JP5298733B2 - トナー及び現像剤 - Google Patents
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Description
しかしながら、上記の重合型トナーでは、水系媒体中で分散剤を使用しているために、分散剤がトナー表面に残存して環境安定性が損なわれたり、あるいはトナーの帯電特性が損なわれるなどの不具合が発生する。また、分散剤を除去するために大量の洗浄水が必要であるため、必ずしも満足のいくものではなく、また地球資源上の観点からも問題があると言える。
しかしながら、これら従来の液滴造粒法によるトナーでは、一つのノズルから単位時間あたりに吐出できる液滴数は少なく、生産性が悪いという問題がある。また同時に、液滴同士の合一によって生じた液滴粒子の発生によって、単一分散性の粒子以外の前記した合一による液滴粒子によるトナー粒子が混合するため、トナー粒子の粒度分布が広がるのを抑止できないという問題点も発生する。その結果、従来の液滴法のトナーは、十分に満足のいくものではなかった。
しかしながら、これらの発明も特許文献1〜4と同様に、生産性が低く、単一分散性の観点においても不十分であった。また、粒子形成後に樹脂を硬化させているが、上述した透明性や定着後の画像の平滑性などの定着特性に関する問題点を解決するものではなかった。
上述した特許文献5〜6に示される液滴造粒法の場合、流体に直接加振部が触れる(特許文献5〜6の図2、図4、図5〜8およびその説明)が、この様な構成の場合、細孔と振動部の数が一致する場合はシャープな粒径分布を達成できる。しかし増産化を目的とし、たとえば、多数の細孔と1つの加振部からなる液滴形成手段による製造を採用した場合、細孔の位置と加振部との距離に応じて、細孔から吐出する液滴の大きさが変化し、異なるオリフィス間で異なった粒径のトナーを生産してしまうことが判明した。
それに対して、特許文献9には、エントロピー弾性を有する熱可塑性エラストマーが開示されており、また特許文献10、11には、ポリイソプレンホモポリマーの自分子内縮合物、すなわち、環化ゴム、cis 1,4−ポリイソプレンの環化物とワックスを併用して用いることが示されている。ポリイソプレン樹脂自体は、前述のとおり、Tgが−70℃程度の樹脂であり、これを環化することによりエントロピー弾性が得られ、熱可塑性の常温固体の樹脂として用いることが出来る。
これらの樹脂はその分子量や使用するワックスが適切に選択されたものであり、ワックスを溶融した樹脂が形成されることでトナーの低温軟化を達成しながら、優れた耐熱保存性と耐ホットオフセット性を得ることができる。しかしながら、優れた定着性を示すものの、樹脂が弾性を有するために、粉砕法によってトナーを得るには、粉砕性に劣り、生産性が極めて悪いという問題があった。
即ち、本発明は、小粒径で且つ、これまでにない単一分散性を有する粒子群からなるトナーに求められる流動性や帯電特性等の多くの特性値が各トナー粒子間に見られる変動の幅が全くないか、非常に少ないトナーを提供することを目的とする。また本発明は、耐オフセット性、低温定着性、定着離型性、耐熱保存性、耐フィルミング性のいずれにも優れ、高解像度で、高精細・高品質な画像を形成し、長期にわたって画像劣化のないトナーを提供することを目的とする。更にまた、本発明は、そのトナーを用いる現像剤を提供することを目的とする。
前記トナー組成液は、離型剤およびポリエステル樹脂を含有する分散液1と、環化率が50〜75%の環化ゴム、融点が50〜85℃である離型剤およびポリエステル樹脂を含有する分散液2とを混合したものを含んでなることを特徴とするトナー。
(2) 前記(1)のトナーにおいて、前記液滴化は、吐出孔を有する薄膜を振動させ、前記トナー組成液を前記吐出孔から連続的に吐出させて行うことを特徴とするトナー。
(3) 前記(1)または(2)のトナーにおいて、前記液滴化は、前記トナー組成液を貯留する貯留部に設けた複数の吐出孔が形成された薄膜を振動手段によって振動させて前記吐出孔の各々から、前記トナー組成液を周期的に放出させて行うことを特徴とするトナー。
(4) 前記(3)のトナーにおいて、前記振動手段は、前記薄膜の吐出孔を設けた領域の周囲に円環状に形成された振動発生手段であることを特徴とするトナー。
(5) 前記(3)のトナーにおいて、前記振動手段は、前記薄膜に対して平行な振動面を有し、該振動面が垂直方向に縦振動する振動手段であることを特徴とするトナー。
(6) 前記(3)〜(5)のいずれかのトナーにおいて、前記振動手段の振動周波数が20kHz以上2.0MHz未満であることを特徴とするトナー。
(7) 前記(3)〜(6)のいずれかのトナーにおいて、前記振動手段がホーン型振動子であることを特徴とするトナー。
(8) 前記(2)〜(7)のいずれかのトナーにおいて、前記吐出孔の開口径が1〜40μmであることを特徴とするトナー。
(9) 前記(1)〜(8)のいずれかのトナーにおいて、前記液滴化させた後の固化は、前記液滴化させたトナー組成液から溶媒を除去することによって行われることを特徴とするトナー。
すなわち本発明によれば、小粒径且つ粒度の単一な粒子群からなるトナーであって、低温定着性、耐オフセット性、定着離型性、耐熱保存性、耐フィルミング性のいずれにも優れ、初期、経時ともに長期にわたって画像劣化のないトナーを提供することができる。
環化ゴムはイソプレンに代表される不飽和オレフィン樹脂を環化したものであり、その環化率を適切に選択することで、樹脂のガラス転移点(Tg)を調整できる。本発明のトナーは、その使用環境、特に高温高湿環境での性能劣化を防止するために、Tgは高いことが好ましいが、従来のスチレンアクリルやポリエステルなどの熱可塑性樹脂は、定着装置の消費電力を引き下げるために、低温で適切な溶融粘度に融解する樹脂を作った場合に、往々にしてTgが低くなる傾向にあった。従来のトナーでは、一般にこのTgを如何に下げるかに注目されていたと言える。
その際、一般にスチレンアクリルやポリエステル樹脂に比べて、より高いTgの環化ゴムを使用することができるため、低温定着性が得られながら、高温高湿での保存性も良好なトナーが得られる。このように本発明のトナーでは、低温定着性と高温高湿での保存性に優れる一方、環化ゴムは、ワックスをよく吸収するため、離型剤として、ワックスが作用しにくい面がある。そのために、環化ゴムは一般にポリエステル樹脂中にドメイン径0.1〜1μmとなる様に分散した形態として用い、ポリエステル樹脂部に環化ゴムと独立して分散したワックスを含有させることで、離型性の問題が解決できる。環化ゴムは、ポリエステル樹脂との相溶性に乏しいため、ポリエステル樹脂中に島状に分散させることができ、ポリエステル樹脂中の環化ゴムと独立して分散したワックスは環化ゴムに吸収されることなく、離型性を発現する。
これにより、環化ゴムはワックスとの適度な可塑効果が得られ、かつ、ワックスがトナーから遊離するなどの現象がなく、使用時のキャリアや各部材の汚染を生じることも少ないことが見出された。本発明のトナーを作成するには、従来の混練粉砕型の工法を用いることも可能であるが、環化ゴムは極めて粉砕性に乏しく、これを内添した樹脂も、著しく生産性が落ちる。
そこで本発明では、結着樹脂の少なくとも一部が溶解するトナー組成液を液滴化し、これを固化させて得る工法を用いることが好ましい。
たとえば、樹脂とワックスを含有する分散液1を作成し、これと別に作成した先の環化ゴムとこれを可塑化するワックスおよび樹脂を含有する分散液2と混合して、トナー組成液を作成する。この樹脂分散液に、さらに顔料やカーボンなどの着色剤、必要に応じて帯電制御剤などを分散、もしくは、溶解して、トナー組成液を作成することができる。
この混合溶液乃至分散液であるトナー組成液を貯留する貯留部に設けた複数のノズルから、振動手段によって印加された振動により、前記複数のノズルの各々から、前記トナー組成液が周期的に放出されて液滴となり、この液滴のトナー組成物を乾燥することによって、トナー粒子が得られる。
以下、本発明のトナーを得るための好適な製造装置等について、説明する。
本発明のトナーを得る製造方法として、好ましくは、複数の均一径ノズルを有する薄膜からトナー組成液を機械的振動手段により周期的に放出し、液滴化する周期的液滴化装置を用いることが好ましい。
すなわち、本発明のトナーの製造に使用されるトナー製造装置としては、少なくとも樹脂と着色剤とを含有するトナー用材料の溶解乃至分散液であるトナー組成液を、前記複数のノズルを有する薄膜の周囲に振動発生手段を円環状に形成してなる液滴化手段又は複数のノズルを有する薄膜に対して平行な振動面を垂直方向に縦振動する振動発生手段を設けてなる液滴化手段を用いる。このようなトナー製造装置により、前記した各ノズルからトナー組成液を放出することにより均一粒径(単一分散径)の液滴を生成させることができる。
(1)複数のノズルを有する薄膜に対して平行な振動面を有し、垂直方向に縦振動する振動発生手段(縦振動発生手段)を用いる方式(以下単に「ホーン型」ともいう)。
(2)複数のノズルを有する薄膜の周囲に円環状に形成された振動発生手段(円環状振動発生手段)を設ける方式(以下、単に「リング型」ともいう)。
以下、各方式について説明する。
まず、縦振動発生手段を設けたトナー製造装置の一例について図1の模式的構成図を参照して説明する。
トナーの製造装置1は、少なくとも結着樹脂(環化率50〜75%の環化ゴム、ポリエステル樹脂)、離型剤(ワックス)及び着色剤を含有するトナー組成液を液滴化して放出する液滴化手段としての液滴噴射ユニット2と、この液滴噴射ユニット2が上方に配置され、液滴噴射ユニット2から放出される液滴化されたトナー組成液の液滴を固化してトナー粒子Tを形成する粒子化手段としての粒子形成部3と、粒子形成部3で形成されたトナー粒子Tを捕集するトナー捕集部4と、トナー捕集部4で捕集されたトナー粒子Tがチューブ5を介して移送され、移送されたトナー粒子Tを貯留するトナー貯留手段としてのトナー貯留部6と、トナー組成液10を収容する原料収容部7と、この原料収容部7内から液滴噴射ユニット2に対してトナー組成液10を送液する配管(送液管)8と、稼動時などにトナー組成液10を圧送供給するためのポンプ9とを備えている。
この液滴噴射ユニット2は、複数のノズル(吐出孔)11が形成された薄膜(ノズル板)12と、この薄膜12を振動させる機械的振動手段(以下「振動手段という」13と、薄膜12と振動手段13との間に少なくとも結着樹脂(環化率50〜75%の環化ゴム、ポリエステル樹脂)、離型剤(ワックス)及び着色剤を含有するトナー組成液10を供給する貯留部(液流路)14を形成する流路部材15とを備えている。
この振動手段13としては、薄膜12に対して確実な縦振動を一定の周波数で与えることができるものであれば特に制限はなく、適宜選択して使用することができるが、薄膜12を振動させることから、振動発生手段21にはバイモルフ型のたわみ振動の励起される圧電体21Aが好ましい。圧電体21Aは、電気的エネルギーを機械的エネルギーに変換する機能を有する。具体的には、電圧を印加することにより、たわみ振動が励起され、薄膜12を振動させることが可能となる。
また、振動手段13としては、特に高強度なボルト締めランジュバン型振動子を用いることもできる。このボルト締めランジュバン型振動子は圧電セラミックスが機械的に結合されており、高振幅励振時に破損することがない。
図7に示す例は、振動手段80(13)として、振動発生部としての圧電体81及び振動増幅部としてのホーン82で構成されるホーン型振動子80を用いて、ホーン82の一部に貯留部(液流路)14を形成したものである。この液滴噴射ユニット2は、ホーン型振動子80のホーン82に一体形成した固定部(フランジ部)83によって図1に示す粒子形成部3(乾燥手段)の壁面に固定されていることが好ましい。振動の損失を防ぐ観点から、図示しない弾性体を用いて固定してもよい。
この液滴噴射ユニット2は、前述した例と同様に、ホーン型振動子を振動手段13を用いて、この振動発生手段13の周囲を囲んでトナー組成液10を供給する流路部材15を配置し、振動発生手段13の振動増幅手段(ホーン)22に薄膜12と対向する部分に貯留部14を形成している。さらに、流路部材15の周囲に所要の間隔を置いて気流35を流す気流路37を形成する気流路形成部材36を配置している。なお、図示を簡略化するため、薄膜12のノズル11は1個で示しているが、前述したように複数個設けられている。また、図10に示すように、複数、例えば制御性の観点からは100〜1,000個の液滴噴射ユニット2を、粒子形成部3を構成する乾燥塔の上部に並べて配置する。これにより、より生産性の向上を図ることができる。
図11は図1に示す装置において液滴噴射ユニットをリング型に代えたものである。
リング式の液滴噴射ユニット2について図12〜図14を参照して説明する。なお、図12は同液滴噴射ユニット2の断面説明図、図13は図12を下側から見た要部底面説明図、図14は液滴化手段の概略断面説明図である。
この液滴噴射ユニット2は、少なくとも樹脂及び着色剤を含有するトナー組成液10を液滴化して放出させる液滴化手段11と、この液滴化手段11にトナー組成液10を供給する貯留部(液流路)14を形成した流路部材15とを備えている。
次に、この液滴化手段としての液滴噴射ユニット2による液滴形成のメカニズムについて説明する。
上述したように液滴噴射ユニット2は、貯留部14に臨む複数のノズル11を有する薄膜12に、機械的振動手段である振動手段13によって発生した振動を伝播させて、薄膜12を周期的に振動させ、比較的大面積(φ1mm以上)の領域に複数のノズル11を配置し、それら複数のノズル11より液滴を安定的に形成して放出することができるようになる。
また、図19、図20に示すような、より高次のモードが存在することが知られている。これらのモードは、円形薄膜内に、同心円状に節を1乃至複数持ち、実質的に軸対称な変形形状である。また、図21に示すように、中心部が凸形状12cとすることで液滴の進行方向を制御し、かつ振動振幅量を調整することが可能である。
Pac(r,t)=Zr・Vm(r,t) (1)
気相へ周期的に排出されたトナー組成液は、液相と気相との表面張力差によって球体を形成するため、液滴化が周期的に発生する。
更には、前記音圧の変位量が、10kPa以上となることによって、上述の微粒子分散促進作用がより好適に発生する。
ノズルを有する薄膜は、先にも述べたように、トナー用材料の溶解乃至分散液(トナー組成液10)を、吐出させて液滴とする部材である。
この薄膜12の材質、ノズル11の形状としては、特に制限はなく、適宜選択した形状とすることができるが、例えば、薄膜12は厚み5〜500μmの金属板で形成され、かつ、ノズル11の開口径が1〜40μm、好ましくは3〜35μmであることが、ノズル11からトナー組成液10の液滴を噴射させるときに、極めて均一な粒子径を有する微小液滴を発生させる観点から好ましい。なお、前記ノズル11の開口径は、真円であれば直径を意味し、楕円であれば短径を意味する。また、複数のノズル11の個数は、2ないし3000個が好ましい。
液滴から溶剤を除去する乾燥工程は、加熱した乾燥窒素などの気体中に液滴を放出することによって行われる。必要であれば、さらに流動床乾燥や真空乾燥といった二次乾燥が行われる。
本発明のトナーは、前記したトナーの製造方法により、粒度分布が単分散なものが得られる。具体的には、前記トナーの粒度分布(重量平均粒径/個数平均粒径)としては、1.00〜1.15の範囲にあるのが好ましい。また、重量平均粒径としては、1〜20μmであるのが好ましい。
前記トナーの製造方法により得られたトナーは、静電反発効果により、容易に気流に再分散、すなわち浮遊させることができる。このため、従来の電子写真方式で利用されるような搬送手段を用いなくても、現像領域まで容易にトナーを搬送することができる。すなわち、微弱な気流でも充分な搬送性があり、簡単なエアーポンプでトナーを現像域まで搬送し、そのまま現像することができる。現像は、いわゆるパワークラウド現像となり、気流による像形成の乱れがないことから、極めて良好な静電潜像の現像が行える。また、本発明のトナーは、従来の現像方式であっても問題なく応用することができる。このとき、キャリアや現像スリーブ等の部材は、単にトナー搬送手段として使用することになり、従来、機能分担していた摩擦帯電機構を考慮する必要が全くない。したがって、材料の自由度が大きく増すことから、耐久性を大きく向上させたり、安価な材料を使用することもでき、コストの低減を図ることもできる。
前記トナー用材料としては、少なくとも樹脂及び着色剤、離型剤として好ましくはカルナウバワックスもしくはパラフィンワックスの少なくともいずれか1つを含有し、必要に応じて、帯電制御剤、磁性体、流動性向上剤、滑剤、クリーニング助剤、抵抗調整剤等のその他の成分を含有する。
本発明における環化ゴムは、共役ジエン系モノマーから構成される天然ゴムや合成ゴムの分子内または/及び分子間に環状構造を持たせた樹脂であり、これらの天然ゴムや合成ゴムを酸触媒等の触媒を用いて反応させることで得ることができる。
天然ゴムとしては、主にシス−1,4−ポリイソプレンを主成分とする天然ポリイソプレンが挙げられる。天然ゴムは、本発明の効果に影響しない範囲で非ゴム成分等の不純物を含んでも問題ないが、環化率の制御の観点から、精製された天然ゴムを用いることが好ましい。
環化率(%)={1−(C1/C0)}×100 ・・・(1)
本発明に使用される環化ゴムのガラス転移点(Tg)は、55〜100℃であることが好ましく、より好ましくは60〜80℃、特に好ましくは65〜70℃である。本発明のトナーは、環化ゴムにワックスを微分散、もしくは相溶させることによって、ワックスが環化ゴムの一部を可塑化し、優れた低温定着性を発揮する。ワックスによって可塑化された環化ゴムの一部のTgは、可塑化されていない環化ゴムのTgよりも低くなる。従って、環化ゴムのTgが前述した範囲より低いと、可塑化した環化ゴムのTgが低すぎるため、トナーの耐熱保存性は悪化する。また、Tgが高すぎる場合は、環化ゴムの可塑化に必要なワックス量が多くなり、フィルミングの原因になる。更に、トナーのTgが高くなり過ぎるため、低温定着性が損なわれる。
ポリエステル樹脂を架橋させるためには、3価以上のアルコールを併用することが好ましい。
前記スチレン系単量体としては、例えば、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、p−フェニルスチレン、p−エチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、p−n−アミルスチレン、p−tert−ブチルスチレン、p−n−へキシルスチレン、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−クロルスチレン、3,4−ジクロロスチレン、m−ニトロスチレン、o−ニトロスチレン、p−ニトロスチレン等のスチレン、又はその誘導体、などが挙げられる。
前記メタクリル系単量体としては、例えば、メタクリル酸、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸n−オクチル、メタクリル酸n−ドデシル、メタクリル酸2−エチルへキシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸フェニル、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等のメタクリル酸又はそのエステル類、などが挙げられる。
本発明のトナーに使用できる結着樹脂としては、前記ビニル重合体成分及びポリエステル系樹脂成分の少なくともいずれか中に、これらの両樹脂成分と反応し得るモノマー成分を含む樹脂も使用することができる。ポリエステル系樹脂成分を構成するモノマーのうちビニル重合体と反応し得るものとしては、例えば、フタル酸、マレイン酸、シトラコン酸、イタコン酸等の不飽和ジカルボン酸又はその無水物、などが挙げられる。ビニル重合体成分を構成するモノマーとしては、カルボキシル基又はヒドロキシ基を有するものや、アクリル酸若しくはメタクリル酸エステル類が挙げられる。
また、ポリエステル系重合体、ビニル重合体とその他の結着樹脂を併用する場合、全体の結着樹脂の酸価が0.1〜50mgKOH/gを有する樹脂を60質量%以上有するものが好ましい。
(1)試料は予め結着樹脂(重合体成分)以外の添加物を除去して使用するか、結着樹脂及び架橋された結着樹脂以外の成分の酸価及び含有量を予め求めておく。試料の粉砕品0.5〜2.0gを精秤し、重合体成分の重さをWgとする。例えば、トナーから結着樹脂の酸価を測定する場合は、着色剤又は磁性体等の酸価及び含有量を別途測定しておき、計算により結着樹脂の酸価を求める。
(2)300(ml)のビーカーに試料を入れ、トルエン/エタノール(体積比4/1)の混合液150(ml)を加え溶解する。
(3)0.1mol/lのKOHのエタノール溶液を用いて、電位差滴定装置を用いて滴定する。
(4)この時のKOH溶液の使用量をS(ml)とし、同時にブランクを測定し、この時のKOH溶液の使用量をB(ml)とし、以下の計算式(2)で算出する。ただしfはKOHのファクターである。
酸価(mgKOH/g)=[(S−B)×f×5.61]/W (2)
前記着色剤としては、特に制限はなく、通常使用される樹脂を適宜選択して使用することができるが、例えば、カーボンブラック、ニグロシン染料、鉄黒、ナフトールイエローS、ハンザイエロー(10G、5G、G)、カドミウムイエロー、黄色酸化鉄、黄土、黄鉛、チタン黄、ポリアゾイエロー、オイルイエロー、ハンザイエロー(GR、A、RN、R)、ピグメントイエローL、ベンジジンイエロー(G、GR)、パーマネントイエロー(NCG)、バルカンファストイエロー(5G、R)、タートラジンレーキ、キノリンイエローレーキ、アンスラザンイエローBGL、イソインドリノンイエロー、ベンガラ、鉛丹、鉛朱、カドミウムレッド、カドミウムマーキュリレッド、アンチモン朱、パーマネントレッド4R、パラレッド、ファイセーレッド、パラクロルオルトニトロアニリンレッド、リソールファストスカーレットG、ブリリアントファストスカーレット、ブリリアントカーンミンBS、パーマネントレッド(F2R、F4R、FRL、FRLL、F4RH)、ファストスカーレットVD、ベルカンファストルビンB、ブリリアントスカーレットG、リソールルビンGX、パーマネントレッドF5R、ブリリアントカーミン6B、ポグメントスカーレット3B、ボルドー5B、トルイジンマルーン、パーマネントボルドーF2K、ヘリオボルドーBL、ボルドー10B、ボンマルーンライト、ボンマルーンメジアム、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、ローダミンレーキY、アリザリンレーキ、チオインジゴレッドB、チオインジゴマルーン、オイルレッド、キナクリドンレッド、ピラゾロンレッド、ポリアゾレッド、クロームバーミリオン、ベンジジンオレンジ、ペリノンオレンジ、オイルオレンジ、コバルトブルー、セルリアンブルー、アルカリブルーレーキ、ピーコックブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー、インダンスレンブルー(RS、BC)、インジゴ、群青、紺青、アントラキノンブルー、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ、コバルト紫、マンガン紫、ジオキサンバイオレット、アントラキノンバイオレット、クロムグリーン、ジンクグリーン、酸化クロム、ピリジアン、エメラルドグリーン、ピグメントグリーンB、ナフトールグリーンB、グリーンゴールド、アシッドグリーンレーキ、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、アントラキノングリーン、酸化チタン、亜鉛華、リトボン及びこれらの混合物、などが挙げられる。
前記着色剤の含有量としては、トナーに対して1〜15質量%が好ましく、3〜10質量%がより好ましい。
また、前記マスターバッチ用の樹脂は、酸価が30mgKOH/g以下、アミン価が1〜100で、着色剤を分散させて使用することが好ましく、酸価が20mgKOH/g以下、アミン価が10〜50で、着色剤を分散させて使用することがより好ましい。酸価が30mgKOH/gを超えると、高湿下での帯電性が低下し、顔料分散性も不十分となることがある。また、アミン価が1未満であるとき、及び、アミン価が100を超えるときにも、顔料分散性が不十分となることがある。なお、酸価はJIS K0070に記載の方法により測定することができ、アミン価はJIS K7237に記載の方法により測定することができる。
本発明では、環化イソプレン樹脂と適度に相互溶解し、樹脂の軟化を促し、一方、ポリエステル樹脂と非相溶性のワックスを用いる。本発明では、定着時の耐オフセット性、低温定着性を目的に、離型剤として、融点が50〜85℃の離型剤を含有させている。このような離型剤としては従来公知のワックスが使用できるが中でも、カルナウバワックス、パラフィンワックスの少なくともいずれか一方を含有することが好ましい。
炭化水素系ワックスとしては、例えば、パラフィンワックス、サゾールワックス、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス等のポリオレフィンワックス等が挙げられ、二種以上併用してもよい。中でも、低温定着性、耐オフセット性の点で、融点が低いパラフィンワックスが好ましい。
Speed [%] 25
Time [s] 15
EQP titration
Titrant/Sensor
Titrant CH3ONa
Concentration [mol/L] 0.1
Sensor DG115
Unit of measurement mV
Predispensing to volume
Volume [mL] 1.0
Wait time [s] 0
Titrant addition Dynamic
dE(set) [mV] 8.0
dV(min) [mL] 0.03
dV(max) [mL] 0.5
Measure mode Equilibrium controlled
dE [mV] 0.5
dt [s] 1.0
t(min) [s] 2.0
t(max) [s] 20.0
Recognition
Threshold 100.0
Steepest jump only No
Range No
Tendency None
Termination
at maximum volume [mL] 10.0
at potential No
at slope No
after number EQPs Yes
n=1
comb. termination conditions No
Evaluation
Procedure Standard
Potential 1 No
Potential 2 No
Stop for reevaluation No
まず、試料0.5gをトルエン120mlに添加して室温(23℃)で約10時間撹拌して溶解させた後、エタノール30mlを添加して試料溶液とする。次に、予め標定された0.1N水酸化カリウムのアルコール溶液で滴定することにより、滴定量X[ml]が求められ、下記式
酸価=X×N×56.1/試料重量[KOHmg/g]
から、酸価が求められる。ただし、上記式中、Nは、0.1N水酸化カリウムのアルコール溶液のファクターである。
この現象は、見かけ上樹脂のTgや軟化温度が変化するように観測され、特に、ワックスの融点は樹脂の性質を大きく変化させる要因である。ワックスの融点が低過ぎる場合、トナーの高温保管時の凝集が発生しやすくなったり、画像面の張り付きが生じたりする。一方で、融点の高いワックスを使用すると、期待する低温定着性が得られない。ワックスの融点は50〜85℃が好適である。
ここで、融点とは、示差走査熱量分析(Differential scanning calorimetry;DSC)により得られる示差熱曲線において、吸熱量が極大になる吸熱ピークの温度である。DSC測定機器としては、高精度の内熱式入力補償型の示差走査熱量計で測定することが好ましい。測定方法としては、ASTM D3418−82に準じて行う。本発明に用いられるDSC曲線は、1回昇温、降温させ前履歴を取った後、温度速度10℃/minで、昇温させた時に測定されるものを用いる。融点が50℃未満であると、トナーの製造時やトナーを保存する際にブロッキングを起こしやすくなり、耐熱保存性が低下することがある。また、融点が90℃を超えると、低温定着性や耐オフセット性が低下することがある。
本発明のトナーには、必要に応じて、磁性体を含有してもよい。
本発明で使用できる磁性体としては、例えば、(1)マグネタイト、マグヘマイト、フェライトの如き磁性酸化鉄、及び他の金属酸化物を含む酸化鉄、(2)鉄、コバルト、ニッケル等の金属、又は、これらの金属とアルミニウム、コバルト、銅、鉛、マグネシウム、錫、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、バナジウム等の金属との合金、(3)及びこれらの混合物、などが用いられる。
磁性体として具体的に例示すると、Fe3O4、γ−Fe2O3、ZnFe2O4、Y3Fe5O12、CdFe2O4、Gd3Fe5O12、CuFe2O4、PbFe12O、NiFe2O4、NdFe2O、BaFe12O19、MgFe2O4、MnFe2O4、LaFeO3、鉄粉、コバルト粉、ニッケル粉、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。これらの中でも特に、四三酸化鉄、γ−三二酸化鉄の微粉末が好適に挙げられる。
また、磁性体の磁気特性としては、10Kエルステッド印加での磁気特性がそれぞれ、抗磁力20〜150エルステッド、飽和磁化50〜200emu/g、残留磁化2〜20emu/gのものが好ましい。
前記磁性体は、着色剤としても使用することができる。
本発明のトナーには、必要に応じて帯電制御剤を含有してもよい。
帯電制御剤としては公知のものが全て使用でき、例えばニグロシン系染料、トリフェニルメタン系染料、クロム含有金属錯体染料、モリブデン酸キレート顔料、ローダミン系染料、アルコキシ系アミン、4級アンモニウム塩(フッ素変性4級アンモニウム塩を含む)、アルキルアミド、燐の単体または化合物、タングステンの単体または化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸金属塩及び、サリチル酸誘導体の金属塩等である。具体的にはニグロシン系染料のボントロン03、第四級アンモニウム塩のボントロンP−51、含金属アゾ染料のボントロンS−34、オキシナフトエ酸系金属錯体のE−82、サリチル酸系金属錯体のE−84、フェノール系縮合物のE−89(以上、オリエント化学工業社製)、第四級アンモニウム塩モリブデン錯体のTP−302、TP−415(以上、保土谷化学工業社製)、第四級アンモニウム塩のコピーチャージPSY VP2038、トリフェニルメタン誘導体のコピーブルーPR、第四級アンモニウム塩のコピーチャージ NEG VP2036、コピーチャージ NX VP434(以上、ヘキスト社製)、LRA−901、ホウ素錯体であるLR−147(日本カーリット社製)、銅フタロシアニン、ペリレン、キナクリドン、アゾ系顔料、その他スルホン酸基、カルボキシル基、四級アンモニウム塩等の官能基を有する高分子系の化合物が挙げられる。
本発明のトナーには、流動性向上剤を添加してもよい。該流動性向上剤は、トナー表面に添加することにより、トナーの流動性を改善(流動しやすくなる)するものである。
前記流動性向上剤としては、例えば、フッ化ビニリデン微粉末、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、湿式製法シリカ、乾式製法シリカの如き微粉末シリカ、微粉未酸化チタン、微粉未アルミナ、それらをシランカップリング剤、チタンカップリング剤若しくはシリコーンオイルにより表面処理を施した処理シリカ、処理酸化チタン、処理アルミナ、などが挙げられる。これらの中でも、微粉末シリカ、微粉未酸化チタン、微粉未アルミナが好ましく、また、これらをシランカップリング剤やシリコーンオイルにより表面処理を施した処理シリカが更に好ましい。
前記微粉末シリカは、ケイ素ハロゲン化含物の気相酸化により生成された微粉体であり、いわゆる乾式法シリカ又はヒュームドシリカと称されるものである。
ケイ素ハロゲン化合物の気相酸化により生成された市販のシリカ微粉体としては、例えば、AEROSIL(日本アエロジル社商品名、以下同じ)−130、−300、−380、−TT600、−MOX170、−MOX80、−COK84:Ca−O−SiL(CABOT社商品名)−M−5、−MS−7、−MS−75、−HS−5、−EH−5、Wacker HDK(WACKER−CHEMIEGMBH社商品名)−N20 V15、−N20E、−T30、−T40:D−CFineSi1ica(ダウコーニング社商品名):Franso1(Fransi1社商品名)、などが挙げられる。
BET法で測定した窒素吸着による比表面積としては、30m2/g以上が好ましく、60〜400m2/gがより好ましい。
表面処理された微粉体としては、20m2/g以上が好ましく、40〜300m2/gがより好ましい。
これらの微粉体の適用量としては、トナー粒子100質量部に対して0.03〜8質量部が好ましい。
記録紙等にトナーを転写した後、静電潜像担持体や一次転写媒体に残存するトナの除去性を向上させるためのクリーニング性向上剤としては、例えば、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸等の脂肪酸金属塩、ポリメチルメタクリレート微粒子、ポリスチレン微粒子等のソープフリー乳化重合によって製造されたポリマー微粒子、などを挙げることかできる。ポリマー微粒子は比較的粒度分布が狭く、体積平均粒径が0.01〜1μmのものが好ましい。
これらの流動性向上剤やクリーニング性向上剤等はトナーの表面に付着乃至は固定化させて用いられるため、外添剤とも呼ばれており、トナーに外添する方法としては各種の粉体混合機等が用いられる。例えば、V型混合機、ロッキングミキサー、レーディゲミキサー、ナウターミキサー、ヘンシェルミキサー、などが挙げられ、固定化も行う場合はハイブリタイザー、メカノフュージョン、Qミキサー等が挙げられる。
本発明のトナーは、トナーを一成分現像剤として使用したり、あるいはトナーとキャリアとを混合して二成分現像剤として使用してもよい。二成分現像剤として使用する場合、前記キャリアとしては、通常のフェライト、マグネタイト等のキャリアも樹脂コートキャリアも使用することができる。
前記樹脂コートキャリアは、キャリアコア粒子とキャリアコア粒子表面を被覆(コート)する樹脂である被覆材からなる。
該被覆材に使用する樹脂としては、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等のスチレン−アクリル系樹脂、アクリル酸エステル共重合体、メタクリル酸エステル共重合体等のアクリル系樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、モノクロロトリフルオロエチレン重合体、ポリフッ化ビニリデン等のフッ素含有樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリビニルブチラール、アミノアクリレート樹脂が好適に挙げられる。この他にも、アイオモノマー樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂等のキャリアの被覆(コート)材として使用できる樹脂が挙げられる。これらの樹脂は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
また、樹脂中に磁性粉が分散されたバインダー型のキャリアコアも用いることができる。
前記樹脂コートキャリアに対する樹脂被覆材の割合としては、適宜決定すればよいが、樹脂コートキャリアに対し0.01〜5質量%が好ましく、0.1〜1質量%がより好ましい。
前記樹脂中、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、含フッ素樹脂とスチレン系共重合体との混合物、シリコーン樹脂が好適に使用され、特にシリコーン樹脂が好ましい。
また、これらの磁性材料に含まれる元素としては、鉄、コバルト、ニッケル、アルミニウム、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、バナジウムが挙げられる。これらの中でも特に、銅、亜鉛、及び鉄成分を主成分とする銅−亜鉛−鉄系フェライト、マンガン、マグネシウム及び鉄成分を主成分とするマンガン−マグネシウム−鉄系フェライトが好適に挙げられる。
前記キャリアの粒径としては、4〜200μmのものが使用できるが、10〜150μmが好ましく、20〜100μmがより好ましい。特に、樹脂コートキャリアは、50%粒径が20〜70μmであることが好ましい。
下記実施例及び比較例において、「環化ゴムの環化率」、「樹脂のガラス転移温度(Tg)」、「樹脂の重量平均分子量Mw、個数平均分子量Mn」、及び「ワックスの融点」は、以下のようにして測定を行った。
環化ゴムの環化率は、1H−NMR(日本電子(株)製、JOEL JNM400 FT NMR SYSTEM)を用いて測定した。環化反応前後のポリマーそれぞれの1wt%重クロロホルム溶液を、試料管(WILMAD社製、高精度NMR試料管)に入れ、環化反応前後におけるポリマー中の二重結合由来のプロトンのピーク面積をそれぞれ測定した。環化反応前の前記ピーク面積を(C0)、環化反応後の前記ピーク面積を(C1)とし、前記式(1)を用いて環化率を求めた。
樹脂のガラス転移温度(Tg)は、示差走査熱量分析装置(TA−60WS及びDSC−60、島津製作所製)を用いて測定した。試料10mgをアルミニウム製サンプルパンに計量し、窒素フロー(流量50mL/min)を行いながら、20℃から200℃まで昇温速度10℃/minで昇温し、更に20℃まで降温速度10℃/minで降温した後、昇温速度10℃/minで20℃から200℃まで昇温した時のDSC曲線を測定した。得られたDSC曲線から、吸熱ピーク温度以下のベースラインの延長線とピークの立ち上がり部分からピークの頂点までの最大傾斜を示す接線との交点の温度を求め、ガラス転移温度(Tg)とした。
樹脂の分子量分布はGPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー) 測定装置(東ソー(株)製、HLC−8220GPC)によって測定した。カラムにはTSK−GEL Hタイプ(東ソー(株)製)を使用した。40℃のヒートチャンバー中でカラムを安定させ、この温度におけるカラムに、溶媒としてHFIP(ヘキサフルオロ−2−プロパノール)、若しくはTHF(テトラヒドロフラン)を毎分1mlの流速で流し、試料濃度として0.05〜0.6質量%に調製した樹脂の試料溶液を50〜200μl注入して測定した。ここで、環化ゴムの溶媒としてはHFIP、その他の樹脂の溶媒としてはTHFを使用した。重量平均分子量Mw、個数平均分子量Mnの測定に当たっては、試料の有する分子量分布を数種の単分散ポリスチレン標準試料により作成された検量線の対数値とカウント数との関係から算出した。検量線作成用の標準ポリスチレン試料としては、例えばPressureChemical Co.、あるいは東洋ソーダ工業社製の分子量が6×102、2.1×102、4×102、1.75×104、5.1×104、1.1×105、3.9×105、8.6×105、2×106、4.48×106のものを用いた。また、検出器にはRI(屈折率)検出器を用いた。
ワックスの融点は、示差走査熱量分析装置(TA−60WS及びDSC−60、島津製作所製)を用いて測定した。試料10mgをアルミニウム製サンプルパンに計量し、窒素フロー(流量50mL/min)を行いながら、20℃から200℃まで昇温速度10℃/minで昇温し、更に20℃まで降温速度10℃/minで降温した後、昇温速度10℃/minで20℃から200℃まで昇温した時に測定されるワックスの吸熱ピークの最大ピークであるピークトップの温度をもってワックスの融点とした。
窒素導入管、還流冷却管、攪拌器、及び温度計を備えた四つ口フラスコに、ポリイソプレン(重量平均分子量:Mw3.0×105、Mw/Mn比:2.1、シス−1,4構造86%、トランス−1,4構造7%、3,4構造7%)120質量部、トルエン1000質量部を仕込み、溶解した後、p−トルエンスルホン酸6質量部を投入し、窒素雰囲気下、85℃で2時間環化反応を行った。その後、炭酸ナトリウム10%溶液質量40部を投入し、1時間撹拌して環化反応を停止した。反応溶液を多量のメタノール溶液に投入して析出物を回収し、減圧乾燥を行って、環化ポリイソプレンAを得た。得られた環化ポリイソプレンAの物性を表1に示す。
前記した環化ゴムの製造例1において、環化反応時間を4時間に変えた以外は環化ゴムの製造例1と同様にして、環化ポリイソプレンBを得た。得られた環化ポリイソプレンBの物性を表1に示す。
環化ゴムの製造例1において、環化反応時間を6時間に変えた以外は環化ゴムの製造例1と同様にして、環化ポリイソプレンCを得た。得られた環化ポリイソプレンCの物性を表1に示す。
環化ゴムの製造例1において、環化反応時間を8時間に変えた以外は環化ゴムの製造例1と同様にして、環化ポリイソプレンDを得た。得られた環化ポリイソプレンDの物性を表1に示す。
環化ゴムの製造例1において、環化反応温度を75℃とし、反応時間を1時間に変えた以外は、環化ゴムの製造例1と同様にして、環化ポリイソプレンEを得た。得られた環化ポリイソプレンEの物性を表1に示した。
窒素導入管、脱水管、攪拌器、及び温度計を備えた四つ口フラスコに、テレフタル酸150質量部、ビスフェノールA(2,2)プロピレンオキサイド207質量部、ビスフェノールA(2,2)エチレンオキサイド127質量部、エステル化触媒としてジブチル錫オキシド2.5質量部を投入し、窒素雰囲気下、230℃で15時間縮重合反応させた後、230℃、8.0kPaにて1時間反応を行った。180℃まで冷却した後、無水トリメリット酸115質量部を投入し、210℃まで3時間かけて昇温を行い、常圧(101.3kPa)下、10時間反応させた後に、210℃、20kPaにて3時間反応を行って、ポリエステル樹脂A(Mw1.5×104、Mw/Mn4.6、Tg60℃)を合成した。
下記の組成の環化ゴム、ポリエステル樹脂、を混合して、2本ロールにより混練した。先に、ロール温度を80℃とし、先にポリエステルを投入し、その後、ロール温度を130℃まで上げて、環化ゴムを投入した。さらに下記に示す処方のワックスを投入し、30分間分散して、マスターバッチ1を作製した。作成したマスターバッチを表2に示す。
[マスターバッチ1]
環化ゴムA 30質量部
ポリエステル樹脂A 63質量部
ワックスF 7質量部
上記したマスターバッチ1の処方と同様にし、ただしマスターバッチ1の処方中、ワックスを表2に示すワックスを用い、環化ゴムAおよびポリエステル樹脂を表3に示すものに代えてマスターバッチ2〜11のマスターバッチを作成した。作成した全てのマスターバッチ1〜11を表3に示す。
−着色剤分散液の調製−
先ず、着色剤として、カーボンブラックの分散液を調製した。
カーボンブラック(Regal400;Cabot社製)20質量部、顔料分散剤2質量部を、酢酸エチル78質量部に、攪拌羽を有するミキサーを使用し、一次分散させた。該顔料分散剤として、アジスパーPB821(味の素ファインテクノ社製)を使用した。得られた一次分散液を、ダイノーミルを用いて強力なせん断力により細かく分散し、凝集体を完全に除去した二次分散液を調製した。更に、0.45μmの細孔を有するフィルター(PTFE製)に通過させ、サブミクロン領域まで分散させた[カーボンブラック分散液]を調製した。
撹拌羽と温度計をセットした容器に、結着樹脂として先のポリエステル樹脂の製造例で作成したポリエステル樹脂A 10質量部、パラフィンワックス(ワックスF:mp=81℃)10質量部、酢酸エチル80質量部を仕込み、85℃に加温して20分間撹拌し、その後、急冷してパラフィンワックスの微粒子を析出させた。この分散液を、ダイノーミルを用いて強力なせん断力によりさらに細かく分散して[樹脂・ワックス分散液]を得た。
前記した[マスターバッチ1]20質量部を、酢酸エチル80質量部に、攪拌羽を有するミキサーを使用して溶解した。得られた液体を、ダイノーミルを用いて強力なせん断力により細かく分散し、ステンレス製400メッシュに通過させて、凝集体を完全に除去した二次分散液である[樹脂・環化ゴム分散液]を調製した。
[カーボンブラック分散液]30質量部、[樹脂・ワックス分散液] 70質量部、[樹脂・環化ゴム分散液] 490質量部を、攪拌羽を有するミキサーを使用し混合した。
得られたトナー組成液(トナー組成準備液)に、更に酢酸エチルを用いて固形分が6.0%になるよう希釈し、[トナー組成液]を調製した。
得られた[トナー組成液]を、図11に示すトナー製造装置のリング型振動子のヘッドに供給した。
なお、使用した薄膜は、外径8.0mmで厚み20μmのニッケル板に、真円形状の直径8μmの吐出孔(ノズル)を、電鋳法による加工で作製した。吐出孔は各吐出孔間の距離が100μmとなるように千鳥格子状に、薄膜の中心から約5mmφの範囲にのみ設けた。圧電体としては、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)を積層したものを使用し、振動周波数は100KHzとした。
分散液調製後、以下のようなトナー作製条件で、液滴を吐出させた後、該液滴を乾燥固化することにより、トナー母体粒子を作製した。
乾燥空気流量 :分散用窒素ガス 2.0L/分、装置内乾燥窒素ガス 30.0L/分
装置内温度 :27〜28℃
露点温度 :−20℃
ノズル振動数 :98kHz
乾燥固化した粒子は、1μmの細孔を有するフィルターで吸引捕集した。さらに、この粒子に対して、疎水性シリカ(H2000、クラリアントジャパン社製)1.0重量%をヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)を用いて外添処理を行い、ブラックトナーa(単に「トナーa」ということがある)を得た。得られたトナーaの粒度を測定した。表5に示すように、重量平均粒径(D4)は5.3μmであり、Dv/Dnは1.02であり、非常にシャープな粒度分布であった。
なお、トナーの作成は連続して5時間行ったがノズルが詰まることは無かった。
シリコ−ン樹脂(オルガノストレ−トシリコ−ン): 100質量部
トルエン : 100質量部
γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン: 5質量部
カ−ボンブラック : 10質量部
上記混合物をホモミキサ−で20分間分散し、コ−ト層形成液を調整した。上記混合物をホモミキサ−で20分間分散し、コ−ト層形成液を調整した。このコ−ト層形成液を、流動床型コ−ティング装置を用いて、粒径50μmの球状マグネタイト1000質量部の表面にコ−ティングして磁性キャリアAを得た。
トナーa 4質量部に対して上記磁性キャリアA 96質量部をボールミルで混合し、[二成分現像剤1]を作成し、コールドオフセット性、ホットオフセット性及びフィルミング性の評価を行った。評価結果を表5に示す。表5に示すように、二成分現像剤1は、コールドオフセット性、ホットオフセット性及びフィルミング性ともに良好であった。また表5に示す各特性の評価は、下記の評価方法に従って行った。これらの評価結果も表5に示す。
<粒度分布>
本発明のトナーの重量平均粒径(D4)及び個数平均粒径(Dn)は、粒度測定器(「マルチサイザーIII」、ベックマンコールター社製)を用い、アパーチャー径100μmで測定し、解析ソフト(Beckman Coulter Mutisizer 3 Version3.51)にて解析を行った。具体的にはガラス製100mlビーカーに10wt%界面活性剤(アルキルベンゼンスルフォン酸塩ネオゲンSC−A;第一工業製薬製)を0.5ml添加し、各トナー0.5g添加しミクロスパーテルでかき混ぜ、次いでイオン交換水80mlを添加した。得られた分散液を超音波分散器(W−113MK−II本多電子社製)で10分間分散処理した。前記分散液を、前記マルチサイザーIIIを用い、測定用溶液としてアイソトンIII(ベックマンコールター製)を用いて測定を行った。測定は装置が示す濃度が8±2%になるように前記トナーサンプル分散液を滴下した。本測定法は粒径の測定再現性の点から前記濃度を8±2%にすることが重要である。この濃度範囲であれば粒径に誤差は生じない。チャンネルとしては、2.00〜2.52μm未満;2.52〜3.17μm未満;3.17〜4.00μm未満;4.00〜5.04μm未満;5.04〜6.35μm未満;6.35〜8.00μm未満;8.00〜10.08μm未満;10.08〜12.70μm未満;12.70〜16.00μm未満;16.00〜20.20μm未満;20.20〜25.40μm未満;25.40〜32.00μm未満;32.00〜40.30μm未満の13チャンネルを使用し、粒径2.00μm以上乃至40.30μm未満の粒子を対象とした。トナー粒子又はトナーの体積、個数を測定後、体積分布と個数分布を算出する。得られた分布から、トナーの重量平均粒径(D4)、個数平均粒径(Dn)を求めることができる。粒度分布の指標としては、トナーの重量平均粒径(D4)を個数平均粒径(Dn)で除したD4/Dnを用いる。完全に単分散であれば1となり、数値が大きいほど分布が広いことを意味する。
(定着性)
<低温定着性>
前記定着温度を調整可能なように改造した評価機を用いた。厚紙の転写紙(株式会社NBSリコー製、複写印刷用紙<135>)に、トナー付着量0.85±0.1mg/cm2の単色ベタ画像を作成し、外部電源を用いて定着ベルトの温度を変化させて定着を行った。得られた定着画像表面を描画試験器(AD−401、上島製作所製)を用いて、ルビー針(先端半径260〜320μmR、先端角60度)、荷重50gで描画し、繊維(ハニコット#440、ハニロン社製)で描画表面を強く5回擦り、画像の削れが殆ど無くなる定着ベルト温度をもって定着下限温度とし、下記基準により低温定着性を評価した。なお、ベタ画像は転写紙上において、通紙方向先端から3.0cmの位置に作成した。
〔評価基準〕
◎:定着下限温度が110℃以下
○:定着下限温度が111℃以上120℃以下
△:定着下限温度が121℃以上135℃以下
×:定着下限温度が136℃以上140℃以下
××:定着下限温度が141℃以上
前記評価機を用い、普通紙の転写紙(株式会社リコー製、タイプ6200)に、ブラックトナー付着量0.85±0.1mg/cm2の単色ベタ画像を作成し、定着ローラ又はベルトの温度を変化させて定着試験を行い、ホットオフセットの有無を目視評価し、ホットオフセットが発生しない上限温度を定着上限温度とし、下記基準で耐ホットオフセット性を評価した。なお、ベタ画像は転写紙上において、通紙方向先端から3.0cmの位置に作成した。また、各トナー4色の測定結果の内、最も悪い結果をそのトナーの評価値とした。
〔評価基準〕
◎:定着上限温度が220℃以上
○:定着上限温度が210℃以上220℃未満
△:定着上限温度が190℃以上210℃未満
×:定着上限温度が180℃以上190℃未満
××:定着上限温度が180℃未満
前記評価機を用い、普通紙の転写紙(株式会社リコー製、タイプ6200(縦目))にトナー付着量0.85±0.1mg/cm2のベタ画像を作成し、定着ローラ又はベルトの温度を変化させて定着試験を行い、定着ニップ出口付近に定着紙と定着ベルトを分離させる為に配置された分離爪に、A4サイズの横方向に排紙された定着画像が接触することで発生する定着画像上の傷跡の程度を目視評価した。傷跡の程度は、ランク見本により5段階で評価され、傷跡若しくはジャムが全く発生しない上限温度を定着離型性の指標とした。なお、ベタ画像は転写紙上において、通紙方向先端から0.5cmの位置に作成した。
〔評価基準〕
◎:上限温度が200℃以上
○:上限温度が190℃以上200℃未満
△:上限温度が170℃以上190℃未満
×:上限温度が160℃以上170℃未満
××:上限温度が160℃未満
キャリア汚染性は、トナーのキャリア汚染の指標となる特性であり、トナーの機械的強度が高い程、キャリア汚染が少ない。
評価法として、具体的には、上記評価機を用い、単色モードで50%画像面積の画像チャートを100枚ランニング出力した後と30,000枚ランニング出力した後の現像剤を抜き取り、現像剤を目開き32μmのメッシュが張られたゲージ内に適量入れ、エアブローを行い、トナーとキャリアを分離した。得られたキャリア1.0gを50mlガラス瓶に入れ、クロロホルム10mlを加えて、50回手振りして、10分間静置させた。その後、上澄みのクロロホルム溶液をガラスセルに入れ、濁度計を用いてクロロホルム溶液の透過率を測定し、下記基準により評価した。
〔評価基準〕
◎:透過率が95%以上
○:透過率が90%以上94%以下
△:透過率が80%以上89%以下
×:透過率が70%以上79%以下
××:透過率が69%以下
前記評価機を用い、単色モードで50%画像面積の画像チャートを100枚ランニング出力した後と50,000枚ランニング出力した後に、感光体上のトナーフィルミング状態を目視評価を行った。出力画像の異常の有無も考慮し、以下の5段階に分けて判定した。
〔評価基準〕
◎:画像異常が全くなく、感光体上のトナーフィルミングはない。
○:画像異常が全くないが、感光体上にうっすらとトナーフィルミングが見られる。
△:若干の異常画像が見られ、感光体上にも明らかなトナーフィルミングが見られる。
×:明らかな画像異常が見られ、感光体上のトナーフィルミングがひどく、問題のあるレベル。
××:明らかな画像異常が見られ、感光体上のトナーフィルミングがひどく、正常な画像が得ることができない。
初期の画像品質は、前記評価機を用いて、画像評価チャートをBK単色モードで出力し、階調性の不良、カブリ、画像濃度、及びカスレなどの有無について評価した。異常の有無、及び画質のランク評価を目視評価し以下の5段階に分けて判定した。
〔評価基準〕
◎:画像異常が全く観察されず良好である。
○:原画と比較するとごく僅かな色合い、画像濃度、地肌部の汚れなどの違いが観察されるが、実用上問題なく良好である。
△:階調性不良、画像濃度、地肌部の汚れなどがやや感じられる。
×:階調性不良、濃度変化、地肌部の汚れなどが明らかで問題となる。
××:階調性不良、濃度変化、地肌部の汚れなどがひどく、正常な画像が得ることができない。
前記評価機を用い、BK単色モードで80%画像面積の画像チャートを50,000枚ランニング出力した後、前記初期画質評価と同様の評価を行い、初期画像との比較を行って、下記基準により評価した。
〔評価基準〕
◎:画像異常が全く観察されず良好である。
○:初期画像と比較すると、ごく僅かな階調性変化、画像濃度、地肌部の汚れなどの違いが観察されるが通常温湿度の環境下では問題無いレベルである。
△:初期画像と比較すると、階調性、画像濃度、地肌部の汚れなどにやや変化が感じられる。
×:初期画像と比較すると、階調性変化、濃度変化、地肌部の汚れなどが明らかで問題となる。
××:初期画像と比較すると、階調性変化、濃度変化、地肌部の汚れなどがひどく、正常な画像が得ることができない。
実施例1で得られたトナー組成液を、図1に示したホーン型振動子のヘッドに供給した。
使用したノズルプレートは、外径8.0mmで厚み20μmのニッケル板に、真円形状の直径10μmの吐出孔を、電鋳法による加工で作製した。吐出孔は各吐出孔間の距離が100μmとなるように千鳥格子状に、ノズルプレート中心の約5mmφの範囲にのみ設けた。この場合の有効吐出孔数は約1000個となる。
分散液調製後、以下のようなトナー作製条件で、液滴を吐出させた後、該液滴を乾燥固化することにより、トナー母体粒子を作製した。
乾燥空気流量 :分散用窒素ガス 2.0L/分、装置内乾燥窒素ガス 30.0L/分
乾燥入口温度 :60℃
乾燥出口温度 :45℃
露点温度 :−20℃
駆動振動数 :180kHz
このトナーの粒度を測定した結果を表2に示したが、重量平均粒径(D4)は5.3μmであり、Dv/Dnは1.02であり、非常にシャープな粒度分布であった。
実施例1と同様のキャリアを用いて現像剤を作成し、実施例1と同様の評価を行った。結果を表4に示す。
以下、実施例2同様にして下表4の材料を用いて、トナーを作成した。同様に評価を行った結果を表4に併記する。
2 液滴噴射ユニット
3 粒子形成部
4 トナー捕集部
5 チューブ
6 トナー貯留部
7 原料収容部
8、8A 配管
9 ポンプ
10 トナー組成液
11 ノズル
12 薄膜
13、80、90 振動手段
13a 振動面
14 貯留部
15 流路部材
16 液滴化手段
16A 変形可能領域
17 振動発生手段
18 液供給チューブ
19 気泡排出チューブ
21 振動発生手段
21A、81、91A、91B 圧電体
21a、21b 電極
22 振動増幅手段
22A、82、92A、92B ホーン
23 駆動信号発生源
24 通信手段(リード線)
35 気流
36 気流路形成部材
37 気流路
83 固定部
Claims (10)
- 少なくとも結着樹脂、着色剤、および離型剤を有するトナー組成物を有機溶媒に溶解乃至分散させたトナー組成液を、気相中で液滴化させた後に固化させて得られるトナーであって、
前記トナー組成液は、離型剤およびポリエステル樹脂を含有する分散液1と、環化率が50〜75%の環化ゴム、融点が50〜85℃である離型剤およびポリエステル樹脂を含有する分散液2とを混合したものを含んでなることを特徴とするトナー。 - 前記液滴化は、吐出孔を有する薄膜を振動させ、前記トナー組成液を前記吐出孔から連続的に吐出させて行うことを特徴とする請求項1に記載のトナー。
- 前記液滴化は、前記トナー組成液を貯留する貯留部に設けた複数の吐出孔が形成された薄膜を振動手段によって振動させて前記吐出孔の各々から、前記トナー組成液を周期的に放出させて行うことを特徴とする請求項1または2に記載のトナー。
- 前記振動手段は、前記薄膜の吐出孔を設けた周囲の領域に円環状に形成された振動発生手段であることを特徴とする請求項3に記載のトナー。
- 前記振動手段は、前記薄膜に対して平行な振動面を有し、該振動面が垂直方向に縦振動する振動手段であることを特徴とする請求項3に記載のトナー。
- 前記振動手段の振動周波数が20kHz以上2.0MHz未満であることを特徴とする請求項3〜5のいずれかに記載のトナー。
- 前記振動手段がホーン型振動子であることを特徴とする請求項3〜6のいずれかに記載のトナー。
- 前記吐出孔の開口径が1〜40μmであることを特徴とする請求項2〜7のいずれかに記載のトナー。
- 前記液滴化させた後の固化は、前記液滴化させたトナー組成液から溶媒を除去することによって行われることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載のトナー。
- 請求項1〜9のいずれかに記載のトナーとキャリアを含むことを特徴とする現像剤。
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