以下、本発明を詳細に説明する。
本発明は、結着樹脂、着色剤、及び、融点が80℃以上150℃以下である前記一般式〔1〕で表される化合物を含有するトナー粒子を有することを特徴とするトナーに関する。
本発明者らの検討によれば、上記のトナーを用いることにより、低温定着性に優れ、高温高湿環境で長期に渡って使用した場合においても、細線再現性やドット再現性が良好で、低温低湿環境で長期に渡って使用された場合においても、ハーフトーンムラが生じにくいトナーを提供することができる。
上記構成により、従来にない優れた効果を得られる理由は以下のように考えている。
本発明者らは鋭意検討を行った結果、前記一般式〔1〕で表される化合物は、トナー粒子に用いられる結着樹脂(例えば、ビニル系樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ビニル系樹脂とポリエステル樹脂が結合したハイブリッド樹脂など)への可塑効果が非常に高いことを見出した。そのため、前記一般式〔1〕で表される化合物は、トナーの溶融粘度を効果的に下げることができる為、従来よりも優れた低温定着性を達成することが可能となった。従来よりも優れた低温定着性を達成することができた理由は明確ではないが以下のように考えられる。前記一般式〔1〕で表わされる化合物は、芳香族環を有している構造をしているために、結着樹脂との親和性が高い。また、分子量が比較的小さいため、結着樹脂の分子間に入りこみやすい。前記一般式〔1〕で表わされる化合物が結着樹脂の分子間に入りこむことにより、結着樹脂の分子間力が小さくなり、加熱時に結着樹脂の分子の運動量が大きくなることで、溶融粘度を効果的に下げることができたと考えられる。その結果、トナーの低温定着性を大幅に向上させることが可能となった。
また、本発明者らは、前記一般式〔1〕で表される化合物は、一般的にトナー粒子に用いられる結着樹脂(例えば、ビニル系樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ビニル系樹脂とポリエステル樹脂が結合したハイブリッド樹脂など)との相溶性が非常に高いことを見出した。前記一般式〔1〕で表わされる化合物は、芳香族環を有している構造をしているため、結着樹脂との親和性が高い。そのため、結着樹脂との相溶性が非常に高くなったと考えられる。結着樹脂と相溶しない場合、トナー粒子内で分散ムラが生じて、トナーの帯電量分布のブロード化が起こる場合がある。特に高温高湿環境においては、水分の影響により、比較的帯電量が低いトナーが多くなる。高温高湿環境で長期に渡って使用した場合、帯電量の低いトナーが現像されずに現像器内に徐々に蓄積されるために、現像性が悪化し、細線再現性やドット再現性のような微細な画質が悪化する。本発明は、前記一般式〔1〕で表わされる化合物が、結着樹脂と均一に相溶するため、トナー粒子中に均一に存在する。その結果、分散ムラが生じないために、トナーの帯電量分布が均一になり、高温高湿環境で長期に渡って使用した場合においても、細線再現性やドット再現性のような微細な画質が良好になる。また、結着樹脂と相溶しない場合に、分散ムラが生じて、帯電量分布のブロード化が起こった場合、特に、低温低湿環境においては、水分の影響が少ないために、比較的帯電量が高いトナーが多くなる。低温低湿環境で長期に渡って使用された場合、帯電量が高いトナーがキャリアや現像スリーブ上に鏡映力で束縛され、現像器内に残りやすくなり、帯電量分布のブロード化がますます起こる。帯電量分布のブロード化が起こった場合、帯電量が高いトナーと帯電量が低いトナー同士が凝集し易くなりトナーの流動性が悪化する。その結果、現像性が低下し、ハーフトーンムラが生じやすくなる。本発明は、前記一般式〔1〕で表わされる化合物が、結着樹脂と均一に相溶するため、トナー粒子中に均一に存在する。その結果、分散ムラが生じないために、トナーの帯電量分布が均一になる。そのため、低温低湿環境で長期に渡って使用した場合においても、ハーフトーンムラが生じにくい。
以上のことから、前記一般式〔1〕で表される化合物を含有するトナー粒子を有するトナーを用いることで、低温定着性に優れ、高温高湿環境で長期に渡って使用した場合においても、細線再現性やドット再現性が良好で、低温低湿環境で長期に渡って使用された場合においても、ハーフトーンムラが生じにくいトナーを提供することができる。
本発明で用いられる前記一般式〔1〕で表される化合物について説明する。
本発明の特徴は、下記一般式〔1〕で表される化合物をトナー粒子中に含有することである。
(式中、R
1〜R
10はそれぞれ独立して水素原子、塩素原子、ヒドロキシル基、炭素数1以上8以下のアルキル基、置換基を有しても良いフェニル基または炭素数1以上8以下のアルコキシ基を表わし、Xは酸素原子または硫黄原子を表わす。)
置換基を有してもよいフェニル基における置換基としては、例えば、炭素数1〜4のアルキル基、−OCH3、−COOH、−CONH2などが挙げられる。
前記一般式〔1〕で表される化合物としては、以下のものが挙げられる。
キサンテン、9−クロロ−9−フェニル−9H−キサンテン、9−(4−メトキシフェニル)キサンテン−9−オール、9−フェニルキサンテン−9−オール、2−(3,6−ジヘキシルオキシキサンテン−9−イル)安息香酸、2−(3,6−ジヘキシルオキシキサンテン−9−イル)ベンズアミドのようなキサンテン誘導体、チオキサンテンのようなチオキサンテン誘導体。
中でも、前記一般式〔1〕中のXが酸素原子であるキサンテン誘導体が好ましい。Xが酸素原子であるキサンテン誘導体を使用することで、結着樹脂との可塑効果や相溶性がより良好になり、低温定着性に優れ、高温高湿環境で長期に渡って使用した場合においても、細線再現性やドット再現性が良好で、低温低湿環境で長期に渡って使用された場合においても、ハーフトーンムラが生じにくいトナーを提供することができる。
前記一般式〔1〕で表される化合物の含有量としては、結着樹脂100質量部に対して、0.10質量部以上20質量部以下が好ましく、0.50質量部以上10質量部以下がより好ましい。前記一般式〔1〕で表される化合物の含有量を上述の範囲に制御することで、結着樹脂との可塑効果や相溶性がより良好になり、低温定着性に優れ、高温高湿環境で長期に渡って使用した場合においても、細線再現性やドット再現性が良好で、低温低湿環境で長期に渡って使用された場合においても、ハーフトーンムラが生じにくいトナーを提供することができる。
なお、トナー粒子中に式〔1〕で表される化合物が含まれているか否かは、熱分解ガスクロマトグラフィー質量分析計や核磁気共鳴装置(1H−NMR)などを用いて調べることができる。
前記一般式〔1〕で表される化合物は融点が80℃以上150℃以下であることが好ましく、80℃以上130℃以下であることがより好ましく、90℃以上120℃以下であることがさらに好ましい。前記一般式〔1〕で表される化合物の融点が上記の範囲にあることで、より高いレベルでトナー粒子中の結着樹脂と均一に相溶させることが可能になる。その結果、結着樹脂との可塑効果や相溶性がより良好になるため、低温定着性に優れ、高温高湿環境で長期に渡って使用した場合においても、細線再現性やドット再現性が良好で、低温低湿環境で長期に渡って使用された場合においても、ハーフトーンムラが生じにくいトナーを提供することができる。
本発明のトナーに使用される結着樹脂としては、以下のものが挙げられる。スチレン系樹脂、スチレン系共重合樹脂、ポリエステル樹脂、ポリオール樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、フェノール樹脂、天然変性フェノール樹脂、天然樹脂変性マレイン酸樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリ酢酸ビニル、シリコーン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂、キシレン樹脂、ポリビニルブチラール、テルペン樹脂、クマロンインデン樹脂、石油系樹脂。中でも好ましく用いられる樹脂として、スチレン系共重合樹脂、ポリエステル樹脂、及びポリエステル樹脂とスチレン系共重合樹脂が混合又は両者が一部反応したハイブリッド樹脂が挙げられ、この中でも、可塑効果や相溶性の観点より、ポリエステル樹脂が特に好ましい。
本発明において、ポリエステル樹脂を結着樹脂中に50質量%以上含有することが好ましく、60質量%以上含有することがより好ましい。
上記ポリエステル樹脂を構成する成分について詳述する。なお、以下の成分は種類や用途に応じて種々のものを一種又は二種以上用いることができる。
ポリエステル樹脂を構成する2価の酸成分としては、以下のジカルボン酸又はその誘導体が挙げられる。フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、無水フタル酸のようなベンゼンジカルボン酸類又はその無水物若しくはその低級アルキルエステル;コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸のようなアルキルジカルボン酸類又はその無水物若しくはその低級アルキルエステル;炭素数の平均値が1以上50以下のアルケニルコハク酸類又はアルキルコハク酸類、又はその無水物若しくはその低級アルキルエステル;フマル酸、マレイン酸、シトラコン酸、イタコン酸のような不飽和ジカルボン酸類又はその無水物若しくはその低級アルキルエステル。
一方、ポリエステル樹脂を構成する2価のアルコール成分としては、以下のものが挙げられる。エチレングリコール、ポリエチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール(CHDM)、水素化ビスフェノールA、式(I−1)で表されるビスフェノール及びその誘導体:及び式(I−2)で示されるジオール類。
(式中、Rはエチレン又はプロピレン基であり、x、yはそれぞれ0以上の整数であり、かつ、x+yの平均値は0以上10以下である。)
(式中、R’はエチレン又はプロピレン基であり、x’、y’はそれぞれ0以上の整数であり、かつ、x’+y’の平均値は0以上10以下である。)
本発明で使用される、ポリエステル樹脂の構成成分は、上述の2価のカルボン酸化合物および2価のアルコール化合物以外に、3価以上のカルボン酸化合物、3価以上のアルコール化合物を構成成分として含有してもよい。
3価以上のカルボン酸化合物としては、特に制限されないが、トリメリット酸、無水トリメリット酸、ピロメリット酸等が挙げられる。また、3価以上のアルコール化合物としては、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、グリセリン等が挙げられる。
本発明において、ポリエステル樹脂の製造方法については、特に制限されるものではなく、公知の方法を用いることができる。例えば、前述の2価のカルボン酸化合物および2価のアルコール化合物をエステル化反応またはエステル交換反応、および縮合反応を経て重合し、ポリエステル樹脂を製造する。重合温度は、特に制限されないが、180℃以上290℃以下の範囲が好ましい。ポリエステル樹脂の重合に際しては、例えば、チタン系触媒、スズ系触媒、酢酸亜鉛、三酸化アンチモン、二酸化ゲルマニウム等の重合触媒を用いることができる。
本発明において、結着樹脂は、末端に炭素数25以上102以下の脂肪族モノカルボン酸及び炭素数25以上102以下の脂肪族モノアルコールからなる群より選ばれた少なくとも一種の脂肪族化合物が縮合したポリエステル樹脂を使用することが特に好ましい。末端に脂肪族化合物が縮合したポリエステル樹脂を使用することで、前記一般式〔1〕で表わされる化合物の相溶性をより高めることができる。その結果、可塑効果や相溶性がより適切に保たれる為、低温定着性に優れ、高温高湿環境で長期に渡って使用した場合においても、細線再現性やドット再現性が良好で、低温低湿環境で長期に渡って使用された場合においても、ハーフトーンムラが生じにくいトナーを提供することができる。
“結着樹脂の末端に脂肪族化合物が縮合している”とは、例えば、末端にカルボキシ基を有する樹脂のカルボキシ基と、脂肪族化合物が有するヒドロキシ基が縮合した状態のことである。また、末端にヒドロキシ基を有する樹脂のヒドロキシ基と、脂肪族化合物が有するカルボキシ基が縮合した状態でもよい。ここで、「末端」は、ポリエステル樹脂が枝分かれ構造を取る場合は、その枝分かれした末端も含む。
上記脂肪族化合物は、官能基が1価であることが重要である。1価であることにより、脂肪族化合物は結着樹脂の末端に縮合することになる。末端は他の成分と特に大きく影響する部分である。末端に縮合することで、前記一般式〔1〕で表わされる化合物の相溶性をより高めることができる。
本発明に用いられる脂肪族化合物は、特定の炭素数を有する脂肪族モノカルボン酸又は脂肪族モノアルコールであれば、その他は特に制限はされない。例えば、1級、2級、3級のいずれでも用いることができる。
具体的には、脂肪族モノカルボン酸としては、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキジン酸、ベヘン酸などが挙げられ、また、セロチン酸、ヘプタコサン酸、モンタン酸、メリシン酸、ラクセル酸、テトラコンタン酸、ペンタコンタン酸などが挙げられる。
また、脂肪族モノアルコールとしては、ベヘニルアルコール、セリルアルコール、メリシルアルコール、テトラコンタノールなどが挙げられる。
また、本発明に用いられる脂肪族化合物は、本発明で規定する炭素数を有する脂肪族モノカルボン酸又は脂肪族モノアルコールであれば、脂肪族炭化水素系ワックスから水酸基又はカルボキシル基を有するワックスを生成する変性工程を経て生成された変性ワックス(例えば、酸変性された脂肪族炭化水素系ワックス、又は、アルコール変性された脂肪族炭化水素系ワックス)も使用することができる。
これら変性ワックスは、0価、1価及び多価の成分が混ざった混合物中に1価の変性ワックスが40質量%以上含まれていれば、本発明の効果を損なうことはない。
上記酸変性された脂肪族炭化水素系ワックス、及び、アルコール変性された脂肪族炭化水素系ワックスの具体例として、以下のものが挙げられる。
本発明におけるアルコール変性された脂肪族炭化水素系ワックスのうち、1級のアルコール変性脂肪族炭化水素系ワックスは、例えば、エチレンを、チーグラー触媒を用いて重合し、重合終了後、酸化して触媒金属とポリエチレンとのアルコキシドを生成した後、加水分解する手法が挙げられる。
また、2級のアルコール変性脂肪族炭化水素系ワックスを製造する工程として、例えば、脂肪族炭化水素系ワックスを、好ましくはホウ酸および無水ホウ酸の存在下で、分子状酸素含有ガスで液相酸化することにより得られる。得られた炭化水素系ワックスは、さらにプレス発汗法による精製、溶剤を使用した精製、水添処理、硫酸での洗浄後に活性白土による処理をおこなってもよい。
本発明における酸変性された脂肪族炭化水素系ワックスとしては、例えば、上記1級のアルコール変性脂肪族炭化水素ワックスをクロム化合物と硫酸化合物の存在下で酸化させることで、酸変性された脂肪族炭化水素ワックスが得られる。
上述の脂肪族化合物の中でも、脂肪族モノアルコールであることが好ましく、さらには1級の脂肪族モノアルコールであることがより好ましい。
ポリエステル樹脂の末端に縮合する脂肪族化合物が、1級の脂肪族モノアルコールであると、可塑効果や相溶性がより適切に保たれる為、低温定着性に優れ、高温高湿環境で長期に渡って使用した場合においても、細線再現性やドット再現性が良好で、低温低湿環境で長期に渡って使用された場合においても、ハーフトーンムラが生じにくいトナーを提供することができる。
脂肪族化合物をポリエステル樹脂の末端に縮合する方法は、特に限定されるわけではない。好適な態様としては、ポリエステル樹脂を製造する際、モノマーに脂肪族化合物を同時に添加し、縮重合を行うことが好ましい。
上記脂肪族化合物の添加量は、ポリエステルを構成するモノマーの合計質量100質量部に対して、1質量部以上10質量部以下であることが好ましく、3質量部以上7質量部以下であることがより好ましい。上記脂肪族化合物の添加量を上記範囲内で含有することで、可塑効果や相溶性がより適切に保たれる為、低温定着性に優れ、高温高湿環境で長期に渡って使用した場合においても、細線再現性やドット再現性が良好で、低温低湿環境で長期に渡って使用された場合においても、ハーフトーンムラが生じにくいトナーを提供することができる。
本発明において、ビニル系樹脂を生成するためのビニル系モノマーとしては、少なくともスチレンが用いられていることが好ましい。スチレンは分子構造中の芳香環の占める割合が大きい為、耐久安定性がより有利となる。
スチレン以外のビニル系共重合ユニットを生成するためのビニル系モノマーとしては、次のようなスチレン系モノマー及びアクリル酸系モノマーが挙げられる。
スチレン系モノマーとしては、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−ブチルスチレン、p−tert−ブチルスチレン、p−n−ヘキシルスチレン、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−ジクロルスチレン、m−ニトロスチレン、o−ニトロスチレン、p−ニトロスチレンの如きスチレン誘導体が挙げられる。
アクリル酸系モノマーとしては、アクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸−n−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸−n−オクチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸−2−エチルヘキシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸−2−クロルエチル、アクリル酸フェニルの如きアクリル酸及びアクリル酸エステル類;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、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸−2−エチルヘキシル、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の如きα−メチレン脂肪族モノカルボン酸及びそのエステル類;アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミドの如きアクリル酸若しくはメタクリル酸誘導体等が挙げられる。
さらに、ビニル系樹脂を構成するモノマーとしては、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート等のアクリル酸又はメタクリル酸エステル類、4−(1−ヒドロキシ−1−メチルブチル)スチレン、4−(1−ヒドロキシ−1−メチルヘキシル)スチレンの如きヒドロキシ基を有するモノマーが挙げられる。
ビニル系樹脂には、ビニル重合が可能な種々のモノマーを必要に応じて併用することができる。このようなモノマーとしては、エチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチレンの如きエチレン系不飽和モノオレフィン類;ブタジエン、イソプレンの如き不飽和ポリエン類;塩化ビニル、塩化ビニリデン、臭化ビニル、フッ化ビニルの如きハロゲン化ビニル類;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、安息香酸ビニルの如きビニルエステル類;ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルイソブチルエーテルの如きビニルエーテル類:;ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、メチルイソプロペニルケトンの如きビニルケトン類;N−ビニルピロール、N−ビニルカルバゾール、N−ビニルインドール、N−ビニルピロリドンの如きN−ビニル化合物;ビニルナフタリン類;さらに、マレイン酸、シトラコン酸、イタコン酸、アルケニルコハク酸、フマル酸、メサコン酸の如き不飽和二塩基酸;マレイン酸無水物、シトラコン酸無水物、イタコン酸無水物、アルケニルコハク酸無水物の如き不飽和二塩基酸無水物;マレイン酸メチルハーフエステル、マレイン酸エチルハーフエステル、マレイン酸ブチルハーフエステル、シトラコン酸メチルハーフエステル、シトラコン酸エチルハーフエステル、シトラコン酸ブチルハーフエステル、イタコン酸メチルハーフエステル、アルケニルコハク酸メチルハーフエステル、フマル酸メチルハーフエステル、メサコン酸メチルハーフエステルの如き不飽和塩基酸のハーフエステル;ジメチルマレイン酸、ジメチルフマル酸の如き不飽和塩基酸エステル;アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、ケイヒ酸の如きα,β−不飽和酸の酸無水物;該α,β−不飽和酸と低級脂肪酸との無水物;アルケニルマロン酸、アルケニルグルタル酸、アルケニルアジピン酸、これらの酸無水物及びこれらのモノエステルの如きカルボキシ基を有するモノマーが挙げられる。
また、上記ビニル系樹脂は、必要に応じて以下に例示するような架橋性モノマーで架橋された重合体であってもよい。架橋性モノマーには、例えば、芳香族ジビニル化合物、アルキル鎖で結ばれたジアクリレート化合物類、エーテル結合を含むアルキル鎖で結ばれたジアクリレート化合物類、芳香族基及びエーテル結合を含む鎖で結ばれたジアクリレート化合物類、ポリエステル型ジアクリレート類、及び多官能の架橋剤等が挙げられる。
上記芳香族ジビニル化合物としては、例えばジビニルベンゼン、ジビニルナフタレン等が挙げられる。
上記アルキル鎖で結ばれたジアクリレート化合物類としては、例えば、エチレングリコールジアクリレート、1,3−ブチレングリコールジアクリレート、1,4−ブタンジオールジアクリレート、1,5−ペンタンジオールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、及び以上の化合物のアクリレートをメタクリレートに代えたもの等が挙げられる。
上記エーテル結合を含むアルキル鎖で結ばれたジアクリレート化合物類としては、例えば、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコール#400ジアクリレート、ポリエチレングリコール#600ジアクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート、及び以上の化合物のアクリレートをメタクリレートに代えたもの等が挙げられる。
上記芳香族基及びエーテル結合を含む鎖で結ばれたジアクリレート化合物類としては、例えば、ポリオキシエチレン(2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンジアクリレート、ポリオキシエチレン(4)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンジアクリレート、及び以上の化合物のアクリレートをメタクリレートに代えたもの等が挙げられる。ポリエステル型ジアクリレート類としては、例えば商品名MANDA(日本化薬)が挙げられる。
上記多官能の架橋剤としては、例えば、ペンタエリスリトールトリアクリレート、トリメチロールエタントリアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、テトラメチロールメタンテトラアクリレート、オリゴエステルアクリレート、及び以上の化合物のアクリレートをメタクリレートに代えたもの;トリアリルシアヌレート、トリアリルトリメリテート;等が挙げられる。
上記ビニル系樹脂は、重合開始剤を用いて製造された樹脂であっても良い。これらの重合開始剤は、効率の点からモノマー100質量部に対し0.05質量部以上10質量部以下で用いるのが好ましい。
このような重合開始剤としては、例えば、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、ジメチル−2,2’−アゾビスイソブチレート、1,1’−アゾビス(1−シクロヘキサンカルボニトリル)、2−カーバモイルアゾイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(2,4,4−トリメチルペンタン)、2−フェニルアゾ−2,4−ジメチル−4−メトキシバレロニトリル、2,2’−アゾビス(2−メチルプロパン)、メチルエチルケトンパーオキサイド、アセチルアセトンパーオキサイド、シクロヘキサノンパーオキサイドの如きケトンパーオキサイド類、2,2−ビス(t−ブチルパーオキシ)ブタン、t−ブチルハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、1,1,3,3−テトラメチルブチルハイドロパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイド、t−ブチルクミルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、α,α’−ビス(t−ブチルパーオキシイソプロピル)ベンゼン、イソブチルパーオキサイド、オクタノイルパーオキサイド、デカノイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、3,5,5−トリメチルヘキサノイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、m−トリオイルパーオキサイド、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ−2−エチルヘキシルパーオキシジカーボネート、ジ−n−プロビルパーオキシジカーボネート、ジ−2−エトキシエチルパーオキシカーボネート、ジメトキシイソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ(3−メチル−3−メトキシブチル)パーオキシカーボネート、アセチルシクロヘキシルスルホニルパーオキサイド、t−ブチルパーオキシアセテート、t−ブチルパーオキシイソブチレート、t−ブチルパーオキシネオデカノエイト、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエイト、t−ブチルパーオキシラウレート、t−ブチルパーオキシベンゾエイト、t−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、ジ−t−ブチルパーオキシイソフタレート、t−ブチルパーオキシアリルカーボネート、t−アミルパーオキシ−2−エチルヘキサノエイト、ジ−t−ブチルパーオキシヘキサハイドロテレフタレート、ジ−t−ブチルパーオキシアゼレートが挙げられる。
本発明において、結着樹脂はハイブリッド樹脂であってもよい。本発明で用いられるハイブリッド樹脂は、ポリエステル樹脂とビニル系樹脂が混合又は両者が一部反応した樹脂である。
そのため、両樹脂のモノマーのいずれとも反応しうる化合物(以下「両反応性化合物」という)を用いて重合を行うことが好ましい。このような両反応性化合物としては、前記の縮重合系樹脂のモノマー及び付加重合系樹脂のモノマー中の、フマル酸、アクリル酸、メタクリル酸、シトラコン酸、マレイン酸、及びフマル酸ジメチル等の化合物が挙げられる。これらのうち、フマル酸、アクリル酸、及びメタクリル酸が好ましく用いられる。
ハイブリッド樹脂を得る方法としては、ポリエステル樹脂の原料モノマーとビニル系樹脂の原料モノマーを同時に、もしくは順次反応させることにより得ることができる。例えば、ビニル系共重合体モノマーを付加重合反応させた後、ポリエステル樹脂の原料モノマーを縮重合反応させた場合は、分子量コントロールが容易となる。
ハイブリッド樹脂において、ポリエステル樹脂とビニル系樹脂の混合比(質量比)はポリエステル樹脂/ビニル系樹脂で50/50〜90/10であることが分子レベルでの架橋構造の制御の観点で好ましく、50/50〜80/20がより好ましい。
結着樹脂のガラス転移温度(Tg)は、保存安定性の観点から45℃以上であることが好ましい。また、低温定着性の観点から、Tgは75℃以下であることが好ましく、70℃以下であることが特に好ましい。
トナー用結着樹脂のガラス転移温度(Tg)は、示差走査型熱量計(DSC)、MDSC−2920(TA Instruments社製)を用いて、ASTM D3418−82に準じて、常温常湿下で測定する。測定試料として、結着樹脂約3mgを精密に秤量したものを用いる。これをアルミパン中に入れ、リファレンスとして空のアルミパンを用いる。測定温度範囲を30℃以上200℃以下とし、一旦、昇温速度10℃/minで30℃から200℃まで昇温した後、降温速度10℃/minで200℃から30℃まで降温し、再度、昇温速度10℃/minで200℃まで昇温させる。2回目の昇温過程で得られるDSC曲線において、比熱変化が出る前と出た後のベースラインの中間点の線と示差熱曲線との交点を、樹脂のガラス転移温度Tgとする。
トナーに離型性を与えるために、離型剤(ワックス)を用いてもよい。
本発明に用いられるワックスの一例としては、次のものが挙げられる。低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、オレフィン共重合体、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックス、フィッシャートロプシュワックスなどの脂肪族炭化水素系ワックス;酸化ポリエチレンワックスなどの脂肪族炭化水素系ワックスの酸化型ワックス;カルナバワックス、ベヘン酸ベヘニル、モンタン酸エステルワックスなどの脂肪酸エステルを主成分とするワックス類;及び脱酸カルナバワックスの如き脂肪酸エステルを一部または全部を脱酸化したものなどが挙げられる。さらに、パルミチン酸、ステアリン酸、モンタン酸などの飽和直鎖脂肪酸類;ブラシジン酸、エレオステアリン酸、バリナリン酸などの不飽和脂肪酸類;ステアリルアルコール、アラルキルアルコール、ベヘニルアルコール、カルナウビルアルコール、セリルアルコール、メリシルアルコールなどの飽和アルコール類;ソルビトールなどの多価アルコール類;リノール酸アミド、オレイン酸アミド、ラウリン酸アミドなどの脂肪酸アミド類;メチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスカプリン酸アミド、エチレンビスラウリン酸アミド、ヘキサメチレンビスステアリン酸アミドなどの飽和脂肪酸ビスアミド類;エチレンビスオレイン酸アミド、ヘキサメチレンビスオレイン酸アミド、N,N’−ジオレイルアジピン酸アミド、N,N’−ジオレイルセバシン酸アミドなどの不飽和脂肪酸アミド類;m−キシレンビスステアリン酸アミド、N,N’−ジステアリルイソフタル酸アミドなどの芳香族系ビスアミド類;ステアリン酸カルシウム、ラウリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウムなどの脂肪族金属塩(一般に金属石けんといわれているもの);脂肪族炭化水素系ワックスにスチレンやアクリル酸などのビニル系共重合モノマーを用いてグラフト化させたワックス類;ベヘニン酸モノグリセリドなどの脂肪酸と多価アルコールの部分エステル化物;植物性油脂の水素添加などによって得られるヒドロキシル基を有するメチルエステル化合物などが挙げられる。
本発明において特に好ましく用いられるワックスは、脂肪族炭化水素系ワックスである。例えば、アルキレンを高圧下でラジカル重合あるいは低圧下でチーグラー触媒、メタロセン触媒で重合した低分子量の炭化水素;石炭又は天然ガスから合成されるフィッシャートロプシュワックス;高分子量のオレフィンポリマーを熱分解して得られるオレフィンポリマー;一酸化炭素及び水素を含む合成ガスからアーゲ法により得られる炭化水素の蒸留残分から得られる合成炭化水素ワックス、あるいはこれらを水素添加して得られる合成炭化水素ワックスがよい。さらにプレス発汗法、溶剤法、真空蒸留の利用や分別結晶方式により炭化水素ワックスの分別を行ったものが、より好ましく用いられる。特にアルキレンの重合によらない方法により合成されたワックスがその分子量分布からも好ましいものである。
ワックスを添加するタイミングは、トナー製造時に添加してもよいし、結着樹脂の製造時に添加してもよい。また、これらワックスは、一種類を単独で使用してもよいし二種類以上を併用して使用してもよい。ワックスは、結着樹脂100質量部に対して、1質量部以上20質量部以下添加することが好ましい。
本発明のトナーは、磁性一成分トナー、非磁性一成分トナー、非磁性二成分トナーのいずれのトナーとしても使用できる。
磁性一成分トナーとして用いる場合、着色剤としては、磁性酸化鉄粒子が好ましく用いられる。磁性1成分トナーに含まれる磁性酸化鉄粒子としては、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磁性酸化鉄;Fe,Co,Niのような金属、あるいは、これらの金属とAl,Co,Cu,Pb,Mg,Ni,Sn,Zn,Sb,Be,Bi,Cd,Ca,Mn,Se,Ti,W,Vのような金属との合金、およびこれらの混合物が挙げられる。磁性酸化鉄粒子の含有量は、結着樹脂100質量部に対し、30質量部以上100質量部以下が好ましい。
非磁性一成分トナー、及び非磁性二成分トナーとして用いる場合の着色剤としては、以下のものが挙げられる。
黒色の顔料としては、ファーネスブラック、チャンネルブラック、アセチレンブラック、サーマルブラック、ランプブラック等のカーボンブラックが用いられ、また、マグネタイト、フェライト等の磁性粉も用いられる。
イエロー色に好適な着色剤としては、顔料或いは染料を用いることができる。顔料としては、C.I.ピグメントイエロー1,2,3,4,5,6,7,10,11,12、13、14、15、17、23、62、65、73、74、81、83、93、94、95、97、98、109、110、111、117、120、127、128、129、137、138、139、147、151、154、155、167、168、173、174、176、180、181、183、191、C.I.バットイエロー1,3,20が挙げられる。染料としては、C.I.ソルベントイエロー19、44、77、79、81、82、93、98、103、104、112、162等が挙げられる。これらのものを単独或いは2以上のものを併用して用いる。
シアン色に好適な着色剤としては、顔料或いは染料を用いることができる。顔料としては、C.I.ピグメントブルー1、7、15、15;1、15;2、15;3、15;4、16、17、60、62、66等、C.I.バットブルー6、C.I.アシッドブルー45が挙げられる。染料としては、C.I.ソルベントブルー25、36、60、70、93、95等が挙げられる。これらのものを単独或いは2以上のものを併用して用いる。
マゼンタ色に好適な着色剤としては、顔料或いは染料を用いることができる。顔料としては、C.I.ピグメントレッド1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,21,22,23,30,31,32,37,38,39,40,41,48,48;2、48;3、48;4、49,50,51,52,53,54,55,57,57;1、58,60,63,64,68,81,81;1、83,87,88,89,90,112,114,122,123,144、146,150,163,166、169、177、184,185,202,206,207,209,220、221、238、254等、C.I.ピグメントバイオレット19;C.I.バットレッド1,2,10,13,15,23,29,35が挙げられる。マゼンタ用染料としては、C.I.ソルベントレッド1,3,8,23,24,25,27,30,49,52、58、63、81,82,83,84,100,109,111、121、122等、C.I.ディスパースレッド9、C.I.ソルベントバイオレット8,13,14,21,27等、C.I.ディスパースバイオレット1等の油溶染料、C.I.ベーシックレッド1,2,9,12,13,14,15,17,18,22,23,24,27,29,32,34,35,36,37,38,39,40等、C.I.ベーシックバイオレット1,3,7,10,14,15,21,25,26,27,28等の塩基性染料等が挙げられる。これらのものを単独或いは2以上のものを併用して用いる。
着色剤の含有量は、結着樹脂100質量部に対し、1質量部以上20質量部以下が好ましい。
本発明のトナーは、荷電制御剤として、既知の荷電制御剤を用いることができる。既知の荷電制御剤としては、アゾ系鉄化合物、アゾ系クロム化合物、アゾ系マンガン化合物、アゾ系コバルト化合物、アゾ系ジルコニウム化合物、カルボン酸誘導体のクロム化合物、カルボン酸誘導体の亜鉛化合物、カルボン酸誘導体のアルミ化合物、カルボン酸誘導体のジルコニウム化合物が挙げられる。前記カルボン酸誘導体は、芳香族ヒドロキシカルボン酸が好ましい。また、荷電制御樹脂も用いることもできる。必要に応じて一種類又は二種類以上の荷電制御剤を併用してもかまわない。荷電制御剤はトナー用樹脂100質量部に対して0.1質量部以上10質量部以下使用することが好ましい。
本発明のトナーは、キャリアと混合して二成分現像剤として使用してもよい。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や樹脂コートキャリアを使用することができる。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。
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。被覆材に用いられる樹脂としては、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挙げられる。その他には、アイオモノマー樹脂やポリフェニレンサルファイド樹脂が挙げられる。これらの樹脂は、単独あるいは複数を併用して用いることができる。
本発明のトナーにおいては、帯電安定性、現像性、流動性、耐久性向上のために、シリカ微粉末をトナー粒子に外添することが好ましい。シリカ微粉末は、窒素吸着によるBET法による比表面積が30m2/g以上500m2/g以下であることが好ましく、50m2/g以上400m2/g以下であることがさらに好ましい。また、トナー粒子100質量部に対して、シリカ微粉体を0.01質量部以上8.00質量部以下用いることが好ましく、0.10質量部以上5.00質量部以下用いることがより好ましい。シリカ微粉末のBET比表面積は、例えば比表面積測定装置オートソーブ1(湯浅アイオニクス社製)、GEMINI2360/2375(マイクロメティリック社製)、トライスター3000(マイクロメティリック社製)を用いてシリカ微粉末の表面に窒素ガスを吸着させ、BET多点法を用いて算出することができる。
シリカ微粉末は、必要に応じ、疎水化、摩擦帯電性コントロールの目的で未変性のシリコーンワニス、各種変性シリコーンワニス、未変性のシリコーンオイル、各種変性シリコーンオイル、シランカップリング剤、官能基を有するシラン化合物又は、その他の有機ケイ素化合物の如き処理剤で、或いは種々の処理剤を併用して処理されていることも好ましい。
更に本発明のトナーには、必要に応じて他の外添剤を添加しても良い。このような外添剤としては、例えば、帯電補助剤、導電性付与剤、流動性付与剤、ケーキング防止剤、熱ローラ定着時の離型剤、滑剤、研磨剤等の働きをする樹脂微粒子や無機微粉体が挙げられる。滑剤としては、ポリフッ化エチレン粉末、ステアリン酸亜鉛粉末、ポリフッ化ビニリデン粉末が挙げられる。研磨剤としては、酸化セリウム粉末、炭化ケイ素粉末、チタン酸ストロンチウム粉末が挙げられ、中でもチタン酸ストロンチウム粉末が好ましい。
本発明のトナーの製造方法(粉砕法)を以下に記載するが、これに限定されるわけではない。
例えば、結着樹脂、着色剤、前記一般式〔1〕で表わされる化合物、並びに必要に応じて、その他の添加剤を、ヘンシェルミキサー又は、ボールミルの如き混合機により十分混合してから加熱ロール、ニーダー、エクストルーダーの如き熱混練機を用いて溶融混練し、冷却固化後粉砕及び分級を行い、トナーを得る。更に、必要に応じて、該トナーにシリカ微粒子等をヘンシェルミキサーの如き混合機により十分混合し、流動性向上剤が添加されたトナーとすることも出来る。
混合機としては、以下のものが挙げられる。ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製);スーパーミキサー(カワタ社製);リボコーン(大川原製作所社製);ナウターミキサー、タービュライザー、サイクロミックス(ホソカワミクロン社製);スパイラルピンミキサー(太平洋機工社製);レーディゲミキサー(マツボー社製)。
混練機としては、以下のものが挙げられる。KRCニーダー(栗本鉄工所社製);ブス・コ・ニーダー(Buss社製);TEM型押し出し機(東芝機械社製);TEX二軸混練機(日本製鋼所社製);PCM混練機(池貝鉄工所社製);三本ロールミル、ミキシングロールミル、ニーダー(井上製作所社製);ニーデックス(三井鉱山社製);MS式加圧ニーダー、ニダールーダー(森山製作所社製);バンバリーミキサー(神戸製鋼所社製)。
粉砕機としては、以下のものが挙げられる。カウンタージェットミル、ミクロンジェット、イノマイザ(ホソカワミクロン社製);IDS型ミル、PJMジェット粉砕機(日本ニューマチック工業社製);クロスジェットミル(栗本鉄工所社製);ウルマックス(日曹エンジニアリング社製);SKジェット・オー・ミル(セイシン企業社製);クリプトロン(川崎重工業社製);ターボミル(ターボエ業社製);スーパーローター(日清エンジニアリング社製)。
分級機としては、以下のものが挙げられる。クラッシール、マイクロンクラッシファイアー、スペディッククラシファイアー(セイシン企業社製);ターボクラッシファイアー(日清エンジニアリング社製);ミクロンセパレータ、ターボプレックス(ATP)、TSPセパレータ、TTSPセパレータ(ホソカワミクロン社製);エルボージェット(日鉄鉱業社製)、ディスパージョンセパレータ(日本ニューマチックエ業社製);YMマイクロカット(安川商事社製)。
粗粒子をふるい分けるために用いられる篩い装置としては、以下のものが挙げられる。ウルトラソニック(晃栄産業社製);レゾナシーブ、ジャイロシフター(徳寿工作所社);バイブラソニックシステム(ダルトン社製);ソニクリーン(新東工業社製);ターボスクリーナー(ターボエ業社製);ミクロシフター(槙野産業社製);円形振動篩い。
次に、本発明に係るトナーの粒度分布の測定方法に関して記載する。
本発明におけるトナーの重量平均粒径(D4)は4μm以上9μm以下の範囲であることが望ましく、より望ましくは4.5μm以上8.5μm以下の範囲であり、さらに望ましくは5μm以上8μm以下の範囲である。粒度分布については、種々の方法によって測定できるが、本発明においてはコールターカウンターのマルチサイザーを用いて行った。
測定装置としては、100μmのアパーチャーチューブを備えた細孔電気抵抗法による精密粒度分布測定装置「コールター・カウンター Multisizer 3」(登録商標、ベックマン・コールター社製)を用いる。測定条件の設定及び測定データの解析は、付属の専用ソフト「ベックマン・コールター Multisizer 3 Version3.51」(ベックマン・コールター社製)を用いる。尚、測定は実効測定チャンネル数2万5千チャンネルで行なう。
測定に使用する電解水溶液は、特級塩化ナトリウムをイオン交換水に溶解して濃度が約1質量%となるようにしたもの、例えば、「ISOTON II」(ベックマン・コールター社製)が使用できる。
尚、測定、解析を行なう前に、以下のように前記専用ソフトの設定を行なった。
前記専用ソフトの「標準測定方法(SOM)を変更」画面において、コントロールモードの総カウント数を50000粒子に設定し、測定回数を1回、Kd値は「標準粒子10.0μm」(ベックマン・コールター社製)を用いて得られた値を設定する。「閾値/ノイズレベルの測定ボタン」を押すことで、閾値とノイズレベルを自動設定する。また、カレントを1600μAに、ゲインを2に、電解液をISOTON IIに設定し、「測定後のアパーチャーチューブのフラッシュ」にチェックを入れる。
前記専用ソフトの「パルスから粒径への変換設定」画面において、ビン間隔を対数粒径に、粒径ビンを256粒径ビンに、粒径範囲を2μmから60μmまでに設定する。
具体的な測定法は以下の通りである。
(1)Multisizer 3専用のガラス製250ml丸底ビーカーに前記電解水溶液約200mlを入れ、サンプルスタンドにセットし、スターラーロッドの撹拌を反時計回りで24回転/秒にて行なう。そして、専用ソフトの「アパーチャーのフラッシュ」機能により、アパーチャーチューブ内の汚れと気泡を除去しておく。
(2)ガラス製の100ml平底ビーカーに前記電解水溶液約30mlを入れる。この中に分散剤として「コンタミノンN」(非イオン界面活性剤、陰イオン界面活性剤、有機ビルダーからなるpH7の精密測定器洗浄用中性洗剤の10質量%水溶液、和光純薬工業社製)をイオン交換水で約3質量倍に希釈した希釈液を約0.3ml加える。
(3)発振周波数50kHzの発振器2個を位相を180度ずらした状態で内蔵し、電気的出力120Wの超音波分散器「Ultrasonic Dispension System Tetora150」(日科機バイオス社製)を準備する。超音波分散器の水槽内に約3.3lのイオン交換水を入れ、この水槽中にコンタミノンNを約2ml添加する。
(4)前記(2)のビーカーを前記超音波分散器のビーカー固定穴にセットし、超音波分散器を作動させる。そして、ビーカー内の電解水溶液の液面の共振状態が最大となるようにビーカーの高さ位置を調整する。
(5)前記(4)のビーカー内の電解水溶液に超音波を照射した状態で、トナー約10mgを少量ずつ前記電解水溶液に添加し、分散させる。そして、さらに60秒間超音波分散処理を継続する。尚、超音波分散にあたっては、水槽の水温が10℃以上40℃以下となる様に適宜調節する。
(6)サンプルスタンド内に設置した前記(1)の丸底ビーカーに、ピペットを用いてトナーを分散した前記(5)の電解質水溶液を滴下し、測定濃度が約5%となるように調整する。そして、測定粒子数が50000個になるまで測定を行なう。
(7)測定データを装置付属の前記専用ソフトにて解析を行ない、重量平均粒径(D4)を算出する。尚、前記専用ソフトでグラフ/体積%と設定したときの、「分析/体積統計値(算術平均)」画面の「平均径」が重量平均粒径(D4)である。
次に、前記一般式〔1〕で表される化合物及びその他の添加剤の、結着樹脂への相溶性の検証方法に関して記載する。
相溶性は、前記一般式〔1〕で表される化合物又はその他の添加剤や、前記一般式〔1〕で表される化合物又はその他の添加剤を含有するトナーの吸熱量を測定することで検証する。吸熱量は、示差走査熱量分析装置「Q1000」(TA Instruments社製)を用いてASTM D3418−82に準じて測定する。装置検出部の温度補正はインジウムと亜鉛の融点を用い、熱量の補正についてはインジウムの融解熱を用いる。
具体的には、各サンプル約3mgを精秤し、アルミニウム製のパンの中に入れ、リファレンスとして空のアルミニウム製のパンを用い、測定範囲20〜200℃の間で、昇温速度10℃/minで測定を行う。
前記一般式〔1〕で表される化合物又はその他の添加剤において、この昇温過程での温度20℃〜200℃の範囲において、トナー中に含まれる前記一般式〔1〕で表される化合物由来の吸熱量を測定し、相溶性を検証する。前記一般式〔1〕で表される化合物又はその他の添加剤由来の吸熱量が小さいほど、相溶性が高いことになる。
本発明においては、トナー中に含まれる前記一般式〔1〕で表される化合物由来の吸熱量は1.0J/g以下であることが好ましく、0.5J/g以下であることがより好ましい。
以上、本発明の基本的な構成と特色について述べたが、以下、実施例に基づいて具体的に本発明について説明する。しかしながら、本発明は何らこれに限定されるものではない。実施例15〜20は参考例である。
<結着樹脂1の製造例>
・ビスフェノールAエチレンオキサイド(2.2mol付加物):60.0モル部
・ビスフェノールAプロピレンオキサイド(2.2mol付加物):40.0モル部
・テレフタル酸:100.0モル部
上記ポリエステルユニットを構成するモノマー100質量部及び1級の脂肪族モノアルコール(平均炭素数50)5質量部を、チタンテトラブトキシド500ppmと共に5リットルオートクレーブに仕込んだ。そこに、還流冷却器、水分分離装置、N2ガス導入管、温度計及び撹拌装置を付し、オートクレーブ内にN2ガスを導入しながら230℃で重縮合反応を行った。反応終了後容器から取り出し、冷却、粉砕して結着樹脂1を得た。
<結着樹脂2〜10製造例>
脂肪族化合物の炭素数と脂肪族化合物の含有量を表1に示す様に変更する以外は、結着樹脂1の製造例に従い、結着樹脂2〜7を得た。なお、1級の脂肪族モノアルコールは、表1に示した炭素数を有した脂肪族炭化水素の片末端を水酸基で変性したものを用い、脂肪族モノカルボン酸は、表1に示した炭素数を有した脂肪族炭化水素の片末端を水酸基で変性したものを酸化し、片末端がカルボン酸となったものを用いた。
<結着樹脂11の製造例>
4つ口フラスコ内にスチレン70質量部、2−エチルヘキシルアクリレート25質量とアクリル酸5質量部及びベンゾイルパーオキサイド1質量部を滴下ロートから4時間かけて滴下し、160℃で5時間反応させて、結着樹脂11を得た。
〔実施例1〕
(トナー1の製造例)
・結着樹脂1 100質量部
・一般式〔1〕で表わされる化合物(キサンテン、融点:100℃) 1質量部
・カーブンブラック 7質量部
・3,5−ジ−tert−ブチルサリチル酸アルミニウム化合物 0.5質量部
上記材料をヘンシェルミキサーで前混合した後、二軸混練押し出し機によって、溶融混練した。
得られた混練物を冷却し、ハンマーミルで粗粉砕した後、ジェットミルで粉砕し、得られた微粉砕粉末をコアンダ効果を利用した多分割分級機を用いて分級し、重量平均粒径(D4)6.8μmの負摩擦帯電性のトナー粒子を得た。該トナー粒子100質量部に対し、疎水性シリカ微粉体(BET法で測定した窒素吸着による比表面積が140m2/g)3.0質量部を外添混合し、目開き150μmのメッシュで篩い、トナー1を得た。
トナー1において、相溶性の検証を行った。相溶性の検証として、キサンテン(融点:100℃)と、トナー1の吸熱ピークを示差走査熱量分析装置「Q1000」を用いて測定した。キサンテンは、100℃にシャープな吸熱ピークを観測した。一方、トナー1は、測定温度範囲内において、吸熱ピークは観測されず、全てのキサンテンが相溶していると判断された。
以上のことから、キサンテンは、結着樹脂1に対して高い相溶性を有している事を確認した。
(磁性コア粒子の製造例1)
工程1(秤量・混合工程):
Fe2O3:60.2質量%
MnCO3:33.9質量%
Mg(OH)2:4.8質量%
SrCO3:1.1質量%
となるようにフェライト原材料を秤量した。その後、ボールミルで粉砕・混合した。
工程2(仮焼成工程):
粉砕・混合した後、バーナー式焼成炉を用い大気中で1000℃で3時間焼成し、仮焼フェライトを作製した。フェライトの組成は、下記の通り。
(MnO)a(MgO)b(SrO)c(Fe2O3)d上記式において、a=0.39、b=0.11、c=0.01、d=0.50
工程3(粉砕工程):
クラッシャーで0.5mm程度に粉砕した後に、ジルコニア(φ10mm)のボールを用い、仮焼フェライト100質量部に対し、水を30質量部加え、湿式ボールミルで2時間粉砕した。そのスラリーを、ジルコニアのビーズ(φ1.0mm)を用いた湿式ビーズミルで4時間粉砕し、フェライトスラリーを得た。
工程4(造粒工程):
フェライトスラリーに、バインダーとして仮焼フェライト100質量部に対しポリビニルアルコール2.0質量部を添加し、スプレードライヤー(大川原化工機製)で約36μmの球状粒子に造粒した。
工程5(本焼成工程):
焼成雰囲気をコントロールするために、電気炉にて窒素雰囲気下(酸素濃度1.00体積%以下)で、1150℃で4時間焼成した。
工程6(選別工程):
凝集した粒子を解砕した後に、目開き250μmの篩で篩分して粗大粒子を除去し、磁性コア粒子1を得た。
(コート樹脂の製造例1)
シクロヘキシルメタクリレートモノマー:26.8質量部
メチルメタクリレートモノマー:0.2質量部
メチルメタクリレートマクロモノマー:8.4質量部
(片末端にメタクリロイル基を有する重量平均分子量5000のマクロモノマー)
トルエン:31.3質量部
メチルエチルケトン:31.3質量部
上記材料を、還流冷却器、温度計、窒素導入管及び撹拌装置を取り付けた四つ口のセパラブルフラスコに添加し、窒素ガスを導入して充分に窒素雰囲気にした。その後、80℃まで加温し、2.0質量部のアゾビスイソブチロニトリルを添加して5時間還流し重合させた。得られた反応物にヘキサンを注入して共重合体を沈殿析出させ、沈殿物を濾別後、真空乾燥してコート樹脂1を得た。
(磁性キャリア製造例1)
コート樹脂1:20.0質量%
トルエン:80.0質量%
上記材料をビーズミルで分散混合し、樹脂液1を得た。
上記磁性コア粒子1 100質量部をナウターミキサーに投入し、さらに、該樹脂液1を樹脂成分として2.0質量部になるようにナウターミキサーに投入した。減圧下で温度70℃に加熱し、100rpmで混合し、4時間かけて溶媒除去及び塗布操作を行った。その後、得られた試料をジュリアミキサーに移し、窒素雰囲気下、温度100℃で2時間熱処理した後、目開き70μmの篩で分級して磁性キャリア1を得た。得られた磁性キャリア1の体積分布基準50%粒径(D50)は、38.2μmであった。
(現像剤1の調製)
上記トナー1と磁性キャリア1で、トナー濃度が10質量%になるようにV型混合機(V−10型:株式会社徳寿製作所)で0.5s-1、回転時間5minで混合し、現像剤1を得た。
評価は、画像形成装置として、キヤノン製フルカラー複写機imageRUNNER ADVANCE C5255の改造機を用いた。改造はブラックトナー単色だけでも作動するよう改造した。評価紙はA4サイズのレーザービームプリンター用紙CS−814(81.4g/m2)を用いた。
<低温定着性の評価>
画像形成装置として、キヤノン製フルカラー複写機imageRUNNER ADVANCE C5255を改造して評価を行った。改造はブラックトナー単色だけでも作動するようにし、プロセススピードを300mm/secとなるように改造した。また、定着器を任意の温度に変更できるように改造した。
低温定着性の評価は、低温低湿(5℃、5%RH)環境下で行った。評価紙は低温低湿(5℃、5%RH)環境下に24時間以上放置したA4サイズのレーザービームプリンター用紙CS−814(81.4g/m2)を用いた。
20mm×20mmサイズのハーフトーンのパッチをA3用紙に均等に9点書かせて、画像濃度が0.6になるように現像バイアスを設定した。次いで、定着器の加圧ローラーの温度が5℃になるまで冷却した後、20枚片面で連続通紙した。低温定着性評価用のサンプルとして、1枚目、3枚目、5枚目、10枚目、20枚目をサンプリングし、得られた定着画像に、4.9kPaの荷重をかけ、シルボン紙によりその定着画像を5往復摺擦した。5サンプルの内、摺擦前後での前記9点の画像濃度低下率の平均値の最悪値を各温度の画像濃度低下率とした。定着温度を160℃から175℃まで5℃おきに変えて、画像濃度低下率が10%以下となる定着温度を定着開始温度とし、これを基準に低温定着性を評価した。
なお、画像濃度は、X−Riteカラー反射濃度計(X−rite社製、X−rite 500Series)を用いて測定した。
(評価基準)
A:定着開始温度が160℃である。
B:定着開始温度が165℃である。
C:定着開始温度が170℃である。
D:定着開始温度が175℃である。
E:今回の測定範囲では定着しなかった。
<ドット再現性の評価>
ドット再現性の評価は、高温高湿(32.5℃、80%RH)環境下で10万枚の画像出力後に、ハーフトーン画像(30H)をA4で1枚印刷した。30H画像とは、256階調を16進数で表示した値であり、00Hをベタ白(非画像)とし、FFHをベタ黒(全面画像)とするときのハーフトーン画像である。画像をデジタルマイクロスコープVHX−500(レンズワイドレンジズームレンズVH−Z100 キーエンス社製)を用い、ドット1000個の面積を測定した。ドット面積の個数平均(S)とドット面積の標準偏差(σ)を算出し、ドット再現性指数を下記式により算出した。
ドット再現性指数(I)=σ/S×100
ドット再現性指数(I)が小さいほど優れたドット再現性を示す。
A:Iが2.0未満である。
B:Iが2.0以上3.0未満である。
C:Iが3.0以上5.0未満である。
D:Iが5.0以上7.0未満である。
E:Iが7.0以上である。
<細線再現性>
細線再現性の評価は、高温高湿(32.5℃、80%RH)環境下で10万枚の画像出力後、線幅3ピクセルの格子模様がA4用紙全面に印刷された画像(印字面積比率4%)を印刷し、以下の評価基準で細線再現性を評価した。3ピクセルの線幅は理論上127μmである。画像の線幅をマイクロスコープVK−8500(キーエンス製)で測定した。無作為に5点選んで線幅を測定し、最小値と最大値を除いた3点の平均値をd(μm)としたとき、細線再現性指数として下記のLを定義した。
L(μm)=|127−d|
Lは理論上の線幅127μmと、出力された画像上の線幅dとの差を定義したものである。dは127より大きくなる場合と、小さくなる場合とがあるため、差の絶対値として定義している。Lが小さいほど優れた細線再現性を示す。
(評価基準)
A:Lが0μm以上5μm未満である。
B:Lが5μm以上10μm未満である。
C:Lが10μm以上15μm未満である。
D:Lが15μm以上20μm未満である。
E:Lが20μm以上である。
<ハーフトーンムラの評価>
低温低湿(5℃、5%RH)環境下において、印字比率5%のテストチャートを用いて10万枚の連続通紙試験を行った。その後、A4紙全面にハーフトーン画像を3枚出力した。ハーフトーンムラの評価は、出力した3枚全てにおいて、1枚ずつ5箇所画像濃度を測定し、最大値と最小値の差を求めた。最大値と最少値の差のうち、一番大きい値を濃度差として用いた。画像濃度は、X−Riteカラー反射濃度計(X−rite社製、X−rite 500Series)を用いて測定を行い、以下の基準で判断した。
A:ハーフトーン領域に濃度差が、0.04未満
B:ハーフトーン領域の濃度差が、0.04以上0.08未満
C:ハーフトーン領域の濃度差が、0.08以上0.12未満
D:ハーフトーン領域の濃度差が、0.12以上0.16未満
E:ハーフトーン領域の濃度差が、0.16以上
<常温常湿環境下における画像濃度>
評価する画像は、20mm四方のベタ黒パッチが現像域内に5箇所配置されたオリジナル画像を用いた。常温常湿(23℃、55%RH)環境下において、印字比率が5%の画像を10万枚まで連続通紙試験を行った。10万枚出力後に20mm四方のベタ黒パッチが現像域内に5箇所配置されたオリジナル画像を出力し、その5点平均を画像濃度とした。
なお、画像濃度は、X−Riteカラー反射濃度計(X−rite社製、X−rite 500Series)を用いて測定した。
A:画像濃度1.45以上
B:画像濃度1.40以上1.45未満
C:画像濃度1.35以上1.40未満
D:画像濃度1.30以上1.35未満
E:画像濃度1.30未満
<高温高湿環境下における画像濃度>
評価する画像は、20mm四方のベタ黒パッチが現像域内に5箇所配置されたオリジナル画像を用いた。高温高湿(32.5℃、80%RH)環境下において、印字比率が5%の画像を10万枚まで連続通紙試験を行った。10万枚出力後に20mm四方のベタ黒パッチが現像域内に5箇所配置されたオリジナル画像を出力し、その5点平均を画像濃度とした。
なお、画像濃度は、X−Riteカラー反射濃度計(X−rite社製、X−rite 500Series)を用いて測定した。
A:画像濃度1.40以上
B:画像濃度1.35以上1.40未満
C:画像濃度1.30以上1.35未満
D:画像濃度1.25以上1.30未満
E:画像濃度1.25未満
<低温低湿環境下における画像濃度>
評価する画像は、20mm四方のベタ黒パッチが現像域内に5箇所配置されたオリジナル画像を用いた。低温低湿(5℃、5%RH)環境下において、印字比率が5%の画像を10万枚まで連続通紙試験を行った。10万枚出力後に20mm四方のベタ黒パッチが現像域内に5箇所配置されたオリジナル画像を出力し、その5点平均を画像濃度とした。
なお、画像濃度は、X−Riteカラー反射濃度計(X−rite社製、X−rite 500Series)を用いて測定した。
A:画像濃度1.45以上
B:画像濃度1.40以上1.45未満
C:画像濃度1.35以上1.40未満
D:画像濃度1.30以上1.35未満
E:画像濃度1.30未満
<常温常湿環境下におけるカブリ>
カブリは、常温常湿(23℃、55%RH)環境下において1万枚耐久後、べた白画像を以下の基準で評価した。なお、測定は反射率計(リフレクトメーター モデル TC−6DS 東京電色社製)を用いて行い、画像形成後の白地部反射濃度の最悪値をDs、画像形成前の転写材の反射平均濃度をDrとし、Dr−Dsをカブリ量としてカブリの評価を行った。したがって、数値が小さいほどカブリが少ないことを示す。
(評価基準)
A:カブリが1.0未満
B:カブリが1.0以上2.0未満
C:カブリが2.0以上3.0未満
D:カブリが3.0以上4.0未満
E:カブリが4.0以上
<高温高湿環境下におけるカブリ>
カブリは、高温高湿(32.5℃、80%RH)環境下において1万枚耐久後、べた白画像を以下の基準で評価した。なお、測定は反射率計(リフレクトメーター モデル TC−6DS 東京電色社製)を用いて行い、画像形成後の白地部反射濃度の最悪値をDs、画像形成前の転写材の反射平均濃度をDrとし、Dr−Dsをカブリ量としてカブリの評価を行った。したがって、数値が小さいほどカブリが少ないことを示す。
(評価基準)
A:カブリが1.0未満
B:カブリが1.0以上2.0未満
C:カブリが2.0以上3.0未満
D:カブリが3.0以上4.0未満
E:カブリが4.0以上
<低温低湿環境下におけるカブリ>
カブリは、低温低湿(5℃、5%RH)環境下において1万枚耐久後、べた白画像を以下の基準で評価した。なお、測定は反射率計(リフレクトメーター モデル TC−6DS 東京電色社製)を用いて行い、画像形成後の白地部反射濃度の最悪値をDs、画像形成前の転写材の反射平均濃度をDrとし、Dr−Dsをカブリ量としてカブリの評価を行った。したがって、数値が小さいほどカブリが少ないことを示す。
(評価基準)
A:カブリが1.0未満
B:カブリが1.0以上2.0未満
C:カブリが2.0以上3.0未満
D:カブリが3.0以上4.0未満
E:カブリが4.0以上
以上の各評価項目において、実施例1の現像剤1は全てA判定であった。
(現像剤2〜20の製造例)
一般式〔1〕で表わされる化合物の種類および添加量と結着樹脂の種類を表2のように変更した以外はトナー1の製造例と同様にして、トナー2〜20を得た。トナー2〜20において、相溶性の検証を行った結果、トナー2〜20は測定温度範囲内において、吸熱ピークは観測されず、全ての一般式〔1〕で表される化合物が相溶していると判断された。
更に、表2に示すように、トナーを2〜20に変更した以外は現像剤1と同様にして、現像剤2〜20を得た。
〔実施例2〜20〕
現像剤2〜20を実施例1と同様の方法で評価した。評価結果を表3に示す。
(現像剤21〜24の製造例)
結着樹脂1の代わりに結着樹脂11を使用することと、一般式〔1〕で表わされる化合物の代わりに、表4に示す化合物を添加した以外はトナー1の製造例と同様にして、トナー21を得た。
結着樹脂1の代わりに結着樹脂10を使用することと、一般式〔1〕で表わされる化合物の代わりに、表4に示す化合物を添加した以外はトナー1の製造例と同様にして、トナー22〜24を得た。
トナー21〜24において、相溶性の検証を行った結果、トナー21〜24は測定温度範囲内において、表4に示す化合物由来の吸熱ピークが観測され、相溶性が低いと判断された。
更に、表4に示すように、トナーを21〜24に変更した以外は現像剤1と同様にして、現像剤21〜24を得た。
〔比較例1〜4〕
現像剤21〜24を実施例1と同様の方法で評価した。評価結果を表5に示す。