JP2007178632A - 静電荷像現像用トナー及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】高温高湿環境下においても高画質の印字を安定的に供給することができる静電荷像現像用トナー及びその製造方法を提供する。
【解決手段】着色樹脂粒子は、重合性単量体を含有する重合性単量体組成物を水系分散媒体中に分散させて、液滴を形成し、重合する工程を含む重合法により形成されたものであり、該重合性単量体が、下記式(1)で表されるスチレンスルホン酸エステル化合物を含むことを特徴とする静電荷像現像用トナー及びその製造方法である。
Figure 2007178632

(式中、R、及びRはそれぞれ独立に水素原子、アルキル基、又はアルケニル基から選ばれる置換基を表す。また、Rはアルキル基、又はアルケニル基を表す。)
【選択図】なし

Description

本発明は、電子写真法、静電記録法、静電印刷法等において静電潜像等を現像するために用いられる静電荷像現像用トナー及びその製造方法に関する。なお、以下において、「静電荷像現像用トナー」を単に「トナー」と称することがある。
静電潜像を静電荷像現像用トナーにより現像して所望の画像を形成する方法が広く実施されている。
例えば、電子写真法では、感光体に形成された静電潜像を着色樹脂粒子に必要に応じて外添剤やキャリア等の他の粒子を配合してなるトナーで現像し、紙やOHPシート等の記録材に転写した後、トナーを定着させて印刷物を得る。
近年、電子写真法を用いた複合機、ファクシミリ、及びプリンター等の画像形成装置に対し、カラー化のニーズが高まってきている。カラー印刷では、写真等の高解像度且つ鮮明な色調の再現が要求される画像の印刷も行うことから、それらの要求に対応しうるカラートナーが求められている。
カラー複写(カラーコピー)の場合の画像形成方法の一例としては、先ず、カラー原稿を多数の画素に分解して読み取り、色別のデジタル画像信号として、帯電させた感光体上に光を当てて静電潜像を形成する。次に、色別の静電潜像に対応するカラートナーにより、静電潜像を現像してトナー像をつくり、これを紙やOHPシート等の記録材に転写する。転写されたトナー像は、加熱加圧等の方法により記録材に定着される。
一般に、トナーは、粉砕法及び重合法により製造されたものに大別される。
粉砕法は、結着樹脂と着色剤を溶融混練する方法、又はモノマーと着色剤を含有する混合物を重合させる方法により得た着色樹脂の固形物を粉砕し、分級する方法により着色樹脂粒子を製造する。
一方、重合法は、例えば重合性単量体と着色剤を含有する重合性単量体組成物の液滴を形成し、該液滴を重合させて着色樹脂粒子を製造する懸濁重合法や、乳化させた重合性単量体を重合し、樹脂微粒子を得て、着色剤等と凝集させ、着色樹脂粒子を製造する乳化重合凝集法などが挙げられる。粉砕法で得られる着色樹脂粒子が不定形であるのに対して、重合法で得られる着色樹脂粒子は形状が球形に近く、小粒径でシャープな粒径分布をもつ。
特に、画像再現性や精細性等の画質を向上させる観点から、重合法により得られるトナー(いわゆる重合法トナー)のように、形状や粒径分布が高度に制御されたトナーが用いられるようになってきた。
静電荷像現像用トナーは、トナー粒子と現像ブレード等の現像装置部材、トナー粒子同士、又は、トナー粒子とキャリアの間で帯電された後、静電潜像を有する感光体上に供給される。
適度に帯電したトナーは、静電潜像の電荷密度に応じた量が感光体上に付着し、高画質な画像を形成することができる。これに対してトナーの帯電量、又は帯電の均一性等の帯電特性が不適切な場合には、高画質な画像を形成することができない。
静電荷像現像用トナーは、通常、充分な帯電性を付与するために、帯電制御剤や帯電制御樹脂をトナー粒子に溶解又は均一に分散して調製される。
特許文献1では、帯電制御剤としてスルホン酸エステル部位を有する化合物を1種類以上含有することを特徴とする電子写真用トナーを開示している。
しかしながら、特許文献1の実施例で開示しているトナーは、結着樹脂80〜98部、帯電制御剤1〜10部、及び着色剤1〜10部等を溶融混練し、得られた混練物を粉砕する粉砕法により調製されたトナーである。このトナーでは、帯電制御剤が点在しやすいため、トナーの帯電量が不均一となるおそれがある。また、特許文献1で使用される帯電制御樹脂の典型例としては、下記式(2)で表されるものが使用されていて、このトナーは、環境安定性が十分であるとはいえない。
Figure 2007178632
(l、m、nはいずれも正の整数。)
特許文献2では、水相中に帯電制御剤を分散後、少なくとも重合性単量体、着色剤及び重合開始剤を分散して得た油相の造粒工程(液滴形成工程)を行うことを特徴とする重合トナーの製造方法を開示している。この工程では、水相中の帯電制御剤の一部を油相に入れることができる。
特許文献2は、該帯電制御剤として、スルホン酸エステルを有する有機化合物の金属錯体、又は含金属染料であることを開示している。
しかしながら、このような帯電制御剤は結着樹脂への相溶性が悪いため、トナー表面に遊離して付着する形で存在している帯電制御剤が脱離しやすく、トナーの帯電量にばらつきを生じると共に、感光体等の現像装置内の部材にフィルミングを起しやすい。
また、特許文献2は、帯電制御剤に由来する親水性が高い極性官能基がトナー表面に存在するため、特に高温高湿環境下においてトナー粒子表面が吸湿しやすくなり、トナーの環境安定性や、帯電性の低下を引き起こすおそれがある。
その一方、帯電性を付与し得る極性官能基を着色樹脂粒子中に均一に分散させるため、極性官能基を有する共重合体を結着樹脂として用いるトナーが検討されている。
特許文献3では、水相と極性官能基を有するモノマーまたは極性官能基を有するポリマーを分散して得た油相とを造粒機に供給し、重合性液滴を有する懸濁液を得る工程を有するトナーの製造方法を開示している。特許文献3は、極性官能基を有するモノマーが、スチレンスルホン酸ナトリウムであることが記載されている。
特許文献3は、帯電性を付与する極性官能基の分散性ではなく、極性官能基を有するモノマーあるいはポリマーを添加することによる着色剤の分散性の向上に着目したものである。また、スチレンスルホン酸ナトリウムは、親水性が高いため、得られるトナーは吸湿しやすく、特に高温高湿環境下での環境安定性が低下するおそれがある。
特開平7−36221号公報 特開平7−199535号公報 特開平7−199536号公報
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、高温高湿下においても高画質の印字を安定的に維持することができる、環境安定性や帯電安定性に優れた静電荷像現像用トナー及びその製造方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意検討したところ、スチレンスルホン酸エステル化合物を含む重合性単量体を重合してなる重合体を結着樹脂としたトナーが上記目的を達成し得るという知見を得た。
本発明は上記知見に基づいてなされたものであり、重合性単量体を含有する液体(油相)を水系分散媒体中に分散させて、該重合性単量体を含有する液滴(最終的に、着色樹脂粒子となる液滴)を形成し、重合する重合法により、該重合性単量体の重合物である結着樹脂、及び着色剤を含有する着色樹脂粒子を形成する工程を含む静電荷像現像用トナーの製造方法において、
該重合性単量体は、下記式(1)で表されるスチレンスルホン酸エステル化合物を含むことを特徴とする静電荷像現像用トナーの製造方法を提供するものである。
Figure 2007178632
(式中、R、及びRはそれぞれ独立に水素原子、アルキル基、又はアルケニル基から選ばれる置換基を表す。また、Rはアルキル基、又はアルケニル基を表す。)
上記本発明の製造方法により提供されるトナーは、帯電性を付与する極性官能基がトナー全体に分散しており、特に高温高湿の環境下でも水分の影響を受けにくいため、帯電安定性且つ環境安定性に優れている。
また、本発明では、耐久印字性に優れたトナーを得ることができるため、該式(1)で表されるスチレンスルホン酸エステル化合物は、該重合性単量体のうちモノビニル単量体100重量部に対して、0.1〜5.0重量部含まれることが好ましい。
本発明のトナーの製造方法において、該液滴は、該式(1)で表されるスチレンスルホン酸エステル化合物を含む重合性単量体及び着色剤を含有することが好ましい。
本発明では、重合性単量体の重合物である結着樹脂、及び着色剤を含有する着色樹脂粒子を含む静電荷像現像用トナーにおいて、該着色樹脂粒子は、重合性単量体を含有する液体(油相)を水系分散媒体中に分散させて、該重合性単量体を含有する液滴(最終的に、着色樹脂粒子となる液滴)を形成した後、該液滴を該水系分散媒体中で重合する工程を含む重合法により形成されたものであり、該重合性単量体が、下記式(1)で表されるスチレンスルホン酸エステル化合物を含むことを特徴とする静電荷像現像用トナーが提供される。
Figure 2007178632
(式中、R、及びRはそれぞれ独立に水素原子、アルキル基、又はアルケニル基から選ばれる置換基を表す。また、Rはアルキル基、又はアルケニル基を表す。)
また、本発明では、該式(1)で表されるスチレンスルホン酸エステル化合物は、該結着樹脂を構成する該重合性単量体のうちモノビニル単量体100重量部に対して、0.1〜5.0重量部含まれるトナーを得ることができる。
本発明では、結着樹脂、及び着色剤を含有する着色樹脂粒子を含む静電荷像現像用トナーにおいて、
該着色樹脂粒子は、該結着樹脂として、下記式(1)で表されるスチレンスルホン酸エステル化合物に由来する繰り返し単位を含む共重合体を5重量%以上含むことを特徴とする静電荷像現像用トナーが提供される。
Figure 2007178632
(式中、R、及びRはそれぞれ独立に水素原子、アルキル基、又はアルケニル基から選ばれる置換基を表す。また、Rはアルキル基、又はアルケニル基を表す。)
本発明において、該結着樹脂は、該式(1)で表されるスチレンスルホン酸エステル化合物に由来する繰り返し単位を、該重合性単量体のうちモノビニル単量体100重量部に対する仕込み量換算で0.1〜5.0重量部含むトナーとすることができる。
本発明により提供される該静電荷像現像用トナーは、温度32℃、相対湿度80%における吸着水分量が、0.05〜0.3重量%とすることができる。温度32℃、相対湿度80%における吸着水分量が上記範囲内であることで、特に高温高湿環境下における帯電安定性や環境安定性の低下を抑制することができる。
本発明の効果である環境安定性や帯電安定性を十分に得るため、本発明に係る着色樹脂粒子は、帯電制御剤を含まないことが好ましい。
上記の如き本発明の静電荷像現像用トナーは、環境安定性及び耐久印字性に優れており、高温高湿環境下においてもカブリを起こさず、画像濃度が高い、高画質の印字を行うことができる。
本発明の静電荷像現像用トナー製造方法は、重合性単量体を含有する液体(油相)を水系分散媒体中に分散させて、該重合性単量体を含有する液滴(最終的に、着色樹脂粒子となる液滴)を形成し、重合する重合法により、該重合性単量体の重合物である結着樹脂、及び着色剤を含有する着色樹脂粒子を形成する工程を含む静電荷像現像用トナーの製造方法において、
該重合性単量体は、下記式(1)で表されるスチレンスルホン酸エステル化合物を含むことを特徴とする。
Figure 2007178632
(式中、R、及びRはそれぞれ独立に水素原子、アルキル基、又はアルケニル基から選ばれる置換基を表す。また、Rはアルキル基、又はアルケニル基を表す。)
従来のトナーでは、帯電制御剤や帯電制御樹脂を含む液体(油相)を水系分散媒体に分散させトナーを調製すると、帯電制御剤や帯電制御樹脂に含まれる極性官能基は一般に親水性基が多いため、トナー粒子の表面に偏在する。
トナーの帯電現象は、主にトナー粒子表面で起こるが、極性官能基が着色樹脂粒子表面に偏在すると温度や湿度の影響を受けやすくなる。温度、湿度等の環境変化に伴い着色樹脂粒子表面の水分量が変化すると、その影響によりトナーの帯電特性が変動しやすい。トナーの帯電特性が変動し、トナーの帯電量減少や不均一化が生じると、感光体上の静電潜像に応じた所望の現像を行なうことができず、画像の濃度不足やムラ、カブリなどの問題が引き起こされる。また、着色樹脂粒子表面に偏在すると外添剤が偏在しやすくなり、現像部材との間での摩擦等により外添剤がトナーに埋め込まれるため、トナーが劣化しやすく、耐久印字性が低下する。
一方、本発明では、スチレンスルホン酸エステル化合物に由来する帯電性に関与する極性官能基が着色樹脂粒子全体に均一に分散する。また、本発明で用いられるスチレンスルホン酸エステル化合物中のスルホン酸エステル基は、一般的に帯電性を付与する極性置換基として知られているスルホン酸基やスルホニウム塩よりも、より疎水的である。このことから、トナー調製時に着色樹脂粒子内に包含される水分量が軽減されると共に、特に高温高湿環境下でのトナーが水分を吸着することによる帯電安定性の低下が抑制されるため、トナーの帯電量、又は帯電の均一性等の帯電特性は適度な状態が保たれる。
更に、本発明者らが検討したところ、本発明により提供されるトナーは、スチレンスルホン酸エステルに由来する帯電性を付与する部位が着色樹脂粒子全体に均一に分散することで、現像部材との間での摩擦等によるトナーの劣化が低減されることが判明している。
前記重合性単量体組成物の重合法としては、懸濁重合法や乳化重合凝集法等が挙げられるが、本発明に係る静電荷像現像用トナーは、懸濁重合法により重合されることが好ましい。
懸濁重合法による静電荷像現像用トナーの製造方法では、まず、重合性単量体及び着色剤を必須成分として含有する重合性単量体組成物を調製し、得られた重合性単量体組成物を水系分散媒体中に分散させて、重合性単量体組成物の液滴を形成した状態で重合することにより着色樹脂粒子を得る。次に得られた着色樹脂粒子を洗浄、脱水、並びに乾燥する。この様にして得られた着色樹脂粒子はそのまま静電荷像現像用トナーとして用いてもよいが、必要に応じて他の添加成分と混合して静電荷像現像用トナーとする。
以下、本発明に係る静電荷像現像用トナーの製造方法について、順を追って説明する。
先ず、重合性単量体、着色剤、さらに必要に応じてその他の添加物を混合し、重合性単量体組成物を調製する。着色剤及びその他の添加物は、重合性単量体に溶解、または可能な限り均一且つ微細に分散されるように、混合が行なわれることが好ましい。このような混合を行なうため、メディア式分散機を用いることが好ましい。
本発明で重合性単量体とは、重合可能な化合物をいう。
結着樹脂の原料となる重合性単量体を含有する液体としては、モノビニル単量体と以下に述べるスチレンスルホン酸エステル化合物のほか、必要に応じて架橋性単量体、架橋性重合体、マクロモノマー及びその他の単量体を用いる。これらの重合性単量体が重合され、着色樹脂粒子中の結着樹脂成分となる。上記重合性単量体の仕込み量は、着色樹脂粒子原料の全量に対し、5重量%以上が好ましく、10重量%以上であることがより好ましい。
重合性単量体の仕込み量が上記範囲を満たすことで、高温高湿環境においてもトナー帯電量や帯電の均一性が適度に保たれ、帯電安定性や環境安定性に優れたトナーを効率良く得ることができる。
モノビニル単量体としては、例えば、スチレン;ビニルトルエン、及びα−メチルスチレン等のスチレン誘導体;アクリル酸、及びメタクリル酸;アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ブチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、及びアクリル酸ジメチルアミノエチル等のアクリル酸エステル;メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、及びメタクリル酸ジメチルアミノエチル等のメタクリル酸エステル;アクリルアミド、メタクリルアミド等のアクリル酸のアミド化合物、及びメタクリル酸のアミド化物;エチレン、プロピレン、及びブチレン等のオレフィン;塩化ビニル、塩化ビニリデン、及びフッ化ビニル等のハロゲン化ビニル及びハロゲン化ビニリデン;酢酸ビニル、及びプロピオン酸ビニル等のビニルエステル;ビニルメチルエーテル、及びビニルエチルエーテル等のビニルエーテル;ビニルメチルケトン、及びメチルイソプロペニルケトン等のビニルケトン;2−ビニルピリジン、4−ビニルピリジン、及びN−ビニルピロリドン等の含窒素ビニル化合物;が挙げられる。これらのモノビニル単量体は、単独で用いてもよいし、複数を組み合わせて用いてもよい。これらのうち、モノビニル単量体として、スチレン、スチレン誘導体、及びアクリル酸もしくはメタクリル酸の誘導体が、好適に用いられる。
上記モノビニル単量体の割合は、結着樹脂成分を形成するために用いられる重合性単量体中、少なくとも80重量%以上であることが好ましい。
本発明では、結着樹脂の原料である重合性単量体として、上記モノビニル単量体以外に、下記式(1)で表されるスチレンスルホン酸エステル化合物を含む。スチレンスルホン酸エステル化合物に由来する繰り返し単位が結着樹脂中に含まれることで、トナーに適度な帯電性が付与され、耐久印字性に優れ、且つ環境安定性の良いトナーが得られる。
Figure 2007178632
(式中、R、及びRはそれぞれ独立に水素原子、アルキル基、又はアルケニル基から選ばれる置換基を表す。また、Rはアルキル基、又はアルケニル基を表す。)
上記式(1)で表されるスチレンスルホン酸エステル化合物は、上記構造を満たす限り特に限定はされないが、式(1)中のR及びRが、それぞれ独立に、水素原子、及びアルキル基から選ばれる置換基であることが好ましい。また、Rが、アルキル基であることが好ましく、炭素数1〜3のアルキル基であることがより好ましい。より具体的には、p−スチレンスルホン酸メチル、p−スチレンスルホン酸エチル、p−スチレンスルホン酸プロピル等が挙げられる。
これらのスチレンスルホン酸エステル化合物は、単独で用いてもよいし、複数を組み合わせて用いてもよい。上記式(1)で表されるスチレンスルホン酸エステル化合物の割合は、結着樹脂成分を形成するために用いられる重合性単量体のうちモノビニル単量体100重量部に対して、0.1〜5.0重量部であることが好ましく、0.5〜3.5重量部であることがより好ましい。
スチレンスルホン酸エステル化合物の割合が、上記範囲未満であると帯電性を付与する極性置換基の含有量が少なすぎるため、トナーに十分な帯電量を与えることができない。
一方、スチレンスルホン酸エステル化合物の割合が、上記範囲よりも大きくなると着色樹脂粒子の形状が悪化したり、帯電量が過剰になるため、耐久印字性が低下する。
なお、上記式(1)で表されるスチレンスルホン酸エステル化合物は、例えば、対応するスチレンスルホニルクロリドと、アルキル又はアルケニルアルコールを有機溶媒中、塩基存在化で反応させることで、調製することができる。また、対応するスチレンスルホン酸と、アルキル又はアルケニルアルコールを脱水縮合することでも調製することができる。
本発明に係る結着樹脂は、上記式(1)で表されるスチレンスルホン酸エステル化合物に由来する繰り返し単位を有する共重合体として、典型的には下記式(3)で表される構成単位を含んでいるが、下記式(4)で表される構成単位を含む場合もある。
Figure 2007178632
(式中、R、及びRはそれぞれ独立に水素原子、アルキル基、又はアルケニル基から選ばれる置換基を表す。また、Rはアルキル基、又はアルケニル基を表す。)
Figure 2007178632
(式中、R、及びRは、それぞれ独立に水素原子、アルキル基、又はアルケニル基から選ばれる置換基を表す。なお、式(4)中の
Figure 2007178632
は、上記式(1)中のRがアルケニル基の場合に誘導される構造であり、R’は二価の炭化水素基又は単結合を表し、R’’、R’’’、及びR’’’’は、それぞれ独立して、水素原子又はアルキル基を表す。)
重合性単量体の一部として、ホットオフセット改善のために、モノビニル単量体とともに、任意の架橋性単量体を用いることが好ましい。架橋性単量体とは、2つ以上の重合可能な官能基を持つモノマーのことをいう。架橋性単量体としては、例えば、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレン、及びこれらの誘導体等の芳香族ジビニル化合物;エチレングリコールジメタクリレート、及びジエチレングリコールジメタクリレート等のジアクリレート化合物;N,N−ジビニルアニリン、及びジビニルエーテル等のその他のジビニル化合物;3個以上のビニル基を有する化合物;等を挙げることができる。これらの架橋性単量体は、それぞれ単独で、あるいは2種以上組み合わせて用いることができる。
本発明では、架橋性単量体を、モノビニル単量体100重量部に対して、通常、0.1〜5重量部、好ましくは0.3〜2重量部の割合で用いることが望ましい。
また、さらに、重合性単量体の一部として、マクロモノマーを用いると、保存性と低温での定着性とのバランスが良好になるので好ましい。マクロモノマーは、分子鎖の末端に重合可能な炭素−炭素不飽和二重結合を有するもので、数平均分子量が、通常、1,000〜30,000の反応性の、オリゴマーまたはポリマーである。
マクロモノマーは、モノビニル単量体を重合して得られる重合体のTgよりも、高いTgを有する重合体を与えるものが好ましい。マクロモノマーの量は、モノビニル単量体100重量部に対して、通常、0.01〜10重量部、好ましくは0.03〜5重量部、さらに好ましくは0.05〜1重量部である。
着色剤としては、一般にトナーに用いられるあらゆる顔料及び染料を用いることができる。
モノクロトナーを得る場合、ブラック着色剤として、例えば、カーボンブラック、チタンブラック等が用いられる。
フルカラートナー(イエロートナー、マゼンタトナー、シアントナー)を得る場合は、各々、イエロー着色剤、マゼンタ着色剤及びシアン着色剤を使用する。
イエロー着色剤としては、例えば、アゾ系顔料、縮合多環系顔料等の化合物が用いられる。具体的にはC.I.ピグメントイエロー3、12、13、14、15、17、62、65、73、74、75、83、90、93、97、120、138、155、180、181、185、186、及び213等が挙げられる。
マゼンタ着色剤としては、例えば、アゾ系顔料、縮合多環系顔料等の化合物が用いられる。具体的にはC.I.ピグメントレッド31、48、57、58、60、63、64、68、81、83、87、88、89、90、112、114、122、123、144、146、149、150、163、170、184、185、187、202、206、207、209、251、C.I.ピグメントバイオレット19等が挙げられる。重合の安定性がよく、着色力があることから、C.I.Pigmentレッド31、48、57:1、58、60、63、64、68、112、114、146、150、163、170、185、187、206、及び207等のモノアゾ顔料が同様に好ましい。
シアン着色剤としては、例えば、銅フタロシアニン化合物等のフタロシアニン化合物及びその誘導体、アントラキノン化合物等が利用できる。具体的にはC.I.ピグメントブルー2、3、6、15、15:1、15:2、15:3、15:4、16、17、および60等が挙げられる。
着色剤の量は、モノビニル単量体100重量部に対して、好ましくは1〜10重量部である。
本発明では、結着樹脂の原料となる重合性単量体中にスチレンスルホン酸エステル化合物に由来する帯電性を付与する極性官能基を含んでおり、それによる環境安定性や帯電安定性を充分に得るため、着色樹脂粒子中に静電荷像現像用トナーは、帯電制御剤を含有しないことが好ましい。
その他の添加物として、分子量調整剤を使用することが好ましい。分子量調整剤としては、t−ドデシルメルカプタン、n−ドデシルメルカプタン、n−オクチルメルカプタン、及び2,2,4,6,6−ペンタメチルヘプタン−4−チオール等のメルカプタン類が挙げられる。分子量調整剤は、重合開始前または重合途中に添加することができる。上記分子量調整剤の量は、モノビニル単量体100重量部に対して、好ましくは0.01〜10重量部であり、更に好ましくは0.1〜5重量部である。
また、本発明では、その他の添加物としてアルミニウムカップリング剤を使用することが好ましい。アルミニウムカップリング剤は、着色剤粒子の表面を改質し、着色剤の分散性を高めることができる。
上記アルミニウムカップリング剤の量は、モノビニル単量体100重量部に対して、0.01〜1.0重量部であることが好ましく、0.05〜0.5重量部であることがより好ましい。
本発明に係る着色樹脂粒子は、離型剤を含有することが好ましい。離型剤としては、例えば、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、及び低分子量ポリブチレン等のポリオレフィンワックス類;キャンデリラ、カルナウバ、ライス、木ロウ、及びホホバ等の天然ワックス;パラフィン、マイクロクリスタリン、及びペトロラクタム等の石油ワックス及びその変性ワックス;フィッシャートロプシュワックス等の合成ワックス;ペンタエリスリトールテトラミリステート、ペンタエリスリトールテトラステアレート、ペンタエリスリトールテトラパルミテート、ジペンタエリスリトールヘキサミリステート、及びジペンタエリスリトールヘキサステアレート等の多官能エステル化合物;などが挙げられる。これらを単独であるいは2種以上を組み合わせて使用することができる。
上記離型剤の中でも、示差走査熱量計を用いて、昇温速度10℃/minにおける昇温時のDSC曲線から測定される、吸熱ピーク温度が30〜150℃、好ましくは50〜120℃、より好ましくは60〜100℃の範囲にあるペンタエリスリトールエステルや、同吸熱ピーク温度が50〜80℃の範囲にあるジペンタエリスリトールエステル等の多価アルコールエステル化物が、定着−剥離性バランスの面で特に好ましい。
離型剤の量は、モノビニル単量体100重量部に対して、通常、0.5〜50重量部であり、好ましくは1〜20重量部である。
本発明に係る静電荷像現像用トナーの製造方法では、着色剤粒子を均一分散化、及び微細化させることが好ましい。上記着色剤粒子を分散化及び微細化する方法としては、上記少なくとも重合性単量体及び着色剤を含む混合物に分散工程を施すことが好ましい。具体的には、着色剤粒子とモノビニル単量体、さらに他の成分の一部、例えば、アルミニウムカップリング剤等を乳化分散機等により予備分散を行い、更にメディア式分散機により分散した後、さらに重合性単量体組成物に含有させる他の成分を添加して重合性単量体組成物を得る。上記分散工程を行うことで、後述するトナーの吸着水分量を規定する範囲内に制御しやすくする。
本発明では、以上のようにして得られた、重合性単量体組成物を、好ましくは分散安定剤を含む水系分散媒体中に分散させ、重合開始剤を添加した後、重合性単量体組成物の液滴形成を行なう。液滴形成の方法は特に限定されないが、例えば、インライン型乳化分散機(荏原製作所製、商品名「エバラマイルダー」)、高速乳化・分散機(特殊機化工業製、商品名「T.K.ホモミクサー MARK II型」)等の強攪拌が可能な装置を用いて行なう。
本発明において、水系分散媒体は、水単独でもよいが、水に溶解可能な溶剤を併用することもできる。水に溶解可能な溶剤としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール等の低級アルコール、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、アセトン、メチルエチルケトン等の低級ケトン等が挙げられる。
本発明において、水系分散媒体には、分散安定剤を含有させることが好ましい。分散安定剤としては、硫酸バリウム、及び硫酸カルシウム等の硫酸塩;炭酸バリウム、炭酸カルシウム、及び炭酸マグネシウム等の炭酸塩;リン酸カルシウム等のリン酸塩;酸化アルミニウム、及び酸化チタン等の金属酸化物;水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、及び水酸化第二鉄等の金属水酸化物;等の金属化合物等の酸又はアルカリに溶解する無機化合物が挙げられる。さらにポリビニルアルコール、メチルセルロース、及びゼラチン等の水溶性高分子;アニオン性界面活性剤;ノニオン性界面活性剤;両性界面活性剤;等の有機高分子化合物を併用してもよい。上記分散安定剤は、1種又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
上記分散安定剤の中でも、金属化合物、特に難水溶性の金属水酸化物のコロイドを含有する分散安定剤は、着色樹脂粒子の粒径分布を狭くすることができ、洗浄後の分散安定剤残存量が少ないので、得られるトナーは、画像を鮮明に再現することができ、環境安定性を悪化させないので好ましい。
分散安定剤は水系分散媒体100重量部に対して0.1〜20重量部、好ましくは0.2〜10重量部用いることが好ましい。
本発明において、重合性単量体組成物の重合を行なう重合開始剤としては、例えば、過硫酸カリウム、及び過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩;4,4’−アゾビス(4−シアノバレリック酸)、2,2’−アゾビス[2−メチル−N−(2−ヒドロキシエチル)プロピオンアミド]、2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)ジヒドロクロライド、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、及び2,2’−アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ化合物;ジ−t−ブチルパーオキシド、ベンゾイルパーオキシド、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、t−ヘキシルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシピバレート、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ−t−ブチルパーオキシイソフタレート、及びt−ブチルパーオキシイソブチレート等の過酸化物が挙げられる。これらの中で、残留重合性単量体を少なくすることができ、印字耐久も良いことから、過酸化物を用いるのが好ましい。
重合開始剤は、前記のように、重合性単量体組成物が水系分散媒体中へ分散された後、液滴形成前に、添加されても良いが、重合性単量体組成物へ添加されても良い。
重合性単量体組成物の重合に用いられる、重合開始剤の添加量は、モノビニル単量体100重量部に対して、好ましくは0.1〜20重量部であり、さらに好ましくは0.3〜15重量部であり、最も好ましくは1.0〜10重量部である。
上記のようにして重合性単量体組成物の液滴形成を行い、得られた水系分散媒体を加熱し、水系分散媒体中で重合を開始する。
重合性単量体組成物の重合温度は、好ましくは50℃以上であり、更に好ましくは60〜95℃である。また、重合の反応時間は好ましくは1〜20時間であり、更に好ましくは2〜15時間である。
なお、液滴を安定に分散させた状態で重合を行うために、重合工程において液滴を形成又は安定化するための分散処理を継続しながら重合反応を進行させても良い。
着色樹脂粒子は、そのままで又は、外添剤を添加して重合トナーとして用いてもよいが、この着色樹脂粒子をコア層とし、その外側にコア層と異なるシェル層を作ることで得られる、所謂コアシェル型の着色樹脂粒子とすることもできる。コアシェル型の着色樹脂粒子は、低軟化点の物質よりなるコア層を、それより高い軟化点を有する物質で被覆することにより、定着温度の低温化と保存時の凝集防止とのバランスを取ることができる。
上記コアシェル型の着色樹脂粒子は、上記の方法により得られたコア層の表面に、スプレイドライ法、界面反応法、in situ重合法、層分離法等、従来から知られた方法でシェル層を被覆することにより、得られる。中でもin situ重合法や相分離法が、製造効率の点から好ましい。
in situ重合法によるコアシェル型の着色樹脂粒子の製造法を以下に説明する。
着色樹脂粒子が分散している水系分散媒体中に、シェル層を形成するための重合性単量体(シェル用重合性単量体)と重合開始剤を添加し、重合することでコアシェル型の着色樹脂粒子を得ることができる。
シェル用重合性単量体としては、前述の重合性単量体と同様なものが使用できる。その中でも、スチレン、アクリロニトリル、及びメチルメタクリレート等のTgが80℃を超える重合体が得られる単量体を、単独であるいは2種以上組み合わせて使用することが好ましい。
シェル用重合性単量体の重合に用いる重合開始剤としては、過硫酸カリウム、及び過硫酸アンモニウム等の過硫酸金属塩;2,2’−アゾビス[2−メチル−N−(2−ヒドロキシエチル)プロピオンアミド]、及び2,2’−アゾビス{2−メチル−N−[1,1−ビス(ヒドロキシメチル)2−ヒドロキシエチル]プロピオンアミド}等のアゾ系開始剤;等の水溶性重合開始剤を挙げることができる。重合開始剤の量は、シェル用重合性単量体100重量部に対して、好ましくは、0.1〜30重量部、より好ましくは1〜20重量部である。
シェル層の重合温度は、好ましくは50℃以上であり、更に好ましくは60〜95℃である。また、重合の反応時間は好ましくは1〜20時間であり、更に好ましくは2〜15時間である。
本発明では、上記工程により得られた着色樹脂粒子の水分散液は、濾過、分散安定剤を取り除く洗浄、脱水、及び乾燥の操作が、必要に応じて数回繰り返されることが好ましい。
また、これらの操作を行うことで後述する本発明の静電荷像現像用トナーの温度32℃且つ相対湿度80%における吸着水分量を好ましい範囲内に調整することができる
分散安定剤として、酸に可溶なものを使用した場合、着色樹脂粒子の水分散液のpHを6.5以下になるように酸を添加することが好ましく、より好適にはpH6以下となるようにする。添加する酸としては、硫酸、塩酸、及び硝酸等の無機酸や、蟻酸、及び酢酸等の有機酸を用いることができるが、除去効率が大きいことや、製造設備への負担が小さいことから、特に硫酸が好適である。
本発明においては、結着樹脂、及び着色剤を含有する着色樹脂粒子を含む静電荷像現像用トナーにおいて、該着色樹脂粒子は、該結着樹脂として、下記式(1)で表されるスチレンスルホン酸エステル化合物に由来する繰り返し単位を含む共重合体を5重量%以上含むことを特徴とする静電荷像現像用トナーが得られる。
Figure 2007178632
(式中、R、及びRはそれぞれ独立に水素原子、アルキル基、又はアルケニル基から選ばれる置換基を表す。また、Rはアルキル基、又はアルケニル基を表す。)
以上の製造方法を経て得られた着色樹脂粒子について述べる(以下の着色樹脂粒子は、コアシェル型のものとそうでないもの両方を含む。)。
本発明の静電荷像現像用トナーは、温度32℃、相対湿度80%における吸着水分量が、好ましくは0.05〜0.3%、さらに好ましくは0.05〜0.25%とすることができる。
上記の温度32℃、相対湿度80%における吸着水分量が上記範囲より大きくなると、高温高湿の条件下での帯電量が低下する。
なお、本発明おいて、フェライトや鉄粉等の磁性粉を混合した磁性トナーは、これら磁性粉の比重が大きいため、この比重がカーボンブラック等の顔料の比重と同等の値として換算した時の吸着水分量が上記範囲に入ることが好ましい。
ここで、本発明において「吸着水分量」とは、トナー粒子全体の水分を特定するのではなく、トナー粒子表面に存在する吸着水の量を特定するものであり、トナーを32℃で相対湿度が限りなく0に近い状態(本発明では相対湿度0.7%以下)に放置し、重量変化のない安定した状態になった時の重量を基準として、該トナーを相対湿度80%で放置し、水分を吸着又は脱離させて、再び重量変化がない安定した状態となった時の重量を測定し、該トナーの基準重量から環境変化後のトナー重量の変動量を、基準重量に対する割合で示すものである。
なお、トナー表面に吸着した水分は、相対湿度が限りなく0%に近い条件下においても、トナー表面上の水分が残留する可能性はあるが、この条件下でトナー表面に残留する水分は、極微量であるため、本発明においては無視できるものとする。
本発明の静電荷像現像用トナーは、温度32℃且つ相対湿度80%における現像ロール表面(図1中、符号9で表される部分)上でのトナー帯電量のQ/Mが−15〜−30μC/gであることが好ましく、−15〜−25μC/gであることがさらに好ましい。
また、本発明の静電荷像現像用トナーは、温度10℃且つ相対湿度20%における現像ロール表面上でのトナー帯電量のQ/Mが−20〜−60μC/gであることが好ましく、−30〜−50μC/gであることがさらに好ましい。
ここで、現像ロール表面上でのトナー帯電量Q/Mは、使用状態で、露光工程後、現像工程前における現像ロール上に付着したトナーの単位重量あたり帯電量である。現像ロール表面上でのトナー帯電量は、プリンターを用いて1枚目のベタ印字を行い、次いで、2枚目のベタ印字を途中で停止させた後、現像ロール上に現像されたトナーの帯電量(μC/g)を、例えば、吸引式帯電量測定装置(トレックジャパン社製、商品名「210HS−2A」)を用いて測定することができる。
また、本発明の静電荷像現像用トナーは、低温低湿環境(温度10℃且つ相対湿度20%)と、高温高湿環境(温度32℃且つ相対湿度80%)における前記現像ロール表面上のトナー帯電量の比(10℃且つ相対湿度20%におけるトナー帯電量/温度32℃且つ相対湿度80%におけるトナー帯電量)が、好ましくは1.0〜3.0、より好ましくは1.5〜2.5とすることができる。
該トナー帯電量の比が、上記範囲を超えると、高温高湿の環境下でカブリの発生や、低温低湿の環境下で印字汚れが発生する。
着色樹脂粒子の体積平均粒径(Dv)は、本発明においては3〜10μmに調整され、更に好ましくは5〜8μmに調整される。Dvが上記範囲未満であると、トナーの流動性が小さくなり、カブリが発生したり、転写残が発生したり、クリーニング性が低下する場合がある。一方、Dvが上記範囲を超えると、細線再現性が低下して高画質を達成できなかったり、定着性が低下する場合がある。
また、体積平均粒径(Dv)と個数平均粒径(Dp)との比Dv/Dpが、好ましくは1.0〜1.3であり、更に好ましくは1.0〜1.25である。比Dv/Dpが上記範囲から外れると、得られるトナーを用いて印字する際にカスレが発生したり、転写性、印字濃度及び解像度の低下が起こったりする場合がある。着色樹脂粒子の体積平均粒径(Dv)、及び個数平均粒径(Dp)は、例えば、マルチサイザー(商品名、ベックマン・コールター社製)等を用いて測定することができる。
着色樹脂粒子の平均円形度(Ca)は、0.970〜0.995であることが好ましく、0.975〜0.985であることが更に好ましい。平均円形度がこの範囲であると細線再現性に優れた画像が得られる。
本発明において、円形度は、粒子像と同じ投影面積を有する円の周囲長を、粒子の投影像の周囲長で除した値として定義される。また、円形度は、粒子の形状を定量的に表現する簡便な方法として用いたものであり、着色樹脂粒子の凹凸の度合いを示す指標であり、平均円形度は着色樹脂粒子が完全な球形の場合に1を示し、着色樹脂粒子の表面形状が複雑になるほど小さな値となる。平均円形度(Ca)は、まず1μm以上の円相当径の粒子群について測定された各粒子の円形度(Ci)をn個の粒子について下式よりそれぞれ求め、次いで、下記式により求める。
円形度(Ci)=粒子の投影面積に等しい円の周囲長/粒子投影像の周囲長
Figure 2007178632
上記式において、fiは円形度Ciの粒子の頻度である。
上記平均円形度は、シスメックス社製フロー式粒子像分析装置「FPIA−2100」又は「FPIA−3000」を用いて測定することができる。
本発明においては、上記方法により得られた着色樹脂粒子は、そのままで、或いは、外添剤を付着させたものを一成分静電荷像現像用トナーとして用いることができる。
外添剤を着色樹脂粒子の表面に付着、埋設等させることによって、トナーの帯電性、流動性、保存性などを調整することができる。
外添剤としては、従来からトナーに用いられている外添剤を何ら制限なく用いることができ、例えば、無機粒子や有機樹脂粒子が挙げられる。無機粒子としては、シリカ、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化亜鉛、及び酸化錫等が挙げられ、有機樹脂粒子としては、アクリル酸エステル重合体粒子、メタアクリル酸エステル重合体粒子、スチレン−アクリル酸エステル共重合体粒子、及びスチレン−メタアクリル酸共重合体粒子等が挙げられる。これらのうち、シリカや酸化チタンが好適であり、粒子表面が疎水化処理されたものが好ましく、疎水化処理されたシリカ粒子が特に好ましい。
外添剤の量は、特に限定されないが、着色樹脂粒子100重量部に対して、通常、0.1〜6重量部である。
また、本発明のトナーは、キャリアを着色樹脂粒子に担持する二成分トナーとして用いることもできる。キャリアとしては、従来からトナーに用いられているキャリアを何ら制限なく用いることができ、例えば、鉄粉、フェライト粉、ニッケル粉の如き磁性を有する粉体、ガラスビーズ等及びこれらの表面をフッ素系樹脂又はスチレン/アクリル系樹脂又はシリコーン樹脂等で表面処理したもの等が挙げられる。
二成分トナーの場合は、トナー中の着色樹脂粒子濃度は、通常0.1〜30重量%、好ましくは0.5〜15重量%、さらに好ましくは3〜10重量%が望ましい。
図1は、本発明により提供される、静電荷像現像用トナーが適用される画像形成装置の構成の一例を示す。図1において、図1に示す電子写真装置は、感光体としての感光体ドラム1を有し、感光体ドラム1は矢印A方向に回転自在に装着されている。感光体ドラム1は、導電性支持ドラム体の上に光導電層を設けたものであり、この光導電層は、例えば有機感光体、セレン感光体、酸化亜鉛感光体、アモルファスシリコン感光体等で構成される。これらの中でも有機感光体で構成されるものが好ましい。光導電層は導電性支持ドラムに結着されている。光導電層を導電性支持ドラムに結着するために用いられる樹脂としては、例えばポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。上記の中でもポリカーボネート樹脂が好ましい。
感光体ドラム1の周囲には、その周方向に沿って、帯電部材としての帯電ロール2、露光装置としての光照射装置3、現像装置4、転写ロール5及びクリーニングブレード6が配置されている。
また、感光体ドラム1の搬送方向下流側には、定着装置7が設けられる。定着装置7は、熱ロール7aと支持ロール7bとからなる。
記録材14の搬送路は、感光体ドラム1と転写ロール5の間、及び、熱ロール7aと支持ロール7bの間を通過するように設けられる。
現像装置4は、一成分接触現像方式に用いられる現像装置であり、トナー13が収容されるケーシング8内に、現像ロール9と、現像ロール上の過剰トナーをかき取る現像ロール用ブレード10と、供給ロール11と、トナーの攪拌を行う攪拌翼12とを有する。
図1に示す画像形成装置を用いて画像を形成する工程は、以下に示すような帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程、クリーニング工程、及び定着工程からなる。
帯電工程は、帯電部材により、感光体ドラム1の表面を、プラス又はマイナスに一様に帯電する工程である。帯電部材での帯電方式としては、図1で示した帯電ロール2の他に、ファーブラシ、磁気ブラシ、ブレード等で帯電させる接触帯電方式と、コロナ放電による非接触帯電方式とがあり、このような接触帯電方式又は非接触帯電方式に置き換えることも可能である。
露光工程は、図1に示すような露光装置としての光照射装置3により、画像信号に対応した光を感光体ドラム1の表面に照射し、一様に帯電された感光体ドラム1の表面に静電潜像を形成する工程である。このような光照射装置3としては、例えばレーザー照射装置やLED照射装置がある。
現像工程は、露光工程により感光体ドラム1の表面に形成された静電潜像に、現像装置4により、トナーを付着させて可視像を形成する工程であり、反転現像においては光照射部にのみトナーを付着させ、正規現像においては、光非照射部にのみトナーを付着させる。
一成分接触現像方式の現像装置4内において、攪拌翼12は、ケーシング8のトナー供給方向上流側に形成されたトナー槽8aに配置され、トナー13を攪拌する。
現像ロール9は、感光体ドラム1に一部接触するように配置され、感光体ドラム1と反対方向Bに回転するようになっている。供給ロール11は、現像ロール9と接触して現像ロール9と同じ方向Cに回転し、トナー槽8aから攪拌翼12によりトナー13の供給を受けて、該供給ロール11の外周にトナーを付着させ、現像ロール9の外周にトナーを供給するようになっている。この他の現像方式としては、一成分非接触現像方式、二成分接触現像方式、二成分非接触現像方式がある。
現像ロール9の周囲において、供給ロール11との接触点から感光体ドラム1との接触点との間の位置には、トナー層厚規制部材及びトナー帯電部材としての現像ロール用ブレード10が配置されている。この現像ロール用ブレード10は、たとえば導電性ゴム弾性体または金属で構成されている。
転写工程は、現像装置4により形成された感光体ドラム1の表面の可視像を、紙などの記録材14に転写する工程であり、通常、図1に示すような転写ロール5により転写が行なわれているが、その他にもベルト転写、コロナ転写がある。
クリーニング工程は、転写工程後の感光体ドラム1の表面に残留したトナーをクリーニングする工程であり、本発明ではクリーニングブレード6を感光体上に圧接して、感光体ドラム1の表面に残留したトナーをかき取る。かき取ったトナーは通常、図示されていない回収装置によって回収される。
図1に示す画像形成装置では、感光体ドラム1は、帯電ロール2によりその表面が負極性に全面均一に帯電されたのち、光照射装置3により静電潜像が形成され、さらに、現像装置4により可視像が現像される。次いで、感光体ドラム1上の可視像は転写ロール5により、紙などの記録材14に転写され、感光体ドラム1の表面に残留する転写残トナーは、クリ−ニングブレード6によりクリーニングされ、この後、次の画像形成サイクルに入る。
定着工程は、記録材14に転写されたトナーの可視像を定着させる工程であり、図1に示す画像形成装置においては、図示しない加熱手段により加熱された熱ロール7aと支持ロール7bの少なくとも一方を回転させて、これらの間に記録材14を通過させながら加熱加圧する。
定着方法としては、加熱、圧力、加熱圧力、溶剤蒸気等が知られているが、そのなかでも、上記したような熱ローラーによる加熱圧力方式が最も広く利用されている。
図1に示す画像形成装置は、モノクロ用のものであるが、カラー画像を形成する複写機やプリンター等のカラー画像形成装置にも本発明の画像形成方法を適用することが可能である。
上述したような本発明のトナーは、電子写真法、静電記録法、静電印刷法等において静電潜像の静電的な特性をもつ潜像を現像して写真、絵、文字、記号等の画像を形成する静電潜像現像システム、現像方法、画像形成装置に広く用いられる。
また、本発明の静電荷像現像用トナーは、耐久印字性に優れており、特に高温高湿の条件下で、帯電性の変動を抑制し、環境安定性に優れたトナーとすることができる。従って、画像濃度が高い、高品質の印字を行うことができる。
以下に、実施例および比較例を挙げて、本発明を更に具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例のみに限定されるものではない。なお、部および%は、特に断りのない限り重量基準である。
〔実施例1〕
スチレン83部、アクリル酸ブチル17部、PR31とPR150を混合したマゼンタ着色剤(冨士色素社製、商品名「FUJI FAST CARMIN」)5.0部、及びアルミニウムカップリング剤(アルキルアセトアセテートアルミニウムジイソプロピレート;味の素ファインテクノ社製、商品名「プレーンアウトAL−M」)0.25部を入れ、攪拌して、重合性単量体混合物を調製し、メディア型分散機(ターボ工業製、商品名「OBビーズミル」にて分散処理を行い、マゼンタ着色剤を微細に分散した。
次に、マゼンタ着色剤が微細に分散した重合性単量体混合物105.25部に、下記式(5)で表されるp−スチレンスルホン酸エチル3部、ポリメタクリル酸エステルマクロモノマー(東亞合成工業社製、商品名「AA6」)0.5部、ジペンタエリスリトールヘキサミリステート8部、分子量調整剤としてt−ドデシルメルカプタン1.5部、及び架橋性単量体としてジビニルベンゼン0.5部を添加し、攪拌、溶解して重合性単量体組成物を得た。
Figure 2007178632
他方、イオン交換水250部に塩化マグネシウム14.7部を溶解した水溶液に、イオン交換水50部に水酸化ナトリウム8.2部を溶解した水溶液を攪拌下で徐々に添加して、水酸化マグネシウムコロイド分散液を調製した。
上記により得られた水酸化マグネシウムコロイド水系媒体分散液に、上記重合性単量体組成物を投入し、撹拌後、重合開始剤としてt-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート(日本油脂社製、商品名「パーブチルO」)5部をさらに投入し、インライン型乳化分散機(荏原製作所製、商品名「エバラマイルダー」)を用いて、15,000rpmの回転数で10分間、高剪断攪拌して、重合性単量体組成物の液滴を形成した。
重合性単量体組成物の液滴が分散した水性分散液を、攪拌翼を装着した反応器内に投入し、90℃で重合反応を開始させた。重合転化率がほぼ100%に達した後、重合温度はそのままにして、シェル用重合性単量体のメチルメタアクリレート1部と、イオン交換水10部に溶解した2,2’−アゾビス[2−メチル−N−(2−ヒドロキシエチル)プロピオンアミド](和光純薬工業社製、商品名「VA086」)0.1部を添加し、90℃で3時間反応を継続した後、反応を停止し、コア-シェル構造を有する着色樹脂粒子の水分散液を得た。水分散液のpHは、9.5であった。
上記により得た着色樹脂粒子の水分散液を攪拌しながら、硫酸を添加しpHを6以下にして酸洗浄を行い、濾過により水を分離した後、新たにイオン交換水500部を加えて再スラリー化し水洗浄を行った。その後、再度、脱水と水洗浄を数回繰り返し行って、固形分を濾過分離した後、乾燥機にて40℃で2昼夜乾燥を行い、体積平均粒径(Dv)が6.4μm、粒径分布(Dv/Dp)が1.20、平均円形度0.975の着色樹脂粒子を得た。
上記着色樹脂粒子100部に、体積平均粒径12nmのシリカ0.5部、体積平均粒径40nmのシリカ2.0部を添加し、ヘンシェルミキサーを用いて10分間、回転数1,400rpmで混合し実施例1のトナーを得た。
〔実施例2〕
上記実施例1において、上記式(5)で表されるp−スチレンスルホン酸エチル1部を用いた以外は実施例1と同様に調製し、実施例2のトナーを得た。なお、乾燥後の実施例2の着色樹脂粒子は、体積平均粒径(Dv)が6.7μm、粒径分布(Dv/Dp)が1.19、平均円形度0.980であった。
〔比較例1〕
上記実施例1において、p−スチレンスルホン酸エチルの代わりに、負帯電制御樹脂(藤倉化成製、商品名「FCA626N」、スルホン酸、官能基7%品)5部を用いた以外は実施例1と同様に調製し、比較例1のトナーを得た。なお、乾燥後の比較例1の着色樹脂粒子は、体積平均粒径(Dv)が7.2μm、粒径分布(Dv/Dp)が1.24、平均円形度0.968であった。
〔比較例2〕
上記実施例1において、上記式(5)で表されるp−スチレンスルホン酸エチルの代わりに、下記式(6)で表されるp−スチレンスルホン酸を3部用いた以外は実施例1と同様に調製し、比較例4のトナーを得た。なお、乾燥後の比較例2の着色樹脂粒子は、体積平均粒径(Dv)が6.8μm、粒径分布(Dv/Dp)が1.26、平均円形度0.976であった。
Figure 2007178632
本実施例において行った試験方法は以下の通りである。
なお、LL環境は、温度10℃、湿度20%環境を表し、NN環境は、温度23℃、湿度50%環境を表し、HH環境は、温度32℃、湿度80%環境を表す。
(1)吸着水分量の測定
トナーの吸着水分量の測定には、IGAsorp Moisture Sorption Analyser(商品名、HIDEN ANALYTICAL社製)を使用した。具体的な測定方法は以下の通りである。
吸着水分量測定前に、温度32℃に設定し、チャンバー内を3時間以上400〜500ml/minの流量で窒素フローによる乾燥を行い、測定セル内をある程度乾燥した。専用のサンプル治具をセットし、内部天秤にてトナーを30〜40mg精秤した。その後チャンバーを閉じ、再度400〜500ml/minの流量で窒素フローにより、湿度を0.7RH%以下になるまでチャンバー内を乾燥させた。
その乾燥後、窒素フローの流量を250ml/minにし、ある時点直前10分間のトナー重量平均値を基準重量とする。この基準重量に対して、トナーの重量変動率が、10分間定常的に±0.3%以内で安定したことを確認し、この時点のトナー重量をW1とした。この後、温度は変えずに、湿度80%まで加湿し、測定開始後最低10分以上置き、実測値の多項式近似による測定予想値と実測値が98%以内の精度で安定したときのトナー重量をW2とした。また予め確認しておいた、サンプル治具自身の測定条件環境における吸着水分量の値をW3とした。これらの値から以下の式により、トナー吸着水分量を求めた。
吸着水分量(重量%)=100×(W2−W1−W3)/W1
また、上記重量変動率とは、温度32℃で相対湿度0.7%以下の環境下において乾燥後、ある一定時間内に定期的に計測したトナー重量の平均値を基準重量とし、基準重量を測定後に、変動したトナー重量の変動量を百分率で表したものであり、下記計算式で表される。
<計算式>
重量変動率(%)=100×(基準重量−変動後のトナー重量)/基準重量
(2)粒径に関する測定
体積平均粒径(Dv)及び個数平均粒径(Dp)は、粒径測定機(ベックマン・コールター社製、機種名「マルチサイザー」)により測定した。このマルチサイザーによる測定は、アパーチャー径:100μm、媒体:アイソトンII、測定粒子個数:100,000個の条件で行った。
具体的には、トナー0.1gをビーカーに取り、更に分散剤としてアルキルベンゼンスルホン酸水溶液(富士フィルム社製、商品名「ドライウエル」)0.1mL加えた。そのビーカーへ、更にアイソトンIIを10〜30mL加え、超音波分散機で1〜3分間分散させてから上記粒径測定機による測定を行った。
(3)トナーの平均円形度
ガラスビーカー容器中に、予めイオン交換水10mlを入れ、その中に分散剤としてアルキルベンゼンスルホン酸(富士フィルム社製、商品名「ドライウエル」)0.1gを加え、更にトナー0.1gを加え、超音波分散機で60W、3分間分散処理を行った。測定時のトナー濃度を3,000〜10,000個/μLとなるようにイオン交換水を適量加えて調整し、1μm以上の円相当径の着色樹脂粒子1,000〜10,000個についてシスメックス社製フロー式粒子像分析装置(商品名「FPIA−2100」)を用いて測定した。測定値から、平均円形度を求めた。
なお、円形度は下記式に示され、平均円形度は、その平均を取ったものである。
(円形度)=(粒子の投影面積に等しい円の周囲長)/(粒子投影像の周囲長)
(4)現像ロール表面上でのトナー帯電量Q/Mの測定
市販の一成分現像方式のプリンター(印字速度18枚/分(A4))に印字用紙をセットし、現像装置にトナーを入れ、LL又はNN環境下で一昼夜放置した後、それぞれLL又はNN環境下で印字を行って評価した。
先ず白ベタ印字を行い、次いで、2枚目の白ベタ印字を途中で停止させた後、現像ロール上に付着したトナーの帯電量Q/M(μC/g)を、吸引式帯電量測定装置(トレックジャパン社製、商品名「210HS−2A」)を用いて測定した。
(5)環境初期印字試験
上記(4)で使用したプリンターに印字用紙をセットし、現像装置にトナーを入れ、HH環境下で一昼夜放置した後、カブリを以下のように測定した。
白ベタ印字(0%印字濃度)を行い、途中で上記プリンターを10枚程度の印字で停止させ、現像後の感光体上に非画像部のトナーを粘着テープ(住友スリーエム(株)製、商品名「スコッチメンディングテープ810−3−18」)に付着させた。この粘着テープを新しい印字用紙に貼り付け、分光色差計(日本電色工業(株)製、商品名「SE−2000」)で色調を測定した。リファレンス(基準サンプル)として、未使用の粘着テープを印字用紙に貼り付け、同様に色調を測定した。それぞれの色調をL*a*b*空間の座標として表し、測定サンプルと基準サンプルの色調から色差ΔEを算出してカブリ値とした。この値が小さいほどカブリが少なく、カブリ値ΔEが1.0以下であれば、画質が良好であることを示す。
(6)耐久印字試験
上記(4)で使用したプリンターに印字用紙をセットし、現像装置にトナーを入れ、NN環境下で一昼夜放置した後、1%印字濃度で連続印字を行い、1,000枚ごとにカブリを測定した。
また、カブリは以下のように測定した。白ベタ印字(0%印字濃度)を行い、途中で上記プリンターを停止させ、現像後の感光体上における非画像部のトナーを粘着テープ(住友スリーエム(株)製、商品名「スコッチメンディングテープ810−3−18」)に付着させた。この粘着テープを新しい印字用紙に貼り付け、分光色差計(日本電色工業(株)製、商品名「SE−2000」)で色調を測定した。リファレンス(基準サンプル)として、未使用の粘着テープを印字用紙に貼り付け、同様に色調を測定した。それぞれの色調をL*a*b*空間の座標として表し、測定サンプルと基準サンプルの色調から色差ΔEを算出してカブリ値とした。この値が小さいほどカブリが少なく、画質が良好であることを示す。
白ベタ印字を行った際のカブリ値が1.0以下である画質を維持できる連続印字枚数を10,000枚まで試験した。試験結果に「10,000<」とあるのは、10,000枚連続で印字しても上記基準を満たしていることを示す。
〔結果〕
試験結果を表1に示す。
なお、表1中の注記は以下の通りである。
*1:結着樹脂、及び着色剤に関する略記
ST(スチレン)、BA(アクリル酸ブチル)DVB(ジビニルベンゼン)、CARMIN(マゼンタ着色剤、冨士色素社製、商品名「FUJI FAST CARMIN」)
*2:帯電制御樹脂に関する略記
626N(負帯電制御樹脂、藤倉化成製、商品名「FCA626N」、スルホン酸)
Figure 2007178632
〔結果のまとめ〕
本発明の実施例1及び2のトナーは、高温高湿環境下で初期印字カブリが起こらず環境安定性に優れたトナーであることが示された。また、本発明の実施例1及び2は、印字枚数10,000枚に達した時点においても、カブリが発生しなかったことからも、耐久印字性に優れたトナーであった。
その一方で、従来の帯電制御樹脂を用いた比較例1のトナーは、トナー製造後の高温高湿下での吸着水分量は高いことからもわかるように、環境安定性が低く、耐久印字性の著しい低下がみられた。また、スチレンスルホン酸を結着樹脂のモノマーとして含む比較例2のトナーは、スチレンスルホン酸に起因する親水性により、高温高湿環境下での環境安定性が悪く、さらに印字枚数が2,000枚に達した時点でカブリが発生した。
本発明に係る画像形成方法を実施する電子写真装置の一構成例を示す図である。
符号の説明
1 感光体ドラム
2 帯電ロール
3 光照射装置
4 現像装置
5 転写ロール
6 クリーニングブレード
7 定着装置
7a 熱ロール
7b 支持ロール
8 ケーシング
8a トナー槽
9 現像ロール
10 現像ロール用ブレード
11 供給ロール
12 攪拌翼
13 トナー
14 記録材

Claims (9)

  1. 重合性単量体を含有する液体を水系分散媒体中に分散させて、該重合性単量体を含有する液滴を形成し、重合する重合法により、該重合性単量体の重合物である結着樹脂、及び着色剤を含有する着色樹脂粒子を形成する工程を含む静電荷像現像用トナーの製造方法において、
    該重合性単量体は、下記式(1)で表されるスチレンスルホン酸エステル化合物を含むことを特徴とする静電荷像現像用トナーの製造方法。
    Figure 2007178632
    (式中、R、及びRはそれぞれ独立に水素原子、アルキル基、又はアルケニル基から選ばれる置換基を表す。また、Rはアルキル基、又はアルケニル基を表す。)
  2. 該式(1)で表されるスチレンスルホン酸エステル化合物は、該重合性単量体のうちモノビニル単量体100重量部に対して0.1〜5.0重量部含まれ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の製造方法。
  3. 該液滴は、該式(1)で表されるスチレンスルホン酸エステル化合物を含む重合性単量体及び着色剤を含有することを特徴とする請求項1又は2に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
  4. 重合性単量体の重合物である結着樹脂、及び着色剤を含有する着色樹脂粒子を含む静電荷像現像用トナーにおいて、
    該着色樹脂粒子は、該重合性単量体を含有する液体を水系分散媒体中に分散させて、該重合性単量体を含有する液滴を形成した後、該液滴を該水系分散媒体中で重合する工程を含む重合法により形成されたものであり、該重合性単量体が、下記式(1)で表されるスチレンスルホン酸エステル化合物を含むことを特徴とする静電荷像現像用トナー。
    Figure 2007178632
    (式中、R、及びRはそれぞれ独立に水素原子、アルキル基、又はアルケニル基から選ばれる置換基を表す。また、Rはアルキル基、又はアルケニル基を表す。)
  5. 該式(1)で表されるスチレンスルホン酸エステル化合物は、該結着樹脂を構成する該重合性単量体のうちモノビニル単量体100重量部に対して0.1〜5.0重量部含まれることを特徴とする請求項4に記載の静電荷像現像用トナー。
  6. 結着樹脂、及び着色剤を含有する着色樹脂粒子を含む静電荷像現像用トナーにおいて、
    該着色樹脂粒子は、該結着樹脂として、下記式(1)で表されるスチレンスルホン酸エステル化合物に由来する繰り返し単位を含む共重合体を5重量%以上含むことを特徴とする静電荷像現像用トナー。
    Figure 2007178632
    (式中、R、及びRはそれぞれ独立に水素原子、アルキル基、又はアルケニル基から選ばれる置換基を表す。また、Rはアルキル基、又はアルケニル基を表す。)
  7. 該結着樹脂は、該式(1)で表されるスチレンスルホン酸エステル化合物に由来する繰り返し単位を、該重合性単量体のうちモノビニル単量体100重量部に対する仕込み量換算で0.1〜5.0重量部含むことを特徴とする請求項6に記載の静電荷像現像用トナー。
  8. 該静電荷像現像用トナーの温度32℃、相対湿度80%における吸着水分量が、0.05〜0.3重量%であることを特徴とする請求項4乃至7のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
  9. 該着色樹脂粒子が、帯電制御剤を含まないことを特徴とする請求項4乃至8のいずれかに記載の静電荷像現像用トナー。
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