JP2024018936A - 樹脂粒子、トナー、現像剤、トナー収容ユニット、画像形成装置及び画像形成方法 - Google Patents

樹脂粒子、トナー、現像剤、トナー収容ユニット、画像形成装置及び画像形成方法 Download PDF

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Toshihiko Sugiyama
純一 渡邊
Junichi Watanabe
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Abstract

【課題】優れた低温定着性及び色再現性を有することができる樹脂粒子を提供する。【解決手段】本発明は、結着樹脂を含む樹脂粒子であって、80℃の測定温度で測定される周波数掃引法において、0.1rad/s~100rad/sの角速度における前記樹脂粒子の損失正接tanδが、1.8以上である樹脂粒子である。【選択図】なし

Description

本発明は、樹脂粒子、トナー、現像剤、トナー収容ユニット、画像形成装置及び画像形成方法に関する。
樹脂粒子は、オフィス等、様々な場所において、複合機(MFP)及びプリンタ等の画像形成装置のトナーとして広く利用されている。トナーには、その使用及び製造段階における環境への負荷の低減を図ることが求められている。そこで、例えば、トナーの定着時の消費電力を抑えて省エネルギー化を図るため、トナーの低温定着性の向上が検討されている。
低温定着性を高めたトナーとして、例えば、粘弾性測定装置によって得られた温度変化に対する粘弾性特性において貯蔵弾性率G'の測定曲線の上に凸から下に凸に移行する変曲点の内最も低い温度で現れるものが45~60℃であり、かつ180℃での貯蔵弾性率G'180が1×10~5×10Paである電子写真用の低温定着性トナーが開示されている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1の電子写真用の低温定着性トナーでは、結着樹脂に含まれるポリマー樹脂を構成する非線状ポリマーと線状ポリマーの相溶性を高めることによって低温定着性を発現させている。
また、例えば、動的粘弾性測定において貯蔵弾性率G'が1.0×10Paであるときの温度Taが40℃~70℃であり、示差走査熱量測定におけるガラス転移温度Tgが60℃~90℃であり、温度Ta-ガラス転移温度Tgが0℃~35℃を満たし、動的粘弾性測定において110℃~150℃で貯蔵弾性率G'が極小値を有するトナーが開示されている(例えば、特許文献2参照)。
特許文献2のトナーでは、トナー表面を被覆する表層の有機ケイ素重合体、又はトナーの結着樹脂に含まれるスチレンアクリル樹脂のモノマーや重合度を変更することで、トナーの粘弾性特性を制御している。
しかしながら、従来のトナーでは、色再現性が不十分である、という問題があった。
本発明の一態様は、優れた低温定着性及び色再現性を有することができる樹脂粒子を提供することを目的とする。
本発明の一態様は、
結着樹脂を含む樹脂粒子であって、
80℃の測定温度で測定される周波数掃引法において、0.1rad/s~100rad/sの角速度における前記樹脂粒子の損失正接tanδが、1.8以上である樹脂粒子である。
本発明の一態様は、優れた低温定着性及び色再現性を有することができる樹脂粒子を提供することができる。
本発明の実施形態に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置の他の一例を示す概略構成図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置の他の一例を示す概略構成図である。 図3の画像形成装置の部分拡大図である。 本発明の実施形態に係るプロセスカートリッジの一例を示す概略構成図である。
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。なお、実施形態は以下の記述によって限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、本明細書において数値範囲を示す「~」は、別段の断わりがない限り、その前後に記載された数値を下限値及び上限値として含むことを意味する。
<樹脂粒子>
本実施形態に係る樹脂粒子樹脂粒子について説明する。本実施形態に係る樹脂粒子は、80℃の測定温度で測定される周波数掃引法において、0.1rad/s~100rad/sの角速度における樹脂粒子の損失正接(損失係数)tanδが1.8以上である樹脂粒子である。
本願発明者は、トナーとして用いられる樹脂粒子について鋭意研究を重ねた結果、画像形成装置のカセットに収納されている記録材(メディア)が画像形成装置の加圧ローラに接触する時の記録材の温度と、加圧ローラの角速度に、樹脂粒子の粘弾性が影響を受けることに着目した。そして、本願発明者は、樹脂粒子の80℃の測定温度において測定される周波数掃引法において、0.1rad/s~100rad/sの角速度における損失正接tanδが1.8以上であれば、十分な低温定着性と色再現性を有する樹脂粒子が得られることを見出した。
なお、損失正接tanδは、動的粘弾性測定により測定される損失弾性率G''と貯蔵弾性率G'との比(G''/G')である。貯蔵弾性率G'と損失正接tanδとは、動的粘弾性測定装置(レオメーター、ARES(TAインスツルメント社製))を用いて測定した値を意味する。例えば、樹脂粒子を直径が8mm、厚さが2mmのペレットに成型した後、直径が8mmのパラレルプレートに固定し、80℃で安定させる。次に、歪み量0.1%(歪み量制御モード)の条件下、周波数掃引法において、0.1rad/s~100rad/sの角速度における損失正接tanδを測定する。
樹脂粒子の定着時に、画像形成装置のカセットに収納されている記録材(メディア)が画像形成装置の加圧ローラに接触している時の記録材の想定される最小温度は、一般に、80℃程度である。そして、加圧ローラの想定される角速度は、一般に、0.1rad/s~100rad/sの範囲内である。本実施形態に係る樹脂粒子は、80℃の測定温度で測定される周波数掃引法において、0.1rad/s~100rad/sの角速度における損失正接tanδを1.8以上とすることで、定着時の樹脂粒子の延展性を高め、コールドオフセットを抑制できる。よって、本実施形態に係る樹脂粒子は、より低い低温定着温度の効果を発揮すると共に着色度を向上させることができるため、優れた低温定着性及び色再現性を有することができる。
80℃の測定温度で測定される周波数掃引法において、0.1rad/s~100rad/sの角速度における損失正接tanδは、好ましくは2.0~2.5であり、より好ましくは2.1~2.4であり、さらに好ましくは2.2~2.45である。
本実施形態に係る樹脂粒子は、樹脂粒子の80℃の測定温度において測定される周波数掃引法において、0.1rad/s~100rad/sの角速度における損失正接tanδが極値を有することが好ましい。本実施形態に係る樹脂粒子は、損失正接tanδが極値を有することで、本実施形態に係る樹脂粒子をトナーとしても用いた際、定着時のローラと接触している記録材(メディア)の想定される最小温度(例えば、80℃)において、定着時のトナーの延展性を高めることができるため、より低温定着性又は色再現性を向上させることができる。
なお、損失正接tanδの極値とは、損失正接tanδの極大値及び極小値の両方の意味を含む。
本実施形態に係る樹脂粒子は、動的粘弾性測定において、貯蔵弾性率G'が、1×10Pa以上であることが好ましく、100℃以上で極値を有することが好ましい。これにより、本実施形態に係る樹脂粒子は、さらに低い低温定着温度の効果を発揮すると共に着色度をさらに向上させることができるため、低温定着性及び色再現性をより確実に発揮できる。
本実施形態に係る樹脂粒子は、貯蔵弾性率G'が100℃以上の範囲に極大値を有することが好ましい。これにより、本実施形態に係る樹脂粒子は、着色度をさらに向上させることができるため色再現性をさらに確実に発揮できる。
本実施形態に係る樹脂粒子は、母体粒子を含有し、母体粒子のみから構成されてもよい。
本実施形態に係る樹脂粒子は、結着樹脂を含有し、必要に応じてその他の成分を含有してもよい。
[結着樹脂]
本実施形態に係る樹脂粒子で用いる結着樹脂は、特に限定されないが、結晶性樹脂又は非晶質樹脂を含有することが好ましい。
(結晶性樹脂)
結晶性樹脂としては、結晶性ポリエステル樹脂を含有することが好ましい。
((結晶性ポリエステル樹脂))
本実施形態における結晶性ポリエステル樹脂は、100%ポリエステル構造のポリマーだけでなく、ポリエステルを構成するモノマーと他のモノマーとの共重合体も含む。但し、共重合体については、他のモノマーの割合を50質量%以下とする。
本実施形態に係る樹脂粒子で用いる結晶性ポリエステル樹脂は、例えば、多価カルボン酸と多価アルコールとから合成される。なお、結晶性ポリエステル樹脂としては市販品を使用してもよいし、合成したものを使用してもよい。
多価カルボン酸としては、例えば、シュウ酸、マレイン酸、フマル酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、スペリン酸、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、1,12-ドデカンジカルボン酸、1,14-テトラデカンジカルボン酸、1,18-オクタデカンジカルボン酸、メサコン酸等の脂肪族ジカルボン酸;フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレン-2,6-ジカルボン酸、マロン酸、トリメリット酸、ナフタレンジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸;シクロヘキサンジカルボン酸等の脂環式カルボン酸類;これらの無水物;これらの低級アルキルエステル等が挙げられる。
3価以上のカルボン酸としては、例えば、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、1,2,4-ナフタレントリカルボン酸等、及びこれらの無水物及びやこれらの低級アルキルエステル等が挙げられる。これらは1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
また、多価カルボン酸は、その他のカルボン酸として、スルホン酸基を持つジカルボン酸が含まれていてもよい。さらに、2重結合を持つジカルボン酸を含有してもよい。
多価アルコールとしては、脂肪族ジオールが好ましく、主鎖部分の炭素数が7~20である直鎖型脂肪族ジオールがより好ましく、主鎖部分の炭素数が14以下である直鎖型脂肪族ジオールがさらに好ましい。
脂肪族ジオールでは、結晶性ポリエステル樹脂の結晶性が低下し、融点が降下してしまう場合がある。また、主鎖部分の炭素数が7未満では、芳香族ジカルボン酸と縮重合させる場合に融解温度が高くなり、低温定着が困難となることがある。一方、主鎖部分の炭素数が20を超えると、実用上の材料の入手が困難となる。
多価アルコールのうち、脂肪族ジオールの含有量は80モル%以上が好ましく、より好ましくは90モル%以上である。脂肪族ジオールの含有量が80モル%未満では、結晶性ポリエステル樹脂の結晶性が低下し、融解温度が降下するため、耐ブロッキング性、画像保存性及び低温定着性が悪化してしまう場合がある。
脂肪族ジオールとしては、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、ネオペンチルグリコール、1,2-ヘキサンジオール、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、1,14-エイコサンデカンジオール等の脂肪族ジオール類;シクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、水添ビスフェノールA等の脂環式ジオール類;ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物等の芳香族ジオール類;等が挙げられる。これらの中でも、入手容易性を考慮すると、1,8-オクタンジオール、1,9-ノナンジオール、1,10-デカンジオールが好ましい。
なお、必要に応じて酸価や水酸基価の調整等の目的で、これらの多価カルボン酸又は多価アルコールを合成の最終段階で添加してもよい。
結晶性ポリエステル樹脂の製造は、重合温度180℃~230℃で行うことができ、必要に応じて反応系内を減圧にし、縮合の際に発生する水やアルコールを除去しながら反応させる。モノマーが、反応温度下で溶解又は相溶しない場合は、高沸点の溶剤を溶解補助剤として加え溶解させてもよい。
重縮合反応においては、溶解補助溶剤を留去しながら行う。共重合反応において相溶性の悪いモノマーが存在する場合は、あらかじめ相溶性の悪いモノマーと、重縮合予定の酸又はアルコールとを縮合させておいてから主成分と共に重縮合させるとよい。
結晶性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、リチウム等のアルカリ金属化合物;マグネシウム、カルシウム等のアルカリ土類金属化合物;亜鉛、マンガン、アンチモン、チタン、スズ、ジルコニウム、ゲルマニウム等の金属化合物;亜リン酸化合物;リン酸化合物;及びアミン化合物等が挙げられる。
具体的には、酢酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、酢酸リチウム、炭酸リチウム、酢酸カルシウム、ステアリン酸カルシウム、酢酸マグネシウム、酢酸亜鉛、ステアリン酸亜鉛、ナフテン酸亜鉛、塩化亜鉛、酢酸マンガン、ナフテン酸マンガン、チタンテトラエトキシド、チタンテトラプロポキシド、チタンテトライソプロポキシド、チタンテトラブトキシド、三酸化アンチモン、トリフェニルアンチモン、トリブチルアンチモン、ギ酸スズ、シュウ酸スズ、テトラフェニルスズ、ジブチルスズジクロライド、ジブチルスズオキシド、ジフェニルスズオキシド、ジルコニウムテトラブトキシド、ナフテン酸ジルコニウム、炭酸ジルコニール、酢酸ジルコニール、ステアリン酸ジルコニール、オクチル酸ジルコニール、酸化ゲルマニウム、トリフェニルホスファイト、トリス(2,4-ジ-t-ブチルフェニル)ホスファイト、エチルトリフェニルホスホニウムブロマイド、トリエチルアミン、トリフェニルアミン等の化合物が挙げられる。これらの結晶性ポリエステル樹脂は、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
(非晶質樹脂)
非晶質樹脂としては、非結晶性(非晶質)ポリエステル樹脂を含有することが好ましい。
((非結晶性ポリエステル樹脂))
本実施形態における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及び未変性ポリエステル樹脂等が挙げられるが、変性ポリエステル樹脂及び未変性ポリエステル樹脂の両方を用いることが好ましい。
-変性ポリエステル樹脂-
変性ポリエステル樹脂としては、変性ポリエステル系樹脂が使用できる。変性ポリエステル系樹脂の例としては、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマーが挙げられる。イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマーとしては、ポリオール(1)とポリカルボン酸(2)の重縮合物の活性水素基を有するポリエステルを更にポリイソシアネート(3)と反応させたもの等が挙げられる。
上記ポリエステルの有する活性水素基としては、水酸基(アルコール性水酸基及びフェノール性水酸基)、アミノ基、カルボキシル基、メルカプト基等が挙げられ、これらのうち、アルコール性水酸基が好ましい。
ポリオール(1)としては、ジオール(1-1)及び3価以上のポリオール(1-2)が挙げられ、ジオール(1-1)単独、又はジオール(1-1)と少量の3価以上のポリオール(1-2)の混合物が好ましい。
ジオール(1-1)としては、アルキレングリコール(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、1,6-ヘキサンジオール等);アルキレンエーテルグリコール(ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール等);脂環式ジオール(1,4-シクロヘキサンジメタノール、水素添加ビスフェノールA等);ビスフェノール類(ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS等);上記脂環式ジオールのアルキレンオキサイド(エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド等)付加物;上記ビスフェノール類のアルキレンオキサイド(エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド等)付加物等が挙げられる。これらのうち、好ましいものは、炭素数2~12のアルキレングリコール及びビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物であり、特に好ましいものは、ビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物、及びこれと炭素数2~12のアルキレングリコールとの併用である。
3価以上のポリオール(1-2)としては、3~8価又はそれ以上の多価脂肪族アルコール(グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトール等);3価以上のフェノール類(トリスフェノールPA、フェノールノボラック、クレゾールノボラック等);上記3価以上のポリフェノール類のアルキレンオキサイド付加物等が挙げられる。
ポリカルボン酸(2)としては、ジカルボン酸(2-1)及び3価以上のポリカルボン酸(2-2)が挙げられ、ジカルボン酸(2-1)単独、及びジカルボン酸(2-1)と少量の3価以上のポリカルボン酸(2-2)の混合物が好ましい。
ジカルボン酸(2-1)としては、アルキレンジカルボン酸(コハク酸、アジピン酸、セバシン酸等);アルケニレンジカルボン酸(マレイン酸、フマル酸等);芳香族ジカルボン酸(フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸等)等が挙げられる。これらのうち、好ましいものは、炭素数4~20のアルケニレンジカルボン酸及び炭素数8~20の芳香族ジカルボン酸である。
3価以上のポリカルボン酸(2-2)としては、炭素数9~20の芳香族ポリカルボン酸(トリメリット酸、ピロメリット酸等)等が挙げられる。
なお、ポリカルボン酸(2)としては、上述のものの酸無水物又は低級アルキルエステル(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)を用いてもよい。
ポリオール(1)とポリカルボン酸(2)の比率は、水酸基[OH]とカルボキシル基[COOH]の当量比[OH]/[COOH]として、通常、2/1~1/1であり、好ましくは1.5/1~1/1、更に好ましくは1.3/1~1.02/1である。
ポリイソシアネート(3)としては、脂肪族ポリイソシアネート(テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、2,6-ジイソシアナトメチルカプロエート等);脂環式ポリイソシアネート(イソホロンジイソシアネート、シクロヘキシルメタンジイソシアネート等);芳香族ジイソシアネート(トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート等);芳香脂肪族ジイソシアネート(α,α,α′,α′-テトラメチルキシリレンジイソシアネート等);イソシアヌレート類;前記ポリイソシアネートをフェノール誘導体、オキシム、カプロラクタム等でブロックしたもの;及びこれら2種以上の併用が挙げられる。
ポリイソシアネート(3)の比率は、イソシアネート基[NCO]と、水酸基を有するポリエステルの水酸基[OH]の当量比[NCO]/[OH]として、通常5/1~1/1、好ましくは4/1~2/1、更に好ましくは2.5/1~1.5/1である。[NCO]/[OH]が5を超えると、低温定着性が悪化する。[NCO]のモル比が1未満では、変性ポリエステル中のウレア含量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。末端にイソシアネート基を有するプレポリマー(A)中のポリイソシアネート(3)の構成成分の含有量は、通常、0.5質量%~40質量%、好ましくは1質量%~30質量%、更に好ましくは2質量%~20質量%である。0.5質量%未満では、耐ホットオフセット性が悪化すると共に、耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になる。また、40質量%を超えると、低温定着性が悪化する。
イソシアネート基を有するプレポリマー(A)中の1分子当たりに含有するイソシアネート基は、通常、1個以上、好ましくは、平均1.5個~3個、更に好ましくは、平均1.8個~2.5個である。1分子当たり1個未満では、架橋及び/又は伸長後の変性ポリエステルの分子量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。
-未変性ポリエステル樹脂-
本実施形態では、未変性ポリエステル樹脂が、非結晶性ポリエステル樹脂として、変性ポリエステル樹脂と併用されることが好ましい。未変性ポリエステル樹脂と変性ポリエステル樹脂とが併用されるにより、低温定着性及びフルカラーの画像形成装置に用いた場合の光沢性、光沢均一性が向上する。
未変性ポリエステル樹脂としては、上記の変性ポリエステル樹脂のポリエステル成分と同様のポリオール(1)とポリカルボン酸(2)との重縮合物等が挙げられる。ポリオール(1)とポリカルボン酸(2)は、上述の変性ポリエステル系樹脂と同様のポリオール(1)とポリカルボン酸(2)を用いることができるため、詳細は省略する。
未変性ポリエステル樹脂は、無変性のポリエステルだけでなく、ウレア結合以外の化学結合で変性されているものでもよく、例えば、ウレタン結合で変性されていてもよい。変性ポリエステル系樹脂と未変性ポリエステル樹脂は少なくとも一部が相溶していることが、低温定着性、耐ホットオフセット性の点から、好ましい。従って、変性ポリエステル系樹脂のポリエステル成分と未変性ポリエステル樹脂は類似の組成を有することが好ましい。
変性ポリエステル系樹脂を含有させる場合、変性ポリエステル系樹脂と未変性ポリエステル樹脂の質量比は、通常、5/95~75/25であり、好ましくは10/90~25/75であり、更に好ましくは12/88~25/75であり、特に好ましくは12/88~22/78である。変性ポリエステル系樹脂の質量比が5%未満では、耐ホットオフセット性が悪化すると共に、耐熱保存性と低温定着性の両立の点から、不利になる。
未変性ポリエステル樹脂のピーク分子量は、通常、1000~30000であり、好ましくは1500~10000であり、更に好ましくは2000~8000である。ピーク分子量が1000以上であると、耐熱保存性が悪化することが抑えられ、10000以下であると、低温定着性が悪化することが抑えられる。
未変性ポリエステル樹脂の水酸基価は、好ましくは5以上であり、より好ましくは10~120であり、更に好ましくは20~80である。水酸基価が5以上であると、耐熱保存性と低温定着性の両立の点から有利になる。
未変性ポリエステル樹脂の酸価は、通常、0.5~40であり、好ましくは5~35である。酸価を持たせることにより、負帯電性となりやすい傾向がある。
酸価及び水酸基価がそれぞれ上記の好ましい範囲内であると、高温高湿度下、低温低湿度下において、環境の影響を受け難くなり、画像の劣化を抑制できる。
本実施形態に係る樹脂粒子のガラス転移点Tgは、通常、40℃~70℃であり、好ましくは45℃~55℃である。40℃以上であると、樹脂粒子の耐熱保存性が良好であり、70℃以下であると、低温定着性が十分となる。本実施形態に係る樹脂粒子は、変性ポリエステル樹脂に、後述するプレポリマーを架橋及び/又は伸長反応させて得られる樹脂の共存により、公知のポリエステル系樹脂粒子と比較して、ガラス転移点が低くても良好な保存性を示す。
本実施形態に係る樹脂粒子の貯蔵弾性率は、測定周波数20Hzにおいて10000dyne/cm2となる温度Tg'が、通常、100℃以上であり、好ましくは110℃~200℃である。温度Tg'が100℃未満では、耐ホットオフセット性が悪化する。
本実施形態に係る樹脂粒子の粘性は、測定周波数20Hzにおいて1000ポイズとなる温度Tηが、通常、180℃以下であり、好ましくは90℃~160℃である。温度Tηが180℃を超えると、低温定着性が悪化する。
低温定着性と耐ホットオフセット性の両立の観点から、温度Tg'は温度Tηより高いことが好ましい。即ち、温度Tg'と温度Tηの差(Tg'-Tη)は0℃以上であることが好ましい。より好ましくは10℃以上であり、さらに好ましくは20℃以上である。なお、差(Tg'-Tη)の上限は、特に限定されない。
また、耐熱保存性と低温定着性の両立の観点から、温度Tηと温度Tgの差(Tη-Tg)は、好ましくは0℃~100℃であり、より好ましくは10℃~90℃であり、さらに好ましくは20℃~80℃である。
本実施形態に係る樹脂粒子の酸価は、転相乳化法による微粒子の作製のためには、7mg/g以上であることが好ましく、凝集塩との金属架橋の観点から、30mg/g以上がより好ましい。
[反応性前駆体]
本実施形態に係る樹脂粒子は、反応性前駆体(プレポリマー)を含んでよい。反応性前駆体としては、活性水素基と反応可能な基を持つポリエステル樹脂(ポリエステル樹脂(A)ともいう。)が用いられる。本実施形態に係る樹脂粒子は、反応性前駆体としてポリエステル樹脂(A)を用いることで、低温定着性及び色再現性の改善が図れる。
活性水素基と反応可能な基としては、例えば、イソシアネート基、エポキシ基、カルボン酸、酸クロリド基等が挙げられる。これらの中でも、非晶質ポリエステル樹脂にウレタン結合又はウレア結合を導入可能な点で、イソシアネート基が好ましい。
反応性前駆体は、3価以上のアルコール及び3価以上のカルボン酸の少なくともいずれかによって付与される分岐構造を有していてもよい。
イソシアネート基を含有するポリエステル樹脂としては、例えば、活性水素基を有するポリエステル樹脂とポリイソシアネートとの反応生成物等が挙げられる。
活性水素基を有するポリエステル樹脂は、例えば、ジオールと、ジカルボン酸と、3価以上のアルコール及び3価以上のカルボン酸の少なくともいずれかと重縮合することにより得られる。
3価以上のアルコール及び3価以上のカルボン酸は、前ソシアネート基を含有するポリエステル樹脂に分岐構造を付与する。
ジオールとしては、例えば、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、2-メチル-1,3-プロパンジオール、1,5-ペンタンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,8-オクタンジオール、1,10-デカンジオール、1,12-ドデカンジオール等の脂肪族ジオール;ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等のオキシアルキレン基を有するジオール;1,4-シクロヘキサンジメタノール、水素添加ビスフェノールA等の脂環式ジオール;脂環式ジオールに、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド等のアルキレンオキシドを付加したもの;ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS等のビスフェノール類;ビスフェノール類に、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド等のアルキレンオキシドを付加したもの等のビスフェノール類のアルキレンオキシド付加物等が挙げられる。これらの中でも、ポリエステル樹脂(A)のガラス転移点を20℃以下に制御する観点から、例えば、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、2-メチル-1,3-プロパンジオール、1,5-ペンタンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール等の炭素数3~10の脂肪族ジオールを使用することが好ましく、樹脂中のアルコール成分の50mol%以上使用することがより好ましい。これらのジオールは、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。
ポリエステル樹脂(A)は、非晶質樹脂であることが望ましく、また、樹脂鎖に立体障害を持たせることで定着時の溶融粘度が低下し、低温定着性がより発現しやすくなる。このため、脂肪族ジオールの主鎖は、下記一般式(1)で表される構造を有することが好ましい。
Figure 2024018936000001
[式中、R及びRはそれぞれ独立に水素原子又は炭素数1~3のアルキル基を表し、nは3~9の奇数を表す。但し、n個の繰り返し単位において、R及びRはそれぞれ同じであっても異なっていてもよい。]
ここで、脂肪族ジオールの主鎖とは、脂肪族ジオールが有する二つのヒドロキシル基間を最短数で結ばれた炭素鎖のことである。主鎖の炭素数は奇数である場合、偶奇性により結晶性が低下するので好ましい。また、少なくとも1つ以上の炭素数1~3のアルキル基を側鎖に有する場合、立体性により主鎖分子間の相互作用エネルギーが低下するのでより好ましい。
ジカルボン酸としては、例えば、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、マレイン酸、フマル酸等の脂肪族ジカルボン酸;フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸等が挙げられる。また、これらの無水物や低級(炭素数1~3)アルキルエステル化物、ハロゲン化物を用いてもよい。これらの中でも、ポリエステル樹脂(A)のTgを20℃以下に制御する観点から、炭素数4以上12以下の脂肪族ジカルボン酸が好ましく、樹脂中のカルボン酸成分の50質量%以上使用することがより好ましい。これらのジカルボン酸は、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。
3価以上のアルコールとしては、例えば、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトール等の3価以上の脂肪族アルコール;トリスフェノールPA、フェノールノボラック、クレゾールノボラック等の3価以上のポリフェノール類;3価以上のポリフェノール類に、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド等のアルキレンオキシドを付加したもの等の3価以上のポリフェノール類のアルキレンオキシド付加物等が挙げられる。
3価以上のカルボン酸としては、例えば、3価以上の芳香族カルボン酸等が挙げられ、特にはトリメリット酸、ピロメリット酸等の炭素数9~20の3価以上の芳香族カルボン酸が好ましい。また、これらの無水物や、低級(炭素数1~3)アルキルエステル化物、ハロゲン化物を用いてもよい。
ポリイソシアネートとしては、例えば、ジイソシアネート、3価以上のイソシアネート等が挙げられる。
ポリイソシアネートとしては、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、1,3-及び/又は1,4-フェニレンジイソシアネート、2,4-及び/又は2,6-トリレンジイソシアネート(TDI)、粗製TDI、2,4'-及び/又は4,4'-ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、粗製MDI[粗製ジアミノフェニルメタン〔ホルムアルデヒドと芳香族(アニリン)又はその混合物との縮合生成物;ジアミノジフェニルメタンと少量(たとえば5~20質量%)の3官能以上のポリアミンとの混合物〕のホスゲン化物:ポリアリルポリイソシアネート(PAPI)]、1,5-ナフチレンジイソシアネート、4,4',4"-トリフェニルメタントリイソシアネート、m-及びp-イソシアナトフェニルスルホニルイソシアネート等の芳香族ジイソシアネート;エチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、ドデカメチレンジイソシアネート、1,6,11-ウンデカントリイソシアネート、2,2,4-トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、2,6-ジイソシアナトメチルカプロエート、ビス(2-イソシアナトエチル)フマレート、ビス(2-イソシアナトエチル)カーボネート、2-イソシアナトエチル-2,6-ジイソシアナトヘキサノエート等の脂肪族ジイソシアネート;イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ジシクロヘキシルメタン-4,4'-ジイソシアネート(水添MDI)、シクロヘキシレンジイソシアネート、メチルシクロヘキシレンジイソシアネート(水添TDI)、ビス(2-イソシアナトエチル)-4-シクロヘキセン-1,2-ジカルボキシレート、2,5-及び2,6-ノルボルナンジイソシアネート等の脂環式ジイソシアネート;m-及びp-キシリレンジイソシアネート(XDI)、α,α,α',α'-テトラメチルキシリレンジイソシアネート(TMXDI)等の芳香脂肪族ジイソシアネート;リジントリイソシアネート、3価以上のアルコールのジイソシアネート変性物等の3価以上のポリイソシアネート;これらのイソシアネートの変性物が挙げられ、これらの2種以上の混合物であってもよい。前記イソシアネートの変性物としては、例えば、ウレタン基、カルボジイミド基、アロファネート基、ウレア基、ビューレット基、ウレトジオン基、ウレトイミン基、イソシアヌレート基、オキサゾリドン基含有変性物等が挙げられる。
反応性前駆体の含有量が、1wt%~20wt%が好ましく、3wt%~15wt%がより好ましく、5wt%~10wt%がさらに好ましい。反応性前駆体の含有量が1wt%~20wt%であれば、可塑性を向上させることができる。
[その他の成分]
本実施形態に係る樹脂粒子は、凝集剤、着色剤、離型剤(ワックス)、帯電制御剤、外添剤、クリーニング性向上剤等のその他の成分を含有してもよい。
(凝集剤)
本実施形態に係る樹脂粒子の粘弾性は、後述する凝集プロセスで添加する凝集塩の種類と、樹脂粒子に含まれるポリエステル樹脂の酸価で制御できる。本実施形態に係る樹脂粒子の貯蔵弾性率は、樹脂粒子中のポリエステル樹脂に含まれるカルボキシル基に対するマグネシウム等の凝集塩に含まれる金属塩の存在比に比例しており、カルボキシル基に対する金属塩の割合が高いと、樹脂粒子の粘弾性が高くなる。この理由として、カルボキシル基が多価金属イオンであるマグネシウムイオンとキレートし金属架橋を形成し、架橋密度が増加することが原因として考えられる。
また、凝集剤が樹脂粒子に含まれることで、例えば、懸濁重合等のSiシェルでコア樹脂を被覆して粘弾性を制御する方法と比較して、樹脂粒子の粘弾性を均一に制御できるため、樹脂粒子の粘弾性をより安定して発現させることができる。
凝集塩は、十分な架橋密度を確保する観点から、2価の金属塩であることが好ましく3価の金属塩であることがより好ましい。
凝集剤としては、公知のものが使用できる。例えば、ナトリウム、カリウム等の1価の金属の金属塩や、カルシウム、マグネシウム等の2価の金属の金属塩、鉄、アルミニウム等の3価の金属の金属塩等が使用できる。
(着色剤)
着色剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。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、GR)、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、リトボン等が挙げられる。
着色剤の含有量としては、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、樹脂粒子100質量部に対して、1質量部~15質量部が好ましく、3質量部~10質量部がより好ましい。
着色剤は、樹脂と複合化されたマスターバッチとして用いることもできる。マスターバッチの製造又はマスターバッチとともに混練される樹脂としては、例えば、前記非晶質ポリエステル樹脂の他にポリスチレン、ポリp-クロロスチレン、ポリビニルトルエン等のスチレン又はその置換体の重合体;スチレン-p-クロロスチレン共重合体、スチレン-プロピレン共重合体、スチレン-ビニルトルエン共重合体、スチレン-ビニルナフタリン共重合体、スチレン-アクリル酸メチル共重合体、スチレン-アクリル酸エチル共重合体、スチレン-アクリル酸ブチル共重合体、スチレン-アクリル酸オクチル共重合体、スチレン-メタクリル酸メチル共重合体、スチレン-メタクリル酸エチル共重合体、スチレン-メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン-α-クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン-アクリロニトリル共重合体、スチレン-ビニルメチルケトン共重合体、スチレン-ブタジエン共重合体、スチレン-イソプレン共重合体、スチレン-アクリロニトリル-インデン共重合体、スチレン-マレイン酸共重合体、スチレン-マレイン酸エステル共重合体等のスチレン系共重合体;ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、エポキシ樹脂、エポキシポリオール樹脂、ポリウレタン、ポリアミド、ポリビニルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、脂肪族又は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックス等が挙げられる。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。
マスターバッチは、マスターバッチ用の樹脂と着色剤とを高せん断力をかけて混合し、混練して得ることができる。この際、着色剤と樹脂の相互作用を高めるために、有機溶剤を用いることができる。また、いわゆるフラッシング法と呼ばれる着色剤の水を含んだ水性ペーストを樹脂と有機溶剤とともに混合混練を行い、着色剤を樹脂側に移行させ、水分と有機溶剤成分を除去する方法も着色剤のウエットケーキをそのまま用いることができるため、乾燥する必要がなく、好ましく用いられる。混合混練するには3本ロールミル等の高せん断分散装置が好ましく用いられる。
(離型剤)
離型剤としては、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る。
離型剤としては、例えば、ロウ類、ワックス類等が好適に挙げられる。ロウ類及びワックス類の離型剤としては、例えば、カルナウバワックス、綿ロウ、木ロウライスワックス等の植物系ワックス;ミツロウ、ラノリン等の動物系ワックス;オゾケライト、セルシン等の鉱物系ワックス;パラフィン、マイクロクリスタリン、ペトロラタム等の石油ワックス等の天然ワックスが挙げられる。また、これら天然ワックスの他、フィッシャー・トロプシュワックス、ポリエチレン、ポリプロピレン等の合成炭化水素ワックス;エステル、ケトン、エーテル等の合成ワックス等が挙げられる。更に、12-ヒドロキシステアリン酸アミド、ステアリン酸アミド、無水フタル酸イミド、塩素化炭化水素等の脂肪酸アミド系化合物;低分子量の結晶性高分子樹脂である、ポリ-n-ステアリルメタクリレート、ポリ-n-ラウリルメタクリレート等のポリアクリレートのホモ重合体又は共重合体(例えば、n-ステアリルアクリレート-エチルメタクリレートの共重合体等);側鎖に長いアルキル基を有する結晶性高分子等を用いてもよい。これらの中でも、合成ワックスが好ましく、分散性や帯電安定性を確保する点から、エステルワックスがより好ましい。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。
離型剤の融点としては、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、60℃~80℃が好ましい。融点が60℃以上であると、低温で離型剤が溶融することを抑制でき、耐熱保存性の低下を抑制できる。融点が80℃以下であると、樹脂が溶融して定着温度領域にある場合に、離型剤が充分溶融せずに定着オフセットを生じることを抑制でき、画像の欠損の発生を抑制できる。
(帯電制御剤)
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る。帯電制御剤としては、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、サリチル酸金属塩及びサリチル酸誘導体の金属塩等が挙げられる。
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、保土谷化学工業社製)、LRA-901、ホウ素錯体であるLR-147(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系の化合物が挙げられる。
帯電制御剤の含有量としては、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。帯電制御剤の含有量は、例えば、樹脂粒子100質量部に対して、0.1質量部~10質量部が好ましく、0.2質量部~5質量部がより好ましい。含有量が10質量部以下であると、樹脂粒子の帯電性が大きくなり過ぎることを抑制し、主帯電制御剤の効果を保つことができ、現像ローラとの静電的吸引力が増大することを防ぎ、現像剤の流動性の低下、及び画像濃度の低下を抑制できる。これらの帯電制御剤は、マスターバッチ、樹脂と共に溶融混練した後溶解分散させることもできるし、もちろん有機溶剤に直接溶解、分散する際に加えてもよいし、樹脂粒子の作製後に樹脂粒子の表面に固定化させてもよい。
(外添剤)
外添剤は、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。外添剤としては、例えば、無機微粒子及び高分子系微粒子等を用いることができる。
無機微粒子としては、例えば、シリカ、アルミナ、酸化チタン、酸化鉄、酸化銅、酸化亜鉛、酸化スズ、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、酸化ジルコニウム等の酸化物;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等のチタン化合物;ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土等のケイ化物;硫酸バリウム等の硫化物;炭酸バリウム、炭酸カルシウム等の炭酸塩;炭化ケイ素等の炭化物;窒化ケイ素等の窒化物;ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸アルミニウム等の脂肪酸金属塩等が挙げられる。これらの中でも、酸化物が好ましく、酸化物の中でも、シリカと酸化チタンが特に好ましい。
また、無機微粒子の一次粒子の平均粒子径は、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、100nm以下が好ましく、3nm~上70nmがより好ましい。無機微粒子の一次粒子の平均粒子径が3nm以上であると、無機微粒子が樹脂粒子中に埋没し、その機能が有効に発揮されないことを防止できる。また、無機微粒子の一次粒子の平均粒子径が100nm以下であると、感光体の表面を不均一に傷つけることを抑制することができる。
なお、平均粒子径とは、透過型電子顕微鏡により得られる写真より直接粒子径を求めた値であり、複数(例えば、100個以上)の、無機微粒子を観察して、その長径の平均値を用いてもよい。
無機微粒子のBET法による比表面積は、20m/g~500m/gであることが好ましい。
高分子系微粒子としては、例えば、フルオロポリマー、ソープフリー乳化重合や懸濁重合、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やアクリル酸エステル共重合体やシリコーン、ベンゾグアナミン、ナイロン等の重縮合系樹脂等の熱硬化性樹脂による重合体粒子が挙げられる。
無機微粒子及び高分子系微粒子は、これらの微粒子の表面を疎水化処理剤により疎水化処理を行ってもよい。
疎水化処理された無機微粒子(疎水化処理無機微粒子)は、例えば、親水性の無機微粒子の表面を、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、オクチルトリメトキシシラン等のシランカップリング剤、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、シリル化剤、シリコーンオイル、変性シリコーンオイル等の疎水化処理剤で疎水化処理することで得ることができる。シリコーンオイルで表面処理する場合には、無機微粒子に熱を加えて、無機微粒子の表面をシリコーンオイルで表面処理してよい。好適な疎水化処理無機微粒子としては、疎水化された、シリカ、チタニア及びアルミナ等が挙げられる。
シリコーンオイルとしては、例えば、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、クロルフェニルシリコーンオイル、メチルハイドロジェンシリコーンオイル、アルキル変性シリコーンオイル、フッ素変性シリコーンオイル、ポリエーテル変性シリコーンオイル、アルコール変性シリコーンオイル、アミノ変性シリコーンオイル、エポキシ変性シリコーンオイル、エポキシ・ポリエーテル変性シリコーンオイル、フェノール変性シリコーンオイル、カルボキシル変性シリコーンオイル、メルカプト変性シリコーンオイル、メタクリル変性シリコーンオイル、α-メチルスチレン変性シリコーンオイル等が挙げられる。
疎水化処理無機微粒子の一次粒子の平均粒子径は、1nm~100nmであることが好ましく、5nm~70nmであることがより好ましい。
疎水化処理された高分子系微粒子(疎水化処理高分子系微粒子)は、疎水化処理無機微粒子と同様に、表面を上述の疎水化処理剤で疎水化処理することで得ることができる。
外添剤の含有量としては、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、樹脂粒子100質量部に対して、0.1質量部~5質量部が好ましく、0.3質量部~3質量部がより好ましい。
<樹脂粒子の製造方法>
本実施形態に係る樹脂粒子の製造方法について説明する。本実施形態に係る樹脂粒子の製造方法は、油相作製工程、水相作製工程、転相乳化工程、脱溶媒工程、凝集工程及び融着工程を含み、更に必要に応じて、シェル化工程、洗浄工程、乾燥工程、アニーリング工程及び外添工程等のその他の工程を含む。
[油相作製工程]
本実施形態に係る樹脂粒子の製造方法においては、まず、有機溶媒中に、結着樹脂、イソインドリン骨格系顔料を含む着色剤、架橋成分、ワックス等を溶解又は分散させた油相を作製する。
油相の調整方法としては、有機溶媒中に攪拌をしながら、結着樹脂、イソインドリン骨格系顔料を含む着色剤、架橋成分、ワックス等を徐々に添加していき、溶解又は分散させればよい。分散に際しては、公知のものが使用でき、例えばビーズミルやディスクミル等の分散機を用いることができる。
油相調製工程に用いられる各原料は、上記の本実施形態に係る樹脂粒子を構成する各成分を使用することができる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。例えば、油相には帯電制御剤等を添加してもよい。
(有機溶媒)
有機溶媒としては、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、沸点が100℃未満の揮発性溶媒であることが、後の有機溶媒除去が容易になる点から好ましい。このような有機溶媒としては、例えば、トルエン、キシレン、ベンゼン、四塩化炭素、塩化メチレン、1,2-ジクロロエタン、1,1,2-トリクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロホルム、モノクロロベンゼン、ジクロロエチリデン、酢酸メチル、酢酸エチル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等を単独又は2種以上組合せて用いることができる。有機溶媒中に溶解又は分散させる樹脂がポリエステル骨格を有する樹脂である場合、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル系の溶媒、又は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の溶媒を用いた方が溶解性が高く好ましい。これらの中では、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。
[水相調製工程]
水相調製工程では、水相(水系媒体)を調製する。
水系媒体としては、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、水、水と混和可能な溶剤、又はこれらの混合物が挙げられる。
水と混和可能な溶剤としては、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、アルコール、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、セルソルブ類、低級ケトン類又はエステル類等が挙げられる。
アルコールとしては、例えば、メタノール、イソプロパノール、又はエチレングリコール等が挙げられる。
低級ケトン類としては、例えば、アセトン、又はメチルエチルケトンが挙げられる。
エステル類としては、例えば、酢酸エチルが挙げられる。
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。
[転相乳化工程]
油相作製工程で得られた油相を微粒子化する。
油相を水酸化ナトリウムやアンモニア水等のアルカリで中和した後、中和した油相にイオン交換水を添加していき、油中水型分散液から水中油型分散液に転相させる転相乳化によって着色微粒子分散液を得る。
転相乳化は、攪拌翼を用いて行うことができる。
攪拌翼としては、特に制限はなく、溶液の粘度に応じて適宜選択ができる。例として、パドルやプロペラ等の低粘度攪拌翼、アンカーやマックスブレンド等の中粘度攪拌翼、ヘリカルリボン等の高粘度攪拌翼があげられる。これらの中でも、分散体(油滴)の体積平均粒径を前記好ましい範囲に制御することができる点で、パドルやアンカーが好ましい。
攪拌翼を用いた場合の、回転数、攪拌時間、及び攪拌温度等の条件としては、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。
回転数としては、特に制限はなく、100rpm~1000rpmが好ましく、200rpm~600rpmがより好ましい。
攪拌時間及び攪拌温度は、特に制限されず、目的に応じて適宜任意に選択してよい。
また、必要に応じて分散剤を使用してもかまわない。分散剤としては、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、界面活性剤、難水溶性の無機化合物分散剤、高分子系保護コロイド等が挙げられる。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。これらの中でも、界面活性剤が好ましい。
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、陰イオン界面活性剤、陽イオン界面活性剤、非イオン界面活性剤、両性界面活性剤等を用いることができる。
陰イオン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、リン酸エステル等が挙げられる。これらの中でも、フルオロアルキル基を有するものが好ましい。
[脱溶媒工程]
脱溶媒工程では、得られた着色微粒子分散体から有機溶媒を除去する。
得られた着色微粒子分散体から有機溶媒を除去するためには、系全体を攪拌しながら徐々に昇温し、液滴中の有機溶媒を完全に蒸発除去する方法を採用することができる。
または、得られた着色微粒子分散体を攪拌しながら乾燥雰囲気中に噴霧することで、液滴中の有機溶媒を完全に除去することもできる。さらに、着色微粒子分散体を攪拌しながら減圧して、有機溶媒を蒸発除去してもよい。
これらの手段は、単独で用いてもよいし、併用してもよい。
着色微粒子分散体が噴霧される乾燥雰囲気としては、空気、窒素、炭酸ガス、燃焼ガス等を加熱した気体、特に使用される最高沸点溶媒の沸点以上の温度に加熱された各種気流が一般に用いられる。スプレードライヤー、ベルトドライヤー、ロータリーキルン等の短時間の処理で十分目的とする品質が得られる。
以上の方法で、得られた着色微粒子分散体から有機溶媒を除去することで、着色微粒子分散液を得ることができる。
[凝集工程]
得られた着色微粒子分散液を攪拌しながら任意の粒径になるまで凝集させて、凝集粒子を得る。
凝集させるためには、凝集剤の添加、pH調整等、既存の方法を使用できる。凝集剤を添加する場合、そのまま添加してもよいが、凝集剤の水溶液にしたほうが局所的な高濃度化を避けることができるため好ましい。また、凝集剤は微粒子の粒径を見ながら、徐々に添加することが好ましい。
凝集時の分散液の温度は、使用する樹脂のガラス転移温度Tg付近であることが好ましい。着色微粒子分散液の液温が低すぎると、凝集があまり進まないため、効率が悪い。着色微粒子分散液の液温が高すぎると、凝集速度が速くなり、粗大粒子が発生する等、粒径分布が悪化する。
狙いの粒径に達したら、凝集を停止させる。凝集を停止させる方法としては、イオン価数の低い塩やキレート剤を添加する方法や、pHを調整する方法、分散液の温度を下げる方法、水系媒体を多量に添加して濃度を薄める方法等が使用できる。
以上の方法により、着色凝集粒子の分散液を得ることができる。
凝集工程においては、離型剤としてワックスを添加してもよいし、低温定着性のために結晶性樹脂を添加してもよい。この場合、ワックスを水系媒体に分散させた分散液や、着色微粒子分散液と混合した上で凝集させていくことで、均一にワックスや結晶性樹脂が分散した凝集粒子を得ることができる。
[融着工程]
得られた前記凝集粒子を熱処理によって融着させて凹凸を減らし、球形化を行う。融着は、着色凝集粒子の着色分散液を攪拌しながら加熱すればよい。これにより、着色樹脂粒子分散液が得られる。液の温度は、使用している樹脂のガラス転移温度Tgを超えた温度付近であることが好ましい。
[洗浄・乾燥工程]
上記の方法で得られた着色凝集粒子の分散液から着色樹脂粒子のみを取り出して洗浄し、乾燥する。
(洗浄)
上記の方法で得られた着色凝集粒子の着色分散液には、着色凝集粒子の他に凝集剤等の副材料が含まれているため、着色分散液から着色凝集粒子のみを取り出すために洗浄を行う。
着色凝集粒子の洗浄方法としては、遠心分離法、減圧濾過法、フィルタープレス法等が挙げられるが、特に限定されない。何れの方法によっても着色凝集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溶媒に分散させてスラリーにして、上記の何れかの方法で着色凝集粒子を取り出す工程を繰り返しても良い。また、減圧濾過法やフィルタープレス法によって洗浄を行うのであれば、水系溶媒をケーキに貫通させて着色樹脂粒子が抱き込んだ副材料を洗い流す方法を使用してもよい。
洗浄に用いる水系溶媒は、水、又は水にメタノール、エタノール等のアルコールを混合した混合溶媒を用いるが、コストや排水処理等による環境負荷の点から、水を用いるのが好ましい。
(乾燥)
洗浄された着色凝集粒子は水系媒体を多く抱き込んでいるため、乾燥して水系媒体を除去することで、着色凝集粒子のみを樹脂粒子として得ることができる。
乾燥方法としては、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、攪拌式乾燥機等の乾燥機を使用することができる。
乾燥された樹脂粒子は、最終的に水分が1%未満になるまで乾燥を行うのが好ましい。また、乾燥後の着色樹脂粒子は軟凝集をしており、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等の装置を利用して解砕を行い、軟凝集をほぐしてもよい。
[アニーリング工程]
結晶性樹脂を添加した場合には、乾燥後にアニーリング処理を行うことで、非結晶性樹脂と結晶性樹脂とが相分離し、定着性が向上する。具体的には、ガラス転移温度Tg付近の温度で10時間以上保管すればよい。
[外添工程]
得られた着色樹脂粒子には、流動性、帯電性、クリーニング性等を持たせるために、例えば、外添剤、クリーニング性向上剤等のその他の成分を添加して混合してもよい。
具体的な混合手段としては、高速で回転する羽根によって混合物に衝撃力を加える方法、高速気流中に混合物を投入し、加速させ、粒子同士または複合化した粒子を適当な衝突板に衝突させる方法等がある。
装置としては、オングミル(ホソカワミクロン社製)、I式ミル(日本ニューマチック社製)を改造して、粉砕エアー圧カを下げた装置、ハイブリダイゼイションシステム(奈良機械製作所社製)、クリプトロンシステム(川崎重工業社製)、自動乳鉢等があげられる。
以上のように、本実施形態に係る樹脂粒子の製造方法は、油相作製工程、水相作製工程、転相乳化工程、脱溶媒工程、凝集工程及び融着工程を実施し、更に必要に応じて、シェル化工程、洗浄工程、乾燥工程、アニーリング工程及び外添工程等のその他の工程を実施することで、本実施形態に係る樹脂粒子が得られる。
このように、本実施形態に係る樹脂粒子は、上述の通り、80℃の測定温度において測定される周波数掃引法において、0.1rad/s~100rad/sの角速度における損失正接(損失係数)tanδを1.8以上とする。これにより、本実施形態に係る樹脂粒子は、低温定着性及び色再現性に優れ、高品質な画像を提供することができる。
本実施形態に係る樹脂粒子は、上記のような特性を有することから、トナー、現像剤、トナー収容ユニット及び画像形成装置等の画像形成用の材料として有効に用いることができる。
<トナー>
本実施形態に係るトナーは、本実施形態に係る樹脂粒子を含み、本実施形態に係る樹脂粒子からなってもよい。
本実施形態に係るトナーは、上述の本実施形態に係る樹脂粒子を含むことで、低温定着性及び色再現性等に優れ、高品質な画像を提供することができる。
<現像剤>
本実施形態に係る現像剤は、本実施形態に係るトナーを含み、必要に応じてキャリア等の適宜選択されるその他の成分を含むことができる。これにより、本実施形態に係る現像剤は、低温定着性及び色再現性等に優れ、高画質な画像を安定して形成することができる。
現像剤は、一成分現像剤であってもよいし、二成分現像剤であってもよいが、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使用する場合には、寿命向上の点から、二成分現像剤であることが好ましい。
本実施形態に係るトナーを一成分現像剤に用いる場合、低温定着性及び色再現性等に優れ、高画質な画像が得られる。
本実施形態に係る現像剤を二成分現像剤に用いる場合には、キャリアと混合して現像剤として用いることができる。本実施形態に係るトナーを二成分現像剤として用いる場合でも、低温定着性及び色再現性等に優れ、高画質な画像が得られる。
二成分現像剤中のキャリアの含有量は、目的に応じて適宜選択することができるが、二成分現像剤100質量部に対して、90質量部~98質量部が好ましく、93質量部~97質量部がより好ましい。
本実施形態に係る現像剤は、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。
[キャリア]
キャリアは、特に制限されず、目的に応じて適宜選択することができるが、芯材と、芯材を被覆する樹脂層(被覆層)とを有するものであることが好ましい。
(芯材)
芯材の材料は、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、50emu/g~90emu/gのマンガン-ストロンチウム系材料、50emu/g~90emu/gのマンガン-マグネシウム系材料等が挙げられる。また、画像濃度を確保するためには、100emu/g以上の鉄粉、75emu/g~120emu/gのマグネタイト等の高磁化材料を用いることが好ましい。また、穂立ち状態となっている現像剤の感光体に対する衝撃を緩和でき、高画質化に有利であることから、30emu/g~80emu/gの銅-亜鉛系等の低磁化材料を用いることが好ましい。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。
芯材の体積平均粒子径は、特に制限されず、目的に応じて適宜選択することができるが、10μm~150μmが好ましく、40μm~100μmがより好ましい。体積平均粒子径が10μm以上であれば、キャリア中に微粉が多くなり、一粒子当たりの磁化が低下してキャリアの飛散が生じることがあるという問題を有効に防止できる。一方、150μm以下であれば、比表面積が低下し、トナーの飛散が生じることがあり、ベタ部分の多いフルカラーでは、特にベタ部の再現が悪くなることがあるという問題を有効に防止することができる。
(樹脂層)
樹脂層の材料としては、特に制限はなく、公知の樹脂の中から目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アミノ系樹脂、ポリビニル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリハロゲン化オレフィン、ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエチレン、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリトリフルオロエチレン、ポリヘキサフルオロプロピレン、フッ化ビニリデンとアクリルモノマーの共重合体、フッ化ビニリデンとフッ化ビニルの共重合体、テトラフルオロエチレンとフッ化ビニリデンとフルオロ基を有さないモノマーの共重合体等のフルオロターポリマー、シリコーン樹脂等が挙げられる。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。
アミノ系樹脂としては、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、尿素-ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、尿素樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。
ポリビニル系樹脂としては、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、アクリル樹脂、ポリメタクリル酸メチル、ポリアクリロニトリル、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール等が挙げられる。
ポリスチレン系樹脂としては、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、ポリスチレン、スチレン-アクリル共重合体等が挙げられる。
ポリハロゲン化オレフィンとしては、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、ポリ塩化ビニル、等が挙げられる。
ポリエステル系樹脂としては、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、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、等が挙げられる。
樹脂層は、必要に応じて、導電粉等を含有してもよい。導電粉としては、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、金属粉、カーボンブラック、酸化チタン、酸化スズ、酸化亜鉛等が挙げられる。導電粉の平均粒子径は、1μm以下であることが好ましい。平均粒子径が1μm以下であると、電気抵抗の制御を行うことができる。
樹脂層は、シリコーン樹脂等を溶媒に溶解させて塗布液を調製した後、塗布液を芯材の表面に公知の塗布方法を用いて塗布、乾燥した後、焼き付けを行うことにより形成することができる。
塗布方法としては、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、浸漬塗工法、スプレー法、ハケ塗り法、等を用いることができる。
溶媒としては、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、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、酢酸ブチルセロソルブ、等が挙げられる。
焼き付けは、外部加熱方式であってもよいし、内部加熱方式であってもよく、例えば、固定式電気炉、流動式電気炉、ロータリー式電気炉、バーナー炉等を用いる方法、マイクロ波を用いる方法等が挙げられる。
キャリア中の樹脂層の含有量としては、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、0.01質量%~5.0質量%が好ましい。樹脂層の含有量が0.01質量%以上であると、芯材の表面に均一な樹脂層を形成することができ、5.0質量%以下であると、樹脂層の厚みが抑えられるため、キャリア同士の融着が抑えられ、キャリアの均一性を維持できる。
<現像剤収容容器>
本実施形態に係る現像剤収容容器は、本実施形態に係る現像剤を収容している。現像剤収容容器としては、特に限定されず、公知のものの中から適宜選択することができるが、容器本体とキャップを有するもの等が挙げられる。
また、容器本体の大きさ、形状、構造、材質等は、特に限定されないが、形状は、円筒状等であることが好ましく、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、内容物である現像剤が排出口側に移行することが可能であり、スパイラル状の凹凸の一部又は全てが蛇腹機能を有することが特に好ましい。さらに、材質は、特に限定されないが、寸法精度がよいものであることが好ましく、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等の樹脂材料が挙げられる。
現像剤収容容器は、保存、搬送等が容易であり、取扱性に優れるため、後述する画像形成装置、プロセスカートリッジ等に着脱可能に取り付け、現像剤の補給に使用することができる。
<トナー収容ユニット>
本実施形態に係るトナー収容ユニットは、本実施形態に係るトナーを収容することができる。本実施形態に係るトナー収容ユニットとは、トナーを収容する機能を有するユニットに、トナーを収容したものをいう。ここで、トナー収容ユニットの態様としては、例えば、トナー収容容器(トナー入り容器)、現像器、プロセスカートリッジが挙げられる。
トナー収容容器とは、トナーを収容した容器をいう。
現像器は、トナーを収容し現像する手段を有するものをいう。
プロセスカートリッジとは、少なくとも静電潜像担持体(像担持体ともいう)と現像部とを一体とし、トナーを収容し、画像形成装置に対して着脱可能であるものをいう。プロセスカートリッジは、更に帯電部、露光部、クリーニング部等から選ばれる少なくとも一つを備えてもよい。
(プロセスカートリッジ)
本実施形態に係るプロセスカートリッジは、各種画像形成装置に着脱可能に成型されており、静電潜像を担持する静電潜像担持体と、静電潜像担持体上に担持された静電潜像を上記の本実施形態に係る現像剤で現像してトナー像を形成する現像部とを有し、必要に応じて、その他の構成を有してもよい。
静電潜像担持体は、後述の画像形成装置の静電潜像担持体と同様であるため、詳細は省略する。
現像部は、本実施形態に係る現像剤を収容する現像剤収容容器と、現像剤収容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とを有する。なお、現像部は、担持する現像剤の厚さを規制するため、規制部材等をさらに有してもよい。
本実施形態に係るトナー収容ユニットは、本実施形態に係るトナーを収容し、本実施形態に係るトナーは、優れた低温定着性及び色再現性を発揮できる特徴を有する。本実施形態に係るトナー収容ユニットを画像形成装置に装着し、本実施形態に係るトナーの特徴を生かして画像形成することで、低温定着性及び色再現性等に優れ、高画質な画像を形成できる。
<画像形成装置>
本実施形態に係る画像形成装置は、静電潜像担持体と、静電潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成部と、静電潜像担持体に形成された静電潜像をトナーを用いて現像してトナー像を形成する現像部とを有し、更に必要に応じて、その他の構成を有することができる。
本実施形態に係る画像形成装置は、より好ましくは、上記の、静電潜像担持体、静電潜像形成部及び現像部の他に、トナー像を記録媒体に転写する転写部と、記録媒体の表面に転写された転写像を定着させる定着部とを備える。
現像部において、本実施形態に係るトナーが使用される。好ましくは、本実施形態に係るトナーを含有し、更に必要に応じて、キャリア等のその他の成分が含有された現像剤を用いることにより、トナー像を形成してもよい。
(静電潜像担持体)
静電潜像担持体(「電子写真感光体」、「感光体」と称することがある)の材質、形状、構造、大きさ等としては、特に制限されず、公知のものの中から適宜選択することができる。静電潜像担持体の材質としては、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(OPC)等が挙げられる。これらの中でも、長寿命性の点で、アモルファスシリコンが好ましく、より高精細な画像が得られる点で、有機感光体(OPC)が好ましい。
アモルファスシリコン感光体としては、例えば、支持体を50℃~400℃に加熱し、支持体上に真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、熱CVD(化学気相成長、Chemical Vapor Deposition)法、光CVD法、プラズマCVD法等の成膜法によりa-Siからなる光導電層を有する感光体を用いることができる。これらの中でも、プラズマCVD法、即ち、原料ガスを直流又は高周波又はマイクロ波グロー放電によって分解し、支持体上にa-Si堆積膜を形成する方法が好適である。
静電潜像担持体の形状としては、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、円筒状が好ましい。円筒状の静電潜像担持体の外径としては、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、3mm~100mmが好ましく、5mm~50mmがより好ましく、10mm~30mmが特に好ましい。
静電潜像担持体の線速としては、300mm/s以上であることが好ましい。
(静電潜像形成部)
静電潜像形成部としては、静電潜像担持体上に静電潜像を形成する手段であれば、特に制限されず、目的に応じて適宜選択することができる。静電潜像形成部は、例えば、静電潜像担持体の表面を一様に帯電させる帯電部材(帯電器)と、静電潜像担持体の表面を像様に露光する露光部材(露光器)とを備える。
帯電器としては、特に制限されず、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ル、ブラシ、フィルム、ゴムブレード等を備えた接触帯電器、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等が挙げられる。
帯電器の形状としては、ローラの他にも、磁気ブラシ、ファーブラシ等どのような形態をとってもよく、画像形成装置の仕様や形態にあわせて選択することができる。
帯電器としては、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介して非接触に近接配置された帯電ローラであり、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静電潜像担持体表面を帯電するものが好ましい。
帯電器としては、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点から、接触式の帯電部材を用いることが好ましい。
露光器としては、帯電器により帯電された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されず、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等の各種露光器が挙げられる。
露光器に用いられる光源としては、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、蛍光灯、タングステンランプ、ハロゲンランプ、水銀灯、ナトリウム灯、発光ダイオード(LED)、半導体レーザ(LD)、エレクトロルミネッセンス(EL)等の発光物全般等が挙げられる。
また、所望の波長域の光のみを照射するために、シャープカットフィルター、バンドパスフィルター、近赤外カットフィルター、ダイクロイックフィルター、干渉フィルター、色温度変換フィルター等の各種フィルターを用いることもできる。
なお、露光器は、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。
(現像部)
現像部は、静電潜像担持体に形成された静電潜像を現像して可視像を形成できれば、特に制限されず、目的に応じて適宜選択することができる。現像部は、例えば、トナーを収容し、静電潜像にトナーを接触又は非接触的に付与可能な現像器を備えるものを好適に用いることができ、トナー入り容器を備えた現像器等が好ましい。
現像器は、単色用現像器であってもよいし、多色用現像器であってもよい。現像器として、例えば、トナーを摩擦撹拌させて帯電させる撹拌器と、内部に固定された磁界発生部とを有し、表面にトナーを含む現像剤を担持して回転可能な現像剤担持体(例えば、マグネットローラ)を有する現像装置等が好適に挙げられる。
(転写部)
転写部としては、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部と、複合転写像を記録媒体上に転写する第二次転写部とを有する態様が好ましい。なお、中間転写体としては、特に制限されず、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。
転写部(第一次転写手段及び第二次転写部)は、静電潜像担持体(感光体)上に形成された可視像を記録媒体側へ剥離帯電させる転写器を少なくとも有するのが好ましい。転写部は1つであってもよいし、2以上であってもよい。
転写器としては、コロナ放電によるコロナ転写器、転写ベルト、転写ローラ、圧力転写ローラ、粘着転写器等が挙げられる。
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、公知の記録媒体(記録紙)の中から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。
(定着部)
定着部としては、特に制限されず、目的に応じて適宜選択することができるが、公知の加熱加圧部が好適である。加熱加圧部としては、加熱ローラと加圧ローラとの組合せ、加熱ローラと加圧ローラと無端ベルトとの組合せ等が挙げられる。
定着部は、発熱体を具備する加熱体と、加熱体と接触するフィルムと、フィルムを介して加熱体と圧接する加圧部材とを有し、フィルムと加圧部材の間に未定着画像を形成させた記録媒体を通過させて加熱定着できる加熱加圧部であることが好ましい。
加熱加圧部における加熱は、通常、80℃~200℃が好ましい。
加熱加圧部における面圧としては、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、10N/cm~80N/cmであることが好ましい。
なお、本実施形態においては、目的に応じて、定着部と共に又はこれに代えて、例えば、公知の光定着器を用いてもよい。
(その他)
一次形態に係る画像形成装置は、その他、例えば、除電部、リサイクル部、制御部等を備えることができる。
((除電部))
除電部としては、特に制限されず、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。
((クリーニング部))
クリーニング部は、静電潜像担持体上に残留する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る。クリーニング部として、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挙げられる。
一次形態に係る画像形成装置は、クリーニング部を有することにより、クリーニング性を向上させることができる。すなわち、トナー間付着力を制御することにより、トナーの流動性が維持され、クリーニング性を向上させることができる。また、劣化後のトナーの特性を制御することにより、高寿命化や高温多湿等の過酷な条件下においても、優れたクリーニング品質を維持することができる。さらに、感光体上におけるトナーから外添剤を十分に遊離させることができるため、クリーニングブレードニップ部における外添剤の堆積層(ダム層)を形成することにより、高いクリーニング性を達成することができる。
((リサイクル部))
リサイクル部としては、特に制限されず、公知の搬送手段等が挙げられる。
((制御部))
制御部は、上記の各部の動きを制御することができる。制御部としては、上記の各部の動きを制御できれば、特に制限されず、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、コンピュータ等の制御機器が挙げられる。
本実施形態に係る画像形成装置は、本実施形態に係るトナーを用いて画像形成を行うことができるため、低温定着性及び色再現性等に優れ、高画質な画像を提供することができる。
<画像形成方法>
本実施形態に係る画像形成方法は、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、静電潜像をトナーを用いて現像してトナー像を形成する現像工程とを含み、更に必要に応じて、その他の工程を含むことができる。画像形成方法は、画像形成装置により好適に行うことができ、静電潜像形成工程は、静電潜像形成部により好適に行うことができ、現像工程は、現像部により好適に行うことができ、その他の工程は、その他の部により好適に行うことができる。
また、本実施形態に係る画像形成方法は、より好ましくは、上記の、静電潜像形成工程及び現像工程の他に、トナー像を記録媒体に転写する転写工程と、記録媒体の表面に転写された転写像を定着する定着工程とを含む。
現像工程において、本実施形態に係るトナーが使用される。好ましくは、本実施形態に係るトナーを含有し、更に必要に応じて、キャリア等のその他の成分が含有された現像剤を用いることにより、トナー像を形成してもよい。
静電潜像形成工程は、静電潜像担持体上に静電潜像を形成する工程であり、静電潜像担持体表面を帯電させる帯電工程と、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工程とを含む。帯電は、例えば、帯電器を用いて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。露光は、例えば、露光器を用いて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。静電潜像の形成は、例えば、静電潜像担持体の表面を一様に帯電させた後、像様に露光することにより行うことができ、静電潜像形成部により行うことができる。
現像工程は、静電潜像を複数色のトナーにより順次現像して可視像を形成する工程である。可視像の形成は、例えば、静電潜像をトナーを用いて現像することにより行うことができ、現像器により行うことができる。
現像器内では、例えば、トナーとキャリアとが混合撹拌され、その際の摩擦によりトナーが帯電し、回転するマグネットローラの表面に穂立ち状態で保持され、磁気ブラシが形成される。マグネットローラは、静電潜像担持体(感光体)近傍に配置されているため、マグネットローラの表面に形成された磁気ブラシを構成するトナーの一部は、電気的な吸引力によって静電潜像担持体(感光体)の表面に移動する。その結果、静電潜像がトナーにより現像されて静電潜像担持体(感光体)の表面にトナーによる可視像が形成される。
転写工程は、可視像を記録媒体に転写する工程である。転写工程は、中間転写体を用い、中間転写体上に可視像を一次転写した後、可視像を記録媒体上に二次転写する態様が好ましい。
転写工程は、二色以上のトナー、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、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。転写工程は、記録媒体上に二次転写される画像が複数色のトナーからなるカラー画像である場合、中間転写体を用いて、中間転写体上に各色のトナーを順次重ね合わせて中間転写体上に画像を形成し、中間転写体により、中間転写体上の画像を記録媒体上に一括で二次転写してよい。
転写は、例えば、可視像を転写帯電器を用いて静電潜像担持体(感光体)を帯電することにより行うことができ、転写部により行うことができる。
定着工程は、記録媒体に転写された可視像を定着装置を用いて定着させる工程であり、各色の現像剤に対し記録媒体に転写する毎に行ってもよいし、各色の現像剤に対しこれを積層した状態で一度に同時に行ってもよい。
一次形態に係る画像形成方法は、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、リサイクル工程等を含むことができる。
除電工程は、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、除電部により好適に行うことができる。
クリーニング工程は、静電潜像担持体上に残留するトナーを除去する工程であり、クリーニング部により好適に行うことができる。
リサイクル工程は、クリーニング工程により除去したトナーを現像部にリサイクルさせる工程であり、リサイクル部により好適に行うことができる。
本実施形態に係る画像形成方法は、本実施形態に係るトナーを用いて画像形成を行うことができるため、低温定着性及び色再現性等に優れ、高画質な画像を提供することができる。
[画像形成装置の一態様]
次に、本実施形態に係る画像形成装置の一の態様について、図1を参照しながら説明する。図1は、本実施形態に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。図1に示すように、画像形成装置1Aは、静電潜像担持体である感光体ドラム10と、帯電部である帯電ローラ20と、露光部である露光装置30と、現像部である現像装置40と、中間転写体(中間転写ベルト)50と、クリーニング部であるクリーニング装置60と、転写部である転写ローラ70と、除電部である除電ランプ80と、中間転写体クリーニング装置90とを備える。
中間転写体50は、内側に配置されている3個のローラ51で張架されている無端ベルトであり、3個のローラ51によって、矢印方向に移動可能に設計されている。3個のローラ51の一部は、中間転写体50へ所定の転写バイアス(一次転写バイアス)を印加可能な転写バイアスローラとしても機能する。中間転写体50の近傍には、中間転写体クリーニング装置90が配置されている。さらに、中間転写体50の近傍に、転写ローラ70が中間転写体50に対向して配置され、記録媒体としての転写紙Pに現像像(トナー画像)を転写(二次転写)するための転写バイアス(二次転写バイアス)を印加することができる。中間転写体50の周囲には、中間転写体50上のトナー画像に電荷を付与するためのコロナ帯電器52が、中間転写体50の回転方向に対して、感光体ドラム10と中間転写体50との接触部と、中間転写体50と転写紙Pとの接触部との間に配置されている。
現像装置40は、現像剤担持体である現像ベルト41と、現像ベルト41の周囲に併設した現像ユニット42から構成されている。
現像ベルト41は、複数のベルトローラで張架されている無端ベルトであり、図中、矢印方向に移動することができる。さらに、現像ベルト41の一部が感光体ドラム10と接触している。
現像ユニット42は、ブラック(Bk)現像ユニット42K、イエロー(Y)現像ユニット42Y、マゼンタ(M)現像ユニット42M、及びシアン(C)現像ユニット42Cから構成されている。
ブラック現像ユニット42Kは、現像剤収容部421Kと現像剤供給ローラ422Kと現像ローラ(現像剤担持体)423Kとを備えている。イエロー現像ユニット42Yは、現像剤収容部421Yと現像剤供給ローラ422Yと現像ローラ423Yとを備えている。マゼンタ現像ユニット42Mは、現像剤収容部421Mと現像剤供給ローラ422Mと現像ローラ423Mとを備えている。シアン現像ユニット42Cは、現像剤収容部421Cと現像剤供給ローラ422Cと現像ローラ423Cとを備えている。
次に、画像形成装置1Aを用いて画像を形成する方法について説明する。まず、帯電ローラ20を用いて、感光体ドラム10の表面を一様に帯電させた後、露光装置30を用いて、感光体ドラム10に露光光Lを露光し、静電潜像を形成する。次に、感光体ドラム10上に形成された静電潜像を、現像装置40から供給されたトナーで現像してトナー像を形成する。さらに、感光体ドラム10上に形成されたトナー像が、ローラ51から印加された転写バイアスにより、中間転写体50上に転写(一次転写)された後、転写ローラ70から印加された転写バイアスにより、不図示の給紙部によって給紙された転写紙P上に転写(二次転写)される。一方、トナー像が中間転写体50に転写された感光体ドラム10は、表面に残留したトナーがクリーニング装置60により除去された後、除電ランプ80により除電される。画像転写後の中間転写体50上の残留トナーは、中間転写体クリーニング装置90によって除去される。
転写工程終了後、転写紙Pは定着ユニットに搬送されて、この定着ユニットで、上記転写されたトナー像は転写紙Pに定着される。
図2は、本実施形態に係る画像形成装置の他の一例を示す概略構成図である。図2に示すように、画像形成装置1Bは、図1に示す画像形成装置1Aにおいて、現像ベルト41を設けずに、感光体ドラム10の周囲に、現像ユニット42(ブラック現像ユニット42K、イエロー現像ユニット42Y、マゼンタ現像ユニット42M及びシアン現像ユニット42C)が直接対向して配置されている以外は、画像形成装置1Aと同様の構成を有する。
図3は、本実施形態に係る画像形成装置の他の一例を示す概略構成図である。図3に示すように、画像形成装置1Cは、タンデム型カラー画像形成装置であり、複写装置本体110と、給紙テーブル120と、スキャナ130と、原稿自動搬送装置(ADF)140と、二次転写装置150と、定着部である定着装置160と、シート反転装置170を備えている。
複写装置本体110の中央部には、無端ベルト状の中間転写体50が設けられている。中間転写体50は、3個のローラ53A、53B及び53Cに張架されている無端ベルトであり、図3中、矢印方向に移動することができる。ローラ53Bの近傍には、トナー像が記録紙に転写された中間転写体50上に残留したトナーを除去するための中間転写体クリーニング装置90が配置されている。ローラ53A及び53Bにより張架された中間転写体50に対向すると共に、搬送方向に沿って、対向して並置されたタンデム型現像器である現像ユニット42(イエロー(Y)現像ユニット42Y、シアン(C)現像ユニット42C、マゼンタ(M)現像ユニット42M及びブラック(Bk)現像ユニット42K)が配置されている。
また、現像ユニット42の近傍には、露光装置30が配置されている。さらに、中間転写体50の現像ユニット42が配置された側とは反対側には、二次転写装置150が配置されている。二次転写装置150は、二次転写ベルト151を備える。なお、二次転写ベルト151は、一対のローラ152に張架されている無端ベルトであり、二次転写ベルト151上を搬送される記録紙と中間転写体50は、ローラ53Cとローラ152との間で接触することができる。
また、二次転写ベルト151の近傍には、定着装置160が配置されている。定着装置160は、一対のローラに張架されている無端ベルトである定着ベルト161と、定着ベルト161に押圧されて配置された加圧ローラ162とを備えている。
また、二次転写ベルト151及び定着装置160の近傍に、記録紙の両面に画像を形成する場合に、記録紙を反転させるためのシート反転装置170が配置されている。
次に、画像形成装置1Cを用いて、フルカラー画像を形成する方法について説明する。ます、原稿自動搬送装置(ADF)140の原稿台141上にカラー原稿をセットするか、原稿自動搬送装置140を開いてスキャナ130のコンタクトガラス131上にカラー原稿をセットし、原稿自動搬送装置140を閉じる。
スタートスイッチ(不図示)を押すと、原稿自動搬送装置140にカラー原稿をセットした時は、カラー原稿が搬送されてコンタクトガラス131上へと移動された後で、スキャナ130が駆動し、光源を備える第1走行体132及び第2走行体133が走行する。一方、コンタクトガラス131上に原稿をセットした時は直ちに、スキャナ130が駆動して、光源を備える第1走行体132及び第2走行体133が走行する。このとき、第1走行体132から照射された光の原稿面からの反射光を第2走行体133のミラーで反射した後、結像レンズ135を通して読取りセンサ136で受光することにより、カラー原稿(カラー画像)が読み取られ、ブラック、イエロー、マゼンタ及びシアンの画像情報が得られる。
各色の画像情報は、各色の現像ユニット(イエロー現像ユニット42Y、シアン現像ユニット42C、マゼンタ現像ユニット42M及びブラック現像ユニット42K)にそれぞれ伝達され、各色のトナー像が形成される。
図4は、図3の画像形成装置の部分拡大図である。図4に示すように、各現像ユニット(イエロー現像ユニット42Y、シアン現像ユニット42C、マゼンタ現像ユニット42M及びブラック現像ユニット42K)は、それぞれ、感光体ドラム10(ブラック用静感光体ドラム10K、イエロー用感光体ドラム10Y、マゼンタ用感光体ドラム10M、及びシアン用感光体ドラム10C)と、感光体ドラム10を一様に帯電させる帯電部である帯電ローラ20と、各色の画像情報に基づいて、感光体ドラム10に露光光Lを露光し、感光体ドラム10上に各色の静電潜像を形成する露光装置30と、静電潜像を各色の現像剤で現像して各色のトナー像を形成する現像部である現像装置40と、トナー像を中間転写体50上に転写させるための転写帯電器62と、クリーニング装置60と、除電ランプ80とを備える。
各色の現像ユニット(イエロー現像ユニット42Y、シアン現像ユニット42C、マゼンタ現像ユニット42M及びブラック現像ユニット42K)で形成された各色のトナー像は、ローラ53A、53B及び53Cに張架されて移動する中間転写体50上に順次転写(一次転写)される。そして、中間転写体50上に各色のトナー像が重ね合わされて、合成カラー画像(カラー転写像)が形成される。
一方、給紙テーブル120においては、給紙ローラ121の1つを選択的に回転させ、ペーパーバンク122に多段に備える給紙カセット123の1つから記録紙を繰り出す。記録紙は、分離ローラ124で1枚ずつ分離されて給紙路125に送出され、搬送ローラ126で搬送されて複写装置本体110内の給紙路111に導かれ、レジストローラ112に突き当てて止められる。又は、手差しローラ113を回転して手差しトレイ114上の記録紙を繰り出し、手差しローラ113で1枚ずつ分離して手差し給紙路115に導き、レジストローラ112に突き当てて止める。
なお、レジストローラ112は、一般には接地されて使用されるが、記録紙の紙粉を除去するためにバイアスが印加された状態で使用されてもよい。
次に、中間転写体50上に形成された合成カラー画像(カラー転写像)にタイミングを合わせてレジストローラ112を回転させ、中間転写体50と二次転写ベルト151との間に記録紙を送出させ、合成カラー画像(カラー転写像)を記録紙上に転写(二次転写)する。なお、合成カラー画像(カラー転写像)を転写した中間転写体50上に残留したトナーは、中間転写体クリーニング装置90により除去される。
合成カラー画像(カラー転写像)が転写された記録紙は、二次転写ベルト151により搬送された後、定着装置160により複合トナー像が記録紙上に定着される。
その後、記録紙は、切換爪116により搬送経路が切り換えられ、排出ローラ117により排紙トレイ118上に排出される。又は、記録紙は、切換爪116により搬送経路が切り換えられ、シート反転装置170により反転され、再度、二次転写ベルト151にと導かれ、裏面にも同様にして画像が形成された後、排出ローラ117により排紙トレイ118上に排出される。
[プロセスカートリッジの一態様]
本実施形態に係るプロセスカートリッジの一の態様について、図5を参照しながら説明する。図5は、本実施形態に係るプロセスカートリッジの一例を示す図である。図5に示すように、プロセスカートリッジ200は、感光体ドラム10、帯電部であるコロナ帯電器22、現像装置40、クリーニング装置60及び転写ローラ70を有する。なお、図中、Pは転写紙を示し、Lは露光光を示す。
以上の通り、実施形態を説明したが、上記実施形態は、例として提示したものであり、上記実施形態により本発明が限定されるものではない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の組み合わせ、省略、置き換え、変更等を行うことが可能である。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
以下、実施例及び比較例を示して実施形態を更に具体的に説明するが、実施形態はこれらの実施例及び比較例により限定されるものではない。
<非結晶性ポリエステル樹脂1の合成>
冷却管、撹拌機及び窒素導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物562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75質量部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド3モル付加物87質量部、テレフタル酸143質量部、アジピン酸126質量部及びジブチルチンオキサイド2質量部を入れた。その後、反応容器中内の混合物を、230℃、常圧で8時間反応させ、さらに、10mmHg~15mmHgの減圧で5時間反応させた後、反応容器に無水トリメリット酸69質量部を入れ、180℃、常圧で2時間反応させ、非結晶性ポリエステル樹脂1を得た。
<顔料マスターバッチ1の作製>
非結晶性ポリエステル樹脂1とPigmentRed269を1対1の割合で、へンシェルミキサー(FM20B、三井三池化工機社製)を用いて予備混合した後、二軸混練機(PCM-30、株式会社池貝製)を用いて130℃の温度で溶融、混練した。得られた混練物をローラにて2.7mmの厚さに圧延した後にベルトクーラーで室温まで冷却し、ハンマーミルで200μm~300μmに粗粉砕し、顔料マスターバッチ1を得た。
<プレポリマー1の作製>
冷却管、撹拌機及び窒素導入管を装備した反応槽中に、ジオール成分として3-メチル-1,5-ペンタンジオール、ジカルボン酸成分としてテレフタル酸/アジピン酸(モル比55/45)、全モノマー量に対して1.0mol%のトリメチロールプロパン、全モノマー量に対して0.5mol%の無水トリメリット酸を、水酸基とカルボン酸のモル比(OH/COOH)が1.5となるように投入した。更に、縮合触媒としてオルトチタン酸テトラブチルを全モノマー量に対して1,000ppmを入れ、窒素気流下にて2時間かけて200℃まで昇温し、更に2時間かけて230℃まで昇温し、生成する水を留去しながら3時間反応させた。その後、5mmHg~15mmHgの減圧下にて5時間反応させ、重量平均分子量が18,000の中間体ポリエステル1を得た。
次いで、冷却管、撹拌機及び窒素導入管を装備した反応槽中に、中間体ポリエステル1と、イソホロンジイソシアネート(IPDI)を、IPDIのイソシアネート基と中間体ポリエステル1の水酸基のモル比(NCO/OH)が2.0となる量を入れ、50%酢酸エチル溶液となるように酢酸エチルを加えて溶解した。その後、窒素気流下にて80℃まで昇温して5時間反応させ、反応性前駆体としてポリエステル樹脂(A)からなるプレポリマー1の酢酸エチル溶液を得た。
<プレポリマー2の作製>
冷却管、撹拌機及び窒素導入管を装備した反応槽中に、ジオール成分として1,6ーヘキサンジオール、ジカルボン酸成分としてテレフタル酸/アジピン酸(モル比55/45)、全モノマー量に対して1.0mol%のトリメチロールプロパン、全モノマー量に対して0.5mol%の無水トリメリット酸を、水酸基とカルボン酸のモル比(OH/COOH)が1.5となるように投入した。更に、縮合触媒としてオルトチタン酸テトラブチルを全モノマー量に対して1,000ppmを入れ、窒素気流下にて2時間かけて200℃まで昇温し、更に2時間かけて230℃まで昇温し、生成する水を留去しながら3時間反応させた。その後、5mmHg~15mmHgの減圧下にて5時間反応させ、重量平均分子量が18,000の中間体ポリエステル2を得た。
次いで、冷却管、撹拌機及び窒素導入管を装備した反応槽中に、中間体ポリエステル2と、イソホロンジイソシアネート(IPDI)を、IPDIのイソシアネート基と中間体ポリエステル2の水酸基のモル比(NCO/OH)が2.0となる量を入れ、50%酢酸エチル溶液となるように酢酸エチルを加えて溶解した。その後、窒素気流下にて80℃まで昇温して5時間反応させ、ポリエステル樹脂(A)の反応性前駆体であるプレポリマー2の酢酸エチル溶液を得た。
<結晶性ポリエステル樹脂1の合成>
窒素導入管、脱水管、撹拌器及び熱伝対を装備した5Lの四つ口フラスコに、1,6-ヘキサンジオールとセバシン酸とを、OH基とCOOH基との比率(OH/COOH)が1/1となるように仕込んだ。仕込んだ原料の質量に対して500ppmのチタンテトライソプロポキシドと共に水を流出させながら反応させ、最終的に235℃に昇温して1時間反応させた。その後、10mmHg以下の減圧下で6時間反応させた。その後、185℃に設定し、無水トリメリット酸をCOOH基とのモル比が0.053となるように添加し、撹拌しながら2時間反応させ、結晶性ポリエステル樹脂1を得た。
<結晶性ポリエステル樹脂分散液1の作製>
四つ口フラスコに、結晶性ポリエステル樹脂1を55質量部、メチルエチルケトンを35質量部及び2-プロピルアルコールを10質量部加えた。その後、結晶性ポリエステル樹脂1の融点温度で加熱しながら撹拌し、上記の結晶性ポリエステル樹脂1を溶解させた。その後、28質量%アンモニア水溶液を、中和率200%になるように添加した。中和率は、結晶性ポリエステル樹脂の酸価から計算した。さらに、イオン交換水(130質量部)を徐々に加えて、転相乳化を行った後、脱溶媒を行った。その後、イオン交換水を加えて固形分濃度(結晶性ポリエステル樹脂1の濃度)を25質量%に調整し、樹脂粒子(トナー)用結着樹脂分散物である結晶性ポリエステル樹脂分散液1を得た。
<WAX分散液1の作製>
イオン交換水720質量部にエステルワックス180質量部(植物由来モノマーの合成ワックス(WE-11、日油製、融点67℃))、界面活性剤としてアニオン系界面活性剤17質量部(ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム(ネオゲンSC、第一工業製薬製))を添加した。これを90℃に加熱しながらホモジナイザーで分散処理し、WAX分散液1を得た。
<樹脂粒子の作製>
[実施例1]
(油相の調製)
WAX分散液1(50質量部)、非結晶性ポリエステル樹脂1(8000質量部)、結晶性ポリエステル樹脂分散液1(50質量部)、顔料マスターバッチ1(50質量部)、プレポリマー1(10質量部)を容器に入れ、TKホモミキサー(プライミクス株式会社製)で5,000rpmで60分間混合し、油相1を得た。なお、上記配合量は、各原材料における固形分の配合量を示す。
(水相の調製)
水990質量部、ドデシル硫酸ナトリウム20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とした。
(乳化工程)
油相1(700質量部)をTKホモミキサーで、回転数8,000rpmで撹拌しながら28%アンモニア水20質量部を加え、10分間混合した後、水相1(1200質量部)を徐々に滴下していき、乳化スラリー1を得た。
(脱溶剤工程)
撹拌機及び温度計をセットした容器に、乳化スラリー1を投入し、30℃、180分間、脱溶剤した後、脱溶剤スラリー1を得た。
(凝集工程)
脱溶剤スラリー1に3%塩化マグネシウム溶液100質量部を滴下して5分撹拌した後、60℃に昇温し、粒径が5.0μmになったところで塩化ナトリウム50質量部を添加して凝集工程を終了し、凝集スラリー1を得た。
(融着工程)
凝集スラリー1を撹拌しながら70℃に加熱して、平均円形度が0.957になったところで冷却し、樹脂粒子分散液(分散スラリー)1を得た。なお、平均円形度は、湿式フロー式粒子径・形状分析装置及び解析ソフト(FPIA、シスメックス社製)を用いて測定した。
(アニーリング工程・洗浄・乾燥工程)
樹脂粒子分散液1を、45℃で10時間保管した後に減圧濾過し、以下のように洗浄と乾燥を行った。
(1)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。
(2)(1)の濾過ケーキにイオン交換水900質量部を加え、超音波振動を付与してTKホモミキサーで、回転数12,000rpmで30分間混合した後、減圧濾過した。リスラリー液の電気伝導度が10μC/cm以下となるようにこの操作を繰り返した後、濾過して、濾過ケーキ1を得た。濾過ケーキ1を循風乾燥機にて45℃で72時間乾燥し、目開き75μmメッシュで篩い、着色樹脂粒子1を得た。
(外添工程)
着色樹脂粒子1(100質量部)に対して無機微粒子(TS530、キャボジル社製)2.5質量部を添加し、ヘンシェルミキサーで40m/sで10分間混合処理し、樹脂粒子を作製した。
動的粘弾性測定装置(レオメーター、ARES(TAインスツルメント社製))を用いて、歪み量0.1%(歪み量制御モード)の条件下、周波数掃引法において、0.1rad/s~100rad/sの角速度における損失正接tanδの最小値は、2.2であった。
[実施例2]
実施例1において、(油相の調整)において使用するプレポリマー1の処方を5質量部に変更し、(凝集・融着工程)において、使用する凝集塩溶液を3%硫酸マグネシウム溶液から3%塩化マグネシウム溶液に変更した。それ以外は実施例1と同様にして行い、樹脂粒子を作製した。
動的粘弾性測定装置(レオメーター、ARES(TAインスツルメント社製))を用いて、歪み量0.1%(歪み量制御モード)の条件下、周波数掃引法において、0.1rad/s~100rad/sの角速度における損失正接tanδの最小値は、2.1であった。
[実施例3]
実施例1において、(油相の調整)において使用するプレポリマー1をプレポリマー2に変更し、(凝集・融着工程)において使用する凝集塩溶液を3%硫酸マグネシウム溶液から3%塩化カルシウム溶液に変更した。それ以外は実施例1と同様にして行い、樹脂粒子を作製した。
動的粘弾性測定装置(レオメーター、ARES(TAインスツルメント社製))を用いて、歪み量0.1%(歪み量制御モード)の条件下、周波数掃引法において、0.1rad/s~100rad/sの角速度における損失正接tanδの最小値は、2.0であった。
[実施例4]
実施例3において、(油相の調整)において使用するプレポリマー2の処方を10質量部から5質量部に変更し、(凝集・融着工程)において使用する凝集塩溶液を3%塩化カルシウム溶液から3%硫酸アルミ溶液に変更した。それ以外は実施例3と同様にして行い、樹脂粒子を作製した。
動的粘弾性測定装置(レオメーター、ARES(TAインスツルメント社製))を用いて、歪み量0.1%(歪み量制御モード)の条件下、周波数掃引法において、0.1rad/s~100rad/sの角速度における損失正接tanδの最小値は、1.8であった。
[実施例5]
実施例1において、(油相の調整)において使用するプレポリマー1の処方を12質量部に変更したこと以外は実施例1と同様にして行い、樹脂粒子を作製した。
[比較例1]
実施例1において、(油相の調整)においてプレポリマーを使用しなかったこと以外は実施例1と同様にして行い、樹脂粒子を作製した。
動的粘弾性測定装置(レオメーター、ARES(TAインスツルメント社製))を用いて、歪み量0.1%(歪み量制御モード)の条件下、周波数掃引法において、0.1rad/s~100rad/sの角速度における損失正接tanδの最小値は、1.7であった。
[比較例2]
(水相の調製)
水963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48.3%水溶液(エレミノールMON-7、三洋化成工業社製)37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とした。
(ケチミン化合物の合成)
撹拌棒及び温度計をセットした反応容器に、イソホロンジアミン170質量部とメチルエチルケトン75質量部を仕込み、45℃で5時間半反応させて、ケチミン化合物を得た。
(油相の作製)
撹拌棒及び温度計をセットした容器に、WAX分散液1を120質量部、結晶性ポリエステル樹脂分散液1を446質量部、及び酢酸エチル1894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℃に冷却した。次いで、容器にシアン顔料(C.I.Pigment blue 15:3)250質量部、及び酢酸エチル1000質量部を仕込み、1時間混合し、原料溶解液を得た。
(乳化及び脱溶剤)
原料溶解液375質量部、プレポリマー1を500質量部、及びケチミン化合物15質量部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化社製)を用いて5000rpmで5分間混合した後、容器に水相1を1200質量部を加え、TKホモミキサーを用いて、回転数10000rpmで1.5時間混合し、乳化スラリー1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1を投入し、30℃で8時間脱溶剤した後、30℃で10時間放置することでアニーリングを行った後、40℃で72時間熟成を行い、分散スラリー1を得た。
(洗浄及び乾燥)
100質量部の分散スラリー1を減圧濾過し、以下の一連の洗浄処理を行った。
即ち、得られた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12000rpmで10分間)した後、濾過した。得られた濾過ケーキに10%塩酸100質量部を加え、TKホモミキサーで、回転数12000rpmで10分間混合した後、濾過した。得られた濾過ケーキにイオン交換水300部を加え、TKホモミキサーで回転数12000rpmで10分間混合した後、濾過する操作を2回行い、濾過ケーキ1を得た。
この濾過ケーキ1を循風乾燥機により45℃で48時間乾燥させた後、目開き75μmメッシュで篩い、母体粒子を得た。
次に、得られた母体粒子100質量部に対し、大粒径シリカ(HSP160A 扶桑化学工業製)を2.20質量部添加し、ヘンシェルミキサーにて混合した。更に、小粒径シリカ(R972)0.6質量部をヘンシェルミキサーにて混合し、目開き37μmのスクリーンを用い粗大粒子を除去して、樹脂粒子を作製した。
動的粘弾性測定装置(レオメーター、ARES(TAインスツルメント社製))を用いて、歪み量0.1%(歪み量制御モード)の条件下、周波数掃引法において、0.1rad/s~100rad/sの角速度における損失正接tanδの最小値は、1.0であった。
[比較例3]
非結晶性ポリエステル樹脂1を100質量部、顔料マスターバッチ1を0.5質量部ミキサーで混合後、2本ロールミルで溶融混練し、混練物を圧延冷却した。次いで、ターボカウンタージェットミル粉砕機(ターボ工業株式会社製、回転羽回転数:7500rpm、フィード量1.2kg/hr)と、旋回流による風力分級(DS分級機、日本ニューマチック工業社製)を行い、母体粒子を作製した。次に、得られた母体粒子100質量部に対し、帯電制御剤(TN-105、保土ヶ谷化学社製)0.9質量部、疎水性シリカ(H2000、クラリアントジャパン社製)0.5質量部をQミキサー(三井鉱山社製)を用いて、適温下に加温しつつ6,000rpmで10分間混合して、樹脂粒子を作製した。
動的粘弾性測定装置(レオメーター、ARES(TAインスツルメント社製))を用いて、歪み量0.1%(歪み量制御モード)の条件下、周波数掃引法において、0.1rad/s~100rad/sの角速度における損失正接tanδの最小値は、0.5であった。
<評価方法>
上記作製した各実施例及び比較例の樹脂粒子を用いて、色再現性及び低温定着性を以下に記載する方法で評価した。評価結果を表1に示す。
[損失正接tanδ]
樹脂粒子を、直径が8mm、厚さが2mmのペレットに成型した後、直径が8mmのパラレルプレートに固定し、80℃で加熱した。次に、動的粘弾性測定装置(レオメーター、ARES(TAインスツルメント社製))を用いて、歪み量0.1%(歪み量制御モード)の条件下、周波数掃引法において、0.1rad/s~100rad/sの角速度sにおける損失正接tanδを測定した。
[貯蔵弾性率G']
樹脂粒子を、直径が8mm、厚さが2mmのペレットに成型した後、直径が8mmのパラレルプレートに固定し、80℃で加熱した。次に、動的粘弾性測定装置(レオメーター、ARES(TAインスツルメント社製))を用いて、貯蔵弾性率G'を測定した。
また、貯蔵弾性率G'が、100℃以上で極性を有するか否かと、100℃以上の範囲では極大値を有するか否かを確認した。
[色再現性]
色再現性は、測色計(X-Rite939社製、ポータブル分光測色計)を用いてD50光源、2度視野の条件を適用し、彩度Cを測定し、下記評価基準で評価した。
(評価基準)
A:78~81
B:75~78
C:72~75
D:72未満
[低温定着性]
カラー複合機(imagio MP C4500、リコー社製)の定着ユニットを用いて、普通紙に0.6mg/cmの黒ベタ未定着画像を形成し、定着温度を変えて定着した。コールドオフセットの発生する温度を測定し、下記強化基準で評価した。
A:120℃未満
B:120℃以上130℃未満
C:130℃以上135℃未満
D:135℃以上
評価に用いた樹脂粒子の、損失正接tanδ及び貯蔵弾性率G'の測定結果と、色再現性及び低温定着性の評価結果を表1に示す。
Figure 2024018936000002
表1より、各実施例の樹脂粒子は、低温定着性及び色再現性がいずれも使用上の条件を満たすことが確認された。これに対して、各比較例で得られた樹脂粒子は、低温定着性及び色再現性の少なくとも何れかが使用上の条件を満たしておらず、実用上問題を有することが確認された。
よって、各実施例の樹脂粒子は、80℃の測定温度で測定される周波数掃引法において、0.1rad/s~100rad/sの角速度における樹脂粒子の損失正接tanδが所定値以上であれば、低温定着性及び色再現性に優れ、高品質なトナーとして提供できるといえる。
なお、本発明の実施形態の態様は、例えば、以下の通りである。
<1> 結着樹脂を含む樹脂粒子であって、
80℃の測定温度で測定される周波数掃引法において、0.1rad/s~100rad/sの角速度における前記樹脂粒子の損失正接tanδが、1.8以上である樹脂粒子。
<2> 前記損失正接tanδが、極大値を有する<1>に記載の樹脂粒子。
<3> 前記樹脂粒子の動的粘弾性測定において、貯蔵弾性率G'が、10Pa以上であり、100℃以上で極値を有する<2>に記載の樹脂粒子。
<4> 貯蔵弾性率G'が100℃以上の範囲に極大値を有する<3>に記載の樹脂粒子。
<5> 反応性前駆体を含む<1>に記載の樹脂粒子。
<6> 前記反応性前駆体の含有量が、1wt%~20wt%である<5>に記載の樹脂粒子。
<7> <1>~<6>の何れか1つに記載の樹脂粒子からなるトナー。
<8> <7>に記載のトナーと、キャリアとを含む現像剤。
<9> <7>に記載のトナーを収容したトナー収容ユニット。
<10> 静電潜像担持体と、
前記静電潜像担持体の上に静電潜像を形成する静電潜像形成部と、
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部と、
前記可視像を記録媒体に転写する転写部と、
前記記録媒体に転写された転写像を定着させる定着部と、を備え、
前記トナーが、<7>に記載のトナーである画像形成装置。
<11> 静電潜像担持体の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する定着工程と、を含み、
前記トナーが、<7>に記載のトナーである画像形成方法。
1A、1B、1C 画像形成装置
10 静電潜像担持体(感光体ドラム)
20 帯電ローラ(帯電部)
30 露光装置(露光部)
40 現像装置(現像部)
50 中間転写体(中間転写ベルト)
60 クリーニング装置(クリーニング部)
70 転写ローラ(転写部)
80 除電ランプ(除電部)
特開2004-19869号公報 特開2020-64266号公報

Claims (11)

  1. 結着樹脂を含む樹脂粒子であって、
    80℃の測定温度で測定される周波数掃引法において、0.1rad/s~100rad/sの角速度における前記樹脂粒子の損失正接tanδが、1.8以上である樹脂粒子。
  2. 前記損失正接tanδが、極値を有する請求項1に記載の樹脂粒子。
  3. 前記樹脂粒子の動的粘弾性測定において、貯蔵弾性率G'が、1×10Pa以上であり、100℃以上で極値を有する請求項2に記載の樹脂粒子。
  4. 貯蔵弾性率G'が100℃以上の範囲に極大値を有する請求項3に記載の樹脂粒子。
  5. 反応性前駆体を含む請求項1に記載の樹脂粒子。
  6. 前記反応性前駆体の含有量が、1wt%~20wt%である請求項5に記載の樹脂粒子。
  7. 請求項1に記載の樹脂粒子からなるトナー。
  8. 請求項7に記載のトナーと、キャリアとを含む現像剤。
  9. 請求項7に記載のトナーを収容したトナー収容ユニット。
  10. 静電潜像担持体と、
    前記静電潜像担持体の上に静電潜像を形成する静電潜像形成部と、
    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部と、
    前記可視像を記録媒体に転写する転写部と、
    前記記録媒体に転写された転写像を定着させる定着部と、を備え、
    前記トナーが、請求項7に記載のトナーである画像形成装置。
  11. 静電潜像担持体の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する定着工程と、を含み、
    前記トナーが、請求項7に記載のトナーである画像形成方法。
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