JP2009053357A - 静電荷像現像用トナー、二成分現像剤、及び画像形成方法 - Google Patents

静電荷像現像用トナー、二成分現像剤、及び画像形成方法 Download PDF

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Abstract

【課題】モノクロトナーでのリサイクルシステムにおいても画像の高画質化とクリーニング性と低温定着性と高着色性を同時に満足する小粒径な静電荷像現像用トナーを提供すること、また、カラートナーにおいて画像の高画質化と低温定着性とOHP透過性と着色性の高い静電荷像現像用トナーを提供すること。
【解決手段】少なくとも結着樹脂と着色剤と離型剤とを含有するトナーであって、個数平均粒径が3.2〜4.0μmであり、トナーの個数分布の変動係数(個数分布の標準偏差/個数平均粒径)が24.0〜37.0であり、粒径4.0〜8.0μmのトナー粒子が20.0〜39.0個数%であるトナーとする。
【選択図】図1

Description

本発明は、静電荷像現像用トナー及び二成分現像剤並びにこれらを用いた画像形成方法に関する。
近年、複写機は、高画質を維持しつつ、小型で高速かつ多数枚の複写可能なものが求められている。しかしながら、現状の高速複写機においては、必ずしも小型化が達成されているわけではない。その要因の一つとして、転写残トナーの回収後のスペースがあげられる。他方、現在の環境問題に対して、回収した転写残トナーの処理は、非常に大きな課題である。すなわち、回収した転写残トナーを、さらに現像器に供給することによって、上述の問題点を克服することが可能となり、環境問題に順応した、小型・高速複写機を達成することができる。また、補給するトナーに対して、複写可能な枚数が増加するため、パーコピーコストも低下し、経済性の高いものとなる。
これまでにも、回収した転写残トナーを現像器に供給して現像工程に使用することが試みられてきた。しかしながら、この工程を導入し多数枚の複写を繰り返していくに従い、例えば、画質の劣化、画像濃度の低下等の種々の問題点を有し、長期にわたり安定的な画像を堤供することが困難になるという問題点を有する。
特許文献1には、粒度分布を規制して、上述の問題点の解決を意図した現像剤が提案されている。具体的には、トナーの体積平均粒径をDとしたとき、D(3 √2)−1√2Dの範囲に全トナー粒子の90重量%以上が存在し、かつD(3 √2)−1より小さい粒子が5重量%以下であるトナー粉体を使用することを特徴とするものである。しかしながら、該技術は、二成分系現像方法に限定されている上、非常に小さい粒子の割合を減少せしめることにより、リサイクルの際のかぶり、トナー飛散等の弊害を防止するという利点を有するが、逆に、その割合が、あまりにも少ないため、細かい潜像に忠実な複写物を得ることができない。また、特許文献2では特定の粒度分布を有するトナーが提案されているが、リサイクルトナーによるキャリアスペントやかぶりに対する改善には至っていない。
ところで、電子写真法による画像形成においては、熱定着方法によって画像支持体上にトナーを固着して恒久的な可視複写画像を得る。この場合にオーバーヘッドプロジェクター(OHP)用トランスペアレンシーシート(以下「OHPシート」と記す)を画像支持体としてその上にトナー、特にカラートナーによる複写画像を形成する場合は、OHPでの投影像の良好な光透過性を得るために、画像表面を平滑な状態に定着して投影時における画像表面での透過光の散乱や乱反射等を防止することが要求される。
その達成のために、従来より一般的な手法として、溶融点において従来の黒色トナーにくらべ低い粘弾性をもつ溶融状態に急速に移転し得るカラートナーを使用し、加熱加圧することによって画像表面が容易に平滑化する様な設計が成されていた。
しかしながら、この様にトナーの粘弾性特性を低くすることは同時にガラス転移温度の低下も伴うため、常温時即ち実機内での使用時におけるトナーの力学的な強度低下を生じる。従って、例えば現像器内での撹拌等の機械的なストレスが加わることにより、トナー表面の外添剤が埋没して現像性及び転写性が劣化するという問題を生じる。またキャリア粒子へトナー粒子が固着するいわゆるトナースペントが発生する。この様な問題は特に近年の高画質化のためにトナーを小粒径化する場合において顕著に発生する。これはトナーの粒径が小さくなるに従い、機械的なストレスを受け易くなることに起因するものである。
このような問題を解決するため、特許文献3では体積平均粒径Dv(μm)と170℃における貯蔵弾性率G´170(dyne/cm)が特定の関係を有するトナーを用いてOHP透過性を向上させている。しかし、かかるトナーでは、理論上、平均粒径が小さくなるとトナーの貯蔵弾性率が大きくなり、平均粒径が小さくなると低温定着性と光沢性が不利な方向となり、これによって色再現性が低下してしまう。つまり、近年の小粒径による高画質化と、低温定着性及び色再現性を両立させることはでき難いものと思われる。
特開平2−157765号公報 特許第2896826号公報 特許第3885241号公報
本発明の目的は、モノクロトナーでのリサイクルシステムにおいても画像の高画質化とクリーニング性と低温定着性と高着色性を同時に満足する小粒径な静電荷像現像用トナーを提供することである。また、カラートナーにおいて画像の高画質化と低温定着性とOHP透過性と着色性の高い静電荷像現像用トナーを提供することである。
上記の課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、少なくとも結着樹脂と着色剤と離型剤とを含有するトナーであって、個数平均粒径が3.2〜4.0μmであり、トナーの個数分布の変動係数(個数分布の標準偏差/個数平均粒径)が24.0〜37.0であり、粒径4.0〜8.0μmのトナー粒子が20.0〜39.0個数%であることを特徴とする。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の静電荷像現像用トナーにおいて、重量平均粒径(D4)が4.4〜5.4μmであることを特徴とする。
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の静電荷像現像用トナーにおいて、トナーの重量分布の変動係数(重量分布の標準偏差/重量平均粒径)が26.1〜30.0であることを特徴とする。
請求項4に記載の発明は、請求項1ないし3のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーにおいて、前記結着樹脂として少なくともポリエステル樹脂を含有するフルカラー用トナーであって、高架式フローテスターにより測定される該トナーの1/2流出温度が120〜140℃の範囲であることを特徴とする。
請求項5に記載の発明は、請求項1ないし3のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーにおいて、前記結着樹脂として少なくともポリエステル樹脂を含有するモノクロ用トナーであって、高架式フローテスターにより測定される該トナーの1/2流出温度が145〜165℃の範囲であることを特徴とする。
請求項6に記載の発明は、請求項4又は5に記載の静電荷像現像用トナーにおいて、高架式フローテスターにより測定される前記トナーの1/2流出温度をT1/2としたとき、貯蔵弾性率G’( T1/2)と貯蔵弾性率G’(T1/2+30℃)との比G’( T1/2)/ G’(T1/2+30℃)が2.0〜5.0の範囲であることを特徴とする。
請求項7に記載の発明は、請求項1ないし6のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーにおいて、前記結着樹脂として無機スズ(II)化合物を触媒として製造されたポリエステル樹脂を含有することを特徴とする。
請求項8に記載の発明は、請求項1ないし7のいずれかに記載のトナーとキャリアを含有してなる二成分現像剤を特徴とする。
請求項9に記載の発明は、電子写真感光体からなる像担持体表面を一様に帯電する帯電工程と、帯電された像担持体表面を露光して静電荷像を形成する工程と、形成された静電荷像をトナーを用いて現像し可視像とする現像工程と、形成されたトナー像を直接、又は中間転写体を介して、記録紙上に転写する転写工程と、転写後、像担持体表面に残留する転写残トナーをクリーニング部材でクリーニングするクリーニング工程と、記録紙上のトナー像を加熱定着する定着工程からなる画像形成方法であって、前記定着工程が2本のローラ間を通過させることによって記録紙上のトナー像の加熱定着が行われ、前記ローラの1本又は2本のローラが弾性を有し、かつ、前記トナーが請求項1ないし7のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーであることを特徴とする。
請求項10に記載の発明は、請求項9に記載の画像形成方法であって、さらに画像形成工程として、前記クリーニングにより生じた転写残トナーを回収するトナー回収工程と、回収したトナーを現像手段に供給することにより現像工程に使用されるリサイクル工程とを有することを特徴とする。
請求項11に記載の発明は、請求項9に記載の画像形成方法であって、前記定着工程に代え、固定された発熱体と、該発熱体に対向して加熱される加熱材と、該加熱材に記録紙を圧着させる加圧部材により記録紙上のトナー像が定着され、該加熱材が少なくとも有端もしくは無端のベルト状の形状を有する定着工程が行われることを特徴とする。
請求項12に記載の発明は、請求項11に記載の画像形成方法であって、さらに画像形成工程として、前記クリーニングにより生じた転写残トナーを回収するトナー回収工程と、回収したトナーを現像手段に供給することにより現像工程に使用されるリサイクル工程とを有することを特徴とする。
請求項13に記載の発明は、請求項9ないし12のいずれかに記載の画像形成方法であって、前記クリーニング工程が、像担持体の表面をクリーニングするクリーニング手段により行われ、該クリーニング手段は、該像担持体回転方向上流側から順に、第1クリーニングブレード、第2クリーニングブレードの2つのブレードを備え、該第2クリーニングブレードは、ブレード母体層と研磨剤粒子含有層の2層構造を有する研磨用ブレードであることを特徴とする。
請求項14に記載の発明は、少なくとも電子写真感光体からなる像担持体表面を一様に帯電する帯電工程と、帯電された像担持体表面を露光して静電荷像を形成する工程と、形成された静電荷像をトナーを用いて現像し可視像とする現像工程と、形成されたトナー像を直接、又は中間転写体を介して、記録紙上に転写する転写工程と、転写後、像担持体表面に残留する転写残トナーをクリーニング部材でクリーニングするクリーニング工程と、記録紙上のトナー像を加熱定着する定着工程とからなる画像形成方法であって、前記帯電工程には、像担持体表面に帯電部材を接触させ、当該帯電部材に電圧を印加することによって帯電を行なう帯電装置を用い、現像工程には請求項1ないし7のいずれかに記載のトナーを使用することを特徴とする。
請求項15に記載の発明は、画像形成工程として、像担持体と、帯電手段、現像手段、クリーニング手段より選ばれる少なくとも一つの手段を一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在であるプロセスカートリッジが使用される画像形成方法であって、前記現像手段には請求項1ないし7のいずれかに記載のトナーが使用されることを特徴とする。
本発明によれば、モノクロトナーでのリサイクルシステムにおいて画像の高画質化とクリーニング性と低温定着性と高着色性を同時に満足する小粒径な静電荷像現像用トナーを得ることができる。また、カラートナーにおいて画像の高画質化と低温定着性とOHP透過性と着色性の高い静電荷像現像用トナーを得ることができる。
さらにまた、現像工程に本発明のトナーを用いた高画質の画像を形成できる画像形成方法を提供することができる。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明は、少なくとも結着樹脂と着色剤と離型剤とを含有するトナーであって、個数平均粒径が3.2〜4.0μm、トナーの個数分布の変動係数(個数分布の標準偏差/個数平均粒径)が24.0〜37.0、粒径4.0〜8.0μmのトナー粒子が20.0〜39.0個数%とすることにより、画像の高画質化とクリーニング性と低温定着性を同時に満足する小粒径のトナーを得たものである。
一般に、小粒径化による高画質化はクリーニング性の悪化を伴い、特に個数平均粒径が3.5μm以下のトナーはクリーニング性が困難になる。しかるに、本発明のトナーは、個数平均粒径が3.2〜4.0μmであることにより画像の高画質化と十分な画像濃度を確保し、個数平均粒径が3.2〜4.0μmであって、トナーの個数分布の変動係数(個数分布の標準偏差/個数平均粒径)が24.0〜37.0であり、粒径4.0〜8.0μmのトナー粒子が20.0〜39.0個数%とすることによりクリーニング性と低温定着性を同時に満足することができる。
このトナーの粒径分布は、本発明のトナーが、母体トナーと添加剤の混合工程において、母体トナーへの添加剤の均一な固定化に優れた効果を奏する範囲を規定したものである。
トナーの個数分布の変動係数(個数分布の標準偏差/個数平均粒径)が24.0〜37.0であるということは、個数の分布がいわゆる重合トナーのような狭分布ではなく、ある程度ブロードな幅を持った分布であるということである。
個数平均粒径が3.2〜4.0μmということは、いわゆる小粒径の粒子の個数が2.0〜4.0μmに少なくとも60個数%以上は分布しているということを意味するが、この範囲の粒子は付着力が強く、凝集性が高いため、添加剤混合の混合初期段階においては母体粒子1つ1つが均一に分散されず、2〜3個が軽く凝集した不均一な状態となる。しかし、軽く凝集した状態であるものの、これらは4.0〜8.0μmの範囲の粒子に近似する大きさと付着力に相当するため、トナー全体としては同じ状態の凝集性となる。この状態において、引き続き混合することにより、混合最終初期段階には母体粒子1つ1つに均一に添加剤が固定し、分散した状態が得られる。
この効果を得るためには、粒径4.0〜8.0μmのトナー粒子が20.0〜39.0個数%含有し、トナーの個数分布の変動係数(個数分布の標準偏差/個数平均粒径)が24.0〜37.0であることが必要である。
粒径4.0〜8.0μmのトナー粒子が20.0個数%未満であると、母体粒子の凝集性が非常に高い状態となるため、流動性の高い添加剤と均一に混合されず、添加剤が一次粒子まで解砕されず、凝集体のまま残存してしまったり、母体粒子表面において添加剤の固定状態が不均一となり、現像機内にて添加剤の脱離が発生してしまう。これにより、画像ムラ、白スジ、かぶりを引き起こす。
また、トナーの個数分布の変動係数が24.0未満ということは、個数分布が狭く、いわゆる小粒径の2.0〜4.0μmの範囲の個数が増加することを意味するので、母体粒子の凝集性が非常に高まるため、同様の不具合が発生する。
また、粒径4.0〜8.0μmのトナー粒子が39.0個数%を超えると、3.2〜4.0μmの範囲の個数平均粒径に対し、粒径の大きな粒子数が増加するのでドット再現性が悪化し、ハーフトーンでのぼそつきが発生する。特にカラー画像においては、複数色を重ねるのでドット再現性の悪化による色相低下が発生する。
また、トナーの個数分布の変動係数が37.0を超えるということも同様である。つまり、トナーの個数分布の変動係数(個数分布の標準偏差/個数平均粒径)が24.0〜37.0であり、粒径4.0〜8.0μmのトナー粒子が20.0〜39.0個数%とすることにより、個数平均粒径が3.2〜4.0μmという凝集性の高い母体粒子であっても、添加剤の母体粒子表面への均一な固定化に優れたトナーを得ることができる。
このようなトナーは帯電の立ち上がり性が良好であり、現像性に優れ、非画像部への現像の発生が無く、さらに、一般的には個数平均粒径が3.5μm未満であるとクリーニング不良の発生が問題となるが、転写性が良好となるので、クリーニング不良の問題が発生しにくい。このことはとりわけ接触帯電を行う帯電装置を用いる画像形成方法において有利である。クリーニング不良により感光体に残存したトナーは接触帯電部材を汚染し、汚染による画像汚れの発生が発生する。本発明のトナーはクリーニング不良の発生が無いので、接触帯電部材の汚染による画像汚れの発生が無い。
また、本発明のトナーは添加剤の母体粒子表面への均一な固定化に優れるため、トナー飛散の発生が無く、また、小粒径であっても添加剤含有率を低下することができ、少量の添加であっても十分なトナー流動性を有することが可能である。特にカラートナーでは画像の中抜けなどを防止するためにトナー母体粒子の表面被覆率が100%以上を超える量の添加剤を添加することがよく知られているが、本発明のトナーは添加剤のトナー母体粒子への表面被覆率が100%未満であっても転写性が良好となるので、カラー画像での中抜けの発生がない。また添加剤の添加量を低減できるので、添加による低温定着性の悪化が発生せず、良好な低温定着性を達成できることが大きな特徴である。
さらに、添加剤の流動性が異なる複数の添加剤を混合する場合は、二段混合が良い。複数の添加剤のうち、流動性付与効果の最も低い第一の添加剤を、第一の添加剤の全投入量のうちの50〜100重量%を先添加し混合機により混合し(一段目混合)、ついで、第一の添加剤の残り全量とそれ以外の添加剤全量を加え混合機により混合する工程(二段目混合)を加えることにより、均一に混合され、かつ、適度にトナー母体表面に固定化できる。一段目混合により第一の添加剤とトナー母体表面との粉体トルクがかかり、第一の添加剤は解砕され、均一化する。本発明の粒度分布のトナー母体粒子は2.0〜4.0μmの範囲の、粒子の凝集性が高い粒子が50個数%以上存在するので、粉体トルクによる解砕効果が大きく、添加剤の凝集体を低減できる。
一段目混合時は第一の添加剤の全投入量のうちの50〜100重量%添加することにより効果的であり、この割合によりトナーの流動性や帯電量が変化するので、所望の特性により決定すればよい。全投入量のうちの50重量%未満であると一段目混合時の解砕効果が不十分である。一段目混合により第一の添加剤が均一化され、かつトナーの流動性は向上しているので二段目混合に第一の添加剤の残り全量とそれ以外の添加剤全量を加え混合することにより、添加剤のトナー母体表面への均一固定化が進み、長期の使用においてトナー母体表面からの遊離の無いトナーを得ることができる。
このときの混合装置としては、例えばV型混合機、ロッキングミキサー、レーディゲミキサー、ナウターミキサー、ヘンシェルミキサーなどが挙げられるが、回転羽根を有する混合装置にて、前記回転羽根の周速が一段目混合において3〜10m/sであり、二段目混合が20〜60m/sであることにより最も効果的に一段目混合での解砕、均一化と二段目混合でのトナー母体への均一固定化が進む。
一段目混合は低速度であるほうが、粉体トルクがかかり、添加剤の解砕、均一化に有利であり、また低速度であるためトナー母体へ負荷をかけないため3〜10m/sが好ましい。3m/s未満であると混合されず、10m/sを超えると解砕、均一化が不十分である。
二段目混合は20〜60m/sである。周速をあげるほうが、トナー母体への添加剤の固定化が進み有利であるが、一般的には40m/sを超えるとトナーに負荷がかかってしまいトナーが融着してしまったりするので、40m/s以上にはできない。ところが、本発明のトナーは、一段目混合によりトナー母体表面に添加剤が被覆されているためトナー母体同士の付着性が低下しており、また母体表面に無機微粒子が付着することで表面硬度が硬くなっているので、60m/sまで高くしてもトナー母体同士の融着による凝集の発生が無い。これにより十分なトナー母体への添加剤の固定化が達成できる。
添加剤は疎水性シリカ、酸化チタン、酸化アルミナ、酸化ジルコニウムのいずれかであることにより帯電の環境安定性やクリーニング性、転写性が高まる。
本発明のトナーは個数平均粒径が3.2〜4.0μmである。3.2μm未満であるとトナーの流動性が悪化するので、流動性を向上するために添加剤含有量を増やさなければならなくなり、添加剤を増やすことにより低温定着性が悪化したり、トナー飛散を発生させやすい。一方、4.0μmを超えると着色度が低下するので画像濃度が低下し、これによりトナーイールド(トナー単位量あたりの出力可能な枚数)が低下する。好ましくは3.2〜3.5μmの範囲であることにより、ドット再現性が優れる。
さらに、このときのトナーの個数分布の変動係数(個数分布の標準偏差/個数平均粒径)が24.0〜37.0であることにより、上記添加剤の均一固定化に有利になるだけでなく、リサイクルシステムにおいて、リサイクルトナーと混合されてもトナーの流動性や帯電性に変動が小さく、画像が劣化しない。
24.0未満であると、分布がシャープであるため、初期においては良好な画像が得られるが、リサイクルトナーと混合されると初期トナーの分布とリサイクルトナーの分布が完全に分かれてしまい、現像時の選択現像性から初期トナーが優先的に現像され、リサイクルトナーが現像に寄与されず長期にわたって現像部にて蓄積され続け、キャリアスペントや現像剤凝集の原因となる。
37.0を超えると、分布が広いため、同様の理由にて、ある一部の分布を有するトナーが選択現像され、同様の不具合が発生する。したがって、トナーの個数分布の変動係数(個数分布の標準偏差/個数平均粒径)が24.0〜37.0であることによりリサイクルトナーが混合されても選択現像が抑えられ、リサイクルトナーが消費されるのでこのような不具合の発生がない。トナーの個数分布の変動係数(個数分布の標準偏差/個数平均粒径)は24.0〜35.0であることがさらに好ましい。
<トナー粒子の粒度分布の測定方法>
本発明におけるトナー粒子の粒度分布は、コールターマルチサイザーII型(コールター社製)により測定される。以下に測定方法を詳述する。
まず、電解水溶液100〜150ml中に分散剤として界面活性剤、好ましくは(ポリオキシエチレンアルキルエーテル)を0.1〜5ml加える。ここで、電解水溶液とは1級塩化ナトリウムを用いて約1%NaCl水溶液を調製したもので、例えばISOTON−II(コールター社製)が使用できる。
ここで、更に測定試料を2〜20mg加える。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約1〜3分間分散処理を行ない、前記測定装置により、アパーチャーとして100μmアパーチャーを用いて、トナー粒子又はトナーの体積、個数を測定して、体積分布と個数分布を算出する。
得られた分布から、下記式1により、トナーの重量平均粒径(Dv)、個数平均粒径(Dn)を求めることができる。
チャンネルとしては、1.26〜1.59μm未満;1.59〜2.00μm未満;2.00〜2.52μm未満;2.52〜3.17μm未満;3.17〜4.00μm未満;4.00〜5.04μm未満;5.04〜6.35μm未満;6.35〜8.00μm未満;8.00〜10.08μm未満;10.08〜12.70μm未満;12.70〜16.00μm未満;16.00〜20.20μm未満;20.20〜25.40μm未満;25.40〜32.00μm未満;32.00〜40.30μm未満;4.030〜50.80μm未満の16チャンネルを使用し、粒径1.26μm以上50.80μm未満の粒子を対象とする。
Figure 2009053357
(式中、D=2(ch+0.5)/3、chは各チャンネル、nは測定粒子の個数を表わす。)
以下、本発明のトナーにおける更に好ましい点について説明する。
〔1〕まず、体積平均粒径(D4)が4.4〜5.4μmであることが更に好ましい。
体積平均粒径(D4)が4.4〜5.4μmであることにより定着性に有利である。4.4μm未満であるとトナー粒子が記録紙の凹凸の間に埋まってしまい、定着時のニップ圧がかからず定着不良を起こしやすい。また、4.4μm未満の粒子は熱伝導性が高いので定着後つぶれてしまい、画像の粒状度が悪化し、シャープ性が低下しやすい。5.4μmを超えると熱伝導性が悪化し、定着性に不利となるのでOHP透過性が低下するとともに、粒径が大きいのでシャープ性も低下する。また、体積平均粒径(D4)は4.4〜5.4μmの範囲の粒径が最も熱伝導性が適度であるために定着性が良好であり、特にカラートナーの光沢性が向上し、OHP透過性が向上する。とりわけ4.4〜5.0μmの範囲にあることがシャープ性に良い。
〔2〕トナーの重量分布の変動係数(重量分布の標準偏差/重量平均粒径)が26.1〜30.0の範囲であることが更に好ましい。
トナーの重量分布の変動係数(重量分布の標準偏差/重量平均粒径)が26.1〜30.0の範囲にあるトナーであることにより、定着前の作像において粒子が空隙なく密集するので、定着後の画像のシャープ性が高まる。26.1未満では重量径が大きい粒子が増加し、空隙が多く発生するので、定着後の画像のシャープ性が低下する。30.0を超えると分布がブロードになるので、かぶりやトナー飛散が発生しやすくなる。
〔3〕少なくとも結着樹脂としてポリエステル樹脂と、離型剤及び着色剤を含有する画像形成用フルカラートナーであって、高架式フローテスターにより測定される前記トナーの1/2流出温度が120〜140℃であることが更に好ましい。
特にフルカラートナーにおいて高光沢性、高いOHP透過性と色再現性、高着色性を得るためには、少なくとも結着樹脂としてポリエステル樹脂と、離型剤及び着色剤を含有する画像形成用フルカラートナーであり、高架式フローテスターにより測定される前記トナーの1/2流出温度が120〜140℃であることが良い。ポリエステル樹脂を含有することにより高いOHP透過性が得られ、トナーの1/2流出温度が120〜140℃であることにより定着特性が向上し、光沢性が高まり広い色再現性が得られる。120℃未満であると耐ホットオフセット性が低下し、光沢性が低下する。140℃を超えると定着性が悪化することによりOHP透過性が低下する。
〔4〕また、少なくとも結着樹脂としてポリエステル樹脂と、離型剤及び着色剤を含有する画像形成用モノクロトナーであって、高架式フローテスターにより測定される前記トナーの1/2流出温度が145〜165℃であることが更に好ましい。
モノクロトナーにおいて、十分な低温定着性と耐ホットオフセット性を得るためには、少なくとも結着樹脂としてポリエステル樹脂と、離型剤及び着色剤を含有するモノクロ用トナーであり、高架式フローテスターにより測定される前記トナーの1/2流出温度が145〜165℃であることが良い。トナーの1/2流出温度が145℃未満であると耐ホットオフセット性が低下する。165℃を超えると低温定着性に不利である。
〔5〕(1)高架式フローテスターにより測定される前記カラートナーの1/2流出温度をT1/2としたときに、1/2流出温度よりもさらに30℃高い温度での貯蔵弾性率である、G’(T1/2)とG’(T1/2+30℃)との比が2.0〜5.0の範囲にあることが更に好ましい。
G’(T1/2)とG’(T1/2+30℃)との比が2.0〜5.0であることにより、さらにカラートナーの画像のべた均一性とシャープ性、OHP透過性が向上する。2.0未満ではトナーは十分に流動領域にあるが、弾性成分が多いことにより画像の平滑性が不十分となり画像のべた均一性が不十分となったり、OHP透過性が低下する。5.0を超えると定着性には優れているが、定着画像ににじみが発生し、ドット再現性が悪化する。
上記範囲のフルカラートナーを得るためには、2〜15%の架橋成分を有する樹脂を機械的なエネルギーにより溶融混練し、分子切断することにより、トナー中に分岐ポリマーを生成することにより狙いの特性を得ることができる。
架橋成分が15%を超えると、分岐ポリマーが多く存在することにより、光沢性とOHP透過性が低下する。架橋成分が2%未満であったり、架橋成分を有しない樹脂の場合は、THF溶解成分における重量分子量が10万〜100万の範囲の成分が10〜40%含有することにより、溶融状態において長鎖の分子の絡み合いが発生し、擬似的な網目構造が発生するので、狙いのレオロジー特性を得ることができる。
また、トナーが上記レオロジー特性の範囲であれば、架橋成分を有せず、また溶解成分における平均重量分子量が5000〜30000の範囲の線状のポリエステル樹脂を添加することで低温定着性が向上する。スチレンアクリル系の樹脂の場合はOHP透過性に不利なので、架橋成分を有しない樹脂が望ましい。
(2)また、高架式フローテスターにより測定される前記モノクロトナーの1/2流出温度をT1/2としたときに、1/2流出温度よりもさらに30℃高い温度での貯蔵弾性率である、G’(T1/2)とG’(T1/2+30℃)の比が 2.0〜5.0の範囲にあることが更に好ましい。
G’(T1/2)とG’(T1/2+30℃)との比が2.0〜5.0であることにより、さらにモノクロトナーの画像のべた均一性とシャープ性が向上する。2.0未満ではトナーは十分に流動領域にあるが、弾性成分が多いことにより画像の平滑性が不十分となり画像のべた均一性が不十分となる。5.0を超えると定着性には優れているが、定着画像ににじみが発生し、ドット再現性が悪化する。
上記範囲のモノクロトナーを得るためには、10〜40%の架橋成分を有する樹脂を機械的なエネルギーにより溶融混練し、分子切断することにより、トナー中に分岐ポリマーを生成することにより狙いの特性を得ることができる。
架橋成分が40%を超えると、樹脂が硬くなるので、トナー生産時の粉砕性が低下する。架橋成分が10%未満であったり、架橋成分を有しない樹脂の場合は、THF溶解成分における重量分子量が10万〜100万の範囲の成分が20〜70%含有することにより、溶融状態において長鎖の分子の絡み合いが発生し、擬似的な網目構造が発生するので、狙いのレオロジー特性を得ることができる。または、着色剤としての磁性体やカーボンブラックの分散性を制御することで、フィラー効果により狙いのレオロジー特性を得ることも有効な手段である。トナーが上記レオロジー特性の範囲であれば、架橋成分を有せず、また溶解成分における重量平均分子量が5000〜30000の範囲の線状のポリエステル樹脂を添加することで低温定着性が向上する。
<1/2流出温度の測定方法>
1/2流出温度は高架式フローテスター(島津製作所製)を用いてJIS K7210に記載された方法に準拠して行なった。1cmの資料を昇温速度6℃/minで加熱しながら、プランジャーにより10Kg/cmの荷重を与え、直径0.5mm、長さ1mmのノズルを押し出すようにし、これにより、プランジャー降下量−温度曲線を描き、そのS字曲線の高さをhとするとき、h/2に対応する温度(樹脂の半分が流出した温度)を1/2流出温度とする。
<貯蔵弾性率の測定方法>
粘弾性測定装置(レオメーター)RDA−II型(レオメトリックス社製)を用いて測定を行う。
測定治具:直径7.9mmのパラレルプレートを使用する。
測定試料:トナーを直径約8mm,高さ2〜5mmの円柱状試料に成型して使用する。
測定周波数:1Hz、測定温度:100℃〜210℃
測定歪の設定:初期値を0.1%に設定し、自動測定モードにて測定を行う。
試料の伸長補正:自動測定モードにて調整。
〔6〕結着樹脂として無機スズ(II)化合物を触媒として製造されたポリエステル樹脂を含有することが更に好ましい。
無機スズ(II)化合物を触媒として製造されたポリエステル樹脂を、結着樹脂の一部又は全部として含有することにより、樹脂の粉砕性が向上し、小粒径トナーを得やすくなる。とりわけ無機スズ(II)化合物がオクチル酸スズであることにより効果が高い。樹脂の粉砕性が向上することにより、ワックスがトナーの粉砕界面にならず、トナー表面に露出しないため、ワックススペントに有利となり、長期の使用においてかぶりの発生を抑制することができる。とりわけ本発明のトナーは3μm以下の微粉を多くふくみ、スペントに不利であるので、この効果が大きい。
本発明において結着樹脂は公知のものが使用できるが、とりわけ定着性においてポリエステル樹脂が有利である。またその特性としてはポリエステル樹脂を含有し、該トナーのGPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィ)により測定したピークトップ分子量Mpが4000〜8000の範囲にあり、結着樹脂が無機スズ(II)化合物を触媒として製造された結着樹脂を含有することが好ましい。ピークトップ分子量Mpが4000〜8000の範囲にあることにより、定着性が悪化せず、かつ低分子量成分によるリサイクルトナーの微粉化が抑えられる。
ピークトップ分子量、重量平均分子量、数平均分子量の測定は、GPC測定装置において、40℃のヒートチャンバ中でカラムを安定化させ、この温度におけるカラムに溶媒としてTHFを毎分1mlの流速で流し、THF試料溶液を約100μl注入して測定する。試料の分子量測定にあたっては、試料の有する分子量分布を、数種の単分散ポリスチレン標準試料により作成された検量線の対数値とカウント数との関係から算出する。
検量線作成用の標準ポリスチレン試料としては、たとえば東ソー社製、あるいは昭和電工社製の分子量が10 〜10 程度のものを用い、少なくとも10点程度の標準ポリスチレン試料を用いるのが適当である。
検出器にはRI(屈折率)検出器を用いる。カラムとしては、市販のポリスチレンジェルカラムを複数本組み合わせるのが良く、たとえば昭和電工社製のshodex GPC KF−801,802,803,804,805,806,807,800Pの組み合わせや、東ソー社製のTSKgel G1000H(HXL),G2000H(HXL),G3000H(HXL),G4000H(HXL),G5000H(HXL),G6000H(HXL),G7000H(HXL),TSKguardcolumnの組み合わせを挙げることができる。
一般に、GPCクロマトグラムの測定では、高分子量側はベースラインからクロマトグラムが立上がり開始点から測定を始め、低分子量側は分子量約400まで測定する。
〔7〕本発明のトナーはキャリアを含む二成分現像剤として用いることが更に好ましい。
本発明のトナーは一成分であれ、二成分であれ、もちろん使用することができるが、ことに二成分現像剤として使用し、すぐれたクリーニング性と定着性を得ることができる。
〔8〕本発明のトナーは2本のローラ間をトナー像が転写された記録紙を通過させることによってトナー像の加熱定着を行なう定着工程であって、前記ローラの1本か2本が弾性を有する定着工程、又は固定された発熱体と、該発熱体に対向して加熱される加熱材と、該加熱材にトナー像が転写された記録紙を圧着させる加圧部材とにより記録紙上のトナー像が定着される定着工程であって、前記加熱材がベルト状を有する画像形成方法に使用されることが更に好ましく、良好な定着性が得られる。
本発明に係る画像形成方法に使用される装置としては、電子写真法によって画像形成を行う装置であれば限定されないが、記録紙上のトナー像の加熱定着が弾性を有するローラで行われるか、記録紙上のトナー像がベルト状の加熱材によって加圧される定着手段であることが好ましい。
一例として図1を参照して説明する。図1のデジタル複写機は、周知の電子写真方式を用い内部にドラム状感光体(1)を備えている。感光体(1)の周囲には矢印Aで示す回転方向に沿って、電子写真複写工程を実施する帯電器(2)、露光手段(3)、現像手段(4)、転写手段(5)、クリーニング手段(6)、リサイクル手段(15)、および定着手段(10)が配置されている。
露光手段(3)は、複写機上面の原稿載置台(7)に置かれた原稿を読み取り手段(8)によって読み取られた画像信号を基に感光体(1)上に静電潜像を形成する。
感光体(1)上に形成された静電潜像は、現像手段(4)によってトナー像化され、そのトナー像が給紙装置(9)から給送されてくる転写紙(記録紙、定着紙)に転写手段(5)によって静電転写される。トナー像が載った転写紙は、定着手段(10)に搬送、定着された後に、機外へ排出される。
定着手段としては、例えば図2に示されるものが使用される。(1)は定着ローラ、(2)は加圧ローラをそれぞれ表している。定着ローラ(1)はアルミニウム、鉄、ステンレス又は真鍮のような、高熱伝導体から構成された金属シリンダー(3)の表面にRTV、シリコーンゴム、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(PFA)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)のようなオフセット防止層(4)(弾性層)が被覆されている。定着ローラ(1)の内部には、加熱ランプ5が配置されている。加圧ローラ(2)の金属シリンダー(6)は定着ローラ1と同じ材質が用いられる場合が多く、その表面にはPFA、PTFAなどのオフセット防止層(7)(弾性層)が被覆されている。また、必ずしも必要ではないが、加圧ローラ(2)の内部には加熱ランプ(8)が配置されている。
定着ローラ(1)と加圧ローラ2には図示してはないが、両端のバネにより圧接され回転する。この定着ローラ(1)と加圧ローラ(2)の間にトナー像(T)の付着支持体(S)(記録紙などの転写材)を通過させ定着を行う。
図3も、熱ローラ方式の定着装置の一例を示すもので、基本構成としてはハロゲンランプ等の加熱手段(24)(以下「ヒータ」という。)を有する定着ローラ21と、芯金(26)上に発泡シリコーンゴム等の弾性層(27)を有し、定着ローラ(21)に圧接される加圧ローラ(25)とを備えている。加圧ローラ(25)の弾性層(27)上にはPFAチューブ等からなる離型層(28)が設けられている。
定着ローラ(21)は、芯金(30)の上にシリコーンゴム等の弾性層(22)を設け、更にトナーの粘性による付着を防止する目的で、フッ素樹脂等の離型性の良い樹脂表層(23)が形成されている。弾性層(22)の層厚は画像品質と定着時の熱伝達効率を考慮して通常は100〜500μm程度の厚さが好ましい。また樹脂表層(23)は、加圧ローラ(25)と同様にPFAチューブ等で構成され、その厚みは機械的劣化を考慮して10〜50μm程度の厚みが好ましい。
定着ローラ(21)の外周面には、温度検知手段(29)が設けられ、定着ローラ(21)の表面温度を検知することで、その温度をほぼ一定に保つようにヒータ(24)を制御している。このような構成の定着装置において、定着ローラ(21)と加圧ローラ(25)とが、所定の加圧力で圧接されて定着ニップ部(N)を構成し、駆動手段(図示せず)により駆動を受けてそれぞれ矢印R21方向、矢印R25方向に回転することによって、上述の定着ニップ部(N)にて転写紙(P)を挟持搬送する。この際、定着ローラ(21)はヒータ(24)によって所定の温度に制御されており、転写紙(P)上のトナー像(T)は、両ローラ間を通過するときに、圧力を受けながら熱溶融し、ローラ対を出て冷却されることによって永久像として転写紙(P)に定着される。
加圧ローラの構成は外径φ30、肉厚6mmで表面に導電性のPFAチューブが被されており軸上のゴム硬度は42HS(アスカC)で構成されている。又、定着ローラはアルミの芯金から構成されており肉厚はt=0.4mmである。本構成に於いてニップNを得るためにローラの両端に片側88Nの圧力がかけられておりその時の面圧は9.3N/cmになっている。
本発明のトナーが弾性ローラを有する加熱ローラ定着装置に適しているのは、ローラの持つ弾性により、トナー像の表面及び転写紙との接点がより密着され、定着性や画像濃度のバラツキや光沢の不均一が少なくなるので、上記定着装置に本発明のトナーにより作像された画像を定着することによりドットのこまやかなざらつきのない高画質な画像を得ることができるためである。
また、上記固定された発熱体と、該発熱体に対向して加熱される加熱材と、該加熱材に記録紙を圧着させる加圧部材とにより記録紙上のトナー像が定着される定着工程であって、該加熱材がベルト状を有する場合の具体例として、定着工程が定着ベルトを用いて行なう場合の定着機構の模式図の一例を図4に示す。図4において、トナー9が転写された記録紙10がガイドに添って搬送され、加熱・駆動された定着ベルト6及び加圧ローラ2間を通ることにより、トナー9が記録紙10に融着しトナー像の定着を行なうことができる。
この場合も加熱材、つまり定着ベルト6の持つ弾性によりトナー像9の表面及び記録紙10との接点がより密着され、定着性や画像濃度のバラツキや光沢の不均一が少なくなり、高画質な画像を得ることができる。
〔9〕本発明のトナーは、クリーニング工程が像担持体の回転方向上流側から第1クリーニングブレード、第2クリーニングブレードの2つのブレードを備え、該第2クリーニングブレードはブレード母体層と研磨剤粒子含有層の2層構造を有する研磨用ブレードであるクリーニング手段を有する画像形成方法で使用されるとより好ましい。
図5は、本発明の画像形成方法を実施する画像形成装置の一例を示す概略構成図の一つである。像担持体である感光体(1)の周囲に近接あるいは接触して、感光体(1)上に一様な電荷を付与する帯電器(2)、帯電した感光体(1)上に静電潜像を形成するための露光手段(3)、静電潜像を顕像化してトナー像とする現像手段(4)、トナー像を記録紙に転写するための転写手段、トナー像転写後の感光体上をクリーニングするクリーニング手段(8)、感光体上の残電荷を除電するクリーニング除電手段(10)が配置されている。
次に、図5のクリーニング手段(8)について説明する。クリーニング手段(8)は、クリーニング手段として、感光体(1)回転方向上流側から順に、第1クリーニングブレード(11)、第2クリーニングブレード(12)の2つのブレードを有する。また、クリーニングされたトナーを回収するトナー回収羽根(13)、及びそのトナーを搬送する回収コイル(14)を備えている。クリーニングにより回収されたトナーはリサイクル手段(図示無し)によりトナーホッパー部へ回収され、補給トナーと混合後、現像剤容器に戻され、次の作像ステップに入る。
第1クリーニングブレード(11)は、金属、樹脂、ゴム等の材質からなるが、フッ素ゴム、シリコーンゴム、ブチルゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ウレタンゴム等のゴムが好ましく用いられ、この中でも特にウレタンゴムが好ましい。
一方、第2クリーニングブレード(12)は、図6に示すように、ブレード母体層(12a)と研磨剤粒子含有層(12b)との2層構造からなる研磨用ブレードである。
ブレード母体層(12a)は、ゴム、樹脂、金属等の材質によって構成される。中でも、第1クリーニングブレードと同様、ゴムが好ましく用いられ、特にウレタンゴムが好ましい。研磨剤粒子含有層(12b)は、上記に示したゴムに研磨剤粒子を分散させて形成される。
ブレード母体層(12a)をゴムで構成する場合、また、研磨剤粒子含有層(12b)に用いられるゴムの硬度は、65度以上85度以下が好ましい。硬度が65度より小さいとブレードの摩耗の進行が早く、また、硬度が85度より大きいとブレードのエッジが欠けやすくなるからである。
研磨剤粒子としては、窒化珪素等の窒化物、珪酸アルミニウム、珪酸マグネシウム、マイカ、珪酸カルシウム等の珪酸塩、炭酸カルシウム、石膏等の石灰質物質、炭化珪素、炭化ホウ素、炭化タンタル、炭化チタン、炭化アルミニウム、炭化ジルコニウム等の炭化物、酸化セリウム、酸化クロム、酸化チタン、酸化アルミニウム等の酸化物が挙げられる。
この中でも、研磨力に優れている酸化セリウムが好ましい。
研磨剤粒子の平均粒径は、0.05μm以上100μm以下であることが好ましい。平均粒径が0.05μm未満では、粒子が細かすぎ、ゴム中での均一な分散が困難になったり、研磨ブレードとしての研磨力が十分に得られない。また、平均粒径が100μmを超えると、研磨力が大きすぎるために感光体(1)表面上を傷つけることになるため好ましくはない。
第1クリーニングブレード(11)は、主として感光体(1)上の転写残トナーや紙粉の除去を行う。第2クリーニングブレード(12)は、トナーから脱離した無機微粒子を主成分とする感光体(1)上の付着物質や、フィルミング物質等を、研磨面で削り取るようにして除去する。また、第1クリーニングブレード(11)から漏れたトナーや紙粉等も同時に除去する。研磨剤粒子がある幅をもって分散された第2クリーニングブレード(12)の研磨剤粒子含有層(12b)が感光体(1)に当接することで、感光体(1)の膜削れは均一となり、感光体(1)に不具合を生じさせることがない。
図7は他の実施形態のクリーニング装置を有する画像形成装置の概略構成図である。前記した図5のクリーニング装置の第1クリーニングブレードと第2クリーニングブレードの感光体への当接は、双方ともカウンター方式であるが、図7に示すように、第1クリーニングブレード(11)と第2クリーニングブレード(12)の感光体(1)への当接は、第1クリーニング(11)ブレードがカウンター方式で、第2クリーニングブレード(12)がトレーリング方式であっても良い。
以上説明してきたクリーニング手段(8)を、感光体と、帯電手段及び現像手段から選択される任意の手段とを含んで一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在に形成したプロセスカートリッジとすることができる。本プロセスカートリッジによって、小粒径トナーを用いた現像が行われる画像形成プロセスであっても、感光体上のクリーニング機能を長期に亘って維持し、画質の劣化を生じさせることのないプロセスカートリッジとすることができる。
クリーニング手段(8)を搭載する画像形成装置は、図5及び図7の構成に限るものではなく、感光体(1)上のトナー像を一旦転写されて担持する中間転写体を備える構成や、多色画像を形成するために感光体を複数備える構成であってもよい。特に、クリーニング手段(8)を搭載することの効果が得られる画像形成方法は、現像手段(4)で使用するトナーが、本発明による小粒径のトナーである場合である。
小粒径のトナーは、感光体とクリーニングブレードの隙間に入り込みすり抜けやすい。また、小粒径であるとワックスや無機微粒子等の添加剤のトナー粒子中の含有率が高くなる傾向にあるため、これらがトナーから脱離して感光体上に付着し、汚染する。しかしながら、クリーニング手段(8)により、第1クリーニングブレード(11)で感光体(1)上の転写残トナーや紙粉の除去を行い、第2クリーニングブレード(12)でワックスや無機微粒子を主成分とする感光体(1)上の付着物質を、研磨面で削り取るようにして除去することができる。
また、第1クリーニングブレード(11)から漏れたトナーや紙粉等も第2クリーニングブレード(12)で除去できる。また、第2クリーニングブレードは、ブレード母体層(12a)と研磨剤粒子層(12b)とからなり、ある幅をもって研磨剤粒子が分散された構成であるため、研磨剤粒子が剥がれ落ちることがなく、長期に亘って良好なクリーニング機能を維持することができる。
画像形成に使用するトナーが上記本発明の粒度分布の範囲では小粒径であるためにクリーニング性に不利であり、特にリサイクルシステムにおいてはリサイクルトナーが微粉化され、添加剤が埋め込まれることによる流動性悪化、また通紙による紙粉の混入によりさらに不利になるが、該像担持体回転方向上流側から順に、第1クリーニングブレード、第2クリーニングブレードの2つのブレードを備え、該第2クリーニングブレードは、ブレード母体層と研磨剤粒子含有層の2層構造を有する研磨用ブレードであるクリーニング手段であることにより、良好なクリーニングシステムを得ることが出来る。
〔10〕本発明のトナーは像担持体に帯電部材を接触させ、該帯電部材に電圧を印加することによって帯電を行う帯電装置を用いる画像形成方法に使用されるとより好ましい。
前記したように、本発明のトナーは、母体粒子表面への添加剤の均一な固定化に優れており、このようなトナーは帯電の立ち上がり性が良好であり、現像性に優れ、非画像部への現像の発生が無く、さらに、一般的には個数平均粒径が3.5μm未満であるとクリーニング不良の発生が問題となるが、転写性が良好となるので、クリーニング不良の問題が発生しにくい。このことはとりわけ接触帯電を行う帯電装置を用いる画像形成方法において有利である。クリーニング不良により感光体に残存したトナーは接触帯電部材を汚染し、汚染による画像汚れの発生が発生する。本発明のトナーはクリーニング不良の発生が無いので、接触帯電部材の汚染による画像汚れの発生が無い。
以下、本発明のトナーに使用される材料及びトナーの製造方法について説明する。
<結着樹脂>
本発明のトナーに用いられる結着樹脂としては、従来より公知の結着樹脂が使用される。例えば、スチレン、ポリ−α−スチルスチレン、スチレン−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−ブタジエン共重合体、スチレン−塩化ビニル共重合体、スチレン−酢酸ビニル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体、スチレン−α−クロルアクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル−アクリル酸エステル共重合体等のスチレン系樹脂(スチレンまたはスチレン置換体を含む単重合体または共重合体)、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、塩化ビニル樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、フェノール樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、石油樹脂、ポリウレタン樹脂、ケトン樹脂、エチレン−エチルアクリレート共重合体、キシレン樹脂、ポリビニルブチラート樹脂などが挙げられるが、特に定着特性の面からポリエステル樹脂を用いることが好ましい。
また、定着特性を悪化させず本発明における小粒径、狭分布のトナーを得るためには、スチレンアクリル樹脂やハイブリッド樹脂を結着樹脂全量の5〜30重量%の範囲で含有することにより粉砕性が向上する。ハイブリッド樹脂としては、縮重合系樹脂と付加重合系樹脂が化学的に結合されるため、両樹脂のモノマーのいずれとも反応しうる化合物を用いて重合するのが好ましい。このような両反応性モノマーとしては、フマル酸、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸ジメチル等の化合物が挙げられる。
両反応性モノマーの使用量は、付加重合系樹脂の原料モノマー100重量部を基準として、縮重合系樹脂の原料モノマー1〜25重量部、好ましくは2〜10重量部である。1重量部より少ないと着色剤や帯電制御剤の分散が悪くかぶりなどの画像品質が悪化した。25重量部より多いと樹脂がゲル化してしまう不具合があった。
以上のようなハイブリット樹脂は、両反応の進行および完了を同時にする必要はなく、それぞれの反応温度、時間を選択して、独立に反応の進行を完了することができる。
例えば、反応容器中にポリエステル樹脂の縮重合系原料モノマーの混合物中に、ビニル系樹脂の付加重合系原料モノマーおよび重合開始剤からなる混合物を滴下してあらかじめ混合し、まずラジカル反応によりビニル系樹脂からなる重合反応を完了させ、次に反応温度を上昇させることにより縮重合反応によりポリエステル樹脂からなる縮重合反応を完了させる方法がある。
この方法により、反応容器中で独立した2つの反応を並行して進行させることにより、2種の樹脂を効果的に分散させることが可能である。
このときハイブリッド樹脂の酸価は15〜70mgKOH/gであることが良く、好ましくは20〜50mgKOH/g、さらに好ましくは20〜30mgKOH/gである。酸価15〜70mgKOH/gである場合に、離型剤の分散効果が高く、さらに低温定着性および環境安定性に優れていた。酸価を高くすることで紙と樹脂との相溶性がよくなり、さらなる低温定着化が図れたためと考えられる。酸価15mgKOH/g未満であるとハイブリッド樹脂に包括され分散している離型剤がポリエステルから遊離しやすくなり、70mgKOH/gを超えると空気中簿水分の影響が大きくなり、トナー帯電量が不安定となる。
本発明において、好ましく用いられるポリエステル樹脂を構成する2価の酸成分としては、例えば、芳香族系ジカルボン酸類としてはテレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、ジフェニル−P,P’−ジカルボン酸、ナフタレン−2,7−ジカルボン酸、ナフタレン−2,6−ジカルボン酸、ジフェニルメタン−P,P’−ジカルボン酸、ベンゾフェノン−4,4’−ジカルボン酸、1,2−ジフェノキシエタン−P,P’−ジカルボン酸が使用でき、それ以外の酸としては、マレイン酸、フマル酸、グリタル酸、シクロヘキサンジカルボン酸、コハク酸、マロン酸、アジピン酸、メサコン酸、イタコン酸、シトラコン酸、セバチン酸、これらの酸の無水物、低級アルキルエステルが使用できる。
2価のアルコールとしては、例えば、ポリオキシプロピレン(2,2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシエチレン(2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(6)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(13)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンが挙げられる。
その他の2価のアルコールとしては、例えば、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、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、ネオペンチルグリコール、1,4−ブテンジオールの如きジオール類、1,4−ビス(ヒドロキシメチル)シクロヘキサン、及びビスフェノールA、水素添加ビスフェノールAが挙げられる。
その他の酸成分としてはトリメリット酸、1,2,4−トリカルボン酸トリn−エチル、1,2,4−トリカルボン酸トリn−ブチル、1,2,4−トリカルボン酸トリn−ヘキシル、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸トリイソブチル、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸トリn−オクチル、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸トリ2−エチルヘキシルが使用できる。但し何らこれに制限されるものではない。
本発明のポリエステル樹脂においては、例えばn−ドデセニル基、イソドデセニル基、n−ドデシル基、イソドデシル基、イソオクチル基、を有したマレイン酸、フマル酸、グルタル酸、コハク酸、マロン酸、アジピン酸の如きアルキルもしくはアルケニル置換基を有する酸、及び/又は、エチレングリコール、1,3−プロピレンジオール、テトラメチレングリコール、1,4−ブチレンジオール、1,5−ペンチルジオールの如きアルコールを含んでいてもよい。
前述のように本発明で用いられるポリエステル樹脂は、触媒としての無機スズ(II)化合物の存在下で製造されるものが好ましい。
無機スズ(II)化合物としては、Sn−O結合を有する化合物、Sn−X(Xはハロゲン原子を示す)結合を有する化合物等が好ましく、Sn−O結合を有する化合物がより好ましい。
Sn−O結合を有する化合物としては、オクチル酸スズ(II)、シュウ酸スズ(II)、ジ酢酸スズ(II)、ジオクタン酸スズ(II)、ジラウリル酸スズ(II)、ジステアリン酸スズ(II)、ジオレイン酸スズ(II)等の炭素数2〜28のカルボン酸基を有するカルボン酸スズ(II);ジオクチロキシスズ(II)、ジラウロキシスズ(II)、ジステアロキシスズ(II)、ジオレイロキシスズ(II)等の炭素数2〜28のアルコキシ基を有するジアルコキシスズ(II);酸化スズ(II);硫酸スズ(II)等が、Sn−X(Xはハロゲン原子を示す)結合を有する化合物としては、塩化スズ(II)、臭化スズ(II)等のハロゲン化スズ(II)等が挙げられ、これらの中では、帯電立ち上がり効果及び触媒能の点から、(RCOO)Sn(ここでRは炭素数5〜19のアルキル基又はアルケニル基を示す)で表される脂肪酸スズ(II)、(RO) Sn(ここでRは炭素数6〜20のアルキル基又はアルケニル基を示す)で表されるジアルコキシスズ(II)及びSnOで表される酸化スズ(II)が好ましく、(RCOO)Snで表される脂肪酸スズ(II)及び酸化スズ(II)がより好ましく、オクチル酸スズ(II)、ジオクタン酸スズ(II)、ジステアリン酸スズ(II)及び酸化スズ(II)が特に好ましい。
<極性制御剤>
本発明のトナーにおいては、極性を制御するために、極性制御を配合することが可能である。この場合の極性制御剤としては、例えばニグロシン系染料、四級アンモニウム塩、アミノ基含有のポリマー、含金属アゾ染料、サリチル酸の錯化合物、フェノール化合物などが挙げられる。
<離型剤>
本発明で用いる離型剤としては、公知のもの全てが使用できるが、特に脱遊離脂肪酸型カルナバワックス、モンタンワックス、及び酸化ライスワックスを単独又は組み合わせて使用することにより、ハイブリッド樹脂の分散効果が高まる。カルナバワックスとしては、微結晶のものが良く、酸価が5mgKOH/g以下であり、トナーバインダー中に分散した時の粒子径が1μm以下の粒径であるものが好ましい。モンタンワックスについては、一般に鉱物より精製されたモンタン系ワックスを指し、カルナバワックス同様、微結晶であり、酸価が5〜14mgKOH/gであることが好ましい。酸化ライスワックスは、米ぬかワックスを空気酸化したものであり、その酸価は、10〜30mgKOH/gが好ましい。その他の離型剤としては、固形シリコーンワニス、高級脂肪酸高級アルコール、モンタン系エステルワックス、低分子量ポリプロピレンワックス等、従来公知のいかなる離型剤をも混合して使用できる。トナーバインダー中に分散させる前の離型剤の体積平均粒径は10〜800μmが好ましい。
<着色剤>
本発明のトナーに使用できる着色剤としては公知の染料及び顔料が全て使用でき、例えば、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)、カドミュウムイエロー、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、カドミュウムレッド、カドミュウムマーキュリレッド、アンチモン朱、パーマネントレッド4R、パラレッド、ファイセーレッド、パラクロルオルトニトロアニリンレッド、リソールファストスカーレットG、ブリリアントファストスカーレット、ブリリアントカーンミンBS、パーマネントレッド(F2R、F4R、FRL、FRLL、F4RH)、ファストスカーレト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、クロームバーミリオン、ベンジジンオレンジ、ペリノンオレンジ、オイルオレンジ、コバルトブルー、セルリアンブルー、アルカリブルーレーキ、ピーコックブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー、インダンスレンブルー(RS、BC)、インジゴ、群青、紺青、アントラキノンブルー、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ、コバルト紫、マンガン紫、ジオキサンバイオレット、アントラキノンバイオレット、クロムグリーン、ジンクグリーン、酸化クロム、ピリジアン、エメラルドグリーン、ピグメントグリーンB、ナフトールグリーンB、グリーンゴールド、アシッドグリーンレーキ、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、アントラキノングリーン、酸化チタン、亜鉛華、リトボン及びそれらの混合物が使用できる。使用量は一般にバインダー樹脂100重量部に対し0.1〜50重量部である。本発明では、これらの着色剤を単独、もしくは2つ以上混ぜて、本発明のトナーの色となるように調色する。
本発明のシアントナーは、オフセット印刷の色と同等とするため、オフセット印刷で使用されている着色剤と同系統のものが好ましい。具体的には、銅フタロシアニン顔料系で、C.I.Pigment Blue 15、C.I.Pigment Blue 15−1、C.I.Pigment Blue 15−2、C.I.Pigment Blue 15−3、C.I.Pigment Blue 15−4等が挙げられる。
本発明のマゼンタトナーは、オフセット印刷の色と同等とするため、オフセット印刷で使用されている着色剤と同系統のものが好ましい。具体的には、顔料系の着色剤で、C.I.Pigment Red 57−1、C.I.Pigment Violet 19、C.I.Pigment Red 122、C.I.Pigment Red 146、C.I.Pigment Red 147、C.I.Pigment Red 176、C.I.Pigment Red 184、C.I.Pigment Red 185、C.I.Pigment Red 269等が挙げられる。
本発明のイエロートナーは、オフセット印刷で使用されている着色剤と同系統のものが好ましい。具体的には、顔料系の着色剤で、C.I.Pigment Yellow 14、C.I.Pigment Yellow 17、C.I.Pigment Yellow 74、C.I.Pigment Yellow 93、C.I.Pigment Yellow 151、C.I.Pigment Yellow 155、C.I.Pigment Yellow 154、C.I.Pigment Yellow 180等が挙げられる。
シアン、イエロー、マゼンタトナーの着色剤に顔料を使用した場合、トナー中で顔料が凝集したり、顔料粒径が200nm以上である場合は、トナーが不透明になり、画像の彩度が低下し、画像が上記の色をとり得ることが不可能となる。トナーまたはインクによる画像の発色は、トナー層またはインク層を光が抜けて、紙上で反射して、またトナー層またはインク層を光が抜けて、目に入る。このとき、トナー層またはインク層を光が抜ける際に、特定の吸収波長を吸収し、特定の非吸収波長の光を通すため、非吸収波長の色が発色する。このとき顔料粒子が大きかったり、顔料が凝集していると、特定の非吸収波長の光までが吸収されたり、乱反射して、非吸収波長の光が弱まり、色の彩度が低下する。特に、トナーを使用して出来た画像は、オフセット印刷画像のインク層に比較して、トナー層は厚くなるため、顔料の分散を上げ、光が紙上まで十分に届くようにする必要がある。
そこで本発明では、顔料をトナー中の結着樹脂に分散させ、顔料の1次粒径が200nm以下、更には150nm以下にすることが好ましい。また、画像の彩度が低下する場合は、染料を着色剤として、単独または混合して使用してもよい。一般的に染料は透明性が高く、顔料に比較して画像の彩度が高くなる。特にシアントナーでは、分散が悪かったり、顔料粒径が大きくなり、本発明のトナーの色よりも赤みが強くなる。本発明のトナーを得るには、顔料分散を良好にして、顔料1次粒径が30〜120nmの顔料を使用するのが好ましい。
<マスターバッチの使用>
本発明では、顔料の分散を上げるのに、予め着色剤2重量部に対し樹脂1〜4重量部とで混練したマスターバッチを使用することが好ましい。顔料と少量の樹脂で混練することにより、トナー作成時にはとりえないような高分散を行なえる条件で顔料を分散することが出来る。顔料と少量の樹脂で混練することにより、粘度が上昇し、顔料自体に掛かる剪断力を上げて、凝集した顔料同士を分離することが出来る。また、剪断力が掛かるように、樹脂の粘度を混練温度を調整することにより、最適な条件に出来る。予め着色剤2重量部に対し樹脂1〜4重量部とで混練する際には、必要に応じてアセトン、トルエン、MEKなどの有機溶剤や水などを加えて、分散の補助をしてもかまわない。また、必要に応じて、界面活性剤などの分散剤を使用してもかまわない。
分散機については、2本ロール、3本ロール、フラッシング装置、2軸型連続混練機、1軸型連続混練機等、既存のものが使用できる。
高分散化したマスターバッチを使用すると、予め顔料が樹脂で分散されているので、顔料が容易にトナーバインダー樹脂中に分散し、透明性が高く発色のよいトナーが得られる。
記録紙上に形成された画像の色は、トナーの着色剤以外に、画像表面の光沢、トナー付着量、紙の色にも大きく依存する。本発明のトナーの画像の色を得るには、この光沢、トナー付着量の制御も重要となる。
画像表面の光沢が高いほど、画像表面で光が乱反射されることがなく、光がトナー層を通過し易くなり、彩度が高くなる。本出願人の製造・販売に係る記録紙、即ちISO12647−2(1996)の用紙タイプ4に形成される画像は、光沢を20〜90%、更に好ましくは40〜80%に制御すると良い。画像の光沢制御は、一般的には、トナーを記録紙上で加熱溶融して、記録紙に定着を行なう工程で行なう。実際には、加熱したローラやフィルムなどにトナーが載った記録紙を押し当て、トナーを加熱溶融して定着を行なっている。トナーのバインダー樹脂を十分に溶かし、加熱ローラやフィルムの表面が滑らかで離型性が高ければ、画像表面は平滑になり光沢度が上がる。加熱ローラやフィルムを弾性のあるものにすることによって、トナーとローラやフィルム面が密着し、トナー十分に溶け、光沢が増す。
また、ローラやフィルム表面の離型性が高くなるように、シリコーンやフッ素樹脂を用いたり、シリコーンオイルなどの離型剤を塗ることによっても、トナー表面が平滑になり光沢度が増す。
また、トナーのバインダー樹脂に、定着温度で溶融粘度が低くなるものを使用することによっても、画像表面が十分に滑らかになり、光沢性を上げることが出来る。
また、トナーに離型剤などのワックスが含まれている場合には、ワックスの影響により低光沢になるが、ワックスなどの分散をあげてトナー中に微細にワックスを微分散することによって、光沢があがる。
逆に低光沢画像を得るには、定着時にトナーの溶融粘度が高くなるようにして、画像表面が滑らかにならないように、定着温度を下げたり、トナーバインダーに高分子量成分の樹脂を混ぜたりする。
(トナー母体粒子の製造方法)
本発明のトナーの製造方法は、少なくとも結着樹脂、着色剤、離型剤、好ましくは更に帯電制御剤を含むトナー成分を機械的に混合する工程と、溶融混練する工程と、粉砕する工程と、分級する工程とを有するトナーの製造方法が適用できる。また機械的に混合する工程や溶融混練する工程において、粉砕または分級する工程で得られる製品となる粒子以外の粉末を戻して再利用する製造方法も含まれる。
ここで言う製品となる粒子以外の粉末(副製品)とは溶融混練する工程後、粉砕工程で得られる所望の粒径の製品となる成分以外の微粒子や粗粒子や、引き続いて行われる分級工程で発生する所望の粒径の製品となる成分以外の微粒子や粗粒子を意味する。このような副製品を混合工程や溶融混練する工程で、原料(前記の粉砕工程で得られる所望の粒径の製品となる成分、分級工程で発生する所望の粒径の製品など)と副製品との混合は、原料50〜99重量部に対して副製品50〜1重量部の比率で混合するのが好ましい。
少なくとも結着樹脂、着色剤、離型剤を含み、好ましくは更に帯電制御剤を含み、また副製品を含むトナー成分を機械的に混合する混合工程は、回転させる羽による通常の混合機などを用いて通常の条件で行えばよく、特に制限はない。
以上の混合工程が終了したら、次いで混合物を混練機に仕込んで溶融混練する。溶融混練機としては、一軸、二軸の連続混練機や、ロールミルによるバッチ式混練機を用いることができる。
この溶融混練は、バインダー樹脂の分子鎖の切断を招来しないような適正な条件で行うことが重要である。具体的には、溶融混練温度は、結着剤樹脂の軟化点を参考に行うべきであり、軟化点より低温過ぎると切断が激しく、高温過ぎると分散が進まない。
以上の溶融混練工程が終了したら、次いで混練物を粉砕する。この粉砕工程においては、まず粗粉砕し、次いで微粉砕することが好ましいが、本発明の粒度分布を得るための粉砕方法としては、好ましくは対向気流式粉砕機で粉砕することにより製造される。対向気流式粉砕機としては、例えば日本ニューマチック工業製、PJM−I、ホソカワミクロン製ミクロンジェットミル、カウンタジェットミル、クリモト鐵工製クロスジェットミルといったものが挙げられる。
対向気流式粉砕機で粉砕することにより、トナーの円形度が上がるとともに、トナーの表面が非常に滑らかに改質される。このようにして得られたトナーは、現像工程で孤立ドットを埋めた際、トナー同士のパッキングが良好で、隙間が少ないため、感光体上の孤立ドットが崩れにくく、粒状度がよくなめらかで階調性に優れた画像が得られる。
粉砕工程に対向気流式粉砕機による粉砕工程を含まない場合は、トナー表面の改質が不充分であるため、本発明の効果が充分に得られない場合がある。さらに本発明のトナーは2μm以下の超微粉を除去することにより、さらにクリーニング性が良好となる。2μm以下の超微粉を除去するためには、予め機械式粉砕機で、重量平均粒径および/またはモード値粒径を15μm以下まで粉砕することにより、対向気流式粉砕機での粉砕の際の、円形度の過度の上昇と超微紛の発生が抑制される。
予め、機械式粉砕機で粉砕しない場合は、対向気流式粉砕機で個数平均粒径が3.7〜6.5μmのトナーサイズまで粉砕される過程で、消費エネルギーの増大につながるのみならず、円形度の過度の上昇が生じ、トナーとして用いた場合はクリーニングが困難となる。また、超微粉の発生量も多く、対向気流式粉砕機で粉砕した粉砕物中に2μm以下の超微粉が30重量%を超えると、乾式分級工程で除去することが極めて困難となり、1パスの処理で、分級後の粒径分布として、0.6〜2.0μmの粒子の割合を5重量%以下のレベルまで低減させることは不可能である
デカンター型遠心分離機等の湿式法により0.6〜2.0μmの粒子を除くことも可能だが、湿式法は生産性の点で好ましくなく、また、トナーを水に分散させる目的で界面活性剤を用いるため、充分な洗浄を行なわないと、トナーの帯電性への影響が懸念されるため乾式分級が望ましい。
前記トナーの粉砕工程においては、重量平均粒径および/またはモード値粒径が5〜15μm、好ましくは、5〜10μmとなるように機械式粉砕機で粉砕することにより、対向気流式粉砕機での粉砕の際の、円形度の過度の上昇と超微紛の発生を抑制しつつ、トナー粒子表面の改質を充分に行なうことができる。
機械式粉砕機としては、例えば川崎重工業社製のクリプトロン、ターボ工業社製のターボミルや、ホソカワミクロン社製のACMパルベライザ、イノマイザーといったものが挙げられ、それぞれ粉砕ロータの回転数を調整することで粒径は任意に調整可能である。
分級工程としては、分級カバーと分級板とを上下に設け、分級カバーの下面および分級板の上面を中心に向けて高くなる円錐形とし、その円錐形下面と円錐形上面間に形成された分級室の外周部に複数のルーバーを環状に配置して隣接するルーバー間に二次エアーの流入路を設け、上記分級室内に供給された粉体を高速度で旋回させて微粉と粗粉とに遠心分離し、微粉を分級板の中心部に接続された微粉排出筒から排出し、粗粉を分級板の外周囲に形成された粗粉排出口から排出させるようにした旋回気流式分級であることにより、2μm以下の超微粉を効率よく除去することが可能となる。このような旋回気流式分級機としては、日本ニューマチック工業社製のマイクロスピンが挙げられる。
このようにして本発明のトナーの粒度分布が得られる。
以上のようにして製造されたトナーにさらに先に挙げた疎水性シリカ微粉末等の無機微粒子を添加混合してよい。
外添剤の混合は一般の粉体の混合機が用いられるが、ジャケット等装備して内部の温度を調節できることが好ましい。外添剤に与える負荷の履歴を変えるには、途中または漸次外添剤を加えていけばよい。もちろん混合機の回転数、転動速度、時間、温度などを変化させてもよい。はじめに強い負荷を、次に比較的弱い負荷を与えてもよいし、その逆でもよいが、前述の通り、二段混合を行うことにより、より添加剤の均一分散とトナー母体表面への固定化が促進できる。
使用できる混合設備の例としては、V型混合機、ロッキングミキサー、レーディゲミサー、ナウターミキサー、ヘンシェルミキサーなどが挙げられる。
<キャリア>
また、本発明のトナーを混合して二成分現像剤として使用するキャリアとしては、ガラス、鉄、フェライト、ニッケル、ジルコン、シリカ等を主成分とする、粒径30〜1000μm程度の粉末、または、該粉末を芯材としてスチレン−アクリル系樹脂、シリコン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリフッ化ビニリデン系樹脂等をコーティングしたものから適宜選択して使用可能であるが、帯電能力の点から粒径30〜80μmが好ましい。
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。なお以降、特に断わらない限り,「部」は重量部,「%」は重量%を表す。
実施例1〜16、比較例1〜5に使用される樹脂の合成:
<ポリエステル樹脂の合成例>
(樹脂製造例1:H1の合成例)
ポリオキシプロピレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン700g、ポリオキシエチレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン326g、フマル酸244g、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸トリn−ブチル173gをオクチル酸スズ(II)20gとともにガラス製2リットルの四口フラスコに入れ、温度計、ステンレス製撹拌棒、流下式コンデンサおよび窒素導入管を取り付け、電熱マントルヒータ中で窒素気流下、5〜20mmHg減圧下にて210℃にて10時間撹拌しつつ反応を進めた後、常圧にもどし、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸トリn−ブチル30g追加し常圧、210℃にてさらに3時間反応を進めた。得られたポリエステル樹脂は、THF不溶分10%であった。当該樹脂をポリエステルH1とする。
(樹脂製造例2:H2の合成例)
ポリオキシプロピレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン175g、ポリオキシエチレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン815g、テレフタル酸332g、無水マレイン酸148g,およびシュウ酸錫(II)22gをガラス製3リットル−四口フラスコに入れ、温度計、ステンレス製撹拌棒、流下式コンデンサおよび窒素導入管を取り付け、電熱マントルヒータ中で窒素気流下、5〜20mmHg減圧下にて210℃にて5時間撹拌しつつ反応を進めた後、常圧にもどし、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸トリn−ブチル20g追加し、ふたたび5〜20mmHg減圧下にて210℃にて8時間撹拌しつつ反応を進めた。該ポリエステル樹脂はTHF不溶分を含まず、THF溶解成分におけるGPCにより測定される重量分子量が10万〜100万の範囲の成分を32%含有していた。当該樹脂をポリエステルH2とする。
(樹脂製造例3:L1の合成例)
ポリオキシプロピレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン1050g、フマル酸313g、イソフタル酸50gをオクチル酸スズ(II)30gとともにガラス製2リットルの四口フラスコに入れ、温度計、ステンレス製撹拌棒、流下式コンデンサおよび窒素導入管を取り付け、電熱マントルヒータ中で窒素気流下、5〜20mmHg減圧下にて210℃にて8時間撹拌しつつ反応を進めた後、得られたポリエステル樹脂は、THF不溶分を含有せず平均重量分子量が12000、ピークトップ分子量が4500であった。当該樹脂をポリエステルL1とする。
(樹脂製造例4:H3の合成例)
ポリオキシプロピレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン350g、ポリオキシエチレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン652g、フマル酸104g、イソドデセニル無水コハク酸161g、イソフタル酸100g、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸トリn−ブチル173gをオクチル酸スズ(II)14gとともにガラス製2リットルの四口フラスコに入れ、温度計、ステンレス製撹拌棒、流下式コンデンサおよび窒素導入管を取り付け、電熱マントルヒータ中で窒素気流下、5〜20mmHg減圧下にて210℃にて10時間撹拌しつつ反応を進めたあと、常圧にもどし、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸トリn−ブチル120gとオクチル酸スズ(II)4g追加し常圧、210℃にてさらに3時間反応を進めた。得られたポリエステル樹脂は、THF不溶分25%であった。当該樹脂をポリエステルH3とする。
(樹脂製造例5:H4の合成例)
スチレン500g、n−BMA(ノルマルブチルアクリレート)200g、ジビニルベンゼン5.0gを計量し、モノマー液とした。冷却管、撹拌機、ガス導入管及び温度計を取り付けた3リットルのフラスコにイオン交換水1500gとドデセニルベンゼンスルホン酸ナトリウムを10g投入、窒素ガスにて1時間窒素置換後、引き続き窒素を流しながら、この中へ上記のモノマー液を撹拌しながら5ml/秒の速度でモノマー液を滴下後、昇温速度10℃/分にて加熱し90℃の反応温度まで昇温し12時間反応した。得られた重合物は水洗し常温10torrにて乾燥し揮発分1%以下の粉状粉体を得た。 H4はTHF不溶分を34%含有していた。
(樹脂製造例5:L2の合成例)
スチレン150g、2EHA(2−エチルヘキシルアクリレート)25g、n−BMA(ノルマルブチルアクリレート)25gを計量し、モノマー液とした。冷却管、撹拌機、ガス導入管及び温度計を取り付けた3リットルのフラスコにイオン交換水1500gとドデセニルベンゼンスルホン酸ナトリウムを10g投入窒素ガスにて1時間窒素置換後、引き続き窒素を流しながら、この中へ上記のモノマー液を撹拌しながら5ml/秒の速度でモノマー液を滴下後、昇温速度10℃/分にて加熱し90℃の反応温度まで昇温し6時間反応とした。得られた重合物は水洗し常温10torrにて乾燥し揮発分1%以下の粉状粉体を得た。 L2はTHF不溶分を含有せず平均重量分子量が8000、ピークトップ分子量が5500であった。
実施例1〜8、比較例1〜5に使用するマスターバッチの作製:
(マスターバッチ作製)
線状ポリエステル樹脂(L1)を使用して、顔料、ポリエステル樹脂、純水を1:1:0.5の割合で、混合し、2本ロールにより混練した。混練を70℃で行い、その後、ロール温度を120℃まで上げて、水を蒸発させマスターバッチを予め作製した。
シアントナーマスターバッチ処方:(MB−C1)
バインダー樹脂(L1) 100部
シアン顔料(pigment blue 15−3) 100部
純水 50部
マゼンタトナー処方:(MB−M1)
バインダー樹脂(L1) 100部
マゼンタ顔料(pigment red 122) 100部
純水 50部
イエロートナー処方:(MB−Y1)
バインダー樹脂(L1) 100部
イエロー顔料(pigment yellow 180) 100部
純水 50部
実施例9〜12に使用するマスターバッチの作製
(マスターバッチ作製)
線状ポリエステル樹脂(L2)を使用して、顔料、スチレンアクリル樹脂、純水を1:1:0.5の重量割合で、混合し、2本ロールにより混練した。混練を90℃で行い、その後、ロール温度を120℃まで上げて、水を蒸発させマスターバッチを予め作製した。
シアントナーマスターバッチ処方:(MB−C2)
バインダー樹脂(L2) 100部
シアン顔料(pigment blue 15−3) 100部
純水 50部
マゼンタトナー処方:(MB−M2)
バインダー樹脂(L2) 100部
マゼンタ顔料(pigment red 122) 100部
純水 50部
イエロートナー処方:(MB−Y2)
バインダー樹脂(L2) 100部
イエロー顔料(pigment yellow 180) 100部
純水 50部
〔実施例1〕
シアントナー処方:
ポリエステル樹脂(H1) 24部
ポリエステル樹脂(L1) 46部
マスターバッチ(MB−C1) 20部
帯電制御剤(オリエント化学工業社製,E−84) 2部
WEP−5(日本油脂社製,エステルワックス) 8部
マゼンタトナー処方:
ポリエステル樹脂(H1) 24部
ポリエステル樹脂(L1) 46部
マスターバッチ(MB−M1) 20部
帯電制御剤(オリエント化学工業社製,E−84) 2部
WEP−5(日本油脂社製,エステルワックス) 8部
イエロートナー処方:
ポリエステル樹脂(H1) 24部
ポリエステル樹脂(L1) 46部
マスターバッチ(MB−Y1) 20部
帯電制御剤(オリエント化学工業社製,E−84) 2部
WEP−5(日本油脂社製,エステルワックス) 8部
ブラックトナー処方
ポリエステル樹脂(H1) 24部
ポリエステル樹脂(L1) 52部
マスターバッチ(MB−C1) 8部
カーボンブラック(キャボット社製、REGAL−440R) 6部
帯電制御剤(オリエント化学工業社製,E−84) 2部
WEP−5(日本油脂社製,エステルワックス) 8部
上記処方にて材料をへンシェルミキサ(三井三池化工機社製、FM10B)を用いて予備混合した後、二軸混練機(池貝社製、PCM−30)で混練した。次いでホソカワミクロン社製ACMパルベライザを用いて粗粉砕したあと、日本ニューマチック工業社製のPJM−Iにて粉砕し、日本ニューマチック工業社製のマイクロスピンにて分級し、トナー母体1を得た。
添加剤の混合には30Lスーパーミキサーを使用し、冷却水を流し、一段目混合として、トナー母体粒子1の1000部と、二酸化チタン(STT−30A、チタン工業製)を1部投入し、8m/sの回転数にて5分間混合した。二段目混合として疎水性シリカ(H1303VP、ワッカー社製)を10部投入し、60m/sの回転数にて10分間混合後、350メッシュ(44μm)の篩にて篩って、実施例1のトナーを得た。
次いで実施例1のトナーと平均粒径30μmのシリコーンコートキャリアをトナー濃度8%で混合し実施例1の現像剤を得た。
実施例1のトナーについて、コールターマルチサイザーII型で測定した各粒径のチャンネルの個数%を表1(1)に記載した。
また、トナーの個数平均粒径、トナーの個数分布の変動係数(個数分布の標準偏差/個数平均粒径)、粒径4.0〜8.0μmのトナー粒子の個数%、体積平均粒径(D4)、トナーの重量分布の変動係数(重量分布の標準偏差/重量平均粒径)、高架式フローテスターで測定した1/2流出温度、G’(T1/2)/ G’(T1/2+30℃)を表1(1)に記載した。
以下に実施例2〜6のトナー処方を記載する。
〔実施例2〕
実施例1のシアントナー処方、マゼンタトナー処方、イエロートナー処方において、ポリエステル樹脂(H1)を40部に、ポリエステル樹脂(L1)を30部にそれぞれ変え、また、ブラックトナー処方においてポリエステル樹脂(H1)を40部に、ポリエステル樹脂(L1)を36部にそれぞれ変えて、各色トナーを得た。
〔実施例3〕
実施例1のシアントナー処方、マゼンタトナー処方、イエロートナー処方において、ポリエステル樹脂(H1)を44部に、ポリエステル樹脂(L1)を26部にそれぞれ変え、また、ブラックトナー処方においてポリエステル樹脂(H1)を44部に、ポリエステル樹脂(L1)を32部にそれぞれ変えて、各色トナーを得た。
〔実施例4〕
シアントナー処方:
ポリエステル樹脂(H2) 70部
マスターバッチ(MB−C1) 20部
帯電制御剤(オリエント化学工業社製,E−84) 2部
WEP−5(日本油脂社製,エステルワックス) 8部
マゼンタトナー処方:
ポリエステル樹脂(H2) 70部
マスターバッチ(MB−M1) 20部
帯電制御剤(オリエント化学工業社製,E−84) 2部
WEP−5(日本油脂社製,エステルワックス) 8部
イエロートナー処方:
ポリエステル樹脂(H2) 70部
マスターバッチ(MB−Y1) 20部
帯電制御剤(オリエント化学工業社製,E−84) 2部
WEP−5(日本油脂社製,エステルワックス) 8部
ブラックトナー処方
ポリエステル樹脂(H2) 76部
マスターバッチ(MB−C1) 8部
カーボンブラック(キャボット社製、REGAL−440R) 6部
帯電制御剤(オリエント化学工業社製,E−84) 2部
WEP−5(日本油脂社製,エステルワックス) 8部
〔実施例5〕
実施例1のシアントナー処方、マゼンタトナー処方、イエロートナー処方において、ポリエステル樹脂(H1)を16部に、ポリエステル樹脂(L1)を54部にそれぞれ変え、また、ブラックトナー処方においてポリエステル樹脂(H1)を16部に、ポリエステル樹脂(L1)を60部にそれぞれ変えて、各色トナーを得た。
〔実施例6〕
シアントナー処方:
ポリエステル樹脂(H1) 10部
ポリエステル樹脂(L1) 50部
スチレンアクリル樹脂(L2) 10部
マスターバッチ(MB−C1) 20部
帯電制御剤(オリエント化学工業社製,E−84) 2部
WEP−5(日本油脂社製,エステルワックス) 8部
マゼンタトナー処方:
ポリエステル樹脂(H1) 10部
ポリエステル樹脂(L1) 50部
スチレンアクリル樹脂(L2) 10部
マスターバッチ(MB−M1) 20部
帯電制御剤(オリエント化学工業社製,E−84) 2部
WEP−5(日本油脂社製,エステルワックス) 8部
イエロートナー処方:
ポリエステル樹脂(H1) 10部
ポリエステル樹脂(L1) 50部
スチレンアクリル樹脂(L2) 10部
マスターバッチ(MB−Y1) 20部
帯電制御剤(オリエント化学工業社製,E−84) 2部
WEP−5(日本油脂社製,エステルワックス) 8部
ブラックトナー処方
ポリエステル樹脂(H1) 10部
ポリエステル樹脂(L1) 56部
スチレンアクリル樹脂(L2) 10部
マスターバッチ(MB−C1) 8部
カーボンブラック(キャボット社製、REGAL−440R) 6部
帯電制御剤(オリエント化学工業社製,E−84) 2部
WEP−5(日本油脂社製,エステルワックス) 8部
上記実施例2〜6の処方により、実施例1と同様の設備により混合、混練、粉砕、分級して、トナー母体2〜6を得た。
次に、添加剤の混合(添加剤の処方、混合方法、篩)も実施例1と同様にして実施例2〜6のトナーを得た。
次いで得られた実施例2〜6のトナーと平均粒径30μmのシリコーンコートキャリアをトナー濃度8%で混合し、実施例2〜6の現像剤を得た。
実施例2〜6のトナーについて、コールターマルチサイザーII型で測定した各粒径のチャンネルの個数%を表1(1)に記載した。
また、トナーの個数平均粒径、トナーの個数分布の変動係数(個数分布の標準偏差/個数平均粒径)、粒径4.0〜8.0μmのトナー粒子の個数%、体積平均径(D4)、トナーの重量分布の変動係数(重量分布の標準偏差/重量平均粒径)、高架式フローテスターで測定した1/2流出温度、G’(T1/2)/ G’(T1/2+30℃)も表1(1)に記載した。
〔実施例7,8〕
実施例1のシアントナー処方、マゼンタトナー処方、イエロートナー処方において、ポリエステル樹脂(H1)を32部に、ポリエステル樹脂(L1)を38部にそれぞれ変え、また、ブラックトナー処方において、ポリエステル樹脂(H1)を32部に、ポリエステル樹脂(L1)を44部にそれぞれ変えた。実施例7と8は母体トナーの処方を共通とした。
上記共通の処方を用い、実施例1と同様の設備を用いて混合、混練した後、狙いの粒度分布になるように、実施例1と同様の設備により、粉砕のエアー圧(kg/cm)、粉砕フィード(kg/H)など粉砕、分級の条件を調整して、実施例7,8のトナー母体を得た。次に得られた各トナー母体粒子に対して実施例1と同様の添加剤混合(添加剤の処方、混合方法、篩)を実施し、実施例7,8のトナーを得た。
次いで得られた実施例7、8のトナーと平均粒径30μmのシリコーンコートキャリアをトナー濃度8%で混合し、実施例7、8の現像剤を得た。
実施例7、8のトナーについて、コールターマルチサイザーII型で測定した各粒径のチャンネルの個数%を表1(2)に記載した。
また、トナーの個数平均粒径、トナーの個数分布の変動係数(個数分布の標準偏差/個数平均粒径)、粒径4.0〜8.0μmのトナー粒子の個数%、体積平均径(D4)、トナーの重量分布の変動係数(重量分布の標準偏差/重量平均粒径)、高架式フローテスターで測定した1/2流出温度、G’(T1/2)/ G’(T1/2+30℃)も表1(2)に記載した。
〔実施例9〜11〕
シアントナー処方:
スチレンアクリル樹脂(H2) 20部
スチレンアクリル樹脂(L2) 50部
マスターバッチ(MB−C2) 20部
帯電制御剤(オリエント化学工業社製、E−84) 5部
NP−055 5部
(三井化学社製、ポリプロピレンポリエチレン共重合ワックス)
マゼンタトナー処方:
スチレンアクリル樹脂(H2) 20部
スチレンアクリル樹脂(L2) 50部
マスターバッチ(MB−M2) 20部
帯電制御剤(オリエント化学工業社製、E−84) 5部
NP−055 5部
(三井化学社製、ポリプロピレンポリエチレン共重合ワックス)
イエロートナー処方:
スチレンアクリル樹脂(H2) 20部
スチレンアクリル樹脂(L2) 50部
マスターバッチ(MB−Y2) 20部
帯電制御剤(オリエント化学工業社製、E−84) 5部
NP−055 5部
(三井化学社製、ポリプロピレンポリエチレン共重合ワックス)
ブラックトナー処方
スチレンアクリル樹脂(H2) 20部
スチレンアクリル樹脂(L2) 56部
マスターバッチ(MB−C2) 8部
帯電制御剤(オリエント化学工業社製、E−84) 5部
NP−055 5部
(三井化学社製、ポリプロピレンポリエチレン共重合ワックス)
カーボンブラック(キャボット社製、REGAL−440R) 6部
実施例9〜11は上記共通の処方を用い、実施例1と同様の設備により混合、混練した後、狙いの粒度分布になるように、実施例1と同様の設備により、粉砕のエアー圧(kg/cm)、粉砕フィード(kg/H)など粉砕、分級の条件を調整して、実施例9〜11のトナー母体を得た。
添加剤混合には30Lスーパーミキサーを使用し、冷却水を流し、トナー母体9〜11各1000部に対して疎水性シリカH2000(ワッカー社製)を8部投入し、60m/sの回転数にて15分間混合後、350メッシュ(44μm)の篩にて篩って、実施例9〜11のトナーを得た。
次いで得られた、実施例9〜11の各トナーと平均粒径30μmのシリコーンコートキャリアをトナー濃度6%で混合し実施例9〜11の現像剤を得た。
実施例9〜11のトナーについてコールターマルチサイザーII型で測定した各粒径のチャンネルの個数%を表1(2)に記載した。
また、トナーの個数平均粒径、トナーの個数分布の変動係数(個数分布の標準偏差/個数平均粒径)、粒径4.0〜8.0μmのトナー粒子の個数%、体積平均径(D4)、トナーの重量分布の変動係数(重量分布の標準偏差/重量平均粒径)、高架式フローテスターで測定した1/2流出温度、G’(T1/2)/ G’(T1/2+30℃)も表1(2)に記載した。
以下に実施例12、13のトナー処方を記載する。
〔実施例12〕
シアントナー処方:
ポリエステル樹脂(H2) 40部
スチレンアクリル樹脂(L2) 30部
マスターバッチ(MB−C2) 20部
帯電制御剤(オリエント化学工業社製、E−84) 2部
WEP−3(日本油脂社製、エステルワックス) 8部
マゼンタトナー処方:
ポリエステル樹脂(H2) 40部
スチレンアクリル樹脂(L2) 30部
マスターバッチ(MB−M2) 20部
帯電制御剤(オリエント化学工業社製、E−84) 2部
WEP−3(日本油脂社製、エステルワックス) 8部
イエロートナー処方:
ポリエステル樹脂(H2) 40部
スチレンアクリル樹脂(L2) 30部
マスターバッチ(MB−Y2) 20部
帯電制御剤(オリエント化学工業社製、E−84) 2部
WEP−3(日本油脂社製、エステルワックス) 8部
ブラックトナー処方
ポリエステル樹脂(H2) 40部
スチレンアクリル樹脂(L2) 36部
マスターバッチ(MB−C2) 8部
カーボンブラック(キャボット社製、REGAL−440R) 6部
帯電制御剤(オリエント化学工業社製、E−84) 2部
WEP−3(日本油脂製、エステルワックス) 8部
〔実施例13〕
ポリエステル樹脂(H3) 40部
ポリエステル樹脂(L1) 40部
カーボンブラック(キャボット社製、REGAL−440R) 6部
帯電制御剤(保土ヶ谷化学工業社製、T−77) 3部
カルナウバワックス(東亜化成社製) 5部
上記実施例12、13の処方により、実施例1と同様の設備により混合、混練、粉砕、分級して、トナー母体12、13を得た。
次に、添加剤混合には30Lスーパーミキサーを使用し、冷却水を流し、トナー母体12、13の各1000部に対し疎水性シリカH30(ワッカー社製)を8部投入し、60m/sの回転数にて15分間混合後、350メッシュ(44μm)の篩にて篩って、実施例12、13のトナーを得た。
次いで、実施例12、13の各トナーと平均粒径30μmのシリコーンコートキャリアをトナー濃度7%で混合し実施例12、13の現像剤を得た。
実施例12、13のトナーについて、コールターマルチサイザーII型で測定した各粒径のチャンネルの個数%を表1(2)〜表1(3)に記載した。
また、トナーの個数平均粒径、トナーの個数分布の変動係数(個数分布の標準偏差/個数平均粒径)、粒径4.0〜8.0μmのトナー粒子の個数%、D4、トナーの重量分布の変動係数(重量分布の標準偏差/重量平均粒径)、高架式フローテスターで測定した1/2流出温度、G’(T1/2)/ G’(T1/2+30℃)も表1(2)〜表1(3)に記載した。
以下に実施例14〜16のトナー処方を記載する。
〔実施例14〕
ポリエステル樹脂(H3) 60部
ポリエステル樹脂(L1) 22部
カーボンブラック(キャボット社製、REGAL−440R) 10部
帯電制御剤(保土ヶ谷化学工業社製、T−77) 3部
カルナウバワックス(東亜化成社製) 5部
〔実施例15〕
ポリエステル樹脂(H3) 35部
ポリエステル樹脂(L1) 47部
カーボンブラック(キャボット社製、REGAL−440R) 10部
帯電制御剤(保土ヶ谷化学工業社製、T−77) 3部
カルナウバワックス(東亜化成社製) 5部
〔実施例16〕
ポリエステル樹脂(H3) 65部
ポリエステル樹脂(L1) 17部
カーボンブラック(キャボット社製、REGAL−440R) 10部
帯電制御剤(保土ヶ谷化学工業社製、T−77) 3部
カルナウバワックス(東亜化成社製) 5部
上記実施例14〜16の処方により、実施例1と同様の設備により混合、混練、粉砕、分級して、トナー母体14〜16を得た。
次に、得られたトナー母体粒子に対して実施例12、13と同様の添加剤混合(添加剤処方、混合方法、篩)を行い、実施例14〜16のトナーを得た。
次いで実施例14〜16のトナーと平均粒径30μmのシリコーンコートキャリアをトナー濃度7%で混合し実施例14〜16の現像剤を得た。
実施例14〜16のトナーについて、コールターマルチサイザーII型で測定した各粒径のチャンネルの個数%を表1(3)に記載した。
また、トナーの個数平均粒径、トナーの個数分布の変動係数(個数分布の標準偏差/個数平均粒径)、粒径4.0〜8.0μmのトナー粒子の個数%、体積平均径(D4)、トナーの重量分布の変動係数(重量分布の標準偏差/重量平均粒径)、1/2流出温度、G’(T1/2)/ G’(T1/2+30℃)を表1(3)に記載した。
〔比較例1〕
実施例7のトナー母体処方にて、実施例1と同様の設備により混合、混練した後、実施例1と同様の設備を用い、粉砕のエアー圧(kg/cm)、粉砕フィード(kg/H)など粉砕、分級の条件を調整して、比較例1のトナー母体を得た。
添加剤混合には30Lスーパーミキサーを使用し、冷却水を流し、一段目混合として、トナー母体粒子1の1000部と、二酸化チタン(STT−30A、チタン工業社製)を1部投入し、8m/sの回転数にて5分間混合したが、凝集性が悪かったので2段目の添加剤を多く添加する必要があった。二段目混合として疎水性シリカ(H1303VP、ワッカー社製)を50部投入し、60m/sの回転数にて10分間混合後、350メッシュ(44μm)の篩にて篩って、比較例1のトナーを得た。
次いで比較例1のトナーと平均粒径30μmのシリコーンコートキャリアをトナー濃度8%で混合し比較例1の現像剤を得た。
表1(4)にコールターマルチサイザーII型で測定した各粒径のチャンネルの個数%を記載した。
また、トナーの個数平均粒径、トナーの個数分布の変動係数(個数分布の標準偏差/個数平均粒径)、粒径4.0〜8.0μmのトナー粒子の個数%、体積平均径(D4)、トナーの重量分布の変動係数(重量分布の標準偏差/重量平均粒径)、高架式フローテスターで測定した1/2流出温度、G’(T1/2)/ G’(T1/2+30℃)を表1(4)に記載した。
〔比較例2〜5〕
比較例1と同様のトナー母体処方、製法にて、比較例2〜5のトナー母体を得た。添加剤混合には30Lスーパーミキサーを使用し、冷却水を流し、一段目混合として、比較例2〜5のトナー母体粒子1000部と、二酸化チタン(STT−30A、チタン工業社製)を1部投入し、8m/sの回転数にて5分間混合し、二段目混合として疎水性シリカ(H1303VP、ワッカー社製)を10部投入し、60m/sの回転数にて10分間混合後、350メッシュ(44μm)の篩にて篩って、比較例2〜5のトナーを得た。
次いで得られたトナーと平均粒径30μmのシリコーンコートキャリアをトナー濃度8%で混合し比較例2〜5の現像剤を得た。
表1(4)に比較例2〜5のトナーのコールターマルチサイザーII型で測定した各粒径のチャンネルの個数%を記載した。
また、比較例2〜5のトナーの個数平均粒径、トナーの個数分布の変動係数(個数分布の標準偏差/個数平均粒径)、粒径4.0〜8.0μmのトナー粒子の個数%、体積平均径(D4)、トナーの重量分布の変動係数(重量分布の標準偏差/重量平均粒径)、1/2流出温度、G’(T1/2)/G’(T1/2+30℃)を表1(4)に記載した。
<評価方法>
実施例1〜12、比較例1〜5は、画像出力装置としてImagio neo MP C4500(リコー社製)を改造し、図5に示すクリーニングブレードを装備して評価を行った。なお、Imagio neo MP C4500には図4に示す定着ベルトが用いられている。
実施例13〜16は、画像出力装置としてImagio neo 1050Pro(リコー社製)を改造し、図5に示すクリーニングブレードを装備して評価を行った。なお、Imagio neo 1050Proには図2に示す弾性ローラ(定着装置)及びリサイクルトナーシステムが装備されている。
<評価項目>
(1)OHP透過性
透過率の測定は、島津自記分光光度計UV2200(島津製作所社製)を使用し、OHPフィルム単独の透過率を100%とし単位面積あたりのトナー重量1.0mg/cm のときのOHPの透過率をマゼンタトナーの場合(650nm)、イエロートナーの場合(500nm)、シアントナーの場合(600nm)を測定し、次の評価基準で評価した。
A:80%以上 (非常に透過性が高い)
B:65〜80%(良好)
C:50〜65% (実使用上問題ない)
D:50%未満(実使用上問題あり)
(2)画像光沢性
Imagio neo MP C4500(リコー社製)を使用しISO12647−2(1996)の用紙タイプ4を定着紙とし、単位面積あたりのトナー重量を1.0mg/cm でA4ベタ画像を定着させたときの、光沢度を、ハンディ光沢計グロスチェッカーIG−310(入射角60度:堀場製作所社製)を用いて測定した。
(3)トナー着色力
ISO12647−2(1996)の用紙タイプ4を定着紙とし、実施例1〜12、比較例1〜5は画像出力装置としてImagio neo MP C4500(リコー社製)、実施例13〜16は画像出力装置としてImagio neo 1050Proを使用して、単位面積あたりのトナー重量を0.5mg/cm でA4ベタ画像を定着させたときの画像濃度をマクベス濃度計により測定した。画像濃度が高いほど着色力は大きい。
(4)トナー飛散
実施例1〜12、比較例1〜5では、画像出力装置としてImagio neo MP C4500(リコー社製)、実施例13〜16は画像出力装置としてImagio neo 1050Proを使用して、100,000枚のコピーを行い、マシン前扉内側に添付した白紙の汚れをマクベス濃度計にて測定した。白紙のマクベス濃度は0.07であり、この値が高いほどトナー飛散が悪い。
(5)出力画像のドット再現性
実施例1〜12、比較例1〜5では、画像出力装置としてImagio neo MP C4500(リコー社製)、実施例13〜16は画像出力装置としてImagio neo 1050Proを使用して次のようにして評価した。
画像を構成するドットを100倍の拡大鏡を覗いて次のように評価した。
各ドット間のバラツキが少なく(各ドットの最大と最小との差がドット面積差で30[%]未満)再現されている場合をA(良好)、各ドット間のバラツキが、各ドットの最大と最小との差が面積差で30〜45[%](拡大鏡ではバラツキが確認できるものの、目視では分からないレベル)である場合をB、50〜60[%](実用性のあるレベル)をCとした。各ドット間のバラツキが大きく(各ドットの最大と最小との差がドット面積差で60[%]を超える)再現されている場合をD(実用上問題になるレベル)とした。
(6)定着性(定着率)
実施例1〜12、比較例1〜5では画像出力装置としてImagio neo MP C4500(リコー社製)、実施例13〜16は画像出力装置としてImagio neo 1050Pro(リコー社製)を使用してヒーター温度をふってコピーを行い定着画像を得る。
定着後の画像(トナー付着量:0.85±0.05mg/cm)にメンデイングテープ(3M社製)を貼り、一定の圧力(2Kg)を掛けた後、ゆっくり引き剥がす。その前後の画像濃度をマクベス濃度計により測定し、次式にて定着率を算出する。定着ローラの温度を段階的に下げて、下記式で示す定着率が80%以下となるときの温度を定着温度とする。(画像濃度=テープ付着前)
[数2]
定着率(%)=テープ引き剥がし後の画像濃度/元の画像濃度×100
(7)かぶり
かぶりは非画像部を10倍のルーペと目視にて以下のランクにて評価した。
5:ルーペと目視で観察の結果、かぶりなし。
4:ルーペで観察するとわずかにかぶり発生するが、目視では認識できない程度であり良好。
3:ルーペ、目視で観察するとわずかにかぶり発生するが実用上問題なし。
2:一見して悪い。かぶりひどい。
(8)文字シャープ性
約2mm角の「電」の文字を約30倍に拡大し、図8の評価基準に従って判定した。ランク2、4はそれぞれランク1と3、3と5の中間レベルとする。
(9)ホットオフセット発生温度
上記定着性と同様に定着評価し、定着画像へのホットオフセットの有無を目視評価した。ホットオフセットが発生した定着ロール温度をもってホットオフセット発生温度とした。
Figure 2009053357
Figure 2009053357
Figure 2009053357
Figure 2009053357
〔実施例17〕
実施例17は実施例8のトナーを使用し、実施例8で使用したImagio neo MP C4500(リコー社製)改造機から図5に示される第2クリーニングブレード12を外してクリーニング性の評価を行った。
クリーニング性は画像に縦すじの発生の有無を確認し、すじなしを○、若干発生はあるが使用上問題ない場合を△、使用上問題がある場合を×と判定した。
その結果、実施例8は○、実施例17は△であった。
[実施例18]
実施例18は実施例8のトナーを使用し、Imagio neo MP C4500(リコー製)を改造し、図2の定着装置から、芯金6上に発泡シリコーンゴム等の弾性層7を装備せず、弾性層の無い加圧ローラを装備して光沢性とOHP透過性の評価を行った。その結果、実施例18の光沢性は17、OHP透過性はBであった。実施例8の光沢性は、表1(2)に示すように、25、OHP透過性はAである。
〔実施例19〕
実施例19は実施例13のトナーを使用し、実施例13で使用したImagio neo 1050Pro(リコー社製)の改造機から図5に示される第2クリーニングブレード12を外してクリーニング性の評価を行った。その結果、実施例13は○、実施例19は△であった。
[実施例20]
実施例20は実施例14のトナーを使用し、Imagio neo 1050Pro (リコー製)を改造し、図2の定着装置から、芯金6上に発泡シリコーンゴム等の弾性層7を装備せず、弾性層の無い加圧ローラを装備してドット再現性の評価を行った。実施例20のドット再現性はBであった。実施例14のドット再現性は表1(3)に示すようにAである。
〔実施例21〕
実施例21は実施例13のトナーを使用し、実施例13で使用したImagio neo 1050Proのリサイクル経路をカットしてリサイクルトナーが現像機に戻らないようにした。その結果、実施例21は実施例13と比較し、A4サイズ画像濃度6%のチャートにて10000枚出力を続けた結果、実施例21のトナー消費量は実施例13の1.15倍であった。
本発明のトナーを用いる画像形成装置の一実施形態を示す概略説明図である。 本発明のトナーに係る定着装置の一実施形態を示す概略構成図である。 本発明のトナーに係る定着装置の他の実施形態を示す概略構成図である。 本発明のトナーに係る定着装置の他の実施形態を示す概略構成図である。 本発明のトナーに係るクリーニング装置の一実施形態を有する画像形成装置の概略構成図である。 第2クリーニングブレードの構成を示す概略図である。 本発明のトナーに係るクリーニング装置の他の実施形態を有する画像形成装置の概略構成図である。 文字シャープ性の評価基準を示す。
符号の説明
(図1について)
1 ドラム状感光体
2 帯電器
3 露光手段
4 現像手段
5 転写手段
6 クリーニング手段
10 定着手段
15 リサイクル手段
(図2について)
1 定着ローラ
2 加圧ローラ
3 金属シリンダー
4 オフセット防止層
5 加熱ランプ
6 金属シリンダー
7 オフセット防止層
8 加熱ランプ
T トナー像
S 記録紙又は転写紙
(図3について)
21 定着ローラ
22 弾性層
23 樹脂層(樹脂表層)
24 加熱手段
25 加圧ローラ
26 芯金
27 弾性層
28 離型層
29 温度検知手段
30 芯金
N 定着ニップ部
T トナー像
P 記録紙又は転写材

(図4について)
1 定着ローラ
2 加圧ローラ
3 クリーニング部材
4 分離爪
5 オイル塗布部材
6 定着ベルト
7 支持ローラ
8 加熱ランプ
9 トナー
10 記録紙
11 耐熱離型層
(図5について)
1 像担持体(感光体)
2 帯電ローラ
3 露光装置
4 現像装置
6 転写ベルト
8 クリーニング装置
9 除電ランプ
10 クリーニング除電手段
11 第1クリーニングブレード
12 第2クリーニングブレード
13 トナー回収羽根
14 回収コイル
(図6について)
12 第2クリーニングブレード
12a ブレード母体層
12b 研磨剤粒子含有層
(図7について)
1 像担持体(感光体)
2 帯電ローラ
3 露光装置
4 現像装置
6 転写ベルト
8 クリーニング装置
9 除電ランプ
10 クリーニング除電手段
11 第1クリーニングブレード
12 第2クリーニングブレード
13 トナー回収羽根
14 回収コイル

Claims (15)

  1. 少なくとも結着樹脂と着色剤と離型剤とを含有するトナーであって、個数平均粒径が3.2〜4.0μmであり、トナーの個数分布の変動係数(個数分布の標準偏差/個数平均粒径)が24.0〜37.0であり、粒径4.0〜8.0μmのトナー粒子が20.0〜39.0個数%であることを特徴とする静電荷像現像用トナー。
  2. 重量平均粒径(Dv)が4.4〜5.4μmであることを特徴とする請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
  3. トナーの重量分布の変動係数(重量分布の標準偏差/重量平均粒径)が26.1〜30.0の範囲であることを特徴とする請求項1又は2に記載の静電荷像現像用トナー。
  4. 前記結着樹脂として少なくともポリエステル樹脂を含有するフルカラー用トナーであって、高架式フローテスターにより測定される該トナーの1/2流出温度が120〜140℃の範囲であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
  5. 前記結着樹脂として少なくともポリエステル樹脂を含有するモノクロ用トナーであって、高架式フローテスターにより測定される該トナーの1/2流出温度が145〜165℃の範囲であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
  6. 高架式フローテスターにより測定される前記トナーの1/2流出温度をT1/2としたとき、貯蔵弾性率G’( T1/2)と貯蔵弾性率G’(T1/2+30℃)との比G’( T1/2)/ G’(T1/2+30℃)が2.0〜5.0の範囲であることを特徴とする請求項4又は5に記載の静電荷像現像用トナー。
  7. 前記結着樹脂として無機スズ(II)化合物を触媒として製造されたポリエステル樹脂を含有することを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
  8. 請求項1ないし7のいずれかに記載のトナーとキャリアを含有してなることを特徴とする二成分現像剤。
  9. 電子写真感光体からなる像担持体表面を一様に帯電する帯電工程と、帯電された像担持体表面を露光して静電荷像を形成する工程と、形成された静電荷像をトナーを用いて現像し可視像とする現像工程と、形成されたトナー像を直接、又は中間転写体を介して、記録紙上に転写する転写工程と、転写後、像担持体表面に残留する転写残トナーをクリーニング部材でクリーニングするクリーニング工程と、記録紙上のトナー像を加熱定着する定着工程とからなる画像形成方法であって、前記定着工程が2本のローラ間を通過させることによって記録紙上のトナー像の加熱定着が行われ、前記ローラの1本又は2本が弾性を有し、かつ、前記トナーが請求項1ないし7のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーであることを特徴とする画像形成方法。
  10. 請求項9に記載の画像形成方法であって、画像形成工程として、さらに前記クリーニングにより生じた転写残トナーを回収するトナー回収工程と、回収したトナーを現像手段に供給することにより現像工程に使用されるトナーリサイクル工程とを有することを特徴とする画像形成方法。
  11. 請求項9に記載の画像形成方法であって、前記定着工程に代え、固定された発熱体と、該発熱体に対向して加熱される加熱材と、該加熱材に記録紙を圧着させる加圧部材とにより記録紙上のトナー像が定着され、該加熱材が少なくとも有端もしくは無端のベルト状の形状を有する定着工程が行われることを特徴とする画像形成方法。
  12. 請求項11に記載の画像形成方法であって、画像形成工程として、さらに前記クリーニングにより生じた転写残トナーを回収するトナー回収工程と、回収したトナーを現像手段に供給することにより現像工程に使用されるトナーリサイクル工程とを有することを特徴とする画像形成方法。
  13. 請求項9ないし12のいずれかに記載の画像形成方法であって、前記クリーニング工程が、像担持体の表面をクリーニングするクリーニング手段により行われ、該クリーニング手段は、該像担持体回転方向上流側から順に、第1クリーニングブレード、第2クリーニングブレードの2つのブレードを備え、該第2クリーニングブレードは、ブレード母体層と研磨剤粒子含有層の2層構造を有する研磨用ブレードであることを特徴とする画像形成方法。
  14. 少なくとも電子写真感光体からなる像担持体表面を一様に帯電する帯電工程と、帯電された像担持体表面を露光して静電荷像を形成する工程と、形成された静電荷像をトナーを用いて現像し可視像とする現像工程と、形成されたトナー像を直接、又は中間転写体を介して、記録紙上に転写する転写工程と、転写後、像担持体表面に残留する転写残トナーをクリーニング部材でクリーニングするクリーニング工程と、記録紙上のトナー像を加熱定着する定着工程とからなる画像形成方法であって、前記帯電工程には、像担持体表面に帯電部材を接触させ、当該帯電部材に電圧を印加することによって帯電を行なう帯電装置を用い、現像工程には請求項1ないし7のいずれかに記載のトナーを用いることを特徴とする画像形成方法。
  15. 画像形成工程として、像担持体と、帯電手段、現像手段、クリーニング手段より選ばれる少なくとも一つの手段を一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在であるプロセスカートリッジが使用される画像形成方法であって、前記現像手段には請求項1ないし7のいずれかに記載のトナーが使用されることを特徴とする画像形成方法。
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