明 細 書
トナー及びその製造方法
技術分野
[0001] 本発明は複写機、レーザプリンタ、普通紙 FAX、カラー PPC、カラーレーザプリンタ 、カラー FAX及びこれらの複合機に用いられるトナー及びトナーの製造方法に関す るものである。
背景技術
[0002] 近年、プリンタなどの画像形成装置はオフィスユースの目的からパーソナルユース へと移行しつつあり、小型化、高速化、高画質化、カラー化を実現する技術が求めら れている。そのためカラー画像の高速出力を可能とするタンデムカラープロセス、ま た定着時にオフセット防止のための定着オイルを使用せずとも高光沢性、高透光性 を有する鮮明なカラー画像と非オフセット性を両立させるオイルレス定着が良メンテ ナンス性、低オゾン排気などの条件とともに要求されている。そしてこれらの機能は同 時に両立させる必要があり、プロセスのみならずトナーの特性向上が重要なファクタ 一である。
[0003] カラープリンタでは、定着プロセスにおいては、カラー画像ではカラートナーを溶融 混色させ透光性を上げる必要がある。トナーの溶融不良が起こるとトナー画像表面又 は内部に於いて光の散乱が生じて、トナー色素本来の色調が損なわれると共に、重 なった部分では下層まで光が入射せず、色再現性が低下する。従って、トナーには 完全溶融特性を有し、色調を妨げな 、ような透光性を有することが必要条件である。 また定着時にシリコーンオイル等を使用しないオイルレス定着の実現が要求される。 これを可能とするため、シャープメルト特性を有する結着榭脂中にワックス等の離型 剤を添加する構成が実用化されつつある。
[0004] しかし、このようなトナーの構成での課題は、トナーの凝集性が強い特質を有するた め、転写時のトナー像乱れ、転写不良の傾向がより顕著に生じ、転写と定着の両立 が困難となる。また二成分現像として使用する際に、粒子間の衝突、摩擦、又は粒子 と現像器との衝突、摩擦等の機械的な衝突、摩擦による発熱により、キャリア表面にト
ナ一の低融点成分が付着するスベントが生じ易ぐキャリアの帯電能力を低下させ現 像剤の長寿命化の妨げとなる。
[0005] トナーは、一般的に結着榭脂である榭脂成分、顔料、電荷制御剤、更に必要に応 じて離型剤などの添加成分によって構成され、適当な割合で予備混合し、熱溶融に よって加熱混練し、気流式衝突板方式により微粉砕し、微粉分級されてトナー母体 粒子が完成する。また化学重合的な方法によりトナー母体粒子が作成される方法も ある。その後、このトナー母体粒子に例えば疎水性シリカなどの外添剤を外添処理し てトナーが完成する。一成分現像では、トナーのみで構成されるが、トナーと磁性粒 子力もなるキャリアと混合することによって二成分現像剤が得られる。
[0006] 従来の混練粉砕法における粉砕'分級操作では、小粒径ィ匕と!/ヽつても経済的、性 能的に現実に提供できる粒子径には限界がある。
[0007] そこで、混練粉砕法とは異なる種々の重合法を用いたトナーの製造方法が検討さ れている。例えば、懸濁重合法によりトナーを調製すると、トナーの粒度分布を制御し ようとしても混練粉砕法により作成されるトナーの粒度分布よりも狭い分布に生成する ことが困難で、多くの場合はさらなる分級操作を必要とする。また、これらの方法で得 たトナーは、その形状がほぼ真球状であるため、感光体等に残留するトナーのタリー ユング性が悪ぐ画質信頼性を損ねるという問題がある。
[0008] 下記特許文献 1では、重合によって形成された粒子と、前記粒子表面に乳化重合 によって形成された微小粒子カゝらなる被覆層とよりなるトナーであって、水溶性無機 塩を加えて、粒子表面に微小粒子による被覆層を生成する構成、溶液の pHを変化 させること〖こより、粒子表面に微小粒子による被覆層を生成する構成が開示されて ヽ る。
[0009] 下記特許文献 2では、少なくとも榭脂粒子を分散させてなる分散液中で凝集粒子を 形成し凝集粒子分散液を調製する工程、凝集粒子分散液中に、榭脂微粒子を分散 させてなる榭脂微粒子分散液を添加混合して凝集粒子に榭脂微粒子を付着させて 付着粒子を形成する工程、及び付着粒子を加熱して融合する工程を含むトナーの 製造方法が開示され、その添加混合の方法としては、例えば、徐々に連続的に行つ てもよく、また複数回に分割して段階的に行ってもよい旨が開示されている。そして前
記榭脂微粒子 (追加粒子)を添加混合することにより、微小な粒子の発生を抑制し、 粒度分布がシャープな帯電性能に優れた効果が記載されている。
[0010] 下記特許文献 3では、トナー粒子中の界面活性剤の含有量が 3重量%以下で、か つ 2価以上の電荷を有する無機金属塩例えば塩ィ匕亜鉛を lOppm以上で 1重量%以 下含有し、イオン架橋により形成して耐吸湿性を向上させる構成が開示されている。 榭脂微粒子分散液と、着色剤分散液とを混合し、無機金属塩を用いて凝集体分散 液を調整した後、榭脂のガラス転移点以上に加熱し、凝集体を融合してトナーが形 成されている。優れた帯電特性及び環境依存性、クリーニング性、転写性を有し、か つシャープな粒度分布を有する小粒子径のトナーが記載されている。
[0011] 下記特許文献 4では、榭脂および着色剤を含有する着色粒子 (コア粒子)の表面に
、塩析 Z融着法によって榭脂粒子を融着させてなる榭脂層 (シェル)が形成されたト ナー粒子が開示され、着色粒子を得るための塩析 Z融着工程に連続して、着色粒 子の分散液に榭脂粒子の分散液を添加し、ガラス転移温度以上の温度を保持する 構成が開示され、粒子表面における着色剤の存在量が少なぐ高湿度環境下にお いて長期にわたる画像形成に供されても、帯電性 ·現像性の変化に起因する画像濃 度の変化、カプリ、色味の変化を発生させない効果が記載されている。
[0012] 下記特許文献 5では、少なくとも結着榭脂および DBP吸油量 70〜120mlZl00g のカーボンブラックを含有してなるトナー粒子を含むブラックトナーが開示されている 。カーボンブラックが微分散され、その分散粒径分布がシャープであるため、比較的 低付着量であっても所望の画像濃度を達成でき、さらには所定の帯電量まで帯電さ れ易い。そのため、逆帯電トナーによる電気的転写不良としての中抜けの問題を十 分に防止できる。また帯電環境安定性および耐ストレス性にも優れて ヽる効果が記 載されている。
[0013] カーボンブラックの DBP吸油量が小さ過ぎると、カーボンブラックが結着樹脂と絡み 難くなつて、トナー粒子中においてカーボンブラックがトナー表層に移行し易くなり微 分散されないため、所望の画像濃度および所望の帯電量が達成されない。一方、力 一ボンブラックの DBP吸油量が大き過ぎると、トナー粒子製造時の形状制御性悪ィ匕 を原因とする円形度低下の問題がある。また、 DBP吸油量の値が大きすぎると、カー
ボンブラックが水に濡れにくくなるためカーボンブラック水分散液の分散安定性が低 下する。そのような分散安定性の低いカーボンブラックを用いてトナーを製造すると、 凝集が起こりやすく粒子成長がうまく制御できなくなり、トナー中のカーボンブラック分 散性が悪ィ匕し、その結果、中抜けや帯電量が悪化する効果が記載されている。 特許文献 1:特開昭 57— 045558号公報
特許文献 2 :特開平 10— 073955号公報
特許文献 3:特開平 11 311877号公報
特許文献 4:特開 2002— 116574号公報
特許文献 5:特開 2005— 221836号公報
[0014] 以上の公知例には、オイルレス定着の実現等の定着性改良のために低融点のヮッ タスを一定量以上添加する方法が開示されているが、そのワックスを水系媒体中で凝 集して榭脂粒子等と凝集させて凝集粒子を生成する際、加熱処理時間とともに粒子 径が粗大化し、狭い粒度分布で小粒径粒子の生成が困難となる傾向にある。
[0015] また、粒子径が粗大化を回避するため、水系温度や攪拌速度を変更する方法では 、逆に水系中での榭脂粒子、ワックス粒子及び顔料の着色剤粒子との均一な混合凝 集が妨げられ、水系中で着色粒子中に取り込まれず、凝集にかかわらない浮遊した ワックスや、顔料粒子の残留が生じやすくなる傾向にある。
[0016] 特に顔料にカーボンブラックを使用した際にその傾向が顕著に現れる。カーボンブ ラック粒子は他のフタロシアニン系、キナクリドン系、ァゾ系等の有機系顔料に比べ、 無機系に近 、特性を示し、カーボンブラック粒子は一定の DBP吸油量特性を有する 。水系媒体中で加熱処理して、榭脂粒子、ワックス粒子と凝集させて凝集粒子を生成 する際、加熱温度をワックスの融点以上として凝集反応を進行させる際、ワックスは溶 融した状態となり、カーボンブラック粒子は粉の状態である。そして一定以上の DBP 吸油量特性を有するカーボンブラック粒子はその吸油性により、溶融したワックスを 吸油(吸着)する。その結果カーボンブラック粒子とワックスが溶融付着した灰色の粒 子が生成されやすい傾向となる。また一部粗大化しやすぐ水系中の粒子のバランス が崩れることで凝集にかかわらな 、浮遊したワックスや、顔料粒子の残留が生じやす くなる傾向にある。
[0017] またカーボンブラック粒子に溶融したワックスが吸油(吸着)されると本来のワックス の低温定着性ゃ耐オフセット性の定着性の機能が低下し、定着可能温度域が減少 する傾向にある。
[0018] 粉の状態である一定以上の DBP吸油量特性を有するカーボンブラック粒子と溶融 したワックスとの凝集反応は、水系中での凝集反応じの粒子形成に影響を及ぼすとと もに、ワックスの定着性機能へも影響を及ぼす傾向がある。
[0019] 浮遊したワックス粒子や、カーボンブラック粒子が残留すると、帯電量の低下、非画 像部へのトナー付着の増大、感光体や転写体へのフィルミングを発生させてしまう。 また、着色粒子中でのワックスや顔料粒子、特にカーボンブラックの分散性が悪ィ匕す ると、定着時に溶融したトナー画像において色濁りが生じ易ぐトナーの発色性が不 十分になってしまう。
[0020] また、着色粒子 (コア粒子)の表面にシェル榭脂粒子を融着させてトナー粒子を得 るコアシェル構成が開示されて 、るが、コア粒子の分散液にシェル榭脂粒子が分散 したシェル榭脂分散液を混合し、加熱してシェルィ匕する方法において、前述したヮッ タスを配合したコア粒子にシェル榭脂粒子を融着させる場合、ワックスの存在がシェ ル榭脂粒子の付着を不安定なものとさせ、付着がな力な力進行しない場合や、一旦 コア粒子にシェル榭脂粒子が付着してもその後の加熱処理の工程でワックスが溶融 するとワックスの離型作用によりシェル榭脂粒子がコア粒子力 脱離する場合がある 発明の開示
[0021] 本発明は、シャープな粒度分布を有する小粒径のトナーを分級工程不要で作成で き、転写時の中抜けや飛び散りを防止し、高転写効率が得られるトナー及びトナーの 製造方法を提供する。
[0022] 本発明のトナーは、水系媒体中において、少なくとも、第一の榭脂粒子を分散させ た第一の榭脂粒子分散液、着色剤粒子を分散させた着色剤粒子分散液及びヮック ス粒子を分散させたワックス粒子分散液を混合し、凝集して生成される芯粒子を含む トナーであって、前記着色剤が、 DBP吸油量 (ml/100g)が 45〜70のカーボンブ ラックを含み、かつ、前記ワックスが、 DSC法による吸熱ピーク温度 (融点 Tmwl (°C)
と称す)が 50〜90°Cのワックスを含む。
[0023] 本発明のトナーの製造方法は、水系媒体中において、少なくとも、第一の榭脂粒子 を分散させた第一の榭脂粒子分散液、着色剤粒子を分散させた着色剤粒子分散液 及びワックス粒子を分散させたワックス粒子分散液を混合して混合液を生成する工程 と、前記混合液に、凝集剤を添加し、前記第一の榭脂粒子、前記着色剤粒子及び前 記ワックス粒子を凝集し、融着して芯粒子を生成する工程と、前記芯粒子を含む芯粒 子分散液に、第二の榭脂粒子を分散させた第二の榭脂粒子分散液を添加し、加熱 して、前記第二の榭脂粒子を前記芯粒子に融着させる工程とを有し、前記着色剤が 、 DBP吸油量(ml/100g)力 5〜70のカーボンブラックを含み、かつ、前記ワックス 力 DSC法による吸熱ピーク温度(融点 Tmwl (°C)と称す)が 50〜90°Cのワックス を含むことを特徴とする。
図面の簡単な説明
[0024] [図 1]図 1は本発明の一実施例で使用した画像形成装置の構成を示す断面図である
[図 2]図 2は本発明の一実施例で使用した定着ユニットの構成を示す断面図である。
[図 3]図 3は本発明の一実施の形態で使用した攪拌分散装置の概略図である。
[図 4]図 4は本発明の一実施の形態で使用した攪拌分散装置の概略図である。
[図 5]図 5は本発明の一実施の形態でのカプリの特性図である。
発明を実施するための最良の形態
[0025] 本発明は、榭脂粒子、着色剤粒子及びワックス粒子を分散させた各粒子分散液を 混合し、凝集して生成される芯粒子を含むトナーにおいて、 DBP吸油量 (mlZlOOg )が 45〜70のカーボンブラックを含み、かつ、前記ワックスが、 DSC法による吸熱ピ ーク温度(融点 Tmwl (°C)と称す)が 50〜90°Cのワックスを含むことにより、水系中で 芯粒子中に取り込まれずに凝集にかかわらない浮遊したワックスやカーボンブラック 粒子の残留する課題を解消し、狭い粒度分布で小粒径粒子の生成を可能できる。ま た、芯粒子に第-の榭脂粒子を融着させることにより、耐久性、帯電安定化、高温非 オフセット性及び貯蔵安定性向上に効果が得られる。また、複数の感光体及び現像 部を有する像形成ステーションを並べて配置し、転写体に順次各色のトナーを連続
して転写プロセスを実行するタンデムカラープロセスにおいて、転写時の中抜けや逆 転写を防止し、高転写効率を得ることが出来る。
[0026] 以下、各工程にしたがって説明する。
[0027] (1)重合及び凝集工程
榭脂粒子分散液の調製は、ビニル系単量体を界面活性剤中で乳化重合やシード 重合等することにより、ビニル系単量体の単独重合体又は共重合体 (ビニル系榭脂) の榭脂粒子を界面活性剤に分散させてなる分散液が調製される。その手段としては 、例えば、高速回転型乳化装置、高圧乳化装置、コロイド型乳化装置、メディアを有 するボールミル、サンドミル、ダイノミルなどのそれ自体公知の分散装置が挙げられる
[0028] 榭脂粒子における榭脂が、前記ビニル系単量体の単独重合体又は共重合体以外 の榭脂である場合には、前記樹脂が、水への溶解度が比較的低い油性溶剤に溶解 するのであれば、前記榭脂を前記油性溶剤に溶解させ、この溶液を、ホモジナイザ 一等の分散機を用いて界面活性剤や高分子電解質と共に水中に微粒子分散し、そ の後、加熱又は減圧して前記油性溶剤を蒸散させることにより、ビュル系榭脂以外の 榭脂製の榭脂粒子を界面活性剤に分散させてなる分散液が調製される。
[0029] 着色剤粒子分散液は、界面活性剤を添加した水中に着色剤粒子を添加し、前記し た分散の手段を用いて分散させることにより調製される。
[0030] ワックス粒子分散液は、界面活性剤を添加した水中で、ワックス粒子を添加し分散 させ、適当な分散手段を用いて分散させることにより調製される。
[0031] トナーにはさらなる低温定着化と、オイルレス定着における高温非オフセット性、離 型性、カラー画像の高透光性、一定の高温度下での貯蔵安定性が要求され、それら を同時に満足しなければならな 、。
[0032] 本発明は、水系媒体中において、少なくとも、第一の榭脂粒子を分散させた榭脂粒 子分散液、着色剤粒子を分散させた着色剤粒子分散液及びワックス粒子を分散させ たワックス粒子分散液を混合し、凝集して芯粒子を生成する。このとき、前記着色剤 1S DBP吸油量(ml/100g)力 5〜70のカーボンブラックを含み、かつ、前記ヮッ タスが、 DSC法による吸熱ピーク温度(融点と称す)が 50〜90°Cのワックスを含む。
DBP吸油量は好ましくは 45〜63、より好ましくは 45〜60、さらに好ましくは 45〜53 である。
[0033] 前記した 50〜90°Cの融点を有するワックスと、着色剤としてカーボンブラックを使 用して榭脂粒子と共に凝集して芯粒子を生成するとき、低温度から溶融を開始する ワックスと、凝集性が高く粒子成長が早いカーボンブラックとの使用で、前述したよう に灰色の粒子の生成や、芯粒子が粗大化して小粒径で狭 、粒度分布の粒子生成が 困難となる傾向にある。
[0034] しかし、温度調整や攪拌速度調整等で芯粒子の粗大化を抑えて小粒径粒子を生 成しようとすると、カーボンブラックが芯粒子中に取り込まれることなぐカーボンブラッ ク粒子が先に粒子成長してしま、、芯粒子分散液中に凝集に加わらな 、カーボンブ ラック粒子が残留し、反応液が黒く濁ったままで透明になりにくくなつてしまう。また凝 集に加わらな 、ワックス粒子の残留も見られ、粒度分布が広がってしまう傾向にあつ た。
[0035] そこで、後述する一定の融点を有する溶融状態のワックスと粉の状態のカーボンブ ラック粒子の凝集反応において、一定以下の DBP吸油量の低いカーボンブラック粒 子を使用することにより、カーボンブラック粒子が先に粒子成長する現象を抑えられ、 芯粒子を小粒径ィ匕しても、カーボンブラック粒子が芯粒子中に取り込まれて、芯粒子 分散液中に凝集に加わらずに残留するカーボンブラック粒子を解消できる効果が得 られることを見出した。また、本来のワックスの定着性の機能が低下する現象を抑えら れる効果を見出した。
[0036] 理由がはっきりわかっていないが、一定以上の DBP吸油量特性を有するカーボン ブラック粒子が溶融したワックスとの吸油(吸着)される現象の影響と思われる。 70を 超えるカーボンブラックでは、カーボンブラックの凝集が早く起こりやすぐカーボンブ ラック粒子が芯粒子中に取り込まれにくいためと推測する。また溶融したワックスとの 吸油(吸着)される現象が急速に進行し、灰色の粒子を生成させる結果になるものと 推測する。またワックスの定着性の機能も低下してしまうものと推測する。 45未満の力 一ボンブラックは入手が困難である。
[0037] 低温定着実現のため 50〜90°Cの融点を有するワックスを使用することが必須であ
る。好ましくは 55〜85°C、より好ましくは 58〜85°C、さらに好ましくは、 68〜74°Cで ある。 50°C未満であると凝集の進行が早すぎ、生成する芯粒子が粗大化しやすい。 また高温保存状態での貯蔵安定性が悪化する。 90°Cを超えると、低温定着性、カラ 一光沢性が向上しない。
[0038] 本発明にお ヽて、第一の榭脂粒子分散液を作成する際に用いる界面活性剤の主 成分が非イオン界面活性剤であり、着色剤粒子及びワックス粒子分散液に用いる界 面活性剤の主成分が非イオン界面活性剤であることが好まし ヽ。前記にぉ ヽて「主 成分」とは、使用する界面活性剤のうち 50wt%以上をいう。
[0039] 本発明において、第一の榭脂粒子分散液に用いる界面活性剤のうち、非イオン界 面活性剤が界面活性剤全体に対して 50〜95wt%有することが好ま ヽ。より好まし くは 55〜90wt%、さらに好ましくは 60〜85wt%である。また、着色剤粒子分散液 及びワックス粒子分散液に用いる界面活性剤のうち、非イオン界面活性剤が界面活 性剤全体に対して 50〜: LOOwt%有することが好ましい。より好ましくは 60〜: LOOwt %、さらに好ましくは 60〜90wt%である。
[0040] 各粒子の分散液に用いる界面活性剤のうち、界面活性剤全体に対するイオン界面 活性剤 (ァ-オン性界面活性剤が好ましい)の配合割合が、ワックス粒子、着色剤粒 子、第一の榭脂粒子の順で多くするのが好ましい。
[0041] まず、ァ-オン性界面活性剤を多い割合で使用している第一の榭脂粒子が凝集を 開始して核をつくり、次にァ-オン性界面活性剤をワックス粒子よりも多 、割合で使 用している着色剤粒子が榭脂粒子の核の周りに凝集を始める。最後にノ-オン性界 面活性剤を最も多い割合で使用しているワックス粒子が凝集して、着色剤粒子を榭 脂粒子とともに包み込むように凝集して芯粒子を形成するものと推測する。最初に第 一の榭脂粒子が凝集を開始して核をつくると、着色剤粒子及びワックス粒子が芯粒 子中に取り込まれず、芯粒子分散液中に凝集に加わらな ヽ着色剤粒子及びワックス 粒子が残留する現象を回避するポイントであると考えられる。
[0042] 本発明にお ヽて、第一の榭脂粒子分散液に用いる界面活性剤が非イオン界面活 性剤とイオン型界面活性剤の混合であり、かつワックス粒子分散液及び着色剤粒子 分散液に用いる界面活性剤を非イオン界面活性剤のみとすることが好ま 、。
[0043] このような榭脂粒子、着色剤粒子及びワックス粒子を用いて、水系媒体中で凝集剤 を作用させると、まず榭脂粒子が凝集を開始して核ができる。次に、着色剤粒子が榭 脂粒子の核の周りに凝集を始める。最後にワックス粒子が凝集して着色剤粒子を榭 脂粒子とともに挟んだようにして包み込む。榭脂粒子は着色剤粒子やワックス粒子に 比べて、重量濃度として、通常数倍以上添加するので、さらにワックス粒子の上にも 榭脂粒子のみの核が凝集し、最表面が榭脂で覆われたトナーが形成されると推定さ れる。このようなメカニズムで水系中で凝集にかかわらな 、浮遊した着色剤粒子ゃヮ ックス粒子の存在をなくし、小粒径でかつ均一で狭!、範囲でシャープな粒度分布を 有する芯粒子を形成できるものと考えられる。
[0044] 非イオン界面活性剤とイオン型界面活性剤との混合系とした実施形態において、さ らに第一の榭脂粒子分散液の界面活性剤において、非イオン界面活性剤が界面活 性剤全体に対して、 50〜95wt%有することが好ましい。より好ましくは 55〜90wt% 、さらに好ましくは、 60〜85wt%である。 50wt%以上とすることにより、生成される芯 粒子の粒度分布が広がる現象を抑えられる。 95wt%以下とすることで榭脂粒子分散 液中の榭脂粒子自体の分散を安定させる効果がある。イオン型界面活性剤としては ァ-オン性界面活性剤が好まし ヽ。
[0045] さらに、ノ-オン性界面活性剤のみで分散された着色剤粒子及びワックス粒子分散 液にぉ 、て、ワックス粒子分散用に使用するノ-オン性界面活性剤の平均エチレン オキサイド付加モル数が、着色剤粒子分散用に使用するノ-オン性界面活性剤の平 均エチレンオキサイド付加モル数よりも大きくすることが好まし 、。ノニオン性界面活 性剤の平均エチレンオキサイド付加モル数の少ない方が、凝集剤に対する凝集性が 高く傾向にあるためである。
[0046] 顔料粒子の分散用に使用するノ-オン性界面活性剤の平均エチレンオキサイド付 加モル数は 18〜33であることが望ましい。より好ましくは 20〜30、さらに好ましくは、 20〜26である。
[0047] ノ-オン性界面活性剤の平均エチレンオキサイド付加モル数が 18未満であると、 凝集剤に対する顔料粒子の凝集性が高くなりすぎて、榭脂に取り囲まれる前に、大き な粒子に成長し、トナー粒子中に取り込まれなくなる。反対に、ノ-オン性界面活性
剤の平均エチレンオキサイド付加モル数が 33を超えると、凝集剤に対する凝集性が 低くなりすぎて、カーボンブラック微粒子が凝集せずに、反応溶液中に微粒子のまま で存在するので、トナー粒子中に取り込まれなくなってしまう。顔料粒子の分散に使 用するノ-オン性界面活性剤が複数のノ-オン性界面活性剤を含有することも好ま しい。単独では、ノ-オン性界面活性剤の平均エチレンオキサイド付加モル数が 20 〜30の範囲になくても、複数のノ-オン性界面活性剤の重量平均したエチレンォキ サイド付カ卩モル数が 20〜30の範囲にあればよい。
[0048] ここで各粒子の凝集剤に対する凝集性は、各種濃度の凝集剤水溶液 (例えば、硫 酸マグネシウム水溶液)に粒子分散液を滴下し、粒子が一定の大きさに凝集するとき の凝集剤の濃度で評価することができ、粒子の凝集剤に対する凝集性が高い程、よ り低 ヽ凝集剤濃度で粒子が凝集する。
[0049] このような榭脂粒子と、着色剤粒子およびワックス粒子を用いて、溶液中で凝集剤 を作用させると、まずァ-オン性界面活性剤を使用している榭脂粒子が凝集を開始 して核ができる。次に、平均エチレンオキサイド付加モル数の少ないノニオン性界面 活性剤を使用している着色剤粒子が榭脂粒子の核の周りに凝集を始める。最後に平 均エチレンオキサイド付加モル数の大き ゾ-オン性界面活性剤を使用して 、るヮッ タス粒子が凝集して、着色剤粒子を榭脂粒子とともに包み込むように凝集して芯粒子 を形成するものと推測する。
[0050] 着色剤粒子及びワックス粒子が芯粒子中に取り込まれず、芯粒子分散液中に凝集 に加わらない着色剤粒子及びワックス粒子が残留する現象を回避することができると 考えられる。
[0051] 顔料粒子に対するノ-オン性界面活性剤の量は、分散安定性の観点から重量比 でカーボンブラック 100重量部に対して、 10〜20重量部が望ましい。
[0052] 本発明において、芯粒子形成の一実施形態として、水系媒体中において、第一の 榭脂粒子を分散させた第一の榭脂粒子分散液、着色剤粒子を分散させた着色剤粒 子分散液及びワックス粒子を分散させたワックス粒子分散液とを混合し、この混合分 散液の pHを一定の条件下に調整し、水溶性無機塩を添加することにより、第一の榭 脂粒子、着色剤粒子及びワックス粒子が凝集した芯粒子を生成する。水系媒体を、
第一の榭脂粒子のガラス転移点温度 (Tg)以上及び Z又はワックスの融点以上に加 熱することで少なくとも一部が溶融した芯粒子を生成することができる。
[0053] 榭脂粒子分散液は、乳化重合榭脂を重合生成する際に重合開始剤として過硫酸 カリウム等の過硫酸塩を使用した際、その残留分が加熱凝集工程時の熱により分解 して pHを変動(下げる)させてしまうことがあるため、乳化重合した後に一定温度以上 (残留分を十分に分散させておくために 80°C以上が好ましい)で、一定時間(1〜5 時間程度が好ま 、)加熱処理を施すことが好ま 、。榭脂粒子分散液の pHは好ま しくは 4以下、更に好ましくは 1. 8以下である。
[0054] 前記した混合分散液の pHは 9. 5〜12. 2の範囲に調整することが好ましい。好ま しく ίま、 pHiま 10. 5〜12. 2、さら【こ好ましく ίま pHiま 11. 2〜12. 2の範囲【こ調整す る。 1Nの NaOHを添加することで pHの調整が可能である。 pH値を 9. 5以上とする ことで、形成された芯粒子が粗大化する現象を抑制する効果がある。 pH値が 12. 2 以下とすることで、遊離するワックス粒子や着色剤粒子の発生を抑え、ワックスや着色 剤を均一に内包化できやすくする効果がある。
[0055] 混合分散液の pH調整後に、水溶性無機塩を添加し、加熱処理して少なくとも第一 の榭脂粒子、着色剤粒子及びワックス粒子が少なくとも一部が溶融し凝集した所定 の体積平均粒径の芯粒子が形成される。この所定の体積平均粒径の芯粒子が形成 されたときの液の pHが 7. 0〜9. 5の範囲に保持されることにより、ワックスの遊離が 少なぐワックスが内包された狭い粒度分布の芯粒子が形成できる。添加する NaOH 量、凝集剤種や量、乳化重合榭脂分散液の pH、着色剤分散液の pH、ワックス分散 液の pHの設定値や、加熱温度、時間は適宜選択される。粒子が形成されたときの液 の pHが 7. 0未満であると、芯粒子が粗大化する傾向になる。 pHが 9. 5を超えると、 凝集不良で遊離ワックスが多くなる傾向になる。
[0056] pH (水素イオン濃度)の測定は、被測定液を液槽内からピペットを用いてサンプルを 10ml採取し、同容量程度のビーカーに入れる。このビーカーを冷水に浸漬し、サン プルを室温(30°C以下)まで冷却する。 pHメータ(セブンマルチ:メトラートレド社製) を用い、室温まで冷やしたサンプルに測定プローブを浸す。メータの表示が安定した らその数値を読み取り、 pHの値とする。
[0057] 混合分散液の pH調整後、液を攪拌しながら混合分散液温度を昇温させる。昇温 速度は 0. l〜10°CZminが好ましい。遅いと生産性が低くなる。早すぎると粒子表 面が平滑にならな!/、うちに形状が球形に進みすぎる傾向にある。
[0058] 本発明のトナー製造方法において、芯粒子生成の好ましい一実施形態として、水 系媒体中において、第一の榭脂粒子分散液、着色剤粒子分散液及びワックス粒子 分散液とを混合して混合分散液を生成する。そしてこの混合分散液を加熱し、混合 分散液の液温度が一定の温度に達した後に、この混合分散液に凝集剤として水溶 性無機塩を添加することが好まし 、。
[0059] 混合分散液の温度が一定以上に達した状態で凝集剤を添加することにより、凝集 が昇温時間とともに緩慢に起こる現象をさけられ、凝集剤の添加と共に凝集反応が 一気に進行し、短時間に芯粒子の生成が可能となる。また、ワックスや着色剤を均一 に内包化した小粒径で狭い粒径分布の芯粒子形成が可能となる。
[0060] また、さらには、後述するように融点の異なるワックスを併用して使用する場合、昇 温の過程で、低融点のワックスが先に溶融が開始され、昇温が進行すると、次には高 融点のワックスの溶融が開始され、凝集が開始されるため、低融点ワックス粒子同士 や、高融点粒子ワックス同士の凝集体の生成を防ぐためにも有効な方法である。芯 粒子中でワックスの偏在を防止して、芯粒子の粒度分布が広くなつたり形状の分布が 不均一になることを防ぐことができる。
[0061] 添加する凝集剤は一定の水濃度を有する水溶性無機塩を含有した水溶液を使用 するが、その水溶液の pH値を調整した後に、少なくとも第一の榭脂粒子を分散させ た第一の榭脂粒子分散液、着色剤粒子を分散させた着色剤粒子分散液及びヮック ス粒子を分散させたワックス粒子分散液を混合した混合分散液中に添加することも好 ましい。
[0062] 凝集剤を含んだ水溶液の pH値を一定値に調整することにより、凝集剤としての粒 子の凝集作用をより高めることができると考えられる。混合分散液の pH値と一定の関 係を持たせることが好ましぐ混合分散液に pH値が離れた凝集剤水溶液を添加する と、液の pHのバランスが急に乱されるため、凝集粒子が粗大化したり、ワックスの分 散が不均一になりやすい。このような現象を抑えるために、凝集剤水溶液の pHを調
整することが効果的である。
[0063] 第一の榭脂粒子分散液、着色剤粒子分散液及びワックス粒子分散液を混合した混 合分散液を加熱処理し、凝集剤を含む水溶液の添加前の混合分散液の pH値を HG とすると、凝集剤を含む水溶液の pH値は、 HG + 2〜HG— 4の範囲に調整して添カロ することが好ましい。好ましくは HG + 2〜HG— 3の範囲、より好ましくは HG+ 1. 5 〜HG— 2の範囲、さらに好ましくは HG+ 1〜HG— 2の範囲とする。
[0064] 混合分散液に pH値が離れた凝集剤水溶液を添加すると、液の pHのバランスが急 に乱されるため、凝集反応が遅れて進行しずらくなつたり、凝集粒子が粗大化しやす くなりやすい。このような現象を抑えるために、凝集剤水溶液の PHを調整することが 効果的である。原因は不明であるが凝集剤を含む水溶液の pH値を混合分散液の p H値よりも低くすることがより好ましいと思われる。
[0065] HG— 4以上とすることで、凝集剤としての粒子の凝集作用をより高められ、凝集反 応を加速できる。 HG + 2以下とすることで、凝集粒子が粗大化したり、粒度分布がブ ロードになる現象を抑える効果がある。
[0066] 凝集剤を添加する時期としては、第一の榭脂粒子分散液と、着色剤粒子分散液及 びワックス粒子分散液とを混合した混合分散液の温度が、後述する DSC法により測 定されるワックスの融点以上に到達後に凝集剤を添加することが好ましい。ワックスの 溶融が開始されている状態で、凝集剤を添加することにより、溶融するワックス粒子と 、榭脂粒子及び着色剤粒子の凝集が一気に進行し、さらに加熱処理続けることでヮ ックス粒子、榭脂粒子の溶融が進行して粒子形成されるものと思われる。
[0067] このとき、混合分散液の温度が第一の榭脂粒子のガラス転移点に達した時点で凝 集剤を添加しても、粒子はほとんど凝集せず、粒子形成されない。混合分散液の温 度がワックスの特定温度に達した時点で凝集剤を添加することにより粒子の凝集が進 行し、その後 0. 5〜5時間、好ましくは 0. 5〜3時間、より好ましくは 1〜2時間加熱処 理することにより所定の粒度分布の芯粒子が生成される。加熱処理はワックスの特定 温度をキープしたままでも良いが、好ましくは 80〜95°C、より好ましくは 90〜95°Cで 加熱する。凝集反応を加速でき、処理時間の短縮につながる。
[0068] さらに、後述するようにワックスを 2種類以上含む場合には、低い方の融点を有する
ワックスの方の特定温度に調整することが好ま 、。より好ましくは高 、方の融点を有 するワックスの特定温度に調整する。ワックス粒子の溶融が開始されて ヽる温度状態 で凝集剤を添加することが効果的である。
[0069] 凝集剤の添加は、全量一括して添加することもよいが、凝集剤の滴下を l〜120mi nの時間を要して滴下するのも好ましい。分割しながらでもよいが、好ましくは連続し た滴下である。加熱された混合分散液に凝集剤を一定速度で滴下することにより、反 応釜内にある混合分散液全体に凝集剤が徐々に均一に混ざりあうことになり、偏在 により粒度分布がブロードになったり、ワックスや着色剤の浮遊粒子の発生を抑制す る効果がある。また混合分散液の液温度の急激な低下を抑えることができる。好まし くは 5〜60min、より好ましくは 10〜40min、さらに好ましくは 15〜35minである。 1 min以上により芯粒子の形状が過度に不定形に進まず、安定した形状が得られる。 1 20min以下とすることで、着色剤やワックス粒子の凝集不良となって単独で浮遊する 粒子の存在を抑える効果が得られる。
[0070] 第一の榭脂粒子、顔料微粒子及びワックス微粒子の総和 100重量部に対し、凝集 剤は 1〜50重量部滴下することが好ましい。好ましくは 1〜20重量部、より好ましくは 5〜15重量部、さらに好ましくは 5〜: LO重量部である。少ないと凝集反応が進行せず 、多すぎると生成粒子が粗大化する傾向にある。
[0071] 混合分散液は、第一の榭脂粒子分散液、着色剤粒子分散液及びワックス粒子分 散液以外に液中の固体濃度を調整するために、イオン交換水を添加しても力まわな V、。液中の固体濃度は 5〜40wt%が好まし!/、。
[0072] また凝集剤としては、水溶性無機塩をイオン交換水等で一定濃度に調整して使用 することも好まし ヽ。凝集剤水溶液の濃度は 5〜50wt%が好ま 、。
[0073] 本発明にお ヽて、芯粒子が分散した芯粒子分散液に、第二の榭脂粒子を分散させ た第二の榭脂粒子分散液を添加混合し、加熱処理して芯粒子に、第二の榭脂粒子 を芯粒子に融着させてトナー母体粒子を生成することも好ましい。
[0074] 本発明のトナーでは、顔料およびワックスはトナーの内部に取り込まれている力 最 表面に極微量の顔料およびワックスが存在する可能性もあり、これらの顔料およびヮ ッタスが、電子写真装置内で蓄積されると、画像品質に悪影響を与えるので、このよう
な課題を未然に防止することからも、第二の榭脂粒子を芯粒子に融着層(シェル層と 称することもある)を形成することが望ましい。また、トナーの高温状態での貯蔵安定 性を高める観点から、ガラス転移点 (Tg (°C))の高い榭脂粒子を、高温での耐オフセ ット性を確保する観点から、高分子量の乳化榭脂微粒子を、帯電安定性の観点から 電荷調整剤を含有した榭脂粒子をシェル層として形成しても望ましい。
[0075] 第二の榭脂粒子を芯粒子に融着させるにおいて、生成された芯粒子が分散した芯 粒子分散液に、第二の榭脂粒子分散液の滴下条件として、生成された芯粒子量 10 0重量部に対し、第二の榭脂粒子の滴下速度が、 0. 14重量部 Zmin〜2重量部 Z minの滴下条件で滴下して生成することが好ましい。
[0076] 好ましくは 0. 15重量部 Zmin〜l重量部 Zmin、さらに好ましくは、 0. 2重量部 Z min〜0. 8重量部 Zminである。
[0077] 第二の榭脂粒子分散液の添加時期は、芯粒子が所定の粒径に達したら、そのまま 添加される。添カ卩は順次滴下が好ましい。所定全量を一気に添加したり、 2重量部 Z minを超えると第二の榭脂粒子のみ同士の凝集が生じやすぐ粒度分布がブロード になりやすい。また、投入量が多くなると、液温度が急激に低下し凝集反応の進行が 止まることになり、第二の榭脂粒子の一部が芯粒子への付着に加わらずに水系中で 浮遊した状態で残ってしまう場合がある。
[0078] また、 0. 14重量部 Zminよりも少ないと、第二の榭脂粒子の一部が芯粒子への付 着する量が減量し、加熱を続けていく際に、芯粒子同士の凝集が生じて、粒子が粗 大化、粒度分布がブロードになりやすい。
[0079] 第二の榭脂粒子分散液の滴下条件を適正化することで、芯粒子同士の凝集や第 二の榭脂粒子のみ同士の凝集を防 、で、小粒径で粒度分布の狭 、粒子の生成を可 能とする。
[0080] 生成された芯粒子が分散された芯粒子分散液の液温度の変動を 10%以内に抑え るように、第二の榭脂粒子分散液を滴下するようなことが好ま U、。
[0081] 第二の榭脂粒子を芯粒子に融着させるにおいて、芯粒子分散液に、第二の榭脂 粒子を分散させた第二の榭脂粒子分散液を添加し、加熱処理して芯粒子に、第二 の榭脂粒子を芯粒子に融着させる榭脂融着層を形成する際、第二の榭脂粒子分散
液の pH値を一定範囲に調整した後に添加することが好ましい。特に第二の榭脂粒 子分散液の滴下条件と組み合わせることがより効果的である。
[0082] 液の pHのバランスを乱すことなぐ第二の榭脂粒子分散液を添加することにより、 融着に加わらない浮遊する第二の榭脂粒子の発生を抑え、芯粒子への第二の榭脂 粒子の付着を良好なものとし、あるいは芯粒子同士の二次凝集の発生を抑えること が狙いである。
[0083] 第二の榭脂粒子分散液の pH値の条件としては、芯粒子が分散した芯粒子分散液 の pH値を HSとすると、第-の榭脂粒子を分散させた第二の榭脂粒子分散液の pH を、 HS +4〜HS— 4の範囲に調整して添加することが好ましい。好ましくは HS + 3 〜HS— 3の範囲、より好ましくは HS + 3〜HS— 2の範囲、さらに好ましくは HS + 2 〜HS— 1の範囲とする。
[0084] 芯粒子分散液に pH値が離れた第二の榭脂粒子分散液を添加すると、液の pHの ノ《ランスが急に乱されるため、芯粒子への第二の榭脂粒子の付着が生じないか、あ るいは芯粒子同士の二次凝集の発生により生成粒子を粗大化させる結果となってし まう。このような現象を抑えるために、第二の榭脂粒子分散液の pHを調整することが 効果的である。これにより、第二の榭脂粒子の浮遊粒子の発生が低減され、第二の 榭脂粒子の芯粒子表面への均一な付着が行える。また芯粒子への付着が促進され 、融着の処理時間が早くなり、生産性を向上させることができる。また、第二の榭脂粒 子の芯粒子への融着の際、粒子の急激な粗大化を防ぐことができ、小粒径でシヤー プな粒度分布を形成することができる。 pH値を HS+4以下とすることにより、粒子の 粗大化し、粒度分布がブロードになる傾向を抑制することができる。 pH値を HS— 4 以上とすることにより、第二の榭脂粒子の芯粒子への付着を進行させて、融着処理を 単時間に行える。また、第二の榭脂粒子が融着に加わらず水系中に浮遊したままで 、液が白濁のままで反応が進行しない現象も抑制する効果が得られる。
[0085] 第二の榭脂粒子を芯粒子に融着させる実施形態にお!ヽて、芯粒子分散液に添カロ する第二の榭脂粒子を分散せしめた第二の榭脂粒子分散液の pH値は、芯粒子が 分散した芯粒子分散液の pH値にかかわりなぐ 3. 5〜: L 1. 5の範囲に調整して添カロ することが好ましい。好ましくは 5. 5〜11. 5、より好ましくは 6. 5〜11、さらに好ましく
は 6. 5〜: LO. 5の範囲とする。
[0086] pHを 3. 5以上とすることにより、第二の榭脂粒子の凝集粒子表面への付着を進行 させ、第二の榭脂粒子が水系中で浮遊し、液は白濁で残る現象を抑制できる。 pH値 を 11. 5以下とすることにより、生成される粒子が急激に粗大化する傾向を抑制でき る。
[0087] また、第-の榭脂粒子を分散させた第二の榭脂粒子分散液の pHを、 HS〜HS + 4の範囲で高めに調整すると、芯粒子同士の二次凝集の発生状態を調整することが でき、第二の榭脂粒子添加時に最終生成されるトナー母体粒子の形状を制御するこ とも可能となる。
[0088] 添加する第二の榭脂粒子分散液の pHを、前記芯粒子が分散した芯粒子分散液の pHに近い又は高い値に調整して添加することにより実現できる。この範囲に調整す ることにより、第-の榭脂粒子の芯粒子への付着溶融の際に芯粒子同士を一部二次 凝集させることで、形状を球形力 ポテト状に粒子の形状制御することができる。
[0089] これは現像、転写、クリーニングプロセスとの整合によりトナーの形状が定められる 傾向が強く、感光体や転写ベルトのタリ ユング性を重視する場合にはトナー形状は 球形ではなくポテト状としたほうがクリーニングの余裕度が広がる。また転写性を重視 する場合にはトナー形状を球形に近づけ、転写効率を上げる。
[0090] 第二の榭脂分散液に用いる界面活性剤の主成分を非イオン界面活性剤とすること が好ましぐさらには、第二の榭脂粒子分散液に用いる界面活性剤が非イオン界面 活性剤とイオン型界面活性剤の混合とすることも好ましぐこのときの実施形態は非ィ オン界面活性剤が界面活性剤全体に対して、 50〜95wt%有することが好ましい。よ り好ましくは 55〜90wt%、さらに好ましくは、 60〜85wt%である。 50wt%以上とす ることで、芯粒子に対する第二の榭脂粒子微粒子の付着を促進させることができる。 95wt%以下とすることにより、で榭脂粒子分散液中の榭脂粒子自体の分散を安定さ せる効果がある。
[0091] 着色粒子が形成された後、任意の洗浄工程、固液分離工程、及び乾燥工程を経て 、トナー母体粒子を得ることができる。この洗浄工程においては、帯電性を向上させ る観点より、十分にイオン交換水による置換洗浄を行うのが好ましい。前記固液分離
工程における分離方法としては、特に制限はなぐ生産性の観点から、吸引濾過法 や加圧濾過法などの公知のろ過方法が好ましく挙げられる。前記乾燥工程における 乾燥方法としては、特に制限はなぐ生産性の観点から、フラッシュジェット乾燥方法 、流動乾燥方法、及び振動型流動乾燥方法などの公知の乾燥方法が好ましく挙げら れる。
[0092] 凝集剤としては、水溶性無機塩が選択され、アルカリ金属塩及びアルカリ土類金属 塩を挙げることができる。アルカリ金属としては、リチウム、カリウム、ナトリウム等が挙 げられ、アルカリ土類金属としては、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、ノ リウ ム等が挙げられる。これらのうち、カリウム、ナトリウム、マグネシウム、カルシウム、バリ ゥムが好ま ヽ。前記アルカリ金属又はアルカリ土類金属の対イオン (塩を構成する 陰イオン)としては、塩ィ匕物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオン、炭酸イオン、硫酸 イオン等が挙げられる。イオン交換水等で一定濃度に調整して使用することも好まし い。
[0093] 非イオン界面活性剤としては、例えば、高級アルコールエチレンオキサイド付加物 、アルキルフエノールエチレンオキサイド付加物、脂肪酸エチレンオキサイド付加物、 多価アルコール脂肪酸エステルエチレンオキサイド付加物、脂肪酸アミドエチレンォ キサイド付加物、油脂のエチレンオキサイド付加物、ポリプロピレングリコールェチレ ンオキサイド付加物等のポリエチレングリコール型の非イオン界面活性剤、グリセロー ルの脂肪酸エステル、ペンタエリスリトールの脂肪酸エステル、ソルビトール及びソル ビタンの脂肪酸エステル、ショ糖の脂肪酸エステル、他価アルコールのアルキルエー テル、アルカノールァミン類の脂肪酸アミド等の多価アルコール型の非イオン界面活 性剤などが挙げられる。
[0094] 高級アルコールエチレンオキサイド付加物、アルキルフエノールエチレンオキサイド 付加物等のポリエチレングリコール型の非イオン界面活性剤が特に好ましく使用でき る。
[0095] 水系媒体としては、蒸留水、イオン交換水等の水、アルコール類などが挙げられる 。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。前記極性を有 する分散剤における前記極性界面活性剤の含有量としては、一概に規定することは
できず、 目的に応じて適宜選択することができる。
[0096] また非イオン界面活性剤と、イオン型界面活性剤とを併用する場合には、極性界面 活性剤としては、例えば、硫酸エステル塩系、スルホン酸塩系、リン酸エステル系、せ つけん系等のァ-オン界面活性剤、アミン塩型、 4級アンモ-ゥム塩型等のカチオン 界面活性剤などが挙げられる。
[0097] 前記ァ-オン界面活性剤の具体例としては、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム
、ドデシル硫酸ナトリウム、アルキルナフタレンスルホン酸ナトリウム、ジアルキルスル ホコハク酸ナトリウムなどが挙げられる。
[0098] 前記カチオン界面活性剤の具体例としては、アルキルベンゼンジメチルアンモ-ゥ ムクロライド、アルキルトリメチルアンモ -ゥムクロライド、ジステアリルアンモ-ゥムクロ ラ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 ちょい。
[0099] (2)ワックス
定着ローラにオイルを使用しないオイルレス定着において、低温定着性、高温非ォ フセット性、又は定着時に溶融したトナーが載った複写用紙等の転写媒体の加熱口 ーラ等との分離性改良のため、さらには低温定着、高温耐オフセット性及び高温下 での貯蔵安定性の相矛盾する定着特性のマージンを拡大し、その機能性向上のた め、ワックスを添加することが好ましぐさらには複数のワックスを添加することが好まし い。
[0100] 本発明において、ワックスは少なくとも、吸熱ピーク温度が 50〜90°Cのワックスを含 む。低温定着実現のため低融点のワックスを使用することが必須である。好ましくは 5 5〜85°C、より好ましくは 58〜85°C、さらに好ましくは、 68〜74°Cである。 50°Cよりも 小さいとき貯蔵安定性が悪化する。 90°Cよりも高いとき、低温定着性、カラー光沢性 が向上しない。
[0101] 低融点のワックスを使用することは、低温定着実現のために有利であるが、前述し たように従来のカーボンブラック粒子を使用すると溶融状態のワックスとカーボンブラ ック粒子の吸油 (吸着)により小粒径の粒子形成や定着性に影響を与える傾向がある 。そこで、一定以下の DBP吸油量特性を有するカーボンブラックの使用が有効となる
[0102] 本発明にお 、て、複数のワックスを添加することが好ま 、。その好まし!/、第一の例 として、ワックスが少なくとも第一のワックス及び第二のワックスを含み、第一のワックス の DSC法による吸熱ピーク温度(融点 Tmwl(°C)と称す)が 50〜90°Cで、かつ第二 のワックスの DSC法による吸熱ピーク温度(融点 Tmw2(°C))が 80〜120°Cのものを 選択する。 Tmwlは好ましくは 55〜85°C、より好ましくは 58〜85°C、さらに好ましく は、 68〜74°Cである。 Tmw2はより好ましくは 85〜100°C、さらに好ましくは 90〜: L0 0°Cである。融点の異なるワックスの使用により、ワックスの機能を分離することで、低 温定着及び高温耐オフセット性を両立し定着温度領域の広い特性を得ることができ る。しかし、凝集性が高く粒子成長が早いカーボンブラックを使用し、融点の異なるヮ ッタスの使用により、水系媒体中で低融点ワックス粒子同士や、高融点粒子ワックス 同士の凝集体が生成されやすぐ芯粒子中でワックスが偏在した分散状態となりやす い。また、芯粒子分散液中に凝集に加わらないカーボンブラック粒子やワックス粒子 が残留しやすぐ芯粒子の粒度分布が広くなつたり、形状が不均一になりやすくなる
[0103] そこで前述したように特定のカーボンブラック粒子の使用により、芯粒子分散液中 に凝集に加わらな ヽカーボンブラック粒子やワックス粒子の残留を抑制し、小粒径で 狭 、粒度分布の芯粒子の生成を可能とすることができる。
[0104] Tmwlが 50°C未満であると、生成する芯粒子が粗大化しやすくなる。また貯蔵安 定性が悪化する。 90°Cを超えると、低温定着性、カラー光沢性が向上しない傾向と なる。 Tmw2が 80°C未満になると、高温非オフセット性及び紙の分離性が弱い傾向 となる。 120°Cを超えると、ワックスの凝集性が低下し、水系中に凝集しない遊離粒子 が増加し、形状が不均一になりやすくなる。
[0105] また、複数のワックスを使用する第二の例として、ワックスが少なくとも第一のワックス 及び第二のワックスを含み、第一のワックス力 炭素数が 16〜24の高級アルコール 及び炭素数 16〜24の高級脂肪酸の少なくとも一方力もなるエステルワックスを含み 、かつ第二のワックスが、脂肪族炭化水素系ワックスを含むことが好ましい。
[0106] また、複数のワックスを使用する第三の例として、ワックスが少なくとも第一のワックス
及び第二のワックスを含み、第一のワックス力 ヨウ素価が 25以下、けん化価が 30〜 300からなるワックスを含み、第二のワックスが、脂肪族炭化水素系ワックスを含むこ とが好ましい。
[0107] ワックスとして好ましい第二の例及び第三の例において、第一のワックスの DSC法 による吸熱ピーク温度(融点 Tmwl(°C))が 50〜90°Cであり、 55〜85°C、より好まし くは 58〜85°C、さらに好ましくは、 68〜74°Cである。 50°Cより小さくなると、トナーの 貯蔵安定性、耐熱性が悪ィ匕する。 90°Cを超えるとワックスの凝集性が低下し、水系 中に凝集しない遊離粒子が増加する。また低温定着性、光沢性が向上しない。また 、第二のワックスの DSC法による吸熱ピーク温度(融点 Tmw2(°C))が 80〜120°Cで あり、好ましくは 85〜100°C、さらに好ましくは 90〜100°Cである。 80°C未満になると 、貯蔵安定性が悪化、高温非オフセット性及び紙の分離性が弱くなる。 120°Cを超え ると、ワックスの凝集性が低下し、水系中に凝集しない遊離粒子が増加する。また、 低温定着性、カラー透光性が阻害される。
[0108] ワックスとして好ましい第二又は第三の例において、水系中で榭脂、着色剤及び脂 肪族炭化水素系ワックスとともに芯粒子を形成する際、脂肪族炭化水素系のワックス は榭脂とのなじみ性カも榭脂との凝集が起こりにくい傾向にあり、ワックスが芯粒子中 に取り込まれずに浮遊する粒子の存在や、芯粒子の凝集が進まずに粒度分布がブ ロードになりやすい。
[0109] また、その浮遊粒子の抑制や、粒度分布のブロードィ匕を防止するために、加熱処 理の温度や、時間を変えることを行うと粒子径が粗大化してしまう。またシェルィ匕する 際に、芯粒子が急激に粗大化する現象が発生する。
[0110] そこで、ワックスとして、特定の脂肪族炭化水素系ワックスを含む第二のワックスとと もに、特定のワックスを含む第一のワックスとを含むワックスを使用することにより、脂 肪族炭化水素系ワックスが芯粒子中に取り込まれずに浮遊する粒子の存在を抑え、 また芯粒子の粒度分布がブロードになることを抑え、さらにはシェルィ匕する際に芯粒 子が急激に粗大化する現象を抑制することができる。
[0111] 加熱凝集の際、第一のワックスが榭脂と相溶ィ匕が進むことで、脂肪族炭化水素系ヮ ッタスの榭脂との凝集が助長され、均一に取り込まれ、浮遊粒子の発生を防止するこ
とが出来るものと思われる。さらには、第一のワックスは榭脂と相溶ィ匕が一部進むこと で、低温定着性がより向上する傾向にある。そして、脂肪族炭化水素系ワックスは榭 脂との相溶ィ匕は進みにくいため、このワックスは高温オフセット性や紙との分離性を 良化する機能を発揮させることが出来る。つまり、この第一のワックスは脂肪族炭化水 素系ワックスの乳化分散処理時の分散助剤としての機能、更には低温定着助剤とし ての機能を有することになる。
[0112] 複数のワックスを添加する際、融点の異なるワックス粒子を水系中にて第一の榭脂 粒子、着色剤粒子と凝集させて芯粒子を形成する際に、第一のワックス、第二のヮッ タスそれぞれ別々に乳化分散処理した分散液を、榭脂分散液及び着色剤分散液と 混合して、加熱凝集させると、ワックスの溶融速度の差から、ワックスが芯粒子中に取 り込まれずに浮遊する粒子の存在や、芯粒子の凝集が進まずに粒度分布がブロード になりやすく。ワックスがトナー中に均一に取り込まれ、小粒径で狭い粒度分布の芯 粒子形成が困難になる場合がある。また、芯粒子に第二の榭脂を溶融付着させる( 以下シェル化と称する場合もある)際に、生成粒子が急激に粗大化する課題も十分 には解消できない。
[0113] そこで、ワックス粒子分散液生成において、第一のワックスと第二のワックスを混合 乳化分散処理して作成することが好ましい。乳化分散装置内に第一のワックスと第二 のワックスを一定配合比で加熱乳化分散処理する方法である。投入は別々でも同時 でもかまわないが、最終得られる分散液には第一のワックスと第二のワックスが混合し た状態で含まれて 、ることが好まし 、。
[0114] また、ワックスとして好ましい第一、第二又は第三の例において、ワックス粒子分散 液中のワックス 100重量部に対する第一のワックス重量割合を ES1、第二のワックス の重量割合を FT2とすると、 FT2/ES1が 0. 2〜10である。より好ましくは 1〜9の範 囲である。さらに好ましくは 1. 5〜5の範囲である。 FT2ZES1が 0. 2未満、すなわ ち第一のワックス重量割合が多くなりすぎると、高温非オフセット性の効果が得られず 、また貯蔵安定性が悪化する。 FT2/ES1が 10を超える、すなわち第二のワックス 重量割合が多くなりすぎると、低温定着が実現できず、また上記した芯粒子が粗大化 しゃすい課題が解消されない。さらに FT2の配合割合が 50wt%以上、好ましくは 60
wt%以上とすることは、低温定着性と、高温貯蔵安定性と定着高温非オフセット性の 両立できるバランスの良 、割合である。
[0115] また、ワックスとして好ましい第一、第二又は第三の例において、ワックス、特に脂肪 族炭化水素系ワックスを、陰イオン界面活性剤により処理すると分散安定性は向上 するが、芯粒子の凝集の際、芯粒子が粗大化してシャープな粒度分布の粒子が得 にくい。
[0116] そこで、ワックス粒子分散液が、非イオン界面活性剤を主成分とする界面活性剤に より、第一のワックスと第二のワックスを混合乳化分散処理して作成することが好まし い。非イオン界面活性剤を主成分とする界面活性剤により混合して分散処理して乳 化分散液を作成することにより、ワックス自体の凝集が抑制され分散安定性が向上す る。そしてこれらのワックスを榭脂、着色剤分散液との凝集粒子作成において、ヮック スの遊離がなぐ小粒径でかつ狭い粒度分布の芯粒子を形成することが出来る。
[0117] ワックスの第一、第二又は第三の例において、全ワックス添加量は結着榭脂 100重 量部に対して、 5〜30重量部が好ましい。好ましくは 8〜25重量部、より好ましくは 10 〜20重量部である。 5重量部より少ないと、低温定着性、高温非オフセット性、紙の 分離性の効果が発揮されない。 30重量部よりも多くなると小粒径の粒子制御が困難 になる。
[0118] ワックスの第一、第二又は第三の例において、 Tmw2が、 Tmwlよりも 5°C以上高 温であり、 50°C以下とすることが好ましい。より好ましくは 10°C以上高温であり、 40°C 以下、さらに好ましくは、 15°C以上高温であり、 35°C以下とする。複数のワックスの機 能を効率よく分離でき、低温定着性、高温非オフセット性及び紙の分離性を両立させ る効果がある。 5°Cよりも低温度になると低温定着性、高温非オフセット性及び紙の分 離不良を両立させる効果が出に《なる。 50°Cよりも高温度になると、第一のワックス と第二のワックスが相分離し、トナー粒子中に均一に取り込まれなくなる。
[0119] 好ましい第一のワックスとしては、炭素数が 16〜24の高級アルコール及び炭素数 1 6〜24の高級脂肪酸の少なくとも一方カゝらなるエステルを少なくとも 1種含む。このヮ ックスを使用することにより、脂肪族炭化水素系ワックスが芯粒子中に取り込まれずに 浮遊する粒子の存在を抑え、また芯粒子の粒度分布がブロードになることを抑え、さ
らにはシェルィ匕する際に芯粒子が急激に粗大化する現象を緩和することができる。ま た低温定着化を進めることが出来る。第二のワックスとの併用により、高温非オフセッ ト性、紙の分離性とともに粒度の粗大化を防ぎ、小粒径で狭い粒度分布の芯粒子の 生成が可能となる。
[0120] アルコール成分としては、メチル、ェチル、プロピル又はブチル等のモノアルコール の外、エチレングリコール又はプロピレングリコール等のグリコール類又はその多量 体、グリセリン等のトリオール類又はその多量体、ペンタエリスリトール等の多価アルコ ール、ソルビタン又はコレステロール等が好適である。これらのアルコール成分が多 価アルコールである場合の前記高級脂肪酸は、モノ置換体であってもよいし、多価 置換体であってもよい。
[0121] 具体的には、(0ステアリン酸ステアリル、パルミチン酸パルミチル、ベヘン酸べへ- ル又はモンタン酸ステアリル等の炭素数 16〜24の高級アルコールと炭素数 16〜24 の高級脂肪酸とからなるエステル類、 GOステアリン酸プチル、ベヘン酸イソプチル、 モンタン酸プロピル又はォレイン酸 2—ェチルへキシル等の炭素数 16〜24の高級 脂肪酸と低級モノアルコールとからなるエステル類、(iii)モンタン酸モノエチレングリコ ールエステル、エチレングリコールジステアレート、モノステアリン酸グリセリド、モノべ ヘン酸グリセリド、トリノ レミチン酸グリセリド、ペンタエリスリトールモノべへネート、ぺ ンタエリスリトールジリノレート、ペンタエリスリトールトリオレエート又はペンタエリスリト ールテトラステアレート等の炭素数 16〜24の高級脂肪酸と多価アルコールとからな るエステル類、若しくは、(iv)ジエチレングリコールモノべへネート、ジエチレングリコー ルジベへネート、ジプロピレングリコールモノステアレート、ジステアリン酸ジグリセリド 、テトラステアリン酸トリグリセリド、へキサべヘン酸テトラグリセリド又はデカステアリン 酸デカグリセリド等の炭素数 16〜24の高級脂肪酸と多価アルコール多量体とからな るエステル類などが好適に挙げられる。これらのワックスは、 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。
[0122] アルコール成分及び Z又は酸成分の炭素数は 16未満であると分散助剤としての 機能が発揮しにくぐ 24を越えると低温定着助剤としての機能が発揮しにくくなる。
[0123] また、好ま U、第一のワックスとして、ヨウ素価が 25以下、けん化価が 30〜300から
なるワックスを含む。第二のワックスとの併用により、粒度の粗大化を防ぎ、小粒径で 狭い粒度分布の芯粒子の生成が可能となる。ヨウ素価を規定することで、ワックスの 分散安定性を向上させる効果が得られ、樹脂、着色剤粒子との芯粒子形成が均一 にでき、小粒径で狭い粒度分布の芯粒子形成を可能とする。好ましくはヨウ素価が 2 0以下、けん化価が 30〜200、より好ましくはヨウ素価が 10以下、けん化価が 30〜1 50である。
[0124] ヨウ素価が 25より大きいと、逆に分散安定性がよくなりすぎ、榭脂、着色剤粒子との 芯粒子形成が均一に行えず、ワックスの浮遊粒子が増える傾向にあり、粒子の粗大 ィ匕、ブロードな粒度分布になりやすい。浮遊粒子がトナーに残留してしまうと、感光体 等のフィルミングを生じさせる。一次転写でのトナー多層転写時にトナーの電荷作用 による反発が緩和されに《なる。けん化価が 30より小さくなると、不けん化物、炭化 水素の存在が増加し、小粒径の均一な芯粒子形成が困難になる。感光体フィルミン グ、トナーの帯電性の悪ィ匕を生じ、連続使用時の帯電性の低下を招く。 300より大き くなると水系中での浮遊物が増大する。トナーの電荷作用による反発が緩和されにく くなる。またカプリやトナー飛散の増大を招く。
[0125] ヨウ素価、けん化価を規定したワックスの 220°Cにおける加熱減量は 8重量%以下 であることが好ましい。加熱減量が 8重量%より大きくなると、トナーのガラス転移点を 低下させ、トナーの貯蔵安定性を損なう。現像特性に悪影響を与え、カプリや感光体 フィルミングを生じさせる。生成されるトナーの粒度分布がブロードになってしまう。
[0126] ヨウ素価、けん化価を規定したワックスのゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)におけ る分子量特性、数平均分子量が 100〜5000、重量平均分子量が 200〜10000、 重量平均分子量と数平均分子量の比 (重量平均分子量 Z数平均分子量)が 1. 01 〜8、 Z平均分子量と数平均分子量の比 (Z平均分子量 Z数平均分子量)が 1. 02〜 10、分子量 5 X 102〜1 X 104の領域に少なくとも一つの分子量極大ピークを有して いることが好ましい。より好ましくは数平均分子量が 500〜4500、重量平均分子量が 600〜9000、重量平均分子量と数平均分子量の比(重量平均分子量 Z数平均分 子量)が 1. 01〜7、 Z平均分子量と数平均分子量の比 (Z平均分子量 Z数平均分子 量)が 1. 02〜9、さらに好ましくは数平均分子量が 700〜4000、重量平均分子量が
800〜8000、重量平均分子量と数平均分子量の比(重量平均分子量 Z数平均分 子量)が 1. 01〜6、 Z平均分子量と数平均分子量の比 (Z平均分子量 Z数平均分子 量)が 1. 02〜8である。
[0127] 数平均分子量が 100より小さぐ重量平均分子量が 200より小さぐ分子量極大ピ ークが 5 X 102よりも小さい範囲に位置しているとなると貯蔵安定性が悪ィ匕する。また 現像器内でのハンドリング性が低下し、トナー濃度の均一性保持を阻害する。トナー の感光体フィルミングを生じてしまう。生成されるトナーの粒度分布がブロードになつ てしまう。
[0128] 数平均分子量が 5000より大きぐ重量平均分子量が 10000より大きぐ重量平均 分子量と数平均分子量の比 (重量平均分子量 Z数平均分子量)が 8より大きぐ Z平 均分子量と数平均分子量の比 (Z平均分子量 Z数平均分子量)が 10より大きぐ分 子量極大ピークが 1 X 104の領域よりも大きい範隨こ位置していると、離型作用が弱く なり低温定着性が低下する。ワックスの乳化分散粒子生成時の生成粒子の粒径を小 さくできにくくなる。
[0129] 第一のワックスとしては、メドウフォーム油誘導体、カルナゥバワックス誘導体、ホホ バ油誘導体、木ロウ、ミツロウ、ォゾケライト、カルナゥバワックス、キャンデリアワックス 、セレシンワックス又はライスワックス等の材料も好ましぐまたこれらの誘導体も好適 に使用される。そして一種類又は二種類以上組み合わせての使用も可能である。
[0130] メドウフォーム油誘導体としては、メドウフォーム油脂肪酸、メドウフォーム油脂肪酸 の金属塩、メドウフォーム油脂肪酸エステル、水素添加メドウフォーム油又はメドウフ オーム油トリエステルも好ましく使用できる。小粒径の均一な粒度分布の乳化分散液 を作成することができる。オイルレス定着における低温定着性と現像剤の長寿命化、 転写性改良に効果が得られる好まし 、材料である。これらは 1種又は 2種以上組み合 せての使用が可能である。
[0131] メドウフォーム油をけん化分解して得られるメドウフォーム油脂肪酸は 4〜30個の炭 素原子を有する脂肪酸力もなるものが好ましい。その金属塩はナトリウム、カリウム、力 ルシゥム、マグネシウム、ノリウム、亜鉛、鉛、マンガン、鉄、ニッケル、コバルト又はァ ルミ-ゥムなどの金属塩が使用することが出来る。高温非オフセット性が良好である。
[0132] メドウフォーム油脂肪酸エステルとしては例えば、メチル、ェチル、ブチルゃグリセリ ン、ペンタエリスリトール、ポリプロピレングリコール又はトリメチロールプロパンなどの エステルであり、特に、メドウフォーム油脂肪酸ペンタエリスリトールモノエステル、メド ゥフォーム油脂肪酸ペンタエリスリトールトリエステル又はメドウフォーム油脂肪酸トリメ チロールプロパンエステルなどが好まし 、。低温定着性に効果がある。
[0133] 水素添加メドウフォーム油はメドウフォーム油に水素添カ卩して不飽和結合を飽和結 合としたものである。低温定着性、光沢性を向上できる。
[0134] さらには、メドウフォーム油脂肪酸とグリセリン、ペンタエリスリトール、トリメチロール プロパン等の多価アルコールとのエステル化反応物を、トリレンジイソシァネート(TD 1)、ジフエ-ルメタン 4, 4,ージイソシァネート(MDI)、等のイソシァネートで架橋し て得られるメドウフォーム油脂肪酸多価アルコールエステルのイソシァネート重合物 も好ましく使用できる。キャリアへのスベント性が少なぐ二成分現像剤のより長寿命 化が可能となる。
[0135] ホホバ油誘導体としては、ホホバ油脂肪酸、ホホバ油脂肪酸の金属塩、ホホバ油脂 肪酸エステル、水素添加ホホバ油、ホホバ油トリエステル、エポキシ化ホホバ油のマ レイン酸誘導体、ホホバ油脂肪酸多価アルコールエステルのイソシァネート重合物、 ハロゲンィ匕変性ホホバ油も好ましく使用できる。小粒径の均一な粒度分布の乳化分 散液を作成することができる。榭脂とワックスの均一混合分散が行いやすい。オイル レス定着における低温定着性と現像剤の長寿命化、転写性改良に効果が得られる 好ましい材料である。これらは 1種又は 2種以上組み合せての使用が可能である。
[0136] ホホバ油をけん化分解して得られるホホバ油脂肪酸は 4〜30個の炭素原子を有す る脂肪酸力もなる。その金属塩はナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、バリ ゥム、亜鉛、鉛、マンガン、鉄、ニッケル、コバルト、アルミニウムなどの金属塩が使用 することが出来る。高温非オフセット性が良好である。
[0137] ホホバ油脂肪酸エステルとしては例えば、メチル、ェチル、ブチルやグリセリン、ぺ ンタエリスリトール、ポリプロピレングリコール、トリメチロールプロパンなどのエステル であり、特に、ホホバ油脂肪酸ペンタエリスリトールモノエステル、ホホバ油脂肪酸べ ンタエリスリトールトリエステル、ホホバ油脂肪酸トリメチロールプロパンエステルなどが
好ましい。低温定着性に効果がある。
[0138] 水素添加ホホバ油はホホバ油に水素添加して不飽和結合を飽和結合としたもので ある。低温定着性、光沢性を向上できる。
[0139] さらには、ホホバ油脂肪酸とグリセリン、ペンタエリスリトール、トリメチロールプロパン 等の多価アルコールとのエステル化反応物を、トリレンジイソシァネート(TDI)、ジフ ェ-ルメタン 4, 4'ージシソシァネート(MDI)、等のイソシァネートで架橋して得ら れるホホバ油脂肪酸多価アルコールエステルのイソシァネート重合物も好ましく使用 できる。キャリアへのスベント性が少なぐ二成分現像剤のより長寿命化が可能となる
[0140] ケンィ匕価は、試料 lgをけん化するのに要する水酸ィ匕カリウムのミリグラム数をいう。
酸価とエステル価の和にあたる。ケンィ匕価値を測定するには約 0. 5Nの水酸ィ匕カリウ ムのアルコール溶液中で試料をケン化した後、 0. 5Nの塩酸で過剰の水酸化力リウ ムを滴定する。
[0141] ヨウ素価は試料にハロゲンを作用させたときに、吸収されるハロゲンの量をヨウ素に 換算し、試料 lOOgに対する g数で表したものをいう。吸収されるヨウ素のグラム数であ り、この値が大きいほど試料中の脂肪酸の不飽和度が高いことを示す。試料のクロ口 ホルム又は四塩ィ匕炭素溶液にヨウ素と塩ィ匕水銀 (II)のアルコール溶液又は塩ィ匕ヨウ 素の氷酢酸溶液を加えて、放置後反応しな 、で残ったヨウ素をチォ硫酸ナトリウム標 準液で滴定して吸収ヨウ素量を算出する。
[0142] 加熱減量の測定は試料セルの重量を 0. lmgまで精秤 (Wlmg)し、これに試料 10 〜15mgを入れ、 0. lmgまで精秤する(W2mg)。試料セルを示差熱天秤にセットし 、秤量感度を 5mgにして測定開始する。測定後、チャートにより試料温度が 220°Cに なった時点での重量減を 0. lmgまで読み取る (W3mg)。装置は、真空理工製 TGD 3000、昇温速度は 10°CZmin、最高温度は 220°C、保持時間は lminで、加熱 減量(%) =W3/ (W2-W1) X 100、で求められる。
[0143] ワックスの DSCによる吸熱ピーク温度(融点で)、オンセット温度の測定は、 TAイン スツルメンッ社製、 Q100型 (冷却には純正の電気冷凍機を使用)を使用し、測定モ ードを「標準」、パージガス (N2)流量を 50mlZminで、電源投入後、測定セル内の
温度を 30°Cに設定し、その状態で 1時間放置した後,純正のアルミパンに被測定試 料をサンプル量として 10mg± 2mg入れ、試料が入ったアルミパンを測定機器内に 投入した。その後 5°Cで 5min間保持し、昇温速度 l°CZminで 150°Cまで昇温した。 解析は、装置に付属の「Universal Analysis Version 4. 0」を使用した。グラフ において、横軸に槽内温度、縦軸にヒートフローを取り、ベースラインから吸熱曲線が 立ち上がり始める温度をオンセット温度、吸熱曲線のピーク値を吸熱ピーク温度 (融 点)とした。
[0144] また、第一のワックスとして前述したワックスに代わって、又は併用してヒドロキシステ アリン酸の誘導体、グリセリン脂肪酸エステル、グリコール脂肪酸エステル又はソルビ タン脂肪酸エステルの材料も好ましぐ一種類又は二種類以上組合せての使用も有 効である。均一な乳化分散の小粒径芯粒子の作成が可能となり、第二のワックスとの 併用により、粒度の粗大化を防ぎ、小粒径で狭い粒度分布の芯粒子の生成が可能と なる。
[0145] ヒドロキシステアリン酸の誘導体としては、 12—ヒドロキシステアリン酸メチル、 12— ヒドロキシステアリン酸ブチル、プロピレングリコールモノ 12—ヒドロキシステアラート、 グリセリンモノ 12—ヒドロキシステアラート又はエチレングリコールモノ 12—ヒドロキシ ステアラート等が好適な材料である。オイルレス定着における低温定着性、紙の分離 性改良効果と、感光体フィルミング防止効果がある。
[0146] グリセリン脂肪酸エステルとしてはグリセリンステアラート、グリセリンジステアラート、 グリセリントリステアラート、グリセリンモノノ ノレミタート、グリセリンジノ ノレミタート、グリセ リントリノ レミタート、グリセリンベへナート、グリセリンジベへナート、グリセリントリべへ ナート、グリセリンモノミリスタート、グリセリンジミリスタート又はグリセリントリミリスタート 等が好適な材料である。オイルレス定着における低温時のコールドオフセット性緩和 と、転写性低下防止効果がある。
[0147] グリコール脂肪酸エステルとしては、プロピレングリコールモノパルミタート若しくは プロピレングリコールモノステアラート等のプロピレングリコール脂肪酸エステル、又は エチレングリコールモノステアラート若しくはエチレングリコールモノパルミタート等の エチレングリコール脂肪酸エステルが好適な材料である。低温定着性、現像での滑り
を良くしキヤリアスベント防止の効果がある。
[0148] ソルビタン脂肪酸エステルとしては、ソルビタンモノパルミタート、ソルビタンモノステ ァラート、ソルビタントリパルミタート又はソルビタントリステアラートが好適な材料であ る。さらには、ペンタエリスリトールのステアリン酸エステル、アジピン酸とステアリン酸 又はォレイン酸の混合エステル類等の材料が好ましぐ一種類又は二種類以上組み 合わせての使用も可能である。オイルレス定着における紙の分離性改良効果と、感 光体フィルミング防止効果がある。
[0149] 第-のワックスとしては、ポリプロピレンワックス、ポリエチレンワックス、ポリプロピレン ポリエチレン共重合体ワックス、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックス又はフ イツシヤートトプッシュワックス等の脂肪酸炭化水素系ワックスが好適に使用できる。
[0150] また、ワックスを混合凝集時に脱離浮遊させず、均一に榭脂中に内包化するために は、ワックスの分散粒度分布、ワックスの組成、ワックスの溶融特性も影響される。
[0151] ワックス粒子分散液は、界面活性剤を添加した水系媒体中にワックスをイオン交換 水中で加熱し、溶融させ分散させることにより調製される。
[0152] ワックスの分散粒子径は小粒径側カゝら積算したときの体積粒径積算分布において 1 60/0径( 尺16)カ 20〜20011111、 500/0径(PR50)力40〜300ηπι、 840/0径(PR84) 力 OOnm以下、 PR84ZPR16力 S1. 2〜2. 0の大きさにまで乳化分散し、 200nm 以下の粒子が 65体積%以上、 500nmを越える粒子が 10体積%以下であることが好 ましい。
[0153] 好ましくは、小粒径側力も積算したときの体積粒径積算分における 16%径 (PR16) 力 ^20〜: LOOmn、 500/0径(PR50)力 40〜160ηπι、 840/0径(PR84)力 260ηπι以下 、 PR84/PR16力 S1. 2〜1. 8である。 150mn以下の粒子力 65体積0 /0以上、 400η mを越える粒子が 10体積%以下であることが好ましい。
[0154] さらに好ましくは、小粒径側力も積算したときの体積粒径積算分における 16%径 (P 尺 16)力 S20〜60mn、 500/0径(PR50)力40〜120ηπι、 840/0径(PR84)力 220ηπι 以下、 PR84/PR16力 S1. 2〜1. 8である。 130mn以下の粒子力 65体積0 /0以上、 3 OOnmを越える粒子が 10体積%以下である。
[0155] 榭脂粒子分散液と着色剤粒子分散液及びワックス粒子分散液とを混合凝集して芯
粒子を形成するとき、 50%径 (PR50)が 20〜200nmと微細分散とすることにより、ヮ ッタスが榭脂粒子間に取り込まれやすくワックス自体同士での凝集を防止でき、分散 が均一に行える。榭脂粒子に取り込まれ水中に浮遊する粒子をなくすことができる。
[0156] さらに芯粒子を水系中で加熱して溶融した凝集粒子を得る際に、表面張力の関係 力 溶融した榭脂粒子が溶融したワックス粒子を取り囲み、包含する形となり、榭脂 中に離型剤が内包されやすくなる。
[0157] PR16力 S200mnJり大さく、 500/0径(PR50)力 S300mnJり大さく、 PR84力400ηπι よりも大きぐ PR84ZPR16が 2. 0よりも大きく、 200nm以下の粒子が 65体積%未 満、 500nmを越える粒子が 10体積%より多くなると、ワックスが榭脂粒子間に取り込 まれに《ワックス自体同士のみでの凝集が多発する傾向となる。また、芯粒子に取り 込まれず、水中に浮遊する粒子が増大する傾向にある。芯粒子を水系中で加熱して 溶融した芯粒子を得る際に、溶融した榭脂粒子が溶融したワックス粒子を包含する 形となりにくぐ榭脂中にワックスが内包されに《なる。さらに榭脂を付着融合させる 際にトナー母体表面に露出遊離するワックス量が多くなり、感光体へのフィルミング、 キャリアへのスベントの増カロ、現像でのハンドリング性が低下し、また現像メモリーが 発生しやすくなる。
[0158] PR16力 20nmより/ J、さく、 50%径(PR50)力40nmより/ J、さく、 PR84/PR16が 1 . 2よりも小さくしょうとすると、分散状態を維持しづらぐ放置時にワックスの再凝集が 発生し、粒度分布の放置安定性が低下する傾向となる。また分散時に負荷が大きく なり、発熱が大きくなり、生産性が低下する傾向となる。
[0159] ワックスの融点以上の温度に保持された分散剤を添加した媒体中に、前記ワックス をワックス濃度 40wt%以下で溶融させたワックス溶融液を、固定体と一定のギャップ を介して高速回転する回転体により生じる高せん断力作用により乳化分散させること により、ワックス粒子を微糸田に分散できる。
[0160] 図 3、 4に示す一定容量の槽内の槽壁に、 0. lmm〜 10mm程度のギャップを設け て、回転体を 30mZs以上、好ましくは 40mZs以上、より好ましくは 50mZs以上の 高速で回転することにより、水系に強力なずりせん断力が作用し、微細な粒径の乳化 分散液が得られる。処理時間は 30s〜5min程度の処理で分散液が形成できる。
[0161] また図 5、 6に示すような固定した固定体に対し、 1〜: LOO /z m程度のギャップを設 けて 30mZs以上、好ましくは 40mZs以上、より好ましくは 50mZs以上で回転する 回転体との強いせん断力作用を付加することにより、微細な分散液を作成することが できる。
[0162] ホモジナイザーのような分散機よりも微細な粒子の粒度分布をより狭小化シャープ に形成できる。また長時間の放置でも分散液を形成した微粒子が再凝集することなく 、安定した分散状態を保つことができ、粒度分布の放置安定性が向上する。
[0163] ワックスの融点が高い場合は、高圧状態で加熱することにより溶融した液を作成す る。又はワックスを油性溶剤に溶解させる。この溶液を図 3、 4、 5、 6に示した分散機 を用いて界面活性剤や高分子電解質と共に水中で微粒子分散し、その後、加熱又 は減圧して前記油性溶剤を蒸散させることにより得られる。
[0164] 粒度測定は堀場製作所レーザ回折粒度測定器 (LA920)、島津製作所レーザ回 折粒度測定器 (SALD2100)などを用いて測定することができる。
[0165] (3)榭脂
本例のトナーの榭脂微粒子としては、例えば熱可塑性結着樹脂が挙げられる。具 体的には、スチレン、ノ ラクロロスチレン、 aーメチノレスチレン等のスチレン類、アタリ ル酸メチル、アクリル酸ェチル、アクリル酸 n—プロピル、アクリル酸ラウリル、アクリル 酸 2—ェチルへキシル等のアクリル系単量体、メタクリル酸メチル、メタクリル酸ェチル 、メタクリル酸 n—プロピル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸 2—ェチルへキシル等の メタクリル系単量体、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸などのカルボキシ ル基を解離基として有する不飽和多価カルボン酸系単量体などの単独重合体、それ らの単量体を 2種以上組み合せた共重合体、又はそれらの混合物等を挙げることが できる。
[0166] 重合開始剤としては、 2, 2,一ァゾビス一 (2, 4 ジメチルバレ口-トリル)、 2, 2,一 ァゾビスイソブチ口-トリル、 1, 1,一ァゾビス(シクロへキサン一 1—カルボ-トリル)、 2, 2'—ァゾビス一 4—メトキシー 2, 4 ジメチルバレロニトリル、ァゾビスイソブチロニ トリル等のァゾ系又はジァゾ系重合開始剤、や過硫酸塩 (過硫酸カリウム、過硫酸ァ ンモ -ゥム等)、ァゾ系化合物(4, 4'ーァゾビス 4 シァノ吉草酸及びその塩、 2, 2'
—ァゾビス(2—アミジノプロパン)塩等)、パーォキシドィ匕合物等が挙げられる。
[0167] 榭脂粒子分散液における前記榭脂粒子の含有量としては、通常 5〜50重量%で あり、好ましくは 10〜40重量%である。
[0168] ワックス、着色剤との凝集反応により凝集粒子 (芯粒子と称することもある)生成にお いて浮遊粒子の存在をなくし、シャープな粒度分布の粒子を形成するために、芯粒 子を構成する第一の榭脂粒子のガラス転移点は 45°C〜60°C、軟ィ匕点が 90°C〜14 0°Cであることが好ましい。より好ましくは、ガラス転移点が 45°C〜55°C、軟ィ匕点が 90 °C〜135°C、さらに好ましくは、ガラス転移点が 45°C〜52°C、軟ィ匕点が 90°C〜130 °Cである。
[0169] また、第一の榭脂粒子の好ましい成分として、重量平均分子量 (Mw)が 1万〜 6万 、重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比 MwZMnが 1. 5〜6である。好 ましくは重量平均分子量 (Mw)が 1万〜 5万、重量平均分子量 (Mw)と数平均分子 量(Mn)の比 MwZMnが 1. 5〜3. 9である。さらに好ましくは重量平均分子量(Mw )が 1万〜 3万、重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比 MwZMnが 1. 5 〜3である。
[0170] 第一の榭脂粒子,ワックスを含むことにより、芯粒子の粗大化を防ぎ、狭い粒度分 布の粒子を効率よく生成することができる。また、低温定着性を可能とし、さらに画像 光沢度の定着温度に対する変化を少なくし、画像光沢を一定に出来る効果がある。 通常は定着温度上昇すると画像の光沢度が上昇するため、定着の温度変動により 画像の光沢が変動して定着の温度制御をシビアにする必要があった。しかし本例に より定着温度の変動によっても画像光沢性の変動が少ない効果が得られる。
[0171] 第一の榭脂粒子のガラス転移点が 45°C未満であると、芯粒子が粗大化する。貯蔵 安定性や耐熱性が低下する。 60°Cを超えると、低温定着性が悪化する。 Mwが 1万 よりも小さいと芯粒子が粗大化する。貯蔵安定性や耐熱性が低下する。 6万よりも大 きいと低温定着性が悪化する。 MwZMnが 6よりも大きいと、芯粒子の形状が安定 せず、不定形になりやすぐ粒子表面に凹凸が残り、表面平滑性の劣るものとなる。
[0172] また、芯粒子に第二の榭脂粒子を芯粒子に融着して榭脂融着層を形成することも 好ましぐその榭脂として、ガラス転移点が 55°C〜75°C、軟ィ匕点が 140°C〜180°C、
ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)によって測定された重量平均分子量 (Mw)が 5万 〜50万、重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比 MwZMnが 2〜: L0で あることが好ましい。より好ましくは、ガラス転移点が 60°C〜70°C、軟化点が 145°C 〜180°C、 Mwが 8万〜 50万、 MwZMnが 2〜7である。さらに好ましくは、ガラス転 移点が 65°C〜70°C、軟化点が 150°C〜180°C、 Mwが 12万〜 50万、 MwZMnが 2〜5である。
[0173] 芯粒子表面の熱融着を促進し、軟ィ匕点を高め設定とすることにより、耐久性、耐高 温オフセット性、分離性を向上させることが狙いである。第二の榭脂粒子のガラス転 移点が 55°C未満であると二次凝集を生じやすい。また貯蔵安定性が悪化する。第二 の榭脂粒子のガラス転移転が 75°Cを超えると、芯粒子表面への熱融着性が悪ィ匕し、 均一付着性が低下する。第二の榭脂粒子の軟ィ匕点が 140°C未満であると、耐久性、 耐高温オフセット性、分離性が低下する。 180°Cを超えると、光沢性、透光性が低下 する。 MwZMnを小さくして分子量分布を単分散に近づけることにより、芯粒子表面 への第二の榭脂粒子の熱融着が均一に行うことが出来きる。第二の榭脂粒子の Mw 力 万よりも小さいと耐久性、高温非オフセット性、紙分離性が低下する。 50万よりも 大きいと低温定着性、光沢性、透光性が低下する。
[0174] また、第一の榭脂粒子はトナー全榭脂に対して 60wt%以上であることが好ましぐ より好ましくは 70wt%以上、さらに好ましくは 80wt%以上である。
[0175] 榭脂、ワックス及びトナーの分子量は、数種の単分散ポリスチレンを標準サンプルと するゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)によって測定された値である。
[0176] 装置は、東ソ一社製 HLC8120GPCシリーズ、カラムは TSKgel superHM— H H4000/H3000/H2000 (6. Omml. D. — 150mmX 3)、溶離液 THF (テ卜ラヒ ドロフラン)、流量 0. 6mLZmin、試料濃度 0. 1%、注入量 20 L、検出器 RI、測定 温度 40°C、測定前処理は試料を THFに溶解後一晚放置後、 0. 45 mのメンブラ ンフィルターでろ過し、シリカ等の添加剤を除去した榭脂成分を測定する。測定条件 は、対象試料の分子量分布が、数種の単分散ポリスチレン標準試料により得られる 検量線における分子量の対数とカウント数が直線となる範囲内に包含される条件で ある。
[0177] また長鎖アルキルアルコール、不飽和多価カルボン酸又はその無水物及び合成炭 化水素系ワックスとの反応により得られるワックスの測定は、装置は WATERS製 GP C— 150C、カラムは Shodex HT— 806M (8. Omml. D. — 30cm X 2)、溶離液は o—ジクロロベンゼン、流量は 1. OmL/min,試料濃度は 0. 3%、注入量は 200 L、検出器は RI、測定温度は 130°C、測定前処理は試料を溶媒に溶解後 0.
の金属焼結フィルターでろ過処理した。測定条件は、対象試料の分子量分布が、数 種の単分散ポリスチレン標準試料により得られる検量線における分子量の対数とカウ ント数が直線となる範囲内に包含される条件である。
[0178] また、結着樹脂の軟ィ匕点は、島津製作所の定荷重押出し形細管式レオメータフロ 一テスタ(CFT500)により、 1cm3の試料を昇温速度 6°C/分で加熱しながらプラン ジャーにより約 9. 8 X 105N/m2の荷重を与え、直径 lmm、長さ lmmのダイから押 し出して、このプランジャーのピストンストロークと温度との関係における昇温温度特 性との関係から、ピストンストロークが立上り始める温度が流出開始温度 (Tfb)、ピスト ンストローク特性の曲線の最低値と流出終了点の差の 1Z2を求め、それと曲線の最 低値を加えた点の位置における温度を 1Z2法における溶融温度 (軟ィ匕点 Ts°C)とな る。
[0179] また、榭脂のガラス転移点は示差走査熱量計 (島津製作所 DSC— 50)を用い、 10 0°Cまで昇温し、その温度にて 3分間放置した後、降温速度 10°CZminで室温まで 冷却したサンプルを、昇温速度 10°CZminで昇温して熱履歴を測定した際に、ガラ ス転移点以下のベースラインの延長線とピークの立上り部分力 ピークの頂点までの 間での最大傾斜を示す接線との交点の温度をいう。
[0180] (4)顔料
本実施形態に使用される着色剤 (顔料)の黒顔料としては、カーボンブラックを使用 する。前述したようにカーボンブラックの DBP吸油量(ml/100g)は 45〜70である。 例えば、三菱ィ匕学社製の # 52 (粒径 27nm, DBP吸油量 63mlZlOOg) , # 50 (同 28應,同 65mlZlOOg) , # 47 (同 23nm,同 64mlZl00g) , # 45 (同 24應,同 53mlZlOOg)、 # 45L (同 24nm,同 45ml/100g)、キャボット社製の REGAL25 OR (同 35nm、同 46mlZl00g)、 REGAL330R (同 25nm、同 65mlZlOOg)、 M
OGULL (同 24nm、同 60ml/100g)がこのましい材料である。より好ましくは # 45 、 # 45、 LREGAL250Rである。
[0181] DBP吸油量は粒子の鎖状集合状態 (ストラクチャー)を定量的に表したもので、ィ匕 学的結合による一次ストラクチャーと、ファンデルワールス力による物理的結合の 2次 的ストラクチャ一力 表される。
[0182] DBP吸油量の測定 (JISK6217)は、 150°C± 1°Cで 1時間乾燥した試料 20g (Ag )をアブソープトメータ(Brabender社製、スプリング張力 2. 68kgZcm)の混合室に 投入し、予めリミットスィッチを最大トルクの約 70%に設定した後、混合機を回転する 。同時に自動ビューレットから DBP (比重 1. 045〜1. 050gZcm3)を 4mlZminの 割合で添加する。終点近くになるとトルクが急速に増加してリミットスィッチが切れる。 それまでに添カ卩した DBP量(Bml)と試料重量力も試料 100gあたりの DBP吸油量( = BxlOO/A) (ml/100g)が求められる。
[0183] また、カラートナーとして使用する顔料の例としては、イェロー顔料は、 C. I.ピグメ ント.イェロー 1, 3, 74, 97又は 98等のァセト酢酸ァリールアミド系モノァゾ黄色顔料 、 C. I.ビグメント 'イェロー 12, 13, 14, 17等のァセト酢酸ァリールアミド系ジスァゾ 黄色顔料、 C. I.ソルベンイェロー 19, 77, 79又は C. I.デイスパース'イェロー 164 が配合され、特に好ましくは C. I.ビグメント 'イェロー 93, 180, 185のべンズイミダ ゾロン系顔料が好適である。
[0184] マゼンタ顔料としては、 C. I.ピグメント ·レッド 48, 49 : 1, 53 : 1, 57, 57 : 1, 81, 1 22, 5等の赤色顔料、 C. I.ソルベント 'レッド 49, 52, 58, 8等の赤色染料が好まし く使用できる。
[0185] シアン顔料としては、 C. I.ビグネント 'ブルー 15 : 3等のフタロシアニン及びその誘 導体の青色染顔料が好ましく使用できる。添加量は結着榭脂 100重量部に対し、 3 〜8重量部が好ましい。
[0186] なお、粒径は SEM電子顕微鏡による算術平均径を取って 、る。カーボンブラックの 粒子径は 20〜40nmのもが好ましい。好ましくは粒子径は 20〜35nmである。粒子 径が大きいと着色力が低下する傾向となる。粒子径が小さいと、液中での分散が困 難になる傾向となる。
[0187] (5)外添剤
本実施形態では外添剤として無機微粉末が混合添加される。外添剤としては、シリ 力、アルミナ、酸化チタン、ジルコユア、マグネシア、フェライト、マグネタイト等の金属 酸化物微粉末、チタン酸バリウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム等の チタン酸塩、ジルコン酸バリウム、ジルコン酸カルシウム、ジルコン酸ストロンチウム等 のジルコン酸塩ある 、はこれらの混合物が用いられる。外添剤は必要に応じて疎水 化処理される。
[0188] 外添剤に処理されるシリコーンオイル系の材料としては、例えばジメチルシリコーン オイル、メチルハイドロジェンシリコーンオイル、メチルフエニルシリコーンオイル、ェポ キシ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、メタクリル変性シリコ 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、ァミノ変性 シリコーンオイル及びクロルフエ-ル変成シリコーンオイルのうちの少なくとも 1種類以 上で処理される外添剤が好適に使用される。例えば東レダウコーニングシリコーン社 の SH200、 SH510、 SF230、 SH203、 BY16— 823又 ίま BY16— 855B等力挙げ、 られる。
[0189] 処理は外添剤とシリコーンオイル等の材料とをヘンシェルミキサ (三井鉱山社製 FM 20B)などの混合機により混合する方法や、外添剤へシリコーンオイル系の材料を噴 霧する方法、溶剤にシリコーンオイル系の材料を溶解或いは分散させた後、外添剤 と混合した後、溶剤を除去して作成する方法等がある。外添剤 100重量部に対して、 シリコーンオイル系の材料は 1〜20重量部配合されるのが好ましい。
[0190] シランカップリング剤としては、ジメチルジクロロシラン、トリメチルクロルシラン、ァリ ルジメチルクロルシラン、へキサメチルジシラザン、ァリルフエニルジクロルシラン、ビ -ルトリエトキシシラン、ジビュルクロルシラン又はジメチルビ-ルクロルシラン等が好 適に使用できる。シランカップリング剤処理は、外添剤を攪拌等によりクラウド状とした ものに気化したシランカップリング剤を反応させる乾式処理、又は外添剤を溶媒中に 分散させたシランカップリング剤を滴下反応させる湿式法等により処理される。
[0191] またシランカップリング処理した後にシリコーンオイル系の材料を処理することも好 ましい。
[0192] 正極帯電性を有する外添剤はアミノシラン、ァミノ変性シリコーンオイル又はェポキ シ変性シリコーンオイルで処理される。
[0193] また、疎水性処理を高めるため、へキサメチルジシラザンゃジメチルジクロロシラン
、他のシリコーンオイルによる処理の併用も好ましい。例えば、ジメチルシリコーンオイ ル、メチルフエ-ルシリコーンオイル又はアルキル変性シリコーンオイルのうちの少な くとも 1種類以上で処理することが好ま 、。
[0194] また、脂肪酸エステル、脂肪酸アミド、脂肪酸及び脂肪酸金属塩の群より選ばれた
1種又は 2種以上 (以下脂肪酸等)により外添剤の表面を処理することも好ましい。表 面処理したシリカ又は酸ィ匕チタン微粉末がより好ましい。
[0195] 脂肪酸又は脂肪酸金属塩としては、力プリル酸、力プリン酸、ゥンデシル酸、ラウリ ル酸、ミスチリン酸、パリミチン酸、ステアリン酸、ベヘン酸、モンタン酸、ラタセル酸、 ォレイン酸、エル力酸、ソルビン酸又はリノール酸等が挙げられる。中でも炭素数 12
〜22の脂肪酸が好ましい。
[0196] また脂肪酸金属塩を構成する金属としては、アルミニウム、亜鉛、カルシウム、マグ ネシゥム、リチウム、ナトリウム、鉛又はノ リウムが挙げられ、中でもアルミニウム、亜鉛 又はナトリウムが好ましい。特に好ましくはジステアリン酸アルミニウム (Al(OH)(C H
17 35
C〇〇))、又はモノステアリン酸アルミニウム (A1(〇H) (C H C〇〇))、等のジ脂肪酸ァ
2 2 17 35
ルミ-ゥム、モノ脂肪酸アルミニウムが好ましい。 OH基を有することが過帯電を防止 し、転写不良を抑えることができる。また処理時に外添剤との処理性が向上するもの と考えられる。
[0197] 脂肪族アミドとしては、パルミチン酸アミド、パルミトレイン酸アミド、ステアリン酸アミド 、ォレイン酸アミド、ァラキジン酸アミド、エイコセン酸アミド、ベへニン酸アミド、エル力 酸アミド又はリグリノセリン酸アミド等の炭素数 16〜24を有する飽和または 1価の不飽 和の脂肪族アミドが好ましく用いられる。
[0198] 脂肪酸エステルとしては例えば、ステアリン酸ステアリル、パルミチン酸パルミチル、 ベヘン酸べへ-ル又はモンタン酸ステアリル等の炭素数 16〜24の高級アルコール と炭素数 16〜24の高級脂肪酸と力もなるエステル類、ステアリン酸プチル、ベヘン 酸イソブチル、モンタン酸プロピル又はォレイン酸 2—ェチルへキシル等の炭素数 16
〜24の高級脂肪酸と低級モノアルコールとからなるエステル類、若しくは脂肪酸ペン タエリスリトールモノエステル、脂肪酸ペンタエリスリトールトリエステル、又は脂肪酸ト リメチロールプロパンエステル等が好ましく用いられる。
[0199] ヒドロキシステアリン酸の誘導体、グリセリン脂肪酸エステル、グリコール脂肪酸エス テル又はソルビタン脂肪酸エステル等の多価アルコール脂肪酸エステル等の材料が 好ましぐ一種類又は二種類以上組み合わせての使用も可能である。
[0200] 表面処理の好ましい形態としては、処理される外添剤の表面をカップリング剤及び z又はシリコーンオイル等のポリシロキサンにて処理を施した後に脂肪酸等により処 理を施すことも好ま ヽ。単に親水性シリカの脂肪酸を処理する場合よりも均一な処 理が可能となり、トナーの高帯電ィ匕を図れることと、トナーに添加したときの流動性が 向上する効果があるためである。またカップリング剤及び Z又はシリコーンオイルとと もに脂肪酸等を処理することでも上記効果を奏する。
[0201] 脂肪酸等をトルエン、キシレン又はへキサン等の炭化水素系有機溶剤に溶解し、 それとシリカ、酸化チタン、アルミナ等の外添剤とを分散機にかけ湿式混合して処理 剤により、外添剤の表面に付着させて、表面処理を施し、その後に溶剤を溜去して乾 燥処理を行うことにより生成される。
[0202] ポリシロキサンと脂肪酸等との混合割合が 1: 2〜20: 1であることが好ましい。割合 力 S 1 : 2よりも脂肪酸等が多くなると、外添剤の帯電量が高くなり、画像濃度の低下、二 成分現像においてはチャージアップが発生しやすくなる。 20 : 1よりも脂肪酸等が少 なくなると、転写における中抜け、逆転写性への効果が低下する。
[0203] このとき脂肪酸等を表面処理した外添剤の強熱減量は 1. 5〜25wt%であることが 好ましい。より好ましくは 5〜25wt%、更に好ましくは 8〜20wt%である。 1. 5wt% より少ないと、処理剤の機能が十分に発揮されず、帯電性、転写性向上の効果が現 れない。 25wt%よりも多いと未処理剤が存在し、現像性や耐久性に悪影響を与える
[0204] 本発明により生成されたトナー母体粒子表面は従来の粉砕方式と異なり、トナー母 体粒子表面が平滑で均質化され、また表面が略榭脂のみで構成されているため、帯 電の均一性という面力もは有利であるが、帯電付与性、或いは帯電保持性に関して
使用する外添剤との相性が重要となるためである。
[0205] 平均粒子径 6ηπ!〜 200nmである外添剤をトナー母体粒子 100重量部に対し 1〜 6重量部外添処理することが好ましい。平均粒子径 6nmよりも小さいと、浮遊粒子や 感光体へのフィルミングが生じ易い。転写時の逆転写の発生を抑さえ切れない。 200 nmよりも大きくなると、トナーの流動性が悪ィ匕する。 1重量部よりも少ないとトナーの流 動性が悪化する。転写時の逆転写の発生を抑さえ切れない。 6重量部よりも多いと浮 遊粒子や感光体へのフィルミングが生じ易 ヽ。高温非オフセット性を悪化される。
[0206] また、平均粒子径が 6ηπ!〜 20nmである外添剤をトナー母体粒子 100重量部に対 し 0. 5〜2. 5重量部と、 20nm〜200nmである外添剤をトナー母体粒子 100重量部 に対し 0. 5〜3. 5重量部とを少なくとも外添処理することも好ましい。この実施形態 により機能分離した外添剤の使用で、帯電付与性、帯電保持性が向上する、転写時 の逆転写、中抜け、トナー飛散に対しよりマージンが取れる。このとき平均粒子径が 6 nm〜20nmの外添剤の強熱減量が 0. 5〜20wt%、平均粒子径が 20nm〜200n mの強熱減量が 1. 5〜25wt%であることが好ましい。平均粒子径が 20nm〜200n mの強熱減量を、平均粒子径カ ½nm〜20nmの外添剤の強熱減量よりも多くするこ とにより、帯電保持性がとともに転写時の逆転写、中抜けに効果が発揮される。
[0207] 外添剤の強熱減量を特定することにより、転写時の逆転写、中抜け、飛散りに対し よりマージンが取れる。現像器内でのハンドリング性を向上させトナー濃度の均一性 を上げることが出きる。
[0208] 平均粒子径カ ½nm〜20nmの強熱減量が 0. 5wt%よりも少ないと、逆転写、中抜 けに対する転写マージンが狭くなる。 20wt%よりも多くなると、表面処理がムラになり 、帯電のバラツキが生じる。好ましくは強熱減量が 1. 5〜17wt%、より好ましくは 4〜 10wt%である。
[0209] 平均粒子径が 20nm〜200nmの強熱減量が 1. 5wt%よりも少ないと、逆転写、中 抜けに対する転写マージンが狭くなる。 25wt%よりも多くなると、表面処理がムラに なり、帯電のバラツキが生じる。好ましくは強熱減量が 2. 5〜20wt%、より好ましくは 5〜15wt%である。
[0210] また、平均粒子径が 6ηπ!〜 20nm、強熱減量が 0. 5〜20wt%である外添剤をトナ
一母体粒子 100重量部に対し 0. 5〜2重量部と、平均粒子径が 20ηπ!〜 100nm、 強熱減量が 1. 5〜25wt%である外添剤をトナー母体粒子 100重量部に対し 0. 5〜 3. 5重量部、平均粒子径が ΙΟΟηπ!〜 200nm、強熱減量が 0. l〜10wt%である外 添剤をトナー母体粒子 100重量部に対し 0. 5〜2. 5重量部とを少なくとも外添処理 することも好ましい。この平均粒子径と強熱減量を特定した機能分離した外添剤によ り帯電付与性、帯電保持性の向上、転写時の逆転写、中抜けの改善とともに、キヤリ ァの表面への付着物の除去に効果が得られる。
[0211] さらには、平均粒子径 6ηπ!〜 200nm、強熱減量が 0. 5〜25wt%である正帯電性 を有する外添剤をさらにトナー母体粒子 100重量部に対し 0. 2〜1. 5重量部を外添 処理することも好ましい。
[0212] 正帯電性を有する外添剤を添加する効果は、トナーが長期連続使用の際に過帯 電になることを抑え、より現像剤寿命を延ばすことが可能となる。さらには過帯電によ る転写時の飛散りを抑える効果も得られる。またキャリアへのスペントを防止できる。 0 . 2重量部よりも少ないとその効果が得にくい。 1. 5重量部よりも多くなると、現像での かぶりが増大する。強熱減量は好ましくは 1. 5〜20wt%、より好ましくは 5〜19wt% である。
[0213] 平均粒子径は SEMにて拡大写真をとり、約 100個の粒子の長軸と短軸の平均値 を求めた値である。
[0214] 乾燥減量 (%)は、予め乾燥、放冷、精秤した容器に試料約 lgを取り、精秤する。
熱風乾燥器(105°C± 1°C)で 2時間乾燥する。デシケータ中で 30分間放冷後その 重量を精秤し次式より算出する。
[0215] 乾燥減量 (%) = [乾燥による減量 (g)Z試料量 (g) ] X 100。
[0216] 強熱減量は、予め乾燥、放冷、精秤した磁性ルツボに試料約 lgを取り、精秤する。
500°Cに設定した電気炉中で 2時間強熱する。デシケータ中で 1時間放冷後その重 量を精秤し次式より算出する。
[0217] 強熱減量 (%) = [強熱による減量 (g)Z試料量 (g) ] X 100。
[0218] また処理された外添剤の水分吸着量が lwt%以下であることが好ましい。好ましく は 0. 5wt%以下、より好ましくは 0. lwt%以下、さらに好ましくは 0. 05wt%以下で
ある。 lwt%より多いと、帯電性の低下、耐久時の感光体へのフィルミングを生じる。 水分吸着量の測定は、水吸着装置については、連続蒸気吸着装置 (BELSORP18 :日本ベル株式会社)にて測定した。
[0219] 疎水化度の測定は、メタノール滴定により測定し、 250mlのビーカー中に装入した 蒸留水 50mlに試験すべき生成物 0. 2gを秤取する。先端に、液体中に浸威している ビュレットからメタノールを外添剤の総量がぬれるまで滴下する。その際不断に電磁 攪拌機でゆっくりと攪拌する。完全に濡らすために必須なメタノール量 a (ml)から次 式により疎水化度が算出される。
[0220] 疎水化度 = (aZ (50 + a) ) X 100 (%)
(6)トナーの粉体物性
本実施形態では、結着榭脂、着色剤及びワックスを含むトナー母体粒子の体積平 均粒径が 3〜7 μ m、個数分布における 2. 52〜4 μ mの粒径を有するトナー母体粒 子の含有量が 10〜75個数%、体積分布における 4〜6. 06 mの粒径を有するトナ —母体粒子が 25〜75体積%であり、体積分布における 8 m以上の粒径を有するト ナ—母体粒子が 5体積%以下で含有し、体積分布における 4〜6. 06 mの粒径を 有するトナー母体粒子の体積%を 46とし、個数分布における 4〜6. 06 mの粒径 を有するトナー母体粒子の個数%を1346としたとき、 P46ZV46力 . 5〜1. 5の範 囲にあり、体積平均粒径における変動係数は 10〜25%、個数粒径分布の変動係数 力 S 10〜28%であることが好ましい。
[0221] 好ましくは、トナー母体粒子の体積平均粒径が 3〜6. 5 m、個数分布における 2 . 52〜4 111の粒径を有するトナー母体粒子の含有量が20〜75個数%、体積分布 における 4〜6. 06 111の粒径を有するトナ—母体粒子が35〜75体積%でぁり、体 積分布における 8 μ m以上の粒径を有するトナー母体粒子が 3体積%以下で含有し 、P46ZV46力 . 5〜1. 3の範囲にあり、体積平均粒径における変動係数は 10〜2 0%、個数粒径分布の変動係数が 10〜23%であることが好ましい。
[0222] さらに、好ましくは、トナー母体粒子の体積平均粒径が 3〜5 μ m、個数分布におけ る 2. 52〜4 111の粒径を有するトナー母体粒子の含有量カ 0〜75個数%、体積 分布における 4〜6. 06 μ mの粒径を有するトナー母体粒子が 45〜75体積%であり
、体積分布における 8 μ m以上の粒径を有するトナー母体粒子が 1体積%以下で含 有し、 P46ZV46力 . 5〜0. 9の範囲にあり、体積平均粒径における変動係数は 1 0〜15%、個数粒径分布の変動係数が 10〜18%であることが好ましい。
[0223] 高解像度画質、さらにはタンデム転写における逆転写の防止、中抜けを防止し、ォ ィルレス定着との両立を図ることを可能とできる。トナー中の微粉はトナーの流動性、 画質、貯蔵安定性、感光体や現像ローラ、転写体へのフィルミング、経時特性、転写 性、特にタンデム方式での多層転写性に影響する。さらにはオイルレス定着での非 オフセット性、光沢性、透光性に影響する。オイルレス定着実現のためにワックス等の ワックスを配合したトナーにおいて、タンデム転写性との両立において微粉量が影響 する。
[0224] 体積平均粒径が 7 μ mを超えると画質と転写の両立が図れな ヽ。体積平均粒径が 3 μ m未満であると現像でのトナー粒子のハンドリング性が困難となる。
[0225] 個数分布における 2. 52〜4 mの粒径を有するトナー母体粒子の含有量が 10個 数%未満になると、画質と転写の両立が図れない。 75個数%を超えると、現像でのト ナー母体粒子のハンドリング性が困難となる。また感光体、現像ローラ、転写体への フィルミングが発生しやすくなる。さらに微粉は熱ローラとの付着性も大きいためオフ セットしやすい傾向にある。またタンデム方式において、トナーの凝集が強くなりやす ぐ多層転写時に 2色目の転写不良を生じ易くなる。適当な範囲が必要となる。
[0226] 体積分布における 4〜6. 06 μ mの粒径を有するトナー母体粒子が 75体積0 /0を超 えると、画質と転写の両立が図れない。 25体積%未満になると、画質の低下が生じる
[0227] 体積分布における 8 μ m以上の粒径を有するトナー母体粒子が 5体積%を越えて 含有すると、画質の低下が生じる。転写不良の原因となる。
[0228] 体積分布における 4〜6. 06 mの粒径を有するトナー母体粒子の体積%を¥46 とし、個数分布における 4〜6. 06 mの粒径を有するトナー母体粒子の個数。/。を!3 46としたとき、 P46ZV46力 . 5よりも小さいとき、微粉存在量が過多になり、流動性 の低下、転写性の悪化、地力プリが悪化する。 1. 5よりも大きいときは、大きい粒子が 多く存在しかつ粒度分布がブロードになり、高画質ィ匕が図ることが出来ない。
[0229] P46ZV46を規定する目的は、トナー粒子を小粒径にして、かつその粒度分布を 狭くするための指標とできるものである。
[0230] 変動係数とはトナーの粒径における標準偏差を平均粒径で割ったものである。コー ルターカウンタ (コールター社)を使用して測定した粒子径をもとにしたものである。標 準偏差は、 n個の粒子系の測定を行なった時の、各測定値の平均値からの差の 2乗 を (n— 1)で割った値の平方根であらわされる。
[0231] つまり変動係数とは粒度分布の広がり具合を表したもので、体積粒径分布の変動 係数が 10%未満、又は個数粒径分布の変動係数が 10%未満となると、生産的に困 難であり、コストアップの要因となる。体積粒径分布の変動係数が 25%より大、又は 個数粒径分布の変動係数が 28%より大きくなると、粒度分布がブロードとなり、トナー の凝集性が強くなり、感光体へのフィルミング、転写不良、クリーナーレスプロセスで の残留トナーの回収が困難となる。
[0232] 粒度分布測定は、コールターカウンタ TA— II型(コールターカウンタ社)を用い、個 数分布、体積分布を出力するインターフェイス(日科機製)及びパーソナルコンビユー タを接続して測定する。電解液は濃度 1%となるよう界面活性剤 (ラウリル硫酸ナトリウ ム)を加えたもの 50ml程度に被測定トナーを 2mg程度加え、試料を懸濁した電解液 は超音波分散器で約 3分間分散処理を行い、コールターカウンタ TA— II型にてァパ 一チヤ一 70 μ mのアパーチャ一を用いた。 70 μ mのアパーチャ一系では、粒度分 布測定範囲は 1. 26 m〜50. 8 mである力 2. 0 m未満の領域は外来ノイズ 等の影響で測定精度や測定の再現性が低 、ため実用的ではな 、。よって測定領域 を 2. 0 μ m〜50. 8 μ mとした。
[0233] また、静嵩密度と動嵩密度から算出されるのが圧縮度で、トナー流動性の指標の 一つである。トナーの流動性はトナーの粒度分布、トナー粒子形状、外添剤、ワックス の種類や量に影響される。トナーの粒度分布が狭く微粉が少ない場合、トナーの表 面に凹凸が少なく形状が球形に近い場合、外添剤の添加量が多い場合、外添剤の 粒径が小さい場合は、圧縮度が小さくなりトナーの流動性は高くなる。圧縮度は 5〜4 0%が好ましい。より好ましくは、 10〜30%である。オイルレス定着と、タンデム方式 多層転写との両立を図ることが可能となる。 5%より小さいと、定着性が低下し、特に
透光性が悪化しやすい。現像口—ラカもトナー飛散が多くなりやすい。 40%よりも大 きい転写性が低下し、タンデム方式での中抜け、転写不良を生じる。
[0234] (7)オイルレスカラー定着
本実施形態では、トナーを定着する手段にオイルを使用しな 、オイルレス定着の定 着プロセスを具備する電子写真装置に好適に使用される。その加熱手段としては電 磁誘導加熱がウォームアップ時間の短縮、省エネの観点力も好ましい。磁場発生手 段と、電磁誘導により発生する発熱層及び離型層を少なくとも有する回転加熱部材と 、前記回転加熱部材と一定の-ップを形成して ヽる回転加圧部材とを少なくとも有す る加熱加圧手段を使用して、回転加熱部材と回転加圧部材間にトナーが転写された 複写紙等の転写媒体を通過させ、定着させる。その特徴として、回転加熱部材のゥ オームアップ時間が従来のハロゲンランプを使用している場合に比べて、非常に早 Vヽ立ち上がり性を示す。そのため回転加圧部材が十分に昇温して 、な 、状態で複 写の動作に入るため、低温定着と広範囲な耐オフセット性が要求される。
[0235] 加熱部材と定着部材を分離した定着ベルトも好ましく使用される。そのベルトとして は耐熱性と変形自在性とを有するニッケル電铸ベルトやポリイミドベルトの耐熱ベルト が好適に用いられる。離形性を向上するために表面層としてシリコーンゴム、フッ素ゴ ム、フッ素榭脂を用いるのが好ましい。
[0236] これらの定着においては、従来は離型オイルを塗布してオフセットを防止してきた。
オイルを使用せずに離型性を有するトナーにより、離型オイルを塗布する必要はなく なった。しかし、離型オイルを塗布しないと帯電しやすぐ未定着のトナー像が加熱部 材又は定着部材と近接すると帯電の影響により、トナー飛びが生じる場合がある。特 に低温低湿下にお ヽて発生しやす ヽ。
[0237] そこで、本実施形態のトナーの使用により、オイルを使用せずとも低温定着と広範 囲な耐オフセット性を実現でき、カラー高透光性を得ることができる。またトナーの過 帯電性を抑制でき加熱部材又は定着部材との帯電作用によるトナーの飛びを抑えら れる。
[0238] (8)タンデムカラープロセス
高速にカラー画像を形成するために、本実施形態では、感光体と帯電手段とトナー
担持体を含むトナー像形成ステーションを複数個有し、像担持体上に形成した静電 潜像を顕像化したトナー像を、前記像担持体に無端状の転写体を当接させて前記 転写体に転写させる一次転写プロセスが順次連続して実行して、前記転写体に多層 の転写トナー画像を形成し、その後前記転写体に形成した多層のトナー像を、一括 して紙や OHP等の転写媒体に一括転写させる二次転写プロセスが実行されるよう構 成された転写プロセスにおいて、第 1の一次転写位置力 第 2の一次転写位置まで の距離を dl (mm)、感光体の周速度^ v (mmZs)とした場合、 dl/v≤0. 65となる 転写位置を取り、マシンの小型化と印字速度の両立を図るものである。毎分 20枚 (A 4)以上処理でき、かつマシンが SOHO用途として使用できる大きさの小型化を実現 するためには、複数のトナー像形成ステーション間を短ぐかつプロセス速度を高め ることが必須である。その小型化と印字速度の両立のためには上記値が 0. 65以下と することがミニマムと考えられる。
[0239] しかし、このトナー像形成ステーション間を短いとき、例えば 1色目のイェロートナー がー次転写された後、次の 2色目のマゼンタトナーが一次転写されるまでの時間が 極めて短ぐ転写体の帯電緩和又は転写されたトナーの電荷緩和が殆ど生じず、ィ エロートナーの上にマゼンタトナーを転写する際に、マゼンタトナーがイェロートナー の電荷作用により反発され、転写効率の低下、転写時の文字の中抜けという問題が 生じる。さらに第 3色目のシアントナーの一次転写の時、前のイェロー、マゼンタトナ 一の上に転写される際にシアントナーの飛び散り、転写不良、転写中抜けが顕著に 発生する。さらに繰り返し使用しているうちに特定粒径のトナーが選択的に現像され 、トナー粒子個々の流動性が大きく異なると摩擦帯電する機会が異なるため、帯電量 のバラツキが生じ、より転写性の劣化を招 、てしまう。
[0240] そこで、本実施形態のトナー又は二成分現像剤を使用することにより、帯電分布が 安定ィ匕しトナーの過帯電を抑えると共に、流動性変動を抑えることができる。そのた め定着特性を犠牲にすることなぐ転写効率の低下、転写時の文字の中抜け、逆転 写を防止することができる。
実施例
[0241] (1)キャリア製造例
MnO換算で 39.7mol%、 MgO換算で 9.9mol%、 Fe O換算で 49.6mol%及
2 3
び SrO換算で 0.8mol%を湿式ボールミルで、 10時間粉砕し、混合し、乾燥させた 後、 950°Cで 4時間保持し、仮焼成を行った。これを湿式ボールミルで 24時間粉砕し 、次いでスプレードライヤにより造粒し、乾燥し、電気炉にて、酸素濃度 2%雰囲気の 中で 1270°Cで 6時間保持し、本焼成を行った。その後、解砕し、さらに分級して平均 粒径 50 μ m、印加磁場が 3000ェルステツトの時の飽和磁化が 65emuZgであるフ エライト粒子の芯材を得た。
[0242] 次に、(化 1)で示される R、 Rカ チル基、すなわち(CH ) SiO 単位が 15.4mo
1 2 3 2 2/2
1%、(ィ匕 2)で示される Rカ チル基、すなわち CH SiO 単位が 84.6mol%である
3 3 3/2
ポリオノレガノシロキサン 250gと、 CF CH CH Si(OCH ) 21gとを反応させフッ素変
3 2 2 3 3
性シリコーン樹脂を得た。さらにそのフッ素変性シリコーン樹脂を固形分換算で 100g とアミノシランカップリング剤(γ—ァミノプロピルトリエトキシシラン) 10gとを秤量し、 3 00ccのトルエン溶剤に溶解させた。
[0243] [化 1]
(但し、 R', R2, R3, R4はメチゾ S、 mは平均重合度であり 1 00である。)
R-0-Si-O-R6
R
(但し, R1, R2, R3, R4, R5, R6はメチノ U¾ πは平均重合度であり 80である。)
[0245] 前記フェライト粒子 10kgに対し、液浸乾燥式被覆装置を用い、上記被覆榭脂溶液
を 20分間攪拌することによりコーティングを行った。その後 260°Cで 1時間焼き付け を行い、キャリア CA1を得た。
[0246] (2)樹脂粒子分散液の作成
次に本発明のトナーの実施例について説明する力 本発明はこれらの実施例に何 ら限定されるものではない。
[0247] (表 1)は、樹脂粒子分散液の作成例として調製された本発明に係る樹脂粒子分散 液 (RL1、 RL2、 RL3、 RH1、 RH2、 rl4、 rl5、 rh3、 rh4)において得られた結着榭 脂の特性を示す。なお、 "Mn"は数平均分子量、 "Mw"は重量平均分子量、 "Mz" は Z平均分子量、 "Mw/Mn"は重量平均分子量 (Mw)と数平均分子量 (Mn)の比 Mw/Mn, "MzZMn"は Z平均分子量 (Mz)と数平均分子量 (Mn)の比 MzZMn 、 "Mp"は分子量のピーク値、 Tg (°C)はガラス転移点、 Ts (°C)は軟化点を表わす。 ( 表 2)に各榭脂粒子分散液に使用した界面活性剤のノ-オン量 (g)とァ-オン量 (g) と全界面活性剤量に対するノユオン量の比率 (wt%)を示す。
[0248] [表 1]
[0249] [表 2]
(a)榭脂粒子分散液 RL1の調製
スチレン 240. lgと、 n—ブチノレアクリレー卜 59. 9gと、アタリノレ酸 4. 5gと力 らなるモ ノマー液を、イオン交換水 440g中に、非イオン系界面活性剤 (三洋化成社製:ノニポ ール 400)7. 2g、ァ-オン性界面活性剤 (第一工業製薬製、ネオゲン S20— F (20w t%濃度)) 24g (実質ァ-オン量 4. 8g)、ドデカンチオール 6gを用いて分散し、これ に過硫酸カリウム 4. 5gをカ卩えて、 75°Cで 4時間乳化重合を行った。その後さらに 90 0Cで 2日寺 熟成処理を行 ヽ、 Μηカ 7200、 Mw力 13800、 Mz力 20500、 Mpカ 108 00、 Tsが 98°C、 Tgが 52°C、中位径が 0. 14 μ mの樹脂粒子が分散した樹脂粒子 分散液 RL1を調製した。このときの榭脂分散液の PHは 1. 8であった。
[0251] (表 3)に各樹脂粒子分散液 RL2、 RL3、 RH1、 RH2、 rl4、 rl5、 rh3、 rh4の乳化重 合にぉ 、て、樹脂粒子分散液 RL1の調製をベースに各樹脂粒子分散液に使用した モノマー等の配合量等を示す。
[0252] [表 3]
[0253] (3)顔料分散液の作成
(表 4) (表 5)に使用した黒顔料、使用した界面活性剤を示す。
[0254] [表 4]
[0255] [表 5」
界面活性剤 A 界面活性剤 B 重量比 (A:B) 平均エチレンオキサイド付加モル数
AN1 エレミノール NA200 未配合 100:0
AN2 エレミノール NA200 ネ才ゲン S20~F 83 : 17
AN3 エレミノール NA200 ネ才ケ 'ン S20~F 67 : 33
AN4 エレミノール NA200 ネオゲン S20~F 46: 54
SA1 エレミノ一ル NA120 未配合 100:0 12
SA2 エレミノール NA400 エレミノ—ル NA120 21 :79 18
SA3 エレミノール NA200 未配合 100:0 20
SA4 エレミノ-ル NA400 エレミノール NA120 50: 50 26
SA5 エレミノ-ル NA400 エレミノール NA120 64:36 30
SA6 エレミノール NA400 エレミノール NA120 75 : 25 33
SA7 エレミノ一ル NA400 未配合 100:0 40
[0256] (a)lLのビーカーにイオン交換水 308gおよび界面活性剤 SA4を 12gを抨量し、マ グネットスターラーで界面活性剤の固形分が溶解するまで撹拌した。この界面活性剤 水溶液にカーボンブラック CB1を 80g添加し、さらに引き続いて、マグネットスターラ 一で 10分間撹拌した。次に、 1Lのトールビーカーに内容物を移しかえ、ホモジナイ ザ一(IKA製、 T— 25)を用いて回転数 9500rpmで 10分間分散した。この分散液を さらに、分散機 (特殊機ィ匕社製 T一 Kフィルミックス: 56— 50)で分散した。作製した 分散液を顔料粒子分散液 CBS— 1とした。顔料濃度は 20wt%であった。
[0257] 以下、顔料粒子分散液 CBS— 1の調整条件をベースに、各黒顔料分散液に使用 した黒顔料、使用した界面活性剤及び黒顔料分散液の条件を示す。
[0258] [表 6]
ァニオン性界面活性剤 (第一工業製薬製、ネオゲン S20— F (20wt%濃度))を使 用した液にぉ 、ては、顔料濃度は 20wt%程度となるようにイオン交換水を調整した 。表中の重量比は実質のァニオン量比を示している。
[0260] (3)ワックス分散液の作成
(表 7)、(表 8)及び (表 9)は、ワックス粒子分散液の作成例として形成した本実施例 に係るワックス粒子分散液の作成にぉ ヽて、それぞれ使用したワックス材料及びその 特性を示す。
[0261] [表 7]
[0264] (a)ワックス粒子分散液 WA1の調製
図 3に攪拌分散装置 (特殊機化社製 T—Kフィルミックス)の概略図、図 4に上から 見た図を示す。 801が外槽でその内部に冷却水を 808から注入し、 807から排出さ れるようにしている。 802は被処理液がせき止める堰板で中央部に穴があけられてお り、ここ力 処理された液が順次 805を通じて外部に取り出す。 803が高速で回転す る回転体でシャフト 806に固定され、高速に回転できる。回転体の側面には、 l 5m m程度の穴があけられており、被処理液の移動を可能とする。槽は 120mlで、被処 理液はその 2分の 1程度投入する。回転体の速度 MAXは 50mZsまで可能である。 回転体の径は 52mm、槽の内径は 56mmである。 804は連続処理の場合の原料注 入口である。高圧処理やバッチ式のときは封印して 、る。
[0265] 槽内を常圧の状態で、イオン交換水 67gと、非イオン系界面活性剤 (三洋化成社製
:ェルミノール NA400)3g、ワックス(W— l) 30gを仕込み、回転体の速度は 30mZs で 5min、その後回転速度を 50mZsに上げ、 2min処理した。ワックス粒子分散液 W A1が形成された。
[0266] 以下、ワックス粒子分散液 WA1の調整条件をベースに、各ワックス粒子分散液ヮッ クス粒子分散液 (WA1〜WA4、 wa5〜wa6、 WA7〜WA12)に使用したワックス、 使用した界面活性剤の種類と特性を示す。 "第一のワックス,,及び"第二のワックス"は 、ワックス粒子分散液に仕込まれたワックス材料を示し、ワックスを示す符号末尾の( )内の値は前記ワックスの配合重量組成量 (重量割合)を表わす。
[0267] [表 10]
[0268] ァ-オン性界面活性剤 (第一工業製薬製、ネオゲン S20—F (20wt%濃度))を使 用した液においては、顔料濃度は 20wt%程度となるようにイオン交換水を調整した 。表中の重量比は実質のァ-オン量比を示し、トータル量を同一量としている。また、 ワックス W13、 W14、 W15を使用する際においては槽内を 0. 4MPaまで加圧してい る。
[0269] (5)トナー母体の作成
(a)トナー母体 Mlの作成
温度計、冷却管、 pHメータ、攪拌翼を装着した円筒形の 2Lのガラス容器に、第一 の榭脂粒子分散液 RL1を 204g、カーボンブラック粒子分散液 CBS— 1を 56g、ヮッ タス粒子分散液 WA1を 60g添加し、イオン交換水 480mlを投入し、ホモジナイザー( IKA社製:ウルトラタラックス T25)を用いて lOmin混合して混合粒子分散液を調製し
た。
[0270] その後、得られた混合分散液に IN NaOHを投入し、 pHを 11. 5とし lOmin攪拌 した。その後 CZminの速度で 20°C力も昇温し 80°Cに到達した時点(混合粒子分 散液の pH値は 10. 1)で、水溶液の pH値を 9. 0に調整した 23wt%濃度の硫酸マ グネシゥム水溶液 300gを 30minの所要時間にて連続して滴下し 1時間加熱処理し 、その後 90°Cに昇温して 3時間加熱処理し、芯粒子を得た。得られた芯粒子分散液 の pHは 8. 2であった。
[0271] その後、水温を 92°Cとした状態で、 pHを 8. 5に調整した第二の榭脂粒子分散液 R HIを 145g添加し、滴下終了後 1. 5時間加熱処理して第二の榭脂粒子が融着した 粒子を得た。
[0272] そして、冷却後、生成物(トナー母体)をろ過し、イオン交換水にて 3回洗浄を行つ た。その後得られたトナー母体を流動式乾燥機で 40°Cで 6時間乾燥させることにより 、体積平均粒径 3. 7 /ζ πι、変動係数 15. 9であった。
[0273] (b)トナー母体 Μ3の作成
温度計、冷却管、 pHメータ、攪拌翼を装着した円筒形の 2Lのガラス容器に、第一 の榭脂粒子分散液 RL1を 204g、カーボンブラック粒子分散液 CBS— 3を 56g、ヮッ タス粒子分散液 WA3を 60g添カ卩し、イオン交換水 480mlを投入し、ホモジナイザー( IKA社製:ウルトラタラックス T25)を用いて lOmin混合して混合粒子分散液を調製し た。
[0274] その後得られた混合分散液に IN NaOHを投入し、 pHを 9. 7とし lOmin攪拌した 。その後 CZminの速度で 20°C力も昇温し 80°Cに到達した時点(混合分散液の p H値は 8. 4)で、水溶液の pH値を 5. 4に調整した 23wt%濃度の硫酸マグネシウム 水溶液 300gを lOOminの所要時間にて連続して滴下し、 1時間加熱後 90°Cに昇温 し、 3時間加熱処理して芯粒子を得た。得られた芯粒子分散液の pHは 7. 0であった
[0275] その後さらに、水温を 92°Cとした状態で、 pHを 6. 8に調整した第二の榭脂粒子分 散液 RH1を 145g添加し、滴下終了後 1. 5時間加熱処理して第二の榭脂粒子が融 着した粒子を得た。
[0276] そして、冷却後、反応生成物(トナー母体)をろ過し、イオン交換水にて 3回洗浄を 行った。その後得られたトナー母体を流動式乾燥機で、 40°Cで 6時間乾燥させること により、体積平均粒径 6. 7m、変動係数 17. 5であった。
[0277] トナー母体 M2、 M4、 M5は、 Mlの条件をベースにして、カーボンブラック粒子分 散液とワックス粒子分散液を変えて、芯粒子の凝集性を観察した。
[0278] (c)トナー母体 M6の作成
温度計、冷却管、 pHメータ、攪拌翼を装着した円筒形の 2Lのガラス容器に、第一 の榭脂粒子分散液 RL1を 204g、カーボンブラック粒子分散液 CBS— 2を 56g、ヮッ タス粒子分散液 WA8を 60g添カ卩し、イオン交換水 480mlを投入し、ホモジナイザー( IKA社製:ウルトラタラックス T25)を用いて lOmin混合して混合粒子分散液を調製し た。
[0279] その後、得られた混合分散液に IN NaOHを投入し、 pHを 11. 5とし、その後 23w t%濃度の硫酸マグネシウム水溶液を 300g添加し、 lOmin攪拌した。その後 1°CZ minの速度で 20°Cから 90°Cまで昇温し、その後 3時間加熱処理し芯粒子を得た。得 られた芯粒子分散液の pHは 9. 1であった。
[0280] その後さらに、水温を 92°Cとした状態で、 pHを 6. 8に調整した第二の榭脂粒子分 散液 RH1を 145g添加し、滴下終了後 1. 5時間加熱処理して第二の榭脂粒子が融 着した粒子を得た。
[0281] そして、冷却後、反応生成物(トナー母体)をろ過し、イオン交換水にて 3回洗浄を 行った。その後得られたトナー母体を流動式乾燥機で、 40°Cで 6時間乾燥させること により、体積平均粒径 4. 7m、変動係数 17. 4であった。
[0282] トナー母体 M7〜M10、 ml l〜ml5、 M16は、 M6の条件をベースにして、カーボ ンブラック粒子分散液とワックス粒子分散液を変えて、試作評価した。また、トナー母 体 M18〜M20、 M24〜M26も M6の条件をベースにして、カーボンブラック粒子分 散液とワックス粒子分散液を変えて、芯粒子の凝集性を観察した。
[0283] また、トナー母体 Ml 7、 M21〜M23は、 Mlの条件をベースにして、カーボンブラ ック粒子分散液とワックス粒子分散液を変えて、試作評価した。
[0284] (表 11)は、トナー母体の作成例として作成した本発明に係るトナー母体 (M1〜M
10、 M16〜M26)及び比較のためのトナー母体(ml l〜ml5)について、それぞれ の組成及び作成されたトナー母体において得られた特性を示す。また (表 12)に芯 粒子凝集性の状態、 d50 m)はトナー母体粒子の体積平均粒径、 "変動係数"は 得られたトナー母体におけるトナー母体粒子の体積基準での粒径分布の広がりを示 した特性を示す。
[0285] [表 11]
[0286] [表 12]
け-母体分散液 芯粒子の;^性 トナ—母腿子
d50( m) 体積基準変動係数
M1 2hで透明 3.7 15.9
M2 2 で透明 3.8 16.1
3 3hで透明 6.7 17.5
M4 3hで透明 4.2 18.1
M5 2hで透明 3.9 15.4
6 3hで透明 4.7 17.4
7 3hで透明 4.9 18.1
M8 3hで透明 4.9 18.4
M9 3hで透明 4.1 18.4
10 3hで透明 5.1 17.9
mi l 黒濁 9.9 32.1
m12 m 8.2 33.4
m13 灰黒濁 10.8 29.8
m14 灰黒濁 8.7 28.9
m15 黒濁 9.7 36.4
16 3hで透明 4.2 18.4
M17 2hで透明 3.8 15.9
M18 6hで 明 6.9 25.8
M19 6hで略透明 6.5 26.8
M20 3hで透明 4.1 15.9
M21 2hで透明 3.8 16.2
22 2hで透明 4.1 16.8
M23 2hで透明 4 16.2
M24 3hで透明 5.8 18.9
25 6hで略透明 7.1 248
M26 6hで fflgil明 7.6 25.9
[0287] 乳化榭脂微粒子と、顔料微粒子およびワックス微粒子とを凝集、融着させてトナー を製造する過程で、顔料微粒子およびワックス微粒子が樹脂微粒子に囲まれてトナ 一内部に取り込まれているかどうかの確認は、凝集、融着反応中の反応液を一定時 間おきに取り出し、遠心分離にかけることにより、判断できる。顔料微粒子およびヮッ タス微粒子がトナーの内部に取り込まれていれば、反応液は遠心分離にかけると、固 液 2層に分かれ、上澄み液は無色透明になる。ワックス微粒子がトナー内部に取り込 まれていない場合は、上澄み液が白濁する。また、顔料微粒子がトナー内部に取り 込まれていない場合は、上澄み液が顔料の色相を示す。たとえば、シアントナーなら 、シアン色、ブラックトナーなら黒色を示す。
[0288] 芯粒子の凝集性は、芯粒子凝集反応中にサンプリングした分散液は等量のイオン 交換水で希釈した後、試験管に入れ、遠心分離器に 3000min 1で5分間かけた。遠 心分離した上澄み液の濁度を目視で判断した状態を示して 、る。
[0289] M1〜M10、 M16、 Ml 7、 M20〜M24は 2時間(h)〜3時間(h)で上澄み液が透 明となり、小粒径で粒度分布の狭 、粒子が得られて 、る。
[0290] ml l〜ml5では凝集不良の凝集に加わらない浮遊したカーボンブラック粒子、あ るいはワックス粒子が残存した。黒顔料の色で濁っていた場合黒濁とし、灰黒濁は力 一ボンブラックとともにワックスの浮遊粒子の存在により、灰黒色に濁ったままの状態 である。第二の榭脂粒子はその黒濁等の状態に無理やり付着させた。
[0291] M18, M19, M25, M26は 6hで略透明になった力 粒度分布がやや大きくなり、 粒度分布は少し広がる傾向にある。画像評価ではカプリ、転写の文字飛びが他のト ナ一よりも少し多めであったが、実用的には使用可能範囲にぎりぎり入るレベルであ る。
[0292] このように一定以下の DBP吸油量のカーボンブラックと一定融点を有するワックス の使用により、凝集不良によるカーボンブラック粒子及びにワックス粒子の凝集に加 わらな 、浮遊粒子の存在をなくし、小粒径で粒度分布の狭 、粒子が得られて 、る。
[0293] さらに、ノニオン性界面活性剤およびァニオン性界面活性剤との混合界面活性剤 で分散された乳化榭脂微粒子、カーボンブラック微粒子及びワックス微粒子にぉ ヽ て、各粒子のノ-オン性界面活性剤とァ-オン性界面活性剤との重量混合比率を規 定することにより、凝集不良によるカーボンブラック粒子及びにワックス粒子の凝集に 加わらな 、浮遊粒子の存在をなくし、小粒径で粒度分布の狭 、粒子を得ることがで きる。
[0294] さら〖こは、ノニオン性界面活性剤およびァニオン性界面活性剤との混合界面活性 剤で分散された乳化榭脂微粒子、ノ-オン性界面活性剤で分散されたカーボンブラ ック微粒子及びノ-オン性界面活性剤で分散されたワックス微粒子とを凝集する際、 カーボンブラック分散用ノ-オン性界面活性剤の平均エチレンオキサイド付加モル 数よりワックス分散用ノ-オン性界面活性剤の平均エチレンオキサイド付加モル数を 大きくすることにより、凝集不良によるカーボンブラック粒子及びにワックス粒子の凝 集に加わらな 、浮遊粒子の存在をなくし、小粒径で粒度分布の狭 、粒子を得ること ができる。
[0295] (6)外添剤
次に、外添剤の例について述べる。(表 13)は、本実施例で使用した外添剤(Sl、 S2、 S3、 S4、 S5、 S6、 S7、 S8、 S9)【こつ!ヽて、それぞれの材料及びその特'性を示
す。
[0296] 処理材料 1と処理材料 2の複数種で処理しているものは、 ( )に各処理材料の配合 重量割合を示している。 "5分値"及び" 30分値,,は帯電量( C/g])を表わし、こ れらは、ノンコートのフェライトキャリアとの摩擦帯電のブローオフ法により測定した。 具体的には、 25 C 45RH%の環境下で、 100mlのポリエチレン容器にキャリア 50g とシリカなど 0. lgを混合し、縦回転にて 100分間 の速度で 5分、 30分間攪拌した 後、 0. 3g採取し、窒素ガス 1. 96 X l04[Pa]で 1分間ブローして測定した。
[0297] [表 13]
[0298] なお、負帯電性では、 5分値が— 100 ― 800 μ CZgで、 30分の値が一 50 ― 600 μ CZgであることが好ましい。高い帯電量のシリカでは少量の添加量でこのよう な特性を発揮できる。
[0299] (7)トナーの組成及び外添処理
次に、トナーの糸且成及び外添処理例について述べる。(表 14)は、トナーの作成例 として作成した本発明に係るトナーについて、それぞれの材料組成を示す。未配合 は添加していないことを示す。なお、外添剤欄において外添剤を示す符号末尾の() 内の値は、トナー母体 100重量部に対する前記外添剤の配合量 (重量部)を表わす 。外添処理は(ヘンシェルミキサー FM20B、三井鉱山社製)において、攪拌羽根 ZO SO型、回転数 2000min— 処理時間 5min、投入量 lkgで行った。
[表 14]
[0301] 他のマゼンタトナーはクラリアント社製 PERMANENT RUBINE F6B、シアントナ 一は大日本インキ社製 KETBLUE111、イェロートナーは山陽色素社製 PY74を使 用して、トナー Mlと同様な組成とした。
[0302] 図 1は本実施例で使用したフルカラー画像形成用の画像形成装置の構成を示す 断面図である。図 1において、カラー電子写真プリンタの外装筐は省略している。転 写ベルトユニット 17は、転写ベルト 12、弾性体よりなる第 1色 (イェロー)転写ローラ 1
0Y、第 2色 (マゼンタ)転写ローラ 10M、第 3色 (シアン)転写ローラ 10C、第 4色 (ブ ラック)転写ローラ 10K、アルミローラよりなる駆動ローラ 11、弾性体よりなる第 2転写 ローラ 14、第 2転写従動ローラ 13、転写ベルト 12上に残ったトナー像をクリーニング するベルトクリーナブレード 16、クリーナブレードに対向する位置にローラ 15を設け ている。このとき、第 1色 (Υ)転写位置力も第 2色 (Μ)転写位置までの距離は 70mm (第 2色 (M)転写位置から第 3色 (C)転写位置、第 3色 (C)転写位置から第 4色 (K) 転写位置も同様距離)、感光体の周速度は 125mmZsである。
[0303] 転写ベルト 12は、絶縁性ポリカーボネート榭脂中に導電性のフィラーを混練して押 出機にてフィルム化して用いる。本実施例では、絶縁性榭脂としてポリカーボネート 榭脂(たとえば三菱ガス化学製,ユーピロン Z300) 95重量部に、導電性カーボン (た とえばケッチェンブラック) 5重量部を加えてフィルム化したものを用いた。また、表面 にフッ素榭脂をコートし、厚みは約 100 m、体積抵抗は 107〜: ί012 Ω 'cm、表面抵 抗は 107〜1012 Ω /口である。ドット再現性を向上させるためもある。転写ベルト 12の 長期使用による弛みや,電荷の蓄積を有効に防止できるようにするためであり、表面 をフッ素榭脂でコートして 、るのは、長期使用による転写ベルト表面へのトナーフィル ミングを有効に防止できるようにするためである。体積抵抗が 107 Ω 'cmよりも小さいと 、再転写が生じ易ぐ 1012 Ω 'cmよりも大きいと転写効率が悪ィ匕する。
[0304] 第 1転写ローラは外径 8mmのカーボン導電性の発泡ウレタンローラで、抵抗値は 1 02〜: ί06 Ωである。第 1転写動作時には、第 1転写ローラ 10は、転写ベルト 12を介し て感光体 1に 1. 0〜9. 8 (Ν)の押圧力で圧接され、感光体上のトナーがベルト上に 転写される。抵抗値が 102 Ωよりも小さいと、再転写が生じ易い。 106 Ωよりもおおきと 転写不良が生じ易くなる。 1. Ο (Ν)よりも小さいと転写不良を生じ、 9. 8 (Ν)よりも大 きいと転写文字抜けが生じる。
[0305] 第 2転写ローラ 14は外径 10mmのカーボン導電性の発泡ウレタンローラで、抵抗 値は 102〜106Ωである。第 2転写ローラ 14は、転写ベルト 12及び紙、 ΟΗΡ等の転 写媒体 19とを介して転写ローラ 13に圧接される。この転写ローラ 13は転写ベルト 12 に従動回転可能にしている。第 2次転写での第 2転写ローラ 14と対向転写ローラ 13 とは 5. 0-21. 8 (Ν)の押圧力で圧接され、紙等の記録材上 19に転写ベルトからト
ナ一が転写される。抵抗値が 102 Ωよりも小さいと、再転写が生じ易い。 106 Ωよりもお おきと転写不良が生じ易くなる。 5. 0 (Ν)よりも小さいと転写不良となり、 21. 8 (Ν)よ りも大きいと負荷が大きくなり、ジッタが出やすくなる。
[0306] イェロー(Υ)、マゼンタ(Μ)、シアン(C)、黒 (Κ)の各色用の 4組の像形成ユニット 1 8Y、 18M、 18C、 18Kが、図のように直列状に配置されている。
[0307] 各像形成ユニット 18Y、 18M、 18C、 18K、中に入れた現像剤を除きそれぞれ同じ 構成部材よりなるので、説明を簡略ィ匕するため Υ用の像形成ユニット 18Yについて説 明し、他色用のユニットの説明につ 、ては省略する。
[0308] 像形成ユニットは以下のように構成されている。 1は感光体、 3は画素レーザ信号光 、4は内部に 1200ガウスの磁力を有する磁石を有するアルミよりなる外径 10mmの 現像ローラで、感光体とギャップ 0. 3mmで対向し、矢印の方向に回転する。 6は攪 拌ローラで現像器内のトナーとキャリアを攪拌し、現像ローラへ供給する。キャリアとト ナ一の配合比を透磁率センサーにより読み取り (図示せず)、トナーホッパー (図示せ ず)から適時供給される。 5は金属製の磁性ブレードで現像ローラ上に現像剤の磁気 フ' シ層を規制する。現像剤量は 150g投入している。ギャップは 0. 4mmとした。電 源は、省略している力 現像ローラ 4には 500Vの直流と、 1. 5kV(p—p)、周波数 6kHzの交流電圧が印加される。感光体と現像ローラ間の周速度比は 1 : 1. 6とした。 またトナーとキャリアの混合比は 93: 7とし、現像器中の現像剤量は 150gで行った。
[0309] 2はェピクロルヒドリンゴムよりなる外径 10mmの帯電ローラで直流バイアス一 1. 2k Vが印加される。感光体 1表面を— 600Vに帯電する。 8はクリーナ、 9は廃トナーボッ タス、 7は現像剤である。
[0310] 紙搬送は転写ユニット 17の下方力も搬送され、転写ベルト 12と第 2転写ローラ 14と の圧接された-ップ部に紙給送ローラ (図示せず)により紙 19が送られてくるように、紙 搬送路が形成されている。
[0311] 転写ベルト 12上のトナーは第 2転写ローラ 14に印加された + 1000Vにより紙 19に 転写され、定着ローラ 201、加圧ローラ 202、定着ベルト 203、加熱媒体ローラ 204、 インダクションヒータ部 205から構成される定着部に搬送され、ここで定着される。
[0312] 図 2にその定着プロセス図を示す。定着ローラ 201とヒートローラ 204との間にベル
ト 203がかけられている。定着ローラ 201と加圧ローラ 202との間に所定の加重がか けられており、ベルト 203と加圧ローラ 202との間で-ップが形成される。ヒートローラ 204の外部周面にはフェライトコア 206、とコイル 207よりなるインダクションヒータ部 2 05力設けられ、外面には温度センサー 208が配置されて!、る。
[0313] ベルトは 30 μ mの Niを基体としてその上にシリコーンゴムを 150 μ m、さらにその上 に PFAチューブ 30 μ mの重ねあわせている。
[0314] 加圧ローラ 202は加圧パネ 209により定着ローラ 201に押しつけられている。トナー 210を有する記録材 19は、案内板 211に沿って動く。
[0315] 定着部材としての定着ローラ 201は、長さ力 250mm、外径が 14mm、厚さ lmmの アルミニウム製中空ローラ芯金 213の表面に、 JIS規格によるゴム硬度 (JIS—A)が 2 0度のシリコーンゴム力もなる厚さ 3mmの弾性層 214を設けている。この上にシリコー ンゴム層 215が 3mmの厚みで形成され外径が約 26mmとなっている。図示しない駆 動モータ力も駆動力を受けて 125mmZsで回転する。
[0316] ヒートローラ 204は肉厚 lmm、外径 20mmの中空パイプからなっている。定着ベル ト表面温度はサーミスタを用 、て表面温度 170度に制御した。
[0317] 加圧部材としての加圧ローラ 202は、長さ力 250mm、外径 20mmである。これは 外径 16mm、厚さ lmmのアルミニウムからなる中空ローラ芯金 216の表面に JIS規格 によるゴム硬度 (JIS— A)が 55度のシリコーンゴムからなる厚さ 2mmの弾性層 217を 設けている。この加圧ローラ 202は、回転可能に設置されており、片側 147Nのパネ 加重のパネ 209によって定着ローラ 201との間で幅 5. Ommの-ップ幅を形成してい る。
[0318] 以下、動作について説明する。フルカラーモードでは Y, M, C, Kのすベての第一 転写ローラ 10が押し上げられ、転写ベルト 12を介して像形成ユニットの感光体 1を押 圧している。この時第一転写ローラには + 800Vの直流ノ ィァスが印加される。画像 信号がレーザ光 3から送られ、帯電ローラ 2により表面が帯電された感光体 1に入射 し、静電潜像が形成される。感光体 1と接触し回転する現像ローラ 4上のトナーが感 光体 1に形成された静電潜像を顕像化する。
[0319] このとき像形成ユニット 18Yの像形成の速度 (感光体の周速に等しい 125mmZs)
と転写ベルト 12の移動速度は感光体速度が転写ベルト速度よりも 0. 5〜1. 5%遅く なるように設定されている。
[0320] 像形成工程により、 Yの信号光 3Yが像形成ユニット 18Yに入力され、 Yトナーによ る像形成が行われる。像形成と同時に第 1転写ローラ 10Yの作用で、 Yトナー像が感 光体 1Yから転写ベルト 12に転写される。このとき第 1転写ローラ 10Yには + 800Vの 直流電圧を印加した。
[0321] 第 1色 (Y)第一転写と第 2色 (M)第一転写間のタイムラグを持たせて、 Mの信号光 3Mが像形成ユニット 18Mに入力され、 Mトナーによる像形成が行われ、像形成と同 時に第 1転写ローラ 10Mの作用で、 Mトナー像が感光体 1M力 転写ベルト 12に転 写される。このとき第一色 (Y)トナーが形成されている上に Mトナーが転写される。同 様に C (シアン)、 K (ブラック)トナーによる像形成が行われ、像形成と同時に第 1転写 ローラ 10C、 10Kの作用で、 YMCKトナー像が転写ベルト 12上に形成される。いわ ゆるタンデム方式と呼ばれる方式である。
[0322] 転写ベルト 12上には 4色のトナー像が位置的に合致して重ね合わされカラー像が 形成された。最後の Kトナー像の転写後、 4色のトナー像はタイミングを合わせて給紙 カセット(図示せず)から送られる紙 19に、第 2転写ローラ 14の作用で一括転写され る。このとき転写ローラ 13は接地し、第 2転写ローラ 14には + lkVの直流電圧を印加 した。紙に転写されたトナー像は定着ローラ対 201 · 202により定着された。紙はその 後排出ローラ対 (図示せず)を経て装置外に排出された。中間転写ベルト 12上に残 つた転写残りのトナーは、クリーニングブレード 16の作用で清掃され次の像形成に備
[0323] (画像出し評価例)
次に、トナー及び二成分現像剤についての画像出し評価の例について述べる。こ こでは、画像形成装置を用い、トナーとキャリアとの混合比率を変えた数種の二成分 現像剤について、それぞれ A4版出力で 10万枚のランニング耐久試験を行って、帯 電量及び画像濃度を測定すると共に、出力サンプルにおける非画像部での地かぶり 、全面ベタ画像での均一性、及び転写性 (転写時の文字飛び'逆転写'転写中抜け) 、並びにトナーフィルミングについて評価した。画像濃度(ID)評価は Macbeth Divisio
n of Kollmorgen Instruments Corporate製の反射濃度計 RD— 914を用いて黒ベタ 部を測定した。
[0324] なお、帯電量は、フェライトキャリアとの摩擦帯電のブローオフ法により測定した。具 体的には、 25°C、相対湿度 45%RHの環境下で、耐久性評価のサンプルを 0. 3g採 取し、窒素ガス 1. 96 X 104Paで 1分間ブローして測定した。
[0325] (表 15)は、本実施例で使用した、本発明に係る二成分現像剤 (DM1〜DM10、 DM16〜DM26)のそれぞれについて、二成分現像剤としてのトナーとキャリアから なり、 A4版の用紙で 10万枚ランユング耐久試験を実施し評価した結果を示す。表中 、 "A"は評価の結果が良好であることを、 "B "はやや問題あること、 "C"は問題あるこ とを表わす。
[0326] カプリレベルは、 Spectrolino Spectro Scanにより、 0. 07以下であればより良好なレ ベル" A,,、 0. 07-0. 1であればややカプリが増加したレベル" B"、 0. 1以上では問 題あるレベル" C"を表わす。
[0327] [表 15]
現像剤 構成 評価 Ί
け- キャリア 感光体上 画像濃度 (ID) カプリ 全面ベタ 転写時の 逆転 転写
フィルミンゲ 初期 亍スト後 画像均一 文字飛び 写 中抜
性 け
DM1 T 1 CA1 未発生 1.45 1.44 A A A A A
DM2 TM2 CA1 未発生 1.48 1.45 A A A A A
D 3 TM3 CA1 未発生 1.50 1.52 A A A A A
D 4 TM4 CA1 未発生 1.42 1.44 A A A A A
D 5 TM5 CA1 未発生 1.46 1.42 A A A A A
DM6 T 6 CA1 未発生 1.44 1.41 A A A A A
DM7 T 7 CA1 未発生 1.42 1.41 A A A A A
DM8 TM8 CA1 未発生 1.49 1.42 A A A A A
DM9 T 9 CA1 未発生 1.45 1.42 A A A A A
DM10 TM10 CA1 未発生 1.48 1.42 A A A A A dm11 tm11 CA1 発生 1.12 1.05 C C C C C dm12 tm12 CA1 発生 1.21 1.19 C c C C C dm13 tm13 CA1 発生 1.31 1.24 C c c c C dm14 tm14 CA1 発生 1.36 1.19 C c c c C dm15 tm15 CA1 発生 1.19 0.98 C c c c C
DM16 TM16 CA1 未発生 1.41 1.38 A A A A A
DM17 TM17 CA1 未発生 1.48 1.40 A A A A A
DM18 TM18 CA1 未発生 1.38 1.32 B A B A A
DM19 TM19 CA1 未発生 1.39 1.31 B A B A A
DM20 TM20 CA1 未発生 1.44 1.48 A A A A A
DM21 TM2t GA1 未発生 1.41 1.32 A A A A A
DM22 TM22 CA1 未発生 1.42 1.42 A A A A A
DM23 TM23 CA1 未発生 1.41 1.42 A A A A A
DM24 T 24 CA1 未発生 1.42 1.44 A A A A A
DM25 T 25 CA1 未発生 1.38 1.34 B A B A A
DM26 TM26 CA1 未発生 1.39 1.32 B A B A A
[0328] 全面ベタ画像均一性においては、 A4サイズにおける全面にベタ画像サンプルを取 つたときに、部分的に画像濃度に変化が少なく画像濃度差が小さいレベルであれば "A"、部分的に画像濃度の差が目立つレベルであれば" C"で表わす。
[0329] 転写時の文字飛びにおいては、「轟、議、魏」の漢字を印写したとき、線の周辺に存 在するトナーの状態で評価し、線の周辺に存在するトナーが少なくレベルであれば" A"、線の周辺にトナーが少し存在するレベルであれば" B"、線の周辺に存在するト ナ一が多 、レベルであれば" C"で表わす。
[0330] 逆転写は、 2色以上の画像サンプルを印字した時、 1色目の色のトナーが感光体か ら転写ベルトに転写された後、 2色目の色のトナーが感光体力 転写ベルトに転写さ れる際、 1色目の色のトナーの一部が 2色目の感光体に付着してしまう現象をいう。評 価は、その 1色目のトナーが 2色目の感光体に付着してクレーユングブレードで感光 体から除去され、廃トナーボックスに回収されるトナーの量を目視して評価する。 1色 目のトナーと 2色目のトナーがほとんど混ざっていなければ" A"、混ざっているのが明 らかには分かれば" C"、で表わす。
[0331] 転写中抜けにおいては、線が交差するパターン「 +」を印字し、この交点においてト ナ一の存在状態を評価する。交点においてトナーが存在しているレベルであれば" A "、交点においてトナーの不存在の部分が少しあるレベルであれば" B"、交点におい てトナーが存在しない状態であれば" C"で表わす。
[0332] 本発明に係るトナーを使用した二成分現像剤 DM1〜DM10、 DM16〜DM26は 、A4版の用紙で 10万枚ランニング耐久試験を実施したときの感光体上へのトナーフ イルミング〖こついて、いずれも、実用上問題ないレベルであった。なお、転写ベルトへ のトナーフィルミングも実用上問題ないレベルであった。そして、転写ベルトのタリー ユング不良も未発生であった。そして、 3色が重なったフルカラー画像においても、定 着ベルトへの紙の卷付きも発生しな力つた。
[0333] また、ランニング試験前後での画像濃度について、本発明に係るトナーを使用した 二成分現像剤 DM1〜DM10、 DM16〜DM26は、いずれも、画像濃度 1. 3以上 の高濃度の画像が得られた。そして、 A4版紙 10万枚の耐久試験後においても、二 成分現像剤の流動性が安定しており、画像濃度は 1. 3以上と変化が少なく安定した
特性を示した。
[0334] また、非画像部かぶり及び全面ベタ画像均一性につ!、て、本発明に係る二成分現 像剤 DM1〜DM10、 DM16〜DM26は、いずれも、高画像濃度で非画像部の地 かぶりの発生もなぐトナーの飛び散りなどがなぐ高解像度であった。そして、現像 時の全面ベタ画像を取ったときの均一性も良好であった。転写性 (転写時の文字飛 び'逆転写'転写中抜け)についても、中抜けなどは実用上問題ないレベルであった 。そして、 3色が重なったフルカラー画像においても、転写不良は発生しな力つた。な お、転写効率は 95%程度を示した。
[0335] ただ、 DM18, DM19, DM25, DM26はカプリ、転写の文字飛びが他のトナーよ りも少し多めであった力 実用的には使用可能範囲にぎりぎり入るレベルである。
[0336] 一方、比較のための dml l〜dml5はカーボンブラックの遊離粒子が多ぐ画像濃 度が低ぐ画像評価に耐えられるサンプルが得られな力つた。
[0337] DM1〜DM4、 dml l及び dml2のカプリレベルは、 Gretage Macbeth社の Spectral ino Spectro Scanを用いて詳細に相対評価した結果を図 5に示す。横軸にカーボンブ ラック粒子の DBP量、縦軸にカプリの反射濃度を示す。官能評価からは実用上許容 できる範囲は 0. 1以下である。
[0338] 定着性、非オフセット性、高温貯蔵安定性、定着ベルトへの紙の卷付き性につ!、て の評価結果を (表 16)に示す。表中、 "A〃は評価の結果が良好であり、高温での放置 後熱凝集が生じず、粉体状態を保っていることを示す。〃C"は問題があり、高温での 放置後、凝集塊の状態となりで 300g/cm2以上の荷重をかけないと塊が崩落しない ことを表わす。ここでは、付着量 1. 2mgZcm2のベタ画像をプロセス速度 125mmZ s、オイルを塗布しないベルトを用いた定着装置にて、 OHP用フィルム透過率(定着 温度 160°C)、並びに最低定着温度及び高温でのオフセット現象発生温度を測定し た。また、高温状態での貯蔵安定性試験は、 50°C、 24時間の放置後のトナーの状 態を評価した。なお、 OHP用フィルム透過率は、分光光度計 U— 3200 (日立製作 所)で、 700nmの光の透過率を測定した。
[0339] [表 16]
け- 評 価
氐疋看温S: 高温オフセット発 貯蔵安 定着へ'ルトへ
(。C) 生温度 (°c) 定性テスト の巻付性
TM1 125 195 A 未発生
TM2 130 195 A 未発生
TM3 135 195 A 未発生
TM4 145 200 A 未発生
TM5 130 220 A 未発生
TM6 130 215 A 未発生
T 7 135 215 A 未発生
T 8 135 210 A 未発生
T 9 130 220 A 未発生
T 10 140 210 A 未発生
tml l 170 190 C 発生
tm12 175 185 C 発生
tm13 180 190 C 発生
m14 180 190 C 発生
ttn15 windowなし C 発生
TM16 135 195 A 未発生
TM17 125 195 A 未発生
TM18 140 210 A 未発生
T 19 145 205 A 未発生
T 20 135 195 A 未発生
TM21 135 195 A 未発生
TM22 130 215 A 未発生
T 23 135 210 A 未発生
TM24 140 210 A 未発生
TM25 150 205 A 未発生
TM26 150 200 A 未発生
[0340] 定着性評価において、一定の融点を有するワックスを配合した TM11〜TM10、 T M16〜TM26では、 145。C以下の低温定着性、 195°C以上の高温非オフセット性を 示した。また高温貯蔵安定性も良好であった。 tml l〜tml5では低温定着性、高温 非オフセット性とも不良で、満足な定着可能温度域は得られな力つた。カーボンブラ ック粒子へのワックスの吸着により樹脂との相溶ィ匕が阻害され低温定着性がほとんど 機能して 、な!、ものと思われる。
産業上の利用の可能性
[0341] 本発明は、感光体を使用した電子写真方式以外でも、ダイレクトに紙や、配線バタ ーンとして基板上に導電性を有する物質を配合したトナーを付着させて印写する方 式等にも有用である。