JP5831103B2 - 静電荷像現像用トナー、静電荷像現像用現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成装置及び画像形成方法 - Google Patents

静電荷像現像用トナー、静電荷像現像用現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成装置及び画像形成方法 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、画像形成装置及び画像形成方法に関する。
電子写真法など静電荷像を経て画像情報を可視化する方法は、現在様々な分野で利用されている。電子写真法においては、帯電、露光工程により像保持体上に静電潜像を形成し(潜像形成工程)、静電荷像現像用トナー(以下、単に「トナー」と呼ぶ場合がある。)を含む静電荷像現像用現像剤(以下、単に「現像剤」と呼ぶ場合がある。)で静電潜像を現像し(現像工程)、転写工程、定着工程を経て可視化される。ここで用いられる現像剤には、トナーとキャリアからなる2成分現像剤と、磁性トナー又は非磁性トナーを単独で用いる1成分現像剤とがある。
トナーに紫外線(UV)硬化性樹脂を含有させ、画像形成後に架橋反応させることが知られている。
特許文献1には、結着樹脂としてUV硬化性不飽和ポリエステル樹脂を含むラベル用トナーをラベル用媒体に電子写真方式により現像する工程、現像により形成されたトナー層を熱定着する工程、及び熱定着の後又は熱定着と同時に、トナー層にUV照射を行ってトナー層を硬化させ、ラベル用媒体表面にラベル用トナーフィルムを形成するラベルの作製方法が記載され、粉砕性の良好なラベル用トナーを用い、フィルム強度の高いラベル用トナーフィルムが得られることが記載されている。
特開2010−184470号公報
本発明の目的は、画像ムラの発生が抑制された静電荷像現像用トナー、そのトナーを含む静電荷像現像用現像剤、トナーカートリッジ、その現像剤を用いるプロセスカートリッジ、画像形成装置及び画像形成方法を提供することにある。
上記課題は、下記の<1>及び<7>〜<12>に記載の手段により解決された。好ましい実施態様である<2>〜<6>とともに以下に記載する。
<1> 結着樹脂、(メタ)アクリルアミドモノマー、及び、光重合開始剤を含有することを特徴とする静電荷像現像用トナー、
<2> 前記(メタ)アクリルアミドモノマーが下記式(I)で表される、<1>に記載の静電荷像現像用トナー、
Figure 0005831103
式(I)中、R1は水素原子又はメチル基を表し、R2及びR3は水素原子又は置換基を表し、R2及びR3は結合して環を形成していてもよい。
<3> 前記(メタ)アクリルアミドモノマーの分子量が110〜160である、<1>又は<2>に記載の静電荷像現像用トナー、
<4> 前記(メタ)アクリルアミドモノマーのトナー中の含有量が1〜8質量%である、<1>〜<3>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー、
<5> 前記結着樹脂が不飽和ポリエステル樹脂を含有する、<1>〜<4>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー、
<6> 前記不飽和ポリエステル樹脂の結着樹脂中の含有量が50〜80質量%である、<5>に記載の静電荷像現像用トナー。
<7> (メタ)アクリルアミドモノマーと結着樹脂と光重合開始剤と有機溶剤とを含む混合液に30℃以下で水系媒体を添加して転相乳化を行った後に、有機溶剤を除去して、樹脂粒子分散液を準備する工程、前記樹脂粒子分散液と、着色粒子分散液とを混合して、凝集粒子を形成させる凝集工程、及び、加熱により、前記凝集粒子を融合する融合工程を有することを特徴とする、<1>〜<6>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナーの製造方法、
<8> <1>〜<6>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナーを含有することを特徴とする静電荷像現像用現像剤、
<9> <1>〜<6>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナーを含有することを特徴とするトナーカートリッジ、
<10> 像保持体と、前記像保持体の表面に形成された静電潜像を現像剤を用いて現像してトナー画像を形成する現像手段と、を備え、前記現像剤が、<8>に記載の静電荷像現像用現像剤であることを特徴とするプロセスカートリッジ、
<11> 像保持体と、前記像保持体の表面を帯電させる帯電手段と、前記像保持体の表面に静電潜像を形成する潜像形成手段と、前記像保持体の表面に形成された静電潜像を現像剤を用いて現像してトナー画像を形成する現像手段と、前記現像されたトナー像を被転写体に転写する転写手段と、前記転写されたトナー像を定着する定着手段と、前記定着されたトナー像に紫外線を照射する紫外線照射手段と、を備え、前記現像剤が、<8>に記載の静電荷像現像用現像剤であることを特徴とする画像形成装置、
<12> 像保持体の表面を帯電させる帯電工程と、前記像保持体の表面に静電潜像を形成する潜像形成工程と、前記像保持体の表面に形成された静電潜像を現像剤を用いて現像してトナー画像を形成する現像工程と、前記現像されたトナー像を被転写体に転写する転写工程と、前記転写されたトナー像を定着する定着工程と、前記定着されたトナー像に紫外線を照射する紫外線照射工程と、を備え、前記現像剤が、<8>に記載の静電荷像現像用現像剤であることを特徴とする画像形成方法。
上記<1>に記載の発明によれば、(メタ)アクリルアミドモノマー及び光重合開始剤を含有しない場合に比較して、画像ムラの発生が抑制された静電荷像現像用トナーが提供される。
上記<2>に記載の発明によれば、(メタ)アクリルアミドモノマーが、式(I)で表されるモノマーではない場合に比して、より画像ムラの発生が抑制された静電荷像現像用トナーが提供される。
上記<3>に記載の発明によれば、(メタ)アクリルアミドモノマーの分子量が110未満又は160を超える場合に比して、より画像ムラの発生が抑制された静電荷像現像用トナーが提供される。
上記<4>に記載の発明によれば、(メタ)アクリルアミドモノマーの含有量が1質量%未満の場合に比して、より画像ムラの発生が抑制された静電荷像現像用トナーが提供される。また(メタ)アクリルアミドモノマーの含有量が8質量%を超える場合に比して、保管性の良い静電荷像現像用トナーが提供される。
上記<5>に記載の発明によれば、結着樹脂が不飽和ポリエステル樹脂を含有しない場合に比して、得られる画像の耐溶剤性に優れた静電荷像現像用トナーが提供される。
上記<6>に記載の発明によれば、結着樹脂中の不飽和ポリエステル樹脂の含有量が50質量%未満又は80質量%を超える場合に比して、得られる画像の耐溶剤性により優れた静電荷像現像用トナーが提供される。
上記<7>に記載の発明によれば、画像ムラの発生が抑制された静電荷像現像用トナーのより簡便な製造方法が提供される。
上記<8>に記載の発明によれば、本構成を有さない場合に比して、画像ムラの発生が抑制された静電荷像現像用現像剤が提供される。
上記<9>に記載の発明によれば、本構成を有さない場合に比して、画像ムラの発生が抑制されたトナーカートリッジが提供される。
上記<10>に記載の発明によれば、本構成を有さない場合に比して、画像ムラの発生が抑制されたプロセスカートリッジが提供される。
上記<11>に記載の発明によれば、本構成を有さない場合に比して、画像ムラの発生が抑制された画像形成装置が提供される、
上記<12>に記載の発明によれば、本構成を有さない場合に比して、画像ムラの発生が抑制された画像形成方法が提供される。
本発明の実施形態に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。 本発明の実施形態に係るプロセスカートリッジの一例を示す概略構成図である。
本発明の実施の形態について以下説明する。本実施形態は本発明を実施する一例であって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。
なお、本明細書において、数値範囲を表す「下限〜上限」の記載は、「下限以上、上限以下」を表し、「上限〜下限」の記載は、「上限以下、下限以上」を表す。すなわち、上限及び下限を含む数値範囲を表す。
1.静電荷像現像用トナー
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」ともいう。)は、結着樹脂、(メタ)アクリルアミドモノマー、及び、光重合開始剤を含有することを特徴とする。
(メタ)アクリルアミドモノマーは、高い紫外線硬化性及び反応性を有する。そのため、(メタ)アクリルアミドモノマー及び光重合開始剤を含有するトナーを用いてトナー像を形成し、被転写体への転写、定着の後に、紫外線を照射して硬化させることにより、高い硬化性に起因して、画像ムラが抑制される。また、耐溶剤性及び塗膜強度が向上する。
トナー中の(メタ)アクリルアミドモノマーの同定方法について以下に示す。まずトナーをTHF(テトラヒドロフラン)に溶解し、目開き0.05μmのフィルタにより濾過することにより無機粒子の外添剤、離型剤、顔料成分を除去する。その後、THFを移動相とした濾過液のGPC測定において、溶出液についてフラクションコレクタなどにより分取を行い、モノマー分子量部分に相当するフラクションをまとめる。このまとめた溶出液をエバポレータなどにより濃縮し、乾燥した後、固形分を重クロロホルムあるいは重THFなどの重溶媒に溶解させ、1H−NMR測定を行い、各元素の積分比率から溶出成分におけるモノマー組成を解析する。更に上記まとめた溶出液を濃縮した固形分を、IRやガスクロマトグラフィ、ガスクロマトグラフ質量分析計(GC−MS)などを用い、公知の方法によりモノマー成分の分子量、構造を同定する。なお、トナーに対して用いるTHFの量は、トナー母粒子が完全に溶解できる量であれば特に限定されないが、一般的な目安としては、トナー100質量部に対してTHFを300質量部添加する。
以下、トナーを構成するそれぞれの成分について説明する。
((メタ)アクリルアミドモノマー)
本実施形態において、(メタ)アクリルアミドモノマーは、(メタ)アクリルアミド基を有するものであれば特に限定されない。なお、(メタ)アクリルアミド基とは、メタクリルアミド基又はアクリルアミド基を意味し、(メタ)アクリルアミドモノマーとは、メタクリルアミドモノマー又はアクリルアミドモノマーを意味する。
(メタ)アクリルアミドモノマーの分子量は、特に制限はないが、画像ムラの発生を抑制する観点から、110〜160であることが好ましく、120〜140であることがより好ましい。また、転相乳化法により(メタ)アクリルアミドモノマーの分散液を作製した場合、分子量が上記範囲であると、転相乳化において油相に入りやすい。
(メタ)アクリルアミドモノマーは、下記式(I)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 0005831103
式(I)中、R1は水素原子又はメチル基を表し、R2及びR3は水素原子又は置換基を表す。R2及びR3は結合して環を形成していてもよい。
式(I)中、R1は水素原子又はメチル基を表し、水素原子であることが好ましい。
式(I)中、R2及びR3としては、水素原子及びアルキル基が例示される。アルキル基は、炭素数1〜18であることが好ましく、1〜12であることがより好ましく、1〜6であることが更に好ましく、1〜4であることが特に好ましく、メチル基又はエチル基であることが最も好ましい。
また、R2及びR3が結合して環を形成していてもよく、この場合、形成された環はR2及びR3が結合した窒素原子の他に、更にヘテロ原子を含有していてもよく、ヘテロ原子としては、酸素原子、窒素原子及び硫黄原子が例示され、酸素原子であることが好ましい。また、形成される環は、3〜8員環であることが好ましく、4〜7員環であることがより好ましく、5員環又は6員環であることが更に好ましい。R2及びR3が結合して形成される基は、*−(CH2n−*、又は、*−(CH22−O−(CH22−*であることが好ましい。ここで、nは4〜6の整数を表し、*は窒素原子との結合位置を表す。
(メタ)アクリルアミドモノマーとしては、N−エチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジエチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド、N−イソプロピル(メタ)アクリルアミド、N−n−プロピル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチルアミノプロピルアクリルアミド、N−(メタ)アクリロイルピロリジン、N−(メタ)アクリロイルピペリジン,N−(メタ)アクリロイルヘキサヒドロアゼピン、N−(メタ)アクリロイルモルホリンが例示される。
これらの中でも、(メタ)アクリルアミドモノマーとしては、N−ジエチルアクリルアミド、N−イソプロピルアクリルアミド、N,N−ジメチルアミノプロピルアクリルアミドが好ましい。
(メタ)アクリルアミドモノマーは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
(メタ)アクリルアミドモノマーの含有量は、トナー全体の1〜8質量%であることが好ましく、1〜5質量%であることがより好ましく、2〜5質量%であることが更に好ましい。
(メタ)アクリルアミドモノマーの含有量が1質量%以上であると、定着画像における紫外線硬化性、及び画像ムラを抑制されるので好ましい。また、8質量%以下であると、乾式トナーの形態を維持しやすく、保管性に優れるので好ましい。
(光重合開始剤)
本実施形態に係る静電荷像現像用トナーは、光重合開始剤(以下、単に「重合開始剤」ともいう。)を含有する。光重合開始剤を含有することにより、紫外線による画像の硬化の進行が促進される。
重合開始剤としては、(メタ)アクリルアミドモノマーの紫外線硬化反応を促進するものであればよく、ラジカル重合開始剤として公知の種々の重合開始剤を適宜選択して用いることができる。
重合開始剤としては、(a)芳香族ケトン類、(b)アシルホスフィン化合物、(c)芳香族オニウム塩化合物、(d)有機過酸化物、(e)チオ化合物、(f)ヘキサアリールビイミダゾール化合物、(g)ケトオキシムエステル化合物、(h)ボレート化合物、(i)アジニウム化合物、(j)メタロセン化合物、(k)活性エステル化合物、(l)炭素ハロゲン結合を有する化合物、及び(m)アルキルアミン化合物等が挙げられる。これらのラジカル重合開始剤は、上記(a)〜(m)の化合物を単独若しくは組み合わせて使用してもよい。本実施形態におけるラジカル重合開始剤は単独もしくは2種以上の併用によって好適に用いられる。
特に制限はないが、例えば、(a)芳香族ケトン類としては、ベンジルメチルケタール類、アセトフェノン化合物(α−ヒドロキシアルキルフェノン、α−アミノアルキルフェノン等)が例示され、具体的には、2,2−ジエトキシアセトフェノン、2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトン、p−ジメチルアミノアセトフェノン、p−ジメチルアミノプロピオフェノン、p,p’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、ベンゾインメチルエーテル、ベンジルジメチルケタール、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾフェノン、2,2−ジエトキシアセトフェノン、4−(N,N−ジメチルアミノ)アセトフェノン類、2−メチル−{4−(メチルチオ)フェニル}−2−モルフォリノ−1−プロパノン、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニルケトン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン等が挙げられる。また、(b)アシルホスフィンオキサイド化合物としては、モノアシルホスフィンオキサイド化合物及びビスアシルホスフィンオキサイド化合物が例示され、具体的には、2,4,6−トリメチルベンゾイルジメニルホスフィンオキサイド、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィンオキサイドが挙げられる。
これらの中でも、光重合開始剤としては、(a)芳香族ケトン類であることが好ましく、アセトフェノン化合物であることがより好ましい。具体的には、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オンが好ましく例示される。
これらの光重合開始剤は、単独で又は2種類以上の組み合わせで用いてもよい。
光重合開始剤の含有量は、特に制限はないが、硬化性等の点から、トナー全体の0.5質量%以上10質量%以下であることが好ましく、1.0質量%以上5.0質量%以下であることがより好ましい。また、光重合開始剤の含有量が上記範囲内であると、トナーの製造を転相乳化法により行った場合、転相乳化において油層に入りやすい。光重合開始剤の含有量が0.5質量%以上であると、硬化促進効果が発揮され、10質量%以下であると、トナーの保管性が良好である。
(結着樹脂)
本実施形態のトナーは、結着樹脂を含有する。
結着樹脂としては、転相乳化法により樹脂粒子を作製する場合には、ポリエステル樹脂が好ましい。ポリエステル樹脂は、酸(多価カルボン酸)成分とアルコール(多価アルコール)成分とから合成されるものであり、本実施形態において、「酸由来構成成分」とは、ポリエステル樹脂の合成前には酸成分であった構成部位を指し、「アルコール由来構成成分」とは、ポリエステル樹脂の合成前にはアルコール成分であった構成部位を指す。なお、樹脂と(メタ)アクリルアミドモノマーと光重合開始剤とを含む分散液のことをモノマー含有樹脂分散液と表現する。
<酸由来構成成分>
酸由来構成成分は、特に制限はなく、脂肪族ジカルボン酸、芳香族カルボン酸が好ましく用いられる。脂肪族ジカルボン酸としては、例えば、蓚酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼリン酸、セバシン酸、1,9−ノナンジカルボン酸、1,10−デカンジカルボン酸、1,11−ウンデカンジカルボン酸、1,12−ドデカンジカルボン酸、1,13−トリデカンジカルボン酸、1,14−テトラデカンジカルボン酸、1,16−ヘキサデカンジカルボン酸、1,18−オクタデカンジカルボン酸など、あるいはその低級アルキルエステルや酸無水物が挙げられるが、これらに限定されない。また芳香族カルボン酸としては例えば、テレフタル酸、イソフタル酸、無水フタル酸、無水トリメリット酸、ピロメリット酸、ナフタレンジカルボン酸などの芳香族カルボン酸類の低級アルキルエステルや酸無水物が挙げられる。また、シクロヘキサンジカルボン酸などの脂環式カルボン酸類等が挙げられる。更に良好な定着性を確保するため、架橋構造あるいは分岐構造をとるためにジカルボン酸とともに3価以上のカルボン酸(トリメリット酸やその酸無水物等)を併用することが好ましい。また、前述のアルケニルコハク酸類の具体的なものとしては、ドデセニルコハク酸、ドデシルコハク酸、ステアリルコハク酸、オクチルコハク酸、オクセニルコハク酸等が挙げられる。
<アルコール由来構成成分>
アルコール由来構成成分としては特に制限はないが、脂肪族ジオールとして、例えば、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、1,11−ウンデカンジオール、1,12−ドデカンジオール、1,13−トリデカンジオール、1,14−テトラデカンジオール、1,18−オクタデカンジオール、1,20−エイコサンジオール等が挙げられる。また、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、グリセリンなどや、シクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、水添ビスフェノールAなどの脂環式ジオール類、ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物などの芳香族ジオール類が用いられる。また、良好な定着性を確保するため、架橋構造あるいは分岐構造をとるためにジオールとともに3価以上の多価アルコール(グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール)を併用してもよい。
本実施形態に用いることができるポリエステル樹脂は、これらの重縮合性単量体の組み合わせにより非結晶性ポリエステル樹脂や結晶性ポリエステル樹脂を容易に得られる。
結晶性ポリエステル樹脂を得るために使用される多価カルボン酸としては、前記カルボン酸のうち、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スペリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコ酸、イタコン酸、グルタコン酸、n−ドデシルコハク酸、n−ドデセニルコハク酸、イソドデシルコハク酸、イソドデセニルコハク酸、n−オクチルコハク酸、n−オクテニルコハク酸、これらの酸無水物あるいは酸塩化物を挙げられる。
また、結晶性ポリエステル樹脂を得るために使用されるポリオールとしては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,4,ブテンジオール、ネオペンチルグリコール、1,5−ペンタングリコール、1,6−ヘキサングリコール、1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、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等を挙げられる。
このような結晶性の重縮合樹脂としては、1,9−ノナンジオールと1,10−デカンジカルボン酸、又は、シクロヘキサンジオールとアジピン酸とを反応して得られるポリエステル樹脂、1,6−ヘキサンジオールとセバシン酸とを反応して得られるポリエステル樹脂、エチレングリコールとコハク酸とを反応して得られるポリエステル樹脂、エチレングリコールとセバシン酸とを反応して得られるポリエステル樹脂、1,4−ブタンジオールとコハク酸とを反応して得られるポリエステル樹脂を挙げられる。これらの中でも特に1,9−ノナンジオールと1,10−デカンジカルボン酸、及び、1,6−ヘキサンジオールとセバシン酸とを反応させて得られるポリエステル樹脂が更に好ましい。
また、本実施形態における非結晶性ポリエステル樹脂を得るために使用される多価カルボン酸としては、上記の多価カルボン酸のうち、ジカルボン酸としては、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、シクロヘキサンジカルボン酸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を挙げることができる。また、これらカルボン酸のカルボキシル基を酸無水物、酸塩化物、又は、エステル等に誘導したものを用いてもよい。
これらの中でも、テレフタル酸やその低級エステル、ジフェニル酢酸、シクロヘキサンジカルボン酸等を用いることが好ましい。なお、低級エステルとは、炭素数1以上8以下の脂肪族アルコールのエステルをいう。
また、本実施形態における非結晶性ポリエステル樹脂を得るために使用されるポリオールとしては、上記ポリオールのうち、特に、ポリテトラメチレングリコール、ビスフェノールA、ビスフェノールZ、水素添加ビスフェノールA、シクロヘキサンジメタノール等を用いることが好ましい。
また、非結晶性樹脂としてヒドロキシカルボン酸の重縮合体を用いることができる。
ヒドロキシカルボン酸とは、分子内にヒドロキシル基とカルボキシル基の両方をもつ化合物である。ヒドロキシカルボン酸としては、芳香族ヒドロキシカルボン酸や脂肪族ヒドロキシカルボン酸が例示されるが、脂肪族ヒドロキシカルボン酸を使用することが好ましい。
具体的には、ヒドロキシヘプタン酸、ヒドロキシオクタン酸、ヒドロキシデカン酸、ヒドロキシウンデカン酸、乳酸が例示される。これらの中でも乳酸を使用することが好ましい。
また、上記の重縮合性単量体の組み合わせによって、非結晶性樹脂や結晶性樹脂が容易に得られる。
前記多価カルボン酸及びポリオールは、1種の重縮合樹脂を作製するために、それぞれ1種ずつを単独で用いても、一方が1種で他方が2種以上用いても、それぞれ2種以上ずつを用いてもよい。また、1種の重縮合樹脂を作製するためヒドロキシカルボン酸を用いる場合、1種単独で用いても、2種以上を用いてもよく、多価カルボン酸やポリオールを併用してもよい。
ポリエステル樹脂の製造方法としては特に制限はなく、酸成分とアルコール成分を反応させる一般的なポリエステル重合法で製造すればよく、例えば、直接重縮合、エステル交換法等が挙げられ、単量体の種類によって使い分けて製造すればよい。前記酸成分とアルコール成分とを反応させる際のモル比(酸成分/アルコール成分)としては、反応条件等によっても異なるため、一概には言えないが、通常1/1程度である。
ポリエステル樹脂の製造は、例えば、重合温度180℃以上230℃以下の間で行えばよく、必要に応じて反応系内を減圧にし、縮合時に発生する水やアルコールを除去しながら反応させてもよい。単量体が、反応温度下で溶解又は相溶しない場合は、重合反応が部分的に速くなったり、遅くなる場合があり、無着色粒子を多く発生する場合があるため、高沸点の溶剤を溶解補助剤として加え溶解させてもよい。重縮合反応においては、溶解補助溶剤を留去しながら行ってもよい。重合反応において相溶性の悪い単量体が存在する場合はあらかじめ相溶性の悪い単量体と、その単量体と重縮合予定の酸又はアルコールとを縮合させておいてから主成分と共に重縮合させてもよい。
ポリエステル樹脂の製造時に使用してもよい触媒としては、ナトリウム、リチウム等のアルカリ金属化合物;マグネシウム、カルシウム等のアルカリ土類金属化合物;亜鉛、マンガン、アンチモン、チタン、スズ、ジルコニウム、ゲルマニウム等の金属化合物;亜リン酸化合物、リン酸化合物、及びアミン化合物等が挙げられる。この中でも、例えば、スズ、ギ酸スズ、シュウ酸スズ、テトラフェニルスズ、ジブチルスズジクロライド、ジブチルスズオキシド、ジフェニルスズオキシド等のスズ含有触媒を用いることが好ましい。
本実施形態においては、静電荷像現像用トナー用の樹脂として共重合可能なものであれば、親水性極性基を有する化合物を用いてもよい。具体例としては、仮に用いる樹脂がポリエステルである場合、スルホニル−テレフタル酸ナトリウム塩、3−スルホニルイソフタル酸ナトリウム塩等の芳香環に直接スルホニル基が置換したジカルボン酸化合物が挙げられる。
ポリエステル樹脂の重量平均分子量Mwは、転相乳化しやすい等の点から、10,000以上200,000以下の範囲であることが好ましく、15,000以上100,000以下の範囲であることがより好ましい。ポリエステル樹脂の重量平均分子量Mwが10,000未満であると、転相乳化において転相しにくい場合があり、更に定着画像の画像強度が劣る場合がある。また、200,000を超えると、溶剤への溶解性が低下するため転相乳化法による粒子作製が困難となる場合がある。
結晶性ポリエステル樹脂の結晶融解温度Tmは、50〜120℃であることが好ましく、50〜90℃であることがより好ましく、50〜80℃であることが更に好ましい。結晶性ポリエステル樹脂の結晶融解温度が上記範囲内であると、低温定着性に優れ、更に、オフセットが低減できるので好ましい。
ここで、結晶性ポリエステル樹脂の融解温度の測定には、示差走査熱量計を用い、室温(20℃)から180℃まで毎分10℃の昇温速度で測定を行った時のJIS K−7121:87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、結晶性ポリエステル樹脂は、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解温度とみなす。
なお、前記の「結晶性ポリエステル」に示すような「結晶性」とは、示差走査熱量測定(DSC)において、階段状の吸熱変化ではなく、明確な吸熱ピークを有することを示し、具体的には、昇温速度10℃/minで測定した際の吸熱ピークの半値幅が15℃以内であることを意味し、以下も同様とする。
一方、吸熱ピークの半値幅が15℃を越える樹脂や、明確な吸熱ピークが認められない樹脂は、非結晶性(非晶質)であることを意味し、以下も同様とする。
一方、非結晶性ポリエステル樹脂のガラス転移温度(Tg)は30℃以上であることが好ましく、30〜100℃であることがより好ましく、50〜80℃であることが更に好ましい。
上記の数値の範囲内であると、高温度域での結着樹脂自体の凝集力が良好であるため、定着の際にホットオフセット性に優れ、また、十分な溶融が得られ、最低定着温度が上昇しにくいので好ましい。
ここで、非結晶性ポリエステル樹脂のガラス転移温度は、ASTM D3418−82に規定された方法(DSC法)で測定した値のことをいう。
また、本実施形態におけるガラス転移温度の測定は、例えば、示差走査熱量測定法に従い、例えば、「DSC−20」(セイコー電子工業(株)製)によって測定でき、具体的には、試料約10mgを一定の昇温速度(10℃/min)で加熱し、ベースラインと吸熱ピークの傾線との交点よりガラス転移温度が得られる。
本実施形態に係るトナーにおいて、ポリエステル樹脂以外の樹脂としては特に制限されないが、具体的には、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;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−エチルヘキシル等のアクリル系単量体;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メタクリル系単量体;更にアクリル酸、メタクリル酸、スチレンスルフォン酸ナトリウム等のエチレン系不飽和酸単量体;更にアクリロニトリル、メタクリロニトリル等のビニルニトリル類;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;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;エチレン、プロピレン、ブタジエンなどのオレフィン類単量体の単独重合体、それらの単量体を2種以上組み合せた共重合体、又はそれらの混合物、更には、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、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、非ビニル縮合系樹脂、又は、それらと前記ビニル系樹脂との混合物、これらの共存下でビニル系単量体を重合して得られるグラフト重合体等が挙げられる。これらの樹脂は、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。これらの樹脂の中でも転相乳化しやすい等の点からアクリル系樹脂が特に好ましい。
本実施形態において、結着樹脂としてエチレン性不飽和結合を有する樹脂を含有することが好ましい。エチレン性不飽和結合を有する重合体としては、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、及び、ポリオレフィン樹脂よりなる群から選ばれた重合体のうち、エチレン性不飽和結合を少なくとも1つ有するものが例示される。これらの中でも、エチレン性不飽和結合を少なくとも1つ有するポリエステル樹脂(以下、不飽和ポリエステル樹脂ともいう。)が好ましい。
不飽和ポリエステル樹脂は、カルボキシル基を2つ以上有する不飽和有機酸と多価アルコールとを重縮合することにより得られる。
不飽和有機酸成分としては、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸などが挙げられる。
エチレン性不飽和結合を少なくとも1つ有する、アクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、及び、ポリオレフィン樹脂としては、アクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、又は、ポリオレフィン樹脂を合成後、別途エチレン性不飽和結合を導入したものが例示される。
また、エチレン性不飽和結合を有する樹脂は、トナー中に1種単独で含有していても、2種以上を含有していてもよい。
エチレン性不飽和結合を有する樹脂の結着樹脂中の含有量は、50〜80質量%であることが好ましい。エチレン性不飽和結合を有する樹脂の含有量が上記範囲内であると、硬化性が高く、また、耐溶剤性及び塗膜強度に優れる画像が得られる。
結着樹脂のトナー中の総含有量は、40〜99質量%であることが好ましく、50〜90質量%であることがより好ましく、60〜90質量%であることが更に好ましい。結着樹脂のトナー中の総含有量が40%以上であると、トナーに使用する顔料、離形剤の分散性を維持しやすくなり、定着画像における画像ムラを防ぐことが可能である。
本実施形態に係る静電荷像現像用トナーにおけるトナー粒子は、上記の必須成分に加えて、離型剤、着色剤等を含有する。
以下、これらの成分について説明する。
(離型剤)
本実施形態に係るトナーは、離型剤を含んでもよい。離型剤の具体的な例としてはポリエチレン、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有するシリコーン類、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、ミツロウのごとき動物系ワックス、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、フィッシャトロプシュワックス等のような鉱物、石油系ワックス、及びそれらの変性物等が挙げられる。
これらの離型剤は単独で使用可能な他、2種類以上組み合わせて使用してもよい。これら離型剤の含有量としては結着樹脂100質量部に対して、1質量部以上30質量部以下が好ましく、5質量部以上25質量部以下がより好ましい。
(着色剤)
本実施形態に用いることができる着色剤としては特に制限はなく公知の着色剤が挙げられ、目的に応じて適宜選択することができる。着色剤を1種単独で用いてもよいし、同系統の着色剤を2種以上混合して用いてもよい。また、異系統の着色剤を2種以上混合して用いてもよい。更に、これらの着色剤を表面処理して用いてもよい。
着色剤の具体例としては、以下に示すような黒色、黄色、橙色、赤色、青色、紫色、緑色、白色系の着色剤が例示される。
黒色顔料としては、カーボンブラック、アニリンブラック、活性炭、非磁性フェライト、マグネタイト等の有機、無機系着色剤類が例示される。
黄色顔料としては、黄鉛、亜鉛黄、黄色酸化カルシウム、カドミウムイエロー、クロムイエロー、ファストイエロー、ファストイエロー5G、ファストイエロー5GX、ファストイエロー10G、ベンジジンイエローG、ベンジジンイエローGR、スレンイエロー、キノリンイエロー、パーマネントイエローNCG等が例示される。
橙色顔料としては、赤色黄鉛、モリブデンオレンジ、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、ベンジジンオレンジG、インダスレンブリリアントオレンジRK、インダスレンブリリアントオレンジGK等が例示される。
赤色顔料としては、ベンガラ、カドミウムレッド、鉛丹、硫化水銀、ウオッチヤングレッド、パーマネントレッド4R、リソールレッド、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、ローダミンBレーキ、レーキレッドC、ローズベンガル、エオキシンレッド、アリザリンレーキ等が例示される。
青色顔料としては、紺青、コバルトブルー、アルカリブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、ファストスカイブルー、インダスレンブルーBC、ウルトラマリンブルー、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン等の等の有機、無機系着色剤類が例示される。
紫色顔料としては、マンガン紫、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ等の有機、無機系着色剤類が例示される。
緑色顔料としては、酸化クロム、クロムグリーン、ピグメントグリーンB、マラカイトグリーンレーキ、ファナルイエローグリーンG等の有機、無機系着色剤類が例示される。
白色顔料としては、亜鉛華、酸化チタン、アンチモン白、硫化亜鉛等が例示される。
体質顔料としては、バライト粉、炭酸バリウム、クレイ、シリカ、ホワイトカーボン、タルク、アルミナホワイト等が例示される。
<着色剤の分散方法>
本実施形態のトナーにおける着色剤は、公知の方法を用いて結着樹脂中に分散することができる。トナーが混練粉砕法によるものであれば、そのまま用いてもよく、また予め樹脂中に高濃度に分散させた後、混練時に結着樹脂とともに混練する、いわゆるマスターバッチを用いてもよく、更には着色剤合成後に乾燥前のウェットケーキの状態で樹脂中に分散させるフラッシングを用いてもよい。
着色剤は、懸濁重合法によるトナー作製にそのまま用いられ、懸濁重合法においては、着色剤を重合性単量体中に溶解、又は、分散させることにより、造粒粒子中に着色剤を分散することができる。
(その他の成分)
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ればよく、例えば、無機粒子、帯電制御剤、重合禁止剤等の公知の各種添加剤等が挙げられる。
本実施形態のトナーには必要に応じて無機粒子を添加してもよい。前記無機粒子としてはシリカ粒子、酸化チタン粒子、アルミナ粒子、酸化セリウム粒子、あるいはこれらの表面を疎水化処理したもの等公知の無機粒子を単独又は二種以上を組み合わせて使用すればよいが、発色性やオーバヘッドプロジェクタ(OHP)透過性等の透明性を損なわないという観点から屈折率が結着樹脂よりも小さいシリカ粒子が好ましい。またシリカ粒子は種々の表面処理を施されてもよく、例えばシラン系カップリング剤、チタン系カップリング剤、シリコーンオイル等で表面処理したものが好ましい。
これら無機粒子を添加することによりトナーの粘弾性を調整してもよく、画像光沢度や紙への染み込みを調整してもよい。無機粒子はトナー原料100質量部に対して0.5質量%以上20質量%以下含有されることが好ましく、1質量%以上15質量%以下が更に好ましい。
本実施形態のトナーには必要に応じて帯電制御剤を添加してもよい。帯電制御剤としてはクロム系アゾ染料、鉄系アゾ染料、アルミニウムアゾ染料、サリチル酸金属錯体などを使用すればよい。
本実施形態のトナーには必要に応じて重合禁止剤を添加してもよい。重合禁止剤としては、ハイドロキノン、メチルハイドロキノン、ハイドロキノンモノメチルエーテルなどを使用することができる。
2.静電荷像現像用トナーの製造方法
本実施形態に係るトナーは、乳化凝集法(凝集・合一法)などの湿式製法で製造することが好ましい。
混錬粉砕法において結着樹脂、(メタ)アクリルアミドモノマー、及び光重合開始剤を混錬し、トナーを作製した場合、樹脂塊は混錬されるが、モノマー自体が低粘度であるため、粉砕されにくくトナー化されにくい。また、光重合開始剤と(メタ)アクリルアミドモノマーを含む樹脂塊は、混錬時の温度で一部重合してしまうため、光重合開始剤が失活したり、高分子量化が進行して、定着不良を生じるおそれがある。
乳化重合法では、乳化重合の際に(メタ)アクリルアミドモノマー自体が反応(重合)するため、(メタ)アクリルアミドモノマーを含有させた乳化物を作ることは困難である。このように、混錬粉砕法や乳化重合法では、結着樹脂、(メタ)アクリルアミドモノマー、及び光重合開始剤を含有するトナーの作製は困難であった。
一方、転相乳化法では、結着樹脂、(メタ)アクリルアミドモノマー、及び光重合開始剤を油相に入れて乳化物を作製することにより、乳化物の作製が可能である。
(メタ)アクリルアミドモノマーは水、有機溶媒に溶解しやすい。そのため、単純に転相乳化による乳化では、水相にも溶解するため、結着樹脂分散粒子中に(メタ)アクリルアミドモノマーは溶解しない。しかしながら、低温にて転相することで、水相への溶解を抑制し、結着樹脂分散粒子中に(メタ)アクリルアミドモノマーを溶解させることが可能となった。
本実施形態に係る静電荷像現像用トナーの製造方法は、例えば、結着樹脂、(メタ)アクリルアミドモノマー、及び光重合開始剤を含むモノマー含有樹脂分散液と、着色剤を分散した着色剤分散液と、離型剤を分散した離型剤分散液とを混合し、凝集粒子を形成する凝集工程と、凝集系内のpHを調整して凝集粒子の凝集の成長を停止させる停止工程と、凝集粒子を樹脂のガラス転移温度以上の温度に加熱し融合させてトナー粒子を得る融合工程と、融合して得られたトナー粒子を少なくとも水を用いて洗浄する洗浄工程と、を含む方法であることが好ましい。トナー粒子を乾燥する乾燥工程を更に有していてもよい。また、必要に応じて、凝集工程の後に、同じ又は異なる樹脂を添加し、凝集粒子の表面に付着させるシェル層形成工程を有してもよい。
以下、静電荷像現像用トナーの製造方法の一例における各工程について詳細に説明する。なお、本実施形態に係るトナーの製造方法はこれに限定されるものではない。
(分散液調製工程)
分散液調製工程においては、モノマー含有樹脂分散液、着色剤分散液、離型剤分散液などを準備する。
モノマー含有樹脂分散液や樹脂分散液を作製する転相乳化工程では、公知の転相乳化法を用いればよい。転相乳化法では、溶媒に溶解させた樹脂の親水性を高めて水系媒体(水、又は、溶解に使われる溶媒より親水性の高い有機溶媒など)との界面エネルギを低下させ、撹拌しつつ水系媒体を添加していくことにより、油中水滴(W/O)型から水中油滴(O/W)型へと転相させることにより樹脂の乳化を行い、樹脂粒子が水系媒体へ分散した溶液を作製する。また、転相乳化法に関しては、「超微粒子ポリマーの応用技術(シーエムシー出版)」を参考にすることができる。
モノマー含有樹脂分散液は、(メタ)アクリルアミドモノマー、結着樹脂、光重合開始剤及び有機溶剤を含む混合溶液に、30℃以下で水系媒体を添加して転相乳化を行った後に、有機溶剤を除去して樹脂粒子分散液を準備する工程であることが好ましい。なお、本実施形態において、水系媒体とは水又は水を50質量%以上含み、水に水混和性の有機溶媒が混合されていてもよい混合溶媒を意味する。混合溶媒における水の混合割合は、好ましくは60〜100質量%であり、より好ましくは70〜100質量%である。本実施形態に用いることのできる水系媒体としては、例えば、蒸留水、イオン交換水等の水や、エタノール、メタノール等が挙げられる。これらの中でも、エタノール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。また、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。
転相乳化を行う温度は、30℃以下であることが好ましく、27℃以下であることがより好ましい。
着色剤分散液は、例えば、イオン性界面活性剤を用いて、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック等の所望の色の着色剤粒子を溶媒中に分散させることにより調製すればよい。
離型剤分散液は、例えば、離型剤を、水中に高分子電解質(例えば、イオン性界面活性剤や高分子酸や高分子塩基など)とともに分散し、離型剤の融解温度以上に加熱するとともに、強いせん断をかけられるホモジナイザや圧力吐出型分散機により粒子化することにより調製すればよい。
(凝集工程)
凝集工程においては、モノマー含有樹脂分散液と着色剤分散液と必要に応じて離型剤分散液及び樹脂分散液とを混合し、凝集剤を添加してヘテロ凝集させ、所望のトナー径にほぼ近い径を持つ凝集粒子(コア凝集粒子)を形成する。
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径の粒子を調製することができる。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。
該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、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、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、芳香族酸の金属塩、ナトリウムフェノレート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、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、いずれも少量であることが好ましく、一価の場合は3質量%以下、二価の場合は1質量%以下、三価の場合は0.5質量%以下であることが好ましい。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。
(シェル層形成工程)
シェル層形成工程においては、コア凝集粒子の表面に、樹脂を含む樹脂分散液を用いて樹脂を付着させ、所望の厚みの被覆層(シェル層)を形成することにより、コア凝集粒子表面にシェル層が形成されたコア/シェル構造を持つ凝集粒子(コア/シェル凝集粒子)を得る。
なお、凝集工程、シェル層形成工程は、段階的に複数回に分けて繰り返し実施したものであってもよい。
ここで、凝集工程及びシェル層形成工程において用いられる、モノマー含有樹脂粒子、樹脂粒子、着色剤、離型剤等の体積平均粒径は、トナー径及び粒度分布を所望の値に調整するのを容易とするために、1μm以下であることが好ましく、100nm以上300nm以下の範囲であることがより好ましい。
体積平均粒径は、レーザ回折式粒度分布測定装置(LA−700:(株)堀場製作所製)を用いて測定する。測定法としては分散液となっている状態の試料を固形分で約2gになるように調整し、これにイオン交換水を添加して、約40mLにする。これをセルに適当な濃度になるまで投入し、約2分間待って、セル内の濃度がほぼ安定になったところで測定する。得られたチャンネルごとの体積平均粒径を、体積平均粒径の小さい方から累積し、累積50%になったところを体積平均粒径とする。
(停止工程)
停止工程においては、凝集系内のpHを調整することにより、凝集粒子の凝集成長を停止させる。例えば、凝集系内のpHを6以上9以下の範囲に調整することにより、凝集粒子の成長を停止させる。
(融合工程)
融合工程(融合・合一工程)においては、まず、凝集工程及び必要に応じて行われたシェル層形成工程を経て得られた凝集粒子を含有する溶液中にて、凝集粒子中に含まれる樹脂の融解温度あるいはガラス転移温度以上の温度に加熱して、融合・合一することによりトナー粒子を得る。
(洗浄工程)
洗浄工程においては、融合工程にて得られたトナー粒子の分散液にイオン交換水等による置換洗浄を少なくとも施し、固液分離を行う。固液分離方法には特に制限はないが、生産性などの点から、吸引濾過、加圧濾過等が好ましく用いられる。
(乾燥工程)
乾燥工程においては、固液分離されたウェットケーキを乾燥し、トナー粒子を得る。乾燥方法には特に制限はないが、生産性などの点から、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。
3.静電荷像現像用トナーの物性
本実施形態に係る静電荷像現像用トナーの体積平均粒径としては、4μm〜8μmが好ましく、5μm〜7μmがより好ましく、また、個数平均粒径としては、3μm〜7μmが好ましく、4μm〜6μmの範囲がより好ましい。
前記体積平均粒径及び個数平均粒径の測定は、コールターマルチサイザII型(ベックマン−コールター社製)を用いて、50μmのアパーチャ径で測定することにより行われる。この時、測定はトナーを電解質水溶液(アイソトン水溶液)に分散させ、超音波により30秒分散させた後に行う。
また、本実施形態に係る静電荷像現像用トナーの体積平均粒度分布指標GSDvは、1.27以下であることが好ましく、より好ましくは1.25以下である。GSDvが1.27以下であると粒度分布がシャープであり、解像性が良好であり、トナー飛散やカブリ等の画像欠陥の発生が抑制される。
なお、体積平均粒径D50v及び体積平均粒度分布指標GSDvは、以下のようにして求める。前述のコールターマルチサイザII型(ベックマン−コールター社製)で測定されるトナーの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いて、累積16%となる粒径を体積D16v、数D16p、累積50%となる粒径を体積D50v、数D50p、累積84%となる粒径を体積D84v、数D84pと定義する。この際、D50vは体積平均粒径を表し、体積平均粒度分布指標(GSDv)は(D84v/D16v)1/2として求められる。なお、(D84p/D16p)1/2は数平均粒度分布指標(GSDp)を表す。
また、本実施形態に係る静電荷像現像用トナーの、下記式で表される形状係数SF1は好ましくは110〜140、より好ましくは115〜130以下である。
SF1=(ML2/A)×(π/4)×100
〔ただし、上記式において、MLはトナーの最大長(μm)を表し、Aはトナーの投影面積(μm2)を表す。〕
トナーの形状係数SF1が上記範囲内であると、長期にわたって、優れた帯電性、クリーニング性、転写性が得られる。
なお、形状係数SF1はルーゼックス画像解析装置((株)ニレコ製、FT)を用いて次のように測定する。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ルーゼックス画像解析装置に取り込み、50個のトナーについて最大長(ML)と投影面積(A)を測定し、個々のトナーについて、(ML2/A)×(π/4)×100を算出し、これを平均した値を形状係数SF1として求める。
4.静電荷像現像用現像剤
本実施形態において、静電荷像現像用現像剤は、前記本実施形態の静電荷像現像用トナーを含有する以外は特に制限はなく、目的に応じて適宜の成分組成をとればよい。本実施形態における静電荷像現像用現像剤は、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用現像剤となり、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用現像剤となる。
例えばキャリアを用いる場合のそのキャリアとしては、特に制限はなく、それ自体公知のキャリアが挙げられ、例えば、特開昭62−39879号公報、特開昭56−11461号公報等に記載された樹脂被覆キャリア等の公知のキャリアが挙げられる。
キャリアの具体例としては、以下の樹脂被覆キャリアが挙げられる。該キャリアの核体粒子としては、通常の鉄粉、フェライト、マグネタイト造型物などが挙げられ、その体積平均粒径は、30μm〜200μm程度の範囲である。
また、上記樹脂被覆キャリアの被覆樹脂としては、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;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α−メチレン脂肪酸モノカルボン酸類;ジメチルアミノエチルメタクリレート等の含窒素アクリル類;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;2−ビニルピリジン、4−ビニルピリジン等のビニルピリジン類;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;ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルイソプロぺニルケトン等のビニルケトン類;エチレン、プロピレン等のオレフィン類;弗化ビニリデン、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロエチレン等のビニル系フッ素含有単量体;などの単独重合体、又は2種類以上の単量体からなる共重合体、更に、メチルシリコーン、メチルフェニルシリコーン等を含むシリコーン樹脂類、ビスフェノール、グリコール等を含有するポリエステル類、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、ポリカーボネート樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は、1種単独で用いてもよいし、あるいは2種以上併用してもよい。被覆樹脂の被覆量としては、前記核体粒子100質量部に対して0.1質量部以上10質量部以下程度の範囲が好ましく、0.5質量部以上3.0質量部以下の範囲がより好ましい。
キャリアの製造には、加熱型ニーダ、加熱型ヘンシェルミキサ、UMミキサなどを使用すればよく、前記被覆樹脂の量によっては、加熱型流動転動床、加熱型キルンなどを使用してもよい。
静電荷像現像用現像剤における前記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比としては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択すればよい。
5.画像形成装置及び画像形成方法
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及び画像形成方法について説明する。
本実施形態に係る画像形成装置は、像保持体(感光体)と、前記像保持体の表面を帯電させる帯電手段と、前記像保持体の表面に静電潜像を形成する潜像形成手段と、前記像保持体の表面に形成された静電潜像を現像剤を用いて現像してトナー画像を形成する現像手段と、前記現像されたトナー像を被転写体に転写する転写手段と、前記転写されたトナー像を定着する定着手段と、前記定着されたトナー像に紫外線を照射する紫外線照射手段と、を備え、前記現像剤が、本実施形態の静電荷像現像用現像剤であることを特徴とする。
また、本実施形態に係る画像形成方法は、像保持体の表面を帯電させる帯電工程と、前記像保持体の表面に静電潜像を形成する潜像形成工程と、前記像保持体の表面に形成された静電潜像を現像剤を用いて現像してトナー画像を形成する現像工程と、前記現像されたトナー像を被転写体に転写する転写工程と、前記転写されたトナー像を定着する定着工程と、前記定着されたトナー像に紫外線を照射する紫外線照射工程と、を備え、前記現像剤が、本実施形態の静電荷像現像用現像剤であることを特徴とする。
なお、この画像形成装置において、例えば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)であってもよく、該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、本実施形態の現像剤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。
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。
図1は、4連タンデム方式のカラー画像形成装置を示す概略構成図である。図1に示す画像形成装置は、色分解された画像データに基づくイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色の画像を出力する電子写真方式の第1乃至第4の画像形成ユニット10Y、10M、10C、10K(画像形成手段)を備えている。これらの画像形成ユニット(以下、単に「ユニット」と称する場合がある)10Y、10M、10C、10Kは、水平方向に互いに予め定められた距離離間して並設されている。なお、これらユニット10Y、10M、10C、10Kは、画像形成装置本体に対して脱着可能なプロセスカートリッジであってもよい。
各ユニット10Y、10M、10C、10Kの図面における上方には、各ユニットを通して中間転写体としての中間転写ベルト20が延設されている。中間転写ベルト20は、図における左から右方向に互いに離間して配置された駆動ローラ22及び中間転写ベルト20内面に接する支持ローラ24に巻きつけて設けられ、第1のユニット10Yから第4のユニット10Kに向う方向に走行されるようになっている。なお、支持ローラ24は、図示しないバネ等により駆動ローラ22から離れる方向に力が加えられており、両者に巻きつけられた中間転写ベルト20に張力が与えられている。また、中間転写ベルト20の像保持体側面には、駆動ローラ22と対向して中間転写体クリーニング装置30が備えられている。
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。
上述した第1乃至第4のユニット10Y、10M、10C、10Kは、同等の構成を有しているため、ここでは中間転写ベルト走行方向の上流側に配設されたイエロー画像を形成する第1のユニット10Yについて代表して説明する。なお、第1のユニット10Yと同等の部分に、イエロー(Y)の代わりに、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)を付した参照符号を付すことにより、第2乃至第4のユニット10M、10C、10Kの説明を省略する。
第1のユニット10Yは、像保持体として作用する感光体1Yを有している。感光体1Yの周囲には、感光体1Yの表面を予め定められた電位に帯電させる帯電ローラ2Y、帯電された表面を色分解された画像信号に基づくレーザ光線3Yよって露光して静電荷像を形成する露光装置(静電荷像形成手段)3、静電荷像に帯電したトナーを供給して静電荷像を現像する現像装置(現像手段)4Y、現像したトナー像を中間転写ベルト20上に転写する1次転写ローラ5Y(1次転写手段)、及び1次転写後に感光体1Yの表面に残存するトナーを除去する感光体クリーニング装置(クリーニング手段)6Yが順に配置されている。
なお、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。
以下、第1ユニット10Yにおいてイエロー画像を形成する動作について説明する。まず、動作に先立って、帯電ローラ2Yによって感光体1Yの表面が−600V乃至−800V程度の電位に帯電される。
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。
静電荷像(静電潜像)とは、帯電によって感光体1Yの表面に形成される像であり、レーザ光線3Yによって、感光層の被照射部分の比抵抗が低下し、感光体1Yの表面の帯電した電荷が流れ、一方、レーザ光線3Yが照射されなかった部分の電荷が残留することによって形成される、いわゆるネガ潜像である。
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。
現像装置4Y内には、例えば、少なくともイエロートナーとキャリアとを含む静電荷像現像剤が収容されている。イエロートナーは、現像装置4Yの内部で撹拌されることで摩擦帯電し、感光体1Y上に帯電した帯電荷と同極性(負極性)の電荷を有して現像剤ロール(現像剤保持体)上に保持されている。そして感光体1Yの表面が現像装置4Yを通過していくことにより、感光体1Y表面上の除電された潜像部にイエロートナーが静電的に付着し、潜像がイエロートナーによって現像される。
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。
感光体1Y上のイエロートナー像が1次転写位置へ搬送されると、1次転写ローラ5Yに1次転写バイアスが印加され、感光体1Yから1次転写ローラ5Yに向う静電気力がトナー像に作用され、感光体1Y上のトナー像が中間転写ベルト20上に転写される。このとき印加される転写バイアスは、トナーの極性(−)と逆極性の(+)極性であり、例えば第1ユニット10Yでは制御部に(図示せず)よって+10μA程度に制御されている。
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。
また、第2のユニット10M以降の1次転写ローラ5M、5C、5Kに印加される1次転写バイアスも、第1のユニットに準じて制御されている。
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。
第1乃至第4のユニットを通して4色のトナー像が多重転写された中間転写ベルト20は、中間転写ベルト20と中間転写ベルト内面に接する支持ローラ24と中間転写ベルト20の像保持面側に配置された2次転写ローラ(2次転写手段)26とから構成された2次転写部へと至る。一方、記録紙(被転写体)Pが供給機構を介して2次転写ローラ26と中間転写ベルト20とが圧接されている隙間に予め定められたタイミングで給紙され、2次転写バイアスが支持ローラ24に印加される。このとき印加される転写バイアスは、トナーの極性(−)と同極性の(−)極性であり、中間転写ベルト20から記録紙Pに向う静電気力がトナー像に作用され、中間転写ベルト20上のトナー像が記録紙P上に転写される。なお、この際の2次転写バイアスは2次転写部の抵抗を検出する抵抗検出手段(図示せず)により検出された抵抗に応じて決定されるものであり、電圧制御されている。
この後、記録紙Pは定着装置(ロール状定着手段)28における一対の定着ロールの圧接部(ニップ部)へと送り込まれトナー像が加熱され、色重ねしたトナー像が溶融されて、記録紙P上へ定着される。
次いで、記録紙P上へ定着されたトナー像に対して、紫外線照射手段32から紫外線が照射される。これにより、トナー像を構成する特定のポリエステル樹脂に含まれる不飽和結合が光重合開始剤の作用により重合反応を生じ、特定のポリエステル樹脂が硬化する。重合反応を促進するためにはトナー像に紫外線が照射される際のトナー像の粘度は低いことが好ましい。そのため、定着装置28による定着後速やかに紫外線照射手段32からトナー像に紫外線が照射されることが望ましい。
紫外線照射手段32により照射される紫外線の波長としては、トナー中に含まれる光重合開始剤が重合反応を生じさせることのできる波長が選択され、例えば、280nm以上440nm以下とされる。
また、紫外線照射手段32としては、光重合開始剤による重合反応を生じさせることのできる波長の紫外線を照射可能であれば特に限定されず、例えば、メタルハライドランプ(波長範囲:200nm以上600nm以下)、もしくは、LED−UVであれば選択波長は365/375/385nmのいずれかが挙げられる。
トナー像を転写する被転写体としては、例えば、電子写真方式の複写機、プリンター等に使用される普通紙、OHPシート等が挙げられる。
カラー画像の定着が完了した記録紙Pは、排出部へ向けて搬出され、一連のカラー画像形成動作が終了される。
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。
6.プロセスカートリッジ
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、紫外線照射手段120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。
図2で示すプロセスカートリッジ200では、感光体107、帯電装置108、現像装置111、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を備えているが、これら装置は選択的に組み合わせてもよい。本実施形態のプロセスカートリッジでは、現像装置111のほかには、感光体107、帯電装置108、クリーニング装置(クリーニング手段)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から構成される群から選択される少なくとも1種を備えてもよい。
7.トナーカートリッジ
本実施形態に係るトナーカートリッジは、画像形成装置に着脱可能に装着され、少なくとも、前記画像形成装置内に設けられた現像手段に供給するためのトナーを収容するトナーカートリッジにおいて、前記トナーが既述した本実施形態に係る静電荷像現像用トナーとしたものである。なお、本実施形態に係るトナーカートリッジには少なくともトナーが収容されればよく、画像形成装置の機構によっては、例えば現像剤が収められてもよい。
従って、トナーカートリッジの着脱が可能な構成を有する画像形成装置においては、本実施形態に係る静電荷像現像用トナーを収めたトナーカートリッジを利用することにより、本実施形態に係る静電荷像現像用トナーが容易に現像装置に供給される。
なお、図1に示す画像形成装置は、トナーカートリッジ8Y、8M、8C、8Kの着脱が可能な構成を有する画像形成装置であり、現像装置4Y、4M、4C、4Kは、各々の現像装置(色)に対応したトナーカートリッジと、図示しないトナー供給管で接続されている。また、トナーカートリッジ内に収納されているトナーが少なくなった場合には、このトナーカートリッジが交換される。
8.現像剤カートリッジ
本実施形態に係る現像剤カートリッジは、前記本実施形態の静電荷像現像用トナーを含む静電荷像現像用現像剤を含有するものであればよく、特に制限はない。現像剤カートリッジは、例えば、現像手段を備えた画像形成装置に着脱され、この現像手段に供給されるための現像剤として、前記本実施形態の静電荷像現像用トナーを含む静電荷像現像用現像剤が収納されているものである。
以下、実施例及び比較例を挙げ、本実施形態をより具体的に詳細に説明するが、本実施形態は、以下の実施例に限定されるものではない。なお、以下の説明において、「部」及び「%」は、特に断りのない限り、「質量部」及び「質量%」を意味する。
(各種分析方法)
<GPC測定>
測定器「HLC−8120GPC、SC−8020(東ソー(株)製)装置」を用い、カラムは「TSKgel、SuperHM−H(東ソー(株)製、6.0mmID×15cm)」を2本用い、溶離液としてTHF(テトラヒドロフラン)を用いた。実験条件としては、試料濃度0.5%、流速0.6ml/min、サンプル注入量10μl、測定温度40℃、IR検出器を用いて実験を行った。また、検量線は東ソー(株)製「polystylene標準試料TSK standard」:「A−500」、「F−1」、「F−10」、「F−80」、「F−380」、「A−2500」、「F−4」、「F−40」、「F−128」、「F−700」の10サンプルから作製した。
<(メタ)アクリルアミドモノマーの分子量>
トナー中の(メタ)アクリルアミドモノマー分子量は、MASSスペクトル分析を用い測定した。MASSスペクトル分析は、質量分析計(SX102A、日本電子(株)製)を用いて、質量分析方法:FD−MS分析、イオン化方法:電界脱離、測定範囲:m/z=150〜1,500、加圧電圧:8KV、イオンマルチ:1.2KV、エミッタ電流:0→30mAの条件により測定を行った。
<(メタ)アクリルアミドモノマー、光重合開始剤の含有量及び同定>
トナー中のアクリロイル基含有アクリルモノマ、光重合開始剤の含有量の測定及び同定は、HPLC分析、NMRスペクトル分析、IRスペクトル分析などにより定量、確認した。
高速液体クロマトグラフ(HPLC)分析は、分析装置:日本分析工業(株)製、LC−08、カラム:Inertsil ODS3(Φ4.6×250mm)、検出器:示差屈折計、紫外線吸収検出器(254nm)を用い、測定条件は、溶出液:クロロホルム、流量1.0mL/minとした。
NMRスペクトル分析は、1H−NMR装置:JNM-AL400(日本電子(株)製)を用い、測定条件は5mmガラス管、5質量%重THF溶液、測定温度:25℃にて行った。
IRスペクトル分析は、FTIR−410(日本分光(株)製)を用いた。測定は、KBr粉末約40mgに測定試料約0.2mg(0.5%濃度)を乳鉢で十分に粉砕混合した後に、加圧成型を行った試料について分析を行った。
(樹脂分散液の調製)
<結着樹脂であるポリエステルの合成>
−ポリエステル樹脂(1)の調製−
・ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物:114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:84部
・テレフタル酸ジメチルエステル:75部
・ドデセニルコハク酸:19.5部
・トリメリット酸:7.5部
撹拌装置、窒素導入管、温度センサー、及び精留塔を備えたフラスコに上記成分を入れ、1時間を要して温度を190℃まで昇温し、反応系内を撹拌した後、ジブチル錫オキサイド3.0部を投入した。更に、生成する水を留去しながら6時間を要して190℃から240℃まで昇温し、240℃で更に2時間脱水縮合反応を継続し、ポリエステル樹脂(1)を合成した。
得られたポリエステル樹脂(1)のガラス転移温度は54℃、酸価は15.3mgKOH/g、重量平均分子量は58,000、数平均分子量は5,600であった。
−ポリエステル樹脂(2)の調製−
・テレフタル酸ジメチル:253部
・ビスフェノールAエチレンオキシド付加物:216部
・エチレングリコール:38部
・テトラブトキシチタネート(触媒):0.037部
撹拌装置、窒素導入管、温度センサー、及び精留塔を備えたフラスコに上記成分を入れ、撹拌しながら昇温した後、160℃で7時間共縮重合反応させ、その後、10Torrまで徐々に減圧しながら220℃まで昇温し4時間保持した。一旦常圧に戻し、無水トリメリット酸9部を加え、再度10Torrまで徐々に減圧し220℃で1時間保持することによりポリエステル樹脂(2)を合成した。
得られたポリエステル樹脂(2)のガラス転移温度は62℃、酸価は14.0mgKOH/g、重量平均分子量は12,000、数平均分子量は4,000であった。
−ポリエステル樹脂分散液(1)の調製−
・ポリエステル樹脂(1)(Mw:58,000):136部
・ジメチルアクリルアミド((株)興人製、分子量99):16部
・1−ヒドロキシ−シクロヘキシルフェニルケトン(BASF社製、製品名:イルガキュア184):8部
・酢酸エチル:233部
・水酸化ナトリウム水溶液(0.3N):0.1部
上記成分をセパラブルフラスコに入れ、70℃で加熱し、スリーワンモーター(新東科学(株)製)により撹拌して樹脂混合液を調製した。この樹脂混合液を更に撹拌しながら25℃に冷却し、徐々にイオン交換水160部を加え、転相乳化させ、脱溶剤することによりポリエステル樹脂分散液(1)(固形分濃度:46%)を得た。分散液中の樹脂粒子の体積平均粒径は165nmであった。
−ポリエステル樹脂分散液(2)の調製−
・ポリエステル樹脂(1)(Mw:58,000):136部
・イソプロピルアクリルアミド((株)興人製、分子量113):16部
・1−ヒドロキシ−シクロヘキシルフェニルケトン(BASF社製、製品名:イルガキュア184):8部
・酢酸エチル:233部
・水酸化ナトリウム水溶液(0.3N):0.1部
上記成分をセパラブルフラスコに入れ、70℃で加熱し、スリーワンモーター(新東科学(株)製)により撹拌して樹脂混合液を調製した。この樹脂混合液を更に撹拌しながら25℃に冷却し、徐々にイオン交換水160部を加え、転相乳化させ、脱溶剤することによりポリエステル樹脂分散液(2)(固形分濃度:50%)を得た。分散液中の樹脂粒子の体積平均粒径は165nmであった。
−ポリエステル樹脂分散液(3)の調製−
・ポリエステル樹脂(1)(Mw:58,000):136部
・ジエチルアクリルアミド((株)興人製、分子量127):16部
・1−ヒドロキシ−シクロヘキシルフェニルケトン(BASF社製、製品名:イルガキュア184):8部
・酢酸エチル:233部
・水酸化ナトリウム水溶液(0.3N):0.1部
上記成分をセパラブルフラスコに入れ、70℃で加熱し、スリーワンモーター(新東科学(株)製)により撹拌して樹脂混合液を調製した。この樹脂混合液を更に撹拌しながら25℃に冷却し、徐々にイオン交換水160部を加え、転相乳化させ、脱溶剤することによりポリエステル樹脂分散液(3)(固形分濃度:50%)を得た。分散液中の樹脂粒子の体積平均粒径は165nmであった。
−ポリエステル樹脂分散液(4)の調製−
・ポリエステル樹脂(1)(Mw:58,000):136部
・ジメチルアミノプロピルアクリルアミド((株)興人製、分子量156):16部
・1−ヒドロキシ−シクロヘキシルフェニルケトン(BASF社製、製品名:イルガキュア184):8部
・酢酸エチル:233部
・水酸化ナトリウム水溶液(0.3N):0.1部
上記成分をセパラブルフラスコに入れ、70℃で加熱し、スリーワンモーター(新東科学(株)製)により撹拌して樹脂混合液を調製した。この樹脂混合液を更に撹拌しながら25℃に冷却し、徐々にイオン交換水160部を加え、転相乳化させ、脱溶剤することによりポリエステル樹脂分散液(4)(固形分濃度:50%)を得た。分散液中の樹脂粒子の体積平均粒径は167nmであった。
−ポリエステル樹脂分散液(5)の調製−
・ポリエステル樹脂(1)(Mw:58,000):147.2部
・ジエチルアクリルアミド((株)興人製、分子量127):4.8部
・1−ヒドロキシ−シクロヘキシルフェニルケトン(BASF社製、製品名:イルガキュア184):8部
・酢酸エチル:233部
・水酸化ナトリウム水溶液(0.3N):0.1部
上記成分をセパラブルフラスコに入れ、70℃で加熱し、スリーワンモーター(新東科学(株)製)により撹拌して樹脂混合液を調製した。この樹脂混合液を更に撹拌しながら25℃に冷却し、徐々にイオン交換水160部を加え、転相乳化させ、脱溶剤することによりポリエステル樹脂分散液(5)(固形分濃度:50%)を得た。分散液中の樹脂粒子の体積平均粒径は163nmであった。
−ポリエステル樹脂分散液(6)の調製−
・ポリエステル樹脂(1)(Mw:58,000):120部
・ジエチルアクリルアミド((株)興人製、分子量127):32部
・1−ヒドロキシ−シクロヘキシルフェニルケトン(BASF社製、製品名:イルガキュア184):8部
・酢酸エチル:233部
・水酸化ナトリウム水溶液(0.3N):0.1部
上記成分をセパラブルフラスコに入れ、70℃で加熱し、スリーワンモーター(新東科学(株)製)により撹拌して樹脂混合液を調製した。この樹脂混合液を更に撹拌しながら25℃に冷却し、徐々にイオン交換水160部を加え、転相乳化させ、脱溶剤することによりポリエステル樹脂分散液(6)(固形分濃度:48%)を得た。分散液中の樹脂粒子の体積平均粒径は178nmであった。
−ポリエステル樹脂分散液(7)の調製−
・ポリエステル樹脂(2)(Mw:12,000):160部
・酢酸エチル:233部
・水酸化ナトリウム水溶液(0.3N):0.1部
上記成分をセパラブルフラスコに入れ、70℃で加熱し、スリーワンモーター(新東科学(株)製)により撹拌して樹脂混合液を調製した。この樹脂混合液を更に撹拌しながら、徐々にイオン交換水160部を加え、転相乳化させ、脱溶剤することによりポリエステル樹脂分散液(7)(固形分濃度:50%)を得た。分散液中の樹脂粒子の体積平均粒径は165nmであった。
−ポリエステル樹脂分散液(8)の調製−
・ポリエステル樹脂(1)(Mw:58,000):152部
・1−ヒドロキシ−シクロヘキシルフェニルケトン(BASF社製、製品名:イルガキュア184):8部
・酢酸エチル:233部
・水酸化ナトリウム水溶液(0.3N):0.1部
上記成分をセパラブルフラスコに入れ、70℃で加熱し、スリーワンモーター(新東科学(株)製)により撹拌して樹脂混合液を調製した。この樹脂混合液を更に撹拌しながら25℃に冷却し、徐々にイオン交換水160部を加え、転相乳化させ、脱溶剤することによりポリエステル樹脂分散液(8)(固形分濃度:50%)を得た。分散液中の樹脂粒子の体積平均粒径は165nmであった。
−ポリエステル樹脂分散液(9)の調製−
・ポリエステル樹脂(1)(Mw:58,000):144部
・ジエチルアクリルアミド((株)興人製、分子量127):16部
・酢酸エチル:233部
・水酸化ナトリウム水溶液(0.3N):0.1部
上記成分をセパラブルフラスコに入れ、70℃で加熱し、スリーワンモーター(新東科学(株)製)により撹拌して樹脂混合液を調製した。この樹脂混合液を更に撹拌しながら25℃に冷却し、徐々にイオン交換水160部を加え、転相乳化させ、脱溶剤することによりポリエステル樹脂分散液(9)(固形分濃度:48%)を得た。分散液中の樹脂粒子の体積平均粒径は165nmであった。
−ポリエステル樹脂分散液(10)の調製−
・ポリエステル樹脂(1)(Mw:58,000):160部
・酢酸エチル:233部
・水酸化ナトリウム水溶液(0.3N):0.1部
上記成分をセパラブルフラスコに入れ、70℃で加熱し、スリーワンモーター(新東科学(株)製)により撹拌して樹脂混合液を調製した。この樹脂混合液を更に撹拌しながら、徐々にイオン交換水373部を加え、転相乳化させ、脱溶剤することによりポリエステル樹脂分散液(10)(固形分濃度:37%)を得た。分散液中の樹脂粒子の体積平均粒径は165nmであった。
(着色剤分散液の調製)
−シアン顔料分散液−
・シアン顔料(大日精化(株)製、Pigment Blue 15:3(銅フタロシアニン)):100部
・アニオン界面活性剤(第一工業製薬(株)製、ネオゲンR):1.5部
・イオン交換水:400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時間ほど分散して、着色剤(シアン顔料)粒子を分散させてなる着色剤粒子分散液を調製した。シアン顔料分散液におけるシアン顔料粒子の体積平均粒径は0.16μm、固形分濃度は20%であった。
(離型剤分散液の調製)
・パラフィンワックス(日本精蝋(株)製、HNP−9、融点:75℃):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):0.5部
・イオン交換水:200部
以上を混合して95℃に加熱し、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(ゴーリン社)で分散処理し、体積平均粒径が0.23μmである離型剤粒子を分散させてなる離型剤分散液(固形分濃度:20%)を調製した。
(実施例1)
<トナー(1)の作製>
・イオン交換水:290部
・ポリエステル樹脂分散液(1):115部
・着色剤分散液:25部
・離型剤分散液:50部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株):ネオゲンRK、20質量%):2.8部
上記成分を、温度計、pH計、撹拌機を具備した反応容器に入れ、外部からマントルヒーターで温度制御しながら、温度30℃、撹拌回転数150rpmにて、30分間保持した。その後0.3N硝酸水溶液を添加し、凝集工程でのpHを3.0に調整した。
ホモジナイザー(IKAジャパン社製:ウルトラタラクスT50)で分散しながら、PAC(ポリ塩化アルミニウム、浅田化学工業(株)製:♯100)0.7部をイオン交換水7部に溶解させたPAC水溶液を添加した。その後、撹拌しながら、50℃まで昇温し、コールターマルチサイザーII(アパーチャー径:50μm、コールター社製)にて粒径を測定し、体積平均粒径を5.0μmとした。その後ポリエステル樹脂分散液(10)93部を追添加し、凝集粒子の表面に樹脂粒子を付着(シェル構造)させた。
続いて、10質量%のNTA(ニトリロ三酢酸)金属塩水溶液(キレスト70:キレスト(株)製)を20部加えた後、1Nの水酸化ナトリウム水溶液を用いてpHを9.0にした。その後、昇温速度を1.0℃/分にして75℃まで昇温し、75℃で3時間保持した後、冷却し、濾過して粗トナー粒子を得た。これを更にイオン交換水にて再分散し、濾過することを繰り返して、濾液の電気伝導度が20μS/cm以下となるまで洗浄を行った後、40℃のオーブン中で5時間真空乾燥して、トナー粒子を得た。
得られたトナー粒子100質量部に対して疎水性シリカ(日本アエロジル(株)製、RY50)を1.5質量部と疎水性酸化チタン(日本アエロジル(株)製、T805)を1.0質量部とを、サンプルミルを用いて10,000rpmで30秒間混合ブレンドした。その後、目開き45μmの振動篩いで篩分してトナー(1)を調製した。得られたトナー(1)の体積平均粒子径は6.1μmであった。
<キャリアの作製>
・トルエン:14部
・スチレン−メチルメタクリレート共重合体(成分比:80/20(質量比)、重量平均分子量:70,000):2部
・MZ500(酸化亜鉛、チタン工業(株)):0.6部
上記成分を混合し、10分間スターラーで撹拌させて酸化亜鉛が分散した被覆層形成用溶液を調製した。次に、この被覆液とフェライト粒子(体積平均粒径:38μm)100部とを真空脱気型ニーダーに入れて、60℃において30分撹拌した後、更に加温しながら減圧して脱気し、乾燥させることによりキャリアを作製した。
<現像剤の調製>
得られたキャリアとトナー(1)とを、それぞれ100部:8部の割合でVブレンダーで混合し、現像剤(1)を作製した。なお、トナー(1)中のジメチルアクリルアミドの含有量を測定したところ、1.8%であった。
(実施例2)
ポリエステル樹脂分散液(1)に代えてポリエステル樹脂分散液(2)とした以外は、実施例1と同様にして、トナー粒子、外添トナー、現像剤(2)を作製した。なおトナー(2)中のイソプロピルアクリルアミドの含有量を測定したところ、2.7%であった。
(実施例3)
ポリエステル樹脂分散液(1)に代えてポリエステル樹脂分散液(3)とした以外は、実施例1と同様にして、トナー粒子、外添トナー、現像剤(3)を作製した。なおトナー(3)中のジエチルアクリルアミドの含有量を測定したところ、3.7%であった。
(実施例4)
ポリエステル樹脂分散液(1)に代えてポリエステル樹脂分散液(4)とした以外は、実施例1と同様にして、トナー粒子、外添トナー、現像剤(4)を作製した。なおトナー(4)中のジメチルアミノプロピルアクリルアミドの含有量を測定したところ、3.9%であった。
(実施例5)
ポリエステル樹脂分散液(1)に代えてポリエステル樹脂分散液(5)とした以外は、実施例1と同様にして、トナー粒子、外添トナー、現像剤(5)を作製した。なおトナー(5)中のジエチルアクリルアミドの含有量を測定したところ、0.7%であった。
(実施例6)
ポリエステル樹脂分散液(1)に代えてポリエステル樹脂分散液(6)とした以外は、実施例1と同様にして、トナー粒子、外添トナー、現像剤(6)を作製した。なおトナー(6)中のジエチルアクリルアミドの含有量を測定したところ、7.4%であった。
(実施例7)
ポリエステル樹脂分散液(1)115部に代えてポリエステル樹脂分散液(3)92部及びポリエステル樹脂分散液(7)23部とした以外は、実施例1と同様にして、トナー粒子、外添トナー、現像剤(7)を作製した。なおトナー(7)中のジエチルアクリルアミドの含有量を測定したところ、3.0%であった。
(実施例8)
ポリエステル樹脂分散液(1)115部に代えてポリエステル樹脂分散液(3)58部及びポリエステル樹脂分散液(7)58部とした以外は、実施例1と同様にして、トナー粒子、外添トナー、現像剤(8)を作製した。なおトナー(8)中のジエチルアクリルアミドの含有量を測定したところ、1.9%であった。
(比較例1)
ポリエステル樹脂分散液(1)に代えてポリエステル樹脂分散液(8)とした以外は、実施例1と同様にして、トナー粒子、外添トナー、現像剤(9)を作製した。
(比較例2)
ポリエステル樹脂分散液(1)に代えてポリエステル樹脂分散液(9)とした以外は、実施例1と同様にして、トナー粒子、外添トナー、現像剤(10)を作製した。なおトナー(10)中のジエチルアクリルアミドの含有量を測定したところ、3.8%であった。
(評価)
<画像保存性>
得られた現像剤を、富士ゼロックス(株)製DocuCentre−III C7600の改造機(図1に示したように定着工程後に紫外線照射ができるように紫外線照射装置26を設置した改造機)に現像器に充填し、記録紙(ミラーコート256紙、富士ゼロックス(株)製)上に、定着温度180℃にて、A4片面にトナー載り量が4.0g/m2のベタ画像(3cm×4cm)を2枚形成した。なお紫外線装置としては、メタルハライドランプ(240W/cm)で紫外線照射(積算光量で200mJ/cm2)を行った。ソリッド画像を形成した記録紙を画像同士が接触するように重ね、垂直荷重80g/cm2をかけて75℃の環境下で1日放置した後、画像の付着による画像欠陥を評価した。
−画像保存性の評価基準−
○:画像欠陥がなく良好
△:実用上問題ないが、画像欠陥が認められる
×:画像欠陥が多く実用に耐えないレベル
<画像ムラ>
得られた現像剤を、富士ゼロックス(株)製DocuCentre−III C7600の改造機(図1に示したように定着工程後に紫外線照射ができるように紫外線照射装置26を設置した改造機)に現像器に充填し、記録紙(ミラーコート256紙、富士ゼロックス(株)製)上に、定着温度180℃にて、A4片面にトナー載り量が4.0g/m2のベタ画像(10cm×10cm)を形成した。なお紫外線装置としては、メタルハライドランプ(240W/cm)で紫外線照射(積算光量で200mJ/cm2)を行った。
室温28℃湿度50%の環境下において、画像を5,000枚出力し、5,000枚に出力された画像の端部と中央部を目視で観察し、画像ムラの評価を行った。評価基準は以下の通りである。
−画像ムラの評価基準−
○:画像ムラは全く確認されなかった。
△:画像ムラがわずかに確認されたが、許容範囲である。
×:画像ムラが顕著に確認された。
Figure 0005831103
表1からわかるように、実施例のトナーは比較例のトナーに比べて、高温における画像保存性が向上した。また、実施例のトナーは比較例のトナーに比べて、画像の耐こすり性が向上した。
1Y、1M、1C、1K、107 感光体(像保持体)
2Y、2M、2C、2K、108 帯電ローラ
3Y、3M、3C、3K レーザ光線
3、110 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
32、120 紫外線照射手段
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 (14)

  1. 結着樹脂、着色剤、(メタ)アクリルアミドモノマー、及び、光重合開始剤を含有し、前記(メタ)アクリルアミドモノマーが下記式(I)で表されることを特徴とする
    静電荷像現像用トナー。
    Figure 0005831103
    式(I)中、R 1 は水素原子又はメチル基を表し、R 2 及びR 3 は共に炭素数1〜4のアルキル基を表し、R 2 及びR 3 は結合して環を形成していてもよい。
  2. 前記R 2 及びR 3 が、共にメチル基又はエチル基を表す、請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
  3. 前記光重合開始剤が、芳香族ケトン類である、請求項1又は2に記載の静電荷像現像用トナー。
  4. 前記(メタ)アクリルアミドモノマーの分子量が110〜160である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
  5. 前記(メタ)アクリルアミドモノマーのトナー中の含有量が1〜8質量%である、請求項1〜のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
  6. 前記結着樹脂が不飽和ポリエステル樹脂を含有する、請求項1〜のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
  7. 前記不飽和ポリエステル樹脂の結着樹脂中の含有量が50〜80質量%である、請求項に記載の静電荷像現像用トナー。
  8. (メタ)アクリルアミドモノマーと結着樹脂と光重合開始剤と有機溶剤とを含む混合液に30℃以下で水系媒体を添加して転相乳化を行った後に、有機溶剤を除去して、樹脂粒子分散液を準備する工程、
    前記樹脂粒子分散液と、着色粒子分散液とを混合して、凝集粒子を形成させる凝集工程、及び、
    加熱により、前記凝集粒子を融合する融合工程を有することを特徴とする
    結着樹脂、(メタ)アクリルアミドモノマー、及び、光重合開始剤を含有する静電荷像現像用トナーの製造方法。
  9. (メタ)アクリルアミドモノマーと結着樹脂と光重合開始剤と有機溶剤とを含む混合液に30℃以下で水系媒体を添加して転相乳化を行った後に、有機溶剤を除去して、樹脂粒子分散液を準備する工程、
    前記樹脂粒子分散液と、着色粒子分散液とを混合して、凝集粒子を形成させる凝集工程、及び、
    加熱により、前記凝集粒子を融合する融合工程を有することを特徴とする
    請求項1〜のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
  10. 請求項1〜のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーを含有することを特徴とする静電荷像現像用現像剤。
  11. 請求項1〜のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーを含有することを特徴とするトナーカートリッジ。
  12. 像保持体と、前記像保持体の表面に形成された静電潜像を現像剤を用いて現像してトナー画像を形成する現像手段と、を備え、前記現像剤が、請求項10に記載の静電荷像現像用現像剤であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
  13. 像保持体と、
    前記像保持体の表面を帯電させる帯電手段と、
    前記像保持体の表面に静電潜像を形成する潜像形成手段と、
    前記像保持体の表面に形成された静電潜像を現像剤を用いて現像してトナー画像を形成する現像手段と、
    前記現像されたトナー像を被転写体に転写する転写手段と、
    前記転写されたトナー像を定着する定着手段と、
    前記定着されたトナー像に紫外線を照射する紫外線照射手段と、
    を備え、
    前記現像剤が、請求項10に記載の静電荷像現像用現像剤であることを特徴とする
    画像形成装置。
  14. 像保持体の表面を帯電させる帯電工程と、
    前記像保持体の表面に静電潜像を形成する潜像形成工程と、
    前記像保持体の表面に形成された静電潜像を現像剤を用いて現像してトナー画像を形成する現像工程と、
    前記現像されたトナー像を被転写体に転写する転写工程と、
    前記転写されたトナー像を定着する定着工程と、
    前記定着されたトナー像に紫外線を照射する紫外線照射工程と、
    を備え、
    前記現像剤が、請求項10に記載の静電荷像現像用現像剤であることを特徴とする
    画像形成方法。
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