JP4770950B2 - 静電荷像現像用トナー、静電荷像現像用トナーの製造方法、静電荷像現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成方法及び画像形成装置 - Google Patents

静電荷像現像用トナー、静電荷像現像用トナーの製造方法、静電荷像現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成方法及び画像形成装置 Download PDF

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Description

本発明は静電荷像現像用トナー、静電荷像現像用トナーの製造方法、静電荷像現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成方法及び画像形成装置に関する。
ランダムな単量体連鎖を有する付加重合型樹脂、重縮合型樹脂を結着樹脂として使用した静電荷像現像用トナーでは、圧力よりも、加熱による定着促進が主体であった。
電子写真方式によるプリント、コピー技術において、昨近、より低エネルギー化を目的として、これまでの熱エネルギー主体の定着方式から、圧力による定着(圧力定着)を利用する取り組みがなされている(特許文献1〜5参照)。
特許文献1には、粒子径が約0.5ないし約1,000ミクロンの範囲にありかつその集塊温度が少なくとも約37.8℃であるトナー粒子からなり、着色剤と、接着性のある軟質の固体ポリマーの核材料と、磁性粒子とをポリマーからなる殻材料でカプセル被覆してなる、静電複写磁性トナー材料が開示されている。
また、特許文献2には、ビス脂肪酸アミド類を30〜70重量部含有する組成物を、結着剤成分として含むことを特徴とする圧力定着トナーが開示されている。
特許文献3には、密度0.94g/cm3以上のポリエチレンとC12〜C99の炭素連鎖を有する長鎖化合物とを含有するトナー材料を溶融状態で噴霧して微粒化したことを特徴とするトナーが開示されている。
特許文献4には、芯材と該芯材を被覆するための外壁とを有するマイクロカプセル型トナーにおいて、該芯材が重量平均分子量/数平均分子量の値が3.5〜20のビニル系重合体を主成分として含有することを特徴とするマイクロカプセル型トナーが開示されている。
特許文献5には、潜像保持体表面に静電潜像を形成する潜像形成工程、前記潜像保持体表面に形成された静電潜像を静電荷像現像用トナー又は前記トナーとキャリアを含む静電荷像現像剤により現像してトナー像を形成する現像工程、前記潜像保持体表面に形成されたトナー像を被転写体表面に転写する工程、及び、前記被転写体表面に転写されたトナー像を加圧定着する定着工程を含む画像形成方法であって、前記トナーが結晶性ポリエステルブロック及び非結晶性ポリエステルブロックを有するブロック共重合体を含み、前記定着時の最大圧力が1MPa以上10MPa以下であることを特徴とする画像形成方法が開示されている。
特開昭49−17739号公報 特開昭58−86557号公報 特開昭57−201246号公報 特開昭61−56355号公報 特開2007−114635号公報
本発明が解決しようとする課題は、トナーの飛び散りによる画質劣化(ブラー)が抑制された静電荷像現像用トナーを提供することである。
上記課題は、下記の<1>〜<15>の手段により解決された。
<1>ガラス転移温度が60℃以上のブロックAと、エチレン性不飽和化合物に由来する融点が25℃以上の結晶性ブロックBとを含有するブロック共重合体を含み、前記ブロック共重合体が式(1)〜式(3)を満たすことを特徴とする静電荷像現像用トナー、
30℃≦{T(0.5MPa)−T(30MPa)}≦80℃ (1)
60℃≦T(0.5MPa) (2)
T(30MPa)≦80℃ (3)
式(1)〜式(3)において、T(0.5MPa)はフローテスター印加圧力0.5MPaにおいて前記ブロック共重合体の粘度が104Pa・sとなる温度を表し、T(30MPa)はフローテスター印加圧力30MPaにおいて前記ブロック共重合体の粘度が104Pa・sとなる温度を表す、
<2>前記結晶性ブロックBの融点が40〜100℃である、前記<1>に記載の静電荷像現像用トナー、
<3>前記エチレン性不飽和化合物に由来するモノマー単位が炭素数12より大きい側鎖を有する、前記<1>又は<2>に記載の静電荷像現像用トナー、
<4>前記ブロック共重合体を構成するモノマー単位のうち、前記結晶性ブロックBを構成するモノマー単位のモル分率が15〜35モル%である、前記<1>〜<3>いずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー、
<5>前記ブロック共重合体中での前記結晶性ブロックBの重量分率が40〜65重量%である、前記<1>〜<4>いずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー、
<6>前記ブロック共重合体の数平均分子量が10,000〜150,000である、前記<1>〜<5>いずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー、
<7>前記ブロックAがスチレン及び/又はその誘導体に由来する重合体である、前記<1>〜<6>いずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー、
<8>前記ブロック共重合体がリビングラジカル重合により合成された、前記<1>〜<7>いずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー、
<9>前記ブロック共重合体を含む樹脂粒子分散液を製造する分散工程、分散した樹脂粒子を凝集して凝集粒子を得る凝集工程、及び、前記凝集粒子を加熱して融合させる融合工程を含むことを特徴とする前記<1>〜<8>いずれか1つに記載の静電荷像現像用トナーの製造方法、
<10>前記分散工程がミニエマルション重合による乳化工程を含む、前記<9>に記載の製造方法、
<11>前記<1>〜<8>いずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー又は前記<9>もしくは<10>に記載の製造方法により製造された静電荷像現像用トナーとキャリアとを含む、静電荷像現像剤、
<12>少なくとも前記<1>〜<8>いずれか1つに記載の静電荷像現像用トナーを収容しているトナーカートリッジ、
<13>現像剤保持体を備え、前記<1>〜<8>いずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー、又は、前記<11>に記載の静電荷像現像剤を収容するプロセスカートリッジ、
<14>潜像保持体表面に静電潜像を形成する静電潜像形成工程、前記潜像保持体表面に形成された静電潜像を、トナーを含む現像剤により現像してトナー像を形成する現像工程、前記トナー像を被転写体表面に転写する転写工程、及び、前記トナー像を加圧して定着する定着工程を含み、前記トナーが前記<1>〜<8>いずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー又は前記<9>もしくは<10>に記載の製造方法により製造された静電荷像現像用トナーであり、或いは、前記現像剤が前記<11>に記載の静電荷像現像剤であり、前記定着工程の定着圧力が0.5〜30MPaであることを特徴とする画像形成方法、
<15>潜像保持体、前記潜像保持体を帯電させる帯電手段、帯電した前記潜像保持体を露光して前記潜像保持体表面に静電潜像を形成する露光手段、トナーを含む現像剤により前記静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段、前記トナー像を前記潜像保持体から被転写体表面に転写する転写手段、及び、前記被転写体表面に転写された前記トナー像を加圧する定着手段を有し、前記定着手段の定着圧力が0.5〜30MPaであり、前記トナーとして前記<1>〜<8>いずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー又は前記<9>もしくは<10>に記載の製造方法により製造された静電荷像現像用トナー、或いは、前記現像剤として前記<11>に記載の静電荷像現像剤を用いることを特徴とする画像形成装置。
前記<1>に記載の実施形態によれば、本構成を有していない場合に比べ、トナーの飛び散りによる画質劣化(ブラー)を抑制できる静電荷像現像用トナーを提供することができる。
前記<2>に記載の実施形態によれば、本構成を有していない場合に比べ、トナーの飛び散りによる画質劣化(ブラー)及び画像形成装置内におけるクラウドの発生を抑制できる静電荷像現像用トナーを提供することができる。
前記<3>に記載の実施形態によれば、本構成を有していない場合に比べ、よりトナーの飛び散りによる画質劣化(ブラー)及び画像形成装置内におけるクラウドの発生を抑制できる静電荷像現像用トナーを提供することができる。
前記<4>に記載の実施形態によれば、本構成を有していない場合に比べ、よりトナーの飛び散りによる画質劣化(ブラー)及び画像形成装置内におけるクラウドの発生を抑制できる静電荷像現像用トナーを提供することができる。
前記<5>に記載の実施形態によれば、本構成を有していない場合に比べ、よりトナーの飛び散りによる画質劣化(ブラー)及び画像形成装置内におけるクラウドの発生を抑制できる静電荷像現像用トナーを提供することができる。
前記<6>に記載の実施形態によれば、本構成を有していない場合に比べ、よりトナーの飛び散りによる画質劣化(ブラー)及び画像形成装置内におけるクラウドの発生を抑制できる静電荷像現像用トナーを提供することができる。
前記<7>に記載の実施形態によれば、本構成を有していない場合に比べ、よりトナーの飛び散りによる画質劣化(ブラー)及び画像形成装置内におけるクラウドの発生を抑制できる静電荷像現像用トナーを提供することができる。
前記<8>に記載の実施形態によれば、本構成を有していない場合に比べ、よりトナーの飛び散りによる画質劣化(ブラー)及び画像形成装置内におけるクラウドの発生を抑制できる静電荷像現像用トナーを提供することができる。
前記<9>に記載の実施形態によれば、本構成を有していない場合に比べ、低環境負荷で高画質な静電荷像現像用トナーの製造方法を提供することができる。
前記<10>に記載の実施形態によれば、本構成を有していない場合に比べ、低環境負荷で高画質な静電荷像現像用トナーの製造方法を提供することができる。
前記<11>に記載の実施形態によれば、本構成を有していない場合に比べ、低環境負荷で高画質な静電荷像現像剤を提供することができる。
前記<12>に記載の実施形態によれば、本構成を有していない場合に比べ、トナーの飛び散りによる画質劣化(ブラー)及び画像形成装置内におけるクラウドの発生を抑制できるトナーカートリッジを提供することができる。
前記<13>に記載の実施形態によれば、本構成を有していない場合に比べ、トナーの飛び散りによる画質劣化(ブラー)及び画像形成装置内におけるクラウドの発生を抑制できるプロセスカートリッジを提供することができる。
前記<14>に記載の実施形態によれば、本構成を有していない場合に比べ、トナーの飛び散りによる画質劣化(ブラー)及び画像形成装置内におけるクラウドの発生を抑制できる画像形成方法を提供することができる。
前記<15>に記載の実施形態によれば、本構成を有していない場合に比べ、トナーの飛び散りによる画質劣化(ブラー)及び画像形成装置内におけるクラウドの発生を抑制できる画像形成装置を提供することができる。
I.静電荷像現像用トナー
本実施形態の静電荷像現像用トナー(以下、単に「トナー」ともいう。)は、ガラス転移温度が60℃以上のブロックAと、エチレン性不飽和化合物に由来する融点が25℃以上の結晶性ブロックBとを含有するブロック共重合体を含み、前記ブロック共重合体が式(1)〜式(3)を満たすことを特徴とする。
30℃≦{T(0.5MPa)−T(30MPa)}≦80℃ (1)
60℃≦T(0.5MPa) (2)
T(30MPa)≦80℃ (3)
式(1)〜式(3)において、T(0.5MPa)はフローテスター印加圧力0.5MPaにおいて前記ブロック共重合体の粘度が104Pa・sとなる温度を表し、T(30MPa)はフローテスター印加圧力30MPaにおいて前記ブロック共重合体の粘度が104Pa・sとなる温度を表す。なお、本実施形態において、「A〜B」等の数値範囲の記載は、特に断りのない限り「A以上、B以下」と同義である。以下、本実施形態について詳細に説明する。
本実施形態の静電荷像現像用トナーは、ガラス転移温度が60℃以上のブロックAと、エチレン性不飽和化合物に由来する融点が25℃以上の結晶性ブロックBとから構成され、式(1)〜式(3)を満たすブロック共重合体の圧力による相転移現象を利用するものである。
室温(25℃)においてはお互いに相溶しないブロックから構成されるブロック共重合体の高分子鎖が、ある境界温度において、ラメラ構造、シリンダー構造などの規則構造から、無秩序な状態へと変化することが知られている。なお、この状態変化の温度に関して、温度を低温から高温領域へ変化させた場合に、秩序構造から無秩序状態への変化が生じる境界温度は、UDOT(Upper Disorder to Order Transition)温度、逆に無秩序状態から秩序状態への変化が生じる境界温度は、LDOT(Lower Disorder to Order Transition)温度と呼ばれている。
秩序状態から無秩序状態への変化において、ブロック共重合体の溶融粘度が大きく低下することが報告されている(P.J.Flory et al,J.Am.Chem.Soc,86,3515(1964)、L.P.Mcmaster et al,Macromolecules 6,760(1973)、I.C.Sanchez et al,Macromolecules 11,1145(1978)、C.Yeung et al,Phys.Rev.Lett.72,1834(1994)、T.Hino et al,Macromolecules 31,2636(1998)、H.Hasegawa et al,J.Phys.Chem.Solids 60,1307(1999))。
さらに、温度によるブロック共重合体の相転移現象が、圧力に大きく依存することが報告されている(Du.Yeol.Ryu et al,Phys.RevLett,90,235501(2003))。この場合、相転移における圧力依存性とは、上記で示した相転移の境界温度が加圧下の状態で低下又は上昇する現象を意味する。
本発明者らはこれらブロック共重合体の温度による溶融粘度の低下、及び、相転移現象の圧力依存性を圧力定着用静電荷像現像用トナーへ応用することを目的に鋭意検討した。その結果、本実施形態の静電荷像現像用トナーにより、常温又は少量の熱エネルギーとの併用で優れた圧力定着性を実現し、揮発性有機化合物(VOC)による使用環境を損なうことなく、優れた定着画像強度を有する画像が得られることを見出した。
本実施形態は、加圧によるUDOT温度の低下を利用したものであり、電子写真装置等の画像形成装置における定着部圧力による記録媒体(「被転写体」と同義)上へのトナーの優れた定着性と、現像プロセスなど各種電子写真プロセス内での優れた安定性を両立可能な静電荷像現像用トナーに関するものである。
本実施形態のトナーに含まれるブロック共重合体は、従来のブロック共重合体が有する熱及び圧力による相転位、それによる溶融粘度の低下特性を維持しつつ、従来のブロック共重合体よりも高い体積抵抗を有する。従来、ブロック共重合体樹脂の電子写真トナーへの応用においては、紙などの媒体への定着において、適度の熱、圧力で定着を行うために、ガラス転移点が室温以下の成分を少なくとも1つのブロック体の主成分として共重合する必要があつた。しかし、これら低ガラス転移温度成分をブロック共重合体構成の主成分に導入した場合、電子写真トナーにおいて重要な摩擦帯電電荷の電荷漏えいを引き起こしやすく、そのため、システムの電源投入後の立ち上げ時、または一定期間のシステム休止状態後(省エネルギーモード・スタンバイモード)の立ち上げ直後はトナー帯電量が少ないためトナーの飛び散り、クラウド(マシン内がトナーによって汚染される現象)が起きていた。本実施形態において、ブロック共重合体が有するより高い体積抵抗により、これら帯電電荷の漏えいを抑制して帯電量の低下を防止し、上記、電源投入時、短時間の画像形成装置の休止状態後の立ち上げ直後のトナーの飛び散りによる画質劣化(ブラー)や装置内におけるクラウドの発生を抑制した。
1.ブロック共重合体
<ガラス転移温度が60℃以上のブロックAと、エチレン性不飽和化合物に由来する融点が25℃以上の結晶性ブロックB>
本実施形態において、ブロック共重合体は、ガラス転移温度が60℃以上のブロックA(以下、単に「ブロックA」ともいう。)と、エチレン性不飽和化合物に由来する融点が25℃以上の結晶性ブロックB(以下、単に「結晶性ブロックB」ともいう。)を含有する。
ブロックAのガラス転移温度(以下、「Tg(A)」ともいう。)は60℃以上である。Tg(A)が60℃未満であると、トナーの保存安定性が悪く、画像形成装置内でのトナー強度(システム内のトナー強度)が低くなる。
Tg(A)は、80〜150℃が好ましく、90〜120℃がより好ましい。上記の数値の範囲内であると、トナーとしての実用強度、定着後の画像強度が良好である。
なお、ブロックAは、非結晶性の重合体であることが好ましい。
本実施形態において、ガラス転移温度は、例えば示差走査熱量計(DSC)を用いて−80℃から150℃まで毎分10℃の昇温速度で測定を行ったときのASTM D3418−82に規定された方法で測定することができる。
前記結晶性ブロックBの融点(以下、「mp(B)」ともいう。)は25℃以上である。mp(B)が25℃未満であると、トナーの保存安定性、トナーの力学的強度に劣る。mp(B)は40〜100℃が好ましく、40〜80℃がより好ましい。上記の数値の範囲内であると、保存安定性及びシステム内トナー強度に優れたトナーが得られる。
融点は、示差走査熱量計(DSC)を用い、室温(25℃)から150℃まで毎分10℃の昇温速度で測定を行ったときのJIS K−7121に示す入力補償示差走査熱量測定の融解ピーク温度として求めることができる。なお、結晶性の樹脂においては、複数の融解ピークを示す場合があるが、本実施形態においては、最大のピークをもって融点とみなす。
前記結晶性ブロックBのガラス転移温度(以下、「Tg(B)」ともいう。)は、20℃以下であることが好ましく、−100〜10℃であることがより好ましい。上記の数値の範囲内であると、圧力下での良好な定着性が得られる。
さらに、Tg(A)とTg(B)との差{Tg(A)−Tg(B)}が60℃以上であることが好ましく、70〜200℃であることがより好ましく、80〜180℃であることがさらに好ましい。上記の数値の範囲内であると、十分な圧力定着性が得られ、また、定着のための熱エネルギーを削減できる。
前記ブロックA及び前記結晶性ブロックBは、エチレン性不飽和化合物に由来する重合体であることが好ましく、前記ブロックAはエチレン性不飽和化合物に由来する非結晶性の重合体であることがより好ましい。
本実施形態において、エチレン性不飽和化合物は、エチレン性不飽和結合を少なくとも1つ有する化合物であればよく、付加重合性化合物であることが好ましく、アニオン重合性、カチオン重合性、ラジカル重合性、配位重合性のいずれでもよいが、中でもラジカル重合性の付加重合性化合物であることがより好ましい。
本実施形態に用いることができるラジカル重合性のエチレン性不飽和化合物としては、スチレン類(スチレン及び/又はその誘導体)、(メタ)アクリル酸エステル類(「(メタ)アクリル酸エステル」等の表記は「アクリル酸エステル及び/又はメタクリル酸エステル」等と同義であり、以下同様とする。)、エチレン性不飽和ニトリル類、エチレン性不飽和カルボン酸、ビニルエーテル類、ビニルケトン類、オレフィン類等が挙げられる。
ブロック共重合体に含まれるブロックA及び結晶性ブロックBとしては、これらのエチレン性不飽和化合物のいずれか1種に由来するホモポリマー又はこれらを2種以上共重合して得られるコポリマーを使用することができるが、本実施形態においては、ブロックA及び結晶性ブロックBのいずれかがホモポリマーであることが好ましく、ブロックA及び結晶性ブロックBのいずれもホモポリマーであることがより好ましい。
ガラス転移温度が60℃以上のブロックAはスチレン類(スチレン及び/又はその誘導体)に由来する重合体であることが好ましく、前記スチレン類としては、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、p−メトキシスチレン、p−フェニルスチレン、p−クロロスチレン、p−エチルスチレン、p−n−ブチルスチレン、p−tert−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、2,4−ジメチルスチレン、3,4−ジクロロスチレン等が挙げられ、中でもスチレンを好ましく用いることができる。
なお、ブロックAは、非結晶性の重合体であることが好ましく、非結晶性ポリスチレンであることがより好ましい。
結晶性ブロックBの作製に好ましく用いることができるエチレン性不飽和化合物としては、融点が25℃以上の結晶性のブロックが得られるものであれば限定されないが、前記エチレン性不飽和化合物に由来するモノマー単位が炭素数12より大きい側鎖を形成するものが好ましく、炭素数12より大きく炭素数25以下の側鎖を形成するものがより好ましく、炭素数16〜22の側鎖を形成するものがさらに好ましい。上記の数値の範囲内であると、結着樹脂の体積抵抗を高く調整することができ、帯電量変化の少ないトナーが得られ、トナー飛び散りによる画質劣化や画像形成装置内におけるクラウドの発生を抑制できる。
側鎖は、直鎖又は分岐状のものが好ましく、直鎖状のものがより好ましい。また、側鎖は飽和炭化水素基であることが好ましい。
結晶性ブロックBの作製に用いるエチレン性不飽和化合物として、(メタ)アクリル酸アルキルエステル類が好ましく挙げられ、加圧定着温度をより低く制御できることからアクリル酸アルキルエステル類がより好ましい。
アクリル酸アルキルエステル類としては、炭素数12よりも大きいアルキル基を有するものが好ましく、炭素数12よりも大きく炭素数25以下のアルキル基を有するものがより好ましく、炭素数16〜22のアルキル基を有するものがさらに好ましい。上記の数値の範囲内であると、アクリル酸アルキルエステル類の重合反応性に優れる。
本実施形態に用いるアクリル酸アルキルエステル類としては、セチルアクリレート、ステアリルアクリレート、ベヘニルアクリレートが好ましく、入手が容易であることからステアリルアクリレート、ベヘニルアクリレートがより好ましく、ステアリルアクリレートがさらに好ましい。
ブロックA及び結晶性ブロックBは、その数平均分子量が5,000〜100,000であることが好ましく、10,000〜50,000であることがより好ましく、20,000〜40,000であることがさらに好ましい。上記範囲内であると、トナーのシステム内での種々のストレスに対する機械的強度、圧力下での定着性と定着後の画像強度のバランスが良好である。
ここで、数平均分子量は、例えばゲル・パーミュエーション・クロマトグラフィ(東ソー(株)製HLC−8120GPC、TSK−GEL、GMHカラム)によって以下に記す条件で測定することができる。
温度40℃において、溶媒(テトラヒドロフラン)を毎分1.2mlの流速で流し、濃度0.2g/20mlのテトラヒドロフラン試料溶液を試料重量として3mg注入し測定を行う。試料の分子量測定にあたっては、当該試料の有する分子量が数種の単分散ポリスチレン標準試料により作成された検量線の分子量の対数とカウント数が直線となる範囲内に包含される測定条件を選択する。
前記ブロック共重合体は、式(1)〜式(3)を満たす。
30℃≦{T(0.5MPa)−T(30MPa)}≦80℃ (1)
60℃≦T(0.5MPa) (2)
T(30MPa)≦80℃ (3)
式(1)〜式(3)において、T(0.5MPa)はフローテスター印加圧力0.5MPaにおいて前記ブロック共重合体の粘度が104Pa・sとなる温度を表し、T(30MPa)はフローテスター印加圧力30MPaにおいて前記ブロック共重合体の粘度が104Pa・sとなる温度を表す。
式(1)に示す{T(0.5MPa)−T(30MPa)}が30℃未満であるとトナーの定着不良を生じるため、定着画像強度に劣る。また、{T(0.5MPa)−T(30MPa)}が80℃を超える場合においても同様に、定着不良による定着後の定着画像強度に問題を生じる。
本実施形態においては、前記ブロック共重合体は、式(4)を満たすことが好ましく、式(5)を満たすことがより好ましい。
40℃≦{T(0.5MPa)−T(30MPa)}≦70℃ (4)
50℃≦{T(0.5MPa)−T(30MPa)}≦65℃ (5)
式(4)又は式(5)の関係を満たすと、定着性の観点で好ましい。
式(2)に示すT(0.5MPa)が60℃未満であると、システム内トナー強度が低下する。T(0.5MPa)は80〜150℃が好ましく、100〜120℃がより好ましい。
式(3)に示すT(30MPa)は80℃以下であり、この値が80℃を超える場合は、十分な定着性が得られずその定着画像強度において問題となる。T(30MPa)は30〜80℃が好ましく、40〜70℃がより好ましい。
ここで、ブロック共重合体のフローテスター粘度は、(株)島津製作所製フローテスターCFT−500C(ダイ径 0.5mm)を用いて、直径1cm×厚み1cmの円柱状サンプルを室温から200℃まで毎分1℃の昇温速度で測定を行ったときの溶出曲線より求めることができる。
十分な加圧定着性能とトナー強度とのバランスを達成するためには、前記ブロック共重合体は、その数平均分子量が10,000〜150,000であることが好ましく、20,000〜100,000であることがより好ましく、40,000〜70,000であることがさらに好ましい。上記範囲内であると、十分な定着性による画質特性と現像機内での優れたトナー強度の両立が可能である。
ここで、数平均分子量は、例えばゲル・パーミュエーション・クロマトグラフィ(東ソー(株)製HLC−8120GPC、TSK−GEL、GMHカラム)によって測定することができる。測定条件については先に述べた通りである。
ブロックA及び結晶性ブロックBが、ブロック共重合体全体の60重量%以上を占めることが好ましく、80〜100重量%を占めることがより好ましく、100重量%を占めることがさらに好ましい。ブロックA及び結晶性ブロックBの含有量が上記範囲内であると、圧力下での良好な定着性が得られる。
また、ブロック共重合体がブロックA及び結晶性ブロックBに由来するジブロック共重合体であることが特に好ましい。
前記ブロック共重合体を構成するモノマー単位のうち、前記結晶性ブロックBを構成するモノマー単位のモル分率が15〜35%であることが好ましい。上記の数値の範囲内であると、トナーとしての実用強度、定着後の画像強度が良好であり、トナーの帯電特性にも優れることから、トナー飛び散りや画像形成装置内でのクラウドの発生を抑制できる。また、前記ブロック共重合体中での前記結晶性ブロックBの重量分率が40〜65重量%であることが好ましい。上記の数値の範囲内であると、トナーとしての実用強度、定着後の画像強度が良好であり、トナーの帯電特性にも優れることから、トナー飛び散りや画像形成装置内でのクラウドの発生を抑制できるため好ましい。
ブロック共重合体の体積抵抗(体積固有抵抗)は、1×1013〜1×1016Ωcmであることが好ましく、1×1014〜1×1015Ωcmであることがより好ましい。上記の数値の範囲内であると、帯電維持性に優れたトナーが得られる。
なお、体積抵抗はASTMD257の方法で測定することができる。
ブロック共重合体の作製においては、種々のリビング重合法、例えばイオン重合法、リビングラジカル重合法など既存の手法を用いることができるが、本実施形態においては、そのモノマーの組み合わせの容易性からリビングラジカル重合法を用いることが好ましい。
この場合、リビングラジカル重合法としては、NMRP法(Nitroxide Mediated Radical Polymerization)、ATRP法(Atom Transfer Radical Polymerization)、RAFT法(Reversible Addition Fragmentation Transfer)など既存の方法を用いることができる。中でも本実施形態においては、NMRP法が好ましい。
NMRP法に用いるニトロキシド化合物としては、リビングラジカル重合法に用いられる公知のニトロキシド化合物を用いることができ、具体的には、特開2004−307502号公報、特開2005−126442号公報、特開2007−518843号公報、特許第4081112号公報等に記載の化合物を用いることができる。本実施形態においては、式(I)で表されるモノアルコキシアミンを好ましく用いることができる。
Figure 0004770950
(式(I)中、R1は炭素数1〜5個の直鎖又は分岐を有するアルキル基を表し、R2は水素原子、炭素数1〜8個の直鎖又は分岐を有するアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、アルカリ金属イオン又はアンモニウムイオンを表す。)
1は、炭素数1〜5個の直鎖又は分岐を有するアルキル基を表し、炭素数1〜3の直鎖のアルキル基が好ましく、メチル基がより好ましい。
2は水素原子、炭素数1〜8個の直鎖又は分岐を有するアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、アルカリ金属イオン又はアンモニウムイオンを表す。炭素数1〜8の直鎖又は分岐を有するアルキル基としてはメチル基、エチル基等が挙げられ、炭素数6〜20のアリール基としてはフェニル基等が挙げられ、アルカリ金属イオンとしてはLi+、Na+、K+等が挙げられ、アンモニウムイオンとしてはNH4 +、NBu4 +、HNBu3 +等が挙げられる。中でも、本実施形態においては、R2は水素原子であることが好ましい。
前記NMRP法は窒素雰囲気下で行うことが好ましい。
また、溶剤、好ましくはエタノール等のアルコール、芳香族溶剤、塩素化溶剤、エーテル又は極性非プロトン溶媒の中から選択される溶剤の存在下又は非存在下で反応させることが好ましく、溶剤の非存在下で反応させることがより好ましい。
また、反応温度は30〜90℃の範囲内が好ましく、50〜90℃の範囲内がより好ましい。
ニトロキシド化合物の使用量は、重合終了時の数平均分子量により決定することができる。通常、使用する単量体重量と数平均分子量から使用する二トロオキシド化合物量を化学量論的に求めることができる。
本実施形態において、前記ブロック共重合体の含有量は、静電荷像現像用トナーを100重量%として、50〜99重量%であることが好ましく、70〜95重量%であることがより好ましい。上記の数値の範囲内であると、加圧又は加熱加圧定着において定着性に優れる。
本実施形態の静電荷像現像用トナーは、前記ブロック共重合体以外にさらに他の樹脂を含有していてもよく、例えばTgが40℃以上の樹脂を含有してもよい。静電荷像現像用トナーにTgが40℃以上の樹脂を配合することにより、さらに電子写真プロセス内でのトナーの機械的安定性を向上させることが可能である。本実施形態においては、Tgが40℃以上の樹脂により、静電荷像現像用トナー表面にシェル層を形成してもよい。
前記他の樹脂としては、ポリエステル樹脂などの重縮合樹脂、及び、エチレン性不飽和化合物に由来する重合体を好ましく例示できる。この場合、重縮合樹脂としては、非結晶性ポリエステル樹脂、結晶性ポリエステル樹脂が好ましく、トナーの機械的安定性の向上のためには、非結晶性ポリエステル樹脂がより好ましい。
ポリエステル樹脂は、多価カルボン酸や、多価アルコール、ヒドロキシカルボン酸等の重縮合性単量体を用いた直接エステル化反応、エステル交換反応等により重縮合を行い、作製することができる。重縮合の際には、重縮合を促進するために、重縮合触媒を併用することが好ましい。
本実施形態において、多価カルボン酸は、脂肪族、脂環族、芳香族の多価カルボン酸、
それらのアルキルエステル、酸無水物及び酸ハロゲン化物を含む。多価アルコールは、多価アルコール、それらのエステル化合物を含む。なお、多価カルボン酸のアルキルエステルは、低級アルキルエステルであることが好ましい。前記低級アルキルエステルとは、エステルのアルコキシ部分の炭素数が1〜8であるアルキルエステルを表す。具体的には、メチルエステル、エチルエステル、n−プロピルエステル、イソプロピルエステル、n−ブチルエステル及びイソブチルエステル等が挙げられる。
本実施形態に用いることができる多価カルボン酸のうち、ジカルボン酸としては、シュウ酸、コハク酸、マレイン酸、アジピン酸、β−メチルアジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ノナンジカルボン酸、デカンジカルボン酸、ウンデカンジカルボン酸、ドデセニルコハク酸、ドデカンジカルボン酸、フマル酸、シトラコン酸、ジグリコール酸、シクロヘキサンジカルボン酸、シクロヘキサン−3,5−ジエン−1,2−ジカルボン酸、2,2−ジメチロールブタン酸、リンゴ酸、クエン酸、ヘキサヒドロテレフタル酸、マロン酸、ピメリン酸、酒石酸、粘液酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、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−カルボキシフェニル酢酸、p−フェニレン二酢酸、m−フェニレンジグリコール酸、p−フェニレンジグリコール酸、o−フェニレンジグリコール酸、ジフェニル酢酸、ジフェニル−p,p’−ジカルボン酸、ナフタレン−1,4−ジカルボン酸、ナフタレン−1,5−ジカルボン酸、ナフタレン−2,6−ジカルボン酸、アントラセンジカルボン酸、ドデセニルコハク酸等を挙げることができる。
また、ジカルボン酸以外の多価カルボン酸としては、例えば、トリメリット酸、ピロメリット酸、ナフタレントリカルボン酸、ナフタレンテトラカルボン酸、ピレントリカルボン酸、ピレンテトラカルボン酸等が挙げられる。
これらの多価カルボン酸は、1種単独で使用することもでき、また、2種以上を併用することもある。
多価アルコール(ポリオール)のうち、ジオールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ヘキサンジオール、シクロヘキサンジオール、オクタンジオール、デカンジオール、ドデカンジオール、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、ビスフェノキシアルコールフルオレン(ビスフェノキシエタノールフルオレン)等を挙げることができる。
また、ジオール以外のポリオールとしては、例えば、グリセリン、ペンタエリスリトール、ヘキサメチロールメラミン、ヘキサエチロールメラミン、テトラメチロールベンゾグアナミン、テトラエチロールベンゾグアナミン等が挙げられる。
これらの多価アルコール(ポリオール)は、1種単独で使用することもでき、また、2種以上を併用することもある。
エチレン性不飽和化合物は、親水性基を有する単量体であってもよい。
親水性基としては、極性基が挙げられ、例えば、カルボキシ基、スルホ基、ホスホニル基等の酸性極性基:アミノ基等の塩基性極性基、アミド基、ヒドロキシ基、シアノ基、ホルミル基等の中性極性基等を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
これらの中で、特に本実施形態の静電荷像現像用トナーに好ましく用いられるのは、酸性極性基である。この酸性極性基及びエチレン性不飽和結合を有する単量体が、樹脂粒子表面にある特定の範囲で存在することにより、樹脂粒子に凝集性を付与し、樹脂粒子のトナー化が容易となり、さらにトナーに十分な帯電性を与えることができる。
好ましく用いられる酸性極性基としては、カルボキシ基、スルホ基が挙げられる。この酸性極性基を有する単量体としては、例えば、カルボキシ基を有するα,β−エチレン性不飽和化合物及びスルホ基を有するα,β−エチレン性不飽和化合物を挙げることができる。上記カルボキシ基を有するα,β−エチレン性不飽和化合物としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、フマル酸、マレイン酸、イタコン酸、ケイ皮酸、マレイン酸モノメチル、マレイン酸モノブチルエステル、マレイン酸モノオクチルエステルを挙げることができる。これらの単量体は、1種を単独で使用してもよいし、2種類以上を併用してもよい。
他の樹脂は、エチレン性不飽和化合物に由来する重合体である場合には、ランダム共重合体であることが好ましい。
また、親水性基を有するエチレン性不飽和化合物に由来するモノマー単位を含有する樹脂が好ましく、親水性基を有するエチレン性不飽和化合物に由来するモノマー単位を共重合比で0.1〜10mol%含有することが好ましい。上記範囲内であると、水系媒体中での静電荷像現像用トナーの製造工程において、他の樹脂が40℃以上の樹脂がトナーのシェル層を容易に形成するため好ましい。
上記、他の樹脂は、トナーに含まれる全結着樹脂の50重量%以下が好ましく、5〜20重量%がより好ましい。上記範囲内であると、現像機内でのトナー耐久性が向上し、安定した画質特性を得ることができる。
2.着色剤
本実施形態の静電荷像現像用トナーは、好ましくは着色剤を含有する。
着色剤としては、公知のものを用いることができ、色相角、彩度、明度、耐候性、OHP透過性、トナー中での分散性の観点から任意に選択すればよい。
本実施形態に用いることができる着色剤の具体例としては、カーボンブラック、クロムイエロー、ハンザイエロー、ベンジジンイエロー、スレンイエロー、キノリンイエロー、パーマネントオレンジGTR、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、ウオッチヤングレッド、パーマネントレッド、ブリリアンカーミン3B、ブリリアンカーミン6B、デイポンオイルレッド、ピラゾロンレッド、リソールレッド、ローダミンBレーキ、レーキレッドCローズベンガル、アニリンブルー、ウルトラマリンブルー、カルコオイルブルー、メチレンブルークロライド、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、マラカイトグリーンオクサレレート、チタンブラックなどの種々の顔料や、アクリジン系、キサンテン系、アゾ系、ベンゾキノン系、アジン系、アントラキノン系、チオインジコ系、ジオキサジン系、チアジン系、アゾメチン系、インジコ系、チオインジコ系、フタロシアニン系、アニリンブラック系、ポリメチン系、トリフェニルメタン系、ジフェニルメタン系、チアジン系、チアゾール系、キサンテン系などの各種染料などが例示される。
また、前記着色剤として、具体的には、例えば、カーボンブラック、ニグロシン染料(C.I.No.50415B)、アニリンブルー(C.I.No.50405)、カルコオイルブルー(C.I.No.azoic Blue3)、クロムイエロー(C.I.No.14090)、ウルトラマリンブルー(C.I.No.77103)、デュポンオイルレッド(C.I.No.26105)、キノリンイエロー(C.I.No.47005)、メチレンブルークロライド(C.I.No.52015)、フタロシアニンブルー(C.I.No.74160)、マラカイトグリーンオクサレート(C.I.No.42000)、ランプブラック(C.I.No.77266)、ローズベンガル(C.I.No.45435)、これらの混合物などが好ましく用いられる。
着色剤の使用量は、トナー100重量%に対して0.1〜20重量%であることが好ましく、0.5〜10重量%であることがより好ましい。また、着色剤として、これらの顔料や染料等を1種単独で使用する、又は、2種以上を併せて使用することもある。
また、黒色着色剤として、後述する磁性体を用いる場合は、他の着色剤とは異なり、12〜240重量%添加することがある。
3.離型剤
本実施形態の静電荷像現像用トナーは、好ましくは離型剤を含有する。
本実施形態で用いることができる離型剤の具体例としては、例えば、各種エステルワックス、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン等の低分子量ポリオレフィン類、加熱により軟化点を示すシリコーン類、オレイン酸アミド、エルカ酸アミド、リシノール酸アミド、ステアリン酸アミド等のような脂肪酸アミド類や、カルナウバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス、木ロウ、ホホバ油等のような植物系ワックス、ミツロウのような動物系ワックス、モンタンワックス、オゾケライト、セレシン、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、マイクロクリスタリンワックス、フィッシャートロプシュワックス等のような鉱物系・石油系ワックス、及び、それらの変性物などが挙げられる。
本実施形態の静電荷像現像用トナーにおいて、前記離型剤は、結着樹脂100重量%に対して、1〜20重量%の範囲で含有することが好ましく、3〜15重量%の範囲で含有することがより好ましい。上記の数値の範囲内であると、良好な定着及び画質特性の両立がされる。
4.内添剤、その他添加剤
本実施形態の静電荷像現像用トナーには、必要に応じて、この種のトナーに用いられる帯電制御剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤等の公知の各種内添剤が用いられてもよい。
帯電制御剤としては、例えば、ニグロシン系染料、四級アンモニウム塩系化合物、トリフェニルメタン系化合物、イミダゾール系化合物、ポリアミン系樹脂等の正荷電性帯電制御剤、又は、クロム、コバルト、アルミニウム、鉄等の金属含有アゾ系染料、サリチル酸もしくはアキルサリチル酸やベンジル酸等のヒドロキシカルボン酸のクロム、亜鉛、アルミニウム等の金属塩や金属錯体、アミド化合物、フェノール化合物、ナフトール化合物、フェノールアミド化合物等の負荷電性帯電制御剤等、公知のものが用いられる。
また、本実施形態の静電荷像現像用トナーは、必要に応じて、難燃剤や難燃助剤を含有していてもよい。難燃剤、難燃助剤としては、すでに汎用されている臭素系難燃剤や、三酸化アンチモン、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、ポリリン酸アンモニウムが例示されるが、これらに限定されるものではない。
また、本実施形態の静電荷像現像用トナーを磁性トナーとして用いる場合は、磁性粉を含有させてもよい。具体的には、磁場中で磁化される物質を用いるが、鉄、コバルト、ニッケルなどの強磁性の粉末、もしくはフェライト、マグネタイト等の化合物が使用される。
本実施形態において水相中でトナーを得るときには、磁性体の水相移行性に注意を払う必要があり、予め磁性体の表面を改質する、例えば、疎水化処理等を施しておくことが好ましい。
また、本実施形態の静電荷像現像用トナーは、流動性付与やクリーニング性向上の目的で通常のトナーと同様に乾燥した後、シリカ、アルミナ、チタニア、炭酸カルシウムなどの無機粒子やビニル系樹脂、ポリエステル、シリコーンなどの樹脂粒子を乾燥状態で剪断をかけながらトナー粒子表面に任意で添加して使用される。
また、水系媒体中にてトナー表面に付着せしめる場合、無機粒子の例としては、シリカ、アルミナ、チタニア、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、リン酸三カルシウムなど通常トナー表面の外添剤として使うすべてのものをイオン性界面活性剤や高分子酸、高分子塩基で分散することにより使用される。
5.体積平均粒子径・粒度分布・形状係数
本実施形態の静電荷像現像用トナーの体積平均粒子径(D50v)は、2〜10μmが好ましく、3〜8μmがより好ましく、5〜7μmがさらに好ましい。上記範囲内であると定着後の画質特性が良好である。
また、トナーの粒度分布としては狭いほうが好ましく、より具体的にはトナーの個数粒子径の小さい方から換算して16%径(D16p)と84%径(D84p)の比を平方根として示したもの(GSDp)、すなわち、後述するGSDpが1.40以下であることが好ましく、1.31以下であることがより好ましく、1.27以下であることが特に好ましい。また、GSDpは1.15以上であることが好ましい。
体積平均粒子径、GSDpともに上記範囲であれば、極端に小さな粒子が存在しないため、小粒子径トナーの帯電量が過剰になることによる現像性の低下が抑制される。
樹脂粒子やトナー粒子等の粒子の体積平均一次粒子径や、数平均粒度分布指標、体積平均粒度分布指標等は、例えば、コールターカウンターTA−II型(ベックマン・コールター(株)製)、マルチサイザーII(ベックマン・コールター(株)製)等の測定機器で測定できる。この場合、粒子の粒子径レベルにより、最適なアパーチャーを用いて測定される。粒子の粒子径がおよそ5μm以下の場合は、レーザー回折散乱式粒度分布測定装置(LA−700、(株)堀場製作所製)を用いて測定される。粒度分布を基にして分割された粒度範囲(チャネル)に対して体積、数をそれぞれ小径側から累積分布を描き、累積16%となる粒子径を体積D16v、数D16P、累積50%となる粒子径を体積D50v、数D50P、累積84%となる粒子径を体積D84v、数D84Pと定義する。これらを用いて、体積平均粒度分布指標(GSDv)は(D84v/D16V1/2、数平均粒度分布指標(GSDp)は(D84P/D16P1/2として算出される。
静電荷像現像用トナーの形状係数SF1は、110〜145の範囲が好ましく、120〜140の範囲がより好ましい。形状係数SF1は、粒子表面の凹凸の度合いを示す形状係数であり、以下の式により算出される。
Figure 0004770950
式中、MLは粒子の最大長を示し、Aは粒子の投影面積を示す。
SF1の具体的な測定方法としては、例えば、まずスライドグラス上に散布したトナーの光学顕微鏡像を、ビデオカメラを通じて画像解析装置に取り込み、50個のトナーについてSF1を計算し、平均値を求める方法が挙げられる。
6.帯電量
本実施形態の静電荷像現像用トナーの帯電量は、絶対値で10〜40μC/gの範囲が好ましく、15〜35μC/gの範囲がより好ましい。上記の数値の範囲内であると、背景汚れ(カブリ)及び画像濃度が低下しないため好ましい。
帯電量は、試料粉体であるトナーと帯電を付与する摩擦相手粉体であるキャリアとを混合して予め充分に摩擦帯電させた後、風力、遠心力、機械力、衝撃力、静電気力、振動などによって両者間を分離し、分離した一方の粉体に残った電荷量を測定する方法により測定することができる。帯電量の測定は、例えば室温環境(25℃、湿度60%)において、キャリア100重量部に対して、トナーを7.5重量部添加して5分間混合した後、帯電量測定装置を用いて測定することができる。帯電量測定装置としては、例えば、粉体帯電量測定装置TB203(京セラケミカル(株)製)等が挙げられる。
II.静電荷像現像用トナーの製造方法
静電荷像現像用トナーの製造方法(以下、単に「トナーの製造方法」ともいう。)としては、特に制限はなく既存の混錬粉砕法、懸濁重合、乳化凝集法などの化学製法などが利用可能である。本実施形態においては、前記ブロック共重合体を含む樹脂粒子分散液を製造する分散工程、分散した樹脂粒子を凝集して凝集粒子を得る凝集工程、及び、前記凝集粒子を加熱して融合させる融合工程を含むトナーの製造方法であることが好ましい。本実施形態のトナーの製造方法が分散工程を含む場合、本実施形態のトナーの製造方法として、乳化凝集法又は懸濁法を好ましく用いることができる。
以下、本実施形態の静電荷像現像用トナーの製造方法について説明する。
<分散工程>
本実施形態におけるブロック共重合体を含む樹脂粒子分散液を製造する分散工程としては、予めブロック共重合体をバルク重合、溶液重合などで重合した後に回転剪断型ホモジナイザーや、メディアを有するボールミル、サンドミル、ダイノミル、圧力吐出型分散機(ゴーリンホモジナイザー、ゴーリン社製)など各種機械的高剪断力により水系媒体に分散させる剪断乳化法、樹脂を有機溶剤に溶解した後、水系媒体を添加し転相させる転相乳化法、ブロック共重合体又はその前駆体(リビング末端低分子量体又はブロック)を少量のエチレン性不飽和化合物と混合し、剪断乳化や転相乳化後、ミニエマルション重合、懸濁重合によりブロック共重合体の樹脂粒子分散液を作製する手法など、既存の分散法が使用される。
ミニエマルション重合又は懸濁重合においては、ブロック共重合体又はその前駆体の溶解に有機溶剤を使用しないことが好ましく、少量のエチレン性不飽和化合物のみを用いてブロック共重合体又はその前駆体を溶解させることがより好ましい。
ミニエマルション重合又は懸濁重合において、ブロック共重合体と混合する前記エチレン性不飽和化合物としては、重合後にTgが40℃以上の重合体となるエチレン性不飽和化合物であることが好ましい。エチレン性不飽和化合物としては、具体的にはスチレン、ブチルアクリレート及び2−エチルヘキシルアクリレート等が好ましく例示される。
本実施形態において、「水系媒体」としては、例えば、蒸留水、イオン交換水等の水や、エタノール、メタノール等のアルコール類が添加された前記水等が挙げられる。中でもエタノールと水との混合液や水であることが好ましく、蒸留水及びイオン交換水等の水がより好ましい。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。
また、水系媒体には、アルコール類の他にも水混和性の有機溶媒を含んでいてもよい。水混和性の有機溶媒としては、例えば、アセトンや酢酸等が挙げられる。
また、樹脂粒子分散液の作製にあたっては、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤等の種々のイオン性界面活性剤、非イオン系界面活性剤(ノニオン性界面活性剤)、無機分散剤、ポリマー型分散剤などを使用することもある。
例えば、アニオン界面活性剤としては、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、アルキルナフタレンスルホン酸ナトリウム、アリールアルキルポリエーテルスルホン酸ナトリウム、3,3−ジスルホン−N,N−ジフェニル尿素、4,4−ジアゾ−ビス−アミノ−8−ナフトール−6−スルホン酸ナトリウム、オルト−カルボキシベンゼン−アゾ−ジメチルアニリン、2,2,5,5−テトラメチル−トリフェニルメタン−4,4−ジアゾ−ビス−β−ナフトール−6−スルホン酸ナトリウム、ジアルキルスルホコハク酸ナトリウム、ドデシル硫酸ナトリウム、テトラデシル硫酸ナトリウム、ペンタデシル硫酸ナトリウム、オクチル硫酸ナトリウム、オレイン酸ナトリウム、ラウリン酸ナトリウム、カプリン酸ナトリウム、カプリル酸ナトリウム、カプロン酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム、オレイン酸カルシウム等などが挙げられる。
カチオン界面活性剤としては、アルキルベンゼンジメチルアンモニウムクロライド、アルキルトリメチルアンモニウムクロライド、ジステアリルアンモニウムクロライドなどが挙げられる。
非イオン系界面活性剤としては、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイドとポリエチレンオキサイドとの組み合わせ、ポリエチレングリコールと高級脂肪酸とのエステル、アルキルフェノールポリエチレンオキサイド、高級脂肪酸とポリエチレングリコールのエステル、高級脂肪酸とポリプロピレンオキサイドのエステル、ソルビタンエステル等、水溶性、油溶性界面活性剤が挙げられる。
また高分子コロイド安定剤としては、ポリカルボン酸ナトリウム、ポリビニルアルコール、無機分散剤としては、炭酸カルシウムなどを例示することができるが、これらはなんら本実施形態を制限するものではない。
さらに水酸化ナトリウムや水酸化カリウム、アンモニアなどによる水系分散液のpHの調整も行なわれるる。
さらに、ミニエマルション法においては、任意で少量の共界面活性剤(Co−Stabilizer)が併用される。共界面活性剤は、水不溶性もしくは難溶性で且つ油相に可溶性であり従来公知の”ミニエマルション重合”において用いられている共界面活性剤が用いられる。
好適な共界面活性剤の例としては、ドデカン、ヘキサデカン、オクタデカン等の炭素数8〜30個のアルカン類、ラウリルアルコール、セチルアルコール、ステアリルアルコール等の炭素数8〜30個のアルキルアルコール類、ラウリル(メタ)アクリレート、セチル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート等の炭素数8〜30個のアルキル(メタ)アクリレート類、ドデカンチオール、ラウリルメルカプタン、セチルメルカプタン、ステアリルメルカプタン等の炭素数8〜30個のアルカンチオール類、及び、その他ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート等のポリマー又はポリアダクト類、カルボン酸類、ケトン類、アミン類等が挙げられる。
前記剪断乳化及び転相乳化においてブロック共重合体又はその前駆体をエチレン性不飽和化合物と混合させた場合、エチレン性不飽和化合物を重合する工程を含んでいてもよい。前記エチレン性不飽和化合物としては、スチレン及びその誘導体、アクリルエステル及びその誘導体、メタクリルエステル及びその誘導体等が挙げられる。
重合方法は、特に制限はないが、懸濁重合法、溶解懸濁法、ミニエマルション法、マイクロエマルション法、多段膨潤法やシード重合を含む乳化重合法などの通常の水系媒体中での重合方法を利用することが可能であり、2種類以上の重合法を併用することもある。
エチレン性不飽和化合物は、その重合方法として、重合開始剤を用いる方法、熱による自己重合法、紫外線照射を用いる方法等、既知の重合方法を採ることができ、これらの中でも重合開始剤を使用する方法が好ましい。
重合開始剤としては、特に制限はなく、公知のラジカル重合開始剤、カチオン重合開始剤、アニオン重合開始剤を用いることができる。また、重合開始剤としては、油溶性、水溶性のものがあるが、その分解温度、すなわち、活性温度を考慮すれば、どちらの開始剤も任意に使用される。
前記エチレン性不飽和化合物はラジカル重合性単量体であり、重合開始剤はラジカル重合開始剤であることが好ましい。ラジカル重合開始剤は、油溶性、水溶性のものがあるがどちらの開始剤を使用しても構わない。ラジカル重合開始剤として具体的には、例えば、2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオニトリル)、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、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(2,4−ジメチル−4−メトキシバレロニトリル)、1,1’−アゾビス(シクロヘキサンカルボニトリル)、2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)ヒドロクロリド等のアゾビスニトリル類、アセチルパーオキサイド、オクタノイルパーオキサイド、3,5,5−トリメチルヘキサノイルパーオキサイド、デカノイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド等のジアシルパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイド、t−ブチル−α−クミルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド等のジアルキルパーオキサイド、t−ブチルパーオキシアセテート、α−クミルパーオキシピバレート、t−ブチルパーオキシオクトエート、t−ブチルパーオキシネオデカノエート、t−ブチルパーオキシラウレート、t−ブチルパーオキシベンゾエート、ジ−t−ブチルパーオキシフタレート、ジ−t−ブチルパーオキシイソフタレート等のパーオキシエステル、t−ブチルヒドロパーオキサイド、2,5−ジメチルヘキサン−2,5−ジヒドロパーオキサイド、クメンヒドロパーオキサイド、ジ−イソプロピルベンゼンヒドロパーオキサイド等のヒドロパーオキサイド、t−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート等のパーオキシカーボネート等の有機過酸化物類、過酸化水素等の無機過酸化物類、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩類等のラジカル重合開始剤が挙げられる。なお、レドックス重合開始剤を併用することもある。
また、付加重合時に連鎖移動剤を用いてもよい。連鎖移動剤としては、特に制限はなく、具体的には炭素原子と硫黄原子との共有結合を持つものが好ましく、例えば、チオール類が好ましく挙げられる。
乳化凝集法により本実施形態のトナーを製造する場合、本実施形態のトナーの製造方法は、分散した樹脂粒子を凝集して凝集粒子を得る凝集工程、及び、前記凝集粒子を加熱して融合させる融合工程を含むことが好ましい。
前記凝集工程としては、例えば、樹脂粒子分散液を、好ましくは着色剤粒子分散液及び離型剤粒子分散液等と混合し、さらに凝集剤を添加しヘテロ凝集を生じさせることによりトナー径の凝集粒子を形成する工程が挙げられる。各分散液の媒体は水系媒体であることが好ましい。凝集工程においては、ブロック共重合体樹脂粒子以外の他の樹脂粒子、好ましくはTgが40℃以上である、エチレン性不飽和化合物に由来する重合体及び/又は非結晶性ポリエステルである樹脂粒子を添加してもよい。
なお、着色剤、離型剤の分散方法としては、任意の方法、例えば回転剪断型ホモジナイザーや、メディアを有するボールミル、サンドミル、ダイノミル、強い剪断付与能力を有するホモジナイザーや圧力吐出型分散機(ゴーリンホモジナイザー、ゴーリン社製)などの一般的な分散方法を使用することが可能であり、なんら制限されるものではない。また、これらの着色剤粒子、離型剤粒子は、その他の粒子成分と共に混合溶媒中に一度に添加してもよいし、分割して多段階で添加してもよい。
また、上記のように凝集して第一の凝集粒子を形成した後、さらに上記の樹脂粒子分散液又は別の樹脂粒子分散液を添加し、第一の凝集粒子表面に第二のシェル層を形成することも可能である。前記第2のシェル層の材料は、前記Tgが40℃以上の樹脂であることが好ましい。
なお、この例示においては、着色剤粒子分散液を別に調製しているが、樹脂粒子に予め着色剤が配合されている場合には、着色剤粒子分散液は必要なく、離型剤もこの点同様である。
本実施形態の静電荷像現像用トナーの製造方法に乳化凝集法を用いた場合、凝集工程においてpH変化等により凝集を発生させ、結着樹脂及び着色剤を含有するトナー粒子の粒子径を調整することができる。同時に粒子の凝集を安定に、また迅速に、又はより狭い粒度分布を持つ凝集粒子を得るため、凝集剤を添加してもよい。
前記凝集剤としては、一価以上の電荷を有する化合物が好ましく、その化合物の具体例としては、前述のイオン性界面活性剤、ノニオン系界面活性剤等の水溶性界面活性剤類、塩酸、硫酸、硝酸、酢酸、シュウ酸等の酸類、塩化マグネシウム、塩化ナトリウム、硫酸アルミニウム、硫酸カルシウム、硫酸アンモニウム、硝酸アルミニウム、硝酸銀、硫酸銅、炭酸ナトリウム等の無機酸の金属塩、酢酸ナトリウム、蟻酸カリウム、シュウ酸ナトリウム、フタル酸ナトリウム、サリチル酸カリウム等の脂肪族酸の金属塩、芳香族酸の金属塩、ナトリウムフェノキシド等のフェノール類の金属塩等が挙げられる。
凝集粒子の安定性、凝集剤の熱や経時に対する安定性、洗浄時の除去を考慮した場合、凝集剤としては、無機酸の金属塩が性能、使用の点で好ましい。具体的には、塩化マグネシウム、塩化ナトリウム、硫酸アルミニウム、硫酸カルシウム、硫酸アンモニウム、硝酸アルミニウム、硝酸銀、硫酸銅、炭酸ナトリウム等の無機酸の金属塩などが挙げられる。
これらの凝集剤の添加量は、電荷の価数により異なるが、いずれも少量であって、一価の場合は3重量%以下、二価の場合は1重量%以下、三価の場合は0.5重量%以下が好ましい。凝集剤の量は少ない方が好ましいため、価数の多い化合物を用いることが好ましい。
さらに、凝集処理後、粒子表面からの着色剤の滲出を抑える等の目的で、熱処理を施す等により粒子表面を架橋させてもよい。なお、用いられた界面活性剤等は、必要に応じて、水洗浄、酸洗浄、あるいはアルカリ洗浄等によって除去してもよい。
本実施形態で用いることのできる他の樹脂粒子分散液中の樹脂粒子のメジアン径は、0.1〜2.0μmであることが好ましい。
また、前記凝集工程に用いることができる着色剤粒子分散液の着色剤粒子のメジアン径、及び、離型剤粒子分散液の離型剤粒子のメジアン径は、0.1〜2.0μmであることが好ましい。
融合工程としては、樹脂粒子のガラス転移温度以上又は融点以上の温度に加熱して前記凝集粒子を融合・合一する工程が挙げられる。融合・合一のための温度は、ブロック共重合体に用いている樹脂の融点又はガラス転移温度よりも高い温度が好ましい。かかる温度条件で前記凝集粒子中の結着樹脂が溶融し、凝集粒子は不定形からより球形へと変化する。
凝集工程及び融合工程終了後、任意の洗浄工程、固液分離工程、乾燥工程を経てもよい。洗浄工程は、帯電性の点から十分にイオン交換水による置換洗浄を施すことが好ましい。また、固液分離工程は、特に制限はないが、生産性の点から吸引濾過、加圧ろ過等が好ましく用いられる。さらに乾燥工程も特に方法に制限はないが、生産性の点から凍結乾燥、フラッシュジェット乾燥、流動乾燥、振動型流動乾燥等が好ましく用いられる。
なお、本実施形態の静電荷像現像用トナーの製造方法には、必要に応じて、この種のトナーに用いられる帯電制御剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤等の公知の各種内添剤が用いられてもよい。
これら添加剤は、いずれの工程においても添加することもできる。また、帯電制御剤は水性分散液等として添加されることが好ましく、帯電制御剤の添加量は、油相100重量%に対して、1〜25重量%であることが好ましく、5〜15重量%であることがより好ましい。ここで、油相とは、水系媒体中に乳化分散される成分のうち、有機溶媒等を除去した固形分である。
III.静電荷像現像剤
本実施形態の静電荷像現像用トナーは、静電荷像現像剤(以下、「現像剤」ともいう。)として使用される。この現像剤は、本実施形態の静電荷像現像用トナーを含有することの他は特に制限はなく、目的に応じて適宜の成分組成をとることができる。静電荷像現像用トナーを、単独で用いると一成分系の静電荷像現像剤として調製され、また、キャリアと組み合わせて用いると二成分系の静電荷像現像剤として調製される。一成分系現像剤として、現像スリーブ又は帯電部材と摩擦帯電して、帯電トナーを形成して、静電潜像に応じて現像する方法も適用されうる。
キャリアとしては、特に限定されないが、通常、鉄粉、フェライト、酸化鉄粉、ニッケル等の磁性体粒子;磁性体粒子を芯材としてその表面をスチレン系樹脂、ビニル系樹脂、エチレン系樹脂、ロジン系樹脂、ポリエステル系樹脂、メラミン系樹脂などの樹脂やステアリン酸等のワックスで被覆し、樹脂被覆層を形成させてなる樹脂被覆キャリア;結着樹脂中に磁性体粒子を分散させてなる磁性体分散型キャリア等が挙げられる。中でも、樹脂被覆キャリアは、トナーの帯電性やキャリア全体の抵抗を樹脂被覆層の構成により制御可能となるため特に好ましい。
二成分系の静電荷像現像剤における本実施形態の静電荷像現像用トナーとキャリアとの混合割合は、キャリア100重量部に対して、静電荷像現像用トナー2〜10重量部であることが好ましい。また、現像剤の調製方法は、特に限定されないが、例えば、Vブレンダー等で混合する方法等が挙げられる。
IV.画像形成方法及び画像形成装置
本実施形態の静電荷像現像用トナー及び本実施形態の静電荷像現像剤は、通常の静電荷像現像方式(電子写真方式)の画像形成方法に使用することができるが、特に本実施形態の画像形成方法及び画像形成装置に好ましく用いられる。
本実施形態の画像形成方法は、潜像保持体表面に静電潜像を形成する静電潜像形成工程、前記潜像保持体表面に形成された静電潜像を、トナーを含む現像剤により現像してトナー像を形成する現像工程、前記トナー像を被転写体表面に転写する転写工程、及び、前記トナー像を加圧して定着する定着工程を含み、前記トナーが本実施形態の静電荷像現像用トナー又は本実施形態の製造方法により製造された静電荷像現像用トナーであり、或いは、前記現像剤が本実施形態の静電荷像現像剤であり、前記定着工程の定着圧力が0.5〜30MPaであることを特徴とする。
また、本実施形態の画像形成装置は、潜像保持体、前記潜像保持体を帯電させる帯電手段、帯電した前記潜像保持体を露光して前記潜像保持体表面に静電潜像を形成する露光手段、トナーを含む現像剤により前記静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段、前記トナー像を前記潜像保持体から被転写体表面に転写する転写手段、及び、前記被転写体表面に転写された前記トナー像を加圧する定着手段を有し、前記定着手段の定着圧力が0.5〜30MPaであり、前記トナーが本実施形態の静電荷像現像用トナー又は本実施形態の製造方法により製造された静電荷像現像用トナーであり、或いは、前記現像剤が本実施形態の静電荷像現像剤であり、前記定着工程の定着圧力が0.5〜30MPaであることを特徴とする。
前記転写工程又は前記転写手段において、中間転写体を用いて2回以上転写する転写工程又は転写手段を設けてもよい。
なお、本実施形態の画像形成装置において、前記現像手段を含む部分が、画像形成装置本体に対して脱着可能なカートリッジ構造(プロセスカートリッジ)であってもよい。
プロセスカートリッジとしては、現像剤保持体を少なくとも備え、本実施形態の静電荷像現像用トナー、又は、本実施形態の静電荷像現像剤を収容するプロセスカートリッジを収容する本実施形態に係るプロセスカートリッジが好適に用いられる。
前記静電潜像形成工程は、潜像保持体表面に静電潜像を形成する工程である。
前記現像工程は、現像剤担体上の現像剤層により前記静電潜像を現像してトナー画像を形成する工程である。前記現像剤層としては、前記本実施形態の静電荷像現像用トナーを含有する本実施形態の静電荷像現像剤を含んでいれば特に制限はない。
前記転写工程は、前記トナー画像を被転写体上に転写する工程である。
定着工程を除く前記各工程は、それ自体一般的な工程であり、例えば、特開昭56−40868号公報、特開昭49−91231号公報等に記載されている。
前記定着工程は、紙等の被転写体上のトナー像をローラ又は温度を一定にした加熱ローラ定着器等により加圧又は加熱加圧することにより定着して複写画像を形成する工程である。
被転写体表面のトナー像を加圧又は加熱加圧して定着する定着工程における定着圧力は0.5〜30MPaが好ましく、1〜20MPaより好ましく、1〜10MPaがさらに好ましい。上記の数値の範囲内であると、十分な定着性が得られ、優れた画像強度が得られる。また、紙しわ、紙のびなどによる画質特性の低下を抑制できる。
定着工程において、加熱加圧により画像を定着する場合には、加熱温度は40〜120℃が好ましく、50〜100℃が好ましい。
本実施形態の画像形成工程は、さらにクリーニング工程を含むことが好ましい。前記クリーニング工程は、潜像保持体表面に残留する静電荷像現像用トナー及び静電荷像現像剤を除去する工程である。
本実施形態の画像形成方法においては、さらにリサイクル工程をも含む態様が好ましい。前記リサイクル工程は、前記クリーニング工程において回収した静電荷像現像用トナーを現像剤層に移す工程である。このリサイクル工程を含む態様の画像形成方法は、トナーリサイクルシステムタイプのコピー機、ファクシミリ機等の画像形成装置を用いて実施することができる。また、クリーニング工程を省略し、現像と同時にトナーを回収する態様のリサイクルシステムにも適用することができる。
V.トナーカートリッジ及びプロセスカートリッジ
本実施形態のトナーカートリッジは、少なくとも本実施形態の静電荷像現像トナーを収容しているトナーカートリッジである。本実施形態のトナーカートリッジは、本実施形態の静電荷像現像トナーを静電荷像現像剤として収納していてもよい。
また、本実施形態のプロセスカートリッジは、現像剤保持体を備え、本実施形態の静電荷像現像用トナー、又は、本実施形態の静電荷像現像剤を収容することを特徴とするプロセスカートリッジである。
本実施形態のトナーカートリッジは、画像形成装置に着脱可能であることが好ましい。すなわち、トナーカートリッジが着脱可能な構成を有する画像形成装置において、本実施形態のトナーを収納した本実施形態のトナーカートリッジが好適に使用される。
また、トナーカートリッジは、トナー及びキャリアを収納するカートリッジであってもよく、トナーを単独で収納するカートリッジとキャリアを単独で収納するカートリッジとを別体としたものでもよい。
本実施形態のプロセスカートリッジは、画像形成装置に脱着されることが好ましい。
また、本実施形態のプロセスカートリッジは、像保持体、像保持体表面を帯電させる帯電手段、及び、像保持体表面に残存したトナーを除去するためのクリーニング手段よりなる群から選ばれた少なくとも1種を備えたプロセスカートリッジであることが好ましい。さらに、本実施形態のプロセスカートリッジは、その他必要に応じて、除電手段等、その他の部材を含んでもよい。
トナーカートリッジ及びプロセスカートリッジとしては、公知の構成を採用してもよく、例えば、特開2008−209489号公報、及び、特開2008−233736号公報等が参照される。
以下、本発明を実施例により詳細に説明するが、以下の実施例は本発明を何ら限定するものではない。以下、特に断りのない限り「部」は「重量部」を、「%」は「重量%」を意味する。
なお、下記実施例において、体積平均粒子径、数平均分子量、ガラス転移温度(Tg)、融点(mp)及びフローテスター粘度の測定は以下の方法で行った。
<粒子の体積平均粒子径の測定>
粒子の体積平均粒子径測定には、コールターカウンターTA−II型(ベックマン・コールター(株)製)を用いた。この場合、粒子の粒子径レベルにより、最適なアパーチャーを用いて測定した。測定した粒子の粒子径を体積平均粒子径(μm)で表した。
粒子の粒子径が5μm以下の場合は、レーザー回折散乱式粒度分布測定装置(LA−700、(株)堀場製作所製)を用いて測定した。
<数平均分子量>
数平均分子量は、ゲル・パーミュエーション・クロマトグラフィ(東ソー(株)製HLC−8120GPC、TSK−GEL、GMHカラム)を使用して、温度40℃において、溶媒(テトラヒドロフラン)を毎分1.2mlの流速で流し、濃度0.2g/20mlのテトラヒドロフラン試料溶液を試料重量として3mg注入し測定した。試料の分子量測定にあたっては、当該試料の有する分子量が数種の単分散ポリスチレン標準試料により、作成された検量線の分子量の対数とカウント数が直線となる範囲内に包含される測定条件を選択した。
<ガラス転移温度>
ガラス転移温度Tgの測定は、示差走査熱量計(DSC)を用いて−80℃から150℃まで毎分10℃の昇温速度で測定を行ったときのASTM D3418−82に規定された方法で測定した。
<融点>
融点は、示差走査熱量計(DSC)を用い、室温(25℃)から150℃まで毎分10℃の昇温速度で測定を行ったときのJIS K−7121に示す入力補償示差走査熱量測定の融解ピーク温度として求めた。
<フローテスター粘度>
ブロック共重合体のフローテスター粘度は、(株)島津製作所製フローテスターCFT−500C(ダイ径:0.5mm)を用いて、直径1cm×厚み1cmの円柱状サンプルを室温から200℃まで毎分1℃の昇温速度で測定を行ったときの溶出曲線より求めた。
<体積抵抗>
ブロック共重合体の体積抵抗(体積固有抵抗)は、ASTMD257の方法を用い、(株)川口電機製作所製 絶縁計R503及び測定電極R616を用いて測定した。
<2−メチル−2−[N−(tert−ブチル)−N−(1−ジエトキシホスホリル−2,2−ジメチルプロピル)−アミノキシ]−プロピオン酸(MBPAP)の合成>
窒素パージしたガラス容器に500部の脱ガスしたトルエンと35.9部のCuBrと、15.9部の銅粉末、86.7部のN,N,N’,N’,N”−ペンタメチルジエチレントリアミンとを導入し、撹拌しながら580部の脱ガスしたトルエンと42.1部の2−ブロモ−2−メチルプロピオン酸と78.9部のN−tert−ブチル−N−(1−ジエチルホスホノ−2,2−ジメチルプロピル)ニトロキシドを導入し90分間室温にて撹拌した。その後、反応媒体をろ過し、さらにトルエンろ過物をNH4Cl飽和水溶液で2回洗浄した。得られた固体をペンタンで洗浄し、真空乾燥を行い2−メチル−2−[N−(tert−ブチル)−N−(1−ジエトキシホスホリル−2,2−ジメチルプロピル)−アミノキシ]−プロピオン酸(MBPAP)を得た。
調製したMBPAPの質量分析法で求めたモル質量は381.44g/mol(C1736NO6P)であり、目的物であることを確認した。
<離型剤粒子分散液の調製>
・エステルワックス(日油(株)製:WE−2、融点65℃):50部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製:ネオゲンRK):5部
・イオン交換水:200部
以上を混合し、95℃に加熱して、ホモジナイザー(IKA社製:ウルトラタラックスT50)を用いて分散した後、マントンゴーリン高圧ホモジナイザー(ゴーリン社製)で分散処理し、平均粒子径が230nmである離型剤を分散させてなる離型剤粒子分散液(離型剤濃度:20重量%)を調製した。
<着色剤粒子分散液の調製>
・シアン顔料(大日精化工業(株)製、Pigment Blue 15:3(銅フタロシアニン)):1,000部
・アニオン界面活性剤(第一工業製薬(株)製:ネオゲンR):150部
・イオン交換水:9,000部
以上を混合し、溶解し、高圧衝撃式分散機アルティマイザー((株)スギノマシン製、HJP30006)を用いて約1時間分散して着色剤(シアン顔料)を分散させてなる着色剤粒子分散液を調製した。着色剤粒子分散液における着色剤(シアン顔料)の平均粒子径は、0.15μm、着色剤粒子濃度は23重量%であった。
(実施例1)
<ブロック共重合体(1)の調製>
還流冷却管、窒素導入管、撹拌機を取り付けたガラス容器にスチレンモノマー200部とMBPAPを2.7部添加し、窒素気流下80℃にてよく混合し、温度を110℃に昇温させてスチレンを重合した。分子量をGPCにて随時測定し、スチレンの数平均分子量が28,000になった時点で、重量減量法にて残留スチレン量を測定し重合率(転化率)を求めたところ99.5%であった。
その後、ステアリルアクリレートを221部添加し130℃にて重合を継続し、ステアリルアクリレートでの鎖延長を行った。ステアリルアクリレートに由来する結晶性ブロックBの数平均分子量が31,000、初めに重合したスチレン鎖との合計が数平均分子量で59,000になったところで室温まで冷却した。
重合物をTHF225部に溶解して取り出し、メタノールに滴下してブロック共重合体(1)を再沈殿させた後、沈殿物をろ過し、さらにメタノールで洗浄を繰り返した後、40℃にて真空乾燥を行いスチレンとステアリルアクリレートとのブロック共重合体(1)を得た。
また、上記重合装置を用いてスチレン50部、MBPAP0.68部を用いて同様の操作により数平均分子量28,000のスチレンホモポリマーを作製し、同様に精製した後そのガラス転移温度(Tg)の測定を行ったところ100℃であった。
さらにステアリルアクリレート300部、MBPAP3.7部を用いて同様に数平均分子量31,000のホモポリマーを重合し精製後のTgを確認したところ−75℃であった。また、融点(mp)は、45℃であった。
また、得られたブロック共重合体(1)のフローテスター粘度が104Pa・sになる温度を測定したところ、0.5MPaにおいては110℃(T(0.5MPa))、30MPaにおいては55℃(T(30MPa))、T(0.5MPa)−T(30MPa)が55℃であった。さらに、ブロック共重合体の体積抵抗を測定したところ1×1014.3Ωcmであった。
<樹脂粒子分散液(1)の調製>
上記ブロック共重合体(1)400部にソルビタンセスキオレートを8.0部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.8部を溶解したメチルエチルケトン(MEK)120部を添加し、還流冷却管、撹拌機、イオン交換水滴下装置、加熱装置の付いた反応器に投入後、65℃にてよく混合した。その後、65℃にて1時間加熱混合を行った後1,000部のイオン交換水を1部/minの速度で滴下し、ブロック共重合体(1)の転相乳化を行った。さらに転相乳化物を冷却し、エバポレーターを用い、60℃減圧下において、乳化液からMEKを除去し樹脂粒子分散液(1)を得た。
得られた樹脂粒子分散液中の樹脂粒子の体積平均粒子径は205nm、固形分濃度は42.5重量%であった。
<トナー粒子(1)の調製>
・樹脂粒子分散液(1):565部(固形分240部)
・着色剤粒子分散液:22.87部(固形分5.3部)
・離型剤粒子分散液:50部(固形分10部)
上記原料の内、樹脂粒子分散液(1)158部(固形分67部)を残して、上記原料を円筒ステンレス容器に入れ、ウルトラタラックスにより8,000rpmで剪断力を加えながら30分間分散混合した。次いで、凝集剤としてポリ塩化アルミニウムの10%硝酸水溶液0.14部を滴下した。またこの際、原料分散液のpHは4.2〜4.5の範囲に制御した。必要に応じて、0.3Nの硝酸や1Nの水酸化ナトリウム水溶液でpH調整を行った。その後、撹拌装置、温度計を備えた重合釜に原料分散液を移して加熱し、40℃にて凝集粒子の成長を促進させ、体積平均粒子径が5.0μmになった時点で、先に取り分けた樹脂粒子分散液(1)158部を徐々に後添加し、温度を50℃まで昇温させ、粒子径を6.1μmとした。さらにpHを7.5に上げた後、98℃まで昇温させ98℃で6時間保持した後pHを6.5まで徐々に下げた後、加熱を止め、放冷した。その後45μmメッシュで篩分し、水洗を繰り返した後凍結乾燥機で乾燥しトナー粒子(1)を得た。
コールターマルチサイザーTA−II型(アパーチャー径:50μm;ベックマン・コールター(株)製)を用いてトナー粒子(1)の体積平均粒子径を測定した結果、粒子径が6.1μm、体積平均粒子径分布が1.22であった。
<静電荷像現像用トナー(1)及び静電荷像現像剤(1)の調製>
得られたトナー粒子(1)100部に対して、コロイダルシリカ(日本アエロジル(株
)製、AEROSIL R972)1部を外添し、ヘンシェルミキサーを用いて混合することにより、静電荷像現像用トナー(1)を得た。
一方、フェライト粒子(パウダーテック(株)製、EFC50B、平均粒子径50μm)100部とメタクリレート樹脂(三菱レイヨン(株)製、分子量95,000)1部とを、トルエン500部と共に加圧式ニーダーに入れ、常温で15分間混合した後、減圧混合しながら70℃まで昇温し、トルエンを留去した後、冷却し、105μmの篩を用いて分粒することにより、フェライトキャリア(樹脂被覆キャリア)を作製した。
このフェライトキャリアと、上記静電荷像現像用トナー(1)とを混合し、トナー濃度が7重量%である二成分系の静電荷像現像剤(1)を作製した。
<静電荷像現像用トナー及び静電荷像現像剤の評価>
画像形成装置として、富士ゼロックス(株)製のDocuCentreColor f450の改造機を用いた。また、定着機については最大定着圧力を調整できる2ロール型の定着機を改造し、さらに、画像側圧力ロールをSUS管にテフロン(登録商標)をコートした高硬度ロールに変更した。転写用紙としては富士ゼロックスS紙を用いた。
また、以下のようにして、トナー飛び散り、機内汚れ、システム内トナー強度、定着性、定着画像強度を評価した。評価結果を表1に示した。
<トナー飛び散り(間欠モード)の評価>
前記改造機、前記静電荷像現像用トナー及び前記静電荷像現像剤を使用し、100枚の印刷と1時間の休止とを繰り返す間欠モードにて、合計1,000枚の印刷テストを行った。
1時間の休止直後に印刷した1枚目の各画像について、トナー飛び散り(間欠モード)を評価した結果を表1に示した。なお、評価は目視にて行った。評価基準は以下の通りである。
○:休止後1枚目の各画像において、黒点等の画像欠陥は発生しなかった。
△:休止後1枚目のいずれか1以上の画像において、黒点等の画像欠陥が数箇所発生した。
×:休止後1枚目の各画像において、黒点等の画像欠陥が多数発生した。
<機内汚れ(間欠モード)の評価>
前記改造機、前記静電荷像現像用トナー及び前記静電荷像現像剤を使用し、100枚の印刷と1時間の休止を繰り返す間欠モードにて、合計1,000枚の印刷テストを行った。
1,000枚印刷後、機内汚れを評価した結果を表1に示した。なお、評価は印刷直後の前記改造機内を目視することにより行った。評価基準は以下の通りである。
○:機内汚れは発生しておらず、1,000枚目の画像に黒点等の画像欠陥は生じていなかった。
△:機内汚れは発生したものの、1,000枚目の画像に黒点等の画像欠陥は生じておらず、実用上問題のないレベルであった。
×:機内汚れが発生しており、1,000枚目の画像に機内汚れによる黒点等の画像欠陥が生じた。
<システム内トナー強度の評価>
前記改造機、前記静電荷像現像用トナー及び前記静電荷像現像剤を使用し、トナーのシステム内強度を評価するために、画像濃度5%にて、連続5,000枚の印刷を行った後、現像機内でのトナーのつぶれ、破壊、凝集の有無を目視確認した。評価基準は以下の通りである。
○:トナーのつぶれ、破壊、凝集がなく問題ないレベルであった。
△:トナーのつぶれ、破壊、凝集が多少観察されるが実用上問題のないレベルであった。
×:トナーのつぶれ、破壊、凝集が顕著で実用上大きな問題となるレベルであった。
<定着性の評価>
定着機の定着ロールを60℃に加熱し、定着圧力を1MPa、5MPa又は10MPaに設定した後、各定着圧力で画像の定着を行い、定着性の評価を行った。評価基準は以下の通りである。評価結果を表1に示した。
○:画像むらがなく(グロスむら)、紙との密着性も良好だった。
△:軽微な画像むらが観察されるものの、紙との密着性は良好で実用上問題ないレベルであった。
×:画像むらが発生し、紙との密着性も実用上問題のあるレベルであった。
<定着画像強度>
上記、1MPa定着後の画像部に対して、JIS K5400に基づく鉛筆引っかき試験を行い、その鉛筆硬度により以下の判定を行った。結果を表1に示した。
○:鉛筆硬度H以上でまったく問題ないレベルであった。
△:鉛筆硬度HB以上で実用上問題ないレベルであった。
×:鉛筆硬度HB未満で実用上問題のあるレベルであった。
(実施例2)
<ブロック共重合体(2)の調製>
スチレンモノマー200部、MBPAP2.7部及びステアリルアクリレート221部の代わりに、スチレンモノマー200部、MBPAP2.3部及びベヘニルアクリレート259部を用いた以外は実施例1と同様にして、表1に示すブロックA及び結晶性ブロックBを有するブロック共重合体(2)を作製した。
<樹脂粒子分散液(2)の調製>
上記ブロック共重合体(2)を用いて、実施例1と同様に乳化を行い樹脂粒子分散液(2)を調製した。得られた樹脂粒子分散液(2)中の樹脂粒子の体積平均粒子径は198nm、固形分濃度42.5%であった。
<トナー粒子(2)の調製>
樹脂粒子分散液(2)を用い、実施例1と同様の方法でトナー粒子(2)を調製した。
トナー粒子(2)の体積平均粒子径を測定した結果、粒子径が6.2μm、体積平均粒子径分布が1.21であった。
<静電荷像現像用トナー(2)及び静電荷像現像剤(2)の調製及び評価>
トナー粒子(2)を用いて、実施例1と同様にして静電荷像現像用トナー(2)及び静電荷像現像剤(2)を調製し、実施例1と同様に評価した。結果を表1に示した。
(実施例3)
<ブロック共重合体(3)の調製>
スチレンモノマー200部、MBPAP2.7部及びステアリルアクリレート221部の代わりに、スチレンモノマー200部、MBPAP2.7部及びセチルアクリレート205.3部を用いた以外は実施例1と同様にして、表1に示すブロックA及び結晶性ブロックBを有するブロック共重合体(3)を調製した。
<樹脂粒子分散液(3)の調製>
上記ブロック共重合体(3)を用いて、実施例1と同様に乳化を行い樹脂粒子分散液(3)の調製した。得られた樹脂粒子分散液中の樹脂粒子の体積平均粒子径は199nm、固形分濃度は42.5重量%であった。
<トナー粒子(3)の調製>
樹脂粒子分散液(3)を用いて、実施例1と同様の方法でトナー粒子(3)を調製した。トナー粒子(3)の体積平均粒子径を測定した結果、粒子径が6.1μm、体積平均粒子径分布が1.21であった。
<静電荷像現像用トナー(3)及び静電荷像現像剤(3)の調製及び評価>
トナー粒子(3)を用いて、実施例1と同様にして静電荷像現像用トナー(3)及び静電荷像現像剤(3)を調製し、実施例1と同様に評価した。結果を表1に示した。
(比較例1)
<スチレン/ブチルアクリレート/アクリル酸ランダムポリマー樹脂粒子分散液(C1)の調製>
還流冷却管、撹拌機、窒素導入管、モノマー滴下口の付いたリアクターに、イオン交換水3,824部にドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム3.3部を溶解させた後、スチレン30.6部、ブチルアクリレート9.4部、アクリル酸ダイマー1.2部、ドデカンチオール0.3部を加えて室温でよく撹拌し乳化安定化した(乳化液1)。
さらに、撹拌機付容器中にスチレン3,000部、ブチルアクリレート940部、アクリル酸ダイマー120部、ドデカンチオール63部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム39部を溶解した1,327部のイオン交換水を投入しホモミキサーを用いて別途乳化した。乳化後は4枚傾斜パドルの撹拌装置により緩やかに撹拌を継続した(乳化液2)。
乳化液1の内部の窒素置換を十分に行った後、さらに窒素を導入しながら温度を75℃まで加熱し、これに過硫酸アンモニウム10%水溶液を600部添加し、そのまま加熱を10分間行った後、乳化液2をポンプにより乳化液1の反応器のモノマー滴下口より3時間かけて徐々に滴下し、75℃での反応を継続した。乳化液2の滴下終了後、さらに反応を75℃で3時間継続した後、冷却し、粒子径200nm、固形分濃度42.5%の樹脂粒子分散液(C1)を得た。また、分散液を乾燥し、重合体の分子量を測定したところ数平均分子量11,000、そのTgは52℃であった。
<トナー粒子(C1)の調製>
実施例1で作製した樹脂粒子分散液(1)に代えて、樹脂粒子分散液(C1)を用いて、実施例1と同様にして、トナー粒子(C1)を調製した。
トナー粒子(C1)の体積平均粒子径は6.0μm、体積平均粒子径分布が1.21であった。
<静電荷像現像用トナー(C1)及び静電荷像現像剤(C1)の調製及び評価>
トナー粒子(C1)を用いて、実施例1と同様にして静電荷像現像用トナー(C1)及び静電荷像現像剤(C1)を調製し、実施例1と同様に評価した。結果を表1に示した。
(比較例2)
<ブロック共重合樹脂(C2)の調製>
スチレンモノマー200部、MBPAP2.7部及びステアリルアクリレート221部の代わりに、スチレンモノマー200部、MBPAP18.8部及びブチルアクリレート205部を用いた以外は実施例1と同様にして、表1に示すブロックA及びブチルアクリレート重合体に由来するブロックを有するブロック共重合体(C2)を調製した。
<樹脂粒子分散液(C2)の調製>
上記ブロック共重合体(C2)を用いて、実施例1と同様に乳化を行い樹脂粒子分散液(C2)を調製した。得られた樹脂粒子分散液中の樹脂粒子の体積平均粒子径は189nm、固形分濃度42.5%であった。
<トナー粒子(C2)の調製>
樹脂粒子分散液(C2)を用い、実施例1と同様の方法でトナー粒子(C2)を調製した。トナー粒子(C2)の体積平均粒子径を測定した結果、粒子径が6.0μm、体積平均粒子径分布が1.21であった。
<静電荷像現像用トナー(C2)及び静電荷像現像剤(C2)の調製及び評価>
トナー粒子(C2)を用いて、実施例1と同様にして静電荷像現像用トナー(C2)及び静電荷像現像剤(C2)を調製し、実施例1と同様に評価した。結果を表1に示した。
(比較例3)
<ブロック共重合樹脂(C3)の調製>
スチレンモノマー200部、MBPAP2.7部及びステアリルアクリレート221部の代わりに、スチレンモノマー200部、MBPAP0.88部及びブチルアクリレート220部を用いた以外は実施例1と同様にして、表1に示すブロックA及びブチルアクリレート重合体に由来するブロックを有するブロック共重合体(C3)を調製した。
<樹脂粒子分散液(C3)の調製>
上記ブロック共重合樹脂(C3)を用いて、実施例1と同様に乳化を行い樹脂粒子分散液(C3)を調製した。得られた樹脂粒子分散液中の樹脂粒子の体積平均粒子径は268nm、固形分濃度42.5%であった。
<トナー粒子(C3)の調製>
樹脂粒子分散液(C3)を用い、実施例1と同様の方法でトナー粒子(C3)を調製した。トナー粒子(C3)の体積平均粒子径を測定した結果、粒子径が6.4μm、体積平均粒子径分布が1.21であった。
<静電荷像現像用トナー(C3)及び静電荷像現像剤(C3)の調製及び評価>
トナー粒子(C3)を用いて、実施例1と同様にして静電荷像現像用トナー(C3)及び静電荷像現像剤(C3)を調製し、実施例1と同様に評価した。結果を表1に示した。
(比較例4)
<ブロック共重合樹脂(C4)の調製>
スチレンモノマー200部、MBPAP2.7部及びステアリルアクリレート221部の代わりに、スチレンモノマー200部、MBPAP13.6部及びブチルメタクリレートを193部用いた以外は実施例1と同様にして、表1に示すブロックA及び結晶性ブロックBを有するブロック共重合体(C4)を調製した。
<樹脂粒子分散液(C4)の調製>
上記ブロック共重合樹脂(C4)を用いて、実施例1と同様に乳化を行い樹脂粒子分散液(C4)を調製した。得られた樹脂粒子分散液中の樹脂粒子の体積平均粒子径は288nm、固形分濃度42.5%であった。
<トナー粒子(C4)の調製>
樹脂粒子分散液(C4)を用い、実施例1と同様の方法でトナー粒子(C4)を調製した。トナー粒子(C4)の体積平均粒子径を測定した結果、粒子径が6.5μm、体積平均粒子径分布が1.21であった。
<静電荷像現像用トナー(C4)及び静電荷像現像剤(C4)の調製及び評価>
トナー粒子(C4)を用いて、実施例1と同様にして静電荷像現像用トナー(C4)及び静電荷像現像剤(C4)を調製し、実施例1と同様に評価した。結果を表1に示した。
(比較例5)
<ブロック共重合樹脂(C5)の調製>
ステアリルアクリレート221部の代わりに、ラウリルアクリレートを198部用いた以外は実施例1と同様にして、表1に示すブロックA及び結晶性ブロックBを有するブロック共重合体(C5)を作製した。
<樹脂粒子分散液(C5)の調製>
上記ブロック共重合樹脂(C5)を用いて、実施例1と同様に乳化を行い樹脂粒子分散液(C5)を調製した。得られた樹脂粒子分散液中の樹脂粒子の体積平均粒子径は288nm、固形分濃度42.5%であった。
<トナー粒子(C5)の調製>
樹脂粒子分散液(C5)を用い、実施例1と同様の方法でトナー粒子(C5)を調製した。トナー粒子(C5)の体積平均粒子径を測定した結果、粒子径が6.5μm、体積平均粒子径分布が1.21であった。
<静電荷像現像用トナー(C5)及び静電荷像現像剤(C5)の作製及び評価>
トナー粒子(C5)を用いて、実施例1と同様にして静電荷像現像用トナー(C5)及び静電荷像現像剤(C5)を調製し、実施例1と同様に評価した。結果を表1に示した。
Figure 0004770950

Claims (10)

  1. ガラス転移温度が60℃以上であり、かつスチレンに由来するブロックAと、融点が25℃以上であり、かつステアリルアクリレート、セチルアクリレート及びベヘニルアクリレートよりなる群から選ばれたエチレン性不飽和化合物に由来する結晶性ブロックBとを有するブロック共重合体を含み、
    前記ブロック共重合体が式(1)〜式(3)を満たすことを特徴とする
    静電荷像現像用トナー。
    30℃≦{T(0.5MPa)−T(30MPa)}≦80℃ (1)
    60℃≦T(0.5MPa) (2)
    T(30MPa)≦80℃ (3)
    式(1)〜式(3)において、T(0.5MPa)はフローテスター印加圧力0.5MPaにおいて前記ブロック共重合体の粘度が104Pa・sとなる温度を表し、T(30MPa)はフローテスター印加圧力30MPaにおいて前記ブロック共重合体の粘度が104Pa・sとなる温度を表す。
  2. 前記結晶性ブロックBの融点が40〜100℃である、請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
  3. 前記ブロック共重合体を構成するモノマー単位のうち、前記結晶性ブロックBを構成するモノマー単位のモル分率が15〜35モル%である、請求項1又は2に記載の静電荷像現像用トナー。
  4. 前記ブロック共重合体中での前記結晶性ブロックBの重量分率が40〜65重量%である、請求項1〜いずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー。
  5. 前記ブロック共重合体の数平均分子量が10,000〜150,000である、請求項1〜いずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー。
  6. 前記ブロック共重合体を含む樹脂粒子分散液を製造する分散工程、
    分散した樹脂粒子を凝集して凝集粒子を得る凝集工程、及び、
    前記凝集粒子を加熱して融合させる融合工程を含むことを特徴とする
    請求項1〜いずれか1つに記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
  7. 前記分散工程がミニエマルション重合による乳化工程を含む、請求項に記載の製造方法。
  8. 少なくとも請求項1〜いずれか1つに記載の静電荷像現像用トナーを収容しているトナーカートリッジ。
  9. 現像剤保持体を備え、請求項1〜いずれか1つに記載の静電荷像現像用トナーを収容するプロセスカートリッジ。
  10. 潜像保持体表面に静電潜像を形成する静電潜像形成工程、
    前記潜像保持体表面に形成された静電潜像を、トナーを含む現像剤により現像してトナー像を形成する現像工程、
    前記トナー像を被転写体表面に転写する転写工程、及び、
    前記トナー像を加圧して定着する定着工程を含み、
    前記トナーが請求項1〜いずれか1つに記載の静電荷像現像用トナーであり、
    前記定着工程の定着圧力が0.5〜30MPaであることを特徴とする
    画像形成方法。
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