JP5261978B2 - トナー、並びに現像剤、トナー入り容器、プロセスカートリッジ、画像形成装置及び画像形成方法 - Google Patents
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Description
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。
しかし、この方式では、スリープ時から加熱ローラの温度を定着に必要な温度に上昇させるには、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。
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。
<1> 少なくとも結着樹脂、離型剤、及び定着助剤を含有するトナーであって、
前記結着樹脂がポリエステル樹脂を含有し、該ポリエステル樹脂が1,2−プロパンジオールを2価のアルコール成分中65モル%以上含有するアルコール成分と、精製ロジンを含有するカルボン酸成分とを縮重合させてなり、かつ該ポリエステル樹脂の軟化点が80℃以上160℃未満であり、
前記定着助剤の融点が50℃以上150℃未満であり、かつ該定着助剤が前記トナー中に結晶ドメイン状態で含まれていることを特徴とするトナーである。
<2> 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質量部に対し定着助剤を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、次式、Tgr−Tgr’>10℃を満たす前記<1>に記載のトナーである。
<3> 定着助剤が、結晶性ポリエステル樹脂を含有する前記<1>から<2>のいずれかに記載のトナーである。
<4> 定着助剤が、炭素数16以上24以下の脂肪酸を含有する前記<1>から<3>のいずれかに記載のトナーである。
<5> 定着助剤が、炭素数16以上24以下のアルコールを含有する前記<1>から<4>のいずれかに記載のトナーである。
<6> 定着助剤が、酸価が20mgKOH/g以上200mgKOH/g未満のエステル化合物を含有する前記<1>から<5>のいずれかに記載のトナーである。
<7> 定着助剤が、水酸基価が10mgKOH/g以上200mgKOH/g未満のエステル化合物を含有する前記<1>から<6>のいずれかに記載のトナーである。
<8> 定着助剤が、脂肪酸とアミン類とがアミド結合してなる脂肪酸アミドを含有する前記<1>から<7>のいずれかに記載のトナーである。
<9> 定着助剤のトナーにおける含有量が、1質量%以上20質量%未満である前記<1>から<8>のいずれかに記載のトナーである。
<10> ポリエステル樹脂が、軟化点が80℃以上120℃未満のポリエステル樹脂Aと、軟化点が120℃以上160℃以下のポリエステル樹脂Bとを含有する前記<1>から<9>のいずれかに記載のトナーである。
<11> ポリエステル樹脂におけるカルボン酸成分が、更に炭素数2以上4以下の脂肪族ジカルボン酸化合物を含有する前記<1>から<10>のいずれかに記載のトナーである。
<12> ポリエステル樹脂におけるアルコール成分が、更にグリセリンを含有する前記<1>から<11>のいずれかに記載のトナーである。
<13> 少なくとも結着樹脂、離型剤、及び定着助剤を有機溶媒中に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前記<1>から<12>のいずれかに記載のトナーである。
<14> 前記<1>から<13>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である。
<15> 前記<1>から<13>のいずれかに記載のトナーが充填されてなることを特徴とするトナー入り容器である。
<16> 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、前記<1>から<13>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である。
<17> 静電潜像担持体と、該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少なくとも有する画像形成装置であって、
前記トナーが、前記<1>から<13>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である。
<18> 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、前記<1>から<13>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である。
前記結着樹脂がポリエステル樹脂を含有し、該ポリエステル樹脂が1,2−プロパンジオールを2価のアルコール成分中65モル%以上含有するアルコール成分と、精製ロジンを含有するカルボン酸成分とを縮重合させてなり、かつ該ポリエステル樹脂の軟化点が80℃以上160℃未満であり、
前記定着助剤の融点が50℃以上150℃未満であり、かつ該定着助剤が前記トナー中に結晶ドメイン状態で含まれている。
本発明のトナーにおいては、少なくとも結着樹脂、離型剤、及び定着助剤を含有する。前記ポリエステル樹脂は2価のアルコール成分として1,2−プロパンジオールを含有したアルコール成分と、精製ロジンをカルボン酸成分とを縮重合させて得られる。該アルコール成分として用いられる炭素数3の分岐鎖型のアルコールである1,2−プロパンジオールは、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のに有効であり、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。また、カルボン酸成分に精製ロジンが配合されているため、極めて低い温度での定着が可能となり、通常のポリエステル樹脂に比べ、エステル成分が過多であるため、離型剤等との混和性が良好となる。その結果、離型剤分散性に優れ、樹脂の相分離なく、耐久性に優れ、また、樹脂の耐熱保存性が向上しながら、低温定着性が得られる。更に、精製ロジンを用いることで、不純物に由来する臭気が抑制され、耐熱保存性が良好となる。
また、トナー中に融点50℃以上150℃未満の前記ポリエステル樹脂と相溶性を有する定着助剤をトナー中に結晶ドメイン状態で存在させることにより、低温定着性を更に向上させることができ、更に、トナー中に存在する定着助剤は、定着部で加熱を受ける前には前記ポリエステル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ポリエステル樹脂の熱特性を低下させることがなく、耐熱保存性も保持できる。
したがって本発明のトナーによれば、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。
本発明の画像形成装置においては、前記静電潜像形成手段が、静電潜像を形成する。前記現像手段が、前記静電潜像担持体上に形成された前記静電潜像をトナーを用いて現像し可視像を形成する。前記転写手段が、該可視像を記録媒体に転写する。前記定着手段が前記記録媒体に転写された転写像を定着する。このとき、前記トナーとして本発明の前記トナーを用いているので、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。
本発明の画像形成方法においては、前記静電潜像形成工程において、前記静電潜像担持体上に静電潜像を形成する。前記現像工程において、前記静電潜像担持体上に形成された前記静電潜像をトナーを用いて現像し可視像を形成する。前記転写工程において、該可視像を記録媒体に転写する。前記定着工程において、前記記録媒体に転写された転写像を定着する。このとき、前記トナーとして本発明の前記トナーを用いているので、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。
本発明のトナーは、少なくとも結着樹脂、離型剤、及び定着助剤を含有し、更に必要に応じてその他の成分を含有してなる。
前記定着助剤は、その融点が50℃以上150℃未満の化合物であり、60℃〜100℃が好ましい。前記定着助剤の融点が、50℃未満であると、該定着助剤が融解しやすく、耐熱保存性に劣ることがあり、150℃以上であると、該定着助剤を融解させるのに、トナーを高温加熱する必要があるため、十分な低温定着性が得られないことがある。
ここで、前記定着助剤の融点は、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。
まず、定着助剤5.0mg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℃まで加熱した。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、DSC曲線を計測した。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、2回目の昇温時におけるDSC曲線の吸熱ピークを選択し、定着助剤の融点(Tmp)を求めることができる。
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、電気炉中にセットした。次いで、窒素雰囲気下、20℃から昇温速度10℃/minにて150℃まで加熱した。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曲線を計測した。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、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。
また、定着助剤を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、定着助剤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、電気炉中にセットした。次いで、窒素雰囲気下、20℃から昇温速度10℃/minにて150℃まで加熱した。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曲線を計測した。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、2回目の昇温時におけるDSC曲線のショルダーを選択し、定着助剤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。
前記結晶性ポリエステル樹脂は、多価アルコール単位及びカルボン酸単位を含む、−OCOC−R−COO−(CH2)n−(ただし、式中、Rは炭素数2〜20の直鎖状不飽和脂肪族基を示し、nは2〜20の整数を示す)で表される構造を少なくとも樹脂全体における全エステル結合の60モル%含有する。なお、前記式中、Rは、好ましくは、直鎖状不飽和脂肪族二価カルボン酸残基を示し、炭素数2〜20であり、より好ましくは2〜4の直鎖状不飽和脂肪族基である。nは、2〜20の整数を示し、2〜6の整数がより好ましい。
これらの多価カルボン酸単位の含有量は、全カルボン酸に対して、通常、30モル%以下が好ましく、10モル%以下がより好ましく、得られるポリエステルが結晶性を有する範囲内で適宜添加される。
必要に応じて添加される多価アルコール単位を例示すると、1,4−ビス(ヒドロキシメチル)シクロヘキサン単位、ポリエチレングリコール単位、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物単位、ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物単位、グリセリン単位等が挙げられる。
前記結晶性ポリエステル樹脂についての前記分子量分布は、横軸をlog(M:分子量)とし、縦軸を質量部とする分子量分布図に基づくものである。本発明で用いられる結晶性ポリエステル樹脂の場合、この分子量分布図において、3.5質量部〜4.0質量部の範囲に分子量ピークを有することが好ましく、また、そのピークの半値幅が1.5以下であることが好ましい。
前記エステル化合物は、以下のアルコール成分と、脂肪酸成分をエステル化したものが挙げられる。
前記アルコール成分としては、例えばエチレングリコール、プロピレングリコール、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のが好ましい。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、定着助剤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。
前記エステル化合物は、トナーの主成分である本発明のポリエステル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、ある程度酸価、若しくは水酸基価を持つことが好ましい。前記エステル化合物が酸価を持つ場合、その酸価が20mgKOH/g以上、200mgKOH/g未満であることが好ましい。前記酸価が20mgKOH/g未満であると、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、前記酸価が200mgKOH/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。
前記エステル化合物が水酸基価を持つ場合、その水酸基価が10mgKOH/g以上、200mgKOH/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200mgKOH/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。
前記長鎖脂肪酸としては炭素数16以上24以下のものが好ましい。具体的には、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキジン酸、エイコサン酸、ベヘニン酸、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。前記炭素数が16未満であると、融点が低下し、充分な耐熱保存性が得られないことがある。
前記長鎖アルコールとしては、炭素数16以上24以下のものが好ましい。具体的には、ヘキシルアルコール、ステアリルアルコール、エイコサノール、ベヘニルアルコール等の単体、又は、それらの混合物が挙げられる。前記炭素数が16未満であると、融点が低下し、充分な耐熱保存性が得られないことがある。
前記脂肪酸アミドは、脂肪酸とアミン類とがアミド結合してなり、該脂肪酸アミドとしては、例えばエチレンビスステアリン酸アミド、オレイン酸アミド、エルカ酸アミド、ステアリン酸アミド、ベヘニン酸アミド、n−ステアリルエルカ酸アミド、n−オレイルパルミチン酸アミド、n−ステアリルステアリン酸アミド、エチレンビスイソステアリン酸アミド、メチロールステアリン酸アミド、エチレンビスオレイン酸アミド、ヘキサメチレンステアリン酸アミド、エチレンビスベヘニン酸アミド、メチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスヒドロキシステアリン酸アミド等の単体、又はその混合物などが挙げられる。
前記定着助剤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、定着助剤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 MRDX’Pert MRD フィリッップス社製)により確認することができる。まず、定着助剤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、定着助剤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助剤の回折スペクトルにより、トナー中に含まれる定着助剤を同定することが可能である。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℃における定着助剤由来のX線回折スペクトルのピーク面積変化により定着助剤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助剤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。
前記ポリエステル樹脂は、低温定着性、及び耐熱保存性に優れるという観点から、1,2−プロパンジオールを2価のアルコール成分中65モル%以上含有するアルコール成分と、精製ロジンを含有するカルボン酸成分とを縮重合させて得られる、軟化点が80℃以上160℃未満のポリエステル樹脂である。
また、低温定着性と対オフセット性を両立させるという観点から、軟化点Tm(A)が120℃以上160℃以下であるポリエステル系樹脂(A)と、軟化点Tm(B)が80℃以上120℃未満であるポリエステル系樹脂(B)の2種を含有することが好ましい。
前記ポリエステル系樹脂(B)は、軟化点Tm(B)が80℃以上120℃未満であり、85℃〜115℃が好ましく、90℃〜110℃がより好ましい。
前記Tm(A)とTm(B)との差〔ΔTm;Tm(A)−Tm(B)〕は、10℃以上が好ましく、15℃〜55℃がより好ましく、20℃〜50℃が更に好ましい。
また、低温定着性、耐ホットオフセット性、及び耐熱保存性を兼ね備えるため、前記ポリエステル系樹脂(A)とポリエステル系樹脂(B)と質量比〔(A)/(B)〕は、10/90〜90/10が好ましく、20/80〜80/20がより好ましく、30/70〜70/30が更に好ましい。
このような特性を備えた前記高軟化点のポリエステル系樹脂(A)は耐オフセット性の向上に、前記低軟化点のポリエステル系樹脂(B)は低温定着性の向上にそれぞれ寄与し、前記ポリエステル系樹脂(A)と、前記ポリエステル系樹脂(B)との併用は、低温定着性と耐オフセット性との両立に有効である。
前記アルコール成分に用いられる炭素数3の分岐鎖型のアルコールである1,2−プロパンジオールは、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のに有効であり、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り、極めて低い温度での定着が可能となり、保存性が向上するという驚くべき効果が奏される。また、1,2−プロパンジオールをアルコール成分として含有するポリエステル系樹脂は、離型剤との相溶性に優れ、微分散しやすい。特に1,2−プロパンジオールの含有量が、アルコール成分中、65モル%以上であるときは、優れた低温定着性と耐オフセット性を発揮する。
前記2価のアルコール成分の含有量は、アルコール成分中60〜95モル%が好ましく、65〜90モル%がより好ましい。
なお、前記ポリエステル系樹脂(A)のアルコール成分には、耐オフセット性の観点から、1,3−プロパンジオールが含有されていることが好ましい。前記ポリエステル系樹脂(A)のアルコール成分における1,2−プロパンジオールと1,3−プロパンジオールのモル比(1,2−プロパンジオール/1,3−プロパンジオール)は、99/1〜65/35が好ましく、95/5〜70/30がより好ましく、90/10〜75/25が更に好ましく、85/15〜77/23が特に好ましい。
前記アルコール成分には、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、ポリオキシエチレン(2,2)−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のアルキレンオキサイド付加物などの芳香族アルコールが含有されていてもよいが、前記ポリエステル系樹脂(A)及び(B)の少なくともいずれかのアルコール成分は、実質的に脂肪族アルコールのみからなるものであり、好ましくはポリエステル系樹脂(A)及び(B)の両アルコール成分が、実質的に脂肪族アルコールのみからなるものである。
ここで、本願明細書において、「実質的に脂肪族アルコールのみからなるアルコール成分」とは、脂肪族アルコールの含有量が、アルコール成分中90モル%以上であることを意味し、95モル%以上がより好ましく、98モル%以上が更に好ましく、特に99モル%以上であるものを意味する。
前記カルボン酸成分としては、精製ロジンが用いられる。これにより、多環芳香環を有するロジンにより、従来の脂肪族系アルコール系ポリエステルが有していた吸水性が低下し、高温高湿下での帯電量低下に対する効果がより一層高まる。更に、精製ロジンを用いることで、不純物に由来する臭気が抑制され、耐熱保存性が良好となる。
前記ロジンは、パルプを製造する工程で副産物として得られるトール油から得られるトールロジン、生松ヤニから得られるガムロジン、松の切株から得られるウッドロジン等に大別されるが、本発明におけるロジンは、低温定着性の観点から、トールロジンが好ましい。
また、不均化ロジン、水素化ロジン等の変性ロジンの精製物を用いることもできるが、本発明においては、低温定着性及び保存性の観点から、変性をしていない、いわゆる生ロジンを使用することが好ましい。
前記精製ロジンの含有量は、前記カルボン酸成分中、2モル%〜50モル%が好ましく、5モル%〜40モル%がより好ましく、10モル%〜30モル%が更に好ましい。
前記脂肪族ジカルボン酸の含有量は、低温定着性の向上及びガラス転移温度の低下抑制の観点から、カルボン酸成分中、0.5モル%〜20モル%が好ましく、1モル%〜10モル%がより好ましい。
前記アルコール成分と前記カルボン酸成分との縮重合は、エステル化触媒の存在下で行うことが好ましい。前記エステル化触媒としては、p−トルエンスルホン酸等のルイス酸類、チタン化合物、Sn−C結合を有さない錫(II)化合物が挙げられ、これらはそれぞれ単独で又は両者を併用して用いられる。これらの中でも、チタン化合物、Sn−C結合を有さない錫(II)化合物が特に好ましい。
前記チタン化合物としては、例えばチタンジイソプロピレートビストリエタノールアミネート〔Ti(C6H14O3N)2(C3H7O)2〕、チタンジイソプロピレートビスジエタノールアミネート〔Ti(C4H10O2N)2(C3H7O)2〕、チタンジペンチレートビストリエタノールアミネート〔Ti(C6H14O3N)2(C5H11O)2〕、チタンジエチレートビストリエタノールアミネート〔Ti(C6H14O3N)2(C2H5O)2〕、チタンジヒドロキシオクチレートビストリエタノールアミネート〔Ti(C6H14O3N)2(OHC8H16O)2〕、チタンジステアレートビストリエタノールアミネート〔Ti(C6H14O3N)2(C18H37O)2〕、チタントリイソプロピレートトリエタノールアミネート〔Ti(C6H14O3N)1(C3H7O)3〕、チタンモノプロピレートトリス(トリエタノールアミネート)〔Ti(C6H14O3N)3(C3H7O)1〕などが挙げられる。これらの中でも、チタンジイソプロピレートビストリエタノールアミネート、チタンジイソプロピレートビスジエタノールアミネート、チタンジペンチレートビストリエタノールアミネートが特に好ましく、これらは、例えばマツモト交商株式会社製の市販品としても入手可能である。
前記チタン化合物の存在量は、前記アルコール成分及び前記カルボン酸成分の総量100質量部に対して、0.01質量部〜1.0質量部が好ましく、0.1質量部〜0.7質量部がより好ましい。
前記Sn−O結合を有する錫(II)化合物としては、例えばシュウ酸錫(II)、ジ酢酸錫(II)、ジオクタン酸錫(II)、ジラウリル酸錫(II)、ジステアリン酸錫(II)、ジオレイン酸錫(II)等の炭素数2〜28のカルボン酸基を有するカルボン酸錫(II);ジオクチロキシ錫(II)、ジラウロキシ錫(II)、ジステアロキシ錫(II)、ジオレイロキシ錫(II)等の炭素数2〜28のアルコキシ基を有するジアルコキシ錫(II);酸化錫(II);硫酸錫(II)などが挙げられる。
前記Sn−X(ただし、Xはハロゲン原子を示す)結合を有する化合物としては、例えば塩化錫(II)、臭化錫(II)等のハロゲン化錫(II)などが挙げられ、これらの中でも、帯電立ち上がり効果及び触媒能の点から、(R1COO)2Sn(ただし、R1は炭素数5〜19のアルキル基又はアルケニル基を示す)で表される脂肪酸錫(II)、(R2O)2Sn(ただし、R2は炭素数6〜20のアルキル基又はアルケニル基を示す)で表されるジアルコキシ錫(II)、SnOで表される酸化錫(II)が好ましく、(R1COO)2Snで表される脂肪酸錫(II)、酸化錫(II)がより好ましく、ジオクタン酸錫(II)、ジステアリン酸錫(II)、酸化錫(II)が更に好ましい。
前記Sn−C結合を有していない錫(II)化合物の存在量は、前記アルコール成分及び前記カルボン酸成分の総量100質量部に対して、0.01質量部〜1.0質量部が好ましく、0.1質量部〜0.7質量部がより好ましい。
前記アルコール成分とカルボン酸成分との縮重合は、例えば、前記エステル化触媒の存在下、不活性ガス雰囲気中にて、180℃〜250℃の温度で行うことができる。ポリエステル系樹脂の軟化点は反応時間により調整することができる。
前記離型剤としては、特に制限はなく、公知のもの中から目的に応じて適宜選択することができるがワックスが好ましい。該ワックスとしては、例えば、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、ポリオレフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックス、サゾールワックス等の脂肪族炭化水素系ワックス;酸化ポリエチレンワックス等の脂肪族炭化水素系ワックスの酸化物又はそれらのブロック共重合体;キャンデリラワックス、カルナバワックス、木ろう、ホホバろう等の植物系ワックス;みつろう、ラノリン、鯨ろう等の動物系ワックス;オゾケライト、セレシン、ペテロラタム等の鉱物系ワックス;モンタン酸エステルワックス、カスターワックスの等の脂肪酸エステルを主成分とするワックス類;脱酸カルナバワックスの等の脂肪酸エステルを一部又は全部を脱酸化したもの、などが挙げられる。
更に、オレフィンを高圧下でラジカル重合したポリオレフィン、高分子量ポリオレフィン重合時に得られる低分子量副生成物を精製したポリオレフィン、低圧下でチーグラー触媒、メタロセン触媒等の触媒を用いて重合したポリオレフィン、放射線、電磁波又は光を利用して重合したポリオレフィン、高分子量ポリオレフィンを熱分解して得られる低分子量ポリオレフィン、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、ジントール法、ヒドロコール法、アーゲ法等により合成される合成炭化水素ワックス、炭素数1個の化合物をモノマーとする合成ワックス、水酸基又はカルボキシル基の如き官能基を有する炭化水素系ワックス、炭化水素系ワックスと官能基を有する炭化水素系ワックスとの混合物、これらのワックスを母体としてスチレン、マレイン酸エステル、アクリレート、メタクリレート、無水マレイン酸等のビニルモノマーでグラフト変性したワックスが挙げられる。
また、これらの離型剤を、プレス発汗法、溶剤法、再結晶法、真空蒸留法、超臨界ガス抽出法又は溶液晶析法を用いて分子量分布をシャープにしたものや、低分子量固形脂肪酸、低分子量固形アルコール、低分子量固形化合物、その他の不純物を除去したものも好ましく用いられる。
特に粉砕法で製造されるトナーの場合、結着樹脂と離型剤の界面で粉砕されやすいため、トナーの表面に離型剤が露出し、感光体やキャリアへのフィルミングを発生させる等の問題があるが、本発明における結着樹脂は、離型剤の分散性が極めて良好であり、結着樹脂と離型剤の相溶作用により、離型剤がトナーから離脱しにくい。このため、従来のトナーと較べて、フィルミングの発生が極めて少ない。特に本発明に用いる結着樹脂に対しては、上記の離型剤の中でも、カルナウバワックスが最も良好な分散性を示すので更に好ましい。前記カルナウバワックスの中でも、遊離脂肪酸を脱離したものが特に好ましい。
また、2種以上の異なる種類の離型剤を併用することにより、離型剤の作用である可塑化作用と離型作用を同時に発現させることができる。可塑化作用を有する離型剤の種類としては、例えば、融点の低い離型剤、分子の構造上に分岐のあるものや極性基を有する構造のもの、などが挙げられる。離型作用を有する離型剤としては、融点の高い離型剤が挙げられ、その分子の構造としては、直鎖構造のものや、官能基を有さない無極性のものが挙げられる。使用例としては、2種以上の異なる離型剤の融点の差が10℃〜100℃のものの組み合わせや、ポリオレフィンとグラフト変性ポリオレフィンの組み合わせ、などが挙げられる。
2種の離型剤を選択する際には、同様構造の離型剤の場合は、相対的に、融点の低い離型剤が可塑化作用を発揮し、融点の高い離型剤が離型作用を発揮する。この時、融点の差が10℃〜100℃の場合に、機能分離が効果的に発現する。10℃未満では機能分離効果が表れにくいことがあり、100℃を超える場合には相互作用による機能の強調が行われにくいことがある。このとき、機能分離効果を発揮しやすくなる傾向があることから、少なくとも一方の離型剤の融点が60℃〜120℃が好ましく、70℃〜110℃がより好ましい。
いずれの場合においても、トナー保存性と定着性のバランスをとりやすくなることから、トナーのDSC測定において観測される吸熱ピークにおいて、60℃〜120℃の領域に最大ピークのピークトップ温度があることが好ましく、70℃〜110℃の領域に最大ピークを有しているのがより好ましい。本発明においては、DSCにおいて測定される離型剤(ワックス)の吸熱ピークの最大ピークのピークトップの温度をもって離型剤の融点とする。
ここで、前記離型剤又はトナーのDSC測定機器として示差走査熱量計(島津製作所製、TA−60WS、及びDSC−60)を用い、測定されるDSC曲線から求めた。測定方法としては、ASTM D3418−82に準じて行った。本発明に用いられるDSC曲線は、1回昇温、降温させ前履歴を取った後、温度速度10℃/minで、昇温させた時に測定されるものを用いた。
本発明のトナーにおける前記離型剤の総含有量としては、結着樹脂100質量部に対して0.2質量部〜30質量部で好ましい分散状態が得られるが、1質量部〜20質量部がより好ましく、3質量部〜15質量部が更に好ましい。
前記着色剤としては、特に制限はなく、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)、カドミュウムイエロー、黄色酸化鉄、黄土、黄鉛、チタン黄、ポリアゾイエロー、オイルイエロー、ハンザイエロー(GR、A、RN、R)、ピグメントイエローL、ベンジジンイエロー(G、GR)、パーマネントイエロー(NCG)、バルカンファストイエロー(5G、R)、タートラジンレーキ、キノリンイエローレーキ、アンスラザンイエローBGL、イソインドリノンイエロー、ベンガラ、鉛丹、鉛朱、カドミュウムレッド、カドミュウムマーキュリレッド、アンチモン朱、パーマネントレッド4R、パラレッド、ファイセーレッド、パラクロルオルトニトロアニリンレッド、リソールファストスカーレットG、ブリリアントファストスカーレット、ブリリアントカーンミンBS、パーマネントレッド(F2R、F4R、FRL、FRLL、F4RH)、ファストスカーレット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、ピグメントスカーレット3B、ボルドー5B、トルイジンマルーン、パーマネントボルドーF2K、ヘリオボルドーBL、ボルドー10B、ボンマルーンライト、ボンマルーンメジアム、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、ローダミンレーキY、アリザリンレーキ、チオインジゴレッドB、チオインジゴマルーン、オイルレッド、キナクリドンレッド、ピラゾロンレッド、ポリアゾレッド、クロームバーミリオン、ベンジジンオレンジ、ペリノンオレンジ、オイルオレンジ、コバルトブルー、セルリアンブルー、アルカリブルーレーキ、ピーコックブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー、インダンスレンブルー(RS、BC)、インジゴ、群青、紺青、アントラキノンブルー、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ、コバルト紫、マンガン紫、ジオキサンバイオレット、アントラキノンバイオレット、クロムグリーン、ジンクグリーン、酸化クロム、ピリジアン、エメラルドグリーン、ピグメントグリーンB、ナフトールグリーンB、グリーンゴールド、アシッドグリーンレーキ、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、アントラキノングリーン、酸化チタン、亜鉛華、リトボン、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。
前記黒色用のものとしては、例えばファーネスブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラック等のカーボンブラック(C.I.ピグメントブラック7)類、銅、鉄(C.I.ピグメントブラック11)、酸化チタン等の金属類、アニリンブラック(C.I.ピグメントブラック1)等の有機顔料、などが挙げられる。
マゼンタ用着色顔料としては、例えばC.I.ピグメントレッド1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、21、22、23、30、31、32、37、38、39、40、41、48、48:1、49、50、51、52、53、53:1、54、55、57、57:1、58、60、63、64、68、81、83、87、88、89、90、112、114、122、123、163、177、179、202、206、207、209、211;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などが挙げられる。
シアン用着色顔料としては、例えばC.I.ピグメントブルー2、3、15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6、16、17、60;C.I.バットブルー6;C.I.アシッドブルー45又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、グリーン7、グリーン36などが挙げられる。
イエロー用着色顔料としては、例えばC.I.ピグメントイエロー0−16、1、2、3、4、5、6、7、10、11、12、13、14、15、16、17、23、55、65、73、74、83、97、110、151、154、180;C.I.バットイエロー1、3、20、オレンジ36などが挙げられる。
本発明において、トナーの帯電量を制御するための帯電制御剤を用いてもよい。帯電制御剤としては、特に制限はなく、公知のもの中から目的に応じて適宜選択することができるが、有色材料を用いると色調が変化することがあるため、無色乃至白色に近い材料が好ましく、例えば、トリフェニルメタン系染料、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、燐の単体又はその化合物、タングステンの単体又はその化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸の金属塩、サリチル酸誘導体の金属塩などが挙げられる。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。
前記帯電制御剤の前記トナーにおける含有量としては、前記結着樹脂の種類、添加剤の有無、分散方法等により異なり、一概に規定することができないが、例えば、前記結着樹脂100質量部に対し、0.1質量部〜10質量部が好ましく、0.2質量部〜5質量部がより好ましい。前記含有量が、0.1質量部未満であると、帯電制御性が得られないことがあり、10質量部を超えると、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、現像ローラとの静電的吸引力が増大し、現像剤の流動性低下や画像濃度の低下を招くことがある。
前記外添剤としては、特に制限はなく、公知のもの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、シリカ微粒子、疎水化されたシリカ微粒子、脂肪酸金属塩(例えばステアリン酸亜鉛、ステアリン酸アルミニウムなど);金属酸化物(例えばチタニア、アルミナ、酸化錫、酸化アンチモンなど)又はこれらの疎水化物、フルオロポリマーなどが挙げられる。これらの中でも、疎水化されたシリカ微粒子、チタニア粒子、疎水化されたチタニア微粒子、が好適に挙げられる。
前記疎水化処理剤としては、例えばジアルキルジハロゲン化シラン、トリアルキルハロゲン化シラン、アルキルトリハロゲン化シラン、ヘキサアルキルジシラザンなどのシランカップリング剤、シリル化剤、フッ化アルキル基を有するシランカップリング剤、有機チタネート系カップリング剤、アルミニウム系のカップリング剤、シリコーンオイル、シリコーンワニスなどが挙げられる。
前記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、酸化鉄、酸化銅、酸化亜鉛、酸化スズ、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ペンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸パリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素などが挙げられる。これらの中でも、シリカ、二酸化チタンが特に好ましい。
前記シリコーンオイルとしては、例えばジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、クロルフェニルシリコーンオイル、メチルハイドロジェンシリコーンオイル、アルキル変性シリコーンオイル、フッ素変性シリコーンオイル、ポリエーテル変性シリコーンオイル、アルコール変性シリコーンオイル、アミノ変性シリコーンオイル、エポキシ変性シリコーンオイル、エポキシ・ポリエーテル変性シリコーンオイル、フェノール変性シリコーンオイル、カルボキシル変性シリコーンオイル、メルカプト変性シリコーンオイル、アクリル又はメタクリル変性シリコーンオイル、α−メチルスチレン変性シリコーンオイルなどが挙げられる。
前記外添剤の添加量は、前記トナーに対し0.1質量%〜5質量%が好ましく、0.3質量%〜3質量%がより好ましい。
前記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することができ、例えば、流動性向上剤、クリーニング性向上剤、磁性材料、金属石鹸、等が挙げられる。
前記クリーニング性向上剤は、静電潜像担持体や中間転写体に残存する転写後の現像剤を除去するために前記トナーに添加され、例えば、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸等の脂肪酸金属塩;ポリメチルメタクリレート微粒子、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、などが挙げられる。前記ポリマー微粒子としては、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のものが好適である。
前記磁性材料としては、特に制限はなく、目的に応じて公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、鉄粉、マグネタイト、フェライト、などが挙げられる。これらの中でも、色調の点で白色のものが好ましい。
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、溶解懸濁法、噴霧造粒法等が挙げられる。これらの中でも、重合法が特に好ましい。
前記混練・粉砕法は、例えば、少なくとも結着樹脂、離型剤、及び定着助剤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。
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。
前記重合法によるトナーの製造方法としては、例えば、有機溶媒中に少なくともウレア又はウレタン結合し得る変性されたポリエステル系樹脂、離型剤、及び定着助剤を含むトナー材料を溶解乃至分散させる。そして、この溶解乃至分散物を水系媒体中に分散し、重付加反応させ、この分散液の溶媒を除去し、洗浄して得られる。
前記多価イソシアネート化合物(PIC)の比率は、イソシアネート基[NCO]と、水酸基を有するポリエステルの水酸基[OH]の当量比[NCO]/[OH]として、5/1〜1/1が好ましく、4/1〜1.2/1がより好ましく、2.5/1〜1.5/1が更に好ましい。
前記2価アミン化合物(B1)としては、例えば芳香族ジアミン(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);脂環式ジアミン(4,4’−ジアミノ−3,3’−ジメチルジシクロヘキシルメタン、ジアミンシクロヘキサン、イソホロンジアミン等);脂肪族ジアミン(エチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン等)などが挙げられる。
前記3価以上の多価アミン化合物(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などが挙げられる。
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などが挙げられる。
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などが挙げられる。
前記アミノ酸(B5)としては、例えばアミノプロピオン酸、アミノカプロン酸などが挙げられる。
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〜B5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など)から得られるケチミン化合物、オキサゾリジン化合物などが挙げられる。これらアミン類(B)の中でも、B1及びB1と少量のB2の混合物が特に好ましい。
また、トナーの体積平均粒径と個数平均粒径の比(体積平均粒径/個数平均粒径)についても同様である。即ち、前記体積平均粒径に対して個数平均粒径が大きすぎると、微粉が多く存在するためキャリア表面にトナーが融着しやすくなることがある。したがってトナーの体積平均粒径と個数平均粒径の比(体積平均粒径/個数平均粒径)は、1.20以下が好適である。
ここで、前記トナーの体積平均粒径及び体積平均粒径と個数平均粒径の比(体積平均粒径/個数平均粒径)は、例えば、以下のようにして測定することができる。
・測定機:コールターマルチサイザーIII(ベックマンコールター社製)
・アパーチャー径:100μm
・解析ソフト:ベックマン コールター マルチサイザー 3 バージョン3.51(ベックマンコールター社製)
・電解液:アイソトンIII(ベックマンコールター社製)
・分散液:10質量%界面活性剤(アルキルベンゼンスルホン酸塩、ネオゲンSC−A、第一工業製薬株式会社製)
・分散条件:分散液5mLに測定試料10mgを添加し、超音波分散機にて1分間分散させる。その後、電解液25mLを添加し、更に超音波分散機にて1分間分散させる。
・測定条件:ビーカーに電解液100mLと分散液を加え、3万個の粒子の粒径を20秒間で測定できる濃度で、3万個の粒子を測定して、得られた分布から体積平均粒径及び個数平均粒径を求めることができる。
本発明の現像剤は、本発明の前記トナーを少なくとも含有してなり、キャリア等の適宜選択したその他の成分を含有してなる。該現像剤としては、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が、近年の情報処理速度の向上に対応した高速プリンター等に使用する場合には、寿命向上等の点で前記二成分現像剤が好ましい。
前記トナーを用いた前記一成分現像剤の場合、トナーの収支が行われても、トナーの粒子径の変動が少なく、現像剤担持体としての現像ローラ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層厚規制部材へのトナーの融着がなく、現像手段の長期の使用(撹拌)においても、良好で安定した現像性及び画像が得られる。また、前記トナーを用いた前記二成分現像剤の場合、長期にわたるトナーの収支が行われても、現像剤中のトナー粒子径の変動が少なく、現像手段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。
前記キャリアとしては、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、芯材と、該芯材を被覆する樹脂層とを有するものが好ましい。
前記シリコーン樹脂としては、市販品を用いることができ、ストレートシリコーン樹脂としては、例えば、信越化学工業株式会社製のKR271、KR255、KR152;東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製のSR2400、SR2406、SR2410などが挙げられる。
前記変性シリコーン樹脂としては、市販品を用いることができ、例えば、信越化学工業株式会社製のKR206(アルキド変性)、KR5208(アクリル変性)、ES1001N(エポキシ変性)、KR305(ウレタン変性);東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製のSR2115(エポキシ変性)、SR2110(アルキド変性)、などが挙げられる。
なお、シリコーン樹脂を単体で用いることも可能であるが、架橋反応する成分、帯電量調整成分等を同時に用いることも可能である。
前記溶剤としては、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、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、ブチルアセテート、などが挙げられる。
前記焼付としては、特に制限はなく、外部加熱方式であってもよいし、内部加熱方式であってもよく、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、マイクロウエーブを用いる方法、などが挙げられる。
前記二成分現像剤のトナーとキャリアの混合割合は、一般にキャリア100質量部に対しトナー1質量部〜10.0質量部が好ましい。
本発明のトナー入り容器は、本発明の前記トナー乃至前記現像剤を容器中に収容してなる。
前記容器としては、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、トナー入り容器本体とキャップとを有してなるもの、などが好適に挙げられる。
前記トナー入り容器本体としては、その大きさ、形状、構造、材質などについ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、前記形状としては、円筒状などが好ましく、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トナーが排出口側に移行可能であり、かつ該スパイラル部の一部又は全部が蛇腹機能を有しているもの、などが特に好ましい。
前記トナー入り容器本体の材質としては、特に制限はなく、寸法精度がよいものが好ましく、例えば、樹脂が好適に挙げられ、その中でも、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、などが好適に挙げられる。
前記トナー入り容器は、保存、搬送等が容易であり、取扱性に優れ、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てトナーの補給に好適に使用することができる。
本発明のプロセスカートリッジは、静電潜像を担持する静電潜像担持体と、該静電潜像担持体上に担持された静電潜像を、トナーを用いて現像し可視像を形成する現像手段とを、少なくとも有してなり、更に必要に応じて適宜選択したその他の手段を有してなる。
前記現像手段としては、本発明の前記トナー乃至前記現像剤を収容する現像剤収容器と、該現像剤収容器内に収容されたトナー乃至現像剤を担持しかつ搬送する現像剤担持体とを、少なくとも有してなり、更に、担持させるトナー層厚を規制するための層厚規制部材等を有していてもよい。
前記プロセスカートリッジは、各種電子写真方式の画像形成装置に着脱可能に備えさせることができ、後述する本発明の画像形成装置に着脱可能に備えさせるのが好ましい。
次に、図1に示すプロセスカートリッジによる画像形成プロセスについて示すと、静電潜像担持体101は、矢印方向に回転しながら、帯電手段102による帯電、露光手段(不図示)による露光103により、その表面に露光像に対応する静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像手段104で現像され、得られた可視像は転写手段108により、記録媒体105に転写され、プリントアウトされる。次いで、像転写後の静電潜像担持体表面は、クリーニング手段107によりクリーニングされ、更に除電手段(不図示)により除電されて、再び、以上の操作を繰り返すものである。
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、定着工程とを少なくとも含み、更に必要に応じて適宜選択したその他の工程、例えば、除電工程、クリーニング工程、リサイクル工程、制御工程等を含む。
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、定着手段とを少なくとも有してなり、更に必要に応じて適宜選択したその他の手段、例えば、除電手段、クリーニング手段、リサイクル手段、制御手段等を有してなる。
前記静電潜像担持体(以下、「電子写真感光体」、「感光体」、「像担持体」と称することがある)としては、その材質、形状、構造、大きさ、等について特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができるが、その形状としてはドラム状が好適に挙げられ、その材質としては、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、などが挙げられる。これらの中でも、長寿命性の点でアモルファスシリコン等が好ましい。
前記帯電器としては、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、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それ自体公知の接触帯電器、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、などが挙げられる。
前記露光器としては、前記帯電器により帯電された前記静電潜像担持体の表面に、形成すべき像様に露光を行うことができ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るが、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、などの各種露光器が挙げられる。
なお、本発明においては、前記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。
前記現像工程は、前記静電潜像を、本発明の前記トナー乃至前記現像剤を用いて現像して可視像を形成する工程である。
前記可視像の形成は、例えば、前記静電潜像を本発明の前記トナー乃至前記現像剤を用いて現像することにより行うことができ、前記現像手段により行うことができる。
前記現像手段は、例えば、本発明の前記トナー乃至前記現像剤を用いて現像することができる限り、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、本発明の前記トナー乃至現像剤を収容し、前記静電潜像に該トナー乃至該現像剤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が好適に挙げられ、前記トナー入り容器を備えた現像器などがより好ましい。
前記転写工程は、前記可視像を記録媒体に転写する工程であるが、中間転写体を用い、該中間転写体上に可視像を一次転写した後、該可視像を前記記録媒体上に二次転写する態様が好ましく、前記トナーとして二色以上、好ましくはフルカラートナーを用い、可視像を中間転写体上に転写して複合転写像を形成する第一次転写工程と、該複合転写像を記録媒体上に転写する第二次転写工程とを含む態様がより好ましい。
前記転写は、例えば、前記可視像を転写帯電器を用いて前記静電潜像担持体(感光体)を帯電することにより行うことができ、前記転写手段により行うことができる。前記転写手段としては、可視像を中間転写体上に転写して複合転写像を形成する第一次転写手段と、該複合転写像を記録媒体上に転写する第二次転写手段とを有する態様が好ましい。
なお、前記中間転写体としては、特に制限はなく、目的に応じて公知の転写体の中から適宜選択することができ、例えば、転写ベルト等が好適に挙げられる。
前記転写器としては、コロナ放電によるコロナ転写器、転写ベルト、転写ローラ、圧力転写ローラ、粘着転写器、などが挙げられる。
なお、前記記録媒体としては、特に制限はなく、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。
前記定着装置としては、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、公知の加熱加圧手段が好適である。前記加熱加圧手段としては、加熱ローラと加圧ローラとの組合せ、加熱ローラと加圧ローラと無端ベルトとの組合せ、などが挙げられる。
前記加熱加圧手段における加熱は、80℃〜200℃が好ましい。
なお、本発明においては、目的に応じて、前記定着工程及び定着手段と共にあるいはこれらに代えて、例えば、公知の光定着器を用いてもよい。
前記除電手段としては、特に制限はなく、前記静電潜像担持体に対し除電バイアスを印加することができればよく、公知の除電器の中から適宜選択することができ、例えば、除電ランプ等が好適に挙げられる。
前記クリーニング手段としては、特に制限はなく、前記静電潜像担持体上に残留する前記電子写真トナーを除去することができればよく、公知のクリーナの中から適宜選択することができ、例えば、磁気ブラシクリーナ、静電ブラシクリーナ、磁気ローラクリーナ、ブレードクリーナ、ブラシクリーナ、ウエブクリーナ等が好適に挙げられる。
前記リサイクル手段としては、特に制限はなく、公知の搬送手段等が挙げられる。
前記制御手段としては、前記各手段の動きを制御することができ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、シークエンサー、コンピュータ等の機器が挙げられる。
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。そして、中間転写体50は、支持ローラ14、15及び16に張架され、図4中、時計回りに回転可能とされている。支持ローラ15の近傍には、中間転写体50上の残留トナーを除去するための中間転写体クリーニング装置17が配置されている。支持ローラ14と支持ローラ15と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、ブラックの4つの画像形成手段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。タンデム型現像器120の近傍には、露光装置21が配置されている。中間転写体50における、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においては、無端ベルトである二次転写ベルト24が一対のローラ23に張架されており、二次転写ベルト24上を搬送される転写紙と中間転写体50とは互いに接触可能である。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、これに押圧されて配置された加圧ローラ27とを備えている。
なお、タンデム画像形成装置においては、二次転写装置22及び定着装置25の近傍に、転写紙の両面に画像形成を行うために該転写紙を反転させるためのシート反転装置28が配置されている。
下記実施例及び比較例において、「ポリエステル樹脂の軟化点」、「ロジンの軟化点」、「ポリエステル樹脂のガラス転移温度(Tgr)」、「定着助剤を加えた際のポリエステル樹脂のガラス転移温度(Tgr’)」、「定着助剤の融点(Tmp)」、「ポリエステル樹脂及びロジンの酸価」を以下のようにして測定した。
フローテスター(島津製作所製、CFT−500D)を用い、1gの樹脂を昇温速度3℃/分で加熱しながら、プランジャーにより0.98MPaの荷重を与え、直径1mm、長さ1mmのノズルから押出し、温度に対するフローテスターのプランジャー降下量をプロットし、試料の半量が流出した温度を軟化点とした。
(1)試料の調製
ロジン10gを、170℃にて2時間ホットプレートで溶融した。その後、開封状態で温度25℃、相対湿度50%の環境下で1時間自然冷却させ、コーヒーミル(National MK−61M)で10秒間粉砕し、試料を調製した。
(2)測定
フローテスター(島津製作所製、CFT−500D)を用い、1gの試料を昇温速度6℃/分で加熱しながら、プランジャーにより1.96MPaの荷重を与え、直径1mm、長さ1mmのノズルから押出し、温度に対するフローテスターのプランジャー降下量をプロットし、試料の半量が流出した温度を軟化点とした。
前記ポリエステル樹脂のガラス転移温度(Tgr)、定着助剤を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)を用いて測定した。
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、電気炉中にセットした。次いで、窒素雰囲気下、20℃から昇温速度10℃/minにて150℃まで加熱した。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曲線を計測した。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、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)を算出した。
また、定着助剤を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’)も同様にして測定を行った。定着助剤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、電気炉中にセットした。次いで、窒素雰囲気下、20℃から昇温速度10℃/minにて150℃まで加熱した。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曲線を計測した。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、2回目の昇温時におけるDSC曲線のショルダーを選択し、定着助剤を加えた際のポリエステル樹脂のガラス転移温度(Tgr’)を算出した。
定着助剤の融点も同様にDSCシステム(示差走査熱量計)(「DSC−60」、島津製作所製)を用いて測定した。
定着助剤約5.0mg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℃まで加熱した。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、DSC曲線を計測した。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、2回目の昇温時におけるDSC曲線の吸熱ピークを選択し、定着助剤の融点(Tmp)を求めた。
JIS K0070に記載の方法に基づき測定した。ただし、測定溶媒のみJIS K0070に規定のエタノールとエーテルの混合溶媒から、エタノールとトルエンの混合溶媒(エタノール:トルエン=1:4(容量比))に変更した。
−ロジンの精製−
分留管、還流冷却器、及び受器を装備した2,000mL容の蒸留フラスコに1,000gのトールロジンを加え、13.3kPaの減圧下で蒸留を行い、195℃〜250℃での留出分を主留分として採取した。精製前のロジンを未精製ロジンA、13.3kPaの減圧下で行った蒸留の主留分を精製ロジンBとして、後述する実施例及び比較例に用いた。
A.ヘッドスペースサンプラー(Agilent社製、HP7694)
・サンプル温度 :200℃
・ループ温度 :200℃
・トランスファーライン温度:200℃
・サンプル加熱平衡時間 :30min
・バイアル加圧ガス :ヘリウム(He)
・バイアル加圧時間 :0.3min
・ループ充填時間 :0.03min
・ループ平衡時間 :0.3min
・注入時間 :1min
・分析カラム :DB−1(60m−320μm−5μm)
・キャリア :ヘリウム(He)
・流量条件 :1mL/min
・注入口温度 :210℃
・カラムヘッド圧 :34.2kPa
・注入モード :split
・スプリット比 :10:1
・オーブン温度条件:45℃(3min)−10℃/min−280℃(15min)
・イオン化法 :EI(電子イオン化)法
・インターフェイス温度:280℃
・イオン源温度 :230℃
・四重極温度 :150℃
・検出モード :Scan 29〜350m/s
−ポリエステル樹脂A0及びB4の合成−
表2及び表3に示すアルコール成分とテレフタル酸、及びエステル化触媒を、窒素導入管、脱水管、攪拌器、及び熱電対を装備した5リットル容の四つ口フラスコ内に入れ、窒素雰囲気下、230℃で15時間縮重合反応させた後、230℃、8.0kPaにて1時間反応を行った。180℃まで冷却した後、精製ロジンB又は未精製ロジンAを投入し、200℃で15時間反応を行った。180℃まで冷却した後、イタコン酸を投入し、200℃で8時間反応を行った。180℃まで冷却した後、無水トリメリット酸を投入し、210℃まで2時間かけて昇温を行い、210℃、10kPaにて所望の軟化点まで反応を行って、ポリエステル樹脂A0及びB4の合成を行った。
−ポリエステル樹脂B0の合成−
表3に示すアルコール成分、テレフタル酸、及びエステル化触媒を、窒素導入管、脱水管、攪拌器、及び熱電対を装備した5リットル容の四つ口フラスコ内に入れ、窒素雰囲気下、230℃で15時間縮重合反応させた後、230℃、8.0kPaにて1時間反応を行った。180℃まで冷却した後、精製ロジンBを投入し、200℃で15時間反応を行った。180℃まで冷却した後、イタコン酸を投入し、210℃まで2時間かけて昇温を行い、210℃、10kPaにて所望の軟化点まで反応を行って、ポリエステル樹脂B0を合成した。
−ポリエステル樹脂B1の合成−
表3に示すアルコール成分、テレフタル酸、及びエステル化触媒を、窒素導入管、脱水管、攪拌器、及び熱電対を装備した5リットル容の四つ口フラスコ内に入れ、窒素雰囲気下、230℃で15時間縮重合反応させた後、230℃、8.0kPaにて1時間反応を行った。180℃まで冷却した後、イタコン酸を投入し、210℃まで2時間かけて昇温を行い、210℃、10kPaにて所望の軟化点まで反応を行って、ポリエステル樹脂B1を合成した。
−ポリエステル樹脂A1及びA3の合成−
表2に示すアルコール成分、テレフタル酸、及びエステル化触媒を、窒素導入管、脱水管、精留等、攪拌器、及び熱電対を装備した5リットル容の四つ口フラスコ内に入れ、窒素雰囲気下、230℃で15時間縮重合反応させた後、230℃、8.0kPaにて1時間反応を行った。180℃まで冷却した後、無水トリメリット酸を投入し、210℃まで3時間かけて昇温を行い、10時間常圧で反応させた後、210℃、20kPaにて所望の軟化点まで反応を行って、ポリエステル樹脂A1及びA3を合成した。
−ポリエステル樹脂A2及びB2、B3の合成−
表2及び表3に示すアルコール成分、テレフタル酸、及びエステル化触媒を、窒素導入管、脱水管、精留等、攪拌器、及び熱電対を装備した5リットル容の四つ口フラスコ内に入れ、窒素雰囲気下、230℃で15時間縮重合反応させた後、230℃、20kPaにて所望の軟化点まで反応を行って、ポリエステル樹脂A2及びB2、B3を合成した。
<トナー1の作製>
−樹脂微粒子エマルションの調製−
撹拌棒、及び温度計をセットした反応容器内に、水683質量部、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、三洋化成工業株式会社製)11質量部、スチレン79質量部、メタクリル酸79質量部、アクリル酸ブチル105質量部、ジビニルベンゼン13質量部、及び過硫酸アンモニウム1質量部を仕込み、400回転/分で15分間撹拌し、白色の乳濁液を得た。加熱して、系内温度75℃まで昇温し5時間反応させた。次いで、1質量%過硫酸アンモニウム水溶液30質量部加え、75℃で5時間熟成してビニル系樹脂(スチレン−メタクリル酸−アクリル酸ブチル−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の共重合体)の水性分散液[微粒子分散液]を得た。
得られた[微粒子分散液]をレーザー回折式粒度分布測定器(LA−920、堀場製作所製)で測定したところ、体積平均粒径が105nmであった。[微粒子分散液]の一部を乾燥して樹脂分を単離した。樹脂分のガラス転移温度(Tg)は95℃、数平均分子量140,000、質量平均分子量980,000であった。
ポリエステル樹脂A0を50質量部、ポリエステル樹脂B0を50質量部、着色剤としてのC.I.ピグメントブルー15:3を4質量部、定着助剤としての結晶性ポリエステルA〔酸成分:フマル酸90%、コハク酸5%、無水トリメリット酸5%、アルコール成分:1,4−ブタンジオール100%(いずれもモル比率)、融点120℃、重量平均分子量(Mw)=6,000〕10質量部、離型剤としてのパラフィンワックス(日本精鑞株式会社製、HNP−09)5質量部、及び酢酸エチル110質量部をボールミルで48時間分散し、この液をトナー組成液Aとした。
微粒子分散液10質量部と、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム4質量部、カルボキシメチルセルロース(商品名「セロゲンBS−H」、第一工業製薬株式会社製)の2質量%水溶液100質量部を攪拌し、この液を水系媒体Aとした。
前記水系媒体A 150質量部を容器内に入れ、TK式ホモミキサー(プライミクス社製)を用い、回転数8,000rpmで攪拌し、これに前記トナー組成液Aを100質量部添加し、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。
攪拌機、及び温度計をセットしたコルベン内に、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。
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(特殊機化工業株式会社製)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。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回行い、最終濾過ケーキを得た。
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、トナー母体粒子を作製した。
得られたトナー母体粒子100質量部に対し、外添剤としての疎水性シリカ(「H2000」、クラリアントジャパン株式会社製)1.0質量部をヘンシェルミキサー(三井鉱山株式会社製)を用い、周速30m/sとして30秒間混合し、1分間休止する処理を5サイクル行い、目開き35μmメッシュで篩い、トナー1を作製した。
−トナー2の作製−
実施例1の「トナー組成液Aの調製」において、定着助剤を結晶性ポリエステルAからベヘン酸(日本油脂株式会社製、NAA222S、融点78℃)に変えた以外は、実施例1と同様にして、トナー2を作製した。
−トナー3の作製−
実施例1の「トナー組成液Aの調製」において、定着助剤を結晶性ポリエステルAからベヘニルアルコール(日本油脂株式会社製、NAA180、融点62℃)に変えた以外は、実施例1と同様にして、トナー3を作製した。
−トナー4の作製−
実施例1の「トナー組成液Aの調製」において、定着助剤を結晶性ポリエステルAからジグリセリンジステアレート(水酸基価80mgKOH/g、融点62℃)に変えた以外は、実施例1と同様にして、トナー4を作製した。
−トナー5の作製−
実施例1の「トナー組成液Aの調製」において、定着助剤を結晶性ポリエステルAからジステアリルモノステアレート(酸価120mgKOH/g、融点72℃)に変えた以外は、実施例1と同様にして、トナー5を作製した。
−トナー6の作製−
実施例1の「トナー組成液Aの調製」において、定着助剤を結晶性ポリエステルAからオレイン酸アミド(日本精化株式会社製、ニュートロン、融点74℃)に変えた以外は、実施例1と同様にして、トナー6を作製した。
−トナー7の作製−
実施例1の「トナー組成液Aの調製」において、定着助剤を結晶性ポリエステルAからステアリルステアレート(松本油脂株式会社製、ブリアンDPS−60、酸価10mgKOH/g、融点62℃)に変えた以外は、実施例1と同様にして、トナー7を作製した。
−トナー8の作製−
実施例1の「トナー組成液Aの調製」において、定着助剤を結晶性ポリエステルA 10質量部からベヘン酸(日本油脂株式会社製、NAA222S、融点78℃)2質量部に変えた以外は、実施例1と同様にして、トナー8を作製した。
−比較トナー1の作製−
実施例5の「トナー組成液Aの調製」において、ポリエステル樹脂A0をポリエステル樹脂A1に、ポリエステル樹脂B0をポリエステル樹脂B1に変えた以外は、実施例5と同様にして、比較トナー1を作製した。
−比較トナー2の作製−
実施例1の「トナー組成液Aの調製」において、定着助剤の添加を0質量部に変えた以外は、実施例1と同様にして、比較トナー2を作製した。
−比較トナー3の作製−
実施例1の「トナー組成液Aの調製」において、ポリエステル樹脂A0をポリエステル樹脂A2に、ポリエステル樹脂B0をポリエステル樹脂B2に変え、定着助剤の添加量を0質量部に変えた以外は、実施例1と同様にして、比較トナー3を作製した。
−比較トナー4の作製−
実施例5の「トナー組成液Aの調製」において、ポリエステル樹脂A0をポリエステル樹脂A2に、ポリエステル樹脂B0をポリエステル樹脂B2に変えた以外は、実施例5と同様にして、比較トナー4を作製した。
−比較トナー5の作製−
実施例1の「トナー組成液Aの調製」において、定着助剤を結晶性ポリエステルAからラウリン酸(融点45℃)に変えた以外は、実施例1と同様にして、比較トナー5を作製した。
−比較トナー6の作製−
実施例1の「トナー組成液Aの調製」において、定着助剤を結晶性ポリエステルAからエチレンビスカプリン酸アミド(日本精化株式会社製、スリパックスC10、融点161℃)に変えた以外は、実施例1と同様にして、比較トナー6を作製した。
−比較トナー7の作製−
実施例5の「トナー組成液Aの調製」において、ポリエステル樹脂A0をポリエステル樹脂A3に変えた以外は、実施例5と同様にして、比較トナー7を作製した。
−比較トナー8の作製−
実施例5の「トナー組成液Aの調製」において、ポリエステル樹脂B0をポリエステル樹脂B3に変えた以外は、実施例5と同様にして、比較トナー8を作製した。
−比較トナー9の作製−
実施例5の「トナー組成液Aの調製」において、ポリエステル樹脂B0をポリエステル樹脂B4に変えた以外は、実施例5と同様にして、比較トナー9を作製した。
前記定着助剤が結晶性を有することを確認するため、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)を測定した。
具体的には、定着助剤がトナー中で結晶性を有するか否かを、結晶解析X線回折装置(X’Pert MRDX’Pert MRD フィリッップス社製)により確認した。
まず、定着助剤単品を乳鉢によりすり潰し試料粉体を作製し、得られた試料粉体を試料ホルダーに均一に塗布した。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、定着助剤の回折スペクトルを得た。次に、トナー粉体をホルダーに塗布し、同様に測定を行った。また、同様に各トナーに用いたバインダー樹脂単体をホルダーに塗布し、同様に測定を行った。得られた定着助剤の回折スペクトルの中で、バインダー樹脂単体のピークと重ならない波数のピークを同定ピークとして選択し、トナー中に同定ピークが観測される場合を「結晶性有り」とし、同定ピークが観測されない場合を「結晶性無し」と判定した。結果を表5に示す。
トルエン100質量部に、シリコーン樹脂(「オルガノストレートシリコーン」)100質量部、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質量部、及びカーボンブラック10質量部を添加し、ホモミキサーで20分間分散させて、コート層形成液を調製した。得られたコート層形成液を、流動床型コーティング装置を用いて、粒径50μmの球状マグネタイト1,000質量部の表面にコーティングして磁性キャリアを作製した。
外添剤処理済の実施例及び比較例の各トナー5質量部と前記キャリア95質量部とをボールミルで混合し、実施例1〜8及び比較例1〜9の各二成分現像剤を製造した。
得られた各二成分現像剤を用いて、以下のようにして、定着性(オフセット発生温度及び定着下限温度)、及び耐熱保存性を評価した。結果を表6に示す。
タンデム型カラー画像形成装置(「Imagio Neo C350」;株式会社リコー製)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装置と、普通紙(「タイプTYPE 6000<70W>Y目」;株式会社リコー製)とを用い、定着性(オフセット未発生温度及び定着下限温度)を評価した。
なお、前記タンデム型カラー画像形成装置は、A4サイズの用紙を、毎分35枚連続印刷することができる。このとき、定着ローラの線速を125mm/sとし、ローラ温度を変化させて評価を行った。
画像形成は、前記タンデム型カラー画像形成装置を用いて、前記普通紙に、イエロー、マゼンタ、シアン、及びブラックの各単色のベタ画像を各単色で、0.85±0.3mg/cm2のトナーが現像されるように調整した。得られた画像を加熱ローラの温度を変えて定着し、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、下記基準に基づいて評価した。
〔評価基準〕
◎:210℃以上
○:210℃未満190℃以上
△:190℃未満170℃以上
×:170℃未満
画像は、前記タンデム型カラー画像形成装置を用いて、前記普通紙をセットし、複写テストを行った。得られた定着画像を専用の布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ル温度をもって定着下限温度とし、下記基準に基づき評価した。
〔評価基準〕
◎:120℃未満
○:140℃未満120℃以上
△:160℃未満140℃以上
×:160℃以上
50mlのガラス容器に各トナーを充填し、50℃の恒温槽に24時間放置した。このトナーを24℃に冷却し、針入度試験(JIS K2235−1991)に基づき針入度(mm)を測定し、下記基準に基づいて評価した。なお、前記針入度の値が大きいほど耐熱保存性が優れていることを示し、針入度が5mm以下の場合には、使用上問題が発生する可能性が高い。
〔評価基準〕
○:針入度25mm以上
△:針入度15mm以上25mm未満
×:針入度15mm未満
これに対し、比較例1では、精製ロジンを含まないポリエステル樹脂を使用したため、耐ホットオフセット性、耐熱保存性の悪化が生じた。
また、比較例4では、1,2−プロパンジオールを用いないポリエステル樹脂を使用したため、耐ホットオフセット性、及び耐熱保存性の悪化が生じた。
また、比較例2及び3では、定着助剤を添加しないため、充分な低温定着性が得られなかった。
また、比較例5では、定着助剤の融点が低すぎるため、耐熱保存性の悪化が確認された。
また、比較例6では、定着助剤の融点が高すぎるため、充分な低温定着性が得られなかった。
また、比較例7では、ポリエステル樹脂の軟化点が高すぎるため、充分な低温定着性が得られなかった。
また、比較例8では、ポリエステル樹脂の軟化点が低すぎるため、耐ホットオフセット性、及び耐熱保存性の悪化が生じた。
また、比較例9では、精製していないロジンを用いたポリエステル樹脂を使用したため、耐ホットオフセット性、及び耐熱保存性の悪化が生じた。
本発明の画像形成装置、画像形成方法、及びプロセスカートリッジは、本発明の前記トナーを用いており、極めて高画質な画像を形成することができるので、例えばレーザープリンタ、ダイレクトデジタル製版機、直接又は間接の電子写真多色画像現像方式を用いたフルカラー複写機、フルカラーレーザープリンター、及びフルカラー普通紙ファックス等に幅広く使用できる。
10K ブラック用静電潜像担持体
10Y イエロー用静電潜像担持体
10M マゼンタ用静電潜像担持体
10C シアン用静電潜像担持体
14 支持ローラ
15 支持ローラ
16 支持ローラ
17 中間転写クリーニング装置
18 画像形成手段
20 帯電ローラ
21 露光装置
22 二次転写装置
23 ローラ
24 二次転写ベルト
25 定着装置
26 定着ベルト
27 加圧ベルト
28 シート反転装置
30 露光装置
32 コンタクトガラス
33 第1走行体
34 第2走行体
35 結像レンズ
36 読取りセンサ
40 現像装置
41 現像ベルト
42K 現像剤収容部
42Y 現像剤収容部
42M 現像剤収容部
42C 現像剤収容部
43K 現像剤供給ローラ
43Y 現像剤供給ローラ
43M 現像剤供給ローラ
43C 現像剤供給ローラ
44K 現像ローラ
44Y 現像ローラ
44M 現像ローラ
44C 現像ローラ
45K ブラック用現像器
45Y イエロー用現像器
45M マゼンタ用現像器
45C シアン用現像器
49 レジストローラ
50 中間転写体
51 ローラ
52 分離ローラ
53 手差し給紙路
54 手差しトレイ
55 切換爪
56 排出ローラ
57 排出トレイ
58 コロナ帯電器
60 クリーニング装置
61 現像器
62 転写帯電器
63 感光体クリーニング装置
64 除電器
70 除電ランプ
80 転写ローラ
90 クリーニング装置
95 転写紙
100 画像形成装置
101 感光体
102 帯電手段
103 露光
104 現像手段
105 記録媒体
107 クリーニング手段
108 転写手段
120 タンデム型現像器
121 加熱ローラ
122 定着ローラ
123 定着ベルト
124 加圧ローラ
125 加熱源
126 クリーニングローラ
127 温度センサ
130 原稿台
142 給紙ローラ
143 ペーパーバンク
144 給紙カセット
145 分離ローラ
146 給紙路
147 搬送ローラ
148 給紙路
150 複写装置本体
160 帯電装置
200 給紙テーブル
300 スキャナ
400 原稿自動搬送装置(ADF)
Claims (19)
- 少なくとも結着樹脂、離型剤、及び定着助剤を含有するトナーであって、
前記結着樹脂がポリエステル樹脂を含有し、該ポリエステル樹脂が1,2−プロパンジオールを2価のアルコール成分中90モル%以上含有するアルコール成分と、トールロジンを13.3kPaの減圧下で蒸留した、195℃〜250℃での留出分である精製ロジン、並びに芳香族ジカルボン酸、3価以上の多価カルボン酸、及び炭素数2〜4の脂肪族ジカルボン酸の少なくともいずれかからなるカルボン酸成分とを縮重合させてなり(但し、前記アルコール成分、前記カルボン酸成分、及び前記ポリエステル樹脂のモノマー成分として、前記精製ロジンの精製過程で除去した成分は除く)、かつ前記アルコール成分と前記カルボン酸成分から誘導される繰り返し単位を含むポリエステル樹脂の軟化点が80℃以上160℃未満であり、
前記定着助剤の融点が50℃以上150℃未満であり、かつ該定着助剤が前記トナー中に結晶ドメイン状態で含まれていることを特徴とするトナー(但し、前記トナーとして、前記精製ロジンの精製過程で除去した成分を含むトナーは除く)。 - 芳香族ジカルボン酸がテレフタル酸、3価以上の多価カルボン酸が無水トリメリット酸、炭素数2〜4の脂肪族ジカルボン酸がイタコン酸である請求項1に記載のトナー。
- 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質量部に対し定着助剤を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、次式、Tgr−Tgr’>10℃を満たす請求項1から2のいずれかに記載のトナー。
- 定着助剤が、結晶性ポリエステル樹脂を含有する請求項1から3のいずれかに記載のトナー。
- 定着助剤が、炭素数16以上24以下の脂肪酸を含有する請求項1から4のいずれかに記載のトナー。
- 定着助剤が、炭素数16以上24以下のアルコールを含有する請求項1から5のいずれかに記載のトナー。
- 定着助剤が、酸価が20mgKOH/g以上200mgKOH/g未満のエステル化合物を含有する請求項1から6のいずれかに記載のトナー。
- 定着助剤が、水酸基価が10mgKOH/g以上200mgKOH/g未満のエステル化合物を含有する請求項1から7のいずれかに記載のトナー。
- 定着助剤が、脂肪酸とアミン類とがアミド結合してなる脂肪酸アミドを含有する請求項1から8のいずれかに記載のトナー。
- 定着助剤のトナーにおける含有量が、1質量%以上20質量%未満である請求項1から9のいずれかに記載のトナー。
- ポリエステル樹脂が、軟化点が80℃以上120℃未満のポリエステル樹脂Aと、軟化点が120℃以上160℃以下のポリエステル樹脂Bとを含有する請求項1から10のいずれかに記載のトナー。
- ポリエステル樹脂におけるカルボン酸成分が、更に炭素数2以上4以下の脂肪族ジカルボン酸化合物を含有する請求項1から11のいずれかに記載のトナー。
- ポリエステル樹脂におけるアルコール成分が、更にグリセリンを含有する請求項1から12のいずれかに記載のトナー。
- 少なくとも結着樹脂、離型剤、及び定着助剤を有機溶媒中に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請求項1から13のいずれかに記載のトナー。
- 請求項1から14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1から14のいずれかに記載のトナーが充填されてなることを特徴とするトナー入り容器。
- 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から14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。 - 静電潜像担持体と、該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少なくとも有する画像形成装置であって、
前記トナーが、請求項1から14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。 - 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から14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。
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