JP6107628B2 - 液体現像剤 - Google Patents

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Description

本発明は、液体現像剤に関する。
液体現像剤は、トナー粒子が絶縁性液体中に分散されてなるので、トナー粒子の粒径が乾式現像剤よりも小さく均一であるという特徴を有する。よって、液体現像剤は、高画質化に有利である。また、記録媒体へのトナー粒子の付着量を低減させることもできるので、低CPP(cost per page)化に有利である。
液体現像剤に含まれるトナー粒子は、樹脂と着色剤とを含む。たとえば特許文献1〜3には、着色剤としてカーボンブラックを含み、電界制御剤としてニグロシンを含む液体現像剤が開示されている。
特開2009−133973号公報 特開2010−26511号公報 特開2006−113514号公報
上述のように、液体現像剤では、記録媒体へのトナー粒子の付着量を低減させることができる。しかし、記録媒体へのトナー粒子の付着量が低減すると、画像濃度の低下を招くことがある。着色剤の含有量を増やせば画像濃度が高くなるが、着色剤の含有量が同じであっても光沢度によって画像濃度が変わることがある。
また、着色剤としてカーボンブラックを用いた場合、カーボンブラックの含有量が増加すると、カーボンブラックのフィラー効果によって光沢度が低下することがある。よって、カーボンブラックの添加量を増やしても、所望の画像濃度が得られないことがある。
本発明は、かかる点に鑑みてなされ、その目的は、カーボンブラックを含む液体現像剤であって高い画像濃度を有する画像を形成可能な液体現像剤の提供である。
本発明の液体現像剤は、樹脂と着色剤とを含むトナー粒子が絶縁性液体中に分散されてなる。樹脂は、結晶性のポリエステル樹脂に由来する成分を含む樹脂である第1樹脂を含む。着色剤は、カーボンブラックとニグロシンとを含む。トナー粒子は、降温時のDSC(Differential scanning calorimetry)曲線が30℃以上50℃以下にピークを有する。
「第1樹脂」は、結晶性のポリエステル樹脂であっても良いし、結晶性のポリエステル樹脂に由来する成分がイソシアネート基を含む化合物により鎖長されてなるポリエステル樹脂(以下では「ウレタン変性ポリエステル樹脂」と記す)であっても良いし、結晶性のポリエステル樹脂とウレタン変性ポリエステル樹脂との混合であっても良い。「ポリエステル樹脂に由来する成分」は、第1樹脂がポリエステル樹脂である場合にはポリエステル樹脂そのものを意味し、第1樹脂がウレタン変性ポリエステル樹脂である場合には第1樹脂からイソシアネート基に由来する部分を除いた部分を意味する。また、トナー粒子の降温時のDSC曲線が2つ以上のピークを有する場合には、2つ以上のピークのうち最も低温側に位置するピークが30℃以上50℃以下に存在することが好ましい。
トナー粒子に対する着色剤の質量比をWとし、トナー粒子に含まれるカーボンブラックの質量をWc(g)とし、トナー粒子に含まれるニグロシンの質量をWn(g)としたとき、下記式(I)および(II)の関係を満たすことが好ましい。
0.83W−0.08≦Wn/Wc≦1.3W+0.31・・・式(I)
0.15≦W≦0.45・・・式(II)
ここで、Wは、「(着色剤の合計質量(g))÷(トナー粒子の質量(g))」で定義される。以下では、トナー粒子に含まれる着色剤の含有量を「着色剤の含有量」と記し、トナー粒子に含まれるカーボンブラックの質量を「カーボンブラックの含有量」と記し、トナー粒子に含まれるニグロシンの質量を「ニグロシンの含有量」と記す。
本発明に係る液体現像剤を用いれば、高い画像濃度を有する画像を形成できる。
図1(a)は、貯蔵弾性率G’の温度依存性の測定結果を示すグラフであり、図1(b)は、図1(a)を用いて|Δlog(G’)/ΔT|の温度依存性を求めた結果を示すグラフである。 WとWn/Wcとの関係を示すグラフである。 電子写真方式の画像形成装置の概略概念図である。 実施例の結果を示すグラフである。
<液体現像剤の構成>
本実施形態に係る液体現像剤は、複写機、プリンタ、デジタル印刷機もしくは簡易印刷機などの電子写真方式の画像形成装置(後述)において用いられる電子写真用液体現像剤、塗料、静電記録用液体現像剤、インクジェットプリンタ用油性インクまたは電子ペーパー用インクとして有用である。本実施形態に係る液体現像剤は、トナー粒子が絶縁性液体中に分散されてなり、好ましくは10〜50質量%のトナー粒子を含み50〜90質量%の絶縁性液体を含む。本実施形態に係る液体現像剤は、トナー粒子および絶縁性液体以外の任意の成分を含んでいても良い。トナー粒子および絶縁性液体以外の任意の成分は、たとえば、増粘剤または分散剤などであることが好ましい。
<トナー粒子>
本実施形態におけるトナー粒子は、樹脂と、樹脂中に分散された着色剤とを含む。紙などの記録媒体へのトナー粒子の付着量を所定の範囲内とした場合に所望の画像濃度が得られるように、トナー粒子における樹脂および着色剤のそれぞれの含有量を決定することが好ましい。本実施形態に係るトナー粒子は、樹脂および着色剤以外の任意の成分を含んでいても良い。樹脂および着色剤以外の任意の成分は、たとえば、顔料分散剤、ワックスまたは荷電制御剤などであることが好ましい。
本実施形態におけるトナー粒子に含まれる樹脂は、結晶性のポリエステル樹脂に由来する成分を含む第1樹脂を含む。「結晶性」とは、樹脂の軟化開始温度(以下「Tm」と略記する)と樹脂の融解熱の最大ピーク温度(以下「Ta」と略記する)との比(Tm/Ta)が0.8以上1.55以下であることを意味し、DSC法により得られた熱量変化の結果が階段状の吸熱量変化を示すのではなく明確な吸熱ピークを有することを意味する。なお、TmとTaとの比(Tm/Ta)が1.55より大きければ、その樹脂は結晶性に優れないと言え、その樹脂は非結晶性を有するとも言える。
高化式フローテスター(たとえば株式会社島津製作所製のCFT−500D)を用いて、Tmを測定することができる。具体的には、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上記試料に1.96MPaの荷重を与え、直径1mmおよび長さ1mmのノズルから上記試料を押し出す。そして、「プランジャー降下量(流れ値)」と「温度」との関係をグラフに描く。プランジャーの降下量が当該降下量の最大値の1/2であるときの温度をグラフから読み取り、その値(測定試料の半分がノズルから押し出されたときの温度)をTmとする。
示差走査熱量計(たとえばセイコーインスツル株式会社製の商品名「DSC210」)を用いてTaを測定することができる。具体的には、試料を、130℃で溶融した後、130℃から70℃まで1.0℃/分の速度で降温させ、その後、70℃から10℃まで0.5℃/分の速度で降温させる。その後、DSC法により、試料を昇温速度20℃/分で昇温させて当該試料の吸発熱変化を測定し、「吸発熱量」と「温度」との関係をグラフに描く。このとき、20〜100℃に観測される吸熱ピークの温度をTa’とする。吸熱ピークが複数ある場合には最も吸熱量が大きいピークの温度をTa’とする。そして、試料を、(Ta’−10)℃で6時間保管した後、(Ta’−15)℃で6時間保管する。
試料に対する前処理が終了したら、DSC法により、上記前処理が施された試料を降温速度10℃/分で0℃まで冷却してから昇温速度20℃/分で昇温させる。このようにして測定された吸発熱変化から、「吸発熱量」と「温度」との関係をグラフに描く。そして、吸熱量が最大値をとったときの温度を融解熱の最大ピーク温度(Ta)とする。
貯蔵弾性率G’の温度依存性を調べることによっても、樹脂が結晶性に優れているか否かを知ることができる。貯蔵弾性率G’の温度依存性は、ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン株式会社製の粘弾性測定装置(ARES)を用いて以下に示す条件で測定することができる。
測定に用いる治具:8mmパラレルプレート
周波数:1Hz
歪み率:5%
測定開始温度:40℃
昇温速度:5℃/分。
図1(a)は、貯蔵弾性率G’の温度依存性の測定結果を示すグラフであり、図1(b)は、図1(a)を用いて|Δlog(G’)/ΔT|の温度依存性を求めた結果を示すグラフである。図1(a)〜(b)において、L11は結晶性のポリエステル樹脂の結果を示し、L12は非結晶性のポリエステル樹脂の結果を示す。
結晶性のポリエステル樹脂では、図1(b)において結晶性樹脂の軟化に由来するピークが明確に確認され、トナー粒子の軟化開始温度は56℃であると求めることができた。80℃での貯蔵弾性率は約2×106(dyn/cm2)であった。一方、非結晶性のポリエステル樹脂では、図1(b)において非結晶性樹脂の軟化に由来するピークは確認できなかった。80℃での貯蔵弾性率は約1×108(dyn/cm2)と大きく、80℃ではトナー粒子の溶融が開始していないと考えられる。なお、1Pa=10dyn/cm2である。
このように、結晶性のポリエステル樹脂はその軟化に由来するピークを明確に有し、そのピーク温度は比較的低い。また、80℃での結晶性のポリエステル樹脂の貯蔵弾性率は所望の範囲内である。よって、トナー粒子が第1樹脂を含んでいれば、低温定着性に優れ、定着性の低下を招くことなく高温オフセット(定着時に、溶融したトナーが定着ローラに付着し易くなること)の発生を防止可能な液体現像剤を提供することができる。樹脂が第1樹脂を80質量%以上含んでいれば、これらの効果を有効に得ることができる。
本実施形態におけるトナー粒子は、着色剤として、カーボンブラックとニグロシンとを含む。ニグロシンは、カーボンブラックの分散剤としてカーボンブラックとともに用いられていた。しかし、本発明者らが鋭意検討したところ、ニグロシンは、第1樹脂を含む液体現像剤では、トナー粒子の降温時のDSC曲線のピーク温度を低下させることが分かった。一般に、第1樹脂などのような高分子材料では、その軟化開始温度とその再結晶化温度とは互いに異なることが知られている。しかし、第1樹脂とカーボンブラックとを含むがニグロシンを含まないトナー粒子では、降温時のDSC曲線のピーク温度は、軟化開始温度と殆ど変らなかった。そのため、このトナー粒子を記録媒体に定着させてから当該記録媒体の温度を室温まで低下させると、第1樹脂には再結晶化する時間は殆ど与えられず、よって、光沢度に優れた画像を得ることはできなかった。一方、第1樹脂とカーボンブラックとニグロシンとを含むトナー粒子(本実施形態におけるトナー粒子)では、降温時のDSC曲線のピーク温度は、軟化開始温度よりも低かった。そのため、このトナー粒子を記録媒体に定着させてから当該記録媒体の温度を室温まで低下させると、第1樹脂には再結晶化する時間が十分に与えられ、よって、光沢度に優れた画像を得ることができた。
トナー粒子の降温時のDSC曲線のピーク温度は30℃以上50℃以下であることが好ましい。これにより、トナー粒子の降温時のDSC曲線のピーク温度は、トナー粒子の軟化開始温度よりも十分低くなる。よって、上記効果を得ることができる。トナー粒子の降温時のDSC曲線のピーク温度は、次に示す方法にしたがって求めることができる。
まず、液体現像剤からトナー粒子を分離する。液体現像剤に対して遠心分離を行い、上澄み液を除去する。残った固形成分を有機溶媒(たとえばヘキサン)で洗浄してから、真空乾燥機などを用いて常温下で乾燥させる。これら一連の作業を2回以上行っても良い。次に、液体現像剤から分離されたトナー粒子を用いて、次に示す条件にしたがってDSC測定を行なう。DSC測定の結果は、縦軸に熱流をとり、横軸に温度または温度をとった曲線(DSC曲線)となる。発熱反応はDSC曲線に山のピークとして現れ、吸熱反応はDSC曲線に谷のピークとして現れる。
示差走査熱量計:日立ハイテクノロジーズ株式会社製の商品名「DSC6200」
試料(トナー粒子)の質量:10mg
基準試料:αアルミナ
基準試料の質量:10mg
降温速度:10℃/分
測定温度の範囲:−10〜200℃。
ニグロシンの含有量が多ければ多いほど、トナー粒子の降温時のDSC曲線のピーク温度は低くなる。よって、光沢度に優れた画像が得られる。しかし、トナー粒子の降温時のDSC曲線のピーク温度が低すぎると、トナー粒子は室温下においても溶融状態となる。また、着色剤の含有量には好ましい範囲があり、カーボンブラックの含有量に応じてニグロシンの含有量を最適化することが好ましい。これらを踏まえてカーボンブラックの含有量およびニグロシンの含有量を最適化したところ、トナー粒子に対する着色剤の質量比をWとし、カーボンブラックの含有量をWc(g)とし、ニグロシンの含有量をWn(g)としたとき、下記式(I)および(II)の関係を満たすことが好ましいことが分かった。
0.83W−0.08≦Wn/Wc≦1.3W+0.31・・・式(I)
0.15≦W≦0.45・・・式(II)
図2は、トナー粒子に対する着色剤の質量比Wとカーボンブラックの含有量Wcとニグロシンの含有量Wnとの関係を示すグラフである。図2の横軸はWを表わし、図2の縦軸はWn/Wcを表わす。図2中において、L21はW=0.15を表わし、L22はW=0.45を表わし、L23はWn/Wc=0.83W−0.08を表わし、L24はWn/Wc=1.3W+0.31を表わす。
0.15≦Wを満たしていれば、高い画像濃度を有する画像を得ることができる。また、W≦0.45を満たしていれば、当該トナー粒子は最適な量の第1樹脂を含むこととなり、よって、定着強度を高く維持することができる。以上のことから、0.15≦W≦0.45を満たしていることが好ましい。一方、W<0.15であれば、着色剤の含有量が少ないので、画像濃度の低下を招くことがある。このことは、記録媒体におけるトナー付着量が約2.0g/m2以下である場合に顕著となる。また、0.45<Wであれば、着色剤の含有量が多いので、トナー粒子における第1樹脂の含有量の低下を招き、よって、定着強度の低下を招くことがある。
0.83W−0.08≦Wn/Wc≦1.3W+0.31を満たしていれば、トナー粒子に対する着色剤の質量比Wが小さいときにはニグロシンの含有量Wnは小さくなり、トナー粒子に対する着色剤の質量比Wが大きいときにはニグロシンの含有量Wnは大きくなる(図2参照)。具体的には、トナー粒子に対する着色剤の質量比Wが小さければ、カーボンブラックの含有量は少ない。よって、ニグロシンの含有量が少なくても、トナー粒子の降温時のDSC曲線のピーク温度を十分低くすることができる。したがって、光沢度に優れた画像を得ることができるので、優れた画像濃度を有する画像を得ることができる。また、トナー粒子に対する着色剤の質量比Wが大きければ、カーボンブラックの含有量が多い。よって、ニグロシンの含有量を多くしなければ、トナー粒子の降温時のDSC曲線のピーク温度を十分低くすることができない。また、ニグロシンの含有量が多くても、トナー粒子の降温時のDSC曲線のピーク温度が低くなり過ぎることを防止できるので、ドキュメントオフセット(トナー粒子が記録媒体へ定着されてなる印刷物を高温状態または加圧状態で保管したときにトナー粒子が軟化して色移りし易くなること)の発生を防止することができる。このように、0.83W−0.08≦Wn/Wcであれば、トナー粒子の降温時のDSC曲線のピーク温度を当該トナー粒子の軟化開始温度よりも十分に低くすることができるので、光沢性に優れた画像を得ることができる。よって、高い画像濃度を有する画像を得ることができる。また、Wn/Wc≦1.3W+0.31であれば、トナー粒子の降温時のDSC曲線のピーク温度が低くなり過ぎることを防止できるので、ドキュメントオフセットの発生を防止することができる。
一方、Wn/Wc<0.83W−0.08であれば、カーボンブラックの含有量に対するニグロシンの含有量が少なすぎるので、トナー粒子の降温時のDSC曲線のピーク温度を十分に低下させることができない場合がある。よって、光沢性に優れた画像が得られないことがあり、画像濃度の低下を招くことがある。1.3W+0.31<Wn/Wcであれば、カーボンブラックの含有量に対するニグロシンの含有量が多すぎるので、トナー粒子の降温時のDSC曲線のピーク温度が低くなりすぎることがある。よって、ドキュメントフセットの発生を招くことがある。また、1.3W+0.31<Wn/Wcであれば、ニグロシンの添加量が多くなるので、形成された画像の色が赤味を帯びることがある。そのため、本実施形態に係る液体現像剤を黒色の液体現像剤として使用するときには、トナー粒子の色相が所望の色相とは異なる(色相がずれる)ことがある。
なお、W、WnおよびWcは、それぞれ、仕込み量から算出することができるが、たとえば、TG/DTA(示差熱−熱重量同時測定)、IR(infrared spectroscopy)分光法、ラマン分光法またはICP(Inductively Coupled Plasma)発光分光分析法等により測定できる。以下、本実施形態におけるトナー粒子の構成要素を具体的に示す。
<樹脂>
本実施形態における樹脂は、結晶性のポリエステル樹脂に由来する成分を含む第1樹脂を含み、好ましくは第1樹脂を80質量%以上含み、より好ましくは第1樹脂を80質量%以上含み第2樹脂を20質量%以下含む。第2樹脂は、第1樹脂とは異なる樹脂であり、1種類の樹脂であっても良いし、2種以上の樹脂が混合されたものであっても良い。樹脂における第1樹脂または第2樹脂の含有量は、たとえば、赤外線吸収スペクトルを用いて求めることができ、核磁気共鳴により得られたスペクトルを用いても求めることができ、GCMS(Gas Chromatograph Mass Spectrometer)によっても求めることができる。
<第1樹脂>
第1樹脂は、ポリオール(アルコール成分)と、ポリカルボン酸(酸成分)、ポリカルボン酸の酸無水物(酸成分)またはポリカルボン酸の低級アルキルエステル(酸成分)などとが重合されてなる重縮合物(ポリエステル樹脂)であっても良いし、この重合により得られたポリエステル樹脂をジ(トリ)イソシアネートにより鎖長させることにより得られたウレタン変性ポリエステル樹脂であっても良いし、上記重縮合物とウレタン変性ポリエステル樹脂との混合物であっても良い。なお、上記重合反応には、公知の重縮合触媒などを使用できる。ポリオールとポリカルボン酸との比率は、特に限定されない。水酸基[OH]とカルボキシル基[COOH]との当量比([OH]/[COOH])が好ましくは2/1〜1/5となるように、より好ましくは1.5/1〜1/4となるように、さらに好ましくは1.3/1〜1/3となるように、ポリオールとポリカルボン酸などとの比率を設定すれば良い。
第1樹脂は上記重合反応を経て製造されるので、第1樹脂に含まれる結晶性のポリエステル樹脂に由来する成分は酸成分に由来する構成単位とアルコール成分に由来する構成単位とを含む。酸成分に由来する構成単位およびアルコール成分に由来する構成単位に占める脂肪族モノマーに由来する構成単位の割合は、好ましくは90質量%以上であり、より好ましくは95質量%以上であり、さらに好ましくは100質量%である。これにより、ポリエステル樹脂に由来する成分が線形となるので、第1樹脂は結晶性に優れる。なお、酸成分に由来する構成単位およびアルコール成分に由来する構成単位に占める脂肪族モノマーに由来する構成単位の割合は、核磁気共鳴により得られたスペクトルを用いて求められても良いし、GCMSによって求められても良い。
本実施形態では、ポリオールは、炭素数が4以上である直鎖状のアルキル骨格を有することが好ましく、脂肪族ジオールであることがより好ましい。ポリカルボン酸は、炭素数が4以上である直鎖状のアルキル骨格を有することが好ましく、脂肪族ジカルボン酸であることがより好ましい。ポリカルボン酸の酸無水物およびポリカルボン酸の低級アルキルのそれぞれにおける「ポリカルボン酸」についても同様のことが言える。これにより、第1樹脂は結晶性を発現することとなる。なお、第1樹脂が結晶性を発現するのであれば、第1樹脂は芳香族ポリオールまたは芳香族ポリカルボン酸などを含んでいても良い。たとえば、酸成分に由来する構成単位およびアルコール成分に由来する構成単位に占める芳香族モノマーに由来する構成単位の割合が10質量%以下であってもよい。
脂肪族ジオールは、脂肪族モノマーの一種であり、炭素数が4〜10であるアルカンジオールであることが好ましく、たとえばエチレングリコール、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、1,9−ノナンジオール、または1,10−デカンジオールなどであることがより好ましい。
脂肪族ジカルボン酸は、脂肪族モノマーの一種であり、たとえば、炭素数が4〜20であるアルカンジカルボン酸、炭素数が4〜36であるアルケンジカルボン酸、または、これらのエステル形成性誘導体などであることが好ましい。脂肪族ジカルボン酸は、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、マレイン酸、フマル酸、または、これらのエステル形成性誘導体などであることがより好ましい。
イソシアネート基を含む化合物によりポリエステル樹脂に由来する成分を鎖長する場合、イソシアネート基を含む化合物は、分子内に複数のイソシアネート基を有する化合物であることが好ましく、鎖状脂肪族ポリイソシアネートまたは環状脂肪族ポリイソシアネートなどであることがより好ましい。
鎖状脂肪族ポリイソシアネートは、たとえば、エチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート(以下、「HDI」と略記する)、ドデカメチレンジイソシアネート、1,6,11−ウンデカントリイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、2,6−ジイソシアナトメチルカプロエート、ビス(2−イソシアナトエチル)フマレート、ビス(2−イソシアナトエチル)カーボネート、または、2−イソシアナトエチル−2,6−ジイソシアナトヘキサノエートなどであることが好ましい。これら2種以上を併用しても良い。
環状脂肪族ポリイソシアネートは、たとえば、イソホロンジイソシアネート(以下、「IPDI」と略記する)、ジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジイソシアネート(以下、「水添MDI」とも記す)、シクロヘキシレンジイソシアネート、メチルシクロヘキシレンジイソシアネート(以下、「水添TDI」とも記す)、ビス(2−イソシアナトエチル)−4−シクロヘキセン−1,2−ジカルボキシレート、2,5−ノルボルナンジイソシアネート、または、2,6−ノルボルナンジイソシアネートなどであることが好ましい。これら2種以上を併用しても良い。
第1樹脂がウレタン変性ポリエステル樹脂である場合、第1樹脂のウレタン基濃度は、0.8%以上5%以下であることが好ましく、1%以上3%以下であることがより好ましい。第1樹脂のウレタン基濃度は、(ウレタン変性ポリエステル樹脂に含まれるウレタン基の質量)/(当該ウレタン変性ポリエステル樹脂の質量)×100により求めることができ、GCMSを用いて測定可能である。具体的には、下記(ウレタン変性ポリエステル樹脂の熱分解の条件)に示す条件でウレタン変性ポリエステル樹脂を熱分解させてから、GCMSを用いて下記(ウレタン変性ポリエステル樹脂におけるウレタン基濃度の測定条件)に示す条件でウレタン基濃度を測定する。そして、熱分解されたウレタン変性ポリエステル樹脂から検出されたイオン強度の比率を用いて、第1樹脂のウレタン基濃度を算出する。
(ウレタン変性ポリエステル樹脂の熱分解の条件)
装置:フロンティア・ラボ株式会社製のPY−2020iD
試料の質量:0.1mg
加熱温度:550℃
加熱時間:0.5分。
(ウレタン変性ポリエステル樹脂におけるウレタン基濃度の測定条件)
装置:株式会社島津製作所製のGCMS−QP2010
カラム:フロンティア・ラボ株式会社製のUltraALLOY−5(内径:0.25mm,長さ:30m,厚さ:0.25μm)
昇温条件:昇温範囲:100℃〜320℃(320℃で保持)、昇温速度:20℃/分。
第1樹脂の数平均分子量(以下では「Mn」と記す)は、10000以上50000以下であることが好ましい。10000≦Mnであれば、第1樹脂が定着時に過度に軟化することを防止できるので、高温オフセットの発生を防止することができる。Mn≦50000であれば、第1樹脂が定着時に軟化し難いことを防止できるので、定着性を確保することができる。好ましくは、10000≦Mn≦30000である。これにより、定着性を向上させることができる。
第1樹脂のMnは、GPC(Gel Permeation Chromatography)を用い、テトラヒドロフラン(THF)への可溶分に対し、以下の条件で測定することができる。なお、ポリウレタン樹脂以外の樹脂のMnおよびMwも以下に示す条件で測定可能である。
測定装置:東ソー株式会社製の商品名「HLC−8120」
カラム:東ソー株式会社製の商品名「TSKgelGMHXL」(2本)と東ソー(株)製の商品名「TSKgelMultiporeHXL−M」(1本)
試料溶液:0.25質量%のTHF溶液
カラムへの試料溶液の注入量:100μl
流速:1ml/分
測定温度:40℃
検出装置:屈折率検出器
基準物質:東ソー株式会社製の標準ポリスチレン(TSK standard POLYSTYRENE)12点(分子量:500、1050、2800、5970、9100、18100、37900、96400、190000、355000、1090000、2890000)。
なお、ポリウレタン樹脂の数平均分子量は、GPCを用いて以下の条件で測定することができる。
測定装置:東ソー(株)製の商品名「HLC−8220GPC」
カラム:商品名「Guardcоlumn α」(1本)と商品名「TSKgel α―M」(1本)
試料溶液:0.125質量%のジメチルホルムアミド溶液
カラムへのジメチルホルムアミド溶液の注入量:100μl
流速:1ml/分
測定温度:40℃
検出装置:屈折率検出器
基準物質:東ソー(株)製の標準ポリスチレン(TSK standard PОLYSTYRENE)12点(分子量:500、1050、2800、5970、9100、18100、37900、96400、190000、355000、1090000、2890000)。
<第2樹脂>
第2樹脂は、たとえば、ビニル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、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、または、ポリカーボネート樹脂などであることが好ましい。第2樹脂は、ビニル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、または、エポキシ樹脂などであることがより好ましく、ビニル樹脂であることがさらに好ましい。これにより、トナー粒子のメジアン径D50(後述)およびトナー粒子の円形度(後述)などを制御し易くなる。第2樹脂も結晶性を有することが好ましい。
ビニル樹脂は、重合性二重結合を有する単量体が単独重合されて得られた単独重合体であっても良いし、重合性二重結合を有する二種以上の単量体が共重合されて得られた共重合体であっても良い。重合性二重結合を有する単量体としては、たとえば、下記(1)〜(9)が挙げられる。
(1) 重合性二重結合を有する炭化水素
重合性二重結合を有する炭化水素は、たとえば、下記(1−1)で示す重合性二重結合を有する脂肪族炭化水素、または、下記(1−2)で示す重合性二重結合を有する芳香族炭化水素などであることが好ましい。
(1−1) 重合性二重結合を有する脂肪族炭化水素
重合性二重結合を有する脂肪族炭化水素は、たとえば、下記(1−1−1)で示す重合性二重結合を有する鎖状炭化水素、または、下記(1−1−2)で示す重合性二重結合を有する環状炭化水素などであることが好ましい。
(1−1−1) 重合性二重結合を有する鎖状炭化水素
重合性二重結合を有する鎖状炭化水素は、たとえば、炭素数が2〜30のアルケン(たとえば、エチレン、プロピレン、ブテン、イソブチレン、ペンテン、ヘプテン、ジイソブチレン、オクテン、ドデセンまたはオクタデセンなど);炭素数が4〜30のアルカジエン(たとえば、ブタジエン、イソプレン、1,4−ペンタジエン、1,5−ヘキサジエンまたは1,7−オクタジエンなど)などであることが好ましい。
(1−1−2) 重合性二重結合を有する環状炭化水素
重合性二重結合を有する環状炭化水素は、たとえば、炭素数が6〜30のモノまたはジシクロアルケン(たとえば、シクロヘキセン、ビニルシクロヘキサンまたはエチリデンビシクロヘプタンなど);炭素数が5〜30のモノまたはジシクロアルカジエン(たとえば、シクロペンタジエンまたはジシクロペンタジエンなど)などであることが好ましい。
(1−2) 重合性二重結合を有する芳香族炭化水素
重合性二重結合を有する芳香族炭化水素は、たとえば、スチレン;スチレンのハイドロカルビル(たとえば、炭素数が1〜30のアルキル、シクロアルキル、アラルキルおよび/またはアルケニル)置換体(たとえば、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、2,4−ジメチルスチレン、エチルスチレン、イソプロピルスチレン、ブチルスチレン、フェニルスチレン、シクロヘキシルスチレン、ベンジルスチレン、クロチルベンゼン、ジビニルベンゼン、ジビニルトルエン、ジビニルキシレンまたはトリビニルベンゼンなど);ビニルナフタレンなどであることが好ましい。
(2)カルボキシル基と重合性二重結合を有する単量体およびそれらの塩
カルボキシル基と重合性二重結合を有する単量体は、たとえば、炭素数が3〜15の不飽和モノカルボン酸[たとえば、(メタ)アクリル酸、クロトン酸、イソクロトン酸または桂皮酸など];炭素数が3〜30の不飽和ジカルボン酸(無水物)[たとえば、(無水)マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、(無水)シトラコン酸またはメサコン酸など];炭素数が3〜10の不飽和ジカルボン酸のモノアルキル(炭素数が1〜10)エステル(たとえば、マレイン酸モノメチルエステル、マレイン酸モノデシルエステル、フマル酸モノエチルエステル、イタコン酸モノブチルエステルまたはシトラコン酸モノデシルエステルなど)などであることが好ましい。本明細書では、「(メタ)アクリル」は、アクリルおよび/またはメタクリルを意味する。
上記単量体は、たとえば、アルカリ金属塩(たとえば、ナトリウム塩またはカリウム塩など)、アルカリ土類金属塩(たとえば、カルシウム塩またはマグネシウム塩など)、アンモニウム塩、アミン塩、または、4級アンモニウム塩などであることが好ましい。
アミン塩は、アミン化合物であれば特に限定されず、たとえば、1級アミン塩(たとえば、エチルアミン塩、ブチルアミン塩またはオクチルアミン塩など);2級アミン塩(たとえば、ジエチルアミン塩またはジブチルアミン塩など);3級アミン塩(たとえば、トリエチルアミン塩またはトリブチルアミン塩など)などであることが好ましい。
4級アンモニウム塩は、たとえば、テトラエチルアンモニウム塩、トリエチルラウリルアンモニウム塩、テトラブチルアンモニウム塩またはトリブチルラウリルアンモニウム塩などであることが好ましい。
カルボキシル基と重合性二重結合を有する単量体の塩は、たとえば、アクリル酸ナトリウム、メタクリル酸ナトリウム、マレイン酸モノナトリウム、マレイン酸ジナトリウム、アクリル酸カリウム、メタクリル酸カリウム、マレイン酸モノカリウム、アクリル酸リチウム、アクリル酸セシウム、アクリル酸アンモニウム、アクリル酸カルシウムまたはアクリル酸アルミニウムなどであることが好ましい。
(3) スルホ基と重合性二重結合を有する単量体およびそれらの塩
スルホ基と重合性二重結合を有する単量体は、たとえば、ビニルスルホン酸、α−メチルスチレンスルホン酸、スルホプロピル(メタ)アクリレートまたは2−(メタ)アクリロイルアミノ−2,2−ジメチルエタンスルホン酸などであることが好ましい。スルホ基と重合性二重結合を有する単量体の塩は、たとえば、上記「(2)カルボキシル基と重合性二重結合を有する単量体」において「上記単量体の塩」として列挙した塩であることが好ましい。
(4) ホスホノ基と重合性二重結合を有する単量体およびその塩
ホスホノ基と重合性二重結合を有する単量体は、たとえば、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリロイルホスフェートまたは2−アクリロイルオキシエチルホスホン酸などであることが好ましい。ホスホノ基と重合性二重結合を有する単量体の塩は、たとえば、上記「(2)カルボキシル基と重合性二重結合を有する単量体」において「上記単量体の塩」として列挙した塩であることが好ましい。
(5) ヒドロキシル基と重合性二重結合を有する単量体
ヒドロキシル基と重合性二重結合を有する単量体は、たとえば、ヒドロキシスチレン、N−メチロール(メタ)アクリルアミドまたはヒドロキシエチル(メタ)アクリレートなどであることが好ましい。
(6) 重合性二重結合を有する含窒素単量体
重合性二重結合を有する含窒素単量体は、たとえば下記(6−1)〜(6−4)で示す単量体であることが好ましい。
(6−1) アミノ基と重合性二重結合を有する単量体
アミノ基と重合性二重結合を有する単量体は、たとえば、アミノエチル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、t−ブチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N−アミノエチル(メタ)アクリルアミド、(メタ)アリルアミン、モルホリノエチル(メタ)アクリレート、4−ビニルピリジン、2−ビニルピリジン、クロチルアミン、N,N−ジメチルアミノスチレン、メチル−α−アセトアミノアクリレート、ビニルイミダゾール、N−ビニルピロール、N−ビニルチオピロリドン、N−アリールフェニレンジアミン、アミノカルバゾール、アミノチアゾール、アミノインドール、アミノピロール、アミノイミダゾールまたはアミノメルカプトチアゾールなどであることが好ましい。アミノ基と重合性二重結合を有する単量体は、上記列挙した単量体の塩であっても良い。上記列挙した単量体の塩としては、たとえば、上記「(2)カルボキシル基と重合性二重結合を有する単量体およびそれらの塩」において「上記単量体の塩」として列挙した塩が挙げられる。
(6−2) アミド基と重合性二重結合を有する単量体
アミド基と重合性二重結合を有する単量体は、たとえば、(メタ)アクリルアミド、N−メチル(メタ)アクリルアミド、N−ブチル(メタ)アクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、N−メチロール(メタ)アクリルアミド、N,N’−メチレン−ビス(メタ)アクリルアミド、桂皮酸アミド、N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジベンジル(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリルホルムアミド、N−メチル−N−ビニルアセトアミドまたはN−ビニルピロリドンなどであることが好ましい。
(6−3) ニトリル基と重合性二重結合を有する炭素数が3〜10の単量体
ニトリル基と重合性二重結合を有する炭素数が3〜10の単量体は、たとえば、(メタ)アクリロニトリル、シアノスチレンまたはシアノアクリレートなどであることが好ましい。
(6−4) ニトロ基と重合性二重結合を有する炭素数が8〜12の単量体
ニトロ基と重合性二重結合を有する炭素数が8〜12の単量体は、たとえばニトロスチレンなどであることが好ましい。
(7) エポキシ基と重合性二重結合を有する炭素数が6〜18の単量体
エポキシ基と重合性二重結合を有する炭素数が6〜18の単量体は、たとえばグリシジル(メタ)アクリレートなどであることが好ましい。
(8) ハロゲン元素と重合性二重結合を有する炭素数が2〜16の単量体
ハロゲン元素と重合性二重結合を有する炭素数が2〜16の単量体は、たとえば、塩化ビニル、臭化ビニル、塩化ビニリデン、アリルクロライド、クロロスチレン、ブロムスチレン、ジクロロスチレン、クロロメチルスチレン、テトラフルオロスチレンまたはクロロプレンなどであることが好ましい。
(9) 重合性二重結合を有する炭素数が4〜16のエステル
重合性二重結合を有する炭素数が4〜16のエステルは、たとえば、酢酸ビニル;プロピオン酸ビニル;酪酸ビニル;ジアリルフタレート;ジアリルアジペート;イソプロペニルアセテート;ビニルメタクリレート;メチル−4−ビニルベンゾエート;シクロヘキシルメタクリレート;ベンジルメタクリレート;フェニル(メタ)アクリレート;ビニルメトキシアセテート;ビニルベンゾエート;エチル−α−エトキシアクリレート;炭素数が1〜11のアルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレート[たとえば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレートまたは2−エチルヘキシル(メタ)アクリレートなど];ジアルキルフマレート(2個のアルキル基は、炭素数が2〜8の直鎖アルキル基、分枝アルキル基または脂環式のアルキル基である);ジアルキルマレエート(2個のアルキル基は、炭素数が2〜8の直鎖アルキル基、分枝アルキル基または脂環式のアルキル基である);ポリ(メタ)アリロキシアルカン類(たとえば、ジアリロキシエタン、トリアリロキシエタン、テトラアリロキシエタン、テトラアリロキシプロパン、テトラアリロキシブタンまたはテトラメタアリロキシエタンなど);ポリアルキレングリコール鎖と重合性二重結合を有する単量体[たとえば、ポリエチレングリコール(Mn=300)モノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(Mn=500)モノ(メタ)アクリレート、メチルアルコールエチレンオキサイド(以下「エチレンオキサイド」を「EO」と略記する)10モル付加物(メタ)アクリレートまたはラウリルアルコールEO30モル付加物(メタ)アクリレートなど];ポリ(メタ)アクリレート類{たとえば、多価アルコール類のポリ(メタ)アクリレート[たとえば、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレートまたはポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレートなど]}などであることが好ましい。なお、本明細書では、「(メタ)アリロ」とは、アリロおよび/またはメタリロを意味する。
ビニル樹脂は、たとえば、スチレン−(メタ)アクリル酸エステル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、(メタ)アクリル酸−(メタ)アクリル酸エステル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−(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、スチレン−(メタ)アクリル酸−ジビニルベンゼン共重合体、または、スチレン−スチレンスルホン酸−(メタ)アクリル酸エステル共重合体などであることが好ましい。
ビニル樹脂は、上記(1)〜(9)の重合性二重結合を有する単量体の単独重合体または共重合体であっても良いし、上記(1)〜(9)の重合性二重結合を有する単量体と分子鎖(k)を有する重合性二重結合を有する単量体(m)とが重合されたものであっても良い。分子鎖(k)は、たとえば、炭素数12〜27の直鎖状炭化水素鎖、炭素数12〜27の分岐状炭化水素鎖、炭素数が4〜20のフルオロアルキル鎖またはポリジメチルシロキサン鎖などであることが好ましい。単量体(m)中の分子鎖(k)と絶縁性液体とのSP値の差は2以下であることが好ましい。本明細書では、「SP値」は、Fedorsによる方法[Polym.Eng.Sci.14(2)152,(1974)]により計算された数値である。
分子鎖(k)を有する重合性二重結合を有する単量体(m)は、たとえば、下記の単量体(m1)〜(m3)などであることが好ましい。単量体(m)としては、単量体(m1)〜(m3)の2種以上を併用しても良い。
炭素数が12〜27(好ましくは16〜25)の直鎖状炭化水素鎖と重合性二重結合を有する単量体(m1)は、たとえば、不飽和モノカルボン酸のモノ直鎖状アルキル(アルキルの炭素数が12〜27)エステル、または、不飽和ジカルボン酸のモノ直鎖状アルキル(アルキルの炭素数が12〜27)エステルなどであることが好ましい。上記不飽和モノカルボン酸および不飽和ジカルボン酸としては、たとえば、(メタ)アクリル酸、マレイン酸、フマル酸、クロトン酸、イタコン酸またはシトラコン酸などの炭素数が3〜24のカルボキシル基含有ビニル単量体などが挙げられる。単量体(m1)の具体例としては、(メタ)アクリル酸ドデシル、(メタ)アクリル酸ステアリル、(メタ)アクリル酸ベヘニル、(メタ)アクリル酸ヘキサデシル、(メタ)アクリル酸ヘプタデシルまたは(メタ)アクリル酸エイコシルなどが挙げられる。
炭素数が12〜27(好ましくは16〜25)の分岐状炭化水素鎖と重合性二重結合を有する単量体(m2)は、たとえば、不飽和モノカルボン酸の分岐状アルキル(アルキルの炭素数が12〜27)エステル、または、不飽和ジカルボン酸のモノ分岐状アルキル(アルキルの炭素数が12〜27)エステルなどであることが好ましい。上記不飽和モノカルボン酸および不飽和ジカルボン酸としては、たとえば、単量体(m1)において不飽和モノカルボン酸および不飽和ジカルボン酸の具体例として列挙したものと同様のものが挙げられる。単量体(m2)の具体例としては、(メタ)アクリル酸2−デシルテトラデシルなどが挙げられる。
単量体(m3)は、炭素数が4〜20のフルオロアルキル鎖と重合性二重結合を有することが好ましい。
第2樹脂の融点は、0〜220℃であることが好ましく、30〜200℃であることがより好ましく、40〜80℃であることがさらに好ましい。トナー粒子の粒度分布および形状、ならびに、液体現像剤の粉体流動性、耐熱保管安定性および耐ストレス性などの観点から、第2樹脂の融点は液体現像剤を製造するときの温度以上であることが好ましい。第2樹脂の融点が液体現像剤を製造するときの温度よりも低いと、トナー粒子同士が合一することを防止し難くなることがあり、トナー粒子が分裂することを防止し難くなることがある。それだけでなく、トナー粒子の粒度分布における分布幅が狭くなり難い、別の言い方をすると、トナー粒子の粒径のバラツキが大きくなるおそれがある。「融点」は、示差走査熱量測定装置(セイコーインスツル(株)製の商品名「DSC20」または商品名「SSC/580」など)を用いてASTM D3418−82に規定の方法に準拠して測定可能である。
第2樹脂のMn(GPCで測定して得られたもの)は、100〜5000000であることが好ましく、200〜5000000であることがより好ましく、500〜500000であることがさらに好ましい。第2樹脂のSP値は、7〜18(cal/cm31/2であることが好ましく、8〜14(cal/cm31/2であることがさらに好ましい。
<着色剤>
着色剤の粒径は、0.5μm以下であることが好ましく、0.2μm以下であることがより好ましい。着色剤の粒径が0.5μmを超えると、画像の色彩値がずれる場合があり、所望の色彩が得られない場合がある。また、着色剤の分散性が悪くなるので、所望の画像濃度が得られない場合がある。なお、着色剤の粒径の下限値は特に限定されない。
本実施形態における着色剤は、上述のようにカーボンブラックとニグロシンとを含み、カーボンブラックおよびニグロシンとは異なる色素(たとえば、マゼンタ用着色剤、オレンジ用着色剤またはグリーン用着色剤など)をさらに含んでいても良い。
<カーボンブラック>
カーボンブラックは、着色剤の含有量に応じて決定されることが好ましいので一概には言えないが、着色剤に30〜90質量%含まれていることが好ましい。これにより、光沢度を制御することができ、画像濃度に優れた画像を得ることができる。本実施形態におけるトナー粒子はカーボンブラックだけでなくニグロシンを含んでいるので、カーボンブラックの含有量を多くすることができる。つまり、本実施形態におけるニグロシンは、トナー粒子の降温時のDSC曲線のピーク温度の低下剤として機能するだけでなくカーボンブラック用分散剤としても機能していると考えられる。一方、カーボンブラックの含有量が30質量%未満であれば、画像濃度の低下を招くことがある。カーボンブラックの含有量が90質量%を超えると、光沢度の制御が難しくなることがある。
カーボンブラックは、たとえば、サーマルブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランブラックまたはアニリンブラックなどであることが好ましい。また、本実施形態におけるカーボンブラックには、表面の性状を改変するための表面処理が施されたものも含まれる。この処理方法は、公知の種々の方法のいずれかであることが好ましく、より好ましくは、酢酸溶液またはスルフォン酸溶液などの酸性溶液中にカーボンブラックを浸漬させるという湿式の表面処理方法、または、液体を用いない乾式の表面処理方法などである。乾式の表面処理方法は、たとえば、硝酸または窒素酸化物と空気との混合ガスにカーボンブラックを接触させる方法、オゾンなどの酸化剤にカーボンブラックを接触させる方法、または、空気酸化法などである。また、市販のカーボンブラックには、pH調整がなされているものも含まれる。
カーボンブラックの好ましい例は、たとえば、三菱化学株式会社製の#2400、#2400B、#2650、OIL7B、MA77、MA100、MA100SまたはPCF#10などであっても良いし、キャボット社製のBlack Pearls L、MOGUL L、MONARCH1100、MONARCH1300、MONARCH1400、REGAL330RまたはREGAL400Rなどであっても良いし、エボニック デグサ製のPrintex U/V、スペシャルブラック4またはPrintex 140Vなどであっても良い。
<ニグロシン>
ニグロシンは、着色剤に10〜50質量%含まれていることが好ましい。これにより、降温時のDSC曲線のピーク温度が30℃以上50℃以下のトナー粒子を提供することができる。よって、光沢性に優れた画像を得ることができるので、画像濃度に優れた画像が得られる。一方、ニグロシンの含有量が10質量%未満であれば、トナー粒子の降温時のDSC曲線のピーク温度が高すぎるので、光沢性の低下を招くことがある。ニグロシンの含有量が50質量%を超えると、トナー粒子の降温時のDSC曲線のピーク温度が低すぎるので、ドキュメントオフセットの発生を招くことがある。
ニグロシンは、アニリン、アニリン塩酸塩およびニトロベンゼンを塩化鉄などの触媒の存在下で酸化還元縮合させることにより得ることができる多種のアジン系化合物の混合物である。その主成分は、フェナジン、フェナジンアジンまたはトリフェナジンオキサジンなどを骨格とする紫黒色染料であるアジン系化合物である。たとえば、ニグロシンは、C.I.ソルベントブラック7またはC.I.ソルベントブラック5などであることが好ましい。
C.I.ソルベントブラック7は、たとえば、Spirit Black SB、Spirit Black SSBB、Spirit Black AB、Spirit Black ABL、NUBIAN BLACK NH−805またはNUBIAN BLACK NH−815などの商品名で市販されているもの(何れもオリエント化学工業株式会社製)であることが好ましい。
C.I.ソルベントブラック5は、たとえば、Nigrosine Base SA、Nigrosine Base SAP、Nigrosine Base SAPL、Nigrosine Base EE、Nigrosine Base EEL、Nigrosine Base EX、Nigrosine Base EX−BP、Special BlackEB、NUBIAN BLACK TN−870、NUBIAN BLACK TN−877、NUBIAN BLACK TH−807、NUBIAN BLACK TH−827またはNUBIAN GREY IR−Bなどの商品名で市販されているもの(何れもオリエント化学工業株式会社製)を用いることができる。
上記C.I.ソルベントブラック5および上記C.I.ソルベントブラック7以外には、BONTRON N−01、BONTRON N−04、BONTRON N−07、BONTRON N−09、BONTRON N−21、BONTRON N−71、BONTRON N−75またはBONTRON N−79などの商品名で市販されているもの(何れもオリエント化学工業株式会社製)を用いることができる。
<顔料分散剤>
トナー粒子に対する添加剤の一例として、顔料分散剤を挙げる。顔料分散剤は、着色剤(顔料)をトナー粒子中で均一に分散させる作用を有するものであり、塩基性分散剤であることが好ましい。塩基性分散剤とは、以下に定義されるものをいう。すなわち、顔料分散剤0.5gと蒸留水20mlとをガラス製スクリュー管に入れ、それをペイントシェーカーを用いて30分間振り混ぜた後、ろ過することにより得られたろ液のpHをpHメータ(商品名「D−51」、堀場製作所社製)を用いて測定し、そのpHが7より大きい場合を塩基性分散剤とする。なお、そのpHが7より小さい場合は、酸性分散剤と呼ぶものとする。
このような塩基性分散剤の種類は特に限定されない。塩基性分散剤は、たとえば、アミン基、アミノ基、アミド基、ピロリドン基、イミン基、イミノ基、ウレタン基、四級アンモニウム基、アンモニウム基、ピリジノ基、ピリジウム基、イミダゾリノ基、または、イミダゾリウム基などの官能基を分子内に有する化合物(分散剤)であることが好ましい。なお、分散剤としては、通常、分子中に親水性の部分と疎水性の部分とを有するいわゆる界面活性剤が該当するが、上記の通り着色剤(顔料)を分散させる作用を有する限り、種々の化合物を用いることができる。
このような塩基性分散剤の市販品は、たとえば、味の素ファインテクノ株式会社製の「アジスパーPB−821」(商品名)、「アジスパーPB−822」(商品名)または「アジスパーPB−881」(商品名)などであっても良いし、日本ルーブリゾール株式会社製の「ソルスパーズ28000」(商品名)、「ソルスパーズ32000」(商品名)、「ソルスパーズ32500」(商品名)、「ソルスパーズ35100」(商品名)または「ソルスパーズ37500」(商品名)などであっても良い。顔料分散剤は、絶縁性液体に溶解しないものであることがより好ましいので、たとえば、味の素ファインテクノ株式会社製の「アジスパーPB−821」(商品名)、「アジスパーPB−822」(商品名)または「アジスパーPB−881」(商品名)などであることがより好ましい。このような顔料分散剤を使用すると、理由は分からないが、所望の形状を有するトナー粒子が得られ易くなる。
このような顔料分散剤は、着色剤(顔料)に対して、1〜100質量%添加されることが好ましく、1〜40質量%添加されることがより好ましい。顔料分散剤の添加量が1質量%未満では、着色剤(顔料)の分散性が不十分となる場合がある。そのため、必要なID(画像濃度)を達成できないことがあり、トナー粒子の定着強度の低下を招くことがある。一方、顔料分散剤の添加量が100質量%を超えると、顔料を分散させるために必要な顔料分散剤よりも多くの顔料分散剤が添加されることになる。そのため、余剰の顔料分散剤が絶縁性液体中へ溶解する場合があり、トナー粒子の荷電性または定着強度などに悪影響を及ぼす場合がある。このような顔料分散剤は、1種単独で使用されても良いし、2種以上が混合されて使用されても良い。
<トナー粒子の形状>
トナー粒子の粒度分布を体積基準で測定したときのメジアン径D50(以下では「トナー粒子のメジアン径D50」と記す)は、0.5μm以上5.0μm以下であることが好ましい。この粒径は、従来用いられていた乾式現像剤に含まれるトナー粒子の粒径よりも小さく、本発明の特徴の一つである。トナー粒子のメジアン径D50が0.5μm未満であれば、トナー粒子の粒径が小さすぎるので、電界でのトナー粒子の移動性の悪化を招くことがあり、よって、現像性の低下を招くことがある。一方、トナー粒子のメジアン径D50が5.0μmを超えると、トナー粒子の粒径の均一性の低下を招くことがあり、よって、画質の低下を招くことがある。より好ましくは、トナー粒子のメジアン径D50は0.5μm以上2.0μm以下である。
トナー粒子のメジアン径D50は、たとえばフロー式粒子像分析装置(シスメックス株式会社製のFPIA−3000S)などを用いて計測可能である。この分析装置では、溶剤をそのまま分散媒体として使用することが可能である。よって、この分析装置を用いれば、水系で測定する系よりも実際の分散状態に近い状態におけるトナー粒子の状態を計測することができる。
<コア・シェル構造>
本実施形態におけるトナー粒子は、コア・シェル構造を有することが好ましい。「コア・シェル構造」は、第1樹脂をコアとし、第2樹脂をシェルとする構造である。コア・シェル構造には、第2樹脂が第1粒子(第1粒子は第1樹脂を含む)の表面の少なくとも一部を被覆してなる構造だけでなく、第2樹脂が第1粒子の表面の少なくとも一部に付着してなる構造も含まれる。これにより、トナー粒子のメジアン径D50およびトナー粒子の円形度などを制御しやすくなる。コア・シェル構造では、シェル樹脂(第2樹脂)とコア樹脂(第1樹脂)との質量比は、1:99〜80:20であることが好ましい。トナー粒子に含まれる樹脂における第2樹脂の含有割合が1質量%未満であれば、コア・シェル構造の粒子形成が難しくなることがある。トナー粒子に含まれる樹脂における第2樹脂の含有割合が20質量%を超えると、定着性の低下を招くことがある。
コア・シェル構造では、着色剤は、コア樹脂またはシェル樹脂に含まれていても良いし、コア樹脂とシェル樹脂との両方に含まれていても良い。トナー粒子に対する添加剤(たとえば顔料分散剤)についても同様のことが言える。
<絶縁性液体>
本実施形態における絶縁性液体は、その抵抗値が静電潜像を乱さない程度(1011〜1016Ω・cm程度)であることが好ましく、臭気および毒性が低い溶媒であることが好ましい。絶縁性液体としては、一般的には、脂肪族炭化水素、脂環式炭化水素、芳香族炭化水素、ハロゲン化炭化水素、またはポリシロキサンなどが挙げられる。特に、低臭気、低害性、コストなどの観点から、絶縁性液体は、ノルマルパラフィン系溶媒またはイソパラフィン系溶媒であることが好ましく、モレスコホワイト(商品名、松村石油研究所社製)、アイソパー(商品名、エクソンモービル社製)、シェルゾール(商品名、シェル石油化学社製)、IPソルベント1620、IPソルベント2028またはIPソルベント2835(いずれも商品名、出光興産社製)などであることが好ましい。
<液体現像剤の製造>
本実施形態に係る液体現像剤は、トナー粒子を絶縁性液体に分散させることにより製造されることが好ましい。トナー粒子は、以下に示す方法にしたがって製造されることが好ましい。
<トナー粒子の製造方法>
トナー粒子は、粉砕法または造粒法などの公知の手法に基づいて製造されることが好ましい。粉砕法では、樹脂粒子と顔料とを混練してから粉砕する。粉砕は、乾式状態またはオイル内での湿式状態などで行われることが好ましい。
造粒法としては、たとえば、懸濁重合法、乳化重合法、微粒子凝集法、樹脂溶液に貧溶媒を添加して析出させる方法、スプレードライ法または互いに異なる2種類の樹脂でコア・シェル構造を形成する方法などが挙げられる。
小径でシャープな粒度分布を有するトナー粒子を得るためには、粉砕法よりも造粒法を用いることが好ましい。また、溶融性の高い樹脂または結晶性の高い樹脂は常温でも柔らかく、粉砕され難い。そのため、粉砕法よりも造粒法の方が所望のトナー粒径を得やすい。造粒法の中でも、次に示す方法を用いてトナー粒子を製造することが好ましい。まず、良溶媒に樹脂を溶解させてコア樹脂溶液を得る。次に、良溶媒とはSP値の異なる貧溶媒に上述のコア樹脂溶液を界面張力調整剤とともに混合してせん断を与え、液滴を形成する。その後、良溶媒を揮発させてコア樹脂粒子を得る。この方法では、せん断の与え方、界面張力差または界面張力調整剤(シェル樹脂の材料)などを変えることによるトナー粒子の粒径または形状の制御性が高い。よって、所望の粒度分布を有するトナー粒子が得られやすい。
<画像形成装置>
本実施形態に係る液体現像剤からなる画像を形成するための装置(画像形成装置)の構成は特に限定されない。画像形成装置は、たとえば、単色の液体現像剤が感光体から中間転写体へ一次転写後に記録媒体に二次転写される単色画像形成装置(図3参照)、単色の液体現像剤が感光体から記録媒体に直接転写される画像形成装置または複数種の液体現像剤を重ね合わせてカラー画像を形成する多色画像形成装置などであることが好ましい。
以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
<製造例1>[シェル粒子の分散液(W1)の製造]
ガラス製ビーカーに、メタクリル酸2−デシルテトラデシル100質量部と、メタクリル酸30質量部と、メタクリル酸ヒドロキシエチルとフェニルイソシアネートとの等モル反応物70質量部と、アゾビスメトキシジメチルバレロニトリル0.5質量部とを入れ、20℃で撹拌して混合した。これにより、モノマー溶液を得た。
次に、撹拌装置、加熱冷却装置、温度計、滴下ロート、脱溶剤装置および窒素導入管を備えた反応容器を準備した。その反応容器にTHF195質量部を入れ、反応容器が備える滴下ロートに上記モノマー溶液を入れた。反応容器の気相部を窒素で置換した後、密閉下70℃で1時間かけてモノマー溶液を反応溶液内のTHFに滴下した。モノマー溶液の滴下終了から3時間後、アゾビスメトキシジメチルバレロニトリル0.05質量部とTHF5質量部との混合物を反応容器に添加し、70℃で3時間反応させた後、室温まで冷却した。これにより、共重合体溶液を得た。
得られた共重合体溶液の一部からTHFを除去して乾燥状態のシェル樹脂を得た。示差走査熱量測定装置(セイコーインスツル(株)製の商品名「DSC20」)を用いてASTM D3418−82に規定の方法に準拠して乾燥状態のシェル樹脂のガラス転移点を測定したところ、53℃であった。
上記共重合体溶液400質量部を撹拌下のIPソルベント2028(出光興産株式会社製)600質量部に滴下してから、0.039MPaの減圧下で40℃でTHFを留去した。これにより、シェル粒子の分散液(W1)を得た。レーザー式粒度分布測定装置((株)堀場製作所製の商品名「LA−920」)を用いて分散液(W1)中のシェル粒子の体積平均粒径を測定すると0.12μmであった。
<製造例2>[コア樹脂形成用溶液(Y1)の製造]
撹拌装置、加熱冷却装置および温度計を備えた反応容器に、セバシン酸とアジピン酸とエチレングリコール(モル比0.8:0.2:1)とから得られたポリエステル樹脂(Mn:5400)970質量部とアセトン300質量部とを入れ、撹拌し、アセトンに均一に溶解させた。得られた溶液にIPDIを30質量部を入れ、80℃で6時間反応させた。NCO価が0になったところで、テレフタル酸28質量部をさらに追加して180℃で1時間反応させた。これにより、ウレタン変性ポリエステル樹脂であるコア樹脂を得た。得られたコア樹脂では、Mnは23000であり、ウレタン基濃度は1.6%であった。
得られたコア樹脂1000質量部とアセトン1000質量部とをビーカーで攪拌させて、コア樹脂をアセトンに均一に溶解させた。これにより、コア樹脂形成用溶液(Y1)を得た。
<製造例3>[着色剤の分散液の製造]
ビーカーに、カーボンブラック(キャボット社製の商品名「MOGUL L」)173質量部と、ニグロシン(オリエント化学工業株式会社製の商品名「NUBIAN BLACK TH−827」)27質量部と、顔料分散剤(味の素ファインテクノ株式会社製の商品名「アジスパーPB−821」)80質量部と、アセトン720質量部とを入れて、カーボンブラックおよびニグロシンを均一に分散させた。その後、ビーズミルによってカーボンブラックおよびニグロシンを微分散させた。このようにして、着色剤の分散液(P1)を得た。着色剤の分散液中のカーボンブラックの体積平均粒径とニグロシンの体積平均粒径との平均値は0.25μmであった。
<製造例4〜13>
カーボンブラックおよびニグロシンの配合量を表1に示す配合量とし、且つ、表1に示す顔料分散剤を用いたことを除いては上記製造例3に記載の方法にしたがって、製造例4〜13の着色剤の分散液を製造した。
Figure 0006107628
<実施例1>
ビーカーにコア樹脂形成用溶液(Y1)150質量部と着色剤の分散液(P1)54質量部とを入れ、25℃でTKオートホモミキサー[プライミクス株式会社製]を用いて8000rpmで撹拌させた。これにより、着色剤が均一に分散された樹脂溶液(Y11)を得た。
別のビーカーに、IPソルベント2028(出光興産株式会社製)100質量部とシェル粒子の分散液(W1)25質量部とを入れて、シェル粒子を均一に分散させた。次いで、25℃でTKオートホモミキサーを用いて10000rpmで撹拌させながら、樹脂溶液(Y11)204質量部入れて2分間撹拌させた。次いでこの混合液を、撹拌装置、加熱冷却装置、温度計及び脱溶剤装置を備えた反応容器に投入し、35℃に昇温後、同温度で0.039MPaの減圧下、アセトン濃度が0.5質量%以下になるまでアセトンを留去し、液体現像剤を得た。着色剤は、トナー粒子に対して20質量%含まれていた。
<実施例2〜5>および<比較例1〜6>
表2に示す着色剤の分散液を用い、コア樹脂形成用溶液の配合量を表2に示す配合量とし、着色剤の含有率を表2に示す含有率としたことを除いては上記実施例1に記載の方法にしたがって、実施例2〜5および比較例1〜6の液体現像剤を製造した。
Figure 0006107628
<定着プロセス>
図3に示す画像形成装置を用いて画像を形成した。図3に示す画像形成装置の構成を以下に示す。液体現像剤21は、アニロックスローラ23により現像槽22内から汲み上げられる。アニロックスローラ23上の余剰の液体現像剤21は、アニロックス規制ブレード24により掻き取られ、残余の液体現像剤21は、ならしローラ25に送られる。ならしローラ25上では、液体現像剤21は厚さが均一且つ薄くなるように調整される。
ならしローラ25上の液体現像剤21は、現像ローラ26へ送られる。現像ローラ26上の余剰の液体現像剤は現像クリーニングブレード27により掻き取られ、残余の液体現像剤21は現像チャージャー28により帯電されて感光体29上に現像される。詳細には、感光体29の表面は、帯電部30により一様に帯電されており、感光体29の周囲に配置された露光部31は、所定の画像情報に基づく光を感光体29の表面に照射する。これにより、感光体29の表面には、所定の画像情報に基づく静電潜像が形成される。形成された静電潜像が現像されることにより、トナー像が感光体29上に形成される。なお、感光体29上の余剰の液体現像剤はクリーニングブレード32に掻き取られる。
感光体29上に形成されたトナー像は一次転写部37において中間転写体33に一次転写され、中間転写体33に転写された液体現像剤は二次転写部38において記録媒体40に二次転写される。記録媒体40に転写された液体現像剤は定着ローラ36a,36bにより定着される。なお、二次転写されずに中間転写体33に残った液体現像剤は、中間転写体クリーニング部34により掻き取られる。
本実施例では、感光体29の表面は帯電部30によりプラスに帯電しており、中間転写体33の電位は−400Vであり、二次転写ローラ35の電位は−1200Vであり、定着NIP時間は40m秒であり、定着ローラ36a,36bの温度は80℃であった。記録媒体40としてはOKトップコート(王子製紙株式会社製 128g/m2)を用い、記録媒体40の搬送速度は400mm/sであった。記録媒体におけるトナー付着量は約2.0g/m2以下であった。
<トナー粒子の降温時のDSC曲線のピーク温度>
上記方法にしたがってDSC曲線を測定し、得られたDSC曲線からトナー粒子の降温時のDSC曲線のピーク温度を求めた。結果を表3に記す。
<光沢度の測定>
75度光沢度計(日本電色工業株式会社製VG−2000)を用いて、定着された画像のソリッド部の光沢度を測定した。結果を表3に示す。表3では、光沢度が60度以上であった場合にA1と記し、光沢度が50度以上60度未満であった場合にB1と記し、光沢度が50度未満であった場合にC1と記している。光沢度が高いほど、その液体現像剤は光沢性に優れると言える。
<画像濃度の測定>
反射濃度計(エックスライト社製の商品名「X−Rite model 404」)を用いて画像濃度を測定した。結果を表3に示す。表3では、画像濃度が1.8以上であった場合にA2と記し、画像濃度が1.7以上1.8未満であった場合にB2と記し、画像濃度が1.7未満であった場合にC2と記している。画像濃度が高いほど、その液体現像剤は画像濃度に優れた画像を提供できると言える。
<定着強度の測定>
画像が定着されたコート紙上の測定対象部位にテープ(住友スリーエム株式会社製の商品名「スコッチメンディングテープ」)を貼り付けた後、そのテープを剥離させた。次に、上記反射濃度計を用いて、テープに剥離された画像の画像濃度(ID)を求めた。結果を表3に示す。表3では、画像濃度が0.1未満であった場合にA3と記し、画像濃度が0.1以上であった場合にB3と記している。画像濃度が低いほど、定着された画像がテープによって剥離され難いので、その液体現像剤は定着性に優れると言える。
<ドキュメントオフセットの測定>
定着された画像同士を互いに重ね合わせた状態で、80g/m2の加重をかけて55℃で1週間保管した。その後、室温下に戻して加重を外してから、2枚を剥がし、剥がすときに画像が損傷したか否かを調べた。結果を表3に示す。表3では、剥がす時に画像が全く剥離しなかった場合にA4と記し、剥がす時に画像が若干剥離した場合にB4と記し、剥がす時に画像が剥離した場合にC4と記している。剥がす時に画像が剥離しなければ、ドキュメントオフセットが発生していないと言える。
Figure 0006107628
表3に示すように、比較例1〜2では光沢性に優れた画像を提供できず、比較例3〜4ではドキュメントオフセットが発生した。一方、実施例1〜13では、ドキュメントオフセットの発生を招くことなく、光沢性、画像濃度および定着性に優れた画像を提供することができた。このような理由として次に示すことが挙げられる。実施例1〜13では、トナー粒子の降温時のDSC曲線のピーク温度は30℃以上50℃以下であった。しかし、比較例1〜2ではトナー粒子の降温時のDSC曲線のピーク温度が50℃よりも高く、比較例3〜4ではトナー粒子の降温時のDSC曲線のピーク温度が30℃よりも低かった。
表3および図4を参照しながら、実施例1〜13についてさらに示す。図4は、トナー粒子に対する着色剤の質量比Wとカーボンブラックの含有量Wcとニグロシンの含有量Wnとの関係(実験結果)を示すグラフである。
実施例1〜9の結果は、いずれも、図4に示すL21〜L24で囲まれた領域内に存在している。別の言い方をすると、0.83W−0.08≦Wn/Wc≦1.3W+0.31(0.15≦W≦0.45)を満たしている。よって、ドキュメントオフセットの発生が完全に防止され、光沢度、画像濃度および定着性に非常に優れた画像を提供することができた。
実施例10の結果は、図4に示すL24よりも上に存在している。別の言い方をすると、Wn/Wc>1.3W+0.31である。この点は、比較例3と同じである。しかし、実施例10では、トナー粒子の降温時のDSC曲線のピーク温度は30℃以上50℃以下であるので、比較例3よりもドキュメントオフセットの発生が防止された。
実施例11の結果は、図4に示すL21よりも左に存在している。別の言い方をすると、0.15>Wである。しかし、トナー粒子の降温時のDSC曲線のピーク温度は30℃以上50℃以下であるので、実施例1〜9に比べて画像濃度が若干低下したに過ぎなかった。
実施例12の結果は、図4に示すL23よりも下に存在している。別の言い方をすると、0.83W−0.08>Wn/Wcである。しかし、トナー粒子の降温時のDSC曲線のピーク温度は30℃以上50℃以下であるので、実施例1〜9に比べて光沢度および画像濃度が若干低下したに過ぎなかった。
実施例13の結果は、図4に示すL23よりも下に存在している。この点は、比較例1〜2と同じである。また、実施例13の結果は、図4に示すL22よりも右に存在している。この点は、比較例4と同じである。しかし、実施例13では、トナー粒子の降温時のDSC曲線のピーク温度は30℃以上50℃以下であるので、比較例1〜2よりも光沢度の低下が防止され、比較例4よりもドキュメントオフセットの発生が防止された。
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
21 液体現像剤、22 現像槽、23 アニロックスローラ、24 アニロックス規制ブレード、25 ローラ、26 現像ローラ、27 現像クリーニングブレード、28 現像チャージャー、29 感光体、30 帯電部、31 露光部、32 クリーニングブレード、33 中間転写体、34 中間転写体クリーニング部、35 二次転写ローラ、36a,36b 定着ローラ、37 一次転写部、38 二次転写部、40 記録媒体。

Claims (2)

  1. 樹脂と着色剤とを含むトナー粒子が絶縁性液体中に分散されてなる液体現像剤であって、
    前記樹脂は、結晶性のポリエステル樹脂に由来する成分を含む樹脂である第1樹脂を含み、
    前記着色剤は、カーボンブラックとニグロシンとを含み、
    前記トナー粒子は、降温時のDSC曲線が30℃以上50℃以下にピークを有する、液体現像剤。
  2. 前記トナー粒子に対する前記着色剤の質量比をWとし、前記トナー粒子に含まれるカーボンブラックの質量をWc(g)とし、前記トナー粒子に含まれるニグロシンの質量をWn(g)としたとき、下記式(I)および(II)の関係を満たす、請求項1に記載の液体現像剤。
    0.83W−0.08≦Wn/Wc≦1.3W+0.31・・・式(I)
    0.15≦W≦0.45・・・式(II)
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