JP4995268B2 - 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、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に関する。
近年、プリンター、複写機において、高信頼性や、環境に対する配慮への要望が強くなってきている。
高信頼性とは、長期に渡ってプリントしても初期画像と変らないレベルを出力し続けられるということに加えて、ユーザーフレンドリーであるということも含まれる。具体的には、各環境下や各種転写材料であっても、良好な現像性や転写性や耐巻きつき性を維持することが求められる。また、環境に対する配慮としては、低消費電力による省エネルギー対応が求められ、具体的には良好な低温定着性が求められる。
OHPシートにおける透明性を向上させることを目的として、極性ポリマー及び非極性ポリマーを生成するためのスチレン及びα−メチレン脂肪族モノカルボン酸エステル類を含む重合性混合物を懸濁重合して得られたカラートナーが提案されている。この提案では、 極性ポリマーと非極性ポリマーとの混合物を結着樹脂として含有し、且つ該極性ポリマーがトナー粒子表面に偏在しており、ワーデルの球形度が0.95乃至1.00で、130℃の溶融粘度が10乃至33,000ポイズであるカラートナーが開示されている(特許文献1参照)。
高温高湿環境下においても耐ブロッキング性に優れ、低温定着が可能であり、離型性に優れ、安定して高い現像性を示し、高い画像濃度が得られ、長期間の使用でも性能の変化が抑えられたトナーを得ることを目的とした提案がある。該提案には、高軟化点樹脂(A)及び低軟化点物質(B)の少なくとも2種の成分を含有しており、かつ、該高軟化点樹脂(A)を主体とするA相と該低軟化点物質(B)を主体とするB相とに分離した構造を有するトナー粒子が記載されている(特許文献2参照)。
また、粉砕性、耐熱保存性、耐オフセット性、転写性、低温定着性及び耐傷性を確保する目的で、トナーのDSC曲線の第2昇温過程に、結着樹脂のガラス転移点付近に少なくとも1つの発熱ピークが存在することを特徴とする画像形成用トナーが提案されている。(特許文献3参照)。
更に、光沢性、色再現性及び画像光沢の均一安定性を確保する目的で、結着樹脂の重量平均分子量が8,000乃至50,000、かつガラス転移点が40乃至55℃であり、表面近傍に該結着樹脂より重量平均分子量が2倍以上高く、ガラス転移点が5℃以上高い熱可塑性樹脂を存在させたトナーが提案されている(特許文献4参照)。
特公平07−34126号報 特登録03184626号報 特開2004−184561号報 特開2006−053353号報
本発明の目的は、トナーの現像性の向上、トナーの転写性の向上、トナーの定着性の向上を達成することにある。
本発明は以下の通りである。
本発明のトナーは、結着樹脂、ワックス及び着色剤を少なくとも含有するトナー粒子を有するトナーであって、
前記トナーは、i)示差走査熱量計により測定したガラス転移温度(TgA)が40乃至60℃であり、ii)示差走査熱量計により測定した最大吸熱ピークのピーク温度(P1)が70乃至120℃であり、iii)フローテスター昇温法により測定した100℃での粘度が5,000乃至30000Pa・sであり、
前記トナーのテトラヒドロフラン(THF)可溶分中のシクロヘキサン(CHX)不溶分は、i)示差走査熱量計により測定したガラス転移温度(TgB)が80乃至120℃であり、ii)酸価が5乃至40mgKOH/gであり、
前記ガラス転移温度(TgA)と前記ガラス転移温度(TgB)とが下記式(1)
25℃≦(TgB−TgA)≦70℃ 式(1)
を満たすことを特徴とする。
本発明により、トナーの現像性の向上、トナーの転写性の向上、トナーの定着性の向上が達成される。
画像データをある適当なスレッシュホールドレベルで2値化した2値化画像の例である。 トナーのUV光硬化性組成物浸透時における浸透時間−浸透膜厚曲線とL、Va、Vbを示す図である。 電子写真装置の現像部の拡大図である。 接触1成分現像システムを用いた画像形成装置の構成を示す図である。
符号の説明
10:感光ドラム
11:静電潜像担持体接触帯電部材
12:電源
13:現像ユニット
14:トナー担持体
15:トナー供給ローラ
16:規制部材
17:非磁性トナー
23:現像剤容器
24:規制部材支持板金
25:トナー搬送部材
27:バイアス
101(101a乃至101d):ドラム型の電子写真感光体(感光ドラム)
103a:レーザービーム露光手段(スキャナー)
104a:現像部
106(106a乃至106d):クリーニング手段
108b:給紙ローラ
108c:レジストローラ
109a:静電吸着搬送ベルト
109b:駆動ローラ
109c:固定ローラ
109d:テンションローラ
109e:固定ローラ
110:定着器
110c:排出ローラ
113:排出トレー
S:転写材(記録媒体)
本発明のトナーは、現像性、転写性及び定着性を向上させたものである。
トナーの現像性の向上は以下の3点を意味する。
(1)トナー規制部材とトナー担持体との間での摺擦に対する耐性(強靭性)が大きく、連続して画像出力してもトナーの帯電特性の変化が小さく、高現像効率を維持できること。
(2)トナー規制部材とトナー担持体との間に破壊されたトナーが挟まったり、トナー融着が生じたりすることに起因する周方向のスジの発生を良好に抑制できること。また、トナー担持体とトナー端部シールとの間に破壊されたトナーが挟まり、それに起因したトナー飛散を良好に抑制できること。
(3)トナー担持体の長手方向に関するトナーコート量が均一であり、現像領域への現像剤の供給が均一であること。
また、トナーの転写性の向上は以下の3点を意味する。
(1)連続して画像出力をしても、初期と変らぬトナーの高転写効率を維持することができること。
(2)同一ページ内において、均一性の高い、転写材へのトナーの転写が行われること。
(3)平滑性の低い転写材であっても、転写材へのトナーの均一な転写が行われること。
また、トナーの定着性の向上は以下の2点を意味する。
(1)軽圧定着システムにおいても、トナーの低温定着性を確保すること。
(2)高温時における定着部材への転写材の巻きつきを抑制できること。
以下、本発明のトナーについて説明する。
上記のような現像性、転写性及び定着性を向上させたトナーを得るためには、カプセルタイプのトナーとすることが好ましい。このカプセルタイプのトナーは、一般的に外層によって内層を保護する構造を有する。しかしながら、内層と外層との密着性が弱い場合、連続出力でトナーにストレスがかけ続けられると、外層の剥離や削れが生じ、トナー粒子の表面性がある時点で急激に変化する場合がある。
そして、外層用の樹脂として、シクロヘキサン不溶分を有し、内層の樹脂となじみやすい性質を有する樹脂を用いた場合に、内層との密着性を充分確保しながら外層を形成することが可能となり、このような急激な変化を抑制できることがわかった。
尚、シクロヘキサンは極性溶媒に溶けにくい性質を持つことから、極性を有さないポリマーに対する溶解性は高いが、極性を有するポリマーに対する溶解性は低い。そのため、シクロヘキサンに樹脂を溶解させることによって、極性を有さない樹脂と極性を有する樹脂とを分別することができる。即ち、THF可溶分中のシクロヘキサンに不溶な樹脂成分が含まれているということは、極性を有する樹脂が含まれていることを意味する。
また、内層と外層とのなじみやすさを高めるためには、内層を形成する結着樹脂成分と外層を形成する極性樹脂とが同種の樹脂であることが好ましい。同種の樹脂であるということは、例えば、どちらもビニル系樹脂であるとか、どちらもポリエステル樹脂であるということを意味する。
内層を形成する結着樹脂となじみやすい極性を有する樹脂を用いた場合には、極性を有する樹脂と結着樹脂との界面において相溶化が起こり、界面では極性を有する樹脂の濃度勾配が生じると本発明者らは考えている。
例えば、水系媒体中で懸濁重合法によりトナー粒子を製造する場合には、モノマーへ溶解された極性樹脂は、重合反応がすすむと共にモノマーへの溶解度が低下し、相分離が生じる。この際、極性樹脂は、極性の影響により、液滴表面に偏在するようになるが、極性樹脂と結着樹脂成分のなじみが良いため、両成分の間に明確な界面は形成されず、粒子表面から内側に向けて徐々に極性樹脂の濃度が低下し、結着樹脂成分の濃度が高まるように、濃度勾配を有して存在することになる。
これらにより、トナーの内層と外層の密着性が高まり、また強靭性が強化されるため、トナーの破壊が生じにくくなり、トナーの現像性や転写性が改善される。また、定着工程においてワックスが溶解する際、迅速にトナー粒子表面にワックスが移動し易く、これにより、定着性も改善される。
本発明は、トナーの内層と外層との密着性が高いこと、トナーの加圧時の外的要因に対する強靭性が大きいこと、トナーの加熱時にワックスが良好なブリード性を有することにより、前記現像性、転写性及び定着性が向上していると本発明者らは考えている。
また、本発明のトナーは、示差走査熱量計で測定したガラス転移温度(TgA)が40乃至60℃の範囲内である。この場合、トナーの加熱加圧時における結着樹脂の転写材への付着力が向上する。よって、トナーの低温定着性を向上させることができる。また、上記の効果は、トナーのガラス転移温度(TgA)が45乃至60℃である場合により顕著となる。TgAが40℃未満の場合には、現像性や転写性への弊害が生じ、TgAが60℃を超える場合には、低温定着性が劣るようになる。また、前記TgAに関する前記条件は、重合性単量体の組成比等を調整することで満たすことが可能である。
本発明のトナーは、THF可溶分中におけるシクロヘキサン不溶分の示差走査熱量計により測定したガラス転移温度(TgB)が80乃至120℃である。シクロヘキサン不溶分は、上述した如く、極性を有する樹脂を主として含有するものであり、この極性を有する樹脂は主に外層を形成するものである。この成分のガラス転移温度TgBが80乃至120℃の場合には、トナーの外層の強度を高くすることができるため、トナーの強靭性が向上する。結果、現像時のトナーの耐ストレス性が強くなることにより、現像効率を高めることができる。さらに周方向のスジ及びトナー飛散が低減するため、さらに転写効率を高めることができる。また、上記の効果は、前記TgBが85乃至110℃である場合に、より顕著となる。また、前記トナーのガラス転移温度(TgB)は、トナー原材料の極性樹脂の物性の影響を受けるため、TgBに関する前記条件は、極性樹脂製造時のモノマー組成比等を調整することで満たすことが可能である。
本発明のトナーは、示差走査熱量計で測定される最大吸熱ピークのピーク温度(P1)が70乃至120℃である。好ましくは70乃至90℃である。吸熱ピークは、トナーに含有されるワックスの吸熱特性を反映したものであり、P1が70乃至120℃の場合には、ワックスが適度なブリード性を有するため、定着時に高温となった際の定着部材への転写材の巻きつきの発生を抑制できる。さらにワックスによるトナーの可塑効果が発現し、紙との付着力が向上するため、低温定着性が向上する。
また、前記TgBと前記TgAとの温度差(TgB−TgA)は、25乃至70℃であり、好ましくは30乃至70℃である。前記TgBと前記TgAとの温度差が25乃至70℃の場合には、トナーの低温定着性と現像性の両立を良好に達成することができる。さらに周方向のスジの発生及びトナー飛散が低減するため、さらに転写効率を高めることができ、同一ページ内の画像に関して均一性の高い画像を得ることができる。さらに平滑性の低い転写材であっても均一な転写性を得ることができる。さらに、紙との付着力が向上し、低温定着性が向上する。そして、前記TgBとTgAとの温度差が30乃至70℃の場合には、前記効果がより顕著となる。
前記P1とTgAとの温度差(P1−TgA)は、15乃至70℃であることが好ましい。前記P1とTgAとの温度差が15乃至70℃の場合には、ワックスのトナー表面へのブリードがより好適となり、定着時に高温となった場合であっても定着部材への転写材の巻きつきの発生が抑制される。さらに紙との付着力が向上し、低温定着性が向上する。前記P1とTgAとの温度差が、15乃至50℃の場合、特に20乃至50℃の場合には、前記効果がより顕著となる。
また、本発明のトナーは、フローテスター昇温法により測定した100℃での粘度が5,000乃至30,000Pa・sである。粘度が上記の範囲内にある場合には、ワックスの染み出しが適度に起こるため、定着部材に対する転写材の巻きつきを良好に抑制することができる。さらに紙とトナーとの付着力が向上し、低温定着性が向上する。粘度は、好ましくは5,000乃至25,000Pa・sであり、この場合、上記効果がより顕著となる。また、前記トナーの溶融粘度に関する前記条件は、重合トナーの場合には、重合条件(温度、開始剤種、開始剤量)等を調節することで満たすことが可能である。
本発明のトナーは、THF可溶分におけるシクロヘキサン(CHX)不溶分の含有量が3乃至30質量%であることが好ましい。シクロヘキサン不溶分の含有量が、上記範囲内の場合には、トナーの外層の強度を高めることができるため、トナーの強靭性が向上する。結果、現像時のトナーの耐ストレス性が強くなることにより、現像効率を高めることができる。さらに周方向のスジ及びトナー飛散が低減される。さらに転写効率を高めることができる。シクロヘキサン不溶分の含有量が5乃至30質量%の場合には、前記効果がより顕著となる。また、前記シクロヘキサン不溶分は、トナー原材料の極性樹脂量の影響を受けるため、前記シクロヘキサン不溶分の含有量に関する前記条件は、トナー製造時の極性樹脂の仕込み量等で調整することで満たすことが可能である。
本発明のトナーは、THF可溶分におけるシクロヘキサン不溶分の酸価が5乃至40mgKOH/gである。前記シクロヘキサン不溶分の酸価が5乃至40mgKOH/gの場合には、トナーの外層の強度を高めることができる。結果、トナーの強靭性が向上する為に、トナーの耐ストレス性が強くなることにより、現像効率を高めることができる。さらに周方向のスジ及びトナー飛散が低減するため、さらに転写効率を高めることができる。シクロヘキサン不溶分の酸価が5乃至25mgKOH/gの場合には、前記効果がより顕著となる。また、前記シクロヘキサン不溶分の酸価は、前記トナー原材料の極性樹脂の酸価の影響を受けるため、前記シクロヘキサン不溶分の酸価に関する前記条件は、極性樹脂製造時のモノマーの種類・使用量等を調節することで満たすことが可能である。
本発明のトナーは、トナー粒子を分散安定剤を含まない水系媒体中に分散した後、前記トナーのガラス転移温度(TgA)より5℃高い温度で60分間攪拌した際の、次式で表される加熱攪拌前後での重量平均粒径(D4)の変化率が100乃至150%であることが好ましい。
重量平均粒径(D4)の変化率(%)=
(加熱攪拌後のトナー粒子の重量平均粒径/加熱攪拌前のトナー粒子の重量平均粒径)×100
重量平均粒径(D4)の変化率が100乃至150%の場合には、トナーの強靭性が高く、ストレスに対する耐性が高いため、連続して画像出力してもトナーの摩擦帯電特性の変化が少なく、安定して高現像効率を得ることができる。更にトナー規制部材とトナー担持体との間に破壊されたトナーが挟まったり、トナー融着が生じたりすることに起因する周方向のスジの発生を良好に抑制でき、また、トナー担持体とトナー端部シールとの間に破壊されたトナーが挟まり、それに起因したトナー飛散を良好に抑制できる。重量平均粒径(D4)の変化率が100乃至130%である場合には、前記効果がより顕著となる。また、前記D4の変化率に関する前記条件は、極性樹脂の仕込み量や極性樹脂の分子量やガラス転移温度等を調節することで満たすことが可能である。
本発明のトナーは、温度50℃、湿度10%にて3日間放置させた後の凝集度が50以下であることが好ましい。より好ましくは30以下である。凝集度が50以下であれば、トナー保存時のワックスのブリードを良好に抑制できるものであり、トナー個々の帯電性も均一に保てる。結果、トナー担持体上へのトナーの均一なコート性を得ることができる。さらに、トナーの強靭性が向上し、現像時のトナーの耐ストレス性が強くなることにより、現像効率を高めることができる。さらに周方向のスジ及びトナー飛散が低減される。また、前記凝集度に関する前記条件は、極性樹脂の仕込み量や極性樹脂の分子量やワックスの仕込み量やワックスの融点等を調節することで満たすことが可能である。
尚、本発明における凝集度は、以下の方法で測定した値である。
パウダーテスター(ホソカワミクロン社製)の振動篩機を用い、振動台に下から目開き250μmの篩、目開き500μmの篩、目開き710μmの篩の順に重ねてセットする。そして、目開き710μmの篩上に、常温常湿環境下に1日間放置させた試料5gを加え、振動台への入力電圧が15Vになる様にし、その際の振動台の振幅が60〜90μmの範囲に入る様に調整し、約10秒間振動を加え、その後、各篩上に残った試料の質量を測定し、下式に基づき凝集度を得る。尚、凝集度の値が小さい程、トナーの流動性は高いことを意味する。
凝集度=(目開き710μmの篩上の試料質量(g))/5(g)×100
+(目開き500μmの篩上の試料質量(g))/5(g)×100×0.6
+(目開き250μmの篩上の試料質量(g))/5(g)×100×0.2
本発明のトナーは、フロー式粒子像分析装置で測定される平均円形度が、0.960乃至1.000が好ましく、より好ましくは0.970乃至1.000である。上記範囲内にすることで、流動性向上剤がトナー粒子の表面にムラ無く均一に付着するため、平滑性の低い転写材であっても、トナーを均一に転写することができる。さらに平均円形度を上記範囲内にすることで、最密充填し易くなり、トナー個々の帯電性を均一にそろえることができるため、トナー担持体上に均一なトナーのコートを形成することができる。また、トナーの平均円形度に関する前記条件は、トナー粒子製造時の温度や分散安定剤の仕込み量等を調節することで満たすことが可能である。
本発明のトナーは、トナーの重量平均粒径(D4)の1/3以下の粒子径を有する粒子数の割合(小粒子率)が20個数%以下であることが好ましく、より好ましくは10個数%以下である。小粒子率を低く抑えることで、現像に関わる部材に対する汚染を抑制することができる。また、トナー個々の帯電性を均一に揃えることができ、トナー担持体上に均一なトナーのコートを形成することができる。さらに、耐ストレス性を高めることができるため、特に高現像効率を得ることができ、また周方向のスジの発生を抑制でき、トナー飛散を低減することができる。その上、同一ページ内の画像の高い均一性を得ることができる。また、小粒子率に関する前記条件は、例えば、トナー粒子製造時の分散安定剤の仕込み量や水素イオン濃度指数(pH)等を調節することで満たすことが可能である。
また、本発明のトナーは、トナーにUV光硬化性組成物を浸透させた際の、浸透時間5秒における浸透膜厚(L)が0.20乃至0.60μmであることが好ましく、より好ましくは0.30乃至0.50μmである。また、トナーにUV光硬化性組成物を浸透させた際の、浸透時間5秒以上10秒以下における平均浸透速度(Va)が0.020乃至0.070μm/sであることが好ましい。更に、浸透時間10秒以上15秒以下における平均浸透速度(Vb)は、浸透時間5秒以上10秒以下における平均浸透速度(Va)よりも大きいことが好ましい。
本発明者らは、UV光硬化性組成物の樹脂に対する浸透速度は、樹脂の分子鎖の運動性を反映すると考えている。すなわち、樹脂の分子鎖運動性が高いほど上記浸透速度は大きく、分子鎖運動性が低いほど上記浸透速度は小さいと推測している。そして、分子鎖運動性が大きく、浸透速度が大きい樹脂ほど、定着時にトナーが溶融しやすく、また、ワックスが表面に染み出しやすい。しかしながら、このような樹脂は耐ストレス性や耐熱性は低くなってしまう。対して、分子鎖運動性が小さく、浸透速度が小さい樹脂は、耐ストレス性や耐熱性は高いものの、定着時にトナーが溶融しにくく、また、ワックスが表面に染み出しにくい。すなわち、トナー内層を形成する樹脂としては、浸透速度の大きな樹脂を用いることが好適であり、トナー外層を形成する樹脂としては、浸透速度の小さな樹脂を用いることが好適である。
浸透時間5秒における浸透膜厚(L)は、トナー表面近傍における浸透速度を反映しており、浸透時間5秒以上10秒以下における平均浸透速度(Va)及び浸透時間10秒以上15秒以下における平均浸透速度(Vb)は、トナー外層の表面側とトナー外層内部側の浸透速度をそれぞれ表す指標と考えている。
浸透膜厚(L)が上記範囲内である場合、最外層部が強固であることを意味しており、充分なトナーの強靭性が得られる。また、定着時におけるワックスのブリード性が向上する。そのため、現像性、定着性が向上する。よって、保存安定性が向上する。
浸透時間5秒以上10秒以下における平均浸透速度(Va)が上記範囲内である場合、トナー外層の樹脂の分子鎖運動性が最適な範囲であり、充分なトナーの強靭性が得られ、且つ定着時における良好なワックスのブリード性が得られる。そのため現像特性、定着特性が向上する。
更に、VaとVbとが、Va<Vbの関係を満たす場合には、トナー外層を構成する樹脂がトナー表面近傍から内部に向けて濃度勾配を持って存在していることを意味しており、トナー内層とトナー外層との密着性が高くなる。よって、現像特性、低温定着性が向上する。
前記トナーのL,VaおよびVbを上記範囲内にすることで、トナー内層に主に存在する結着樹脂とトナー外層に主に存在する極性樹脂の間の密着性を高めることとなる。さらには、トナー外層を構成する樹脂がトナー表層近傍から内部に向けて濃度勾配を持って存在していることとなる。そのため、連続出力によってトナーにストレスが加えられた場合にトナー外層の剥離や削れが発生しにくい。よって、高現像効率、周方向のスジの減少、トナー飛散の減少を達成することができる。また、前記特徴から、連続出力によってトナーに持続的にストレスが与えられた場合においてもトナー内層が露出しにくいため、トナー内層を充分に軟らかく設計することが可能となる。さらに、トナー内層とトナー外層の間に界面が存在しないことで定着時のワックスのブリード性が向上する。よって、現像特性、保存安定性を低下させることなく良好な低温定着性や転写材の高温時の耐巻きつき性を達成することができる。
尚、本発明者らは、浸透速度を決める要因として樹脂のTg、架橋度、分子量などが複合的に作用していると推定している。そして、前記トナーのL、VaおよびVbに関する前記条件は、重合性単量体の組成比等を調整し、また、結着樹脂と極性樹脂の間の組成差を小さくすることで満たすことが可能である。
また、本発明のトナーは、テトラヒドロフラン(THF)可溶分のゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定される分子量分布において、メインピークの分子量(MpA)が10,000乃至40,000であることが好ましい。前記MpAが10,000乃至40,000の場合には、適度なワックスのブリード性により、定着時に高温となった場合であっても定着部材への転写材の巻きつきの発生が抑制される。さらに紙との付着力が向上し、低温定着性が向上する。そして、MpAが15,000乃至35,000である場合、上記効果がより顕著となる。また、前記MpAに関する前記条件は、トナー製造時の重合条件(温度、開始剤種、開始剤量)等を調節することで満たすことが可能である。
本発明のトナーは、THF可溶分中のシクロヘキサン不溶分に関して、GPCにより測定される分子量分布におけるメインピークの分子量(MpB)が、10,000乃至250,000であることが好ましい。前記MpBが10,000乃至250,000の場合には、トナーの外層の強度が高くなる。結果、トナーの強靭性が向上し、トナーの耐ストレス性が強くなることにより、現像効率を高めることができる。さらに周方向のスジ及びトナー飛散が低減されるため、さらに転写効率を高めることができる。そして、MpBが10,000乃至100,000の場合、前記効果がより顕著となる。また、前記MpBに関する前記条件は、極性樹脂製造時の重合条件(温度、開始剤種、開始剤量等)及びトナー製造時の重合条件(温度、開始剤種、開始剤量等)等を調節することで満たすことが可能である。
本発明のトナーは、重量平均粒径(D4)が4.0乃至9.5μmであることが好ましく、より好ましくは4.5乃至8.5μmである。重量平均粒径が上記範囲内である場合には、高精細な画像がより得られやすくなる。
以下に、本発明で用いられる材料について説明する。
本発明で用いることができる結着樹脂としては、例えば、ポリスチレン;ポリ−p−クロルスチレン、ポリビニルトルエン等のスチレン置換体の単重合体;スチレン−p−クロルスチレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体、スチレン−α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−アクリロニトリル−インデン共重合体等のスチレン系共重合体;アクリル樹脂;メタクリル樹脂;ポリ酢酸ビニル;シリコーン樹脂;ポリエステル樹脂;ポリアミド樹脂;フラン樹脂;エポキシ樹脂;キシレン樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は、単独で又は混合して使用される。
スチレン共重合体のスチレンモノマーに対するコモノマーとしては、例えば、アクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ドジテル、アクリル酸オクチル、アクリル酸−2−エチルヘキシル、アクリル酸フェニル、メタクリル酸、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸オクチル、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミドのような二重結合を有するモノカルボン酸もしくはその置換体;マレイン酸、マレイン酸ブチル、マレイン酸メチル、マレイン酸ジメチルのような二重結合を有するジカルボン酸及びその置換体;塩化ビニル、酢酸ビニル、安息香酸ビニルのようなビニルエステル;エチレン、プロピレン、ブチレンのようなエチレン系オレフィン;ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトンのようなビニルケトン;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のようなビニルエーテルが挙げられる。これらビニル単量体が単独もしくは2つ以上用いられる。
本発明のトナーを重合方法で製造する際に用いられる重合性単量体としては、ラジカル重合が可能なビニル系重合性単量体が用いられる。前記ビニル系重合性単量体としては、単官能性重合性単量体或いは多官能性重合性単量体を使用することが出来る。単官能性重合性単量体としては、例えば、スチレン;α−メチルスチレン、β−メチルスチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、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−フェニルスチレンのようなスチレン誘導体;メチルアクリレート、エチルアクリレート、n−プロピルアクリレート、iso−プロピルアクリレート、n−ブチルアクリレート、iso−ブチルアクリレート、tert−ブチルアクリレート、n−アミルアクリレート、n−ヘキシルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、n−オクチルアクリレート、n−ノニルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、ベンジルアクリレート、ジメチルフォスフェートエチルアクリレート、ジエチルフォスフェートエチルアクリレート、ジブチルフォスフェートエチルアクリレート、2−ベンゾイルオキシエチルアクリレートのようなアクリル系重合性単量体;メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、n−プロピルメタクリレート、iso−プロピルメタクリレート、n−ブチルメタクリレート、iso−ブチルメタクリレート、tert−ブチルメタクリレート、n−アミルメタクリレート、n−ヘキシルメタクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、n−オクチルメタクリレート、n−ノニルメタクリレート、ジエチルフォスフェートエチルメタクリレート、ジブチルフォスフェートエチルメタクリレートのようなメタクリル系重合性単量体;メチレン脂肪族モノカルボン酸エステル;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、安息香酸ビニル、ギ酸ビニルのようなビニルエステル;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のようなビニルエーテル;ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、ビニルイソプロピルケトンのようなビニルケトンが挙げられる。
多官能性重合性単量体としては、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、トリプロピレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート、2,2’−ビス(4−(アクリロキシ・ジエトキシ)フェニル)プロパン、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、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、1,3−ブチレングリコールジメタクリレート、1,6−ヘキサンジオールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、ポリプロピレングリコールジメタクリレート、2,2’−ビス(4−(メタクリロキシ・ジエトキシ)フェニル)プロパン、2,2’−ビス(4−(メタクリロキシ・ポリエトキシ)フェニル)プロパン、トリメチロールプロパントリメタクリレート、テトラメチロールメタンテトラメタクリレート、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタリン、ジビニルエーテル等が挙げられる。
本発明においては、前記した単官能性重合性単量体を単独で或いは2種以上組み合わせて、又は前記した単官能性重合性単量体と多官能性重合性単量体を組み合わせて使用することができる。多官能性重合性単量体は架橋剤として使用することも可能である。
また、懸濁重合法にてトナーを製造する際には、重合して得られる結着樹脂のガラス転移温度が、トナーとして求められるガラス転移温度より低くなるように単量体を選択することが好ましい。そして、トナーの外層を主として形成する極性樹脂のガラス転移温度を高くして、得られるトナーのガラス転移温度を本発明で規定する範囲とすることが好ましい。これによって、結着樹脂のガラス転移温度を低く設定した場合に低下してしまう傾向にあった耐熱性を良好に維持しつつ、現像性、転写性及び定着性の向上させることができる。
本発明においては、上述した如く、外層を形成するための樹脂として、結着樹脂となじみやすく、極性を有する樹脂を用いることが好ましい。具体的には、結着樹脂と同組成の樹脂を用いることが好ましい。さらにテトラヒドロフラン可溶分中のシクロヘキサン不溶分のメインピーク分子量(MpB)やガラス転移温度(TgB)及び酸価が、上記した範囲内になるような物性を有する樹脂であることが好ましい。具体的には、例えば、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の如き含窒素単量体;アクリロニトリルの如きニトリル系単量体;塩化ビニルの如き含ハロゲン系単量体;アクリル酸、メタクリル酸の如き不飽和カルボン酸;不飽和二塩基酸;不飽和二塩基酸無水物;ニトロ系単量体の重合体、もしくは、これらビニル系単量体とスチレン系単量体及び/又は不飽和カルボン酸エステル系単量体とのビニル系重合体;ポリエステル;エポキシ樹脂;が挙げられる。より好ましいものとして、ビニル系重合体、マレイン酸共重合体、飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂が挙げられる。さらに好ましくは、ビニル系重合体が挙げられ、特には、スチレン(或いはその誘導体)とアクリル酸(或いはメタクリル酸)とアクリル酸エステル(或いはメタクリル酸エステル)とを共重合成分として有する共重合体が好ましい。その場合には、残留スチレン量が300ppm以下であることが、極性を有する樹脂と結着樹脂との馴染みを良好にできるために好ましい。
前記極性を有する樹脂は、GPCにより測定したピーク分子量Mpが8,000乃至250,000、重量平均分子量Mwが8,000乃至260,000、Mw/Mnが1.05乃至5.00であることが好ましい。また、示差走査熱量測定(DSC)で求められるガラス転移温度Tgが80乃至120℃であることが好ましい。また、酸価が5乃至40mgKOH/gであることが好ましい。
前記極性を有する樹脂の含有量は、重合性単量体又は結着樹脂の100質量部に対して5乃至50質量部であることが好ましく、10乃至40質量部であることが好ましい。
本発明に用いることのできるワックスとしては、例えば、以下のものが挙げられる。パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、ペトロラタム如き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;ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックスの如き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の如き天然ワックス及びその誘導体等。誘導体としては酸化物や、ビニル系モノマーとのブロック共重合物、グラフト変性物などが挙げられる。さらには、以下のものが挙げられる。高級脂肪族アルコール;ステアリン酸、パルミチン酸の如きの脂肪酸;酸アミドワックス;エステルワックス;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。この中で特に、離型性に優れるという観点からエステルワックス或いは炭化水素ワックスが好ましい。更に好ましくは、トータルの炭素数が同一の化合物が50乃至95質量%ワックスに含有されているものが、良好な現像性が得られやすく、本発明の効果を発現し易い。
前記ワックスは、結着樹脂100質量部に対し1乃至40質量部含有させることが好ましい。より好ましくは、3乃至25質量部である。ワックスの含有量が上記範囲の場合には、定着時に適度なワックスのブリード性が得られ、高温になった際にも転写部材への転写材の巻きつきの発生を抑制できる。さらに、現像時や転写時に、トナーへのストレスを受けてもトナー表面へのワックスの露出が少なく、トナー個々の均一な帯電性を得ることができる。
本発明に用いられる黒色着色剤としては、カーボンブラック、磁性体、以下に示すイエロー/マゼンタ/シアン着色剤を用い各色に調色されたものが利用される。特に染料やカーボンブラックは、重合阻害性を有しているものが多いので使用の際に注意を要する。
本発明に用いられるイエロー着色剤としては、例えば、縮合アゾ化合物,イソインドリノン化合物,アンスラキノン化合物,アゾ金属錯体,メチン化合物,アリルアミド化合物に代表される化合物が挙げられる。具体的には、例えば、C.I.ピグメントイエロー12、13、14、15、17、62、73、74、83、93、94、95、97、109、110、111、120、128、129、138、147、150、151、154、155、168、180、185、214等が挙げられる。
本発明に用いられるマゼンタ着色剤としては、例えば、縮合アゾ化合物、ジケトピロロピロール化合物、アントラキノン、キナクリドン化合物、塩基染料レーキ化合物、ナフトール化合物、ベンズイミダゾロン化合物、チオインジゴ化合物、ペリレン化合物が挙げられる。具体的には、例えば、C.I.ピグメントレッド2、3、5、6、7、23、48:2、48:3、48:4、57:1、81:1、122、146、166、169、177、184、185、202、206、220、221、238、254、269、C.I.ピグメントバイオレッド19等が挙げられる。
本発明に用いられるシアン着色剤としては、銅フタロシアニン化合物及びその誘導体、アントラキノン化合物、塩基染料レーキ化合物等が挙げられる。具体的には、例えば、C.I.ピグメントブルー1、7、15、15:1、15:2、15:3、15:4、60、62、66等が挙げられる。
これらの着色剤は、単独又は混合、或いは固溶体の状態で用いることができる。着色剤は、色相角、彩度、明度、耐光性、OHP透明性、トナー中への分散性の点から選択される。該着色剤の添加量は、重合性単量体又は結着樹脂100質量部に対し1乃至20質量部の範囲が好ましい。
さらに本発明のトナーは、着色剤として磁性体を含有させ磁性トナーとすることも可能である。この場合、磁性体は着色剤の役割をかねることもできる。磁性体としては、例えば、マグネタイト、ヘマタイト、フェライト如きの酸化鉄;鉄、コバルト、ニッケルの如き金属或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、カドミウム、カルシウム、マンガン、セレン、チタン、タングステン、バナジウムの如き金属の合金及びその混合物等が例示できる。
前記磁性体は、より好ましくは、表面改質された磁性体が好ましい。重合法により磁性トナーを調整する場合には、重合阻害のない物質である表面改質剤により、疎水化処理を施したものが好ましい。このような表面改質剤としては、例えばシランカップリング剤、チタンカップリング剤を挙げることができる。
これらの磁性体は個数平均粒径が0.1乃至2μm、好ましくは0.1乃至0.5μmのものが好ましい。トナー粒子中に含有させる量としては重合性単量体又は結着樹脂100質量部に対し20乃至200質量部、特に好ましくは結着樹脂100質量部に対し40乃至150質量部が良い。
本発明のトナーには、帯電特性を安定化するために帯電制御剤を配合しても良い。帯電制御剤としては、公知のものが利用できる。さらに、トナーを直接重合法にて製造する場合には、重合阻害性が低く、水系分散媒体への可溶成分が実質的に含まない帯電制御剤が特に好ましい。具体的な化合物としては、負帯電制御剤として、例えば、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、ダイカルボン酸の如き芳香族カルボン酸の金属化合物;アゾ染料あるいはアゾ顔料の金属塩または金属錯体;ホウ素化合物;ケイ素化合物;カリックスアレーンが挙げられる。正帯電制御剤として、例えば、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;ニグロシン系化合物;イミダゾール化合物が挙げられる。
これらの帯電制御剤の使用量としては、内部添加する場合は、好ましくは結着樹脂100質量部に対して0.1乃至10質量部、より好ましくは0.1乃至5質量部の範囲で用いられ、また、外部添加する場合、トナー粒子100質量部に対し、好ましくは0.005乃至1.0質量部、より好ましくは0.01乃至0.3質量部の範囲で用いられる。
本発明のトナーは、その他の荷電制御性物質として、スルホン酸基、スルホン酸塩基又はスルホン酸エステル基を有する重合体または共重合体を含有することが好ましい。これらの重合体又は共重合体をトナーに含有させることによって、トナー担持体の長手方向でのトナーのコート量が均一となる。このため、感光体の静電潜像をトナーにより忠実に現像することができる。また、同一ページ内において均一性の高い画像を得ることができる。さらに、平滑性の低い転写材であっても均一な転写性を得ることができる。
また、上記の重合体又は共重合体は、トナーを懸濁重合法にて製造する場合には、水系媒体中の造粒安定化にも寄与する。
前記重合体を製造するためのスルホン酸基を有する単量体としては、スチレンスルホン酸、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、2−メタクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、ビニルスルホン酸、メタクリルスルホン酸を例示できる。本発明に用いられるスルホン酸基等を含有する重合体は、前記単量体の単重合体であっても構わないが、前記単量体と他の単量体との共重合体であっても構わない。前記単量体と共重合体をなす単量体としては、ビニル系重合性単量体が挙げられ、上述した単官能性重合性単量体或いは多官能性重合性単量体を使用することが出来る。
そして前記スルホン酸基等を有する重合体又は共重合体は、重合性単量体又は結着樹脂100質量部に対し0.01乃至5.0質量部を含有させることが好ましい。より好ましくは、0.1乃至3.0質量部、特に好ましくは、0.3乃至2.0質量部である。前記スルホン酸基等を有する重合体の含有量が上記範囲内の場合には、充分な帯電性がとれ、均一な転写性を得ることができる。さらに、ポジ成分を有する分散安定剤を用いる水系媒体中での造粒工程においては、電気2重層の形成を強めるために、トナー粒子サイズのシャープな分布を得ることが出来る。
尚、これらの重合体または共重合体も、極性を有する樹脂成分であるため、懸濁重合法にてトナー粒子を製造した場合には、トナー粒子の外層部に偏在し、また、THF可溶分中のシクロヘキサン不溶分を分離した場合には、該不溶分中に一部含まれるようになる。
本発明のトナーは、水系媒体中で製造することが好ましい。水系媒体中でトナー粒子を製造する方法としては、例えば、以下の方法が挙げられる。トナー必須成分から構成される乳化液を水系媒体中で凝集させる乳化凝集法;有機溶媒中にトナー必須成分を溶解させた後、水系媒体中で造粒し、その後有機溶媒を揮発させる懸濁造粒法;トナー必須成分を溶解させた重合性単量体を水系媒体中に分散させて造粒し、その後重合する懸濁重合法や乳化重合法;懸濁重合や乳化重合後、シード重合を利用しトナーに外層を設ける方法;界面重縮合や液中乾燥に代表されるマイクロカプセル法。
これらの中で、本発明の規定を満たすトナーが得られやすい点で、特に懸濁重合法が好ましい。この懸濁重合法においては、重合性単量体にワックス及び着色剤(更に必要に応じて重合開始剤、架橋剤、帯電制御剤、極性樹脂、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する。その後、この重合性単量体組成物を分散安定剤を含有する水系媒体中に適当な撹拌器を用いて分散し、そして重合反応を行わせ、所望の粒径を有するトナー粒子を得る。また、重合反応を効率的に進行させることを目的として、反応容器内の溶存酸素量を制御することが好ましい。溶存酸素が少なければ重合反応は効率化する。その結果、現像性や転写性に悪影響を及ぼす低分子量成分の生成が抑制でき、優れた高現像効率、高転写効率、均一性を得られる。前記トナー粒子は重合終了後、公知の方法によって濾過、洗浄、乾燥を行い、必要により流動性向上剤を混合し表面に付着させることで、本発明のトナーを得ることができる。
この懸濁重合法でトナーを製造する場合には、個々のトナー粒子形状がほぼ球形に揃っているため、帯電量の分布も比較的均一となり現像特性が満足できるトナーが得られやすい。また外添剤への依存度が低く、高い転写性を維持するトナーを得ることができる。
懸濁重合法によるトナーを製造する際の重合性単量体としては前記単官能性重合性単量体、多官能性重合性単量体が挙げられる。
架橋剤としては、主として2個以上の重合可能な二重結合を有する化合物が用いられる。具体的には、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレンのような芳香族ジビニル化合物;エチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、1,3−ブタンジオールジメタクリレートのような二重結合を2個有するカルボン酸エステル;ジビニルアニリン、ジビニルエーテル、ジビニルスルフィド、ジビニルスルホンの如きジビニル化合物;3個以上のビニル基を有する化合物等を例示できる。これらは、単独もしくは混合として使用できる。好ましい添加量としては、重合性単量体100質量部に対し0.001乃至15質量部である。
重合開始剤としては、油溶性開始剤及び/又は水溶性開始剤が用いられる。好ましくは、重合反応時の反応温度における半減期が0.5乃至30時間のものである。また重合性単量体100質量部に対し0.5乃至20質量部の添加量で重合反応を行うと、通常、分子量1万乃至10万の間に極大を有する重合体が得られ、適当な強度と溶融特性を有するトナーを得ることができる。
重合開始剤としては、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如きのアゾ系またはジアゾ系重合開始剤;ベンゾイルパーオキサイド、t−ブチルパーオキシ2−エチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシピバレート、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ート、メチルエチルケトンパーオキサイド、ジイソプロピルパーオキシカーボネート、クメンヒドロパーオキサイド、2,4−ジクロロベンゾイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド如きの過酸化物系重合開始剤等を例示できる。特に好ましくは、重合反応中の分解時に、以下に述べるようなエーテル化合物を生成するような重合開始剤である。
また、本発明のトナーは、下記構造式(1)或いは(2)で示される化合物を含有していることが好ましい。
[化1]
Figure 0004995268
[化2]
Figure 0004995268
(式中、R乃至R11は、炭素数1乃至6のアルキル基であり、より好ましくは、炭素数1乃至4のアルキル基である。)
上記の化合物は、結着樹脂との相溶性に優れているために、トナーに含有させた場合には、均一に近い状態で分散されて存在するようになる。そして、酸素原子は電気陰性度が高い元素であるため、分散して存在することによって、トナー中に発生した負電荷を非局在化させる。このため、エーテル化合物を含有させることによって、トナーの負電荷を安定化させることができる。前記エーテル化合物を含有させる効果は、本発明のトナーが負摩擦帯電性トナーである場合に特に顕著となる。また、正摩擦帯電性の場合にもチャージアップを抑制する効果を有する。
また、前記エーテル化合物は三級炭素を有しておりバルキーな構造である。三級炭素を中心とする官能基は立体障害として機能するため、水の影響を受けにくく電荷のリークが抑制される。しかし、酸素原子に結合している炭素が回転運動することにより、立体障害となりうる官能基も動くことができ、摩擦帯電のリークに関与する水分子が小さな分子であるため、完全な立体障害とはならない。その結果、三級炭素を中心とする官能基は、適度な立体障害として機能し、適度に水分子をブロックする。そのため、前記エーテル化合物を含有するトナーは、高湿環境下であっても低湿環境下であっても良好な帯電性が得られるようになる。特に、前記極性樹脂と前記エーテル化合物を併用した場合には、外層樹脂中においても電荷安定化の効果を発揮でき、帯電性をより良好に改善できる。したがって、本発明の作用効果であるトナー担持体上のトナーのコート均一性や、転写効率が高く維持されることや、同一ページ内におけるトナーの転写均一性や、平滑性の低い転写材へトナーが均一に転写されやすいという優れた効果が得られる。
前記エーテル化合物は、5乃至1,000ppmの範囲でトナーに含有されていることが好ましい。より好ましくは10乃至800ppmである。さらに好ましくは10乃至500ppmである。エーテル化合物としては、上記構造の化合物を主成分とするものであれば、別の構造のエーテル化合物が含まれていても構わない。その際の含有量は、含有されているエーテル化合物量の総和とする。前記エーテル化合物のトナー中の含有量が上記範囲内の場合には、良好な摩擦帯電量が得られ、均一なトナーの帯電が得られる。そして、トナー担持体上のトナーのコート均一性や、転写効率が高く維持されることや、同一ページ内におけるトナーの転写均一性が得られることや、平滑性の低い転写材であってもトナーの均一な転写ができるようになる。
該エーテル化合物は、トナー粒子の製造時に処方として添加して含有させても良いが、重合開始剤の分解物から重合容器内において生じさせることもできる。
該エーテル化合物の構造の一例として、以下のような構造が挙げられる。
・エーテル化合物1
[化3]
Figure 0004995268
・エーテル化合物2
[化4]
Figure 0004995268
・エーテル化合物3
[化5]
Figure 0004995268
・エーテル化合物4
[化6]
Figure 0004995268
懸濁重合法でトナーを製造する場合、重合性単量体の重合度を制御するために、公知の連鎖移動剤、重合禁止剤等を更に添加し用いることも可能である。
また、メカニズムが明確になっていないが、モノマー中にトルエンやキシレンを添加し重合法トナーを製造すると、極性を有する樹脂のモノマーへの溶解性が良好になり、また析出によって外層を形成する際の安定性が高まるため、本発明効果を発揮しやすくなる。トルエン或いはキシレンの添加量は、モノマー100質量部に対して、0.5〜5.0質量部であることが好ましい。
前記水系媒体には、分散安定剤を添加することもできる。分散安定剤として使用できる無機化合物としては、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、アルミナ等を例示できる。有機化合物としては、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、デンプン等を例示できる。これらの分散安定剤は、重合性単量体100質量部に対して、0.2乃至20質量部を使用することが好ましい。
また、これら分散安定剤の微細な分散のために、0.001乃至0.1質量部の界面活性剤を使用しても良い。分散安定剤の所期の作用を促進するためのものである。具体例としては、ドデシルベンゼン硫酸ナトリウム、テトラデシル硫酸ナトリウム、ペンタデシル硫酸ナトリウム、オクチル硫酸ナトリウム、オレイン酸ナトリウム、ラウリル酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム、オレイン酸カルシウム等を例示できる。
分散安定剤として、無機化合物を用いる場合、市販のものをそのまま用いても良いが、より細かい粒子を得るために、水系媒体中にて前記無機化合物を生成させて用いても良い。例えば、リン酸カルシウムの場合、高撹拌下において、リン酸ナトリウム水溶液と塩化カルシウム水溶液を混合するとよい。
更に、本発明のトナーにおいては、トナー粒子の流動性を向上させる目的で、流動性向上剤をトナー粒子に外添しても良い。流動性向上剤としては、例えば、フッ化ビニリデン微粉未、ポリテトラフルオロエチレン微粉末の如きフッ素系樹脂粉末;ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸鉛の如き脂肪酸金属塩;酸化チタン粉末、酸化アルミニウム粉末、酸化亜鉛粉末の如き金属酸化物または、前記金属酸化物を疎水化処理した粉末;及び湿式製法シリカ、乾式製法シリカの如きシリカ微粉末を例示できる。また、これらの微粉末をシランカップリング剤、チタンカップリング剤、シリコーンオイルの如き処理剤で表面処理を施すことがより好ましい。流動性向上剤は、トナー粒子100質量部に対して、0.01乃至5質量部を使用することが好ましい。
次に本発明のトナーを用いた画像形成方法の例について図3及び図4を用いて説明する。
本実施例で用いた画像形成装置(接触1成分現像システム)の構成を図4に示す。該画像形成装置は、タンデム型のカラーLBP(カラーレーザープリンタ LBP−2510、キヤノン製)である。
図4において、101(101a乃至101d)は図示矢印方向(反時計方向)に所定のプロセススピードで回転する静電潜像担持体としてのドラム型の電子写真感光体(以下、感光ドラムと称する)である。感光ドラム101a,101b,101c,101dは順にカラー画像のイエロー(Y)成分、マゼンタ(M)成分、シアン(C)成分、ブラック(Bk)成分のそれぞれを分担するものである。これらの感光ドラム101a乃至101dは、不図示のドラムモータ(直流サーボモータ)によって回転駆動される。各感光ドラム101a乃至101dにそれぞれ独立した駆動源を設けても良い。ドラムモータの回転駆動は不図示のDSP(デジタルシグナルプロセッサ)によって制御され、その他の制御は不図示のCPUによって行われる。
また、静電吸着搬送ベルト109aは、駆動ローラ109bと固定ローラ109c,109e及びテンションローラ109dに張架されており、駆動ローラ109bによって図示矢印方向に回転駆動され、転写材S(記録媒体S)を吸着して搬送する。以下、4色のうち、イエロー(Y)を例として説明する。
感光ドラム101aはその回転過程で1次帯電手段102aにより所定の極性及び電位に一様に1次帯電処理される。そして、感光ドラム101aに対してレーザービーム露光手段(以下、スキャナーと称する)103aにより露光がなされ、該感光ドラム101a上に静電潜像が形成される。
次に、現像部104aによって静電潜像が現像され、トナー像が感光ドラム101a上に形成される。同様な工程が他の3色(マゼンタ(B)、シアン(C)及びブラック(Bk))についてもそれぞれ実施される。
次いで、感光ドラム101a乃至101dと静電吸着搬送ベルト109aとのニップ部において、給紙ローラ108b及びレジストローラ108cによりタイミングを調整した上で搬送された記録媒体Sに4色のトナー像が順次転写される。
また、記録媒体Sにトナー像を転写した後、感光ドラム101a乃至101dはクリーニング手段106a,106b,106c,106dにより、転写残トナー等の残存付着物が除去される。
4つの感光ドラム101a乃至101dからトナー像が転写された記録媒体Sは、駆動ローラ109b部において静電吸着搬送ベルト109a面から分離されて定着器110に送り込まれる。そして、定着器110においてトナー像が記録媒体S上に定着された後、排出ローラ110cによって排出トレー113に排出される。
次に現像部の拡大図(図3)を用いて、非磁性一成分接触現像方式での画像形成方法の具体例を説明する。図3において、現像ユニット13は、一成分現像剤としての非磁性トナー17を収容した現像剤容器23と、現像剤容器23内の長手方向に延在する開口部に位置し静電潜像担持体(感光ドラム)10と、対向設置されたトナー担持体14とを備える。トナー搬送部材25によりトナー17はトナー担持体側へ搬送される。
また現像ユニット13は、静電潜像担持体10上の静電潜像を現像してトナー画像を形成するようになっている。静電潜像担持体接触帯電部材11は静電潜像担持体10に当接している。静電潜像担持体接触帯電部材11のバイアスは電源12により印加されている。
トナー担持体14は、前記開口部にて図に示す右略半周面を現像剤容器23内に露出しており、左略半周面を現像剤容器23外に露出して横設されている。この現像剤容器23外へ露出した面は、図3のように現像ユニット13の図中左方に位置する静電潜像担持体10に当接している。
静電潜像担持体10の周速は50乃至170mm/sであり、トナー担持体14は静電潜像担持体10の周速に対して1乃至2倍の周速で、矢印B方向に回転する。
トナー担持体14の上方位置には、SUS等の金属板や、ウレタン、シリコーン如きのゴム材料、バネ弾性を有するSUS又はリン青銅の金属薄板を基体とし、トナー担持体14への当接面側にゴム材料を接着した規制部材16が、規制部材支持板金24に支持されている。
規制部材16は、自由端側の先端近傍をトナー担持体14の外周面に面接触にて当接するように設けられており、その当接方向としては、当接部に対して先端側がトナー担持体14の回転方向上流側に位置するカウンター方向になっている。規制部材16の一例としては、厚さ1.0mmの板状のウレタンゴムを規制部材支持板金24に接着した構成で、トナー担持体14に対する当接圧(線圧)を、適宜設定したものである。当接圧は、好ましくは、20乃至300N/mである。当接圧の測定は、摩擦係数が既知の金属薄板を3枚当接部に挿入し、中央の1枚をばねばかりで引き抜いた値から換算する。規制部材16は当接面側にゴム材料を接着したものの方がトナーとの付着性の面で、長期使用において規制部材へのトナーの融着、固着を抑制できるため好ましい。また、規制部材16は、トナー担持体14に対する当接状態を先端を当接させるエッジ当接とすることも可能である。エッジ当接とする場合は、トナー担持体との接点におけるトナー担持体の接線に対する規制部材16の当接角を40度以下になるよう設定するとトナーの層規制の点で更に好ましい。
トナー供給ローラ15(15aはトナー供給ローラの軸)は、規制部材16のトナー担持体14表面との当接部に対しトナー担持体14の回転方向上流側に当接され、かつ回転可能に支持されている。このトナー供給ローラ15のトナー担持体14に対する当接幅としては、1乃至8mmが有効で、またトナー担持体14に対してその当接部において相対速度を持たせることが好ましい。
トナー担持体用帯電ローラ29はNBR、又は、シリコーンゴムの如きの弾性体であり、抑圧部材30に取り付けられている。そしてこの抑圧部材30によるトナー担持体用帯電ローラ29のトナー担持体14への当接荷重は0.49乃至4.9Nに設定する。トナー担持体用帯電ローラ29の当接により、トナー担持体14上のトナー層は細密充填され均一コートされる。規制部材16とトナー担持体用帯電ローラ29の長手位置関係は、トナー担持体用帯電ローラ29がトナー担持体14上の規制部材16当接全域を確実に覆うことができるように配置されるのが好ましい。
また、トナー担持体用帯電ローラ29の駆動については、トナー担持体14との間は従動又は同周速が必須であり、トナー担持体用帯電ローラ29とトナー担持体14間に周速差が生じるとトナーコートが不均一になり、画像上にムラが発生するため好ましくない。
トナー担持体用帯電ローラ29のバイアスは、電源27によってトナー担持体14と静電潜像担持体10の両者間に直流で(図3の27)印加されており、トナー担持体14上の非磁性トナー17はトナー担持体用帯電ローラ29より、放電によって電荷付与を受ける。
トナー担持体用帯電ローラ29のバイアスは、非磁性トナーと同極性の放電開始電圧以上のバイアスであり、トナー担持体14に対して1000乃至2000Vの電位差が生じるように設定される。
トナー担持体用帯電ローラ29による帯電付与を受けた後、トナー担持体14上に薄層形成されたトナー層は、一様に静電潜像担持体10との対向部である現像部へ搬送される。
この現像部において、トナー担持体14上に薄層形成されたトナー層は、図3に示す電源27によってトナー担持体14と静電潜像担持体10の両者間に印加された直流バイアスによって、静電潜像担持体10上の静電潜像を現像し、トナー像を形成する。
以下に、各物性値の測定方法について説明する。
(1)ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定されるトナーのTHF可溶分のピーク分子量(MpA)
先ず、測定対象のトナーとTHFとを5mg/mlの濃度で混合し、室温にて5時間放置した後、充分に振とうしTHFと試料を良く混ぜ(試料の合一体がなくなるまで)、更に室温にて24時間静置した。その後、サンプル処理フィルタ(マイショリディスクH−25−2 東ソー社製、エキクロディスク25CR ゲルマン サイエンスジャパン社製)を通過させたものをGPCの試料とした。
GPC測定装置(HLC−8120 GPC:東ソー社製)を用い、該装置の操作マニュアルに従い、下記の測定条件で、調製された試料の分子量分布を測定し、ピーク分子量を求めた。
(測定条件)
装置:高速GPC「HLC−8120 GPC」(東ソー社製)
カラム:Shodex KF−801、802、803、804、805、806、807の7連(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、検量線は、標準ポリスチレン樹脂(東ソー社製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)により作成した分子量較正曲線を使用した。
(2)トナーのTHF可溶分中のシクロヘキサン不溶分の含有量
測定対象のトナーとTHFとを450mg/mlの濃度で混合し、室温にて10時間、試料の合一体がなくなるまで充分に振とうしTHFと試料を良く混ぜ、更に7日間静置した。その後、前記溶解液を冷却高速遠心機(例えばH−9R(コクサン社製))を用い、10℃環境にて15000回転/分で60分間遠心分離することで、上澄み液と沈降物とに分離し上澄み液を採取した。さらに上澄み液を窒素ガスにてバブリングしながら上澄み液を50%減少させ濃縮液を作製した。その後、シクロヘキサン100ml中に、前記濃縮液5mlを添加し不溶分を生成させた。
その後、不溶分が生成した液を冷却高速遠心機(例えばH−9R(コクサン社製))を用い、10℃環境にて15000回転/分で60分間遠心分離することで、上澄み液と沈降物(シクロヘキサン不溶分)とに分離して、上澄み液を除去した。除去後の沈殿物を室温にて24時間静置させた後、真空乾燥機(40℃)において24時間脱溶媒をし、シクロヘキサン不溶分となった成分を採取した。トナーのTHF可溶分中のシクロヘキサン不溶分の含有量は、下式から求められる。
トナーに対するTHF可溶分中のシクロヘキサン不溶分の含有量(質量%)
={(THF可溶分中のシクロヘキサン不溶分)/トナー質量}×100
(3)ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定されるトナーのTHF可溶分中のシクロヘキサン不溶分のピークの分子量(MpB)
上記の如くにして、トナーのTHF可溶分中のシクロヘキサン不溶分を採取し、このシクロヘキサン不溶分を測定試料として用いて、トナーのTHF可溶分のピーク分子量(MpA)を求める場合と同様にして測定した。
(4)フローテスター昇温法により測定した100℃での粘度
フローテスターCFT−500D(株式会社島津製作所製)を用い、該装置の操作マニュアルに従い、下記の条件で測定を行った。尚、温度50℃乃至200℃におけるトナーの粘度を測定し、温度100℃粘度での粘度を求めた。
・サンプル:約1.0gのトナーを秤量し、これを加圧成型器で成型してサンプルとした。
・ダイ穴径:0.5mm
・ダイ長さ:1.0mm
・シリンダ圧力:9.807×10(Pa)
・測定モード:昇温法
・昇温速度:4.0℃/min
(5)トナーのガラス転移温度(TgA)、トナーの最大吸熱ピークのピーク温度(P1)及びシクロヘキサン不溶分のガラス転移温度(TgB)
示差走査熱量計(DSC測定装置)は、DSC−7(パーキンエルマー社製)、DSC2920(TAインスツルメンツジャパン社製)等を用い、ASTM D3418−82に準じて以下のように測定した。測定サンプルは2〜5mg、好ましくは3mgを精密に秤量した。それをアルミニウム製のパン中に入れ、対照用に空のアルミパンを用いた。20℃で5分間平衡を保った後、測定範囲20〜140℃の間で、1.0℃/minのモジュレーションをかけて、昇温速度1℃/minで測定を行った。本発明においては、ガラス転移温度は中点法で求めた。また、複数個の吸熱ピークが存在する場合には、吸熱ピーク以上の領域におけるベースラインからの高さが一番高いものを最大吸熱ピークとした。
(6)THF可溶分中におけるシクロヘキサン不溶分の酸価
酸価は以下算出式から求めた。
(試料調製)
200mlビーカーにサンプル1.0gを精秤し、スターラーで攪拌しながらトルエン120mlに溶解し、さらにエタノール30mlを加えた。
(装置)
装置としては例えば、電位差自動滴定装置AT−400WIN(京都電子工業株式会社製)を用いた。装置の設定は、有機溶剤に溶解する試料を対象とした設定とした。使用するガラス電極と比較電極は、有機溶剤対応のものを使用した。pHガラス電極は、例えば商品コード#100−H112を用い、コルク型比較電極は、商品コード#100−R115を用いた。尚、両電極とも、先端は絶対に乾燥させないようにした。また、内部液として3.3mol/リットルKCl溶液を使用し、内部液が内部液補充口まで満たされているかを確認した。
(手順)
前記調製した試料を前記装置のオートサンプラーにセットし、前記電極を試料溶液中に浸した。次に滴定液(0.1mol/リットルKOHエタノール溶液、f=1.009))を試料溶液上にセットし、0.05mlずつ自動間欠滴定で滴下させた。得られた結果より、下式にて酸価を算出した。
酸価(mgKOH/g)
=〔(サンプル終点−ブランク終点)×f×56×0.1〕/試料質量
(7)トナーの平均円形度
フロー式粒子像分析装置「FPIA−3000型」(シスメックス社製)を用い、該装置の操作マニュアルに従い、下記の条件で算出した。フロー式粒子像分析装置「FPIA−3000型」(シスメックス社製)の測定原理は、流れている粒子を静止画像として撮像し、画像解析を行うというものである。試料チャンバーへ加えられた試料は、試料吸引シリンジによって、フラットシースフローセルに送り込まれる。フラットシースフローに送り込まれた試料は、シース液に挟まれて扁平な流れを形成する。フラットシースフローセル内を通過する試料に対しては、1/60秒間隔でストロボ光が照射されており、流れている粒子を静止画像として撮影することが可能である。また、扁平な流れであるため、焦点の合った状態で撮像される。粒子像はCCDカメラで撮像され、撮像された画像は512×512の画像処理解像度(一画素あたり0.37μm×0.37μm)で画像処理され、各粒子像の輪郭抽出を行い、粒子像の投影面積や周囲長等が計測される。画像処理部で画像信号は、A/D変換され、画像データとして取り込まれ、記憶した画像データに対して、粒子の有無を判別するための画像処理が行われる。次に、粒子像の輪郭を的確に抽出するための前処理として輪郭強調処理が行われる。
次に、画像データをある適当なスレッシュホールドレベルで2値化する。
画像データをある適当なスレッシュホールドレベルで2値化すると各粒子画像は図1に示すような2値化画像となる。次に、2値化された各粒子画像に対してエッジ点(輪郭を表す輪郭画素)かどうかを判定するとともに、着目しているエッジ点に対して隣り合うエッジ点がどの方向にあるかの情報、すなわちチェインコードを生成する。
次に、各粒子像の投影面積Sと周囲長Lを求める。前記面積Sと周囲長Lを用いて円相当径と円形度を求める。円相当径とは、粒子像の投影面積と同じ面積を持つ円の直径のことであり、円形度(C)は、円相当径から求めた円の周囲長を粒子投影像の周囲長で割った値として定義され、次式で算出される。
C=2×(πS)1/2/L
粒子像が円形の時に円形度は1になり、粒子像の外周の凹凸の程度が大きくなればなるほど円形度は小さい値になる。
各粒子の円形度を算出後、円形度0.2乃至1.0の範囲を800分割し、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。
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。
[数1]
Figure 0004995268
具体的な測定方法としては、予め不純固形物などを除去したイオン交換水10mlを容器中に用意し、その中に分散剤として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0.02gを加え、均一に分散させた。分散手段としては、超音波分散機UH−50型(エスエムテー社製)に振動子として直径5mmのチタン合金チップを装着したものを用い、5分間分散処理を行い、測定用の分散液とした。その際、該分散液の温度が40度以上にならないように適宜冷却した。トナーの円形度測定には、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、トナーを1000個以上計測した。
(8)トナーの重量平均粒径(D4)及び個数平均粒径(D1)
測定装置としては、100μmのアパーチャーチューブを備えた細孔電気抵抗法による精密粒度分布測定装置「コールター・カウンター Multisizer 3」(登録商標、ベックマン・コールター社製)を用いた。測定条件の設定及び測定データの解析は、付属の専用ソフト「ベックマン・コールター Multisizer 3 Version3.51」(ベックマン・コールター社製)を用いた。尚、測定は実効測定チャンネル数2万5千チャンネルで行った。測定に使用する電解水溶液は、特級塩化ナトリウムをイオン交換水に溶解して濃度が約1質量%となるようにしたもの、例えば、「ISOTON II」(ベックマン・コールター社製)を使用した。
尚、測定、解析を行う前に、以下のように専用ソフトの設定を行った。専用ソフトの「標準測定方法(SOM)を変更」画面において、コントロールモードの総カウント数を50000粒子に設定し、測定回数を1回、Kd値は「標準粒子10.0μm」(ベックマン・コールター社製)を用いて得られた値を設定する。「閾値/ノイズレベルの測定ボタン」を押すことで、閾値とノイズレベルを自動設定する。また、カレントを1600μAに、ゲインを2に、電解液をISOTON IIに設定し、「測定後のアパーチャーチューブのフラッシュ」にチェックを入れる。専用ソフトの「パルスから粒径への変換設定」画面において、ビン間隔を対数粒径に、粒径ビンを256粒径ビンに、粒径範囲を2μmから60μmまでに設定する。
具体的な測定法は以下の通りである。
(i)Multisizer 3専用のガラス製250ml丸底ビーカーに前記電解水溶液約200mlを入れ、サンプルスタンドにセットし、スターラーロッドの撹拌を反時計回りで24回転/秒にて行った。そして、専用ソフトの「アパーチャーのフラッシュ」機能により、アパーチャーチューブ内の汚れと気泡を除去した。
(ii)ガラス製の100ml平底ビーカーに前記電解水溶液約30mlを入れた。この中に分散剤として「コンタミノンN」(非イオン界面活性剤、陰イオン界面活性剤、有機ビルダーからなるpH7の精密測定器洗浄用中性洗剤の10質量%水溶液、和光純薬工業社製)をイオン交換水で約3質量倍に希釈した希釈液を約0.3ml加えた。
(iii)発振周波数50kHzの発振器2個を位相を180度ずらした状態で内蔵し、電気的出力120Wの超音波分散器「Ultrasonic Dispension System Tetora150」(日科機バイオス社製)を準備した。超音波分散器の水槽内に所定量のイオン交換水を入れ、この水槽中に前記コンタミノンNを約2ml添加した。
(iv)前記(ii)のビーカーを前記超音波分散器のビーカー固定穴にセットし、超音波分散器を作動させた。そして、ビーカー内の電解水溶液の液面の共振状態が最大となるようにビーカーの高さ位置を調整した。
(v)前記(iv)のビーカー内の電解水溶液に超音波を照射した状態で、トナー約10mgを少量ずつ前記電解水溶液に添加し、分散させた。そして、さらに60秒間超音波分散処理を継続した。尚、超音波分散にあたっては、水槽の水温が10℃以上40℃以下となる様に適宜調節した。
(vi)サンプルスタンド内に設置した前記(i)の丸底ビーカーに、ピペットを用いてトナーを分散した前記(v)の電解質水溶液を滴下し、測定濃度が約5%となるように調整した。そして、測定粒子数が50000個になるまで測定を行った。
(vii)測定データを装置付属の前記専用ソフトにて解析を行い、重量平均粒径(D4)および個数平均粒径(D1)を算出した。尚、専用ソフトでグラフ/体積%と設定した時の「分析/体積統計値(算術平均)」画面の「平均径」が重量平均粒径(D4)であり、専用ソフトでグラフ/個数%と設定した時の「分析/個数統計値(算術平均)」画面の「平均径」が個数平均粒径(D1)であった。
(9)重量平均粒径(D4)の1/3以下の粒子径を有する粒子のトナーの全粒子数に対する割合(小粒子率)
上記の如くにして求めたトナーの重量平均粒子径(D4)の1/3以下の粒子径を有する粒子数の、前記トナーの全粒子数に対する割合を算出することで得た。それぞれの粒子数は、平均円形度を測定する際に得られる円相当径の分布を利用して求めた。尚、円相当径の分布は、表1に示す通り、粒径0.06〜400μmの範囲を226チャンネル(1オクターブに対し30チャンネルに分割)に分割したデータとして得ることができる。
Figure 0004995268
Figure 0004995268
(10)UV光硬化性組成物を浸透させた際の、浸透時間5秒における浸透膜厚L(μm)、浸透時間5秒以上10秒以下における平均浸透速度Va(μm/s)、浸透時間10秒以上15秒以下における平均浸透速度Vb(μm/s)
UV光硬化性組成物ラックストラックD−800(トリ(エチレングリコール)ジメタクリレートと、ヘキサメチレンジイソシアネート、OH基含有メタクリル酸エステル及びビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物が結合したアクリル変性ウレタンオリゴマーとを含む組成物;東亞合成株式会社製)を入れた直径1mmの円筒容器に、測定対象のトナーを上から入れ、5秒間UV光硬化性組成物を浸透させた。その後、例えば照射器LS−800(日本電子データム株式会社製)の照射部から3.0±0.1cmの距離にサンプルを置き、出力150WでUV光を30秒間照射し、前記UV光硬化性組成物をトナー中にて硬化させた。UV光硬化性組成物浸透・硬化後のトナーを例えばULTRACUT UCT(ライカマイクロシステムズ株式会社製)を用いて50乃至100nmの厚さのトナー切片とした。尚、切片を作成する際には、トナー粒子の中心部の切片となるようにした。前記トナー切片を例えば電界放出形走査電子顕微鏡S−4800(日立ハイテク株式会社製)を用いて観察し、前記トナー切片の透過電子像(STEM像)を得た。
前記透過電子像におけるUV光硬化性組成物の浸透膜厚をLとした。なお、各粒子における浸透膜厚(La)は前記トナー切片中の長軸方向におけるUV光硬化性組成物の浸透膜厚をLx、短軸方向におけるUV光硬化性組成物の浸透膜厚をLyとしたとき、
La=(Lx+Ly)/2
と定義した。
また測定誤差を極力無くすため、トナーの個数平均粒径D1の±0.2μmのトナー粒子を選択して浸透膜厚を測定した。測定に関しては、上記条件を満たす任意の粒子100個を選んで測定し、測定結果として得られた各粒子の浸透膜厚Laについて、最大値、最小値からそれぞれ10個を除いた残り80個をデ−タとして使用し、その80個の相加平均値として浸透時間5秒における浸透膜厚Lを求めた。
同様に、10秒間UV光硬化性組成物を浸透させたトナーについて切片を作製した。浸透膜厚Lの場合と同様に、100個のトナー粒子における浸透膜厚を測定し、最大値、最小値からそれぞれ10個を除いた残り80個をデ−タとして使用し、その80個の相加平均値を浸透時間10秒時の浸透膜厚をL10とした。このとき、浸透時間5秒以上10秒以下における平均浸透速度Vaを
Va=(L10−L)/5
と定義した。
同様に、15秒間UV光硬化性組成物を浸透させたトナーについて切片を作製した。浸透膜厚Lの場合と同様に、100個のトナー粒子における浸透膜厚を測定し、最大値、最小値からそれぞれ10個を除いた残り80個をデ−タとして使用し、その80個の相加平均値を浸透時間15秒時の浸透膜厚をL15とした。このとき、浸透時間10秒以上15秒以下における平均浸透速度Vbを
Vb=(L15−L10)/5
と定義した。
このときの浸透膜厚と浸透時間の関係のイメージを図2に示す。尚、浸透時間0秒における浸透膜厚は、前記UV光硬化性組成物中にトナーを入れた直後にUV光を照射した際の試料を用いて、浸透膜厚Lの測定と同様にして求めた浸透膜厚である。浸透時間0秒において、浸透膜厚が0μmでないのは、UV光を照射して硬化させている間に、UV光硬化性組成物が浸透するためである。本件では、“浸透時間5秒”、“浸透時間10秒”、“浸透時間15秒”と規定しているが、厳密には、それぞれ規定した時間に加えて、UV光を照射してUV光硬化性組成物が硬化するまでの時間が、現実の浸透時間には含まれている。
(11)加熱攪拌前後の重量平均粒径(D4)の変化率
イオン交換水100部にトナー粒子1.7部を投入し、パドル撹拌翼にて300r/minで撹拌を行い、トナー粒子をイオン交換水中に分散させた。その後、該トナー粒子分散液をトナーのガラス転移温度(TgA)から5℃高い温度に加温し、60分間撹拌を継続した。終了後、該分散液を濾過して得られた濾物を測定試料とし、上記記載の方法にて重量平均粒径(D4)を測定した。得られた測定値から下記式に基づいて重量平均粒径(D4)の変化率を求めた。
重量平均粒径(D4)の変化率(%)
=(加熱撹拌後のトナー粒子の重量平均粒径/加熱撹拌前のトナー粒子の重量平均粒径)×100
(12)温度50℃湿度10%RHにて3日間放置させた後のトナー凝集度
トナー5gを100mlのポリカップに秤量した。次に50℃に設定された恒温槽に前記サンプルを入れ、3日間静置させた。その後サンプルを取り出し、温度23℃湿度60%RHの環境に24時間放置した後、凝集度を測定した。
トナーの凝集度は、以下のようにして測定した。
測定装置としては、「パウダーテスター」(ホソカワミクロン社製)の振動台側面部分に、デジタル表示式振動計「デジバイブロ MODEL 1332A」(昭和測器社製)を接続したものを用いた。そして、パウダーテスターの振動台に下から、目開き250μmの篩、目開き500μmの篩、目開き710μmの篩の順に重ねてセットした。測定は、23℃、60%RH環境下で、以下の様にして行った。
(i)デジタル表示式振動計の変位の値を0.40mm(peak−to−peak)になるように振動台の振動幅を予め調整した。
(ii)予め23℃、60%RH環境下において24時間放置したトナー5gを精秤し、最上段の目開き710μmの篩上に静かにのせた。
篩を10秒間振動させた後、各篩上に残ったトナーの質量を測定して、下式にもとづき凝集度を算出した。
凝集度(%)={(目開き710μmの篩上の試料質量(g))/5(g)}×100
+{(目開き500μmの篩上の試料質量(g))/5(g)}×100×0.6
+{(目開き250μmの篩上の試料質量(g))/5(g)}×100×0.2
(13)エーテル化合物の定量
トナー中に含まれるエーテル化合物量は、マルチプルヘッドスペース抽出方法により測定した。
(装置及び器具)
ヘッドスペースサンプラーは、株式会社パーキンエルマージャパン製、HS40XL、GC/MSはサーモクエスト株式会社製、TRACE GC,TRACE MSを用いて行った。また、マルチプルヘッドスペース抽出方法によるピーク面積の計算は、下記近似式を用いて行った。
[数2]
Figure 0004995268
サンプルバイアルは、ガスクロマトグラフィーに接続され、マルチプルヘッドスペース抽出方法を使用して分析された。
(i)ヘッドスペースサンプラー条件
・サンプル量:50mg
・バイアル:22ml
・サンプル温度:120℃
・ニードル温度:150℃
・トランスファーライン温度:180℃
・保持時間:60min
・加圧時間:0.25min
・注入時間:0.08min
(ii)GC条件
・カラム:HP5−MS(0.25mm,60m)
・カラム温度:40℃で3min間保持、40〜70℃の間は2.0℃/minで昇温、70〜150℃の間は5.0℃/minで昇温、150〜300℃の間は10.0℃/minで昇温
・スプリット比 50:1
(iii)器具
密閉容器として、株式会社パーキンエルマージャパン製、ヘッドスペース分析用ガラス製バイアル(22ml)を使用した。
(iv)方法
1)標準試料の作製
まず、該エーテル化合物定量用の標準サンプルとして、エーテル化合物濃度が1000ppmのメタノール溶液を調製し、この液の5μlを、10μl容積のマイクロシリンジを用いて、22mlのガラス製バイアルに入れ、高温分析用セプタムによりすばやく密栓した。
また、エーテル化合物の構造が不明の場合には、ガスクロマトグラフィー質量分析(GC−MS)あるいは液体クロマトグラフィー−質量分析(LC−MS)等の分析方法により構造を特定し、特定された物質にて前述の方法により定量することが可能である。
2)トナー試料の作製
トナー50mgを22mlのガラス製バイアルに入れ、高温分析用セプタムにより密栓しサンプルとした。
(v)解析
該エーテル化合物の標準サンプルを定量的マルチプルヘッドスペース抽出方法を使用して測定し、エーテル化合物0.005μl当りの総ピーク面積を求めた(なお、GCの感度は日間変動があるため、エーテル化合物0.005μl当りのピーク面積は測定毎に調べておく必要がある)。次に、トナーの定量的マルチプルヘッドスペース抽出方法より求めた総ピーク面積と、エーテル化合物標準サンプルの総ピーク面積から比例計算により測定サンプル中のエーテル化合物体積を求め、算出された値にエーテル化合物の比重を乗じて質量換算を行い、トナー中のエーテル化合物濃度を計算した。
本発明を以下に示す実施例により具体的に説明する。これは本発明をなんら限定するものではない。
(シアントナーの製造例1)
下記の手順によってトナーを製造した。
60℃に加温したイオン交換水1300質量部に、リン酸三カルシウム9質量部、10%塩酸11質量部を添加し、TK式ホモミキサー(特殊機化工業製)を用いて、10,000回転/分にて撹拌し、pH5.2の水系媒体を調製した。
また、下記の材料をプロペラ式攪拌装置にて100回転/分で溶解して溶解液を調製した。
・スチレン 70.0質量部
・n−ブチルアクリレート 30.0質量部
・トルエン 2.5質量部
・帯電制御剤:FCA1001NS(スルホン酸基を有するビニル系重合体;藤倉化成社製)
1.0質量部
・極性樹脂1:スチレン−メタクリル酸−メタクリル酸メチル共重合体 20.0質量部
(共重合比(質量基準)=95.6:1.7:2.7、Mp=69000、Mw=68000、Tg=102℃、酸価=12.0mgKOH/g、Mw/Mn=2.1、残留スチレン量=90ppm)
次に、前記溶解液に
・C.I.ピグメントブルー15:3 7.0質量部
・帯電制御剤:ボントロンE−88(サリチル酸系アルミニウム化合物;オリエント化学社製) 1.0質量部
・ワックス:HNP−10(融点75℃;日本精鑞社製) 10.0質量部
・ジ−t−ブチルエーテル(エーテル化合物1) 0.05質量部
を加え、その後、混合液を温度60℃に加温した後にTK式ホモミキサー(特殊機化工業製)にて、9,000回転/分にて攪拌し、溶解、分散した。
これに重合開始剤2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)8.0質量部を溶解し、重合性単量体組成物を調製した。前記水系媒体中に前記重合性単量体組成物を投入し、60℃にてTK式ホモミキサーを用いて10,000回転/分で 30分間攪拌し、造粒した。
その後、プロペラ式攪拌装置に移して100回転/分で攪拌しつつ、窒素雰囲気下において溶存酸素0.50%以下にて、70℃で5時間反応させた後、80℃まで昇温し、更に5時間反応を行い、トナー粒子を製造した。重合反応終了後、該粒子を含むスラリーを冷却し、スラリーの10倍の水量で洗浄し、ろ過、乾燥の後、分級によって粒子径を調整してシアントナー粒子を得た。
前記シアントナー粒子100質量部に対して、流動性向上剤(ジメチルシリコーンオイル(20質量%)で処理された、トナー粒子と同極性(負極性)に帯電する疎水性シリカ微粉体(1次粒子径:10nm、BET比表面積:170m/g))2.0質量部を、ヘンシェルミキサー(三井三池社製)を用いて3000回転/分で15分間外添混合し、シアントナー1を得た。得られたシアントナー1の物性を表2に示す。
(シアントナーの製造例2)
・スチレン 70.0質量部
・n−ブチルアクリレート 30.0質量部
・トルエン 2.5質量部
・FCA1001NS(藤倉化成社製) 1.0質量部
・上記極性樹脂1 20.0質量部
・C.I.ピグメントブルー15:3 7.0質量部
・ボントロンE−88(オリエント化学社製) 1.0質量部
・WEP−3(融点73℃;日本油脂社製) 10.0質量部
・t−ヘキシル−t−ブチルエーテル (エーテル化合物2) 0.05質量部
・2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル) 8.0質量部
上記の材料及び添加量に処方を変更する以外はシアントナー1と同様の製造方法でシアントナー2を得た。シアントナー2の物性を表2に示す。
(シアントナーの製造例3)
・スチレン 70.0質量部
・n−ブチルアクリレート 30.0質量部
・トルエン 2.5質量部
・FCA1001NS(藤倉化成社製) 1.0質量部
・上記極性樹脂1 20.0質量部
・C.I.ピグメントブルー15:3 7.0質量部
・ボントロンE−88(オリエント化学社製) 1.0質量部
・HNP−10(融点75℃;日本精鑞社製) 10.0質量部
・ジ(ジ−1−ヘキシル)ヘプチルエーテル(エーテル化合物3) 0.05質量部
・2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル) 8.0質量部
上記の材料及び添加量に処方を変更する以外はシアントナー1と同様の製造方法でシアントナー3を得た。シアントナー3の物性を表2に示す。
(シアントナーの製造例4)
シアントナー1と同様にして造粒し、70℃で4時間重合反応させた後、TK式ホモミキサーを用いて10000回転/分で10分間攪拌した。その後、80℃まで昇温し、更に5時間重合反応を行い、トナー粒子を製造した。
得られたトナー粒子を用いる以外はシアントナー1と同様にして、シアントナー4を得た。シアントナー4の物性を表2に示す。
(シアントナーの製造例5)
・スチレン 72.5質量部
・n−ブチルアクリレート 27.5質量部
・トルエン 2.5質量部
・FCA1001NS(藤倉化成社製) 1.0質量部
・極性樹脂2:スチレン−アクリル酸nブチル−メタクリル酸−メタクリル酸メチル共重合体 20.0質量部
(共重合比=83.6:12.0:1.7:2.7、Mp=69000、Mw=68000、Tg=80℃、酸価=12.0mgKOH/g、Mw/Mn=2.1、残留スチレン量=80ppm)
・C.I.ピグメントブルー15:3 7.0質量部
・ボントロンE−88(オリエント化学社製) 1.0質量部
・HNP−10(融点75℃;日本精鑞社製) 10.0質量部
・ジ−t−ブチルエーテル(エーテル化合物1) 0.05質量部
・2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル) 8.0質量部
上記の材料及び添加量に処方を変更する以外はシアントナー1と同様の製造方法でシアントナー5を得た。シアントナー5の物性を表2に示す。
(シアントナーの製造例6)
・スチレン 68.0質量部
・n−ブチルアクリレート 32.0質量部
・トルエン 2.5質量部
・FCA1001NS(藤倉化成社製) 1.0質量部
・極性樹脂3:スチレン−αメチルスチレン−メタクリル酸−メタクリル酸メチル共重合体 20.0質量部
(共重合比=65.6:30.0:1.7:2.7、Mp=44000、Mw=43000、Tg=120℃、酸価=12.0mgKOH/g、Mw/Mn=2.1、残留スチレン量=100ppm)
・C.I.ピグメントブルー15:3 7.0質量部
・ボントロンE−88(オリエント化学社製) 1.0質量部
・HNP−10(融点75℃;日本精鑞社製) 10.0質量部
・ジ−t−ブチルエーテル(エーテル化合物1) 0.05質量部
・2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル) 8.0質量部
上記の材料及び添加量に処方を変更する以外はシアントナー1と同様の製造方法でシアントナー6を得た。シアントナー6の物性を表2に示す。
(シアントナーの製造例7)
・スチレン 70.0質量部
・n−ブチルアクリレート 30.0質量部
・トルエン 2.5質量部
・FCA1001NS(藤倉化成社製) 1.0質量部
・極性樹脂4:スチレン−メタクリル酸−メタクリル酸メチル共重合体 20.0質量部
(共重合比=91.6:5.7:2.7、Mp=69000、Mw=68000、Tg=102℃、酸価=40.0mgKOH/g、Mw/Mn=2.1、残留スチレン量=90ppm)
・C.I.ピグメントブルー15:3 7.0質量部
・ボントロンE−88(オリエント化学社製) 1.0質量部
・HNP−10(融点75℃;日本精鑞社製) 10.0質量部
・ジ−t−ブチルエーテル(エーテル化合物1) 0.05質量部
・2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル) 8.0質量部
上記の材料及び添加量に処方を変更する以外はシアントナー1と同様の製造方法でシアントナー7を得た。シアントナー7の物性を表2に示す。
(シアントナーの製造例8)
・スチレン 70.0質量部
・n−ブチルアクリレート 30.0質量部
・トルエン 2.5質量部
・FCA1001NS(藤倉化成社製) 1.0質量部
・極性樹脂5:スチレン−メタクリル酸−メタクリル酸メチル共重合体 20.0質量部
(共重合比=96.6:0.7:2.7、Mp=69000、Mw=68000、Tg=102℃、酸価=5.0mgKOH/g、Mw/Mn=2.1、残留スチレン量=90ppm)
・C.I.ピグメントブルー15:3 7.0質量部
・ボントロンE−88(オリエント化学社製) 1.0質量部
・HNP−10(融点75℃;日本精鑞社製) 10.0質量部
・ジ−t−ブチルエーテル(エーテル化合物1) 0.05質量部
・2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル) 8.0質量部
上記の材料及び添加量に処方を変更する以外はシアントナー1と同様の製造方法でシアントナー8を得た。シアントナー8の物性を表2に示す。
(シアントナーの製造例9)
・スチレン 64.0質量部
・n−ブチルアクリレート 36.0質量部
・トルエン 2.5質量部
・FCA1001NS(藤倉化成社製) 1.0質量部
・上記極性樹脂1 40.0質量部
・C.I.ピグメントブルー15:3 7.0質量部
・ボントロンE−88(オリエント化学社製) 1.0質量部
・HNP−10(融点75℃;日本精鑞社製) 10.0質量部
・ジ−t−ブチルエーテル(エーテル化合物1) 0.05質量部
・2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル) 8.0質量部
上記の材料及び添加量に処方を変更する以外はシアントナー1と同様の製造方法でシアントナー9を得た。シアントナー9の物性を表2に示す。
(シアントナーの製造例10)
・スチレン 71.0質量部
・n−ブチルアクリレート 29.0質量部
・トルエン 2.5質量部
・FCA1001NS(藤倉化成社製) 1.0質量部
・上記極性樹脂1 20.0質量部
・C.I.ピグメントブルー15:3 7.0質量部
・ボントロンE−88(オリエント化学社製) 1.0質量部
・Hi−Mic−1045(融点70℃;日本精鑞社製) 10.0質量部
・ジ−t−ブチルエーテル(エーテル化合物1) 0.05質量部
・2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル) 8.0質量部
上記の材料及び添加量に処方を変更する以外はシアントナー1と同様の製造方法でシアントナー10を得た。シアントナー10の物性を表2に示す。
(シアントナーの製造例11)
・スチレン 75.0質量部
・n−ブチルアクリレート 25.0質量部
・連鎖移動剤:t−ドデシルメルカプタン(溶解液の調製段階で投入) 1.0質量部
・トルエン 2.5質量部
・FCA1001NS(藤倉化成社製) 1.0質量部
・上記極性樹脂1 4.0質量部
・C.I.ピグメントブルー15:3 7.0質量部
・ボントロンE−88(オリエント化学社製) 1.0質量部
・HNP−10(融点75℃;日本精鑞社製) 10.0質量部
・ジ−t−ブチルエーテル(エーテル化合物1) 0.05質量部
・2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル) 8.0質量部
上記の材料及び添加量に処方を変更する以外はシアントナー1と同様の製造方法でシアントナー11を得た。シアントナー11の物性を表2に示す。
(シアントナーの製造例12)
・スチレン 75.0質量部
・n−ブチルアクリレート 25.0質量部
・トルエン 2.5質量部
・FCA1001NS(藤倉化成社製) 1.0質量部
・極性樹脂6:スチレン−メタクリル酸−メタクリル酸メチル共重合体 20.0質量部
(共重合比=95.6:1.7:2.7、Mp=250000、Mw=240000、Tg=102℃、酸価=12.0mgKOH/g、Mw/Mn=2.1、残留スチレン量=100ppm)
・C.I.ピグメントブルー15:3 7.0質量部
・ボントロンE−88(オリエント化学社製) 1.0質量部
・HNP−10(融点75℃;日本精鑞社製) 10.0質量部
・ジ−t−ブチルエーテル(エーテル化合物1) 0.05質量部
・2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル) 8.0質量部
上記の材料及び添加量に処方を変更する以外はシアントナー1と同様の製造方法でシアントナー12を得た。シアントナー12の物性を表2に示す。
(シアントナーの製造例13)
エーテル化合物1を添加しない以外は、シアントナー1と同様にしてシアントナー13を得た。シアントナー13の物性を表2に示す。
(シアントナーの製造例14)
・スチレン 73.0質量部
・n−ブチルアクリレート 27.0質量部
・トルエン 2.5質量部
・FCA1001NS(藤倉化成社製) 1.0質量部
・極性樹脂7:スチレン−メタクリル酸−メタクリル酸メチル共重合体 10.0質量部
(共重合比=95.6:1.7:2.7、Mp=500000、Mw=480000、Tg=102℃、酸価=12.0mgKOH/g、Mw/Mn=2.1、残留スチレン量=90ppm)
・C.I.ピグメントブルー15:3 7.0質量部
・ボントロンE−88(オリエント化学社製) 1.0質量部
・HNP−10(融点75℃:日本精鑞社製) 10.0質量部
・ジ−t−ブチルエーテル(エーテル化合物1) 0.05質量部
・2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル) 8.0質量部
上記の材料及び添加量に処方を変更する以外はシアントナー1と同様の製造方法でシアントナー14を得た。シアントナー14の物性を表2に示す。
(シアントナーの製造例15)
・スチレン 64.0質量部
・n−ブチルアクリレート 36.0質量部
・トルエン 2.5質量部
・FCA1001NS(藤倉化成社製) 1.0質量部
・極性樹脂8:スチレン−アクリル酸nブチル−メタクリル酸−メタクリル酸メチル共重合体 20.0質量部
(共重合比=83.6:12.0:1.7:2.7、Mp=10000、Mw=10000、Tg=80℃、酸価=12.0mgKOH/g、Mw/Mn=2.1、残留スチレン量=80ppm)
・C.I.ピグメントブルー15:3 7.0質量部
・ボントロンE−88(オリエント化学社製) 1.0質量部
・HNP0190(融点90℃:日本精鑞社製) 10.0質量部
・ジ−t−ブチルエーテル(エーテル化合物1) 0.05質量部
・2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル) 8.0質量部
上記の材料及び添加量に処方を変更する以外はシアントナー1と同様の製造方法でシアントナー15を得た。シアントナー15の物性を表2に示す。
(シアントナーの製造例16)
(ワックス粗分散液の調製)
スチレンモノマー 68.0質量部
PW2000PE(融点124℃;東洋ペトロライト社製) 10.0質量部
前記の成分を温度調節可能な容器に仕込み、ウルトラタラックスT−50(IKA社製)を用いて10000回転/分で液温を常に40℃以下とし、40分間撹拌を行ってワックス粗分散液を得た。
ワックス粗分散液を温度調節可能な撹拌タンクに投入し、T.K.フィルミックス(特殊機化工業社製)を途中に組み込んだ循環ラインにポンプで移送し、工程の間中液温が60℃以下となるよう温度調節し、2時間循環させることによってワックス微分散液を得た。粒径は2μm以下であるものの割合が体積基準で100%であった。
次に、下記の材料をプロペラ式攪拌装置にて100回転/分で溶解して溶解液を調製した。
・上記分散液(スチレンモノマー68.0質量部、ワックス10.0質量部)
78.0質量部
・n−ブチルアクリレート 32.0質量部
・トルエン 2.5質量部
・帯電制御剤FCA1001NS(藤倉化成社製) 1.0質量部
・上記極性樹脂1 20.0質量部
次に前記溶解液に
・C.I.ピグメントブルー15:3 7.0質量部
・ボントロンE−88(オリエント化学社製) 1.0質量部
・ジ−t−ブチルエーテル(エーテル化合物1) 0.05質量部
を加え、その後、混合液を温度60℃に加温した後にTK式ホモミキサー(特殊機化工業製)にて、9,000回転/分にて攪拌し、溶解、分散した。
これに重合開始剤2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)8.0質量部を溶解し、重合性単量体組成物を調製した。
その後、シアントナー1と同様にして、トナー粒子を得た。更に、シアントナー1と同様に外添を行い、シアントナー16を得た。シアントナー16の物性を表2に示す。
(シアントナーの製造例17)
・スチレン 75.0質量部
・n−ブチルアクリレート 25.0質量部
・トルエン 2.5質量部
・FCA1001NS(藤倉化成社製) 1.0質量部
・上記極性樹脂6 20.0質量部
・C.I.ピグメントブルー15:3 7.0質量部
・ボントロンE−88(オリエント化学社製) 1.0質量部
・HNP0190(融点90℃;日本精鑞社製) 10.0質量部
・ジ−t−ブチルエーテル(エーテル化合物1) 0.05質量部
・2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル) 8.5質量部
上記の材料及び添加量に処方を変更する以外はシアントナー1と同様の製造方法でシアントナー17を得た。シアントナー17の物性を表2に示す。
(シアントナーの製造例18)
トルエンを添加しない以外は、シアントナー1と同様にしてシアントナー18を得た。シアントナー18の物性を表2に示す。
(シアントナーの製造例19)
トルエンの添加量を5.0質量部に変更する以外は、シアントナー1と同様にしてシアントナー19を得た。シアントナー19の物性を表2に示す。
(シアントナーの製造例20)
スルホン酸基を有する重合体FCA1001NS(藤倉化成社製)を添加しない以外は、シアントナー1と同様にしてシアントナー20を得た。シアントナー20の物性を表2に示す。
(シアントナーの製造例21)
スルホン酸基を有する重合体FCA1001NS(藤倉化成社製)の添加量を0.3質量部に変更する以外は、シアントナー1と同様にしてシアントナー21を得た。シアントナー21の物性を表2に示す。
(シアントナーの製造例22)
スルホン酸基を有する重合体FCA1001NS(藤倉化成社製)の添加量を2.0質量部に変更する以外は、シアントナー1と同様にしてシアントナー22を得た。シアントナー22の物性を表2に示す。
(シアントナーの製造例23)
・スチレン 55.0質量部
・n−ブチルアクリレート 45.0質量部
・トルエン 2.5質量部
・FCA1001NS(藤倉化成社製) 1.0質量部
・上記極性樹脂1 20.0質量部
・C.I.ピグメントブルー15:3 7.0質量部
・ボントロンE−88(オリエント化学社製) 1.0質量部
・HNP−10(融点75℃;日本精鑞社製) 10.0質量部
・ジ−t−ブチルエーテル(エーテル化合物1) 0.05質量部
・2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル) 8.0質量部
上記の材料及び添加量に処方を変更する以外はシアントナー1と同様の製造方法でシアントナー23を得た。シアントナー23の物性を表2に示す。
(シアントナーの製造例24)
リン酸三カルシウム9.0質量部を30.0質量部へ変更し、さらに極性樹脂を添加しない以外はシアントナー1と同様にしてシアントナー24を得た。シアントナー24の物性を表2に示す。
(シアントナーの製造例25)
・スチレン 72.5質量部
・n−ブチルアクリレート 27.5質量部
・t−ドデシルメルカプタン(溶解液の調製段階で投入) 1.0質量部
・トルエン 2.5質量部
・FCA1001NS(藤倉化成社製) 1.0質量部
・上記極性樹脂8 20.0質量部
・C.I.ピグメントブルー15:3 7.0質量部
・ボントロンE−88(オリエント化学社製) 1.0質量部
・HNP−10(融点75℃;日本精鑞社製) 10.0質量部
・ジ−t−ブチルエーテル(エーテル化合物1) 0.05質量部
・2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル) 8.0質量部
上記の材料及び添加量に処方を変更する以外はシアントナー1と同様の製造方法でシアントナー25を得た。シアントナー25の物性を表2に示す。
(シアントナーの製造例26)
・スチレン 79.0質量部
・n−ブチルアクリレート 21.0質量部
・t−ドデシルメルカプタン(溶解液の調製段階で投入) 1.0質量部
・トルエン 2.5質量部
・FCA1001NS(藤倉化成社製) 1.0質量部
・極性樹脂9:スチレン−アクリル酸nブチル−メタクリル酸−メタクリル酸メチル共重合体 20.0質量部
(共重合比=80.6:15.0:1.7:2.7、Mp=10000、Mw=10000、Tg=80℃、酸価=12.0mgKOH/g、Mw/Mn=2.1、残留スチレン量=80ppm)
・C.I.ピグメントブルー15:3 7.0質量部
・ボントロンE−88(オリエント化学社製) 1.0質量部
・HNP−10(融点75℃;日本精鑞社製) 10.0質量部
・ジ−t−ブチルエーテル(エーテル化合物1) 0.05質量部
・2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル) 8.0質量部
上記の材料及び添加量に処方を変更する以外はシアントナー1と同様の製造方法でシアントナー26を得た。シアントナー26の物性を表2に示す。
(シアントナーの製造例27)
シアントナーの製造例1において、リン酸三カルシウム9.0質量部を30.0質量部へ変更し、さらに処方を以下のように変更した以外は同様にしてトナーの製造を行った。
・スチレン 70.0質量部
・n−ブチルアクリレート 30.0質量部
・トルエン 2.5質量部
・FCA1001NS(藤倉化成社製) 1.0質量部
・ポリスチレン 20.0質量部
(Mp=69000、Mw=68000、Tg=100℃、酸価=0mgKOH/g、Mw/Mn=2.1、残留スチレン量=95ppm)
・C.I.ピグメントブルー15:3 7.0質量部
・ボントロンE−88(オリエント化学社製) 1.0質量部
・HNP−10(融点75℃;日本精鑞社製) 10.0質量部
・ジ−t−ブチルエーテル(エーテル化合物1) 0.05質量部
・2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル) 8.0質量部
得られたシアントナー27の物性を表2に示す。
(シアントナーの製造例28)
・スチレン 72.5質量部
・n−ブチルアクリレート 27.5質量部
・ジビニルベンゼン(溶解液の調製段階で投入) 0.12質量部
・トルエン 2.5質量部
・FCA1001NS(藤倉化成社製) 1.0質量部
・上記極性樹脂8 20.0質量部
・C.I.ピグメントブルー15:3 7.0質量部
・ボントロンE−88(オリエント化学社製) 1.0質量部
・HNP−10(融点75℃;日本精鑞社製) 10.0質量部
・ジ−t−ブチルエーテル(エーテル化合物1) 0.05質量部
・2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル) 8.0質量部
上記の材料及び添加量に処方を変更する以外はシアントナー1と同様の製造方法でシアントナー28を得た。シアントナー28の物性を表2に示す。
(シアントナーの製造例29)
・スチレン 70.0質量部
・n−ブチルアクリレート 30.0質量部
・トルエン 2.5質量部
・FCA1001NS(藤倉化成社製) 1.0質量部
・極性樹脂10:スチレン−メタクリル酸−メタクリル酸メチル共重合体20.0質量部
(共重合比=87.4:9.9:2.7、Mp=52000、Mw=50000、Tg=101℃、酸価=70.0mgKOH/g、Mw/Mn=2.1、残留スチレン量=95ppm)
・C.I.ピグメントブルー15:3 7.0質量部
・ボントロンE−88(オリエント化学社製) 1.0質量部
・HNP−10(融点75℃;日本精鑞社製) 10.0質量部
・ジ−t−ブチルエーテル(エーテル化合物1) 0.05質量部
・2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル) 8.0質量部
上記の材料及び添加量に処方を変更する以外はシアントナー1と同様の製造方法でシアントナー29を得た。シアントナー29の物性を表2に示す。
(シアントナーの製造例30)
・スチレン 70.0質量部
・n−ブチルアクリレート 30.0質量部
・トルエン 2.5質量部
・FCA1001NS(藤倉化成社製) 1.0質量部
・飽和ポリエステル樹脂〔テレフタル酸とプロピレンオキサイド変性ビスフェノールAから生成〕 20.0質量部
(Mp=9000、Mw=8900、Tg=72℃、酸価=12.0mgKOH/g、Mw/Mn=2.2)
・C.I.ピグメントブルー15:3 7.0質量部
・ボントロンE−88(オリエント化学社製) 1.0質量部
・HNP−10(融点75℃;日本精鑞社製) 10.0質量部
・ジ−t−ブチルエーテル(エーテル化合物1) 0.05質量部
・2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル) 8.0質量部
上記の材料及び添加量に処方を変更する以外はシアントナー1と同様の製造方法でシアントナー30を得た。シアントナー30の物性を表2に示す。
(マゼンタトナーの製造例1)
C.I.ピグメントブルー15:3を、C.I.ピグメントレッド122に変更し、添加量を10質量部とする以外はシアントナー1と同様にしてマゼンタトナー1を得た。マゼンタトナー1の物性を表2に示す。
(マゼンタトナーの製造例2)
C.I.ピグメントブルー15:3を、C.I.ピグメントレッド122に変更し、添加量を10質量部とする以外はシアントナー16と同様にしてマゼンタトナー2を得た。マゼンタトナー2の物性を表2に示す。
(イエロートナーの製造例1)
C.I.ピグメントブルー15:3を、C.I.ピグメントイエロー93に変更する以外はシアントナー1と同様にしてイエロートナー1を得た。イエロートナー1の物性を表2に示す。
(イエロートナーの製造例2)
C.I.ピグメントブルー15:3を、C.I.ピグメントイエロー93に変更する以外はシアントナー16と同様にしてイエロートナー2を得た。イエロートナー2の物性を表2に示す。
(ブラックトナーの製造例1)
C.I.ピグメントブルー15:3を、カーボンブラックに変更し、添加量を8質量部とする以外はシアントナー1と同様にしてブラックトナー1を得た。ブラックトナー1の物性を表2に示す。
(ブラックトナーの製造例2)
C.I.ピグメントブルー15:3を、カーボンブラックに変更し、添加量を8質量部とする以外はシアントナー16と同様にしてブラックトナー2を得た。ブラックトナー2の物性を表2に示す。
Figure 0004995268

Figure 0004995268
(実施例1乃至26、比較例1乃至12)
得られたトナーを用いて、下記評価を行った。評価結果を表4に示す。
(評価)
(I)図4に示す接触1成分現像システムの画像形成装置を用いて評価を行った。現像器に上記トナーを85g充填し、低温常湿環境下(10℃/50%RH)或いは高温高湿環境下(30℃/85%RH)にて24時間放置した。この際、転写紙も同様に放置した。その後、濃度検知補正をして、印字比率1%のチャートにて連続出力を実施した。総出力枚数が100枚、2000枚の時に、現像効率、周方向のスジ及びトナー飛散、トナーコート均一性、転写効率、同一ページ内の均一性、転写均一性の確認をした。
i)現像効率を測定する際には、ベタ全域画像(トナー乗り量0.55mg/cm)を出力中に強制的に本体電源を切り、トナー担持体上の現像前トナーと感光ドラム上に現像されたトナーの単位面積当たりの質量を測定し、下式にて現像効率を算出した。
現像効率(%)=
(感光ドラム上に現像されたトナー量/トナー担持体上のトナー量)×100
評価は以下に示す判定A、B、C、Dに準じる。
A:低温低湿環境下及び高温高湿環境下ともに95%以上の現像効率であった。
B:低温低湿環境下及び高温高湿環境下ともに88%以上95%未満の現像効率であった。
C:高温高湿環境下にて80%以上88%未満の現像効率であった。
D:低温低湿環境下及び高温高湿環境下ともに80%以上88%未満の現像効率であった。或いはどちらかの環境で80%未満の現像効率であった。
ii)周方向のスジ及びトナー飛散の評価は、高温高湿環境下、ベタ全域画像(トナー乗り量0.55mg/cm)を2000枚出力した後に、現像容器を分解しトナー担持体の表面及び端部を目視して行った。以下に判定基準を示す。
A:2000枚出力後、トナー破壊や融着によるトナー規制部材とトナー担持体間への異物挟み込みに起因する周方向のスジや、トナー担持体とトナー端部シール間への異物挟み込みに起因するトナー飛散が、全く発生していなかった。
B:2000枚出力後、トナー担持体とトナー端部シール間への異物挟み込みに起因するトナー飛散が若干見受けられた。
C:2000枚出力後、トナー飛散が若干見受けられ、周方向のスジも端部で1乃至4本見受けられた。
D:2000枚出力後、トナー飛散が見受けられ、周方向のスジも5本以上見受けられた。
iii)トナーコート均一性を確認する際には、高温高湿環境下、ハーフトーン全域画像(トナー乗り量0.20mg/cm)を100枚及び2,000枚出力した後に強制的に本体電源を切り、現像された感光ドラム上のドット再現性を確認した。光学顕微鏡で100倍に拡大したものを目視しながら評価を行った。以下に判定基準を示す。
A:2000枚出力後であっても、ドット再現性に優れていた。
B:2000枚出力後に、若干の乱れがあった。
C:100枚出力後に、若干の乱れがあった。
D:100枚出力後に、乱れが大きかった。
iv)転写効率を測定する際には、高温高湿環境下、ベタ全域画像(トナー乗り量0.55mg/cm)を100枚及び2,000枚出力した後に強制的に本体電源を切り、感光ドラム上の転写前トナーと、転写材に転写されたトナーの単位面積当たりの質量を測定し、以下式にて転写効率を算出した。
転写効率(%)=(転写材に転写されたトナー量/感光ドラム上のトナー量)×100
転写効率の評価は以下に示す表3記載の判定A、B、C、Dに準じる。
Figure 0004995268
v)同一ページ内の画像の均一性を確認する際には、高温高湿環境下、ハーフトーン全域画像(トナー乗り量0.20mg/cm)及びベタ全域画像(トナー乗り量0.55mg/cm)をXerox4024(75g/cm)に転写して評価した。以下に判定基準を示す。
A:2000枚出力後であっても、ハーフトーン及びベタともに同一ページ内の画像の均一性は優れていた。
B:2000枚出力後に、ハーフトーン画像にて同一ページ内の画像の均一性が若干劣った。
C:2000枚出力後に、ハーフトーン及びベタともに同一ページ内の画像の均一性が若干劣った。
D:100枚出力後に、ハーフトーン及びベタともに同一ページ内の画像の均一性が劣った。
vi)転写均一性を確認する際には、高温高湿環境下、トナー乗り量0.20mg/cmのハーフトーン全域画像を、Xerox4024紙(75g/cm)及びFox River Bond紙(90/cm)に転写して評価した。以下に判定基準を示す。
A:2000枚出力後であっても、Xerox4024紙及びFox River Bond紙のいずれにおいても良好な転写均一性を示した。
B:2000枚出力後に、Fox River Bond紙にて、転写均一性が若干劣った。
C:100枚出力後に、Fox River Bond紙にて転写均一性が若干劣った。
D:100枚出力後に、Fox River Bond紙にて転写均一性が大きく劣った。
(II)低温定着性/高温時巻きつき性の評価
図4に示す接触1成分現像システムの画像形成装置において、現像器に実施例及び比較例記載のトナーを85g充填したものを作り、低温常湿環境下(10℃/50%RH)にて48時間放置した。その後、10mm×10mmの四角の画像を転写紙全体に均等に9ポイント配置した画像パターンをFox River Bond紙(90/cm)上に形成し、未定着画像を出力した。その際のトナーの載り量は、単色で0.2mg/cmのハーフトーン画像とした。
温度制御可能であり、オイル塗布機能を有さず、直径40mmの熱ローラと加圧ローラからなるニップ部を通過させて定着を行う外部定着器を用いて、150mm/secの定着速度で、前記未定着画像の定着を行った。尚、このときのローラ材質としては、上部、下部ともに、フッ素系のものを使用し、ニップ幅は6mmとした。
また、定着開始の判断は、定着画像(低温オフセットした画像も含む)を50g/cmの荷重をかけシルボン紙〔Lenz Cleaning Paper “dasper(R)”(Ozu Paper Co.Ltd)〕で擦ることによって行った。そして、擦った後の濃度低下率が20%未満になる温度を「低温定着性」を評価するための温度とした。
また、高温時巻きつき性については目視で確認した。巻きつき無く通紙できた温度の最大温度を「高温時巻きつき性」を評価するための温度とした。
Figure 0004995268

Claims (21)

  1. 結着樹脂、ワックス及び着色剤を少なくとも含有するトナー粒子を有するトナーであって、
    前記トナーは、i)示差走査熱量計により測定したガラス転移温度(TgA)が40乃至60℃であり、ii)示差走査熱量計により測定した最大吸熱ピークのピーク温度(P1)が70乃至120℃であり、iii)フローテスター昇温法により測定した100℃での粘度が5,000乃至30,000Pa・sであり、
    前記トナーのテトラヒドロフラン(THF)可溶分中のシクロヘキサン(CHX)不溶分は、i)示差走査熱量計により測定したガラス転移温度(TgB)が80乃至120℃であり、ii)酸価が5乃至40mgKOH/gであり、
    前記ガラス転移温度(TgA)と前記ガラス転移温度(TgB)とが下記式(1)
    25℃≦(TgB−TgA)≦70℃ 式(1)
    を満たすことを特徴とするトナー。
  2. 前記ピーク温度(P1)と前記ガラス転移温度(TgA)との温度差(P1−TgA)が下記式(2)
    15℃≦(P1−TgA)≦70℃ 式(2)
    を満たすことを特徴とする請求項1に記載のトナー。
  3. 前記ピーク温度(P1)が70乃至90℃であり、前記ピーク温度(P1)と前記ガラス転移温度(TgA)との温度差(P1−TgA)が下記式(3)
    15℃≦(P1−TgA)≦50℃ 式(3)
    を満たすことを特徴とする請求項1に記載のトナー。
  4. 前記トナーは、フローテスター昇温法により測定した100℃での粘度が5,000乃至25,000Pa・sであることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載のトナー。
  5. 前記トナーにUV光硬化性組成物を浸透させた際の、浸透時間5秒における浸透膜厚をL(μm)、浸透時間5秒以上10秒以下の範囲における平均浸透速度をVa(μm/s)、浸透時間10秒以上15秒以下の範囲における平均浸透速度をVb(μm/s)とするとき、L、Va、Vbが下記式(4)〜(6)
    0.20≦L≦0.60 式(4)
    0.02≦Va≦0.07 式(5)
    Va<Vb 式(6)
    を満たすことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載のトナー。
  6. 前記トナーのテトラヒドロフラン(THF)可溶分のゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定される分子量分布において、メインピークのピーク分子量(MpA)が10,000乃至40,000であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載のトナー。
  7. 前記トナーのテトラヒドロフラン(THF)可溶分中のシクロヘキサン(CHX)不溶分は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定される分子量分布において、メインピークのピーク分子量(MpB)が10,000乃至250,000であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載のトナー。
  8. 前記トナー粒子は、水系媒体中で得られたものであることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載のトナー。
  9. 前記トナー粒子が、重合性単量体、ワックス及び着色剤を少なくとも含有する重合性単量体組成物を水系媒体中に分散させて造粒し、前記重合性単量体を重合することによって製造されたトナー粒子であることを特徴とする請求項8に記載のトナー。
  10. 前記トナー粒子を分散安定剤を含まない水系媒体中に分散した後、前記トナーの示差走査熱量計により測定したガラス転移温度(TgA)より5℃高い温度で60分間攪拌した際の、次式で表される加熱攪拌前後のトナー粒子の重量平均粒径(D4)の変化率が100乃至150%であることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか一項に記載のトナー。
    重量平均粒径(D4)の変化率(%)=
    (加熱攪拌後のトナー粒子の重量平均粒径/加熱攪拌前のトナー粒子の重量平均粒径)×100
  11. 前記加熱攪拌前後のトナー粒子の重量平均粒径(D4)の変化率が100乃至130%であることを特徴とする請求項10に記載のトナー。
  12. 前記トナーは、50℃にて3日間放置させた後の凝集度が50以下であることを特徴とする請求項1乃至11のいずれか一項に記載のトナー。
  13. 前記トナーは、極性樹脂を含有することを特徴とする請求項1乃至12のいずれか一項に記載のトナー。
  14. 前記極性樹脂は、シクロヘキサン(CHX)不溶分を含有することを特徴とする請求項13に記載のトナー。
  15. 前記極性樹脂は、ビニル系重合体であることを特徴とする13又は14に記載のトナー。
  16. 前記トナーのテトラヒドロフラン(THF)可溶分中におけるシクロヘキサン(CHX)不溶分が、前記トナーに対し、3乃至30質量%含有されていることを特徴とする請求項1乃至15のいずれか一項に記載のトナー。
  17. 前記結着樹脂は、ビニル系重合体であることを特徴とする請求項1乃至16のいずれか一項に記載のトナー。
  18. 前記トナーは、下記構造式(1)あるいは(2)
    [化1]
    Figure 0004995268
    [化2]
    Figure 0004995268
    (式中、R1乃至R11は、炭素数1乃至6のアルキル基であり、互いに同じであっても、異なっていても良い。)
    で示されるエーテル化合物を含有していることを特徴とする請求項1乃至17のいずれか一項に記載のトナー。
  19. 前記トナーは、スルホン酸基、スルホン酸塩基又はスルホン酸エステル基を有する重合体を含有することを特徴とする請求項1乃至18のいずれか一項に記載のトナー。
  20. 前記トナーは、フロー式粒子像分析装置で測定される平均円形度が0.960乃至1.000であることを特徴とする請求項1乃至19のいずれか一項に記載のトナー。
  21. 前記トナーは、重量平均粒径(D4)の1/3以下の粒径を有する粒子数の割合が20個数%以下であることを特徴とする請求項1乃至20のいずれか一項に記載のトナー。
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