JP2018005049A - トナーおよび画像形成方法 - Google Patents
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Abstract
Description
<アゾベンゼン誘導体>
本発明のアゾベンゼン誘導体は、下記化学式(1)で表される。
本発明のトナーは、結着樹脂を含むことが好ましい。トナーの製造方法として後述の乳化凝集法を利用することにより、略均一な粒子径および形状を有するトナー粒子を作製できることが一般的に知られている。上記化学式(1)に記載のアゾベンゼン誘導体単独では、分子の構造上、乳化凝集法における塩析を用いてトナー粒子を作製することができないが、アゾベンゼン誘導体と結着樹脂とを併用することにより、乳化凝集法における塩析を用いて略均一な粒子径および形状を有するトナー粒子の作製を行うことができる。よって、アゾベンゼン誘導体および結着樹脂を含むトナーは、電子写真用トナーにより容易に適用することができる。
本発明でいうスチレンアクリル樹脂とは、少なくともスチレン単量体と(メタ)アクリル酸エステル単量体とを用いて、重合を行うことにより形成されるものである。ここで、スチレン単量体とは、CH2=CH−C6H5の構造式で表されるスチレンの他、スチレン構造中に公知の側鎖や官能基を有する構造のものも含まれる。
エチレン、プロピレン、イソブチレン等
(2)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
(3)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
(4)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
(5)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
(6)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。
ポリエステル樹脂は、2価以上のカルボン酸(多価カルボン酸成分)と、2価以上のアルコール(多価アルコール成分)との重縮合反応によって得られる公知のポリエステル樹脂である。なお、ポリエステル樹脂は、非晶性であってもよいし結晶性であってもよい。
本発明のトナーは着色剤を含んでもよい。着色剤としては、一般に知られている染料および顔料を用いることができる。
本発明に係るトナーは、離型剤を含有してもよい。使用される離型剤は、特に限定されるものではなく、公知の種々のワックスを用いることができる。ワックスとしては、低分子量ポリプロピレン、ポリエチレン、または酸化型の低分子量ポリプロピレン、ポリエチレンなどのポリオレフィン、パラフィン、合成エステルワックスなどが挙げられ、特に、低融点および低粘度であることから、合成エステルワックスを用いることが好ましく、合成エステルワックスとしてベヘン酸ベヘニル、グリセリントリベヘネート、ペンタエリスリトールテトラベヘネートなどを用いることが特に好ましい。
本発明に係るトナーは、荷電制御剤を含有してもよい。使用される荷電制御剤は、摩擦帯電により正または負の帯電を与えることのできる物質であり、かつ無色のものであれば特に限定されず、公知の種々の正帯電性の荷電制御剤および負帯電性の荷電制御剤を用いることができる。
トナーの流動性、帯電性、クリーニング性等を改良するために、当該トナー粒子に、いわゆる後処理剤である流動化剤、クリーニング助剤等の外添剤を添加して本発明のトナーを構成してもよい。
トナーの平均粒径は、体積基準のメジアン径(D50)で4〜10μmであることが好ましく、6〜9μmであることがより好ましい。体積基準のメジアン径(D50)が上記の範囲にあることにより、転写効率が高くなりハーフトーンの画質が向上し、細線やドット等の画質が向上する。
本発明のトナーの製造方法は特に制限されない。たとえば、アゾベンゼン誘導体のみでトナーとする場合は、上記の合成方法で得られたアゾベンゼン誘導体を、ハンマーミル、フェザーミル、カウンタージェットミルなどの装置を用いて粉砕した後、スピンエアーシーブ、クラッシール、マイクロンクラッシファイアーなどの乾式分級機を用いて所望の粒径になるように分級することを含む製造方法が好ましい。
(1A)結着樹脂粒子の分散液を調製する結着樹脂粒子分散液調製工程
(1B)着色剤粒子の分散液を調製する着色剤粒子分散液調製工程
(1C)アゾベンゼン誘導体粒子の分散液を調製するアゾベンゼン誘導体粒子分散液調製工程
(2)結着樹脂粒子、着色剤粒子およびアゾベンゼン誘導体粒子が存在している水系媒体中に、凝集剤を添加し、塩析を進行させると同時に凝集・融着を行い、会合粒子を形成する会合工程
(3)会合粒子の形状制御をすることによりトナー粒子を形成する熟成工程
(4)水系媒体からトナー粒子を濾別し、当該トナー粒子から界面活性剤等を除去する濾過、洗浄工程
(5)洗浄処理されたトナー粒子を乾燥する乾燥工程
(6)乾燥処理されたトナー粒子に外添剤を添加する外添剤添加工程
の各工程を含むことが好ましい。以下、(1A)〜(1C)の工程について説明する。
本工程では、従来公知の乳化重合などにより樹脂粒子を形成し、この樹脂粒子を凝集、融着させて結着樹脂粒子を形成する。一例として、結着樹脂を構成する重合性単量体を水系媒体中へ投入、分散させ、重合開始剤によりこれら重合性単量体を重合させることにより、結着樹脂粒子の分散液を作製する。
この着色剤粒子分散液調製工程は、着色剤を水系媒体中に微粒子状に分散させて着色剤粒子の分散液を調製する工程である。
このアゾベンゼン誘導体粒子分散液調製工程は、アゾベンゼン誘導体を水系媒体中に微粒子状に分散させてアゾベンゼン分散体粒子の分散液を調製する工程である。アゾベンゼン誘導体粒子分散液を調製するにあたり、まず、アゾベンゼン誘導体乳化液を調製する。アゾベンゼン誘導体乳化液の調製方法としては、たとえば、有機溶媒にアゾベンゼン誘導体を溶解させたアゾベンゼン誘導体液を得た後、該アゾベンゼン誘導体液を水系媒体中で乳化させる方法が挙げられる。
本工程で用いられる有機溶媒は、本発明のアゾベンゼン誘導体を溶解させることができれば特に制限されず使用することができる。具体的には、酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル類、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、テトラヒドロフランなどのエーテル類、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン類、ヘキサン、ヘプタンなどの飽和炭化水素類、ジクロロメタン、ジクロロエタン、四塩化炭素などのハロゲン化炭化水素類が挙げられる。
本工程で用いられる水系媒体は、水、または水を主成分として、アルコール類、グリコール類などの水溶性溶媒や、界面活性剤、分散剤などの任意成分が配合されている水系媒体などが挙げられる。水系媒体は、好ましくは水と界面活性剤とを混合したものが用いられる。
本発明のトナーは、たとえば磁性体を含有させて一成分磁性トナーとして使用する場合、いわゆるキャリアと混合して二成分現像剤として使用する場合、非磁性トナーを単独で使用する場合などが考えられ、いずれも好適に使用することができる。
本発明のトナーは、電子写真方式の公知の種々の画像形成方法において用いることができる。たとえば、モノクロの画像形成方法やフルカラーの画像形成方法に用いることができる。フルカラーの画像形成方法では、イエロー、マゼンタ、シアン、およびブラックの各々に係る4種類のカラー現像装置と、1つの感光体とにより構成される4サイクル方式の画像形成方法や、各色に係るカラー現像装置および感光体を有する画像形成ユニットを、それぞれ色別に搭載するタンデム方式の画像形成方法など、いずれの画像形成方法にも適用することができる。
図2は、画像形成装置100における照射部40の概略構成図である。
<化学式(1)のRがアルキル基である化合物の合成>
4−ヘキシルアニリン(0.17g、1.0mmol)にトルエン10mL、および活性二酸化マンガン(0.30g、3.5mmol)を加え、120℃で8時間攪拌を続けた。溶媒を減圧留去後、酢酸エチルで抽出し、有機層を飽和食塩水で洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。これを濾過した後、溶媒を減圧留去し、得られた固形物を酢酸エチル:ヘキサン=1:5の混合液を展開溶媒とするシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製した。その後、溶媒を除去することにより、4,4’−ジヘキシルアゾベンゼン(アゾベンゼン誘導体1、化学式(1)のRがn−ヘキシル基である化合物)を得た。
4,4’−ジヒドロキシアゾベンゼン(0.21g、1.0mmol)にDMF10mL、1−ブロモヘキサン(0.99g、6.0mmol)、および炭酸カリウム(0.69g、5.0mmol)を加え、80℃で2時間攪拌した後、室温で12時間攪拌を続けた。溶媒を減圧留去後、酢酸エチルで抽出し、有機層を飽和食塩水で洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。これを濾過した後、溶媒を減圧留去し、得られた固形物を酢酸エチル:ヘキサン=5:95の混合液を展開溶媒とするシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製した。その後、溶媒を除去することにより、4,4’−ビス(ヘキシルオキシ)アゾベンゼン(アゾベンゼン誘導体7、化学式(1)のRがn−ヘキシルオキシ基である化合物)を得た。
<トナー1〜8、14〜16の作製>
アゾベンゼン誘導体1をハンマーミルにて粒径1mm以下になるように粗粉砕し、次いで、高圧気体を用いた衝突式気流粉砕機を用いて微粉砕しアゾベンゼン誘導体の粉砕物を得た。次に、クラッシールを用いて微粉および粗粉を同時に分級除去し、トナー1を得た。トナー1の体積基準のメジアン径は8.2μmであった。
(スチレンアクリル樹脂粒子分散液の作製)
スチレン 201質量部、n−ブチルアクリレート 117質量部、およびメタクリル酸 18.3質量部を混合し、このモノマー混合液を攪拌しつつ80℃に加温し、ベヘン酸ベヘニル 172質量部を徐々に添加して溶解した。
n−ドデシル硫酸ナトリウム 11.5質量部を純水 1600質量部に溶解し、カーボンブラック「モーガルL(キャボット社製)」25質量部を徐々に添加し、次いで、「クレアミックス(登録商標)WモーションCLM−0.8(エム・テクニック株式会社製)」を用い、カーボンブラック分散液を調製した。分散液中のカーボンブラックの粒径は、個数基準におけるメジアン径で160nmであった。
ジクロロメタン80質量部と、アゾベンゼン誘導体1 20質量部とを50℃で加熱しながら混合攪拌し、アゾベンゼン誘導体1を含む液を得た。この液100質量部に、50℃に温めた蒸留水99.5質量部と、20質量%ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム水溶液0.5質量部との混合液を添加した。その後、シャフトジェネレーター18Fを備えるホモジナイザー(ハイドルフ社製)により16000rpmで20分間攪拌して乳化させ、アゾベンゼン誘導体乳化液を得た。
上記で作製したスチレンアクリル樹脂粒子分散液を固形分換算で360質量部、アゾベンゼン誘導体粒子分散液を固形分換算で360質量部、イオン交換水900質量部、およびカーボンブラック分散液を固形分換算で70質量部を、攪拌装置、温度センサー、および冷却管を装着した反応装置に投入した。容器内の温度を30℃に保持して、5モル/リットルの水酸化ナトリウム水溶液を添加してpHを10に調整した。
アゾベンゼン誘導体1と結着樹脂との質量比を下記表2のように変更したこと以外は、上記<トナー9の作製>と同様にして、トナー10〜11を作製した。
スチレンアクリル樹脂粒子分散液の代わりに、下記のようにして作製したポリエステル樹脂粒子分散液を用い、上記アゾベンゼン誘導体粒子分散液の調製においてアゾベンゼン誘導体1の代わりにアゾベンゼン誘導体7を用い、さらに(凝集・融着)の工程を下記のように行ったこと以外は、<トナー9の作製>と同様にして、トナー12を作製した。
窒素導入管、脱水管、攪拌器、および熱電対を備えた容量10リットルの四つ口フラスコに、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物 500質量部、テレフタル酸 117質量部、フマル酸 81質量部、およびオクチル酸スズ(エステル化触媒)2質量部を投入し、温度230℃で8時間の重縮合反応を行った。さらに、8kPaで1時間重縮合反応を継続後、160℃に冷却し、ポリエステル樹脂を得た。ポリエステル樹脂 100質量部を、「ランデルミル 形式:RM」(株式会社徳寿工作所製)で粉砕し、予め作製した0.26質量%のラウリル硫酸ナトリウム水溶液 638質量部と混合し、攪拌しながら超音波ホモジナイザー「US−150T」(株式会社日本精機製作所製)を用いて、V−LEVEL、300μAで30分間超音波分散し、ポリエステル樹脂粒子分散液を作製した。
上記で作製したポリエステル樹脂粒子分散液を固形分換算で540質量部、アゾベンゼン誘導体粒子分散液を固形分換算で180質量部、イオン交換水900質量部、およびカーボンブラック分散液を固形分換算で70質量部を、攪拌装置、温度センサー、および冷却管を装着した反応装置に投入した。容器内の温度を30℃に保持して、5モル/リットルの水酸化ナトリウム水溶液を添加してpHを10に調整した。
アゾベンゼン誘導体7と結着樹脂との質量比を下記表2のように変更したこと以外は、上記<トナー12の作製>と同様にして、トナー13を作製した。
上記アゾベンゼン誘導体1に代えて、下記の方法で調製した化合物1の懸濁液または化合物2の懸濁液を使用し、かつ化合物1または化合物2と結着樹脂との質量比を下記表2のように変更したこと以外は、上記<トナー9の作製>と同様にして、トナー17〜18を作製した。
特開2014−191078号公報の段落「0217」〜「0227」に記載の「(1−1)UV軟化材料懸濁液Aの調製」と同様の方法で、下記化学式(2)で表される化合物1の懸濁液を調製した。
特開2014−191078号公報の段落「0227」〜「0238」に記載の「(1−2)UV軟化材料懸濁液Bの調製」と同様の方法で、下記化学式(3)で表される化合物2の懸濁液を調製した。
体積基準のメジアン径が70μmの鉄粉9.5gと、各実施例および比較例のトナー0.5gとを、20mlガラス製容器に入れ、毎分200回、振り角度45度、アーム50cmで20分間振り、現像剤を作製した。
定着性試験は、上記で得られた現像剤を用いて、常温常湿環境下(温度20℃、湿度50%RH)で行った。一方に現像剤、他方に普通紙(坪量:64g/m2)を設置した一対の平行平板(アルミ)電極間に、現像剤を磁力によって摺動させながら配置し、電極間ギャップが0.5mm、DCバイアスとACバイアスとはトナー付着量3g/m2となる条件でトナーを現像させ、紙の表面にトナー層を形成し、各定着装置にて定着した印刷物を用いて行った。この印刷物の1cm角の画像を、「JKワイパー(登録商標)」(日本製紙クレシア株式会社製)で10kPaの圧力をかけて3回こすり、画像の定着率で評価した。定着率80%以上を合格とする。なお、画像の定着率とは、プリント後の画像およびこすった後の画像の濃度を反射濃度計「RD−918」(サカタインクスエンジニアリング株式会社製)で測定し、こすった後のベタ画像の反射濃度を、プリント後のベタ画像の反射濃度で除した値を百分率で表した数値である。
No.1:図2の圧着部9がなく、第1照射部40aから照射される紫外光の波長は365nmであり(光源:発光波長が365nm±10nmのLED光源)、照射量は10J/cm2である。第2照射部40bから照射される可視光の波長は505nmであり(光源:発光波長が505nm±10nmのLED光源)、照射量は20J/cm2である;
No.2:図2の圧着部9があり、加圧部材91の温度が20℃である。第1照射部および第2照射部の光源および照射量はNo.1と同様;
No.3:図2の圧着部9があり、加圧部材91の温度が80℃である。第1照射部および第2照射部の光源および照射量はNo.1と同様。
2 帯電器、
3 露光器、
4 現像部、
5 転写部、
6 除電部、
7 用紙搬送系、
8 クリーニング部、
9 圧着部、
10 画像形成部、
11 給紙部、
12 搬送ローラー、
13 搬送ベルト、
14 排紙部、
15 手差し給紙部、
16 トレイ、
17 温湿度計、
20 画像処理部、
24 用紙反転部、
40 照射部、
40a 第1照射部、
40b 第2照射部、
50 転写ローラー、
71 画像読取装置、
72 自動原稿送り装置、
85 ブレード、
90 制御部、
91、92 加圧部材、
100 画像形成装置、
d 原稿、
S 記録用紙。
Claims (7)
- 下記化学式(1)で表されるアゾベンゼン誘導体を含むトナー:
- さらに結着樹脂を含む、請求項1に記載のトナー。
- 前記結着樹脂は、スチレンアクリル樹脂およびポリエステル樹脂からなる群より選択される少なくとも1種を含む、請求項2に記載のトナー。
- さらに着色剤を含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載のトナー。
- 記録媒体上に請求項1〜4のいずれか1項に記載のトナーからなるトナー像を形成する工程と、
前記トナー像に対して、300nm以上400nm未満の波長を有する光を照射して前記トナー像を軟化させる工程と、
軟化した前記トナー像に対して、400nm以上800nm以下の波長を有する光を照射して前記トナー像を固化させ記録媒体に定着させる工程と、
を含む、画像形成方法。 - 前記記録媒体に定着させる工程の前に、軟化した前記トナー像を加圧部材により加圧する工程をさらに含む、請求項5に記載の画像形成方法。
- 前記加圧部材の温度が、30℃以上100℃以下である、請求項6に記載の画像形成方法。
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