JP4715709B2 - 静電潜像現像用トナー、静電潜像現像用現像剤、および画像形成装置 - Google Patents
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Description
角周波数が6.28rad/sec、歪量が0.3%、で測定した複素弾性率が1×106Pa以上1×108Pa以下のとき、正接損失が0.5以上1.8以下であることを特徴とする。
示差走査熱量測定で吸熱ピークが検出される結晶性樹脂と、示差走査熱量測定で階段状の吸熱量変化が検出される非結晶性樹脂とを所定の溶剤に共に溶解させる樹脂溶解工程と、
上記樹脂溶解工程で得られた樹脂溶液を転相乳化させて、トナーの粒子の核を生成するトナー粒子核生成工程と、
上記トナー粒子核生成工程で得られた核を基にトナーの粒子を生成するトナー粒子生成工程とを有することを特徴とする。
角周波数が6.28rad/sec、歪量が0.3%で測定した複素弾性率が、1×106Pa以上1×108Pa以下のとき、正接損失が0.5以上1.8以下であるトナーとキャリアを含むことを特徴とする。
表面に形成された像を保持する像保持体と、
角周波数が6.28rad/sec、歪量が0.3%で測定した複素弾性率が、1×106Pa以上1×108Pa以下のとき、正接損失が0.5以上1.8以下であるトナーにより上記像保持体の表面に現像像を形成する像形成部と、
上記像保持体に保持された現像像を被転写体に転写させる転写部および定着させる定着部とを備えたことを特徴とする。
上記像保持体に対向して配備され、この像保持体の表面に上記トナーで像を形成する像形成装置と、
上記像形成装置に供給するトナーを収容するトナー収容器と、
上記トナー収容器に収容されているトナーを上記像形成装置に供給するトナー供給器とを備えたものであることが好ましく、さらに、
本発明の画像形成装置の上記像形成部が、
上記像保持体に対向して配備され、この像保持体の表面に上記トナーで像を形成する、トナーを内部で撹拌する撹拌部材を具備する像形成装置と、
上記像形成装置に供給するトナーを収容するトナー収容器と、
上記トナー収容器に収容されているトナーを、上記撹拌部材とは独立して駆動制御される搬送部材で搬送して上記像形成装置に供給するトナー供給器とを備えたものであることも好ましい態様である。
ここで、「結晶性ポリエステル樹脂」とは、示差走査結量測定(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ものを指す。なお、ここで、静電荷現像用トナーに用いられる『結晶性』とは、示差走査熱量測定(DSC)において、DSC曲線が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が発生し、その後前記DSC曲線のベースラインに戻ることを意味する。
−非結晶ポリエステル樹脂−
非晶性ポリエステル樹脂としては、上記触媒を用い主として上述した多価カルボン酸類と多価アルコール類との縮重合により得られるものである。
本実施の形態で用いられる離型剤としての離型剤の具体例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン等の低分子量ポリオレフィン類、加熱により軟化点を示すシリコーン類;オレイン酸アミド、エルカ酸アミド、リシノール酸アミド、ステアリン酸アミド等の脂肪酸アミド類;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、木ロウ、ホホバ油等の植物系ワックス;ミツロウ等の動物系ワックス;モンタンワックス、オゾケライト、セレシン、パラフィンワックス、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等の鉱物・石油ワックス、ステアリン酸ステアリル、ベヘン酸ベヘニル等の高脂肪酸と高級アルコールとのエステルワックス類;ステアリン酸ブチル、オレイン酸プロピル、モノステアリン酸グリセリド、ジステアリン酸グリセリド、ペンタエリスリトールテトラベヘネート等の高級脂肪酸と単価又は多価低級アルコールとのエステルワックス類;ジエチレングリコールモノステアレート、ジプロピレングリコールジステアレート、ジステアリン酸ジグリセリド、テトラステアリン酸トリグリセリド等の高級脂肪酸と多価アルコール多量体とからなるエステルワックス類;ソルビタンモノステアレート等のソルビタン高級脂肪酸エステルワックス類;コレステリルステアレート等のコレステロール高級脂肪酸エステルワックス類などを挙げることができる。本実施の形態において、これらの離型剤は1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。また、本実施の形態においては、これらの中で融点が40℃〜120℃の物が用いられるが、最近の省エネルギー対応としての低温定着性の要求に対応する為には、特に50℃〜100℃の物が好ましく、より好ましくは50〜80℃の物が用いられる。
着色剤は、通常トナー中に効果的な量、例えばトナーの約1〜約15重量%、望ましくは約3〜約10重量%存在する。本発明の製法で使用する、着色剤としては特に限定されず、公知の着色剤を使用することができ、目的に応じて適宜選択することができる。顔料を1種単独で用いてもよいし、同系統の顔料を2種以上混合して用いてもよい。また異系統の顔料を2種以上混合して用いてもよい。前記着色剤としては、具体的には、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、アニリンブラック、紺青、酸化チタン、磁性粉等の無機顔料;ファストイエロー、モノアゾイエロー、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(3B、6B等)、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;等が挙げられる。
本発明の静電荷現像用トナーに用いられ得るその他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択でき、例えば、無機粒子、有機粒子、帯電制御剤、離型剤等の公知の各種添加剤等が挙げられる。
本実施の形態のトナーの体積平均粒子径は、1〜12μmが好ましく、3〜9μmがより好ましく、3〜8μmがより好ましい。また、本実施の形態のトナーの数平均粒子径は、1〜10μmが好ましく、2〜8μmがより好ましい。粒子径が小さすぎると製造性が不安定になり、帯電性が不十分になり、現像性が低下することがあり、大きすぎると画像の解像性が低下する。
[現像剤]
次に、本発明の静電潜像現像用現像剤(以下「現像剤」ともいう)について説明する。
[画像形成装置]
図1は、本発明の画像形成装置の一実施形態の概略構成図である。
(結晶性樹脂(2)の作製)
まず、三口フラスコに、セバシン酸ジメチル100質量部と、ヘキサンジオール67.8質量部と、ジブチルすずオキサイド0.10質量部とを窒素雰囲気下で、反応中に生成された水は系外へ除去しながら、180℃で6時間反応させた後、徐々に減圧しながら210℃まで温度をあげて、6時間反応させた後、冷却して得た、重量平均分子量が32500の結晶性樹脂(2)を用意した。
また、三口フラスコに、テレフタル酸ジメチル49質量部、フマル酸ジメチル72質量部、ドデセニルコハク酸無水物55質量部と、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物157質量部と、ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物171質量部と、ジブチルすずオキサイド0.25質量部とを窒素雰囲気下で、反応により生成された水は系外へ除去しながら、180℃で3時間反応させた後、徐々に減圧しながら240℃まで温度をあげて、2時間反応させた後、冷却して得た、重量平均分子量が18200の非結晶性樹脂(1)を用意した。
更に、シアン顔料(銅フタロシアニンB15:3、大日精化社製)50質量部と、非イオン性界面活性剤ノニポール400(花王社製)5質量部と、イオン交換水200質量部とを混合し、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、水分量を調整して得られたシアン着色分散液を用意した。
パラフィンワックス(日本精蝋(株)製:HNP9,融点77℃)60質量部と、アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株):ネオゲンRK)4質量部と、イオン交換水200質量部とを混合した溶液を120℃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ー(ゴーリン社)で120℃、350kg/cm2、1時間の条件にて分散処理して得られた、体積平均粒径が250nmの離型剤が分散した、分散液中の離型剤濃度が20質量%となるように水分量が調整された離型剤分散液を用意した。
また、三口フラスコに、テレフタル酸ジメチル39質量部、フマル酸ジメチル80質量部、ドデセニルコハク酸無水物66質量部と、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物250質量部と、ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物80質量部と、ジブチルすずオキサイド0.23質量部とを収容し、窒素雰囲気下で、反応によって生成された水は系外へ除去しながら180℃で3時間反応させた後、徐々に減圧しながら240℃まで温度をあげて2時間反応させた後、冷却して得た、重量平均分子量が16500の非結晶性樹脂(2)を用意した。
上述の非結晶性樹脂(2)100質量部と、メチルエチルケトン55質量部と、n−プロピルアルコール23質量部とを三口フラスコに収容し、攪拌しながら樹脂を溶解させた後、10%アンモニア水溶液15質量部を加え、さらにイオン交換水350質量部を徐々に加えて転相乳化を行った後、脱溶媒を行って得られた、体積平均径が185nmの非結晶性樹脂粒子が分散した、固形分濃度が25%の非結晶性樹脂分散液(C2)を作製した。
結晶性樹脂(2)10質量部と、非結晶性樹脂(1)90質量部と、メチルエチルケトン50質量部と、イソプロピルアルコール15質量部とを三口フラスコに収容し、攪拌しながら60℃に加熱して樹脂を溶解させた後、10%アンモニア水溶液25質量部を加え、さらにイオン交換水400質量部を徐々に加えて転相乳化を行い、その後減圧し、脱溶媒することで、体積平均粒径が158nmの結晶性/非結晶性混合樹脂粒子が分散された、固形分濃度が25%の結晶性/非結晶性混合樹脂分散液(A1)を作製した。
この結晶性/非結晶性混合樹脂分散液(A1)720質量部と、着色剤分散液50質量部と、離型剤分散液70質量部と、カチオン界面活性剤(花王(株)製:サニゾールB50)1.5質量部とを丸型ステンレス製フラスコに収容し、0.1規定の硫酸を添加してpHを3.8に調整した後、凝集剤としてポリ塩化アルミニウムの濃度が10重量%の硝酸水溶液30質量部を添加し、その後、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックスT50)を用いて30℃において分散した。加熱用オイルバス中で1℃/分で40℃まで加熱し、40℃で30分間保持した後、この分散液中に、非結晶性樹脂分散液(C2)を緩やかに160質量部追加して、さらに1時間保持した。
その後、0.1規定の水酸化ナトリウムを添加してpHを7.0に調整した後、攪拌を継続しながら1℃/分で95℃まで加熱して5時間保持した後、20℃/minの速度で20℃まで冷却し、これをろ過し、イオン交換水で洗浄した後、真空乾燥機を用いて乾燥させた、体積平均粒径が6.1μmで3μm以下の粒子の個数割合が3.34%のトナー(Ta)を得た。
複素弾性率は、正弦波振動法により測定した動的粘弾性から求めており、動的粘弾性の測定にはレオメトリックサイエンティフィック社製ARES測定装置を用いた。動的粘弾性の測定は、錠剤に成形したトナーを、8mm径のパラレルプレートにセットし、ノーマルフォースを0とした後に6.28rad/secの振動周波数で正弦波振動を与えて実施した。測定は60℃から開始し、150℃まで継続した。測定時間インターバルは30秒、昇温は1℃/minとし、歪量を0.3%にし、複素弾性率及び正接損失を求めた。
また、体積平均粒径の測定は、コールターマルチサイザーII型(ベックマン−コールター社製)を用いると共に、電解液はISOTON‐II(ベックマンーコールター社製)を使用し、分散剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム5重量%水溶液2ml中に測定試料を10mg加え、これを上記電解液100ml中に添加したサンプルを調整し、測定試料を懸濁した電解液を超音波分散器で1分間分散処理を行い、上記コールターマルチサイザーII型により、アパーチャー径50μmのアパーチャーを用いて1.0〜30μmの粒子の粒度分布を測定して体積平均分布、個数平均分布を求め、測定された粒度分布を、分割された粒度範囲(チャンネル)に対し体積基準で小径側から累積分布を描き、累積50%となる粒径(D50v)を測定試料の体積平均粒径とた。また個数基準で小径側から累積分布を描き、測定粒子数の総個数に対する3μm以下の粒子の個数の割合を3μm以下の粒子の個数割合とした。なおこの体積平均粒径、3μm以下の粒子の個数割合は、通常前述のコールターマルチサイザーII型に内蔵されたソフトウェアにより求めることができる。
(結晶性樹脂(1)の作製)
まず、三口フラスコに、デカン酸ジメチル100質量部と、1,9−ノナンジオール75.0質量部と、ジブチルすずオキサイド0.08質量部とを収容し、窒素雰囲気下で、反応中に生成された水は系外へ除去しながら180℃で8時間反応させた後、徐々に減圧しながら230℃まで温度をあげて7時間反応させた後、冷却して得た、重量平均分子量が22500の結晶性樹脂(1)を用意した。
結晶性樹脂(1)10質量部と、前述の非結晶性樹脂(1)90質量部と、メチルエチルケトン45質量部と、イソプロピルアルコール20質量部とを三口フラスコに収容し、攪拌しながら60℃に加熱して樹脂を溶解させた後、10%アンモニア水溶液25質量部を加え、さらにイオン交換水400質量部を徐々に加えて転相乳化を行い、その後減圧し、脱溶媒することで、体積平均粒径が124nmの結晶性/非結晶性混合樹脂粒子が分散した、固形分濃度が25%の結晶性/非結晶性混合樹脂分散液(A2)を作製した。
この結晶性/非結晶性混合樹脂分散液(A2)600質量部と、着色剤分散液50質量部と、離型剤分散液70質量部と、カチオン界面活性剤(花王(株)製:サニゾールB50)1.5質量部とを丸型ステンレス製フラスコに収容し、0.1規定の硫酸を添加してpHを3.7に調整した後、凝集剤としてポリ塩化アルミニウムの濃度が10重量%の硝酸水溶液30質量部を添加し、その後、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックスT50)を用いて30℃において分散した。加熱用オイルバス中で1℃/分で45℃まで加熱し、45℃で2時間保持した後、この分散液中に、非結晶性樹脂分散液(C2)を緩やかに280質量部追加して、さらに1時間保持した。
−トナー(Tf)の作製−
(非結晶性樹脂分散液(C1)の作製)
まず、三口フラスコに、前述の非結晶性樹脂(1)100質量部と、酢酸エチル50質量部と、n−プロピルアルコール20質量部とを加えて、攪拌させながら樹脂を溶解させた後、10%アンモニア水溶液を12質量部加え、さらにイオン交換水350質量部を徐々に加えて転相乳化を行った後、脱溶媒を行って得られた、体積平均粒径が123nmの非結晶性樹脂粒子が分散した、固形分濃度が25%に調整された非結晶性樹脂分散液(C1)を作製した。
上述の非結晶性樹脂分散液(C1)720部と、着色剤分散液50質量部と、離型剤分散液70質量部と、カチオン界面活性剤(花王(株)製:サニゾールB50)1.5質量部とを丸型ステンレス製フラスコに収容し、0.1規定の硫酸を添加してpHを3.2に調整した後、凝集剤としてポリ塩化アルミニウムが10重量%の硝酸水溶液20質量部を添加し、その後、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックスT50)を用いて30℃において分散した。加熱用オイルバス中で1℃/分で52℃まで加熱し、52℃で3時間保持した後、この分散液中に、前述の非結晶性樹脂分散液(C2)を緩やかに160質量部追加し、さらに1時間保持した。
−トナー(Tg)の作製−
(非結晶性樹脂分散液(B1)の作製)
まず、三口フラスコに、前述の結晶性樹脂(2)100質量部と、酢酸エチル40質量部と、n−プロピルアルコール20質量部とを攪拌して55℃に加熱して樹脂を溶解させた後、1規定の水酸化カリウム水溶液19質量部を加え、さらにイオン交換水400質量部を徐々に加えて転相乳化を行い、その後脱溶媒を行って得られた、体積平均粒径が255nmの樹脂粒子が分散した、固形分濃度が20%の分散液である結晶性樹脂分散液(B1)を作製した。
上述の結晶性樹脂分散液(B1)72質量部と、非結晶性樹脂分散液(C1)648質量部と、着色剤分散液50質量部と、離型剤分散液70質量部と、カチオン界面活性剤(花王(株)製:サニゾールB50)1.5質量部とを丸型ステンレス製フラスコに収容し、凝集剤としてポリ塩化アルミニウムの濃度が10重量%の硝酸水溶液14質量部を添加し、その後、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックスT50)を用いて30℃において分散した。加熱用オイルバス中で1℃/分で40℃まで加熱し、40℃で30分間保持した後、この分散液に、前述の非結晶性樹脂分散液(C2)を緩やかに160質量部追加し、さらに2時間保持した。
その後、0.1規定の水酸化ナトリウムを添加してpHを9.0に調整した後、攪拌を継続しながら1℃/分で85℃まで加熱して3時間保持し、その後、20℃/minの速度で20℃まで冷却し、これをろ過し、イオン交換水で洗浄した後、真空乾燥機を用いて乾燥させた、体積平均粒径が5.7μmで3μm以下の粒子の個数割合が6.5%のトナー(Tg)を得た。
比較例3で使用したトナー(Th)は、以下の方法で作製した。
前述の結晶性樹脂分散液(B1)720部と、着色剤分散液100質量部と、離型剤分散液70質量部と、カチオン界面活性剤(花王(株)製:サニゾールB50)1.5質量部とを丸型ステンレス製フラスコに収容し、凝集剤としてポリ塩化アルミニウムが10重量%の硝酸水溶液14質量部を添加し、その後、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックスT50)を用いて30℃において分散した。加熱用オイルバス中で1℃/分で38℃まで加熱し、38℃で30分間保持した後、この分散液中に、前述の非結晶性樹脂分散液(C2)を緩やかに110質量部追加し、さらに1時間保持した。
その後0.1規定の水酸化ナトリウムを添加してpHを9.5に調整した後、攪拌を継続しながら1℃/分で80℃まで加熱して30分間保持し、その後、20℃/minの速度で20℃まで冷却し、これをろ過し、イオン交換水で洗浄した後、真空乾燥機を用いて乾燥させた、体積平均粒径が5.9μmで3μm以下の粒子の割合が8.50%のトナー(Th)を得た。
(評価)
これら実施例および比較例における、トナーの低温定着性の評価としては、最低定着温度に着目し、紙上(Fuji Xerox社製J紙)にトナー量が4.8g/m2となるように前述のDocuPrintC830改造機を調整し、実施例1〜6および比較例1〜3それぞれについて、25mm×25mmのCyan色の未定着像を作製し、この未定着像が形成された用紙を用いて定着器の定着温度を70℃から200℃の間で段階的に上昇させながら未定着画像の定着を行い、70℃から200℃の定着温度で作製した画像のオフセットを目視評価し、オフセットが発生しなくなった温度を評価した。最低定着温度の評価基準は、‘◎’が100℃以下、‘○’が100℃以上110℃未満、‘△’が110℃以上120℃未満、‘×’が120℃以上とした。
色点発生率=(0.3mm以上の大きさの色点発生枚数)/(出力枚数)
を%で表したもので、‘◎’が0.06%未満、‘○’が0.06以上0.50%未満、‘△’が0.5%以上3.5%未満、‘×’が3.5%以上とした。
10 感光体
11 帯電器
12 露光器
13 現像器
130 筐体
130a 仕切板
131 オーガ
132 トナー濃度センサ
134 現像ロール
14 転写ロール
15 定着器
16 用紙トレイ
16a 用紙搬送装置
20 トナー収容器
30 トナー搬送器
31 パイプ
32 螺旋状部材
40 制御部
100 トナー製造方法
101 結晶/非結晶性樹脂溶解工程
102 転相乳化工程
103 コア凝集粒子生成工程
104 シェル樹脂粒子付着工程
105 トナー生成工程
106 分級工程
Claims (3)
- 結晶性ポリエステル樹脂粒子と非結晶性ポリエステル樹脂とを溶剤に溶解させて得られた樹脂溶液を転相乳化させて得られた樹脂粒子と離型剤粒子及び着色剤粒子とを凝集させることで凝集粒子を発生させる工程と、更に各凝集粒子を粒子毎に一体の粒子として融合させる工程とを経ることにより生成されたトナー粒子からなる静電潜像現像用トナーであって、該トナー粒子は、角周波数が6.28rad/sec、歪量が0.3%で測定した複素弾性率が1×106Pa以上1×108Pa以下のとき、正接損失が0.5以上1.8以下であり、かつ3μm以下の粒子の個数割合が3.34%以下であることを特徴とする静電潜像現像用トナー。
- 結晶性ポリエステル樹脂粒子と非結晶性ポリエステル樹脂とを溶剤に溶解させて得られた樹脂溶液を転相乳化させて得られた樹脂粒子と離型剤粒子及び着色剤粒子とを凝集させることで凝集粒子を発生させる工程と、更に各凝集粒子を粒子毎に一体の粒子として融合させる工程とを経ることにより生成されたトナー粒子と、キャリアからなる静電潜像現像用トナーであって、該トナー粒子は、角周波数が6.28rad/sec、歪量が0.3%で測定した複素弾性率が1×10 6 Pa以上1×10 8 Pa以下のとき、正接損失が0.5以上1.8以下であり、かつ3μm以下の粒子の個数割合が3.34%以下であることを特徴とする静電潜像現像用現像剤。
- 表面に形成された像を保持する像保持体と、
結晶性ポリエステル樹脂粒子と非結晶性ポリエステル樹脂とを溶剤に溶解させて得られた樹脂溶液を転相乳化させて得られた樹脂粒子と離型剤粒子及び着色剤粒子とを凝集させることで凝集粒子を発生させる工程と、更に各凝集粒子を粒子毎に一体の粒子として融合させる工程とを経ることにより生成された粒子のトナーであって、角周波数が6.28rad/sec、歪量0.3%で測定した複素弾性率が1×10 6 Pa以上1×10 8 Pa以下のとき、正接損失が0.5以上1.8以下であり、かつ3μm以下の粒子の個数割合が3.34%以下であるトナーにより前記像保持体の表面に像を形成する像形成部と、
前記像保持体に保持された像を被転写体に転写させる転写部および定着させる定着部とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
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