JP5011926B2 - トナー - Google Patents

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Description

本発明は、トナーに関するものである。
電子写真法としては、多数の方法が知られているが、一般には、光導電性物質を利用し、種々の手段により感光体上に電気的潜像を形成する工程(露光工程)と、トナーを用いて該潜像を現像する現像工程と、紙等の転写材(記録媒体)にトナー画像を転写する転写工程と、定着ローラを用いた加熱等により、前記トナー画像を定着する定着工程とを有している。
前記定着工程において、トナー画像と定着ローラの離型性を向上させ、定着ローラの汚染を防ぐために、離型剤としてワックスがトナー中に含まれている。
ワックスは主に離型性の向上を目的として用いられていたものではあるが、(1)低温定着化を図る、(2)キャリアあるいは現像ロールなどへの汚染を低減させる、(3)形成画像の光沢度を調節する、(4)プリント画像の耐摩擦性を向上させる等の目的でもトナーに添加される。
この中でも、近年の省エネルギー化のために低温定着が可能なプリンタや複写機が開発されており、トナーの低温定着性の向上を図る役割が大きくなっている。トナーの低温定着性の向上を図る目的として、融点の低いワックスを用いたり、ワックスの含有量を増加させる試みがなされている。
ところで、ワックスはトナー粒子表面に存在すると、保存時において凝集が発生し、トナーの保存性を損なう欠点がある。加えて、現像、転写時において、現像器の制御ブレードや感光体にワックスが付着するフィルミングの問題がある。このため、保存性を確保しつつ、フィルミングを防止し、低温定着性を向上させるためには、ワックスをトナー粒子中に均一に分散、内包させ、表面に露出させないことが要求される。
しかしながら、従来用いられていたワックスは、樹脂との親和性が悪い場合が多く、ワックスを結着樹脂に均一に分散、内包させることが難しく、ワックスがトナー粒子表面に露出する結果、トナーの保存性に欠けていた。
特に、融点の低いワックスを用いた場合、保存時においてトナー粒子表面にワックスが染み出し(ブリーディング)、トナー同士が凝集する問題が顕著に表れる。また、ワックスの含有量を増加させた場合においても、ワックスをトナーの樹脂中に分散させることがより難しくなり、トナー表面にワックスが露出し、上記の欠点が顕著に現れていた。
特開平9−22144号公報(段落番号0029)
本発明の目的は、低温定着性に優れ、なおかつ保存性に優れたトナーを提供することにある。
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明のトナーは、樹脂成分と着色剤とを含むコア領域および前記コア領域を被覆するシェル領域を有し、
前記コア領域に、二価カルボン酸と脂肪族ジオールとを構成成分として有する直鎖型ポリエステル樹脂、およびポリグリセリン脂肪酸エステルワックスを含み、
前記ポリグリセリン脂肪酸エステルワックスは、ポリグリセリンと脂肪酸とがエステル結合したポリグリセリン脂肪酸エステルを主として含み、かつ、酸価が3KOHmg/g以下、水酸基価が5KOHmg/g以下、示差熱曲線における吸熱極大温度が65〜75℃であり、
前記ポリグリセリン脂肪酸エステルは、分子量が3000〜5000、ポリグリセリン骨格の重合度が4〜10であり、
前記直鎖型ポリエステル樹脂は、ガラス転移温度が38〜48℃、重量平均分子量が3800〜5500であることを特徴とする。
これにより、低温定着性に優れ、なおかつ保存性に優れたトナーを提供することができる。
本発明のトナーでは、トナー粒子中に、前記ポリグリセリン脂肪酸エステルワックスを5〜15wt%含むことが好ましい。
これにより、低温定着性に特に優れ、なおかつ保存性に特に優れたトナーを提供することができる。
本発明のトナーでは、前記ポリグリセリン脂肪酸エステルワックスは、前記示差熱曲線において吸熱ピークの半値幅が5℃以下であることが好ましい。
これにより、低温定着性に特に優れ、なおかつ保存性に特に優れたトナーを提供することができる。
本発明のトナーでは、前記シェル領域に架橋型ポリエステル樹脂を含むことが好ましい。
これにより、保存時等におけるトナー粒子の形状の安定性(耐久性)を特に優れたものにしつつ、トナーの低温定着性を特に優れたものにできる。
本発明のトナーでは、前記シェル領域中に、前記架橋型ポリエステル樹脂を60wt%以上含むことが好ましい。
これにより、トナー粒子の強度を特に優れたものとすることができる。
本発明のトナーでは、前記コア領域中に、架橋型ポリエステル樹脂を10〜30wt%含むことが好ましい。
これにより、保存性に特に優れたトナーを提供できる。
本発明のトナーでは、トナー粒子中に、前記直鎖型ポリエステル樹脂を30〜65wt%含むことが好ましい。
これにより、低温定着性に特に優れ、なおかつ保存性に特に優れたトナーを提供することができる。
本発明のトナーでは、トナー粒子中に、架橋型ポリエステル樹脂を含むことが好ましい。
これにより、トナーの保存性を特に優れたものとすることができる。
本発明のトナーでは、前記架橋型ポリエステル樹脂は、構成成分として脂肪族ジオール、二価カルボン酸および多価エポキシ化合物を含むことが好ましい。
これにより、トナーの保存性を特に優れたものとすることができる。
本発明のトナーでは、前記コア領域および前記シェル領域にそれぞれ異なる組成の架橋型ポリエステル樹脂を含むことが好ましい。
これにより、低温定着性に特に優れ、なおかつ保存性に特に優れたトナーを容易に製造することができる。
以下、本発明の好適な実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
<トナー>
まず、本発明のトナーについて説明する。
トナーは、多数個のトナー粒子で構成されている。
≪トナー粒子の組成≫
本発明のトナー粒子は樹脂成分(バインダー樹脂)として二価カルボン酸と脂肪族ジオールとがエステル結合した直鎖型ポリエステル樹脂、およびワックスとしてポリグリセリン脂肪酸エステルワックスをトナー粒子に含む。
まず、直鎖型ポリエステル樹脂について説明する。
本発明に用いる直鎖型ポリエステル樹脂は低温領域での定着性のし易さ(低温定着性)の向上に有利であり、また、透明性が高くかつ高グロスの画像を形成する上でも有利である。また、前記直鎖型ポリエステル樹脂は、脂肪族ジオールを構成モノマーとして有することから、後述するポリグリセリン脂肪酸エステルワックスとの親和性が高く、樹脂成分中に安定して球状のポリグリセリン脂肪酸エステルワックスを均一に微分散させることができる。このため、トナー粒子中にポリグリセリン脂肪酸エステルワックスを内包することができ、保存性に優れたトナーとすることができる。さらに、後述するような製造方法において、コア領域が前記直鎖型ポリエステル樹脂で構成されたものであると、容易かつ確実に所望の特性を有するトナーを製造することができる。
本発明の直鎖型ポリエステル樹脂の重量平均分子量Mwは、3800〜5500である。重量平均分子量Mwが前記範囲内であると、定着強度、耐高温オフセット性に優れたトナー粒子を得ることができる。これに対し、重量平均分子量Mwが前記下限値未満だと、樹脂自体の弾力性が低くなる結果、低い温度から高温オフセットが起こる場合があり、耐高温オフセット性に劣る。一方、重量平均分子量Mwが前記上限値を超えると、定着の初期段階において直鎖型ポリエステル樹脂が十分に溶けることができず、記録媒体に十分浸透できない結果、低温定着性を優れたものにすることができない。前記重量平均分子量Mwは、3900〜5300であるのが好ましく、上述の効果をより顕著に得ることができる。
本発明の直鎖型ポリエステル樹脂のガラス転移温度は、38〜48℃である。直鎖型ポリエステル樹脂のガラス転移温度が前記範囲内であると、保存性、低温定着性、低温オフセット性に優れたトナー粒子を得ることができる。これに対し、直鎖型ポリエステル樹脂の前記ガラス転移温度が前記下限値未満だと、トナー保存時においてトナー粒子同士が凝集し、トナーの保存性を優れたものとすることができない。一方、直鎖型ポリエステル樹脂の前記ガラス転移温度が前記上限値を超えると、定着時にトナー粒子が十分に溶融しない場合があり、耐低温オフセット性に劣り、トナー粒子の低温定着性を優れたものとすることができない。前記ガラス転移温度は、39〜46℃であるのが好ましく、上述の効果を確実に得ることができる。
ポリエステル系樹脂は、一般に、多塩基酸と多価アルコールとが脱水縮合した構成を有しており、本発明に用いる直鎖型ポリエステル樹脂は脂肪酸ジオールと二価カルボン酸とが脱水縮合した構成を有している。直鎖型ポリエステル樹脂中に、脂肪族ジオール由来の構成成分が含まれることにより、直鎖型ポリエステル樹脂と後述するポリグリセリン脂肪酸エステルワックスとの親和性を高いものとできる。このため、直鎖型ポリエステル樹脂中にポリグリセリン脂肪酸エステルワックスを容易に分散させることができ、トナー粒子中にポリグリセリン脂肪酸エステルワックスを安定して内包できる結果、保存性に優れたトナーが得られる。
直鎖型ポリエステル樹脂を構成する脂肪族ジオールとしては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール等を用いることができ、これらから選択される1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
なお、直鎖型ポリエステル樹脂は、構成成分として、モノカルボン酸および/またはモノアルコールを含むものであってもよい。これにより、例えば、直鎖型ポリエステル樹脂の酸価を好適に調整されたものとすることができる。モノカルボン酸としては、例えば、酢酸、無水酢酸、安息香酸、トリクロル酢酸、トリフルオロ酢酸、無水プロピオン酸等が挙げられる。また、モノアルコールとしては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、オクタノール、2−エチルヘキサノール、トリフルオロエタノール、トリクロロエタノール、ヘキサフルオロイソプロパノール、フェノール等が挙げられ、これらから選択される1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
直鎖型ポリエステル樹脂を構成する二価カルボン酸としては、二価カルボン酸のみならず、二価カルボン酸無水物も用いることができ、例えば、テレフタル酸、イソフタル酸、無水フタル酸、無水トリメリット酸、ピロメリット酸、ナフタレンジカルボン酸等の芳香族カルボン酸類;無水マレイン酸、フマール酸、コハク酸、アルケニル無水コハク酸、アジピン酸等の鎖状脂肪族カルボン酸類;シクロヘキサンジカルボン酸等の脂環式カルボン酸類等が挙げられ、これらから選択される1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。この中でも、鎖状脂肪族カルボン酸類および、脂環式カルボン酸類等の脂肪族カルボン酸類が好ましく、鎖状脂肪族カルボン酸類がより好ましい。これにより、ポリグリセリン脂肪酸エステルワックスとの親和性に特に優れたものとなり、容易にポリグリセリン脂肪酸エステルワックスを樹脂成分中に分散できる。
また、架橋型ポリエステル樹脂は、構成成分として、1分子中に3個以上のカルボキシル基を有する多塩基酸またはその無水物、および/または、1分子中に3個以上の水酸基を有する多価アルコールを含むものであってもよい。
また、トナー中に組成の違う直鎖型ポリエステル樹脂が、2種類以上含まれていてもよい。
また、トナー中の直鎖型ポリエステル樹脂の含有量は、30〜65wt%であるのがより好ましく、40〜60wt%であるのがより好ましい。トナー中の直鎖型ポリエステル樹脂の含有量が前記範囲内であると、耐高温オフセット性に特に優れ、また後述するポリグリセリン脂肪酸エステルワックスの微粒子がトナー粒子へ特に均一に分散され、内包されたトナーを得ることができる。これに対し、トナー中の直鎖型ポリエステル樹脂の含有量が前記下限値未満だと、後述するポリグリセリン脂肪酸エステルワックスがトナー粒子中に良好に分散できない場合があり、ポリグリセリン脂肪酸エステルワックスの微粒子がトナー粒子中に内包できない場合がある。一方、トナー中の直鎖型ポリエステル樹脂の含有量が前記上限値を超えると、定着時に低い温度から高温オフセットが起こる場合がある。加えて、ポリグリセリン脂肪酸エステルワックスと、トナー粒子の樹脂成分との相溶性が高くなりすぎる結果、ポリグリセリン脂肪酸エステルワックスをトナー粒子中に内包できない場合があり、また、保存時においてポリグリセリン脂肪酸エステルワックスがトナー粒子表面に染み出す(ブリーディング)場合がある。この結果、トナーの保存性を優れたものとできない場合がある。
ところで、本発明のトナー粒子に含まれる直鎖型ポリエステル樹脂は前述のように低温定着性の向上に有利であり、また、透明性が高くかつ高グロスの画像を形成する上でも有利である。しかしながら、トナーに、ワックスとして従来用いられるようなワックスを用いた場合には、ワックスの樹脂成分へ親和性が良好でなく、ワックスが樹脂成分に十分に分散できない。このため、ワックスがトナー粒子の表面に露出する場合が多くなり、トナー粒子の保存性を十分なものにできなかった。加えて、ワックスの樹脂への分散性が十分でないため、トナー製造時において樹脂成分との混合時に、ワックスの微粒子同士が凝集することが多く、この結果として、トナー粒子によって含まれるワックスの量を均一とすることが困難であり、トナー粒子の大きさも均一にすることが困難であった。
そこで、本発明者らは鋭意検討した結果、直鎖型ポリエステル樹脂とともに、分子量が3000〜5000、酸価が3以下、重合度が4〜10であるポリグリセリン脂肪酸エステルを主として構成され、水酸基価が5以下、かつ示差走査熱量分析(DSC測定法)での示差熱曲線における吸熱極大温度(融点)が65〜75℃であるポリグリセリン脂肪酸エステルワックスをトナー粒子に含むことで、保存性、低温定着性に優れるトナーを得ることができることを見出した。
ポリグリセリン脂肪酸エステルは脂肪酸とポリグリセリンがエステル結合したものである。ポリグリセリン脂肪酸エステルは、脂肪酸とのエステル結合を有していることから、直鎖型ポリエステル樹脂との親和性が高い。しかしながら、ポリグリセリン脂肪酸エステルは分子量が適度に大きいため、直鎖型ポリエステル樹脂と親和性は高いものの相溶せず、直鎖型ポリエステル樹脂に球状の微粒子として安定して分散する。
このため、ポリグリセリン脂肪酸エステルを主として含むポリグリセリン脂肪酸エステルワックスの微粒子は、トナー粒子中において、容易に移動することなく、容易に内包され、保存中に表面に析出することがない。これにより、トナー粒子は、保存性が高いものになり、現像、転写時においても、現像器の制御ブレードや感光体等へのフィルミングが起きにくいものとなる。また、ポリグリセリン脂肪酸エステルを主としたポリグリセリン脂肪酸エステルワックスは、樹脂成分中に安定して微分散できるため、低温定着を目的としてトナー粒子が比較的多量のポリグリセリン脂肪酸エステルワックスを含んだ場合であっても、トナー粒子はポリグリセリン脂肪酸エステルワックスを内包することができ、このことからトナーは低温定着性に優れ、なおかつ保存性に優れたものとなる。
加えて、ポリグリセリン脂肪酸エステルワックスは、直鎖型ポリエステル樹脂への親和性が高いため、トナー製造時において、ポリグリセリン脂肪酸エステルワックスの粒子同士が、樹脂成分との混合時に、凝集しずらい。このため、均一な大きさのトナー粒子を容易に得ることができる。さらに、ポリグリセリン脂肪酸エステルワックスは常温(25℃)において非常に硬い性質を有している。このため、ポリグリセリン脂肪酸エステルワックスの分散質は常温において填料として作用し、トナー粒子の耐久性を高めることができる。
また、本発明に用いるポリグリセリン脂肪酸エステルワックスは融点が比較的低く、優れたシャープメルト性を有している。これにより、保存時(常温)においては、ポリグリセリン脂肪酸エステルワックスは安定して固体の状態となっており、トナー粒子の保存性は優れたものとなる。一方、定着時の熱がかかる場合においては、低温定着の場合であっても、ポリグリセリン脂肪酸エステルワックスはすばやく溶融し、離型剤として作用する結果、定着ローラと記録媒体との剥離を容易なものとする。加えて、定着時において、溶融したポリグリセリン脂肪酸エステルワックスは、定着ローラの圧力によって、トナー間に浸透し、熱を伝えやすくなることにより、樹脂を溶かしやすくする。その結果、トナー粒子は低温でも容易に溶融し、強固に記録媒体に定着できる。このため、ポリグリセリン脂肪酸エステルワックスを含んだトナー粒子は低温定着性に優れている。また、ポリグリセリン脂肪酸エステルワックスは比較的低融点であり、優れたシャープメルト性を有しているため、定着後の形成画像において、容易にポリグリセリン脂肪酸エステルはすばやく形成画像の表面に染み出すことができ、トナー画像の樹脂が他のトナー画像と接着すること(ブロッキング)を防ぐことができる。
また、前記ポリグリセリン脂肪酸エステルのポリグリセリン骨格の重合度は、4〜10である。ポリグリセリン脂肪酸エステルのポリグリセリン骨格の重合度が前記範囲内であると、ポリグリセリン脂肪酸エステルワックスはトナー粒子の樹脂成分中に安定して分散でき、また、形成したトナー画像のブロッキングを有効に防ぐことができる。これに対し、ポリグリセリン脂肪酸エステルのポリグリセリン骨格の重合度が前記下限値未満だと、樹脂成分との親和性が低くなり、トナー粒子の樹脂成分中に安定して分散できない。一方、ポリグリセリン脂肪酸エステルのポリグリセリン骨格の重合度が前記上限値を超えると、樹脂成分との親和性が高くなり、分子量も大きくなる結果、形成したトナー画像において、ポリグリセリン脂肪酸エステルワックスは形成画像の表面に染み出すことが難しくなり、トナー画像のブロッキングが起こりやすくなる。前記重合度は6〜8であることが好ましい。これにより、上記の効果をより顕著に得ることができる。
また、前記ポリグリセリン脂肪酸エステルの分子量は、3000〜5000である。分子量が前記範囲内であると、トナー粒子の保存性を高いものとしつつ、ポリグリセリン脂肪酸エステルの直鎖型ポリエステル樹脂との親和性を十分なものにし、かつ、ポリグリセリン脂肪酸エステルワックスの示唆熱曲線における吸熱ピークの極大値を好ましい範囲とすることができる。前記分子量が前記下限値より小さいと、ポリグリセリン脂肪酸エステルワックスが直鎖型ポリエステル樹脂に内包された場合であっても、保存時において、ポリグリセリン脂肪酸エステルワックスがトナー表面に染み出し、ブリーディングが起こる結果、トナー粒子の保存性を十分なものにできない。加えて、示唆熱曲線における吸熱ピークの極大値が低くなり、トナー粒子の保存性を十分なものにできない。一方、前記分子量が大きすぎると、ポリグリセリン脂肪酸エステルと直鎖型ポリエステル樹脂との親和性を十分なものにできず、トナー粒子へのポリグリセリン脂肪酸エステルワックスの内包を完全にはできない。前記分子量は3000−4500であるのがより好ましい。これにより、上記の効果をより顕著に得ることができる。
ポリグリセリン脂肪酸エステルを構成する脂肪酸は特に限定されないが、例えば、酪酸(C4)、カプロン酸(C6)、カプリル酸(C8)、カプリン酸(C10)、ラウリン酸(C12)、ミスチリン酸(C14)、パルミチン酸(C16)、ステアリン酸(C18)、アラキジン酸(C20)、ベヘン酸(C22)、リグノセリン酸(C24)等の飽和脂肪酸、クロトン酸、ミリストレイン酸、パルミトレイン酸、オレイン酸、エライジン酸、バクセン酸、ガドレイン酸、エルカ酸、ネルボン酸等の一価不飽和脂肪酸、リノール酸、α−リノレン酸、γ−リノレン酸、アラキドン酸、エレオステアリン酸、ステアリドン酸、アラキドン酸、イワシ酸、ドコサヘキサエン酸等(DHA)、エイコサペンタエン酸(EPA)等の多価不飽和脂肪酸の不飽和脂肪酸や、これらの誘導体等が挙げられ、これらから選択される1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
前記のような脂肪酸の中でも、分子内の炭素数が、14〜30の飽和脂肪酸であるものが好ましく、14〜25の飽和脂肪酸であるものがより好ましく、前述の効果を顕著に得ることができる。また、2種類以上の脂肪酸を用いることもできるが、1種類の脂肪酸のみでポリグリセリン脂肪酸エステルを構成することが好ましい。これにより、ポリグリセリン脂肪酸エステルの結晶性を適度なものとでき、ポリグリセリン脂肪酸エステルワックスの融点を適度な温度に保ちつつ、シャープな熱融解特性を得られる。この結果、上記のようなポリグリセリン脂肪酸エステルを含むポリグリセリン脂肪酸エステルワックスを用いた場合、離型性が優れ、低温定着性が特に優れたトナーが得られる。
また、ポリグリセリン脂肪酸エステルは、ポリグリセリン骨格の一部の水酸基がエステル結合していないものであってもよい。
ポリグリセリン脂肪酸エステルワックスは、ポリグリセリン脂肪酸エステルを80wt%以上含むことが好ましく、90wt%以上含むことがより好ましく、95wt%以上含むことがさらに好ましい。これにより、上述のような効果をより顕著に得ることができる。
また、ポリグリセリン脂肪酸エステルワックスの酸価は、3KOHmg/g以下である。ポリグリセリン脂肪酸エステルワックスの酸価が十分に小さいと、直鎖型ポリエステルとの親和性が高くなり、樹脂成分中にポリグリセリン脂肪酸エステルワックスが安定して内包され、トナーの保存性を優れたものとすることができる。一方、ポリグリセリン脂肪酸エステルワックスの酸価が大きすぎると、ポリグリセリン脂肪酸エステルワックス中に脂肪酸等の遊離酸が多量に存在することで、ポリグリセリン脂肪酸エステルワックスの親水性が過剰に高くなる。このため、ポリグリセリン脂肪酸エステルワックスと樹脂成分との親和性が悪くなり、ポリグリセリン脂肪酸エステルワックスをトナー粒子内に安定して内包できない。また、トナー粒子中に内包されたポリグリセリン脂肪酸エステルワックスも、ブリーディング等によってトナー粒子表面に染み出る結果、トナーの保存性を優れたものとすることができない。また、遊離酸によって、トナー粒子の帯電性が不安定になる場合があり、トナーの帯電量を安定して制御することが難しくなる。前記酸価は2KOHmg/g以下であるのが好ましく、1KOHmg/g以下であるのがより好ましい。これにより、上記の効果をより顕著に得ることができる。
本発明におけるポリグリセリン脂肪酸エステルワックスは、水酸基価が5KOHmg/g以下である。前記ポリグリセリン脂肪酸エステルワックスの水酸基価が十分に小さいと、ポリグリセリン脂肪酸エステルにおけるグリセリンの繰り返し単位あたりのエステル結合が十分なものとなり、直鎖型ポリエステル樹脂との親和性を十分なものにし、直鎖型ポリエステル樹脂への分散性を優れたものにでき、優れた保存性、耐フィルミング性が得られる。一方、前記ポリグリセリン脂肪酸エステルワックスの水酸基価が大きすぎると、ポリグリセリン脂肪酸エステルのエステル結合が足りず、結果としてポリグリセリン脂肪酸エステルワックスと直鎖型ポリエステルとの親和性を十分なものにできない。したがって、直鎖型ポリエステル樹脂への分散性が劣り、ワックスがトナー粒子に十分に内包されない。このため、トナーは保存性に劣り、現像、転写時において現像器の制御ブレードや感光体にフィルミングが発生しやすくなる。また、得られたトナーにおいて、トナー粒子に含まれるポリグリセリン脂肪酸エステルの水酸基に水が付着しやすくなるため、トナーの帯電量を制御することが困難になる。前記水酸基価は4KOHmg/g以下であるのが好ましく、3KOHmg/g以下であるのがより好ましい。これにより、上記の効果をより顕著に得ることができる。
本発明における、ポリグリセリン脂肪酸エステルワックスの示差走査熱量分析(DSC測定法)での示差熱曲線における吸熱極大温度(融点)は、65〜75℃である。ポリグリセリン脂肪酸エステルワックスの示唆熱曲線における吸熱極大温度(融点)が前記範囲内であると、トナー粒子の保存性を優れたものとしつつ、低温定着性を優れたものとできる。これに対し、上記吸熱極大温度(融点)が前記下限値未満だと、保存時においてポリグリセリン脂肪酸エステルワックスが溶解する可能性があり、この場合においてトナー粒子同士が容易に凝集し、保存性を高いものとできない。一方、上記吸熱極大温度(融点)が前記上限値を超えると、低温定着時において、ポリグリセリン脂肪酸エステルワックスが十分に溶融できず、離型剤として十分には機能しないため、定着ローラとトナー画像との剥離性(離型性)を優れたものにできない。また、定着時において、ポリグリセリン脂肪酸エステルワックスはすばやく溶融できないため、直鎖型ポリエステル樹脂に対して十分に浸透して可塑化させることができず、トナーの定着強度を優れたものにすることができない。このため、トナーの低温定着性を優れたものとすることができない。上記吸熱ピークの極大温度は67〜72℃であるのが好ましい。これにより、上記の効果をより顕著に得ることができる。
また、前記示差熱曲線において吸熱ピークの半値幅は5℃以下であることが好ましく、4.5℃以下であるのがより好ましく、4℃以下であるのがさらに好ましい。前記吸熱ピークの半値幅が十分に小さいと、保存時において、ブリーディング、凝集を効果的に抑えることができる。また、定着時においてワックスが加熱されるとすばやく溶融することができ、溶融したポリグリセリン脂肪酸エステルワックスは定着ローラの圧力によってトナー表面から染み出し、紙等の空気を含む記録媒体において、空隙を埋める熱媒体として働き熱伝導をよくする。この結果、トナー粒子は相対的に低温でも容易に溶融し、強固に記録媒体に定着できる。
ポリグリセリン脂肪酸エステルワックスは、トナー中に5〜15wt%含まれることが好ましく、7〜12wt%含まれることがより好ましい。トナー中のポリグリセリン脂肪酸エステルワックスの含有量が前記範囲内だと、ポリグリセリン脂肪酸エステルワックスのトナー粒子への内包性を特に優れたものとでき、保存性、低温定着性に特に優れたトナーが得られ、形成したトナー画像の定着ローラからの剥離性を優れたものとすることができる。これに対し、トナー中のポリグリセリン脂肪酸エステルワックスの含有量が前記下限値未満だと、形成したトナー画像の定着ローラからの剥離性を優れたものとできない場合があり、またポリグリセリン脂肪酸エステルを構成する脂肪酸成分の種類によっては低温定着性を優れたものとできない場合がある。一方、トナー中のポリグリセリン脂肪酸エステルワックスの含有量が前記上限値を超えると、トナー粒子中にポリグリセリン脂肪酸エステルワックスを内包することが困難になる場合があり、結果として、現像、転写時において現像器の制御ブレードや感光体等にフィルミングが発生しやすくなる場合があり、また、保存性を優れたものとできない場合がある。
ところで、本発明のトナーは、上述したような直鎖型ポリエステル樹脂およびポリグリセリン脂肪酸エステルワックスの両方を含むことが必要であり、どちらか片方を含むのみでは優れた保存性が得られない。トナーに、直鎖型ポリエステル樹脂が含まれており、ワックスが含まれていない場合、定着時において定着ローラとトナー画像との離型性を十分なものにできず、優れた低温定着性を得られない。加えて、記録媒体上に形成したトナー画像に対して、ブロッキングが起こりやすくなる。また、トナーにポリグリセリン脂肪酸エステルワックスは含まれず、他のワックスが含まれている場合、分子量の差が大きく、樹脂成分中にワックスが均一に分散せずに、保存時においては、分子量の小さいワックス成分が表層に移動し、ブリーディングが発生しやすくなり、トナーの保存性に劣る。一方、ポリグリセリン脂肪酸エステルワックスが含まれている場合においても、トナーに直鎖型ポリエステル樹脂が含まれていないと、樹脂成分とポリグリセリン脂肪酸エステルワックスの親和性を十分とすることができず、樹脂成分中にワックスが均一に分散できず、優れた保存性が得られない。すなわち、直鎖型ポリエステル樹脂と、ポリグリセリン脂肪酸エステルワックスの親和性が優れていることで、ポリグリセリン脂肪酸エステルワックスのトナー粒子への内包性が優れたものになり、はじめて優れた保存性が得られる。
トナー中の直鎖型ポリエステル樹脂の含有量をA[wt%]、ポリグリセリン脂肪酸エステルワックスの含有量をB[wt%]とすると、0.1≦B/A≦0.7の関係を満たすことが好ましく、0.3≦B/A≦0.6の関係を満たすことがより好ましい。
また、トナー粒子は、樹脂成分として架橋型ポリエステル樹脂を含むことが好ましい。架橋型ポリエステル樹脂は、直鎖型ポリエステル樹脂と比較して軟化点が高いため、直鎖型ポリエステル樹脂に架橋型ポリエステル樹脂を含むことで、トナー粒子全体としての軟化点を容易に調節することができ、トナーとして、高温オフセット防止に役立つ。
また、架橋型ポリエステル樹脂は直鎖型ポリエステル樹脂との親和性は高いが、ポリグリセリン脂肪酸エステルワックスとの親和性は低く、お互いに溶け合いにくい。このため、トナーに架橋型ポリエステル樹脂が含まれる場合、トナーの保存時において、樹脂成分内に分散したポリグリセリン脂肪酸エステルワックスを特に安定して内包させることができる。また、樹脂に内包されたポリグリセリン脂肪酸エステルワックスがトナー粒子の表面に染み出すことを特に有効に防ぐことができ、トナーの保存性は特に優れたものとなる。加えて、後述するようなトナーの製造方法において、架橋型ポリエステル樹脂を用いることで、樹脂成分とポリグリセリン脂肪酸エステルワックスとの親和性を調節することができ、容易に所望の大きさのワックス微粒子をトナー粒子に内包させることができる。
架橋型ポリエステル樹脂を構成する成分は特に限定されず、以下のような化合物を用いることができる。
架橋型ポリエステル樹脂を構成する多塩基酸としては、例えば、テレフタル酸、イソフタル酸、無水フタル酸、無水トリメリット酸、ピロメリット酸、ナフタレンジカルボン酸等の芳香族カルボン酸類;無水マレイン酸、フマール酸、コハク酸、アルケニル無水コハク酸、アジピン酸等の脂肪族カルボン酸類;シクロヘキサンジカルボン酸等の脂環式カルボン酸類等が挙げられ、これらから選択される1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
架橋型ポリエステル樹脂を構成する多価アルコールとしては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等の脂肪族ジオール類;シクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、水添ビスフェノールA等の脂環式ジオール類;ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物等の芳香族ジオール類等が挙げられ、これらから選択される1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
なお、架橋型ポリエステル樹脂は、構成成分(構成モノマー)として、モノカルボン酸および/またはモノアルコールを含むものであってもよい。これにより、例えば、架橋型ポリエステル樹脂の酸価を好適に調整されたものとすることができる。モノカルボン酸としては、例えば、酢酸、無水酢酸、安息香酸、トリクロル酢酸、トリフルオロ酢酸、無水プロピオン酸等が挙げられる。また、モノアルコールとしては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、オクタノール、2−エチルヘキサノール、トリフルオロエタノール、トリクロロエタノール、ヘキサフルオロイソプロパノール、フェノール等が挙げられ、これらから選択される1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
また、架橋型ポリエステル樹脂は、構成成分として、1分子中に3個以上のカルボキシル基を有する多塩基酸またはその無水物、および/または、1分子中に3個以上の水酸基を有する多価アルコールを含むものであってもよい。
また、架橋型ポリエステル樹脂は、構成成分として、多価エポキシ化合物を含むものであってもよい。これにより、架橋型ポリエステル樹脂を好適な架橋構造を有するものとすることができる。多価エポキシ化合物としては、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ハイドロキノンジグリシジルエーテル、N,N−ジグリシジルアニリン、グリセリントリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、トリメチロールエタントリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールテトラグリシジルエーテル、テトラキス1,1,2,2(p−ヒドロキシフェニル)エタンテトラグリシジルエーテル、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、エポキシ基を有するビニル化合物の重合体(共重合体を含む)、エポキシ化レゾルシノール−アセトン縮合物、部分エポキシ化ポリブタジエン、半乾性もしくは乾性脂肪酸エステルエポキシ化合物等が挙げられ、これらから選択される1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。中でも、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、グリセリントリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、トリメチロールエタントリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールテトラグリシジルエーテルが好ましい。
ビスフェノールA型エポキシ樹脂の具体例としては、例えば、大日本インキ化学工業社製のエピクロン850、エピクロン1050、エピクロン2055、エピクロン3050等が挙げられ、ビスフェノールF型エポキシ樹脂の具体例としては、例えば、大日本インキ化学工業社製のエピクロン830、エピクロン520等が挙げられ、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂の具体例としては、例えば、大日本インキ化学工業社製のエピクロンN−660、エピクロンN−665、エピクロンN−667、エピクロンN−670、エピクロンN−673、エピクロンN−680、エピクロンN−690、エピクロンN−695等が挙げられ、フェノールノボラック型エポキシ樹脂の具体例としては、例えば、大日本インキ化学工業社製のエピクロンN−740、エピクロンN−770、エピクロンN−775、エピクロンN−865等が挙げられる。また、エポキシ基を有するビニル化合物の重合体としては、例えば、グリシジル(メタ)アクリレートのホモポリマー、あるいはアクリル共重合体、スチレンとの共重合体等が挙げられる。
また、架橋型ポリエステル樹脂は、構成成分として、モノエポキシ化合物を含むものであってもよい。これにより、定着性、高温での耐オフセット性を特に優れたものとすることができる。モノエポキシ化合物としては、例えば、フェニルグリシジルエーテル、アルキルフェニルグリシジルエーテル、アルキルグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエステル、アルキルフェノールアルキレンオキサイド付加物のグリシジルエーテル、α−オレフィンオキサイド、モノエポキシ脂肪酸アルキルエステル等が挙げられ、これらから選択される1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。中でも、アルキルグリシジルエステルが好ましい。アルキルグリシジルエステルの具体例としては、例えば、ネオデカン酸グリシジルエステル(シェルジャパン社製、カージュラE)等が挙げられる。
これらの中でも構成成分の組み合わせに、脂肪族ジオール、二価カルボン酸および多価エポキシ化合物を含むことが好ましい。架橋型ポリエステル樹脂がこれらを構成成分として含むことで、直鎖型ポリエステル樹脂との親和性をより高めることができ、後述するトナー製造方法において、ポリグリセリン脂肪酸エステルワックスをトナー中に確実に内包できる。結果として、保存時のワックス成分のブリーディングを特に有効に防ぐことができ、保存性が特に優れたトナー粒子を得ることができる。
トナー粒子中の架橋型ポリエステル樹脂の含有量は15〜60%であることが好ましく、20〜55%であることがより好ましい。架橋型ポリエステル樹脂の含有量が前記範囲内であると、トナー粒子全体としての軟化点を適度のものにしつつ、特に優れた保存性を得ることができる。
また、トナー粒子は、他の樹脂成分を含んでもよい。例えば、ポリスチレン、ポリ−α−メチルスチレン、クロロポリスチレン、スチレン−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−塩化ビニル共重合体、スチレン−酢酸ビニル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、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−アクリル酸エステル−メタクリル酸エステル共重合体、スチレン−α−クロルアクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体等のスチレン系樹脂でスチレンまたはスチレン置換体を含む単重合体または共重合体、エポキシ樹脂、ウレタン変性エポキシ樹脂、シリコーン変性エポキシ樹脂、塩化ビニル樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、フェニール樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン、アイオノマー樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ケトン樹脂、エチレン−エチルアクリレート共重合体、キシレン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、テルペン樹脂、フェノール樹脂、脂肪族または脂環族炭化水素樹脂等が挙げられる。また、前述した直鎖型、架橋型以外のポリエステル樹脂を含んでいてもよい。これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
また、トナー粒子はポリグリセリン脂肪酸エステルワックス以外のワックスを含んでいてもよい。このようなワックスとしては、特に限定されないが、例えば、カルナバワックス、キャンデリラワックス、綿ロウ、木ロウ、セルシン、ライスワックス等の植物由来天然ワックス;ラノリン、ミツロウ、セラック、鯨ロウ等の動物由来天然ワックス;モンタンワックス、オゾケライト等の鉱物由来天然ワックス;パラフィンワックス、マイクロワックス、マイクロクリスタリンワックス、ペトロラタム等の石油ワックス;サゾールワックス等のフィッシャー・トロプシュワックス;ラウリン酸メチル、ミリスチン酸メチル、パルミチン酸メチル、ステアリン酸メチル、ステアリン酸ブチル、脂肪酸エステル等のエステル系ワックス;ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、酸化型ポリエチレンワックス、酸化型ポリプロピレンワックス等のオレフィン系ワックス;12−ヒドロキシステアリン酸アミド、ステアリン酸アミド、無水フタル酸イミド等のアミド系ワックス;ラウロン、ステアロン等のケトン系ワックス;エーテル系ワックス等が挙げられ、これらのうち1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
耐高温オフセット性に優れているワックスとポリグリセリン脂肪酸エステルワックスを同時に用いた場合、広い温度範囲の定着良好域を得ることができる。この中でも、カルナバワックスは融点が比較的低いにも関わらず、耐高温オフセット性に優れている。このため、ポリグリセリン脂肪酸エステルワックスとカルナバワックスを同時に用いた場合、特に広い温度範囲の定着良好域を得ることができる。
トナー粒子を構成する着色剤としては、例えば、顔料、染料等を使用することができる。このような顔料、染料としては、例えば、カーボンブラック、スピリットブラック、ランプブラック(C.I.No.77266)、マグネタイト、チタンブラック、黄鉛、カドミウムイエロー、ミネラルファストイエロー、ネーブルイエロー、ナフトールイエローS、ハンザイエローG、パーマネントイエローNCG、クロムイエロー、ベンジジンイエロー、キノリンイエロー、タートラジンレーキ、赤口黄鉛、モリブデンオレンジ、パーマネントオレンジGTR、ピラゾロンオレンジ、ベンジジンオレンジG、カドミウムレッド、パーマネントレッド4R、ウオッチングレッドカルシウム塩、エオシンレーキ、ブリリアントカーミン3B、マンガン紫、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ、紺青、コバルトブルー、アルカリブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、ファーストスカイブルー、インダンスレンブルーBC、群青、アニリンブルー、フタロシアニンブルー、カルコオイルブルー、クロムグリーン、酸化クロム、ピグメントグリーンB、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、ファイナルイエローグリーンG、ローダミン6G、キナクリドン、ローズベンガル(C.I.No.45432)、C.I.ダイレクトレッド1、C.I.ダイレクトレッド4、C.I.アシッドレッド1、C.I.ベーシックレッド1、C.I.モーダントレッド30、C.I.ピグメントレッド48:1、C.I.ピグメントレッド57:1、C.I.ピグメントレッド122、C.I.ピグメントレッド184、C.I.ダイレクトブルー1、C.I.ダイレクトブルー2、C.I.アシッドブルー9、C.I.アシッドブルー15、C.I.ベーシックブルー3、C.I.ベーシックブルー5、C.I.モーダントブルー7、C.I.ピグメントブルー15:1、C.I.ピグメントブルー15:3、C.I.ピグメントブルー5:1、C.I.ダイレクトグリーン6、C.I.ベーシックグリーン4、C.I.ベーシックグリーン6、C.I.ピグメントイエロー185、C.I.ピグメントイエロー74、C.I.ピグメントイエロー17、C.I.ピグメントイエロー93、C.I.ピグメントイエロー97、C.I.ピグメントイエロー12、C.I.ピグメントイエロー180、C.I.ピグメントイエロー162、ニグロシン染料(C.I.No.50415B)、金属錯塩染料、シリカ、酸化アルミニウム、マグネタイト、マグヘマイト、各種フェライト類、酸化第二銅、酸化ニッケル、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化マグネシウム等の金属酸化物や、Fe、Co、Niのような磁性金属を含む磁性材料等が挙げられ、これらのうち1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
また、トナー粒子に、上記以外の成分が含まれていてもよい。このような成分としては、例えば、帯電制御剤、磁性粉末等が挙げられる。
帯電制御剤としては、例えば、安息香酸の金属塩、サリチル酸の金属塩、ベンジル酸の金属塩、アルキルサリチル酸の金属塩、銅フタロシアニン、ペリレン、キナクリドン、アゾ系顔料、含金属ビスアゾ染料、カッリクスアレン型のフェノール系縮合物、環状ポリサッカライド、トリメチルエタン系化合物、カテコールの金属塩、ニグロシン化合物、テトラフェニルボレート誘導体、第四級アンモニウム塩、オニウム化合物、トニフェニルメタン系化合物、アルキルピリジニウム塩、塩素化ポリエステル、ニトロフニン酸等が挙げられる。
磁性粉末としては、例えば、マグネタイト、マグヘマイト、各種フェライト類、酸化第二銅、酸化ニッケル、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化マグネシウム等の金属酸化物や、Fe、Co、Niのような磁性金属を含む磁性材料で構成されたもの等が挙げられる。
また、コア領域の構成材料(成分)としては、上記のような材料のほかに、例えば、ステアリン酸亜鉛、酸化亜鉛、酸化セリウム、シリカ、酸化チタン、酸化鉄、脂肪酸、脂肪酸金属塩等を用いてもよい。
《トナー粒子の構造》
本発明において、トナー粒子は、上述したような直鎖型ポリエステル樹脂およびポリグリセリン脂肪酸エステルワックスをふくむものであれば、いかなる構造を有するものであってもよいが、以下、トナー粒子の構造の一例について説明する。
図1は、本発明のトナーを構成するトナー粒子の好適な実施形態を示す模式的な断面図である。
トナー粒子1は、コア領域(芯部、核)11と、コア領域11を被覆するシェル領域(外殻)12とを有するものである。
[コア領域]
コア領域11は、樹脂成分と上述したような着色剤とを含む材料で構成されたものである。
コア領域11は、樹脂成分(バインダー樹脂)として、上述した直鎖型ポリエステル樹脂を含み、ワックスとしてポリグリセリン脂肪酸エステルワックスを含む。これにより、トナーの低温定着性および、保存性を特に優れたものにできる。
コア領域11中の直鎖型ポリエステル樹脂の含有量は、40〜80wt%であることが好ましく、45〜75wt%であるのがより好ましく、50〜70wt%であるのがさらに好ましい。コア領域11中の直鎖型ポリエステル樹脂の含有量が前記範囲内であると、耐高温オフセット性に特に優れ、ポリグリセリン脂肪酸エステルワックスの微粒子がトナー粒子へ特に均一に分散され、内包されたトナーを得ることができる。
また、コア領域11中のポリグリセリン脂肪酸エステルワックスの含有量は、5〜15wt%であることが好ましく、7〜12wt%であることがより好ましい。コア領域11中のポリグリセリン脂肪酸エステルワックスの含有量が前記範囲内だと、ポリグリセリン脂肪酸エステルワックスのトナー粒子への内泡性を特に優れたものとでき、保存性、低温定着性に特に優れたトナーが得られ、形成したトナー画像の定着ローラからの剥離性を優れたものとすることができる。
また、コア領域11中に存在するポリグリセリン脂肪酸エステルワックスはコア領域11内で図示するワックス微粒子112のように微分散していることが好ましい。さらに、微分散されたワックス微粒子112は略球形状であることが好ましい。ワックス微粒子112が略球形状で微分散されていると、ワックス微粒子112はトナー表面への露出が極めて少なくなり、特に優れた保存性が得られる。
加えて、ワックス微粒子112の平均粒径は0.1〜1.0μmであることが好ましく、0.2〜0.8μmであることがより好ましい。ワックス微粒子112の平均粒径が前記下限値未満だと、保存時においてワックス微粒子112が樹脂成分に相溶したり、染み込む場合があり、トナー粒子表面へのワックスのブリーディングが起こりやすくなり、保存性を優れたものにできない場合がある。ワックス微粒子112の平均粒径が前記上限値を超えると、定着時において、ポリグリセリン脂肪酸エステルワックスの溶融が遅くなり、優れた離型性を得られない場合がある。
また、コア領域11に、架橋型ポリエステル樹脂を含むことが好ましい。架橋型ポリエステルを含むことにより、直鎖型ポリエステル樹脂とポリグリセリン脂肪酸エステルワックスとが過剰に相溶するのを防止し、ポリグリセリン脂肪酸エステルワックスをコア領域内に安定して分散させることができる。この結果、トナーは保存性を特に優れたものとすることができ、保存時のブリーディングを特に有効に防ぐことができる。
コア領域11中に含まれる架橋型ポリエステル樹脂の含有量は、10〜30wt%であることが好ましく、10〜20wt%であるのがより好ましい。上述の効果をより顕著に得ることができる。
また、コア領域11には、上記以外の成分が含まれていてもよい。このような成分としては、例えば、上述したような樹脂成分(バインダー樹脂)、ワックス、帯電制御剤、磁性粉末等が挙げられる。
また、コア領域11の構成材料(成分)としては、上記のような材料のほかに、例えば、ステアリン酸亜鉛、酸化亜鉛、酸化セリウム、シリカ、酸化チタン、酸化鉄、脂肪酸、脂肪酸金属塩等を用いてもよい。
また、トナー粒子1中においてコア領域11の占める割合は、30〜92vol%であるのが好ましく、40〜90vol%であるのがより好ましい。コア領域11の占める割合が前記範囲内の値であると、トナー粒子1の保存性、耐久性等を十分に優れたものとしつつ、コア領域11の構成材料の特性をより効果的に発揮させることができる。
また、トナー粒子1中においてコア領域11の占める割合は、40〜99.5vol%であるのが好ましく、60〜95vol%であるのがより好ましい。コア領域11の占める割合が前記範囲内の値であると、トナー粒子1の保存性、耐久性等を十分に優れたものとしつつ、コア領域11の構成材料の特性をより効果的に発揮させることができる。
[シェル領域]
シェル領域12は、コア領域11を被覆するように設けられたものである。
シェル領域12は、常温(25℃)において、コア領域11よりも強度の高いものであるのが好ましい。これにより、トナー粒子1全体としての強度を高いものとしつつ、シェル領域12を構成する材料の特性を効果的に発揮させることができる。
また、シェル領域を有することで、コア領域11に内包されたワックスのトナー粒子表面への露出を防ぎ、トナーの保存性を特に優れたものにすることができる。
シェル領域12は、いかなる材料で構成されるものであってもよいが、ポリエステル系樹脂で構成されたものであるのが好ましい。これにより、後述するような製造方法において、容易かつ確実に所望の特性を有するトナーを製造することができる。また、後述するような製造方法において、合一粒子(コア領域11に対応)の表面と、被膜形成用液(シェル領域12に対応)との親和性を特に優れたものとすることができ、より効率良く被膜を形成することができる。また、トナー粒子1においては、シェル領域12のコア粒子11に対する密着性を特に優れたものとすることができる。
また、シェル領域12を構成する樹脂成分は、架橋構造を有しているのが好ましい。架橋構造を有することで、強度、耐久性を格段に優れたものとすることができる。中でも、上述の架橋型ポリエステル樹脂を含むことが好ましい。これにより、コア領域11に含まれるポリグリセリン脂肪酸エステルワックスのトナー粒子表面へのブリーディングを確実に防ぎ、特に保存性に優れたトナーとすることができる。また、コア領域11に含まれる樹脂成分との親和性が特に高いことから、後述するトナーの製造方法において、容易にシェル領域を形成することができる。
シェル領域12中の架橋型ポリエステルの含有量は、60wt%以上であることが好ましく、70wt%以上であるのがより好ましい。これにより、上述の効果をより顕著に得ることができる。
また、シェル領域12にポリエステル樹脂が含まれる場合、シェル領域12に含まれるポリエステル樹脂は構成成分として、炭素数が100〜1000の炭化水素基を備えた高分子量成分を含むもの(特に高分子量成分がポリエステル樹脂の側鎖を構成するもの)であってもよい。これにより、定着良好域が特が広く、低温定着性、長期保存性、耐熱保存性が特に優れたトナーが得られる。
また、コア領域11中に含まれる架橋型ポリエステル樹脂と、シェル領域12中に含まれる架橋型ポリエステル樹脂は組成が違うことが好ましい。これにより、シェル領域12の樹脂成分とコア領域11の樹脂成分との親和性を保ちつつ、相溶することを防ぐことができる。このため、後述するトナーの製造方法において、シェル領域12がコア領域11に被覆することを確実にするとともに、コア領域11とシェル領域12が相溶することを防ぐことができる。
なお、シェル領域12は、ポリエステル系樹脂以外の樹脂成分で構成されたものであってもよい。
また、シェル領域12は、直鎖型ポリエステル樹脂よりも、重量平均分子量Mwが大きい樹脂成分で構成されたものであるのが好ましい。これにより、トナーの耐久性、保存性等を優れたものとすることができ、保存時等におけるトナー粒子の凝集等を効果的に防止することができる。
シェル領域12を構成する樹脂成分の重量平均分子量Mw(S)は、11万〜60万であるのが好ましく、12万〜50万であるのがより好ましい。
また、シェル領域12は、直鎖型ポリエステル樹脂よりも、ガラス転移温度Tgの高い樹脂成分で構成されたものであるのが好ましい。これにより、トナーの耐久性、保存性等を優れたものとすることができ、保存時等におけるトナー粒子の凝集等を効果的に防止することができる。
シェル領域12を構成する樹脂成分のガラス転移温度Tg(S)は、50〜80℃であるのが好ましく、55〜75℃であるのがより好ましい。なお、シェル領域12が複数種の樹脂成分を含むものである場合、上記ガラス転移温度Tg[℃]は、下記連立方程式の解として求められるTgの値を採用することができる。
100/T=w1/T1+w2/T2+・・・
Tg=T−273
ただし、上記式中、シェル領域12を構成する各樹脂成分(第1の成分、第2の成分、・・・)のガラス転移温度を、それぞれ、絶対温度表示でT1[K]、T2[K]、・・・とし、シェル領域12を構成する樹脂成分全体に占める各成分(第1の成分、第2の成分、・・・)の含有率を、それぞれ、w1[wt%]、w2[wt%]、・・・とする。
また、コア領域11とシェル領域12は、互いに部分相溶または非相溶の樹脂であっても良い。互いに非相溶であることで、シェルとしてのバリアー性が強化されるため好ましい。例えば、有機溶剤として、メチルエチルケトンの50wt%樹脂溶液を重量比で1/1の比率で混合し、二層に分離しない程度の相溶性が好ましい。二層に分離すると、界面が剥離しやすくなる場合がある。
また、コア領域11の構成樹脂とシェル領域12の構成樹脂とを比較した場合、コア領域11の構成樹脂よりも、シェル領域12の構成樹脂の方が酸価が高いのが好ましい。界面が水性媒体であると、より界面に移行しやすくなり、シェルとしてのバリアー性が強化されるため好ましい。
また、シェル領域12は、直鎖型ポリエステル樹脂よりも、軟化温度T1/2の高い樹脂成分で構成されたものであるのが好ましい。これにより、トナーの耐久性、保存性等を優れたものとすることができ、保存時等におけるトナー粒子の凝集等を効果的に防止することができる。
シェル領域12を構成する樹脂成分の軟化温度T1/2(S)は、115〜215℃であるのが好ましく、135〜190℃であるのがより好ましい。
また、シェル領域12の厚さは、特に限定されないが、0.1〜1.5μmであるのが好ましく、0.3〜1.0μmであるのがより好ましい。シェル領域12の厚さが前記範囲内の値であると、トナーの定着良好域を十分に広いものとしつつ、トナーの耐久性、保存性等を優れたものとすることができる。
また、シェル領域12には、上記以外の成分が含まれていてもよい。このような成分としては、例えば、着色剤、ワックス、帯電制御剤、磁性粉末等が挙げられる。また、シェル領域12の構成材料(成分)としては、上記のような材料のほかに、例えば、ステアリン酸亜鉛、酸化亜鉛、酸化セリウム、シリカ、酸化チタン、酸化鉄、脂肪酸、脂肪酸金属塩等を用いてもよい。これらの材料を添加することで、フィラー効果による強度の向上が期待できる。
《トナー粒子の全体構成》
上記のようなトナー粒子1の平均粒径は、特に限定されないが、3〜10μmであるのが好ましく、4〜6μmであるのがより好ましい。トナー粒子1の平均粒径が前記範囲内の値であると、高解像度の画像形成に好適に適用することができるとともに、低温定着性の向上に有利であり、また、コア領域11の構成材料の特性およびシェル領域12の構成材料の特性を、より確実に発揮させることができる。なお、本明細書で、平均粒径とは、特に断りのない限り、体積基準の平均粒径のことを指す。
トナーを構成するトナー粒子は、均一な形状を有し、粒度分布のシャープな(幅の小さい)ものであるのが好ましい。
具体的には、下記式(I)で表されるトナー粒子についての平均円形度Rは、0.95〜0.99であるのが好ましい。平均円形度Rが前記範囲内の値であると、トナーの転写効率を特に優れたものとしつつ、画像形成装置内におけるクリーニング性を十分に優れたものとすることができる。
R=L/L・・・(I)
(ただし、式中、L[μm]は、測定対象のトナー粒子の投影像の周囲長、L[μm]は、測定対象のトナー粒子の投影像の面積に等しい面積の真円(完全な幾何学的円)の周囲長を表す。)
また、トナー粒子についての円形度の標準偏差は、0.04以下であるのが好ましい。このように、円形度の標準偏差が十分に小さいと、帯電特性、定着特性等のばらつきが特に小さくなり、トナー全体としての、信頼性がさらに向上する。
また、トナー粒子の粒径の標準偏差(σ(D))をトナー粒子の平均粒径(D)で除した数値(σ(D)/D)×100として表されるトナー粒子の粒径についての変動係数は、24.0以下であるのが好ましく、22.0以下であるのがより好ましい。これにより、トナー粒子の粒度分布は特にシャープなものとなり、トナーを用いて形成される画像を、より良好なものとすることができる。また、各トナー粒子間での帯電特性、定着特性等のばらつきを特に小さいものとすることができ、トナー全体としての信頼性を特に優れたものとすることができる。また、例えば、トナーの製造時においては、トナーの乾燥を容易かつ確実に行うことができ、トナー中の含水量を抑制することができる。
また、トナー粒子についての50%体積粒径をDv(50)[μm]、50%個数粒径をDn(50)[μm]としたとき、Dv(50)/Dn(50)の値は、1.00〜1.25であるのが好ましく、1.00〜1.15であるのがより好ましい。これにより、トナーを用いて形成される画像を、より良好なものとすることができる。
なお、Dv(50)、Dn(50)、変動係数の値は、例えば、コールター社製マルチサイザーII型(アパーチャーチューブ径:100μm)や日機装社製マイクロトラックMT3000を用いた測定により求めることができる。
上記のようなトナー粒子は、後述するような方法により、容易かつ確実に得ることができる。
トナー粒子1は、O/W型の乳化液中に含まれる複数個の分散質を合一させることにより製造されたものであるのが好ましい。これにより、トナー粒子1の強度を特に優れたものとすることができるとともに、より容易にトナー粒子の形状を所望の形状とすることができる。
本発明のトナーは、一成分系現像剤として用いられるものであってもよいし、二成分型現像剤として用いられるものであってもよい。また、本発明のトナーは、乾式トナーとして用いられるものであってもよいし、液体現像剤に用いられるものであってもよい。
<トナーの製造方法>
次に、上述したようなトナーの製造方法の好適な実施形態について説明する。
本実施形態の製造方法は、樹脂成分と着色剤とを含む材料で構成された分散質(着色樹脂微粒子)が分散(乳化および/または懸濁)した分散液(乳化懸濁液)を調製する工程(乳化懸濁液工程)と、複数個の分散質(着色樹脂微粒子)を合一させ、合一粒子を得る工程(合一工程)と、合一粒子の表面を、合一粒子を構成する樹脂成分とは異なる組成の樹脂成分で構成された被膜で被覆する工程(被覆工程)とを有する。
本実施形態の製造方法では、比較的低温にてトナー粒子の製造が行われるため、樹脂成分が一旦内包したワックスの分散質を、製造時とほぼ同じ略球形状のワックス微粒子としてトナー粒子内に保持できる。このため、樹脂成分中にワックス微粒子が略球形状で微分散されたトナー粒子を容易に得ることができる。
[乳化懸濁液調製工程(分散液調製工程)]
まず、乳化懸濁液調製工程について説明する。
本工程で調製する乳化懸濁液は、トナー粒子1のコア領域11を形成に用いるものである。
乳化懸濁液は、いかなる方法で調製してもよいが、例えば、樹脂成分(直鎖型ポリエステル樹脂および架橋型ポリエステル樹脂)とワックス(ポリグリセリン脂肪酸エステルワックスを含む)、着色剤と有機溶剤(有機溶媒)とを含む液体である着色樹脂液を、水性媒体と混合することにより調製することができる。
着色樹脂液を構成する樹脂成分としては、前述したコア領域11の構成材料としての樹脂成分またはその前駆体(例えば、プレポリマー、モノマー、ダイマー、トリマー、オリゴマー等)を用いることができる。また、着色剤としては、前述したコア領域11の構成材料として例示したものを用いることができる。
また、着色樹脂液を構成するワックスとしては、ポリグリセリン脂肪酸エステルワックス以外にも、前述したコア領域11の構成材料としてのワックスを用いることができる。
また、有機溶剤(有機溶媒)としては、例えば、メチルエチルケトン(MEK)、ジエチルケトン、メチルイソブチルケトン(MIBK)、メチルイソプロピルケトン(MIPK)、シクロヘキサノン、3−ヘプタノン、4−ヘプタノン等のケトン系溶媒、n−ブタノール、i−ブタノール、t−ブタノール、3−メチル−1−ブタノール、1−ペンタノール、2−ペンタノール、n−ヘキサノール、シクロヘキサノール、1−ヘプタノール、1−オクタノール、2−オクタノール、2−メトキシエタノール、アリルアルコール、フルフリルアルコール、フェノール等のアルコール系溶媒、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、1,2−ジメトキシエタン(DME)、1,4−ジオキサン、テトラヒドロフラン(THF)、テトラヒドロピラン(THP)、アニソール、ジエチレングリコールジメチルエーテル(ジグリム)、2−メトキシエタノール等のエーテル系溶媒、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、フェニルセロソルブ等のセロソルブ系溶媒、ヘキサン、ペンタン、ヘプタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、オクタン、ジデカン、メチルシクロヘキセン、イソプレン等の脂肪族炭化水素系溶媒、トルエン、キシレン、ベンゼン、エチルベンゼン、ナフタレン等の芳香族炭化水素系溶媒、ジクロロメタン、クロロホルム、1,2−ジクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロベンゼン、四塩化炭素等のハロゲン化合物系溶媒、酢酸エチル、酢酸メチル、酢酸イソプロピル、酢酸イソブチル、酢酸イソペンチル、クロロ酢酸エチル、クロロ酢酸ブチル、クロロ酢酸イソブチル、ギ酸エチル、ギ酸イソブチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸メチル、安息香酸エチル等のエステル系溶媒、アクリロニトリル、アセトニトリル等のニトリル系溶媒、ニトロメタン、ニトロエタン等のニトロ系溶媒等が挙げられ、これらから選択される1種または2種以上を混合したものを用いることができる。
有機溶剤としては、25℃での100重量部の水に対する溶解度が、30重量部以下であるのが好ましく、25重量部以下であるのがより好ましい。
また、有機溶剤の沸点(常圧(1気圧)での沸点。以下、同様。)は、水の沸点よりも低いのが好ましい。これにより、有機溶剤の回収を効率良く行うことができる。
上記のような条件を満足する有機溶剤としては、例えば、メチルエチルケトン、メチルイソプロピルケトン等のケトン系溶媒、酢酸エチル、酢酸イソプロピル等のエステル系溶媒等が挙げられる。中でも、メチルエチルケトン、酢酸エチルは、樹脂成分(特に、ポリエステル系樹脂)の溶解性、分散性が高いため、好ましい。
着色樹脂液は、例えば、樹脂成分と着色剤と有機溶剤と含む材料を、高速攪拌機等の攪拌機により混合することにより得ることができる。また、着色樹脂液は、例えば、樹脂成分と着色剤とを含む組成物を予め混練しておき、混練により得られた混練物と、有機溶剤とを混合することにより、調製してもよい。着色樹脂液の調製に用いることのできる攪拌機としては、例えば、DESPA(浅田鉄工社製)、T.K.ロボミクス/T.K.ホモデスパー2.5型翼(プライミクス社製)等が挙げられる。
攪拌機を用いた混合時における翼先端速度は、例えば、4〜30m/秒であるのが好ましく、10〜25m/秒であるのがより好ましい。翼先端速度が前記範囲内の値であると、樹脂成分の有機溶剤への溶解、分散を効率良く行うことができるとともに、着色剤の着色樹脂液中における着色剤の分散状態をより均一なものとすることができる。これに対し、翼先端速度が前記下限値未満であると、樹脂成分、着色剤、有機溶剤の組成等によっては、着色樹脂液中における着色剤の微分散が不十分になる可能性がある。一方、翼先端速度が前記上限値を超えると、有機溶剤の組成等によっては、剪断による発熱が大きくなり、有機溶剤の揮発等と相まって均一な攪拌が困難になる可能性がある。
また、攪拌時における材料温度は、20〜60℃であるのが好ましく、30〜50℃であるのがより好ましい。
得られる着色樹脂液中において、樹脂成分、着色剤は、有機溶剤に溶解または分散している。
着色樹脂液中におおける固形分の含有率は、特に限定されないが、40〜75wt%であるのが好ましく、50〜73wt%であるのがより好ましく、50〜70wt%であるのがさらに好ましい。固形分の含有率が前記範囲内の値であると、後述する乳化懸濁液を構成する分散質(着色樹脂微粒子)を、より球形度の高いもの(真球に近い形状もの)とすることができ、最終的に得られるトナー粒子1の形状を、より確実に好適なものとすることができる。
また、着色樹脂液は、乳化剤(分散剤)を含むものであってもよい。これにより、後に詳述する乳化懸濁液における分散質(着色樹脂微粒子)の分散性を、容易に、特に優れたものとすることができる。
乳化剤としては、一般に、分散剤、分散安定剤、界面活性剤として用いられているものを適用することができる。本発明において、乳化剤として適用することのできる具体的な材料としては、例えば、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、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ドデシルフェニルエーテル、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アルキルエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステルや、各種プルロニック系等のノニオン系乳化剤、アルキル硫酸エステル塩、アルキルスルホン酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩等のアニオン系乳化剤、第4級アンモニウム塩等のカチオン系乳化剤等が挙げられ、これらから選択される1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。中でも、乳化剤としては、アルキルベンゼンスルホン酸塩が好ましい。これにより、乳化懸濁液中における分散質(着色樹脂微粒子)の分散性を特に優れたものとしつつ、最終的なトナー中に乳化剤が残存した場合であっても、トナー粒子の帯電特性に対して悪影響を及ぼすのを効果的に防止することができるとともに、VOC(揮発性有機化合物)量が増大するのを効果的に防止することができる。アルキルベンゼンスルホン酸塩が有するアルキル基としては、例えば、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノナニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基等が挙げられるが、ドデシル基が好ましい。すなわち、アルキルベンゼンスルホン酸塩は、ドデシルベンゼンスルホン酸塩であるのが好ましい。これにより、これにより、乳化懸濁液中における分散質(着色樹脂微粒子)の分散性をさらに優れたものとしつつ、最終的なトナー中に乳化剤が残存した場合であっても、トナー粒子の帯電特性に対して悪影響を及ぼすのをより効果的に防止することができるとともに、VOC(揮発性有機化合物)量が増大するのをより効果的に防止することができる。
使用する乳化剤の量は、固形分含有量に対し0.1〜3.0wt%であるのが好ましく、0.3〜2.0wt%であるのがより好ましく、0.3〜1.5wt%であるのがさらに好ましい。使用する乳化剤の量が前記下限値未満であると、粗大粒子発生に対する防止効果が十分に得られない可能性がある。一方、使用する乳化剤の量が前記上限値を超えると、後述する合一工程において、分散質の合一が十分に進行せず、所定粒径より小さい微粒子が残存し、着色樹脂微粒子の収率が低下する可能性がある。
なお、着色樹脂液中には、樹脂成分、着色剤、ワックス、有機溶剤以外の成分として、前述したような帯電制御剤、磁性粉末等を含むものであってもよい。
また、着色樹脂液の調製においては、調製すべき着色樹脂液の構成成分をすべて同時に混合してもよいし、予め、調製すべき着色樹脂液の構成成分のうち一部を混合して混合物(マスター)を得、その後、当該混合物(マスター)を、他の成分と混合してもよい。例えば、着色剤と樹脂成分とを混合(混練)し、着色剤マスターを得た後、着色剤マスターと、樹脂成分(追加樹脂)と、有機溶剤とを、混合することにより、着色樹脂液を調製してもよい。これにより、各成分が均一に混ざり合った着色樹脂液を、より確実に得ることができる。
また、着色樹脂液の構成成分としてワックスを用いる際に、例えば、ワックスと、樹脂成分と、有機溶剤とを含む材料を混合し、ワックスマスターを得、このワックスマスターを、着色剤マスター、樹脂成分(追加樹脂)および有機溶剤と混合することにより、着色樹脂液を調製してもよい。また、ワックスマスターの調製においては、ワックスの粒子が水系分散媒中に分散したワックス分散液(いわゆる、ワックスエマルジョン)を用いてもよい。これにより、ワックスの微粒子(ワックス微粒子)が微分散した着色樹脂液を得ることができる。また、ワックス分散液を調製する場合には、乳化剤を用いてもよい。ワックス分散液の調製に用いる乳化剤としては、前述したような物を用いることができるが、中でも、アルキルベンゼンスルホン酸塩が好ましく、ドデシルベンゼンスルホン酸塩がより好ましい。このような乳化剤を用いることにより、ワックスマスター中、着色樹脂液中等におけるワックス微粒子の分散性をさらに向上させることができるとともに、微分散するワックス粒子の大きさのばらつきを特に小さいものとすることができる。また、ワックスマスターの調製には、乳化剤を用いてもよい。ワックスマスター中に微分散されたワックス微粒子の平均粒径は平均粒径は0.1〜1.4μmであることが好ましく、0.2〜1.2μmであることがより好ましい。これにより、ワックス微粒子の大きさのばらつきを特に小さいものとすることができる。
上記のような着色樹脂液を、水性媒体と混合することにより乳化懸濁液を調製する。
水性媒体としては、主として水で構成されたものを用いることができる。
水性媒体中には、例えば、水との相溶性に優れる溶媒(例えば、25℃での100重量部の水に対する溶解度が、50重量部以上である溶媒)を含むものであってもよい。
また、水性媒体は、乳化剤(分散剤)を含むものであってもよい。
また、乳化懸濁液の調製に際して、例えば、中和剤を用いてもよい。これにより、例えば、ポリエステル系樹脂(直鎖型ポリエステル樹脂および架橋型ポリエステル樹脂)が有する官能基(カルボキシル基)を中和することができ、調製される乳化懸濁液中における分散質(着色樹脂微粒子)の形状、大きさの均一性、分散質(着色樹脂微粒子)の分散性を特に優れたものとすることができる。また、中和剤を用いることにより、乳化剤の使用量を抑制したり、乳化剤等を用いなくても、分散質(着色樹脂微粒子)の分散性を十分に優れたものとすることができるため、乳化剤等を用いることによる不都合の発生を防止することができる。例えば、比較的多量の乳化剤等を用いた場合、乳化懸濁液液の調製時において、比較的高い剪断力が必要となり、これにより、粗大粒子(粗大な分散質)の発生、分散質の粒度分布が広がる等の問題が発生し易いが、中和剤による中和を行うことにより、このような問題の発生を防止することができる。
中和剤は、例えば、着色樹脂液に添加されるものであってもよいし、水性媒体に添加されるものであってもよい。
また、中和剤は、乳化懸濁液の調製において、複数回に分けて添加されるものであってもよい。例えば、前述したように調製された着色樹脂液に対して中和剤を添加した後に、当該着色樹脂液(中和剤が添加された着色樹脂液)と水性媒体とを混合し、さらにその後、混合液中に中和剤を添加してもよい。これにより、着色樹脂液と水性媒体との混合時における液体の粘度上昇を効果的に抑制しつつ、分散質(着色樹脂微粒子)が均一かつ微細に分散した乳化懸濁液を容易に得ることができる。
中和剤としては、塩基性化合物を用いることができ、より具体的には、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア等の無機塩や、ジエチルアミン、トリエチルアミン、イソプロピルアミン等の有機塩基等が挙げられ、これらから選択される1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。また、中和剤は、上記のような化合物を含む水溶液であってもよい。
また、塩基性化合物の使用量は、ポリエステル系樹脂が有する全カルボキシル基を中和するために必要な量の1〜3倍に相当する量(1〜3当量)が好ましく、1〜2倍に相当する量(1〜2当量)がより好ましい。これにより、異形の分散質(着色樹脂微粒子)が形成されるのを効果的に防止することができ、また、後に詳述する合一工程において得られる粒子の粒度分布を、よりシャープなものとすることができる。
本工程で得られた乳化懸濁液において水を滴下した後の水(乳化のために使用した水、ワックスマスターの調製に用いたワックス分散液(いわゆる、ワックスエマルジョン)からの水、中和塩基等を加えた水の全量)と有機溶媒との比率は、体積比で、50:50〜80:20であるのが好ましく、60:40〜80:20であるのがより好ましい。これにより、調製される乳化懸濁液中における分散質の形状、大きさの均一性、分散質の分散性を特に優れたものとすることができる。
着色樹脂液と水性媒体との混合は、いかなる方法で行うものであってもよいが、攪拌機等により着色樹脂液に剪断を加えつつ、着色樹脂液中に水性媒体を徐々に添加(滴下)することにより行い、最終的に、水性媒体中に、着色樹脂液由来の分散質(着色樹脂微粒子)が分散した分散液を得るのが好ましい。これにより、例えば、分散質が均一かつ微細に分散した乳化懸濁液を、容易かつ確実に得ることができる。
乳化懸濁液の調製に用いることのできる攪拌機としては、例えば、DESPA(浅田鉄工社製)、T.K.ロボミクス/T.K.ホモデスパー2.5型翼、スラッシャ(三井鉱山社製)、キャビトロン(ユーロテック社製)等の高速攪拌機、あるいは高速分散機等が挙げられる。
攪拌機を用いた混合時における翼先端速度は、例えば、4〜30m/秒であるのが好ましく、10〜25m/秒であるのがより好ましい。翼先端速度が前記範囲内の値であると、乳化懸濁液を効率良く得ることができるとともに、乳化懸濁液中における分散質(着色樹脂微粒子)の形状、大きさのばらつきを特に小さいものとすることができ、分散質(着色樹脂微粒子)の均一分散性を特に優れたものとすることができる。これに対し、翼先端速度が前記下限値未満であると、乳化懸濁液中における分散質(着色樹脂微粒子)の微分散を十分に達成することが困難になる可能性がある。一方、翼先端速度が前記上限値を超えると、攪拌時に、着色樹脂液と水性媒体との混合液の飛散が激しくなり、不溶解物が混在する可能性がある。
また、攪拌時における材料温度は、20〜60℃であるのが好ましく、20〜50℃であるのがより好ましい。
[合一工程]
次に、複数個の分散質を合一させ、合一粒子を得る(合一工程)。得られる合一粒子(着色樹脂微粒子)は、製造すべきトナー粒子1のコア領域11に対応するものである。分散質の合一は、通常、有機溶剤を含む分散質が衝突することにより、これらが融着して進行する。
複数個の分散質を合一させる方法は、特に限定されないが、分散液(被膜で被覆された分散質が分散した分散液)中に、電解質を添加する方法が好ましい。これにより、容易かつ確実に合一粒子を得ることができる。また、電解質の添加量を調節することにより、容易かつ確実に、合一粒子(着色樹脂微粒子)の粒径を制御することができる。
電解質としては、例えば、硫酸マグネシウム、硫酸アンモニウム、硫酸カリウム、硫酸水素ナトリウム、硫酸水素アンモニウム、硫酸マグネシウム、リン酸ナトリウム、リン酸二水素ナトリウム、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化アンモニウム、塩化カルシウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素アンモニウム、酢酸ナトリウム等の塩や、塩酸、硫酸、リン酸、酢酸、シュウ酸等の酸性物質等が挙げられ、これらから選択される1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。中でも、1価のカチオンの硫酸塩(例えば、硫酸ナトリウム、硫酸アンモニウム)、炭酸塩が好ましい。
電解質の添加は、複数回に分けて行ってもよい。これにより、容易かつ確実に、所望の大きさの着色樹脂微粒子(合一粒子)を得ることができるとともに、得られる着色樹脂微粒子(合一粒子)の円形度を確実に、十分に大きいものとすることができる。
本工程で添加される電解質の量は、特に限定されないが、電解質が添加される分散液(被膜が形成された分散質が分散した分散液)の固形分100重量部に対し、0.1〜10重量部であるのが好ましく、0.2〜5.0重量部であるのがより好ましい。
また、電解質は、水溶液の状態で添加されるのが好ましい。これにより、速やかに分散液全体に、電解質を拡散させることができるとともに、電解質の添加量を容易かつ確実に制御することができる。
本工程における処理温度は、特に限定されないが、10〜50℃であるのが好ましく、15〜40℃であるのがより好ましく、20〜35℃であるのがさらに好ましい。処理温度が前記下限値未満であると、合一の進行が遅くなり、トナーの生産性が低下する場合がある。一方、処理温度が前記上限値を超えると、不本意な凝集物や粗大粒子が発生し易くなる。
本工程は、分散液を攪拌した状態で行うのが好ましい。これにより、粒子間での形状、大きさのばらつきが特に小さい合一粒子を得ることができる。
本工程では、例えば、アンカー翼、タービン翼、ファウドラー翼、フルゾーン翼、マックスブレンド翼、半月翼等の攪拌翼を用いることができるが、中でも、マックスブレンド翼、フルゾーン翼が好ましい。これにより、分散質を効率良く合一させつつ、一旦形成された合一粒子(着色樹脂微粒子)が崩壊するのをより確実に防止することができる。その結果、粒子間での形状、粒径のばらつきの小さい合一粒子を効率良く得ることができる。
攪拌翼の翼先端速度は、例えば、0.1〜10m/秒であるのが好ましく、0.2〜8m/秒であるのがより好ましく、0.2〜6m/秒であるのがさらに好ましい。翼先端速度が前記範囲内の値であると、分散質をより効率良く合一させつつ、一旦形成された合一粒子が崩壊するのをさらに確実に防止することができる。その結果、粒子間での形状、粒径のばらつきが特に小さい合一粒子を効率良く得ることができる。これに対し、翼先端速度が前記下限値未満であると、攪拌が不均一となり、必要以上に粗大化した粗大粒子が発生し易くなる。一方、翼先端速度が前記上限値を超えると、合一粒子の形成に寄与しない微粒子が残存し易くなる傾向がある。
合一粒子が所望の粒径に達したら、合一を停止させる。これにより、所望の粒径の合一粒子を確実に得ることができる。
合一を停止させる方法としては、例えば、攪拌速度を挙げる方法、分散液(合一粒子が分散した分散液)の温度を低下させる方法、分散液中に水を添加する方法や、これらのうち2つ以上を組み合わせた方法等が挙げられる。中でも、合一を停止させる方法としては、分散液中に水を添加する方法を用いるのが好ましい。これにより、不本意な合一粒子の更なる合一や崩壊等を確実に防止しつつ、速やかに分散質の合一を停止させることができる。その結果、所望の粒径を有し、粒度分布がシャープなトナーを確実に得ることができる。なお、分散液中に水を添加することにより合一を停止させる場合、添加した水により分散質中に含まれる有機溶剤が抽出され、分散質粒子が硬くなる。その結果、合一が停止するとともに、合一粒子の崩壊が確実に防止されるものと考えられる。
分散液中に水を添加することにより合一を停止させる場合、添加する水は、分散液中に含まれる有機溶剤100重量部に対して、分散液中に含まれる水の総量が、400重量部以上となるように加えるのが好ましく、500重量部以上となるように加えるのがより好ましい。
また、分散液中に水を添加することにより合一を停止させる場合、水の添加後(合一の停止後)に、固形分の含有率が18〜25wt%となるように、水を加えるのが好ましい。これにより、トナー製造時における有機溶剤、水の使用量を十分に抑制しつつ、大きさ、形状のばらつきの小さい好適なトナーを製造することができる。
[被覆工程]
次に、上記のような合一粒子(着色樹脂微粒子)の表面に、当該分散質を構成する樹脂成分とは異なる樹脂成分で構成された被膜を形成する(被覆工程)。
本工程で形成する被膜は、形成すべきトナー粒子1のシェル領域12に対応するものである。
被膜の形成は、例えば、被膜を構成する樹脂成分と、有機溶剤とを含む液体である被膜形成用液と、前述した合一粒子が分散した分散液とを混合することにより、行うことができる。
被膜を構成する樹脂成分としては、前述したシェル領域12の構成材料としての樹脂成分またはその前駆体(例えば、プレポリマー、モノマー、ダイマー、トリマー、オリゴマー等)を用いることができる。
被膜形成用液を構成する有機溶剤としては、例えば、前述した着色樹脂液の構成材料として例示したものを用いることができる。
被膜形成用液を構成する有機溶剤と、前述した着色樹脂液を構成する有機溶剤とは、実質的に同一の組成を有するものであってもよいし、異なる組成を有するものであってもよいが、少なくとも、共通の成分を含むものであるのが好ましい。これにより、合一粒子の表面に、効率良く被膜を形成することができる。
また、被膜形成用液は、例えば、樹脂成分を含む材料で構成された分散質が、水系の分散媒(水系媒体)中に微分散した分散液であってもよい。これにより、被膜の形成を容易かつ確実に行うことができるとともに、形成される被膜の厚さの均一性を高めることができる。
また、被膜形成用液を構成する樹脂成分は、中和剤により中和されたものであってもよい。これにより、例えば、被膜が形成された状態での合一粒子(分散質)の分散性を特に優れたものとすることができる。
中和剤の種類、添加量、添加方法等の各種条件は、例えば、前述した乳化懸濁液調製工程で説明したのと同様とすることができる。これにより、上述したのと同様の効果が得られる。
合一粒子が分散した分散液と被膜形成用液との混合は、いかなる方法で行うものであってもよいが、攪拌機等により合一粒子が分散した分散液に剪断を加えつつ、合一粒子が分散した分散液中に被膜形成用液を徐々に添加(滴下)することにより行うのが好ましい。これにより、容易かつ確実に、均一な厚さの被膜を形成することができる。
合一粒子が分散した分散液と被膜形成用液との混合においては、例えば、アンカー翼、タービン翼、ファウドラー翼、フルゾーン翼、マックスブレンド翼、半月翼等の攪拌翼を用いることができるが、中でも、マックスブレンド翼、フルゾーン翼が好ましい。これにより、膜厚のばらつきの小さい被膜を、効率良く形成することができる。
攪拌翼の翼先端速度は、例えば、0.1〜10m/秒であるのが好ましく、0.2〜8m/秒であるのがより好ましく、0.2〜6m/秒であるのがさらに好ましい。翼先端速度が前記範囲内の値であると、分散質の不本意な合一を確実に防止しつつ、均一な厚さの被膜を効率良く形成することができる。
また、攪拌時における材料温度は、20〜60℃であるのが好ましく、20〜50℃であるのがより好ましく、20〜35℃であることがさらに好ましい。
また、合一粒子が分散した分散液と被膜形成用液とを混合した後に、電解質を添加してもよい。これにより、被膜の形成を促進することができる。また、電解質の添加量を調節することにより、容易かつ確実に、被膜の厚さを制御することができる。
電解質としては、例えば、硫酸マグネシウム、硫酸アンモニウム、硫酸カリウム、硫酸水素ナトリウム、硫酸水素アンモニウム、硫酸マグネシウム、リン酸ナトリウム、リン酸二水素ナトリウム、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化アンモニウム、塩化カルシウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素アンモニウム、酢酸ナトリウム等の塩や、塩酸、硫酸、リン酸、酢酸、シュウ酸等の酸性物質等が挙げられ、これらから選択される1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。中でも、1価のカチオンの硫酸塩(例えば、硫酸ナトリウム、硫酸アンモニウム)、炭酸塩が好ましい。
本工程で添加される電解質の量は、特に限定されないが、被膜形成用液の固形分100重量部に対し、0.1〜3重量部であるのが好ましく、0.2〜2重量部であるのがより好ましい。
また、電解質は、水溶液の状態で添加されるのが好ましい。これにより、速やかに混合液(合一粒子が分散した分散液と被膜形成用液との混合液)全体に、電解質を拡散させることができるとともに、電解質の添加量を容易かつ確実に制御することができる。
[脱溶剤(脱溶媒)工程]
その後、分散液中に含まれる有機溶剤を除去する(脱溶剤工程)。これにより、トナー粒子1が得られる。
有機溶剤の除去は、いかなる方法で行ってもよいが、例えば、減圧により行うことができる。これにより、樹脂成分等の構成材料の変性等を十分に防止しつつ、効率良く有機溶剤を除去することができる。
また、本工程での処理温度は、被膜を構成する樹脂成分(最終的に得られるトナー粒子でのシェル領域を構成する樹脂成分)のガラス転移点(Tg)よりも低い温度であるのが好ましい。
また、本工程は、分散液に、消泡剤を添加した状態で行ってもよい。これにより、効率良く有機溶剤を除去することができる。
消泡剤としては、例えば、鉱物油系消泡剤、ポリエーテル系消泡剤、シリコーン系消泡剤のほか、低級アルコール類、高級アルコール類、油脂類、脂肪酸類、脂肪酸エステル類、リン酸エステル類等を用いることができる。
消泡剤の使用量は、特に限定されないが、分散液中に含まれる固形分に対して、重量比で、20〜300ppmであるのが好ましく、30〜100ppmであるのがより好ましい。
また、本工程においては、有機溶剤とともに、少なくとも一部の水系媒体が除去されてもよい。
また、本工程においては、有機溶剤とともに、分散液中に含まれる未反応原料(モノマー等)を除去することができる。その結果、最終的に得られるトナーにおける、揮発性有機化合物(TVOC)量を特に少ないものとすることができる。
なお、本工程においては、必ずしも全ての有機溶剤(分散液中に含まれる有機溶剤の全量)が除去されなくてもよい。このような場合であっても、後述する洗浄工程、乾燥工程において残存する有機溶剤を十分に除去することができる。
[洗浄工程]
次に、トナー粒子1の洗浄を行う(洗浄工程)。
本工程は、例えば、固液分離(水性媒体からの分離)によりトナー粒子を分離し、さらにその後、固形分(トナー)の水中への再分散および固液分離(水性媒体からのトナー粒子の分離)をすることにより行うことにより、行うことができる。固形分(トナー)の水中への再分散および固液分離は、複数回、繰り返し行ってもよい。
[乾燥工程]
その後、乾燥処理を施すことにより、最終的なトナーを得ることができる(乾燥工程)。
乾燥工程は、例えば、真空乾燥機(例えば、リボコーン(大川原製作所社製)、ナウター(ホソカワミクロン社製)等)、流動層乾燥機(大河原製作所社製)等を用いて行うことができる。
また、本工程での処理温度は、シェル領域を構成する樹脂成分のガラス転移点(Tg)よりも低い温度であるのが好ましい。
また、必要に応じて、外添剤を付与する外添工程を有していてもよい。
<画像形成装置>
次に、上述した本発明のトナーが適用される画像形成装置について説明する。
図2は、本発明のトナーが適用される画像形成装置の好適な実施形態を示す全体構成図、図3は、図2の画像形成装置が有する現像装置の断面図、図4は、図2の画像形成装置に用いられる定着装置の詳細構造を示し、一部破断面を示す斜視図、図5は、図4の定着装置の要部断面図である。
画像形成装置10の装置本体20内には、感光体ドラムからなる像担持体30が配設され、図示しない駆動手段によって図示矢印方向に回転駆動される。この像担持体30の周囲には、その回転方向に沿って、像担持体(感光体)30を一様に帯電するための帯電装置40、像担持体30上に静電潜像を形成するための露光装置50、静電潜像を現像するためのロータリー現像装置60、像担持体30上に形成された単色のトナー像を一次転写するための中間転写装置70が配設されている。
ロータリー現像装置60は、イエロー用現像装置60Y、マゼンタ用現像装置60M、シアン用現像装置60Cおよびブラック用現像装置60Kが支持フレーム600に装着され、支持フレーム600は図示しない駆動にモータより回転駆動される構成になっている。これらの複数の現像装置60Y、60C、60M、60Kは、像担持体30の1回転毎に選択的に一つの現像装置の現像ローラ604が像担持体30に対向するように回転移動するようにされている。なお、各現像装置60Y、60C、60M、60Kには、各色のトナーが収納されたトナー収納部が形成されている。
現像装置60Y、60C、60M、60Kは、いずれも同一の構造を有している。したがって、ここでは現像装置60Yの構造について説明するが、現像装置60C、60M、60Kについても、構造、機能は同様である。
図3に示すように現像装置60Yでは、その内部にトナーTを収容するハウジング601に供給ローラ603および現像ローラ604が軸着されており、当該現像装置60Yが上記した現像位置に位置決めされると、「トナー担持体」として機能する現像ローラ604が像担持体(感光体)30と当接してまたは所定のギャップを隔てて対向位置決めされるとともに、これらのローラ603、604が本体側に設けられた回転駆動部(図示省略)と係合されて所定の方向に回転するように構成されている。この現像ローラ604は、現像バイアスを印加されるべく銅、ステンレス、アルミニウム等の金属または合金により円筒状に形成されている。
また、現像装置60Yでは現像ローラ604の表面に形成されるトナー層の厚みを所定厚みに規制するための規制ブレード605が配置されている。この規制ブレード605は、ステンレスやリン青銅などの板状部材605aと、板状部材605aの先端部に取り付けられたゴムや樹脂部材などの弾性部材605bとで構成されている。この板状部材605aの後端部はハウジング601に固着されており、現像ローラ604の回転方向D3において、板状部材605aの先端部に取り付けられた弾性部材605bが板状部材605aの後端部よりも上流側に位置するように配設されている。
中間転写装置70は、駆動ローラ90および従動ローラ100と、両ローラにより図示矢印方向に駆動される中間転写ベルト110と、ベルト110の裏面で像担持体30に対向して配設された一次転写ローラ120と、ベルト110上の残留トナーを除去する転写ベルトクリーナ130と、駆動ローラ90に対向して配設され、中間転写ベルト110に形成された4色フルカラー像を記録媒体(紙等)上に転写するための二次転写ローラ140とからなっている。
装置本体20の底部には給紙カセット150が配設され、給紙カセット150内の記録媒体は、ピックアップローラ160、記録媒体搬送路170、二次転写ローラ140、定着装置190を経て排紙トレイ200に搬送されるように構成されている。なお、230は両面印刷用搬送路である。
上記構成からなる画像形成装置の作用について説明する。図示しないコンピュータからの画像形成信号が入力されると、像担持体30、現像装置60の現像ローラ604および中間転写ベルト110が回転駆動し、先ず、像担持体30の外周面が帯電装置40によって一様に帯電され、一様に帯電された像担持体30の外周面に、露光装置50によって第1色目(例えばイエロー)の画像情報に応じた選択的な露光がなされ、イエローの静電潜像が形成される。
一方、現像装置60Yでは、2つのローラ603、604が接触しながら回転することで、イエロートナーが現像ローラ604の表面に擦り付けられて所定の厚みのトナー層が現像ローラ604の表面に形成される。そして、規制ブレード605の弾性部材605bが現像ローラ604の表面に弾性的に当接して、現像ローラ604の表面上のトナー層を、所定の厚みに規制する。
像担持体30上に形成された潜像位置には、イエロー用現像装置60Yが回動してその現像ローラ604が当接し、これによってイエローの静電潜像のトナー像が像担持体30上に形成され、次に、像担持体30上に形成されたトナー像は一次転写ローラ120により中間転写ベルト110上に転写される。このとき、二次転写ローラ140は中間転写ベルト110から離間されている。
上記の処理が画像形成信号の第2色目、第3色目、第4色目に対して、像担持体30と中間転写ベルト110の1回転による潜像形成、現像、転写が繰り返され、画像形成信号の内容に応じた4色のトナー像が中間転写ベルト110上において重ねられて転写される。そして、このフルカラー画像が二次転写ローラ140に達するタイミングで、記録媒体が搬送路170から二次転写ローラ140に供給され、このとき、二次転写ローラ140が中間転写ベルト110に押圧されるとともに二次転写電圧が印加され、中間転写ベルト110上のフルカラートナー像が記録媒体上に転写される。そして、この記録媒体上に転写されたトナー像は定着装置190により加熱加圧され定着される。中間転写ベルト110上に残留しているトナーは転写ベルトクリーナ130によって除去される。
なお、両面印刷の場合には、定着装置190を出た記録媒体は、その後端が先端となるようにスイッチバックされ、両面印刷用搬送路230を経て、二次転写ローラ140に供給され、中間転写ベルト110上のフルカラートナー像が記録媒体上に転写され、再び定着装置190により加熱加圧され定着される。
図2において、本発明に係わる定着装置190は、熱源を有する定着ローラ210とこれに圧接される加圧ローラ220とから構成され、定着ローラ210と加圧ローラ220の軸を結び線は水平線からθの角度を有するように配置されている。なお、0°≦θ≦30°である。
次に定着装置190について、詳細に説明する。
図4において、ハウジング240内には定着ローラ210が回動自在に装着されている。そして、定着ローラ210に対向して加圧ローラ220が回動自在に装着されている。加圧ローラ220の軸方向長さは定着ローラ210のそれよりも短く、その空いたスペースに軸受250が設けられて、加圧ローラ220の両端は軸受250により支持されている。軸受250には加圧レバー260が回動可能に設けられ、加圧レバー260の一端とハウジング240間には加圧スプリング270が配設され、これにより加圧ローラ220と定着ローラ210が加圧されるように構成されている。
図5において、定着ローラ210は、内部にハロゲンランプ等の熱源210aを有する金属製の筒体210b、筒体210bの外周に設けられたシリコンゴム等からなる弾性層210cと、弾性層210cの表面に被覆されたフッ素ゴム、フッ素樹脂(例えばパーテトラフロロエチレン(PTFE))よりなる表層(図示せず)と、筒体210bに固定された回転軸210dとから構成されている。
加圧ローラ220は、金属製の筒体220bと、筒体220bに固定された回転軸220dと、回転軸220dを軸支持する軸受250と、定着ローラ210と同様に、筒体220bの外周に設けられた弾性層220cと、弾性層220cの表面に被覆されたフッ素ゴム、フッ素樹脂よりなる表層(図示せず)とから構成されている。定着ローラ210の弾性層210cの厚みは、加圧ローラ220の弾性層220cの厚みより極端に小さくし、これにより加圧ローラ220側が凹状にへこむような定着ニップ部が形成されている。
図4および図5に示すように、ハウジング240の両側面には、支持軸290、300が設けられており、この支持軸290、300にそれぞれ定着ローラ210側の剥離部材310と加圧ローラ220側の剥離部材320が回動自在に装着されている。これにより、定着ローラ210と加圧ローラ220の軸方向で定着ニップ部の記録媒体搬送方向下流側に剥離部材310、320が配設されることになる。
本実施形態では、図4および図5に示すように、定着ローラ210と加圧ローラ220の軸方向でニップ部の記録媒体搬送方向下流側に剥離部材310、320を配設している。定着ローラ210側の剥離部材310の先端は、ニップ部の出口に向けて傾斜するように配置され、定着ローラ210に非接触でかつ近接されている。加圧ローラ220側の剥離部材320の先端は、定着ローラ210側の剥離部材310の先端よりも記録媒体搬送方向下流側に配置されている。
両面印刷の場合、片面に印刷された記録媒体は定着ローラ210側の剥離部材310により剥離された後、記録媒体の後端が先端となるようにスイッチバックされ、両面印刷用搬送路230を経て二次転写ローラ140に供給され、中間転写ベルト110上のフルカラートナー像が記録媒体上に転写され、再び定着ローラ210により加熱加圧され定着され、このとき、加圧ローラ220に付着し巻き付いてしまう記録媒体は、加圧ローラ220側の剥離部材320により剥離されることになる。
上記のように、本実施形態の定着装置では、定着ローラおよび加圧ローラの軸方向かつ定着ニップ部の記録媒体搬送方向下流側に、定着ローラおよび加圧ローラに近接して配設される剥離部材を備え、前記定着ローラ側の剥離部材の位置決めは定着ローラ表面で行い、前記加圧ローラ側の剥離部材の位置決めは加圧ローラの軸受表面で行うので、定着ローラおよび加圧ローラからの記録媒体の剥離性を向上させることができる。
以上、本発明について、好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
例えば、前述した実施形態では、トナー粒子を構成するコア領域が、複数個の微粒子が合一した合一粒子で構成されるものとして説明したが、コア領域は、合一粒子で構成されたものでなくてもよい。
また、前述した実施形態では、トナー粒子が、コア領域とシェル領域とを有するものとして説明したが、本発明において、トナー粒子は、このような構成を有していないものであってもよい。
また、トナー粒子は、コア領域およびシェル領域以外の構成を有するものであってもよい。例えば、本発明のトナーは、単一のトナー粒子内に、複数のコア領域を有し、隣接するコア領域間にシェル領域と同一の材料で構成された隔壁を有するものであってもよい。これにより、例えば、揮発性有機化合物(VOC)量を特に少ないものとすることができるとともに、トナーの保存性、耐久性を特に優れたものとすることができる。また、このような構成であると、シェル領域の厚さが比較的薄い場合であっても、トナー粒子の耐久性、保存性を特に優れたものとすることができるため、トナー粒子中に占めるコア領域の割合を高めることができる。その結果、コア領域の構成材料の特性をより効果的に発揮させることができ、例えば、低温定着性や発色性等を特に優れたものとすることができる。 また、本発明のトナーは、前述したような方法(乳化懸濁液調製工程、合一工程および被覆工程を有する方法)により製造されたものでなくてもよい。例えば、本発明のトナーは、混練粉砕法等により製造されたものであってもよい。
[1]トナーの製造
トナーの製造に先立ち、架橋型ポリエステル樹脂(H1〜H3)、直鎖型ポリエステル樹脂(L1〜L4)、ワックス(Wax−1〜11)の合成を行い、さらに、合成された樹脂を用いて、ワックスマスター(W−1〜17)、着色剤マスター(P−1C〜P−4C)、ミルベース(MB−1〜MB−25)、無着色樹脂分散液(無着色樹脂分散液S−1)の調製を行った。
<樹脂H1(高分子量樹脂(架橋型ポリエステル樹脂))の合成>
50リットルの反応釜に、下記の組成の酸、アルコール成分、触媒等の原材料を入れて、常圧窒素気流下にて240℃で12時間反応を行った。その後、順次減圧し、10mmHgで反応を続行した。反応はASTM E28−517に基づいて軟化点により追跡し、該軟化点が160℃に達した時点で反応を終了した。
テレフタル酸 9.06重量部
イソフタル酸 3.90重量部
エチレングリコール 2.54重量部
ネオペンチルグリコール 4.26重量部
テトラブチルチタネート 0.1 重量部
エピクロン830 0.3 重量部
カージュラE 0.1 重量部
(但し、「エピクロン830」は、大日本インキ化学工業社製のビスフェノールF型エポキシ樹脂であり、このエポキシ当量は170g/eqである(以下、同様)。また、「カージュラE」は、シェルジャパン社製アルキルグリシジルエステルであり、このエポキシ当量は250g/eqである。)
得られた重合体は、無色の固体であり、酸価10.0KOHmg/g、ガラス転移温度(Tg)65℃、軟化温度(T1/2)が178℃であった。また、重量平均分子量は230000であった。ただし、重量平均分子量はGPC測定装置(東ソー製HLC−8120GPC)によって、分離カラムとして東ソー製TSK−GEL G5000HXL・G4000HXL・G3000HXL・G2000HXLを組み合わせて使用し、カラム温度:40℃・溶媒:テトラヒドロフラン・溶媒濃度0.5質量%、フィルター:0.2μm・流量:1ml/minにて測定し標準ポリスチレンを用いて換算し分子量を求めた。また、ガラス転移温度(Tg)は、示差走査熱量計(島津製作所社製、DSC60−A)を用いて、測定温度領域:20〜150℃、昇温速度:6℃/min、試料質量:20mgの条件で、セカンドランの昇温時の曲線を、オンセット法により解析することにより求めた。
<樹脂H2(高分子量樹脂(架橋型ポリエステル樹脂))の合成>
50リットルの反応釜に、下記の組成の酸、アルコール成分、触媒等の原材料を入れて、常圧窒素気流下にて240℃で12時間反応を行った。その後、順次減圧し、10mmHgで反応を続行した。反応はASTM E28−517に基づいて軟化点により追跡し、該軟化点が160℃に達した時点で反応を終了した。
テレフタル酸 1.94重量部
イソフタル酸 9.07重量部
アジピン酸 1.71重量部
エチレングリコール 2.54重量部
ネオペンチルグリコール 4.26重量部
テトラブチルチタネート 0.1 重量部
エピクロン830 0.3 重量部
カージュラE 0.1 重量部
得られた重合体は、無色の固体であり、酸価9.8KOHmg/g、ガラス転移温度(Tg)40℃、軟化点(T1/2)は178℃であった。また、重量平均分子量は176000であった。
<樹脂H3(高分子量樹脂(架橋型ポリエステル樹脂))の合成>
50リットルの反応釜に、下記の組成の酸、アルコール成分、触媒等の原材料を入れて、常圧窒素気流下にて240℃で12時間反応を行った。その後、順次減圧し、10mmHgで反応を続行した。反応はASTM E28−517に基づいて軟化点により追跡し、該軟化点が160℃に達した時点で反応を終了した。
テレフタル酸 3.9 重量部
イソフタル酸 9.06重量部
エチレングリコール 2.54重量部
ネオペンチルグリコール 4.26重量部
テトラブチルチタネート 0.1 重量部
エピクロン830 0.3 重量部
カージュラE 0.1 重量部
得られた重合体は、無色の固体であり、酸価11.0KOHmg/g、ガラス転移温度(Tg)60℃、軟化点(T1/2)が178℃であった。また、重量平均分子量は260000であった。
<樹脂L1(低分子量樹脂(直鎖型ポリエステル樹脂))の合成>
50リットルの反応釜に、下記の組成の酸、アルコール成分、触媒等の原材料を入れて、常圧窒素気流下にて210℃で12時間反応を行った。その後、順次減圧し、10mmHgで反応を続行した。反応はASTM E28−517に基づいて軟化点により追跡し、該軟化点が82℃に達した時点で反応を終了した。
テレフタル酸 5.31重量部
イソフタル酸 7.97重量部
エチレングリコール 2.6 重量部
ネオペンチルグリコール 4.37重量部
テトラブチルチタネート 0.1 重量部
得られた重合体は、無色の固体であり、酸価8.0KOHmg/g、ガラス転移温度(Tg)40℃、軟化点(T1/2)が90℃であった。また、重量平均分子量は4000であった。
<樹脂L2(低分子量樹脂(直鎖型ポリエステル樹脂))の合成>
50リットルの反応釜に、下記の組成の酸、アルコール成分、触媒等の原材料を入れて、常圧窒素気流下にて210℃で12時間反応を行った。その後、順次減圧し、10mmHgで反応を続行した。反応はASTM E28−517に基づいて軟化点により追跡し、該軟化点が87℃に達した時点で反応を終了した。
テレフタル酸 5.31重量部
イソフタル酸 7.97重量部
エチレングリコール 2.6 重量部
ネオペンチルグリコール 4.37重量部
テトラブチルチタネート 0.1 重量部
得られた重合体は、無色の固体であり、酸価10.0KOHmg/g、ガラス転移温度(Tg)46℃、軟化点(T1/2)が95℃であった。また、重量平均分子量は5200であった。
<樹脂L3(低分子量樹脂(直鎖型ポリエステル樹脂))の合成>
50リットルの反応釜に、下記の組成の酸、アルコール成分、触媒等の原材料を入れて、常圧窒素気流下にて210℃で12時間反応を行った。その後、順次減圧し、10mmHgで反応を続行した。反応はASTM E28−517に基づいて軟化点により追跡し、該軟化点が104℃に達した時点で反応を終了した。
テレフタル酸 7.97重量部
イソフタル酸 5.31重量部
エチレングリコール 2.6 重量部
ネオペンチルグリコール 4.37重量部
テトラブチルチタネート 0.1 重量部
得られた重合体は、無色の固体であり、酸価10.0KOHmg/g、ガラス転移温度(Tg)56℃、軟化点(T1/2)が106℃であった。また、重量平均分子量は8000であった。
<樹脂L4(低分子量樹脂(直鎖型ポリエステル樹脂))の合成>
50リットルの反応釜に、下記の組成の酸、アルコール成分、触媒等の原材料を入れて、常圧窒素気流下にて210℃で12時間反応を行った。その後、順次減圧し、10mmHgで反応を続行した。反応はASTM E28−517に基づいて軟化点により追跡し、該軟化点が78℃に達した時点で反応を終了した。
テレフタル酸 5.31重量部
イソフタル酸 7.97重量部
エチレングリコール 2.6 重量部
ネオペンチルグリコール 4.37重量部
テトラブチルチタネート 0.1 重量部
得られた重合体は、無色の固体であり、酸価11.0KOHmg/g、ガラス転移温度(Tg)35℃、軟化点(T1/2)が82℃であった。また、重量平均分子量は3600であった。
<ワックスの合成>
ポリグリセリン#500(阪本薬品工業(株)社製)を100部とベヘニン酸618部とを反応容器に入れ、窒素気流下で温度を230℃まで昇温して、16時間常圧で脱水縮合反応を行った。得られた縮合物は、アルカリ洗浄、溶剤抽出等により遊離カルボン酸を除去し、所定のワックスとした。以下Wax−1と略記する。Wax−1の酸価はJOCS2.3.1−96に拠して測定した。また、水酸基価はJOCS2.3.6.2−96に準拠して測定した。
また、得られたWax−1について、超高真空の分子蒸留装置により不純物(低分子量区分)を取り除き、高分子区分を分取した。得られた高分子区分のポリグリセリン脂肪酸エステルの純度は、酸価、及び水酸基価を測定し0.1以下となっていることで確認した。分取の結果、Wax−1は、分子量が3038のポリグリセリン脂肪酸エステルを、97.0wt%含んでいた。
また、Wax−2、Wax−3、Wax−4、Wax−5、Wax−6、Wax−7、Wax−8、Wax−10、Wax−11は、それぞれ表1に記載した原料を用いて、Wax−1と同様に反応を行い、アルカリ洗浄、溶剤抽出等により遊離カルボン酸を除去したものを、所定のワックスとした。また、Wax−9は、表1に記載した原料を用いて、Wax−1と同様に反応を行ったが、アルカリ洗浄、溶剤抽出等による遊離カルボン酸の除去を行わずに、所定のワックスとした。
表1に、得られたワックスの原料、仕込み組成、酸価、水酸基価、示差熱曲線の極大温度、主として含まれる脂肪酸エステルの分子量、含有量、重合度について記載した。なお、ジグリセリンS、ポリグリセリン#750はいずれも阪本薬品工業社製であり、ポリグリセリンPGLXはダイセル工業株式会社製である。
Figure 0005011926
<ワックスマスターW−1の調製>
高速乳化機(プライミクス社製、T.K.ロボミクス/T.K.ホモデスパー2.5型翼)付属の3L円筒容器に、水1300部と乳化剤としてのドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム:25.7部を添加して、温度を80〜90℃に調整し、翼先端速度:16.7m/秒の攪拌下に、予め100℃まで加熱して融解しておいたWax−1:700部を添加して、ワックスの乳化物を得た。冷却後、固形分の含有量が35wt%となるように、水を加え、第1のワックス分散液を得た。得られた第1のワックス分散液中のワックス分散質について、マイクロトラックMT3000(日機装(株))を用いて粒径を測定した。また、SEM(走査型電子顕微鏡)にて、倍率10000倍で粒子を撮影し、画像解析装置(ルーゼックスAP、ニレコ(株))にてSF−1を求めた。SEM写真を観察したところ球形の形状となっていた。
次に、高速分散機(プライミクス社製、T.K.ロボミクス/T.K.ホモデスパー2.5型翼)付属の3L円筒容器に、メチルエチルケトン:856部を仕込み、攪拌下に樹脂L2:700部を徐々に添加して、均一に溶解したことを確認後、第1のワックス分散液:878.6部を添加して予備混合液の調整を行った。次いで、該予備混合液をスターミルLMZ−10(アシザワファインテック社製)で混合を行い、固形分含有量45.0%のワックスマスターW−1を得た。ワックスマスターの組成は、樹脂L2/ワックス/乳化剤/メチルエチルケトン/水=31.3/13.4/0.3/29.5/25.5であった。
<ワックスマスターW−2〜W−11の調製>
ワックスマスターW−2、W−3、W−4、W−5、W−6、W−7、W−8、W−9、W−10、W−11はWax−1の代わりにそれぞれワックスWax−2、Wax−3、Wax−4、Wax−5、Wax−6、Wax−7、Wax−8、Wax−9、Wax−10、Wax−11を用いた以外は上記ワックスマスターW−1と同様の方法にて調製した。
<ワックスマスターW−12の調製>
ワックスマスターW−12はWax−1の代わりにカルナバワックス(カルナバワックス1号粉、加藤洋行輸入品)を用いた以外は上記ワックスマスターW−1と同様の方法にて調製した。
<ワックスマスターW−13の調製>
ワックスマスターW−13は樹脂L2の代わりに樹脂L1を用いた以外は上記ワックスマスターW−1と同様の方法にて調整した。
<ワックスマスターW−14の調製>
ワックスマスターW−14は樹脂L2の代わりに樹脂L3を用いた以外は上記ワックスマスターW−1と同様の方法にて調整した。
<ワックスマスターW−15の調製>
ワックスマスターW−15は樹脂L2の代わりに樹脂L4を用いた以外は上記ワックスマスターW−1と同様の方法にて調整した。
<ワックスマスターW−16の調製>
ワックスマスターW−16はWax−1の代わりにポリアルキレンワックスFNP92(融点91.6℃、日本精蝋社製)を用いた以外は上記ワックスマスターW−1と同様の方法にて調製した。
<ワックスマスターW−17の調製>
ワックスマスターW−17はWax−1の代わりにパラフィンワックスHNP−9(融点75℃、日本精蝋社製)を用いた以外は上記ワックスマスターW−1と同様の方法にて調製した。
得られた各ワックスマスターについては、メチルエチルケトンにより稀釈してマイクロトラックMT3000(日機装(株))により粒径を測定した。これにより、粒径は初期のエマルジョンの粒径を維持していることが確認された。また、ワックスマスターW−16、W−17に分散したワックス微粒子は不定形の状態で分散していたが、他のワックスマスターに分散したワックス微粒子は略球形状で分散していた。表2にワックスマスターの調製に用いた原料、マイクロトラックによる粒径測定結果、SEMによる形状観察結果、SF−1の測定結果を示した。
Figure 0005011926
<着色剤マスターP−1Cの調製>
シアン顔料(大日本インキ化学工業社製、KET BLUE 111):2000重量部と、樹脂L1:2000重量部とを、ST/A0羽根をセットした20Lヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)へ投入し、翼先端速度:10m/秒で2分間攪拌し、混合物を得た。該混合物をオープンロール連続押し出し混練機(三井鉱山社製、ニーデックス MOS140−800)を用いて溶融混練し、着色剤マスターP−1Cを得た。着色マスターP−1Cの組成は、重量比で、着色剤:樹脂=50:50であった。また、得られた着色剤マスターP−1Cを樹脂L1およびメチルエチルケトンを用いて希釈し、400倍の光学顕微鏡で着色剤の微分散状態、粗大粒子の有無を観察したところ、粗大粒子は認められず、均一に微分散している様子が認められた。
<着色剤マスターP−2Cの調製>
樹脂として、樹脂L1の代わりに樹脂L2:2000重量部を用いた以外は、前記着色剤マスターP−1Cと同様にして、混合、混練を行い、着色剤マスターP−2Cを得た。着色マスターP−2Cの組成は、重量比で、着色剤:樹脂=50:50であった。また、得られた着色剤マスターP−2Cを樹脂L2およびメチルエチルケトンを用いて希釈し、400倍の光学顕微鏡で着色剤の微分散状態、粗大粒子の有無を観察したところ、粗大粒子は認められず、均一に微分散している様子が認められた。
<着色剤マスターP−3Cの調製>
樹脂として、樹脂L1の代わりに樹脂L3:2000重量部を用いた以外は、前記着色剤マスターP−1Cと同様にして、混合、混練を行い、着色剤マスターP−3Cを得た。着色マスターP−3Cの組成は、重量比で、着色剤:樹脂=50:50であった。また、得られた着色剤マスターP−3Cを樹脂L3およびメチルエチルケトンを用いて希釈し、400倍の光学顕微鏡で着色剤の微分散状態、粗大粒子の有無を観察したところ、粗大粒子は認められず、均一に微分散している様子が認められた。
<着色剤マスターP−4Cの調製>
樹脂として、樹脂L1の代わりに樹脂L4:2000重量部を用いた以外は、前記着色剤マスターP−1Cと同様にして、混合、混練を行い、着色剤マスターP−4Cを得た。着色マスターP−4Cの組成は、重量比で、着色剤:樹脂=50:50であった。また、得られた着色剤マスターP−4Cを樹脂L4およびメチルエチルケトンを用いて希釈し、400倍の光学顕微鏡で着色剤の微分散状態、粗大粒子の有無を観察したところ、粗大粒子は認められず、均一に微分散している様子が認められた。
<ミルベースMB−1の調製>
高速分散機(プライミクス社製、T.K.ロボミクス/T.K.ホモデスパー2.5型翼)付属の2L円筒容器(ディスパー翼の翼径40mm)に、メチルエチルケトン(希釈メチルエチルケトン):179.4重量部を仕込み、さらに、樹脂H2(希釈樹脂):49.8重量部を加えた。この状態で、翼先端速度:7.5m/秒で攪拌した。攪拌した状態で、着色剤マスターP−2C:42重量部、樹脂L2(希釈樹脂):108.2重量部、ワックスマスターW−1:223.9重量部、および、乳化剤としてのドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム:1.09重量部を、この順序で、前記円筒容器内に投入することにより、各成分の溶解・分散を行った。さらに、その後、固形分含有量が55wt%となるように、メチルエチルケトンを追加投入し、ミルベースMB−1を得た。なお、攪拌時における材料温度は、30〜40℃に保持されるようにした。
作製したミルベースの配合順序と配合量を表3に示す。また、表中のMEKはメチルエチルケトンの略である。
Figure 0005011926
<ミルベースMB−2〜MB−25の調製>
以下、表3に記載された配合材料の配合順序、配合量に従い、MB−1と同様にして各ミルベースMB−2〜MB−25を調製した。なお、各ミルベースの固形分における各原材料の配合比率は重量比にて架橋型ポリエステル樹脂:直鎖型ポリエステル樹脂:顔料:ワックス=16.6:66.4:7:10である。
<無着色樹脂分散液(乳化液)S−1の調製>
高速分散機(プライミクス社製、T.K.ロボミクス/T.K.ホモデスパー2.5型翼)付属の2L円筒容器(ディスパー翼の翼径40mm)に、メチルエチルケトン(希釈メチルエチルケトン):367重量部を仕込み、攪拌下に、樹脂H2:300重量部を徐々に添加した。その後、翼先端速度:7.6m/秒、材料温度:30〜50℃に設定し、この条件で攪拌を行うことにより、樹脂成分の溶解・分散を行った。その後、材料温度を40℃にし、1Nのアンモニア水:80重量部を添加し、翼先端速度を16。5m/秒まで上昇させ、この攪拌条件下、水:701重量部を、20重量部/分の速度で滴下することにより、無着色樹脂分散液(乳化液)S−1を得た。得られた無着色樹脂分散液S−1の固形分含有量は20.72wt%、メチルエチルケトン含有量は31.95wt%であった。乳化後、光学顕微鏡の600倍で観察したところ、均一に乳化されていることが確認された。
(実施例1)
以下のようにして、トナーを製造した。なお、温度条件が記載されていない工程(処理)については、室温(25℃)で行った。
《乳化懸濁液調製工程》
MB−1のミルベースを調製した同一容器に、引き続き、1Nアンモニア水:50重量部を加え、翼先端速度:7.5m/秒にて攪拌した後、温度が30℃以下となるように調整した。
その後、翼先端速度:16.5m/秒に変更し、この状態で、350重量部の水(脱イオン水)を20重量部/分の速度で滴下し、分散液を調製した。脱イオン水を添加するにつれ、系の粘度は上昇していったが、水は滴下と同時に系内に取り込まれ、攪拌混合は均一であった。脱イオン水を200重量部添加した段階で粘度の低下が観察された(転相点)。さらに残りの脱イオン水を所定量滴下した後(総量で350重量部の脱イオン水を滴下した後)、希釈水として143.5重量部の水を一括で添加した。この段階での分散液中におけるメチルエチルケトン(有機溶剤)の含有率は、29.0wt%であった。またこの分散液を光学顕微鏡で観察すると、樹脂は溶解しており、顔料と離型剤の微粒子が分散している状態が観察された。この分散液中において、分散性の悪い粗大粒子の存在は認められなかった。
《合一工程》
次に、マックスブレンド翼(翼径65mm)およびコンデンサー付属の2L円筒容器に、上記分散液を移送した後、翼先端速度:1.09m/秒に保持した状態で、温度を25℃に調整した。
その後、マックスブレンド翼の翼先端速度を1.53m/秒に調整し、3.5wt%の硫酸ナトリウム水溶液:120重量部を10g/分で滴下した。滴下終了後、翼先端速度を15分間かけて、1.53m/秒から0.54m/秒まで減速し、さらに同条件下で20分間攪拌を行った。
次に、マックスブレンド翼の翼先端速度を1.53m/秒に調整した状態で、5.0wt%の硫酸ナトリウム水溶液:10重量部を滴下し、翼先端速度を1.53m/秒から0.54m/秒に、15分間かけて減速し、さらに、0.54m/秒で10分間攪拌を行った。ここで、この分散液について、観察を行った。その結果、分散質が、複数個合一した合一粒子(着色樹脂微粒子)が多数確認された。加えて、樹脂を含む材料で構成された分散質中に、顔料微粒子、ワックス微粒子は、微分散した状態で取り込まれていた。
また、この段階での合一粒子の粒径の測定を行った。その結果、50%体積粒径をDv(50)[μm]としたときのDv(50)が4.5μmを越えていない場合には同様の操作を繰り返した。その結果、分散質(着色樹脂微粒子)の合一は、さらに進行していた。Dv(50)が4.5μmとなったところで、マックスブレンド翼の翼先端速度を1.02m/秒に調整し30分間攪拌を行ない、目的とする合一粒子が分散した分散液を得た。この分散液を構成する分散質としての合一粒子について、粒径測定を行った。なお、粒径、粒度分布の測定は、100μmのアパーチャーチューブを用いたコールターカウンターマルチサイザーTAII(ベックマンコールター社製)により行った。その結果、50%個数粒径をDn(50)[μm]としたとき、Dv(50)が5.02μm、Dv/Dnが1.11、平均円形度が0.983であった。また、以下に説明する他の粒子についても同様にして、粒径、粒度分布の測定を行った。なお、平均円形度は、フロー式粒子像分析装置(東亜医用電子社製、FPIP−1000)を用いた測定により求めた。また、以下に説明する他の粒子についても同様にして、平均円形度を求めた。
《被覆工程》
上記合一工程を行った2L円筒容器内において、マックスブレンド翼の翼先端速度を1.53m/秒に調整した状態で、無着色樹脂分散液(乳化液)S−1:347重量部(コア粒子100重量部に対して20wt%)を5g/分の速度で滴下した。滴下終了後に、マックスブレンド翼の翼先端速度を1.53m/秒から0.85m/秒に減速し、翼先端速度を保持した状態で、さらに、20分間攪拌を行った。その後、翼先端速度を1.53m/秒に調整し、5.0wt%の硫酸ナトリウム水溶液:20重量部を滴下した。
その後、15分間かけて翼先端速度を1.53m/秒から0.54m/秒まで減速し、翼先端速度を保持した状態で、50%体積粒径をDv(50)[μm]が5.8μmに成長するまで同条件下で攪拌を続けた。目標粒径に到達した時点で、水:400重量部を添加し、被膜の被覆を終了させた。その結果、50%体積粒径をDv(50)[μm]、50%個数粒径をDn(50)[μm]としたときの、Dv(50)は5.76μm、Dv/Dnは1.12、被膜を有する分散質の平均円形度は0.978であった。これにより、合一粒子の表面に、被膜が形成された。
《脱溶剤工程》
その後、シリコーン系消泡剤(東レ・ダウコーニング・シリコーン社製、BY22−517):0.068重量部を添加し、減圧により、固形分含有量が23wt%以上となるまで、メチルエチルケトンおよび水の一部を留去し、スラリー(着色樹脂微粒子スラリー)を得た。
《洗浄工程》
上記のようにして得られたスラリーに対し、固液分離を行い、さらに、水中への再分散、固液分離を繰り返し行うことによる洗浄処理を施した。その後、吸引ろ過法により、着色樹脂微粒子のウェットケーキ(着色樹脂微粒子ケーキ)を得た。該ウエットケーキの含水率は35wt%であった。
《乾燥工程》
その後、真空乾燥機を用いて、ウェットケーキを乾燥することにより、トナー粒子を得た。得られたトナー粒子は、樹脂成分と着色剤とを含むコア領域と、着色剤を含まないシェル領域とを有するものであることが確認された。また、トナー粒子についての50%体積粒径をDv(50)[μm]、50%個数粒径をDn(50)[μm]としたときの、Dv(50)は、5.20μm、Dv(50)/Dn(50)は、1.11であった。また、トナー粒子の平均円形度Rは0.982であった。また、トナー粒子の断面を切り出して、四酸化オスミウムにより染色し、透過型顕微鏡にてトナー粒子の断面の観察を行ったところ、トナー粒子を構成するコア領域の平均粒径は4.88μm、シェル領域の平均厚さは0.16μmであった。また、トナー粒子中において、コア領域の占める割合は、80vol%であった。
(実施例2〜8)
ミルベースMB−1の代わりに表4に示す各実施例に対応するミルベースを用いた以外は実施例1と同様にトナー粒子を調製した。
(実施例9)
ミルベースMB−1の代わりにミルベースMB−22を用い、乳化懸濁液調製工程にて最初に滴下する水の量:350重量部を378.5重量部とした以外は実施例1と同様にトナー粒子を調製した。
(実施例10)
ミルベースMB−1の代わりにミルベースMB−23を用い、乳化懸濁液調製工程にて最初に滴下する水の量:350重量部を364.3重量部とした以外は実施例1と同様にトナー粒子を調製した。
(実施例11)
ミルベースMB−1の代わりにミルベースMB−24を用い、乳化懸濁液調製工程にて最初に滴下する水の量:350重量部を307.2重量部とした以外は実施例1と同様にトナー粒子を調製した。
(実施例12)
ミルベースMB−1の代わりにミルベースMB−25を用い、乳化懸濁液調製工程にて最初に滴下する水の量:350重量部を292.9重量部とした以外は実施例1と同様にトナー粒子を調製した。
表4に各実施例に用いたミルベースの種類、および調製したトナー粒子の組成等を示した。
Figure 0005011926
(比較例1〜13)
ミルベースMB−1の代わりに表5に示す各比較例に対応するミルベースを用いた以外は実施例1と同様にトナー粒子を調製した。
表5に各比較例に用いたミルベースの種類、および調製したトナー粒子の組成等を示した。
Figure 0005011926
[2]評価
[2.1]トナー粒子の表面観察
トナー粒子を水中に懸濁させ、トナー粒子の表面を光学顕微鏡で観察した。トナー粒子の表面にワックスが露出していないかを、無作為に200個のトナー粒子について観察を行い、下記の3段階の基準にて評価を行った。
○:ワックスがトナー粒子に内包されていた。
△:ワックスがトナー粒子の表面にわずかに露出していた。
×:ワックスがトナー粒子の表面に明らかに露出していた。
[2.2]低温定着性
各実施例、比較例にて調製したトナー粒子:100重量部に対して、外添剤として大粒径のシリカ(日本アエロジル(株)製RX50):1.0重量部、小粒径のシリカ(日本アエロジル(株)製RX200):1.0重量部、酸化チタン(チタン工業(株)製STT30S):0.5重量部を添加した。このトナー粒子を10Lヘンシェルミキサー(三井鉱山(株)製)に投入して羽先端周速30m/sで2分間混合しシアントナーを得た。
前記シアントナーをカラープリンタ(セイコーエプソン(株)製LP7000)のトナーカットリッジに充填した。次に、記録媒体としてカラーレーザープリンタ用コート紙(セイコーエプソン(株)製)を使用して、定着ローラ温度を120−180℃まで調整しながら、コート紙の上半分にべた印字を印刷した。印刷後のコート紙の下半分に発生する低温オフセットによる汚れを観察し、汚れ発生の温度を低温オフセット温度とした。
[2.3]長期保存性
前記各実施例および前記各比較例で得られたトナーを、温度:20〜28℃の環境下に、6ヵ月間静置した。その後、トナーの様子を目視にて確認し、以下の4段階の基準に従い評価した。
◎:トナー粒子の凝集がまったく認められない。
○:トナー粒子の凝集がほとんど認められない。
△:トナー粒子の凝集がわずかに認められる。
×:トナー粒子の凝集がはっきりと認められる。
[2.4]耐熱保存性
前記各実施例および前記各比較例で得られたトナー:10gをガラスビンに投入し、恒温槽で50℃、12時間、保管し、トナー粒子の凝集を目視にて観察し、以下の4段階の基準に従い評価した。
◎:トナー粒子の凝集がまったく認められない。
○:トナー粒子の凝集がほとんど認められない。
△:トナー粒子の凝集がわずかに認められる。
×:トナー粒子の凝集がはっきりと認められる。
[2.5]現像耐久性
前記各実施例および前記各比較例で得られたトナーについて、以下のようにして現像耐久性の評価を行った。
図2〜図5に示すような画像形成装置の現像装置(図3参照)にトナーを30gセットした後、無補給でエージングを行い、現像ローラへのフィルミングが発生するまでの時間を測定し、以下の4段階の基準に従い評価した。
◎:エージング開始後、180分以上経過しても、フィルミングの発生は認められなかった。
○:エージング開始後、120分以上180分未満でフィルミングが発生。
△:エージング開始後、60分以上120分未満でフィルミングが発生。
×:エージング開始後、60分未満でフィルミングが発生。
[2.6]定着印字面の耐ブロッキング性の評価
前記各実施例および前記各比較例で得られたトナーについて、以下のようにして定着強度の評価を行った。
まず、図2〜図5に示すような構成を有する画像形成装置(カラープリンタ)を用意した。この画像形成装置を用いて、記録媒体(セイコーエプソン社製、上質普通紙)上に、記録媒体に形成されたトナー画像のトナー重量が0.75mg/cmとなるように、所定のパターンのトナー像を転写、定着し、定着トナー画像を得た。
画像形成を行った2枚の記録媒体を、定着トナー画像同士が密着するように合わせ、55℃の温度下にて、記録媒体上に重りを置いて1kg/cmの荷重を加えながら、記録媒体上の定着トナー画像同士を24時間密着させた。その後、記録媒体上から重りを取り除き、記録媒体が室温(25℃)になるまで放冷した。
放冷後、2枚の記録媒体を剥がすことで、密着させていた定着トナー画像同士を引き剥がした。剥がされた後の定着トナー画像を目視にて確認し、付着粉、光沢むら、濃度むら等の有無を以下の4段階の基準に従い評価した。
◎:定着トナー画像上に、付着粉、光沢むら、濃度むらがまったく認められない。
○:定着トナー画像上に、付着粉、光沢むら、濃度むらがほとんど認められない。
△:定着トナー画像上に、付着粉、光沢むら、濃度むらがわずかに認められる。
×:定着トナー画像上に、付着粉、光沢むら、濃度むらがはっきりと認められる。
各実施例、比較例の評価結果を表6に示した。
Figure 0005011926
表6から明らかなように、本発明のトナーは、優れた保存性、低温定着性を示すとともに、優れた耐フィルミング性、定着印字面の耐ブロッキング性を示した。これに対し、各比較例のトナーでは、満足な結果が得られなかった。
また、着色顔料をシアン顔料の代わりにイエロー顔料(クラリアントジャパン社製、Toner Yellow HG)、マゼンタ顔料(クラリアントジャパン社製、Permanent Rubine F6B)を用いた以外は、上記と同様にトナーの製造、評価を行ったところ、上記と同様の結果が得られた。
本発明のトナーを構成するトナー粒子の好適な実施形態を示す模式的な断面図である。 本発明のトナーが適用される画像形成装置の好適な実施形態を示す全体構成図である。 図2の画像形成装置が有する現像装置の断面図である。 図2の画像形成装置に用いられる定着装置の詳細構造を示し、一部破断面を示す斜視図である。 図4の定着装置の要部断面図である。
符号の説明
1…トナー粒子 11…コア領域(芯部、核) 112…ワックス微粒子 12…シェル領域(外殻) 10…画像形成装置 20…装置本体 30…像担持体 40…帯電装置 50…露光装置 60…ロータリー現像装置 600…支持フレーム 601…ハウジング 603…供給ローラ 604…現像ローラ 605…規制ブレード 605a…板状部材 605b…弾性部材 60Y…イエロー用現像装置 60M…マゼンタ用現像装置 60C…シアン用現像装置 60K…ブラック用現像装置 70…中間転写装置 90…駆動ローラ 100…従動ローラ 110…中間転写ベルト 120…一次転写ローラ 130…転写ベルトクリーナ 140…二次転写ローラ 150…給紙カセット 160…ピックアップローラ 170…記録媒体搬送路 190…定着装置 200…排紙トレイ 210…定着ローラ(加熱定着部材) 210a…熱源 210b…筒体 210c…弾性層 210d…回転軸 220…加圧ローラ(加圧部材) 220b…筒体 220c…弾性層 220d…回転軸 230…両面印刷用搬送路 240…ハウジング 250…軸受 260…加圧レバー 270…加圧スプリング 290…支持軸 300…支持軸 310…剥離部材 320…剥離部材 T…トナー

Claims (6)

  1. 樹脂成分と着色剤とを含むコア領域および前記コア領域を被覆するシェル領域を有し、
    前記コア領域に、二価カルボン酸と脂肪族ジオールとを構成成分として有する直鎖型ポリエステル樹脂、およびポリグリセリン脂肪酸エステルワックスを含み、
    前記ポリグリセリン脂肪酸エステルワックスは、ポリグリセリンと脂肪酸とがエステル結合したポリグリセリン脂肪酸エステルを主として含み、かつ、酸価が3KOHmg/g以下、水酸基価が5KOHmg/g以下、示差熱曲線における吸熱極大温度が65〜75℃であり、
    前記ポリグリセリン脂肪酸エステルは、分子量が3000〜5000、ポリグリセリン骨格の重合度が4〜10であり、
    前記直鎖型ポリエステル樹脂は、ガラス転移温度が38〜48℃、重量平均分子量が3800〜5500であることを特徴とするトナー。
  2. トナー粒子中に、前記ポリグリセリン脂肪酸エステルワックスを5〜15wt%含む請求項1に記載のトナー。
  3. 前記ポリグリセリン脂肪酸エステルワックスは、前記示差熱曲線において吸熱ピークの半値幅が5℃以下である請求項1または2に記載のトナー。
  4. 前記シェル領域に架橋型ポリエステル樹脂を含む請求項1ないし3のいずれかに記載のトナー。
  5. 前記シェル領域中に、前記架橋型ポリエステル樹脂を60wt%以上含む請求項4に記載のトナー。
  6. 前記コア領域中に、架橋型ポリエステル樹脂を10〜30wt%含む請求項1ないし5のいずれかに記載のトナー。
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