JP5241402B2 - 樹脂粒子、トナー並びにこれを用いた画像形成方法及びプロセスカートリッジ - Google Patents
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Description
(1)
下記式(I)で示されるシルセスキオキサン(a)を含む付加重合性単量体を重合させるか、または該シルセスキオキサン(a)と付加重合性単量体(b)とを共重合体させて得られる、トナー表面に付着固定化して用いるための体積平均粒径10〜500nmの樹脂粒子。
(2)前記式(I)においてR1〜R7はそれぞれ独立して、任意のメチレンが酸素で置き換えられていてもよい、炭素数1〜20のフルオロアルキル;少なくとも1つの水素がフッ素もしくはトリフルオロメチルで置き換えられた、炭素数6〜20のフルオロアリール;またはアリール中の少なくとも1つの水素がフッ素もしくはトリフルオロメチルで置き換えられた、炭素数7〜20のフルオロアリールアルキルを示すことを特徴とする、(1)記載の樹脂粒子。
(3)式(I)におけるR1〜R7がそれぞれ独立して、エチル、イソブチル、イソオクチル、フェニル、シクロペンチル、シクロヘキシル、3,3,3-トリフルオロプロピル、3,3,4,4,4-ペンタフルオロブチル、3,3,4,4,5,5,6,6,6-ノナフルオロヘキシル、トリデカフルオロ-1,1,2,2-テトラヒドロオクチル、ヘプタデカフルオロ-1,1,2,2-テトラヒドロデシル、ヘンイコサフルオロ-1,1,2,2-テトラヒドロドデシル、ペンタコサフルオロ-1,1,2,2-テトラヒドロテトラデシル、(3-ヘプタフルオロイソプロポキシ)プロピル、ペンタフルオロフェニルプロピル、ペンタフルオロフェニル、またはα,α,α-トリフルオロメチルフェニルを示すことを特徴とする、(1)又は(2)記載の樹脂粒子。
(4)式(I)におけるA1が、ラジカル重合性官能基を示すことを特徴とする、(1)〜(3)のいずれか一項記載の樹脂粒子。
(5)式(I)におけるA1が、(メタ)アクリルまたはスチリルを含むことを特徴とする、(1)〜(4)のいずれか一項に記載の樹脂粒子。
(6)式(I)におけるA1が、下記式(II)または(III)で示されるいずれかであることを特徴とする、(5)記載の樹脂粒子。
(7)式(II)において、Y1が炭素数2〜6のアルキレンを示し、Xが水素または炭素数1〜3のアルキルを示し、式(III)において、Y2が単結合または炭素数1〜6のアルキレンを示す、(6)記載の樹脂粒子。
(8)式(II)において、Y1がプロピレンを示し、Xは水素またはメチルを示し、式(III)において、Y2が単結合またはエチレンを示す、(7)記載の樹脂粒子。
(9)付加重合性単量体(b)が、(メタ)アクリル酸化合物またはスチレン化合物である、(1)〜(8)のいずれか一項記載の樹脂粒子。
(10)前記樹脂粒子が、スチレン重合体、アクリル酸エステル重合体、又はメタクリル酸エステル重合体を含む架橋樹脂の微粒子であることを特徴とする(1)〜(9)のいずれか1項記載の樹脂粒子。
(11)少なくとも結着樹脂と着色剤とを含むトナー材料を有機溶媒に溶解又は分散してトナー材料の溶解又は分散液を作成する工程と、前記トナー材料の溶解又は分散液を水系媒体中に添加して乳化乃至分散させて乳化乃至分散液を作成する工程と、前記乳化乃至分散液から有機溶媒を除去する工程とによって製造されるトナーであって、前記乳化乃至分散液を作成する工程または乳化乃至分散液から有機溶媒を除去する工程において、水系媒体中に、(1)〜(10)のいずれか1項記載の樹脂粒子を含有させたことを特徴とするトナー。
(12)少なくと結着樹脂と着色剤とを含むトナー材料を重合性単量体に溶解又は分散してトナー材料の溶解又は分散液を作成する工程と、前記トナー材料の溶解又は分散液を水系媒体中に添加して乳化分散させて乳化分散液を作成する工程と、得られた乳化分散液を重合する工程とによって製造されるトナーであって、前記乳化分散液を作成する工程または乳化分散液を重合する工程において、水系媒体中に、(1)〜(10)のいずれか1項記載の樹脂粒子を含有させたことを特徴とするトナー。
(13)少なくとも結着樹脂と着色剤とを含むトナー材料を水系媒体中で分散してトナー材料の分散液を得る工程と、該分散物を水系媒体中で凝集させる工程と、凝集物を加熱融着させる工程によって製造されるトナーであって、前記凝集工程又は加熱融着工程において水系媒体中に(1)〜(10)のいずれか1項記載の樹脂粒子を含有させたことを特徴とするトナー。
(14)前記トナーの平均円形度が0.950から0.990を特徴とする(11)〜(13)のいずれか1項記載のトナー。
(15)前記トナーの比表面積が0.5 m2/gから4.0m2/gを特徴とする(11)〜(14)のいずれか1項記載のトナー。
(16)前記結着樹脂がポリエステル系樹脂を含むことを特徴とする(11)〜(15)のいずれか1項記載のトナー。
(17)前記トナー材料は、活性水素基含有化合物及び該化合物と反応可能な変性ポリエステル樹脂を含むことを特徴とする(11)〜(16)のいずれか1項記載のトナー。
(18)電子写真感光体を帯電手段により帯電させる帯電工程と、前記帯電された電子写真感光体上に露光手段により静電潜像を形成する露光工程と、前記静電潜像を形成された電子写真感光体上にトナーを含む現像手段によりトナー像を形成する現像工程と、前記電子写真感光体上に形成されたトナー像を一次転写手段により中間転写体上に転写する一次転写工程と、前記中間転写体上に転写されたトナー像を二次転写手段により記録材上に転写する二次転写工程と、前記記録材上に転写されたトナー像を熱及び圧力定着部材を含む定着手段により記録材上に定着させる定着工程と、前記一次転写手段によりトナー像を中間転写体上に転写した電子写真感光体の表面に付着している転写残トナーをクリーニング手段によりクリーニングするクリーニング工程とを備え、前記現像工程におけるトナーが(11)〜(17)のいずれか1項記載のトナーであることを特徴とするフルカラー画像形成方法。
(19)前記二次転写工程において、トナー像の記録材への転写の線速度は300〜1000mm/secであり、二次転写手段のニップ部での転写時間は0.5〜20msecであることを特徴とする(18)記載のフルカラー画像形成方法。
(20)タンデム方式の電子写真画像形成プロセスを採用したことを特徴とする(18)又は(19)記載のフルカラー画像形成方法。
(21)電子写真感光体と、前記電子写真感光体を帯電させる帯電手段と、前記帯電された電子写真感光体上に静電潜像を形成する露光手段と、前記電子写真感光体上に形成された静電潜像をトナーによりトナー像とする現像手段と、前記電子写真感光体上に形成されたトナー像を中間転写体を介して又は介さずに記録材上に転写する転写手段と、前記記録材上に転写されたトナー像を熱及び圧力定着部材により記録材上に定着させる定着手段定着工程と、前記転写手段によりトナー像を中間転写体又は記録材上に転写した後の電子写真感光体表面に付着している転写残トナーをクリーニングするクリーニング手段とを備えた画像形成装置において用いられるプロセスカートリッジであって、少なくとも前記電子写真感光体、及び(11)〜(17)のいずれか1項記載のトナーを備えた前記現像手段を、一体に支持して画像形成装置本体に着脱自在としたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
(22)前記帯電手段、前記転写手段及び前記クリーニング手段から選ばれる少なくとも一つの手段をさらに含むことを特徴とする(21)記載のプロセスカートリッジ。
本発明の樹脂粒子は、付加重合性官能基を有するシルセスキオキサン(a)を含む付加重合体を重合または付加重合性官能基を有するシルセスキオキサン(a)と付加重合性単量体(b)との共重合体であり、その体積平均粒径は10〜500nmである。
式(I)で示される付加重合性官能基を有するシルセスキオキサン(a)は、その分子構造にシルセスキオキサン骨格を有する。シルセスキオキサンとは、[(R-SiO1.5)n]で示される(ここで、Rは任意の置換基であり、式(I)においては、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、A1を示す)ポリシロキサンの総称である。このシルセスキオキサンの構造は、そのSi-O-Si骨格に応じて、一般的にランダム構造、ラダー構造、カゴ構造に分類される。さらに、カゴ構造はT8、T10、T12型などに分類される。その中で、本発明に使用されるシルセスキオキサン(a)は、好ましくはT8型[(R-SiO1.5)8]のカゴ構造を有する。
ニルエーテル、ビニルエステル、アクリルアミド、メタクリルアミド、N-ビニルアミド
、マレイン酸エステル、フマル酸エステル、N-置換マレイミドなどが含まれ、中でも(
メタ)アクリルまたはスチリルを含む基が好ましい。ここに(メタ)アクリルとは、アクリルおよびメタクリルの総称であり、アクリル及び/又はメタクリルを意味する。以下、同様とする。
しくは炭素数2〜6のアルキレン、さらに好ましくは炭素数3のアルキレンであるプロピレンを示す。またXは、水素または炭素数1〜3のアルキルを示し、好ましくは水素またはメチルを示す。
ルオロプロピルまたは3,3,4,4,5,5,6,6,6-ノナフルオロヘキシルである。
樹脂粒子においては、前記のシルセスキオキサン(a)に加え、必要に応じて前記付加重合性単量体(b)も併用することができる。
かかる(メタ)アクリル酸化合物の具体例には、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、n−ペンチル(メタ)アクリレート、n−ヘキシル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、n−ヘプチル(メタ)アクリレート、n−オクチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ノニル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレートなどのアルキル(メタ)アクリレート;フェニル(メタ)アクリレート、トルイル(メタ)アクリレートなどのアリール(メタ)アクリレート;ベンジル(メタ)アクリレートなどのアリールアルキル(メタ)アクリレート;2-メトキシエチル(メタ)アクリレート、3-メトキシプロピル(メタ)アクリレート、3-メトキシブチル(メタ)アクリレートなどのアルコキシアルキル(メタ)アクリレート;(メタ)アクリル酸のエチレンオキサイド付加物;などが含まれる。
フッ素原子を有する単量体としては、例えばフルオロアルキル(メタ)アクリレートおよび含フッ素ポリエーテル化合物を挙げることができる。このようなフッ素原子を有する付加重合性単量体としては、特開平10−251352号公報、特開2004−043671号公報、特開2004−155847号公報、特開2005−029743号公報、特開2006−117742号公報、特開2006−299016号公報および特開2005−350560号公報等に開示された単量体を挙げることができる。
含フッ素ポリエーテル化合物の具体例としては、1H,1H−パーフルオロ−3,6−ジオキサヘプチル(メタ)アクリレート、1H,1H−パーフルオロ−3,6−ジオキサオクチル(メタ)アクリレート、1H,1H−パーフルオロ−3,6−ジオキサデカニル(メタ)アクリレート、1H,1H−パーフルオロ−3,6,9−トリオキサデカニル(メタ)アクリレート、1H,1H−パーフルオロ−3,6,9−トリオキサウンデカニル(メタ)アクリレート、1H,1H−パーフルオロ−3,6,9−トリオキサトリデカニル(メタ)アクリレート、1H,1H−パーフルオロ−3,6,9,12−テトラオキサトリデカニル(メタ)アクリレート、1H,1H−パーフルオロ−3,6,9,12−テトラオキサテトラデカニル(メタ)アクリレート、1H,1H−パーフルオロ−3,6,9,12−テトラオキサヘキサデカニル(メタ)アクリレート、1H,1H−パーフルオロ−3,6,9,12,15−ペンタオキサヘキサデカニル(メタ)アクリレート、1H,1H−パーフルオロ−3,6,9,12,15−ペンタオキサヘプタデカニル(メタ)アクリレート、1H,1H−パーフルオロ−3,6,9,12,15−ペンタオキサノナデカニル(メタ)アクリレート、1H,1H−パーフルオロ−3,6,9,12,15,18−ヘキサオキサイコサニル(メタ)アクリレート、1H,1H−パーフルオロ−3,6,9,12,15,18−ヘキサオキサドコサニル(メタ)アクリレート、1H,1H−パーフルオロ−3,6,9,12,15,18,21−ヘプタオキサトリコサニル(メタ)アクリレート、1H,1H−パーフルオロ−3,6,9,12,15,18,21−ヘプタオキサペンタコサニル(メタ)アクリレートを挙げることができる。
また、フッ素原子を有する付加重合性単量体はExfluor Research Corporationより市販されており、購入して使用することもできる。
かかるスチレン化合物の具体例には、スチレン、ビニルトルエン、α-メチルスチレン、p-クロルスチレンが挙げられる。
本発明で好ましく用いられる付加重合性単量体(b)の例には、サイラプレーン FM0711(チッソ株式会社製)、サイラプレーン FM0721(チッソ株式会社製)、サイラプレーン FM0725 (チッソ株式会社製)などオルガノポリシロキサンも含まれる。
なお、上記付加重合性単量体(b)は1種類を単独で用いてもよく、複数種を組み合わせて用いてもよい。複数種を組み合わせて用いる場合には、目的とする共重合体の特定に応じて各種の組成比を適宜調整して用いることができる。
前記樹脂粒子の製造方法としては、乳化重合法、懸濁重合法、塊状重合法、塊状−懸濁重合法、分散重合法、ソープフリー乳化重合法、シード乳化重合法、マイクロエマルション重合法、ミニエマルション重合法、超臨界CO2等を用いた重合法を挙げることができる。
図1は本発明のトナーの表面の状態を模式的に示したものであり、トナー1のトナー粒子本体2の表面には樹脂粒子が付着している。
しかし、本発明の製造方法によるトナーは、樹脂粒子が比較的大きくトナー粒子本体に埋没しにくい。特に、樹脂粒子がスチレン重合体、アクリル酸エステル重合体、又はメタクリル酸エステル重合体を含む架橋樹脂の微粒子であることが好ましい。このような樹脂粒子は、架橋されていて比較的硬いため、現像器内での機械的ストレスによってトナー粒子表面で変形することなく、スペーサ効果も保つため外添剤の埋没も防止し、上述の付着力維持にはさらに適している。
<重量平均粒径(Dw)、体積平均粒径(Dv)、及び個数平均粒径(Dn)>
トナーの重量平均粒径(Dw)、体積平均粒径(Dv)、及び個数平均粒径(Dn)は、粒度測定器(「マルチサイザーIII」、ベックマンコールター社製)を用い、アパーチャー径100μmで測定し、解析ソフト(Beckman Coulter Multisizer 3 Version3.51)にて解析を行った。具体的にはガラス製100mlビーカーに10重量%界面活性剤(アルキルベンゼンスルフォン酸塩ネオゲンSC−A;第一工業製薬性)を0.5ml添加し、各トナー0.5g添加しミクロスパーテルでかき混ぜ、次いでイオン交換水80mlを添加した。得られた分散液を超音波分散器(W−113MK−II本多電子社製)で10分間分散処理した。前記分散液を、前記マルチサイザーIIIを用いて、測定用溶液としてアイソトンIII(ベックマンコールター製)を用いて測定を行った。測定は装置が示す濃度が8±2重量%に成るように前記トナーサンプル分散液を滴下した。本測定法は粒径の測定再現性の点から前記濃度を8±2重量%にすることが重要である。この濃度範囲であれば粒径に誤差は生じない。
トナーの平均円形度は、平均円形度SR=(粒子投影面積と同じ面積の円の周囲長/粒子投影像の周囲長)×100%で定義される。フロー式粒子像分析装置(「FPIA−2100」;シスメックス社製)を用いて計測し、解析ソフト(FPIA−2100 Data Processing Program For FPIA Version00−10)を用いて解析を行った。具体的には、ガラス製100mlビーカーに10wt%界面活性剤(アルキルベンゼンスルフォン酸塩ネオゲンSC−A;第一工業製薬性)を0.1〜0.5ml添加し、各トナー0.1〜0.5g添加しミクロスパーテルでかき混ぜ、次いでイオン交換水80mlを添加した。得られた分散液を超音波分散器(本多電子社製)で3分間分散処理した。前記分散液を、前記FPIA−2100を用いて濃度を5000〜15000個/μlが得られるまでトナーの形状及び分布を測定した。本測定法は平均円形度の測定再現性の点から前記分散液濃度が5000〜15000個/μlにすることが重要である。前記分散液濃度を得るために前記分散液の条件、すなわち添加する界面活性剤量、トナー量を変更する必要がある。界面活性剤量は前述したトナー粒径の測定と同様にトナーの疎水性により必要量が異なり、多く添加すると泡によるノイズが発生し、少ないとトナーを十分にぬらすことができないため、分散が不十分となる。またトナー添加量は粒径のより異なり、小粒径の場合は少なく、また大粒径の場合は多くする必要があり、トナー粒径が3〜7μmの場合、トナー量を0.1〜0.5g添加することにより分散液濃度を5000〜15000個/μlにあわせることが可能となる。
ナノインデンテーション法でのトナー1粒子表面の硬さは、Hysitron Inc.製のTribo Indenterを使用して測定する。詳細条件は、以下に示す通りである。
使用圧子:Berkovich(三角錐形)
最大押込み深さ:20nm
上記条件にて、トナー1粒子の表面から圧子を押込み、最大圧入時の圧痕の大きさから硬さH[GPa]を測定する。なお、実際の測定では、製品形態のトナー100粒子(1粒子については、測定箇所を変えてN=10にて測定し、平均値化。)について測定し、その平均値をナノインデンテーション法でのトナー1粒子の硬さとした。
マイクロインデンテーション法でのトナー1粒子表面の硬さは、(株)フィッシャー・インストルメンツのフィッシャースコープ H100(微小硬さ試験システム)を使用して測定する。詳細条件は、以下に示す通りである。
使用圧子:ビッカース圧子
最大押込み深さ:2μm
最大押込み荷重:9.8mN
クリープ時間:5sec
負荷(除荷)時間:30sec
上記条件にて、トナー1粒子の表面からビッカース圧子を押込み、マルテンス硬度[N/mm2]を測定する。なお、実際の測定では、製品形態のトナー100粒子について測定し、その平均値をマイクロインデンテーション法でのトナー1粒子表面の硬さとした。
<重量平均粒径>
キャリアの重量平均粒径Dwは、個数基準で測定された粒子の粒径分布(個数頻度と粒径との関係)に基づいて算出されたものである。この場合の重量平均粒径Dwは、式(1)で表わされる。
Dw={1/Σ(nD3)}×{Σ(nD4)} … (1)
式(1)中、Dは、各チャネルに存在する粒子の代表粒径(μm)を示し、nは、各チャネルに存在する粒子の総数を示す。なお、チャネルとは、粒径分布図における粒径範囲を等分に分割するための長さを示すもので、本発明においては、2μmを採用した。また、各チャネルに存在する粒子の代表粒径としては、各チャネルに保存する粒子の粒径の下限値を採用した。
Dp=(1/ΣN)×(ΣnD) … (2)
式(2)中、Nは、計測した全粒子数を示し、nは、各チャネルに存在する粒子の総数を示し、Dは、各チャネル(2μm)に保存する粒子の粒径の下限値を示す。
[1]粒径範囲:8〜100μm
[2]チャネル長さ(チャネル幅):2μm
[3]チャネル数:46
[4]屈折率:2.42
[トナーの製造方法]
本発明のトナーを製造する方法としては、凝集法、溶解懸濁法及び懸濁重合法等を挙げることができる。以下これらの方法について説明する。
(凝集法)
水溶性重合開始剤、重合性単量体を水中で界面活性剤を用いて乳化し、例えば通常の乳化重合もしくは樹脂分散体の製法によりラテックスを合成する。別途着色剤、離型剤等を水系媒体中分散した分散体を用意し、混合の後にトナーサイズまで凝集させ、加熱融着させることによりトナーを得る。
本発明のトナーは、少なくとも結着樹脂、着色剤からなるトナー材料を水系媒体中で分散し、該分散物を水系媒体中で凝集させ、該凝集物を加熱融着させて得られるトナーであって、前記樹脂粒子を凝集工程中、または加熱融着工程中の水系媒体に存在させて得られることを特徴とするトナーである。好ましくはトナー粒子としての大きさが形成されてからの該分散物を水系媒体中で凝集させた後のタイミングで樹脂粒子を添加すればよい。
本発明のトナーは、例えば、調製した樹脂粒子分散液を、着色剤粒子分散液及び離型剤粒子分散液と混合し、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し、その後、樹脂粒子のガラス転移点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・合一し洗浄、乾燥することにより得られる。なお、トナー形状は不定形から球形までのものが好ましく用いられる。また、凝集剤としては界面活性剤の他、無機塩、2価以上の金属塩を好適に用いることができる。特に金属塩を用いる場合、凝集性制御及びトナー帯電性の特性において好ましい。
また前述の凝集工程において本発明の樹脂粒子分散液、着色剤粒子分散液を予め凝集し、第一の凝集粒子形成後、さらに本発明の樹脂粒子分散液又は別の樹脂粒子分散液を添加して第一の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。
本発明において、凝集粒子の形成方法としては、特に限定されるものではなく、従来静電荷像現像とトナーの乳化重合凝集法において用いられている公知の凝集法、例えば、昇温、pH変化、塩添加等によってエマルジョンの安定性を低減化させてディスパーザー等で攪拌する方法が用いられる。更に、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せしめてもよい。なお、用いた界面活性剤等は、必要に応じて、水洗浄、酸洗浄、或いはアルカリ洗浄等によって除去してもよい。
なお、本発明の静電荷像現像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を用いてもよく、その場合、帯電制御剤は、前記単量体粒子エマルジョンの製造開始時、あるいは重合開始時、又は、前記樹脂粒子の凝集開始等に、水性分散液等としてもよい。帯電制御剤の添加量は、単量体又は重合体100重量部に対して、好ましくは1〜25重量部、さらに好ましくは5〜15重量部である。
ポリマー懸濁法は、結着樹脂又は結着樹脂前駆体と着色剤とを主成分としたトナー材料を有機溶媒中に溶解又は分散させて形成した溶解物又は分散物を、必要であれば樹脂微粒子を含む水系媒体中で乳化乃至分散させて乳化乃至分散液を調製し、造粒し、乳化乃至分散したトナー材料を含むトナー前駆体に樹脂粒子を付着させることにより所望のトナーを製造する方法である。好ましくは、活性水素基含有化合物と、該活性水素基含有化合物と反応可能な重合体とを含むトナー材料の溶解ないし分散液を、水系媒体中に乳化ないし分散させ、水系媒体中で活性水素基含有化合物と、活性水素基含有化合物と反応可能な重合体とを反応させた接着性基材を含むトナー前駆体粒子を生成させて、樹脂粒子を付着させることにより所望のトナーを製造する。
本発明のトナーは、少なくとも結着樹脂を含むトナー材料を有機溶媒に溶解又は分散してトナー材料の溶解又は分散液を作成する工程と、前記トナー材料の溶解又は分散液を水系媒体中に添加して乳化乃至分散させて乳化乃至分散液を作成する工程と、前記乳化乃至分散液から有機溶媒を除去する工程によって製造されるトナーであって、前記乳化乃至分散液を作成する工程または有機溶媒を除去する工程において、水系媒体中に、シルセスキオキサンを含む付加重合性単量体を重合させて得られる樹脂粒子を添加することを特徴とするトナーである。好ましくはトナー粒子としての大きさが形成されてからの乳化乃至分散液を作成する工程の後のタイミングで樹脂粒子を添加すればよい。
懸濁重合法は、先に述べたポリマー懸濁法における結着樹脂の他に油溶性重合開始剤、重合性単量体中に着色剤、離型剤等を分散し、界面活性剤、その他固体分散剤等が含まれる水系媒体中で後に述べる乳化法によって乳化分散し、その後重合反応を行なって粒子化する方法であるが、この方法によっても樹脂粒子は同様にトナー表面に付着させることができる。
本発明のトナーは、少なくとも結着樹脂、着色剤からなるトナー材料を重合性単量体に溶解または分散し、該溶解物または分散物を水系媒体中で乳化分散し、得られた乳化分散液を重合して得られるトナーであって、前記樹脂粒子を乳化分散工程中、または重合工程中の水系媒体に存在させて得られる。好ましくはトナー粒子としての大きさが形成されてからの該溶解物または分散物を水系媒体中で乳化分散後のタイミングで樹脂粒子を添加すればよい。
トナー材料の溶解ないし分散液は、トナー材料を溶媒に溶解ないし分散させて調製する。トナー材料としては、トナーを形成可能である限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、結着樹脂もしくは活性水素基含有化合物、該活性水素基含有化合物と反応可能な重合体(プレポリマー)と着色剤を含み、さらに必要に応じて、離型剤、帯電制御剤等の上記その他の成分を含んでいてもよい。トナー材料の溶解ないし分散液は、トナー材料を有機溶媒に溶解ないし重合性単量体に分散させて調製することが好ましい。なお、有機溶媒は、トナーの造粒時ないし造粒後に除去することが好ましい。
トナー材料を溶解ないし分散する有機溶媒としては、トナー材料を溶解ないし分散可能な溶媒であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、トナーの造粒時ないし造粒後の除去の容易性の点で沸点が150℃未満のものが好ましく、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等を用いることができる。また、エステル系溶剤が好ましく、酢酸エチルが特に好ましい。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。有機溶媒の使用量としては、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、トナー材料100重量部に対し40〜300重量部が好ましく、60〜140重量部がより好ましく、80〜120重量部がさらに好ましい。なお、トナー材料の溶解ないし分散液の調製は、有機溶媒中に、活性水素基含有化合物、活性水素基含有化合物と反応可能な重合体、未変性ポリエステル樹脂、離型剤、着色剤、帯電制御剤、等のトナー材料を、溶解ないし分散させることにより行うことができる。また、トナー材料の中で、活性水素基含有化合物と反応可能な重合体(プレポリマー)以外の成分は、後述する水系媒体の調製において、水系媒体中に添加混合してもよいし、あるいは、トナー材料の溶解ないし分散液を水系媒体に添加する際に、溶解ないし分散液と共に水系媒体に添加してもよい。
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、これらの混合物を用いることができるが、これらの中でも、水が特に好ましい。水と混和可能な溶剤としては、水と混和可能であれば特に制限はなく、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、低級ケトン類を用いることができる。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、エチレングリコールが挙げられる。また、低級ケトン類としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトンが挙げられる。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。
トナー材料の溶解ないし分散液の水系媒体中への乳化ないし分散は、トナー材料の溶解ないし分散液を水系媒体中で攪拌しながら分散させることが好ましい。分散の方法としては、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、公知の分散機を用いて行うことができる。分散機としては、低速せん断式分散機、高速せん断式分散機などが挙げられる。このトナーの製造方法においては、乳化ないし分散の際、活性水素基含有化合物と、活性水素基含有化合物と反応可能な重合体と、を伸長反応ないし架橋反応させると、接着性基材が生成する。樹脂粒子は乳化中または乳化後に水系媒体に加えてもよい。高速せん断分散機にて分散させながら行うか乳化後低速攪拌に切り替えて添加するか適宜トナーへの樹脂粒子の付着性、固定化状況を見ながら行われる。
結着樹脂は、紙等の記録材に対し接着性を示し、活性水素基含有化合物と、活性水素基含有化合物と反応可能な重合体と、を水系媒体中で反応させてなる接着性ポリマーを含むことが好ましい。結着樹脂の重量平均分子量としては、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、3,000以上が好ましく、5,000〜1,000,000がより好ましく、7,000〜500,000が特に好ましい。何故なら、重量平均分子量が、3,000未満であると、耐ホットオフセット性が悪化することがあるからである。
測定条件
サンプル容器:アルミニウム製サンプルパン(フタあり)
サンプル量:5mg
リファレンス:アルミニウム製サンプルパン(アルミナ10mg)
雰囲気:窒素(流量50ml/min)
温度条件
開始温度:20℃
昇温速度:10℃/min
終了温度:150℃
保持時間:なし
降温温度:10℃/min
終了温度:20℃
保持時間:なし
昇温速度:10℃/min
終了温度:150℃
(1)ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物及びイソフタル酸の重縮合物をイソホロンジイソシアネートと反応させたポリエステルプレポリマーをイソホロンジアミンでウレア化したものと、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物及びイソフタル酸の重縮合物との混合物
(2)ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物及びイソフタル酸の重縮合物をイソホロンジイソシアネートと反応させたポリエステルプレポリマーをイソホロンジアミンでウレア化したものと、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物及びテレフタル酸の重縮合物との混合物
(4)ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物/ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物及びテレフタル酸の重縮合物をイソホロンジイソシアネートと反応させたポリエステルプレポリマーをイソホロンジアミンでウレア化したものと、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物及びテレフタル酸の重縮合物との混合物
(6)ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物及びテレフタル酸の重縮合物をイソホロンジイソシアネートと反応させたポリエステルプレポリマーをヘキサメチレンジアミンでウレア化したものと、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物/ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物及びテレフタル酸の重縮合物との混合物
(8)ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物及びイソフタル酸の重縮合物をジフェニルメタンジイソシアネートと反応させたポリエステルプレポリマーをヘキサメチレンジアミンでウレア化したものと、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物及びイソフタル酸の重縮合物との混合物
(10)ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物及びイソフタル酸の重縮合物をトルエンジイソシアネートと反応させたポリエステルプレポリマーをヘキサメチレンジアミンでウレア化したものと、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物及びイソフタル酸の重縮合物との混合物
水系媒体には界面活性剤、樹脂微粒子の他に以下の無機化合物分散剤や高分子系保護コロイドを併用することができる。難水溶性の無機化合物分散剤としては、例えば、リン酸三カルシウム、炭酸カルシウム、酸化チタン、コロイダルシリカ、ヒドロキシアパタイト、が挙げられる。
乳化ないし分散により得られた乳化スラリーから、有機溶媒を除去する。有機溶媒の除去は、(1)反応系全体を徐々に昇温させて、油滴中の有機溶媒を完全に蒸発除去する方法、(2)乳化分散体を乾燥雰囲気中に噴霧して、油滴中の非水溶性有機溶媒を完全に除去してトナー微粒子を形成し、併せて水系分散剤を蒸発除去する方法、等が挙げられる。有機溶媒の除去が行われるとトナー粒子が形成される。形成されたトナー粒子に対し、洗浄、乾燥等を行い、さらにその後、所望により分級等を行う。該分級は、例えば、液中でサイクロン、デカンター、遠心分離等により、微粒子部分を取り除くことにより行う。なお、乾燥後に粉体として取得した後に分級操作を行ってもよい。
トナー本体表面に樹脂粒子が付着固定化した構造を取るには、あらかじめ水系媒体中に樹脂粒子を存在させておけばよい。もしくは、トナー材料を有機溶媒に溶解または分散し、このトナー前駆体の溶解または分散液を界面活性剤と必要であれば樹脂微粒子が含まれる水系媒体中で乳化乃至分散した後に有機溶媒を除去してトナーを製造する際に、有機溶媒を除去前または除去している途中、終了後に水系媒体中へ樹脂粒子を添加してもよい。
(樹脂微粒子)
本発明で用いられる樹脂微粒子用の樹脂としては、水系媒体中で水性分散液を形成しうる樹脂であれば特に制限はなく、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る。樹脂微粒子用の樹脂としては、熱可塑性樹脂であっても熱硬化性樹脂でもよく、例えば、ビニル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ケイ素樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、アニリン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリカーボネート樹脂を用いることができる。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、微細な球状の樹脂微粒子の水性分散液が得られ易い点で、ビニル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂及びポリエステル樹脂から選択される少なくとも1種で形成されるのが好ましい。なお、ビニル樹脂は、ビニルモノマーを単独重合又は共重合したポリマーであり、例えば、スチレン−(メタ)アクリル酸エステル樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体、(メタ)アクリル酸−アクリル酸エステル重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、スチレン−(メタ)アクリル酸共重合体が挙げられる。
(1)ビニル樹脂の場合、ビニルモノマーを出発原料として、懸濁重合法、乳化重合法、シード重合法及び分散重合法から選択されるいずれかの重合反応により、直接、樹脂微粒子の水性分散液を製造する方法
(2)ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂等の重付加ないし縮合系樹脂の場合、前駆体(モノマー、オリゴマー等)又はその溶剤溶液を適当な分散剤の存在下、水性媒体中に分散させた後、加熱、又は硬化剤を添加して硬化させて、樹脂微粒子の水性分散液を製造する方法
(4)予め重合反応(付加重合、開環重合、重付加、付加縮合、縮合重合等いずれの重合反応様式であってもよい)により調製した樹脂を機械回転式又はジェット式等の微粉砕機を用いて粉砕し、次いで、分級することによって樹脂微粒子を得た後、適当な分散剤の存在下、水中に分散させる方法
(6)予め重合反応(付加重合、開環重合、重付加、付加縮合、縮合重合等いずれの重合反応様式であってもよい)により調製した樹脂を溶剤に溶解した樹脂溶液に貧溶剤を添加するか、又は予め溶剤に加熱溶解した樹脂溶液を冷却することにより樹脂微粒子を析出させ、次に溶剤を除去して樹脂微粒子を得た後、樹脂微粒子を適当な分散剤存在下、水中に分散させる方法
(8)予め重合反応(付加重合、開環重合、重付加、付加縮合、縮合重合等いずれの重合反応様式であってもよい)により調製した樹脂を溶剤に溶解した樹脂溶液中に適当な乳化剤を溶解させた後、水を加えて転相乳化する方法
樹脂粒子が酢酸エチルに対する膨潤性を有していれば、安定した転写率及び目的の定着上下限温度が期待できるのみならず、0.950〜0.990の円形度を有し、且つ、BET比表面積0.5〜4.0m2/g程度の滑らかな表面性状を有するクリーニング性に優れた異形化トナーが作成できる。しかし、膨潤性の程度が大きすぎると、円形度が低くなり過ぎる傾向があり、また、膨潤性の程度が小さすぎると、BET比表面積が大きく、転写率の劣るトナーが作成される傾向がある。
本発明のトナーの製造で用いられるアニオン性界面活性剤としては、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、リン酸エステルが挙げられ、フルオロアルキル基を有するアニオン性界面活性剤が好適に挙げられる。フルオロアルキル基を有するアニオン性界面活性剤としては、例えば、炭素数2〜10のフルオロアルキルカルボン酸又はその金属塩、パーフルオロオクタンスルホニルグルタミン酸ジナトリウム、3−[ω−フルオロアルキル(炭素数6〜11)オキシ]−1−アルキル(炭素数3〜4)スルホン酸ナトリウム、3−[ω−フルオロアルカノイル(炭素数6〜8)−N−エチルアミノ]−1−プロパンスルホン酸ナトリウム、フルオロアルキル(炭素数11〜20)カルボン酸又はその金属塩、パーフルオロアルキルカルボン酸(炭素数7〜13)又はその金属塩、パーフルオロアルキル(炭素数4〜12)スルホン酸又はその金属塩、パーフルオロオクタンスルホン酸ジエタノールアミド、N−プロピル−N−(2−ヒドロキシエチル)パーフルオロオクタンスルホンアミド、パーフルオロアルキル(炭素数6〜10)スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩、パーフルオロアルキル(炭素数6〜10)−N−エチルスルホニルグリシン塩、モノパーフルオロアルキル(炭素数6〜16)エチルリン酸エステルが挙げられる。
そのほかにカチオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤も使用可能である。
本発明のトナーの製造方法に用いるトナー材料に含まれる結着樹脂としては、特に制限はなく、ポリエステル系樹脂、シリコーン樹脂、スチレン・アクリル樹脂、スチレン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ジエン系樹脂、フェノール樹脂、テルペン樹脂、クマリン樹脂、アミドイミド樹脂、ブチラール樹脂、ウレタン樹脂、エチレン・酢酸ビニル樹脂等、公知の結着樹脂を用いることができる。
本発明で用いるポリエステル系樹脂とは、下記一般式(1)で表される1種若しくは2種以上のポリオールと、
A−(OH)m ・・・ (1)
[式中、Aは炭素数1〜20のアルキル基、アルキレン基、置換基を有していてもよい芳香族基若しくはヘテロ環芳香族基を表す。mは2〜4の整数を表す。]
下記一般式(2)で表される1種若しくは2種以上のポリカルボン酸とをポリエステル化したものである。
B−(COOH)n ・・・(2)
[式中、Bは炭素数1〜20のアルキル基、アルキレン基、置換基を有していてもよい芳香族基若しくはヘテロ環芳香族基を表す。nは2〜4の整数を表す。]
本発明のトナー材料中に活性水素基含有化合物及び該化合物と反応可能な変性ポリエステル樹脂が含まれることにより、得られるトナーの機械的強度が高まり、樹脂粒子や外添剤の埋没を抑制することができる。活性水素基含有化合物がカチオン性の極性を有す場合には、樹脂粒子を静電的に引き寄せることもできる。また、トナーの加熱定着時の流動性を調節でき定着温度幅を広げることもできる。なお、活性水素基含有化合物及び該化合物と反応可能な変性ポリエステル樹脂は、結着樹脂前駆体であるとも言える。
活性水素基含有化合物と反応可能な重合体(以下「プレポリマー」)としては、活性水素基含有化合物と反応可能な部位を少なくとも有しているものであれば特に制限はなく、公知の樹脂等の中から適宜選択することができ、例えば、ポリオール樹脂、ポリアクリル樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、これらの誘導体樹脂を用いることができる。これらの中でも、溶融時の高流動性、透明性の点で、ポリエステル樹脂が特に好ましい。なお、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。
アルキレングリコールとしては、炭素数2〜12のものが好ましく、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、1,6−ヘキサンジオールが挙げられる。アルキレンエーテルグリコールとしては、例えば、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が挙げられる。また、脂環式ジオールとしては、例えば、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が挙げられる。また、脂環式ジオールのアルキレンオキサイド付加物としては、例えば、脂環式ジオールに対し、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のアルキレンオキサイドを付加物としたものが挙げられる。また、ビスフェノール類としては、例えば、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールSが挙げられる。また、ビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物としては、例えば、ビスフェノール類に対し、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のアルキレンオキサイドを付加物としたものが挙げられる。これらの中でも、炭素数2〜12のアルキレングリコール、ビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物等が好ましく、ビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物、ビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物と炭素数2〜12のアルキレングリコールとの混合物が特に好ましい。
脂肪族ポリイソシアネートとしては、例えば、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、オクタメチレンジイソシアネート、デカメチレンジイソシアネート、ドデカメチレンジイソシアネート、テトラデカメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサンジイソシアネート、テトラメチルヘキサンジイソシアネートが挙げられる。また、脂環式ポリイソシアネートとしては、例えば、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が挙げられる。また、芳香族ジイソシアネートとしては、例えば、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、1,5−ナフチレンジイソシアネート、ジフェニレン−4,4'−ジイソシアネート、4,4'−ジイソシアナト−3,3'−ジメチルジフェニル、3−メチルジフェニルメタン−4,4'−ジイソシアネート、ジフェニルエーテル−4,4'−ジイソシアネートが挙げられる。また、芳香脂肪族ジイソシアネートとしては、例えば、α,α,α',α'−テトラメチルキシリレンジイソシアネートが挙げられる。また、イソシアヌレート類としては、例えば、トリス−イソシアナトアルキル−イソシアヌレート、トリイソシアナトシクロアルキル−イソシアヌレートが挙げられる。これらは、1種単独でも使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
その他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、着色剤、離型剤、帯電制御剤、無機微粒子、流動性向上剤、クリーニング性向上剤、磁性材料、金属石鹸が挙げられる。
本発明に使用するトナー用の着色剤としては、特に制限はなく、公知の染料及び顔料の中から目的に応じて適宜選択することができ、例えば、カーボンブラック、ニグロシン染料、鉄黒、ナフトールイエローS、ハンザイエロー(10G、5G、G)、カドミュウムイエロー、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、カドミュウムレッド、カドミュ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、ポ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。
離型剤としては、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が、融点が50〜120℃の低融点の離型剤が好ましい。低融点の離型剤は、前記樹脂と分散されることにより、離型剤として効果的に定着ローラとトナー界面との間で働き、これによりオイルレス(定着ローラにオイルの如き離型剤を塗布しない)でもホットオフセット性が良好である。
帯電制御剤としては、特に制限はなく、公知のもの中から目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ニグロシン系染料、トリフェニルメタン系染料、クロム含有金属錯体染料、モリブデン酸キレート顔料、ローダミン系染料、アルコキシ系アミン、4級アンモニウム塩(フッ素変性4級アンモニウム塩を含む)、アルキルアミド、燐の単体又はその化合物、タングステンの単体又はその化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸の金属塩、サリチル酸誘導体の金属塩が挙げられる。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。
無機微粒子は、トナー粒子に流動性、現像性、帯電性等を付与するための外添剤として使用する。この無機微粒子としては、特に制限はなく、目的に応じて公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、シリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化スズ、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ペンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素を用いることができる。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。
流動性向上剤とは、表面処理を行って疎水性を上げ、高湿度下においても流動特性や帯電特性の悪化を防止する剤のことであり、例えば、シランカップリング剤、シリル化剤、フッ化アルキル基を有するシランカップリング剤、有機チタネート系カップリング剤、アルミニウム系のカップリング剤、シリコーンオイル、変性シリコーンオイルが挙げられる。シリカ、酸化チタンは、このような流動性向上剤により表面処理行い、疎水性シリカ、疎水性酸化チタンとして使用するのが特に好ましい。
クリーニング性向上剤は、感光体や一次転写媒体に残存する転写後の現像剤を除去するためにトナーに添加される剤のことであり、例えば、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸等の脂肪酸金属塩、ポリメチルメタクリレート微粒子、ポリスチレン微粒子等のソープフリー乳化重合により製造されたポリマー微粒子が挙げられる。ポリマー微粒子は、比較的粒度分布が狭いものが好ましく、体積平均粒径が0.01〜1μmのものが好適である。
磁性材料としては、特に制限はなく、目的に応じて公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、鉄粉、マグネタイト、フェライトを用いることができる。これらの中でも、色調の点で白色のものが好ましい。
本発明のフルカラー画像形成方法は、電子写真感光体を帯電手段により帯電させる帯電工程と、前記帯電された電子写真感光体上に露光手段により静電潜像を形成する露光工程と、前記静電潜像を形成された電子写真感光体上にトナーを含む現像手段によりトナー像を形成する現像工程と、前記電子写真感光体上に形成されたトナー像を一次転写手段により中間転写体上に転写する一次転写工程と、前記中間転写体上に転写されたトナー像を二次転写手段により記録材上に転写する二次転写工程と、前記記録材上に転写されたトナー像を熱及び圧力定着部材を含む定着手段により記録材上に定着させる定着工程と、前記一次転写手段によりトナー像を中間転写体上に転写した電子写真感光体の表面に付着している転写残トナーをクリーニング手段によりクリーニングするクリーニング工程とを備えている。そして、現像工程において使用するトナーが、上述の本発明のトナーである。本発明のフルカラー画像形成方法は、二次転写工程において、トナー像の記録材への転写の線速度は300〜1000mm/secであり、二次転写手段のニップ部での転写時間は0.5〜20msecとすることが好ましい。また、本発明のフルカラー画像形成方法は、タンデム方式の電子写真画像形成プロセスを採用することが好ましい。
本発明の画像形成方法において使用される帯電装置としては、例えば図2及び図3に示した接触式の帯電装置を用いることができる。
図2に接触式帯電装置の一種であるローラ式帯電装置(500)の一例の概略構成を示した。被帯電体である像担持体としての感光体(505)は矢印の方向に所定の速度(プロセススピード)で回転駆動される。この感光体(505)に接触させた帯電部材である帯電ローラ(501)は芯金(502)とこの芯金(502)の外周に同心一体にローラ上に形成した導電ゴム層(503)を基本構成とし、芯金の両端を不図示の軸受け部材などで回転自由に保持させるとともに、不図示の加圧手段によって感光ドラムに所定の加圧力で押圧させており、本図の場合はこの帯電ローラ(501)は感光体(505)の回転駆動に従動して回転する。帯電ローラ(501)は、直径9mmの芯金上に100,000Ω・cm程度の中抵抗の導電ゴム層(503)を被膜して直径16mmに形成されている。帯電ローラ(501)の芯金(502)と図示の電源(504)とは電気的に接続されており、電源(504)により帯電ローラ(501)に対して所定のバイアスが印加される。これにより感光体(605)の周面が所定の極性、電位に一様に帯電処理される。
本発明で使われる帯電装置の形状としてはローラ式帯電装置の他にも、磁気ブラシ式帯電装置、ファーブラシ式帯電装置など、どのような形態をとってもよく、電子写真装置の仕様や形態にあわせて選択可能である。磁気ブラシ式帯電装置を用いる場合、磁気ブラシは例えばZn−Cuフェライト等、各種フェライト粒子を帯電部材として用い、これを支持させるための非磁性の導電スリーブ、これに内包されるマグネットロールによって構成される。また、ファーブラシ式帯電装置を用いる場合、例えばファーブラシの材質としては、カーボン、硫化銅、金属、および金属酸化物により導電処理されたファーを用い、これを金属や他の導電処理された芯金に巻き付けたり張り付けたりすることで帯電装置とする。
本例では該ファーブラシローラ(511)による感光体(515)の接触帯電は直接注入帯電が支配的となって行なわれ、回転感光体表面はファーブラシローラ(511)に対する印加帯電電圧とほぼ等しい電位に帯電される。
本発明で使われる帯電部材の形状としてはファーブラシローラ(511)の他にも、帯電ローラ、ファーブラシなど、どのような形態をとってもよく、電子写真装置の仕様や形態にあわせて選択可能である。帯電ローラを用いる場合、芯金上に100000Ω・cm程度の中抵抗ゴム層を被膜して用いるのが一般的である。磁気ブラシを用いる場合、磁気ブラシは例えばZn−Cuフェライト等、各種フェライト粒子を帯電部材として用い、これを支持させるための非磁性の導電スリーブ、これに内包されるマグネットロールによって構成される。
磁気ブラシ式帯電装置の例の概略構成を図3に基づいて説明する。被帯電体、像担持体としての感光体(515)は矢印の方向に所定の速度(プロセススピード)で回転駆動される。この感光体(515)に対して、磁気ブラシによって構成されるブラシローラ(511)が、ブラシ部(513)の弾性に抗して所定の押圧力をもって所定のニップ幅で接触させてある。
本発明において感光体の潜像を現像するに際しては、交互電界を印加することが好ましい。図4に示した現像器(600)において、現像時、現像スリーブ(601)には、電源(602)により現像バイアスとして、直流電圧に交流電圧を重畳した振動バイアス電圧が印加される。背景部電位と画像部電位は、上記振動バイアス電位の最大値と最小値の間に位置している。これによって現像部(603)に向きが交互に変化する交互電界が形成される。この交互電界中で現像剤のトナーとキャリアが激しく振動し、トナー(605)が現像スリーブ(601)およびキャリアへの静電的拘束力を振り切って感光体(604)に飛翔し、感光体の潜像に対応して付着する。なお、トナー(605)は、上述の本発明の製造方法で製造されたトナーである。
本発明の画像形成方法において使用される定着装置としては、例えば図5に示した定着装置を用いることができる。図5に示す定着装置は、誘導加熱手段(760)の電磁誘導により加熱される加熱ローラ(710)と、加熱ローラ(710)と平行に配置された定着ローラ(720)(対向回転体)と、加熱ローラ(710)と定着ローラ(720)とに張り渡され、加熱ローラ(710)により加熱されるとともに少なくともこれらの何れかのローラの回転により矢印A方向に回転する無端帯状の定着ベルト(耐熱性ベルト、トナー加熱媒体)(730)と、定着ベルト(730)を介して定着ローラ(720)に圧接されるとともに定着ベルト(730)に対して順方向に回転する加圧ローラ(740)(加圧回転体)とから構成されている。
定着ローラ(720)(対向回転体)は、例えばステンレススチール等の金属製の芯金(721)と、耐熱性を有するシリコーンゴムをソリッド状または発泡状にして芯金(721)を被覆した弾性部材(722)とからなる。そして、加圧ローラ(740)からの押圧力でこの加圧ローラ(740)と定着ローラ(720)との間に所定幅の接触部を形成するために外形を20〜40mm程度として加熱ローラ(710)より大きくしている。弾性部材(722)は、その肉厚を4〜6mm程度としている。この構成により、加熱ローラ(710)の熱容量は定着ローラ(720)の熱容量より小さくなるので、加熱ローラ(710)が急激に加熱されてウォームアップ時間が短縮される。
・基体(731):ポリイミド(PI)樹脂などの樹脂層
・発熱層(732):Ni,Ag,SUS等の導電材料層
・中間層(733):均一定着のための弾性層
・離型層(734):離型効果とオイルレス化のための弗素樹脂材料等の樹脂層
本発明のプロセスカートリッジは、電子写真感光体と、前記電子写真感光体を帯電させる帯電手段と、前記帯電された電子写真感光体上に静電潜像を形成する露光手段と、前記電子写真感光体上に形成された静電潜像をトナーによりトナー像とする現像手段と、前記電子写真感光体上に形成されたトナー像を中間転写体を介して又は介さずに記録材上に転写する転写手段と、前記記録材上に転写されたトナー像を熱及び圧力定着部材により記録材上に定着させる定着手段と、前記転写手段によりトナー像を中間転写体又は記録材上に転写した後の電子写真感光体表面に付着している転写残トナーをクリーニングするクリーニング手段とを備えた画像形成装置における各手段のうち、少なくとも電子写真感光体、及び現像手段を含む上記手段を一体に支持して画像形成装置本体に着脱自在としたものである。そして、現像手段には、上述の本発明の製造方法によって製造したトナーを備えている。現像手段及び帯電手段としては、上述の現像装置及び帯電装置が好適に使用できる。
本発明のフルカラー画像形成方法において使用されるフルカラー画像形成装置としては、例えば図8、図9に示したタンデム方式の画像形成装置(100)を用いることができる。図8において、画像形成装置(100)は電子写真方式によるカラー画像形成を行なうための画像書込部(120Bk,120C,120M,120Y)、画像形成部(130Bk,130C,130M,130Y)、給紙部(140)から主に構成されている。画像信号を元に、画像処理部(図示せず)で画像処理を行い、画像形成用の黒(Bk),シアン(C),マゼンタ(M),イエロー(Y)の各色信号に変換し、画像書込部(120Bk,120C,120M,120Y)に送信する。画像書込部(120Bk,120C,120M,120Y)は、例えば、レーザ光源、回転多面鏡等の偏向器、走査結像光学系及びミラー群(いずれも図示せず)からなるレーザ走査光学系であり、上記の各色信号に対応した4つの書込光路を有し、画像形成部(130Bk,130C,130M,130Y)に各色信号に応じた画像書込を行なう。
評価に用いたトナーの具体的な作成例について説明する。本発明で用いるトナーは、これらの例に限定されるものではない。
〜未変性ポリエステル(低分子量ポリエステル)の合成〜
冷却管、攪拌機及び窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物67重量部、ビスフェノールAプロピオンオキサイド3モル付加物84重量部、テレフタル酸274重量部、及びジブチルチンオキサイド2重量部を投入し、常圧下、230℃にて8時間反応させた。次いで、該反応液を10〜15mmHgの減圧下にて5時間反応させて、未変性ポリエステルを合成した。
得られた未変性ポリエステルは、数平均分子量(Mn)が2,100、重量平均分子量(Mw)が5,600、ガラス転移温度(Tg)が55℃であった。
水1000重量部、及びカーボンブラック(「Printex35」;デグサ社製、DBP吸油量=42ml/100g、pH=9.5)540重量部、及び前記未変性ポリエステル1200重量部を、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)を用いて混合した。該混合物を二本ロールで150℃にて30分混練した後、圧延冷却し、パルペライザー(ホソカワミクロン社製)で粉砕して、マスターバッチMB1を調製した。
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682重量部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物81重量部、テレフタル酸283重量部、無水トリメリット酸22重量部、及びジブチルチンオキサイド2重量部を仕込み、常圧下で、230℃にて8時間反応させた。次いで、10〜15mHgの減圧下で、5時間反応させて、中間体ポリエステルを合成した。得られた中間体ポリエステルは、数平均分子量(Mn)が2,100、重量平均分子量(Mw)が9,600、ガラス転移温度(Tg)が55℃、酸価が0.5、水酸基価が49であった。
次に、冷却管、撹拌機及び窒素導入管の付いた反応容器中に、前記中間体ポリエステル411重量部、イソホロンジイソシアネート89重量部、及び酢酸エチル500重量部を仕込み、100℃にて5時間反応させて、プレポリマー(前記活性水素基含有化合物と反応可能な重合体)を合成した。得られたプレポリマーの遊離イソシアネート含有量は、1.60重量%であり、プレポリマーの固形分濃度(150℃、45分間放置後)は50重量%であった。
ビーカー内に前記未変性ポリエステル100重量部、酢酸エチル130重量部を、攪拌し溶解させた。次いで、カルナウバワックス(分子量=1,800、酸価=2.5、針入度=1.5mm(40℃))10重量部、及び前記マスターバッチ10重量部を仕込み、ビーズミル(「ウルトラビスコミル」;アイメックス社製)を用いて、送液速度1kg/hr、ディスク周速度6m/s、及び0.5mmジルコニアビーズを80容量%充填した条件で3パスして原料溶解液を調製し、前記プレポリマーを40重量部添加し、攪拌した後、トナー材料の溶解乃至分散液を調製した。
撹拌棒および温度計をセットした反応容器に、水683重量部、メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩(エレミノールRS−30、三洋化成工業製)16重量部、スチレン83重量部、メタクリル酸83重量部、アクリル酸ブチル110重量部、過硫酸アンモニウム1重量部を仕込み、400回転/分で15分間撹拌したところ、白色の乳濁液が得られた。加熱して、系内温度75℃まで昇温し5時間反応させた。さらに、1容量%過硫酸アンモニウム水溶液30重量部加え、75℃で5時間熟成してビニル系樹脂(スチレン−メタクリル酸−アクリル酸ブチル−メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩の共重合体)の水性分散液[樹脂微粒子分散液]を得た。[樹脂微粒子分散液]の体積平均粒径(堀場製作所製 LA−920で測定)は、42nmであった。
イオン交換水516重量部にアニオン界面活性剤(アルキル硫酸エステルナトリウム塩)5重量部と重合開始剤(過硫酸カリウム)3重量部を添加させた水溶液とメタクリロキシ基含有カゴ型フルオロアルキルシルセスキオキサン(XQ1159、チッソ(株)製)26重量部、メチルメタクリレート104重量部、ジビニルベンゼン7重量部が含まれたモノマー溶液を高速乳化重合装置(チッソ(株)製)を用い、70℃、6時間反応を行い、樹脂粒子1を含有する水分散液を得た。
得られた樹脂粒子1の粒径測定装置(大塚電子(株)製、ELS−500SD)より求めた体積平均粒径は110nm、多分散度指数は0.2であった。
[製造例2] 樹脂粒子2の合成
XQ1159を13重量部、メチルメタクリレート117重量部にした以外は製造例1と同様に合成し、樹脂粒子2を含有する水分散液を得た。得られた樹脂粒子2の体積平均粒径は100nm、多分散度指数は0.2であった。
[製造例3] 樹脂粒子3の合成
XQ1159を1重量部、メチルメタクリレート129重量部にした以外は製造例1と同様に合成し、樹脂粒子3を含有する水分散液を得た。得られた樹脂粒子3の体積平均粒径は100nm、多分散度指数は0.2であった。
[製造例4] 樹脂粒子4の合成
アニオン界面活性剤(アルキル硫酸エステルナトリウム塩)量を製造例1のときの3倍にした以外は製造例1と同様に合成し、樹脂粒子4を含有する水分散液を得た。得られた樹脂粒子4の体積平均粒径は60nm、多分散度指数は0.2であった。
[製造例5] 樹脂粒子5の合成
アニオン界面活性剤(アルキル硫酸エステルナトリウム塩)量を製造例1のときの1/10倍にした以外は製造例1と同様に合成し、樹脂粒子5を含有する水分散液を得た。得られた樹脂粒子5の体積平均粒径は170nm、多分散度指数は0.1であった。
[製造例6] 樹脂粒子6の合成
XQ1159を添加せず、メチルメタクリレート130重量部にした以外は製造例1と同様に合成し、樹脂粒子6を含有する水分散液を得た。得られた樹脂粒子6の体積平均粒径は90nm、多分散度指数は0.2であった。
[製造例7] 樹脂粒子7の合成
XQ1159をメタクリルイソブチルPOSS(MA0702、Hybrid Plastics社製)にした以外は製造例1と同様に合成し、樹脂粒子7を含有する水分散液を得た。得られた樹脂粒子7の体積平均粒径は90nm、多分散度指数は0.2であった。
[製造例8] 樹脂粒子8の合成
XQ1159をメタクリルエチルPOSS(MA0717、Hybrid Plastics社製)にした以外は製造例1と同様に合成し、樹脂粒子8を含有する水分散液を得た。得られた樹脂粒子8の体積平均粒径は80nm、多分散度指数は0.2であった。
[製造例9] 樹脂粒子9の合成
XQ1159をメタクリレートシクロヘキシルPOSS(MA0703、Hybrid Plastics社製)にした以外は製造例1と同様に合成し、樹脂粒子9を含有する水分散液を得た。
[製造例10] 樹脂粒子10の合成
XQ1159をメタクリルイソオクチルPOSS(MA0719、Hybrid Plastics社製)にした以外は製造例1と同様に合成し、樹脂粒子10を含有する水分散液を得た。
[製造例11] 樹脂粒子11の合成
XQ1159をメタクリルフェニルPOSS(MA0734、Hybrid Plastics社製)にした以外は製造例1と同様に合成し、樹脂粒子11を含有する水分散液を得た。
[製造例12] 樹脂粒子12の合成
XQ1159をメタクリルキシプロピルヘプタシクロペンチル-T8-シルセスキオキサン(SIM6486.6、Gelest社製)にした以外は製造例1と同様に合成し、樹脂粒子12を含有する水分散液を得た。
表1に示した樹脂粒子中に含まれるFおよびSiの重量割合は、仕込時のモノマー組成から計算で求めた。
また、平均粒径は以下のようにして求めた。
樹脂粒子を含んだ水分散液(固形分20重量%)を固形分0.1重量%になるように純水で希釈し、ゼータ電位・粒子測定システム(ELS−5000SD、大塚電子株式会社製)を用いて平均粒径を測定した。
なお、製造例1〜12中、製造例6を除き、本発明の樹脂粒子の実施例である。
(トナーaの製造)
〜水系媒体相の調製〜
水660重量部、前記微粒子分散液 25重量部、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの48.5重量%の水溶液(「エレミノールMON−7」;三洋化成工業製)25重量部、及び酢酸エチル60重量部を混合撹拌し、乳白色の液体(水相)を得た。さらに固形分20重量%に調整した樹脂粒子1の分散液を50重量部加えた。光学顕微鏡で観察すると数百μmの凝集体が見られた。本水系媒体相をTK式ホモミキサー(特殊機化工業社製)を用い、回転数8000rpmで攪拌すると該凝集体がほぐれ、分散できることを光学顕微鏡によって確認した。したがってこの後行われるトナー材料の乳化工程においても樹脂粒子1は分散してトナー材料成分の液滴に付着することが期待できた。このように樹脂粒子1は初期はある程度不安定で凝集を生じるがせん断によってほぐれることがトナー表面に均一に付着させる上で重要である。
前記水系媒体相150重量部を容器に入れ、TK式ホモミキサー(特殊機化工業社製)を用い、回転数12,000rpmで攪拌し、これに前記トナー材料の溶解乃至分散液100重量部を添加し、10分間混合して乳化乃至分散液(乳化スラリー)を調製した。
脱気用配管、攪拌機及び温度計をセットしたフラスコに、前記乳化スラリー100重量部を仕込み、攪拌周速20m/分で攪拌しながら30℃にて12時間減圧下、脱溶剤し脱溶剤スラリーとした。その後分散液を60℃で2時間加熱してトナー表面に付着した樹脂粒子1を固定化処理した。
前記脱溶剤スラリー全量を減圧濾過した後、濾過ケーキにイオン交換水300重量部を添加し、TK式ホモミキサーで混合、再分散(回転数12,000rpmにて10分間)した後、濾過した。得られた濾過ケーキにイオン交換水300重量部を添加し、TK式ホモミキサーで混合(回転数12,000rpmにて10分間)した後濾過する操作を3回行った。得られた濾過ケーキを順風乾燥機にて45℃で48時間乾燥し、目開き75μmメッシュで篩い、重量平均粒径5.2μmのトナー母体粒子aを得た。
トナー母体粒子a100重量部に対して、平均粒径100nmの疎水性シリカ0.6重量部と、平均粒径20nmの酸化チタン1.0重量部と、平均粒径15nmの疎水性シリカ微粉体を0.8部とをヘンシェルミキサーにて混合し、トナーaを得た。
〜トナーbの製造〜
樹脂粒子1の代わりに、樹脂粒子2を用いた以外は実施例1と同様に重量平均粒径5.1μmのトナーbを作成した。トナーbに用いた樹脂粒子2は、フルオロシルセスキオキサンのフッ素とケイ素双方の含有率を低くしたもので、結着樹脂と相溶せず、且つ、高い膨潤性を示すものである。
〜トナーcの製造〜
樹脂粒子1の代わりに、樹脂粒子3を用いた以外は実施例1と同様に重量平均粒径5.3μmのトナーbを作成した。トナーbに用いた樹脂粒子2は、フルオロシルセスキオキサンのフッ素とケイ素双方の含有率を低くしたもので、結着樹脂と相溶せず、且つ、高い膨潤性を示すものである。
〜トナーdの製造〜
樹脂粒子1の代わりに、樹脂粒子4を用いた以外は実施例1と同様に重量平均粒径5.0μmのトナーdを作成した。
〜トナーeの製造〜
樹脂粒子1の代わりに、樹脂粒子5を用いた以外は実施例1と同様に重量平均粒径5.3μmのトナーeを作成した。
〜トナーfの製造〜
樹脂粒子1の代わりに、樹脂粒子6を用いた以外は実施例1と同様に重量平均粒径4.9μmのトナーfを作成した。
〜トナーgの製造〜
樹脂粒子1の代わりに、樹脂粒子7を用いた以外は実施例1と同様にして重量平均粒径5.2μmのトナーgを作成した。
〜トナーhの製造〜
樹脂粒子1の代わりに、樹脂粒子8を用いた以外は実施例1と同様にして重量平均粒径4.8μmのトナーhを作成した。
〜トナーiの製造〜
樹脂粒子1の代わりに、樹脂粒子9を用いた以外は実施例1と同様にして重量平均粒径4.9μmのトナーiを作成した。
〜トナーjの製造〜
樹脂粒子1の代わりに、樹脂粒子10を用いた以外は実施例1と同様にして重量平均粒径5.1μmのトナーjを作成した。
〜トナーkの製造〜
樹脂粒子1の代わりに、樹脂粒子11を用いた以外は実施例1と同様にして重量平均粒径5.1μmのトナーkを作成した。
〜トナーlの製造〜
樹脂粒子1の代わりに、樹脂粒子12を用いた以外は実施例1と同様にして重量平均粒径5.0μmのトナーlを作成した。
〜トナーmの製造〜
樹脂粒子1を用いずに実施例1と同様に重量平均粒径5.2μmのトナーgを作成した。
〜トナーnの製造〜
脱溶剤後分散液の加熱を70℃で6時間行った他は実施例1と同様にして重量平均粒径5.3μmのトナーnを作成した。
〜トナーoの製造〜
脱溶剤後分散液の加熱を行わない他は実施例1と同様にして重量平均粒径5.0μmのトナーoを作成した。
〜トナー材料相の調製〜
ビーカー内にスチレンモノマー100重量部、n−ブチルアクリレート30重量部を、攪拌し混合させた。次いで、カルナウバワックス(分子量=1,800、酸価=2.5、針入度=1.5mm(40℃))10重量部、及び前記マスターバッチMB1を10重量部を仕込み、ビーズミル(「ウルトラビスコミル」;アイメックス社製)を用いて、送液速度1kg/hr、ディスク周速度6m/s、及び0.5mmジルコニアビーズを80容量%充填した条件で3パスした。その後アゾビスイソブチロニトリルを2重量部添加し、トナー材料の溶解乃至分散液を調製した。
〜水系媒体相の調製〜
水200重量部に50℃で加熱しながら部分ケン化ポリビニルアルコールの6重量部を溶解させ、その後冷却し水相媒体を調整した。さらに固形分20重量%に調整した樹脂粒子1の分散液を10重量部加えた。
〜乳化乃至分散液の調製〜
前記水系媒体相150重量部を容器に入れ、TK式ホモミキサー(特殊機化工業社製)を用い、回転数12,000rpmで攪拌し、これに前記トナー材料の溶解乃至分散液75重量部を添加し、10分間混合して乳化乃至分散液(乳化スラリー)を調製した。
〜重合反応〜
窒素ガス用配管、攪拌機及び温度計をセットしたフラスコに、前記乳化スラリー100重量部を仕込み、フラスコ内を窒素ガスで置換した後に、攪拌周速10m/分で攪拌しながら50℃にて12時間重合しスラリーを得た。その後分散液を65℃で2時間加熱してトナー表面に付着した樹脂微粒子1を固定化処理した。
前記重合、微粒子付着スラリー全量を減圧濾過した後、濾過ケーキにイオン交換水300重量部を添加し、TK式ホモミキサーで混合、再分散(回転数12,000rpmにて10分間)した後濾過した。得られた濾過ケーキにイオン交換水300重量部を添加し、TK式ホモミキサーで混合(回転数12,000rpmにて10分間)した後濾過する操作を3回行った。得られた濾過ケーキを順風乾燥機にて45℃で48時間乾燥し、目開き75μmメッシュで篩い、重量平均粒径5.8μmのトナー母体粒子pを得た。
トナー母体粒子jを100重量部に対して、平均粒径100nmの疎水性シリカ0.6重量部と、平均粒径20nmの酸化チタン1.0重量部と、平均粒径15nmの疎水性シリカ微粉体を0.8重量部とをヘンシェルミキサーにて混合し、トナーpを得た。
〜トナーqの製造〜
樹脂粒子1の代わりに、樹脂粒子2を用いた以外は実施例14と同様にして重量平均粒径5.7μmのトナーqを作成した。
〜トナーrの製造〜
脱溶剤後分散液の加熱を行わない他は実施例15と同様にして重量平均粒径5.8μmのトナーrを作成した。
〜トナーsの製造〜
樹脂粒子1の代わりに、樹脂粒子6を用いた以外は実施例14と同様にして重量平均粒径5.7μmのトナーsを作成した。
〜トナーtの製造〜
樹脂粒子1を用いずに実施例14と同様にして重量平均粒径6.0μmのトナーnを作成した。
〜樹脂分散体の調製〜
撹拌棒および温度計をセットした反応容器に、水600部、ドデシルベンゼンスルホン酸のナトリウム塩3部、スチレン160部、アクリル酸−nブチル40部、過硫酸アンモニウム1部を仕込み、窒素ガス置換しながら400回転/分で15分間撹拌したところ、白色の乳濁液が得られた。加熱して、系内温度75℃まで昇温し5時間反応させた。さらに、1%過硫酸アンモニウム水溶液30部加え、75℃で5時間熟成してビニル系樹脂(スチレン−アクリル酸−nブチルの共重合体)の水性樹脂分散液を得た。
〜トナー材料相の調製〜
水100重量部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム1重量部、カルナウバワックス(分子量=1,800、酸価=2.5、針入度=1.5mm(40℃))10重量部、及び前記カーボンブラック15重量部をビーズミル(「ウルトラビスコミル」;アイメックス社製)を用いて、送液速度1kg/hr、ディスク周速度6m/s、及び0.5mmジルコニアビーズを80容量%充填した条件で10パスした。その後、前記合成したビニル系樹脂(スチレン−アクリル酸−nブチルの共重合体)の水性樹脂分散液を800重量部添加混合し、トナー材料の溶解乃至分散液を調製した。
前記水トナー材料の溶解乃至分散液系150重量部を容器に入れ、容器内を50℃に設定して、TK式ホモミキサー(特殊機化工業社製)を用い、回転数3000rpmで攪拌しながら、塩化カルシウムの10重量%溶液を10重量部徐々に添加することにより凝集体を作成した。容器内を室温まで冷却し、TK式ホモミキサー(特殊機化工業社製)を用い、回転数3000rpmで攪拌しながらこれに樹脂粒子1の分散液をさらに7.5重量部徐々に添加し、トナー組成物凝集体とした。その後分散液を65℃で2時間加熱してトナー表面に付着した樹脂粒子1を固定化処理した。
前記固体化処理後スラリー全量を減圧濾過した後、濾過ケーキにイオン交換水300重量部を添加し、TK式ホモミキサーで混合、再分散(回転数12,000rpmにて10分間)した後濾過した。得られた濾過ケーキにイオン交換水300重量部を添加し、TK式ホモミキサーで混合(回転数12,000rpmにて10分間)した後濾過する操作を3回行った。得られた濾過ケーキを順風乾燥機にて45℃で48時間乾燥し、目開き75μmメッシュで篩い、重量平均粒径5.0μmのトナー母体粒子uを得た。
〜外添処理〜
トナー母体粒子oを100重量部に対して、平均粒径100nmの疎水性シリカ0.6重量部と、平均粒径20nmの酸化チタン1.0重量部と、平均粒径15nmの疎水性シリカ微粉体を0.8重量部とをヘンシェルミキサーにて混合し、トナーuを得た
〜トナーvの製造〜
樹脂粒子1の代わりに、樹脂粒子2を用いた以外は実施例17と同様にして重量平均粒径5.1μmのトナーvを作成した。
〜トナーwの製造〜
トナー組成物凝集体とした後の分散液を加熱しないで、トナー表面に付着した樹脂粒子1を固定化処理しなかった。その他は実施例17と同様にして重量平均粒径4.8μmのトナーwを作成した。
〜トナーxの製造〜
樹脂粒子1の代わりに、樹脂粒子6を用いた以外は実施例17と同様にして重量平均粒径55.0μmのトナーxを作成した。
〜トナーyの製造〜
樹脂粒子1を用いずに実施例17と同様にしてと同様に重量平均粒径4.9μmのトナーyを作成した。
次に、トナーの実機評価に用いたキャリアの具体的な作製例について説明する。本発明で用いるキャリアは、これらの例に限定されるものではない。
〜キャリア〜
アクリル樹脂溶液(固形分50重量%) 21.0重量部
グアナミン溶液(固形分70重量%) 6.4重量部
アルミナ粒子[0.3μm、固有抵抗1014(Ω・cm)] 7.6重量部
シリコーン樹脂溶液 65.0重量部
[固形分23重量%(SR2410:東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)]
アミノシラン 1.0重量部
[固形分100重量%(SH6020:東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)]
トルエン 60重量部
ブチルセロソルブ 60重量部
上記キャリア原料をホモミキサーで10分間分散し、アルミナ粒子を含むアクリル樹脂及びシリコーン樹脂の被覆膜形成溶液を得た。芯材として焼成フェライト粉[(MgO)1.8(MnO)49.5(Fe2O3)48.0:体積平均粒径;25μm]に上記被覆膜形成溶液を芯材表面に膜厚0.15μmになるようにスピラコーター(岡田精工社製)により塗布し乾燥し被覆フェライト粉を得た。得られた被覆フェライト粉を電気炉中にて150℃で1時間放置して焼成した。冷却後フェライト粉バルクを目開き106μmの篩を用いて解砕し、キャリアを得た。結着樹脂膜厚測定は、透過型電子顕微鏡にてキャリア断面を観察することにより、キャリア表面を覆う被覆膜を観察することができるため、その膜厚の平均値をもって膜厚とした。こうして、重量平均粒径35μmのキャリアAを得た。
上記トナーa〜yと上記キャリアAを用い、キャリア100重量部に対しトナー7重量部を容器が転動して攪拌される型式のターブラミキサーを用いて均一混合し帯電させて2成分系現像剤a〜yを作製した。
(転写効率(%))
富士ゼロックス社製のDocuColor 8000 Digital Pressを改造して、線速及び転写時間を調整可能にチューニングした評価機を用い、各現像剤について、A4サイズ、トナー付着量0.6mg/cm2のベタパターンをテスト画像として出力するランニング試験を行った。テスト画像10万枚、100万枚出力後、一次転写における転写効率を下記式(3)により、二次転写における転写効率を下記式(4)により、それぞれ求めた。なお、評価基準は下記のとおりである。
一次転写効率(%)=(中間転写体上に転写されたトナー量/電子写真感光体上に現像されたトナー量)×100 ・・・ (3)
二次転写効率(%)=(中間転写体上に転写されたトナー量−中間転写体上の転写残トナー量/中間転写体上に転写されたトナー量)×100 ・・・ (4)
評価基準は下記の通りとした。
◎・・・90%以上
○・・・85%以上90%未満
△・・・80%以上85%未満
×・・・80%未満
リコー製フルカラー複合機Imagio NeoC600Proの定着部を改造し、温度及び線速を調整可能にした定着装置を用いて、普通紙及び厚紙の転写紙(株式会社リコー製のタイプ6000<70W>及び複写印刷用紙<135>)にベタ画像で、0.85±0.1mg/cm2のトナー付着量で定着評価した。定着画像をパットで擦った後の画像濃度の残存率が70%以上となる定着ロール温度をもって定着下限温度とした。
評価基準は下記の通りとした。
◎:120℃未満
○:140℃未満120℃以上
△:160℃未満140℃以上
×:160℃以上
〜ホットオフセット発生温度〜
リコー製フルカラー複合機Imagio NeoC600Proの定着部を改造し、温度及び線速を調整可能にした定着装置を用いて、前記普通紙にベタ画像で0.85±0.3mg/cm2のトナーが現像されるように調整した。得られた画像を加熱ローラの温度を変えて定着し、ホットオフセットの発生する定着温度(オフセット発生温度)を測定した。
評価基準は下記の通りとした。
◎:210℃以上
○:210℃未満190℃以上
△:190℃未満170℃以上
×:170℃未満
1 トナー
2 トナー粒子本体
3 樹脂粒子
(図2の符号)
500 ローラ式帯電装置
501 帯電ローラ
502 芯金
503 導電ゴム層
504 電源
505 感光体
(図3の符号)
510 ブラシ式帯電装置
511 ブラシローラ(ファーブラシローラ又は磁気ブラシローラ)
512 芯金
513 ブラシ部
514 電源
515 感光体
(図4の符号)
600 現像装置
601 現像スリーブ
602 電源
603 現像部
604 感光体
605 トナー
(図5、6の符号)
710 加熱ローラ
710 定着ローラ(対向回転体)
721 芯金
722 弾性部材
730 定着ベルト(耐熱性ベルト、トナー加熱媒体)
731 基体
732 発熱層
733 中間層
734 離型層
740 加圧ローラ(加圧回転体)
741 芯金
742 弾性部材
750 温度検知部材
760 誘導加熱手段
761 励磁コイル
762 コイルガイド板
763 励磁コイルコア
764 励磁コイルコア支持部材
770 記録媒体
A ベルトの回転方向
N 定着ニップ部
W1 接触部位
T トナー像
(図7の符号)
800 プロセスカートリッジ
801 感光体
802 帯電手段
803 現像手段
804 トナー
805 現像ローラ
806 クリーニング手段
(図8の符号)
100 画像形成装置
120Bk 画像書込部(黒)
120C 画像書込部(シアン)
120M 画像書込部(マゼンダ)
120Y 画像書込部(イエロー)
130Bk 画像形成部(黒)
130C 画像形成部(シアン)
130M 画像形成部(マゼンダ)
130Y 画像形成部(イエロー)
140 給紙部
150 定着装置
160 レジストローラ対
170 2次転写ローラ
180 転写ベルト
200Bk 現像装置(黒)
200C 現像装置(シアン)
200M 現像装置(マゼンダ)
200Y 現像装置(イエロー)
210Bk 感光体(黒)
210C 感光体(シアン)
210M 感光体(マゼンダ)
210Y 感光体(イエロー)
215Bk 帯電装置(黒)
215C 帯電装置(シアン)
215M 帯電装置(マゼンダ)
215Y 帯電装置(イエロー)
220 中間転写ベルト
230Bk 1次転写装置(黒)
230C 1次転写装置(シアン)
230M 1次転写装置(マゼンダ)
230Y 1次転写装置(イエロー)
241 導電性ローラ
242 導電性ローラ
243 導電性ローラ
250Bk トナー移送管(黒)
250C トナー移送管(シアン)
250M トナー移送管(マゼンダ)
250Y トナー移送管(イエロー)
260 中間転写ベルトクリーニング装置
261 導電性ファーブラシ
262 導電性ファーブラシ
300Bk クリーニング装置(黒)
300C クリーニング装置(シアン)
300M クリーニング装置(マゼンダ)
300Y クリーニング装置(イエロー)
(図9の符号)
10 中間転写体
14 第1の支持ローラ
15 第2の支持ローラ
16 第3の支持ローラ
17 中間転写体クリーニング装置
18 画像形成手段
20 タンデム画像形成装置
21 露光手段
22 2次転写手段
23 ローラ
24 2次転写ベルト
25 定着装置
26 定着ベルト
27 加圧ローラ
28 シート反転装置
30 原稿台
32 コンタクトガラス
33 第1走行体
34 第2走行体
35 結像レンズ
36 読取りセンサ
40、40Y、40C、40M 感光体
42 給紙ローラ
43 ペーパーバンク
44 給紙カセット
45 分離ローラ
46 給紙路
47 搬送ローラ
48 給紙路
49 レジストローラ
50 給紙ローラ
51 手差しトレイ
52 分離ローラ
53 給紙路
55 切換爪
56 排出ローラ
57 排紙トレイ
62 1次転写装置
100 画像形成装置
101 画像形成装置本体
200 給紙テーブル
300 スキャナ
400 原稿自動搬送装置(ADF)
Claims (22)
- 下記式(I)で示されるシルセスキオキサン(a)を含む付加重合性単量体を重合させるか、または該シルセスキオキサン(a)と付加重合性単量体(b)とを共重合体させて得られる、トナー表面に付着固定化して用いるための体積平均粒径10〜500nmの樹脂粒子。
- 前記式(I)においてR1〜R7はそれぞれ独立して、任意のメチレンが酸素で置き換えられていてもよい、炭素数1〜20のフルオロアルキル;少なくとも1つの水素がフッ素もしくはトリフルオロメチルで置き換えられた、炭素数6〜20のフルオロアリール;またはアリール中の少なくとも1つの水素がフッ素もしくはトリフルオロメチルで置き換えられた、炭素数7〜20のフルオロアリールアルキルを示すことを特徴とする、請求項1記載の樹脂粒子。
- 式(I)におけるR1〜R7がそれぞれ独立して、エチル、イソブチル、イソオクチル、フェニル、シクロペンチル、シクロヘキシル、3,3,3-トリフルオロプロピル、3,3,4,4,4-ペンタフルオロブチル、3,3,4,4,5,5,6,6,6-ノナフルオロヘキシル、トリデカフルオロ-1,1,2,2-テトラヒドロオクチル、ヘプタデカフルオロ-1,1,2,2-テトラヒドロデシル、ヘンイコサフルオロ-1,1,2,2-テトラヒドロドデシル、ペンタコサフルオロ-1,1,2,2-テトラヒドロテトラデシル、(3-ヘプタフルオロイソプロポキシ)プロピル、ペンタフルオロフェニルプロピル、ペンタフルオロフェニル、またはα,α,α-トリフルオロメチルフェニルを示すことを特徴とする、請求項1または請求項2記載の樹脂粒子。
- 式(I)におけるA1が、ラジカル重合性官能基を示すことを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項記載の樹脂粒子。
- 式(I)におけるA1が、(メタ)アクリルまたはスチリルを含むことを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載の樹脂粒子。
- 式(II)において、Y1が炭素数2〜6のアルキレンを示し、Xが水素または炭素数1〜3のアルキルを示し、式(III)において、Y2が単結合または炭素数1〜6のアルキレンを示す、請求項6記載の樹脂粒子。
- 式(II)において、Y1がプロピレンを示し、Xは水素またはメチルを示し、式(III)において、Y2が単結合またはエチレンを示す、請求項7記載の樹脂粒子。
- 付加重合性単量体(b)が、(メタ)アクリル酸化合物またはスチレン化合物である、請求項1〜8のいずれか一項記載の樹脂粒子。
- 前記樹脂粒子が、スチレン重合体、アクリル酸エステル重合体、又はメタクリル酸エステル重合体を含む架橋樹脂の微粒子であることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項記載の樹脂粒子。
- 少なくとも結着樹脂と着色剤とを含むトナー材料を有機溶媒に溶解又は分散してトナー材料の溶解又は分散液を作成する工程と、前記トナー材料の溶解又は分散液を水系媒体中に添加して乳化乃至分散させて乳化乃至分散液を作成する工程と、前記乳化乃至分散液から有機溶媒を除去する工程とによって製造されるトナーであって、前記乳化乃至分散液を作成する工程または乳化乃至分散液から有機溶媒を除去する工程において、水系媒体中に、請求項1〜10のいずれか1項記載の樹脂粒子を含有させたことを特徴とするトナー。
- 少なくと結着樹脂と着色剤とを含むトナー材料を重合性単量体に溶解又は分散してトナー材料の溶解又は分散液を作成する工程と、前記トナー材料の溶解又は分散液を水系媒体中に添加して乳化分散させて乳化分散液を作成する工程と、得られた乳化分散液を重合する工程とによって製造されるトナーであって、前記乳化分散液を作成する工程または乳化分散液を重合する工程において、水系媒体中に、請求項1〜10のいずれか1項記載の樹脂粒子を含有させたことを特徴とするトナー。
- 少なくとも結着樹脂と着色剤とを含むトナー材料を水系媒体中で分散してトナー材料の分散液を得る工程と、該分散物を水系媒体中で凝集させる工程と、凝集物を加熱融着させる工程によって製造されるトナーであって、前記凝集工程又は加熱融着工程において水系媒体中に請求項1〜10のいずれか1項記載の樹脂粒子を含有させたことを特徴とするトナー。
- 前記トナーの平均円形度が0.950から0.990を特徴とする請求項11〜13のいずれか1項記載のトナー
- 前記トナーの比表面積が0.5m2/gから4.0m2/gを特徴とする請求項11〜14のいずれか1項記載のトナー。
- 前記結着樹脂がポリエステル系樹脂を含むことを特徴とする請求項11〜15のいずれか1項記載のトナー。
- 前記トナー材料は、活性水素基含有化合物及び該化合物と反応可能な変性ポリエステル樹脂を含むことを特徴とする請求項11〜16のいずれか1項記載のトナー。
- 電子写真感光体を帯電手段により帯電させる帯電工程と、前記帯電された電子写真感光体上に露光手段により静電潜像を形成する露光工程と、前記静電潜像を形成された電子写真感光体上にトナーを含む現像手段によりトナー像を形成する現像工程と、前記電子写真感光体上に形成されたトナー像を一次転写手段により中間転写体上に転写する一次転写工程と、前記中間転写体上に転写されたトナー像を二次転写手段により記録材上に転写する二次転写工程と、前記記録材上に転写されたトナー像を熱及び圧力定着部材を含む定着手段により記録材上に定着させる定着工程と、前記一次転写手段によりトナー像を中間転写体上に転写した電子写真感光体の表面に付着している転写残トナーをクリーニング手段によりクリーニングするクリーニング工程とを備え、前記現像工程におけるトナーが請求項11〜17のいずれか1項記載のトナーであることを特徴とするフルカラー画像形成方法。
- 前記二次転写工程において、トナー像の記録材への転写の線速度は300〜1000mm/secであり、二次転写手段のニップ部での転写時間は0.5〜20msecであることを特徴とする請求項18記載のフルカラー画像形成方法。
- タンデム方式の電子写真画像形成プロセスを採用したことを特徴とする請求項18又は19記載のフルカラー画像形成方法。
- 電子写真感光体と、前記電子写真感光体を帯電させる帯電手段と、前記帯電された電子写真感光体上に静電潜像を形成する露光手段と、前記電子写真感光体上に形成された静電潜像をトナーによりトナー像とする現像手段と、前記電子写真感光体上に形成されたトナー像を中間転写体を介して又は介さずに記録材上に転写する転写手段と、前記記録材上に転写されたトナー像を熱及び圧力定着部材により記録材上に定着させる定着手段定着工程と、前記転写手段によりトナー像を中間転写体又は記録材上に転写した後の電子写真感光体表面に付着している転写残トナーをクリーニングするクリーニング手段とを備えた画像形成装置において用いられるプロセスカートリッジであって、少なくとも前記電子写真感光体、及び請求項11〜17のいずれか1項記載のトナーを備えた前記現像手段を、一体に支持して画像形成装置本体に着脱自在としたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
- 前記帯電手段、前記転写手段及び前記クリーニング手段から選ばれる少なくとも一つの手段をさらに含むことを特徴とする請求項21記載のプロセスカートリッジ。
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