JP6251949B2 - トナー用ポリエステル樹脂組成物、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、画像形成装置および画像形成方法 - Google Patents
トナー用ポリエステル樹脂組成物、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、画像形成装置および画像形成方法 Download PDFInfo
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Description
ジカルボン酸と、下記一般式(1)で表されるロジンジオールと、2官能のエポキシ化合物と、の重合体であって、
下記一般式(1)で表わされるロジンジオールは、ロジン化合物と、前記ロジン化合物2mol当たりに対し1molを超える量の前記2官能のエポキシ化合物と、を反応させた反応体Rであり、且つ前記重合体は、前記ジカルボン酸と前記反応体Rとが重合されてなり、
前記重合体中において下記一般式(1)におけるA1およびA2に相当する位置以外の部分に結合しているロジンエステル基と、前記重合体に結合していない未反応ロジン化合物との総量の、前記ロジン化合物と前記2官能のエポキシ化合物との総量に対する比を、前記ロジンエステル基が結合前に有していたカルボキシル基および前記未反応ロジン化合物が有するカルボキシル基に由来する酸価に換算したとき0.5mgKOH/g以下であるトナー用ポリエステル樹脂組成物である。
前記一般式(1)で表わされるロジンジオールは、ロジン化合物と2官能のエポキシ化合物とを2:1.01乃至2:1.2のモル比で反応させた反応体R’であり、
且つ前記重合体は、前記ジカルボン酸と前記反応体R’とが重合されてなる請求項1に記載のトナー用ポリエステル樹脂組成物である。
請求項3に係る発明は、
ジカルボン酸と、ロジン化合物と、前記ロジン化合物2mol当たりに対し1molを超える量の後述の一般式(1’)で表される2官能のエポキシ化合物と、の重合体であり、
前記重合体中において下記一般式(1’)におけるエポキシ基が開環した開環エポキシ基におけるL2およびL3の基以外の部分に結合しているロジンエステル基と、前記重合体に結合していない未反応ロジン化合物との総量の、前記ロジン化合物と前記2官能のエポキシ化合物との総量に対する比を、前記ロジンエステル基が結合前に有していたカルボキシル基および前記未反応ロジン化合物が有するカルボキシル基に由来する酸価に換算したとき0.5mgKOH/g以下であるトナー用ポリエステル樹脂組成物である。
請求項4に係る発明は、
前記重合体における前記ロジン化合物と前記2官能のエポキシ化合物とのモル比が2:1.01乃至2:1.2であり、
且つ前記重合体は、前記ロジン化合物及び前記2官能のエポキシ化合物を前記モル比で反応させた反応体と、前記ジカルボン酸と、が重合されてなる請求項3に記載のトナー用ポリエステル樹脂組成物である。
重量平均分子量Mwと数平均分子量Mnとから求められる分子量分布(Mw/Mn)が12以上である請求項1〜請求項4の何れか1項に記載のトナー用ポリエステル樹脂組成物である。
請求項1〜請求項5の何れか1項に記載のトナー用ポリエステル樹脂組成物を含む静電荷像現像用トナーである。
請求項6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6に記載の静電荷像現像用トナーを収納し、
画像形成装置に着脱されるトナーカートリッジである。
請求項7に記載の静電荷像現像剤を収納し、
像保持体の表面に形成された静電荷像を前記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装置を備え、
画像形成装置に着脱される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装置と、
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装置と、
請求項7に記載の静電荷像現像剤を収納し、前記静電荷像現像剤により前記静電荷像を現像してトナー像を形成する現像装置と、
前記トナー像を記録媒体に転写する転写装置と、
前記記録媒体に前記トナー像を定着する定着装置と、
を備える画像形成装置である。
像保持体の表面を帯電する帯電工程と、
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工程と、
請求項7に記載の静電荷像現像剤により前記静電荷像を現像してトナー像を形成する現像工程と、
前記トナー像を記録媒体に転写する転写工程と、
前記記録媒体に前記トナー像を定着する定着工程と、
を有する画像形成方法である。
請求項2に係る発明によれば、一般式(1)で表わされるロジンジオールが、ロジン化合物と2官能のエポキシ化合物とを2:1.00のモル比で反応させた反応体であり、且つ前記重合体が、前記ジカルボン酸と前記反応体とが重合されてなる場合に比べて、広い定着ラチチュードが得られるトナー用ポリエステル樹脂組成物が得られる。
請求項5に係る発明によれば、分子量分布(Mw/Mn)が12以上でない場合に比べて、広い定着ラチチュードが得られるトナー用ポリエステル樹脂組成物が得られる。
請求項7に係る発明によれば、ジカルボン酸および一般式(1)で表されるロジンジオールのみの重合体であるポリエステルを含むトナーを含有する場合に比べて、広い定着ラチチュードが得られる静電荷像現像剤が得られる。
請求項8〜11に係る発明によればジカルボン酸および一般式(1)で表されるロジンジオールのみの重合体であるポリエステルを含むトナーを用いる場合に比べて、定着性に優れたトナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成装置および画像形成方法が得られる。
本実施形態に係るトナー用ポリエステル樹脂組成物(以下単に「トナー用ポリエステル」とも称す)は、ジカルボン酸と、下記一般式(1)で表されるロジンジオールと、2官能のエポキシ化合物と、の重合体である。
また、本実施形態に係る別の態様のトナー用ポリエステルは、ジカルボン酸と、ロジン化合物と、前記ロジン化合物2mol当たりに対し1molを超える量の下記一般式(1’)で表される2官能のエポキシ化合物と、の重合体である。
一般式(1’)中、R 1 およびR 2 は、それぞれ独立に、水素、またはメチル基を表す。L 1 、L 2 およびL 3 は、それぞれ独立に、カルボニル基、カルボキシル基、エーテル基、スルホニル基、置換基を有してもよい鎖状アルキレン基、置換基を有してもよい環状アルキレン基、置換基を有してもよいアリーレン基、およびそれらの組み合わせからなる群より選ばれる二価の連結基を表し、L 1 とL 2 またはL 1 とL 3 で環を形成してもよい。)
この理由は定かではないが、以下に示す理由によるものと考えられる。
その結果、低温オフセットおよび高温オフセットが抑制されるために、上記の構成を有さないトナー用ポリエステルに比べ、広い定着ラチチュードが得られるものと推察される。
ロジンジオールの合成が終了した段階で、反応容器内には未反応の2官能エポキシ化合物と、方末端のみがロジン化合物と反応した1官能エポキシ化合物が存在する。1官能のエポキシ化合物は架橋剤としてではなく、分子鎖の成長を止める抑止剤としての働きをする。そのため、分子量分布がより広い樹脂が得られ、定着ラチチュードが広がるものと考えられる。
上記構成とすることでさらに広い定着ラチチュードが得られるのは、以下に示す理由によるものと考えられる。ロジンジオールの合成が終了した段階で、反応容器内には未反応の2官能エポキシ化合物と、方末端のみがロジン化合物と反応した1官能エポキシ化合物が存在する。1官能のエポキシ化合物は架橋剤としてではなく、分子鎖の成長を止める抑止剤としての働きをする。そのため、分子量分布がより広い樹脂が得られ、定着ラチチュードが広がるものと考えられる。
尚、一般式(1)で表されるロジンジオールを合成する際に用いるロジン化合物と2官能エポキシ化合物との比は、2molのロジン化合物に対し、2官能のエポキシ化合物1.01mol以上1.2mol以下の範囲であることが好ましい。更には、2官能のエポキシ化合物1.03mol以上1.15mol以下がより好ましく、1.05mol以上1.1mol以下が更に好ましい。
2molのロジン化合物に対する2官能エポキシ化合物の比が1.01mol以上であることにより広い定着ラチチュードが得られ、一方1.2mol以下であることにより架橋が過度に進行して樹脂のガラス転移温度がトナー化に適した範囲を超えることが抑制される。
本実施形態に係るトナー用ポリエステルは、重量平均分子量Mwと数平均分子量Mnとから求められる分子量分布(Mw/Mn)が12以上であることが好ましく、更には12.5以上20以下がより好ましく、14以上18以下が更に好ましい。
分子量分布が12以上であることにより広い定着ラチチュードが得られる。
本実施形態に係るトナー用ポリエステルは、下記一般式(1)で表されるロジンジオールが重合に用いられる。
なお、本実施形態において、ロジンエステル基とは、ロジンに含まれるカルボキシル基から水素原子を除いた残基をいう。
以下に、ロジンジオールの合成スキームを一例として示す。
本実施形態で用いるロジンは入手が容易であることからガムロジンやトールロジンが望ましい。これらのロジン類は精製することが望ましく、未精製のロジン類から樹脂酸の過酸化物から生起したと考えられる高分子量物や、未精製のロジン類に含まれていた不ケン化物を除去することにより精製ロジンが得られる。精製方法は特に限定されず、公知の各種精製方法を選択してもよい。具体的には蒸留、再結晶、抽出等の方法が挙げられる。工業的には蒸留による精製を行うことが望ましい。蒸留は、通常、200℃以上300℃以下、6.67kPa以下の圧力で蒸留時間を考慮して選択される。再結晶は、例えば、未精製ロジンを良溶媒に溶解し、ついで溶媒を留去して濃厚な溶液とし、この溶液に貧溶媒を添加することにより行う。良溶媒としてはベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類、クロロホルムなどの塩素化炭化水素類、低級アルコール等のアルコール類、アセトンなどのケトン類、酢酸エチルなどの酢酸エステル類等が挙げられ、貧溶媒としてはn−ヘキサン、n−ヘプタン、シクロヘキサン、イソオクタン等の炭化水素系溶媒が挙げられる。抽出は、例えば、アルカリ水を用いて未精製のロジンをアルカリ水溶液となし、これに含まれる不溶性の不ケン化物を、有機溶媒を用いて抽出したのち、水層を中和することで精製ロジンを得る方法である。
不均化触媒としては、パラジウムカーボン、ロジウムカーボン、白金カーボンなどの保持触媒、ニッケル、白金等の金属粉末、ヨウ素、ヨウ化鉄等のヨウ化物、リン系化合物等の各種公知のものが挙げられる。該触媒の使用量はロジンに対して通常0.01質量%以上5質量%以下、望ましくは0.01質量%以上1質量%以下であり、反応温度は100℃以上300℃以下、望ましくは150℃以上290℃以下である。なおデヒドロアビエチン酸量を制御する方法としては例えば、不均化ロジンからエタノールアミン塩として結晶化する方法(J.Org.Chem.,31,4246(1996))により単離したデヒドロアビエチン酸を上述の範囲となるように添加しても良い。
これらの不均化ロジン、水素化ロジンは、不均化処理、または水素化処理の前後において、上記精製工程を設けても良い。
脂肪族ジオールとして、具体的には、例えば、エチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、1,4−ブテンジオール、2−メチル-1,3−プロパンジオール、1,5−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、2−エチル−2−メチルプロパン−1,3−ジオール、2−ブチル−2−エチルプロパン−1,3−ジオール、1,6−ヘキサンジオール、3−メチル1,5−ペンタンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、2,4−ジメチル−1,5−ペンタンジオール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール、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、1,14−エイコサンデカンジオール、ダイマージオール、3−ヒドロキシ−2,2−ジメチルプロピル−3−ヒドロキシ−2,2−ジメチルプロパノエート、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
芳香族ジオールとしては、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物、ビスフェノールAブチレンオキサイド付加物等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
これらは単独で用いても、二種以上を併用してもよい。
本実施形態では、架橋剤として2官能エポキシ化合物が重合に用いられる。
ジカルボン酸成分としては、例えば、芳香族ジカルボン酸および脂肪族ジカルボン酸からなる群より選ばれる少なくとも1種を含むものが挙げられる。具体的には、例えば、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、1,4−ナフタレンジカルボン酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸;シュウ酸、マロン酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、ダイマー酸、分岐鎖を有する炭素数1以上20以下のアルキルコハク酸、分岐鎖を有する炭素数1以上20以下のアルケニル基を有するアルケニルコハク酸等の脂肪族ジカルボン酸;それらの酸の無水物および、それらの酸のアルキル(炭素数1以上3以下)エステル等が挙げられる。
これらの中では、トナーの耐久性、定着性および着色剤の分散性の観点から芳香族カルボン酸化合物が望ましい。
ジカルボン酸成分が少なくとも1種の不飽和ジカルボン酸を含むことによって、本実施形態に係るトナー用ポリエステルは、重量平均分子量(Mw)が40000以上150000以下であり、分子量分布(Mw/Mn)が12以上25以下であるものとなり易い傾向にある。
これは、不飽和ジカルボン酸の不飽和基を起点としたラジカル重合が、重縮合反応と並行して進行するため、合成されたトナー用ポリエステルが3次元架橋形態となる傾向にあるためと考えられる。
具体的には、例えば、フマル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、イタコン酸、シトラコン酸、メサコン酸、グルタコン酸およびトラウマチン酸などが挙げられ、フマル酸、マレイン酸、無水マレイン酸およびイタコン酸が望ましく、フマル酸、マレイン酸および無水マレイン酸がより望ましい。
不飽和ジカルボン酸としてフマル酸、マレイン酸、無水マレイン酸およびイタコン酸を用いた場合、他の不飽和ジカルボン酸に比べてガラス転移温度を高くする傾向にあるので、熱保管性と共に低温定着性が実現され易いと考えられる。
不飽和ジカルボン酸のジカルボン酸成分中の含有量は、カルボン酸成分中、5モル%以上80モル%以下がよく、10モル%以上70モル%以下が望ましく、25モル%以上60モル%以下がより望ましい。
本実施形態に係るトナー用ポリエステルは、ジカルボン酸、一般式(1)で表されるロジンジオール、および2官能エポキシ化合物を原料として、公知慣用の製造方法によって調製される。尚、上記2官能エポキシ化合物は、一般式(1)で表されるロジンジオールを合成する際に、過剰量の2官能のエポキシ化合物を添加することで、予め添加しておくことが好ましい。
以下に、一般式(1)で表されるロジンジオールとジカルボン酸成分との反応スキームの一例を示す。
なお、ポリエステルを表す構造式のうち、点線で囲まれた部分が本実施形態に係るロジンエステル基に該当する。
本実施形態に係るトナー用ポリエステルは、重量平均分子量(Mw)が40000以上150000以下であることが望ましく、45000以上100000以下よりが望ましく、50000以上90000以下がさらに望ましい。
重量平均分子量は、熱保管性の観点から、40000以上であることがよい。
また、重量平均分子量は、低温定着性の観点から、150000以下であることがよい。
軟化温度の測定は、高化式フローテスターCFT−500(島津製作所社製)を用い、ダイスの細孔の径を0.5mm、加圧荷重を0.98MPa(10Kg/cm2)、昇温速度を1℃/分とした条件下で、1cm3の試料を溶融流出させたときの流出開始点から終了点の高さの1/2に相当する温度(FT1/2降下温度)として求めた。
また、熱保管性は、ガラス転移温度が55℃以上で確保されると考えられる。
ガラス転移温度の測定は、「DSC−20」(セイコー電子工業(株)製)を使用し、試料10mgを一定の昇温速度(10℃/min)で加熱して行った。
酸価の測定は、JIS K0070に従って行い、中和滴定法を用いて行った。即ち、適当量の試料を分取し、溶剤(ジエチルエーテル/エタノール混合液)100ml、および、指示薬(フェノールフタレイン溶液)数滴を加え、水浴上で試料が溶けるまで充分に振り混ぜる。これに、0.1mol/l水酸化カリウムエタノール溶液で滴定し、指示薬の薄い紅色が30秒間続いた時を終点とした。酸価をA、試料量をS(g)、滴定に用いた0.1mol/l水酸化カリウムエタノール溶液をB(ml)、fを0.1mol/l水酸化カリウムエタノール溶液のファクターとした時、A=(B×f×5.611)/Sとして算出した。
本実施形態に係る静電荷像現像用トナーは、上記本実施形態に係るトナー用ポリエステルを含んで構成されている。
以下、本実施形態に係るトナーの詳細について説明する。
トナー粒子について説明する。
トナー粒子は、結着樹脂と、必要に応じて、着色剤、離型剤およびその他添加剤と、を含んで構成される。
結着樹脂としては、非晶性樹脂が挙げられ、非晶性樹脂として上記本実施形態に係るトナー用ポリエステルが適用される。
結着樹脂としては、非晶性樹脂と共に結晶性樹脂を併用してもよい。
結着樹脂としては、上記本実施形態に係るトナー用ポリエステルと共に、当該本実施形態に係るトナー用ポリエステル以外のその他非晶性樹脂を併用してもよい。
但し、本実施形態に係るトナー用ポリエステルの含有量は、全結着樹脂100質量部に対して、70質量部以上が望ましく、90質量部以上がより望ましい。
一方、結晶性樹脂とは、示差走査熱量測定(DSC)において、階段状の吸熱量変化ではなく、明確な吸熱ピークを有するものをいう。
具体的には、例えば、結晶性樹脂とは、昇温速度10℃/minで測定した際の吸熱ピークの半値幅が10℃以内であることを意味し、非晶性樹脂とは、半値幅が10℃を超える樹脂や、明確な吸熱ピークが認められない樹脂を意味する。
結晶性ポリエステルとしては、例えば、低温定着性を実現する観点から、脂肪族ジカルボン酸(その酸無水物および酸塩化物を含む)と脂肪族ジオールとの縮重合体であることがよい。
結晶性樹脂の含有量としては、全結着樹脂100質量部に対して、1質量部以上20質量部以下であることが望ましく、5質量部以上15質量部以下であることがより望ましい。
なお、本実施形態において低温定着とは、トナーを120℃程度以下で加熱して定着させることをいう。
着色剤としては、例えば、染料であっても顔料であってもかまわないが、耐光性や耐水性の観点から顔料が望ましい。
着色剤としては、例えば、カーボンブラック、アニリンブラック、アニリンブルー、カルコイルブルー、クロムイエロー、ウルトラマリンブルー、デュポンオイルレッド、キノリンイエロー、メチレンブルークロライド、フタロシアニンブルー、マラカイトグリーンオキサレート、ランプブラック、ローズベンガル、キナクリドン、ベンジシンイエロー、C.I.ピグメント・レッド48:1、C.I.ピグメント・レッド57:1、C.I.ピグメント・レッド122、C.I.ピグメント・レッド185、C.I.ピグメント・レッド238、C.I.ピグメント・イエロー12、C.I.ピグメント・イエロー17、C.I.ピグメント・イエロー180、C.I.ピグメント・イエロー97、C.I.ピグメント・イエロー74、C.I.ピグメント・ブルー15:1、C.I.ピグメント・ブルー15:3等の公知の顔料を使用してもよい。
着色剤の種類を選択することにより、イエロートナー、マゼンタトナー、シアントナー、ブラックトナー等が得られる。
離型剤としては、例えば、低分子量ポリプロピレン、低分子量ポリエチレン等のパラフィンワックス;シリコーン樹脂;ロジン類;ライスワックス;カルナバワックス;等が挙げられる。これらの離型剤の融解温度は、50℃以上100℃以下が望ましく、60℃以上95℃以下がより望ましい。
離型剤の含有量が0.5質量%以上であれば、特にオイルレス定着において剥離不良の発生が防止される。離型剤の含有量が15質量%以下であれば、トナーの流動性が悪化することがなく、画質および画像形成の信頼性が向上する。
帯電制御剤としては、公知のものを使用してもよいが、アゾ系金属錯化合物、サリチル酸の金属錯化合物、極性基を含有するレジンタイプの帯電制御剤を用いてもよい。
トナー粒子は、単層構造のトナー粒子であってもよいし、芯部(コア粒子)と芯部を被覆する被覆層(シェル層)とで構成された所謂コア・シェル構造のトナー粒子であってもよい。
コア・シェル構造のトナー粒子は、例えば、結着樹脂(本実施形態に係るポリエステルおよび結晶性ポリエステル)と必要に応じて着色剤および離型剤等のその他添加剤とを含んで構成された芯部と、結着樹脂(本実施形態に係るポリエステル)を含んで構成された被覆層と、で構成されていることがよい。
なお、トナー粒子の体積平均粒径の測定法としては、分散剤として界面活性剤、望ましくはアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムの5質量%水溶液2ml中に、測定試料を0.5mg以上50mg以下加え、これを前記電解液100ml以上150ml以下中に添加した。この測定試料を懸濁させた電解液を超音波分散器で1分間分散処理を行い、コールターマルチサイザーII型(ベックマン−コールター社製)により、アパーチャー径が100μmのアパーチャーを用いて、粒径が2.0μm以上60μm以下の範囲の粒子の粒度分布を測定する。測定する粒子数は50,000とする。
得られた粒度分布を分割された粒度範囲(チャンネル)に対し、小粒径側から体積累積分布を引いて、累積50%となる粒径を体積平均粒径D50vとする。
ここで上記形状係数SF1は、下記式(1)により求められる。
SF1=(ML2/A)×(π/4)×100 ・・・ 式(1)
上記式(1)中、MLはトナー粒子の絶対最大長、Aはトナー粒子の投影面積を各々示す。
外添剤としては、例えば、無機粒子が挙げられ、該無機粒子として、SiO2、TiO2、Al2O3、CuO、ZnO、SnO2、CeO2、Fe2O3、MgO、BaO、CaO、K2O、Na2O、ZrO2、CaO・SiO2、K2O・(TiO2)n、Al2O3・2SiO2、CaCO3、MgCO3、BaSO4、MgSO4等が挙げられる。
疎水化処理剤の量としては、通常、例えば、無機粒子100質量部に対して、1質量部以上10質量部程度である。
以下、本実施形態に係るトナーの製造方法について説明する。
トナー粒子は、乾式製法(例えば、混練粉砕法等)、湿式製法(例えば凝集合一法、懸濁重合法、溶解懸濁造粒法、溶解懸濁法、溶解乳化凝集合一法等)のいずれにより製造してもよい。これらの製法に特に制限はなく、周知の製法が採用される。
以下、凝集合一法によりトナー粒子を得る方法を述べる。
なお、以下の説明では、着色剤、および離型剤を含むトナー粒子を得る方法について説明するが、着色剤、離型剤は、必要に応じて用いられるものである。無論、着色剤、離型剤以外のその他添加剤を用いてもよい。
まず、ポリエステル粒子(本実施形態に係るトナー用ポリエステルの粒子)が分散された樹脂粒子分散液と共に、例えば、着色剤粒子が分散された着色剤粒子分散液、離型剤粒子が分散された離型剤分散液を準備する。
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。
界面活性剤は、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。
なお、転相乳化法とは、分散すべき樹脂を、その樹脂が可溶な疎水性有機溶剤中に溶解せしめ、有機連続相(O相)に塩基を加えて、中和したのち、水媒体(W相)を投入することによって、W/OからO/Wへの、樹脂の変換(いわゆる転相)が行われて不連続相化し、樹脂を、水媒体中に粒子状に分散する方法である。
なお、樹脂粒子の体積平均粒径は、レーザ回析式粒度分布測定装置(堀場製作所製、LA−920)で測定される。以下、他に断りがないかぎり、粒子の体積平均粒径は同様に測定される。
次に、樹脂粒子分散液と共に、着色剤粒子分散液と、離型剤分散液と、を混合する。
そして、混合分散液中で、ポリエステル粒子と着色剤粒子と離型剤粒子とをヘテロ凝集させ目的とするトナー粒子の径に近い径を持つ、ポリエステル粒子と着色剤粒子と離型剤粒子とを含む凝集粒子を形成する。
凝集粒子形成工程においては、例えば、混合分散液を回転せん断型ホモジナイザーで攪拌下、室温(例えば25℃)で上記凝集剤を添加し、混合分散液のpHを酸性(例えばpHが2以上5以下)に調整し、必要に応じて分散安定剤を添加した後に、上記加熱を行ってもよい。
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、水溶性のキレート剤を用いてもよい。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。
キレート剤の添加量としては、例えば、ポリエステル粒子100質量部に対して0.01質量部以上5.0質量部以下の範囲内が挙げられ、0.1質量部以上3.0質量部未満であってもよい。
次に、凝集粒子が分散された凝集粒子分散液に対して、例えば、ポリエステル粒子のガラス転移温度以上(例えばポリエステル粒子のガラス転移温度より10から30℃高い温度以上)に加熱して、凝集粒子を融合・合一し、トナー粒子を形成する。
なお、凝集粒子が分散された凝集粒子分散液を得た後、当該凝集粒子分散液と、ポリエステル粒子(本実施形態に係るポリエステルの粒子)が分散された樹脂粒子分散液と、をさらに混合し、凝集粒子の表面にさらにポリエステル粒子を付着するように凝集して、第2凝集粒子を形成する工程と、第2凝集粒子が分散された第2凝集粒子分散液に対して加熱をし、第2凝集粒子を融合・合一して、コア/シェル構造のトナー粒子を形成する工程と、を経て、トナー粒子を製造してもよい。
洗浄工程は、帯電性の点から充分にイオン交換水による置換洗浄を施すことが望ましい。また、固液分離工程は、特に制限はないが、生産性の点から吸引濾過、加圧濾過等が望ましく用いられる。更に乾燥工程も特に方法に制限はないが、生産性の点から凍結乾燥、フラッシュジェット乾燥、流動乾燥、振動型流動乾燥等が望ましく用いられる。
本実施形態に係る静電荷像現像剤は、本実施形態に係るトナーを少なくとも含むものである。
本実施形態に係る静電荷像現像剤は、本実施形態に係るトナーのみを含む一成分現像剤であってもよいし、当該トナーとキャリアと混合した二成分現像剤であってもよい。
次に、本実施形態に係る画像形成装置/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、像保持体と、像保持体の表面を帯電する帯電手段と、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、静電荷像現像剤を収納し、静電荷像現像剤により静電荷像を現像してトナー像を形成する現像手段と、トナー像を記録媒体に転写する転写手段と、記録媒体に前記トナー像を定着する定着手段と、を有する。
そして、静電荷像現像剤として、上記本実施形態に係る静電荷像現像剤を適用する。
そして、静電荷像現像剤として、上記本実施形態に係る静電荷像現像剤を適用する。
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色のトナーを含むトナーの供給がなされる。
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。
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画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、各色のトナー画像が重ねられて多重転写される。
定着後における画像表面の平滑性をさらに向上させるには、記録媒体の表面も平滑であることが望ましく、例えば、普通紙の表面を樹脂等でコーティングしたコート紙、印刷用のアート紙等が好適に使用される。
なお、上記例示した画像形成装置は、中間転写ベルト20を介してトナー画像を記録媒体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画像が記録媒体に転写される構造であってもよい。
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、感光体107とともに、帯電ローラ108、現像装置111、感光体クリーニング装置113、露光のための開口部118、および、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は記録媒体を示す。
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に対して着脱自在としたものである。
(ロジンジオールの合成)
ロジン成分として蒸留による精製処理(蒸留条件:6.6kPa、220℃)を行ったガムロジン200部、2官能エポキシ化合物としてビスフェノールAジグリシジルエーテル(商品名jER828、三菱化学(株)製)89部(ロジン化合物2molに対する量:1.05mol、および反応触媒としてテトラエチルアンモニウムブロマイド(東京化成工業(株)製)0.4部を、撹拌装置、加熱装置、冷却管、温度計を備えたステンレス製反応容器に仕込み、130℃に温度を上げ、ロジンの酸基とエポキシ化合物のエポキシ基との開環反応を行った。同温度で4時間継続して行い、酸価が0.5mgKOH/gになった時点で反応を停止し、上記例示化合物で示されるロジンジオール(1)と残存した2官能エポキシ化合物(ビスフェノールAジグリシジルエーテル)との混合物を得た。
前記ロジンジオール(1)と残存した2官能エポキシ化合物との混合物250部、酸成分としてテレフタル酸(和光純薬工業(株)製)25部、ドデセニルコハク酸(東京化成工業(株)製)40部、フマル酸33部、および反応触媒としてテトラ−n−ブチルチタネート(東京化成工業(株)製)0.7部を撹拌装置、加熱装置、温度計、分留装置、窒素ガス導入管を備えたステンレス製反応容器に仕込み、窒素雰囲気下、撹拌しながら230℃で7時間重縮合反応させ、目的の分子量、酸価に達したことを確認し、ポリエステル(1)を合成した。
なお、重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)、分子量分布(Mw/Mn)、酸価、ガラス転移温度(Tg)および軟化温度(FT1/2降下温度)については、既述の方法で測定を行った。
下記組成の成分をエクストルーダーで混練し、表面粉砕方式の粉砕機で粉砕した。その後、風力式分級機(ターボクラシファイアー(TC−15N),日清エンジニアリング社製)で細粒、粗粒を分級し、その中間サイズの粒子を得る過程を3回繰り返し、体積平均粒径=8μmのマゼンタ色のトナー粒子1を得た。
・マゼンタ顔料(C.I.ピグメント レッド57) 3質量部
トナー粒子1(100質量部)に、シリカ(商品名:R812(日本エアロジル社製))0.5質量部を加え、高速混合機によって混合し、トナーを得た。
上記トナーとメチルメタクリレート−スチレン共重合体で被覆した粒径50μmのフェライトよりなるキャリアを用い、キャリア100質量部に対して、トナーを7質量部添加し、タンブラーシェーカーミキサーで混合して現像剤を得た。
なお、トナーとキャリアとを混合する際の環境条件は、夏場環境(30℃、相対湿度85%)および冬場環境(5℃、相対湿度10%)とした。
上記で作製したトナーおよび現像剤について、低温定着性(最低定着温度、定着性)および高温定着性(最高定着温度、定着性)を評価した。
結果は表2に示す。
上記で作製した現像剤を、富士ゼロックス製DocuCentreColor500改造機(定着温度が可変である外部定着器にて定着するように改造したもの)に用いて、富士ゼロックス社製カラー用ペーパー(J紙)にトナー載り量13.5g/m2となるよう調整して、画像形成を行った。画出しした後、外部定着器を用い、Nip幅6.5mm下、定着速度180mm/secにて定着した。
なお、最低定着温度および最高定着温度の評価を行うため、外部定着器の定着ロールの設定温度を90℃から+5℃おきに高めながら、画像を定着させた。各定着温度において画像が形成された用紙における、定着トナー像のソリッド部の中央の内側に折り目を入れ、定着トナー像が破壊された部分をティッシュペーパーで拭き取り、白抜けした線幅を測定し、その線幅が0.5mm以下となる温度を最低定着温度(MFT)および最高定着温度とした。
また、得られた最低定着温度および最高定着温度から定着ラチチュードを算出した。
上記で作製した現像剤を、前記同様の富士ゼロックス製DocuCentreColor500改造機に用いて、28℃/85%RHの環境下で、富士ゼロックス社製カラー用ペーパー(J紙)10000枚に、画像密度1%のプリントテストチャートを形成した。
なお、定着温度は、前記で得られた最低定着温度(MFT)から30℃高い温度に設定した。
10000枚の画像形成を行った後、定着画像の表面を目視により観察し、紙送り用ロールのマーク筋のありなしを、下記基準により評価した。
評価結果は、B以上で、使用に問題がないとする。
B:ロールマークの筋が9000枚まで見えないが、10000枚目で僅かに見える。
C:ロールマークの筋が5000枚から僅かに見える
D:ロールマークの筋が5000枚からはっきり見える。
実施例1において、ロジンジオールの合成時に用いる2官能エポキシ化合物の量を、ロジン化合物2molに対して1.23mol用い、且つポリエステルの合成における合成時間を6.5時間とした以外は、実施例1に記載の方法によりトナーおよび現像剤を得、評価を行った。
実施例1において、ロジンジオールの合成時に用いる2官能エポキシ化合物の量を、ロジン化合物2molに対して1.02mol用い、且つポリエステルの合成における合成時間を8時間とした以外は、実施例1に記載の方法によりトナーおよび現像剤を得、評価を行った。
実施例1において、ロジンジオールの合成時に用いる2官能エポキシ化合物の量をロジン化合物2molに対して1mol用い、且つポリエステルの合成時に更に0.015molの2官能エポキシを架橋剤として追加加入した以外は、実施例1に記載の方法によりトナーおよび現像剤を得、評価を行った。
実施例1において、ロジンジオールの合成時に用いる2官能エポキシ化合物をロジン化合物2molに対して1.0mol用い、且つポリエステルの合成における合成時間を9時間とした以外は、実施例1に記載の方法によりトナーおよび現像剤を得、評価を行った。
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
32 搬送ロール(排出ロール)
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 記録媒体(被転写体)
Claims (11)
- ジカルボン酸と、下記一般式(1)で表されるロジンジオールと、2官能のエポキシ化合物と、の重合体であって、
下記一般式(1)で表わされるロジンジオールは、ロジン化合物と、前記ロジン化合物2mol当たりに対し1molを超える量の前記2官能のエポキシ化合物と、を反応させた反応体Rであり、且つ前記重合体は、前記ジカルボン酸と前記反応体Rとが重合されてなり、
前記重合体中において下記一般式(1)におけるA1およびA2に相当する位置以外の部分に結合しているロジンエステル基と、前記重合体に結合していない未反応ロジン化合物との総量の、前記ロジン化合物と前記2官能のエポキシ化合物との総量に対する比を、前記ロジンエステル基が結合前に有していたカルボキシル基および前記未反応ロジン化合物が有するカルボキシル基に由来する酸価に換算したとき0.5mgKOH/g以下であるトナー用ポリエステル樹脂組成物。
(一般式(1)中、R1およびR2は、それぞれ独立に、水素、またはメチル基を表す。L1、L2およびL3は、それぞれ独立に、カルボニル基、カルボキシル基、エーテル基、スルホニル基、置換基を有してもよい鎖状アルキレン基、置換基を有してもよい環状アルキレン基、置換基を有してもよいアリーレン基、およびそれらの組み合わせからなる群より選ばれる二価の連結基を表し、L1とL2またはL1とL3で環を形成してもよい。A1およびA2はロジンエステル基を表す。) - 前記一般式(1)で表わされるロジンジオールは、ロジン化合物と2官能のエポキシ化合物とを2:1.01乃至2:1.2のモル比で反応させた反応体R’であり、
且つ前記重合体は、前記ジカルボン酸と前記反応体R’とが重合されてなる請求項1に記載のトナー用ポリエステル樹脂組成物。 - ジカルボン酸と、ロジン化合物と、前記ロジン化合物2mol当たりに対し1molを超える量の下記一般式(1’)で表される2官能のエポキシ化合物と、の重合体であり、
前記重合体中において下記一般式(1’)におけるエポキシ基が開環した開環エポキシ基におけるL2およびL3の基以外の部分に結合しているロジンエステル基と、前記重合体に結合していない未反応ロジン化合物との総量の、前記ロジン化合物と前記2官能のエポキシ化合物との総量に対する比を、前記ロジンエステル基が結合前に有していたカルボキシル基および前記未反応ロジン化合物が有するカルボキシル基に由来する酸価に換算したとき0.5mgKOH/g以下であるトナー用ポリエステル樹脂組成物。
(一般式(1’)中、R1およびR2は、それぞれ独立に、水素、またはメチル基を表す。L1、L2およびL3は、それぞれ独立に、カルボニル基、カルボキシル基、エーテル基、スルホニル基、置換基を有してもよい鎖状アルキレン基、置換基を有してもよい環状アルキレン基、置換基を有してもよいアリーレン基、およびそれらの組み合わせからなる群より選ばれる二価の連結基を表し、L1とL2またはL1とL3で環を形成してもよい。) - 前記重合体における前記ロジン化合物と前記2官能のエポキシ化合物とのモル比が2:1.01乃至2:1.2であり、
且つ前記重合体は、前記ロジン化合物及び前記2官能のエポキシ化合物を前記モル比で反応させた反応体と、前記ジカルボン酸と、が重合されてなる請求項3に記載のトナー用ポリエステル樹脂組成物。 - 重量平均分子量Mwと数平均分子量Mnとから求められる分子量分布(Mw/Mn)が12以上である請求項1〜請求項4の何れか1項に記載のトナー用ポリエステル樹脂組成物。
- 請求項1〜請求項5の何れか1項に記載のトナー用ポリエステル樹脂組成物を含む静電荷像現像用トナー。
- 請求項6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6に記載の静電荷像現像用トナーを収納し、
画像形成装置に着脱されるトナーカートリッジ。 - 請求項7に記載の静電荷像現像剤を収納し、
像保持体の表面に形成された静電荷像を前記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装置を備え、
画像形成装置に着脱される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装置と、
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装置と、
請求項7に記載の静電荷像現像剤を収納し、前記静電荷像現像剤により前記静電荷像を現像してトナー像を形成する現像装置と、
前記トナー像を記録媒体に転写する転写装置と、
前記記録媒体に前記トナー像を定着する定着装置と、
を備える画像形成装置。 - 像保持体の表面を帯電する帯電工程と、
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工程と、
請求項7に記載の静電荷像現像剤により前記静電荷像を現像してトナー像を形成する現像工程と、
前記トナー像を記録媒体に転写する転写工程と、
前記記録媒体に前記トナー像を定着する定着工程と、
を有する画像形成方法。
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