WO2010032686A1 - トナー、現像剤、トナーの製造方法 - Google Patents

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WO2010032686A1
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image
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fatty acid
acid ester
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PCT/JP2009/065913
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林 健司
小畑 裕昭
寛 長澤
規之 金原
神山 幹夫
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コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a toner used for electrophotographic image formation, and more particularly to a so-called low-temperature fixing compatible toner that fixes an image at a lower temperature than conventional ones.
  • a printed material is generally manufactured through the following steps. First, exposure light is irradiated onto the photoconductor to form a latent image on the photoconductor, and then toner is supplied onto the photoconductor to develop the latent image to form a toner image. Next, the toner image on the photoconductor is transferred to a transfer material such as paper, and the transferred image is fixed by applying heat, pressure, or the like to produce a printed matter. The toner remaining on the photoconductor after the toner image is transferred is removed by the cleaning device, and the next image can be formed.
  • the low-temperature fixing compatible toner produced using a binder resin having a low glass transition temperature and a softening point has a property that it is easily affected by thermal stress and mechanical stress. Specifically, when the toner is stored over time, depending on the environmental conditions, a phenomenon called blocking in which the toners adhere to each other occurs, and stable storage performance may not be obtained. Also, when a large number of prints are made and the printed material just after fixing is placed on the paper discharge tray, or when a large number of printed materials are stored in a stack, the images or A phenomenon called tacking, in which the image and white paper are bonded, occurred.
  • the toner for low-temperature fixing is required to have stable storage performance and stability that does not cause tacking even when subjected to thermal or mechanical stress during and after image formation.
  • the present invention is a thermal and mechanical apparatus that can fix a toner image at a temperature lower than that of the prior art, does not cause blocking even when unused toner is stored over time, and does not cause tacking of the toner image after fixing.
  • An object of the present invention is to provide a low-temperature fixing toner excellent in mechanical stress.
  • the present inventor has found that the above-described problem can be solved by any of the configurations described below. That is, The invention described in claim 1 “Toner comprising at least a binder resin, a colorant, and a wax, A toner comprising a fatty acid ester wax having a hydroxyl group and an aliphatic alcohol. ].
  • the invention according to claim 3 3.
  • the invention described in claim 5 “A method for producing a toner comprising at least a binder resin, a colorant, and a wax, At least a step of polymerizing a polymerizable monomer containing a fatty acid ester wax having a hydroxyl group and an aliphatic alcohol to form the resin particles constituting the binder resin, and agglomerating the resin particles and the colorant particles, And a step of fusing the toner to produce the toner. ].
  • the present invention it is possible to fix a toner image at a temperature lower than that of the prior art, and even when unused toner is stored over time, blocking does not occur, and the toner image after fixing does not cause tacking. Low-temperature fixing toner with excellent mechanical stress.
  • 2 is an example of a monochrome type image forming apparatus in which the toner according to the present invention can be used.
  • 2 is an example of a tandem type color image forming apparatus in which the toner according to the present invention can be used. It is another example of a color image forming apparatus in which the toner according to the present invention can be used.
  • the present inventors include a fatty acid ester wax having a hydroxyl group and an aliphatic alcohol in the toner, so that the toner image after fixing does not cause tacking even when stored in a unused state for a long period of time. It has been found that a toner compatible with low-temperature fixing excellent in mechanical and mechanical stress can be obtained. The reason why the effect of the present invention has been realized by the above configuration is probably that the binder resin exhibits fluidity only by heating at the time of fixing due to the action of the fatty acid ester wax and the aliphatic alcohol. This is probably because the fluidity was suppressed.
  • the binder resin molecule, the fatty acid ester wax molecule, and the aliphatic alcohol molecule coexist in the toner particles, an interaction due to hydrogen bonding or the like works between these molecules, and the toner particles
  • the melting point is considered to increase.
  • an environment in which a hydroxyl group is present on the fatty acid ester wax molecule and a strong hydrogen bond is easily formed between the molecules is realized by the presence of the hydroxyl group of the aliphatic alcohol.
  • the fluidity of the binder resin is suppressed and the occurrence of blocking and tacking is avoided when the toner is not subjected to large heat, such as unused toner during storage or toner images after fixing. It is thought that.
  • the fluidity of the binder resin is instantly expressed and low-temperature fixing is realized, and as soon as the heat source disappears, the toner is easily solidified by the action of strong hydrogen bonds. It is thought that there is.
  • the thermal characteristics and fluidity can be appropriately controlled even for a binder resin that easily exhibits fluidity at low temperatures. It is thought that it became.
  • the above structure exhibits a low melt viscosity with respect to heating during fixing, and after fixing, the toner itself is given elasticity by the formation of a cross-linked structure such as a relatively gradual hydrogen bond on the surface of the toner image. Can be considered to improve.
  • the present inventor has found a toner containing at least a binder resin, a colorant, and a wax and containing an aliphatic ester wax having a hydroxyl group and an aliphatic alcohol. It was found that the effect was expressed.
  • the aliphatic ester wax having a hydroxyl group contained in the toner according to the present invention will be described.
  • the aliphatic ester wax having a hydroxyl group used in the present invention is a compound obtained by bonding at least one hydroxyl group in its structure, and is obtained by a known synthesis method. Specifically, a representative example is a dehydration condensation reaction between an aliphatic carboxylic acid having a hydroxyl group and an aliphatic alcohol.
  • the aliphatic carboxylic acid having a hydroxyl group is generally called an aliphatic hydroxycarboxylic acid, a hydroxycarboxylic acid or a hydroxy acid.
  • the aliphatic carboxylic acid having a hydroxyl group for producing the aliphatic ester wax used in the present invention is as follows. There are things. That is, citric acid, malic acid, tartaric acid, catechinic acid, lactic acid, ricinoleic acid, isocitric acid, mevalonic acid, shikimic acid, tartronic acid, hydroxybutyric acid, citramalic acid, leucine acid, pantoic acid and the like. Among these, citric acid, tartaric acid, and malic acid are particularly preferable.
  • the aliphatic alcohol forming the aliphatic ester wax used in the present invention is preferably an aliphatic alcohol having 10 to 40 carbon atoms, more preferably an aliphatic alcohol having 12 to 30 carbon atoms.
  • the hydrocarbon alcohol portion of the aliphatic alcohol may have a linear structure or a branched structure.
  • aliphatic alcohols include the following. Decanol, undecanol, dodecanol, tridecanol, tetradecanol, petadecanol, hexadecanol, heptadecanol, octadecanol, nonadecanol, eicosanol, heneicosanol, docosanol, tricosanol, tetracosanol, hexacosanol, octacosanol And triacontanol.
  • aliphatic carboxylic acids using docosanol and octadecanol are particularly preferable.
  • a natural wax containing a fatty acid ester wax having a hydroxyl group for example, natural waxes such as carnauba wax and rice wax.
  • natural waxes such as carnauba wax and rice wax.
  • synthetic waxes such as seryl- ⁇ -hydroxyserotate, seryl- ⁇ -hydroxymelitate, myricyl- ⁇ -hydroxymelitate are used. You can also
  • the melting point of the fatty acid ester wax having a hydroxyl group is 40 to 120 ° C., preferably 50 to 110 ° C., more preferably 60 to 90 ° C. When the melting point is within the above range, it is considered that the wax contributes to the development of the heat-resistant storage property and low-temperature fixability of the toner.
  • the aliphatic alcohol used in the toner according to the present invention it is preferable to use an aliphatic alcohol having the same structure or a similar structure as the alcohol component of the fatty acid ester wax having a hydroxyl group described above. Specifically, those having 10 to 40 carbon atoms are preferable, and aliphatic alcohols having 12 to 30 carbon atoms are more preferably used.
  • the hydrocarbon alcohol portion of the aliphatic alcohol may have a linear structure or a branched structure.
  • the aliphatic alcohol used in the toner according to the present invention is preferably an aliphatic alcohol having the same structure or a similar structure as the alcohol component of the fatty acid ester wax having a hydroxyl group described above.
  • docosanol and octadecanol are particularly preferably used.
  • the amount of the aliphatic alcohol added to the toner is preferably from 3 mol% to 80 mol%, more preferably from 10 mol% to 70 mol%, based on the ester wax having a hydroxyl group.
  • the toner according to the present invention contains a fatty acid ester wax having a hydroxyl group and an aliphatic alcohol in the toner particles, and these compounds can be contained in the toner particles by a known method. Specifically, for example, a fatty acid ester wax having a hydroxyl group and an aliphatic alcohol are added to a liquid of a polymerizable monomer that is a raw material for a binder resin, and the compound is contained by polymerizing this. Resin particles are formed. Then, a toner containing these compounds can be produced by agglomerating and fusing the formed resin particles together with the colorant particles.
  • a mixture of a fatty acid ester wax having a hydroxyl group and an aliphatic alcohol is heated to a temperature higher than the melting temperature of these compounds, added in the same manner to a heated surfactant aqueous solution, and dispersed by a dispersion method such as ultrasonic wave or high-speed stirring. Make fine particles.
  • a toner containing a fatty acid ester wax having a hydroxyl group and an aliphatic alcohol can be produced.
  • the content of the fatty acid ester wax having a hydroxyl group and the aliphatic alcohol in the toner according to the present invention is preferably 1% by mass to 30% by mass, and more preferably 5% by mass to 20% by mass.
  • the toner according to the present invention can be used in combination with the following known waxes together with a fatty acid ester wax having a hydroxyl group and an aliphatic alcohol.
  • a fatty acid ester wax having a hydroxyl group and an aliphatic alcohol for example, the method used when the fatty acid ester wax having a hydroxyl group and an aliphatic alcohol described above are contained.
  • a method of dissolving in a polymerizable monomer solution for forming a binder resin there is a method of dissolving in a polymerizable monomer solution for forming a binder resin. Further, the wax is heated to the melting temperature or higher, added to the heated aqueous surfactant solution in the same manner, and finely divided by a dispersion method such as ultrasonic wave or high-speed stirring. There is also a method in which the fine particles are aggregated together with resin particles and colorant particles to fuse the aggregated particles.
  • the toner according to the present invention will be further described.
  • the toner according to the present invention contains at least a binder resin and a colorant, and contains a fatty acid ester wax having a hydroxyl group and an aliphatic alcohol.
  • the above configuration makes it possible to provide a low-temperature fixing-compatible toner excellent in thermal and mechanical stress that does not cause blocking even when stored for a long time in an unused state, and does not cause tacking of a toner image after fixing. ing.
  • the toner according to the present invention it is preferable to use a binder resin having a glass transition temperature of 60 ° C. to 70 ° C. in addition to the above-mentioned configuration “containing a fatty acid ester wax having a hydroxyl group and an aliphatic alcohol”.
  • the glass transition temperature of the binder resin can be measured using, for example, “DSC-7 differential scanning calorimeter (manufactured by Perkin Elma)” or “TAC7 / DX thermal analysis controller (manufactured by Perkin Elma)”.
  • DSC-7 differential scanning calorimeter manufactured by Perkin Elma
  • TAC7 / DX thermal analysis controller manufactured by Perkin Elma
  • the measurement conditions are a measurement temperature of -30 ° C. to 200 ° C., a temperature increase rate of 10 ° C./min, a temperature decrease rate of 10 ° C./min, and a Heat-Cool-Heat temperature control, and analysis is performed based on the data in the 2nd Heat. .
  • glass transition temperature For the glass transition temperature, an extension line of the baseline before the rise of the first endothermic peak and a tangent line showing the maximum inclination between the rising portion of the first endothermic peak and the peak vertex are drawn, and the intersection is shown as the glass transition temperature. .
  • the toner according to the present invention preferably has a volume-based median diameter (D50v) of 3 to 20 ⁇ m, more preferably 5 to 12 ⁇ m.
  • the volume-based median diameter (D50v diameter) of the toner can be measured and calculated using an apparatus in which a computer system for data processing is connected to “Multisizer 3 (manufactured by Beckman Coulter)”.
  • toner As a measurement procedure, 0.02 g of toner is blended with 20 ml of a surfactant solution (for example, a surfactant solution obtained by diluting a neutral detergent containing a surfactant component 10 times with pure water for the purpose of dispersing the toner). After that, ultrasonic dispersion is performed for 1 minute to prepare a toner dispersion. This toner dispersion is injected into a beaker containing ISOTON II (manufactured by Beckman Coulter, Inc.) in a sample stand with a pipette until the measured concentration reaches 5 to 10%, and the measuring machine count is set to 2500. To do. The aperture diameter of “Multisizer 3” is 50 ⁇ m.
  • a surfactant solution for example, a surfactant solution obtained by diluting a neutral detergent containing a surfactant component 10 times with pure water for the purpose of dispersing the toner.
  • ultrasonic dispersion is performed for 1 minute to prepare a toner dis
  • the toner according to the present invention contains at least a binder resin, a colorant, and a wax
  • the production method is not particularly limited, and can be produced by a conventional toner production method.
  • a toner production method by a so-called pulverization method in which a toner is prepared through kneading, pulverization, and classification steps, or a so-called polymerization method in which a polymerizable monomer is polymerized and particles are formed while controlling the shape and size at the same time. It can be produced by a toner production method.
  • a toner production method using a polymerization method is preferable because the produced toner (so-called polymerized toner) is easy to obtain characteristics such as uniform particle size distribution, shape distribution, and sharp charge distribution.
  • the present invention is capable of fixing a toner image at a temperature lower than that of the prior art, and can obtain a toner image that does not cause tacking after fixing. It provides a toner excellent in mechanical stress.
  • a toner having two functions of low-temperature fixability and heat stability there is a core-shell structure type toner, and a toner production method by a polymerization method is preferable also in producing such a function-separated type toner.
  • the toner production method using a polymerization method is a method for producing toner particles through a step of forming a resin particle by performing a polymerization reaction such as suspension polymerization or emulsion polymerization.
  • the toner according to the present invention contains a fatty acid ester wax having a hydroxyl group and an aliphatic alcohol.
  • the toner according to the present invention is prepared by adding these compounds by a known method during the polymerization step. Can do.
  • a toner production method by an emulsion association method in which resin particles are produced by emulsion polymerization and toner particles are produced through a process of aggregating and fusing the resin particles is particularly preferable.
  • Toner preparation by an emulsion association method which is an example of a toner preparation method according to the present invention, will be described. Toner preparation by the emulsion association method is performed through the following steps.
  • This step is a step of forming resin particles having a size of about 100 nm by introducing a polymerizable monomer that forms resin particles into an aqueous medium and performing polymerization. .
  • resin particles containing the fatty acid ester wax having a hydroxyl group and the aliphatic alcohol are produced. Can do.
  • aqueous medium refers to a medium composed of 50 to 100% by mass of water and 0 to 50% by mass of a water-soluble organic solvent.
  • water-soluble organic solvent include known ones such as methanol, ethanol, isopropanol, butanol, acetone, and methyl ethyl ketone.
  • the colorant particle dispersion is prepared by dispersing the colorant in the aqueous medium according to the procedure described above.
  • a colorant particle dispersion is prepared using a colorant having a number average primary particle size of 30 nm to 200 nm. Then, by producing a toner using the colorant particle dispersion, the number average particle size of the colorant in the toner particles is 1.1 to 2.5 times the number average primary particle size. is there.
  • the particles are aggregated by adding an aggregating agent such as an alkali metal salt or an alkaline earth metal salt represented by magnesium chloride into an aqueous medium in which resin particles, colorant particles and the like are present.
  • an aggregating agent such as an alkali metal salt or an alkaline earth metal salt represented by magnesium chloride
  • the agglomeration is progressed by fusing the agglomerated resin particles at the same time by heating the aqueous medium above the glass transition temperature of the resin particles and above the melting peak temperature of the mixture.
  • a salt such as salt is added to stop the aggregation and form colored particles.
  • the core resin particles and the colorant particles are first aggregated and fused to form the core particles, and then the shell resin particles are added to the core particle surface. Aggregate and fuse. In this way, colored particles having a core-shell structure can be produced by performing aggregation and fusion in two stages.
  • This step is a step called a so-called shape control step in which the reaction system is heated until the desired average circularity is reached by heating the reaction system subsequent to the aggregation / fusion step. .
  • the shape of the colored particles can be controlled by heating to a temperature higher than the glass transition temperature of the binder resin constituting the colored particles formed in the above-described aggregation / fusion step.
  • Cooling step This step is a step of cooling (rapid cooling) the dispersion of the colored particles. Cooling is performed at a cooling rate of 1 to 20 ° C./min.
  • the cooling treatment method is not particularly limited, and examples thereof include a method of cooling by introducing a refrigerant from the outside of the reaction vessel, and a method of cooling by directly introducing cold water into the reaction system.
  • Washing step This step consists of a step of solid-liquid separation of the colored particles from the colored particle dispersion cooled to a predetermined temperature in the above step, and a surface active agent and agglomeration from the surface of the colored particles in the wet state after solid-liquid separation. It consists of a cleaning process to remove deposits such as agents.
  • the solid-liquid separated colored particles are usually in the form of a cake-like aggregate called a toner cake, and the cleaning process is performed by crushing the toner cake.
  • the filtrate is washed with water until the electrical conductivity of the filtrate reaches, for example, about 10 ⁇ S / cm.
  • the solid-liquid separation method include a centrifugal separation method, a vacuum filtration method using Nutsche and the like, a filtration method using a filter press and the like, and are not particularly limited in the present invention.
  • Drying step This step is a step of drying the washed colored particles to obtain dried colored particles.
  • the dryer used in this step include a spray dryer, a vacuum freeze dryer, and a vacuum dryer, and a stationary shelf dryer, a mobile shelf dryer, a fluidized bed dryer, and a rotary dryer. It is preferable to use a stirring dryer or the like.
  • the water content of the dried colored particles is preferably 5% by mass or less, more preferably 2% by mass or less.
  • the aggregate may be crushed.
  • a mechanical crushing apparatus such as a jet mill, a Henschel mixer, a coffee mill, or a food processor can be used.
  • External additive processing step is a step of adding external additives and a lubricant to the dried colored particles to form toner particles that can be used for image formation.
  • the colored particles that have undergone the drying step are used as toner particles as they are.
  • an external additive by adding an external additive, the chargeability, fluidity, and cleaning properties of the toner can be improved.
  • known inorganic fine particles, organic fine particles, and aliphatic metal salts can be used, and the addition amount thereof is 0.1 to 10.0% by mass, preferably 0.5%, based on the whole toner. -4.0 mass%. Further, various external additives can be added in combination.
  • a mixing apparatus used when adding an external additive there exist well-known mechanical mixing apparatuses, such as a turbula mixer, a Henschel mixer, a Nauta mixer, a V-type mixer, and a coffee mill, for example.
  • a toner according to the present invention comprising a fatty acid ester wax having a hydroxyl group and an aliphatic alcohol can be produced.
  • the polymerization initiator, dispersion stabilizer, and surfactant that can be used when the toner according to the present invention is prepared by the above-described emulsion association method will be described later.
  • the binder resin used in the toner according to the present invention is not particularly limited, and for example, a known resin such as a vinyl resin can be used.
  • Styrene or styrene derivatives Styrene, o-methylstyrene, m-methylstyrene, p-methylstyrene, ⁇ -methylstyrene, p-phenylstyrene, p-ethylstyrene, 2,4-dimethylstyrene, p-tert- Butyl styrene, pn-hexyl styrene, pn-octyl styrene, pn-nonyl styrene, pn-decyl styrene, pn-dodecyl styrene, etc.
  • the vinyl polymerizable monomers constituting the resin that can be used in the toner according to the present invention include those having an ionic dissociation group such as a carboxyl group, a sulfonic acid group, and a phosphoric acid group shown below. Can be used.
  • those having a carboxyl group include acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, itaconic acid, cinnamic acid, fumaric acid, maleic acid monoalkyl ester, itaconic acid monoalkyl ester, and the like.
  • examples of those having a sulfonic acid group include styrene sulfonic acid, allyl sulfosuccinic acid, and 2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid.
  • Examples of those having a phosphoric acid group include acid phosphooxyethyl methacrylate. is there.
  • Ethylene glycol dimethacrylate ethylene glycol diacrylate, diethylene glycol dimethacrylate, diethylene glycol diacrylate, triethylene glycol dimethacrylate, triethylene glycol diacrylate, neopentyl glycol dimethacrylate, neopentyl glycol diacrylate, and the like.
  • colorants can be used for the toner according to the present invention. Specific colorants are shown below.
  • black colorant for example, carbon black such as furnace black, channel black, acetylene black, thermal black and lamp black, and magnetic powder such as magnetite and ferrite can be used.
  • coloring agent for orange or yellow C.I. I. Pigment orange 31, 43, C.I. I. Pigment Yellow 12, 14, 15, 17, 74, 83, 93, 94, 138, 155, 162, 180, 185, and the like.
  • colorants for green or cyan C.I. I. Pigment Blue 2, 3, 15, 15, 15: 2, 15: 3, 15: 4, 16, 17, 17, 60, 62, 66, C.I. I. Pigment Green 7 etc.
  • C.I. I. Solvent Red 1 49, 52, 58, 63, 111, 122
  • C.I. I. Solvent Yellow 2 6, 14, 15, 16, 19, 21, 21, 33, 44, 56, 61, 77, 79, 80, 81, 82, the same 93, 98, 103, 104, 112, 162, C.I. I. Solvent Blue 25, 36, 60, 70, 93, 95, etc.
  • colorants can be used alone or in combination of two or more as required.
  • the addition amount of the colorant is in the range of 1 to 30% by mass, preferably 2 to 20% by mass, based on the whole toner, and a mixture thereof can also be used.
  • the number average primary particle diameter varies depending on the type, but is preferably about 10 to 200 nm.
  • the resin fine particles are added at the stage of agglomeration by the addition of the flocculant to color the polymer.
  • the colorant can also be used by treating the surface with a coupling agent or the like.
  • external additive By adding the external additive, the fluidity and chargeability of the toner are improved, and the cleaning property is improved.
  • the type of external additive is not particularly limited, and examples thereof include inorganic fine particles, organic fine particles, and lubricants exemplified below.
  • inorganic fine particles conventionally known fine particles can be used.
  • silica, titania, alumina, strontium titanate fine particles and the like are preferable.
  • hydrophobized these inorganic fine particles can also be used as needed.
  • silica fine particles include, for example, commercial products R-805, R-976, R-974, R-972, R-812, R-809 manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd., HVK-2150 manufactured by Hoechst, H -200, commercial products TS-720, TS-530, TS-610, H-5, MS-5 manufactured by Cabot Corporation.
  • titania fine particles examples include commercially available products T-805 and T-604 manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd., commercially available products MT-100S, MT-100B, MT-500BS, MT-600, MT-600SS, JA- 1.
  • alumina fine particles examples include commercial products RFY-C and C-604 manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd. and commercial products TTO-55 manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.
  • organic fine particles spherical organic fine particles having a number average primary particle diameter of about 10 to 2000 nm can be used. Specifically, homopolymers such as styrene and methyl methacrylate and copolymers thereof can be used.
  • a lubricant to further improve the cleaning property and transfer property.
  • metal salts of the following higher fatty acids That is, salts of zinc stearate, aluminum, copper, magnesium, calcium, etc., zinc oleate, salts of manganese, iron, copper, magnesium, etc., zinc palmitate, salts of copper, magnesium, calcium, etc., linoleic acid
  • salts of zinc, calcium and the like, and zinc and calcium of ricinoleic acid are salts of zinc, calcium and the like, and zinc and calcium of ricinoleic acid.
  • the addition amount of these external additives and lubricants is preferably 0.1 to 10.0% by mass with respect to the whole toner.
  • a known oil-soluble or water-soluble polymerization initiator can be used.
  • the oil-soluble polymerization initiator include the following azo or diazo polymerization initiators and peroxide polymerization initiators. That is, (1) Azo or diazo polymerization initiator 2,2'-azobis- (2,4-dimethylvaleronitrile), 2,2'-azobisisobutyronitrile, 1,1'-azobis (cyclohexane-1 -Carbonitrile), 2,2'-azobis-4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile, azobisisobutyronitrile, etc.
  • peroxide-based polymerization initiators benzoyl peroxide, methyl ethyl ketone peroxide, diisopropyl Peroxycarbonate, cumene hydroperoxide, t-butyl hydroperoxide, di-t-butyl peroxide, dicumyl peroxide, 2,4-dichlorobenzoyl peroxide, lauroyl peroxide, 2,2-bis- (4 4-tert-butylperoxycyclohexyl) propane, tris (T-butylperoxy) triazine
  • a water-soluble radical polymerization initiators can be used.
  • water-soluble polymerization initiator examples include persulfates such as potassium persulfate and ammonium persulfate, azobisaminodipropane acetate, azobiscyanovaleric acid and its salts, hydrogen peroxide and the like.
  • a known chain transfer agent can be used to adjust the molecular weight of the resin particles.
  • Specific examples include octyl mercaptan, dodecyl mercaptan, tert-dodecyl mercaptan, n-octyl-3-mercaptopropionate, terpinolene, carbon tetrabromide, ⁇ -methylstyrene dimer and the like.
  • the polymerizable monomer dispersed in the aqueous medium is polymerized, or the resin particles dispersed in the aqueous medium are aggregated and fused to produce a toner.
  • a dispersion stabilizer that is stably dispersed therein.
  • the dispersion stabilizer include tricalcium phosphate, magnesium phosphate, zinc phosphate, aluminum phosphate, calcium carbonate, magnesium carbonate, calcium hydroxide, magnesium hydroxide, aluminum hydroxide, calcium metasilicate, calcium sulfate, Examples include barium sulfate, bentonite, silica, and alumina.
  • polyvinyl alcohol, gelatin, methylcellulose, sodium dodecylbenzenesulfonate, ethylene oxide adduct, higher alcohol sodium sulfate and the like which are generally used as surfactants can also be used as the dispersion stabilizer.
  • usable surfactants are not particularly limited, but for example, the following ionic surfactants can be used as preferable ones.
  • the ionic surfactant include a sulfonate, a sulfate ester salt, and a fatty acid salt.
  • the sulfonate include sodium dodecylbenzenesulfonate, sodium arylalkylpolyethersulfonate, 3,3-disulfonediphenyl.
  • sulfate salts include sodium dodecyl sulfate, sodium tetradecyl sulfate, sodium pentadecyl sulfate, and sodium octyl sulfate.
  • Fatty acid salts include sodium oleate, sodium laurate, sodium caprate, sodium caprylate, Examples include sodium caproate, potassium stearate, and calcium oleate.
  • Nonionic surfactants can also be used. Specifically, polyethylene oxide, polypropylene oxide, a combination of polypropylene oxide and polyethylene oxide, esters of polyethylene glycol and higher fatty acids, alkylphenol polyethylene oxide, higher fatty acids and Examples include polyethylene glycol esters, higher fatty acid and polypropylene oxide esters, sorbitan esters, and the like.
  • the toner according to the present invention can be used as a two-component developer composed of a carrier and a toner, or as a non-magnetic one-component developer composed only of a toner.
  • Carriers that are magnetic particles used when used as a two-component developer include conventionally known materials such as metals such as iron, ferrite, and magnetite, and alloys of these metals with metals such as aluminum and lead. It is possible to use. Among these, ferrite particles are preferable.
  • the volume-based particle diameter of the carrier is preferably 15 to 100 ⁇ m, more preferably 25 to 80 ⁇ m.
  • the saturation magnetization value is preferably 20 to 80 emu / g.
  • the volume reference particle size is measured by a laser diffraction particle size analyzer “HELOS (manufactured by Sympatec Co., Ltd.)” equipped with a wet disperser, and the saturation magnetization is “DC magnetization characteristic automatic recording device 3257-35 (horizontal). It is possible to measure by “Kawaden Co., Ltd.”).
  • the two-component developer can be obtained by mixing toner and carrier by a known method.
  • the mixing amount of the toner with respect to the carrier is preferably 2 to 10% by mass.
  • the mixing device is not particularly limited, and for example, a Nauter mixer, a W cone, a V-type mixer, or the like can be used.
  • the toner when used as a non-magnetic one-component developer that forms an image without using a carrier, the toner is charged by sliding and pressing against the charging member and the developing roller surface during image formation.
  • Image formation by the non-magnetic one-component development method can simplify the structure of the developing device, and thus has an advantage that the entire image forming device can be made compact. Therefore, by using the above-mentioned toner as a non-magnetic one-component developer, it is possible to create full-color prints with a compact color printer, making it possible to create full-color prints with excellent color reproducibility in space-constrained work environments. To do.
  • the image forming method using the toner according to the present invention uses at least the following steps using the above-mentioned “toner containing at least a binder resin, a colorant, and a fatty acid ester wax having a hydroxyl group and an aliphatic alcohol”.
  • a print is made by forming a toner image on a transfer paper.
  • a latent image forming step for forming a latent image on the surface of the electrophotographic photosensitive member (2) A toner obtained by developing the electrostatic latent image formed on the surface of the electrophotographic photosensitive member with a developer carried on a developer carrying member Developing step for forming an image (3) Transfer step for transferring the toner image to the surface of the transfer member (4) Fixing step for thermally fixing the toner image transferred to the surface of the transfer member.
  • FIG. 1 is an example of a monochrome type image forming apparatus capable of producing a print with toner according to the present invention.
  • the image forming apparatus shown in FIG. 1 is a digital image forming apparatus and includes an image reading unit A, an image processing unit B, an image forming unit C, and a transfer paper transport unit D.
  • automatic document feeding means for automatically conveying the document.
  • the document is placed on the document placing table 11, and the placed document is separated and conveyed one by one by the conveying roller 12, and the image is read at the reading position 13a.
  • the document after reading is discharged onto the document discharge tray 14 by the transport roller 12.
  • the original image is read by a plurality of mirror units 15 and 16 including an illumination lamp constituting a scanning optical system and a plurality of mirrors.
  • the image read by the image reading unit A is formed on the light receiving surface of the image sensor CCD through the projection lens 17.
  • the optical image formed on the image sensor CCD is sequentially converted into an electric signal (luminance signal), A / D converted, and subjected to processing such as density conversion and filter processing in the image processing unit B as image data. Once stored in memory.
  • the image forming unit C has a drum-shaped electrophotographic photosensitive member 1 which is an image carrier.
  • Precharge lamps 8 are arranged in the order of operation.
  • density detecting means 222 for measuring the reflection density of the patch image formed on the photoreceptor 1 is provided downstream of the developing means 4. The photoreceptor 1 is driven to rotate in the clockwise direction shown in the figure.
  • the photoreceptor 1 is uniformly charged by the charging unit 2 and then image-exposed by the image exposure unit 3 based on the image signal from the memory of the image processing unit B.
  • the image exposure unit 3 performs image exposure on the photoconductor 1 at the position Ao, whereby an electrostatic latent image is formed on the surface of the photoconductor 1.
  • the electrostatic latent image formed on the photoconductor 1 is developed by the developing means 4 to form a toner image on the surface of the photoconductor 1.
  • the transfer paper transport unit D includes paper feed units 41 (A), 41 (B), and 41 (C) that store transfer papers P of different sizes, and also provides manual paper feed for performing manual paper feed.
  • a paper unit 42 is provided on the side, and an appropriate transfer paper P is selected from these paper feeding units.
  • the transfer paper P is transported along the transport path 40 by the guide roller 43, and the inclination and bias are corrected by the registration roller 44.
  • the transfer paper P corrected by the registration roller 44 is conveyed again along the conveyance path 40 and guided to the pre-transfer roller 43 a, the paper feed path 46, and the entry guide plate 47.
  • the toner image on the photoconductor 1 is transferred to the transfer paper P by the transfer pole 24 and the separation pole 25 at the transfer position Bo, and the transfer paper P is separated from the surface of the photoconductor 21 and conveyed from the transfer means 5 to the fixing means 50.
  • the fixing unit 50 includes a fixing roller 51 and a pressure roller 52.
  • the transfer sheet P is passed between the fixing roller 51 and the pressure roller 52, and heated and pressed to fix the toner image. After the toner image has been fixed, the transfer paper P is discharged onto the paper discharge tray 64.
  • the transfer paper P is conveyed in the direction of the broken line arrow by the operation of the paper discharge switching member 170 and the transfer paper guide section 177. Is done. Further, the transfer paper P is transported downward and switched back by the transport mechanism 178, and the double-sided printing paper feeding unit 130 is transported with the rear end portion of the transfer paper P being the leading end. Then, the transfer paper P is transported again through the transport path 40 by the operation of the transport guide 131 and the paper feed roller 132 of the duplex printing paper supply unit 130, and a toner image is also formed on the back surface of the transfer paper P by the above-described procedure. Can do.
  • components such as the photosensitive member, the developing unit, and the cleaning unit may be unitized as a process cartridge and may be configured to be freely detachable from the apparatus main body in units.
  • the charging unit, the image exposure unit, the developing unit, the transfer or separation unit, and the cleaning unit may be a process cartridge integrated with the photosensitive member, and may be a single unit that can be freely attached to and detached from the apparatus main body.
  • the toner according to the present invention can be used in a high-speed image forming apparatus with a printing speed of 400 mm / sec (output performance of 85 sheets / min in terms of A4 paper), for example.
  • a high-speed image forming apparatus for example, there is a POD (print on demand) compatible printer capable of producing on-demand several thousand sheets of printed matter at a time.
  • FIG. 2 is a schematic view showing an example of an image forming apparatus for forming a color image using the toner according to the present invention.
  • 1Y, 1M, 1C and 1Bk are photoreceptors
  • 4Y, 4M, 4C and 4Bk are developing devices
  • 5Y, 5M, 5C and 5Bk are primary transfer rolls as primary transfer means
  • 5A is a secondary transfer.
  • Secondary transfer rolls as means, 6Y, 6M, 6C and 6Bk are cleaning devices
  • 7 is an intermediate transfer body unit
  • 50 is a heat roll type fixing device
  • 70 is an intermediate transfer body.
  • This image forming apparatus is called a tandem color image forming apparatus, and includes a plurality of sets of image forming units 10Y, 10M, 10C, and 10Bk, an endless belt-shaped intermediate transfer body unit 7 as a transfer unit, and a recording member P.
  • a document image reading apparatus A is disposed on the upper part of the image forming apparatus.
  • an image forming unit 10Y that forms a yellow image includes a drum-shaped photoconductor 1Y as a first photoconductor, and a periphery of the photoconductor 1Y.
  • an image forming unit 10M that forms a magenta image as another different color toner image is disposed around a drum-shaped photoconductor 1M as a first photoconductor.
  • an image forming unit 10C that forms a cyan image as one of different toner images of different colors is arranged around a drum-shaped photoconductor 1C as a first photoconductor, and around the photoconductor 1C.
  • the charging unit 2C, the exposure unit 3C, the developing unit 4C, the primary transfer roll 5C as the primary transfer unit, and the cleaning unit 6C are provided.
  • an image forming unit 10Bk that forms a black image is a drum-shaped photosensitive member 1Bk as a first photosensitive member, and a charging device disposed around the photosensitive member 1Bk.
  • the endless belt-shaped intermediate transfer body unit 7 has an endless belt-shaped intermediate transfer body 70 as an intermediate transfer endless belt-shaped second image carrier wound around a plurality of rolls and supported rotatably.
  • Each color image formed by the image forming units 10Y, 10M, 10C, and 10Bk is sequentially transferred onto the rotating endless belt-shaped intermediate transfer body 70 by the primary transfer rolls 5Y, 5M, 5C, and 5Bk, and is combined.
  • a colored image is formed.
  • a recording member P such as a sheet as a transfer material accommodated in the sheet feeding cassette 20 is fed by the sheet feeding / conveying means 21, passes through a plurality of intermediate rolls 22 A, 22 B, 22 C, 22 D, and a registration roll 23, and is secondary A color image is transferred onto the recording member P at a time by being conveyed to a secondary transfer roll 5A as a transfer means.
  • the recording member P to which the color image has been transferred is fixed by the heat roll type fixing device 50, is sandwiched by the paper discharge roll 25, and is placed on the paper discharge tray 26 outside the apparatus.
  • the residual toner is removed by the cleaning means 6A from the endless belt-shaped intermediate transfer body 70 from which the recording member P is separated by curvature.
  • the primary transfer roll 5Bk is always in pressure contact with the photoreceptor 1Bk.
  • the other primary transfer rolls 5Y, 5M, and 5C are in pressure contact with the corresponding photoreceptors 1Y, 1M, and 1C, respectively, only during color image formation.
  • the secondary transfer roll 5A comes into pressure contact with the endless belt-shaped intermediate transfer body 70 only when the recording member P passes through the secondary transfer roll 5A and secondary transfer is performed.
  • toner images are formed on the photoreceptors 1Y, 1M, 1C, and 1Bk by charging, exposure, and development, and the toner images of the respective colors are superimposed on the endless belt-shaped intermediate transfer body 70, and are collectively applied to the recording member P.
  • the image is transferred and fixed by the fixing device 50 by pressure and heating.
  • the photoreceptors 1Y, 1M, 1C, and 1Bk after transferring the toner image to the recording member P are cleaned with the cleaning device 6A to remove the toner remaining on the photoreceptor, and then the above-described charging, exposure, and development cycle. The next image formation is performed.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the color image forming apparatus as in FIG. 2, but is different from the image forming apparatus in FIG.
  • the image forming apparatus shown in FIG. 3 includes a charging unit, an exposure unit, a plurality of developing units, a transfer unit, a cleaning unit, and an intermediate transfer body around the organic photoreceptor.
  • the belt-shaped intermediate transfer body 70 uses an elastic body having a medium resistance.
  • the photosensitive member 1 is a rotating drum type photoreceptor that is repeatedly used as an image forming body, and is driven to rotate at a predetermined peripheral speed in a counterclockwise direction indicated by an arrow. While rotating, the photosensitive member 1 is uniformly charged to a predetermined polarity / potential by the charging unit 2 and then subjected to image exposure by an image exposure unit 3 (not shown), whereby yellow (Y) of the target color image is obtained. An electrostatic latent image corresponding to the color component image (color information) is formed.
  • the electrostatic latent image is developed with yellow toner as the first color by the yellow (Y) developing means 4Y.
  • the magenta, cyan, and black developing units 4M, 4C, and 4Bk which are the second to fourth developing units, are not activated and do not act on the photoreceptor 1, and the yellow toner image of the first color is There is no influence from the second to fourth developing means.
  • the intermediate transfer member 70 is stretched by rollers 79a, 79b, 79c, 79d, and 79e, and is driven to rotate in the clockwise direction at the same peripheral speed as the photosensitive member 1.
  • the first color yellow toner image formed and supported on the photosensitive member 1 is applied to the intermediate transfer member 70 from the primary transfer roller 5a in the process of passing through the nip portion between the photosensitive member 1 and the intermediate transfer member 70.
  • the intermediate transfer (primary transfer) is sequentially performed on the outer peripheral surface of the intermediate transfer body 70 by the electric field formed by the primary transfer bias.
  • the surface of the photoreceptor 1 after the transfer of the first color yellow toner image corresponding to the intermediate transfer body 70 is cleaned by the cleaning device 6a.
  • the second color magenta toner image, the third color cyan toner image, and the fourth color black (black) toner image are sequentially superimposed and transferred onto the intermediate transfer body 70 to correspond to the target color image.
  • a superimposed color toner image is formed.
  • the secondary transfer roller 5b is supported in parallel with the secondary transfer counter roller 79b so as to be separated from the lower surface portion of the intermediate transfer body 70.
  • the primary transfer bias for sequentially superimposing and transferring the first to fourth color toner images from the photosensitive member 1 to the intermediate transfer member 70 has a polarity opposite to that of the toner and is applied from a bias power source.
  • the applied voltage is, for example, in the range of +100 V to +2 kV.
  • the secondary transfer roller 5b and the intermediate transfer member cleaning means 6b can be separated from the intermediate transfer member 70. is there.
  • the secondary transfer roller 5b When the superimposed color toner image transferred onto the belt-shaped intermediate transfer member 70 is transferred to the transfer material P, which is the second image carrier, the secondary transfer roller 5b is brought into contact with the belt of the intermediate transfer member 70. At the same time, the transfer material P is fed from the pair of paper registration rollers 23 through the transfer paper guide to the belt of the intermediate transfer body 70 to the contact nip with the secondary transfer roller 5b at a predetermined timing.
  • a secondary transfer bias is applied to the secondary transfer roller 5b from a bias power source. By this secondary transfer bias, the superimposed color toner image is transferred (secondary transfer) from the intermediate transfer body 70 to the transfer material P as the second image carrier.
  • the transfer material P that has received the transfer of the toner image is conveyed to the fixing means 50 and heated and fixed.
  • Synthesis of “fatty acid ester waxes 1 to 6” (1) Synthesis of “fatty acid ester waxes 1 to 4” In a reaction vessel equipped with a stirrer, a temperature sensor, a cooling pipe, and a nitrogen introduction pipe, 155 parts of citric acid and 790 parts of docosanol Then, methanesulfonic acid was added as an acid catalyst, the temperature was set to 120 ° C. under a nitrogen stream, and the reaction treatment was performed for 3 hours while distilling off the reaction water. Thereafter, an aqueous sodium hydroxide solution and a hydrogen peroxide solution were added, followed by filtration to synthesize “fatty acid ester wax 1”.
  • “Fatty acid ester wax 2” was synthesized in the same manner as in “Fatty acid ester wax 1” except that the amount of citric acid added was changed to 180 parts and octadecanol 760 parts were used instead of 790 parts of docosanol. Was made. Further, in the synthesis of the above “fatty acid ester wax 1”, “fatty acid ester wax 3” was prepared in the same procedure except that 175 parts of tartaric acid was used instead of 155 parts of citric acid and the addition amount of docosanol was changed to 762 parts. Was made.
  • Table 1 shows compound names of carboxylic acid and alcohol used in the synthesis of the above “fatty acid ester waxes 1 to 6”.
  • the “colorant particle C” in the “colorant particle dispersion C” had a volume-based median diameter of 98 nm.
  • the volume-based median diameter was measured using “MICROTRAC UPA-150 (manufactured by HONEYWELL)” under the following measurement conditions.
  • Sample refractive index 1.59 Sample specific gravity 1.05 (in terms of spherical particles) Solvent refractive index 1.33 Solvent viscosity 0.797 (30 ° C), 1.002 (20 ° C) 0-point adjustment Ion-exchanged water was added to the measurement cell for preparation.
  • Resin particle 1 for core part having a multilayer structure was produced through first-stage polymerization, second-stage polymerization and third-stage polymerization shown below.
  • an aqueous solution in which 2 parts by mass of magnesium chloride hexahydrate was dissolved in 1000 parts by mass of ion-exchanged water was added at 30 ° C. over 10 minutes with stirring. After standing for 3 minutes, the heating was started, and the system was heated to 65 ° C. over 60 minutes to associate the particles. In this state, the particle size of the associated particles was measured by “Multisizer 3 (manufactured by Beckman Coulter)”, and when the volume-based median diameter of the associated particles reached 5.5 ⁇ m, 40.2 parts by mass of sodium chloride was added to ion-exchanged water. The association was stopped by adding an aqueous solution dissolved in 1000 parts by mass.
  • the core temperature 1 was further produced by continuing the fusion by heating and stirring for 1 hour at a liquid temperature of 70 ° C. as an aging treatment.
  • the average circularity of “core part 1” was measured by “FPIA2100 (manufactured by Sysmex Corporation)” and found to be 0.92.
  • Toner 1 was produced by adding the following external additive to the produced “colored particles 1” and performing external addition treatment with a Henschel mixer (Mitsui Miike Mining Co., Ltd.).
  • Silica treated with hexamethylsilazane (average primary particle size 12 nm) 0.6 part by mass n-octylsilane-treated titanium dioxide (average primary particle size 24 nm) 0.8 parts by mass
  • the external addition treatment by the Henschel mixer was performed under the conditions of a peripheral speed of the stirring blade of 35 m / second, a treatment temperature of 35 ° C., and a treatment time of 15 minutes.
  • Table 2 shows the configurations of “Toners 1 to 23” produced by the above procedure.
  • the “alcohol ratio (mol%)” in the table represents the amount of aliphatic alcohol added to the toner as a ratio to the fatty acid ester wax.
  • Evaluation 1 Evaluation of heat-resistant storage stability of toner
  • the heat resistant storage property of the toner was evaluated by the following procedure. First, 0.5 g of each toner is put into a 10 ml glass bottle having an inner diameter of 21 mm, the lid is closed, and the mixture is shaken 600 times with a tap denser “KYT-2000” (manufactured by Seishin Enterprise Co., Ltd.). And left in an environment with a humidity of 35% RH for 2 hours.
  • KYT-2000 manufactured by Seishin Enterprise Co., Ltd.
  • the toner was placed on a 48 mesh (aperture 350 ⁇ m) sieve so as not to be crushed, set in a “powder tester (manufactured by Hosokawa Micron)”, and fixed with a pressing bar and a knob nut.
  • the above-mentioned “powder tester” was adjusted to a vibration intensity of 1 mm in feed width, and vibration was applied for 10 seconds. Thereafter, the amount of toner remaining on the sieve was measured, and the ratio of the remaining toner was calculated to determine the toner aggregation rate (mass%). This was evaluated as heat resistant storage stability.
  • ⁇ Fixing performance evaluation> Using the digital copier remodeling machine, development was performed on the transfer paper under the condition that the toner adhesion amount was 11 mg / cm 2 to form a toner image.
  • the transfer paper on which the toner image was formed was subjected to a fixing process by changing the temperature of the fixing heat roller in the range of 120 ° C. to 210 ° C. in increments of 5 ° C. in an environment of temperature 20 ° C. and humidity 50% RH.
  • the image portion of the transfer paper after the fixing process is folded using a folding machine, air of 0.35 MPa is blown to the folded portion, and the state of the image of the folded portion is evaluated based on the following evaluation criteria. did.
  • the evaluation is based on the following five ranks, and the fixing temperature at rank 3 is defined as the lower limit fixing temperature. Those having a lower limit fixing temperature of 150 ° C. or lower were regarded as acceptable. That is, Rank 5: No folds Rank 4: Some peeling is observed according to some folds, but there is no problem Rank 3: Thin linear peeling is observed according to the folds, but there is no practical problem Rank 2: Folding As a result, thick peeling was observed and there was a problem in practical use. Rank 1: Large peeling occurred on the image.
  • Photoconductor 2 Charging means 3 Image exposure means 4 (4Y, 4M, 4C, 4Bk) Developing device (developing means) 5 (5Y, 5M, 5C, 5Bk) Primary transfer means (primary transfer roller) 6 (6Y, 6M, 6C, 6Bk) Cleaning device (cleaning means) 10 (10Y, 10M, 10C, 10Bk), C Image forming section 50 Fixing means 70 (Endless belt-like) Intermediate transfer body A Image reading section B Image processing section D Transfer paper transport section P Transfer material (transfer paper, recording member)

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Abstract

 本発明は、従来よりも低い温度でトナー画像の定着が行え、かつ、未使用のトナーを経時で保管してもブロッキングが発生せず、定着後のトナー画像がタッキングを起こさない低温定着トナーを提供する。この発明は、少なくとも結着樹脂、着色剤、水酸基を有する脂肪酸エステルワックスと脂肪族アルコールを含有することを特徴とする。

Description

トナー、現像剤、トナーの製造方法
 本発明は、電子写真方式の画像形成に使用されるトナーに関し、特に、従来よりも低い温度で画像を定着するいわゆる低温定着対応のトナーに関する。
 電子写真方式の画像形成方法では、一般に、以下の様な工程を経てプリント物の作製が行われる。先ず、感光体上に露光光が照射されて感光体上に潜像が形成され、その後、感光体上にトナーが供給されて潜像を現像することによりトナー画像が形成される。次に、感光体上のトナー画像を紙等の転写材に転写し、転写した画像に熱や圧力等を加えることによりトナー画像を定着することによりプリント物が作製される。そして、トナー画像を転写後の感光体上に残留するトナーはクリーニング装置によって除去され、次の画像形成が行える様になる。
 近年、消費電力の低減化や高速のプリント作製を実現させるため、従来よりも低い温度でトナー画像を定着するいわゆる低温定着の技術が注目されている。トナーの定着温度を低くするには、トナーを構成する結着樹脂のガラス転移温度及び軟化点を低くし、かつ温度に対しシャープな溶融・固化挙動を示す樹脂を用いる必要がある。そして、この様なガラス転移温度や軟化点の低い樹脂を用いてトナーの設計が検討され、従来よりも低い温度でトナー画像を転写材上に定着させることが可能になった(たとえば、特許文献1、2参照)。
 しかしながら、ガラス転移温度及び軟化点の低い結着樹脂を用いて作製した低温定着対応のトナーは、熱的ストレスや機械的ストレスによる影響を受け易い性質を有していた。具体的には、トナーを経時保管したとき、環境条件によってはトナー同士が固着するブロッキングと呼ばれる現象を発生して安定した保管性能が得られないことがあった。また、多量のプリント作製を行って定着直後のプリント物を排紙トレイに重ね置きしたり、プリント物を多数枚重ねて保存したとき、温度や重ねたプリント物の荷重の影響で、画像同士あるいは画像と白紙が接着するタッキングと呼ばれる現象が発生した。
 この様に、低温定着対応のトナーには、安定した保管性能や、画像形成時及び画像形成後に熱的あるいは機械的ストレスを受けてもタッキングを起こすことのない安定性が求められていた。
特開2001-42564号公報 特開2004-163612号公報
 本発明は、従来よりも低い温度でトナー画像の定着が行え、かつ、未使用のトナーを経時で保管してもブロッキングが発生せず、定着後のトナー画像がタッキングを起こさない熱的、機械的ストレスに優れた低温定着トナーを提供することを目的とする。
 本発明者は、上記課題が以下に記載のいずれかの構成により解消されることを見出した。すなわち、
 請求項1に記載の発明は、
『少なくとも結着樹脂、着色剤、及び、ワックスを含有してなるトナーであって、
水酸基を有する脂肪酸エステルワックスと脂肪族アルコールを含有するものであることを特徴とするトナー。』というものである。
 請求項2に記載の発明は、
『前記脂肪族アルコールは、炭素原子数が10以上40以下のものであることを特徴とする請求項1に記載のトナー。』というものである。
 請求項3に記載の発明は、
『前記脂肪族アルコールが、前記水酸基を有する脂肪酸エステルワックスに対して3モル%以上80モル%以下含有されるものであることを特徴とする請求項1または2に記載のトナー。』というものである。
 請求項4に記載の発明は、
『請求項1~3の何れか1項に記載のトナーを含有してなることを特徴とする現像剤。』というものである。
 請求項5に記載の発明は、
『少なくとも結着樹脂、着色剤、及び、ワックスを含有してなるトナーの製造方法であって、
少なくとも、水酸基を有する脂肪酸エステルワックスと脂肪族アルコールを含有した重合性単量体を重合して前記結着樹脂を構成する樹脂粒子を形成する工程と、前記樹脂粒子と着色剤粒子とを凝集、融着させる工程と、を経て前記トナーを作製することを特徴とするトナーの製造方法。』というものである。
 請求項6に記載の発明は、
『少なくとも結着樹脂、着色剤、及び、ワックスを含有してなるトナーの製造方法であって、
少なくとも、重合性単量体を重合して形成された前記結着樹脂を構成する樹脂粒子と、水酸基を有する脂肪酸エステルワックスと脂肪族アルコールの混合物粒子と、着色剤粒子とを凝集、融着させる工程を経て前記トナーを作製することを特徴とするトナーの製造方法。』というものである。
 本発明により、従来よりも低い温度でトナー画像の定着が行え、かつ、未使用のトナーを経時で保管してもブロッキングが発生せず、定着後のトナー画像がタッキングを起こさない熱的、機械的ストレスに優れた低温定着トナーを提供できる様になった。
本発明に係るトナーが使用可能なモノクロタイプの画像形成装置の一例である。 本発明に係るトナーが使用可能なタンデム型のカラー画像形成装置の一例である。 本発明に係るトナーが使用可能なカラー画像形成装置の他の一例である。
 本発明者は、トナー中に水酸基を有する脂肪酸エステルワックスと脂肪族アルコールを含有させることにより、未使用状態で長期間保管してもブロッキングを起こさず、定着後のトナー画像がタッキングを起こさない熱的、機械的ストレスに優れた低温定着対応のトナーが得られることを見出した。前記構成により本発明の効果を発現する様になった理由は、おそらく、脂肪酸エステルワックスと脂肪族アルコールの作用により、定着時の加熱に対してのみ結着樹脂は流動性を発現し、それ以外のときは流動性が抑制される様になったためと考えられる。
 つまり、トナー粒子中に結着樹脂分子と脂肪酸エステルワックス分子及び脂肪族アルコール分子とが共存する状態が形成されることにより、これら分子間に水素結合等による相互作用が適度に働いて、トナーの融点が上昇するものと考えられる。本発明では、脂肪酸エステルワックス分子上に水酸基が存在し、かつ、脂肪族アルコールの水酸基の存在により、分子間で強固な水素結合を形成し易い環境が実現されているものと考えられる。
 その結果、保管中の未使用トナーや定着後のトナー画像の様に、大きな熱を受けることのない状態におかれては結着樹脂の流動性が抑制され、ブロッキングやタッキングの発生が回避されるものと考えられる。一方、定着時には大きな熱を受けることにより結着樹脂の流動性が瞬時に発現されて低温定着が実現されるとともに、熱源がなくなったらすぐに強固な水素結合の作用でトナーが固化し易くなっていると考えられる。
 この様に、本発明では、水酸基を有する脂肪酸エステルワックスと脂肪族アルコールの存在により、低温で容易に流動性を発現する結着樹脂に対しても熱特性と流動性を適度に制御できる様になったものと考えられる。また、上記構成により定着時の加熱に対し低い溶融粘度が発現され、定着後はトナー画像表面で比較的緩やかな水素結合等による架橋構造の形成によりトナー自体に弾性が付与されてトナー画像の強度が向上するものと考えることもできる。
 以下、本発明について詳細に説明する。
 前述した様に、本発明者は、少なくとも結着樹脂、着色剤、及び、ワックスを含有し、水酸基を有する脂肪族エステルワックスと脂肪族アルコールを含有してなるトナーを見出すことにより、本発明の効果が発現されることを見出した。
 本発明に係るトナーに含有される水酸基を有する脂肪族エステルワックスについて説明する。本発明で使用される水酸基を有する脂肪族エステルワックスは、その構造中に少なくとも1つの水酸基を結合してなる化合物で、公知の合成法により得られるものである。具体的には、水酸基を有する脂肪族カルボン酸と脂肪族アルコールとの脱水縮合反応がその代表的なものである。
 水酸基を有する脂肪族カルボン酸は、一般に脂肪族ヒドロキシカルボン酸、ヒドロキシカルボン酸あるいはヒドロキシ酸とも呼ばれるもので、本発明に使用される脂肪族エステルワックスを作製する水酸基を有する脂肪族カルボン酸には以下のものがある。すなわち、クエン酸、リンゴ酸、酒石酸、カテキン酸、乳酸、リシノール酸、イソクエン酸、メバロン酸、シキミ酸、タルトロン酸、ヒドロキシ酪酸、シトラマル酸、ロイシン酸、パントイン酸等がある。これらの中でも、クエン酸、酒石酸、リンゴ酸が特に好ましいものである。
 また、本発明に使用される脂肪族エステルワックスを形成する脂肪族アルコールとしては、炭素原子数が10~40のものが好ましく、より好ましくは12~30の脂肪族アルコールが用いられる。なお、脂肪族アルコールの炭化水素構造の部位は直鎖構造のものでも、分岐構造を有するものでもよい。
 脂肪族アルコールには、たとえば、以下のものがある。すなわち、デカノール、ウンデカノール、ドデカノール、トリデカノール、テトラデカノール、ペタデカノール、ヘキサデカノール、ヘプタデカノール、オクタデカノール、ノナデカノール、エイコサノール、ヘンエイコサノール、ドコサノール、トリコサノール、テトラコサノール、ヘキサコサノール、オクタコサノール、トリアコンタノール等がある。これら脂肪族アルコールの中でも、ドコサノール、オクタデカノールが用いられた脂肪族カルボン酸が特に好ましいものである。
 また、水酸基を有する脂肪酸エステルワックスを含有する天然ワックスを使用することも可能で、たとえば、カルナバワックス、ライスワックス等の天然ワックスがある。さらに、上記水酸基を有する脂肪族カルボン酸と脂肪族アルコールを合成したものの他に、セリル-ω-ヒドロキシセロテート、セリル-ω-ヒドロキシメリセート、ミリシル-ω-ヒドロキシメリセート等の合成ワックスを使用することもできる。
 これら水酸基を有する脂肪酸エステルワックスの融点は、40~120℃で、好ましくは50~110℃、さらに好ましくは60~90℃である。融点が上記範囲内にあることにより、上記ワックスがトナーの耐熱保管性や低温定着性を発現する上で寄与するものと見られる。
 次に、本発明に係るトナーに前述した水酸基を有する脂肪酸エステルワックスとともに含有される脂肪族アルコールについて説明する。
 本発明に係るトナーに使用される脂肪族アルコールには、前述した水酸基を有する脂肪酸エステルワックスのアルコール成分と同じ構造あるいは構造が類似の脂肪族アルコールを用いることが好ましい。具体的には、炭素原子数が10~40のものが好ましく、より好ましくは12~30の脂肪族アルコールが用いられる。なお、脂肪族アルコールの炭化水素構造の部位は直鎖構造のものでも、分岐構造を有するものでもよい。
 本発明に係るトナーに使用可能な脂肪族アルコールの具体例としては、たとえば、以下のものがある。すなわち、デカノール、ウンデカノール、ドデカノール、トリデカノール、テトラデカノール、ペタデカノール、ヘキサデカノール、ヘプタデカノール、オクタデカノール、ノナデカノール、エイコサノール、ヘンエイコサノール、ドコサノール、トリコサノール、テトラコサノール、ヘキサコサノール、オクタコサノール、トリアコンタノール等がある。この様に、本発明に係るトナーに使用される脂肪族アルコールには、前述した水酸基を有する脂肪酸エステルワックスのアルコール成分と同じ構造あるいは構造が類似の脂肪族アルコールを用いることが好ましい。また、前記脂肪族アルコールの中でも、ドコサノール、オクタデカノールが特に好ましく用いられる。
 前記脂肪族アルコールのトナー中への添加量は、水酸基を有するエステルワックスに対して3モル%~80モル%とすることが好ましく、10モル%~70モル%がより好ましいものである。
 本発明に係るトナーは、トナー粒子中に水酸基を有する脂肪酸エステルワックスと脂肪族アルコールを含有するものであるが、公知の方法によりこれら化合物をトナー粒子中に含有させることができる。具体的には、たとえば、結着樹脂の原料である重合性単量体の液中に水酸基を有する脂肪酸エステルワックスと脂肪族アルコールを添加しておき、これを重合反応することにより前記化合物を含有する樹脂粒子を形成する。そして、形成した樹脂粒子を着色剤粒子とともに凝集、融着することによりこれら化合物を含有してなるトナーを作製することができる。
 また、水酸基を有する脂肪酸エステルワックスと脂肪族アルコールの混合物をこれら化合物の溶融温度以上に加熱しておき、同様に加熱した界面活性剤水溶液に添加して、超音波や高速撹拌などの分散方法により微粒子化しておく。この混合物の微粒子を樹脂粒子や着色剤粒子とともに凝集、融着することにより、水酸基を有する脂肪酸エステルワックスと脂肪族アルコールを含有してなるトナーを作製することができる。
 また、本発明に係るトナーにおける水酸基を有する脂肪酸エステルワックスと脂肪族アルコールの含有量は、1質量%~30質量%が好ましく、さらに好ましくは5質量%~20質量%である。
 また、本発明に係るトナーは、水酸基を有する脂肪酸エステルワックスと脂肪族アルコールとともに、以下に示す公知のワックスを併用することも可能である。
(1)ポリオレフィン系ワックス
 ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス等
(2)長鎖炭化水素系ワックス
 パラフィンワックス、サゾールワックス等
(3)ジアルキルケトン系ワックス
 ジステアリルケトン等
(5)アミド系ワックス
 エチレンジアミンジベヘニルアミド、トリメリット酸トリステアリルアミド等
 これらワックスのトナー中への添加方法としては、たとえば、前述した水酸基を有する脂肪酸エステルワックスと脂肪族アルコールを含有させるときに用いた方法が挙げられる。具体的には、結着樹脂を形成する重合性単量体溶液中に溶解させる方法がある。また、溶融温度以上にワックスを加熱しておき、同様に加熱した界面活性剤水溶液に添加して、超音波や高速撹拌などの分散方法により微粒子化しておく。この微粒子を樹脂粒子や着色剤粒子とともに凝集させて凝集粒子を融着させる方法もある。
 本発明に係るトナーについて、さらに説明する。本発明に係るトナーは、少なくとも結着樹脂、着色剤を含有し、水酸基を有する脂肪酸エステルワックスと脂肪族アルコールを含有するものである。そして、前記構成により、未使用状態で長期間保管してもブロッキングを起こさず、定着後のトナー画像がタッキングを起こさない熱的、機械的ストレスに優れた低温定着対応のトナーの提供を可能にしている。
 本発明に係るトナーは、前述した「水酸基を有する脂肪酸エステルワックスと脂肪族アルコールを含有する」構成に加え、ガラス転移温度が60℃~70℃の結着樹脂を用いることが好ましい。結着樹脂のガラス転移温度は、たとえば、「DSC-7示差走査カロリメータ(パーキンエルマ社製)」や「TAC7/DX熱分析コントローラ(パーキンエルマ社製)」を用いて測定することができる。測定手順としては、先ず、結着樹脂4.5mg~5.0mgを小数点以下2桁まで精秤し、これをアルミニウム製パン(KIT No.0219-0041)に封入し、DSC-7サンプルホルダにセットする。リファレンスは空のアルミニウム製パンを使用する。測定条件は、測定温度-30℃~200℃、昇温速度10℃/分、降温速度10℃/分、Heat-Cool-Heatの温度制御で行い、その2nd Heatにおけるデータに基づいて解析を行う。
 ガラス転移温度は、第1吸熱ピークの立ち上がり前のベースラインの延長線と、第1吸熱ピークの立ち上がり部分からピーク頂点までの間で最大傾斜を示す接線を引き、その交点をガラス転移温度として示す。
 また、本発明に係るトナーは、体積基準メディアン径(D50v)が3~20μmであることが好ましく、5~12μmがより好ましい。トナーの体積基準メディアン径(D50v径)は、「マルチサイザー3(ベックマン・コールター社製)」に、データ処理用のコンピュータシステムを接続した装置を用いて測定、算出することができる。
 測定手順としては、トナー0.02gを、界面活性剤溶液20ml(トナーの分散を目的として、例えば界面活性剤成分を含む中性洗剤を純水で10倍希釈した界面活性剤溶液)で馴染ませた後、超音波分散を1分間行い、トナー分散液を作製する。このトナー分散液を、サンプルスタンド内のISOTONII(ベックマン・コールター社製)の入ったビーカーに、測定濃度5~10%になるまでピペットにて注入し、測定機カウントを2500個に設定して測定する。なお、「マルチサイザー3」のアパチャー径は50μmのものを使用する。
 次に、本発明に係るトナーの製造方法について説明する。
 本発明に係るトナーは、少なくとも結着樹脂、着色剤、及び、ワックスを含有してなるもので、その製造方法は特に限定されるものではなく、従来のトナー製造方法により作製することができる。たとえば、混練、粉砕、分級工程を経てトナーを作製するいわゆる粉砕法によるトナー製造方法や、重合性単量体を重合させ、同時に、形状や大きさを制御しながら粒子形成を行ういわゆる重合法によるトナー製造方法により作製が可能である。
 その中でも、重合法によるトナー製造方法は、作製されたトナー(いわゆる重合トナーと呼ばれる)が、均一な粒度分布や形状分布、シャープな帯電分布等の特性が得られ易いことから、好ましいものである。特に、本発明は、従来よりも低い温度でトナー画像の定着が行え、定着後はタッキングを起こさないトナー画像が得られ、未使用状態で経時保管してもブロッキングを発生しない、熱的、機械的ストレスに優れたトナーを提供するものである。低温定着性と熱安定性の2つの機能を有するトナーとして、コアシェル構造型のトナーがあるが、重合法によるトナー製造方法はこの様な機能分離型のトナーを作製する上でも好ましいものである。
 重合法によるトナー製造方法は、懸濁重合、乳化重合等の重合反応を行って樹脂粒子を形成する工程を経てトナー粒子を作製するものである。本発明に係るトナーは、水酸基を有する脂肪酸エステルワックスと脂肪族アルコールを含有するものであるが、重合工程中でこれら化合物を公知の方法で添加することにより、本発明に係るトナーを作製することができる。そして、これら重合法の中でも乳化重合により樹脂粒子を作製し、前記樹脂粒子を凝集、融着させる工程を経てトナー粒子を作製する乳化会合法によるトナー製造方法が特に好ましい。
 以下に、本発明に係るトナーの作製方法の一例である乳化会合法によるトナー作製方法について説明する。乳化会合法によるトナー作製は以下の様な工程を経て行われる。
 (1)樹脂粒子分散液の作製工程
 (2)着色剤粒子分散液の作製工程
 (3)樹脂粒子等の凝集・融着工程
 (4)熟成工程
 (5)冷却工程
 (6)洗浄工程
 (7)乾燥工程
 (8)外添剤処理工程
 以下、各工程について説明する。
 (1)樹脂粒子分散液の作製工程
 この工程は樹脂粒子を形成する重合性単量体を水系媒体中に投入して重合を行うことにより100nm程度の大きさの樹脂粒子を形成する工程である。なお、本発明では水酸基を有する脂肪酸エステルワックスと脂肪族アルコールを存在下で重合性単量体の重合を行うことにより、水酸基を有する脂肪酸エステルワックスと脂肪族アルコールを含有した樹脂粒子を作製することができる。
 ここで、「水系媒体」という言葉が用いられているが、本発明でいう「水系媒体」とは、水50~100質量%と水溶性有機溶媒0~50質量%とからなる媒体のことをいう。水溶性の有機溶剤には、たとえば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、アセトン、メチルエチルケトン等の公知のものがある。
 (2)着色剤粒子分散液の作製工程
 前述した手順により、水系媒体中に着色剤を分散させて、着色剤粒子分散液を作製する工程である。特に、本発明では、数平均1次粒径が30nm~200nmの着色剤を用いて着色剤粒子分散液を作製するものである。そして、当該着色剤粒子分散液を用いてトナーを作製することにより、トナー粒子中における着色剤の数平均粒径が数平均1次粒径の1.1倍~2.5倍になるものである。
 (3)樹脂粒子の凝集・融着工程
 この工程は、水系媒体中で樹脂粒子と着色剤粒子を凝集させて粒子を形成し、凝集により形成した粒子を融着させてトナーの母体粒子、すなわち、外添処理をする前のトナーの母体となる粒子(以下、着色粒子ともいう)を作製する工程である。つまり、この工程は、本発明でいう「樹脂粒子を凝集させる工程」に該当するものである。
 この工程では、樹脂粒子や着色剤粒子等が存在する水系媒体中に、塩化マグネシウム等に代表されるアルカリ金属塩やアルカリ土類金属塩等の凝集剤を添加することによりこれら粒子を凝集させる。次いで、水系媒体中を前記樹脂粒子のガラス転移温度以上で、かつ、前記混合物の融解ピーク温度以上に加熱することにより凝集を進行させると同時に凝集させた樹脂粒子同士を融着させている。さらに、凝集を進行させて粒子が目標の粒径になった時に、食塩等の塩を添加して凝集を停止させ、着色粒子を形成するものである。
 この工程では、前述の樹脂粒子分散液の作製工程で作製した水酸基を有する脂肪酸エステルワックスと脂肪族アルコールを含有する樹脂粒子を用いることにより、本発明に係るトナーの母体粒子となる着色粒子を作製することができる。また、前述の着色剤粒子分散液の作製と同様の手順で水酸基を有する脂肪酸エステルワックスと脂肪族アルコールの混合物粒子分散液を作製し、前記混合物粒子を樹脂粒子、着色剤粒子とともに凝集、融着させて着色粒子を作製することもできる。
 また、コアシェル構造のトナーを作製する場合、最初にコア用の樹脂粒子と着色剤粒子とを凝集、融着させてコア粒子を形成した後、引き続き、シェル用樹脂粒子を投入してコア粒子表面に凝集、融着させる。この様に、凝集・融着を2段階で行うことによりコアシェル構造の着色粒子を作製することもできる。
 (4)熟成工程
 この工程は、上記凝集・融着工程に引き続き、反応系を加熱処理することにより着色粒子の形状を所望の平均円形度になるまで熟成するいわゆる形状制御工程とも呼ばれる工程である。熟成工程では、前述の凝集・融着工程で形成された着色粒子を構成する結着樹脂のガラス転移温度以上に加熱することにより、着色粒子の形状制御が行える。
 (5)冷却工程
 この工程は、前記着色粒子の分散液を冷却処理(急冷処理)する工程である。冷却処理条件としては、1~20℃/分の冷却速度で冷却する。冷却処理方法としては特に限定されるものではなく、反応容器の外部より冷媒を導入して冷却する方法や、冷水を直接反応系に投入して冷却する方法を例示することができる。
 (6)洗浄工程
 この工程は、上記工程で所定温度まで冷却された着色粒子分散液から着色粒子を固液分離する工程と、固液分離されたウェット状態の着色粒子表面より界面活性剤や凝集剤等の付着物を除去する洗浄工程からなる。
 生産工程では、固液分離された着色粒子は、通常、トナーケーキと呼ばれるケーキ状の集合物の形態をとり、洗浄処理はトナーケーキを解砕して行う。また、洗浄処理は、ろ液の電気伝導度がたとえば10μS/cm程度になるまで水で洗浄する。固液分離方法としては、遠心分離法、ヌッチェ等を使用する減圧ろ過法、フィルタプレス等を使用するろ過法等があり、本発明では特に限定されるものではない。
 (7)乾燥工程
 この工程は、洗浄処理された着色粒子を乾燥処理し、乾燥された着色粒子を得る工程である。この工程で使用される乾燥機としては、スプレードライヤ、真空凍結乾燥機、減圧乾燥機などを挙げることができ、静置棚乾燥機、移動式棚乾燥機、流動層乾燥機、回転式乾燥機、撹拌式乾燥機等を使用することが好ましい。
 また、乾燥された着色粒子の水分は、5質量%以下であることが好ましく、更に好ましくは2質量%以下とされる。なお、乾燥処理された着色粒子同士が、弱い粒子間引力で凝集している場合には、当該凝集体を解砕処理してもよい。ここに、解砕処理装置としては、ジェットミル、ヘンシェルミキサ、コーヒーミル、フードプロセッサ等の機械式の解砕装置を使用することができる。
 (8)外添剤処理工程
 この工程は、乾燥処理した着色粒子に外添剤や滑剤を添加して画像形成に供することが可能なトナー粒子にする工程である。なお、前記乾燥工程を経た着色粒子をそのままトナー粒子として使用するケースもあるが、外添剤を添加することによりトナーの帯電性や流動性、クリーニング性を向上させることができる。これら外添剤には、公知の無機微粒子や有機微粒子、脂肪族金属塩を使用することができ、その添加量はトナー全体に対して0.1~10.0質量%、好ましくは0.5~4.0質量%である。また、外添剤は種々のものを組み合わせて添加することができる。なお、外添剤を添加する際に使用する混合装置としては、たとえば、タービュラミキサ、ヘンシェルミキサ、ナウターミキサ、V型混合機、コーヒーミル等の公知の機械式の混合装置がある。
 以上の工程を経て、水酸基を有する脂肪酸エステルワックスと脂肪族アルコールを含有してなる本発明に係るトナーを作製することができる。なお、本発明に係るトナーを上記乳化会合法で作製する場合に使用可能な重合開始剤、分散安定剤、界面活性剤については後述する。
 次に、本発明に係るトナーを構成する結着樹脂に併用可能な樹脂材料や着色剤等について、具体例を挙げて説明する。
 本発明に係るトナーに使用される結着樹脂は、特に限定されるものではなく、たとえば、ビニル系樹脂等の公知の樹脂を用いることができる。
 以下に、ビニル系樹脂を形成することが可能なビニル系の重合性単量体の具体例を示す。
(1)スチレンあるいはスチレン誘導体
 スチレン、o-メチルスチレン、m-メチルスチレン、p-メチルスチレン、α-メチルスチレン、p-フェニルスチレン、p-エチルスチレン、2,4-ジメチルスチレン、p-tert-ブチルスチレン、p-n-ヘキシルスチレン、p-n-オクチルスチレン、p-n-ノニルスチレン、p-n-デシルスチレン、p-n-ドデシルスチレン等
(2)メタクリル酸エステル誘導体
 メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n-ブチル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸t-ブチル、メタクリル酸n-オクチル、メタクリル酸2-エチルヘキシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ジエチルアミノエチル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル等
(3)アクリル酸エステル誘導体
 アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸n-ブチル、アクリル酸t-ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸n-オクチル、アクリル酸2-エチルヘキシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸フェニル等
(4)オレフィン類
 エチレン、プロピレン、イソブチレン等
(5)ビニルエステル類
 プロピオン酸ビニル、酢酸ビニル、ベンゾエ酸ビニル等
(6)ビニルエーテル類
 ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル等
(7)ビニルケトン類
 ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルヘキシルケトン等
(8)N-ビニル化合物類
 N-ビニルカルバゾール、N-ビニルインドール、N-ビニルピロリドン等
(9)その他
 ビニルナフタレン、ビニルピリジン等のビニル化合物類、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミド等のアクリル酸あるいはメタクリル酸誘導体等。
 また、本発明に係るトナーに使用可能な樹脂を構成するビニル系の重合性単量体には、以下に示すカルボキシル基やスルホン酸基、リン酸基の様なイオン性解離基を有するものも使用できる。
 先ず、カルボキシル基を有するものとしては、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、イタコン酸、ケイ皮酸、フマル酸、マレイン酸モノアルキルエステル、イタコン酸モノアルキルエステル等がある。また、スルホン酸基を有するものとしては、スチレンスルフォン酸、アリルスルフォコハク酸、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルフォン酸等があり、リン酸基を有するものとしてはアシドホスホオキシエチルメタクリレート等がある。
 また、以下に示す多官能性ビニル類を使用することにより、架橋構造の樹脂を作製することも可能である。以下に、多官能性ビニル類の具体例を示す。
 エチレングリコールジメタクリレート、エチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート等。
 また、本発明に係るトナーに使用可能な着色剤としては公知のものが挙げられる。具体的な着色剤を以下に示す。
 黒色の着色剤としては、たとえば、ファーネスブラック、チャンネルブラック、アセチレンブラック、サーマルブラック、ランプブラック等のカーボンブラック、更にマグネタイト、フェライト等の磁性粉も使用することができる。
 マゼンタもしくはレッド用の着色剤としては、C.I.ピグメントレッド2、同3、同5、同6、同7、同15、同16、同48:1、同53:1、同57:1、同60、同63、同64、同68、同81、同83、同87、同88、同89、同90、同112、同114、同122、同123、同139、同144、同149、同150、同163、同166、同170、同177、同178、同184、同202、同206、同207、同209、同222、同238、同269等がある。
 また、オレンジもしくはイエロー用の着色剤としては、C.I.ピグメントオレンジ31、同43、C.I.ピグメントイエロー12、同14、同15、同17、同74、同83、同93、同94、同138、同155、同162、同180、同185等がある。
 さらに、グリーンもしくはシアン用の着色剤としては、C.I.ピグメントブルー2、同3、同15、同15:2、同15:3、同15:4、同16、同17、同60、同62、同66、C.I.ピグメントグリーン7等がある。
 また、染料としては、C.I.ソルベントレッド1、同49、同52、同58、同63、同111、同122、C.I.ソルベントイエロー2、同6、同14、同15、同16、同19、同21、同33、同44、同56、同61、同77、同79、同80、同81、同82、同93、同98、同103、同104、同112、同162、C.I.ソルベントブルー25、同36、同60、同70、同93、同95等がある。
 これらの着色剤は必要に応じて単独もしくは2つ以上を選択併用することも可能である。また、着色剤の添加量はトナー全体に対して1~30質量%、好ましくは2~20質量%の範囲で、これらの混合物も用いることができる。数平均1次粒子径は種類により多様であるが、概ね10~200nm程度が好ましい。
 着色剤の添加方法としては、樹脂微粒子を凝集剤の添加にて凝集させる段階で添加し重合体を着色する。なお、着色剤は表面をカップリング剤等で処理して使用することも可能である。
 次に、本発明に係るトナーは、その製造工程で外部添加剤(=外添剤)として数平均一次粒径が4~800nmの無機微粒子や有機微粒子等の粒子を添加してトナー作製することが可能である。外添剤の添加により、トナーの流動性や帯電性が改良され、また、クリーニング性の向上等が実現される。外添剤の種類は特に限定されるものではなく、たとえば、以下に例示する無機微粒子や有機微粒子、及び、滑剤がある。
 無機微粒子としては、従来公知のものを使用することが可能で、たとえば、シリカ、チタニア、アルミナ、チタン酸ストロンチウム微粒子等が好ましい。また、必要に応じてこれらの無機微粒子を疎水化処理したものも使用することができる。
 シリカ微粒子の具体例としては、たとえば、日本アエロジル社製の市販品R-805、R-976、R-974、R-972、R-812、R-809、ヘキスト社製のHVK-2150、H-200、キャボット社製の市販品TS-720、TS-530、TS-610、H-5、MS-5等がある。
 チタニア微粒子としては、たとえば、日本アエロジル社製の市販品T-805、T-604、テイカ社製の市販品MT-100S、MT-100B、MT-500BS、MT-600、MT-600SS、JA-1、富士チタン社製の市販品TA-300SI、TA-500、TAF-130、TAF-510、TAF-510T、出光興産社製の市販品IT-S、IT-OA、IT-OB、IT-OC等がある。
 アルミナ微粒子としては、たとえば、日本アエロジル社製の市販品RFY-C、C-604、石原産業社製の市販品TTO-55等がある。
 また、有機微粒子としては数平均一次粒子径が10~2000nm程度の球形の有機微粒子を使用することができる。具体的には、スチレンやメチルメタクリレートなどの単独重合体やこれらの共重合体を使用することができる。
 また、クリーニング性や転写性をさらに向上させるために滑剤を使用することも可能で、たとえば、以下の様な高級脂肪酸の金属塩がある。すなわち、ステアリン酸の亜鉛、アルミニウム、銅、マグネシウム、カルシウム等の塩、オレイン酸の亜鉛、マンガン、鉄、銅、マグネシウム等の塩、パルミチン酸の亜鉛、銅、マグネシウム、カルシウム等の塩、リノール酸の亜鉛、カルシウム等の塩、リシノール酸の亜鉛、カルシウム等の塩がある。
 これら外添剤や滑剤の添加量は、トナー全体に対して0.1~10.0質量%が好ましい。
 次に、本発明に係るトナーを乳化会合法で作製する場合に使用される重合開始剤、分散安定剤、界面活性剤等について説明する。
 先ず、本発明に係るトナーを構成する結着樹脂をビニル系重合性単量体を用いて形成する場合、公知の油溶性あるいは水溶性の重合開始剤を使用することができる。油溶性の重合開始剤としては、具体的には、以下に示すアゾ系またはジアゾ系重合開始剤や過酸化物系重合開始剤がある。すなわち、
(1)アゾ系またはジアゾ系重合開始剤
 2,2′-アゾビス-(2,4-ジメチルバレロニトリル)、2,2′-アゾビスイソブチロニトリル、1,1′-アゾビス(シクロヘキサン-1-カルボニトリル)、2,2′-アゾビス-4-メトキシ-2,4-ジメチルバレロニトリル、アゾビスイソブチロニトリル等
(2)過酸化物系重合開始剤
 ベンゾイルパーオキサイド、メチルエチルケトンペルオキサイド、ジイソプロピルペルオキシカーボネート、クメンヒドロペルオキサイド、t-ブチルヒドロペルオキサイド、ジ-t-ブチルペルオキサイド、ジクミルペルオキサイド、2,4-ジクロロベンゾイルペルオキサイド、ラウロイルペルオキサイド、2,2-ビス-(4,4-t-ブチルペルオキシシクロヘキシル)プロパン、トリス-(t-ブチルペルオキシ)トリアジン等
 また、乳化重合法で樹脂粒子を形成する場合は水溶性ラジカル重合開始剤が使用可能である。水溶性重合開始剤としては、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩、アゾビスアミノジプロパン酢酸塩、アゾビスシアノ吉草酸及びその塩、過酸化水素等がある。
 また、樹脂粒子の分子量調整のために、公知の連鎖移動剤を用いることもできる。具体的には、オクチルメルカプタン、ドデシルメルカプタン、tert-ドデシルメルカプタン、n-オクチル-3-メルカプトプロピオン酸エステル、ターピノーレン、四臭化炭素、α-メチルスチレンダイマー等がある。
 本発明では、水系媒体中に分散させた重合性単量体を重合したり、水系媒体中に分散させた樹脂粒子等を凝集、融着してトナーを作製するので、これらトナー材料を水系媒体中に安定して分散させておく分散安定剤を使用することが好ましい。分散安定剤としては、たとえば、リン酸三カルシウム、リン酸マグネシウム、リン酸亜鉛、リン酸アルミニウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、メタケイ酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、ベントナイト、シリカ、アルミナ等のものがある。また、ポリビニルアルコール、ゼラチン、メチルセルロース、ドデシルベンゼンスルフォン酸ナトリウム、エチレンオキサイド付加物、高級アルコール硫酸ナトリウム等、一般に界面活性剤として使用されるものも分散安定剤として使用できる。
 また、水系媒体中で重合性単量体を用いて重合を行なう場合、界面活性剤を使用して前記重合性単量体の油滴を水系媒体中に均一に分散させる必要がある。このとき、使用可能な界面活性剤は、特に限定されるものではないが、たとえば、以下に示すイオン性界面活性剤が好ましいものとして使用できる。イオン性界面活性剤には、スルホン酸塩、硫酸エステル塩、脂肪酸塩等があり、スルホン酸塩には、たとえば、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、アリールアルキルポリエーテルスルホン酸ナトリウム、3,3-ジスルホンジフェニル尿素-4,4-ジアゾ-ビス-アミノ-8-ナフトール-6-スルホン酸ナトリウム、オルト-カルボキシベンゼン-アゾ-ジメチルアニリン、2,2,5,5-テトラメチル-トリフェニルメタン-4,4-ジアゾ-ビス-β-ナフトール-6-スルホン酸ナトリウム等がある。
 また、硫酸エステル塩には、たとえば、ドデシル硫酸ナトリウム、テトラデシル硫酸ナトリウム、ペンタデシル硫酸ナトリウム、オクチル硫酸ナトリウム等があり、脂肪酸塩には、オレイン酸ナトリウム、ラウリン酸ナトリウム、カプリン酸ナトリウム、カプリル酸ナトリウム、カプロン酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム、オレイン酸カルシウム等がある。
 また、ノニオン性界面活性剤を使用することも可能で、具体的には、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイドとポリエチレンオキサイドの組み合わせ、ポリエチレングリコールと高級脂肪酸とのエステル、アルキルフェノールポリエチレンオキサイド、高級脂肪酸とポリエチレングリコールのエステル、高級脂肪酸とポリプロピレンオキサイドのエステル、ソルビタンエステル等がある。
 本発明に係るトナーは、キャリアとトナーより構成される二成分現像剤として、あるいは、トナーのみから構成される非磁性一成分現像剤として使用することができる。
 本発明に係るトナーを二成分現像剤として使用する場合、たとえば、後述するタンデム方式の画像形成装置を用いることにより、高速でフルカラープリントを作製することが可能である。二成分現像剤として使用する際に用いられる磁性粒子であるキャリアは、たとえば、鉄、フェライト、マグネタイト等の金属、それらの金属とアルミニウム、鉛等の金属との合金等の従来から公知の材料を使用することが可能である。これらの中ではフェライト粒子が好ましい。
 キャリアの体積基準粒径は15~100μmのものが好ましく、25~80μmのものがより好ましい。また、飽和磁化値は20~80emu/gが好ましい。この様な粒径と飽和磁化値を有するキャリアを用いることにより、画像形成時に現像スリーブ上に柔らかな磁気ブラシが形成され、鮮鋭性に優れたトナー画像を形成することができる。なお、上記体積平均粒径と飽和磁化値は公知の測定装置により測定が可能である。具体的には、体積基準粒径は湿式分散器を備えたレーザー回折式粒度分析装置「HELOS(シンパテック(株)製)」により、飽和磁化は「直流磁化特性自動記録装置3257-35(横河電気株式会社製)」により測定が可能である。
 二成分現像剤は、トナーとキャリアを公知の方法で混合することにより得られる。トナーのキャリアに対する混合量は、2~10質量%が好ましい。また、混合装置は特に限定されるものではなく、たとえば、ナウターミキサ、Wコーン及びV型混合機等を用いることができる。
 また、キャリアを使用せずに画像形成を行う非磁性一成分現像剤として使用する場合、画像形成時にトナーは帯電部材や現像ローラ面に摺擦、押圧して帯電が行われる。非磁性一成分現像方式による画像形成は、現像装置の構造を簡略化できるので、画像形成装置全体をコンパクト化できるメリットがある。したがって、前述したトナーを非磁性一成分現像剤として使用することにより、コンパクトなカラープリンタによるフルカラープリント作成が行え、スペース的に制限がある作業環境で色再現性に優れたフルカラープリント作成を可能にする。
 次に、本発明に係るトナーを用いる画像形成方法について説明する。本発明に係るトナーを用いる画像形成方法は、前述した「少なくとも結着樹脂、着色剤、及び、水酸基を有する脂肪酸エステルワックスと脂肪族アルコールを含有するトナー」を用い、少なくとも下記工程を経ることにより転写紙上にトナー画像を形成してプリント作製を行うものである。
(1)電子写真感光体表面に潜像を形成する潜像形成工程
(2)電子写真感光体表面に形成された静電潜像を現像剤担持体に担持させた現像剤で現像してトナー画像を形成する現像工程
(3)トナー画像を転写体表面に転写する転写工程
(4)転写体表面に転写させたトナー画像を熱定着する定着工程。
 図1は、本発明に係るトナーによるプリント作製が可能なモノクロタイプの画像形成装置の一例である。図1に示す画像形成装置は、デジタル方式の画像形成装置で、画像読取部A、画像処理部B、画像形成部C、転写紙搬送部Dより構成される。
 画像読取部Aの上部には、原稿を自動搬送する自動原稿送り手段が設けられている。自動原稿送り手段では、原稿載置台11上に原稿を載置し、載置した原稿は搬送ローラ12により1枚ずつ分離、搬送されて、読取位置13aで画像の読取りが行われる。読取りを終えた原稿は搬送ローラ12により原稿排紙トレイ14上に排出される。
 一方、プラテンガラス13上に原稿を置いて読取りを行う場合、原稿画像は走査光学系を構成する照明ランプと複数のミラーより構成される複数のミラーユニット15、16により読取られる。
 画像読取部Aで読取られた画像は、投影レンズ17を通して撮像素子CCDの受光面に結像される。撮像素子CCD上に結像した光学像は、順次電気信号(輝度信号)に変換された後A/D変換され、画像処理部Bで濃度変換やフィルタ処理等の処理が施されて画像データとして一旦メモリに記憶される。
 画像形成部Cは、像担持体であるドラム状の電子写真感光体1を有する。感光体1の外周に感光体1を帯電させる帯電手段2、帯電した感光体の表面電位を検出する電位検出手段220、現像手段4、転写手段5、クリーニング手段6、光除電手段であるPCL(プレチャージランプ)8が各々動作順に配置されている。また、現像手段4の下流側に感光体1上に形成されるパッチ画像の反射濃度を測定する濃度検出手段222が設けられている。感光体1は図示の時計方向に駆動回転する。
 感光体1は帯電手段2により一様帯電がなされた後、像露光手段3により画像処理部Bのメモリからの画像信号に基づいて像露光される。像露光手段3が感光体1に対してAoの位置で像露光を行うことにより感光体1表面に静電潜像が形成される。
 次に、感光体1上に形成された静電潜像は現像手段4により現像され、感光体1表面にトナー像が形成される。
 転写紙搬送部Dは、異なるサイズの転写紙Pを収納する給紙ユニット41(A)、41(B)、41(C)を有し、また、手差給紙を行うための手差給紙ユニット42を側方に有し、これら給紙ユニットより適切な転写紙Pが選択される。転写紙Pは案内ローラ43により搬送路40に沿って搬送され、レジストローラ44により傾きと偏りが修正される。レジストローラ44により修正された転写紙Pは、再び搬送路40に沿って搬送され、転写前ローラ43a、給紙経路46及び進入ガイド板47に案内される。感光体1上のトナー画像は、転写位置Boで転写極24と分離極25により転写紙Pに転写され、転写紙Pは感光体21面より分離し、転写手段5より定着手段50に搬送される。
 定着手段50は定着ローラ51と加圧ローラ52を有し、転写紙Pを定着ローラ51と加圧ローラ52の間に通過させて、加熱、加圧を行いトナー画像を定着する。トナー画像の定着を終えた転写紙Pは排紙トレイ64上に排出される。
 以上は、転写紙Pの片面に画像形成を行う説明であるが、両面に画像形成を行う場合は排紙切換部材170、転写紙案内部177の作動により、転写紙Pは破線矢印方向に搬送される。さらに、搬送機構178により転写紙Pは下方に搬送されてスイッチバック搬送されて転写紙P後端部が先端部になって両面プリント用給紙ユニット130を搬送する。そして、両面プリント用給紙ユニット130の搬送ガイド131、給紙ローラ132の作動により転写紙Pは搬送路40を再度搬送され、前述した手順により転写紙Pの裏面にもトナー画像を形成することができる。
 上記画像形成装置では、感光体、現像手段、クリーニング手段等の構成要素をプロセスカートリッジとして一体構成のものとしてユニット化し、ユニット単位で装置本体に自在に着脱できる構成にすることもできる。また、帯電手段、像露光手段、現像手段、転写または分離手段、及び、クリーニング手段を感光体と一体化したプロセスカートリッジとし、装置本体に自在に着脱できる単一ユニットにすることもできる。
 また、本発明に係るトナーは、たとえば、プリント速度が400mm/sec(A4用紙に換算して85枚/分の出力性能)レベルの高速の画像形成装置に使用することも可能である。この様な高速の画像形成装置としては、たとえば、一度に数千枚レベルのプリント物をオンデマンドに作成することが可能なPOD(プリントオンデマンド)対応のプリンタ等がある。
 図2は、本発明に係るトナーを用いてカラー画像を形成する画像形成装置の一例を示す概略図である。図2中、1Y、1M、1C、1Bkは感光体、4Y、4M、4C、4Bkは現像装置、5Y、5M、5C、5Bkは1次転写手段としての1次転写ロール、5Aは2次転写手段としての2次転写ロール、6Y、6M、6C、6Bkはクリーニング装置、7は中間転写体ユニット、50は熱ロール式定着装置、70は中間転写体を示す。
 この画像形成装置は、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、複数組の画像形成部10Y、10M、10C、10Bkと、転写部としての無端ベルト状中間転写体ユニット7と、記録部材Pを搬送する無端ベルト状の給紙搬送手段21及び定着手段としての熱ロール式定着装置50とを有する。画像形成装置の上部には、原稿画像読取装置Aが配置されている。
 各感光体に形成される異なる色のトナー像の1つとして、イエロー色の画像を形成する画像形成部10Yは、第1の感光体としてのドラム状の感光体1Y、該感光体1Yの周囲に配置された帯電手段2Y、露光手段3Y、現像手段4Y、1次転写手段としての1次転写ロール5Y、クリーニング手段6Yを有する。
 また、別の異なる色のトナー像の1つとして、マゼンタ色の画像を形成する画像形成部10Mは、第1の感光体としてのドラム状の感光体1M、該感光体1Mの周囲に配置された帯電手段2M、露光手段3M、現像手段4M、1次転写手段としての1次転写ロール5M、クリーニング手段6Mを有する。また、さらに別の異なる色のトナー像の1つとして、シアン色の画像を形成する画像形成部10Cは、第1の感光体としてのドラム状の感光体1C、該感光体1Cの周囲に配置された帯電手段2C、露光手段3C、現像手段4C、1次転写手段としての1次転写ロール5C、クリーニング手段6Cを有する。また、更に他の異なる色のトナー像の1つとして、黒色画像を形成する画像形成部10Bkは、第1の感光体としてのドラム状の感光体1Bk、感光体1Bkの周囲に配置された帯電手段2Bk、露光手段3Bk、現像手段4Bk、1次転写手段としての1次転写ロール5Bk、クリーニング手段6Bkを有する。
 無端ベルト状中間転写体ユニット7は、複数のロールにより巻回され、回動可能に支持された中間転写エンドレスベルト状の第2の像担持体としての無端ベルト状中間転写体70を有する。
 画像形成部10Y、10M、10C、10Bkより形成された各色の画像は、1次転写ロール5Y、5M、5C、5Bkにより、回動する無端ベルト状中間転写体70上に逐次転写されて、合成されたカラー画像が形成される。給紙カセット20内に収容された転写材として用紙等の記録部材Pは、給紙搬送手段21により給紙され、複数の中間ロール22A、22B、22C、22D、レジストロール23を経て、2次転写手段としての2次転写ロール5Aに搬送され、記録部材P上にカラー画像が一括転写される。カラー画像が転写された記録部材Pは、熱ロール式定着装置50により定着処理され、排紙ロール25に挟持されて機外の排紙トレイ26上に載置される。
 一方、2次転写ロール5Aにより記録部材Pにカラー画像を転写した後、記録部材Pを曲率分離した無端ベルト状中間転写体70は、クリーニング手段6Aにより残留トナーが除去される。
 画像形成処理中、1次転写ロール5Bkは常時、感光体1Bkに圧接している。他の1次転写ロール5Y、5M、5Cはカラー画像形成時にのみ、それぞれ対応する感光体1Y、1M、1Cに圧接する。
 2次転写ロール5Aは、ここを記録部材Pが通過して2次転写が行われるときにのみ、無端ベルト状中間転写体70に圧接する。
 この様に感光体1Y、1M、1C、1Bk上に帯電、露光、現像によりトナー像を形成し、無端ベルト状中間転写体70上で各色のトナー像を重ね合わせ、一括して記録部材Pに転写し、定着装置50で加圧及び加熱により固定して定着する。トナー像を記録部材Pに転移させた後の感光体1Y、1M、1C、1Bkは、クリーニング装置6Aで転写時に感光体に残されたトナーを清掃した後、上記の帯電、露光、現像のサイクルに入り、次の像形成が行われる。
 次に、図3も図2と同様、カラー画像形成装置の構成断面図であるが、図2の画像形成装置とは異なる形態のものである。図3の画像形成装置は、有機感光体の周辺に帯電手段、露光手段、複数の現像手段、転写手段、クリーニング手段及び中間転写体を有する。ベルト状の中間転写体70は中程度の抵抗の弾性体を使用している。
 1は像形成体として繰り返し使用される回転ドラム型の感光体であり、矢印方向で示す反時計方向に所定の周速度で回転駆動する。感光体1は回転しながら、帯電手段2により所定の極性・電位に一様帯電処理され、次いで、不図示の像露光手段3により画像露光を受けることにより目的のカラー画像のイエロー(Y)の色成分像(色情報)に対応した静電潜像が形成される。
 次いで、静電潜像がイエロー(Y)の現像手段4Yにより第1色であるイエロートナーにより現像される。この時、第2~第4の現像手段であるマゼンタ、シアン、ブラックの各現像手段4M、4C、4Bkは作動オフになっており感光体1に作用せず、第1色目のイエロートナー画像は第2~第4の現像手段からの影響を受けない。
 中間転写体70はローラ79a、79b、79c、79d、79eで張架されて時計方向に感光体1と同じ周速度をもって回転駆動されている。
 感光体1上に形成担持された上記第1色目のイエロートナー画像が、感光体1と中間転写体70とのニップ部を通過する過程で、1次転写ローラ5aから中間転写体70に印加される1次転写バイアスにより形成される電界により、中間転写体70の外周面に順次中間転写(1次転写)されていく。
 中間転写体70に対応する第1色のイエロートナー画像の転写を終えた感光体1の表面は、クリーニング装置6aにより清掃される。
 以下、同様に第2色のマゼンタトナー画像、第3色のシアントナー画像、第4色の黒(ブラック)トナー画像が順次中間転写体70上に重ね合わせて転写され、目的のカラー画像に対応した重ね合わせカラートナー画像が形成される。
 2次転写ローラ5bで、2次転写対向ローラ79bに対応し平行に軸受させて中間転写体70の下面部に離間可能な状態に配設してある。
 感光体1から中間転写体70への第1~第4色のトナー画像の順次重畳転写のための1次転写バイアスはトナーとは逆極性で、バイアス電源から印加される。その印加電圧は、たとえば+100V~+2kVの範囲である。
 感光体1から中間転写体70への第1~第3色のトナー画像の1次転写工程において、2次転写ローラ5b及び中間転写体クリーニング手段6bは中間転写体70から離間することも可能である。
 ベルト状の中間転写体70上に転写された重ね合わせカラートナー画像の第2の画像担持体である転写材Pへの転写は、2次転写ローラ5bが中間転写体70のベルトに当接されると共に、対の給紙レジストローラ23から転写紙ガイドを通って、中間転写体70のベルトに2次転写ローラ5bとの当接ニップに所定のタイミングで転写材Pが給送される。2次転写バイアスがバイアス電源から2次転写ローラ5bに印加される。この2次転写バイアスにより中間転写体70から第2の画像担持体である転写材Pへ重ね合わせカラートナー画像が転写(2次転写)される。トナー画像の転写を受けた転写材Pは定着手段50へ搬送され加熱定着される。
 以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、下記文中「部」は「質量部」を表すものである。
 1.「脂肪酸エステルワックス1~6」の合成
 (1)「脂肪酸エステルワックス1~4」の合成
 撹拌装置、温度センサ、冷却管、窒素導入管を備えた反応容器に、クエン酸155部、ドコサノール790部、酸触媒としてメタンスルホン酸を投入し、窒素気流下で温度を120℃にして反応水を留去しながら3時間反応処理を行った。その後、水酸化ナトリウム水溶液と過酸化水素水を添加した後、ろ過を行って「脂肪酸エステルワックス1」を合成した。
 前記「脂肪酸エステルワックス1」の合成で、クエン酸の添加量を180部に変更し、かつ、ドコサノール790部に代えてオクタデカノール760部を用いた他は同様の手順で「脂肪酸エステルワックス2」を作製した。また、前記「脂肪酸エステルワックス1」の合成で、クエン酸155部に代えて酒石酸175部を用い、かつ、ドコサノールの添加量を762部に変更した他は同様の手順で「脂肪酸エステルワックス3」を作製した。さらに、前記「脂肪酸エステルワックス1」の合成で、クエン酸155部に代えてリンゴ酸160部を用い、かつ、ドコサノールの添加量を779部に変更した他は同様の手順で「脂肪酸エステルワックス4」を作製した。
 (2)「脂肪酸エステルワックス5、6」の合成
 前記「脂肪酸エステルワックス1」の合成で、クエン酸155部に代えてベヘン酸490部を用い、ドコサノールの添加量を470部に変更した。また、反応温度を220℃、反応時間を15時間にした。他は同様の条件で処理を行うことにより「脂肪酸エステルワックス5」を合成した。また、前記「脂肪酸エステルワックス5」の合成で、ベヘン酸の添加量を851部に変更し、ドコサノール470部に代えてペンタエリスリトール85部を用いた他は同様の手順で「脂肪酸エステルワックス6」を合成した。
 上記「脂肪酸エステルワックス1~6」の合成で用いたカルボン酸とアルコールの化合物名を表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 2.「トナー1~23」の作製
 2-1.「トナー1」の作製
 下記手順により、コアシェル構造を有する「トナー1」の母体粒子となる「着色粒子1」を作製した。
 (1)「着色剤粒子分散液C」の調製
 n-ドデシル硫酸ナトリウム11.5質量部をイオン交換水160質量部に投入し、溶解、撹拌して界面活性剤水溶液を調製した。この界面活性剤水溶液中に、C.I.ピグメントブルー15:3を25質量部徐々に添加し、「クリアミックスWモーションCLM-0.8(エムテクニック社製)」を用いて分散処理を行って、「着色剤粒子分散液C」を調製した。
 「着色剤粒子分散液C」中の「着色剤粒子C」は、体積基準メディアン径が98nmであった。なお、体積基準メディアン径は、「MICROTRAC UPA-150(HONEYWELL社製)」を用い、下記測定条件下で測定したものである。
  サンプル屈折率 1.59
  サンプル比重  1.05 (球状粒子換算)
  溶媒屈折率   1.33
  溶媒粘度    0.797(30℃)、1.002(20℃)
  0点調整    測定セルにイオン交換水を投入し調製した。
 (2)「脂肪酸エステルワックス1及びドコサノール混合物粒子分散液D」の調製
 「脂肪酸エステルワックス1」を21質量部、「ドコサノール」2.5質量部の混合物を調製した後、前記「着色剤粒子分散液C」の調製と同様の手順により「脂肪酸エステルワックス1及びドコサノール混合物粒子分散液D」を調製した。具体的には、前記「C.I.ピグメントブルー15:3」に代えて前記混合物25質量部を前記界面活性剤水溶液中に徐々に添加し、「クリアミックスWモーションCLM-0.8(エムテクニック社製)」を用いて分散処理を行って調製した。前記「脂肪酸エステルワックス1及びドコサノール混合物粒子分散液D」中の「粒子D」は体積基準メディアン径が98nmであった。なお、体積基準メディアン径は上記測定条件下で得られたものである。
 (3)「コア部用樹脂粒子1」の作製
 下記に示す第1段重合、第2段重合及び第3段重合を経て多層構造を有する「コア部用樹脂粒子1」を作製した。
 (a)第1段重合
 撹拌装置、温度センサ、冷却管、窒素導入装置を取り付けた反応容器に下記(構造式1)に示すアニオン系界面活性剤4質量部をイオン交換水3040質量部とともに投入し、界面活性剤水溶液を調製した。
  (構造式1)  C1021(OCHCHSONa
 上記界面活性剤水溶液中に、過硫酸カリウム(KPS)10質量部をイオン交換水400質量部に溶解させた重合開始剤溶液を添加し、温度を75℃に昇温させた後、下記化合物よりなる単量体混合液を1時間かけて反応容器中に滴下した。
  スチレン                   532質量部
  n-ブチルアクリレート            200質量部
  メタクリル酸                  68質量部
  n-オクチルメルカプタン          16.4質量部
 上記単量体混合液を滴下後、この系を75℃にて2時間にわたり加熱、撹拌することにより重合(第1段重合)を行って「樹脂粒子分散液A1」を作製した。第1段重合で作製した「樹脂粒子分散液A1」中の「樹脂粒子A1」の重量平均分子量は16,500だった。
 (b)第2段重合
 撹拌装置を取り付けたフラスコ内に下記化合物からなる単量体混合液を投入した。続いて、前述の「脂肪族エステルワックス1」を84質量部と炭素原子数が22の脂肪族アルコールである「ドコサノール」を9.8質量部添加して84℃に加温して溶解させた。この様にして単量体溶液を調製した。なお、前記「ドコサノール」の添加量は、前記「脂肪酸エステルワックス1」に対して39.9モル%となるものである。
  スチレン                   233質量部
  n-ブチルアクリレート          123.7質量部
  メタクリル酸                24.5質量部
  n-オクチルメルカプタン          3.48質量部
 一方、前記アニオン界面活性剤3質量部をイオン交換水1560質量部に溶解させた界面活性剤水溶液を調製して80℃に加熱した。この界面活性剤水溶液中に前記「樹脂粒子A1」を32.8質量部(固形分換算)添加し、さらに、前記「脂肪酸エステルワックス1」と「ドコサノール」を含有する単量体溶液を添加した。その後、循環経路を有する機械式分散機「クレアミックス(エムテクニック社製)」で30分間混合分散処理を行い、分散粒子径が340nmの乳化粒子を含有する乳化粒子分散液を調製した。
 次いで、前記乳化粒子分散液に過硫酸カリウム6質量部をイオン交換水200質量部に溶解させた重合開始剤溶液を添加し、この系を80℃にて3時間にわたり加熱撹拌を行って重合(第2段重合)を行い、「樹脂粒子分散液A2」を作製した。第2段重合で作製した「樹脂粒子分散液A2」中の「樹脂粒子A2」の重量平均分子量は23,000だった。
 (c)第3段重合
 上記第2段重合で得られた「樹脂粒子分散液A2」に、過硫酸カリウム3.19質量部をイオン交換水130質量部に溶解させた重合開始剤溶液を添加し、80℃の温度条件下で、下記化合物からなる単量体混合液を1時間かけて滴下した。
  スチレン                   173質量部
  n-ブチルアクリレート           83.4質量部
  n-オクチルメルカプタン          4.16質量部
 滴下終了後、2時間にわたり加熱撹拌を行って重合(第3段重合)を行い、重合終了後、28℃に冷却して「コア部用樹脂粒子分散液1」を作製した。第3段重合で作製した「コア部用樹脂粒子分散液1」中の「コア部用樹脂粒子1」の重量平均分子量は26,800であった。
 (4)「シェル用樹脂粒子」の作製
 前記「コア部用樹脂粒子1」の作製における第1段重合で使用された単量体混合液を以下のものに変更した以外は同様にして、重合反応及び反応後の処理を行って「シェル用樹脂粒子1」を作製した。
  スチレン                   119質量部
  n-ブチルアクリレート             33質量部
  メタクリル酸                   8質量部
  n-オクチルメルカプタン           4.5質量部
 (5)「トナー1」の作製
 下記の手順により、トナーの母体粒子である「着色粒子1」を作製した。
 (a)コア部の形成
 撹拌装置、温度センサ、冷却管、窒素導入装置を取り付けた反応容器に、
  コア部用樹脂粒子1       420質量部(固形分換算)
  イオン交換水                 900質量部
  着色剤粒子1          200質量部(固形分換算)
を投入、撹拌した。反応容器内の温度を30℃に調整後、5モル/リットルの水酸化ナトリウム水溶液を添加して、pHを10に調整した。
 次いで、塩化マグネシウム・6水和物2質量部をイオン交換水1000質量部に溶解した水溶液を撹拌の下で30℃にて10分間かけて添加した。3分間放置後に昇温を開始し、この系を60分間かけて65℃まで昇温させ、上記粒子の会合を行った。この状態で「マルチサイザ3(ベックマンコールター社製)」により会合粒子の粒径を測定し、会合粒子の体積基準メディアン径が5.5μmになった時、塩化ナトリウム40.2質量部をイオン交換水1000質量部に溶解した水溶液を添加して会合を停止させた。
 会合停止後、さらに、熟成処理として液温を70℃にして1時間にわたり加熱撹拌を行うことにより融着を継続させて「コア部1」を作製した。
 「コア部1」の平均円形度を「FPIA2100(シスメックス社製)」で測定したところ、0.92だった。
 (b)シェルの形成
 次に、上記液を65℃にして「シェル用樹脂粒子1」を210質量部(固形分換算)添加し、さらに、塩化マグネシウム・6水和物2質量部をイオン交換水1000質量部に溶解した水溶液を10分間かけて添加した後、70℃まで昇温させて1時間にわたり撹拌を行った。この様にして、「コア部1」の表面に「シェル用樹脂粒子1」を融着させた後、75℃で20分間熟成処理を行ってシェルを形成した。
 この後、塩化ナトリウム40.2質量部をイオン交換水1000質量部に溶解した水溶液を添加してシェル形成を停止した。さらに、8℃/分の速度で30℃に冷却して生成した着色粒子をろ過し、45℃のイオン交換水で繰り返し洗浄した後、40℃の温風で乾燥することにより、コア部表面にシェルを有する「着色粒子1」を作製した。
 (c)外添処理
 作製した「着色粒子1」に下記外添剤を添加して、ヘンシェルミキサ(三井三池鉱業社製)にて外添処理を行うことにより「トナー1」を作製した。
  ヘキサメチルシラザン処理したシリカ(平均一次粒径12nm)
                         0.6質量部
  n-オクチルシラン処理した二酸化チタン(平均一次粒径24nm)
                         0.8質量部
 なお、ヘンシェルミキサによる外添処理は、撹拌羽根の周速35m/秒、処理温度35℃、処理時間15分の条件の下で行った。
 2-2.「トナー2~23」の作製
 (1)「トナー2~5」の作製
 前記「トナー1」の作製で前記「コア部用樹脂粒子1」の作製における第2段重合で使用した「脂肪酸エステルワックス1」及び「ドコサノール」の添加量を表2に示す様に変更した他は同様の手順で「トナー2~5」を作製した。
 (2)「トナー6~12」の作製
 前記「トナー1」の作製で前記「コア部用樹脂粒子1」の作製における第2段重合で使用した「ドコサノール」9.8質量部に代えて、表2に示す様に、アルコール化合物の種類と添加量を変更した他は同様の手順で「トナー6~12」を作製した。なお、「トナー10」を作製する際に用いたアルコール化合物(※)は下記に示す構造の炭素原子数40の脂肪族アルコールである。また、「トナー12」を作製する際に用いたアルコール化合物(※※)は下記に示す構造の炭素原子数42の脂肪族アルコールである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
 (3)「トナー13~22」の作製
 前記「トナー1」の作製における第2段重合で使用した「脂肪酸エステルワックス1」84.0質量部に代えて、表2に示す様に、脂肪酸エステル化合物の種類と添加量を変更した他は同様の手順で「トナー13~21」を作製した。また、前記「トナー1」の作製における第2段重合で、「ドコサノール」を添加せず、「脂肪酸エステルワックス1」を90.0質量部に添加するものに変更した他は同様の手順で「トナー22」を作製した。
 (4)「トナー23」の作製
 前記「トナー1」を作製する際の第2段重合で「脂肪族エステルワックス1」と「ドコサノール」を添加しないで樹脂粒子分散液の作製を行った他は同様の手順により、で樹脂粒子分散液を作製し、「コア部用樹脂粒子分散液2」を作製した。
 次に、「トナー1」の作製における「コア部の形成」で、撹拌装置、温度センサ、冷却管、窒素導入装置を取り付けた反応容器に、
  コア部用樹脂粒子2       420質量部(固形分換算)
  イオン交換水                 900質量部
  着色剤粒子C          200質量部(固形分換算)
  脂肪酸エステルワックス1及びドコサノール混合物粒子D
                  200質量部(固形分換算)
を投入、撹拌した他は同様の手順で「トナー23」を作製した。上記手順で作製した「トナー23」では、「脂肪酸エステルワックス1」及び「ドコサノール」の含有量を前記「トナー1」と同量になる様にした。
 以上の手順により作製した「トナー1~23」の構成を表2に示す。なお、表中の「アルコール比率(モル%)」は、トナー中への脂肪族アルコールの添加量を脂肪酸エステルワックスに対する比率で表したものである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 3.評価実験
 上記手順で作製した「トナー1~23」について下記評価を行った。ここで、本発明の構成を有する「トナー1~15、23」を「実施例1~16」、本発明の構成を満たしていない「トナー16~22」を「比較例1~7」とした。
 3-1.評価その1(トナーの耐熱保管性評価)
 トナーの耐熱保管性を以下の手順で評価した。先ず、前記各トナー0.5gをそれぞれ内径21mmの10mlガラス瓶に取り、蓋を閉めてタップデンサー「KYT-2000(セイシン企業社製)」で600回振とうした後、蓋を取り、温度57℃、湿度35%RHの環境下に2時間放置した。次いで、前記トナーを48メッシュ(目開き350μm)の篩上に解砕しない様に載せ、「パウダーテスター(ホソカワミクロン社製)」にセットし、押さえバー、ノブナットで固定した。
 前記「パウダーテスター」を送り幅1mmの振動強度に調節して10秒間振動を加えた。その後、篩上に残存するトナー量を測定し、残存トナーの比率を算出することによりトナー凝集率(質量%)を求めて、これを耐熱保管性の評価とした。
 トナー凝集率は、下記式により算出されるもので、
  トナー凝集率(質量%)
 =〔(篩上の残存トナー質量(g))/0.5(g)〕×100
 耐熱保管性の評価は以下の基準に基づいて行った。すなわち、
 ◎:トナー行収率が15質量%未満(耐熱保管性が極めて良好)
 ○:トナー凝集率が15質量%以上20質量%以下(耐熱保管性が良好)
 ×:トナー凝集率が20質量%を超える(トナーの耐熱保管性が悪く使用不可)
 上記基準のうち、◎と○を合格とした。
 3-2.評価その2(画質性能の評価)
 (1)「現像剤1~23」の調製
 前記「トナー1~23」の各々に、スチレンアクリル樹脂を被覆した体積平均粒径35μmのフェライトキャリアを混合し、トナー濃度が8%の「現像剤1~23」を調製した。
 (2)評価実験
 前記「現像剤1~23」を、市販のデジタル複写機「bizhub PRO C500(コニカミノルタビジネステクノロジーズ(株)製)」の定着装置を改造した評価機に搭載して、タッキング性能と定着性能を評価した。
 〈タッキング性能評価〉
 タッキングの評価は、上記「現像剤1~23」を用いて上記デジタル複写機改造機より出力した未定着の画像2枚を、定着温度が150℃の外部定着装置により定着した。定着を行った2枚の画像は、画像部と非画像部及び画像部同士が重なり合う様に向かい合わせに重ね、重ねた部分に対し80g/cmの荷重が加わる様に錘を載せた。この状態で温度60℃、湿度50%RHの恒温恒湿槽内に3日間放置した。放置後、重ねた2枚の定着画像の重ね合わせた部分について画像不良の発生の有無を以下の基準に基づいて評価した。すなわち、
 優良:トナーの移行に起因する画像不良の発生がなく、また、重ねた画像を離す際に軽微な貼り付きも見られず、全く問題なしと評価したもの
 良好:重ねた画像を離す際にジッピング音がするが、トナーの移行に起因する画像不良の発生がなく、問題なしと評価したもの
 実用可:重ねた画像を離したとき、双方の画像に光沢ムラの発生がみられたが、画像不良の発生がほとんどみられないと評価したもの
 不良:重ねた画像を離すと、非画像部に画像転写の発生がみられ、接触画像間でトナーの移行による剥離も認められたもので、実用上使用不可と評価したもの
 上記基準のうち、「優良」、「良好」、「実用可」を合格とした。
 〈定着性能評価〉
 前記デジタル複写機改造機を用い、転写紙上にトナー付着量が11mg/cmとなる条件で現像を行ってトナー画像を形成した。トナー画像を形成した転写紙を温度20℃、湿度50%RHの環境下で定着ヒートローラの温度を120℃~210℃の範囲で5℃刻みで変化させて定着処理を行った。
 その後、定着処理を行った転写紙を折り機を用いて画像部を折り曲げ、折り曲げた部位に0.35MPaの空気を吹きつけた後、折り曲げた部位の画像の状況を下記評価基準に基づいて評価した。評価は下記に示す5段階のランクで、ランク3となる定着温度を下限定着温度とした。下限定着温度が150℃以下のものを合格とした。すなわち、
 ランク5:折れ目が全くなし
 ランク4:一部折れ目にしたがって若干の剥離がみられるが問題なし
 ランク3:折れ目にしたがって細い線状剥離がみられるが実用上問題なし
 ランク2:折れ目にしたがって太い剥離が認められ実用上問題あり
 ランク1:画像上に大きな剥離が発生している。
 以上の結果を表3に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 表3に示す様に、本発明の構成を有する「実施例1~16」では、いずれも耐熱保管性、タッキング性能、定着性能が基準を満たす結果となり、本発明の効果を奏するものであることが確認された。一方、本発明の構成を満たしていない「比較例1~7」では、耐熱保管性、タッキング性能、定着性能の少なくとも1つが基準を満たさず、本発明の効果を発現できないことが確認された。
 1(1Y、1M、1C、1Bk) 感光体
 2 帯電手段
 3 像露光手段
 4(4Y、4M、4C、4Bk) 現像装置(現像手段)
 5(5Y、5M、5C、5Bk) 1次転写手段(1次転写ローラ)
 6(6Y、6M、6C、6Bk) クリーニング装置(クリーニング手段)
 10(10Y、10M、10C、10Bk)、C 画像形成部
 50 定着手段
 70 (無端ベルト状)中間転写体
 A 画像読取部
 B 画像処理部
 D 転写紙搬送部
 P 転写材(転写紙、記録部材)

Claims (6)

  1.  少なくとも結着樹脂、着色剤及びワックスを含有してなるトナーであって、
     水酸基を有する脂肪酸エステルワックスと脂肪族アルコールを含有するものであることを特徴とするトナー。
  2.  前記脂肪族アルコールは、炭素原子数が10以上40以下のものであることを特徴とする請求項1に記載のトナー。
  3.  前記脂肪族アルコールが、前記水酸基を有する脂肪酸エステルワックスに対して3モル%以上80モル%以下含有されるものであることを特徴とする請求項1または2に記載のトナー。
  4.  請求項1~3の何れか1項に記載のトナーを含有してなることを特徴とする現像剤。
  5.  少なくとも結着樹脂、着色剤、及び、ワックスを含有してなるトナーの製造方法であって、
     少なくとも、
     水酸基を有する脂肪酸エステルワックスと脂肪族アルコールを含有した重合性単量体を重合して前記結着樹脂を構成する樹脂粒子を形成する工程と、
     前記樹脂粒子と着色剤粒子とを凝集、融着させる工程と、を経て前記トナーを作製することを特徴とするトナーの製造方法。
  6.  少なくとも結着樹脂、着色剤、及び、ワックスを含有してなるトナーの製造方法であって、
     少なくとも、重合性単量体を重合して形成された前記結着樹脂を構成する樹脂粒子と、水酸基を有する脂肪酸エステルワックスと脂肪族アルコールの混合物粒子と、着色剤粒子とを凝集、融着させる工程を経て前記トナーを作製することを特徴とするトナーの製造方法。
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