JP2009223054A - 電子写真用トナー、電子写真用現像剤、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

電子写真用トナー、電子写真用現像剤、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 Download PDF

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Abstract


【課題】プロセス速度が1000mm/sを超える超高速機において高印字率で印刷しても未帯電によるかぶり発生がなく、長期にわたる使用においても帯電低下の少ない電子写真用トナー及びそれを用いた電子写真用現像剤、並びに、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することである。
【解決手段】結着樹脂と、着色剤と、一般式(1)乃至一般式(4)で示される化合物から選択される1つ以上と、を含む電子写真用トナーである。
【選択図】なし

Description

本発明は、電子写真用トナー及びそれを用いた電子写真用現像剤、並びに、プロセスカートリッジ及び画像形成装置に関する。
電子写真法などによる静電潜像形成を経て画像情報を可視化する方法は、現在様々な分野で利用されている。電子写真法では、帯電、露光工程で感光体表面に静電潜像を形成し、トナーを含む電子写真用現像剤(以下、単に「現像剤」という場合がある)で上記静電潜像をトナー画像として現像し、転写、定着工程を経て画像が可視化される。
近年、プロセス速度が1000mm/秒を超える高速のオンデマンドの印刷が可能な電子写真方式の印刷機に関し、新聞やダイレクトメールを印刷することを目的とし、オフセット印刷を置き換えるべく検討が進められている。電子写真方式での取り組みとしては、用紙の幅広化対応とともに、速度をアップすることで、実質の印刷ボリュームの向上を図る試みがなされている。
電子写真法に用いられるトナーには、帯電や定着を安定させるため、種々の化合物が添加される。例えば、電子写真用トナーの基本構成は、80質量%乃至90質量%の結着樹脂、3質量%乃至15質量%程度の顔料、1質量%乃至5質量%程度の帯電制御剤、1質量%乃至5質量%程度の離型剤であり、さらに必要により流動性向上などの目的により外添剤が添加される。これらを適宜変えることで、目的の性能の電子写真用トナーが得られる。
また、電子写真法による画像形成装置において、超高速のプリンタなどは、長寿命と電荷移動適正の関係から、a−Si感光体を使用する場合が多い。しかしながら、a−Si感光体は、その電荷移動速度の速さにより、潜像が不安定であり、表面電位保持が悪い。このため、新聞のような高印字率で印刷を行うと帯電性を維持できないため、かぶりが発生したり、また、長期に渡って使用すると帯電性を維持できなかったりすることがある。したがって、トナーには帯電の立ち上がりが早く、帯電性を長期に渡り保持することが求められている。
一方、トナー帯電量をコントロールする目的で配合される帯電制御剤としては、正帯電制御剤および負帯電制御剤の帯電系列の異なる少なくとも2種類を目標とする帯電量に対応する比率で配合してなる電子写真用トナーが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
また正帯電性を得るための帯電制御剤として、−S−S−結合を有する芳香族化合物が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
特開平6−161155号公報 特開2007−328295号公報
しかし、プロセス速度が1000mm/sを越える超高速機においては、従来の帯電メカニズムだけでは制御し得ない帯電の立ち上がり特性が必要とされ、加えて現像器内での現像剤にかかるストレスもかなり大きいことから、長期の帯電安定性を十分に得ることができない場合が多かった。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その課題は、プロセス速度が1000mm/sを超える超高速機において高印字率で印刷しても未帯電によるかぶり発生がなく、長期にわたる使用においても帯電低下の少ない電子写真用トナー及びそれを用いた電子写真用現像剤、並びに、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することである。
上記課題は、以下の本発明により達成される。
すなわち、本発明の請求項1に係る発明は、
結着樹脂と、着色剤と、下記一般式(1)乃至一般式(4)で示される化合物から選択される1つ以上と、を含む電子写真用トナーである。
Figure 2009223054
上記式中、Aはカチオンを表し、R及びR10は各々独立にハロゲン原子を有してもよい脂肪族炭化水素基を表し、R11乃至R13は各々独立に水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、シアノ基、またはヒドロキシル基を表す。また、nは0乃至7の整数を表す。
請求項2に係る発明は、前記一般式(1)及び一般式(2)におけるR及びR10、並びに、一般式(3)及び一般式(4)におけるSOに連結する基が、トリフルオロメチル基である請求項1に記載の電子写真用トナーである。
請求項3に係る発明は、前記一般式(2)で示される化合物が、下記構造式(1)で示される化合物である請求項1または2に記載の電子写真用トナーである。
Figure 2009223054
(上記式中、R乃至Rは各々独立に水素原子または置換基を有してもよい脂肪族炭化水素基を表す。)
請求項4に係る発明は、前記一般式(4)で示される化合物が、下記構造式(2)で示される化合物である請求項1または2に記載の電子写真用トナーである。
Figure 2009223054
上記式中、R15乃至R22は各々独立に直鎖状あるいは分岐状のブチル基またはペンチル基を表す。
請求項5に係る発明は、前記一般式(1)乃至一般式(4)で示される化合物から選択される1つ以上の含有量が、トナー全体中の0.1質量%以上5質量%以下である請求項1乃至4のいずれか1項に記載の電子写真用トナーである。
請求項6に係る発明は、さらに、下記一般式(5)で示される化合物を含む請求項1乃至5のいずれか1項に記載の電子写真用トナーである。
Figure 2009223054
上記式中、R23+及びR24+は、各々独立に水素イオン、アンモニウムイオン、イモニウムイオンまたはホスホニウムイオンを表し、R25乃至R32は、各々独立に水素原子またはアルキル基を表す。
請求項7に係る発明は、トナー及びキャリアを有し、前記トナーが請求項1乃至6のいずれか1項に記載の電子写真用トナーである電子写真用現像剤である。
請求項8に係る発明は、前記キャリアが、シリコーン樹脂被覆キャリアである請求項7に記載の電子写真用現像剤である。
請求項9に係る発明は、現像剤保持体を少なくとも備え、請求項7または8に記載の電子写真用現像剤を収めるプロセスカートリッジである。
請求項10に係る発明は、トナーを含む現像剤により記録媒体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、該トナー像を光により記録媒体に定着させる定着手段と、を有し、
プロセス速度が1000mm/秒以上であり、前記現像剤が請求項7または8に記載の電子写真用現像剤である画像形成装置である。
本発明の請求項1に係る発明によれば、プロセス速度が1000mm/sを超える超高速機において高印字率で印刷しても未帯電によるかぶり発生がなく、長期にわたる使用においても帯電低下の少ない電子写真用トナーが得られる。
請求項2に係る発明によれば、化合物における電荷がより局在化し、さらに優れた帯電特性が得られる。
請求項3に係る発明によれば、化合物における帯電安定性がより良好となり、さらに優れた帯電特性が得られる。
請求項4に係る発明によれば、化合物における帯電安定性がより良好となり、さらに優れた帯電特性が得られる。
請求項5に係る発明によれば、トナーの流動特性や着色性に影響を与えることなく、十分な帯電特性が得られる。
請求項6に係る発明によれば、帯電立ち上がり特性や帯電維持性をより高めることができる。
請求項7に係る発明によれば、プロセス速度が1000mm/sを超える超高速機において高印字率で印刷しても未帯電によるかぶり発生がなく、長期にわたる使用においても帯電低下の少ない電子写真用現像剤が得られる。
請求項8に係る発明によれば、正帯電トナー用の現像剤においても、高速プロセスで帯電立ち上がり特性や帯電維持性をより高めることができる。
請求項9に係る発明によれば、プロセス速度が1000mm/sを超える超高速機において高印字率で印刷しても未帯電によるかぶり発生がなく、長期にわたる使用においても帯電低下の少ない電子写真用現像剤の取り扱いを容易にし、種々の構成の画像形成装置への適用性を高めることができる。
請求項10に係る発明によれば、プロセス速度が1000mm/sを超える超高速機において高印字率で印刷しても未帯電によるかぶり発生がなく、長期にわたる使用においてもトナー飛散等のない安定した画像形成を行うことができる。
以下、本発明を実施形態により詳細に説明する。
<電子写真用トナー>
本実施形態の電子写真用トナー(以下、「トナー」という場合がある)は、 結着樹脂と、着色剤と、下記一般式(1)乃至一般式(4)で示される化合物から選択される1つ以上と、を含むことを特徴とする。
Figure 2009223054
上記式中、Aはカチオンを表し、R及びR10はハロゲン原子を有してもよい脂肪族炭化水素基を表し、R11乃至R13は各々独立に水素原子、ハロゲン原子、低級アルコキシ基、シアノ基、またはヒドロキシル基を表す。また、nは0乃至7の整数を表す。
前述のように、画像形成におけるプロセス速度が速くなり、特に1000mm/秒を超えるようになった場合には、現像器内の従来の帯電特性メカニズムだけでは対処できない場合が生じる。例えば、帯電の立ち上がり特性は現像時の現像剤担持体上の現像剤の入れ替わりがかなり速くなるため前記プロセス速度に対して重要なポイントとなるが、高速機における画像出力要求としては、印刷類似の画像(印字面積の大きい部分が多い画像)であることから、前記帯電立ち上がり特性の改善は必須となる。
特に上記高速機では、長寿命化のために感光体としてa−Si感光体を用いることが好適であり、これに対応させるにはトナーの帯電極性を正帯電とする必要がある。そして、このトナーの正帯電性確保のため、2成分現像剤におけるキャリアとしてシリコーン樹脂被覆キャリアを用いることが好適であるが、該シリコーン樹脂被覆キャリアを用いた正帯電用現像剤では、高速化に伴いベタ画像あるいはハーフトーン画像出力時の追従性が悪くなったり、帯電維持性が悪化したりする傾向が見られた。
なお、上記シリコーン樹脂被覆キャリアを用いた場合に特に帯電特性が低下する原因は明らかでないが、通常トナーの外添剤としてシリカ(二酸化ケイ素)使用するが、これに含まれるSiがシリコーン樹脂と相性がよいため、トナー表面からシリカが離脱してキャリアに移行しやすく、キャリア表面の帯電特性を低下させやすいためと考えられる。
前記問題に対し、本発明者等が特に正帯電の帯電立ち上がり特性に着目して検討した結果、帯電制御剤として特にアニオン対イオンとしてスルフォン酸誘導体構造を有する化合物を用いることにより、従来にない改善効果が得られることが見出された。
本実施形態で用いる化合物は、前記一般式(1)乃至一般式(4)で示される化合物から選択される1つ以上である。これらの化合物は、式で示すようにカチオンとアニオンとがイオン結合した塩である。
これらの一般式において、Aはカチオンであり、例えばカリウムイオン、ナトリウムイオン、リチウムイオン、カルシウムイオンなどが挙げられるが、4級窒素原子を含む化合物であることが化合物の帯電安定性の点で望ましい。これらのカチオンとしては、下記一般式(6)または一般式(7)で示されるものであることがより好適である。
Figure 2009223054
上記式中、R40乃至R47は、水素原子、アルキル基、置換アルキル基、脂環式基、アルケニル基、アラルキル基または置換アラルキル基を表す。
なお、後述するように一般式(6)及び一般式(7)で示されるカチオン(さらにこれを含む塩)は、一般的な使用において必ずしも各々独立に存在できるものではなく、例えば一般式(7)で示される化合物をトナーの配合に用いた場合、これと類似構造の一般式(6)で示される化合物が内部に混在することがある。
一般式(1)及び一般式(2)で示される化合物、一般式(3)及び一般式(4)で示される化合物では、各々一般式(2)、一般式(4)で示される化合物が望ましく、それらにおいてAで示されるカチオンは、下記構造式(3)で示される構造がより望ましい。
Figure 2009223054
上記構造式(3)において、R1乃至R8は各々独立に水素原子または置換基を有しても良い脂肪族炭化水素基を表す。なお、該脂肪族炭化水素基とは飽和及び不飽和の直鎖、分鎖及び環状の脂肪族炭化水素から水素原子1個を除いた基を意味する。炭素数としては1乃至36が望ましく、より好ましくは炭素数が1乃至20である。
前記置換基を有しない飽和脂肪族炭化水素基または不飽和の脂肪族炭化水素基の具体例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、iso−プロピル基、n−ブチル基、iso−ブチル基、s−ブチル基、ter−ブチル基、n−ペンチル基、iso−ペンチル基、ter−ペンチル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基、オクタデシル基、イソプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ビニル基、アリル基、プロペニル基、ペンチニル基、ブテニル基、ヘキセニル基、ヘキサジエニル基、イソプロペニル基、イソへキセニル基、シクロへキセニル基、シクロペンタジエニル基、エチニル基、プロピニル基、へキシニル基、イソへキシニル基、シクロへキシニル基等が挙げられる。
これらの中で、好ましいものとしては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、iso−プロピル基、n−ブチル基、iso−ブチル基、sec−ブチル基、ter−ブチル基、n−ペンチル基、iso−ペンチル基、ter−ペンチル基、ビニル基、アリル基、プロペニル基、ペンチニル基などの炭素数1乃至5の直鎖、分鎖の飽和脂肪族炭化水素基又は不飽和の脂肪族炭化水素基等が挙げられる。
一方、前記置換基を有した脂肪族炭化水素基における置換基の例としては、例えばハロゲン原子(例、F、Cl、Br)、ヒドロキシ基、アルコキシ基(例えば、メトキシ基、エトキシ基、イソブトキシ基など)、アルコキシアルコキシ基(例えば、メトキシエトキシ基など)、アリール基(例えば、フェニル基、ナフチル基などでこのアリール基はさらに置換基を有しても良い)、アリールオキシ基(例えば、フェノキシ基など)、アシルオキシ基(例えば、アセチルオキシ基、ブチリルオキシ基、ヘキシリルオキシ基、ベンゾイルオキシ基などこのアリールオキシ基はさらに置換基を有しても良い)、アミノ基、アルキル置換アミノ基(例えば、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基など)、シアノ基、ニトロ基、カルボキシル基、カルボンアミド基、アルコキシカルボニル基(例えば、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基など)、アシル基、アミド基(例えば、アセトアミド基など)、スルホンアミド基(例えば、メタンスルホンアミド基など)、スルホ基が挙げられる。これらの置換基のうち、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシル基、カルボキシル基、カルボンアミド基、アルコキシカルボニル基、アシル基、アリール基又はアルコキシル基等が好ましい。
これら基は各々独立して存在し得るものであり、例えば、1個のアミノ基に無置換の直鎖アルキル基とシアノ置換アルキル基が置換したもの、無置換の分鎖アルキル基とシアノ置換アルキル基が置換したもの、無置換の直鎖アルキル基と無置換の分鎖アルキル基が置換したものなどであってもよい。
次に、一般式(1)及び一般式(2)に示す化合物における右側のアニオン基について説明する。
一般式(1)及び(2)において、R9及びR10は各々独立にハロゲン原子を有しても良い脂肪族炭化水素を表す。該脂肪族炭化水素としては飽和及び不飽和の直鎖、分鎖及び環状のアルキル基が挙げられ、炭素数は1乃至36が好ましく、さらに好ましくは置換基を有しても良い飽和の直鎖アルキル基で、炭素数は1乃至20であるものが挙げられ、炭素数1乃至4が最も好ましい。また、前記ハロゲン原子としてはフッ素、塩素、臭素、ヨウ素原子が好ましく、さらにはフッ素、塩素、臭素原子が好ましく、フッ素原子が最も好ましい。
具体的な例を挙げるとR9とR10が各々独立にメチル基、トリフルオロメチル基、ジフルオロメチル基、モノフルオロメチル基、ジクロロメチル基、モノクロロメチル基、ジブロモメチル基、ジフルオロクロロメチル基、エチル基、ペンタフルオロエチル基、テトラフルオロエチル基、トリフルオロエチル基、トリフルオロクロロエチル基、ジフルオロエチル基、モノフルオロエチル基、トリフルオロヨードエチル基、プロピル基、ヘプタフルオロプロピル基、ヘキサフルオロプロピル基、ペンタフルオロプロピル基、テトラフルオロプロピル基、トリフルオロプロピル基、ジフルオロプロピル基、モノフルオロプロピル基、ペルフルオロブチル基、ペルフルオロヘキシル基、ペルフルオロオクチル基、ペルフルオロオクチルエチル基などの飽和の直鎖アルキル基;アリル基、テトラフルオロアリル基、トリフルオロエチレン基、ペルフルオロブチルエチレン基などの不飽和のアルキル基;イソプロピル基、ペンタフルオロイソプロピル基、ヘプタフルオロイソプロピル基、ペルフルオロ−3−メチルブチル基、ペルフルオロ−3−メチルヘキシル基などの分鎖のアルキル基;シクロヘキシル基などの環状アルキル基;などが挙げられ、R9とR10が同じであるものが好ましい。さらにR9とR10が結合し、環状のアルキル基を形成していてもよい。
これらの中では、R9及びR10がトリフルオロメチル基であるものが帯電安定化の点で望ましい。
前記のように、一般式(2)における、カチオンAの構造は構造式(3)で示されるものが好適である。したがって、一般式(2)で示される化合物の好適な構造は、下記構造式(1)で示されるものとなる。この構造についてより詳細に説明する。
Figure 2009223054
上記構造式(1)におけるR乃至Rの好適な基は前述の通りである。
表1乃至表3に、一般式(2)(構造式(1))で示される化合物の具体例を示す。なお、以下において、例えば表中の「A−1」で示される化合物を「例示化合物A−1」という場合がある。また表1乃至表3は、一般式(1)(構造式(1)のイオン価数が1価となったもの)で示される化合物にも同様に適用され、この場合それらの化合物は、例えば「例示化合物A−1」に対して「例示化合物A’−1」という場合がある。表中のR1〜R8に関しては、i−は「iso−」のように分鎖の状態を表し、Phはフェニル基を表す。また、R1乃至R8に関し、R及びR、R及びR、R及びR、R及びRは各々セットで( )で表され、例えばこれらが全てn−ブチル基である場合には「4(n−C49,n−C49)」と略記し、例えば、1つがiso−ペンチル基で残りがn−ブチル基である場合、即ち、4組の置換基の組み合わせの一つにiso−ペンチル基が含まれ、残りの3組が全てn−ブチル基である場合には「3(n−C49,n−C49)(n−C49,i−C511」と略記する。また、窒素原子と隣接する2つのRが結合しピペリジン環を形成したものを「(ピペリジン環)」と示す。更に、cyはシクロを意味する。なお、R9及びR10において、炭素数3以上のアルキル部分はいずれもノルマルである。
Figure 2009223054
Figure 2009223054
Figure 2009223054
次に、一般式(3)及び一般式(4)で示される化合物について具体的に説明する。
一般式(3)及び(4)におけるカチオンAの好適な構造は、前述のとおりである。一方、アニオンにおけるR11乃至R13は、各々独立に水素原子、ハロゲン原子、低級アルキル基、低級アルコキシ基、シアノ基、またはヒドロキシル基を表し、また、nは0乃至7の整数を表す。
前記ハロゲン原子としては、例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子等が挙げられる。前記アルコキシ基としては、例えばメトキシ基、エトキシ基等の炭素数1乃至5のアルコキシ基が挙げられ、前記アルキル基としては、例えばメチル基、エチル基等の炭素数1乃至5のアルキル基が挙げられる。
本実施形態における一般式(3)及び一般式(4)に示される化合物としては、式中におけるSOに連結する基が、トリフルオロメチル基であることが帯電安定化の点で特に望ましい。
一般式(3)及び一般式(4)で示される化合物の中でも、一般式(4)で示される構造が望ましい。一般式(4)における右側のアニオン構造を「2X」と簡略化すると、前記カチオンAの好適な構造である構造式(3)のカチオンと組み合わせて、一般式(4)で示されるより好適な構造は、下記構造式(4)で示される。
Figure 2009223054
上記構造式(1)におけるR乃至Rの好適な基は前述の通りである。
表4に、構造式(4)で示される化合物の具体例を示す。また表4は、一般式(3)(構造式(4)のイオン価数が1価となったもの)で示される化合物にも同様に適用され、この場合それらの化合物は、例えば「例示化合物B−1」に対して「例示化合物B’−1」という場合がある。表中のR1〜R8に関しては、i−は「iso−」のように分鎖の状態を表し、Phはフェニル基を表す。また、R1乃至R8に関し、R及びR、R及びR、R及びR、R及びRは各々セットで( )で表され、例えばこれらが全てn−ブチル基である場合には「4(n−C49,n−C49)」と略記し、例えば、1つがiso−ペンチル基で残りがn−ブチル基である場合、即ち、4組の置換基の組み合わせの一つにiso−ペンチル基が含まれ、残りの3組が全てn−ブチル基である場合には「3(n−C49,n−C49)(n−C49,i−C511」と略記する。また、cyはシクロを意味する。なお、Xにおいて、炭素数3以上のアルキル部分はいずれもノルマルである。
Figure 2009223054
これら一般式(1)乃至一般式(4)で示される化合物がトナー中に含まれることは、当該トナーについて、トナーをアセトニトリル等の溶媒に溶かし、液体クロマトグラフ−質量分析(LC−MS)を行うことにより確認することができる。
なお、前述のように、一般式(1)及び一般式(2)で示される化合物、一般式(3)及び一般式(4)で示される化合物は、各々一般的使用において独立に存在し得ない場合が多い。上記両方の化合物が含まれる場合、両者の区別は液体クロマトグラフ−質量分析(LC−MS)により行うことができる。
以上、本実施形態における一般式(1)乃至一般式(4)で示される化合物について具体的に説明したが、これらの化合物のトナー中の含有量は、トナー全体中の0.1質量%以上5質量%以下が好ましく、0.5質量%以上1.5質量%以下がより好適である。含有量が0.1質量%より少ないと、前記帯電立ち上がりを含めた良好な帯電特性を十分に得ることができない場合がある。5質量%より多いと、帯電特性は安定しているが、トナー流動性悪化やカラートナーにおいて添加した化合物自体の着色性が問題になる場合がある。
本実施形態のトナーは、さらに下記一般式(5)で示される化合物を含むことが望ましい。これを併せて含むことにより、一般式(1)乃至(4)の化合物のバインダ樹脂への相溶性が向上し、より耐久性が向上することとなり、帯電立ち上がり特性に加えて長期使用での帯電安定性も向上させることができる。
Figure 2009223054
上記一般式(5)中、R23+及びR24+は、各々独立に水素イオン、アンモニウムイオン、イモニウムイオンまたはホスホニウムイオンを表し、R25乃至R32は、各々独立に水素原子またはアルキル基を表す。
前記R23+及びR24+で表されるアンモニウムイオンとしては、下記構造式(5)で表されるイオンが好ましい。また、前記イモニウムイオンとしては、下記構造式(6)で表されるイオンが好ましい。さらに。前記ホスホニウムイオンとしては、下記構造式(7)で表されるイオンが好ましい。
Figure 2009223054
前記構造式(5)乃至構造式(7)中、R33乃至R36はそれぞれ独立に、水素原子、またはヘテロ原子で中断されていてもよい炭化水素を基礎とする残基を表す。該ヘテロ原子で中断されていてもよい炭化水素を基礎とする残基としては、例えば炭素数1乃至3 0、好ましくは炭素数1乃至22の直鎖状または分岐状のアルキル基、−(CH−CH −O)−R(但しRは、水素原子または炭素数1乃至4のアルキル基、アシル基、アセチル基、ベンゾイル基またはナフトイル基を表し、nは1乃至10(好ましくは1乃至 4)を表す。)で表されるオキシエチル基、単核または多核シクロペンチル基、単核または多核芳香族残基(例えば、フェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基、トリルまたはビスフェニル残基)、または芳香脂肪族残基(例えばベンジル残基)が挙げられる。また、前記脂肪族残基、芳香脂肪族残基および芳香族残基は、ヒドロキシル基、炭素数1乃至4のアルキル基、炭素数1乃至4のアルコキシ基、第一または第二アミノ基(例えばN −モノ(炭素数1乃至4の)アルキル−アミノ基またはN−ジ(炭素数1乃至4の)アルキル−アミノ基)、更には酸アミド基、特にフタイルイミド基またはナフタルイミド基によって、並びに、フッ素原子、塩素原子または臭素原子で置換されていてもよく、特に脂肪族残基が1個乃至33個のフッ素原子で置換されていてもよい。
37及びR38は、それぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子(特に塩素原子)、または、ヘテロ原子で中断されていてもよい炭化水素を基礎とする残基(例えば(炭素数1乃至 6の)アルキル基または(炭素数1乃至6の)アルコキシ基または一般式−NR2122のアミノ基(但し、R21およびR22は、それぞれ独立に水素原子または炭化水素を基礎とする残基、特に炭素数1乃至6のアルキル基を意味する。)であり、その際R15とR 17とあるいはR17とR19とは、結合してヘテロ原子(特に窒素原子、酸素原子及び硫黄原子から選択される1つ以上)を含有していてもよい飽和または不飽和の置換または未置換の炭素数5乃至7の環を形成してもよい。かかる環の例としては、フェニレン、ナフチレン、ピリジン、ピペリジンおよびそれらの誘導体が挙げられ、カルボキシル基あるいはカルボキシレート基(つまり−COO−R23+及び−COO−R24+の両方)は、それぞれの芳香族環の任意の位置にあるが、特に互いに2,2’−位、3,3’−位、4,4’−位のいずれかに位置するのが好ましい。
また、前記R25乃至R32は、各々独立に水素原子、炭素数1乃至30の直鎖状または枝分かれした飽和または不飽和のアルキル基であることが好ましい。
一般式(5)で示される化合物の含有量は、トナー全体の0.1質量%以上5質量%以下とすることが望ましく、0.5質量%以上2質量%以下とすることがより好適である。
また、前記一般式(1)乃至一般式(4)で示される化合物の含有量Aと一般式(5)で示される化合物の含有量Bとの質量比(A/B)は、1/5乃至5/1の範囲とすることが望ましく、2/4乃至4/2の範囲とすることがより好適である。
以下、本実施形態の電子写真用トナーのその他の成分の詳細について、その製造方法と併せて説明する。
(結着樹脂)
本実施形態における結着樹脂としては、公知のバインダー樹脂を使用することができる。結着樹脂の主成分としては、ポリエステル樹脂、ポリオレフィン樹脂、スチレンとアクリル酸またはメタクリル酸との共重合体、ポリ塩化ビニル樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリ酢酸ビニル、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン、ポリアミド樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂、キシレン樹脂、ポリビニルブチラール、テルペン樹脂、クマロンインデン樹脂、石油系樹脂、ポリエーテルポリオール樹脂等が挙げられ、これらを単独または併用することができる。また、前記結着樹脂は、耐久性や透光性等の点から、ポリエステル樹脂またはノルボルネンポリオレフィン樹脂が好ましく、ポリエステル樹脂がより好ましい。
なお、これらの結着樹脂のTg(ガラス転移温度)は、好ましくは50℃以上70℃以下の範囲である。また、前記「主成分」とは、全結着樹脂における含有量が50質量%以上であることを意味する。
本実施形態に好ましく用いられるポリエステル樹脂についてさらに説明すると、かかるポリエステル樹脂において用いられる酸成分は、例えば、テレフタル酸、イソフタル酸、オルソフタル酸、又はこれらの無水物等を包含し、好ましくはテレフタル酸/イソフタル酸である。これらの酸成分は、単独で使用してもよく、2種以上を混合して使用してもよい。なお、フラッシュ定着の臭いが問題にならない範囲で、他の酸成分を上記酸成分に組み合わせて使用できる。他の酸成分として、例えば、マレイン酸、フマール酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、コハク酸、アジピン酸、セバチン酸、アゼライン酸、マロン酸等が挙げられ、更には、n−ブチルコハク酸、n−ブテニルコハク酸、イソブチルコハク酸、イソブテニルコハク酸、n−オクチルコハク酸、n−オクテニルコハク酸、n−ドデシルコハク酸、n−ドデセニルコハク酸、イソドデシルコハク酸、イソドデセニルコハク酸等のアルキルまたはアルケニルコハク酸、またはこれらの酸の無水物、低級アルキルエステル、その他の二価のカルボン酸も挙げられる。また、ポリエステル樹脂に架橋を施すためには、三価以上のカルボン酸成分も同様に他の酸成分として混合使用可能である。三価以上のカルボン酸成分としては、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸、1,3,5−ベンゼントリカルボン酸、その他のポリカルボン酸、及びこれらの無水物を挙げることができる。
また、このようなポリエステル樹脂は、通常、アルコール成分中の80モル%以上がビスフェノールAアルキレンオキサイド付加物からなるものであり、好ましくは、90モル%以上、さらに好ましくは、95モル%である。ビスフェノールAアルキレンオキサイド付加物の量が80モル%未満であると、相対的に臭いの発生原因となるモノマー使用量が多くなるため、好ましくない。
ここで、ビスフェノールAアルキレンオキサイド付加物としては、下記構造式(8)で表される化合物が好ましく挙げられる。
Figure 2009223054
構造式(8)中、Rはエチレン基又はプロピレン基を表し、x、yはそれぞれ独立に1以上の整数(好ましくは1乃至10の整数)を表す。
上記ビスフェノールAアルキレンオキサイド付加物としては、例えば、ポリオキシプロピレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(3.3)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシエチレン(2.0)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシエチレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(2.0)−ポリオキシエチレン(2.0)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(6)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン等を挙げることができる。これらのうち、好ましくは、ポリオキシプロピレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシエチレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシエチレン(2.0)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン等である。また、これらの化合物は、単独で使用してもよく、2種以上を混合して使用してもよい。
また、後述するフラッシュ定着(光定着)で定着する場合には、前記構造式(8)で表される化合物の中で、xおよびyが1で、Rがエチレン基である化合物が、ポリエステルのアルコール成分の60モル%以上であることが好ましく、さらに好ましくは80モル%以上である。これは、xおよびyが1で、Rがエチレン基である化合物が、例に挙げた化合物の中で最も反応性が高く、ポリエステル中の残モノマー、2量体、3量体を低減できるためである。
本実施形態で結着樹脂として使用するポリエステル樹脂において、必要に応じて、他のアルコール成分を上記のアルコール成分に組み合わせて使用してもよい。他のアルコール成分として、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,4−ブテンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール等のジオール類、ビスフェノールA、水素添加ビスフェノールA等、その他の二価のアルコールを挙げることができる。
また、他のアルコール成分として、三価以上のアルコールも好適である。かかるアルコール成分としては、例えば、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−ペンタントリオール、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、その他の三価以上のアルコールを挙げることができる。
かかるポリエステル樹脂を合成する反応の際には、その反応を促進せしめるため、通常使用されているエステル化触媒、例えば酸化亜鉛、酸化第一錫、ジブチル錫オキシド、ジブチル錫ジラウレート等を有利に使用することができる。
また、ポリエステル中の残モノマー、2量体、3量体を低減する方法としては、(1)これらの反応促進剤増量、(2)作製したポリエステルのアルコール洗浄が挙げられる。エタノール、メタノール、イソルロピルアルコール等のアルコールは、高分子量のポリエステルは溶かさないが、モノマーや2量体を溶解するため、アルコール洗浄により大幅に2量体を低減できる。
また、本実施形態のトナーが光定着用として用いられる場合には、結着樹脂として軟化温度の異なる2種のポリエステル樹脂を含むことが望ましい。具体的には、軟化温度Tspが120℃以上170℃未満で1質量部乃至25質量部のクロロホルム不溶分を含有する非線状の第1ポリエステル樹脂と、Tspが80℃以上110℃未満の非線状の第2ポリエステル樹脂とを、非線状:線状=50:50乃至5:95の質量比で混合したポリエステル樹脂を含むことが望ましい。
前記第1ポリエステル樹脂及び第2ポリエステル樹脂のTspは、各樹脂の分子量や酸価等を制御することにより前記望ましい範囲とすることができる。
本実施形態における結着樹脂としては、前記得られたポリエステルに追加して、さらにスチレンとアクリルまたはメタクリル共重合体、ポリ塩化ビニル、フェノール樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリ酢酸ビニール、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン、ポリアミド樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂、キシレン樹脂、ポリビニルブチラール、テルペン樹脂、クマロンインデン樹脂、石油系樹脂、ポリエーテルポリオール樹脂等などを併用することができる。
(着色剤)
本実施形態の電子写真用トナーに用いられる着色剤としては、下記に示すものをトナーの色彩に対応させて適宜選択して用いることができる。
例えばシアントナーにおいては、その着色剤として、例えば、C.I.ピグメントブルー1、同2、同3、同4、同5、同6、同7、同10、同11、同12、同13、同14、同15、同15:1、同15:2、同15:3、同15:4、同15:6、同16、同17、同23、同60、同65、同73、同83、同180、C.I.バットシアン1、同3、同20等や、紺青、コバルトブルー、アルカリブルーレーキ、フタロシアニンブルー、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルーの部分塩素化物、ファーストスカイブルー、インダスレンブルーBCのシアン顔料、C.I.ソルベントシアン79、162等のシアン染料などを用いることができる。これらの中では、C.I.ピグメントブルー15:3が有効である。
また、マゼンタトナーにおいては、その着色剤として、例えば、C.I.ピグメントレッド1、同2、同3、同4、同5、同6、同7、同8、同9、同10、同11、同12、同13、同14、同15、同16、同17、同18、同19、同21、同22、同23、同30、同31、同32、同37、同38、同39、同40、同41、同48、同49、同70、同51、同52、同53、同54、同55、同57、同58、同60、同63、同64、同68、同81、同83、同87、同88、同89、同90、同112、同114、同122、同123、同163、同184、同202、同206、同207、同209等、ピグメントバイオレット19のマゼンタ顔料や、C.I.ソルベントレッド1、同3、同8、同23、同24、同25、同27、同30、同49、同81、同82、同83、同84、同100、同109、同121、C.I.ディスパースレッド9、C.I.ベーシックレッド1、同2、同9、同12、同13、同14、同15、同17、同18、同22、同23、同24、同27、同29、同32、同34、同35、同36、同37、同38、同39、同40等のマゼンタ染料等、ベンガラ、カドミウムレッド、鉛丹、硫化水銀、カドミウム、パーマネントレッド4R、リソールレッド、ピラゾロンレッド、ウオッチングレッド、カルシウム塩、レーキレッドD、ブリリアントカーミン6B、エオシンレーキ、ロータミンレーキB、アリザリンレーキ、ブリリアントカーミン3Bなどを用いることができる。
また、イエロートナーにおいては、その着色剤として、例えば、C.I.ピグメントイエロー2、同3、同15、同16、同17、同74、同97、同180、同185、同139等のイエロー顔料などを用いることができる。
また、ブラックトナーにおいては、その着色剤として、例えば、カーボンブラック、活性炭、チタンブラック、磁性粉、Mn含有の非磁性粉などを用いることができる。また、イエロー、マゼンタ、シアン、レッド、グリーン、ブルー顔料を混合したブラックトナーを含めることができる。
本実施形態の電子写真用トナーにおける各着色剤の添加量は、結着樹脂等との混合により作製された最終的なトナー中で1質量%以上20質量%以下の範囲であることが好ましい。
(その他の成分)
また、本実施形態の電子写真用トナーには、必要に応じて離型剤や帯電制御剤を用いることができる。
本実施形態の電子写真用トナーに含有させる離型剤としては、エステルワックス、ポリエチレン、ポリプロピレンまたはポリエチレンとポリプロピレンの共重合物が最も好ましいが、ポリグリセリンワックス、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックス、カルナバワックス、サゾールワックス、モンタン酸エステルワックス、脱酸カルナバワックス、パルミチン酸、ステアリン酸、モンタン酸、ブランジン酸、エレオステアリン酸、バリナリン酸などの不飽和脂肪酸類、ステアリルアルコール、アラルキルアルコール、ベヘニルアルコール、カルナウビルアルコール、セリルアルコール、メリシルアルコール、あるいは更に長鎖のアルキル基を有する長鎖アルキルアルコール類などの飽和アルコール類;ソルビトールなどの多価アルコール類;リノール酸アミド、オレイン酸アミド、ラウリン酸アミドなどの脂肪酸アミド類;メチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスカプリン酸アミド、エチレンビスラウリン酸アミド、ヘキサメチレンビスステアリン酸アミドなどの飽和脂肪酸ビスアミド類、エチレンビスオレイン酸アミド、ヘキサメチレンビスオレイン酸アミド、N,N’−ジオレイルアジピン酸アミド、N,N’−ジオレイルセバシン酸アミドなどの、不飽和脂肪酸アミド類;m−キシレンビスステアリン酸アミド、N,N’−ジステアリルイソフタル酸アミドなどの芳香族系ビスアミド類;ステアリン酸カルシウム、ラウリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウムなどの脂肪酸金属塩(一般に金属石けんといわれているもの);脂肪族炭化水素系ワックスにスチレンやアクリル酸などのビニル系モノマーを用いてグラフト化させたワックス類;ベヘニン酸モノグリセリドなどの脂肪酸と多価アルコールの部分エステル化物;植物性油脂の水素添加などによって得られるヒドロキシル基を有するメチルエステル化合物などが挙げられる。
これらの中でもエステルワックス、ポリエチレン、ポリプロピレンまたはポリエチレンとポリプロピレンの共重合物が特に好ましい。
本実施形態では、これらのワックスは1種類または2種類以上併用して用いることができる。
本実施形態のトナーに含有させる離型剤としては、50℃以上90℃以下にDSC測定(示差走査型熱量測定)による吸熱ピークを示すワックス材料が好ましい。吸熱ピークが50℃より低いとトナーがブロッキングする場合があり、90℃より高いと定着に寄与しない場合がある
なお、前記DSCの測定は、測定原理から、高精度の内熱式入力補償型の示差走査熱量計で測定することが好ましく、室温(25℃)から昇温速度10℃/分にて行う。
また、本実施形態の電子写真用トナーには、必要に応じて帯電制御剤を含ませることができる。
帯電制御剤としては、公知のカリックスアレン、ニグロシン系染料、四級アンモニウム塩、アミノ基含有のポリマー、含金属アゾ染料、サリチル酸の錯化合物、フェノール化合物、アゾクロム系、アゾ亜鉛系などが使用できる。 その他、トナーには鉄粉、マグネタイト、フェライト等の磁性材料を混合し磁性トナーでも使用できる。特に、カラートナーの場合には公知の白色の磁性粉(例えば日鉄鉱業社製)を用いることができる。
さらに、本実施形態の電子写真用トナーをフラッシュ定着などの光定着用として用いる場合には、通常前記着色剤と共に赤外線吸収剤を含有させることができる。ここで赤外線吸収剤とは、分光光度計等により測定した際に800nm乃至2000nmの近赤外領域に少なくとも1つ以上の強い光吸収ピークを有する材料を指し、有機物であっても無機物であって使用可能である。
上記赤外線吸収剤としては公知の材料を用いることが可能であるが、具体例としては、例えば、シアニン化合物、メロシアニン化合物、ベンゼンチオール系金属錯体、メルカプトフェノール系金属錯体、芳香族ジアミン系金属錯体、ニッケル錯体化合物、フタロシアニン系化合物、アントラキノン系化合物、ナフタロシアニン系化合物、クロコニウム化合物等を用いることができる。
より具体的には、ニッケル金属錯体系赤外線吸収剤(三井化学社製、商品名:SIR−130、SIR−132)、ビス(ジチオベンジル)ニッケル(みどり化学社製、商品名:MIR−101)、ビス[1,2−ビス(p−メトキシフェニル)−1,2−エチレンジチオレート]ニッケル(みどり化学社製、商品名:MIR−102)、テトラ−n−ブチルアンモニウムビス(シス−1,2−ジフェニル−1,2−エチレンジチオレート)ニッケル(みどり化学社製、商品名:MIR−1011)、テトラ−n−ブチルアンモニウムビス[1,2−ビス(p−メトキシフェニル)−1,2−エチレンジチオレート]ニッケル(みどり化学社製、商品名:MIR−1021)、ビス(4−tert−1,2−ブチル−1,2−ジチオフェノレート)ニッケル−テトラ−n−ブチルアンモニウム(住友精化社製、商品名:BBDT−NI)、シアニン系赤外線吸収剤(富士写真フイルム社製、商品名:IRF−106、IRF−107)、シアニン化合物(山本化成社製、商品名:YKR2900)、アントラキノン系化合物(日本化薬社製:IR−750)、ポリメチン系化合物(日本化薬社製:IR−820B)、ジイモニウム系化合物(日本化薬社製:IRG−022、IRG−023)、ジアニン化合物(日本化薬社製:CY−2、CY−4、CY−9)、可溶性フタロシアニン(日本触媒社製:TX−305A)、ナフタロシアニン(山陽色素社製、SnNc FT−1)、無機材料系(信越化学社製、商品名:イッテルビウムUU−HP;住友金属社製、インジュームチンオキサイド)などが挙げられる。
これらの中で、ナフタロシアニン、シアニンが結着樹脂への分散性を考慮し良好である。またこれらは2種以上併用することができる。
上記赤外線吸収剤の添加量は、トナー全体中の0.01質量%以上5質量%以下の範囲が好ましく、さらに好ましくは0.1質量%以上5質量%以下の範囲である。添加量が0.01質量%未満では、フラッシュを用いた光定着の場合にトナーを定着させることができない場合がある。また、5質量%を超えると、トナーの色が濁ってしまう場合がある。
さらに、本実施形態のトナーには、鉄粉、マグネタイト、フェライト等の磁性材料を混合し磁性トナーでも使用できる。特に、カラートナーの場合には白色の磁性粉を用いることができる。
次に、本実施形態の電子写真用トナーの製造方法について具体的に説明する。
本実施形態のトナーは、粉砕法や重合法等の公知のトナー製造方法と同様の方法で作製することが可能である。
粉砕法を利用する場合には、例えば、まず、前述の特定の化合物、結着樹脂及び着色剤に、必要に応じて離型剤組成物、帯電制御剤、赤外線吸収剤などの成分を混合した後、ニーダー、押し出し機などを用いて上記材料を溶融混練する。なお、前記化合物の分散性を向上させるため、マスターバッチを行ってもよい。
この後、得られた溶融混錬物を粗粉砕した後、ジェットミル等で微粉砕し、風力分級機により、目的とする粒径のトナー粒子を得る。更には、その後工程として、ハイブリダイゼーションシステム(奈良機械製作所製)、メカノフュージョンシステム(ホソカワミクロン社製)、クリプトロンシステム(川崎重工業社製)等を用いて、機械的外力を加えることで粉砕後のトナー形状を変化させることができる。また、熱風による球形化も挙げることができる。さらには、風力分級機等により分級処理を施してトナー粒度分布を調整しても良い。
その後、必要に応じてこのトナー粒子に外添剤を添加して、本実施形態のトナーを得ることができる。
また、重合法を利用する場合には、主に懸濁重合法あるいは乳化重合法が利用できる。
懸濁重合法を利用して本実施形態のトナーを作製する場合には、例えば、まず、前述の特定の化合物、着色剤(必要に応じて赤外線吸収剤)に、スチレン、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、ジビニルベンゼンなどの架橋剤、ドデシルメルカプタンなどの連鎖移動剤、重合開始剤に加えて、必要に応じて、帯電制御剤、離型剤組成物などをさらに混合してモノマー組成物を作製する。
その後、リン酸三カルシウム、ポリビニルアルコール等の懸濁安定剤、界面活性剤が入った水相中に、前記モノマー組成物を投入し、ローターステータ式乳化機、高圧式乳化機、超音波式乳化機などを用いてエマルションを作製した後、加熱によりモノマーの重合を行い、粒子を得る。重合終了後、得られた粒子の洗浄、乾燥を行い、必要に応じて外添剤を添加して本実施形態のトナーを得ることができる。
また、乳化重合法で作製する場合には、例えば、まず、過硫酸カリウムなどの水溶性重合開始剤を溶解させた水中に、スチレン、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を加え、さらに必要に応じてドレシル硫酸ナトリウムなどの界面活性剤を添加し、攪拌を行いながら加熱することにより重合を行い、樹脂粒子を得る。
その後、前述の特定の化合物、着色剤、さらに必要に応じて帯電制御剤、離型剤組成物などの粉末を樹脂粒子が分散したサスペンション中に添加し、サスペンションのpH、攪拌強度、温度などを調整することにより樹脂粒子と、化合物粉末、着色剤粉末などをヘテロ凝集させてヘテロ凝集体を得る。さらに、反応系を樹脂粒子のガラス転移温度以上に加熱して、ヘテロ凝集体を融着させトナー粒子を得る。その後、このトナー粒子の洗浄、乾燥を行い、必要に応じて外添剤を添加すれば本実施形態のトナーを得ることができる。
さらに、本実施形態のトナーを乳化凝集法で作製してもよい。以下、結着樹脂としてポリエステル樹脂を用いた場合の乳化凝集法でのトナー作製について説明する。
前記ポリエステル樹脂を用いる乳化凝集法によるトナーの作製は、ポリエステル樹脂を乳化し乳化粒子(液滴)を形成する乳化工程と、該乳化粒子(液滴)の凝集体を形成する凝集工程と、該凝集体を該ポリエステル樹脂の融点以上の温度で融合させ熱合一させる合一工程とを有する。または、前記凝集工程と合一工程の替わりに、該ポリエステル樹脂の融点以上の温度で凝集させることにより凝集と合一とを同時に行う、いわゆる会合工程としても構わない。
前記乳化工程において、前記ポリエステル樹脂の乳化粒子(液滴)は、水系媒体と、ポリエステル樹脂及び必要に応じて着色剤等を含む混合液(ポリマー液)と、を混合した溶液に、剪断力を与えることにより形成される。その際、結晶性ポリエステル樹脂の融点以上の温度に加熱することで、ポリマー液の粘性を下げて乳化粒子を形成することができる。
また、乳化粒子の安定化や水系媒体の増粘のため、分散剤を使用することもできる。以下、かかる乳化粒子の分散液のことを、「樹脂粒子分散液」という場合がある。
前記凝集工程においては、得られた乳化粒子を、前記ポリエステル樹脂の融点付近の温度でかつ融点以下の温度にて加熱して凝集し凝集体を形成する。乳化粒子の凝集体の形成は、攪拌下、乳化液のpHを酸性にすることによってなされる。前記pHとしては、2乃至5が好ましく、2.5乃至4がより好ましい。
前記凝集工程において凝集体を形成させるために、凝集剤を用いることが好ましい。用いられる凝集剤は、前記分散剤に用いる界面活性剤と逆極性の界面活性剤や、一般の無機金属化合物又はその重合体を樹脂粒子分散液中に溶解して得られるが、無機金属塩を構成する金属元素は周期律表(長周期律表)における2A、3A、4A、5A、6A、7A、8、1B、2B、3B族に属する2価以上の電荷を有するものであり、樹脂粒子の凝集系においてイオンの形で溶解するものであればよい。
好ましい無機金属塩を具体的に挙げると、塩化カルシウム、硝酸カルシウム、塩化バリウム、塩化マグネシウム、塩化亜鉛、塩化アルミニウム、硫酸アルミニウムなどの金属塩、及び、ポリ塩化アルミニウム、ポリ水酸化アルミニウム、多硫化カルシウム等の無機金属塩重合体などである。その中でも特に、アルミニウム塩及びその重合体が好適である。
前記合一工程においては、凝集工程と同様の攪拌下で、凝集体の懸濁液のpHを5乃至10の範囲にすることにより、凝集の進行を止め、前記ポリエステル樹脂の融点以上の温度で加熱を行うことにより凝集体を融合させ合一させる。加熱温度としては、前記ポリエステル樹脂の融点以上であれば問題は無い。また加熱の時間としては、合一が十分に為される程度行えばよく、0.2乃至10時間程度行えばよい。
また、凝集工程と合一工程とを同時に行う前記会合工程では、前記ポリエステル樹脂の融点以上の温度で加熱しながら凝集工程と同様にpHや凝集剤の添加により粒子を成長させ、所望の粒径になったところで合一工程の場合と同様に、少なくとも1℃/分の速度で前記ポリエステル樹脂の結晶化温度以下まで降温して、結晶化と同時に粒子成長を停止させる。また降温の前後でpH調整を行ってもよい。
以上のようにして作製されるトナーは、その体積平均粒径D50vが3μm以上10μm以下の範囲が好ましく、4μm以上8μm以下の範囲内であることがより好ましく、その個数平均粒径D50pに対する体積平均粒径D50vの比(D50v/D50p)が1.0以上1.25以下の範囲であることが好ましい。そして、このように小粒径で粒径の揃ったトナーを使用することにより、トナーの帯電性能のバラツキが抑制されて、形成される画像におけるカブリが低減されると共に、トナーの定着性も向上する。また、形成される画像における細線再現性やドット再現性も向上する。
また、トナーの平均円形度を0.9以上とすることが好ましく、0.960以上とすることがより好ましく、円形度の標準偏差を0.040以下とすることが好ましく、0.038以下にすることがより好ましい。このようにすることで、記録媒体上に各トナーを密な状態で重ね合わせることができるので、記録媒体上のトナーの層厚が薄くなり、定着性を向上させることができる。また、このようにトナーの形状を揃えることにより、形成される画像におけるカブリ、細線再現性及びドット再現性も向上する。
なお、上記トナー平均円形度は、フロー式粒子像解析装置(シメックス社製、FPIA2000)を用い、水分散系でトナー粒子の投影像の周囲長(周囲長)と、トナー粒子の投影面積に等しい円の円周長(円相当周囲長)とを求め、(円相当周囲長/周囲長)により計算される。
一方、前記湿式造粒法によりトナー粒子を作製した場合には、該トナー粒子の形状係数SF1は110以上135以下の範囲であることが好ましい。
上記トナー形状係数SF1は、スライドグラス上に散布したトナー粒子、またはトナーの光学顕微鏡像を、ビデオカメラを通じてルーゼックス画像解析装置に取り込み、50個以上のトナーの最大長と投影面積を求め、下記式(1)によって計算し、その平均値を求めることにより得られるものである。
SF1=(ML2/A)×(π/4)×100 ・・・ 式(1)
上記式(1)中、MLはトナー粒子の絶対最大長、Aはトナー粒子の投影面積を各々示す。
また、上記トナー粒子の体積粒度分布指標GSDvは1.25以下であることが好ましい。
本実施形態におけるトナー体積平均粒径、及び粒径分布指標等は、コールターマルチサイザーII(ベックマン−コールター社製)を用い、電解液はISOTON−II(ベックマン−コールター社製)を使用して測定した。
測定された粒度分布を、分割された粒度範囲(チャンネル)に対し、体積、数それぞれについて小径側から累積分布を描き、累積16%となる粒径を、体積平均粒子径D16v及び個数平均粒子径D16pと定義し、累積50%となる粒径を、体積平均粒子径D50v(既述のトナーの体積平均粒径はこれを指す)及び個数平均粒子径D50pと定義する。同様に、累積84%となる粒径を、体積平均粒子径D84v及び数平均粒子径D84p定義する。これらを用いて、体積平均粒度分布指標(GSDv)は、(D84v/D16v)1/2として算出される。
本実施形態のトナーは、流動性向上剤等のためトナー粒子に無機粒子や樹脂粒子を混合して用いることもできる。トナー粒子に混合される割合はトナー粒子100質量部に対し0.01質量部乃至5質量部の範囲であり、好ましくは0.01質量部乃至2.0質量部の範囲である。
前記無機粒子としては例えば、シリカ粉末、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、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、炭化硅素、窒化硅素などが挙げられるが、シリカ粉末が特に好ましい。
前記樹脂粒子としては、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、メラミン樹脂等の樹脂粒子などが利用できる。さらにクリーニング活剤として、ステアリン酸亜鉛に代表される高級脂肪酸の金属塩、フッ素系高分子量体の微粒子粉末を添加してもよい。
上記無機粒子や樹脂粒子、さらに必要に応じ所望の添加剤を、ヘンシェルミキサー等の混合機により充分混合し、本実施形態のトナーを得ることができる。
<電子写真用現像剤>
本実施形態の電子写真用現像剤(以下、「現像剤」と略す場合がある)は、前記本実施形態のトナーからなる1成分現像剤、あるいは、キャリアと前記トナーとからなる2成分現像剤のいずれであってもよい。
以下、本実施形態において好適である二成分現像剤である場合について詳細に説明する。
上記二成分現像剤に使用し得るキャリアとしては、特に制限はなく、公知のキャリアを用いることができる。例えば芯材表面に樹脂被覆層を有する樹脂コートキャリアを挙げることができる。またマトリックス樹脂に導電材料などが分散された樹脂分散型キャリアであってもよい。
本実施形態に好適に用いられるキャリアについて説明する。
キャリアの本体(芯材)となる磁性粒子の材質としては、フェライト、マグネタイト、鉄粉等を用いることができるが、特にマンガンフェライトは磁力が高く、ほぼ真球形であるため長寿命化の観点から有利である。さらに好ましくは、下記式(I)で示されるマンガンフェライトであるこが好ましい。
(MnO)x(Fe)y ・・・ 式(I)
式中のx,yはmol比を示しかつ条件x+y=100、x=10乃至45を満足する。
MnOのmol比xが10(mol%)未満であると、フェライト化反応後の安定性が悪くなる場合があり、ストレス等により抵抗が変化して、現像性が劣る場合がある。また。xが45mol%を越えると、形状が悪くなり、現像器内でのストレス等によりトナーがキャリア表面に付着して、フィルミングによる抵抗変化を招き易くなる場合がある。
上記マンガンフェライトの製造方法としては、例えばMnO換算で20mol%、Fe換算で80mol%になるよう、各原材料の金属酸化物、金属炭酸塩、金属水酸化物を適量配合し、水を加え、湿式ボールミルで10時間粉砕・混合し、乾燥させた後、950℃で4時間保持する。これを湿式ボールミルで24時間粉砕し5μm以下の粒径とする。このスラリーを造粒乾燥し、窒素雰囲気中、1300℃で6時間保持した後、解砕しさらに所望の粒度分布に分級して得ることができる。
本実施形態で使用するのに好ましいキャリアは、体積平均粒径が30μm以上90μm以下が好ましく、50μm以上80μm以下がより好ましい。前記体積平均粒径が30μm未満であると、キャリア付着が発生し易くなり、また90μmを越えると画像品質が劣化する場合がある。キャリアはこのコア材に、公知の方法、例えば流動床によるスプレードライ方式、ロータリドライ方式、万能攪拌機による液浸乾燥法等により、樹脂をコーティングすることにより得ることができる。キャリア表面の被覆率をアップさせるためには、流動床による方法が推奨される。
また、本実施形態に用いられるキャリアにおいて、芯材表面を被覆するために用いられる樹脂としては、各種の樹脂を用いることは可能である。例えばフッ素系樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、フッ素アクリル樹脂、アクリル・スチレン樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂・ポリエステル樹脂・エポキシ樹脂・アルキッド樹脂・ウレタン樹脂等で変性した変性シリコーン樹脂および架橋型のフッ素変性シリコーン樹脂等が挙げられる。
前述のように、本実施形態の現像剤用のキャリアとしては、シリコーン樹脂被覆キャリアが好適である。したがって、前記被覆用樹脂としては、好ましくはシリコーン樹脂、フッ素変性シリコーン樹脂が良く、さらに好ましくはフッ素変性シリコーン樹脂が良い。また必要に応じて荷電制御剤、抵抗制御剤等を添加しても良い。
前記シリコーン樹脂の例としては、例えば下記構造式(II)または構造式(III)で示される繰り返し単位を有するものなどが挙げられる。
Figure 2009223054
ただし、R,R,R:水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、メトキシ基、C1〜4のアルキル基、フェニル基等の有機基である。また、フッ素変性シリコーン樹脂の例としては、例えば、上記(II)、(III)とパーフロロアルキル基含有の有機ケイ素化合物を加水分解させて得られる架橋型フッ素変性シリコーン樹脂などが挙げられる。パーフロロアルキル基含有の有機ケイ素化合物の例としては、CFCHCHSi(OCH、CCHCHSi(CH)(OCH、C17CHCHSi(OCH、C17CHCHSi(OC、(CFCF(CFCHCHSi(OCH等が挙げられる。
また、キャリアのコート剤に用いる導電材料としては、金、銀、銅といった金属やカーボンブラック、更に酸化チタン、酸化亜鉛、硫酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、チタン酸カリウム、酸化スズ、カーボンブラック等を例示することができるが、これらに限定されるものではない。
またキャリアの芯材の表面に樹脂被覆するには、前記被覆樹脂、および必要に応じて各種添加剤を適当な溶媒に溶解した被覆層形成用溶液により被覆する方法が挙げられる。溶媒としては、特に限定されるものではなく、使用する被覆樹脂、塗布適性等を勘案して適宜選択すればよい。
具体的な樹脂被覆方法としては、キャリアの芯材を被覆層形成用溶液中に浸漬する浸漬法、被覆層形成用溶液をキャリアの芯材表面に噴霧するスプレー法、キャリアの芯材を流動エアーにより浮遊させた状態で被覆層形成用溶液を噴霧する流動床法、ニーダーコーター中でキャリアの芯材と被覆層形成溶液とを混合し、溶剤を除去するニーダーコーター法が挙げられる。
このような樹脂の被覆量としては、キャリアコア材に対して0.05質量%以上10.0質量%以下が好ましく、特に0.5質量%以上7質量%以下が好ましい。0.05質量%未満ではキャリア表面に均一な被覆層を形成することが難しく、また10.0質量%を越えるとキャリア同士の凝集が過度に発生してしまう。
前記二成分現像剤における本発明のトナーと上記キャリアとの混合比(重量比)としては、トナー:キャリア=1:99乃至20:80程度の範囲であり、3:97乃至12:88程度の範囲がより好ましい。
<プロセスカートリッジ、画像形成装置>
本実施形態の画像形成装置は、前述の電子写真用トナーを含む現像剤を用いて、記録媒体上にトナー像の定着像を形成できるものであれば特に限定されないが、具体的には以下のような、少なくとも記録媒体上にトナー像を形成するトナー像形成手段とトナー像を記録媒体に定着させる定着手段とを有するものである。
前記画像の形成は、静電潜像担持体として電子写真感光体を利用した場合、例えば、以下のように行うことができる。まず、電子写真感光体の表面を、コロトロン帯電器、接触帯電器等により一様に帯電した後、露光し、静電荷像を形成する。次いで、表面に現像剤層を形成させた現像ロールと接触若しくは近接させて、静電潜像にトナーを付着させ、電子写真感光体上にトナー像を形成する。形成されたトナー像は、コロトロン帯電器等を利用して紙等の記録媒体表面に転写される。さらに、記録媒体表面に転写されたトナー像は、定着器により定着され、記録媒体に画像が形成される。
本実施形態の画像形成装置は、プロセス速度が1000mm/s以上であることが望ましい。ここで、プロセス速度とは、用紙等の記録媒体が画像を形成する時の記録媒体の移動速度を意味する。より具体的には例えば長さが20mmの用紙を連続して出力する場合、1秒間に50枚以上出力することを意味する。
前記電子写真感光体としては、一般に、アモルファスシリコン、セレンなど無機感光体、ポリシラン、フタロシアニンなどを電荷発生材料や電荷輸送材料として使用した有機感光体を用いることができるが、特に、長寿命であることからアモルファスシリコン感光体が好ましい。
また、前記定着器としては、加熱・加圧あるいは光により定着を行うことができるものであればよく、本実施形態の電子写真用トナーを光定着用トナーとして用いる場合には、光定着器(フラッシュ定着器)が用いられるが、その他の場合には、熱ロール定着器、オーブン定着器等が好ましく用いられる。本実施形態では、高速化という点で光定着を行うことが望ましい。
前記熱ロール定着器としては、一般的に一対の定着ロールが対向して圧接された加熱ロール型定着装置が用いられる。一対の定着ロールとしては、加熱ロール及び加圧ロールが対向して設けられ、圧接してニップが形成されている。加熱ロールは、内部にヒーターランプを有する金属製の中空芯金コアに耐油耐熱性弾性体層(弾性層)及びフッ素樹脂等よりなる表面層が順次形成されてなり、加圧ロールは、必要により内部にヒーターランプを有する金属製の中空芯金コアに耐油耐熱性弾性体層および表面層が順次形成されてなる。これらの加熱ロールと加圧ロールとが形成するニップ域に、未定着トナー像が形成された記録媒体を通過させることで、未定着トナー像を定着させることができる。
一方、前記光定着器に用いられる光源としては、通常のハロゲンランプ、水銀ランプ、フラッシュランプ、赤外線レーザ等があるが、フラッシュランプによって瞬時に定着させることでエネルギーを節約することができ最適である。フラッシュランプの発光エネルギーが1.0J/cm2乃至7.0J/cm2の範囲であることが好ましく、2J/cm2乃至5J/cm2の範囲であることがより好ましい。
ここで、キセノンのランプ強度を示すフラッシュ光の単位面積当りの発光エネルギーは以下の式(2)で表される。
S=((1/2)×C×V2)/(u×L)×(n×f) ・・・ 式(2)
上記式(2)中、nは一度に発光するランプ本数(本)、fは点灯周波数(Hz)、Vは入力電圧(V)、Cはコンデンサ容量(F)、uはプロセス搬送速度(cm/s)、Lはフラッシュランプの有効発光幅(通常は最大用紙幅、cm)、Sはエネルギー密度(J/cm2)を表す。
光定着の方式としては、複数のフラッシュランプを時間差を設けて発光させるディレイ方式であることが好ましい。このディレイ方式は、複数のフラッシュランプを並べ、各々のランプを0.01ms乃至100ms程度ずつ遅らせて発光を行い、同じ箇所を複数回照らす方式である。これにより一度の発光でトナー像に光エネルギーを供給するのではなく分割して供給できるため、定着条件をマイルドにすることができ耐ボイド性と定着性とを両立することができるものである。
ここで、複数回トナーに対しフラッシュ発光を行う場合、前記フラッシュランプの発光エネルギーは、発光1回ごとの前記単位面積に与える発光エネルギーの総和量を指すこととする。
本実施形態においては、フラッシュランプの本数は1本乃至20本の範囲であることが好ましく、2本乃至10本の範囲であることがより好ましい。また、複数のフラッシュランプ間の各々の時間差は0.1msec乃至20msecの範囲であることが好ましく、1msec乃至3msecの範囲であることがより好ましい。
さらに、フラッシュランプ1本の1回の発光による発光エネルギーは、0.1J/cm2以上2.5J/cm2以下の範囲であることが好ましく、0.4J/cm2以上2.0J/cm2以下の範囲であることより好ましい。
以下、本実施形態の画像形成装置の一例として、光定着装置(光定着器)を備えた画像形成装置について図面を用いて説明する。
図1は、前記光定着装置を備えた画像形成装置の一例について示す概略模式図である。図1に示す画像形成装置は、シアン、マゼンタ、イエローの3色にブラックを加えたトナーによりトナー像形成を行うものを示す。また、この画像形成装置におけるプロセス速度も1000mm/秒以上に設定されている。
図1中、1a〜1dは帯電手段、2a〜2dは露光手段、3a〜3dは感光体(静電潜像保持体)、4a〜4dは現像手段、10はロール媒体15から矢印方向に送り出される記録用紙(記録媒体)、20はシアン現像ユニット、30はマゼンタ現像ユニット、40はイエロー現像ユニット、50はブラック現像ユニット、70a〜70dは転写ロール(転写手段)、71、72はロール、80は転写電圧供給手段、90は光定着器(定着手段)を各々表す。
図1に示す画像形成装置は、帯電手段、露光手段、感光体、および現像手段を含む符号20、30、40、50で示される各色の現像ユニット(トナー像形成手段)と、記録用紙10に接して配置され、記録用紙10を搬送するロール71、72と、各現像ユニットの感光体を押圧するように記録用紙10を介してその反対側に接するように配置された転写ロール70a、70b、70c、70dと、これら3つの転写ロールに電圧を供給する転写電圧供給手段80と、感光体と転写ロールとのニップ部分を図中の矢印方向に通過する記録用紙10の感光体と接触する側に光を照射する光定着器(定着手段)90と、から構成されている。
なお、シアン現像ユニット20は、感光体3aの周囲には時計回りに帯電手段1a、露光手段2a、現像手段4aが配置された構成を有する。また、感光体3aの現像手段4aが配置された位置から時計回りに帯電手段1aが配置されているまでの間の感光体3a表面に接するように、記録用紙10を介して転写ロール70aが対向配置されている。このような構成は他の色の現像ユニットも同様である。なお、本実施形態の画像形成装置においては、シアン現像ユニット20の現像手段4a内に前記シアントナーを含む現像剤が収納され、他の現像ユニットの現像手段には、各々の色に対応した光定着用のトナーを含む現像剤が収納される。
次に、この画像形成装置を用いた画像形成について説明する。まず、ブラック現像ユニット50において、感光体3dを時計回り方向に回転させつつ、帯電手段1dにより感光体3dの表面を一様に帯電する。次に帯電された感光体3dの表面を露光手段2dにより露光することにより、複写しようとする元の画像のイエロー色成分の画像に対応した潜像が感光体3d表面に形成される。さらに、この潜像上に現像手段4d内に収納されたブラックトナーを付与することによりこれを現像してブラックトナー像を形成する。このプロセスは、イエロー現像ユニット40、マゼンタ現像ユニット30、シアン現像ユニット20においても同様に行なわれ、それぞれ現像ユニットの感光体表面にそれぞれの色のトナー像が形成される。
感光体表面に形成された各色のトナー像は、転写ロール70a乃至70dによる転写電位の作用により、矢印方向に搬送される記録用紙10上に順次転写され、元の画像情報に対応するように記録用紙10の表面に積層されて、最上層からシアン、マゼンタ及びイエローの順に積層されたフルカラーの積層トナー画像が形成される。
次に、この記録用紙10上の積層トナー画像が、光定着器90のところまで搬送され、そこで光定着器90から光の照射を受けて、溶融し、記録用紙10に光定着されフルカラー画像が形成される。
その後、図示しないカッターや封入封緘装置などの後処理機(後処理手段)による処理を経て、各種の用途に応じた画像として適宜使用される。
本実施形態の電子写真用トナーは、例えば光定着用カラートナーとして用いる場合には、新聞、サービスビューロー、バーコード印刷、ラベル印刷、タグ印刷、カールソン方式あるいはイオンフロー方式等のプリンター及びコピー等の各種の用途に好適に使用できるものであり、特にカラー化した実施形態においても安価にて良好なフラッシュ定着性を発揮する製品を提供できるために、これらの用途における画像のカラー化の要望に容易に対応できるものである。
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。なお、以下において、「%」及び「部」は特に断りのない限り「質量%」及び「質量部」を意味する。
<各化合物の合成>
(例示化合物A−1、一般式(2)で示される化合物)
DMF16.5部中に、N,N,N’,N’−テトラキス(p−ジ(n−ブチル)アミノフェニル)−p−フェニレンジアミン3部を加え、60℃に加熱溶解した後、これにDMF1 6.5部に溶解した硝酸銀1.16部とビストリフルオロメタンスルフォン酸イミドカリウム塩2.19部とを加え、30分間加熱撹拌した。不溶解分を濾別した後、反応液に水を加え、析出した結晶を濾過、水洗、乾燥し、例示化合物A−1:4.3部を得た。
得られた例示化合物A−1の融解温度、熱分解温度の測定を熱重量分析(TG−DTA)により行ったところ、融解温度は170℃付近、熱分解温度(重量減少開始温度)は2 80℃であった。また、ジクロロメタンの溶液として測定した紫外可視吸収スペクトルにおける極大吸収ピークλmaxは1100nmであった。
(例示化合物A−2、一般式(2)で示される化合物)
例示化合物A−1の合成において、N,N,N’,N’−テトラキス(p−ジ(n−ブチル)アミノフェニル)−p−フェニレンジアミンの代わりに、N,N,N’,N’−テトラキス(p−ジ(i−ブチル)アミノフェニル)−p−フェニレンジアミンを用いた以外は、例示化合物A−1の合成と同様にして、例示化合物A−2:4.3部を得た。
得られた例示化合物A−2の融解温度は165℃付近、熱分解温度(重量減少開始温度)は282℃付近であった。また、ジクロロメタンの溶液として測定した紫外可視吸収スペクトルにおける極大吸収ピークλmaxは1100nmであった。
(例示化合物B−1、一般式(4)で示される化合物)
DMF10部中に、N,N,N’,N’−テトラキス(p−ジ(n−ブチル)アミノフェニル)−p−フェニレンジアミン1.8部を加え、60℃に加熱溶解した後、これにDMF10部中に溶解したトリフルオロメタンスルホン酸銀1.08部を加え、30分反応させた。冷却後析出した銀を濾別した。次いで、この反応液(濾液)に水20部をゆっくりと滴下し、滴下終了後15分撹拌した。生成した黒色結晶を濾過し、50部の水で洗浄し、得られたケーキを乾燥し、例示化合物B−1:2.3部を得た。
得られた例示化合物B−1の融解温度は160℃付近、熱分解温度(重量減少開始温度)は240℃付近であった。また、ジクロロメタンの溶液として測定した紫外可視吸収スペクトルにおける極大吸収ピークλmaxは1100nmであった。
(例示化合物B−3、一般式(4)で示される化合物)
例示化合物B−1の合成において、N,N,N’,N’−テトラキス(p−ジ(n−ブチル)アミノフェニル)−p−フェニレンジアミンの代わりに、N,N,N’,N’−テトラキス(p−ジ(i−アミル)アミノフェニル)−p−フェニレンジアミンを用いた以外は、例示化合物B−1の合成と同様にして、例示化合物B−3:4.3部を得た。
得られた例示化合物B−3の融解温度は160℃付近、熱分解温度(重量減少開始温度)は240℃付近であった。また、ジクロロメタンの溶液として測定した紫外可視吸収スペクトルにおける極大吸収ピークλmaxは1104nmであった。
(例示化合物B’−17、一般式(3)で示される化合物)
DMF17部中にN ,N ,N ’,N’−テトラキス{p−ジシアノプロピル)アミノフェニル}−p−フェニレンジアミン3部、ノナフルオロブタンスルホン酸カリウム1 部を加え、60℃に加熱溶解した後、DMF17部中に溶解した硝酸銀0.5部を加え、1時間反応させた。冷却後析出した銀を濾別した。この反応液(濾液)に水35部をゆっくりと滴下し、滴下終了後15分撹拌した。生成した緑色結晶を濾過し、50部の水で洗浄し、得られたケーキを乾燥し、N o . 1 7 の化合物3 . 6 部を得た。得られた例示化合物B’−17の融解温度は150℃付近、熱分解温度(重量減少開始温度)は200℃付近であった。また、アセトンの溶液として測定した紫外可視吸収スペクトルにおける極大吸収ピークλmaxは882nmであった。
(例示化合物A’−1、一般式(1)で示される化合物)
DMF16.5部中に、N,N,N’,N’−テトラキス(p−ジ(n−ブチル)アミノフェニル)−p−フェニレンジアミン3部を加え、60℃に加熱溶解した後、これにDMF16.5部に溶解した硝酸銀1.16部とビストリフルオロメタンスルフォン酸イミドカリウム塩1.09部とを加え、30分間加熱撹拌した。不溶解分を濾別した後、反応液に水を加え、析出した結晶を濾過、水洗、乾燥し、例示化合物A−1を得た。
得られた例示化合物A’−1の融解温度、熱分解温度の測定を熱重量分析(TG−DTA)により行ったところ、融解温度は170℃付近、熱分解温度(重量減少開始温度)は2 50℃であった。また、ジクロロメタンの溶液として測定した紫外可視吸収スペクトルにおける極大吸収ピークλmaxは950nmであった。
(化合物C−1:一般式(5)で示される化合物)
2,2’−ジチオ安息香酸30.6部を600部のエタノール中に入れ攪拌し、これに25%濃度のテトラメチルアンモニウム−ヒドロキシド水溶液36.5部を70℃乃至75℃で滴下した。析出した白色沈殿を濾過し、120℃の雰囲気化で乾燥・粉砕し、白色粉末の化合物C−1(2,2’−ジチオジ安息香酸−モノテトラメチルアンモニウム塩)37.8部を得た。
(化合物C−2:一般式(5)で示される化合物)
2,2’−ジチオ安息香酸30.6部を600部のエタノール中に入れ攪拌し、これに25%濃度のテトラメチルアンモニウム−ヒドロキシド水溶液72.9部を70℃乃至75℃で滴下した。析出した白色沈殿を濾過し、120℃の雰囲気化で乾燥・粉砕し、白色粉末の化合物C−2(2,2’−ジチオジ安息香酸−ジテトラメチルアンモニウム塩)4 5.2部を得た。
(化合物C−3::一般式(5)で示される化合物)
2,2’−ジチオ安息香酸30.6部を600部のエタノール中に入れ攪拌し、これに40%濃度のテトラブチルアンモニウム−ヒドロキシド水溶液65部を70℃乃至75℃ で滴下した。析出した白色沈殿を濾過し、120℃の雰囲気化で乾燥・粉砕し、白色粉末の化合物C−3(2,2’−ジチオジ安息香酸−ジテトラブチルアンモニウム塩)54.3部を得た。
<電子写真用トナーの製造>
表5に示した組成に基づき、各トナー原料を、ヘンシェルミキサーに投入し、予備混合を行った後、エクストルーダー(池貝社製、PCM−30)により190℃、250rpmにて混練した。次いでハンマーミルにて粗粉砕し、ジェットミルにて微粉砕した後、気流分級機にて分級を行い、体積平均粒径が8.5μmの各トナー粒子を得た。
次いで、これらの各トナー粒子98.0部に対し、疎水性シリカ粒子 TG820(キャボットジャパン社製)2.0部をヘンシェルミキサー(FM−75型、三井三池化工機社製)により外添処理して、各実施例及び比較例に用いた光定着用トナーYT−1〜YT−22、YT−24、YT−25、MT−1、CT−1、KT−1を得た。
Figure 2009223054
<現像剤の作製>
得られたトナーを用い2成分現像剤を作製した。上記の各トナーと混合させるキャリアとしては、シリコーン樹脂(東レ−ダウコーニングシリコーン社製、SR2411)をコーティングした汎用の体積平均粒径が60μmキャリアを用いた。各トナー4.5部に対しキャリアを95.5部混合し、2時間、10Lのボールミルにて混合し、各現像剤3.5kgを作製した。この様にして得られた現像剤を用い、以下のような方法によって画像、帯電特性に関して評価を行った。
<実施例1〜21、比較例1〜6>
前記各現像剤を用い、実機による帯電特性含めた画像評価を行った。評価装置としては、光定着器として700nm乃至1500nmの波長範囲に高い発光強度を有するキセノンフラッシュランプを搭載した富士ゼロックス社製高速プリンタ490/980Color Continuous Feed Print Systemsの改造機(概略構成は図1と同様、プロセス速度:1200mm/秒)を用いた。なお、フラッシュランプの発光エネルギーは3.2J/cmとした。
記録媒体として普通紙(NIP−1500LT、小林記録紙)を用い、前記画像形成装置により、50%印字率の画像を連続で印字し、以下の評価を行った。
(帯電立ち上がり特性)
−かぶり評価−
10万枚印字後、定着後の画像の白地部分において、直径2mmの範囲に存在するかぶりトナーの個数を光学顕微鏡にてカウントした。この測定をA2用紙大に対し12箇所行い、それらの個数を平均化して、以下の基準により判断した。なお、印刷評価環境条件は25℃、55%RHとした。
◎:かぶりトナー個数が30個以下。
○:かぶりトナー個数が31個以上60個以下。
△:かぶりトナー個数が61個以上100個以下。
×:かぶりトナー個数が101個以上。
−トナー帯電量比−
初期及び10万印字後、現像器中のスリーブ上から現像剤を約0.3g乃至0.7gずつ採取し、25℃、55%RHの条件下で、帯電量測定装置(東芝社製、TB200)にてブローオフ法によりトナー帯電量を測定した。その結果から、初期に対して印字後の帯電量比(10万枚/初期)を求めた。
(帯電維持性)
−トナー飛散−
100万枚印字後、機内の汚染状況を目視で観察し、以下の基準で評価した。
◎:目視で機内の汚れが確認できないレベルである。
○:目視でわずかに機内の汚れが観察されるもののほとんど目立たないレベルである。
△:目視で機内の汚れが観察されるものの許容できるレベルの汚れである。
×:目視の観察で機内の汚れが目立ち、許容できないレベルの汚れである。
−トナー帯電量比−
初期及び100万印字後、前記と同様にしてトナー帯電量を測定し、その結果から、初期に対して印字後の帯電量比(100万枚/初期)を求めた。
以上の結果をまとめて表6に示す。
<比較例7>
(トナーの作製)
・結着樹脂(ポリエステル樹脂、FP118、花王社製):93.05部
・過塩素酸アミニウム塩化合物(NIR−AM1、長瀬ケムテック社製):0.7125部
・過塩素酸ジイモニウム塩化合物(NIR−IM1、長瀬ケムテック社製):0.0375部
・着色剤(Pigment Yellow 180、P−HG、ヘキスト社製):5部
・負帯電制御剤(E−89、オリエント化学社製):0.7部
・離型剤(ポリプロピレンワックス、NP105、三井化学製):0.5部
以上の材料をヘンシェルミキサーへ投入し、予備混合を行った後、エクストルーダにより混錬し、ついでハンマーミルにて粗粉砕した。さらに、これをジェットミルにて微粉砕し、気流分級機にて分級を行い、体積平均粒径が約8.5μmのイエロー色トナーを得た。次いで、外添剤として疎水シリカ粒子(H2000/4、クラリアント社製)を0.5部添加し、ヘンシェルミキサーで外添処理を実施し、外添剤を表面に被覆させたイエロー色YT−23を得た。
(トナーの評価)
得られたトナー(YT−23)を用いて、実施例1と同様にして現像剤を調製し、同様の評価を行った。
結果を表6にまとめて示す。
Figure 2009223054
表6に示すように、一般式(1)乃至一般式(4)で示される化合物を含む実施例のトナーでは、帯電立ち上がり特性、帯電維持性に関係する評価で共に優れていた。一方、これを含まない比較例のトナーでは、前記評価の少なくともいずれかにおいて問題が発生した。
実施形態の画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
符号の説明
1a,1b,1c,1d 帯電手段
2a,2b,2c,2d 露光手段
3a,3b,3c,3d 感光体
4a,4b,4c,4d 現像手段
5a,5b,5c,5d 発色手段
10 記録用紙(記録媒体)
20 シアン現像ユニット
30 マゼンタ現像ユニット
40 イエロー現像ユニット
50 ブラック現像ユニット
70a,70b,70c,70d 転写ロール
71,72 ロール
80 転写電圧供給手段
90 光定着手段(定着手段)

Claims (10)

  1. 結着樹脂と、着色剤と、下記一般式(1)乃至一般式(4)で示される化合物から選択される1つ以上と、を含むことを特徴とする電子写真用トナー。
    Figure 2009223054
    (上記式中、Aはカチオンを表し、R及びR10は各々独立にハロゲン原子を有してもよい脂肪族炭化水素基を表し、R11乃至R13は各々独立に水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、シアノ基、またはヒドロキシル基を表す。また、nは0乃至7の整数を表す。)
  2. 前記一般式(1)及び一般式(2)におけるR及びR10、並びに、一般式(3)及び一般式(4)におけるSOに連結する基が、トリフルオロメチル基であることを特徴とする請求項1に記載の電子写真用トナー。
  3. 前記一般式(2)で示される化合物が、下記構造式(1)で示される化合物であることを特徴とする請求項1または2に記載の電子写真用トナー。
    Figure 2009223054
    (上記式中、R乃至Rは各々独立に水素原子または置換基を有してもよい脂肪族炭化水素基を表す。)
  4. 前記一般式(4)で示される化合物が、下記構造式(2)で示される化合物であることを特徴とする請求項1または2に記載の電子写真用トナー。
    Figure 2009223054
    (上記式中、R15乃至R22は各々独立に直鎖状あるいは分岐状のブチル基またはペンチル基を表す。)
  5. 前記一般式(1)乃至一般式(4)で示される化合物から選択される1つ以上の含有量が、トナー全体中の0.1質量%以上5質量%以下であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の電子写真用トナー。
  6. さらに、下記一般式(5)で示される化合物を含むことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の電子写真用トナー。
    Figure 2009223054
    (上記式中、R23+及びR24+は、各々独立に水素イオン、アンモニウムイオン、イモニウムイオンまたはホスホニウムイオンを表し、R25乃至R32は、各々独立に水素原子またはアルキル基を表す。)
  7. トナー及びキャリアを有し、前記トナーが請求項1乃至6のいずれか1項に記載の電子写真用トナーであることを特徴とする電子写真用現像剤。
  8. 前記キャリアが、シリコーン樹脂被覆キャリアであることを特徴とする請求項7に記載の電子写真用現像剤。
  9. 現像剤保持体を少なくとも備え、請求項7または8に記載の電子写真用現像剤を収めることを特徴とするプロセスカートリッジ。
  10. トナーを含む現像剤により記録媒体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、該トナー像を光により記録媒体に定着させる定着手段と、を有し、
    プロセス速度が1000mm/秒以上であり、前記現像剤が請求項7または8に記載の電子写真用現像剤であることを特徴とする画像形成装置。
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