JP5544230B2 - 静電荷像現像用トナー - Google Patents
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Description
このような構成によれば、定着性に優れ、さらに、耐熱保存性及び分離性に優れた静電荷像現像用トナーを提供することができる。
このような静電荷像現像用トナーは、定着性に優れ、さらに、耐熱保存性及び分離性に優れている。
前記結着樹脂としては、従来からトナー母粒子の結着樹脂として用いられるものであれば、特に制限なく用いることができる。具体的には、例えば、スチレン−アクリル系樹脂、スチレン−ブタジエン樹脂等のポリスチレン系樹脂;アクリル系樹脂;ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂等のオレフィン系樹脂;塩化ビニル系樹脂;ポリエステル系樹脂;ポリアミド系樹脂;ポリウレタン系樹脂;ポリビニルアルコール系樹脂;ビニルエーテル系樹脂;N−ビニル系樹脂等が挙げられる。この中でも、ポリエステル系樹脂が、比較的軟化点が低く、低温定着性に優れ、非オフセット温度範囲が広い点から好ましく用いられる。また、前記結着樹脂としては、上記各結着樹脂を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
前記離型剤(ワックス)としては、前記トナーの、示差走査熱量計で測定した最大吸熱ピーク温度Twが、上記式(1)を満たすものであれば、特に限定なく用いることができる。なお、前記トナーの、示差走査熱量計で測定した最大吸熱ピーク温度Twは、上述したように、前記離型剤の、示差走査熱量計で測定した吸熱ピーク温度に依存すると考えられる。また、前記離型剤としては、前記トナーの、示差走査熱量計で測定した最大吸熱ピーク温度Twが、60〜90℃となるようなものであることが好ましい。
前記着色剤としては、トナーとして所望の色になるように、公知の顔料や染料を用いることができる。具体的には、例えば、色に応じて、以下のような着色剤が挙げられる。黒色顔料としては、例えば、アセチレンブラック、ランプブラック、アニリンブラック等のカーボンブラック等が挙げられる。黄色顔料としては、例えば、黄鉛、亜鉛黄、カドミウムイエロー、黄色酸化鉄、ミネラルファストイエロー、ニッケルチタンイエロー、ネーブルスイエロー、ナフトールイエローS、ハンザイエローG、ハンザイエロー10G、ベンジジンイエローG、ベンジジンイエローGR、キノリンイエローレーキ、パーマネントイエローNCG、タートラジンレーキ、C.I.ピグメントイエロー180等が挙げられる。橙色顔料としては、例えば、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、バルカンオレンジ、インダスレンブリリアントオレンジRK、ベンジジンオレンジG、インダスレンブリリアントオレンジGK等が挙げられる。赤色顔料として、ベンガラ、カドミウムレッド、鉛丹、硫化水銀カドミウム、パーマネントレッド4R、リソールレッド、ピラゾロンレッド、ウオッチングレッドカルシウム塩、レーキレッドD、ブリリアントカーミン6B、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、アリザリンレーキ、ブリリアントカーミン3B、C.I.ピグメントレッド238等が挙げられる。紫色顔料としては、例えば、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等が挙げられる。青色顔料としては、例えば、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、フタロシアニンブルー、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー部分塩素化物、ファーストスカイブルー、インダスレンブルーBC、C.I.ピグメントブルー15:3(銅フタロシアニンブルー顔料)等が挙げられる。緑色顔料としては、例えば、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、ファナルイエローグリーンG等が挙げられる。白色顔料としては、例えば、亜鉛華、酸化チタン、アンチモン白、硫化亜鉛、バライト粉、炭酸バリウム、クレー、シリカ、ホワイトカーボン、タルク、アルミナホワイト等が挙げられる。この中でも、例えば、以下の着色剤が好ましい。ブラックトナーの着色剤としては、カーボンブラックが好ましい。イエロートナーの着色剤としては、C.I.ピグメントイエロー180が好ましい。シアントナーの着色剤としては、C.I.ピグメントブルー15:3(銅フタロシアニンブルー顔料)が好ましい。そして、マゼンタトナーの着色剤としては、C.I.ピグメントレッド238が好ましい。
前記トナー母粒子には、トナーの摩擦帯電性等の帯電性を制御するために、電荷制御剤を含有させることが一般的である。そして、トナーの帯電極性等に応じて、正電荷制御剤及び負電荷制御剤が必要に応じて組み合わせて用いられる。また、前記電荷制御剤としては、従来からトナー母粒子の電荷制御剤として用いられているものであれば、特に限定なく用いられる。
前記静電荷像現像用トナーは、上述したように、貯蔵弾性率G’の温度依存性曲線がショルダーを有し、前記ショルダーの温度Tsが、上記式(1)を満たせば、特に限定されない。具体的には、例えば、前記静電荷像現像用トナーに含有される前記トナー母粒子に、前記結着樹脂、前記離型剤、及び前記着色剤以外の他の成分(添加剤)を含有させてもよい。前記添加剤としては、前記トナー母粒子に含有させることによって、上記構成のトナーが得られるものであれば、特に限定されず、具体的には、後述するような鎖状樹脂等が挙げられる。
前記鎖状樹脂としては、上記構成のトナーが得られるものであれば、特に限定されない。前記鎖状樹脂とは、一般に長い直鎖状の主鎖とそれに結合した比較的短い側鎖とからなる構造を有する樹脂である。
また、前記トナー母粒子の製造方法としては、特に限定されない。具体的には、例えば、粉砕法や重合法等が挙げられる。前記粉砕法による前記トナー母粒子の製造方法としては、例えば、以下のようにして製造することができる。
前記静電荷像現像用トナーは、上述したように、貯蔵弾性率G’の温度依存性曲線がショルダーを有し、前記ショルダーの温度Tsが、上記式(1)を満たしていればよく、例えば、前記トナー母粒子のみからなるものであってもよいし、前記トナー母粒子に外添剤を外添して得られるものであってもよい。すなわち、前記トナー母粒子に外添剤を外添して得られたトナーの場合、前記トナー母粒子に外添工程を施す。
前記静電荷像現像用トナーを含有する現像剤としては、前記静電荷像現像用トナーを含み、キャリアを含まない1成分現像剤であってもよいし、前記静電荷像現像用トナーとキャリアとを含む2成分現像剤であってもよいが、2成分現像剤が好適に用いられる。ここでは、2成分現像剤について説明する。すなわち、本実施形態に係る現像剤は、前記静電荷像現像用トナーとキャリアとを含むものである。
前記キャリアとしては、現像剤のキャリアとして用いられるものであれば、特に限定されない。具体的には、例えば、フェライトキャリアや、キャリアコア材である磁性体粒子の表面を樹脂で被覆したもの等が挙げられる。キャリアコア材として、具体的には、鉄、ニッケル、コバルト等の磁性体金属、これらの合金、希土類を含有する合金類、ヘマタイト、マグネタイト、マンガン−亜鉛系フェライト、ニッケル−亜鉛系フェライト、マンガン−マグネシウム系フェライト、リチウム系フェライト等のソフトフェライト、銅−亜鉛系フェライト等の鉄系酸化物、これらの混合物等の磁性体材料を、焼結及びアトマイズ等を行うことによって製造した磁性体粒子が挙げられる。
前記静電荷像現像用トナーや前記電子写真用現像剤を用いる画像形成装置としては、電子写真方式の画像形成装置であれば、特に限定されない。その電子写真方式の画像形成装置の一例としては、例えば、後述するような、中間転写ドラムを備えたカラー画像形成装置等が挙げられる。なお、本実施形態に係る静電荷像現像用トナーを用いる画像形成装置は、周面上にトナー像を形成させるための像担持体と、前記像担持体に対向して、複数配置され、それぞれが前記像担持体の周面に異なる色のトナーを供給して、各色に対応するトナー像を前記像担持体の周面上に形成させるための複数の現像装置と、前記像担持体に対向して配置され、前記各現像装置によって前記像担持体の周面上に形成された各色に対応するトナー像を順次転写することによって、その周面上に複数色のトナーからなるカラートナー像を形成させ、形成されたトナー像を記録媒体に転写する中間転写体とを備え、前記トナーとして、前記静電荷像現像用トナーを用いるものである。
まず、静電荷像現像用トナーの製造に用いる鎖状樹脂(鎖状ポリエステル樹脂)の合成方法について説明する。
窒素導入管、脱水管、攪拌器、及び熱電対を備えた四つ口フラスコに、1,4−ブタンジオール101質量部(1.12モル部)と、1,10−デカンジカルボン酸230質量部(1.0モル部)と、縮合触媒としての酸化ジブチル錫1質量部及びハイドロキノン0.3質量部とを入れ、窒素雰囲気下、200℃、常圧下で、水を留去しながら、5時間攪拌させた。そうすることによって、1,4−ブタンジオールと1,10−デカンジカルボン酸とを反応させた。その後、5〜20mmHg(約666.6〜2666.4Pa)に減圧させた状態で攪拌することによって、前記反応を継続させた。その際、反応の継続時間(攪拌時間)が、得られた樹脂の分子量が所望の分子量になるように調整した。その後、前記反応によって得られた液体から、未反応分を減圧留去し、洗浄し、乾燥させた。そうすることによって、鎖状樹脂が得られた。なお、前記反応によって得られた鎖状樹脂を、鎖状ポリエステル樹脂Aとした。
窒素導入管、脱水管、攪拌器、及び熱電対を備えた四つ口フラスコに、1,6−ヘキサンジオール132質量部(1.12モル部)と、1,10−デカンジカルボン酸230質量部(1.0モル部)と、縮合触媒としての酸化ジブチル錫1質量部及びハイドロキノン0.3質量部とを入れ、窒素雰囲気下、200℃、常圧下で、水を留去しながら、5時間攪拌させた。そうすることによって、1,4−ブタンジオールと1,10−デカンジカルボン酸とを反応させた。その後、5〜20mmHg(約666.6〜2666.4Pa)に減圧させた状態で攪拌することによって、前記反応を継続させた。その際、反応の継続時間(攪拌時間)が、得られた樹脂の分子量が所望の分子量になるように調整した。その後、前記反応によって得られた液体から、未反応分を減圧留去し、洗浄し、乾燥させた。そうすることによって、鎖状樹脂が得られた。なお、前記反応によって得られた鎖状樹脂を、鎖状ポリエステル樹脂Bとした。
(トナーの製造)
まず、結着樹脂として、ポリエステル樹脂(花王株式会社製のトナー用ポリエステルバインダー樹脂)100質量部、着色剤として、カーボンブラック(三菱化学株式会社製のMA−100)5質量部、離型剤(ワックス)として、カルナバワックス(株式会社加藤洋行製のカルナバワックス1号、DSC吸熱ピーク温度:84℃)3質量部、電荷制御剤として、4級アンモニウム塩化合物(オリエント化学工業株式会社製のP−51)1質量部、前記鎖状ポリエステル樹脂A10質量部を、ヘンシェルミキサ(日本コークス工業株式会社製の20B)を用いて、回転数2500rpmの条件で、5分間混合した。その後、得られた混合物を2軸押出機(株式会社池貝製のPCM−30)を用いて、回転数200rpm、シリンダ温度120℃、投入量6kg/時の条件で溶融混練した。そして、得られた溶融混練物を、ドラムフレーカ(日本コークス工業株式会社製)を用いて、板厚約2mmになるように、140mm/秒の条件で冷却した。そして、冷却された混練物を、ターボミル(ターボ工業株式会社製のT−250型)で粉砕し、エルボージェット分級機(日鉄鉱業株式会社製のEJ−L−3)で分級処理した。そうすることによって、体積平均粒子径8μmのトナー母粒子が得られた。なお、トナー母粒子の体積平均粒子径は、粒度計(ベックマンコールター株式会社製のマルチサイザー3)によって、測定した。
実施例2、実施例3、及び比較例1〜6は、離型剤及び鎖状樹脂として、表1に示すものを用いたこと以外、実施例1と同様である。また、実施例2、実施例3、及び比較例1〜6に係るトナー温度特性(Tg、Ts、及びTw)は、実施例1と同様の方法により測定し、表1に示す。また、表1中、離型剤Aとは、カルナバワックス(株式会社加藤洋行製のカルナバワックス1号、DSC吸熱ピーク温度:84℃)を示し、離型剤Bとは、FTワックス(日本精蝋株式会社製のFT−100、DSC吸熱ピーク温度:105℃)を示し、離型剤Cとは、パラフィンワックス(日本精蝋株式会社製のHNP−11、DSC吸熱ピーク温度:68℃)を示し、離型剤Dとは、パラフィンワックス(東京化成工業株式会社製のn−ペンタコサン、DSC吸熱ピーク温度:54℃)を示す。また、表1中、鎖状樹脂Aとは、前記鎖状ポリエステル樹脂Aを示し、鎖状樹脂Bとは、前記鎖状ポリエステル樹脂Bを示す。また、鎖状樹脂の欄の「−」は、鎖状樹脂を含有していないことを示す。すなわち、比較例1に係るトナーは、鎖状樹脂を含有していないものである。また、Tsの欄の「−」は、貯蔵弾性率G’の温度依存性曲線がショルダーを有することが確認できないことを示す。
得られたトナー及び現像剤については、以下のような方法で評価した。
まず、京セラミタ株式会社製のカラー複合機(KM−C850)を評価機として用いた。そして、得られた各トナーを補給用トナー及び現像剤の作成に用いた。補給用トナーは、トナー容器50に収容され、現像装置本体51内のトナーが現像に用いて消費され、現像装置内の現像剤のトナー濃度(T/C)が規定値以下になった場合に、トナー容器50に収容されたトナーを現像装置本体51に補給するために用いられる。また、トナー濃度(T/C)が5%となるようにキャリアとトナーを混合した現像剤を作成する。なお、この現像剤は、現像装置本体51に収容される。このような条件で、温度20〜23℃、相対湿度50〜65%RHの、常温常湿環境下で画像形成して、下記の評価を行った。なお、キャリアとしては、KM−C850に用いられているキャリアをそのまま用いた。そして、前記評価機を用いて、画像濃度1.3以上のソリッド画像部を形成させた。その際、定着温度としては、120〜200℃の間で、5℃の間隔で複数振って設定し、定着温度の異なる前記ソリッド画像部が形成された用紙を複数用意した。
一方、オフセット現象が発生しているか否かを目視で確認した。具体的には、前記ソリッド画像部から用紙の搬送方向下流側に定着ローラ1周分後の用紙上に画像汚れが発生しているか否かを目視で確認した。なお、定着温度が低すぎる場合に画像汚れが発生する現象をコールドオフセットと呼び、定着温度が高すぎる場合に画像汚れが発生する現象をホットオフセットと呼ぶ。
まず、京セラミタ株式会社製のカラー複合機(KM−C850)を評価機として用い、得られた各トナーを補給用トナーとして、トナー濃度(キャリアに対するトナー濃度:T/C)が5質量%となるように用いて、温度20〜23℃、相対湿度50〜65%RHの、常温常湿環境下で画像形成して、下記の評価を行った。なお、キャリアとしては、KM−C850に用いられているキャリアをそのまま用いた。そして、前記評価機を用いて、A4用紙上の、先端マージン5mmの位置に、縦50mm×横160mmの未定着画像を形成させる。その際、トナー載り量として、0.1mg/cm2の間隔で複数振って設定し、トナー載り量の異なる前記未定着画像が形成された用紙を複数用意した。
まず、得られた各トナーを5g秤量して、20mlのポリ容器中に密閉した。密閉したポリ容器を、槽内温度を58℃に設定したオーブン内に入れ、24時間放置する熱処理を施した。
そして、得られた通過率が80%以上であれば、「◎」と評価し、得られた通過率が80%未満50%以上であれば、「○」と評価し、得られた通過率が50%未満であれば、「×」と評価した。
2 感光体ドラム
3 帯電装置
4 露光装置
5 現像装置
6 中間転写ドラム
7 給紙部
8 搬送ベルト
9 定着部
10 排紙部
50 トナー容器
51 現像装置本体
52 補給ローラ
53 現像ローラ
54 現像剤規制部材
55 第1のミキサ
59 第2のミキサ
60 レジストローラ対
70 給紙ローラ
Claims (3)
- 静電荷像現像用トナーであって、
結着樹脂としてのポリエステル樹脂、離型剤及び着色剤を、混合し、溶融混練した後、粉砕し、分級することにより得られたトナー母粒子を含み、
前記トナー母粒子は、前記結着樹脂、前記離型剤及び前記着色剤以外の他の成分として、1,10−デカンジカルボン酸と、1,4−ブタンジオール又は1,6−ヘキサンジオールとを用いて合成された鎖状ポリエステル樹脂を含み、
前記トナーの、貯蔵弾性率G’の温度依存性曲線が、ショルダーを有し、
前記ショルダーの温度をTsとし、
前記トナーの、示差走査熱量計で測定したガラス転移温度をTgとし、
前記トナーの、示差走査熱量計で測定した最大吸熱ピーク温度をTwとした場合、下記式(1)を満たし、
前記ショルダーの温度Tsが、69〜93℃であることを特徴とする静電荷像現像用トナー。
Tg<Tw<Ts (1) - 前記トナーの、示差走査熱量計で測定した最大吸熱ピーク温度Twが、60〜90℃である請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記トナーの、示差走査熱量計で測定したガラス転移温度Tgが、57〜59℃である請求項1又は請求項2に記載の静電荷像現像用トナー。
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