体やビニル系共重合体ユニットを有するハイブリッド樹脂を製造する場合に用いられるラジカル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。
本発明のトナーに含有させることができるハイブリッド樹脂の製造方法としては、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。
(1)ビニル系共重合体、ポリエステル樹脂およ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、ビニル系共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、エステル化触媒およ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。
(2)ビニル系共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およ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共重合体ユニット(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)および/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。
(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共重合体ユニットおよ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および/またはビニル系共重合体ユニットとの反応により製造される。
(4)ビニル系共重合体ユニットおよ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および/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が製造される。この場合も適宜、有機溶剤を使用することができる。
(5)ハイブリッド樹脂成分を製造後、ビニル系モノマーおよび/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および/または縮重合反応を行うことによりビニル系共重合体ユニットおよ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。
(6)ビニル系モノマーおよ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および縮重合反応を連続して行うことによりビニル系共重合体ユニット、ポリエステルユニットおよ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。
上記(1)〜(5)の製造方法において、ビニル系共重合体ユニットおよび/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。
本発明のトナーの製造の際に用いられる結着樹脂は、テトラヒドロフラン(THF)に可溶な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において、ピーク分子量(Mp)が2000〜40000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5以上であることが好ましい。該結着樹脂のMpが2000未満の場合、トナーの保存安定性に問題が生じたり、耐高温オフセット性が不充分になるとともに、感光体への融着およびフィルミング等が発生しやすくなるという問題がある。一方、Mpが40000を超える場合、低温定着性が不充分となるとともに、画像のグロスが低くなりすぎたり、混色性に問題が生じる場合がある。また、Mw/Mnが5.0未満である場合には耐高温オフセット性に問題が生じる場合がある。
本発明のトナーは、該トナーに含有されるTHFに可溶な結着樹脂成分のGPCにおける分子量分布において、Mpが2000〜40000の範囲にあることが好ましく、Mw/Mnが10以上であることが好ましい。Mpが2000未満の場合、トナーの保存安定性に問題が生じたり、耐高温オフセット性が不充分になるとともに、感光体ドラムへの融着及びフィルミング等が発生しやすくなる場合がある。一方、Mpが40000を超える場合、低温定着性が不充分となるとともに、画像のグロスが低くなりすぎたり、混色性に問題が生じる場合がある。また、Mw/Mnが10未満である場合には耐高温オフセット性に問題が生じる場合がある。
本発明のトナーに含有されるTHFに可溶な結着樹脂成分のMpを2000〜40000の範囲にするためには、THFに可溶な成分のMpが2000〜40000の結着樹脂をトナーの原材料として用いればよい。また、Mw/Mnを10以上とするためには、Mw/Mnが10以上である結着樹脂を用いても良いし、Mw/Mnが10未満の結着樹脂と後述する有機金属化合物とをトナー製造工程のひとつである混練工程において金属架橋させて、Mw/Mnを10以上とすることもできる。また、この金属架橋による方法を用いてMw/Mnを調整する場合には、有機金属化合物の種類、添加量や混練時の温度の調整で、Mw/Mnの調整が可能である。
また、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(Tg)は、40〜90℃の範囲であることが好ましく、より好ましくは50〜80℃の範囲である。結着樹脂のTgが40℃未満であると、低温定着性は良好となるものの、トナーの保存安定性や耐久性が悪化する場合があり、逆に結着樹脂のTgが90℃を超えると、トナーの保存安定性や耐久性は良好となるものの、低温定着性が悪化する場合がある。
本発明のトナーに含有される結着樹脂の酸価は特に制限されないが、好ましくは1〜40mgKOH/gの範囲である。結着樹脂の酸価が1mgKOH/g未満の場合には、前述した溶融混練時における有機金属化合物との金属架橋が充分に行えない傾向にあり、好ましい耐高温オフセット性が得られないことがある。また、逆に、酸価が40mgKOH/gを超える場合には、トナーの帯電制御が難しくなったり、金属架橋反応が進行しすぎて低温定着性に悪影響を及ぼすことがある。
本発明のトナーは、シアントナー用、マゼンタトナー用、イエロートナー用またはブラックトナー用の着色剤を含有する。
例えば、シアントナー用の着色剤としてはフタロシアニン系顔料が例示され、無置換銅フタロシアニンをはじめ、中心金属の無い無金属フタロシアニン、フタロシアニン骨格のベンゼン環に少量の塩素を含有する低塩素化銅フタロシアニン、銅フタロシアニンをスルホン化して得られる直接染料をレーキ化したスルホン化銅フタロシアニン、銅フタロシアニンに14〜16個の塩素原子や臭素原子が導入されたポリハロゲン化銅フタロシアニンなどがある。具体的には、C.I.ピグメントブルー15,15:1,15:2,15:3,15:4,15:6,16,17:1や、C.I.ピグメントグリーン7,36,37,38が好適に使用される。また、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等も使用可能である。
また、マゼンタトナー用の着色顔料としては、C.I.ピグメントレッド1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,21,22,23,30,31,32,37,38,39,40,41,48,49,50,51,52,53,54,55,57,58,60,63,64,68,81,83,87,88,89,90,112,114,122,123,150,155,163,202,206,207,209,238,C.I.ピグメントバイオレット19、C.I.バットレッド1,2,10,13,15,23,29,35等が挙げられる。さらに、マゼンタトナー用の染料としては、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等の油溶染料;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等の塩基性染料が挙げられる。
イエロートナー用の着色顔料としては、C.I.ピグメントイエロー1,2,3,4,5,6,7,10,11,12,13,14,15,16,17,23,65,73,74,83,93,94,95,97,109,110,111,120,127,128,129,147,151,154,155,168,174,175,176,180,181,191,194、C.I.バットイエロー1,3,20、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等が挙げられる。さらに、イエロー用の染料としてはC.I.ソルベントイエロー9,17,24,31,35,58,93,100,102,103,105,112,162,163等が挙げられる。
ブラックトナー用の着色剤としては、カーボンブラック、アセチレンブラック、ランプブラック、黒鉛、鉄黒、アニリンブラック、シアニンブラック等、または先に例示したイエロー着色剤、マゼンタ着色剤、シアン着色剤、さらに必要に応じて前記した黒色の着色剤を混合して黒色に調色されたものが利用される。
これらの着色剤の使用量は、中間色の再現性と着色力とのバランスから、結着樹脂100質量部に対して、1〜15質量部、好ましくは3〜10質量部含有していることが良い。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。また、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。
さらに本発明のトナーは、黒色着色剤として磁性材料を使用し、磁性トナーとしても使用し得る。この際使用することのできる磁性材料としては、マグネタイト、マグヘマタイト、フェライト等の酸化鉄、鉄、コバルト、ニッケルのような金属あるいはこれらの金属のアルミニウム、コバルト、銅、鉛、マグネシウム、スズ、亜鉛、アンチモン、ベリリウム、ビスマス、カドニウム、カルシウム、マンガン、セレン、チタン、タングステン、バナジウムのような金属の合金及びその混合物があげられる。
これらの磁性体は平均粒径が0.5μm以下、好ましくは0.1〜0.3μm程度のものである。トナー粒子中に含有させる磁性体の量は、結着樹脂100質量部に対し30〜150質量部、特に好ましくは50〜120質量部である。また、10Kエルステッド(795.8kA/m)印加での磁気特性が保磁力(Hc)20〜300エルステッド(1.6〜24kA/m)、飽和磁化(σs)50〜200emu/g(Am2/kg)、残留磁化(σr)2〜20emu/g(Am2/kg)の磁性体が好ましい。
本発明のトナーは、本発明の効果を損なわない範囲でα−オレフィン以外のワックスを結着樹脂100質量部に対して0.1〜20質量部の範囲で含有してもよい。
本発明のトナーに含有させることができるα−オレフィン以外のワックスとしては、例えば次のものが挙げられる。ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、オレフィン共重合体ワックス、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等の脂肪族炭化水素系ワックス、また酸化ポリエチレンワックス等の脂肪族炭化水素系ワックスの酸化物、又はそれらのブロック共重合物;カルナバワックス、モンタン酸エステルワックス等の脂肪酸エステルを主成分とするワックス類、ベヘン酸ベヘニルやステアリン酸ベヘニル等の高級脂肪酸と高級アルコールとの合成反応物であるエステルワックス、及び脱酸カルナバワックス等の脂肪酸エステル類を一部又は全部を脱酸化したもの等が挙げられる。
さらに、パルミチン酸、ステアリン酸、モンタン酸等の飽和直鎖脂肪酸類;ブラシジン酸、エレオステアリン酸、バリナリン酸等の不飽和脂肪酸類;ステアリルアルコール、アラルキルアルコール、ベヘニルアルコール、カルナウビルアルコール、セリルアルコール、メリシルアルコール等の飽和アルコール類;ソルビトール等の多価アルコール類;リノール酸アミド、オレイン酸アミド、ラウリン酸アミド等の脂肪酸アミド類;メチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスカプリン酸アミド、エチレンビスラウリン酸アミド、ヘキサメチレンビスステアリン酸アミド等の飽和脂肪酸ビスアミド類;エチレンビスオレイン酸アミド、ヘキサメチレンビスオレイン酸アミド、N,N’ジオレイルアジピン酸アミド、N,N’ジオレイルセバシン酸アミド等の不飽和脂肪酸アミド類;m−キシレンビスステアリン酸アミド、N,N’ジステアリルイソフタル酸アミド等の芳香族系ビスアミド類;ステアリン酸カルシウム、ラウリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウム等の脂肪族金属塩(一般に金属石けんといわれているもの);脂肪族炭化水素系ワックスにスチレンやアクリル酸等のビニル系モノマーを用いてグラフト化させたワックス類;ベヘニン酸モノグリセリド等の脂肪酸と多価アルコールの部分エステル化物;植物性油脂の水素添加等によって得られるヒドロキシル基を有するメチルエステル化合物等が挙げられる。
また、前記したワックスのDSCにおける最大吸熱ピークのピーク温度は50〜140℃の範囲にあることが好ましい。ワックスの最大吸熱ピークのピーク温度が50℃未満であると、例えばトナーの保存安定性が劣る場合があり、逆に140℃を超えると定着助剤としての効果が薄れ、省エネの観点から望まれる低温定着を行うことが困難となる場合がある。
本発明のトナーは、DSCにおいて30〜200℃の範囲に1個又は複数の吸熱ピークを有し、該吸熱ピーク中の最大吸熱ピークのピーク温度が50〜140℃の範囲にあることが好ましく、より好ましくは60〜120℃の範囲である。トナーの最大吸熱ピークのピーク温度がこの範囲にあれば、優れた低温定着性と現像性とのバランスが良好となる。トナーの最大吸熱ピークのピーク温度が50℃未満であるとトナーの保存安定性が劣る場合があり、逆に140℃を超えると省エネの観点から望まれる低温定着を行うことが困難となる場合がある。なお、トナーの最大吸熱ピークのピーク温度を50〜140℃とするには、最大吸熱ピークのピーク温度が55〜99℃の範囲にあるα−オレフィン、必要に応じて、さらにα−オレフィン以外の前述した最大吸熱ピークのピーク温度が50〜140℃のワックスを、トナーに含有させることにより達成可能である。
また、本発明のトナーには、さらに荷電制御剤を含有させてもよい。荷電制御剤としては、公知のものが利用でき、特に帯電スピードが速く、かつ、一定の帯電量を安定して維持できる荷電制御剤が好ましい。具体的な化合物としては、ネガ系荷電制御剤としてサリチル酸、ナフトエ酸、ダイカルボン酸の如き芳香族オキシカルボン酸およ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、スルホン酸又はカルボン酸基を側鎖に持つ高分子型化合物、ホウ素化合物、尿素化合物、ケイ素化合物、カリックスアレーン等が挙げられる。ポジ系荷電制御剤として四級アンモニウム塩、該四級アンモニウム塩を側鎖に有する高分子型化合物、グアニジン化合物、イミダゾール化合物等が挙げられる。本発明においては、前記した荷電制御剤のうち有機金属化合物を含有させると、帯電レベルを調整でき、帯電の立ち上がりを良くし、トナーの熱溶融特性を改良することが出来るなどの点で、より好ましい。本発明のトナーに含有させる有機金属化合物としては、芳香族オキシカルボン酸およ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であることが好ましく、その金属としては2価以上の金属原子が好ましい。また、芳香族カルボン酸誘導体としては、サリチル酸誘導体が好ましい。
芳香族カルボン酸の金属化合物は、例えば特公平8−10360号公報等に記載されている、従来より公知の方法により製造することができる。すなわち、水酸化ナトリウム水溶液に芳香族カルボン酸(例えば、3,5−ジ−t−ブチルサリチル酸)を加えて60℃程度に加熱、撹拌し、完全に溶解する。次いで、2価以上の金属イオンを含有する水溶液(例えば、硫酸アルミニウム水溶液)を、前記の芳香族カルボン酸水溶液に徐々に滴下する。滴下後、約90℃に昇温して30分攪拌し、次いでpHを約3に調整して約40℃迄冷却する。そして、析出した結晶を濾過し、濾液のpHが中性になるまで結晶の水洗を行い、90℃程度で乾燥を行うことで、芳香族カルボン酸の金属化合物が得られる。尚、この際使用できる2価以上の金属イオンとしては、Mg2+、Ca2+、Sr2+、Pb2+、Fe2+、Co2+、Ni2+、Zn2+、Cu2+、Al3+、Cr3+、Fe3+、Ni3+、Zr4+が挙げられる。これら2価以上の金属イオンの中で好ましいものは、Sr2+、Zn2+、Ca2+、Mg2+、Al3+、Cr3+、Zr4+であり、特に好ましいものは、Al3+、Zr4+である。
本発明のトナーに有機金属化合物を含有させる場合、その有機金属化合物は結着樹脂100質量部あたり0.1〜5質量部含有させることが好ましく、この含有量とするとトナーの帯電レベルを適度に調整できるため現像時に必要な絶対帯電量が得られやすくなり、トナーの熱溶融特性も改良することができる。しかしながら、本発明において荷電制御剤の添加は必須ではなく、二成分現像方法を用いた場合においては、トナーとキャリアとの摩擦帯電を利用し、一成分現像方法を用いた場合においては、トナーとブレード部材や、トナーとスリーブ部材との摩擦帯電を積極的に利用することで、トナー中に必ずしも荷電制御剤を含む必要はない。
本発明のトナーには、流動性向上剤が外部添加(以下、外添という)されていることが好ましい。ここで、流動性向上剤とは、トナー粒子に外添することにより、流動性が増加し得る機能を有するものであり、画質向上の観点から添加される。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などのフッ素系樹脂粉末;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などのシリカ微粉末、それらシリカ微粉末をシラン化合物、チタンカップリング剤、シリコーンオイルなどの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用いられる。このような流動性向上剤は、BET法で測定した窒素吸着による比表面積が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。
流動性向上剤は、トナー粒子100質量部に対して0.01〜5質量部、好ましくは0.05〜3質量部使用するのが良い。
本発明のトナーは、少なくとも結着樹脂、着色剤、およびα−オレフィンを必須成分として含有するトナー粒子と、必要に応じてトナー粒子に外添される流動性向上剤等の外添剤とから構成される。本発明におけるトナー粒子を粉砕法により製造する場合には、以下で述べる方法により得ることができる。すなわち、少なくとも結着樹脂、着色剤、およびα−オレフィン、必要に応じて有機金属化合物などの他の任意成分をヘンシェルミキサー、ボールミルなどの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混練機を用いて溶融、捏和および練肉し、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得ることができる。また、例えば懸濁重合法により本発明のトナー粒子を製造する場合には、スチレンやアクリル酸n−ブチルなどのビニル系モノマー、着色剤、およびα−オレフィン(さらに必要に応じて、極性樹脂、架橋剤、荷電制御剤、連鎖移動剤、その他の添加剤)を均一に溶解または分散せしめて重合性単量体組成物とした後、この重合性単量体組成物を燐酸カルシウムなどの分散安定剤を含有する水系媒体(例えば水相)中に適当な高速撹拌機を用いて造粒し、窒素雰囲気下でアゾビス系や過酸化物系の重合開始剤を用いて50〜100℃の温度で懸濁重合反応を完結させ、冷却後、トナー粒子を濾過、洗浄、乾燥することにより、所望の粒径を有するトナー粒子を得ることができる。さらに、乳化・会合法により本発明のトナー粒子を製造する場合には、スチレン、アクリル酸、アクリル酸n−ブチルなどのビニル系モノマー(さらに必要に応じて、チオール類などの連鎖移動剤)をアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム等の界面活性剤やポリビニルアルコールやメチルセルロース等の高分子分散剤等を用いて水中に乳化し、過硫酸カリウム等の重合開始剤を、必要により亜硫酸ナトリウム等の還元剤と組み合わせて用い、窒素雰囲気下で0〜100℃の温度で重合することにより、樹脂のエマルションを得る。この得られたエマルションに適当な粒径に粉砕あるいは分散した着色剤、およびα−オレフィン(さらに必要に応じて、荷電制御剤、その他の添加剤)などの他の材料を添加し、樹脂エマルションを凝集剤等を用いて凝集させた後に、熱的に会合させ、所望の粒径を有するトナー粒子を得ることができる。
本発明のトナーは、重量平均粒径(D4)が4〜9μmであることが好ましい。このようにトナーの重量平均粒径を小粒径化することにより画像の輪郭部分、特に文字画像やラインパターンの現像での再現性が良好なものとなる。重量平均粒径が4μm未満であると、例えば感光ドラムの表面への付着力が高くなり、転写不良に基づく画像の不均一ムラの原因となりやすい。また、トナーの単位質量あたりの帯電量が高くなり、例えば低温低湿環境下において画像濃度が低下してしまう場合がある。さらに、流動性の低下や部材への付着性の増加により、例えばキャリアとの摩擦帯電がスムーズに行われにくく、充分に帯電し得ないトナーが増大し、非画像部のカブリが目立つ様になる。また、重量平均粒径が9μmを超えると、高画質化に寄与し得る微粒子が少ないことを意味し、高い画像濃度が得られ易く、トナーの流動性に優れるというメリットがあるものの、感光ドラム上の微細な静電荷像上に忠実に付着しづらく、ハイライト部の再現性が低下し、さらに解像性も低下する場合がある。また、感光体ドラム表面等の部材への融着が起きやすい。さらに、4μm以下の粒径を有するトナーが3〜40個数%含有され、10μm以上の粒径を有するトナーが15体積%以下含有されていると、現像性、転写性のバランスの取れたトナーが得られやすく、特に好ましい。
本発明のトナーは、円相当径が2μm以上の粒子において、平均円形度が0.920〜0.990の範囲にあることが好ましく、さらに好ましくは0.925〜0.985である。トナーの平均円形度を上記範囲とすることにより、トナーの流動性、転写性、帯電性を好適なものとすることが出来る。平均円形度が0.920より小さいと転写性、特に転写効率に劣り、逆に、平均円形度が0.990より大きいと形状が球形となりすぎるため、感光ドラムのクリーニングの際に転写残トナーがクリーニングブレードをすり抜けるなど、クリーニング不良による画像欠陥が出る場合がある。
本発明のトナーの平均円形度を0.920〜0.990に調整する手段としては特に限定されないが、例えば、粉砕法により製造したトナー粒子に機械式衝撃力を加えてトナー粒子を球形化する方法、ディスク又は多流体ノズルを用い溶融混合物を空気中に霧化し球状トナー粒子を得る方法、溶剤に溶解したトナー組成物を水中で懸濁し、その後溶剤を留去することにより球形化トナー粒子を得る方法、乳化重合により得られたエマルションに着色剤などの他の材料を添加し、エマルションを凝集、会合させ、球形トナー粒子を得る方法、懸濁重合法により直接球形のトナー粒子を得る方法など様々な方法が採用できる。前記した機械的衝撃法としては公知の装置が用いられ、一例を挙げれば、奈良機械製作所社製のハイブリタイザー、ホソカワミクロン社製のメカノフュージョンシステム、川崎重工業社製のクリプトロンシステム、日清エンジニアリング社製のスーパーローター等がある。
本発明のトナーは、トナーの粒度分布、及び平均円形度を上記のように調整することによって、帯電分布がさらにシャープなものとなり、それにより現像効率が向上するばかりでなく、カブリが少なくなるといった効果も得られる。さらなる効果として、感光体ドラム上に形成された潜像を忠実に再現することが可能であり、網点及びデジタルの様な微小ドット潜像の再現性にも優れ、特にハイライト部の階調性及び解像性に優れたトナー画像を与えることができる。さらに画像出力を続けた場合でも高画質を保持し、且つ高濃度の画像の場合でも少ないトナー消費量で良好な現像を行うことが可能であり、長期に渡り鮮明な色味で色再現性が良好なフルカラー画像が得られる。
本発明のトナーは、中間転写体を設けた画像形成装置への適用も可能である。中間転写体を設けた画像形成装置は多種多様の転写材に対応可能であるため、近年急速に普及しつつある。中間転写体を設けた画像形成装置の場合、転写工程が実質2回行われるため、転写効率の低下はトナーの利用効率の低下を招き問題となる。しかし、本発明のトナーは、粒度分布、及び平均円形度を上記のように調整することによって、高い転写性が達成され、中間転写体を設けた画像形成装置にも好適に使用できる。このような高転写性を有する本発明のトナーを用いれば、中間転写体を用いた系で起こりやすい転写抜け等の転写不良がほとんど生じないため、2次色の色再現性や色味が極めて良好となり、多種多様の転写材を用いた場合でも、美しいフルカラー画像を得ることができる。
本発明のトナーは一成分系現像剤としても、二成分系現像剤としても使用可能であるが、二成分系現像剤として使用すると、長期に渡り鮮明なフルカラー画像がより得られやすく、好ましい。
本発明のトナーを二成分系現像剤として用いる場合、本発明のトナーと磁性キャリアとを混合して二成分系現像剤とすればよい。キャリアとしては例えば表面酸化または未酸化の鉄、ニッケル、銅、亜鉛、コバルト、マンガン、クロム、カルシウム、マグネシウム、希土類等の金属およびそれらの合金または酸化物および磁性フェライト等が使用出来る。
また、上記キャリアの表面を樹脂等で被覆した樹脂コートキャリアは、本発明において好適に用いられる。樹脂コートキャリアの製造方法としては、従来公知の方法を採用することができ特に限定されないが、一例を挙げれば、キャリアを浮遊流動させながら樹脂溶液をスプレーしキャリア表面にコート膜を形成させる方法、スプレードライ法、樹脂等の被覆材を溶剤中に溶解もしくは懸濁せしめてキャリアと混合し、剪断応力を加えながら溶剤を徐々に揮発させる方法、単に粉体とキャリアを混合する方法などが挙げれる。
キャリアの被覆材料としては、トナー融着等のキャリアへのスペント化を防ぐ為に有用と考えられる表面エネルギーの小さい樹脂、例えばシリコーン樹脂、フッ素樹脂などが挙げられ、その他にもポリエステル樹脂、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリアミド、ポリビニルブチラール、アミノアクリレート樹脂等が例示され、これらは単独あるいは組み合わせて用いられる。
また、キャリアに対する接着性を高めるために、種々の添加物を併用し被膜の強靭性を高めることが好ましい。特にシリコーン樹脂を被覆する際は使用する被覆樹脂希釈溶剤中に水を添加する事で、得られる被覆キャリアの耐久性および帯電特性が更に改良される。これは、硬化型シリコーン樹脂の架橋点およびシランカップリング剤の加水分解が促進され、硬化反応がより進行する事、および短時間ではあるがシリコーン樹脂の表面エネルギーが増加し、キャリアとの密着性が向上する事によるものである。
被膜樹脂のキャリアに対する塗布量は、キャリア100質量部あたり樹脂固形分が0.05〜10質量部である。
また、キャリアの重量平均粒径(D4)は25〜80μm、より好ましくは30〜65μmを有する事が好ましい。その測定はマイクロトラック粒度分析計のSRAタイプ(商品名、日機装社製)を使用し、0.7〜125μmのレンジ設定で行うことができる。キャリアの重量平均粒径が25μmよりも小さい場合、トナーとの混合が難しくなる。また、重量平均粒径が80μmを超えると、キャリアの比表面積が小さいことから、トナー補給時の帯電能力が劣り、カブリやトナー飛散の原因となることがある。
本発明のトナーと上記形態のキャリアとを混合して二成分系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下しやすく、15質量%を超えるとカブリや機内飛散が発生しやすく、現像剤の耐用寿命が低下しやすい。
次に本発明のトナーが適用される画像形成方法を図面を参照しながら以下に説明する。
図1は二成分系現像剤用の画像形成装置である。現像器4−1、4−2、4−3、4−4に、それぞれシアントナーを有する現像剤、マゼンタトナーを有する現像剤、イエロートナーを有する現像剤及びブラックトナーを有する現像剤が導入され、磁気ブラシ現像方式によって感光体ドラム1に形成された静電荷像を現像し、各色トナー像が感光体ドラム1上に形成される。
本発明のトナーは、磁性キャリアと混合し、例えば図2に示すような現像手段を用い現像を行うことができる。具体的には交番電界を印加しつつ、磁気ブラシが感光体ドラム13に接触している状態で現像を行うことが好ましい。現像剤担持体(現像スリーブ)11と感光体ドラム13の距離Bは100〜1000μmである。
交番電界のピーク間の電圧(Vpp)は500〜5000Vが好ましく、周波数(f)は500〜10000Hzであり、波形としては三角波、矩形波、正弦波、あるいはDuty比を変えた波形等種々選択して用いることができる。コントラスト電位としては、充分画像濃度がでるように200V〜500Vが好ましく用いられる。
充分な画像濃度を出し、ドット再現性に優れ、かつキャリア付着のない現像を行うために現像スリーブ11上の磁気ブラシの感光体ドラム13との接触幅(現像ニップC)を好ましくは3〜8mmにする。
本発明のトナーは、磁性キャリアと混合せずに、例えば図3に示すような現像手段を用いて現像を行うこともできる。図3は非磁性一成分現像用の画像形成装置の概略図である。図3において、25は静電荷像担持体(感光体ドラム)であり、潜像形成は電子写真プロセス手段により形成される。24はトナー担持体(現像スリーブ)であり、バイアス電源26により感光体ドラム25との間にバイアスが印加され、交番電界を印加することもできる。交番電界を印加する場合には、Vppは200〜3000V、fは500〜5000Hzであり、波形は、矩形波、サイン波、のこぎり波、三角波等の波形が適用できる。また、直流バイアスを重畳するのも好ましい。現像スリーブ24は、ステンレス,アルミニウム等から成る円筒が好ましく用いられ、また必要に応じて表面を金属類,カーボンブラック,帯電制御剤等の微粒子を分散した樹脂でコートしても良い。感光体ドラム25と現像スリーブ24との間隙αは、ジャンピング現像の場合には50〜500μmに設定され、接触現像の場合には感光体ドラム25と現像スリーブ24は接触(すなわちα=0)又はトナー層よりも狭い間隙で対向させ、現像ニップ幅は0.2〜8.0mmに設定されることが好ましい。また、接触現像の場合には、現像スリーブとして、表面に弾性層を有する、いわゆる弾性ローラが好ましく用いられ、使用される弾性層の材料の硬度としては、30〜60度(asker−C/荷重1kg)のものが好適に使用される。
現像スリーブ24の略右半周面はトナー容器21内のトナー溜りに常時接触していて、その現像スリーブ面近傍のトナーが現像スリーブ面に静電気力により付着保持される。
トナー担持体の表面粗度Ra(μm)を1.5以下とすることで、該トナー担持体上のトナー層を薄層化する。トナー担持体の表面移動速度を静電荷像担持体の表面移動速度に対し1.05〜3.0倍となるように設定する。該トナー担持体の表面移動速度が、静電潜像担持体の表面移動速度に対し1.05倍未満であると、該トナー層の受ける攪拌効果が不十分となり、良好な画像形成は望めない。また、ベタ黒画像等、広い面積にわたって多くのトナー量を必要とする画像を現像する場合、静電潜像へのトナー供給量が不足し画像濃度が薄くなる。逆に3.0倍を超える場合には、トナーの過剰な帯電によって引き起こされる種々の問題の他に、機械的ストレスによるトナーの劣化やトナー担持体へのトナー固着が発生、促進され、好ましくない。
トナーTはホッパー21に貯蔵されており、供給部材22によって現像スリーブ上へ供給される。供給部材として、多孔質弾性体、例えば軟質ポリウレタンフォーム等の発泡材より成る供給ローラーが好ましく用いられ、現像スリーブに対して順または逆方向に相対速度をもって回転させ、現像スリーブ上へのトナー供給と共に、スリーブ上の現像後のトナー(未現像トナー)のはぎ取りをも行う。この際、供給ローラーの現像スリーブへの当接幅は、トナーの供給及びはぎ取りのバランスを考慮すると、2.0〜10.0mmが好ましく、4.0〜6.0mmがより好ましい。また、供給部材としては、ナイロン、レーヨン等の樹脂繊維よりなるブラシ部材を用いても良い。
現像スリーブ上に供給されたトナーは、規制部材23によって薄層かつ均一に塗布される。規制部材は、現像スリーブと一定の間隙をおいて配置される金属ブレード、磁性ブレード等のドクターブレード、あるいは、ドクターブレードの代わりに、金属、樹脂、セラミックスなどを用いた剛体ローラーやスリーブを用いてもよい。また、規制部材としてトナーを圧接塗布する為の弾性ブレードや弾性ローラーの如き弾性体を用いても良い。さらに、規制部材や供給部材に直流電場及び/または交流電場を印加することもでき、例えば、規制部材に電場を印加することにより、現像スリーブ上のトナーのほぐし作用が生じ、均一薄層塗布性、均一帯電性がより向上し、供給部材に電場を印加することにより、トナーの供給/はぎ取りがよりスムーズになされ、充分な画像濃度の達成及び良質の画像を得ることができる。
例えば図3において、弾性ブレード23はその上辺部側である基部をトナー容器21側に固定保持され、下辺部側をブレードの弾性に抗して現像スリーブ24の順方向或いは逆方向にたわめ状態にしてブレード内面側(逆方向の場合には外面側)をスリーブ24表面に適度の弾性押圧をもって当接させる。この様な装置によると、環境の変動に対しても安定で、緻密なトナー層が得られる。該弾性体には所望の極性にトナーを帯電させるのに適した摩擦帯電系列の材質を選択することが好ましく、シリコーンゴム,ウレタンゴム,NBRの如きゴム弾性体;ポリエチレンテレフタレートの如き合成樹脂弾性体;ステンレス,鋼,リン青銅の如き金属弾性体が使用できる。また、それらの複合体であっても良い。また、弾性体とトナー担持体に耐久性が要求される場合には、金属弾性体に樹脂やゴムをスリーブ当接部に当るように貼り合わせたり、コーティング塗布したものが好ましい。
該弾性ブレードとトナー担持体との当接圧力は、トナー担持体の母線方向の線圧として、0.1〜30kPaが有効である。これによりトナーの凝集を効果的にほぐすことが可能となり、トナーの帯電量を瞬時に立ち上げることが可能である。当接圧力が0.1kPaより小さい場合、トナーの均一塗布が困難となり、トナーの帯電量分布がブロードになりカブリや飛散の原因となる。また、当接圧力が30kPaを超えると、トナーに大きな圧力がかかり、トナーが劣化したり、トナーの凝集物が発生するなど好ましくない。またトナー担持体を駆動させるために大きなトルクを要するため好ましくない。
以下、本発明で用いられる各種物性の測定方法について説明する。
<最大吸熱ピークのピーク温度およびオンセット温度の測定>
ワックスおよびトナーの最大吸熱ピークのピーク温度は、示差走査熱量計(DSC測定装置)を用いてASTM D3418−82に準拠して測定する。測定試料は2〜10mg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、昇温速度10℃/minで測定を行う。尚、測定においては、昇温、続いて降温をまず始めに一回行った後に再度昇温を行い、この昇温過程における温度30〜200℃の範囲のDSC曲線の最大吸熱ピークを、本発明における最大吸熱ピークとする。尚、オンセット温度とは、DSCにおける最大吸熱ピークの吸熱曲線の低温側の微分値が最大となる点において接線を引き、その接線とベースラインとの交点の温度のことをいう。
<針入度の測定>
α−オレフィンの針入度は、JIS K−2207に準拠して測定する。具体的には、直径約1mmで頂角9°の円錐形先端を持つ針を一定荷重で垂直に進入させた時の進入深さを0.1mmの単位で読み、これを10倍にした数値を針入度とする。尚、本発明中での試験条件は試料温度が25℃、荷重100g、進入時間5秒である。
<トナーの重量平均粒径(D4)および粒度分布の測定>
トナーの重量平均粒径(D4)および粒度分布は、コールターカウンターTA−II型(商品名、コールター社製)またはコールターマルチサイザー(商品名、コールター社製)等、種々の測定機器を用いて測定可能である。本発明においては、コールターマルチサイザーを用い、個数分布、体積分布を出力するインターフェイス(日科機バイオス社製)及びパーソナルコンピュータを接続して使用した。コールターマルチサイザーの測定の際に使用する電解液は、塩化ナトリウムをイオン交換水に溶解して濃度が1質量%となるようにしたもの、例えば、ISOTON R−II(商品名、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酸塩を0.1〜5ml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機「Tetora150型」(商品名、日科機バイオス社製)で約1〜3分間分散処理を行い、前記コールターマルチサイザーによりアパーチャーとして100μmアパーチャーを用いて、2μm以上のトナー粒子の体積、個数を測定して体積分布と個数分布とを算出する。
それから、本発明に係わるところの体積分布から求めた重量基準の重量平均粒径(D4:各チャンネルの中央値をチャンネルの代表値とする)を求めることができる。
<トナーの平均円形度の測定>
トナーの平均円形度は、フロー式粒子像測定装置「FPIA−2100」(商品名、シスメックス社製)を用いて測定を行い、下式を用いて算出する。
Figure 0004298638
ここで、「粒子投影面積」とは二値化されたトナー粒子像の面積であり、「粒子投影像の周囲長」とは該トナー粒子像のエッジ点を結んで得られる輪郭線の長さと定義する。測定は、512×512の画像処理解像度(0.3μm×0.3μmの画素)で画像処理した時の粒子像の周囲長を用いる。
本発明における円形度はトナー粒子の凹凸の度合いを示す指標であり、トナー粒子が完全な球形の場合に1.000を示し、表面形状が複雑になる程、円形度は小さな値となる。
また、円形度頻度分布の平均値を意味する平均円形度Cは、粒度分布の分割点iでの円形度(中心値)をci、測定粒子数をmとすると、次式から算出される。
Figure 0004298638
なお、本発明で用いている測定装置である「FPIA−2100」は、各粒子の円形度を算出後、平均円形度の算出に当たって、得られた円形度によって、粒子を円形度0.4〜1.0を0.01ごとに等分割したクラスに分け、その分割点の中心値と測定粒子数を用いて平均円形度の算出を行う。
具体的な測定方法としては、容器中に予め不純固形物などを除去したイオン交換水10mlを用意し、その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酸塩を加えた後、更に測定試料を0.02g加え、均一に分散させる。分散させる手段としては、超音波分散機「Tetora150型」(商品名、日科機バイオス社製)を用い、2分間分散処理を行い、測定用の分散液とする。その際、該分散液の温度が40℃以上とならない様に適宜冷却する。また、円形度のバラツキを抑えるため、フロー式粒子像分析装置FPIA−2100の機内温度が26〜27℃になるよう装置の設置環境を23℃±0.5℃にコントロールし、一定時間おきに、好ましくは2時間おきに2μmラテックス粒子を用いて自動焦点調整を行う。
トナー粒子の円形度測定には、前記フロー式粒子像測定装置を用い、測定時のトナー粒子濃度が3000〜1万個/μlとなる様に該分散液濃度を再調整し、トナー粒子を1000個以上計測する。計測後、このデータを用いて、円相当径2μm未満のデータをカットして、トナー粒子の平均円形度を求める。
さらに本発明で用いている測定装置である「FPIA−2100」は、従来トナーの形状を算出するために用いられていた「FPIA−1000」と比較して、処理粒子画像の倍率の向上、さらに取り込んだ画像の処理解像度を向上(256×256→512×512)によりトナーの形状測定の精度が上がっており、それにより微粒子のより確実な捕捉を達成している装置である。従って、本発明のように、より正確に形状を測定する必要がある場合には、より正確に形状に関する情報が得られるFPIA−2100の方が有用である。
<結着樹脂およびトナー中の樹脂成分の分子量分布の測定>
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)による、テトラヒドロフラン(THF)に可溶な樹脂成分の分子量分布の測定は、以下の様にして行えばよい。
ガラス製のサンプルビンに、所定量の結着樹脂またはトナーとTHFを入れ、室温で24時間静置して樹脂成分を溶解する。この溶液を、ポア径が0.2μmの耐溶剤性メンブランフィルター(例えば、商品名「マエショリディスク」、東ソー社製)で濾過してサンプル溶液とし、以下の条件で測定する。尚、サンプル調製は、THFに可溶な成分の濃度が0.4〜0.6質量%になるように調整する。
装置 :高速GPC HLC8120 GPC(商品名、東ソー社製)
カラム:Shodex KF−801、802、803、804、805、806、807の7連(商品名、昭和電工社製)
溶離液 :THF
流 速 :1.0ml/min
オーブン温度:40.0℃
試料注入量 :0.10ml
また、試料の分子量の算出にあたっては、標準ポリスチレン樹脂(例えば、商品名「TSK スタンダード ポリスチレン F−850、F−450、F−288、F−128、F−80、F−40、F−20、F−10、F−4、F−2、F−1、A−5000、A−2500、A−1000、A−500」、東ソー社製)により作成した分子量校正曲線を使用する。
<結着樹脂のガラス転移温度の測定>
結着樹脂のガラス転移温度(Tg)は、示差走査熱量計(DSC測定装置)を用いてASTM D3418−82に準拠して測定する。
測定試料は5〜20mg、好ましくは10mgを精密に秤量する。そ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、測定範囲30〜200℃の間で、昇温速度10℃/minで測定を行う。この昇温過程で、温度40℃〜100℃の範囲において比熱変化が得られる。このときの比熱変化が出る前と出た後のベースラインの中間点の線と示差熱曲線との交点を、本発明の樹脂のガラス転移温度とする。
<結着樹脂の酸価の測定>
結着樹脂の酸価は、JIS K0070に準拠して以下のようにして測定する。
サンプル2〜10gを200〜300mlの三角フラスコに秤量し、メタノール:トルエン=30:70の混合溶媒約50mlを加えて樹脂を溶解する。溶解性が悪いようであれば少量のアセトンを加えてもよい。0.1%のブロムチモールブルーとフェノールレッドの混合指示薬を用い、予め標定された0.1モル/lの水酸化カリウム−アルコール溶液で滴定し、アルコールカリ液の消費量からつぎの計算で酸価を求める。
酸価=KOH(ml数)×f×56.1/試料質量
(ただしfは0.1モル/l KOHのファクター)
本発明の実施態様を以下に列挙する。
(1)本発明のトナーは、少なくとも結着樹脂、着色剤、およびα−オレフィンを含有するトナーであって、該α−オレフィンは、(1)示差走査熱量計(DSC)における最大吸熱ピークのピーク温度が55〜99℃の範囲にあり、(2)平均炭素数が20〜50の範囲にあり、(3)25℃における針入度が1〜50の範囲であるトナー。
(2)前記DSCにおける最大吸熱ピークのピーク温度が65〜90℃の範囲にあり、前記平均炭素数が25〜40の範囲にあり、前記25℃における針入度が1〜30の範囲であることが好ましい。
(3)前記DSCにおける最大吸熱ピークのオンセット温度が50℃以上であることが好ましい。
(4)前記α−オレフィンは結着樹脂100質量部あたり1〜15質量部含有されていることが好ましい。
(5)前記α−オレフィンは結着樹脂100質量部あたり2〜14質量部含有されていることが好ましい。
(6)前記着色剤がフタロシアニン系顔料であることが好ましい。
(7)前記結着樹脂全体の50質量%以上がポリエステルユニットを有する樹脂であることが好ましい。
(8)前記結着樹脂は、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において、ピーク分子量(Mp)が2000〜40000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5以上であることが好ましい。
(9)本発明のトナーに含有されるTHFに可溶な結着樹脂成分は、Mpが2000〜40000であり、Mw/Mnが10以上であることが好ましい。
(10)本発明のトナーには、有機金属化合物が含有されていることが好ましい。
(11)前記有機金属化合物は、芳香族カルボン酸の金属化合物であることが好ましい。
(12)前記芳香族カルボン酸の金属化合物の金属は、Al3+またはZr4+であることが好ましい。
(13)前記有機金属化合物は結着樹脂100質量部あたり0.1〜5質量部含有させることが好ましい。
(14)前記トナーの重量平均粒径が4〜9μmであることが好ましい。
(15)本発明のトナーは、4μm以下の粒径を有するトナーが3〜40個数%含有され、10μm以上の粒径を有するトナーが15体積%以下含有されていることが好ましい。
(16)前記トナーは、円相当径が2μm以上の粒子において、平均円形度が0.920〜0.990の範囲にあることが好ましい。
(17)前記平均円形度が0.925〜0.985の範囲にあることが好ましい。
(18)本発明のトナーは、表面が樹脂によりコートされている磁性キャリアと混合し、二成分現像剤として用いることが好ましい。
(19)前記キャリアの被覆材樹脂は、シリコーン樹脂、またはフッ素樹脂であることが好ましい。
(20)前記被膜樹脂のキャリアに対する塗布量は、キャリア100質量部あたり樹脂固形分が0.05〜10質量部であることが好ましい。
(21)前記キャリアの重量平均粒径は25〜80μmであることが好ましい。
(22)前記二成分現像剤のトナー濃度は、2〜15質量%であることが好ましい。
以下、本発明の具体的実施例について説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
<α−オレフィンの製造例>
内容積100mlのシュレンク管に、無水四塩化ジルコニウム1.17g(5.0ミリモル)と乾燥したn−ヘプタン50mlを加え、10分間撹拌した。一方、乾燥したn−ヘプタンにジエチルアルミニウムエトキシドを溶解して、濃度を1.0モル/lとした。このジエチルアルミニウムエトキシド/n−ヘプタン溶液1.0mlを前記の四塩化ジルコニウムの懸濁液に滴下したのち、25℃で10分間撹拌し、前処理液を作製した。200mlのシュレンク管に、乾燥したn−ヘプタン1リットルおよび前記前処理液10mlを加えて触媒液を調製した。尚、触媒液調製のすべての操作は窒素雰囲気下で行った。
温度計および撹拌羽根を備えた内容積3リットルのステンレス製耐圧反応容器を窒素ガスで充分置換した後、70℃で保持した。この容器に前記触媒液全量を窒素で圧送した。撹拌羽根の速度を16s-1に調整後、系内の温度を100〜110℃に保持し、反応容器内にエチレンガスを急速に注入して内温130℃、内圧7MPaにした。エチレンガスは前記圧力を維持するように導入し続け、これらの反応条件を保った状態で1時間反応を行なった。反応終了後、反応容器中に水酸化ナトリウム水溶液を窒素で圧入することによって触媒を失活させた。反応器の内温を室温まで冷却し、次いで脱圧した。そして、反応器内の粗α−オレフィンを取り出し、風乾した。その後、メチルエチルケトン/トルエン混合溶媒に前記粗α−オレフィンを撹拌しながら加熱溶解した後、この溶解液を撹拌しながら5℃まで冷却してα−オレフィンの結晶を析出させ、これをメンブランフィルターを備えた加圧濾過器で濾過した。得られたα−オレフィンのケーキを25℃,2.0Paの条件で一晩減圧乾燥し、その後徐々に雰囲気温度を40℃まで上げて発汗処理を行った。さらに、発汗処理品を再度メチルエチルケトン/トルエン混合溶媒に撹拌しながら加熱溶解し、上記と同様にして再結晶および濾過を行い、25℃,2.0Paの条件で一晩減圧乾燥した。その後、得られたα−オレフィンを撹拌羽根と蒸留装置を備えた別の容器に移し、撹拌しながら205℃に加熱溶融して、2.0Paで減圧蒸留を4時間行うことで、軽質留分の除去を行った。さらに、硫酸処理、次いで活性白土処理を行って、α−オレフィンAを得た。
以上の操作と同様にして、触媒である無水四塩化ジルコニウム、ジエチルアルミニウムエトキシドの添加量、および比率、オリゴマー化の温度、後処理工程における精製方法を変えて、α−オレフィンB〜Iを得た。
実施例に用いるα−オレフィンのA〜E、および比較例に用いるα−オレフィンF〜Iの物性を表1に示す。
Figure 0004298638
<ハイブリッド樹脂Aの製造例>
温度計、撹拌羽根、コンデンサーおよび窒素導入管を備えた反応容器に、ポリオキシプロピレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン47質量部、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28質量部、テレフタル酸23質量部、無水トリメリット酸11質量部、フマル酸1質量部および酸化ジブチル錫0.005質量部を入れ、反応容器内を窒素ガスで置換した後、撹拌しながら徐々に昇温し、145℃の温度で維持した。一方、スチレン4.18質量部、アクリル酸2−エチルヘキシル1.15質量部、フマル酸0.52質量部、α−メチルスチレンの2量体0.12質量部、ジクミルパーオキサイド0.20質量部を室温でよく混合し、これを先の反応容器に4時間かけて滴下した。その後、反応液を200℃まで昇温し、6時間反応させてハイブリッド樹脂Aを得た。得られたハイブリッド樹脂AのMpは12000、Mw/Mnは24であり、Tgは62℃であった。また、酸価は28であった。
<ポリエステル樹脂Bの製造例>
温度計、撹拌羽根、コンデンサーおよび窒素導入管を備えた反応容器に、ポリオキシプロピレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン47質量部、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18質量部、ドデセニルコハク酸18質量部、テレフタル酸18質量部、無水トリメリット酸3質量部および酸化ジブチル錫0.01質量部を入れ、反応容器内を窒素ガスで置換した後、撹拌しながら徐々に昇温し、210℃まで昇温し、6時間反応させてポリエステル樹脂Bを得た。得られたポリエステル樹脂BのMpは8000、Mw/Mnは11であり、Tgは60℃であった。また、酸価は26であった。
<ビニル系共重合体樹脂Cの製造例>
温度計、撹拌羽根、コンデンサーおよび窒素導入管を備えた反応容器にキシレン200質量部を仕込み、撹拌しながら容器内を充分に窒素で置換して125℃に昇温させた。そこに、下記の各成分を室温でよく混合したものを6時間かけて滴下して、ラジカル重合を行った。さらに昇温を行い、キシレン還流下でラジカル重合を完了し、減圧下で溶媒を蒸留除去して、ビニル系共重合体樹脂Cを得た。得られたビニル系共重合体樹脂CのMpは6000、Mw/Mnは2であり、Tgは58℃であった。また、酸価は12であった。
・スチレン 77質量部
・アクリル酸2−エチルヘキシル 18質量部
・マレイン酸モノブチル 5質量部
・ジ−t−ブチルパーオキサイド 1質量部
<トナーの製造例1>
・前記ハイブリッド樹脂A 100質量部
・C.I.ピグメントブルー15:3 5質量部
・α−オレフィンA 4質量部
・3,5−ジ−t−ブチルサリチル酸アルミニウム化合物 2質量部
上記の材料を充分にヘンシェルミキサーにより予備混合した。その後、二軸押出し混練機で溶融混練し、混練物を冷却後ハンマーミルを用いて約1〜2mm程度に粗粉砕し、次いでエアージェット方式による微粉砕機で20μm以下の粒径に微粉砕した。その後、機械式衝撃力を用いる表面改質(球形化)処理装置「ハイブリタイザー」(商品名、奈良機械製作所社製)にて、上記微粉砕品を回転数100s-1にて3分間処理し、その後、風力分級装置「エルボージェット分級機」(商品名、日鉄鉱業社製)にて重量平均粒径が約7μmになるように分級し、本発明のシアントナー粒子1を得た。このトナー粒子1 100質量部に対して、i−C49Si(OCH33 30質量部で処理した疎水性酸化チタン(BET法による比表面積200m2/g)1.0質量部を添加して本発明のシアントナー1とした。
<トナーの製造例2>
α−オレフィンAの代わりにα−オレフィンBを使用する以外はトナーの製造例1と同様にして、本発明のシアントナー粒子2および本発明のシアントナー2を得た。
<トナーの製造例3>
α−オレフィンAの代わりにα−オレフィンCを使用する以外はトナーの製造例1と同様にして、本発明のシアントナー粒子3および本発明のシアントナー3を得た。
<トナーの製造例4>
α−オレフィンAの代わりにα−オレフィンDを使用する以外はトナーの製造例1と同様にして、本発明のシアントナー粒子4および本発明のシアントナー4を得た。
<トナーの製造例5>
α−オレフィンAの代わりにα−オレフィンEを使用する以外はトナーの製造例1と同様にして、本発明のシアントナー粒子5および本発明のシアントナー5を得た。
<トナーの製造例6>
ハイブリタイザーによる表面改質処理の条件を回転数120s-1、処理時間7分間に変更した以外はトナーの製造例1と同様にして、本発明のシアントナー粒子6および本発明のシアントナー6を得た。
<トナーの製造例7>
上記ハイブリタイザーによる表面改質処理を行わない以外はトナーの製造例1と同様にして、本発明のシアントナー粒子7および本発明のシアントナー7を得た。
<トナーの製造例8>
α−オレフィンAの添加量を1質量部とした以外はトナーの製造例1と同様にして、本発明のシアントナー粒子8および本発明のシアントナー8を得た。
<トナーの製造例9>
α−オレフィンAの添加量を15質量部とした以外はトナーの製造例1と同様にして、本発明のシアントナー粒子9および本発明のシアントナー9を得た。
<トナーの製造例10>
エアージェット粉砕機の粉砕圧条件を弱めて微粉砕物の粉砕粒径を粗めとし、エルボージェット分級機の分級条件を変更して、本発明のシアントナー粒子10を得た。さらに、このトナー粒子10 100質量部とトナーの製造例1で使用した疎水性酸化チタン微粉末0.8質量部とをヘンシェルミキサーにより混合して、本発明のシアントナー10を得た。
<トナーの製造例11>
エアージェット粉砕機の粉砕圧条件を高めて微粉砕物の粉砕粒径を細かめとし、エルボージェット分級機の分級条件を変更して、本発明のシアントナー粒子11を得た。さらに、このトナー粒子11 100質量部とトナーの製造例1で使用した疎水性酸化チタン微粉末1.2質量部とをヘンシェルミキサーにより混合して、本発明のシアントナー11を得た。
<トナーの製造例12>
3,5−ジ−t−ブチルサリチル酸アルミニウム化合物の添加量を5質量部とした以外はトナーの製造例1と同様にして、本発明のシアントナー粒子12および本発明のシアントナー12を得た。
<トナーの製造例13>
3,5−ジ−t−ブチルサリチル酸アルミニウム化合物の添加量を0.1質量部とした以外はトナーの製造例1と同様にして、本発明のシアントナー粒子13および本発明のシアントナー13得た。
<トナーの製造例14>
ハイブリッド樹脂Aの代わりに、前記ポリエステル樹脂Bを使用した以外はトナーの製造例1と同様にして、本発明のシアントナー粒子14および本発明のシアントナー14を得た。
<トナーの製造例15>
ハイブリッド樹脂Aの代わりに、前記ビニル系共重合体樹脂Cを使用した以外はトナーの製造例1と同様にして、本発明のシアントナー粒子15および本発明のシアントナー15を得た。
<トナーの製造例16>
4つ口フラスコ中に、イオン交換水700質量部と濃度0.1モル/lの燐酸ナトリウム水溶液800質量部を投入して60℃に加温した。これをTK式ホモミキサー(商品名、特殊機化工業社製)にて170s-1で撹拌しつつ、濃度1.0モル/lの塩化カルシウム水溶液70質量部を添加し、微小な難水溶性分散剤(燐酸カルシウム)を含む水系分散媒体を調製した。
一方、下記からなる混合物をアトライター(商品名、三井三池化工機社製)を用いて室温で4時間分散し、均一な重合性単量体組成物を調製した。
・スチレン 78質量部
・アクリル酸n−ブチル 22質量部
・ジビニルベンゼン 0.2質量部
・C.I.ピグメントブルー15:3 5質量部
・α−オレフィンA 13質量部
・3,5−ジ−t−ブチルサリチル酸アルミニウム化合物 2質量部
・2,2−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル) 3質量部
次に、前記水系分散媒体中に該重合性単量体組成物を投入し、内温60℃の窒素雰囲気下で、ホモミキサーで10分間撹拌して、造粒を行った。その後、撹拌装置をパドル撹拌羽根に換え、3.3s-1で撹拌しながら60℃で5時間保持した後、さらに80℃まで昇温して5時間保持し、トナー粒子の懸濁液を得た。
その後懸濁液を冷却し、希塩酸を添加して2時間撹拌を行い、トナー粒子表面に付着した分散剤(燐酸カルシウム)を溶解した。さらに、この懸濁液を濾過し、トナー粒子の水洗を繰り返し行った。その後、得られた含水トナー粒子を40℃で3日間熱風乾燥して、本発明のシアントナー粒子16を得た。さらに、トナーの製造例1と同様にして本発明のシアントナー16を得た。
<トナーの製造例17>
スチレン2500g、アクリル酸n−ブチル300g、アクリル酸56g、ドデカンチオール110g、4臭化炭素30gを混合し、油相を調製した。一方、フラスコ中でポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル43g及びアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム59gをイオン交換水3500gに溶解し、次いで、上記の油相を分散させて乳化し、10分間ゆっくりと混合しながら、過硫酸アンモニウム29gを溶解したイオン交換水700gを投入し、窒素置換を行った。その後フラスコを攪拌しながらオイルバスで内容物を70℃になるまで加熱し、6時間そのまま乳化重合を継続し、分散樹脂微粒子の平均粒径が155nmのアニオン性の樹脂微粒子分散液(1)を得た。
スチレン1940g、アクリル酸n−ブチル830g、アクリル酸57gを混合し、油相を調製した。一方、フラスコ中でポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル43g、及びアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム90gをイオン交換水3500gに溶解し、次いで、上記の油相を分散させて乳化し、10分間ゆっくりと混合しながら過硫酸アンモニウム15gを溶解したイオン交換水700gを投入し、窒素置換を行った。その後、フラスコを攪拌しながらオイルバスで内容物が70℃になるまで加熱し、6時間そのまま乳化重合を継続し、分散樹脂微粒子の平均粒径が100nmのアニオン性の樹脂微粒子分散液(2)を得た。
C.I.ピグメントブルー 15:3 210g、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム42g、水1400gを混合溶解し、超音波分散機を10回通過させて、顔料分散液を得た。
α−オレフィンA 350g、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム53g、水1400gを95℃に加熱して、ホモジナイザー ウルトラタラックスT50(商品名、IKA社製)を用いて分散処理を行った後、撹拌しながら毎分約2℃の割合で室温まで冷却した。その後、圧力吐出型ホモジナイザー 15MR型(商品名、APV GAULIN社製)を用い、圧力49MPaで再度分散処理を行ってワックス分散液を得た。
濃度10質量%のポリ塩化アルミニウム水溶液18g、濃度0.1質量%の硝酸水溶液162gをホモジナイザーを用いて5分間分散し、分散された凝集剤水溶液を得た。
樹脂微粒子分散液(1)835g、樹脂微粒子分散液(2)550g、顔料分散液210g、ワックス分散液117g、水4300gを加熱ジャケット付攪拌槽で室温で充分に混合した後、前記凝集剤水溶液180gを攪拌槽上部より3分間かけて加えた後、10分間攪拌を継続した。
次いで、前記攪拌槽の加熱ジャケットで液温を48℃まで加熱し、60分間保持した。この混合液に樹脂微粒子分散液(1)を緩やかに430g追加し、さらに1時間保持した。次いで、濃度4質量%の水酸化ナトリウム水溶液150gを追加して97℃まで加熱し、さらに濃度2質量%の硝酸水溶液100gを添加して6時間保持した。その後、室温まで冷却して濾過を行い、水で充分洗浄した後、真空乾燥することにより、本発明のシアントナー粒子17を得た。
さらに、このトナー粒子17 100質量部とトナーの製造例1で使用した疎水性酸化チタン微粉末1.2質量部とをヘンシェルミキサーにより混合して、本発明のシアントナー17を得た。
<トナーの製造例18>
C.I.ピグメントブルー 15:3 5質量部の代わりにC.I.ピグメントレッド122 6質量部を使用した以外は、トナーの製造例1と同様にして、本発明のマゼンタトナー粒子18および本発明のマゼンタトナー18を得た。
<トナーの製造例19>
C.I.ピグメントブルー 15:3 5質量部の代わりにC.I.ピグメントイエロー17 7質量部を使用した以外は、トナーの製造例1と同様にして、本発明のイエロートナー粒子19および本発明のイエロートナー19を得た。
<トナーの製造例20>
・前記ポリエステル樹脂B 100質量部
・C.I.ピグメントブルー15:3 5質量部
・α−オレフィンF 4質量部
・3,5−ジ−t−ブチルサリチル酸アルミニウム化合物 2質量部
上記の材料を充分にヘンシェルミキサーにより予備混合した。その後、二軸押出し混練機で溶融混練し、混練物を冷却後ハンマーミルを用いて約1〜2mm程度に粗粉砕し、次いでエアージェット方式による微粉砕機で20μm以下の粒径に微粉砕した。その後、風力分級装置にて重量平均粒径が約7μmになるように分級し、比較用のトナー粒子20を得た。この比較用のシアントナー粒子20 100質量部に対して、トナーの製造例1で使用した疎水性酸化チタン1.0質量部を添加して比較用のシアントナー20とした。
<トナーの製造例21>
α−オレフィンFの代わりにα−オレフィンGを使用した以外は、トナーの製造例20と同様にして、比較用のシアントナー粒子21および比較用のシアントナー21を得た。
<トナーの製造例22>
α−オレフィンFの代わりにα−オレフィンHを使用した以外は、トナーの製造例20と同様にして、比較用のシアントナー粒子22および比較用のシアントナー22を得た。
<トナーの製造例23>
α−オレフィンFの代わりにα−オレフィンIを使用した以外は、トナーの製造例20と同様にして、比較用のシアントナー粒子23および比較用のシアントナー23を得た。
<トナーの製造例24>
α−オレフィンFの代わりに最大吸熱ピークのピーク温度が80℃のn−パラフィンワックス(25℃における針入度9)を使用した以外は、トナーの製造例20と同様にして、比較用のシアントナー粒子24および比較用のシアントナー24を得た。
<トナーの製造例25>
C.I.ピグメントブルー 15:3 5質量部の代わりにC.I.ピグメントレッド122 6質量部を使用した以外は、トナーの製造例24と同様にして、比較用のマゼンタトナー粒子25および比較用のマゼンタトナー25を得た。
<トナーの製造例26>
C.I.ピグメントブルー 15:3 5質量部の代わりにC.I.ピグメントイエロー17 7質量部を使用した以外は、トナーの製造例24と同様にして、比較用のイエロートナー粒子26および比較用のイエロートナー26を得た。
<トナーの製造例27>
トナーの製造例1で製造したトナー粒子1 100質量部に対して、表面をヘキサメチルジシラザン及びシリコーンオイルで処理した疎水性シリカ微粉末(BET法による比表面積220m/g)1.3質量部をヘンシェルミキサーで混合して、本発明のシアントナー27を得た。
<トナーの製造例28>
トナーの製造例18で製造したトナー粒子18 100質量部に対して、トナーの製造例27で使用した疎水性シリカ微粉末1.3質量部をヘンシェルミキサーで混合して、本発明のマゼンタトナー28を得た。
<トナーの製造例29>
トナーの製造例19で製造したトナー粒子19 100質量部に対して、トナーの製造例27で使用した疎水性シリカ微粉末1.3質量部をヘンシェルミキサーで混合して、本発明のイエロートナー29を得た。
<トナーの製造例30>
トナーの製造例24で製造したトナー粒子24 100質量部に対して、トナーの製造例27で使用した疎水性シリカ微粉末1.3質量部をヘンシェルミキサーで混合して、比較用のシアントナー30を得た。
<トナーの製造例31>
トナーの製造例25で製造したトナー粒子25 100質量部に対して、トナーの製造例27で使用した疎水性シリカ微粉末1.3質量部をヘンシェルミキサーで混合して、比較用のマゼンタトナー31を得た。
<トナーの製造例32>
トナーの製造例26で製造したトナー粒子26 100質量部に対して、トナーの製造例27で使用した疎水性シリカ微粉末1.3質量部をヘンシェルミキサーで混合して、比較用のイエロートナー32を得た。
トナーの製造例1〜19で製造した本発明のトナー1〜19、トナーの製造例20〜26で製造した比較用のトナー20〜26の物性を表2に、後述する保存安定性の評価結果を表4に示す。また、トナーの製造例27〜29で製造した本発明のトナー27〜29、トナーの製造例30〜32で製造した比較用のトナー30〜32の物性を表3に示す。
<二成分現像剤の調製>
トナーの製造例1〜19で製造した本発明のトナー1〜19、トナーの製造例20〜26で製造した比較用のトナー20〜26の各トナーについて、シリコーン樹脂で表面を被覆した磁性フェライトキャリア粒子(平均粒径50μm:Mn−Mgフェライト)と、トナー濃度が7質量%になるように均一に混合し、本発明の二成分系現像剤1〜19、比較用の二成分系現像剤20〜26を作製した。
Figure 0004298638
Figure 0004298638
<実施例1〜17、比較例1〜5>
本実施例に用いた画像形成装置について説明する。図1は本実施例に適用される画像形成装置の概略図であり、図2は画像形成装置の現像部の概略図である。
図1において、感光体ドラム1は基材1b上に有機光半導体を有する感光層1aを有し、矢印方向に回転し、対抗し接触回転する帯電ローラ2(導電性弾性層2a、芯金2b)により感光体ドラム1を一様に帯電させる。露光3は、ポリゴンミラーにより感光体上にデジタル画像情報に応じてオン−オフさせることで静電荷像が形成される。現像器4−1〜4−4を用いてトナーを感光体1上に反転現像で現像する。感光ドラム上のトナー画像は、中間転写体5上に転写され、感光体ドラム1上の転写残トナーはクリーナー部材10により、廃トナー容器中に回収される。
中間転写体5は、パイプ状の芯金5b上にカーボンブラックをニトリル−ブタジエンラバー(NBR)中に充分分散させた弾性層5aをコーティングしたものである。
転写ローラ7の外径は20mmであり、該転写ローラ7は直径10mmの芯金7b上にカーボンブラックをエチレン−プロピレン−ジエン系三元共重合体(EPDM)の発泡体中に充分分散させたものをコーティングすることにより生成した弾性層7aを有する。
加熱定着装置11にはオイル塗布機能のない熱ロール方式の定着装置を用いた。この時上部ローラ、下部ローラ共にフッ素系樹脂の表面層を有するものを使用し、ローラの直径は50mmであった。定着温度は180℃、ニップ幅を5mmに設定した。
前記した本発明の二成分系現像剤1〜17、および比較用の二成分系現像剤20〜24の各々を現像器に入れ、常温常湿(23℃、50%RH)環境下で一晩放置した。その後、上記の画像形成装置に現像器をセットした。次に、トナー濃度が一定となるようにトナーを逐次補給しながら、厚紙「プローバーボンド紙」(商品名、105g/m2、フォックスリバー社製)を転写材として用い、画像面積比率10%の画像3000枚の出力を、単色モード、16枚(A4サイズ)/分の出力速度で行った。その後、この画像形成装置を常温低湿(23℃、5%RH)環境下に現像器とともに移動して3日間放置した後、画像面積比率3%の画像を5000枚出力した。さらに、高温高湿(30℃、80%RH)環境下に現像器とともに移動して一晩放置した後、画像面積比率20%の画像を2000枚出力した。
次に、各評価項目について説明する。評価結果を表3に示す。
(1)保存安定性
トナー5gを50mlのプラスチック製カップに入れ、55℃に設定した熱風乾燥器中に静置する。48時間後に取り出して室温まで放冷した後、プラスチック製カップを静かに回転させ、目視により次の基準で判断した。
A:流動性が損なわれない。
B:流動性が落ちているが、カップを回転させると流動性を回復する。
C:凝集や粗粒化が見られる。
D:ケーキング
(2)低温定着性
以下の操作は低温低湿(15℃、10%RH)環境下で行った。
定着装置を画像形成装置から取り外し、厚紙「プローバーボンド紙」(商品名、105g/m2、フォックスリバー社製)を転写材として用い、紙上のトナーの載り量が0.50〜0.55mg/cm2のベタ画像の未定着画像20枚を用意した。次いで、定着装置の速度を32枚(A4サイズ)/分に設定し(定着温度は180℃設定)、前記の未定着画像20枚を定着装置に連続で通し、定着させた。
20枚目の定着画像の後端から5cmの部分について、4.9KPaの荷重をかけつつ柔和な薄紙(例えば、商品名「ダスパー」、小津産業社製)により5往復摺擦し、摺擦前と摺擦後の画像濃度をそれぞれ測定して、下式により画像濃度の低下率ΔD1(%)を算出した。なお、画像濃度はX−Riteカラー反射濃度計(Color reflection densitometer X−Rite 404A)で測定した。
ΔD1(%)=(摺擦前の画像濃度−摺擦後の画像濃度)×100/摺擦前の画像濃度
次に、前記20枚目の定着画像の中心部の画像濃度を測定し、この部分に素材がポリエステルの透明な粘着テープを貼り、その上から4.9KPaの荷重をかけつつ柔和な薄紙により5往復摺擦した。その後、テープを剥がして画像濃度を測定し、テープを貼る前とテープを剥がした後での画像濃度の低下率ΔD2(%)を下式により算出した。
ΔD2(%)=(テープを貼る前の画像濃度−テープを剥がした後の画像濃度)
×100/テープを貼る前の画像濃度
さらに、前記20枚目の定着画像の先端から5cmの部分の画像濃度を測定し、まずその部分を縦方向に軽く折り曲げ、その上から4.9KPaの荷重をかけつつ柔和な薄紙により1往復摺擦した。その後、折り曲げた定着画像を一旦開き、今度は先端から5cmの部分を横方向に折り曲げて同様に摺擦した。次いで、折り曲げた定着画像を開き、定着画像上の縦と横の折り目の交差した部分に、4.9KPaの荷重をかけつつ柔和な薄紙により5往復摺擦し、折り曲げる前の画像濃度と折り曲げて5往復摺擦した後の画像濃度をそれぞれ測定し、画像濃度の低下率ΔD3(%)を下式により算出した。
ΔD3(%)=(折り曲げる前の画像濃度−折り曲げて5往復摺擦した後の画像濃度)
×100/折り曲げる前の画像濃度
そして、ΔD1、ΔD2、及びΔD3の合計値ΔD(%)を算出し(ΔD=ΔD1+ΔD2+ΔD3)、ΔDについて以下の基準で低温定着性を評価した。
A:非常に良好(10%未満)
B:良好(10%以上、20%未満)
C:普通(20%以上、30%未満)
D:悪い(30%以上)
(3)耐高温オフセット性
以下の操作を高温高湿(30℃、80%RH)環境下で行った。
定着装置を画像形成装置から取り外し、複写機用再生紙(64g/m2、キヤノン社製)を転写材として用い、紙上のトナーの載り量が1.2mg/cm2の未定着画像10枚を用意した。次いで、定着装置の速度を12枚(A4サイズ)/分に設定し、前記の未定着画像10枚を定着装置に連続で通し、その直後に、前記複写機用再生紙1枚を定着装置に通した。そして、最後に定着装置に通した再生紙と未使用の再生紙の白色度の最悪値をそれぞれ測定し、これらの白色度の差を算出した。
そして、この白色度の差について、以下の基準で耐高温オフセット性を評価した。なお、白色度はアンバーフィルターを搭載したリフレクトメーター(東京電色社製の「REFLECTOMETER MODEL TC−6DS」)によって測定した。
A:非常に良好(0.5%未満)
B:良好(0.5%以上、1.0%未満)
C:普通(1.0%以上、2.0%未満)
D:悪い(2.0%以上)
(4)グロスムラ
カラー複写機用普通紙(80g/m2、キヤノン社製)を転写材として用い、紙上のトナーの載り量が0.50〜0.55mg/cm2となるように画像出力方向に対して平行な幅30mmの帯状のベタ画像を10枚出力した。そして、1枚目の先端部の画像のグロスと、10枚目の後端部の画像のグロスを測定し、それらのグロスの差を算出した。そして、このグロスの差について、以下の基準で評価した。尚、グロスは堀場製作所社製のグロスチェッカーIG−320(75°)を用いて測定した。
A:非常に良好(2%未満)
B:良好(2%以上、4%未満)
C:普通(4%以上、6%未満)
D:悪い(6%以上)
(5)着色力
以下の操作を常温常湿(23℃、50%RH)環境下で行った。
カラー複写機用普通紙(80g/m2、キヤノン社製)を転写材として用い、紙上のトナーの載り量が0.2mg/cm2から0.8mg/cm2の範囲の数種類のベタ画像を作製し、それらの定着画像の画像濃度を前記したX−Riteカラー反射濃度計を用いて測定し、転写紙上のトナーの載り量と画像濃度の関係をグラフ化する。そして、紙上のトナーの載り量が0.50mg/cm2のときの画像濃度をグラフから読み取り、その画像濃度をもとに以下のようにして相対的に着色力を評価した。
A:非常に良好(1.40以上)
B:良好(1.35以上、1.40未満)
C:普通(1.20以上、1.35未満)
D:悪い(1.20未満)
(6)透明性
OHPシート「CG3700」(商品名、3M社製)を転写材として、シアン単色のOHPシート上のトナーの載り量が0.60〜0.65mg/cm2のベタ画像を出力する。次いで、透過型OHP「9550」(商品名、3M社製)にて、OHPシート上の画像を白色スクリーンに投影し、以下のように目視評価した。
A:透明性が非常に優れる。
B:透明性がやや劣るが、良好なレベルである。
C:透明性は今ひとつであるが、実用レベルである。
D:透明性が悪く、くすみがある。
(7)画像濃度
常温常湿環境下における、3000枚目のベタ画像の画像濃度により評価した。なお、画像濃度は前記したX−Riteカラー反射濃度計で測定した。
A:非常に良好(1.60以上)
B:良好(1.40以上、1.60未満)
C:普通(1.20以上、1.40未満)
D:悪い(1.20未満)
(8)カブリ
高温高湿環境下での画像出力が終了した後、ベタ白画像を出力し、ベタ白画像形成途中で画像形成装置を強制的に停止させ、感光体ドラム上のベタ白画像部分を透明なポリエステル製の粘着テープでテーピングし、白色紙に貼りつけた。同じ白色紙に未使用のテープのみを貼りつけてそれぞれの白色度を測定し、白色度の差からカブリを算出した。尚、白色度は前記したリフレクトメーターによって測定した。
A:非常に良好(2.0%未満)
B:良好(2.0%以上、3.0%未満)
C:普通(3.0%以上、5.0%未満)
D:悪い(5.0%以上)
(9)環境安定性
低温低湿環境下及び高温高湿環境下における、2000枚目のベタ画像の画像濃度をそれぞれ測定し、これらの濃度差を算出した。この濃度差をトナーの環境安定性の指標とした。なお、画像濃度は前記したX−Riteカラー反射濃度計で測定した。
A:非常に良好(0.10未満)
B:良好(0.10以上、0.15未満)
C:普通(0.15以上、0.25未満)
D:悪い(0.25以上)
(10)耐久安定性
高温高湿環境下における、1000枚目と2000枚目のベタ画像の画像濃度をそれぞれ測定し、その濃度差を算出した。この濃度差をトナーの耐久安定性の指標とした。なお、画像濃度は前記したX−Riteカラー反射濃度計で測定した。
A:非常に良好(0.10未満)
B:良好(0.10以上、0.15未満)
C:普通(0.15以上、0.25未満)
D:悪い(0.25以上)
(11)中抜け
中抜けについては、常温常湿環境下での画像出力が終了した後、カラー複写機用普通紙(80g/m2、キヤノン社製)を転写材として、図4aに示した「驚」文字パターン画像を出力し、「驚」文字パターンの中抜け(図4bの状態)を目視で評価した。
A:非常に良好(ほとんど発生せず)
B:良好(軽微)
C:普通(多少発生)
D:悪い(かなり発生)
Figure 0004298638
<実施例18及び比較例6>
本実施例では、市販のフルカラー複写機CLC5000(キヤノン社製)を改造せずにそのまま用いた。シアン、マゼンタ、及びイエロー現像器を複写機本体から取り外して内部の現像剤を抜き取り、シアン現像器に本発明の二成分系現像剤1を、マゼンタ現像器に本発明の二成分系現像剤18を、そしてイエロー現像器に本発明の二成分系現像剤19をそれぞれ充填した(ブラック現像器はCLC5000に内蔵されている現像剤をそのまま使用した。)。
そして、カラー複写機用普通紙(80g/m2、キヤノン社製)を転写材とし、風景画(緑色、青色の色彩の強い原稿チャート)を用いてコピー画像を出力し、色再現性について目視で評価した。
また、比較例6では同様にして、シアン現像器に比較用の二成分系現像剤24を、マゼンタ現像器に比較用の二成分系現像剤25を、そしてイエロー現像器に比較用の二成分系現像剤26を充填し、同様にして評価を行った。
得られた画像について目視で評価したところ、本発明の二成分系現像剤1、18及び19により得られた画像は、樹木の新緑や海、青空等の緑色および青色の色再現性に優れる鮮明な画像であった。
一方、比較用の二成分系現像剤24、25及び26により得られた画像は、緑色や青色がくすんだ色再現性に劣る画像であった。
<実施例19および比較例7>
本実施例では、カラーレーザービームプリンターLBP−2040(キヤノン社製)を改造し、再設定して用いた。この画像形成装置は、オイル塗布機構の無い定着ローラーを装備したものであり、現像方法は非磁性一成分ジャンピング現像法である。
帯電ローラーとしてナイロン樹脂で被覆された導電性カーボンを分散した直径12mmのゴムローラーを使用し、静電潜像担持体にレーザー露光により暗部電位VD=−700V、明部電位VL=−200Vを形成した。トナー担持体として表面にカーボンブラックを分散した樹脂をコートした表面粗度Raが1.1を呈する現像スリーブを感光ドラム面の移動速度に対して1.1倍となるように設定し、次いで、感光ドラムと該現像スリーブとの間隔(S−D間)を270μmとし、トナー規制部材としてシリコーンゴム製ブレードを当接させて用いた。現像バイアスとして直流バイアス成分に交流バイアス成分を重畳して用いた。
シアン現像器内に本発明のシアントナー27、マゼンタ現像器内に本発明のマゼンタトナー28、イエロー現像器内に本発明のイエロートナー29をそれぞれ充填し、常温常湿(25℃、60%RH)環境下、高温高湿(30℃、80%RH)環境下、および低温低湿(15℃、10%RH)環境下において、プリンター用厚紙(105g/m、プリンタ用普通紙厚口、キヤノン社製)を転写材として用い、12枚/分(A4サイズ)のプリントアウト速度で、虹の写真のデジタル画像を1000枚プリントアウトした。一方、シアン現像器内に比較用のシアントナー30、マゼンタ現像器内に比較用のマゼンタトナー31、イエロー現像器内に比較用のイエロートナー32をそれぞれ充填し、同様にしてプリントアウトを行った。
得られたプリントアウト画像について評価したところ、本発明のトナー27,28,及び29により得られた画像は、環境変動や多数枚のプリントアウトによって画像濃度変化が少なく、カブリの少ない画像であった。また、混色性が良好で、色再現性が良く、鮮明な画像であった。一方、比較用のトナー30、31、及び32により得られた画像は、環境変動や耐久による画像濃度変化が大きく、カブリもプリントアウトとともに悪化した。また、耐久とともに感光体ドラム上へトナーの融着が起こり、斑点状の画像欠陥が生じた。さらに、低温低湿環境下において得られた画像は、低温定着性が不充分であることから、色再現性に劣り、くすんだ色の画像であった。
本発明の実施例に用いた二成分系現像剤用の画像形成装置の概略的説明図である。 本発明の実施例に用いた二成分系現像剤用の現像装置の要部の拡大横断面図である。 本発明の実施例に用いた非磁性一成分現像剤用の画像形成装置の概略的説明図である。 実施例の耐久後の中抜けを評価するための文字画像の中抜けの状態を示す模式図である。
符号の説明
1 感光体ドラム(静電潜像担持体)
2 帯電ローラ
3 露光手段
4 4色現像器(4−1、4−2、4−3、4−4)
5 中間転写体
6 転写材
7 転写ローラ
12 現像剤担持体
13 感光体ドラム(静電潜像担持体)
14 磁石
15 スクリュー
16 現像剤搬送ローラー
17 現像器
18 磁性ブレード
21 トナー容器
22 供給部材
23 規制部材弾性ブレード
24 トナー担持体(現像スリーブ)
25 感光体ドラム(静電荷像担持体)

Claims (4)

  1. 結着樹脂、着色剤及びα−オレフィンを少なくとも含有するトナーであって、該α−オレフィンは、(1)示差走査熱量計(DSC)における最大吸熱ピークのピーク温度が55〜99℃の範囲にあり、(2)平均炭素数が20〜50の範囲にあり、(3)25℃における針入度が1〜50の範囲であることを特徴とするトナー。
  2. 前記DSCにおける最大吸熱ピークのピーク温度が65〜90℃の範囲にあり、前記平均炭素数が25〜40の範囲にあり、前記25℃における針入度が1〜30の範囲であることを特徴とする請求項1に記載のトナー。
  3. 前記DSCにおける最大吸熱ピークのオンセット温度が50℃以上であることを特徴とする請求項1または2に記載のトナー。
  4. 前記着色剤がフタロシアニン系顔料であることを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載のトナー。
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