JP5854252B2 - トナー、及びそれを用いた画像形成方法、画像形成装置、画像形成装置用プロセスカートリッジ - Google Patents
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- Developing Agents For Electrophotography (AREA)
Description
(1)少なくとも2種類の樹脂を含むトナーであって、
第1の樹脂は海を、第2の樹脂(但し、離型剤として使用される樹脂を除く)は島を構成する海島構造を有し、
トナー表面から深さが500nmまでの領域における第2の樹脂の存在割合が20〜70体積%であり、
トナー表面から500nmを超える深さの領域における、第2の樹脂の存在割合が10体積%以下であり、
第2の樹脂の平均円形度が0.90以上であり、
第2の樹脂のトナーに対する埋没率が90%以上であること
を特徴とするトナー。
(2)前記第2の樹脂の平均円相当径が100nm以上400nm以下であることを特徴とする上記(1)に記載のトナー。
(3)前記第2の樹脂のガラス転移温度が60℃以上であることを特徴とする上記(1)または(2)に記載のトナー。
(4)前記第2の樹脂がビニル系樹脂であることを特徴とする上記(1)〜(3)のいずれかに記載のトナー。
(5)上記(1)〜(4)のいずれかに記載のトナーからなることを特徴とする一成分現像剤。
(6)静電潜像担持体と、該静電潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、前記静電潜像を現像剤を用いて現像して可視像を形成する現像手段と、前記可視像を記録媒体に転写する転写手段と、前記記録媒体に転写された転写像を定着させる定着手段とを少なくとも有する画像形成装置であって、前記現像剤が上記(5)に記載の現像剤であることを特徴とする画像形成装置。
(7)静電潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成工程と、前記静電潜像を現像剤を用いて現像して可視像を形成する現像工程と、前記可視像を記録媒体に転写する転写工程と、前記記録媒体に転写された転写像を定着させる定着工程とを少なくとも含む画像形成方法であって、前記現像剤として上記(5)に記載の現像剤を用いることを特徴とする画像形成方法。
(8)静電潜像担持体と、該静電潜像担持体上に形成された静電潜像を現像剤を用いて現像し可視像を形成する現像手段とを少なくとも有し、画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジであって、前記現像剤が、上記(5)に記載の現像剤であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
すなわち、トナー表面近傍にバインダー樹脂とは相溶しない第二の樹脂を存在させておく。このとき、第2の樹脂は、それが除去された場合トナーが凹むような形状で存在させておき、トナーがストレスを受けたときに、バインダー樹脂と第二の樹脂の界面で割れても、母体と部材の接触が起こらないようにしておく。
図1(b)は本発明のトナーがバインダー樹脂と第二の樹脂の界面で割れた時の状態を示す図である。予め表面近傍にバインダー樹脂と第二の樹脂とで割れる界面を作っておくことで中まででひびが入らず、部材との接触を防ぐことができるので固着やメダカが発生することがない。
図2は本発明のトナーの断面を示す図であり、バインダー樹脂と第二の樹脂との界面が形成されている状態が示されている。
また、当該第2の樹脂の存在割合が70体積%を超える場合には、第2の樹脂が連なって割れてしまい、割れた界面が部材に接触してしまう。また、第2の樹脂側が大きくなると、割れた後に部材と接触してしまう。
トナー表面から500nmを超える深さの領域における、第2の樹脂の存在割合は10体積%以下であり、好ましくは5%体積以下がよい。10体積%以下にすることで、内部までの割れを抑制することができる。
前記平均円形度が0.90より小さいと、割れたときに、割れの界面が部材に接触してしまう。また、割れた後の第2の樹脂が規制部をすり抜けられずに、規制部付近で留まってしまう。
前記埋没率は90%未満であると、洗浄工程や外添工程で第2の樹脂が離脱することがあり、好ましくない。
前記第2の樹脂のガラス転移温度(Tg)は60℃以上であることが好ましい。これによりトナーの耐固着性を向上させることができる。
ガラス転移温度(Tg)を高くし過ぎると、低温定着性に悪影響を及ぼすため、90℃以下にすることが好ましい。
また、本発明の画像形成装置は、静電潜像担持体と、該静電潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、前記静電潜像を現像剤を用いて現像して可視像を形成する現像手段と、前記可視像を記録媒体に転写する転写手段と、前記記録媒体に転写された転写像を定着させる定着手段とを少なくとも有する画像形成装置であって、前記現像剤が上記の本発明の現像剤であることを特徴とする。
これにより、スジが無い良好な画像を形成可能な画像形成装置提供することができる。
これにより、スジが無い良好な画像を形成することができる。
これにより、スジが無い良好な画像を形成できるプロセスカートリッジを提供することができる。
本発明のトナーは、少なくとも結着樹脂を2種類以上含有しているトナーである。他にも、得たい物性に応じて、離型剤、荷電制御剤、無機微粒子等を含んでもよい。
トナーの製造方法としては粉砕法や重合法など、特に限定されないが、本発明のような構造をとるトナーの製造のし易さから、重合法による製造が好ましい。
(溶解懸濁法)
溶解懸濁法を用いてトナーを製造する方法としては、少なくとも、樹脂及び着色剤からなるトナー組成物を、有機溶媒に溶解又は分散させることにより得られる溶解液又は分散液を、分散剤の存在する水性溶媒中で、通常の撹拌機、ホモミキサー、ホモジナイザー等を用いて、所望の粒度分布を有するトナーが得られるように分散させた後、有機溶媒を除去することによりトナースラリーを得る方法が挙げられる。トナーは、公知の方法に従い、洗浄・濾過により回収し、乾燥させることにより単離することができる。
溶解懸濁法では、溶媒に溶解させることができる樹脂であれば製造上利用することができる。具体的には、従来よりトナーに用いられている樹脂が挙げられ、ポリエステル樹脂、スチレン−アクリル樹脂、ポリオール樹脂、ビニル系樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ケイ素系樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、アニリン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリカーボネート樹脂などがある。定着性の観点から、第1の樹脂としてはポリエステル樹脂が好ましい
また、第1の樹脂と第2の樹脂は、重量比で99.0:1.0〜80.0:20.0が好ましい。第2の樹脂が1.0%未満であると表面付近における第2の樹脂の存在量が少なすぎて、本発明の効果が得られにくい。また、20%を超えてしまうと、表面付近における第2の樹脂の存在量が多くなりすぎ、2つ以上が連なって割れることにより、破断面が部材と接触してしまう可能性がある。
イソシアネート変性ポリエステルとしては、ポリオール(1)とポリカルボン酸(2)の重縮合物でかつ活性水素基を有するポリエステルをさらにポリイソシアネート(3)と反応させたものなどが挙げられる。上記ポリエステルの有する活性水素基としては、水酸基(アルコール性水酸基及びフェノール性水酸基)、アミノ基、カルボキシル基、メルカプト基などが挙げられ、これらのうち好ましいものはアルコール性水酸基である。
ポリオール(1)としては、ジオール(1−1)と3価以上のポリオール(1−2)が挙げられ、(1−1)単独、または(1−1)と少量の(1−2)の混合物が好ましい。
ジオール(1−1)としては、アルキレングリコール(エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオールなど);アルキレンエーテルグリコール(ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコールなど);脂環式ジオール(1,4−シクロヘキサンジメタノール、水素添加ビスフェノールAなど);ビスフェノール類(ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールSなど);上記脂環式ジオールのアルキレンオキサイド(エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなど)付加物;上記ビスフェノール類のアルキレンオキサイド(エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなど)付加物などが挙げられる。
ポリカルボン酸(2)としては、ジカルボン酸(2−1)と3価以上のポリカルボン酸(2−2)が挙げられ、(2−1)単独、または(2−1)と少量の(2−2)の混合物が好ましい。
ポリオール(1)とポリカルボン酸(2)の比率は、水酸基[OH]とカルボキシル基[COOH]の当量比[OH]/[COOH]として、通常2/1〜1/1、好ましくは1.5/1〜1/1、さらに好ましくは1.3/1〜1.02/1である。
ポリイソシアネート(3)としては、脂肪族ポリイソシアネート(テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、2,6−ジイソシアナトメチルカプロエートなど);脂環式ポリイソシアネート(イソホロンジイソシアネート、シクロヘキシルメタンジイソシアネートなど);芳香族ジイソシアネート(トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネートなど);芳香脂肪族ジイソシアネート(α,α,α′,α′−テトラメチルキシリレンジイソシアネートなど);イソシアヌレート類;前記ポリイソシアネートをフェノール誘導体、オキシム、カプロラクタムなどでブロックしたもの;及びこれら2種以上の併用が挙げられる。
ポリイソシアネート(3)の比率は、イソシアネート基[NCO]と、水酸基を有するポリエステルの水酸基[OH]の当量比[NCO]/[OH]として、通常5/1〜1/1、好ましくは4/1〜1.2/1、さらに好ましくは2.5/1〜1.5/1である。
[NCO]/[OH]が5を超えると残留するポリイソシアネート化合物がトナーの帯電性に悪影響を及ぼす。
イソシアネート変性ポリエステルを伸長させるために、伸長剤としてアミン類(B)を用いてもよい。
アミン類(B)としては、ジアミン(B1)、3価以上のポリアミン(B2)、アミノアルコール(B3)、アミノメルカプタン(B4)、アミノ酸(B5)、及びB1〜B5のアミノ基をブロックしたもの(B6)などが挙げられる。
アミノアルコール(B3)としては、エタノールアミン、ヒドロキシエチルアニリンなどが挙げられる。
アミノメルカプタン(B4)としては、アミノエチルメルカプタン、アミノプロピルメルカプタンなどが挙げられる。
B1〜B5のアミノ基をブロックしたもの(B6)としては、前記B1〜B5のアミン類とケトン類(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなど)から得られるケチミン化合物、オキサゾリン化合物などが挙げられる。
これらアミン類(B)のうち好ましいものは、B1及びB1と少量のB2の混合物である。
アミン類(B)の比率は、イソシアネート変性ポリエステル中のイソシアネート基[NCO]と、アミン類(B)中のアミノ基[NHx]の当量比[NCO]/[NHx]として、通常1/2〜2/1、好ましくは1.5/1〜1/1.5、さらに好ましくは1.2/1〜1/1.2である。[NCO]/[NHx]が2を超えたり、1/2未満では、イソシアネート変性ポリエステルの伸長反応が十分に進行せず、本発明の粘弾性特性が得られないおそれがある。
イソシアネート変性ポリエステルは、1種類のみ用いてもよいが、例えば1種類以上の直鎖上のイソシアネート変性ポリエステルと、1種類以上の分岐構造を有するイソシアネート変性ポリエステルを組み合わせて使用することにより、トナーの粘弾性設計を好ましく行うことができる。特にトナー中に架橋点間距離を広く取った架橋構造を均一に存在させるためには、分岐構造を有するイソシアネート変性ポリエステルは比較的低分子量に設計し、それとともに直鎖上のイソシアネート変性ポリエステルを併用するのが好ましい。イソシアネート変性ポリエステルの分子鎖を長く設計すると、トナーの熱特性が悪化することがあるからである。その原因としては、トナー製造過程の油相中において分子鎖がランダムコイル状に収縮し、局所的に架橋構造を形成するか、分子内でイソシアネート基が反応を完結してしまい、トナー全体にわたって架橋構造を持たせることができないためであると考えられる。
本発明においては、イソシアネート変性ポリエステルとともに、イソシアネート変性されていないポリエステル(未変性ポリエステル)を用いてもよい。未変性ポリエステルを用いることにより、トナーの粘弾性の設計がより行いやすくなる。未変性ポリエステルとしては、前述のポリオール(1)とポリカルボン酸(2)との重縮合物などが挙げられる。
以下、第2の樹脂としてビニル系モノマーからなるビニル系樹脂を用いた場合について説明する。
ここで、ビニル系モノマーというのは、ビニル重合性官能基を有する芳香族化合物のことを指す。重合可能な官能基としては、ビニル基、イソプロペニル基、アリル基、アクリロイル基、メタクリロイル基などが挙げられる。
使用するビニル系樹脂は帯電しやすい構造を有しているのがよく、そのためには芳香環構造のように電子を安定に存在できるような電子軌道を持つスチレン系モノマーを用いるのがよい。ビニル系樹脂としてはスチレンアクリル樹脂がより好ましい。
この中では、入手が容易で反応性に優れ帯電性の高いスチレンを主に用いるのが好ましい。
エステル系モノマーとしては、ビニル重合性官能基とエステル基を有する化合物としては、例えば酢酸ビニル、ビニルブチレート、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、ジアリルフタレート、ジアリルアジペート、イソプロペニルアセテート、ビニルメタクリレート、メチル−4−ビニルベンゾエート、シクロヘキシルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、ビニルメトキシアセテート、ビニルベンゾエート、エチル−α−エトキシアクリレート、炭素数1〜50のアルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレート[メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
有機溶媒は、容易に除去することを可能とするため、沸点が100℃未満であるものを用いることが好ましい。このような有機溶媒としては、トルエン、キシレン、ベンゼン、四塩化炭素、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、1,1,2−トリクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロホルム、モノクロロベンゼン、ジクロロエチリデン、酢酸メチル、酢酸エチル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等が挙げられ、単独又は2種以上を組合せて用いることができる。
無機分散剤としては、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、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、アルミナ、炭酸カルシウム、酸化チタン、コロイダルシリカ及びヒドロキシアパタイト等を用いることができる。
本発明に使用する離型剤としては、公知のものが使用でき、例えばポリオレフィンワックス(ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックスなど);長鎖炭化水素(パラフィンワックス、フィッシャートロプシュワックス、サゾールワックスなど);カルボニル基含有ワックスなどが挙げられる。カルボニル基含有ワックスとしては、ポリアルカン酸エステル(カルナウバワックス、モンタンワックス、トリメチロールプロパントリベヘネート、ペンタエリスリトールテトラベヘネート、ペンタエリスリトールジアセテートジベヘネート、グリセリントリベヘネート、1,18−オクタデカンジオールジステアレートなど);ポリアルカノールエステル(トリメリット酸トリステアリル、ジステアリルマレエートなど);ポリアルカン酸アミド(エチレンジアミンジベヘニルアミドなど);ポリアルキルアミド(トリメリット酸トリステアリルアミドなど);およびジアルキルケトン(ジステアリルケトンなど)などが挙げられる。上記の内、極性が小さく溶融粘度が低いという理由から好ましいものはポリオレフィンワックス、長鎖炭化水素であり、特に好ましいものはパラフィンワックス、フィッシャートロプシュワックスである。
ワックス分散剤としては、公知のものを使用することができる。ワックスとの相溶性の高いユニットと樹脂との相溶性の高いユニットがブロック体として存在するポリマーやオリゴマー、ワックスとの相溶性の高いユニットと樹脂との相溶性の高いユニットのうち一方に他方がグラフトしているポリマーもしくはオリゴマー、エチレン、プロピレン、ブテン、スチレン、α−スチレン等の不飽和炭化水素と、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、イタコン酸、無水イタコン酸等のα,β−不飽和カルボン酸又はそのエステルもしくはその無水物との共重合体、ビニル系樹脂とポリエステルとのブロックもしくはグラフト体、などが挙げられる。
前記ワックスとの相溶性の高いユニットとしては、炭素数が12以上の長鎖アルキル基や、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリブタジエンとそれらの共重合体などが挙げられる。前記樹脂との相溶性の高いユニットとしては、ポリエステル、ビニル系樹脂などが挙げられる。
第2の樹脂の埋没率は分散剤によっても調整することができる。例えば、第2の樹脂と似た構造をもつワックス分散剤を用いれば、第2の樹脂は第1の樹脂の中に埋まりやすくなり、埋没率を上げることができる。また、そのワックス分散剤の量によっても埋没率を調整すること出来る。例えば、ワックス分散剤の量を増やすことで、第2の樹脂の埋没率を上げることが出来る。
本発明のトナーにおいて、従来からフルカラートナーで使用されている公知の着色剤を用いても良い。例えば、カーボンブラック、アニリンブルー、カルコイルブルー、クロムイエロー、ウルトラマリンブルー、デュポンオイルレッド、キノリンイエロー、メチレンブルークロリド、銅フタロシアニン、マラカイトグリーンオキサレート、ランプブラック、ローズベンガル、C.I.ピグメント・レッド48:1、C.I.ピグメント・レッド122、C.I.ピグメント・レッド57:1、C.I.ピグメント・レッド184、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17、C.I.ピグメント・イエロー74、C.I.ソルベント・イエロー162、C.I.ピグメント・イエロー180、C.I.ピグメント・イエロー185、C.I.ピグメント・ブルー15:1、C.I.ピグメント・ブルー15:3等を挙げることができる。トナー粒子中における着色剤の含有量としては全バインダー樹100質量部に対し2〜15質量部の範囲が好ましい。着色剤は、使用樹脂との混合バインダー樹脂中に分散されたマスターバッチの形態で使用されることが分散性の観点から好ましい。マスターバッチの添加量は含有される着色剤の量が上記範囲内となるような量であればよい。マスターバッチ中の着色剤含有率は20〜40質量%が好適である。
次に、製造工程に関して説明する。
(油相作成工程)
有機溶媒中に樹脂、着色剤などを溶解あるいは分散させた油相を作成する方法としては、有機溶媒中に攪拌をしながら第1の樹脂、着色剤などを徐々に添加していき、溶解あるいは分散させればよい。ただし、着色剤として顔料を用いる場合や、ワックスや帯電制御剤などのなかで有機溶媒に溶解しにくいようなものを添加する場合、有機溶媒への添加に先立って粒子を小さくしておいてもよい。
さらに別の手段として、有機溶媒の沸点未満で溶融するようなものを分散するのであれば、有機溶媒中で、必要に応じて分散助剤を添加し、分散質とともに攪拌しながら加熱を行い、一旦溶解させた後、攪拌もしくはせん断しながら冷却を行うことによって晶析を行い、分散質の微結晶を生成させる方法を行っても良い。
以上の手段を用いて分散された着色剤、ワックス、帯電制御剤は、有機溶媒中に第1の樹脂とともに溶解あるいは分散された後、さらに分散を行っても良い。分散に際しては公知のビーズミルやディスクミルなどの分散機を用いることができる。
第2の樹脂の添加方法としては、特に限定はないが、以下の方法が挙げられる。
[1]前述の油相作成工程で添加する。
[2]後述するトナー粒子母体作製工程における水系媒体中に予め添加しておく。
[3]トナー粒子母体作製工程において、水系媒体中に油相を分散した後に添加する。
本発明の目的の構造を考慮すると、[2]および[3]が第2の樹脂がトナー表面に存在しやすいことから、より好ましい。また、[3]より[2]の方が第2の樹脂の埋没率は高くなるため、前述した第2の樹脂のエステル系モノマー比やワックス分散剤量等と組み合わせて埋没率を調整することができる。
少なくとも界面活性剤を有する水系媒体中に前述の工程で得られた油相を分散させ、油相からなるトナー粒子母体が分散した分散液を作成する方法としては、特に限定されるものではないが、分散体の粒径を2〜20μmにするために高速せん断式が好ましい。
分散時間は特に限定はないが、バッチ方式の場合は、通常0.1〜5分である。5分を超えて分散を行うと、望ましくない小径の粒子が残存してしまったり、分散が過分散状態になって系が不安定になり凝集体や粗大粒子が発生したりすることがあるので好ましくない。分散時の温度としては、通常、0〜40℃、好ましくは10〜30℃である。40℃を超えると分子運動が活発になることから分散安定性が低下し凝集体や粗大粒子が発生しやすくなるため好ましくない。また、0℃未満になると分散体の粘度が高くなり、分散に必要なせん断エネルギーが増大するため製造効率が低下する。
得られた着色樹脂分散体から有機溶剤を除去するためには、系全体を攪拌しながら徐々に昇温し、液滴中の有機溶剤を完全に蒸発除去する方法を採用することができる。
あるいはまた、得られた着色樹脂分散体を攪拌しながら乾燥雰囲気中に噴霧して、液滴中の有機溶剤を完全に除去することも可能である。もしくは、着色樹脂分散体を攪拌しながら減圧し、有機溶媒を蒸発除去しても良い。後の2つの手段は、最初の手段と併用することも可能である。
乳化分散体が噴霧される乾燥雰囲気としては、空気、窒素、炭酸ガス、燃焼ガス等を加熱した気体、特に使用される最高沸点溶媒の沸点以上の温度に加熱された各種気流が一般に用いられる。スプレードライヤー、ベルトドライアー、ロータリーキルンなどの短時間の処理で十分に目的とする品質が得られる。
末端にイソシアネート基を有する変性樹脂を添加している場合は、イソシアネートの伸長・架橋反応を進めるために熟成工程を行っても良い。熟成時間は通常10分〜40時間、好ましくは2〜24時間である。反応温度は、通常、0〜65℃、好ましくは35〜50℃である。
上記の方法で得られた着色樹脂粒子の分散液には、着色樹脂粒子のほか、界面活性剤などの分散剤などの副材料が含まれているため、これからか着色樹脂粒子のみを取り出すために洗浄を行う。着色樹脂粒子の洗浄方法としては、遠心分離法、減圧濾過法、フィルタープレス法などの方法があるが、本発明においては特に限定されるものではない。いずれの方法によっても着色樹脂粒子のケーキ体が得られるが、一度の操作で十分に洗浄できない場合は、得られたケーキを再度水系溶媒に分散させてスラリーにして上記のいずれかの方法で着色樹脂粒子を取り出す工程を繰り返しても良いし、減圧濾過法やフィルタープレス法によって洗浄を行うのであれば、水系溶媒をケーキに貫通させて着色樹脂粒子が抱き込んだ副材料を洗い流す方法を採っても良い。この洗浄に用いる水系溶媒は水あるいは水にメタノール、エタノールなどのアルコールを混合した混合溶媒を用いるが、コストや排水処理などによる環境負荷を考えると、水を用いるのが好ましい。
洗浄された着色樹脂粒子は水系媒体を多く抱き込んでいるため、乾燥を行い水系媒体を除去することで着色樹脂粒子のみを得ることができる。乾燥方法としては、スプレードライヤー、真空凍結乾燥機、減圧乾燥機、静置棚乾燥機、移動式棚乾燥機、流動槽乾燥機、回転式乾燥機、攪拌式乾燥機などの乾燥機を使用することができる。乾燥された着色樹脂粒子は最終的に水分が1%未満になるまで乾燥を行うのが好ましい。また、乾燥後の着色樹脂粒子は軟凝集をしており使用に際して不都合が生じる場合には、ジェットミル、ヘンシェルミキサー、スーパーミキサー、コーヒーミル、オースターブレンダー、フードプロセッサーなどの装置を利用して解砕を行い、軟凝集をほぐしても良い。
得られた乾燥後のトナー粉体と帯電制御性微粒子、流動化剤微粒子などの異種粒子とともに混合したり、混合粉体に機械的衝撃力を与えることによって表面で固定化、融合化させ、得られる複合体粒子の表面からの異種粒子の脱離を防止することができる。具体的手段としては、高速で回転する羽根によって混合物に衝撃力を加える方法、高速気流中に混合物を投入し、加速させ、粒子同士または複合化した粒子を適当な衝突板に衝突させる方法などがある。装置としては、オングミル(ホソカワミクロン社製)、I式ミル(日本ニューマチック社製)を改造して、粉砕エアー圧カを下げた装置、ハイブリダイゼイションシステム(奈良機械製作所社製)、クリプトロンシステム(川崎重工業社製)、自動乳鉢などがあげられる。
<トナー表面から500nmの領域における第2の樹脂の存在割合>
トナーをエポキシ樹脂で包埋し、これをウルトラミクロトーム(ウルトラソニック)にて厚さ80nmにスライスしてトナーの薄片を作製して、四酸化ルテニウムで染色を施した。これを走査型透過電子顕微鏡(STEM)で観察し、得られたトナーの断面画像から、トナー表面から500nmの距離になり得る領域におけるコントラストの異なる島状の樹脂の割合を算出した。計測には、画像解析式粒度分布測定ソフトウェア[Mac−View](マウンテック社製)を用いた。サンプルとしては体積平均粒径に対して±10%以内のトナー100個を選択し、それぞれにトナー表面から500nmの領域における第2の樹脂の存在割合を求め、平均した値を評価の値とした。
トナーをエポキシ樹脂で包埋し、これをウルトラミクロトーム(ウルトラソニック)にて厚さ80nmにスライスしてトナーの薄片を作製して、四酸化ルテニウムで染色を施した。これを走査型透過電子顕微鏡(STEM)で観察し、得られたトナーの断面画像から、トナー表面から500nmの距離になり得ない領域におけるコントラストの異なる島状の樹脂の割合を算出した。計測には、画像解析式粒度分布測定ソフトウェア[Mac−View](マウンテック社製)を用いた。サンプルとしては体積平均粒径に対して±10%以内のトナー100個を選択し、それぞれにトナー表面から500nmより離れた領域における、第2の樹脂の存在割合を求め、平均した値を評価の値とした。
トナーをエポキシ樹脂で包埋し、これをウルトラミクロトーム(ウルトラソニック)にて厚さ80nmにスライスしてトナーの薄片を作製して、四酸化ルテニウムで染色を施した。これを走査型透過電子顕微鏡(STEM)で観察し、得られたトナーの断面画像において、コントラストの異なる島状の樹脂について、面積の等しい相当円の周囲長を求め、実際の周囲長で除した値を求めた。算出には画像解析式粒度分布測定ソフトウェア[Mac−View](マウンテック社製)を用いた。サンプルとしては島状の樹脂100個をランダムに選択し、平均値を求めてこれを評価の値とした。
トナーをエポキシ樹脂で包埋し、これをウルトラミクロトーム(ウルトラソニック)にて厚さ80nmにスライスしてトナーの薄片を作製して、四酸化ルテニウムで染色を施した。これを走査型透過電子顕微鏡(STEM)で観察し、得られたトナーの断面画像において、コントラストの異なる島状の樹脂について、円相当径を求めた。算出には画像解析式粒度分布測定ソフトウェア[Mac−View](マウンテック社製)を用いた。サンプルとしては島状の樹脂100個をランダムに選択し、平均値を求めてこれを評価の値とした。
トナーをエポキシ樹脂で包埋し、これをウルトラミクロトーム(ウルトラソニック)にて厚さ80nmにスライスしてトナーの薄片を作製して、四酸化ルテニウムで染色を施した。トナー断面を走査型透過電子顕微鏡(STEM)で観察し、得られた断面画像から画像解析式粒度分布測定ソフトウェア“Mac−View”(マウンテック社製)を用いて、20個以上のトナーに対して埋没率を計測した。
第1の樹脂に埋没、もしくは付着している第2の樹脂の総面積と、そのうちトナー芯粒子に埋没している部分の面積を求め、両者から埋没率を導出した。第2の樹脂の粒径はトナー芯粒子の粒径より十分小さいとして、突起部の露出領域と埋没領域の境界は平面で近似した
トナー粒子の粒度分布の測定装置としては、コールターカウンターTA−IIやコールターマルチサイザーII、III(いずれもコールター社製)があげられる。以下に測定方法について述べる。
まず、電解水溶液100〜150mL中に分散剤として界面活性剤(好ましくはアルキルベンゼンスルフォン酸塩)を0.1〜5mL加える。ここで、電解液とは1級塩化ナトリウムを用いて約1%NaCl水溶液を調製したもので、例えばISOTON−II(コールター社製)が使用できる。ここで、更に測定試料を固形分にして2〜20mg加える。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約1〜3分間分散処理を行い、前記測定装置により、アパーチャーとして100μmアパーチャーを用いて、トナー粒子又はトナーの体積、個数を測定して、体積分布と個数分布を算出する。得られた分布から、トナーの体積平均粒径(Dv)、個数平均粒径(Dp)を求めることができる。
規制部の通過前後のトナー微粉増加量を求めることで、割れ方を判別することができる。現像前後のトナー微粉増加量が5%を超えるようであれば、トナー内部に及ぶ割れが多く発生しており、現像前後のトナー微粉増加量が1%以下であれば、トナー内部に及ぶ割れはほとんど起こっていないことがわかる。
樹脂微粒子の粒径はUPA−150EX(日機装社製)を用いて測定を行った。
樹脂のガラス転移点の測定は、示差走査熱量計(例えばDSC−6220R:セイコーインスツル社)を用いた。
まず、室温から昇温速度10℃/minで150℃まで加熱した後、150℃で10min間放置、室温まで試料を冷却して10min放置、再度150℃まで昇温速度10℃/minで加熱して、ガラス転移点以下のベースラインと、ガラス転移を示す曲線部分の接線との交点で求めた。
改造したIPSiO SP C220にトナーを入れ、印字率5%の画像を5000枚印刷後、ベタ画像を採取しスジを目視評価した。
○:画像にスジはなく、現像ローラの薄層にもスジは見られない
△:画像にスジはないが、現像ローラの薄層にスジが見られる
×:画像にスジが見られる
<メダカ評価>
改造したIPSiO SP C220を用いて、印字率5%の画像を5000枚印刷後、感光体及び画像を目視で確認した。クリーニングブレードはJIS-A硬度75°を使用し、感光体への線圧38±2 N/mに設定した。
判断基準は以下の通りである。
○:感光体上にはフィルミングおよびメダカの発生がなく、全く問題なかった。
△:感光体上にフィルミングおよびメダカの発生が見られたが、複写画像上には見えず、実用上問題なかった。
×:感光体上にフィルミングおよびメダカの発生があり、画像上でも確認でき、実用上問題があった。
以下では、「部」及び「%」は特にことわらない限り質量部及び質量%を示す。
冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物264部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物523部、テレフタル酸123部、アジピン酸173部およびジブチルチンオキサイド1部を入れ、常圧230℃で8時間反応し、さらに10〜15mmHgの減圧で8時聞反応した。その後、反応容器に無水トリメリット酸26部を入れ、180℃、常圧で2時間反応し、[樹脂1]を得た。樹脂1はガラス転移点が65℃、酸価が12mgKOH/gであった。
冷却管、攪拌機および窒素導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物240部、ビスフェノールAプロピオンオキサイド3モル付加物529部、テレフタル酸208部、アジピン酸46部およびジブチルスズオキシド2部を投入し、常圧下、230℃で8時間反応させた。次に、10〜15mmHgの減圧下で5時間反応させた後、反応槽中に無水トリメリット酸44部を添加し、常圧下、180℃で2時間反応させて、[樹脂2]を合成した。得られた[樹脂2]は、ガラス転移温度が47℃、酸価が25mgKOH/gであった。
冷却管、撹拌機および窒素導入管のついた反応容器中に、ドデシル硫酸ナトリウム0.7部、イオン交換水498部をいれ、攪拌しながら80℃に加熱して溶解させた後、過硫酸カリウム1.1部をイオン交換水45部に溶解させたものを加え、その15分後に、スチレンモノマー40部、ブチルアクリレート40部、メタクリル酸20部、n−オクタンチオール0.1部の単量体混合液を90分かけて滴下し、その後さらに60分間80℃に保ち重合反応をさせた。
その後、冷却して白色の樹脂分散体を得た。この分散体を固形分濃度が10質量%になるようにイオン交換水で薄め、[樹脂3の分散液]を作製した。得られた[樹脂3の分散液]を2mlシャーレに取り、分散媒を蒸発させて得られた[樹脂3]を測定したところ、Tgは84℃、体積平均径は110nmであった。
冷却管、撹拌機および窒素導入管のついた反応容器中に、ドデシル硫酸ナトリウム0.7部、イオン交換水498部をいれ、攪拌しながら80℃に加熱して溶解させた後、過硫酸カリウム1.1部をイオン交換水45部に溶解させたものを加え、その15分後に、スチレンモノマー40部、メトキシジエチレングリコールメタクリレート40部、メタクリル酸20部、n−オクタンチオール0.1部の単量体混合液を90分かけて滴下し、その後さらに60分間80℃に保ち重合反応をさせた。
その後、冷却して白色の樹脂分散体を得た。この分散体を固形分濃度が10質量%になるようにイオン交換水で薄め、[樹脂4の分散液]を作製した。得られた分散液を2mlシャーレに取り、分散媒を蒸発させて得られた[樹脂4]を測定したところ、Tgは87℃、体積平均径は115nmであった。
冷却管、撹拌機および窒素導入管のついた反応容器中に、ドデシル硫酸ナトリウム0.7部、イオン交換水498部をいれ、攪拌しながら80℃に加熱して溶解させた後、過硫酸カリウム1.1部をイオン交換水45部に溶解させたものを加え、その15分後に、スチレンモノマー40部、ブチルアクリレート50部、メタクリル酸10部、n−オクタンチオール0.1部の単量体混合液を90分かけて滴下し、その後さらに60分間80℃に保ち重合反応をさせた。
その後、冷却して白色の樹脂分散体を得た。この分散体を固形分濃度が10質量%になるようにイオン交換水で薄め、[樹脂5の分散液]を作製した。得られた分散液を2mlシャーレに取り、分散媒を蒸発させて得られた[樹脂5]を測定したところ、Tgは57℃、体積平均径は112nmであった。
冷却管、撹拌機および窒素導入管のついた反応容器中に、ドデシル硫酸ナトリウム0.9部、イオン交換水498部をいれ、攪拌しながら80℃に加熱して溶解させた後、過硫酸カリウム1.1部をイオン交換水45部に溶解させたものを加え、その15分後に、スチレンモノマー93部、ブチルアクリレート7部、n−オクタンチオール0.1部の単量体混合液を90分かけて滴下し、その後さらに60分間80℃に保ち重合反応をさせた。
その後、冷却して白色の樹脂分散体を得た。この分散体を固形分濃度が10質量%になるようにイオン交換水で薄め、[樹脂6の分散液]を作製した。得られた分散液を2mlシャーレに取り、分散媒を蒸発させて得られた[樹脂6]を測定したところ、Tgは70℃、体積平均径は109nmであった。
冷却管、撹拌機および窒素導入管のついた反応容器中に、ドデシル硫酸ナトリウム1.2部、イオン交換水498部をいれ、攪拌しながら80℃に加熱して溶解させた後、過硫酸カリウム1.1部をイオン交換水45部に溶解させたものを加え、その15分後に、スチレンモノマー40部、ブチルアクリレート40部、メタクリル酸20部、n−オクタンチオール0.1部の単量体混合液を90分かけて滴下し、その後さらに60分間80℃に保ち重合反応をさせた。
その後、冷却して白色の樹脂分散体を得た。この分散体を固形分濃度が10質量%になるようにイオン交換水で薄め、[樹脂7の分散液]を作製した。得られた[樹脂3の分散液]を2mlシャーレに取り、分散媒を蒸発させて得られた[樹脂7]を測定したところ、Tgは85℃、体積平均径は65nmであった。
冷却管、撹拌機および窒素導入管のついた反応容器中に、ドデシル硫酸ナトリウム0.3部、イオン交換水498部をいれ、攪拌しながら80℃に加熱して溶解させた後、過硫酸カリウム1.1部をイオン交換水45部に溶解させたものを加え、その15分後に、スチレンモノマー40部、ブチルアクリレート40部、メタクリル酸20部、n−オクタンチオール0.1部の単量体混合液を90分かけて滴下し、その後さらに60分間80℃に保ち重合反応をさせた。
その後、冷却して白色の樹脂分散体を得た。この分散体を固形分濃度が10質量%になるようにイオン交換水で薄め、[樹脂8の分散液]を作製した。得られた[樹脂3の分散液]を2mlシャーレに取り、分散媒を蒸発させて得られた[樹脂8]を測定したところ、Tgは85℃、体積平均径は164nmであった。
冷却管、撹拌機および窒素導入管のついた反応容器中に、ドデシル硫酸ナトリウム0.7部、イオン交換水498部をいれ、攪拌しながら80℃に加熱して溶解させた後、過硫酸カリウム1.1部をイオン交換水45部に溶解させたものを加え、その15分後に、スチレンモノマー40部、ブチルアクリレート40部、メタクリル酸20部の単量体混合液を90分かけて滴下し、その後さらに60分間80℃に保ち重合反応をさせた。
その後、冷却して白色の樹脂分散体を得た。この分散体を固形分濃度が10質量%になるようにイオン交換水で薄め、[樹脂9の分散液]を作製した。得られた[樹脂3の分散液]を2mlシャーレに取り、分散媒を蒸発させて得られた[樹脂9]を測定したところ、Tgは92℃、体積平均径は120nmであった。
冷却管、撹拌機および窒素導入管のついた反応容器中に、ドデシル硫酸ナトリウム0.7部、イオン交換水498部をいれ、攪拌しながら80℃に加熱して溶解させた後、過硫酸カリウム1.1部をイオン交換水45部に溶解させたものを加え、その15分後に、スチレンモノマー43部、ブチルアクリレート47部、メタクリル酸10部、n−オクタンチオール0.1部の単量体混合液を90分かけて滴下し、その後さらに60分間80℃に保ち重合反応をさせた。
その後、冷却して白色の樹脂分散体を得た。この分散体を固形分濃度が10質量%になるようにイオン交換水で薄め、[樹脂10の分散液]を作製した。得られた分散液を2mlシャーレに取り、分散媒を蒸発させて得られた[樹脂10]を測定したところ、Tgは61℃、体積平均径は110nmであった。
冷却管、撹拌機及び窒索導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物682部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物81部、テレフタル酸283部、無水トリメリット酸22部及びジブチルチンオキサイド2部を入れ、常圧230℃で8時間反応させ、さらに1.3〜2.0kPa(10〜15mmHg)の減圧下で5時間反応させ、[中間体ポリエステル1]を得た。[中間体ポリエステル1]は、数平均分子量2100、質量平均分子量9500、Tg55℃、酸価0.5、水酸基価49であった。
次に、冷却管、撹拌機及び窒素導入管の付いた反応容器中に、[中間体ポリエステル1]411部、イソホロンジイソシアネート89部及び酢酸エチル500部を入れ、100℃で5時間反応し、[プレポリマー1]を得た。
C.I.ピグメント・イエロー74:50部、樹脂1:50部、水:30部をヘンシェルミキサーにて混合し、顔料凝集体中に水が染み込んだ混合物を得た。これをロ−ル表面温度130℃に設定した2本ロールにより45分間混練を行い、パルベライザーで1mmの大きさに粉砕し、[マスターバッチ1]を得た。
(水相の調製)
イオン交換水970部、分散安定用の有機樹脂微粒子(スチレン−メタクリル酸−アクリル酸ブチル−メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩の共重合体)の25wt%水性分散液60部、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの48.5%水溶液180部、酢酸エチル100部を混合撹拌したところpH6.2となった。これに、10%水酸化ナトリウム水溶液を滴下してpH9.5に調整し、[水相1]を得た。
撹拌棒および温度計をセットした容器に、[樹脂1]24部、[パラフィンワックス(融点72℃)]12部、酢酸エチル105部、ワックス分散剤として、スチレン・ポリエチレンポリマー(Tg=72℃、数平均分子量7100)9部を仕込み、撹拌下80℃に昇温し、80℃のまま5時間保持した後、1時間で30℃に冷却し、ビーズミル(ウルトラビスコミル、アイメックス社製)を用いて、送液速度1kg/hr、ディスク周速度6m/秒、0.5mmジルコニアビーズを80体積%充填、3パスの条件で、WAXの分散を行い、[WAX分散液1]を得た。
[樹脂1]100部、[マスターバッチ1]18部、[WAX分散液1]50部、酢酸エチル80部をTKホモミキサー(特殊機化製)で8,000rpmにて30分間混合した後、[プレポリマー1]15部を加えTKホモミキサーで8,000rpmにて2分間混合して[油相1]を得た。得られた[油相1]の固形分を測定したところ60質量%であった。
[水相1]100部と[樹脂3の分散液]30部とを混合した液に、[油相1]100部を加え、ミキサーのせん断熱による温度上昇を抑えるために水浴で冷却をすることにより液中温度を20〜23℃の範囲になるように調整しながら、TKホモミキサーを用い回転数3,000で調整して2分間混合したのち、アンカー翼を取り付けたスリーワンモーターで回転数250rpmの間に調整しながら10分間攪拌し[複合粒子スラリー1]を得た。
撹拌機および温度計をセットした容器に、[複合粒子スラリー1]を投入し、攪拌を行いながら30℃で8時間脱溶剤を行い、[分散スラリー1]を得た。
[分散スラリー1]100部を減圧濾過した後、次の(1)〜(4)の処理を施した。
(1):濾過ケーキにイオン交換水100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後濾過した。
(2):(1)の濾過ケーキにイオン交換水900部を加え、超音波振動を付与してTKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで30分間)した後、減圧濾過した。リスラリー液の電気伝導度が10μC/cm以下となるようにこの操作を繰り返した。
(3):(2)のリスラリー液のpHが4となる様に10%塩酸を加え、そのままスリーワンモーターで攪拌30分後濾過した。
(4):(3)の濾過ケーキにイオン交換水100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後濾過した。リスラリー液の電気伝導度が10μC/cm以下となるようにこの操作を繰り返し[濾過ケーキ1]を得た。
[濾過ケーキ1]を循風乾燥機にて45℃で48時間乾燥し、目開き75μmメッシュで篩い、[着色樹脂粒子1]を得た。
[着色樹脂粒子1]100質量部に対して無機微粒子であるキャボジル社製TS530を2.5質量部添加し、ヘンシェルミキサーで40m/sで10分間混合処理し、[トナー1]を得た。
各条件及び評価結果を表1に示す。
各条件及び評価結果を表1に示す。
Claims (8)
- 少なくとも2種類の樹脂を含むトナーであって、
第1の樹脂は海を、第2の樹脂(但し、離型剤として使用される樹脂を除く)は島を構成する海島構造を有し、
トナー表面から深さが500nmまでの領域における第2の樹脂の存在割合が20〜70体積%であり、
トナー表面から500nmを超える深さの領域における、第2の樹脂の存在割合が10体積%以下であり、
第2の樹脂の平均円形度が0.90以上であり、
第2の樹脂のトナーに対する埋没率が90%以上であること
を特徴とするトナー。 - 前記第2の樹脂の平均円相当径が100nm以上400nm以下であることを特徴とする請求項1に記載のトナー。
- 前記第2の樹脂のガラス転移温度が60℃以上であることを特徴とする請求項1または2に記載のトナー。
- 前記第2の樹脂がビニル系樹脂であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のトナー。
- 請求項1〜4のいずれかに記載のトナーからなることを特徴とする一成分現像剤。
- 静電潜像担持体と、該静電潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、前記静電潜像を現像剤を用いて現像して可視像を形成する現像手段と、前記可視像を記録媒体に転写する転写手段と、前記記録媒体に転写された転写像を定着させる定着手段とを少なくとも有する画像形成装置であって、前記現像剤が請求項5に記載の現像剤であることを特徴とする画像形成装置。
- 静電潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成工程と、前記静電潜像を現像剤を用いて現像して可視像を形成する現像工程と、前記可視像を記録媒体に転写する転写工程と、前記記録媒体に転写された転写像を定着させる定着工程とを少なくとも含む画像形成方法であって、前記現像剤として請求項5に記載の現像剤を用いることを特徴とする画像形成方法。
- 静電潜像担持体と、該静電潜像担持体上に形成された静電潜像を現像剤を用いて現像し可視像を形成する現像手段とを少なくとも有し、画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジであって、前記現像剤が、請求項5に記載の現像剤であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
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