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技術 静電潜像現像用トナー、静電潜像現像用トナーの製造方法、静電潜像現像用現像剤、および画像形成装置

出願人 富士ゼロックス株式会社
発明者 二宮正伸井上豊文栗林将隆池田雅史小出隆史
出願日 2006年10月4日 (14年2ヶ月経過) 出願番号 2006-273165
公開日 2008年4月17日 (12年8ヶ月経過) 公開番号 2008-090174
状態 特許登録済
技術分野 電子写真における現像剤 電子写真における現像剤
主要キーワード 螺旋状部材 粒度成長 正弦波振動 コアシェル樹脂 駆動頻度 非結晶ポリエステル 正接損失 保安性
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (5)

課題

凝集を抑制する工夫がなされた静電潜像現像用トナー、この静電潜像現像用トナーの製造方法、この静電潜像現像用トナーを含む静電潜像現像用現像剤、および、この静電潜像現像用トナーを使用する画像形成装置を提供する。

解決手段

静電潜像現像用トナーの、角周波数が6.28rad/sec、歪量0.3%で測定した複素弾性率が1×106Pa以上1×108Pa以下のとき正接損失が0.5以上1.8以下となるようにすることで、凝集が抑制された静電潜像現像用トナーを作成した。

概要

背景

従来より、電子写真法においては、一般に、帯電した感光体上に静電潜像を形成し、その静電潜像を、現像器撹拌保持されている静電荷像現像用トナーを含む現像剤によって現像することで現像像を得ている。この現像像は、最終的に紙等の被転写体転写された後、定着部材により熱が加えられて被転写体に定着される。

現像像が被転写体に定着される際の温度である定着温度については、省電力化、定着部材の昇温時間の短縮化、定着部材の長寿命化等のために低温化が望まれており、これを実現するために、従来のトナーの主成分である非結晶性樹脂ガラス転移点を低く設定することが考えられるが、同時に、トナーが軟質化し、トナー粒子同士が凝集し易くなるおそれがある。

そこで、融解と共に粘度が急速に低下する特性を有する結晶性樹脂融点を低く設定した樹脂と、非結晶性樹脂とを熱溶融により混合したトナーを使用することで、凝集の発生を抑制しつつ低温定着性を実現する提案がなされている(例えば、特許文献1参照)。

しかしながら、上述のトナーでは、低温定着性は向上しても、トナー粒子が凝集し易く、凝集したトナーは、凝集体としての挙動を有するため帯電特性が他のトナーに比較して変化してしまい、その結果出力画像の画像とは関係のない場所に付着し、定着した出力画像色点が発生することが報告されており、これは、結晶性樹脂が軟質性を有するためと考えられている。

これに対し、結晶性樹脂を溶媒に溶解させた分散液と、非結晶性樹脂を溶媒に溶解させた分散液とを混合した分散液に基づいて生成した、コア結晶性非結晶性樹脂粒子で、シェルが非結晶性樹脂粒子でできたコアシェル構造のトナーにより、結晶性樹脂が持つ軟質性を弱めつつ、トナーの凝集を抑制するという提案がなされている。
特開平4−239021号公報

概要

凝集を抑制する工夫がなされた静電潜像現像用トナー、この静電潜像現像用トナーの製造方法、この静電潜像現像用トナーを含む静電潜像現像用現像剤、および、この静電潜像現像用トナーを使用する画像形成装置を提供する。 静電潜像現像用トナーの、角周波数が6.28rad/sec、歪量0.3%で測定した複素弾性率が1×106Pa以上1×108Pa以下のとき正接損失が0.5以上1.8以下となるようにすることで、凝集が抑制された静電潜像現像用トナーを作成した。

目的

本発明は、上記事情に鑑み、凝集を抑制する工夫がなされた静電潜像現像用トナー、この静電潜像現像用トナーの製造方法、この静電潜像現像用トナーを含む静電潜像現像用現像剤、および、この静電潜像現像用トナーを使用する画像形成装置を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
4件
牽制数
1件

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請求項1

角周波数が6.28rad/sec、歪量が0.3%で測定した複素弾性率が1×106Pa以上1×108Pa以下のとき、正接損失が0.5以上1.8以下であることを特徴とする静電潜像現像用トナー

請求項2

示差走査熱量測定吸熱ピークが検出される結晶性樹脂と、示差走査熱量測定で階段状の吸熱量変化が検出される非結晶性樹脂とを所定の溶剤に共に溶解させる樹脂溶解工程と、前記樹脂溶解工程で得られた樹脂溶液転相乳化させて、トナー粒子の核を生成するトナー粒子核生成工程と、前記トナー粒子核生成工程で得られた核を基にトナーの粒子を生成するトナー粒子生成工程とを有することを特徴とする請求項1に記載の静電潜像現像用トナーの製造方法。

請求項3

角周波数が6.28rad/sec、歪量が0.3%で測定した複素弾性率が1×106Pa以上1×108Pa以下のとき、正接損失が0.5以上1.8以下であるトナーと、キャリアからなることを特徴とする静電潜像現像用現像剤

請求項4

表面に形成された像を保持する像保持体と、角周波数が6.28rad/sec、歪量0.3%で測定した複素弾性率が1×106Pa以上1×108Pa以下のとき、正接損失が0.5以上1.8以下であるトナーにより前記像保持体の表面に像を形成する像形成部と、前記像保持体に保持された像を被転写体転写させる転写部および定着させる定着部とを備えたことを特徴とする画像形成装置

技術分野

0001

本発明は、静電潜像現像用トナー、静電潜像現像用トナーの製造方法、この静電潜像現像用トナーを含む静電潜像現像用現像剤、および、この静電潜像現像用トナーを使用する画像形成装置に関する。

背景技術

0002

従来より、電子写真法においては、一般に、帯電した感光体上に静電潜像を形成し、その静電潜像を、現像器撹拌保持されている静電荷像現像用トナーを含む現像剤によって現像することで現像像を得ている。この現像像は、最終的に紙等の被転写体転写された後、定着部材により熱が加えられて被転写体に定着される。

0003

現像像が被転写体に定着される際の温度である定着温度については、省電力化、定着部材の昇温時間の短縮化、定着部材の長寿命化等のために低温化が望まれており、これを実現するために、従来のトナーの主成分である非結晶性樹脂ガラス転移点を低く設定することが考えられるが、同時に、トナーが軟質化し、トナー粒子同士が凝集し易くなるおそれがある。

0004

そこで、融解と共に粘度が急速に低下する特性を有する結晶性樹脂融点を低く設定した樹脂と、非結晶性樹脂とを熱溶融により混合したトナーを使用することで、凝集の発生を抑制しつつ低温定着性を実現する提案がなされている(例えば、特許文献1参照)。

0005

しかしながら、上述のトナーでは、低温定着性は向上しても、トナー粒子が凝集し易く、凝集したトナーは、凝集体としての挙動を有するため帯電特性が他のトナーに比較して変化してしまい、その結果出力画像の画像とは関係のない場所に付着し、定着した出力画像色点が発生することが報告されており、これは、結晶性樹脂が軟質性を有するためと考えられている。

0006

これに対し、結晶性樹脂を溶媒に溶解させた分散液と、非結晶性樹脂を溶媒に溶解させた分散液とを混合した分散液に基づいて生成した、コア結晶性非結晶性樹脂粒子で、シェルが非結晶性樹脂粒子でできたコアシェル構造のトナーにより、結晶性樹脂が持つ軟質性を弱めつつ、トナーの凝集を抑制するという提案がなされている。
特開平4−239021号公報

発明が解決しようとする課題

0007

しかしながら、上述のトナーを用いた場合であっても、結晶性樹脂がトナー表面に現れることで、結晶性樹脂が有する軟質性が表出しトナーが凝集し出力画像に色点が発生することが報告されている。

0008

本発明は、上記事情に鑑み、凝集を抑制する工夫がなされた静電潜像現像用トナー、この静電潜像現像用トナーの製造方法、この静電潜像現像用トナーを含む静電潜像現像用現像剤、および、この静電潜像現像用トナーを使用する画像形成装置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

0009

上記目的を達成するための本発明の静電潜像現像用トナーは、
角周波数が6.28rad/sec、歪量が0.3%、で測定した複素弾性率が1×106Pa以上1×108Pa以下のとき、正接損失が0.5以上1.8以下であることを特徴とする。

0010

このような特性をトナーに持たせることで、トナーが定着時に粘度が高くなり、低温定着性が悪化することと、トナーが軟化しすぎて凝集し易くなってしまうこととの双方を抑制することができる。

0011

上記目的を達成するための本発明の静電潜像現像用トナーの製造方法は、
示差走査熱量測定吸熱ピークが検出される結晶性樹脂と、示差走査熱量測定で階段状の吸熱量変化が検出される非結晶性樹脂とを所定の溶剤に共に溶解させる樹脂溶解工程と、
上記樹脂溶解工程で得られた樹脂溶液転相乳化させて、トナーの粒子の核を生成するトナー粒子核生成工程と、
上記トナー粒子核生成工程で得られた核を基にトナーの粒子を生成するトナー粒子生成工程とを有することを特徴とする。

0012

本発明の静電潜像現像用トナーの製造方法では、示差走査熱量測定で吸熱ピークが検出される結晶性樹脂と、示差走査熱量測定で階段状の吸熱量変化が検出される非結晶性樹脂とを所定の溶剤に共に溶解させ転相乳化させることで、これら結晶性樹脂と非結晶性樹脂とを所定の溶剤に別々に溶解させた上でこれらを混合して転相乳化させる場合よりも、結晶性樹脂と非結晶性樹脂の混合が進んだトナー粒子核を有するトナー粒子を生成することができる。したがって、この静電潜像現像用トナーの製造方法によれば、結晶性樹脂が有する軟質性を潜在化させた静電潜像現像用トナーを作製することができる。

0013

ここで、上記トナー粒子生成工程において生成されたトナー粒子のうち個数粒径で3μm以下のトナー粒子の割合を全トナー粒子数の2%以下になるように分級する分級工程を有することが好ましい。

0014

この様にすると、粒子が揃うことから、より一層凝集が抑えられたトナー粒子を製造することができる。

0015

上記目的を達成するための本発明の静電潜像現像用現像剤は、
角周波数が6.28rad/sec、歪量が0.3%で測定した複素弾性率が、1×106Pa以上1×108Pa以下のとき、正接損失が0.5以上1.8以下であるトナーとキャリアを含むことを特徴とする。

0016

このような特性を現像剤に持たせることで、トナーの低温定着性を確保しつつ、現像機内の攪拌等によるトナーの破壊、さらには破壊されたトナー同士、トナーとキャリアの静電気的でない凝集を抑制することができる。

0017

上記目的を達成するための本発明の画像形成装置は、
表面に形成された像を保持する像保持体と、
角周波数が6.28rad/sec、歪量が0.3%で測定した複素弾性率が、1×106Pa以上1×108Pa以下のとき、正接損失が0.5以上1.8以下であるトナーにより上記像保持体の表面に現像像を形成する像形成部と、
上記像保持体に保持された現像像を被転写体に転写させる転写部および定着させる定着部とを備えたことを特徴とする。

0018

本発明の画像形成装置では、トナーが定着時に粘度が高くなり、低温定着性が悪化することと、トナーが軟化しすぎて凝集し易くなってしまうこととの双方を抑制することができるトナーを使用していることで、低温定着性を損なうことなく、トナー凝集に起因する画質不良の発生を抑制することができる。

0019

ここで、本発明の画像形成装置の上記像形成部が、
上記像保持体に対向して配備され、この像保持体の表面に上記トナーで像を形成する像形成装置と、
上記像形成装置に供給するトナーを収容するトナー収容器と、
上記トナー収容器に収容されているトナーを上記像形成装置に供給するトナー供給器とを備えたものであることが好ましく、さらに、
本発明の画像形成装置の上記像形成部が、
上記像保持体に対向して配備され、この像保持体の表面に上記トナーで像を形成する、トナーを内部で撹拌する撹拌部材具備する像形成装置と、
上記像形成装置に供給するトナーを収容するトナー収容器と、
上記トナー収容器に収容されているトナーを、上記撹拌部材とは独立して駆動制御される搬送部材で搬送して上記像形成装置に供給するトナー供給器とを備えたものであることも好ましい態様である。

0020

搬送部材の駆動頻度は、撹拌部材の駆動頻度に比べ低いことから、この様に、搬送部材の駆動が、撹拌部材とは独立して制御されることで、必要以上にトナーが現像器に押し込まれることによって引き起こされるトナー凝集をも抑制することができる。

発明の効果

0021

本発明によれば、凝集を抑制する工夫がなされた、静電潜像現像用トナー、静電潜像現像用トナーの製造方法、この静電潜像現像用トナーを含む静電潜像現像用現像剤および、この静電潜像現像用トナーを使用する画像形成装置を提供することができる。

発明を実施するための最良の形態

0022

以下、本発明の実施形態について説明する。

0023

トナーを構成する材料としては、例えば以下の材料を用いることができる。

0024

本願における本実施の形態の静電荷現像用トナー(以下「トナー」ともいう)は、非結晶性樹脂、結晶性樹脂と離型剤とを含むトナーであっても良い。

0025

本実施の形態の他の静電荷現像用トナーは、結晶性樹脂の酸価が5〜50mgKOH/g、非結晶性樹脂の酸価が10〜50mgKOH/gで結晶性樹脂のASTMD3418−8による融点が50〜100℃にあり、且つ重量平均分子量(Mw)が8,000〜35,000、ASTM D3418−8に準拠して求めた非結晶性樹脂のガラス転移温度(Tg)が50〜65℃、且つ重量平均分子量(Mw)が20,000〜50,000、前記結晶性樹脂と非結晶性樹脂の重量に於ける比率が5/95〜40/60であるのが好ましい。

0026

−結晶性樹脂−
ここで、「結晶性ポリエステル樹脂」とは、示差走査結量測定(DSC)において、階段状の吸熱量変化ではなく、明確な吸熱ピークを有するものを指す。なお、ここで、静電荷現像用トナーに用いられる『結晶性』とは、示差走査熱量測定(DSC)において、DSC曲線が明確な吸熱ピークを有することを指し、具体的には、昇温速度10℃/minで測定した際の吸熱ピークが発生し、その後前記DSC曲線のベースラインに戻ることを意味する。

0027

結晶性樹脂としては、具体的には、適度な融点を有し炭素数6以上のアルキル基を有する脂肪族系の結晶性ポリエステル樹脂がより好ましい。炭素数6以上のアルキル基を有するポリエステル樹脂は、多価カルボン酸または多価アルコールに炭素数6以上のアルキル基を有する重合性単量体を用いることで得ることができ、例えば、ドデセニルコハク酸などを用いることができるが、これに限るものではない。

0031

芳香族多価アルコール類としてはパラキシレングリコールメタキシレングリコール、オルトキシレングリコール、1,4−フェニレングリコール、1,4−フェニレングリコールのエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールA、ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物及びプロピレンオキサイド付加物等が挙げられる。

0032

樹脂末端極性基封鎖し、トナー帯電特性の環境安定性を改善する目的において単官能単量体がポリエステル樹脂に導入される場合がある。単官能単量体としては、安息香酸、クロロ安息香酸、ブロモ安息香酸、パラヒドロキシ安息香酸スルホ安息香酸モノアンモニウム塩、スルホ安息香酸モノナトリウム塩シクロヘキシルアミノカルボニル安息香酸、n−ドデシルアミノカルボニル安息香酸、ターシャブチル安息香酸、ナフタレンカルボン酸4−メチル安息香酸3−メチル安息香酸サリチル酸チオサリチル酸フェニル酢酸酢酸プロピオン酸酪酸イソ酪酸オクタンカルボン酸、ラウリル酸ステアリル酸、及びこれらの低級アルキルエステル、等のモノカルボン酸類、あるいは脂肪族アルコール芳香族アルコール、脂環族アルコール等のモノアルコールを用いることができる。

0033

結晶性樹脂の製造方法としては、特に制限はなく、酸成分とアルコール成分とを反応させる一般的なポリエステル重合法で製造することができ、例えば、直接重縮合エステル交換法等が挙げられ、モノマーの種類によって使い分けて製造する。

0034

結晶性樹脂の製造は、重合温度180〜230℃の間で行うことができ、必要に応じて反応系内を減圧にし、縮合時に発生する水やアルコールを除去しながら反応させる。モノマーが反応温度下で溶解又は相溶しない場合は、高沸点の溶剤を溶解補助剤として加え溶解させても良い。重縮合反応においては、溶解補助溶剤を留去しながら行う。共重合反応において相溶性の悪いモノマーが存在する場合は、あらかじめ相溶性の悪いモノマーと、そのモノマーと重縮合予定の酸又はアルコールとを縮合させておいてから主成分と共に重縮合させると良い。

0035

結晶性樹脂の製造時に使用可能な触媒としては、ナトリウムリチウム等のアルカリ金属化合物マグネシウムカルシウム等のアルカリ土類金属化合物亜鉛マンガンアンチモンチタン、スズ、ジルコニウムゲルマニウム等の金属化合物亜リン酸化合物リン酸化合物、及びアミン化合物等が挙げられ、具体的には、以下の化合物が挙げられる。

0037

結晶性樹脂の融点としては、好ましくは50〜100℃であり、より好ましくは60〜100℃である。前記融点が50℃より低いとトナーの保存性や、定着後のトナー画像の保存性が問題となる場合がある一方、100℃より高いと従来のトナーに比べて十分な低温定着が得られない場合がある。

0038

また、結晶性の樹脂には、複数の融解ピークを示す場合があるが、本発明においては、最大のピークをもって融点とする。

0039

更に、本発明の樹脂融点の測定には、例えばパーキンエルマー社製のDSC−7を用いることができる。この装置の検出部の温度補正インジウムと亜鉛との融点を用い樹脂のガラス転移点の測定も同様に測定することができる。

0040

本実施の形態のトナーに使用される結晶性樹脂は、テトラヒドロフラン(THF)可溶分のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法による分子量測定で、重量平均分子量(Mw)が8,000〜35,000であり、好ましくが10,000〜25,000である。重量平均分子量が8,000未満では、非結晶性樹脂や離型剤との相溶が進行し、可塑を発生させる場合がある。また、35,000を超えるとトナー溶融時の粘度が上昇し、定着性画像光沢性を損なうことがある。ここで、樹脂の分子量は、THF可溶物を、東ソー製GPC・HLC−9120、東ソー製カラム「TSKgel SuperHM−M」(15cm)を使用し、THF溶媒で測定し、単分散ポリスチレン標準試料により作成した分子量校正曲線を使用して分子量を算出したものである。後述する非結晶性ポリエステル樹脂の測定でも同様に測定した。

0041

本実施の形態のトナーは、結晶性樹脂のASTMD3418−8に準拠して測定される融点(mp)が50〜100℃が好ましく用いられる。融点が50℃未満では、トナーの熱保安性が低下し、100℃を超えるとトナー定着時の画像光沢度が低下する。

0042

結晶性樹脂の酸価(樹脂1gを中和するに必要なKOHのmg数)を5〜50mgKOH/gに制御する。該酸価が5mgKOH/g未満では、結晶性樹脂粒子同士が凝集体を形成し、離型剤との構造体の形成が困難となるばかりでなく、結晶性樹脂粒子がトナー中に独立に存在、或いは大きく成長しトナー表面に露出することがあり、トナーの流動性帯電性の観点から好ましくない。また、該酸価が50mgKOH/gを超えるとトナー中への内包が困難となる場合がある。
非結晶ポリエステル樹脂−
非晶性ポリエステル樹脂としては、上記触媒を用い主として上述した多価カルボン酸類と多価アルコール類との縮重合により得られるものである。

0043

非結晶性樹脂は、上記多価アルコールと多価カルボン酸を常法に従って縮合反応させることによって製造することができる。例えば、上記多価アルコールと多価カルボン酸、必要に応じて触媒を入れ、温度計撹拌器流下コンデンサを備えた反応容器に配合し、不活性ガス窒素ガス等)の存在下、150〜250℃で加熱し、副生する低分子化合物を連続的に反応系外に除去し、所定の酸価に達した時点で反応を停止させ、冷却し、目的とする反応物を取得することによって製造することができる。

0044

本実施の形態に用いられる非結晶性ポリエステル樹脂のガラス転移温度は、ASTMD3418−8に準拠して求めた場合に50℃以上であることが必須であり、さらには55℃以上、またさらには60℃以上、65℃未満であることが好ましい。ガラス転移温度が50℃未満の場合には、取扱い中あるいは保存中に凝集する傾向がみられ、保存安定性に問題を生ずる場合がある。また、65℃以上の場合は、定着性を低下させる場合があり、好ましくない。

0045

また、本実施の形態に用いられる非結晶性樹脂の軟化点は、60〜90℃の範囲であることが好ましい。樹脂の軟化温度を60℃未満に抑えたトナーにおいては、取扱い中あるいは保存中に凝集する傾向がみられ、特に長時間の保存において、流動性が大きく悪化する場合がある。軟化点が90℃を超える場合には定着性に支障をきたす場合がある。また定着ロール高温に加熱する必要が生じるために、定着ロールの材質、ならびに複写される基材の材質が制限される。

0046

本発明トナーに使用される非晶性ポリエステル樹脂は、テトラヒドロフラン(THF)可溶分のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法による分子量測定で、重量平均分子量(Mw)が20,000〜50,000であり、好ましくは25,000〜50,000である。重量平均分子量が25,000未満では、トナーの熱保管性が低下するばかりでなく、定着された画像の強度が低下する。また、50,000を超えると定着性が悪化し、画像光沢も低下する。

0047

非結晶性ポリエステル樹脂の酸価を10〜50mgKOH/gが好ましい。該酸価が10mgKOH/g未満では、トナー製造時の凝集体の粒度成長が早くなるため、出来上がるトナーの粒度分布が拡大するという不具合が生じる場合がある。また、該酸価が50mgKOH/gを超えると、結晶性樹脂、離型剤との酸価の差が大きくなるため、結晶性樹脂、離型剤との凝集だけが進む場合があり、定着性がトナー粒子間で変化してしまうという不具合がある。非結晶性ポリエステル樹脂の酸価は、原料の多価カルボン酸と多価アルコールの配合比反応率により、ポリエステルの末端のカルボキシル基を制御することによって調整することができる。あるいは多価カルボン酸成分として無水トリメリット酸を使用することによってポリエステルの主鎖中にカルボキシル基を有するものが得られる。

0048

本実施の形態のトナーは、結晶性樹脂と非結晶性樹脂の重量比率が5/95〜40/60であり、非晶性樹脂の割合が60%未満では、良好な定着特性は得られるものの、定着像中の相分離構造が不均一となり、定着画像の強度、特に引っかき強度が低下し、傷がつきやすくなるといった問題を呈することがある。一方、95%を超える場合では、結晶性樹脂由来シャープメルト性が得られず、可塑が発生することがあり、良好な低温定着性を確保しつつ、耐トナーブロッキング性、画像保存性を保つことができなくなる場合がある。

0049

結晶性樹脂及び非結晶性樹脂粒子分散液の作成については、樹脂の酸価の調整やイオン性界面活性剤などを用いて乳化分散することにより、調製することが可能である。

0050

また、その他の方法で作製した樹脂の場合は油性で水への溶解度の比較的低い溶剤に溶解するものであれば樹脂をそれらの溶剤に解かして水中にイオン性界面活性剤高分子電解質と共にホモジナイザーなどの分散機により水中に粒子分散し、その後加熱又は減圧して溶剤を蒸散することにより、樹脂粒子分散液を作製することができる。また、樹脂に界面活性剤を加え、ホモジナイザーなどの分散機により水中にて乳化分散する方法や転相乳化法などにより、樹脂粒子分散液を調製してもよい。

0051

このようにして得られた樹脂粒子分散液の粒子径は、例えばレーザー回析粒度分布測定装置(LA−700堀場製作所製)で測定することができる。

0052

−離型剤−
本実施の形態で用いられる離型剤としての離型剤の具体例としては、ポリエチレンポリプロピレンポリブテン等の低分子量ポリオレフィン類、加熱により軟化点を示すシリコーン類オレイン酸アミドエルカ酸アミドリシノール酸アミドステアリン酸アミド等の脂肪酸アミド類カルナウバワックスライスワックスキャンデリラワックス、木ロウホホバ油等の植物系ワックスミツロウ等の動物系ワックスモンタンワックスオゾケライトセレシンパラフィンワックスマイクロクリスタリンワックスフィッシャートロプシュワックス等の鉱物石油ワックスステアリン酸ステアリルベヘン酸ベヘニル等の高脂肪酸高級アルコールとのエステルワックス類;ステアリン酸ブチルオレイン酸プロピル、モノステアリン酸グリセリド、ジステアリン酸グリセリド、ペンタエリスリトールテトラベヘネート等の高級脂肪酸単価又は多価低級アルコールとのエステルワックス類;ジエチレングリコールモノステアレート、ジプロピレングリコールジステアレート、ジステアリン酸ジグリセリド、テトラステアリン酸トリグリセリド等の高級脂肪酸と多価アルコール多量体とからなるエステルワックス類;ソルビタンモノステアレート等のソルビタン高級脂肪酸エステルワックス類;コレステリルステアレート等のコレステロール高級脂肪酸エステルワックス類などを挙げることができる。本実施の形態において、これらの離型剤は1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。また、本実施の形態においては、これらの中で融点が40℃〜120℃の物が用いられるが、最近の省エネルギー対応としての低温定着性の要求に対応する為には、特に50℃〜100℃の物が好ましく、より好ましくは50〜80℃の物が用いられる。

0053

これらの離型剤の添加量としては、トナー全量に対して、0.5〜30重量%の範囲であることが好ましく、より好ましくは1〜20重量%の範囲、さらに好ましくは5〜15重量%の範囲である。添加量が0.5重量%未満であると離型剤添加の効果がなく、30重量%を超えると、帯電性に影響が現れやすくなったり、現像器内部においてトナーが破壊されやすくなり、離型剤のキャリアへのスペント化が生じ、帯電が低下しやすくなる等の影響が現れる場合がある。

0054

離型剤分散液中のワックス粒子体積平均粒径は、0.1〜0.5μmの範囲が好ましいが、特に0.1〜0.3μmが好ましい。体積平均粒径が0.5μmを超えると、トナー表面へ露出しやすくなりトナーの粉体流動性を悪化させたり感光体や現像部材へのフィルミングがしやすくなったりする。また凝集工程で内包されない、合一工程で離型剤粒子脱落してしまう問題が生じる。特にカラートナーを得る場合においては、離型剤粒子が大きいと乱反射によりOHP透過性下がり色再現性も低下する。なお、前記体積平均粒径は、例えば、上述したレーザー回折式粒度分布測定機などを用いて測定することができる。体積平均粒径が0.1μm以下では、トナーに充分な離型性を付与することが出来なくなり好ましくない。

0055

離型剤分散に於ける分散媒体は、水系が好ましく、水、純水、イオン交換水が用いられる。分散剤としては界面活性剤が用いられる。本発明のトナーに用いられるワックス分散液の作製は、例えばボールミルサンドミルアトライター等のメディア式分散機ナノマイザーマイクロフルイダイザーアルティマイザー、ゴーリン等の高圧型分散機、などの公知の分散方法を用いて、記述したような粒径含有量を満たすことができるのであれば、いかなる方法・条件により作製されるものであってもよい。

0056

着色剤
着色剤は、通常トナー中に効果的な量、例えばトナーの約1〜約15重量%、望ましくは約3〜約10重量%存在する。本発明の製法で使用する、着色剤としては特に限定されず、公知の着色剤を使用することができ、目的に応じて適宜選択することができる。顔料を1種単独で用いてもよいし、同系統の顔料を2種以上混合して用いてもよい。また異系統の顔料を2種以上混合して用いてもよい。前記着色剤としては、具体的には、例えば、ファーネスブラックチャンネルブラックアセチレンブラックサーマルブラック等のカーボンブラックベンガラアニリンブラック紺青酸化チタン磁性粉等の無機顔料ファストイエロー、モノアゾイエロー、ジスアゾイエロー、ピラゾロンレッドキレートレッドブリリアントカーミン(3B、6B等)、パラブラウン等のアゾ顔料銅フタロシアニン無金属フタロシアニン等のフタロシアニン顔料フラバントロンイエロー、ジブロモアントロンオレンジ、ペリレンレッドキナクリドンレッド、ジオキサジンバイオレット等の縮合多環系顔料;等が挙げられる。

0057

また、クロムイエロー、ハンザイエロー、ベンジジンイエロー、スレンイエロー、キノリンイエロー、パーマネントオレンジGTR、ピラゾロンオレンジバルカンオレンジウオッチヤングレッド、パーマネントレッドデュポンオイルレッドリソールレッドローダミンBレーキレーキレッドCローズベンガルアニリンブルーウルトラマリンブルーカルコオイルブルーメチレンブルークロライドフタロシアニンブルーフタロシアニングリーンマラカイトグリーンオキサレート、パラブラウンなどの種々の顔料;アクリジン系、キサンテン系、アゾ系、ベンゾキノン系、アジン系、アントラキノン系、ジオキサジン系、チアジン系、アゾメチン系、インジゴ系、チオインジゴ系、フタロシアニン系、アニリンブラック系、ポリメチン系、トリフェニルメタン系、ジフェニルメタン系チアゾール系、キサンテン系などの各種染料;などが挙げられる。これらの着色剤に透明度を低下させない程度にカーボンブラック等の黒色顔料、染料を混合してもよい。また、分散染料油溶性染料等も挙げられる。

0058

着色剤分散に於ける分散媒体は、水系が好ましく、水、純水、イオン交換水が用いられる。分散剤としては界面活性剤が用いられる。本発明のトナーに用いられる着色剤分散液の作製は、例えばボールミル、サンドミル、アトライター等のメディア式分散機、ナノマイザー、マイクロフルイダイザー、アルティマイザー、ゴーリン等の高圧型分散機、などの公知の分散方法を用いて、記述したような粒径、含有量を満たすことができるのであれば、いかなる方法・条件により作製されるものであってもよい。

0059

<その他の成分>
本発明の静電荷現像用トナーに用いられ得るその他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択でき、例えば、無機粒子有機粒子帯電制御剤、離型剤等の公知の各種添加剤等が挙げられる。

0060

上記無機粒子は、一般にトナーの流動性を向上させる目的で使用される。該無機粒子としては、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ケイ砂クレー雲母ケイ灰石ケイソウ土塩化セリウム、ベンガラ、酸化クロム酸化セリウム、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム酸化ジルコニウム炭化ケイ素窒化ケイ素等の粒子が挙げられる。これらの中でも、シリカ粒子が好ましく、疎水化処理されたシリカ粒子が特に好ましい。

0061

無機粒子の平均1次粒子径数平均粒子径)としては、1〜1000nmの範囲が好ましく、その添加量(外添)としては、トナー100重量部に対して、0.01〜20重量部の範囲が好ましい。

0062

有機粒子は、一般にクリーニング性転写性、時には帯電性を向上させる目的で使用される。前記有機粒子としては、例えば、ポリスチレンポリメチルメタクリレートポリフッ化ビニリデン、ポリスチレン−アクリル共重合体等の粒子が挙げられる。

0063

帯電制御剤は、一般に帯電性を向上させる目的で使用される。帯電制御剤としては、例えば、サリチル酸金属塩含金属アゾ化合物ニグロシンや4級アンモニウム塩等が挙げられる。

0064

<トナーの特性>
本実施の形態のトナーの体積平均粒子径は、1〜12μmが好ましく、3〜9μmがより好ましく、3〜8μmがより好ましい。また、本実施の形態のトナーの数平均粒子径は、1〜10μmが好ましく、2〜8μmがより好ましい。粒子径が小さすぎると製造性が不安定になり、帯電性が不十分になり、現像性が低下することがあり、大きすぎると画像の解像性が低下する。

0065

また、本実施の形態のトナーは、体積平均粒度分布指標GSDvが1.30以下であることが好ましい。また、体積平均粒度分布指標GSDvと数平均粒度分布指標GSDpとの比(GSDv/GSDp)が、0.95以上であることが好ましい。体積分布指標GSDvが1.30を超えた場合には、画像の解像性が低下する場合があり、また、体積平均粒度分布指標GSDvと数平均粒度分布指標GSDpの比(GSDv/GSDp)が0.95未満の場合、トナーの帯電性低下やトナーの飛散カブリ等のが発生し画像欠陥を招く場合がある。

0066

なお、本実施の形態において、トナーの粒径や、上記した体積平均粒度分布指標GSDv、数平均粒度分布指標GSDpの値は、次のようにして測定し算出した。まず、コールターマルチサイザーII(ベックマン−コールター社製)測定機を用いて測定されたトナーの粒度分布を分割された粒度範囲チャンネル)に対し、個々のトナー粒子の体積及び数について小径側から累積分布を描き、累積16%となる粒径を、体積平均粒子径D16v、及び、数平均粒子径D16pと定義し、累積50%となる粒径を、体積平均粒子径D50v、及び、数平均粒子径D50pと定義する。同様に、累積84%となる粒径を、体積平均粒子径D84v、及び、数平均粒子径D84pと定義する。この際、体積平均粒度分布指標(GSDv)は、D84v/D16vとして定義され、数平均粒度指標(GSDp)は、D84p/D16pとして定義され、るこれらの関係式を用いて、体積平均粒度分布指標(GSDv)及び数平均粒度指標(GSDp)を算出できる。

0067

本実施の形態のトナーの帯電量は絶対値で、15〜60μC/gが好ましく、20〜50μC/gがより好ましい。前記帯電量が15μC/g未満であると背景汚れ(カブリ)が発生しやすくなり、60μC/gを超えると画像濃度が低下し易くなる。また、本発明のトナーの夏場高温多湿)に於ける帯電量と冬場低温低湿)に於ける帯電量の比率としては、0.5〜1.5が好ましく、0.7〜1.3がより好ましい。前記比率がこれらの範囲外にあると帯電性の環境依存性が強く、帯電の安定性に欠け実用上好ましくない。
[現像剤]
次に、本発明の静電潜像現像用現像剤(以下「現像剤」ともいう)について説明する。

0068

本発明の現像剤は、上記本発明のトナーを含有する以外は特に制限はなく、目的に応じて適宜の成分組成をとることができる。本発明の現像剤は、前記トナーを、単独で用いると一成分系の現像剤となり、また、トナーとキャリアとを組み合わせて用いると二成分系の現像剤となる。

0069

キャリアとしては、特に制限はなく、それ自体公知のキャリアが挙げられ、例えば、特開昭62−39879号公報、特開昭56−11461号公報等に記載された樹脂被覆キャリア等の公知のキャリアが挙げられる。

0070

キャリアの具体例としては、以下の樹脂被覆キャリアが挙げられる。該キャリアの核体粒子としては、通常の鉄粉フェライトマグネタイト造型物などが挙げられ、その体積平均粒径は、30〜200μm程度の範囲である。

0071

また、樹脂被覆キャリアの被覆樹脂としては、例えば、スチレンパラクロロスチレン、α−メチルスチレン等のスチレン類アクリル酸メチルアクリル酸エチルアクリル酸n−プロピル、アクリル酸ラウリルアクリル酸2−エチルヘキシルメタクリル酸メチルメタクリル酸n−プロピル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸2−エチルヘキシル等のα−メチレン脂肪酸モノカルボン酸類;ジメチルアミノエチルメタクリレート等の含窒素アクリル類;アクリロニトリルメタクリロニトリル等のビニルニトリル類;2−ビニルピリジン、4−ビニルピリジン等のビニルピリジン類ビニルメチルエーテルビニルイソブチルエーテル等のビニルエーテル類;ビニルメチルケトンビニルエルケトン、ビニルイソプロぺニルケトン等のビニルケトン類エチレンプロピレン等のオレフィン類弗化ビニリデンテトラフルオロエチレンヘキサフルオロエチレン等のビニル系フッ素含有モノマー;などの単独重合体、又は2種類以上のモノマーからなる共重合体、さらに、メチルシリコーンメチルフェニルシリコーン等を含むシリコーン樹脂類、ビスフェノール、グリコール等を含有するポリエステル類エポキシ樹脂ポリウレタン樹脂ポリアミド樹脂セルロース樹脂ポリエーテル樹脂ポリカーボネート樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は、1種単独で用いてもよいし、あるいは2種以上併用してもよい。被覆樹脂の被覆量としては、前記核体粒子100重量部に対して0.1〜10重量部程度の範囲が好ましく、0.5〜3.0重量部の範囲がより好ましい。

0072

キャリアの製造には、加熱型ニーダー、加熱型ヘンシェルミキサー、UMミキサーなどを使用することができ、前記被覆樹脂の量によっては、加熱型流動転動床、加熱型キルンなどを使用することができる。

0073

また、本発明の現像剤においては、トナーとキャリアとの混合比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。
[画像形成装置]
図1は、本発明の画像形成装置の一実施形態の概略構成図である。

0074

図1に示すプリンタ1では、帯電器11により所定の電荷が付与された、矢印A方向に回転する感光体10の表面に、外部から送信されてきた画像データに基づいて露光器12で生成した露光光照射されることで静電潜像が形成され、現像ロール134を有する現像器13に収容した、トナーと磁性キャリアとを含有する現像剤のうちのトナーでこの静電潜像が現像され、この現像により得られた現像像は、用紙トレイ16から用紙搬送装置16aにより引き出され矢印B方向に搬送されてきた記録用紙上に転写ロール14によって転写され、定着温度が約100℃に設定されている定着器15により定着されることにより記録用紙上に画像形成が行われる。尚、このプリンタ1は、モノクロ画像専用機である。

0075

現像器13では、筐体130の内部に収容した現像剤を、2本のオーガ131によって撹拌しながら、図1における奥側と手前側との間で搬送しており、現像器13には、この筐体内のトナー濃度を検出するための透磁率センサ132も備えられている。尚、図1には、これら2本のオーガ131の間を仕切仕切板130aが示されている。

0076

また、このプリンタ1には、現像器13にトナーを供給するための、トナー収容器20、トナー搬送器30、および、これらの動作等を制御する制御部40が備えられており、制御部40には、透磁率センサ132からの、筐体内の透磁率を表す信号が入力されている。

0077

このプリンタ1では、トナー濃度が所定値よりも下がると、トナー収容器20に収容されているトナーをトナー搬送器30が現像器13に供給するようになっており、トナー搬送器30は、パイプ31と、このパイプ内に内蔵する、回転しながらトナーを現像器側に送る螺旋状部材32とを有している。トナー搬送器30は、制御部40からの指示を受け、現像器内のオーガ131とは独立に、この螺旋状部材31を回転することでトナーの搬送を行うことができるようになっている。

0078

図2は、制御部において実行されるルーチンフローチャートである。

0079

図2に示すルーチンは、電源投入されたと同時に実行され、ステップS1では、プリントジョブが発生しているか否かを判定し、発生していればステップS2に進み、現像器13のオーガ131に回転を指示し、ステップS3では、透磁率センサ132からの信号に基づいて検出したトナー濃度が、予め設定された閾値を下回っているか否かを判定する。ステップS3において、トナー濃度が閾値を下回っていると判定すると、ステップS4に進み、トナー搬送器30に螺旋状部材32の回転開始を指示し、その後、ステップS1に戻る。ステップS3において、トナー濃度が閾値以上であると判定すると、ステップS6において、トナー搬送器30に螺旋状部材32の回転停止を指示し、ステップS1に戻る。一方、ステップS1において、プリントジョブが存在していないと判定すると、ステップS5に進み、オーガ131には停止が指示され、その後、ステップS1に戻る。

0080

ここで、このプリンタ1では、以下に示す製法により作成された、低温定着性に優れ、かつ、トナー搬送機30によるトナー搬送中の凝集発生が抑制されたトナーが使用されている。

0081

図3は、本発明のトナーの製造方法の一実施形態を示す図である。

0082

図3には、本実施形態であるトナー製造方法100の工程の流れが示されており、このトナー製造方法100は、示差走査熱量測定で吸熱量ピークが検出される結晶性樹脂と、示差走査熱量測定で階段状の吸熱量変化が検出される非結晶性樹脂とを共に所定の溶剤に溶解させる結晶/非結晶性樹脂溶解工程101、この結晶/非結晶性樹脂溶解工程101で結晶性樹脂と非結晶性樹脂とが共に溶解された溶剤を、転相乳化により結晶/非結晶性混合樹脂粒子が分散した分散液とする転相乳化工程102、転相乳化工程102により生成された分散液に凝集剤等を混入して分散液中コア凝集粒子を生成するコア凝集粒子生成工程103、コア凝集粒子生成工程103で生成された分散液に、シェル樹脂粒子である非結晶性樹脂粒子が分散した分散液を混入し、コア凝集粒子の表面に非結晶性樹脂粒子を付着させるシェル樹脂粒子付着工程104、非結晶性樹脂付着工程104で生成された、表面にシェル樹脂粒子が付着したコアシェル樹脂凝集粒子を乾燥等させてトナーを生成するトナー生成工程105、および、平均粒径3μm以下の割合が、全粒子数の2%以下となるようにトナーを分級する分級工程106で構成されている。

0083

以上に説明したトナー製造方法100では、結晶/非結晶性樹脂溶解工程101および転相乳化工程102において、結晶性樹脂と非結晶性樹脂を共に所定の溶剤に溶解させた上で転相乳化を行っていることから、これら結晶性樹脂と非結晶性樹脂とを所定の溶剤に別々に溶解させた上でこれらを混合し転送乳化させる場合と比べ、混合が進んだ結晶性/非結晶性混合樹脂粒子を得ることができ、これにより、角周波数が6.28rad/sec、歪量が0.3%で測定した複素弾性率が1×106Pa以上1×108Pa以下のとき、正接損失が1.8を上回ることで、トナーが定着時に粘度が高くなり、低温定着性が悪化することと、正接損失が0.5未満となることで、トナーが軟化しすぎて凝集し易くなってしまうこととの双方を抑制することができる。同じ条件下での正接損失が0.5以上1.8以下になるという特性を有するトナーを製造することができる。また、複素弾性率が1×106Pa以上1×108Pa以下であるときに正接損失が1.5以下0.75以上となることがより好ましい。尚、このトナーは、本発明のトナーの一実施形態である。

0084

また、このトナーは、体積平均粒径が約6μm程度のものであるが、個数粒径3μm以下の割合が、全粒子数の2%以下となるように分級工程106においてトナーが分級されていることで、粒子が揃ったものとなっている。

0085

したがって、この様なトナーを使用するプリンタ1は、定着温度が低温(約100℃)の定着器13を備えたものであるにも拘わらず、定着不良の発生や、トナー搬送器30による、トナー収容器20から現像器13へのトナー搬送におけるトナー凝集による画質不良の発生が抑制されたものとなっている。

0086

また、このプリンタ1では、オーガ131よりも駆動頻度の低い螺旋状部材32を、オーガ131とは独立に駆動制御していることから、螺旋状部材32をオーガ131に連動させて駆動させる場合と比べ、必要以上にトナーが現像器13に押し込まれることによって引き起こされるトナー凝集をも抑制されている。

0087

次に、本発明の上述の効果を証明するために行った実験(実施例1〜実施例6、比較例1〜比較例3)について説明する。

0088

実施例1から実施例6は、図3に説明した結晶/非結晶性樹脂溶解工程101において生成された2種類の結晶性・非結晶性樹脂をコア樹脂としてそれぞれ作成した2種類のトナーと、この2種類のトナーのうち1種類について、さらに3種類の分級処理が別々に施された3種類のトナーとの計5種類のトナーを作成し、これら5種類のトナーを、本発明の画像形成装置の一実施形態であるプリンタ1を具現化したFuji Xerox社製のDocuPrintC830改造機においてそれぞれ使用して行った、低温定着性およびトナー凝集性に関する実験である。

0089

これに対し、比較例1は、非結晶性樹脂をコア樹脂とし、比較例2は、図3に説明した結晶/非結晶性樹脂溶解工程101とは異なる方法で生成された結晶性・非結晶性樹脂をコア樹脂とし、比較例3は、結晶性樹脂をコア樹脂としてそれぞれ作成した3種類のトナーを、Fuji Xerox社製のDocuPrintC830改造機においてそれぞれ使用して行った、低温定着性およびトナー凝集性に関する実験である。以下に示す表1には、実施例毎および比較例毎の実験条件、実験結果、および評価が示されている。尚、この改造機では、定着器の定着温度を、20℃から200℃にまで自由に設定できるようになっている。また、実施例1から実施例5および比較例1から比較例3については、この改造機の、トナー収容器から現像器へトナーを搬送する螺旋状部材が、現像器内のオーガと連動して駆動する様に改造し、実施例6については、トナー収容器から現像器へトナーを搬送する螺旋状部材が、現像器内のオーガとは独立に駆動できるようにした。

0090

0091

尚、以下では、トナーについては、丸括弧‘()’内に記号Tおよび番号を付すことでトナー同士を区別し、また、結晶性・非結晶性樹脂分散液については、丸括弧‘()’内に記号Aおよび番号を付すことで、結晶性樹脂分散液については、丸括弧‘()’内に記号Bおよび番号を付すことで、非結晶性樹脂分散液については、丸括弧‘()’内に記号Cおよび番号を付すことでそれぞれを区別した。結晶性樹脂および非結晶性樹脂については、丸括弧‘()’内に番号を付すことでそれぞれを区別した。

0092

上述の結晶/非結晶性樹脂溶解工程101に基づいて作成した2種類のコア樹脂に基づいてそれぞれ作成された2種類のトナーのうちの、実施例1において使用されたトナー(Ta)について説明する。

0093

−トナー(Ta)の作製−
(結晶性樹脂(2)の作製)
まず、三口フラスコに、セバシン酸ジメチル100質量部と、ヘキサンジオール67.8質量部と、ジブチルすずオキサイド0.10質量部とを窒素雰囲気下で、反応中に生成された水は系外へ除去しながら、180℃で6時間反応させた後、徐々に減圧しながら210℃まで温度をあげて、6時間反応させた後、冷却して得た、重量平均分子量が32500の結晶性樹脂(2)を用意した。

0094

(非結晶性樹脂(1)の作製)
また、三口フラスコに、テレフタル酸ジメチル49質量部、フマル酸ジメチル72質量部、ドデセニルコハク酸無水物55質量部と、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物157質量部と、ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物171質量部と、ジブチルすずオキサイド0.25質量部とを窒素雰囲気下で、反応により生成された水は系外へ除去しながら、180℃で3時間反応させた後、徐々に減圧しながら240℃まで温度をあげて、2時間反応させた後、冷却して得た、重量平均分子量が18200の非結晶性樹脂(1)を用意した。

0095

シアン着色分散液の作製)
更に、シアン顔料(銅フタロシアニンB15:3、大日精化社製)50質量部と、非イオン性界面活性剤ノニポール400(花王社製)5質量部と、イオン交換水200質量部とを混合し、高圧衝撃式分散機アルティマイザー((株)スギマシン製、HJP30006)を用いて約1時間分散し、水分量を調整して得られたシアン着色分散液を用意した。

0096

(離型剤分散液の作製)
パラフィンワックス(日本精(株)製:HNP9,融点77℃)60質量部と、アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株):ネオゲンRK)4質量部と、イオン交換水200質量部とを混合した溶液を120℃に加熱して、ホモジナイザー(IKA社製:ウルトラタラックスT50)を用いて分散した後、マントンゴーリン高圧ホモジナイザー(ゴーリン社)で120℃、350kg/cm2、1時間の条件にて分散処理して得られた、体積平均粒径が250nmの離型剤が分散した、分散液中の離型剤濃度が20質量%となるように水分量が調整された離型剤分散液を用意した。

0097

(非結晶性樹脂(2)の作製)
また、三口フラスコに、テレフタル酸ジメチル39質量部、フマル酸ジメチル80質量部、ドデセニルコハク酸無水物66質量部と、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物250質量部と、ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物80質量部と、ジブチルすずオキサイド0.23質量部とを収容し、窒素雰囲気下で、反応によって生成された水は系外へ除去しながら180℃で3時間反応させた後、徐々に減圧しながら240℃まで温度をあげて2時間反応させた後、冷却して得た、重量平均分子量が16500の非結晶性樹脂(2)を用意した。

0098

(非結晶性樹脂分散液(C2)の作製)
上述の非結晶性樹脂(2)100質量部と、メチルエチルケトン55質量部と、n−プロピルアルコール23質量部とを三口フラスコに収容し、攪拌しながら樹脂を溶解させた後、10%アンモニア水溶液15質量部を加え、さらにイオン交換水350質量部を徐々に加えて転相乳化を行った後、脱溶媒を行って得られた、体積平均径が185nmの非結晶性樹脂粒子が分散した、固形分濃度が25%の非結晶性樹脂分散液(C2)を作製した。

0099

(結晶性/非結晶性混合樹脂分散液(A1)の作製)
結晶性樹脂(2)10質量部と、非結晶性樹脂(1)90質量部と、メチルエチルケトン50質量部と、イソプロピルアルコール15質量部とを三口フラスコに収容し、攪拌しながら60℃に加熱して樹脂を溶解させた後、10%アンモニア水溶液25質量部を加え、さらにイオン交換水400質量部を徐々に加えて転相乳化を行い、その後減圧し、脱溶媒することで、体積平均粒径が158nmの結晶性/非結晶性混合樹脂粒子が分散された、固形分濃度が25%の結晶性/非結晶性混合樹脂分散液(A1)を作製した。

0100

(トナー(Ta)の作製)
この結晶性/非結晶性混合樹脂分散液(A1)720質量部と、着色剤分散液50質量部と、離型剤分散液70質量部と、カチオン界面活性剤(花王(株)製:サニゾールB50)1.5質量部とを丸型ステンレス製フラスコに収容し、0.1規定の硫酸を添加してpHを3.8に調整した後、凝集剤としてポリ塩化アルミニウムの濃度が10重量%の硝酸水溶液30質量部を添加し、その後、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックスT50)を用いて30℃において分散した。加熱用オイルバス中で1℃/分で40℃まで加熱し、40℃で30分間保持した後、この分散液中に、非結晶性樹脂分散液(C2)を緩やかに160質量部追加して、さらに1時間保持した。
その後、0.1規定の水酸化ナトリウムを添加してpHを7.0に調整した後、攪拌を継続しながら1℃/分で95℃まで加熱して5時間保持した後、20℃/minの速度で20℃まで冷却し、これをろ過し、イオン交換水で洗浄した後、真空乾燥機を用いて乾燥させた、体積平均粒径が6.1μmで3μm以下の粒子の個数割合が3.34%のトナー(Ta)を得た。

0101

このトナー(Ta)は、角周波数が6.28rad/sec、歪量0.3%で測定した複素弾性率が1×106Pa以上1×108Pa以下のときの正接損失が0.56以上1.36以下の範囲であった。
複素弾性率は、正弦波振動法により測定した動的粘弾性から求めており、動的粘弾性の測定にはレオメトリックサイエンティフィック社製ARES測定装置を用いた。動的粘弾性の測定は、錠剤成形したトナーを、8mm径パラレルプレートにセットし、ノーマルフォースを0とした後に6.28rad/secの振動周波数で正弦波振動を与えて実施した。測定は60℃から開始し、150℃まで継続した。測定時間インターバルは30秒、昇温は1℃/minとし、歪量を0.3%にし、複素弾性率及び正接損失を求めた。
また、体積平均粒径の測定は、コールターマルチサイザーII型(ベックマン−コールター社製)を用いると共に、電解液はISOTON‐II(ベックマンーコールター社製)を使用し、分散剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム5重量%水溶液2ml中に測定試料を10mg加え、これを上記電解液100ml中に添加したサンプルを調整し、測定試料を懸濁した電解液を超音波分散器で1分間分散処理を行い、上記コールターマルチサイザーII型により、アパーチャー径50μmのアパーチャーを用いて1.0〜30μmの粒子の粒度分布を測定して体積平均分布個数平均分布を求め、測定された粒度分布を、分割された粒度範囲(チャンネル)に対し体積基準で小径側から累積分布を描き、累積50%となる粒径(D50v)を測定試料の体積平均粒径とた。また個数基準で小径側から累積分布を描き、測定粒子数の総個数に対する3μm以下の粒子の個数の割合を3μm以下の粒子の個数割合とした。なおこの体積平均粒径、3μm以下の粒子の個数割合は、通常前述のコールターマルチサイザーII型に内蔵されたソフトウェアにより求めることができる。

0102

尚、表1に示す全てのトナーには、トナー100質量部に対して、外添剤として市販のヒュームドシリカRX50(日本アエロジル製)1.2質量部が、ヘンシェルミキサー(三井三池製作所製)を使用して周速30m/s、5分の条件で添加し、さらに、外添剤が添加されたトナー8質量部と、キャリア100質量部とが混合されて二成分現像剤が作製されている。キャリアは、フェライト粒子(体積平均粒径:50μm)100質量部と、トルエン14質量部と、スチレン−メチルメタクリレート共重合体成分比:スチレン/メチルメタクリレート=90/10、重量平均分子量Mw=80000)2質量部と、カーボンブラック(R330:キャボット社製)0.2質量部とを、まず、フェライト粒子を除く上記成分を10分間スターラーで撹拌させて分散した被覆液を調製し、次に、この被覆液とフェライト粒子とを真空脱気型ニーダー(井上製作所製)に入れて、60℃において30分撹拌した後、さらに加温しながら減圧して脱気し、乾燥させ、その後105μmで分して得たものである。

0103

上述した、トナー製造方法100により作成した2種類のコア樹脂それぞれに基づいて作成された2種類のトナーのうちの、実施例2において使用されたトナー(Tb)について説明する。

0104

−トナー(Tb)の作製−
(結晶性樹脂(1)の作製)
まず、三口フラスコに、デカン酸ジメチル100質量部と、1,9−ノナンジオール75.0質量部と、ジブチルすずオキサイド0.08質量部とを収容し、窒素雰囲気下で、反応中に生成された水は系外へ除去しながら180℃で8時間反応させた後、徐々に減圧しながら230℃まで温度をあげて7時間反応させた後、冷却して得た、重量平均分子量が22500の結晶性樹脂(1)を用意した。

0105

(結晶性/非結晶性混合樹脂分散液(A2)の作製)
結晶性樹脂(1)10質量部と、前述の非結晶性樹脂(1)90質量部と、メチルエチルケトン45質量部と、イソプロピルアルコール20質量部とを三口フラスコに収容し、攪拌しながら60℃に加熱して樹脂を溶解させた後、10%アンモニア水溶液25質量部を加え、さらにイオン交換水400質量部を徐々に加えて転相乳化を行い、その後減圧し、脱溶媒することで、体積平均粒径が124nmの結晶性/非結晶性混合樹脂粒子が分散した、固形分濃度が25%の結晶性/非結晶性混合樹脂分散液(A2)を作製した。

0106

(トナー(Tb)の作製)
この結晶性/非結晶性混合樹脂分散液(A2)600質量部と、着色剤分散液50質量部と、離型剤分散液70質量部と、カチオン界面活性剤(花王(株)製:サニゾールB50)1.5質量部とを丸型ステンレス製フラスコに収容し、0.1規定の硫酸を添加してpHを3.7に調整した後、凝集剤としてポリ塩化アルミニウムの濃度が10重量%の硝酸水溶液30質量部を添加し、その後、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックスT50)を用いて30℃において分散した。加熱用オイルバス中で1℃/分で45℃まで加熱し、45℃で2時間保持した後、この分散液中に、非結晶性樹脂分散液(C2)を緩やかに280質量部追加して、さらに1時間保持した。

0107

その後、0.1規定の水酸化ナトリウムを添加してpHを7.5に調整した後、攪拌を継続しながら1℃/分で90℃まで加熱して3時間保持した後、20℃/minの速度で20℃まで冷却し、これをろ過し、イオン交換水で洗浄した後、真空乾燥機を用いて乾燥させた、体積平均粒径が6.3μmで3μm以下の粒子の個数割合が2.80%のトナー(Tb)を得た。

0108

このトナー(Tb)は、角周波数が6.28rad/sec、歪量0.3%で測定した複素弾性率が1×106Pa以上1×108Pa以下のときの正接損失が0.89以上1.12以下の範囲であった。

0109

実施例3、実施例4、および実施例5では、トナー(Tb)に対してそれぞれ異なる分級処理が施されたものを使用している。このため、実施例2で使用したトナー(Tb)は、体積平均粒径6.3μmで3μm以下の粒子の個数割合が2.80%であるのに対し、実施例3で使用したトナー(Tc)は、体積平均粒径が5.7μmで、3μm以下の粒子の個数割合が2.25%となっており、実施例4で使用したトナー(Td)は、体積平均粒径が5.6μmで3μm以下の粒子の個数割合が1.85%のものとなっている。また、実施例5で使用したトナー(Te)は、体積平均粒径が5.5μmで、3μm以下の粒子の個数割合が1.5%のものである。実施例6では、実施例5で使用されているトナー(Te)と同じトナー(Te)を使用している。

0110

なお分級処理にはエルボージェット分級機(EJ−Labo、日鉄鉱業社製)を用いた。

0111

比較例1で使用したトナー(Tf)について説明する。
−トナー(Tf)の作製−
(非結晶性樹脂分散液(C1)の作製)
まず、三口フラスコに、前述の非結晶性樹脂(1)100質量部と、酢酸エチル50質量部と、n−プロピルアルコール20質量部とを加えて、攪拌させながら樹脂を溶解させた後、10%アンモニア水溶液を12質量部加え、さらにイオン交換水350質量部を徐々に加えて転相乳化を行った後、脱溶媒を行って得られた、体積平均粒径が123nmの非結晶性樹脂粒子が分散した、固形分濃度が25%に調整された非結晶性樹脂分散液(C1)を作製した。

0112

(トナー(Tf)の作製)
上述の非結晶性樹脂分散液(C1)720部と、着色剤分散液50質量部と、離型剤分散液70質量部と、カチオン界面活性剤(花王(株)製:サニゾールB50)1.5質量部とを丸型ステンレス製フラスコに収容し、0.1規定の硫酸を添加してpHを3.2に調整した後、凝集剤としてポリ塩化アルミニウムが10重量%の硝酸水溶液20質量部を添加し、その後、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックスT50)を用いて30℃において分散した。加熱用オイルバス中で1℃/分で52℃まで加熱し、52℃で3時間保持した後、この分散液中に、前述の非結晶性樹脂分散液(C2)を緩やかに160質量部追加し、さらに1時間保持した。

0113

その後、0.1規定の水酸化ナトリウムを添加してpHを7.5に調整した後、攪拌を継続しながら1℃/分で90℃まで加熱して4時間保持し、その後、20℃/minの速度で20℃まで冷却し、これをろ過し、イオン交換水で洗浄した後、真空乾燥機を用いて乾燥させた、体積平均粒径が5.9μmで3μm以下の粒子の個数割合が4.5%のトナー(Tf)を得た。

0114

また、このトナー(Tf)は、角周波数が6.28rad/sec、歪量0.3%で測定した複素弾性率が1×106Pa以上1×108Pa以下のときの正接損失が1.25以上2.26以下の範囲であった。

0115

比較例2で使用したトナー(Tg)について説明する。
−トナー(Tg)の作製−
(非結晶性樹脂分散液(B1)の作製)
まず、三口フラスコに、前述の結晶性樹脂(2)100質量部と、酢酸エチル40質量部と、n−プロピルアルコール20質量部とを攪拌して55℃に加熱して樹脂を溶解させた後、1規定の水酸化カリウム水溶液19質量部を加え、さらにイオン交換水400質量部を徐々に加えて転相乳化を行い、その後脱溶媒を行って得られた、体積平均粒径が255nmの樹脂粒子が分散した、固形分濃度が20%の分散液である結晶性樹脂分散液(B1)を作製した。

0116

(トナー(Tg)の作製)
上述の結晶性樹脂分散液(B1)72質量部と、非結晶性樹脂分散液(C1)648質量部と、着色剤分散液50質量部と、離型剤分散液70質量部と、カチオン界面活性剤(花王(株)製:サニゾールB50)1.5質量部とを丸型ステンレス製フラスコに収容し、凝集剤としてポリ塩化アルミニウムの濃度が10重量%の硝酸水溶液14質量部を添加し、その後、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックスT50)を用いて30℃において分散した。加熱用オイルバス中で1℃/分で40℃まで加熱し、40℃で30分間保持した後、この分散液に、前述の非結晶性樹脂分散液(C2)を緩やかに160質量部追加し、さらに2時間保持した。
その後、0.1規定の水酸化ナトリウムを添加してpHを9.0に調整した後、攪拌を継続しながら1℃/分で85℃まで加熱して3時間保持し、その後、20℃/minの速度で20℃まで冷却し、これをろ過し、イオン交換水で洗浄した後、真空乾燥機を用いて乾燥させた、体積平均粒径が5.7μmで3μm以下の粒子の個数割合が6.5%のトナー(Tg)を得た。

0117

また、このトナー(Tg)は、角周波数が6.28rad/sec、歪量0.3%で測定した複素弾性率が1×106Pa以上1×108Pa以下のときの正接損失が0.42以上1.39以下の範囲であった。

0118

(トナー(Th)の作製)
比較例3で使用したトナー(Th)は、以下の方法で作製した。
前述の結晶性樹脂分散液(B1)720部と、着色剤分散液100質量部と、離型剤分散液70質量部と、カチオン界面活性剤(花王(株)製:サニゾールB50)1.5質量部とを丸型ステンレス製フラスコに収容し、凝集剤としてポリ塩化アルミニウムが10重量%の硝酸水溶液14質量部を添加し、その後、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックスT50)を用いて30℃において分散した。加熱用オイルバス中で1℃/分で38℃まで加熱し、38℃で30分間保持した後、この分散液中に、前述の非結晶性樹脂分散液(C2)を緩やかに110質量部追加し、さらに1時間保持した。
その後0.1規定の水酸化ナトリウムを添加してpHを9.5に調整した後、攪拌を継続しながら1℃/分で80℃まで加熱して30分間保持し、その後、20℃/minの速度で20℃まで冷却し、これをろ過し、イオン交換水で洗浄した後、真空乾燥機を用いて乾燥させた、体積平均粒径が5.9μmで3μm以下の粒子の割合が8.50%のトナー(Th)を得た。

0119

また、このトナー(Th)は、角周波数が6.28rad/sec、歪量0.3%で測定した複素弾性率が、1×106Pa以上1×108Pa以下のときの正接損失が0.14以上0.61以下の範囲であった。
(評価)
これら実施例および比較例における、トナーの低温定着性の評価としては、最低定着温度に着目し、紙上(Fuji Xerox社製J紙)にトナー量が4.8g/m2となるように前述のDocuPrintC830改造機を調整し、実施例1〜6および比較例1〜3それぞれについて、25mm×25mmのCyan色の未定着像を作製し、この未定着像が形成された用紙を用いて定着器の定着温度を70℃から200℃の間で段階的に上昇させながら未定着画像の定着を行い、70℃から200℃の定着温度で作製した画像のオフセット目視評価し、オフセットが発生しなくなった温度を評価した。最低定着温度の評価基準は、‘◎’が100℃以下、‘○’が100℃以上110℃未満、‘△’が110℃以上120℃未満、‘×’が120℃以上とした。

0120

また、トナー凝集性の評価としては、色点発生率に着目し、実施例1〜6および比較例1〜3それぞれについて、中間調画像(トナー量が1.6g/m2)を連続で20000枚出力し、画像上に発生する0.3mm以上の大きさの色点発生率を評価した。色点発生率の評価基準は、
色点発生率=(0.3mm以上の大きさの色点発生枚数)/(出力枚数)
を%で表したもので、‘◎’が0.06%未満、‘○’が0.06以上0.50%未満、‘△’が0.5%以上3.5%未満、‘×’が3.5%以上とした。

0121

表1からは、本発明のトナーの製造方法の一実施形態であるトナー製造方法100によって作製したトナー(トナー(Ta)からトナー(Te))を使用する実施例1から実施例6までについては、低温定着が実現されていると共にトナー凝集が抑制されており、最低定着温度および色点発生率についての評価は‘○’以上となっている。実施例6では、実施例5に対して、トナーをトナー収容器から現像器に搬送する螺旋状部材の制御を現像機内の撹拌部材とは独立に制御する様にしたことで、更にトナー凝集が抑制されていることから、実施例5よりも色点発生率が向上していることが読みとれる。

0122

また、実施例3から実施例5までからは、分級処理によりトナーの粒度分布が狭くなるほど、色点発生率が低下していくことが読みとれる。

0123

さらに、実施例1と比較例2とでは、コア凝集粒子の樹脂構成は同じであるものの、製法の違いにより樹脂同士の混ざり具合が異なっているため、比較例2については、複素弾性率が1×106Pa以上1×108Pa以下の範囲内では正接損失の最小値側が0.5未満となっている。これにより、比較例2については、トナーがやや軟質となり、色点発生率の評価は、‘×’となっている。また、比較例1は、複素弾性率が1×106Pa以上1×108Pa以下の範囲内での正接損失の最大値側が1.8を超えているため、最低定着温度の評価が‘×’になっており、比較例3は、複素弾性率が1×106Pa以上1×108Pa以下の範囲内での正接損失の最小値側が0.5を大きく下回っていることで色点発生率の評価が‘×’になっている。

0124

以上の結果から、トナー製造方法100により製造されたトナーを使用するプリンタ1は、定着温度が低温(約100℃)の定着器13を備えたものであるにも拘わらず、定着不具合の発生や、トナー搬送器30による、トナー収容器20から現像器13へのトナー搬送におけるトナー凝集による画質不良の発生が抑制されたものとなっていることが証明された。

0125

図4は、実施例および比較例で使用したトナーの複素弾性率と正接損失(Tanδ)の関係を示すグラフ図である。

0126

図4には、実施例1で使用したトナー(Ta)、実施例2で使用したトナー(Tb)、比較例1で使用したトナー(Tf)、比較例2で使用したトナー(Tg)、および比較例3で使用したトナー(Th)の複素弾性率と正接損失(Tanδ)の関係が示されている。

0127

また、図4には、複素弾性率が1×106Pa以上1×108Pa以下の絶対値範囲内での正接損失(Tanδ)が0.50以上1.8以下の範囲が黒枠で示されており、図4からは、トナー(Ta)とトナー(Tb)のみが、複素弾性率が1×106Pa以上1×108Pa以下の絶対値範囲内での正接損失(Tanδ)が0.50以上1.8以下の範囲内で推移している様子が示されている。

0128

尚、以上に説明した実施形態では、トナーをトナー収容器20から現像器13に搬送する螺旋状部材32の制御を現像機内のオーガとは独立に制御する様にした場合を例に挙げて説明したが本発明はこれに限るものではなく、これらが連動するように駆動制御されていてもよく、また、トナーの製造方法について、分級工程を有する例を挙げて説明したが、本発明では、この分級工程を必ずしも有していなくてもよい。

図面の簡単な説明

0129

本発明の画像形成装置の一実施形態の概略構成図である。
制御部において実行されるルーチンのフローチャートである。
本発明のトナーの製造方法の一実施形態を示す図である。
実施例および比較例で使用したトナーの複素弾性率と正接損失(Tanδ)の関係を示すグラフ図である。

符号の説明

0130

1プリンタ
10感光体
11帯電器
12露光器
13現像器
130筐体
130a仕切板
131オーガ
132トナー濃度センサ
134現像ロール
14転写ロール
15定着器
16用紙トレイ
16a用紙搬送装置
20トナー収容器
30トナー搬送器
31パイプ
32螺旋状部材
40 制御部
100トナー製造方法
101結晶/非結晶性樹脂溶解工程
102転相乳化工程
103コア凝集粒子生成工程
104シェル樹脂粒子付着工程
105トナー生成工程
106分級工程

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