JP2009122496A - 静電潜像現像用トナーと画像形成方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】少なくとも樹脂と着色剤からなる静電潜像現像用トナーであって、該着色剤はケイ素原子、ゲルマニウム原子、スズ原子のいずれかの金属原子を含有するフタロシアニン系色材であることを特徴とする静電潜像現像用トナー。
【選択図】なし
Description
すなわち、透過光によるディスプレー規格であるs−RGBの色域・色再現を達成が求められ、その達成には新規な色材が必要と考えられている。s−RGBは、IEC(国際電気標準会議)が1998年10月に策定した、色空間の国際標準規格。パソコンの機種の違いや、ディスプレーやプリンタなど機器の違いによらず、意図したとおりの色を再現するための表現形式である。とりわけ、グリーン、ブルー領域の二次色の彩度拡大が必要であり、その達成手段が求められている。
1.着色剤は下記一般式(I)で表される化合物であることを特徴とする静電潜像現像用トナー。
3.前記Zは各々独立に炭素数9〜18のアルコキシ基であることを特徴とする前記1又は2記載の静電潜像現像用トナー。
4.前記1〜3のいずれか1項記載の静電潜像現像用トナーを用いて画像形成することを特徴とする画像形成方法。
〔本発明の着色剤〕
本発明に係わる着色剤はフタロシアニン系色材であり、ライトブルーで明度に優れ、良好な色調のプリント物を提供できるようになった。また、本発明の着色剤はトナー粒子中のワックスドメインを取り囲む状態で存在するものが、一定比率存在する。これは、着色剤とその置換基の作用により、離型剤であるワックスの分散を安定化させ、ワックスの分散径を適切な範囲に制御することができていると考えている。
トナーの製造方法としては、乾式の粉砕法、湿式では懸濁重合法、乳化会合法、溶解懸濁法などが挙げられるが、トナーの透明性、具体的にはトナー粒子中での着色剤粒子径を制御する観点から、粉砕法、乳化会合法が好ましい。
このCV値の値が小さい程、粒度分布がシャープであることを示し、それだけトナー粒子の大きさがそろっていることを意味する。すなわち、大きさとトナー粒子の電荷は原則比例するので、現像工程、転写工程において、それぞれ現像効率、転写効率が向上する。一方で、トナー粒子の大きさ、電荷がそろいすぎると、互いの電荷により反発力が作用するので、デジタル画像形成で求められる微細なドット画像や細線でトナーのチリが発生し、エッジが不明瞭になるため上記のCV値範囲に制御することが好ましい。軟化温度、ガラス転移点、分子量の好ましい範囲
軟化温度(軟化点)は、75℃〜112℃、好ましくは80℃〜105℃さらに好ましくは85℃〜98℃である。分子量分布で制御することが可能であり、GPCのトップピークは10000〜12000程度とし、かつガラス転移点は10℃〜44℃、好ましくは、25℃〜38℃である。ガラス転移点の制御は、スチレン・アクリル系トナーの場合、ブチルアクリレート、2エチルヘキシルアクリレートなどのモノマー比で制御することができる。ポリエステルトナーのビスフェノールAに付加するエチレンオキサイドまたはプロピレンオキサイドの付加数を3以上にする。脂肪族アルキレンジオールの炭素数を4から18に制御することにより、ガラス転移点を制御することができる。
本発明に係るトナーに使用される着色剤は、熱の影響を受けてもスペクトルが変化することのない安定した性質を有するものであるが、軟化点を前記範囲とすることで定着時に必要な熱エネルギーをより低減させることができる。
(1)樹脂形成に用いる単量体の種類や組成比を調節する
(2)連鎖移動剤の種類や添加量により樹脂の分子量を調節する
(3)ワックス等の種類や添加量を調節する
また、トナーの軟化点温度の測定方法は、具体的には「フローテスターCFT−500(島津製作所社製)」を用い、高さ10mmの円柱形状に成形し、昇温速度6℃/分で加熱しながらプランジャーより1.96×106Paの圧力を加え、直径1mm、長さ1mmのノズルから押し出すようにし、これにより当該フローテスターのプランジャー降下量−温度間の曲線(軟化流動曲線)を描き、最初に流出する温度を溶融開始温度、降下量5mmに対する温度を軟化点温度とするものが挙げられる。
次に、本発明に係るトナーの製造方法について説明する。
(1)スチレンあるいはスチレン誘導体
スチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、α−メチルスチレン、p−フェニルスチレン、p−エチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、p−tert−ブチルスチレン、p−n−ヘキシルスチレン、p−n−オクチルスチレン、p−n−ノニルスチレン、p−n−デシルスチレン、p−n−ドデシルスチレン等
(2)メタクリル酸エステル誘導体
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−ブチル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸t−ブチル、メタクリル酸n−オクチル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ジエチルアミノエチル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル等
(3)アクリル酸エステル誘導体
アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸t−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸n−オクチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸フェニル等
(4)オレフィン類
エチレン、プロピレン、イソブチレン等
(5)ビニルエステル類
プロピオン酸ビニル、酢酸ビニル、ベンゾエ酸ビニル等
(6)ビニルエーテル類
ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル等
(7)ビニルケトン類
ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルヘキシルケトン等
(8)N−ビニル化合物類
N−ビニルカルバゾール、N−ビニルインドール、N−ビニルピロリドン等
(9)その他
ビニルナフタレン、ビニルピリジン等のビニル化合物類、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミド等のアクリル酸あるいはメタクリル酸誘導体等
また、本発明に係るトナーに使用可能な樹脂を構成するビニル系の重合性単量体には、以下に示すイオン性解離基を有するものも使用可能である。たとえば、カルボキシル基、スルフォン酸基、リン酸基等の官能基を単量体の側鎖に有するものが挙げられ、具体的には、以下のものが挙げられる。
次に、本発明に係るトナーに使用可能なワックスとしては、以下に示す様な公知のものが挙げられる。
(1)ポリオレフィン系ワックス
ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス等
(2)長鎖炭化水素系ワックス
パラフィンワックス、サゾールワックス等
(3)ジアルキルケトン系ワックス
ジステアリルケトン等
(4)エステル系ワックス
カルナウバワックス、モンタンワックス、トリメチロールプロパントリベヘネート、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ベヘネート、ペンタエリスリトールジアセテートジベヘネート、グリセリントリベヘネート、1,18−オクタデカンジオールジステアレート、トリメリット酸トリステアリル、ジステアリルマレエート等
(5)アミド系ワックス
エチレンビスステアリルアミド、ステアリン酸ステアリルアミド等
ワックスの融点は、通常40〜125℃であり、好ましくは50〜120℃、さらに好ましくは60〜90℃である。融点を上記範囲内にすることにより、トナーの耐熱保存性が確保されるとともに、低温で定着を行う場合でもコールドオフセットなどを起こさずに安定したトナー画像形成が行える。また、トナー中のワックス含有量は、1質量%〜30質量%が好ましく、さらに好ましくは5質量%〜20質量%である。
外添剤の添加により、トナーの流動性や帯電性が改良され、また、クリーニング性の向上等が実現される。外添剤の種類は特に限定されるものではなく、たとえば、以下に挙げる無機微粒子や有機微粒子、及び、滑剤が挙げられる。
本発明に係るトナーは、キャリアとトナーより構成される二成分現像剤として、また、トナーのみから構成される非磁性一成分現像剤として使用することが可能である。
次に、本発明に係るトナーを用いた画像形成方法について説明する。最初に、本発明に係るトナーを二成分系現像剤として用いる場合の画像形成方法について説明する。
〔シアントナー1〜12、および比較用トナー13〜16の作製〕
1−1.シアントナー1(混練・粉砕法によるトナー)の作製
下記トナー構成物をヘンシェルミキサ(三井三池鉱業社製)に投入し、撹拌羽の周速を25m/秒に設定して5分間混合処理した。
(ビスフェノールA−エチレンオキサイド付加物、テレフタル酸、トリメリット酸の縮合物 重量平均分子量20,000)
着色剤I−1 4質量部
離型剤(ペンタエリスリトールテトラステアレート) 6質量部
荷電制御剤(ジベンジル酸ホウ素) 1質量部
混合物を二軸押出混練機で混練し、次いで、ハンマーミルで粗粉砕した後、ターボミル粉砕機(ターボ工業社製)で粉砕処理し、さらに、コアンダ効果を利用した気流分級機で微粉分級処理を行うことで、体積基準メディアン径が5.5μmの着色粒子を得た。
n−オクチルシラン処理した二酸化チタン(平均一次粒径24nm)
0.8質量部
なお、ヘンシェルミキサによる外添処理は、撹拌羽根の周速35m/秒、処理温度35℃、処理時間15分の条件の下で行った。
1−2.トナー2〜12、および比較用トナー13〜16作製
(1)「着色剤微粒子分散液2」の調製
n−ドデシル硫酸ナトリウム11.5質量部をイオン交換水160質量部に投入し、溶解、撹拌して界面活性剤水溶液を調製した。この界面活性剤水溶液中に、表1に示す「I−1」6質量部を徐々に添加し、「クリアミックスWモーションCLM−0.8(エムテクニック社製)」を用いて分散処理を行って、「着色剤微粒子分散液2」を調製した。
サンプル比重 1.05 (球状粒子換算)
溶媒屈折率 1.33
溶媒粘度 0.797(30℃)、1.002(20℃)
0点調整 測定セルにイオン交換水を投入し調製した。
(2)「着色剤微粒子分散液3〜12および比較用着色剤微粒子分散液13〜15」の調製
n−ドデシル硫酸ナトリウム11.5質量部をイオン交換水160質量部に投入し、溶解、撹拌して界面活性剤水溶液を調製した。この界面活性剤水溶液中に、表1に示す「I−2〜I−12」6質量部を徐々に添加し、「クリアミックスWモーションCLM−0.8(エムテクニック社製)」を用いて分散処理を行って、「着色剤微粒子分散液2〜12」を調製した。同様にして、表1に示す「比較用I−13〜I−15」6質量部を徐々に添加し、「クリアミックスWモーションCLM−0.8(エムテクニック社製)」を用いて分散処理を行って、「比較用着色剤微粒子分散液13〜15」を調製した。
(3)「着色剤微粒子分散液16」の調製
「I−2」6質量部をC.i.ピグメントブルー 15:3を6質量部とした以外は同様にして、「比較用着色剤微粒子分散液16」を調製した。
〔トナー粒子コア形成用樹脂粒子の調製例1〕
1)第1段重合(核粒子の形成):
撹拌装置、温度センサー、冷却管、窒素導入装置を取り付けた5Lの反応容器に下記式(P)で表されるアニオン系界面活性剤4質量部をイオン交換水3040質量部に溶解させた界面活性剤溶液を仕込み、窒素気流下230rpmの撹拌速度で撹拌しながら、内温を80℃に昇温させた。
式(P):C10H21(OCH2CH2)2SO3Na
2)第2段重合(中間層の形成):
撹拌装置を取り付けたフラスコ内において、スチレン101.1質量部、n−ブチルアクリレート62.2質量部、メタクリル酸12.3質量部、n−オクチルメルカプタン1.75質量部からなる単量体混合液に、離型剤として、パラフィンワックス「HNP−57」(日本精蝋社製)93.8質量部を添加し、80℃に加温して溶解させて単量体溶液を調製した。
3)第3段重合(外層の形成):
上記のようにして得られた樹脂粒子〔A2〕に、重合開始剤(KPS)5.45質量部をイオン交換水220質量部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293.8質量部、n−ブチルアクリレート154.1質量部、n−オクチルメルカプタン7.08質量部からなる単量体混合液を1時間かけて満下した。滴下終了後、2時間にわたって加熱、撹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、多層構造を有する複合樹脂粒子よりなるコア形成用樹脂粒子〔A〕の分散液であるラテックス〔A3〕を得た。このコア形成用樹脂粒子〔A〕の重量平均分子量(Mw)は26,800であった。また、このコア形成用樹脂粒子〔A〕を構成する複合樹脂粒子の質量平均粒径は125nmであった。また、このコア形成用樹脂粒子〔A〕のガラス転移点温度(Tg)は28.1℃であった。
〔シェル形成用樹脂粒子の調製例1〕
コア形成用樹脂粒子の調製例1において、第1段重合(核粒子の形成)に用いた単量体混合液を、スチレン624質量部、2−エチルヘキシルアクリレート120質量部、メタクリル酸56質量部、n−オクチルメルカプタン16.4質量部よりなるものに変更したことの他は同様にして、シェル形成用樹脂粒子〔F〕のラテックスを調製した。このシェル形成用樹脂粒子〔F〕の重量平均分子量(Mw)は16,400であった。また、シェル形成用樹脂粒子〔F〕を構成する複合樹脂粒子の質量平均粒径は95nmであった。また、このシェル形成用樹脂粒子〔F〕のガラス転移点温度(Tg)は62.6℃であった。
1)コア粒子の形成:
上記のコア形成用樹脂粒子〔A〕のラテックス〔A3〕を固形分換算で420.7質量部と、イオン交換水900質量部と、シアン着色剤微粒子分散液〔1〕200質量部とを、温度センサー、冷却管、窒素導入装置、撹拌装置を取り付けた反応容器に入れて撹拌した。容器内の温度を30℃に調整した後、この溶液に5モル/Lの水酸化ナトリウム水溶液を加えてpHを10に調整した。
2)シェル層の形成:
次いで、65℃においてシェル形成用樹脂粒子〔F〕のラテックス96質量部を添加し、さらに塩化マグネシウム・6水和物2質量部をイオン交換水1000質量部に溶解した水溶液を、10分間かけて添加した後、70℃(シェル化温度)まで昇温し、1時間にわたって撹拌を継続し、コア粒子1の表面に、シェル形成用樹脂粒子〔F〕を融着させた後、75℃で20分熟成処理を行い、シェル層を形成させた。
〔シアントナーの作製例3〜12,比較用シアントナーの作製例13〜16〕
シアントナーの作製例2において、シアン着色剤微粒子分散液〔2〕をシアン着色剤微粒子分散液3に変更したことの他は同様に、表1の組み合わせでシアントナー3〜12および比較用シアントナー13〜16を作製した。
(イエロー着色剤微粒子分散液の調製例1)
n−ドデシル硫酸ナトリウム11.5質量部をイオン交換水160質量部に撹拌、溶解し、C.I.Pigment Yellow 65;17.5質量部およびC.I.Pigment Yellow 83;7.5質量部をそれぞれ徐々に添加し、次いで、「クリアミックスWモーションCLM−0.8」(エムテクニック杜製)を用いて分散して体積基準のメジアン径が126nmであるイエロー着色剤微粒子〔1〕を含有する着色剤微粒子分散液〔1〕を得た。
[測定条件]
・サンプル屈折率:1.59
・サンプル比重:1.05(球状粒子換算)
・溶媒屈折率:1.33
・溶媒粘度:30℃にて0.797、20℃にて1.002
・測定セルにイオン交換水を入れ、ゼロ点調整を行った。
〔イエロートナー1の作製〕
シアントナーの作製例2において、シアン着色剤微粒子分散液〔2〕をイエロー着色剤微粒子分散液1に変更したことの他は同様にしてイエロートナー1を作製した。
〔マゼンタトナーの作製〕
(マゼンタ着色剤微粒子分散液の調製例1)
n−ドデシル硫酸ナトリウム11.5質量部をイオン交換水160質量部に撹拌、溶解し、C.I.Solvent Red 49;9質量部をそれぞれ徐々に添加し、次いで、「クリアミックスWモーションCLM−0.8」(エムテクニック杜製)を用いて分散して体積基準のメジアン径が66nmであるマゼンタ着色剤微粒子1を含有する着色剤微粒子分散液1を得た。
〔マゼンタトナー1の作製〕
シアントナーの作製例2において、シアン着色剤微粒子分散液2をマゼンタ着色剤微粒子分散液1に変更したことの他は同様にしてマゼンタトナー1を作製した。
〔現像剤の調製〕
上記のシアントナー1〜12、比較用シアントナー13〜16、イエロートナー1、およびマゼンタトナー1の各々に、シリコーン樹脂を被覆した体積平均粒径50μmのフェライトキャリアを、前記トナー濃度が6質量%になるよう混合し、二成分現像剤であるシアン現像剤1〜12、比較用シアン現像剤13〜16、イエロー現像剤1、およびマゼンタ現像剤1を調製した。
このシアン現像剤1〜12,比較用シアン現像剤13〜16について、市販のフルカラー高速複合機bizhub PRO C6500(コニカミノルタビジネステクノロジーズ社製)、定着線速が620mm/min(約130枚/分)に設定された条件下でプリント画像形成動作を行い、下記(1)〜(3)の実機評価を行った。
結果を表2に示す。
〔評価項目〕
(1)光沢度および光沢むら
定着ロールの表面温度を190℃として定着を行い、画像部の光沢度を測定した。トナーの付着量は、0.4mg/cm2で測定した。また、定着画像における光沢度むらについて目視にて評価を行った。なお、光沢度の測定は、ソリッド定着画像について光沢度計(村上色材研究所製、GM−26D)により、JIS Z8741:97により、角度60度の光沢度として求めた。
(2)高速定着時のオフセット性
A3サイズの転写紙先端100mmに1mmますの方眼パターンを、それ以降の画像後部を非画像として500枚連続プリントした。評価基準は以下のとおりとした。なお、定着部材には一切のクリーニング部材を接触させずに評価した。
優良:すべての画像に全くオフセットが検知されない。
実用可:500枚中1〜5枚に、方眼柄が認識できない程度の軽微なオフセットが、10倍のルーペで確認される。
不良:方眼紙「再現されている」と評価した人が60人未満(不良)
(3)グリーン系ロゴマークの色味評価
グリーンの色再現性評価法としては、緑色系(黄緑〜青緑色)ロゴマークをそれぞれ採用している企業、地方自治体、公共機関から無作為に抽出し、50団体のロゴマークを、各社ホームページより下記に詳細を記すコンピュータディスプレー上に表示し、それを転写紙「和紙コピー大王」(小津産業社製)にプリントし、無作為に抽出した10代〜70代のパネラー100人中、「ディスプレー上のその会社のロゴマーク色が、違和感なく転写紙上に再現されている」と評価した人の数によって以下の基準で評価した。
優良:「再現されている」と評価した人が90人以上(優良)
良好:「再現されている」と評価した人が80人以上90人未満(良好)
実用可:「再現されている」と評価した人が60人以上80人未満(実用可能)
不良:「再現されている」と評価した人が60人未満(不良)
〔コンピュータ〕
・iMac(アップルコンピュータ株式会社)
・24インチワイドスクリーンLCD
・解像度1920×1200ピクセル
・2.16GHz Intel Core 2 Duo プロセッサ1
・4MB共有L2キャッシュ
・1GBメモリ(2×512MB SO−DIMM)
・250GBシリアルATAハードドライブ2
・8x 二層式 SuperDrive (DVD+R DL、DVD±RW、CD−RW)
・NVIDIA GeForce 7300 GT 128MB GDDR3 メモリ
・AirMac Extremeおよび Bluetooth 2.0内蔵
・Apple Remote
4Y、4M、4C、4Bk(4K) 現像装置(トナーカートリッジ)
6、6Y、6M、6C、6K クリーニング装置
70 中間転写体
10Y、10M、10C、10K 画像形成部
24 定着装置
P 転写材(記録材)
Claims (4)
- 前記M1が、ケイ素原子であることを特徴とする請求項1記載の静電潜像現像用トナー。
- 前記Zは各々独立に炭素数9〜18のアルコキシ基であることを特徴とする請求項1又は2記載の静電潜像現像用トナー。
- 請求項1〜3のいずれか1項記載の静電潜像現像用トナーを用いて画像形成することを特徴とする画像形成方法。
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