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JP3937738B2 - Toner for developing electrostatic image, method for producing toner for developing electrostatic image, and image forming method - Google Patents
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Toner for developing electrostatic image, method for producing toner for developing electrostatic image, and image forming method Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、静電荷像現像用トナー、静電荷像現像用トナーの製造方法及び画像形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
今日、電子写真法に代表される静電潜像現像法は、高速で高品質な画像が安定して得られる完成度の高い方法として、プリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成方法に広く用いられているが、なお、いくつかの問題点も残っている。
【0003】
例えば、従来、粉砕法で調製されたトナーでは、トナー中に分散された材料が破断面に不均一に存在し、トナー同士の表面性が一定になりにくく、転写工程でのバラツキが発生しやすく、カラー画像としての色再現性が低下しやすいという問題点を有している。
【0004】
一方、静電潜像現像用トナーは高画質化の観点から小粒径化が望まれている。小粒径トナーを製造する方法として近年重合法トナーの開発が盛んである。この重合法トナーには樹脂粒子と必要に応じて着色剤粒子とを会合あるいは塩析、凝集、融着させて不定形化したトナーを調製する方法や、ラジカル重合性モノマーと着色剤とを分散し、ついで水系媒体等に所望のトナー粒径になるように液滴分散し、懸濁重合する方法等がある。
【0005】
しかしながら、懸濁重合法を適用して作製されたトナー粒子は球形で表面性が均一なトナーを形成することができるため、トナー間での均一性は高くなるが、形状が球形なため、潜像担持体に対する付着性が高くなるため、転写性が低下しやすいという問題点があった。
【0006】
そこで、界面活性剤を含む水系媒体中で重合した樹脂粒子を該樹脂粒子の臨界凝集濃度以上の凝集剤と、水に対して無限溶解する有機溶媒で処理されて造られたことを特徴とする非球形粒子に関するものが、特開平11−194540号に開示されている。
【0007】
上記記載の技術では、凝集剤として2価または3価の金属塩を使用することで、形状の均一性、帯電量の均一性に優れ、鮮鋭性の高い画像が得られるが、2価または3価の金属塩の存在により界面活性剤のクラフト点が上昇し、水に難溶の析出物を形成する。この析出物が、着色粒子すなわちトナーを水系媒体から分離したのちもトナーに付着した状態で存在し、高温高湿下でカブリが発生しやすくなり、また転写性低下がおきやすい等の問題点があった。
【0008】
また、特に高画質化実現の為には、トナー粒子を小粒径に調製し、且つ、トナー粒子の形状を均一化することが好ましいが、そのようなトナー粒子の問題点として、ハーフトーンの均一性、微細ドットのチリの発生、転写率の低下、転写体のフィルミング等の問題点があり、前記の問題点の解決が要望されていた。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、ハーフトーンの均一性が良好であり、微細ドットのチリが無く、転写率、転写体のフィルミング等の特性にも優れている静電荷像現像用トナーを提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は、下記の項目1〜1によって達成された。
【0011】
1.樹脂、着色剤と外添剤を有するトナー粒子を含み、前記トナー粒子の個数平均粒径が2〜10μmであり、形状係数が1.2〜1.6の範囲にある前記トナー粒子の全トナー粒子における割合が65個数%以上であり、且つ、前記トナー粒子の形状係数の変動係数が16%以下、個数粒度分布における個数変動係数が27%以下である静電荷像現像用トナーにおいて、
前記トナー粒子の表面が、短軸の長さに対する長軸の長さの比が2〜20、前記長軸の長さが10〜200nmである酸化チタン微粒子または、円形度係数が0.976〜1.000、個数平均粒径が35〜140nmである疎水化処理した金属酸化物粒子を有することを特徴とする静電荷像現像用トナー。
【0012】
2.疎水化処理した金属酸化物粒子がシリカ粒子であることを特徴とする前記1に記載の静電荷像現像用トナー。
【0013】
3.前記外添剤の少なくとも1種が、爆燃法により製造された金属酸化物粒子であることを特徴とする前記1または2に記載の静電荷像現像用トナー。
【0014】
4.爆燃法により製造された金属酸化物粒子がシリカ粒子であることを特徴とする前記3に記載の静電荷像現像用トナー。
【0015】
5.前記トナー粒子が、水系媒体中で樹脂粒子を凝集、融着させる工程を経て作製され、前記トナー粒子中の残留界面活性剤量が1〜1000ppm、2価または3価金属元素の含有量が250〜20000ppmであり、表面処理され、且つ、水可溶性成分量が2〜1800ppmである酸化チタン微粒子を前記トナー粒子表面に有することを特徴とする前記1〜4のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
【0016】
6.トナー粒子の中で、角がない前記トナー粒子の割合が50個数%以上であることを特徴とする前記1〜5のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
【0018】
7.トナー粒子が、水系媒体中において重合性単量体を重合して得られる樹脂を有することを特徴とする前記1〜のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
【0019】
8.トナー粒子のBET比表面積が1.1〜3.5g/m2であることを特徴とする前記1〜のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
【0020】
9.トナー粒子を透過型電子顕微鏡で撮影した断面写真において、低輝度の島の重心におけるボロノイ多角形の面積の平均値が20000〜120000nm2、変動係数が25%以下であることを特徴とする前記1〜のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
【0021】
10.トナー粒子を透過型電子顕微鏡で撮影した断面写真において、低輝度の島の重心におけるボロノイ多角形の面積の平均値が40000〜100000nm2、変動係数が20%以下であることを特徴とする前記1〜のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
【0022】
11.トナー粒子を透過型電子顕微鏡で撮影した断面写真において、低輝度の島の重心におけるボロノイ多角形の面積の平均値が20000〜120000nm2であり、160000nm2以上の成分を3〜20%含むことを特徴とする前記1〜10のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
【0023】
12.トナー粒子が離型剤を含み、該離型剤が炭素数が12〜35の高級アルコールまたは炭素数12〜35の高級脂肪酸を有するエステル化合物を含むことを特徴とする前記1〜11のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
【0024】
13.前記1〜12のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーを製造するに当たり、トナー粒子の表面に、短軸の長さに対する長軸の長さの比が2〜20、長軸の長さが10〜200nmである酸化チタン微粒子を外添固着する工程を有し、次いで、
円形度係数0.976以上、個数平均粒径が35〜140nmであり、爆燃法により製造され、且つ、疎水化処理した金属酸化物粒子を外添固着する工程を有することを特徴とする静電荷像現像用トナーの製造方法。
【0025】
14.疎水化処理した金属酸化物粒子がシリカ粒子であることを特徴とする前記13に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
【0026】
15.前記1〜12のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーを製造するに当たり、樹脂粒子を水系媒体中で凝集、融着させて得られ、残留界面活性剤を1〜1000ppm含み、且つ、2価または3価の金属元素を250〜20000ppm含有する着色粒子の表面上に、外添剤の少なくとも1種として、水可溶性成分量を2〜1800ppm含有する酸化チタン微粒子を固着させ、トナー粒子を得ることを特徴とする静電荷像現像用トナーの製造方法。
【0027】
16.電子写真感光体上に帯電、像露光を行って形成した静電潜像を、静電荷像現像用トナーにて現像し形成したトナー画像を、接触転写方式を用いて転写材に転写し、その後分離、定着及びクリーニングを行う各工程を繰り返す画像形成方法において、請求項1〜12のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーを使用することを特徴とする画像形成方法。
【0028】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明においては、請求項1〜13に係る静電荷像現像用トナーを用いることにより、従来の小粒径、且つ、均一形状を有する高画質対応トナー粒子の問題点、即ち、ハーフトーンの均一性、微細ドットのチリの発生、転写率低下、転写体のフィルミング発生等の問題点を同時に解決した。
【0029】
上記の問題点を有する小粒径且つ、均一形状を有するトナー粒子とは、トナー粒子の形状係数が1.2〜1.6の範囲にある割合が65個数%以上であり、且つ、前記トナー粒子の形状係数の変動係数が16%以下、個数粒度分布における個数変動係数が27%以下である。
【0030】
本発明の静電荷像現像用トナーの粒径について説明する。
本発明のトナーの粒径としては、個数平均粒径で2〜10μmの粒子が用いられるが、更に、高画質な画像を得る観点からは、好ましくは3〜8μmに調整される。この粒径は、後に詳述するトナーの製造方法において、凝集剤の濃度や有機溶媒の添加量、融着時間、重合体の組成によって制御することができる。
【0031】
個数平均粒径が2〜10μmであることにより、定着工程において、飛翔して加熱部材に付着しオフセットを発生させる付着力の大きいトナー微粒子が少なくなり、また、転写効率が高くなってハーフトーンの画質が向上し、細線やドット等の画質が向上する。
【0032】
トナーの個数平均粒径は、コールターカウンターTA−II、コールターマルチサイザー、SLAD1100(島津製作所社製レーザー回折式粒径測定装置)等を用いて測定することができる。
【0033】
本発明においては、コールターマルチサイザーを用い、粒度分布を出力するインターフェース(日科機製)、パーソナルコンピューターを接続して使用した。前記コールターマルチサイザーにおけるアパーチャーとしては100μmのものを用いて、1μm以上(例えば1〜40μm)のトナーの体積分布を測定して粒度分布および個数平均粒径を算出した。
【0034】
トナー粒子の形状係数について説明する。
本発明のトナーの形状係数は、下記式により示されるものであり、トナー粒子の丸さの度合いを示す。
【0035】
形状係数=((最大径/2)2×π)/投影面積
ここに、最大径とは、トナー粒子の平面上への投影像を2本の平行線ではさんだとき、その平行線の間隔が最大となる粒子の幅をいう。また、投影面積とは、トナー粒子の平面上への投影像の面積をいう。
【0036】
本発明では、この形状係数は、走査型電子顕微鏡により2000倍にトナー粒子を拡大した写真を撮影し、ついでこの写真に基づいて「SCANNING IMAGE ANALYZER」(日本電子社製)を使用して写真画像の解析を行うことにより測定した。この際、100個のトナー粒子を使用して本発明の形状係数を上記算出式にて測定したものである。
【0037】
この形状係数を制御する方法は特に限定されない。例えばトナー粒子を熱気流中に噴霧する方法、またはトナー粒子を気相中において衝撃力による機械的エネルギーを繰り返して付与する方法、あるいはトナーを溶解しない溶媒中に添加し旋回流を付与する方法等により、形状係数を1.2〜1.6の範囲にあるトナー粒子が65個数%以上にしたトナーを調製し、これを通常のトナー中へ本発明の範囲内になるように添加して調整する方法がある。また、いわゆる重合法トナーを調整する段階で全体の形状を制御し、形状係数を1.2〜1.6の範囲にあるトナー粒子が65個数%以上に調整したトナーを同様に通常のトナーへ添加して調整する方法等が挙げられる。
【0038】
トナー粒子の形状係数の変動係数について説明する。
トナー粒子の均一形状を示す一変数である「形状係数の変動係数」は下記式から算出される。
【0039】
トナーの形状係数の変動係数=(S1/K)×100(%)
式中、S1は100個のトナー粒子の形状係数の標準偏差を示し、Kは形状係数の平均値を示す。
【0040】
高画質を達成する為の基本条件として、本発明に係るトナー粒子の形状係数の変動係数としては、16%以下のトナーが用いられるが、更に高画質化を促進するためには、形状係数の変動係数としては14%以下に調整される。
【0041】
このトナーの形状係数及び形状係数の変動係数を、極めてロットのバラツキなく均一に制御するために、本発明のトナーを構成する樹脂粒子(重合体粒子)を調製(重合)、当該樹脂粒子を融着、形状制御させる工程において、形成されつつあるトナー粒子(着色粒子)の特性をモニタリングしながら適正な工程終了時期が決められる。
【0042】
モニタリングするとは、インラインに測定装置を組み込みその測定結果に基づいて、工程条件の制御をするという意味である。即ち、形状などの測定をインラインに組み込んで、例えば樹脂粒子を水系媒体中で会合或いは融着させることで形成する重合法トナーでは、融着などの工程で逐次サンプリングを実施しながら形状や粒径を測定し、所望の形状になった時点で反応を停止する。
【0043】
モニタリング方法としては、特に限定されるものではないが、フロー式粒子像分析装置FPIA−2000(東亜医用電子社製)を使用することができる。本装置は試料液を通過させつつリアルタイムで画像処理を行うことで形状をモニタリングできるため好適である。即ち、反応場よりポンプなどを使用し、常時モニターし、形状などを測定することを行い、所望の形状などになった時点で反応を停止するものである。
【0044】
トナー粒子の個数粒度分布、個数変動係数について説明する。
トナー粒子の均一形状を示す一変数である「個数粒度分布における個数変動係数」は、コールターカウンターTAまたはコールターマルチサイザー(コールター社製)で測定される。本発明においてはコールターマルチサイザーを用い、粒度分布を出力するインターフェース(日科機製)、パーソナルコンピューターを接続して使用した。前記コールターマルチサイザーにおいて使用するアパーチャーとしては100μmのものを用いて、1μm以上のトナーの体積、個数を測定して粒度分布及び個数平均粒径を算出した。個数粒度分布とは、粒子径に対するトナー粒子の相対度数を表すものであり、個数平均粒径とは、個数粒度分布におけるメジアン径を表すものである。トナーの「個数粒度分布における個数変動係数」(以下トナーの個数変動係数という)は下記式から算出される。
【0045】
トナーの個数変動係数=(S2/Dn)×100(%)
式中、S2は個数粒度分布における標準偏差を示し、Dnは個数平均粒径(μm)を示す。
【0046】
本発明においては、トナーの基本特性として、帯電量分布がシャープであり、且つ、転写効率が高いことが必要であるが、前記記載のトナーの個数変動係数を27%以下になるように調整することが必須の要件である。また、このように調整されたトナーを画像形成装置に用いると、トナーの帯電特性が安定する、クリーニング不良が発生しにくい等の付随的な効果を示す。
【0047】
トナーにおける個数変動係数を制御する方法は特に限定されない。例えば、トナー粒子を風力により分級する方法も使用できるが、個数変動係数をより小さくするためには液中での分級が効果的である。この液中で分級する方法としては、遠心分離機を用い、回転数を制御してトナー粒子径の違いにより生じる沈降速度差に応じてトナー粒子を分別回収し調製する方法がある。
【0048】
特に懸濁重合法等によりトナーを製造する場合、個数粒度分布における個数変動係数を27%以下とするためには分級操作が必須である。懸濁重合法では、重合前に重合性単量体を水系媒体中にトナーとしての所望の大きさの油滴に分散させることが必要である。即ち、重合性単量体の大きな油滴に対して、ホモミキサーやホモジナイザーなどによる機械的な剪断を繰り返して、トナー粒子程度の大きさまで油滴を小さくすることとなるが、このような機械的な剪断による方法では、得られる油滴の個数粒度分布は広いものとなり、従って、これを重合してなるトナーの粒度分布も広いものとなる。このために分級操作が必須となる。
【0049】
また、本発明に係るトナーとしては、トナー粒子の粒径をD(μm)とするとき、自然対数lnDを横軸にとり、この横軸を0.23間隔で複数の階級に分けた個数基準の粒度分布を示すヒストグラムにおいて、最頻階級に含まれるトナー粒子の相対度数(m1)と、前記最頻階級の次に頻度の高い階級に含まれるトナー粒子の相対度数(m2)との和(M)が70%以上であるトナーであることが好ましい。
【0050】
相対度数(m1)と相対度数(m2)との和(M)が70%以上であることにより、トナー粒子の粒度分布の分散が狭くなるので、当該トナーを画像形成工程に用いることにより選択現像の発生を確実に抑制することができる。
【0051】
本発明において、前記の個数基準の粒度分布を示すヒストグラムは、自然対数lnD(D:個々のトナー粒子の粒径)を0.23間隔で複数の階級(0〜0.23:0.23〜0.46:0.46〜0.69:0.69〜0.92:0.92〜1.15:1.15〜1.38:1.38〜1.61:1.61〜1.84:1.84〜2.07:2.07〜2.30:2.30〜2.53:2.53〜2.76・・・)に分けた個数基準の粒度分布を示すヒストグラムであり、このヒストグラムは、下記の条件に従って、コールターマルチサイザにより測定されたサンプルの粒径データを、I/Oユニットを介してコンピュータに転送し、前記コンピュータにインストールされた粒度分布分析プログラムにより解析されたものである。
【0052】
《測定条件》
(1)アパーチャー:100μm
(2)サンプル調製法:電解液〔ISOTON R−11(コールターサイエンティフィックジャパン社製)〕50〜100mlに界面活性剤(中性洗剤)を適量加えて攪拌し、これに測定試料10〜20mgを加える。この系を超音波分散機にて1分間分散処理することにより調製する。
【0053】
本発明に係るトナーは、トナー粒子の凝集性低減の観点から、粒子形状として、「角が無いトナー粒子」が好ましく用いられる。前記『角のないトナー粒子』について図1を用いて説明する。
【0054】
本発明に係るトナーにおいては、トナーを構成するトナー粒子中、角がないトナー粒子の割合は50個数%以上であることが好ましく、更に好ましくは、70個数%以上である。
【0055】
角がないトナー粒子の割合が50個数%以上であることにより、転写されたトナー層(粉体層)の空隙が減少して定着性が向上し、オフセットが発生しにくくなる。また、摩耗、破断しやすいトナー粒子および電荷の集中する部分を有するトナー粒子が減少することとなり、帯電量分布がシャープとなって、帯電性も安定し、良好な画質を長期にわたって形成できる。
【0056】
ここに、「角がないトナー粒子」とは、電荷の集中するような突部またはストレスにより摩耗しやすいような突部を実質的に有しないトナー粒子を言い、具体的には以下のトナー粒子を角がないトナー粒子という。すなわち、図1(a)に示すように、トナー粒子Tの長径をLとするときに、半径(L/10)の円Cで、トナー粒子Tの周囲線に対し1点で内側に接しつつ内側をころがした場合に、当該円CがトナーTの外側に実質的にはみださない場合を「角がないトナー粒子」という。「実質的にはみ出さない場合」とは、はみ出す円が存在する突起が1箇所以下である場合をいう。また、「トナー粒子の長径」とは、当該トナー粒子の平面上への投影像を2本の平行線ではさんだとき、その平行線の間隔が最大となる粒子の幅をいう。なお、図1(b)および(c)は、それぞれ角のあるトナー粒子の投影像を示している。
【0057】
角がないトナー粒子の割合の測定は次のようにして行った。先ず、走査型電子顕微鏡によりトナー粒子を拡大した写真を撮影し、さらに拡大して15,000倍の写真像を得る。次いでこの写真像について前記の角の有無を測定する。この測定を100個のトナー粒子について行った。
【0058】
角がないトナーを得る方法は特に限定されるものではない。例えば、形状係数を制御する方法として前述したように、トナー粒子を熱気流中に噴霧する方法、またはトナー粒子を気相中において衝撃力による機械的エネルギーを繰り返して付与する方法、あるいはトナーを溶解しない溶媒中に添加し、旋回流を付与することによって得ることができる。
【0059】
本発明に係るトナーに用いられる外添剤について説明する。
請求項1に係るトナー粒子は、小粒径(2〜10μm)で、且つ、均一化された形状を有するトナー粒子の表面に、外添剤として、短軸の長さに対する長軸の長さの比が2〜20、該長軸の長さが10〜200nmである酸化チタン微粒子または、円形度係数が0.976〜1.000、個数平均粒径が35〜140nmである疎水化処理した金属酸化物粒子を有するように調製することにより、本発明に記載の効果が得られることが判った。
【0060】
本発明に係る酸化チタン微粒子について説明する。
請求項1の発明に係る酸化チタン微粒子としては、好ましくは針状の酸化チタン微粒子が用いられる。
【0061】
ここで、針状とは、チタン微粒子の短軸の長さに対する長軸の長さの比が2〜20、長軸の長さが10〜200nmの範囲にあるものと定義されるが、短軸の長さに対する長軸の長さの比が4〜16であり、長軸の長さが35〜155nmの範囲にあるものが更に好ましく用いられる。
【0062】
上記のような針状の酸化チタン微粒子をトナー粒子に外添することにより、接触帯電部材あるいは接触転写部材の汚染が著しく抑制することができ、長期にわたって安定した画像を得ることができる。
【0063】
酸化チタン微粒子は、本発明に係るトナー粒子に対して0.1〜5質量%、より好ましくは0.4〜2質量%の配合量となるように添加され、また、シリカ、アルミナといった他の添加剤と併用してもよい。
【0064】
本発明に係る酸化チタン微粒子の製造方法の一例を示すと、硫酸法で得られたメタチタン酸を使用する、あるいは、四塩化チタンやアルコキシドを加水分解する方法など公知の製造法で得られたチタン源、アルカリ金属源及びオキシリン化合物を混合し、該混合物を、好ましくは700〜1000℃で、焼成する、いわゆるフラックス法において、チタン源として比表面積が20〜120m2/gの微粒子ルチル型酸化チタンを用いることにより製造できる。アルカリ金属源としては、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属の塩化物、炭酸塩或はオキシ酸などを用いることができる。オキシリン化合物としては、ナトリウム、カリウム、アンモニウムのリン酸塩やリン酸化物、オキシ酸などを用いることができる。
【0065】
上記混合物を焼成する際の焼成温度は、700〜1000℃、好ましくは800〜900℃である。700℃より低い温度では針状になりにくく、又、1000℃以上の温度では焼結が進み好ましくない。得られた焼成物は、引き続き、水に分散させ洗浄するが、可溶性の塩を除き易くするため水溶液を加温するか、更には、酸やアルカリにより強制的に除去してもよい。
【0066】
また、本発明に係るトナー粒子の帯電の湿度変動を抑制し、且つ、転写性を良好に保つ観点から、請求項2に係る酸化チタン微粒子は、水可溶性成分量が2〜1800ppmのものが好ましく用いられるが、更に好ましくは、20〜1200ppmである。
【0067】
上記の水可溶性成分量は、前記、チタン製造工程において焼成後の洗浄条件により調整することが出来る。
【0068】
水可溶性成分としては、製造工程で使われた条件剤や凝集剤に含まれるK+、Na+、Li+、Mg2+、PO4 2-、SO4 2-、Cl-等が挙げられる。水可溶性成分の測定は、二酸化チタン5gを水250ml中で煮沸し、冷却後濾過して得られる濾液100mlを蒸発乾固し、残量を秤量することによって行われる。
【0069】
測定はJIS K5116−1973に記載された方法を参照して行う。また、水可溶性成分量は、上記記載のJISに準じたもので、上記残量を元の二酸化チタンに対する質量%で表したものである。
【0070】
本発明に係る金属酸化物粒子について説明する。
本発明に記載の効果を得る観点から、請求項1の発明において用いられる金属酸化物粒子は、円形度係数が0.976〜1.000、個数平均粒径が35〜140nmである疎水化処理した金属酸化物粒子を用いることが必要である。
【0071】
感光体への傷発生を低減し、且つ、画像のハーフトーンの均一性向上の観点から、本発明に係る金属酸化物粒子の円形度係数は、好ましくは0.982〜0.996である。円形度係数とは、真円形状との相関係数を表す指標であるが、ここで、円形度係数は、フロー式粒子像分析装置FPIA−2000(東亜医用電子社製)を使用して算出することができる。
【0072】
例えば、円形度係数0.982〜0.996を示す金属酸化物粒子を爆燃法により製造する場合、金属酸化物粒子は、珪素と酸素とを反応速度が毎秒数百m程度以上の急速な燃焼反応により生成されることが好ましく、また、トナー粒子の流動性を向上させ、安定な転写性能を確保する観点から、嵩密度が300g/リットル以上に調整することが好ましい。
【0073】
一般に、この方法で得られる金属酸化物粒子は密度が2.1mg/mm3以上と大きく表面が平滑な真球状を呈する。なお、通常の加水分解法によるコロイダルシリカの嵩密度は、50〜200g/リットルである。
【0074】
また、転写性向上、トナー粒子からの離脱低減、帯電部材、転写部材への汚染防止の観点から、本発明に係る金属酸化物粒子の個数平均粒径としては、35〜140nmのものが用いられることが必要であるが、50〜110nmの範囲のものが好ましく用いられる。
【0075】
ここで、金属酸化物粒子の個数平均粒径の測定は、コールターカウンターTA−II、コールターマルチサイザー、SLAD1000(島津製作所社製レーザー回折式粒径測定装置)等を用いて測定することができる。
【0076】
上記の円形度係数の高い粒子を得る為の一手段として、本発明に係る金属酸化物粒子は、爆燃法を用いて製造したものが好ましく用いられる。
【0077】
爆燃法を用いる金属酸化物微粒子は、例えば特開昭60−255602号公報記載の方法を参照して製造できる。ここで、爆燃法とは、気体雰囲気下に金属粉を分散させた状態で瞬間的に金属粉を酸化し、金属酸化物粒子を得る方法である。具体的には、まず反応容器中に酸素を含む反応ガスを充満させ、この反応ガス中に金属粉を分散させて高濃度の粉塵雲を形成する。ついで、アーク、プラズマ、化学炎等の適宜な発火源を用いて着火させることにより、金属粉が爆燃して金属酸化物微粒子の雲が生成する。
【0078】
この場合、爆燃に用いる金属粉の粒径はできるだけ小さいことが望ましく、通常140nm以下とすることが良い。金属粉の材質としては、アルミニウム、ケイ素、マンガン、ニオブ、ジルコニウム、チタン、マグネシウム、鉄などが例示されるが、これらの中ではケイ素が好ましいものである。
【0079】
上記記載の金属酸化物粒子の中でも、シリカ粒子が特に好ましく用いられる。また、金属粉の粉塵雲の形成方法としては、反応ガスを形成するガスに金属粉を同伴させて反応容器中に送入する方法が好適に採用され、この場合、金属粉の粉塵雲中の金属濃度は少なくとも20g/m3、通常500g/m3以上、より好ましくは1000g/m3以上であり、粉塵雲中の金属粉濃度は安定な着火のために濃い方が好ましい。
【0080】
かかる金属粉の粉塵雲に着火すると金属粉表面に熱エネルギーが与えられ、金属粉の表面温度が上昇し、金属粉表面から金属の蒸気が周囲に広がる。この金属蒸気が反応ガスと混合して発火火炎を生じる。そして、生じた金属蒸気と反応ガスが混合され連鎖的に発火伝播するが、この時、金属粉末自体も破裂して飛散し、火炎伝播を促す。燃焼後は、金属酸化物のガスが自然冷却されることにより金属酸化物粒子が成長し、通常個数平均粒径が0.01〜20μmの球状ないしは多面体の微粒子が得られる。
【0081】
上記爆燃により合成された金属酸化物微粒子は、自然冷却過程で成長した粒子であるので、高温下で溶融球状化された従来の球状粒子に比較して表面活性に富んだものであるという特徴があり、例えばこの方法で合成された球状シリカは表面に活性なシラノール基を多量に有する。
【0082】
この爆燃により合成された金属酸化物微粒子は、さらに有機ケイ素化合物で表面処理することが流動性、帯電性向上のためには好ましい。表面処理法としては、従来から知られているような湿式処理あるいは高速攪拌装置を用い直接無機粉末に有機ケイ素化合物を噴霧したのち熱処理を加える方法がある。本発明においては、さらに効果的な表面処理法として、一般に表面処理に用いられる有機ケイ素化合物を用いて上述した爆燃により得られた直後の金属酸化物微粒子に反応容器内で有機ケイ素化合物を噴霧する方法が推奨される。この方法によれば金属酸化物微粒子の表面活性が非常に高いので効果的に表面処理が行われる。
【0083】
表面処理に用いる有機ケイ素化合物としては、シリコーンオイル、好ましくは次のようなシランカップリング剤が挙げられ、これらの化合物またはその加水分解物の1種を単独でまたは2種以上を併用して使用することができる。
【0084】
CH3Si(OCH33
(CH32Si(OCH32
CH3(CH27Si(OCH33
NH2(CH23Si(OCH33,HS(CH23Si(OCH33
(CH33SiNHSi(CH33
CH2=C(CH3)COOCH2CH2Si(OCH33
これらの有機ケイ素化合物の使用量は、金属酸化物微粒子の比表面積と有機ケイ素化合物の分子占有面積で決定されるものであるが、通常金属酸化物微粒子の0.05〜5質量%、望ましくは0.1〜1質量%である。また、これらの有機ケイ素化合物を噴霧する場合、有機ケイ素化合物をそのまま噴霧したり、あるいは純水、望ましくはDBUなどの強塩基を含んだ純水とあらかじめ混合して噴霧する方法等を採用することができる。
【0085】
また、上記記載の金属酸化物粒子の疎水性処理としては、アルミニウム、ケイ素、亜鉛などの金属酸化物による被覆処理、或は、各種のカップリング剤、脂肪酸化合物などの有機物による疎水化処理をすることが好ましい。
【0086】
カップリング剤の一例であるシランカップリング剤は疎水化度、環境依存性及び流動性の向上のために使用するものであり、水溶性のものを使用しても良い。
【0087】
このようなシランカップリング剤としては、化学構造式RnSiX4-n(式中、nは0〜3の整数であり、Rは水素原子、アルキル基及びアルケニル基等の有機基を表し、Xは塩素原子、メトキシ基及びエトキシ基等の加水分解基を表す。)で表される化合物を使用することができ、クロロシラン、アルコキシシラン、シラザン、特殊シリル化剤のいずれのタイプを使用することも可能であるが、特にアルコキシシランが好ましい。アルコキシシランとしては、例えば、ビニルトリメトキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、i−ブチルトリメトキシシラン、n−ブチルトリメトキシシラン、n−ヘキシルトリメトキシシラン、n−オクチルトリメトキシシラン、n−ドデシルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、3−グリドキシプロピルトリメトキシシラン等を挙げることができ、炭化水素基の炭素の数が2〜10のものが好ましい。中でもi−ブチルトリメトキシシラン、n−ブチルトリメトキシシランが特に好ましい。
【0088】
また、上記処理量は酸化チタン100質量%に対して、10〜100質量%であり、好ましくは20〜70質量%の範囲である。その処理量が10質量%以下の場合は疎水化の低いものしか得られないだけでなく、乾燥時に強固な固着を生じ分散が悪くなり、又、100質量%以上の場合は比表面積の低下幅が大きく好ましくない。
【0089】
上記記載の疎水化処理したシリカ粒子や酸化チタン微粒子は外添剤として用いられるが、更に、従来公知の無機微粒子や有機微粒子等も外添剤として使用出来る。これらの無機微粒子は疎水性であることが好ましい。
【0090】
外添剤として使用できる無機微粒子の構成材料としては、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化タングステン、酸化アンチモン、酸化銅、酸化テルル、酸化マンガン、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸マグネシウム、窒化ケイ素、窒化炭素等が用いられる。
【0091】
従来公知のシリカ粒子の具体例として、日本アエロジル(株)製の市販品R−805、R−976、R−974、R−972、R−812、R−809、ヘキスト(株)製のHVK−2150、H−200、キャボット(株)製の市販品TS−720、TS−530、TS−610、H−5、MS−5等が挙げられる。
【0092】
また、従来公知のチタン微粒子の具体例としては、例えば、日本アエロジル(株)製の市販品T−805、T−604、テイカ(株)製の市販品MT−100S、MT−100B、MT−500BS、MT−600、MT−600SS、JA−1、富士チタン(株)製の市販品TA−300SI、TA−500、TAF−130、TAF−510、TAF−510T、出光興産(株)製の市販品IT−S、IT−OA、IT−OB、IT−OC等が挙げられる。
【0093】
また、無機微粒子として用いられるアルミナ微粒子の具体例としては、例えば、日本アエロジル(株)製の市販品RFY−C、C−604、石原産業(株)製の市販品TTO−55等が挙げられる。
【0094】
外添剤として使用できる有機微粒子としては、数平均一次粒子径が10〜2000nm程度の球形の微粒子を挙げることができる。かかる有機微粒子の構成材料としては、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、スチレン−メチルメタクリレート共重合体などのを挙げることができる。
【0095】
外添剤として使用できる滑剤としては、高級脂肪酸の金属塩を挙げることができる。かかる高級脂肪酸の金属塩の具体例としては、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸銅、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸カルシウム等のステアリン酸金属塩;オレイン酸亜鉛、オレイン酸マンガン、オレイン酸鉄、オレイン酸銅、オレイン酸マグネシウム等のオレイン酸金属塩;パルミチン酸亜鉛、パルミチン酸銅、パルミチン酸マグネシウム、パルミチン酸カルシウム等のパルミチン酸金属塩;リノール酸亜鉛、リノール酸カルシウム等のリノール酸金属塩;リシノール酸亜鉛、リシノール酸カルシウムなどのリシノール酸金属塩等が挙げられる。
【0096】
外添剤の添加量は、トナーに対して0.1〜5質量%程度が好ましい。
外添剤の添加工程に着いて説明する。
【0097】
この工程は、乾燥処理されたトナー粒子に外添剤を添加する工程である。
外添剤を添加するために使用される装置としては、タービュラーミキサー、ヘンシエルミキサー、ナウターミキサー、V型混合機などの種々の公知の混合装置を挙げることができる。
【0098】
また、請求項3に係るトナー粒子は、請求項1に係るトナー粒子と同様に、上記記載のような均一化形状を有するトナー粒子が、水系媒体中で樹脂粒子を凝集、融着させる工程を経て作製され、前記トナー粒子中の残留界面活性剤量が1〜1000ppm、2価または3価の金属元素の含有量が250〜20000ppmであり、前記外添剤の1種として、水可溶性成分量が2〜1800ppmであり、且つ、表面処理された酸化チタン微粒子を前記トナー粒子表面に有する(付着ともいう)ように調製することにより、本発明に記載の効果が得られるが、更に、トナー粒子表面の水分子の吸着に偏りがなくなり、転写性が改良され、特に湿度変動に由来する転写性の変化が著しく減少することがわかった。
【0099】
請求項3に規定される発明の態様より、転写性の向上、とくに湿度変動による転写性の変化が減少することがわかった。
【0100】
更に、請求項3に係る発明において、トナーの帯電保持機能を良好な状態に保ち、高温高湿下でのカブリ発生を抑え、転写性向上の観点から、また、低温低湿下での帯電量上昇を抑え、現像量を安定化させるという観点から、界面活性剤の含有量として、1〜1000ppm含有するが、好ましくは、5〜500ppmであり、更に好ましくは、7〜100ppmである。
【0101】
本発明に係る界面活性剤としては、前記水系媒体に界面活性剤を添加混合しておくのが好ましい。前記界面活性剤としては、例えば、硫酸エステル塩系、スルホン酸塩系、リン酸エステル系、せっけん系等のアニオン界面活性剤;アミン塩型、4級アンモニウム塩型等のカチオン界面活性剤;ポリエチレングリコール系、アルキルフェノールエチレンオキサイド付加物系、多価アルコール系等の非イオン系界面活性剤などが挙げられる。これらの中でもイオン性界面活性剤が好ましく、アニオン界面活性剤、カチオン系界面活性剤がより好ましい。前記非イオン系界面活性剤は、前記アニオン界面活性剤またはカチオン系界面活性剤と併用されるのが好ましい。前記界面活性剤は、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。
【0102】
前記アニオン界面活性剤の具体例としては、ラウリン酸カリウム、オレイン酸ナトリウム、ヒマシ油ナトリウム等の脂肪酸セッケン類;オクチルサルフェート、ラウリルサルフェート、ラウリルエーテルサルフェート、ノニルフェニルエーテルサルフェート等の硫酸エステル類;ラウリルスルホネート、ドデシルベンゼンスルホネート、トリイソプロピルナフタレンスルホネート、ジブチルナフタレンスルホネートなどのアルキルナフタレンスルホン酸ナトリウム、ナフタレンスルホネートホルマリン縮合物、モノオクチルスルホサクシネート、ジオクチルスルホサクシネート、ラウリン酸アミドスルホネート、オレイン酸アミドスルホネート等のスルホン酸塩類;ラウリルホスフェート、イソプロピルホスフェート、ノニルフェニルエーテルホスフェート等のリン酸エステル類;ジオクチルスルホコハク酸ナトリウムなどのジアルキルスルホコハク酸塩類、スルホコハク酸ラウリル2ナトリウム、ポリオキシエチレンスルホコハク酸ラウリル2ナトリウム等のスルホコハク酸塩類;などが挙げられる。
【0103】
前記カチオン界面活性剤の具体例としては、ラウリルアミン塩酸塩、ステアリルアミン塩酸塩、オレイルアミン酢酸塩、ステアリルアミン酢酸塩、ステアリルアミノプロピルアミン酢酸塩等のアミン塩類;ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド、ジラウリルジメチルアンモニウムクロライド、ジステアリルアンモニウムクロライド、ジステアリルジメチルアンモニウムクロライド、ラウリルジヒドロキシエチルメチルアンモニウムクロライド、オレイルビスポリオキシエチレンメチルアンモニウムクロライド、ラウロイルアミノプロピルジメチルエチルアンモニウムエトサルフェート、ラウロイルアミノプロピルジメチルヒドロキシエチルアンモニウムパークロレート、アルキルベンゼンジメチルアンモニウムクロライド、アルキルトリメチルアンモニウムクロライド等の4級アンモニウム塩類;などが挙げられる。
【0104】
前記非イオン性界面活性剤の具体例としては、ポリオキシエチレンオクチルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル等のアルキルエーテル類;ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル等のアルキルフェニルエーテル類;ポリオキシエチレンラウレート、ポリオキシエチレンステアレート、ポリオキシエチレンオレート等のアルキルエステル類;ポリオキシエチレンラウリルアミノエーテル、ポリオキシエチレンステアリルアミノエーテル、ポリオキシエチレンオレイルアミノエーテル、ポリオキシエチレン大豆アミノエーテル、ポリオキシエチレン牛脂アミノエーテル等のアルキルアミン類;ポリオキシエチレンラウリン酸アミド、ポリオキシエチレンステアリン酸アミド、ポリオキシエチレンオレイン酸アミド等のアルキルアミド類;ポリオキシエチレンヒマシ油エーテル、ポリオキシエチレンナタネ油エーテル等の植物油エーテル類;ラウリン酸ジエタノールアミド、ステアリン酸ジエタノールアミド、オレイン酸ジエタノールアミド等のアルカノールアミド類;ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノパルミテート、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレエート等のソルビタンエステルエーテル類;などが挙げられる。
【0105】
中でも、本発明において、特に好ましく用いられる界面活性剤は、下記一般式(1)、一般式(2)で表されるポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステル塩構造を有する界面活性剤である。
【0106】
一般式(1)
1(OR2nOSO3
式中、R1は、炭素数6〜22を有するアルキル基またはアリールアルキル基、R2は炭素数2〜6のアルキレン基を表す。nは1〜11の整数を表し、Mは1価の金属元素またはアンモニウムイオンを表す。
【0107】
一般式(2)
1(OR2nSO3
式中、R1は炭素数6〜22のアルキル基またはアリールアルキル基を表し、R2は炭素数2〜6のアルキレン基を表し、nは1〜11の整数を表す。Mは1価の金属元素またはアンモニウムイオンを表す。
【0108】
一般式(1)、(2)において、R1は炭素数6〜22のアルキル基またはアリールアルキル基を表すが、好ましくは炭素数8〜20のアルキル基またはアリールアルキル基であり、さらに好ましくは炭素数9〜16のアルキル基またはアリールアルキル基である。
【0109】
1で表される炭素数6〜22のアルキル基としては、例えば、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、n−デシル基、n−ウンデシル基、n−ヘキサデシル基、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。
【0110】
1で表されるアリールアルキル基としては、ベンジル基、ジフェニルメチル基、シンナミル基、スチリル基、トリチル基、フェネチル基等が挙げられる。
【0111】
一般式(1)、(2)において、R2は炭素数2〜6のアルキレン基を表すが、好ましくは炭素数2〜3のアルキレン基である。
【0112】
2で表される炭素数2〜6のアルキレン基としては、エチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、プロピレン基、エチルエチレン基等が挙げられる。
【0113】
一般式(1)、(2)において、nは1〜11の整数であるが、好ましくは2〜10、更に好ましくは2〜5であり、特に好ましくは2〜3である。
【0114】
一般式(1)、(2)において、Mで表される1価の金属元素としてはナトリウム、カリウム、リチウムが挙げられる。中でも、ナトリウムが好ましく用いられる。
【0115】
以下に、一般式(1)、(2)で表される界面活性剤の具体例を示すが本発明はこれらに限定されない。
【0116】
化合物(101):C1021(OCH2CH22OSO3Na
化合物(102):C1021(OCH2CH23OSO3Na
化合物(103):C1021(OCH2CH22SO3Na
化合物(104):C1021(OCH2CH23SO3Na
化合物(105):C817(OCH2CH(CH3))2OSO3Na
化合物(106):C1837(OCH2CH22OSO3Na
本発明においては、トナーの帯電保持機能を良好な状態に保ち、高温高質下でのカブリ発生を抑え、転写性向上の観点から、また、低温低湿下での帯電量上昇を抑え、現像量を安定化させるという観点から、上記記載の一般式(1)、(2)で表される界面活性剤の本発明の静電荷像現像用トナー中の含有量としては、1〜1000ppmが好ましく、更に好ましくは5〜500ppmであり、特に好ましくは7〜100ppmである。
【0117】
トナーに界面活性剤を上記記載の範囲の量を含有させることで、本発明の静電荷像現像用トナーの帯電性は環境の影響に左右されず、常に均一、且つ、安定に付与、維持することが出来る。
【0118】
本発明の静電荷像現像用トナー中の上記に記載の一般式(1)、(2)で表される界面活性剤の含有量の測定方法は以下の通りである。
【0119】
トナー1gを50mlのクロロホルムに溶解させ、100mlのイオン交換水でクロロホルム層より界面活性剤を抽出、このクロロホルム層を100mlのイオン交換水でもう一度抽出、計200mlの抽出液(水層)を500mlまで希釈、この希釈液を試験液としてJIS 33636項に規定の方法に従いメチレンブルーで呈色させ、吸光度を測定し、別途作成した検量線より、トナー中の含有量を測定した。
【0120】
また、一般式(1)、(2)で表される界面活性剤の構造は、上記の抽出物を1H−NMRを用いて分析し、構造決定した。
【0121】
また、上記記載の界面活性剤と同様に、トナーの帯電保持機能を良好な状態に保ち、高温高質下でのカブリ発生を抑え、転写性向上の観点から、また、低温低湿下での帯電量上昇を抑え、現像量を安定化させるという観点から、トナー粒子中の2価または3価の金属元素の含有量が250〜20000ppmであることが必要であるが、好ましくは800〜5000ppmである。
【0122】
上記記載の金属元素をトナー粒子中に取り込む一手段として、水系媒体中で樹脂粒子を凝集、融着させる工程において、凝集剤として2価または3価の金属塩を用いることにより、トナー粒子中に取り込むことが出来る。
【0123】
本発明においては、水系媒体中で調製した樹脂粒子の分散液から、樹脂粒子を塩析、凝集、融着する工程において、金属塩が凝集剤として好ましく用いられるが、更に好ましくは2価または3価の金属塩を凝集剤として用いることである。その理由は、1価の金属塩より2価、3価の金属塩のほうが臨界凝集濃度(凝析値あるいは凝析点)が小さいからである。
【0124】
前記凝集剤(凝集停止剤として用いられることもある)として用いられる金属塩について説明する。
【0125】
金属塩としては、1価の金属、例えばナトリウム、カリウム、リチウム等のアルカリ金属の塩、2価の金属、例えばカルシウム、マグネシウム等のアルカリ土類金属の塩、マンガン、銅等の2価の金属塩、鉄、アルミニウム等の3価の金属塩等が挙げられる。これら金属塩の具体例を以下に示す。
【0126】
1価の金属の金属塩の具体例としては、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化リチウム等が挙げられる。2価の金属の金属塩としては、塩化マグネシウム、塩化カルシウム、硝酸カルシウム、塩化亜鉛、硫酸銅、硫酸マグネシウム、硫酸マンガン等が挙げられる。3価の金属塩としては、塩化アルミニウム、塩化鉄等が挙げられる。これらは目的に応じて適宜選択される。
【0127】
上記の臨界凝集濃度とは、水性分散液中の分散物の安定性に関する指標であり、凝集剤を添加し、凝集が起こる点の濃度を示している。この臨界凝集濃度は、ラテックス自身及び分散剤により大きく変化する。例えば、岡村誠三他著、高分子化学17,601(1960)等に記述されており、これらの記載に従えばその値を知ることが出来る。
【0128】
また、別の方法として、目的とする粒子分散液に所望の塩を濃度を変えて添加し、その分散液のζ電位を測定し、ζ電位が変化し出す点の塩濃度を臨界凝集濃度とすることも可能である。
【0129】
本発明に係る2価または3価の金属元素としては、2価の金属、例えばカルシウム、マグネシウム等のアルカリ土類金属、マンガン、銅等の2価の金属、鉄、アルミニウム等の3価の金属等が挙げられる。これら金属元素を含有する金属塩の具体例を以下に示す。
【0130】
2価の金属元素の金属塩としては、塩化マグネシウム、塩化カルシウム、硝酸カルシウム、塩化亜鉛、硫酸銅、硫酸マグネシウム、硫酸マンガン等が挙げられる。
【0131】
3価の金属元素の金属塩としては、塩化アルミニウム、塩化鉄等が挙げられる。これらは目的に応じて適宜選択され、適宜、混合されて用いても良い。
【0132】
本発明に係る上記記載の金属塩を用いて臨界凝集濃度以上の濃度になるように重合体微粒子分散液を処理する。この時、当然の事ながら、金属塩を直接加えるか、水溶液として加えるかは、その目的に応じて任意に選択される。水溶液として加える場合には、重合体粒子分散液の容量と金属塩水溶液の総容量に対し、添加した金属塩が重合体粒子の臨界凝集濃度以上になる必要がある。
【0133】
凝集剤として用いられる金属塩の濃度は、臨界凝集濃度以上であれば良いが、好ましくは臨界凝集濃度の1.2倍以上、更に好ましくは1.5倍以上添加される。
【0134】
尚、複合樹脂粒子(粒子が多層構成になっていたり、粒子中に添加剤等のような他の構成成分が含まれる場合を複合樹脂粒子と呼ぶ)や着色剤粒子が分散している分散液中に凝集剤を添加する際の当該分散液の温度は、複合樹脂粒子のガラス転移温度(Tg)以下であることが好ましく、具体的には5〜55℃の範囲であることが好ましく、更に好ましくは10℃〜45℃とされる。
【0135】
凝集剤を添加するときの分散液の温度が、複合樹脂粒子のガラス転移温度(Tg)以上となる場合には、粒径の制御を行うことが困難となり巨大粒子が生成されやすい。
【0136】
この塩析、凝集、融着する工程においては、複合樹脂粒子と着色剤粒子とが分散されてなる分散液の温度が、当該複合樹脂粒子のガラス転移温度(Tg)以下のときに、当該分散液を攪拌しながら凝集剤を添加し、その後速やかに当該分散液の加熱を開始して、複合樹脂粒子のガラス転移温度(Tg)以上の温度とすることが好ましい。
【0137】
また、本発明においては樹脂粒子と着色剤を水系媒体中において塩析、凝集、融着させて着色粒子(本発明では、トナー粒子と呼ぶ)を得た後、前記トナー粒子を水系媒体から分離するときに、水系媒体中に存在している界面活性剤のクラフト点以上の温度で行うことが好ましく、更に好ましくは、クラフト点〜(クラフト点+20℃)の温度範囲で行うことである。
【0138】
上記のクラフト点とは、界面活性剤を含有した水溶液が白濁化しはじめる温度であり、クラフト点の測定は下記のように行われる。
【0139】
《クラフト点の測定》
塩析、凝集、融着する工程で用いる水系媒体すなわち界面活性剤溶液に、実際に使用する量の凝集剤を加えた溶液を調製し、この溶液を1℃で5日間貯蔵した。次いで、この溶液を攪拌しながら透明になるまで徐々に加熱した。溶液が透明になった温度をクラフト点として定義する。
【0140】
また、本発明においては、凝集剤に用いる2価(3価)の金属元素と凝集停止剤として加えられる前記の1価の金属元素の合計値が350〜35000ppmであることが好ましい。
【0141】
トナー中の金属イオン残存量の測定は、蛍光X線分析装置「システム3270型」〔理学電気工業(株)製〕を用いて、凝集剤として用いられる金属塩の金属種(例えば、塩化カルシウムに由来するカルシウム等)から発する蛍光X線強度を測定することによって求めることができる。具体的な測定法としては、凝集剤金属塩の含有割合が既知のトナーを複数用意し、各トナー5gをペレット化し、凝集剤金属塩の含有割合(質量ppm)と、当該金属塩の金属種からの蛍光X線強度(ピーク強度)との関係(検量線)を測定する。次いで、凝集剤金属塩の含有割合を測定すべきトナー(試料)を同様にペレット化し、凝集剤金属塩の金属種からの蛍光X線強度を測定し、含有割合すなわち「トナー中の金属イオン残存量」を求めることが出来る。
【0142】
請求項3に係るトナーに用いられる外添剤についても、上記記載の外添剤を同様に用いることが出来る。
【0143】
本発明に係るトナー粒子のBET比表面積について説明する。
本発明に係るトナー粒子のBET比表面積は1.1〜3.5g/m2であることが好ましく、更に好ましくは1.3〜2.7g/m2である。
【0144】
トナー粒子が前記の範囲のBET表面積を有することにより、外添剤が適度のトナーに対して固着するため、流動性に優れ、水分吸着による帯電量の低下がすくなくなるという効果が得られる。
【0145】
前記のBET比表面積は、自動比表面積測定装置GEMINI 2375(島津製作所社製)によりBET一点法にて測定した。
【0146】
本発明に係るトナー粒子に、離型剤の一例として用いられるエステル化合物について説明する。
【0147】
柔らかいワックスがトナー表面に存在すると、外添剤が埋没し転写性が低下する。また、転写部材を汚染しないためにも、硬度が堅く、溶融粘度が低いエステルワックスが好ましく用いられる。
【0148】
前記離型剤は、炭素数が12〜35の高級アルコール及び/または炭素数12〜35の高級脂肪酸からなるエステルを少なくとも1種含むが、仮に酸成分が前記炭素数12〜35の高級脂肪酸である場合には、アルコール成分としては、メチル、エチル、プロピル、ブチル等のモノアルコールの外、エチレングリコール、プロピレングリコール等のグリコール類及びその多量体、グリセリン等のトリオール類及びその多量体、ペンタエリスリトール等の多価アルコール、ソルビタン、コレステロール等が好適である。これらのアルコール成分が多価アルコールである場合の前記高級脂肪酸は、モノ置換体であってもよいし、多価置換体であってもよい。
【0149】
前記離型剤の具体例としては、ステアリン酸ステアリル、パルミチン酸パルミチル、ベヘン酸ベヘニル、モンタン酸ステアリル等の炭素数12〜35の高級アルコールと炭素数12〜35の高級脂肪酸とからなるエステル類;ステアリン酸ブチル、ベヘン酸イソブチル、モンタン酸プロピル、オレイン酸2−エチルヘキシル等の炭素数12〜35の高級脂肪酸と低級モノアルコールとからなるエステル類;モンタン酸モノエチレングリコールエステル、エチレングリコールジステアレート、モノステアリン酸グリセリド、モノベヘン酸グリセリド、トリパルミチン酸グリセリド、ペンタエリスリトールモノベヘネート、ペンタエリスリトールジリノレート、ペンタエリスリトールトリオレエート、ペンタエリスリトールテトラステアレート等の炭素数12〜35の高級脂肪酸と多価アルコールとからなるエステル類;ジエチレングリコールモノベヘネート、ジエチレングリコールジベヘネート、ジプロピレングリコールモノステアレート、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、ヘキサベヘン酸テトラグリセリド、デカステアリン酸デカグリセリド等の炭素数12〜35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類;グリセリンモノアセトモノステアレート、グリセリンモノアセトモノリノレート、ジグリセリンモノアセトジステアレート等の炭素数12〜35の高級脂肪酸と多価アルコールの単量体または多量体(短鎖の官能基が含有されていてもよい)とからなるエステル;ソルビタンモノステアレート、ソルビタンジベヘネート、ソルビタントリオレエート等のソルビタン高級脂肪酸エステル類;コレステリルステアレート、コレステリルオレエート、コレステリルリノレート等のコレステロール高級脂肪酸エステル類などが好適に挙げられる。本発明においては、これらの離型剤の中でも後述の実施例において用いたものは特に好ましい。これらの離型剤は、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。
【0150】
前記離型剤の融点としては、トナーの保存性の観点からは、30℃以上が好ましく、40℃以上がより好ましく、50℃以上が特に好ましい。前記離型剤として用いる、炭素数が12〜35の高級アルコール及び/または炭素数12〜35の高級脂肪酸からなるエステルにおけるアルコール成分及び/または酸成分の炭素数は、上記融点を考慮して適宜決定することができる。
【0151】
エステル化合物の中でも特に好ましく用いられる離型剤は下記一般式で表されるエステル系化合物である。
【0152】
一般式
1−(OCO−R2n
式中、nは1〜4の整数を表し、好ましくは2〜4、更に好ましくは3〜4であり、特に好ましくは4である。
【0153】
1、R2は置換基を有しても良い炭化水素基を示す。
1:炭素数=1〜40、好ましくは1〜20、更に好ましくは2〜5
2:炭素数=1〜40、好ましくは16〜30、更に好ましくは18〜26
以下に、上記一般式で表されるエステル化合物の具体例として、例示化合物1)〜例示化合物21)を示すが、本発明はこれらに限定されない。
【0154】
【化1】

Figure 0003937738
【0155】
【化2】
Figure 0003937738
【0156】
本発明の静電荷像現像用トナーを構成する離型剤の含有割合としては、通常1〜30質量%とされ、好ましくは2〜25質量%、更に好ましくは4〜20質量%とされる。
【0157】
上記記載の離型剤は低分子量ポリプロピレン(数平均分子量=1500〜9000)や低分子量ポリエチレン等を更に添加してもよい。
【0158】
本発明のトナー粒子は、結着樹脂相中に着色剤等が分離相を構成する海島構造を有する粒子が好ましく用いられるが、本発明においては、トナー粒子に占める島部の割合を表す尺度として、トナー粒子の海島構造中における島部の占有状態をボロノイ分割して得られるボロノイ多角形の面積により示す。
【0159】
また、本発明に記載の効果である、転写率の向上、ハーフトーンの均一性、微細ドットのチリが無くなるなどの効果が得られるので、本発明に係るトナー粒子は下記に定義されるようなボロノイ多角形(ボロノイ多面体ともいう)の面積の平均値が特定の範囲に入ることが好ましい。ここで、ボロノイ多角形について説明する。
【0160】
本発明に係るボロノイ多角形の面積とは、トナー粒子中における島部の占有状況を示す。ボロノイ多角形あるいはボロノイ多面体とは、例えば岩波理化学事典にも掲載されている様に、空間中、あるいは平面上に多数の点が分散しているときに隣り合った点の垂直2等分面、垂直2等分線を作ることにより空間全体を多面体に、または平面全体を多角形に分割させ、この様にして形成される多面体をボロノイ多面体、多角形をボロノイ多角形と呼び、この様な空間や平面の分割をボロノイ分割と呼ぶ。
【0161】
図2にボロノイ多角形(ボロノイ多面体)によって分割された本発明に係るトナー粒子の一例を示す。
【0162】
すなわち、本発明ではトナー粒子中に存在する島の重心に着目し、隣接し合う島の重心を結んで作られる垂直2等分線によって多角形を形成し、これらの多角形の面積を前記透過型電子顕微鏡より得られた撮影写真に基づき電子顕微鏡装置に設置された画像解析装置により算出する。
【0163】
ここで、ボロノイ多角形の面積が大きいものとは、隣接し合う島の重心間の距離が離れたものであることを示すものであり、すなわち、粒子中における島部の占有状態の疎な状態のものを示すものである。また、ボロノイ多角形の面積の小さいものとは、隣接し合う島の重心間の距離が短く近接しているものを示し、すなわち粒子中の島の占有状態が密な状態であることを示す。
【0164】
本発明では、トナー粒子中の島部のボロノイ多角形については1000個のトナーについて測定を行い、ボロノイ多角形の面積の平均値を算出した。
【0165】
尚、ボロノイ多角形を数学的に一般定義すると、以下に示される式で定義されるものである。
【0166】
《ボロノイ多角形の面積》
2次元空間R2、または3次元空間R3におけるN個の独立した点P(i)(1≦i≦N)についてボロノイ多角形V(i)の集合は、
V(i)={X||X・P(i)|<|X・P(j)|
for all i to j}
式中、X,Pは位置ベクトルで、| |はユークリッド空間における距離を示す。
【0167】
この様に定義されたV(i)はR2ではボロノイ多角形、R3ではボロノイ多面体を形成すると仮定し、V(i)とV(j)とが隣合うときにボロノイ多角形の境界は、点P(i)と点P(j)を結ぶ線分の垂直2等分線の一部となるものと定義する。ユークリッド空間については、数理科学大辞典等に定義、記載されているとおりのものである。
【0168】
また、本発明のトナー粒子の重心、及びトナー粒子中の各島の重心は画像のモーメントによって得られるもので、透過型電子顕微鏡装置に設置された画像解析装置では自動的に算出される。ここで、トナー粒子の重心座標は、トナー粒子の任意の点における微小面積の有する輝度値とその任意の点の座標値との積を求める。そして、トナー粒子全体に存在する全座標について、その輝度と座標値の積を求め、その積の総和をトナー粒子の輝度(前述の様にして得られた各座標点における輝度値の総和)で除することで求められるものである。また、島の重心についても同様、島中の任意の座標点における輝度を求めることによって、島の重心も算出されるものである。この様に、本発明のトナー粒子の重心座標、及びトナー粒子中に存在する各島の重心座標とも各任意の点における輝度に基づき、すなわち画像の明暗から算出されるものである。
【0169】
本発明では、トナー粒子中の隣接し合う島の重心間の垂直2等分線により形成されるボロノイ多角形の面積の平均値が20,000〜120,000nm2であり、かつその面積の平均値の変動係数が25%以下のものである。本発明において、ボロノイ多角形の面積の変動係数は以下の式により算出される。
【0170】
ボロノイ多角形の面積の変動係数={S4/K4}×100(%)
式中、S4はトナー粒子に存在する島部のボロノイ多角形の面積の標準偏差を示し、K4はボロノイ多角形の面積の平均値を示す。
【0171】
また、本発明に係るトナー粒子中の隣接し合う島のボロノイ多角形の面積の平均値については、より好ましくは40,000〜100,000nm2であり、かつその変動係数が20%以下である。
【0172】
本発明に係るトナー粒子中の隣接し合う島の重心間の垂直2等分線により形成されるボロノイ多角形の面積の平均値は20,000〜120,000nm2の範囲内にあるものであるが、この範囲から外れたものは、トナー粒子中における島部の占有状況が好ましくないものとなり、例えば粒子中に島として存在する着色剤がトナー粒子中へ効果的に添加されていないことを示すもので、本発明の効果を見出すことが困難となり好ましくない。
【0173】
本発明に係るトナー粒子中の隣接し合う島より形成されるボロノイ多角形の面積の平均値の変動係数とは、ボロノイ多角形の面積のバラツキを特定するもの、すなわちトナー粒子中における島部の占有状態のばらつきを特定するものであり、ボロノイ多角形の面積の平均値の変動係数が25%以下の範囲であればよく、好ましくは20%以下である。なお、変動係数が0%のとき、すなわち、ボロノイ多角形の面積の平均値にばらつきのない状態、換言すればトナー粒子中における島の占有状態に全くばらつきのない状態、どのトナー粒子も島の占有状態が同じものである必要性は全くない。
【0174】
また、本発明では、トナー粒子の重心から特定範囲内に存在する島により形成されるボロノイ多角形の面積が、その範囲外に存在する島により形成されるボロノイ多角形の面積よりも小さいものであることを特徴としているものである。すなわち、本発明ではトナー粒子の重心から半径1000nmの外に存在する島によって形成されるボロノイ多角形の面積の平均値が半径1000nm以内に存在する島によって形成されるボロノイ多角形の面積の平均値よりも大きいものであり、このことはトナー粒子中においては、島の分散状態がトナー粒子の重心からある程度離れた箇所ではまばらになっていることを意味するものである。この条件を満足することで、本発明のトナーではトナー粒子中において島を適度に粒子中に分散させ本発明で達成させた効果が見出されるものである。
【0175】
また、本発明では、ボロノイ多角形の面積が160,000nm2以上となる島がトナー粒子1個中に5〜30個存在するものが好ましく、これは島が適度に分散していることを示すことを意味するものであり、この様に適度に島同士が距離を有していることで、トナー粒子中において島が偏在することがなく、着色剤がトナー粒子中に効果的に添加されていることを示す。
【0176】
また、本発明のトナーでは、トナー粒子が海島構造を有するものが好ましく、また、トナー粒子の外周に沿った領域において島の存在しない領域を有するものが好ましく用いられる。前記のような海島構造を有するトナー粒子について、図3で示すトナー粒子の概略断面図を用いて具体的に説明する。
【0177】
図3の概略断面図において、トナー粒子断面の外周に沿って長さa、深さbで示される領域が島を含まない領域である。
【0178】
本発明に係るトナー粒子においては、トナー粒子断面の外周に沿う領域において、深さ100〜200nm、長さ500〜6000nmの島部を全く含まない領域を有するものが好ましく用いられる。
【0179】
この様にトナー粒子の外周に沿った特定領域内には島を存在させないことにより、特に島がトナー粒子からこぼれ落ちることを効果的に防止し、更にトナー粒子に添加された結晶性物質や着色剤を適度に粒子内に分散させると共に加圧定着時において結晶性物質を効果的に滲出させることが出来ると推測している。
【0180】
本発明に係るトナー粒子は、透過型電子顕微鏡観察の結果から、海島構造を有するものが好ましいが、トナー粒子中に添加される結晶性物質(例えば、上記記載の離型剤等)は結晶性物質の島が形成されており、着色剤は着色剤の島が形成されるもので、この様に添加剤の種類毎に複数種類の島が形成されているものが好ましい。これまで述べてきた特性は、同種、すなわち、結晶性物質の島間、あるいは着色剤の島間における特性であって異種の島間でのものではない。
【0181】
添加剤の異なる島、すなわち、結晶性物質の島と着色剤の島とは各々の輝度が異なるので、電子顕微鏡写真において容易に識別可能であり、前述した特性を算出する画像解析装置が誤って異種の島間の特性値を算出することはない様に設定されている。本発明のトナー粒子中における島について、結晶性物質の島は、フェレ径、島の形状係数、トナー粒子1個当たりに存在する島の個数によって特定されるものであり、また着色剤の島は、ボロノイ多角形の面積によって特定されるものである。
【0182】
本発明の静電荷像現像用トナーの製造方法について説明する。
本発明のトナーは、着色剤の不存在下において樹脂粒子を形成し、当該樹脂粒子の分散液に着色剤粒子の分散液を加え、当該樹脂粒子と着色剤粒子とを塩析、凝集、融着させることにより調製されるものである。
【0183】
このように、樹脂粒子の調製を着色剤の存在しない系で行うことにより、複合樹脂粒子を得るための重合反応が阻害されることない。このため、本発明のトナーによれば、優れた耐オフセット性が損なわれることはなく、トナーの蓄積による定着装置の汚染や画像汚れを発生させることはない。
【0184】
また、樹脂粒子を得るための重合反応が確実に行われる結果、得られるトナー粒子中に単量体やオリゴマーが残留するようなことはなく、当該トナーを使用する画像形成方法の熱定着工程において、異臭を発生させることはない。
【0185】
さらに、得られるトナー粒子の表面特性は均質であり、帯電量分布もシャープとなるため、鮮鋭性に優れた画像を長期にわたり形成することができる。
【0186】
本発明のトナーを構成する樹脂粒子は、樹脂からなる核粒子の表面を覆うように、当該核粒子を形成する樹脂とは分子量および/または組成の異なる樹脂からなる1または2以上の被覆層が形成されている多層構造の樹脂粒子が好ましい。
【0187】
すなわち樹脂粒子の分子量分布は単分散ではなく、また、樹脂粒子は、通常、その中心部(核)〜外層(殻)にかけて分子量勾配を有することが好ましい。
【0188】
本発明において、樹脂粒子を得るために「多段重合法」を用いることが、分子量分布制御の観点から、すなわち定着強度、耐オフセット性を確保する観点から好ましい。本発明において、樹脂粒子を得るための「多段重合法」とは、単量体(n)を重合処理(第n段)して得られた樹脂粒子(n)の存在下に、単量体(n+1)を重合処理(第n+1段)して、当該樹脂粒子(n)の表面に、単量体(n+1)の重合体(樹脂粒子(n)の構成樹脂とは分散および/または組成の異なる樹脂)からなる被覆層(n+1)を形成する方法を示す。
【0189】
ここに、樹脂粒子(n)が核粒子である場合(n=1)には、「二段重合法」となり、樹脂粒子(n)が複合樹脂粒子である場合(n≧2)には、三段以上の多段重合法となる。
【0190】
多段重合法によって得られる複合樹脂粒子中には、組成および/または分子量が異なる複数の樹脂が存在することになる。従って、当該複合樹脂粒子と着色剤粒子とを塩析、凝集、融着させることにより得られるトナーは、トナー粒子間において、組成・分子量・表面特性のバラツキがきわめて小さい。
【0191】
このようなトナー粒子間における組成・分子量・表面特性が均質であるトナーによれば、接触加熱方式による定着工程を含む画像形成方法において、画像支持体に対する良好な接着性(高い定着強度)を維持しながら、耐オフセット性および巻き付き防止特性の向上を図ることができ、適度の光沢を有する画像を得ることができる。
【0192】
本発明の静電荷像現像用トナーの製造方法の一例を具体的に示すと、
(1)樹脂粒子を得るための重合工程
(2)樹脂粒子と着色剤粒子とを塩析、凝集、融着させてトナー粒子を得る塩析、凝集、融着する工程(II)、
(3)トナー粒子の分散系からトナー粒子を濾別し、トナー粒子から界面活性剤などを除去する濾過、洗浄工程、
(4)洗浄処理されたトナー粒子を乾燥する乾燥工程、
(5)乾燥処理されたトナー粒子に外添剤を添加する工程から構成される。
【0193】
以下、各工程について説明する。
離型剤を樹脂粒子(核粒子)に含有させる方法としては、離型剤を単量体に溶解させ、得られる単量体溶液を水系媒体中に油滴分散させ、この系を重合処理することにより、ラテックス粒子として得る方法を採用することができる。
【0194】
《塩析、凝集、融着する工程(II)》
この塩析、凝集、融着する工程(II)は、重合工程(I)によって得られた樹脂粒子と、着色剤粒子とを塩析、凝集、融着させる(塩析と融着とを同時に起こさせる)ことによって、非球形のトナー粒子を得る工程である。
【0195】
この塩析、凝集、融着する工程(II)においては、複合樹脂粒子および着色剤粒子とともに、エステルワックスなどの離型剤、荷電制御剤などの内添剤粒子(数平均一次粒子径が10〜1000nm程度の微粒子)を加え、塩析、凝集、融着させてもよい。
【0196】
着色剤粒子は、表面改質されていてもよい。ここに、表面改質剤としては、従来公知のものを使用することができる。
【0197】
着色剤粒子は、水性媒体中に分散された状態で塩析、凝集、融着処理に供される。着色剤粒子が分散される水性媒体は、臨界ミセル濃度(CMC)以上の濃度で界面活性剤が溶解されている水溶液を挙げることができる。
【0198】
ここに界面活性剤としては、多段重合工程(I)で使用した界面活性剤と同一のものを使用することができる。
【0199】
着色剤粒子の分散処理に使用する分散機は特に限定されないが、好ましくは、高速回転するローターを備えた攪拌装置「クレアミックス(CLEARMIX)」(エム・テクニック(株)製)、超音波分散機、機械的ホモジナイザー、マントンゴーリン、圧力式ホモジナイザー等の加圧分散機、ゲッツマンミル、ダイヤモンドファインミル等の媒体型分散機が挙げられる。
【0200】
樹脂粒子と着色剤粒子とを塩析、凝集、融着させるためには、樹脂粒子および着色剤粒子が分散している分散液中に、臨界凝集濃度以上の凝集剤を添加するとともに、この分散液を、樹脂粒子のガラス転移温度(Tg)以上に加熱することが好ましい。
【0201】
更に好ましくは、凝集剤により複合樹脂粒子が所望の粒径に達した段階で凝集停止剤が用いられる。その凝集停止剤としては、1価の金属塩、中でも塩化ナトリウムが好ましく用いられる。
【0202】
塩析、凝集、融着させるために好適な温度範囲としては、(Tg+10)〜(Tg+50℃)とされ、特に好ましくは(Tg+15)〜(Tg+40℃)とされる。また、融着を効果的に行なわせるために、水に無限溶解する有機溶媒を添加してもよい。
【0203】
ここに、塩析、凝集、融着の際に使用する「凝集剤」としては、前述のようなアルカリ金属塩およびアルカリ土類金属塩を挙げることができる。
【0204】
本発明に係る塩析、凝集について説明する。
本発明において、「塩析、凝集、融着」するとは、塩析(粒子の凝集)と融着(粒子間の界面消失)とが同時に起こること、または、塩析と融着とを同時に起こさせる行為をいう。
【0205】
塩析と融着とを同時に行わせるためには、複合樹脂粒子を構成する樹脂のガラス転移温度(Tg)以上の温度条件下において粒子(複合樹脂粒子、着色剤粒子)を凝集させることが好ましい。
【0206】
本発明の静電荷像現像用トナーは、着色剤の不存在下において樹脂粒子を形成し、当該複合樹脂粒子の分散液に着色剤粒子の分散液を加え、あるいは必要に応じ離型剤分散液を加え当該樹脂粒子と着色剤粒子、離型剤、荷電制御剤とを塩析、凝集、融着させることにより調製されることが好ましい。
【0207】
このように、樹脂粒子の調製を着色剤の存在しない系で行うことにより、複合樹脂粒子を得るための重合反応が阻害されることない。このため、本発明のトナーによれば、優れた耐オフセット性が損なわれることはなく、トナーの蓄積による定着装置の汚染や画像汚れを発生させることはない。
【0208】
また、複合樹脂粒子を得るための重合反応が確実に行われる結果、得られるトナー粒子中に単量体やオリゴマーが残留するようなことはなく、当該トナーを使用する画像形成方法の熱定着工程において、異臭を発生させることはない。
【0209】
さらに、得られるトナー粒子の表面特性は均質であり、帯電量分布もシャープとなるため、鮮鋭性に優れた画像を長期にわたり形成することができる。このようなトナー粒子間における組成・分子量・表面特性が均質であるトナーによれば、接触加熱方式による定着工程を含む画像形成方法において、画像支持体に対する良好な接着性(高い定着強度)を維持しながら、耐オフセット性の向上を図ることができ、適度の光沢を有する画像を得ることができる。
【0210】
上記記載の樹脂粒子形成に用いられる樹脂としては、例えば、熱可塑性結着樹脂などが挙げられ、具体的には、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の単独重合体または共重合体(スチレン系樹脂);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n−ブチル、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、メタクリル酸エチル、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ビニル基を有するエステル類の単独重合体または共重合体(ビニル系樹脂);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の単独重合体または共重合体(ビニル系樹脂);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の単独重合体または共重合体(ビニル系樹脂);ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルイソプロペニルケトン等のビニルケトン類の単独重合体または共重合体(ビニル系樹脂);エチレン、プロピレン、ブタジエン、イソプレン等のオレフィン類の単独重合体または共重合体(オレフィン系樹脂);エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、ポリエーテル樹脂等の非ビニル縮合系樹脂、及びこれらの非ビニル縮合系樹脂とビニル系モノマーとのグラフト重合体などが挙げられる。これらの樹脂は、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。
【0211】
これらの樹脂の中でもビニル系樹脂が特に好ましい。ビニル系樹脂の場合、イオン性界面活性剤などを用いて乳化重合やシード重合により樹脂粒子分散液を容易に調製することができる点で有利である。前記ビニル系モノマーとしては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、ケイ皮酸、フマル酸、ビニルスルフォン酸、エチレンイミン、ビニルピリジン、ビニルアミンなどのビニル系高分子酸やビニル系高分子塩基の原料となるモノマーが挙げられる。本発明においては、前記樹脂粒子が、前記ビニル系モノマーをモノマー成分として含有するのが好ましい。本発明においては、これらのビニル系モノマーの中でも、ビニル系樹脂の形成反応の容易性等の点でビニル系高分子酸がより好ましく、具体的にはアクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、ケイ皮酸、フマル酸などのカルボキシル基を解離基として有する解離性ビニル系モノマーが、重合度やガラス転移点の制御の点で特に好ましい。
【0212】
尚、前記解離性ビニル系モノマーにおける解離基の濃度は、例えば、高分子ラテックスの化学(高分子刊行会)に記載されているような、トナー粒子等の粒子を表面から溶解して定量する方法などにより決定することができる。なお、前記方法等により、粒子の表面から内部にかけての樹脂の分子量やガラス転移点を決定することもできる。
【0213】
前記樹脂粒子の個数平均粒径としては、通常、大きくとも1μm(1μm以下)であり、0.01〜1μmであるのが好ましい。前記個数平均粒径が1μmを越えると、最終的に得られる静電荷像現像用トナーの粒径分布が広くなったり、遊離粒子の発生が生じ、性能や信頼性の低下を招き易い。一方、前記個数平均粒径が前記範囲内にあると前記欠点がない上、トナー間の偏在が減少し、トナー中の分散が良好となり、性能や信頼性のバラツキが小さくなる点で有利である。なお、前記個数平均粒径は、例えばコールターカウンターなどを用いて測定することができる。
【0214】
前記着色剤分散液は、少なくとも着色剤を分散させてなる。前記着色剤としては、例えば、カーボンブラック、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、ブリリアントカーミン3B、ブリリアントカーミン6B、デュポンオイルレッド、ピラゾロンレッド、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、インジコ系、チオインジコ系、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、チアジン系、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。
【0215】
前記着色剤の個数平均粒径としては、通常大きくとも1μm(即ち1μm以下)であるが、大きくとも0.5μm(即ち0.5μm以下)が好ましく、0.01〜0.5μmが特に好ましい。前記個数平均粒径が1μmを越えると、最終的に得られる静電荷像現像用トナーの粒径分布が広くなったり、遊離粒子の発生が生じ、性能や信頼性の低下を招き易い。一方、前記個数平均粒径が前記範囲内にあると前記欠点がない上、トナー間の偏在が減少し、トナー中の分散が良好となり、性能や信頼性のバラツキが小さくなる点で有利である。更に、前記個数平均粒径が0.5μm以下であると、得られるトナー粒子が、発色性、色再現性、OHP透過性等に優れる点で有利である。なお、前記個数平均粒径は、例えばマイクロトラックなどを用いて測定することができる。
【0216】
本発明に用いられる帯電制御剤としては、例えば、4級アンモニウム塩化合物、ニグロシン系化合物、アルミ、鉄、クロムなどの錯体からなる染料、トリフェニルメタン系顔料などが挙げられる。なお、本発明における帯電制御剤としては、凝集時や融合時の安定性に影響するイオン強度の制御と廃水汚染減少の点で、水に溶解しにくい素材のものが好ましい。
【0217】
本発明に用いられる現像剤について説明する。
本発明のトナーは、一成分現像剤でも二成分現像剤として用いてもよい。
【0218】
一成分現像剤として用いる場合は、非磁性一成分現像剤、あるいはトナー中に0.1〜0.5μm程度の磁性粒子を含有させ磁性一成分現像剤としたものがあげられ、いずれも使用することができる。
【0219】
また、キャリアと混合して二成分現像剤として用いることができる。この場合は、キャリアの磁性粒子として、鉄、フェライト、マグネタイト等の金属、それらの金属とアルミニウム、鉛等の金属との合金等の従来から公知の材料を用いることが出来る。特にフェライト粒子が好ましい。上記磁性粒子は、その個数平均粒径としては15〜100μm、より好ましくは25〜80μmのものがよい。
【0220】
キャリアの個数平均粒径の測定は、代表的には湿式分散機を備えたレーザ回折式粒度分布測定装置「ヘロス(HELOS)」(シンパティック(SYMPATEC)社製)により測定することができる。
【0221】
本発明に係る画像形成方法について説明する。
本発明に係る画像形成方法とは、感光体上に帯電、像露光を行って形成した静電潜像を、静電潜像現像用トナーを含有する現像剤にて現像し形成したトナー画像を、接触転写方式を用いて転写材に転写し、その後分離、定着及びクリーニングを行う各工程を繰り返すことにより、多数枚の画像を形成する画像形成方法を云う。
【0222】
図4は転写ロールを用いた画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
図4に於いて感光体10は矢印方向に回転する有機感光体であり、11は前記感光体に一様な帯電を付与する帯電器であり、帯電器はコロナ放電器、ローラ帯電器、磁気ブラシ帯電器であってもよい。12はアナログ像露光または半導体レーザー、発光ダイオード等を用いたデジタル像露光光であり、該像露光光により感光体上に静電潜像が形成される。この静電潜像は個数平均粒径2〜10μmの微粒子トナーを含有する現像剤を収納する現像器13により接触または非接触で現像されて、前記感光体上にトナー画像が形成される。
【0223】
前記トナー画像はタイミングを合わせて搬送された転写材P上に転写ロール15により直流バイアス印加下、感光体への押圧力2.5〜100kPa、好ましくは10〜80kPaで転写される。
【0224】
前記転写ロール15へバイアス印加する直流バイアスの電源16は、好ましくは定電流電源または定電圧電源であり、前記定電流電源の場合は5〜15μAであり、定電圧電源の場合は絶対値で400〜1500Vである。
【0225】
前記転写ロール15により画像が転写された転写材Pは感光体10から分離極14により分離され図示しない定着器へと搬送されて加熱定着される。
【0226】
転写後の感光体表面は、クリーニングブレード17によりクリーニングされ、その後除電ランプ(PCL)18で除電されて次の画像形成に備えられる。なお19は給紙ローラであり、20は定着器である。
【0227】
(中間転写体)
感光体から転写材へトナー画像の転写は、中間転写体を用いる方式でも行うことが出来る。即ち、各々4色の現像剤ごとに画像形成部(画像形成ユニット)を設け、各画像形成部に於いて各感光体に各色ごとの可視画像を形成し、これら可視画像を中間転写体に順次転写し、一括して転写材(通常は普通紙であるが、転写可能なものであれば特に限定はない)に転写後、定着してカラー画像を得る方式にも好ましく用いることが出来る。
【0228】
複数色の画像を画像形成部にて形成し、これを同一中間転写体に順次重ねて転写するようにした画像形成方法を図に基づいて説明する。
【0229】
図5は中間転写体(転写ベルト)を用いた画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
【0230】
図5に於いて、カラー画像を得るため画像形成装置は、複数個の画像形成ユニットを備え、各画像形成ユニットにてそれぞれ色の異なる可視画像(トナー画像)を形成し、該トナー画像を同一中間転写体に順次重ねて転写するような画像形成方法である。
【0231】
ここでは、第1、第2、第3及び第4の画像形成ユニットPa、Pb、Pc及びPdが並設されており、該画像形成部はそれぞれ静電潜像形成体である感光体1a、1b、1c及び1dを具備している。
【0232】
感光体1a、1b、1c及び1dはその外周側に潜像形成部2a、2b、2c及び2d、現像部3a、3b、3c及び3d、転写放電部4a、4b、4c及び4d、クリーニング部材及びゴムブレードを有するクリーニング器5a、5b、5c及び5d、帯電器6a、6b、6c及び6dが配置されている。
【0233】
このような構成にて、先ず、第1画像形成ユニットPaの感光体1a上に潜像形成部2aによって原稿画像における、例えばイエロー成分色の潜像が形成される。該潜像は現像部3aのイエロートナーを含有する現像剤で可視画像とされ、転写放電部4aにて、転写ベルト21に転写される。
【0234】
一方、上記のようにイエロートナー画像が転写ベルト21に転写されている間に、第2画像形成ユニットPbではマゼンタ成分色の潜像が感光体1b上に形成され、続いて現像部3bでマゼンタトナーを含有する現像剤で可視画像とされる。この可視画像(マゼンタトナー画像)は、上記の第1画像形成ユニットPaでの転写が終了した転写ベルトが転写放電部4bに搬入されたときに、該転写ベルト21の所定位置に重ねて転写される。
【0235】
以下、上記と同様な方法により第3、第4の画像形成ユニットPc、Pdによってシアン成分色、ブラック成分色の画像形成が行われ、上記同一の転写ベルト上に、シアントナー画像、ブラックトナー画像が重ねて転写される。このような画像形成プロセスが終了した時点で、転写ベルト21上に多色重ね合せ画像が得られる。一方、転写が終了した各感光体1a、1b、1c及び1dはクリーニング器5a、5b、5c及び5dにより残留トナーが除去され、引き続き行われる次の潜像形成のために供せられる。
【0236】
尚、前記画像形成装置では、転写ベルト21が用いられており、図5に於いて、転写ベルト21は右側から左側へと搬送され、その搬送過程で、各画像形成ユニットPa、Pb、Pc及びPdにおける各転写放電部4a、4b、4c及び4dを通過し、各色転写画像が転写される。
【0237】
転写ベルト21が第4画像形成ユニットPdを通過すると、AC電圧が分離除電放電器22dに加えられ、転写ベルト21は除電され、転写材Pにトナー像が一括転写される。その後転写材Pは定着装置23に入り、定着され、排出口25から排出される。
【0238】
尚、図中、22a、22b、22c及び22dは分離除電放電器である。
又、トナー像の転写を終えた転写ベルト21は、ブラシ状クリーニング部材とゴムブレードを併用したクリーニング器24により、転写残トナーがクリーニングされて、次の画像形成に備えられる。
【0239】
尚、前記した如く、搬送ベルトの如き長尺の転写ベルト21を用いて、その上に多色重ね合わせ像を作り、それを転写材に一括転写する構成にしても、その画像形成ユニットにそれぞれ独立した転写ベルトを具備させ、それから転写材へ、順次各転写ベルトから転写する構成にしてもよい。
【0240】
尚、前記転写ベルトとしては、例えばポリイミド、ポリエーテル、ポリアミド或いはテトラフルオロエチレン・パーフルオロビニルエーテル共重合体等の表面抵抗が1014Ω以上で、厚さ20μm程度の高抵抗フィルムの上に、フッ素系またはシリコン系樹脂に導電剤を添加して表面抵抗を105〜108Ωとした5〜15μm厚の離型層を設けて成るエンドレスフィルムが用いられる。
【0241】
また、本発明に使用される好適な定着方法としては、いわゆる接触加熱方式を図6(a)、(b)を用いて説明する。
【0242】
図6(a)、(b)は、各々、本発明に用いられる定着器の一態様を示す概略断面図である。
【0243】
本発明においては、特に、接触加熱方式として、熱圧定着方式、さらには熱ロール定着方式および固定配置された加熱体を内包した回動する加圧部材により定着する圧接加熱定着方式をあげることができる。
【0244】
熱ロール定着方式では、多くの場合表面にテトラフルオロエチレンやポリテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルコキシビニルエーテル共重合体類等を被覆した鉄やアルミニウム等で構成される金属シリンダー内部に熱源を有する上ローラーとシリコーンゴム等で形成された下ローラーとから形成されている。熱源としては、線状のヒーターを有し、上ローラーの表面温度を120〜200℃程度に加熱するものが代表例である。定着部に於いては上ローラーと下ローラー間に圧力を加え、下ローラーを変形させ、いわゆるニップを形成する。ニップ幅としては1〜10mm、好ましくは1.5〜7mmである。定着線速は40mm/sec〜600mm/secが好ましい。
【0245】
定着クリーニングの機構を付与して使用してもよい。この方式としてはシリコーンオイルを定着の上ローラーあるいはフィルムに供給する方式やシリコーンオイルを含浸したパッド、ローラー、ウェッブ等でクリーニングする方法が使用できる。
【0246】
次に、本発明で用いられる固定配置された加熱体を内包した回動する加圧部材により定着する方式について説明する。
【0247】
この定着方式は、固定配置された加熱体と、該加熱体に対向圧接し、且つフィルムを介して転写材を加熱体に密着させる加圧部材とにより圧接加熱定着する方式である。
【0248】
この圧接加熱定着器は、加熱体が従来の加熱ローラーに比べて熱容量が小さく、転写材の通過方向と直角方向にライン状の加熱部を有するものであり、通常加熱部の最高温度は100〜300℃である。
【0249】
なお、圧接加熱定着とは、通常よく用いられるごとく加熱部材と加圧部材の間を、未定着トナーをした転写材を通す方式等、加熱源に未定着トナー像を押し当てて定着する方法である。こうすることにより加熱が迅速に行われるため、定着の高速化が可能となるが、温度制御が難しく、加熱源表面部分等の未定着トナーを直接圧接される部分に、トナーが付着残留したいわゆるトナーオフセットが起こりやすく、また転写材が定着器に巻き付きを起こす等の故障も起こしやすいという問題点もある。
【0250】
この定着方式では、装置に固定支持された低熱容量のライン状加熱体は、厚さにして0.2〜5.0mm、さらに好ましくは0.5〜3.5mmで幅10〜15mm、長手長240〜400mmのアルミナ基板に抵抗材料を1.0〜2.5mmに塗布したもので両端より通電される。
【0251】
通電はDC100Vの周期15〜25msecのパルス波形で、温度センサーにより制御された温度・エネルギー放出量に応じたパルス幅に変化させてあたえる。低熱容量ライン状加熱体において、温度センサーで検出された温度T1の場合、抵抗材料に対向するフィルムの表面温度T2はT1よりも低い温度となる。ここでT1は120〜220℃が好ましく、T2の温度はT1の温度と比較して0.5〜10℃低いことが好ましい。また、フィルムがトナー表面より剥離する部分におけるフィルム材表面温度T3はT2とほぼ同等である。フィルムは、この様にエネルギー制御・温度制御された加熱体に当接して図6(a)の中央矢印方向に移動する。これら定着用フィルムとして用いられるものは、厚みが10〜35μmの耐熱フィルム、例えばポリエステル、ポリパーフルオロアルコキシビニルエーテル、ポリイミド、ポリエーテルイミドに、多くの場合はテフロン等のフッ素樹脂に導電材を添加し離型剤層を、5〜15μm被覆させたエンドレスフィルムである。
【0252】
フィルムの駆動には、駆動ローラーと従動ローラーにより駆動力とテンションをかけられて矢印方向へシワ・ヨレがなく搬送される。定着器としての線速は40〜600mm/secが好ましい。
【0253】
加圧ローラーはシリコーンゴム等の離型性の高いゴム弾性層を有し、フィルム材を介して加熱体に圧着され、圧接回転する。
【0254】
また、上記にはエンドレスフィルムを用いた例を説明したが、図6(b)の様にフィルムシートの送り出し軸と巻き取り軸を使用し、有端のフィルム材を使用してもよい。さらには内部に駆動ローラー等を有しない単なる円筒状のものでもよい。
【0255】
上記定着器にはクリーニング機構を付与して使用してもよい。クリーニング方式としては、各種シリコーンオイルを定着用フィルムに供給する方式や各種シリコーンオイルを含浸させたパッド、ローラー、ウェッブ等でクリーニングする方式が用いられる。
【0256】
なお、シリコーンオイルとしては、ポリジメチルシロキサン、ポリメチルフェニルシロキサン、ポリジフェニルシロキサン等を使用することが出来る。さらに、フッ素を含有するシロキサンも好適に使用することが出来る。
【0257】
次に図6にこの定着器の構成断面図の例を示す。
図6(a)において、84は装置に固定支持された低熱容量ライン状加熱体であって、一例として高さが1.0mm、幅が10mm、長手長が240mmのアルミナ基板85に抵抗材料86を幅1.0mmに塗工したものであり、長手方向両端部より通電される。
【0258】
通電は例えばDC100Vで通常は周期20msecのパルス状波形でなされ、検温素子87からの信号によりコントロールされ所定温度に保たれる。このためエネルギー放出量に応じてパルス幅を変化させるが、その範囲は例えば0.5〜5msecである。
【0259】
このように制御された加熱体84に移動するフィルム88を介して未定着トナー像93を担持した転写材94を当接させてトナーを熱定着する。
【0260】
ここで用いられるフィルム88は、駆動ローラー89と従動ローラー90によりテンションをかけられた状態でシワの発生なく移動する。95はシリコーンゴム等で形成されたゴム弾性層を有する加圧ローラーであり、総圧0.4〜2.0Nでフィルムを介して加熱体を加圧している。転写材94上の未定着トナー像93は、入口ガイド96により定着部に導かれ、加熱により定着像を得る。
【0261】
以上はエンドレスベルトで説明したが、図6(b)のごとく、フィルムシート繰り出し軸91および巻き取り軸92を使用し、定着用のフィルムは有端のものでもよい。
【0262】
【実施例】
以下、実施例にて本発明を詳細に説明するが本発明はこれらに限定されない。
【0263】
実施例1
《ラテックスの調製》
(ラテックス1HMLの調製)
(1)核粒子の調製(第1段重合):(ラテックス1Hの調製)
攪拌装置、温度センサー、冷却管、窒素導入装置を取り付けた5000mlのセパラブルフラスコに、下記のアニオン系界面活性剤(101)
(101) C1021(OCH2CH22OSO3Na
7.08gをイオン交換水3010gに溶解させた界面活性剤溶液(水系媒体)を仕込み、窒素気流下230rpmの攪拌速度で攪拌しながら、内温を80℃に昇温させた。
【0264】
この界面活性剤溶液に、重合開始剤(過硫酸カリウム:KPS)9.2gをイオン交換水200gに溶解させた開始剤溶液を添加し、温度を75℃とした後、スチレン70.1g、n−ブチルアクリレート19.9g、メタクリル酸10.9gからなる単量体混合液を1時間かけて滴下し、この系を75℃にて2時間にわたり加熱、攪拌することにより重合(第1段重合)を行い、ラテックス(高分子量樹脂からなる樹脂粒子の分散液)を調製した。これを「ラテックス(1H)」とする。
【0265】
(2)中間層の形成(第2段重合):(ラテックス1HMの調製)
攪拌装置を取り付けたフラスコ内において、スチレン105.6g、n−ブチルアクリレート30.0g、メタクリル酸6.2g、n−オクチル−3−メルカプトプロピオン酸エステル5.6gからなる単量体混合液に、上記例示化合物20)で表されるエステル化合物(脂肪酸ユニットの炭素数20)98.0gを添加し、85℃に加温し溶解させて単量体溶液を調製した。
【0266】
一方、アニオン系界面活性剤(101)1.6gをイオン交換水2700mlに溶解させた界面活性剤溶液を95℃に加熱し、この界面活性剤溶液に、核粒子の分散液である前記ラテックス(1H)を固形分換算で28g添加した後、循環経路を有する機械式分散機「クレアミックス(CLEARMIX)」(エム・テクニック(株)製)により、前記例示化合物19)の単量体溶液を6時間混合分散させ、分散粒子径(284nm)を有する乳化粒子(油滴)を含む分散液(乳化液)を調製した。
【0267】
次いで、この分散液(乳化液)に、重合開始剤(KPS)5.1gをイオン交換水240mlに溶解させた開始剤溶液と、イオン交換水750mlとを添加し、この系を80〜98℃にて1〜12時間にわたり加熱攪拌することにより重合(第2段重合)を行い、ラテックス(高分子量樹脂からなる樹脂粒子の表面が中間分子量樹脂により被覆された構造の複合樹脂粒子の分散液)を得た。これを「ラテックス(1HM)」とする。
【0268】
前記ラテックス(1HM)を乾燥し、走査型電子顕微鏡で観察したところ、ラテックスに取り込まれなかった例示化合物19)を主成分とする粒子(400〜1000nm)が観察された。
【0269】
(3)外層の形成(第3段重合):(ラテックス1HMLの調製)
上記のようにして得られたラテックス(1HM)に、重合開始剤(KPS)7.4gをイオン交換水200mlに溶解させた開始剤溶液を添加し、80℃の温度条件下に、スチレン300g、n−ブチルアクリレート95g、メタクリル酸15.3g、n−オクチル−3−メルカプトプロピオン酸エステル10.4gからなる単量体混合液を1時間かけて滴下した。滴下終了後、2時間にわたり加熱攪拌することにより重合(第3段重合)を行った後、28℃まで冷却しラテックス(高分子量樹脂からなる中心部と、中間分子量樹脂からなる中間層と、低分子量樹脂からなる外層とを有し、前記中間層に例示化合物19)が含有されている複合樹脂粒子の分散液)を得た。このラテックスを「ラテックス(1HML)」とする。
【0270】
このラテックス(1HML)を構成する複合樹脂粒子は、138,000、80,000および13,000にピーク分子量を有するものであり、また、この複合樹脂粒子の個数平均粒径は122nmであった。
【0271】
(ラテックス2HMLの調製)
ラテックス(1HML)の製造において、例示化合物20)の代わりに例示化合物21)(脂肪酸ユニットの炭素数18)とした以外は同様にして、ラテックス2HMLを得た。
【0272】
このラテックス(2HML)を構成する複合樹脂粒子は、146,000、90,000および13,000にピーク分子量を有するものであり、また、この複合樹脂粒子の個数平均粒径は126nmであった。
【0273】
(ラテックス3HMLの調製)
ラテックス(3HML)の製造において、例示化合物20)の代わりに例示化合物18)(脂肪酸ユニットの炭素数28)とした以外は同様にして、ラテックス3HMLを得た。
【0274】
このラテックス(3HML)を構成する複合樹脂粒子は、117,000、90,000および12,000にピーク分子量を有するものであり、また、この複合樹脂粒子の個数平均粒径は118nmであった。
【0275】
《着色粒子1の製造》
アニオン系界面活性剤(101)59.0gをイオン交換水1600mlに攪拌溶解した。この溶液を攪拌しながら、420.0gのC.I.ピグメント・レッド122を徐々に添加し、次いで、「クレアミックス」(エム・テクニック(株)製)を用いて分散処理することにより、着色剤粒子の分散液(以下、「着色剤分散液1」という)を調製した。この着色剤分散液における着色剤粒子の粒子径を、電気泳動光散乱光度計「ELS−800」(大塚電子社製)を用いて測定したところ、重量平均粒子径で89nmであった。
【0276】
420.7gのラテックス1HML(固形分換算)、イオン交換水900gと、166gの着色剤分散液1とを、温度センサー、冷却管、窒素導入装置、攪拌装置を取り付けた反応容器(四つ口フラスコ)に入れ攪拌した。内温を30℃に調整した後、この溶液に5モル/リットルの水酸化ナトリウム水溶液を加えてpHを8〜10.0に調整した。
【0277】
次いで、塩化マグネシウム6水和物12.1gをイオン交換水1000mlに溶解した水溶液を、攪拌下、30℃にて10分間かけて添加した。3分間放置した後に昇温を開始し、この系を6〜60分間かけて90℃まで昇温した。その状態で、「コールターカウンターTA−II」にて会合粒子の粒径を測定し、個数平均粒径が4〜7μmになった時点で、塩化ナトリウム80.4gをイオン交換水1000mlに溶解した水溶液を添加して粒子成長を停止させ、さらに、熟成処理として液温度85〜98℃にて2〜12時間にわたり加熱攪拌することにより融着を継続させた。その後、30℃まで冷却し、塩酸を添加してpHを2.0に調整し、攪拌を停止した。生成した会合粒子を濾過し、45℃のイオン交換水で繰り返し洗浄し、その後、40℃の温風で乾燥して着色粒子1を得た。
【0278】
ここで、着色粒子1の製造にあたり、上記記載の凝集工程のpH、熟成処理工程の温度、熟成時間、撹拌強度を制御して離型剤、着色剤分散状態、及び形状および形状係数の変動係数を制御し、さらに液中分級により、粒径および粒度分布の変動係数等を表1に示すように調整した。
【0279】
(比較用着色粒子1〜7の製造)
着色粒子1の製造にあたり、上記記載の凝集工程のpH、熟成処理工程の温度、熟成時間、撹拌強度を制御して離型剤、着色剤分散状態、及び形状および形状係数の変動係数を制御し、さらに液中分級により、粒径および粒度分布の変動係数等を表1に示すように調整した以外は同様にして、比較用の着色粒子1〜7を製造した。
【0280】
(着色粒子2、3の製造)
着色粒子1の製造において、ラテックス1HMLの代わりにラテックス2HMLを使用し、また、C.I.ピグメント・レッド122のかわりにピグメントイエロー180を使用し表1に示す特性を有する着色粒子2を製造した。
【0281】
また、着色粒子1の製造において、ラテックス1HMLの代わりにラテックス3HMLを使用し、C.I.ピグメント・レッド122のかわりにフタロシアニン顔料(BASF社製、PB−FAST BLUE)を使用し、表1に示す特性を有する着色粒子3を製造した。
【0282】
【表1】
Figure 0003937738
【0283】
《本発明の静電荷像現像用トナー粒子1〜5及び比較の静電荷像現像用トナー粒子1〜13の作製》
以上のようにして得られた着色粒子1〜3及び比較用着色粒子1〜7の各々に、表2に示す疎水性針状チタン(ノルマルブチルトリメトキシシランにより疎水化処理)1.0質量部、および/または、シリカ(爆燃法により製造されたもの、ヘキサメチルシラザンにより疎水化処理)0.8質量部を添加し、10リットルヘンシェルミキサーの回転翼の周速を30m/sに設定し混合した。尚、針状チタンと爆燃法により製造されたシリカ粒子の両方を添加する場合は、チタン粒子を添加して10分混合した後、爆燃法により製造されたシリカ粒子を添加し15分追加混合し、本発明の静電荷像現像用トナー粒子1〜5、比較用の静電荷像現像用トナー粒子1〜13を各々得た。ここで、前記記載のトナー粒子の各々を調製するにあたり、表3に示すように、トナー粒子のBET比表面積、エステルワックスの脂肪酸炭素数、アルコール炭素数、ボロノイ多角形の面積の平均値、変動係数、ボロノイ多角形の面積(160000nm2の成分(%))などを調整した。
【0284】
また、着色粒子から本発明及び比較の静電荷像現像用トナー粒子の各々を作製する過程において、前記記載の各々のトナー粒子の母体となる各々の着色粒子は、外部添加剤の添加等により、その形状および粒径は変化しない。
【0285】
【表2】
Figure 0003937738
【0286】
【表3】
Figure 0003937738
【0287】
《キャリアの製造》
(フェライト芯材の製造)
MnOを18mol%、MgOを4mol%、Fe23を78mol%を、湿式ボールミルで2時間粉砕、混合し乾燥させた後に、900℃で2時間保持することにより仮焼成し、これをボールミルで3時間粉砕しスラリー化した。分散剤及びバインダーを添加し、スプレードライヤーにより造粒、乾燥し、その後1200℃、3時間本焼成を行い、抵抗4.3×108Ωのフェライト芯材粒子を得た。
【0288】
(被覆用樹脂の製造)
界面活性剤として炭素数12のアルキル基を有するベンゼンスルホン酸ナトリウムを用いた水溶液媒体中の濃度を0.3質量%とした乳化重合法により、シクロヘキシルメタクリレート/メチルメタクリレート(共重合比5/5)の共重合体を合成し、体積平均一次粒径0.1μm、質量平均分子量(Mw)200,000、数平均分子量(Mn)91,000、Mw/Mn=2.2、軟化点温度(Tsp)230℃及びガラス転移温度(Tg)110℃樹脂微粒子を得た。
【0289】
尚、前記樹脂微粒子は、乳化状態において、水と共沸し、残存モノマー量を510ppmとした。次に、フェライト芯材粒子100質量部と、前記樹脂微粒子2質量部とを、撹拌羽根付き高速撹拌混合機に投入し、120℃で30分間撹拌混合して、機械的衝撃力の作用を使用して個数平均粒径61μmの樹脂被覆キャリアを得た。
【0290】
《現像剤の製造》
上記記載の静電荷像現像用トナー粒子1〜5、比較の静電荷像現像用トナー粒子1〜13の各々と前記記載のキャリアとを混合し、表4に示すように、静電荷像現像用トナー濃度が6質量%の現像剤試料1〜18を各々、調製した。
【0291】
《現像剤の評価方法》
上記のようにして得られた現像剤試料1〜18の各々を図5に記載の、画像形成プロセスを有するデジタル複写機に各現像剤を搭載し低温低湿環境下(温度10℃、相対湿度20%)、および高温高湿環境下(温度33℃、相対湿度80%)において、下記に示すようにハーフトーンの均一性、微細ドットのチリ、転写率を評価した。また、画素率65%の画像を10万枚形成する実写テストを行うことにより、転写体のフィルミングについて評価した。
【0292】
尚、下記記載の評価を行うに当たり、デジタル複写機の設定条件は下記のように調整した。
【0293】
(帯電条件)
帯電器;ローラー帯電器、初期帯電電位を−750V
(露光条件)
露光部電位を−50Vにする露光量に設定
(現像条件J)
DCバイアス;−550V
転写ベルトとしては下記「転写ベルト」を用いた。「転写ベルト」は、ポリイミドフィルム(表面抵抗1014Ω、厚さ20μmの高抵抗フィルム)の上に、フッ素系樹脂に導電剤を添加して表面抵抗を7×106Ωとした10μmの厚さの離型層を設けてなるエンドレスフィルム。
【0294】
(ハーフトーンの均一性)
感光体フィルミング、転写性変動によるによるハーフトーン画像の均一性を評価した。ランクを下記として評価した。
【0295】
ランクA:ムラの無い均一な画像(良好)
ランクB:スジ状の薄いムラが1本存在(実用上問題なし)
ランクC:スジ状の薄いムラが数本存在(実用不可)
ランクD:スジ状のはっきりしたムラが数本以上存在(不良)
(微細ドットのチリ)
画像全面に10%網点画像を形成し、ルーペにてドット周辺のチリを観察し、下記のようにランク評価を行った。
【0296】
◎:チリがほとんど検知できない
○:微かにチリがあるが、注視しなければ気づかない程度(実用可)
×:チリが容易に検知できるもの(実用不可)
(転写率の評価)
下記式(1)により転写率(%)を求め、下記のようにランク評価した。
【0297】
式(1)
転写率(%)={1−(回収トナーの質量/消費トナーの質量)}×100
◎:転写率99.5%を越える(極めて良好)
○:99.0〜99.5%(良好)
△:95.0〜99.0%未満(実用不可)
×:95.0%未満(不良)
(転写体フィルミングの評価)
目視観察でフィルミングの有無を判定した。
【0298】
未発生:転写体に曇りがなく、全くフィルミング確認されない
発生 :転写体にフィルミングが確認できる
得られた評価結果を表4に示した。
【0299】
【表4】
Figure 0003937738
【0300】
表4から、比較と比べて本発明の試料は、ハーフトーンの均一性が良好であり、微細ドットのチリが無く、転写率、転写体のフィルミング等の特性にも優れていることが明らかである。
【0301】
【発明の効果】
本発明により、ハーフトーンの均一性が良好であり、微細ドットのチリが無く、転写率、転写体のフィルミング等の特性にも優れている静電荷像現像用トナーを提供することが出来た。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は、角のないトナー粒子の投影像を示す説明図であり、(b)および(c)は、それぞれ角のあるトナー粒子の投影像を示す説明図である。
【図2】本発明に用いられる、海島構造を有するトナー粒子をボロノイ多角形によって分割した概略断面図である。
【図3】本発明に用いられる、海島構造を有するトナー粒子の一例を示す概略断面図である。
【図4】転写ロールを用いた画像形成装置の一例を示す概略断面図。
【図5】転写ベルトを用いた画像形成装置の一例を示す概略断面図。
【図6】転写ベルトを用いた定着器の構成断面図。
【符号の説明】
10 感光体
11 帯電器
12 像露光光
13 現像器
14 分離極
15 転写ロール
16 バイアス電源
17 クリーニングブレード
18 除電ランプ
19 給紙ローラ
20 定着器
P 転写材
Pa、Pb、Pc、Pd 画像形成ユニット
1a、1b、1c、1d 感光体
2a、2b、2c、2d 潜像形成部
3a、3b、3c、3d 現像部
4a、4b、4c、4d 転写放電部
5a、5b、5c、5d クリーニング器
6a、6b、6c、6d 帯電器
21 転写ベルト
22a、22b、22c、22d 分離除電放電器
23 定着装置
24 クリーニング器
25 排出口
84 加熱体
85 アルミナ基板
86 抵抗材料
87 検温素子
88 フィルム
89 駆動ローラー
90 従動ローラー
91 繰り出し軸
92 巻き取り軸
93 未定着トナー像
94 転写材
95 加圧ローラー[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electrostatic image developing toner, a method for producing an electrostatic image developing toner, and an image forming method.
[0002]
[Prior art]
Today, the electrostatic latent image developing method represented by electrophotography is widely used in image forming methods such as printers, copiers, and facsimiles as a high-quality method that can stably obtain high-quality images at high speed. However, there are still some problems.
[0003]
For example, in a conventional toner prepared by a pulverization method, the material dispersed in the toner is unevenly present on the fracture surface, and the surface property between the toners is difficult to be constant, and variations in the transfer process are likely to occur. However, there is a problem that color reproducibility as a color image tends to be lowered.
[0004]
On the other hand, the electrostatic latent image developing toner is desired to have a small particle size from the viewpoint of high image quality. In recent years, polymerization toner has been actively developed as a method for producing a small particle size toner. In this polymerization method, resin particles and, if necessary, colorant particles are associated or salted out, agglomerated, and fused to prepare an irregularly shaped toner, or a radically polymerizable monomer and a colorant are dispersed. Then, there is a method in which droplets are dispersed in an aqueous medium or the like so as to have a desired toner particle size, and suspension polymerization is performed.
[0005]
However, since the toner particles produced by applying the suspension polymerization method can form a spherical toner having a uniform surface property, the uniformity among the toners is high, but the shape is spherical, so the latent particles are latent. Since the adhesion to the image carrier is increased, there is a problem in that the transferability tends to be lowered.
[0006]
Therefore, the resin particles polymerized in an aqueous medium containing a surfactant are produced by being treated with a flocculant having a critical aggregation concentration equal to or higher than the resin particles and an organic solvent that is infinitely soluble in water. A non-spherical particle is disclosed in JP-A-11-194540.
[0007]
In the technique described above, by using a divalent or trivalent metal salt as the aggregating agent, an image having excellent shape uniformity and charge amount uniformity and high sharpness can be obtained. The presence of a valent metal salt raises the Kraft point of the surfactant and forms a slightly soluble precipitate in water. This precipitate is present in a state where the colored particles, that is, the toner adheres to the toner after the toner is separated from the aqueous medium, the fog is likely to occur under high temperature and high humidity, and the transferability is liable to deteriorate. there were.
[0008]
In particular, in order to achieve high image quality, it is preferable to adjust the toner particles to have a small particle diameter and to uniformize the shape of the toner particles. There are problems such as uniformity, generation of fine dots, reduction in transfer rate, and filming of the transfer body, and there has been a demand for a solution to the above problems.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a toner for developing an electrostatic charge image having good halftone uniformity, no dust of fine dots, and excellent properties such as transfer rate and filming of a transfer member. is there.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
  The object of the present invention is as follows.6Achieved by.
[0011]
1. All toner particles including toner particles including a resin, a colorant, and an external additive, wherein the toner particles have a number average particle diameter of 2 to 10 μm and a shape factor in the range of 1.2 to 1.6 In the toner for developing an electrostatic charge image, the proportion of the particles is 65% by number or more, the variation coefficient of the shape factor of the toner particles is 16% or less, and the number variation coefficient in the number particle size distribution is 27% or less.
The surface of the toner particles has a major axis length ratio of 2 to 20 and a major axis length of 10 to 200 nm, or a circularity coefficient of 0.976 to 1. A toner for developing an electrostatic charge image, comprising hydrophobic metal oxide particles having a number average particle diameter of 1.000 and having a number average particle size of 35 to 140 nm.
[0012]
2. 2. The electrostatic image developing toner according to 1 above, wherein the metal oxide particles subjected to the hydrophobization treatment are silica particles.
[0013]
  3.3. The electrostatic image developing toner according to 1 or 2, wherein at least one of the external additives is metal oxide particles produced by a deflagration method.
[0014]
4). 4. The electrostatic image developing toner according to 3 above, wherein the metal oxide particles produced by the deflagration method are silica particles.
[0015]
  5).The toner particles are produced through a process of aggregating and fusing resin particles in an aqueous medium, and the residual surfactant content in the toner particles is 1-1000 ppm, and the content of divalent or trivalent metal element is 250. 5. The electrostatic charge as described in any one of 1 to 4 above, wherein the toner particles have titanium oxide fine particles having a surface treatment of 20000 ppm and a water-soluble component amount of 2 to 1800 ppm. Toner for image development.
[0016]
6). 6. The toner for developing an electrostatic charge image according to any one of 1 to 5, wherein a ratio of the toner particles having no corners in the toner particles is 50% by number or more.
[0018]
  7).The toner particles having a resin obtained by polymerizing a polymerizable monomer in an aqueous medium.6The toner for developing an electrostatic image according to any one of the above.
[0019]
  8).BET specific surface area of toner particles is 1.1 to 3.5 g / m21 to 3 above,7The toner for developing an electrostatic image according to any one of the above.
[0020]
  9.In a cross-sectional photograph obtained by photographing the toner particles with a transmission electron microscope, the average value of the area of the Voronoi polygon at the center of gravity of the low-luminance island is 20,000 to 120,000 nm.2The coefficient of variation is 25% or less.8The toner for developing an electrostatic image according to any one of the above.
[0021]
  10.In a cross-sectional photograph obtained by photographing the toner particles with a transmission electron microscope, the average value of the area of the Voronoi polygon at the center of gravity of the low-luminance island is 40000-100,000 nm.2The coefficient of variation is 20% or less.9The toner for developing an electrostatic image according to any one of the above.
[0022]
  11.In a cross-sectional photograph obtained by photographing the toner particles with a transmission electron microscope, the average value of the area of the Voronoi polygon at the center of gravity of the low-luminance island is 20,000 to 120,000 nm.2160000 nm23 to 20% of the above components,10The toner for developing an electrostatic image according to any one of the above.
[0023]
  12The toner particles include a release agent, and the release agent includes an ester compound having a higher alcohol having 12 to 35 carbon atoms or a higher fatty acid having 12 to 35 carbon atoms.11The toner for developing an electrostatic image according to any one of the above.
[0024]
  13.1 to12In producing the toner for developing an electrostatic charge image according to any one of the above, the ratio of the length of the major axis to the length of the minor axis is 2 to 20 and the length of the major axis is 10 on the surface of the toner particles. Having a step of externally fixing and fixing titanium oxide fine particles of ~ 200 nm,
  An electrostatic charge having a roundness coefficient of 0.976 or more, a number average particle diameter of 35 to 140 nm, a step of externally fixing and fixing hydrophobized metal oxide particles manufactured by a deflagration method A method for producing a toner for image development.
[0025]
  14The metal oxide particles subjected to hydrophobization treatment are silica particles,13A method for producing a toner for developing an electrostatic image as described in 1.
[0026]
  15.1 to12In producing the toner for developing an electrostatic charge image according to any one of the above, it is obtained by agglomerating and fusing resin particles in an aqueous medium, containing 1 to 1000 ppm of a residual surfactant, To obtain toner particles by fixing titanium oxide fine particles containing 2 to 1800 ppm of a water-soluble component as at least one kind of external additive on the surface of colored particles containing 250 to 20000 ppm of a trivalent metal element. A method for producing a toner for developing an electrostatic charge image.
[0027]
  16.A toner image formed by developing an electrostatic latent image formed by charging and image exposure on an electrophotographic photosensitive member with toner for developing an electrostatic image is transferred to a transfer material using a contact transfer method, and thereafter An image forming method in which each step of separation, fixing and cleaning is repeated, wherein:12An image forming method comprising using the electrostatic image developing toner according to any one of the above.
[0028]
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
In the present invention, by using the electrostatic charge image developing toner according to claims 1 to 13, there is a problem of conventional high-quality toner particles having a small particle size and a uniform shape, that is, uniform halftone. In addition, the problems such as the generation of dust, the generation of fine dots, the transfer rate decrease, and the occurrence of filming of the transfer body were simultaneously solved.
[0029]
The toner particles having a small particle size and a uniform shape having the above-mentioned problems are such that the ratio of the toner particle shape factor in the range of 1.2 to 1.6 is 65% by number or more, and the toner The variation coefficient of the shape factor of the particles is 16% or less, and the number variation coefficient in the number particle size distribution is 27% or less.
[0030]
The particle diameter of the electrostatic image developing toner of the present invention will be described.
As the particle diameter of the toner of the present invention, particles having a number average particle diameter of 2 to 10 [mu] m are used, but from the viewpoint of obtaining a high quality image, it is preferably adjusted to 3 to 8 [mu] m. This particle size can be controlled by the concentration of the aggregating agent, the amount of organic solvent added, the fusing time, and the polymer composition in the toner production method described in detail later.
[0031]
When the number average particle diameter is 2 to 10 μm, toner particles having high adhesion force that fly and adhere to the heating member and generate offset in the fixing process are reduced, and transfer efficiency is increased and halftone The image quality is improved, and the image quality of fine lines and dots is improved.
[0032]
The number average particle diameter of the toner can be measured using a Coulter Counter TA-II, Coulter Multisizer, SLAD 1100 (Laser Diffraction Particle Size Measuring Device manufactured by Shimadzu Corporation) or the like.
[0033]
In the present invention, a Coulter multisizer is used, and an interface (manufactured by Nikkaki Co., Ltd.) for outputting a particle size distribution and a personal computer are connected. The particle size distribution and the number average particle size were calculated by measuring the volume distribution of a toner of 1 μm or more (for example, 1 to 40 μm) using a 100 μm aperture in the Coulter Multisizer.
[0034]
The shape factor of the toner particles will be described.
The shape factor of the toner of the present invention is represented by the following formula and indicates the degree of roundness of the toner particles.
[0035]
Shape factor = ((maximum diameter / 2)2× π) / projection area
Here, the maximum diameter refers to the width of a particle that maximizes the interval between the parallel lines when the projected image of the toner particles on the plane is sandwiched between two parallel lines. The projected area refers to the area of the projected image of the toner particles on the plane.
[0036]
In the present invention, this shape factor is obtained by taking a photograph in which the toner particles are magnified 2000 times with a scanning electron microscope, and then using “SCANNING IMAGE ANALYZER” (manufactured by JEOL Ltd.) based on this photograph. It was measured by performing analysis. At this time, the shape factor of the present invention was measured by the above formula using 100 toner particles.
[0037]
The method for controlling the shape factor is not particularly limited. For example, a method in which toner particles are sprayed into a hot air stream, a method in which toner particles are repeatedly applied with mechanical energy due to impact force in a gas phase, or a method in which a toner is not dissolved in a solvent and a swirl flow is applied. To prepare a toner having 65% by number or more of toner particles having a shape factor in the range of 1.2 to 1.6, and adding this to a normal toner so as to be within the range of the present invention. There is a way to do it. In addition, the entire shape is controlled at the stage of adjusting the so-called polymerization toner, and the toner whose shape factor is in the range of 1.2 to 1.6 is adjusted to 65% by number or more is similarly converted to a normal toner. The method of adding and adjusting is mentioned.
[0038]
The variation coefficient of the shape factor of the toner particles will be described.
“Variation coefficient of shape factor”, which is a variable indicating the uniform shape of toner particles, is calculated from the following equation.
[0039]
Variation coefficient of toner shape factor = (S1 / K) × 100 (%)
In the formula, S1 represents the standard deviation of the shape factor of 100 toner particles, and K represents the average value of the shape factor.
[0040]
As a basic condition for achieving high image quality, a toner having a shape factor of 16% or less is used as the coefficient of variation of the shape factor of the toner particles according to the present invention. The coefficient of variation is adjusted to 14% or less.
[0041]
In order to uniformly control the shape factor of the toner and the variation coefficient of the shape factor without variation in lots, the resin particles (polymer particles) constituting the toner of the present invention are prepared (polymerized), and the resin particles are melted. In the process of controlling the attachment and shape, an appropriate process end time is determined while monitoring the characteristics of the toner particles (colored particles) being formed.
[0042]
Monitoring means that a measuring device is incorporated in-line, and process conditions are controlled based on the measurement result. That is, in the case of polymerization toner formed by incorporating shape measurement in-line, for example, by associating or fusing resin particles in an aqueous medium, the shape and particle size are sequentially sampled during the fusing process. The reaction is stopped when the desired shape is obtained.
[0043]
Although it does not specifically limit as a monitoring method, The flow type particle image analyzer FPIA-2000 (made by Toa Medical Electronics Co., Ltd.) can be used. This apparatus is suitable because the shape can be monitored by performing image processing in real time while passing the sample liquid. That is, a pump or the like is used from the reaction field, and the shape is measured continuously, and the reaction is stopped when the desired shape is obtained.
[0044]
The number particle size distribution and number variation coefficient of the toner particles will be described.
The “number variation coefficient in the number particle size distribution”, which is one variable indicating the uniform shape of the toner particles, is measured with a Coulter counter TA or Coulter Multisizer (manufactured by Coulter Co., Ltd.). In the present invention, a Coulter Multisizer is used, and an interface (manufactured by Nikkaki Co., Ltd.) for outputting the particle size distribution and a personal computer are connected. The aperture used in the Coulter Multisizer was 100 μm, and the volume and number of toners of 1 μm or more were measured to calculate the particle size distribution and the number average particle size. The number particle size distribution represents the relative frequency of the toner particles with respect to the particle size, and the number average particle size represents the median diameter in the number particle size distribution. The “number variation coefficient in the number particle size distribution” of toner (hereinafter referred to as toner number variation coefficient) is calculated from the following equation.
[0045]
Toner number variation coefficient = (S2 / Dn) × 100 (%)
In the formula, S2 represents the standard deviation in the number particle size distribution, and Dn represents the number average particle size (μm).
[0046]
In the present invention, as basic characteristics of the toner, it is necessary that the charge amount distribution is sharp and the transfer efficiency is high. However, the toner number variation coefficient described above is adjusted to 27% or less. This is an essential requirement. Further, when the toner adjusted as described above is used in an image forming apparatus, the charging characteristics of the toner are stabilized, and incidental effects such as poor occurrence of cleaning failure are exhibited.
[0047]
The method for controlling the number variation coefficient in the toner is not particularly limited. For example, a method of classifying toner particles by wind force can be used, but classification in a liquid is effective for reducing the number variation coefficient. As a method of classifying in this liquid, there is a method of separating and collecting toner particles according to a difference in sedimentation speed caused by a difference in toner particle diameter by using a centrifuge and controlling the rotation speed.
[0048]
In particular, when a toner is produced by a suspension polymerization method or the like, a classification operation is essential in order to make the number variation coefficient in the number particle size distribution 27% or less. In the suspension polymerization method, it is necessary to disperse a polymerizable monomer in an oil droplet having a desired size as a toner in an aqueous medium before polymerization. That is, mechanical shearing by a homomixer or homogenizer is repeated for large oil droplets of a polymerizable monomer to reduce the oil droplets to the size of toner particles. In the method using shearing, the number particle size distribution of the obtained oil droplets is wide, and therefore the particle size distribution of the toner obtained by polymerizing the oil droplets is also wide. For this reason, classification operation is essential.
[0049]
Further, the toner according to the present invention has a natural logarithm lnD on the horizontal axis when the particle diameter of the toner particles is D (μm), and the horizontal axis is divided into a plurality of classes at intervals of 0.23. In the histogram showing the particle size distribution, the sum (M1) of the relative frequency (m1) of the toner particles included in the most frequent class and the relative frequency (m2) of the toner particles included in the most frequent class after the most frequent class. ) Is preferably 70% or more.
[0050]
When the sum (M) of the relative frequency (m1) and the relative frequency (m2) is 70% or more, the dispersion of the particle size distribution of the toner particles becomes narrow. Therefore, selective development can be performed by using the toner in the image forming process. Can be reliably suppressed.
[0051]
In the present invention, the histogram showing the particle size distribution based on the number is a natural logarithm lnD (D: particle size of individual toner particles) having a plurality of classes (0 to 0.23: 0.23) at intervals of 0.23. 0.46: 0.46-0.69: 0.69-0.92: 0.92-1.15: 1.15-1.38: 1.38-1.61: 1.61-1. 84: 1.84 to 2.07: 2.07 to 2.30: 2.30 to 2.53: 2.53 to 2.76, and so on). This histogram was analyzed by a particle size distribution analysis program installed in the computer by transferring the particle size data of the sample measured by the Coulter Multisizer to the computer via the I / O unit according to the following conditions. Is.
[0052]
"Measurement condition"
(1) Aperture: 100 μm
(2) Sample preparation method: Electrolyte [ISOTON R-11 (manufactured by Coulter Scientific Japan)] 50-100 ml, an appropriate amount of a surfactant (neutral detergent) was added and stirred, and 10-20 mg of measurement sample was added thereto. Add This system is prepared by dispersing for 1 minute with an ultrasonic disperser.
[0053]
In the toner according to the present invention, “toner particles having no corners” are preferably used as the particle shape from the viewpoint of reducing aggregation of toner particles. The “toner particles without corners” will be described with reference to FIG.
[0054]
In the toner according to the present invention, the proportion of toner particles having no corners in the toner particles constituting the toner is preferably 50% by number or more, and more preferably 70% by number or more.
[0055]
When the ratio of the toner particles having no corners is 50% by number or more, voids in the transferred toner layer (powder layer) are reduced, fixing property is improved, and offset is hardly generated. In addition, toner particles that easily wear and break and toner particles having a portion where charges are concentrated are reduced, the charge amount distribution becomes sharp, the chargeability is stable, and good image quality can be formed over a long period of time.
[0056]
Here, the “toner particles having no corners” means toner particles having substantially no protrusions that concentrate electric charges or protrusions that easily wear due to stress. Specifically, the following toner particles are used. Is called toner particles having no corners. That is, as shown in FIG. 1A, when the major axis of the toner particle T is L, a circle C having a radius (L / 10) is in contact with the peripheral line of the toner particle T at one point. A case where the circle C does not substantially protrude outside the toner T when the inner side is rolled is referred to as “toner particles having no corners”. “A case where the protrusion does not substantially protrude” refers to a case where the protrusion having the protruding circle is one or less. The “major diameter of toner particles” refers to the width of a particle that maximizes the interval between the parallel lines when the projected image of the toner particles on a plane is sandwiched between two parallel lines. FIGS. 1B and 1C show projected images of toner particles having corners, respectively.
[0057]
The ratio of toner particles having no corners was measured as follows. First, an enlarged photograph of the toner particles is taken with a scanning electron microscope, and further enlarged to obtain a 15,000 times photographic image. The photographic image is then measured for the presence or absence of the corners. This measurement was performed on 100 toner particles.
[0058]
A method for obtaining toner having no corners is not particularly limited. For example, as described above as a method for controlling the shape factor, a method in which toner particles are sprayed into a hot air stream, a method in which toner particles are repeatedly applied with mechanical energy by impact force in a gas phase, or a toner is dissolved. It can be obtained by adding in a solvent that does not, and applying a swirling flow.
[0059]
The external additive used for the toner according to the present invention will be described.
The toner particle according to claim 1 has a small particle size (2 to 10 μm) and a surface of the toner particle having a uniform shape, the length of the long axis relative to the length of the short axis as an external additive. The titanium oxide fine particles having a ratio of 2 to 20 and a length of the major axis of 10 to 200 nm, or a hydrophobicity treatment having a circularity coefficient of 0.976 to 1.000 and a number average particle size of 35 to 140 nm It has been found that the effects described in the present invention can be obtained by preparing to have metal oxide particles.
[0060]
The titanium oxide fine particles according to the present invention will be described.
As the titanium oxide fine particles according to the first aspect of the present invention, acicular titanium oxide fine particles are preferably used.
[0061]
Here, the needle shape is defined as the ratio of the length of the long axis to the length of the short axis of the titanium fine particles in the range of 2 to 20 and the length of the long axis in the range of 10 to 200 nm. More preferably, the ratio of the length of the major axis to the length of the shaft is 4 to 16, and the length of the major axis is in the range of 35 to 155 nm.
[0062]
By externally adding the acicular titanium oxide fine particles as described above to the toner particles, contamination of the contact charging member or the contact transfer member can be remarkably suppressed, and a stable image can be obtained over a long period of time.
[0063]
The titanium oxide fine particles are added so as to have a blending amount of 0.1 to 5% by mass, more preferably 0.4 to 2% by mass with respect to the toner particles according to the present invention. You may use together with an additive.
[0064]
An example of the method for producing titanium oxide fine particles according to the present invention is as follows. Titanium obtained by a known production method such as a method using metatitanic acid obtained by a sulfuric acid method or hydrolyzing titanium tetrachloride or alkoxide. In a so-called flux method, a specific surface area of 20 to 120 m is used as a titanium source in a so-called flux method in which a source, an alkali metal source and an oxylin compound are mixed, and the mixture is preferably fired at 700 to 1000 ° C2/ G of fine particle rutile type titanium oxide. As the alkali metal source, alkali metal chlorides such as sodium and potassium, carbonates or oxyacids can be used. Examples of oxyphosphorus compounds that can be used include sodium, potassium, and ammonium phosphates, phosphorus oxides, and oxyacids.
[0065]
The firing temperature when firing the above mixture is 700 to 1000 ° C, preferably 800 to 900 ° C. When the temperature is lower than 700 ° C., it is difficult to form a needle shape, and when the temperature is 1000 ° C. or higher, the sintering is not preferable. The obtained fired product is subsequently dispersed and washed in water, but the aqueous solution may be heated to facilitate removal of soluble salts, or may be forcibly removed with an acid or alkali.
[0066]
Further, from the viewpoint of suppressing the humidity fluctuation of charging of the toner particles according to the present invention and maintaining good transferability, the titanium oxide fine particles according to claim 2 preferably have a water-soluble component amount of 2 to 1800 ppm. Although used, it is more preferably 20 to 1200 ppm.
[0067]
The amount of the water-soluble component can be adjusted by the cleaning conditions after firing in the titanium production process.
[0068]
As a water-soluble component, K contained in the conditioner and flocculant used in the manufacturing process+, Na+, Li+, Mg2+, POFour 2-, SOFour 2-, Cl-Etc. The water-soluble component is measured by boiling 5 g of titanium dioxide in 250 ml of water, evaporating and drying 100 ml of the filtrate obtained by filtering after cooling, and weighing the remaining amount.
[0069]
The measurement is performed with reference to the method described in JIS K5116-1973. Moreover, the amount of water-soluble components is in accordance with the above-mentioned JIS, and the remaining amount is expressed by mass% with respect to the original titanium dioxide.
[0070]
The metal oxide particles according to the present invention will be described.
From the viewpoint of obtaining the effects described in the present invention, the metal oxide particles used in the invention of claim 1 have a circularity coefficient of 0.976 to 1.000 and a number average particle diameter of 35 to 140 nm. It is necessary to use the metal oxide particles.
[0071]
From the viewpoint of reducing the occurrence of scratches on the photoreceptor and improving the uniformity of the halftone of the image, the circularity coefficient of the metal oxide particles according to the present invention is preferably 0.982 to 0.996. The circularity coefficient is an index representing a correlation coefficient with a perfect circle shape. Here, the circularity coefficient is calculated using a flow type particle image analyzer FPIA-2000 (manufactured by Toa Medical Electronics Co., Ltd.). can do.
[0072]
For example, when metal oxide particles having a circularity coefficient of 0.982 to 0.996 are produced by a deflagration method, the metal oxide particles rapidly burn silicon and oxygen at a reaction rate of about several hundreds of meters per second. It is preferably generated by reaction, and from the viewpoint of improving the fluidity of toner particles and ensuring stable transfer performance, the bulk density is preferably adjusted to 300 g / liter or more.
[0073]
In general, the metal oxide particles obtained by this method have a density of 2.1 mg / mm.ThreeIt has a large spherical shape with a smooth surface. In addition, the bulk density of the colloidal silica by a normal hydrolysis method is 50 to 200 g / liter.
[0074]
Further, from the viewpoint of improving transferability, reducing separation from toner particles, and preventing contamination of the charging member and the transfer member, the number average particle size of the metal oxide particles according to the present invention is 35 to 140 nm. However, those having a range of 50 to 110 nm are preferably used.
[0075]
Here, the number average particle size of the metal oxide particles can be measured using a Coulter Counter TA-II, Coulter Multisizer, SLAD1000 (a laser diffraction particle size measuring device manufactured by Shimadzu Corporation) or the like.
[0076]
As a means for obtaining particles having a high circularity coefficient, the metal oxide particles according to the present invention are preferably produced using a deflagration method.
[0077]
The metal oxide fine particles using the deflagration method can be produced with reference to, for example, the method described in JP-A-60-255602. Here, the deflagration method is a method of obtaining metal oxide particles by instantaneously oxidizing the metal powder in a state where the metal powder is dispersed in a gas atmosphere. Specifically, first, a reaction gas containing oxygen is filled in a reaction vessel, and metal powder is dispersed in the reaction gas to form a high-concentration dust cloud. Next, ignition is performed using an appropriate ignition source such as arc, plasma, chemical flame, etc., so that the metal powder detonates and a cloud of metal oxide fine particles is generated.
[0078]
In this case, the particle size of the metal powder used for deflagration is desirably as small as possible, and is usually 140 nm or less. Examples of the material of the metal powder include aluminum, silicon, manganese, niobium, zirconium, titanium, magnesium, and iron, among which silicon is preferable.
[0079]
Among the metal oxide particles described above, silica particles are particularly preferably used. In addition, as a method for forming a dust cloud of metal powder, a method in which the gas forming the reaction gas is accompanied by the metal powder and fed into the reaction vessel is preferably employed. Metal concentration is at least 20 g / mThreeNormally 500g / mThreeOr more, more preferably 1000 g / mThreeAs described above, the concentration of the metal powder in the dust cloud is preferably higher for stable ignition.
[0080]
When such a dust cloud of metal powder is ignited, thermal energy is applied to the surface of the metal powder, the surface temperature of the metal powder rises, and metal vapor spreads from the metal powder surface to the surroundings. This metal vapor mixes with the reaction gas to produce an ignition flame. Then, the generated metal vapor and the reaction gas are mixed and ignited and propagated in a chain. At this time, the metal powder itself is also ruptured and scattered to promote flame propagation. After combustion, the metal oxide gas is naturally cooled to grow metal oxide particles, and spherical or polyhedral fine particles having a number average particle size of 0.01 to 20 μm are usually obtained.
[0081]
Since the metal oxide fine particles synthesized by the deflagration are particles grown in a natural cooling process, they are characterized by rich surface activity compared to conventional spherical particles melted and spheroidized at high temperature. For example, spherical silica synthesized by this method has a large amount of active silanol groups on the surface.
[0082]
The metal oxide fine particles synthesized by deflagration are preferably surface-treated with an organosilicon compound for improving fluidity and chargeability. As a surface treatment method, there is a method of applying a heat treatment after spraying an organic silicon compound directly on an inorganic powder using a wet treatment or a high-speed stirring device as conventionally known. In the present invention, as a more effective surface treatment method, the organosilicon compound is sprayed in the reaction vessel onto the metal oxide fine particles obtained immediately after the deflagration using the organosilicon compound generally used for the surface treatment. The method is recommended. According to this method, since the surface activity of the metal oxide fine particles is very high, the surface treatment is effectively performed.
[0083]
Examples of organosilicon compounds used for the surface treatment include silicone oils, preferably the following silane coupling agents, and these compounds or hydrolysates thereof are used alone or in combination of two or more. can do.
[0084]
CHThreeSi (OCHThree)Three,
(CHThree)2Si (OCHThree)2,
CHThree(CH2)7Si (OCHThree)Three,
NH2(CH2)ThreeSi (OCHThree)Three, HS (CH2)ThreeSi (OCHThree)Three,
(CHThree)ThreeSiNHSi (CHThree)Three,
CH2= C (CHThree) COOCH2CH2Si (OCHThree)Three
The amount of these organosilicon compounds used is determined by the specific surface area of the metal oxide fine particles and the area occupied by the molecules of the organosilicon compound, but usually 0.05 to 5% by mass of the metal oxide fine particles, preferably It is 0.1-1 mass%. In addition, when spraying these organosilicon compounds, a method of spraying the organosilicon compound as it is, or mixing and spraying with pure water, preferably pure water containing a strong base such as DBU, etc. is adopted. Can do.
[0085]
In addition, as the hydrophobic treatment of the metal oxide particles described above, a coating treatment with a metal oxide such as aluminum, silicon, or zinc, or a hydrophobic treatment with an organic substance such as various coupling agents or fatty acid compounds is performed. It is preferable.
[0086]
A silane coupling agent, which is an example of a coupling agent, is used for improving the degree of hydrophobicity, environment dependency, and fluidity, and may be water-soluble.
[0087]
Such silane coupling agents include chemical structural formula RnSiX4-n(In the formula, n is an integer of 0 to 3, R represents an organic group such as a hydrogen atom, an alkyl group and an alkenyl group, and X represents a hydrolytic group such as a chlorine atom, a methoxy group and an ethoxy group.) And any type of chlorosilane, alkoxysilane, silazane, and special silylating agent can be used, and alkoxysilane is particularly preferable. Examples of the alkoxysilane include vinyltrimethoxysilane, propyltrimethoxysilane, i-butyltrimethoxysilane, n-butyltrimethoxysilane, n-hexyltrimethoxysilane, n-octyltrimethoxysilane, and n-dodecyltrimethoxy. Silane, phenyltrimethoxysilane, 3-glycoxypropyltrimethoxysilane and the like can be mentioned, and those having 2 to 10 carbon atoms in the hydrocarbon group are preferable. Of these, i-butyltrimethoxysilane and n-butyltrimethoxysilane are particularly preferable.
[0088]
Moreover, the said processing amount is 10-100 mass% with respect to 100 mass% of titanium oxide, Preferably it is the range of 20-70 mass%. When the treatment amount is 10% by mass or less, not only low hydrophobicity can be obtained, but also solid fixation occurs during drying, resulting in poor dispersion, and when it is 100% by mass or more, the decrease in specific surface area. Is not preferable.
[0089]
Hydrophobized silica particles and titanium oxide fine particles described above are used as external additives, and conventionally known inorganic fine particles and organic fine particles can also be used as external additives. These inorganic fine particles are preferably hydrophobic.
[0090]
The constituent materials of inorganic fine particles that can be used as external additives include silicon oxide, titanium oxide, aluminum oxide, zinc oxide, zirconium oxide, cerium oxide, tungsten oxide, antimony oxide, copper oxide, tellurium oxide, manganese oxide, and barium titanate. Strontium titanate, magnesium titanate, silicon nitride, carbon nitride, etc. are used.
[0091]
As specific examples of conventionally known silica particles, commercially available products R-805, R-976, R-974, R-972, R-812, R-809 manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd., HVK manufactured by Hoechst Co., Ltd. -2150, H-200, commercially available products TS-720, TS-530, TS-610, H-5, and MS-5 manufactured by Cabot Corporation.
[0092]
Specific examples of conventionally known titanium fine particles include, for example, commercial products T-805 and T-604 manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd., and commercial products MT-100S, MT-100B, and MT- manufactured by Teika Co., Ltd. 500BS, MT-600, MT-600SS, JA-1, commercial products manufactured by Fuji Titanium Co., Ltd. TA-300SI, TA-500, TAF-130, TAF-510, TAF-510T, manufactured by Idemitsu Kosan Co., Ltd. Commercial products IT-S, IT-OA, IT-OB, IT-OC and the like can be mentioned.
[0093]
Specific examples of the alumina fine particles used as the inorganic fine particles include commercial products RFY-C and C-604 manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd., and commercial products TTO-55 manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd. .
[0094]
Examples of the organic fine particles that can be used as the external additive include spherical fine particles having a number average primary particle diameter of about 10 to 2000 nm. Examples of the constituent material of the organic fine particles include polystyrene, polymethyl methacrylate, and styrene-methyl methacrylate copolymer.
[0095]
Examples of the lubricant that can be used as an external additive include metal salts of higher fatty acids. Specific examples of the metal salts of such higher fatty acids include zinc stearate, aluminum stearate, copper stearate, magnesium stearate, calcium stearate, and the like; zinc oleate, manganese oleate, iron oleate, olein Oleic acid metal salts such as acid copper and magnesium oleate; palmitate metal salts such as zinc palmitate, copper palmitate, magnesium palmitate and calcium palmitate; linoleic acid metal salts such as zinc linoleate and calcium linoleate; ricinol Examples thereof include ricinoleic acid metal salts such as zinc acid and calcium ricinoleate.
[0096]
The addition amount of the external additive is preferably about 0.1 to 5% by mass with respect to the toner.
The external additive adding process will be described.
[0097]
This step is a step of adding an external additive to the dried toner particles.
Examples of the apparatus used for adding the external additive include various known mixing apparatuses such as a Turbuler mixer, a Henschel mixer, a Nauter mixer, and a V-type mixer.
[0098]
Further, the toner particles according to claim 3, similarly to the toner particles according to claim 1, have the step of causing the toner particles having the uniform shape as described above to aggregate and fuse the resin particles in an aqueous medium. The amount of the residual surfactant in the toner particles is 1-1000 ppm, the content of the divalent or trivalent metal element is 250-20000 ppm, and the amount of water-soluble component is one kind of the external additive. The effect described in the present invention can be obtained by preparing the surface of the toner particle so that the surface is treated with titanium oxide fine particles (also referred to as adhesion). It was found that the adsorption of water molecules on the surface is not biased, the transferability is improved, and particularly the change in transferability due to humidity fluctuation is significantly reduced.
[0099]
According to the aspect of the invention defined in claim 3, it has been found that the transferability is improved, especially the change in transferability due to humidity fluctuation is reduced.
[0100]
Furthermore, in the invention according to claim 3, the charge holding function of the toner is maintained in a good state, the fog generation under high temperature and high humidity is suppressed, and the charge amount is increased under low temperature and low humidity from the viewpoint of improving transferability From the viewpoint of stabilizing the development amount and stabilizing the development amount, the surfactant content is 1-1000 ppm, preferably 5-500 ppm, and more preferably 7-100 ppm.
[0101]
As the surfactant according to the present invention, it is preferable to add and mix a surfactant in the aqueous medium. Examples of the surfactant include anionic surfactants such as sulfate ester, sulfonate, phosphate, and soap; cationic surfactants such as amine salt type and quaternary ammonium salt type; polyethylene Nonionic surfactants such as glycols, alkylphenol ethylene oxide adducts, polyhydric alcohols and the like can be mentioned. Among these, an ionic surfactant is preferable, and an anionic surfactant and a cationic surfactant are more preferable. The nonionic surfactant is preferably used in combination with the anionic surfactant or the cationic surfactant. The said surfactant may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
[0102]
Specific examples of the anionic surfactant include fatty acid soaps such as potassium laurate, sodium oleate and sodium castor oil; sulfates such as octyl sulfate, lauryl sulfate, lauryl ether sulfate and nonylphenyl ether sulfate; lauryl sulfonate Sulfone such as sodium alkylnaphthalene sulfonate such as dodecylbenzene sulfonate, triisopropyl naphthalene sulfonate, dibutyl naphthalene sulfonate, naphthalene sulfonate formalin condensate, monooctyl sulfosuccinate, dioctyl sulfosuccinate, lauric acid amide sulfonate, oleic acid amide sulfonate Acid salts; lauryl phosphate, isopropyl phosphate, nonylphenyl ether Phosphoric acid esters such as phosphate; dialkyl sulfosuccinate salts such as sodium dioctyl sulfosuccinate, sodium lauryl sulfosuccinate 2, polyoxyethylene sulfo sulfosuccinate salts such as succinic acid lauryl disodium; and the like.
[0103]
Specific examples of the cationic surfactant include laurylamine hydrochloride, stearylamine hydrochloride, oleylamine acetate, stearylamine acetate, stearylaminopropylamine acetate, and other amine salts; lauryltrimethylammonium chloride, dilauryldimethylammonium Chloride, distearyl ammonium chloride, distearyl dimethyl ammonium chloride, lauryl dihydroxyethyl methyl ammonium chloride, oleyl bispolyoxyethylene methyl ammonium chloride, lauroylaminopropyldimethylethylammonium ethosulphate, lauroylaminopropyldimethylhydroxyethylammonium perchlorate, alkylbenzene dimethyl Ammonium chloride, alkylto Quaternary ammonium salts such as ammonium chloride; and the like.
[0104]
Specific examples of the nonionic surfactant include polyoxyethylene octyl ether, polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene oleyl ether and other alkyl ethers; Alkylphenyl ethers such as oxyethylene nonylphenyl ether; alkyl esters such as polyoxyethylene laurate, polyoxyethylene stearate, polyoxyethylene oleate; polyoxyethylene lauryl amino ether, polyoxyethylene stearyl amino ether, polyoxy Alkyl amines such as ethylene oleyl amino ether, polyoxyethylene soybean amino ether, polyoxyethylene beef tallow amino ether; Alkyl amides such as xylethylene lauric acid amide, polyoxyethylene stearic acid amide, polyoxyethylene oleic acid amide; vegetable oil ethers such as polyoxyethylene castor oil ether, polyoxyethylene rapeseed oil ether; lauric acid diethanolamide, stearin Alkanolamides such as acid diethanolamide and oleic acid diethanolamide; sorbitan ester ethers such as polyoxyethylene sorbitan monolaurate, polyoxyethylene sorbitan monopalmitate, polyoxyethylene sorbitan monostearate, polyoxyethylene sorbitan monooleate And the like.
[0105]
Among these, surfactants particularly preferably used in the present invention are surfactants having a polyoxyethylene alkyl ether sulfate structure represented by the following general formula (1) and general formula (2).
[0106]
General formula (1)
R1(OR2)nOSOThreeM
Where R1Is an alkyl or arylalkyl group having 6 to 22 carbon atoms, R2Represents an alkylene group having 2 to 6 carbon atoms. n represents an integer of 1 to 11, and M represents a monovalent metal element or ammonium ion.
[0107]
General formula (2)
R1(OR2)nSOThreeM
Where R1Represents an alkyl group having 6 to 22 carbon atoms or an arylalkyl group, and R2Represents an alkylene group having 2 to 6 carbon atoms, and n represents an integer of 1 to 11. M represents a monovalent metal element or ammonium ion.
[0108]
In the general formulas (1) and (2), R1Represents an alkyl group or arylalkyl group having 6 to 22 carbon atoms, preferably an alkyl group or arylalkyl group having 8 to 20 carbon atoms, more preferably an alkyl group or arylalkyl group having 9 to 16 carbon atoms. is there.
[0109]
R1Examples of the alkyl group having 6 to 22 carbon atoms represented by: n-hexyl group, n-heptyl group, n-octyl group, n-decyl group, n-undecyl group, n-hexadecyl group, cyclopropyl group , Cyclopentyl group, cyclohexyl group and the like.
[0110]
R1Examples of the arylalkyl group represented by the formula include a benzyl group, a diphenylmethyl group, a cinnamyl group, a styryl group, a trityl group, and a phenethyl group.
[0111]
In the general formulas (1) and (2), R2Represents an alkylene group having 2 to 6 carbon atoms, preferably an alkylene group having 2 to 3 carbon atoms.
[0112]
R2Examples of the alkylene group having 2 to 6 carbon atoms represented by: ethylene group, trimethylene group, tetramethylene group, propylene group, ethylethylene group and the like.
[0113]
In general formula (1), (2), n is an integer of 1-11, Preferably it is 2-10, More preferably, it is 2-5, Most preferably, it is 2-3.
[0114]
In the general formulas (1) and (2), examples of the monovalent metal element represented by M include sodium, potassium, and lithium. Of these, sodium is preferably used.
[0115]
Specific examples of the surfactants represented by the general formulas (1) and (2) are shown below, but the present invention is not limited thereto.
[0116]
Compound (101): CTenHtwenty one(OCH2CH2)2OSOThreeNa
Compound (102): CTenHtwenty one(OCH2CH2)ThreeOSOThreeNa
Compound (103): CTenHtwenty one(OCH2CH2)2SOThreeNa
Compound (104): CTenHtwenty one(OCH2CH2)ThreeSOThreeNa
Compound (105): C8H17(OCH2CH (CHThree))2OSOThreeNa
Compound (106): C18H37(OCH2CH2)2OSOThreeNa
In the present invention, the charge holding function of the toner is maintained in a good state, the occurrence of fogging at high temperature and high quality is suppressed, and from the viewpoint of improving transferability, the increase in charge amount at low temperature and low humidity is also suppressed, and the development amount From the viewpoint of stabilizing the content, the content of the surfactant represented by the general formulas (1) and (2) in the toner for developing an electrostatic charge image of the present invention is preferably 1 to 1000 ppm, More preferably, it is 5-500 ppm, Most preferably, it is 7-100 ppm.
[0117]
By incorporating the surfactant in the toner within the above-mentioned range, the charging property of the toner for developing an electrostatic charge image of the present invention is not affected by the influence of the environment and is always applied and maintained uniformly and stably. I can do it.
[0118]
The method for measuring the content of the surfactant represented by the general formulas (1) and (2) in the toner for developing an electrostatic charge image of the present invention is as follows.
[0119]
1 g of toner is dissolved in 50 ml of chloroform, the surfactant is extracted from the chloroform layer with 100 ml of ion-exchanged water, this chloroform layer is extracted once again with 100 ml of ion-exchanged water, and a total of 200 ml of extract (water layer) is reduced to 500 ml. Dilution, This diluted solution was used as a test solution, colored with methylene blue according to the method defined in JIS 33636, the absorbance was measured, and the content in the toner was measured from a separately prepared calibration curve.
[0120]
Moreover, the structure of the surfactant represented by the general formulas (1) and (2)1The structure was analyzed by H-NMR.
[0121]
In addition, in the same manner as the surfactants described above, the charge retention function of the toner is maintained in a good state, fogging at high temperature and high quality is suppressed, and from the viewpoint of improving transferability, charging at low temperature and low humidity is also possible. From the viewpoint of suppressing the increase in the amount and stabilizing the development amount, the content of the divalent or trivalent metal element in the toner particles is required to be 250 to 20000 ppm, preferably 800 to 5000 ppm. .
[0122]
As a means for incorporating the metal element described above into the toner particles, in the step of aggregating and fusing the resin particles in the aqueous medium, a divalent or trivalent metal salt is used as the aggregating agent in the toner particles. You can capture.
[0123]
In the present invention, a metal salt is preferably used as a flocculant in the step of salting out, agglomerating, and fusing resin particles from a dispersion of resin particles prepared in an aqueous medium. Is to use a valent metal salt as a flocculant. The reason is that the divalent and trivalent metal salts have a smaller critical aggregation concentration (coagulation value or coagulation point) than the monovalent metal salts.
[0124]
The metal salt used as the aggregating agent (sometimes used as an aggregation terminator) will be described.
[0125]
Examples of the metal salt include monovalent metals such as alkali metal salts such as sodium, potassium and lithium, divalent metals such as alkaline earth metal salts such as calcium and magnesium, and divalent metals such as manganese and copper. Examples thereof include trivalent metal salts such as salt, iron and aluminum. Specific examples of these metal salts are shown below.
[0126]
Specific examples of the monovalent metal salt include sodium chloride, potassium chloride, lithium chloride and the like. Examples of the metal salt of the divalent metal include magnesium chloride, calcium chloride, calcium nitrate, zinc chloride, copper sulfate, magnesium sulfate, manganese sulfate and the like. Examples of the trivalent metal salt include aluminum chloride and iron chloride. These are appropriately selected according to the purpose.
[0127]
The above-mentioned critical aggregation concentration is an index relating to the stability of the dispersion in the aqueous dispersion, and indicates the concentration at which aggregation occurs when a flocculant is added. This critical coagulation concentration varies greatly depending on the latex itself and the dispersant. For example, it is described in Seizo Okamura et al., Polymer Chemistry 17,601 (1960), etc., and the value can be known by following these descriptions.
[0128]
As another method, a desired salt is added to the target particle dispersion at different concentrations, the ζ potential of the dispersion is measured, and the salt concentration at the point where the ζ potential starts to change is defined as the critical aggregation concentration. It is also possible to do.
[0129]
Examples of the divalent or trivalent metal element according to the present invention include divalent metals such as alkaline earth metals such as calcium and magnesium, divalent metals such as manganese and copper, and trivalent metals such as iron and aluminum. Etc. Specific examples of metal salts containing these metal elements are shown below.
[0130]
Examples of the metal salt of the divalent metal element include magnesium chloride, calcium chloride, calcium nitrate, zinc chloride, copper sulfate, magnesium sulfate, manganese sulfate and the like.
[0131]
Examples of the metal salt of the trivalent metal element include aluminum chloride and iron chloride. These are appropriately selected according to the purpose, and may be appropriately mixed and used.
[0132]
The polymer fine particle dispersion is treated with the metal salt described above according to the present invention so as to have a concentration equal to or higher than the critical aggregation concentration. At this time, as a matter of course, whether the metal salt is added directly or as an aqueous solution is arbitrarily selected according to the purpose. When added as an aqueous solution, the added metal salt must be equal to or higher than the critical aggregation concentration of the polymer particles with respect to the volume of the polymer particle dispersion and the total volume of the metal salt aqueous solution.
[0133]
The concentration of the metal salt used as the flocculant may be not less than the critical aggregation concentration, but is preferably 1.2 times or more, more preferably 1.5 times or more the critical aggregation concentration.
[0134]
In addition, a dispersion liquid in which composite resin particles (the case where the particles have a multilayer structure or other constituents such as additives are included in the particles are referred to as composite resin particles) or colorant particles are dispersed. The temperature of the dispersion when adding the flocculant therein is preferably not higher than the glass transition temperature (Tg) of the composite resin particles, and specifically, preferably in the range of 5 to 55 ° C. Preferably it is set as 10 to 45 degreeC.
[0135]
When the temperature of the dispersion liquid when adding the flocculant is equal to or higher than the glass transition temperature (Tg) of the composite resin particles, it is difficult to control the particle size, and large particles are likely to be generated.
[0136]
In the salting out, agglomerating and fusing steps, when the temperature of the dispersion in which the composite resin particles and the colorant particles are dispersed is equal to or lower than the glass transition temperature (Tg) of the composite resin particles, the dispersion It is preferable to add the flocculant while stirring the liquid, and then immediately start heating the dispersion to a temperature equal to or higher than the glass transition temperature (Tg) of the composite resin particles.
[0137]
In the present invention, resin particles and a colorant are salted out, aggregated, and fused in an aqueous medium to obtain colored particles (referred to as toner particles in the present invention), and then the toner particles are separated from the aqueous medium. When performing, it is preferable to carry out at the temperature more than the craft point of the surfactant which exists in an aqueous medium, More preferably, it is carrying out in the temperature range of a craft point-(craft point +20 degreeC).
[0138]
The Kraft point is a temperature at which an aqueous solution containing a surfactant starts to become cloudy, and the Kraft point is measured as follows.
[0139]
<Measurement of craft point>
A solution was prepared by adding the actual amount of the flocculant to the aqueous medium, that is, the surfactant solution used in the salting out, agglomeration and fusion processes, and this solution was stored at 1 ° C. for 5 days. The solution was then gradually heated with stirring until clear. The temperature at which the solution becomes clear is defined as the Kraft point.
[0140]
In the present invention, the total value of the divalent (trivalent) metal element used as the flocculant and the monovalent metal element added as the aggregation terminator is preferably 350 to 35000 ppm.
[0141]
The residual amount of metal ions in the toner can be measured by using a fluorescent X-ray analyzer “System 3270” (manufactured by Rigaku Denki Kogyo Co., Ltd.) and using a metal species of a metal salt used as a flocculant (for example, calcium chloride). It can be determined by measuring the intensity of the fluorescent X-ray emitted from the derived calcium or the like. As a specific measurement method, a plurality of toners having a known content ratio of the flocculant metal salt are prepared, each toner 5g is pelletized, the content ratio (mass ppm) of the flocculant metal salt, and the metal type of the metal salt The relationship (calibration curve) with the fluorescent X-ray intensity (peak intensity) is measured. Next, the toner (sample) whose content of the flocculant metal salt is to be measured is similarly pelletized, and the fluorescent X-ray intensity from the metal species of the flocculant metal salt is measured. Amount "can be obtained.
[0142]
Regarding the external additive used for the toner according to claim 3, the above-mentioned external additives can be used in the same manner.
[0143]
The BET specific surface area of the toner particles according to the present invention will be described.
The toner particles according to the present invention have a BET specific surface area of 1.1 to 3.5 g / m.2And more preferably 1.3 to 2.7 g / m.2It is.
[0144]
When the toner particles have a BET surface area in the above-mentioned range, the external additive is fixed to an appropriate toner, so that the fluidity is excellent, and the effect of reducing the charge amount due to moisture adsorption can be obtained.
[0145]
The BET specific surface area was measured by a BET single point method using an automatic specific surface area measuring device GEMINI 2375 (manufactured by Shimadzu Corporation).
[0146]
An ester compound used as an example of a release agent in the toner particles according to the present invention will be described.
[0147]
If soft wax is present on the toner surface, the external additive is buried and transferability is lowered. In order not to contaminate the transfer member, an ester wax having a high hardness and a low melt viscosity is preferably used.
[0148]
The mold release agent contains at least one ester composed of a higher alcohol having 12 to 35 carbon atoms and / or a higher fatty acid having 12 to 35 carbon atoms, but the acid component is a higher fatty acid having 12 to 35 carbon atoms. In some cases, the alcohol component includes monoalcohols such as methyl, ethyl, propyl and butyl, glycols such as ethylene glycol and propylene glycol and multimers thereof, triols such as glycerin and multimers thereof, and pentaerythritol. Polyhydric alcohols such as sorbitan, cholesterol and the like are suitable. When the alcohol component is a polyhydric alcohol, the higher fatty acid may be a mono-substituted product or a poly-substituted product.
[0149]
Specific examples of the release agent include esters comprising a higher alcohol having 12 to 35 carbon atoms such as stearyl stearate, palmityl palmitate, behenyl behenate, stearyl montanate and the like and a higher fatty acid having 12 to 35 carbon atoms; Esters consisting of higher fatty acids having 12 to 35 carbon atoms such as butyl stearate, isobutyl behenate, propyl montanate, 2-ethylhexyl oleate and lower monoalcohols; montanic acid monoethylene glycol ester, ethylene glycol distearate, Monostearic glyceride, monobehenic acid glyceride, tripalmitic acid glyceride, pentaerythritol monobehenate, pentaerythritol dilinoleate, pentaerythritol trioleate, pentaerythritol tetrastearate, etc. Esters comprising higher fatty acids having 12 to 35 carbon atoms and polyhydric alcohols; diethylene glycol monobehenate, diethylene glycol dibehenate, dipropylene glycol monostearate, distearic acid diglyceride, tetrastearic acid triglyceride, hexabehenic acid tetraglyceride, deca Esters composed of higher fatty acids having 12 to 35 carbon atoms such as decaglyceride stearate and polyhydric alcohol multimers; carbons such as glycerol monoacetomonostearate, glycerol monoacetomonolinoleate, diglycerol monoacetodistearate Esters consisting of a higher fatty acid of 12 to 35 and a polyhydric alcohol monomer or multimer (which may contain a short-chain functional group); sorbitan monostearate, sorbitan dibehenate, Sorbitan higher fatty acid esters such as sorbitan trioleate; cholesteryl stearate, cholesteryl oleate, such as cholesterol higher fatty acid esters such as cholesteryl linoleate are preferably exemplified. In the present invention, among these release agents, those used in the examples described later are particularly preferred. These release agents may be used alone or in combination of two or more.
[0150]
The melting point of the release agent is preferably 30 ° C. or higher, more preferably 40 ° C. or higher, and particularly preferably 50 ° C. or higher, from the viewpoint of toner storage stability. The carbon number of the alcohol component and / or the acid component in the ester composed of a higher alcohol having 12 to 35 carbon atoms and / or a higher fatty acid having 12 to 35 carbon atoms used as the release agent is appropriately determined in consideration of the melting point. Can be determined.
[0151]
Among the ester compounds, a release agent particularly preferably used is an ester compound represented by the following general formula.
[0152]
General formula
R1-(OCO-R2)n
In the formula, n represents an integer of 1 to 4, preferably 2 to 4, more preferably 3 to 4, and particularly preferably 4.
[0153]
R1, R2Represents a hydrocarbon group which may have a substituent.
R1: Carbon number = 1-40, preferably 1-20, more preferably 2-5
R2: Carbon number = 1-40, preferably 16-30, more preferably 18-26
Hereinafter, as specific examples of the ester compound represented by the above general formula, exemplary compound 1) to exemplary compound 21) are shown, but the present invention is not limited thereto.
[0154]
[Chemical 1]
Figure 0003937738
[0155]
[Chemical 2]
Figure 0003937738
[0156]
The content ratio of the release agent constituting the toner for developing an electrostatic charge image of the present invention is usually 1 to 30% by mass, preferably 2 to 25% by mass, and more preferably 4 to 20% by mass.
[0157]
The release agent described above may further contain low molecular weight polypropylene (number average molecular weight = 1500-9000), low molecular weight polyethylene, or the like.
[0158]
As the toner particles of the present invention, particles having a sea-island structure in which a colorant or the like constitutes a separated phase in the binder resin phase are preferably used. The occupancy state of the island portion in the sea-island structure of toner particles is indicated by the area of a Voronoi polygon obtained by Voronoi division.
[0159]
Further, since the effects described in the present invention, such as an improvement in transfer rate, uniformity of halftone, and elimination of fine dot dust, are obtained, the toner particles according to the present invention are defined as follows. It is preferable that the average value of the area of the Voronoi polygon (also referred to as a Voronoi polyhedron) falls within a specific range. Here, the Voronoi polygon will be described.
[0160]
The area of the Voronoi polygon according to the present invention indicates the occupation state of the island portion in the toner particles. A Voronoi polygon or Voronoi polyhedron is, for example, a perpendicular bisector of adjacent points when many points are dispersed in space or on a plane, as described in the Iwanami Physical and Chemical Dictionary, By creating a perpendicular bisector, the entire space is divided into polyhedrons, or the entire plane is divided into polygons. The polyhedrons formed in this way are called Voronoi polyhedrons, and polygons are called Voronoi polygons. And the division of the plane is called Voronoi division.
[0161]
FIG. 2 shows an example of toner particles according to the present invention divided by Voronoi polygons (Voronoi polyhedrons).
[0162]
That is, in the present invention, focusing on the center of gravity of the islands present in the toner particles, polygons are formed by vertical bisectors formed by connecting the centers of gravity of adjacent islands, and the areas of these polygons are transmitted through the transmission area. Calculation is performed by an image analysis apparatus installed in the electron microscope apparatus based on a photograph taken by a scanning electron microscope.
[0163]
Here, the large area of the Voronoi polygon means that the distance between the centroids of adjacent islands is separated, that is, the sparse state of the occupied state of the island part in the particle It shows the thing. A small Voronoi polygon has a short distance between the centroids of adjacent islands, that is, the islands in the particles are densely occupied.
[0164]
In the present invention, about the Voronoi polygon of the island part in a toner particle, it measured about 1000 toners, and calculated the average value of the area of a Voronoi polygon.
[0165]
In addition, when the Voronoi polygon is generally defined mathematically, it is defined by the following formula.
[0166]
《Voronoi Polygon Area》
The set of Voronoi polygons V (i) for N independent points P (i) (1 ≦ i ≦ N) in the two-dimensional space R2 or the three-dimensional space R3 is
V (i) = {X || X · P (i) | <| X · P (j) |
for all i to j}
In the equation, X and P are position vectors, and || represents a distance in Euclidean space.
[0167]
V (i) defined in this way is assumed to form a Voronoi polygon in R2 and a Voronoi polyhedron in R3, and when V (i) and V (j) are adjacent, the boundary of the Voronoi polygon is It is defined as a part of a perpendicular bisector of a line segment connecting P (i) and point P (j). The Euclidean space is as defined and described in the Mathematical Science Dictionary.
[0168]
Further, the center of gravity of the toner particles of the present invention and the center of gravity of each island in the toner particles are obtained by the moment of the image, and are automatically calculated by the image analysis apparatus installed in the transmission electron microscope apparatus. Here, the barycentric coordinates of the toner particles are obtained by multiplying the brightness value of a minute area at an arbitrary point of the toner particles by the coordinate value of the arbitrary point. Then, the product of the brightness and the coordinate value is obtained for all coordinates existing in the entire toner particles, and the sum of the products is the brightness of the toner particles (the sum of the brightness values at the respective coordinate points obtained as described above). It is required by dividing. Similarly, for the center of gravity of the island, the center of gravity of the island is also calculated by obtaining the luminance at an arbitrary coordinate point in the island. As described above, the center-of-gravity coordinates of the toner particles of the present invention and the center-of-gravity coordinates of each island present in the toner particles are calculated based on the luminance at each arbitrary point, that is, from the brightness of the image.
[0169]
In the present invention, the average value of the area of the Voronoi polygon formed by the perpendicular bisector between the centroids of adjacent islands in the toner particles is 20,000 to 120,000 nm.2And the coefficient of variation of the average value of the area is 25% or less. In the present invention, the coefficient of variation of the area of the Voronoi polygon is calculated by the following equation.
[0170]
The coefficient of variation of the area of the Voronoi polygon = {S4 / K4} × 100 (%)
In the formula, S4 represents the standard deviation of the area of the Voronoi polygon in the island portion present in the toner particles, and K4 represents the average value of the area of the Voronoi polygon.
[0171]
Further, the average value of Voronoi polygons of adjacent islands in the toner particles according to the present invention is more preferably 40,000 to 100,000 nm.2And the coefficient of variation is 20% or less.
[0172]
The average value of the area of the Voronoi polygon formed by the perpendicular bisector between the centroids of adjacent islands in the toner particles according to the present invention is in the range of 20,000 to 120,000 nm2. If the value is out of this range, the occupancy of the islands in the toner particles becomes unfavorable. For example, the colorant present as an island in the particles is not effectively added to the toner particles. Thus, it is difficult to find the effect of the present invention, which is not preferable.
[0173]
The variation coefficient of the average value of the area of the Voronoi polygon formed from the adjacent islands in the toner particles according to the present invention is to specify the variation in the area of the Voronoi polygon, that is, the island portion in the toner particles The variation of the occupation state is specified, and the coefficient of variation of the average value of the area of the Voronoi polygon may be 25% or less, and preferably 20% or less. When the coefficient of variation is 0%, that is, in a state where there is no variation in the average value of the Voronoi polygon area, in other words, in a state where there is no variation in the occupied state of the islands in the toner particles, all the toner particles There is no need for the occupancy to be the same.
[0174]
In the present invention, the area of the Voronoi polygon formed by the islands existing within the specific range from the center of gravity of the toner particles is smaller than the area of the Voronoi polygon formed by the islands existing outside the range. It is characterized by being. That is, in the present invention, the average value of the areas of Voronoi polygons formed by islands existing within a radius of 1000 nm from the gravity center of the toner particles is the average value of the areas of Voronoi polygons formed by islands existing within a radius of 1000 nm. This means that in the toner particles, the dispersed state of the islands is sparse at some distance from the center of gravity of the toner particles. By satisfying this condition, in the toner of the present invention, the effect achieved by the present invention can be found by dispersing the islands in the toner particles appropriately.
[0175]
In the present invention, the area of the Voronoi polygon is 160,000 nm.2It is preferable that the number of islands as described above is 5 to 30 in one toner particle, which means that the islands are moderately dispersed. By having the distance, the islands are not unevenly distributed in the toner particles, and the colorant is effectively added to the toner particles.
[0176]
In the toner of the present invention, toner particles having a sea-island structure are preferable, and toner particles having a region where no island is present in the region along the outer periphery of the toner particle are preferably used. The toner particles having the sea island structure as described above will be specifically described with reference to the schematic cross-sectional view of the toner particles shown in FIG.
[0177]
In the schematic cross-sectional view of FIG. 3, the region indicated by the length a and the depth b along the outer periphery of the toner particle cross-section is a region not including an island.
[0178]
In the toner particle according to the present invention, a toner particle having a region which does not include an island part having a depth of 100 to 200 nm and a length of 500 to 6000 nm in the region along the outer periphery of the toner particle cross section is preferably used.
[0179]
In this way, by not allowing islands to exist in specific areas along the outer periphery of the toner particles, it is possible to effectively prevent the islands from spilling from the toner particles, and further, crystalline substances added to the toner particles and coloring It is presumed that the agent can be appropriately dispersed in the particles and the crystalline substance can be effectively leached during pressure fixing.
[0180]
The toner particles according to the present invention preferably have a sea-island structure from the result of observation with a transmission electron microscope, but the crystalline substance added to the toner particles (for example, the release agent described above) is crystalline. Island of substance is formed, and the colorant is formed of island of colorant. Thus, it is preferable that a plurality of types of islands are formed for each kind of additive. The characteristics described so far are those of the same type, that is, between the islands of the crystalline material or between the islands of the colorant and not between different islands.
[0181]
The islands with different additives, that is, the islands of the crystalline material and the islands of the colorant are different in brightness, so that they can be easily identified in the electron micrograph, and the image analysis device for calculating the above-mentioned characteristics is erroneous. It is set so that the characteristic value between different islands is not calculated. Regarding the islands in the toner particles of the present invention, the islands of the crystalline substance are specified by the ferret diameter, the shape factor of the islands, the number of islands present per toner particle, and the islands of the colorant are , Specified by the area of the Voronoi polygon.
[0182]
A method for producing the toner for developing an electrostatic charge image of the present invention will be described.
The toner of the present invention forms resin particles in the absence of a colorant, adds a dispersion of colorant particles to the dispersion of the resin particles, and saltes out, agglomerates, and melts the resin particles and the colorant particles. It is prepared by making it wear.
[0183]
Thus, the polymerization reaction for obtaining the composite resin particles is not inhibited by preparing the resin particles in a system in which no colorant is present. Therefore, according to the toner of the present invention, the excellent offset resistance is not impaired, and the fixing device is not contaminated or the image is not stained due to the accumulation of toner.
[0184]
In addition, as a result of the polymerization reaction for obtaining the resin particles being reliably performed, no monomer or oligomer remains in the obtained toner particles, and in the heat fixing step of the image forming method using the toner. Does not cause off-flavors.
[0185]
Furthermore, since the surface characteristics of the obtained toner particles are uniform and the charge amount distribution is sharp, an image with excellent sharpness can be formed over a long period of time.
[0186]
The resin particles constituting the toner of the present invention have one or more coating layers made of a resin having a different molecular weight and / or composition from the resin forming the core particles so as to cover the surface of the core particles made of the resin. The formed resin particles having a multilayer structure are preferable.
[0187]
That is, the molecular weight distribution of the resin particles is not monodispersed, and the resin particles usually preferably have a molecular weight gradient from the center (core) to the outer layer (shell).
[0188]
In the present invention, it is preferable to use a “multistage polymerization method” in order to obtain resin particles from the viewpoint of molecular weight distribution control, that is, from the viewpoint of securing fixing strength and offset resistance. In the present invention, the “multi-stage polymerization method” for obtaining resin particles refers to a monomer in the presence of resin particles (n) obtained by polymerizing the monomer (n) (n-th stage). (N + 1) is polymerized (stage n + 1), and the surface of the resin particles (n) has a polymer of monomer (n + 1) (the constituent resin of the resin particles (n) is dispersed and / or of composition. A method for forming a coating layer (n + 1) made of a different resin will be described.
[0189]
Here, when the resin particle (n) is a core particle (n = 1), it becomes “two-stage polymerization method”, and when the resin particle (n) is a composite resin particle (n ≧ 2), It becomes a multistage polymerization method of three or more stages.
[0190]
A plurality of resins having different compositions and / or molecular weights are present in the composite resin particles obtained by the multistage polymerization method. Therefore, the toner obtained by salting out, aggregating, and fusing the composite resin particles and the colorant particles has extremely small variations in composition, molecular weight, and surface characteristics among the toner particles.
[0191]
According to such a toner having a uniform composition, molecular weight, and surface characteristics between toner particles, an image forming method including a fixing process using a contact heating method maintains good adhesion (high fixing strength) to an image support. However, it is possible to improve the anti-offset property and the anti-winding property, and an image having an appropriate gloss can be obtained.
[0192]
An example of the method for producing the toner for developing an electrostatic charge image of the present invention is specifically shown as follows:
(1) Polymerization step for obtaining resin particles
(2) Step (II) of salting out, aggregating and fusing resin particles and colorant particles to obtain toner particles by salting out, agglomerating and fusing
(3) A filtration and washing process for separating the toner particles from the dispersion system of the toner particles and removing the surfactant from the toner particles.
(4) a drying step of drying the washed toner particles;
(5) A step of adding an external additive to the dried toner particles.
[0193]
Hereinafter, each step will be described.
As a method for incorporating the release agent into the resin particles (core particles), the release agent is dissolved in the monomer, the resulting monomer solution is dispersed in oil droplets in an aqueous medium, and this system is polymerized. Thus, a method of obtaining as latex particles can be employed.
[0194]
<< Step of salting out, agglomerating and fusing (II) >>
In the salting out, agglomerating and fusing step (II), the resin particles obtained in the polymerization step (I) and the colorant particles are salted out, agglomerated and fused (salting out and fusing at the same time). This is a step of obtaining non-spherical toner particles.
[0195]
In the salting out, agglomerating and fusing step (II), the composite resin particles and the colorant particles are used together with a release agent such as ester wax and an internal additive particle such as a charge control agent (number average primary particle size is 10). ˜1000 nm fine particles) may be added for salting out, agglomeration and fusion.
[0196]
The colorant particles may be surface modified. Here, as the surface modifier, a conventionally known one can be used.
[0197]
The colorant particles are subjected to salting out, aggregation, and fusion treatment in a state of being dispersed in an aqueous medium. Examples of the aqueous medium in which the colorant particles are dispersed include an aqueous solution in which the surfactant is dissolved at a concentration equal to or higher than the critical micelle concentration (CMC).
[0198]
As the surfactant, the same surfactant as that used in the multistage polymerization step (I) can be used.
[0199]
The disperser used for the dispersion treatment of the colorant particles is not particularly limited, but preferably, a stirrer “CLEARMIX” (manufactured by M Technique Co., Ltd.) equipped with a rotor rotating at high speed, an ultrasonic disperser. And a pressure disperser such as a mechanical homogenizer, a manton gourin and a pressure homogenizer, and a medium disperser such as a Getzmann mill and a diamond fine mill.
[0200]
In order to salt out, agglomerate, and fuse the resin particles and the colorant particles, a coagulant having a critical aggregation concentration or more is added to the dispersion in which the resin particles and the colorant particles are dispersed, and the dispersion is performed. It is preferable to heat the liquid to a temperature higher than the glass transition temperature (Tg) of the resin particles.
[0201]
More preferably, a coagulation terminator is used when the composite resin particles reach a desired particle size by the coagulant. As the aggregation terminator, a monovalent metal salt, particularly sodium chloride is preferably used.
[0202]
A temperature range suitable for salting out, agglomerating, and fusing is (Tg + 10) to (Tg + 50 ° C.), particularly preferably (Tg + 15) to (Tg + 40 ° C.). In addition, an organic solvent that is infinitely soluble in water may be added in order to effectively perform fusion.
[0203]
Examples of the “flocculating agent” used for salting out, agglomerating, and fusing include alkali metal salts and alkaline earth metal salts as described above.
[0204]
The salting out and aggregation according to the present invention will be described.
In the present invention, “salting out, agglomeration, fusion” means that salting out (aggregation of particles) and fusion (disappearance of the interface between particles) occur simultaneously, or salting out and fusion occur simultaneously. The act of letting go.
[0205]
In order to perform salting-out and fusion at the same time, it is preferable to agglomerate particles (composite resin particles, colorant particles) under a temperature condition higher than the glass transition temperature (Tg) of the resin constituting the composite resin particles. .
[0206]
The electrostatic image developing toner of the present invention forms resin particles in the absence of a colorant, and adds a dispersion of colorant particles to the dispersion of the composite resin particles, or a release agent dispersion as necessary. The resin particles are preferably prepared by salting out, aggregating and fusing the resin particles with the colorant particles, the release agent and the charge control agent.
[0207]
Thus, the polymerization reaction for obtaining the composite resin particles is not inhibited by preparing the resin particles in a system in which no colorant is present. Therefore, according to the toner of the present invention, the excellent offset resistance is not impaired, and the fixing device is not contaminated or the image is not stained due to the accumulation of toner.
[0208]
In addition, as a result of the polymerization reaction for obtaining the composite resin particles being reliably performed, no monomer or oligomer remains in the obtained toner particles, and the heat fixing step of the image forming method using the toner In this case, no off-flavor is generated.
[0209]
Furthermore, since the surface characteristics of the obtained toner particles are uniform and the charge amount distribution is sharp, an image with excellent sharpness can be formed over a long period of time. According to such a toner having a uniform composition, molecular weight, and surface characteristics between toner particles, good adhesion (high fixing strength) to an image support is maintained in an image forming method including a fixing process by a contact heating method. However, the offset resistance can be improved, and an image having an appropriate gloss can be obtained.
[0210]
Examples of the resin used for forming the resin particles described above include thermoplastic binder resins, and specifically, homopolymers or copolymers of styrenes such as styrene, parachlorostyrene, and α-methylstyrene. Polymer (styrene resin); methyl acrylate, ethyl acrylate, n-propyl acrylate, n-butyl acrylate, lauryl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, n-methacrylic acid n- Homopolymers or copolymers of vinyl groups such as propyl, lauryl methacrylate and 2-ethylhexyl methacrylate (vinyl resins); homopolymers or copolymers of vinylnitriles such as acrylonitrile and methacrylonitrile Combined (vinyl resin); vinyl methyl ether, vinyl isobut Homopolymers or copolymers of vinyl ethers such as ruether (vinyl resins); Homopolymers or copolymers of vinyl ketones such as vinyl methyl ketone, vinyl ethyl ketone, vinyl isopropenyl ketone (vinyl resins); ethylene , Homopolymers or copolymers of olefins such as propylene, butadiene and isoprene (olefin resins); non-vinyl condensation resins such as epoxy resins, polyester resins, polyurethane resins, polyamide resins, cellulose resins, polyether resins, And graft polymers of these non-vinyl condensation resins and vinyl monomers. These resins may be used alone or in combination of two or more.
[0211]
Among these resins, vinyl resins are particularly preferable. The vinyl resin is advantageous in that the resin particle dispersion can be easily prepared by emulsion polymerization or seed polymerization using an ionic surfactant or the like. Examples of the vinyl monomer include acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, cinnamic acid, fumaric acid, vinyl sulfonic acid, ethylene imine, vinyl pyridine, vinyl amine, and other vinyl polymer acids and vinyl polymer bases. The monomer used as a raw material is mentioned. In the present invention, the resin particles preferably contain the vinyl monomer as a monomer component. In the present invention, among these vinyl monomers, vinyl polymer acids are more preferable from the viewpoint of ease of formation reaction of vinyl resins, and specifically, acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, cinnamon. A dissociable vinyl monomer having a carboxyl group such as acid or fumaric acid as a dissociating group is particularly preferred in terms of controlling the degree of polymerization and the glass transition point.
[0212]
The concentration of the dissociating group in the dissociable vinyl monomer is determined by dissolving particles such as toner particles from the surface, as described in, for example, polymer latex chemistry (Polymer Publications). Etc. can be determined. In addition, the molecular weight of the resin and the glass transition point from the surface of the particle to the inside can also be determined by the above method or the like.
[0213]
The number average particle diameter of the resin particles is usually at most 1 μm (1 μm or less), preferably 0.01 to 1 μm. When the number average particle diameter exceeds 1 μm, the particle diameter distribution of the finally obtained electrostatic image developing toner is broadened or free particles are generated, which tends to deteriorate performance and reliability. On the other hand, when the number average particle diameter is within the above range, there are no disadvantages, and the uneven distribution among the toners is reduced, the dispersion in the toner is improved, and the variation in performance and reliability is advantageous. . The number average particle diameter can be measured using, for example, a Coulter counter.
[0214]
The colorant dispersion is formed by dispersing at least a colorant. Examples of the colorant include carbon black, chrome yellow, hansa yellow, benzidine yellow, selenium yellow, quinoline yellow, permanent orange GTR, pyrazolone orange, vulcan orange, watch young red, permanent red, brilliant carmine 3B, and brilliant carmine 6B. , DuPont oil red, pyrazolone red, risor red, rhodamine B rake, lake red C, rose bengal, aniline blue, ultramarine blue, calco oil blue, methylene blue chloride, phthalocyanine blue, phthalocyanine green, malachite green oxalate Pigment: Acridine, xanthene, azo, benzoquinone, azine, anthraquinone, dioxa , Thiazine, azomethine, indico, thioindico, phthalocyanine, aniline black, polymethine, triphenylmethane, diphenylmethane, thiazine, thiazole, xanthene, and the like. . These colorants may be used alone or in combination of two or more.
[0215]
The number average particle size of the colorant is usually at most 1 μm (that is, 1 μm or less), preferably at most 0.5 μm (that is, 0.5 μm or less), particularly preferably 0.01 to 0.5 μm. When the number average particle diameter exceeds 1 μm, the particle diameter distribution of the finally obtained electrostatic image developing toner is broadened or free particles are generated, which tends to deteriorate performance and reliability. On the other hand, when the number average particle diameter is within the above range, there are no disadvantages, and the uneven distribution among the toners is reduced, the dispersion in the toner is good, and the variation in performance and reliability is advantageous. . Further, when the number average particle diameter is 0.5 μm or less, the obtained toner particles are advantageous in that they are excellent in color developability, color reproducibility, OHP permeability and the like. The number average particle diameter can be measured using, for example, a microtrack.
[0216]
Examples of the charge control agent used in the present invention include quaternary ammonium salt compounds, nigrosine compounds, dyes composed of complexes of aluminum, iron, chromium, and triphenylmethane pigments. In addition, as the charge control agent in the present invention, a material that is difficult to dissolve in water is preferable in terms of controlling ionic strength that affects stability during aggregation and fusion and reducing wastewater contamination.
[0217]
The developer used in the present invention will be described.
The toner of the present invention may be used as a one-component developer or a two-component developer.
[0218]
When used as a one-component developer, a non-magnetic one-component developer or a magnetic one-component developer containing about 0.1 to 0.5 μm of magnetic particles in the toner can be used. be able to.
[0219]
Further, it can be mixed with a carrier and used as a two-component developer. In this case, conventionally known materials such as metals such as iron, ferrite and magnetite, and alloys of these metals with metals such as aluminum and lead can be used as the magnetic particles of the carrier. Ferrite particles are particularly preferable. The magnetic particles preferably have a number average particle diameter of 15 to 100 μm, more preferably 25 to 80 μm.
[0220]
The number average particle diameter of the carrier can be typically measured by a laser diffraction particle size distribution measuring apparatus “HELOS” (manufactured by SYMPATEC) equipped with a wet disperser.
[0221]
The image forming method according to the present invention will be described.
The image forming method according to the present invention refers to a toner image formed by developing an electrostatic latent image formed by charging and image exposure on a photoreceptor with a developer containing toner for developing an electrostatic latent image. This is an image forming method in which a large number of images are formed by repeating the steps of transferring to a transfer material using a contact transfer method and then separating, fixing and cleaning.
[0222]
FIG. 4 is a schematic configuration diagram illustrating an example of an image forming apparatus using a transfer roll.
In FIG. 4, a photoconductor 10 is an organic photoconductor that rotates in the direction of an arrow, 11 is a charger that applies uniform charge to the photoconductor, and the charger is a corona discharge device, a roller charger, a magnetic device. A brush charger may be used. Reference numeral 12 denotes digital image exposure light using an analog image exposure or a semiconductor laser, a light emitting diode or the like, and an electrostatic latent image is formed on the photosensitive member by the image exposure light. This electrostatic latent image is developed in contact or non-contact by a developer 13 containing a developer containing fine particle toner having a number average particle diameter of 2 to 10 μm, and a toner image is formed on the photoreceptor.
[0223]
The toner image is transferred onto the transfer material P conveyed in time with a DC bias applied by the transfer roll 15 at a pressing force of 2.5 to 100 kPa, preferably 10 to 80 kPa, to the photosensitive member.
[0224]
The DC bias power source 16 for applying a bias to the transfer roll 15 is preferably a constant current power source or a constant voltage power source. The constant current power source is 5 to 15 μA, and the constant voltage power source is 400 in absolute value. ~ 1500V.
[0225]
The transfer material P onto which the image has been transferred by the transfer roll 15 is separated from the photoreceptor 10 by the separation electrode 14, conveyed to a fixing device (not shown), and fixed by heating.
[0226]
The surface of the photoconductor after the transfer is cleaned by a cleaning blade 17 and then discharged by a charge removal lamp (PCL) 18 to prepare for the next image formation. Reference numeral 19 denotes a paper feed roller, and 20 denotes a fixing device.
[0227]
(Intermediate transfer member)
Transfer of the toner image from the photosensitive member to the transfer material can also be performed by a method using an intermediate transfer member. That is, an image forming unit (image forming unit) is provided for each of the four color developers, and a visible image for each color is formed on each photoconductor in each image forming unit, and these visible images are sequentially applied to the intermediate transfer member. It can also be preferably used in a system in which a color image is transferred and fixed onto a transfer material (usually plain paper, but is not particularly limited as long as it can be transferred) and then fixed.
[0228]
An image forming method in which images of a plurality of colors are formed in an image forming unit and transferred in sequence on the same intermediate transfer member will be described with reference to the drawings.
[0229]
FIG. 5 is a schematic configuration diagram illustrating an example of an image forming apparatus using an intermediate transfer member (transfer belt).
[0230]
In FIG. 5, in order to obtain a color image, the image forming apparatus includes a plurality of image forming units, each image forming unit forms a visible image (toner image) having a different color, and the toner images are the same. This is an image forming method in which the images are sequentially transferred onto an intermediate transfer member.
[0231]
Here, the first, second, third, and fourth image forming units Pa, Pb, Pc, and Pd are arranged in parallel, and the image forming portions are photosensitive members 1a that are electrostatic latent image forming members, respectively. 1b, 1c and 1d.
[0232]
The photoreceptors 1a, 1b, 1c and 1d have latent image forming portions 2a, 2b, 2c and 2d, developing portions 3a, 3b, 3c and 3d, transfer discharge portions 4a, 4b, 4c and 4d, cleaning members and Cleaning devices 5a, 5b, 5c and 5d having rubber blades and charging devices 6a, 6b, 6c and 6d are arranged.
[0233]
With such a configuration, first, a latent image of, for example, a yellow component color in a document image is formed on the photoreceptor 1a of the first image forming unit Pa by the latent image forming unit 2a. The latent image is converted into a visible image by a developer containing yellow toner in the developing unit 3a, and transferred to the transfer belt 21 by the transfer / discharge unit 4a.
[0234]
On the other hand, while the yellow toner image is transferred to the transfer belt 21 as described above, the second image forming unit Pb forms a magenta component color latent image on the photosensitive member 1b, and then the developing unit 3b generates magenta. A visible image is formed with a developer containing toner. This visible image (magenta toner image) is transferred to a predetermined position of the transfer belt 21 when the transfer belt that has been transferred by the first image forming unit Pa is carried into the transfer discharge section 4b. The
[0235]
Thereafter, cyan and black component images are formed by the third and fourth image forming units Pc and Pd in the same manner as described above, and a cyan toner image and a black toner image are formed on the same transfer belt. Are transferred in layers. When such an image forming process is completed, a multicolor superimposed image is obtained on the transfer belt 21. On the other hand, the photoreceptors 1a, 1b, 1c, and 1d after the transfer are removed from the residual toner by the cleaning devices 5a, 5b, 5c, and 5d, and are used for the subsequent latent image formation.
[0236]
In the image forming apparatus, a transfer belt 21 is used. In FIG. 5, the transfer belt 21 is conveyed from the right side to the left side, and in the conveyance process, each image forming unit Pa, Pb, Pc, and Each color transfer image is transferred through the transfer discharge portions 4a, 4b, 4c and 4d in Pd.
[0237]
When the transfer belt 21 passes through the fourth image forming unit Pd, the AC voltage is applied to the separation / discharge discharger 22d, the transfer belt 21 is discharged, and the toner images are transferred onto the transfer material P all at once. Thereafter, the transfer material P enters the fixing device 23, is fixed, and is discharged from the discharge port 25.
[0238]
In the figure, reference numerals 22a, 22b, 22c and 22d denote separate static elimination dischargers.
The transfer belt 21 that has finished transferring the toner image is cleaned of residual toner by a cleaning device 24 using both a brush-like cleaning member and a rubber blade, and is ready for the next image formation.
[0239]
In addition, as described above, a multi-color superimposed image is formed on a long transfer belt 21 such as a conveyor belt, and the image is transferred to a transfer material in a batch. An independent transfer belt may be provided, and then transferred from each transfer belt to a transfer material sequentially.
[0240]
The transfer belt has a surface resistance of 10 such as polyimide, polyether, polyamide or tetrafluoroethylene / perfluorovinyl ether copolymer.14On a high resistance film of Ω or more and a thickness of about 20 μm, a conductive agent is added to a fluorine-based or silicon-based resin to reduce the surface resistance to 10Five-108An endless film provided with a 5 to 15 μm-thick release layer that is Ω is used.
[0241]
As a suitable fixing method used in the present invention, a so-called contact heating method will be described with reference to FIGS.
[0242]
6A and 6B are schematic cross-sectional views each showing one embodiment of the fixing device used in the present invention.
[0243]
In the present invention, in particular, as a contact heating method, a heat pressure fixing method, a heat roll fixing method, and a pressure heating fixing method in which fixing is performed by a rotating pressure member including a fixedly arranged heating body can be given. it can.
[0244]
In the hot roll fixing method, in many cases, an upper roller having a heat source inside a metal cylinder composed of iron, aluminum or the like whose surface is coated with tetrafluoroethylene or polytetrafluoroethylene-perfluoroalkoxy vinyl ether copolymers, etc. And a lower roller made of silicone rubber or the like. A typical example of the heat source is one having a linear heater and heating the surface temperature of the upper roller to about 120 to 200 ° C. In the fixing unit, pressure is applied between the upper roller and the lower roller, and the lower roller is deformed to form a so-called nip. The nip width is 1 to 10 mm, preferably 1.5 to 7 mm. The fixing linear velocity is preferably 40 mm / sec to 600 mm / sec.
[0245]
A fixing cleaning mechanism may be provided for use. As this method, a method of supplying silicone oil to the upper roller or film for fixing, or a method of cleaning with a pad, roller, web or the like impregnated with silicone oil can be used.
[0246]
Next, a method for fixing by a rotating pressure member including a fixedly arranged heating body used in the present invention will be described.
[0247]
This fixing method is a method in which pressure fixing is carried out by a fixedly arranged heating body and a pressure member that is opposed to the heating body and presses the transfer material in close contact with the heating body through a film.
[0248]
In this press-contact fixing device, the heating body has a smaller heat capacity than a conventional heating roller, and has a line-shaped heating portion in a direction perpendicular to the passing direction of the transfer material. 300 ° C.
[0249]
The pressure contact fixing is a method of fixing an unfixed toner image against a heating source, such as a method in which a transfer material with unfixed toner is passed between a heating member and a pressure member as is usually used. is there. In this way, since heating is performed quickly, the fixing speed can be increased. However, temperature control is difficult, and the toner remains attached to a portion directly pressed against unfixed toner such as a surface portion of the heating source. There are also problems that toner offset is likely to occur, and that the transfer material is likely to fail such as winding around the fixing device.
[0250]
In this fixing method, the low-heat capacity line-shaped heating element fixedly supported by the apparatus has a thickness of 0.2 to 5.0 mm, more preferably 0.5 to 3.5 mm, a width of 10 to 15 mm, and a longitudinal length. A 240-400 mm alumina substrate is coated with a resistance material at 1.0-2.5 mm and is energized from both ends.
[0251]
The energization is a pulse waveform with a period of 15 to 25 msec with a DC of 100 V, and is changed to a pulse width corresponding to the temperature / energy release amount controlled by the temperature sensor. In the low heat capacity line-shaped heating element, when the temperature T1 is detected by the temperature sensor, the surface temperature T2 of the film facing the resistance material is lower than T1. Here, T1 is preferably 120 to 220 ° C, and the temperature of T2 is preferably 0.5 to 10 ° C lower than the temperature of T1. Further, the film material surface temperature T3 at the portion where the film peels from the toner surface is substantially equal to T2. The film moves in the direction of the center arrow in FIG. 6 (a) in contact with the heating body whose energy and temperature are controlled in this way. These fixing films are made by adding a conductive material to a heat-resistant film having a thickness of 10 to 35 μm, for example, polyester, polyperfluoroalkoxy vinyl ether, polyimide, polyetherimide, and in many cases a fluororesin such as Teflon. It is an endless film in which a release agent layer is coated by 5 to 15 μm.
[0252]
For driving the film, a driving force and tension are applied by a driving roller and a driven roller, and the film is transported in the direction of the arrow without wrinkles or twists. The linear velocity as the fixing device is preferably 40 to 600 mm / sec.
[0253]
The pressure roller has a rubber elastic layer having high releasability, such as silicone rubber, and is pressure-bonded to a heating body via a film material, and is pressed and rotated.
[0254]
Moreover, although the example using an endless film was demonstrated above, as shown in FIG.6 (b), you may use a film material with an end using the sending axis | shaft and winding axis | shaft of a film sheet. Furthermore, it may be a simple cylinder having no driving roller or the like inside.
[0255]
The fixing device may be used with a cleaning mechanism. As a cleaning method, a method of supplying various silicone oils to the fixing film, or a method of cleaning with a pad, roller, web or the like impregnated with various silicone oils is used.
[0256]
As the silicone oil, polydimethylsiloxane, polymethylphenylsiloxane, polydiphenylsiloxane, or the like can be used. Furthermore, siloxane containing fluorine can also be suitably used.
[0257]
Next, FIG. 6 shows an example of a sectional view of the fixing device.
In FIG. 6A, reference numeral 84 denotes a low heat capacity line-shaped heating element fixedly supported by the apparatus. As an example, a resistance material 86 is applied to an alumina substrate 85 having a height of 1.0 mm, a width of 10 mm, and a longitudinal length of 240 mm. Is applied to a width of 1.0 mm and is energized from both ends in the longitudinal direction.
[0258]
The energization is, for example, DC100V and is usually a pulse waveform with a cycle of 20 msec, and is controlled by a signal from the temperature measuring element 87 and kept at a predetermined temperature. For this reason, the pulse width is changed according to the amount of energy released, and the range is, for example, 0.5 to 5 msec.
[0259]
The transfer material 94 carrying the unfixed toner image 93 is brought into contact via the film 88 moving to the heating body 84 controlled in this way, and the toner is thermally fixed.
[0260]
The film 88 used here moves without wrinkles while being tensioned by the driving roller 89 and the driven roller 90. Reference numeral 95 denotes a pressure roller having a rubber elastic layer formed of silicone rubber or the like, and pressurizes the heating body through a film with a total pressure of 0.4 to 2.0 N. The unfixed toner image 93 on the transfer material 94 is guided to the fixing unit by the entrance guide 96, and a fixed image is obtained by heating.
[0261]
The endless belt has been described above. However, as shown in FIG. 6B, the film sheet feeding shaft 91 and the take-up shaft 92 are used, and the fixing film may be ended.
[0262]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention in detail, this invention is not limited to these.
[0263]
Example 1
<Preparation of latex>
(Preparation of latex 1HML)
(1) Preparation of core particles (first stage polymerization): (Preparation of latex 1H)
The following anionic surfactant (101) was added to a 5000 ml separable flask equipped with a stirrer, temperature sensor, condenser, and nitrogen inlet.
(101) CTenHtwenty one(OCH2CH2)2OSOThreeNa
A surfactant solution (aqueous medium) in which 7.08 g was dissolved in 3010 g of ion-exchanged water was charged, and the internal temperature was raised to 80 ° C. while stirring at a stirring speed of 230 rpm under a nitrogen stream.
[0264]
To this surfactant solution, an initiator solution prepared by dissolving 9.2 g of a polymerization initiator (potassium persulfate: KPS) in 200 g of ion-exchanged water was added, the temperature was adjusted to 75 ° C., and then 70.1 g of styrene, n -A monomer mixture consisting of 19.9 g of butyl acrylate and 10.9 g of methacrylic acid was added dropwise over 1 hour, and this system was polymerized by heating and stirring at 75 ° C for 2 hours (first stage polymerization). And a latex (a dispersion of resin particles made of a high molecular weight resin) was prepared. This is referred to as “latex (1H)”.
[0265]
(2) Formation of intermediate layer (second stage polymerization): (Preparation of latex 1HM)
In a flask equipped with a stirrer, 105.6 g of styrene, 30.0 g of n-butyl acrylate, 6.2 g of methacrylic acid, 5.6 g of n-octyl-3-mercaptopropionic acid ester, 98.0 g of an ester compound (carbon number 20 of fatty acid unit) represented by the above exemplified compound 20) was added, heated to 85 ° C. and dissolved to prepare a monomer solution.
[0266]
On the other hand, a surfactant solution in which 1.6 g of an anionic surfactant (101) was dissolved in 2700 ml of ion-exchanged water was heated to 95 ° C., and the latex (dispersed core particle) was added to the surfactant solution. 1H) is added in an amount of 28 g in terms of solid content, and then a monomer solution of Exemplified Compound 19) is prepared with a mechanical disperser “CLEARMIX” (manufactured by M Technique Co., Ltd.) having a circulation path. A dispersion (emulsion) containing emulsified particles (oil droplets) having a dispersed particle size (284 nm) was prepared by mixing and dispersing for a time.
[0267]
Next, an initiator solution prepared by dissolving 5.1 g of a polymerization initiator (KPS) in 240 ml of ion-exchanged water and 750 ml of ion-exchanged water are added to this dispersion (emulsion), and the system is heated to 80 to 98 ° C. To polymerize by heating and stirring for 1 to 12 hours (second stage polymerization), latex (dispersion of composite resin particles having a structure in which the surface of resin particles made of high molecular weight resin is covered with intermediate molecular weight resin) Got. This is referred to as “latex (1HM)”.
[0268]
When the latex (1HM) was dried and observed with a scanning electron microscope, particles (400 to 1000 nm) containing, as a main component, the exemplified compound 19) that was not incorporated into the latex were observed.
[0269]
(3) Formation of outer layer (third stage polymerization): (Preparation of latex 1HML)
An initiator solution obtained by dissolving 7.4 g of a polymerization initiator (KPS) in 200 ml of ion-exchanged water is added to the latex (1HM) obtained as described above, and under a temperature condition of 80 ° C., 300 g of styrene, A monomer mixture composed of 95 g of n-butyl acrylate, 15.3 g of methacrylic acid, and 10.4 g of n-octyl-3-mercaptopropionic acid ester was added dropwise over 1 hour. After completion of the dropwise addition, polymerization (third stage polymerization) was performed by heating and stirring for 2 hours, followed by cooling to 28 ° C. and latex (a central portion made of a high molecular weight resin, an intermediate layer made of an intermediate molecular weight resin, A dispersion of composite resin particles) having an outer layer made of a molecular weight resin and containing the exemplified compound 19) in the intermediate layer was obtained. This latex is referred to as “latex (1HML)”.
[0270]
The composite resin particles constituting the latex (1HML) had peak molecular weights of 138,000, 80,000 and 13,000, and the number average particle diameter of the composite resin particles was 122 nm.
[0271]
(Preparation of latex 2HML)
Latex 2HML was obtained in the same manner as in the production of latex (1HML) except that Exemplified Compound 21) (with 18 carbon atoms in the fatty acid unit) was used instead of Exemplified Compound 20).
[0272]
The composite resin particles constituting the latex (2HML) had peak molecular weights of 146,000, 90,000 and 13,000, and the number average particle size of the composite resin particles was 126 nm.
[0273]
(Preparation of latex 3HML)
Latex 3HML was obtained in the same manner as in the production of latex (3HML) except that Exemplified Compound 18) (C28 of fatty acid unit) was used instead of Exemplified Compound 20).
[0274]
The composite resin particles constituting the latex (3HML) had peak molecular weights of 117,000, 90,000 and 12,000, and the number average particle diameter of the composite resin particles was 118 nm.
[0275]
<< Manufacture of colored particles 1 >>
Anionic surfactant (101) 59.0 g was stirred and dissolved in 1600 ml of ion-exchanged water. While stirring this solution, 420.0 g of C.I. I. Pigment Red 122 is gradually added, and then dispersion treatment is performed using “CLEARMIX” (manufactured by M Technique Co., Ltd.), whereby a dispersion of colorant particles (hereinafter referred to as “colorant dispersion 1”). Prepared). When the particle diameter of the colorant particles in this colorant dispersion was measured using an electrophoretic light scattering photometer “ELS-800” (manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.), the weight average particle diameter was 89 nm.
[0276]
420.7 g of latex 1HML (converted to solid content), 900 g of ion-exchanged water, and 166 g of colorant dispersion 1 were placed in a reaction vessel (four-necked flask) equipped with a temperature sensor, a condenser, a nitrogen introducing device, and a stirring device. ) And stirred. After adjusting the internal temperature to 30 ° C., a 5 mol / liter sodium hydroxide aqueous solution was added to this solution to adjust the pH to 8 to 10.0.
[0277]
Next, an aqueous solution in which 12.1 g of magnesium chloride hexahydrate was dissolved in 1000 ml of ion-exchanged water was added over 10 minutes at 30 ° C. with stirring. After standing for 3 minutes, the temperature was started to rise, and the system was heated to 90 ° C. over 6 to 60 minutes. In this state, the particle size of the associated particles was measured with “Coulter Counter TA-II”, and when the number average particle size became 4 to 7 μm, an aqueous solution in which 80.4 g of sodium chloride was dissolved in 1000 ml of ion-exchanged water. Was added to stop particle growth, and the fusion was continued by heating and stirring at a liquid temperature of 85 to 98 ° C. for 2 to 12 hours as an aging treatment. Then, it cooled to 30 degreeC, hydrochloric acid was added, pH was adjusted to 2.0, and stirring was stopped. The produced association particles were filtered, washed repeatedly with ion exchange water at 45 ° C., and then dried with hot air at 40 ° C. to obtain colored particles 1.
[0278]
Here, in the production of the colored particles 1, the pH of the agglomeration step, the temperature of the aging treatment step, the aging time, and the stirring strength are controlled to control the release agent, the colorant dispersion state, and the variation coefficient of the shape and shape factor. The particle size and the coefficient of variation of the particle size distribution were adjusted as shown in Table 1 by further classification.
[0279]
(Production of comparative colored particles 1 to 7)
In the production of the colored particles 1, the release agent, the colorant dispersion state, and the variation coefficient of the shape and the shape factor are controlled by controlling the pH of the aggregation process, the temperature of the aging process, the aging time, and the stirring intensity. Further, colored particles 1 to 7 for comparison were produced in the same manner except that the variation coefficient of particle size and particle size distribution was adjusted as shown in Table 1 by classification in liquid.
[0280]
(Production of colored particles 2 and 3)
In the production of colored particles 1, latex 2HML is used instead of latex 1HML, and C.I. I. Colored particles 2 having the characteristics shown in Table 1 were produced using Pigment Yellow 180 instead of Pigment Red 122.
[0281]
In the production of colored particles 1, latex 3HML is used instead of latex 1HML, and C.I. I. Colored particles 3 having the characteristics shown in Table 1 were produced using phthalocyanine pigment (manufactured by BASF, PB-FAST BLUE) instead of CI Pigment Red 122.
[0282]
[Table 1]
Figure 0003937738
[0283]
<< Production of Electrostatic Image Developing Toner Particles 1 to 5 and Comparative Electrostatic Image Developing Toner Particles 1 to 13 of the Present Invention >>
In each of the colored particles 1 to 3 and the comparative colored particles 1 to 7 obtained as described above, 1.0 part by mass of hydrophobic acicular titanium (hydrophobized with normal butyltrimethoxysilane) shown in Table 2 And / or 0.8 parts by mass of silica (manufactured by deflagration method, hydrophobized with hexamethylsilazane), and the peripheral speed of the rotor blade of a 10 liter Henschel mixer is set to 30 m / s and mixed did. In addition, when adding both acicular titanium and silica particles produced by the deflagration method, after adding titanium particles and mixing for 10 minutes, silica particles produced by the deflagration method are added and further mixed for 15 minutes. The toner particles 1 to 5 for developing an electrostatic image of the present invention and the toner particles 1 to 13 for developing an electrostatic image for comparison were obtained. Here, in preparing each of the toner particles described above, as shown in Table 3, the BET specific surface area of the toner particles, the fatty acid carbon number of the ester wax, the alcohol carbon number, the average value of the area of the Voronoi polygon, and the fluctuation Coefficient, area of Voronoi polygon (160000 nm2Component (%)) was adjusted.
[0284]
Further, in the process of preparing each of the toner particles for developing an electrostatic charge image of the present invention and comparative from the colored particles, each colored particle that becomes the base of each toner particle described above is added by adding an external additive, etc. Its shape and particle size do not change.
[0285]
[Table 2]
Figure 0003937738
[0286]
[Table 3]
Figure 0003937738
[0287]
<Manufacture of carriers>
(Manufacture of ferrite core material)
18 mol% of MnO, 4 mol% of MgO, Fe2OThree78 mol% was pulverized, mixed and dried in a wet ball mill for 2 hours, and then temporarily calcined by holding at 900 ° C. for 2 hours, and this was pulverized in a ball mill for 3 hours to form a slurry. Dispersant and binder are added, granulated and dried by spray dryer, then fired at 1200 ° C. for 3 hours, resistance 4.3 × 108Ω ferrite core material particles were obtained.
[0288]
(Manufacture of coating resin)
Cyclohexyl methacrylate / methyl methacrylate (copolymerization ratio 5/5) by an emulsion polymerization method in which the concentration in an aqueous medium using sodium benzenesulfonate having an alkyl group having 12 carbon atoms as a surfactant is 0.3% by mass. A volume average primary particle size of 0.1 μm, a mass average molecular weight (Mw) of 200,000, a number average molecular weight (Mn) of 91,000, Mw / Mn = 2.2, a softening point temperature (Tsp ) 230 ° C. and glass transition temperature (Tg) 110 ° C. Resin fine particles were obtained.
[0289]
The resin fine particles azeotroped with water in the emulsified state, and the residual monomer amount was 510 ppm. Next, 100 parts by mass of ferrite core material particles and 2 parts by mass of the resin fine particles are put into a high-speed agitator / mixer with agitating blades, and agitated and mixed at 120 ° C. for 30 minutes to use the action of mechanical impact force. Thus, a resin-coated carrier having a number average particle diameter of 61 μm was obtained.
[0290]
<Manufacture of developer>
Each of the electrostatic charge image developing toner particles 1 to 5 described above and the comparative electrostatic charge image developing toner particles 1 to 13 are mixed with the carrier described above, and as shown in Table 4, the electrostatic charge image developing toner particles are mixed. Developer samples 1 to 18 having a toner concentration of 6% by mass were prepared.
[0291]
《Developer evaluation method》
Each of the developer samples 1 to 18 obtained as described above is mounted on a digital copying machine having an image forming process as shown in FIG. 5 in a low temperature and low humidity environment (temperature 10 ° C., relative humidity 20 %) And in a high temperature and high humidity environment (temperature 33 ° C., relative humidity 80%), halftone uniformity, fine dot dust, and transfer rate were evaluated as shown below. Further, the filming of the transfer body was evaluated by performing a live-action test in which 100,000 images having a pixel rate of 65% were formed.
[0292]
In performing the evaluation described below, the setting conditions of the digital copying machine were adjusted as follows.
[0293]
(Charging conditions)
Charger; roller charger, initial charge potential of -750V
(Exposure conditions)
Set the exposure amount to -50V for the exposure area potential.
(Development condition J)
DC bias; -550V
The following “transfer belt” was used as the transfer belt. The “transfer belt” has a surface resistance of 7 × 10 by adding a conductive agent to a fluororesin on a polyimide film (surface resistance 1014Ω, high resistance film having a thickness of 20 μm).6An endless film provided with a release layer having a thickness of 10 μm and set to Ω.
[0294]
(Uniformity of halftone)
The uniformity of halftone images due to photoconductor filming and transferability variation was evaluated. The rank was evaluated as follows.
[0295]
Rank A: Uniform image without unevenness (good)
Rank B: One thin stripe-like unevenness exists (no problem in practical use)
Rank C: There are several thin stripes (unusable)
Rank D: Several or more streaky irregularities exist (defect)
(Chile of fine dots)
A 10% halftone dot image was formed on the entire surface of the image, and dust around the dots was observed with a magnifying glass.
[0296]
◎: Chile can hardly be detected
○: Slightly dusty but not noticeable without attention (practical)
×: Easy to detect dust (unusable)
(Evaluation of transfer rate)
The transfer rate (%) was determined by the following formula (1), and rank evaluation was performed as follows.
[0297]
Formula (1)
Transfer rate (%) = {1− (mass of collected toner / mass of consumed toner)} × 100
A: Transfer rate exceeds 99.5% (very good)
○: 99.0 to 99.5% (good)
Δ: 95.0 to less than 99.0% (unusable)
X: Less than 95.0% (defect)
(Evaluation of transfer filming)
The presence or absence of filming was determined by visual observation.
[0298]
Not generated: The transfer body is not cloudy and no filming is confirmed.
Generation: Filming can be confirmed on the transfer body
The obtained evaluation results are shown in Table 4.
[0299]
[Table 4]
Figure 0003937738
[0300]
From Table 4, it is clear that the sample of the present invention has better halftone uniformity, no fine dot dust, and excellent characteristics such as transfer rate and transfer filming, as compared with the comparison. It is.
[0301]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to provide a toner for developing an electrostatic charge image having good halftone uniformity, no dust of fine dots, and excellent properties such as transfer rate and filming of a transfer member. .
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A and 1B are explanatory views showing projected images of toner particles having no corners, and FIGS. 1B and 1C are explanatory views showing projected images of toner particles having corners, respectively.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of toner particles having a sea-island structure used in the present invention divided by Voronoi polygons.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an example of toner particles having a sea-island structure used in the present invention.
FIG. 4 is a schematic sectional view showing an example of an image forming apparatus using a transfer roll.
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of an image forming apparatus using a transfer belt.
FIG. 6 is a structural cross-sectional view of a fixing device using a transfer belt.
[Explanation of symbols]
10 photoconductor
11 Charger
12 Image exposure light
13 Developer
14 Separation pole
15 Transfer roll
16 Bias power supply
17 Cleaning blade
18 Static elimination lamp
19 Paper feed roller
20 Fixing device
P transfer material
Pa, Pb, Pc, Pd Image forming unit
1a, 1b, 1c, 1d photoconductor
2a, 2b, 2c, 2d Latent image forming unit
3a, 3b, 3c, 3d Development section
4a, 4b, 4c, 4d Transfer discharge part
5a, 5b, 5c, 5d Cleaning device
6a, 6b, 6c, 6d charger
21 Transfer belt
22a, 22b, 22c, 22d Separate static elimination discharger
23 Fixing device
24 Cleaning device
25 outlet
84 Heating body
85 Alumina substrate
86 Resistance material
87 Thermometer
88 films
89 Driving roller
90 Followed roller
91 Feed axis
92 Winding shaft
93 Unfixed toner image
94 Transfer material
95 Pressure roller

Claims (16)

樹脂、着色剤と外添剤を有するトナー粒子を含み、該トナー粒子の個数平均粒径が2〜10μmであり、形状係数が1.2〜1.6の範囲にある前記トナー粒子の全トナー粒子における割合が65個数%以上であり、且つ、前記トナー粒子の形状係数の変動係数が16%以下、個数粒度分布における個数変動係数が27%以下である静電荷像現像用トナーにおいて、
前記トナー粒子の表面が、短軸の長さに対する長軸の長さの比が2〜20、該長軸の長さが10〜200nmである酸化チタン微粒子または、円形度係数が0.976〜1.000、個数平均粒径が35〜140nmである疎水化処理した金属酸化物粒子を有することを特徴とする静電荷像現像用トナー。
All toner particles including toner particles including a resin, a colorant, and an external additive, the toner particles having a number average particle diameter of 2 to 10 μm and a shape factor in the range of 1.2 to 1.6 In the toner for developing an electrostatic charge image, the proportion of the particles is 65% by number or more, the variation coefficient of the shape factor of the toner particles is 16% or less, and the number variation coefficient in the number particle size distribution is 27% or less.
The surface of the toner particles has a ratio of the length of the major axis to the length of the minor axis of 2 to 20, titanium oxide fine particles having a major axis length of 10 to 200 nm, or a circularity coefficient of 0.976 to 1. A toner for developing an electrostatic charge image, comprising hydrophobic metal oxide particles having a number average particle diameter of 1.000 and having a number average particle size of 35 to 140 nm.
疎水化処理した金属酸化物粒子がシリカ粒子であることを特徴とする請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。  2. The electrostatic image developing toner according to claim 1, wherein the hydrophobized metal oxide particles are silica particles. 前記外添剤の少なくとも1種が、爆燃法により製造された金属酸化物粒子であることを特徴とする請求項1または2に記載の静電荷像現像用トナー。  The electrostatic charge image developing toner according to claim 1, wherein at least one of the external additives is metal oxide particles produced by a deflagration method. 爆燃法により製造された金属酸化物粒子がシリカ粒子であることを特徴とする請求項3に記載の静電荷像現像用トナー。  4. The electrostatic image developing toner according to claim 3, wherein the metal oxide particles produced by the deflagration method are silica particles. 前記トナー粒子が、水系媒体中で樹脂粒子を凝集、融着させる工程を経て作製され、前記トナー粒子中の残留界面活性剤量が1〜1000ppm、2価または3価金属元素の含有量が250〜20000ppmであり、表面処理され、且つ、水可溶性成分量が2〜1800ppmである酸化チタン微粒子を前記トナー粒子表面に有することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。The toner particles are prepared through a process of agglomerating and fusing resin particles in an aqueous medium, and the residual surfactant content in the toner particles is 1-1000 ppm, and the content of divalent or trivalent metal element is 250. 5. The static electricity according to claim 1, wherein the toner particle surface has titanium oxide fine particles having a surface treatment of 2 to 1800 ppm and a water-soluble component amount of 2 to 1800 ppm. Toner for charge image development. トナー粒子の中で、角がない該トナー粒子の割合が50個数%以上であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。  6. The toner for developing an electrostatic charge image according to claim 1, wherein a ratio of the toner particles having no corners in the toner particles is 50% by number or more. トナー粒子が、水系媒体中において重合性単量体を重合して得られる樹脂を有することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。  The toner for developing an electrostatic charge image according to claim 1, wherein the toner particles have a resin obtained by polymerizing a polymerizable monomer in an aqueous medium. トナー粒子のBET比表面積が1.1〜3.5g/m2であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。The toner for developing an electrostatic image according to claim 1, wherein the toner particles have a BET specific surface area of 1.1 to 3.5 g / m 2 . トナー粒子を透過型電子顕微鏡で撮影した断面写真において、低輝度の島の重心におけるボロノイ多角形の面積の平均値が20000〜120000nm2、変動係数が25%以下であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。The cross-sectional photograph obtained by photographing the toner particles with a transmission electron microscope has an average area of Voronoi polygons at the center of gravity of a low-luminance island of 20000 to 120,000 nm 2 and a coefficient of variation of 25% or less. The toner for developing an electrostatic charge image according to any one of 1 to 8. トナー粒子を透過型電子顕微鏡で撮影した断面写真において、低輝度の島の重心におけるボロノイ多角形の面積の平均値が40000〜100000nm2、変動係数が20%以下であることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。2. A cross-sectional photograph obtained by photographing a toner particle with a transmission electron microscope, wherein an average value of Voronoi polygons at the center of gravity of a low-luminance island is 40,000 to 100,000 nm 2 and a coefficient of variation is 20% or less. The toner for developing an electrostatic charge image according to any one of 1 to 9. トナー粒子を透過型電子顕微鏡で撮影した断面写真において、低輝度の島の重心におけるボロノイ多角形の面積の平均値が20000〜120000nm2であり、160000nm2以上の成分を3〜20%含むことを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。In a cross-sectional photograph obtained by photographing the toner particles with a transmission electron microscope, the average value of the Voronoi polygon area at the center of gravity of the low-brightness island is 20000 to 120,000 nm 2 and contains 3 to 20% of a component of 160000 nm 2 or more. The toner for developing an electrostatic charge image according to any one of claims 1 to 10, wherein the toner is a toner for developing an electrostatic image. トナー粒子が離型剤を含み、該離型剤が炭素数が12〜35の高級アルコールまたは炭素数12〜35の高級脂肪酸を有するエステル化合物を含むことを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。  12. The toner particle according to claim 1, wherein the toner particles contain a release agent, and the release agent contains an ester compound having a higher alcohol having 12 to 35 carbon atoms or a higher fatty acid having 12 to 35 carbon atoms. 2. The toner for developing an electrostatic charge image according to item 1. 請求項1〜12のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーを製造するに当たり、トナー粒子の表面に、短軸の長さに対する長軸の長さの比が2〜20、長軸の長さが10〜200nmである酸化チタン微粒子を外添固着する工程を有し、次いで、
円形度係数0.976以上、個数平均粒径が35〜140nmであり、爆燃法により製造され、且つ、疎水化処理した金属酸化物粒子を外添固着する工程を有することを特徴とする静電荷像現像用トナーの製造方法。
In producing the toner for developing an electrostatic charge image according to any one of claims 1 to 12, the ratio of the length of the major axis to the length of the minor axis is 2 to 20 on the surface of the toner particles. A step of externally fixing and fixing titanium oxide fine particles having a length of 10 to 200 nm,
An electrostatic charge having a roundness coefficient of 0.976 or more, a number average particle diameter of 35 to 140 nm, a step of externally fixing and fixing hydrophobized metal oxide particles manufactured by a deflagration method A method for producing a toner for image development.
疎水化処理した金属酸化物粒子がシリカ粒子であることを特徴とする請求項13に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。  14. The method for producing a toner for developing an electrostatic charge image according to claim 13, wherein the hydrophobized metal oxide particles are silica particles. 請求項1〜12のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーを製造するに当たり、樹脂粒子を水系媒体中で凝集、融着させて得られ、残留界面活性剤を1〜1000ppm含み、且つ、2価または3価の金属元素を250〜20000ppm含有する着色粒子の表面上に、外添剤の少なくとも1種として、水可溶性成分量を2〜1800ppm含有する酸化チタン微粒子を固着させ、トナー粒子を得ることを特徴とする静電荷像現像用トナーの製造方法。  In producing the toner for developing an electrostatic charge image according to any one of claims 1 to 12, it is obtained by agglomerating and fusing resin particles in an aqueous medium, containing 1 to 1000 ppm of a residual surfactant, In addition, a fine particle of titanium oxide containing 2 to 1800 ppm of a water-soluble component as an external additive is fixed on the surface of colored particles containing 250 to 20000 ppm of a divalent or trivalent metal element. A method for producing a toner for developing an electrostatic image, comprising obtaining particles. 電子写真感光体上に帯電、像露光を行って形成した静電潜像を、静電荷像現像用トナーにて現像し形成したトナー画像を、接触転写方式を用いて転写材に転写し、その後分離、定着及びクリーニングを行う各工程を繰り返す画像形成方法において、請求項1〜12のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーを使用することを特徴とする画像形成方法。  A toner image formed by developing an electrostatic latent image formed by charging and image exposure on an electrophotographic photosensitive member with a toner for developing an electrostatic image is transferred to a transfer material using a contact transfer method, and thereafter An image forming method in which each of the steps of separation, fixing, and cleaning is repeated, wherein the toner for developing an electrostatic charge image according to any one of claims 1 to 12 is used.
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