JP2009075544A - トナー及びその製造方法、並びに現像剤、現像剤入り容器、プロセスカートリッジ、画像形成方法、及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】少なくとも結着樹脂及び着色剤が有機溶媒に溶解乃至分散されてなる溶解乃至分散液を水系媒体中に乳化乃至分散させて得られ、前記結着樹脂が、光学活性モノマーのDLラセミ体を含む樹脂からなるブロックXと、該ブロックX以外の樹脂からなるブロックYとを含む第1の樹脂を含有し、前記DLラセミ体のDL質量比率(D:L)が、48:52〜52:48であり、前記ブロックXと前記ブロックYとの質量比(Y/X)が、1/3〜3/1であるトナーとする。
【選択図】なし
Description
静電荷像の現像に使用されるトナーは、一般に、結着樹脂中に、着色剤、帯電制御剤等を含有する着色粒子であり、その製造方法には、大別して粉砕法と懸濁重合法とがある。
また、電子写真方式の画像形成装置では、熱ローラ等の加熱部材を使用して行われる接触加熱方式による定着工程において、加熱部材に対する離型性(以下、耐オフセット性と称することもある)が要求される。この耐オフセット性は、溶解樹脂懸濁法において、変性ポリエステル樹脂を用いることで解決が図られている(特許文献3参照)。
また、特許文献5では、乳酸、及び3官能以上のオキシカルボン酸を含有する組成物を脱水重縮合して得られたポリエステル樹脂、及び着色剤を含有する静電荷像現像用トナーが提案されている。しかし、この提案では、乳酸の水酸基とオキシカルボン酸のカルボキシル基との脱水重縮合反応によりポリエステル樹脂を形成しているため、分子量が大きくなり、シャープメルト性が損なわれ、低温定着性に欠けるという問題がある。
また、特許文献6では、熱特性を改良するために、ポリ乳酸系生分解性樹脂とテルペンフェノール共重合体とを含有する電子写真用トナーが開示されているが、低温定着性とホットフセット性を同時に満足できるものではない。
これらの先行技術文献に係るトナーは、いずれも粉砕法により得られるものであるため、分級によって生じるトナーのロスと、それに伴う廃棄の問題がある。また、粉砕法に必要なエネルギー量が比較的大きいことから、更なる環境負荷の低減が必要とされている。
<1> 少なくとも結着樹脂及び着色剤が有機溶媒に溶解乃至分散されてなる溶解乃至分散液を水系媒体中に乳化乃至分散させて得られるトナーであって、
前記結着樹脂が、光学活性モノマーのDLラセミ体を含む樹脂からなるブロックXと、該ブロックX以外の樹脂からなるブロックYとを含む第1の樹脂を含有し、
前記DLラセミ体のDL質量比率(D:L)が、48:52〜52:48であり、
前記ブロックXと前記ブロックYとの質量比(Y/X)が、1/3〜3/1であることを特徴とするトナーである。
<2> 光学活性モノマーが、下記一般式1で表される化合物である前記<1>に記載のトナーである。
<一般式1>
R1−C*−H(−OH)(COOH)
ただし、前記一般式1中、R1は、炭素数1〜10のアルキル基を表す。
<3> ブロックYを構成する樹脂がポリエステル樹脂である前記<1>から<2>のいずれかに記載のトナーである。
<4> 結着樹脂が、第1の樹脂以外に、第2の樹脂を含有する前記<1>から<3>のいずれかに記載のトナーである。
<5> 第2の樹脂が、ポリエステル樹脂を含有する前記<4>に記載のトナーである。
<6> 第2の樹脂が、活性水素基と反応可能な官能基を有するポリエステル樹脂を含有する前記<4>から<5>のいずれかに記載のトナーである。
<7> 活性水素基と反応可能な官能基が、イソシアネート基である前記<6>に記載のトナーである。
<8> 第2の樹脂が、活性水素基と反応可能な官能基を有するポリエステル樹脂と、活性水素基を有する化合物とを反応させて得られる前記<6>から<7>のいずれかに記載のトナーである。
<9> 第2の樹脂の結着樹脂における含有量が、5質量%以上30質量%以下である前記<4>から<8>のいずれかに記載のトナーである。
<10> 第1の樹脂のガラス転移温度が40℃以上70℃以下である前記<1>から<9>のいずれかに記載のトナーである。
<11> トナーが、下記一般式2で表される添加剤を含有する前記<1>から<10>のいずれかに記載のトナーである。
<一般式2>
<一般式3>
<一般式4>
<13> 添加剤の含有量が、第1の樹脂100質量部に対し0.5質量部以上5質量部以下である前記<11>から<12>のいずれかに記載のトナーである。
<14> トナーの体積平均粒径が3μm以上8μm以下であり、該トナーの個数平均粒径(Dn)に対する体積平均粒径(Dv)の比(Dv/Dn)が1.00以上1.25以下である前記<1>から<13>のいずれかに記載のトナーである。
<15> 前記<1>から<14>のいずれかに記載のトナーを製造する方法であって、
有機溶媒中に少なくとも結着樹脂及び着色剤を溶解乃至分散させてなる溶解乃至分散液を水系媒体中で乳化乃至分散させてトナーを造粒することを特徴とするトナーの製造方法である。
<16> 前記<1>から<14>のいずれかに記載のトナーを含むことを特徴とする現像剤である。
<17> 更にキャリアを含む前記<16>に記載の現像剤である。
<18> 前記<16>から<17>のいずれかに記載の現像剤が容器内に収容されてなることを特徴とする現像剤入り容器である。
<19> 静電潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成工程と、前記静電潜像を前記<1>から<14>のいずれかに記載のトナーを用いて現像して可視像を形成する現像工程と、前記可視像を記録媒体に転写する転写工程と、前記記録媒体に転写された転写像を定着させる定着工程とを少なくとも含むことを特徴とする画像形成方法である。
<20> 静電潜像担持体と、該静電潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、前記静電潜像を前記<1>から<14>のいずれかに記載のトナーを用いて現像して可視像を形成する現像手段と、前記可視像を記録媒体に転写する転写手段と、前記記録媒体に転写された転写像を定着させる定着手段とを少なくとも有することを特徴とする画像形成装置である。
<21> 静電潜像担持体と、該静電潜像担持体上に形成された静電潜像を前記<1>から<14>のいずれかに記載のトナーを用いて現像し可視像を形成する現像手段とを少なくとも有し、画像形成装置本体に着脱可能であることを特徴とするプロセスカートリッジである。
前記結着樹脂が、光学活性モノマーのDLラセミ体を含む樹脂からなるブロックXと、該ブロックX以外の樹脂からなるブロックYとを含む第1の樹脂を含有し、
前記DLラセミ体のDL質量比率(D:L)が、48:52〜52:48であり、
前記ブロックXと前記ブロックYとの質量比(Y/X)が、1/3〜3/1である。
本発明のトナーにおいては、ポリ乳酸のDLラセミ体と、ポリエステル樹脂とをブロック化した第1の樹脂としてのブロック共重合体を含有しているので、画像濃度、定着性、及び耐熱保存性に優れ、定着性変化が少ないものである。
本発明の画像形成装置においては、前記静電潜像形成手段が、静電潜像を形成する。前記現像手段が、前記静電潜像担持体上に形成された前記静電潜像をトナーを用いて現像し可視像を形成する。前記転写手段が、該可視像を記録媒体に転写する。前記定着手段が前記記録媒体に転写された転写像を定着する。このとき、前記トナーとして本発明の前記トナーを用いているので、定着性に優れ、高画像濃度の高品質画像を長期にわたり形成することができる。
本発明の画像形成方法においては、前記静電潜像形成工程において、前記静電潜像担持体上に静電潜像を形成する。前記現像工程において、前記静電潜像担持体上に形成された前記静電潜像をトナーを用いて現像し可視像を形成する。前記転写工程において、該可視像を記録媒体に転写する。前記定着工程において、前記記録媒体に転写された転写像を定着する。このとき、前記トナーとして本発明の前記トナーを用いているので、高画像濃度の高品質画像を長期にわたり形成することができる。
本発明のトナーは、少なくとも結着樹脂及び着色剤(以下、「トナー材料」と称することもある)が有機溶媒に溶解乃至分散されてなる溶解乃至分散液(以下、トナー材料液と称することもある)を水系媒体中に乳化乃至分散させて得られ、更に必要に応じてその他の構成を有してなる。
前記結着樹脂は、光学活性モノマーのDLラセミ体を含む樹脂からなるブロックXと、該ブロックX以外の樹脂からなるブロックYとを含む第1の樹脂(ブロック共重合体)を含有してなり、第1の樹脂以外の第2の樹脂、更に必要に応じてその他の樹脂を含有してなる。
前記ブロックY及び第2の樹脂は、それぞれ2種以上の樹脂から構成されていてもよい。
前記ブロックXと前記ブロックYとの質量比(Y/X)は、1/3〜3/1であることが好ましく、1/2〜2/1がより好ましい。前記質量比(Y/X)が、1/3未満であると、有機溶媒に結着樹脂を含有するトナー組成物が溶解乃至分散されている液を水系媒体中に乳化乃至分散させて造粒することが困難になることがあり、3/1を超えると、トナーの耐久性が不足することがある。
<一般式1>
R1−C*−H(−OH)(COOH)
ただし、前記一般式1中、R1は、炭素数1〜10のアルキル基を表し、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、などが挙げられる。
前記一般式1で表される化合物としては、例えば乳酸の鏡像異性体、2−ヒドロキシブタン酸の鏡像異性体、2−ヒドロキシペンタン酸の鏡像異性体、2−ヒドロキシヘキサン酸の鏡像異性体、2−ヒドロキシヘプタン酸の鏡像異性体、2−ヒドロキシオクタン酸の鏡像異性体、2−ヒドロキシノナン酸の鏡像異性体、2−ヒドロキシデカン酸の鏡像異性体、2−ヒドロキシウンデカン酸の鏡像異性体、2−ヒドロキシドデカン酸の鏡像異性体、などが挙げられる。これらの中でも、乳酸の鏡像異性体が特に好ましい。
前記多価アルコールとしては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,5−ペンタンジオール、1,6−へキサンジオール、ネオペンチルグリコール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、水素化ビスフェノールA、ビスフェノールAにエチレンオキシド、プロピレンオキシド等の環状エーテルを付加することにより得られる2価のアルコール等が挙げられる。なお、ポリエステル樹脂を架橋させるためには、ソルビトール、1,2,3,6−ヘキサンテトロール、1,4−ソルビタン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、1,2,4−ブタントリオール、1,2,5−ペンタトリオール、グリセロール、2−メチルプロパントリオール、2−メチル−1,2,4−ブタントリオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、1,3,5−トリヒドロキシベンゼン等の3価以上のアルコールを併用することが好ましい。
前記ポリエステルプレポリマーとしては、イソシアネート基を有するものを用いることができる。このようなポリエステルプレポリマーは、例えば、活性水素基を有するポリエステル樹脂をポリイソシアネートと反応させることにより得られる。なお、第2の樹脂がポリエステル樹脂及びポリエステルプレポリマーを含有する場合は、それぞれを構成するモノマーの組成は、同一であってもよいし、異なっていてもよい。
前記ポリエステル樹脂及びポリエステルプレポリマーは、低温定着性、耐ホットオフセット性の面で、少なくとも一部が相溶していることが好ましい。したがって、ポリエステル樹脂及びポリエステルプレポリマーの組成が類似していることが好ましい。
また、ポリイソシアネートとしては、フェノール誘導体、オキシム、カプロラクタム等でブロックしたものを用いてもよい。
架橋及び/又は伸長反応させる際のポリエステルプレポリマーのイソシアネート基に対するアミン類のアミノ基の当量比は、1/3〜3が好ましく、1/2〜2がより好ましく、2/3〜1.5が特に好ましい。この当量比が3を超える場合及び1/3未満である場合は、変性ポリエステル樹脂の分子量が低下し、耐ホットオフセット性が低下することがある。
本発明のトナーは、結晶化を促進する添加剤を含有することが好ましい。該添加剤としては、例えば(1)下記一般式2で表される化合物(N−置換脂肪酸ビスアミド)、又は(2)下記一般式3で表される化合物(ソルビトール系結晶核剤)、などが好適である。
前記一般式2で表されるN−置換脂肪酸ビスアミドは、ポリ乳酸の結晶化を促進する結晶核剤として作用するため、ポリ乳酸からなるブロックを有する樹脂を含有するトナーの耐ホットオフセット性の低下を抑制することができる。
前記一般式3で表されるソルビトール系結晶核剤は、ポリ乳酸の結晶化を促進するため、ポリ乳酸からなるブロックを有する樹脂を含有するトナーの帯電量のばらつきを抑制することができる。
前記一般式2における、R2及びR4は、それぞれ独立に、炭素数が11以上21以下の飽和又は不飽和の直鎖脂肪族炭化水素基であり、例えばラウリン酸、ステアリン酸、オレイン酸、ベヘン酸、などが挙げられる。
<一般式4>
前記ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子などが挙げられる。
また、前記添加剤(N−置換脂肪酸ビスアミド又はソルビトール系結晶核剤)の含有量は、前記第1の樹脂100質量部に対し0.5質量部以上5質量部以下であることが好ましく、1質量部以上2.5質量部以下がより好ましい。前記含有量が、0.5質量部未満であると、第1の樹脂の結晶化が充分に進行せずにトナーの耐久性が低下したり、保存中に結晶化が進行して初期トナーに比べて低温定着性が低下することがあり、5質量部を超えると、添加剤と着色剤がトナーの表面に偏在し、帯電量が不安定になることがある。
前記着色剤としては、特に制限はなく、公知の染料及び顔料の中から目的に応じて適宜選択することができ、例えば、カーボンブラック、ニグロシン染料、鉄黒、ナフトールイエローS、ハンザイエロー(10G、5G、G)、カドミウムイエロー、黄色酸化鉄、黄土、黄鉛、チタン黄、ポリアゾイエロー、オイルイエロー、ハンザイエロー(GR、A、RN、R)、ピグメントイエローL、ベンジジンイエロー(G、GR)、パーマネントイエロー(NCG)、バルカンファストイエロー(5G、R)、タートラジンレーキ、キノリンイエローレーキ、アンスラザンイエローBGL、イソインドリノンイエロー、ベンガラ、鉛丹、鉛朱、カドミウムレッド、カドミウムマーキュリレッド、アンチモン朱、パーマネントレッド4R、パラレッド、ファイセーレッド、パラクロロオルトニトロアニリンレッド、リソールファストスカーレットG、ブリリアントファストスカーレット、ブリリアントカーンミンBS、パーマネントレッド(F2R、F4R、FRL、FRLL、F4RH)、ファストスカーレットVD、ベルカンファストルビンB、ブリリアントスカーレットG、リソールルビンGX、パーマネントレッドF5R、ブリリアントカーミン6B、ピグメントスカーレット3B、ボルドー5B、トルイジンマルーン、パーマネントボルドーF2K、ヘリオボルドーBL、ボルドー10B、ボンマルーンライト、ボンマルーンメジアム、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、ローダミンレーキY、アリザリンレーキ、チオインジゴレッドB、チオインジゴマルーン、オイルレッド、キナクリドンレッド、ピラゾロンレッド、ポリアゾレッド、クロムバーミリオン、ベンジジンオレンジ、ペリノンオレンジ、オイルオレンジ、コバルトブルー、セルリアンブルー、アルカリブルーレーキ、ピーコックブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー、インダンスレンブルー(RS、BC)、インジゴ、群青、紺青、アントラキノンブルー、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ、コバルト紫、マンガン紫、ジオキサンバイオレット、アントラキノンバイオレット、クロムグリーン、ジンクグリーン、酸化クロム、ピリジアン、エメラルドグリーン、ピグメントグリーンB、ナフトールグリーンB、グリーンゴールド、アシッドグリーンレーキ、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、アントラキノングリーン、酸化チタン、亜鉛華、リトボン等が挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記離型剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ワックス類等を用いることができる。
前記ワックス類としては、例えば低分子量ポリオレフィンワックス、合成炭化水素系ワックス、天然ワックス類、石油ワックス類、高級脂肪酸又はその金属塩、高級脂肪酸アミド、これらの各種変性ワックス等が挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記帯電制御剤としては、例えば、ニグロシン系染料、トリフェニルメタン系染料、クロム含有金属錯体染料、モリブデン酸キレート顔料、ローダミン系染料、アルコキシ系アミン、4級アンモニウム塩(フッ素変性4級アンモニウム塩を含む)、アルキルアミド、リンの単体又は化合物、タングステンの単体又は化合物、フッ素系界面活性剤、サリチル酸の金属塩、サリチル酸誘導体の金属塩等が挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記無機微粒子は、トナーに流動性、現像性、帯電性等を付与するための外添剤として用いられる。無機微粒子としては、例えば、シリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化スズ、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ベンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素等が挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記無機微粒子は、一次粒径が5nm〜2μmであることが好ましく、5nm〜500nmがより好ましい。
前記無機微粒子のトナーにおける含有量は、0.01質量%〜5.0質量%が好ましく、0.01質量%〜2.0質量%がより好ましい。
一方、前記トナーの体積平均粒径(Dv)が8μmを超える場合及びDv/Dnが1.25を超える場合には、高解像で高画質の画像を得ることが難しくなると共に、現像剤中のトナーの収支が行われた場合に、トナーの粒径の変動が大きくなることが多い。
本発明のトナーの製造方法は、本発明の前記トナーを製造する方法であって、
有機溶媒中に少なくとも結着樹脂及び着色剤を溶解乃至分散させてなる溶解乃至分散液を水系媒体中で乳化乃至分散させてトナーを造粒するものであり、具体的には、以下の工程(1)〜(6)を含むことが好ましい。
トナー材料を有機溶媒に溶解乃至分散させることにより、トナー材料液を調製する。有機溶媒としては、例えば、トルエン、キシレン、ベンゼン、四塩化炭素、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、1,1,2−トリクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロホルム、モノクロロベンゼン、ジクロロエチリデン、酢酸メチル、酢酸エチル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等が挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、ポリエステル樹脂の溶解性に優れることから、エステル系溶剤が好ましく、除去が容易であることから、酢酸エチルが特に好ましい。
前記有機溶媒の使用量は、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、トナー材料100質量部に対して、40質量部〜300質量部が好ましく、60質量部〜140質量部がより好ましく、80質量部〜120質量部が更に好ましい。
前記水系媒体は、例えば、樹脂微粒子を水性溶媒に分散させることにより調製することができる。水性溶媒中の樹脂微粒子の添加量は、目的に応じて適宜選択することができるが、0.5〜10質量%であることが好ましい。
前記水性溶媒としては、例えば、水、水と混和可能な溶剤等が挙げられ、2種以上併用してもよいが、中でも、水が好ましい。水と混和可能な溶剤としては、例えば、アルコール(例えば、メタノール、イソプロパノール、エチレングリコール等)、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、セルソルブ類、低級ケトン類(例えば、アセトン、メチルエチルケトン等)等が挙げられる。
また、不飽和基を2個以上有する単量体を用いて、樹脂微粒子を形成することもできる。不飽和基を2個以上有する単量体としては、例えば、メタクリル酸のエチレンオキシド付加物の硫酸エステルのナトリウム塩、ジビニルベンゼン、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート等が挙げられる。
(a)ビニルモノマーを出発原料として、懸濁重合法、乳化重合法、シード重合法及び分散重合法のいずれかの重合反応により、直接、樹脂微粒子の水性分散液を調製する方法。
(b)ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂等の重付加乃至縮合系樹脂の前駆体(モノマー、オリゴマー等)又はその溶剤溶液を適当な分散剤の存在下、水性媒体中に分散させた後、加熱又は硬化剤を添加して硬化させて、樹脂微粒子の水性分散液を調製する方法。
(c)ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂等の重付加乃至縮合系樹脂の前駆体(モノマー、オリゴマー等)又はその溶剤溶液(液体であることが好ましく、加熱により液状化してもよい。)中に適当な乳化剤を溶解させた後、水を加えて転相乳化させて、樹脂微粒子の水性分散液を調製する方法。
(d)予め重合反応(例えば、付加重合、開環重合、重付加、付加縮合、縮合重合等)により合成した樹脂を機械回転式又はジェット式等の微粉砕機を用いて粉砕し、分級することによって樹脂微粒子を得た後、適当な分散剤の存在下、水中に分散させて、樹脂微粒子の水性分散液を調製する方法。
(e)予め重合反応(例えば、付加重合、開環重合、重付加、付加縮合、縮合重合等)により合成した樹脂を溶剤に溶解させた樹脂溶液を霧状に噴霧することにより樹脂微粒子を形成した後、樹脂微粒子を適当な分散剤の存在下、水中に分散させて、樹脂微粒子の水性分散液を調製する方法。
(f)予め重合反応(例えば、付加重合、開環重合、重付加、付加縮合、縮合重合等)により合成した樹脂を溶剤に溶解させた樹脂溶液に貧溶剤を添加する、又は予め溶剤に加熱溶解させた樹脂溶液を冷却することにより樹脂微粒子を析出させ、溶剤を除去して樹脂微粒子を形成した後、樹脂微粒子を適当な分散剤の存在下、水中に分散させて、樹脂微粒子の水性分散液を調製する方法。
(g)予め重合反応(例えば、付加重合、開環重合、重付加、付加縮合、縮合重合等)により合成した樹脂を溶剤に溶解させた樹脂溶液を、適当な分散剤の存在下、水性媒体中に分散させた後、加熱、減圧等によって溶剤を除去して、樹脂微粒子の水性分散液を調製する方法。
(h)予め重合反応(例えば、付加重合、開環重合、重付加、付加縮合、縮合重合等)により合成した樹脂を溶剤に溶解させた樹脂溶液中に適当な乳化剤を溶解させた後、水を加えて転相乳化させて、樹脂微粒子の水性分散液を調製する方法。
前記分散剤としては、例えば、界面活性剤、難水溶性の無機化合物分散剤、高分子系保護コロイド等が挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、陰イオン性界面活性剤、陽イオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤、両性界面活性剤等の界面活性剤が特に好ましい。
前記非イオン性界面活性剤としては、例えば、脂肪酸アミド誘導体、多価アルコール誘導体等が挙げられる。
前記両性界面活性剤としては、例えば、アラニン、ドデシルビス(アミノエチル)グリシン、ビス(オクチルアミノエチル)グリシン、N−アルキル−N,N−ジメチルアンモニウムべタイン等が挙げられる。
高分子系保護コロイドとしては、例えば、酸モノマー、水酸基を有する(メタ)アクリル系モノマー、ビニルアルコールのエーテル、ビニルアルコールとカルボキシル基を有する化合物のエステル、アミド結合を有するモノマー、アミド結合を有するモノマーのメチロール化物、酸塩化物モノマー、窒素原子又は窒素原子を含有する複素環を有するモノマー等の単独重合体又は共重合体、ポリオキシエチレン系樹脂、セルロース類等が挙げられる。
前記水酸基を有する(メタ)アクリル系モノマーとしては、例えば、アクリル酸β−ヒドロキシエチル、メタクリル酸β−ヒドロキシエチル、アクリル酸β−ヒドロキシプロビル、メタクリル酸β−ヒドロキシプロピル、アクリル酸γ−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸γ−ヒドロキシプロピル、アクリル酸3−クロロ−2−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸3−クロロ−2−ヒドロキシプロピル、ジエチレングリコールモノアクリレート、ジエチレングリコールモノメタクリレート、グリセリンモノアクリレート、グリセリンモノメタクリレート、N−メチロールアクリルアミド、N−メチロールメタクリルアミド等が挙げられる。
前記ビニルアルコールのエーテルとしては、例えば、ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルプロピルエーテル等が挙げられる。
前記ビニルアルコールとカルボキシル基を有する化合物のエステルとしては、例えば、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル等が挙げられる。
前記アミド結合を有するモノマーとしては、例えば、アクリルアミド、メタクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド酸等が挙げられる。
前記酸塩化物モノマーとしては、例えば、アクリル酸塩化物、メタクリル酸塩化物等が挙げられる。
前記窒素原子又は窒素原子を含有する複素環を有するモノマーとしては、例えば、ビニルビリジン、ビニルピロリドン、ビニルイミダゾール、エチレンイミン等が挙げられる。
前記ポリオキシエチレン系樹脂としては、例えば、ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシプロピレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミド、ポリオキシプロピレンアルキルアミド、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルフェニルエステル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエステル等が挙げられる。
前記セルロース類としては、例えば、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース等が挙げられる。
また、結着樹脂がポリエステルプレポリマーを含有する場合は、水系媒体は、例えば、ジブチルスズラウレート、ジオクチルスズラウレート等のウレア反応、ウレタン反応の触媒を含有することもできる。
乳化スラリーは、トナー材料液を水系媒体中に乳化乃至分散させることにより調製されるが、攪拌しながら乳化乃至分散させることが好ましい。乳化乃至分散させる装置としては、例えば、ホモジナイザー(IKA株式会社製)、ポリトロン(キネマティカ株式会社製)、TKオートホモミキサー(特殊機化工業株式会社製)等のバッチ式乳化機、エバラマイルダー(荏原製作所製)、TKフィルミックス、TKパイプラインホモミキサー(以上、特殊機化工業株式会社製)、コロイドミル(神鋼パンテック株式会社製)、スラッシャー、トリゴナル湿式微粉砕機(以上、三井三池化工機株式会社製)、キャピトロン(ユーロテック社製)、ファインフローミル(太平洋機工株式会社製)等の連続式乳化機、マイクロフルイダイザー(みずほ工業株式会社製)、ナノマイザー(ナノマイザー社製)、APVガウリン(ガウリン社製)等の高圧乳化機、膜乳化機(冷化工業株式会社製)等の膜乳化機、バイブロミキサー(冷化工業株式会社製)等の振動式乳化機、超音波ホモジナイザー(ブランソン社製)等の超音波乳化機等が挙げられる。中でも、粒径の均一化の観点から、APVガウリン、ホモジナイザー、TKオートホモミキサー、エバラマイルダー、TKフィルミックス、TKパイプラインホモミキサーが好ましい。
乳化スラリーから、有機溶媒を除去する際には、反応系全体を徐々に昇温させて、乳化分散体中の有機溶媒を蒸発除去する方法、乳化分散体を乾燥雰囲気中に噴霧して、有機溶媒を除去すると共に、水性溶媒を蒸発除去する方法等が挙げられる。
乳化スラリーから有機溶媒が除去されると、トナー母体粒子が形成される。トナー母体粒子に対しては、洗浄、乾燥等を行うことができ、更に、所望により分級等を行うことができる。例えば、水系媒体中でサイクロン、デカンター、遠心分離等により、微粒子成分を取り除くことにより分級してもよいし、乾燥後のトナー母体粒子を分級してもよい。
なお、分散安定剤として、リン酸カルシウム塩等の酸、アルカリに可溶な化合物を用いた場合には、塩酸等の酸で分散安定剤を溶解させた後に、水洗する方法等により、トナー母体粒子から分散安定剤を除去することができる。
トナー母体粒子を、必要に応じて、シリカ、酸化チタン等の無機微粒子等と共に混合し、更に機械的衝撃力を印加することにより、トナー母体粒子の表面からの無機微粒子等の脱離を抑制することができる。機械的衝撃力を印加する方法としては、例えば、高速で回転する羽根を用いて、粒子に衝撃力を印加する方法、高速気流中に粒子を投入して加速させて粒子同士又は複合化した粒子を適当な衝突板に衝突させて衝撃力を印加する方法等が挙げられる。機械的衝撃力を印加する装置としては、例えば、オングミル(ホソカワミクロン株式会社製)、I式ミル(日本ニューマチック社製)を改造して粉砕エアー圧カを低下させた装置、ハイブリダイゼイションシステム(奈良機械製作所製)、クリプトロンシステム(川崎重工業株式会社製)、自動乳鉢等が挙げられる。
本発明の現像剤は、本発明の前記トナーを少なくとも含有してなり、キャリア等の適宜選択したその他の成分を含有してなる。該現像剤としては、一成分現像剤であってもよいし、二成分現像剤であってもよいが、近年の情報処理速度の向上に対応した高速プリンタ等に使用する場合には、寿命向上等の点で前記二成分現像剤が好ましい。
本発明の前記トナーを用いた前記一成分現像剤の場合、トナーの収支が行われても、トナー粒径の変動が少なく、現像ローラへのトナーのフィルミングや、トナーを薄層化する為のブレード等の部材へのトナーの融着がなく、現像装置の長期の使用(撹拌)においても、良好で安定した現像性及び画像が得られる。また、本発明の前記トナーを用いた前記二成分現像剤の場合、長期にわたるトナーの収支が行われても、現像剤中のトナー粒径の変動が少なく、現像装置における長期の撹拌においても、良好で安定した現像性が得られる。
前記芯材の材料としては、特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、50emu/g〜90emu/gのマンガン−ストロンチウム(Mn−Sr)系材料、マンガン−マグネシウム(Mn−Mg)系材料等が好ましく、画像濃度の確保の点では、鉄粉(100emu/g以上)、マグネタイト(75emu/g〜120emu/g)等の高磁化材料が好ましい。また、トナーが穂立ち状態となっている感光体への当りを弱くでき高画質化に有利である点で、銅−ジンク(Cu−Zn)系(30emu〜80emu/g)等の弱磁化材料が好ましい。これらは、1種単独で使用してもよい、2種以上を併用してもよい。
前記芯材の粒径としては、体積平均粒径で、10μm〜150μmが好ましく、20μm〜80μmがより好ましい。
前記平均粒径(体積平均粒径(D50))が、10μm未満であると、キャリア粒子の分布において、微粉系が多くなり、1粒子当たりの磁化が低くなってキャリア飛散を生じることがあり、150μmを超えると、比表面積が低下し、トナーの飛散が生じることがあり、ベタ部分の多いフルカラーでは、特にベタ部の再現が悪くなることがある。
前記樹脂層は、例えば、前記シリコーン樹脂等を溶剤に溶解させて塗布溶液を調製した後、該塗布溶液を前記芯材の表面に公知の塗布方法により均一に塗布し、乾燥した後、焼付を行うことにより形成することができる。前記塗布方法としては、例えば、浸漬法、スプレー法、ハケ塗り法、等が挙げられる。
前記溶剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、セルソルブチルアセテート、等が挙げられる。
前記焼付としては、特に制限はなく、外部加熱方式であってもよいし、内部加熱方式であってもよく、例えば、固定式電気炉、流動式電気炉、ロータリー式電気炉、バーナー炉等を用いる方法、マイクロウエーブを用いる方法、などが挙げられる。
前記現像剤が前記二成分現像剤である場合、前記キャリアの該二成分現像剤における含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、90質量%〜98質量%が好ましく、93質量%〜97質量%がより好ましい。
本発明の現像剤入り容器は、本発明の前記現像剤を容器中に収容してなる。
前記容器としては、特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、現像剤容器本体とキャップとを有してなるもの、などが好適に挙げられる。
前記現像剤容器本体としては、その大きさ、形状、構造、材質などについては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記形状としては、円筒状などが好ましく、内周面にスパイラル状の凹凸が形成され、回転させることにより内容物である現像剤が排出口側に移行可能であり、かつ該スパイラル部の一部又は全部が蛇腹機能を有しているもの、などが特に好ましい。
前記現像剤容器本体の材質としては、特に制限はなく、寸法精度がよいものが好ましく、例えば、樹脂が好適に挙げられ、その中でも、例えば、ポリエステル樹脂,ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリアクリル酸、ポリカーボネート樹脂、ABS樹脂、ポリアセタール樹脂、などが好適に挙げられる。
前記現像剤入り容器は、保存、搬送等が容易であり、取扱性に優れ、後述するプロセスカートリッジ、画像形成装置等に、着脱可能に取り付けて現像剤の補給に好適に使用することができる。
本発明のプロセスカートリッジは、静電潜像を担持する静電潜像担持体と、該静電潜像担持体上に担持された静電潜像を、本発明の前記トナー乃至現像剤を用いて現像し可視像を形成する現像手段とを、少なくとも有してなり、更に必要に応じて適宜選択したその他の手段を有してなる。
前記現像手段としては、本発明の前記現像剤を収容する現像剤入り容器と、該現像剤入り容器内に収容された現像剤を担持し、かつ搬送する現像剤担持体とを、少なくとも有してなり、更に必要に応じて担持させるトナー層厚を規制するための層厚規制部材等を有していてもよい。
前記プロセスカートリッジは、各種電子写真方式の画像形成装置に着脱可能に備えさせることができるが、後述する本発明の画像形成装置に着脱可能に備えさせるのが特に好ましい。
本発明の画像形成方法は、静電潜像形成工程と、現像工程と、転写工程と、定着工程とを少なくとも含み、更に必要に応じて適宜選択したその他の工程、例えば、除電工程、クリーニング工程、リサイクル工程、制御工程等を含む。
本発明の画像形成装置は、静電潜像担持体と、静電潜像形成手段と、現像手段と、転写手段と、定着手段とを少なくとも有してなり、更に必要に応じて適宜選択したその他の手段、例えば、除電手段、クリーニング手段、リサイクル手段、制御手段等を有してなる。
前記静電潜像担持体(「電子写真感光体」、「感光体」と称することがある)としては、その材質、形状、構造、大きさ、等について特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができるが、その形状としてはドラム状が好適に挙げられ、その材質としては、例えばアモルファスシリコン、セレン等の無機感光体、ポリシラン、フタロポリメチン等の有機感光体(OPC)、などが挙げられる。これらの中でも、長寿命性の点でアモルファスシリコン等が好ましい。
前記帯電器としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、導電性又は半導電性のロール、ブラシ、フィルム、ゴムブレード等を備えたそれ自体公知の接触帯電器、コロトロン、スコロトロン等のコロナ放電を利用した非接触帯電器、などが挙げられる。
前記帯電器としては、静電潜像担持体に接触乃至非接触状態で配置され、直流及び交流電圧を重畳印加することによって静電潜像担持体表面を帯電するものが好ましい。
また、前記帯電器が、静電潜像担持体にギャップテープを介して非接触に近接配置された帯電ローラであり、該帯電ローラに直流並びに交流電圧を重畳印加することによって静電潜像担持体表面を帯電するものが好ましい。
前記露光器としては、前記帯電器により帯電された前記静電潜像担持体の表面に、形成すべき像様に露光を行うことができる限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、複写光学系、ロッドレンズアレイ系、レーザー光学系、液晶シャッタ光学系、などの各種露光器が挙げられる。
なお、本発明においては、前記静電潜像担持体の裏面側から像様に露光を行う光背面方式を採用してもよい。
前記現像工程は、前記静電潜像を、本発明の前記現像剤を用いて現像して可視像を形成する工程である。
前記可視像の形成は、例えば、前記静電潜像を本発明の前記トナー乃至現像剤を用いて現像することにより行うことができ、前記現像手段により行うことができる。
前記現像手段は、例えば、本発明の前記トナー乃至現像剤を用いて現像することができる限り、特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、本発明の前記トナー乃至現像剤を収容し、前記静電潜像に該現像剤を接触又は非接触的に付与可能な現像器を少なくとも有するものが好適であり、前記現像剤入り容器を備えた現像器などがより好ましい。
前記現像器に収容させる現像剤は、本発明の前記現像剤である。
前記転写工程は、前記可視像を記録媒体に転写する工程であるが、中間転写体を用い、該中間転写体上に可視像を一次転写した後、該可視像を前記記録媒体上に二次転写する態様が好ましく、前記トナーとして二色以上、好ましくはフルカラートナーを用い、可視像を中間転写体上に転写して複合転写像を形成する第一次転写工程と、該複合転写像を記録媒体上に転写する第二次転写工程とを含む態様がより好ましい。
前記転写は、例えば、前記可視像を転写帯電器を用いて前記静電潜像担持体(感光体)を帯電することにより行うことができ、前記転写手段により行うことができる。前記転写手段としては、可視像を中間転写体上に転写して複合転写像を形成する第一次転写手段と、該複合転写像を記録媒体上に転写する第二次転写手段とを有する態様が好ましい。
なお、前記中間転写体としては、特に制限はなく、目的に応じて公知の転写体の中から適宜選択することができ、例えば、転写ベルト等が好適に挙げられる。
なお、前記記録媒体としては、特に制限はなく、公知の記録媒体(記録紙)の中から適宜選択することができる。
前記定着装置としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、公知の加熱加圧手段が好適である。前記加熱加圧手段としては、加熱ローラと加圧ローラとの組合せ、加熱ローラと加圧ローラと無端ベルトとの組合せ、などが挙げられる。
前記定着装置が、発熱体を具備する加熱体と、該加熱体と接触するフィルムと、該フィルムを介して前記加熱体と圧接する加圧部材とを有し、前記フィルムと前記加圧部材の間に未定着画像を形成させた記録媒体を通過させて加熱定着する手段であることが好ましい。前記加熱加圧手段における加熱は、通常、80℃〜200℃が好ましい。
なお、本発明においては、目的に応じて、前記定着工程及び定着手段と共にあるいはこれらに代えて、例えば、公知の光定着器を用いてもよい。
前記除電手段としては、特に制限はなく、前記静電潜像担持体に対し除電バイアスを印加することができればよく、公知の除電器の中から適宜選択することができ、例えば、除電ランプ等が好適に挙げられる。
前記クリーニング手段としては、特に制限はなく、前記静電潜像担持体上に残留する前記トナーを除去することができればよく、公知のクリーナの中から適宜選択することができ、例えば、磁気ブラシクリーナ、静電ブラシクリーナ、磁気ローラクリーナ、ブレードクリーナ、ブラシクリーナ、ウエブクリーナ等が好適に挙げられる。
前記リサイクル手段としては、特に制限はなく、公知の搬送手段等が挙げられる。
前記制御手段としては、前記各手段の動きを制御することができる限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、シークエンサー、コンピュータ等の機器が挙げられる。
複写装置本体150には、無端ベルト状の中間転写体50が中央部に設けられている。そして、中間転写体50は、支持ローラ14、15及び16に張架され、図4中、時計回りに回転可能とされている。支持ローラ15の近傍には、中間転写体50上の残留トナーを除去するための中間転写体クリーニング装置17が配置されている。支持ローラ14と支持ローラ15とにより張架された中間転写体50には、その搬送方向に沿って、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの4つの画像形成手段18が対向して並置されたタンデム型現像器120が配置されている。タンデム型現像器120の近傍には、露光装置21が配置されている。中間転写体50における、タンデム型現像器120が配置された側とは反対側には、二次転写装置22が配置されている。二次転写装置22においては、無端ベルトである二次転写ベルト24が一対のローラ23に張架されており、二次転写ベルト24上を搬送される転写紙と中間転写体50とは互いに接触可能である。二次転写装置22の近傍には定着装置25が配置されている。定着装置25は、無端ベルトである定着ベルト26と、これに押圧されて配置された加圧ローラ27とを備えている。
なお、タンデム型画像形成装置においては、二次転写装置22及び定着装置25の近傍に、転写紙の両面に画像形成を行うために該転写紙を反転させるためのシート反転装置28が配置されている。
以下の合成例、実施例、及び比較例において、トナーの体積平均粒径(Dv)及び比(Dv/Dn)、樹脂のガラス転移温度(Tg)、並びに樹脂の重量平均分子量(Mw)及びピークトップ分子量は、以下のようにして測定した。
トナー(トナー母体粒子)の粒度分布は、コールターマルチサイザーを用いて行った。即ち、測定装置としてはコールターマルチサイザーIIe型(コールター社製)を用い、個数分布、体積分布を出力するインターフェイス(日科機株式会社製)及びパーソナルコンピューターを接続し、電解液は1級塩化ナトリウムを用いて1質量%NaCl水溶液を調製した。測定法としては、前記電解水溶液100〜150ml中に分散剤として界面活性剤(アルキルベンゼンスルホン酸塩)を0.1〜5ml加え、更に測定試料を2〜20mg加え、超音波分散器で約1〜3分の分散処理を行った。更に、別のビーカーに電解水溶液100〜200mlを入れ、その中に前記サンプル分散液を所定の濃度になるように加え、前記コールターマルチサイザーIIIによりアパーチャーとして100μmアパーチャーを用い、50,000個の粒子の平均を測定することにより行った。得られた体積平均粒径(Dv)と個数平均粒径(Dn)から両者の比(Dv/Dn)を求めた。
樹脂のガラス転移温度(Tg)を測定する装置として、TG−DSCシステム(TAS−100、理学電機株式会社製)を使用した。
まず、試料約10mgをアルミニウム製試料容器に入れ、それをホルダユニットに載せ、電気炉中にセットする。次に、室温から昇温速度10℃/分で150℃まで加熱した後、150℃で10分間放置した後、室温まで試料を冷却して10分間放置し、更に、窒素雰囲気下で再度150℃まで昇温速度10℃/分で加熱してDSC測定を行った。ガラス転移温度(Tg)は、TAS−100システム中の解析システムを用いて、吸熱カーブ部分の接線とベースラインとの交点から算出した。
樹脂の重量平均分子量(Mw)及びは、THF可溶分についてGPCを用いて以下の条件で測定した。
・装置:東ソー株式会社製 HLC−8120
・カラム:TSKgelGMHXL(2本)
・TSKgelMultiporeHXL−M(1本)
・測定温度:40℃
・試料溶液:0.25質量%のTHF溶液
・溶液注入量:100μl
・検出装置:屈折率検出器
・基準物質:ポリスチレン
また、得られたクロマトグラム上の最大のピ−ク高さを示す分子量をピークトップ分子量として求めた。
−中間ポリエステル樹脂1の合成−
冷却管、攪拌機、及び窒素導入管の付いた反応槽内に、1,2−プロピレングリコール640質量部、テレフタル酸ジメチル650質量部、アジピン酸171質量部、及び縮合触媒としてのテトラブトキシチタネート5質量部を入れ、窒素気流下、170℃で8時間反応させた後、225℃で4時間反応させた。次に、5mmHg〜20mmHgの減圧下で反応させた後、軟化点が150℃になった時点で取り出した。次いで、取り出した樹脂を冷却した後、粉砕して、中間体ポリエステル樹脂1を合成した。
得られた中間体ポリエステル樹脂1は、数平均分子量(Mn)が2,200、重量平均分子量(Mw)が8,500、酸価が17mgKOH/g、水酸基価が36mgKOH/gであった。
<樹脂1〜10の合成>
次に、温度計、及び攪拌機の付いたオートクレーブ反応槽内に、前記中間体ポリエステル樹脂1、L−ラクチド、及びD−ラクチドを表1に示す質量比率で投入し、次いで、テレフタル酸チタン1質量部を入れ、窒素置換した後、160℃で6時間反応させて、第1の樹脂である樹脂1〜10を合成した。
下記表1に、樹脂1〜10の組成、ブロックXとブロックYとの質量比(Y/X)、及びガラス転移温度について纏めて示す。
*D−ラクチドは、2分子のD−乳酸のヒドロキシ基とカルボキシル基が脱水縮合してできたエステル結合を分子内に2つ持つ環状化合物である。
−樹脂11の合成−
冷却管、攪拌機、及び窒素導入管の付いた反応槽内に、ビスフェノールAのエチレンオキシド2モル付加物65質量部、ビスフェノールAのプロピオンオキシド3モル付加物90質量部、テレフタル酸275質量部、及びジブチルスズオキシド2質量部を投入し、常圧下、225℃で9時間反応させた。次に、10mmHg〜15mmHgの減圧下で5時間反応させて、樹脂11を合成した。
得られた樹脂11は、数平均分子量(Mn)が2,300、重量平均分子量(Mw)が6,300、ガラス転移温度(Tg)が55℃であった。
<トナー1の作製>
−樹脂分散液の調製−
撹拌棒、及び温度計をセットした反応容器内に、水680質量部、メタクリル酸のエチレンオキシド付加物の硫酸エステルのナトリウム塩(エレミノールRS−30、三洋化成工業株式会社製)13質量部、スチレン80質量部、メタクリル酸80質量部、アクリル酸ブチル105質量部、及び過硫酸アンモニウム2質量部を仕込み、4,200rpmで1時間撹拌し、白色の乳濁液を得た。次に、系内温度を75℃まで昇温し、4時間反応させた。更に、1質量%の過硫酸アンモニウム水溶液30質量部を加え、75℃で6時間熟成し、樹脂分散液1を調製した。
得られた樹脂分散液1について、レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置(LA−920、堀場製作所製)で測定したところ、体積平均粒径が50nmであった。また、樹脂分散液1の一部を乾燥して樹脂分を単離したところ、樹脂分は、ガラス転移温度(Tg)が52℃、重量平均分子量(Mw)が120,000であった。
次に、水780質量部、140質量部の前記樹脂分散液1、及びドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの48.5質量%水溶液(エレミノールMON−7、三洋化成工業株式会社製)80質量部を混合攪拌し、乳白色の液体(樹脂粒子分散液)を得た。
イオン交換水300質量部、前記樹脂粒子分散液300質量部、及びドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.2質量部を混合撹拌し、均一に溶解させて水系媒体相を調製した。
冷却管、撹拌機、及び窒素導入管の付いた反応容器内に、ビスフェノールAのエチレンオキシド2モル付加物680質量部、ビスフェノールAのプロピレンオキシド2モル付加物80質量部、テレフタル酸282質量部、無水トリメリット酸22質量部、及びジブチルスズオキシド2質量部を入れ、常圧下、230℃で7時間反応させた後、10〜15mmHgの減圧下で5時間反応させ、中間体ポリエステル樹脂2を合成した。得られた中間体ポリエステル樹脂2は、数平均分子量(Mn)が2,300、重量平均分子量(Mw)が9,900、ピーク分子量が3,100、ガラス転移温度(Tg)が55℃、酸価が0.4mgKOH/g、水酸基価51mgKOH/gであった。
次に、冷却管、撹拌機、及び窒素導入管の付いた反応容器内に、395質量部の中間体ポリエステル樹脂2、イソホロンジイソシアネート91質量部、及び酢酸エチル550質量部を入れ、100℃で6時間反応させ、ポリエステルプレポリマーを合成した。得られたポリエステルプレポリマーは、遊離イソシアネートの含有量が1.47質量%であった。
水1,000質量部、及びDBP吸油量が42ml/100g、pHが9.5のカーボンブラック(Printex35、デグサ社製)530質量部、及び1200質量部の樹脂11を、ヘンシェルミキサー(三井鉱山株式会社製)を用いて混合した。二本ロールを用いて、得られた混合物を150℃で30分間混練した後、圧延冷却し、パルペライザー(ホソカワミクロン株式会社製)で粉砕して、マスターバッチを作製した。
撹拌棒、及び温度計をセットした反応容器内に、イソホロンジアミン30質量部、及びメチルエチルケトン70質量部を仕込み、50℃で5時間反応させ、ケチミン化合物を合成した。得られたケチミン化合物は、アミン価が423mgKOH/gであった。
次に、カルナウバワックス(分子量1,700、酸価2.8mgKOH/g、針入度1.6mm(40℃))10質量部、及びマスターバッチ10質量部を仕込み、ビーズミルのウルトラビスコミル(アイメックス社製)を用いて、送液速度1kg/時、ディスク周速度6m/秒で、粒径が0.5mmジルコニアビーズを80体積%充填した条件で3パスした。更に、ケチミン化合物2.5質量部を加えて溶解させ、トナー材料液を得た。
次に、容器内に水系媒体150質量部を入れ、TK式ホモミキサー(特殊機化工業株式会社製)を用いて、12,000rpmで攪拌しながら、トナー材料液100質量部を添加し、10分間混合して乳化スラリーを得た。更に、攪拌機、及び温度計をセットしたコルベンに、乳化スラリー100質量部を仕込み、攪拌周速20m/分で攪拌しながら、30℃で12時間脱溶剤し、分散スラリーを得た。
得られたトナー母体粒子1を100質量部と、外添剤としての疎水性シリカ(H2000、クラリアントジャパン社製)1.0質量部を、ヘンシェルミキサー(三井鉱山株式会社製)を用いて、周速30m/秒で30秒間混合し、1分間休止する処理を5サイクル行った後、目開きが35μmのメッシュで篩い、トナー1を作製した。
−トナー2〜24の作製−
実施例1において、第1の樹脂を、表2に示す第1の樹脂、又は第1の樹脂と第2の樹脂の組み合わせに変え、添加剤としてエチレンビスステアリン酸アミドのカオーワックスEB−FF(花王株式会社製)、又はビス(p−メチルベンジリデン)ソルビトールのゲルオールMD(新日本理化株式会社製)を表2に示す量加えた以外は、実施例1と同様にして、トナー2〜24を作製した。
また、得られた各トナー(トナー母体粒子)の体積平均粒径(Dv)、個数平均粒径(Dn)、及び比(Dv/Dn)を測定した結果を表3に示す。
*ゲルオールMD:ビス(p−メチルベンジリデン)ソルビトールのゲルオールMD(新日本理化株式会社製)
トルエン100質量部に、シリコーン樹脂(オルガノストレートシリコーン)100質量部、γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン5質量部、及びカーボンブラック10質量部を添加し、ホモミキサーで20分間分散させて、樹脂層塗布液を調製した。流動床型コーティング装置を用いて、体積平均粒径が50μmの球状マグネタイト1,000質量部の表面に樹脂層塗布液を塗布して、キャリアを作製した。
各トナー5質量部と、前記キャリア95質量部とを混合して、実施例1〜12及び比較例1〜12の各現像剤を作製した。
タンデム型カラー画像形成装置(imagio Neo 450、株式会社リコー製)を用いて、定着ローラの表面温度を160±2℃にして、複写紙TYPE 6000<70W>(株式会社リコー製)に、トナーの付着量が1.00±0.05mg/cm2のベタ画像を形成した。得られたベタ画像の任意の6箇所の画像濃度を、分光計(938 スペクトロデンシトメータ、X−Rite社製)を用いて測定し、画像濃度(平均値)を求め、下記基準で評価した。
〔評価基準〕
A:画像濃度が2.0以上
B:画像濃度が1.70以上2.0未満
C:画像濃度が1.70未満
タンデム型カラー画像形成装置(imagio Neo 450、株式会社リコー製)を用いて、複写紙TYPE 6000<70W>(株式会社リコー製)に、現像剤の付着量が1.00±0.05mg/cm2のベタ画像を、定着ローラの表面温度を160±2℃として形成した。現像剤を補給した直後及び600秒間空攪拌を行った後に、ベタ画像の任意の6箇所の画像濃度を、分光計938スペクトロデンシトメータ(X−Rite社製)を用いて測定し、画像濃度の経時安定性を評価した。なお、600秒間空攪拌を行った後の画像濃度(平均値)が現像剤を補給した直後の画像濃度(平均値)の95%以上である場合をA、85%以上95%未満である場合をB、85%未満である場合をCとして、判定した。
定着ローラとして、テフロン(登録商標)ローラを使用した電子写真方式の複写機(MF−200、株式会社リコー製)の定着部を改造した装置を用いて、定着ローラの温度を変化させて、普通紙の転写紙タイプ6200(株式会社リコー製)、及び厚紙の複写印刷用紙<135>(NBSリコー社製)に、トナーの付着量が0.85±0.1mg/cm2のベタ画像を形成した。このとき、普通紙でホットオフセットの発生しない上限温度を定着上限温度とし、下記基準で評価した。また、厚紙を白色綿布で5回擦った後の画像濃度の残存率が70%以上となる下限温度を定着下限温度とし、下記基準で評価した。
〔定着上限温度の評価基準〕
A:定着上限温度が190℃以上
B:定着上限温度が180℃以上190℃未満
C:定着上限温度が170℃以上180℃未満
D:定着上限温度が170℃未満
〔定着下限温度の評価基準〕
A:定着下限温度が135℃未満
B:定着下限温度が135℃以上145℃未満
C:定着下限温度が145℃以上155℃未満
D:定着下限温度が155℃以上
1000mlの軟膏瓶にトナーを充填し、40℃の恒温槽に72時間放置した後、24℃に冷却し、ヘンシェルミキサー(三井鉱山株式会社製)を用いて、周速30m/秒で5秒間混合し、10秒間休止する処理を10サイクル行った後、目開きが35μmのメッシュで篩った後、定着ローラとして、テフロン(登録商標)ローラを使用した電子写真方式の複写機(MF−200、株式会社リコー製)の定着部を改造した装置を用いて、定着ローラの温度を変化させて、厚紙の複写印刷用紙<135>(NBSリコー社製)に、トナーの付着量が0.85±0.1mg/cm2のベタ画像を形成した。このとき、厚紙を白色綿布で5回擦った後の画像濃度の残存率が70%以上となる下限温度を定着下限温度とし、下記基準で評価した。なお、保存後の定着下限温度上昇が少ないほど、定着性変化が少なく優れていることを意味し、定着下限温度が10℃以上上昇するものについては使用上問題が発生する可能性が高い。
〔評価基準〕
A:保存後の定着下限温度上昇が5℃未満
B:保存後の定着下限温度上昇が5℃以上10℃未満
C:保存後の定着下限温度上昇が10℃以上
50mlのガラス容器にトナーを充填し、50℃の恒温槽に24時間放置した後、24℃に冷却し、針入度試験(JIS K2235−1991)により、針入度(mm)を測定し、下記基準で耐熱保存性を評価した。なお、針入度が大きい程、耐熱保存性が優れていることを意味し、針入度が5mm未満であるものは、使用上、問題が発生する可能性が高い。
〔評価基準〕
A:針入度が25mm以上
B:針入度が15mm以上25mm未満
C:針入度が5mm以上15mm未満
D:針入度が5mm未満
密閉できる金属円柱に現像剤6gを仕込み、640rpmの攪拌速度で攪拌し、攪拌時間が60秒及び600秒の時の帯電量をブローオフ法により測定し、帯電量の経時安定性を評価した。なお、攪拌時間が600秒の時の帯電量が60秒の時の帯電量の70%以上であるものをA、50%以上70%未満であるものをB、50%未満であるものをCとして、判定した。
定着性評価の画像サンプルとして単色画像サンプルを、定着ベルトの温度を160℃にして、OHPシートのタイプPPC−DX(株式会社リコー製)に現像したサンプルのヘイズ度を、直読ヘイズ度コンピュータ(HGM−2DP型、スガ試験機株式会社製)を用いて測定した。ヘイズ度は、曇り度とも言われ、トナーの透明性を示す尺度として測定され、この値が低い程、透明性が高く、OHPシートを用いた場合の発色性が良好となる。
〔評価基準〕
A:ヘイズ度が20%未満
B:ヘイズ度が20%以上30%未満
C:ヘイズ度が30%以上
また、実施例7〜12のように実施例1〜6に結晶化を促進する添加剤を加えた場合には、定着下限温度の変化がなく、良好な物性を示すことが分かった。
これに対し、比較例2のように、ブロック化を行っているポリエステル樹脂の量が過剰な場合には、ガラス転移温度(Tg)が低く、定着上限温度と耐熱保存性の確保が困難であった。
また、比較例1のように、ブロック化を行っているポリエステル樹脂の量が少ない場合には、ガラス転移温度(Tg)が高くなり、良好な定着下限温度は得られなかった。
また、比較例3及び4のように、ラセミ体ではなくDL質量比率(D:L)に偏りのある第1の樹脂を使用した場合には、トナー中の材料偏在を抑えることができず、良好な画像濃度及びヘイズ度が得られなかった。
また、比較例5のように、ブロック部のポリエステル樹脂及び第2の樹脂としてのポリエステル樹脂が過剰な場合にはトナーの作製が困難となり、微粉化が起き、定着上限温度及び耐熱保存性が悪化することが分かった。
また、比較例6のように、トナーの体積平均粒径(Dv)が大きすぎる場合には、良好な画像濃度が得られないことが分かった。
10K ブラック用静電潜像担持体
10Y イエロー用静電潜像担持体
10M マゼンタ用静電潜像担持体
10C シアン用静電潜像担持体
14 支持ローラ
15 支持ローラ
16 支持ローラ
17 中間転写クリーニング装置
18 画像形成手段
20 帯電ローラ
21 露光装置
22 二次転写装置
23 ローラ
24 二次転写ベルト
25 定着装置
26 定着ベルト
27 加圧ベルト
28 シート反転装置
30 露光装置
32 コンタクトガラス
33 第1走行体
34 第2走行体
35 結像レンズ
36 読取りセンサ
40 現像装置
41 現像ベルト
42K 現像剤収容部
42Y 現像剤収容部
42M 現像剤収容部
42C 現像剤収容部
43K 現像剤供給ローラ
43Y 現像剤供給ローラ
43M 現像剤供給ローラ
43C 現像剤供給ローラ
44K 現像ローラ
44Y 現像ローラ
44M 現像ローラ
44C 現像ローラ
45K ブラック用現像器
45Y イエロー用現像器
45M マゼンタ用現像器
45C シアン用現像器
49 レジストローラ
50 中間転写体
51 ローラ
52 分離ローラ
53 手差し給紙路
54 手差しトレイ
55 切換爪
56 排出ローラ
57 排出トレイ
58 コロナ帯電器
60 クリーニング装置
61 現像器
62 転写帯電器
63 感光体クリーニング装置
64 除電器
70 除電ランプ
80 転写ローラ
90 クリーニング装置
95 転写紙
100 画像形成装置
101 静電潜像担持体(感光体)
102 帯電手段
103 露光
104 現像手段
105 記録媒体
107 クリーニング手段
108 転写手段
110 キャリア処理タンク
112 原料回収タンク
113 二酸化炭素ボンベ
114 攪拌子
115 スターラー
116 エントレーナタンク
117 冷却ジャケット
118 温調ジャケット
120 タンデム型現像器
121 加熱ローラ
122 定着ローラ
123 定着ベルト
124 加圧ローラ
125 加熱源
126 クリーニングローラ
127 温度センサ
130 原稿台
142 給紙ローラ
143 ペーパーバンク
144 給紙カセット
145 分離ローラ
146 給紙路
147 搬送ローラ
148 給紙路
150 複写装置本体
160 帯電装置
200 給紙テーブル
300 スキャナ
400 原稿自動搬送装置(ADF)
Claims (21)
- 少なくとも結着樹脂及び着色剤が有機溶媒に溶解乃至分散されてなる溶解乃至分散液を水系媒体中に乳化乃至分散させて得られるトナーであって、
前記結着樹脂が、光学活性モノマーのDLラセミ体を含む樹脂からなるブロックXと、該ブロックX以外の樹脂からなるブロックYとを含む第1の樹脂を含有し、
前記DLラセミ体のDL質量比率(D:L)が、48:52〜52:48であり、
前記ブロックXと前記ブロックYとの質量比(Y/X)が、1/3〜3/1であることを特徴とするトナー。 - 光学活性モノマーが、下記一般式1で表される化合物である請求項1に記載のトナー。
<一般式1>
R1−C*−H(−OH)(COOH)
ただし、前記一般式1中、R1は、炭素数1〜10のアルキル基を表す。 - ブロックYを構成する樹脂がポリエステル樹脂である請求項1から2のいずれかに記載のトナー。
- 結着樹脂が、第1の樹脂以外に、第2の樹脂を含有する請求項1から3のいずれかに記載のトナー。
- 第2の樹脂が、ポリエステル樹脂を含有する請求項4に記載のトナー。
- 第2の樹脂が、活性水素基と反応可能な官能基を有するポリエステル樹脂を含有する請求項4から5のいずれかに記載のトナー。
- 活性水素基と反応可能な官能基が、イソシアネート基である請求項6に記載のトナー。
- 第2の樹脂が、活性水素基と反応可能な官能基を有するポリエステル樹脂と、活性水素基を有する化合物とを反応させて得られる請求項6から7のいずれかに記載のトナー。
- 第2の樹脂の結着樹脂における含有量が、5質量%以上30質量%以下である請求項4から8のいずれかに記載のトナー。
- 第1の樹脂のガラス転移温度が40℃以上70℃以下である請求項1から9のいずれかに記載のトナー。
- トナーが、下記一般式2で表される添加剤を含有する請求項1から10のいずれかに記載のトナー。
<一般式2>
- トナーが、下記一般式3で表される添加剤を含有する請求項1から10のいずれかに記載のトナー。
<一般式3>
<一般式4>
- 添加剤の含有量が、第1の樹脂100質量部に対し0.5質量部以上5質量部以下である請求項11から12のいずれかに記載のトナー。
- トナーの体積平均粒径が3μm以上8μm以下であり、該トナーの個数平均粒径(Dn)に対する体積平均粒径(Dv)の比(Dv/Dn)が1.00以上1.25以下である請求項1から13のいずれかに記載のトナー。
- 請求項1から14のいずれかに記載のトナーを製造する方法であって、
有機溶媒中に少なくとも結着樹脂及び着色剤を溶解乃至分散させてなる溶解乃至分散液を水系媒体中で乳化乃至分散させてトナーを造粒することを特徴とするトナーの製造方法。 - 請求項1から14のいずれかに記載のトナーを含むことを特徴とする現像剤。
- 更にキャリアを含む請求項16に記載の現像剤。
- 請求項16から17のいずれかに記載の現像剤が容器内に収容されてなることを特徴とする現像剤入り容器。
- 静電潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成工程と、前記静電潜像を請求項1から14のいずれかに記載のトナーを用いて現像して可視像を形成する現像工程と、前記可視像を記録媒体に転写する転写工程と、前記記録媒体に転写された転写像を定着させる定着工程とを少なくとも含むことを特徴とする画像形成方法。
- 静電潜像担持体と、該静電潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、前記静電潜像を請求項1から14のいずれかに記載のトナーを用いて現像して可視像を形成する現像手段と、前記可視像を記録媒体に転写する転写手段と、前記記録媒体に転写された転写像を定着させる定着手段とを少なくとも有することを特徴とする画像形成装置。
- 静電潜像担持体と、該静電潜像担持体上に形成された静電潜像を請求項1から14のいずれかに記載のトナーを用いて現像し可視像を形成する現像手段とを少なくとも有し、画像形成装置本体に着脱可能であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
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