JP6543973B2 - トナー、現像剤、プロセスカートリッジ、画像形成装置 - Google Patents
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前記加熱定着方式の画像形成装置においては、トナーを熱溶融させて紙等の記録媒体上に定着させる過程で多くの電力が必要となるため、省エネルギー化を図る観点から、トナーの低温定着性が重要な特性の一つとなっている。また、画像形成装置の使用環境温度・湿度の変動や、大量枚数の画像の連続出力等、過酷な使用条件でも一定画質の画像を出力し続けるために、安定した帯電特性と耐熱保存性を持たせることも重要である。
しかしながら、結着樹脂の低分子量化により、低分子量成分が増加するため、これらの成分が帯電部材やキャリアの表面を汚染したり、高湿度下においてこれらの成分自体が吸湿したりすることにより、トナーの帯電安定性を悪化させるという問題があった。
例えば、特許文献2には、トナーのGPCにおける結着樹脂由来の分子量500〜1000の成分比率、及び分子量500以下の成分比率を特定の範囲に制御することにより、低分子量成分に起因した臭気の抑制と、機内汚染の抑制が可能となることが提案されている。また、特許文献3には、結着樹脂のGPCにおける分子量500以下の成分含有率を制御することにより、低分子量成分に起因した現像部材等への汚染を抑制できることが提案されている。
しかしながら、これらの提案では、低温定着性に有効に働く低分子量成分を積極的に除去しているため、低温定着性が大きく悪化している。
しかしながら、この提案についても、低温定着性に有効に働く低分子量成分を除去していることで、やはり十分な低温定着性のレベルには至っていない。また、帯電安定性を悪化させる分子量1000〜2000程度の酸ダイマーや酸トリマーについては考慮されていないため、帯電安定性についても十分なレベルには至っていない。
従来、トナーの帯電特性の向上には帯電制御剤が用いられている。しかし、帯電制御剤は結着樹脂への分散性が悪いため、帯電に大きく関与しているトナー表面に存在しているものが脱離しやすく、トナーの帯電のバラツキや、脱離した帯電制御剤のキャリアスペント、感光体フィルミングなどが発生しやすい欠点がある。そのため、初期においては良好な画像が得られるが、徐々に画質が変化し、地汚れやボソツキが生じてくるという現象が生じる。
1) 少なくとも結着樹脂、離型剤、及び帯電制御剤を含有するトナーであって、該トナーのTHF可溶成分をGPCにより測定した分子量分布において、分子量が300〜5000の範囲の任意の分子量Mを選択したとき、M±300の範囲における下記のピーク強度の最大値と最小値の差が3〜5であり、かつ、カルボン酸基を有するモノマーを重量基準で200〜3000ppm含有することを特徴とするトナー。
ピーク強度:GPC測定により、縦軸が強度、横軸が分子量の分子量分布曲線でプロットし、分子量が20000以下の範囲において最大となる強度の値を100としたときの相対的な値
2) 前記カルボン酸基を有するモノマーを重量基準で200〜1000ppm含有することを特徴とする1)に記載のトナー。
3) トナーのTHF可溶成分をGPCにより測定した分子量分布において、重量平均分子量Mwが10000以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載のトナー。
4) 前記結着樹脂が未変性ポリエステル樹脂及び/又は変性ポリエステル樹脂であることを特徴とする1)〜3)のいずれかに記載のトナー。
5) 前記カルボン酸基を有するモノマーがフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、トリメリット酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、フマル酸、マレイン酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸から選ばれた少なくとも1種であることを特徴とする1)〜4)のいずれかに記載のトナー。
6) 前記カルボン酸基を有するモノマーがフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、トリメリット酸から選ばれた少なくとも1種であることを特徴とする5)に記載のトナー。
7) 1)〜6)のいずれかに記載のトナーを含むことを特徴とする現像剤。
8) 静電潜像担持体と、前記静電潜像担持体上に形成された静電潜像を現像剤を用いて現像し可視像を形成する現像手段とを少なくとも有し、画像形成装置本体に着脱可能であり、前記現像剤が7)に記載の現像剤であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
9)静電潜像担持体と、前記静電潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、前記静電潜像を現像剤を用いて現像して可視像を形成する現像手段と、前記可視像を記録媒体上に転写する転写手段と、該記録媒体上に転写された転写像を定着させる定着手段とを少なくとも有し、前記現像剤が7)に記載の現像剤であることを特徴とする画像形成装置。
本発明1)のトナーは、前述したように、トナーのTHF可溶成分をGPCにより測定した分子量分布において、分子量が300〜5000の範囲の任意の分子量Mを選んだとき、M±300の範囲におけるピーク強度の最大値と最小値の差が30以下である点(以下、要件1という)、及びカルボン酸基を有するモノマーを含有する点(以下、要件2という)に特徴を有する。
一方で、トナーの耐熱保存性や高湿度下における帯電安定性を向上させるためには、トナー中に含まれる低熱特性成分や高吸湿性成分を低減する必要がある。従来は耐熱保存性や帯電安定性の向上を目的として、結着樹脂に由来する、トナーのGPC測定での分子量が500〜1000の成分比率、及び分子量が500以下の成分比率を低減させていた。
その理由は定かではないが、特定のピーク成分がピーク毎にドメインを形成することにより、トナー中で特性のバラツキが生じ、その結果、耐熱保存性、高湿度下における帯電安定性の悪化につながると推察される。また、結着樹脂の低分子量化により、熱又は機械的圧に対してトナーの変形が生じやすくなる。更に、トナー中の低分子量成分が増加するため、これらの成分が帯電部材やキャリアの表面を汚染したり、高湿度下で該成分自体が吸湿したりすることにより、トナーの帯電安定性を悪化させるという問題もある。
前記ピーク強度の最大値と最小値の差が30を超える場合の強度差は、主に低分子量側に見られるピークから生じる。この低分子量側に見られるピークは、主に原材料に由来する低分子量成分に起因する。例えば結着樹脂においては、結着樹脂中に含まれる未反応の残留モノマー、又は低重合体であるダイマー、トリマー等に由来するものである。
更に、低分子量成分は外部からの圧に対して変形し易く付着し易いため、低分子量成分の多いトナーを現像剤として使用すると、長期に亘る使用や高温高湿下での使用により、キャリアや現像部材に付着し、経時での帯電性が著しく低下してしまう。
ピーク強度の最大値と最小値の差の好ましい範囲は3〜5である。
・GPC測定装置:GPC−8220GPC(東ソー社製)
・カラム:TSK−GEL SUPER HZ2000、TSK−GEL SUPER HZ2500、TSK−GEL SUPER HZ3000
・温度:40℃
・溶媒:THF
・流速:0.35mL/分
・試料:0.15重量%に調整したTHF試料溶液
・試料の前処理:THF(安定剤含有、和光純薬社製)にトナーを0.15重量%溶解させた後、0.45μmフィルターで濾過し、その濾液を試料として用いる。
検量線作成用の標準ポリスチレン試料としては、Pressure Chemical co.社製又は東洋ソーダ工業社製の分子量が6×102、2.1×103、4×103、1.75×104、5.1×104、1.1×105、3.9×105、8.6×105、2×106、4.48×106のものを用い、少なくとも10点程度の標準ポリスチレン試料を用いることが好ましい。検出器としてはRI(屈折率)検出器を用いることができる。
次に、GPCの測定結果から、縦軸が強度、横軸が分子量の分子量分布曲線を作成し、分子量が20000以下の範囲のピーク強度が最大値となる点を100として、分子量分布曲線全体の強度を補正する。そのため、ピーク強度は、前記最大値となる点の強度を100としたときの相対的な値となる。ピーク強度の最大値と最小値の差は、得られた分子量分布曲線のM±300の範囲における「最大値−最小値」により得られる。
従来、トナーの帯電特性を向上させるためトナー中に帯電制御剤を添加している。しかし帯電制御剤は親水性の極性基を有するため結着樹脂との親和性が低く、トナー中に分散させることが困難であった。そこで、帯電制御剤の分散性向上のため樹脂帯電制御剤を用いていたが、樹脂帯電制御剤を用いた場合、帯電量が低く、帯電立ち上がり速度が遅いという欠点があった。また、樹脂帯電制御剤の添加量を増やせば帯電特性は向上するが、定着性が悪化するため、帯電特性と定着性を両方満足することはできなかった。
特に、前記要件1を満たす場合には、結着樹脂の水酸基価が低く、疎水性が極めて高いため、樹脂帯電制御剤等の従来技術では帯電制御剤の分散性改善に対して十分な効果が得られない。
カルボン酸基を有するモノマーの含有量は、重量基準で200〜3000ppmが好ましく、200〜1000ppmが更に好ましい。200ppm以上であれば、帯電制御剤の分散性を向上させる効果が十分に得られる。また、3000ppm以下であれば、トナー中の低分子量成分が多くなり過ぎて、耐熱保存性及び帯電安定性を阻害するようなことはない。
カルボン酸基を有するモノマーは特に制限されないが、例えばフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、トリメリット酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、フマル酸、マレイン酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸などが挙げられる。中でも好ましいのはフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、トリメリット酸である。これらは、1種を単独で使用しても2種以上を併用してもよい。
HPLCによる定量は、例えば以下のようにして行うことができる。
試料の前処理は、例えば以下の手順で行うことができる。
トルエン5gにトナー3gを投入して攪拌溶解させ、次いでメタノール30gを追加して攪拌する。その後、デカンテーションして回収した上澄み液を、50℃のウォーターバスで加温しながらエバポレータで溶媒を除去する。乾燥物をメタノール10mLで溶解させ、0.45μmフィルターで濾過し、その濾液を試料として用いる。
・高速液体クロマトグラフィー(HPLC)測定装置:HPLC LC−10VP(島津製作所製)
・カラム:shodex Asahipac GF310HQ(300mmL×7.5mmLD)(昭和電工社製)
・移動相:水とアセトニトリルの体積比1:1の混合液
・温度:50℃
・流量:0.6mL/分
・UV検出器波長:240nm
試料中のモノマー含有量を定量するあたり、定量対象モノマーの標準試料により作成された検量線から、試料中の定量対象モノマーを定量する。標準試料には、例えば定量対象モノマーの100、500、1000ppmメタノール溶液を使用する。HPLC測定で得られる測定試料中のモノマー含有量から、トナー中のモノマー含有量を算出する。
また、カルボン酸基を有するモノマーを含有させる方法は、混練粉砕工法の場合には、混練前又は混練中にモノマーを添加することができ、溶解懸濁法等のケミカル工法の場合には、油相組成材料中にモノマーを添加することができる。また、結着樹脂の製造過程における未反応モノマーとしてトナー中に含有させることもできる。
また、1回目の昇温でのTgは、40〜60℃が好ましく、45〜55℃がより好ましい。1回目の昇温でのTgが40℃以上であれば、高温高湿環境下での保存性が悪化したり、固化や凝集、又は表面変化による帯電低下などの問題が発生することはない。また、1回目の昇温でのTgが60℃以下であれば、低温定着性を阻害するようなことはない。
また、2回目の昇温のTgがX〜X−20℃の範囲に見られないようにする方法としては、結着樹脂として結晶性樹脂を含有させる方法が挙げられる。これによりトナーの定着時に結晶性樹脂の融点付近でシャープメルト性を発現させることができ、トナーの低温定着性を向上させることができる。
[測定条件]
・サンプル容器:アルミニウム製サンプルパン(フタあり)
・サンプル量:5mg
・リファレンス:アルミニウム製サンプルパン(アルミナ10mg)
・雰囲気:窒素(流量50mL/分)
・温度条件
昇温(1回目)開始温度:20℃,昇温速度:10℃/分,終了温度:150℃,
保持時間:なし
降温(1回目)降温温度:10℃/分,終了温度:20℃,保持時間:なし
昇温(2回目)昇温速度:10℃/分,終了温度:150℃
1/2法軟化点(T1/2)の測定は、例えば、高架式フローテスターCFT500型(島津製作所製)を用いて測定したフローカーブから求めることができる。下記の測定条件で得られたフローカーブの一例を図1に示す。図1に示されるフローカーブから各々の温度を読み取ることができる。図1中、「1/2法における溶融温度」とあるのは1/2法軟化点(T1/2)のことである。測定条件の一例を以下に示す。
[測定条件]
・荷重:10kg/cm2、昇温速度:3.0℃/分
・ダイ口径:0.50mm、ダイ長さ:1.0mm
貯蔵弾性率G′は、例えばストレスレオメータ(ARES ティー・エイ・インスツルメント社製)により、パラレルプレートを用いて、以下のようにして測定できる。
試料0.1gを、錠剤成形器により室温(25℃)、約40MPaで1分間プレスし、直径8mmの測定用サンプルを作製する。この測定用サンプルを、直径8mmのパラレルプレートに挟み、加熱して溶融させた後、角周波数6.28rad/sec、歪量0.3%の条件でパラレルプレートの周方向に正弦的に振動する歪みを与える。これによって、測定用サンプルを正弦波振動させ、温度60℃から200℃まで昇温速度3℃/分で昇温させて、測定温度間隔1℃で各温度における貯蔵弾性率G′を測定する。
トナー2gを、内径が24mmφの円筒ろ紙に入れて抽出管にセットし、フラスコにはTHF200mLを入れ、10時間ソックスレー抽出を行う。冷却管を取り付けた一式のフラスコ部分をマントルヒーターに入れ、80℃でTHFを還流させ、冷却管からのTHFをトナーに滴下する。トナー中のTHF可溶分がフラスコ中に抽出されるようにし、その抽出液を乾燥してトナー抽出物を得る。なお、乾燥させる温度や時間は特に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。
また、トナーの形状、大きさ等には特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、以下のような、平均円形度、体積平均粒径、体積平均粒径と個数平均粒径との比(体積平均粒径/個数平均粒径)等を有していることが好ましい。
具体的には、ガラス製の100mLビーカーに10重量%界面活性剤(アルキルベンゼンスルフォン酸塩、ネオゲンSC−A、第一工業製薬社製)を0.1〜0.5mL添加し、各トナー0.1〜0.5gを添加してミクロスパーテルでかき混ぜた後、イオン交換水80mLを添加する。得られた分散液を超音波分散器(本多電子社製)で3分間分散処理し、FPIA−2100により、濃度5000〜15000個/μLが得られるまで形状及び分布を測定する。
トナーの体積平均粒径と個数平均粒径の比(体積平均粒径/個数平均粒径)は、1.00〜1.25が好ましく、1.00〜1.15がより好ましい。
前記体積平均粒径、及び体積平均粒径/個数平均粒径は、粒度測定器(マルチサイザーIII、ベックマンコールター社製)を用いてアパーチャー径100μmで測定し、解析ソフト(Beckman CoulterMutlisizer 3 Version3.51)で解析すれば得られる。
測定の際は、装置が示す濃度が8±2%になるように前記分散液を滴下する。本測定法は粒径の測定再現性の点から分散液濃度を8±2%にすることが重要である。この濃度範囲であれば粒径に誤差は生じない。
本発明のトナーは、少なくとも結着樹脂、離型剤及び帯電制御剤を含有するが、必要に応じてその他の成分を含んでもよく、更に必要に応じて外添剤を添加してもよい。
結着樹脂としては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。その例としては、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂、スチレン・アクリル樹脂、スチレン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ジエン系樹脂、フェノール樹脂、テルペン樹脂、クマリン樹脂、アミドイミド樹脂、ブチラール樹脂、ウレタン樹脂、エチレン酢酸ビニル樹脂などが挙げられる。これらは、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、低温定着性に優れ低分子量化しても十分な可撓性を有する点で、ポリエステル樹脂、又はポリエステル樹脂と上記他の結着樹脂を組み合わせた樹脂が好ましい。
ポリエステル樹脂としては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、未変性ポリエステル樹脂でも変性ポリエステル樹脂でもよい。これらは、1種を単独で使用しても2種以上を併用してもよい。
未変性ポリエステル樹脂としては、例えば、下記一般式(1)で表されるポリオールと、下記一般式(2)で表されるポリカルボン酸を用いてポリエステル化した樹脂、結晶性ポリエステル樹脂などが挙げられる。
また、上記一般式(2)中、Bは、炭素数1〜20のアルキル基、アルキレン基、置換基を有してもよい芳香族基又はヘテロ環芳香族基を表し、nは、2〜4の整数を表す。
前記ポリエステル樹脂として、結晶性ポリエステル樹脂を含有することができる。
結晶性ポリエステル樹脂としては、アルコール成分として炭素数2〜12の飽和脂肪族ジオール化合物(例えば、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,8−オクタンジオール、1,10−デカンジオール、1,12ドデカンジオール及びこれらの誘導体)、酸性分として二重結合(C=C結合)を有する炭素数2〜12のジカルボン酸、又は炭素数2〜12の飽和ジカルボン酸(例えば、フマル酸、1,4−ブタン二酸、1,6−ヘキサン二酸、1,8−オクタン二酸、1,10−デカン二酸、1,12−ドデカン二酸及びこれらの誘導体)を用いて合成されるものが好ましい。
また、結晶性ポリエステル樹脂の結晶性及び軟化点を制御する方法として、ポリエステル合成時に、グリセリン等の3価以上の多価アルコール及び/又は無水トリメリット酸などの3価以上の多価カルボン酸を追加して縮重合を行った非線状ポリエステルを使用するなどの方法が挙げられる。
本発明において、結晶性ポリエステル樹脂の分子構造は、溶液や固体によるNMR測定の他、X線回折、GC/MS、LC/MS、IR測定などにより確認することができる。
前記変性ポリエステル樹脂の例としては、活性水素基含有化合物と、これと反応可能なポリエステル(以下、「ポリエステルプレポリマー」と称することがある)とを、伸長反応及び/又は架橋反応させて得られる樹脂などが挙げられる。前記伸長反応及び/又は架橋反応は、必要に応じて、反応停止剤(ジエチルアミン、ジブチルアミン、ブチルアミン、ラウリルアミン、ケチミン化合物等のモノアミンをブロックしたものなど)により停止させてもよい。
前記活性水素基含有化合物は、水相中で、前記ポリエステルプレポリマーが伸長反応、架橋反応等する際の伸長剤、架橋剤等として作用する。
前記活性水素基含有化合物としては、活性水素基を有すれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記ポリエステルプレポリマーが後述するイソシアネート基含有ポリエステルプレポリマーである場合には、高分子量化が可能となる点でアミン類が好ましい。
前記活性水素基としては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、水酸基(アルコール性水酸基又はフェノール性水酸基)、アミノ基、カルボキシル基、メルカプト基などが挙げられる。これらは、1種単独で含まれていても2種以上含まれていてもよい。
前記3価以上のポリアミンの例:ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミンなど
前記アミノアルコールの例:エタノールアミン、ヒドロキシエチルアニリンなど。
前記アミノメルカプタンの例:アミノエチルメルカプタン、アミノプロピルメルカプタンなど。
前記アミノ酸の例:アミノプロピオン酸、アミノカプロン酸など。
前記これらのアミン類のアミノ基をブロックしたものの例:前記アミン類(ジアミン、3価以上のポリアミン、アミノアルコール、アミノメルカプタン、アミノ酸等)のいずれかとケトン類(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等)から得られるケチミン化合物、オキサゾリゾン化合物など。
活性水素基含有化合物と反応可能な重合体としては、前記活性水素基含有化合物と反応可能な基を有する重合体であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。中でも、溶融時の高流動性、透明性に優れ、高分子成分の分子量を調節しやすく、乾式トナーにおけるオイルレス低温定着性、離型性に優れる点で、ウレア結合生成基含有ポリエステル樹脂(RMPE)が好ましく、イソシアネート基含有ポリエステルプレポリマーがより好ましい。
前記イソシアネート基含有ポリエステルプレポリマーとしては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、ポリオールとポリカルボン酸との重縮合物、活性水素基含有ポリエステル樹脂をポリイソシアネートと反応させたものなどが挙げられる。
これらは1種を単独で使用しても2種以上を併用してもよい。
また、前記ジオールとしては、炭素数2〜12のアルキレングリコール、ビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物(ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物、ビスフェノールAプロピレンオキサイド3モル付加物等)が好ましい。
これらの中でも、炭素数4〜20のアルケニレンジカルボン酸、炭素数8〜20の芳香族ジカルボン酸が好ましい。なお、前記ポリカルボン酸の代わりに、ポリカルボン酸の無水物、低級アルキルエステル(メチルエステル、エチルエステル、イソプロピルエステル等)などを用いてもよい。
ポリイソシアネートのイソシアネート基[NCO]と水酸基含有ポリエステル樹脂の水酸基[OH]の当量比:[NCO]/[OH]で、1/1〜5/1が好ましく、1.2/1〜4/1がより好ましく、1.5/1〜3/1が特に好ましい。当量比が1/1以上であれば、耐オフセット性が悪化することはなく、5/1以下であれば、低温定着性が悪化することはない。
含有量が0.5重量%以上であれば、耐ホットオフセット性が悪化したり、保存性と低温定着性の両立が困難となるようなことはなく、40重量%以下であれば、低温定着性が悪化するようなことはない。
前記活性水素基含有化合物と反応可能な重合体の合成方法には特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。その例としては、前記イソシアネート基含有ポリエステルプレポリマーの場合、前記ポリオールと前記ポリカルボン酸とを公知のエステル化触媒(チタンテトラブトキシド、ジブチルチンオキサイド等)の存在下、150℃〜280℃に加熱し、必要に応じて適宜減圧しながら反応させ、水を溜去して水酸基含有ポリエステルを得た後、40℃〜140℃で、前記水酸基含有ポリエステルに前記ポリイソシアネートを反応させることにより合成する方法などが挙げられる。
前記Mwの測定は、例えば、以下のようにして行うことができる。
まず、40℃のヒートチャンバー中でカラムを安定させ、この温度でカラム溶媒としてTHFを毎分1mLの流速で流し、試料濃度を0.05〜0.6重量%に調整した樹脂のTHF試料溶液を50〜200μL注入して測定する。
試料の分子量の測定に当たっては、試料の分子量分布を数種の単分散ポリスチレン標準試料により作成された検量線の対数値とカウント数との関係から算出する。検量線作成用の標準ポリスチレン試料としては、前述したトナーの低分子量成分の測定の場合と同様のものをを用いるが、少なくとも10点程度の標準ポリスチレン試料を用いることが好ましい。なお、検出器としてはRI(屈折率)検出器を用いることができる。
離型剤としては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。その例としては、植物系ワックス(カルナバワックス、綿ロウ、木ロウ、ライスワックス等)、動物系ワックス(ミツロウ、ラノリン等)、鉱物系ワックス(オゾケライト、セルシン等)、石油ワックス(パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、ペトロラタム等)等のロウ類及びワックス類;合成炭化水素ワックス(フィッシャートロプシュワックス、ポリエチレンワックス等)、合成ワックス(エステルワックス、ケトンワックス、エーテルワックス等)等の天然ワックス以外のもの;1,2−ヒドロキシステアリン酸アミド、ステアリン酸アミド、無水フタル酸イミド、塩素化炭化水素等の脂肪酸アミド;低分子量の結晶性高分子であるポリメタクリル酸−n−ステアリル、ポリメタクリル酸−n−ラウリル等のポリアクリレートのホモポリマー又はコポリマー(アクリル酸−n−ステアリルメタクリル酸エチル共重合体等)等の側鎖に長鎖アルキル基を有する結晶性高分子;などが挙げられる。これらの中でも、定着時の不必要な揮発性有機化合物の発生が少ないという点で、フィッシャートロプシュワックス、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、モノエステルワックス、ライスワックスが好ましい。
前記マイクロクリスタリンワックスとしては、例えば、日本精鑞社製のHI−MIC−1045、HI−MIC−1070、HI−MIC−1080、HI−MIC−1090、東洋アドレ社製のビースクエア180ホワイト、ビースクエア195、WAXPetrolife社製のBARECO C−1035、Cray Vally社製のCRAYVALLAC WN-1442などが挙げられる。
なお、2nd.昇温で測定された吸熱ピークのピークトップの温度を前記融点とする。
[測定条件]
・サンプル容器:アルミニウム製サンプルパン(フタあり)
・サンプル量:5mg
・リファレンス:アルミニウム製サンプルパン(アルミナ10mg)
・雰囲気:窒素(流量50mL/分)
・温度条件
1st.昇温 開始温度:20℃,昇温速度:10℃/分,終了温度:150℃,
保持時間:なし
1st.降温 降温温度:10℃/分,終了温度:20℃,保持時間:なし
2nd.昇温 昇温速度:10℃/分,終了温度:150℃
離型剤の分散状態は、トナー粒子の薄膜切片を透過型電子顕微鏡(TEM)で観察することにより確認することができる。離型剤の分散径は小さい方が好ましいが、小さすぎると定着時の染み出しが不十分な場合がある。したがって、倍率1万倍で離型剤を確認することができれば、離型剤が分散した状態で存在していることになる。1万倍で離型剤が確認できない場合には、微分散していたとしても、定着時の染出しが不十分となる。
帯電制御剤は公知のものを使用できる。有色材料を用いると色調が変化することがあるため、無色乃至白色に近い材料が好ましい。その例としては、トリフェニルメタン系染料、モリブデン酸キレート顔料、ローダミン系染料、アルコキシ系アミン、4級アンモニウム塩(フッ素変性4級アンモニウム塩を含む)、アルキルアミド、燐の単体又はその化合物、タングステンの単体又はその化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸の金属塩、サリチル酸誘導体の金属塩などが挙げられる。これらは、1種を単独で使用しても2種以上を併用してもよい。
トナーに用いられる着色剤には特に制限はなく、公知の着色剤から目的に応じて適宜選択することができる。
トナーの着色剤の色には特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、ブラックトナー、シアントナー、マゼンタトナー及びイエロートナーから選択される少なくとも1種とすることができる。
イエロー用着色顔料としては、例えば、C.I.ピグメントイエロー1、2、3、4、5、6、7、10、11、12、13、14、15、16、17、23、55、65、73、74、83、97、110、139、151、154、155、180、185;C.I.バットイエロー1、3、20、オレンジ36等が挙げられる。
前記マスターバッチは、高せん断力をかけて、樹脂と着色剤を混合又は混練させて製造することができる。この際、着色剤と樹脂の相互作用を高めるために有機溶媒を添加することが好ましい。また、いわゆるフラッシング法も着色剤のウエットケーキをそのまま用いることができ、乾燥する必要がない点で好適である。フラッシング法は、着色剤の水を含んだ水性ペーストを樹脂と有機溶媒と共に混合又は混練し、着色剤を樹脂側に移行させて水及び有機溶媒を除去する方法である。混合又は混練には、例えば、三本ロールミル等の高せん断分散装置を用いることができる。
外添剤には特に制限はなく、公知のものの中から目的に応じて適宜選択することができる。その例としては、シリカ微粒子、疎水化されたシリカ微粒子、脂肪酸金属塩(例えばステアリン酸亜鉛、ステアリン酸アルミニウムなど);金属酸化物(例えばチタニア、アルミナ、酸化錫、酸化アンチモンなど)又はこれらの疎水化物、フルオロポリマーなどが挙げられる。これらの中でも、疎水化されたシリカ微粒子、チタニア粒子、疎水化されたチタニア微粒子、が好適である。
前記疎水化されたシリカ微粒子としては、例えばHDK H2000T、HDK H2000/4、HDK H2050EP、HVK21、HDK H1303VP(いずれもクラリアントジャパン社製);R972、R974、RX200、RY200、R202、R805、R812、NX90G(いずれも日本アエロジル社製)などが挙げられる。
前記疎水化された酸化チタン微粒子としては、例えばT−805(日本アエロジル社製);STT−30A、STT−65S−S(いずれもチタン工業社製);TAF−500T、TAF−1500T(いずれも富士チタン工業社製);MT−100S、MT−100T(いずれもテイカ社製);IT−S(石原産業社製)などが挙げられる。
トナー母体粒子に対する外添剤の総被覆率には特に制限はないが、50〜90%が好ましく、60〜80%がより好ましい。
本発明に係るトナーの製法や材料は、条件さえ満たしていれば公知のものを使用可能であり、特に限定されるものではないが、例えば、混練粉砕法や、水系媒体中でトナー粒子を造粒する、いわゆるケミカル工法が挙げられる。
混練粉砕法は、例えば、少なくとも着色剤、結着樹脂、離型剤を含有するトナー材料を溶融混練した後、粉砕し分級して、トナーの母体粒子を製造する方法である。
前記溶融混練では、前記トナー材料を混合して得られた混合物を溶融混練機に仕込んで溶融混練する。溶融混練機としては、例えば、一軸又は二軸の連続混練機や、ロールミルによるバッチ式混練機を用いることができる。その例としては、神戸製鋼所製KTK型二軸押出機、東芝機械社製TEM型押出機、ケイシーケイ社製二軸押出機、池貝鉄工所製PCM型二軸押出機、ブス社製コニーダー等が好適である。この溶融混練は、結着樹脂の分子鎖の切断を招来しないように適正な条件で行うことが望ましい。
前記分級では、前記粉砕で得られた粉砕物を分級して所定粒径の粒子に調整する。分級は、例えば、サイクロン、デカンター、遠心分離器等を用いて、微粒子部分を取り除くことにより行うことができる。
前記粉砕及び分級が終了した後に、粉砕物を遠心力などで気流中に分級し、所定の粒径のトナー母体粒子を製造することができる。
ケミカル工法としては、例えば、以下のものが挙げられる。
(イ)モノマーを出発原料として製造する懸濁重合法、乳化重合法、シード重合法、分散重合法等
(ロ)樹脂や樹脂前駆体を有機溶剤などに溶解して水系媒体中で分散乃至乳化させる溶解懸濁法
(ハ)溶解懸濁法において、活性水素基と反応可能な官能基を有する樹脂前駆体(反応性基含有プレポリマー)を含む油相組成物を、樹脂微粒子を含む水系媒体中に乳化乃至分散させ、該水系媒体中で、活性水素基含有化合物と、前記反応性基含有プレポリマーとを反応させる方法(製造方法1)
(ニ)樹脂や樹脂前駆体と適当な乳化剤からなる溶液に水を加えて転相させる転相乳化法(ホ)上記工法によって得られた樹脂粒子を水系媒体中に分散させた状態で凝集させて加熱溶融等により所望サイズの粒子に造粒する凝集法
これらの中でも、溶解懸濁法、前記製造方法1、及び凝集法で得られるトナーが、造粒性(粒度分布制御や、粒子形状制御等)の観点から好ましく、前記製造方法1で得られるトナーがより好ましい。
溶解懸濁法は、例えば、少なくとも結着樹脂乃至樹脂前駆体、着色剤及び離型剤を含有するトナー組成物を有機溶媒中に溶解乃至分散させ、得られた油相組成物を水系媒体中で分散乃至乳化させることにより、トナーの母体粒子を製造する方法である。
前記トナー組成物を溶解乃至分散させる際に用いる有機溶媒としては、後の溶剤除去が容易になる点から、沸点が100℃未満の揮発性のもの好ましい。
その例としては、酢酸エチル、酢酸ブチル、メトキシブチルアセテート、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート等のエステル系又はエステルエーテル系溶剤、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のエーテル系溶剤、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジ−n−ブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶剤、メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、イソブタノール、t−ブタノール、2−エチルヘキシルアルコール、ベンジルアルコール等のアルコール系溶剤、及びこれらの2種以上の混合溶剤が挙げられる。
該乳化剤又は分散剤としては、公知の界面活性剤や水溶性ポリマー等を用いることができる。
前記界面活性剤には特に制限はなく、アニオン界面活性剤(アルキルベンゼンスルホン酸、リン酸エステル等)、カチオン界面活性剤(四級アンモニウム塩型、アミン塩型等)、両性界面活性剤(カルボン酸塩型、硫酸エステル塩型、スルホン酸塩型、リン酸エステル塩型等)、非イオン界面活性剤(AO付加型、多価アルコール型等)等が挙げられる。これらの界面活性剤は、1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。
また、乳化又は分散の助剤として、上記有機溶剤と可塑剤等を併用することもできる。
製造方法1で用いる樹脂微粒子は公知の重合方法で得ることができるが、樹脂微粒子の水性分散液として得ることが好ましい。樹脂微粒子の水性分散液を調製する方法としては、例えば、次の(a)〜(h)が挙げられる。
(a)ビニルモノマーを出発原料とし、懸濁重合法、乳化重合法、シード重合法及び分散重合法のいずれかの重合反応により、直接、樹脂微粒子の水性分散液を調製する方法。
(b)ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂等の重付加乃至縮合系樹脂の前駆体(モノマー、オリゴマー等)又はその溶剤溶液を適当な分散剤の存在下、水性媒体中に分散させた後、加熱又は硬化剤を添加して硬化させ、樹脂微粒子の水性分散液を調製する方法。
(c)ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂等の重付加乃至縮合系樹脂の前駆体(モノマー、オリゴマー等)又はその溶剤溶液(液体であることが好ましく、加熱により液状化してもよい。)中に適当な乳化剤を溶解させた後、水を加えて転相乳化させ、樹脂微粒子の水性分散液を調製する方法。
(d)予め重合反応(例えば、付加重合、開環重合、重付加、付加縮合、縮合重合等)により合成した樹脂を機械回転式又はジェット式等の微粉砕機を用いて粉砕し、分級することによって樹脂微粒子を得た後、適当な分散剤の存在下、水中に分散させて、樹脂微粒子の水性分散液を調製する方法。
(e)予め重合反応(例えば、付加重合、開環重合、重付加、付加縮合、縮合重合等)により合成した樹脂を溶剤に溶解させた樹脂溶液を霧状に噴霧することにより樹脂微粒子を形成した後、該樹脂微粒子を適当な分散剤の存在下、水中に分散させて、樹脂微粒子の水性分散液を調製する方法。
(f)予め重合反応(例えば、付加重合、開環重合、重付加、付加縮合、縮合重合等)により合成した樹脂を溶剤に溶解させた樹脂溶液に貧溶剤を添加するか、又は予め溶剤に加熱溶解させた樹脂溶液を冷却することにより樹脂微粒子を析出させ、溶剤を除去して樹脂微粒子を形成した後、該樹脂微粒子を適当な分散剤の存在下、水中に分散させて、樹脂微粒子の水性分散液を調製する方法。
(g)予め重合反応(例えば、付加重合、開環重合、重付加、付加縮合、縮合重合等)により合成した樹脂を溶剤に溶解させた樹脂溶液を、適当な分散剤の存在下、水性媒体中に分散させた後、加熱、減圧等によって溶剤を除去し、樹脂微粒子の水性分散液を調製する方法。
(h)予め重合反応(例えば、付加重合、開環重合、重付加、付加縮合、縮合重合等)により合成した樹脂を溶剤に溶解させた樹脂溶液中に適当な乳化剤を溶解させた後、水を加えて転相乳化させ、樹脂微粒子の水性分散液を調製する方法。
前記着色剤、離型剤、帯電制御剤等の結着樹脂以外のトナー材料、及びそれらのマスターバッチ等は、それぞれ個別に有機溶剤に溶解乃至分散させた後、結着樹脂溶解液又は分散液に混合しても良い。
前記活性水素基含有化合物は、添加量が多すぎるとトナーの粒度分布が悪化することがあり、またトナー粒子間の表面電位のバラツキが大きくなることがあるため、適切な添加量とする必要がある。
前記乳化分散体から有機溶媒を除去する方法には特に制限はなく、公知の方法を使用することができ、例えば、常圧又は減圧下で系全体を撹拌しながら徐々に昇温し、液滴中の有機溶剤を完全に蒸発除去する方法を採用することができる。
凝集法は、例えば、少なくとも結着樹脂を含む樹脂微粒子分散液、着色剤粒子分散液、必要に応じて離型剤粒子分散液を混合し凝集させてトナー母体粒子を製造する方法である。該樹脂微粒子分散液は公知の方法(例えば、乳化重合、シード重合、転相乳化法等)により得られ、着色剤粒子分散液や離型剤粒子分散液は、公知の湿式分散法等により着色剤や離型剤を水系媒体に分散させることにより得られる。
凝集状態の制御には、加熱、金属塩添加、pH調整などの方法が好ましく用いられる。
前記塩を構成する陰イオンとしては、例えば、塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオン、炭酸イオン、硫酸イオンが挙げられ、これらの中でも、塩化マグネシウムや塩化アルミニウム及びその複合体や多量体が好ましい。
また、凝集の途中や凝集完了後に加熱することにより樹脂微粒子同士の融着を促進することができ、トナーの均一性の観点から好ましい。更に、加熱によりトナーの形状を制御することができ、通常、加熱する程、トナーは球状に近くなっていく。
水系媒体に分散されたトナー母体粒子の洗浄、乾燥には、前述と同様の方法を用いることができる。
添加剤の混合には一般の粉体の混合機が用いられるが、ジャケット等を装備して、内部の温度を調節できることが好ましい。なお、添加剤に与える負荷の履歴を変えるには、途中又は漸次添加剤を加えていけばよい。この場合、混合機の回転数、転動速度、時間、温度等を変化させてもよい。また、初めに強い負荷を、次に比較的弱い負荷を与えてもよいし、その逆でもよい。使用できる混合設備としては、例えば、V型混合機、ロッキングミキサー、レーディゲミキサー、ナウターミキサー、ヘンシェルミキサー等が挙げられる。次いで、250メッシュ以上の篩を通過させて、粗大粒子や凝集粒子を除去すればトナーが得られる。
本発明の現像剤は、少なくとも本発明のトナーを含み、適宜選択したキャリア等のその他の成分を含む。現像剤は一成分現像剤でも二成分現像剤でもよいが、近年の情報処理速度の向上に対応した高速プリンタ等に用いる場合には、寿命向上等の点で二成分現像剤が好ましい。
前記一成分現像剤の場合、現像手段によるストレス等に対しても、経時に亘ってトナーの凝集体が生じにくく、現像剤担持体としての現像ローラへのトナーのフィルミングや、トナーを薄層化するためのブレード等の層厚規制部材へのトナーの融着がなく、画像濃度安定性、及び転写性を良好に維持できるので、良好で安定した画像品質が得られる。
また、前記二成分現像剤の場合、現像手段による撹拌ストレス等に対しても、経時に亘ってトナーの凝集体が生じにくく、異常画像の発生を抑制すると共に、画像濃度安定性、及び転写性を良好に維持できるので、良好で安定した画像品質が得られる。
キャリアには特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、芯粒子と、該芯粒子を被覆する樹脂層(被覆層)とを有するものが好ましい。
<<芯粒子>>
芯粒子としては、磁性を有する粒子であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。その例としては、鉄、コバルト等の強磁性金属;マグネタイト、ヘマタイト、フェライト等の酸化鉄;各種合金、化合物等の磁性体を樹脂中に分散させた樹脂粒子などが挙げられる。これらの中でも、環境面に配慮すると、Mn系フェライト、Mn−Mg系フェライト、Mn−Mg−Sr系フェライトなどが好ましい。
芯粒子の重量平均粒径Dwは、レーザー回折乃至散乱法によって求めた芯粒子の粒度分布における積算値50%での粒径をいう。芯粒子の重量平均粒径Dwには特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、10〜80μmが好ましく、20〜65μmがより好ましい。
芯粒子の重量平均粒径Dwは、個数基準で測定された粒子の粒径分布(個数頻度と粒径との関係)をマイクロトラック粒度分布計(HRA9320−X100、Honewell社製)を用いて下記の条件で測定し、下記式(I)を用いて算出することができる。なお、各チャネルは、粒径分布図における粒径範囲を測定幅単位に分割するための長さを表し、代表粒径としては、各チャネルに保存する粒子粒径の下限値を採用する。
Dw={1/Σ(nD3)}×{Σ(nD4)}・・・(I)
上記式中、Dは、各チャネルに存在する芯粒子の代表粒径(μm)を表し、nは、各チャネルに存在する芯粒子の総数を表す。
・粒径範囲:100μm〜8μm
・チャネル長さ(チャネル幅):2μm
・チャネル数:46
・屈折率:2.42
被覆層は、少なくとも樹脂を含有し、必要に応じてフィラー等の他の成分を含有する。
−樹脂−
キャリアの被覆層を形成するための樹脂には特に制限はなく、目的に応じて適宜選択できる。その例としては、ポリオレフィン(例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等)やその変性品、ポリスチレン、アクリル樹脂、アクリロニトリル、ビニルアセテート、ビニルアルコール、塩化ビニル、ビニルカルバゾール、ビニルエーテル等を含む架橋性共重合物;オルガノシロキサン結合からなるシリコーン樹脂又はその変性品(例えば、アルキッド樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン、ポリイミド等による変性品);ポリアミド;ポリエステル;ポリウレタン;ポリカーボネート;ユリア樹脂;メラミン樹脂;ベンゾグアナミン樹脂;エポキシ樹脂;アイオノマー樹脂;ポリイミド樹脂、及びこれらの誘導体等が挙げられる。これらは、1種を単独で使用しても2種以上を併用してもよい。これらの中でも、シリコーン樹脂が好ましい。
前記ストレートシリコーン樹脂としては、KR271、KR272、KR282、KR252、KR255、KR152(信越化学工業社製)、SR2400、SR2405、SR2406(東レダウコーニングシリコーン社製)等が挙げられる。
前記変性シリコーン樹脂としては、エポキシ変性物:ES−1001N、アクリル変性シリコーン:KR−5208、ポリエステル変性物:KR−5203、アルキッド変性物:KR−206、ウレタン変性物:KR−305(以上、信越化学工業社製)、エポキシ変性物:SR2115、アルキッド変性物:SR2110(東レダウコーニングシリコーン社製)等が挙げられる。
前記架橋反応性成分としては、シランカップリング剤等が挙げられる。該シランカップリング剤としては、例えば、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、オクチルトリメトキシシラン、アミノシランカップリング剤等が挙げられる。
フィラーには特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、導電性フィラー、非導電性フィラーなどが挙げられる。これらは、1種を単独で使用しても2種以上を併用してもよい。
前記導電性フィラーは、粉体比抵抗値が100Ω・cm以下のフィラーを指す。
前記非導電性フィラーは、粉体比抵抗値が100Ω・cmを超えるフィラーを指す。
フィラーの粉体比抵抗値は、粉体抵抗測定システム(MCP−PD51、ダイアインスツルメンツ社製)及び抵抗率計(4端子4探針方式、ロレスタ−GP、三菱化学アナリテック社製)を使用して、試料1.0g、電極間隔3mm、試料半径10.0mm、荷重20kNの条件で測定することができる。
導電性フィラーには特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。その例としては、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化亜鉛、硫酸バリウム、酸化珪素、酸化ジルコニウム等の基体に二酸化スズや酸化インジウムを層として形成した導電性フィラー;カーボンブラックを用いて形成した導電性フィラーなどが挙げられる。これらの中でも、基体が酸化アルミニウム、酸化チタン、硫酸バリウムの導電性フィラーが好ましい。
非導電性フィラーには特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。その例としては、酸化アルミニウム、酸化チタン、硫酸バリウム、酸化亜鉛、二酸化珪素、酸化ジルコニウム等を用いた非導電性フィラーなどが挙げられる。これらの中でも、酸化アルミニウム、酸化チタン、硫酸バリウムを用いた非導電性フィラーが好ましい。
キャリアの製造方法には特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、流動床型コーティング装置を使用し、前記芯粒子の表面に、前記樹脂及びフィラーを含有する被覆層形成溶液を塗布して製造する方法が好ましい。なお、被覆層形成溶液を塗布する際に、被覆層に含まれる樹脂の縮合を進めてもよいし、被覆層形成溶液を塗布した後に、被覆層に含まれる樹脂の縮合を進めてもよい。前記樹脂の縮合方法には特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、被覆層形成溶液に、熱、光等を付与して樹脂を縮合する方法などが挙げられる。
キャリアの重量平均粒径Dwは、レーザー回折・散乱法によって求めた前記芯粒子の粒度分布における積算値50%での粒径をいう。キャリアの重量平均粒径Dwには特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、10〜80μmが好ましく、20〜65μmがより好ましい。
キャリアの重量平均粒径Dwは、前述した芯粒子の重量平均粒径Dwの場合と同じ装置及び条件で測定し、前記式(I)を用いて算出することができる。
本発明のプロセスカートリッジは、静電潜像担持体と、前記静電潜像担持体上に形成された静電潜像を現像剤を用いて現像し可視像を形成する現像手段とを少なくとも有し、画像形成装置本体に着脱可能である。前記現像剤は前記本発明の現像剤である。現像手段等については後述する。
本発明のトナーを用いた画像形成方法は、静電潜像形成工程(帯電工程と露光工程)と、現像工程と、転写工程と、定着工程とを少なくとも含み、更に必要に応じて適宜選択したその他の工程、例えば、除電工程、クリーニング工程、リサイクル工程、制御工程等を含む。
本発明の画像形成装置は、静電潜像担持体と、該静電潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段(静電潜像担持体表面を帯電させる帯電手段と、帯電された静電潜像担持体表面を露光して静電潜像を形成する露光手段)と、前記静電潜像を複数色のトナーにより順次現像して可視像を形成する現像手段と、前記可視像を記録媒体に転写する転写手段と、前記記録媒体に転写された転写像を定着させる定着手段とを少なくとも有し、更に必要に応じて適宜選択したその他の手段、例えば、除電手段、クリーニング手段、リサイクル手段、制御手段等を有する。
静電潜像形成工程は、静電潜像担持体上に静電潜像を形成する工程である。
前記静電潜像担持体(「電子写真感光体」、「感光体」と称することがある)の材質、形状、構造、大きさ等は特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができる。形状はドラム状が好適であり、材質としては、例えばアモルファスシリコン、セレン等の無機感光体、ポリシラン、フタロポリメチン等の有機感光体(OPC)、等が挙げられる。これらの中でも、より高精細な画像が得られる点でOPCが好ましい。
前記静電潜像形成手段は、例えば、前記静電潜像担持体の表面を一様に帯電させる帯電手段(帯電器)と、前記静電潜像担持体の表面を像様に露光する露光手段(露光器)とを少なくとも備える。
前記帯電器には特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。その例としては、導電性又は半導電性のロール、ブラシ、フィルム、ゴムブレード等を備えた公知の接触帯電器、コロトロン、スコロトロン等のコロナ放電を利用した非接触帯電器、等が挙げられる。
前記帯電器としては、静電潜像担持体に接触乃至非接触状態で配置され、直流及び交流電圧を重畳印加することによって静電潜像担持体表面を帯電するものが好ましい。
また、前記帯電器が、静電潜像担持体にギャップテープを介して非接触に近接配置された帯電ローラであり、該帯電ローラに直流及び交流電圧を重畳印加することによって静電潜像担持体表面を帯電するものが好ましい。
前記露光器としては、前記帯電器により帯電された前記静電潜像担持体の表面に、形成すべき像様に露光を行うことができれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。その例としては、複写光学系、ロッドレンズアレイ系、レーザー光学系、液晶シャッタ光学系、等の各種露光器が挙げられる。
なお、本発明では、前記静電潜像担持体の裏面側から像様に露光を行う光背面方式を採用してもよい。
前記現像工程は、前記静電潜像を、トナーを用いて現像して可視像を形成する工程である。
前記可視像の形成は、前記現像手段により行うことができる。
前記現像手段は、例えば、トナーを収容し、前記静電潜像にトナーを接触又は非接触的に付与可能な現像器を少なくとも有するものが好適であり、トナー入り容器を備えた現像器等がより好ましい。
前記現像器内では、例えば、トナーとキャリアとが混合攪拌され、その際の摩擦によりトナーが帯電し、回転するマグネットローラの表面に穂立ち状態で保持され、磁気ブラシが形成される。該マグネットローラは、前記静電潜像担持体(感光体)近傍に配置されているため、該マグネットローラの表面に形成された前記磁気ブラシを構成するトナーの一部は、電気的な吸引力によって該静電潜像担持体(感光体)の表面に移動する。その結果、前記静電潜像がトナーにより現像されて該静電潜像担持体(感光体)の表面にトナーによる可視像が形成される。
前記転写工程は、前記可視像を記録媒体に転写する工程であるが、中間転写体を用い、該中間転写体上に可視像を一次転写した後、該可視像を前記記録媒体上に二次転写する態様が好ましい。また、トナーとして二色以上、好ましくはフルカラートナーを用い、可視像を中間転写体上に転写して複合転写像を形成する第一次転写工程と、該複合転写像を記録媒体上に転写する第二次転写工程とを含む態様がより好ましい。
前記転写は、例えば、前記可視像を転写帯電器を用いて前記静電潜像担持体(感光体)を帯電することにより行うことができ、前記転写手段により行うことができる。前記転写手段としては、可視像を中間転写体上に転写して複合転写像を形成する第一次転写手段と、該複合転写像を記録媒体上に転写する第二次転写手段とを有する態様が好ましい。
なお、前記中間転写体には特に制限はなく、目的に応じて公知の転写体の中から適宜選択することができ、例えば、転写ベルト等が好適である。
前記転写器としては、コロナ放電によるコロナ転写器、転写ベルト、転写ローラ、圧力転写ローラ、粘着転写器、等が挙げられる。
なお、前記記録媒体には特に制限はなく、公知の記録媒体(記録紙)の中から適宜選択することができる。
前記定着工程は、記録媒体に転写された可視像を定着装置を用いて定着させる工程であり、各色の現像剤に対し前記記録媒体に転写する毎に行ってもよいし、各色の現像剤に対し、これを積層した状態で同時に行ってもよい。
前記定着装置には特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、公知の加熱加圧手段が好適である。前記加熱加圧手段としては、加熱ローラと加圧ローラとの組合せ、加熱ローラと加圧ローラと無端ベルトとの組合せ、等が挙げられる。
前記定着装置は、発熱体を具備する加熱体と、該加熱体と接触するフィルムと、該フィルムを介して前記加熱体と圧接する加圧部材とを有し、前記フィルムと前記加圧部材の間に未定着画像を形成させた記録媒体を通過させて加熱定着する手段であることが好ましい。前記加熱加圧手段における加熱は、通常、80℃〜200℃が好ましい。
なお、本発明では、目的に応じて、前記定着工程及び定着手段と共に、又はこれらに代えて、例えば、公知の光定着器を用いてもよい。
前記除電手段は、前記静電潜像担持体に対して除電バイアスを印加することができれば特に制限はなく、公知の除電器の中から適宜選択することができ、例えば、除電ランプ等が好適である。
前記クリーニング手段には特に制限はなく、前記静電潜像担持体上に残留するトナーを除去することができればよく、公知のクリーナの中から適宜選択することができる。その例としては、磁気ブラシクリーナ、静電ブラシクリーナ、磁気ローラクリーナ、ブレードクリーナ、ブラシクリーナ、ウエブクリーナ等が好適である。
前記制御工程は、前記各工程を制御する工程であり、各工程は制御手段により好適に行うことができる。
前記制御手段は、前記各手段の動きを制御することができれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、シークエンサー、コンピュータ等の機器が挙げられる。
画像形成装置100Aは、感光体ドラム10と、帯電ローラ20と、露光装置(不図示)と、現像装置40と、中間転写ベルト50と、クリーニングブレードを有するクリーニング装置60と、除電ランプ70とを備える。
中間転写ベルト50は、内側に配置されている3個のローラ51で張架されている無端ベルトであり、図中、矢印方向に移動することができる。3個のローラ51の一部は、中間転写ベルト50に転写バイアス(一次転写バイアス)を印加することが可能な転写バイアスローラとしても機能する。また、中間転写ベルト50の近傍に、クリーニングブレードを有するクリーニング装置90が配置されている。更に、転写紙95にトナー像を転写するための転写バイアス(二次転写バイアス)を印加することが可能な転写ローラ80が中間転写ベルト50と対向して配置されている。また、中間転写ベルト50の周囲には、中間転写ベルト50に転写されたトナー像に電荷を付与するためのコロナ帯電装置58が、中間転写ベルト50の回転方向に対して、感光体ドラム10と中間転写ベルト50の接触部と、中間転写ベルト50と転写紙95の接触部との間に配置されている。
まず、帯電ローラ20を用いて感光体ドラム10の表面を一様に帯電させた後、露光装置(不図示)を用いて、感光ドラム10に露光光Lを露光し静電潜像を形成する。次に、感光ドラム10上に形成された静電潜像を、現像装置40から供給されたトナーで現像してトナー像を形成する。更に、感光体ドラム10上に形成されたトナー像が、ローラ51から印加された転写バイアスにより、中間転写ベルト50上に転写(一次転写)された後、転写ローラ80から印加された転写バイアスにより、転写紙95上に転写(二次転写)される。一方、トナー像が中間転写ベルト50に転写された感光体ドラム10は、表面に残留したトナーがクリーニング装置60により除去された後、除電ランプ70により除電される。
画像形成装置100Bは、現像ベルト41を設けずに、感光体ドラム10の周囲に、ブラック現像ユニット45K、イエロー現像ユニット45Y、マゼンタ現像ユニット45M及びシアン現像ユニット45Cが直接対向して配置されている以外は、画像形成装置100Aと同様の構成を有する。
画像形成装置100Cは、タンデム型カラー画像形成装置であり、複写装置本体150と、給紙テーブル200と、スキャナ300と、原稿自動搬送装置(ADF)400とを備える。
複写装置本体150の中央部に設けられている中間転写ベルト50は、3個のローラ14、15及び16に張架されている無端ベルトであり、図中、矢印方向に移動することができる。ローラ15の近傍には、トナー像が記録紙に転写された中間転写ベルト50上に残留したトナーを除去するためのクリーニングブレードを有するクリーニング装置17が配置されている。ローラ14及び15により張架された中間転写ベルト50に対向すると共に、搬送方向に沿って、イエロー、シアン、マゼンタ及びブラックの画像形成ユニット120Y、120C、120M及び120Kが並置されている。
また、二次転写ベルト24の近傍には、一対のローラに張架されている無端ベルトである定着ベルト26と、定着ベルト26に押圧されて配置された加圧ローラ27とを備える定着装置25が配置されている。なお、二次転写ベルト24及び定着装置25の近傍に、記録紙の両面に画像を形成する場合に、記録紙を反転させるためのシート反転装置28が配置されている。
スタートスイッチを押すと、原稿自動搬送装置400に原稿をセットした場合は、原稿が搬送されてコンタクトガラス32上へと移動された後で、一方、コンタクトガラス32上に原稿をセットした場合は直ちに、スキャナ300が駆動し、光源を備える第1走行体33及びミラーを備える第2走行体34が走行する。このとき、第1走行体33から照射された光の原稿面からの反射光を第2走行体34で反射した後、結像レンズ35を介して、読み取りセンサ36で受光することにより、原稿が読み取られ、ブラック、イエロー、マゼンタ及びシアンの画像情報が得られる。
各色の画像形成ユニット120で形成された各色のトナー像は、ローラ14、15及び16に張架されて移動する中間転写体50上に順次転写(一次転写)され、重ね合わされて複合トナー像が形成される。
複合トナー像が転写された記録紙は、二次転写ベルト24により搬送された後、定着装置25により複合トナー像が定着される。次に、記録紙は、切換爪55により搬送経路が切り換えられ、排出ローラ56により排紙トレイ57上に排出される。あるいは、記録紙は、切換爪55により搬送経路が切り換えられ、シート反転装置28により反転され、裏面にも同様にして画像が形成された後、排出ローラ56により排紙トレイ57上に排出される。
上記本発明の画像形成装置は、高画質な画像を長期に亘って提供することができる。
−ポリエステル樹脂A−1の合成−
窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱伝対を装備した反応容器中に、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物とビスフェノールAプロピレンオキサイド3モル付加物のモル比80/20の混合物、及びイソフタル酸とアジピン酸のモル比70/30の混合物を、OH/COOH=1.33となるように仕込み、反応材料全体の500ppmのチタンテトライソプロポキシドと共に、常圧下、230℃で10時間反応させた。次いで、反応容器に安息香酸26部を加え、10〜15mmHgの減圧下で5時間反応させた後、反応容器に無水トリメリット酸11部を入れ、180℃、常圧下で3時間反応させて、
[ポリエステル樹脂A−1]を得た。
−ポリエステル樹脂A−2の合成−
合成例A−1におけるイソフタル酸とアジピン酸のモル比を69/31に変え、OH/COOHを1.25に変えた点以外は、合成例A−1と同様にして[ポリエステル樹脂A−2]を得た。
−ポリエステル樹脂A−3の合成−
合成例A−1における安息香酸の量を16部に変えた点以外は、合成例A−1と同様にして[ポリエステル樹脂A−3]を得た。
−ポリエステル樹脂A−4の合成−
窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱伝対を装備した反応容器中に、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物とビスフェノールAプロピレンオキサイド3モル付加物のモル比80/20の混合物、及びイソフタル酸とアジピン酸のモル比70/30の混合物を、OH/COOH=1.33となるように仕込み、反応材料全体の500ppmのチタンテトライソプロポキシドと共に、常圧下、230℃で10時間反応させた。次いで、10〜15mmHgの減圧下で5時間反応させた後、反応容器に無水トリメリット酸11部を入れ、180℃、常圧下で3時間反応させて、[ポリエステル樹脂A−4]を得た。
−ポリエステル樹脂A−5の合成−
合成例Aー4におけるイソフタル酸とアジピン酸のモル比を68/32に変え、OH/COOHを1.22に変えた点以外は、合成例A−4と同様にして[ポリエステル樹脂A−5]を得た。
−ポリエステル樹脂A−6の合成−
窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱伝対を装備した反応容器中に、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物とビスフェノールAプロピレンオキサイド3モル付加物のモル比80/20の混合物、及びイソフタル酸、フマル酸、テレフタル酸のモル比40/40/20の混合物を、OH/COOH=1.2となるように仕込み、反応材料全体の500ppmのチタンテトライソプロポキシドと共に、常圧下、230℃で10時間反応させた。次いで、10〜15mmHgの減圧下で5時間反応させた後、反応容器に無水トリメリット酸15部を入れ、180℃、常圧下で3時間反応させて、[ポリエステル樹脂A−6]を得た。
上記合成例A−1〜A−6で得られた各ポリエステル樹脂について、以下の測定を行った。結果を表1に示す。
DSC−6220R(セイコーインスツル社製)を用いてTgを測定した。
まず、試料を室温から昇温速度10℃/分で150℃まで加熱した後、150℃で10分間放置した。次いで室温まで冷却して10分間放置した後、再度150℃まで昇温速度10℃/分で加熱した。これにより、Tg以下のベースラインと、Tg以上のベースラインの高さが1/2に相当する曲線部分が得られ、Tgを求めた。
以下の装置及び条件でGPC測定を行った。
・GPC測定装置:GPC−8220GPC(東ソー社製)
・カラム:TSK−GEL SUPER HZ2000、TSK−GEL SUPER HZ2500、TSK−GEL SUPER HZ3000
・温度:40℃
・溶媒:THF
・流速:0.35mL/分
・試料:0.15重量%に調整したTHF試料溶液
・試料の前処理:トナーをTHF(安定剤含有、和光純薬製)に0.15重量%溶解させた後、0.45μmフィルターで濾過し、その濾液を試料として用いた。
前記THF試料溶液を10〜200μL注入して測定した。試料の分子量測定に際しては、試料の分子量分布を、数種の単分散ポリスチレン標準試料により作製された検量線の対数値とカウント数との関係から算出した。
検量線作成用の標準ポリスチレン試料には、Pressure Chemical co.社製の分子量が6×102、2.1×103、4×103、1.75×104、5.1×104、1.1×105、3.9×105、8.6×105、2×106、4.48×106のものを用いた。検出器にはRI(屈折率)検出器を用いた。
GPCの測定結果について、縦軸が強度、横軸が分子量の分子量分布曲線でプロットし、得られた分子量分布曲線により、Mw、Mw/Mnを求めた。
酸価AV[KOHmg/g]及び水酸基価OHV[KOHmg/g]を測定した。
酸価はJIS K0070−1992に準拠して、水酸基価はJIS K0070−1966に準拠して測定した。
水1200部、カーボンブラック(Printex35、デクサ社製)〔DBP吸油量=42mL/100mg、pH=9.5〕540部、及び、[ポリエステル樹脂A−1]1200部を、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)で混合し、得られた混合物を2本ロールを用いて150℃で30分混練した後、圧延冷却しパルペライザーで粉砕して、[マスターバッチ1]を得た。
温度計及び撹拌機の付いたオートクレーブ反応槽中に、キシレン480部、低分子量ポリエチレン(三洋化成工業社製サンワックス151P:融点108℃、重量平均分子量1000)100部を入れ、充分溶解させ、窒素置換した後、スチレン805部、アクリロニトリル50部、アクリル酸ブチル45部、ジ−t−ブチルパーオキサイド36部、及びキシレン100部の混合溶液を170℃で3時間かけて滴下し重合させ、更にこの温度で30分間保持した。次いで、脱溶剤を行って、[グラフト変性ポリマー1]を得た。
温度計、撹拌機を備えたオートクレープ中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加562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90部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド3モル付加物90部、テレフタル酸143部、アジピン酸126部、及びジブチルチンオキサイド2部を入れ、常圧下、230℃で8時間反応させ、更に10〜15mmHgの減圧下で6時聞反応させた後、反応容器に無水トリメリット酸60部を入れ、180℃、常圧下で2時間反応させて、[ポリエステル1]を得た。この[ポリエステル1]200gをテトラヒドロフラン300gに室温で溶解させた後、40%のKOH水溶液10gを加えた。この混合物を攪拌しながら、室温で1%のノニオン界面活性剤(第1工業製薬社製ノイゲンEM230D)水溶液1800mLを加えた。テトラヒドロフランを除去するため窒素フローをしながら65℃に昇温し、1時間保持した。次いで室温に冷却して、[樹脂微粒子分散液1]を得た。
冷却管、撹拌機、及び窒素導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物682部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物81部、テレフタル酸283部、無水トリメリット酸22部、及びジブチルチンオキサイド2部を入れ、常圧下、230℃で8時間反応させた。更に、10〜15mmHgの減圧下で5時間反応させて[中間体ポリエステル]を合成した。次に、冷却管、撹拌機、及び、窒素導入管の付いた反応容器中に、前記[中間体ポリエステル]410部、イソホロンジイソシアネート89部、及び酢酸エチル500部を入れ、100℃で5時間反応させて、[ポリエステルプレポリマー1]を合成した。
<トナーの調製>
<<原料組成>>
・結着樹脂1:[ポリエステル樹脂A−1] 85部
・結着樹脂2:[ポリエステル樹脂A−6] 9部
・着色剤 :[マスターバッチ1] 7部
・帯電制御剤:ボントロンE−84(オリエント化学工業社製) 1部
・離型剤 :カルナウバワックス(WA−05 セラリカ野田社製) 6部
・フタル酸 0.06部
上記[トナー母体粒子1]100部に対して、疎水性シリカ(HDK−2000、ワッカー・ケミー社製)を1.5部添加し、20Lヘンシェルミキサ(三井鉱山社製)を用いて周速33m/sで5分間混合した。次いで500メッシュの篩で風篩し、[トナー1]を得た。
実施例1におけるフタル酸をイソフタル酸に変えた点以外は、実施例1と同様にして、[トナー2]を作製した。
実施例1におけるフタル酸をテレフタル酸に変えた点以外は、実施例1と同様にして、[トナー3]を作製した。
実施例1におけるフタル酸をトリメリット酸に変えた点以外は、実施例1と同様にして[トナー4]を作製した。
実施例1における[ポリエステル樹脂A−1]を[ポリエステル樹脂A−2]に変えた点以外は、実施例1と同様にして、[トナー5]を作製した。
実施例1における[ポリエステル樹脂A−1]を[ポリエステル樹脂A−3]に変えた点以外は、実施例1と同様にして、[トナー6]を作製した。
実施例1におけるフタル酸の添加量を0.03部に変えた点以外は、実施例1と同様にして、[トナー7]を作製した。
実施例1におけるフタル酸の添加量を0.12部に変えた点以外は、実施例1と同様にして、[トナー8]を作製した。
実施例1におけるフタル酸の添加量を0.13部に変えた点以外は、実施例1と同様にして、[トナー9]を作製した。
実施例1におけるフタル酸の添加量を0.36部に変えた点以外は、実施例1と同様にして、[トナー10]を作製した。
実施例1におけるフタル酸の添加量を0.02部に変えた点以外は、実施例1と同様にして、[トナー11]を作製した。
実施例1におけるフタル酸の添加量を0.42部に変えた点以外は、実施例1と同様にして、[トナー12]を作製した。
実施例1におけるフタル酸をコハク酸に変えた点以外は、実施例1と同様にして、[トナー13]を作製した。
<トナーの調製>
−顔料・ワックス分散液の作製−
撹拌棒及び温度計をセットした容器に、[ポリエステル樹脂A−1]を378部、ワックス(カルナウバワックス WA−05 セラリカ野田社製)を110部、[グラフト変性ポリマー1]を88部、帯電制御剤(CCA、サリチル酸金属錯体E−84、オリエント化学工業社製)を22部、フタル酸を3部、及び酢酸エチル947部を仕込み、撹拌下80℃に昇温し、80℃のまま5時間保持した後、1時問で30℃に冷却した。次いで、容器内に[マスターバッチ1]500部と酢酸エチル500部を仕込み、1時間混合して原料溶解液を得た。次いで、この原料溶解液1324部を容器に移し、ビーズミル(ウルトラビスコミル、アイメックス社製)を用いて、送液速度1kg/hr、ディスク周速度6m/秒、0.5mmジルコニアビーズを80体積%充填、3パスの条件で、カーボンブラック及びワックスの分散を行い、[顔料・ワックス分散液]を得た。
水728部、[樹脂微粒子分散液1]19部、直鎖ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムの48.5%水溶液(エレミノールMON−7、三洋化成工業社製)371部、及び酢酸エチル81部を混合し、乳白色の液体を得た。これを[水相1]とする。
上記[顔料・ワックス分散液]664部、[ポリエステルプレポリマー1]73部、及び、5−アミノ−1,3,3−トリメチルシクロヘキサンメチルアミン(シグマアルドリッチジャパン社製)7.8部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化工業社製)を用いて、5000rpmで1分間混合し、[油相]を得た。
容器内に前記[油相]850部、及び前記[水相1]1200部を入れ、TKホモミキサーを用いて、13000rpmで20分間混合し、[乳化スラリー]を得た。得られた[乳化スラリー]2050部に対し、イオン交換水410部を添加したものを、撹拌機、及び温度計をセットした容器に投入し、30℃で8時間脱溶媒した後、45℃で4時間熟成させて、[分散スラリー]を得た。
上記[分散スラリー]100部を減圧濾過し、得られた濾過ケーキに、イオン交換水を100部添加し、TKホモミキサー(特殊機化工業社製)を用いて、12000rpmで10分間混合した後、濾過した。
次いで、10%水酸化ナトリウム水溶液100部を添加し、TKホモミキサーを用いて、12000rpmで30分間混合した後、減圧濾過した。
次いで、10%塩酸100部を添加し、TKホモミキサーを用いて、12000rpmで10分間混合した後、濾過した。
次いで、イオン交換水300部を添加し、TKホモミキサーを用いて、12000rpmで10分間混合した後、濾過する操作を2回行い、[濾過ケーキ]を得た。
得られた[濾過ケーキ]を、循風乾燥機により45℃で48時間乾燥させ、目開き75μmメッシュで篩い、[トナー母体粒子14]を作製した。
上記[トナー母体粒子14]100部に対して疎水性シリカ(HDK−2000、ワッカー・ケミー社製)を1.5部添加し、20Lヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)により、周速33m/sで5分間混合した後、500メッシュの篩で風篩し、[トナー14]を作製した。
実施例14の顔料・ワックス分散液の作製におけるフタル酸を1部に変えた点以外は、実施例14と同様にして、[トナー15]を作製した。
実施例14の顔料・ワックス分散液の作製におけるフタル酸を21部に変えた点以外は、実施例14と同様にして、[トナー16]を作製した。
実施例1の原料組成におけるフタル酸を添加しなかった点以外は、実施例1と同様にして、[トナー17]を作製した。
実施例1の原料組成におけるフタル酸をビスフェノールAに変えた点以外は、実施例1と同様にして、[トナー18]を作製した。
実施例1の原料組成における[ポリエステル樹脂A−1]を[ポリエステル樹脂A−4]に変えた点以外は、実施例1と同様にして、[トナー19]を作製した。
実施例1の原料組成における[ポリエステル樹脂A−1]を[ポリエステル樹脂A−5]に変えた点以外は、実施例1と同様にして、[トナー20]を作製した。
実施例14の顔料・ワックス分散液の作製におけるフタル酸を添加しなかった点以外は、実施例14と同様にして、[トナー21]を作製した。
上記実施例、参考例、比較例で得られたトナーについて、以下の測定を行った。
・GPC測定装置:GPC−8220GPC(東ソー社製)
・カラム:TSK−GEL SUPER HZ2000、TSK−GEL SUPER HZ2500、TSK−GEL SUPER HZ3000
・温度:40℃
・溶媒:THF
・流速:0.35mL/分
・試料:0.15%に調整したTHF試料溶液
・試料の前処理:トナーをTHF(安定剤含有、和光純薬社製)に濃度0.15%となるように溶解させた後、0.45μmフィルターで濾過し、濾液を試料として用いた。
前記THF試料溶液を10〜200μL注入して測定した。試料の分子量測定に際しては、試料の有する分子量分布を、数種の単分散ポリスチレン標準試料により作製された検量線の対数値とカウント数との関係から算出した。
検量線作成用の標準ポリスチレン試料としては、Pressure Chemical co.社製の分子量が6×102、2.1×103、4×103、1.75×104、5.1×104、1.1×105、3.9×105、8.6×105、2×106、4.48×106のものを用いた。検出器にはRI(屈折率)検出器を用いた。
ピーク強度の最大値と最小値の差は、得られた分子量分布曲線における分子量が300〜5000の範囲の任意の分子量Mについて、M±300の範囲におけるピーク強度の最大値−最小値から算出した。
なお、表2中の「GPCピーク強度差」は得られた差の値における最大値である。
以下の手順で試料の前処理を行った。
トルエン5gにトナー3gを投入して攪拌溶解させた後、メタノール30gを加えて攪拌した。次いで、デカンテーションして回収した上澄み液から、50℃のウォーターバスで加温しながらエバポレータで溶媒を除去した。乾燥物をメタノール10mLで溶解し、0.45μmフィルターで濾過し、その濾液を試料として用いた。
試料のHPLC測定は、以下の手順で行った。
・HPLC測定装置:HPLC LC−10VP(島津製作所製)
・カラム:shodex Asahipac GF310HQ(300mmL×7.5mmLD)(昭和電工社製)
・移動相:水とアセトニトリルの体積比1:1の混合液
・温度:50℃
・流量:0.6mL/分
・UV検出器波長:240nm
試料中のカルボン酸基を有するモノマーの含有量は、定量対象モノマーの標準試料により作成された検量線を用いて定量した。標準試料としては、定量対象モノマーの100、500、1000ppmメタノール溶液を使用した。HPLC測定により得られる測定試料中のモノマー含有量から、トナー中のモノマー含有量を算出した。
得られたトナーを用いて、以下の評価を行った。評価結果を表2に示す。
<低温定着性>
画像形成装置(IPSIO Color 8100;リコー社製)をオイルレス定着方式に改造してチューニングした評価機を用い、厚紙(複写印刷用紙<135>;NBSリコー社製)をセットし、ベタ画像で1.0±0.1mg/cm2のトナーが現像されるように調節した。得られた定着画像をパットで擦った後の画像濃度の残存率が70%以上となる定着ロール温度をもって定着下限温度とし、下記の基準で評価した。「△」以上が実用可能である。
[評価基準]
○:定着下限温度が130℃未満
△:定着下限温度が130℃以上、145℃未満
×:定着下限温度が145℃以上
トナーを50℃で8時間保管した後、42メッシュの篩で2分間ふるい、金網上の残存率を耐熱保存性の指標として、下記の基準で評価した。
「◎」及び「○」は全く問題ないレベル、「△」は若干保存性が悪いが、実用上問題ないレベル、「×」は実用上問題のあるレベルである。
[評価基準]
◎:10%未満
○:10%以上、20%未満
△:20%以上、30%未満
×:30%以上
キャリア6gにトナーを7%加えた現像剤を、温度22℃、湿度55%の状態で2時間放置した後、密閉できる金属円柱に仕込み、280rpmで15秒間攪拌混合した。キャリアには、アルミナ粒子を含むアクリル樹脂及びシリコーン樹脂の被覆膜形成溶液を焼成フェライト粉(重量平均粒子径:35μm)表面に塗布・乾燥して得られる樹脂被覆フェライトキャリアを用いた。攪拌混合後、1gの現像剤を、目開き635メッシュケージに計量し、Vブローオフ装置(リコー創造開発社製)のシングルモード法でトナーの帯電量Qaを測定した。具体的には、前記Vブローオフ装置のマニュアルに従ってシングルモードを選び、測定条件を高さ5mm、吸い込み100、2回ブローとして測定した。
上記と同様にして60秒間攪拌混合した現像剤について帯電量Qbを測定した。そして、Qa/Qbを帯電立ち上がり性の指標とし、下記の基準で評価した。「△」以上が実用可能である。
[評価基準]
◎:Qa/Qbが0.95以上
○:Qa/Qbが0.85以上、0.95未満
△:Qa/Qbが0.75以上、0.85未満
×:Qa/Qbが0.75未満
画像面積率20%のチャートを、市販のデジタルフルカラープリンター(imagio MPC6000、A4横カラー50枚/分、リコー社製)を用いて8万枚連続出力した際の機内のトナー汚染の程度について、目視により下記の基準で評価した。
[評価基準]
○:機内のトナー汚染がなく、良好な状態である。
△:機内のトナー汚染があるが、実使用可能なレベルである。
×:機内のトナー汚染がひどく、実使用不可能なレベルである。
これに対し、比較例のトナーは、低温定着性、耐熱保存性、帯電立ち上がり性、トナー飛散性のいずれかが実用上問題のある結果となっている。
X 流出終了点と最低値との中間点
L 露光光
10 静電潜像担持体(感光体ドラム)
10K ブラック用静電潜像担持体
10Y イエロー用静電潜像担持体
10M マゼンタ用静電潜像担持体
10C シアン用静電潜像担持体
14 支持ローラ
15 支持ローラ
16 支持ローラ
17 中間転写クリーニング装置
18 画像形成手段
20 帯電ローラ
21 露光装置
22 二次転写装置
23 ローラ
24 二次転写ベルト
25 定着装置
26 定着ベルト
27 加圧ローラ
28 シート反転装置
32 コンタクトガラス
33 第1走行体
34 第2走行体
35 結像レンズ
36 読取りセンサ
40 現像装置
41 現像ベルト
42K 現像剤収容部
42Y 現像剤収容部
42M 現像剤収容部
42C 現像剤収容部
43K 現像剤供給ローラ
43Y 現像剤供給ローラ
43M 現像剤供給ローラ
43C 現像剤供給ローラ
44K 現像ローラ
44Y 現像ローラ
44M 現像ローラ
44C 現像ローラ
45K ブラック現像ユニット
45Y イエロー現像ユニット
45M マゼンタ現像ユニット
45C シアン現像ユニット
49 レジストローラ
50 中間転写ベルト
51 ローラ
52 分離ローラ
53 手差し給紙路
54 手差しトレイ
55 切換爪
56 排出ローラ
57 排出トレイ
58 コロナ帯電装置
60 クリーニング装置
61 現像装置
62 転写ローラ
63 感光体クリーニング装置
64 除電ランプ
70 除電ランプ
80 転写ローラ
90 クリーニング装置
95 転写紙
100A 画像形成装置
100B 画像形成装置
100C 画像形成装置
120 画像形成ユニット
130 原稿台
142 給紙ローラ
143 ペーパーバンク
144 給紙カセット
145 分離ローラ
146 給紙路
147 搬送ローラ
148 給紙路
150 複写装置本体
160 帯電装置
200 給紙テーブル
300 スキャナ
400 原稿自動搬送装置(ADF)
Claims (9)
- 少なくとも結着樹脂、離型剤、及び帯電制御剤を含有するトナーであって、該トナーのTHF可溶成分をGPCにより測定した分子量分布において、分子量が300〜5000の範囲の任意の分子量Mを選択したとき、M±300の範囲における下記のピーク強度の最大値と最小値の差が3〜5であり、かつ、カルボン酸基を有するモノマーを重量基準で200〜3000ppm含有することを特徴とするトナー。
ピーク強度:GPC測定により、縦軸が強度、横軸が分子量の分子量分布曲線でプロットし、分子量が20000以下の範囲において最大となる強度の値を100としたときの相対的な値 - 前記カルボン酸基を有するモノマーを重量基準で200〜1000ppm含有することを特徴とする請求項1に記載のトナー。
- トナーのTHF可溶成分をGPCにより測定した分子量分布において、重量平均分子量Mwが10000以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載のトナー。
- 前記結着樹脂が未変性ポリエステル樹脂及び/又は変性ポリエステル樹脂であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のトナー。
- 前記カルボン酸基を有するモノマーがフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、トリメリット酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、フマル酸、マレイン酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸から選ばれた少なくとも1種であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のトナー。
- 前記カルボン酸基を有するモノマーがフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、トリメリット酸から選ばれた少なくとも1種であることを特徴とする請求項5に記載のトナー。
- 請求項1〜6のいずれかに記載のトナーを含むことを特徴とする現像剤。
- 静電潜像担持体と、前記静電潜像担持体上に形成された静電潜像を現像剤を用いて現像し可視像を形成する現像手段とを少なくとも有し、画像形成装置本体に着脱可能であり、前記現像剤が、請求項7に記載の現像剤であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
- 静電潜像担持体と、前記静電潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、前記静電潜像を現像剤を用いて現像して可視像を形成する現像手段と、前記可視像を記録媒体上に転写する転写手段と、該記録媒体上に転写された転写像を定着させる定着手段とを少なくとも有し、前記現像剤が請求項7に記載の現像剤であることを特徴とする画像形成装置。
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