以下、本発明の実施の形態を示して、本発明を詳細に説明する。
本発明のトナーは、少なくとも結着樹脂、着色剤を含有するトナー粒子に、少なくとも脂肪酸金属塩を外添させたトナーにおいて、
前記トナー粒子の個数基準のメジアン径(D50)をD50t(μm)とし、前記脂肪酸金属塩の体積基準のメジアン径(D50)をD50s(μm)としたとき、
0.02≦D50s/D50t≦0.20
4.0≦D50t≦9.0
15≦D50s≦0.90
の関係を満たし、
前記トナー粒子の帯電量Q1(mC/kg)、前記脂肪酸金属塩の帯電量Q2(mC/kg)としたとき、
−180≦Q1≦−60
−180≦Q1−Q2≦−50
の関係を満たすことが大きな特徴の一つである。
具体的なメカニズムについては明らかになっていないが、本発明者らは以下のように推察している。
本発明のトナーはトナー粒子の帯電量が高く、かつ脂肪酸金属塩(脂肪酸亜鉛、脂肪酸カルシウムなど)の粒径が小粒径であることから、トナー粒子と脂肪酸金属塩との静電的付着力が大きくなり、これまで問題となっていた脂肪酸金属塩の遊離がより抑えられると考えられる。
前記効果のため、長期にわたり脂肪酸金属塩の滑剤効果を得ることができ、高速マシンであってもトナーの劣化が進行しにくく、カブリ、転写不良、部材汚染などの弊害を起こしにくくなると考えられる。
また、本発明のトナーはトナー粒子に対して脂肪酸金属塩の粒径が小さいため、トナー粒子に良好に分散して外添され、トナー表面上の脂肪酸金属塩の存在比率は小粒子ほど大きくなると考えられる。
更には、トナー粒子と脂肪酸金属塩との帯電量の差が大きいという特異な特徴を有するため、脂肪酸金属塩の存在比率が大きい小粒子はマイクロキャリア的な働きをすると考えている。
前記効果により印刷を通じてカブリを抑制し、高温高湿環境下静置後のような一般的に帯電が立ち上がりにくい時であっても、トナーの帯電を立ち上げる効果があると考えている。
その結果、カブリや転写不良などの帯電不良による弊害を抑制することができると考えられる。
一方で、機械的強度が弱い小粒子が、トナーに対して機械的負荷が掛かりやすい現像工程へと移行しにくくなることも、トナーによる部材汚染が抑制されやすい理由の一つであると予想している。
これら効果のため、高速システムにおける間欠印刷のような印刷方法においても劣化が進行しにくく、苛酷な使用環境においても安定した帯電性能を維持できるトナー及び画像形成方法を提供することが可能であると考えている。
前記トナー粒子の個数基準のメジアン径D50t(μm)は4.0≦D50t≦9.0であることが好ましく、更に好ましくは4.0≦D50t≦7.0である。
D50tが4.0よりも小さいとトナー同士の静電的付着力が上昇するため転写不良などの画像弊害を引き起こしやすく、9.0よりも大きいときは細線再現性が悪くなるなど、近年の高画質化要求を満たさなくなる傾向にある。
前記脂肪酸金属塩の体積基準のメジアン径D50s(μm)は0.15≦D50s≦0.90であることが好ましく、更に好ましくは、0.15≦D50s≦0.65である。
D50sが0.15よりも小さいと脂肪酸金属塩添加の充分な効果を得がたくなる傾向にある。
また、0.90よりも大きいとトナー粒子との静電的付着力が小さくなるため脂肪酸金属塩が遊離されやすくなり、滑剤の効果を得ることができず、トナー劣化が進行しやすくなる。また、トナー微小粒子に充分に外添されにくくなり本発明の充分な効果を得がたくなる傾向にある。
前記D50tとD50sとの比D50s/D50tは0.02≦D50s/D50t≦0.20であることが好ましく、更に好ましくは0.02≦D50s/D50t≦0.10である。
D50s/D50tが0.02よりも小さいとトナーに対する脂肪酸金属塩の粒径が小さすぎるため本発明の帯電立ち上がり性能向上の充分な効果を得がたくなる傾向にある。
また、0.20よりも大きいと脂肪酸金属塩の粒径がトナーに対して大きくなるため、機械的な負荷が掛かりやすくトナー粒子から遊離しやすくなる傾向にある。
前記トナー粒子の帯電量Q1(mC/kg)は、−180≦Q1≦−60であることが好ましく、より好ましくは−170≦Q1≦−100である。
前記Q1が−180より小さいと帯電量が大きすぎるため転写性悪化などの弊害を起こし易い傾向にあり、−60より大きいとトナーが充分な帯電性能を有しがたくなる。
前記Q1とQ2の差Q1−Q2は−180≦Q1−Q2≦−50であることが好ましく、より好ましくは−150≦Q1−Q2≦−70であり、更に好ましくは−140≦Q1−Q2≦−110である。
Q1−Q2が−180よりも小さいと現像されるトナー粒子の帯電性能を増加しすぎる傾向にあり、低温低湿(L/L:15℃,10%RH)環境下において転写不良などの画像弊害を起こしやすい傾向にある。
また、Q1−Q2が−50よりも大きいと高温高湿(H/H:温度30℃,湿度80%RH)環境下においてトナーに充分な帯電立ち上がり性能を与えがたくなる傾向にある。
本発明におけるトナー粒子の体積基準のメジアン径D50tは、以下のようにして算出する。
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)を用いる。
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)を用いる。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なう。
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)が使用できる。
尚、測定、解析を行なう前に、以下のように前記専用ソフトの設定を行なった。
前記専用ソフトの「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。
前記専用ソフトの「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。
(1)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/秒にて行う。そして、前記専用ソフトの「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ておく。
(2)ガラス製の100ml平底ビーカーに前記電解水溶液約30mlを入れる。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加える。
(3)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)を準備する。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添加する。
(4)前記(2)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る。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する。
(5)前記(4)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、分散させる。そして、さらに60秒間超音波分散処理を継続する。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する。
(6)サンプルスタンド内に設置した前記(1)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(5)の電解質水溶液を滴下し、測定濃度が約5%となるように調整する。そして、測定粒子数が50000個になるまで測定を行う。
(7)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、個数基準のメジアン径D50tを算出する。尚、前記専用ソフトでグラフ/個数%と設定したときの、「分析/個数統計値(算術平均)」画面の「平均径」がトナーの個数基準のメジアン径D50tである。
本発明で用いられる脂肪酸金属塩の体積基準のメジアン径D50s、スパン値Aの測定は、JIS Z8825−1(2001年)に準じて測定されるが、具体的には以下の通りである。
測定装置としては、レーザー回折・散乱式粒度分布測定装置「LA−920」(堀場製作所社製)を用いる。測定条件の設定および測定データの解析は、LA−920に付属の専用ソフト「HORIBA LA−920 for Windows(登録商標) WET(LA−920) Ver.2.02」を用いる。また、測定溶媒としては、予め不純固形物などを除去したイオン交換水を用いる。
測定手順は、以下の通りである。
(1)バッチ式セルホルダーをLA−920に取り付ける。
(2)所定量のイオン交換水をバッチ式セルに入れ、バッチ式セルをバッチ式セルホルダーにセットする。
(3)専用のスターラーチップを用いて、バッチ式セル内を撹拌する。
(4)「表示条件設定」画面の「屈折率」ボタンを押し、ファイル「110A000I」(相対屈折率1.10)を選択する。
(5)「表示条件設定」画面において、粒子径基準を体積基準とする。
(6)1時間以上の暖気運転を行った後、光軸の調整、光軸の微調整、ブランク測定を行う。
(7)ガラス製の100ml平底ビーカーに約60mlのイオン交換水を入れる。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加える。
(8)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)を準備する。超音波分散器の水槽内に約3.3lのイオン交換水を入れ、この水槽中にコンタミノンNを約2ml添加する。
(9)前記(7)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る。そして、ビーカー内の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する。
(10)前記(9)のビーカー内の水溶液に超音波を照射した状態で、約1mgの脂肪酸金属塩を少量ずつ前記ビーカー内の水溶液に添加し、分散させる。そして、さらに60秒間超音波分散処理を継続する。尚、この際に脂肪酸金属塩が固まりとなって液面に浮く場合があるが、その場合はビーカーを揺り動かすことで固まりを水中に沈めてから60秒間の超音波分散を行なう。また、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する。
(11)前記(10)で調製した脂肪酸金属塩が分散した水溶液を、気泡が入らないように注意しながら直ちにバッチ式セルに少量ずつ添加して、タングステンランプの透過率が90%〜95%となるように調整する。そして、粒度分布の測定を行う。得られた体積基準の粒度分布のデータを元に、メジアン径(D50)、5%積算径および95%積算径を算出しスパン値Aを求める。
本発明におけるトナー粒子及び脂肪酸金属塩の帯電量Q1、Q2(mC/kg)は以下のようにして算出する。
測定環境としては温度23℃,相対湿度50%環境下、キャリアとして負帯電極性トナー用標準キャリア(日本画像学会社製)を用いる。
キャリア9.9gに帯電性を測定したいサンプル0.1gを加えた混合物を50ml容量のポリエチレン製の瓶に入れ、12時間静置する。
次に、Model−YS−LD振とう器(株式会社ヤヨイ製)を用いて150rpmで2分間振とうする。
次いで、図1に示す摩擦帯電量測定装置において、底に635メッシュのスクリーン2のある金属製の測定容器8に前記混合物0.4gを入れ、金属製のフタ1をする。この時の測定容器8全体の質量を秤りW1(g)とする。次に吸引機5(測定容器8と接する部分は少なくとも絶縁体)において、吸引口6から吸引し風量調節弁4を調節して真空計3の圧力を2kPaとする。
この状態で1分間吸引を行い、現像剤を吸引除去する。この時の電位計9の電位をV(ボルト)とする。ここで7はコンデンサーであり容量をC(μF)とする。また、吸引後の測定機全体の質量を秤りW2(g)とする。
サンプルの摩擦帯電量Q(mC/kg)は下式の如く計算される。
Q=CV/(W1−W2)
前記脂肪酸金属塩の添加部数はトナー粒子100質量部に対して0.05乃至0.50質量部であることが好ましく、より好ましくは、0.10乃至0.30質量部である。
添加部数が0.05質量部よりも小さいときは脂肪酸金属塩添加による効果が小さくなり、充分な帯電立ち上がり性能が得られない傾向にある。
また、0.50質量部よりも大きいときは脂肪酸金属塩の遊離による部材汚染や、各トナー粒子に対する脂肪酸金属塩の被覆率が高くなることによって充分な帯電立ち上がり性能が得られない傾向にある。
前記脂肪酸金属塩の体積基準における5%積算径をD5sとし、体積基準における95%積算径をD95sとしたとき、下記式(1)で定義されるスパン値Aは2.0以下であることが好ましく、より好ましくは1.5以下である。
A=(D95s−D5s)/D50s 式(1)
スパン値Aが2.0よりも大きいときは脂肪酸金属塩の粒径にばらつきが生じるため、脂肪酸金属塩の遊離による部材汚染が起こりやすい傾向にある。
前記脂肪酸金属塩は、エーテル型の非イオン性界面活性剤を含有していることが好ましい。
非イオン性界面活性剤を含有している脂肪酸金属塩は種々環境での帯電安定性に優れる傾向がある。
非イオン性界面活性剤の好ましい例として、具体的には、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トリデシルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテルなどの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などのアルキルフェニルポリオキシエチレンエーテル。
これらの中でも、ラウリルアルコールエチレンオキサイド付加エーテル、オレイルアルコールエチレンオキサイド付加エーテル、マッコールアルコールエチレンオキサイド付加エーテル、ノニルフェノールアルコールエチレンオキサイド付加エーテルが好ましい。
脂肪酸金属塩中の好ましい非イオン性界面活性剤の含有量は、脂肪酸金属塩中の10ppm乃至500ppmであり、さらに好ましくは10ppm乃至400ppm、より好ましくは15ppm乃至350ppmである。
非イオン性界面活性剤の含有量が500ppmを超える場合は、高湿環境下での帯電性能が悪化するため、好ましくない。
本発明に好適に用いられる脂肪酸金属塩としては、亜鉛、カルシウム、マグネシウム、アルミニウム、リチウムから選ばれる金属塩が好ましく、より好ましくは亜鉛またはカルシウム塩である。
金属種が亜鉛またはカルシウムであると本発明の効果がより得られ易い。
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該トナーの平均円形度が0.960乃至0.995であることがトナーに掛かる機械的負荷を低下させることで潤滑に摩擦帯電でき、粒子が均一に帯電しやすい点で好ましい。
また、0.960よりも小さい場合、添加された脂肪酸金属塩がトナー表面の凹部分に存在し、粒子中の帯電分布が発生しカブリが発生し易くなる。
本発明のトナー粒子は、トナーの製造方法は特性を達成可能なものであれば特に限定することがなく、公知の製造方法が使用可能である。
公知の製造方法の中でも本発明のトナー粒子は、少なくとも重合性単量体、着色剤、極性樹脂、離型剤及び重合開始剤を含有する重合性単量体組成物を水系媒体中に分散して造粒し、重合性単量体を重合させることにより生成されたトナー粒子であることが好ましい。
前記造粒方式で合成されたトナー粒子は粒度分布がシャープで、円形度の高いトナーを得やすく、トナーの流動性を高くし、摩擦帯電を引き起こし優れた帯電性能を得やすい傾向にある。
以下、本発明に用いられるトナー粒子を得る上で最も好適な懸濁重合法を例示して、該トナー粒子の製造方法を説明する。
重合性単量体、着色剤、極性樹脂、離型剤及び必要に応じた他の添加物を、ホモジナイザー、ボールミル、コロイドミル、超音波分散機の如き分散機に依って均一に溶解または分散させ、これに重合開始剤を溶解し、重合性単量体組成物を調製する。
次に、該重合性単量体組成物を分散安定剤含有の水系媒体中に分散して造粒して粒子を形成し、粒子中の重合性単量体を重合させることによってトナー粒子を製造する。
前記重合開始剤は、重合性単量体中に他の添加剤を添加する時に同時に加えても良いし、水系媒体中に該重合性単量体組成物を分散する直前に混合しても良い。
また、造粒直後、重合反応を開始する前に重合性単量体あるいは溶媒に溶解した重合開始剤を加えることもできる。
本発明において、分散時、造粒時、重合反応を開始する前に、pH調整のため適当な酸を添加することが好ましい。
本発明のトナーに用いられる酸としては、一般的に用いられている塩酸,硫酸、硝酸などの酸を用いることができる。
重合時の水溶液を適当なpHに調整することによって、より均一な帯電性能を有するトナーを得ることが可能である。
該重合性単量体組成物の分散工程から重合工程に至る重合反応時に極性樹脂を添加すると、トナー粒子となる重合性単量体組成物と水系分散媒体の呈する極性のバランスに応じて、極性樹脂の存在状態を制御することができる。
即ち、極性樹脂を添加することで、樹脂層に応じた機能分離が可能となる。また、懸濁重合法により得られるトナー粒子は、離型剤成分を内包化しているコアシェル構造を有しているため好ましい。
極性樹脂としては、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、スチレン−アクリル酸共重合体、スチレン−メタクリル酸共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体が挙げられる。
特にポリエステル樹脂が好ましく、酸価は4乃至20mgKOH/gの範囲が好ましい。酸価が4mgKOH/gより小さい場合、シェル構造を形成しにくく、かつ帯電の立ち上がりが遅く、画像濃度の低下やカブリといった弊害を引き起こしやすい。
酸価が20mgKOH/gを超える場合、帯電性に影響を及ぼし現像性が悪化し易くなる。また分子量は3,000乃至30,000にメインピークの分子量を有すると、トナー粒子の流動性、負摩擦帯電特性を良好にすることができるため好ましい。
上記極性樹脂の好ましい添加量は、結着樹脂100質量部に対して1乃至25質量部であり、より好ましくは2乃至15質量部である。
1質量部未満ではトナー粒子中での極性樹脂の存在状態が不均一となりやすく、一方、25質量部を超えるとトナー粒子の表面に形成される極性樹脂の層が厚くなるために、好ましくない。
本発明のトナーに用いられる結着樹脂としては、一般的に用いられているスチレン−アクリル共重合体、スチレン−メタクリル共重合体、エポキシ樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体が挙げられる。
上記結着樹脂を構成す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を用いることが可能である。該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できる。
結着樹脂を生成するための重合性単量体としては、以下のものが挙げられる。スチレン;o−(m−,p−)メチルスチレン、m−(p−)エチルスチレンの如きスチレン系単量体;アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、メタクリル酸プロピル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸ブチル、アクリル酸オクチル、メタクリル酸オクチル、アクリル酸ドデシル、メタクリル酸ドデシル、アクリル酸ステアリル、メタクリル酸ステアリル、アクリル酸ベヘニル、メタクリル酸ベヘニル、アクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、アクリル酸ジエチルアミノエチル、メタクリル酸ジエチルアミノエチルの如きアクリル酸エステル系単量体或いはメタクリル酸エステル系単量体;ブタジエン、イソプレン、シクロヘキセン、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリル酸アミド、メタクリル酸アミドの如きエン系単量体。
これらの重合性単量体は、単独、または、一般的には出版物ポリマーハンドブック第2版III−p139乃至192(John Wiley&Sons社製)に記載の理論ガラス転移点(Tg)が、40℃乃至75℃を示すように重合性単量体を適宜混合して用いられる。
理論ガラス転移点が40℃未満の場合にはトナーの耐久安定性の面から問題が生じやすく、一方75℃を超える場合は、低温定着時の光沢度が低下する。
本発明においては、トナーのTHF可溶分を好ましい分子量分布とし、低温定着性能を向上するために、低分子量ポリマーを添加することが可能である。
低分子量ポリマーは、懸濁重合法によってトナー粒子を製造する場合には、重合性単量体組成物中に添加することができる。
前記低分子量ポリマーとしては、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定される重量平均分子量(Mw)が2,000乃至5,000の範囲で、且つ、Mw/Mnが4.5未満、好ましくは3.0未満のものが定着性と現像性において好ましい。
低分子量ポリマーの一例としては、以下のものが挙げられる。ポリスチレン、ポリビニルトルエンの如きスチレン及びその置換体の単重合体;スチレン−プロピレン共重合体、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−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、スチレン−アクリル酸ジメチルアミノエチル共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン−メタクリ酸ジメチルアミノエチル共重合体、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−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体の如きスチレン系共重合体;ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニルブチラール、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリアクリル樹脂、ロジン、変性ロジン、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、芳香族系石油樹脂。
なお、前記低分子量樹脂は単独或いは混合して使用できる。
これらの低分子量樹脂の中でも、低分子量樹脂のガラス転移点が40乃至100℃であることが好ましい。ガラス転移点が40℃未満であると、トナー粒子が劣化しやすくなる傾向にある。
一方、ガラス転移点が100℃を超えると、定着不良という問題が生じ易くなる。
低温定着性が得られるといった点から、該低分子量樹脂のガラス転移点は40乃至70℃であることが好ましく、より好ましくは40乃至65℃である。
該低分子量樹脂の添加量は、トナー粒子中の結着樹脂100.0質量部中に、好ましくは0.1乃至75.0質量部である。トナー粒子中の結着樹脂100.0質量部中に0.1質量部未満では、低分子量樹脂の添加による効果が小さい。
一方、75質量部以上だとトナー粒子の耐久性が低下する傾向にある。
本発明においては、トナー粒子の機械的強度を高めると共に、トナーのTHF可溶成分の分子量を制御するために、結着樹脂を合成する時に架橋剤を用いてもよい。
2官能の架橋剤として、以下のものが挙げられる。ジビニルベンゼン、ビス(4−アクリロキシポリエトキシフェニル)プロパン、エチレングリコールジアクリレート、1,3−ブチレングリコールジアクリレート、1,4−ブタンジオールジアクリレート、1,5−ペンタンジオ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、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#200、#400、#600の各ジアクリレート、ジ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、ポリエステル型ジアクリレート(MANDA日本化薬)、及び前記のジアクリレートをジメタクリレートに代えたもの。
多官能の架橋剤としては、以下のものが挙げられる。ペンタエリスリトールトリアクリレート、トリメチロールエタントリアクリレート、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、オリゴエステルアクリレート及びそのメタクリレート、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、ジアリルフタレート、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート及びトリアリルトリメリテート。
これらの架橋剤の添加量は、重合性単量体100.00質量部に対して、好ましくは0.05質量部乃至10.00質量部、より好ましくは0.10質量部乃至5.00質量部である。
本発明に用いられる離型剤は、炭化水素系の離型剤が好ましく、且つ、該離型剤成分の含有量が重合性単量体100.0質量部に対して好ましくは4.0質量部乃至25.0質量部、より好ましくは7.0質量部乃至15.0質量部である。
離型剤含有量が4.0質量部より小さいと、低温定着時に十分な光沢度を得ることができなくなる。一方、25.0質量部より大きいと、耐久性が低下する。
更に、前記離型剤は、示差走査熱量測定(DSC)装置で測定される昇温時のDSC曲線において、最大吸熱ピーク温度が40℃乃至110℃の範囲内であることが好ましく、より好ましくは45℃乃至90℃である。
最大吸熱ピーク温度が40℃未満の場合は、トナーの耐久性が低下する。一方、最大吸熱ピーク温度が110℃を超える場合は、低温定着時の光沢度が低下する。
本発明に用いられる離型剤としては、トナー粒子中心部により内包化され易いといった点で炭化水素系離型剤の如き極性成分が少ない離型剤が特に好ましい。
その他の離型剤として、以下のものが挙げられる。アミドワックス、高級脂肪酸、長鎖アルコール、ケトンワックス、エステルワックス及びこれらのグラフト化合物、ブロック化合物の如き誘導体。必要に応じて2種以上の離型剤を併用しても良い。
上記炭化水素系離型剤としては、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、ペトロラタムの如き石油系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フィッシャートロプシュ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。誘導体には酸化物や、ビニルモノマーとのブロック共重合物、グラフト変性物も含まれる。
更に、硬化ヒマシ油及びその誘導体、植物ワックス、動物ワックスが挙げられる。これらワックスは単独で又は2種以上を併せて用いることが可能である。
なお、これらの炭化水素系離型剤には、トナーの帯電性に影響を与えない範囲で酸化防止剤が添加されていてもよい。
本発明のトナーに用いられる重合開始剤としては、以下のものが挙げられる。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の如きアゾ系又はジアゾ系重合開始剤;ベンゾイルペルオキシド、メチルエチルケトンペルオキシド、ジイソプロピルペルオキシカーボネート、クメンヒドロペルオキシド、2,4−ジクロロベンゾイルペルオキシド、ラウロイルペルオキシド、tert−ブチル−パーオキシピバレートの如き過酸化物系重合開始剤。
これらの重合開始剤の使用量は、目的とする重合度により変化するが、一般的には、重合性ビニル系単量体100質量部に対して3質量部乃至20質量部である。
重合開始剤の種類は、重合法により若干異なるが、10時間半減期温度を参考に、単独又は混合して使用される。
本発明のトナーは、着色力を付与するために着色剤を必須成分として含有する。本発明に好ましく使用される着色剤として、以下の有機顔料、有機染料、無機顔料が挙げられる。
シアン系着色剤としての有機顔料又は有機染料としては、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が挙げられる。
具体的には、以下のものが挙げられる。C.I.ピグメントブルー1、C.I.ピグメントブルー7、C.I.ピグメントブルー15、C.I.ピグメントブルー15:1、C.I.ピグメントブルー15:2、C.I.ピグメントブルー15:3、C.I.ピグメントブルー15:4、C.I.ピグメントブルー60、C.I.ピグメントブルー62、C.I.ピグメントブルー。
マゼンタ系着色剤としての有機顔料又は有機染料としては、以下のものが挙げられる。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。
具体的には、以下のものが挙げられる。C.I.ピグメントレッド2、C.I.ピグメントレッド3、C.I.ピグメントレッド5、C.I.ピグメントレッド6、C.I.ピグメントレッド7、C.I.ピグメントバイオレット19、C.I.ピグメントレッド23、C.I.ピグメントレッド48:2、C.I.ピグメントレッド48:3、C.I.ピグメントレッド48:4、C.I.ピグメントレッド57:1、C.I.ピグメントレッド81:1、C.I.ピグメントレッド122、C.I.ピグメントレッド144、C.I.ピグメントレッド146、C.I.ピグメントレッド150、C.I.ピグメントレッド166、C.I.ピグメントレッド169、C.I.ピグメントレッド177、C.I.ピグメントレッド184、C.I.ピグメントレッド185、C.I.ピグメントレッド202、C.I.ピグメントレッド206、C.I.ピグメントレッド220、C.I.ピグメントレッド221、C.I.ピグメントレッド254。
イエロー系着色剤としての有機顔料又は有機染料としては、縮合アゾ化合物、イソインドリノン化合物、アントラキノン化合物、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、以下のものが挙げられる。C.I.ピグメントイエロー12、C.I.ピグメントイエロー13、C.I.ピグメントイエロー14、C.I.ピグメントイエロー15、C.I.ピグメントイエロー17、C.I.ピグメントイエロー62、C.I.ピグメントイエロー74、C.I.ピグメントイエロー83、C.I.ピグメントイエロー93、C.I.ピグメントイエロー94、C.I.ピグメントイエロー95、C.I.ピグメントイエロー97、C.I.ピグメントイエロー109、C.I.ピグメントイエロー110、C.I.ピグメントイエロー111、C.I.ピグメントイエロー120、C.I.ピグメントイエロー127、C.I.ピグメントイエロー128、C.I.ピグメントイエロー129、C.I.ピグメントイエロー147、C.I.ピグメントイエロー151、C.I.ピグメントイエロー154、C.I.ピグメントイエロー155、C.I.ピグメントイエロー168、C.I.ピグメントイエロー174、C.I.ピグメントイエロー175、C.I.ピグメントイエロー176、C.I.ピグメントイエロー180、C.I.ピグメントイエロー181、C.I.ピグメントイエロー191、C.I.ピグメントイエロー194。
黒色着色剤としては、カーボンブラック、前記イエロー系着色剤/マゼンタ系着色剤/シアン系着色剤を用い黒色に調色されたものが挙げられる。
これらの着色剤は、単独又は混合し更には固溶体の状態で用いることができる。本発明のトナーに用いられる着色剤は、色相角、彩度、明度、耐光性、OHP透明性、トナー中の分散性の点から選択される。
該着色剤は、好ましくは重合性単量体100質量部に対し1質量部乃至20質量部添加して用いられる。
本発明においては重合法を用いてトナー粒子を得る場合には、着色剤の持つ重合阻害性や水相移行性に注意を払う必要があり、好ましくは、重合阻害のない物質による疎水化処理を着色剤に施しておいたほうが良い。
特に、染料系着色剤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。
また、染料系着色剤の重合阻害性を抑制する方法としては、あらかじめこれら染料の存在下に重合性単量体を重合せしめる方法が挙げられ、得られた着色重合体を重合性単量体組成物に添加する。
また、カーボンブラックについては、前記染料と同様の処理の他、カーボンブラックの表面官能基と反応する物質(例えば、ポリオルガノシロキサン等)で処理を行っても良い。
前記水系媒体調製時に使用する分散安定剤としては、公知の無機系及び有機系の分散安定剤を用いることができる。
具体的には、無機系の分散安定剤の例としては、以下のものが挙げられる。リン酸三カルシウム、リン酸マグネシウム、リン酸アルミニウム、リン酸亜鉛、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、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。
また、有機系の分散剤としては、以下のものが挙げられる。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、デンプン。
また、市販のノニオン、アニオン、カチオン型の界面活性剤の利用も可能である。この様な界面活性剤としては、以下のものが挙げられる。ドデシル硫酸ナトリウム、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。
本発明のトナーに用いられる水系媒体調製時に使用する分散安定剤としては、無機系の難水溶性の分散安定剤が好ましく、しかも酸に可溶性である難水溶性無機分散安定剤を用いることが好ましい。
また、本発明においては、水系媒体を調製する場合に、これらの分散安定剤の使用量は重合性単量体100.0質量部に対して、0.2質量部乃至2.0質量部であることが好ましい。また、本発明においては、重合性単量体組成物100質量部に対して300質量部乃至3,000質量部の水を用いて水系媒体を調製することが好ましい。
本発明において、前記のような分散安定剤が分散された水系媒体を調製する場合には、市販の分散安定剤をそのまま用いて分散させてもよい。
また、細かい均一な粒度を有する分散安定剤の粒子を得るために、水の如き液媒体中で、高速撹拌下、分散安定剤を生成させて水系媒体を調製してもよい。
例えば、リン酸三カルシウムを分散安定剤として使用する場合、高速撹拌下で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してリン酸三カルシウムの微粒子を形成することで、好ましい分散安定剤を得ることができる。
本発明のトナーにおいては、必要に応じて荷電制御剤をトナー粒子と混合して用いることも可能である。荷電制御剤を配合することにより、荷電特性の向上と安定化、現像システムに応じた最適の摩擦帯電量のコントロールが可能となる。
荷電制御剤としては、公知のものが利用でき、特に帯電スピードが速く、かつ、一定の帯電量を安定して維持できる荷電制御剤が好ましい。
さらに、トナー粒子を直接重合法により製造する場合には、重合阻害性が低く、水系媒体への可溶化物が少ない荷電制御剤が特に好ましい。
荷電制御剤として、トナーを負荷電性に制御するものとしては、以下のものが挙げられる。有機金属化合物、キレート化合物が有効であり、モノアゾ金属化合物、アセチルアセトン金属化合物、芳香族オキシカルボン酸、芳香族ダイカルボン酸、オキシカルボン酸及びダイカルボン酸系の金属化合物。他には、芳香族オキシカルボン酸、芳香族モノ及びポリカルボン酸及びその金属塩、無水物、エステル類、ビスフェノールの如きフェノール誘導体類なども含まれる。さらに、尿素誘導体、含金属サリチル酸系化合物、含金属ナフトエ酸系化合物、ホウ素化合物、4級アンモニウム塩、カリックスアレーン、樹脂系帯電制御剤が挙げられる。
この中でも、荷電制御剤としてスルホン酸系官能基を有する重合体は、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又は共重合体であることが好ましい。
具体的には、下記の構造を有するスルホン酸基を有する重合体が例示される。
X(SO3 -)n・mYk+
(X:前記重合性単量体に由来する重合体部位を表し、Yk+:カウンターイオンを表し、kはカウンターイオンの価数であり、m及びnは整数であり、n=k×mである。)
この場合、カウンターイオンとしては、水素イオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、カルシウムイオン、アンモニウムイオンであることが好ましい。
前記荷電制御剤を用いた場合、高温高湿(H/H:温度30℃,湿度80%RH)環境下静置時における印刷の際にも安定した帯電立ち上がり性能を有することができる。
本発明のトナーは、これら荷電制御剤を単独で或いは2種類以上組み合わせて含有することができる。
荷電制御剤の好ましい配合量は、重合性単量体100.00質量部に対して0.01質量部乃至20.00質量部、より好ましくは0.50質量部乃至10.00質量部である。
本発明のトナーは、トナー粒子に脂肪酸金属塩を外添するトナーである。
本発明には炭素数12以上の脂肪酸を用いると遊離脂肪酸を抑え易く好ましく用いられる。遊離脂肪酸は0.20%以下が好ましく、0.20%より大きいとカブリが発生し易くなる。
脂肪酸金属塩の一例としては、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸リチウム、ラウリン酸亜鉛が例示される。
本発明のトナーにおいては、必要に応じて無機微粉体を外添することが可能である。その際には、脂肪酸金属塩がトナー最表面に露出していることが帯電安定性の面から好ましい。
前記無機微粉体としては、シリカ微粉体、酸化チタン微粉体、アルミナ微粉体またはそれらの複酸化物微粉体の如き微粉体が挙げられる。該無機微粉体の中でもシリカ微粉体及び酸化チタン微粉体が好ましい。
シリカ微粉体としては、ケイ素ハロゲン化物の蒸気相酸化により生成された乾式シリカ又はヒュームドシリカ、及び水ガラスから製造される湿式シリカが挙げられる。無機微粉体としては、表面及びシリカ微粉体の内部にあるシラノール基が少なく、またNa2O、SO3 2-の少ない乾式シリカの方が好ましい。また乾式シリカは、製造工程において、塩化アルミニウム、塩化チタン他の如き金属ハロゲン化合物をケイ素ハロゲン化合物と共に用いることによって、シリカと他の金属酸化物の複合微粉体であっても良い。
前記無機微粉体は、トナーの流動性改良及びトナー粒子の帯電均一化のためにトナー粒子に外添される。無機微粉体を疎水化処理することによって、トナーの帯電量の調整、環境安定性の向上、高湿環境下での特性の向上を達成することができるので、疎水化処理された無機微粉体を用いることが好ましい。トナーに添加された無機微粉体が吸湿すると、トナーとしての帯電量が低下し、現像性や転写性の低下が生じ易くなり過酷環境下での耐久性が低下する傾向にある。
無機微粉体の疎水化処理剤としては、未変性のシリコーンワニス、各種変性シリコーンワニス、未変性のシリコーンオイル、各種変性シリコーンオイル、シラン化合物、シランカップリング剤、その他有機ケイ素化合物、有機チタン化合物が挙げられる。これらの処理剤は単独で或いは併用して用いられても良い。
その中でも、シリコーンオイルにより処理された無機微粉体が好ましい。より好ましくは、無機微粉体をカップリング剤で疎水化処理すると同時或いは処理した後に、シリコーンオイルにより処理した疎水化処理無機微粉体が高湿環境下でもトナー粒子の帯電量を高く維持し、安定した画像を提供することができる点でよい。
以下、本発明に係る各種測定方法について説明する。
<脂肪酸金属塩中の非イオン性界面活性剤量の測定>
非イオン性界面活性剤量は、質量分析装置付加熱脱着ガスクロマトグラフィ、ThermoQuest社製TRACE2000GC/MSを用いて測定する。詳細は以下の通りである。
ThermoQuest社製TRACE2000GC/MSの条件は以下で行った。
抽出条件 120.0℃
試料量 1.0g
カラム 0.32mm キャピラリーカラム
得られた分析結果中の各ピークについて、原材料由来と界面活性剤由来の成分をマススペクトルから解析し同定した。同定しきれないピークについては、アンノーンピークとし、定量操作から除外した。
物質を特定できたら、各々の物質のうちで非イオン界面活性剤に由来するピークを界面活性剤ピークとした。定量方法は脂肪酸金属塩を合成する時に用いた界面活性剤を票品とし、この票品を希釈した複数の濃度を調整し検量線を作成する。次いで分析結果中の非イオン界面活性剤に由来するピーク高さと検量線から非イオン界面活性剤の分析物の定量化を行った。
<トナーの平均円形度の測定>
トナーの平均円形度は、フロー式粒子像測定装置「FPIA−2100」(シスメックス社製)を用いて測定する。詳細は以下の通りである。
先ず、円形度を次式より算出する。
円形度=(粒子投影面積と同じ面積の円の周囲長)/(粒子投影像の周囲長)
ここで、「粒子投影面積」とは二値化された粒子像の面積であり、「粒子投影像の周囲長」とは該粒子像のエッジ点を結んで得られる輪郭線の長さである。測定は、512×512の画像処理解像度(0.3μm×0.3μmの画素)で画像処理した時の粒子像の周囲長を用いる。
本発明における円形度は粒子の凹凸の度合いを示す指標であり、粒子が完全な球形の場合に1.00を示し、表面形状が複雑になる程、円形度は小さな値となる。
また、円形度頻度分布の平均値を意味する平均円形度Cは、粒度分布の分割点iでの円形度をci、測定粒子数をmとすると、下記式(2)から算出される。
また、円形度標準偏差SDは、平均円形度C、各粒子における円形度ci、測定粒子数をmとすると下記式(3)から算出される。
具体的な測定方法は、以下の通りである。
まず、ガラス製の容器中に予め不純固形物などを除去したイオン交換水約10mlを入れる。
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0.1ml加える。
更に測定試料を約0.02g加え、超音波分散器を用いて2分間分散処理を行い、測定用の分散液とする。
超音波分散器としては、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型」(日科機バイオス社製)を用いる。
尚、超音波分散器の水槽内には、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添加する。その際、該分散液の温度が40℃以上とならない様に適宜冷却する。
また、円形度のバラツキを抑えるため、フロー式粒子像分析装置FPIA−2100の機内温度が26乃至27℃になるよう装置の設置環境を23℃±0.5℃にコントロールする。
また、一定時間おきに、好ましくは2時間おきに2μmの標準ラテックス粒子(例えば、Duke Scientific社製の「RESEARCH AND TEST PARTICLES Latex Microsphere Suspensions 5200A」をイオン交換水で希釈)を用いて自動焦点調整を行う。
トナー粒子の円形度測定には、前記フロー式粒子像測定装置を用い、シース液にはパーティクルシース「PSE−900A」(シスメックス社製)を使用した。
前記手順に従い調整した分散液を前記フロー式粒子像分析装置に導入し、測定時のトナー粒子濃度が約5000個/μlとなる様に該分散液濃度を再調整して計測する。計測後、このデータを用いて、円相当径2.00μm以上40.02μm未満の範囲のトナーの平均円形度を求める。
なお、円相当径は、以下のようにして算出される値である。
円相当径=(粒子投影面積/π)1/2×2
本発明で用いている測定装置である「FPIA−2100」は、従来トナーの形状を観察するために用いられていた「FPIA−1000」と比較して、シースフローの薄層化(7μm→4μm)及び処理粒子画像の倍率が向上した装置である。
また、取り込んだ画像の処理解像度を向上(256×256→512×512)させた装置であり、トナーの形状測定の精度が向上した装置である。
以下に実施例をもって本発明を説明するが、本発明は実施例によって制限されるものではない。なお、実施例中で使用する部はすべて質量部を示す。
〔負荷電性制御剤(1)の製造例〕
還流管,撹拌機,温度計,窒素導入管,滴下装置及び減圧装置を備えた加圧可能な反応容器に、溶媒としてメタノール250部、2−ブタノン150部及び2−プロパノール100部、モノマーとしてスチレン88部、アクリル酸2−エチルヘキシル6.5部、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸4.8部を添加して撹拌しながら還流温度まで加熱した。
重合開始剤である2,2’−アゾビスイソブチロニトリル1部を2−ブタノン20部で希釈した溶液を30分かけて滴下して5時間撹拌を継続し、更に2,2’−アゾビスイソブチロニトリル1部を2−ブタノン20部で希釈した溶液を30分かけて滴下して、更に5時間撹拌して重合を終了した。
次に、重合溶媒を減圧留去した後に得られた重合体を150メッシュのスクリーンを装着したカッターミルにて100μm以下に粗粉砕し、さらにジェットミルにより微粉砕した。
その微粉体を250メッシュの篩により分級し、60μm以下の粒子を分別して得た。次に該粒子を10%の濃度になるようにMEKを加え溶解し、前述の溶液をMEKの20倍量のメタノール中に徐々に投じ再沈殿した。
得られた沈殿物を再沈殿に使用した量の2分の1のメタノールで洗浄し、ろ過した粒子を35℃にて48時間真空乾燥した。
さらに前述の真空乾燥後の粒子を10%の濃度になるようにMEKを加え再溶解し、前述の溶液をMEKの20倍量のn−ヘキサン中に徐々に投じ再沈殿した。得られた沈殿物を再沈殿に使用した量の2分の1のn−ヘキサンで洗浄し、ろ過した粒子を35℃にて48時間真空乾燥した。こうして得られた極性重合体はTg約83℃であり、メインピーク分子量(Mp)が215000、Mn11900、Mw31500であった。また、1H−NMR(日本電子社製EX−400:400MHz)で測定された組成は仕込み量どおりであった。得られた樹脂を負荷電性制御剤(1)とする。
〔トナー粒子(1)の製造例〕
四つ口容器中にイオン交換水230部と0.1モル/リットルのNa3PO4水溶液170部と1.0モル/リットル−塩酸12部を添加し、高速撹拌装置TK−ホモミキサーを用いて12,000rpmで撹拌しながら、60℃に保持した。
ここに1.0モル/リットル−CaCl2水溶液30部を徐々に添加し、微細な難水溶性分散安定剤Ca3(PO4)2を含む水系分散媒体を調製した。
・スチレンモノマー 78.0部
・n−ブチルアクリレート 22.0部
・C.I.Pigment Blue15:3 8.0部
・スチレン系樹脂(ポリスチレン Mw=2880、Mw/Mn=2.2)20.0部
・ポリエステル系樹脂(イソフタル酸−プロピレンオキサイド変性ビスフェノールA(2モル付加物)−プロピレンオキサイド変性ビスフェノールA(3モル付加物)(モル比 30:55:15)) 8.0部
・負荷電性制御剤(1) 1.0部
・負荷電性制御剤(2) 0.6部
(オリエント化学工業社製:ボントロンE88)
・ワックス(フィッシャートロップシュワックス(日本精蝋製:HNP−10))
12.5部
前記材料を、TK式ホモミキサー(特殊機化工業製)を用いて、5,000rpmの条件にて分散させた後、65℃に加温し均一に溶解・分散させ重合性単量体組成物を調製した。該重合性単量体組成物に重合開始剤である1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ2−エチルヘキサノエート7.5部(トルエン溶液75%)を添加した後、水系分散媒体中に投入した。そして、撹拌機の回転数を12,000rpmに維持しつつ5分間造粒した。その後、高速撹拌装置をプロペラ式撹拌器に変えて、内温を67℃に昇温させ、ゆっくり撹拌しながら5時間反応させた。
次いで、容器内を温度80℃に昇温して40分間維持し、毎分1℃の冷却速度で徐々に30℃まで冷却し、スラリー1を得た。スラリー1を含む容器内に希塩酸を添加して分散安定剤を除去した。更に、ろ別、洗浄、乾燥した後に、コアンダ効果を利用した多分割分級機を用いて分級し、個数基準のメジアン径D50tが5.8μmのトナー粒子(1)を得た。得られたトナー粒子(1)の物性値を表1に示した。
〔トナー粒子(2)乃至(7)の製造例〕
表1に示した原材料及びその配合割合を用いた以外は実施例1と同様にしてトナー粒子(2)乃至(7)を得た。得られたトナー粒子(1)乃至(7)の物性値を表1に示した。
〔トナー粒子(8)の製造例〕
[樹脂粒子分散液(1)の作製]
・スチレン :370部
・nブチルアクリレート :30部
・アクリル酸 :6部
・ドデカンチオール :24部
・四臭化炭素 :4部
前記成分を予め混合して溶解し溶液(a)を調製する。一方、非イオン性界面活性剤(三洋化成社製:ノボニール)7部及びアニオン性界面活性剤(第一工業製薬社製:ネオゲンR)10部をイオン交換水520部に溶解し溶液(b)を調製する。溶液(a)及び(b)をフラスコに投入し、分散させることにより乳化させ10分間ゆっくりと混合した。更に、これに過硫酸アンモニウム3部を溶解したイオン交換水50部を添加し、窒素置換を行った。その後、フラスコを撹拌しながらオイルバスで内容物が70℃になるまで加熱し、6時間そのまま乳化重合を継続した。その後、この反応液を室温まで冷却して、樹脂分散液(1)を得た。
[樹脂粒子分散液(2)の作製]
・スチレン :280部
・nブチルアクリレート :120部
・アクリル酸 :8部
前記成分を予め混合して溶解し溶液(c)を調製する。一方、非イオン性界面活性剤(三洋化成社製:ノボニール)7部及びアニオン性界面活性剤(第一工業製薬社製:ネオゲンR)12部をイオン交換水520部に溶解し溶液(d)を調製する。溶液(a)及び(b)をフラスコに投入し、分散させることにより乳化させ10分間ゆっくりと混合した。更に、これに過硫酸アンモニウム3部を溶解したイオン交換水50部を添加し、窒素置換を行った。その後、フラスコを撹拌しながらオイルバスで内容物が70℃になるまで加熱し、5時間そのまま乳化重合を継続した。その後、この反応液を室温まで冷却して、樹脂分散液(2)を得た。
[着色剤分散液の作製]
・C.I.Pigment Blue15:3 20部
・アニオン系界面活性剤(第一工業製薬社製:ネオゲンR) 2部
・イオン交換水 78部
前記成分を混合して溶解させた後、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックス)を用いて分散させ、着色剤を分散させてなる着色剤分散液を得た。
[離型剤分散液の作製]
・炭化水素系ワックス 45部
(フィッシャートロプシュワックス、最大吸熱ピーク=78℃、Mw=750)
・カチオン性界面活性剤(第一工業製薬社製:ネオゲンRK) 5部
・イオン交換水 200部
前記成分を80℃に加熱混合して溶解させた後、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックス)を用いて分散処理し、離型剤微粒子を分散させてなる離型剤分散液を得た。
[負荷電制御剤微粒子分散液Aの作製]
・負荷電制御剤(1) 5部
・アニオン性界面活性剤 3部
(第一工業製薬社製:ネオゲンSC)
・イオン交換水 78部
前記成分を90℃に加熱混合し、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックス)を用いて分散処理し、負荷電制御剤微粒子を分散させてなる負荷電制御剤微粒子分散液Aを得た。
[負荷電電制御剤微粒子分散液Bの作製]
・負荷電性制御剤(2) 5部
(オリエント化学工業社製:ボントロンE88))
・アニオン性界面活性剤 3部
(第一工業製薬社製:ネオゲンSC)
・イオン交換水 78部
前記成分を混合し、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックス)を用いて分散処理し、負荷電制御剤微粒子を分散させてなる負荷電制御剤微粒子分散液Bを得た。
[トナー粒子(8)の製造]
・樹脂粒子分散液(1) 120部
・樹脂粒子分散液(2) 80部
・着色剤分散液 30部
・離型剤分散液 40部
・負荷電電制御剤微粒子分散液A 0.5部
・負荷電電制御剤微粒子分散液B 0.3部
・カチオン性界面活性剤(花王社製:サニゾールB50) 2部
前記成分を丸底ステンレス製フラスコ中でホモジナイザー(IKA社製:ウルトラタラックスT50)を用いて混合分散し、混合液を調製した後、加熱用オイルバスで50℃まで撹拌しながら加熱し、50℃で1時間保持して凝集粒子を形成した。
次に、前記凝集粒子分散液にアニオン性界面活性剤(第一工業社製:ネオゲンSC)3部を追加して97℃まで加熱し、5時間そのまま保持して凝集粒子を融合させた。
その後、45℃まで冷却し、濾過した後にイオン交換水で充分洗浄し、更に400メッシュの篩で濾過を行った。
これを真空乾燥機で乾燥させ、コアンダ効果を利用した多分割分級機を用いて分級し、体積基準のメジアン径D50tが5.9μmのトナー粒子(8)を得た。得られたトナー粒子(8)の物性値を表2に示した。
〔トナー粒子(9)の製造例〕
・結着樹脂 100部
(ポリエステル樹脂(1))
・C.I.Pigment Blue15:3 5部
・負荷電性制御剤(1) 3部
・負荷電性制御剤(2) 3部
・炭化水素系ワックス 5部
(フィッシャートロプシュワックス、吸熱メインピーク=80℃、Mw=750)
・ジビニルベンゼン 0.3部
結着樹脂であるポリエステル樹脂(1)に用いたモノマー構成比を以下に示す。
化1に示した構造において(x+y=3.0)で表わされるジオール成分
59mol%
フマル酸 21mol%
テレフタル酸 11mol%
トリメリット酸 9mol%
上記材料をヘンシェルミキサーにより十分予備混合し、二軸押出し混練機で任意のバレル温度にて溶融混練した。
冷却後ハンマーミルを用いて粗粉砕し、第一段階として機械式粉砕方式による微粉砕機で10μm以下の粒径に微粉砕した。
さらに第二段階として、微粉砕物をライナー・ローター間の距離を狭めた機械式粉砕機を用い、一時間あたり50kgの処理スピードで粉砕処理した。
このとき、冷風温度を制御し、排温を43℃まで上昇させた。
続いて熱球形化装置によって65℃で処理してから、得られた微粉砕物を分級と機械式衝撃力を用いる表面改質処理を同時に行う装置にて分級および球形化し、トナー粒子(9)を得た。
得られたトナー粒子(9)の物性値を表2に示した。
〔脂肪酸金属塩(1)の製造例〕
・ステアリン酸ナトリウム一級 2.0部
・ポリオキシエチレンアルキルエーテル 0.01部
・水 100.00部
上記材料を直径6センチのタービン羽根を有する攪拌装置付きの10リットルの受け容器投入し、タービン羽根を400rpmで回転させ80℃に調整した。
・塩化カルシウム一級 2.0部
・ポリオキシエチレンアルキルエーテル 0.01部
・水 100.00部
次に、前記受け容器に80℃に調整した上記水溶液を滴下した。
全量仕込み終了後、反応時の温度状態で10分間熟成し、反応を終結させた。
次に、このようにして得られた金属石鹸スラリーを濾過し、得られた金属石鹸ケーキを2回水洗し、得られた洗浄後の脂肪酸金属塩ケーキを粗砕後、真空乾燥機を用いて40℃で乾燥した。
その後、ナノグラインディングミル〔NJ−300〕(サンレックス社製)にて粉砕した後、リスラリーして湿式遠心分級機を用いて微粒子、粗粒子の除去を複数回行った後、連続瞬間気流乾燥機を用いて80℃で乾燥して脂肪酸金属塩(1)を得た。
得られた脂肪酸金属塩(1)の体積基準のメジアン径D50sは0.39μm、スパン値Aは1.1、帯電量Q2は5mC/kgであった。脂肪酸金属塩(1)の物性を表3、粒度分布を図2に示す。
〔脂肪酸金属塩(2)、(5)、(6)の製造例〕
表3に示した原材料及びその配合割合を用いる以外は〔脂肪酸金属塩(1)の製造例〕と同様にして脂肪酸金属塩(2)、(5)、(6)を得た。得られた脂肪酸金属塩(2)、(5)、(6)の物性値を表3に示した。
〔脂肪酸金属塩(3)、(4)の製造例〕
脂肪酸金属塩(1)の製造例の粉砕・分級条件を適宜変更することにより脂肪酸金属塩(3)、(4)を得た。得られた脂肪酸金属塩(3)、(4)の物性値を表3に示した。
〔脂肪酸金属塩(7)〕
市販されているステアリン酸亜鉛(ニッサンエレクトール MZ−2 日本油脂社製)を脂肪酸金属塩(7)とする。脂肪酸金属塩(7)の物性値を表4に、粒度分布を図3に示した。
〔脂肪酸金属塩(8)〕
市販されているステアリン酸亜鉛(SZ2000 堺化学工業製)を脂肪酸金属塩(8)とする。脂肪酸金属塩(8)の物性値を表4に、粒度分布を図4に示した。
<実施例1>
前記トナー粒子(1)100部に対し、前記脂肪酸金属塩(1)0.1部とヘキサメチルジシラザンで表面処理された疎水性シリカ微粉体1.7部(数平均一次粒子径:7nm)を、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)を用いて回転数4000rpmの条件で5分間乾式混合して、本発明のトナー1を得た。
上記トナー1について、後述する評価を実施した。
前記トナー1を高温高湿(H/H:温度30℃,湿度80%RH)環境下や低温低湿(L/L:温度15℃,湿度10%RH)環境下において、プロセススピードが速いマシンで評価したところ、長期にわたりカブリや転写不良が抑制された安定した画像が得られた。
また、トナー劣化が激しい高温高湿(H/H:温度30℃,湿度80%RH)環境下にて大量印刷を行った後に、その環境にて3日間静置しても、前記トナーは帯電立ち上がりに優れていて、カブリや転写不良などの弊害が抑制された画像を得ることができた。
以下に、具体的な評価方法を示す。
評価機としてColor LaserJet3700(HP社製)の改造機(プロセススピード:200mm/sec、定着温度170℃)を使用し、画像評価を行った。評価は、表5に記載の各トナー150gをカートリッジに充填し、シアンステーションに装着、その他のステーションにはダミーカートリッジを装着して評価を実施した。
具体的な評価は常温常湿(N/N:温度23℃,湿度50%RH)環境下で画像印字比率が1.0%となるよう調整した横ライン画像を間歇で通紙した。
間歇通紙の方法は、2枚通紙し休止時間を5秒とりプロセス動作が完全に停止した状態から再度通紙する方法で行った。
また、高温高湿(H/H:温度30℃,湿度80%RH)環境環境下、及び低温低湿(L/L:15℃,10%RH)環境下においても同様の評価を行った。
なお、転写材は、LETTERサイズのXEROX4024紙(XEROX社製、75g/m2)を用いた。
具体的な画像評価項目は以下のとおりである。
<カブリ>
50枚、10000枚、15000枚印刷後に、XEROX4024紙(XEROX社製、75g/m2)に白地部分を含むチャートを出力した。これを「リフレクトメータ」(東京電色社製)により測定したプリントアウト画像の白地部分の白色度と転写紙の白色度の差から、カブリ濃度(%)を算出し、画像カブリを下記の判断基準に基づいて評価した。
ランクA:良好 反射濃度1.0%未満
ランクB:実用上問題なし 反射濃度1.0%以上、3.0%未満
ランクC:問題あり 反射濃度3.0%以上
<H/H放置カブリ>
高温高湿(H/H:温度30℃,湿度80%RH)環境下にて、10000枚印刷した後に、H/H環境にてマシンの中にCRGを入れたまま3日間放置した。
その後、XEROX4024紙(XEROX社製、75g/m2)に白地部分を含むチャートを出力した。これを「リフレクトメータ」(東京電色社製)により測定したプリントアウト画像の白地部分の白色度と転写紙の白色度の差から、カブリ濃度(%)を算出し、画像カブリを下記の判断基準に基づいて評価した。
ランクA:良好 反射濃度1.0%未満
ランクB:実用上問題なし 反射濃度1.0%以上、3.0%未満
ランクC:問題あり 反射濃度3.0%以上
<トナー担持体融着>
各耐久枚数において、トナー担持体表面を、先端を絞った吸引装置にて減圧吸引を行することで、トナー担持体表面のトナーを除去した。
次いで、このトナー担持体表面のトナー除去部分に対して透明テープ(例えばニチバン社の透明セロハンテープ)を粘着させ、トナー担持体表面に残留している物質を採取した。
次いでこのテープをXEROX4024紙(XEROX社製、75g/m2)に貼り付けた。さらに、トナー担持体表面採取に用いたものと同様の未使用テープをバックグラウンドとして同一紙上に貼り付けた。
次いで、マクベス濃度計(RD924 マクベス社製)を用いてテープ部分の付着物の着色度合いを測定し、さらにバックグラウンドを引くことで得られる測定結果を元に、下記の基準に基づいて評価した。
ランクA:良好 濃度0.05未満
ランクB:実用上問題なし 濃度0.05以上、0.12未満
ランクC:問題あり 濃度0.12以上
<転写効率>
転写効率は、ベタ黒画像を紙に転写した後の感光体上の転写残トナーを、マイラーテープではぎ取り、はぎ取ったマイラーテープを貼った紙のマクベス濃度から、未使用のマイラーテープを貼った紙のマクベス濃度を差し引いた数値によって評価した。
ランクA:良好 濃度0.07未満
ランクB:実用上問題なし 濃度0.07以上、0.12未満
ランクC:問題あり 濃度0.12以上
<H/H放置転写効率>
高温高湿(H/H:温度30℃,湿度80%RH)環境下にて、10000枚印刷した後に、H/H環境にてマシンの中にCRGを入れたまま3日間放置した。
転写効率は、ベタ黒画像を紙に転写した後の感光体上の転写残トナーを、マイラーテープではぎ取り、はぎ取ったマイラーテープを貼った紙のマクベス濃度から、未使用のマイラーテープを貼った紙のマクベス濃度を差し引いた数値によって評価した。
ランクA:良好 濃度0.07未満
ランクB:実用上問題なし 濃度0.07以上、0.12未満
ランクC:問題あり 濃度0.12以上
<実施例2乃至11>
表5に示したトナー粒子と脂肪酸金属塩を用いた以外は実施例1と同様にしてトナー2乃至11を得た。
前記トナー2乃至11を用いて実施例1と同様の評価を行った。結果を表6に示す。
<比較例1乃至8>
表5に示したトナー粒子と脂肪酸金属塩を用いた以外は実施例1と同様にしてトナー12乃至19を得た。
前記トナー12乃至19を用いて実施例1と同様の評価を行った。結果を表6に示す。