JP4393364B2 - トナー - Google Patents
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Description
特に、トナーで形成されたトナー像が転写材のようなプリントシートに加熱加圧定着される定着方式に適するトナーに関する。
チタン、アルミナ等に代表される無機微粒子や、高分子化合物による有機微粒子等を、トナー粒子表面に外添する方法が知られている。上記の如き微粒子材料を外添剤としてトナー粒子に外添する手段には、種々の工夫がなされている。例えば、トナー粒子と外添剤との静電力またはファンデルワールス力により、トナー粒子の表面に外添剤を付着せしめる方法を挙げることができる。このトナー粒子の表面に外添剤を付着せしめる手法としては、攪拌機や混合機を用いて行われる手法を挙げることができる。
このように連続コピーを行うと、「外添剤の遊離」または「外添剤の埋め込まれ」によってトナーの劣化が進み、耐久初期の画像の質を保持し得なくなることが問題となっている。
これらの課題を解決する一つの方法として、定着温度の低温化が挙げられる。定着温度の低温化の手段として、トナーを構成する結着樹脂の低分子量化、トナーを構成する結着樹脂のガラス転移点(Tg)の低温化、トナー中のワックスの含有量の増量が試みられている。しかしながら、結着樹脂の低分子量化やガラス転移点の低温化によっては、トナーの溶融温度を低くすることはできるものの、同時にトナーの保存安定性が悪化しやすい。そのため、ブロッキング現象を引き起こす恐れがあるだけでなく、特に高温環境下において、現像器内への融着およびトナー同士の融着が起こり、流動性が低下しやすい。さらには、結果的に帯電性能が低下するため、現像時のトナー飛散やカブリが発生しやすい。
例えば、トナー表面にフッ素化合物を局在させることにより、トナーと感光体との付着力を軽減させる技術が提案されている(特許文献1、特許文献2参照)。この技術によれば、懸濁重合法によりトナー粒子を製造することにより、いわゆる界面活性能を有する親水性基含有のフッ素化合物を、トナー粒子の表面に局在させることができる。この方法では、付着力を制御するためにトナー表面に存在するフッ素化合物の量を好適な範囲に制御すると、それとともにフッ素化合物の親水性基によるトナーへの影響が懸念される場合がある。さらに、この方法では帯電特性を制御することはできない。
それに対して、トナー粒子の表層にフッ素アルキルアクリレート又はフッ素アルキルメタクリレートの重合体又は共重合体を存在させることで、トナーに帯電性能を付与する方法が提案されている(特許文献4参照)。
また、フッ素化合物のパーフルオロアルキル基のフッ素原子の数に着目し、効果的にトナーに帯電性能を付与させる方法が提案されている(特許文献5参照)。
しかしながら、これらの方法ではトナー粒子表面にフッ素含有樹脂を局在させるために、別途製造したトナー粒子を、フッ素含有樹脂を含む溶媒中で処理して該トナー粒子表面
をコートする工程を必要とする。それによりコストアップにつながるだけでなく、アルコール等の溶媒に溶けるフッ素含有樹脂を用いる必要があり、そのようなフッ素含有樹脂は十分な範囲でトナーの帯電性を制御することはできない。また、フッ素含有樹脂のガラス転移点Tgについては言及されておらず、ブロッキング性能に対する問題が懸念される。加えて、特許文献3〜5では、トナーと部材との付着力に関する検討がなされておらず、本発明者の検討によると、トナーがスリーブ上に融着することによる画像不良が発生することや、トナー劣化に伴う転写効率の低下が確認される等の問題が認められた。
(3)前記フッ素含有共重合体が、芳香族ビニルモノマーD100.0モル当り、ビニルモノマーAを3.0〜25.0モル、ビニルモノマーBを10.0〜65.0モル、カルボキシル基を有するビニルモノマーCを1.5〜15.0モルの比で含有する組成物を
重合して得られるフッ素含有共重合体である、(1)に記載のトナー。
(4)前記モノマーAは下記一般式(A’)で表される、(1)〜(3)のいずれかに記載のトナー。
(7) 前記カルボキシル基を有するビニルモノマーCは、アクリル酸、メタクリル酸およびマレイン酸からなる群から選ばれる1種以上である、(1)〜(6)のいずれかに記載のトナー。
(8) 前記フッ素含有共重合体の重量平均分子量が5×103〜2×105であり、かつ数平均分子量が3×103〜1×105である、(1)〜(7)のいずれかに記載のトナー。
(9) 示差走査熱量計(DSC)により測定される、前記フッ素含有共重合体のガラス転移点が50℃〜100℃である、(1)〜(8)のいずれかに記載のトナー。
(10) 前記フッ素含有共重合体の酸価が5〜40mgKOH/gである、(1)〜(9)のいずれかに記載のトナー。
(11) ESCAにより測定される、前記トナー粒子表面のフッ素/炭素の原子比が0.09〜0.48である、(1)〜(10)のいずれかに記載のトナー。
(12) 前記トナー粒子は、前記フッ素含有共重合体を含む組成物を水系媒体中に分散させることにより形成させたトナー粒子である、(1)〜(11)のいずれかに記載のトナー。
(13) 前記トナー粒子は、前記フッ素含有共重合体を含む単量体組成物を懸濁重合することにより得られたトナー粒子である、(1)〜(12)のいずれかに記載のトナー。
本発明のトナーはトナー粒子を含み、さらに外添剤やキャリアなどを含んでいてもよい。ここで本発明のトナーに含まれるトナー粒子は、結着樹脂、着色剤およびフッ素含有共重合体を少なくとも含み、さらに通常トナー粒子に含まれ得る添加剤(ワックスや荷電制御剤など)を含んでいてもよい。
ここでビニルモノマー由来の構造単位とは、ビニルモノマーを付加重合させることにより形成される構造単位を意味する。例えば、一般式(A)で表されるモノマーA由来の構造単位とは、下記一般式で表される構造単位を意味する。
リル酸アルキルエステルまたは2-エチルアクリル酸アルキルエステル(これらを総称し
て「アクリル酸エステルなど」とも称する)であって、該アルキルエステル部位のアルキルの一部が、パーフルオロアルキル鎖であることを特徴とする。
さらに、モノマーA由来の構造単位を含むフッ素含有共重合体の撥水性および撥油性の
強さや、付着力の程度は、モノマーAが有するパーフルオロアルキル鎖の長さに応じて調整されうる。
すなわち、モノマーAのアルキルエステルのアルキルとしては、(2-パーフルオロヘ
キシル)エチル;(2-パーフルオロオクチル)エチル;(2-パーフルオロデシル)エチル;(2-パーフルオロドデシル)エチル;さらには、これらのフルオロアルキルメチル
体(m=1)やフルオロアルキルプロピル体(m=3)が挙げられる。
ル)エチル](メタ)アクリリル酸エステル;[(2-パーフルオロオクチル)エチル]
(メタ)アクリル酸エステル;[(2-パーフルオロデシル)エチル](メタ)アクリル
酸エステル、[(2-パーフルオロドデシル)エチル](メタ)アクリル酸エステルが挙
げられる。さらにこれらの、フルオロアルキルメチル(メタ)アクリルエステル体やフルオロアルキルプロピル(メタ)アクリルエステル体等が挙げられる。
特に、下記式(A’)で示される[(2-パーフルオロオクチル)エチル](メタ)ア
クリル酸エステルが最も一般的に選択され、撥水性、撥油性及び低付着力といった特徴をより顕著に付与することができる。
ルアクリル酸アルキルエステルまたは2-エチルアクリル酸アルキルエステル(これらを
総称して「アクリル酸エステルなど」とも称する)であって、該アルキルエステル部位のアルキルの一部が、パーフルオロアルキルであることを特徴とする。
なかでも、4の倍数(例えば4、8、12、16、20、24、28など)個のフッ素原子が直鎖状に並んだ分子構造(すなわち、−(CF2)2×m−:ここでmは1以上の
整数)を有する分子のLUMOは特に低く、その分子はよりマイナス帯電し易いことが知られている。さらには、4、8または16個のフッ素原子が直鎖状に並んだ分子構造(すなわち、−(CF2)2−、−(CF2)4−、−(CF2)8−)を有する分子は、この傾向が顕著であることが知られている。
すなわち、モノマーBのアルキルエステルのアルキルとしては、2,2,3,3-テトラフルオロプロピル;3,3,4,4-テトラフルオロブチル;2,2,3,3,4,4,5,5-オクタフルオロペンチル;3,3,4,4,5,5,6,6-オクタフルオロヘキシル;2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7-ドデカフルオロヘプチル;3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,
8-ドデカフルオロオクチルを挙げることができる。
これらのうち、特に、以下の式(B’)で示される2,2,3,3-テトラフルオロプロピル(メタ)アクリレートを用いることが好ましく、それによりネガ帯電特性をより顕著に付与することができる。
さらに、これらの特徴は、フッ素含有共重合体におけるモノマーA由来の構造単位およびモノマーB由来の構造単位の割合をそれぞれ適宜調整することで、自由に制御されうる
。よって、所望の特徴を有するフッ素含有共重合体を容易に設計することができる。なお、フッ素含有共重合体におけるモノマーA由来の構造単位およびモノマーB由来の構造単位の割合は、共重合体の原料となる単量体組成物におけるモノマーAとモノマーBの量比を調整することによって、制御することができる。
また、パーフルオロアルキル鎖を有するモノマーは、一般的に高価なものが多いが、本発明におけるフッ素含有共重合体は、パーフルオロアルキル鎖に基づく表面自由エネルギーに起因する機能と、パーフルオロアルキル鎖を有する分子のLUMOに起因する機能が、それぞれ別のフッ素含有モノマー由来の構造単位に基づいて付与される。よって、各機能を適切に有するフッ素含有共重合体を、フッ素含有モノマーAまたはBのいずれか一方のモノマーだけで製造するよりも、モノマーAおよびBを組み合わせて製造することで、フッ素含有モノマーの使用量を低減させることができる。
本発明者は、該フッ素含有共重合体を含有するトナー粒子を含むトナーが、これらのフッ素含有共重合体の特徴と同様の特徴を有しうることを見出した。さらに本発明者は、該トナーが、これらの特徴を有効に発揮するためには、該フッ素含有共重合体の少なくとも一部をトナー粒子の表面に存在させていることが好ましいことを見出した。
(1) 一つは予め調製したトナー粒子を、フッ素含有共重合体で皮膜する方法である。この方法は、フッ素含有共重合体を溶解した溶媒中にトナー粒子を分散させ、フッ素含有共重合体を析出させることにより実施され得る。しかしながら、これらの方法によるとトナー製造工程が増えるだけでなく、フッ素含有共重合体の物性(例えば溶媒への溶解性等)を適切に設計する必要があるので、この方法に適用することができるフッ素含有共重合体は限られる。
(2) もう一つの方法は、トナー粒子を製造する過程で予めフッ素含有共重合体を含有させておき、フッ素含有共重合体が製造されるトナー粒子の表面に局在するような条件で、トナー粒子を製造する方法である。この方法によれば製造工程が増えることはない。
限定されない。一般的に使用されているモノマーとして具体的に挙げると、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸及びマレイン酸モノアルキルエステルが好適に選択される。
本発明者は、フッ素含有共重合体のガラス転移点Tgを十分に高くするためには、フッ素含有共重合体に芳香族ビニルモノマーD由来の構造単位を含ませることが有効であることを見出した。また、モノマーA及びモノマーB由来の構造単位を含むフッ素含有共重合体に、さらに芳香族ビニルモノマーD由来の構造単位を含有させても、モノマーA及びモノマーB由来の構造単位による特徴(撥水性、撥油性、低付着力といった特徴、およびマイナス帯電し易いといった特徴)が阻害されにくいことも見出した。
例えば、モノマーA由来の構造単位が少なすぎる場合には、撥水性、撥油性、低付着力といったモノマーAに由来する特徴が十分に発現されない場合がある。
モノマーB由来の構造単位が少なすぎる場合には、帯電性が不十分となる場合があり、逆に多すぎる場合には現像・転写性が低下する場合がある。
また、モノマーD由来の構造単位の割合が少なすぎる場合には、樹脂のTgが低くなり、トナーの保存安定性や耐久安定性が低下する場合がある。
モノマーC由来の構造単位が少なすぎる場合には、トナー表面近傍に存在する前記フッ素含有共重合体の存在量が極端に少なくなり、フッ素含有共重合体を含有させる効果が十分に発現されない場合がある。逆に、多すぎる場合には、帯電性や撥水性、撥油性、低付着力といった特徴を阻害してしまう場合がある。
単量体組成物におけるモノマーA〜Dの比率をそれぞれ下げれば、対応するモノマー構造単位の共重合体における比率を下げることができることはいうまでもない。
さらに、該モノマー組成物に含まれるビニルモノマーA〜Dの比率は、ビニルモノマーD100.0モル当り、ビニルモノマーAを3.0〜25.0モル、ビニルモノマーBを10.0〜65.0モル、ビニルモノマーCを1.5〜15.0モルの混合比であることがより好ましい。
その他のモノマーは公知のものから任意に選択できるが、具体的に挙げると、エチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチレン等のエチレン不飽和モノオレフィン類;ブタジエン、イソプレン等の不飽和ポリエン類、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ベンゾエ酸ビニル等のビニルエスエル類;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−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等のα−メチレン脂肪酸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−n−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸プロピル、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等の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、アクリルアミド等のアクリル酸誘導体などを挙げることができる。
本発明におけるフッ素含有共重合体における、その他のモノマー由来の構造単位の比率は、該共重合体の特徴を害さない範囲であれば特に制限されない。例えば、フッ素含有共重合体の原料である単量体組成物におけるその他のモノマーの比率を、モノマーA〜Dの合計に対して、0〜30モル%とすることが好ましい。
以上の観点から、本発明におけるフッ素含有共重合体の分子量は、重量平均分子量が5000〜200000であり、かつ数平均分子量が3000〜100000であることが好ましい。より好ましい範囲としては、重量平均分子量が10000〜150000であり、かつ数平均分子量が5000〜80000である。
試料の分子量測定にあたっては、試料の有する分子量分布を、数種の単分散ポリスチレン標準試料により作製された検量線の対数値とカウント数との関係から算出する。検量線作成用の標準ポリスチレン試料としては、例えば、Pressure Chemical Co.製あるいは、
東洋ソーダ工業社製の分子量が6×102,2.1×103,4×103,1.75×104,5.1×104,1.1×105,3.9×105,8.6×105,2×106,4.4
8×106のものを用い、少なくとも10点程度の標準ポリスチレン試料を用いるのが適
当である。
検出器にはRI(屈折率)検出器を用いる。カラムとしては、103〜2×106の分子量領域を適確に測定するために、市販のポリスチレンゲルカラムを複数組合せるのが良く、例えば、Waters社製のμ-styragel 500,103,104,105の組合せや、昭和電
工社製のshodex KA−801,802,803,804,805,806,807の組
合せが好ましい。
好ましくは40℃のヒートチャンバー中でカラムを安定化させ、この温度におけるカラムに、溶媒としてテトラヒドロフラン(THF)を毎分1mlの流速で流すことが好ましい。測定試料はTHF溶液として、樹脂濃度は0.05〜0.6質量%に調整する。50〜200μlの測定試料を注入して測定することが好ましい。
前述の通り、本発明におけるフッ素含有共重合体のガラス転移点は、それに含まれるモノマーD由来の構造単位の割合を調整すること(すなわち、原料となる単量体組成物におけるモノマーDの比率を調整すること)によって制御することができる。
本発明におけるフッ素含有共重合体のガラス転移点はASTM(D3418−82)に準じて測定されうる。具体的には、DSC−7(パーキンエルマー(Perkin Elmer社製)を用いて測定することができ、昇温速度10℃/minとすることが好ましい。2度目の昇温時のDSCカーブから、中点法によりTgを求めることが好ましい。
ましい。トナー粒子表面に該フッ素含有共重合体を局在させるため、およびトナーの摩擦帯電の立ち上がり速度を向上させるためである。
前記したように、本発明におけるフッ素含有共重合体の酸価は、それに含まれるカルボキシル基含有ビニルモノマーC由来の構造単位の割合を調整すること(すなわち、原料となる単量体組成物におけるビニルモノマーCの割合を調整すること)によって制御することができる。また、本発明におけるフッ素含有共重合体の酸価は、ビニルモノマーC以外の酸価を有するモノマー(例えば、スルホニル基を有するモノマー)由来の構造単位を含ませることで制御することもできる。
1)測定試料である樹脂の粉砕品0.5〜2.0gを精秤する。このときの質量をW(g)とする。
2)300(ml)のビーカーに試料を入れ、トルエン/エタノール(4/1)の混合液150(ml)を加えて溶解する。
3)電位差滴定測定装置を用いて電極電位の変化を測定しながら、得られた溶液に0.1mol/lのKOHのエタノール溶液を添加し、滴定の終点を検出する。たとえば、京都電子株式会社の電位差滴定測定装置AT-400(winworkstation)とABP-410電動ビュレット
を用いて自動滴定することができる。このときのKOHのエタノール溶液の使用量をS(ml)とする。
4)一方、ブランクについても同様に滴定を行い、このときのKOHの使用量をB(ml)とする。
5)次式により酸価を計算する。fはKOHのファクターである。
酸価(mgKOH/g)={(S−B)×f×5.61}/W
効率よく付与するためである。
具体的には、ESCAにより測定される、トナー粒子表面のフッ素/炭素の原子比が0.09〜0.48の範囲であることが好ましい。0.09未満では、フッ素含有共重合体に基づく効果をトナーに十分に付与することができない場合がある。一方0.48を超える場合には、フッ素含有共重合体における各モノマーの重合比率が好ましい範囲を外れる場合がある。
使用装置:PHI社(Physical Electronics Industries, INC.)製 Quantum 2000 Scanning ESCA Microprobe
測定条件:X線源 Al(100μ100W20KV)、
分光領域1500×300μm、Angle45°、Pass Energy117.40eV、
照射時間 2分
以上の条件により測定された各元素のピーク強度から、PHI社提供の相対感度因子を用
いて表面原子濃度(原子%)を算出する。炭素及びフッ素の測定ピークトップ範囲は以下の通りである。
C1s:278〜298eV
F1s:680〜700eV
このような重合法に際して用いることのできる重合開始剤としては、過酸化物系重合開始剤、アゾ系重合開始剤等様々なものが使用でき、必要に応じて重合開始剤を2種以上同時に用いることもできる。この際使用される重合開始剤の使用量は、単量体100質量部に対し0.1〜20質量部であることが好ましい。また、反応温度や溶媒は開始剤の半減期温度や所望の分子量に応じて選択すればよく、特に限定するものではない。
,4−ジクロルスチレン、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−ドデシルスチレン等のスチレン及びその誘導体;エチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチレン等のエチレン不飽和モノオレフィン類;ブタジエン、イソプレン等の不飽和ポリエン類;塩化ビニル、塩化ビリニデン、臭化ビニル、ヨウ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、ベンゾエ酸ビニル等のビニルエスエル類;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−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等のα−メチレン脂肪酸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−n−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸プロピル、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等の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、アクリルアミド等のアクリル酸誘導体などを挙げることができる。
重合法によりトナーを製造する場合には、重合阻害性がない荷電制御剤を用いることが特に好ましい。具体的には、ネガ系制御剤としては、サリチル酸、アルキルサリチル酸、ジアルキルサリチル酸、ナフトエ酸、ダイカルボン酸等の金属化合物;スルホン酸、カルボン酸を側鎖にもつ高分子型化合物;ホウ素化合物;尿素化合物;ケイ素化合物;カリークスアレーン等が好ましい。ポジ系制御剤としては、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好ましい。
トナー粒子におけるこれら荷電制御剤の含有量は、トナー粒子の結着樹脂100質量部に対して0.1〜3.0質量部であることが好ましい。
トナー粒子に含有されるワックスは、特に制限はないが、具体的には、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、ペトロラタム等の石油系ワックス及びその誘導体、モンタンワックス及びその誘導体、フィッシャートロプシュ法による炭化水素ワックス
及びその誘導体、ポリエチレンに代表されるポリオレフィンワックス及びその誘導体、カルナバワックス、キャンデリラワックス等天然ワックス及びその誘導体などで、誘導体には酸化物や、ビニル系モノマーとのブロック共重合物、グラフト変性物を含む。さらには、高級脂肪族アルコール、ステアリン酸、パルミチン酸等の脂肪酸、またはその化合物、酸アミドワックス、エステルワックス、ケトン、硬化ヒマシ油及びその誘導体、植物系ワックス、動物性ワックス等が挙げられる。
これらの方法によれば、トナー粒子が水性媒体中で造粒されるので、トナー粒子表面にフッ素含有共重合体を効果的に局在させることができる。
以下に、ポリマー溶解(溶融)懸濁法または懸濁重合法についてより詳細に説明する。
さらに、必要に応じてワックスや他の添加剤を加え、攪拌機等によって均一に溶解混合または分散させ、トナー形成用の液状混合物を作製する。このとき、予め着色剤、ワックス、他の添加剤を溶融混練したものを添加してもよい。
得られた液状混合物を、分散安定化剤を含有する分散媒体(好ましくは水系媒体)中に添加する。添加しながら、または添加終了後、高速撹拌機で撹拌したり、または超音波分散機のような高速分散機で分散処理して、添加した液状混合物を分散媒体中でトナー粒子径にまで分散懸濁させる(造粒工程)。
そして、前記結着樹脂を溶解するために有機溶媒を用いた場合には、加熱、または減圧により該溶媒を除去する。さらにメタノール、エタノール、1-プロパノール、t-ブチルアルコール、アセトン等の溶媒を添加することによって有機溶媒を完全に除去し、トナー粒子を得る。
すなわち、スチレン樹脂、アクリル系樹脂、スチレン−アクリル系樹脂、ポリエチレン
樹脂、ポリエチレン−酢酸ビニル系樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリブタジエン樹脂、フェノール樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリブチラール樹脂、ポリエステル樹脂等が挙げられる。これらの中でも、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン−アクリル系樹脂、ポリエステル樹脂等がトナー特性の上で望ましい。
具体的には、例えば水;メチルアルコール、エチルアルコール、変性エチルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、tert−ブチルアルコール、sec−ブチルアルコール、tert−アミルアルコール、3−ペンタノール、オクチルアルコール、ベンジルアルコール、シクロヘキサノール等のアルコール類;メチルセロソルブ、セロソルブ、イソプロピルセロソルブ、ブチルセロソルブ、ジエチレングリコールモノブチルエーテル等のエーテルアルコール類;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類;酢酸エチル、酢酸ブチル、プロピオン酸エチル、セロソルブアセテート等のエステル類;ヘキサン、オクタン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン等の炭化水素類;エチルエーテル、エチレングリコール等のエーテル類;メチラール、ジエチルアセタール等のアセタール類;ギ酸、酢酸、プロピオン酸等の酸類;ニトロプロペン、ニトロベンゼン、ジメチルアミン、モノエタノールアミン、ピリジン、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド等の硫黄、窒素含有有機化合物類等から選ばれるが、水またはアルコール類であることが特に好ましい。またこれらの溶媒を2種類以上混合して用いることもできる。
具体例としては、無機化合物として、リン酸カルシウム、リン酸マグネシウム、リン酸アルミニウム、リン酸亜鉛、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、メタケイ酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、ベントナイト、シリカ、アルミナ等が挙げられる。有機化合物として、ポリビニルアルコール、ゼラチン、メチルセルロース、メチルヒドロキシプロピルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロースのナトリウム塩、ポリアクリル酸及びその塩、デンプン等を水相に分散させて使用できる。
分散安定化剤の濃度は液状混合物100質量%に対して0.2〜20質量%が好ましい。
得られた混合物または分散物に、フッ素含有共重合体、重合開始剤、更に必要に応じてワックスや他の添加剤(連鎖移動剤を含む)を加え、攪拌機等により均一に溶解混合また
は分散させ、単量体組成物を作製する。
得られた単量体組成物を、分散安定化剤を含有する分散媒体(好ましくは水系媒体)中に添加する。添加しながら、または添加終了後、高速撹拌機もしくは超音波分散機のような高速分散機を使用して、添加した単量体組成物を分散媒体中で所望のトナー粒子径にまで微分散させる(造粒工程)。
微分散された単量体組成物を光や熱により重合させ(重合工程)、トナー粒子を得る。
具体的にはスチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、p−メトキシスチレン、p−フェニルスチレン、p−クロルスチレン、3,4−ジクロルスチレン、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−ドデシルスチレン等のスチレン及びその誘導体;エチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチレン等のエチレン不飽和モノオレフィン類;ブタジエン、イソプレン等の不飽和ポリエン類;塩化ビニル、塩化ビリニデン、臭化ビニル、ヨウ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、ベンゾエ酸ビニル等のビニルエスエル類;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−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等のα−メチレン脂肪酸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−n−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸プロピル、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等の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、アクリルアミド等のアクリル酸誘導体などを挙げることができる。
具体的には、2,2’−アゾビス−(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)、2,2’−アゾビス−4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル、アゾビスイソブチロニトリルの如きアゾ系又はジアゾ系重合開始剤;ベンゾイルペルオキシド、メチルエチルケトンペルオキシド、ジイソプロピルペルオキシカーボネート、クメンヒドロペルオキシド、t−ブチルヒドロペルオキシド、ジ−t−ブチルペルオキシド、ジクシルペルオキシド、2,4−ジクロロベンゾイルペルオキシド、ラウロイルペルオキシド、2,2−ビス(4,4−t−ブチルペルオキシシクロヘキシル)プロパン、トリス−(t−ブチルペルオキシ)トリアジンの如き過酸化物系開始剤や過酸化物を側鎖に有する高分子開始剤;過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウムの如き過硫酸塩;過酸化水素などが挙げられる。
さらに、ラジカル重合性の三官能以上の重合開始剤として、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−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、2,2−ビス(4,4−ジ−t−アミルパーオキシシクロヘキシル)プロパン、2,2−ビス(4,4−ジ−t−オクチルパーオキシシクロヘキシル)プロパン、2,2−ビス(4,4−ジ−t−ブチルパーオキシシクロヘキシル)ブタン等のラジカル重合性多官能重合開始剤が挙げられる。
前記単量体組成物における重合開始剤の濃度は、単量体に対して0.1〜20質量%と
することが好ましく、0.1〜10質量%とすることがより好ましい。
結着樹脂、フッ素含有共重合体および着色剤、ならびに任意の添加剤(ワックスなど)を含む混合物を溶融混練して混練物を得る。該混練はヘンシェルミキサーにて行うことができる。得られた混練物を粉砕して粉砕物を得て、粉砕物を分級することで、所望の粒径のトナー粒子を得ることができる。ここで粉砕は、粗粉砕と微粉砕の2段階に分けて行うことができる。粗粉砕はハンマーミルにて行い、約1mm以下の粒子にすればよい。微粉砕は、エアージェット方式による微粉砕機を用いて行うことが好ましい。
これらの添加剤は、トナー粒子100質量部に対して0.1〜10質量部が用いられ、好ましくは0.1〜5質量部が用いられる。これらの添加剤は、単独で使用されても良いし、複数を併用されても良い。
研磨剤としては、金属酸化物(チタン酸ストロンチウム、酸化セリウム、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化クロムなど)、窒化物(窒化ケイ素等)、炭化物(炭化ケイ素等)、金属塩(硫酸カルシウム、硫酸バリウム、炭酸カルシウム等)が好適に用いられる。
滑剤としては、フッ素系樹脂粉末(フッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン等)、脂肪酸金属塩(ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム等)が好適に用いられる。
荷電制御性粒子としては、金属酸化物(酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ケイ素、酸化アルミニウム等)、カーボンブラック等が好適に用いられる。
ャリアと混合して二成分系現像剤として用いることもできる。
フッ素含有共重合体1を以下に示す方法により合成した。
以下に示すモノマーを混合してモノマー混合液を調製した。得られたモノマー混合液に、さらに重合開始剤としてtert-ブチルパーオキシベンゾエート1.0gを混合溶解した
。
〈モノマー組成、混合比〉
・スチレン:106.0g
・パーフルオロオクチルエチルメタクリレート:60.0g
・2,2,3,3-テトラフルオロプロピルメタクリレート:30.0g
・アクリル酸:4.0g
その後、反応容器を還流系から蒸留系に変えて、徐々に温度を上げて溶媒を除去した(反応容器外の温度を200℃に設定した)。溶媒が除去されると共に内温が上昇し、170℃に達した時点で減圧した。1時間後に減圧を解除し、室温に冷却し、フッ素含有共重合体1を162.8g得た。
前記フッ素含有共重合体1の製造例において、モノマー組成及び混合比を以下のように変更した以外は同様にして、フッ素含有共重合体2を162.2g得た。
〈モノマー組成、混合比〉
・スチレン:106.0g
・パーフルオロオクチルエチルメタクリレート:46.0g
・2,2,3,3-テトラフルオロプロピルメタクリレート:44.0g
・アクリル酸:4.0g
前記フッ素含有共重合体1の製造例において、モノマー組成及び混合比を以下のように変更した以外は同様にして、フッ素含有共重合体3を163.9g得た。
〈モノマー組成、混合比〉
・スチレン:106.0g
・パーフルオロオクチルエチルメタクリレート:30.0g
・2,2,3,3-テトラフルオロプロピルメタクリレート:60.0g
・アクリル酸:4.0g
・ジビニルベンゼン:4.0g
フッ素含有共重合体4の合成を以下に示す方法により行った。
以下に示すモノマーを混合し、モノマー混合液を調製した。このモノマー混合液に、さ
らに重合開始剤としてtert-ブチルパーオキシベンゾエート2.0gを混合溶解した。
〈モノマー組成、混合比〉
・スチレン:52.0g
・パーフルオロオクチルエチルメタクリレート:23.0g
・2,2,3,3-テトラフルオロプロピルメタクリレート:22.0g
・アクリル酸:2.0g
・ジビニルベンゼン:2.0g
その後、反応容器を還流系から蒸留系に変えて、徐々に温度を上げて溶媒を除去した(反応容器外の温度を200℃に設定した)。溶媒が除去されると共に内温が上昇し、170℃に達した時点で減圧した。1時間後に減圧を解除し、室温に冷却し、フッ素含有共重合体4を78.6g得た。
前記フッ素含有共重合体1の製造例においてモノマー組成及び混合比を以下のように変更した以外は同様にして、フッ素含有共重合体5を160.9g得た。
〈モノマー組成、混合比〉
・スチレン:102.0g
・パーフルオロオクチルエチルメタクリレート:46.0g
・2,2,3,3-テトラフルオロプロピルメタクリレート:44.0g
・アクリル酸:8.0g
フッ素含有共重合体6を以下に示す方法により製造した。
以下のモノマーを混合し、モノマー混合液を調製した。このモノマー混合液に、さらに重合開始剤としてtert-ブチルパーオキシベンゾエート2.0gを混合溶解した。
〈モノマー組成、混合比〉
・スチレン:102.0g
・パーフルオロデシルエチルメタクリレート:60.0g
・2,2,3,3,4,4,5,5-オクタフルオロペンチルアクリレート:30.0g
・アクリル酸:8.0g
前記フッ素含有共重合体1の製造例において、モノマー組成及び混合比を以下に示すように変更した以外は同様にして、フッ素含有共重合体7を163.7g得た。
〈モノマー組成、混合比〉
・スチレン:106.0g
・2,2,3,3-テトラフルオロプロピルメタクリレート:90.0g
・アクリル酸:4.0g
前記フッ素含有共重合体1の製造例において、モノマー組成及び混合比を以下のように変更した以外は同様にして、フッ素含有共重合体8を156.2g得た。
〈モノマー組成、混合比〉
・スチレン:106.0g
・パーフルオロオクチルエチルメタクリレート:90.0g
・アクリル酸:4.0g
前記フッ素含有共重合体1の製造例において、モノマー組成及び混合比を以下のように変更した以外は同様にして、フッ素含有共重合体9を165.6g得た。
〈モノマー組成、混合比〉
・パーフルオロオクチルエチルメタクリレート:96.0g
・2,2,3,3-テトラフルオロプロピルメタクリレート:100.0g
・アクリル酸:4.0g
前記フッ素含有共重合体1の製造例において、モノマー組成及び混合比を以下のように変更した以外は同様にして、フッ素含有共重合体10を171.6g得た。
〈モノマー組成、混合比〉
・2,2,3,3-テトラフルオロプロピルメタクリレート:196.0g
・アクリル酸:4.0g
前記フッ素含有共重合体1の製造例において、モノマー組成及び混合比を以下のように変更した以外は同様にして、フッ素含有共重合体11を168.3g得た。
〈モノマー組成、混合比〉
・パーフルオロオクチルエチルメタクリレート:196.0g
・アクリル酸:4.0g
前記フッ素含有共重合体1の製造例において、モノマー組成及び混合比を以下のように変更した以外は同様にして、フッ素含有共重合体12を160.8g得た。
〈モノマー組成、混合比〉
・スチレン:110.0g
・パーフルオロオクチルエチルメタクリレート:60.0g
・2,2,3,3-テトラフルオロプロピルメタクリレート:30.0g
前記フッ素含有共重合体1の製造例において、モノマー組成及び混合比を以下のように変更した以外は同様にして、フッ素含有共重合体13を155.1g得た。
〈モノマー組成、混合比〉
・スチレン90.0g
・パーフルオロオクチルエチルメタクリレート60.0g
・2,2,3,3-テトラフルオロプロピルメタクリレート30.0g
・アクリル酸20.0g
以下に示す方法によりスチレン/アクリル酸共重合体を製造した。
以下に示すモノマーを混合してモノマー混合液を調製した。このモノマー混合液に、さらに重合開始剤としてtert-ブチルパーオキシベンゾエート1.0gを混合溶解した。
〈モノマー組成、混合比〉
・スチレン192.0g
・アクリル酸8.0g
40℃のヒートチャンバー中でカラムを安定化させ、この温度におけるカラムに、溶媒としてテトラヒドロフラン(THF)を毎分1mlの流速で流した。試料濃度として0.05〜0.6質量%に調整した樹脂のTHF試料溶液を50〜200μl注入して測定した。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製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.製あるいは、東洋ソーダ工業社製の分子量が6×102,2.1×103,4×103,1.75×104,5.1×104,1.1×105,3.9×105,8.6×1
05,2×106,4.48×106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。カラムとしては、103〜2×106の分子量領域を適確に測定するために、市販のポリスチレンゲルカラムを複数組合せるのが良く、例えば、Waters社製のμ−styragel 500,103,104,105の組合せや、昭和電工社製のshodex KA−801
,802,803,804,805,806,807の組合せが好ましい。
ASTM(D3418−82)に準じて測定した。具体的には、DSC−7(パーキンエルマー(Perkin Elmer社製)を用いて測定し、昇温速度を10℃/minとした。2度目の昇温時のDSCカーブより、中点法によりTgを求めた。
基本操作はJISK−0070に基づいて測定した。
1)各樹脂の粉砕品0.5〜2.0gを精秤する。このときの質量をWgとした。
2)300(ml)のビーカーに試料を入れ、トルエン/エタノール(4/1)の混合液150(ml)を加え溶解した。
3)0.1mol/lのKOHのエタノール溶液を用いて、電位差滴定測定装置を用いて測定した。たとえば、京都電子株式会社の電位差的定測定装置AT−400(winworkstation)とABP−410電動ビュレットを用いての自動滴定を利用することができる。
4)この時のKOH溶液の使用量をS(ml)とした。同時にブランクを測定して、この時のKOHの使用量をB(ml)とした。
5)次式により酸価を計算した。fはKOHのファクターである。
酸価(mgKOH/g)={(S−B)×f×5.61}/W
本発明における樹脂表面に存在する炭素元素の含有量に対するフッ素元素の含有量の比(F/C)は、ESCA(X線光電子分光分析)により表面組成分析を行い算出した。ESCAの装置及び測定条件は、下記の通りである。
使用装置:PHI社(Physical Electronics Industries,Inc.)製 Quantum 2000 Scanning ESCA Microprobe
測定条件 :X線源 Al(100μ100W20KV)、 分光領域1500×300μm、Angle45°、Pass Energy117.40eV、照射時間 2分
以上の条件により測定された各元素のピーク強度から、PHI社提供の相対感度因子を用いて表面原子濃度(原子%)を算出した。炭素及びフッ素の測定ピークトップ範囲は以下の通りである。
C1s:278〜298eV
F1s:680〜700eV
St : スチレン
F17 : パーフルオロオクチルエチルメタクリレート
F21 : パーフルオロデシルエチルメタクリレート
F4 : 2,2,3,3-テトラフルオロプロピルメタクリレート
F8 : 2,2,3,3,4,4,5,5-オクタフルオロペンチルアクリレート
AA : アクリル酸
また、フッ素含有共重合体1〜11の酸価は約15〜30mgKOH/gの範囲に制御されているのに対し、フッ素含有共重合体12の酸価は0であり、フッ素含有共重合体13の酸価は68を超えている。これは、モノマーC由来の構造単位の存在量の差によるものと考えられる。
顔料分散ペーストの作製:下記に示す材料を容器中でよくプレミクスした後に、それを20℃以下の温度に保持しつつ、ビーズミルを用いて約4時間分散処理して、顔料分散ペーストを作製した。
・スチレンモノマー:160部
・Cuフタロシアニン(PigmentBlue15:3):13部
ル10部を加えて溶解し、単量体組成物を調製した。
・顔料分散ペースト:86.5部
・n−ブチルアクリレート:20部
・パラフィンワックス(m.p.75℃):10部
・フッ素含有共重合体1:5部
た。さらに得られた粒子を分級して、2〜10μmを選択し、トナー粒子1を得た。
した。
さらにトナー1(7部)に対し、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体で表面被覆した、粒径45μmのフェライトキャリア(93部)を混合し、現像剤1を調製した。
実施例1において、フッ素含有共重合体1の代わりにフッ素含有共重合体2〜4を用いた以外は同様にして、トナー粒子2〜4を得た。さらにトナー粒子2〜4から、実施例1と同様にしてトナー2〜4及び現像剤2〜4を調製した。
イオン交換水1200部に0.1M−Na3PO4水溶液350部を投入し、60℃に加温した。得られた混合物を、TK式ホモミキサー(特殊機化工業製)を用いて11,000rpmにて撹拌した。これに1.0M−CaCl2水溶液52部を徐々に添加し、Ca3(PO4)2を含む分散媒体を得た。
イソブチロニトリル10部を加えて溶解し、単量体組成物を調製した。
・実施例1で使用した顔料分散ペースト:86.5部
・n−ブチルアクリレート:20部
・パラフィンワックス(m.p.75℃):10部
・フッ素含有共重合体5:1.8部
その後、パドル撹拌翼で、60℃で5時間撹拌した後、さらに80℃で5時間攪拌した。室温にまで冷却させた後、塩酸を加えてCa3(PO4)2を溶解し、濾過・水洗・乾燥
することにより粒子を得た。さらに得られた粒子を分級して、2〜10μmを選択し、トナー粒子5を得た。さらにトナー粒子5から、実施例1と同様にしてトナー5及び現像剤5を調製した。
実施例5において、フッ素含有共重合体5のかわりにフッ素含有共重合体6を用いた以外は同様にして、トナー粒子6を得た。さらにトナー粒子6から、実施例1と同様にしてトナー6及び現像剤6を調製した。
下記の材料の混合物をヘンシェルミキサー(FM−75型、三井三池化工機(株)製)でよく混合した後、温度130℃に設定した2軸混練機(PCM−30型、池貝鉄工(株)製)にて混練した。
・結着樹脂(スチレン−アクリル酸ブチル共重合体):70部
(Tg58℃、分子量:Mp15000、Mn10000、Mw200000)
・フッ素含有共重合体2:30部
・Cuフタロシアニン(PigmentBlue15:3):5部
・パラフィンワックス(m.p.75℃):5部
下記の材料の混合物をヘンシェルミキサー(FM−75型、三井三池化工機(株)製)でよく混合した後、温度130℃に設定した2軸混練機(PCM−30型、池貝鉄工(株)製)にて混練した。
・結着樹脂(スチレン−アクリル酸ブチル共重合体):70部
(Tg58℃、分子量:Mp15000、Mn10000、Mw200000)
・フッ素含有共重合体13:30部
・Cuフタロシアニン(PigmentBlue15:3):5部
・パラフィンワックス(m.p.75℃):5部
実施例1において、フッ素含有共重合体1のかわりにフッ素含有共重合体7〜11を用いた以外は同様にして、トナー粒子9〜13を得た。さらにトナー粒子9〜13から、実施例1と同様にしてトナー9〜13及び現像剤9〜13を調製した。
イオン交換水1150部に0.1M−Na3PO4水溶液390部を投入し、得られた水溶液を60℃に加温した後、TK式ホモミキサー(特殊機化工業製)を用いて11,000rpmにて撹拌した。これに1.0M−CaCl2水溶液58部を徐々に添加し、Ca3(PO4)2を含む分散媒体を得た。
ロニトリル10部を加えて溶解し、単量体組成物を調製した。
・実施例1で使用した顔料分散ペースト:86.5部
・n−ブチルアクリレート:20部
・パラフィンワックス(m.p.75℃):10部
・フッ素含有共重合体12:5.0部
イオン交換水1200部に0.1M−Na3PO4水溶液350部を投入した。これを60℃に加温した後、TK式ホモミキサー(特殊機化工業製)を用いて11,000rpmにて撹拌した。これに1.0M−CaCl2水溶液52部を徐々に添加し、Ca3(PO4
)2を含む分散媒体を得た。
、単量体組成物を調製した。
・実施例1で使用した顔料分散ペースト:86.5部
・n−ブチルアクリレート:20部
・パラフィンワックス(m.p.75℃):10部
・スチレン/アクリル酸共重合体:5.0部
・ジ−tert−ブチルサリチル酸金属化合物:1.0部
その後パドル撹拌翼で、60℃で5時間撹拌した後、さらに80℃で5時間攪拌した。室温まで冷却させた後、塩酸を加えてCa3(PO4)2を溶解し、濾過・水洗・乾燥する
ことにより粒子を得た。さらに得られた粒子を分級して、2〜10μmを選択し、トナー粒子14を得た。さらにトナー粒子14から、実施例1と同様にしてトナー14及び現像剤14を調製した。
トナー粒子表面に存在する炭素元素の含有量に対するフッ素元素の含有量の比(F/C)は、ESCA(X線光電子分光分析)により表面組成分析を行い算出した。ESCAの装置及び測定条件は、前記した通りである。
[体積平均粒径]
各トナーについて、コールターカウンターのマルチサイザーII(コールター社製)を用いて求めた。電解液は、ISTON R−II(コールターサイエンティフィックジャパン社製)を使用した。
[ブロッキング試験]
各トナー5gを100mlのポリカップに入れ、50℃の恒温乾燥機中に3日間放置した後、そのポリカップを傾けて流動性を観察することにより、ブロッキング試験を行った。評価方法は目視により流動性に変化がないものを良とし、粒子同士が凝集塊となり流動性が著しく劣るものを悪とした。
一方、比較例3〜4のトナー粒子11〜13のトナー粒子表面のフッ素原子割合(F/C)は0.5以上であり、かつトナー11〜13のブロッキング試験においてブロッキング現象が確認された。
このブロッキング現象の有無は、トナー粒子に含まれるフッ素含有共重合体のガラス転移点Tgの違いによるものと思われる。
比較例7のトナー粒子14の表面には、当然ではあるが、フッ素原子の存在は見られなかった。
キヤノン製フルカラー複写機CLC−500を、以下の通り改造した。この改造については、特開平6−301242号に記載されている。
現像器及び感光ドラムの距離を400μmとし、現像スリーブと感光ドラムの周速比を1.3:1とした。
現像器における現像極の磁場の強さを1000エルステッド、交番電界を2000Vpp、周波数を3000Hzとして、現像スリーブと感光ドラムとの距離を500μmとした。
以下に説明する方法により、耐久試験前後において、CLC−500改造機から現像剤を少量抜き取り、トナーの帯電量の測定を行った。さらに、耐久試験前後においてベタ画像およびハーフトーン画像をプリントアウトして、1)ベタ画像の転写における転写効率の評価、2)ベタ画像の濃度の測定、及び3)ハーフトーン画像の画質についての評価を行った。
また下記するように、スリーブ及びキャリアを観察し、トナーの融着及び汚染の度合いについて評価した。これらの測定または評価の結果を表4に示す。
トナーの摩擦帯電量の測定方法を記載する。
各現像剤を、底部に635メッシュの導電性スクリーンを装着した金属製の容器にいれた。容器に入れられた現像材を吸引機で吸引した。吸引前後の質量差と、容器に接続されたコンデンサーに蓄積された電位を測定した。ここで吸引圧を250mmHgとした。
測定された結果から、下記式に基づいてトナーの摩擦帯電量を算出した。
Q(μC/g)=(C×V)/(W1−W2)
(式中、W1は吸引前の質量を、W2は吸引後の質量、Cはコンデンサーの容量、Vはコンデンサーに蓄積された電位を、それぞれ表す。)
ベタ画像濃度を、マクベス濃度計(マクベス社製)でSPIフィルターを使用して、反射濃度を測定した。5点の反射濃度を測定し、それらの平均を求めた。
また、ハーフトーン画像はドットにより構成されており、ドットの密度や大きさに応じて階調性を得る。ハーフトーン画像の画質の画像濃度ムラ、及びがさつき度合いを目視により評価し、次の基準で評価した。
A:ムラ発生はなく、均一性も良好。
B:時々わずかにムラ発生するか、がさつき感を感じるが実用上問題ないレベル。
C:ムラ発生が広範囲に及ぶか、がさつき感が強く実用上好ましくないレベル。
D:実用上、明らかに問題となるムラおよびがさつき。
ベタ黒画像を現像し、75g/m2の転写紙上に転写させ、転写動作の途中であって、
まだ転写動作が全て完了していない段階で装置の運転を停止した。感光体上にある転写前画像を、透明なポリエステル製粘着テープを用いて剥離した。転写前画像を剥離したテープを白紙上に貼りつけた。テープが貼り付けられた部分の反射濃度を、カラー反射濃度計(Color reflectiondensitometer X-RITE 404A manufactured by X-Rite Co.)にて測定した。その測定値をAとした。
さらに、感光体上に残った転写残画像を、透明なポリエステル製粘着テープを用いて剥離した。転写残画像を剥離したテープを白紙上に貼りつけた。テープが貼り付けられた部分の反射濃度をカラー反射濃度計にて測定した。その測定値をBとした。
標準として、何も剥離していない透明なポリエステル製粘着テープを白紙上に貼り、その部分の反射濃度をカラー反射濃度計にて測定した。その測定値をCとした。A〜Cの値を、次式に適用して転写効率を算出した。
転写効率(%)=(A−B)/(A−C)×100
A:97%以上
B:94%以上97%未満
C:90%以上94%未満
D:90%未満
前記耐久試験において、印字面積比率5%の画像を500枚プリントアウトする毎に、ベタ黒画像を印刷した。印刷されたベタ黒画像上に軽微な白抜けが発生した段階でスリーブ表面を観察してトナーの融着の有無を確認した。トナー融着が確認されたときの、印字面積比率5%の画像のプリントアウト枚数から、以下の基準にしたがって評価した。
A:耐久試験において10000枚までトナー融着が発生せず
B:耐久試験において5000〜10000枚未満の間でトナー融着が発生
C:耐久試験において2500〜5000枚未満の間でトナー融着が発生
D:耐久試験において2500枚未満でトナー融着が発生
耐久試験後の各現像剤について帯電量を測定した際に(上記1)参照)、635メッシュ上に吸引されずに残ったキャリアの表面を、電子走査顕微鏡(SEM)により観察した。観察結果から、以下の基準で評価した。
A:特に汚染は見られない
B:樹脂と思われる融着物が見られる
C:樹脂以外の固着物が見られる
現像剤8(実施例8)は、帯電量が低い結果を与えた。これは、現像剤8に含まれるトナー粒子中のフッ素含有共重合体13の酸価が高いためであると推測される。
現像剤10(比較例2)は、耐久前から帯電量が低く、画像濃度も低い。
現像剤11および12(比較例3及び4)は、帯電量が過剰に高すぎるため、現像されるトナー量が少なく、かつ転写効率も低い結果となった。
さらに現像剤11〜13(比較例3〜5)は、スリーブ上へのトナー融着やキャリアへの融着が確認された。
現像剤14(比較例7)は、転写効率の低下、キャリア汚染、帯電量の低下が認められた。加えて、画像濃度の低下に加えてハーフトーン画質の劣化も認められた。
Claims (13)
- 前記フッ素含有共重合体は、芳香族ビニルモノマーD100.0モル当り、ビニルモノマーAを3.0〜75.0モル、ビニルモノマーBを7.0〜120.0モル、カルボキシル基を有するビニルモノマーCを0.5〜30.0モルの比で含有する組成物を重合して得られるフッ素含有共重合体である、請求項1に記載のトナー。
- 前記フッ素含有共重合体が、芳香族ビニルモノマーD100.0モル当り、ビニルモノマーAを3.0〜25.0モル、ビニルモノマーBを10.0〜65.0モル、カルボキシル基を有するビニルモノマーCを1.5〜15.0モルの比で含有する組成物を重合して得られるフッ素含有共重合体である、請求項1に記載のトナー。
- 前記芳香族ビニルモノマーDはスチレンである、請求項1〜5のいずれか一項に記載のトナー。
- 前記カルボキシル基を有するビニルモノマーCは、アクリル酸、メタクリル酸およびマレイン酸からなる群から選ばれる1種以上である、請求項1〜6のいずれか一項に記載のトナー。
- 前記フッ素含有共重合体の重量平均分子量が5×103〜2×105であり、かつ数平均分子量が3×103〜1×105である、請求項1〜7のいずれか一項に記載のトナー。
- 示差走査熱量計(DSC)により測定される、前記フッ素含有共重合体のガラス転移点が50℃〜100℃である、請求項1〜8のいずれか一項に記載のトナー。
- 前記フッ素含有共重合体の酸価が5〜40mgKOH/gである、請求項1〜9のいずれか一項に記載のトナー。
- ESCAにより測定される、前記トナー粒子表面のフッ素/炭素の原子比が0.09〜0.48である、請求項1〜10のいずれか一項に記載のトナー。
- 前記トナー粒子は、前記フッ素含有共重合体を含む組成物を水系媒体中に分散させることにより形成させたトナー粒子である、請求項1〜11のいずれか一項に記載のトナー。
- 前記トナー粒子は、前記フッ素含有共重合体を含む単量体組成物を懸濁重合することに
より得られたトナー粒子である、請求項1〜12のいずれか一項に記載のトナー。
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