JP5077434B2 - 電子写真用トナー - Google Patents
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Description
前記離型剤が、少なくともエステル化合物と脂肪族ヒドロキシカルボン酸化合物を含有するものであることを特徴とする。
本発明に係るトナーを構成する離型剤に含有されるエステル化合物は、カルボン酸成分とアルコール成分とのエステル化合物であり、その構造中に長鎖脂肪族基を有するものが好ましい。その中でも、特に、脂肪族ヒドロキシカルボン酸化合物と、長鎖アルキルアルコール化合物及び長鎖アルケニルアルコール化合物のうちの少なくとも1種のアルコール化合物(以下、これらをまとめて「長鎖脂肪族アルコール化合物」ともいう)とを反応させて形成されたエステル化合物が好ましい。
次に、本発明に係るトナーを構成する離型剤に含有される脂肪族ヒドロキシカルボン酸化合物について説明する。本発明に係るトナーを構成する離型剤に含有させることの可能な脂肪族ヒドロキシカルボン酸化合物としては、前述のエステル化合物の項で説明した脂肪族ヒドロキシカルボン酸化合物と同じものが挙げられる。前述した脂肪族ヒドロキシカルボン酸化合物を1種単独でまたは2種以上を組み合わせて含有させることが可能である。
本発明に係るトナーを構成する離型剤は、前述したエステル化合物と脂肪族ヒドロキシカルボン酸化合物の他に、長鎖脂肪族アルコール化合物を含有するものであることが好ましい。そして、離型剤中に含有させることの可能な長鎖脂肪族アルコール化合物としては、前述のエステル化合物の項で説明した長鎖脂肪族アルコール化合物と同じものが挙げられる。そして、前述した長鎖脂肪族アルコール化合物を1種単独でまたは2種以上を組み合わせて含有させることが可能である。
本発明に係るトナーを構成するトナー粒子を粉砕法や溶解懸濁法等によって製造する場合、トナーを構成する結着樹脂として、スチレン系樹脂、(メタ)アクリル系樹脂、スチレン−(メタ)アクリル系共重合体樹脂、オレフィン系樹脂等のビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテル系樹脂、ポリウレタン樹脂、ウレア変性ポリエステル樹脂等の公知の樹脂を使用することが可能である。これらは1種単独で使用することも、または、2種以上を組み合わせて使用することも可能である。
次に、本発明に係るトナーを構成するトナー粒子に含有される着色剤としては、公知の無機または有機着色剤を使用することができる。以下に、具体的な着色剤を示す。
本発明に係るトナーを構成するトナー粒子は、少なくとも結着樹脂、着色剤及び離型剤を含有するものであれば、その構造や形態は特に限定されるものではなく、公知の構造や形態を採ることが可能である。
次に、本発明に係るトナーの形態として粒径と形状について説明する。本発明に係るトナーは、トナー粒子の粒径が体積基準のメジアン径で3〜8μmであることが好ましい。体積基準のメジアン径が3〜8μmであることにより、細線やドット等の再現性が向上し、ハーフトーンの画質が向上する。 このトナー粒子の粒径は、たとえば当該トナー粒子を後述するミニエマルション法で作製する場合には、凝集・融着工程における凝集剤の濃度や融着時間によって制御することができる。
CV値={(標準偏差)/(体積基準の平均粒径)}×100
トナーの体積基準のメジアン径は、「コールターマルチサイザーIII」(ベックマン・コールター社製)に、データ処理用のコンピュータシステム(ベックマン・コールター社製)を接続した装置を用いて測定・算出することができる。
また、本発明に係るトナーは、トナーを構成する個々のトナー粒子について、平均円形度が0.930〜1.000であることが好ましく、0.950〜0.995がより好ましいものである。すなわち、トナー粒子の平均円形度が0.930〜1.000の範囲にあることにより、画像支持体に転写されたトナー層におけるトナー粒子の充填密度が高くなっているので定着性が向上して定着オフセットが発生しにくくなる。また、個々のトナー粒子が破砕しにくくなって摩擦帯電付与部材の汚染が減少し、トナーの帯電性を安定化させる。
式(y):
円形度=(粒子投影像と同じ投影面積をもつ円の周囲長)/(粒子役影像の周囲長)
〔トナーの製造方法〕
次に、本発明に係るトナーの製造方法について説明する。
ここで、外添処理工程に使用される外添剤について説明する。電子写真方式の画像形成に使用されるトナーには、流動性、帯電性の改良及びクリーニング性の向上等の目的で、いわゆる外添剤を添加してトナーの性能を向上させることができる。これら外添剤としては特に限定されるものではなく、種々の無機微粒子、有機微粒子及び滑剤を使用することができる。
また、本発明に係るトナーを構成するトナー粒子中には、必要に応じて荷電制御剤が含有されていてもよい。荷電制御剤としては、公知の種々の化合物を用いることができる。
次に、本発明に係るトナーを用いて構成される現像剤について説明する。本発明に係るトナーは、たとえば磁性体を含有させて一成分磁性トナーとして使用する場合、いわゆるキャリアと混合して二成分現像剤として使用する場合、非磁性トナーを単独で使用する場合等が考えられ、いずれも好適に使用することができる。
次に、本発明に係るトナーを用いる画像形成方法について説明する。本発明に係るトナーは接触加熱方式による定着工程を含む画像形成方法に好適に用いることができる。特に、定着工程における定着温度が、画像支持体の表面温度において100〜200℃、好ましくは120〜180℃となる温度とされる比較的低温の定着温度、すなわち、具体的には画像支持体の種類によっても異なるが、定着ニップ部における加熱部材の表面温度で120〜200℃において定着する画像形成方法に好適に使用することができる。
以上の画像形成方法において画像が形成される画像支持体としては、具体的には、薄紙から厚紙までの普通紙、上質紙、アート紙あるいはコート紙などの塗工された印刷用紙、市販されている和紙やはがき用紙、OHP用のプラスチックフィルム、布などの各種を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
クエン酸トリベへニル(融点75.6℃)177.2gを80℃に加温し、ベヘニルアルコール12.4g、クエン酸1.77gを添加してニーダーを用いて20分間混合することにより、離型剤〔1〕を得た。
スチレン201.5g、n−ブチルアクリレート117.24g、メタクリル酸18.31gおよび上記の離型剤〔1〕を加熱・混合して離型剤含有単量体溶液を調製した。
結着樹脂微粒子の合成例1において、下記表1に従って離型剤の組成を変更したことの他は同様にして、それぞれ、結着樹脂微粒子〔2〕〜〔9〕、〔11〕〜〔15〕及び比較用の結着樹脂微粒子〔10〕のラテックスを得た。なお、エステル化合物の添加量は、結着樹脂の合成例1〜15の全てにおいて177.2gとした。
撹拌装置、冷却管、窒素導入管、温度センサーを備えた5Lのステンレス製反応器に、アニオン性界面活性剤「エマール2FG」(花王社製)2.3gを純水2948gに溶解させた界面活性剤溶液を投入し、窒素気流下80℃に維持しながら撹拌を行い、過硫酸カリウム10.2gを純水218gに溶解させた重合開始剤水溶液を加えた。さらにスチレン520g、n−ブチルアクリレート184g、メタクリル酸96g、n−オクチルメルカプタン22.1gを混合したモノマー溶液を3時間かけて滴下した後、同温度に1時間保持して重合反応を完結させた後、内温を室温まで冷却することにより、シェル用樹脂微粒子〔1〕のラテックスを得た。このシェル用樹脂微粒子〔1〕の体積基準のメジアン径は82nm、質量平均分子量(Mw)は13,200であった。
シアン顔料C.I.Pigment Blue 15:3(銅フタロシアニン顔料)を25g、n−ドデシル硫酸ナトリウム11.5gを純水160gに溶解させた界面活性剤溶液に徐々に添加した後、「クレアミックスWモーション CLM−0.8」(エム・テクニック社製)を用いて分散処理することにより、シアン着色剤粒子の分散液〔1〕を得た。このシアン着色剤粒子の分散液〔1〕におけるシアン着色剤粒子の粒子径を、電気泳動光散乱光度計「ELS−800」(大塚電子社製)を用いて測定したところ、体積基準のメジアン径で138nmであった。
撹拌装置、冷却管、温度センサーを備えた5Lのステンレス製反応器に、結着樹脂微粒子〔1〕のラテックス1461.42g、純水1671.4g、シアン着色剤粒子の分散液〔1〕147.31gを投入し、撹拌しながら5N−水酸化ナトリウム水溶液を用いてpHを10に調整した。次いで、撹拌下、塩化マグネシウム・六水和物56.66gを純水56.66gに溶解した塩化マグネシウム水溶液を10分間かけて滴下し、内温を75℃まで昇温させ、「コールターカウンター TA−II」(ベックマン・コールター社製)を用いて粒径を測定し、平均粒径6.5μmになるまで加熱撹拌を行った。平均粒径が6.5μmに到達した時点で、シェル用樹脂微粒子〔1〕のラテックス244.18gを5N−水酸化ナトリウム水溶液を用いてpH4に調整したものを滴下し、シェル用樹脂微粒子〔1〕が凝集粒子表面に付着するまで加熱撹拌を続けた。少量の反応溶液を遠心分離機を用い遠心分離を行い上清が透明になった時点で、塩化ナトリウム73gを純水291.98gに溶解させた塩化ナトリウム水溶液を加え、さらに加熱撹拌を続けてフロー式粒子像測定装置「FPIA−2100」(シスメックス社製)を用い、平均円形度が0.965になった時点で内温を室温まで冷却し、生成した粒子を純水で洗浄、濾過を繰り返した後、30℃の温風で乾燥することにより、本発明の構成を有するトナー母体粒子〔1〕を得た。
このトナー母体粒子〔1〕に、疎水性シリカ(数平均一次粒子径=12nm、疎水化度=68)を1質量%および疎水性酸化チタン(数平均一次粒子径=20nm、疎水化度=64)を1質量%添加し、「ヘンシェルミキサー」(三井三池化工機社製)により混合した。その後、45μmの目開きの篩を用いて粗大粒子を除去し、トナー粒子〔1〕よりなるトナー〔1〕を製造した。なお、トナー母体粒子について、疎水性シリカの添加によっては、その粒径は変化しない。
トナーの製造例1において、結着樹脂微粒子〔1〕のラテックスの代わりにそれぞれ結着樹脂微粒子〔2〕〜〔15〕のラテックスを用いたことの他は同様にして、トナー母体粒子〔2〕〜〔15〕を得、トナーの製造例1と同様にして外添剤処理を行うことにより、トナー粒子〔2〕〜〔15〕よりなるトナー〔2〕〜〔15〕を製造した。なお、トナー粒子〔10〕は、比較用のものである。
上記のトナー〔1〕〜〔15〕の各々に、スチレン−アクリル樹脂を被覆した体積基準のメジアン径35μmのフェライトキャリアを、前記トナーの濃度が8質量%になるよう混合し、二成分現像剤である現像剤〔1〕〜〔15〕を調製した。なお、現像剤〔1〕〜〔9〕及び〔11〕〜〔15〕が本発明の構成を有するトナーを用いたものであり、現像剤〔10〕が比較用のものである。
この現像剤〔1〕〜〔15〕を用いて、下記(1)〜(4)の評価を行った。結果を表2に示す。
市販のデジタル複写機「bizhab PRO C650」(コニカミノルタ社製)において、定着装置を定着用ヒートローラの表面温度を100〜210℃の範囲で変更することができるように改造したものを用い、A4普通紙を縦送りで搬送し、搬送方向に垂直な方向に伸びる5mm幅のベタ帯画像を定着させた後、搬送方向に対して垂直方向に伸びる5mm幅のベタ帯画像および20mm幅のハーフトーン画像を定着させる定着実験を、高温オフセットによる画像汚れが観察されるまで、設定される定着温度を100℃、105℃・・・と5℃刻みで増加させる様に変更しながら繰り返し行い、高温オフセットによる画像汚れが観察された定着実験における定着温度を高温オフセットの温度として測定した。結果を表2に示す。
上記の改造機を用いて、低温低湿環境(温度10℃湿度10%RH)下でトナー付着量11mg/cm2のベタ画像を形成し、得られたベタ画像を折り機を用いて折り、これに0.35MPaの空気を吹きつけ、折り目を限度見本を参照してランク5〜ランク1の5段階に評価する剥離実験を、設定される定着温度を210℃、205℃・・・と5℃刻みで低下させる様に変更しながら繰り返し行い、初めてランク3に評価された剥離実験における定着温度を定着下限温度として測定した。結果を表2に示す。
−評価基準−
ランク5:折れ目に全く剥離なし
ランク4:一部、折り目に従って剥離あり
ランク3:折り目に従って細い線状の剥離あり
ランク2:折り目に従って太い剥離あり
ランク1:画像に大きな剥離あり。
トナー0.5gを内径21mmの10mLガラス瓶に取り、蓋を閉めてタップデンサー「KYT−2000」(セイシン企業製)で600回振とうした後、蓋を取り温度57℃、湿度35%RHの環境下に2時間放置した。次いでトナーを48メッシュ(目開き350μm)の篩上に解砕しないよう注意しながら載せて、パウダーテスター(ホソカワミクロン社製)にセットし、押さえバー、ノブナットで固定し、送り幅1mmの振動強度に調節し10秒間振動を加えた後、篩上に残存した残存トナー量を測定し、下記式(1)によりトナー凝集率を算出し、下記の評価基準に従って評価した。結果を表2に示す。
トナー凝集率(質量%)={残存トナー量(g)/0.5(g)}×100
−評価基準−
◎:トナー凝集率が15質量%未満(優良)
○:トナー凝集率が20質量%以下、15質量%以上(良好)
×:トナー凝集率が20質量%を超える(不良)。
上記改造機を用いて未定着画像を2枚作成し、これを外部定着器によって定着温度150℃で定着した後、1枚目の画像部が、2枚目の非画像部および画像部の両方に対向する状態で重ね、重ねた部分に対して80g/cm2相当の加重をかけるよう錘を載せ、温度60℃、湿度50%RHの恒温恒湿槽において3日間放置し、その後、重ねた2枚の定着画像の画像欠陥を以下の評価基準に従って評価した。結果を表2に示す。
−評価基準−
優良:トナー移行による画像不良、画像部間の軽微な張り付きもなく全く問題ない
良好:重ねた画像部を剥がす際にジッピング音がするが、画像不良はなく、問題のない状態
実用可:重ねた画像を剥がした後、双方の画像部に光沢ムラが発生するが、画像としての欠陥が殆どない状態
不可:非画像部への転写、画像部間のトナー移行による剥れが認められ、実用上使用不可。
Claims (8)
- 少なくとも結着樹脂、着色剤及び離型剤を含有する電子写真用トナーであって、
前記離型剤が、少なくともエステル化合物と脂肪族ヒドロキシカルボン酸化合物とを含有するものであることを特徴とする電子写真用トナー。 - 前記エステル化合物は、脂肪族ヒドロキシカルボン酸化合物と、長鎖アルキルアルコール化合物及び長鎖アルケニルアルコール化合物のうちの少なくとも1つのアルコールと反応して形成されたエステルからなり、
前記離型剤中の脂肪族ヒドロキシカルボン酸化合物の含有量が、離型剤全体に対して0.1質量%以上10質量%以下であることを特徴とする請求項1に記載の電子写真用トナー。 - 前記離型剤中の脂肪族ヒドロキシカルボン酸化合物の含有量が、離型剤全体に対して0.5質量%以上7質量%以下であることを特徴とする請求項2に記載の電子写真用トナー。
- 前記離型剤に含有される脂肪族ヒドロキシカルボン酸化合物が、クエン酸、リンゴ酸及び酒石酸から選択される少なくとも1種であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の電子写真用トナー。
- 前記離型剤に含有されるエステル化合物を形成する脂肪族ヒドロキシカルボン酸化合物が、前記離型剤に含有される脂肪族ヒドロキシカルボン酸化合物と同じ構造を有するものであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の電子写真用トナー。
- 前記エステル化合物を形成するアルコール成分の炭素数が16以上40以下であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の電子写真用トナー。
- 前記離型剤が長鎖アルキルアルコール化合物及び長鎖アルケニルアルコール化合物のうちの少なくとも1種の化合物を含有するものであり、
前記離型剤中の前記アルコール化合物の含有量が、離型剤全体に対して2質量%以上15質量%以下であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の電子写真用トナー。 - 前記離型剤に含有される長鎖アルキルアルコール化合物及び長鎖アルケニルアルコール化合物のうちの少なくとも1種のアルコール化合物が、前記離型剤に含有されるエステル化合物を構成するアルコール成分と同じ構造を有するものであることを特徴とする請求項7に記載の電子写真用トナー。
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