JP4957389B2 - 静電荷像現像用トナー及びその製造方法、静電荷像現像用現像剤、画像形成方法、画像形成装置 - Google Patents

静電荷像現像用トナー及びその製造方法、静電荷像現像用現像剤、画像形成方法、画像形成装置 Download PDF

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Description

本発明は、静電荷像現像用トナー及びその製造方法、静電荷像現像用現像剤、画像形成方法、画像形成装置に関する。
従来、複写機やレーザービームプリンタ等において画像を形成する場合には、一般にカールソン法が用いられている。従来の白黒電子写真法による画像形成方法では、感光体(静電荷像保持体)表面に形成された静電潜像を静電荷像現像用トナー(以下、単に「トナー」という場合がある。)で現像し、得られたトナー画像を被転写体表面へ転写し、これを熱ロール等で定着することにより画像が得られる。また、その静電荷像保持体は、再び静電潜像を形成するために、前記転写後に残留したトナーが除去されるものである。
近年の電子写真の技術開発では、白黒からフルカラーヘの展開が急速になされつつある。フルカラー電子写真法によるカラー画像形成は、一般に3原色であるイエロー、マゼンタ、シアンの3色のカラートナーに黒色トナーを加えた4色のトナーを用いてすべての色の再現を行なうものである。
一般的なフルカラー電子写真法は、まず原稿をイエロー、マゼンタ、シアン及び黒色に色分解し、各色ごとに感光体表面に静電潜像を形成する。次に現像工程、転写工程を経てトナーは被転写体表面に保持される。次いで前述の工程を順次複数回行い、位置を合せつつ、同一被転写体表面にトナー画像は重ね合せられ、一回の定着工程によってフルカラー画像を得る。このように色の異なる数種のトナー画像を重ね合せる点が、白黒電子写真法とフルカラー電子写真法との大きな違いである。
一方、近年では環境保護の観点から、従来から使用されているコロナ放電を利用した非接触帯電/転写方法から、静電荷像保持体の接触部材を用いた接触帯電方法や接触転写方法へ技術が移行しつつある。該接触帯電方法や接触転写方法では、静電荷像保持体に導電性弾性ローラーを接触させ、該導電性弾性ローラーに電圧を印加しながら上記静電荷像保持体を一様に帯電し(帯電工程)、次いで露光工程(潜像形成工程)、現像工程によってトナー画像を形成した後、静電荷像保持体に電圧を印加した中間転写体を押圧しながら該中間転写体表面にトナー画像を転写させる。さらに、該中間転写体に電圧を印加した別の導電性弾性ローラーを押圧しながら、中間転写体と導電性弾性ローラーと間に紙等の被転写体を通過させ、トナー画像を被転写体に転写した後、定着工程を経て定着画像を得ている。
また、静電荷像保持体の中間転写媒体との接点と、静電荷像保持体の導電性弾性ローラーとの接点との間にクリーニング手段が設けられている。前記残留トナーは、静電荷像保持体と中間転写体との間を通過する際にトナーが圧接された結果、静電荷像保持体表面に強く固着される。
上記固着した残留トナーを静電荷像保持体から除去する、クリーニング方法としては、弾性ブレードを静電荷像保持体に強く押し当てて除去するブレードクリーニング法が、簡単なシステムで安価、且つクリーニング能力の観点で適していると考えられ、一般的に用いられている。
一方、弾性ブレードの代わりに、ブラシを静電荷像保持体に弱い圧力で押し当てて、静電荷像保持体をクリーニングする方法も提案されている。ブラシによるクリーニング方法は、静電荷像保持体の表面劣化の抑制という点において有効である。
トナーの転写効率向上の手段として、トナーの形状を球形に近づけることが提案されている(例えば、特許文献1参照)。また、球形トナーの平均粒径や平均円形度、および異型円形度含有率を規定して、クリーニングブレードによるクリーニング性を改善する提案、更には、トナー粒度と粒度分布、トナーの平均円形度と円形度分布を規定することにより、転写効率に関して総合的に考慮した現像剤が提案されている(例えば、特許文献2及び3参照)。これらの提案は、トナー平均形状/形状分布を球形に近づけることで転写効率が向上するという発明である。
一方、トナーの定着温度を低くする手段として、トナーを構成する樹脂(結着樹脂)のガラス転移温度を低くする技術が従来から一般的に知られている。また、トナーの最低定着温度を下げるために、トナーに可塑剤を使用することが挙げられる。
また、ブロッキング防止と、低温定着性とを両立させる手段として、トナーを構成する結着樹脂として結晶性樹脂を用いる方法が古くから知られている(例えば、特許文献4〜6等参照)。
更に、紙に対する定着性の改善目的として、結晶性ポリエステル樹脂を用いる技術が提案されている。例えば、結着樹脂として非結晶性ポリエステル樹脂と、結晶性ポリエステル樹脂とを混合して用いたトナーが提案されている(例えば、特許文献7参照)。
更にまた、融点が110℃以下の結晶性樹脂を用い、非結晶性樹脂を混合させたトナーを用いる技術が提案されている(例えば、特許文献8参照)。
一方、上述したようなトナーを構成する材料ではなく、トナーの製造方法に着目した場合、従来、一般的に広く用いられているトナーは、いわゆる混練粉砕法により製造されてきた(例えば、特許文献9等参照)。この製造方法は、種々の方法で製造された結着樹脂、着色剤の他に、必要に応じて用いられる離型剤、帯電制御剤、磁性体等を乾式で混合した混合物を、溶融混練し、次いで粉砕・分級することによりトナーを得る方法である。
更に、結着樹脂として、結晶性樹脂に加えて非結晶性樹脂を併用し、且つ、非結晶性樹脂の比率を多くする方法が提案されている。
これに対して、近年、混錬粉砕法とは異なる、種々の重合法を用いたトナーの製造方法が提案されている。例えば、懸濁重合法によるトナーの製造方法(例えば、特許文献10参照)、分散重合法による製造方法(例えば、特許文献10及び11参照)、乳化重合凝集法による製造方法などである。
この中で、乳化重合凝集法は、粒度分布がシャープである上に、トナーの形状を球形からポテト形状まで制御できる。このため、高画質且つ安価なクリーニングシステムを使用する画像形成装置に用いるトナーとして特に最近は好んで使用されて、数多く上市されてきている。
この乳化重合凝集法は、乳化重合等の重合法により樹脂粒子の分散液を作製し、他方、溶媒に着色剤を分散させた着色剤分散液を作製し、これらを混合した後、加熱、pH制御、および/または、凝集剤の添加などにより上記の樹脂粒子と着色剤とを所望の粒子径になるまで凝集させて凝集粒子を形成し、その後、この凝集粒子を所望の粒子径まで成長させ、最後に、凝集粒子を樹脂粒子のガラス転移温度以上の温度に加熱して融合させることによりトナーを作製する方法である。
乳化重合凝集法の利点は、トナーの構造を制御する上での自由度が高いことにある。
例えば、オイルレス定着に用いるトナーには、その内部にワックス等の離型剤が含まれるが、乳化重合凝集法で得られるトナーでは、離型剤を内包させる構造;すなわち離型剤を含むコア層を、結着樹脂からなるシェル層で被覆するいわゆるコアシェル構造も可能であるため、流動性の悪化等を混練粉砕法に対しては引き起こしにくくなる。
これら乳化重合凝集法を利用して低温定着性に優れたトナーを得る試みが、数多く提案されている(例えば、特許文献12等参照)。具体的には、コア層の結着樹脂として、低温定着に適したガラス転移温度の低い結着樹脂を使用し、このコア層を被覆するシェル層を構成する結着樹脂に比較的ガラス転移温度の高い結着樹脂を用いたコアシェル構造を有するトナーが提案されている。
このコアシェル構造を有するトナーでは、コア層とシェル層とに用いる結着樹脂の種類・物性を異なるものとすることができるため、各々の層に特定の機能を分担させることが容易である。このようにトナーの構造をコアシェル構造とすることにより、トナーに求められる2以上の機能を、コア層とシェル層とに分離して分担させるという効果(以下、「機能分担効果」と称す場合がある)が得られる。
従って、コアシェル構造を有するトナーでは低温定着性と保存性とを両立させることが容易とされていた。
特公昭56−13943号公報 特公昭62−39428号公報 特公昭63−25335号公報 特開昭62−184469号公報 特開平11−344829号公報 特開平11−295931号公報 特公昭62−39428号公報 特公平4−30014号公報 特開昭51−23354号公報 特開昭60−057954号公報 特開昭62−073276号公報 特開平10−123748号公報
本発明は、前記従来における問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。すなわち、本発明は、長期に渡り、写真画質の様な高光沢な高画質が得られ、良好な超低温定着性、現像性、転写性、クリーニング適性が得られる静電荷像現像用トナー及びその製造方法、静電荷像現像用現像剤、画像形成方法、画像形成装置を提供することを目的とする。
本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、トナーを、形状係数及び表面性を制御したトナー母粒子と、特定の高級アルコールとを含んで構成されるトナーを用いることで、前記課題を解決することを見出し本発明を完成させるに到った。
即ち、本発明は、
<1> 少なくとも、ジカルボン酸と脂肪族ジオールとから合成される結晶性ポリエステル樹脂、多価カルボン酸と多価アルコールとから合成される非晶性ポリエステル樹脂、着色剤、離型剤及び下記一般式(1)で表される高級アルコールを含有するトナー母粒子であって、少なくとも、前記非晶性ポリエステル樹脂の粒子を分散した非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液、前記結晶性ポリエステル樹脂の粒子を分散した結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液、前記着色剤の粒子を分散した着色剤粒子分散液、前記離型剤の粒子を分散した離型剤粒子分散液、及び前記一般式(1)で表される高級アルコールの粒子を分散した高級アルコール粒子分散液を混合した混合分散液に、凝集剤を添加し、加熱することにより凝集粒子を形成する凝集工程と、前記凝集粒子を融合する融合工程と、を少なくとも経て製造されるトナー母粒子を含んで構成され、前記トナー母粒子は、形状係数SF1が128以上であり、算術平均高さ分布の累積50%の値が0.05μm以上0.15μm以下の範囲であり、前記高級アルコールは、前記トナー母粒子の内部に含有され、前記トナー母粒子に対する含有量が0.5〜10質量%であり、前記凝集工程で添加する際の体積平均粒径が100nm〜500nmであることを特徴とする静電荷像現像用トナーである。
一般式(1)
CH(CHCHOH
一般式(1)中、xは28以上48以下の整数を表す。
<2> 前記非晶性ポリエステル樹脂は、重量平均分子量が30000以上80000以下の樹脂を構成成分の一つとして含むことを特徴とする<1>又は<2>に記載の静電荷像現像用トナーである。
> 少なくとも、非晶性ポリエステル樹脂粒子を分散した非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液、結晶性ポリエステル樹脂粒子を分散した結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液、着色剤粒子を分散した着色剤粒子分散液、離型剤粒子を分散した離型剤粒子分散液及び前記一般式(1)で表される高級アルコールの粒子を分散した高級アルコール粒子分散液を混合した混合分散液に、凝集剤を添加し、加熱することにより凝集粒子を形成する凝集工程と、前記凝集粒子を、前記非晶性ポリエステル樹脂のガラス転移温度以上に加熱することにより融合する融合工程と、を少なくとも経てトナー母粒子を製造するトナー母粒子製造工程を、含むことを特徴とする<1>又は<2>に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法である。
> 前記トナー母粒子製造工程は、前記凝集工程により得られた凝集粒子に、有機金属イオン封鎖剤を添加して、該凝集粒子の凝集を停止させる凝集停止工程を更に含むことを特徴とする<>に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法である。
> 少なくとも、<1>又は<2>に記載の静電荷像現像用トナーを含むことを特徴とする静電荷像現像用現像剤である。
> 静電荷像保持体表面を一様に帯電させる帯電工程と、帯電した前記静電荷像保持体の表面に潜像を形成する潜像形成工程と、前記静電荷像保持体の表面に形成された潜像を少なくともトナーを含む現像剤により現像してトナー像を形成する現像工程と、前記静電荷像保持体の表面に形成されたトナー像を被転写体に転写する転写工程と、前記被転写体に転写されたトナー像を定着する定着工程と、転写後の前記静電荷像保持体表面の残留トナーを除去するクリーニング工程と、を有し、前記トナーとして<1>又は<2>に記載のトナーを用いることを特徴とする画像形成方法である。
> 静電荷像保持体と、前記静電荷像保持体を一様に帯電させる帯電手段と、帯電した前記静電荷像保持体の表面に潜像を形成する潜像形成手段と、前記静電荷像保持体の表面に形成された潜像を少なくともトナーを含む現像剤により現像してトナー像を形成する現像手段と、前記像保持体の表面に形成されたトナー像を被転写体に転写する転写手段と、前記被転写体に転写されたトナー像を定着する定着手段と、転写後の前記静電荷像保持体表面の残留トナーを除去するクリーニング手段と、を具備し、前記トナーとして<1>又は<2>の何れか1つに記載のトナーを用いることを特徴とする画像形成装置である。
> 静電荷像保持体表面の残留トナーを除去するクリーニング手段が、クリーニングブレードを備えるクリーニング手段であって、クリーニングブレードの反発弾性が25〜35%であることを特徴とする<>に記載の画像形成装置である。
本発明によれば、長期に渡り、写真画質の様な高光沢な高画質が得られ、良好な超低温定着性、現像性、転写性、クリーニング適性が得られる静電荷像現像用トナー及びその製造方法、静電荷像現像用現像剤、画像形成方法、画像形成装置を提供することができる。
以下、本発明について詳細に説明する。
<静電荷像現像用トナー>
本発明の静電荷像現像用トナー(以下、単に「本発明のトナー」という場合がある。)は、少なくとも、結晶性ポリエステル樹脂、非晶性ポリエステル樹脂、着色剤、及び離型剤を含有するトナー母粒子と、下記一般式(1)で表される高級アルコールと、を含んで構成され、前記トナー母粒子は、形状係数SF1が128以上であり、算術平均高さ分布の累積50%の値が0.05μm以上0.15μm以下の範囲であることを特徴とする。
一般式(1)
CH(CHCHOH
一般式(1)中、xは28〜48の範囲の整数を表す。
本発明のトナーは、トナーの表面微細凹凸構造差による外添剤の偏在が抑制され、トナー表面の外添剤付着量/付着状態のバラツキを抑え、トナーの均一な帯電、外添剤の均一なスぺーサー効果を発現することができ、初期転写効率及び長期使用後の現像効率、転写効率が、特に高温高湿環境において大幅に向上した。更に高級アルコールを含むことにより、トナー表面凹凸が少ない場合においても、形状がポテト形状であれば、安定したクリーニング特性を得ることができる。以下、本発明のトナーについて詳細に説明する。
(トナー母粒子)
本発明に係るトナー母粒子は、少なくとも、結晶性ポリエステル樹脂、非晶性ポリエステル樹脂、着色剤、及び離型剤を含有し、更に必要に応じて、その他の成分を有してなる。また、本発明に係るトナー母粒子は、形状係数SF1が128以上であり、算術平均高さ分布の累積50%の値が0.05μm以上0.15μm以下の範囲である。
但し、本発明においては、結晶性ポリエステル樹脂としては、ジカルボン酸と脂肪族ジオールとから合成されるものを、非晶性ポリエステル樹脂としては、多価カルボン酸成分と多価アルコール成分とから合成されるものを適用したトナー母粒子であって、非晶性ポリエステル樹脂の粒子を分散した非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液、結晶性ポリエステル樹脂の粒子を分散した結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液、着色剤の粒子を分散した着色剤粒子分散液、離型剤の粒子を分散した離型剤粒子分散液、及び下記一般式(1)で表される高級アルコールの粒子を分散した高級アルコール粒子分散液を混合した混合分散液に、凝集剤を添加し、加熱することにより凝集粒子を形成する凝集工程と、凝集粒子を融合する融合工程と、を少なくとも経て製造されるトナー母粒子を適用する。
画像を形成する際の静電荷像保持体の転写後の残留トナーを除去するクリーニング性は、ブレードクリーニングシステムを用いる場合、トナーがブレードをすり抜けてしまうという問題を回避する為には不定形のトナーの方が有利である。これらの観点より、本発明に係るトナー母粒子は、形状係数SF1を128以上に制御した。しかし、トナー母粒子の形状係数SF1の制御だけでは、画像を形成する際の現像性、転写性、クリーニング性を良好にすることができない場合があり、また得ることができても、その制御範囲が極めて狭くトナーの作製が困難な場合がある。
これは、形状係数SF1は前記の様に投影画像から求められるものであって、投影に対する立体方向を考慮していない為、同一の形状係数SF1を有するトナー(トナー母粒子)であっても、トナー(トナー母粒子)の表面性が異なる場合があり、それにより転写、クリーニング性が異なるトナーが生じてしまう。よって、前記形状係数SF1と共に、トナー(トナー母粒子)の表面性を制御することが、転写性、クリーニング性を良好にするためには必要となってくる。
しかし、トナーの形状と表面性とは、従来独立で制御することが困難であり、形状係数が大きいトナーは大まかには表面性が荒れているトナーとなり、形状係数が小さいトナー(球形トナー)は表面性が滑らかになるのが一般的である。
即ち、クリーニング性が良好である形状係数の大きいトナー(ポテト形状)は、表面も大きく荒れており、高転写性に必要な滑らかな表面性を得ることが困難である。一方、球形トナーは、表面も滑らかとなり、より高転写効率に優れることとなるが、クリーニング性に課題が残る。
本発明のトナーは、後述する方法により、トナー母粒子の形状をポテト形状とし、かつトナー母粒子の表面性を従来の球形トナー並にして、更に後述する一般式(1)で表される高級アルコールを用いることにより、クリーニング性と高転写効率の双方を満足させることに成功した。
本発明に係るトナー母粒子の形状係数SF1は、128以上であり、128以上145以下であることが好ましく、130以上140以下であることがより好ましい。形状係数SF1は100の場合が真球であり、数値が高いほど外周に凹凸があり、異形度が大きくなってくる。前記形状係数SF1が145を超えると、トナーの異形度が大きくなり、表面積が大きくなる。表面積が大きくなると静電的付着力が増大し、転写効率が低下する場合がある。また、異形度が大きいとトナー表面の凹部に外添剤が埋まり込み、実質的に外添剤の機能(帯電付与/スペーサー効果)が低下してしまう場合がある。これらの影響で、転写効率が低下する場合がある。更にトナー(トナー母粒子)としても、表面積増大により外添カバレッジが低下、トナー流動性や熱保管性の悪化などが生じる場合がある。一方、前記形状係数SF1が128未満であると、良好なクリーニング適性を得る事が困難となる。また、表面性を荒らすことも困難となり、更に、クリーニング助剤と称される樹脂粒子等を添加しても安定したクリーニング特性を得ることができない。尚、前記トナー母粒子の形状係数SF1は、後述するように一般式(1)で表される高級アルコールがトナー母粒子の内部に含有されている場合(本発明のトナーの第一の形態)、一般式(1)で表される高級アルコールを内部に含有しているトナー母粒子の形状係数SF1をいう(後記滑り度も同様)。
ここで、上記の「形状係数SF1」とは、一定数のトナー(トナー母粒子)についての画像解析を行い、撮影された各々のトナー(トナー母粒子)に対して下式より求め、それらを平均した値である。
形状係数SF1(%)=(ML/A)×(π/4)×100
(上式において、MLはトナー粒子の絶対最大長、Aはトナー粒子の投影面積を表す。)
また、本発明に係るトナー母粒子の算術平均高さ分布の累積50%の値(以下、「滑り度」という場合がある。)は0.05μm以上0.15μm以下である。
ここでトナー(トナー母粒子)の算術平均高さとは、表面粗さ指標であり、通常Raと表記される物理量である。
Raはトナー表面の粗さ曲線から、その平均線の方向に基準長さだけ抜き取り、この抜き取り部分の平均線から測定曲線までの偏差の絶対値を合計し平均した値であり、値が小さいと表面が滑らかな状態、値が大きいと表面があれた状態を表す。
トナーの算術平均高さは、複数のトナーを試料とし、それらの粒子表面にレーザー光線を照射し、その反射光の解析から試料表面の微細な凹凸構造を解析することにより求めることができる。例えば、この解析のために、キーエンス社製、超深度カラー3D形状測定顕微鏡VK−9500を使用することができる。本装置では試料にレーザーを照射し3次元走査を行う。各位置毎のレーザー反射光をCCDカメラでモニターし、試料の3次元表面情報を得る。得られた表面情報を統計的に処理して表面粗さに関する各種の特性値を求めることができる。
本発明では、トナー(トナー母粒子)1,000個にわたり繰り返し測定を行い、データの統計処理を行ってトナー母粒子の算術平均高さ分布を求め、算術平均高さの平均値、中央値、標準偏差などのデータを得た。ここでいう算術平均高さの変動とは、算術平均高さの平均値に対する標準偏差を百分率で表したものである。
本発明におけるトナー母粒子の算術平均高さの中央値(累積50%の値)は、0.05μm以上0.15μm以下であり、好ましくは0.07μm以上0.15μm以下であり、より好ましくは0.10μm以上0.15μm以下である。トナーの算術平均高さの中央値が0.05μm未満の場合は、トナーの表面微細凹凸構造が小さすぎるため、小粒径外添剤のみを外添したケースや外添カバレッジが低いケースはスペーサー効果が小さく母材粒子同士の接触が起こり易くなる為、現像性・転写性・保管性が逆に低下してしまうので好ましくない。
また、トナー母粒子の算術平均高さの中央値が0.15μmより大きい場合は、内部に結晶性樹脂や離型剤を多く含みトナー母粒子の強度が弱い場合などは、長期使用によりトナー母粒子の表面微細凹凸構造の凸部へのストレスが増大する為に埋没が生じやすくなり外添剤のスぺーサー効果が効率的に発揮できなくなり、現像性、転写性、保管性が低下してくる。結晶性樹脂や離型材等の軟い物質を多量に含まない場合においては、検討の結果0.25μm以下の範囲であれば外添剤のスペーサー効果は十分保たれる。
また、本発明におけるトナー母粒子の算術平均高さの変動は35以下であることが好ましい。算術平均高さの変動とは、算術平均高さの分布を表わしており、値が小さいと分布が狭くなることを意味する。算術平均高さの変動が35より大きくなるとトナー表面粗さの凹凸分布が大きくなるため、トナー表面の外添剤付着状態が均一ではなくなり、トナー毎の帯電分布がまばらになり、現像効率、転写効率が低下してくる。
さらに、本発明におけるトナー母粒子の算術平均高さ分布の累積90%の値は0.18μm未満であることが好ましく、0.15μm未満であることがより好ましい。上記範囲であると、表面凹凸の中に外添剤があまり埋没せず、実行外添剤量を保つことができる。また、外添剤の偏在しないため、トナーの均一な帯電、外添剤の均一なスぺーサー効果を発現し、高転写効率が実現しやすくなる。更に、クリーニング性が問題となる場合があるが、後述する一般式(1)で表される高級アルコールを用いることにより、クリーニング性に関する問題は解消する。
本発明におけるトナー母粒子の体積平均粒子径DTNは、5μm以上8μm以下の範囲であることが好ましく、5.5μm以上7.0μm以下の範囲であることがより好ましい。トナー母粒子の体積平均粒径が5μm未満であると、クリーニング性が悪化するだけでなく、高帯電起因による現像性、転写性の低下が出現し始め、背景かぶりの発生、低転写効率による画質の劣化が起こる場合があり、また、二成分現像剤の場合は、トナー流動性向上の為に添加されている外添剤によるキャリア汚染、トナー汚染が発生し、長期に良好な画像を得ることが困難になる場合がある。また、体積平均粒径が8μmを超えると、静電荷像保持体上に形成される静電潜像の忠実再現性がトナー飛び散りなどにより劣り始め、細線再現性、粒状性等に劣る画像になってしまう。
なお、体積平均粒子径を上記範囲とすることは、重ね合わせフルカラー画像形成において、カラー再現性に優れる点からも好ましい。
また、本発明におけるトナー母粒子の平均粒子径変動は、30以下であることが好ましく、20以下であることがより好ましい。平均粒子径変動が大きいと、小径着色粒子と大径着色粒子とのサイズ差が大きくなる。このサイズの差により、トナー1個当たりの表面積の差が大きくなる。現像器中のトナーの表面電荷密度は、上記表面積に対応するため、前記トナー1個当たりの表面積の差は、トナー1個当たりの帯電量の差となって表れることとなる。したがって、平均粒子径変動が上記範囲であると、トナー1個当たりの帯電量の差が大きくならないので好ましい。帯電量の差が少ないと、各トナーごとの最適転写電界が異ならず、トナーを、1つの転写条件で同時に、しかも非常に高い効率で転写することができるので好ましい。
なお、上記平均粒子径変動とは、一定数のトナー母粒子についての個数平均粒子径DTNの測定値について統計処理を行い、その平均値に対する標準偏差を百分率で表したものである。具体的な測定法については後述する。
本発明におけるトナー母粒子は、少なくとも、結晶性ポリエステル樹脂、非晶性ポリエステル樹脂、着色剤、及び離型剤を含有する。結晶性ポリエステル樹脂を含有することにより、既述の形状係数SF1及び滑り度を独立で制御することが容易となる。
また、本発明におけるトナー母粒子は、コア層に結晶性ポリエステル樹脂、非晶性ポリエステル樹脂、離型剤、着色剤を少なくとも含み、シェル層に非晶性ポリエステル樹脂を少なくとも含有するコアシェル型であることが好ましい。
コア層に低融点の結晶性ポリエステル樹脂を含むことにより、超低温定着性をより顕著にすることができる。
尚、本発明においては、示差走査熱量測定(DSC)において、階段状の吸熱量変化ではなく、明確な吸熱ピークを有する樹脂を結晶性樹脂とする。本発明に用いられる結晶性ポリエステル樹脂としては、明確な吸熱ピークを有するものであればよく、結晶性ポリエステル主鎖に対して他成分を共重合したポリマーの場合、他成分が50%以下であれば、この共重合体も結晶性を示す、即ち吸熱ピークを示すことより、結晶性ポリエステル樹脂とする。以下、結晶性ポリエステル樹脂の例を示すが、ここに示されるものに限定はされない。
結晶性ポリエステル樹脂において、酸由来構成成分となる為の酸としては、種々のジカルボン酸が挙げられるが、中でも脂肪族ジカルボン酸及び芳香族ジカルボン酸が望ましく、特に脂肪族ジカルボン酸は直鎖型のカルボン酸が望ましい。本発明の酸由来構成成分としてのジカルボン酸は、1種に限定されず、2種以上のジカルボン酸由来構成成分を含んでも全く問題ない。特に乳化凝集法における乳化性を良好にする為、スルホン酸基を含ませることがある。
前記脂肪族ジカルボン酸としては、例えば、蓚酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼリン酸、セバシン酸、1,9−ノナンジカルボン酸、1,10−デカンジカルボン酸、1,11−ウンデカンジカルボン酸、1,12−ドデカンジカルボン酸、1,13−トリデカンジカルボン酸、1,14−テトラデカンジカルボン酸、1,16−ヘキサデカンジカルボン酸、1,18−オクタデカンジカルボン酸など、或いはその低級アルキルエステルや酸無水物が挙げられるが、この限りではない。これらのうち、入手容易性を考慮すると、アジピン酸、セバシン酸、1,10−デカンジカルボン酸が好ましい。
前記芳香族ジカルボン酸としては、例えばテレフタル酸、イソフタル酸、オルトフタル酸、t−ブチルイソフタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、4−4’−ビフェニルジカルボン酸等が挙げられ、中でもテレフタル酸、イソフタル酸、t−ブチルイソフタル酸が、入手容易性、易乳化性の観点で好ましい。但し、これらの芳香族ジカルボン酸の添加量は、20構成モル%以下である必要がある。好ましくは10モル%以下、更に好ましくは5モル%以下である。20モル構成%を超えると乳化性が困難になるばかりか、結晶性が阻害され、結晶性ポリエステル樹脂特有の画像光沢性を得ることができなくなるばかりか、融点降下を起こして画像の保存性も悪くなる。
アルコール由来構成成分となる為のアルコールとしては、脂肪族ジオールが好ましく、鎖炭素数が7〜22の範囲である直鎖型脂肪族ジオールがより好ましい。
これら脂肪族ジオールが、分岐型では、ポリエステル樹脂の結晶性が低下し、融点降下を起こし、耐トナーブロッキング性、画像保存性、低温定着性が悪化してしまう場合がある。また、前記鎖炭素数が7未満であると、芳香族ジカルボン酸と縮重合させる場合、融点が高くなり、超低温定着を行ったときに十分溶融することができず、画像高光沢を得ることができなくなる。一方、20を超えると実用上の材料入手性、コスト、の点より好ましくない。実質は14以下がより好ましい。
脂肪族ジオールとしては、具体的には、例えば、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、1,11−ウンデカンジオール、1,12−ドデカンジオール、1,13−トリデカンジオール、1,14−テトラデカンジオール、1,18−オクタデカンジオール、1,20−エイコサンジオールなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらのうち、入手容易性を考慮すると、エチレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘンキンサンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオールが好ましい。
前記アルコール由来構成成分は、脂肪族ジオール由来構成成分の含有量が80構成モル%以上であることが好ましく、必要に応じてその他の成分が含まれる。前記アルコール由来構成成分としては、前記脂肪族ジオール由来構成成分の含有量が90構成モル%以上であるのがより好ましい。前記脂肪族ジオール由来構成成分の含有量が、80構成モル%未満では、ポリエステル樹脂の結晶性が低下し、融点が降下するため、耐トナーブロッキング性、画像保存性、及び低温定着性が悪化してしまう場合がある。必要に応じて含まれるその他の成分としては、2重結合を持つジオール由来構成成分、スルホン酸基を有するジオール由来構成成分等の構成成分である。前記2重結合を持つジオールとしては、2−ブテン−1,4−ジオール、3−ブテン−1,6−ジオール、4−ブテン−1,8−ジオール等が挙げられる。これらの、2重結合を持つジオール由来構成成分の、全酸由来構成成分における含有量としては、20構成モル%以下が好ましく、2〜10構成モル%がより好ましい。前記含有量が、20構成モル%を超えると、ポリエステル樹脂の結晶性が低下し、融点が降下して、画像の保存性が悪くなったりすることがある。
前記結晶性ポリエステル樹脂の融点としては、60〜120℃の範囲であることが好ましく、70〜100℃の範囲であるのがより好ましい。前記融点が60℃未満であると、粉体の凝集が起こり易くなったり、定着画像の保存性が悪くなったりすることがある。一方120℃を越えると、画像荒れを起こし低温定着性を阻害する場合がある。
前記結晶性ポリエステル樹脂のトナー母粒子中の添加量は、1〜40質量%が好ましく、より好ましくは2〜20質量%である。前記結晶性ポリエステル樹脂のトナー母粒子中の添加量が2質量%より少ない場合は、所望の超低温定着性、更に画像光沢性を得ることができない場合があり、また、20質量%を超える場合は、結晶性樹脂のもつ軟らかさが原因となるトナーつぶれ等が発生、感光体(静電荷像保持体)のフィルミングや帯電ロール、転写ロールを使用している画像形成システムにおいては部材の汚染により画質欠陥が生じやすくなる場合がある。
前記結晶性ポリエステル樹脂の製造方法としては、特に制限はなく、酸成分とアルコール成分とを反応させる一般的なポリエステル重合法で製造することができ、例えば、直接重縮合、エステル交換法等を、モノマーの種類によって使い分けて製造する。前記酸成分とアルコール成分とを反応させる際のモル比(酸成分/アルコール成分)としては、反応条件等によっても異なるため一概には言えないが、通常1/1である。
前記結晶性ポリエステル樹脂の製造は、重合温度180〜230℃の間で行うことができ、必要に応じて反応系内を減圧にし、縮合時に発生する水やアルコールを除去しながら反応させる。モノマーが反応温度下で溶解または相溶しない場合は、高沸点の溶剤を溶解補助剤として加え溶解させる。重縮合反応においては、溶解補助溶剤を留去しながら行う。共重合反応において相溶性の悪いモノマーが存在する場合は、あらかじめ相溶性の悪いモノマーとそのモノマーと重縮合予定の酸またはアルコールとを縮合させておいてから、主成分と伴に重縮合させるとよい。
前記結晶性ポリエステル樹脂の製造時に使用可能な触媒としては、ナトリウム、リチウム等のアルカリ金属化合物、マグネシウム、カルシウム等のアルカリ土類金属化合物、亜鉛、マンガン、アンチモン、チタン、すず、ジルコニウム、ゲルマニウム等の金属化合物、亜燐酸化合物、りん酸化合物、及び、アミン化合物等が挙げられ、具体的には以下の化合物が挙げられる。例えば、酢酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、酢酸リチウム、炭酸リチウム、酢酸カルシウム、ステアリン酸カルシウム、酢酸マグネシウム、酢酸亜鉛、ステアリン酸亜鉛、ナフテン酸亜鉛、塩化亜鉛、酢酸マンガン、ナフテン酸マンガン、チタンテトラエトキシド、チタンテトラプロポキシド、チタンテトライソプロポキシド、チタンテトラブトキシド、三酸化アンチモン、トリフェニルアンチモン、トリブチルアンチモン、ギ酸スズ、シュウ酸スズ、テトラフェニルスズ、ジブチルスズジクロライド、ジブチルスズオキシド、ジフェニルスズオキシド、ジルコニウムテトラブトキシド、ナフテン酸ジルコニウム、炭酸ジルコニール、酢酸ジルコニール、ステアリン酸ジルコニール、オクチル酸ジルコニール、酸化ゲルマニウム、トリフェニルホスファイト、トリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイト、エチルトリフェニルホスホニウムブロマイド、トリエチルアミン、トリフェニルアミン等の化合物が挙げられる。
本発明において、高温高湿(28℃85%)環境の抵抗が1.0×1014〜1.0×1016の高抵抗結晶性ポリエステル樹脂を使用した場合に特に高温高湿環境の現像性/転写性/帯電量保持性の観点で良好である。高温高湿環境における高抵抗の結晶性樹脂は、上記アルコール成分、カルボン酸成分のうち、炭素鎖6以上のもの同士を、好ましくは炭素鎖9以上のもの同士を使用した時に得ることができる。炭素鎖6未満のもの同士を組み合わせた場合は高温高湿時においては1.0×1013程度が限界である。
本発明で使用される非晶性ポリエステル樹脂は、公知のポリエステル樹脂を使用することができる。ポリエステル樹脂は多価カルボン酸成分と多価アルコール成分とから合成される。なお、本発明においては、ポリエステル樹脂として市販品を使用してもよいし、適宜合成したものを使用してもよい。
多価アルコール成分としては、例えば、2価のアルコール成分としてエチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチレグリコール、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、ビスフェノールA、水素添加ビスフェノールA等を用いることができる。また、3価以上のアルコール成分としては、グリセリン、ソルビトール、1,4ソルビタン、トリメチロールプロパン等を用いることができる。
また、上記多価アルコール成分と縮合させる2価カルボン酸成分としては、例えばマレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸およびこれらの酸の低級アルキルエステルを用いることができる。特にカルボン酸成分の一つにアルケニルコハク酸(特に好ましくはドデセニルコハク酸)を使用したケースにおいては、結晶性ポリエステル樹脂との相溶性が優れ、超低温定着性に優れる。特に相溶性が劣るが高温高湿環境においても高抵抗を示す炭素鎖数9以上のカルボン酸成分とアルコール成分を縮重合して得られる結晶性ポリエステル樹脂に対しても良好な相溶性を示すことより超低温定着並びに高温高湿環境における電気特性(現像性、転写性、帯電保持性)の双方を満足することができ、高画質の維持更にブレードクリーニングシステムを持たない画像形成方法においても使用することが可能となる。構成成分とするアルケニルコハク酸の添加量は、1〜30質量%が好ましく、より好もしくは5〜25質量%である。アルケニルコハク酸の添加量が1質量%より少ないと相溶性に寄与せず高抵抗結晶性樹脂の様な相溶しづらい樹脂を用いた場合は、超低温定着性を持たせることができない場合がある。また、30質量%を超えると、非晶性ポリエステル樹脂のガラス転移温度を55℃以上にすることができず、熱保管性等に劣る場合がある。
多価カルボン酸成分としては、例えば、シュウ酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、スペリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、1,9−ノナンジカルボン酸、1,10−デカンジカルボン酸、1,12−ドデカンジカルボン酸、1,14−テトラデカンジカルボン酸、1,18−オクタデカンジカルボン酸等の脂肪族ジカルボン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレン−2,6−ジカルボン酸、マロン酸、メサコニン酸等の二塩基酸等の芳香族ジカルボン酸などが挙げられ、さらにこれらの無水物やこれらの低級アルキルエステルも挙げられるがこの限りではない。
3価以上のカルボン酸としては、例えば、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸、1,2,5−ベンゼントリカルボン酸、1,2,4−ナフタレントリカルボン酸、及びこれらの無水物やこれらの低級アルキルエステルなどが挙げられる。これらは1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
また、酸成分としては、前述の脂肪族ジカルボン酸や芳香族ジカルボン酸の他に、スルホン酸基を持つジカルボン酸成分が含まれていることが好ましい。前記スルホン酸基を持つジカルボン酸は、顔料等の色材の分散を良好にできる点で有効である。また、樹脂全体を水に乳化或いは懸濁して、結着樹脂粒子分散液を作製する際に、ジカルボン酸成分がスルホン酸基を有していれば、後述するように、界面活性剤を使用しないで、乳化或いは懸濁することも可能である。
前記非晶性ポリエステル樹脂は、重量平均分子量が30000以上80000以下の樹脂を構成成分の一つとして含むことが好ましい。重量平均分子量が30000以上80000以下の樹脂を構成成分の一つとして含むことにより、既述の形状係数SF1及び滑り度を独立で制御することが容易となる。前記重量平均分子量が30000以上80000以下の樹脂の非晶性ポリエステル樹脂における比率は、高温側でのオフセット防止、低温側でのオフセット防止並びに低温定着性確保、更に画像高光沢性確保の点で、10質量%以上90質量%以下が好ましく、更に30質量%以上70質量%以下がより好ましい。
後述するようにトナー母粒子を製造する際に用いる、結晶性ポリエステル樹脂粒子を分散した結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液、及び非結晶性ポリエステル樹脂粒子を分散した非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液の調製は、結晶性ポリエステル樹脂又は非結晶性ポリエステル樹脂を、水等の水系媒体中にイオン性界面活性剤、高分子酸、高分子塩基等の高分子電解質と共に分散した後、樹脂の融点以上の温度で加熱し、強い剪断力を印加可能なホモジナイザーや圧力吐出型分散機を用いて処理することにより得ることができる。また、溶剤に溶かした後、イオン性界面活性剤と水の中でホモジナイザーの様なもので分散乳化後、脱溶媒して作製することもできる。更に溶剤に溶かした後、中和処理を行った後、攪拌のもと水を添加して転相、その後脱溶剤を行う転相乳化により得ることができる。なお、結晶性ポリエステル樹脂及び非結晶性ポリエステル樹脂は、複数の種類の樹脂を混合して用いることもできる。
結晶性ポリエステル樹脂粒子及び非晶性ポリエステル樹脂粒子の体積平均粒径は、1μm以下であることが好ましく、より好ましくは0.02〜0.5μmの範囲である。結晶性ポリエステル樹脂粒子及び非晶性ポリエステル樹脂粒子の体積平均粒径が1μmを超えると、最終的に得られるトナーの粒度分布や形状分布が広くなったり、遊離粒子が発生してトナーの組成偏在を引き起こしたりて、性能や信頼性の低下を招く場合がある。一方、結晶性ポリエステル樹脂粒子及び非晶性ポリエステル樹脂粒子樹脂粒子の体積平均粒径が1μm以下であると、上記欠点がない上、トナー間の偏在が減少し、トナー中での分散が良好となり、性能や信頼性のバラツキが小さくなる点が有利である。なお、結晶性ポリエステル樹脂粒子及び非晶性ポリエステル樹脂粒子の体積平均粒径は、例えば、マイクロトラック等を用いて測定することができる。
本発明に係るトナー母粒子のTg(ガラス転移温度)は、50〜70℃の範囲が好ましく、53〜65℃の範囲がより好ましく、55〜65℃の範囲がさらに好ましい。本発明に係るトナー母粒子のTgが50℃未満であると、シェルとして高Tgの樹脂で被覆しても、一部に相溶によるTg降下がミクロで発生し、熱保管性が劣る場合があり、70℃を超えると、結晶性ポリエステル樹脂と非晶性ポリエステル樹脂を十分相溶させ、超低温定着を達成させるためには、結晶性ポリエステル樹脂の量が多くなり、結果的にトナーの強度が得られず、帯電/クリーニング等のストレスによりトナーつぶれ、感光体へのフィルミングが発生してしまう場合がある。また、結晶性ポリエステル樹脂の量が少ないときは、十分な相溶を得ることができず、超低温定着を得ることができない場合がある。
本発明に係るトナー母粒子は、低温定着性を獲得する為に結晶性ポリエステル樹脂を使用しているが、結晶性ポリエステル樹脂を使用することにより、トナーの粘度が柔らかくなりすぎ形状制御がより困難となる場合がある。それを回避する為、即ち低温定着を獲得しながら、形状制御性を得る為に非晶性ポリエステル樹脂の分子量が重要となってくる。本発明に係るトナー母粒子で使用される非晶性ポリエステル樹脂の分子量は、重量平均分子量で15000〜70000の範囲が好ましく、より好ましくは20000〜50000の範囲、更に好ましくは25000〜45000の範囲である。
前記非晶性ポリエステル樹脂の好ましい分子量は平均分子量であり、1種でその分子量が得られる場合は1種でも構わないし、2種を混合しても構わない。2種使用して、シェル層において、Tgの高い樹脂を使用すると、熱保管特性が得られるのでより好ましい。 前記非晶性ポリエステル樹脂の重量平均分子量が15000未満であると、十分な画像光沢が得られるが、高温部でオフセットが発生し易くなる場合がある。更に重量平均分子量が70000を超えると、形状制御が困難となり、表面が滑らかでポテト形状の粒子を得る事ができなくなり、転写性に劣る場合がある。
−着色剤−
本発明に係るトナー母粒子に使用される着色剤としては、公知の着色剤を用いることができる。例えば、カーボンブラック、クロムイエロー、ハンザイエロー、ベンジジンイエロー、スレンイエロー、キノリンイエロー、パーマネントイエロー、パーマネントオレンジGTR、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、ウオッチヤングレッド、パーマネントレッド、ブリリアンカーミン3B、プリリアンカーミン6B、デイボンオイルレッド、ビラゾロンレッド、リソールレッド、ローダミンBレーキ、レーキレッドC、ローズベンガル、アニリンブルー、ウルトラマリンブルー、カルコオイルブルー、メリレンブルークロライド、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、マラカイトグリーンオキサレートなどの種々顔料や、アクリジン系、キサンテン系、アゾ系、ベンゾキノン系、アジン系、アントラキノン系、リオインジコ系、ジオキサジン系、チアジン系、アゾメチン系、インジコ系、リオインジコ系、フタロシアニン系、トリフェニルメタン系、ジフェニルメタン系、リアジン系、リアゾール系、キサンテン系などの各種染料などを1種または2種以上を合せて使用することができる。
後述する乳化重合凝集法によりトナー母粒子を作製する際に用いる着色剤粒子分散液の調製は、上記着色剤の分散に、公知の分散方法が利用でき、例えば回転せん断型ホモジナイザーや、メディアを有するボールミル、サンドミル、ダイノミル、アルティマイザーなどの一般的な分散手段を採用することができ、なんら制限されるものではない。着色剤は、水中にイオン性界面活性剤や高分子酸や高分子塩基などの高分子電解質と共に分散されることが好ましい。分散させた着色剤粒子の体積平均粒径は1μm以下であることが好ましく、80〜500nmの範囲であれば、凝集性を損なうことなく且つトナー中の着色剤の分散が良好であるためより好ましい。
−離型剤−
本発明に係るトナー母粒子に使用できる離型剤は、公知のものが使用でき、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有するシリコーン類、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ような脂肪酸アミド類や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、ホホバ油等のような植物系ワックス、ミツロウのごとき動物系ワックス、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ような鉱物、石油系ワックス、合成ワックス及びそれらの変性物である。
また、離型剤のSP値と結着樹脂(非晶性ポリエステル樹脂)のSP値との差の絶対値(ΔSPrs)が、1.0〜2.5の範囲内であることが好ましく、1.2〜2.2の範囲内であることがより好ましい。これにより、乳化重合凝集法によりトナー母粒子を作製する場合に、凝集剤や界面活性剤を多量に使用しなくても、離型剤をトナー母粒子中に取り込ませることができ、さらに、シェル層を形成する場合、シェル層の結着樹脂と相溶を防止することもできる。
ΔSPrsが1.0未満の場合は、結着樹脂と離型剤とが相溶し、コアシェル構造の場合、シェル層のガラス転移温度が設計値よりも低下するため、熱又は経時により保存性が劣化する場合がある。また、ΔSPrsが2.5を超える場合は、結着樹脂との親和性に極めて劣るために、離型剤がトナー内に内包し難くなる場合がある。加えて、この問題を解決するために、多量の凝集剤や界面活性剤を使用してトナーを作製した場合、粗粉が発生したり、粒度分布が広がり易くなるため、良好な画質が得られなくなる場合がある。
これら公知の離型剤の中で特に融点が75〜100℃の範囲のパラフィンワックスを用いると、定着特性、詳しくは高温領域のオフセットを改善する効果が大きい。
またパラフィンワックスの中でも特に融点が75〜100℃のフィッシャートロプシュワックスを使用することにより、低速領域から高速領域のいかなるプロセススピードの画像形成装置においても高温領域でのオフセット性が良好である。加えて、画像形成装置に用いるクリーニング手段が、クリーニングブレードである場合、ブレードクリーニング適性に優れる。
なお、離型剤としてパラフィンワックスまたはフィッシャートロプシュワックス以外のワックスを使用すると、低速プロセススピードにおける適性がある場合には、高速プロセススピードにおける適性がないといった様に、低速領域から高速領域すべてを満足することができない場合がある。
また、融点が75℃を下回るとトナーの保存性及び流動性の悪化に伴うトナーディスペンス性低下による低濃度、トナー固化によるトリマー部の詰り(白筋)などの画像ディフェクトが発生する場合がある。一方、融点が100℃を超える場合は、定着時に、トナー像と、定着部材表面との間に離型剤が効率的に染み出しにくくなるため、高温でオフセットが発生する場合がある。
これら離型剤のトナー母粒子中の含有量は、5〜20質量%が好ましく、7〜13質量%が好ましい。5質量%未満の場合は、高温でオフセットが発生する場合があり、20質量%を超える場合は、離型剤のトナー内部への取り込み性が極端に悪化する為、トナー母粒子構造をコアシェル構造としても、浮遊離型剤やトナー母粒子表面に付着する離型剤の存在などにより、トナーの流動性が悪くなる場合がある。
離型剤粒子分散液の調製に際しては、離型剤を、水中にイオン性界面活性剤や高分子酸や高分子塩基などの高分子電解質と共に分散した後、離型剤の融点以上の温度に加熱すると共に、強いせん断力を付与できるホモジナイザーや圧力吐出型分散機を用いて分散処理することにより得ることができる。これにより、体積平均粒径が1μm以下の離型剤粒子を含む離型剤分散液を得ることができる。なお、好ましい離型剤粒子の体積平均粒径は、100〜500nmである。
前記離型剤の体積平均粒径が100nm未満では、使用される結着樹脂の特性により異なるが、離型剤成分がトナー中に取り込まれにくなる場合がある。また、500nmを超える場合には、トナー中の離型剤の分散状態が不充分となる場合がある。なお、凝集工程において、離型剤分散液は、樹脂粒子分散液等の各種分散液とともに一度に添加・混合してもよいし、分割して多段に添加してもよい。
(高級アルコール)
本発明の構成要素の一つである高級アルコールについて説明する。本発明に用いられる高級アルコールは、下記一般式(1)で表される高級アルコールである。
一般式(1)
CH(CHCHOH
一般式(1)中、xは28〜48の範囲の整数を表す。
一般式(1)において、xが28より小さい場合、後述するように一般式(1)で表される高級アルコールが、前記トナー母粒子の内部に含有される場合、前記トナー母粒子に添加・混合される場合の何れにおいても、トナーの摩擦係数の増大により、期待とするブレードクリーニング適性に関して効果が認められなくなり、更に感光体へのフィルミングが発生してしまう。また、xが48を超えると、通常の樹脂又は樹脂粒子と同じ付着/凝集性(良方向)となり、クリーニング適性が、特に高速領域において、優位性が無くなり、形状係数SF1が128以上のポテト形状であっても、表面性(滑り度)が0.15未満であると、クリーニング性が劣り、未クリーニング現象による黒筋等が発生してしまう。前記一般式(1)において、xは28〜48の範囲の整数であることが好ましく、30〜40の範囲の整数であることがより好ましい。
前記一般式(1)で表される高級アルコールは、前記トナー母粒子の内部に含有させても(本発明のトナーの第一の形態)、前記トナー母粒子に添加・混合させて用いてもよい(本発明のトナーの第二の形態)。第二の形態においては、前記一般式(1)で表される高級アルコールは、前記トナー母粒子に付着し、固定されていても、固定されていなくてもよい。
但し、本発明においては、高級アルコールは、トナー母粒子の内部に含有し(本発明のトナーの第一の形態)、トナー母粒子に対する含有量が0.5〜10質量%であり、上記トナーの製造方法における凝集工程で添加する際の体積平均粒径が100nm〜500nmであるものとする。
本発明のトナーの第一の形態では、トナー母粒子を乳化重合凝集法で作製するとより効果が現れる。本方法でトナー母粒子を作製することで、容易に好ましいコアシェル構造とすることができる。この場合、前記一般式(1)で表される高級アルコールは、シェル層に含有させることが好ましい。トナー母粒子を乳化重合凝集法で作製すると、シェル層に含有させる前記一般式(1)で表される高級アルコールの量を容易に制御できる。シェル層に含有させる前記一般式(1)で表される高級アルコールの量を制御することにより、より表面性が滑らかなトナーであっても十分なブレードクリーニング適性を得ることができる。
前記一般式(1)で表される高級アルコールを含有するトナー母粒子を製造する場合に用いる高級アルコール分散液は、水中にイオン性界面活性剤や高分子酸や高分子塩基などの高分子電解質と共に分散した後、高級アルコールの融点以上の温度に加熱すると共に、強いせん断力を付与できるホモジナイザーや圧力吐出型分散機を用いて分散処理することにより得ることができる。これにより、体積平均粒径が1μm以下の高級アルコール粒子を含む高級アルコール分散液を得ることができる。なお、より好ましい高級アルコール粒子の体積平均粒径は、100〜500nmである。分散体積平均径が1μmを超えると、凝集性に劣りトナー母粒子内部に取り入れられない場合や、コアシェル構造のシェルの一部として使用する場合にはコア粒子へ付着することができず、後工程の固液分離、洗浄、乾燥(特にジェット乾燥時)等で取り除かれてしまう場合がある。
本発明のトナーの第一の形態において、前記一般式(1)で表される高級アルコールのトナー(一般式(1)で表される高級アルコールとトナー母粒子の合計)に対する含有量は、0.5〜10質量%が好ましく、より好ましくは1.0〜8質量%である。前記高級アルコールの含有量が0.5質量%より少ない量では、シェル層の一部に含有させた場合、クリーニング性を向上させる効果が得られない場合がある。また、10質量%より多い量を添加すると、トナーの固さが得られず、現像機内でのトナーのつぶれ、感光体のフィルミングの発生が引き起こされると伴に形状制御が困難になり、ポテト上のトナーを安定して得ることができない場合がある。
本発明のトナーの第二の形態では、前記一般式(1)で表される高級アルコールをマイクロナイザー等の粉砕機を使用して粒子を作製する。その体積平均粒径は、1μm以上10μm以下の範囲が好ましく、より好ましくは3μm以上10μm以下の範囲であり、更に好ましくは3μm以上8μm以下の範囲である。前記一般式(1)で表される高級アルコールの粒子が1μmより小さな場合は、ブレードエッジ部でのダム効果が少なくなり、クリーニング性が劣る場合がある。また、粒径が10μm以上の場合は、高級アルコール自体のクリーニング性が上がり過ぎ、クリーニングブレードでのダム効果不足により、トナークリーニング性に影響を与える場合がある。
本発明のトナーの第二の形態における高級アルコールの添加量は、前記トナー母粒子に対して、0.05質量%以上3質量%以下が好ましく、より好ましくは0.1質量%以上2質量%以下であり、より好ましくは0.3質量%以上1.0質量%以下である。前記高級アルコールの添加量が0.05%未満であると、ブレードクリーニング適性が、特に表面性が0.15μmの滑らかな表面性のときに効果が現れない場合があり、プアクリーニングによる黒筋等の障害が発生する場合がある。また、3質量%を超えると、転写不良、粒状性悪化等の画質欠陥が発生する場合がある。
本発明に係るトナー母粒子の形状、粒度等のような形態上の好ましい特性について説明する。本発明のトナー母粒子の粒子径分布指標は、体積平均粒度分布指標GSDvが1.30以下であることが好ましい。また、体積平均粒度分布指標GSDvと数平均粒度分布指標GSDpとの比〈GSDp/GSDv〉が0.95以上であることが好ましい。
体積平均粒度分布指標GSDvが1.30以下であれば、トナー母粒子の粒径分布において、微粉側および粗粉側双方の成分が少なくなるため、現像性、転写性、クリーニング性のいずれにおいても良好な状態を維持することが出来る。また、GSDp/GSDvが0.95以上であれば、特に帯電分布のシャープなトナー母粒子を得ることができ、現像性・転写性に優れ、高画質な画像を得ることができる。
本発明に係るトナー母粒子の表面積は、特に制限はなく、通常のトナーに用いることのできる範囲であれば使用することができる。具体的には、粒径によりBET法を用いた場合0.5〜5.0m/gの範囲が好ましく、好ましくは0.5〜2m/gの範囲、より好ましくは0.7〜2m/g程度の範囲である。
<静電荷像現像用トナーの製造方法>
本発明に係るトナー母粒子の製造方法について説明する。
本発明に係るトナー母粒子は、公知である混練・粉砕製法や、乳化重合や懸濁重合等の化学製法等によって作製することが可能である。本発明における粒度分布や形状分布や表面性及びコアシェル構造による保管特性/帯電性に優れたトナーを作製できる点や、得率や環境負荷の観点から、乳化重合凝集法でトナー母粒子を製造することが好ましい。つまり、本発明のトナーの製造方法は、少なくとも、非晶性ポリエステル樹脂粒子を分散した非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液、結晶性ポリエステル樹脂を分散した結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液、着色剤を分散した着色剤分散液、及び離型剤を分散した離型剤分散液を混合した混合分散液に、凝集剤を添加し、過熱することにより凝集粒子を形成する凝集工程と、前記凝集粒子を、前記非晶性ポリエステル樹脂のガラス転移温度以上に過熱することにより融合する融合工程と、を少なくとも経てトナー母粒子を製造するトナー母粒子製造工程を、含むことが好ましい。
以下に、乳化重合凝集法による、好ましいコアシェル構造のトナー母粒子の製造方法について詳しく説明する。
(乳化重合凝集法)
本発明に係るトナー母粒子の製造方法について述べる。
乳化重合凝集法は、非晶性ポリエステル樹脂粒子を分散した非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液、結晶性ポリエステル樹脂を分散した結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液、着色剤を分散した着色剤分散液、及び離型剤を分散した離型剤分散液を混合した混合分散液に、凝集剤を添加し、過熱することにより凝集粒子を形成する凝集工程と、前記凝集粒子を、前記非晶性ポリエステル樹脂のガラス転移温度以上に過熱することにより融合する融合工程と、を含むものである。
凝集工程で用いられる各種分散液を、所定の割合で混合して混合分散液を準備する。ここで、分散液としては、非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液、結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液、着色剤分散液及び離型剤分散液が少なくとも用いられるが、必要に応じて帯電制御剤の如く他の分散液を混合することもできる。また、本発明のトナーの第一の形態においては、高級アルコール分散液が使用される。高級アルコール分散液は、コア層に混合されてもシェル層に非晶性樹脂粒子と伴に使用されてもよいが、少なくともシェル層に使用されることが好ましい。
これら4〜5種類の分散液を混合する場合、混合分散液中に含まれる全固形分としては40質量%以下であるのが好ましく、2〜20質量%であるのがより好ましい。混合分散液中に含まれる着色剤粒子の含有量としては20質量%以下であるのが好ましく、2〜15質量%であるのがより好ましい。また、混合分散液中に含まれる離型剤粒子の含有量としては20質量%以下であるのが好ましく、5〜15質量%であるのがより好ましい。更に、結晶性樹脂の含有量としては、結着樹脂(コア/シェル中樹脂総量)中の1〜20質量%、好ましくは2〜15%程度である。一方、混合分散液中に含まれる高級アルコールの含有量としては、前述した通り0.5〜10%である。
各種分散液の調製方法について特に制限はなく、目的に応じて適宜選択した方法を採用することができる。分散の手段としては、特に制限はないが、使用可能な装置としては、例えばホモミキサー(特殊機化工業株式会社)、あるいはスラッシャー(三井鉱山株式会社)、キャビトロン(株式会社ユーロテック)、マイクロフルイダイザー(みずほ工業株式会社)、マントン・ゴーリンホミジナイザー(ゴーリン社)、ナノマイザー(ナノマイザー株式会社)、スタティックミキサー(ノリタケカンパニー)などのそれ自体公知の分散装置が挙げられる。また、前述した様に樹脂であれば溶剤乳化や転相乳化法等も挙げることができる。
−分散媒−
各種分散液の作製に用いられる分散媒としては、例えば、水系媒体等が挙げられる。前記水系媒体としては、例えば、蒸留水、イオン交換水等の水、アルコール類などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
−界面活性剤−
本発明においては、各種分散液に界面活性剤を添加混合しておくのが好ましい。前記界面活性剤としては、例えば、硫酸エステル塩系、スルホン酸塩系、リン酸エステル系、せっけん系等のアニオン界面活性剤;アミン塩型、4級アンモニウム塩型等のカチオン界面活性剤;ポリエチレングリコール系、アルキルフェノールエチレンオキサイド付加物系、多価アルコール系等の非イオン系界面活性剤などが好適に挙げられる。これらの中でもイオン性界面活性剤が好ましく、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤がより好ましい。前記非イオン系界面活性剤は、前記アニオン界面橋性剤又はカチオン界面活性剤と併用されるのが好ましい。前記界面活性剤は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記アニオン界面活性剤の具体例としては、ラウリン酸カリウム、オレイン酸ナトリウム、ヒマシ油ナトリウム等の脂肪酸セッケン類;オクチルサルフェート、ラウリルサルフェート、ラウリルエーテルサルフェート、ノニルフェニルエーテルサルフェート等の硫酸エステル類;ラウリルスルホネート、ドデシルスルホネート、ドデシルベンゼンスルホネート、トリイソプロピルナフタレンスルホネート、ジブチルナフタレンスルホネートなどのアルキルナフタレンスルホン酸ナトリウム、ナフタレンスルホネートホルマリン縮合物、モノオクチルスルホサクシネート、ジオクチルスルホサクシネート、ラウリン酸アミドスルホネート、オレイン酸アミドスルホネート等のスルホン酸塩類;ラウリルホスフェート、イソプロピルホスフェート、ノニルフェニルエーテルホスフェート等のリン酸エステル類;ジオクチルスルホコハク酸ナトリウムなどのジアルキルスルホコハク酸ナトリウム、スルホコハク酸ラウリル2ナトリウム、ポリオキシエチレンスルホコハク陵ラウリル2ナトリウム等のスルホコハク酸塩類;などが挙げられる。
前記カチオン界面活性剤の具体例としては、ラウリルアミン塩酸塩、ステアリルアミン塩酸塩、オレイルアミン酢酸塩、ステアリルアミン酢酸塩、ステアリルアミノプロピルアミン酢酸塩等のアミン塩類;ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド、ジラウリルジメチルアンモニウムクロライド、ジステアリルアンモニウムクロライド、ジステアリルジメチルアンモニウムクロライド、ラウリルジヒドロキシエチルメチルアンモニウムクロライド、オレイルビスポリオキシエチレンメチルアンモニウムクロライド、ラウロイルアミノプロピルジメチルエチルアンモニウムエトサルフェート、ラウロイルアミノプロピルジメチルヒドロキシエチルアンモニウムパークロレート、アルキルベンゼンジメチルアンモニウムクロライド、アルキルトリメチルアンモニウムクロライド等の4級アンモニウム塩類;などが挙げられる。
前記非イオン性界面活性剤の具体例としては、ポリオキシエチレンオクチルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル等のアルキルエーテル類;ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェエルエーテル等のアルキルフェニルエーテル類;ポリオキシエチレンラウレート、ポリオキシエチレンステアレート、ポリオキシエチレンオレート等のアルキルエステル類;ポリオキシエチレンラウリルアミノエーテル、ポリオキシエチレンステアリルアミノエーテル、ポリオキシエチレンオレイルアミノエーテル、ポリオキシエチレン大豆アミノエーテル、ポリオキシエチレン牛脂アミノエーテル等のアルキルアミン類;ポリオキシエチレンラウリン酸アミド、ポリオキシエチレンステアリン酸アミド、ポリオキシエチレンオレイン酸アミド等のアルキルアミド類;ポリオキシエチレンヒマシ油エーテル、ポリオキシエチレンナタネ油エーテル等の植物油エーテル類;ラウリン酸ジエタノールアミド、ステアリン酸ジエタノールアミド、オレイン酸ジエタノールアミド等のアルカノールアミド類;ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノパルミテート、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレエート等のソルビタンエステルエーテル類;などが挙げられる
[凝集工程]
凝集工程においては、まず、結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液、非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液、着色剤分散液、さらに離型剤分散液や、その他の成分(本発明のトナーの第二の形態において、コア層に高級アルコールを含有させる場合は、高級アルコール分散液)を混合して得られた混合分散液に凝集剤を添加し、第1の結着樹脂のガラス転移温度近辺の温度にて加熱することにより、各々の成分からなる粒子を凝集させた凝集粒子を形成する。
凝集粒子の形成は、回転せん断型ホモジナイザーで攪拌下、室温で凝集剤を添加することにより行う。凝集工程に用いられる凝集剤は、各種分散液の分散剤として用いる界面活性剤と逆極性の界面活性剤、上述した無機金属塩の他、2価以上の金属錯体を好適に用いることができる。
特に、金属錯体を用いた場合には界面活性剤の使用量を低減でき、帯電特性が向上するため特に好ましい。
−凝集剤−
前記凝集剤は、樹脂粒子分散液や着色剤分散液に用いる界面活性剤と逆極性の界面活性剤の他、2価以上の無機金属塩を好適に用いることができる。特に、無機金属塩を用いた場合には界面活性剤の使用量を低減でき、トナーの帯電特性を向上させることができるので好適である。
無機金属塩としては、例えば、塩化カルシウム、硝酸カルシウム、塩化バリウム、塩化マグネシウム、塩化亜鉛、塩化アルミニウム、硫酸アルミニウムなどの金属塩、及び、ポリ塩化アルミニウム、ポリ水酸化アルミニウム、多硫化カルシウム等の無機金属塩重合体などが挙げられる。その中でも特に、アルミニウム塩及びその重合体が好適である。よりシャープな粒度分布を得るためには、無機金属塩の価数が1価より2価、2価より3価、3価より4価、同じ価数であっても重合タイプの無機金属塩重合体の方がより適している。
凝集剤の添加量は、凝集する時のイオン濃度により変わるが概ね混合分散液の固形分(トナー成分)に対して0.05〜1.00質量%が好ましく、0.10〜0.70質量%がより好ましい。0.05質量%未満では凝集剤の効果が現れにくく、1.00質量%を超える場合は、過凝集が生じるために粒径の大きいトナーが発生し易くなり、転写不良に起因する画像欠陥が生じる場合がある。更に装置内への強凝集が発生し、生産上好ましくない。
−付着工程−
コアシェル構造のトナー母粒子を製造する場合、付着工程として、上記した凝集工程を経て形成された凝集粒子の表面に、非晶性ポリエステル樹脂を含むからなる樹脂粒子及び必要に応じ前記一般式(1)で表される高級アルコール粒子を付着させることにより被覆層を形成する(以下、凝集粒子表面に被覆層を設けた凝集粒子を「付着樹脂凝集粒子」と称す)。ここで、この被覆層は、後述する融合工程を経て形成される本発明に係るトナー母粒子のシェル層に相当するものである。
被覆層の形成は、凝集工程において凝集粒子を形成した分散液中に、非晶性ポリエステル樹脂及び必要に応じて高級アルコールからなる粒子分散液を追添加することにより行うことができ、必要に応じて凝集剤等の他の成分(例:pH調整剤、分散剤等)も同時に追添加してもよい。非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液は、コアで使用される非晶性ポリエステル樹脂粒子と同一でもよいし、異なってもよい。変更する場合はコアで使用される非晶性ポリエステル樹脂よりもガラス転移温度が高い(+0〜20℃)ものが熱保管特性の観点より好適に使用される。
前記付着樹脂凝集粒子を、前記凝集粒子の表面に均一に付着させて被覆層を形成し、前記付着樹脂凝集粒子を後述する融合工程において加熱融合すると、凝集粒子の表面の被覆層に含まれる結着樹脂からなる樹脂粒子が溶融してシェル層が形成される。このため、シェル層の内側に位置するコア層に含まれる離型剤や着色剤、及び結晶性ポリエステル樹脂更にガラス転移温度の低い非晶性ポリエステル樹脂をコアに使用した場合、該非晶性ポリエステル樹脂がトナーの表面へと露出することを効果的に防止することができる。
付着工程における樹脂粒子分散液の添加混合方法としては、特に制限はなく、例えば、徐々に連続的に行ってもよいし、複数回に分割して段階的に行ってもよい。このようにして、樹脂粒子分散液を添加混合することにより、微小な粒子の発生を抑制し、得られるトナーの粒度分布をシャープにすることができる。
本発明において、この付着工程が行われる回数としては、1回であってもよいし、複数回であってもよい。樹脂を変更することによって複数層のシェルを作製させることも出来る。
前記凝集粒子にシェル用結着樹脂からなる樹脂粒子を付着させる条件は、以下の通りである。即ち、付着工程における加熱温度としては、凝集粒子中に含まれる非晶性ポリエステル樹脂のガラス転移温度近傍〜シェル用結着樹脂のガラス転移温度近傍の温度域が好ましいが、その凝集温度は添加される結晶性樹脂の量、凝集剤の量により上下するので一概には決定されない。大まかな目安としてコア用非晶性ポリエステル樹脂のガラス転移温度を基準として、−25℃〜+10℃の範囲内が好ましい。
付着工程における加熱時間としては、加熱温度に依存するので一概に規定することはできないが、通常5分〜2時間程度である。
なお、付着工程においては、凝集粒子が形成された混合分散液に、少なくとも非晶性ポリエステル樹脂を含む分散液を追添加した分散液は、静置されていてもよいし、ミキサー等により穏やかに攪拌されていてもよい。後者の場合の方が、均一な付着樹脂凝集粒子が形成され易い点で有利である。
なお、付着工程においては、シェル用非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液の使用量は、これに含まれる樹脂粒子の粒径に依存するが、最終的に形成されるシェル層の厚みが20〜500nm程度になる様に選択されることが好ましい。なお、固形分換算では第2の結着樹脂の使用量は、トナー母粒子全量中の1〜40質量%が好ましく、5〜30質量%がより好ましい。
シェル層の厚みが20nmより薄くなると、良好な保存性を得ることができない場合がある。また、シェル層の厚みが500nmを超えると超低温定着性を阻害する場合がある。
更に好ましくは、シェル層に使用する樹脂粒子の体積平均粒径をX(μm)、シェルに使用する樹脂粒子の重量をY(wt)、トナー母粒子の体積平均粒径をZ(μm)とした時に、以下式を満たす時に、形状係数115から145までの形状のトナーを得る場合においても、均一なシェルを付着させることができる。
350 ≦ Z×Y/X ≦ 1100
−凝集停止工程−
本発明に係るトナー母粒子の製造に際しては、前記凝集工程により得られた凝集粒子に、有機金属イオン封鎖剤を添加して、該凝集粒子の凝集を停止させる凝集停止工程を有することが好ましい。凝集停止工程において、有機金属イオン封鎖剤を凝集粒子に添加することによって金属イオンの働きを封鎖、後の融合工程で表面性をより滑らかにさせることができる。この工程により、本発明に係るトナー母粒子の形状係数SF1を128以上にし、滑り度を0.05μm以上0.15μm以下の範囲にすることが容易になる。
有機金属イオン封鎖剤の例としては、エチレンジアミンテトラ酢酸(EDTA)、グルコナール、グルコン酸ナトリウム、クエン酸カリウム及びクエン酸ナトリウム、ニトロトリアセテート(NTA)塩、GLDA(市販されているL−グルタミン酸N,N二酢酸)、フミン酸及びフルビン酸、マルトール及びエチルマルトール、ペタ酢酸及びテトラ酢酸、COOH及びOHの両方の官能性を含む多くの水溶性ポリマー類(高分子電解質)が挙げられ、特にEDTA及びそのNa塩等のアルカリ金属塩が好適に使用される。使用する有機金属イオン封鎖剤の添加量は使用する材料種によって変わるが、概ねトナー母粒子の質量に対して0.01%〜5.00%、好ましくは0.1〜4.0%である。0.01%未満の場合は、金属イオン封鎖剤としての機能が不充分な場合があり、5%を超える場合は、付着シェルの離脱等の不具合が生じる場合がある。凝集停止は、前記有機金属イオン封鎖剤のみで行ってもよいし、それに加え水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液等のアルカリ水溶液等を使用しても構わない。
−融合工程−
融合工程においては、加熱を行うことにより付着工程で得られた付着樹脂凝集粒子を融合させる。融合工程は、シェル用の非晶性ポリエステル樹脂のガラス転移温度以上で実施することができる。融合の時間としては、加熱の温度が高ければ短い時間で足り、加熱の温度が低ければ長い時間が必要である。即ち、融合の時間は、加熱の温度に依存するので一概に規定することはできないが、一般的には10分〜20時間である。
なお、融合工程においては、加熱と同時に架橋反応を実施してもよく、あるいは、融合が終了した後に、架橋反応を実施してもよい。
−冷却工程−
融合終了後得られた粒子の冷却を行う。本発明においては表面性を滑らかな状態を保つ為に結晶性ポリエステル樹脂粒子や離型剤の再結晶化温度以下及び非晶性ポリエステル樹脂のガラス転移点以下への急冷が必要となる。本発明における冷却速度は、コア層の結晶性ポリエステル樹脂の種類/量により異なるが、概ね−20℃/min以上である。−20℃/minを超える急冷却を行うことでコア層の結晶性樹脂の再結晶化及びドメインの成長を防ぐ事ができ、表面顔出しの抑制、即ち表面凹凸のない、非常に滑らかな融合工程終了時の粒子の状態で取り出すことができる。冷却速度が−20℃/minより遅い場合は、再結晶化が進みトナー表面への突き出しによる表面の荒れ、更にシェル層を突き破り表面露出などを起こし流動性/帯電性、更には転写効率の悪化を引き起こす場合がある。
急冷の行う方法は、例えば、冷却水やブラインを使用した熱交換器を通す方法や、2〜3倍の冷却水中へ作製トナースラリーを流し薄め冷却する方法等があるが、これらに限定されるものではない。
−洗浄/乾燥工程−
融合工程、冷却工程を経て得られた融合粒子は、ろ過などの固液分離や、洗浄、乾燥を実施する。これにより外添剤が添加されない状態のトナーが得られる。
この場合、トナーとして十分な帯電特性、信頼性を確保するために、十分に洗浄することが好ましい。洗浄工程では、硝酸・硫酸・塩酸などの酸や水酸化ナトリウムに代表されるアルカリ溶液で処理し、イオン交換水等で洗浄するとより顕著な洗浄効果を得ることができる。乾燥工程では、通常の振動型流動乾燥法、スプレードライ法、凍結乾燥法、フラッシュジェット法など、任意の方法を採用することができる。トナー母粒子は、乾燥後の含水率が好ましくは2質量%以下、より好ましくは1質量%以下に調整することが望ましい。
以上のようにして、本発明に係るトナー母粒子が作製されるが、形状係数SF1が128以上であり、滑り度が0.05μm以上0.15μm以下という要件は、既述のように、(1)結晶性ポリエステル樹脂を用いる、(2)重量平均分子量が30000以上80000以下の樹脂を構成成分の一つとして含む非晶性ポリエステル樹脂を用いる、(3)トナー母粒子の製造する際、有機金属イオン封鎖剤を添加して、該凝集粒子の凝集を停止させる凝集停止工程を経る、ことにより、達成することができる。
得られたトナー母粒子は、帯電調整、流動性付与、電荷交換性付与等を目的として、シリカ、チタニア、酸化アルミに代表される無機酸化物を添加付着することができる。これらは、例えばV型ブレンダーやヘンシェルミキサー、レディゲミキサー等によって行うことができ、段階を分けて付着させることができる。
無機粒子としては、例えば、シリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、塩化セリウム、ベンガラ、酸化クロム、酸化セリウム、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素などを挙げられる。これらの中でも、シリカ粒子及び又はチタニア粒子が好ましく、特に疎水化処理されたシリカ粒子、チタニア粒子が好ましい。
前記無機粒子は、一般に流動性を向上させる目的で使用される。前記無機粒子の中でも、メタチタン酸TiO(OH)は透明性に影響を与えず、良好な帯電性、環境安定性、流動性、耐ケーキング性、安定した負帯電性、安定した画質維持性に優れた現像剤を提供することができる。また、メタチタン酸の疎水化処理化合物は、1010Ω・cm以上の電気抵抗を有することが、着色粒子に処理されトナーとして用いられた場合に、転写電界を上げても逆極性に帯電したトナーが発生することなしに高転写性を得ることができるため好ましい。流動性付与を目的とした外添剤の体積平均粒径は、1次粒子径で1〜40nmの範囲であることが好ましく、5〜20nmの範囲であることがより好ましい。また転写性向上を目的とした外添剤の体積平均粒径は50〜500nmが好ましい。これらの外添剤粒子は、疎水化等の表面改質を行う方が帯電性、現像性を安定させる点で好ましい。
前記表面改質の手段としては従来公知の方法を用いることができる。具体的にはシラン、チタネート、アルミネート等の各カップリング処理が挙げられる。カップリング処理に用いるカップリング剤としては特に制限はないが、例えばメチルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、メチルフェニルジメトキシシラン、ジフェエルジメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキンシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、γ−ブロモプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキンシラン、γ−ウレイドプロピルトリメトキンシラン、フルオロアルキルトリメトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン等のシランカップリング剤;チタネートカップリング剤;アルミネートカップリング剤;等が好適な例として挙げられる。
更に、必要に応じて種々の添加剤を添加しても良く、これらの添加剤としては、他の流動化剤やポリスチレン粒子、ポリメチルメタクリレート粒子、ポリフッ化ビニリデン粒子等のクリーニング助剤やジンクステアリルアミド、チタンサンストロンチウム等の感材付着物除去を目的とした研磨剤等があげられる。
前記外添剤の添加量は、外添剤が添加されない状態のトナー100質量部に対して、0.1〜5質量部の範囲が好ましく、0.3〜2質量部の範囲がより好ましい。添加量が0.1質量部より少ないと、トナーの流動性が十分に得られない場合があり、更に十分に帯電を付与できない、電荷交換性が悪くなるなどの不具合があり、宜しくない。一方、該添加量が5質量部より多いと、過剰被覆状態となり、過剰無機酸化物が接触部材に移行し、二次障害を引き起こす場合がある。
更に必要に応じ、超音波篩分機、振動篩分機、風力篩分機などを使って、トナーの粗大粒子を外添後取り除いても一向にかまわない。
また、上述した外添剤以外にも、内添剤、帯電制御剤、有機粒体、滑剤、研磨剤などのその他の成分(粒子)を添加させることが可能である。
内添剤としては、例えば、フェライト、マグネタイト、還元鉄、コバルト、マンガン、ニッケル等の金属、合金、またはこれら金属を含有する化合物などの磁性体などが挙げられ、トナー特性としての帯電性を阻害しない程度の量が使用できる。
帯電制御剤としては、特に制限はないが、特にカラートナーを用いた場合、無色または淡色のものが好ましく使用できる。例えば、4級アンモニウム塩化合物、ニグロシン系化合物、アルミニウム、鉄、クロムなどの錯体からなる染料、トリフェニルメタン系顔料などが挙げられる。
有機粒体としては、例えば、ビニル系樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂等の通常トナー表面の外添剤として使用される全ての粒子が挙げられる。なお、これらの無機粒体や有機粒体は、流動性助剤、クリーニング助剤等として使用することができる。
滑剤としては、例えば、エチレンビスステアリル酸アミド、オレイン酸アミド等の脂肪酸アミド、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウムなどの脂肪酸金属塩等が挙げられる。
研磨剤としては、例えば、前述のシリカ、アルミナ、酸化セリウムなどが挙げられる。
本発明のトナーの第一の形態では、以上のようにして得られたトナー母粒子が本発明のトナーとなる。
一方、本発明のトナーの第二の形態では、得られたトナー母粒子に、前記一般式(1)で表される高級アルコールを添加・混合して、本発明のトナーが得られる。該混合は、例えばV型ブレンダーやヘンシェルミキサー、レディゲミキサー等によって行うことができ、他の外添剤と伴に又は段階を分けて付着させることができる。
<静電荷像現像用現像剤>
本発明の静電荷像現像用現像剤(以下、「本発明の現像剤」という場合がある)は、本発明のトナーを含有するものであれば特に制限はなく、トナーを単独で用いる一成分系の現像剤であってもよく、トナーとキャリアとを含む二成分系の現像剤であってもよい。なお、一成分系の現像剤の場合には、磁性金属粒子を含むトナーであっても磁性金属粒子を含まない非磁性一成分トナーであっても構わない。
キャリアを用いる二成分現像剤の場合、そのキャリアとしては特に制限はなく、それ自体公知のキャリアが挙げられ、例えば、特開昭62−39879号公報、特開昭56−11461号公報等に記載された樹脂被覆キャリア等の公知のキャリアが挙げられる。
キャリアの具体例としては、以下の樹脂被覆キャリアが挙げられる。キャリアの核体粒子としては、通常の鉄粉、フェライト、マグネタイト造型物などが挙げられ、その体積平均粒径は、30〜200μm程度の範囲である。
また、上記樹脂被覆キャリアの被覆樹脂としては、例えば、スチレン、パラクロロスチレン、α−メチルスチレン等のスチレン類;アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸n−プロピル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸2−エチルヘキシル等のα−メチレン脂肪酸モノカルボン酸類;ジメチルアミノエチルメタクリレート等の含窒素アクリル類;アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のビニルニトリル類;2−ビニルピリジン、4−ビニルピリジン等のビニルピリジン類;ビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等のビニルエーテル類;ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルイソプロペニルケトン等のビニルケトン類;エチレン、プロピレン等のオレフィン類;弗化ビニリデン、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロエチレン等のビニル系フッ素含有モノマー;などの単独重合体、または2種類以上のモノマーからなる共重合体、さらに、メチルシリコーン、メチルフェニルシリコーン等を含むシリコーン樹脂類、ビスフェノール、グリコール等を含有するポリエステル類、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリカーボネート樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は、1種単独で用いてもよいし、あるいは2種以上併用してもよい。被覆樹脂の被覆量としては、前記核体粒子100質量部に対して0.1〜10質量部程度の範囲が好ましく、0,5〜3.0質量部の範囲がより好ましい。
キャリアの製造には、加熱型ニーダー、加熱型ヘンシェルミキサー、UMミキサーなどを使用することができ、前記被覆樹脂の量によっては、加熱型流動転動床、加熱型キルンなどを使用することができる。
本発明において用いるキャリアとしては、フェライト粒子を核体としてアクリル酸メチル又はアクリル酸エチル及びスチレン等に導電剤としてカーボンブラック等及び又は帯電制御剤としてメラミンビーズ等を分散した樹脂をコートしたキャリアを用いることにより、コート層を厚膜化したまま抵抗制御性に優れるため、画質及び画質維持性に優れるのでより好ましい。
静電荷像現像用現像剤における前記本発明の静電荷像現像用トナーとキャリアとの混合比としては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
<画像形成方法>
次に、本発明のトナーを用いた画像形成方法について説明する。本発明のトナーは、公知の電子写真方式を利用した画像形成方法に利用できる。具体的には以下の工程を有する画像形成方法において利用することができる。
すなわち、好ましい画像形成方法は、静電荷像保持体表面を一様に帯電させる帯電工程と、帯電した前記静電荷像保持体の表面に潜像を形成する潜像形成工程と、前記静電荷像保持体の表面に形成された潜像を少なくともトナーを含む現像剤により現像してトナー像を形成する現像工程と、前記静電荷像保持体の表面に形成されたトナー像を被転写体に転写する転写工程と、前記被転写体に転写されたトナー像を定着する定着工程と、転写後の前記静電荷像保持体表面の残留トナーを除去するクリーニング工程と、を有するもので、前記トナーとして、既述の本発明のトナーを用いる。また、転写工程は、静電荷潜像保持体から被転写体へのトナー像の転写を媒介する中間転写体を用いたものであってもよい。
本発明の画像形成方法は、既述の本発明のトナーを含む現像剤を用いるので、長期に渡り、写真画質の様な高光沢な高画質が得られ、良好な超低温定着性、現像性、転写性、クリーニング適性が得られる。
<画像形成装置>
次に、本発明のトナーを用いた画像形成装置について説明する。本発明のトナーを用いた画像形成に用いる、好ましい画像形成装置として、具体的には、静電荷像保持体と、前記静電荷像保持体を一様に帯電させる帯電手段と、帯電した前記静電荷像保持体の表面に潜像を形成する潜像形成手段と、前記静電荷像保持体の表面に形成された潜像を少なくともトナーを含む現像剤により現像してトナー像を形成する現像手段と、前記像保持体の表面に形成されたトナー像を被転写体に転写する転写手段と、前記被転写体に転写されたトナー像を定着する定着手段と、転写後の前記静電荷像保持体表面の残留トナーを除去するクリーニング手段と、を具備する画像形成装置が挙げられる。この他にも公知の手段、例えば、静電荷像保持体から被転写体へのトナー像の転写を媒介する中間転写手段(中間転写体)などを有していてもよい。また、カラー画像を形成する場合には、各色のトナーに対応する複数の潜像保持体を備えたいわゆるタンデム型の画像形成装置であってもよい。
図1に、本発明の画像形成装置の好ましい例の概略構成図を示す。
図1に示す画像形成装置は、複数の現像ユニットを有するタンデム方式の画像形成装置であって、各構成要素に制限はない。以下に、この画像形成装置について説明する。
図1に示す画像形成装置においては、それぞれイエロー、マゼンタ、シアンそしてブラックの各色の画像を形成する4つの現像ユニット40Y、40M、40C、40Kが、所定の間隔をおいて並列的に(タンデム状に)配置されている。ここで、各現像ユニット40Y、40M、40C、40Kは、収容されている現像剤中のトナーの色の違いを除き基本的に同様に構成されているので、以下、イエローの現像ユニット40Yを代表させて説明する。
イエローの現像ユニット40Yは、感光体ドラム(静電荷像保持体)1Yを備えており、この感光体ドラム1Yは、当該図1が描かれた紙面に垂直な方向に軸線を有し、図示の矢印A方向に沿って所定のスピードで回転駆動されるようになっている。感光体ドラム1Yとしては、例えば、赤外領域に感度を持つ有機感光体が用いられる。
図1における感光体ドラム1Yの上部には、ロール帯電方式の帯電器20Yが設けられており、帯電器(帯電手段)20Yには、不図示の電源により所定の電圧が印加され、感光体ドラム1Yの表面が所定の電位に帯電される(帯電器20M、20C、20K、及び感光体ドラム1M、1C、1Kにおいても同様)。
感光体ドラム1Yの周囲には、帯電器20Yよりも当該感光体ドラム1Yの回転方向下流側に、当該感光体ドラム1Yの表面に画像露光を施して静電潜像を形成する静電荷像形成手段(潜像形成手段)3Yが配置されている。なお、ここでは静電荷像形成手段3Yとして、スペースの関係上、小型化が可能なLEDアレイを用いているが、これに限定されるものではなく、他のレーザービーム等による潜像形成手段を用いても勿論問題ない。
また、感光体ドラム1Yの周囲には、静電荷像形成手段3Yよりも当該感光体ドラム1Yの回転方向下流側に、イエロー色の現像器(現像手段)4Yが配置されており、感光体ドラム1Y表面に形成された静電荷像を、イエロー色のトナーによって顕像化され、感光体ドラム1Y表面にトナー画像を形成する構成になっている。
図1における感光体ドラム1Yの下方には、感光体ドラム1Y表面に形成されたトナー画像を一次転写する中間転写ベルト15が、4つの感光体ドラム1Y、1M、1C、1Kの下方に渡るように配置されており、この中間転写ベルト15は、一次転写ロール5Yによって感光体ドラム1Yの表面に押し付けられている。また、中間転写ベルト15は、駆動ロール11、支持ロール12およびバックアップロール13の3つのロールからなる駆動手段によって張架され、感光体ドラム1Yのスピードと等しい移動速度で、矢印B方向に周動されるようになっている。そして、中間転写ベルト15表面には、上記のようにして一次転写されたイエローのトナー画像の他、マゼンタ、シアンおよびブラックの各色のトナー画像が順次一次転写され、積層される。
また、感光体ドラム1Yの周囲には、一次転写ロール(転写手段)5Yよりも感光体ドラム1Yの回転方向(矢印A方向)下流側に、感光体ドラム1Yの表面に残留したトナーやリトランスファーしたトナーを清掃するためのクリーニングブレードからなるクリーニング手段6Yが配置されており、クリーニング手段6Yにおけるクリーニングブレードは、感光体ドラム1Yの表面にカウンター方向に当接するように取り付けられている。
中間転写ベルト15を張架するバックアップロール13には、中間転写ベルト15を介して二次転写ロール14が圧接されており、中間転写ベルト15表面に一次転写され積層されたトナー画像を、バックアップロール13と二次転写ロール14との接触部に、図示しない用紙カセットから給紙される被記録体(被転写体)16表面に、静電的に転写するように構成されている。
さらに、中間転写ベルト15の外周には、駆動ロール11の表面に略対応した位置に、中間転写ベルト用の清掃部材17が当該中間転写ベルト15の表面に接触するように配置されている。
また、図1における中間転写ベルト15の駆動ロール11の下方には、被記録体(被転写体)16表面に多重転写されたトナー画像を、熱及び圧力によって被記録体16表面に転写して、永久像とするための定着器(定着手段)18が配置されている。
本発明に定着器18として用いる定着装置は、既述のプロセススピードと加熱時間との関係を満たすことができる範囲において、特に制限される物ではなく、それ自体公知の定着装置を用いることができる。
本発明の画像形成装置において、各構成部材は、本発明に規定するものの他、特に制限はない。例えば、静電荷像保持体、中間転写ベルト(あるいは中間転写ドラム)、帯電器等の各構成要素は、公知の如何なるものをも採用することができる。
本発明の画像形成装置は、既述の本発明のトナーを含む現像剤を用いているので、長期に渡り、写真画質の様な高光沢な高画質が得られ、良好な超低温定着性、現像性、転写性、クリーニング適性が得られる。
更に、本発明の画像形成装置は、静電荷像保持体表面の残留トナーを除去するクリーニング手段が、クリーニングブレードを備えるクリーニング手段であって、クリーニングブレードの低温(10℃)での反発弾性が25〜35%であることが好ましく、25〜30%であることがより好ましい。該反発弾性が25〜35%であると特にプロセススピードが高速になった場合の低温低湿環境におけるクリーニング性が優れる。反発弾性が25%未満であると、低速のプロセススピードでは問題はないが、特にプロセススピード150mm/secを越える画像形成装置では、ブレードの欠け、割れなどの不具合が生じる場合がある。また、低温低湿環境における反発弾性が35%を超えるクリーニングブレードの場合は、ブレード鳴きやブレードめくれなどが生じる場合がある。プロセススピードが高い画像形成装置においては、特に低温低湿環境において反発弾性を規定の値以下のものを使用する必要がある。尚、クリーニングブレードの反発弾性は、JIS K6255加硫ゴム及び熱可塑性ゴムの反発弾性試験方法に従い、クリーニングブレードを10℃の雰囲気中に2時間放置した後そのままその雰囲気下で測定した。
クリーニングブレードの材質としては、上記物性を満たす弾性体であれば、とくに、その制限はなく、様々な弾性体を用いることができる。具体的な弾性体としては、ポリウレタン弾性体、シリコーンゴム、クロロプレンゴム等の弾性体が挙げられ、特にポリウレタン系樹脂であることが好ましい。いわゆるブレード形状であれば特に全体の形状に制限はないが、厚みとして一般に1.5〜2.5mmの間から選択され、好ましくは7〜12mmの間から選択される。
クリーニングブレードの幅は、静電荷像保持体の軸方向の長さに応じて適宜設定すればよい。
クリーニングブレードの静電荷像保持体への押し付け線圧としては、10×10−3〜5.0×10−2N/mm(1.0〜5.0gf/mm)であることが好ましく、更に3.9×10−2〜4.9×10−2N/mm(4.0〜5.0gf/mm)の高押し付け線圧でも使用することができる。押し付け線圧が10×10−3N/mmよりも小さい場合にはクリーニングムラが生じる場合があり、5.0×10−2N/mmよりも大きい場合は、静電荷像保持体の表面を傷つけたり、磨耗量が大きくなる場合がある。前記クリーニングブレードの食い込み量(静電荷像保持体表面に押し付けられることによるクリーニングブレードの変形量)としては、一概にはいえないが、0.8〜1.6mmとすることが好ましく、1.0〜1.4mm程度とすることがより好ましい。更にクリーニングブレードの静電荷像保持体への当接角(静電荷像保持体表面の接線とクリーニングブレードとの為す角)は一概には言えないが、概ね18〜20°とすることが好ましい。
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。なお、以下の説明において特にことわらない限り、「部」は「質量部」を意味する。
各実施例及び比較例で用いた静電荷像現像用トナー、キャリア及び静電荷像現像用現像剤の製造における各種の測定は以下の方法で行った。
(トナー母粒子の算術平均高さの測定)
トナー母粒子の算術平均高さは、キーエンス社製の超深度カラー3D形状測定顕微鏡VK−9500により測定した。本装置では試料トナーにレーザーを照射し3次元走査を行った。各位置毎のレーザー反射光をCCDカメラでモニターし、試料の3次元表面情報を得た。得られた表面情報を統計的に処理して表面粗さに関する指数を求めた。今回の測定では、レンズ倍率3000倍の視野で、高さ方向(Z軸方向)のレーザースキャンピッチ0.01μmのスキャン条件で、トナー母粒子1個の表面を縦横(XY軸平面内)2μm四方にわたって3次元測定し、トナー母粒子1個のトナーの算術平均高さを求めた。また、測定の際にはγ補正としてγ=0.3を使用し、ノイズカット解析として、高さの平滑化処理を一度実施して表面粗さを求めた。この操作をトナー1,000個にわたり繰り返し測定を行い、データの統計処理を行ってトナー母粒子の算術平均高さ分布を求めた。
(樹脂粒子、着色剤粒子、離形剤粒子の体積平均粒径の測定)
樹脂粒子、着色剤粒子、離形剤粒子の体積平均粒子径は、レーザー回析式粒度分布測定装置(堀場製作所製、LA−700)で測定した。
(トナー母粒子の体積平均粒径、粒度分布測定方法)
本発明に係るトナー母粒子の体積平均粒径及び粒径分布指標は、コールターマルチサイザー−II(ベックマン−コールター社製)を用い、電解液はISOTON−II(ベックマンーコールター社製)を使用して測定した。測定法としては、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ナトリウムの5%水溶液2ml中に、測定試料を0.5〜50mg加え、これを前記電解液100〜150ml中に添加した。この測定試料を懸濁させた電解液を超音波分散器で約1分間分散処理を行い、前記コールターマルチサイザー−II型により、アパーチャー径が30μmのアパーチャーを用いて、粒径が0.6〜18μmの範囲の粒子の粒度分布を測定した。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、数それぞれについて小径側から累積分布を描き、累積16%となる粒径を、体積平均粒子径D16v及び数平均粒子径D16pと定義し、累積50%となる粒径を、体積平均粒子径D50v(既述のトナー(トナー母粒子)の体積平均粒径はこれを指す)及び数平均粒子径D50pと定義する。同様に、累積84%となる粒径を、体積平均粒子径D84v及び数平均粒子径D84p定義する。これらを用いて、体積平均粒度分布指標(GSDv)は、D84v/D16vとして算出される。
(トナー母粒子の形状係数測定方法)
トナー母粒子の形状係数SF1は、スライドグラス上に散布したトナー粒子、またはトナーの光学顕微鏡像を、ビデオカメラを通じてルーゼックス画像解析装置に取り込み、100個以上のトナーの最大長と投影面積を求め、下記式(2)によって計算し、その平均値を求めることにより得られるものである。
SF1=(ML/A)×(π/4)×100 ・・・ 式(2)
上記式(2)中、MLはトナー粒子の絶対最大長、Aはトナー粒子の投影面積を各々示す。
(外添剤、高級アルコール粒子の一次粒子径及びその標準偏差測定)
測定には、レーザー回折・散乱式粒度分布測定装置(HORIBA LA−920)を使用した。
(結着樹脂の分子量の測定方法)
結着樹脂、結晶性樹脂の分子量の測定においては、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)として「HLC−8120GPC、SC−8020(東ソー(株)社製)装置」を用い、カラムとして「TSKgel、SuperHM−H(東ソー(株)社製6.0mmID×15cm)」を2本用い、溶離液としてTHF(テトラヒドロフラン)を用いた。
測定は、試料濃度0.5%、流速0.6ml/min.、サンプル注入量10μl、測定温度40℃、IR検出器を用いて実施した。また、検量線は東ソー社製「polystylene標準試料TSK standard」:「A−500」、「F−1」、「F−10」、「F−80」、「F−380」、「A−2500」、「F−4」、「F−40」、「F−128」、「F−700」の10サンプルから作製した。
(トナー母粒子のガラス転移点及び融点、樹脂粒子のガラス転移点、離型剤の融点の測定)
トナー母粒子のガラス転移点及び融点、樹脂粒子のガラス転移点及び離型剤の融点は、示差走査熱量計(島津製作所社製:DSC−50)を用い、昇温速度3℃/分の条件下で測定することにより求めた。なお、ガラス転移点は吸熱部におけるベースラインと立ち上がりラインとの延長線の交点の温度とし、融点は吸熱ピークの頂点の温度とした。
(トナー母粒子の表面積の測定方法)
トナー母粒子の表面積は(BET表面積)は、比表面積・細孔分布測定装置(コールターSA3100型、ベックマン−コールター社製)により測定した。
(トナー母粒子の帯電量の測定方法)
高温高湿及び低温低湿における帯電量は、高温高湿:30℃,90%RH、低温低湿:5℃,10%RHの各雰囲気下にトナー組成物、キャリアの右方をそれぞれ24時間放置・調湿し、その後蓋付きガラス瓶にてTC=トナー質量÷(トナー質量+キャリア質量)×100)が5質量%になるように、トナー組成物,キャリアを採取し、それぞれの雰囲気下でターブラ攪拌を行い、攪拌された現像剤を25℃、55%RHの条件下で東芝社製TB200にて測定した。また、実機内現像剤のトナー帯電量は、現像機のマグスリーブ上から現像剤を採取し、その現像剤を同様に25℃,55%RHの環境で東芝社製TB200にて測定した。
<各分散液の調製>
まず、トナー母粒子の作製に用いる各分散液を以下の様に調整した。
(非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液Aの調製)
・ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物(平均付加モル数2):200部
・ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物(平均付加モル数2):100部
・イソフタル酸:60部
・テレフタル酸ジメチル:100部
・無水ドデセニルコハク酸:40部
加熱乾燥した三口フラスコに、上記物質及び触媒としてジブチルスズオキシド0.20部と、を入れた後、減圧操作により容器内の空気を減圧し、さらに窒素ガスにより不活性雰囲気下とし、機械攪拌にて180℃で6時間還流を行った。
その後、減圧蒸留にて220℃まで徐々に昇温を行い5時間攪拌し、粘綢な状態となったところでGPCにて分子量を確認し、重量平均分子量18700になったところで、減圧蒸留を停止し、空冷しコア層用の非晶性ポリエステル樹脂を得た。ガラス転移温度は60.8℃であった。
ついで、これを溶融状態のまま、キャビトロンCD1010(株式会社ユーロテック製)に毎分100gの速度で移送した。別途準備した水性媒体タンクには試薬アンモニア水をイオン交換水で希釈した0.37質量%濃度の希アンモニア水を入れ、熱交換器で120℃に加熱しながら毎分0.1リットルの速度で、上記ポリエステル樹脂溶融体と同時に上記キャビトロンに移送した。この状態で、回転子の回転速度が60Hz、圧力が5Kg/cmの条件でキャビトロンを運転し、樹脂粒子濃度を20質量%となるように水分量を調整して、体積平均粒径が0.18μmの非晶性ポリエステル樹脂粒子を含む非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液Aを得た
(非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液B、B’の調製)
・ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物(平均付加モル数2.2):150部
・ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物(平均付加モル数2):160部
・イソフタル酸:20部
・テレフタル酸ジメチル:100部
・無水ドデセニルコハク酸:90部
以上の成分を混合した溶液を用い、ジブチルスズオキシド0.15gを窒素雰囲気下で、180℃で6時間攪拌した。その後減圧しながら220℃で3時間攪拌し、分子量が31000になったところで、無水トリメリット酸7gを加え更に3時間攪拌し、重量平均分子量が54100、ガラス転移温度が55.6℃である非晶性ポリエステル樹脂を得た。
ついでこれを非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液Aの調製条件と同様にキャビトロンで乳化分散させ、樹脂粒子濃度を20質量%となるように水分量を調整して、体積平均粒径0.24μmのアモルファスポリエステル樹脂を含む非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液Bを得た。
また、ジブチルスズオキシドの量を0.18gとし、減圧しながら220℃で8時間攪拌、分子量が45000になったときに無水メリット酸7gを加え、更に3時間攪拌した以外は、Bと全く同様な組成/処方において、重量平均分子量が78000、ガラス転移温度が56.1℃の非晶性ポリエステル樹脂を得た。更に同様にキャビトロンで乳化分散させ、樹脂粒子濃度を20質量%となる様に水分量を調整して、体積平均径0.24μmのアモルファスポリエステル樹脂を含む非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液B’を得た。
(非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液Cの作製)
・ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物(平均付加モル数2.2):150部
・ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物(平均付加モル数2):160部
・イソフタル酸:120部
・テレフタル酸ジメチル:100部
以上の成分を混合した溶液を用い、ジブチルスズオキシド0.15gを窒素雰囲気下で、180℃で6時間攪拌した。その後減圧しながら220℃で5時間攪拌し、分子量20500になったところで減圧蒸留を停止し、空冷しコア層用結着樹脂を得た。ガラス転移温度は62.8℃であった。
ついでこれを樹脂粒子分散液Aの調整条件と同様にキャビトロンで乳化分散させ、樹脂粒子濃度を20質量%となるように水分量を調整して、体積平均粒径0.22μmのアモルファスポリエステル樹脂を含む非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液Cを得た。
<結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液Dの調製>
・1,8セバシン二酸:250部
・1,6ヘキサンジオール:150部
加熱乾燥した三口フラスコに、上記成分と、触媒としてTi(OBu)(酸成分に対し、0.014質量%)と、を入れた後、減圧操作により容器内の空気を減圧し、さらに窒素ガスにより不活性雰囲気下とし、機械攪拌にて180℃で5時間還流を行った。その後、減圧蒸留を行い、200℃まで徐々に昇温を行い3時間攪拌し、粘稠な状態となったところでGPCにて分子量を確認し、重量平均分子量18000になったところで、減圧蒸留を停止し、空冷し結晶性ポリエステル樹脂(融点:69℃)を得た。
ついで、これを溶融状態のまま、キャビトロンCD1010(株式会社ユーロテック製)に毎分100gの速度で移送した。別途準備した水性媒体タンクには試薬アンモニア水をイオン交換水で希釈した0.37質量%濃度の希アンモニア水を入れ、熱交換器で120℃に加熱しながら毎分0.1リットルの速度で、上記ポリエステル樹脂溶融体と同時に上記キャビトロンに移送した。この状態で、回転子の回転速度が60Hz、圧力が5Kg/cmの条件でキャビトロンを運転し、樹脂粒子濃度を20質量%となるように水分量を調整して、平均粒径が0.20μmの結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液Dを得た。
<結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液Eの作製>
・1,10ドデカン二酸:250部
・1,9ノナンジオール:175部
以上の成分を用いた以外は、結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液Dの作製と同様の処理を行い反応させ、重量平均分子量が24500である結晶性ポリエステル樹脂(融点:75℃)を得た。
ついで、これを樹脂粒子分散液Dの調製条件と同様にキャビトロンで乳化分散させ、樹脂粒子濃度を20質量%となるように水分量を調整して、体積平均粒径0.21μmの樹脂粒子分散液Eを得た。
<着色剤分散液Fの調整>
・銅フタロシアニン顔料(BASF社製):60部
・イオン性界面活性剤(第一製薬社製、ネオゲンSC):8部
・イオン交換水:300部
以上の成分を混合溶解し、ホモジナイザー(IKA社製ウルトラタラックスT50)により10分間分散し、次いで超音波分散機で20分間照射し、体積平均粒径140nmの着色剤粒子を分散させた着色剤分散液Fを得た。
<着色剤分散液Gの調製>
・Magenta顔料(C.I.Pigment Red122):60部
・イオン性界面活性剤(第一製薬社製、ネオゲンSC):8部
・イオン交換水:300部
以上の成分を混合して、溶解し、ホモジナイザー(ウルトラタラックスT50:IKA社製)を用いて10分間分散し、次いで超音波分散機で20分間照射し、平均粒子径が210nmである着色剤(Magenta顔料)粒子が分散された着色分散液Gを調製した。
<着色剤分散液Hの調製>
・Yellow顔料(C.I.Pigment Yellow 180):60部
・イオン性界面活性剤(第一製薬社製、ネオゲンSC):8部
・イオン交換水:300部
以上の成分を混合して、溶解、ホモジナイザー(ウルトラタラックスT50:IKA社製)を用いて15分間分散し、次いで超音波分散機で40分間照射し、平均粒子径が230nmである着色剤(Yellow顔料)粒子が分散された着色分散液Hを調製した。
<着色剤分散液Iの調製>
・カーボンブラック(リーガル330:キャボット製):60部
・イオン性界面活性剤(第一製薬社製、ネオゲンSC):8部
・イオン交換水:300部
以上の成分を混合して、溶解、ホモジナイザー(ウルトラタラックスT50:IKA社製)を用いて10分間分散し、平均粒子径が140nmである着色剤(ブラック顔料)粒子が分散された着色剤分散液Iを調製した。
<離型剤分散液Jの調製>
・パラフィンワックス FNP0090(融点90.2℃ 日本精鑞社製):60部
・イオン性界面活性剤(ネオゲン RK、第一工業製薬):5部
・イオン交換水:240部
以上の成分を混合した溶液を95℃に加熱して、IKA製ウルトラタラックスT50にて十分に分散後、圧力吐出型ゴーリンホモジナイザーで分散処理し、体積平均径240nm、固形分量20質量%の離型剤分散液Jを得た。
<離型剤分散液J−2の調製>
離型剤分散液Jの調製において、パラフィンワックス FNP0090の変わりに、パラフィンワックス HNP9(融点76℃ 日本精蝋社製)を用いた以外は、離型剤分散液Jの調製と全く同様の操作をし、堆積平均粒径200nm、固形分量20質量%の離型剤分散液J−2を得た。
<離型剤分散液Kの調製>
離型剤分散液Jの調製において、パラフィンフックス FNP0090 の代わりに、ペンタエリスリトールベヘン酸エステルWAX WEP5(融点84℃ 日本油脂(株)製)を用いた以外は、離型剤分散液Jの調整と全く同様の操作をし、体積平均粒径230nm、固形分量20質量%の離型剤分散液Kを得た。
<高級アルコール分散液Lの調整>
東洋ペトロライト社製ユニリンシリーズ(前記一般式(1)において、x=40で重量平均分子量800の高級アルコール)を60部、イオン性界面活性剤(ネオゲンRK、第一工業製薬)を5部、イオン交換水を240部混合した溶液を95℃に過熱して、IKA性ウルトラタラックスT50にて十分に分散後、圧力吐出型ゴーリンホモジナイザーで分散処理し、体積平均径210nm、固形分濃度20質量%の高級アルコール分散液Lを得た。
<高級アルコール粒子Mの作製>
東洋ペトロライト社製ユニリンシリーズ(前記一般式(1)において、x=35で重量平均分子量800の高級アルコール)を東芝機械製エクストリューダーBS48にて溶融混錬した後、マイクロナイザーで粉砕し、体積平均径7.7μmの高級アルコール粒子Mを得た。
<高級アルコール粒子M−1、高級アルコール粒子M−2の作製>
高級アルコール粒子Mの作製と同様にして、前記一般式(1)におけるxが45で、重量平均分子量が1200のアルコールの粒子である高級アルコール粒子M−1、及び、前記一般式(1)におけるxが25で、重量平均分子量が700のアルコールの粒子である高級アルコール粒子M−2をそれぞれ得た。
−二成分系現像剤用トナーの作製−
<トナー母粒子O−1の製造>
・非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液A:380部
・非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液B’:380部
・結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液E:120部
・着色剤分散液F:90部
・離型剤分散液J:135部
以上の成分を丸型ステンレス製フラスコ中において550質量部のイオン交換水と伴に攪拌しながら20℃に調整、その後ウルトラタラックスT50で十分に混合・分散した。
次いで、これに硫酸アルミニウム水溶液150質量部(Al(SO相当で15質量部)を加え、ウルトラタラックスで分散操作を継続した。その後加熱用オイルバスで攪拌しながらフラスコを45℃まで加熱した。45℃で60分保持した後、ここに非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液A210部と非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液B210部を混合した混合液を緩やかに追加し、攪拌しながら30分放置した。
その後、エチレンジアミン4酢酸・4Na塩4水和物を前記スラリー中固形分(トナー母粒子分)の1.5%添加、その後1Mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液で系内のpHを7.5にした後、ステンレス製フラスコを密閉し、磁力シールを用いて攪拌を継続しながら85℃まで加熱、85℃のまま3時間攪拌しながら放置した。その後、多管式熱交換機を使用(熱媒は5℃の冷水)し、−30℃/minの冷却速度となる様に流量を調整し30℃まで急冷却した。その後濾過、イオン交換水で十分に洗浄した後、ヌッチェ式吸引ろ過により固液分離を施した。これを更に43℃のイオン交換水3Lに再分散し、15分300rpmで攪拌・洗浄した。
これを更に5回繰り返し、濾液の電気伝導度が15μS/cmとなったところで、ヌッチェ式吸引ろ過によりNo5Aろ紙を用いて固液分離を行った。次いで真空乾燥を12時間継続した。
この時の粒度をコールターカウンターにて測定したところ体積平均粒径は6.0μmであった。体積平均粒度分布指標GSDvは1.22、形状係数SF1は、134であった。また、算術平均高さ分布の累積50%の値(算術平均高さ分布の中央値)は、0.126であった。
<トナー母粒子O−2、O−3、O−4の製造>
トナー母粒子O−1の製造において、着色剤分散液Fを着色剤分散液G,H,Iにそれぞれ変更した以外はトナー母粒子O−1の製造方法と同様にして、トナー母粒子O−2,O−3,O−4をそれぞれ作製した。得られたトナー母粒子O−2,O−3,O−4それぞれの体積平均粒径/GSDv/形状係数SF1は、O−2が6.1μm/1.23/136、O−3が6.0μm/1.22/134、O−4が6.2μm/1.20/132であった。更に算術平均高さ分布の中央値については表1及び2に示す。
<トナー母粒子P−1の製造>
・非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液B:900部
・結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液D:45部
・着色剤分散液F:90部
・離型剤分散液J−2:105部
以上の成分を丸型ステンレス製フラスコの中において360部のイオン交換水と伴に混合、攪拌しながら20℃に調整、その後加熱用オイルバスでウルトラタラックスT50で分散しながら、ポリ塩化アルミニウム水溶液(Al分として0.6部)を加え、45℃まで昇温し、50分保持したところで非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液Bを375部添加、そのまま30分保持した。
その後エチレンジアミン4酢酸・4Na塩・4水和物を前記固形分(トナー母粒子成分)に対して1.2%添加、更に1mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を加え系内のpHを7にした。その後の処理は、トナー母粒子O−1の製造と同一の処方により、粒径6.5μm、体積平均粒度分布指標GSDv1.21、形状係数SF1=130の着色トナー母粒子P−1を得た。更に算術平均高さ分布の中央値については表1及び2に示す。
<トナー母粒子P−2、P−3、P−4の製造>
トナー母粒子P−1の製造において、着色剤分散液Eを着色剤分散液G、H、Iにそれぞれ変更した以外は、トナー母粒子P−1の製造方法と同様にして、トナー母粒子P−2、P−3、P−4をそれぞれ作製した。得られたトナー母粒子P−2、P−3、P−4それぞれの体積粒径/GSDv/形状係数SF1は、P−2が6.4μm/1.23/135、P−3が6.5μm/1.20/134、P−4が6.3μm/1.21/133であった。更に算術平均高さ分布の中央値については表1及び2に示す。
<トナー母粒子Q−1、Q−2、Q−3、Q−4の製造>
トナー母粒子O−1〜O−4の製造において、45℃60分保持後に添加する非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液A210部,非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液B’210部の混合液の代わりに、非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液A200部、非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液B140部、高級アルコール分散液L80部を添加した以外は、トナー母粒子O−1〜O−4と全く同様な方法で、トナー母粒子Q−1〜Q−4をそれぞれ得た。トナー母粒子Q−1〜Q−4それぞれの体積粒径/GSDv/形状係数SF1は、Q−1が5.9μm/1.19/135、Q−2が5.9μm/1.20/140、Q−3が6.1μm/1.20/136、Q−4が6.0μm/1.21/135であった。更に算術平均高さ分布の中央値については表1及び2に示す。
<トナー母粒子R−1、R−2、R−3、R−4の製造>
トナー母粒子P−1〜P−4の製造において、非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液B分散液Bを非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液Cに変更し、離型剤分散液J−2を離型剤分散液Kに変更した以外は、トナー母粒子P−1〜P−4の製造方法と同様にして、トナー母粒子R−1〜R−4を得た。得られたトナー母粒子R−1〜R−4それぞれの体積粒径/GSDv/形状係数SF1は、R−1が6.7μm/1.23/120、R−2が6.6μm/1.23/127、R−3が6.5μm/1.23/119、R−1が6.4μm/1.23/124であった。更に算術平均高さ分布の中央値については表1及び2に示す。
<トナー母粒子S−1、S−2、S−3、S−4の製造>
トナー母粒子O−1〜O−4の製造において、85℃で3時間攪拌しながら放置した後の冷却における冷却速度を−1℃/minに変更して、30℃まで冷却したこと以外は、トナー母粒子O−1〜O−4と同様にして、トナー母粒子S−1〜S−4を得た。得られたトナー母粒子S−1〜S−4それぞれの体積平均粒径/GSDv/形状係数SF1は、S−1が6.1μm/1.21/135、S−2が6.0μm/1.20/136、S−3が6.0μm/1.20/134、S−4が6.1μm/1.20/133であった。更に算術平均高さ分布の中央値については表1及び2に示す。
<トナー母粒子T−1、T−2、T−3、T−4の製造>
トナー母粒子O−1〜O−4の製造において、エチレンジアミン4酢酸・4Na塩・4水和物を添加せずに、水酸化ナトリウム水溶液のみで系内のpHを7.5にした以外は、トナー母粒子O−1〜O−4と同様にして、トナー母粒子T−1〜T−4を作製した。得られたトナー母粒子T−1〜T−4それぞれの体積平均粒径/GSDv/形状係数SF1は、T−1が6.7μm/1.20/134、T−2が6.8μm/1.20/136、T−3が6.7μm/1.21/135、T−4が6.9μm/1.22/133であった。更に算術平均高さ分布の中央値については表1及び2に示す。
<トナー母粒子U−1、U−2、U−3、U−4の製造>
トナー母粒子O−1〜O−4の製造において、非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液Aの添加量を440部に、非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液B’の添加量を440部にして、結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液Eを添加しなかったこと、更に磁力シールを用いて攪拌を継続しながら加熱したときの温度を85℃から90℃に変更した以外は、トナー母粒子O−1〜O−4と同様な製造方法でトナー母粒子U−1〜U−4を得た。得られたトナー母粒子U−1〜U−4それぞれの体積平均粒径/GSDv/トナー形状係数SF1は、U−1が6.4μm/1.20/138、U−2が6.6μm/1.19/136、U−3が6.3μm/1.20/137、U−3が6.5μm/1.21/136であった。更に算術平均高さ分布の中央値については表1及び2に示す。
<トナー母粒子V−1、V−2、V−3、V−4の製造>
トナー母粒子R−1〜R−4の製造において、結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液D:45部を200部に、着色剤分散液F:90部を100部に、離型剤分散液J−2:105部を120部にし、ポリ塩化アルミニウム水溶液(Al分として0.6部)を0.65部に、45℃まで昇温し、50分保持したところで非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液Bを405部添加、そのまま30分保持した。
その後エチレンジアミン4酢酸・4Na塩・4水和物を前記固形分(トナー母粒子成分)に対して2%添加、更に1mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を加え系内のpHを7.5にした。その後の処理は、トナー母粒子O−1の製造と同一の処方により、粒径6.5μm、体積平均粒度分布指標GSDv1.22、形状係数SF1=125の着色トナー母粒子V−1を得た。更に算術平均高さ分布の中央値については表1及び2に示す。
トナー母粒子V−1の製造において、着色剤分散液Eを着色剤分散液G、H、Iにそれぞれ変更した以外は、トナー母粒子P−1の製造方法と同様にして、トナー母粒子V−2、V−3、V−4をそれぞれ作製した。得られたトナー母粒子V−2、V−3、V−4それぞれの体積粒径/GSDv/形状係数SF1は、V−2が6.0μm/1.22/125、V−3が6.1μm/1.20/124、V−4が5.9μm/1.21/123であった。更に算術平均高さ分布の中央値については表1及び2に示す。
<トナー母粒子W−1〜4の作製>
トナー母粒子O−1〜4の作製において、更に処方として高級アルコール分散液Lを40部を入れた以外は、母粒子O−1〜4と全く同様な方法で、トナー粒子W−1〜4を得た。
これら粒子の粒径/GSD/形状係数は、W−1が5.8μm/1.21/136、W−2が5.9μm/1.21/134、W−3が5.9μm/1.21/133、W−4が5.8μm/1.23/131であった。更に算術平均高さ分布の中央値については表1及び2に示す。
−外添剤の添加−
上述したように作製したトナー母粒子O−1〜4〜U−1〜4、V−1〜4に対して、トナー母粒子100部当り、外添剤として体積平均粒径30nmのデシルトリメトキシシラン処理されたチタニアを0.8部、体積平均粒径100nmのヘキサメチルジンラザン処理したシリカ1.2部、及び高級アルコール粒子Mを0.7部添加し、5Lヘンシェルミキサー(三井三池加工機(株)製)にて10分間混合し、更に風力篩分機ハイボルターNR300(東京機械製)にて(網目開き45μm)篩分し、それぞれトナー(1)−1〜(7)−4、(11)−1〜4とした。
更にトナー母粒子O−1〜4〜Q−1〜4、W−1〜4に対しては、上記外添剤の添加において高級アルコール粒子Mのみを添加しない以外は上記と全く同じ処方にて、トナー(8)−1〜4〜(10)−1〜4、(13)−1〜4をそれぞれ得た。更にトナー母粒子O−1〜4においては、添加する高級アルコール粒子MをM1及びM2にそれぞれ変えたトナー(14)−1〜(15)−4を得た。更に添加する高級アルコール粒子Mの質量を0.05部にした以外は(1)−1〜4と全く同様な方法で(16)−1〜4を得た
−現像剤の作製−
粒径35μmのフェライトコアに対して質量比で0.8質量%のシリコーン樹脂(東レ−ダウコーエングシリコーン社製:SR2411)をニーダー装置を用いコーティングして、キャリアを得た。得られたキャリア93質量部と、上述のトナー(1)−1〜(11)−4、[13]−1〜[16]−4をそれぞれ7部とを、V型ブレンダーにて混合し、現像剤[1]−1〜[11]−4、[13]−1〜[16]−4をそれぞれ得た。
更に、粒径35μmのフェライトコアに対して質量比で2.0部のメチルメタクリレート樹脂とカーボンブラック0.6部と0.3部のメラミンビースをトルエン10部に溶解混合された混合液をニーダー装置を用いコーティングを行いキャリアを得た。得られたキャリアとトナー(1)−1〜4と混合し現像剤[12]−1〜4を得た。
<実施例3、4、7、比較例1〜8、参考例1、2、5、6、8、9
−二成分系現像剤の評価−
表1及び2に示すように、作製した二成分系の現像剤[1]−1〜[1]−4の4色並びに[2]−1〜[2]−4・・・[16]−1〜[16]−4を用いて、以下の評価を実施した。その結果を表1及び2に示す。尚、評価に用いるDocucolor500改造機及びDocuCentre−C5540改造機は、何れも静電荷像保持体、帯電手段、潜像形成手段、現像手段、転写手段、定着手段、及びクリーニング手段を具備するものであり、これらの改造機を用いた画層形成は、帯電工程、潜像形成工程、現像工程、転写工程、定着工程、クリーニング工程を有するものである。
(定着性の評価)
前記各現像剤を、プロセススピードが可変のDocucolor500改造機を用いて、プロセススピード165mm/secに固定した条件で、定着温度を80〜180℃の範囲で変えて定着テストを実施した。
定着性の評価は、定着温度を変えた場合のオフセットが起こらなかった最も低い定着温度(最低定着温度)を測定し、以下の基準で評価した。
◎:最低定着温度が100℃未満
○:最低定着温度が100℃以上110℃未満
△:最低定着温度が110℃以上120℃未満
×:最低定着温度が120℃以上130℃未満
××:最低定着温度が130℃以上
(転写性の評価)
前記各現像剤を、Fuji Xerox社製DocuCentre−C5540改造機の現像器に収容し、温度30℃、湿度90%RH及び温度10℃、湿度30%RHの環境に72時間放置(調湿)した。その後、評価時は感光体(静電荷像保持体)表面の各色のトナー現像量が、40〜50g/mの範囲で維持できるように現像条件を設定した。転写性の評価は使用トナー重量に対する回収トナー量の割合で求めた。具体的には、評価で使用したトナー消費量aを評価前後のトナーカートリッジの重量変化から求め、転写残トナー量bを評価前後の廃トナー回収ボックスの重量変化から求め、以下の式で転写効率を求めて、転写性を評価した。
・転写効率η(%)=(a−b)/a×100
この方式での転写効率は、感光体上の転写残量だけでなく中間転写体上の転写残量もカウントすることになり、感光体上の転写効率だけを評価する場合よりも厳しい転写効率の評価となる。
目標とする転写効率は90%以上であり、以下のような判断基準で評価した。
◎:η(%)≧95%
○:92%≦η(%)<95%
△:90%≦η(%)<92%
×:η(%)<90%
(低温画質光沢度の評価)
DCC500改造機にて、温度:22℃、湿度55%の条件下で、4色(回)重ね取り画像でコート紙上にCin400%とし、温度140℃で定着を行い、画像を形成した。得られた画像に対して偏角光沢計にて60°光沢度を測定して、以下の基準で評価した。
◎:光沢度が40%以上
○:光沢度が30%以上40%未満
△:光沢度が20%以上30%未満
×:光沢度が20%未満
(高温高湿維持性(クリーニング性)の評価)
得られた現像剤[1]−1〜[16]−4を、前記DocuCentreC5540改造機にて、定着温度を最低定着温度+20℃に設定して、30℃90%の環境にてテストを実施した。
高温高湿維持性(クリーニング性)の評価は、以下のように黒筋(クリーニング不良)で評価した。
10万枚印刷後の感光体(潜像保持体)表面、及び、10万枚印刷後の画像を形成した印刷物表面の黒筋を目視で観察した。評価基準は以下の通りである。
◎:黒筋が発生が無い。
○:感光体上に黒筋が若干あるが全く問題が無い。
△:感光体上に黒筋があるが、印刷物表面に黒筋が無い。
×:印刷物表面に黒筋が現れる。
(高温高湿維持性(帯電維持性)の評価)
得られた現像剤[1]−1〜[16]−4を、前記DocuCentreC5540改造機にて、定着温度を最低定着温度+20℃に設定して30℃90%の環境にてテストを実施した。
高温高湿維持性(帯電維持性)の評価は、以下のように白地部かぶりで評価した。
10万枚印刷後の感光体(潜像保持体)表面、及び、10万枚印刷後の画像を形成した印刷物表面の黒筋を目視で観察した。評価基準は以下の通りである。
◎:白地部のかぶりが無い。
○:感光体上にかぶりが若干あるが全く問題が無い。
△:感光体上にかぶりがあるが、印刷物表面に白地部汚れが無い。
×:印刷物表面に黒筋が現れる。
(低温低湿クリーニング性(1))
得られた現像剤[1]−1〜[16]−4を、前記DocucentreC5540改造機(クリーニングブレードの10℃の反発弾性が20%)にて、10℃湿度30%の環境下、プロセススピードを165mm/secで、10万枚のテストを実施した。クリーニング性は、黒筋(クリーニング不良)の発生有無、感光体との摺察鳴き等から以下の基準で判断した。
◎:クリーニング不良、ブレード鳴き等の不具合全く無し。
○:軽微な感材上筋発生はあるが全く問題なし。鳴きは無し。
△:感材上に筋発生はるが画質上問題なし。鳴きも軽微に発生しているが問題無し。
×:画質上欠陥発生。
(低温低湿クリーニング性(2))
低温低湿クリーニング性(1)において、クリーニング装置のクリーニングブレードの10℃の反発弾性率を20%から30%に、プロセススピードを300mm/secに変更したこと以外、低温低湿クリーニング性(1)と同様の試験を実施し、低温低湿クリーニング性(1)と同様に評価した。
Figure 0004957389
Figure 0004957389
表1及び2より、実施例3、4、7、参考例1、2、5、6、8、9では、転写性、定着性、光沢度、クリーニング性の何れも良好であることがわかる。
本発明に用いられる画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
符号の説明
1Y、1M、1C、1K 感光体ドラム(静電荷像保持体)
3Y、3M、3C、3K 潜像形成手段
4Y、4M、4C、4K 現像器
5Y、5M、5C、5K 一次転写ロール
6Y、6M、6C、6K クリーニング手段
11 駆動ロール
12 支持ロール
13 バックアップロール
14 二次転写ロール
15 中間転写ベルト
16 被記録体
17 クリーニング部材
18 定着器
20Y、20M、20C、20K 帯電器(帯電手段)
40Y、40M、40C、40K 現像ユニット

Claims (8)

  1. 少なくとも、ジカルボン酸と脂肪族ジオールとから合成される結晶性ポリエステル樹脂、多価カルボン酸と多価アルコールとから合成される非晶性ポリエステル樹脂、着色剤、離型剤及び下記一般式(1)で表される高級アルコールを含有するトナー母粒子であって、少なくとも、前記非晶性ポリエステル樹脂の粒子を分散した非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液、前記結晶性ポリエステル樹脂の粒子を分散した結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液、前記着色剤の粒子を分散した着色剤粒子分散液、前記離型剤の粒子を分散した離型剤粒子分散液、及び前記一般式(1)で表される高級アルコールの粒子を分散した高級アルコール粒子分散液を混合した混合分散液に、凝集剤を添加し、加熱することにより凝集粒子を形成する凝集工程と、前記凝集粒子を融合する融合工程と、を少なくとも経て製造されるトナー母粒子を含んで構成され、
    前記トナー母粒子は、形状係数SF1が128以上であり、算術平均高さ分布の累積50%の値が0.05μm以上0.15μm以下の範囲であり、
    前記高級アルコールは、前記トナー母粒子の内部に含有され、前記トナー母粒子に対する含有量が0.5〜10質量%であり、前記凝集工程で添加する際の体積平均粒径が100nm〜500nmであることを特徴とする静電荷像現像用トナー。
    一般式(1)
    CH(CHCHOH
    一般式(1)中、xは28以上48以下の整数を表す。
  2. 前記非晶性ポリエステル樹脂は、重量平均分子量が30000以上80000以下の樹脂を構成成分の一つとして含むことを特徴とする請求項に記載の静電荷像現像用トナー。
  3. 少なくとも、非晶性ポリエステル樹脂粒子を分散した非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液、結晶性ポリエステル樹脂粒子を分散した結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液、着色剤粒子を分散した着色剤粒子分散液、離型剤粒子を分散した離型剤粒子分散液及び前記一般式(1)で表される高級アルコールの粒子を分散した高級アルコール分散液を混合した混合分散液に、凝集剤を添加し、加熱することにより凝集粒子を形成する凝集工程と、前記凝集粒子を、前記非晶性ポリエステル樹脂のガラス転移温度以上に加熱することにより融合する融合工程と、を少なくとも経てトナー母粒子を製造するトナー母粒子製造工程を、含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
  4. 前記トナー母粒子製造工程は、前記凝集工程により得られた凝集粒子に、有機金属イオン封鎖剤を添加して、該凝集粒子の凝集を停止させる凝集停止工程を更に含むことを特徴とする請求項に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
  5. 少なくとも、請求項1又は2に記載の静電荷像現像用トナーを含むことを特徴とする静電荷像現像用現像剤。
  6. 静電荷像保持体表面を一様に帯電させる帯電工程と、帯電した前記静電荷像保持体の表面に潜像を形成する潜像形成工程と、前記静電荷像保持体の表面に形成された潜像を少なくともトナーを含む現像剤により現像してトナー像を形成する現像工程と、前記静電荷像保持体の表面に形成されたトナー像を被転写体に転写する転写工程と、前記被転写体に転写されたトナー像を定着する定着工程と、転写後の前記静電荷像保持体表面の残留トナーを除去するクリーニング工程と、を有し、前記トナーとして請求項1又は2に記載のトナーを用いることを特徴とする画像形成方法。
  7. 静電荷像保持体と、前記静電荷像保持体を一様に帯電させる帯電手段と、帯電した前記静電荷像保持体の表面に潜像を形成する潜像形成手段と、前記静電荷像保持体の表面に形成された潜像を少なくともトナーを含む現像剤により現像してトナー像を形成する現像手段と、前記像保持体の表面に形成されたトナー像を被転写体に転写する転写手段と、前記被転写体に転写されたトナー像を定着する定着手段と、転写後の前記静電荷像保持体表面の残留トナーを除去するクリーニング手段と、を具備し、前記トナーとして請求項1又は2に記載のトナーを用いることを特徴とする画像形成装置。
  8. 静電荷像保持体表面の残留トナーを除去するクリーニング手段が、クリーニングブレードを備えるクリーニング手段であって、クリーニングブレードの反発弾性が25〜35%であることを特徴とする請求項に記載の画像形成装置。
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