JP2018072767A - 画像形成装置および画像形成方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】光を吸収することで固体から液体へ相転移する化合物を含むトナーの軟化速度および画像の定着性を向上させる手段を提供する。【解決手段】300nm以上400nm未満の波長を有する光を吸収することで固体から液体へ相転移する化合物と結着樹脂と、を含むトナーが用いられる画像形成装置であって、記録媒体上に形成されたトナー像を加熱する加熱手段と、前記加熱手段によって加熱された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する第1の光照射手段と、前記第1の光照射手段により光が照射された前記トナー像を加圧して前記記録媒体に圧着させる加圧手段と、前記加圧手段により前記記録媒体に圧着され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する第2の光照射手段と、を備える、画像形成装置。【選択図】図1

Description

本発明は、画像形成装置および画像形成方法に関する。
従来、感光体上に形成された静電潜像をトナーで現像してトナー像を形成し、形成されたトナー像を用紙に転写し、転写されたトナー像を加熱定着することで、用紙上に画像を形成する電子写真方式の画像形成装置が知られている。このような画像形成装置において、加熱定着によりトナー像を用紙に定着させるには、トナーを高温に加熱して一旦溶融させる必要がある。このため、省エネルギー化を図るには、限度がある。
近年、画像形成時における省エネルギー化や、操作性向上、対応メディア種拡大のために熱とは異なる外部刺激で定着するシステムが提案されている。中でも、電子写真プロセスに比較的適合しやすい光定着システムが注目されており、光によって軟化する現像剤(光溶融トナー)が報告されている。
たとえば、特許文献1には、結着樹脂と、着色剤と、添加剤とを含有し、前記添加剤が光吸収によりシス−トランス異性化反応し相転移する化合物を含む現像剤が開示されている。また、このような現像剤を用いた定着方法として、特許文献1では、用紙に転写されたトナー像に光を照射し、光吸収により相転移する化合物を溶融させた後、再度、光を照射して、前記化合物を凝固させることにより、トナー像を用紙に定着させる技術が開示されている。
さらに、特許文献2には、光吸収によりシス−トランス異性化反応し相転移する化合物を含む現像剤が用いられる画像形成装置が開示されている。かような画像形成装置の一例として、特許文献2では、透明樹脂からなる記録シートへの画像形成時において、感光体と転写ローラーとによって搬送ベルトが挟まれる位置であるニップ位置に向かって、光を照射する露光装置を備えた画像形成装置が提案されている。
特開2014−191078号公報 特開2014−191077号公報
しかしながら、上記特許文献1〜2に記載されている技術では、光照射によるトナーの軟化速度が十分ではないため生産性が低く、また画像の定着性も悪いという問題があった。
そこで、本発明は、光を吸収することで固体から液体へ相転移する化合物を含むトナーの軟化速度および画像の定着性を向上させる手段を提供することを目的とする。
本発明者らは鋭意研究を積み重ねた。その結果、紫外線照射前にトナー像を加熱する加熱手段を備えた画像形成装置により上記課題が解決することを見出し、本発明を完成させるに至った。
すなわち、本発明は、300nm以上400nm未満の波長を有する光を吸収することで固体から液体へ相転移する化合物と結着樹脂と、を含むトナーが用いられる画像形成装置であって、記録媒体上に形成されたトナー像を加熱する加熱手段と、前記加熱手段によって加熱された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する第1の光照射手段と、前記第1の光照射手段により光が照射された前記トナー像を加圧して前記記録媒体に圧着させる加圧手段と、前記加圧手段により前記記録媒体に圧着され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する第2の光照射手段と、を備える、画像形成装置である。
本発明によれば、光を吸収することで固体から液体へ相転移する化合物を含むトナーの軟化速度および画像の定着性を向上させる手段が提供される。
本発明の一実施形態による画像形成装置を示す概略構成図である。 画像形成装置における照射部の概略構成図である。
本発明は、300nm以上400nm未満の波長を有する光を吸収することで固体から液体へ相転移する化合物と結着樹脂と、を含むトナーが用いられる画像形成装置であって、記録媒体上に形成されたトナー像を加熱する加熱手段と、前記加熱手段によって加熱された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する第1の光照射手段と、前記第1の光照射手段により光が照射された前記トナー像を加圧して前記記録媒体に圧着させる加圧手段と、前記加圧手段により前記記録媒体に圧着され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する第2の光照射手段と、を備える、画像形成装置である。かような画像形成装置を用いることにより、トナーの軟化速度が向上し、画像の定着性が向上する。
本発明の画像形成装置により、上記効果が得られる理由の詳細は不明であるが、以下のメカニズムによるものと考えられる。ただし、下記メカニズムは推測によるものであり、その正誤が本形態の技術的範囲に影響を及ぼすものではない。
本発明で用いられるトナーは、光を吸収することで固体から液体へ相転移する化合物(以下、光相転移化合物とも称する)を含有していることが特徴である。このような光相転移化合物の報告例は少なく、光相転移のメカニズムが十分には明らかになっておらず、光相転移化合物を含むトナーの軟化のメカニズムも、同様に十分に明らかになっていない。
そこで、本発明者らは、光相転移化合物と結着樹脂とを含むトナーの光軟化メカニズムを鋭意検討した結果、紫外線照射前にトナー像を加熱する加熱手段を備えた画像形成装置を用いることにより、トナーの軟化速度が向上し、画像の定着性が向上することを新たに見出した。
紫外線照射前にトナーを加熱することで、光相転移化合物のシス−トランス異性化反応がより促進され、また、異性化反応により液化した光相転移化合物が結着樹脂と相溶することで上記効果が発現されると考えられる。シス−トランス異性化反応は、光相転移化合物特有の現象であり、トランス体の結晶構造中に、紫外線照射により生じたシス体が一定量混在することで光相転移化合物が液化していると考えられ、加熱によってその混在状態までより速く到達する、すなわち軟化速度が向上すると考えられる。また、結着樹脂は、加熱により分子運動が増大し、液化した光相転移化合物とより相溶しやすくなると考えられる。加熱がない場合、結着樹脂と液化した光相転移化合物とは、相互作用が十分に発現されず非相溶に近い状態であり、光軟化現象は光相転移化合物のみに起こると考えられる。しかしながら、本発明の画像形成装置では、トナー像の加熱による光相転移化合物と結着樹脂との相溶が促進されることにより、光軟化現象が光相転移化合物のみに起こる局所的な変化ではなく、トナー全体として発現するため、定着性がより向上すると考えられる。
以下、本発明の一実施形態による画像形成装置を説明する。なお、本明細書において、範囲を示す「X〜Y」は「X以上Y以下」を意味する。また、本明細書において、特記しない限り、操作および物性等の測定は、室温(20〜25℃)/相対湿度40〜50%RHの条件で行う。
[画像形成装置]
図1は、本発明の一実施形態による画像形成装置100を示す概略構成図である。ただし、本発明の画像形成装置としては、下記の形態および図示例に限定されるものではない。図1には、モノクロの画像形成装置100の例を示すが、カラーの画像形成装置にも本発明を適用することができる。
画像形成装置100は、記録媒体としての記録用紙Sに画像を形成する装置であって、画像読取装置71および自動原稿送り装置72を備え、用紙搬送系7により搬送される記録用紙Sに対し画像形成部10、加熱部30、第1照射部40a、圧着部9、および第2照射部40bにより画像形成を行う。以下、第1照射部40aおよび第2照射部40bをまとめて称するときには、照射部40と呼ぶ。
また、記録媒体として、画像形成装置100では記録用紙Sを用いているが、画像形成を行う対象とされる媒体は、用紙以外でもよい。
自動原稿送り装置72の原稿台上に載置された原稿dは、画像読取装置71の走査露光装置の光学系により走査露光されてイメージセンサーCCDに読み込まれる。イメージセンサーCCDにより光電変換されたアナログ信号は、画像処理部20において、アナログ処理、A/D変換、シェーディング補正、画像圧縮処理等が行われた後、画像形成部10の露光器3に入力される。
用紙搬送系7は、複数のトレイ16、複数の給紙部11、搬送ローラー12、搬送ベルト13等を備えている。トレイ16は、決められたサイズの記録用紙Sをそれぞれ収容しており、制御部90からの指示に応じて定められたトレイ16の給紙部11を作動させ、記録用紙Sを供給する。搬送ローラー12は、給紙部11によってトレイ16から送り出された記録用紙Sまたは手差し給紙部15から搬入された記録用紙Sを画像形成部10へ搬送する。
画像形成部10は、感光体1の周りに、感光体1の回転方向に沿って、帯電器2、露光器3、現像部4、転写部5、除電部6およびクリーニング部8がこの順番に配置されて構成されている。
像担持体である感光体1は、表面に光導電層の形成された像担持体であり、図示しない駆動装置により図1中の矢印方向に回転可能に構成されている。感光体1の近傍には、画像形成装置100内の温度や湿度を検知する温湿度計17が設けられている。
帯電器2は、感光体1の表面に均一に電荷を与え、感光体1の表面を一様に帯電させる。露光器3は、レーザーダイオード等のビーム発光源を備え、帯電された感光体1の表面にビーム光を照射することで照射部分の電荷を消失させ、感光体1上に画像データに応じた静電潜像を形成する。現像部4は、内部に収容されるトナーを感光体1に供給して、感光体1表面上に静電潜像に基づくトナー像を作像する。
転写部5は、記録用紙Sを介して感光体1と対向し、トナー像を記録用紙Sに転写する。除電部6は、トナー像を転写した後の感光体1上の除電を行う。クリーニング部8は、ブレード85を備える。ブレード85により、感光体1表面をクリーニングして感光体1の表面に残留した現像剤を除去する。
トナー像が形成(転写)された記録用紙Sは、搬送ベルト13により圧着部9へ搬送される。圧着部9は、任意に設置されるものであり、トナー像が形成(転写)された記録用紙Sに対し、加圧部材91および92によって圧力のみまたは熱および圧力を加えて定着処理を施し、これにより記録用紙S上に画像を定着させる。画像が定着された記録用紙Sは、搬送ローラーによって排紙部14に搬送され、排紙部14から機外へ排出される。
また、画像形成装置100は用紙反転部24を備えており、加熱定着処理がなされた記録用紙Sを排紙部14の手前で用紙反転部24に搬送し、表裏を反転して排出するか、または表裏を反転した記録用紙Sを再度画像形成部10に搬送し記録用紙Sの両面に画像形成を行うことを可能としている。
<照射部>
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。
本発明の一実施形態による画像形成装置100は、加熱部(加熱手段)30を備え、さらに、第1照射部(第1の光照射手段)40aおよび第2照射部(第2の光照射手段)40bを含む照射部40を備える。
加熱部(加熱手段)30は、紫外線照射前に、記録媒体上に形成されたトナー像を加熱するものである。加熱部(加熱手段)30を構成する装置としては、非接触式、接触式のいずれも用いることができ、より具体的には、赤外線ヒーター、赤外線レーザー、接触型の熱定着器等が挙げられる。
加熱部(加熱手段)30は、トナー像の表面を、トナーのガラス転移温度以上の温度に加熱することが好ましく、トナーのガラス転移温度+0.5℃以上に加熱することがより好ましい。また、前記加熱手段は、トナー像の表面を、トナーの軟化点未満の温度に加熱することが好ましく、トナーの軟化点−5℃以下の温度に加熱することがより好ましい。このような加熱温度の範囲であれば、結着樹脂の分子運動が増大し光相転移化合物との相溶が促進され、また、トナーが過度に溶融することがなく、使用エネルギーを抑えつつ、トナーの軟化速度および定着性がより向上する。
なお、トナー像の表面温度は、熱電対型やサーミスタ型などの汎用的な非接触式温度センサーを用いることで測定することができる。このような温度センサーは、たとえば、加熱部30と第1照射部40aとの間に設ければよい。より具体的には、トナー像の表面温度は、実施例に記載の方法により測定することができる。
照射部40を構成する装置の例としては、発光ダイオード(LED)、レーザー光源などが挙げられる。
第1照射部(第1の光照射手段)40aは、現像剤に含まれる光相転移化合物を溶融させるものであって、300nm以上400nm未満の範囲内、好ましくは330nm以上390nm未満の範囲内の波長を有する紫外光を照射する。第1照射部40aにおける紫外光の照射量は、好ましくは0.1〜200J/cmの範囲内、より好ましくは0.5〜100J/cmの範囲内、さらに好ましくは、1.0〜50J/cmの範囲内である。
第2照射部(第2の光照射手段)40bは、光相転移化合物を凝固させるものであって、400nm以上800nm以下の範囲内、好ましくは450nm以上650nm以下の範囲内の波長を有する可視光を照射する。第2照射部40bにおける可視光の照射量は、好ましくは0.1〜200J/cm、より好ましくは0.5〜100J/cm、さらに好ましくは、1.0〜50J/cmである。
第1照射部40aおよび第2照射部40bはトナー像を保持する記録用紙Sにおける感光体側の第1面に向かって光を照射するものであり、感光体1と転写ローラー50とにニップされた記録用紙S面に対して感光体側に配置されている。また、記録用紙Sの搬送方向(用紙搬送方向)に沿って、第1照射部40a、第2照射部40bの順に配置されている。
第1照射部40aは、感光体1と転写ローラー40とのニップ位置に対して、用紙搬送方向下流側、かつ圧着部9に対して用紙搬送方向上流側に配置されている。
第2照射部40bは、第1照射部40aに対して用紙搬送方向下流側、かつ排紙部14に対して用紙搬送方向上流側に設置される。第2照射部40bは、用紙搬送方向において、圧着部9と排紙部14との間に設置することができる。
本発明の一実施形態による画像形成方法によれば、帯電器2により感光体1に一様な電位を付与して帯電させた後、原画像データに基づいて露光器3により照射した光束で感光体1上を走査し、静電潜像を形成する。次に現像部4により光吸収により相転移する化合物を含む現像剤を感光体1上に供給する。
感光体1の表面に担持されたトナー像が、感光体1の回転によって転写部材50の位置に至るタイミングに合わせて、トレイ16から記録用紙Sを画像形成部10に搬送すると、転写部材50に印加される転写バイアスにより、感光体1上のトナー像が、転写部材50と感光体1とにニップされた記録用紙S上に転写される。
また、転写部材50は、加圧部材を兼ねており、感光体1から記録用紙Sにトナー像を転写させながら、トナー像に含まれる光相転移化合物を確実に記録用紙Sに密着させることができる。
トナー像が記録用紙Sに転写された後に、クリーニング部8のブレード85は、感光体1表面に残留する現像剤を除去する。
トナー像が転写された記録用紙Sが搬送ベルト13により圧着部9に搬送される過程において、第1照射部40aは、記録用紙S上に転写されたトナー像に対して、300nm以上400nm未満の波長を有する紫外光を照射する。第1照射部40aにより記録用紙Sの第1面上のトナー像に向かって紫外光を照射することにより、トナー像をより確実に溶融させることができ、トナー像の記録用紙Sに対する定着性を向上させることができる。
トナー像が保持された記録用紙Sが、搬送ベルト13により圧着部9に至ると、加圧部材(加圧手段)91および92が、トナー像を記録用紙Sの第1面に圧着する。圧着部9により定着処理が施される前に、トナー像が第1照射部40aによる紫外光照射により軟化するため、記録用紙Sに対する画像圧着の省エネルギー化を図ることができる。
加圧部材(加圧手段)91は、ローラー形状のものが好ましい。また、加圧部材(加圧手段)91は、記録用紙Sが加圧部材91および92の間を通過する際に、記録用紙S上のトナー像を加熱することができる。光照射によって軟化したトナー像は、この加熱によりさらに軟化され、その結果、トナー像の記録用紙Sへの定着性がより向上する。加熱する場合の加圧部材91の温度は、30℃以上100℃以下が好ましく、40℃以上100℃以下が好ましい。
加圧部材91および92の間を通過した記録用紙Sが、排紙部14に至るまでに、記録用紙S上のトナー像に対して400nm以上800nm以下の波長を有する可視光を照射するように第2照射部40bを設ける。この第2照射部40bから可視光を照射することで、記録用紙S上のトナー像をより確実に凝固させることができ、トナー像の記録用紙Sに対する定着性をより向上させることができる。
記録用紙Sの両面に画像を形成する場合、圧着処理がなされた記録用紙Sを排紙部14の手前で用紙反転部24に搬送し、表裏を反転して排出するか、または表裏を反転した記録用紙Sを再度画像形成部10に搬送する。
上記のような画像形成装置を用いることにより、光相転移化合物を含むトナーの軟化速度および画像の定着性を向上させることができる。
よって、本発明の好ましい一実施形態による画像形成方法は、300nm以上400nm未満の波長を有する光を吸収することで固体から液体へ相転移する化合物と結着樹脂と、を含むトナーを用いる画像形成方法であって、記録媒体上に形成されたトナー像を加熱する加熱工程と、前記加熱工程により加熱された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する第1の光照射工程と、前記第1の光照射工程により光が照射された前記トナー像を前記記録媒体に定着させる定着工程と、を含み、前記定着工程は、前記トナー像を加圧して前記記録媒体に圧着させる加圧工程と、前記加圧工程により前記記録媒体に圧着され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する第2の光照射工程と、を含む。
次に、本発明の画像形成装置で用いられるトナーに必須に含まれる光相転移化合物および結着樹脂、ならびに任意に含まれる他の成分について説明する。
[光相転移化合物]
本発明で用いられる光相転移化合物は、300nm以上400nm未満の波長を有する光を吸収することで固体から液体へ相転移する。その種類は、特に制限されないが、軟化速度の観点から、アゾベンゼン誘導体が好ましい。
<アゾベンゼン誘導体>
本発明に係るアゾベンゼン誘導体は、下記化学式(1)〜(4)で表される化合物であることが好ましい。
(上記化学式(1)中、Rは、同一の炭素数6〜16のアルキル基またはアルコキシ基である。)
(上記化学式(2)中、Rは、それぞれ独立して、下記化学式(5)で示される官能基であり、nは、1〜4の整数である。)
(上記化学式(3)中、Rは、それぞれ独立して、下記化学式(5)で示される官能基であり、nは、それぞれ独立して、1〜4の整数である。)
(上記化学式(5)中、mは、0〜16の整数であり、lは、1〜16の整数である。)
(上記化学式(4)中、R、RおよびRは、それぞれ独立して、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アルコキシカルボニルオキシ基、アルカノイル基、アルカノイルオキシ基、アルコキシフェニル基、およびN−アルキルアミノカルボニル基からなる群から選択され、nは整数を表す。ただし、R、RおよびRの全てが水素原子の場合を除く。)
≪化学式(1)で表される化合物≫
アゾベンゼン誘導体として、上記化学式(1)で表される化合物が好ましく用いられる。
化学式(1)中、Rは、同一の炭素数6〜16のアルキル基またはアルコキシ基である。Rで用いられるアルキル基またはアルコキシ基の炭素数がこのような範囲であれば、光相転移が生じやすく、光照射による軟化速度が速くなる。また、アゾベンゼン誘導体の合成が容易である。Rで用いられるアルキル基またはアルコキシ基の炭素数は、6〜12が好ましい。炭素数6〜12であると、アゾベンゼン誘導体の融点が低くなりトナーの光照射による軟化速度が速くなって、画像の定着性もより向上する。
Rで用いられる炭素数6〜16のアルキル基の例としては、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、n−ノニル基、n−デシル基、n−ウンデシル基、n−ドデシル基、n−トリデシル基、n−テトラデシル基、n−ペンタデシル基、n−ヘキサデシル基などの直鎖状のアルキル基;1−メチルペンチル基、4−メチル−2−ペンチル基、3,3−ジメチルブチル基、2−エチルブチル基、1−メチルヘキシル基、t−オクチル基、1−メチルヘプチル基、2−エチルヘキシル基、2−プロピルペンチル基、2,2−ジメチルヘプチル基、2,6−ジメチル−4−ヘプチル基、3,5,5−トリメチルヘキシル基、1−メチルデシル基、1−ヘキシルヘプチル基などの分枝状のアルキル基;が挙げられる。
Rで用いられる炭素数6〜16のアルコキシ基の例としては、n−ヘキシルオキシ基、n−ヘプチルオキシ基、n−オクチルオキシ基、n−ノニルオキシ基、n−デシルオキシ基、n−ウンデシルオキシ基、n−ドデシルオキシ基、n−トリデシルオキシ基、n−テトラデシルオキシ基、n−ペンタデシルオキシ基、n−ヘキサデシルオキシ基などの直鎖状のアルコキシ基:1−メチルペンチルオキシ基、4−メチル−2−ペンチルオキシ基、3,3−ジメチルブチルオキシ基、2−エチルブチルオキシ基、1−メチルヘキシルオキシ基、t−オクチルオキシ基、1−メチルヘプチルオキシ基、2−エチルヘキシルオキシ基、2−プロピルペンチルオキシ基、2,2−ジメチルヘプチルオキシ基、2,6−ジメチル−4−ヘプチルオキシ基、3,5,5−トリメチルヘキシルオキシ基、1−メチルデシルオキシ基、1−ヘキシルヘプチルオキシ基などの分枝状のアルコキシ基;が挙げられる。
化学式(1)で表されるアゾベンゼン誘導体をさらに具体的に挙げると、4,4’−ジヘキシルアゾベンゼン、4,4’−ジオクチルアゾベンゼン、4,4’−ジデシルアゾベンゼン、4,4’−ジドデシルアゾベンゼン、4,4’−ジヘキサデシルアゾベンゼン、4,4’−ビス(ヘキシルオキシ)アゾベンゼン、4,4’−ビス(オクチルオキシ)アゾベンゼン、4,4’−ビス(ドデシルオキシ)アゾベンゼン、4,4’−ビス(ヘキサデシルオキシ)アゾベンゼンなどがある。
上記したようにRで用いられる炭素数6〜16のアルキル基またはアルコキシ基は、直鎖状であってもよいし、分枝状であってもよい。しかしながら、光相転移が生じやすい棒状分子の構造となるという観点から、直鎖状のアルキル基またはアルコキシ基が好ましい。
化学式(1)で表されるアゾベンゼン誘導体の合成方法は、特に制限されず、従来公知の合成方法を適用することができる。たとえば、化学式(1)のRがアルキル基であるアゾベンゼン誘導体の場合、トルエン中、p−アルキルアニリンに対して酸化剤である二酸化マンガンを用いて処理すれば、4,4’−ジアルキルアゾベンゼンを得ることができる(下記反応式(1)参照)。
また、たとえば、化学式(1)のRがアルコキシ基であるアゾベンゼン誘導体の場合、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)中、4,4’−ジヒドロキシアゾベンゼンに対してハロゲン化アルキルを作用させれば、4,4’−ジアルコキシアゾベンゼンを得ることができる(下記反応式(2)参照)。
≪化学式(2)〜(3)で表される化合物≫
アゾベンゼン誘導体として、上記化学式(2)で表される糖アルコールエステル構造を有する化合物、または上記化学式(3)で表される糖アルコールエステル構造を有する化合物も好ましく用いられる。
上記化学式(2)および(3)で表される化合物の融点は、たとえば50℃以上、好ましくは60℃以上、たとえば140℃以下、好ましくは130℃以下である。
なお、上記化学式(5)中、mは、好ましくは4〜8の整数であり、また、上記化学式(5)中、lは、好ましくは8〜12の整数である。
上記化学式(2)および(3)で表される化合物の中では、好ましくは上記化学式(2)で表される化合物であり、より好ましくは下記化学式(6)〜(8)で表される化合物であり、さらに好ましくは下記化学式(8)で表される化合物である。
(上記化学式(6)中、Rは、下記化学式(9)で示される官能基である。)
(上記化学式(7)中、Rは、下記化学式(9)で示される官能基である。)
(上記化学式(8)中、Rは、下記化学式(9)で示される官能基である。)
上記化学式(2)および(3)で表される化合物の合成は、公知の方法で行うことができ、たとえば、特開2014−191078号公報の段落「0051」〜「0064」に記載の合成方法が挙げられる。
≪化学式(4)で表される化合物≫
アゾベンゼン誘導体として、上記化学式(4)で表される化合物も好ましく用いられる。
上記化学式(4)中、Rは、好ましくはアルコキシ基、より好ましくは炭素数1〜20のアルコキシ基、さらに好ましくは炭素数8〜16のアルコキシ基である。また、上記化学式(4)中、RおよびRは、好ましくは、水素原子である。また、上記化学式(4)中、nは、たとえば1〜8の整数、好ましくは1〜4の整数である。
上記化学式(4)で表される化合物の融点は、たとえば50℃以上、好ましくは60℃以上、たとえば140℃以下、好ましくは130℃以下である。
上記化学式(4)で表される化合物の中では、好ましくは、上記化学式(4)中、nが1である環状2量体、すなわち下記化学式(10)で表される環状2量体、および、上記化学式(4)中、nが2である環状3量体、すなわち下記化学式(11)で表される環状3量体であり、より好ましくは、下記化学式(10)で表される環状2量体である。
(上記化学式(10)中、R、RおよびRは、上記化学式(4)のR、RおよびRと同様の定義である。)
(上記化学式(11)中、R、RおよびRは、上記一般式(4)のR、RおよびRと同様の定義である。)
上記化学式(4)で表される化合物の合成は、公知の方法で行うことができ、たとえば、特開2014−191078号公報の段落「0072」〜「0081」に記載の合成方法が挙げられる。
上記化学式(1)〜(4)で表されるアゾベンゼン誘導体は、単独で使用してもよいし、または2種以上組み合わせて使用してもよい。これらの中でも、軟化速度がより向上しやすいという観点から、上記化学式(1)で表されるアゾベンゼン誘導体が好ましい。
<結着樹脂>
本発明に係るトナーは、結着樹脂を含む。かような結着樹脂は、一般にトナーを構成する結着樹脂として用いられている樹脂を制限なく用いることができる。具体的には、たとえば、スチレン樹脂、アクリル樹脂、スチレンアクリル樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂、オレフィン樹脂、アミド樹脂、およびエポキシ樹脂などが挙げられる。これら結着樹脂は、単独でもまたは2種以上組み合わせても用いることができる。
これらの中でも、溶融すると低粘度になり、かつ高いシャープメルト性を有するという観点から、結着樹脂は、スチレン樹脂、アクリル樹脂、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種を含むことが好ましく、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種を含むことがより好ましい。
以下では、より好ましい結着樹脂であるスチレンアクリル樹脂およびポリエステル樹脂について説明する。
(スチレンアクリル樹脂)
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、CH=CH−C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。
また、(メタ)アクリル酸エステル単量体とは、エステル結合を有する官能基を側鎖に有するものである。具体的には、CH=CHCOOR(Rはアルキル基)で表されるアクリル酸エステル単量体の他、CH=C(CH)COOR(Rはアルキル基)で表されるメタクリル酸エステル単量体などのビニル系エステル化合物が含まれる。
以下に、スチレンアクリル樹脂を形成することが可能なスチレン単量体および(メタ)アクリル酸エステル単量体の具体例を示すが、以下に示すものに限定されるものではない。
スチレン単量体としては、たとえば、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−t−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−ドデシルスチレンなどが挙げられる。
また、(メタ)アクリル酸エステル単量体は、以下に示すアクリル酸エステル単量体およびメタクリル酸エステル単量体が代表的なもので、アクリル酸エステル単量体としては、たとえば、メチルアクリレート、エチルアクリレート、n−プロピルアクリレート、イソプロピルアクリレート、n−ブチルアクリレート、イソブチルアクリレート、t−ブチルアクリレート、n−オクチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、ステアリルアクリレート、ドデシルアクリレート、フェニルアクリレートフェニルなどが挙げられる。メタクリル酸エステル単量体としては、たとえば、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、n−プロピルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、n−ブチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、t−ブチルメタクリレート、n−オクチルメタクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、ステアリルメタクリレート、ドデシルメタクリレート、フェニルメタクリレート、ジエチルアミノエチルメタクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレートなどが挙げられる。
これらのスチレン単量体、アクリル酸エステル単量体、またはメタクリル酸エステル単量体は、単独でもまたは2種以上を組み合わせても使用することができる。
また、スチレンアクリル共重合体には、上述したスチレン単量体および(メタ)アクリル酸エステル単量体のみで形成された共重合体の他に、これらスチレン単量体および(メタ)アクリル酸エステル単量体に加えて、一般のビニル単量体を併用して形成されるものもある。以下に、本発明でいうスチレンアクリル共重合体を形成する際に併用可能なビニル単量体を例示するが、併用可能なビニル単量体は以下に示すものに限定されるものではない。
(1)オレフィン類
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。
また、多官能性ビニル単量体を使用して、架橋構造の樹脂を作製することも可能である。さらに、側鎖にイオン性解離基を有するビニル単量体を使用することも可能である。イオン性解離基の具体例としては、たとえば、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基などが挙げられる。以下に、これらイオン性解離基を有するビニル単量体の具体例を示す。
カルボキシル基を有するビニル単量体の具体例としては、たとえば、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、イタコン酸、ケイ皮酸、フマル酸、マレイン酸モノアルキルエステル、イタコン酸モノアルキルエステルなどが挙げられる。
スチレンアクリル樹脂の形成方法は、特に制限されず、公知の油溶性あるいは水溶性の重合開始剤を使用して単量体を重合する方法が挙げられる。必要に応じてたとえば、n−オクチルメルカプタンなどの公知の連鎖移動剤を使用してもよい。
本発明に使用されるスチレンアクリル樹脂を形成する場合、スチレン単量体およびアクリル酸エステル単量体の含有量は特に限定されるものではなく、結着樹脂の軟化点やガラス転移温度を制御する観点から適宜調整することが可能である。具体的には、スチレン単量体の含有量は、単量体全体に対し40〜95質量%が好ましく、50〜80質量%がより好ましい。また、アクリル酸エステル単量体の含有量は、単量体全体に対し5〜60質量%が好ましく、10〜50質量%がより好ましい。
スチレンアクリル樹脂の形成方法は、特に制限されず、公知の油溶性あるいは水溶性の重合開始剤を使用して単量体を重合する方法が挙げられる。油溶性の重合開始剤としては、具体的には、以下に示すアゾ系またはジアゾ系重合開始剤や過酸化物系重合開始剤がある。
アゾ系またはジアゾ系重合開始剤としては、2,2’−アゾビス−(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)、2,2’−アゾビス−4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル、アゾビスイソブチロニトリルなどが挙げられる。
過酸化物系重合開始剤としては、ベンゾイルパーオキサイド、メチルエチルケトンパーオキサイド、ジイソプロピルパーオキシカーボネート、クメンヒドロパーオキサイド、t−ブチルヒドロパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、2,4−ジクロロベンゾイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、2,2−ビス−(4,4−t−ブチルパーオキシシクロヘキシル)プロパン、トリス−(t−ブチルパーオキシ)トリアジンなどが挙げられる。
また、乳化重合法でスチレンアクリル樹脂粒子を形成する場合は水溶性ラジカル重合開始剤が使用可能である。水溶性ラジカル重合開始剤としては、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウムなどの過硫酸塩、アゾビスアミノジプロパン酢酸塩、アゾビスシアノ吉草酸およびその塩、過酸化水素などが挙げられる。
重合温度は、用いる単量体や重合開始剤の種類によっても異なるが、50〜100℃であることが好ましく、55〜90℃であることがより好ましい。また、重合時間は、用いる単量体や重合開始剤の種類によっても異なるが、たとえば2〜12時間であることが好ましい。
乳化重合法により形成されるスチレンアクリル樹脂粒子は、組成の異なる樹脂よりなる2層以上の構成とすることもできる。この場合の製造方法としては、常法に従った乳化重合処理(第1段重合)により調製した樹脂粒子の分散液に、重合開始剤、重合性単量体、および必要に応じて離型剤を添加し、この系を重合処理(第2段重合、第3段重合)する多段重合法を採用することができる。
(ポリエステル樹脂)
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。
多価カルボン酸成分および多価アルコール成分の価数としては、好ましくはそれぞれ2〜3であり、特に好ましくはそれぞれ2であるため、特に好ましい形態として価数がそれぞれ2である場合(すなわち、ジカルボン酸成分、ジオール成分)について説明する。
ジカルボン酸成分としては、たとえば、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、1,9−ノナンジカルボン酸、1,10−デカンジカルボン酸(ドデカン二酸)、1,11−ウンデカンジカルボン酸、1,12−ドデカンジカルボン酸、1,13−トリデカンジカルボン酸、1,14−テトラデカンジカルボン酸、1,16−ヘキサデカンジカルボン酸、1,18−オクタデカンジカルボン酸などの飽和脂肪族ジカルボン酸;メチレンコハク酸、フマル酸、マレイン酸、3−ヘキセンジオイック酸、3−オクテンジオイック酸、ドデセニルコハク酸などの不飽和脂肪族ジカルボン酸;フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、t−ブチルイソフタル酸、テトラクロロフタル酸、クロロフタル酸、ニトロフタル酸、p−フェニレン二酢酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、4,4’−ビフェニルジカルボン酸、アントラセンジカルボン酸などの不飽和芳香族ジカルボン酸;などが挙げられ、また、これらの低級アルキルエステルや酸無水物を用いることもできる。ジカルボン酸成分は、単独でもまたは2種以上混合して用いてもよい。
その他、トリメリット酸、ピロメリット酸などの3価以上の多価カルボン酸、および上記のカルボン酸化合物の無水物、あるいは炭素数1〜3のアルキルエステルなども用いることができる。
ジオール成分としては、たとえば、エチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、1,11−ウンデカンジオール、1,12−ドデカンジオール、1,13−トリデカンジオール、1,14−テトラデカンジオール、1,18−オクタデカンジオール、1,20−エイコサンジオール、ネオペンチルグリコールなどの飽和脂肪族ジオール;2−ブテン−1,4−ジオール、3−ブテン−1,4−ジオール、2−ブチン−1,4−ジオール、3−ブチン−1,4−ジオール、9−オクタデセン−7,12−ジオールなどの不飽和脂肪族ジオール;ビスフェノールA、ビスフェノールFなどのビスフェノール類、およびこれらのエチレンオキサイド付加物、プロピレンオキサイド付加物などのビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物などの芳香族ジオールが挙げられ、また、これらの誘導体を用いることもできる。ジオール成分は、単独でもまたは2種以上混合して用いてもよい。
ポリエステル樹脂の製造方法は特に制限されず、公知のエステル化触媒を利用して、上記多価カルボン酸成分および多価アルコール成分を重縮合する(エステル化する)ことによりを製造することができる。
ポリエステル樹脂の製造の際に使用可能な触媒としては、ナトリウム、リチウムなどのアルカリ金属化合物;マグネシウム、カルシウムなどの第2族元素を含む化合物;アルミニウム、亜鉛、マンガン、アンチモン、チタン、スズ、ジルコニウム、ゲルマニウムなどの金属の化合物;亜リン酸化合物;リン酸化合物;およびアミン化合物などが挙げられる。具体的には、スズ化合物としては、酸化ジブチルスズ(ジブチル錫オキサイド)、オクチル酸スズ、ジオクチル酸スズ、これらの塩などを挙げることができる。チタン化合物としては、テトラノルマルブチルチタネート(Ti(O−n−Bu))、テトライソプロピルチタネート、テトラメチルチタネート、テトラステアリルチタネートなどのチタンアルコキシド;ポリヒドロキシチタンステアレートなどのチタンアシレート;チタンテトラアセチルアセトナート、チタンラクテート、チタントリエタノールアミネートなどなどのチタンキレートなどを挙げることができる。ゲルマニウム化合物としては、二酸化ゲルマニウムなどを挙げることができる。さらにアルミニウム化合物としては、ポリ水酸化アルミニウム、アルミニウムアルコキシド、トリブチルアルミネートなどを挙げることができる。これらは1種単独でまたは2種以上を組み合わせて用いてもよい。
重合温度は特に限定されるものではないが、70〜250℃であることが好ましい。また、重合時間も特に限定されるものではないが、0.5〜10時間であることが好ましい。重合中には、必要に応じて反応系内を減圧にしてもよい。
本発明に係るトナー中の光相転移化合物と結着樹脂との含有割合は、光相転移化合物:結着樹脂=5:95〜80:20(質量比)の範囲が好ましい。この範囲であれば、光相転移化合物の光相転移が生じやすく、トナーの軟化速度が十分なものとなる。
トナーのガラス転移温度(Tg)は、定着性や耐熱保管性などの観点から、35〜70℃の範囲が好ましく、40〜60℃の範囲がより好ましい。
トナーのガラス転移温度(Tg)は、結着樹脂中の単量体の種類の選択や、単量体の共重合比(質量比)および分子量の調節等によって、制御することができる。たとえば、スチレンアクリル樹脂を例にとると、単量体全体に対し、ガラス転移温度の低いn−ブチルアクリレートの共重合比(質量比)を大きくすることによりガラス転移温度を低くすることができる。また、ガラス転移温度の高いスチレンの共重合比(質量比)を大きくすることにより、Tgを高くすることができる。また、ポリエステル樹脂を例にとると、ジカルボン酸単量体およびジオール単量体の種類、ならびにこれらの混合比率(質量比)を調節することにより、ガラス転移温度を制御することができる。たとえば、トリメリット酸のような3官能以上の多官能単量体を任意の重合比(質量比)で共重合させることにより、分子内や分子間で架橋を生じさせることができ、ガラス転移温度を高くすることができる。
また、トナーの軟化点(Tsp)は、定着性や耐熱保管性などの観点から、80〜130℃が好ましく、90〜120℃がより好ましい。トナーの軟化点は、上記ガラス転移温度の場合と同様に、結着樹脂中の単量体の種類の選択や、単量体の共重合比(質量比)および分子量の調節等によって、制御することができる。また、光相転移化合物の種類の選択によっても制御することができる。
なお、トナーのガラス転移温度および軟化点は、実施例に記載の方法により測定することができる。
本発明に係るトナーは、単層構造であってもよいしコアシェル構造であってもよい。コアシェル構造のコア粒子およびシェル部に用いられる結着樹脂の種類は、特に制限されない。
本発明に係るトナーは、光相転移化合物および結着樹脂以外に、着色剤、離型剤、荷電制御剤、外添剤等、他の成分を含んでもよい。以下、他の成分について説明する。
<着色剤>
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。
黒色のトナーを得るための着色剤としては、カーボンブラック、磁性体、鉄・チタン複合酸化物ブラックなどが挙げられ、カーボンブラックとしてはチャンネルブラック、ファーネスブラック、アセチレンブラック、サーマルブラック、ランプブラックなどが挙げられる。また、磁性体としてはフェライト、マグネタイトなどが挙げられる。
イエローのトナーを得るための着色剤としては、C.I.ソルベントイエロー19、同44、同77、同79、同81、同82、同93、同98、同103、同104、同112、同162などの染料;C.I.ピグメントイエロー14、同17、同74、同93、同94、同138、同155、同180、同185などの顔料が挙げられる。
マゼンタのトナーを得るための着色剤としては、C.I.ソルベントレッド1、同49、同52、同58、同63、同111、同122などの染料;C.I.ピグメントレッド5、同48:1、同53:1、同57:1、同122、同139、同144、同149、同166、同177、同178、同222などの顔料が挙げられる。
シアンのトナーを得るための着色剤としては、C.I.ソルベントブルー25、同36、同60、同70、同93、同95などの染料;C.I.ピグメントブルー1、同7、同15、同60、同62、同66、同76などの顔料が挙げられる。
各色のトナーを得るための着色剤は、各色について、1種または2種以上を組み合わせて使用することができる。
着色剤の含有割合は、トナー中0.5〜20質量%であることが好ましく、2〜10質量%であることがより好ましい。
<離型剤>
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、パラフィンワックス、合成エステルワックスなどが挙げられる。中でも、トナーの保存安定性を向上させる観点から、パラフィンワックスを用いることが好ましい。
離型剤の含有割合は、トナー中1〜30質量%の範囲内であることが好ましく、3〜15質量%の範囲内であることがより好ましい。
<荷電制御剤>
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。
荷電制御剤の含有割合は、トナー中0.01〜30質量%の範囲内であることが好ましく、0.1〜10質量%の範囲内であることがより好ましい。
<外添剤>
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、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。
外添剤としては、たとえば、シリカ粒子、アルミナ粒子、酸化チタン粒子などの無機酸化物粒子、ステアリン酸アルミニウム粒子、ステアリン酸亜鉛粒子などの無機ステアリン酸化合物粒子、チタン酸ストロンチウム粒子、チタン酸亜鉛粒子などの無機チタン酸化合物粒子などの無機粒子が挙げられる。これらは単独でもまたは2種以上を組み合わせても用いることができる。
これら無機粒子は、シランカップリング剤やチタンカップリング剤、高級脂肪酸、シリコーンオイルなどによって、耐熱保管性や環境安定性の向上のために、表面処理が行われていてもよい。
これら外添剤の添加量は、トナー中0.05〜5質量%であることが好ましく、0.1〜3質量%であることがより好ましい。
<トナーの平均粒径>
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。
本発明において、トナーの体積基準のメジアン径(D50)は、「コールターカウンター3」(ベックマン・コールター株式会社製)に、データ処理用ソフト「Software V3.51」を搭載したコンピューターシステム(ベックマン・コールター株式会社製)を接続した測定装置を用いて測定・算出されるものである。
具体的には、測定試料(トナー)0.02gを、界面活性剤溶液20mL(トナー粒子の分散を目的として、たとえば界面活性剤成分を含む中性洗剤を純水で10倍希釈した界面活性剤溶液)に添加して馴染ませた後、超音波分散を1分間行い、トナー分散液を調製し、このトナー分散液を、サンプルスタンド内の「ISOTONII」(ベックマン・コールター株式会社製)の入ったビーカーに、測定装置の表示濃度が8%になるまでピペットにて注入する。
ここで、この濃度範囲にすることにより、再現性のある測定値を得ることができる。そして、測定装置において、測定粒子カウント数を25000個、アパーチャー径を50μmにし、測定範囲である1〜30μmの範囲を256分割しての頻度値を算出し、体積積算分率の大きい方から50%の粒子径が体積基準のメジアン径(D50)とされる。
[トナーの製造方法]
本発明に係るトナーの製造方法は特に制限されないが、粒子径および形状の制御が容易な乳化凝集法を利用した製造方法であることが好ましい。
かような製造方法は、
(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)光相転移化合物粒子の分散液を調製する光相転移化合物粒子分散液調製工程
(2)結着樹脂粒子、光相転移化合物粒子、および必要に応じて含まれる着色剤粒子が混合された水系媒体中に、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。該トナーが着色剤を含む場合は、(2)会合工程の前に、(1C)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、を行うことが好ましい。以下、(1A)〜(1C)の工程について説明する。
(1A)結着樹脂粒子分散液調製工程
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。
また、結着樹脂粒子分散液を得る方法として、上記の水系媒体中で重合開始剤により重合性単量体を重合させる方法の他に、たとえば、溶媒を用いることなく、水性媒体中において分散処理を行う方法、あるいは結晶性樹脂を酢酸エチルなどの溶媒に溶解させて溶液とし、分散機を用いて当該溶液を水性媒体中に乳化分散させた後、脱溶媒処理を行う方法などが挙げられる。
この際、必要に応じ、結着樹脂には離型剤を予め含有させておいてもよい。また、分散のために、適宜公知の界面活性剤(たとえば、ポリオキシエチレン(2)ドデシルエーテル硫酸ナトリウム、ドデシル硫酸ナトリウム、ドデシルベンゼンスルホン酸などのアニオン系界面活性剤)の存在下で重合させることも好ましい。
分散液中の結着樹脂粒子の体積基準のメジアン径は、50〜300nmが好ましい。分散液中の結着樹脂粒子の体積基準のメジアン径は、「マイクロトラックUPA−150」(日機装株式会社製)を用いて動的光散乱法によって測定することができる。
(1B)光相転移化合物粒子分散液調製工程
本工程は、光相転移化合物を水系媒体中に微粒子状に分散させて光相転移化合物粒子の分散液を調製する工程である。光相転移化合物粒子分散液を調製するにあたり、まず、光相転移化合物乳化液を調製する。光相転移化合物乳化液の調製方法としては、たとえば、有機溶媒に光相転移化合物を溶解させ光相転移化合物液を得た後、該光相転移化合物液を水系媒体中で乳化させる方法が挙げられる。
光相転移化合物を有機溶媒に溶解する方法は、特に制限されず、たとえば、光相転移化合物を有機溶媒に添加して、光相転移化合物が溶解するように攪拌混合する方法がある。光相転移化合物の添加割合は、有機溶媒100質量部に対して、好ましくは5質量部以上100質量部以下、より好ましくは10質量部以上50質量部以下である。
次に、光相転移化合物液と水系媒体とを混合し、ホモジナイザーなどの公知の分散機を用いて攪拌する。これにより、光相転移化合物が液滴となって、水系媒体中に乳化され、光相転移化合物乳化液が調製される。
光相転移化合物液の添加割合は、水系媒体100質量部に対して、好ましくは10質量部以上90質量部以下、より好ましくは30質量部以上70質量部以下である。
また、光相転移化合物液と水系媒体との混合時における、光相転移化合物液および水系媒体のそれぞれの温度は、有機溶媒の沸点未満となる温度範囲であって、好ましくは20℃以上80℃以下、より好ましくは30℃以上75℃以下である。光相転移化合物液と水系媒体との混合時における、光相転移化合物液の温度と水系媒体の温度とは、互いに同一であっても異なっていてもよく、好ましくは互いに同一である。
分散機の攪拌条件は、たとえば、容量が1〜3Lの場合、その回転数が7000rpm以上20000rpm以下であることが好ましく、また、その攪拌時間が10分以上30分以下であることが好ましい。
光相転移化合物粒子分散液は、光相転移化合物乳化液から有機溶媒を除去することにより調製される。光相転移化合物乳化液から有機溶媒を除去する方法としては、たとえば、送風、加熱、減圧、またはこれらの併用など、公知の方法が挙げられる。
一例として、光相転移化合物乳化液は、たとえば、窒素などの不活性ガス雰囲気下において、好ましくは25℃以上90℃以下、より好ましくは30℃以上80℃以下で、初期の有機溶媒量の80質量%以上95質量%以下程度が除去されるまで加熱されることにより、有機溶媒が除去される。これにより、水系媒体から有機溶媒が除去されて、光相転移化合物粒子が水系媒体中に分散された光相転移化合物粒子分散液が調製される。
光相転移化合物粒子分散液中の光相転移化合物粒子の質量平均粒径は、90nm以上1200nm以下が好ましい。光相転移化合物粒子の質量平均粒径は、光相転移化合物を有機溶媒に配合したときの粘度、光相転移化合物液と水との配合割合、光相転移化合物乳化液を調製するときの分散機の攪拌速度などを適宜調節することにより、上記範囲内に設定することができる。光相転移化合物粒子分散液中の光相転移化合物粒子の質量平均粒径は、電気泳動光散乱光度計「ELS−800」(大塚電子株式会社製)を用いて測定することができる。
<有機溶媒>
本工程で用いられる有機溶媒は、光相転移化合物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。
このような有機溶媒は、単独でもまたは2種以上混合しても用いることができる。これら有機溶媒の中でも、ケトン類、ハロゲン化炭化水素類が好ましく、メチルエチルケトン、ジクロロメタンがより好ましい。
<水系媒体>
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。
界面活性剤としては、たとえば、カチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤などが挙げられる。カチオン性界面活性剤としては、たとえば、ドデシルアンモニウムクロライド、ドデシルアンモニウムブロマイド、ドデシルトリメチルアンモニウムブロマイド、ドデシルピリジニウムクロライド、ドデシルピリジニウムブロマイド、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロマイドなどが挙げられる。アニオン性界面活性剤としては、たとえば、ステアリン酸ナトリウム、ドデカン酸ナトリウムなどの脂肪酸石けん、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ドデシル硫酸ナトリウムなどが挙げられる。また、ノニオン性界面活性剤としては、たとえば、ポリオキシエチレンドデシルエーテル、ポリオキシエチレンヘキサデシルエーテル、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ドデシルエーテル、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレアートエーテル、モノデカノイルショ糖などが挙げられる。
このような界面活性剤は、単独でもまたは2種以上組み合わせても用いることができる。界面活性剤の中では、好ましくはアニオン性界面活性剤、より好ましくはドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムが使用される。
界面活性剤の添加量は、水系媒体100質量部に対して、好ましくは0.01質量部以上10質量部以下、より好ましくは0.04質量部以上1質量部以下である。
(1C)着色剤粒子分散液調製工程
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。
着色剤の分散は、機械的エネルギーを利用して行うことができる。分散液中の着色剤粒子の個数基準のメジアン径は、10〜300nmであることが好ましく、50〜200nmであることがより好ましい。着色剤粒子の個数基準のメジアン径は、電気泳動光散乱光度計「ELS−800」(大塚電子株式会社製)を用いて測定することができる。
(2)会合工程から(6)外添剤添加工程までの工程については、従来公知の種々の方法に従って行うことができる。
なお、(2)会合工程において使用される凝集剤は、特に限定されるものではないが、金属塩から選択されるものが好適に使用される。金属塩としては、たとえばナトリウム、カリウム、リチウムなどのアルカリ金属の塩等の一価の金属塩;カルシウム、マグネシウム、マンガン、銅などの二価の金属塩;鉄、アルミニウムなどの三価の金属塩などが挙げられる。具体的な金属塩としては、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化リチウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化亜鉛、硫酸銅、硫酸マグネシウム、硫酸マンガンなどを挙げることができ、これらの中で、より少量で凝集を進めることができることから、二価の金属塩を用いることが特に好ましい。これらは単独でもまたは2種以上組み合わせても用いることができる。
[現像剤]
本発明に係るトナーは、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。
上記磁性体としては、たとえばマグネタイト、γ−ヘマタイト、または各種フェライトなどを使用することができる。
二成分現像剤を構成するキャリアとしては、鉄、鋼、ニッケル、コバルト、フェライト、マグネタイトなどの金属、それらの金属とアルミニウム、鉛などの金属との合金などの従来公知の材料からなる磁性粒子を用いることができる。
キャリアとしては、磁性粒子の表面を樹脂等の被覆剤で被覆したコートキャリアや、バインダー樹脂中に磁性体粉末を分散してなるいわゆる樹脂分散型キャリアを用いることもできる。被覆用の樹脂としては、特に限定はないが、たとえば、オレフィン樹脂、スチレン樹脂、スチレンアクリル樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂またはフッ素樹脂などが用いられる。また、樹脂分散型キャリアを構成するための樹脂としては、特に限定されず公知のものを使用することができ、たとえば、アクリル樹脂、スチレンアクリル樹脂、ポリエステル樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂など使用することができる。
キャリアの体積基準のメジアン径は、20〜100μmであることが好ましく、25〜80μmであることがより好ましい。キャリアの体積基準のメジアン径は、代表的には湿式分散機を備えたレーザー回折式粒度分布測定装置「ヘロス(HELOS)」(シンパテック(SYMPATEC)社製)により測定することができる。
トナーのキャリアに対する混合量は、トナーとキャリアとの合計質量を100質量%として、2〜10質量%であることが好ましい。
[画像形成方法]
本発明に係る画像形成装置が適用される画像形成方法としては、電子写真方式の公知の種々の画像形成方法が挙げられる。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。
本発明の効果を、以下の実施例および比較例を用いて説明する。ただし、本発明の技術的範囲が以下の実施例のみに制限されるわけではない。
なお、トナーのガラス転移温度(Tg)および軟化点(Tsp)は、下記の方法により測定した。
<トナーのガラス転移温度(Tg)>
ガラス転移温度(Tg)は、「Diamond DSC」(パーキンエルマー社製)を用いて求めた。測定手順としては、試料(トナー)3.0mgをアルミニウム製パンに封入し、ホルダーにセットした。リファレンスは空のアルミニウム製パンを使用した。測定条件としては、測定温度0℃〜200℃、昇温速度10℃/分、降温速度10℃/分で、Heat−cool−Heatの温度制御で行い、その2nd.Heatにおけるデータをもとに解析を行った。得られたDSCチャートについて、第1の吸熱ピークの立ち上がり前のベースラインの延長線と、第1の吸熱ピークの立ち上がり部分からピーク頂点までの間で最大傾斜を示す接線を引き、その交点の温度をガラス転移温度とした。
<トナーの軟化点(Tsp)>
トナーの軟化点(Tsp)は、下記に示すようにフローテスターに用いて測定した。具体的には、まず、20℃、50%RHの環境下において、試料(トナー)1.1gをシャーレに入れ平らにならし、12時間以上放置した後、成型器「SSP−10A」(株式会社島津製作所製)によって3820kg/cmの力で30秒間加圧し、直径1cmの円柱型の成型サンプルを作製した。次いで、この成型サンプルを、24℃、50%RHの環境下において、フローテスター「CFT−500D」(株式会社島津製作所製)により、荷重196N(20kgf)、開始温度60℃、予熱時間300秒間、昇温速度6℃/分の条件で、円柱型ダイの穴(直径1mm×高さ1mm)より、直径1cmのピストンを用いて予熱終了時から押し出し、昇温法の溶融温度測定方法でオフセット値5mmの設定で測定したオフセット法温度Toffsetを、トナーの軟化点(Tsp)とした。
[アゾベンゼン誘導体(光相転移化合物)の合成]
<化学式(1)のRがn−ドデシル基である化合物(化合物1)の合成>
4−ドデシルアニリン(0.26g、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(体積比)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’−ジドデシルアゾベンゼン(化合物1)を得た。
<化学式(1)のRがn−オクチル基である化合物(化合物2)の合成>
4−ドデシルアニリンの代わりに、n−オクチルアニリン(0.21g、1.0mmol)を用いたこと以外は、上記の化合物1の合成と同様にして、4,4’−ジオクチルアゾベンゼン(化合物2)を得た。
<化学式(1)のRがn−ヘキシル基である化合物(化合物3)の合成>
4−ドデシルアニリンの代わりに、n−ヘキシルアニリン(0.17g、1.0mmol)を用いたこと以外は、上記の化合物1の合成と同様にして、4,4’−ジヘキシルアゾベンゼン(化合物3)を得た。
[結着樹脂の作製]
<スチレンアクリル樹脂1を含有するスチレンアクリル樹脂粒子分散液1の作製>
(第1段重合)
攪拌装置、温度センサー、冷却管、および窒素導入装置を取り付けた反応容器に、ドデシル硫酸ナトリウム 8質量部をイオン交換水 3000質量部に溶解させた溶液を仕込み、窒素気流下230rpmの攪拌速度で攪拌しながら、内温を80℃に昇温させた。昇温後、過硫酸カリウム 10質量部をイオン交換水 200質量部に溶解させた溶液を添加し、再度液温を80℃とし、スチレン 480質量部、n−ブチルアクリレート 250質量部、メタクリル酸 68.0質量部およびn−オクチル−3−メルカプトプロピオネート 16.0質量部よりなる重合性単量体溶液を1時間かけて滴下後、80℃にて2時間加熱、攪拌することにより重合を行い、スチレンアクリル樹脂粒子(1a)を含有するスチレンアクリル樹脂粒子分散液(1A)を調製した。
(第2段重合)
攪拌装置、温度センサー、冷却管、および窒素導入装置を取り付けた反応容器に、ポリオキシエチレン(2)ドデシルエーテル硫酸ナトリウム 7質量部をイオン交換水 800質量部に溶解させた溶液を仕込み、98℃に加熱後、上記で得られたスチレンアクリル樹脂粒子分散液(1A)260質量部、スチレン 245質量部、n−ブチルアクリレート 120質量部、n−オクチル−3−メルカプトプロピオネート 1.5質量部、離型剤であるパラフィンワックス「HNP−11」(日本精蝋株式会社製)67質量部を90℃にて溶解させた重合性単量体溶液を添加し、循環経路を有する機械式分散機「CREARMIX(登録商標)」(エム・テクニック株式会社製)により1時間混合分散させ、乳化粒子(油滴)を含む分散液を調製した。
次いで、この分散液に、過硫酸カリウム 6質量部をイオン交換水 200質量部に溶解させた開始剤溶液を添加し、この系を82℃にて1時間にわたって加熱攪拌することにより重合を行い、スチレンアクリル樹脂粒子(1b)を含有するスチレンアクリル樹脂粒子分散液(1B)を調製した。
(第3段重合)
上記で得られたスチレンアクリル樹脂粒子分散液(1B)に過硫酸カリウム 11質量部をイオン交換水 400質量部に溶解させた溶液を添加し、次いで、82℃の温度条件下で、スチレン 435質量部、n−ブチルアクリレート 130質量部、メタクリル酸 33質量部およびn−オクチル−3−メルカプトプロピオネート 8質量部からなる重合性単量体溶液を1時間かけて滴下した。滴下終了後、2時間にわたって加熱攪拌することにより重合を行った後、28℃まで冷却しスチレンアクリル樹脂1を含有するスチレンアクリル樹脂粒子分散液1を得た。また、スチレンアクリル樹脂1のガラス転移温度(Tg)を測定したところ、45℃であった。
<スチレンアクリル樹脂2を含有するスチレンアクリル樹脂粒子分散液2の作製>
(第1段重合)
攪拌装置、温度センサー、冷却管、および窒素導入装置を取り付けた反応容器に、ドデシル硫酸ナトリウム 8質量部をイオン交換水 3000質量部に溶解させた溶液を仕込み、窒素気流下230rpmの攪拌速度で攪拌しながら、内温を80℃に昇温させた。昇温後、過硫酸カリウム 10質量部をイオン交換水 200質量部に溶解させた溶液を添加し、再度液温を80℃とし、スチレン 550質量部、n−ブチルアクリレート 180質量部、メタクリル酸 68.0質量部およびn−オクチル−3−メルカプトプロピオネート 16.0質量部よりなる重合性単量体溶液を1時間かけて滴下後、80℃にて2時間加熱、攪拌することにより重合を行い、スチレンアクリル樹脂粒子(2a)を含有するスチレンアクリル樹脂粒子分散液(2A)を調製した。
(第2段重合)
攪拌装置、温度センサー、冷却管、および窒素導入装置を取り付けた反応容器に、ポリオキシエチレン(2)ドデシルエーテル硫酸ナトリウム 7質量部をイオン交換水 800質量部に溶解させた溶液を仕込み、98℃に加熱後、上記で得られたスチレンアクリル樹脂粒子分散液(2A)260質量部、スチレン 285質量部、n−ブチルアクリレート 80質量部、n−オクチル−3−メルカプトプロピオネート 1.5質量部、および離型剤であるパラフィンワックス「HNP−11」(日本精蝋株式会社製)67質量部を90℃にて溶解させた重合性単量体溶液を添加し、循環経路を有する機械式分散機「CREARMIX(登録商標)」(エム・テクニック株式会社製)により1時間混合分散させ、乳化粒子(油滴)を含む分散液を調製した。
次いで、この分散液に、過硫酸カリウム 6質量部をイオン交換水 200質量部に溶解させた開始剤溶液を添加し、この系を82℃にて1時間にわたって加熱攪拌することにより重合を行い、スチレンアクリル樹脂粒子(2b)を含有するスチレンアクリル樹脂粒子分散液(2B)を調製した。
(第3段重合)
上記で得られたスチレンアクリル樹脂粒子分散液(2B)に過硫酸カリウム 11質量部をイオン交換水 400質量部に溶解させた溶液を添加し、82℃の温度条件下で、スチレン 485質量部、n−ブチルアクリレート 80質量部、メタクリル酸 33質量部、およびn−オクチル−3−メルカプトプロピオネート 8質量部からなる重合性単量体溶液を1時間かけて滴下した。滴下終了後、2時間にわたって加熱攪拌することにより重合を行った後、28℃まで冷却し、スチレンアクリル樹脂2を含有するスチレンアクリル樹脂粒子分散液2を得た。また、スチレンアクリル樹脂2のガラス転移温度(Tg)を測定したところ、54℃であった。
<ポリエステル樹脂1を含有するポリエステル樹脂粒子分散液1の作製>
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 524質量部、テレフタル酸 105質量部、フマル酸 69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1を得た。ポリエステル樹脂1 100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%のドデシ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1を得た。また、ポリエステル樹脂1のガラス転移温度(Tg)を測定したところ、42℃であった。
[トナーの作製]
<トナー1の作製>
(カーボンブラック分散液の調製)
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。
(アゾベンゼン誘導体粒子分散液1の調製)
ジクロロメタン 80質量部と化合物1 20質量部とを50℃で加熱しながら混合攪拌し、化合物1を含む溶液を得た。得られた溶液 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1を得た。
得られたアゾベンゼン誘導体乳化液1をセパラブルフラスコへ投入し、窒素を気相中へ送気しながら40℃で90分間加熱攪拌して有機溶媒を除去して、アゾベンゼン誘導体粒子分散液1を得た。
(凝集・融着)
上記で作製したスチレンアクリル樹脂粒子分散液1を固形分換算で504質量部、アゾベンゼン誘導体粒子分散液1を固形分換算で216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。
次に、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攪拌下、10分間かけて滴下した後、昇温を開始し、この系を60分間かけて70℃まで昇温し、70℃を保持したまま粒子成長反応を継続した。この状態で「マルチサイザー3」(ベックマン・コールター株式会社製)にて会合粒子の粒径を測定し、体積基準におけるメジアン径(D50)が6.5μmになった時点で、塩化ナトリウム190質量部をイオン交換水760質量部に溶解した水溶液を添加して粒子成長を停止させた。70℃で1時間攪拌した後、さらに昇温を行い、75℃の状態で加熱攪拌することにより、粒子の融着を進行させた。その後、30℃まで冷却することにより、トナー粒子の分散液を得た。
上記で得られたトナー粒子の分散液を遠心分離機で固液分離し、トナー粒子のウェットケーキを形成した。該ウェットケーキを、前記遠心分離機で濾液の電気伝導度が5μS/cmになるまで35℃のイオン交換水で洗浄し、その後「フラッシュジェットドライヤー(株式会社セイシン企業製)」に移し、水分量が0.5質量%になるまで乾燥して、トナー1を作製した。得られたトナー1の体積基準のメジアン径(D50)を、「コールターカウンター3(ベックマン・コールター株式会社製)」を用いて測定したところ、7.2μmであった。また、トナー1のガラス転移温度(Tg)は45℃であり、軟化点(Tsp)は98℃であった。
<トナー2の作製>
スチレンアクリル樹脂粒子分散液1の代わりに、スチレンアクリル樹脂粒子分散液2を用いたこと以外は、<トナー1の作製>と同様にして、トナー2を作製した。得られたトナー2の体積基準のメジアン径(D50)を、「コールターカウンター3(ベックマン・コールター株式会社製)」を用いて測定したところ、7.0μmであった。また、トナー2のガラス転移温度(Tg)は54℃であり、軟化点(Tsp)は110℃であった。
<トナー3の作製>
スチレンアクリル樹脂粒子分散液1の代わりに、ポリエステル樹脂粒子分散液1を用いたこと以外は、<トナー1の作製>と同様にして、トナー3を作製した。得られたトナー3の体積基準のメジアン径(D50)を、「コールターカウンター3(ベックマン・コールター株式会社製)」を用いて測定したところ、7.4μmであった。また、トナー3のガラス転移温度(Tg)は42℃であり、軟化点(Tsp)は93℃であった。
<トナー4の作製>
アゾベンゼン誘導体粒子分散液1の代わりに、下記のようにして作製した、アゾベンゼン誘導体粒子分散液2を用いたこと以外は、<トナー1の作製>と同様にして、トナー4を作製した。得られたトナー4の体積基準のメジアン径(D50)を、「コールターカウンター3(ベックマン・コールター株式会社製)」を用いて測定したところ、6.9μmであった。また、トナー4のガラス転移温度(Tg)は45℃であり、軟化点(Tsp)は94℃であった。
(アゾベンゼン誘導体粒子分散液2の調製)
ジクロロメタン 80質量部と、化合物2 20質量部とを50℃で加熱しながら混合攪拌し、化合物2を含む溶液を得た。得られた溶液 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2を得た。
得られたアゾベンゼン誘導体乳化液2をセパラブルフラスコへ投入し、窒素を気相中へ送気しながら40℃で90分間加熱攪拌して有機溶媒を除去して、アゾベンゼン誘導体粒子分散液2を得た。
<トナー5の作製>
アゾベンゼン誘導体粒子分散液1の代わりに、下記のようにして作製した、アゾベンゼン誘導体粒子分散液3を用いたこと以外は、<トナー1の作製>と同様にして、トナー5を作製した。得られたトナー5の体積基準のメジアン径(D50)を、「コールターカウンター3(ベックマン・コールター株式会社製)」を用いて測定したところ、6.8μmであった。また、トナー5のガラス転移温度(Tg)は45℃であり、軟化点(Tsp)は91℃であった。
(アゾベンゼン誘導体粒子分散液3の調製)
ジクロロメタン 80質量部と、化合物3 20質量部とを50℃で加熱しながら混合攪拌し、化合物3を含む溶液を得た。得られた溶液 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3を得た。
得られたアゾベンゼン誘導体乳化液3をセパラブルフラスコへ投入し、窒素を気相中へ送気しながら40℃で90分間加熱攪拌して有機溶媒を除去して、アゾベンゼン誘導体粒子分散液3を得た。
<トナー6の作製>
アゾベンゼン誘導体粒子分散液1の代わりに、下記のようにして作製した、アゾベンゼン誘導体粒子分散液4を用いたこと以外は、<トナー1の作製>と同様にして、トナー6を作製した。得られたトナー6の体積基準のメジアン径(D50)を、「コールターカウンター3(ベックマン・コールター株式会社製)」を用いて測定したところ、7.3μmであった。また、トナー6のガラス転移温度(Tg)は45℃であり、軟化点(Tsp)は112℃であった。
(アゾベンゼン誘導体粒子分散液4の調製)
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、化合物4(下記化学式参照)を含有する光相転移化合物粒子分散液3を調製した。
<トナー7の作製>
アゾベンゼン誘導体粒子分散液1の代わりに、下記のようにして作製した、アゾベンゼン誘導体粒子分散液5を用いたこと以外は、<トナー1の作製>と同様にして、トナー7を作製した。得られたトナー7の体積基準のメジアン径(D50)を、「コールターカウンター3(ベックマン・コールター株式会社製)」を用いて測定したところ、7.0μmであった。また、得られたトナー7のガラス転移温度(Tg)は、45℃であり、軟化点(Tsp)は103℃であった。
(アゾベンゼン誘導体粒子分散液5の調製)
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、化合物5(下記化学式参照)を含有する光相転移化合物粒子分散液5を得た。
<トナー8の作製>
スチレンアクリル樹脂粒子分散液1の代わりに、ポリエステル樹脂粒子分散液1を用いたこと以外は、<トナー6の作製>と同様にして、トナー8を作製した。得られたトナー8の体積基準のメジアン径(D50)を、「コールターカウンター3(ベックマン・コールター株式会社製)」を用いて測定したところ、7.2μmであった。また、得られたトナー8のガラス転移温度(Tg)は、42℃であり、軟化点(Tsp)は109℃であった。
[現像剤の作製]
体積基準のメジアン径が70μmの鉄粉9.5gと、No.1〜8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。
[評価:定着性試験]
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℃、相対湿度50%RH)で行った。一方に現像剤、他方に普通紙(坪量:64g/m)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/m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50kPaの圧力をかけて10回こすり、画像の定着率で評価した。定着率50%以上を合格とした。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。
定着装置は、図2に示す装置を適宜改変して構成された下記2種の装置を用いた:
No.1:図2の加熱部30および圧着部9があり、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3J/cm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/cmである。加熱部30として赤外線ヒーターを用い、その温度は、下記表1に示す「加熱後のトナー表面温度」となるように調節した。また、加圧部材91の温度は20℃であった;
No.2:図2の加熱部30および圧着部9があり、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と同様である。加熱部30として赤外線ヒーターを用い、その温度は、下記表1に示す「加熱後のトナー表面温度」となるように調節した。加圧部材91の温度は80℃であった。
なお、「加熱後のトナー像表面温度」は、加熱部30で加熱された後のトナー像の表面温度であり、具体的には、加熱部30と第1照射部40aとの間に設置型非接触温度計「THERMO−HUNTER(登録商標) CS−30TAC」(オプテックス株式会社製)を設置し、測定した。
(実施例1〜13、比較例1〜2)
下記表1に示すように、トナーの種類および定着装置の条件を種々変更して、上記の定着性試験を行った。各トナーの構成、定着装置の条件、および評価結果を下記表1に示す。なお、比較例1および2では、紫外線照射前の加熱を行わなかった。
上記表1から明らかなように、実施例では、トナーが高い定着性を示した。一方、比較例では、トナーの定着性は低かった。定着性試験で用いられた紫外線の光源および紫外線の照射条件は、実施例および比較例を通して一定であることから、実施例のトナーは比較例のトナーに比べて、軟化速度が速くなり、定着性が向上したと言える。
定着装置の比較をすると、加圧部材91の温度が高いNo.2の定着装置を用いたほうがNo.1の定着装置を用いた場合に比べて、定着性が向上する傾向にあると言える。
1 感光体、
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、
30 加熱部(加熱手段)、
40 照射部、
40a 第1照射部(第1の光照射手段)、
40b 第2照射部(第2の光照射手段)、
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(加圧手段)、
100 画像形成装置、
d 原稿、
S 記録用紙。

Claims (7)

  1. 300nm以上400nm未満の波長を有する光を吸収することで固体から液体へ相転移する化合物と結着樹脂と、を含むトナーが用いられる画像形成装置であって、
    記録媒体上に形成されたトナー像を加熱する加熱手段と、
    前記加熱手段によって加熱された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する第1の光照射手段と、
    前記第1の光照射手段により光が照射された前記トナー像を加圧して前記記録媒体に圧着させる加圧手段と、
    前記加圧手段により前記記録媒体に圧着され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する第2の光照射手段と、
    を備える、画像形成装置。
  2. 前記加熱手段は、前記トナー像の表面を、トナーのガラス転移温度以上の温度に加熱する、請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 前記加熱手段は、前記トナー像の表面を、トナーの軟化点未満の温度に加熱する、請求項2に記載の画像形成装置。
  4. 前記加圧手段の温度は、30℃以上100℃以下である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  5. 前記相転移する化合物がアゾベンゼン誘導体である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  6. 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1〜5のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  7. 300nm以上400nm未満の波長を有する光を吸収することで固体から液体へ相転移する化合物と結着樹脂と、を含むトナーを用いる画像形成方法であって、
    記録媒体上に形成されたトナー像を加熱する加熱工程と、
    前記加熱工程により加熱された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する第1の光照射工程と、
    前記第1の光照射工程により光が照射された前記トナー像を前記記録媒体に定着させる定着工程と、
    を含み、
    前記定着工程は、前記トナー像を加圧して前記記録媒体に圧着させる加圧工程と、前記加圧工程により前記記録媒体に圧着され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する第2の光照射工程と、
    を含む、画像形成方法。
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