説明

トナー、並びに現像剤、現像剤収容容器、プロセスカートリッジ、画像形成装置、及び画像形成方法

【課題】低温定着システムに対応し、耐オフセット性が良好であり、定着装置及び画像を汚染することがなく、鮮鋭性の良好な高品質画像を長期にわたり形成することができるトナー並びに、該トナーを用いた現像剤、現像剤収容容器、プロセスカートリッジ、及び画像形成方法を提供する。
【解決手段】少なくとも着色剤、結着樹脂、離型剤、定着補助成分を含んでなるトナーにおいて、前記トナーの80℃における貯蔵弾性率G’(Pa)が、5.0×104<G’<5.0×105であり、90℃における貯蔵弾性率G’が1.0×104<G’<1.0×105あり、100℃における貯蔵弾性率G’が5.0×103<G’<5.0×104であり、120℃における貯蔵弾性率G’が、1.0×103<G’<1.0×104であり、かつ150℃における貯蔵弾性率G’が、1.0×103<G’<1.0×104であることを特徴とするトナー。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電子写真、静電記録、静電印刷等における静電荷像を現像するためのトナー並びに、該トナーを用いた現像剤、現像剤収容容器、プロセスカートリッジ、画像形成装置、及び画像形成方法に関する。
【背景技術】
【0002】
電子写真、静電記録、静電印刷等による画像形成は、一般に、静電潜像担持体(以下、「感光体」、「電子写真感光体」と称することもある)上に静電潜像を形成し、該静電潜像を現像剤で現像して可視像(トナー像)とした後、該可視像を紙等の記録媒体上に転写し、定着することにより定着像とする一連のプロセスにより行われる。
前記現像剤としては、磁性トナー又は非磁性トナーを単独で用いる一成分現像剤と、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤とがある。
【0003】
前記電子写真法における定着の方式としては、エネルギー効率の良さの点から、加熱ローラーを直接記録媒体上のトナー像に圧接して定着する加熱ヒートローラー方式が広く一般に用いられている。前記加熱ヒートローラー方式は、定着のために多大な電力が必要となる。そこで、省エネルギー化を図る観点から、加熱ローラーの消費電力を削減することが種々検討されている。例えば、画像を出力しない時には加熱ローラー用のヒータの出力を弱め、画像出力時にヒータの出力を上げて加熱ローラーの温度を上昇させる方式が一般によく用いられている。
【0004】
しかしこの場合、スリープ時から加熱ローラーの温度を定着に必要な温度に上昇させるためには、数10秒間程度の待機時間が必要となり、ユーザーにとってはこの待機時間がストレスになる。また、画像を出力しない時には、ヒータを完全にオフにすることで、消費電力を抑えることが望まれている。これらの要求を達成するためには、トナー自体の定着温度を下げ、使用可能時のトナーの定着温度を低下させることが必要である。
【0005】
前記現像剤に用いられるトナーでは、電子写真技術の発展に伴って、優れた低温定着性及び保存性(耐ブロッキング性)が要求されており、従来よりトナー用結着樹脂として一般に用いられてきたスチレン系樹脂に比べて記録媒体等との親和性が高く、低温定着性に優れたポリエステル樹脂を用いることが種々試みられている。例えば、分子量等の物性を規定した線状ポリエステル樹脂を含有したトナー(特許文献1参照)、酸成分としてロジン類を使用した非線状架橋型ポリエステル樹脂を含有したトナー(特許文献2参照)、などが提案されている。
【0006】
近年、画像形成装置の更なる高速化及び省エネルギー化を図る上で、従来のトナー用結着樹脂では市場の要求に対しては未だ不十分であり、定着工程での定着時間の短縮化、及び定着手段による加熱温度の低温化により、十分な定着強度を維持することが非常に困難になっている。
【0007】
前記特許文献2のようなロジン類を使用したポリエステル樹脂を含有するトナーは、低温定着性に優れるとともに、粉砕性に優れるため粉砕法でのトナー生産性を向上できるという利点がある。また、アルコール成分に炭素数3の分岐鎖型のアルコールである1,2−プロパンジオールを用いることで、炭素数2以下のアルコールと対比して耐オフセット性を維持したまま低温定着性を向上させることが可能となり、炭素数4以上の分岐鎖型アルコールと対比してガラス転移温度の低下に伴う保存性の低下防止に有効である。このようなポリエステル樹脂をトナー用結着樹脂として用いることで、低温での定着が可能となり、かつ保存性が向上するという効果が奏される。
【0008】
しかしながら、省エネルギーに対する要求は、今後ますます厳しくなる傾向があり、低温定着性に優れるポリエステル樹脂を用いることによって、従来に比べて低温定着性は改善される傾向にあるが、近い将来においてポリエステル樹脂を用いるだけでは、省エネルギーに対する要求に十分対応することは困難である。
【0009】
近年、定着補助成分をトナー中に導入することにより、低温定着性を向上させる試みがなされている(特許文献3参照)。前記特許文献3では、定着補助成分をトナー中に結晶ドメインとして存在させることにより、耐熱保存性と低温定着性を両立させるトナーを提案している。だが、近年マシンの高速化に伴って、トナーには高い耐久性と同時に、更なる省エネルギーに対する要求を満足させることが望まれ、現状ではこれら要求に十分対応することは困難であり、更なる改良、開発が望まれているのが実状である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
本発明は、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、低温定着システムに対応し、耐オフセット性が良好であり、定着装置及び画像を汚染することがなく、鮮鋭性の良好な高品質画像を長期にわたり形成することができるトナー並びに、該トナーを用いた現像剤、現像剤収容容器、プロセスカートリッジ、画像形成装置、及び画像形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
前記課題を解決するため本発明者らが鋭意検討を重ねた結果、少なくとも着色剤、離型剤、結着樹脂を含み、更には定着補助成分を含むトナーにおいて、前記トナーの80℃における貯蔵弾性率G’が、5.0×104<G’<5.0×105であり、90℃における貯蔵弾性率G’が1.0×104<G’<1.0×105あり、100℃における貯蔵弾性率G’が5.0×103<G’<5.0×104であり、120℃における貯蔵弾性率G’が、1.0×103<G’<1.0×104であり、かつ150℃における貯蔵弾性率G’が、1.0×103<G’<1.0×104であることにより、低温定着性を更に向上させることが可能であることを知見した。
更に、本発明における定着補助成分は、定着部で加熱を受ける前には前記結着樹脂とは独立に存在するため、定着部で加熱を受ける前の結着樹脂の熱特性を低下させることがなく、耐熱保存性も保持させることが可能であることを併せて知見した。
【0012】
本発明は、本発明者らによる前記知見に基づくものであり、前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
(1)少なくとも着色剤、結着樹脂、離型剤、定着補助成分を含んでなるトナーにおいて、前記トナーの貯蔵弾性率G’(Pa)の値が下記の条件を満たすことを特徴とするトナー。
80℃における貯蔵弾性率G’:5.0×104<G’<5.0×105
90℃における貯蔵弾性率G’:1.0×104<G’<1.0×105
100℃における貯蔵弾性率G’:5.0×103<G’<5.0×104
120℃における貯蔵弾性率G’:1.0×103<G’<1.0×104
150℃における貯蔵弾性率G’:1.0×103<G’<1.0×104
(2)前記定着補助成分が結晶性ポリエステルであり、かつ該結晶性ポリエステルのDSC測定を行った際の昇温二回目より算出される吸熱ピーク温度T2(cp)が60℃以上80℃以下であり、かつ該T2(cp)が以下の関係を満たすことを特徴とする上記(1)に記載のトナー。
T2(cs2)−10<T2(cp)<T2(cs1)+10
T2(cs1):DSC昇温二回目より算出される吸熱ショルダー温度1
T2(cs2):DSC昇温二回目より算出される吸熱ショルダー温度2
(3)前記トナーのDSC測定を行った際の、
昇温1回目のガラス転移温度Tg1stが50℃<Tg1st<70℃であり、
かつ昇温2回目のガラス転移温度Tg2ndが20℃<Tg2nd<50℃であることを特徴とする上記(1)又は(2)に記載のトナー。
(4)前記トナーのDSC測定を行った際の、
昇温1回目のガラス転移温度Tg1stが50℃<Tg1st<70℃であり、
かつ昇温2回目のガラス転移温度Tg2ndが30℃<Tg2nd<50℃であることを特徴とする上記(3)に記載のトナー。
(5)前記定着補助成分が、融点70℃以上120℃以下である脂肪酸アミド系化合物からなり、前記脂肪酸アミド系化合物が、末端にアミノ基、もしくは水酸基を有するものであることを特徴とする上記(1)、(3)、(4)のいずれかに記載のトナー。
(6)前記定着補助成分が、二価カルボン酸と一価脂肪族アルコールとをエステル化した二塩基酸エステル化合物であり、前記二価カルボン酸の炭素数が2以上6以下であり、前記二塩基酸エステル化合物の融点が60℃以上100℃以下であることを特徴とする上記(1)、(3)、(4)のいずれかに記載のトナー。
(7)前記定着補助成分が、ステアリン酸及び/又はベヘニン酸を80重量%以上含む脂肪酸とエチレングリコールを80重量%以上含むアルコールとを反応させてなるエステル化合物であり、かつ水酸基価が10mgKOH/g以上100mgKOH/g未満であることを特徴とする上記(1)、(3)、(4)のいずれかに記載のトナー。
(8)前記結着樹脂が少なくとも1種以上のポリエステル樹脂を含んでなることを特徴とする上記(1)〜(7)のいずれかに記載のトナー。
(9)前記トナーが有機溶媒中にトナー材料を溶解乃至分散させてなる溶解乃至分散液を水系媒体中で分散させて、前記有機溶媒を除去して得られることを特徴とする上記(1)〜(8)のいずれかに記載のトナー。
(10)トナー材料が、活性水素基含有化合物及び該活性水素基含有化合物と反応可能な重合体を含み、造粒が、前記水系媒体中で、前記活性水素基含有化合物と、前記活性水素基含有化合物と反応可能な重合体とを反応させて接着性基材を生成しつつ該接着性基材による粒子を得ることにより行われる上記(1)〜(9)のいずれかに記載のトナー。
(11)離型剤が、融点60℃以上90℃以下の炭化水素系ワックスであることを特徴とする上記(1)〜(10)のいずれかに記載のトナー。
(12)上記(1)〜(11)のいずれかに記載のトナーを含むことを特徴とする現像剤。
(13)上記(12)に記載の現像剤が収容されてなることを特徴とする現像剤収容容器。
(14)静電潜像担持体と、該静電潜像担持体上に形成された静電潜像をトナーを用いて現像し可視像を形成する現像手段とを少なくとも有し、画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジであって、前記トナーが、上記(1)〜(11)のいずれかに記載のトナーであることを特徴とするプロセスカートリッジ。
(15)静電潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成工程と、前記静電潜像をトナーを用いて現像して可視像を形成する現像工程と、前記可視像を記録媒体に転写する転写工程と、前記記録媒体に転写された転写像を定着させる定着工程とを少なくとも含む画像形成方法であって、前記トナーが、上記(1)〜(11)のいずれかに記載のトナーであることを特徴とする画像形成方法。
(16)少なくとも、
静電潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、
前記静電潜像をトナーを用いて現像して可視像を形成する現像手段と、
前記可視像を記録媒体に転写する転写手段と、
前記記録媒体に転写された転写像を定着させる定着手段と
を含む画像形成装置であって、
前記トナーが、上記(1)〜(11)のいずれかに記載のトナーであることを特徴とする画像形成装置。
【発明の効果】
【0013】
本発明によると、従来における問題を解決することができ、低温定着システムに対応し、耐オフセット性が良好であり、定着装置及び画像を汚染することがなく、鮮鋭性の良好な高品質画像を長期にわたり形成することができるトナー並びに、該トナーを用いた現像剤、現像剤収容容器、プロセスカートリッジ、画像形成装置及び画像形成方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】本発明における結晶性ポリエステルのDSC測定例を示す。
【図2】本発明の画像形成装置の一例を示す図である。
【図3】本発明の画像形成装置の他の例を示す図である。
【図4】図3のタンデム型現像器を示す図である。
【図5】本発明のプロセスカートリッジの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
[トナー]
本発明のトナーは、少なくとも着色剤、結着樹脂、離型剤、及び定着補助成分を含有し、更に必要に応じてその他の成分を含有してなる。
本発明のトナーは、トナーの80℃における貯蔵弾性率G’が、5.0×10<G’<5.0×10であり、90℃における貯蔵弾性率G’が1.0×10<G’<1.0×10あり、100℃における貯蔵弾性率G’が5.0×10<G’<5.0×10である。
一般的にトナーのG’が1.0×105Pa以下であると、トナーは定着時の加圧により変形し、記録部材に定着する。本発明のトナーは、上記のように低温領域(80〜100℃)での粘弾性の変化が急峻であるため、トナーが定着時の加熱により、より低温で塑性変型して記録部材に接着しやすくなるため、低温定着性に優れている。
【0016】
従来より、低温定着化のために低温での粘弾性を下げる試みはなされているが、その場合、トナーが高温保管時、現像器内での攪拌等のストレスを受けた際に融着してしまう恐れがあった。すなわち、G’を下げる手段としては、トナー中に含まれる樹脂を低粘性化することにより達成できるが、その際には、樹脂の低粘性化に伴い、ガラス転移温度も低下し、耐熱保存性が悪化してしまう。更に樹脂を低粘性化させると、高温域のG’の低下が著しく、定着ローラーへのホットオフセットが生じやすくなる。ホットオフセットは、トナーのG’が1.0×103Pa以下であると生じやすくなる。
【0017】
従来定着補助成分を導入した際にも、低温域のG’を低下させることが可能だが、ホットオフセット性の悪化が生じる場合があり、またホットオフセット性を保持させようとすると、低温域のG’が充分低下せずに低温定着性に劣る場合がある。
【0018】
本発明では、融点までは結晶性が高い状態を保ち、融点付近で急激に粘弾性変化を生じる定着補助成分を用いることで、トナーが保管される環境、現像機内での攪拌ではトナーは溶融せず、定着補助成分の融点付近で急激に粘弾性が低下することにより、低温定着性と耐熱保存性の両立を可能としている。
【0019】
また本発明のトナーは、120℃における貯蔵弾性率G’が、1.0×10<G’<1.0×10であり、かつ150℃における貯蔵弾性率G’が、1.0×10<G’<1.0×10であることにより、高温領域(120〜150℃)では、比較的高い粘弾性を維持しているため、定着部材と紙との間でトナーが破断しづらく、定着部材側にトナーがオフセットしてしまうのを防止することが可能となる。
【0020】
高温領域でのオフセット性を向上させるためには、従来より結着樹脂の粘弾性を調整することの試みがなされているが、その場合、低温領域での粘弾性も上昇してしまい、低温定着性が悪化するという問題がある。
本発明では、低温領域の粘弾性を定着補助成分により急峻に変化させ、高温域での粘弾性を結着樹脂の高分子量成分で担保させることを狙いとしている。即ち、本発明では、定着補助成分として、結晶性が高くシャープメルト性に優れる材料を用い、また定着補助成分と結着樹脂の低分子量成分の相溶性を向上させることにより、定着補助成分が結着樹脂を速やかに軟化させることで、低温領域での粘弾性を急峻に変化させることができる。また高温領域でのG’を、ホットオフセットを生じさせない程度まで保持させるためには、結着樹脂の分子量分布、具体的には結着樹脂中の高分子量成分と低分子量成分の量比の調整、または定着補助成分、結着樹脂の高分子量成分の互いの相溶性をある程度低下させることで、双方を独立して機能させることにより可能となる。
【0021】
−貯蔵弾性率(G’)の測定方法−
本発明のトナーのG’の測定は例えば以下の方法を用いて行なうことが出来る。
トナー0.80gを錠剤成型器により400kgfの圧力で加圧することで、直径20mm、高さ1.9〜2.1mmの円柱状試料に成型し、測定用ペレットを作成する。
HAAKE製 RheoStress RS50を用いて直径20mmのパラレルプレートに測定用ペレットを固定し周波数1Hz、温度60〜180℃、歪み0.1、昇温速度3℃/Minで測定し、トナーの各温度におけるトナーの貯蔵弾性率G’を測定することができる。
【0022】
また、本発明のトナーは、DSC測定を行った際の昇温1回目のガラス転移温度Tg1stが50℃<Tg1st<70℃であり、かつ昇温2回目のガラス転移温度Tg2ndが20℃<Tg2nd<50℃であることが好ましい。また、DSC測定による昇温2回目のトナーのガラス転移温度Tg2ndは、30℃<Tg2nd<50℃であることがより好ましい。
Tg1stが50℃以下である場合、トナーの耐熱保存性が劣ることがある。また、Tg1stが70℃以上である場合、トナーの粘弾性変化が生じる温度が高く、充分な低温定着性が得られないことがある。
また、Tg2ndが20℃以下である場合は、定着補助成分と、結着樹脂が相溶した際の熱特性が低いため、定着画像の耐熱保存性が劣ることがある。また、Tg2ndが50℃以上である場合、定着補助成分と結着樹脂の相溶性が充分でなく、低温定着性に劣ることがある。
【0023】
(定着補助成分)
定着補助成分は、前記トナー中では結晶ドメインとして存在し、加熱時に前記結着樹脂と相溶可能な特性を有する。
前記定着補助成分が結晶性を有することを確認するためには、X線回折チャートから、結晶性の保持状態(相溶又は非相溶)を測定することができる。
具体的には、定着補助成分がトナー中で結晶性を有するかは、結晶解析X線回折装置(X’Pert MRDフィリップス社製)により確認することができる。まず、定着補助成分単品を乳鉢によりすり潰し試料粉体を作成し、得られた試料粉体を試料ホルダーに均一に塗布する。その後、回折装置内に試料ホルダーをセットし、測定を行い、定着補助成分の回折スペクトルを得る。次にトナー粉体をホルダーに塗布し、同様に測定を行う。事前に得られた定着補助成分の回折スペクトルにより、トナー中に含まれる定着補助成分を同定することが可能である。
【0024】
また、前記装置では、付属の加熱ユニットにより温度を変化させた際の回折スペクトルの変化が測定可能である。同ユニットを用い、常温及び150℃における定着補助成分由来のX線回折スペクトルのピーク面積変化により定着補助成分の加熱前後における樹脂に対する相溶及び非相溶分の割合を求めることができる。この加熱前後の定着補助成分由来のピーク面積の変化率が大きいほど、定着時の加熱によりトナー樹脂との相溶化が進行することを意味するため、より大きい低温定着への効果が得られる。
【0025】
前記定着補助成分の分散径としては、最大方向の粒径で、例えば、10nm〜3μmが好ましく、50nm〜1μmがより好ましい。前記分散径が、10nm未満であると、前記定着補助成分と前記結着樹脂との接触表面積の増大により、耐熱保存性に劣ることがあり、3μmを超えると、定着時の加熱の際に前記結着樹脂との相溶が十分に行われず、低温定着性に劣ることがある。
【0026】
前記定着補助成分の分散径の測定方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、トナーをエポキシ樹脂に包埋して約100nmに超薄切片化し、四酸化ルテニウムにより染色した後、透過型電子顕微鏡(TEM)により倍率10,000倍で観察を行い、写真撮影し、この写真を画像評価することにより、前記定着補助成分の分散状態を観察し、前記分散径を測定することができる。なお、前記定着補助成分と前記離型剤をトナー中で識別するためには、事前に定着補助成分、離型剤それぞれを同じく四酸化ルテニウムによる染色によって得られるコントラスト差を確認することにより、トナー中での定着補助成分、離型剤のコントラスト差により識別することが可能である。
【0027】
前記定着補助成分は、結晶性ポリエステルであり、かつ該結晶性ポリエステルのDSC測定を行った際の昇温二回目より算出される吸熱ピーク温度T2(cp)が60℃以上80℃以下であり、かつ該T2(cp)は次の関係式を満たすことが好ましい。
T2(cs2)−10<T2(cp)<T2(cs1)+10
T2(cs1):DSC昇温二回目より算出される吸熱ショルダー温度1
T2(cs2):DSC昇温二回目より算出される吸熱ショルダー温度2
【0028】
また、本発明においては、ポリエステル樹脂のガラス転移温度をTgrとし、該ポリエステル樹脂90質量部に対し定着補助成分を10質量部加えて150℃で加熱した後のポリエステル樹脂のガラス転移温度をTgr’とすると、ΔTg=Tgr−Tgr’>10℃を満たすことが好ましく、ΔTg=Tgr−Tgr’>15℃がより好ましい。
【0029】
ここで、結晶性ポリエステルの吸熱ピーク温度T2(cp)、結晶性ポリエステルの吸熱ショルダー温度(T2(cs1)、T2(cs2))、前記トナーのガラス転移温度(Tg1st、Tg2nd)、トナーの吸熱ピーク(Qn n=1,2,3,・・・)、結着樹脂のガラス転移温度(Tgr)、定着補助成分を10質量部添加した際のポリエステル樹脂のガラス転移温度(Tgr’)は、例えばDSCシステム(示差走査熱量計)(「DSC-60」、島津製作所製)を用いて測定することができる。
【0030】
−結晶性ポリエステルの吸熱ピーク温度(T2(cp))、結晶性ポリエステルの吸熱ショルダー温度(T2(cs1)、T2(cs2))の測定−
図1に、本発明における結晶性ポリエステルのDSC測定例を示す。
本発明において、結晶性ポリエステル、非晶性ポリエステル、トナーの吸熱ピーク温度、吸熱ショルダー温度は、例えば、DSCシステム(示差走査熱量計)(「DSC−60」、島津製作所社製)を用いて測定することができる。
図1を参照して説明すると、具体的には、対象試料の吸熱ショルダー温度T1(cs1)、吸熱ショルダー温度T2(cs1)、吸熱ショルダー温度T1(cs2)、吸熱ショルダー温度T2(cs2)は、下記手順により測定できる。
【0031】
まず、ポリエステル樹脂約5.0mgをアルミニウム製の試料容器に入れ、試料容器をホルダーユニットに載せ、電気炉中にセットする。
次いで、窒素雰囲気下、0℃から昇温速度10℃/minにて150℃まで加熱する。その後、150℃から降温速度10℃/minにて0℃まで冷却させ、更に昇温速度10℃/minにて150℃まで加熱し、示差走査熱量計(「DSC−60」、島津製作所社製)を用いてDSC曲線を計測する。
【0032】
得られたDSC曲線から、DSC−60システム中の解析プログラムを用いて、1回目の昇温時におけるDSC曲線を選択し、解析プログラム中の『吸熱ショルダー温度』を用いて、対象試料の昇温1回目における吸熱ショルダー温度T1(cs1)、吸熱ショルダー温度T1(cs2)を求めることができる。同様に、2回目の昇温時におけるDSC曲線を選択し、『吸熱ショルダー温度』を用いて、対象試料の昇温2回目における吸熱ショルダー温度T2(cs1)、吸熱ショルダー温度T2(cs2)を求めることができる。
ショルダー温度は、低い温度から順に、吸熱ショルダー温度T1(cs1)、吸熱ショルダー温度T2(cs1)、吸熱ショルダー温度T1(cs2)、吸熱ショルダー温度T2(cs2)と定義する。
【0033】
また、得られたDSC曲線から、DSC−60システム中の解析プログラムを用いて、解析プログラム中の『吸熱ピーク温度』を用いて、1回目の昇温時におけるDSC曲線を選択し、対象試料の昇温1回目における吸熱ピーク温度を求めることができる。同様に、2回目の昇温時におけるDSC曲線を選択し、解析プログラム中の『吸熱ピーク温度』を用いて、対象試料の昇温2回目における吸熱ピーク温度を求めることができる。
【0034】
−Tg1st、Tg2nd、Qn測定法−
まず、トナー約5.0mgをアルミニウム製の試料容器に入れ、試料容器をホルダーユニットに載せ、電気炉中にセットする。次いで、窒素雰囲気下、20℃から昇温速度10℃/minにて150℃まで加熱する。その後、150℃から降温速度10℃/minにて0℃まで冷却させ、更に昇温速度10℃/minにて150℃まで加熱し、示差走査熱量計(「DSC-60」、島津製作所製)により、DSC曲線を計測する。
得られたDSC曲線から、DSC-60システム中の解析プログラムを用いて、1回目の昇温時におけるDSC曲線のショルダーを選択し、昇温1回目のガラス転移温度(Tg1st)、50-120℃領域での吸熱ピークQnを算出できる。また2回目の昇温時におけるDSC曲線のショルダーを選択し、DSC-60システム中の解析プログラムを用いて、昇温2回目のガラス転移温度(Tg2nd)を算出できる。
【0035】
−Tgr測定法−
まず、ポリエステル樹脂約5.0mgをアルミニウム製の試料容器に入れ、試料容器をホルダーユニットに載せ、電気炉中にセットする。次いで、窒素雰囲気下、20℃から昇温速度10℃/minにて150℃まで加熱する。その後、150℃から降温速度10℃/minにて0℃まで冷却させ、更に昇温速度10℃/minにて150℃まで加熱し、示差走査熱量計(「DSC-60」、島津製作所製)により、DSC曲線を計測する。
得られたDSC曲線から、DSC-60システム中の解析プログラムを用いて、2回目の昇温時におけるDSC曲線のショルダーを選択し、ポリエステル樹脂のガラス転移温度(Tgr)を算出できる。
【0036】
−Tgr’測定法−
また、定着補助成分を10質量部添加した際のポリエステル樹脂のガラス転移温度(Tgr’)も同様にして測定することができる。
まず、定着補助成分0.5mg、ポリエステル樹脂4.5mgをアルミニウム製の試料容器に入れ、該試料容器をホルダーユニットに載せ、電気炉中にセットする。次いで、窒素雰囲気下、20℃から昇温速度10℃/minにて150℃まで加熱する。その後、150℃から降温速度10℃/minにて0℃まで冷却させ、更に昇温速度10℃/minにて150℃まで加熱し、示差走査熱量計により、DSC曲線を計測する。
得られたDSC曲線から、DSC-60システム中の解析プログラムを用いて、2回目の昇温時におけるDSC曲線のショルダーを選択し、定着補助成分を加えた際のポリエステル樹脂のガラス転移温度(Tgr’)を算出することができる。
【0037】
(定着補助成分の組成)
前記定着補助成分は、本発明のトナーの貯蔵弾性率を成立させるものであれば、特に限定されるものではないが、以下に示す結晶性ポリエステル樹脂、脂肪酸アミド系化合物、エステル化合物、二塩基酸エステル化合物が好ましい。
【0038】
−結晶性ポリエステル樹脂−
結晶性ポリエステル樹脂は、例として、アルコール成分として炭素数2〜12の飽和脂肪族ジオール化合物、特に1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1、−8オクタンジオール、1,10−デカンジオール、1,12ドデカンジオールおよびこれらの誘導体と、少なくとも酸成分として二重結合(C=C結合)を有する炭素数2〜12のジカルボン酸、もしくは、炭素数2〜12の飽和ジカルボン酸、特にフマル酸、1,4−ブタン二酸、1,6−ヘキサン二酸、1、−8オクタン二酸、1,10−デカン二酸、1,12ドデカン二酸およびこれらの誘導体を用いて合成される結晶性ポリエステルが好ましい。
【0039】
中でも、吸熱ピーク温度と吸熱ショルダー温度の差をより小さくする点で、特に1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1、−8オクタンジオール、1,10−デカンジオール、1,12ドデカンジオールのいずれか一種類のアルコール成分と、フマル酸、1,4−ブタン二酸、1,6−ヘキサン二酸、1、−8オクタン二酸、1,10−デカン二酸、1,12−ドデカン二酸のいずれか一種類のジカルボン酸成分のみで構成されることが好ましい。
【0040】
また、結晶性ポリエステル樹脂の結晶性および軟化点を制御する方法として、ポリエステル合成時にアルコール成分にグリセリン等の3価以上の多価アルコールや、酸成分に無水トリメリット酸などの3価以上の多価カルボン酸を追加して縮重合を行った非線状ポリエステルなどを設計、使用するなどの方法が挙げられる。
【0041】
本発明の結晶性ポリエステル樹脂の分子構造は、溶液や固体によるNMR測定の他、X線回折、GC/MS、LC/MS、IR測定などにより確認することができるが、簡便には赤外線吸収スペクトルにおいて、965±10cm-1もしくは990±10cm-1にオレフィンのδCH(面外変角振動)に基づく吸収を有するものを例としてあげることができる。
【0042】
分子量については、上記の分子量分布がシャープで低分子量のものが低温定着性に優れ、分子量が低い成分が多いと耐熱保存性が悪化するという観点から、鋭意検討した結果、o−ジクロロベンゼンの可溶分のGPCによる分子量分布で、横軸をlog(M)、縦軸を重量%で表した分子量分布図のピーク位置が3.5〜4.0の範囲にあり、ピークの半値幅が1.5以下であり、重量平均分子量(Mw)で3000〜30000、数平均分子量(Mn)で1000〜10000、Mw/Mnが1〜10であることが好ましい。
更には、重量平均分子量(Mw)で5000〜15000、数平均分子量(Mn)で2000〜10000、Mw/Mnが1〜5であることが好ましい。
【0043】
結晶性ポリエステル樹脂の酸価は、紙と樹脂との親和性の観点から、目的とする低温定着性を達成するためにはその酸価が5mgKOH/g以上、より好ましくは10mgKOH/g以上であることが好ましく、一方、ホットオフセット性を向上させるには45mgKOH/g以下のものであることが好ましい。
更に、結晶性高分子の水酸基価については、所定の低温定着性を達成し、かつ良好な帯電特性を達成するためには0〜50mgKOH/g、より好ましくは5〜50mgKOH/gのものが好ましい。
【0044】
本発明の結晶性ポリエステルはDSC測定を行った際の、昇温二回目より算出される吸熱ピーク温度T2(cp)が60℃以上80℃以下であり、かつ前記T2(cp)が以下の関係を満たすことが好ましい。
T2(cs2)−10<T2(cp)<T2(cs1)+10
T2(cs1):DSC昇温二回目より算出される吸熱ショルダー温度1
T2(cs2):DSC昇温二回目より算出される吸熱ショルダー温度2
【0045】
本発明トナー中の結晶性ポリエステル樹脂は、結晶性をもつがゆえに吸熱ピーク温度付近において、急激な粘度低下を示す熱溶融特性を示す。つまり、溶融開始温度直前までは結晶性による耐熱保存性が良く、溶融開始温度では急激な粘度低下(シャープメルト性)を起こし、定着することから、良好な耐熱保存性と低温定着性を兼ね備えたトナーを設計することが出来る。
結晶性ポリエステルの吸熱ピーク温度を60〜80℃にすることで、トナーの低温定着性と耐熱保存性を同時に向上させることが可能となる。更には結晶性ポリエステルの吸熱ピーク温度が、65〜75℃であれば、よりトナーの低温定着性と耐熱保存性を向上させることが可能となる。
【0046】
また吸熱ショルダー温度T2(cs1),T2(cs2)と吸熱ピーク温度の差を小さくすることで、結晶性ポリエステル分子中の組成、分子量ばらつきが小さくなるため、吸熱ピーク付近の温度で、すばやく結晶性ポリエステルの粘度低下が生じやすくなるため、トナーの低温定着性を向上させることが可能となる。
【0047】
また吸熱ピーク温度と吸熱ショルダー温度T2(cs1)の差を10℃未満にすることで、結晶性ポリエステル中の低熱特性成分を低減し、耐熱保存性、耐ブロッキング性を向上させることができる。更には当該温度差が6℃未満であると、より耐熱保存性、耐ブロッキング性を向上させることができる。
また吸熱ピーク温度と吸熱ショルダー温度T2(cs2)の差を10℃未満にすることで、結晶性ポリエステル中の高熱特性成分を低減し、低温定着性を向上させることが出来る。更には吸熱ピーク温度と吸熱ショルダー温度T2(cs2)の差を6℃未満にすることで、より低温定着性を向上させることが出来る。
【0048】
吸熱ピーク温度の調整は、結晶性ポリエステルのモノマー構成、重量平均分子量で調整することが可能である。
また吸熱ショルダー温度と吸熱ピーク温度の温度差を小さくするためには、結晶性ポリエステルの結晶性を高めるモノマー構成、具体的には酸・アルコールのモノマー構成をより類似した化合物で構成することにより分子鎖中での同一構造の重なり合い確率を上げることで調整することが出来る。またそれ以外にも、結晶性ポリエステルの数平均分子量と重量平均分子量の差を小さくすることでも調整できる。数平均分子量と重量平均分子量の調整は、結晶性ポリエステルの重合反応時における反応時間、反応温度により調整することができる。具体的には、従来に対して比較的高い温度で長時間反応させることで、数平均分子量と重量平均分子量の差を小さくすることが可能となる。また重合反応の際に使用する触媒種、触媒量によっても数平均分子量と重量平均分子量の調整は可能である。
【0049】
−脂肪酸アミド系化合物−
本発明における定着補助成分として脂肪酸アミド系化合物を用いる場合、融点が70℃以上120℃以下であり、末端にアミノ基もしくは水酸基を有するものであることが好ましい。かかる脂肪酸アミド系化合物としては、例えば、モノアミド化合物、モノアルコール付加アミド化合物、ビスアルコール付加アミド化合物などが挙げられる。
【0050】
−−モノアミド化合物−−
前記モノアミド化合物は、下記構造式(1)で表される。
R1−CONH2 ・・・(1)
但し、上記構造式(1)中、R1は、飽和又は1〜2価の不飽和の炭素数10〜30の炭化水素基である。
【0051】
−−モノアルコール付加アミド化合物−−
前記モノアルコール付加アミド化合物は、下記構造式(2)で表される。
R1−NHCO−R2−OH ・・・(2)
但し、上記構造式(2)中、R1は、飽和又は1〜2価の不飽和の炭素数10〜30の炭化水素基であり、R2は、飽和又は1〜2価の不飽和の炭素数1〜30の炭化水素基である。
【0052】
−−ビスアルコール付加アミド化合物−−
前記ビスアルコール付加アミド化合物は、下記構造式(3)で表される。
【0053】
【化1】

【0054】
但し、上記構造式(3)中、R1は、飽和又は1〜2価の不飽和の炭素数10〜30の炭化水素基であり、R2は、飽和又は1〜2価の不飽和の炭素数1〜30の炭化水素基であり、R3は、飽和又は1〜2価の不飽和の炭素数1〜30の炭化水素基である。
【0055】
前記モノアミド化合物、前記モノアルコール付加アミド化合物及び前記ビスアルコール付加アミド化合物は、脂肪酸の末端に極性の高いアミノ基(−NH2)、水酸基(−OH)を含むので、トナーの主成分である樹脂との相溶性に優れ、定着時の加熱により、速やかに融解して、結着樹脂をよりすばやく軟化させることにより、トナーの低温定着性を向上させる。中でも、樹脂との相溶性により優れ、トナーの低温定着性をより向上させることができる点で、前記モノアミド化合物が好ましい。
【0056】
前記脂肪酸アミド系化合物の融点としては、上記のように70〜120℃であるが、75〜100℃が好ましく、75〜95℃が更に好ましい。前記融点が70℃より小さいと、トナーの耐熱保存性が悪化することがある。前記融点が120℃より大きいと、トナーの低温定着性が充分に得られないことがある。
【0057】
融点が70〜120℃である前記脂肪酸アミド系化合物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、パルミチン酸アミド、パルミトレイン酸アミド、ステアリン酸アミド、オレイン酸アミド、アラキジン酸アミド、エイコセン酸アミド、ベヘニン酸アミド、エルカ酸アミド、リグリノセリン酸アミド等の炭素数10〜30を有する飽和又は1価の不飽和の脂肪族をアミド化したモノアミド化合物、または、パルミチン酸モノエタノールアミド、ステアリン酸モノエタノールアミド、ベヘニン酸モノエタノールアミド、リグリノセリン酸モノエタノールアミド、エルカ酸モノエタノールアミド、パルミチン酸モノプロパノールアミド、ステアリン酸モノプロパノールアミド、ベヘニン酸モノプロパノールアミド、リグリノセリン酸モノプロパノールアミド、エルカ酸モノプロパノールアミド、パルミチン酸ビスエタノールアミド、ステアリン酸ビスエタノールアミド、ベヘニン酸ビスエタノールアミド、リグリノセリン酸ビスエタノールアミド、エルカ酸ビスエタノールアミド、パルミチン酸ビスプロパノールアミド、ステアリン酸ビスプロパノールアミド、ベヘニン酸ビスプロパノールアミド、リグリノセリン酸ビスプロパノールアミド、エルカ酸ビスプロパノールアミド、エタノールアミンジステアレート、エタノールアミンジベヘネート、エタノールアミンジリグノセレート、エタノールアミンジエルケート、プロパノールアミンジステアレート、プロパノールアミンジベヘネート、プロパノールアミンジリグノセレート、プロパノールアミンジエルケートといった脂肪酸アミドアルコール付加物が挙げられる。中でも、樹脂との相溶性により優れ、トナーの低温定着性をより向上させることができ、かつトナーへの耐熱保存性を悪化させないことから、モノアミド化合物、またはそのアルコール付加物であることが好ましい。
【0058】
−エステル化合物−
本発明における定着補助成分は、融点60℃以上85℃未満のエステル化合物であり、かつ前記エステル化合物のアルコール成分としてエチレングリコールを80質量%以上含み、かつ脂肪酸成分としてステアリン酸、及び/またはベヘニン酸を80質量%以上含み、かつ水酸基価が10mgKOH/g以上100mgKOH/g未満であることが好ましい。
【0059】
特に、エステル化合物中のアルコール成分として、エチレングリコールを主成分として成ることで、シャープメルト性に優れるため、定着時の加熱により、速やかに融解し、結着樹脂をよりすばやく軟化させることにより、低温定着性を発揮させることが出来る。
また、エステル化合物の脂肪酸として、ステアリン酸、及び/又はベヘニン酸を主成分とすることで、エステル化合物の結晶性が向上することにより、エステル化合物のシャープメルト性に優れる。そのため、定着時の加熱により、速やかに融解し、結着樹脂をよりすばやく軟化させることにより、低温定着性を発揮させることが出来る。
【0060】
前記アルコール成分としては、主成分であるエチレングリコール以外に、例えばエチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、テトラメチレングリコール、グリセリン等のポリオールの単量体、又は前記ポリオールを必要に応じて縮重合したものを用いることが出来る。前記縮重合物をアルコール成分として用いる場合、重合度は2以上20未満が好ましい。前記重合度が20以上の場合、結晶性が低下することで、定着補助成分としてのシャープメルト性が失われ、充分な低温定着効果が得られないことがある。
【0061】
前記脂肪酸としては、主成分であるステアリン酸、ベヘニン酸以外に、炭素数12以上24以下のものの単体、又はそれらの混合物を用いることが出来る。具体的にはラウリン酸、パルミチン酸、アラキジン酸、エイコサン酸、リグノセリン酸等の単体、又はそれらの混合物が挙げられる。炭素数が12未満であると、結晶性が低下することで、化合物自身の融点が低くなり、充分な耐熱保存性が得られないことがある。また定着補助成分としてのシャープメルト性が失われ、充分な低温定着効果が得られないことがある。
【0062】
前記エステル化合物は、トナーの主成分である結着樹脂を軟化させることにより、低温定着化を達成する。そのために、前記エステル化合物は、ある程度水酸基価を持つことが望ましい。
前記エステル化合物の水酸基価が10mgKOH/g以上、100mgKOH/g未満であることが好ましい。前記水酸基価が、10mgKOH/g未満である場合、ポリエステル樹脂に対する相溶性が充分でないために、低温定着への効果が充分得られないことがある。一方、前記水酸基価が100mgKOH/g以上であると、トナーの高温高湿化での帯電特性を悪化させる恐れがある。
【0063】
なお、水酸基価とは、試料1gを以下の条件でアセチル化したとき、水酸基と結合した酢酸を中和するのに要する水酸化カリウム(KOH)量[mg]である。以下、水酸基価の測定方法を説明する。
まず、試料約1gを精密に量り、丸底フラスコに入れ、無水酢酸・ピリジン試液5mlを正確に量って加え、フラスコの口に小漏斗を載せ、95〜100℃の油浴中に底部を約1cm浸して1時間加熱する。次に、冷却し、水1mlを加えてよく振り混ぜ、更に10分間加熱する。さらに、冷却した後、小漏斗及びフラスコの首部をエタノール5mlで洗い込み、指示薬として、フェノールフタレイン試液1mlを添加した後、過量の酢酸を0.5mol/lエタノール製水酸化カリウム溶液で滴定する(本試験)。別に、試料を入れない以外は、上記と同様に空試験を行い、式
水酸基価=((a[ml]−b[ml])×28.05)/試料の採取量[g]+酸価
により水酸基価を求める。ただし、a及びbは、それぞれ空試験及び本試験における0.5mol/lエタノール製水酸化カリウム溶液の滴定量である。
【0064】
また、酸価とは、試料1gを中和するのに要する水酸化カリウム(KOH)量[mg]である。以下、酸価の測定方法を説明する。
まず、試料約1.0gを精密に量り、エタノール/エーテル混合液(体積比1:1)50mlを加え、必要に応じて、加温して溶解させ、検液とする。次に、冷却した後、フェノールフタレイン試液を数滴加え、0.1mol/lエタノール製水酸化カリウム溶液で30秒間持続する紅色を呈するまで滴定し、式
酸価=c[ml]×5.611/試料の採取量[g]
により酸価を求める。ただし、cは、0.1mol/lエタノール製水酸化カリウム溶液の滴定量である。
【0065】
本発明におけるエステル化合物は、融点が60℃以上85℃未満であることが好ましい。融点が60℃未満である場合は、トナーの耐熱保存性が低下し、85℃を超える場合は、トナーの低温定着性が低下する。なお、融点は、示差走査熱量分析(Differential Scanning Calorimetry;DSC)により得られる示差熱曲線において、吸熱量が極大になる温度である。
【0066】
−二塩基酸エステル化合物−
本発明のトナーにおいて、定着補助成分が二塩基酸エステル化合物である場合、二価カルボン酸と一価脂肪族アルコールとをエステル化した二塩基酸エステル化合物であり、前記二価カルボン酸の炭素数が2以上6以下であり、前記二塩基酸エステル化合物の融点が60℃以上100℃以下であることが好ましい。かかる二塩基酸エステル化合物としては、以下の構造式を有する二価カルボン酸と、一価脂肪族アルコールがエステル化したものが挙げられる。
【0067】
−−二価カルボン酸−−
フマル酸:HOOC−(CH2n−COOH
n=0以上4以下
【0068】
−−一価脂肪族アルコール−−
R1−OH
R1:飽和または不飽和の炭素水素基
【0069】
−−二塩基酸エステル化合物−−
R2−COO−R1−COO−R3
R2−COO−R1−COOH
R1:炭素数0〜4の直鎖炭素水素基
R2:飽和または不飽和の炭素水素基
R3:飽和または不飽和の炭素水素基
【0070】
上記構造を有するもので、かつ融点が60〜100℃を有する化合物が本発明の定着補助成分として用いられる。好ましくは75〜100℃、さらに好ましくは75〜95℃である。融点が60℃より小さくとなるとトナーの耐熱保存性が悪化する。融点が100℃より大きいと、低温定着性が十分に得られない。
二塩基酸エステル化合物は、複数種の一価脂肪族アルコールとエステル化してもよく、また、二塩基酸エステルは、ジエステル、モノエステルいずれでもよく、またその混合物でも良い。
【0071】
本発明で定着補助成分として用いる二塩基酸エステル化合物では、極性基としてエステル基、カルボキシル基を含むため、トナーの主成分であるポリエステル樹脂との相溶性に優れ、定着時の加熱により、速やかに融解し、結着樹脂をすばやく軟化させることにより、低温定着性を発揮させることが出来る。
また、炭素数2以上6以下である二価カルボン酸と、一価脂肪族アルコールを用いることにより、二塩基酸エステル化合物のシャープメルト性が向上するため、結着樹脂をすばやく軟化させることにより、低温定着性を発揮させることが出来る。
【0072】
また、前記直鎖の二価カルボン酸の中でも、アジピン酸、またはフマル酸であることが好ましく、更にはアジピン酸であることが好ましい。アジピン酸の炭素数は4、フマル酸の炭素数は6と比較的大きいため、トナーの主成分であるポリエステル樹脂との相溶性に優れ、定着時の加熱により、速やかに融解し、結着樹脂をすばやく軟化させることにより、低温定着性を発揮させることが出来る。
【0073】
またこれら炭素数2以上6以下の二価カルボン酸と、直鎖状の脂肪族アルコールを用いた場合、二塩基酸エステル化合物の結晶性が向上するため、耐熱保存性が優れ、更に現像機内での攪拌等のストレスに対して、堅牢なトナーを得ることが出来るため、長期に渡り高品位な画像を得ることができる。
【0074】
また、直鎖状の一価脂肪族アルコールの中でも、飽和脂肪族アルコールが好ましく、更には炭素数10以上24以下であることが好ましい。飽和脂肪族アルコールを用いることで、結晶性が向上するため、耐熱保存性が優れ、更に現像機内での攪拌等のストレスに対して、堅牢なトナーを得ることが出来るため、長期に渡り高品位な画像を得ることができる。
炭素数10未満では、二塩基酸エステル化合物の結晶性が低下し、耐熱保存性に劣ることがある。炭素数が24より大きい場合には、結着樹脂との相溶性が悪化し、十分な低温定着性が得られないことがある。
【0075】
また二塩基酸エステル化合物の酸価が0.1mgKOH/g以上100mgKOH/g未満であることが好ましい。酸価が、0.1mgKOH/g未満である場合、結着樹脂に対する相溶性が充分でないために、低温定着への効果が充分得られないことがある。一方、前記水酸基価が100mgKOH/g以上であると、トナーの高温高湿化での帯電特性を悪化させる恐れがある。
【0076】
なお、酸価は、電位差自動滴定装置DL−53 Titrator(メトラー・トレド社製)、電極DG113−SC(メトラー・トレド社製)及び解析ソフトLabX Light Version 1.00.000を用いて、測定される。このとき、装置の校正は、トルエン120mlとエタノール30mlの混合溶媒を用いて行われ、測定温度は、23℃、測定条件は、以下の通りである。
【0077】
Stir
Speed [%] 25
Time [s] 15
EQP titration
Titrant/Sensor
Titrant CH3ONa
Concentration [mol/L] 0.1
Sensor DG115
Unit of measurement mV
Predispensing to volume
Volume [mL] 1.0
Wait time [s] 0
Titrant addition Dynamic
dE(set) [mV] 8.0
dV(min) [mL] 0.03
dV(max) [mL] 0.5
Measure mode Equilibrium controlled
dE [mV] 0.5
dt [s] 1.0
t(min) [s] 2.0
t(max) [s] 20.0
Recognition
Threshold 100.0
Steepest jump only No
Range No
Tendency None
Termination
at maximum volume [mL] 10.0
at potential No
at slope No
after number EQPs Yes
n=1
comb. termination conditions No
Evaluation
Procedure Standard
Potential 1 No
Potential 2 No
Stop for reevaluation No
【0078】
具体的には、JIS K0070−1992に記載の測定方法に準拠して以下のようにして測定を行う。まず、試料0.5gをトルエン120mlに添加して室温(23℃)で約10時間撹拌して溶解させた後、エタノール30mlを添加して試料溶液とする。次に、予め標定された0.1N水酸化カリウムのアルコール溶液で滴定することにより、滴定量X[ml]が求められ、式
酸価=X×N×56.1/試料重量[KOHmg/g]
から、酸価が求められる。ただし、Nは、0.1N水酸化カリウムのアルコール溶液のファクターである。
【0079】
(結着樹脂)
本発明において、結着樹脂は、良好な低温定着性が得られることから、ポリエステル樹脂を含有するが、ポリエステル樹脂の分子量、構成モノマー等は、目的に応じて適宜選択することができる。また、結着樹脂は、ポリエステル樹脂以外の樹脂をさらに含有してもよい。ポリエステル樹脂以外の樹脂としては、例えば、スチレン系単量体、アクリル系単量体、メタクリル系単量体等の単独重合体又は共重合体、ポリオール樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂、キシレン樹脂、テルペン樹脂、クマロンインデン樹脂、ポリカーボネート樹脂、石油系樹脂等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
【0080】
ポリエステル樹脂は、多価アルコールと多価カルボン酸を脱水縮合することにより得られるが、多価アルコールとしては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,5−ペンタンジオール、1,6−へキサンジオール、ネオペンチルグリコール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、水素化ビスフェノールA、ビスフェノールAにエチレンオキシド、プロピレンオキシド等の環状エーテルを付加することにより得られる2価のアルコール等が挙げられる。なお、ポリエステル樹脂を架橋させるためには、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−トリヒドロキシベンゼン等の3価以上のアルコールを併用することが好ましい。
【0081】
多価カルボン酸としては、例えば、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸等のべンゼンジカルボン酸類又はその無水物、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸等のアルキルジカルボン酸類又はその無水物、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、メサコン酸等の不飽和二塩基酸、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等の不飽和二塩基酸無水物、トリメット酸、ピロメット酸、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、2,5,7−ナフタレントリカルボン酸、1,2,4−ナフタレントリカルボン酸、1,2,4−ブタントリカルボン酸、1,2,5−ヘキサントリカルボン酸、1,3−ジカルボキシ−2−メチル−2−メチレンカルボキシプロパン、テトラキス(メチレンカルボキシ)メタン、1,2,7,8−オクタンテトラカルボン酸、エンポール三量体酸、これらの無水物、部分低級アルキルエステル等が挙げられる。
【0082】
本発明において、ポリエステル樹脂は、酸価が5〜40mgKOH/gであることが好ましく、10〜30mgKOH/gがさらに好ましい。酸価が5mgKOH/g未満である場合は、主たる記録媒体である紙との親和性が低下するため、低温定着性が低下することがあり、また、負帯電性が得にくく、形成される画像が劣化することがある。また、酸価が5mgKOH/g未満である場合は、本発明における定着補助成分である二塩基酸エステル化合物との相溶性に劣ることがあり、そのため十分な低温定着性が得られない恐れがある。一方、酸価が40mgKOH/gを超える場合は、高温高湿、低温低湿下等の環境下において、環境の影響を受けやすくなって、画像が劣化することがある。
【0083】
本発明において、ポリエステル樹脂は、水酸基価が5〜100mgKOH/gであることが好ましく、20〜60mgKOH/gがさらに好ましい。水酸価が5mgKOH/g未満である場合は、主たる記録媒体である紙との親和性が低下するため、低温定着性が低下することがあり、また、負帯電性が得にくく、形成される画像が劣化することがある。また、水酸価が5mgKOH/g未満である場合は、本発明における定着補助成分である脂肪酸アミド系化合物との相溶性に劣ることがあり、そのため十分な低温定着性が得られない恐れがある。一方、水酸価が100mgKOH/gを超える場合は、高温高湿、低温低湿下等の環境下において、環境の影響を受けやすくなって、画像が劣化することがある。
【0084】
また、ポリエステル樹脂は、トナーの定着性、耐オフセット性の点で、THF(テトラヒドロフラン)に可溶な成分の分子量分布において、分子量が3,000〜50,000の領域に少なくとも1つのピークを有することが好ましく、分子量5,000〜20,000の領域に少なくとも1つのピークを有することがさらに好ましい。さらに、ポリエステル樹脂のTHFに可溶な成分は、分子量が100,000以下である成分の含有量が60〜100重量%であることが好ましい。なお、ポリエステル樹脂の分子量分布は、THFを溶媒とした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。
【0085】
結着樹脂は、トナーの保存性の観点から、ガラス転移温度(Tg)が55〜80℃であることが好ましく、60〜75℃がさらに好ましい。Tgが前記範囲にあることで、高温保存化での安定性に優れ、かつ本発明の定着補助成分による結着樹脂への軟化の効果が十分大きく得られるため、低温定着性により優れる。
【0086】
(離型剤)
前記離型剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、融点が60〜90℃の低融点の離型剤が好ましい。低融点の離型剤は、前記樹脂と分散されることにより、離型剤として効果的に定着ローラーとトナー界面との間で働き、これによりオイルレス(定着ローラーにオイルの如き離型剤を塗布しない)でもホットオフセット性が良好である。特に本発明では、定着補助成分の導入によるトナーの低温定着化によって、定着ローラー温度が従来より低い設定温度で使用することが想定されるため、より低温で離型性を発揮する必要がある。そのため、融点90℃以下の離型剤が好適に用いられる。また、離型剤の融点が、60℃未満である場合、トナーの高温保存性が劣る場合があり、得られる画像を劣化させる恐れがある。
【0087】
前記ロウ類及びワックス類としては、例えば、カルナウバワックス、綿ロウ、木ロウ、ライスワックス等の植物系ワックス;ミツロウ、ラノリン等の動物系ワックス;オゾケライト、セルシン等の鉱物系ワックス;パラフィン、マイクロクリスタリン、ペトロラタム等の石油ワックス;などの天然ワックスが挙げられる。また、これら天然ワックスのほか、フィッシャー・トロプシュワックス、ポリエチレンワックス、ポリプロピレン等の合成炭化水素ワックス;エステル、ケトン、エーテル等の合成ワックス;などが挙げられる。
これらは1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
前記離型剤の中でも、本発明の離型剤としては、パラフィン、ポリエチレン、マイクロクリスタリン、ポリプロピレン等の炭化水素系ワックスが好ましい。前記炭化水素系ワックスは、本発明の定着補助成分である脂肪酸アミド系化合物との相溶性が低いため、互いの機能を損なうことなく独立して作用することが出来るため、十分な低温定着性を得ることが出来る。
【0088】
(着色剤)
着色剤としては、公知の染料及び顔料の中から目的に応じて適宜選択することができ、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、2種以上併用してもよい。
【0089】
トナー材料中の着色剤の含有量は、1〜15重量%であることが好ましく、3〜10重量%がさらに好ましい。この含有量が、1重量%未満であると、トナーの着色力が低下することがあり、15重量%を超えると、トナー中での顔料の分散不良が起こり、着色力の低下及びトナーの電気特性の低下を招くことがある。
【0090】
着色剤は、樹脂と複合化されたマスターバッチとして使用してもよい。このような樹脂としては、例えば、ポリエステル、スチレン又はその置換体の重合体、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、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、脂肪族炭化水素樹脂、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、2種以上併用してもよい。
【0091】
スチレン又はその置換体の重合体としては、例えば、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が挙げられる。スチレン系共重合体としては、例えば、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が挙げられる。
【0092】
マスターバッチは、高せん断力をかけて、樹脂と着色剤を混合又は混練させて製造することができる。この際、着色剤と樹脂の相互作用を高めるために、有機溶媒を添加することが好ましい。また、いわゆるフラッシング法も着色剤のウエットケーキをそのまま用いることができ、乾燥する必要がない点で好適である。フラッシング法は、着色剤の水を含んだ水性ペーストを樹脂と有機溶媒と共に混合又は混練し、着色剤を樹脂側に移行させて水及び有機溶媒を除去する方法である。混合又は混練には、例えば、三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。
【0093】
(その他の成分)
本発明のトナーは、帯電制御剤、無機微粒子、クリーニング性向上剤、磁性材料等をさらに含有することができる。
−帯電制御剤−
帯電制御剤としては、例えば、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、サリチル酸の金属塩、サリチル酸誘導体の金属塩等が挙げられ、2種以上併用してもよい。
【0094】
帯電制御剤としては、市販品を用いてもよく、例えば、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)、銅フタロシアニン、ペリレン、キナクリドン、アゾ系顔料、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系の化合物等が挙げられる。
【0095】
トナー組成物中の帯電制御剤の含有量は、例えば、結着樹脂に対して、0.1〜10重量%であることが好ましく、0.2〜5重量%がさらに好ましい。この含有量が、0.1重量%未満であると、帯電制御性が得られないことがあり、10重量%を超えると、トナーの帯電性が大きくなりすぎ、主帯電制御剤の効果を減退させて、現像ローラーとの静電的吸引力が増大し、トナーの流動性低下や画像濃度の低下を招くことがある。
【0096】
−無機微粒子−
無機微粒子は、トナーに流動性、現像性、帯電性等を付与するための外添剤として用いられる。無機微粒子としては、例えば、シリカ、アルミナ、酸化チタン、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、2種以上併用してもよい。
【0097】
無機微粒子は、一次粒径が5nm〜2μmであることが好ましく、5〜500nmがさらに好ましい。
トナー中の無機微粒子の含有量は、0.01〜5.0重量%であることが好ましく、0.01〜2.0重量%がさらに好ましい。
また、無機微粒子は、流動性向上剤で表面処理されていることが好ましい。これにより、無機微粒子の疎水性が向上し、高湿度下においても流動性や帯電性の低下を抑制することができる。流動性向上剤としては、例えば、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、変性シリコーンオイル等が挙げられる。シリカ、酸化チタンは、流動性向上剤で表面処理し、疎水性シリカ、疎水性酸化チタンとして用いることが好ましい。
【0098】
−クリーニング性向上剤−
クリーニング性向上剤は、転写後に感光体や一次転写媒体に残存するトナーを除去しやすくするために用いられる。クリーニング性向上剤としては、例えば、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、ポリメタクリル酸メチル微粒子、ポリスチレン微粒子等のソープフリー乳化重合により製造されたポリマー微粒子等が挙げられる。ポリマー微粒子は、比較的粒度分布が狭いものが好ましく、体積平均粒径が0.01〜1μmであることが好ましい。
【0099】
−磁性材料−
磁性材料としては、例えば、鉄粉、マグネタイト、フェライト等が挙げられる。なお、磁性材料は、トナーの色調の点から、白色のものが好ましい。
本発明のトナーは、低温定着性及び耐オフセット性に優れ、長期に亘り、高品位な画像を形成することができる。したがって、本発明のトナーは、各種分野で使用することができ、特に、電子写真法による画像形成に使用することが好ましい。
【0100】
(トナーの製造方法)
前記トナーの製造方法としては、特に制限はなく、従来公知のトナーの製造方法の中から目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、混練・粉砕法、重合法(懸濁重合法、乳化重合法等)、溶解懸濁法、噴霧造粒法等が挙げられる。これらの中でも、水系媒体中で生成される溶解懸濁法、重合法が定着補助成分とポリエステル樹脂をトナー製造時には非相溶の状態を形成しやすいことから特に好ましい。
以下では、トナーの製造方法として混練・粉砕法及び溶解懸濁法について述べる。
【0101】
−混練・粉砕法−
前記混練・粉砕法は、例えば、少なくとも結着樹脂、離型剤、及び定着補助成分を含有するトナー材料を溶融混練し、得られた混練物を粉砕し、分級することにより、前記トナーの母体粒子を製造する方法である。
前記溶融混練では、前記トナー材料を混合し、該混合物を溶融混練機に仕込んで溶融混練する。該溶融混練機としては、例えば、一軸又は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。例えば、神戸製鋼所製KTK型二軸押出機、東芝機械社製TEM型押出機、ケイシーケイ社製二軸押出機、株式会社池貝製PCM型二軸押出機、ブス社製コニーダー等が好適に用いられる。この溶融混練は、結着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好ましい。具体的には、溶融混練温度は、結着樹脂の軟化点を参考にして行われ、該軟化点より高温過ぎると切断が激しく、低温すぎると分散が進まないことがある。
【0102】
前記粉砕では、前記混練で得られた混練物を粉砕する。この粉砕においては、まず、混練物を粗粉砕し、次いで微粉砕することが好ましい。この際ジェット気流中で衝突板に衝突させて粉砕したり、ジェット気流中で粒子同士を衝突させて粉砕したり、機械的に回転するローターとステーターの狭いギャップで粉砕する方式が好ましく用いられる。
【0103】
前記分級は、前記粉砕で得られた粉砕物を分級して所定粒径の粒子に調整する。前記分級は、例えば、サイクロン、デカンター、遠心分離器等により、微粒子部分を取り除くことにより行うことができる。
前記粉砕及び分級が終了した後に、粉砕物を遠心力などで気流中に分級し、所定の粒径のトナー母体粒子を製造することができる。
【0104】
次いで、外添剤のトナー母体粒子への外添が行われる。トナー母体粒子と外添剤とをミキサーを用い、混合及び攪拌することにより外添剤が解砕されながらトナー母体粒子表面に被覆される。この時、無機微粒子や樹脂微粒子等の外添剤を均一かつ強固にトナー母体粒子に付着させることが耐久性の点で重要である。
【0105】
−溶解懸濁法−
本発明のトナーを製造するための好ましい方法としては、活性水素基含有化合物と、該活性水素基含有化合物と反応可能な重合体とを少なくとも含むトナー材料の溶解乃至分散液を、水系媒体中に乳化乃至分散させ、該水系媒体中で、前記活性水素基含有化合物と、前記活性水素基含有化合物と反応可能な重合体とを反応させて接着性基材を少なくとも含む粒子を生成させてトナーを得る方法が挙げられる。
【0106】
(トナー材料の溶解乃至分散液)
トナー材料の溶解乃至分散液は、前記トナー材料を溶媒に溶解乃至分散させてなる。前記トナー材料としては、トナーを形成可能である限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記結着樹脂、前記定着助剤、前記着色剤を少なくとも含み、好ましくは活性水素基含有化合物、及び活性水素基含有化合物と反応可能な重合体(プレポリマー)、前記ワックスを含み、更に必要に応じて、帯電制御剤等の上記その他の成分を含んでなる。
トナーの製造方法の好ましい態様としては、前記トナー材料の溶解乃至分散液の調製は、前記有機溶剤中に、前記活性水素基含有化合物、前記活性水素基含有化合物と反応可能な重合体、前記定着助剤、前記未変性ポリエステル樹脂、前記ワックス、前記着色剤、前記帯電制御剤、等のトナー材料を、溶解乃至分散させることにより行うことができ、前記トナー材料の中で、前記活性水素基含有化合物と反応可能な重合体(プレポリマー)以外の成分は、後述する水系媒体の調製において、該水系媒体中に添加混合してもよいし、あるいは、前記トナー材料の溶解乃至分散液を前記水系媒体に添加する際に、該溶解乃至分散液と共に前記水系媒体に添加してもよい。
【0107】
(活性水素基含有化合物)
前記活性水素基含有化合物は、前記水系媒体中で、前記活性水素基含有化合物と反応可能な重合体が伸長反応、架橋反応等する際の伸長剤、架橋剤等として作用する。
前記活性水素基含有化合物としては、活性水素基を有していれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記活性水素基含有化合物と反応可能な重合体が前記イソシアネート基含有ポリエステルプレポリマー(A)である場合には、イソシアネート基含有ポリエステルプレポリマー(A)と伸長反応、架橋反応等の反応により高分子量化可能な点で、アミン類(B)が好適である。
前記活性水素基としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、水酸基(アルコール性水酸基又は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。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、アルコール性水酸基が特に好ましい。
【0108】
前記アミン類(B)としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、ジアミン(B1)、3価以上のポリアミン(B2)、アミノアルコール(B3)、アミノメルカプタン(B4)、アミノ酸(B5)、前記B1〜B5のアミノ基をブロックしたもの(B6)等、が挙げられる。
これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、ジアミン(B1)、ジアミン(B1)と少量の3価以上のポリアミン(B2)との混合物、が特に好ましい。
【0109】
前記ジアミン(B1)としては、例えば、芳香族ジアミン、脂環式ジアミン、脂肪族ジアミン、等が挙げられる。該芳香族ジアミンとしては、例えば、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が挙げられる。該脂環式ジアミンとしては、例えば、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が挙げられる。該脂肪族ジアミンとしては、例えば、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が挙げられる。
前記3価以上のポリアミン(B2)としては、例えば、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、等が挙げられる。
前記アミノアルコール(B3)としては、例えば、エタノールアミン、ヒドロキシエチルアニリン、等が挙げられる。
前記アミノメルカプタン(B4)としては、例えば、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、等が挙げられる。
前記アミノ酸(B5)としては、例えば、アミノプロピオン酸、アミノカプロン酸、等が挙げられる。
前記B1〜B5のアミノ基をブロックしたもの(B6)としては、例えば、前記(B1)から(B5)のいずれかのアミン類とケトン類(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)から得られるケチミン化合物、オキサゾリゾン化合物、等が挙げられる。
【0110】
なお、前記活性水素基含有化合物と前記活性水素基含有化合物と反応可能な重合体との伸長反応、架橋反応等を停止させるには、反応停止剤を用いることができる。該反応停止剤を用いると、前記接着性基材の分子量等を所望の範囲に制御することができる点で好ましい。該反応停止剤としては、モノアミン(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)、又はこれらをブロックしたもの(ケチミン化合物)、などが挙げられる。
【0111】
アミン類(B)と、前記イソシアネート基含有ポリエステルプレポリマー(A)との混合比率としては、前記イソシアネート基含有プレポリマー(A)中のイソシアネート基[NCO]と、前記アミン類(B)中のアミノ基[NHx]の混合当量比([NCO]/[NHx])が、1/2〜2/1が好ましく、1.5/1〜1/1.5がより好ましく、1.2/1〜1/1.2が更に好ましい。
【0112】
(活性水素基含有化合物と反応可能な重合体)
前記活性水素基含有化合物と反応可能な重合体(以下「プレポリマー」と称することがある)としては、前記活性水素基含有化合物と反応可能な部位を少なくとも有しているものであれば特に制限はなく、公知の樹脂等の中から適宜選択することができ、例えば、ポリオール樹脂、ポリアクリル樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、これらの誘導体樹脂、等が挙げられる。
これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、溶融時の高流動性、透明性の点で、ポリエステル樹脂が特に好ましい。
【0113】
前記プレポリマーにおける前記活性水素基含有化合物と反応可能な部位としては、特に制限はなく、公知の置換基等の中から適宜選択することができるが、例えば、イソシアネート基、エポキシ基、カルボン酸、酸クロリド基、等が挙げられる。
これらは、1種単独で含まれていてもよいし、2種以上が含まれていてもよい。これらの中でも、イソシアネート基が特に好ましい。
【0114】
前記プレポリマーの中でも、高分子成分の分子量を調節し易く、乾式トナーにおけるオイルレス低温定着特性、特に定着用加熱媒体への離型オイル塗布機構のない場合でも良好な離型性及び定着性を確保できる点で、ウレア結合生成基含有ポリエステル樹脂(RMPE)であるのが特に好ましい。
前記ウレア結合生成基としては、例えば、イソシアネート基、等が挙げられる。前記ウレア結合生成基含有ポリエステル樹脂(RMPE)における該ウレア結合生成基が該イソシアネート基である場合、該ポリエステル樹脂(RMPE)としては、前記イソシアネート基含有ポリエステルプレポリマー(A)等が特に好適に挙げられる。
【0115】
前記イソシアネート基含有ポリエステルプレポリマー(A)としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリオール(PO)とポリカルボン酸(PC)との重縮合物であり、かつ前記活性水素基含有ポリエステル樹脂をポリイソシアネート(PIC)と反応させてなるもの、等が挙げられる。
【0116】
前記ポリオール(PO)としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ジオール(DIO)、3価以上のポリオール(TO)、ジオール(DIO)と3価以上のポリオール(TO)との混合物、等が挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、前記ジオール(DIO)単独、又は前記ジオール(DIO)と少量の前記3価以上のポリオール(TO)との混合物、等が好ましい。
【0117】
前記ジオール(DIO)としては、例えば、アルキレングリコール、アルキレンエーテルグリコール、脂環式ジオール、脂環式ジオールのアルキレンオキサイド付加物、ビスフェノール類、ビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物、等が挙げられる。
前記アルキレングリコールとしては、炭素数2〜12のものが好ましく、例えば、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が挙げられる。前記アルキレンエーテルグリコールとしては、例えば、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が挙げられる。前記脂環式ジオールとしては、例えば、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等が挙げられる。前記脂環式ジオールのアルキレンオキサイド付加物としては、例えば、前記脂環式ジオールに対し、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を付加物したもの等が挙げられる。前記ビスフェノール類としては、例えば、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS等が挙げられる。前記ビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物としては、例えば、前記ビスフェノール類に対し、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を付加物したもの等が挙げられる。
これらの中でも、炭素数2〜12のアルキレングリコール、ビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物等が好ましく、ビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物、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2〜12のアルキレングリコールとの混合物が特に好ましい。
【0118】
前記3価以上のポリオール(TO)としては、3〜8価又はそれ以上のものが好ましく、例えば、3価以上の多価脂肪族アルコール、3価以上のポリフェノール類、3価以上のポリフェノール類のアルキレンオキサイド付加物、等が挙げられる。
前記3価以上の多価脂肪族アルコールとしては、例えば、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、ソルビトール等が挙げられる。前記3価以上のポリフェノール類としては、例えば、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が挙げられる。前記3価以上のポリフェノール類のアルキレンオキサイド付加物としては、例えば、前記3価以上のポリフェノール類に対し、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を付加物したもの等が挙げられる。
【0119】
前記ジオール(DIO)と前記3価以上のポリオール(TO)との混合物における、前記ジオール(DIO)と前記3価以上のポリオール(TO)との混合質量比(DIO:TO)としては、100:0.01〜100:10が好ましく、100:0.01〜100:1がより好ましい。
【0120】
前記ポリカルボン酸(PC)としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、ジカルボン酸(DIC)、3価以上のポリカルボン酸(TC)、ジカルボン酸(DIC)と3価以上のポリカルボン酸との混合物、等が挙げられる。
これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、ジカルボン酸(DIC)単独、又はDICと少量の3価以上のポリカルボン酸(TC)との混合物が好ましい。
前記ジカルボン酸としては、例えば、アルキレンジカルボン酸、アルケニレンジカルボン酸、芳香族ジカルボン酸、等が挙げられる。
前記アルキレンジカルボン酸としては、例えば、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸等が挙げられる。前記アルケニレンジカルボン酸としては、炭素数4〜20のものが好ましく、例えば、マレイン酸、フマル酸等が挙げられる。前記芳香族ジカルボン酸としては、炭素数8〜20のものが好ましく、例えば、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が挙げられる。
これらの中でも、炭素数4〜20のアルケニレンジカルボン酸、炭素数8〜20の芳香族ジカルボン酸が好ましい。
【0121】
前記3価以上のポリカルボン酸(TO)としては、3〜8価又はそれ以上のものが好ましく、例えば、芳香族ポリカルボン酸、等が挙げられる。
前記芳香族ポリカルボン酸としては、炭素数9〜20のものが好ましく、例えば、トリメリット酸、ピロメリット酸等が挙げられる。
【0122】
前記ポリカルボン酸(PC)としては、前記ジカルボン酸(DIC)、前記3価以上のポリカルボン酸(TC)、及び、前記ジカルボン酸(DIC)と前記3価以上のポリカルボン酸との混合物、から選択されるいずれかの酸無水物又は低級アルキルエステル物を用いることもできる。前記低級アルキルエステルとしては、例えば、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が挙げられる。
【0123】
前記ジカルボン酸(DIC)と前記3価以上のポリカルボン酸(TC)との混合物における前記ジカルボン酸(DIC)と前記3価以上のポリカルボン酸(TC)との混合質量比(DIC:TC)としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、100:0.01〜100:10が好ましく、100:0.01〜100:1がより好ましい。
【0124】
前記ポリオール(PO)とポリカルボン酸(PC)とを重縮合反応させる際の混合比率としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、前記ポリオール(PO)における水酸基[OH]と、前記ポリカルボン酸(PC)におけるカルボキシル基[COOH]との当量比([OH]/[COOH])が、通常、2/1〜1/1であるのが好ましく、1.5/1〜1/1であるのがより好ましく、1.3/1〜1.02/1であるのが特に好ましい。
【0125】
前記ポリオール(PO)の前記イソシアネート基含有ポリエステルプレポリマー(A)における含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、0.5〜40質量%が好ましく、1〜30質量%がより好ましく、2〜20質量%が特に好ましい。
前記含有量が0.5質量%未満であると、耐ホットオフセット性が悪化し、トナーの耐熱保存性と低温定着性とを両立させることが困難になることがあり、40質量%を超えると、低温定着性が悪化することがある。
【0126】
前記ポリイソシアネート(PIC)としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、脂肪族ポリイソシアネート、脂環式ポリイソシアネート、芳香族ジイソシアネート、芳香脂肪族ジイソシアネート、イソシアヌレート類、これらのフェノール誘導体、オキシム、カプロラクタム等でブロックしたもの、などが挙げられる。前記脂肪族ポリイソシアネートとしては、例えば、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、オクタメチレンジイソシアネート、デカメチレンジイソシアネート、ドデカメチレンジイソシアネート、テトラデカメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサンジイソシアネート、テトラメチルヘキサンジイソシアネート等が挙げられる。前記脂環式ポリイソシアネートとしては、例えば、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が挙げられる。前記芳香族ジイソシアネートとしては、例えば、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、1,5−ナフチレンジイソシアネート、ジフェニレン−4,4’−ジイソシアネート、4,4’−ジイソシアナト−3,3’−ジメチルジフェニル、3−メチルジフェニルメタン−4,4’−ジイソシアネート、ジフェニルエーテル−4,4’−ジイソシアネート等が挙げられる。前記芳香脂肪族ジイソシアネートとしては、例えば、α,α,α’,α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネート等が挙げられる。前記イソシアヌレート類としては、例えば、トリス−イソシアナトアルキル−イソシアヌレート、トリイソシアナトシクロアルキル−イソシアヌレート等が挙げられる。また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が挙げられる。これらは、1種単独でも使用することができ、2種以上を併用してもよい。
【0127】
前記ポリイソシアネート(PIC)と、前記活性水素基含有ポリエステル樹脂(例えば水酸基含有ポリエステル樹脂)とを反応させる際の混合比率としては、該ポリイソシアネート(PIC)におけるイソシアネート基[NCO]と、該水酸基含有ポリエステル樹脂における水酸基[OH]との混合当量比([NCO]/[OH])が、通常、5/1〜1/1であるのが好ましく、4/1〜1.2/1であるのがより好ましく、2.5/1〜1.5/1であるのが特に好ましい。
前記イソシアネート基[NCO]が、5を超えると、低温定着性が悪化することがあり、1未満であると、耐オフセット性が悪化することがある。
【0128】
前記ポリイソシアネート(PIC)の前記イソシアネート基含有ポリエステルプレポリマー(A)における含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、0.5〜40質量%が好ましく、1〜30質量%がより好ましく、2〜20質量%が更に好ましい。
前記含有量が0.5質量%未満であると、耐ホットオフセット性が悪化し、耐熱保存性と低温定着性とを両立させることが困難になることがあり、40質量%を超えると、低温定着性が悪化することがある。
【0129】
前記イソシアネート基含有ポリエステルプレポリマー(A)の1分子当たりに含まれるイソシアネート基の平均数としては、1以上が好ましく、1.5〜3がより好ましく、1.8〜2.5がより好ましい。
前記イソシアネート基の平均数が、1未満であると、前記ウレア結合生成基で変性されているポリエステル樹脂(RMPE)の分子量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化することがある。
【0130】
前記活性水素基含有化合物と反応可能な重合体の質量平均分子量(Mw)としては、テトラヒドロフラン(THF)可溶分のGPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィ)による分子量分布で、3,000〜40,000が好ましく、4,000〜30,000がより好ましい。該質量平均分子量(Mw)が、3,000未満であると、耐熱保存性が悪化することがあり、40,000を超えると、低温定着性が悪化することがある。
【0131】
前記ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)による分子量分布の測定は、例えば、以下のようにして行うことができる。
即ち、まず、40℃のヒートチャンバー中でカラムを安定させる。この温度でカラム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、試料濃度を0.05〜0.6質量%に調整した樹脂のテトラヒドロフラン試料溶液を50〜200μl注入して測定する。前記試料における分子量の測定に当たっては、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。前記検量線作成用の標準ポリスチレン試料としては、Pressure Chemical Co.又は東洋ソーダ工業社製の分子量が6×102、2.1×102、4×102、1.75×104、1.1×105、3.9×105、8.6×105、2×106、及び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ことが好ましい。なお、前記検出器としてはRI(屈折率)検出器を用いることができる。
【0132】
−水系媒体−
前記水系媒体としては、特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、水、該水と混和可能な溶剤、これらの混合物、などが挙げられるが、これらの中でも、水が特に好ましい。
前記水と混和可能な溶剤としては、前記水と混和可能であれば特に制限はなく、例えば、アルコール、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、セルソルブ類、低級ケトン類、などが挙げられる。
前記アルコールとしては、例えば、メタノール、イソプロパノール、エチレングリコール等が挙げられる。前記低級ケトン類としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン等が挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
【0133】
前記水系媒体の調製は、例えば、樹脂微粒子を前記水系媒体に分散させることにより行うことができる。該樹脂微粒子の該水系媒体中の添加量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、0.5〜10質量%が好ましい。
【0134】
前記樹脂微粒子としては、水系媒体中で水性分散液を形成しうる樹脂であれば特に制限はなく、公知の樹脂の中から目的に応じて適宜選択することができ、熱可塑性樹脂であってもよいし、熱硬化性樹脂でもよく、例えば、ビニル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ケイ素樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、アニリン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリカーボネート樹脂、などが挙げられる。
これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、微細な球状の樹脂粒子の水性分散液が得られ易い点で、ビニル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂及びポリエステル樹脂から選択される少なくとも1種で形成されているのが好ましい。
なお、前記ビニル樹脂は、ビニルモノマーを単独重合又は共重合したポリマーであり、例えば、スチレン−(メタ)アクリル酸エステル樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体、(メタ)アクリル酸−アクリル酸エステル重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、スチレン−(メタ)アクリル酸共重合体、などが挙げられる。
また、前記樹脂微粒子としては、少なくとも2つの不飽和基を有する単量体を含んでなる共重合体を用いることもできる。前記少なくとも2つの不飽和基を持つ単量体としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、メタクリル酸エチレンオキサイド付加物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)、ジビニルベンゼン、1,6−ヘキサンジオールアクリレートなどが挙げられる。
【0135】
前記樹脂微粒子は、目的に応じて適宜選択した公知の方法に従って重合させることにより得ることができるが、該樹脂微粒子の水性分散液として得るのが好ましい。該樹脂微粒子の水性分散液の調製方法としては、例えば、(1)前記ビニル樹脂の場合、ビニルモノマーを出発原料として、懸濁重合法、乳化重合法、シード重合法及び分散重合法から選択されるいずれかの重合反応により、直接、樹脂微粒子の水性分散液を製造する方法、(2)前記ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂等の重付加乃至縮合系樹脂の場合、前駆体(モノマー、オリゴマー等)又はその溶剤溶液を適当な分散剤の存在下、水性媒体中に分散させた後、加熱、又は硬化剤を添加して硬化させて、樹脂微粒子の水性分散体を製造する方法、(3)前記ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂等の重付加乃至縮合系樹脂の場合、前駆体(モノマー、オリゴマー等)又はその溶剤溶液(液体であることが好ましい。加熱により液状化してもよい)中に適当な乳化剤を溶解させた後、水を加えて転相乳化する方法、(4)予め重合反応(付加重合、開環重合、重付加、付加縮合、縮合重合等いずれの重合反応様式であってもよい)により調製した樹脂を機械回転式又はジェット式等の微粉砕機を用いて粉砕し、次いで、分級することによって樹脂微粒子を得た後、適当な分散剤存在下、水中に分散させる方法、(5)予め重合反応(付加重合、開環重合、重付加、付加縮合、縮合重合等いずれの重合反応様式であってもよい)により調製した樹脂を溶剤に溶解した樹脂溶液を霧状に噴霧することにより樹脂微粒子を得た後、該樹脂微粒子を適当な分散剤存在下、水中に分散させる方法、(6)予め重合反応(付加重合、開環重合、重付加、付加縮合、縮合重合等いずれの重合反応様式であってもよい)により調製した樹脂を溶剤に溶解した樹脂溶液に貧溶剤を添加するか、又は予め溶剤に加熱溶解した樹脂溶液を冷却することにより樹脂微粒子を析出させ、次に溶剤を除去して樹脂粒子を得た後、該樹脂粒子を適当な分散剤存在下、水中に分散させる方法、(7)予め重合反応(付加重合、開環重合、重付加、付加縮合、縮合重合等いずれの重合反応様式であってもよい)により調製した樹脂を溶剤に溶解した樹脂溶液を、適当な分散剤存在下、水性媒体中に分散させた後、加熱又は減圧等によって溶剤を除去する方法、(8)予め重合反応(付加重合、開環重合、重付加、付加縮合、縮合重合等いずれの重合反応様式であってもよい)により調製した樹脂を溶剤に溶解した樹脂溶液中に適当な乳化剤を溶解させた後、水を加えて転相乳化する方法、などが好適に挙げられる。
【0136】
−乳化乃至分散−
前記トナー材料の溶解乃至分散液の前記水系媒体中への乳化乃至分散は、前記トナー材料の溶解乃至分散液を前記水系媒体中で攪拌しながら分散させるのが好ましい。該分散の方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、公知の分散機などを用いて行うことができ、該分散機としては、前記低速せん断式分散機、前記高速剪断式分散機などが挙げられる。
【0137】
本発明の前記好ましい態様のトナーの製造方法においては、前記乳化乃至分散の際、前記活性水素基含有化合物と前記活性水素基含有化合物と反応可能な重合体とを伸長反応乃至架橋反応させると、接着性基材(上記樹脂)が生成する。
【0138】
−−接着性基材−−
前記接着性基材は、紙等の記録媒体に対し接着性を示し、前記活性水素基含有化合物及び該活性水素基含有化合物と反応可能な重合体を前記水系媒体中で反応させてなる接着性ポリマーを少なくとも含み、更に公知の結着樹脂から適宜選択した結着樹脂を含んでいてもよい。
【0139】
前記接着性基材の質量平均分子量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、3,000以上が好ましく、5,000〜1,000,000がより好ましく、7,000〜500,000が特に好ましい。
前記質量平均分子量が、3,000未満であると、耐ホットオフセット性が悪化することがある。
【0140】
上記のような重合法によるトナーの製造方法によれば、小粒径かつ球形状トナーを環境負荷少なく、低コストで作製することができる。
【0141】
[現像剤]
本発明の現像剤は、本発明のトナーを有するが、キャリア等の成分をさらに有してもよく、トナーからなる一成分現像剤、トナー及びキャリアからなる二成分現像剤等として、用いることができるが、近年の情報処理速度の向上に対応した高速プリンタ等には、寿命向上等の点で、二成分現像剤を用いることが好ましい。このような現像剤は、磁性一成分現像法、非磁性一成分現像法、二成分現像法等の公知の各種電子写真法に用いることができる。
【0142】
本発明の現像剤を一成分現像剤として用いると、トナーの収支が行われても、トナーの粒径の変動が少なく、現像ローラーへのトナーのフィルミングやトナーを薄層化するためのブレード等の部材へのトナーの融着を抑制することができ、現像装置の長期の使用(撹拌)においても、良好で安定した現像性が得られる。
また、本発明の現像剤を二成分現像剤として用いると、長期に亘るトナーの収支が行われても、トナーの粒径の変動が少なく、現像装置における長期の撹拌においても、良好で安定した現像性が得られる。
【0143】
(キャリア)
二成分現像剤中のキャリアの含有量は、90〜98重量%であることが好ましく、93〜97重量%がさらに好ましい。
キャリアは、特に限定されないが、芯材と、芯材を被覆する樹脂層を有することが好ましい。
【0144】
−芯材−
芯材の材料としては、例えば、50〜90emu/gのマンガン−ストロンチウム(Mn−Sr)系材料、マンガン−マグネシウム(Mn−Mg)系材料等が挙げられ、二種以上併用してもよい。なお、画像濃度の確保の点では、芯材として、鉄粉(100emu/g以上)、マグネタイト(75〜120emu/g)等の高磁化材料を用いることが好ましい。また、トナーが穂立ち状態となっている感光体への当りを弱くでき、高画質化に有利である点では、芯材として、銅−ジンク(Cu−Zn)系(30〜80emu/g)等の弱磁化材料を用いることが好ましい。
【0145】
芯材は、体積平均粒径(D50)が10〜150μmであることが好ましく、20〜80μmがさらに好ましい。D50が10μm未満であると、キャリアの粒径分布において、微粉が多くなるため、1粒子当たりの磁化が低下して、キャリアの飛散が生じることがある。一方、D50が150μmを超えると、キャリアの比表面積が低下して、トナーの飛散が生じることがある。その結果、ベタ部分の多いフルカラーでは、特にベタ部の再現性が低下することがある。
【0146】
−樹脂層−
樹脂層の材料としては、例えば、アミノ系樹脂、ポリビニル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ハロゲン化オレフィン樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリフッ化ビニル樹脂、ポリフッ化ビニリデン樹脂、ポリトリフルオロエチレン樹脂、ポリヘキサフルオロプロピレン樹脂、フッ化ビニリデンとアクリル単量体の共重合体、フッ化ビニリデンとフッ化ビニルの共重合体、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のターポリマー等のフルオロターポリマー、シリコーン樹脂等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
【0147】
アミノ系樹脂としては、例えば、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、エポキシ樹脂等が挙げられる。ポリビニル系樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、ポリメタクリル酸メチル、ポリアクリロニトリル、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が挙げられる。また、ポリスチレン系樹脂としては、例えば、ポリスチレン、スチレン−アクリル共重合体等が挙げられる。ハロゲン化オレフィン樹脂としては、例えば、ポリ塩化ビニル等が挙げられる。ポリエステル系樹脂としては、例えば、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が挙げられる。
【0148】
また、樹脂層は、必要に応じて、導電粉等を含有してもよい。導電粉の材料としては、例えば、金属、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。なお、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。
【0149】
樹脂層は、例えば、シリコーン樹脂等を溶剤に溶解させて塗布液を調製した後、公知の塗布方法により、芯材の表面に塗布液を塗布して、乾燥及び焼付を行うことにより形成することができる。塗布方法としては、例えば、浸漬法、スプレー法、ハケ塗り法等が挙げられる。また、溶剤としては、例えば、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、セルソルブチルアセテート等が挙げられる。さらに、焼付方法としては、外部加熱方式及び内部加熱方式のいずれであってもよく、例えば、固定式電気炉、流動式電気炉、ロータリー式電気炉、バーナー炉等を用いる方法、マイクロ波を用いる方法等が挙げられる。
【0150】
キャリア中の樹脂層の含有量は、0.01〜5.0重量%が好ましい。この含有量が0.01重量%未満であると、芯材の表面に均一な樹脂層を形成できないことがあり、5.0重量%を超えると、樹脂層が厚くなり過ぎてキャリア同士の造粒が発生して、均一なキャリアが得られないことがある。
【0151】
本発明の現像剤は、磁性一成分現像方法、非磁性一成分現像方法、二成分現像方法等の公知の各種電子写真法による画像形成に好適に用いることができる。
【0152】
[現像剤収容容器]
本発明の現像剤収容容器は、本発明の現像剤が収容されているが、容器としては、特に限定されず、公知のものの中から適宜選択することができるが、容器本体とキャップを有するもの等が挙げられる。
また、容器本体の大きさ、形状、構造、材質等は、特に限定されないが、形状は、円筒状等であることが好ましく、内周面にスパイラル状の凹凸が形成され、回転させることにより、内容物である現像剤が排出口側に移行することが可能であり、スパイラル状の凹凸の一部又は全てが蛇腹機能を有することが特に好ましい。さらに、材質は、特に限定されないが、寸法精度がよいものであることが好ましく、例えば、ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリアクリル酸、ポリカーボネート樹脂、ABS樹脂、ポリアセタール樹脂等の樹脂材料が挙げられる。
現像剤収容容器は、保存、搬送等が容易であり、取扱性に優れるため、後述するプロセスカートリッジ、画像形成装置等に着脱可能に取り付け、現像剤の補給に使用することができる。
【0153】
[画像形成方法]
本発明の画像形成方法は、静電潜像形成工程と、現像工程と、転写工程と、定着工程を少なくとも有することが好ましく、クリーニング工程を有することがさらに好ましく、必要に応じて、例えば、除電工程、リサイクル工程、制御工程等を有してもよい。
また、本発明の画像形成装置は、静電潜像担持体と、静電潜像形成手段と、現像手段と、転写手段と、定着手段を少なくとも有することが好ましく、クリーニング手段を有することがさらに好ましく、必要に応じて、例えば、除電手段、リサイクル手段、制御手段等を有してもよい。
【0154】
本発明の画像形成方法は、本発明の画像形成装置を用いて、実施することができ、静電潜像形成工程は、静電潜像形成手段を用いて、現像工程は、現像手段を用いて、転写工程は、転写手段を用いて、定着工程は、定着手段を用いて、これら以外の工程は、これら以外の手段を用いて、実施することができる。
【0155】
(静電潜像形成工程)
静電潜像形成工程は、光導電性絶縁体、感光体等の静電潜像担持体上に静電潜像を形成する工程である。静電潜像担持体の材質、形状、構造、大きさ等は、特に限定されず、公知のものの中から適宜選択することができるが、形状は、ドラム状であることが好ましい。また、感光体としては、例えば、アモルファスシリコン、セレン等の無機感光体、ポリシラン、フタロポリメチン等の有機感光体等が挙げられる。中でも、長寿命である点で、アモルファスシリコン感光体等が好ましい。
【0156】
静電潜像は、例えば、静電潜像担持体の表面を一様に帯電させた後、像様に露光することにより形成され、静電潜像形成手段を用いて形成することができる。静電潜像形成手段は、例えば、静電潜像担持体の表面に電圧を印加して一様に帯電させる帯電器と、静電潜像担持体の表面を像様に露光する露光器を少なくとも有する。
【0157】
帯電器としては、特に限定されないが、例えば、導電性又は半導電性のロール、ブラシ、フィルム、ゴムブレード等を備えた公知の接触帯電器、コロトロン、スコロトロン等のコロナ放電を利用した非接触帯電器等を用いることができる。
【0158】
露光器としては、帯電器により帯電された静電潜像担持体の表面に形成すべき像様に露光することができれば、特に限定されないが、例えば、複写光学系、ロッドレンズアレイ系、レーザー光学系、液晶シャッタ光学系等の各種露光器を用いることができる。なお、静電潜像担持体の裏面側から像様に露光を行う光背面方式を採用してもよい。
【0159】
(現像工程)
現像工程は、静電潜像を、本発明の現像剤で現像してトナー像を形成する工程であり、可視像は、現像手段を用いて形成することができる。現像手段は、本発明の現像剤で現像することができれば、特に限定されないが、例えば、本発明の現像剤を収容し、静電潜像にトナーを接触又は非接触的に付与可能な現像器を少なくとも有するものを用いることができ、本発明の現像剤収容容器を備えた現像器等が好ましい。
【0160】
現像器は、乾式現像方式及び湿式現像方式のいずれであってもよく、また、単色用現像器及び多色用現像器のいずれであってもよく、例えば、本発明の現像剤を摩擦攪拌により帯電させる攪拌器と、回転可能なマグネットローラーを有するもの等が挙げられる。現像器内では、例えば、トナーとキャリアが混合攪拌され、その際の摩擦によりトナーが帯電し、回転するマグネットローラーの表面に穂立ち状態で保持され、磁気ブラシが形成される。マグネットローラーは、静電潜像担持体近傍に配置されており、マグネットローラーの表面に形成された磁気ブラシを構成するトナーの一部は、電気的な吸引力によって、静電潜像担持体の表面に移動する。その結果、静電潜像がトナーにより現像されて、静電潜像担持体の表面にトナー像が形成される。なお、現像器に収容する現像剤は、本発明の現像剤であるが、一成分現像剤であってもよいし、二成分現像剤であってもよい。
【0161】
(転写工程)
転写工程は、例えば、転写帯電器を用いて、トナー像が形成された静電潜像担持体を帯電することにより、トナー像を記録媒体に転写する工程であり、転写手段を用いて転写することができる。このとき、転写工程は、トナー像を中間転写体上に転写する一次転写工程と、中間転写体上に転写されたトナー像を記録媒体上に転写する二次転写工程を有することが好ましい。また、転写工程は、二色以上のトナー、好ましくは、フルカラートナーを用いて、各色のトナー像を中間転写体上に転写して複合トナー像を形成する一次転写工程と、中間転写体上に形成された複合トナー像を記録媒体上に転写する二次転写工程を有することがさらに好ましい。
【0162】
転写手段は、トナー像を中間転写体上に転写して複合トナー像を形成する一次転写手段と、中間転写体上に形成された複合トナー像を記録媒体上に転写する二次転写手段を有することが好ましい。なお、中間転写体としては、特に限定されないが、例えば、無端状の転写ベルト等が挙げられる。また、転写手段(一次転写手段、二次転写手段)は、静電潜像担持体上に形成されたトナー像を記録媒体側に帯電剥離させる転写器を少なくとも有することが好ましい。なお、転写手段は、1個又は2個以上の転写器を有することができる。
転写器としては、コロナ放電によるコロナ転写器、転写ベルト、転写ローラー、圧力転写ローラー、粘着転写器等が挙げられる。
なお、記録媒体としては、特に限定されず、公知の記録媒体(記録紙)の中から適宜選択することができる。
【0163】
(定着工程)
定着工程は、記録媒体に転写されたトナー像を定着させる工程であり、定着手段を用いて、定着させることができる。なお、二色以上のトナーを用いる場合は、各色のトナーが記録媒体に転写される毎に定着させてもよいし、全色のトナーが記録媒体に転写されて積層された状態で定着させてもよい。定着手段としては、特に限定されず、公知の加熱加圧手段を用いることができる。加熱加圧手段としては、加熱ローラーと加圧ローラーを組み合わせたもの、加熱ローラーと加圧ローラーと無端ベルトを組み合わせたもの等が挙げられる。このとき、加熱温度は、通常、80〜200℃である。なお、必要に応じて、定着手段と共に、あるいは定着手段の代わりに、例えば、公知の光定着器を用いてもよい。
【0164】
(除電工程)
除電工程は、静電潜像担持体に除電バイアスを印加して除電する工程であり、除電手段を用いて除電することができる。除電手段としては、静電潜像担持体に除電バイアスを印加することができれば、特に限定されないが、例えば、除電ランプ等を用いることができる。
【0165】
(クリーニング工程)
クリーニング工程は、静電潜像担持体上に残留するトナーを除去する工程であり、クリーニング手段を用いてクリーニングすることができる。クリーニング手段としては、静電潜像担持体上に残留するトナーを除去することができれば、特に限定されないが、例えば、磁気ブラシクリーナー、静電ブラシクリーナー、磁気ローラークリーナー、ブレードクリーナー、ブラシクリーナー、ウエブクリーナー等を用いることができる。
【0166】
(リサイクル工程)
リサイクル工程は、クリーニング工程で除去されたトナーを現像手段にリサイクルさせる工程であり、リサイクル手段を用いてリサイクルさせることができる。リサイクル手段としては、特に限定されず、公知の搬送手段等を用いることができる。
【0167】
(制御工程)
制御工程は、各工程を制御する工程であり、制御手段を用いて制御することができる。制御手段としては、各手段の動作を制御することができれば、特に限定されないが、例えば、シークエンサー、コンピューター等を用いることができる。
【0168】
[画像形成装置]
図2に、本発明の画像形成装置の一例を示す。画像形成装置100Aは、静電潜像担持体としての感光体ドラム10と、帯電手段としての帯電ローラー20と、露光手段としての露光装置(不図示)と、現像手段としての現像器45(K、Y、M、C)と、中間転写体50と、クリーニング手段としてのクリーニングブレードを有するクリーニング装置60と、除電手段としての除電ランプ70を有する。
【0169】
中間転写体50は、無端ベルトであり、その内側に配置されている3個のローラー51で張架されており、矢印方向に移動することができる。3個のローラー51の一部は、中間転写体50へ所定の転写バイアス(一次転写バイアス)を印加することが可能な転写バイアスローラーとしても機能する。
また、中間転写体50の近傍には、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。さらに、記録紙95にトナー像を転写(二次転写)するための転写バイアスを印加することが可能な転写手段としての転写ローラー80が中間転写体50に対向して配置されている。
また、中間転写体50の周囲には、中間転写体50上のトナー像に電荷を付与するためのコロナ帯電器52が、感光体ドラム10と中間転写体50の接触部と、中間転写体50と記録紙95の接触部との間に配置されている。
【0170】
ブラック(K)、イエロー(Y)、マゼンタ(M)及びシアン(C)の各色の現像器45は、現像剤収容部42(K、Y、M、C)と、現像剤供給ローラー43と、現像ローラー44を備える。
画像形成装置100Aでは、帯電ローラー20により感光体ドラム10を一様に帯電させた後、露光装置(不図示)により露光光Lを感光ドラム10上に像様に露光し、静電潜像を形成する。次に、感光体ドラム10上に形成された静電潜像を、現像器45から現像剤を供給して現像してトナー像を形成した後、ローラー51から印加された転写バイアスにより、トナー像が中間転写体50上に転写(一次転写)される。さらに、中間転写体50上のトナー像は、コロナ帯電器52により電荷を付与された後、記録紙95上に転写(二次転写)される。なお、感光体ドラム10上に残存したトナーは、クリーニング装置60により除去され、感光体ドラム10は除電ランプ70により一旦、除電される。
【0171】
図3に、本発明の画像形成装置の他の例を示す。画像形成装置100B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を有する。
複写装置本体150には、無端ベルト状の中間転写体50が中央部に設けられている。中間転写体50は、支持ローラー14、15及び16に張架されており、矢印方向に回転することができる。
【0172】
支持ローラー15の近傍には、中間転写体50上に残留したトナーを除去するためのクリーニング装置17が配置されている。また、支持ローラー14と支持ローラー15により張架された中間転写体50には、その搬送方向に沿って、イエロー、シアン、マゼンタ及びブラックの4個の画像形成手段18が対向して並置されたタンデム型現像器120が配置されている。
【0173】
各色の画像形成手段18は、図4に示すように、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ー60と、感光体ドラム10に形成された静電潜像をブラック(K)、イエロー(Y)、マゼンタ(M)及びシアン(C)の各色の現像剤で現像してトナー像を形成する現像器70と、各色のトナー像を中間転写体50上に転写させるための転写ローラー62と、クリーニング装置63と、除電ランプ64を備える。
【0174】
また、図3の画像形成装置において、タンデム型現像器120の近傍には、露光装置(不図示)が配置されている。露光装置は、感光体ドラム10上に露光光を露光し、静電潜像を形成する。
さらに、中間転写体50のタンデム型現像器120が配置された側とは反対側には、二次転写装置22が配置されている。二次転写装置22は、一対のローラー23に張架されている無端ベルトである二次転写ベルト24からなり、二次転写ベルト24上を搬送される記録紙と中間転写体50が互いに接触可能となっている。
【0175】
二次転写装置22の近傍には、定着装置25が配置されている。定着装置25は、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る加圧ローラー27を有する。
また、二次転写装置22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ために記録紙を反転させる反転装置28が配置されている。
【0176】
次に、画像形成装置100Bにおけるフルカラー画像の形成(カラーコピー)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上に原稿をセットするか、あるいは原稿自動搬送装置400を開いてスキャナ300のコンタクトガラス32上に原稿をセットし、原稿自動搬送装置400を閉じる。次に、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時は、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、コンタクトガラス32上に原稿をセットした時は、直ちにスキャナ300が駆動し、第1走行体33及び第2走行体34が走行する。このとき、第1走行体33により、光源からの光が照射されると共に、原稿面からの反射光を第2走行体34におけるミラーで反射し、結像レンズ35を通して読み取りセンサ36で受光される。これにより、カラー原稿(カラー画像)が読み取られ、ブラック、イエロー、マゼンタ及びシアンの各色の画像情報が得られる。
【0177】
さらに、露光装置により、得られた各色の画像情報に基づいて、各色の静電潜像が感光体ドラム10に形成された後、各色の静電潜像は、各色の現像器120から供給された現像剤で現像され、各色のトナー像が形成される。形成された各色のトナー像は、支持ローラー14、15及び16により回転移動する中間転写体50上に、順次重ねて転写(一次転写)され、中間転写体50上に複合トナー像が形成される。
【0178】
給紙テーブル200においては、給紙ローラー142の1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1つから記録紙を繰り出し、分離ローラー145で1枚ずつ分離して給紙路146に送り出し、搬送ローラー147で搬送して複写機本体150内の給紙路148に導き、レジストローラー49に突き当てて止める。あるいは、手差しトレイ54上の記録紙を繰り出し、分離ローラー58で1枚ずつ分離して手差し給紙路53に入れ、レジストローラー49に突き当てて止める。なお、レジストローラー49は、一般に接地して使用されるが、記録紙の紙粉除去のために、バイアスが印加された状態で使用してもよい。
そして、中間転写体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ー49を回転させ、中間転写体50と二次転写装置22の間に記録紙を送り出し、複合トナー像を記録紙上に転写(二次転写)する。
【0179】
複合トナー像が転写された記録紙は、二次転写装置22により搬送されて、定着装置25に送り出される。そして、定着装置25において、定着ベルト26及び加圧ローラー27により、加熱加圧されて複合トナー像が記録紙上に定着される。その後、記録紙は、切換爪55で切り換えて排出ローラー56により排出され、排紙トレイ57上にスタックされる。あるいは、切換爪55で切り換えて反転装置28により反転されて再び転写位置へと導かれて、裏面にも画像を形成した後、排出ローラー56により排出され、排紙トレイ57上にスタックされる。
なお、複合トナー像が転写された後に中間転写体50上に残留したトナーは、クリーニング装置17により除去される。
【0180】
[プロセスカートリッジ]
図5に、本発明のプロセスカートリッジの一例を示す。プロセスカートリッジ110は、感光体ドラム10、コロナ帯電器52、現像器40、転写ローラー80及びクリーニング装置90を有する。
【0181】
本発明のプロセスカートリッジは、各種画像形成装置に着脱可能に成型されており、静電潜像を担持する静電潜像担持体と、静電潜像担持体上に担持された静電潜像を本発明の現像剤で現像してトナー像を形成する現像手段を少なくとも有する。なお、本発明のプロセスカートリッジは、必要に応じて、他の手段をさらに有していてもよい。
現像手段としては、本発明の現像剤を収容する現像剤収容容器と、現像剤収容容器内に収容された現像剤を担持すると共に搬送する現像剤担持体を少なくとも有する。なお、現像手段は、担持する現像剤の厚さを規制するため規制部材等をさらに有してもよい。
【実施例】
【0182】
−ポリエステル樹脂Aの合成−
冷却管、攪拌機及び窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールAのエチレンオキシド2モル付加物65部、ビスフェノールAのプロピオンオキシド3モル付加物86部、テレフタル酸274部及びジブチルスズオキシド2部を投入し、常圧下、230℃で15時間反応させた。次に、5〜10mmHgの減圧下、6時間反応させて、ポリエステル樹脂を合成した。
得られたポリエステル樹脂Aは、数平均分子量(Mn)が2,300、重量平均分子量(Mw)が6,000、ガラス転移温度(Tg)が58℃、酸価が25mgKOH/g、水酸基価が35mgKOH/gであった。
【0183】
−ポリエステル樹脂Bの合成−
冷却管、攪拌機及び窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールAのエチレンオキシド2モル付加物102部、ビスフェノールAのプロピオンオキシド3モル付加物49部、テレフタル酸280部及びジブチルスズオキシド2部を投入し、常圧下、230℃で8時間反応させた。次に、10〜15mmHgの減圧下、5時間反応させて、ポリエステル樹脂を合成した。
得られたポリエステル樹脂Bは、数平均分子量(Mn)が2,100、重量平均分子量(Mw)が6,200、ガラス転移温度(Tg)が70℃、酸価が25mgKOH/g、水酸基価が40mgKOH/gであった。
【0184】
−ポリエステル樹脂Cの合成−
冷却管、攪拌機及び窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールAのエチレンオキシド2モル付加物62部、ビスフェノールAのプロピオンオキシド3モル付加物89部、テレフタル酸290部及びジブチルスズオキシド2部を投入し、常圧下、230℃で8時間反応させた。次に、10〜15mmHgの減圧下、5時間反応させて、ポリエステル樹脂を合成した。
得られたポリエステル樹脂Cは、数平均分子量(Mn)が2,100、重量平均分子量(Mw)が5,600、ガラス転移温度(Tg)が48℃、酸価が35mgKOH/g、水酸基価が45mgKOH/gであった。
【0185】
−ポリエステル樹脂Dの合成−
冷却管、攪拌機及び窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールAのエチレンオキシド2モル付加物70部、ビスフェノールAのプロピオンオキシド3モル付加物80部、テレフタル酸250部、トリメリット酸30質量部及びジブチルスズオキシド3部を投入し、常圧下、230℃で8時間反応させた。次に、10〜15mmHgの減圧下、10時間反応させて、ポリエステル樹脂を合成した。
得られたポリエステル樹脂Dは、数平均分子量(Mn)が6,100、重量平均分子量(Mw)が25,600、ガラス転移温度(Tg)が68℃、酸価が35mgKOH/g、水酸基価が25mgKOH/gであった。
【0186】
〜結晶性ポリエステル樹脂1の合成〜
窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱伝対を装備した5リットルの四つ口フラスコに1,10−デカンジオール2300g、1、8−オクタンジオール2530g、ハイドロキノン4.9gを入れ、180℃で10時間反応させた後、200℃に昇温して3時間反応させ、さらに8.3kPaにて2時間反応させて結晶性ポリエステル樹脂1を得た。DSCの熱特性、GPC測定での分子量を表1に示す。
【0187】
〜結晶性ポリエステル樹脂2の合成〜
窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱伝対を装備した5リットルの四つ口フラスコにフマル酸2160g、1、6−ヘキサンジオール2320g、ハイドロキノン4.9gを入れ、180℃で10時間反応させた後、200℃に昇温して3時間反応させ、さらに8.3kPaにて2時間反応させて結晶性ポリエステル樹脂2を得た。DSCの熱特性、GPC測定での分子量を表1に示す。
【0188】
〜結晶性ポリエステル樹脂3の合成〜
窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱伝対を装備した5リットルの四つ口フラスコに1,10−アジピン酸2320g、1、8−ペンタンジオール2880g、ハイドロキノン4.9gを入れ、180℃で10時間反応させた後、200℃に昇温して3時間反応させ、さらに8.3kPaにて2時間反応させて結晶性ポリエステル樹脂3を得た。DSCの熱特性、GPC測定での分子量を表1に示す。
【0189】
【表1】

【0190】
−スチレンアクリル樹脂Aの合成−
冷却管、攪拌機及び窒素導入管の付いた反応槽中に、酢酸エチル300部、スチレン185部、アクリルモノマー115部及びアゾビスイソブチルニトリル5部を投入して、窒素雰囲気下、65℃(常圧)で8時間反応させた。次に、メタノール200部を加え、1時間攪拌した後、上澄みを除去し、減圧乾燥させて、スチレン−アクリル樹脂Aを合成した。
得られたスチレンアクリル樹脂Aは、Mwが20,000、Tgが58℃であった。
【0191】
−プレポリマーの合成−
冷却管、撹拌機及び窒素導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物682質量部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物81質量部、テレフタル酸283質量部、無水トリメリット酸22質量部、及びジブチルチンオキサイド2質量部を仕込み、常圧下で、230℃にて8時間反応させた。次いで、10〜15mHgの減圧下で、5時間反応させて、中間体ポリエステルを合成した。
得られた中間体ポリエステルは、数平均分子量(Mn)が2,100、重量平均分子量(Mw)が9,600、ガラス転移温度(Tg)が55℃、酸価が0.5、水酸基価が49であった。
次に、冷却管、撹拌機及び窒素導入管の付いた反応容器中に、前記中間体ポリエステル411質量部、イソホロンジイソシアネート89質量部、及び酢酸エチル500質量部を仕込み、100℃にて5時間反応させて、プレポリマー(活性水素基含有化合物と反応可能な重合体)を合成した。
得られたプレポリマーの遊離イソシアネート含有量は、1.60質量%であり、プレポリマーの固形分濃度(150℃、45分間放置後)は50質量%であった。
【0192】
−ケチミン(活性水素基含有化合物)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30質量部及びメチルエチルケトン70質量部を仕込み、50℃にて5時間反応を行い、ケチミン化合物(活性水素基含有化合物)を合成した。
得られたケチミン化合物(活性水素基含有化合物)のアミン価は423であった。
【0193】
−マスターバッチの作製−
水1,000部、DBP吸油量が42mL/100g、pHが9.5のカーボンブラックPrintex35(デグサ社製)540部、及び1,200部のポリエステル樹脂Aを、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)を用いて混合した。次に、二本ロールを用いて、得られた混合物を150℃で30分間混練した後、圧延冷却し、パルペライザー(ホソカワミクロン社製)で粉砕して、マスターバッチを作製した。
【0194】
(実施例1)
−水系媒体の調製−
イオン交換水306部、リン酸三カルシウムの10質量%懸濁液265部及びドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム1.0部を混合撹拌し、均一に溶解させて、水系媒体を調製した。また水系媒体に対するドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムの臨界ミセル濃度を表面張力計Sigmaで測定を行ったところ、水系媒体の重量に対して0.05wt%であった。
【0195】
−トナー材料液の調整−
ビーカー内に、ポリエステル樹脂Aを70部、プレポリマーを10質量部及び酢酸エチル100部を入れ、攪拌して溶解させた。離型剤としてパラフィンワックス5部(日本精鑞社製 HNP−9 融点75℃)、定着補助成分としてステアリン酸アミド(日本精化社製 NEUTRON2 融点99℃)、マスターバッチ10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、送液速度1kg/時、ディスクの周速度6m/秒で、粒径0.5mmのジルコニアビーズを80体積%充填した条件で3パスした後、前記ケチミン2.7質量部を加えて溶解させ、トナー材料液を調製した。
【0196】
−乳化乃至分散液の調製−
前記水系媒体相150質量部を容器に入れ、TK式ホモミキサー(特殊機化工業社製)を用い、回転数12,000rpmで攪拌し、これに前記トナー材料液100質量部を添加し、10分間混合して乳化乃至分散液(乳化スラリー)を調製した。
【0197】
−有機溶剤の除去−
攪拌機及び温度計をセットしたコルベンに、前記乳化スラリー100質量部を仕込み、攪拌周速20m/分で攪拌しながら30℃にて12時間脱溶剤した。
【0198】
−洗浄−
前記分散スラリー100質量部を減圧濾過した後、濾過ケーキにイオン交換水100質量部を添加し、TK式ホモミキサーで混合(回転数12,000rpmにて10分間)した後濾過した。得られた濾過ケーキにイオン交換水300質量部を添加し、TK式ホモミキサーで混合(回転数12,000rpmにて10分間)した後濾過する操作を2回行った。得られた濾過ケーキに10質量%水酸化ナトリウム水溶液20質量部を添加し、TK式ホモミキサーで混合(回転数12,000rpmにて30分間)した後減圧濾過した。得られた濾過ケーキにイオン交換水300質量部を添加し、TK式ホモミキサーで混合(回転数12,000rpmにて10分間)した後濾過した。得られた濾過ケーキにイオン交換水300質量部を添加し、TK式ホモミキサーで混合(回転数12,000rpmにて10分間)した後濾過する操作を2回行った。更に得られた濾過ケーキに10質量%塩酸20質量部を添加し、TK式ホモミキサーで混合(回転数12,000rpmにて10分間)した後濾過した。
【0199】
−乾燥−
得られた最終濾過ケーキを循風乾燥機にて45℃で48時間乾燥し、目開き75μmメッシュで篩い、実施例1のトナー母体粒子を得た。
【0200】
−外添処理−
さらに、トナー母体粒子を100重量部に対して、平均粒径100nmの疎水性シリカ0.6重量部と、平均粒径20nmの酸化チタン1.0重量部と、平均粒径15nmの疎水性シリカ微粉体を0.8部とをヘンシェルミキサーにて混合し、実施例1のトナーを得た。
【0201】
(実施例2)
−二塩基酸エステル化合物の合成−
アジピン酸100質量部と、ステアリルアルコール100質量部を、触媒と共に反応容器に入れ、窒素気流下、240℃でエステル化反応させ、二塩基酸エステル化合物(i)(融点80℃、酸価20mgKOH/g)を合成した。
また、実施例1のトナー材料液の調整において、ステアリン酸アミドの代わりに二塩基酸エステル化合物(i)を用いた以外は同様にして、実施例2のトナーを得た。
【0202】
(実施例3)
−エステル化合物の合成−
ベヘニン酸100質量部、ステアリン酸100質量部、エチレングリコール50質量部を触媒と共に反応容器に入れ、窒素気流下、240℃でエステル化反応させ、エステル化合物(ii)(融点77℃、水酸基価30mgKOH/g)を合成した。
また、実施例1のトナー材料液の調整において、ステアリン酸アミドの代わりにエステル化合物(ii)を用いた以外は同様にして、実施例3のトナーを得た。
【0203】
(実施例4)
実施例1のトナー材料液の調整において、プレポリマーの代わりにポリエステル樹脂Dを用いた以外は同様にして、実施例4のトナーを得た。
【0204】
(実施例5)
実施例1のトナー材料液の調整において、ポリエステル樹脂Aの代わりにポリエステル樹脂Bを用いた以外は同様にして、実施例5のトナーを得た。
【0205】
(実施例6)
また、実施例1のトナー材料液の調整において、ポリエステル樹脂Aの代わりにポリエステル樹脂Cを用いた以外は同様にして、実施例6のトナーを得た。
【0206】
(実施例7)
実施例1のトナー材料液の調整において、ステアリン酸アミドの代わりにベヘニン酸(日油社製 NAA222)を用いた以外は同様にして、実施例7のトナーを得た。
【0207】
(実施例8)
実施例1のトナー材料液の調整において、パラフィンワックスの代わりにカルナウバワックス(東亜化成社製 WA−05 融点86℃)を用いた以外は同様にして、実施例8のトナーを作成した。
【0208】
(実施例9)
実施例1のトナー材料液の調整において、ステアリン酸アミドの代わりに結晶性ポリエステル1を用いた以外は同様にして、実施例9のトナーを得た。
【0209】
(実施例10)
実施例1のトナー材料液の調整において、ステアリン酸アミドの代わりに結晶性ポリエステル2を用いた以外は同様にして、実施例10のトナーを得た。
【0210】
(実施例11)
実施例1のトナー材料液の調整において、ステアリン酸アミドの代わりに結晶性ポリエステル3を用いた以外は同様にして、実施例11のトナーを得た。
【0211】
(比較例1)
実施例1のトナー材料液の調整において、定着補助成分であるステアリン酸アミドの添加量を10質量部から0質量部に変えた以外は同様にして、比較例1のトナーを作成した。
【0212】
(比較例2)
実施例1のトナー材料液の調整において、ポリエステル樹脂Aの代わりにスチレンアクリル樹脂Aを用いた以外は同様にして、比較例2のトナーを得た。
【0213】
(比較例3)
実施例1のトナー材料液の調整において、プレポリマーの添加量を10質量部から0質量部に変えた以外は同様にして、比較例3のトナーを得た。
【0214】
(比較例4)
実施例1のトナー材料液の調整において、定着補助成分であるステアリン酸アミドの添加量を10質量部から0質量部に変え、かつ、ポリエステル樹脂Aをポリエステル樹脂C変えた以外は同様にして、比較例4のトナーを作成した。
【0215】
(比較例5)
以下の通りトナー材料液の調整を変更した以外は、実施例1と同様にしてトナーを作成した。
−トナー材料液の調整−
ビーカー内に、ポリエステル樹脂Aを60部、プレポリマーを15質量部及び酢酸エチル100部を入れ、攪拌して溶解させた。離型剤としてカルナウバワックス10質量部(東亜化成社製 WA−05 融点86℃)、定着補助成分としてベヘニン酸(日油社製 NAA222 融点77℃)、マスターバッチ10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、送液速度1kg/時、ディスクの周速度6m/秒で、粒径0.5mmのジルコニアビーズを80体積%充填した条件で3パスした後、前記ケチミン2.7質量部を加えて溶解させ、トナー材料液を調製した。
【0216】
上記より作製した実施例1〜11、比較例1〜5のトナーの一覧を表2に示す。
【0217】
【表2】

【0218】
(キャリアの作製)
トルエン100部に、シリコーン樹脂オルガノストレートシリコーン100部、γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン5部及びカーボンブラック10部を添加し、ホモミキサーで20分間分散させて、樹脂層塗布液を調製した。流動床型コーティング装置を用いて、平均粒径50μmの球状マグネタイト1,000部の表面に樹脂層塗布液を塗布して、キャリアを作製した。
【0219】
(現像剤の作製)
ボールミルを用いて、トナー5部とキャリア95部を混合し、現像剤を作製した。
【0220】
(評価方法及び評価結果)
得られた現像剤を用いて、以下の評価を行った。評価結果を表3に示す。
【0221】
<定着下限温度>
定着ローラーとして、テフロン(登録商標)ローラーを使用した複写機MF−200(リコー社製)の定着部を改造した装置を用いて、タイプ6200紙(リコー社製)をセットし、定着ローラーの温度を5℃刻みで変化させて、複写テストを行った。定着画像をパットで擦った後の画像濃度の残存率が70%以上となる定着ローラーの温度の最小値を定着下限温度とした。定着下限温度は、消費電力が抑えられることから、低いことが好ましく、130℃以下であれば、実使用上問題の無いレベルである。
【0222】
<ホットオフセット発生温度>
タンデム型カラー電子写真装置Imagio Neo C350(リコー社製)の定着ユニットから、シリコーンオイル塗布機構を取り去り、オイルレス定着方式に改造して、温度及び線速を調整可能にチューニングした。このタンデム型カラー電子写真装置を用いて、0.85±0.3mg/cm2のトナーが現像されるように調整した。得られた画像を定着ローラーの温度を5℃刻みで変化させて定着し、ホットオフセットの発生する定着温度(オフセット発生温度)を測定し、ホットオフセットが発生せずに定着させることが可能な定着ローラーの温度の最大値を定着上限温度とした。定着上限温度は、耐オフセット性に対する余裕度が増すことから、高いことが好ましく、180℃以上であれば、実使用上問題の無いレベルである。
【0223】
<耐熱保存性>
50mlのガラス容器にトナーを充填し、50℃の恒温槽に24時間放置した後、24℃に冷却し、針入度試験(JIS K2235−1991)により、針入度を測定し、耐熱保存性を評価した。なお、針入度が25mm以上であるものを◎、15mm以上25mm未満であるものを○、5mm以上15mm未満であるものを△、5mm未満であるものを×として、判定した。このとき、針入度が大きい程、耐熱保存性が優れていることを意味し、針入度が5mm未満であるものは、使用上、問題が発生する可能性が高い。
【0224】
【表3】

【0225】
表3より、実施例のトナーは、低温定着性に優れるポリエステル樹脂と、定着補助成分とを用いて、更に低温領域でのG’の変化が急峻であり、高温域でのG’がある程度保持されているため、低温定着性、耐ホットオフセット性に優れることがわかる。さらに、トナー中に独立した結晶ドメインとして定着補助成分が用いられているため、耐熱保存性を低温定着性と両立ことが可能となる。
【0226】
比較例1のトナーは、実施例1のトナーから定着補助成分を抜いたものに相当し、そのため、低温域でのG’が高く、低温定着性に劣る結果となった。
比較例2のトナーは、スチレンアクリル樹脂を用いたため、ポリエステル樹脂に比べ十分な低温定着性が得られず、また定着補助成分との相溶性もスチレンアクリル樹脂は劣るため、低温域でのG’が高く、十分な低温定着性が得られない結果となった。
比較例3のトナーは、トナー中での樹脂の高分子量成分を形成するプレポリマーを抜いたため、高温域でのG’が低すぎ、ホットオフセット性に劣る結果となった。
【0227】
比較例4のトナーは、定着補助成分を抜き、その代わりにTgの低い樹脂を用いたが、低温域でのG’は充分低くなく、低温定着性に劣る結果となった。
比較例5のトナーでは、定着補助成分を添加しているが、ポリエステル樹脂との相溶性が不十分であり、また高分子量成分(プレポリマー)のトナー重量中に占める比率も高いため、低温域でのG’は充分低くなく、低温定着性に劣る結果となった。
【0228】
以上により、実施例のトナーは、低温定着システムに対応し、耐オフセット性が良好であり、定着装置及び画像を汚染しにくいことがわかる。さらに、実施例のトナーは、耐熱保存性に優れ、高品位なトナー像を長期に亘り、形成することができることがわかる。
【符号の説明】
【0229】
(図2について)
100A 画像形成装置
10 感光体ドラム
20 帯電ローラー
45 現像器
50 中間転写体
52 コロナ帯電器
60 クリーニング装置
70 除電ランプ
80 転写ローラー
90 クリーニング装置
L 露光光
【0230】
(図3について)
100B 画像形成装置
120 タンデム型現像器
10 感光体ドラム
18 画像形成手段
22 二次転写装置
24 二次転写ベルト
25 定着装置
【0231】
(図4について)
50 中間転写体
60 帯電ローラー
62 転写ローラー
63 クリーニング装置
64 除電ランプ
70 現像器
【0232】
(図5について)
110 プロセスカートリッジ
10 感光体ドラム
40 現像器
52 コロナ帯電器
80 転写ローラー
90 クリーニング装置
【先行技術文献】
【特許文献】
【0233】
【特許文献1】特開2004−245854号公報
【特許文献2】特開平4−70765号公報
【特許文献3】特開2006−208609号公報

【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくとも着色剤、結着樹脂、離型剤、定着補助成分を含んでなるトナーにおいて、
前記トナーの貯蔵弾性率G’(Pa)の値が下記の条件を満たすことを特徴とするトナー。
80℃における貯蔵弾性率G’:5.0×104<G’<5.0×105
90℃における貯蔵弾性率G’:1.0×104<G’<1.0×105
100℃における貯蔵弾性率G’:5.0×103<G’<5.0×104
120℃における貯蔵弾性率G’:1.0×103<G’<1.0×104
150℃における貯蔵弾性率G’:1.0×103<G’<1.0×104
【請求項2】
前記定着補助成分が結晶性ポリエステルであり、かつ該結晶性ポリエステルのDSC測定を行った際の昇温二回目より算出される吸熱ピーク温度T2(cp)が60℃以上80℃以下であり、かつ該T2(cp)が以下の関係を満たすことを特徴とする請求項1に記載のトナー。
T2(cs2)−10<T2(cp)<T2(cs1)+10
T2(cs1):DSC昇温二回目より算出される吸熱ショルダー温度1
T2(cs2):DSC昇温二回目より算出される吸熱ショルダー温度2
【請求項3】
前記トナーのDSC測定を行った際の、
昇温1回目のガラス転移温度Tg1stが50℃<Tg1st<70℃であり、
かつ昇温2回目のガラス転移温度Tg2ndが20℃<Tg2nd<50℃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。
【請求項4】
前記トナーのDSC測定を行った際の、
昇温1回目のガラス転移温度Tg1stが50℃<Tg1st<70℃であり、
かつ昇温2回目のガラス転移温度Tg2ndが30℃<Tg2nd<50℃であることを特徴とする請求項3に記載のトナー。
【請求項5】
前記定着補助成分が、融点70℃以上120℃以下である脂肪酸アミド系化合物からなり、前記脂肪酸アミド系化合物が、末端にアミノ基、もしくは水酸基を有するものであることを特徴とする請求項1、3、4のいずれかに記載のトナー。
【請求項6】
前記定着補助成分が、二価カルボン酸と一価脂肪族アルコールとをエステル化した二塩基酸エステル化合物であり、前記二価カルボン酸の炭素数が2以上6以下であり、前記二塩基酸エステル化合物の融点が60℃以上100℃以下であることを特徴とする請求項1、3、4のいずれかに記載のトナー。
【請求項7】
前記定着補助成分が、ステアリン酸及び/又はベヘニン酸を80重量%以上含む脂肪酸とエチレングリコールを80重量%以上含むアルコールとを反応させてなるエステル化合物であり、かつ水酸基価が10mgKOH/g以上100mgKOH/g未満であることを特徴とする請求項1、3、4のいずれかに記載のトナー。
【請求項8】
前記結着樹脂が少なくとも1種以上のポリエステル樹脂を含んでなることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載のトナー。
【請求項9】
前記トナーが有機溶媒中にトナー材料を溶解乃至分散させてなる溶解乃至分散液を水系媒体中で分散させて、前記有機溶媒を除去して得られることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載のトナー。
【請求項10】
トナー材料が、活性水素基含有化合物及び該活性水素基含有化合物と反応可能な重合体を含み、
造粒が、前記水系媒体中で、前記活性水素基含有化合物と、前記活性水素基含有化合物と反応可能な重合体とを反応させて接着性基材を生成しつつ該接着性基材による粒子を得ることにより行われる請求項1〜9のいずれかに記載のトナー。
【請求項11】
離型剤が、融点60℃以上90℃以下の炭化水素系ワックスであることを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載のトナー。
【請求項12】
請求項1〜11のいずれかに記載のトナーを含むことを特徴とする現像剤。
【請求項13】
請求項12に記載の現像剤が収容されてなることを特徴とする現像剤収容容器。
【請求項14】
静電潜像担持体と、該静電潜像担持体上に形成された静電潜像をトナーを用いて現像し可視像を形成する現像手段とを少なくとも有し、画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジであって、
前記トナーが、請求項1〜11のいずれかに記載のトナーであることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項15】
静電潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成工程と、前記静電潜像をトナーを用いて現像して可視像を形成する現像工程と、前記可視像を記録媒体に転写する転写工程と、前記記録媒体に転写された転写像を定着させる定着工程とを少なくとも含む画像形成方法であって、
前記トナーが、請求項1〜11のいずれかに記載のトナーであることを特徴とする画像形成方法。
【請求項16】
少なくとも、
静電潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、
前記静電潜像をトナーを用いて現像して可視像を形成する現像手段と、
前記可視像を記録媒体に転写する転写手段と、
前記記録媒体に転写された転写像を定着させる定着手段と
を含む画像形成装置であって、
前記トナーが、請求項1〜11のいずれかに記載のトナーであることを特徴とする画像形成装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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