JP7091653B2 - 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

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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と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、及び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、混練粉砕法で作製されたトナーは、小粒径化が困難であるとともに、その形状が不定形かつ粒径分布がブロードであることから出力画像の品質が十分ではないこと、定着エネルギーが高いことなどの問題があった。また、定着性向上のためにワックス(離型剤)を添加している場合、混練粉砕法で作製されたトナーは、粉砕の際にワックスの界面で割れて、ワックスがトナー表面に多く存在してしまう。そのため、離型効果が出る一方で、キャリア、感光体及びブレードへのトナーの付着(フィルミング)が起こりやすくなり、全体的な性能としては、満足のいくものではないという問題があった。
そこで、上記混練粉砕法の問題点を克服するために、重合法によるトナーの製造方法が提案されている。重合法で製造されたトナーは、小粒径化が容易であり、粒度分布も混練粉砕法で製造されたトナーに比べてシャープであり、更に離型剤の内包化も可能である。重合法によるトナーの製造方法としては、低温定着性の改良及び耐高温オフセット性の改良を目的として、トナーバインダーとして、ウレタン変性されたポリエステルの伸長反応物からトナーを製造する方法が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
また、小粒径トナーとした場合の粉体流動性及び転写性に優れるとともに、耐熱保存性、低温定着性及び耐高温オフセット性のいずれにも優れたトナーの製造方法が開示されている(例えば、特許文献2、3参照)。また、安定した分子量分布のトナーバインダーを製造し、低温定着性及び耐高温オフセット性を両立させるための熟成工程を有するトナーの製造方法が開示されている(例えば、特許文献4、5参照)。
しかし、上記技術は近年要求される高いレベルの低温定着性を満たすものではない。
そこで、高いレベルの低温定着性を得る目的で、結晶性ポリエステル樹脂を含む樹脂、及び離型剤を含有し、樹脂とワックスが互いに非相溶で海島状の相分離構造を有するトナーが提案されている(例えば、特許文献6参照)。また、結晶性ポリエステル樹脂、離型剤及びグラフト重合体を含有するトナーが提案されている(例えば、特許文献7参照)。
また、所定の非晶質ポリエステル樹脂A、B及び結晶性ポリエステル樹脂Cを含有させ、低温定着、耐熱保存性、高温高湿保存性に優れたトナーが提案されている(例えば、特許文献8~10参照)。
これらの提案の技術は、結晶性ポリエステル樹脂が非晶質ポリエステル樹脂に比べて急速に溶融するため低温定着化を成し得る。しかし、結晶性ポリエステル樹脂を含むトナーの場合、高温高湿環境においてトナーの凝集体が発生する問題もある。また、近年はトナーが紙面上に定着され、排紙トレイにスタッキングされた際に紙の重みよる圧力と定着時の余熱によりトナーと紙が接着してしまう課題(排紙ブロッキング)や、現像器内でトナーがストレスを受けることで発生するトナー劣化に起因する画像不良(ぼそつき)などの問題がある。
さらに近年における超高速プリントシステムに使用するトナーでは、画像形成装置の使用環境温度・湿度の変動や、大量枚数の画像の連続出力等、過酷な使用条件にさらされる中でも、一定画質の画像を出力し続けること、そして様々な紙が使用されるため紙種への対応性が求められている。
本発明は、低温定着性、耐高温オフセット性、耐熱保存性、及び画像光沢に優れ、紙種によらず良好な画像を形成できるトナーを提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明は、ポリエステル樹脂を含有するトナーであって、前記トナーの示差走査熱量測定(DSC)の昇温1回目におけるガラス転移温度(Tg1st)が45℃~65℃であり、前記トナーのテトラヒドロフラン(THF)に不溶な成分として、DSCの昇温1回目におけるガラス転移温度(Tg1st)がTga1st及びTgb1stの2箇所に観察され、Tga1stは-45℃~5℃の範囲であり、Tgb1stは45℃~70℃の範囲であり、前記トナーのTHFに可溶な成分のDSCの昇温2回目におけるガラス転移温度(Tg2nd)が40℃~65℃となり、前記トナーのテトラヒドロフラン(THF)に不溶な成分は、DSCの昇温2回目におけるガラス転移温度(Tg2nd)が-50℃~0℃となるポリエステル樹脂成分Aと、DSCの昇温2回目におけるガラス転移温度(Tg2nd)が45℃~65℃となるポリエステル樹脂成分Bとを含み、前記トナーのTHFに可溶な成分は、DSCの昇温2回目におけるガラス転移温度(Tg2nd)が40~65℃となるポリエステル樹脂成分Cを含み、前記ポリエステル樹脂成分Aが、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し、前記ポリエステル樹脂成分Bが、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を特徴とする。
本発明によれば、低温定着性、耐高温オフセット性、耐熱保存性、及び画像光沢に優れ、紙種によらず良好な画像を形成できるトナーを提供することができる。
DSCカーブにおけるTgの求め方を説明するための図である。 本発明に係る画像形成装置の一例を示す概略図である。 プロセスカートリッジの一例を示す概略図である。
以下、本発明に係るトナー、現像剤及び画像形成装置について図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、修正、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
(トナー)
本発明は、ポリエステル樹脂を含有するトナーであって、前記トナーの示差走査熱量測定(DSC)の昇温1回目におけるガラス転移温度(Tg1st)が45℃~65℃であり、前記トナーのテトラヒドロフラン(THF)に不溶な成分として、DSCの昇温1回目におけるガラス転移温度(Tg1st)がTga1st及びTgb1stの2箇所に観察され、Tga1stは-45℃~5℃の範囲であり、Tgb1stは45℃~70℃の範囲であり、前記トナーのTHFに可溶な成分のDSCの昇温2回目におけるガラス転移温度(Tg2nd)が40℃~65℃となることを特徴とする。
前記THFに不溶な成分はポリエステル樹脂であることが好ましく、DSCの昇温1回目における2箇所のガラス転移温度Tga1st及びTgb1stに起因する成分をそれぞれポリエステル樹脂成分A及びポリエステル樹脂成分Bとする。この場合、トナーのTHFに不溶な成分は、DSCの昇温2回目におけるガラス転移温度(Tg2nd)が-50℃~0℃となるポリエステル樹脂成分Aと、DSCの昇温2回目におけるガラス転移温度(Tg2nd)が45℃~65℃となるポリエステル樹脂成分Bとを含むことが好ましい。このようにTHFに不溶な成分が2箇所のガラス転移温度を示すのは、2種のそれぞれ物性の異なるポリエステル(プレポリマー)に由来する。
また、前記トナーのTHFに不溶な成分のDSCの昇温2回目におけるガラス転移温度(Tg2nd’)が0℃~50℃となることが好ましい。
前記THFに可溶な成分はポリエステル樹脂であることが好ましく、前記トナーのTHFに可溶な成分のDSCの昇温2回目におけるガラス転移温度(Tg2nd)に起因する成分をポリエステル樹脂成分Cとする。この場合、トナーのTHFに可溶な成分は、DSCの昇温2回目におけるガラス転移温度(Tg2nd)が40~65℃となるポリエステル樹脂成分Cを含むことが好ましい。
なお、以下、ポリエステル樹脂成分A、B、及びCのガラス転移温度Tgとした場合、特に断りがない限り、2回目昇温時におけるガラス転移温度Tg2ndを表す。
前記THFに不溶なポリエステル樹脂成分A及びポリエステル樹脂成分Bは主に重量平均分子量(Mw)100,000~200,000の大きい非晶質ポリエステル樹脂に由来する成分であり、前記THFに可溶なポリエステル樹脂成分Cは主に重量平均分子量(Mw)3,000~10,000である非晶質ポリエステル樹脂に由来する成分である。
ポリエステル樹脂成分Aはトナーに可塑性を付与する。本発明のトナーにおけるテトラヒドロフラン(THF)に不溶なポリエステル樹脂成分Aは、Tgや溶融粘性を低下させ、低温定着性を担保しつつ、分子骨格中に分岐構造を有し、分子鎖が三次元的な網目構造となるため、低温で変形するが流動しないというゴム的な性質を有することになる。
従来技術(例えば特許文献8)は、ポリエステル樹脂成分Aとポリエステル樹脂成分Cの比率の適正化により課題解決を図ってきた。しかし、ポリエステル樹脂成分Aを多く入れすぎるとTgが低下してしまい、保存性が担保できなくなる。また、トナーの耐ストレス性が悪化し、現像器内の攪拌で受ける熱的・機械的ストレスにより、トナー表面の流動化剤などが埋没してしまいトナー粒子の付着力が大きくなってしまう。その結果、転写プロセスにおいて、画像ぼそつき等の不具合が発生することが懸念される。一方、ポリエステル樹脂成分Aが少なすぎると可塑性の付与が不十分となり低温定着性を満足できなくなる。また必要な弾性が付与されず高温オフセットが悪化し、定着可能領域が狭くなることや、画像光沢性も高くなりすぎてしまうことが懸念される。
本発明ではTgがトナーと同等で弾性を付与するポリエステル樹脂成分Bを併用することで、Tgを担保しつつ弾性を付与することができ、オフセット領域を確保することができ、画像ぼそつきも良好で画像光沢を適正な領域で制御することが可能となる。ただし、原因は定かではないが、任意の割合で混ぜたとき、樹脂が分離してしまい、顔料分散不良を発生させ着色度を低下させることがわかった。成分比率が適当になるようにポリエステル樹脂成分A、B、Cを決めることで、着色度の低下もなく定着領域・保存性を担保でき、より優れたトナーが得られることを見出した。
また、前記トナーの示差走査熱量測定(DSC)の昇温1回目におけるガラス転移温度(Tg1st)と2回目の昇温におけるガラス転移点(Tg2nd)が、
Tg1st-Tg2nd≧10[℃]
を満たすことが好ましい。Tg1st-Tg2ndを10℃以上とするためには、具体的には結着樹脂として、結晶性樹脂を使用する、もしくは一部含有させることで達成できる。Tg1st-Tg2ndが10℃以上となることは、前記結晶性樹脂と、前記結晶性樹脂以外の結着樹脂が相溶して、結着樹脂のガラス転移温度が低下することを意味し、これにより優れた低温定着性を達成することができる。
<テトラヒドロフラン(THF)に不溶なポリエステル樹脂成分A>
ポリエステル樹脂成分Aは構成成分として、多価アルコール成分及び多価カルボン酸成分を含むことが好ましく、多価アルコール成分としてはジオール成分であることが好ましい。
前記ジオール成分としては、例えば炭素数3~10の脂肪族ジオールが挙げられる。
前記炭素数3~10の脂肪族ジオールとしては、例えば、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、2-メチル-1,3-プロパンジオール、1,5-ペンタンジオール、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-ドデカンジオールなどが挙げられる。
炭素数3~10の脂肪族ジオールは50モル%以上含有することが好ましく、80モル%以上含有することがより好ましい。
また、ポリエステル樹脂成分Aのジオール成分としては、主鎖となる部分の炭素数が3~9の奇数であり、アルキル基を側鎖に有することが好ましく、中でも下記一般式(1)で表される構造のものが好ましい。
HO-(CR-OH ・・・一般式(1)
上記式中、R及びRは、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1~3のアルキル基を表す。nは、3~9の奇数を表す。n個の繰り返し単位において、R及びRは、それぞれ、同一であっても異なっていてもよい。
また、ポリエステル樹脂成分Aは架橋成分を含むことが好ましい。架橋成分として、3価以上の脂肪族アルコール成分を含有することが好ましく、定着画像の光沢及び画像濃度の点から、3価又は4価の脂肪族アルコール成分を含むことがより好ましい。3価又は4価の脂肪族アルコール成分としては、3価又は4価の炭素数3~10の脂肪族多価アルコール成分であることが好ましい。前記架橋成分は、前記3価以上の脂肪族アルコールのみであってもよい。
前記3価以上の脂肪族アルコールとしては、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトール、ジペンタエリスリトールなどが挙げられる。これらの3価以上の脂肪族アルコールは、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
ポリエステル樹脂成分Aの架橋成分として、3価以上のカルボン酸やエポキシ化合物等を用いることもできるが、ムラが発生しにくく、十分な光沢や画像濃度が得られるという観点から架橋成分として3価以上の脂肪族アルコールを含有することがより好ましい。
ポリエステル樹脂成分Aの構成成分中の架橋成分の割合には特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、0.5~5質量%が好ましく、1~3質量%がより好ましい。
ポリエステル樹脂成分Aの構成成分である多価アルコール成分中の3価以上の脂肪族アルコールの割合には特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、50~100質量%が好ましく、90~100質量%がより好ましい。
ポリエステル樹脂成分Aの前記ジカルボン酸成分には、炭素数4~12の脂肪族ジカルボン酸を含有し、50モル%以上含有することが好ましい。
前記炭素数4~12の脂肪族ジカルボン酸としては、例えば、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸などが挙げられる。
またポリエステル樹脂成分Aは、紙などの記録媒体への接着性がより優れる点から、ウレタン結合及び/又はウレア結合を有することが好ましい。これにより、ウレタン結合又はウレア結合が擬似架橋点のような挙動を示し、ポリエステル樹脂成分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。
ポリエステル樹脂成分Aの分子量には特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。しかし、分子量が低すぎると、トナーの耐熱保存性、現像機内での攪拌等のストレスに対する耐久性に劣る場合があり、分子量が高すぎると、トナーの溶融時の粘弾性が高くなり低温定着性に劣る場合がある。従って、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)が100,000~200,000であることが好ましい。
ポリエステル樹脂成分AのTgは、-50℃~0℃が好ましく、-40℃~-20℃がより好ましい。前記Tgが-50℃以上であると、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向上し、また、耐フィルミング性が向上する。一方、前記Tgが0℃以下であると、トナーの定着時における加熱及び加圧による変形が良好になり、低温定着性が向上する。
<テトラヒドロフラン(THF)に不溶なポリエステル樹脂成分B>
ポリエステル樹脂成分Bは、多価アルコール成分及び多価カルボン酸成分を含むことが好ましい。また、エステル結合及び該エステル結合以外の結合単位を含む変性ポリエステルであることが好ましく、結着樹脂前駆体は前記変性ポリエステルを生成可能な樹脂前駆体であることが好ましい。
多価アルコール成分としては、アルキレングリコール(エチレングリコール、1,2-プロピレングリコール、1,3-プロピレングリコール、1,4-ブタンジオール、1,6-ヘキサンジオール等);アルキレンエーテルグリコール(ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール等);脂環式ジオール(1,4-シクロヘキサンジメタノール、水素添加ビスフェノールA等);ビスフェノール類(ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS等);前記脂環式ジオールのアルキレンオキサイド(エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド等)付加物;前記ビスフェノール類のアルキレンオキサイド(エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド等)付加物等が挙げられ、2種以上併用してもよい。中でも、炭素数が2~12のアルキレングリコール及びビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物(例えば、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モル付加物等)が好ましい。
また、3価以上のポリオールとして、多価脂肪族アルコール(グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトール等);3価以上のフェノール類(フェノールノボラック、クレゾールノボラック等);3価以上のポリフェノール類のアルキレンオキサイド付加物等が挙げられ、2種以上併用してもよい。
2価のカルボン酸成分としては、アルキレンジカルボン酸(コハク酸、アジピン酸、セバシン酸等);アルケニレンジカルボン酸(マレイン酸、フマル酸等);芳香族ジカルボン酸(テレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸等)等が挙げられ、2種以上併用してもよい。中でも、炭素数が4~20のアルケニレンジカルボン酸及び炭素数が8~20の芳香族ジカルボン酸が好ましい。
3価以上のポリカルボン酸としては、炭素数が9~20の芳香族ポリカルボン酸(トリメリット酸、ピロメリット酸等)等が挙げられ、2種以上併用してもよい。
なお、ポリカルボン酸の代わりに、ポリカルボン酸の無水物または低級アルキルエステル(メチルエステル、エチルエステル、イソプロピルエステル等)を用いてもよい。
またポリエステル樹脂成分Bは、紙などの記録媒体への接着性がより優れる点から、ウレタン結合及び/又はウレア結合を有することが好ましい。これにより、ウレタン結合又はウレア結合が擬似架橋点のような挙動を示し、ポリエステル樹脂成分B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。
ポリエステル樹脂成分BのTgは45℃~65℃が好ましく、50℃~60℃がより好ましい。前記Tgが45℃以上であると、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向上し、また、耐フィルミング性が向上する。一方、前記Tgが65℃以下であると、トナーの定着時における加熱及び加圧による変形が良好になり、低温定着性が向上する。
<テトラヒドロフラン(THF)に可溶なポリエステル樹脂成分C>
ポリエステル樹脂成分Cは、構成成分として、ジオール成分及びジカルボン酸成分を含むことが好ましく、アルキレングリコールを40モル%以上含有することが好ましい。ポリエステル樹脂成分Cは、構成成分として架橋成分を含んでいてもよいし、含んでいなくてもよい。
ポリエステル樹脂成分Cとしては、線状のポリエステル樹脂が好ましい。
また、ポリエステル樹脂成分C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ものである。
前記多価アルコールとしては、例えば、ジオールなどが挙げられる。
前記ジオールとしては、例えば、ポリオキシプロピレン(2.2)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシエチレン(2.2)-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン等のビスフェノールAのアルキレン(炭素数2~3)オキサイド(平均付加モル数1~10)付加物;エチレングリコール、プロピレングリコール;水添ビスフェノールA、水添ビスフェノールAのアルキレン(炭素数2~3)オキサイド(平均付加モル数1~10)付加物などが挙げられる。
これらは、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記多価カルボン酸としては、例えば、ジカルボン酸などが挙げられる。
前記ジカルボン酸としては、例えばアジピン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、フマル酸、マレイン酸、及び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。特にテレフタル酸を50モル%以上含有することが好ましい。
これらは、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
また、ポリエステル樹脂成分Cは、酸価、水酸基価を調整するため、その樹脂鎖の末端に3価以上のカルボン酸及び/又は3価以上のアルコールを含んでいてもよい。
前記3価以上のカルボン酸としては、例えば、トリメリット酸、ピロメリット酸、又はそれらの酸無水物などが挙げられる。
前記3価以上のアルコールとしては、例えば、グリセリン、ペンタエリスリトール、トリメチロールプロパンなどが挙げられる。
また、ポリエステル樹脂成分Cは架橋成分を含むことが好ましい。架橋成分として、3価以上の脂肪族アルコールを含有することが好ましく、定着画像の光沢及び画像濃度の点から、3価又は4価の脂肪族アルコールを含むことがより好ましい。3価又は4価の脂肪族アルコールとしては、3価又は4価の炭素数3~10の脂肪族多価アルコール成分であることが好ましい。前記架橋成分は、前記3価以上の脂肪族アルコールのみであってもよい。
前記3価以上の脂肪族アルコールとしては、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトール、ジペンタエリスリトールなどが挙げられる。これらの3価以上の脂肪族アルコールは、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
ポリエステル樹脂成分Cの架橋成分として、3価以上のカルボン酸やエポキシ化合物等を用いることもできるが、ムラが発生しにくく、十分な光沢や画像濃度が得られるという観点から架橋成分として3価以上の脂肪族アルコールを含有することがより好ましい。
ポリエステル樹脂成分Cの分子量には特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。しかし、分子量が低すぎると、トナーの耐熱保存性、現像機内での攪拌等のストレスに対する耐久性に劣る場合があり、分子量が高すぎると、トナーの溶融時の粘弾性が高くなり低温定着性に劣る場合がある。また分子量600以下の成分が多すぎると、トナーの耐熱保存性、現像機内での攪拌等のストレスに対する耐久性に劣る場合があり、分子量600以下の成分が少なすぎると、低温定着性に劣る場合がある。
従って、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)が3,000~10,000であることが好ましく、数平均分子量(Mn)が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。また、前記重量平均分子量(Mw)は、4,000~7,000がより好ましく、前記数平均分子量(Mn)は、1,500~3,000がより好ましく、前記Mw/Mnは、1.0~3.5がより好ましい。
また、THF可溶分の分子量600以下の成分は2~10質量%が好ましく、ポリエステル樹脂成分Cをメタノールにより抽出し、分子量600以下の成分を除去し、精製してもよい。
ポリエステル樹脂成分Cの酸価は特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、1~50mgKOH/gが好ましく、5~30mgKOH/gがより好ましい。前記酸価が1mgKOH/g以上であると、トナーが負帯電性となりやすく、更には、紙への定着時に紙とトナーの親和性が良くなり、低温定着性を向上させることができる。一方、前記酸価が、50mgKOH/gを超えると、帯電安定性、特に環境変動に対する帯電安定性が低下することがある。
ポリエステル樹脂成分Cの水酸基価は特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、5mgKOH/g以上であることが好ましい。
ポリエステル樹脂成分CのTgは、40℃~65℃が好ましく、45℃~65℃がより好ましく、50℃~60℃がさらに好ましい。前記Tgが40℃以上であると、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向上し、また、耐フィルミング性が向上する。一方、前記Tgが65℃以下であると、トナーの定着時における加熱及び加圧による変形が良好になり、低温定着性が向上する。
ポリエステル樹脂成分Cの含有量は、トナー100質量部に対して、80~90質量部であることが好ましく、80質量部であることがより好ましい。本発明のように、ポリエステル樹脂成分A、ポリエステル樹脂成分B、ポリエステル樹脂成分Cのような3成分系の場合、原因は定かではないが、ポリエステル樹脂成分Cの含有量が80質量部未満では、ポリエステル樹脂成分A、ポリエステル樹脂成分Bが分離してしまいトナー中の顔料の分散性が悪化し、トナーの着色度が低下してしまうことがある。
<ウレタン結合及び/又はウレア結合を有するポリエステル樹脂>
前記ウレタン結合及び/又はウレア結合を有するポリエステル樹脂には特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。その例としては、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。この反応生成物は、後述する硬化剤と反応させる反応前駆体(以下、「プレポリマー」と称することがある)として使用することが好ましい。
前記活性水素基を有するポリエステル樹脂としては、例えば、水酸基を有するポリエステル樹脂などが挙げられる。
-ポリイソシアネート-
前記ポリイソシアネートには特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ジイソシアネート、3価以上のイソシアネートなどが挙げられる。
前記ジイソシアネートとしては、例えば、脂肪族ジイソシアネート、脂環式ジイソシアネート、芳香族ジイソシアネート、芳香脂肪族ジイソシアネート、イソシアヌレート類、これらをフェノール誘導体、オキシム、カプロラクタム等でブロックしたものなどが挙げられる。
前記脂肪族ジイソシアネートとしては、例えば、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、2,6-ジイソシアナトカプロン酸メチル、オクタメチレンジイソシアネート、デカメチンジイソシアネート、ドデカメチレンジイソシアネート、テトラデカメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサンジイソシアネート、テトラメチルヘキサンジイソシアネートなどが挙げられる。
前記脂環式ジイソシアネートとしては、例えば、イソホロンジイソシアネート、シクロヘキシルメタンジイソシアネートなどが挙げられる。
前記芳香族ジイソシアネートとしては、例えば、トリレンジイソシアネート、ジイソシアナトジフェニルメタン、1,5-ナフチレンジイソシアネート、4,4’-ジイソシアナトジフェニル、4,4’-ジイソシアナト-3,3’-ジメチルジフェニル、4,4’-ジイソシアナト-3-メチルジフェニルメタン、4,4’-ジイソシアナト-ジフェニルエーテルなどが挙げられる。
前記芳香脂肪族ジイソシアネートとしては、例えば、α,α,α’,α’-テトラメチルキシリレンジイソシアネートなどが挙げられる。
前記イソシアヌレート類としては、例えば、トリス(イソシアナトアルキル)イソシアヌレート、トリス(イソシアナトシクロアルキル)イソシアヌレートなどが挙げられる。
これらのポリイソシアネートは、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
-硬化剤-
前記硬化剤はプレポリマーと反応す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、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には特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、水酸基(アルコール性水酸基及びフェノール性水酸基)、アミノ基、カルボキシル基、メルカプト基などが挙げられる。これらは、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記活性水素基含有化合物としてはウレア結合を形成可能な点でアミン類が好ましい。
前記アミン類としては、例えば、ジアミン、3価以上のアミン、アミノアルコール、アミノメルカプタン、アミノ酸、これらのアミノ基をブロックしたものなどが挙げられる。これらは、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
これらの中でも、ジアミン、又はジアミンと少量の3価以上のアミンとの混合物が好ましい。
前記ジアミンとしては、例えば、芳香族ジアミン、脂環式ジアミン、脂肪族ジアミンなどが挙げられる。前記芳香族ジアミンとしては、例えば、フェニレンジアミン、ジエチルトルエンジアミン、4,4’-ジアミノジフェニルメタンなどが挙げられる。前記脂環式ジアミンとしては、例えば、4,4’-ジアミノ-3,3’-ジメチルジシクロヘキシルメタン、ジアミノシクロヘキサン、イソホロンジアミンなどが挙げられる。前記脂肪族ジアミンとしては、例えば、エチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなどが挙げられる。
前記3価以上のアミンとしては、例えば、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミンなどが挙げられる。
前記アミノアルコールとしては、例えば、エタノールアミン、ヒドロキシエチルアニリンなどが挙げられる。
前記アミノメルカプタンとしては、例えば、アミノエチルメルカプタン、アミノプロピルメルカプタンなどが挙げられる。
前記アミノ酸としては、例えば、アミノプロピオン酸、アミノカプロン酸などが挙げられる。
前記アミノ基をブロックしたものとしては、例えば、アミノ基を、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類でブロックすることにより得られるケチミン化合物、オキサゾリン化合物などが挙げられる。
前記ポリエステル樹脂成分A、B、Cなどの分子構造は、溶液又は固体でのNMR測定の他に、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ポリエステル樹脂として検出する方法が挙げられる。
<結晶性ポリエステル樹脂D>
前記結晶性樹脂として結晶性ポリエステル樹脂D(以下、結晶性ポリエステル樹脂と表記する)を挙げて説明する。前記結晶性ポリエステル樹脂は、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結晶性ポリエステル樹脂を前記ポリエステル樹脂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の融解による急激な粘度低下(シャープメルト)を起こさせることができる。そして、それに伴い結晶性ポリエステル樹脂は前記ポリエステル樹脂と相溶し、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には属さない。
本発明での結晶性ポリエステル樹脂の結晶性の有無は、結晶解析X線回折装置(例えばX’Pert Pro MRD フィリッップス社)により確認することができる。以下測定方法を記す。
まず、対象試料を乳鉢によりすり潰して試料粉体を作成し、得られた試料粉体を試料ホルダーに均一に塗布する。その後、回折装置内に試料ホルダーをセットし、測定を行い、回折スペクトルを得る。得られた回折ピークに20°<2θ<25°の範囲に得られたピークのうち最もピーク強度が大きいピークのピーク半値幅が2.0以下である場合結晶性を有すると判断する。
結晶性ポリエステル樹脂に対し、上記状態を示さないポリエステル樹脂を、本発明では、非晶質ポリエステル樹脂という。
以下にX線回折の測定条件の一例を記す。
〔測定条件〕
Tension kV: 45kV
Current: 40mA
MPSS
Upper
Gonio
Scanmode: continuos
Start angle : 3°
End angle : 35°
Angle Step:0.02°
Lucident beam optics
Divergence slit : Div slit 1/2
Difflection beam optics
Anti scatter slit: As Fixed 1/2
Receiving slit : Prog rec slit
-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。
前記飽和脂肪族ジオールとしては、例えば、エチレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,7-ヘプタンジオール、1,8-オクタンジオール、1,9-ノナンジオール、1,10-デカンジオール、1,11-ウンデカンジオール、1,12-ドデカンジオール、1,13-トリデカンジオール、1,14-テトラデカンジオール、1,18-オクタデカンジオール、1,20-エイコサンジオールなどが挙げられる。これらの中でも、前記結晶性ポリエステル樹脂の結晶性が高く、シャープメルト性に優れる点で、エチレングリコール、1,4-ブタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,8-オクタンジオール、1,10-デカンジオール、1,12-ドデカンジオールが好ましい。
前記3価以上のアルコールとしては、例えば、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールなどが挙げられる。これらは1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
-多価カルボン酸-
前記多価カルボン酸としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、2価のカルボン酸、3価以上のカルボン酸が挙げられる。
前記2価のカルボン酸としては、例えば、シュウ酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、スペリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、1,9-ノナンジカルボン酸、1,10-デカンジカルボン酸、1,12-ドデカンジカルボン酸、1,14-テトラデカンジカルボン酸、1,18-オクタデカンジカルボン酸等の飽和脂肪族ジカルボン酸;フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレン-2,6-ジカルボン酸、マロン酸、メサコニン酸等の二塩基酸等の芳香族ジカルボン酸;などが挙げられ、更に、これらの無水物やこれらの低級(炭素数1~3)アルキルエステルも挙げられる。
前記3価以上のカルボン酸としては、例えば、1,2,4-ベンゼントリカルボン酸、
1,2,5-ベンゼントリカルボン酸、1,2,4-ナフタレントリカルボン酸等、及びこれらの無水物やこれらの低級(炭素数1~3)アルキルエステルなどが挙げられる。
また、前記多価カルボン酸としては、前記飽和脂肪族ジカルボン酸や芳香族ジカルボン酸の他に、スルホン酸基を持つジカルボン酸が含まれていてもよい。更に、前記飽和脂肪族ジカルボン酸や芳香族ジカルボン酸の他に、2重結合を持つジカルボン酸を含有してもよい。これらは1種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、60℃未満であると、結晶性ポリエステル樹脂が低温で溶融しやすく、トナーの耐熱保存性が低下することがあり、80℃を超えると、定着時の加熱による結晶性ポリエステル樹脂の溶融が不十分で、低温定着性が低下することがある。
前記結晶性ポリエステル樹脂の分子量としては、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。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~10質量部が好ましく、2質量部~4質量部がより好ましい。前記含有量が、1質量部未満であると、結晶性ポリエステル樹脂によるシャープメルト化が不十分なため低温定着性に劣ることがあり、10質量部を超えると、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ことがある。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>
本発明のトナーは、前述した成分の他に、必要に応じて離型剤、着色剤、帯電制御剤、外添剤、流動性向上剤、クリーニング性向上剤、磁性材料などのその他の成分を添加することができる。
-離型剤-
前記離型剤としては特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができる。
ロウ類及びワックス類の離型剤としては、例えば、カルナウバワックス、綿ロウ、木ロウライスワックス等の植物系ワックス;ミツロウ、ラノリン等の動物系ワックス;オゾケライト、セルシン等の鉱物系ワックス;パラフィン、マイクロクリスタリン、ペトロラタム等の石油ワックス;などの天然ワックスが挙げられる。
また、これら天然ワックスのほか、フィッシャー・トロプシュワックス、ポリエチレンやポリプロピレン等の合成炭化水素ワックス;エステル、ケトンやエーテル等の合成ワックス;などが挙げられる。
更に、12-ヒドロキシステアリン酸アミド、ステアリン酸アミド、無水フタル酸イミド、塩素化炭化水素等の脂肪酸アミド系化合物;低分子量の結晶性高分子樹脂であるポリ-n-ステアリルメタクリレート、ポリ-n-ラウリルメタクリレート等のポリアクリレートのホモ重合体又は共重合体(例えば、n-ステアリルアクリレートとエチルメタクリレートの共重合体);側鎖に長いアルキル基を有する結晶性高分子などを用いてもよい。
これらの中でも、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、フィッシャー・トロプシュワックス、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックスなどの炭化水素系ワックスが好ましい。
前記離型剤の融点は特に制限はなく目的に応じて適宜選択することができるが、60℃~80℃が好ましい。融点が60℃未満では、低温で離型剤が溶融しやすくなり耐熱保存性が劣る場合がある。一方、融点が80℃を超えると、樹脂が溶融して定着温度領域にある場合でも、離型剤が充分溶融せずに定着オフセットを生じ、画像の欠損を生じる場合がある。
前記離型剤の含有量には特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、トナー100質量部に対して2~10質量部が好ましく、3~8質量部がより好ましい。含有量が2質量部未満では、定着時の耐高温オフセット性及び低温定着性に劣ることがあり、10質量部を超えると、耐熱保存性が低下したり、画像のかぶりなどが生じやすくなることがある。含有量が前記より好ましい範囲内であると、高画質化及び定着安定性を向上させる点で有利である。
-着色剤-
前記着色剤としては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
その例としては、カーボンブラック、ニグロシン染料、鉄黒、ナフトールイエローS、ハンザイエロー(10G、5G、G)、カドミウムイエロー、黄色酸化鉄、黄土、黄鉛、チタン黄、ポリアゾイエロー、オイルイエロー、ハンザイエロー(GR、A、RN、R)、ピグメントイエローL、ベンジジンイエロー(G、GR)、パーマネントイエロー(NCG)、バルカンファストイエロー(5G、R)、タートラジンレーキ、キノリンイエローレーキ、アンスラザンイエローBGL、イソインドリノンイエロー、ベンガラ、鉛丹、鉛朱、カドミウムレッド、カドミウムマーキュリレッド、アンチモン朱、パーマネントレッド4R、パラレッド、ファイセーレッド、パラクロルオルトニトロアニリンレッド、リソールファストスカーレットG、ブリリアントファストスカーレット、ブリリアントカーンミンBS、パーマネントレッド(F2R、F4R、FRL、FRLL、F4RH)、ファストスカーレットVD、ベルカンファストルビンB、ブリリアントスカーレットG、リソールルビンGX、パーマネントレッドF5R、ブリリアントカーミン6B、ピグメントスカーレット3B、ボルドー5B、トルイジンマルーン、パーマネントボルドーF2K、ヘリオボルドーBL、ボルドー10B、ボンマルーンライト、ボンマルーンメジアム、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、ローダミンレーキY、アリザリンレーキ、チオインジゴレッドB、チオインジゴマルーン、オイルレッド、キナクリドンレッド、ピラゾロンレッド、ポリアゾレッド、クロームバーミリオン、ベンジジンオレンジ、ペリノンオレンジ、オイルオレンジ、コバルトブルー、セルリアンブルー、アルカリブルーレーキ、ピーコックブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー、インダンスレンブルー(RS、BC)、インジゴ、群青、紺青、アントラキノンブルー、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ、コバルト紫、マンガン紫、ジオキサンバイオレット、アントラキノンバイオレット、クロムグリーン、ジンクグリーン、酸化クロム、ピリジアン、エメラルドグリーン、ピグメントグリーンB、ナフトールグリーンB、グリーンゴールド、アシッドグリーンレーキ、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、アントラキノングリーン、酸化チタン、亜鉛華、リトボンなどが挙げられる。
前記着色剤の含有量には特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、トナー100質量部に対して1~15質量部が好ましく、3~10質量部がより好ましい。
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。マスターバッチの製造に使用される樹脂又はマスターバッチとともに混練される樹脂としては、前記ポリエステル樹脂の他に、例えば、ポリスチレン、ポリ-p-クロロスチレン、ポリビニルトルエン等のスチレン又はその置換体の重合体;スチレン-p-クロロスチレン共重合体、スチレン-プロピレン共重合体、スチレン-ビニルトルエン共重合体、スチレン-ビニルナフタリン共重合体、スチレン-アクリル酸メチル共重合体、スチレン-アクリル酸エチル共重合体、スチレン-アクリル酸ブチル共重合体、スチレン-アクリル酸オクチル共重合体、スチレン-メタクリル酸メチル共重合体、スチレン-メタクリル酸エチル共重合体、スチレン-メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン-α-クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン-アクリロニトリル共重合体、スチレン-ビニルメチルケトン共重合体、スチレン-ブタジエン共重合体、スチレン-イソプレン共重合体、スチレン-アクリロニトリル-インデン共重合体、スチレン-マレイン酸共重合体、スチレン-マレイン酸エステル共重合体等のスチレン系共重合体;ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、エポキシ樹脂、エポキシポリオール樹脂、ポリウレタン、ポリアミド、ポリビニルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、脂肪族又は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックスなどが挙げられる。
これらは、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記マスターバッチは、マスターバッチ用の樹脂と着色剤とを高せん断力をかけて混合し、混練して得ることができる。この際、着色剤と樹脂の相互作用を高めるために、有機溶剤を用いることができる。また、いわゆるフラッシング法と呼ばれる、着色剤の水を含んだ水性ペーストを樹脂及び有機溶剤とともに混合混練して着色剤を樹脂側に移行させ、水分と有機溶剤成分を除去する方法も、着色剤のウエットケーキをそのまま用いることができるので乾燥する必要がなく好ましい。混合混練するには3本ロールミル等の高せん断分散装置が好ましく用いられる。
-帯電制御剤-
前記帯電制御剤には特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。その例としては、ニグロシン系染料、トリフェニルメタン系染料、クロム含有金属錯体染料、モリブデン酸キレート顔料、ローダミン系染料、アルコキシ系アミン、4級アンモニウム塩(フッ素変性4級アンモニウム塩を含む)、アルキルアミド、燐の単体又は化合物、タングステンの単体又は化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸金属塩及び、サリチル酸誘導体の金属塩などが挙げられる。
具体的にはニグロシン系染料のボントロン03、第四級アンモニウム塩のボントロンP-51、含金属アゾ染料のボントロンS-34、オキシナフトエ酸系金属錯体のE-82、サリチル酸系金属錯体のE-84、フェノール系縮合物のE-89(以上、オリエント化学工業社製)、第四級アンモニウム塩モリブデン錯体のTP-302、TP-415(以上、保土谷化学工業社製)、LRA-901、ホウ素錯体であるLR-147(日本カーリット社製)、銅フタロシアニン、ペリレン、キナクリドン、アゾ系顔料、その他スルホン酸基、カルボキシル基、四級アンモニウム塩等の官能基を有する高分子系の化合物が挙げられる。
前記帯電制御剤の含有量は特に制限はなく目的に応じて適宜選択することができるが、トナー100質量部に対して、0.1~10質量部が好ましく、0.2~5質量部がより好ましい。含有量が10質量部を超えると、トナーの帯電性が大きすぎて主帯電制御剤の効果を減退させ、現像ローラとの静電的吸引力が増大し、現像剤の流動性低下や画像濃度の低下を招くことがある。これらの帯電制御剤は、マスターバッチや樹脂とともに溶融混練した後、溶解分散させることもできるし、有機溶剤に直接溶解、分散する際に加えてもよいし、トナー表面にトナー粒子を作製した後、固定化させてもよい。
-外添剤-
前記外添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。その例としては、種々の無機微粒子や疎水化処理無機微粒子が挙げられる。また、脂肪酸金属塩(例えばステアリン酸亜鉛、ステアリン酸アルミニウム等)やフルオロポリマーなどを用いることもできる。
前記無機微粒子としては、例えば、シリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化鉄、酸化銅、酸化亜鉛、酸化スズ、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ペンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸パリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素などが挙げられる。これらの中でも、シリカと二酸化チタンが特に好ましい。
好適な添加剤としては、疎水化処理されたシリカ、チタニア、酸化チタン、アルミナ微粒子が挙げられる。シリカ微粒子としては、例えば、R972、R974、RX200、RY200、R202、R805、R812(いずれも、日本アエロジル社製)などが挙げられる。また、チタニア微粒子としては、例えばP-25(日本アエロジル社製)、STT-30、STT-65C-S(いずれも、チタン工業社製)、TAF-140(富士チタン工業社製)、MT-150W、MT-500B、MT-600B、MT-150A(いずれも、テイカ社製)などが挙げられる。
疎水化処理された酸化チタン微粒子としては、例えば、T-805(日本アエロジル社製)、STT-30A、STT-65S-S(いずれも、チタン工業社製)、TAF-500T、TAF-1500T(いずれも、富士チタン工業社製)、MT-100S、MT-100T(いずれも、テイカ社製)、IT-S(石原産業社製)などが挙げられる。
疎水化処理された酸化物微粒子、疎水化処理されたシリカ微粒子、疎水化処理されたチタニア微粒子、疎水化処理されたアルミナ微粒子は、例えば、親水性の微粒子をメチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、オクチルトリメトキシシランなどのシランカップリング剤で処理して得ることができる。また、シリコーンオイルを必要に応じて熱を加えて処理に用いたシリコーンオイル処理酸化物微粒子、無機微粒子も好適である。
前記シリコーンオイルとしては、例えば、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、クロルフェニルシリコーンオイル、メチルハイドロジェンシリコーンオイル、アルキル変性シリコーンオイル、フッ素変性シリコーンオイル、ポリエーテル変性シリコーンオイル、アルコール変性シリコーンオイル、アミノ変性シリコーンオイル、エポキシ変性シリコーンオイル、エポキシ・ポリエーテル変性シリコーンオイル、フェノール変性シリコーンオイル、カルボキシル変性シリコーンオイル、メルカプト変性シリコーンオイル、メタクリル変性シリコーンオイル、α-メチルスチレン変性シリコーンオイルなどが挙げられる。
前記無機微粒子の一次粒子の平均粒径は特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、100nm以下が好ましく、3~70nmがより好ましい。3nmより小さいと、無機微粒子がトナー中に埋没し、その機能が有効に発揮されにくい。また100nmより大きいと、感光体表面を不均一に傷つけ好ましくない。
疎水化処理無機微粒子の一次粒子の平均粒径は、1~100nmが好ましく、5~70nmがより好ましい。また、前記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種類含み、かつ、30nm以上の無機微粒子を少なくとも1種類含むことが好ましい。また、BET法による比表面積は、20~500m/gであることが好ましい。
前記外添剤の含有量には特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、トナー100質量部に対して、0.1~5質量部が好ましく、0.3~3質量部がより好ましい。
-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る。その例としては、シランカップリング剤、シリル化剤、フッ化アルキル基を有するシランカップリング剤、有機チタネート系カップリング剤、アルミニウム系のカップリング剤、シリコーンオイル、変性シリコーンオイルなどが挙げられる。前記シリカや酸化チタンは、このような流動性向上剤により表面処理を行って、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トナーに添加されるものであり、特に制限はなく目的に応じて適宜選択することができる。その例としては、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸等の脂肪酸金属塩、ポリメチルメタクリレート微粒子、ポリスチレン微粒子等のソープフリー乳化重合により製造されたポリマー微粒子などが挙げられる。該ポリマー微粒子は比較的粒度分布が狭いものが好ましく、体積平均粒径が0.01~1μmのものが好適である。
-磁性材料-
前記磁性材料には特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、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。
<ガラス転移温度(Tg1st)>
本発明のトナーの、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)は45℃~65℃であり、50℃~60℃が好ましい。Tgが45℃未満の場合、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。65℃よりも大きい場合、良好な低温定着性が得られない。
本発明のトナーのDSCの昇温1回目におけるガラス転移温度(Tg1st)は、ポリエステル樹脂成分Aの前記脂肪族ジオールと前記ジカルボン酸成分の構成比、ポリエステル樹脂成分Bのガラス転移温度、ポリエステル樹脂成分Cのガラス転移温度、ポリエステル樹脂成分A、ポリエステル樹脂成分B、ポリエステル樹脂成分Cの構成比を変更すること等により、所望の範囲に調整することが可能である。
<体積平均粒径>
本発明のトナーの体積平均粒径には特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、3~7μmであることが好ましい。また、個数平均粒径に対する体積平均粒径の比は1.2以下であることが好ましい。また、体積平均粒径が2μm以下である成分を1~10個数%含有することが好ましい。
<トナー及びトナー構成成分の各種特性の算出方法及び分析方法>
次に、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について説明する。前記ポリエステル樹脂成分A、B、C、結晶性ポリエステル樹脂成分及び前記離型剤等のトナー構成成分のガラス転移温度Tg、酸価、水酸基価、分子量、及び融点は、それぞれ、それ自体について測定してもよいが、実際のトナーからソックスレー抽出や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測定してもよい。本発明において、トナー中のトナー構成成分を分離する手段は任意に選択することが可能であるが、対象試料のガラス転移温度Tgの測定は後述の方法で測定する。
まず一例を説明する。トナー中のポリエステル樹脂成分A、ポリエステル樹脂成分B、及びポリエステル樹脂成分Cそれぞれのガラス転移温度を測定する方法について一例を示す。トナー1gを100mLのTHF中に投入し、ソックスレー抽出を行い、THF可溶分と不溶分を得る。これを真空乾燥機にて24時間乾燥させ、THF可溶分からポリエステル樹脂成分Cと結晶性ポリエステル樹脂成分の混合物が得られ、THF不溶分からポリエステル樹脂成分Aとポリエステル樹脂成分Bの混合物が得られる。これらを対象試料とし、後述の方法でガラス転移温度を測定する。
なお、ポリエステル樹脂成分Aとポリエステル樹脂成分Bについては、ガラス転移温度が両者で異なるため、上記によりポリエステル樹脂成分Aとポリエステル樹脂成分Bの混合物を得て、この混合物についてガラス転移温度を測定すれば、ポリエステル樹脂成分A、ポリエステル樹脂成分Bのガラス転移温度を求めることができる。
次にその他の例を説明する。トナー1gを100mLのTHF中に投入し、25℃の条件下、30分間攪拌しながら可溶分が溶解した溶解液を得る。これを目開き0.2μmのメンブランフィルターでろ過し、トナー中のTHF可溶分を得る。次いで、これをTHFに溶解してGPC測定用の試料とし、ポリエステル樹脂成分Cの分子量測定に用いるGPCに注入する。また、ポリエステル樹脂成分A及びポリエステル樹脂成分Bの測定用の試料としてトナー中のTHF不溶分をGPC測定用の試料とする。
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、所定のカウントごと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%ごとに溶出液を得る。次いで各溶出分について、1mLの重クロロホルムに30mgのサンプルを溶解させ、基準物質として0.05体積%のテトラメチルシラン(TMS)を添加する。溶液を5mm径のNMR測定用ガラス管に充填し、核磁気共鳴装置(日本電子社製JNM-AL400)を用い、23℃~25℃で、128回の積算を行い、スペクトルを得る。トナーに含まれるポリエステル樹脂成分A、B、C、結晶性ポリエステル樹脂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。
次にGPCによる各成分の分離の例について説明する。THFを移動相としたGPC測定において、溶出液についてフラクションコレクターなどにより分取を行い、溶出曲線の全面積分のうちの所望の分子量部分に相当するフラクションをまとめる。次いで、まとめた溶出液をエバポレーターなどにより濃縮及び乾燥した後、固形分を重クロロホルム又は重THFなどの重溶媒に溶解させ、1H-NMR測定を行い、各元素の積分比率から、溶出成分における樹脂の構成モノマー比率を算出する。また、他の手法として、溶出液を濃縮した後、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して構成モノマー比率を算出してもよい。
なお、トナーの製造方法が、非線状の反応性前駆体と硬化剤との伸長反応及び/又は架橋反応によりポリエステル樹脂を生成しながら、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、ポリエステル樹脂のTgなどを求めてもよいし、別途、非線状の反応性前駆体と硬化剤との伸長反応及び/又は架橋反応によりポリエステル樹脂を合成し、その合成したポリエステル樹脂からTgなどを測定してもよい。
<<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、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。
具体的には、対象試料の融点、ガラス転移温度は、下記手順により測定する。
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1.0℃/minで150℃まで加熱する(昇温1回目)。その後、150℃から降温速度1.0℃/minで-80℃まで冷却させ、更に昇温速度1.0℃/minで150℃まで加熱(昇温2回目)する。この昇温1回目、及び昇温2回目のそれぞれにおいて、示差走査熱量計(「Q-200」、TAインスツルメント社製)を用いてDSC曲線を計測する。
得られる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Tg1stを求めることができる。同様に、2回目の昇温時におけるDSC曲線を選択し、対象試料の昇温2回目におけるガラス転移温度Tg2ndを求めることができる。
本発明では、図1に示すオンセット値をTgとして算出する。得られたDSC曲線をQ-200システム中の解析プログラムを用いてDSCカーブを得、図1に示すオンセット値を本発明のTgとした。
なお、トナーのTHFに不溶な成分においては、昇温1回目のガラス転移温度(Tg1st)を2箇所に分離できるという点で、以下に示すようなモジュレーション温度振幅を与えて昇温させる測定を行う。
(測定条件)
モジュレーションモードを用いて、モジュレーション温度振幅:±1.0℃/分を与えながら、-80℃から昇温速度1.0℃/minで150℃まで加熱する(昇温1回目)。得られたDSC曲線を前記と同様にQ-200システム中の解析プログラムを用いて、「Reversing Heat Frow」を縦軸にとることでDSCカーブを得、図1に示すオンセット値をTgとする。
また、得られるDSC曲線から、Q-200システム中の解析プログラムを用いて、1回目の昇温時におけるDSC曲線を選択し、対象試料の昇温1回目における吸熱ピークトップ温度を融点として求めることができる。同様に、2回目の昇温時におけるDSC曲線を選択し、対象試料の昇温2回目における吸熱ピークトップ温度を融点として求めることができる。
なお、前記ポリエステル樹脂成分A、B、及びC、前記離型剤等のその他の構成成分の融点、ガラス転移温度Tgは特に断りがない場合、2回目昇温時における吸熱ピークトップ温度、ガラス転移温度Tg2ndを各対象試料の融点及びガラス転移温度Tgとする。
<ポリエステル樹脂成分の質量比>
本発明では、ポリエステル樹脂成分A、ポリエステル樹脂成分B及びポリエステル樹脂成分Cの合計質量に対する、ポリエステル樹脂成分Aの質量比をa、ポリエステル樹脂成分Bの質量比をb、ポリエステル樹脂成分Cの質量比をcとしたとき、
4(a+b)<c
を満たすことが好ましい。この場合、樹脂が分離してしまうことを防ぎ、顔料の分散不良や着色度の低下を防ぐことができる。また、良好な画像が得られ、定着領域・保存性を担保できる。
本実施形態において、ポリエステル樹脂成分の質量比は、上述したように、ソックスレー抽出やGPC等によりトナー中のポリエステル樹脂成分AとBの合算物、ポリエステル樹脂成分Cと結晶性ポリエステル樹脂の合算物を得て、その重量から求めることができる。
<トナーの製造方法>
トナーの製造方法には特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記ポリエステル樹脂成分A、B、Cを含み、更に必要に応じて、前記結晶性ポリエステル樹脂や離型剤、着色剤などを含む油相を水系媒体中で分散させることにより造粒することが好ましい。
また、前記ポリエステル樹脂成分A、Bとして、ウレタン結合及び/又はウレア結合を有するプレポリマーであるポリエステル樹脂と、ウレタン結合及び/又はウレア結合を有しないポリエステル樹脂を含み、好ましくは前記結晶性ポリエステル樹脂を含み、更に必要に応じて、前記硬化剤、離型剤、着色剤などを含む油相を水系媒体中で分散させることにより造粒することが更に好ましい。
このようなトナーの製造方法として、公知の溶解懸濁法が挙げられる。
その一例として、前記プレポリマーと前記硬化剤との伸長反応及び/又は架橋反応によりポリエステル樹脂を生成させながら、トナー母体粒子を形成する方法を示す。
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、有機溶媒の除去を行う。
-水系媒体(水相)の調製-
前記水系媒体の調製は、例えば樹脂粒子を水系媒体に分散させることにより行うことができる。前記樹脂粒子の水系媒体中の添加量には特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、水系媒体100質量部に対して、0.5~10質量部が好ましい。
前記水系媒体には特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば水、水と混和可能な溶媒、これらの混合物などが挙げられる。これらは、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、水が好ましい。
前記水と混和可能な溶媒には特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、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、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、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-
本実施形態における前記トナー材料を含有する油相の調製は、ウレタン結合及び/又はウレア結合を有するプレポリマーであるポリエステル樹脂A、Bと、ウレタン結合及び/又はウレア結合を有しないポリエステル樹脂Cを含み、更に必要に応じて前記結晶性ポリエステル樹脂、硬化剤、離型剤、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。
前記有機溶媒には特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、除去が容易である点で、沸点が150℃未満の有機溶媒が好ましい。
前記沸点が150℃未満の有機溶媒としては、例えばトルエン、キシレン、ベンゼン、四塩化炭素、塩化メチレン、1,2-ジクロロエタン、1,1,2-トリクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロホルム、モノクロロベンゼン、ジクロロエチリデン、酢酸メチル、酢酸エチル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどが挙げられる。
これらは、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
これらの中でも酢酸エチル、トルエン、キシレン、ベンゼン、塩化メチレン、1,2-ジクロロエタン、クロロホルム、四塩化炭素等が好ましく、酢酸エチルがより好ましい。
-乳化乃至分散-
前記トナー材料の乳化乃至分散は、前記トナー材料を含有する油相を、前記水系媒体中に分散させることにより行うことができる。そして、前記トナー材料を乳化乃至分散させる際に、前記硬化剤と前記プレポリマーとを伸長反応及び/又は架橋反応させることができる。
前記プレポリマーを生成させるための反応条件(反応時間、反応温度)には特に制限はなく、前記硬化剤と前記プレポリマーとの組み合わせに応じて、適宜選択することができる。前記反応時間は10分間~40時間が好ましく、2~24時間がより好ましい。前記反応温度は、0℃~150℃が好ましく、40℃~98℃がより好ましい。
前記水系媒体中において、前記プレポリマーを含有する分散液を安定に形成する方法には特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。その例としては、水系媒体相中に、トナー材料を溶媒に溶解乃至分散させて調製した油相を添加し、せん断力により分散させる方法などが挙げられる。
前記分散のための分散機には特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、低速せん断式分散機、高速せん断式分散機、摩擦式分散機、高圧ジェット式分散機、超音波分散機などが挙げられる。これらの中でも分散体(油滴)の粒子径を2~20μmに制御することができる点で、高速せん断式分散機が好ましい。
前記高速せん断式分散機を用いた場合、回転数、分散時間、分散温度等の条件は、目的に応じて適宜選択することができる。前記回転数は、1,000~30,000rpmが好ましく、5,000~20,000rpmがより好ましい。前記分散時間は、バッチ方式の場合、0.1~5分間が好ましい。前記分散温度は、加圧下において、0℃~150℃が好ましく、40℃~98℃がより好ましい。なお、一般に、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には特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、トナー材料100質量部に対して、50~2,000質量部が好ましく、100~1,000質量部がより好ましい。水系媒体の使用量が50質量部未満では、前記トナー材料の分散状態が悪くなって、所定の粒子径のトナー母体粒子が得られないことがあり、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とも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。
前記分散剤には特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、界面活性剤、難水溶性の無機化合物分散剤、高分子系保護コロイドなどが挙げられる。これらは、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、界面活性剤が好ましい。
前記界面活性剤としては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、陰イオン界面活性剤、陽イオン界面活性剤、非イオン界面活性剤、両性界面活性剤などを用いることができる。前記陰イオン界面活性剤としては、例えば、アルキルベンゼンスルホン酸塩、α-オレフィンスルホン酸塩、リン酸エステルなどが挙げられる。これらの中でも、フルオロアルキル基を有するものが好ましい。
-有機溶媒の除去-
前記乳化スラリー等の分散液から有機溶媒を除去する方法には特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。その例としては、反応系全体を徐々に昇温させて油滴中の有機溶媒を蒸発させる方法、分散液を乾燥雰囲気中に噴霧して油滴中の有機溶媒を除去する方法などが挙げられる。
前記有機溶媒が除去されると、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。
前記得られたトナー母体粒子は、前記外添剤、前記帯電制御剤等の粒子と混合してもよい。このとき、機械的衝撃力を印加することにより、トナー母体粒子の表面から前記外添剤等の粒子が脱離するのを抑制することができる。
前記機械的衝撃力を印加する方法には特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。その例としては、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には特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。その例としてはオングミル(ホソカワミクロン社製)、I式ミル(日本ニューマチック社製)を改造して粉砕エアー圧力を下げた装置、ハイブリダイゼイションシステム(奈良機械製作所製)、クリプトロンシステム(川崎重工業社製)、自動乳鉢などが挙げられる。
(現像剤)
本発明の現像剤は、少なくとも本発明のトナーを含み、必要に応じてキャリア等の適宜選択されるその他の成分を含む。このため、転写性、帯電性等に優れ、高画質な画像を安定に形成することができる。なお、現像剤は、一成分現像剤であっても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、長期に亘るトナーの収支が行われても、トナーの粒子径の変動が少なく、現像装置における長期の撹拌においても、良好で安定した現像性及び画像が得られる。
<キャリア>
前記キャリアには特に制限はなく目的に応じて適宜選択することができるが、芯材と、芯材を被覆する樹脂層を有するものが好ましい。
-芯材-
前記芯材の材料には特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、50~90emu/gのマンガン-ストロンチウム系材料、50~90emu/gのマンガン-マグネシウム系材料などが挙げられる。また、画像濃度を確保するためには、100emu/g以上の鉄粉、75~120emu/gのマグネタイト等の高磁化材料を用いることが好ましい。また、穂立ち状態となっている現像剤の感光体に対する衝撃を緩和でき、高画質化に有利であることから、30~80emu/gの銅-亜鉛系等の低磁化材料を用いることが好ましい。
これらは、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記芯材の体積平均粒子径には特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、10~150μmが好ましく、40~100μmがより好ましい。体積平均粒子径が10μm未満では、キャリア中に微粉が多くなり、一粒子当たりの磁化が低下してキャリアの飛散が生じることがある。一方、150μmを超えると、比表面積が低下し、トナーの飛散が生じることがあり、ベタ部分の多いフルカラーでは、特にベタ部の再現が悪くなることがある。
本発明のトナーは、前記キャリアと混合して二成分系現像剤に用いることができる。
前記二成分現像剤中の前記キャリアの含有量には特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記二成分現像剤100質量部に対して、90~98質量部が好ましく、93~97質量部がより好ましい。
本発明の現像剤は、磁性一成分現像方法、非磁性一成分現像方法、二成分現像方法等の公知の各種電子写真法による画像形成に好適に用いることができる。
(現像剤収容容器)
本発明の現像剤を収容する現像剤収容容器は特に限定されず、公知のものの中から適宜選択することができる。例えば、容器本体とキャップを有するもの等が挙げられる。
また、容器本体の大きさ、形状、構造、材質等も特に限定されないが、形状は円筒状等であることが好ましい。特に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好ましい。また、材質は寸法精度がよいものが好ましい。その例としては、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成分ABS樹脂、ポリアセタール樹脂等の樹脂材料が挙げられる。
現像剤収容容器は、保存、搬送等が容易であり、取扱性に優れるため、後述するプロセスカートリッジ、画像形成装置等に着脱可能に取り付け、現像剤の補給に使用することができる。
(画像形成装置、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。
<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。
静電潜像担持体の線速としては、300mm/s以上であることが好ましい。
<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。
前記帯電部材の形状としては、ローラの他にも、磁気ブラシ、ファーブラシ等どのような形態をとってもよく、前記画像形成装置の仕様や形態にあわせて選択することができる。
前記帯電部材としては、前記接触式の帯電部材に限定されるものではないが、帯電部材から発生するオゾンが低減された画像形成装置が得られるので、接触式の帯電部材を用いることが好ましい。
<<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る。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。
前記露光部材に用いられる光源としては、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。例えば、蛍光灯、タングステンランプ、ハロゲンランプ、水銀灯、ナトリウム灯、発光ダイオード(LED)、半導体レーザ(LD)、エレクトロルミネッセンス(EL)等の発光物全般などが挙げられる。
また、所望の波長域の光のみを照射するために、シャープカットフィルター、バンドパスフィルター、近赤外カットフィルター、ダイクロイックフィルター、干渉フィルター、色温度変換フィルター等の各種フィルターを用いることもできる。
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であるトナー像を形成する、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であるトナー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。
<<転写手段及び転写工程>>
前記転写手段としては、可視像を記録媒体に転写する手段であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、可視像を中間転写体上に転写して複合転写像を形成する第一次転写手段と、該複合転写像を記録媒体上に転写する第二次転写手段とを有する態様が好ましい。
前記転写工程としては、可視像を記録媒体に転写する工程であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、中間転写体を用い、該中間転写体上に可視像を一次転写した後、該可視像を前記記録媒体上に二次転写する態様が好ましい。
前記転写工程は、例えば、前記可視像を、転写帯電器を用いて前記感光体を帯電することにより行うことができ、前記転写手段により行うことができる。
ここで、前記記録媒体上に二次転写される画像が複数色のトナーからなるカラー画像である場合に、前記転写手段により、前記中間転写体上に各色のトナーを順次重ね合わせて当該中間転写体上に画像を形成し、前記中間転写手段により、当該中間転写体上の画像を前記記録媒体上に一括で二次転写する構成とすることができる。
なお、前記中間転写体としては、特に制限はなく、目的に応じて公知の転写体の中から適宜選択することができ、例えば、転写ベルトなどが好適に挙げられる。
前記転写手段(前記第一次転写手段、前記第二次転写手段)は、前記感光体上に形成された前記可視像を前記記録媒体側へ剥離帯電させる転写器を少なくとも有するのが好ましい。前記転写器としては、例えば、コロナ放電によるコロナ転写器、転写ベルト、転写ローラ、圧力転写ローラ、粘着転写器などが挙げられる。
なお、前記記録媒体としては、代表的には普通紙であるが、現像後の未定着像を転写可能なものなら、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、OHP用のPETベース等も用いることができる。
<<定着手段及び定着工程>>
前記定着手段としては、前記記録媒体に転写された転写像を定着させる手段であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、公知の加熱加圧部材が好ましい。前記加熱加圧部材としては、加熱ローラと加圧ローラとの組み合わせ、加熱ローラと加圧ローラと無端ベルトとの組み合わせなどが挙げられる。
前記定着工程としては、前記記録媒体に転写された可視像を定着させる工程であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、各色のトナーに対し前記記録媒体に転写するごとに行ってもよいし、各色のトナーに対しこれを積層した状態で一度に同時に行ってもよい。
前記定着工程は、前記定着手段により行うことができる。
前記加熱加圧部材における加熱は、80℃~200℃が好ましい。
なお、本発明においては、目的に応じて、前記定着手段とともにあるいはこれらに代えて、例えば、公知の光定着器を用いてもよい。
前記定着工程における面圧としては、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、10N/cm~80N/cmであることが好ましい。
<<クリーニング手段及びクリーニング工程>>
前記クリーニング手段としては、前記感光体上に残留する前記トナーを除去できる手段であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、磁気ブラシクリーナ、静電ブラシクリーナ、磁気ローラクリーナ、ブレードクリーナ、ブラシクリーナ、ウエブクリーナなどが挙げられる。
前記クリーニング工程としては、前記感光体上に残留する前記トナーを除去できる工程であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、前記クリーニング手段により行うことができる。
<<除電手段及び除電工程>>
前記除電手段としては、前記感光体に対し除電バイアスを印加して除電する手段であれば、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、除電ランプなどが挙げられる。
前記除電工程としては、前記感光体に対し除電バイアスを印加して除電する工程であれば、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、前記除電手段により行うことができる。
<<リサイクル手段及びリサイクル工程>>
前記リサイクル手段としては、前記クリーニング工程により除去した前記トナーを前記現像装置にリサイクルさせる手段であれば、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、公知の搬送手段などが挙げられる。
前記リサイクル工程としては、前記クリーニング工程により除去した前記トナーを前記現像装置にリサイクルさせる工程であれば、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、前記リサイクル手段により行うことができる。
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2を参照しながら説明する。本実施形態の画像形成装置としては、プリンタが例として示されているが、画像形成装置は、複写機、ファクシミリ、複合機等のトナーを用いて画像を形成することが可能であれば、特に限定されない。
画像形成装置は、給紙部210と、搬送部220と、作像部230と、転写部240と、定着器250とを備えている。
給紙部210は、給紙される紙Pが積載された給紙カセット211と、給紙カセット211に積載された紙Pを一枚ずつ給紙する給紙ローラ212を備えている。
搬送部220は、給紙ローラ212により給紙された紙Pを転写部240の方向へ搬送するローラ221と、ローラ221により搬送された紙Pの先端部を挟み込んで待機し、紙を所定のタイミングで転写部240に送り出す一対のタイミングローラ222と、カラートナー像が定着した紙Pを排紙トレイ224に排出する排紙ローラ223を備えている。
作像部230は、所定の間隔をおいて、図中、左方から右方に向かって順に、イエロートナーを有した現像剤を用いて画像を形成する画像形成ユニットYと、シアントナーを有した現像剤を用いる画像形成ユニットCと、マゼンタトナーを有した現像剤を用いる画像形成ユニットMと、ブラックトナーを有した現像剤を用いる画像形成ユニットKと、露光器233を備えている。
なお、画像形成ユニット(Y,C,M,K)のうち、任意の画像形成ユニットを示す場合には、画像形成ユニットという。
また、現像剤は、トナーとキャリアを有する。4つの画像形成ユニット(Y,C,M,K)は、それぞれに用いられる現像剤が異なるのみで、機械的な構成は実質的に同一である。
転写部240は、駆動ローラ241及び従動ローラ242と、駆動ローラ241の駆動に伴い、図中、反時計回りに回転することが可能な中間転写ベルト243と、中間転写ベルト243を挟んで、感光体ドラム231に対向して設けられた一次転写ローラ(244Y,244C,244M,244K)と、トナー像の紙への転写位置において中間転写ベルト243を挟んで対向して設けられた二次対向ローラ245及び二次転写ローラ246を備えている。
定着器250は、ヒータが内部に設けられており、紙Pを加熱する定着ベルト251を、定着ベルト251に対して、回転可能に加圧することによりニップを形成する加圧ローラ252を備えている。これにより、紙P上のカラートナー像に熱と圧力が印加されて、カラートナー像が定着する。カラートナー像が定着した紙Pは、排紙ローラ223により排紙トレイ224に排紙され、一連の画像形成プロセスが完了する。
(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、他の手段をさら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部と、現像剤収容部内に収容された現像剤を担持するととも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さらに有してもよい。
図3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58、現像器40、転写ローラ80及びクリーニング装置90を有する。
以下、本発明を実施例により詳細に説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。なお、以下、特に説明のない限り「部」とあるのは質量部を意味し、「%」とあるのは質量%を意味する。
(製造例A-1)
<プレポリマーA-1(非晶質ポリエステル樹脂A-1)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、イソフタル酸、アジピン酸、及び無水トリメリット酸を、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イソフタル酸40mol%及びアジピン酸60mol%であり、全モノマー中における無水トリメリット酸の量が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A-1]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A-1]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A-1]を得た。
なお、[プレポリマーA-1]は後述する実施例及び比較例におけるトナーの作製過程で、本発明のポリエステル樹脂成分Aに相当する[ポリエステル樹脂成分A-1]が生成される(以下、製造例A、Bで同様)。
(製造例A-2)
<プレポリマーA-2(非晶質ポリエステル樹脂A-2)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、イソフタル酸、アジピン酸、及び無水トリメリット酸を、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イソフタル酸33mol%及びアジピン酸67mol%であり、全モノマー中における無水トリメリット酸の量が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A-2]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A-2]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A-2]を得た。
(製造例A-3)
<プレポリマーA-3(非晶質ポリエステル樹脂A-3)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、イソフタル酸、アジピン酸、及び無水トリメリット酸を、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イソフタル酸67mol%及びアジピン酸33mol%であり、全モノマー中における無水トリメリット酸の量が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A-3]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A-3]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A-3]を得た。
(製造例A-4)
<プレポリマーA-4(非晶質ポリエステル樹脂A-4)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、イソフタル酸、アジピン酸、及び無水トリメリット酸を、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イソフタル酸30mol%及びアジピン酸70mol%であり、全モノマー中における無水トリメリット酸の量が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A-4]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A-4]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A-4]を得た。
(製造例A-5)
<プレポリマーA-5(非晶質ポリエステル樹脂A-5)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、イソフタル酸、アジピン酸、及び無水トリメリット酸を、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イソフタル酸70mol%及びアジピン酸30mol%であり、全モノマー中における無水トリメリット酸の量が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A-5]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A-5]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A-5]を得た。
(製造例B-1)
<プレポリマーB-1(非晶質ポリエステル樹脂B-1)の合成)>
冷却管、撹拌機及び窒素導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールAのエチレンオキサイド2モル付加物、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド2モル付加物、テレフタル酸、及びアジピン酸を、水酸基とカルボキシル基のモル比であるOH/COOHが1.1であり、ジオール成分の構成がビスフェノールAのエチレンオキサイド2モル付加物80mol%、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド2モル付加物20mol%であり、ジカルボン酸成分の構成がテレフタル酸60mol%及びアジピン酸40mol%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B-1]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、得られた[中間体ポリエステルB-1]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B-1]を得た。
<プレポリマーB-2(非晶質ポリエステル樹脂B-2)の合成)>
冷却管、撹拌機及び窒素導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールAのエチレンオキサイド2モル付加物、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド2モル付加物、テレフタル酸、及びアジピン酸を、水酸基とカルボキシル基のモル比であるOH/COOHが1.1であり、ジオール成分の構成がビスフェノールAのエチレンオキサイド2モル付加物80mol%、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド2モル付加物20mol%であり、ジカルボン酸成分の構成がテレフタル酸30mol%及びアジピン酸70mol%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B-2]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、得られた[中間体ポリエステルB-2]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B-2]を得た。
<プレポリマーB-3(非晶質ポリエステル樹脂B-3)の合成)>
冷却管、撹拌機及び窒素導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールAのエチレンオキサイド2モル付加物、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド2モル付加物、テレフタル酸、及びアジピン酸を、水酸基とカルボキシル基のモル比であるOH/COOHが1.1であり、ジオール成分の構成がビスフェノールAのエチレンオキサイド2モル付加物80mol%、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド2モル付加物20mol%であり、ジカルボン酸成分の構成がテレフタル酸80mol%及びアジピン酸20mol%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B-3]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、得られた[中間体ポリエステルB-3]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B-3]を得た。
(製造例C-1)
<非晶質ポリエステル樹脂C-1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サイド2モル付加物、ビスフェノールAプロピレンオキサイド3モル付加物、テレフタル酸、アジピン酸、及びトリメチロールプロパンを、ビスフェノールAエチレンオキサイドサイド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エチレンオキサイドサイド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)で85/15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75/25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%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1.2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)とともに常圧で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C-1]を得た。
(製造例C-2)
<非晶質ポリエステル樹脂C-2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サイド2モル付加物、ビスフェノールAプロピレンオキサイド3モル付加物、テレフタル酸、アジピン酸、及びトリメチロールプロパンを、ビスフェノールAエチレンオキサイドサイド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エチレンオキサイドサイド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)で85/15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65/35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%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1.2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)とともに常圧で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C-2]を得た。
(製造例C-3)
<非晶質ポリエステル樹脂C-3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サイド2モル付加物、ビスフェノールAプロピレンオキサイド3モル付加物、テレフタル酸、アジピン酸、及びトリメチロールプロパンを、ビスフェノールAエチレンオキサイドサイド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エチレンオキサイドサイド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)で85/15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、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%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1.2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)とともに常圧で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C-3]を得た。
(製造例C-4)
<非晶質ポリエステル樹脂C-4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サイド2モル付加物、ビスフェノールAプロピレンオキサイド3モル付加物、テレフタル酸、アジピン酸、及びトリメチロールプロパンを、ビスフェノールAエチレンオキサイドサイド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エチレンオキサイドサイド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)で85/15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60/40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%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1.2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)とともに常圧で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C-4]を得た。
(製造例C-5)
<非晶質ポリエステル樹脂C-5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サイド2モル付加物、ビスフェノールAプロピレンオキサイド3モル付加物、テレフタル酸、アジピン酸、及びトリメチロールプロパンを、ビスフェノールAエチレンオキサイドサイド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エチレンオキサイドサイド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)で90/10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75/25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%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1.2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)とともに常圧で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C-5]を得た。
(製造例D-1)
<結晶性ポリエステル樹脂D-1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、ドデカン二酸、及び1,6-ヘキサンジオールを、水酸基とカルボキシル基とのモル比である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)とともに、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D-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D-1]50部、及び酢酸エチル450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、直径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い、[結晶性ポリエステル樹脂分散液1]を得た。
(実施例1)
<マスターバッチ(MB)の調製>
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C-1]500部を加え、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)で混合し、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50部(日本精鑞社製、HNP-9、炭化水素系ワックス、融点75℃、SP値8.8)、及び酢酸エチル450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、直径0.5mmジルコニアビーズを80体積%充填、3パスの条件で、分散を行い[WAX分散液1]を得た。
<ケチミン化合物の合成>
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。
<油相の調製>
[WAX分散液1]500部、[プレポリマーA-1]76部、[プレポリマーB-1]152部、[非晶質ポリエステル樹脂C-1]836部、[マスターバッチ1]100部、及び硬化剤として[ケチミン化合物1]2部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化製)で5,000rpm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]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13,000rpmで20分間混合し[乳化スラリー1]を得た。次に、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、以下の操作を行った。
(1):濾過ケーキにイオン交換水100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後濾過した。
(2):(1)の濾過ケーキに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]を得た。
[濾過ケーキ]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[トナー母体粒子1]を得た。
<外添処理>
[トナー母体粒子1]100質量部に対して、平均粒径100nmの疎水性シリカ0.6質量部と、平均粒径20nmの酸化チタン1.0質量部と、平均粒径15nmの疎水性シリカ微粉体を0.8部とをヘンシェルミキサーにて混合し、[トナー1]を得た。
<キャリアの作製>
トルエン100質量部に、シリコーン樹脂(オルガノストレートシリコーン)100質量部、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質量部、及びカーボンブラック10質量部を添加し、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質量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1]5質量部と[キャリア]95質量部とを混合し、現像剤を作製した。
(実施例2)
実施例1において、[プレポリマーA-1]を[プレポリマーA-2]に、[ポリエステル樹脂C-1]を[ポリエステル樹脂C-2]に代えた以外は、実施例1と同様にして、[トナー母体粒子2]を得た。この[トナー母体粒子2]を用いて[トナー2]を作製した。
(実施例3)
実施例1において、[プレポリマーA-1]を[プレポリマーA-2]に、[ポリエステル樹脂C-1]を[ポリエステル樹脂C-3]に代えた以外は、実施例1と同様にして、[トナー母体粒子3]を得た。この[トナー母体粒子3]を用いて[トナー3]を作製した。
(実施例4)
実施例1において、[プレポリマーA-1]を[プレポリマーA-3]に、[ポリエステル樹脂C-1]を[ポリエステル樹脂C-2]に代えた以外は、実施例1と同様にして、[トナー母体粒子4]を得た。この[トナー母体粒子4]を用いて[トナー4]を作製した。
(実施例5)
実施例1において、[プレポリマーA-1]を[プレポリマーA-3]152部に、[ポリエステル樹脂C-1]を[ポリエステル樹脂C-3]798部に代えた以外は、実施例1と同様にして、[トナー母体粒子5]を得た。この[トナー母体粒子5]を用いて[トナー5]を作製した。
(実施例6)
実施例1において、[プレポリマーA-1]を134部に、[プレポリマーB-1]を266部に、[ポリエステル樹脂C-1]を751部に代えた以外は、実施例1と同様にして、[トナー母体粒子6]を得た。この[トナー母体粒子6]を用いて[トナー6]を作製した。
(実施例7)
実施例1において、[プレポリマーB-1]を[プレポリマーB-2]に代えた以外は、実施例1と同様にして、[トナー母体粒子7]を得た。この[トナー母体粒子7]を用いて[トナー7]を作製した。
(実施例8)
実施例1において、[プレポリマーB-1]を[プレポリマーB-3]に代えた以外は、実施例1と同様にして、[トナー母体粒子8]を得た。この[トナー母体粒子8]を用いて[トナー8]を作製した。
(実施例9)
実施例1において、[WAX分散液1]500部、[プレポリマーA-1]76部、[プレポリマーB-1]152部、[非晶質ポリエステル樹脂C-1]836部、[結晶性ポリエステル樹脂分散液1]を300部、[マスターバッチ1]100部、及び硬化剤として[ケチミン化合物1]2部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化製)で5,000rpmで60分間混合した[油相9]を用いた以外は実施例1と同様にして、[トナー母体粒子9]を得た。この[トナー母体粒子9]を用いて[トナー9]を作製した。
(実施例10)
実施例1において、[WAX分散液1]500部、[プレポリマーA-1]76部、[プレポリマーB-1]152部、[非晶質ポリエステル樹脂C-1]836部、[結晶性ポリエステル樹脂分散液1]を171部、[マスターバッチ1]100部、及び硬化剤として[ケチミン化合物1]2部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化製)で5,000rpmで60分間混合した[油相10]を用いた以外は実施例1と同様にして、[トナー母体粒子10]を得た。この[トナー母体粒子10]を用いて[トナー10]を作製した。
(実施例11)
実施例1において、[WAX分散液1]500部、[プレポリマーA-1]76部、[プレポリマーB-1]534部、[非晶質ポリエステル樹脂C-1]836部、[結晶性ポリエステル樹脂分散液1]を514部、[マスターバッチ1]100部、及び硬化剤として[ケチミン化合物1]2部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化製)で5,000rpmで60分間混合した[油相11]を用いた以外は実施例1と同様にして、[トナー母体粒子11]を得た。この[トナー母体粒子11]を用いて[トナー11]を作製した。
(実施例12)
実施例1において、[WAX分散液1]500部、[プレポリマーA-2]152部、[プレポリマーB-2]251部、[非晶質ポリエステル樹脂C-3]836部、[マスターバッチ1]100部、及び硬化剤として[ケチミン化合物1]2部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化製)で5,000rpmで60分間混合した[油相12]を用いた以外は実施例1と同様にして、[トナー母体粒子12]を得た。この[トナー母体粒子12]を用いて[トナー12]を作製した。
(実施例13)
実施例1において、[WAX分散液1]500部、[プレポリマーA-3]34部、[プレポリマーB-3]534部、[非晶質ポリエステル樹脂C-3]836部、[マスターバッチ1]100部、及び硬化剤として[ケチミン化合物1]2部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化製)で5,000rpmで60分間混合した[油相13]を用いた以外は実施例1と同様にして、[トナー母体粒子13]を得た。この[トナー母体粒子13]を用いて[トナー13]を作製した。
(比較例1)
実施例1において、[プレポリマーA-1]を[プレポリマーA-4]に代えた以外は、実施例1と同様にして、[トナー母体粒子14]を得た。この[トナー母体粒子14]を用いて[トナー14]を作製した。
(比較例2)
実施例1において、[プレポリマーA-1]を[プレポリマーA-5]に代えた以外は、実施例1と同様にして、[トナー母体粒子15]を得た。この[トナー母体粒子15]を用いて[トナー15]を作製した。
(比較例3)
実施例1において、[ポリエステル樹脂C-1]を[ポリエステル樹脂C-4]に代えた以外は、実施例1と同様にして、[トナー母体粒子16]を得た。この[トナー母体粒子16]を用いて[トナー16]を作製した。
(比較例4)
実施例1において、[ポリエステル樹脂C-1]を[ポリエステル樹脂C-5]に代えた以外は、実施例1と同様にして、[トナー母体粒子17]を得た。この[トナー母体粒子17]を用いて[トナー17]を作製した。
(比較例5)
実施例1において、プレポリマーB-1を0部(使用なし)に代えた以外は、実施例1と同様にして、[トナー母体粒子18]を得た。この[トナー母体粒子18]を用いて[トナー18]を作製した。
(比較例6)
実施例1において、プレポリマーA-1を0部(使用なし)に代えた以外は、実施例1と同様にして、[トナー母体粒子19]を得た。この[トナー母体粒子19]を用いて[トナー19]を作製した。
(測定)
<トナーTg1st、トナーTg2nd、THF不溶分のTga1st、Tgb1st、Tg2nd’、ポリエステル樹脂成分A、B及びCのガラス転移温度>
トナー1gを100mLのTHF中に投入し、ソックスレー抽出を行い、THF可溶分と不溶分を得た。これを真空乾燥機にて24時間乾燥させ、THF可溶分からポリエステル樹脂成分C(実施例9~11では結晶性ポリエステル樹脂Dとの混合物)が得られ、THF不溶分からポリエステル樹脂成分Aとポリエステル樹脂成分Bの混合物が得られた。これらを対象試料とした。また、トナーTg1st、トナーTg2ndを測定するにあたってはトナーを対象試料とした。
次に、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、電気炉中にセットした。次いで、窒素雰囲気下、-80℃から昇温速度1.0℃/minで150℃まで加熱した(昇温1回目)。その後、150℃から降温速度1.0℃/minで-80℃まで冷却させ、更に昇温速度1.0℃/minで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。
得られたDSC曲線から、Q-200システム中の解析プログラムを用いて、1回目の昇温時におけるDSC曲線を選択し、対象試料の昇温1回目におけるガラス転移温度Tg1stを求めた。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Tg2ndを求めた。
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Tg1stを求めることができる。同様に、2回目の昇温時におけるDSC曲線を選択し、対象試料の昇温2回目におけるガラス転移温度Tg2ndを求めることができる。
また、得られるDSC曲線から、Q-200システム中の解析プログラムを用いて、1回目の昇温時におけるDSC曲線を選択し、対象試料の昇温1回目における吸熱ピークトップ温度を融点として求めることができる。同様に、2回目の昇温時におけるDSC曲線を選択し、対象試料の昇温2回目における吸熱ピークトップ温度を融点として求めることができる。
なお、前記ポリエステル樹脂成分A、B、及びC、前記離型剤等のその他の構成成分の融点、ガラス転移温度Tgは特に断りがない場合、2回目昇温時における吸熱ピークトップ温度、ガラス転移温度Tg2ndを各対象試料の融点及びガラス転移温度Tgとする。
また、トナーのTHFに不溶な成分においては、モジュレーションモードを用いて、モジュレーション温度振幅:±1.0℃/分を与えながら、-80℃から昇温速度1.0℃/minで150℃まで加熱した(昇温1回目)。そして、得られたDSC曲線を前記と同様にQ-200システム中の解析プログラムを用いて、「Reversing Heat Frow」を縦軸にとることでDSCカーブを得、図1に示すオンセット値をTgとした。これにより、Tga1st、Tgb1st及びTg2nd’を求めた。
<ポリエステル樹脂成分A、B及びCの質量比>
上記ソックスレー抽出により得られたTHF可溶分からポリエステル樹脂成分Cと結晶性ポリエステル樹脂Dの質量比を求め、ポリエステル樹脂成分Cと結晶性ポリエステル樹脂Dの組成比を求めた。また、上記ソックスレー抽出により得られたTHF不溶分からポリエステル樹脂成分AとBの混合物の質量比を求め、ポリエステル樹脂成分Aとポリエステル樹脂成分Bの組成比を求めた。
上記トナーの構成比、Tg1st、Tg2nd、ポリエステル樹脂成分A、B及びCのガラス転移温度等を表1、表2に示す。
Figure 0007091653000001
Figure 0007091653000002
(評価)
上記得られたトナー、現像剤について以下の評価を行った。なお、現像剤は実施例1と同様にして作製した。結果を表3に示す。
<普通紙低温定着性、耐ホットオフセット性評価>
図2に図示される画像形成装置に現像剤を装填し、単色モードにて、PPC用紙タイプ6000<70W>A4 T目(リコー社製)に2cm×15cmの長方形のベタ画像をトナーの付着量が0.40mg/cmとなるように形成した。このとき、定着ローラの表面温度を変化させ、ベタ画像の現像残画像が所望の場所以外の場所に定着されるオフセットが発生するかどうかを観察し、コールドオフセット、ホットオフセットが発生する定着温度を評価した。また、ベタ画像は転写紙上において、通紙方向先端から3.0cmの位置に作成した。なお、定着装置のニップ部を通過する速度は、300mm/sである。
〔コールドオフセット評価基準〕
◎:定着下限温度が130℃以下
○:定着下限温度が130℃より大きく135℃以下
△:定着下限温度が135℃より大きく140℃以下
×:定着下限温度が140℃より大きい
〔ホットオフセット評価基準〕
◎:定着上限温度が175℃以上
○:定着上限温度が170以上175℃未満
△:定着上限温度が165以上170℃未満
×:定着上限温度が165℃未満
<厚紙低温定着性評価>
図2に示される画像形成装置に現像剤を装填し、単色モードにて、OK特アートポスト+279.0GSM A4T目(リコー社製)に2cm×15cmの長方形のベタ画像をトナーの付着量が0.40mg/cmとなるように形成し、定着ベルトの温度を変化させて定着させた。次に、描画試験器AD-401(上島製作所社製)を用いて、先端半径が260~320μm、先端角が60°のルビー針で、荷重50gの条件で、定着画像の表面を描画した後、繊維ハニコット#440(ハニロン社製)を用いて、定着画像の描画された表面を強く5回擦り、画像の削れが殆ど無くなる定着ベルトの温度を定着下限温度とした。また、ベタ画像は転写紙上において、通紙方向先端から3.0cmの位置に作成した。なお、定着装置のニップ部を通過する速度は、300mm/sである。
〔厚紙低温定着性評価基準〕
◎:定着下限温度が160℃以下
○:定着下限温度が160℃より大きく165℃以下
△:定着下限温度が165℃より大きく170℃以下
×:定着下限温度が170℃より大きい
<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通りとした。
〔評価基準〕
◎:残存率が5%未満
○:残存率が5%以上15%未満
△:残存率が15%以上30%未満
×:残存率が30%以上
<画像光沢>
定着ローラとして、テフロン(登録商標)ローラを使用した複写機MF2200(リコー社製)の定着部を改造した装置を用いて、タイプ6200紙(リコー社製)に複写テストを行った。具体的には、低温定着性の評価の際に求めた定着下限温度+20℃に定着温度を設定し、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。複写テスト後の画像を光沢度計VG-7000(日本電色社製)で60度光沢を計測した。
〔評価基準〕
◎:30%以上~35%未満
○:25%以上30%未満、又は、35%以上~40%未満
△:20%以上25%未満、又は、40%以上~45%未満
×:20%未満、又は、45%以上
<画像濃度(着色度)>
imageo MP C4300(リコー社製)に使用されているキャリアとトナーを、トナーの濃度が5質量%となるように混合し、現像剤を得た。
imageo MP C4300(リコー社製)のユニットに現像剤を投入した後、PPC用紙タイプ6000<70W>A4 T目(リコー社製)に2cm×15cmの長方形のベタ画像をトナーの付着量が0.40mg/cmとなるように形成した。このとき、定着ローラの表面温度を120℃となるように設定した。次に、X-Rite938(X-Rite社製)を用いて、ベタ画像の画像濃度(ID)を、ステータスAモード、d50光で測定した。
〔評価基準〕
◎:1.5以上
○:1.4以上1.5未満
△:1.2以上1.4未満
×:1.2未満
<画像ぼそつき評価>
imageo MP C4300(リコー社製)に使用されているキャリアとトナーを、トナーの濃度が5質量%となるように混合し、現像剤を得た。現像剤をimageo MP C4300(リコー社製)に入れ、単色カラーにてA4サイズの25%画像面積率の原稿を250枚連続で印字し、それぞれの画像を画像ぼそつき評価ランクにより評価した。なお、画像ぼそつきはハーフトーン部の均一性を評価した。
〔評価基準〕
◎:全く問題なし
○:問題なし
△:若干問題あるが許容レベル
×:問題あり
Figure 0007091653000003
10 感光体ドラム
40 現像器
58 コロナ帯電器
80 転写ローラ
90 クリーニング装置
110 プロセスカートリッジ
210 給紙部
211 給紙カセット
212 給紙ローラ
220 搬送部
221 ローラ
222 タイミングローラ
223 排紙ローラ
224 排紙トレイ
230 作像部
233 露光器
240 転写部
241 駆動ローラ
242 従動ローラ
243 中間転写ベルト
244 一次転写ローラ
245 二次対向ローラ
246 二次転写ローラ
250 定着器
251 定着ベルト
252 加圧ローラ
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5884797号公報 特開2015-118151号公報 特開2016-164616号公報

Claims (10)

  1. ポリエステル樹脂を含有するトナーであって、
    前記トナーの示差走査熱量測定(DSC)の昇温1回目におけるガラス転移温度(Tg1st)が45℃~65℃であり、
    前記トナーのテトラヒドロフラン(THF)に不溶な成分として、DSCの昇温1回目におけるガラス転移温度(Tg1st)がTga1st及びTgb1stの2箇所に観察され、Tga1stは-45℃~5℃の範囲であり、Tgb1stは45℃~70℃の範囲であり、
    前記トナーのTHFに可溶な成分のDSCの昇温2回目におけるガラス転移温度(Tg2nd)が40℃~65℃となり、
    前記トナーのテトラヒドロフラン(THF)に不溶な成分は、DSCの昇温2回目におけるガラス転移温度(Tg2nd)が-50℃~0℃となるポリエステル樹脂成分Aと、DSCの昇温2回目におけるガラス転移温度(Tg2nd)が45℃~65℃となるポリエステル樹脂成分Bとを含み、
    前記トナーのTHFに可溶な成分は、DSCの昇温2回目におけるガラス転移温度(Tg2nd)が40~65℃となるポリエステル樹脂成分Cを含み、
    前記ポリエステル樹脂成分Aが、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し、
    前記ポリエステル樹脂成分Bが、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を特徴とするトナー。
  2. 前記トナーのテトラヒドロフラン(THF)に不溶な成分のDSCの昇温2回目におけるガラス転移温度(Tg2nd’)が0℃~50℃となることを特徴とする請求項1に記載のトナー。
  3. 前記トナーの示差走査熱量測定(DSC)の昇温1回目におけるガラス転移温度(Tg1st)と2回目の昇温におけるガラス転移点(Tg2nd)が、
    Tg1st-Tg2nd≧10[℃]
    を満たすことを特徴とする請求項1又は2に記載のトナー。
  4. 前記ポリエステル樹脂成分A、前記ポリエステル樹脂成分B及び前記ポリエステル樹脂成分Cの合計質量に対する、前記ポリエステル樹脂成分Aの質量比をa、前記ポリエステル樹脂成分Bの質量比をb、前記ポリエステル樹脂成分Cの質量比をcとしたとき、
    4(a+b)<c
    を満たすことを特徴とする請求項1~3のいずれかに記載のトナー。
  5. 前記ポリエステル樹脂成分Aが、3価又は4価の炭素数3~10の脂肪族多価アルコール成分由来の構造を有することを特徴とする請求項1~4のいずれかに記載のトナー。
  6. 前記ポリエステル樹脂成分Aはジオール成分由来の構造を有し、
    前記ジオール成分は、主鎖となる部分の炭素数が3~9の奇数であり、アルキル基を側鎖に有することを特徴とする請求項1~5のいずれかに記載のトナー。
  7. 前記ポリエステル樹脂成分Cが、3価又は4価の炭素数3~10の脂肪族多価アルコール成分由来の構造を有することを特徴とする請求項1~のいずれかに記載のトナー。
  8. 請求項1~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。
  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、請求項1~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。
  10. 前記静電潜像担持体の線速が、300mm/s以上であることを特徴とする請求項に記載の画像形成装置。
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JP7375390B2 (ja) * 2019-09-04 2023-11-08 株式会社リコー トナー、現像剤及び画像形成装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015114364A (ja) 2013-12-09 2015-06-22 株式会社リコー トナー、現像剤、画像形成装置、及びプロセスカートリッジ
JP2015118151A (ja) 2013-12-17 2015-06-25 株式会社リコー トナー、現像剤、画像形成装置
JP2016224329A (ja) 2015-06-02 2016-12-28 株式会社リコー トナー、現像剤、及び画像形成装置
JP2017187751A (ja) 2016-03-30 2017-10-12 三洋化成工業株式会社 トナーバインダー、その製造方法及び樹脂粒子

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