JP6987614B2 - トナー、現像装置および画像形成装置 - Google Patents

トナー、現像装置および画像形成装置 Download PDF

Info

Publication number
JP6987614B2
JP6987614B2 JP2017222503A JP2017222503A JP6987614B2 JP 6987614 B2 JP6987614 B2 JP 6987614B2 JP 2017222503 A JP2017222503 A JP 2017222503A JP 2017222503 A JP2017222503 A JP 2017222503A JP 6987614 B2 JP6987614 B2 JP 6987614B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
toner
amorphous polyester
less
domain
parts
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2017222503A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2019095500A (ja
Inventor
麻理子 山下
大輔 吉羽
梢 浦谷
祥平 津田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2017222503A priority Critical patent/JP6987614B2/ja
Publication of JP2019095500A publication Critical patent/JP2019095500A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6987614B2 publication Critical patent/JP6987614B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、電子写真,静電荷像を顕像化するための画像形成方法及びトナージェットに使用されるトナーと、それを用いる現像装置、画像形成装置に関する。
従来から、複写機,プリンタには、長寿命,高画質であることが求められてきたが、時代の流れとともに、その使われ方は、複数人一台から個人の机に一人一台へと変化してきている。そのため、長寿命、高画質であると同時に更なる小型化の達成が求められている。
小型化には、トナーが収容されるプロセスカートリッジの小型化と本体に装着されている定着器の小型化が有効である。
プロセスカートリッジの小型化の有効な手段の一つとして、クリーナーレスシステムの採用が挙げられる。
プリンタの多くはクリーナーシステムを採用しており、転写工程において、静電潜像担持体上に残存したトナー(以下、転写残トナー)は、クリーニングブレードによって静電潜像担持体上から掻き取られ、廃トナーボックスに回収される。その一方で、クリーナーレスシステムは、このクリーニングブレードや廃トナーボックスがないため、本体の小型化に大きく貢献することができる。
しかしながら、プリンタにクリーナーレスシステムを採用するためには、トナーに対して、より多くの性能が求められる。例えば、クリーニングブレードがないため、転写残トナーは帯電工程を通過した上で、トナー容器内に回収され、再度現像工程へと送られる。従って、クリーニングブレードがある装置に比べると、トナーにかかる機械的な力は大きくなり、トナー粒子の割れやつぶれが起きる可能性がある。このトナー粒子の割れやつぶれは特に低温低湿環境下でトナーや規制ブレード等の部材が硬くなることで起き、トナーと規制ブレード間での摺擦による帯電が行われにくくなる。結果として、静電潜像担持体上の非画像領域へ低い帯電量を持つトナーが現像される現象、カブリが起きやすくなる。こうしたカブリ現象を抑制するためには、これまで以上にトナー粒子の脆性改良が必要になる。
プリンタの小型化の有効なもう一つの手段として、本体に装着される定着器の小型化も挙げられる。
定着器の小型化のためには、フィルム定着が好ましい。容易に、熱源や装置構成を簡易化させることできるためである。ところが、一般的にフィルム定着は熱量が少なく、また軽圧の為、十分にトナーに熱が伝わらなくなる可能性があり、ベタ画像を流した際に、トナーに十分な熱が伝わらず、トナーが溶融しにくくなる。結果として、ベタ画像の一部が白く抜ける画像弊害(以下、白抜け)が起きやすくなる。また、この課題を解決するべく、トナーの溶融粘度を低くすると、上記のようなトナーの割れやつぶれが悪化したり、特にラフ紙を使用する場合には、先述した画像弊害がより起きやすい。
さらに、近年、プリンタは、様々な国や地域で使用されるようになり、いずれの環境においても安定した画質を得られることが求められるようになってきている。特に、保存用文書を折り曲げて長期保管することが増え、折り曲げ箇所の画像剥がれ(画像へのヒビ)等の問題が生じやすくなっている。このような画像弊害は、画像を低温低湿環境下に保存する際に特に現れやすい。
以上のように、単に白抜けとトナーの割れやつぶれを両立させるだけでなく、定着後画像の折り曲げ時の強度も重要となってくる。
従って、クリーナーレスシステムでプリンタの小型化を達成するためには、低温低湿環境下でのトナー粒子の割れやつぶれを抑制しつつ、少ない熱量かつ軽圧で定着できるトナーが必要である。さらに、市場の拡大に伴って、低温低湿環境下での画像折り曲げ時における定着後画像の強度も達成しなければならない。以下に示すように、これまでにも様々なトナーの改善方法が提案されている。
特許文献1では、スチレンアクリル樹脂をポリエステル樹脂中で分散させたトナーとすることで、帯電安定性と定着性の両立を達成している。
また特許文献2では、定着性を改良したトナーとして、非晶性ポリエステルの個数平均ドメイン径が100nm以上200nm以下であるドメインを有し、かつ、ドメイン相の総面積に対するドメイン径が500nm以上のドメイン相の面積比率が0%以上10%以下であることを特徴とする静電荷像現像用トナーが提案されている。
特開2004−295105号公報 特開2015−152703号公報
しかし、上記特許文献1では、トナーの表面にまでポリエステル樹脂が露出していると、クリーナーレスシステムを考えた場合に、ポリエステル樹脂部で外添剤の埋め込みやトナーの割れ欠けが起き、さらには、高温高湿下ではトナー変形等、安定性に問題が生じる可能性がある。
また、上記特許文献2では、フィルム定着を考えた場合に、ドメイン径が100nm以上200nm以下であると定着時のトナー溶融が進まず、低温定着性が発現しにくくなる可能性がある。また、ドメインがトナー中で均一分散しており、後述するが、定着時にトナーの表層を軟化させるために十分な量のドメインが表層領域に存在しないため、定着後画像を折り曲げる際に、折り曲げ時の画像剥がれが生じる可能性がある。
本発明の目的は、クリーナーレスシステムにおいて、トナーの割れやつぶれに起因するカブリ抑制が良好であるのと同時に、ラフ紙への白抜けもなく良好で、かつ、折り曲げ時の画像剥がれ(画像へのヒビ)抑制が良好なトナーを提供することである。
本発明は、結着樹脂、非晶性ポリエステル及び着色剤を含有するトナー粒子を有するトナーであって、
該結着樹脂がスチレン系樹脂を含み、
透過型電子顕微鏡で観察される該トナーの断面において、該スチレン系樹脂が、マトリクスを形成し、該非晶性ポリエステルがドメインを形成しており、
該ドメインのアスペクト比(長軸/短軸)が2.0以上4.0以下であり、
該トナーの軟化点(Tm)が、110℃以上140℃以下であり、
該非晶性ポリエステルが、
プロピレンオキサイドの平均付加モル数が3.0以上5.0以下のビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物を含有したジアルコール成分と、
ジカルボン酸成分と、
の重縮合物であ
ことを特徴とするトナーである。
また、本発明は、静電潜像担持体に形成された静電潜像を現像するトナーと、
該トナーを担持し、該静電潜像担持体にトナーを搬送するトナー担持体と、を備えた現像装置であって、
該トナーが、上記構成のトナーであることを特徴とする現像装置である。
さらに、本発明は、静電潜像担持体と、前記静電潜像担持体を帯電する帯電部材と、前記静電潜像担持体に形成された静電潜像を現像するトナーと、前記静電潜像担持体に当接してトナーを搬送するトナー担持体と、を有し、転写後に前記静電潜像担持体に残ったトナーを前記トナー担持体により回収する画像形成装置であって、
該トナーが、上記構成のトナーであることを特徴とする画像形成装置である。
本発明によれば、クリーナーレスシステムにおいて、トナーの割れやつぶれに起因するカブリが良好であるのと同時に、ラフ紙への白抜けもなく良好で、かつ、折り曲げ時の画像剥がれ(画像へのヒビ)が良好なトナーを提供することである。
現像装置の一例を示す図である。 クリーナーレスシステムの画像形成装置の一例を示す図である。 トナーおよび非晶性ポリエステルの軟化点測定に係る流動曲線の模式図である。
本発明者等は、クリーナーレスシステムにおけるトナーの割れやつぶれを抑制しつつ、白抜けを抑制することに加えて、定着後画像の折り曲げ時の画像剥がれ(画像へのヒビ)抑制を図る際のトナーの構造を検討した。その結果、結着樹脂のマトリクス中で、非晶性ポリエステルがドメインを形成し、そのドメイン形状を制御することで上記課題を解決出来ることを見出した。
すなわち本発明は、結着樹脂、非晶性ポリエステル及び着色剤を含有するトナー粒子を有するトナーであって、
該結着樹脂は、スチレン系樹脂を含み、
透過型電子顕微鏡で観察される該トナー断面において、該スチレン系樹脂がマトリクスを形成し、該非晶性ポリエステルがドメインを形成しており、
該ドメインのアスペクト比(長軸/短軸)が2.0以上4.0以下であり、
該トナーの軟化点(Tm)が110℃以上140℃以下であることを特徴とする。
以下、詳細に本発明を述べていく。
まず、本発明のトナーは、結着樹脂、非晶性ポリエステル及び着色剤を含有するトナー粒子を有するトナーであって、結着樹脂は、スチレン系樹脂を含む。
クリーナーレスシステムの様に、トナーにシェアがかかるシステムでは、トナーの低分子量化や、ワックスを多量に添加することで定着性(白抜け)を改良しようとすると、トナーの割れやつぶれが起きやすくなってしまう。このため、トナーの割れやつぶれを考慮すると、本発明においては、結着樹脂としてスチレン系樹脂を有することが重要であり、スチレン系樹脂を用いることで、トナーの剛性と粘性の維持が達成しやすく、トナーの割れやつぶれを抑制しやすくなる。
次に、本発明者らは、如何に定着性を伸ばすかを鋭意検討した結果、マトリクス中に非晶性樹脂によるドメインを形成することで、強度を維持しつつ、柔軟性を付与することが可能であることを見出した。本発明において、ドメインは非晶性ポリエステルを用いることが重要であり、非晶性ポリエステルを有することで、特定の低温度領域で部分的に軟化させることができ、軟化部分の接着性により定着性を向上させることができる。
また、本発明のトナーは、トナーの軟化点(Tm)が110℃以上140℃以下であることを特徴とし、スチレン系樹脂のマトリクスと非晶性ポリエステルのドメインを構成とすることで、定着(白抜け)とトナー割れに伴う耐久性は両立可能である。トナーの軟化点(Tm)が110℃以上であると、高温高湿環境下に放置後でもトナーが変形することなく、保存性にも問題のないトナーが得られやすく、140℃以下であると、トナー溶融が進みやすく白抜けを抑制しやすくなる。好ましくは115℃以上130℃以下であり、より好ましくは117℃以上125℃以下である。
しかし、上述した通り、折り曲げに対する強度を考慮すると、さらなる改善が必要である。
そこで、本発明者らは、これまで検討されていないドメインの形状に着目した。
ドメインの形状と折り曲げ性能の関係を検討した結果、ドメイン形状を扁平とすることで、折り曲げ時の画像剥がれ(画像へのヒビ)抑制を飛躍的に向上できることを見出した。ドメイン形状を扁平形状にすることで、定着時にトナーに圧がかかる際、ドメイン部が紙上でより濡れ広がることができるためであると考えられる。
さらに、そのドメインを構成する非晶性ポリエステルの主骨格部分に柔軟な部位を多く存在させることで、運動性を確保させることができ、靱性を発現するため、定着後画像を折り曲げる際に、画像剥がれ(画像のひび)を抑制しやすくなる。
すなわち、本発明のトナーは、ドメインのアスペクト比(長軸/短軸)が2.0以上4.0以下であることを特徴とする。ドメインのアスペクト比(長軸/短軸)が2.0以上である場合、定着時に圧がかかる際、靱性部位である該ドメインの表面積がより大きくなるために、定着後画像を折り曲げ時に画像はがれ(画像のヒビ)を抑制しやすくなる。4.0以下であると、低温での溶け広がりを達成しやすく、ラフ紙の白抜けを抑制しやすくなる。好ましくは2.3以上3.5以下であり、より好ましくは2.4以上3.0以下である。
このように、本発明の構成にすることで、クリーナーレスシステムにおいて、割れやつぶれに伴うカブリ、定着性(白抜け)を両立しつつ、さらに折り曲げ時の画像剥がれ(画像へのヒビ)まで改善することが可能となった。
次に、本発明のトナーは、非晶性ポリエステルの軟化点(Tm)が80℃以上130℃以下であることが好ましい。非晶性ポリエステルの軟化点(Tm)が80℃以上であると、高温高湿環境下に放置後でもトナーが変形することなく、保存性にも問題のないトナーが得られやすい。130℃以下であると、トナー溶融が進みやすく白抜けを抑制しやすくなる。より好ましくは、85℃以上130℃以下であり、さらに好ましくは、90℃以上、128℃以下である。
また、本発明のトナーは、非晶性ポリエステルの重量平均分子量(Mw)が6500以上20000以下であることが好ましい。非晶性ポリエステルの重量平均分子量(Mw)が6500以上であると、トナーの割れが抑制されやすく、20000以下であると、白抜けを抑制しやすくなる。より好ましくは、7000以上20000以下であり、さらに好ましくは、10000以上17000以下である。
また、本発明のトナーは、ドメイン径の長軸が0.3μm以上3.5μm以下であることが好ましい。ドメイン径の長軸が0.3μm以上であると、トナー溶融に有利であり、白抜けを抑制しやすくなる。3.5以下であるとドメインの分散性が向上するため低温定着性を発現しやすくなる。より好ましくは、0.3μm以上3.0μm以下である。
次に、本発明のトナーは、該ドメインが、透過型電子顕微鏡で観察される該トナーの断面において、トナー表面の輪郭から、該輪郭と該断面の中心点間の距離の25%以内の領域に30面積%以上70面積%以下存在することが好ましい。
トナー断面の輪郭から、輪郭と断面の中心間の距離の25%以内の領域は、定着時に瞬時に熱が伝わるため軟化しやすい領域であり、この表層軟化領域同士がトナー間で接着することで、良好な定着性が確保される。後述するが、本発明に用いる非晶性ポリエステルは従来のポリエステルに比べて分子量を保ったまま軟化点を低く制御しているので、この領域に低軟化点を持つ非晶性ポリエステルを有することでトナー表層領域が従来より低温で軟化し、定着性に優位性が生まれる。一方で、本発明に用いる非晶性ポリエステルがシェルを形成し、トナー表面に露出すると、長期使用時にはトナー劣化しやすくなる場合がある。
そこで、非晶性ポリエステルがトナー表面に露出することなく、トナー表面ではスチレン系樹脂がマトリクスを形成し、その内側で非晶性ポリエステルがドメインを形成することで、長期使用時のトナー劣化を抑制しやすくなる。また、樹脂の結合末端がカルボン酸基や水酸基である非晶性ポリエステルに対し、スチレン系樹脂はトナーの吸湿性を抑制しやすいため、常温高湿環境下においても白抜けが起きにくくなる。
以上のことから、トナー断面の輪郭から、輪郭と断面の中心点間の距離の25%以内に存在する非晶性ポリエステルのドメインの、非晶性ポリエステルのドメインの総面積に対する面積割合(以下、「25%面積率」ともいう)が30面積%以上である場合、定着時に表層領域の軟化がより進みやすく、ラフ紙への白抜けを抑制しやすくなる。
また、70面積%以下である場合、表層領域にスチレン系樹脂のマトリクスが存在するため、トナーの割れやつぶれを抑制しやすく、カブリの発生を抑制しやすくなるため好ましい。さらに好ましくは、50面積%以上70面積%以下である。
次に、本発明のトナーの非晶性ポリエステルは、プロピレンオキサイドの平均付加モル数が3.0以上5.0以下のビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物を含有したジアルコール成分と、ジカルボン酸成分と、の重縮合物であることが好ましい。プロピレンオキサイドの平均付加モル数が3.0以上であると、柔軟な部位が多く存在することで樹脂の主骨格部分の運動性が増し、粘りやすくなるため靱性を発現しやすく、さらに分子の非対称性が増すため、ドメインが扁平形状をとりやすくなる。結果として、定着後画像を折り曲げる際に、画像剥がれ(画像へのひび)が抑制されやすくなる。5.0以下であると、高分子量化による定着性阻害を抑制しやすいため好ましい。より好ましくは、3.5以上4.5以下である。
以下、詳細に説明する。
次に、本発明のトナーの結着樹脂はスチレン系樹脂を含み、トナー粒子中には非晶性ポリエステルを有する。非晶性ポリエステルは、炭素数6以上12以下の直鎖脂肪族ジカルボン酸に由来するモノマーユニットを全カルボン酸に由来するモノマーユニットに対して50mol%以上70mol%以下、有することが好ましい。
スチレン系樹脂としては、以下のものが挙げられる。
ポリスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレンおよびその置換体の単重合体;
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−アクリル酸ジメチルアミノエチル共重合体、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−メタクリル酸ジメチルアミノエチル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルエチルエーテル共重合体、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−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などのスチレン系共重合体;
また、結着樹脂には、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニルブチラール、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリアクリル酸樹脂を併せて用いることができる。
これらの中でも、特にスチレン系共重合体が、現像特性、定着性などの点で好ましい。さらに、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体が、吸湿性も低下させやすく、常温高湿環境下での定着性を良化できるため、より好ましい。
次に、炭素数6以上12以下の直鎖脂肪族ジカルボン酸に由来するモノマーユニットを全カルボン酸に由来するモノマーユニットに対して50%以上70mol%以下有することで、非晶性ポリエステルの分子量を高くした状態で、非晶性ポリエステルの軟化点を低下させやすくなる。そのために、高耐久性と低温定着性を両立しやすくなる。例えば、直鎖脂肪族ジカルボン酸を用いずに、芳香族ジカルボン酸とジアルコール成分とを重縮合して得られた非晶性ポリエステルでは、軟化点の低下に伴って、分子量も低下するために、低温定着性を有するものの、耐久性は低下してしまう傾向にある。
また、炭素数6以上12以下の直鎖脂肪族ジカルボン酸に由来するモノマーユニットを有することで、定着時に瞬時に溶融できるようになるため、低温定着性を発現しやすくなる。これは、直鎖脂肪族ジカルボン酸部位が折りたたまって、非晶性ポリエステルが疑似結晶状態のような構造を有しやすくなると推測されるためであると本発明者らは推測している。
すなわち、擬似結晶状態の形成の観点から、本発明の非晶性ポリエステル樹脂に使用される直鎖脂肪族ジカルボン酸の炭素数は6以上12以下であることが好ましい。直鎖脂肪族ジカルボン酸の炭素数は6以上であると、直鎖脂肪族ジカルボン酸部位が折りたたまれやすくなるため、疑似結晶状態のような構造を有しやすくなり、定着時に瞬時に溶融できるようになるため、低温定着性を発現しやすくなる。直鎖脂肪族ジカルボン酸の炭素数が12以下であると、軟化点と分子量を制御しやすくなるため、耐久性と低温定着性を両立しやすくなる。
本発明の非晶性ポリエステルを得るためのカルボン酸成分としては、炭素数6以上12以下の直鎖脂肪族ジカルボン酸とその他のカルボン酸が挙げられる。炭素数6以上12以下の直鎖脂肪族ジカルボン酸としては、アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸、1,12−ドデカン二酸が挙げられる。炭素数6以上12以下の直鎖脂肪族ジカルボン酸以外のカルボン酸としては、下記のものが挙げられる。2価のカルボン酸成分としては、マレイン酸、フマル酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、コハク酸、グルタル酸、n−ドデセニルコハク酸、及びこれらの酸の無水物、もしくは低級アルキルエステル等が挙げられる。3価以上の多価カルボン酸成分としては、例えば1,2,4−ベンゼントリカルボン酸、2,5,7−ナフタレントリカルボン酸、ピロメリット酸、及びこれらの酸無水物、低級アルキルエステル等が挙げられる。これらの中で、テレフタル酸がピーク分子量を高く維持でき、耐久性を維持しやすくなるため好ましく用いられる。
非晶性ポリエステルを得るためのアルコール成分としては、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物が好ましい。それ以外のアルコールとしては下記のものが挙げられる。2価のアルコール成分としては、ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物、エチレングリコール、1,3−プロピレングリコール、ネオペンチルグリコール等が挙げられる。3価以上のアルコール成分としては、ソルビトール、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール等が挙げられる。上記2価のアルコール成分及び3価以上の多価アルコール成分は、単独で、又は複数の化合物を組み合わせて用いることができる。
非晶性ポリエステルは、上記のアルコール成分及びカルボン酸成分を用いて、エステル化反応、又はエステル交換反応によって製造することができる。重縮合の際には、反応を促進させるため、酸化ジブチル錫等の公知のエステル化触媒等を適宜使用してもよい。
非晶性ポリエステル樹脂の原料モノマーであるアルコール成分とカルボン酸成分とのモル比(カルボン酸成分/アルコール成分)は、0.60以上1.00以下であることが好ましい。
本発明のトナーの重量平均粒径(D4)は5.0μm以上12.0μm以下であることが好ましく、より好ましくは5.5μm以上11.0μm以下である。重量平均粒径(D4)が上記範囲であれば、良好な流動性が得られ、規制部で摩擦帯電されやすくなるためカブリが良化しやすく、また潜像に忠実に現像することができる。
本発明のトナー粒子には、必要に応じて、帯電特性向上のために荷電制御剤を含有させてもよい。荷電制御剤としては各種のものが利用できるが、帯電スピードが速く、かつ、一定の帯電量を安定して維持できる荷電制御剤が特に好ましい。さらに、トナーを後述するような重合法を用いて製造する場合には、重合阻害性が低く、水系分散媒体への可溶化物が実質的にない荷電制御剤が特に好ましい。荷電制御剤としては、
サリチル酸、アルキルサリチル酸、ジアルキルサリチル酸、ナフトエ酸、ダイカルボン酸などの芳香族カルボン酸の金属化合物;
アゾ染料またはアゾ顔料の金属塩または金属錯体;
スルフォン酸またはカルボン酸基を側鎖に持つ高分子型化合物;
ホウ素化合物;
尿素化合物;
ケイ素化合物;
カリックスアレーン
などが挙げられる。これらの荷電制御剤の使用量は、トナー粒子の内部に添加する場合、結着樹脂100質量部に対して、好ましくは0.1質量部以上10.0質量部以下、より好ましくは0.1質量部以上5.0質量部以下の範囲で用いられる。また、トナー粒子の外部に添加する場合、トナー粒子100質量部に対して、好ましくは0.005質量部以上1.000質量部以下、より好ましくは0.010質量部以上0.300質量部以下である。
本発明に用いるトナー粒子には、定着性向上のため、離型剤を含有させてもよい。トナー粒子中の離型剤の含有量は、結着樹脂100質量部に対して1.0質量部以上30.0質量部以下であることが好ましく、3.0質量部以上25.0質量部以下であることがより好ましい。
離型剤の含有量が1.0質量部以上であれば、ラフ紙への白抜けを抑制しやすくなる。また、30.0質量部以下であれば、長期使用時のトナー劣化(割れ)を抑制しやすくなる。離型剤としては、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、ペトロラクタムなどの石油系ワックスおよびその誘導体;
モンタンワックスおよびその誘導体;
フィッシャートロプシュ法による炭化水素ワックスおよびその誘導体;
ポリエチレンなどのポリオレフィンワックスおよびその誘導体;
カルナバワックス、キャンデリラワックスなどの天然ワックスおよびその誘導体などが挙げられる。誘導体には、酸化物や、ビニル系モノマーとのブロック共重合物、グラフト変性物が含まれる。また、高級脂肪族アルコール、ステアリン酸、パルミチン酸などの脂肪酸、酸アミドワックス、エステルワックス、硬化ヒマシ油およびその誘導体、植物系ワックス、動物性ワックスなども離型剤として使用できる。
これらの離型剤の中では、ラフ紙への白抜け抑制の観点から、エステルワックス、パラフィンワックスが好ましく用いられる。
次に、本発明のトナーは、結着樹脂100質量部に対して、非晶性ポリエステルを5.0質量部以上20.0質量部以下有していることが好ましい。非晶性ポリエステルを5.0質量部以上有していることで、定着時に瞬時に溶融できるようになるため、低温定着性を発現しやすくなる。また、非晶性ポリエステルが20.0質量部以下であると、長期使用時でのトナー劣化を抑制しやすくなる。
次に、非晶性ポリエステルの酸価(Av)が1.0mgKOH/g以上10.0mgKOH/g以下であることが好ましい。非晶性ポリエステルの酸価(Av)が1.0mgKOH/g以上であると、水系媒体中で製造する場合、上記25%面積率をドメインの総面積に対して30面積%以上に制御しやすくなるため好ましい。また、非晶性ポリエステルの酸価(Av)が10.0mgKOH/g以下であると、上記25%面積率を70面積%以下に制御しやすくなるため好ましい。
次に、非晶性ポリエステルはポリエステル部位とビニル系共重合体部位とが化学的に結合しているハイブリッド樹脂であっても良い。非晶性ポリエステルがポリエステル部位とビニル系共重合体部位とが化学的に結合しているハイブリッド樹脂であると、マトリクスに対する馴染みが向上し、界面での割れを抑制しやすくなるため、カブリを抑制しやすくなる。また、マトリクスに対する親和性が良いため、ドメインがトナー間で均一に存在しやすく、帯電が均一になりやすい。
次に着色剤について説明する。
黒色着色剤としては、カーボンブラック、磁性体、以下に示すイエロー/マゼンタ/シアン着色剤を用い各色に調色されたものが利用できる。
先述のとおり、プリンターの小型化に有効な一手段としては、一成分現像方式が挙げられる。又、カートリッジ内のトナーをトナー担持体へと供給する供給ローラをレス化することも有効な手段である。このような供給ローラをレス化した一成分現像方式としては、磁性一成分現像方式が好ましく、トナーの着色剤としては磁性体を用いた磁性トナーが好ましい。このような磁性トナーを用いることで、高い搬送性と着色性を有することができる。
磁性体は、四三酸化鉄やγ−酸化鉄などの磁性酸化鉄を主成分とするものが好ましく、リン、コバルト、ニッケル、銅、マグネシウム、マンガン、アルミニウム、ケイ素などの元素を含んでもよい。
磁性体の窒素吸着法によるBET比表面積は、2.0m2/g以上20.0m2/g以下であることが好ましく、3.0m2/g以上10.0m2/g以下であることがより好ましい。
磁性体の形状としては、多面体、8面体、6面体、球形、針状、鱗片状などがあるが、多面体、8面体、6面体、球形などの異方性の少ないものが、画像濃度を高めるうえで好ましい。磁性体は、トナー中での均一分散性や色味の観点から、個数平均粒径が0.10μm以上0.40μm以下であることが好ましい。
磁性体の個数平均粒径は、透過型電子顕微鏡を用いて測定できる。具体的には、エポキシ樹脂中へ観察すべきトナー粒子を十分に分散させた後、温度40℃の雰囲気中で2日間硬化させて硬化物を得る。得られた硬化物をミクロトームにより薄片状のサンプルとして、透過型電子顕微鏡(TEM)において1万倍ないしは4万倍の拡大倍率の写真で視野中の100個の処理磁性体の粒子径を測定する。そして、処理磁性体の投影面積に等しい円の相当径を基に、個数平均粒径の算出を行う。また、画像解析装置により粒径を測定することも可能である。
トナー粒子内での磁性体の存在状態としては、トナー粒子の表面に磁性体が露出せず、表面より内部に存在していることが好ましい。また、トナー粒子間での磁性体の存在量や存在状態が均一であることが好ましい。このような磁性体の分散状態を有するトナーとしては、例えば、磁性体に所望の疎水化処理を施し、さらに懸濁重合によりトナー粒子を製造するトナーが挙げられる。
本発明では、磁性体以外に他の着色剤を併用してもよい。磁性体と併用する着色剤としては、各種の顔料および染料、カーボンブラックなどのいずれも用いることができる。
トナー粒子中の磁性体の含有量は、結着樹脂100質量部に対して40質量部以上90質量部以下であることが好ましく、50質量部以上70質量部以下であることがより好ましい。40質量部以上であれば、着色力が高くなるため、画像濃度を向上しやすくなる。一方、90質量部以下であれば、白抜けが良化しやすくなる。
トナー粒子中の磁性体の含有量の測定は、パーキンエルマー社製熱分析装置、TGA7を用いて測定することができる。測定方法は以下のとおりである。
窒素雰囲気下において、昇温速度25℃/分で、常温から900℃までトナーを加熱する。100℃から750℃まで間の減量質量%を結着樹脂の量とし、残存質量を近似的に磁性体の量とする。
イエロー着色剤としては、縮合アゾ化合物,イソインドリノン化合物,アンスラキノン化合物、アゾ金属錯体、メチン化合物、アリルアミド化合物に代表される化合物が挙げられる。具体的には、以下の、C.I.ピグメントイエロー12、13、14、15、17、62、73、74、83、93、94、95、97、109、110、111、120、128、129、138、147、150、151、154、155、168、180、185、214が挙げられる。
マゼンタ着色剤としては、縮合アゾ化合物、ジケトピロロピロール化合物、アントラキノン、キナクリドン化合物、塩基染料レーキ化合物、ナフトール化合物、ベンズイミダゾロン化合物、チオインジゴ化合物、ペリレン化合物が挙げられる。具体的には、以下の、C.I.ピグメントレッド2、3、5、6、7、23、48:2、48:3、48:4、57:1、81:1、122、146、166、169、177、184、185、202、206、220、221、238、254、269、C.I.ピグメントバイオレッド19が挙げられる。
シアン着色剤としては、銅フタロシアニン化合物及びその誘導体、アントラキノン化合物、塩基染料レーキ化合物が挙げられる。具体的には、C.I.ピグメントブルー1、7、15、15:1、15:2、15:3、15:4、60、62、66が挙げられる。
これらの着色剤は、単独又は混合し更には固溶体の状態で用いることができる。着色剤は、色相角、彩度、明度、耐光性、OHP透明性、トナー中への分散性の点から選択される。着色剤の添加量は、重合性単量体又は結着樹脂100質量部に対し1質量部以上20質量部以下添加して用いられる。
本発明に用いるトナー粒子は、粉砕法によって製造することも可能であるが、粉砕法で得られるトナー粒子は一般的に不定形のものであり、規制部での流動性が低くなる傾向にある。また、トナー粒子の表面組成を制御しにくいため、例えば、磁性体を用いる場合には、磁性体が表面に露出しやすくなるため、ラフ紙への白抜けが起きやすくなる。そこで、本発明では、分散重合法、会合凝集法、溶解懸濁法、懸濁重合法など、水系媒体中でトナー粒子を製造することが好ましい。水系媒体中で製造することにより、非晶性ポリエステルのドメインのトナー中での存在位置制御を容易に変更でき、その存在位置により定着性能や、耐久性能が大きく変わってくるためである。中でも、懸濁重合法がより好ましく、懸濁重合法とは、重合性単量体および着色剤(さらに、必要に応じて、重合開始剤、架橋剤、荷電制御剤、その他の添加剤)を溶解または分散させて重合性単量体組成物を得る。その後、この重合性単量体組成物を連続相(例えば、水系媒体(必要に応じて、分散安定剤を含有させてもよい。))中に加える。そして、連続相中(水系媒体中)で重合性単量体組成物の粒子を形成し、粒子に含有される重合性単量体を重合させる。こうすることによって、トナーを得る方法である。懸濁重合法で得られるトナー(以下「重合トナー」ともいう。)は、個々のトナー粒子の形状がほぼ球形に揃っているため、規制部での流動性が向上しやすく、摩擦帯電しやすくなるため、規制不良を抑制しやすくなる。さらに、こういったトナーは、帯電量の分布も比較的均一となるため、画質の向上が期待できる。
本発明のトナーに用いる重合性単量体としては、以下のものが挙げられる。
重合性単量体としては、
スチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、p−メトキシスチレン、p−エチルスチレンなどのスチレン系単量体;
アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、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−プロピル、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などのアクリル酸エステル類;
メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−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などのメタクリル酸エステル類;
などが挙げられる。その他、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミドなども挙げられる。これらは単独でまたは複数種を組み合わせて用いることができる。
上述の重合性単量体の中でも、スチレンまたはスチレン誘導体、を単独でまたは複数種組み合わせて使用することが必須である。特に、スチレンとアクリル酸n−ブチルとを組み合わせて使用することが、吸湿性を低下させやすく、高温高湿環境下でのトナー形状変形を良化しやすいため、より好ましい。
重合性単量体組成物には、荷電制御樹脂を含有させることが好ましい。懸濁重合法では、水系媒体中でトナー粒子を製造するため、荷電制御樹脂を含有させることによって、トナー粒子の表面に荷電制御樹脂を有することができ、帯電性が向上しやすくなり、カブリを抑制しやすい。
荷電制御樹脂としては、例えば、
ポリスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレンおよびその置換体の単重合体;
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−アクリル酸ジメチルアミノエチル共重合体、スチレン−メタアクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタアクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタアクリル酸ブチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ジメチルアミノエチル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルエチルエーテル共重合体、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−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など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、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニルブチラール、シリコーン樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリアクリル酸樹脂、テルペン樹脂、フェノール樹脂などが挙げられる。これらは単独でまたは複数種を組み合わせて用いることができる。また、これらポリマー中に、アミノ基、カルボキシル基、水酸基、スルフォン酸基、グリシジル基、ニトリル基などの官能基を導入してもよい。
本発明のトナーにおいて、重合法による製造で使用される重合開始剤としては、重合反応時における半減期が0.5時間以上30.0時間以下であるものが好ましい。また、重合性単量体100質量部に対して0.5質量部以上20.0質量部以下の添加量で用いて重合反応を行うと、トナーに望ましい強度と適当な溶融特性を与えることができる。
具体的な重合開始剤の例としては、2,2’−アゾビス−(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)、2,2’−アゾビス−4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル、アゾビスイソブチロニトリルなどのアゾ系またはジアゾ系重合開始剤、ベンゾイルパーオキサイド、メチルエチルケトンパーオキサイド、ジイソプロピルパーオキシカーボネート、クメンヒドロパーオキサイド、2,4−ジクロロベンゾイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、t−ブチルパーオキシ2−エチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシピバレートなどの過酸化物系重合開始剤が挙げられる。
本発明のトナーにおいては、架橋剤を添加してもよく、好ましい添加量としては、重合性単量体100質量部に対して0.01質量部以上5.0質量部以下である。
ここで架橋剤としては、主として2個以上の重合可能な二重結合を有する化合物が用いられ、例えば、
ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレンなどのような芳香族ジビニル化合物;
エチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、1,3−ブタンジオールジメタクリレートなどのような二重結合を2個有するカルボン酸エステル;
ジビニルアニリン、ジビニルエーテル、ジビニルスルフィド、ジビニルスルホンなどのジビニル化合物;
3個以上のビニル基を有する化合物
が単独で、または2種以上の混合物として用いられる。
本発明のトナーを重合法で製造する場合、必要に応じて、上述のトナー組成物などを加えて、分散機によって均一に溶解または分散させて重合性単量体組成物を得る。分散機としては、ホモジナイザー、ボールミル、超音波分散機などが挙げられる。得られた重合性単量体組成物を、分散安定剤を含有する水系媒体中に懸濁する。このとき、高速撹拌機もしくは超音波分散機のような高速分散機を使用して一気に所望のトナー粒子のサイズとするほうが、得られるトナー粒子の粒径がシャープになる。重合開始剤の添加時期としては、重合性単量体中に他の添加剤を添加するときに同時に加えてもよいし、水系媒体中に懸濁する直前に混合してもよい。また、造粒直後、重合反応を開始する前に重合開始剤を加えることもできる。
造粒後は、通常の撹拌機を用いて、粒子状態が維持されかつ粒子の浮遊・沈降が防止される程度の撹拌を行えば良い。
本発明のトナーを製造する場合には、分散安定剤として各種の界面活性剤や有機分散剤・無機分散剤が使用できる。中でも無機分散剤は、その立体障害性により分散安定性を得ているので好ましく使用できる。こうした無機分散剤の例としては、燐酸三カルシウム、燐酸マグネシウム、燐酸アルミニウム、燐酸亜鉛、ヒドロキシアパタイトなどの燐酸多価金属塩、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウムなどの炭酸塩、メタケイ酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウムなどの無機塩、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などの無機化合物が挙げられる。
これらの無機分散剤は、重合性単量体100質量部に対して0.2質量部以上20.0質量部以下を用いることが望ましい。また、上記分散安定剤は単独で用いてもよいし、複数種を併用してもよい。さらに、界面活性剤を併用してもよい。
上記重合性単量体を重合する工程において、重合温度は40℃以上、一般的には50℃以上90℃以下の温度に設定される。この温度範囲で重合を行うと、内部に封じられるべき離型剤が相分離により析出して内包化がより完全となる。
本発明の特徴である非晶性ポリエステルのドメインを有したトナーを懸濁重合法で得るためには、以下の工程が重要である。
上記重合性単量体の重合を終了して着色粒子を得た後、着色粒子が水系媒体に分散した状態で、非晶性ポリエステルの軟化点近辺、具体的には100℃程度まで昇温させ、その温度で、30分以上保持する。
その後、冷却工程で次のような操作を行うことが必要である。具体的には、トナー粒子のガラス転移温度(Tg)以下まで水系媒体を冷却速度5.00℃/分以上(より好ましくは、100℃/分以上)で冷却し、その温度で30分以上保持する。
得られた重合体粒子を、濾過し、洗浄し、乾燥させることによりトナー粒子が得られる。このトナー粒子に、後述するような無機微粒子を必要に応じて混合し、トナー粒子の表面に付着させることで、トナーを得ることができる。また、製造工程(無機微粒子の混合前)に分級工程を入れ、トナー粒子中に含まれる粗粉や微粉をカットすることも可能である。
また、本発明のトナーには、流動化剤として、個数平均一次粒径が4nm以上80nm以下、より好ましくは6nm以上40nm以下の無機微粒子がトナー粒子に添加(外添)されていることが好ましい。無機微粒子は、トナーの流動性改良およびトナー粒子の帯電均一化のために添加されるが、無機微粒子を疎水化処理するなどの処理によってトナーの帯電量の調整、環境安定性の向上などの機能を付与することも好ましい形態である。
本発明において、無機微粒子の個数平均一次粒径の測定法は、走査型電子顕微鏡により拡大撮影したトナーの写真を用いて行う。
本発明で用いられる無機微粒子としては、シリカ、酸化チタン、アルミナなどの微粒子が使用できる。シリカ微粒子としては、例えば、ケイ素ハロゲン化物の蒸気相酸化により生成されたいわゆる乾式法またはヒュームドシリカと称される乾式シリカ、および、水ガラスなどから製造されるいわゆる湿式シリカが挙げられる。
しかしながら、表面およびシリカ微粒子の内部にあるシラノール基が少なく、またNa2O、SO3 2-などの製造残滓の少ない乾式シリカの方が好ましい。また、乾式シリカにおいては、製造工程において、例えば、塩化アルミニウム、塩化チタンなど他の金属ハロゲン化合物をケイ素ハロゲン化合物とともに用いることによって、シリカと他の金属酸化物の複合微粒子を得ることも可能であり、それらも包含する。
個数平均一次粒径が4nm以上80nm以下の無機微粒子の添加量は、トナー粒子100質量部に対して0.1質量部から3.0質量部であることが好ましい。無機微粒子の含有量は、蛍光X線分析を用い、標準試料から作成した検量線を用いて定量できる。
本発明において、無機微粒子は、疎水化処理されたものであることが、トナーの環境安定性を向上させることができるため好ましい。無機微粒子の疎水化処理に用いる処理剤としては、シリコーンワニス、各種変性シリコーンワニス、シリコーンオイル、各種変性シリコーンオイル、シラン化合物、シランカップリング剤などが挙げられる。また、その他の有機ケイ素化合物、有機チタン化合物などの処理剤などが挙げられる。これらは、単独でまたは複数種を組み合わせて用いることができる。
上記処理剤の中でも、シリコーンオイルにより処理したものが好ましく、無機微粒子をシラン化合物で疎水化処理すると同時にまたは処理した後に、シリコーンオイルにより処理したものがより好ましい。このような無機微粒子の処理方法としては、例えば、第一段反応として、シラン化合物でシリル化反応を行い、シラノール基を化学結合により消失させた後、第二段反応としてシリコーンオイルにより、表面に疎水性の薄膜を形成することができる。
上記シリコーンオイルは、25℃における粘度が10mm2/s以上200,000mm2/s以下のもの好ましく、3,000mm2/s以上80,000mm2/s以下のものがより好ましい。
使用される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、α−メチルスチレン変性シリコーンオイル、クロルフェニルシリコーンオイル、フッ素変性シリコーンオイルなどが特に好ましい。
無機微粒子をシリコーンオイルで処理する方法としては、例えば、シラン化合物で処理された無機微粒子とシリコーンオイルとをヘンシェルミキサーなどの混合機を用いて直接混合する方法や、無機微粒子にシリコーンオイルを噴霧する方法が挙げられる。あるいは、適当な溶剤にシリコーンオイルを溶解または分散させた後、無機微粒子を加えて混合し、溶剤を除去する方法でもよい。無機微粒子の凝集体の生成が比較的少ない点で噴霧する方法がより好ましい。
シリコーンオイルの処理量は、無機微粒子100質量部に対し1質量部から40質量部、好ましくは3質量部から35質量部が好ましく、良好な疎水性が得られやすい。
本発明で用いられる無機微粒子は、トナーに良好な流動性を付与させるために、窒素吸着によるBET法で測定した比表面積が20m2/gから350m2/g範囲内のものが好ましく、25m2/gから300m2/gのものがより好ましい。比表面積は、BET法にしたがって、比表面積測定装置「ジェミニ2375 Ver.5.0」(島津製作所社製)を用いて試料表面に窒素ガスを吸着させ、BET多点法を用いて算出される。
本発明のトナーには、さらに他の添加剤、例えば、
フッ素樹脂粒子、ステアリン酸亜鉛粒子、ポリフッ化ビニリデン粒子のような滑剤粒子;
酸化セリウム粒子、炭化ケイ素粒子、チタン酸ストロンチウム粒子などの研磨剤;
酸化チタン粒子、酸化アルミニウム粒子などの流動性付与剤;
ケーキング防止剤;
逆極性の有機微粒子および無機微粒子
を現像性向上剤として少量用いることもできる。これらの添加剤の表面を疎水化処理して用いることも可能である。
次に本発明のトナーを用いることのできる現像装置について図面を用いて詳細に説明する。
図1は、現像装置の一例を示す模式的断面図である。また、図2は、現像装置が組み込まれたクリーナーレスシステムの画像形成装置の一例を示す模式的断面図である。
図1又は図2において、静電潜像が形成された像担持体である静電潜像担持体45は、矢印R1方向に回転される。トナー担持体47は矢印R2方向に回転することによって、トナー担持体47と静電潜像担持体45とが対向している現像領域にトナー57を搬送する。
静電潜像担持体45の周囲には帯電部材(帯電ローラ)46、転写部材(転写ローラ)50、定着器51、ピックアップローラ52等が設けられている。静電潜像担持体45は帯電ローラ46によって帯電される。そして、レーザー発生装置54によりレーザー光を静電潜像担持体45に照射することによって露光が行われ、目的の画像に対応した静電潜像が形成される。静電潜像担持体45上の静電潜像は現像器49内のトナーで現像されてトナー画像を得る。トナー画像は転写材を介して静電潜像担持体45に当接された転写ローラ50により転写材(紙)53上へ転写される。トナー画像を載せた転写材(紙)53は定着器51へ運ばれ転写材(紙)53上に定着される。転写後に静電潜像担持体45上に残ったトナーは、トナー担持体47により回収される。
次に、本発明に係る各物性の測定方法に関して記載する。
<トナーおよび非晶性ポリエステルの軟化点の測定方法>
トナーおよび非晶性ポリエステルの軟化点の測定は、定荷重押し出し方式の細管式レオメータ「流動特性評価装置 フローテスターCFT−500D」(島津製作所社製)を用い、装置付属のマニュアルに従って行なう。本装置では、測定試料の上部からピストンによって一定荷重を加えつつ、シリンダに充填した測定試料を昇温させて溶融し、シリンダ底部のダイから溶融された測定試料を押し出し、この際のピストン降下量と温度との関係を示す流動曲線を得ることができる。
本発明においては、「流動特性評価装置 フローテスターCFT−500D」に付属のマニュアルに記載の「1/2法における溶融温度」を軟化点とし、「80℃の時のViscosity」を80℃粘度とする。尚、1/2法における溶融温度とは、次のようにして算出されたものである。まず、流出が終了した時点におけるピストンの降下量Smaxと、流出が開始した時点におけるピストンの降下量Sminとの差の1/2を求める(これをXとする。X=(Smax−Smin)/2)。そして、流動曲線においてピストンの降下量がXとSminの和となるときの流動曲線の温度が、1/2法における溶融温度である(流動曲線の模式図を図3に示す)。
測定試料は、約1.0gのトナーまたは非晶性ポリエステルを、25℃の環境下で、錠剤成型圧縮機(例えば、NT−100H、エヌピーエーシステム社製)を用いて約10MPaで、約60秒間圧縮成型し、直径約8mmの円柱状としたものを用いる。
CFT−500Dの測定条件は、以下の通りである。
試験モード:昇温法
開始温度:50℃
到達温度:200℃
測定間隔:1.0℃
昇温速度:4.0℃/min
ピストン断面積:1.000cm2
試験荷重(ピストン荷重):10.0kgf(0.9807MPa)
予熱時間:300秒
ダイの穴の直径:1.0mm
ダイの長さ:1.0mm
<重量平均粒径(D4)の測定方法>
トナーの重量平均粒径(D4)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)と、測定条件設定及び測定データ解析をするための付属の専用ソフト「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)を用いて、実効測定チャンネル数2万5千チャンネルで測定し、測定データの解析を行ない、算出した。
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、以下のように専用ソフトの設定を行なった。
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。
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)ultisizer 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、解析ソフトの「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、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)の水槽内に所定量のイオン交換水を入れ、この水槽中に前記コンタミノン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)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)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、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「算術径」が重量平均粒径(D4)である。
<トナーの重量平均分子量Mw(T)および非晶性ポリエステルの重量平均分子量Mw(P)の測定方法>
トナーおよび非晶性ポリエステルのTHF可溶分の分子量分布は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により、以下のようにして測定する。得られたトナーおよび非晶性ポリエステルのTHF可溶分の分子量分布から、トナーの重量平均分子量Mw、非晶性ポリエステルの重量平均分子量Mwを算出する。
まず、室温で24時間かけて、サンプルをテトラヒドロフラン(THF)に溶解する。そして、得られた溶液を、ポア径が0.2μmの耐溶剤性メンブランフィルター「マエショリディスク」(東ソー社製)で濾過してサンプル溶液を得る。尚、サンプル溶液は、THFに可溶な成分の濃度が約0.8質量部となるように調整する。このサンプル溶液を用いて、以下の条件で測定する。
装置:HLC8120 GPC(検出器:RI)(東ソー社製)
カラム:Shodex KF−801、802、803、804、805、806、807の7連(昭和電工社製)
溶離液:テトラヒドロフラン(THF)
流速:1.0ml/min
オーブン温度:40.0℃
試料注入量:0.10ml
試料の分子量の算出にあたっては、標準ポリスチレン樹脂(例えば、商品名「TSKスタンダード ポリスチレン F−850、F−450、F−288、F−128、F−80、F−40、F−20、F−10、F−4、F−2、F−1、A−5000、A−2500、A−1000、A−500」、東ソ−社製)を用いて作成した分子量校正曲線を使用する。
<トナー断面の輪郭から、輪郭と断面の中心点間の距離の25%以内に存在する、非晶性ポリエステルドメインの総面積に対する比率(面積%)の測定方法>
可視光硬化性樹脂(商品名、アロニックスLCRシリーズD−800;東亞合成社製)中にトナーを十分に分散させた後、短波長光を照射し硬化させる。得られた硬化物を、ダイアモンドナイフを備えたウルトラミクロトームで切り出し、250nmの薄片状サンプルを作製する。次いで、切り出したサンプルを透過型電子顕微鏡(日本電子社製電子顕微鏡JEM−2800)(TEM―EDX)を用いて40000倍以上50000倍以下の倍率で拡大し、トナーの断面の観察及びEDXを用いた元素マッピングを行う。
なお、観察するトナーの断面は以下のように選択する。まずトナー断面画像から、トナーの断面積を求め、その断面積と等しい面積を持つ円の直径(円相当径)を求める。この円相当径とトナーの重量平均粒径(D4)との差の絶対値が1.0μm以内のトナー断面画像についてのみ観察する。
マッピング条件としては、保存レート:9000以上13000以下、積算回数:120回とする。
観察画像より確認される樹脂由来の各ドメインの中でC元素に由来するスペクトル強度と、O元素に由来するスペクトル強度を測定し、O元素に対するC元素のスペクトル強度が0.05以上のドメインが非晶性ポリエステルのドメインである。非晶性ポリエステルのドメインを特定後、二値化処理により、トナー断面に存在する非晶性ポリエステルのドメインの総面積に対する、トナーの断面の輪郭から、輪郭と断面の中心点間の距離の25%以内に存在する非晶性ポリエステルのドメインの面積割合(面積%)を計算する。なお、二値化処理には、Image Pro PLUS(日本ローパー株式会社製)を用いる。
算出方法は、以下の通りである。上記TEM画像において、トナー断面の輪郭及び中心点を求める。トナー断面の輪郭は、上記TEM画像で観察されるトナーの表面に沿ったものとする。また、トナー断面の中心点は、トナー断面の重心とする。
得られた中心点から、トナー断面の輪郭上の点に対して線を引く。線上において、輪郭から、輪郭と断面の中心点間の距離の25%の位置を特定する。
そして、トナー断面の輪郭に対して一周分、この操作を行い、トナー断面の輪郭から、輪郭と断面の中心点間の距離の25%の境界線を明示する。
25%の境界線が明示されたTEM画像をもとに、トナーの断面の輪郭と、25%の境界線とで囲まれた領域に存在する非晶性ポリエステルのドメインの面積を計測する。そして、トナー断面に存在する非晶性ポリエステルドメインの総面積を計測し、総面積を基準とした面積%を算出する。
<非晶性ポリエステルのドメインのアスペクト比の測定方法>
上記と同様にEDXを用いて元素マッピングを行い、非晶性ポリエステルのドメインを特定する。
そして、非晶性ポリエステルのドメインの個数平均径は、ドメインの長軸と短軸の長さを測定して得られる。測定数は100個とし、100個のドメインの長軸と短軸の平均値を、非晶性ポリエステルのドメインの個数平均長軸径、個数平均短軸径とし、上記で求めた、個数平均長軸径/個数平均短軸径をアスペクト比とする。また、ドメインの個数平均長軸径を、ドメイン径の長軸とする。
<非晶性ポリエステルの酸価(Av)の測定方法>
酸価は試料1gに含まれる酸を中和するために必要な水酸化カリウムのmg数である。非晶性ポリエステルの酸価はJIS K 0070−1992に準じて測定されるが、具体的には、以下の手順に従って測定する。
(1)試薬の準備
フェノールフタレイン1.0gをエチルアルコール(95vol%)90mlに溶かし、イオン交換水を加えて100mlとし、フェノールフタレイン溶液を得る。
特級水酸化カリウム7gを5mlの水に溶かし、エチルアルコール(95vol%)を加えて1lとする。炭酸ガス等に触れないように、耐アルカリ性の容器に入れて3日間放置後、ろ過して、水酸化カリウム溶液を得る。得られた水酸化カリウム溶液は、耐アルカリ性の容器に保管する。前記水酸化カリウム溶液のファクターは、0.1モル/l塩酸25mlを三角フラスコに取り、前記フェノールフタレイン溶液を数滴加え、前記水酸化カリウム溶液で滴定し、中和に要した前記水酸化カリウム溶液の量から求める。前記0.1モル/l塩酸は、JIS K 8001−1998に準じて作成されたものを用いる。
(2)操作
(A)本試験
粉砕した非晶性ポリエステルの試料2.0gを200mlの三角フラスコに精秤し、トルエン/エタノール(2:1)の混合溶液100mlを加え、5時間かけて溶解する。次いで、指示薬として前記フェノールフタレイン溶液を数滴加え、前記水酸化カリウム溶液を用いて滴定する。尚、滴定の終点は、指示薬の薄い紅色が約30秒間続いたときとする。
(B)空試験
試料を用いない(すなわちトルエン/エタノール(2:1)の混合溶液のみとする)以外は、上記操作と同様の滴定を行う。
(3)得られた結果を下記式に代入して、酸価を算出する。
A=[(C−B)×f×5.61]/S
ここで、A:酸価(mgKOH/g)、B:空試験の水酸化カリウム溶液の添加量(ml)、C:本試験の水酸化カリウム溶液の添加量(ml)、f:水酸化カリウム溶液のファクター、S:試料(g)である。
以下、本発明を製造例及び実施例により具体的に説明するが、これは本発明をなんら限定するものではない。実施例10は参考例である。なお、以下の配合における部数は全て質量部である。
<非晶性ポリエステルAPES1の製造例>
窒素導入管、脱水管、撹拌器及び熱電対を装備した反応槽中に、原料モノマーとして、カルボン酸成分とアルコール成分を表1に示すように調整し、入れた後、触媒としてジブチル錫をモノマー総量100部に対して1.5部添加した。次いで、窒素雰囲気下にて常圧で180℃まで素早く昇温した後、180℃から210℃まで10℃/時間の速度で加熱しながら水を留去して重縮合を行った。210℃に到達してから反応槽内を5kPa以下まで減圧し、210℃、5kPa以下の条件下にて重縮合を行い、非晶性ポリエステルAPES1を得た。その際、得られる非晶性ポリエステルAPES1のピーク分子量が表1の値となるように重合時間を調整した。非晶性ポリエステルAPES1の物性を表1に示す。
<非晶性ポリエステルAPES2の製造例>
窒素導入管、脱水管、撹拌器及び熱電対を装備した反応槽中に、原料モノマーとして、カルボン酸成分とアルコール成分を表1に示すように調整し、入れた後、触媒としてジブチル錫をモノマー総量100部に対して1.5部添加した。次いで、窒素雰囲気下にて常圧で180℃まで素早く昇温した後、180℃から210℃まで10℃/時間の速度で加熱しながら水を留去して重縮合を行った。210℃に到達してから反応槽内を5kPa以下まで減圧し、210℃、5kPa以下の条件下にて重縮合を行い、非晶性ポリエステルを得た。次に、キシレン50部に上記ポリエステル70部、スチレン24部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート6部、およびジブチル錫オキサイド0.3部を添加して、混合液を110℃まで昇温し、溶解・膨潤させた。窒素雰囲気下、ラジカル重合開始剤であるtert−ブチルハイドロパーオキサイド1部をキシレン10部に溶解したものを混合液に約30分かけて滴下した。さらにその温度で混合液を10時間保温してラジカル重合反応を終了させた。さらに混合液を加熱しながら減圧し、脱溶剤することによりスチレンアクリル変性ポリエステルAPES2を得た。非晶性ポリエステルAPES2の物性を表1に示す。
<非晶性ポリエステルAPES3〜11の製造>
原料モノマー及び使用量を表1に記載の様に変更し、それ以外は、非晶性ポリエステルAPES1と同様にして非晶性ポリエステルAPES3〜11を得た。これらの非晶性ポリエステルの物性を表1に示す。
<非晶性ポリエステルAPES12〜15の製造>
原料モノマー及び使用量を表1に記載の様に変更し、それ以外は、非晶性ポリエステルAPES1と同様にして非晶性ポリエステルAPES12〜15を得た。これらの非晶性ポリエステルの物性を表1に示す。
<非晶性ポリエステルAPES16の製造>
窒素導入管、脱水管、撹拌器及び熱電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100g、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物189g、テレフタル酸51g、フマル酸61g、アジピン酸25g及びエステル化触媒(オクチル酸スズ)2gを入れ、230℃で縮重合反応させた。
さらに、8kPaで1時間反応させ、160℃まで冷却した後、アクリル酸6g、スチレン70g、n−ブチルアクリレート31g及び重合開始剤(ジ−t−ブチルパーオキサイド)20gの混合物を滴下ロートにより1時間かけて滴下し、滴下後、160℃に保持したまま、付加重合反応を継続させた。
その後、200℃に昇温し、10kPaで1時間保持した後に、未反応のアクリル酸、スチレン及びn−ブチルアクリレートを除去することにより、ビニル重合体部位とポリエステル部位とが結合してなる複合樹脂である非晶性ポリエステル(APES16)を得た。得られた非晶性ポリエステルAPES16の軟化点(Tm)は105℃、酸価(Av)は10mgKOH/g、炭素数6以上12以下の直鎖脂肪族ジカルボン酸の含有率は20mol%であった。
Figure 0006987614
<処理磁性体の製造例>
硫酸第一鉄水溶液中に、鉄元素に対して1.00から1.10当量の苛性ソーダ溶液、鉄元素に対しリン元素換算で0.15部となる量のP25、鉄元素に対して珪素元素換算で0.50部となる量のSiO2を混合し、水酸化第一鉄を含む水溶液を調製した。水溶液のpHを8.0とし、空気を吹き込みながら85℃で酸化反応を行い、種晶を有するスラリー液を調製した。
次いで、このスラリー液に当初のアルカリ量(苛性ソーダのナトリウム成分)に対し0.90から1.20当量となるよう硫酸第一鉄水溶液を加えた後、スラリー液をpH7.6に維持して、空気を吹込みながら酸化反応をすすめ、磁性酸化鉄を含むスラリー液を得た。濾過、洗浄した後、この含水スラリー液を一旦取り出した。この時、含水サンプルを少量採取し、含水量を計っておいた。次に、この含水サンプルを乾燥せずに別の水系媒体中に投入し、撹拌すると共にスラリーを循環させながらピンミルにて再分散させ、再分散液のpHを約4.8に調整する。そして、撹拌しながらn−ヘキシルトリメトキシシランカップリング剤を磁性酸化鉄100部に対し1.6部(磁性酸化鉄の量は含水サンプルから含水量を引いた値として計算した)添加し、加水分解を行った。その後、撹拌を十分行い、分散液のpHを8.6にして表面処理を行った。
生成した疎水性磁性体をフィルタープレスにてろ過し、多量の水で洗浄した後に100℃で15分、90℃で30分乾燥し、得られた粒子を解砕処理して体積平均粒径が0.21μmの処理磁性体を得た。
<トナー粒子1の製造例>
イオン交換水720部に0.1モル/L−Na3PO4水溶液450部を投入して60℃に加温した後、1.0モル/L−CaCl2水溶液67.7部を添加して、分散安定剤を含む水系媒体を得た。
・スチレン 75.0部
・n−ブチルアクリレート 25.0部
・非晶性ポリエステルAPES1 10.0部
・ジビニルベンゼン 0.6部
・モノアゾ染料の鉄錯体(T−77:保土ヶ谷化学社製) 1.5部
・処理磁性体 65.0部
上記処方をアトライタ(三井三池化工機(株))を用いて均一に分散混合して単量体組成物を得た。この単量体組成物を63℃に加温し、そこにパラフィンワックス(融点78℃)15部を添加混合し、溶解した。その後重合開始剤tert−ブチルパーオキシピバレート5.0部を溶解した。
上記水系媒体中に上記単量体組成物を投入し、60℃、N2雰囲気下においてT.K.ホモミクサー(特殊機化工業(株))にて12000rpmで10分間撹拌し、造粒した。その後パドル撹拌翼で撹拌しつつ70℃で4時間反応させた。反応終了後、ここで得られた水系媒体中には、着色粒子が分散しており、着色粒子表面には無機分散剤として、リン酸カルシウムが付着していることを確認した。
この時点で、水系媒体の一部を抜き取り、塩酸を加えてリン酸カルシウムを洗浄して除去した後に濾過・乾燥して着色粒子を分析した。その結果、着色粒子のガラス転移温度Tgは55℃であった。
続いて、反応終了後の水系媒体を100℃まで昇温させ、120分保持した。その後、水系媒体に5℃水を投入し、100℃/分の冷却速度で100℃から50℃に冷却した。続いて、水系媒体を50℃で120分、保持を行った。
その後、水系媒体に、塩酸を加えてリン酸カルシウムを洗浄して除去した後に濾過・乾燥してトナー粒子1を得た。トナー粒子1の製造条件を表2に示す。
<トナー粒子2〜11、比較用トナー粒子1〜4の製造例>
トナー粒子1の製造において、非晶性ポリエステル、着色剤、製造条件を変更すること以外は同様にして、トナー粒子2〜11、比較トナー粒子1〜4の製造を行った。得られたトナー粒子、比較トナー粒子の製造条件を表2に示す。
<比較用トナー粒子5の製造例>
(各分散液の調製)
〔樹脂粒子分散液(1)〕
・スチレン(和光純薬社製): 325部
・n−ブチルアクリレート(和光純薬社製): 100部
・アクリル酸(ローディア日華社製): 13部
・1,10−デカンジオールジアクリレート(新中村化学社製): 1.5部
・ドデカンチオール(和光純薬社製): 3部
上記成分を予め混合し、溶解して溶液を調製しておき、アニオン性界面活性剤(ダウケミカル社製、ダウファックスA211)9部をイオン交換水580部に溶解した界面活性剤溶液をフラスコに収容し、上記の溶液のうち400部を投入して分散し、乳化して10分間ゆっくりと撹拌・混合しながら、過硫酸アンモニウム6部を溶解したイオン交換水50部を投入した。
次いで、フラスコ内を窒素で十分に置換した後、フラスコを撹拌しながらオイルバスでフラスコ内が75℃になるまで加熱し、5時間そのまま乳化重合を継続して樹脂粒子分散液(1)を得た。
樹脂粒子分散液(1)から樹脂粒子を分離して物性を調べたところ、個数平均粒径は195nm、分散液中の固形分量は42%、ガラス転移温度は51.5℃、重量平均分子量(Mw)は32000であった。
〔樹脂粒子分散液(2)〕
前記非晶性ポリエステル(APES16)を、キャビトロンCD1010(株式会社ユーロテック製)を高温高圧型に改造した分散機を用いて分散した。具体的には、イオン交換水79%、アニオン系界面活性剤(第一工業製薬(株):ネオゲンRK)が1%(有効成分として)、非晶性ポリエステル(APES16)が20%の組成比で、アンモニアによりpHを8.5に調整し、回転子の回転速度が60Hz、圧力が5kg/cm2、熱交換器により140℃に加熱する、の条件でキャビトロンを運転し、個数平均粒径が200nmの樹脂微粒子分散液(2)を得た。
〔着色剤分散液〕
・カーボンブラック(三菱化学社製、MA−100): 20部
・アニオン系界面活性剤(第一工業製薬社製、ネオゲンR): 2部
・イオン交換水: 78部
上記成分をホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックスT50)を用いて、3000rpmで2分間、顔料を水になじませた。さらに5000回転で10分間分散後、通常の撹拌器で1昼夜撹拌させて脱泡した後、高圧衝撃式分散機アルティマイザー((株)スギノマシン社製、HJP30006)を用いて、圧力240MPaで約1時間分散させて着色剤分散液を得た。さらに分散液のpHを6.5に調節した。
〔離型剤分散液〕
・炭化水素系ワックス: 45部
(フィッシャートロプシュワックス、最大吸熱ピークのピーク温度が78℃、重量平均分子量が750)
・カチオン性界面活性剤(ネオゲンRK、第一工業製薬): 5部
・イオン交換水: 200部
上記成分を95℃に加熱して、ホモジナイザー(IKA製、ウルトラタラックスT50)にて十分に分散後、圧力吐出型ゴーリンホモジナイザーで分散処理し、個数平均径190nm、固形分量25%の離型剤分散液を得た。
(比較用トナー粒子5の製造)
・イオン交換水 400部
・樹脂粒子分散液(1) 620部(樹脂粒子濃度:42%)
・樹脂粒子分散液(2) 279部(樹脂粒子濃度:20%)
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)、ネオゲンRK、有効成分量:60%)
1.5部(有効成分として0.9部)
以上の成分を、温度計、pH計、撹拌機を具備した3リットルの反応容器に入れ、外部からマントルヒーターで温度制御しながら、温度30℃、撹拌回転数150rpmにて、30分間保持した。その後、着色剤分散液88部、離型剤分散液60部を投入し、5分間保持した。そのまま、1.0%硝酸水溶液を添加し、pHを3.0に調整した。次いで、撹拌機、マントルヒーターをはずし、ホモジナイザー(IKAジャパン社製:ウルトラタラクスT50)にて、3000rpmで分散しながら、ポリ塩化アルミニウム0.33部、0.1%硝酸水溶液37.5部の混合溶液を、そのうちの1/2を添加した後、分散回転数を5000rpmにして、残りの1/2を1分間かけて添加し、分散回転数を6500rpmにして、6分間分散した。
反応容器に、撹拌機、マントルヒーターを設置し、スラリーが充分に撹拌するように撹拌機の回転数を適宜調整しながら、42℃まで、0.5℃/分で昇温し、42℃で15分保持した後、0.05℃/分で昇温しながら、10分ごとに、コールターマルチサイザーにて粒径を測定し、重量平均粒径が7.8μmとなったところで、5%水酸化ナトリウム水溶液を用いてpHを9.0にした。その後、5℃ごとにpHを9.0に調整しながら、昇温速度1℃/分で96℃まで昇温し、96℃で保持した。30分ごとに光学顕微鏡と走査電子顕微鏡(FE−SEM)にて粒子形状及び表面性を観察したところ、2時間目でほぼ球形化したので、1℃/分で20℃まで降温して粒子を固化させた。
その後、反応生成物をろ過し、イオン交換水で通水洗浄し、ろ液の伝導度が50mS以下となったところで、ケーキ状になった粒子を取り出し、粒子重量の10倍量のイオン交換水中投入し、スリーワンモータで撹拌し充分に粒子がほぐれたところで、1.0%硝酸水溶液でpHを3.8に調整して10分間保持した。その後再度ろ過、通水洗浄し、ろ液の伝導度が10mS以下となったところで、通水を停止し、固液分離した。得られたケーキ状になった粒子をサンプルミルで解砕して、40℃のオーブン中で24時間乾燥した。さらに得られた粉体をサンプルミルで解砕した後、40℃のオーブン中で5時間追加真空乾燥して、比較用トナー粒子5を得た。
Figure 0006987614
<トナー1の製造例>
トナー粒子1を100部と、一次粒径12nmのシリカにヘキサメチルジシラザンで処理をした後シリコーンオイルで処理し、処理後のBET比表面積値が120m2/gの疎水性シリカ微粒子1.2部を、三井ヘンシェルミキサ(三井三池化工機(株))を用い混合し、トナー1を調製した。トナー1の物性を表3に示す。
<トナー2〜11、比較用トナー1〜5の製造例>
トナー1の製造において、表3に示すようにトナー粒子を変更し、トナー2〜19、比較用トナー1〜3を得た。トナー2〜19、比較用トナー1〜3の物性を表3に示す。
Figure 0006987614
〔実施例1〕
クリーナーレスシステム採用のHP製プリンタ(LaserJet Pro M203dw)を改造して画像出力評価に用いた。改造点としては、トナー供給部材への電圧印加をオフにした。なお、トナー担持体と静電潜像担持体の当接部の幅が1.1mmとなるように当接圧を調整した。さらにトナー担持体への印加電圧を製品条件と製品条件より200V高くできるように改造した(例えば、製品のトナー担持体への印加電圧が−600Vであるとき、製品条件より200V高い条件は、−400Vである。)。
上記のように改造した現像装置にトナー1を100g充填した。白抜け評価時は、常温常湿環境下で、黒後ドラム上カブリ評価時は低温低湿環境下にて画像評価を行った。
その結果、常温常湿環境下、低温低湿環境下において良好な画像を得ることが出来た。評価結果を表4に示す。
本発明の、実施例、および比較例で行った各評価の評価方法とその判断基準について、以下に述べる。
[白抜け]
評価紙として、NEENAH CLASSIC LAID TEXT(Neenah Paper社製、ベック平滑度5、坪量105g/m2、以下、ラフ紙)を用いた。紙の表面の粗さを示すベック平滑度は通常用いるBusiness4200(ゼロックス社製、ベック平滑度56、坪量105g/m2、以下、普通紙)に対してNEENAH CLASSIC LAID TEXTでは小さく、紙の凹部がより存在することで定着時の白抜けに対してより厳しい評価ができる。画像は、評価紙上にベタ画像で、左右のそれぞれ80mm、上下それぞれ10mmの余白となるように調整する。このとき、ベタ黒画像は、トナーの載り量が0.8mg/cm2になるように、印加電圧を調整する。
この調整画像を用い、160℃から220℃までの温度域で設定温調を5℃おきに変化させながら、各温度における白抜けの有無を目視で確認する。なお、白抜けが発生しなかった定着画像については、耐摺擦試験を行う。摺擦条件は、4.9kPa(50g/cm2)の荷重をかけたシルボン紙で5回摺擦する。
以下のような判断基準で評価を行う。
A:白抜けが170℃で発生しない。
B:白抜けが180℃で発生せず、擦ってもはがれない。
C:白抜けが180℃で発生しないが、擦ると僅かにはがれる。
D:白抜けが180℃でも発生する。
[黒後ドラム上カブリ]
カブリの測定は、東京電色社製のREFLECTMETER MODEL TC−6DSを使用して測定する。フィルターは、グリーンフィルターを用いる。黒後ドラム上カブリはベタ黒画像を出力した直後の白画像について、ドラム(静電潜像担持体)上をマイラーテープでテーピングし、紙上にマイラーテープを貼ったものの反射率から、直接紙上に貼ったマイラーテープのマクベス濃度を差し引いて算出する。
なお、評価タイミングは、プリンタ起動直後の画出し1500枚目と3000枚画出し後のドラム上カブリを評価する。耐久画像としては、印字率が1%となるような横線を使用した。
カブリ(反射率)(%)=直接紙に貼ったテープの反射率(%)−ドラム上をテーピングしたテープの反射率(%)
以下のような判断基準で評価を行う。
A:5%未満
B:5%以上10%未満
C:10%以上20%未満
D:20%以上
[保存性試験]
保存性試験を以下の条件で行った。
高温高湿環境(32.5℃、80%RH)下にトナー20gを100日間放置し、放置後のトナー一粒の形状及びトナー塊の観察を行った。
以下のような判断基準で評価を行う。
A:トナー塊なし。
B:トナー塊が軽微にあり。
C:大きなトナー塊があるが、簡単に崩れる。
D:大きなトナー塊があり、崩れないほど硬い。
[画像はがれ(画像へのヒビ)]
低温低湿環境(温度15℃/相対湿度10%RH)にて10枚の画出しを行った。なお、画像としてはベタ黒画像を出力した。
50mm×50mmのベタ画像を転写紙の真ん中に形成した。その画像を同様の環境下において、真ん中で20回連続で折り曲げた際に、どの程度ベタ画像に画像剥がれが生じるかを目視で判断を行った。
以下のような判断基準で評価を行う。
A:画像はがれが確認できない。
B:折り曲げ箇所に、画像剥がれが軽微に確認される。
C:折り曲げ箇所に、画像剥がれが確認される。
D:折り曲げ箇所以外にも、画像剥がれが確認される。
〔実施例2〜11、比較例1〜4〕
表4に従いトナーを変更し、実施例1と同様に画出し評価を行った。評価結果を表4に示す。
〔比較例5〕
表4に従いトナーを変更し、トナーの充填量を67gに、白抜け評価のトナーの載り量を0.53mg/cm2に変更すること以外は、実施例1と同様に画出し評価を行った。評価結果を表4に示す。
Figure 0006987614
45 静電潜像担持体、46 帯電ローラ、47 トナー担持体、49 現像器、50 転写部材(転写ローラ)、51 定着器、52 ピックアップローラ、53 転写材(紙)、54 レーザー発生装置、55 トナー規制部材、56 金属板、57 トナー

Claims (7)

  1. 結着樹脂、非晶性ポリエステル及び着色剤を含有するトナー粒子を有するトナーであって、
    該結着樹脂がスチレン系樹脂を含み、
    透過型電子顕微鏡で観察される該トナーの断面において、該スチレン系樹脂が、マトリクスを形成し、該非晶性ポリエステルがドメインを形成しており、
    該ドメインのアスペクト比(長軸/短軸)が2.0以上4.0以下であり、
    該トナーの軟化点(Tm)が、110℃以上140℃以下であり、
    該非晶性ポリエステルが、
    プロピレンオキサイドの平均付加モル数が3.0以上5.0以下のビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物を含有したジアルコール成分と、
    ジカルボン酸成分と、
    の重縮合物であ
    ことを特徴とするトナー。
  2. 前記非晶性ポリエステルの軟化点(Tm)が85℃以上130℃以下である請求項1に記載のトナー。
  3. 前記非晶性ポリエステルの重量平均分子量(Mw)が6500以上20000以下である請求項1又は2に記載のトナー。
  4. 前記ドメインのドメイン径の長軸が、0.3μm以上3.0μm以下である請求項1〜3のいずれか1項に記載のトナー。
  5. 透過型電子顕微鏡で観察される前記トナーの断面において、該断面の輪郭から該断面の中心点間の距離の25%以内の領域に存在する前記ドメインの割合が、30面積%以上70面積%以下である請求項1〜4のいずれか1項に記載のトナー。
  6. 静電潜像担持体に形成された静電潜像を現像するトナーと、
    該トナーを担持し、該静電潜像担持体にトナーを搬送するトナー担持体と、
    を備えた現像装置であって、
    該トナーが、請求項1〜のいずれか1項に記載のトナーである
    ことを特徴とする現像装置。
  7. 静電潜像担持体と、静電潜像担持体を帯電する帯電部材と、静電潜像担持体に形成された静電潜像を現像するトナーと、静電潜像担持体に当接して該静電潜像担持体にトナーを搬送するトナー担持体と、を有し、転写後に静電潜像担持体に残ったトナーをトナー担持体により回収する画像形成装置であって、
    該トナーが請求項1〜のいずれか1項に記載のトナーである
    ことを特徴とする画像形成装置。
JP2017222503A 2017-11-20 2017-11-20 トナー、現像装置および画像形成装置 Active JP6987614B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017222503A JP6987614B2 (ja) 2017-11-20 2017-11-20 トナー、現像装置および画像形成装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017222503A JP6987614B2 (ja) 2017-11-20 2017-11-20 トナー、現像装置および画像形成装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019095500A JP2019095500A (ja) 2019-06-20
JP6987614B2 true JP6987614B2 (ja) 2022-01-05

Family

ID=66971511

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017222503A Active JP6987614B2 (ja) 2017-11-20 2017-11-20 トナー、現像装置および画像形成装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6987614B2 (ja)

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5884796B2 (ja) * 2013-09-05 2016-03-15 コニカミノルタ株式会社 静電潜像現像用トナー
JP5983650B2 (ja) * 2014-02-13 2016-09-06 コニカミノルタ株式会社 静電荷像現像用トナー
JP6387269B2 (ja) * 2014-08-22 2018-09-05 花王株式会社 トナー用結着樹脂組成物
US20170123333A1 (en) * 2015-10-28 2017-05-04 Canon Kabushiki Kaisha Toner
JP6714348B2 (ja) * 2015-11-24 2020-06-24 キヤノン株式会社 画像形成方法
JP6824671B2 (ja) * 2015-12-04 2021-02-03 キヤノン株式会社 トナー
DE102016116610B4 (de) * 2015-12-04 2021-05-20 Canon Kabushiki Kaisha Toner

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019095500A (ja) 2019-06-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7102580B2 (ja) トナー、該トナーを備えた現像装置、画像形成装置およびトナーの製造方法
JP6869819B2 (ja) トナー、現像装置及び画像形成装置
JP6891051B2 (ja) トナー、現像装置、及び画像形成装置
JP6878132B2 (ja) トナー
JP7005220B2 (ja) トナー
JP7091033B2 (ja) トナー
KR101665508B1 (ko) 전자사진용 토너 및 그의 제조방법
JP5495685B2 (ja) トナー
WO2009107829A1 (en) Toner
JP5430171B2 (ja) トナー
JP2008015230A (ja) トナー
JP2011257744A (ja) 静電荷像現像用トナー
JP6373048B2 (ja) トナー用結着樹脂組成物の水系分散体
JP6794154B2 (ja) トナー、及び該トナーを備えた現像装置
JP6762780B2 (ja) トナー、及び現像装置
JP2012002977A (ja) トナー
JP5419586B2 (ja) トナー
JP6987614B2 (ja) トナー、現像装置および画像形成装置
JP6692121B2 (ja) 静電潜像現像用トナー
JP6896545B2 (ja) トナー
JP6855252B2 (ja) トナー
JP5414339B2 (ja) トナー及び該トナーの製造方法
JP2019032465A (ja) 磁性トナー
JP6921682B2 (ja) トナー
JP2018004894A (ja) トナー、現像装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20201118

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20210714

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210727

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210909

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20211102

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20211201

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6987614

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151