JP7043830B2 - トナー、現像剤、及び画像形成装置 - Google Patents

トナー、現像剤、及び画像形成装置 Download PDF

Info

Publication number
JP7043830B2
JP7043830B2 JP2017244894A JP2017244894A JP7043830B2 JP 7043830 B2 JP7043830 B2 JP 7043830B2 JP 2017244894 A JP2017244894 A JP 2017244894A JP 2017244894 A JP2017244894 A JP 2017244894A JP 7043830 B2 JP7043830 B2 JP 7043830B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
toner
polyester resin
parts
electrostatic latent
latent image
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
JP2017244894A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2018146953A (ja
Inventor
彰宏 武山
純一 渡邊
孝洋 門田
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.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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 Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Priority to US15/884,559 priority Critical patent/US10324390B2/en
Publication of JP2018146953A publication Critical patent/JP2018146953A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7043830B2 publication Critical patent/JP7043830B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Developing Agents For Electrophotography (AREA)

Description

本発明は、トナー、現像剤、及び画像形成装置に関する。
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。しかし、小粒径化が困難であるなどの理由により、重合法によりトナーを製造することが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
他方、耐熱保存性、低温定着性、及び耐高温オフセット性などの熱的特性も重要であることから、種々のトナーの製法が提案されている(例えば、特許文献2~5参照)。
しかし、これら提案の技術は、近年要求される高いレベルの低温定着性を満足するものでない。
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、樹脂とワックスと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)。
しかし、これらの提案の技術は、近年更に高まっている高いレベルの低温定着性を満足するものでない。
また、トナーの帯電特性に関しては、特に負帯電トナーの帯電能力を上げる手段として粉砕トナーでフッ素系化合物を電荷制御剤等の役目でトナーに含有させることも知られている(例えば、特許文献8、9参照)。しかしながら、この手法では帯電立ち上がり性の十分な改善効果はなく、トナー地汚れ(かぶり)や、トナー飛散が発生して問題があった。また、環境帯電安定性の点でも問題であった。
また、水系造粒トナーに帯電制御剤を内添することは実質的に困難であった(例えば、特許文献10参照)。
また、乳化による造粒時に帯電制御剤を内添し、トナー中の帯電制御剤の配置を制御することで、帯電安定性と低温定着性を両立させるトナーが開示されている(例えば、特許文献11参照)。しかしながら、この手法では、帯電制御剤が定着阻害を起こし、帯電特性と低温定着の両立は不十分であった。
また、粒子の表面層に、フッ素/炭素の原子比が0.01~1.00の範囲でフッ素原子を有する球状トナー粒子からなるトナーが提案されている(例えば、特許文献12参照)。しかしながら、この提案の技術では、優れた低温定着性、優れた耐熱保存性、及び優れた帯電安定性を兼ね備えるトナーは得られていない。
したがって、優れた低温定着性、優れた耐熱保存性、及び優れた帯電安定性を兼ね備えるトナーが求められているのが現状である。
本発明は、優れた低温定着性、優れた耐熱保存性、及び優れた帯電安定性を兼ね備えるトナーを提供することを目的とする。
前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
本発明のトナーは、X線光電子分光分析(XPS)によるフッ素原子含有量〔FXPS(atomic%)〕と、蛍光X線分析(XRF)によるフッ素原子含有量〔FXRF(wt%)〕との比率(XPS/XRF)が、XPS/XRF=5.0~25.0であることを特徴とする。
本発明によると、優れた低温定着性、優れた耐熱保存性、及び優れた帯電安定性を兼ね備えるトナーを提供することができる。
図1は、本発明の画像形成装置の一例を示す概略構成図である。 図2は、本発明の画像形成装置の他の一例を示す概略構成図である。 図3は、各色の画像形成手段の一例を示す概略構成図である。 図4は、プロセスカートリッジの一例を示す概略構成図である。
(トナー)
本発明のトナーは、X線光電子分光分析(XPS)によるフッ素原子含有量〔FXPS(atomic%)〕と、蛍光X線分析(XRF)によるフッ素原子含有量〔FXRF(wt%)〕との比率(XPS/XRF)が、XPS/XRF=5.0~25.0である。
この性質を示す前記トナーは、優れた低温定着性、優れた耐熱保存性、及び優れた帯電安定性を兼ね備える。
前記比率(XPS/XRF)は、5.0~25.0の範囲であり、6.0~15.0が好ましい。前記比率(XPS/XRF)が、25.0を超えると、トナー表面に付着した含フッ素成分(例えば、フッ素含有化合物)が定着を阻害するため、低温定着性が悪化する。また、前記比率(XPS/XRF)が、5.0より小さくなると、トナー表面に付着している含フッ素成分が少ないため、帯電特性が低下する。
トナーの分析において、XPSは表面分析方法であり、XRFはバルク分析方法である。XPSとXRFとの比率(XPS/XRF)を求めることにより、フッ素成分の配置情報が得られる。
前記比率(XPS/XRF)は、トナーに含有される含フッ素成分(例えば、帯電制御剤としてのフッ素含有化合物)の構造、及び処方量により制御できる。
本発明の具体的態様においては、後述するフッ素処理層状無機鉱物を用いることにより、前記比率(XPS/XRF)を5.0~25.0に調整しているが、本発明の前記トナーは、具体的態様に限定されるものではない。ただし、フッ素系界面活性剤を用いてトナーを製造する場合に、前記比率(XPS/XRF)が5.0~25.0の範囲であるトナーは、本発明者らが検討した限りにおいて、従来のトナーの組成、及び配合では得られていない。
前記蛍光X線分析(XRF)におけるフッ素原子含有量〔FXRF(wt%)〕としては、0.02%~0.07%が好ましく、0.02%~0.03%がより好ましい。前記フッ素原子含有量〔FXRF(wt%)〕が、前記より好ましい範囲内であると、帯電安定性、及び低温定着性の点で、有利である。
前記X線光電子分光分析(XPS)におけるフッ素原子含有量〔FXPS(atomic%)〕としては、0.2%~0.8%が好ましく、0.2%~0.3%がより好ましい。前記フッ素原子含有量〔FXPS(atomic%)〕が、前記より好ましい範囲内であると、立ち上がりの帯電(TA15)の点で、有利である。
本発明のトナーは、例えば、フッ素処理層状無機鉱物を好ましくは含有し、更に必要に応じて、ポリエステル樹脂などを含有し、更に必要に応じて、その他の成分を含有する。
<フッ素処理層状無機鉱物>
前記トナーにおいて、前記フッ素検出比率(XPS/XRF)が、XPS/XRF=5.0~25.0を満たす方法の一例として、表面がフッ素含有化合物で処理されている層状無機鉱物(フッ素処理層状無機鉱物)を用いることが挙げられる。
<<層状無機鉱物>>
本発明でいう層状無機鉱物は、厚さ数nmの層が重ね合わさってできている無機鉱物のことをいい、「変性」するとは、その層間に存在するイオンに有機物イオンを導入することをいう。これを広義にはインターカレーションという。特開2003-202708号公報には、層状無機鉱物を有機カチオンで変性した変性層状無機鉱物が述べられている。層状無機鉱物としては、スメクタイト族(モンモリロナイト、サポナイトなど)、カオリン族(カオリナイトなど)、マガディアイト、カネマイトが知られている。又、特表2006-500605号公報、特表2006-503313号公報には、層状無機鉱物を有機アニオンで変性した変性層状無機鉱物が述べられている。この変性層状無機鉱物としては、層状複水酸化物塩である有機アニオン変性ハイドロタルサイトが知られている。変性層状無機鉱物はその変性された層状構造により親水性が高い。その為、層状無機鉱物を変性すること無しに水系媒体中に分散して造粒するトナーに用いると、水系媒体中に層状無機鉱物が移行し、トナーを異形化することが出来ないが、有機物イオンで変性することにより、適度な疎水性もち,変性層状無機鉱物がトナー粒子表面近傍に多くなり、造粒時に容易に異形化し、分散して微細化し、電荷調整機能を十分に発揮する。また、変性層状無機鉱物はトナーの低温定着にほとんど寄与しないため、トナー表面部分に多く存在すると低温定着の阻害を引き起こすことが考えられる。しかし、変性層状無機鉱物はごく少量でトナーの異形化、及び電荷調整機能が現われるため、形状制御、電荷調整機能と低温定着の両立が可能となる。
本発明に用いる変性した変性層状無機鉱物は、スメクタイト系の基本結晶構造を持つものを有機カチオンで変性したものが望ましい。スメクタイト族粘土鉱物は層が負の電荷を帯び、これを補うために層間に陽イオンが存在する。この陽イオンのイオン交換や極性分子の吸着により層間化合物を形成することができる。また、層状無機鉱物の2価金属の一部を3価の金属に置換することにより、金属イオンを導入することが出来る。しかし、金属イオンを導入すると親水性が高いため、金属イオンの少なくとも一部を有機アニオンで変性した層状無機化合物が望ましい。これにより適度な疎水性を持たせることが出来る。
前記層状無機鉱物が有するイオンの少なくとも一部を有機物イオンで変性した変性層状無機鉱物の、有機物イオン変性剤としては第4級アルキルアンモニウム塩、フォスフォニウム塩やイミダゾリウム塩などが挙げられるが、第4級アルキルアンモニウム塩が望ましい。前記第4級アルキルアンモニウムとしては、トリメチルステアリルアンモニウム、ジメチルステアリルベンジルアンモニウム、ジメチルオクタデシルアンモニウム、オレイルビス(2-ヒドロキシエチル)メチルアンモニウムなどが挙げられる。
また、前記変性した変性層状無機鉱物はとしてカオリナイト、層状リン酸塩、層状複水酸化物等を用いることが出来る。この場合、変性剤として相の電荷により適宜有機物イオン変性剤を選ぶことが出来る。層が負の電荷を持っているものは前記有機物イオン変性剤を、相が正の電荷をもっているものは、分岐、非分岐または環状アルキル(C1~C44)、アルケニル(C2~C22)、アルコキシ(C8~C32)、ヒドロキシアルキル(C2~C22)、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド等を有する硫酸塩、スルフォン酸塩、カルボン酸塩、またはリン酸塩が挙げられる。エチレンオキサイド骨格を持ったカルボン酸が望ましい。
層状無機鉱物を少なくとも一部を有機物イオンで変性することにより、適度な疎水性を持ち、トナー組成物及び/又はトナー組成物前駆体を含む油相が非ニュ-トニアン粘性を持ち、トナーを異形化することが出来る。このとき、トナー材料中の一部を有機物イオンで変性した変性層状無機鉱物の含有量は、0.05質量%~10質量%であることが好ましく、0.05質量%~5質量%であることがより好ましい。ここで、「トナー組成物」とは、トナーを構成する各種の材料をいい、「トナー組成物前駆体」とは、反応によりトナーを構成する材料となる物質/材料をいう。
一部を有機物イオンで変性した変性層状無機鉱物は、適宜選択することができるが、モンモリロナイト、ベントナイト、ヘクトライト、アタパルジャイト、セピオライト及びこれらの混合物等が挙げられる。中でも、トナー特性に影響を与えず、容易に粘度調整ができ、添加量を少量とすることができることから有機変性モンモリロナイト又はベントナイトが好ましい。
一部を有機カチオンで変性した変性層状無機鉱物の市販品としては、Bentone 3、Bentone 38、Bentone 38V(以上、レオックス社製)、チクソゲルVP(United catalyst社製)、クレイトン34、クレイトン40、クレイトンXL(以上、ビックケミー・ジャパン社製)等のクオタニウム18ベントナイト;Bentone 27(レオックス社製)、チクソゲルLG(United catalyst社製)、クレイトンAF、クレイトンAPA(以上、ビックケミー・ジャパン社製)等のステアラルコニウムベントナイト;クレイトンHT、クレイトンPS(以上、ビックケミー・ジャパン社製)等のクオタニウム18/ベンザルコニウムベントナイトが挙げられる。特に好ましいのはクレイトンAF、クレイトンAPAが挙げられる。また一部を有機アニオンで変性した変性層状無機鉱物としてはDHT-4A(協和化学工業社製)に下記一般式(1)で表される有機アニオンで変性させたものが特に好ましい。下記一般式(1)は例えばハイテノール330T(第一工業製薬社製)が挙げられる。
(OROSOM 一般式(1)
[式中、Rは炭素数13を有するアルキル基、Rは炭素数2から6を有するアルキレン基を表す。nは2から10の整数を表し、Mは1価の金属元素を表す]
変性層状無機鉱物を用いることにより、適度な疎水性を持ち、これを有するトナーの製造過程においてトナー組成物及び/又はトナー組成物前駆体を含む油相が非ニュートニアン粘性を持ち、トナーを異形化することが出来る。さらに層状無機鉱物の有機イオンにより帯電性を示し、表面に変性層状無機鉱物を多く存在させることで十分な帯電性を得ることができる。
<<フッ素含有化合物>>
前記フッ素含有化合物は、フルオロアルキル基を有しているとよく、フルオロアルキル基を有するカップリング剤が好ましい。
本発明のフッ素処理層状無機鉱物の表面は、前記フルオロアルキル基を有するカップリング剤で処理されてなるものであるとよく、そのようなカップリング剤としては、シランカップリング剤、アルミナカップリング剤、チタネートカップリング剤等を挙げることができ、このようなカップリング剤としては、Si、Al、Tiの無機塩、有機塩あるいはアルキルアルコキシル基等の疎水性アルコキシル基を1つ以上有する有機化合物を挙げることができる。中でも、シランカップリング剤を用いることが好ましい。
シランカップリング剤としては、下記一般式(2)で表されるシランカップリング剤を用いることが好ましい。
RaSiRb 一般式(2)
(式中、Raは、フルオロメチル基を有した炭化水素基であり、官能基を含有していてもよい。Rbは、加水分解性基及び水酸基のいずれかである。)
前記一般式(2)で表されるシランカップリング剤において、Raはフルオロメチル基を有した炭化水素基である。炭化水素基としては、直鎖または分岐鎖を有する飽和または不飽和の脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、脂環式炭化水素基を挙げることができ、これら炭化水素基は一価のものでも多価のものでもよい。
炭化水素基の炭素数は、脂肪族炭化水素基である場合は、1個~25個、特に1個~3個が好ましく、芳香族炭化水素基である場合は、6個~25個、特に6個~10個が好ましく、脂環式炭化水素である場合は、3個~25個、特に3個~6個が好ましい。
前記一般式(2)で表されるシランカップリング剤において、Rbは加水分解性基または水酸基であり、加水分解性基としては、アルコキシ基、アルケニルオキシ基、ケトオキシム基、アシルオキシ基、アミノ基、アミノキシ基、アミド基、ハロゲン原子を挙げることができる。
前記一般式(2)で表されるシランカップリング剤の具体例としては、トリフルオロメチルトリメトキシシラン、2,2,2-トリフルオロエチルトリメトキシシラン、3,3,3-トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、トリフルオロメチルトリエトキシシラン、2,2,2-トリフルオロエチルトリエトキシシラン、3,3,3-トリフルオロプロピルトリエトキシシラン、2-エチル-6,6,6-トリフルオロヘキシルトリメトキシシラン、2-ヘキセニル-5,5,5-トリフルオロトリメトキシシラン、p-トリフルオロメチルフェニルトリメトキシシラン等を挙げることができる。
前記カップリング剤は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
前記層状無機鉱物が、前記カップリング剤で処理されることで、その表面が極性の高いフッ素化合物で覆われることとなり、トナー中に添加することで、該トナーが高帯電性を発揮することが可能となる。
前記層状無機鉱物を前記カップリング剤で処理する際の処理方法としては、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、前記層状無機鉱物のスラリーに前記カップリング剤を加え、前記カップリング剤を加水分解した後に、スラリーから固形物をろ別し、前記固形物を加熱して、前記カップリング剤の加水分解物を縮合させることで、前記層状無機鉱物を前記カップリング剤で処理する方法などが挙げられる。
前記フッ素処理層状無機鉱物を使用する際、前記トナーにおいて、前記比率(XPS/XRF)がXPS/XRF=5.0~25.0を満たすためには、前記フッ素処理層状無機鉱物における前記フッ素含有化合物の含有量としては、前記層状無機鉱物100質量部に対して、2質量部~50質量部が好ましく、4質量部~40質量部がより好ましい。前記含有量が、2質量部以上であると、前記比率(XPS/XRF)は、25.0を超えにくくなり、50質量部以下であると前記比率(XPS/XRF)が、5.0より小さくなりにくくなる。前記含有量が、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。
前記トナーにおける前記フッ素処理層状無機鉱物の含有量としては、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、0.5質量%~2.0質量%が好ましく、0.7質量%~1.5質量%がより好ましく、0.9質量%~1.3質量%が特に好ましい。
<ポリエステル樹脂>
前記ポリエステル樹脂としては、例えば、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などが挙げられる。
<<非線状の非晶質ポリエステル樹脂A>>
前記非線状の非晶質ポリエステル樹脂A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、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ことが好ましい。
前記非線状の非晶質ポリエステル樹脂Aは、例えば、THF不溶分を構成する。
前記非線状の非晶質ポリエステル樹脂A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、紙などの記録媒体への接着性がより優れる点から、ウレタン結合及びウレア結合の少なくともいずれかを有することが好ましい。また、前記非線状の非晶質ポリエステル樹脂Aが、ウレタン結合及びウレア結合のいずれかを有することにより、ウレタン結合又はウレア結合が擬似架橋点のような挙動を示し、前記非線状の非晶質ポリエステル樹脂A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優れる。
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、前記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前記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。前記活性水素基と反応可能な基としては、例えば、イソシアネート基、エポキシ基、カルボン酸、酸クロリド基などが挙げられる。これらの中でも、前記非晶質ポリエステル樹脂Aにウレタン結合又はウレア結合を導入可能な点で、イソシアネート基が好ましい。
前記プレポリマーは、非線状である。前記非線状とは、3価以上のアルコール及び3価以上のカルボン酸の少なくともいずれかによって付与される分岐構造を有することを意味する。
前記プレポリマーとしては、イソシアネート基を含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含有するポリエステル樹脂--
前記イソシアネート基を含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3価以上のカルボン酸の少なくともいずれか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含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、例えば、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以上12以下の脂肪族ジオールが好ましい。
これらのジオールは、1種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、例えば、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、これらの無水物を用いてもよいし、低級(炭素数1~3)アルキルエステル化物を用いてもよいし、ハロゲン化物を用いてもよい。
前記脂肪族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、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、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、炭素数8~20の芳香族ジカルボン酸が好ましい。前記炭素数8~20の芳香族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、例えば、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。
これらの中でも、炭素数4以上12以下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。
---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、これらの無水物を用いてもよいし、低級(炭素数1~3)アルキルエステル化物を用いてもよいし、ハロゲン化物を用いてもよい。
---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。
これらのポリイソシアネートは、1種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を生成できる硬化剤であれば、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)の少なくともいず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のガラス転移温度としては、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、-60℃以上0℃以下が好ましく、-40℃以上-20℃以下がより好ましい。前記ガラス転移温度が好ましい範囲内であると以下の不具合を防止できる。
・低温でのトナーの流動が抑制できずに、耐熱保存性が悪化する不具合。
・耐フィルミング性が悪化する不具合。
・定着時の加熱及び加圧によるトナーが十分に変形できず、低温定着性が不十分になる不具合。
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、GPC(ゲル浸透クロマトグラフィー)測定において、20,000以上1,000,000以下が好ましい。前記非晶質ポリエステル樹脂Aの重量平均分子量は、前記非線状の反応性前駆体と前記硬化剤を反応させた反応生成物の分子量である。前記重量平均分子量が好ましい範囲内であると以下の不具合を防止できる。
・トナーが低温で流動しやすくなり、耐熱保存性に劣る不具合。
・溶融時の粘性が低くなり、高温オフセット性が低下する不具合。
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及び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、前記トナー100質量部に対して、5質量部~25質量部が好ましく、10質量部~20質量部がより好ましい。前記含有量が好ましい範囲内であると以下の不具合を防止できる。
・低温定着性、及び耐高温オフセット性が悪化する不具合。
・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不具合。
前記含有量が、前記より好ましい範囲内であると、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>>
前記非晶質ポリエステル樹脂Bは、ガラス転移温度(Tg)が40℃以上80℃以下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。
前記非晶質ポリエステル樹脂Bとしては、線状のポリエステル樹脂が好ましい。
前記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。前記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;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、水酸基価を調整する目的で、その樹脂鎖の末端に3価以上のカルボン酸及び3価以上のアルコールの少なくともいずれか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、分子量が低すぎる場合、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、分子量が高すぎる場合、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ことから、GPC(ゲル浸透クロマトグラフィー)測定において、重量平均分子量(Mw)3,000~10,000であることが好ましい。また、数平均分子量(Mn)は、1,000~4,000であることが好ましい。また、Mw/Mnは、1.0~4.0であることが好ましい。
前記重量平均分子量(Mw)は、4,000~7,000がより好ましい。前記数平均分子量(Mn)は、1,500~3,000がより好ましい。前記Mw/Mnは、1.0~3.5がより好ましい。
前記非晶質ポリエステル樹脂Bの酸価としては、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、1mgKOH/g~50mgKOH/gが好ましく、5mgKOH/g~30mgKOH/gがより好ましい。前記酸価が、1mgKOH/g以上であることにより、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。
前記非晶質ポリエステル樹脂Bの水酸基価としては、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、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のガラス転移温度(Tg)は、40℃以上80℃以下が好ましく、50℃以上70℃以下がより好ましい。前記ガラス転移温度が好ましい範囲内であると以下の不具合を防止できる。
・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る不具合。
・耐フィルミング性が悪化する不具合。
・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不具合。
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及び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、前記トナー100質量部に対して、50質量部~90質量部が好ましく、60質量部~80質量部がより好ましい。前記含有量が好ましい範囲内であると以下の不具合を防止できる。
・トナー中の顔料、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不具合。
・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、低温定着性に劣る不具合。
前記含有量が、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>>
前記結晶性ポリエステル樹脂Cは、高い結晶性をもつために、定着開始温度付近において急激な粘度低下を示す熱溶融特性を示す。このような特性を有する前記結晶性ポリエステル樹脂Cを前記非晶質ポリエステル樹脂Bと共に用いることで、溶融開始温度直前までは結晶性による耐熱保存性がよく、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(シャープメルト性)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することで定着することから、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、良好な結果を示す。
前記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とを用いて得られる。
なお、本発明において結晶性ポリエステル樹脂Cとは、上記のごとく、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等の多価カルボン酸又はその誘導体とを用いて得られるものを指し、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、前記結晶性ポリエステル樹脂Cには属さない。
-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。前記飽和脂肪族ジオールとしては、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以上12以下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。炭素数としては12以下であることがより好ましい。
これらは1種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。
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以上12以下の直鎖飽和脂肪族ジカルボン酸と、炭素数2以上12以下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、前記結晶性ポリエステル樹脂Cは、炭素数4以上12以下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以上12以下の飽和脂肪族ジオールに由来する構成単位とを有することが好ましい。そうすることにより、結晶性が高く、シャープメルト性に優れることから、優れた低温定着性を発揮できる点で好ましい。
前記結晶性ポリエステル樹脂Cの融点としては、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、60℃以上80℃以下であることが好ましい。前記融点が好ましい範囲内であると以下の不具合を防止できる。
・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不具合。
・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不具合。
前記結晶性ポリエステル樹脂Cの分子量としては、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、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という観点から、前記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)3,000~30,000、数平均分子量(Mn)1,000~10,000、Mw/Mn1.0~10であることが好ましい。
さらには、重量平均分子量(Mw)5,000~15,000、数平均分子量(Mn)2,000~10,000、Mw/Mn1.0~5.0であることが好ましい。
前記結晶性ポリエステル樹脂Cの酸価としては、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、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、所望の低温定着性を達成し、かつ良好な帯電特性を達成するためには、0mgKOH/g~50mgKOH/gが好ましく、5mgKOH/g~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又は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、前記トナー100質量部に対して、3質量部~20質量部が好ましく、5質量部~15質量部がより好ましい。前記含有量が好ましい範囲内であると以下の不具合を防止できる。
・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不具合。
・耐熱保存性が低下すること、及び画像のかぶりが生じやすくなる不具合。
前記含有量が、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>
前記その他の成分としては、例えば、離型剤、着色剤、外添剤、流動性向上剤、クリーニング性向上剤、磁性材料などが挙げられる。
<<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る。
前記離型剤の融点としては、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、60℃以上80℃以下が好ましい。
前記離型剤の含有量としては、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、前記トナー100質量部に対して、2質量部~10質量部が好ましく、3質量部~8質量部がより好ましい。
<<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。
前記着色剤の含有量としては、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、前記トナー100質量部に対して、1質量部~15質量部が好ましく、3質量部~10質量部がより好ましい。
前記着色剤は、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。
<<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、20m/g~500m/gであることが好ましい。
前記外添剤の含有量としては、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、前記トナー100質量部に対して、0.1質量部~5質量部が好ましく、0.3質量部~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、100nm以下が好ましく、3nm以上70nm以下がより好ましい。
<<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可能なものであれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、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行い、疎水性シリカ、疎水性酸化チタンとして使用するのが特に好ましい。
<<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前記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、例えば、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0.01μm~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。
<トナーの特性>
<<ガラス転移温度(Tg1st)>>
前記トナーは、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℃以上50℃以下であることが好ましい。
従来のトナーであると、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。
前記トナーは、従来のトナーよりTgが低いことが好ましい。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が非線状であると、前記トナーは、耐熱保存性を保持することができる。特に、前記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。
<<ガラス転移温度(Tg2nd)>>
前記トナーは、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、-5℃以上45℃以下であることが好ましく、-5℃以上30℃以下であることがより好ましい。
また、前記トナーの示差走査熱量測定(DSC)の昇温1回目のガラス転移温度(Tg1nd)と昇温2回目のガラス転移温度(Tg2nd)との差(Tg1st-Tg2nd)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、10℃以上であることが好ましい。前記差の上限は、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、50℃以下が好ましい。
前記差が10℃以上であると、より低温定着性に優れる点で有利である。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。
<<融点>>
前記トナーの融点としては、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、60℃以上80℃以下が好ましい。
<<粒子径>>
前記トナーの体積平均粒径としては、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、3μm以上7μm以下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以下である成分を1個数%以上10個数%以下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>
前記ポリエステル樹脂(例えば、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、実際のトナーからゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)等により分離を行い、その分離した各成分について後述の分析手法を採ることで、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、以下の方法により行うことができる。
THF(テトラヒドロフラン)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、H-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、前記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等により分離を行い、前記非晶質ポリエステル樹脂A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晶質ポリエステル樹脂Aを合成し、その合成した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の測定>>
測定装置HLC-8020GPC(東ソー株式会社製)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質量%~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以下の成分の割合は、積分分子量分布曲線において、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(日本電子株式会社製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、
8.25ppm付近:トリメリット酸のベンゼン環由来(水素1個分)
8.07ppm~8.10ppm付近:テレフタル酸のベンゼン環由来(水素4個分)
7.1ppm~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)
5.2ppm~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)
3.7ppm~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)
とすることができる。
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%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%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として扱うことができる。前記結晶性ポリエステル樹脂Cが90%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として扱うことができる。
<フッ素原子含有量の測定方法>
<<X線光電子分光分析(XPS)>>
前記X線光電子分光分析(XPS)により、前記トナー表面のフッ素原子含有量(atomic%)を求めることができる。
本発明では、以下の装置、及び条件により、前記フッ素原子含有量(atomic%)を求める。
試料はアルミ皿内に詰め込み、カーボンシートで試料ホルダに接着させて測定する。表面原子濃度算出は、Kratos社の相対感度係数を用いる。
測定装置: Kratos社製 AXIS-Ultra
測定光源: Al(モノクロメータ)
測定出力: 105W(15kV、7mA)
分析エリア:900μm×600μm
測定モード:Hybridモード
パスエネルギー:(wide scan) 160eV, (narrow scan) 40eV エネルギーstep: (wide scan) 1.0 eV, (narrow scan) 0.2eV
相対感度係数:Kratos社の相対感度係数を使用
<<蛍光X線分析(XRF)>>
前記蛍光X線分析(XRF)により、前記トナー表面のフッ素原子含有量(wt%)を求めることができる。
本発明では、以下の装置、及び条件により、前記フッ素原子含有量(wt%)を求める。
トナー3.00gを直径3mm、厚さ2mm状のペレットに成形し、測定サンプルトナーとする。
次に、蛍光X線装置にて定量分析で上記ペレットサンプルのF元素の含有量を測定する。測定時には、フッ素標準化試料(株式会社リガク製)を用いて補正を行い含有量を算出する。測定時には、フッ素標準化試料(株式会社リガク製)を用いて補正を行い含有量を算出する。
測定装置: 株式会社リガク製 ZSX-100e
X線管球: Rh
X線管電圧: 40kV
X線管電流: 20mA
<<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、ガラス転移温度(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にて150℃まで加熱する(昇温1回目)。その後、150℃から降温速度10℃/minにて-80℃まで冷却させ、更に昇温速度10℃/minにて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回目におけるガラス転移温度を求めることができる。また同様に、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回目におけるガラス転移温度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。また同様に、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構成成分のガラス転移温度、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、Tgを各対象試料の融点、Tgとする。
<<分子量の測定>>
トナー又は樹脂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。
ゲ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:トナー又は樹脂をテトラヒドロフランTHF(安定剤含有 和光純薬製)に0.15質量%で溶解後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あたっては、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>
前記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、非晶質ポリエステル樹脂と結晶性ポリエステル樹脂とを含有する結着樹脂成分と、フッ素処理層状無機鉱物とを少なくとも含むトナー材料を、有機溶剤中に溶解乃至分散させて油相を調整し、該油相を、水系媒体に分散させる工程を含んでいることが好ましい。
本発明のトナーは、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、前記結晶性ポリエステル樹脂C、及び前記フッ素処理層状無機鉱物を含み、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造粒されることにより得られるものであることが好ましい。
前記トナーの製造方法の一例としては、公知の溶解懸濁法を利用することができる。
前記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、トナーの洗浄を行う。
トナーを洗浄、乾燥した後、分級などの工程を経たトナー粒子に対し、更に外添剤と混合してもよい。
<<水系媒体(水相)の調製>>
前記水系媒体の調製は、例えば、有機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質量部~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、前記フッ素処理層状無機鉱物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、有機溶媒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。
<<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前記非線状の非晶質ポリエステル樹脂Aを生成させる方法。
(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前記非線状の非晶質ポリエステル樹脂Aを生成させる方法。
(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前記非線状の非晶質ポリエステル樹脂Aを生成させる方法。
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、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、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)としては、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、10分間~40時間が好ましく、2時間~24時間がより好ましい。
前記反応温度としては、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、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、例えば、水系媒体相中に、トナー材料を有機溶剤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、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2μm~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、1,000rpm~30,000rpmが好ましく、5,000rpm~20,000rpmがより好ましい。
前記分散時間としては、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、バッチ方式の場合、0.1分間~5分間が好ましい。
前記分散温度としては、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、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、前記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、トナー材料100質量部に対して、50質量部~2,000質量部が好ましく、100質量部~1,000質量部がより好ましい。
前記水系媒体の使用量が、50質量部未満であると、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、2,000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、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、アルカリ性化合物を供給してトナーの洗浄を行うことが好ましい。例えば、アルカリ洗浄後に、酸洗浄し、水洗浄する方法が好適に挙げられる。
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、イオン性不純物などを除去することができる。
特に、前記非晶質ポリエステル樹脂A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、前記有機樹脂粒子を分散(乳化)安定剤として使用するが、該有機樹脂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、前記有機樹脂粒子は、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、前記非晶質ポリエステル樹脂A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、前記非晶質ポリエステル樹脂A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、前記非晶質ポリエステル樹脂A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、前記非晶質ポリエステル樹脂B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、前記非晶質ポリエステル樹脂A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。
<<混合>>
前記得られたトナー母体粒子は、前記外添剤など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、前記トナー母体粒子の表面から前記外添剤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、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、少なくとも前記トナーを含み、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、一成分現像剤であってもよいし、二成分現像剤であってもよいが、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、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、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、芯材と、芯材を被覆する樹脂層を有するものが好ましい。
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)
現像剤収容容器は、本発明の現像剤が収容されているが、容器としては、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、材質等は、特に限定されないが、形状は、円筒状等であることが好ましく、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。さらに、材質は、特に限定されないが、寸法精度がよいものであることが好ましく、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。
(トナー収容ユニット)
本発明におけるトナー収容ユニットとは、トナーを収容する機能を有するユニットに、トナーを収容したものをいう。ここで、トナー収容ユニットの態様としては、例えば、トナー収容容器、現像器、プロセスカートリッジが挙げられる。
トナー収容容器とは、トナーを収容した容器をいう。
現像器は、トナーを収容し現像する手段を有するものをいう。
プロセスカートリッジとは、少なくとも静電潜像担持体(像担持体ともいう)と現像手段とを一体とし、トナーを収容し、画像形成装置に対して着脱可能であるものをいう。前記プロセスカートリッジは、更に帯電手段、露光手段、クリーニング手段から選ばれる少なくとも一つを備えてもよい。
本発明のトナー収容ユニットを、画像形成装置に装着して画像形成することで、優れた低温定着性、優れた耐熱保存性、及び優れた帯電安定性を兼ね備えるという前記トナーの特徴を活かした画像形成を行うことができる。
(画像形成装置、及び画像形成方法)
本発明の画像形成装置は、静電潜像担持体(以下、「感光体」と称することがある。)と、静電潜像形成手段と、現像手段とを少なくとも有し、更に必要に応じて、その他の手段を有する。
本発明に関する画像形成方法は、静電潜像形成工程と、現像工程とを少なくとも含み、更に必要に応じて、その他の工程を含む。
前記画像形成方法は、前記画像形成装置により好適に行うことができ、前記静電潜像形成工程は、前記静電潜像形成手段により好適に行うことができ、前記現像工程は、前記現像手段により好適に行うことができ、前記その他の工程は、前記その他の手段により好適に行うことができる。
<静電潜像担持体>
前記静電潜像担持体の材質、構造、大きさとしては、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、その材質としては、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などが挙げられる。これらの中でも、長寿命性の点でアモルファスシリコンが好ましい。
<静電潜像形成手段、及び静電潜像形成工程>
前記静電潜像形成手段としては、前記静電潜像担持体上に静電潜像を形成する手段であれば、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、前記静電潜像担持体の表面を帯電させる帯電部材と、前記静電潜像担持体の表面を像様に露光する露光部材とを少なくとも有する手段などが挙げられる。
前記静電潜像形成工程としては、前記静電潜像担持体上に静電潜像を形成する工程であれば、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、前記静電潜像担持体の表面を帯電させた後、像様に露光することにより行うことができ、前記静電潜像形成手段を用いて行うことができる。
<<帯電部材、及び帯電>>
前記帯電部材としては、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、導電性又は半導電性のローラ、ブラシ、フィルム、ゴムブレード等を備えたそれ自体公知の接触帯電器、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などが挙げられる。
前記帯電は、例えば、前記帯電部材を用いて前記静電潜像担持体の表面に電圧を印加することにより行うことができる。
<<露光部材、及び露光>>
前記露光部材としては、前記帯電部材により帯電された前記静電潜像担持体の表面に、形成すべき像様に露光を行うことができる限り、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、複写光学系、ロッドレンズアレイ系、レーザ光学系、液晶シャッタ光学系等の各種露光部材などが挙げられる。
前記露光は、例えば、前記露光部材を用いて前記静電潜像担持体の表面を像様に露光することにより行うことができる。
なお、本発明においては、前記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。
<現像手段、及び現像工程>
前記現像手段としては、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。
前記現像工程としては、前記静電潜像担持体に形成された前記静電潜像を、トナーを用いて現像して可視像を形成する工程であれば、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、前記現像手段により行うことができる。
前記現像手段は、乾式現像方式のものであってもよいし、湿式現像方式のものであってもよい。また、単色用現像手段であってもよいし、多色用現像手段であってもよい。
前記現像手段としては、前記トナーを摩擦攪拌させて帯電させる攪拌器と、内部に固定された磁界発生手段を有し、かつ表面に前記トナーを含む現像剤を担持して回転可能な現像剤担持体を有する現像装置が好ましい。
<その他の手段、及びその他の工程>
前記その他の手段としては、例えば、転写手段、定着手段、クリーニング手段、除電手段、リサイクル手段、制御手段などが挙げられる。
前記その他の工程としては、例えば、転写工程、定着工程、クリーニング工程、除電工程、リサイクル工程、制御工程などが挙げられる。
次に、本発明の画像形成装置により画像を形成する方法を実施する一の態様について、図1を参照しながら説明する。図1に示す画像形成装置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6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を感光体ドラム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6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61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、感光体クリーニング装置63と、除電ランプ64を備える。図3において符号Lはレーザー光を示す。
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で搬送して複写装置本体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)
本発明に関する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、本発明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。
前記現像手段としては、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。
図4に、本発明に関する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。図4中の符号95は記録紙を示す。
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明は下記実施例に何ら限定されるものではない。「部」は、特に明示しない限り「質量部」を表す。「%」は、特に明示しない限り「質量%」を表す。
<層状無機鉱物Aの作製>
水1,200部に、少なくとも一部をベンジル基を有する第4級アンモニウム塩で変性した変性層状無機鉱物モンモリロナイト(クレイトンAPA Southern Clay Products社製)100部を添加し、T.K.ホモディスパー(特殊機化工業社製)を用いて、15分間攪拌、分散させ、層状無機鉱物をスラリー状にした。そこにシランカップリング剤(トリフルオロプロピルトリメトキシシラン)を4部添加してさらに10分間攪拌した。得られたスラリーをろ過し、オーブンにて150℃で90分間乾燥させた後、ボールミルで粉砕し、層状無機鉱物Aを得た。
<層状無機鉱物Bの作製>
水1,200部に、少なくとも一部をベンジル基を有する第4級アンモニウム塩で変性した変性層状無機鉱物モンモリロナイト(クレイトンAPA Southern Clay Products社製)100部を添加し、T.K.ホモディスパー(特殊機化工業社製)を用いて、15分間攪拌、分散させ、層状無機鉱物をスラリー状にした。そこにシランカップリング剤(トリフルオロプロピルトリメトキシシラン)を40部添加してさらに10分間攪拌した。得られたスラリーをろ過し、オーブンにて150℃で90分間乾燥させた後、ボールミルで粉砕し、層状無機鉱物Bを得た。
<層状無機鉱物Cの作製>
水1,200部に、少なくとも一部をベンジル基を有する第4級アンモニウム塩で変性した変性層状無機鉱物モンモリロナイト(クレイトンAPA Southern Clay Products社製)100部を添加し、T.K.ホモディスパー(特殊機化工業社製)を用いて、15分間攪拌、分散させ、層状無機鉱物をスラリー状にした。そこにシランカップリング剤(2,2,2-トリフルオロエチルトリメトキシシラン)を4部添加してさらに10分間攪拌した。得られたスラリーをろ過し、オーブンにて150℃で90分間乾燥させた後、ボールミルで粉砕し、層状無機鉱物Cを得た。
<層状無機鉱物Dの作製>
水1,200部に、少なくとも一部をベンジル基を有する第4級アンモニウム塩で変性した変性層状無機鉱物モンモリロナイト(クレイトンAPA Southern Clay Products社製)100部を添加し、T.K.ホモディスパー(特殊機化工業社製)を用いて、15分間攪拌、分散させ、層状無機鉱物をスラリー状にした。そこにシランカップリング剤(2,2,2-トリフルオロエチルトリメトキシシラン)を40部添加してさらに10分間攪拌した。得られたスラリーをろ過し、オーブンにて150℃で90分間乾燥させた後、ボールミルで粉砕し、層状無機鉱物Dを得た。
<層状無機鉱物Eの作製>
水1,200部に、少なくとも一部をベンジル基を有する第4級アンモニウム塩で変性した変性層状無機鉱物モンモリロナイト(クレイトンAPA Southern Clay Products社製)100部を添加し、T.K.ホモディスパー(特殊機化工業社製)を用いて、15分間攪拌、分散させ、層状無機鉱物をスラリー状にした。そこにシランカップリング剤(トリフルオロプロピルトリメトキシシラン)を48部添加してさらに10分間攪拌した。得られたスラリーをろ過し、オーブンにて150℃で90分間乾燥させた後、ボールミルで粉砕し、層状無機鉱物Eを得た。
<層状無機鉱物Fの作製>
水1,200部に、少なくとも一部をベンジル基を有する第4級アンモニウム塩で変性した変性層状無機鉱物モンモリロナイト(クレイトンAPA Southern Clay Products社製)100部を添加し、T.K.ホモディスパー(特殊機化工業社製)を用いて、15分間攪拌、分散させ、層状無機鉱物をスラリー状にした。そこにシランカップリング剤(トリフルオロプロピルトリメトキシシラン)を2部添加してさらに10分間攪拌した。得られたスラリーをろ過し、オーブンにて150℃で90分間乾燥させた後、ボールミルで粉砕し、層状無機鉱物Fを得た。
<層状無機鉱物Gの作製>
水1,200部に、少なくとも一部をベンジル基を有する第4級アンモニウム塩で変性した変性層状無機鉱物モンモリロナイト(クレイトンAPA Southern Clay Products社製)100部を添加し、T.K.ホモディスパー(特殊機化工業社製)を用いて、15分間攪拌、分散させ、層状無機鉱物をスラリー状にした。そこにシランカップリング剤(トリフルオロプロピルトリメトキシシラン)を3部添加してさらに10分間攪拌した。得られたスラリーをろ過し、オーブンにて150℃で90分間乾燥させた後、ボールミルで粉砕し、層状無機鉱物Gを得た。
<層状無機鉱物Hの作製>
水1,200部に、少なくとも一部をベンジル基を有する第4級アンモニウム塩で変性した変性層状無機鉱物モンモリロナイト(クレイトンAPA Southern Clay Products社製)100部を添加し、T.K.ホモディスパー(特殊機化工業社製)を用いて、15分間攪拌、分散させ、層状無機鉱物をスラリー状にした。そこにシランカップリング剤(トリフルオロプロピルトリメトキシシラン)を56部添加してさらに10分間攪拌した。得られたスラリーをろ過し、オーブンにて150℃で90分間乾燥させた後、ボールミルで粉砕し、層状無機鉱物Hを得た。
(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、撹拌機及び窒索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、テレフタル酸、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であるOH/COOHが1.5であり、ジオール成分の構成が3-メチル-1,5-ペンタンジオール100mol%であり、ジカルボン酸成分の構成がテレフタル酸50mol%及びアジピン酸50mol%であり、全モノマー中におけるトリメチロールプロパンの量が1mol%となるように、チタンテトライソプロポキシド(樹脂成分に対して1,000ppm)とともに投入した。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を行った。その後更に、10mmHg~15mmHgの減圧下で5時間反応し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)とをモル比(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後、100℃で5時間反応させ、プレポリマーA1を得た。
-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時間撹拌後に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。
(製造例A2~A5)
<非線状の非晶質ポリエステル樹脂A2~A5の合成>
-プレポリマーA2~A5の合成-
ジオール成分及びジカルボン酸成分を表1のA2~A5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~A5を得た。
なお、表1中のアルコール成分及び酸成分の欄の数値は、それぞれの配合割合(モル%)である。
Figure 0007043830000001
表1中の略号は以下の通りである。表2も同様である。
BisA-EO:ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物
BisA-PO:ビスフェノールAプロピレンオキサイド3モル付加物
(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、及びアジピン酸を、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モル付加物とがモル比(ビスフェノールAプロピレンオキサイド3モル付加物/ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物)で60/40であり、テレフタル酸とアジピン酸とがモル比(テレフタル酸/アジピン酸)で85/15であり、水酸基とカルボキシル基とのモル比であるOH/COOHが1.3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)と共に常圧で230℃で8時間反応し、更に10mmHg~15mmHgの減圧で4時間反応後、反応容器に無水トリメリット酸を全樹脂成分に対して1mol%になるよう入れ、180℃、常圧で3時間反応し、非晶質ポリエステル樹脂B1を得た。
(製造例B2~B3)
<非晶質ポリエステル樹脂B2~B3の合成>
ジオール成分及びジカルボン酸成分の組成を表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~B3を得た。
なお、表2中のアルコール成分及び酸成分の欄の数値は、それぞれの配合割合(モル%)である。
Figure 0007043830000002
(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、及びエチレングリコールを、水酸基とカルボキシル基とのモル比である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の圧力にて2時間反応させて結晶性ポリエステル樹脂C1を得た。
(製造例C2~C3)
<結晶性ポリエステル樹脂C2~C3の合成>
ジオール成分及びジカルボン酸成分の組成を表3に示すように変えた点以外は、結晶性ポリエステル樹脂C1の合成と同様にして、結晶性ポリエステル樹脂C2~C3を得た。
Figure 0007043830000003
(実施例1)
<マスターバッチ(MB)の合成>
水1,200部、カーボンブラック(Printex35デクサ製)〔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、ヘンシェルミキサー(日本コークス株式会社製)で混合し、得られた混合物を2本ロールを用いて150℃で30分間混練後、圧延冷却し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(日本精鑞社製、HNP-9、炭化水素系ワックス、融点75℃)300部、ワックス分散剤(RSWD-A、三洋化成工業株式会社製)150部及び酢酸エチル1,800部を仕込み、撹拌下80℃に昇温し、80℃のまま5時間保持した後、1時問で30℃に冷却し、ビーズミル(ウルトラビスコミル、アイメックス社製)を用いて、送液速度1kg/hr、ディスク周速度6m/秒間、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1,900部を仕込み、撹拌下80℃に昇温し、80℃のまま5時間保持した後、1時間で30℃に冷却し、ビーズミル(ウルトラビスコミル、アイメックス社製)を用いて、送液速度1kg/hr、ディスク周速度6m/秒間、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C1]を得た。
<油相の調製>
[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C1]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、[ケチミン化合物1]0.2部、及び、[層状無機鉱物A]11.3部を容器に入れ、TKホモミキサー(プライミクス株式会社製)で7,000rpmで60分間混合し、[油相1]を得た。
<有機微粒子エマルション(微粒子分散液)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。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。
[微粒子分散液1]をLA-920(HORIBA社製)で測定した体積平均粒径は、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]700.2部が入った容器に、[水相1]1,200部を加え、TKホモミキサーで、回転数8,000rpm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、[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、
(1):濾過ケーキにイオン交換水100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後濾過した。
(2):(1)の濾過ケーキに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12,000rpmで30分間)した後、減圧濾過した。
(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12,000rpmで10分間)した後濾過した。
(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12,000rpmで10分間)した後濾過する、
という前記(1)~(4)の操作を2回行い[濾過ケーキ1]を得た。
[濾過ケーキ1]を循風乾燥機にて45℃で48時間乾燥し、目開き75μmのメッシュで篩い[トナー1]を得た。
(実施例2)
実施例1において、[結晶性ポリエステル樹脂C1]を[結晶性ポリエステル樹脂C2]に代えた以外は、実施例1と同様にして実施例2のトナーを得た。
(実施例3)
実施例1において、[層状無機鉱物A]を[層状無機鉱物B]に代えた以外は、実施例1と同様にして実施例3のトナーを得た。
(実施例4)
実施例2において、[層状無機鉱物A]を[層状無機鉱物C]に代えた以外は、実施例2と同様にして実施例4のトナーを得た。
(実施例5)
実施例1において、[層状無機鉱物A]を[層状無機鉱物D]に代えた以外は、実施例1と同様にして実施例5のトナーを得た。
(実施例6)
実施例1において、[層状無機鉱物A]を[層状無機鉱物E]に代えた以外は、実施例1と同様にして実施例6のトナーを得た。
(実施例7)
実施例1において、油相調製時の[層状無機鉱物A]を11.3部から10.0部へ代えた以外は、実施例1と同様にして実施例7のトナーを得た。
(実施例8)
実施例7において、[層状無機鉱物A]を[層状無機鉱物F]に代えた以外は、実施例7と同様にして実施例8のトナーを得た。
(実施例9)
実施例7において、[層状無機鉱物A]を[層状無機鉱物G]に代えた以外は、実施例7と同様にして実施例9のトナーを得た。
(実施例10)
実施例1において、[プレポリマーA1]を[プレポリマーA2]に代え、[非晶質ポリエステル樹脂B1]を[非晶質ポリエステル樹脂B2]に代え、[結晶性ポリエステル樹脂C1]を[結晶性ポリエステル樹脂C3]に代えた以外は、実施例1と同様にして実施例10のトナーを得た。
(実施例11)
実施例1において、[プレポリマーA1]を[プレポリマーA3]に代え、[非晶質ポリエステル樹脂B1]を[非晶質ポリエステル樹脂B2]に代えた以外は、実施例1と同様にして実施例11のトナーを得た。
(実施例12)
実施例1において、[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]に代え、[結晶性ポリエステル樹脂C1]を加えない以外は、実施例1と同様にして実施例12のトナーを得た。
(比較例1)
実施例1において、[プレポリマーA1]を[プレポリマーA4]に代え、[非晶質ポリエステル樹脂B1]を[非晶質ポリエステル樹脂B3]に代え、[結晶性ポリエステル樹脂C1]を[結晶性ポリエステル樹脂C3]に代え、[層状無機鉱物A]をクレイトンAPA(ビックケミー・ジャパン社製)に代え、洗浄後得られた[濾過ケーキ]の固形分に対して、0.1質量%の帯電制御剤としてのフタージェント310が添加されるように、フタージェント310(株式会社ネオス製)の1質量%メタノール水溶液を添加し、水300部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後濾過した以外は、実施例1と同様にして比較例1のトナーを得た。
(比較例2)
実施例11において、[プレポリマーA3]を[プレポリマーA5]に代え、[層状無機鉱物A]を変性層状無機鉱物(商品名クレイトンAPA)に代えた以外は、実施例11と同様にして比較例2のトナーを得た。
(比較例3)
実施例1において、[結晶性ポリエステル樹脂C1]を[結晶性ポリエステル樹脂C3]に代え、[層状無機鉱物A]を[層状無機鉱物H]に代えた以外は、実施例1と同様にして比較例3のトナーを得た。
(比較例4)
比較例2において、油相調製時にフタージェント209F(株式会社ネオス製)7部を加えた以外は、比較例2と同様にして比較例4のトナーを得た。
<X線光電子分光分析(XPS)>
X線光電子分光分析(XPS)により、トナー表面のフッ素原子含有量(atomic%)を求めた。
具体的には、以下の装置、及び条件により、前記フッ素原子含有量(atomic%)を求めた。
試料はアルミ皿内に詰め込み、カーボンシートで試料ホルダに接着させて測定した。表面原子濃度算出は、Kratos社の相対感度係数を用いた。
測定装置: Kratos社製 AXIS-Ultra
測定光源: Al(モノクロメータ)
測定出力: 105W(15kV、7mA)
分析エリア:900μm×600μm
測定モード:Hybridモード
パスエネルギー:(wide scan) 160eV, (narrow scan) 40eV エネルギーstep: (wide scan) 1.0 eV, (narrow scan) 0.2eV
相対感度係数:Kratos社の相対感度係数を使用
<蛍光X線分析(XRF)>
蛍光X線分析(XRF)により、トナー表面のフッ素原子含有量(wt%)を求めた。
具体的は、以下の装置、及び条件により、前記フッ素原子含有量(wt%)を求めた。
トナー3.00gを直径3mm、厚さ2mm状のペレットに成形し、測定サンプルトナーとした。
次に、蛍光X線装置にて定量分析で上記ペレットサンプルのF元素の含有量を測定した。測定時には、フッ素標準化試料(株式会社リガク製)を用いて補正を行い含有量を算出した。
測定装置: 株式会社リガク製 ZSX-100e
X線管球: Rh
X線管電圧: 40kV
X線管電流: 20mA
<ガラス転移温度(Tg)>
ガラス転移温度(Tg)は、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)を用いて測定した。
具体的には、下記手順により測定した。
まず、トナー約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、電気炉中にセットした。次いで、窒素雰囲気下、-80℃から昇温速度10℃/minにて150℃まで加熱した(昇温1回目)。その後、150℃から降温速度10℃/minにて-80℃まで冷却させ、更に昇温速度10℃/minにて150℃まで加熱(昇温2回目)した。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曲線を計測した。
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回目におけるガラス転移温度を求めた。また同様に、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回目におけるガラス転移温度を求めた。
<評価>
得られたトナーについて以下の方法により現像剤を作製し、以下の評価を行った。結果を表4及び表5に示した。
<<現像液の作製>>
-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1,000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、トナー5部と前記キャリア95部とを混合し、現像剤を作製した。
<<帯電性>>
2成分系現像剤6gを計量し、密閉できる金属円柱に仕込み、280rpmの攪拌速度で攪拌し、ブローオフ法により帯電量を求めた。なお、攪拌時間は15秒(TA15)、60秒(TA60)、600秒(TA600)で測定した。キャリアはTEFV200/300(パウダーテック株式会社製)を用いた。以下の評価基準で評価した。
〔評価基準〕
◎:帯電量の絶対値が38Q/M以上
○:帯電量の絶対値が35Q/M以上38Q/M未満
△:帯電量の絶対値が32Q/M以上35Q/M未満
×:帯電量の絶対値が32Q/M未満
<<低温定着性>>
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(株式会社リコー製)の定着部を改造した装置を用いて、タイプ6200紙(株式会社リコー製)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)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/秒間~150mm/秒間、面圧を1.2kgf/cm、ニップ幅を3mmとした。以下の評価基準で評価した。
〔コールドオフセット評価基準〕
◎:110℃未満
○:110℃以上120℃未満
△:120℃以上130℃未満
×:130℃以上
<<耐熱保存性>>
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。
なお、耐熱保存性の評価基準は以下のとおりとした。
〔評価基準〕
◎:残存率が10%未満
○:残存率が10%以上25%未満
△:残存率が25%以上35%未満
×:残存率が35%以上
<総合判定>
以下の評価基準に従って、総合判定を行った。
〔評価基準〕
◎:◎を1つ以上含み且つ△及び×を含まない場合
○:△が1つ以下且つ×が1つもない場合
△:△が3つ以下且つ×が1つもない場合
×:△を4つ以上含む場合又は×を1つでも含む場合
総合判定で△以上のものは使用できる。
Figure 0007043830000004
Figure 0007043830000005
本発明の態様は、例えば、以下のとおりである。
<1> X線光電子分光分析(XPS)によるフッ素原子含有量〔FXPS(atomic%)〕と、蛍光X線分析(XRF)によるフッ素原子含有量〔FXRF(wt%)〕との比率(XPS/XRF)が、XPS/XRF=5.0~25.0であることを特徴とするトナーである。
<2> XPS/XRF=6.0~15.0である前記<1>に記載のトナーである。
<3> 前記X線光電子分光分析(XPS)によるフッ素原子含有量〔FXPS(atomic%)〕が、0.2%~0.8%である前記<1>から<2>のいずれかに記載のトナーである。
<4> 前記蛍光X線分析(XRF)によるフッ素原子含有量〔FXRF(wt%)〕が、0.02%~0.07%である前記<1>から<3>のいずれかに記載のトナーである。
<5> 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℃以上50℃以下である前記<1>から<4>のいずれかに記載のトナーである。
<6> 赤外線吸収(IR)スペクトルにおいて、965±10cm-1若しくは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結晶性ポリエステル樹脂を含有する前記<1>から<5>のいずれかに記載のトナーである。
<7> 前記<1>から<6>のいずれかに記載のトナーと、キャリアとを含有することを特徴とする現像剤である。
<8> 前記<1>から<6>のいずれかに記載のトナーを収容した、トナー収容ユニットである。
<9> 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、前記<1>から<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である。
<10> 静電潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成工程と、
前記静電潜像担持体上に形成された前記静電潜像を、トナーを用いて現像してトナー像を形成する現像工程とを含み、
前記トナーが、前記<1>から<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方法である。
前記<1>から<6>のいずれかに記載のトナー、前記<7>に記載の現像剤、前記<8>に記載のトナー収容ユニット、前記<9>に記載の画像形成装置、及び前記<10>に記載の画像形成方法によれば、従来における前記諸問題を解決し、前記本発明の目的を達成することができる。
L 露光光
6 クリーニング装置
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 支持ローラー
15 支持ローラー
16 支持ローラー
17 クリーニング装置
18 画像形成手段
20 帯電ローラー
22 二次転写装置
23 ローラー
24 二次転写ベルト
25 定着装置
26 定着ベルト
27 加圧ローラー
28 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 現像剤供給ローラー
43Y 現像剤供給ローラー
43M 現像剤供給ローラー
43C 現像剤供給ローラー
44K 現像ローラー
44Y 現像ローラー
44M 現像ローラー
44C 現像ローラー
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 レジストローラー
50 中間転写体
51 ローラー
52 コロナ帯電器
53 手差し給紙路
54 手差しトレイ
55 切換爪
56 排出ローラー
57 排紙トレイ
58 分離ローラー
60 帯電ローラー
61 現像器
62 転写ローラー
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 転写ローラー
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 給紙ローラー
143 ペーパーバンク
144 給紙カセット
145 分離ローラー
146 給紙路
147 搬送ローラー
148 給紙路
150 複写装置本体
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 特許第2942588号公報 特許第3102797号公報 特許第3069936号公報 特開2015-175998号公報 特開平1-235959号公報

Claims (8)

  1. 表面がフッ素含有化合物で処理されている層状無機鉱物を含有し、
    X線光電子分光分析(XPS)によるフッ素原子含有量〔FXPS(atomic%)〕と、蛍光X線分析(XRF)によるフッ素原子含有量〔FXRF(wt%)〕との比率(XPS/XRF)が、XPS/XRF=5.0~25.0であることを特徴とするトナー。
  2. XPS/XRF=6.0~15.0である請求項1に記載のトナー。
  3. 前記X線光電子分光分析(XPS)によるフッ素原子含有量〔FXPS(atomic%)〕が、0.2%~0.8%である請求項1から2のいずれかに記載のトナー。
  4. 前記蛍光X線分析(XRF)によるフッ素原子含有量〔FXRF(wt%)〕が、0.02%~0.07%である請求項1から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1回目におけるガラス転移温度(Tg1st)が、20℃以上50℃以下である請求項1から4のいずれかに記載のトナー。
  6. 赤外線吸収(IR)スペクトルにおいて、965±10cm-1若しくは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結晶性ポリエステル樹脂を含有する請求項1から5のいずれかに記載のトナー。
  7. 請求項1から6のいずれかに記載のトナーと、キャリアとを含有する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から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。
JP2017244894A 2017-03-08 2017-12-21 トナー、現像剤、及び画像形成装置 Active JP7043830B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/884,559 US10324390B2 (en) 2017-03-08 2018-01-31 Toner, developer, and image forming apparatus

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017043468 2017-03-08
JP2017043468 2017-03-08

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018146953A JP2018146953A (ja) 2018-09-20
JP7043830B2 true JP7043830B2 (ja) 2022-03-30

Family

ID=63591176

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017244894A Active JP7043830B2 (ja) 2017-03-08 2017-12-21 トナー、現像剤、及び画像形成装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7043830B2 (ja)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005274615A (ja) 2004-03-22 2005-10-06 Fuji Xerox Co Ltd 静電荷像現像用トナー、静電荷像現像剤及び画像形成方法
JP2008233402A (ja) 2007-03-19 2008-10-02 Ricoh Co Ltd トナー、並びに現像剤、トナー入り容器、プロセスカートリッジ、画像形成方法及び画像形成装置
JP2010096987A (ja) 2008-10-16 2010-04-30 Ricoh Co Ltd 電子写真用トナー及び画像形成方法
JP2015175998A (ja) 2014-03-14 2015-10-05 株式会社リコー トナー、現像剤、及び画像形成装置
JP2016118739A (ja) 2014-12-24 2016-06-30 株式会社リコー 層状無機鉱物、トナー、及び画像形成装置
JP2016151739A (ja) 2015-02-19 2016-08-22 株式会社リコー トナー、現像剤、画像形成方法及び画像形成装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005274615A (ja) 2004-03-22 2005-10-06 Fuji Xerox Co Ltd 静電荷像現像用トナー、静電荷像現像剤及び画像形成方法
JP2008233402A (ja) 2007-03-19 2008-10-02 Ricoh Co Ltd トナー、並びに現像剤、トナー入り容器、プロセスカートリッジ、画像形成方法及び画像形成装置
JP2010096987A (ja) 2008-10-16 2010-04-30 Ricoh Co Ltd 電子写真用トナー及び画像形成方法
JP2015175998A (ja) 2014-03-14 2015-10-05 株式会社リコー トナー、現像剤、及び画像形成装置
JP2016118739A (ja) 2014-12-24 2016-06-30 株式会社リコー 層状無機鉱物、トナー、及び画像形成装置
JP2016151739A (ja) 2015-02-19 2016-08-22 株式会社リコー トナー、現像剤、画像形成方法及び画像形成装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2018146953A (ja) 2018-09-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5482951B2 (ja) 静電画像形成用トナー、現像剤、プロセスカートリッジ、画像形成装置
JP5754236B2 (ja) トナー用樹脂、トナー、現像剤、画像形成装置
JP5884876B2 (ja) トナー
JP6569218B2 (ja) 層状無機鉱物、トナー、及び画像形成装置
JP2013137420A (ja) トナー
KR101878086B1 (ko) 토너, 현상제, 및 화상 형성 장치
JP6485228B2 (ja) トナー、現像剤、及び画像形成装置
JP2015232696A (ja) トナー、現像剤、及び画像形成装置
US9880479B2 (en) Toner, toner stored unit, image forming apparatus, and image forming method
JP6318735B2 (ja) トナー、現像剤、及び画像形成装置
US10324390B2 (en) Toner, developer, and image forming apparatus
US20160187795A1 (en) Toner, developer, and image forming apparatus
JP2021067737A (ja) トナー、トナーの製造方法、現像剤、トナー収容ユニット、画像形成装置並びに画像形成方法
JP7043830B2 (ja) トナー、現像剤、及び画像形成装置
JP2016224309A (ja) トナー、現像剤、及び画像形成装置
US10859934B2 (en) Yellow toner, developer, process cartridge, image forming apparatus, and image forming method
JP2021056482A (ja) トナー、現像剤、プロセスカートリッジ、画像形成装置、及び、画像形成方法
JP6318714B2 (ja) トナー、現像剤、及び画像形成装置
JP7375394B2 (ja) トナー、現像剤、及び画像形成装置
US20230296996A1 (en) Toner, toner-storing unit, developer, image forming apparatus, and image forming method
JP2023138299A (ja) トナー、トナー収容ユニット、現像剤、画像形成装置、及び、画像形成方法
JP2016224122A (ja) トナー、現像剤及び現像剤収容ユニット
JP2021128218A (ja) トナー、トナー収容ユニット、現像剤、画像形成装置並びに画像形成方法
JP2022001899A (ja) シアントナー、現像剤、トナー収容ユニット、画像形成装置及び画像形成方法
JP2013164478A (ja) 静電荷像現像用トナー、並びに該静電荷像現像用トナーを用いた二成分現像剤及び画像形成装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200916

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20210624

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210706

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210906

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: 20220215

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220228

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 7043830

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151