JP4065527B2 - 二成分系現像剤 - Google Patents

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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、電子写真法、静電記録法、トナージェット法等により、潜像を現像する際に用いられる二成分系現像剤に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、電子写真法、静電記録法、トナージェット法において、感光体上に静電潜像を形成する過程で小径レーザービーム等を用い、感光体へ露光を行う技術が発達して静電潜像が細密化してきている。これに伴い、静電潜像に対して忠実に現像を行い、より高画質出力を得るため、トナー粒子及びキャリア粒子ともに小径化が進んでいる。特に、トナーの平均粒子径を小さくして画質を改善することがしばしば行われている。
【0003】
トナーの平均粒子径を小さくすることは、画質特性のうち、特に粒状性や文字再現性をより良くするための有効な手段であるが、特定の画質項目において改善すべき課題を有している。第一に、長期に渡る使用によって、キャリアが汚染される、即ちスペントが起こりやすく、帯電が低下して、例えば、カブリ、トナー飛散が顕著になる。この現象は、特に静電潜像の画素単位が細密化するほど目立ちやすい。
【0004】
第二に、画像面積比率の高い原稿を用いた場合においてトナーが大量に補給された際に均一に帯電されるまでに時間がかかる問題が生じ、トナーを小径化することによって流動性が低下したためにおこる現象である。この問題は、従来、キャリア抵抗に関する検討が中心となっていたが、解決されていなかった。
【0005】
また、摩擦帯電はトナーとキャリアの間の接触、衝突などの物理的外力によりなされるため、どうしてもトナー、キャリア双方にダメージを与えてしまう。例えば、トナーでは、その表面に添加される外添剤がトナー中に埋め込まれたり、トナー成分が脱落したりする。また、キャリアでは、外添剤を含むトナー構成成分により汚染されたり、樹脂コートキャリアにおいてはキャリアコート成分が磨耗したり、破壊されたりする。これらのダメージにより、複写回数が増えるに従って、現像剤の初期特性が維持できなくなり、地カブリや機内汚れ、画像濃度の変動などを引き起こす原因となる。
【0006】
二成分系現像剤に用いられるキャリアとして、特許文献1に記載されているように、MgO、MnO、SnO、Fe23の組み合わせフェライトキャリア粒子、及び特許文献2に記載されているように、MgO、ZnO、Fe23からなる電子写真用フェライトキャリア等がある。
【0007】
また、特許文献3などには、マグネタイト粒子よりなる電子写真用キャリアが開示されているが、実質的に飽和磁化のコントロールが不可能で、飽和磁化が高く、また、抵抗が低いことにより画像に白抜けを生じるリーク現象を生じやすい。
【0008】
また、特許文献4等には、磁性微粒子を樹脂中に分散させたコアを用いる電子写真用キャリアが記載されている。このようなキャリアは比重が小さく、攪拌トルクを低減できるなどのメリットがある。
【0009】
しかし、このような電子写真用キャリアは安定したコートができる樹脂が限られており、コア材の磁性体を均一分散させにくく、また、製造コストが高い。このため、適用できる条件に限界があった。
【0010】
また、特許文献5等には、マグネシウムを0.5〜10質量%含有する電子写真用キャリアが記載されている。このようなキャリアは環境に優しいなどのメリットがあるものの、耐久性、画質、定着性能など、現像剤としての性能が十分ではなかった。
【0011】
また、特許文献6等には、フェライトキャリアの電流値と被覆量が記載されている。このようなキャリアは初期画質の向上などのメリットがあるが、従来のトナーと組み合わせた場合においては、定着性能と現像剤の耐久性との両立が困難であった。これらの問題については、用いるキャリア量を増やすこと等が行われているものの、未だ耐久性で十分なものが得られていないのが現状である。
【0012】
また、キャリアのコート材からのアプローチとして、特許文献7に開示されている親水性シリカと、樹脂粒子を、機械的衝撃を与えて被着固定する乾式コーティングにより被覆させてなるものや、特許文献8に開示されているガラス転移温度が0℃以下のアクリル酸エステル共重合体及び/またはメタクリル酸エステル共重合体からなるコア層をガラス転移温度が50℃以上のビニル系重合体で被覆した樹脂粒子を含有することを特徴とする樹脂コートキャリア、特許文献9及び10に開示されているマトリックス樹脂中に導電性微粉末と樹脂微粒子を分散させたものをコートしたキャリアなどがあるが、必ずしも十分な高画質や耐久性が得られていなかった。
【0013】
耐久性については、特に、近年多く用いられているフルカラー画像用現像剤においてより、達成が困難となっている。
【0014】
つまり、カラー現像は色再現性の向上やオーバーヘッドプロジェクター(OHP)画像の透明性(OHP透明性)を損なうことなく加熱加圧定着工程で各トナーが十分混色することが必要で、一般の白黒複写機、プリンター用黒トナーと比較すると、フルカラー画像用トナーは、シャープメルト性を有する低分子量で軟化点の低い結着樹脂が好ましく用いられている。なぜなら、軟化点の高いトナーを使用した場合、定着器での色の混合性が低下し、色再現性に問題が生じるからである。しかし、一方このような軟化点の低いトナーを使用すると、クリーナー部、転写部ローラーとの感光体との接触部において、機械的シェアが大きくなり、また、感光体上でトナーが軟化するという現象が生じてしまう。これは、感光体へトナーが付着(融着)するという問題、及び感光体表面にトナー樹脂が堆積するというフィルミングの問題に通じる。そしてそのため、感光体は十分な寿命を得ることはできなかった。
【0015】
従来、OHP画像の透明性を損なうことなく、定着工程におけるオフセット問題を解決すべく、特定の貯蔵弾性率を有するトナーについて種々の提案がなされている。例えば、特許文献11及び12がある。
【0016】
しかし、これらは定着工程における色再現性について、つまりOHPでの透明性、加熱・加圧定着時の定温定着性や耐高温オフセット性の観点で、いずれも十分とはいえず、良好な定着及び十分な混色を達成し、カラートナーとしての理想的な定着特性、保存性、OHP透明性を得るためには、改良の余地があった。さらに、このようなトナーを用いた場合には、キャリアの僅かなコート状態の違いによっても帯電分布がブロードとなることから、耐久時における、トナー飛散、カブリなどの問題を生じやすい。また、トナー中における一部分の粒子径のものだけが消費されるという、いわゆる選択現像が起こり、耐久性に問題を生じていた。
【0017】
【特許文献1】
特開平11−202559号公報
【特許文献2】
特公平5−59423号公報
【特許文献3】
特公平2−60186号公報
【特許文献4】
特開2000−39740号公報
【特許文献5】
特開2001−154416号公報
【特許文献6】
特開平8−6302号公報
【特許文献7】
特開平06−317937号公報
【特許文献8】
特開平07−181742号公報
【特許文献9】
特開平9−269614号公報
【特許文献10】
特開平10−186731号公報
【特許文献11】
特開平11−84716号公報
【特許文献12】
特開平11−7151号公報
【0018】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記二成分系現像剤の問題点を解消し、現像性に優れ、帯電性に優れた現像剤を提供することにある。
【0019】
さらに、環境依存性に優れ、高精彩性を満足した画像を形成できる。具体的には、トナーが感光体表面へ融着せず、フィルミングが削減でき、OHP画像での透明度を高め、定着時の低温定着が可能であり、耐高温オフセットの問題も解消し、色の混色度も優れたトナーを用いてなおかつ高い耐久性能を有した二成分系現像剤を提供することにある。
【0020】
【課題を解決するための手段】
本発明は、下記の構成よりなる二成分系現像剤であることを特徴とする。
【0021】
即ち、少なくともトナーとキャリアとを含有する二成分系現像剤において、
該トナーは、結着樹脂、着色剤及びワックスを少なくとも含有し、
重量平均粒径が4〜9μmであり、
5.04μm以下の粒径を有するトナーが20〜70個数%であり、
4μm以下の粒径を有するトナーが3〜40個数%であり、
8μm以上の粒径を有するトナーが3〜60体積%であり、
10.08μm以上の粒径を有するトナーが15体積%以下であり、
該トナーの粘弾性特性において、
80℃における貯蔵弾性率(G’80)が1×106〜1×1010[dN/m2]であり、
120〜180℃における貯蔵弾性率(G’120-180)が1×103〜1×106[dN/m2]であり、
貯蔵弾性率(G’)と損失弾性率(G”)の比(G”/G’)で示される損失正接(tanδ)について、120〜180℃における最小値(MIN[tanδ120-180])と、180℃におけるtanδ(tanδ180)とが、1<tanδ180/MIN[tanδ120-180]であり、
該トナーは、示差熱分析(DSC)測定における吸熱曲線において、30〜200℃の範囲における最大吸熱ピークが50〜110℃の範囲にあり、
該キャリアが、フェライトコア材に樹脂コート材を被覆した樹脂コートキャリアであり、
50%体積平均粒径が25〜65μmであり、
22μmより小さいキャリア粒子が45体積%以下であり、
16μmより小さいキャリア粒子が16体積%以下であり、
62μm以上のキャリア粒子が0.2〜55体積%であり、
88μm以上のキャリア粒子が28体積%以下であり、
該キャリアの成分がFe元素を100質量部としたときに、
Mgの含有量が、0.4〜12質量部であり、
Ca含有量が、0.04〜2.0質量部であり、
Liの含有量が、2.0質量部以下であり、
Mnの含有量が、0.10〜7.5質量部であって、
該現像剤の流動度が22〜44[秒/50g]であることを特徴とする。
【0022】
【発明の実施の形態】
本発明者等は、前記目的を達成するべく鋭意検討した結果、キャリア中にMg、Ca、Mn各元素を所定量含有させることが、効果的であることを見出した。
【0023】
本発明において用いられるキャリアは、フェライトコア材に樹脂コート材を被覆した樹脂コートキャリアであり、該コア材において、Fe元素を100質量部としたときに、Mgの含有量が0.40〜12.00質量部であることが必要で、好ましくは1.00〜9.00質量部、さらに好ましくは2.00〜9.00質量部である。Mgの含有量が12.00質量部を超える場合には、キャリアの飽和磁化が低くなりすぎ、キャリア飛散の原因となる。また、Mgの含有量が0.40質量部より少ない場合、キャリアの残留磁化が大きくなりやすい。
【0024】
さらに、Ca含有量が、0.04〜2.00質量部であることが必要で、好ましくは、0.12〜1.50質量部、さらに好ましくは0.12〜1.00質量部である。0.04質量部未満の場合、均質なキャリア粒子表面状態が得られにくくなり、また、2.00質量部を超える場合、結晶成長が進み過ぎ、異型化粒子を生じやすくなることから、いずれも好ましくない。
【0025】
また、Mn含有量が0.10〜7.50質量部であることが必要で、好ましくは0.10〜6.00質量部、さらに好ましくは0.20質量部〜5.00質量部である。Mn含有量が0.10質量部よりも少ない場合、飽和磁化が低くなりすぎ、キャリア飛散を生じやすく、画像欠陥の原因となる。Mnが7.50質量部よりも多い場合、飽和磁化が高くなりすぎることから、摺擦力が高くなり、寿命を縮めることから好ましいものではない。
【0026】
Liの含有量は、高湿環境における安定性の点から、2.00質量部以下であり、これ以上であると、環境の影響を受けやすくなることから好ましくない。さらに好ましくは、0.20質量部以下であることが望ましい。また、より好ましくは、該キャリアの成分が、Fe元素を100質量部としたときに、Znの含有量が0.10質量部以下であり、Pbの含有量が、0.05質量部以下であり、Liの含有量が、0.10質量部以下であるものが、耐久後の画像品位を安定する上で好ましい。
【0027】
本発明において、キャリアを構成する元素の含有量は次のような方法によって求めることができる。例えば、キャリア約1.5gを精秤し、塩酸とフッ化水素酸を加え、溶解する。超純水で100mlに定容し、プラズマ発光分光(ICP)によって、各元素の定量を行う。
【0028】
本発明の二成分系現像剤を用いる現像装置は特に限定されないが、そのうちの一例について説明する。図1は、その断面図を示すものである。図中、10は矢印方向に回転し、表面にSe、CdS、アモルファスシリコン或いは有機光導電体等の感光層を有し、図示してない帯電器、露光装置によって表面に静電潜像を形成させる感光体ドラムである。11は現像剤担持体である現像スリーブである。12は、現像スリーブ11の内部に固定して設けられ複数のN、S磁極を周方向に有するマグネットローラ(磁気ロール)であり、この現像スリーブ11とマグネットローラ12により現像剤を担持し、現像スリーブ11は固定したマグネットローラ12に対して図の矢印方向に回転し、現像剤を搬送する。また、マグネットローラ12のN、S磁極は、適当な磁束密度に磁化されており、その磁力によって現像剤よりなる磁気ブラシを形成する。15は磁気ブラシの高さ、量を規制するための規制体であり、16は現像容器である。13、14は現像剤を循環させる供給ローラである。さらに、17は仕切り壁、18は補給トナー、19は現像剤である。当該装置においては、現像を好適に行うべく、現像スリーブ1と感光体ドラム10の基体との間にバイアス電圧を印加してもよい。
【0029】
本発明に用いられるキャリアは、50%体積平均粒径が25〜65μmであり、22μm未満のキャリア粒子が45体積%以下であり、16μm未満キャリア粒子が16体積%以下であり、62μm以上のキャリア粒子が0.2〜55体積%であり、88μm以上のキャリア粒子が28体積%以下である。
【0030】
本願発明のキャリアの50%体積平均粒径は粒径のコントロールのし易さ、トナーとの混合性などから25〜65μm、好ましくは30〜55μmである。平均粒径が65μmよりも大きい場合、または、22μm未満のキャリア粒子が45体積%を超えるか、16μm未満のキャリア粒子が16体積%を超える場合、キャリア飛散の原因となる。
【0031】
また、体積平均粒径が25μmよりも小さい場合、または、62μm以上のキャリア粒子が55体積%を超えるか、88μm以上のキャリア粒子が28体積%を超える場合、トナー補給時の帯電能力が劣り、カブリやトナー飛散の原因となる。
【0032】
キャリアの粒度分布については、測定装置としてマイクロトラック粒度分析計(日機装株式会社)のSRAタイプを使用し、0.7〜125μmのレンジ設定で行って、キャリアの50%体積平均粒径(D50)及び粒度分布を求めた。
【0033】
本発明に用いられるキャリアの抵抗値は、107〜1014Ω・cmの範囲、好ましくは109〜1013Ω・cmの範囲であることが好ましい。
【0034】
本発明に用いられるキャリアは、3000kA/mの印加磁場に対する飽和磁化が30〜90Am2/kg、特に58〜78Am2/kgであり、かつ残留磁化が20Am2/kg以下、特に6Am2/kg以下であり、保磁力が60kA/m以下、特に15kA/m以下であることが望ましい。残留磁化や保磁力がこの値を超えると、現像器内での現像剤の搬送性が不安定となり、耐久性が劣る。飽和磁化が90Am2/kgを超える場合においては、磁気ブラシ上の穂立ちが固くなり、攪拌時、ブレードへの衝撃が大きくなり易いことから、好ましいものではない。飽和磁化が30Am2/kgに満たない場合においては、キャリア飛散が生じやすくなる。残留磁化が20Am2/kg以上であるか、保磁力が60kA/m以上ある場合においては、現像剤の流動性が悪化する。
【0035】
本発明のごとくトナー中にワックスを含有させたトナーや、カラー画像にも適した定着性の優れた比較的軟らかいトナーにおいては、キャリアとの帯電維持という点において、一層キャリアサイドでの改善が必須となっている。
【0036】
上記キャリアの飽和磁化、残留磁化、保磁力の測定には、装置としてBHU−60型磁化測定装置(理研測定製)を用いる。測定試料は約1.0g秤量し、内径7mmφ、高さ10mmのセルにつめ、前記の装置にセットする。測定は印加磁場を徐々に加え最大3,000エルステッドまで変化させる。次いで印加磁場を減少せしめ、最終的に記録紙上に試料のヒステリシスカーブを得る。これより、飽和磁化、残留磁化、保磁力を求める。
【0037】
本発明に用いられるキャリアの製造方法については、公知の方法を用いることができる。例えば、CaO、MnO、MgO及びFe23がそれぞれ所望の組成となるように各酸化物を適量配合する。この際、必要に応じて、他の金属化合物などを添加しても良い。これに通常、水を加え、湿式ボールミル等で混合する。得られたスラリーを乾燥し、さらに粉砕した後700〜1200℃の温度で仮焼成する。仮焼成後さらに湿式ボールミルまたは湿式振動ミル等で粉砕した後、必要に応じ分散剤、バインダー等を添加し、粘度調整後、造粒し、1000〜1500℃の温度で1〜24時間保持し、本焼成を行なう。さらに、この焼成物を、粉砕し、分級する。尚、さらに必要に応じ還元を若干行なった後に表面を低温で再酸化してもよい。
【0038】
得られた分級物をコア材として、該コア材に被覆処理を施す。被覆処理に用いるコート材としては、例えばポリスチレン系樹脂、ポリ(メタ)アクリル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエーテル系樹脂、ポリスルフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリブチラール系樹脂、尿素系樹脂、ウレタン系樹脂、ウレア系樹脂、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂等の各種熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂及びその混合物、並びにこれらの樹脂の共重合体、ブロック重合体、グラフト重合体及びポリマーブレンドが用いられる。さらに、帯電性を調整するために、各種極性基を有する樹脂を使用してもよい。さらに、帯電量の調節やコア材との付着性を高めるなどのために各種カップリング材を併用することも可能である。また必要に応じ荷電制御剤または抵抗制御剤等を添加してもよい。
【0039】
特に好ましい添加物としては樹脂粒子が挙げられる。樹脂粒子の添加量は、コート材に対して2〜70質量%が望ましい。より好ましい樹脂粒子の材質としては、シリコーン樹脂粒子が挙げられる。フッ素樹脂粒子を用いる場合、コート材との帯電量の差が小さければ問題はないが、差が大きい場合には離型性は向上するものの、帯電量にバラツキを生じやすい。
【0040】
コート材中に樹脂粒子を含有させる場合、これとコート部分との帯電量の差が大きい場合、補給されたトナーの帯電不良が生じ、カブリやトナー飛散を生じてしまう。その理由としては、コア材が露出しているいわゆるコート部分のうち、樹脂粒子の存在する部分と存在しない部分との帯電量に差を生じることから、キャリアの帯電付与能力を十分に生かしきることができずに、帯電の高すぎる方に付着したトナーが離れにくくなって、トナースペントを引き起こしたり、帯電の低い部分によって、充分に帯電しないトナーができやすくなる。このため、地カブリ、トナー飛散といった現象が現れる。
【0041】
本発明においては、コート材(樹脂粒子含む)の帯電量(Rt)と樹脂粒子との帯電量(Pt)の差の絶対値|Rt−Pt|が55以下である低トリボの樹脂粒子を用いることが好ましい。また、より好ましくは、上記帯電量差の絶対値が38以下である。
【0042】
コート材(樹脂粒子含む)と樹脂粒子との帯電量の差の絶対値|Rt−Pt|が55を超えると、キャリア表面の帯電のばらつきを生じてしまい、特に、本発明の定着性能に優れた比較的軟らかいトナーを用いた場合に、トナー飛散や、カブリといった問題を生じやすい。また、現像剤の流動性の低下を生じ現像スリーブへの現像剤のコートが不均一になったり、現像剤の漏れを引き起こしやすい。また同時に、摩擦帯電速度や帯電安定性を損ない、トナー飛散を生じやすい。
【0043】
コート材と樹脂粒子との帯電量の差(Rt−Pt)は、次のようにして測定することができる。
【0044】
即ち、コートキャリア(樹脂粒子含有)に、使用している樹脂粒子を1質量%の割合で加え、50ccポリビンで混合(振とう器((株)ヤヨイ製)にて150rpm×3分)後、図2の摩擦帯電量測定装置を用いて測定を行う。
【0045】
底に500メッシュ(磁性粒子の通過しない大きさに適宜変更可能)の導電性スクリーン23のある金属製の測定容器22に摩擦帯電量を測定しようとする粒子と磁性粒子の混合物を入れ金属製のフタ24をする。このときの測定容器22全体の重量を秤り、W1(g)とする。次に、吸引器21(測定容器22と接する部分は少なくとも絶縁体)において、吸引口27から吸引し風量調節弁26を調整して真空計25の圧力を250mmAqとする。この状態で充分(約2分間)吸引を行いトナーを吸引除去する。このときの電位計29の電位をV(ボルト)とする。ここで28はコンデンサーであり容量をC(μF)とする。また、吸引後の測定容器全体の重量を秤り、W2(g)とする。この摩擦帯電量T(μC/g)は下式の如く計算され、該Tが(Rt−Pt)に相当する。
【0046】
T(mC/kg)=C×V/W1−W2
【0047】
また、コート材中に含有される低トリボの樹脂粒子の平均粒径(Pd)がトナーの平均粒径(Td)に対して下記式を満足することが好ましい。
【0048】
0.02Td≦Pd≦0.2Td
上記の範囲にすることにより、トナー及びキャリアの流動性及び搬送性を損なうことなく、画像特性を良好に保持することができる。
【0049】
コア材へのコート材の被覆の方法は、上記被覆用樹脂を適当な溶媒に溶解した樹脂溶液を調整し、これをスプレー法或いは浸漬法等によりキャリアコア材粒子に被覆すればよいが、溶剤を用いない乾式法でも良い。樹脂粒子を含有させる場合には、樹脂溶液中に混合することもできる。
【0050】
樹脂コート材の被覆量としてはコア材に対して0.05〜5.0質量%とするのが好ましい。0.05質量%より少ないと被覆の効果が不十分であり、且つキャリア粒子ごとの被覆状態にばらつきを生じやすい。一方、コア材粒子に対するコート材の被覆量を増やすことによってキャリアの電気抵抗が増加するものの、コート材の被覆量が5.0質量%を超えると流動性が悪化し、画像特性が悪化しやすい。
【0051】
次に、本発明に用いられるトナーについて説明する。
【0052】
本発明に用いられるトナーは、結着樹脂、着色剤及びワックスを少なくとも含有し、重量平均粒径が4〜9μmであり、5.04μm以下の粒径を有するトナーが20〜70個数%であり、4μm以下の粒径を有するトナーが3〜40個数%であり、8μm以上の粒径を有するトナーが3〜60体積%であり、10.08μm以上の粒径を有するトナーが15体積%以下である。
【0053】
トナーの重量平均粒径が9μmより大きい場合は、高画質化に寄与し得る微粒子が少ないことを意味し、感光ドラム上の微細な静電荷像上には忠実に付着しづらく、ハイライト部の再現性が低下し、さらに解像性も低下する。また、必要以上にトナーが静電荷像に乗りすぎが起こりやすい。
【0054】
逆にトナーの重量平均粒径が4μmより小さい時には、トナーの単位質量あたりの帯電量が高くなり、画像濃度の低下、特に低温低湿下での画像濃度が低下しやすい。この場合、特にグラフィック画像の如き画像面積比率の高い用途には不向きである。
【0055】
さらに4μmより小さい時には、キャリアの如き帯電付与部材との接触帯電がスムーズに行われにくく、充分に帯電し得ないトナーが増大し、非画像部への飛び散りによるカブリが目立つ様になる。
【0056】
また本発明のトナーは、5.04μm以下の粒径を有するトナーが20〜70個数%で、20個数%未満である場合には、トナー消費量の増大する傾向が見られ、一方、70個数%を超える場合には、トナー自己凝集も起こり易い。
【0057】
さらに、4μm以下の粒径のトナー粒子を全粒子数の3〜40個数%、好ましくは5〜25個数%であることが好ましい。4μm以下の粒径のトナー粒子が3個数%未満であると、高画質のために必須な成分である微小のトナー粒子が少ないことを意味し、特に、コピー又はプリントアウトを続けることによってトナーが連続的に使われるに従い、有効なトナー粒子成分が減少して、本発明で示すトナーの粒度分布のバランスが低下し、画質がしだいに低下する傾向を示す。
【0058】
また、4μm以下の粒径のトナー粒子が40個数%を超えると、トナー粒子相互の凝集状態が生じ易く、本来の粒径以上のトナー塊として挙動することも多くなり、その結果、静電荷像のエッジ部と内部との濃度差が大きくなり、中抜け気味の画像となり易い。さらに、8μm以上の粒径を有するトナーが3体積%未満である場合、画質が低下する傾向が見られ、60体積%を超えた場合には、荒れた画像が形成されやすく、解像性を低下させる。さらに、10.08μm以上の粒径を有するトナーが15体積%以下であることが画質向上の上で好ましい。
【0059】
本発明において、トナーの平均粒径及び粒度分布はコールターカウンターTA−II型(コールター社製)を用いて行うが、コールターマルチサイザー(コールター社製)を用いることも可能である。電解液は1級塩化ナトリウムを用いて1%NaCl水溶液を調製する。例えば、ISOTON R−II(コールターサイエンティフィックジャパン社製)が使用できる。測定法としては、前記電解水溶液100〜150ml中に分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルフォン酸塩を0.1〜5ml加え、さらに測定試料を2〜20mg加る。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、2.00μm以上のトナーの体積,個数を測定して体積分布と個数分布とを算出した。それから本発明に係る体積分布から求めた重量平均粒径(D4)(各チャンネルの中央値をチャンネル毎の代表値とする)を求めた。
【0060】
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チャンネルを用いる。
【0061】
本発明の現像剤に用いられるトナーは、粘弾性特性において、80℃における貯蔵弾性率(G’80)が1×106〜1×1010[dN/m2]の範囲であることが好ましい。またより好ましくは1×106〜1×108[dN/m2]の範囲である。これにより、トナーの高温環境下における保存性、耐熱性、耐ブロッキング性を良好にすることができる。尚、貯蔵弾性率(G’80)が1×106[dN/m2]よりも小さいと、高温環境下における保存性、耐熱性、耐ブロッキング性が悪く、トナー粒子同士が合一し、大きなトナーの凝集体を形成するため、ドラム表面に融着及びフィルミングが発生するという問題が生じる。一方、貯蔵弾性率(G’80)が1×1010[dN/m2]より大きい場合には、保存性、耐熱性、耐ブロッキング性は十分であるものの、低い温度での十分な定着性が得られないという問題が生じる。
【0062】
また、120〜180℃におけるトナーの貯蔵弾性率(G’120-180)は、1×103〜1×106[dN/m2]の範囲にあり、好ましくは1×104〜5×105[dN/m2]である。これにより、十分な低温定着性と耐高温オフセット性とを両立させることができる。尚、貯蔵弾性率(G’120-180)が1×103[dN/m2]よりも小さい場合には、トナーの十分な耐高温オフセット性を得ることができないため好ましくなく、また、貯蔵弾性率(G’120-180)が1×106[dN/m2]より大きい場合には、トナーの十分な低温定着性を得ることができないため好ましくない。
【0063】
また、貯蔵弾性率(G’)と損失弾性率(G”)の比(G”/G’)で示される損失正接(tanδ)について、120〜180℃における最小値(MIN[tanδ120-180])と180℃におけるtanδ(tanδ180)とが、1<tanδ180/MIN[tanδ120-180]の範囲にあることが耐高温オフセット性能を得るために重要である。
【0064】
定着スピードが速い場合においては、紙などの転写材に移行する熱量、供給される熱量が大きく、温度の振れ幅が生じてしまうのが現状である。そのため、定着温度範囲が大きいことが要求される。
【0065】
tanδ180/MIN[tanδ120-180]が1となる場合、定着可能温度範囲が小さくなり、十分な耐高温オフセット性能が得られなくなる。
【0066】
さらに好ましくは、120〜180℃において、tanδの極小値を有することが望ましい。これにより、耐高温オフセット性能がより向上する。
【0067】
さらに、120〜180℃におけるトナーの貯蔵弾性率の最小値(G’min)と最大値(G’max)との比(G’max/G’min)が、30以下であることが好ましい。この比が30を超えると、低温定着性能と耐高温オフセット性能との両立が困難となる。
【0068】
また、本発明においてトナーの粘弾性の測定は、以下のようにして行った。
【0069】
トナーを直径25mm,厚さ約2〜3mmの円板状の試料に加圧成形する。次にパラレルプレートにセットし,50〜200℃の温度範囲内で徐々に昇温させ、温度分散測定を行う。昇温速度は2℃/minとし、角周波数(ω)は6.28rad/secに固定し、歪率は自動とする。横軸に温度、縦軸に貯蔵弾性率(G’)、損失弾性率弾性率(G”)を取り、各温度における値を読み取る。測定にあたっては、RDA−II(レオメトリックス社製)を用いる。
【0070】
次に、本発明に用いられるトナーは、示差熱分析(DSC)測定における吸熱曲線において、30〜200℃の範囲における最大吸熱ピークが50〜110℃の範囲にあることが好ましい。好ましくは55〜100℃の範囲にあり、さらに好ましくは60〜90℃の範囲にある。これにより、低温定着性と耐ブロッキング性、感光体表面へのフィルミング防止という観点で良好な結果を示す。
【0071】
かかる示差熱分析測定は、以下のようにして実施される。
【0072】
示差走査熱量計(DSC測定装置)、DSC−7(パーキンエルマー社製)を用いてASTM D3418−82に準じて測定する。測定試料は2〜10mg、好ましくは5mgを精密に秤量する。これをアルミパン中に入れ、リファレンスとして空のアルミパンを用い、測定温度範囲30〜200℃の間で、昇温速度10℃/minで常温常湿下で測定を行う。この昇温過程、降温過程で、温度30〜200℃の範囲におけるDSC曲線のメインピークの吸熱、発熱ピークが得られる。
【0073】
本発明に用いられるトナーは、少なくとも結着樹脂、着色剤、ワックスを含有する。
【0074】
本発明のトナーに含有される結着樹脂としては、
(a)ポリエステルユニットとビニル系重合体ユニットとを有しているハイブリッド樹脂
(b)上記ハイブリッド樹脂とポリエステル樹脂との混合物
(c)ハイブリッド樹脂とビニル系重合体との混合物
(d)ポリエステル樹脂
(e)ポリエステル樹脂とビニル系重合体との混合物
のいずれかを好ましく使用することができる。十分な耐高温オフセット性、耐熱性、耐ブロッキング性が得られるという点で、上記(a)ポリエステルユニットとビニル系重合体ユニットを有しているハイブリッド樹脂、または(e)ポリエステル樹脂とビニル系重合体との混合物が特に好ましく用いられる。
【0075】
本発明において、上記「ハイブリッド樹脂」とは、ビニル系重合体ユニットとポリエステルユニットが化学的に結合された樹脂を意味する。具体的には、ポリエステルユニットと(メタ)アクリル酸エステルの如きカルボン酸エステル基を有するモノマーを重合したビニル系重合体ユニットとがエステル交換反応によって形成されるものであり、好ましくはビニル系重合体を幹重合体、ポリエステルユニットを枝重合体としたグラフト共重合体(或いはブロック共重合体)を形成するものである。
【0076】
本発明にかかるトナーの結着樹脂にポリエステル樹脂或いはハイブリッド樹脂を用いる場合は、アルコールとカルボン酸、カルボン酸無水物、またはカルボン酸エステル等が原料モノマーとして使用できる。具体的には、例えば2価アルコール成分としては、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、ポリオキシプロピレン(3.3)−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(2.0)−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(2.0)−ポリオキシエチレン(2.0)−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)プロパン等のビスフェノールAのアルキレンオキシド付加物、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、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、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グリコール、ビスフェノールA、水素添加ビスフェノールA等が挙げられる。3価以上のアルコール成分としては、例えばソルビトール、1,2,3,6−ヘキサンテトロール、1,4−ソルビタン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、1,2,4−ブタントリオール、1,2,5−ペンタントリオール、グリセロール、2−メチルプロパントリオール、2−メチル−1,2,4−ブタントリオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、1,3,5−トリヒドロキシメチルベンゼン等が挙げられる。
【0077】
カルボン酸成分としては、フタル酸、イソフタル酸及びテレフタル酸の如き芳香族ジカルボン酸類またはその無水物;コハク酸、アジピン酸、セバシン酸及びアゼライン酸の如きアルキルジカルボン酸類またはその無水物;炭素数6〜12のアルキル基で置換されたコハク酸もしくはその無水物;フマル酸、マレイン酸及びシトラコン酸の如き不飽和ジカルボン酸類またはその無水物;が挙げられる。
【0078】
尚、上記の中でも、特に、下記一般式(1)で代表されるビスフェノール誘導体をジオール成分とし、2価以上のカルボン酸またはその酸無水物、またはその低級アルキルエステルとからなるカルボン酸成分(例えば、フマル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、フタル酸、テレフタル酸、トリメリット酸、ピロメリット酸等)を酸成分として、これらを縮重合したポリエステル樹脂が、特に好ましい。この組成としたポリエステル樹脂は、カラートナーとして、良好な帯電特性を有する。
【0079】
【化1】
Figure 0004065527
【0080】
(上記式中、Rはエチレンまたはプロピレン基を示し、x、yはそれぞれ1以上の整数であり、且つ、x+yの平均値は2〜10である。)
【0081】
本発明において、トナーの結着樹脂としてビニル系重合体或いはハイブリッド樹脂を用いる場合に用いられるビニル系モノマーとしては、次のようなものが挙げられる。スチレン;o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、α−メチルスチレン、p−フェニルスチレン、p−エチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、p−n−ブチルスチレン、p−tert−ブチルスチレン、p−n−ヘキシルスチレン、p−n−オクチルスチレン、p−n−ノニルスチレン、p−n−デシルスチレン、p−n−ドデシルスチレン、p−メトキシスチレン、p−クロルスチレン、3,4−ジクロルスチレン、m−ニトロスチレン、o−ニトロスチレン、p−ニトロスチレンの如きスチレン及びその誘導体;エチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチレンの如きスチレン不飽和モノオレフィン類;ブタジエン、イソプレンの如き不飽和ポリエン類;塩化ビニル、塩化ビニリデン、臭化ビニル、フッ化ビニルの如きハロゲン化ビニル類;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ベンゾエ酸ビニルの如きビニルエステル類;メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸n−オクチル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸ジエチルアミノエチルの如きα−メチレン脂肪族モノカルボン酸エステル類;アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸n−オクチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸2−クロルエチル、アクリル酸フェニルの如きアクリル酸エステル類;ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルイソブチルエーテルの如きビニルエーテル類;ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、メチルイソプロペニルケトンの如きビニルケトン類;N−ビニルピロール、N−ビニルカルバゾール、N−ビニルインドール、N−ビニルピロリドンの如きN−ビニル化合物;ビニルナフタリン類;アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミドの如きアクリル酸もしくはメタクリル酸誘導体等が挙げられる。さらに、マレイン酸、シトラコン酸、イタコン酸、アルケニルコハク酸、フマル酸、メサコン酸の如き不飽和二塩基酸;マレイン酸無水物、シトラコン酸無水物、イタコン酸無水物、アルケニルコハク酸無水物の如き不飽和二塩基酸無水物;マレイン酸メチルハーフエステル、マレイン酸エチルハーフエステル、マレイン酸ブチルハーフエステル、シトラコン酸メチルハーフエステル、シトラコン酸エチルハーフエステル、シトラコン酸ブチルハーフエステル、イタコン酸メチルハーフエステル、アルケニルコハク酸メチルハーフエステル、フマル酸メチルハーフエステル、メサコン酸メチルハーフエステルの如き不飽和二塩基酸のハーフエステル;ジメチルマレイン酸、ジメチルフマル酸の如き不飽和二塩基酸エステル;アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、ケイヒ酸の如きα,β−不飽和酸;クロトン酸無水物、ケイヒ酸無水物の如きα,β−不飽和酸無水物、該α,β−不飽和酸と低級脂肪酸との無水物;アルケニルマロン酸、アルケニルグルタル酸、アルケニルアジピン酸、これらの酸無水物及びこれらのモノエステルの如きカルボキシル基を有するモノマーが挙げられる。さらに、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシプロピルメタクリレートなどのアクリル酸またはメタクリル酸エステル類;4−(1−ヒドロキシ−1−メチルブチル)スチレン、4−(1−ヒドロキシ−1−メチルヘキシル)スチレンの如きヒドロキシ基を有するモノマーが挙げられる。
【0082】
本発明において用いられるビニル系重合体或いはハイブリッド樹脂のビニル系重合体ユニットは、ビニル基を2個以上有する架橋剤で架橋された架橋構造を有していてもよい。この場合に用いられる架橋剤としては、以下のものが挙げられる。芳香族ジビニル化合物として例えば、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレンが挙げられ、アルキル鎖で結ばれたジアクリレート化合物類として例えば、エチレングリコールジアクリレート、1,3−ブチレングリコールジアクリレート、1,4−ブタンジオールジアクリレート、1,5−ペンタンジオールジアクリレート、1,6ヘキサンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート及び以上の化合物のアクリレートをメタクリレートに代えたものが挙げられ、エーテル結合を含むアルキル鎖で結ばれたジアクリレート化合物類としては、例えば、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコール#400ジアクリレート、ポリエチレングリコール#600ジアクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート及び以上の化合物のアクリレートをメタアクリレートに代えたものが挙げられ、芳香族基及びエーテル結合を含む鎖で結ばれたジアクリレート化合物類として例えば、ポリオキシエチレン(2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンジアクリレート、ポリオキシエチレン(4)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンジアクリレート及び以上の化合物のアクリレートをメタクリレートに代えたものが挙げられる。多官能の架橋剤としては、ペンタエリスリトールトリアクリレート、トリメチロールエタントリアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、テトラメチロールメタンテトラアクリレート、オリゴエステルアクリレート及び以上の化合物のアクリレートをメタクリレートに代えたもの;トリアリルシアヌレート、トリアリルトリメリテートが挙げられる。
【0083】
本発明ではビニル系重合体及び/またはポリエステル樹脂中に、両樹脂成分と反応し得るモノマー成分を含むことが好ましい。ポリエステル樹脂を構成するモノマーのうちビニル系重合体と反応し得るものとしては、例えば、フタル酸、マレイン酸、シトラコン酸、イタコン酸の如き不飽和ジカルボン酸またはその無水物などが挙げられる。ビニル系重合体を構成するモノマーのうちポリエステル樹脂と反応し得るものとしては、カルボキシル基またはヒドロキシ基を有するものや、アクリル酸もしくはメタクリル酸エステル類が挙げられる。
【0084】
ビニル系重合体とポリエステル樹脂の反応生成物を得る方法としては、先に挙げたビニル系重合体及びポリエステル樹脂のそれぞれと反応しうるモノマー成分を含むポリマーが存在しているところで、どちらか一方もしくは両方の樹脂の重合反応をさせることにより得る方法が好ましい。ビニル系重合体を製造する場合に用いられる重合開始剤としては、例えば、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、ジメチル−2,2’−アゾビスイソブチレート、1,1’−アゾビス(1−シクロヘキサンカルボニトリル)、2−(カーバモイルアゾ)−イソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(2,4,4−トリメチルペンタン)、2−フェニルアゾ−2,4−ジメチル−4−メトキシバレロニトリル、2,2’−アゾビス(2−メチルプロパン)、メチルエチルケトンパーオキサイド、アセチルアセトンパーオキサイド、シクロヘキサノンパーオキサイドの如きケトンパーオキサイド類、2,2−ビス(tert−ブチルパーオキシ)ブタン、tert−ブチルハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、1,1,3,3−テトラメチルブチルハイドロパーオキサイド、ジ−tert−ブチルパーオキサイド、tert−ブチルクミルパーオキサイド、ジ−クミルパーオキサイド、α,α’−ビス(tert−ブチルパーオキシイソプロピル)ベンゼン、イソブチルパーオキサイド、オクタノイルパーオキサイド、デカノイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、3,5,5−トリメチルヘキサノイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、m−トリオイルパーオキサイド、ジ−イソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ−2−エチルヘキシルパーオキシジカーボネート、ジ−n−プロピルパーオキシジカーボネート、ジ−2−エトキシエチルパーオキシカーボネート、ジ−メトキシイソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ(3−メチル−3−メトキシブチル)パーオキシカーボネート、アセチルシクロヘキシルスルホニルパーオキサイド、tert−ブチルパーオキシアセテート、tert−ブチルパーオキシイソブチレート、tert−ブチルパーオキシネオデカノエイト、tert−ブチルパーオキシ2−エチルヘキサノエイト、tert−ブチルパーオキシラウレート、tert−ブチルパーオキシベンゾエイト、tert−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、ジ−tert−ブチルパーオキシイソフタレート、tert−ブチルパーオキシアリルカーボネート、tert−アミルパーオキシ2−エチルヘキサノエート、ジ−tert−ブチルパーオキシヘキサハイドロテレフタレート、ジ−tert−ブチルパーオキシアゼレートが挙げられる。
【0085】
次に、本発明の結着樹脂に用いられるハイブリッド樹脂の製造方法を説明する。以下の(1)〜(6)に示す製造方法等で本発明のハイブリッド樹脂が製造できる。
【0086】
(1)ビニル系重合体、ポリエステル樹脂及びハイブリッド樹脂成分をそれぞれ製造後にブレンドする方法であり、ブレンドは有機溶剤(例えば、キシレン)に溶解・膨潤した後に有機溶剤を留去して製造される。尚、ハイブリッド樹脂成分は、ビニル系重合体とポリエステル樹脂を別々に製造後、少量の有機溶剤に溶解・膨潤させ、エステル化触媒及びアルコールを添加し、加熱することによりエステル交換反応を行なって合成されるエステル化合物を用いることができる。
【0087】
(2)ビニル系重合体ユニット製造後に、これの存在下にポリエステルユニット及びハイブリッド樹脂成分を製造する方法である。ハイブリッド樹脂成分はビニル系重合体ユニット(必要に応じてビニル系モノマーも添加できる)とポリエステルモノマー(アルコール、カルボン酸)及び/またはポリエステルとの反応により製造される。この場合も適宜、有機溶剤を使用することができる。
【0088】
(3)ポリエステルユニット製造後に、これの存在下にビニル系重合体ユニット及びハイブリッド樹脂成分を製造する方法である。ハイブリッド樹脂成分はポリエステルユニット(必要に応じてポリエステルモノマーも添加できる)とビニル系モノマー及び/またはビニル系重合体ユニットとの反応により製造される。
【0089】
(4)ビニル系重合体ユニット及びポリエステルユニット製造後に、これらの重合体ユニット存在下にビニル系モノマー及び/またはポリエステルモノマー(アルコール、カルボン酸)を添加することによりハイブリッド樹脂成分が製造される。この場合も適宜、有機溶剤を使用することができる。
【0090】
(5)ハイブリッド樹脂成分を製造後、ビニル系モノマー及び/またはポリエステルモノマー(アルコール、カルボン酸)を添加して付加重合及び/または縮重合反応を行うことによりビニル系重合体ユニット及びポリエステルユニットが製造される。この場合、ハイブリッド樹脂成分は上記(2)〜(4)の製造方法により製造されるものを使用することもでき、必要に応じて公知の製造方法により製造されたものを使用することもできる。さらに、適宜、有機溶剤を使用することができる。
【0091】
(6)ビニル系モノマー及びポリエステルモノマー(アルコール、カルボン酸等)を混合して付加重合及び縮重合反応を連続して行うことによりビニル系重合体ユニット、ポリエステルユニット及びハイブリッド樹脂成分が製造される。さらに、適宜、有機溶剤を使用することができる。
【0092】
また、結着樹脂のうち、ポリエステルユニットとビニル系重合体ユニットの質量比が95:5〜65:35の割合であることが好ましい。これにより、現像性に優れるビニル系重合体ユニットと定着性に優れるポリエステルユニットとのバランスを高度にとることができる。
【0093】
上記(1)〜(5)の製造方法において、ビニル系重合体ユニット及び/またはポリエステルユニットは複数の異なる分子量、架橋度を有する重合体ユニットを使用することができる。
【0094】
本発明において用いられる該結着樹脂は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定される分子量分布において、ピーク分子量(Mp)が6000〜8000であり、重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)が300以上であることが良く、好ましくは500以上であることが良い。該結着樹脂のピーク分子量(Mp)が6000未満の場合、低温での定着性は良好であるが、ホットオフセット温度が低下し、結果的に非オフセット温度領域が狭くなるとともに、感光体への融着及びフィルミング問題が発生する。一方、ピーク分子量(Mp)が8000を超える場合、ホットオフセット温度は高くなり、結果的に非オフセット温度領域は広くなるが、画像のグロスが低くなり、OHP透過性にも悪影響を与えることになる。また、トナーの重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)が300未満の場合、ソフトなゲルに起因するとみられる高分子側成分が少なくなるため、高温オフセットが発生し易くなる。
【0095】
本発明において、GPC測定による分子量分布の測定は、以下のようにして行った。尚、後述の実施例においても同様に測定した。
【0096】
40℃のヒートチャンバー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テトラヒドロフラン(THF)を毎分1mlの流速で流し、試料濃度として0.05〜0.6質量%に調整した樹脂のTHF試料溶液を約50〜200μl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(リテンションタイム)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、例えば東ソー社製或いはPressure Chemical Co.製の分子量が6×102、2.1×103、4×103、1.75×104、5.1×104、1.1×105、3.9×105、8.6×105、2×106、4.48×106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、103〜2×106の分子量領域を的確に測定するために、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、例えば昭和電工社製のshodex GPC KF−801、802、803、804、805、806、807の組み合わせや、Waters社製のμ−styragel500、103、104、105の組み合わせを挙げることができる。
【0097】
次に、本発明のトナーに用いられるワックスについて説明する。本発明に用いられるワックスとしては、例えば、次のものが挙げられる。低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックスなどの脂肪族炭化水素系ワックス、また酸化ポリエチレンワックスなどの脂肪族炭化水素系ワックスの酸化物、またはそれらのブロック共重合物;カルナバワックス、サゾールワックス、モンタン酸エステルワックスなどの脂肪酸エステルを主成分とするワックス類、及び脱酸カルナバワックスなどの脂肪酸エステル類を一部または全部を脱酸化したものなどが挙げられる。
【0098】
さらに、パルミチン酸、ステアリン酸、モンタン酸などの飽和直鎖脂肪酸類;ブランジン酸、エレオステアリン酸、バリナリン酸などの不飽和脂肪酸類;ステアリルアルコール、アラルキルアルコール、ベヘニルアルコール、カルナウビルアルコール、セリルアルコール、メリシルアルコールなどの飽和アルコール類;ソルビトールなどの多価アルコール類;リノール酸アミド、オレイン酸アミド、ラウリン酸アミドなどの脂肪酸アミド類;メチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスカプリン酸アミド、エチレンビスラウリン酸アミド、ヘキサメチレンビスステアリン酸アミドなどの飽和脂肪酸ビスアミド類;エチレンビスオレイン酸アミド、ヘキサメチレンビスオレイン酸アミド、N,N’−ジオレイルアジピン酸アミド、N,N’−ジオレイルセバシン酸アミドなどの不飽和脂肪酸アミド類;m−キシレンビスステアリン酸アミド、N,N’−ジステアリルイソフタル酸アミドなどの芳香族系ビスアミド類;ステアリン酸カルシウム、ラウリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウムなどの脂肪族金属塩(一般に金属石けんといわれているもの);脂肪族炭化水素系ワックスにスチレンやアクリル酸などのビニル系モノマーを用いてグラフト化させたワックス類;ベヘニン酸モノグリセリドなどの脂肪酸と多価アルコールの部分エステル化物;植物性油脂の水素添加などによって得られるヒドロキシル基を有するメチルエステル化合物などが挙げられる。
【0099】
本発明において特に好ましく用いられるワックスとしては、脂肪族炭化水素系ワックスが挙げられる。例えば、アルキレンを高圧下でラジカル重合或いは低圧下でチーグラー触媒で重合した低分子量のアルキレンポリマー;高分子量のアルキレンポリマーを熱分解して得られるアルキレンポリマー;一酸化炭素及び水素を含む合成ガスからアーゲ法により得られる炭化水素の蒸留残分から、或いはこれらを水素添加して得られる合成炭化水素ワックスがよい。さらにプレス発汗法、溶剤法、真空蒸留の利用や分別結晶方式により炭化水素ワックスの分別を行なったものが、より好ましく用いられる。母体としての炭化水素は、金属酸化物系触媒(多くは2種以上の多元系)を使用した一酸化炭素と水素の反応によって合成されるもの[例えばジントール法、ヒドロコール法(流動触媒床を使用)によって合成された炭化水素化合物];ワックス状炭化水素が多く得られるアーゲ法(同定触媒床を使用)により得られる炭素数が数百ぐらいまでの炭化水素;エチレンなどのアルキレンをチーグラー触媒により重合した炭化水素が、分岐が少なくて小さく、飽和の長い直鎖状炭化水素であるので好ましい。特にアルキレンの重合によらない方法により合成されたワックスがその分子量分布からも好ましいものである。
【0100】
ワックスの分子量分布では、メインピークが分子量400〜2400の領域にあることが好ましく、430〜2000の領域にあることがより好ましい。このような分子量分布をもたせると、トナーに好ましい熱特性を付与することができる。
【0101】
また、トナーの定着時により有効に機能させるために、上記ワックスの融点は、55〜100℃にあることが好ましく、65〜90℃にあることがより好ましい。ワックスは結着樹脂100質量部あたり0.1〜20質量部、好ましくは0.5〜10質量部使用するのが良い。ワックスは通常、樹脂を溶剤に溶解し樹脂溶液温度を上げ、撹拌しながら添加混合する方法や、混練時に混合する方法で結着樹脂に含有させる。
【0102】
次に、本発明のトナーが有する着色剤について説明する。本発明に用いられる着色剤としては、公知の顔料及び/または染料を用いることができる。例えばカーボンブラック、アセチレンブラック、ランプブラック、黒鉛、鉄黒、アニリンブラック、シアニンブラック等の黒色着色剤が用いられる。
【0103】
また、例えば染料としては、C.I.ダイレクトレッド1及び4、C.I.アシッドレッド1、C.I.ベーシックレッド1、C.I.モーダントレッド30、C.I.ダイレクトブルー1及び2、C.I.アシッドブルー9及び15、C.I.ベーシックブルー3、C.I.ベーシックブルー5、C.I.モーダントブルー7、C.I.ダイレクトグリーン6、C.I.ベーシックグリーン4、C.I.ベーシックグリーン6等が挙げられる。
【0104】
また、顔料としては、ミネラルファストイエロー、ネーブルイエロー、ナフトールイエローS、ハンザイエローG、パーマネントイエローNCG、タートラジンレーキ、モリブデンオレンジ、パーマネントオレンジGTR、ピラゾロンオレンジ、ベンジジンオレンジG、パーマネントレッド4R、ウオッチングレッドカルシウム塩、エオシンレーキ、ブリリアントカーミン3B、マンガン紫、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ、コバルトブルー、アルカリブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、フタロシアニンブルー、ファーストスカイブルー、インダンスレンブルーBC、クロムグリーン、ピグメントグリーンB、マラカイトグリーンレーキ、ファイナルイエローグリーンG等が挙げられる。
【0105】
また、マゼンタ用着色顔料としては、C.I.ピグメントレッド1〜19、21〜23、30〜32、37〜41、48〜55、57、58、60、63、64、68、81、83、87〜90、112、114、122、123、163、202、206、207、209、238、C.I.ピグメントバイオレット19、C.I.バットレッド1、2、10、13、15、23、29、35等が挙げられる。上述の顔料は単独で使用しても構わないが、染料と顔料と併用してその鮮明度を向上させた方が画質の点からより好ましい。使用し得る種々の染料、顔料をさらに例示する。
【0106】
マゼンタ用染料としては、C.I.ソルベントレッド1、3、8、23〜25、27、30、49、81〜84、100、109、121、C.I.ディスパースレッド9、C.I.ソルベントバイオレット8、13、14、21、27、C.I.ディスパースバイオレット1の如き油溶染料;C.I.ベーシックレッド1、2、9、12〜15、17、18、22〜24、27、29、32、34〜40、C.I.ベーシックバイオレット1、3、7、10、14、15、21、25〜28の如き塩基性染料が挙げられる。
【0107】
シアン用着色顔料としては、C.I.ピグメントブルー2、3、15〜17;C.I.アシッドブルー6;C.I.アシッドブルー45またはフタロシアニン骨格にフタルイミドメチル基を1〜5個置換した銅フタロシアニン顔料等が挙げられる。
【0108】
イエロー用着色顔料としては、C.I.ピグメントイエロー1〜7、10〜17、23、62、65、73、74、83、93、97、147、155、168、180、185、C.I.バットイエロー1、3、20等が挙げられる。
【0109】
着色剤の使用量は、結着樹脂100質量部に対して、1〜15質量部、好ましくは3〜12質量部、より好ましくは4〜10質量部含有していることが良い。着色剤の含有量が15質量部より多い場合には、透明性が低下し、加えて人間の肌色に代表される様な中間色の再現性も低下し易くなり、さらにはトナーの帯電性の安定性が低下し、目的とする帯電量が得られにくくなる。一方、着色剤の含有量が1質量部より少ない場合には、目的とする着色力が得られ難く、高い画像濃度の高品位画像が得られ難い。
【0110】
尚、本発明においては、トナーに有機金属化合物を含有させてもよい。該有機金属化合物を含有させると、帯電レベルを調整でき、帯電の立ち上がりを良くし、トナーの熱溶融特性を改良することができるなどの点で、より好ましい態様となる。使用する有機金属化合物としては、芳香族オキシカルボン酸及び芳香族アルコキシカルボン酸から選択される芳香族カルボン酸誘導体の金属化合物であることが好ましく、その金属としては、2価以上の金属原子が好ましい。2価の金属としてMg2+,Ca2+,Sr2+,Pb2+,Fe2+,Co2+,Ni2+,Zn2+,Cu2+,が挙げられる。2価の金属としては、Zn2+,Ca2+,Mg2+,Sr2+が好ましい。3価以上の金属としてはAl3+,Cr3+,Fe3+,Ni3+,が挙げられる。これら3価以上の金属の中で好ましいのはAl3+,Cr3+であり、特に好ましいのはAl3+である。本発明においては、有機金属化合物として、ジ−tert−ブチルサリチル酸のアルミニウム化合物が特に好ましい。芳香族オキシカルボン酸及び芳香族アルコキシカルボン酸から選択される芳香族カルボン酸誘導体の金属化合物は、例えば、オキシカルボン酸及びアルコキシカルボン酸を水酸化ナトリウム水溶液に溶解させ、2価以上の金属原子を溶融している水溶液を水酸化ナトリウム水溶液に滴下し、加熱撹拌し、次に水溶液のpHを調整し、室温まで冷却した後、ろ過水洗することにより芳香族アルコキシカルボン酸の金属化合物を合成し得る。ただし、上記の合成方法だけに限定されるものではない。該有機金属化合物は、トナーの質量を基準として0.1〜10質量%含有させると好ましい。該含有量とすると、トナーの帯電量の初期変動が少なく、現像時に必要な絶対帯電量が得られやすく、結果的に「カブリ」や画像濃度ダウンの如き画像品質の低下をおさえることができる。
【0111】
さらに、前記芳香族カルボン酸誘導体の金属化合物のトナー表面における存在量が0.01〜1.3mg/gであることが好ましい。より好ましくは0.01〜0.9mg/gである。この範囲になるように製造条件特に混練条件(強度、温度)を調節することにより、耐久性能を向上することができる。
【0112】
芳香族カルボン酸誘導体の金属化合物のトナー表面における存在量は、以下の方法で測定した。
【0113】
分散剤として「コンタミノンN」(和光純薬工業社製)0.04gを加えた0.1mol/リットルの水酸化ナトリウム水溶液を50ml中にトナー1gを秤量して加え、スターラーを用いて50rpmで撹拌し、均一に分散させる。3時間分散処理を行った後、メンブランフィルター(ポアサイズ:0.45μm)を用いて濾過し、得られた濾液の吸収スペクトルを分光光度計により測定し、オキシカルボン酸の呈する最大吸収ピークの最大値とベースラインとの差を求める。得られた結果から、所定の検量線を用いて算出した。オキシカルボン酸の吸収スペクトルは、例えば280〜350nmの範囲に現れる。
【0114】
本発明において、トナーには、流動性向上剤が外添されていてもよい。ここで、流動性向上剤とは、トナー粒子に外添することにより、流動性が増加し得る機能を有するものであり、画質向上の観点から添加される。例えば、フッ化ビニリデン微粉末、ポリテトラフルオロエチレン微粉末の如きフッ素系樹脂粉末;湿式製法によるシリカ微粉末、乾式製法によるシリカ微粉末の如きシリカ微粉末、それらシリカ微粉末をシランカップリング剤、チタンカップリング剤、シリコーンオイルの如き処理剤により表面処理を施した処理シリカ微粉末;酸化チタン微粉末;アルミナ微粉末、処理酸化チタン微粉末、処理酸化アルミナ微粉末が用いられる。該流動性向上剤は、BET法で測定した窒素吸着により表面積が30m2/g以上、好ましくは50m2/g以上のものが良好な結果を与える。トナー粒子100質量部に対して流動性向上剤0.01〜8質量部、好ましくは0.1〜4質量部使用するのが良い。
【0115】
本発明の現像剤は、流動度が22〜44秒/50gであることが必須である。該流動度が22秒/50gよりも小さい場合においては、キャリアの比重が大きすぎるかまたは、流動向上剤の量過剰であることが考えられ、前者の場合には攪拌ストレスが大きくトナー粒子に過剰な圧力がかかることから耐久性に問題を生じる。後者の場合においては、遊離した流動向上剤によってキャリア汚染が発生し、帯電低下を生じる。また、44秒/50gを超える場合においては、キャリアの形状にばらつきがあるかまたは、トナー表面にワックスや流動性を阻害する低融点物質が存在することが考えられることから、これらによるキャリア汚染が発生し、耐久性に劣るものとなる。好ましくは、23〜34秒/50gである。本発明において現像剤の流動度は、以下の様に測定した。
【0116】
即ち、トナーとキャリアとを実際に用いられるトナー濃度(0.5〜20%)にて混合し、温度23℃±2℃、湿度60%±3%の環境に24時間放置後、測定を行う。測定方法はJIS−Z 2502に基づく。ここで、測定装置は図3、図4に示す様にロートを改造したものを用いる。図3は装置の側面図、図4(a)はロートの平面図、(b)はロートの断面図である。図中、31はロート支持器、32はロート、33は支持棒、34は支持台である。
【0117】
現像剤の流動度を、本発明の範囲内にするためには、用いるキャリアの材質、比重、または形状を制御する方法、トナーの材質、製造条件を制御する方法、流動性向上剤の材質、添加量を調節すること等が挙げられる。
【0118】
本発明に用いられるトナーは、以下で述べる方法により得ることができる。即ち、結着樹脂、着色剤、ワックス、必要に応じて有機金属化合物、及びその他の任意成分の添加剤をヘンシェルミキサー、ボールミルの如き混合機により充分混合し、ニーダー、エクストルーダーの如き熱混練機を用いて溶融、捏和及び練肉し、溶融混練物を冷却固化後に固化物を粉砕し、粉砕物を分級することにより、所定の平均粒径のトナー粒子を得ることができる。尚、トナー粒子表面に流動性向上剤を有したトナーを得る場合には、さらに、流動性向上剤とトナー粒子をヘンシェルミキサーの如き混合機で混合させればよい。
【0119】
以下に本発明の実施態様を示す。
【0120】
〔実施態様1〕
少なくともトナーとキャリアとを含有する二成分系現像剤において、
該トナーは、結着樹脂、着色剤及びワックスを少なくとも含有し、
重量平均粒径が4〜9μmであり、
5.04μm以下の粒径を有するトナーが20〜70個数%であり、
4μm以下の粒径を有するトナーが3〜40個数%であり、
8μm以上の粒径を有するトナーが3〜60体積%であり、
10.08μm以上の粒径を有するトナーが15体積%以下であり、
該トナーの粘弾性特性において、
80℃における貯蔵弾性率(G’80)が1×106〜1×1010[dN/m2]であり、
120〜180℃における貯蔵弾性率(G’120-180)が1×103〜1×106[dN/m2]であり、
貯蔵弾性率(G’)と損失弾性率(G”)の比(G”/G’)で示される損失正接(tanδ)について、120〜180℃における最小値(MIN[tanδ120-180])と、180℃におけるtanδ(tanδ180)とが、1<tanδ18)/MIN[tanδ120-180]であり、
該トナーは、示差熱分析(DSC)測定における吸熱曲線において、30〜200℃の範囲における最大吸熱ピークが50〜110℃の範囲にあり、
該キャリアが、フェライトコア材にコート材を被覆した樹脂コートキャリアであり、
50%体積平均粒径が25〜65μmであり、
22μmより小さいキャリア粒子が45体積%以下であり、
16μmより小さいキャリア粒子が16体積%以下であり、
62μm以上のキャリア粒子が0.2〜55体積%であり、
88μm以上のキャリア粒子が28体積%以下であり、
該キャリアの成分がFe元素を100質量部としたときに、
Mgの含有量が、0.40〜12.00質量部であり、
Ca含有量が、0.04〜2.00質量部であり、
Liの含有量が、2.00質量部以下であり、
Mnの含有量が、0.10〜7.50質量部であって、
該現像剤の流動度が22〜44[秒/50g]であることを特徴とする二成分系現像剤である。
【0121】
〔実施態様2〕
実施態様1において、キャリアのコート材に低トリボの樹脂粒子を含有し、該樹脂粒子を含有したコート材と該樹脂粒子の帯電量の差の絶対値が55mC/kg以下である。
【0122】
〔実施態様3〕
実施態様2において、低トリボの樹脂粒子の平均粒径(Pd)がトナーの平均粒径(Td)に対して下記式を満足する。
0.02Td≦Pd≦0.2Td
【0123】
〔実施態様4〕
実施態様1〜3のいずれかにおいて、キャリアの成分がFe元素を100質量部としたときに、
Mgの含有量が1.00〜9.00質量部であり、
Caの含有量が0.12〜1.50質量部であり、
Liの含有量が0.20質量部以下であり、
Mnの含有量が0.10〜6.0質量部である。
【0124】
〔実施態様5〕
実施態様1〜3のいずれかにおいて、キャリアの成分がFe元素を100質量部としたときに、
Mgの含有量が2.00〜9.00質量部であり、
Caの含有量が0.12〜1.00質量部であり、
Mnの含有量が0.20〜5.00質量部である。
【0125】
〔実施態様6〕
実施態様1〜5のいずれかにおいて、120〜180℃におけるトナーの貯蔵弾性率の最小値(G’min)と最大値(G’max)との比(G’max/G’min)が30以下である。
【0126】
〔実施態様7〕
実施態様1〜6のいずれかにおいて、トナーの、示差熱分析(DSC)測定における吸熱曲線において、30〜200℃の範囲における最大吸熱ピークが55〜100℃の範囲にある。
【0127】
〔実施態様8〕
実施態様1〜7のいずれかにおいて、現像剤の流動度が23〜34[秒/50g]である。
【0128】
〔実施態様9〕
実施態様1〜8のいずれかにおいて、結着樹脂が、ポリエステルユニットとビニル系重合体ユニットを有しているハイブリッド樹脂またはポリエステル樹脂とビニル系重合体との混合物のいずれかである。
【0130】
〔実施態様11〕
実施態様1〜10のいずれかにおいて、キャリアの成分がFe元素を100質量部としたときに、
Znの含有量が0.10質量部以下であり、
Pbの含有量が0.05質量部以下であり、
Liの含有量が0.10質量部以下である。
【0131】
〔実施態様12〕
実施態様1〜11のいずれかにおいて、トナーが有機金属化合物を含有する。
【0132】
〔実施態様13〕
実施態様12において、有機金属化合物が芳香族カルボン酸誘導体の金属化合物である。
【0133】
〔実施態様14〕
実施態様13において、芳香族カルボン酸誘導体の金属化合物が、芳香族カルボン酸誘導体のアルミニウム化合物である。
【0134】
〔実施態様15〕
実施態様13または14において、芳香族カルボン酸誘導体の金属化合物のトナー表面における存在量が0.01〜1.3mg/gである。
【0135】
【実施例】
以下、本発明を実施例により説明する。尚、本発明は、以下の実施例に限られるものではない。
【0136】
(キャリア製造例1)
キャリアの成分が表1に示す含有量となるように、MnO、CaO、MgO、Fe23を配合し、バインダー(ポリビニルアルコール)1.5質量%及び分散剤0.5質量%を添加し、スラリーを作成した後、湿式ボールミルで5時間粉砕、混合し、乾燥させた後、850℃で1時間保持し、仮焼成を行なった。これを湿式ボールミルで7時間粉砕し、2μm以下とした。このスラリーに分散剤及びバインダーを適量添加し、スプレードライヤーで造粒乾燥し、次に電気炉で、窒素雰囲気下、1430℃で7時間焼成し、キャリアのコア材を得た。シリコーン樹脂をトルエンで希釈し、ここに平均粒径0.5μmのシリコーン樹脂粒子Aを樹脂質量に対して15%添加して被覆樹脂溶液を調製し、この樹脂溶液を流動コーティング装置を用いて、上記コア材にスプレーコートした。
【0137】
その後、240℃で80分間の熱処理を行い、本発明のキャリア1を得た。得られたキャリアのFe元素100質量部に対するMg含有量は4.5質量部、飽和磁化は60Am2/kg、残留磁化は2Am2/kg、保磁力は5kA/m、平均粒径41.3μmであった。
【0138】
(キャリア製造例2〜9)
キャリア製造例1において、添加樹脂粒子、樹脂コート材を変更する以外は、実施例1と同様に行いキャリア2〜9を得た。
【0139】
(キャリア製造例9〜25)
キャリアの成分が表1に示す含有量となるようにコア材を製造し、得られたコア材を用いて、キャリア製造例1と同様の方法により表2に示すキャリアを得た。
【0140】
このようにして樹脂被覆されたキャリアを実施例、比較例に用いた。
【0141】
【表1】
Figure 0004065527
【0142】
【表2】
Figure 0004065527
【0143】
(ハイブリッド樹脂製造例1)
ビニル系重合体の単量体組成物として、
Figure 0004065527
をガラス製4リットルの4つ口フラスコに入れ、温度計、撹拌棒、コンデンサー及び窒素導入管を取りつけマントルヒーター内に置いた。次にフラスコ内を窒素ガスで置換した後、撹拌しながら徐々に昇温し、145℃の温度で撹拌しつつ、先の滴下ロートより、上記ビニル系重合体の単量体組成物を4時間かけて滴下した。次いで200℃に昇温を行い、4時間反応せしめてハイブリッド樹脂(1)を得た。
【0144】
(ハイブリッド樹脂製造例2)
スチレン3.9mol、α−メチルスチレンの2量体0.07mol、ジクミルパーオキサイド0.1molを使用すること以外は、ハイブリッド樹脂製造例1と同様に反応させ、ハイブリッド樹脂(2)を得た。
【0145】
(ハイブリッド樹脂製造例3)
フマル酸4.9molに代えてマレイン酸3.9molとイタコン酸3.6molを使用すること、ジクミルパーオキサイド0.05molに代えてイソブチルパーオキサイド0.1molを使用すること以外は、ハイブリッド樹脂製造例1と同様に反応させ、ハイブリッド樹脂(3)を得た。
【0146】
(ハイブリッド樹脂製造例4)
テレフタル酸3.0mol、無水トリメリット酸2.0molの代わりに無水トリメリット酸5.2molにしてハイブリッド樹脂製造例1と同様に反応させ、ハイブリッド樹脂(4)を得た。
【0147】
Figure 0004065527
をガラス製4リットルの4つ口フラスコに入れ、温度計、撹拌棒、コンデンサー及び窒素導入管を取りつけマントルヒーター内においた。窒素雰囲気下で、215℃で5時間反応させ、ポリエステル樹脂(1)を得た。
【0148】
Figure 0004065527
のモノマー構成で上記と同様に反応させ、ポリエステル樹脂(2)を得た。
【0149】
(ビニル系重合体の製造例1)
トルエン溶媒1000mlとビニル系重合体の単量体組成物として、スチレン2.3mol、n−ブチルアクリレート0.25mol、モノブチルマレート0.07mol、ジ−tert−ブチルパーオキサイド0.11molを温度計、ステンレス製攪拌棒、流下式コンデンサー及び窒素導入管を装備した3リットルの4口フラスコに入れ、マントルヒーター中で、窒素雰囲気にて120℃の温度で攪拌しつつトルエンを還流させながら反応させ、ビニル系重合体(1)を得た。
【0150】
(トナー製造例1)
以下の方法により、シアントナー1を調製した。
ハイブリッド樹脂(1) 100質量部
ワックス(A) 5質量部
C.I.ピグメントブルー15:3 5質量部
ジ−tert−ブチルサリチル酸アルミニウム錯体 4.5質量部
をヘンシェルミキサーにより十分予備混合を行った後、二軸式押出機で溶融混練し、冷却後ハンマーミルを用いて粒径約1〜2mm程度に粗粉砕した。次いでエアージェット方式による微粉砕機で微粉砕した。さらに、得られた微粉砕物を多分割分級装置で分級して、重量平均粒径6.1μmのシアン系トナー粒子を得た。
上記シアン系トナー粒子100質量部に対して、i−C49Si(OCH33:25質量部で処理した疎水性酸化アルミニウム(BET比表面積=170m2/g)1.0質量部を合せてシアントナー1とした。
【0151】
(トナー製造例2)
表4に示すように、ハイブリッド樹脂(1)に代えてハイブリッド樹脂(2)を使用したこと以外はトナー製造例1と同様にしてシアントナー2を得た。
【0152】
(トナー製造例3)
表4に示すように、ハイブリッド樹脂(1)に代えて、50質量部のポリエステル樹脂(1)と50質量部のハイブリッド樹脂(1)との混合物を使用したこと、ジ−tert−ブチルサリチル酸アルミニウム錯体を6質量部使用したこと以外はトナー製造例1と同様にしてシアントナー3を得た。
【0153】
(トナー製造例4)
表4に示すように、ハイブリッド樹脂(1)に代えてハイブリッド樹脂(3)を使用したこと、ジ−tert−ブチルサリチル酸アルミニウム錯体を8.5質量部使用したこと以外はトナー製造例1と同様にしてシアントナー4を得た。
【0154】
(トナー製造例5)
表4に示すように、ワックス(A)に代えてワックス(B)を使用した以外はトナー製造例1と同様にしてシアントナー5を得た。
【0155】
(トナー製造例6)
表4に示すように、ジ−tert−ブチルサリチル酸アルミニウム錯体を2.5質量部使用し、ワックス(B)を使用したこと以外はトナー製造例1と同様にしてシアントナー6を得た。
【0156】
(トナー製造例7)
表4に示すように、ジ−tert−ブチルサリチル酸アルミニウム錯体を3質量部使用したこと、ワックス(A)に代えてワックス(C)を使用したこと以外はトナー製造例1と同様にしてシアントナー7を得た。
【0157】
(トナー製造例8)
表4に示すように、ジ−tert−ブチルサリチル酸アルミニウム錯体を使用しないこと以外はトナー製造例1と同様にしてシアントナー8を得た。
【0158】
(トナー製造例9)
表4に示すように、ジ−tert−ブチルサリチル酸アルミニウム錯体を使用しないこと以外はトナー製造例3と同様にしてシアントナー9を得た。
【0159】
(比較トナー製造例1)
表4に示すように、ハイブリッド樹脂(1)に代えてハイブリッド樹脂(4)を使用したこと、ジ−tert−ブチルサリチル酸アルミニウム錯体を7質量部使用した以外はトナー製造例1と同様にしてシアントナー10を得た。
【0160】
(比較トナー製造例2)
表4に示すように、ハイブリッド樹脂(1)に代えてポリエステル樹脂(2)を使用したこと、ジ−tert−ブチルサリチル酸アルミニウム錯体を4.5質量部使用したこと以外はトナー製造例1と同様にしてシアントナー11を得た。
【0161】
(比較トナー製造例3)
表4に示すように、ハイブリッド樹脂(1)に代えてビニル系重合体(1)を使用したこと、ジ−tert−ブチルサリチル酸アルミニウム錯体を7質量部使用したこと以外はトナー製造例1と同様にしてシアントナー12を得た。
【0162】
(比較トナー製造例4)
表4に示すように、ハイブリッド樹脂(1)に代えてポリエステル樹脂(1)を使用したこと、ジ−tert−ブチルサリチル酸アルミニウム錯体を12質量部使用したこと以外はトナー製造例1と同様にしてシアントナー13を得た。
【0163】
(比較トナー製造例5)
表4に示すように、ジ−tert−ブチルサリチル酸アルミニウム錯体を5.0質量部使用し、ワックス(A)に代えてワックス(D)を使用したこと以外はトナー製造例1と同様にしてシアントナー14を得た。
【0164】
(比較トナー製造例6)
表4に示すように、ジ−tert−ブチルサリチル酸アルミニウム錯体を14質量部使用し、ワックス(A)に代えてワックス(E)を用いたこと以外はトナー製造例1と同様にしてシアントナー15を得た。
【0165】
上記トナー製造例で用いたワックスを表3に、トナー1〜15の処方、貯蔵弾性率、tanδ及び吸熱ピークの測定結果を表4〜表6に示す。
【0166】
また、各トナーの耐ブロッキング性を下記の方法で評価した。結果を表5に示す。
【0167】
〔トナーの耐ブロッキング性〕
トナー10gを100mlのポリカップに入れ、50℃の恒温槽に14日間安置し、その時のトナーのブロッキングの程度を評価した。
A:凝集体が全く見られなく流動性が非常に良い
B:凝集体が全く見られない。
C:若干の凝集体は見られるがすぐにほぐれる。
D:現像剤撹拌装置で凝集体がほぐれる(普通)。
E:現像剤撹拌装置では凝集体が十分にほぐれない(やや悪い)。
【0168】
【表3】
Figure 0004065527
【0169】
【表4】
Figure 0004065527
【0170】
【表5】
Figure 0004065527
【0171】
【表6】
Figure 0004065527
【0172】
(実施例1)
トナー1とキャリア1(平均粒径41.3μm)とを、トナー濃度が6質量%になるように混合し、二成分系現像剤とした。この現像剤の流動度を測定したところ、27秒/50gであった。
【0173】
評価機としては、カラーレーザーコピアCLC−1130(キヤノン製)の定着器のオイル塗布機構を省いたものを用いた。この評価機のシアンステーションに上記現像剤を装填し、単色モードで高温高湿環境下(H/H:30℃/80%)、常温低湿環境下(N/L:23℃/5%)で画像面積比率15%のオリジナル原稿を用いて、単位面積当たりのトナー載り量を0.7mg/cm2に設定し、5万枚の未定着画像出力による耐刷試験を行った。
【0174】
〔画像欠陥〕
3万枚耐久時点でトナー補給を一旦止めて画像を出し続けてトナー濃度が3%になった後、6%までトナー濃度を復帰させてこの間の画質を評価した。画質の評価基準を以下に示す。
A:画質が非常に良く、トナー飛散、白抜けともに全く見られない。
B:トナー飛散、白抜けともに見られない。
C:トナー飛散は僅かに見られるが画像上は問題なし。
D:トナー飛散の影響、白抜けが画像上に僅かに見られる。
E:白抜け、画像欠陥が明らかに見られる。
【0175】
〔画像濃度〕
画像濃度の評価は、反射濃度計RD918(マクベス社製)で測定される画像濃度が1.5の直径20mmの円を5ヶ所設けたオリジナル原稿を複写し、画像部の各円の中心の画像濃度を反射濃度計RD918で測定し、5ヶ所の平均値とした。
【0176】
尚、表7中、各環境下での画像濃度(マクベス)は、初期/耐久後の値を示す。
【0177】
〔転写性〕
転写性は、カラー複写機カラーレーザーコピアCLC−1130(キヤノン製)の改造機を用いて常温低湿環境下(N/L:23℃/5%)で1万枚の耐久試験を行い、耐久前後のベタ画像を現像、転写し、感光体上の転写前のトナー量(単位面積あたり)と、転写材上のトナー量(単位面積あたり)をそれぞれ測定し、下式により求めた。
【0178】
転写率(%)
=(転写材上のトナー量/感光体上の転写前のトナー量)×100
【0179】
〔定着温度幅〕
「レーザージェット4100」(ヒューレットパッカード社製)の定着器の改造機を用い、定着ユニットは手動で定着温度が設定できるように改造した状態で定着試験を行った。画像形成はカラー複写機「カラーレーザーコピアCLC−1130」(キヤノン社製)の改造機を用いて単色モードで常温常湿度環境下(23℃/60%)において、紙上のトナー載り量を1.2mg/cm2になるよう現像コントラストを調整し、未定着画像を作成した。A4(CLC推奨紙であるTKCLA4)上に画像面積比率25%で画像を形成する。常温常湿度環境下(23℃/60%)において、定着ローラーに対してオフセットや巻きつきが生じない温度幅を定着可能領域とし、定着器の設定温度を110〜250℃迄の温度範囲で5℃おきに温度調節して、各々の温度で定着画像を出力し、得られた定着画像を4.9kPa(50g/cm2)の荷重をかけたシルボン紙で摺擦し、摺擦前後の濃度低下率が10%以下となる定着温度を定着開始温度とした。また定着開始温度からさらに設定温度を上げて行き、目視で高温オフセットの発生した温度をオフセット開始温度とした。
【0180】
〔OHP透明性〕
OHPシート「CG3700」(3M社製)を転写材として、単色のベタ画像を出力する。次いで、透過型OHP装置「9550」(3M社製)にて、OHPシート上の画像を白色スクリーンに投影し、以下のように目視評価した。
A:透明性が非常に優れ、色再現性も良好である。
B:色再現性は優れるが、透明性がやや劣る。
C:透明性はやや劣り、色再現性もやや劣る。
D:くすみがあり、色再現性も劣る。
【0181】
〔カブリ〕
白画像上に生じたカブリを「リフレクトメーター」(東京電色社製)により測定した。定着器通過の白地部分の白色度と定着器通過前の転写紙の白色度の関係から、カブリ(%)を算出し、画像汚れを評価した。初期及び5万枚後を含む耐久途中における最悪値を下記の基準により評価した。
A:0.7%未満
B:0.7%以上1.5%未満
C:1.5%以上2.3%未満
D:2.3%以上
【0182】
〔トナースペント〕
5万複写後の現像剤から洗浄剤を用いてトナーを分離し、キャリアのみを取り出す。この洗浄キャリア20gから、20mlのメチルエチルケトンを用いて、被覆樹脂とスペントしたトナー成分を抽出する。未使用のキャリアについても同様の処理を行った。この液を100mlとなるように希釈し、分光光度計を用いて500nmで透過率を測定した。未使用キャリアとの差透過率の差により判断した。10%未満の場合は非常に良好、10〜20%は良好、20%を超えた場合には劣化キャリアと判断した。
A:7%未満
B:7%以上14%未満
C:14%以上21%未満
D:21%以上
上記評価結果を表7、表8に示す。
【0183】
【表7】
Figure 0004065527
【0184】
【表8】
Figure 0004065527
【0185】
【発明の効果】
本発明によれば、画像濃度変動が少なく、高精彩な画像を長期にわたり提供することができる。また、本発明の現像剤は、定着性、混色性、光沢性に優れ、高画像濃度かつ高彩度で透明性に優れた画像形成が可能である。さらに、耐トナースペント性を持ち、従来に比べさらに耐久性が高く、貯蔵安定性が十分である。
【0186】
また、本発明によれば、長期間の使用においても、カブリ、トナー飛散の問題を生じない二成分系現像剤を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の現像剤を用いうる現像器の一例の概略図である。
【図2】本発明において用いられる摩擦帯電量の測定装置を示す図である。
【図3】本発明において用いられる現像剤の流動度の測定装置を示す図である。
【図4】図3の装置のロートの詳細を示す図である。
【符号の説明】
10 感光体ドラム
11 現像スリーブ
12 マグネットローラ
13、14 供給ローラ
15 規制体
16 現像容器
17 仕切り壁
18 補給トナー
19 現像剤
21 吸引器
22 測定容器
23 スクリーン
24 フタ
25 真空計
26 風量調節弁
27 吸引口
28 コンデンサー
29 電位計
31 ロート支持器
32 ロート
33 支持棒
34 支持台

Claims (14)

  1. 少なくともトナーとキャリアとを含有する二成分系現像剤において、
    該トナーは、結着樹脂、着色剤及びワックスを少なくとも含有し、
    重量平均粒径が4〜9μmであり、
    5.04μm以下の粒径を有するトナーが20〜70個数%であり、
    4μm以下の粒径を有するトナーが3〜40個数%であり、
    8μm以上の粒径を有するトナーが3〜60体積%であり、
    10.08μm以上の粒径を有するトナーが15体積%以下であり、
    該トナーの粘弾性特性において、
    80℃における貯蔵弾性率(G’80)が1×106〜1×1010[dN/m2]であり、
    120〜180℃における貯蔵弾性率(G’120-180)が1×103〜1×106[dN/m2]であり、
    貯蔵弾性率(G’)と損失弾性率(G”)の比(G”/G’)で示される損失正接(tanδ)について、120〜180℃における最小値(MIN[tanδ120-180])と、
    180℃におけるtanδ(tanδ180)とが、1<tanδ180/MIN[tanδ120-180]であり、
    該トナーは、示差熱分析(DSC)測定における吸熱曲線において、30〜200℃の範囲における最大吸熱ピークが50〜110℃の範囲にあり、
    該キャリアが、フェライトコア材に樹脂コート材を被覆した樹脂コートキャリアであり、
    50%体積平均粒径が25〜65μmであり、
    22μmより小さいキャリア粒子が45体積%以下であり、
    16μmより小さいキャリア粒子が16体積%以下であり、
    62μm以上のキャリア粒子が0.2〜55体積%であり、
    88μm以上のキャリア粒子が28体積%以下であり、
    該キャリアの成分がFe元素を100質量部としたときに、
    Mgの含有量が、0.40〜12.00質量部であり、
    Ca含有量が、0.04〜2.00質量部であり、
    Liの含有量が、2.00質量部以下であり、
    Mnの含有量が、0.10〜7.50質量部であって、
    該現像剤の流動度が22〜44[秒/50g]であることを特徴とする二成分系現像剤。
  2. キャリアのコート材に低トリボの樹脂粒子を含有し、該樹脂粒子を含有したコート材と該樹脂粒子の帯電量の差の絶対値が55mC/kg以下である請求項1に記載の二成分系現像剤。
  3. 低トリボの樹脂粒子の平均粒径(Pd)がトナーの平均粒径(Td)に対して下記式を満足する請求項2に記載の二成分系現像剤。
    0.02Td≦Pd≦0.2Td
  4. キャリアの成分がFe元素を100質量部としたときに、
    Mgの含有量が1.00〜9.00質量部であり、
    Caの含有量が0.12〜1.50質量部であり、
    Liの含有量が0.20質量部以下であり、
    Mnの含有量が0.10〜6.0質量部である請求項1乃至3のいずれかに記載の二成分系現像剤。
  5. キャリアの成分がFe元素を100質量部としたときに、
    Mgの含有量が2.00〜9.00質量部であり、
    Caの含有量が0.12〜1.00質量部であり、
    Mnの含有量が0.20〜5.00質量部である請求項1乃至3のいずれかに記載の二成分系現像剤。
  6. 120〜180℃におけるトナーの貯蔵弾性率の最小値(G’min)と最大値(G’max)との比(G’max/G’min)が30以下である請求項1乃至5のいずれかに記載の二成分系現像剤。
  7. トナーの、示差熱分析(DSC)測定における吸熱曲線において、30〜200℃の範囲における最大吸熱ピークが55〜100℃の範囲にある請求項1乃至6のいずれかに記載の二成分系現像剤。
  8. 現像剤の流動度が23〜34[秒/50g]である請求項1乃至7のいずれかに記載の二成分系現像剤。
  9. 結着樹脂が、ポリエステルユニットとビニル系重合体ユニットを有しているハイブリッド樹脂またはポリエステル樹脂とビニル系重合体との混合物のいずれかである請求項1乃至8のいずれかに記載の二成分系現像剤。
  10. キャリアの成分がFe元素を100質量部としたときに、
    Znの含有量が0.10質量部以下であり、
    Pbの含有量が0.05質量部以下であり、
    Liの含有量が0.10質量部以下である請求項1乃至のいずれかに記載の二成分系現像剤。
  11. トナーが有機金属化合物を含有する請求項1乃至10のいずれかに記載の二成分系現像剤。
  12. 有機金属化合物が芳香族カルボン酸誘導体の金属化合物である請求11に記載の二成分系現像剤。
  13. 芳香族カルボン酸誘導体の金属化合物が、芳香族カルボン酸誘導体のアルミニウム化合物である請求項12に記載の二成分系現像剤。
  14. 芳香族カルボン酸誘導体の金属化合物のトナー表面における存在量が0.01〜1.3mg/gである請求項12または13に記載の二成分系現像剤。
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