JP6237192B2 - トナー、現像剤、画像形成装置 - Google Patents

トナー、現像剤、画像形成装置 Download PDF

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Description

本発明は、トナーと、これを用いた現像剤及び画像形成装置に関するものである。
近年、トナーには、出力画像の高品質化のための小粒径化、及び耐高温オフセット性、省エネルギー化のための低温定着性、並びに製造後の保管時や運搬時における高温高湿に耐えうる耐熱保存性が要求されている。特に、定着時における消費電力は画像形成工程における消費電力の多くを占めるため、低温定着性の向上は非常に重要である。
従来、混練粉砕法で作製されたトナーが使用されてきたが、このトナーは、小粒径化が困難であると共に、その形状が不定形かつ粒径分布がブロードであることから出力画像の品質が十分ではないこと、定着エネルギーが高いことなどの問題があった。また、定着性向上のためワックス(離型剤)を添加している場合、粉砕の際にワックスの界面で割れるため、ワックスがトナー表面に多く存在してしまう。その結果、離型効果が出る一方で、キャリア、感光体及びブレードへのトナーの付着(フィルミング)が起こりやすくなり、全体的な性能としては、満足のいくものではなかった。
そこで、上記問題点を克服するため重合法によるトナーの製造方法が提案されている。重合法によるトナーは、小粒径化が容易であり、粒度分布も混練粉砕法で製造されたトナーに比べてシャープであり、更に、離型剤の内包化も可能である。
重合法によるトナーの製造方法としては、低温定着性の改良及び耐高温オフセット性の改良を目的として、トナーバインダーにウレタン変性されたポリエステルの伸長反応物を用いる製造方法が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
また、小粒径トナーとした場合の粉体流動性及び転写性に優れると共に、耐熱保存性、低温定着性及び耐高温オフセット性のいずれにも優れた製造方法が開示されている(例えば、特許文献2、3参照)。
また、安定した分子量分布のトナーバインダーを製造し、低温定着性及び耐高温オフセット性を両立させるための熟成工程を有する製造方法が開示されている(例えば、特許文献4、5参照)。
しかし、これらの技術は、近年要求される高いレベルの低温定着性を満たさない。
そこで、高いレベルの低温定着性を得る目的で、結晶性ポリエステル樹脂を含む樹脂、及び離型剤を含有し、樹脂とワックスが互いに非相溶で海島状の相分離構造を有するトナーが提案されている(例えば、特許文献6参照)。
また、結晶性ポリエステル樹脂、離型剤及びグラフト重合体を含有するトナーが提案されている(例えば、特許文献7参照)。
これらの技術は、結晶性ポリエステル樹脂が非晶質ポリエステル樹脂に比べて急速に溶融するため低温定着化を達成できる。しかし、低温定着性と耐熱保存性の両立は可能であるが、高速機の場合には、現像器内でトナーにかかるストレスがより大きくなり、トナー凝集体の発生、ドクター詰まりにより、出力されたトナー画像面におけるトナーの白抜け(転写白抜け)の問題が生じる。更に、結晶性ポリエステル樹脂を含むトナーの場合、高温高湿環境においてトナーの凝集体が発生するという問題もある。
したがって、定着性と耐熱保存性を有し、白抜けの問題がないトナーが求められているのが現状である。

本発明は、上記従来技術の問題点を解決できる、低温定着性、耐熱保存性を有し、白抜けの問題がないトナーの提供を目的とする。
上記課題は、次の1)の発明によって解決される。
1) 少なくとも、架橋構造を有する非線状の非晶質ポリエステル樹脂を含有し、該非線状の非晶質ポリエステル樹脂が3価以上のアルコールを含み、
次の要件(1)(2)を満たすことを特徴とするトナー。
(1)THF不溶分の示差走査熱量測定(DSC)の昇温2回目におけるガラス転移温度
〔Tg2nd(THF不溶分)〕が−40℃〜30℃である。
(2)THF可溶分が分子量600以下の低分子量成分を2〜10質量%含む。
本発明によると、低温定着性、耐熱保存性を有し、白抜けの問題がないトナーを提供できる。
本発明の画像形成装置の一例を示す図。 本発明の画像形成装置の他の例を示す図。 各色の画像形成手段を示す図。 プロセスカートリッジの一例を示す図。
以下、上記本発明1)について詳しく説明するが、本発明の実施の形態には次の2)〜8)も含まれるので、これらについても併せて説明する。
2) 前記3価以上のアルコールがトリメチロールプロパンであることを特徴とする1)に記載のトナー。
) 前記THF可溶分中の低分子量成分の分子量分布のピークトップが、分子量300〜500の範囲にあることを特徴とする1)又は2)に記載のトナー。
) 示差走査熱量測定(DSC)の昇温1回目におけるガラス転移温度(Tg1st)が、20℃〜50℃であることを特徴とする1)〜3)のいずれかに記載のトナー。
) 示差走査熱量測定(DSC)の昇温2回目におけるガラス転移温度(Tg2nd)が、0℃〜30℃であることを特徴とする1)〜)のいずれかに記載のトナー。
) 前記ポリエステル樹脂として、結晶性ポリエステル樹脂を含有することを特徴とする1)〜)のいずれかに記載のトナー。
7) 1)〜6)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。
8) 静電潜像担持体と、前記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、前記静電潜像担持体に形成された前記静電潜像を現像して可視像を形成するトナーを備える現像手段とを有し、前記トナーが、1)〜6)のいずれかに記載のトナーであることを特徴とする画像形成装置。
(トナー)
本発明のトナーは、THF(テトラヒドロフラン)不溶分とTHF可溶分に関する前記(1)(2)の要件を満たす必要がある。
トナーのTHF不溶分及びTHF可溶分は、次の手順で得ることができる。
まず、THF40部にトナー1部を添加し、6時間還流した後、遠心分離機で不溶成分を沈降させて、不溶成分と上澄み液とを分離する。
次いで、前記不溶成分を40℃で20時間乾燥させてTHF不溶分を得る。更に、前記上澄み液を脱溶剤した後、40℃で20時間乾燥させてTHF可溶分を得る。
<THF不溶分>
THF不溶分は、非線状の非晶質ポリエステル樹脂Aを主成分として含む。本発明のトナーは従来のトナーよりTgが低いが、THF不溶分を含有することにより、十分に耐熱保存性を保持することができる。特に、前記非線状の非晶質ポリエステル樹脂Aが凝集力の高いウレタン結合又はウレア結合を有する場合には、耐熱保存性を保持する効果がより顕著になる。
トナー中のTHF不溶分の割合は特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、15〜35質量%が好ましく、20〜30質量%がより好ましい。15質量%未満では低温定着性が低下することがあり、35質量%を超えると耐熱保存性が悪化することがある。
<<〔Tg2nd(THF不溶分)〕>>
前記要件(1)のように、〔Tg2nd(THF不溶分)〕は、−40℃〜30℃とする必要があるが、好ましくは0℃〜20℃である。前記〔Tg2nd(THF不溶分)〕が−40℃未満では、耐熱保存性が悪化し、30℃を超えると、低温定着性が低下する。
〔Tg2nd(THF不溶分)〕は、後述する非線状の非晶質ポリエステル樹脂AのTg2ndに相当し、低温定着性に有利である。
〔Tg2nd(THF不溶分)〕は、例えば樹脂組成を変えること(即ち、2官能以上のポリオール及び/又は2官能以上の酸成分を選択すること)により調整できる。
具体的には、Tgを下げたい場合には、樹脂の構成成分として側鎖にアルキル基を持つポリオールを使用し、Tgを上げたい場合には、樹脂中のエステル結合の距離を短くすればよい。
<<THF不溶分の貯蔵弾性率>>
THF不溶分の100℃における貯蔵弾性率〔G′(100)(THF不溶分)〕は、1.0×10〜1.0×10Paが好ましく、5.0×10〜5.0×10Paがより好ましい。前記〔G′(100)(THF不溶分)〕が1.0×10Pa未満ではホットオフセットが発生することがあり、1.0×10Paを超えると、定着下限温度が高くなることがある。
<THF可溶分>
前記要件(2)のように、THF可溶分は分子量600以下の低分子量成分を2〜10質量%含む必要があるが、好ましくは5〜8質量%である。分子量600以下の低分子量成分が2質量%未満では、低温定着性が低下することがあり、10質量%を超えると耐熱保存性が悪化することがある。
THF可溶分は、通常、結晶性ポリエステル樹脂Cと、高Tg成分である非晶質ポリエステル樹脂Bとで構成されており、結晶性ポリエステル樹脂Cは高い結晶性をもつため、定着開始温度付近において熱溶融により急激な粘度低下を起こす。そこでこれら2種類の樹脂を併用すると、溶融開始温度直前までは結晶性により耐熱保存性がよく、溶融開始温度では結晶性ポリエステル樹脂Cの融解による急激な粘度低下を起こし、それに伴い非晶質ポリエステル樹脂Bと相溶し、共に急激に粘度低下を起こして定着するので、良好な耐熱保存性と低温定着性とを兼ね備えたトナーが得られる。また、離型幅(定着下限温度と耐高温オフセット発生温度との差)についても、良好な結果が得られる。
<<〔Tg2nd(THF可溶分)〕>>
THF可溶分の示差走査熱量測定(DSC)の昇温2回目におけるガラス転移温度〔Tg2nd(THF可溶分)〕は、5℃〜35℃が好ましく、25℃〜35℃がより好ましい。
〔Tg2nd(THF可溶分)〕は、例えば、非晶質ポリエステル樹脂のTg、結晶性ポリエステル樹脂のTg、及び各々の配合量によりその数値を調整できる。
<非線状の非晶質ポリエステル樹脂A>
THF不溶分を構成する非線状の非晶質ポリエステル樹脂Aは、例えば非線状の反応性前駆体と硬化剤との反応により得られる。
非線状の非晶質ポリエステル樹脂Aは、紙などの記録媒体への接着性がより優れる点から、ウレタン結合及び/又はウレア結合を有することが好ましい。これにより、ウレタン結合及び/又はウレア結合が擬似架橋点のような挙動を示し、樹脂のゴム的性質が強くなり、トナーの耐熱保存性、耐高温オフセット性がより向上する。
ここで、非線状とは、3価以上のアルコール及び/又は3価以上のカルボン酸によって付与される分岐構造を有することを意味する。
−非線状の反応性前駆体−
前記非線状の反応性前駆体としては、硬化剤と反応可能な基を有するポリエステル樹脂(以下、「プレポリマー」と称することがある。)であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記プレポリマーにおける硬化剤と反応可能な基としては、例えば、活性水素基と反応可能な基などが挙げられる。その例としては、イソシアネート基、エポキシ基、カルボン酸基、酸クロリド基などが挙げられる。これらの中でも、前記非線状の非晶質ポリエステル樹脂Aにウレタン結合及び/又はウレア結合を導入可能なことから、イソシアネート基が好ましい。また、前記プレポリマーとしては、イソシアネート基を有するポリエステル樹脂が好ましい。
−−イソシアネート基を有するポリエステル樹脂−−
前記イソシアネート基を有するポリエステル樹脂としては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、活性水素基を有するポリエステル樹脂とポリイソシアネートとの反応生成物などが挙げられる。
前記活性水素基を有するポリエステル樹脂は、例えば、ジオールと、ジカルボン酸と、3価以上のアルコール及び/又は3価以上のカルボン酸とを重縮合することにより得られる。前記3価以上のアルコール及び前記3価以上のカルボン酸は、前記イソシアネート基を有するポリエステル樹脂に分岐構造を付与する。
−−−ジオール−−−
前記ジオールとしては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。その例としては、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、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,8−オクタンジオール、1,10−デカンジオール、1,12−ドデカンジオール等の脂肪族ジオール;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グリコール等のオキシアルキレン基を有するジオール;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等の脂環式ジオール;脂環式ジオールに、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド等のアルキレンオキシドを付加したもの;ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS等のビスフェノール類;ビスフェノール類に、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド等のアルキレンオキシドを付加したもの等のビスフェノール類のアルキレンオキシド付加物などが挙げられる。これらの中でも炭素数4〜12の脂肪族ジオールが好ましい。
これらのジオールは、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
−−−ジカルボン酸−−−
前記ジカルボン酸としては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。その例としては、脂肪族ジカルボン酸、芳香族ジカルボン酸などが挙げられる。また、これらの無水物、低級(炭素数1〜3)アルキルエステル化物、ハロゲン化物などを用いてもよい。
前記脂肪族ジカルボン酸としては、例えば、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、マレイン酸、フマル酸などが挙げられる。
前記芳香族ジカルボン酸としては、炭素数8〜20の芳香族ジカルボン酸が好ましい。その例としては、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸などが挙げられる。
上記の中でも、炭素数4〜12の脂肪族ジカルボン酸が好ましい。
これらのジカルボン酸は、1種を単独で使用してもよいし2種以上を併用してもよい。
−−−3価以上のアルコール−−−
前記3価以上のアルコールとしては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、3価以上の脂肪族アルコール、3価以上のポリフェノール類、3価以上のポリフェノール類のアルキレンオキシド付加物などが挙げられる。
前記3価以上の脂肪族アルコールとしては、例えば、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトールなどが挙げられる。
前記3価以上のポリフェノール類としては、例えば、トリスフェノールPA、フェノールノボラック、クレゾールノボラックなどが挙げられる。
前記3価以上のポリフェノール類のアルキレンオキシド付加物としては、例えば、3価以上のポリフェノール類に、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド等のアルキレンオキシドを付加したものなどが挙げられる。
−−−3価以上のカルボン酸−−−
前記3価以上のカルボン酸としては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、3価以上の芳香族カルボン酸などが挙げられる。また、これらの無水物、低級(炭素数1〜3)アルキルエステル化物、ハロゲン化物などを用いてもよい。
前記3価以上の芳香族カルボン酸としては、炭素数9〜20の3価以上の芳香族カルボン酸が好ましい。その例としては、トリメリット酸、ピロメリット酸などが挙げられる。
−−−ポリイソシアネート−−−
前記ポリイソシアネートとしては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ジイソシアネート、3価以上のイソシアネートなどが挙げられる。
前記ジイソシアネートとしては、例えば、脂肪族ジイソシアネート、脂環式ジイソシアネート、芳香族ジイソシアネート、芳香脂肪族ジイソシアネート、イソシアヌレート類、これらをフェノール誘導体、オキシム、カプロラクタム等でブロックしたものなどが挙げられる。
前記脂肪族ジイソシアネートとしては、例えば、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−ジイソシアナトカプロン酸メチル、オクタメチレンジイソシアネート、デカメチレンジイソシアネート、ドデカメチレンジイソシアネート、テトラデカメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサンジイソシアネート、テトラメチルヘキサンジイソシアネートなどが挙げられる。
前記脂環式ジイソシアネートとしては、例えば、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が挙げられる。
前記芳香族ジイソシアネートとしては、例えば、トリレンジイソシアネート、ジイソシアナトジフェニルメタン、1,5−ナフチレンジイソシアネート、4,4′−ジイソシアナトジフェニル、4,4′−ジイソシアナト−3,3′−ジメチルジフェニル、4,4′−ジイソシアナト−3−メチルジフェニルメタン、4,4′−ジイソシアナト−ジフェニルエーテルなどが挙げられる。
前記芳香脂肪族ジイソシアネートとしては、例えば、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が挙げられる。
前記イソシアヌレート類としては、例えば、トリス(イソシアナトアルキル)イソシアヌレート、トリス(イソシアナトシクロアルキル)イソシアヌレートなどが挙げられる。
これらのポリイソシアネートは、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
−硬化剤−
前記硬化剤としては、前記非線状の反応性前駆体と反応し、前記非線状の非晶質ポリエステル樹脂Aを生成する硬化剤であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、活性水素基含有化合物などが挙げられる。
−−活性水素基含有化合物−−
前記活性水素基含有化合物における活性水素基としては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば水酸基(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る。これらは、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記活性水素基含有化合物としては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、ウレア結合を形成可能な点で、アミン類が好ましい。
前記アミン類としては、例えば、ジアミン、3価以上のアミン、アミノアルコール、アミノメルカプタン、アミノ酸、これらのアミノ基をブロックしたものなどが挙げられる。これらは、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
これらの中でもジアミン、ジアミンと少量の3価以上のアミンとの混合物が好ましい。
前記ジアミンとしては例えば、芳香族ジアミン、脂環式ジアミン、脂肪族ジアミンなどが挙げられる。
前記芳香族ジアミンとしては、例えば、フェニレンジアミン、ジエチルトルエンジアミン、4,4′−ジアミノジフェニルメタンなどが挙げられる。
前記脂環式ジアミンとしては、例えば、4,4′−ジアミノ−3,3′−ジメチルジシクロヘキシルメタン、ジアミノシクロヘキサン、イソホロンジアミンなどが挙げられる。
前記脂肪族ジアミンとしては、例えば、エチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなどが挙げられる。
前記3価以上のアミンとしては、例えば、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミンなどが挙げられる。
前記アミノアルコールとしては、例えば、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。
前記アミノメルカプタンとしては、例えば、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。
前記アミノ酸としては、例えば、アミノプロピオン酸、アミノカプロン酸などが挙げられる。
前記アミノ基をブロックしたものとしては、例えば、アミノ基を、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類でブロックすることにより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。
前記非線状の非晶質ポリエステル樹脂Aは、そのTgを低くし、低温で変形する性質を付与しやすくするために、次の(a)〜(c)の何れかを満たすことが好ましい。
(a)構成成分としてジオール成分を含み、該ジオール成分が炭素数4〜12の脂肪族ジオールを50質量%以上含有する。
(b)全アルコール成分中に炭素数4〜12の脂肪族ジオールを50質量%以上含有する。
(c)構成成分としてジカルボン酸成分を含み、該ジカルボン酸成分が、炭素数4〜12の脂肪族ジカルボン酸を50質量%以上含有する。
前記非線状の非晶質ポリエステル樹脂AのTgは、−60℃〜0℃であり、−40℃〜−20℃がより好ましい。前記Tgが、−60℃未満では、低温でのトナーの流動が抑制できず耐熱保存性が悪化し、また、耐フィルミング性が悪化する。前記Tgが、0℃を超えると、定着時の加熱及び加圧によるトナーの変形が十分でなく、低温定着性が不十分となる。
前記非線状の非晶質ポリエステル樹脂Aの重量平均分子量は特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、GPC(ゲル浸透クロマトグラフィー)測定において2万〜10万が好ましい。前記重量平均分子量が、2万未満では、トナーが低温で流動しやすくなり、耐熱保存性に劣る場合があるし、溶融時の粘性が低くなり、高温オフセット性が低下する場合がある。また、10万を超えるとトナーのTgが上がり定着下限が悪化する場合がある。
前記非線状の非晶質ポリエステル樹脂Aの分子構造は、溶液又は固体によるNMR測定の他、X線回折、GC/MS、LC/MS、IR測定などにより確認することができる。簡便には赤外線吸収スペクトルにおいて、965±10cm−1と990±10cm−1にオレフィンのδCH(面外変角振動)に基づく吸収を有しないものを非晶質ポリエステル樹脂として検出する方法が挙げられる。
前記非線状の非晶質ポリエステル樹脂Aの含有量は特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、トナー100質量部に対して5〜25質量部が好ましく、10〜20質量部がより好ましい。含有量が5質量部未満では低温定着性及び耐高温オフセット性が悪化することがあり、25質量部を超えると、耐熱保存性の悪化及び定着後に得られる画像の光沢度が低下することがある。含有量が、前記より好ましい範囲であると、低温定着性、耐高温オフセット性、及び耐熱保存性の全てに優れる点で有利である。
<非晶質ポリエステル樹脂B>
非晶質ポリエステル樹脂Bは、Tgが40℃〜80℃であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
非晶質ポリエステル樹脂Bとしては、未変性ポリエステル樹脂が好ましい。ここでいう未変性ポリエステル樹脂とは、多価アルコールと、多価カルボン酸、多価カルボン酸無水物、多価カルボン酸エステルなどの多価カルボン酸又はその誘導体とを用いて得られるポリエステル樹脂であって、イソシアネート化合物などにより変性されていないポリエステル樹脂である。
前記多価アルコールとしては、例えば、ジオールなどが挙げられる。
前記ジオールとしては、例えば、ポリオキシプロピレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシエチレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン等のビスフェノールAのアルキレン(炭素数2〜3)オキサイド(平均付加モル数1〜10)付加物;エチレングリコール、プロピレングリコール;水添ビスフェノールA、水添ビスフェノールAのアルキレン(炭素数2〜3)オキサイド(平均付加モル数1〜10)付加物などが挙げられる。
これらは、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記多価カルボン酸としては、例えば、ジカルボン酸などが挙げられる。
前記ジカルボン酸としては、例えば、アジピン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、フマル酸、マレイン酸、あるいはドデセニルコハク酸、オクチルコハク酸等の炭素数1〜20のアルキル基又は炭素数2〜20のアルケニル基で置換されたコハク酸などが挙げられる。
これらは、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
また、前記非晶質ポリエステル樹脂Bは、酸価や水酸基価を調整するため、その樹脂鎖の末端に3価以上のカルボン酸及び/又は3価以上のアルコールを含んでいてもよい。
前記3価以上のカルボン酸としては、例えば、トリメリット酸、ピロメリット酸、又はそれらの酸無水物などが挙げられる。
前記3価以上のアルコールとしては、例えば、グリセリン、ペンタエリスリトール、トリメチロールプロパンなどが挙げられる。
前記非晶質ポリエステル樹脂Bの分子量は特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。しかし、分子量が低すぎると、トナーの耐熱保存性、現像機内での攪拌等のストレスに対する耐久性に劣る場合があり、分子量が高すぎると、トナーの溶融時の粘弾性が高くなり低温定着性に劣る場合がある。また、分子量600以下の低分子量成分が多すぎると、トナーの耐熱保存性、現像機内での攪拌等のストレスに対する耐久性に劣る場合があり、分子量600以下の低分子量成分が少なすぎると、低温定着性に劣る場合がある。そこでGPC測定における重量平均分子量(Mw)は3000〜10000が好ましく、4000〜7000がより好ましい。また、数平均分子量(Mn)は、1000〜4000が好ましく、1500〜3000がより好ましい。また、Mw/Mnは、1.0〜4.0が好ましく、1.0〜3.5がより好ましい。
但し、本発明では、前記要件(2)を満たすため、必要な場合には非晶質ポリエステル樹脂Bのメタノール抽出を行い、分子量600以下の低分子量成分の一部を除去し精製する。
前記非晶質ポリエステル樹脂Bの酸価は特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、1〜50mgKOH/gが好ましく、5〜30mgKOH/gがより好ましい。酸価が1mgKOH/g以上であると、トナーが負帯電性となりやすく、更には、紙への定着時に紙とトナーの親和性が良くなり、低温定着性を向上させることができる。一方、酸価が50mgKOH/gを超えると、帯電安定性、特に環境変動に対する帯電安定性が低下することがある。
前記非晶質ポリエステル樹脂Bの水酸基価は特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、5mgKOH/g以上であることが好ましい。
前記非晶質ポリエステル樹脂BのTgは40℃〜80℃が好ましく、50℃〜70℃がより好ましい。Tgが40℃未満では、トナーの耐熱保存性、及び現像機内での攪拌等のストレスに対する耐久性が劣り、また耐フィルミング性が悪化する。一方、Tgが80℃を超えると、トナーの定着時における加熱及び加圧による変形が十分ではなく、低温定着性が不十分となる。
前記非晶質ポリエステル樹脂Bの分子構造は、溶液又は固体によるNMR測定の他、X線回折、GC/MS、LC/MS、IR測定などにより確認することができる。簡便には赤外線吸収スペクトルにおいて、965±10cm−1と990±10cm−1にオレフィンのδCH(面外変角振動)に基づく吸収を有しないものを非晶質ポリエステル樹脂として検出する方法が挙げられる。
前記非晶質ポリエステル樹脂Bの含有量は特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、トナー100質量部に対して50〜90質量部が好ましく、60〜80質量部がより好ましい。含有量が50質量部未満では、トナー中の顔料や離型剤の分散性が悪化し、画像のかぶり、乱れを生じやすくなることがある。一方、90質量部を超えると、結晶性ポリエステル樹脂C、及び非線状の非晶質ポリエステル樹脂Aの含有量が少なくなるため、低温定着性に劣ることがある。含有量が、前記より好ましい範囲であると、高画質、及び低温定着性の全てに優れる点で有利である。
<結晶性ポリエステル樹脂C>
結晶性ポリエステル樹脂Cの熱特性及び非晶質ポリエステル樹脂Bとの併用による効果は<THF可溶分>のところで述べたとおりである。
本発明における結晶性ポリエステル樹脂Cは、多価アルコールと、多価カルボン酸、多価カルボン酸無水物、多価カルボン酸エステルなどの多価カルボン酸又はその誘導体から得られるものを指す。したがって、ポリエステル樹脂を変性したもの、例えば、前記プレポリマー、及びそのプレポリマーを架橋及び/又は伸長反応させて得られる樹脂は、結晶性ポリエステル樹脂Cには含まない。
−多価アルコール−
前記多価アルコールとしては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ジオール、3価以上のアルコールが挙げられる。
前記ジオールとしては、例えば、飽和脂肪族ジオールなどが挙げられる。その例としては、直鎖飽和脂肪族ジオール、分岐飽和脂肪族ジオールが挙げられるが、これらの中でも直鎖飽和脂肪族ジオールが好ましく、炭素数が2〜12の直鎖飽和脂肪族ジオールがより好ましい。前記飽和脂肪族ジオールが分岐型であると、結晶性ポリエステル樹脂Cの結晶性が低下し、融点が低下してしまうことがある。また、前記飽和脂肪族ジオールの炭素数が12を超えると、実用上の材料の入手が困難となる。
前記飽和脂肪族ジオールとしては、例えば、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、1,11−ウンデカンジオール、1,12−ドデカンジオール、1,13−トリデカンジオール、1,14−テトラデカンジオール、1,18−オクタデカンジオール、1,14−エイコサンデカンジオールなどが挙げられる。これらの中でも、前記結晶性ポリエステル樹脂Cの結晶性が高く、シャープメルト性に優れる点で、エチレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,8−オクタンジオール、1,10−デカンジオール、1,12−ドデカンジオールが好ましい。
前記3価以上のアルコールとしては、例えば、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールなどが挙げられる。
これらは1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
−多価カルボン酸−
前記多価カルボン酸としては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、2価のカルボン酸、3価以上のカルボン酸が挙げられる。
前記2価のカルボン酸としては、例えば、シュウ酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、スペリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、1,9−ノナンジカルボン酸、1,10−デカンジカルボン酸、1,12−ドデカンジカルボン酸、1,14−テトラデカンジカルボン酸、1,18−オクタデカンジカルボン酸等の飽和脂肪族ジカルボン酸;フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレン−2,6−ジカルボン酸、マロン酸、メサコニン酸等の二塩基酸等の芳香族ジカルボン酸;などが挙げられ、更に、これらの無水物やこれらの低級(炭素数1〜3)アルキルエステルも挙げられる。
前記3価以上のカルボン酸としては、例えば、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸、1,2,5−ベンゼントリカルボン酸、1,2,4−ナフタレントリカルボン酸等、及びこれらの無水物やこれらの低級(炭素数1〜3)アルキルエステルなどが挙げられる。
また、前記多価カルボン酸としては、前記飽和脂肪族ジカルボン酸や芳香族ジカルボン酸の他に、スルホン酸基を持つジカルボン酸が含まれていてもよい。更に、前記飽和脂肪族ジカルボン酸や芳香族ジカルボン酸の他に、2重結合を持つジカルボン酸を含有してもよい。これらは1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記結晶性ポリエステル樹脂Cは、炭素数4〜12の直鎖飽和脂肪族ジカルボン酸と、炭素数2〜12の直鎖飽和脂肪族ジオールとから構成されることが好ましい。即ち、炭素数4〜12の飽和脂肪族ジカルボン酸に由来する構成単位と、炭素数2〜12の飽和脂肪族ジオールに由来する構成単位を有することが好ましい。これにより結晶性が高くなり、シャープメルト性に優れるため、優れた低温定着性を発揮できる。
前記結晶性ポリエステル樹脂Cの融点は特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、60℃〜80℃が好ましい。融点が60℃未満では、結晶性ポリエステル樹脂Cが低温で溶融しやすく、トナーの耐熱保存性が低下することがあり、80℃を超えると、定着時の加熱による結晶性ポリエステル樹脂Cの溶融が不十分で、低温定着性が低下することがある。
前記結晶性ポリエステル樹脂Cの分子量は特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。しかし分子量分布がシャープで低分子量のものが低温定着性に優れ、かつ分子量が低い成分が多いと耐熱保存性が低下することから、結晶性ポリエステル樹脂Cのオルトジクロロベンゼンの可溶分が、GPC測定において、重量平均分子量(Mw)3000〜30000、数平均分子量(Mn)1000〜10000、Mw/Mn=1.0〜10であることが好ましい。更に好ましくは重量平均分子量(Mw)5000〜15000、数平均分子量(Mn)2000〜10000、Mw/Mn=1.0〜5.0である。
前記結晶性ポリエステル樹脂Cの酸価は特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、紙と樹脂との親和性の観点から、所望の低温定着性を達成するためには、5mgKOH/g以上が好ましく、10mgKOH/g以上がより好ましい。一方、耐高温オフセット性を向上させるには、45mgKOH/g以下が好ましい。
前記結晶性ポリエステル樹脂Cの水酸基価は特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、所望の温定着性を達成し、かつ良好な帯電特性を達成するためには、0〜50mgKOH/gが好ましく、5〜50mgKOH/gがより好ましい。
前記結晶性ポリエステル樹脂Cの分子構造は、溶液又は固体によるNMR測定の他、X線回折、GC/MS、LC/MS、IR測定などにより確認することができる。簡便には赤外線吸収スペクトルにおいて、965±10cm−1と990±10cm−1にオレフィンのδCH(面外変角振動)に基づく吸収を有するものを結晶性ポリエステル樹脂Cとして検出する方法が挙げられる。
前記結晶性ポリエステル樹脂Cの含有量は特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、トナー100質量部に対して3〜20質量部が好ましく、5〜15質量部がより好ましい。含有量が3質量部未満では、結晶性ポリエステル樹脂Cによるシャープメルト化が不十分なため低温定着性に劣ることがあり、20質量部を超えると、耐熱保存性が低下したり、画像のかぶりが生じやすくなることがある。含有量が前記より好ましい範囲内であると、高画質、及び低温定着性の全てに優れる点で有利である。
<その他の成分>
本発明のトナーには、前述した成分以外に、必要に応じて、離型剤、着色剤、帯電制御剤、外添剤、流動性向上剤、クリーニング性向上剤、磁性材料などの添加剤を含有させることができる。
−離型剤−
前記離型剤としては特に制限はなく公知のものの中から適宜選択することができ、例えば以下のようなものが挙げられる。
ロウ類及びワックス類としては、例えば、カルナウバワックス、綿ロウ、木ロウ、ライスワックス等の植物系ワックス;ミツロウ、ラノリン等の動物系ワックス;オゾケライト、セルシン等の鉱物系ワックス;パラフィン、マイクロクリスタリン、ペトロラタム等の石油ワックス;などの天然ワックスが挙げられる。
また、これら天然ワックスのほか、フィッシャー・トロプシュワックス、ポリエチレン、ポリプロピレン等の合成炭化水素ワックス;エステル、ケトン、エーテル等の合成ワックス;などが挙げられる。
更に、12−ヒドロキシステアリン酸アミド、ステアリン酸アミド、無水フタル酸イミド、塩素化炭化水素等の脂肪酸アミド系化合物;低分子量の結晶性高分子樹脂である、ポリ−n−ステアリルメタクリレート、ポリ−n−ラウリルメタクリレート等のポリアクリレートのホモ重合体あるいは共重合体(例えば、n−ステアリルアクリレート−エチルメタクリレートの共重合体等);側鎖に長いアルキル基を有する結晶性高分子、などを用いてもよい。
これらの中でも、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、フィッシャー・トロプシュワックス、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックスなどの炭化水素系ワックスが好ましい。
離型剤の融点は特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、60℃〜80℃が好ましい。融点が60℃未満では低温で離型剤が溶融しやすくなり、耐熱保存性が劣る場合がある。融点が80℃を超えると、樹脂が溶融して定着温度領域にある場合でも、離型剤が充分溶融せずに定着オフセットを生じ、画像の欠損を生じる場合がある。
離型剤の含有量は特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、トナー100質量部に対して、2〜10質量部が好ましく、3〜8質量部がより好ましい。含有量が2質量部未満では、定着時の耐高温オフセット性及び低温定着性に劣ることがあり、10質量部を超えると、耐熱保存性が低下したり画像のかぶりなどが生じやすくなることがある。含有量が、前記より好ましい範囲内であると、高画質化、及び定着安定性を向上させる点で有利である。
−着色剤−
前記着色剤としては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
着色剤の含有量は特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、トナー100質量部に対して、1〜15質量部が好ましく、3〜10質量部がより好ましい。
着色剤の例としては、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、ピ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、リトボンなどが挙げられる。
着色剤は、樹脂と複合化されたマスターバッチとして用いることもできる。マスターバッチの製造又はマスターバッチと共に混練される樹脂としては、例えば前記非晶質ポリエステル樹脂Bの他に、ポリスチレン、ポリ−p−クロロスチレン、ポリビニルトルエン等のスチレン又はその置換体の重合体;スチレン−p−クロロスチレン共重合体、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−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−α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、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−アクリロニトリル−インデン共重合体、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等の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、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、エポキシ樹脂、エポキシポリオール樹脂、ポリウレタン、ポリアミド、ポリビニルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、脂肪族又は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックスなどが挙げられる。これらは、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記マスターバッチは、マスターバッチ用の樹脂と着色剤を高せん断力をかけて混合し混練すれば得ることができる。この際、着色剤と樹脂の相互作用を高めるため、有機溶剤を用いることができる。また、いわゆるフラッシング法と呼ばれる着色剤の水性ペーストを樹脂及び有機溶剤とともに混合混練し、着色剤を樹脂側に移行させ、水分と有機溶剤成分を除去する方法も、着色剤のウエットケーキをそのまま用いることができるため乾燥する必要がなく好ましい。混合混練するには3本ロールミル等の高せん断分散装置が好ましく用いられる。
−帯電制御剤−
前記帯電制御剤は特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。その例としては、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、燐の単体又は化合物、タングステンの単体又は化合物、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が挙げられる。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)、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。
帯電制御剤の含有量は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、トナー100質量部に対して、0.1〜10質量部が好ましく、0.2〜5質量部がより好ましい。含有量が10質量部を超えると、トナーの帯電性が大きすぎ、主帯電制御剤の効果を減退させ、現像ローラとの静電的吸引力が増大し、現像剤の流動性低下や、画像濃度の低下を招くことがある。これらの帯電制御剤は、マスターバッチ、樹脂とともに溶融混練した後、溶解分散させることもできるし、有機溶剤に直接溶解、分散する際に加えてもよいし、トナー表面にトナー粒子を作製した後、固定化してもよい。
−外添剤−
前記外添剤としては酸化物微粒子の他に、無機微粒子や疎水化処理無機微粒子を併用することができるが、疎水化処理された一次粒子の平均粒径は1〜100nmが好ましく、5〜70nmの無機微粒子がより好ましい。
また、疎水化処理された一次粒子の平均粒径が20nm以下の無機微粒子を少なくとも1種類以上含み、かつ一次粒子の平均粒径が30nm以上の無機微粒子を少なくとも1種類含むことが好ましい。また、BET法による比表面積は、20〜500m/gであることが好ましい。
好適な添加剤としては、疎水化されたシリカ、チタニア、酸化チタン、アルミナ微粒子が挙げられる。シリカ微粒子としては、例えば、R972、R974、RX200、RY200、R202、R805、R812(いずれも、日本アエロジル社製)などが挙げられる。また、チタニア微粒子としては、例えばP−25(日本アエロジル社製)、STT−30、STT−65C−S(いずれも、チタン工業社製)、TAF−140(富士チタン工業社製)、MT−150W、MT−500B、MT−600B、MT−150A(いずれも、テイカ社製)などが挙げられる。
疎水化処理された酸化チタン微粒子としては、例えば、T−805(日本アエロジル社製)、STT−30A、STT−65S−S(いずれも、チタン工業社製)、TAF−500T、TAF−1500T(いずれも、富士チタン工業社製)、MT−100S、MT−100T(いずれも、テイカ社製)、IT−S(石原産業社製)などが挙げられる。
疎水化処理された酸化物微粒子、疎水化処理されたシリカ微粒子、疎水化処理されたチタニア微粒子、疎水化処理されたアルミナ微粒子は、例えば、親水性の微粒子をメチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、オクチルトリメトキシシランなどのシランカップリング剤で処理すれば得られる。またシリコーンオイルを必要ならば熱を加えて無機微粒子に処理した、シリコーンオイル処理酸化物微粒子、無機微粒子も好適である。
前記シリコーンオイルとしては、例えば、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、クロルフェニルシリコーンオイル、メチルハイドロジェンシリコーンオイル、アルキル変性シリコーンオイル、フッ素変性シリコーンオイル、ポリエーテル変性シリコーンオイル、アルコール変性シリコーンオイル、アミノ変性シリコーンオイル、エポキシ変性シリコーンオイル、エポキシ・ポリエーテル変性シリコーンオイル、フェノール変性シリコーンオイル、カルボキシル変性シリコーンオイル、メルカプト変性シリコーンオイル、メタクリル変性シリコーンオイル、α−メチルスチレン変性シリコーンオイルなどが挙げられる。
無機微粒子としては、例えば、シリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化鉄、酸化銅、酸化亜鉛、酸化スズ、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ペンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸パリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素などが挙げられる。これらの中でも、シリカと二酸化チタンが特に好ましい。
外添剤の含有量は特に制限はなく目的に応じて適宜選択することができるが、トナー100質量部に対して、0.1〜5質量部が好ましく、0.3〜3質量部がより好ましい。
前記無機微粒子の一次粒子の平均粒径は特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、100nm以下が好ましく、3〜70nmがより好ましい。3nmより小さいと、無機微粒子がトナー中に埋没し、その機能が有効に発揮されにくい。また70nmより大きいと、感光体表面を不均一に傷つけ好ましくない。
−流動性向上剤−
前記流動性向上剤は、表面処理を行って疎水性を上げ、高湿度下においても流動特性や帯電特性の悪化を防止できるものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。その例としては、シランカップリング剤、シリル化剤、フッ化アルキル基を有するシランカップリング剤、有機チタネート系カップリング剤、アルミニウム系のカップリング剤、シリコーンオイル、変性シリコーンオイルなどが挙げられる。前記外添剤のシリカや酸化チタンは、このような流動性向上剤により表面処理を行い、疎水性シリカ、疎水性酸化チタンとして使用することが特に好ましい。
−クリーニング性向上剤−
前記クリーニング性向上剤は、感光体や一次転写媒体に残存する転写後の現像剤を除去するためにトナーに添加されるものであれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。その例としては、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り製造されたポリマー微粒子などが挙げられる。
該ポリマー微粒子は、比較的粒度分布が狭いものが好ましく、体積平均粒径が0.01〜1μmのものが好適である。
−磁性材料−
前記磁性材料としては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば鉄粉、マグネタイト、フェライトなどが挙げられる。これらの中でも、色調の点で白色のものが好ましい。
前述したように、本発明のトナーは、THF可溶分が分子量600以下の低分子量成分を2〜10質量%含むようにするが、更に、前記THF可溶分中の低分子量成分の分子量分布のピークトップが、分子量300〜500の範囲にあることが好ましい。前記ピークトップが分子量300未満では耐熱保存性が悪化し、500を超えると低温定着性が低下する。
本発明のトナーは、示差走査熱量測定(DSC)の昇温1回目におけるガラス転移温度(Tg1st)が、20℃〜50℃であることが好ましい。
従来のトナーは、Tgが50℃以下程度になると、夏場や熱帯地方を想定したトナーの輸送時、及び保管環境での温度変化によりトナーの凝集が発生しやすくなる。その結果、トナーボトル中での固化、及び現像機内でのトナーの固着が発生する。また、トナーボトル内でのトナー詰りによる補給不良、及び現像機内でのトナー固着による画像異常が発生しやすくなる。
本発明のトナーは、従来のトナーよりTgが低いが、トナー中の低Tg成分である前記非晶質ポリエステル樹脂Aが非線状であるため、耐熱保存性を保持することができる。特に、前記非線状の非晶質ポリエステル樹脂Aが凝集力の高いウレタン結合又はウレア結合を有する場合には、耐熱保存性を保持する効果がより顕著になる。
前記Tg1stが20℃未満では、耐熱保存性の低下、現像機内でのブロッキング及び感光体へのフィルミングが発生し、50℃を超えるとトナーの低温定着性が低下する。
また、本発明のトナーの、示差走査熱量測定(DSC)の昇温2回目のガラス転移温度(Tg2nd)は0℃〜30℃であることが好ましく、10℃〜25℃であることがより好ましい。前記Tg2ndが0℃未満では耐熱保存性の低下、現像機内でのブロッキング及び感光体へのフィルミングが発生することがあり、30℃を超えるとトナーの低温定着性が低下することがある。
また、前記Tg1stとTg2ndの差(Tg1st−Tg2nd)は特に制限はないが、より低温定着性に優れる点で10℃以上であることが好ましい。前記差が10℃以上であることは、加熱前(昇温1回目の前)には非相溶状態で存在していた結晶性ポリエステル樹脂Cと、非線状の非晶質ポリエステル樹脂A及び非晶質ポリエステル樹脂Bとが、加熱後(昇温1回目の後)には相溶状態になることを意味する。なお、加熱後の相溶状態は、完全な相溶状態である必要はない。前記差の上限は特になく、目的に応じて適宜選択することができるが、50℃以下が好ましい。
本発明のトナーの融点は特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、60℃〜80℃が好ましい。
本発明のトナーの体積平均粒径は特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、3〜7μmであることが好ましい。また個数平均粒径に対する体積平均粒径の比は1.2以下であることが好ましい。また、体積平均粒径が2μm以下の成分を1〜10個数%含有することが好ましい。
<トナー及びトナー構成成分の各種特性の算出方法及び分析方法>
前記非線状の非晶質ポリエステル樹脂A、前記非晶質ポリエステル樹脂B、前記結晶性ポリエステル樹脂C、及び離型剤の各種物性は、それぞれ、それ自体について測定してもよいが、トナーからGPC等により各成分を分離し、これらについて、後述する分析手法により、Tg、分子量、融点等の物性を測定したり、構成成分の質量比を求めたりしてもよい。
GPCによる各成分の分離は、例えば、以下の方法で行うことができる。
THFを移動相としたGPC測定において、溶出液についてフラクションコレクターなどにより分取を行い、溶出曲線の全面積分のうちの所望の分子量部分に相当するフラクションをまとめる。このまとめた溶出液をエバポレーターなどにより濃縮及び乾燥した後、固形分を重クロロホルム又は重THFなどの重溶媒に溶解させ、1H−NMR測定を行い、各元素の積分比率から、溶出成分における樹脂の構成モノマー比率を算出する。
また、他の手法としては、溶出液を濃縮後、水酸化ナトリウムなどにより加水分解を行い、分解生成物を高速液体クロマトグラフィー(HPLC)などにより定性定量分析することで構成モノマー比率を算出する。
なお、トナーの製造方法が、前記非線状の反応性前駆体と前記硬化剤との伸長反応及び/又は架橋反応により非線状の非晶質ポリエステル樹脂Aを生成しながらトナー母体粒子を形成する場合には、実際のトナーからGPC等により前記非線状の非晶質ポリエステル樹脂Aを分離してそのTgなどを求めてもよいし、別途、前記非線状の反応性前駆体と前記硬化剤との伸長反応及び/又は架橋反応により非線状の非晶質ポリエステル樹脂Aを合成し、その合成した非線状の非晶質ポリエステル樹脂AからTgなどを測定してもよい。
<トナー構成成分の分離手段及び分子量と分子量分布測定>
測定装置HLC−8020GPC(東ソー社製)を用い、カラムはTSKgel SuperHZM−Hを3本連結して使用する。測定は以下の方法で行う。
40℃のヒートチャンバー中でカラムを安定させ、この40℃のカラムに、溶媒としてTHFを毎分0.35mLの流速で流し、試料濃度として0.05〜0.6質量%に調製したトナー又は樹脂のTHF試料溶液を10μL注入して測定する。重量平均分子量Mw、及び分子量分布の測定に際しては、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する。検量線作成用の標準ポリスチレン試料には、昭和電工社製ShowdexSTANDARDシリーズの、Mpが6540000、3570000、651000、251000、110000、45000、19300、6700、2800、580のもの及びトルエンを用い、検出器にはRI(屈折率)検出器を用いる。
分子量600以下の低分子量成分の割合は、積分分子量分布曲線における分子量600と曲線の交点から調べる。
一方、GPCの溶出液排出口にフラクションコレクターを配置して、所定のカウント毎に溶出液を分取しておき、溶出曲線の溶出開始(曲線の立ち上がり)から面積率で5%毎に溶出液を得る。
次いで、各溶出分について、1mLの重クロロホルムに30mgのサンプルを溶解させ、基準物質として0.05体積%のテトラメチルシラン(TMS)を添加する。
溶液を5mm径のNMR測定用ガラス管に充填し、核磁気共鳴装置(日本電子社製JNM−AL400)を用い、23℃〜25℃の温度下、128回の積算を行い、スペクトルを得る。
トナーに含まれる前記非線状の非晶質ポリエステル樹脂A、前記非晶質ポリエステル樹脂B、及び前記結晶性ポリエステル樹脂Cなどのモノマー組成、及び構成比率は得られたスペクトルのピーク積分比率から求めることができる。
例えば、以下のようにピークの帰属を行い、それぞれの積分比から構成モノマーの成分比率を求める。
ピークの帰属は、例えば、次のようにすることができる。
・8.25ppm付近:トリメリット酸のベンゼン環由来(水素1個分)
・8.07〜8.10ppm付近:テレフタル酸のベンゼン環由来(水素4個分)
・7.1〜7.25ppm付近:ビスフェノールAのベンゼン環由来(水素4個分)
・6.8ppm付近:ビスフェノールAのベンゼン環由来(水素4個分)及びフマル酸の二重結合由来(水素2個分)
・5.2〜5.4ppm付近:ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物のメチン由来(水素1個分)
・3.7〜4.7ppm付近:ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物のメチレン由来(水素2個分)、及びビスフェノールAエチレンオキサイド付加物のメチレン由来(水素4個分)
・1.6ppm付近:ビスフェノールAのメチル基由来(水素6個分)

これらの結果から、例えば、前記非線状の非晶質ポリエステル樹脂Aが90質量%以上を占めるフラクションに回収された抽出物を、前記非線状の非晶質ポリエステル樹脂Aとして扱うことができる。同様に前記非晶質ポリエステル樹脂Bが90質量%以上を占めるフラクションに回収された抽出物を前記非晶質ポリエステル樹脂Bとして、前記結晶性ポリエステル樹脂Cが90質量%以上を占めるフラクションに回収された抽出物を前記結晶性ポリエステル樹脂Cとして、それぞれ扱うことができる。
<<貯蔵弾性率(G′)の測定方法>>
各種条件における貯蔵弾性率(G′)は、例えば、動的粘弾性測定装置(ARES、TAインスツルメント社製)を用いて測定できる。測定の際の周波数は、1Hzである。
具体的には、測定試料を、直径8mm、厚み1〜2mmのペレットに成型し、直径8mmのパラレルプレートに固定した後、40℃で安定させ、周波数1Hz(6.28rad/s)、歪み量0.1%(歪み量制御モード)、昇温速度2.0℃/分間で200℃まで昇温させて測定する。
<<融点、及びガラス転移温度(Tg)の測定方法>>
本発明における融点、Tgは、例えばDSCシステム(示差走査熱量計、Q−200:TAインスツルメント社製)を用いて測定することができる。
具体的には、下記手順により測定できる。
まず、対象試料約5.0mgをアルミニウム製の試料容器に入れ、試料容器をホルダーユニットに載せ、電気炉中にセットする。次いで、窒素雰囲気下、−80℃から昇温速度10℃/minで150℃まで加熱する(昇温1回目)。その後、150℃から降温速度10℃/minで−80℃まで冷却させ、更に昇温速度10℃/minで150℃まで加熱(昇温2回目)する。この昇温1回目、及び昇温2回目のそれぞれにおいて、示差走査熱量計(Q−200:TAインスツルメント社製)を用いてDSC曲線を計測する。
得られたDSC曲線から、Q−200システム中の解析プログラムを用いて、1回目の昇温時におけるDSC曲線を選択し、対象試料の昇温1回目におけるTgを求めることができる。同様に、2回目の昇温時におけるDSC曲線を選択し、対象試料の昇温2回目におけるTgを求めることができる。
また、得られるDSC曲線から、Q−200システム中の解析プログラムを用いて、1回目の昇温時におけるDSC曲線を選択し、対象試料の昇温1回目における吸熱ピークトップ温度を融点として求めることができる。同様に、2回目の昇温時におけるDSC曲線を選択し、対象試料の昇温2回目における吸熱ピークトップ温度を融点として求めることができる。
本発明では、対象試料としてトナーを用いた際の、1回目昇温時におけるガラス転移温度をTg1st、2回目昇温時におけるガラス転移温度をTg2ndとする。
また、本発明では、前記非線状の非晶質ポリエステル樹脂A、前記非晶質ポリエステル樹脂B、及び前記結晶性ポリエステル樹脂C、更には前記離型剤等のその他の構成成分のTg、融点については、特に断りが無い場合、2回目昇温時における吸熱ピークトップ温度及びTgを、各対象試料の融点及びTgとする。
<<粒度分布の測定方法>>
トナーの体積平均粒径(D4)と個数平均粒径(Dn)、その比(D4/Dn)は、例えば、コールターカウンターTA−II、コールターマルチサイザーII(いずれもコールター社製)等を用いて測定することができる。本発明ではコールターマルチサイザーIIを使用した。測定方法は次のとおりである。
まず、電解水溶液100〜150mL中に分散剤として界面活性剤〔好ましくはポリオキシエチレンアルキルエーテル(非イオン性の界面活性剤)〕を0.1〜5mL加える。ここで、電解水溶液とは1級塩化ナトリウムを用いて1質量%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。次いで測定試料を2〜20mg加える。試料を懸濁した電解水溶液は、超音波分散器で約1〜3分間分散処理し、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、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(D4)、個数平均粒径(Dn)を求めることができる。
チャンネルとしては、2.00μm以上2.52μm未満;2.52μm以上3.17μm未満;3.17μm以上4.00μm未満;4.00μm以上5.04μm未満;5.04μm以上6.35μm未満;6.35μm以上8.00μm未満;8.00μm以上10.08μm未満;10.08μm以上12.70μm未満;12.70μm以上16.00μm未満;16.00μm以上20.20μm未満;20.20μm以上25.40μm未満;25.40μm以上32.00μm未満;32.00μm以上40.30μm未満の13チャンネルを使用し、粒径2.00μm以上40.30μm未満の粒子を対象とする。
<<分子量の測定方法>>
トナーの各構成成分の分子量は、例えば以下の方法で測定することができる。
・ルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)測定装置
:GPC−8220GPC(東ソー社製)
・カラム:TSKgel SuperHZM―H 15cm 3連(東ソー社製)
・温度 :40℃
・溶媒 :THF
・流速 :0.35mL/min
・試料 :0.15質量%の試料を0.4mL注入
・試料の前処理:トナーをTHF(安定剤含有 和光純薬社製)に0.15質量%の濃度で溶解させた後、0.2μmフィルターで濾過し、その濾液を試料として用いる。前記THF試料溶液を100μL注入して測定する。

試料の分子量測定に際しては、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製された検量線の対数値とカウント数との関係から算出する。検量線作成用の標準ポリスチレン試料としては、昭和電工社製ShowdexSTANDARDのStd.No S−7300、S−210、S−390、S−875、S−1980、S−10.9、S−629、S−3.0、S−0.580を用いる。検出器にはRI(屈折率)検出器を用いる。
<トナーの製造方法>
トナーの製造方法としては特に制限はなく目的に応じて適宜選択することができるが、前記非線状の非晶質ポリエステル樹脂A、前記非晶質ポリエステル樹脂B、及び前記結晶性ポリエステル樹脂Cを含み、更に必要に応じて、前記離型剤、前記着色剤などを含む油相を水系媒体中で分散させることにより造粒されることが好ましい。
また、トナーは、前記非線状の反応性前駆体、前記非晶質ポリエステル樹脂B、及び前記結晶性ポリエステル樹脂Cを含み、更に必要に応じて、前記硬化剤、前記離型剤、前記着色剤などを含む油相を水系媒体中で分散させることにより造粒されることが好ましい。
このような前記トナーの製造方法の一例としては、公知の溶解懸濁法が挙げられる。
トナーの製造方法の一例として、前記非線状の反応性前駆体と前記硬化剤との伸長反応及び/又は架橋反応により非線状の非晶質ポリエステル樹脂Aを生成しながらトナー母体粒子を形成する方法を以下に示す。この方法では、水系媒体の調製、トナー材料を含有する油相の調製、トナー材料の乳化乃至分散、有機溶剤の除去を行う。
−水系媒体(水相)の調製−
前記水系媒体の調製は、例えば樹脂粒子を水系媒体に分散させることにより行うことができる。前記樹脂粒子の水系媒体中の添加量は特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記水系媒体100質量部に対して0.5〜10質量部が好ましい。
前記水系媒体としては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば水、水と混和可能な溶媒、これらの混合物などが挙げられる。これらは1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、水が好ましい。
前記水と混和可能な溶媒としては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アルコール、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、セロソルブ類、低級ケトン類などが挙げられる。前記アルコールとしては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、メタノール、イソプロパノール、エチレングリコールなどが挙げられる。前記低級ケトン類としては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アセトン、メチルエチルケトンなどが挙げられる。
−油相の調製−
前記トナー材料を含有する油相の調製は、前記非線状の反応性前駆体と、前記非晶質ポリエステル樹脂Bと、前記結晶性ポリエステル樹脂Cとを少なくとも含み、更に必要に応じて前記硬化剤、前記離型剤、前記着色剤などを含むトナー材料を、有機溶剤中に溶解乃至分散させることにより行うことができる。
前記有機溶剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、除去が容易である点で、沸点が150℃未満の有機溶剤が好ましい。
前記沸点が150℃未満の有機溶剤としては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばトルエン、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などが挙げられる。これらは、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
これらの中でも酢酸エチル、トルエン、キシレン、ベンゼン、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、クロロホルム、四塩化炭素等が好ましく、酢酸エチルがより好ましい。
−乳化乃至分散−
前記トナー材料の乳化乃至分散は、前記トナー材料を含有する油相を、前記水系媒体中に分散させることにより行うことができる。そして、前記トナー材料を乳化乃至分散させる際に、前記硬化剤と前記非線状の反応性前駆体とを伸長反応及び/又は架橋反応させることにより前記非線状の非晶質ポリエステル樹脂Aが生成する。
前記非線状の非晶質ポリエステル樹脂Aは、例えば、以下の(1)〜(3)の方法により生成させることができる。
(1)前記非線状の反応性前駆体と前記硬化剤とを含む油相を、水系媒体中で乳化又は分散させ、水系媒体中で前記硬化剤と前記非線状の反応性前駆体とを伸長反応及び/又は架橋反応させることにより生成させる方法。
(2)前記非線状の反応性前駆体を含む油相を、予め前記硬化剤を添加した水系媒体中で乳化又は分散させ、水系媒体中で前記硬化剤と前記非線状の反応性前駆体とを伸長反応及び/又は架橋反応させることにより生成させる方法。
(3)前記非線状の反応性前駆体を含む油相を水系媒体中で乳化又は分散させた後で、水系媒体中に前記硬化剤を添加し、水系媒体中で粒子界面から前記硬化剤と前記非線状の反応性前駆体とを伸長反応及び/又は架橋反応させることにより生成させる方法。
なお、粒子界面から前記硬化剤と前記非線状の反応性前駆体とを伸長反応及び/又は架橋反応させる場合には、生成するトナーの表面に優先的に前記非線状の非晶質ポリエステル樹脂Aが形成されるので、トナー中に前記非線状の非晶質ポリエステル樹脂Aの濃度勾配を設けることもできる。
前記非線状の非晶質ポリエステル樹脂Aを生成させるための反応条件(反応時間、反応温度)には特に制限はなく、前記硬化剤と、前記非線状の反応性前駆体との組み合わせに応じて、適宜選択することができる。
前記反応時間は、10分間〜40時間が好ましく、2〜24時間がより好ましい。
前記反応温度は、0℃〜150℃が好ましく、40℃〜98℃がより好ましい。
前記水系媒体中において、前記非線状の反応性前駆体を含有する分散液を安定に形成する方法としては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。その例としては、水系媒体相中に、トナー材料を溶媒に溶解乃至分散させて調製した油相を添加し、せん断力により分散させる方法などが挙げられる。
前記分散のための分散機には特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、低速せん断式分散機、高速せん断式分散機、摩擦式分散機、高圧ジェット式分散機、超音波分散機などが挙げられる。これらの中でも分散体(油滴)の粒子径を2〜20μmに制御することができる点で、高速せん断式分散機が好ましい。
前記高速せん断式分散機を用いた場合、回転数、分散時間、分散温度等の条件は、目的に応じて適宜選択することができる。前記回転数は1000〜30000rpmが好ましく、5000〜20000rpmがより好ましい。前記分散時間は、バッチ方式の場合、0.1〜5分間が好ましい。前記分散温度は、加圧下において、0℃〜150℃が好ましく、40℃〜98℃がより好ましい。なお、一般に分散温度が高温である方が分散は容易である。
前記トナー材料を乳化乃至分散させる際の水系媒体の使用量は特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、トナー材料100質量部に対して50〜2000質量部が好ましく、100〜1000質量部がより好ましい。水系媒体の使用量が50質量部未満では、前記トナー材料の分散状態が悪くなって、所定の粒子径のトナー母体粒子が得られないことがあり、2000質量部を超えると、生産コストが高くなることがある。
前記トナー材料を含有する油相を乳化乃至分散する際には、油滴等の分散体を安定化させ、所望の形状にすると共に粒度分布をシャープにする観点から、分散剤を用いることが好ましい。
前記分散剤は特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、界面活性剤、難水溶性の無機化合物分散剤、高分子系保護コロイドなどが挙げられる。これらは1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、界面活性剤が好ましい。
前記界面活性剤としては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、陰イオン界面活性剤、陽イオン界面活性剤、非イオン界面活性剤、両性界面活性剤などを用いることができる。
前記陰イオン界面活性剤としては、例えば、アルキルベンゼンスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、リン酸エステルなどが挙げられる。これらの中でも、フルオロアルキル基を有するものが好ましい。
前記非線状の非晶質ポリエステル樹脂Aを生成させる際の伸長反応及び/又は架橋反応には、触媒を用いることができる。
前記触媒としては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ジブチルスズラウレート、ジオクチルスズラウレートなどが挙げられる。
−有機溶剤の除去−
前記乳化スラリー等の分散液から有機溶剤を除去する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、反応系全体を徐々に昇温させて油滴中の有機溶剤を蒸発させる方法、分散液を乾燥雰囲気中に噴霧して油滴中の有機溶剤を除去する方法などが挙げられる。
前記有機溶剤が除去されるとトナー母体粒子が形成される。トナー母体粒子に対しては洗浄、乾燥等を行うことができ、更に分級等を行うことができる。前記分級は、液中でサイクロン、デカンター、遠心分離などにより、微粒子部分を取り除くことにより行ってもよいし、乾燥後に分級操作を行ってもよい。
−洗浄−
前記トナーの洗浄方法としては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、アルカリ洗浄後に、水洗浄し、酸洗浄する方法が好適に挙げられる。
前記アルカリ洗浄を行うと、トナー粒子表面に存在する乳化剤、分散剤、イオン性不純物等を除去することができる。
特に、前記接着性基材を少なくとも含むトナーにおいては、粒度分布をシャープにするため、前記樹脂微粒子を分散(乳化)安定剤として使用するが、該樹脂微粒子がトナー表面に過剰に存在すると、定着性を阻害したり、帯電性に悪影響を及ぼすことがあるため、除去することが好ましい。
この点、前記樹脂微粒子は、酸性成分を含んでいるため、アルカリ洗浄により膨潤させたり溶解させることにより容易に除去することができる。
また、前記接着性基材の生成には前記アミン類が用いられるが、未反応のアミン類は、前記ポリエステル樹脂における酸性基(カルボキシル基)と会合体を形成し、乳化後の伸長反応が円滑に進まないことがあるほか、前記ポリエステル樹脂の酸性度が低くなり、帯電性が損なわれたり、紙との接着性が低下したりすることがある。
この点、前記アルカリ洗浄を行うと、前記ポリエステル樹脂における末端カルボキシル基の水素原子がNa原子に置換され、その後、前記酸洗浄を行うと、前記ポリエステル樹脂における末端カルボキシル基が復活し、前記伸長反応を再び進行させることができる。
前記得られたトナー母体粒子は、前記外添剤、前記帯電制御剤等の粒子と混合してもよい。このとき、機械的衝撃力を印加することにより、トナー母体粒子の表面から前記外添剤等の粒子が脱離するのを抑制することができる。
前記機械的衝撃力を印加する方法としては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、高速で回転する羽根を用いて混合物に衝撃力を印加する方法、高速気流中に混合物を投入し、加速させて粒子同士又は粒子を適当な衝突板に衝突させる方法などが挙げられる。
前記方法に用いる装置は特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばオングミル(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力を下げた装置、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)、自動乳鉢などが挙げられる。
(現像剤)
本発明の現像剤は、少なくとも本発明のトナーを含み、必要に応じてキャリア等の適宜選択されるその他の成分を含む。
このため、転写性、帯電性等に優れ、高画質な画像を安定に形成することができる。
なお、現像剤は、一成分現像剤でも、二成分現像剤でもよいが、近年の情報処理速度の向上に対応した高速プリンタ等に使用する場合には、寿命が向上することから、二成分現像剤が好ましい。
前記現像剤を一成分現像剤として用いる場合には、トナーの収支が行われても、トナーの粒子径の変動が少なく、現像ローラへのトナーのフィルミングや、トナーを薄層化するブレード等の部材へのトナーの融着が少なく、現像装置における長期の攪拌においても良好で安定した現像性及び画像が得られる。
前記現像剤を二成分現像剤として用いる場合には、長期にわたるトナーの収支が行われても、トナーの粒子径の変動が少なく、現像装置における長期の撹拌においても、良好で安定した現像性及び画像が得られる。
<キャリア>
前記キャリアには特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、芯材と、芯材を被覆する樹脂層を有するものが好ましい。
−芯材−
前記芯材の材料としては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、50〜90emu/gのマンガン−ストロンチウム系材料、50〜90emu/gのマンガン−マグネシウム系材料などが挙げられる。また、画像濃度を確保するためには、100emu/g以上の鉄粉、75〜120emu/gのマグネタイト等の高磁化材料を用いることが好ましい。また、穂立ち状態となっている現像剤の感光体に対する衝撃を緩和でき、高画質化に有利であることから、30〜80emu/gの銅−亜鉛系等の低磁化材料を用いることが好ましい。
これらは、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記芯材の体積平均粒子径は特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、10〜150μmが好ましく、40〜100μmがより好ましい。体積平均粒子径が10μm未満では、キャリア中に微粉が多くなり、一粒子当たりの磁化が低下してキャリアの飛散が生じることがある。また、150μmを超えると、比表面積が低下し、トナーの飛散が生じることがあり、ベタ部分の多いフルカラーでは、特に、ベタ部の再現が悪くなることがある。
トナーを二成分系現像剤として用いる場合には、前記キャリアと混合する。前記二成分現像剤中の前記キャリアの含有量は特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記二成分現像剤100質量部に対して、90〜98質量部が好ましく、93〜97質量部がより好ましい。
本発明の現像剤は、磁性一成分現像方法、非磁性一成分現像方法、二成分現像方法等の公知の各種電子写真法による画像形成に好適に用いることができる。
[現像剤収容容器]
現像剤収容容器には本発明の現像剤が収容されている。該容器は特に限定されず、公知のものの中から適宜選択することができるが、容器本体とキャップを有するもの等が挙げられる。また、容器本体の大きさ、形状、構造、材質等も特に限定されないが、形状は、円筒状等が好ましく、内周面にスパイラル状の凹凸が形成され、回転させることにより、内容物である現像剤が排出口側に移行することが可能であり、スパイラル状の凹凸の一部又は全てが蛇腹機能を有することが特に好ましい。材質は、寸法精度がよいものが好ましく、例えば、ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリアクリル酸、ポリカーボネート樹脂、ABS樹脂、ポリアセタール樹脂等の樹脂材料が挙げられる。
現像剤収容容器は、保存、搬送等が容易であり、取扱性に優れるため、後述するプロセスカートリッジ、画像形成装置等に着脱可能に取り付け、現像剤の補給に使用することができる。
[画像形成方法、画像形成装置]
本発明のトナーを用いた画像形成方法は、静電潜像形成工程と、現像工程と、転写工程と、定着工程を少なくとも有することが好ましく、クリーニング工程を有することが更に好ましく、必要に応じて、除電工程、リサイクル工程、制御工程等を有してもよい。
また、本発明の画像形成装置は、静電潜像担持体と、静電潜像形成手段と、現像手段と、転写手段と、定着手段を少なくとも有することが好ましく、クリーニング手段を有することが更に好ましく、必要に応じて、除電手段、リサイクル手段、制御手段等を有してもよい。
前記画像形成方法は、本発明の画像形成装置を用いて実施することができ、静電潜像形成工程は、静電潜像形成手段を用いて、現像工程は、現像手段を用いて、転写工程は、転写手段を用いて、定着工程は、定着手段を用いて、その他の工程は、その他の手段を用いて実施することができる。
(静電潜像形成工程)
静電潜像形成工程は、光導電性絶縁体、感光体等の静電潜像担持体上に静電潜像を形成する工程である。静電潜像担持体の材質、形状、構造、大きさ等は特に限定されず、公知のものの中から適宜選択することができるが、形状は、ドラム状であることが好ましい。また、感光体としては、例えば、アモルファスシリコン、セレン等の無機感光体、ポリシラン、フタロポリメチン等の有機感光体等が挙げられる。中でも、長寿命である点で、アモルファスシリコン感光体等が好ましい。
静電潜像は、例えば、静電潜像担持体の表面を一様に帯電させた後、像様に露光することにより形成され、静電潜像形成手段を用いて形成することができる。静電潜像形成手段は、例えば、静電潜像担持体の表面に電圧を印加して一様に帯電させる帯電器と、静電潜像担持体の表面を像様に露光する露光器を少なくとも有する。
帯電器としては、特に限定されないが、例えば、導電性又は半導電性のロール、ブラシ、フィルム、ゴムブレード等を備えた公知の接触帯電器、コロトロン、スコロトロン等のコロナ放電を利用した非接触帯電器等を用いることができる。
露光器としては、帯電器により帯電された静電潜像担持体の表面に形成すべき像様に露光することができれば、特に限定されないが、例えば、複写光学系、ロッドレンズアレイ系、レーザー光学系、液晶シャッタ光学系等の各種露光器を用いることができる。なお、静電潜像担持体の裏面側から像様に露光を行う光背面方式を採用してもよい。
(現像工程)
現像工程は、静電潜像を、本発明の現像剤で現像してトナー像を形成する工程であり、可視像は、現像手段を用いて形成することができる。現像手段は、本発明の現像剤で現像することができれば特に限定されないが、例えば、本発明の現像剤を収容し、静電潜像にトナーを接触又は非接触的に付与可能な現像器を少なくとも有するものを用いることができ、本発明の現像剤収容容器を備えた現像器等が好ましい。
現像器は、乾式現像方式及び湿式現像方式の何れであってもよく、また、単色用現像器及び多色用現像器の何れであってもよく、例えば、本発明の現像剤を摩擦攪拌により帯電させる攪拌器と、回転可能なマグネットローラーを有するもの等が挙げられる。現像器内では、例えば、トナーとキャリアが混合攪拌され、その際の摩擦によりトナーが帯電し、回転するマグネットローラーの表面に穂立ち状態で保持され、磁気ブラシが形成される。マグネットローラーは、静電潜像担持体近傍に配置されており、マグネットローラーの表面に形成された磁気ブラシを構成するトナーの一部は、電気的な吸引力によって、静電潜像担持体の表面に移動する。その結果、静電潜像がトナーにより現像されて、静電潜像担持体の表面にトナー像が形成される。なお、現像器に収容する現像剤は、本発明の現像剤であるが、一成分現像剤であってもよいし、二成分現像剤であってもよい。
(転写工程)
転写工程は、例えば、転写帯電器を用いて、トナー像が形成された静電潜像担持体を帯電することにより、トナー像を記録媒体に転写する工程であり、転写手段を用いて転写することができる。このとき、転写工程は、トナー像を中間転写体上に転写する一次転写工程と、中間転写体上に転写されたトナー像を記録媒体上に転写する二次転写工程を有することが好ましい。また、転写工程は、二色以上のトナー、好ましくは、フルカラートナーを用いて、各色のトナー像を中間転写体上に転写して複合トナー像を形成する一次転写工程と、中間転写体上に形成された複合トナー像を記録媒体上に転写する二次転写工程を有することが更に好ましい。
転写手段は、トナー像を中間転写体上に転写して複合トナー像を形成する一次転写手段と、中間転写体上に形成された複合トナー像を記録媒体上に転写する二次転写手段を有することが好ましい。なお、中間転写体は特に限定されないが、例えば、無端状の転写ベルト等が挙げられる。また、転写手段(一次転写手段、二次転写手段)は、静電潜像担持体上に形成されたトナー像を記録媒体側に帯電剥離させる転写器を少なくとも有することが好ましい。なお、転写手段は1個又は2個以上の転写器を有することができる。
転写器としては、コロナ放電によるコロナ転写器、転写ベルト、転写ローラー、圧力転写ローラー、粘着転写器等が挙げられる。
なお、記録媒体は特に限定されず、公知の記録媒体(記録紙)の中から適宜選択することができる。
(定着工程)
定着工程は、記録媒体に転写されたトナー像を定着させる工程であり、定着手段を用いて、定着させることができる。なお、二色以上のトナーを用いる場合は、各色のトナーが記録媒体に転写される毎に定着させてもよいし、全色のトナーが記録媒体に転写されて積層された状態で定着させてもよい。定着手段は特に限定されず、公知の加熱加圧手段を用いることができる。加熱加圧手段としては、加熱ローラーと加圧ローラーを組み合わせたもの、加熱ローラーと加圧ローラーと無端ベルトを組み合わせたもの等が挙げられる。このときの加熱温度は、通常、80〜200℃である。なお、必要に応じて、定着手段と共に、あるいは定着手段の代わりに、例えば、公知の光定着器を用いてもよい。
(除電工程)
除電工程は、静電潜像担持体に除電バイアスを印加して除電する工程であり、除電手段を用いて行うことができる。除電手段としては、静電潜像担持体に除電バイアスを印加することができれば特に限定されないが、例えば、除電ランプ等を用いることができる。
(クリーニング工程)
クリーニング工程は、静電潜像担持体上に残留するトナーを除去する工程であり、クリーニング手段を用いて行うことができる。クリーニング手段は、静電潜像担持体上に残留するトナーを除去することができれば特に限定されないが、例えば、磁気ブラシクリーナー、静電ブラシクリーナー、磁気ローラークリーナー、ブレードクリーナー、ブラシクリーナー、ウエブクリーナー等を用いることができる。
(リサイクル工程)
リサイクル工程は、クリーニング工程で除去されたトナーを現像手段にリサイクルさせる工程であり、リサイクル手段を用いて行うことができる。リサイクル手段としては、特に限定されず、公知の搬送手段等を用いることができる。
(制御工程)
制御工程は、各工程を制御する工程であり、制御手段を用いて行うことができる。
制御手段としては、各手段の動作を制御することができれば特に限定されないが、例えば、シークエンサー、コンピューター等を用いることができる。
図1に、本発明の画像形成装置の一例を示す。画像形成装置100Aは、静電潜像担持体としての感光体ドラム10と、帯電手段としての帯電ローラー20と、露光手段としての露光装置(不図示)と、現像手段としての現像器45(K、Y、M、C)と、中間転写体50と、クリーニング手段としてのクリーニングブレードを有するクリーニング装置60と、除電手段としての除電ランプ70を有する。
中間転写体50は、無端ベルトであり、その内側に配置されている3個のローラー51で張架されており、矢印方向に移動することができる。3個のローラー51の一部は、中間転写体50へ所定の転写バイアス(一次転写バイアス)を印加することが可能な転写バイアスローラーとしても機能する。
また、中間転写体50の近傍には、クリーニングブレードを有するクリーニング装置90が配置されている。更に、記録紙95にトナー像を転写(二次転写)するための転写バイアスを印加することが可能な転写手段としての転写ローラー80が中間転写体50に対向して配置されている。
また、中間転写体50の周囲には、中間転写体50上のトナー像に電荷を付与するためのコロナ帯電器52が、感光体ドラム10と中間転写体50の接触部と、中間転写体50と記録紙95の接触部との間に配置されている。
ブラック(K)、イエロー(Y)、マゼンタ(M)及びシアン(C)の各色の現像器45は、現像剤収容部42(K、Y、M、C)と、現像剤供給ローラー43と、現像ローラー44を備える。
画像形成装置100Aでは、帯電ローラー20により感光体ドラム10を一様に帯電させた後、露光装置(不図示)により露光光Lを感光ドラム10上に像様に露光し、静電潜像を形成する。次に、感光体ドラム10上に形成された静電潜像を、現像器45から現像剤を供給して現像してトナー像を形成した後、ローラー51から印加された転写バイアスにより、トナー像が中間転写体50上に転写(一次転写)される。更に、中間転写体50上のトナー像は、コロナ帯電器52により電荷を付与された後、記録紙95上に転写(二次転写)される。なお、感光体ドラム10上に残存したトナーは、クリーニング装置60により除去され、感光体ドラム10は除電ランプ70により一旦、除電される。
図2に、本発明の画像形成装置の他の例を示す。画像形成装置100Bは、タンデム型カラー画像形成装置であり、複写装置本体150と、給紙テーブル200と、スキャナ300と、原稿自動搬送装置(ADF)400を有する。
複写装置本体150には、無端ベルト状の中間転写体50が中央部に設けられている。中間転写体50は、支持ローラー14、15及び16に張架されており、矢印方向に回転することができる。
支持ローラー15の近傍には、中間転写体50上に残留したトナーを除去するためのクリーニング装置17が配置されている。また、支持ローラー14と支持ローラー15により張架された中間転写体50には、その搬送方向に沿って、イエロー、シアン、マゼンタ及びブラックの4個の画像形成手段18が対向して並置されたタンデム型現像器120が配置されている。
各色の画像形成手段18は、図3に示すように、感光体ドラム10と、感光体ドラム10を一様に帯電させる帯電ローラー60と、感光体ドラム10に形成された静電潜像をブラック(K)、イエロー(Y)、マゼンタ(M)及びシアン(C)の各色の現像剤で現像してトナー像を形成する現像器70と、各色のトナー像を中間転写体50上に転写させるための転写ローラー62と、クリーニング装置63と、除電ランプ64を備える。
また、図2の画像形成装置において、タンデム型現像器120の近傍には、露光装置(不図示)が配置されている。露光装置は、感光体ドラム10上に露光光を露光し、静電潜像を形成する。
更に、中間転写体50のタンデム型現像器120が配置された側とは反対側には、二次転写装置22が配置されている。二次転写装置22は、一対のローラー23に張架されている無端ベルトである二次転写ベルト24からなり、二次転写ベルト24上を搬送される記録紙と中間転写体50が互いに接触可能となっている。
二次転写装置22の近傍には、定着装置25が配置されている。定着装置25は、無端ベルトである定着ベルト26と、定着ベルト26に押圧されて配置される加圧ローラー27を有する。
また、二次転写装置22及び定着装置25の近傍に、記録紙の両面に画像を形成するために記録紙を反転させる反転装置28が配置されている。
次に、画像形成装置100Bにおけるフルカラー画像の形成(カラーコピー)について説明する。まず、原稿自動搬送装置(ADF)400の原稿台130上に原稿をセットするか、あるいは原稿自動搬送装置400を開いてスキャナ300のコンタクトガラス32上に原稿をセットし、原稿自動搬送装置400を閉じる。次に、スタートスイッチ(不図示)を押すと、原稿自動搬送装置400に原稿をセットした時は、原稿が搬送されてコンタクトガラス32上へと移動された後で、コンタクトガラス32上に原稿をセットした時は、直ちにスキャナ300が駆動し、第1走行体33及び第2走行体34が走行する。このとき、第1走行体33により、光源からの光が照射されると共に、原稿面からの反射光を第2走行体34におけるミラーで反射し、結像レンズ35を通して読み取りセンサ36で受光される。これにより、カラー原稿(カラー画像)が読み取られ、ブラック、イエロー、マゼンタ及びシアンの各色の画像情報が得られる。
更に、露光装置により、得られた各色の画像情報に基づいて、各色の静電潜像が感光体ドラム10に形成された後、各色の静電潜像は、各色の現像器120から供給された現像剤で現像され、各色のトナー像が形成される。形成された各色のトナー像は、支持ローラー14、15及び16により回転移動する中間転写体50上に、順次重ねて転写(一次転写)され、中間転写体50上に複合トナー像が形成される。
給紙テーブル200においては、給紙ローラー142の1つを選択的に回転させ、ペーパーバンク143に多段に備える給紙カセット144の1つから記録紙を繰り出し、分離ローラー145で1枚ずつ分離して給紙路146に送り出し、搬送ローラー147で搬送して複写機本体150内の給紙路148に導き、レジストローラー49に突き当てて止める。あるいは、手差しトレイ54上の記録紙を繰り出し、分離ローラー58で1枚ずつ分離して手差し給紙路53に入れ、レジストローラー49に突き当てて止める。なお、レジストローラー49は、一般に接地して使用されるが、記録紙の紙粉除去のために、バイアスが印加された状態で使用してもよい。
そして、中間転写体50上に形成された複合トナー像にタイミングを合わせてレジストローラー49を回転させ、中間転写体50と二次転写装置22の間に記録紙を送り出し、複合トナー像を記録紙上に転写(二次転写)する。
複合トナー像が転写された記録紙は、二次転写装置22により搬送されて、定着装置25に送り出される。そして、定着装置25において、定着ベルト26及び加圧ローラー27により、加熱加圧されて複合トナー像が記録紙上に定着される。その後、記録紙は、切換爪55で切り換えて排出ローラー56により排出され、排紙トレイ57上にスタックされる。あるいは、切換爪55で切り換えて反転装置28により反転されて再び転写位置へと導かれて、裏面にも画像を形成した後、排出ローラー56により排出され、排紙トレイ57上にスタックされる。
なお、複合トナー像が転写された後に中間転写体50上に残留したトナーは、クリーニング装置17により除去される。
[プロセスカートリッジ]
図4に、プロセスカートリッジの一例を示す。プロセスカートリッジ110は、感光体ドラム10、コロナ帯電器52、現像器40、転写ローラー80、及びクリーニング装置90を有する。
このプロセスカートリッジは、各種画像形成装置に着脱可能に成型されており、静電潜像を担持する静電潜像担持体と、静電潜像担持体上に担持された静電潜像を本発明の現像剤で現像してトナー像を形成する現像手段を少なくとも有する。なお、このプロセスカートリッジは、必要に応じて、他の手段を更に有していてもよい。
現像手段としては、本発明の現像剤を収容する現像剤収容容器と、現像剤収容容器内に収容された現像剤を担持すると共に搬送する現像剤担持体を少なくとも有する。なお、現像手段は、担持する現像剤の厚さを規制するため規制部材等を更に有してもよい。
以下、実施例、参考例、及び比較例を示して本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。なお、特に断りのない限り「部」及び「%」は「質量部」及び「質量%」を指す。
各測定値は、前述した方法により測定した。また、非線状の非晶質ポリエステル樹脂A、非晶質ポリエステル樹脂B、結晶性ポリエステル樹脂CなどのTg、融点、分子量は、製造例で得られた各樹脂の測定値である。
(製造例1)
<ケチミンの合成>
撹拌棒及び温度計をセットした反応容器に、イソホロンジアミン170部、及びメチルエチルケトン75部を仕込み、50℃で5時間反応を行い、[ケチミン化合物1]を得た。[ケチミン化合物1]のアミン価は418であった。
(製造例A1)
<非線状の非晶質ポリエステル樹脂A1の合成>
−プレポリマーA1の合成−
冷却管、撹拌機及び窒素導入管の付いた反応容器中に、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、イソフタル酸、アジピン酸及びトリメチロールプロパンを、水酸基とカルボキシル基のモル比「OH/COOH」が1.5となるように投入した。ジオール成分は3−メチル−1,5−ペンタンジオール100モル%とし、ジカルボン酸成分はイソフタル酸40モル%、アジピン酸60モル%とした。更に、トリメチロールプロパンを全モノマー量に対して1モル%となるように、チタンテトライソプロポキシド(樹脂成分全体に対して1000ppm)と共に投入した。その後、4時間程度で200℃まで昇温し、次いで、2時間かけて230℃に昇温し、流出水がなくなるまで反応させた。その後、更に10〜15mmHgの減圧下で5時間反応させて、中間体ポリエステルA1を得た。
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A1とイソホロンジイソシアネート(IPDI)を、モル比(IPDIのイソシアネート基/中間体ポリエステルの水酸基)2.0で投入し、酢酸エチルで50%酢酸エチル溶液となるように希釈した後、100℃で5時間反応させて、プレポリマーA1を得た。
−非線状の非晶質ポリエステル樹脂A1の合成−
得られたプレポリマーA1を加熱装置、撹拌機及び窒素導入管の付いた反応容器中で撹拌し、更にプレポリマーA1中のイソシアネート量に対して[ケチミン化合物1]のアミン量が等モルになる量の[ケチミン化合物1]を反応容器に滴下していき、45℃で10時間撹拌した後、プレポリマー伸長物を取り出した。得られたプレポリマー伸長物を残酢酸エチル量が100ppm以下になるまで50℃で減圧乾燥させ、非線状の非晶質ポリエステル樹脂A1を得た。アルコール成分、酸性分及び架橋成分の組成(モル%)を表1に示す。
<非線状の非晶質ポリエステル樹脂A2〜A7の合成>
−プレポリマーA2〜A7の合成−
アルコール成分及び酸性分を表1のA2〜A7の欄に示すように変えた点以外は、プレポリマーA1の合成と同様にして、プレポリマーA2〜A7を得た。
なお、表1中のアルコール成分及び酸性分の欄の数値は、それぞれの配合割合(モル%)である。
−非線状の非晶質ポリエステル樹脂A2〜A7の合成−
プレポリマーA1をプレポリマーA2〜A7に変えた点以外は、非晶質ポリエステル樹脂A1の合成と同様にして、非線状の非晶質ポリエステル樹脂A2〜A7を得た。
なお、プレポリマーA5は、芳香族モノマーを多く含み、エステル基間距離が短いため架橋構造を有しない。
Figure 0006237192
(製造例B1)
<非晶質ポリエステル樹脂B1の合成>
窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱伝対を装備した四つ口フラスコに、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物、ビスフェノールAプロピレンオキサイド3モル付加物、テレフタル酸、アジピン酸を、水酸基とカルボキシル基とのモル比「OH/COOH」が1.3となるように投入した。ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物とビスフェノールAプロピレンオキサイド3モル付加物の比は60/40(モル%)とし、テレフタル酸とアジピン酸の比は93/7(モル%)とした。そして、チタンテトライソプロポキシド(樹脂成分に対して500ppm)と共に常圧下、230℃で8時間反応させ、更に、10〜15mmHgの減圧下で4時間反応させた後、反応容器に無水トリメリット酸を全樹脂成分に対して1モル%になるように入れ、180℃、常圧下で3時間反応させて非晶質ポリエステル樹脂B1を得た。アルコール成分及び酸性分の組成(モル%)を表2に示す。
<非晶質ポリエステル樹脂B2〜B4の合成>
アルコール成分及び酸性分の組成を表2に示すように変えた点以外は、非晶質ポリエステル樹脂B1の合成と同様にして、非晶質ポリエステル樹脂B2〜B4を得た。
Figure 0006237192
上記表中の「BisAEO」は「ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物」を意味し、「BisAPO」は「ビスフェノールAプロピレンオキサイド3モル付加物」を意味する。
(製造例C1)
<結晶性ポリエステル樹脂C1の合成>
窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱伝対を装備した5Lの四つ口フラスコに、セバシン酸、及び1,6−ヘキサンジオールを、水酸基とカルボキシル基とのモル比「OH/COOH」が0.9となるように仕込み、チタンテトライソプロポキシド(樹脂成分に対して500ppm)と共に、180℃で10時間反応させた後、200℃に昇温して3時間反応させ、更に8.3kPaの圧力下で2時間反応させて、結晶性ポリエステル樹脂C1を得た。
実施例1
<マスターバッチ1の合成>
水1200部、カーボンブラック(Printex35、デクサ社製)〔DBP吸油量=42mL/100mg、pH=9.5〕500部、及び非晶質ポリエステル樹脂B1 500部を加え、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)で混合した混合物を、2本ロールを用いて150℃で30分間混練した後、圧延冷却してパルペライザーで粉砕し、[マスターバッチ1]を得た。
<WAX分散液1の作製>
撹拌棒及び温度計をセットした容器に、離型剤1としてパラフィンワックス300部(日本精鑞社製、HNP−9、炭化水素系ワックス、融点75℃)、ワックス分散剤150部及び酢酸エチル1800部を仕込み、撹拌下80℃に昇温し、80℃のまま5時間保持した。次いで、1時問かけて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/時、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パスの条件で分散を行ない、[WAX分散液1]を得た。
<結晶性ポリエステル樹脂分散液1の作製>
撹拌棒及び温度計をセットした容器に、結晶性ポリエステル樹脂C1を308部、及び酢酸エチル1900部を仕込み、撹拌下80℃に昇温し、80℃のまま5時間保持した。次いで、1時間かけて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/時、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パスの条件で分散を行ない、[結晶性ポリエステル樹脂分散液1]を得た。
<油相1の調製>
[WAX分散液1]190部、[プレポリマーA1]32部、[結晶性ポリエステル樹脂分散液1]290部、[非晶質ポリエステル樹脂B1]65部、[マスターバッチ1]100部及び[ケチミン化合物1]0.2部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化社製)により7000rpmで60分間混合して、[油相1]を得た。
<微粒子分散液1(有機微粒子エマルション)の合成>
撹拌棒及び温度計をセットした反応容器に、水683部、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(エレミノールRS−30:三洋化成工業社製)11部、スチレン138部、メタクリル酸138部、及び過硫酸アンモニウム1部を仕込み、400回転/分間で15分間撹拌したところ、白色の乳濁液が得られた。これを加熱して、系内温度75℃まで昇温し、5時間反応させた。更に、1%過硫酸アンモニウム水溶液を30部加え、75℃で5時間熟成してビニル系樹脂(スチレン−メタクリル酸−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)の水性分散液[微粒子分散液1]を得た。
LA−920(HORIBA社製)で測定した[微粒子分散液1]の体積平均粒径は、0.14μmであった。[微粒子分散液1]の一部を乾燥して樹脂分を単離した。
<水相1の調製>
水990部、[微粒子分散液1]83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(エレミノールMON−7:三洋化成工業社製)37部、及び酢酸エチル90部を混合撹拌し、乳白色の液体を得た。これを[水相1]とした。
<乳化・脱溶剤>
[油相1]677部が入った容器に、[水相1]1200部を加え、TKホモミキサーにより、回転数8000rpmで20分間混合し、[乳化スラリー1]を得た。
撹拌機及び温度計をセットした容器に、[乳化スラリー1]を投入し、30℃で8時間脱溶剤した後、45℃で4時間熟成を行い、非線状の非晶質ポリエステル樹脂A1を生成させた[分散スラリー1]を得た。
<洗浄・乾燥>
[分散スラリー1]100部を減圧濾過した後、得られた濾過ケーキに対し次の(1)〜(4)の操作を2回行い[濾過ケーキ1]を得た。
(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12000rpmで10分間)した後、濾過する。
(2):(1)の濾過ケーキに10%水酸化ナトリウム水溶液100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12000rpmで30分間)した後、減圧濾過する。
(3):(2)の濾過ケーキに10%塩酸100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12000rpmで10分間)した後、濾過する。
(4):(3)の濾過ケーキにイオン交換水300部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12000rpmで10分間)した後、濾過する。

次いで[濾過ケーキ1]を循風乾燥機により45℃で48時間乾燥し、目開き75μmメッシュで篩って、[トナー母体1]を得た。
実施例2
実施例1の「洗浄・乾燥」において、10%水酸化ナトリウム水溶液を加える工程を省いた点以外は同様にして、実施例2のトナーを得た。
実施例3
前記「非晶質ポリエステル樹脂B1の合成」において、非晶質ポリエステル樹脂B1の分子量600以下の低分子量成分をメタノールにより抽出し除去する操作を行った点以外は同様にして非晶質ポリエステル樹脂B1′を得た。この非晶質ポリエステル樹脂B1′を用いた点以外は、同様にして実施例3のトナーを得た。
実施例4
実施例2におけるプレポリマーA1をプレポリマーA2に変えた点以外は同様にして、実施例4のトナーを得た。
実施例5
実施例2におけるプレポリマーA1をプレポリマーA3に変えた点以外は同様にして、実施例5のトナーを得た。
実施例6
実施例4における非晶質ポリエステル樹脂B1を非晶質ポリエステル樹脂B2に変えた点以外は同様にして、実施例6のトナーを得た。
実施例7
実施例4における非晶質ポリエステル樹脂B1を非晶質ポリエステル樹脂B3に変え、前記「非晶質ポリエステル樹脂B3の合成」において、非晶質ポリエステル樹脂B3の分子量600以下の低分子量成分をメタノールにより抽出し除去する操作を行った点以外は同様にして、実施例7のトナーを得た。
参考例8
実施例2におけるプレポリマーA1をプレポリマーA5に変えた点以外は同様にして、参考例8のトナーを得た。
実施例9
実施例2におけるプレポリマーA1をプレポリマーA6に変え、非晶質ポリエステル樹脂B1を非晶質ポリエステル樹脂B4に変えた点以外は同様にして、実施例9のトナーを得た。
実施例10
実施例3におけるプレポリマーA1をプレポリマーA7に変えた点以外は同様にして、実施例10のトナーを得た。
実施例11
実施例7におけるプレポリマーA1をプレポリマーA3に変えた点以外は同様にして、実施例11のトナーを得た。
実施例12
実施例7におけるプレポリマーA1をプレポリマーA4に変えた点以外は同様にして、実施例12のトナーを得た。
実施例13
前記「非晶質ポリエステル樹脂B2の合成」において、非晶質ポリエステル樹脂B2の分子量600以下の低分子量成分をメタノールにより抽出し除去する操作を行った点以外は同様にして非晶質ポリエステル樹脂B2′を得た。この非晶質ポリエステル樹脂B2′を用い、「洗浄・乾燥」において、10%水酸化ナトリウム水溶液を加える工程を追加した点以外は、実施例6と同様にして、実施例13のトナーを得た。
比較例1
実施例2における非晶質ポリエステル樹脂B1を非晶質ポリエステル樹脂B3に変えた点以外は同様にして比較例1のトナーを得た。このトナーは非晶質ポリエステル樹脂B3が分子量600以下の低分子量成分を多く含むため、THF可溶分中の分子量600以下の低分子量成分が多くなる。
比較例2
実施例1における非晶質ポリエステル樹脂B1を、実施例3で得た非晶質ポリエステル樹脂B1′に変えた点以外は同様にして、比較例2のトナーを得た。
比較例3
実施例2におけるプレポリマーA1をプレポリマーA4に代えた点以外は同様にして、比較例3のトナーを得た。
比較例4
実施例7におけるプレポリマーA1をプレポリマーA6に変えた点以外は同様にして、比較例4のトナーを得た。
<現像剤の作製>
得られた各トナーについて、下記のようにして現像剤を作製した。
−キャリアの作製−
トルエン100部に、シリコーン樹脂:オルガノストレートシリコーン(信越シリコーン社製:KR−282)100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部、及び、カーボンブラック10部を添加し、ホモミキサーで20分間分散させて、樹脂層塗布液を調製した。流動床型コーティング装置を用いて、平均粒径50μmの球状マグネタイト1000部の表面に前記樹脂層塗布液を塗布して、キャリアを作製した。

−現像剤の作製−
ボールミルを用いて、各トナー5部と前記キャリア95部を混合し現像剤を作製した。
<評価>
前記各トナー及び各現像剤を用いて、以下のようにして特性を評価した。

−ソックスレー抽出−
各トナー1部をTHF100部を用いて6時間還流し、THF不溶分と可溶分を分取した。THF可溶分のTHFを脱溶剤した固形分、及びTHF不溶分の固形分を、それぞれ40℃で20時間乾燥させ、THF不溶分をレオメーター測定に、THF可溶分をDSC測定に供した。測定結果を纏めて表3に示す。
<<低温定着性、及び耐高温オフセット性>>
定着ローラとしてテフロン(登録商標)ローラを使用した複写機MF2200(リコー社製)の定着部を改造した装置を用いて、タイプ6200紙(リコー社製)に複写テストを行った。
具体的には、定着温度を変化させてコールドオフセット温度(定着下限温度)及びホットオフセット温度(定着上限温度)を求めた。
定着下限温度の評価条件は、紙送りの線速度を120mm〜150mm/秒間、面圧を1.2kgf/cm、ニップ幅を3mmとした。
また、定着上限温度の評価条件は、紙送りの線速度を50mm/秒間、面圧を2.0kgf/cm、ニップ幅を4.5mmとした。
評価基準は次のとおりである。

〔定着下限温度評価基準〕
◎:110℃未満
○:110℃以上、120℃未満
△:120℃以上、130℃未満
×:130℃以上

〔定着上限温度評価基準〕
◎:170℃以上
○:160℃以上、170℃未満
△:150℃以上、160℃未満
×:150℃未満
<<耐熱保存性>>
各トナーを50℃で8時間保管した後、42メッシュの篩で2分間篩い、金網上の残存率を測定し、下記の基準で評価した。このとき、耐熱保存性が良好なトナー程、残存率は小さい。
〔評価基準〕
◎:残存率が10%未満
○:残存率が10%以上、20%未満
△:残存率が20%以上、30%未満
×:残存率が30%以上
<<転写白抜け>>
各現像剤をImagioC2802(リコー社製のプリンター)に装着し、画像面積率5%のA4画像を1万枚連続して印刷した。その後、A4紙に全面ベタ画像(トナー付着量0.4mg/cm)を3枚出力し、目視で画像中の白抜け画像数を計測した。そして3枚の白抜け画像数の総計により下記の基準で評価した。
なお、目視確認で白抜けの疑いがある場合に、光学顕微鏡で確認した。即ち、「○」の場合は、目視でははっきりとした白抜けは確認できないが白抜けの疑いがあり、光学顕微鏡で観察すると白抜けが確認できる場合である。
〔評価基準〕
◎:3枚とも白抜け画像が目視でわからない。
○:3枚目の白抜け画像が光学顕微鏡で観察すると確認できるが、実用上問題に
なるレベルではない。
△:3枚併せて白抜け画像が1〜10個確認でき、実用上問題の出るレベル
×:3枚併せて白抜け画像が11個以上確認でき、実用上大きく問題のあるレベル
Figure 0006237192
Figure 0006237192
L 露光光
10 静電潜像担持体(感光体ドラム)
10K ブラック用静電潜像担持体
10Y イエロー用静電潜像担持体
10M マゼンタ用静電潜像担持体
10C シアン用静電潜像担持体
14 支持ローラ
15 支持ローラ
16 支持ローラ
17 中間転写クリーニング装置
18 画像形成手段
20 帯電ローラ
21 露光装置
22 二次転写装置
23 ローラ
24 二次転写ベルト
25 定着装置
26 定着ベルト
27 加圧ベルト
28 シート反転装置
32 コンタクトガラス
33 第1走行体
34 第2走行体
35 結像レンズ
36 読取りセンサ
40 現像器
42K 現像剤収容部
42Y 現像剤収容部
42M 現像剤収容部
42C 現像剤収容部
43K 現像剤供給ローラ
43Y 現像剤供給ローラ
43M 現像剤供給ローラ
43C 現像剤供給ローラ
44K 現像ローラ
44Y 現像ローラ
44M 現像ローラ
44C 現像ローラ
45K ブラック現像ユニット
45Y イエロー現像ユニット
45M マゼンタ現像ユニット
45C シアン現像ユニット
49 レジストローラ
50 中間転写ベルト
51 ローラ
52 コロナ帯電装置
53 手差し給紙路
54 手差しトレイ
55 切換爪
56 排出ローラ
57 排出トレイ
58 分離ローラ
60 クリーニング装置
61 現像装置
62 転写ローラ
63 感光体クリーニング装置
64 除電ランプ
70 除電ランプ
80 転写ローラ
90 クリーニング装置
95 転写紙
100A 画像形成装置
100B 画像形成装置
110 プロセスカートリッジ
120 タンデム型現像器
130 原稿台
142 給紙ローラ
143 ペーパーバンク
144 給紙カセット
145 分離ローラ
146 給紙路
147 搬送ローラ
148 給紙路
150 複写装置本体
160 帯電ローラー
200 給紙テーブル
300 スキャナ
400 原稿自動搬送装置(ADF)
特開平11−133665号公報 特開2002−287400号公報 特開2002−351143号公報 特許第2579150号公報 特開2001−158819号公報 特開2004−46095号公報 特開2007−271789号公報

Claims (8)

  1. 少なくとも、架橋構造を有する非線状の非晶質ポリエステル樹脂を含有し、該非線状の非晶質ポリエステル樹脂が3価以上のアルコールを含み、
    次の要件(1)(2)を満たすことを特徴とするトナー。
    (1)THF不溶分の示差走査熱量測定(DSC)の昇温2回目におけるガラス転移温度
    〔Tg2nd(THF不溶分)〕が−40℃〜30℃である。
    (2)THF可溶分が分子量600以下の低分子量成分を2〜10質量%含む。
  2. 前記3価以上のアルコールがトリメチロールプロパンであることを特徴とする請求項1に記載のトナー。
  3. 前記THF可溶分中の低分子量成分の分子量分布のピークトップが、分子量300〜500の範囲にあることを特徴とする請求項1又は2に記載のトナー。
  4. 示差走査熱量測定(DSC)の昇温1回目におけるガラス転移温度(Tg1st)が、20℃〜50℃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。
  5. 示差走査熱量測定(DSC)の昇温2回目におけるガラス転移温度(Tg2nd)が、0℃〜30℃であることを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載のトナー。
  6. 前記ポリエステル樹脂として、結晶性ポリエステル樹脂を含有することを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載のトナー。
  7. 請求項1〜6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。
  8. 静電潜像担持体と、前記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、前記静電潜像担持体に形成された前記静電潜像を現像して可視像を形成するトナーを備える現像手段とを有し、前記トナーが、請求項1〜6のいずれかに記載のトナーであることを特徴とする画像形成装置。
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