JP2013015673A - トナー、並びに現像剤、画像形成装置及び画像形成方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】結着樹脂、離型剤、及び着色剤を含有するトナーであって、結着樹脂が、結晶性ポリエステル樹脂及び非結晶性ポリエステル樹脂を含有し、離型剤の示差走査熱量測定による2回目の昇温時の吸熱ピーク温度が、60℃〜80℃であり、離型剤が、1.1Pa・s≦η*a≦2.0Pa・s、0.001≦η*b/η*a≦1.00を満たすエステルワックスであるトナーである。
ただし、η*aは、前記離型剤の測定周波数6.28rad/sにおける動的粘弾性測定から求めた複素粘度(Pa・s)を表し、η*bは、前記離型剤の測定周波数62.8rad/sにおける動的粘弾性測定から求めた複素粘度(Pa・s)を表す。
【選択図】なし
Description
<1> 結着樹脂、離型剤、及び着色剤を含有するトナーであって、
前記結着樹脂が、結晶性ポリエステル樹脂及び非結晶性ポリエステル樹脂を含有し、
前記離型剤の示差走査熱量測定による2回目の昇温時の吸熱ピーク温度が、60℃〜80℃であり、
前記離型剤が、下記数式(1)及び(2)を満たすエステルワックスであることを特徴とするトナーである。
1.1Pa・s≦η*a≦2.0Pa・s ・・・ 数式(1)
0.001≦η*b/η*a≦1.00 ・・・ 数式(2)
ただし、前記数式(1)及び(2)中、η*aは、前記離型剤の測定周波数6.28rad/sにおける動的粘弾性測定から求めた複素粘度(Pa・s)を表し、η*bは、前記離型剤の測定周波数62.8rad/sにおける動的粘弾性測定から求めた複素粘度(Pa・s)を表す。
<2> 前記<1>に記載のトナーを含むことを特徴とする現像剤である。
<3> 静電潜像担持体と、該静電潜像担持体表面を帯電させる帯電手段と、帯電された静電潜像担持体表面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像を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有する画像形成装置であって、
前記トナーが、前記<1>に記載のトナーであることを特徴とする画像形成装置である。
<4> 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含む画像形成方法であって、
前記トナーが、前記<1>に記載のトナーであることを特徴とする画像形成方法である。
本発明のトナーは、結着樹脂、離型剤、及び着色剤を含有してなり、更に必要に応じてその他の成分を含有してなる。
しかし、トナー中に存在する結晶性ポリエステル樹脂の一部は非結晶性ポリエステル樹脂と相溶状態にあるため、結晶性ポリエステル樹脂が現像器内でフィルミングしやすくなり、現像器の汚染、画像の劣化を生じる可能性があるので、トナーから離型剤が溶出することが必要となる。一般に、エステルワックス等の高分子の離型剤では、温度が上昇するとともに高分子鎖の運動状態が変化する。この運動状態の変化に起因する動的粘弾性は動的粘弾性測定の際の周波数に依存し、離型剤の分子構造などの特性に影響される。また、離型剤の動的粘弾性は融点付近で大きく変化することが知られており、離型剤はトナーの定着時に短時間で加熱され融解することから、融点付近での動的粘弾性の変化が定着性に影響を与える。
1.1Pa・s≦η*a≦2.0Pa・s ・・・ 数式(1)
0.001≦η*b/η*a≦1.00 ・・・ 数式(2)
ただし、前記数式(1)及び(2)中、η*aは、前記離型剤の測定周波数6.28rad/sにおける動的粘弾性測定から求めた複素粘度(Pa・s)を表し、η*bは、前記離型剤の測定周波数62.8rad/sにおける動的粘弾性測定から求めた複素粘度(Pa・s)を表す。
測定周波数6.28rad/sにおける動的粘弾性測定から求めた複素粘度η*aは、前記数式(1)に示すように、1.1Pa・s以上2.0Pa・s以下であり、1.2Pa・s以上1.8Pa・s以下が好ましい。
前記複素粘度η*aが、1.1Pa・s未満であると、定着加熱の際にトナーから溶出した離型剤が画像上に均一な被覆層を形成できず、また定着ローラで加熱及び加圧された際に、離型剤からなる被覆層の不均一化(膜切れ)を生じ、剥離ムラが発生してしまうことがあり、2.0Pa・sを超えると、離型剤の溶出性が悪化し、離型性が悪化することがある。
また、異なる周波数における複素粘度の比(η*b/η*a)は、前記数式(2)に示すように、0.001以上1.00以下であり、0.010以上0.80以下が好ましい。
前記複素粘度の比(η*b/η*a)が、0.001未満であると、定着の際のトナーからの離型剤の溶出性は良好となるが、定着時や定着直後の離型剤の分子状態が不安定となり、離型剤が揮発しやすくなるため、機内汚染や離型剤粉塵の機外排出が発生することがあり、1.00を超えると、定着時に離型剤の粘弾性低下が不足し、低温定着性が悪化する。またトナーからの離型剤溶出性が低下し、離型性が悪化することがある。
トナー30gを300mLの酢酸エチルに投じ、35℃の条件下30分間攪拌し、得られた溶解液を目開き0.2μmのメンブランフィルターでろ過することにより、樹脂成分を取り除く。次に得られた酢酸エチル不溶分から、ソックスレー抽出器によりヘキサン可溶分の抽出を行う。酢酸エチル不溶分を内径が24mmの円筒ろ紙に入れ抽出管にセットし、フラスコにはヘキサン300mLを入れた冷却器を取り付けた一式のフラスコ部分をマントルヒーターに入れ、70℃でヘキサンを還流させ、冷却管からのヘキサンが酢酸エチル不溶分に滴下され、ヘキサン可溶分がフラスコ中に抽出されるようにする。10時間抽出後に、抽出液のヘキサンを減圧下留去することで、相溶したワックスを抽出できる。更に、この残留分をクロロホルムに溶解して、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)測定用の試料とし、GPC測定装置(東ソー株式会社製、GPC・HLC−8120)に注入する。GPCの溶出液排出口にフラクションコレクターを配置し、所定のカウントごとに溶出液を採取し、GPCクロマトグラフのピークが得られた部分に相当する溶出液をまとめ、これらからクロロホルムを留去して溶出分を得る。このようにして、トナーから離型剤(ワックス)を抽出する。
まず、離型剤サンプルを錠剤に成型した後、ジオメトリー上部に50mm径のパラレルプレート、下側に直径50mmのカップをセットし、0点調整を行いノーマルフォースを0とした後に、6.28rad/s〜62.8rad/sの振動周波数で正弦波振動を与える。前記パラレルプレートは間隙を1.0mmにセットし、前記離型剤の融点に対して−15℃〜+15℃の範囲で測定する。
前記離型剤としては、上述した動的粘弾性を示すエステルワックスを用いる。
前記エステルワックスとしては、長鎖アルキル基を含有する直鎖脂肪酸と一価のアルコールから合成されるモノエステル、又は直鎖脂肪酸と多価アルコールから合成される飽和エステルが好ましく、定着性、離型性の観点から、モノエステルワックスが特に好ましい。
前記エステルワックスとしては、適宜合成したものを使用してもよいし、市販品を使用してもよい。
前記エステルワックスは、通常、長鎖脂肪酸又は多価カルボン酸と、長鎖高級アルコール又は多価アルコールとをエステル化反応させて合成される。
前記長鎖脂肪酸又は多価カルボン酸、及び前記長鎖高級アルコール又は多価アルコールは、通常天然物から得られることが多く、一般的には、偶数の炭素数を有する混合物から構成されている。
前記長鎖脂肪酸としては、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、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキジン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸などが挙げられる。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。
前記多価カルボン酸としては、例えば、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸等のべンゼンジカルボン酸類又はその無水物、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸等のアルキルジカルボン酸類又はその無水物、マレイン酸、シトラコン酸、イタコン酸、アルケニルコハク酸、フマル酸、メサコン酸等の不飽和二塩基酸、マレイン酸無水物、シトラコン酸無水物、イタコン酸無水物、アルケニルコハク酸無水物等の不飽和二塩基酸無水物、トリメリット酸、ピロメリット酸、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸、1,2,5−ベンゼントリカルボン酸、2,5,7−ナフタレントリカルボン酸、1,2,4−ナフタレントリカルボン酸、1,2,4−ブタントリカルボン酸、1,2,5−ヘキサントリカルボン酸、1,3−ジカルボキシ−2−メチル−2−メチレンカルボキシプロパン、テトラキス(メチレンカルボキシ)メタン、1,2,7,8−オクタンテトラカルボン酸、エンポール三量体酸、これらの無水物、部分低級アルキルエステルなどが挙げられる。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、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、グリセリン、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などが挙げられる。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。
前記前記長鎖脂肪酸又は多価カルボン酸と、前記長鎖高級アルコール又は多価アルコールとをそのままエステル化した場合、目的とするエステル化合物の他に各種の類似構造物を持つ副生成物を副生するために、トナーの各特性に悪影響を及ぼしやすい。そのため、原材料や生成物を溶媒抽出や減圧蒸留操作を用いて精製することで、本発明で使用するエステルワックスを得ることができる。
ここで、前記エステルワックスの示差走査熱量測定における2回目の昇温時の吸熱ピーク温度を測定して求めることができる。
ここで、エステルワックスの2回目の昇温時の吸熱ピーク温度は、DSCシステム(示差走査熱量計)(「Q−200」、TAインスツルメンツ社製)を用いて以下の方法で測定できる。
まず、測定対象のエステルワックス約5.0mgをアルミニウム製の試料容器に精秤して入れ、試料容器をホルダーユニットに載せ、電気炉中にセットする。次いで、窒素雰囲気下(流量50mL/min)、昇温速度1℃/min、温度変調周期60秒、温度変調振幅0.159℃で−20℃から150℃まで加熱する。その後、150℃から降温速度10℃/minにて0℃まで冷却させ、その後150℃まで昇温速度1℃/minで加熱し、示差走査熱量計(「Q−200」、TAインスツルメンツ社製)によりDSC曲線を計測する。得られたDSC曲線から、2回目の昇温時におけるDSC曲線のエステルワックスに相当する吸熱ピーク温度を求めることができる。
前記エステルワックスの溶融粘度は、融点より20℃高い温度での測定値で、5cps〜1,000cpsが好ましく、10cps〜100cpsがより好ましい。前記溶融粘度が、1,000cpsを超えるワックスは、耐ホットオフセット性、低温定着性への向上効果に乏しい。
前記エステルワックスの硬度は、直径20mmで厚さが5mmの円筒形状のサンプルを作製した後、株式会社島津製作所製ダイナミック超微小硬度計(DUH−200)を用いビッカース硬度を測定した値である。
前記硬度の測定条件は、0.5gの荷重で負荷速度が9.67mm/秒間の条件で10μm変位させた後15秒間保持し、得られた打痕形状を測定してビッカース硬度を求めることができる。
前記添加量が、3質量部未満であると、耐高温オフセット性が低下し、更に両面画像の定着時において裏面の画像がオフセット現象を示す傾向があり、40質量部を超えると、トナーの製造時に、粉砕法による製造においては装置内の融着が発生しやすく、また、重合法による製造においても造粒時にトナー粒子同士の合一が起きやすく結果的に粒度分布の広いトナーが生じやすく、トナーの耐久性が低下しやすいことがある。
両面定着方法は、予め一旦転写紙の表面に定着像を形成し、次に、転写紙の裏面に更に画像を形成する方法である。この際一旦定着させた表面定着画像が再度定着器を通過するため、よりトナーの耐高温オフセット性を十分に考慮する必要がある。そのためにも本発明においては、比較的多くの添加量のエステルワックスを添加することが好ましい。
前記結着樹脂としては、結晶性ポリエステル樹脂及び非結晶性ポリエステル樹脂を含む。
前記非結晶性ポリエステル樹脂としては、変性ポリエステル樹脂、変性されてないポリエステル樹脂(未変性ポリエステル樹脂)、及びこれら以外の結着樹脂が含まれることが好ましい。
前記結晶性ポリエステル樹脂としては、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、炭素数2〜20のジオール化合物又はこれらの誘導体を含有するアルコール成分と、脂肪族ジカルボン酸、芳香族ジカルボン酸、脂環式ジカルボン酸等の多価カルボン酸化合物又はこれらの誘導体を含有する酸成分と、を用いて合成されるものが好ましく、これらの中でも、飽和脂肪族ジカルボン酸と、飽和脂肪族ジオールとを用いて合成されるものが特に好ましい。
なお、本発明において結晶性ポリエステル樹脂とは、多価アルコール成分と、多価カルボン酸、多価カルボン酸無水物、多価カルボン酸エステル等の多価カルボン酸成分とを用いて得られるものを指し、ポリエステル樹脂を変性したもの、例えば、後述する結着樹脂前駆体(プレポリマー)、及びそのプレポリマーを架橋及び/又は伸長反応させて得られる変性ポリエステル樹脂(即ち、ウレタン結合及びウレア結合の少なくともいずれかを有する変性ポリエステル樹脂)は、本発明においては前記結晶性ポリエステル樹脂には含めず、結着樹脂前駆体又は変性ポリエステル樹脂として扱う。
前記結晶性ポリエステルの融点とは、示差走査熱量計を用いて測定されるDSC曲線において、最大吸熱ピークを示すときの温度を意味する。
前記非結晶性ポリエステル樹脂は、多価アルコール成分と、多価カルボン酸、多価カルボン酸無水物、多価カルボン酸エステル等の多価カルボン酸成分とを用いて得られる。
なお、本発明において非結晶性ポリエステル樹脂とは、上記のごとく、多価アルコール成分と、多価カルボン酸、多価カルボン酸無水物、多価カルボン酸エステル等の多価カルボン酸成分とを用いて得られるものを指し、ポリエステル樹脂を変性したもの、例えば、後述する結着樹脂前駆体(プレポリマー)、及びそのプレポリマーを架橋及び/又は伸長反応させて得られる変性ポリエステル樹脂(即ち、ウレタン結合及びウレア結合の少なくともいずれかを有する変性ポリエステル樹脂)は、本発明においては前記非結晶性ポリエステル樹脂には含めず、変性ポリエステル樹脂として扱う。
なお、前記ガラス転移温度は、示差走査熱量分析測定(DSC)によって測定されるガラス転移温度であり、例えば、理学電機社製TG−DSCシステムTAS−100を用いて測定することができる。
前記変性ポリエステル樹脂を用いることで、トナー中に適度な架橋構造を持たせることができる。前記変性ポリエステル樹脂としては、ウレタン結合及びウレア結合の少なくともいずれかを有する樹脂であれば、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、活性水素基含有化合物と、前記活性水素基含有化合物と反応可能な官能基を有する結着樹脂前駆体(以下、「プレポリマー」と称することがある)とを、伸長反応及び/又は架橋反応して得られる樹脂が好ましい。
前記プレポリマーにおける前記活性水素基と反応可能な官能基としては、特に制限はなく、公知の置換基等の中から適宜選択することができ、例えば、イソシアネート基、エポキシ基、カルボン酸、酸クロリド基などが挙げられる。これらは、1種単独で含まれていてもよいし、2種以上が含まれていてもよい。これらの中でも、イソシアネート基が好ましい。
これらの中でも、前記ポリオールは、前記ジオール単独、前記ジオールと少量の前記3価以上のポリオールとの混合物が好ましい。前記ジオールとしては、炭素数2〜12のアルキレングリコール、ビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物(例えば、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物、ビスフェノールAプロピレンオキサイド3モル付加物等)が好ましい。
これらの中でも、前記ポリカルボン酸は、炭素数4〜20のアルケニレンジカルボン酸、炭素数8〜20の芳香族ジカルボン酸が好ましい。
なお、前記ポリカルボン酸の代わりに、ポリカルボン酸の無水物、低級アルキルエステル(例えば、メチルエステル、エチルエステル、イソプロピルエステル等)などを用いることもできる。
前記活性水素基含有化合物は、水系媒体中で、前記プレポリマーが伸長反応、架橋反応等する際の伸長剤、架橋剤等として作用する。
前記活性水素基としては、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、水酸基(アルコール性水酸基又はフェノール性水酸基)、アミノ基、カルボキシル基、メルカプト基などが挙げられる。これらは、1種単独で含まれていてもよいし、2種以上が含まれていてもよい。
前記活性水素基含有化合物としては、活性水素基を有すれば、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、水などが挙げられ、前記プレポリマーが後述するイソシアネート基含有プレポリマーである場合には、高分子量化が可能となる点で、アミン類が好ましい。
これらの中でも、前記アミン類は、ジアミン、ジアミンと少量の3価以上のポリアミンとの混合物が特に好ましい。
前記伸長反応及び/又は架橋反応は、反応停止剤(例えば、ジエチルアミン、ジブチルアミン、ブチルアミン、ラウリルアミン等のモノアミン;ケチミン化合物等のモノアミンをブロックしたものなど)により停止させてもよい。
前記その他の樹脂としては、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、スチレン−アクリル共重合樹脂、ポリオール樹脂、ビニル系樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ケイ素系樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、アニリン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリカーボネート樹脂などが挙げられる。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。
前記着色剤としては、特に制限はなく、公知の染料及び顔料が全て使用でき、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、dxcGR)、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、パラクロル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、クロームバーミリオン、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、又はそれらの混合物などが挙げられる。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。
前記着色剤の含有量は、前記トナーに対して1質量%〜15質量%が好ましく、3質量%〜10質量%がより好ましい。
前記その他の成分としては、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、帯電制御剤、無機微粒子、流動性向上剤、クリーニング性向上剤、磁性材料などが挙げられる。
前記帯電制御剤としては、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、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、燐の単体又は化合物、タングステンの単体又は化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸金属塩、サリチル酸誘導体の金属塩などが挙げられる。
具体的には、ニグロシン系染料のボントロン03、第四級アンモニウム塩のボントロンP−51、含金属アゾ染料のボントロンS−34、オキシナフトエ酸系金属錯体のE−82、サリチル酸系金属錯体のE−84、フェノール系縮合物のE−89(以上、オリエント化学工業株式会社製)、第四級アンモニウム塩モリブデン錯体のTP−302、TP−415(以上、保土谷化学工業株式会社製)、第四級アンモニウム塩のコピーチャージPSY VP2038、トリフェニルメタン誘導体のコピーブルーPR、第四級アンモニウム塩のコピーチャージNEG VP2036、コピーチャージNX VP434(以上、ヘキスト社製)、LRA−901、ホウ素錯体であるLR−147(以上、日本カーリット社製)、銅フタロシアニン、ペリレン、キナクリドン、アゾ系顔料、その他スルホン酸基、カルボキシル基、四級アンモニウム塩等の官能基を有する高分子化合物などが挙げられる。
前記無機微粒子は、トナー粒子に流動性、現像性、帯電性を付与するための外添剤として使用することができる。
前記無機微粒子としては、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、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、ペンガラ、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、窒化ケイ素などが挙げられる。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。
その他高分子系微粒子、例えば、ソープフリー乳化重合、懸濁重合、分散重合によって得られるポリスチレン、メタクリル酸エステル、アクリル酸エステル共重合体、シリコーン、ベンゾグアナミン、ナイロン等の重縮合系、熱硬化性樹脂による重合体粒子が挙げられる。
前記無機微粒子の一次粒子径は、5nm〜2μmが好ましく、5nm〜500nmがより好ましい。また、前記無機微粒子のBET法による比表面積は、20m2/g〜500m2/gが好ましい。
前記無機微粒子の含有量は、トナーに対し0.01質量%〜5質量%が好ましく、0.01質量%〜2.0質量%がより好ましい。
前記流動性向上剤は、表面処理を行って、疎水性を上げ、高湿度下においても流動特性や帯電特性の悪化を防止可能なものを意味し、例えば、シランカップリング剤、シリル化剤、フッ化アルキル基を有するシランカップリング剤、有機チタネート系カップリング剤、アルミニウム系のカップリング剤、シリコーンオイル、変性シリコーンオイル、などが挙げられる。
前記クリーニング性向上剤は、静電潜像担持体及び一次記録媒体に残留する転写後の現像剤を除去するために前記トナーに添加され、例えば、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸等の脂肪酸金属塩、ポリメチルメタクリレート微粒子、ポリスチレン微粒子等のソープフリー乳化重合により製造されたポリマー微粒子、などが挙げられる。該ポリマー微粒子は、比較的粒度分布が狭いものが好ましく、体積平均粒径が0.01μm〜1μmのものが好適である。
前記磁性材料としては、特に制限はなく、目的に応じて公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、鉄粉、マグネタイト、フェライト、などが挙げられる。これらの中でも、色調の点で白色のものが好ましい。
前記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、活性水素基含有化合物、及び該活性水素基含有化合物と反応可能な部位を有する結着樹脂前駆体、結晶性ポリエステル樹脂、着色剤、及びエステルワックスを溶解乃至分散させて得られる油相を水系媒体中に分散させて乳化分散液を得、得られた乳化分散液中で前記結着樹脂前駆体と前記活性水素基含有化合物と反応させ、有機溶媒を除去することを特徴とし、具体的には、油相調製工程、水相調製工程、トナー分散液調製工程、及び溶媒除去工程を含み、更に必要に応じてその他の工程を含んでなる。
前記油相調製工程としては、有機溶媒中に、活性水素基含有化合物、及び該活性水素基含有化合物と反応可能な部位を有する結着樹脂前駆体、結晶性ポリエステル樹脂、着色剤、及びエステルワックスを溶解乃至分散させた油相を調製する工程であれば、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。
前記着色剤として顔料を用いる場合や、前記帯電制御剤などの有機溶媒に溶解しにくいようなものを前記有機溶媒添加する場合には、前記有機溶媒への添加に先立って粒子を小さくしておくことが好ましい。
前記着色剤のマスターバッチ化も好適な手段の一つであり、同様の方法を前記エステルワックス、及び前記帯電制御剤に適用することもできる。
更に別の方法として、前記有機溶媒の沸点未満で溶融するようなものを分散するのであれば、前記有機溶媒中で、必要に応じて分散助剤を添加し、分散質とともに攪拌しながら加熱を行い一旦溶解させた後、攪拌又はせん断を付与しながら冷却を行うことによって晶析を行い、分散質の微結晶を生成させる方法を行ってもよい。
前記有機溶媒中に溶解又は分散させる結着樹脂がポリエステル骨格を有する樹脂である場合、例えば、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル系溶媒、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶媒を用いることが、溶解性に優れる点から好ましい。これらの中でも、溶媒除去性の高い酢酸メチル、酢酸エチル、メチルエチルケトンが特に好ましい。
前記水相調製工程は、水相を調製する工程であれば、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。
前記界面活性剤としては、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、アルキルベンゼンスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、リン酸エステル、ジスルホン酸塩等の陰イオン界面活性剤;アルキルアミン塩、アミノアルコール脂肪酸誘導体、ポリアミン脂肪酸誘導体、イミダゾリン等のアミン塩型、アルキルトリメチルアンモニム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩、アルキルジメチルベンジルアンモニウム塩、ピリジニウム塩、アルキルイソキノリニウム塩、塩化ベンゼトニウム等の四級アンモニウム塩型などの陽イオン界面活性剤;脂肪酸アミド誘導体、多価アルコール誘導体等の非イオン界面活性剤;アラニン、ドデシルジ(アミノエチル)グリシン、ジ(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の両性界面活性剤などが挙げられる。これらの中でも、溶媒を含む油滴を効率よく分散するためには、HLBが高めのジスルホン酸塩が好ましい。
前記トナー分散液調製工程としては、前記水相中に前記油相を分散させて乳化分散液(トナー分散液)を調製する工程であれば、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。
なお、前記トナー分散液に含まれる有機溶媒の含有量は、前記トナー分散液の状態において、固形分(前記結着樹脂、前記着色剤、前記エステルワックス、及び必要に応じて前記帯電制御剤など)に対する含有量である。
前記溶媒除去工程は、前記トナー分散液に含まれる溶媒を除去する工程であれば、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、トナー分散液に含まれる有機溶媒を完全に除去する工程が好ましく、例えば、前記トナー分散液を攪拌しながら徐々に昇温して液滴中の有機溶媒を完全に蒸発除去する方法、前記トナー分散液を攪拌しながら乾燥雰囲気中に噴霧して液滴中の有機溶媒を完全に除去する方法、前記トナー分散液を攪拌しながら減圧して有機溶媒を蒸発除去する方法などが挙げられる。後の2つの手段は、最初の手段と併用することも可能である。
前記トナー分散液が噴霧される乾燥雰囲気としては、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、空気、窒素、炭酸ガス、燃焼ガスなどを加熱した気体が挙げられる。
前記乾燥雰囲気の温度としては、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、最高沸点溶媒の沸点以上の温度が好ましい。
前記噴霧は、例えば、スプレードライヤー、ベルトドライヤー、ロータリーキルンなどを用いて行われる。これらを用いると短時間の処理で十分に目的とする品質が得られる。
前記その他の工程としては、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、熟成工程、洗浄工程、乾燥工程などが挙げられる。
前記油相が、前記活性水素基含有化合物の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(プレポリマー)を含有する場合は、前記プレポリマーの伸長、架橋反応を進めるために熟成工程を行うことが好ましい。
前記熟成工程としては、前記溶媒除去工程の後であって、前記洗浄工程の前に行うことが好ましい。
前記熟成工程における熟成時間としては、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、10分間〜40時間が好ましく、2時間〜24時間がより好ましい。
前記熟成工程における反応温度としては、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、0℃〜65℃が好ましく、35℃〜50℃がより好ましい。
前記洗浄工程としては、前記溶媒除去工程に続いて、又は前記熟成工程に続いて、前記トナー分散液に含有されるトナー(トナー母体粒子)を洗浄する工程であれば、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。
前記トナー分散液は、トナー母体粒子の他、界面活性剤等の分散剤といった副材料が含まれているため、前記トナー分散液からトナー母体粒子のみを取り出すために洗浄を行う。
前記トナー母体粒子の洗浄方法としては、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、遠心分離法、減圧濾過法、フィルタープレス法などが挙げられる。いずれの方法によってもトナー母体粒子のケーキ体が得られるが、一度の操作で十分に洗浄できない場合は、得られたケーキを再度水系媒体に分散させてスラリーにして上記のいずれかの方法でトナー母体粒子を取り出す工程を繰り返してもよいし、減圧濾過法又はフィルタープレス法によって洗浄を行うのであれば、水系媒体をケーキに貫通させてトナー母体粒子が抱き込んだ副材料を洗い流す方法を採ってもよい。この洗浄に用いる水系媒体は水、又は水にメタノール、エタノールなどのアルコールを混合した混合溶媒を用いるが、コストや排水処理などによる環境負荷を考えると、水を用いることが好ましい。
前記乾燥工程としては、前記洗浄工程後に、前記トナー母体粒子を乾燥する工程であれば、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。
前記洗浄工程により洗浄されたトナー母体粒子は水分を多く含んでいるため、乾燥を行い前記粒子から水分を除去することでトナー母体粒子のみを得ることができる。
前記トナー母体粒子から水分を除去する方法としては、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、スプレードライヤー、真空凍結乾燥機、減圧乾燥機、静置棚乾燥機、移動式棚乾燥機、流動槽乾燥機、回転式乾燥機、攪拌式乾燥機などの乾燥機を使用する方法が挙げられる。
前記水分の除去は、トナー母体粒子の水分量が1質量%未満になるまで行うのが好ましい。また、水分除去後のトナー母体粒子が軟凝集をしており使用に際して不都合が生じる場合には、ジェットミル、ヘンシェルミキサー、スーパーミキサー、コーヒーミル、オースターブレンダー、フードプロセッサーなどの装置を利用して解砕を行い、軟凝集をほぐしてもよい。
本発明の現像剤は、本発明の前記トナーを有するが、キャリア等の成分を更に有してもよく、トナーからなる一成分現像剤、トナー及びキャリアからなる二成分現像剤等として、用いることができるが、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は、寿命向上等の点で、二成分現像剤を用いることが好ましい。このような現像剤は、磁性一成分現像法、非磁性一成分現像法、二成分現像法等の公知の各種電子写真法に用いることができる。
前記二成分現像剤中のキャリアの含有量は、90質量%〜98質量%が好ましく、93質量%〜97質量%が更に好ましい。
前記芯材の材料としては、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)系材料等が挙げられ、二種以上併用してもよい。なお、画像濃度の確保の点では、芯材として、鉄粉(100emu/g以上)、マグネタイト(75emu/g〜120emu/g)等の高磁化材料を用いることが好ましい。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は、芯材として、銅−亜鉛(Cu−Zn)系(30emu/g〜80emu/g)等の弱磁化材料を用いることが好ましい。
本発明の現像剤は、磁性一成分現像方法、非磁性一成分現像方法、二成分現像方法等の公知の各種電子写真法による画像形成に好適に用いることができる。
本発明で用いられる現像剤入り容器は、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、現像剤入り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。
前記現像剤入り容器本体としては、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トナー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。
前記現像剤入り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。
本発明の画像形成装置は、静電潜像担持体と、帯電手段と、露光手段と、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。なお、前記帯電手段と前記露光手段を合わせて静電潜像形成手段と称することもある。
本発明の画像形成方法は、帯電工程と、露光工程と、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。なお、前記帯電工程と前記露光工程を合わせて静電潜像形成工程と称することもある。
前記静電潜像担持体(以下、「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、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。
前記帯電工程は、前記静電潜像担持体の表面を帯電させる工程であり、帯電手段により実施される。
前記帯電は、例えば、前記帯電器を用いて前記静電潜像担持体の表面に電圧を印加することにより行うことができる。
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ラ、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。
前記帯電部材の形状としてはローラの他にも、磁気ブラシ、ファーブラシ等のどのような形態をとってもよく、電子写真方式の画像形成装置の仕様及び形態にあわせて選択可能である。磁気ブラシを用いる場合、磁気ブラシは、例えば、Zn−Cuフェライト等、各種フェライト粒子を帯電部材として用い、これを支持させるための非磁性の導電スリーブ、これに内包されるマグネットロールによって構成される。又はブラシを用いる場合、例えば、ファーブラシの材質としては、カーボン、硫化銅、金属又は金属酸化物により導電処理されたファーを用い、これを金属又は他の導電処理された芯金に巻き付けたり、張り付けたりすることで帯電器とする。
前記帯電器は、上記のような接触式の帯電器に限定されるものではないが、帯電器から発生するオゾンが低減された画像形成装置が得られる利点がある。
前記帯電器が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、帯電器が、静電潜像担持体にギャップテープを有し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電子写真感光体表面を帯電するものも好ましい。
前記露光工程は、帯電された静電潜像担持体表面を露光する工程であり、前記露光手段により行われる。
前記露光は、例えば、前記露光手段を用いて前記静電潜像担持体の表面を像様に露光することにより行うことができる。
前記露光における光学系は、アナログ光学系とデジタル光学系とに大別される。前記アナログ光学系は、原稿を光学系により直接静電潜像担持体上に投影する光学系であり、前記デジタル光学系は、画像情報が電気信号として与えられ、これを光信号に変換して電子写真感光体を露光し作像する光学系である。
前記露光手段としては、前記帯電手段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、レーザ光学系、液晶シャッタ光学系、LED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、本発明の前記トナー乃至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前記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前記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、前記静電潜像に該トナー乃至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に挙げられ、本発明の前記トナー入り容器を備えた現像器などがより好ましい。
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、記録媒体としては、代表的には普通紙であるが、現像後の未定着像を転写可能なものなら、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、OHP用のPETベース等も用いることができる。
前記定着工程は、記録媒体に転写されたトナー像を定着させる工程であり、定着手段を用いて、定着させることができる。なお、二色以上のトナーを用いる場合は、各色のトナーが記録媒体に転写される毎に定着させてもよいし、全色のトナーが記録媒体に転写されて積層された状態で定着させてもよい。定着手段としては、特に限定されず、公知の加熱加圧手段を用いた熱定着方式を採用することができる。加熱加圧手段としては、加熱ローラと加圧ローラを組合せたもの、加熱ローラと加圧ローラと無端ベルトを組合せたもの等が挙げられる。このとき、加熱温度は、通常、80℃〜200℃である。なお、必要に応じて、定着手段と共に、例えば、公知の光定着器を用いてもよい。
例えば、1999年度の国際エネルギー機関(IEA)のDSM(demand−side Management)プログラム中には、次世代複写機の技術調達プロジェクトが存在し、その要求仕様が公表されている。30cpm以上の複写機については、待機時間が10秒以内、待機時の消費電力が10ワット以上30ワット以下(複写速度で異なる)とするよう、従来の複写機に比べて飛躍的な省エネルギー化の達成が要求されている。このため、消費電力の大きい定着手段での省エネルギー化が必須である。
−除電工程及び除電手段−
前記除電工程は、前記静電潜像担持体に対し除電バイアスを印加して除電を行う工程であり、除電手段により好適に行うことができる。
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。
前記クリーニング工程は、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工程であり、クリーニング手段により好適に行うことができる。
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電子写真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。
前記リサイクル工程は、前記クリーニング工程により除去した前記トナーを前記現像手段にリサイクルさせる工程であり、リサイクル手段により好適に行うことができる。
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。
前記制御工程は、前記各工程を制御する工程であり、制御手段により好適に行うことができる。
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。
また、タンデム型現像器120の近傍には、露光手段30が配置されている。露光手段30は、感光体ドラム10上に露光光Lを露光し、静電潜像を形成する。
二次転写手段22の近傍には、定着手段25が配置されている。定着手段25は、無端ベルトである定着ベルト26と、定着ベルト26に押圧されて配置される加圧ローラ27を有する。定着ベルト26の張架ローラのうち、一つは加熱ローラである。また、二次転写手段22及び定着手段25の近傍に、記録紙の両面に画像を形成するために記録紙を反転させる反転手段28が配置されている。
そして、中間転写体50上に形成された複合トナー像にタイミングを合わせてレジストローラ49を回転させ、中間転写体50と二次転写手段22の間に記録紙を送り出し、複合トナー像を記録紙上に転写(二次転写)する。
なお、複合トナー像が転写された後に中間転写体50上に残留したトナーは、クリーニング手段17により除去される。
本発明で用いられる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、帯電手段、現像手段、転写手段、クリーニング手段、除電手段などのその他の手段を有してなり、画像形成装置本体に着脱可能なものである。
前記現像手段としては、本発明の現像剤を収容する現像剤入り容器と、現像剤入り容器内に収容された現像剤を担持すると共に搬送する現像剤担持体を少なくとも有する。なお、現像手段は、担持する現像剤の厚さを規制するため規制部材等を更に有してもよい。
表1に示す各脂肪酸成分と、表1に示す各アルコール成分とを、表1に記載のモル比率で、触媒としての硫酸(有効量)とともに、反応容器内に入れ、窒素気流下、240℃でエステル化反応させ、表1に示すモノエステルワックス1〜11、及び多価エステルワックスを合成した。
エステルワックスの2回目昇温時の吸熱ピーク温度(融点)は、DSCシステム(示差走査熱量計)(「Q−200」、TAインスツルメンツ社製)を用いて以下の方法で測定した。
まず、測定対象のワックス約5.0mgをアルミニウム製の試料容器に精秤して入れ、試料容器をホルダーユニットに載せ、電気炉中にセットした。次いで、窒素雰囲気下(流量50ml/min)、昇温速度1℃/min、温度変調周期60秒、温度変調振幅0.159℃で−20℃から150℃まで加熱した。その後、150℃から降温速度10℃/minにて0℃まで冷却させ、その後150℃まで昇温速度1℃/minで加熱し、示差走査熱量計(「Q−200」、TAインスツルメンツ社製)によりDSC曲線を計測した。得られたDSC曲線から、2回目の昇温時におけるDSC曲線のエステルワックスに相当する吸熱ピーク温度を求めた。
エステルワックスの動的粘弾性は、レオメトリックサイエンテフィック社製ARES測定装置を用いて測定した。
まず、ワックス試料を錠剤に成型した後、ジオメトリー上部に50mm径のパラレルプレート、下側に直径50mmのカップをセットし、0点調整を行いノーマルフォースを0とした後に、6.28rad/s〜62.8rad/sの振動周波数で正弦波振動を与える。前記パラレルプレートは間隙を1.0mmにセットし、前記ワックスの融点に対して−15℃〜+15℃の範囲で測定した。
η*aは、離型剤の測定周波数6.28rad/sにおける動的粘弾性測定から求められた複素粘度(Pa・s)を表し、η*bは、離型剤の測定周波数62.8rad/sにおける動的粘弾性測定から求められた複素粘度(Pa・s)を表す。
<トナーの作製>
−有機微粒子エマルションの合成−
撹拌棒、及び温度計をセットした反応容器内に、水683質量部、メタクリル酸エチレンオキサイド付加物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)11質量部、スチレン83質量部、メタクリル酸83質量部、アクリル酸ブチル110質量部、及び過硫酸アンモニウム1質量部を仕込み、400回転/分で15分間撹拌したところ、白色の乳濁液が得られた。加熱して、系内温度75℃まで昇温し5時間反応させた。更に、1質量%過硫酸アンモニウム水溶液30質量部加え、75℃で5時間熟成してビニル系樹脂(スチレン−メタクリル酸−アクリル酸ブチル−メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩の共重合体)の水性分散液[微粒子分散液]を得た。
得られた[微粒子分散液]について、粒度分布測定装置(LA−920、堀場製作所製)で測定した体積平均粒径は、0.10μmであった。
また、得られた[微粒子分散液]の一部を乾燥して樹脂分を単離した。該樹脂分のガラス転移温度(Tg)は57℃、重量平均分子量は121,000であった。
水990質量部、[微粒子分散液]80質量部、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)40質量部、及び酢酸エチル90質量部を混合撹拌し、乳白色の液体を得た。これを[水相1]とする。
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プロピレンオキサイド3モル付加物781質量部、テレフタル酸218質量部、アジピン酸48質量部、及びジブチルチンオキサイド2質量部を入れ、常圧下、230℃で13時間反応し、更に10mmHg〜15mmHgの減圧で7時聞反応した後、反応容器に無水トリメリット酸45質量部を入れ、常圧下、180℃で2時間反応し、[低分子ポリエステル樹脂]を得た。
得られた[低分子ポリエステル樹脂]は、数平均分子量9,600、重量平均分子量28,000、ガラス転移温度(Tg)43℃、酸価12.2mgKOH/gであった。
窒素導入管、脱水管、攪拌器、及び熱伝対を装備した5リットルの四つ口フラスコに1,12−ドデカンジオール2,500g、1,8−オクタン二酸2,330g、及びハイドロキノン4.9gを入れ、180℃で20時間反応させた後、200℃に昇温して6時間反応させ、更に8.3kPaにて10時間反応させて、[結晶性ポリエステル樹脂1]を得た。
得られた[結晶性ポリエステル樹脂1]は、融点が69℃、SP値は9.9、GPC測定での重量平均分子量は15,000であった。
なお、結晶性ポリエステル樹脂の融点は、示差走査熱量計であるTG−DSCシステムTAS−100(理学電機株式会社製)を用い、最大吸熱ピークを測定して求めた。
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エチレンオキサイド2モル付加物682質量部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物81質量部、テレフタル酸283質量部、無水トリメリット酸22質量部、及びジブチルチンオキサイド2質量部を入れ、常圧下、230℃で8時間反応し、更に10mmHg〜15mmHgの減圧で5時間反応し[中間体ポリエステル]を得た。得られた[中間体ポリエステル]は、数平均分子量2,100、重量平均分子量9,500、ガラス転移温度(Tg)55℃、酸価0.5mgKOH/g、水酸基価49mgKOH/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中に、[中間体ポリエステル]411質量部、イソホロンジイソシアネート89質量部、及び酢酸エチル500質量部を入れ、100℃で5時間反応し、[プレポリマー]を得た。
カーボンブラック(キャボット社製、リーガル400R)40質量部、ポリエステル樹脂〔三洋化成工業株式会社製、RS−801、酸価10mgKOH/g、重量平均分子量(Mw)20,000、ガラス転移温度(Tg)64℃〕60質量部、及び水30質量部をヘンシェルミキサーにて混合し、顔料凝集体中に水が染み込んだ混合物を得た。
これをロール表面温度130℃に設定した2本ロールにより45分間混練を行い、パルベライザーで直径1mmの大きさに粉砕し、[マスターバッチ]を得た。
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170質量部及びメチルエチルケトン75質量部を仕込み、50℃で5時間反応を行い、[ケチミン化合物]を得た。得られた[ケチミン化合物]のアミン価は418であった。
撹拌棒、及び温度計をセットした容器内に、前記合成した[低分子ポリエステル樹脂]378質量部、前記合成した[結晶性ポリエステル樹脂1]220質量部、前記合成した[モノエステルワックス1]110質量部、及び酢酸エチル947質量部を仕込み、撹拌下80℃に昇温し、80℃のまま5時間保持した後、1時間で30℃に冷却し[原料溶解液]を得た。
得られた[原料溶解液]1,324質量部を容器に移し、ビーズミル(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/hr、ディスク周速度6m/秒、0.5mmジルコニアビーズを80体積%充填、3パスの条件で、[原料分散液]の作製を行った。
次いで、[原料分散液]に前記作製した[マスターバッチ]500質量部、及び前記合成した[プレポリマー]109.4質量部を加えて、上記条件のビーズミルで1パスし、[油相分散液]を得た。
得られた[油相分散液]の固形分濃度(130℃で30分間)は50質量%であった。
前記調製した[油相分散液]800質量部、及び前記合成した[ケチミン化合物]6.6質量部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化社製)で5,000rpmで1分間混合した後、容器に、前記調製した[水相]1,200質量部を加え、TKホモミキサーで、回転数13,000rpmで3分間混合し[乳化スラリー]を得た。
撹拌機、及び温度計をセットした容器に、[乳化スラリー]を投入し、15℃で1時間静置した後、30℃で1時間脱溶媒を行い、[分散スラリー]を得た。
得られた[分散スラリー]は、体積平均粒径5.95μm、個数平均粒径5.45μm(マルチサイザーIIで測定)であった。
得られた[乳化スラリー]100質量部を減圧濾過した後、濾過ケーキにイオン交換水100質量部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後濾過した。濾過ケーキに10質量%水酸化ナトリウム水溶液100質量部を加え、超音波振動を付与してTKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで30分間)した後、減圧濾過した。
この超音波アルカリ洗浄を再度行った(超音波アルカリ洗浄2回)。
濾過ケーキに10質量%塩酸100質量部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後濾過した。濾過ケーキにイオン交換水300質量部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後濾過する操作を2回行い[濾過ケーキ1]を得た。
得られた[濾過ケーキ1]を循風乾燥機にて45℃で48時間乾燥し、目開き75μmメッシュで篩い、トナー母体粒子を得た。
得られたトナー母体粒子100質量部に疎水性シリカ0.7質量部と、疎水化酸化チタン0.3質量部とをヘンシェルミキサーにて混合し、トナー1を作製した。
−トナーの作製−
実施例1において、[モノエステルワックス1]を[モノエステルワックス2]に代えた以外は、実施例1と同様にして、トナー2を作製した。
−トナーの作製−
実施例1において、[モノエステルワックス1]を[モノエステルワックス3]に代えた以外は、実施例1と同様にして、トナー3を作製した。
−トナーの作製−
実施例1において、「モノエステルワックス1」を「モノエステルワックス4」に代えた以外は、実施例1と同様にして、トナー4を作製した。
−トナーの作製−
実施例1において、[モノエステルワックス1]を[モノエステルワックス5]に代えた以外は、実施例1と同様にして、トナー5を作製した。
−トナーの作製−
実施例1において、[モノエステルワックス1]を[モノエステルワックス6]に代えた以外は、実施例1と同様にして、トナー6を作製した。
−トナーの作製−
実施例1において、[モノエステルワックス1]を[モノエステルワックス7]に代えた以外は、実施例1と同様にして、トナー7を作製した。
−トナーの作製−
実施例1において、[モノエステルワックス1]を[多価エステルワックス]に代えた以外は、実施例1と同様にして、トナー8を作製した。
−トナーの作製−
実施例1において、[モノエステルワックス1]を[モノエステルワックス8]に代えた以外は、実施例1と同様にして、トナー9を作製した。
実施例1において、[モノエステルワックス1]を[モノエステルワックス9]に代えた以外は、実施例1と同様にして、トナー10を作製した。
−トナーの作製−
実施例1において、[モノエステルワックス1]を[モノエステルワックス10]に代えた以外は、実施例1と同様にして、トナー11を作製した。
−トナーの作製−
実施例1において、[モノエステルワックス1]を[モノエステルワックス11]に代えた以外は、実施例1と同様にして、トナー12を作製した。
−トナーの作製−
実施例1において、[モノエステルワックス1]を「パラフィンワックス(日本精鑞株式会社製)」に代えた以外は、実施例1と同様にして、トナー13を作製した。
−トナーの作製−
実施例1において、[モノエステルワックス1]を[マイクロクリスタリンワックス(日本精鑞株式会社製)]に代えた以外は、実施例1と同様にして、トナー14を作製した。
−トナーの作製−
実施例1において、[モノエステルワックス1]を[ポリアルキレンワックス(日本精鑞株式会社製)]に代えた以外は、実施例1と同様にして、トナー15を作製した。
作製した各トナー5質量%と、シリコーン樹脂を被覆した平均粒子径が40μmの銅−亜鉛フェライトキャリア95質量%とをボールミルを用い混合して、各現像剤を作製した。
各現像剤を用い、毎分A4サイズの用紙を45枚印刷できる画像形成装置(株式会社リコー製、imagioNeo450)でNBS社製複写印刷用紙<55>を1,000枚連続通紙した際の用紙詰まり回数を測定し、下記基準により、離型性を評価した。
〔評価基準〕
◎:用紙詰まり未発生
○:用紙詰まり1回以上3回以下発生
△:用紙詰まり3回超10回以下発生
×:用紙詰まり10回超発生
定着ローラとして、テフロン(登録商標)ローラを使用した複写機(MF2200、株式会社リコー製)の定着部を、定着温度を自由に変更できるように改造した装置を用いて、タイプ6200紙(株式会社リコー製)に複写テストを行った。
具体的には、定着温度を変化させてコールドオフセット温度(定着下限温度)を求めた。
定着下限温度の評価条件は、紙送りの線速度を120mm/秒〜150mm/秒、面圧を1.2kgf/cm2、ニップ幅を3mmとした。
定着下限温度は、消費電力が抑えられることから、低いことが好ましく、130℃以下であれば、実使用上問題の無いレベルである。
〔評価基準〕
◎:定着下限温度が125℃よりも低い
○:定着下限温度が125℃以上130℃以下
△:定着下限温度が130℃と同等だが、わずかにコールドオフセットが発生する
×:定着下限温度が130℃より高い
50mLのガラス容器に各トナーを充填し、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、針入度を測定し、下記基準により、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〕
◎:針入度が25mm以上
○:針入度が15mm以上25mm未満
△:針入度が5mm以上15mm未満
×:針入度が5mm未満
機内汚染性は、複写機(MF2200、株式会社リコー製)本体の排気口にパーティクルカウンター(KC01E、リオンテック株式会社製)を取り付け、各現像剤を用いて印刷面積が用紙の20%である画像を180℃定着で1分間出力したときの粉塵量で評価した。
〔評価基準〕
◎:粉塵の検出が無い
○:5万個未満の粉塵量が検出された。
△:5万個以上10万個未満の粉塵量が検出された。
×:10万個以上の粉塵量が検出された。
また、実施例3では、実施例1と比較して、離型剤の複素粘度η*aが低いため、実施例1と同等の離型性を示したものの、離型剤のトナーからの溶出が多く、フィルミングが悪化し、耐熱保存性も悪化した。
また、実施例4では、実施例1と比較して、離型剤の溶出量が少ないため、離型性がわずかに悪化した。
また、実施例5では、複素粘度の比(η*b/η*a)が小さいため、離型剤の溶出量が多く、機内汚染性がわずかに悪化した。
また、実施例6では、実施例1と比較して高融点の離型剤を使用したため、定着性がわずかに劣った。
また、実施例7では、実施例1と比較して低融点の離型剤を使用したため、定着性、離型性に優れるものの耐熱保存性に悪化が見られた。
また、実施例8では離型剤として多価エステルワックスを使用したが、実施例1のモノエステル1を用いたものと比較すると定着性、離型性、及び耐熱保存性がわずかに悪化したが、機内汚染性に関しては良好な結果が得られた。
これに対して、比較例1〜7のトナーでは、離型性、低温定着性、耐熱保存性、機内汚染性のいずれかで、良好な結果が得られなかった。詳しくは、比較例1のトナーは実施例1と比較すると、複素粘度η*aが高く、離型剤の溶出が少なく、離型性が低下した。また、比較例2では、定着後のトナーにおいて離型剤の分子状態が不安定で揮発がしやすくなり、機内汚染性が悪化した。また耐熱保存性にも悪化が見られた。また、比較例3のトナーは、実施例1と比較すると離型剤の融点が高く、耐機内汚染性及び保存性は使用可能なレベルだが、高融点による定着下限の大幅な悪化が見られ、離型性にも悪化が見られた。また、比較例4のトナーは、実施例1と比較すると、融点の低い離型剤を使用しており、定着下限は実施例1に近いが低融点による保存性の悪化が見られた。また、比較例5は、パラフィンワックスを用いており、良好な離型性、定着性、及び耐熱保存性を示すが、実施例1のトナーと比較すると離型剤が溶出しやすく、機内汚染性が劣った。また、比較例6は、マイクロクリスタリンワックスを用いており、良好な離型性、機内汚染性、耐熱保存性を示すが、定着性が劣った。
また、比較例7は、離型剤としてポリアルキレンワックスを用いており、高い融点を持つために耐熱保存性は良好であるが、結晶性ポリエステル樹脂との組み合わせでは粘弾性の低下の効果が発揮されにくく、定着下限及び離型性が悪化した。
18 画像形成手段
20 帯電ローラ
22 二次転写手段
24 二次転写ベルト
25 定着手段
30 露光手段
40 現像器
50 中間転写体
52 帯電手段
60 クリーニング手段
70 除電ランプ
80 転写手段
90 クリーニング手段
100A 画像形成装置
100B 画像形成装置
110 プロセスカートリッジ
120 タンデム型現像器
Claims (7)
- 結着樹脂、離型剤、及び着色剤を含有するトナーであって、
前記結着樹脂が、結晶性ポリエステル樹脂及び非結晶性ポリエステル樹脂を含有し、
前記離型剤の示差走査熱量測定による2回目の昇温時の吸熱ピーク温度が、60℃〜80℃であり、
前記離型剤が、下記数式(1)及び(2)を満たすエステルワックスであることを特徴とするトナー。
1.1Pa・s≦η*a≦2.0Pa・s ・・・ 数式(1)
0.001≦η*b/η*a≦1.00 ・・・ 数式(2)
ただし、前記数式(1)及び(2)中、η*aは、前記離型剤の測定周波数6.28rad/sにおける動的粘弾性測定から求めた複素粘度(Pa・s)を表し、η*bは、前記離型剤の測定周波数62.8rad/sにおける動的粘弾性測定から求めた複素粘度(Pa・s)を表す。 - 離型剤が、モノエステルワックスである請求項1に記載のトナー。
- 有機溶媒中に、活性水素基含有化合物、及び該活性水素基含有化合物と反応可能な部位を有する結着樹脂前駆体、結晶性ポリエステル樹脂、着色剤、及びエステルワックスを溶解乃至分散させて得られる油相を水系媒体中に分散させて乳化分散液を得、得られた乳化分散液中で前記結着樹脂前駆体と前記活性水素基含有化合物とを反応させ、有機溶媒を除去することにより得られる請求項1から2のいずれかに記載のトナー。
- 結晶性ポリエステル樹脂の融点が55℃〜80℃である請求項1から3のいずれかに記載のトナー。
- 請求項1から4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。
- 静電潜像担持体と、該静電潜像担持体表面を帯電させる帯電手段と、帯電された静電潜像担持体表面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像を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有する画像形成装置であって、
前記トナーが、請求項1から4のいずれかに記載のトナーであることを特徴とする画像形成装置。 - 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含む画像形成方法であって、
前記トナーが、請求項1から4のいずれかに記載のトナーであることを特徴とする画像形成方法。
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