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JP5870596B2 - トナー、現像剤及び画像形成方法 - Google Patents

トナー、現像剤及び画像形成方法 Download PDF

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JP5870596B2 JP2011221192A JP2011221192A JP5870596B2 JP 5870596 B2 JP5870596 B2 JP 5870596B2 JP 2011221192 A JP2011221192 A JP 2011221192A JP 2011221192 A JP2011221192 A JP 2011221192A JP 5870596 B2 JP5870596 B2 JP 5870596B2
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Description

本発明は、トナー、現像剤及び画像形成方法に関する。
電子写真装置、静電記録装置等の画像形成装置においては、感光体上に形成された静電潜像を、トナーを用いて、現像して形成されたトナー像を、紙等の記録媒体に転写した後、加熱により定着させて、画像を形成している。また、フルカラー画像を形成する際には、一般に、ブラック、イエロー、マゼンタ及びシアンの4色のトナーを用いて現像するが、各色のトナー像を記録媒体に転写して重ね合わせた後、加熱により同時に定着させる。
このとき、トナーの低温定着性を向上させると、トナーの耐熱保存性が低下するという問題があった。
そこで、特許文献1には、静電荷像現像用トナーとして、離型剤、着色剤、結着樹脂及びフィラーを含有するコアシェル型トナーが開示されている。このとき、トナーのフローテスター1/2流出温度が60℃以上100℃以下であり、シェルが熱可塑性樹脂を含有する。
しかしながら、高温高湿環境下における低温定着性、耐スペント性及び耐ホットオフセット性を両立することができないという問題がある。
本発明は、上記従来技術が有する問題に鑑み、高温高湿環境下における低温定着性、耐スペント性及び耐ホットオフセット性に優れるトナー、該トナー及びキャリアを有する現像剤及び該現像剤を用いる画像形成方法を提供することを目的とする。
本発明のトナーは、結晶性ポリエステル、非晶性ポリエステル、着色剤及び離型剤を含むコアと、樹脂を含むシェルからなるコアシェル構造を有する母体粒子を有し、熱的硬さが0.5以上1.8以下であり、軟化指数が80℃以上95℃以下であり、熱的保持性が30℃以上50℃以下である。
本発明の現像剤は、本発明のトナー及びキャリアを有する。
本発明の画像形成方法は、タンデム方式の画像形成装置を用いてフルカラー画像を形成する方法であって、複数の静電潜像担持体に静電潜像を形成する工程と、該複数の静電潜像担持体に形成された静電潜像を、本発明の現像剤を用いて現像してトナー像を形成する工程と、該複数の静電潜像担持体に形成されたトナー像を順次中間転写体に転写してフルカラートナー像を形成する工程と、該中間転写体に転写されたフルカラートナー像を記録媒体に転写する工程と、該記録媒体に転写されたフルカラートナー像を、1×10Pa以上3×10Pa以下の面圧で0.03秒間以上0.4秒間以下加圧すると共に加熱することにより定着させる工程を有し、システム速度が0.2m/s以上3m/s以下である。
本発明によれば、高温高湿環境下における低温定着性、耐スペント性及び耐ホットオフセット性に優れるトナー、該トナー及びキャリアを有する現像剤及び該現像剤を用いる画像形成方法を提供することができる。
トナーの熱的硬さを説明する図である。 トナーの軟化指数を説明する図である。 トナーの熱的保持性を説明する図である。 トナーの熱的硬さ、軟化指数及び熱的保持性の測定方法を説明する図である。 本発明で用いられる画像形成装置の一例を示す図である。 図5の画像形成ユニットを示す図である。
次に、本発明を実施するための形態を図面と共に説明する。
本発明のトナーは、結晶性ポリエステル、非晶性ポリエステル、着色剤及び離型剤を含むコアと、樹脂を含むシェルからなるコアシェル構造を有する母体粒子を有する。
従来、高温高湿環境下における低温定着性、耐スペント性及び耐ホットオフセット性は、トレードオフの関係にあり、両立させることは困難であった。
そこで、本発明においては、コア及びシェルが、それぞれ固有の機能を有する機能分離型として、コア及びシェルの機能を高度にバランスさせることにより、高温高湿環境下における低温定着性、耐スペント性及び耐ホットオフセット性を両立させることが可能となった。
具体的には、現像ストレスに耐え、コアに含まれる成分がトナーの表面に露出しないようにシェルの機能を制御するパラメータとして、熱的硬さStが規定されている。熱的硬さStは、シェルの厚さ、シェルに含まれる樹脂の特性等を反映する。
また、コアに含まれる成分がトナーの表面に露出しないようにコアの機能を制御するパラメータとして、軟化指数Ctが規定されている。軟化指数Ctは、コアに含まれる結晶性ポリエステルの特性等を反映する。
さらに、コアが溶融し始めてから完全に溶融するまでの温度差を制御するパラメータとして、熱的保持性Htが規定されている。熱的保持性Htは、コアに含まれる非晶性ポリエステルの特性等を反映する。
本発明のトナーの熱的硬さStは、0.5〜1.8であり、1.0〜1.7が好ましい。熱的硬さStが0.5未満であると、トナーの高温高湿環境下における耐スペント性が低下し、1.8を超えると、トナーの高温高湿環境下における低温定着性が低下する。
なお、熱的硬さStは、フローテスターCFT−500D(島津製作所社製)を用いて、荷重が2〜25kgfである時のトナーの流出開始温度を測定し、横軸に荷重、縦軸に流出開始温度をプロットした際の傾きと−1の積である(図1参照)。即ち、熱的硬さStは、トナーの溶融しやすさの荷重依存性を示す。このとき、荷重を25kgfとすると、シェルの構造が破壊されていると考えられるため、熱的硬さStが小さい場合、荷重を小さくしても、流出開始温度が高くならない。即ち、荷重が小さくても、シェルの構造が破壊されるため、トナーが溶融しやすい。一方、熱的硬さStが大きい場合、荷重を小さくすると、トナーの流出開始温度が高くなる。即ち、荷重が小さいと、シェルの構造が破壊されにくいため、トナーが溶融しにくい。
本発明のトナーの軟化指数Ctは、80〜95℃であり、86〜90℃が好ましい。軟化指数Ctが80℃未満であると、トナーの高温高湿環境下における耐スペント性が低下し、95℃を超えると、トナーの高温高湿環境下における低温定着性が低下する。
なお、軟化指数Ctは、フローテスターCFT−500D(島津製作所社製)を用いて測定される、荷重が25kgfである時のトナーの流出開始温度である(図2参照)。このとき、荷重を25kgfとすると、シェルの構造が破壊されていると考えられるため、軟化指数Ctは、シェルの構造が破壊されているトナー、即ち、コアの溶融しやすさを示す。
本発明のトナーの熱的保持性Htは、30〜50℃であり、35〜45℃が好ましい。熱的保持性Htが30℃未満であると、トナーの高温高湿環境下における耐ホットオフセット性が低下し、50℃を超えると、トナーの高温高湿環境下における低温定着性が低下する。
なお、熱的保持性Htは、フローテスターCFT−500D(島津製作所社製)を用いて測定される、荷重が25kgfである時のトナーの流出終了温度と流出開始温度の差である(図3参照)。このとき、荷重を25kgfとすると、シェルの構造が破壊されていると考えられるため、熱的保持性Htは、シェルの構造が破壊されているトナー、即ち、コアのホットオフセットに対する余裕度を示す。
フローテスターCFT−500D(島津製作所社製)は、図4(a)に示すように、円柱状に加圧成形して錠剤化したトナーTをシリンダーCに入れてT[℃]まで予熱した後、プランジャーPにより一定の荷重を印加しながら、加熱体Hを昇温させることにより、溶融したトナーT'をダイDから流出させて、図4(b)に示すように、加熱体Hの温度に対するプランジャーPの降下量を測定する。フローテスターCFT−500D(島津製作所社製)は、一般に、一定の荷重で流出開始温度TfbやT1/2温度を測定する際に用いられるが、本発明においては、荷重を変化させたときの流出開始温度Tfb及び流出終了温度Tendを測定することにより、熱的硬さSt、軟化指数Ct及び熱的保持性Htを評価することができる。
シェルの厚さは、0.01〜2μmであることが好ましく、0.4〜1.5μmがさらに好ましい。シェルの厚さが0.01μm未満であると、トナーの高温高湿環境下における耐スペント性が低下することがあり、2μmを超えると、トナーの高温高湿環境下における低温定着性が低下することがある。
なお、シェルの厚さは、透過型電子顕微鏡を用いて測定することができ、無作為に測定した10個のトナーのシェルの厚さの平均値である。
結晶性ポリエステルは、多価カルボン酸と多価アルコールを、触媒の存在下、180〜230℃に加熱し、必要に応じて、減圧しながら生成する水やアルコールを留去して、
縮合することにより合成することができる。
触媒としては、特に限定されないが、酢酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、酢酸リチウム、炭酸リチウム、酢酸カルシウム、ステアリン酸カルシウム、酢酸マグネシウム、酢酸亜鉛、ステアリン酸亜鉛、ナフテン酸亜鉛、塩化亜鉛、酢酸マンガン、ナフテン酸マンガン、チタンテトラエトキシド、チタンテトラプロポキシド、チタンテトライソプロポキシド、チタンテトラブトキシド、三酸化アンチモン、トリフェニルアンチモン、トリブチルアンチモン、ギ酸スズ、シュウ酸スズ、テトラフェニルスズ、ジブチルスズジクロライド、ジブチルスズオキシド、ジフェニルスズオキシド、ジルコニウムテトラブトキシド、ナフテン酸ジルコニウム、炭酸ジルコニール、酢酸ジルコニール、ステアリン酸ジルコニール、オクチル酸ジルコニール、酸化ゲルマニウム、トリフェニルホスファイト、トリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイト、エチルトリフェニルホスホニウムブロマイド、トリエチルアミン、トリフェニルアミン等が挙げられる。
多価カルボン酸としては、特に限定されないが、シュウ酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、スペリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、1,9−ノナンジカルボン酸、1,10−デカンジカルボン酸、1,12−ドデカンジカルボン酸、1,14−テトラデカンジカルボン酸、1,18−オクタデカンジカルボン酸等の脂肪族ジカルボン酸;フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレン−2,6−ジカルボン酸、マロン酸、メサコニン酸等の芳香族ジカルボン酸、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸、1,2,5−ベンゼントリカルボン酸、1,2,4−ナフタレントリカルボン酸等の芳香族トリカルボン酸等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
なお、多価カルボン酸の代わりに、多価カルボン酸の無水物、多価カルボン酸の低級アルキルエステルを用いてもよい。
また、多価カルボン酸は、スルホン酸基を有するジカルボン酸を含んでいてもよいし、二重結合を有するジカルボン酸を含んでいてもよい。
多価アルコールは、通常、脂肪族アルコールであり、主鎖の炭素数が7〜20の直鎖型の脂肪族ジオールであることが好ましく、主鎖の炭素数が7〜14の直鎖型の脂肪族ジオールがさらに好ましい。脂肪族ジオールが分岐型であると、結晶性ポリエステルの結晶性が低下し、融点が低下することがある。また、主鎖の炭素数が7未満であると、芳香族ジカルボン酸と縮合すると、融点が高くなり、トナーの低温定着性が低下することがある。一方、主鎖の炭素数が20を超えると、入手が困難となる。
脂肪族ジオールとしては、特に限定されないが、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、1,11−ウンデカンジオール、1,12−ドデカンジオール、1,13−トリデカンジオール、1,14−テトラデカンジオール、1,18−オクタデカンジオール、1,14−エイコサンデカンジオール等が挙げられ、二種以上併用してもよい。中でも、入手が容易であることから、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール又は1,10−デカンジオールが好ましい。
3価以上の脂肪族アルコールとしては、特に限定されないが、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
多価アルコール中の脂肪族ジオールの含有量は、通常、80〜100mol%であり、90〜100mol%が好ましい。多価アルコール中の脂肪族ジオールの含有量が80mol%未満であると、結晶性ポリエステルの結晶性が低下して、融点が低下するため、トナーの耐熱保存性、画像保存性及び低温定着性が低下することがある。
なお、結晶性ポリエステルを合成する際に、必要に応じて、酸価や水酸基価を調整するために、合成の最終段階で多価カルボン酸や多価アルコールを添加してもよい。
多価カルボン酸としては、特に限定されないが、テレフタル酸、イソフタル酸、無水フタル酸、無水トリメリット酸、ピロメリット酸、ナフタレンジカルボン酸等の芳香族カルボン酸;無水マレイン酸、フマル酸、コハク酸、アルケニル無水コハク酸、アジピン酸等の脂肪族カルボン酸;シクロヘキサンジカルボン酸等の脂環式カルボン酸等が挙げられる。
多価アルコールとしては、特に限定されないが、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、グリセリン等の脂肪族ジオール;シクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、水添ビスフェノールA等の脂環式ジオール;ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物等の芳香族ジオール等が挙げられる。
また、多価カルボン酸と多価アルコールが溶解又は相溶しない場合は、溶媒を加えて溶解させてもよいし、予め相溶性が小さい多価カルボン酸(又は多価アルコール)と多価アルコール(又は多価カルボン酸)を縮合させた後、相溶性が大きい多価カルボン酸(又は多価アルコール)と共に縮合させてもよい。
結晶性ポリエステルの融点は、通常、50〜100℃であり、55〜90℃が好ましく、60〜85℃がさらに好ましい。結晶性ポリエステルの融点が50℃未満であると、トナーの耐熱保存性が低下することがあり、100℃を超えると、トナーの低温定着性が低下することがある。
本発明において、融点は、DSCを用いて測定することができる。
結晶性ポリエステルの酸価は、通常、3〜30mgKOH/gであり、6〜25mgKOH/gが好ましく、8〜20mgKOH/gがさらに好ましい。結晶性ポリエステルの酸価が3mgKOH/g未満であると、母体粒子の安定性が低下して、トナーを効率的に製造することが困難になることがあり、30mgKOH/gを超えると、トナーの吸湿性が大きくなって、環境影響を受けやすくなることがある。
本発明において、酸価は、JIS K0070−1992に記載の測定方法に準拠して測定することができる。
結晶性ポリエステルの重量平均分子量は、通常、6×10〜3.5×10である。結晶性ポリエステルの重量平均分子量が6×10未満であると、記録媒体に転写されたトナー像を定着させる際に、トナーが記録媒体の表面にしみ込んで定着ムラが発生したり、定着画像の折り曲げに対する強度が低下したりすることがあり、3.5×10を超えると、トナーの低温定着性が低下することがある。
本発明において、重量平均分子量は、GPCを用いて測定することができ、ポリスチレン換算の分子量である。
トナー中の結晶性ポリエステルの含有量は、通常、3〜40質量%であり、4〜35質量%が好ましく、5〜30質量%がさらに好ましい。トナー中の結晶性ポリエステルの含有量が3質量%未満であると、トナーの低温定着性が低下することがあり、40質量%を超えると、トナーの強度や定着画像の強度が低下したり、トナーの帯電性が低下したりすることがある。
非晶性ポリエステルは、ポリオールとポリカルボン酸を、テトラブトキシチタネート、ジブチルスズオキサイド等の触媒の存在下、150〜280℃に加熱し、必要に応じて、減圧しながら生成する水やアルコールを留去して、縮合することにより合成することができる。
ポリオールとしては、ジオール及び3価以上のポリオールが挙げられるが、ジオール又はジオールと3価以上のポリオールの併用が好ましい。
ジオールとしては、特に限定されないが、エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール等のアルキレングリコール;ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール等のアルキレンエーテルグリコール;1,4−シクロヘキサンジメタノール、水素添加ビスフェノールA等の脂環式ジオール;ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS等のビスフェノール類;脂環式ジオール又はビスフェノール類のエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド等のアルキレンオキサイド付加物等が挙げられ、二種以上併用してもよい。中でも、炭素数が2〜12のアルキレングリコール及びビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物が好ましく、ビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物及びビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物と炭素数が2〜12のアルキレングリコールの併用が特に好ましい。
3価以上のポリオールとしては、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトール等の3〜8価又はそれ以上の多価脂肪族アルコール;トリスフェノールPA、フェノールノボラック、クレゾールノボラック等の3価以上のフェノール類;3価以上のフェノール類のエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド等のアルキレンオキサイド付加物等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
ポリカルボン酸としては、ジカルボン酸及び3価以上のポリカルボン酸が挙げられるが、ジカルボン酸又はジカルボン酸と3価以上のポリカルボン酸の併用が好ましい。
ジカルボン酸としては、特に限定されないが、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸等のアルキレンジカルボン酸;マレイン酸、フマル酸等のアルケニレンジカルボン酸;フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸等が挙げられ、二種以上併用してもよい。中でも、炭素数が4〜20のアルケニレンジカルボン酸及び炭素数が8〜20の芳香族ジカルボン酸が好ましい。
3価以上のポリカルボン酸としては、トリメリット酸、ピロメリット酸等の炭素数が9〜20の芳香族ポリカルボン酸等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
なお、ポリカルボン酸の代わりに、ポリカルボン酸の無水物又はメチルエステル、エチルエステル、イソプロピルエステル等の低級アルキルエステルを用いてもよい。
非晶性ポリエステルのピーク分子量は、通常、1×10〜3×10であり、1.5×10〜1×10が好ましく、2×10〜8×10がさらに好ましい。非晶性ポリエステルのピーク分子量が1×10未満であると、トナーの耐熱保存性が低下することがあり、3×10を超えると、トナーの低温定着性が低下することがある。
本発明において、ピーク分子量は、GPCを用いて測定することができ、ポリスチレン換算の分子量である。
非晶性ポリエステルの水酸基価は、通常、5mgKOH/g以上であり、10〜120mgKOH/gが好ましく、20〜80mgKOH/gがさらに好ましい。非晶性ポリエステルの水酸基価が5mgKOH/g未満であると、トナーの耐ホットオフセット性が低下すると共に、耐熱保存性及び低温定着性を両立することが困難になることがある。
本発明において、水酸基価は、JIS K 1557−1に記載の測定方法に準拠して測定することができる。
非晶性ポリエステルの酸価は、通常、0.5〜40mgKOH/gであり、5〜35mgKOH/gが好ましい。酸価が0.5mgKOH/g未満であると、トナーを負帯電性とすることが困難になることがあり、40mgKOH/gを超えると、高温高湿度下及び低温低湿度下において、環境の影響を受けやすく、画像が劣化することがある。
コアは、ウレア変性ポリエステルをさらに含むことが好ましい。これにより、低温定着性及びフルカラー画像の光沢性、光沢均一性を向上させることができる。
ウレア変性ポリエステルは、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマーとアミノ基を有する化合物を、ジブチルスズラウレート、ジオクチルスズラウレート等の触媒の存在下、付加することにより合成することができる。このとき、反応時間は、通常、10分〜40時間であり、2〜24時間が好ましい。また、反応温度は、通常、0〜150℃であり、40〜98℃が好ましい。
イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマーは、活性水素基を有するポリエステルとポリイソシアネートを、40〜140℃で付加することにより合成することができる。活性水素基としては、水酸基(アルコール性水酸基及びフェノール性水酸基)、アミノ基、カルボキシル基、メルカプト基等が挙げられるが、中でも、アルコール性水酸基が好ましい。
活性水素基として、アルコール性水酸基を有するポリエステルは、前述のポリオールとポリカルボン酸を縮合することにより合成することができる。このとき、カルボキシル基に対するアルコール性水酸基のモル比は、通常、1〜2であり、1〜1.5が好ましく、1.02〜1.3がさらに好ましい。
ポリイソシアネートとしては、特に限定されないが、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、2,6−ジイソシアナトメチルカプロエート等の脂肪族ポリイソシアネート;イソホロンジイソシアネート、シクロヘキシルメタンジイソシアネート等の脂環式ポリイソシアネート;トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネート;α,α,α',α'−テトラメチルキシリレンジイソシアネート等の芳香脂肪族ジイソシアネート;イソシアヌレート類等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
なお、ポリイソシアネートの代わりに、ポリイソシアネートをフェノール誘導体、オキシム、カプロラクタム等でブロックしたものを用いてもよい。
活性水素基を有するポリエステルとポリイソシアネートを付加する際のアルコール性水酸基に対するイソシアネート基のモル比は、通常、1〜5であり、1.2〜4が好ましく、1.5〜2.5がさらに好ましい。このモル比が1未満であると、ウレア変性ポリエステル中のウレア結合の含有量が小さくなって、トナーの耐ホットオフセット性が低下することがあり、5を超えると、トナーの低温定着性が低下することがある。
イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー中のポリイソシアネート由来の構成成分の含有量は、通常、0.5〜40質量%であり、1〜30質量%が好ましく、2〜20質量%がさらに好ましい。この含有量が0.5質量%未満であると、トナーの耐ホットオフセット性が低下することがあり、40質量%を超えると、トナーの低温定着性が低下することがある。
イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマーの1分子当たりのイソシアネート基の含有量の平均値は、通常、1個以上であり、1.5〜3個が好ましく、1.8〜2.5個がさらに好ましい。この含有量の平均値が1個未満であると、ウレア変性ポリエステルの分子量が小さくなって、トナーの耐ホットオフセット性が低下することがある。
アミノ基を有する化合物としては、特に限定されないが、ジアミン、3価以上のポリアミン、アミノアルコール、アミノメルカプタン、アミノ酸等が挙げられるが、ジアミン又はジアミンと3価以上のポリアミンの併用が好ましい。
ジアミンとしては、フェニレンジアミン、ジエチルトルエンジアミン、4,4'ジアミノジフェニルメタン等の芳香族ジアミン;4,4'−ジアミノ−3,3'−ジメチルジシクロヘキシルメタン、ジアミンシクロヘキサン、イソホロンジアミン等の脂環式ジアミン;エチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン等の脂肪族ジアミン等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
3価以上のポリアミンとしては、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
アミノアルコールとしては、エタノールアミン、ヒドロキシエチルアニリン等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
アミノメルカプタンとしては、アミノエチルメルカプタン、アミノプロピルメルカプタン等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
アミノ酸としては、アミノプロピオン酸、アミノカプロン酸等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
なお、アミノ基を有する化合物の代わりに、アミノ基を有する化合物のアミノ基をアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトンでブロックしたものを用いてもよい。
イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマーとアミノ基を有する化合物を付加する際のアミノ基に対するイソシアネート基のモル比は、通常、0.5〜2であり、2/3〜1.5が好ましく、5/6〜1.2がさらに好ましい。このモル比が0.5未満である場合及び2を超える場合は、ウレア変性ポリエステルの分子量が小さくなって、トナーの耐ホットオフセット性が低下することがある。
イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマーとアミノ基を有する化合物を付加する際に、モノアミンを用いて、ウレア変性ポリエステルの分子量を調整してもよい。
モノアミンとしては、ジエチルアミン、ジブチルアミン、ブチルアミン、ラウリルアミン等が挙げられる。
なお、モノアミンの代わりに、モノアミンのアミノ基をアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトンでブロックしたものを用いてもよい。
ウレア変性ポリエステルと、非晶性ポリエステルは、少なくとも一部が相溶することが好ましい。即ち、ウレア変性ポリエステルにおけるポリエステル成分と、非晶性ポリエステルの組成が類似していることが好ましい。これにより、トナーの低温定着性及び耐ホットオフセット性を向上させることができる。
非晶性ポリエステルに対するウレア変性ポリエステルの質量比は、通常、5/95〜75/25であり、10/90〜25/75が好ましく、12/88〜25/75がさらに好ましく、12/88〜22/78が特に好ましい。この質量比が5/95未満であると、トナーの耐ホットオフセット性が低下すると共に、耐熱保存性及び低温定着性を両立することが困難になることがあり、75/25を超えると、トナーの低温定着性が低下することがある。
なお、コアは、ウレタン変性ポリエステル等のウレア変性ポリエステル以外の変性ポリエステルをさらに含んでいてもよい。
着色剤としては、染料又は顔料であれば、特に限定されないが、カーボンブラック、ニグロシン染料、鉄黒、ナフトールイエローS、ハンザイエロー(10G、5G、G)、カドミウムイエロー、黄色酸化鉄、黄土、黄鉛、チタン黄、ポリアゾイエロー、オイルイエロー、ハンザイエロー(GR、A、RN、R)、ピグメントイエローL、ベンジジンイエロー(G、GR)、パーマネントイエロー(NCG)、バルカンファストイエロー(5G、R)、タートラジンレーキ、キノリンイエローレーキ、アンスラザンイエローBGL、イソインドリノンイエロー、ベンガラ、鉛丹、鉛朱、カドミウムレッド、カドミウムマーキュリレッド、アンチモン朱、パーマネントレッド4R、パラレッド、ファイセーレッド、パラクロロオルトニトロアニリンレッド、リソールファストスカーレットG、ブリリアントファストスカーレット、ブリリアントカーンミンBS、パーマネントレッド(F2R、F4R、FRL、FRLL、F4RH)、ファストスカーレットVD、ベルカンファストルビンB、ブリリアントスカーレットG、リソールルビンGX、パーマネントレッドF5R、ブリリアントカーミン6B、ポグメントスカーレット3B、ボルドー5B、トルイジンマルーン、パーマネントボルドーF2K、ヘリオボルドーBL、ボルドー10B、ボンマルーンライト、ボンマルーンメジアム、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、ローダミンレーキY、アリザリンレーキ、チオインジゴレッドB、チオインジゴマルーン、オイルレッド、キナクリドンレッド、ピラゾロンレッド、ポリアゾレッド、クロムバーミリオン、ベンジジンオレンジ、ペリノンオレンジ、オイルオレンジ、コバルトブルー、セルリアンブルー、アルカリブルーレーキ、ピーコックブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー、インダンスレンブルー(RS、BC)、インジゴ、群青、紺青、アントラキノンブルー、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ、コバルト紫、マンガン紫、ジオキサンバイオレット、アントラキノンバイオレット、クロムグリーン、ジンクグリーン、酸化クロム、ピリジアン、エメラルドグリーン、ピグメントグリーンB、ナフトールグリーンB、グリーンゴールド、アシッドグリーンレーキ、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、アントラキノングリーン、酸化チタン、亜鉛華、リトボン等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
トナー中の着色剤の含有量は、通常、1〜15質量%であり、3〜10質量%が好ましい。
顔料は、樹脂と複合化させて、マスターバッチとして用いてもよい。
樹脂としては、特に限定されないが、前述の非晶性ポリエステル及びウレア変性ポリエステル;ポリスチレン、ポリp−クロロスチレン、ポリビニルトルエン等のスチレン及びその置換体の重合体;スチレン−p−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタレン共重合体、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン−α−クロロメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−アクリロニトリル−インデン共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体等のスチレン系共重合体;ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸ブチル、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、エポキシ樹脂、エポキシポリオール樹脂、ポリウレタン、ポリアミド、ポリビニルブチラール、ポリアクリル酸、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、脂肪族又は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックス等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
マスターバッチは、顔料と樹脂を混合混練することにより得られる。このとき、顔料と樹脂の相互作用を向上させるために、有機溶媒を用いることができる。
また、マスターバッチは、フラッシング法を用いて、顔料の水性ペーストを、樹脂と有機溶媒と共に混合混練して、顔料を樹脂側に移行させた後、水分と有機溶媒を除去することにより作製することができる。このとき、顔料のウエットケーキをそのまま用いることができるため、顔料のウエットケーキを乾燥させて顔料を作製する必要がない。
なお、顔料と樹脂を混合混練する際には、3本ロールミル等の高せん断分散装置を用いることができる。
離型剤としては、特に限定されないが、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス等のポリオレフィンワックス;パラフィンワックス、サゾールワックス等の長鎖炭化水素;カルボニル基を有するワックス等が挙げられ、二種以上併用してもよい。中でも、カルボニル基を有するワックスが好ましい。
カルボニル基を有するワックスとしては、カルナバワックス、モンタンワックス、トリメチロールプロパントリベヘネート、ペンタエリスリトールテトラベヘネート、ペンタエリスリトールジアセテートジベヘネート、グリセリントリベヘネート、1,18−オクタデカンジオールジステアレート等のポリアルカン酸エステル;トリメリット酸トリステアリル、マレイン酸ジステアリル等のポリアルカノールエステル;エチレンジアミンジベヘニルアミド等のポリアルカン酸アミド;トリメリット酸トリステアリルアミド等のポリアルキルアミド;ジステアリルケトン等のジアルキルケトン等が挙げられるが、中でも、ポリアルカン酸エステルが好ましい。
離型剤の融点は、通常、40〜160℃であり、50〜120℃が好ましく、60〜90℃がさらに好ましい。離型剤の融点が40℃未満であると、トナーの耐熱保存性が低下することがあり、160℃を超えると、低温で定着させる際に、コールドオフセットが発生することがある。
離型剤の融点より20℃高い温度における溶融粘度は、通常、5〜1000cpsであることが好ましく、10〜100cpsが好ましい。離型剤の融点より20℃高い温度における溶融粘度が5cps未満であると、コアにおける離型剤の分散性が低下することがあり、1000cpsを超えると、トナーの耐ホットオフセット性及び低温定着性が低下することがある。
トナー中の離型剤の含有量は、通常、0〜40質量%であり、3〜30質量%が好ましい。
シェルに含まれる樹脂としては、後述する水系媒体中に分散させることが可能であれば、特に限定されないが、ビニル樹脂又はポリエステルが好ましい。
ビニル樹脂としては、アクリル酸、メタクリル酸、α−シアノアクリル酸、α−シアノメタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、フマル酸、マレイン酸、無水マレイン酸等の酸類;アクリル酸β−ヒドロキシエチル、メタクリル酸β−ヒドロキシエチル、アクリル酸β−ヒドロキシプロビル、メタクリル酸β−ヒドロキシプロピル、アクリル酸γ−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸γ−ヒドロキシプロピル、アクリル酸3−クロロ−2−ヒドロキシプロビル、メタクリル酸3−クロロ−2−ヒドロキシプロピル、ジエチレングリコールモノアクリル酸エステル、ジエチレングリコールモノメタクリル酸エステル、グリセリンモノアクリル酸エステル、グリセリンモノメタクリル酸エステル、N−メチロールアクリルアミド、N−メチロールメタクリルアミド等の水酸基を含有する(メタ)アクリル系単量体;ビニルアルコール;ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルプロピルエーテル等のビニルアルコールとのエーテル類;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル等のビニルアルコールとカルボン酸のエステル類;アクリルアミド、メタクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、これらのメチロール化物;アクリル酸クロライド、メタクリル酸クロライド等の酸クロライド類;ビニルビリジン、ビニルピロリドン、ビニルイミダゾール、エチレンイミン等の窒素原子又はその複素環を有するもの等の単独重合体又は共重合体等が挙げられる。
ポリエステルとしては、前述した結晶性ポリエステル、非晶性ポリエステル等が挙げられる。
なお、シェルに含まれる樹脂を水系媒体中に分散させるために、酸処理又はアルカリ処理してもよい。
シェルに含まれる樹脂のガラス転移点は、通常、40〜100℃である。シェルに含まれる樹脂のガラス転移点が40℃未満であると、トナーの耐熱保存性が低下することがあり、100℃を超えると、トナーの低温定着性が低下することがある。
シェルに含まれる樹脂の重量平均分子量は、通常、3×10〜3×10である。シェルに含まれる樹脂の重量平均分子量が3×10未満であると、トナーの耐熱保存性が低下することがあり、3×10を超えると、トナーの低温定着性が低下することがある。
トナー中のシェルに含まれる樹脂の含有量は、通常、0.5〜5.0質量%である。トナー中のシェルに含まれる樹脂の含有量が0.5質量%未満であると、トナーの耐熱保存性が低下することがあり、5.0質量%を超えると、トナーの耐ホットオフセット性が低下することがある。
なお、トナー中のシェルに含まれる樹脂の含有量は、熱分解ガスクロマトグラフ質量分析計を用いて、シェルに含まれる樹脂に起因し、シェルに含まれる樹脂以外のトナーを構成する材料に起因しない物質を分析し、そのピーク面積から算出することができる。
コアは、帯電制御剤等をさらに含んでもよい。
帯電制御剤としては、特に限定されないが、ニグロシン系染料、トリフェニルメタン系染料、クロム含有金属錯体染料、モリブデン酸キレート顔料、ローダミン系染料、アルコキシ系アミン、4級アンモニウム塩(フッ素変性4級アンモニウム塩を含む)、アルキルアミド、リンの単体又は化合物、タングステンの単体又は化合物、フッ素系界面活性剤、サリチル酸金属塩、サリチル酸誘導体の金属塩、銅フタロシアニン、ペリレン、キナクリドン、アゾ系顔料等が挙げられ、二種以上併用してもよい。これら以外の帯電制御剤としては、スルホン酸基、カルボキシル基、4級アンモニウム塩基等の官能基を有する高分子化合物が挙げられる。
帯電制御剤の市販品としては、ニグロシン系染料のボントロン03、4級アンモニウム塩のボントロンP−51、含金属アゾ染料のボントロンS−34、オキシナフトエ酸系金属錯体のE−82、サリチル酸系金属錯体のE−84、フェノール系縮合物のE−89(以上、オリエント化学工業社製);4級アンモニウム塩モリブデン錯体のTP−302、TP−415(以上、保土谷化学工業社製)、4級アンモニウム塩のコピーチャージPSY VP2038、トリフェニルメタン誘導体のコピーブルーPR、4級アンモニウム塩のコピーチャージ NEG VP2036、コピーチャージ NX VP434(以上、ヘキスト社製)、LRA−901、ホウ素錯体であるLR−147(日本カーリット社製)等が挙げられる。
トナー中の帯電制御剤の含有量は、通常、結晶性ポリエステル及び非晶性ポリエステルの総質量に対して、0〜10%であり、0.2〜5%が好ましい。トナー中の帯電制御剤の含有量が、結晶性ポリエステル及び非晶性ポリエステルの総質量に対して、10%を超えると、トナーの帯電性が大きすぎ、現像ローラとの静電的引力が増大し、トナーの流動性が低下したり、画像濃度が低下したりすることがある。
シェルは、トナーの粘弾性特性を制御することを考慮すると、ポリ乳酸をさらに含むことが好ましい。
母体粒子は、結晶性ポリエステル、非晶性ポリエステル、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー、アミノ基を有する化合物、着色剤及び離型剤を含むトナー材料を有機溶媒中に溶解又は分散させた液を、樹脂を含む粒子を含む水系媒体中に乳化又は分散させた後、有機溶媒を除去することにより形成することができる。このとき、トナー材料は、帯電制御剤等をさらに含んでもよい。
水系媒体としては、特に限定されないが、水、水と混和することが可能な溶媒と水の混合溶媒等が挙げられる。
水と混和することが可能な溶媒としては、特に限定されないが、メタノール、イソプロパノール、エチレングリコール等のアルコール、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、メチルセルソルブ等のセルソルブ類、アセトン、メチルエチルケトン等の低級ケトン類等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
トナー材料を有機溶媒中に溶解又は分散させた液を水系媒体中に乳化又は分散させる際には、低速せん断式分散機、高速せん断式分散機、摩擦式分散機、高圧ジェット式分散機、超音波分散機等の分散機を用いることができるが、分散体の粒径を2〜20μmにするためには、高速せん断式分散機が好ましい。
高速せん断式分散機を用いる場合、回転数は、通常、1×10〜3×10rpmであり、5×10〜2×10rpmが好ましい。分散時間は、バッチ方式の場合、通常、0.1〜5分である。また、分散時の温度は、通常、0〜150℃(加圧下)であり、40〜98℃が好ましい。このとき、分散時の温度が高温である方が、トナー材料を有機溶媒中に溶解又は分散させた液を水系媒体中に乳化又は分散させた液の粘度が低下して、分散が容易となる。
なお、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー以外のトナー材料は、トナー材料を有機溶媒中に溶解又は分散させた液を水系媒体中に乳化又は分散させる際に添加して、混合してもよい。
また、着色剤を含まない母体粒子を形成した後、公知の染着方法で着色剤を添加してもよい。
トナー材料に対する水系媒体の質量比は、通常、0.5〜20であり、1〜10が好ましい。トナー材料に対する水系媒体の質量比が0.5未満であると、トナー材料の分散状態が悪くなって、所定の粒径の母体粒子が得られないことがあり、20を超えると、経済的でない。
水系媒体は、界面活性剤、水に難溶の無機化合物等の分散剤をさらに含んでいてもよい。これにより、トナー材料を有機溶媒中に溶解又は分散させた液を水系媒体中に乳化又は分散させた液の分散安定性を向上させると共に、トナーの粒度分布を狭くすることができる。
界面活性剤としては、特に限定されないが、アルキルベンゼンスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、リン酸エステル等のアニオン性界面活性剤;アルキルアミン塩、アミノアルコール脂肪酸誘導体、ポリアミン脂肪酸誘導体、イミダゾリン等のアミン塩型、アルキルトリメチルアンモニム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩、アルキルジメチルベンジルアンモニウム塩、ピリジニウム塩、アルキルイソキノリニウム塩、塩化ベンゼトニウム等の四級アンモニウム塩型等のカチオン性界面活性剤;脂肪酸アミド誘導体、多価アルコール誘導体等の非イオン界面活性剤;アラニン、ドデシルビス(アミノエチル)グリシン、ビス(オクチルアミノエチル)グリシン、N−アルキル−N,N−ジメチルアンモニウムベタイン等の両性界面活性剤が挙げられる。中でも、添加量を非常に少量とすることができるため、フルオロアルキル基を有する界面活性剤が好ましい。
フルオロアルキル基を有するアニオン性界面活性剤としては、炭素数が2〜10のフルオロアルキルカルボン酸及びその金属塩、パーフルオロオクタンスルホニルグルタミン酸ジナトリウム、3−[ω−フルオロアルキル(C6〜C11)オキシ]−1−アルキル(C3〜C4)スルホン酸ナトリウム、3−[ω−フルオロアルカノイル(C6〜C8)−N−エチルアミノ]−1−プロパンスルホン酸ナトリウム、フルオロアルキル(C11〜C20)カルボン酸及び金属塩、パーフルオロアルキルカルボン酸(C7〜C13)及びその金属塩、パーフルオロアルキル(C4〜C12)スルホン酸及びその金属塩、パーフルオロオクタンスルホン酸ジエタノールアミド、N−プロピル−N−(2−ヒドロキシエチル)パーフルオロオクタンスルホンアミド、パーフルオロアルキル(C6〜C10)スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩、パーフルオロアルキル(C6〜C10)−N−エチルスルホニルグリシン塩、モノパーフルオロアルキル(C6〜C16)エチルリン酸エステル等が挙げられる。
フルオロアルキル基を有するアニオン性界面活性剤の市販品としては、サーフロンS−111、S−112、S−113(旭硝子社製)、フロラードFC−93、FC−95、FC−98、FC−l29(住友3M社製)、ユニダインDS−101、DS−102(ダイキン工業社製)、メガファックF−110、F−120、F−113、F−191、F−812、F−833(大日本インキ社製)、エクトップEF−102、103、104、105、112、123A、123B、306A、501、201、204、(トーケムプロダクツ社製)、フタージェントF−100、F−150(ネオス社製)等が挙げられる。
フルオロアルキル基を有するアニオン性界面活性剤としては、特に限定されないが、フルオロアルキル基を有する脂肪族1級、2級又は3級アミン酸、パーフルオロアルキル(C6〜C10)スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩等の脂肪族4級アンモニウム塩、ベンザルコニウム塩、塩化ベンゼトニウム、ピリジニウム塩、イミダゾリニウム塩等が挙げられる。
フルオロアルキル基を有するアニオン性界面活性剤の市販品としては、サーフロンS−121(旭硝子社製)、フロラードFC−135(住友3M社製)、ユニダインDS−202(ダイキン工業社製)、メガファックF−150、F−824(大日本インキ社製)、エクトップEF−132(トーケムプロダクツ社製)、フタージェントF−300(ネオス社製)等が挙げられる。
水に難溶の無機化合物としては、特に限定されないが、リン酸三カルシウム、炭酸カルシウム、酸化チタン、コロイダルシリカ、ヒドロキシアパタイト等が挙げられる。
なお、分散剤を用いる場合は、分散剤が表面に残留した母体粒子を用いることもできるが、トナーの帯電性を考慮すると、洗浄により分散剤を除去した母体粒子を用いることが好ましい。例えば、分散剤として、リン酸カルシウム等の酸、アルカリに可溶な化合物を用いる場合は、塩酸等の酸により、リン酸カルシウムを溶解させた後、水洗することにより、母体粒子からリン酸カルシウムを除去することができる。また、酵素を用いて分解することにより、母体粒子からリン酸カルシウムを除去することができる。
有機溶媒を除去する方法としては、特に限定されないが、ロータリーエバポレータ等を用いて有機溶媒を揮発させる方法が挙げられる。
有機溶媒を除去した後、遠心分離により微粒子を除去し、洗浄タンクで洗浄し、温風乾燥機を用いて乾燥する操作を繰り返すことにより、母体粒子が得られる。
このとき、有機溶媒を除去した後、熟成させることが好ましい。熟成温度は、通常、30〜55℃であり、40〜50℃が好ましい。また、熟成時間は、通常、5〜36時間であり、10〜24時間が好ましい。
有機溶媒を除去する他の方法としては、スプレイドライアー、ベルトドライアー、ロータリーキルン等を用いて、トナー材料を有機溶媒中に溶解又は分散させた液を水系媒体中に乳化又は分散させた液を乾燥雰囲気中に噴霧して、有機溶媒及び水系媒体を揮発させる方法が挙げられる。乾燥雰囲気としては、特に限定されないが、有機溶媒及び水系媒体の沸点以上の温度に加熱された空気、窒素、炭酸ガス、燃焼ガス等が挙げられる。
なお、母体粒子の粒度分布が広い場合は、サイクロン、デカンター、遠心分離等により、微粒子を除去することができる。
次に、ヘンシェルミキサー等を用いて、母体粒子と流動性向上剤を混合して、母体粒子の表面に流動性向上剤が固定する。このとき、母体粒子の表面に流動性向上剤を固定した後、超音波篩い等により粗大粒子を除去することができる。
流動性向上剤としては、特に限定されないが、無機粒子、疎水化処理された無機粒子等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
流動性向上剤の一次粒子の平均粒径は、通常、1〜100nmであり、3〜70nmが好ましい。流動性向上剤の一次粒子の平均粒径が1nm未満であると、流動性向上剤が母体粒子中に埋没することがあり、100nmを超えると、現像時に感光体の表面を不均一に傷つけることがある。
流動性向上剤は、一次粒子の平均粒径が20nm以下のものと、一次粒子の平均粒径が30nm以上のものを含むことが好ましい。
流動性向上剤のBET比表面積は、通常、20〜500m/gである。
無機粒子としては、特に限定されないが、シリカ、アルミナ、チタニア、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化鉄、酸化銅、酸化亜鉛、酸化スズ、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ベンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素等が挙げられ、二種以上併用してもよい。中でも、シリカ及びチタニアが好ましい。
シリカ粒子の市販品としては、HDK H 2000、HDK H 2000/4、HDK H 2050EP、HVK21、HDK H 1303(以上、ヘキスト社製)、R972、R974、RX200、RY200、R202、R805、R812(以上、日本アエロジル社製)等が挙げられる。
チタニア粒子の市販品としては、P−25(日本アエロジル社製)、STT−30、STT−65C−S(以上、チタン工業社製)、TAF−140(富士チタン工業社製)、MT−150W、MT−500B、MT−600B、MT−150A(以上、テイカ社製)等が挙げられる。
無機粒子を疎水化処理することにより、高湿度下においても、トナーの流動特性や帯電特性の低下を抑制することができる。
無機粒子を疎水化処理する処理剤としては、特に限定されないが、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、オクチルトリメトキシシラン等のシランカップリング剤、シリル化剤、フッ化アルキル基を有するシランカップリング剤、有機チタネート系カップリング剤、アルミニウム系のカップリング剤、シリコーンオイルが挙げられる。
シリコーンオイルとしては、特に限定されないが、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、クロロフェニルシリコーンオイル、メチルハイドロジェンシリコーンオイル、アルキル変性シリコーンオイル、フッ素変性シリコーンオイル、ポリエーテル変性シリコーンオイル、アルコール変性シリコーンオイル、アミノ変性シリコーンオイル、エポキシ変性シリコーンオイル、エポキシ・ポリエーテル変性シリコーンオイル、フェノール変性シリコーンオイル、カルボキシル変性シリコーンオイル、メルカプト変性シリコーンオイル、(メタ)アクリル変性シリコーンオイル、α−メチルスチレン変性シリコーンオイル等が挙げられる。
疎水化処理されたチタニア粒子としては、T−805(日本アエロジル社製)、STT−30A、STT−65S−S(以上、チタン工業社製)、TAF−500T、TAF−1500T(以上、富士チタン工業社製)、MT−100S、MT−100T(以上、テイカ社製)、IT−S(石原産業社製)等が挙げられる。
トナー中の流動性向上剤の含有量は、通常、0.1〜5質量%であり、0.3〜3質量%が好ましい。
本発明において、母体粒子と流動性向上剤を混合する際に、クリーニング性向上剤を添加してもよい。
クリーニング性向上剤としては、特に限定されないが、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム等の脂肪酸金属塩;ポリスチレン、(メタ)アクリル酸エステル共重合体、シリコーン樹脂、ベンゾグアナミン、ナイロン等の重縮合系、熱硬化性樹脂等の樹脂粒子等が挙げられる。
樹脂粒子は、ソープフリー乳化重合、懸濁重合、分散重合等により製造することができ、比較的粒度分布が狭く、体積平均粒径が0.01〜1μmであることが好ましい。
本発明のトナーは、平均円形度が0.93〜0.99であることが好ましい。本発明のトナーの平均円形度が0.93未満であると、トナーの転写性が低下して高画質画像が得られないことがあり、0.99を超えると、感光体や転写ベルトでクリーニング不良が発生することがある。
なお、トナーの平均円形度は、フロー式粒子像分析装置FPIA−2100(シスメックス社製)を用いて測定し、解析ソフトFPIA−2100 Data Processing Program for FPIA version00−10を用いて解析することにより算出することができる。
本発明のトナーは、形状係数SF−1が100〜150であることが好ましい。本発明のトナーの形状係数SF−1が150を超えると、トナーの形状が異形化し、トナー像を転写する際のトナーの移動がスムースでなくなることに加え、トナーの挙動にバラツキを生じるため、高い転写効率が得られなくなる。さらに、トナーの帯電が不安定となることに加え、トナーがもろくなることがある。その結果、現像剤中で、トナーが微紛化し、現像剤の耐久性が低下する要因となる。
本発明のトナーは、形状係数SF−2が100〜140であることが好ましい。本発明のトナーの形状係数SF−2が140を超えると、トナーの転写性が不十分となることがある。
なお、SF−1及びSF−2は、電界放出形操作電子顕微鏡S−4200(日立製作所社製)を用いて撮影された写真から無作為に300個のトナーをサンプリングし、その画像情報を、インターフェースを介して、画像解析装置Luzex AP(ニレコ社製)に導入して解析することにより算出することができる。
本発明のトナーは、重量平均粒径が2〜7μmであることが好ましく、2〜5μmがさらに好ましい。本発明のトナーの重量平均粒径が2μm未満であると、現像装置における長期の攪拌により、キャリアの表面にトナーが融着してキャリアの帯電能力を低下させることがあり、7μmを超えると、高解像で高画質の画像を形成することが困難になると共に、現像剤中のトナーの収支が行われた場合に、トナーの粒径の変動が大きくなることがある。
本発明のトナーは、個数平均粒径に対する重量平均粒径の比が1.00〜1.25であることが好ましく、1.00〜1.15がさらに好ましい。本発明のトナーの個数平均粒径に対する重量平均粒径の比が1.25を超えると、現像時にトナーの挙動にバラツキが発生し、微小ドットの再現性が低下し、高品位な画像が得られないことがある。
なお、トナーの重量平均粒径及び個数平均粒径は、コールターマルチサイザーII(コールター社製)を用いて測定することができる。
本発明のトナーのガラス転移点は、通常、40〜70℃であり、45〜55℃が好ましい。ガラス転移点が40℃未満であると、トナーの耐熱保存性が低下することがあり、70℃を超えると、トナーの低温定着性が低下することがある。
本発明のトナーの周波数が20Hzである時の貯蔵弾性率が1×10dyne/cmとなる温度TG'は、通常、100℃以上であり、110〜200℃が好ましい。TG'が100℃未満であると、トナーの耐ホットオフセット性が低下することがある。
本発明のトナーの周波数が20Hzである時の粘度が1×10ポイズとなる温度Tηは、通常、180℃以下であり、90〜160℃が好ましい。Tηが180℃を超えると、トナーの低温定着性が低下することがある。
TG'−Tηは、通常、0〜100℃であり、10〜90℃が好ましく、20〜80℃がさらに好ましい。TG'−Tηが0℃未満であると、トナーの低温定着性と耐ホットオフセット性を両立させることが困難になることがあり、100℃を超えると、トナーの耐熱保存性が低下することがある。
本発明の現像剤は、本発明のトナー及びキャリアを有するが、キャリアに対するトナーの質量比が1〜10%であることが好ましい。
キャリアとしては、特に限定されないが、粒径が20〜200μmの鉄粉、フェライト粉、マグネタイト粉等が挙げられる。
また、キャリアは、表面が樹脂で被覆されていてもよい。このような樹脂としては、特に限定されないが、尿素−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ユリア樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂等のアミノ系樹脂;ポリメタクリル酸メチル、ポリアクリロニトリル等のアクリル樹脂;ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール等のポリビニルアルコール系樹脂;ポリスチレン、スチレン−アクリル共重合体等のポリスチレン系樹脂;ポリ塩化ビニル等のハロゲン化オレフィン;ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル;ポリカーボネート;ポリエチレン;ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリトリフルオロエチレン、ポリヘキサフルオロプロピレン、フッ化ビニリデンとアクリル単量体との共重合体、フッ化ビニリデンとフッ化ビニルとの共重合体、テトラフルオロエチレンとフッ化ビニリデンと非フッ化単量体とのターポリマー等のフッ素樹脂;シリコーン樹脂等が挙げられる。
また、このような樹脂は、導電粉等を含んでいてもよい。導電粉としては、特に限定されないが、金属粉、カーボンブラック、酸化チタン、酸化スズ、酸化亜鉛等が挙げられる。
導電粉は、平均粒径が1μm以下であることが好ましい。平均粒径が1μmを超えると、電気抵抗の制御が困難になることがある。
図5に、本発明で用いられる画像形成装置の一例を示す。画像形成装置100は、タンデム型カラー画像形成装置であり、複写装置本体150と、給紙テーブル200と、スキャナ300と、原稿自動搬送装置(ADF)400とを備える。
複写装置本体150の中央部に設けられている中間転写ベルト50は、3個のローラ14、15及び16に張架されている無端ベルトであり、図中、矢印方向に移動することができる。ローラ15の近傍には、トナー像が記録紙に転写された中間転写ベルト50上に残留したトナーを除去するためのクリーニングブレードを有するクリーニング装置90が配置されている。ローラ14及び15により張架された中間転写ベルト50に対向すると共に、搬送方向に沿って、イエロー、シアン、マゼンタ及びブラックの画像形成ユニット120Y、120C、120M及び120Kが並置されている。また、画像形成ユニット120の近傍には、露光装置30が配置されている。さらに、中間転写ベルト50の画像形成ユニット120が配置されている側とは反対側には、転写ベルト24が配置されている。なお、転写ベルト24は、一対のローラ22及び23に張架されている無端ベルトであり、転写ベルト24上を搬送される記録紙と中間転写ベルト50は、ローラ16と22の間で接触することができる。また、転写ベルト24の近傍には、一対のローラに張架されている無端ベルトである定着ベルト26と、定着ベルト26に押圧されて配置された加圧ローラ27とを備える定着装置25が配置されている。なお、転写ベルト24及び定着装置25の近傍に、記録紙の両面に画像を形成する場合に、記録紙を反転させるためのシート反転装置28が配置されている。
定着装置25は、トナー像が転写された記録紙を1×10〜3×10Paの面圧で0.03〜0.4秒間加圧すると共に加熱することによりトナー像を定着させる。記録紙を加圧する面圧が1×10Pa未満であると、トナー像を低温で定着させる際に、トナー像の定着が不十分となり、3×10Paを超えると、記録紙がカールしたり、画質が低下したりする。また、記録紙を加圧する時間が0.03秒間未満であると、トナー像の定着が不十分となり、0.4秒間を超えると、ホットオフセットが発生しやすくなる。
また、システム速度が0.2〜3m/sであることが好ましい。システム速度が0.2m/s未満であると、高速で画像を形成できなくなることに加え、ホットオフセットが発生しやすくなる。一方、システム速度が3m/sを超えると、トナー像の定着が不十分となる。
なお、記録紙を加圧する面圧は、圧力分布測定装置PINCH(ニッタ社製)を用いて測定することができる。
また、記録媒体を加圧する時間は、システム速度に対する定着ニップ幅の比である。
さらに、システム速度v[m/s]は、A4紙を縦方向に通紙して、100枚連続で画像を形成するのに要する時間t[s]を測定し、式
v=100×0.297/t
から求められる。なお、A4紙は、縦方向の長さが0.297mである。
次に、画像形成装置100を用いて、フルカラー画像を形成する方法について説明する。まず、原稿自動搬送装置(ADF)400の原稿台130上に、カラー原稿をセットするか、原稿自動搬送装置400を開いてスキャナ300のコンタクトガラス32上に、カラー原稿をセットし、原稿自動搬送装置400を閉じる。スタートスイッチ(不図示)を押すと、原稿自動搬送装置400に原稿をセットした場合は、原稿が搬送されてコンタクトガラス32上へと移動された後で、一方、コンタクトガラス32上に原稿をセットした場合は、直ちに、スキャナ300が駆動し、光源を備える第1走行体33及びミラーを備える第2走行体34が走行する。このとき、第1走行体33から照射された光の原稿面からの反射光を第2走行体34で反射した後、結像レンズ35を介して、読み取りセンサ36で受光することにより、原稿が読み取られ、ブラック、イエロー、マゼンタ及びシアンの画像情報が得られる。
各色の画像情報は、各色の画像形成ユニット120に伝達され、各色のトナー像が形成される。各色の画像形成ユニット120は、図6に示すように、それぞれ、感光体ドラム10と、感光体ドラム10を一様に帯電させる帯電ローラ20と、静電潜像を各色の現像剤で現像して各色のトナー像を形成する現像装置40と、トナー像を中間転写ベルト50上に転写させるための転写ローラ80と、クリーニングブレードを有するクリーニング装置60と、除電ランプ70とを備える。
各色の画像形成ユニット120で形成された各色のトナー像は、ローラ14、15及び16に張架されて移動する中間転写体50上に順次転写(一次転写)され、重ね合わされて複合トナー像が形成される。
一方、給紙テーブル200においては、給紙ローラ142の一つを選択的に回転させ、ペーパーバンク143に多段に備える給紙カセット144の一つから記録紙を繰り出し、分離ローラ145で1枚ずつ分離して給紙路146に送出し、搬送ローラ147で搬送して複写機本体150内の給紙路148に導き、レジストローラ49に突き当てて止める。あるいは、給紙ローラ51を回転して手差しトレイ54上の記録紙を繰り出し、分離ローラ52で1枚ずつ分離して手差し給紙路53に導き、レジストローラ49に突き当てて止める。なお、レジストローラ49は、一般には接地されて使用されるが、記録紙の紙粉を除去するためにバイアスが印加されていてもよい。次に、中間転写ベルト50上に形成された複合トナー像にタイミングを合わせてレジストローラ49を回転させることにより、中間転写ベルト50と転写ベルト24との間に記録紙を送出させ、複合トナー像を記録紙上に転写(二次転写)する。なお、複合トナー像を転写した中間転写ベルト50上に残留したトナーは、クリーニング装置90により除去される。
複合トナー像が転写された記録紙は、転写ベルト24により搬送された後、定着装置25により複合トナー像が定着される。次に、記録紙は、切換爪55により搬送経路が切り換えられ、排出ローラ56により排紙トレイ57上に排出される。あるいは、記録紙は、切換爪55により搬送経路が切り換えられ、シート反転装置28により反転され、裏面にも同様にして画像が形成された後、排出ローラ56により排紙トレイ57上に排出される。
なお、画像形成装置100は、各色の画像形成ユニット120で形成された各色のトナー像が中間転写体50上に順次転写(一次転写)され、重ね合わされた後、記録紙上に転写(二次転写)する間接転写方式であるが、各色の画像形成ユニット120で形成された各色のトナー像が記録紙上に順次転写され、重ね合わされる直接転写方式であってもよい。
また、転写ベルト24の代わりに、転写ローラを用いてもよい。
以下、実施例により、本発明をさらに説明するが、本発明は、これに限定されるものではない。以下、部は、質量部を示す。
[ビニル樹脂の分散液1の調製]
撹拌棒及び温度計をセットした反応容器中に、イオン交換水683部、メタクリル酸のエチレンオキサイド付加物の硫酸エステルのナトリウム塩エレミノールRS−30(三洋化成工業社製)11部、ポリ乳酸10部、スチレン60部、メタクリル酸100部、アクリル酸ブチル70部及び過硫酸アンモニウム1部を入れて、3.8×10rpmで30分間撹拌した後、75℃まで昇温して4時間反応させた後、1質量%過硫酸アンモニウム水溶液30部を加えて、75℃で6時間熟成して、ビニル樹脂の分散液1を得た。レーザ回折/散乱式粒度分布測定装置LA−920(堀場製作所社製)を用いて、ビニル樹脂の分散液1の体積平均粒径を測定したところ、280nmであった。また、ビニル樹脂の分散液1に含まれるビニル樹脂を単離したところ、ビニル樹脂は、ガラス転移点が59℃であり、重量平均分子量が6×10であった。
[ビニル樹脂の分散液2の調製]
撹拌棒及び温度計をセットした反応容器中に、イオン交換水683部、メタクリル酸のエチレンオキサイド付加物の硫酸エステルのナトリウム塩エレミノールRS−30(三洋化成工業社製)11部、ポリ乳酸10部、スチレン60部、メタクリル酸100部、アクリル酸ブチル70部及び過硫酸アンモニウム1部を入れて、3.8×10rpmで20分間撹拌した。次に、75℃まで昇温して3時間反応させた後、1質量%過硫酸アンモニウム水溶液30部を加えて、65℃で12時間熟成して、ビニル樹脂の分散液2を得た。レーザ回折/散乱式粒度分布測定装置LA−920(堀場製作所社製)を用いて、ビニル樹脂の分散液2の体積平均粒径を測定したところ、390nmであった。また、ビニル樹脂の分散液2に含まれるビニル樹脂を単離したところ、ビニル樹脂は、ガラス転移点が60℃であり、重量平均分子量が7×10であった。
[ビニル樹脂の分散液3の調製]
撹拌棒及び温度計をセットした反応容器中に、イオン交換水683部、メタクリル酸のエチレンオキサイド付加物の硫酸エステルのナトリウム塩エレミノールRS−30(三洋化成工業社製)11部、ポリ乳酸10部、スチレン60部、メタクリル酸100部、アクリル酸ブチル70部及び過硫酸アンモニウム1部を入れて、2.0×10rpmで20分間撹拌した。次に、75℃まで昇温して3時間反応させた後、1質量%過硫酸アンモニウム水溶液30部を加えて、65℃で12時間熟成して、ビニル樹脂の分散液3を得た。レーザ回折/散乱式粒度分布測定装置LA−920(堀場製作所社製)を用いて、ビニル樹脂の分散液3の体積平均粒径を測定したところ、640nmであった。また、ビニル樹脂の分散液3に含まれるビニル樹脂を単離したところ、ビニル樹脂は、ガラス転移点が59℃であり、重量平均分子量が1.2×10であった。
[ビニル樹脂の分散液4の調製]
撹拌棒及び温度計をセットした反応容器中に、イオン交換水683部、メタクリル酸のエチレンオキサイド付加物の硫酸エステルのナトリウム塩エレミノールRS−30(三洋化成工業社製)11部、ポリ乳酸10部、スチレン70部、メタクリル酸90部、アクリル酸ブチル60部及び過硫酸アンモニウム1部を入れて、3.8×10rpmで30分間撹拌した。次に、75℃まで昇温して3時間反応させた後、1質量%過硫酸アンモニウム水溶液30部を加えて、75℃で6時間熟成して、ビニル樹脂の分散液4を得た。レーザ回折/散乱式粒度分布測定装置LA−920(堀場製作所社製)を用いて、ビニル樹脂の分散液4の体積平均粒径を測定したところ、153nmであった。また、ビニル樹脂の分散液4に含まれるビニル樹脂を単離したところ、ビニル樹脂は、ガラス転移点が59℃であり、重量平均分子量が1.5×10であった。
[ビニル樹脂の分散液5の調製]
撹拌棒及び温度計をセットした反応容器中に、イオン交換水683部、メタクリル酸のエチレンオキサイド付加物の硫酸エステルのナトリウム塩エレミノールRS−30(三洋化成工業社製)11部、ポリ乳酸10部、スチレン70部、メタクリル酸90部、アクリル酸ブチル60部及び過硫酸アンモニウム1部を入れて、4.3×10rpmで30分間撹拌した。次に、75℃まで昇温して4時間反応させた後、1質量%過硫酸アンモニウム水溶液30部を加え、75℃で6時間熟成して、ビニル樹脂の分散液5を得た。レーザ回折/散乱式粒度分布測定装置LA−920(堀場製作所社製)を用いて、ビニル樹脂の分散液5の体積平均粒径を測定したところ、105nmであった。また、ビニル樹脂の分散液5に含まれるビニル樹脂を単離したところ、ビニル樹脂は、ガラス転移点が58℃であり、重量平均分子量が1.4×10であった。
[ビニル樹脂の分散液6の調製]
撹拌棒及び温度計をセットした反応容器中に、イオン交換水683部、メタクリル酸のエチレンオキサイド付加物の硫酸エステルのナトリウム塩エレミノールRS−30(三洋化成工業社製)11部、ポリ乳酸10部、スチレン60部、メタクリル酸100部、アクリル酸ブチル70部及び過硫酸アンモニウム1部を入れて、1.5×10rpmで20分間撹拌した。次に、75℃まで昇温して3時間反応させた後、1質量%過硫酸アンモニウム水溶液30部を加え、65℃で12時間熟成して、ビニル樹脂の分散液6を得た。レーザ回折/散乱式粒度分布測定装置LA−920(堀場製作所社製)を用いて、ビニル樹脂の分散液6の体積平均粒径を測定したところ、720nmであった。また、ビニル樹脂の分散液6に含まれるビニル樹脂を単離したところ、ビニル樹脂は、ガラス転移点が57℃であり、重量平均分子量が1.2×10であった。
[ビニル樹脂の分散液7の調製]
撹拌棒及び温度計をセットした反応容器中、スチレン200部、メタクリル酸メチル120部、アクリル酸n−ブチル40部、アクリル酸4部、ドデカンチオール24部及び四臭化炭素4部の混合物を、非イオン性界面活性剤ノニポール400(三洋化成社製)6部及びアニオン性界面活性剤ネオゲンSC(第一工業製薬社製)10部をイオン交換水560部に溶解させた水溶液を用いて乳化させた後、過硫酸アンモニウム4部をイオン交換水50部に溶解させた水溶液を加えて、減圧操作により反応容器内の空気を窒素で置換した後、70℃まで昇温して5時間反応させて、ビニル樹脂の分散液7を得た。レーザ回折/散乱式粒度分布測定装置LA−920(堀場製作所社製)を用いて、ビニル樹脂の分散液7の体積平均粒径を測定したところ、180nmであった。また、ビニル樹脂の分散液7に含まれるビニル樹脂を単離したところ、ビニル樹脂は、ガラス転移点が73℃であり、重量平均分子量が1.5×10であった。さらに、ビニル樹脂の分散液7は、固形分濃度が40質量%であった。
[ビニル樹脂の分散液8の調製]
撹拌棒及び温度計をセットした反応容器中に、イオン交換水683部、メタクリル酸のエチレンオキサイド付加物の硫酸エステルのナトリウム塩エレミノールRS−30(三洋化成工業社製)11部、ポリ乳酸10部、スチレン65部、メタクリル酸95部、アクリル酸ブチル65部及び過硫酸アンモニウム1部を入れて、3.8×10rpmで30分間撹拌した。次に、75℃まで昇温して3時間反応させた後、1質量%過硫酸アンモニウム水溶液30部を加えて、75℃で6時間熟成して、ビニル樹脂の分散液8を得た。レーザ回折/散乱式粒度分布測定装置LA−920(堀場製作所社製)を用いて、ビニル樹脂の分散液8の体積平均粒径を測定したところ、124nmであった。また、ビニル樹脂の分散液8に含まれるビニル樹脂を単離したところ、ビニル樹脂は、ガラス転移点が60℃であり、重量平均分子量が1.6×10であった。
[非晶性ポリエステル1の合成]
冷却管、撹拌機及び窒素導入管をセットした反応容器中に、ビスフェノールAのエチレンオキサイド2モル付加物229部、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド3モル付加物339部、テレフタル酸208部、アジピン酸80部、コハク酸10部及びジブチルスズオキサイド2部を入れて、常圧下、230℃で5時間反応させた後、10〜15mmHgの減圧下で5時聞反応させた。次に、無水トリメリット酸35部を加えて、常圧下、180℃で1時間反応させて、非晶性ポリエステル1を得た。非晶性ポリエステル1は、数平均分子量が1.8×10、重量平均分子量が3.5×10、ガラス転移点が38℃、酸価が25mgKOH/gであった。
[非晶性ポリエステル2の合成]
冷却管、撹拌機及び窒素導入管をセットした反応容器中に、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド2モル付加物430部、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド3モル付加物300部、テレフタル酸257部、イソフタル酸65部、無水マレイン酸10部及びチタニウムジヒドロキシビス(トリエタノールアミネート)2部を入れて、窒素気流下、220℃で8時間反応させた。次に、5〜20mmHgの減圧下で反応させ、酸価が7mgKOH/gになった時点で取り出して、室温まで冷却した後、粉砕して、非晶性ポリエステル2を得た。非晶性ポリエステル2は、数平均分子量が6.2×10、重量平均分子量が2.56×10、ガラス転移点が59℃、酸価が8mgKOH/gであった。
[非晶性ポリエステル3の合成]
冷却管、撹拌機及び窒素導入管をセットした反応容器中に、ビスフェノールAのエチレレンオキサイド2モル付加物350部、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド3モル付加物326部、テレフタル酸278部、無水フタル酸40部及びチタニウムジヒドロキシビス(トリエタノールアミネート)2部を入れて、窒素気流下、220℃で8時間反応させた。次に、5〜20mmHgの減圧下で反応させ、酸価が2mgKOH/g以下になった時点で180℃に冷却した後、無水トリメリット酸62部を加えて、常圧密閉下、2時間反応させた。さらに、取り出して、室温まで冷却した後、粉砕して、非晶性ポリエステル3を得た。非晶性ポリエステル3は、数平均分子量が4.2×10、重量平均分子量が9.38×10、ガラス転移点が68℃、酸価が35mgKOH/gであった。
[非晶性ポリエステル4の合成]
冷却管、撹拌機及び窒素導入管をセットした反応容器中に、ビスフェノールAのエチレンオキサイド2モル付加物229部、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド3モル付加物329部、テレフタル酸208部、アジピン酸80部及びジブチルスズオキサイド2部を入れて、常圧下、230℃で7時間反応させた後、10〜15mmHgの減圧下で5時聞反応させた。次に、無水トリメリット酸35部を加えて、常圧下、180℃で2時間反応させて、非晶性ポリエステル4を得た。非晶性ポリエステル4は、数平均分子量が2.0×10、重量平均分子量が3.8×10、ガラス転移点が40℃、酸価が25mgKOH/gであった。
[非晶性ポリエステル5の合成]
冷却管、撹拌機及び窒素導入管をセットした反応容器中に、ビスフェノールAのエチレンオキサイド2モル付加物60mol、エチレングリコール40mol、テレフタル酸50mol、イソフタル酸50molを入れて、減圧操作により反応容器内の空気を窒素で置換した後、ジブチルスズオキサイド0.04molを加えて、窒素ガス気流下、195℃で6時間反応させた。次に、240℃まで昇温して6時間反応させた後、10mmHgの減圧下で、30分間反応させて、非晶性ポリエステル5を得た。非晶性ポリエステル5は、数平均分子量が5.0×10、重量平均分子量が1.9×10、ガラス転移点が64℃、酸価が16mgKOH/gであった。
[プレポリマー1の合成]
冷却管、撹拌機及び窒索導入管をセットした反応容器中に、ビスフェノールAのエチレンオキサイド2モル付加物682部、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド2モル付加物81部、テレフタル酸283部、無水トリメリット酸22部及びジブチルスズオキサイド2部を入れて、常圧下、230℃で7時間反応させた後、10〜15mmHgの減圧下で5時間反応させて、水酸基を有するポリエステル1を得た。水酸基を有するポリエステル1は、数平均分子量が2.2×10、重量平均分子量が9.7×10、ガラス転移点が54℃、酸価が0.5mgKOH/g、水酸基価が52mgKOH/gであった。
次に、冷却管、撹拌機及び窒素導入管をセットした反応容器中に、410部の水酸基を有するポリエステル1、イソホロンジイソシアネート89部及び酢酸エチル500部を入れて、100℃で5時間反応させて、プレポリマー1を得た。プレポリマー1は、遊離イソシアネートの含有量が1.53質量%であった。
[ケチミン1の合成]
撹拌棒及び温度計をセットした反応容器中に、イソホロンジアミン170部及びメチルエチルケトン75部を入れて、50℃で4時間半反応させて、ケチミン1を得た。ケチミン1は、アミン価が417mgKOH/gであった。
[結晶性ポリエステル1の合成]
冷却管、撹拌機及び窒素導入管をセットした反応容器中に、1,6−ヘキサンジオール1200部、1,12−ドデカンジカルボン酸1200部及びジブチルスズオキサイド0.4部を入れた後、減圧操作により反応容器内の空気を窒素で置換して、機械攪拌により180rpmで5時間攪拌した。次に、減圧下で220℃まで昇温して2時間攪拌して、粘稠な状態となったところで空冷して、反応を停止させて、結晶性ポリエステル1を得た。結晶性ポリエステル1は、数平均分子量が3.7×10、重量平均分子量が1.6×10、融点が69℃であった。
[結晶性ポリエステル2の合成]
冷却管、撹拌機及び窒素導入管をセットした反応容器中に、エチレングリコール124部、5−スルホイソフタル酸ナトリウムジメチル22.2部、セバシン酸ジメチル213部及びジブチルスズオキサイド0.3部を入れた後、減圧操作により反応容器内の空気を窒素で置換して、機械攪拌により180℃で5時間攪拌した。次に、減圧下で220℃まで昇温して2時間攪拌して、粘稠な状態となったところで空冷して、反応を停止させて、結晶性ポリエステル2を得た。結晶性ポリエステル2は、数平均分子量が5.4×10、重量平均分子量9.7×10、融点が60℃であった。
[非晶性ポリエステルの分散液1]
イオン交換水80部及び20部の非晶性ポリエステル5を混合した後、アンモニアを用いてpHを8.5に調整した。次に、キャビトロンCD1010(ユーロテック社製)を高温高圧型に改造した分散機を用い、回転子の回転速度を60Hz、圧力を5kgf/cm、熱交換器による加熱を140℃として、分散させて、非晶性ポリエステルの分散液1を得た。レーザ回折/散乱式粒度分布測定装置LA−920(堀場製作所社製)を用いて、非晶性ポリエステルの分散液1の体積平均粒径を測定したところ、150nmであった。また、非晶性ポリエステルの分散液1は、固形分濃度が30質量%であった。
[非晶性ポリエステルの分散液2]
イオン交換水80部及び20部の非晶性ポリエステル2を混合した後、アンモニアを用いてpHを8.5に調整した。次に、キャビトロンCD1010(ユーロテック社製)を高温高圧型に改造した分散機を用い、回転子の回転速度を60Hz、圧力を5kgf/cm、熱交換器による加熱を140℃として、分散させて、非晶性ポリエステルの分散液2を得た。レーザ回折/散乱式粒度分布測定装置LA−920(堀場製作所社製)を用いて、非晶性ポリエステルの分散液2の体積平均粒径を測定したところ、201nmであった。また、非晶性ポリエステルの分散液2は、固形分濃度が30質量%であった。
[非晶性ポリエステルの分散液3]
イオン交換水80部及び20部の非晶性ポリエステル2を混合した後、アンモニアを用いてpHを8.5に調整した。次に、キャビトロンCD1010(ユーロテック社製)を高温高圧型に改造した分散機を用い、回転子の回転速度を60Hz、圧力を4kgf/cm、熱交換器による加熱を140℃として、分散させて、非晶性ポリエステルの分散液3を得た。レーザ回折/散乱式粒度分布測定装置LA−920(堀場製作所社製)を用いて、非晶性ポリエステルの分散液3の体積平均粒径を測定したところ、293nmであった。また、非晶性ポリエステルの分散液3は、固形分濃度が30質量%であった。
[非晶性ポリエステルの分散液4]
イオン交換水80部及び20部の非晶性ポリエステル5を混合した後、アンモニアを用いてpHを8.5に調整した。次に、キャビトロンCD1010(ユーロテック社製)を高温高圧型に改造した分散機を用い、回転子の回転速度を60Hz、圧力を6kgf/cm、熱交換器による加熱を140℃として、分散させて、非晶性ポリエステルの分散液4を得た。レーザ回折/散乱式粒度分布測定装置LA−920(堀場製作所社製)を用いて、非晶性ポリエステルの分散液4の体積平均粒径を測定したところ、103nmであった。また、非晶性ポリエステルの分散液4は、固形分濃度が30質量%であった。
[非晶性ポリエステルの分散液5]
イオン交換水80部及び20部の非晶性ポリエステル5を混合した後、アンモニアを用いてpHを8.5に調整した。次に、キャビトロンCD1010(ユーロテック社製)を高温高圧型に改造した分散機を用い、回転子の回転速度を60Hz、圧力を5.5kgf/cm、熱交換器による加熱を140℃として、分散させて、非晶性ポリエステルの分散液5を得た。レーザ回折/散乱式粒度分布測定装置LA−920(堀場製作所社製)を用いて、非晶性ポリエステルの分散液5の体積平均粒径を測定したところ、122nmであった。また、非晶性ポリエステルの分散液5は、固形分濃度が30質量%であった。
[実施例1]
イオン交換水990部、83部のビニル樹脂の分散液1、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの48.3質量%水溶液エレミノールMON−7(三洋化成工業社製)37部及び酢酸エチル90部を混合撹拌して、水系媒体1を得た。
イオン交換水1200部、DBP吸油量が42ml/100mg、pHが9.5のカーボンブラックPrintex35(デクサ社製)540部及び1200部の非晶性ポリエステル1を、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)を用いて混合し、2本ロールを用いて110℃で1時間混練した後、圧延冷却し、パルペライザーを用いて粉砕して、マスターバッチ1を得た。
撹拌棒及び温度計をセットした容器中に、378部の非晶性ポリエステル1、融点が90℃のパラフィンワックス120部、200部の結晶性ポリエステル1及び酢酸エチル947部を入れて、撹拌しながら、80℃まで昇温して5時間保持した後、1時間で30℃まで冷却した。次に、500部のマスターバッチ1及び酢酸エチル500部を加えて、1時間混合した。得られた混合液1324部を容器に移して、ビーズミルのウルトラビスコミル(アイメックス社製)を用いて、送液速度を1kg/h、ディスクの周速度を6m/sとして、粒径が0.5mmのジルコニアビーズを80体積%充填して、3パスの条件で分散させた。次に、非晶性ポリエステル1の65質量%酢酸エチル溶液1324部を加えて、ビーズミルのウルトラビスコミル(アイメックス社製)を用いて、上記と同様にして、2パスの条件で分散させて、分散液1を得た。分散液1を130℃で30分間乾燥させたところ、固形分濃度が50質量%であった。
容器中に、749部の分散液1、120部のプレポリマー1及び3.5部のケチミン1を入れて、TKホモミキサー(特殊機化社製)を用いて、5×10rpmで5分間混合した後、1200部の水系媒体1を加え、TKホモミキサーを用いて、1×10rpmで1.5時間混合して、乳化スラリー1を得た。
撹拌機及び温度計をセットした容器中に、乳化スラリー1を入れて、30℃で8時間脱溶剤した後、40℃で72時間熟成して、分散スラリー1を得た。
100部の分散スラリー1を減圧濾過した後、濾過ケーキにイオン交換水100部を加え、TKホモミキサーを用いて、1.2×10rpmで10分間混合した後、濾過した。得られた濾過ケーキに10質量%水酸化ナトリウム水溶液100部を加えて、TKホモミキサーを用いて、1.2×10rpmで30分間混合した後、減圧濾過した。得られた濾過ケーキに10質量%塩酸100部を加えて、TKホモミキサーを用いて、1.2×10rpmで10分間混合した後、濾過した。得られた濾過ケーキにイオン交換水300部を加えて、TKホモミキサーを用いて、1.2×10rpmで10分間混合した後、濾過する操作を2回行って、濾過ケーキを得た。
得られた濾過ケーキを、循風乾燥機を用いて、45℃で48時間乾燥した後、目開きが75μmのメッシュを用いて分級して、母体粒子を得た。
得られた母体粒子100部及び一次粒子の平均粒径が13nmの疎水化処理されたシリカ1部を、ヘンシェルミキサーを用いて混合して、トナーを得た。
[実施例2]
ビニル樹脂の分散液1の代わりに、ビニル樹脂の分散液2を用いた以外は、実施例1と同様にして、トナーを得た。
[実施例3]
ビニル樹脂の分散液1及び非晶性ポリエステル1の代わりに、それぞれビニル樹脂の分散液3及び非晶性ポリエステル2を用いた以外は、実施例1と同様にして、トナーを得た。
[実施例4]
イオン交換水1013部、60部のビニル樹脂の分散液1、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの48.3質量%水溶液エレミノールMON−7(三洋化成工業社製)37部及び酢酸エチル90部を混合撹拌して、水系媒体2を得た。
水系媒体1及び非晶性ポリエステル1の代わりに、それぞれ水系媒体2及び非晶性ポリエステル2を用いた以外は、実施例1と同様にして、トナーを得た。
[実施例5]
ビニル樹脂の分散液1の代わりに、ビニル樹脂の分散液4を用いた以外は、実施例1と同様にして、トナーを得た。
[実施例6]
プレポリマー1及びケチミン1を用いなかった以外は、実施例1と同様にして、トナーを得た。
[比較例1]
ビニル樹脂の分散液1の代わりに、ビニル樹脂の分散液5を用いた以外は、実施例1と同様にして、トナーを得た。このとき、母体粒子は、コアシェル構造を有さなかった。
[比較例2]
イオン交換水1013部、60部のビニル樹脂の分散液1、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの48.3質量%水溶液エレミノールMON−7(三洋化成工業社製)37部及び酢酸エチル90部を混合撹拌して、水系媒体2を得た。
水系媒体1の代わりに、水系媒体2を用いた以外は、実施例1と同様にして、トナーを得た。
[比較例3]
ビニル樹脂の分散液1の代わりに、ビニル樹脂の分散液6を用いた以外は、実施例1と同様にして、トナーを得た。
[比較例4]
非晶性ポリエステル1の代わりに、非晶性ポリエステル3を用いた以外は、実施例1と同様にして、トナーを得た。
[比較例5]
イオン交換水1013部、110部のビニル樹脂の分散液1、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの48.3質量%水溶液エレミノールMON−7(三洋化成工業社製)37部及び酢酸エチル90部を混合撹拌して、水系媒体3を得た。
水系媒体1及び非晶性ポリエステル1の代わりに、それぞれ水系媒体3及び非晶性ポリエステル4を用いた以外は、実施例1と同様にして、トナーを得た。
[比較例6]
イオン交換水1013部、60部のビニル樹脂の分散液1、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの48.3質量%水溶液エレミノールMON−7(三洋化成工業社製)37部及び酢酸エチル90部を混合撹拌して、水系媒体2を得た。
水系媒体1及び非晶性ポリエステル1の代わりに、それぞれ水系媒体2及び非晶性ポリエステル4を用いた以外は、実施例1と同様にして、トナーを得た。
[比較例7]
イオン交換水850部及び150部の結晶性ポリエステル2を混合して、85℃まで昇温した後、ホモジナイザーのウルトラタラクス(IKAジャパン社製)を用いて分散させて、結晶性ポリエステルの分散液1を得た。
イオン交換水80部及び20部の非晶性ポリエステル5を混合して、アンモニアを用いてpHを8.5に調整した後、キャビトロンCD1010(ユーロテック社製)を高温高圧型に改造した分散機を用いて、回転子の回転速度を60Hz、圧力を5kgf/cm、熱交換器による加熱を140℃として、分散させて、非晶性ポリエステルの分散液1を得た。レーザ回折/散乱式粒度分布測定装置LA−920(堀場製作所社製)を用いて、非晶性ポリエステルの分散液1の体積平均粒径を測定したところ、150nmであった。また、非晶性ポリエステルの分散液1は、固形分濃度が30質量%であった。
シアン顔料ECB−301(大日精化社製)250部、アニオン性界面活性剤ネオゲンRK(第一工業製薬社製)20部及びイオン交換水730部を混合した後、ホモジナイザーのウルトラタラクス(IKAジャパン社製)を用いて分散させ、着色剤の分散液1を得た。
融点が90℃のパラフィンワックス350部、アニオン性界面活性剤ネオゲンRK(第一工業製薬社製)15部及びイオン交換水635部を混合して、90℃まで昇温した後、ホモジナイザーのウルトラタラクス(IKAジャパン社製)を用いて分散させ、離型剤の分散液1を得た。
丸型ステンレス製フラスコ中に、680部の結晶性ポリエステルの分散液1、340部の非晶性ポリエステルの分散液1、ガラス転移点が61.7℃、重量平均分子量が1.8×10、数平均分子量が1.4×10の非晶性ポリエステルの分散液スーパーエステルNS100H(荒川化学工業社製)120部、52部の着色剤の分散液1及び66部の離型剤の分散液1を入れた後、塩化カルシウム(和光純薬社製)5部、イオン交換水650部及び340部の非晶性ポリエステルの分散液1を加えた。次に、60℃まで昇温して、3時間保持した後、光学顕微鏡を用いて観察すると、体積平均粒径が5μmの凝集粒子が形成されていることが確認された。さらに、60℃で1時間保持した後、光学顕微鏡を用いて観察すると、体積平均粒径が5.5μmの凝集粒子が形成されていることが確認された。
得られた凝集粒子の分散液のpHが3.8であったため、炭酸ナトリウム(和光純薬社製)の0.5質量%水溶液を用いて、pHを5.0に調整した。得られた凝集粒子の分散液を80℃まで昇温して30分間保持した後、光学顕微鏡を用いて観察すると、合一した球形粒子が形成されていることが確認された。さらに、イオン交換水を添加しながら、1℃/minの速度で30℃まで降温した後、ろ過した。次に、イオン交換水2000部を用いて洗浄した後、ろ過して、コアの分散液1を得た。コアの分散液1は、固形分濃度が50質量%であった。
フラスコに560部のコアの分散液1を入れた後、100部のビニル樹脂の分散液7を加えた後、固形分濃度が35質量%となるようにイオン交換水を加えた。次に、0.3mol/Lの硝酸水溶液を用いて、pHを3.0に調整した後、ポリ塩化アルミニウム0.28部を加えて、0.5℃/minの速度で48℃まで昇温して2時間保持した。さらに、0.1℃/minの速度で57℃まで昇温した。このとき、pHが7.3であったため、0.5mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を用いて、pHを7.5に調整した後、57℃で10時間保持した。走査型電子顕微鏡を用いて、コアの表面にシェルが形成されていることが確認されたため、30分間で20℃まで降温した。次に、ろ過して、イオン交換水を用いて洗浄した後、真空乾燥機を用いて乾燥させて、母体粒子を得た。
得られた母体粒子100部及び一次粒子の平均粒径が13nmの疎水化処理されたシリカ1部を、ヘンシェルミキサーを用いて混合して、トナーを得た。
[実施例7]
ビニル樹脂の分散液1の代わりに、ビニル樹脂の分散液8を用いた以外は、実施例1と同様にして、トナーを得た。
[実施例8]
120部のプレポリマー1及び3.5部のケチミン1の代わりに、120部の非晶性ポリエステル3を用いた以外は、実施例1と同様にして、トナーを得た。
[実施例9]
120部のプレポリマー1及び3.5部のケチミン1の代わりに、120部の非晶性ポリエステル3を用いた以外は、実施例2と同様にして、トナーを得た。
[実施例10]
120部のプレポリマー1及び3.5部のケチミン1の代わりに、120部の非晶性ポリエステル3を用いた以外は、実施例3と同様にして、トナーを得た。
[実施例11]
120部のプレポリマー1及び3.5部のケチミン1の代わりに、120部の非晶性ポリエステル3を用いた以外は、実施例4と同様にして、トナーを得た。
[実施例12]
120部のプレポリマー1及び3.5部のケチミン1の代わりに、120部の非晶性ポリエステル3を用いた以外は、実施例5と同様にして、トナーを得た。
[実施例13]
120部のプレポリマー1及び3.5部のケチミン1の代わりに、120部の非晶性ポリエステル3を用いた以外は、実施例6と同様にして、トナーを得た。
[実施例14]
120部のプレポリマー1及び3.5部のケチミン1の代わりに、120部の非晶性ポリエステル3を用いた以外は、実施例7と同様にして、トナーを得た。
[実施例15]
ビニル樹脂の分散液1の代わりに、非晶性ポリエステルの分散液1を用いた以外は、実施例1と同様にして、トナーを得た。
[実施例16]
ビニル樹脂の分散液1の代わりに、非晶性ポリエステルの分散液2を用いた以外は、実施例1と同様にして、トナーを得た。
[実施例17]
ビニル系樹脂の分散液1の代わりに、非晶性ポリエステルの分散液3を用いた以外は、実施例1と同様にして、トナーを得た。
[実施例18]
イオン交換水1013部、60部の非晶性ポリエステルの分散液1、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの48.3質量%水溶液エレミノールMON−7(三洋化成工業社製)37部及び酢酸エチル90部を混合撹拌して、水系媒体4を得た。
水系媒体1及び非晶性ポリエステル1の代わりに、それぞれ水系媒体4及び非晶性ポリエステル2を用いた以外は、実施例1と同様にして、トナーを得た。
[実施例19]
ビニル樹脂の分散液1の代わりに、非晶性ポリエステルの分散液4を用いた以外は、実施例1と同様にして、トナーを得た。
[実施例20]
プレポリマー1及びケチミン1を用いず、ビニル樹脂の分散液1の代わりに、非晶性ポリエステルの分散液1を用いた以外は、実施例1と同様にして、トナーを得た。
[実施例21]
ビニル樹脂の分散液1の代わりに、非晶性ポリエステルの分散液5を用いた以外は、実施例1と同様にして、トナーを得た。
[実施例22]
イオン交換水1013部、70部の非晶性ポリエステルの分散液2、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの48.3質量%水溶液エレミノールMON−7(三洋化成工業社製)37部及び酢酸エチル90部を混合撹拌して、水系媒体5を得た。
水系媒体1及び非晶性ポリエステル1の代わりに、それぞれ水系媒体5及び非晶性ポリエステル2を用いた以外は、実施例1と同様にして、トナーを得た。
[実施例23]
イオン交換水1013部、60部の非晶性ポリエステルの分散液4、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの48.3質量%水溶液エレミノールMON−7(三洋化成工業社製)37部及び酢酸エチル90部を混合撹拌して、水系媒体6を得た。
水系媒体1及び非晶性ポリエステル1の代わりに、それぞれ水系媒体6及び非晶性ポリエステル2を用いた以外は、実施例1と同様にして、トナーを得た。
[比較例8]
ビニル樹脂の分散液1及び非晶性ポリエステル1の代わりに、それぞれビニル樹脂の分散液8及び非晶性ポリエステル3を用いた以外は、実施例1と同様にして、トナーを得た。
[比較例9]
イオン交換水1013部、110部のビニル樹脂の分散液8、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの48.3質量%水溶液エレミノールMON−7(三洋化成工業社製)37部及び酢酸エチル90部を混合撹拌して、水系媒体7を得た。
水系媒体1の代わりに、水系媒体7を用いた以外は、実施例1と同様にして、トナーを得た。
[比較例10]
撹拌機及び温度計をセットした容器中に、乳化スラリー1を入れて、30℃で8時間脱溶剤した後、44℃で96時間熟成した以外は、比較例9と同様にして、トナーを得た。
[比較例11]
ビニル樹脂の分散液1の代わりに、ビニル樹脂の分散液8を用い、撹拌機及び温度計をセットした容器中に、乳化スラリー1を入れて、30℃で8時間脱溶剤した後、44℃で96時間熟成した以外は、実施例1と同様にして、トナーを得た。
表1、2に、得られたトナーの物性を示す。
Figure 0005870596
Figure 0005870596
トナーの物性の評価方法を以下に示す。
(熱的硬さSt、軟化指数Ct及び熱的保持性Ht)
フローテスターCFT−500D(島津製作所社製)を用いて評価した。具体的には、まず、トナー1gを直径1cmの円柱状に加圧成型し、錠剤化したトナーTを得た。次に、図4(a)に示すように、シリンダーCに入れた錠剤化したトナーTを200秒間予熱して、T(50℃)まで昇温した。さらに、プランジャーPにより一定の荷重(2〜25kgf)を印加しながら、加熱体Hを3℃/minで流出終了温度Tendまで昇温させることにより、溶融したトナーT'をダイDから流出させて、図4(b)に示すように、加熱体Hの温度に対するプランジャーPの降下量を測定した。なお、直径が0.5mm、長さが1.0mmのダイを用いた。
(シェルの厚さ)
トナーをエポキシ系樹脂に包埋して硬化させた後、四酸化ルテニウムで5分間ガス暴露することでシェルとコアを識別染色した。次に、ナイフで断面出しして、ウルトラミクロトームULTRACUT UCT(Leica社製)を用いて、厚さが200nmのトナーの超薄切片を作製した。さらに、透過型電子顕微鏡H7000(日立ハイテク社製)を用いて、加速電圧100kVでトナーの超薄切片を観察し、シェルの厚さを測定した。
(平均円形度)
フロー式粒子像分析装置FPIA−2100及び解析ソフトFPIA−2100 Data Processing Program for FPIA version00−10(シスメックス社製)を用いて、平均円形度を測定した。具体的には、まず、ガラス製の100mlビーカーに10質量%界面活性剤ネオゲンSC−A(第一工業製薬社製)0.1〜0.5ml及びトナー0.1〜0.5gを添加し、ミクロスパーテルでかき混ぜた後、イオン交換水80mlを添加した。得られた分散液を、超音波分散器(本多電子社製)を用いて3分間分散させた際の濃度が5000〜15000個/μlとなる場合の平均円形度を測定した。
(形状係数SF−1及びSF−2)
電界放出形走査電子顕微鏡S−4200(日立製作所社製)を用いて撮影されたトナーの像を300個無作為にサンプリングし、その画像情報を、インターフェースを介して、画像解析装置Luzex AP(ニレコ社製)に導入して解析し、形状係数SF−1及びSF−2を算出した。
(個数平均粒径Dn及び重量平均粒径D
コールターマルチサイザーII(コールター社製)を用いて、個数平均粒径Dn及び重量平均粒径Dを測定した。具体的には、まず、電解液ISOTON−II(コールター社製)100〜150ml中に、界面活性剤ポリオキシエチレンアルキルエーテル0.1〜5mlを加えた。次に、トナー2〜20mgを加え、超音波分散器を用いて約1〜3分間分散させた。得られた試料分散液の数平均粒径及び重量平均粒径を、100μmアパーチャーを用いて測定した。なお、チャンネルとしては、2.00〜2.52μm;2.52〜3.17μm;3.17〜4.00μm;4.00〜5.04μm;5.04〜6.35μm;6.35〜8.00μm;8.00〜10.08μm;10.08〜12.70μm;12.70〜16.00μm;16.00〜20.20μm;20.20〜25.40μm;25.40〜32.00μm;32.00〜40.30μmの13チャンネルを使用し、粒径が2.00〜40.30μmの粒子を測定対象とした。
[キャリアの作製]
トルエン450部、固形分濃度が50質量%のシリコーン樹脂SR2400(東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)450部、アミノシランSH6020(東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)10部及びカーボンブラック10部を、スターラーを用いて、10分間分散させて、被覆層用塗布液を調製した。得られた被覆層用塗布液と重量平均粒径が35μmのMnフェライト5000部を、流動床内に回転式底板ディスクと攪拌羽根を設け、旋回流を形成させながら塗布する塗布装置に入れて、被覆層用塗布液をMnフェライトに塗布した。次に、電気炉を用いて、250℃で2時間焼成し、平均厚さが0.5μmの被覆層が形成されているキャリアを得た。
[現像剤の作製]
キャリア100部及びトナー7部を、容器が転動して攪拌される型式のターブラーミキサーを用いて、均一に混合して帯電させ、現像剤を得た。
[現像剤の評価1]
imagio MP C6000(リコー社製)の定着部を改造した改造機を用いて、現像剤を評価した。具体的には、システム速度が0.35m/sになるように調整した。また、定着部の定着ユニットは、トナー像が転写された記録紙を4×10Paの面圧で0.04秒間加圧するように調整した。なお、定着ロールとしては、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)を表面に塗布した後、成形して、表面を調整したものを使用した。また、定着ロールの加熱温度を140℃に設定した。
表3、4に、現像剤の評価結果を示す。
Figure 0005870596
Figure 0005870596
現像剤の評価方法を以下に示す。
(高温高湿環境下における低温定着性)
45℃、80%RHの環境下で、画像面積率が3%のチャートを1万枚連続出力した後、定着ロールの温度を5℃ずつ変化させて画像を形成することにより、低温定着性を評価した。具体的には、X−Rite 938(X−Rite社製)を用いて測定される画像濃度が1.2となるように、フルカラーPPC用紙タイプ6200(リコー社製)に画像を形成した後、砂消しゴムを装着したクロックメーターを用いて50回擦り、擦った後の画像濃度が擦る前の画像濃度の70%以上となる温度を、定着下限温度とした。なお、imagio MP C6000(リコー社製)と比較して、定着下限温度が15℃以上低い場合を◎、5℃以上15℃未満低い場合を○、0℃以上5℃未満低い場合を△、高い場合を×として、判定した。
(高温高湿環境下における耐スペント性)
45℃、80%RHの環境下で、画像面積率が20%のチャートを10万枚出力した後、現像剤を取り出し、両端に金網を配した円筒形のケージに入れ、高圧空気により現像剤からトナーを脱離させて、キャリアのみを回収した。キャリアを樹脂に包埋した後、クロスセクションポリッシャーIB−09010CP(日本電子社製)を用いて、キャリアの断面を作製し、電界放射型走査電子顕微鏡ULTRA55(Zeiss社製)を用いて観察することにより、耐スペント性を評価した。具体的には、10個のキャリアをランダムに選択して、画像処理ソフトを用いて、スペントの厚さを解析した。なお、スペントが観察されない場合を◎、スペントの厚さの平均値が100nm未満である場合を○、100nm以上200nm未満である場合を△、200nm以上である場合を×として、判定した。
(高温高湿環境下における耐ホットオフセット性)
45℃、80%RHの環境下で、画像面積率が3%のチャートを1万枚出力した後、定着ロールの温度を5℃ずつ変化させて画像を形成することにより、耐ホットオフセット性を評価した。具体的には、X−Rite 938(X−Rite社製)を用いて測定される画像濃度が1.2となるように、フルカラーPPC用紙タイプ6200(リコー社製)に画像を形成した後、画像を目視で評価して、ホットオフセット、即ち、定着ユニットにトナーが付着することによる画像汚れが発生する温度を評価した。なお、imagio MP C6000(リコー社製)と比較して、ホットオフセットが発生する温度が5℃以上高い場合を○、0℃以上5℃未満高い場合を△、低い場合を×として、判定した。
[現像剤の評価2]
imagio MP C6000(リコー社製)の定着部を改造した改造機を用いて、現像剤を評価した。具体的には、システム速度が2.2m/sになるように調整した。また、定着部の定着ユニットは、トナー像が転写された記録紙を1.1×10Paの面圧で0.13秒間加圧するように調整した。なお、定着ロールとしては、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)を表面に塗布した後、成形して、表面を調整したものを使用した。また、定着ロールの加熱温度を150℃に設定した。
表5に、現像剤の評価結果を示す。
Figure 0005870596
10 感光体ドラム
20 帯電ローラ
24 転写ベルト
25 定着装置
30 露光装置
40 現像装置
50 中間転写ベルト
60 クリーニング装置
70 除電ランプ
80 転写ローラ
100 画像形成装置
特開2006−267231号公報

Claims (9)

  1. 結晶性ポリエステル、非晶性ポリエステル、着色剤及び離型剤を含むコアと、樹脂を含むシェルからなるコアシェル構造を有する母体粒子を有し、
    熱的硬さが0.5以上1.8以下であり、
    軟化指数が80℃以上95℃以下であり、
    熱的保持性が30℃以上50℃以下であることを特徴とするトナー。
  2. 前記樹脂は、ビニル樹脂又はポリエステルであることを特徴とする請求項1に記載のトナー。
  3. 前記シェルは、厚さが0.01μm以上2μm以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載のトナー。
  4. 前記コアは、ウレア変性ポリエステルをさらに含むことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載のトナー。
  5. 平均円形度が0.93以上0.99以下であることを特徴とする請求項1乃至のいずれか一項に記載のトナー。
  6. 形状係数SF−1が100以上150以下であり、
    形状係数SF−2が100以上140以下であることを特徴とする請求項1乃至のいずれか一項に記載のトナー。
  7. 重量平均粒径が2μm以上7μm以下であり、
    個数平均粒径に対する重量平均粒径の比が1.00以上1.25以下であることを特徴とする請求項1乃至のいずれか一項に記載のトナー。
  8. 請求項1乃至のいずれか一項に記載のトナー及びキャリアを有することを特徴とする現像剤。
  9. タンデム方式の画像形成装置を用いてフルカラー画像を形成する方法であって、
    複数の静電潜像担持体に静電潜像を形成する工程と、
    該複数の静電潜像担持体に形成された静電潜像を、請求項に記載の現像剤を用いて現像してトナー像を形成する工程と、
    該複数の静電潜像担持体に形成されたトナー像を順次中間転写体に転写してフルカラートナー像を形成する工程と、
    該中間転写体に転写されたフルカラートナー像を記録媒体に転写する工程と、
    該記録媒体に転写されたフルカラートナー像を、1×10Pa以上3×10Pa以下の面圧で0.03秒間以上0.4秒間以下加圧すると共に加熱することにより定着させる工程を有し、
    システム速度が0.2m/s以上3m/s以下であることを特徴とする画像形成方法。
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