JP5779851B2 - 静電荷像現像用トナー、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及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
一方、上記電子写真法に用いるトナーを製造する方法として、例えば、乳化凝集・合一法によるトナーの製造方法が提案されている(例えば、特許文献2又は3参照)
また、トナーに関しては、例えば、結着樹脂に結晶性ポリエステル樹脂および非晶性ポリエステル樹脂と併用する方法が提案されている(例えば、特許文献4又は5参照)。
請求項1に係る発明は、
アルケニル基を有し、前記アルケニル基のうち分岐構造を有するアルケニル基の数が5%以上20%以下である非晶性ポリエステル樹脂と、
下記式で表されるエステル基濃度Mが0.077以上0.08以下の脂肪族系結晶性ポリエステル樹脂と、
を含有する結着樹脂を含む、静電荷像現像用トナーである。
式:エステル基濃度M=K/A
ただし上記式中、Kは前記結晶性ポリエステル樹脂中のエステル基数を表し、Aは前記結晶性ポリエステル樹脂の高分子鎖を構成する原子数を表す。
前記分岐構造を有するアルケニル基は、分岐部の炭素数が2以上5以下である、請求項1に記載の静電荷像現像用トナーである。
請求項1又は請求項2に記載の静電荷像現像用トナーを含む、静電荷像現像剤である。
請求項1又は請求項2に記載の静電荷像現像用トナーが収容された、トナーカートリッジである。
請求項3に記載の静電荷像現像剤が収容された現像手段を備えた、プロセスカートリッジである。
像保持体と、
前記像保持体の表面を帯電する帯電手段と、
前記帯電手段により帯電された前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、
前記像保持体の表面に形成された前記静電荷像を請求項3に記載の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手段と、
前記像保持体の表面に形成された前記トナー像を被転写体の表面に転写する転写手段と、
前記被転写体の表面に転写された前記トナー像を前記被転写体に定着させる定着手段と、
を有する画像形成装置である。
本実施形態に係る静電荷像現像用トナー(以下、単に「トナー」と称することがある。)は、アルケニル基を有し、アルケニル基のうち分岐構造を有するアルケニル基の数が5%以上である非晶性ポリエステル樹脂と、下記式で表されるエステル基濃度Mが0.077以上0.08以下の結晶性ポリエステル樹脂と、を含有する結着樹脂を含む。但し、以下の実施形態に係るトナーでは、非晶性ポリエステル樹脂に含まれるアルケニル基のうち分岐構造を有するアルケニル基の数は5%以上20%以下とする。また、結晶性ポリエステル樹脂のエステル基濃度Mは0.077以上0.08以下とし、前記エステル基濃度Mを有する結晶性ポリエステル樹脂は脂肪族系結晶性ポリエステル樹脂とする。
式:エステル基濃度M=K/A
ただし、上記式中、Kは結晶性ポリエステル樹脂中のエステル基数を表し、Aは結晶性ポリエステル樹脂の高分子鎖を構成する原子数を表す。
すなわち、本実施形態のトナーにおいては、トナーの帯電性の低下を抑制するために、エステル基濃度Mが上記範囲である結晶性ポリエステル樹脂と、分岐構造を有するアルケニル基の数が上記範囲である非晶性ポルエステル樹脂と、を組み合わせて用いる。
しかしながら本実施形態のように、エステル基濃度Mが上記範囲内であり、かつ、分岐構造を有するアルケニル基の数を上記範囲とすると、トナーの低温定着性が実現されるだけでなく、トナーの帯電性低下の抑制も実現される。その理由は明確ではないが、次のように推測される。
さらに本実施形態では、上記エステル基濃度Mが上記範囲内であるため、エステル基濃度Mが上記範囲よりも低い場合に比べ、上記の通りトナーの低温定着性が良好である。ここで「低温定着」とは、トナーを150℃程度以下で加熱して定着させることをいう。なお、本実施形態においてトナーの低温定着性が良好である理由は定かではないが、上記エステル基濃度Mが低すぎることに起因する結晶性ポリエステル樹脂の融点上昇が抑制されるためであると推測される。
しかしながら、本実施形態のトナーを用いれば、結晶性ポリエステル樹脂が芳香族である場合に限られず、脂肪族である場合においても、上記トナーの帯電性の低下が抑制され、それに起因する現像性及び転写性の低下が抑制される。
ここで、結晶性ポリエステル樹脂が脂肪族系ポリエステル樹脂であるとは、結晶性ポリエステル樹脂を構成する構造単位のうち、脂肪族系の構造単位(すなわち、芳香環を有さない構造単位)が75モル%以上であることを言う。
ここで、「分岐部」とは、分岐構造を有するアルケニル基のうち、一番長い幹である主鎖を除くその他の部分、すなわちアルケニル基の側鎖部分を意味する。また「分岐部の炭素数」とは、上記側鎖を構成する炭素の数の合計であり、分岐部が複数存在する場合はその複数の分岐部を構成する炭素の数の合計を意味する。
上記分岐部の炭素数は、NMR分析から推定することが可能である。分岐度合いの差異はアルケニルコハク酸の融点に影響を与えることから、分岐度の異なるアルケニルコハク酸は分留により分離することができる。上記分留により得られた分岐度が各々異なるアルケニルコハク酸のH−NMRおよびC−NMRのスペクトルデータを参考に、実際のトナーのNMRにおけるアルケニルコハク酸由来のスペクトル形状を詳細比較することにより、実際のトナー中におけるアルケニルコハク酸の分岐部の炭素数を推定することが可能である。
−結着樹脂−
本実施形態に係るトナーには、結着樹脂として、アルケニル基を有する非晶性ポルエステル樹脂と結晶性ポリエステル樹脂とが用いられる。必要に応じて、その他の結着樹脂(例えば、スチレンアクリル系樹脂)などを併用してもよい。ただし、その他の結着樹脂を併用する場合、全結着樹脂に占めるアルケニル基を有する非晶性ポルエステル樹脂と結晶性ポリエステル樹脂との合計量の割合としては、例えば50質量%以上が挙げられ、70質量%以上であってもよい。
また、ガラス転移温度は、ASTM D3418−82に規定された方法(DSC法)で測定した値をいう。
結晶性ポリエステル樹脂は多価カルボン酸成分と多価アルコール成分とから合成される。なお、本実施形態においては、結晶性ポリエステル樹脂として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。以下に、結晶性ポリエステル樹脂の合成に好適な多価カルボン酸成分および多価アルコール成分について説明する。
スルホン酸基を持つジカルボン酸としては、例えば、2−スルホテレフタル酸ナトリウム塩、5−スルホイソフタル酸ナトリウム塩、スルホコハク酸ナトリウム塩等が挙げられるが、これらに限定されない。また、これらの低級アルキルエステル、酸無水物等も挙げられる。これらスルホン酸基を有する2価以上のカルボン酸成分の含有量としては、ポリエステルを構成する全カルボン酸成分に対して、例えば1モル%以上15モル%以下の範囲が挙げられ、2モル%以上10モル%以下の範囲であってもよい。
ここで、エステル基濃度Mは、上記の通り下記式で表され、下記式中、Kは結晶性ポリエステル樹脂中のエステル基数を表し、Aは結晶性ポリエステル樹脂の高分子鎖を構成する原子数を表す。
式:エステル基濃度M=K/A
式:エステル基濃度M=2/A’
(上記式中、A’は1の繰り返し単位における高分子鎖を構成する原子数を表す。)
本明細書に記載のエステル基濃度Mは、以上の算出方法によって求めた値である。
なお、トナーの帯電性の低下がさらに抑制されるエステル基濃度Mとしては、例えば、0.077以上0.08以下の範囲が挙げられる。
本実施形態において使用される非晶性ポリエステル樹脂は、アルケニル基を有し、アルケニル基のうち分岐構造を有するアルケニル基の数が5%以上である。
上記アルケニルコハク酸としては、例えば炭素数12以上18以下のアルケニル基を有するアルケニルコハク酸が挙げられ、具体的には、例えば、炭素数12のアルケニル基を有するドデセニルコハク酸、炭素数16のアルケニル基を有するヘキサデセニルコハク酸、炭素数17のアルケニル基を有するヘプタデセニルコハク酸、及び炭素数18のアルケニル基を有するオクタデセニルコハク酸等が挙げられる。また、それらのうち特に入手が容易なものとしては、例えば、炭素数12のアルケニルコハク酸、すなわちドデセニルコハク酸が挙げられる。ドデセニルコハク酸を多価カルボン酸として用いることにより、炭素数12のアルケニル基(すなわちドデセニル基)を有する非晶性ポリエステル樹脂が合成される。
ここで、分岐構造を有するアルケンの割合が5モル%以上であるアルケンを得る方法としては、例えば、上記アルケンを分留することにより、分岐構造を有するアルケンの割合を5モル%以上とする方法が挙げられる。上記分留は、例えば、分岐構造の有無や分岐部の炭素数によってアルケンの沸点が異なることを利用して行われる。
本実施形態においては、非晶性ポリエステル樹脂と共に、非晶性ポリエステル樹脂以外のその他の非晶性樹脂を併用してもよい。本実施形態に係るトナーに用いられるその他の非晶性樹脂としては、例えば、従来公知の熱可塑性結着樹脂などが挙げられ、具体的には、例えば、スチレン、パラクロロスチレン、α−メチルスチレン等のスチレン類の単独重合体又は共重合体(スチレン系樹脂);アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−プロピル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸2−エチルヘキシル等のビニル基を有するエステル類の単独重合体又は共重合体(ビニル系樹脂);アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のビニルニトリル類の単独重合体又は共重合体(ビニル系樹脂);ビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等のビニルエーテル類の単独重合体又は共重合体(ビニル系樹脂);ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルイソプロペニルケトン等のビニルケトン類の単独重合体又は共重合体(ビニル系樹脂);エチレン、プロピレン、ブタジエン、イソプレン等のオレフィン類の単独重合体又は共重合体(オレフィン系樹脂);エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、ポリエーテル樹脂等の非ビニル縮合系樹脂、及びこれらの非ビニル縮合系樹脂とビニル系モノマーとのグラフト重合体などが挙げられる。
本実施形態のトナーには、必要に応じて着色剤が含まれていてもよい。
着色剤としては、例えば、ファーネスブラック、チャンネルブラック、アセチレンブラック、サーマルブラック等のカーボンブラック;ベンガラ、紺青、酸化チタン等の無機顔料;ファストイエロー、ジスアゾイエロー、ピラゾロンレッド、キレートレッド、ブリリアントカーミン、パラブラウン等のアゾ顔料;銅フタロシアニン、無金属フタロシアニン等のフタロシアニン顔料;フラバントロンイエロー、ジブロモアントロンオレンジ、ペリレンレッド、キナクリドンレッド、ジオキサジンバイオレット等の縮合多環系顔料;等が挙げられる。
着色剤の含有量としては、例えば、結着樹脂100質量部に対して1質量部以上30質量部以下が挙げられ、1質量部以上20質量部以下でもよく、1質量部以上10質量部以下でもよく、2質量部以上10質量部以下でもよく、2質量部以上7質量部以下でもよい。
本実施形態のトナーには、必要に応じて離型剤を用いてもよい。
離型剤としては、例えば、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等の天然ワックス、低分子量ポリプロピレン、低分子量ポリエチレン、サゾールワックス、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、パラフィンワックス、モンタンワックス等の合成或いは鉱物・石油系ワックス;脂肪酸エステル、モンタン酸エステル等のエステル系ワックス;などが挙げられるが、これに限定されるものではない。また、これらの離型剤は、1種単独で用いてもよく、2種以上併用してもよい。
離型剤の含有量としては、例えば、結着樹脂100質量部に対して1質量部以上30質量部以下の範囲内が挙げられ、2質量部以上20質量部以下の範囲内であってもよい。
内添剤は、例えば湿式法により添加が行われてもよい。内添剤としては、例えば、フェライト、マグネタイト、還元鉄、コバルト、ニッケル、マンガン等の金属、合金、またはこれら金属を含む化合物などの磁性体等が挙げられる。
また、無機粉体は、トナーの粘弾性調整を目的として添加されてもよい。無機粉体の具体例としては、例えば、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、燐酸カルシウム、酸化セリウム等のトナー表面の外添剤として使用されるすべての無機粒子が挙げられる。
トナー母粒子表面に乾式法により添加される外添剤としては、無機粒子や有機粒子が挙げられる。
トナーの溶融温度は、特に限定されるものではないが、45℃以上110℃以下の範囲内であってもよく、60℃以上90℃以下の範囲内であってもよい。
この溶融温度はJIS K−7121に基いて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られる。
ここで、体積平均粒径および個数平均粒径は、コールターマルチサイザーII(コールター社製)を用い、電解液はISOTON−II(コールター社製)を使用して測定される。
試料を懸濁した電解液は超音波分散器で1分間分散処理を行い、コールターマルチサイザーII型により、アパーチャー径として100μmアパーチャーを用いて2μm以上50μm以下の範囲にある粒子の粒度分布を測定する。なお、サンプリングする粒子数は50000個である。
本実施形態に係るトナーの製造方法としては、例えば、乳化凝集・合一法を利用して作製する方法が挙げられる。ここで、トナーの作製に際しては、例えば、トナーを構成する各材料を水系分散液に分散させた分散液(樹脂粒子分散液等)を準備する(乳化工程)。続いて、樹脂粒子分散液や、その他必要に応じて用いられる各種の分散液(着色剤分散液や離型剤分散液等)を混合して原料分散液を準備する。
次に、原料分散液中で、凝集粒子を形成する凝集粒子形成工程と、凝集粒子を融合する融合工程とを経て、トナー母粒子を得る。なお、コア粒子と、このコア粒子を被覆するシェル層とを有するいわゆるコアシェル構造型のトナーを作製する場合には、例えば、凝集粒子形成工程を終えた後の原料分散液に、樹脂粒子分散液を添加して(トナー化した際にコア粒子となる)凝集粒子表面に樹脂粒子を付着させて(トナー化した際にシェル層となる)被覆層を形成する被覆層形成工程を実施し、その後に融合工程を実施する。なお、被覆層形成工程に用いる樹脂成分は、コア粒子を構成する樹脂成分と同一であっても異なっていてもよいが、通常は、非晶性樹脂が用いられる。
−乳化工程−
凝集粒子形成工程に用いる原料分散液を準備するために、乳化工程では、トナーを構成する主要な材料を、水系媒体中に分散させた乳化分散液を調整する。以下、樹脂粒子分散液や、着色剤分散液、離型剤分散液等について説明する。
樹脂粒子分散液中に分散する樹脂粒子の体積平均粒径としては、例えば0.01μm以上1μm以下の範囲が挙げられ、0.03μm以上0.8μm以下であってもよく、0.03μm以上0.6μmであってもよい。
なお、樹脂粒子等、原料分散液中に含まれる粒子の体積平均粒径は、レーザー回析式粒度分布測定装置(堀場製作所製、LA−700)で測定される。
前記水系媒体としては、例えば、蒸留水、イオン交換水等の水、アルコール類などが挙げられる。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。また、前記水系媒体に界面活性剤を添加混合しておいてもよい。
着色剤分散液を調整する際の分散方法としては、例えば回転せん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、ダイノミルなどの一般的な分散方法を使用してもよく、なんら制限されるものではない。必要に応じて、界面活性剤を使用して着色剤の水分散液を調製したり、分散剤を使用して着色剤の有機溶剤分散液を調製したりしてもよい。分散に用いる界面活性剤や分散剤としては、結着樹脂を分散させる際に用い得る分散剤と同様のものを用いてもよい。
また、原料分散液を調整する際に、着色剤分散液は、その他の粒子を分散させた分散液と共に一度に混合してもよいし、分割して多段回で添加混合してもよい。
着色剤分散液に含まれる着色剤の含有量としては、例えば、5質量%以上50質量%以下が挙げられ、10質量%以上40質量%以下であってもよい。
離型剤分散液は、ポリエステル樹脂以外の結着樹脂を乳化分散する場合と同様、例えば、離型剤を水中にイオン性界面活性剤等と共に分散し、離型剤の溶融温度以上に加熱し、ホモジナイザーや圧力吐出型分散機を用いて強い剪断力を印加することにより調製される。これにより、例えば体積平均粒径が1μm以下の離型剤粒子を分散させる。また、離型剤分散液における分散媒としては、例えば結着樹脂に用いる分散媒と同様のものを用いてもよい。
凝集粒子形成工程においては、例えば、樹脂粒子分散液の他に、着色剤分散液及び離型剤分散液を加え、必要に応じて添加されるその他の分散液を混合して得られた原料分散液に対して、凝集剤を更に添加して加熱し、これらの粒子を凝集させた凝集粒子を形成する。なお、上記加熱においては、例えば、結晶性ポリエステル樹脂の溶融温度付近(溶融温度±20℃)の温度で、且つ、溶融温度以下の温度にて加熱し、これらの粒子を凝集させた凝集粒子を形成する。
なお、本実施形態において「室温」とは25℃をいう。
また、凝集剤の金属イオンと錯体もしくは類似の結合を形成する添加剤を必要に応じて用いてもよい。この添加剤としては、キレート剤が好適に用いられる。
キレート剤としては、例えば、酒石酸、クエン酸、グルコン酸などのオキシカルボン酸、イミノジ酸(IDA)、ニトリロトリ酢酸(NTA)、エチレンジアミンテトラ酢酸(EDTA)などが挙げられる。
なお、キレート剤は、凝集粒子形成工程や被覆層形成工程の実施中や実施前後において添加されるものであるが、添加に際して原料分散液の温度調整は必要なく、室温のまま加えてもよいし、凝集粒子形成工程や被覆層形成工程での槽内温度に調節した上で加えてもよい。
凝集粒子形成工程を経た後には、必要であれば被覆層形成工程を実施してもよい。被覆層形成工程では、上記した凝集粒子形成工程を経て形成された凝集粒子の表面に、被覆層形成用の樹脂粒子を付着させることにより被覆層を形成する。これにより、いわゆるコアシェル構造を有するトナーが得られる。
なお、被覆層形成工程を終えた後は、融合工程が実施されるが、被覆層形成工程と融合工程とを交互に繰り返し実施することにより、被覆層を多段階に分けて形成してもよい。
凝集粒子形成工程、あるいは、凝集粒子形成工程および被覆層形成工程を経た後に実施される融合工程では、これらの工程を経て形成された凝集粒子を含む懸濁液のpHを6.5以上8.5以下程度の範囲にすることにより、凝集の進行を停止させる。
そして、凝集の進行を停止させた後、加熱を行うことにより凝集粒子を融合させる。結着樹脂の溶融温度以上の温度で加熱を行うことにより凝集粒子を融合させてもよい。
凝集粒子の融合工程を終了した後、洗浄工程、固液分離工程、乾燥工程を経て所望のトナー粒子を得る。洗浄工程では、例えば、塩酸、硫酸、硝酸等の強酸の水溶液でトナー粒子に付着した分散剤を除去後、ろ液が中性になるまでイオン交換水などで洗浄する。また、固液分離工程としては、特に制限はないが、例えば、吸引濾過、加圧濾過等が挙げられる。さらに、乾燥工程も特に制限はないが、例えば、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挙げられる。
また、乾燥後のトナー粒子には、既述した種々の外添剤を必要に応じて添加してもよい。
本実施形態に係る静電荷像現像剤(以下、単に「現像剤」と称することがある。)は、本実施形態に係るトナーを含むものであれば特に限定されず一成分現像剤あるいは二成分現像剤のいずれであってもよい。二成分現像剤として用いる場合にはトナーと、キャリアとを混合して使用される。
キャリアの芯材の体積平均粒径としては、例えば、10μm以上500μm以下の範囲が挙げられ、30μm以上100μm以下であってもよい。
次に、本実施形態に係る静電荷像現像用トナーを用いた本実施形態に係る画像形成装置について説明する。
本実施形態に係る画像形成装置は、感光体(像保持体)と、前記感光体を帯電する帯電手段と、帯電した前記感光体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、前記感光体上に形成された前記静電荷像を本実施形態に係る静電荷像現像剤によりトナー像として現像する現像手段と、前記トナー像を被転写体上に転写する転写手段と、前記トナー像を定着する定着手段と、を有するものである。
以下、本実施形態に係る画像形成装置の一例を示すが、これに限定されるわけではない。なお、図に示す主用部を説明し、その他はその説明を省略する。
また、各ユニット10Y、10M、10C、10Kの現像装置(現像手段)4Y、4M、4C、4Kのそれぞれには、トナーカートリッジ8Y、8M、8C、8Kに収められたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの4色のトナーが供給される。
尚、1次転写ローラ5Yは、中間転写ベルト20の内側に配置され、感光体1Yに対向した位置に設けられている。更に、各1次転写ローラ5Y、5M、5C、5Kには、1次転写バイアスを印加するバイアス電源(図示せず)がそれぞれ接続されている。各バイアス電源は、図示しない制御部による制御によって、各1次転写ローラに印加する転写バイアスを可変する。
感光体1Yは、導電性(20℃における体積抵抗率:1×10−6Ωcm以下)の基体上に感光層を積層して形成されている。この感光層は、通常は高抵抗(一般の樹脂程度の抵抗)であるが、レーザ光線3Yが照射されると、レーザ光線が照射された部分の比抵抗が変化する性質を持っている。そこで、帯電した感光体1Yの表面に、図示しない制御部から送られてくるイエロー用の画像データに従って、露光装置3を介してレーザ光線3Yを出力する。レーザ光線3Yは、感光体1Yの表面の感光層に照射され、それにより、イエロー印字パターンの静電荷像が感光体1Yの表面に形成される。
このようにして感光体1Y上に形成された静電荷像は、感光体1Yの走行に従って予め定められた現像位置まで回転される。そして、この現像位置で、感光体1Y上の静電荷像が、現像装置4Yによって可視像(現像像)化される。
現像効率、画像粒状性、階調再現性等の観点から、直流成分に交流成分を重畳させたバイアス電位(現像バイアス)を現像剤保持体に付与してもよい。具体的には、現像剤保持体直流印加電圧Vdcを−300乃至−700Vとしたとき、現像剤保持体交流電圧ピーク幅Vp−pを0.5乃至2.0kVの範囲としてもよい。
イエローのトナー像が形成された感光体1Yは、引続き予め定められた速度で走行され、感光体1Y上に現像されたトナー像が予め定められた1次転写位置へ搬送される。
一方、感光体1Y上に残留したトナーはクリーニング装置6Yで除去されて回収される。
こうして、第1のユニット10Yにてイエロートナー像の転写された中間転写ベルト20は、第2乃至第4のユニット10M、10C、10Kを通して順次搬送され、各色のトナー像が重ねられて多重転写される。
なお、上記例示した画像形成装置は、中間転写ベルト20を介してトナー像を記録紙Pに転写する構成となっているが、この構成に限定されるものではなく、感光体から直接トナー像が記録紙に転写される構造であってもよい。
なお、本実施形態に係る画像形成装置において、トナーカートリッジには本実施形態に係るトナーが納められる。また、現像装置には本実施形態に係るトナーとキャリアとを含む本実施形態に係る現像剤が収容される。
図2は、本実施形態に係る静電荷像現像剤を収容するプロセスカートリッジの好適な一例の実施形態を示す概略構成図である。プロセスカートリッジ200は、現像装置111とともに、感光体107、帯電ローラ108、感光体クリーニング装置113、露光のための開口部118、及び、除電露光のための開口部117を取り付けレール116を用いて組み合わせ、そして一体化したものである。なお、図2において符号300は被転写体を示す。
そして、このプロセスカートリッジ200は、転写装置112と、定着装置115と、図示しない他の構成部分とから構成される画像形成装置本体に対して着脱自在としたものであり、画像形成装置本体とともに画像形成装置を構成するものである。
また像保持体として電子写真感光体を用いる場合、帯電手段としては、例えば、コロトロン帯電器、接触帯電器等が挙げられる。また転写手段においてコロトロン帯電器を用いてもよい。
本実施形態の画像形成方法は、上記の通り、像保持体表面に静電潜像を形成する潜像形成工程と、現像剤保持体に保持された現像剤を用いて像保持体表面に形成された静電潜像を現像してトナー画像を形成する現像工程と、像保持体表面に形成されたトナー画像を被転写体表面に転写する転写工程と、被転写体表面に転写されたトナー画像を熱定着する定着工程と、を少なくとも有するものであり、現像剤として上記本実施形態の静電荷像現像用トナーを含む現像剤を用いる。本実施形態の画像形成方法は、上記工程以外の工程を含むものであってもよい。
−結晶性樹脂粒子分散液1の調製−
加熱乾燥した三口フラスコに、1,10−ドデカン二酸(多価カルボン酸)250質量部、1,9−ノナンジオール(多価アルコール)150質量部、触媒としてジブチル錫オキサイド0.4質量部とを入れ、その後減圧操作により、三口フラスコ内の空気を窒素に置換して不活性雰囲気下として、機械攪拌により180℃、5時間攪拌し、且つ還流して反応を進行させた。反応中には、反応系内において生成した水を留去した。その後、減圧下において、230℃まで徐々に昇温し、3時間攪拌して粘稠な状態となったところでGPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィ;ポリスチレン換算)にて分子量を確認し、重量平均分子量25000になったところで、反応を停止し結晶性ポリエステル樹脂(結晶性樹脂1)を得た。
結晶性樹脂粒子分散液1の調製において、表1に示す多価カルボン酸及び多価アルコールを用いた以外は、同様の方法にて結晶性樹脂粒子分散液2から結晶性樹脂粒子分散液5を作製した。樹脂粒子の体積平均粒子径、固形分濃度、及びエステル基濃度Mを表1に示す。
ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物525質量部、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物225質量部、テレフタル酸375質量部、フマル酸20質量部、分岐構造を有するドデセニルコハク酸(分岐部の炭素数が3)の割合が15モル%であるドデセニルコハク酸(コハク酸1)120質量部、分岐構造を有するドデセニルコハク酸(分岐部の炭素数が3)の割合が2モル%未満であるドデセニルコハク酸(コハク酸2)180質量部、ジブチル錫オキサイド6質量部、を加熱乾燥した三口フラスコに入れた後、減圧操作により容器内の空気を減圧し、さらに窒素ガスにより不活性雰囲気下とし、機械攪拌にて230℃、常圧(101.3kPa)にて10時間反応させ、さらに8kPaにて1時間反応させた。210℃まで冷却して無水トリメリット酸を75質量部添加し、1時間反応させた後、8kPaにて軟化温度が120℃になるまで反応させ、非晶性ポリエステル樹脂(非晶性樹脂1)を得た。
なお、樹脂の軟化温度はフローテスター(島津製作所、CFT−5000)を用い、1gの試料を昇温速度6℃/分で加熱しながら、プランジャーにより1.96MPaの荷重を与え、直径1mm、長さ1mmのノズルから押し出し、試料の半量が流出した温度とした。
非晶性樹脂粒子分散液1の調整において、コハク酸1及びコハク酸2の添加量を表2のようにした以外は、同様の操作を実施し、非晶性樹脂粒子分散液を得た。得られたポリエステル樹脂粒子の体積平均粒径、固形分濃度、及び分岐構造を有するアルケニル基の数の割合を表2に示す。
ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物675質量部、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物75質量部、テレフタル酸300質量部、上記コハク酸1を120質量部、上記コハク酸2を180質量部、ジブチル錫オキサイド6質量部、を加熱乾燥した三口フラスコに入れた後、減圧操作により容器内の空気を減圧し、さらに窒素ガスにより不活性雰囲気下とし、機械攪拌にて230℃、常圧(101.3kPa)にて10時間反応させ、さらに8kPaにて1時間反応させた。180℃まで冷却してフマル酸300質量部、ハイドロキノン1.5質量部を添加し、210℃まで4時間かけて昇温した後、1時間反応させた後、8kPaにて軟化温度が110℃になるまで反応させ、非晶性ポリエステル樹脂(非晶性樹脂3)を得た。
非晶性樹脂粒子分散液3の調整において、コハク酸1及びコハク酸2の添加量を表2のようにした以外は、同様の操作を実施し、非晶性樹脂粒子分散液を得た。得られたポリエステル樹脂粒子の体積平均粒径、固形分濃度、及び分岐構造を有するアルケニル基の数の割合を表2に示す。
非晶性樹脂粒子分散液1の調整において、コハク酸1、コハク酸2、及び分岐構造を有するドデセニルコハク酸(分岐部の炭素数が3)の割合が20モル%であるドデセニルコハク酸(コハク酸3)の添加量を表2のようにした以外は、同様の操作を実施し、非晶性樹脂粒子分散液を得た。得られたポリエステル樹脂粒子の体積平均粒径、固形分濃度、及び分岐構造を有するアルケニル基の数の割合を表2に示す。
非晶性樹脂粒子分散液1の調整において、コハク酸1、コハク酸2、及び分岐構造を有するドデセニルコハク酸(分岐部の炭素数が2)の割合が15モル%であるドデセニルコハク酸(コハク酸4)の添加量を表2のようにした以外は、同様の操作を実施し、非晶性樹脂粒子分散液を得た。得られたポリエステル樹脂粒子の体積平均粒径、固形分濃度、及び分岐構造を有するアルケニル基の数の割合を表2に示す。
非晶性樹脂粒子分散液1の調整において、コハク酸1、コハク酸2、及び分岐構造を有するドデセニルコハク酸(分岐部の炭素数が4)の割合が15モル%であるドデセニルコハク酸(コハク酸5)の添加量を表2のようにした以外は、同様の操作を実施し、非晶性樹脂粒子分散液を得た。得られたポリエステル樹脂粒子の体積平均粒径、固形分濃度、及び分岐構造を有するアルケニル基の数の割合を表2に示す。
非晶性樹脂粒子分散液1の調整において、コハク酸1及びコハク酸2の代わりに、分岐構造を有するトリデセニルコハク酸(分岐部の炭素数が3)の割合が15モル%であるトリデセニルコハク酸(コハク酸6)を用い、その添加量を表2のようにした以外は、同様の操作を実施し、非晶性樹脂粒子分散液を得た。得られたポリエステル樹脂粒子の体積平均粒径、固形分濃度、及び分岐構造を有するアルケニル基の数の割合を表2に示す。
非晶性樹脂粒子分散液1の調整において、コハク酸1、コハク酸2、及び分岐構造を有するドデセニルコハク酸(分岐部の炭素数が1)の割合が15モル%であるドデセニルコハク酸(コハク酸7)を300質量部用いた以外は、同様の操作を実施し、非晶性樹脂粒子分散液を得た。得られたポリエステル樹脂粒子の体積平均粒径は164nmであり、固形分濃度は40質量%であり、分岐構造を有するアルケニル基の数の割合は15モル%であった。
非晶性樹脂粒子分散液1の調整において、コハク酸1、コハク酸2、及び分岐構造を有するドデセニルコハク酸(分岐部の炭素数が5)の割合が15モル%であるドデセニルコハク酸(コハク酸8)を300質量部用いた以外は、同様の操作を実施し、非晶性樹脂粒子分散液を得た。得られたポリエステル樹脂粒子の体積平均粒径は166nmであり、固形分濃度は40質量%であり、分岐構造を有するアルケニル基の数の割合は15モル%であった。
非晶性樹脂粒子分散液1の調整において、コハク酸1、コハク酸2、及び分岐構造を有するドデセニルコハク酸(分岐部の炭素数が6)の割合が15モル%であるドデセニルコハク酸(コハク酸9)を300質量部用いた以外は、同様の操作を実施し、非晶性樹脂粒子分散液を得た。得られたポリエステル樹脂粒子の体積平均粒径は164nmであり、固形分濃度は40質量%であり、分岐構造を有するアルケニル基の数の割合は15モル%であった。
非晶性樹脂粒子分散液1の調整において、コハク酸1及びコハク酸2の代わりに、分岐構造を有するヘキサデセニルコハク酸(分岐部の炭素数が3)の割合が15モル%であるヘキサデセニルコハク酸(コハク酸10)を300質量部用いた以外は、同様の操作を実施し、非晶性樹脂粒子分散液を得た。得られたポリエステル樹脂粒子の体積平均粒径は165nmであり、固形分濃度は40質量%であり、分岐構造を有するアルケニル基の数の割合は15モル%であった。
・エステルワックスWEP5(日本油脂(株)製):500質量部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株):ネオゲンRK):50質量部
・イオン交換水:1700質量部
以上を110℃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(ゴ−リン社)で分散処理し、平均粒径が0.180μmである離型剤を分散させてなる離型剤分散液1(離型剤濃度:31.1重量%)を調製した。
・シアン顔料(大日精化(株)製、Pigment Blue 15:3(銅フタロシアニン)):1000質量部
・アニオン界面活性剤(第一工業製薬社製:ネオゲンRK):150質量部
・イオン交換水:9000質量部
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分散液1を調製した。着色剤分散液における着色剤(シアン顔料)の平均粒径は、0.136μm、着色剤粒子濃度は25.1重量%であった。
・結晶性樹脂粒子分散液1 57質量部
・非晶性樹脂粒子分散液1 310質量部
・着色剤分散液1 62質量部
・アニオン性界面活性剤(Dowfax2A1 20%水溶液) 15質量部
・離型剤分散液1 77質量部
トナー1の体積平均粒径は5.8μmであった。トナーに含まれる非晶性ポリエステル樹脂のアルケニル基のうち分岐構造を有するアルケニル基の数の割合を表3に示す。
トナー1の作製において、用いた結晶性樹脂粒子分散液及び非晶性樹脂粒子分散液の種類を表3から表5のようにした以外は、同様の作業を行い、トナーを得た。なお、非晶性樹脂粒子分散液を二種類用いている場合は、二種類の非晶性樹脂粒子を等量ずつ用い、合計でトナー1の場合と同じ添加量となるようにした。トナーの体積平均粒径はいずれも5.8μmであった。トナーに含まれる非晶性ポリエステル樹脂のアルケニル基のうち分岐構造を有するアルケニル基の数の割合を表3から表5に示す。
ポリメチルメタアクリレート樹脂(Mw:80000、綜研化学社製)を1%コートした体積平均粒径が35μmのフェライトキャリアに対し、トナー濃度が5%になるように表3から表5に記載したトナーを秤量し、ボールミルで5分間攪拌、混合して現像剤を作製した。
画像形成装置には、現像器の現像バイアスとして直流成分と交流成分とのどちらも印加されるように改造した富士ゼロックス社製カラー複写機DocuCentreII−C3300を用いた。上記現像バイアスは、具体的には、直流バイアスとして−520V,交流バイアスとしてVpp1.5kVを各々独立に印加した。
上記改造機を画像形成装置として用い、これに前記現像剤を装填し、直流バイアス又はと交流バイアスを印加した現像条件でトナー載り量を15.0g/m2に調整して画像出しを行い、以下の低温定着性評価及びカブリ評価を行った。
具体的には、まず、前記画像形成装置から定着装置を取り外し、未定着画像を採取した。画像条件は25mm×25mmのソリッド画像で、トナー載り量は15.0g/m2、記録紙は富士ゼロックス社製JD紙を使用した。
次いで、DocuCentreII−C3300の定着器を定着温度が100℃から200℃まで5℃おきに変わるように改造して、定着温度を段階的に上昇させながら、前記未定着画像の定着性を評価した。
なお、定着性は、離型不良による画像欠損のない良好な定着画像を折り曲げて50g重の荷重をかけ、その部分の画像欠損度合いを観察し、多少の画像の剥がれが観測されるものの実用上の問題がないと判断されるレベル以上となる定着温度を最低定着温度として、低温定着性の指標とした。得られた結果を表3から表5に示す。
上記のDocuCentreII−C3300改造機を用いて、温度35℃、相対湿度50%の環境条件において、同様に直流バイアス又は交流バイアスを印加した現像条件で5000枚の連続印刷を行った後、感光体表面及び定着画像の画像評価を目視にてカブリの観点から実施した。
○○○○:感光体表面及び定着画像にカブリが全く見られない。
○○○ :感光体表面にカブリが見られるが、定着画像にカブリが見られない。
○○ :定着画像にごく軽微なカブリが見られるが、実使用上問題ない。
○ :定着画像に若干カブリが見られるが、実使用上許容される。
× :定着画像に若干カブリが見られ、実使用上許容されない。
×× :定着画像のカブリが顕著であり、実使用上明らかに許容されない。
一方、非晶性ポリエステル樹脂における分岐構造を有するアルケニル基の数の割合が上記範囲よりも低い比較例1から比較例6及び比較例13から比較例18においては、実施例に比べ、カブリが抑制されていないことが分かる。
また、非晶性ポリエステル樹脂中にアルケニルコハク酸を含有しない比較例19では、トナーが形成されなかった。
2Y、2M、2C、2K、108 帯電ローラ
3Y、3M、3C、3K レーザ光線
3 露光装置
4Y、4M、4C、4K、111 現像装置(現像手段)
5Y、5M、5C、5K 1次転写ローラ
6Y、6M、6C、6K、113 感光体クリーニング装置(クリーニング手段)
8Y、8M、8C、8K トナーカートリッジ
10Y、10M、10C、10K ユニット
20 中間転写ベルト
22 駆動ローラ
24 支持ローラ
26 2次転写ローラ(転写手段)
28、115 定着装置(定着手段)
30 中間転写体クリーニング装置
112 転写装置
116 取り付けレール
117 除電露光のための開口部
118 露光のための開口部
200 プロセスカートリッジ、
P、300 記録紙(被転写体)
Claims (6)
- アルケニル基を有し、前記アルケニル基のうち分岐構造を有するアルケニル基の数が5%以上20%以下である非晶性ポリエステル樹脂と、
下記式で表されるエステル基濃度Mが0.077以上0.08以下の脂肪族系結晶性ポリエステル樹脂と、
を含有する結着樹脂を含む、静電荷像現像用トナー。
式:エステル基濃度M=K/A
[上記式中、Kは前記結晶性ポリエステル樹脂中のエステル基数を表し、Aは前記結晶性ポリエステル樹脂の高分子鎖を構成する原子数を表す。] - 前記分岐構造を有するアルケニル基は、分岐部の炭素数が2以上5以下である、請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
- 請求項1又は請求項2に記載の静電荷像現像用トナーを含む、静電荷像現像剤。
- 請求項1又は請求項2に記載の静電荷像現像用トナーが収容された、トナーカートリッジ。
- 請求項3に記載の静電荷像現像剤が収容された現像手段を備えた、プロセスカートリッジ。
- 像保持体と、
前記像保持体の表面を帯電する帯電手段と、
前記帯電手段により帯電された前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、
前記像保持体の表面に形成された前記静電荷像を請求項3に記載の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手段と、
前記像保持体の表面に形成された前記トナー像を被転写体の表面に転写する転写手段と、
前記被転写体の表面に転写された前記トナー像を前記被転写体に定着させる定着手段と、
を有する画像形成装置。
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