JP6578638B2 - ビニル/ポリエステル樹脂複合粒子、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、及び画像形成方法 - Google Patents
ビニル/ポリエステル樹脂複合粒子、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、及び画像形成方法 Download PDFInfo
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Description
例えば、特許文献1には、「水系媒体中に微分散しているポリエステル樹脂微粒子で表面を被覆したカプセル化粒子であって、該カプセル化粒子が該ポリエステル樹脂微粒子の組成の多価カルボン酸類の内、フタル酸類を80mol%以上含有し、該ポリエステル樹脂微粒子の平均粒径が1μm以下であり、かつ、カプセル化粒子を含有するカプセル層の膜厚が、該ポリエステル樹脂微粒子を有するコア粒子の平均粒径の0.5〜7.5%であることを特徴とするカプセル化粒子」が開示されている。
即ち、<1>に係る発明は、
ビニル樹脂を含む芯部と、前記芯部を被覆する被覆層であって、ポリエステル樹脂を含む被覆層とで構成された構造を有し、
前記ビニル樹脂が、前記芯部および前記被覆層の全固形分に対して、40質量%以上95質量%以下で含有され、
体積平均粒径(D50v)が、100nm以上500nm以下である、ビニル/ポリエステル樹脂複合粒子である。
前記ビニル/ポリエステル樹脂複合粒子が、ポリエステル樹脂粒子の内部で、ビニル単量体を重合させて得られた樹脂複合粒子である、<1>に記載のビニル/ポリエステル樹脂複合粒子である。
塩化されたポリエステル樹脂を転相乳化させてポリエステル樹脂粒子分散液を得る転相乳化工程と、
前記ポリエステル樹脂粒子分散液のポリエステル樹脂粒子の内部で、ビニル単量体を重合させる重合工程と、
を有する、<1>又は<2>のいずれか1項に記載のビニル/ポリエステル樹脂複合粒子の製造方法である。
ポリエステル樹脂を含む結着樹脂と、<1>又は<2>のいずれか1項に記載のビニル/ポリエステル樹脂複合粒子と、を含有するトナー粒子を有する、静電荷像現像用トナーである。
前記ビニル/ポリエステル樹脂複合粒子が、トナー粒子全体に対して、20質量%以上50質量%以下で含有する、<4>に記載の静電荷像現像用トナーである。
前記結着樹脂が、結晶性ポリエステル樹脂と非晶性ポリエステル樹脂とを含み、前記結晶性ポリエステル樹脂が、トナー粒子全体に対して、10質量%以上50質量%以下で含有される、<4>又は<5>のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーである。
<4>〜<6>のいずれか1項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。
<4>〜<6>のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーを収容し、
画像形成装置に着脱されるトナーカートリッジである。
<7>に記載の静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段を備え、
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手段と、
帯電した前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、
<7>に記載の静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、前記像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段と、
前記像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、
前記記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着手段と、
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、
帯電した前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成工程と、
<7>に記載の静電荷像現像剤により、前記像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像工程と、
前記像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写工程と、
前記記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着工程と、
を有する画像形成方法である。
本実施形態に係るビニル/ポリエステル樹脂複合粒子(以下、ビニル/ポリエステル樹脂複合粒子を「樹脂複合粒子」と称することがある)は、ビニル樹脂を含む芯部と、この芯部を被覆する被覆層であって、ポリエステル樹脂を含む被覆層とで構成された構造を有している。そして、ビニル樹脂が、芯部および被覆層の全固形分体に対して、40質量%以上95質量%以下で含有されている。さらに、体積平均粒径(D50v)が100nm以上500nm以下である。
ここで、ビニル樹脂は、安価であり、物性調整も容易であるから、ビニル樹脂を多量に含む本実施形態に係る新規の樹脂複合粒子は、例えば、静電荷像現像用トナー(以下、「トナー」と称することがある)、接着剤、及び塗料等の種々の用途に適用することができ、有用性が高いと考えられる。
しかし、単なるビニル樹脂粒子では、コア・シェル構造を有しておらず、ビニル樹脂粒子の表面を被覆する被覆層がないために、例えば、ビニル樹脂粒子のガラス転移温度が低い場合には、ビニル樹脂粒子を含むトナーが凝集することがある。そのため、ビニル樹脂成分を多量に含有するトナー粒子は得られ難かった。
そして、トナーの凝集の発生が抑制される結果、上記構成を有する樹脂複合粒子をトナー粒子に多量に含ませることができ、ビニル樹脂成分を多量に含むトナー粒子が得られると考えられる。つまり、本実施形態に係るビニル/ポリエステル樹脂複合粒子をトナーに適用することで、ビニル樹脂成分が多量に含有されたトナー粒子が得られ、トナーの凝集の発生が抑制されたトナーが得られる。
しかし、ポリエステル樹脂と、ビニル樹脂粒子とは親和性が低いため、両者を混合すると、トナー粒子中において、ビニル樹脂粒子の分散状態は低くなりやすい。そのため、ビニル樹脂が偏在することがあり、充填剤効果が発揮され難いことがある。
本実施形態の樹脂複合粒子は、上記構成を有しているため、ポリエステル樹脂との親和性が高まることで、トナー粒子中において、樹脂複合粒子の分散状態が向上する。そのため、充填剤効果が発揮されやすくなり、トナーの変形等の発生が抑制されると考えられる。その結果として、上記構成を有する樹脂複合粒子をトナー粒子に多量に含ませることができ、低温定着性を有したまま、ビニル樹脂を多量に含むトナー粒子が得られると考えられる。
また、特開平06−317925号公報の実施例には、ビニル樹脂の表面をポリエステル樹脂で被覆された熱圧力定着用カプセルトナーが記載されている。しかし、この熱圧力定着用カプセルトナーの平均粒径は8μmであり、500nm以下の小径を示すものは得られていなかった。
つまり、X線光電子分光装置(XPS)によって測定された、ポリエステル樹脂の割合が80%以上を示す樹脂複合粒子は、樹脂複合粒子の表面へのビニル樹脂の露出が抑制されていることを示している。
X線光電子分光装置(XPS)として、JPS−9000MX(日本電子社製)を使用し、X線源としてMgKα線を用い、加速電圧を10kV、エミッション電流を30mAに設定する。
上記条件で得られたC1Sスペクトルから、ビニル/ポリエステル樹脂複合粒子表面のポリエステル樹脂成分に起因する成分をピーク分離することによって、この樹脂複合粒子表面のポリエステル樹脂成分量を定量する。測定されたC1Sスペクトルを、最小二乗法によるカーブフィッティングを用いてピークを各成分に分離する。分離のベースとなる成分スペクトルとしては、ビニル/ポリエステル樹脂複合粒子の作製に用いたビニル樹脂、ポリエステル樹脂を単独に測定して得られたC1Sスペクトルを用いる。ピーク分離された樹脂成分の定量結果に基づいて、この樹脂複合粒子表面の樹脂成分に占めるポリエステル樹脂の割合を算出する。
なお、ビニル/ポリエステル樹脂複合粒子の体積平均粒径は、レーザ回折式粒度分布測定装置(例えば、堀場製作所製、LA−700)の測定によって得られた粒度分布を用い、分割された粒度範囲(チャンネル)に対し、体積について小粒径側から累積分布を引き、全粒子に対して累積50%となる粒径を体積平均粒径D50vとして測定される。なお、他の分散液中の粒子の体積平均粒径も同様に測定される。
なお、ビニル/ポリエステル樹脂複合粒子の体積平均粒度分布指標は、上記の体積平均粒径の測定で得られた粒度分布を基に、r1からr100までを球形換算して体積を求め、小径側から累積分布を描いて、累積16%となる粒径を体積粒径D16v、累積84%となる粒径を体積粒径D84vと定義する。
そして、体積平均粒度分布指標(GSDv)は(D84v/D16v)1/2として算出される。
[ビニル樹脂を含む芯部]
(ビニル樹脂)
本実施形態に係るビニル/ポリエステル樹脂複合粒子を構成する芯部には、前述のとおり、ビニル樹脂を含んでいる。
その他の単量体として、酢酸ビニルなどの単官能単量体;エチレングリコールジメタクリレート、ノナンジアクリレート、デカンジオールジアクリレートなどの二官能単量体;トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート等の多官能単量体;等を併用してもよい。
なお、「(メタ)アクリル」とは、「アクリル」及び「メタクリル」のいずれをも含む表現である。
(メタ)アクリル酸類としては、(メタ)アクリル酸、各種の(メタ)アクリル酸エステルが挙げられる。(メタ)アクリル酸類は、単独で使用してもよいし、2種以上併用してもよい。
(メタ)アクリル酸アリールエステルとしては、例えば、(メタ)アクリル酸フェニル、(メタ)アクリル酸ビフェニル、(メタ)アクリル酸ジフェニルエチル、(メタ)アクリル酸t−ブチルフェニル、アクリル酸ターフェニル等が挙げられる。
また、(メタ)アクリル酸ジメチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸ジエチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸メトキシエチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸β−カルボキシエチル、(メタ)アクリルアミド等が挙げられる。
なお、ガラス転移温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線より求め、より具体的にはJIS K−1987「プラスチックの転移温度測定方法」のガラス転移温度の求め方に記載の「補外ガラス転移開始温度」により求められる。
ビニル樹脂の分子量分布Mw/Mnは、1以上10以下が好ましく、1以上6以下がより好ましい。
なお、重量平均分子量及び数平均分子量は、ゲルパーミュエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定する。GPCによる分子量測定は、測定装置として東ソー製GPC・HLC−8120GPCを用い、東ソー製カラム・TSKgel SuperHM−M(15cm)を使用し、THF溶媒で行う。重量平均分子量及び数平均分子量は、この測定結果から単分散ポリスチレン標準試料により作成した分子量校正曲線を使用して算出する。
(ポリエステル樹脂)
本実施形態に係るビニル/ポリエステル樹脂複合粒子を構成する芯部を被覆する被覆層には、ポリエステル樹脂を含んでいる。
なお、ポリエステル樹脂としては、市販品を使用してもよいし、合成したものを使用してもよい。
また、ポリエステル樹脂は、非晶性ポリエステル樹脂、結晶性ポリエステル樹脂のいずれか一方でもよく、両者を併用してもよい。
一方、樹脂の「非晶性」とは、半値幅が10℃を超えること、階段状の吸熱量変化を示すこと、又は明確な吸熱ピークが認められないことを指す。
多価カルボン酸は、ジカルボン酸と共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上のカルボン酸を併用してもよい。3価以上の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、これらの無水物、又はこれらの低級(例えば炭素数1以上5以下)アルキルエステル等が挙げられる。
多価カルボン酸は、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。
多価アルコールとしては、ジオールと共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上の多価アルコールを併用してもよい。3価以上の多価アルコールとしては、例えば、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が挙げられる。
多価アルコールは、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、ガラス転移温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線より求め、より具体的にはJIS K−1987「プラスチックの転移温度測定方法」のガラス転移温度の求め方に記載の「補外ガラス転移開始温度」により求められる。
ポリエステル樹脂の数平均分子量(Mn)は、2000以上100000以下が好ましい。
ポリエステル樹脂の分子量分布Mw/Mnは、1.5以上100以下が好ましく、2以上60以下がより好ましい。
なお、重量平均分子量及び数平均分子量は、ゲルパーミュエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定する。GPCによる分子量測定は、測定装置として東ソー製GPC・HLC−8120GPCを用い、東ソー製カラム・TSKgel SuperHM−M(15cm)を使用し、THF溶媒で行う。重量平均分子量及び数平均分子量は、この測定結果から単分散ポリスチレン標準試料により作成した分子量校正曲線を使用して算出する。
なお、本実施形態において、酸価の測定は、JIS K0070に従って行い、中和滴定法を用いた測定で行う。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、及び、指示薬(フェノールフタレイン溶液)数滴を加え、水浴上で試料が完全に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する。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として算出する。
なお、原料の単量体が、反応温度下で溶解又は相溶しない場合は、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。この場合、重縮合反応は溶解補助剤を留去しながら行う。共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るとよい。
前述の特開2006−002109号公報、及び特開平06−317925号公報において、それぞれの実施例に記載された重合方法では、ビニル樹脂を40質量%以上に含有し、体積平均粒径が1μm以下であるコア・シェル構造を有するビニル/ポリエステル樹脂複合粒子は得られていなかった。この理由は定かではないが、例えば、以下に示す理由によるものと推察される。
なお、「ポリエステル樹脂粒子の内部」とは、ポリエステル樹脂粒子の表面よりも内側の領域のことである。
塩化されたポリエステル樹脂を転相乳化させて得られたポリエステル樹脂粒子は、自己乳化性を有しており、親水性基が外側を向いている。このため、このポリエステル樹脂粒子に対して、ビニル単量体を投入すると、このポリエステル樹脂粒子の内部にビニル単量体が入り込みやすくなる。ポリエステル樹脂粒子の内部でビニル単量体を重合させることによって、ビニル樹脂の含有量を40質量%以上に増加させることができると考えられる。そして、ポリエステル樹脂粒子の内部でビニル単量体を重合させることによって得られるビニル/ポリエステル樹脂複合粒子は、小径であり、ビニル樹脂を多量に含ませることができると考えられる。また、上記のようにして得られた樹脂複合粒子は、樹脂複合粒子の表面に、ビニル樹脂の露出が抑制されている。
さらに、転相乳化工程には、一例として、例えば、ポリエステル樹脂を有機溶媒に溶解して、ポリエステル樹脂溶解液を作製する溶解工程;溶解工程で作製したポリエステル樹脂溶解液と塩基とを混合して塩化されたポリエステル樹脂を作製し、さらに、水と混合して転相乳化させてポリエステル樹脂粒子分散液を得る転相工程;転相工程で得られたポリエステル樹脂粒子分散液から、有機溶媒を除去する有機溶媒除去工程の各工程を有する。
(溶解工程)
溶解工程は、ポリエステル樹脂を有機溶媒に溶解する工程である。ポリエステル樹脂を溶解する有機溶媒としては、例えば、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のケトン類の有機溶媒;テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、1,3−ジオキサン等のエーテル類の有機溶媒;クロロホルム、塩化メチレン等のハロゲン含有の有機溶媒;n−ブタノール、イソプロパノール等のアルコール類の有機溶媒;酢酸エチル等のエステル類の有機溶媒が挙げられる。これらの有機溶媒は、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。これらの有機溶媒うち、後の工程で、有機溶媒を除去する観点から、水よりも沸点の低い有機溶媒が好ましく、例えば、ケトン類の有機溶媒とアルコール類の有機溶媒とを併用した有機溶媒を用いることが、さらに好ましい。
また、有機溶媒は、後工程において、ポリエステル樹脂粒子分散液を得る効率性や、ポリエステル樹脂粒子の粒度分布、分散性等の観点からポリエステル樹脂100質量部に対し、10質量部以上200質量部以下で用いるのがよい。20質量部以上150質量部以下で用いるのが好ましく、25質量部以上100質量部以下で用いるのが好ましい。
転相乳化工程は、溶解工程で作製したポリエステル樹脂溶解液と塩基とを混合して塩化されたポリエステル樹脂を作製し、水と混合して転相乳化させて、ポリエステル樹脂粒子分散液を得る工程である。
有機溶媒除去工程は、転相乳化工程で得られたポリエステル樹脂粒子分散液から、有機溶媒を除去する工程である。有機溶媒の除去は、減圧下、又は常圧下のいずれの条件下で行ってもよい。また、加熱下、又は非加熱下のいずれの条件下で行ってもよい。
なお、体積平均粒径は、レーザ回折式粒度分布測定装置(例えば、堀場製作所製、LA−700)の測定によって得られた粒度分布を用い、分割された粒度範囲(チャンネル)に対し、体積について小粒径側から累積分布を引き、全粒子に対して累積50%となる粒径を体積平均粒径(D50v)として測定される。
重合工程は、転相乳化工程で得られたポリエステル樹脂粒子分散液と、ビニル単量体とを混合し、ポリエステル樹脂粒子の内部でビニル単量体を重合させる工程である。
重合工程の具体的な方法として、一例を挙げると、例えば、ビニル単量体と、連鎖移動剤とを混合して、水、及び界面活性剤とともに乳化させ、ビニル単量体の乳化液を作製する。次に、有機溶媒除去工程で得られたポリエステル樹脂粒子分散液と、重合開始剤とを混合し、さらに、前記のビニル単量体の乳化液を徐々に混合する。その後、加熱等により、ポリエステル樹脂粒子の内部で、ビニル単量体を重合させる。
なお、連鎖移動剤、及び重合開始剤は必要に応じて添加する成分である。また、ビニル単量体の乳化液を作製したが、乳化液とすることは、必要に応じて行えばよい。
次に、本実施形態に係るビニル/ポリエステル樹脂複合粒子の用途の一例として、トナーに適用した例について説明する。
なお、樹脂複合粒子の用途はトナーに限定されるものではない。
トナー粒子は、例えば、ポリエステル樹脂を含む結着樹脂と、本実施形態に係るビニル/ポリエステル樹脂複合粒子とを含む、必要に応じて、着色剤と、離型剤と、その他添加剤とを含んで構成される。
前述のビニル/ポリエステル樹脂複合粒子をトナー粒子に適用する場合、この樹脂複合粒子は、トナーの凝集等を抑制する観点から、トナー粒子全体に対して、20質量%以上50質量%以下で含有させることが好ましい。また、20質量%以上45質量%以下がより好ましい。25質量%以上40質量%以下であることがさらに好ましい。
なお、トナー粒子中のビニル/ポリエステル樹脂複合粒子の体積平均粒径は、以下に示す方法により測定される。
まず、イオン交換水にコンタミノン(和光純薬工業社製)等の界面活性剤を数滴入れ、そこにトナーを加え、濡らして混合分散させ、その後超音波処理を1分間から5分間行うことにより、外添剤の除去を行う。その後、混合分散させた分散液をろ紙に通し、リンス洗浄後、ろ紙上のトナー粒子を乾燥させる。
次に、トナー粒子をエポキシ樹脂に混合して包埋し、エポキシ樹脂を固化する。その後、ウルトラミクロトーム装置(UltracutUCT、Leica社製)により、得られた固化物を切断し、厚み80nm以上130nm以下の薄片試料を作製する。次に、得られた薄片試料を30℃のデシケータ内で四酸化オスミウムにより3時間染色する。そして、SEM(走査電子顕微鏡:S−4800、日立ハイテクノロジーズ社製)にて、染色された薄片試料のSTEM画像を得る。試料の状態などにより濃淡が判別しにくい場合は、染色時間を調整する。
そして、STEM画像のトナー粒子の断面において、染色されたビニル/ポリエステル樹脂複合粒子(そのドメイン)を観察する。樹脂複合粒子100個を選び、画像解析によって、測定対象となる樹脂複合粒子一つにつき樹脂複合粒子の径(最長部分)r1を測定する。これを100個につき測定し、粒度分布を得て、r1からr100までを球形換算して体積を求め、1番目から100番目までの累積が50%となったときの値を体積平均粒径(D50v)とする。
結着樹脂に用いるポリエステル樹脂としては、特に限定されず、例えば、非晶性ポリエステル樹脂単独でもよく、非晶性ポリエステル樹脂と結晶性ポリエステル樹脂とを併用していてもよい。低温定着性を付与する観点から、非晶性ポリエステル樹脂と結晶性ポリエステル樹脂とを含有する結着樹脂が好ましい。
なお、樹脂の「結晶性」とは、前述のとおりである。
以下、結着樹脂に用いるポリエステル樹脂について説明する。
非晶性ポリエステル樹脂としては、例えば、多価カルボン酸と多価アルコールとの縮重合体が挙げられる。なお、非晶性ポリエステル樹脂としては、市販品を使用してもよいし、合成したものを使用してもよい。
多価カルボン酸は、ジカルボン酸と共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上のカルボン酸を併用してもよい。3価以上の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、これらの無水物、又はこれらの低級(例えば炭素数1以上5以下)アルキルエステル等が挙げられる。
多価カルボン酸は、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。
多価アルコールとしては、ジオールと共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上の多価アルコールを併用してもよい。3価以上の多価アルコールとしては、例えば、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が挙げられる。
多価アルコールは、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、ガラス転移温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線より求め、より具体的にはJIS K−1987「プラスチックの転移温度測定方法」のガラス転移温度の求め方に記載の「補外ガラス転移開始温度」により求められる。
非晶性ポリエステル樹脂の数平均分子量(Mn)は、2,000以上100,000以下が好ましい。
非晶性ポリエステル樹脂の分子量分布Mw/Mnは、1.5以上100以下が好ましく、2以上60以下がより好ましい。
なお、重量平均分子量及び数平均分子量は、ゲルパーミュエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定する。GPCによる分子量測定は、測定装置として東ソー製GPC・HLC−8120GPCを用い、東ソー製カラム・TSKgel SuperHM−M(15cm)を使用し、THF溶媒で行う。重量平均分子量及び数平均分子量は、この測定結果から単分散ポリスチレン標準試料により作成した分子量校正曲線を使用して算出する。
なお、原料の単量体が、反応温度下で溶解又は相溶しない場合は、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。この場合、重縮合反応は溶解補助剤を留去しながら行う。共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るとよい。
結晶性ポリエステル樹脂は、例えば、多価カルボン酸と多価アルコールとの重縮合体が挙げられる。なお、結晶性ポリエステル樹脂としては、市販品を使用してもよいし、合成したものを使用してもよい。
ここで、結晶性ポリエステル樹脂は、結晶構造を容易に形成するため、芳香族を有する重合性単量体よりも直鎖状脂肪族を有する重合性単量体を用いた重縮合体が好ましい。
多価カルボン酸は、ジカルボン酸と共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上のカルボン酸を併用してもよい。3価のカルボン酸としては、例えば、芳香族カルボン酸(例えば1,2,3−ベンゼントリカルボン酸、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸、1,2,4−ナフタレントリカルボン酸等)、これらの無水物、又はこれらの低級(例えば炭素数1以上5以下)アルキルエステルが挙げられる。
多価カルボン酸としては、これらジカルボン酸と共に、スルホン酸基を持つジカルボン酸、エチレン性二重結合を持つジカルボン酸を併用してもよい。
多価カルボン酸は、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。
多価アルコールは、ジオールと共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上のアルコールを併用してもよい。3価以上のアルコールとしては、例えば、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等が挙げられる。
多価アルコールは、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、融解温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線から、JIS K7121−1987「プラスチックの転移温度測定方法」の融解温度の求め方に記載の「融解ピーク温度」により求める。
着色剤としては、例えば、カーボンブラック、クロムイエロー、ハンザイエロー、ベンジジンイエロー、スレンイエロー、キノリンイエロー、ピグメントイエロー、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、ウオッチヤングレッド、パーマネントレッド、ブリリアントカーミン3B、ブリリアントカーミン6B、デュポンオイルレッド、ピラゾロンレッド、リソールレッド、ローダミンBレーキ、レーキレッドC、ピグメントレッド、ローズベンガル、アニリンブルー、ウルトラマリンブルー、カルコオイルブルー、メチレンブルークロライド、フタロシアニンブルー、ピグメントブルー、フタロシアニングリーン、マラカイトグリーンオキサレートなどの種々の顔料、又は、アクリジン系、キサンテン系、アゾ系、ベンゾキノン系、アジン系、アントラキノン系、チオインジコ系、ジオキサジン系、チアジン系、アゾメチン系、インジコ系、フタロシアニン系、アニリンブラック系、ポリメチン系、トリフェニルメタン系、ジフェニルメタン系、チアゾール系などの各種染料等が挙げられる。
着色剤は、1種類単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
離型剤としては、例えば、炭化水素系ワックス;カルナバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス等の天然ワックス;モンタンワックス等の合成又は鉱物・石油系ワックス;脂肪酸エステル、モンタン酸エステル等のエステル系ワックス;などが挙げられる。離型剤は、これに限定されるものではない。
なお、融解温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線から、JIS K−1987「プラスチックの転移温度測定方法」の融解温度の求め方に記載の「融解ピーク温度」により求める。
その他の添加剤としては、例えば、磁性体、帯電制御剤、無機粉体等の周知の添加剤が挙げられる。これらの添加剤は、内添剤としてトナー粒子に含まれる。
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。
ここで、コア・シェル構造のトナー粒子は、例えば、結着樹脂と必要に応じて着色剤及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。
測定に際しては、分散剤として、界面活性剤(アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムが好ましい)の5%水溶液2ml中に測定試料を0.5mg以上50mg以下加える。これを電解液100ml以上150ml以下中に添加する。
試料を懸濁した電解液は超音波分散器で1分間分散処理を行い、コールターマルチサイザーIIにより、アパーチャー径として100μmのアパーチャーを用いて2μm以上60μm以下の範囲の粒径の粒子の粒度分布を測定する。なお、サンプリングする粒子数は50000個である。
測定される粒度分布を基にして分割された粒度範囲(チャンネル)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%となる粒径を体積粒径D16v、数粒径D16p、累積50%となる粒径を体積平均粒径D50v、累積数平均粒径D50p、累積84%となる粒径を体積粒径D84v、数粒径D84pと定義する。
これらを用いて、体積平均粒度分布指標(GSDv)は(D84v/D16v)1/2、数平均粒度分布指標(GSDp)は(D84p/D16p)1/2として算出される。
式:SF1=(ML2/A)×(π/4)×100
上記式中、MLはトナーの絶対最大長、Aはトナーの投影面積を各々示す。
具体的には、形状係数SF1は、主に顕微鏡画像又は走査型電子顕微鏡(SEM)画像を画像解析装置を用いて解析することによって数値化され、以下のようにして算出される。すなわち、スライドガラス表面に散布した粒子の光学顕微鏡像をビデオカメラによりルーゼックス画像解析装置に取り込み、100個の粒子の最大長と投影面積を求め、上記式によって計算し、その平均値を求めることにより得られる。
外添剤としては、例えば、無機粒子が挙げられる。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質量部以下である。
次に、本実施形態に係るトナーの製造方法について説明する。
本実施形態に係るトナーは、トナー粒子を製造後、トナー粒子に対して、外添剤を外添することで得られる。
これらの中でも、凝集合一法により、トナー粒子を得ることがよい。
結着樹脂となる樹脂粒子が分散された樹脂粒子分散液を準備する工程(樹脂粒子分散液準備工程)と、ビニル/ポリエステル樹脂複合粒子分散液を準備する工程(ビニル/ポリエステル樹脂複合粒子分散液準備工程)と、樹脂粒子分散液中で(必要に応じて他の粒子分散液を混合した後の分散液中で)、樹脂粒子(必要に応じて他の粒子)を凝集させ、凝集粒子を形成する工程(凝集粒子形成工程)と、凝集粒子が分散された凝集粒子分散液に対して加熱し、凝集粒子を融合・合一して、トナー粒子を形成する工程(融合・合一工程)と、を経て、トナー粒子を製造する。
なお、以下の説明では、ビニル/ポリエステル樹脂複合粒子、着色剤、及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、結着樹脂となる樹脂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粒子分散液を準備する。さらに、ビニル/ポリエステル樹脂複合粒子分散液を準備する。
水系媒体としては、例えば、蒸留水、イオン交換水等の水、アルコール類等が挙げられる。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、レーザ回折式粒度分布測定装置(例えば、堀場製作所製、LA−700)の測定によって得られた粒度分布を用い、分割された粒度範囲(チャンネル)に対し、体積について小粒径側から累積分布を引き、全粒子に対して累積50%となる粒径を体積平均粒径D50vとして測定される。なお、他の分散液中の粒子の体積平均粒径も同様に測定される。
次に、樹脂粒子分散液と共に、着色剤粒子分散液と、離型剤粒子分散液と、を混合する。さらに、ビニル/ポリエステル樹脂複合粒子分散液を混合する。
そして、混合分散液中で、樹脂粒子と着色剤粒子と離型剤粒子とビニル/ポリエステル樹脂複合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、樹脂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、グルコン酸等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)等が挙げられる。
キレート剤の添加量としては、例えば、樹脂粒子100質量部に対して0.01質量部以上5.0質量部以下が好ましく、0.1質量部以上3.0質量部未満がより好ましい。
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、樹脂粒子のガラス転移温度以上(例えば樹脂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、樹脂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樹脂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よい。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、加圧濾過等を施すことがよい。また、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、振動型流動乾燥等を施すことがよい。
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。
なお、磁性粉分散型キャリア、及び樹脂含浸型キャリアは、当該キャリアの構成粒子を芯材とし、これに被覆樹脂により被覆したキャリアであってもよい。
なお、被覆樹脂、及びマトリックス樹脂には、導電材料等、その他添加剤を含ませてもよい。
具体的な樹脂被覆方法としては、芯材を被覆層形成用溶液中に浸漬する浸漬法、被覆層形成用溶液を芯材表面に噴霧するスプレー法、芯材を流動エアーにより浮遊させた状態で被覆層形成用溶液を噴霧する流動床法、ニーダーコーター中でキャリアの芯材と被覆層形成用溶液とを混合し、溶剤を除去するニーダーコーター法等が挙げられる。
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、帯電した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容し、静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段と、像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着手段と、を備える。そして、静電荷像現像剤として、本実施形態に係る静電荷像現像剤が適用される。
中間転写方式の装置の場合、転写手段は、例えば、表面にトナー画像が転写される中間転写体と、像保持体の表面に形成されたトナー画像を中間転写体の表面に一次転写する一次転写手段と、中間転写体の表面に転写されたトナー画像を記録媒体の表面に二次転写する二次転写手段と、を有する構成が適用される。
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、画像形成装置に対して脱着するプロセスカートリッジであってもよい。
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。
なお、一次転写ロール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、各一次転写ロール5Y、5M、5C、5Kには、一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、各一次転写ロールに印加する転写バイアスを可変する。
まず、動作に先立って、帯電ロール2Yによって感光体1Yの表面が−600V乃至−800Vの電位に帯電される。
感光体1Yは、導電性(例えば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、イエロー画像パターンの静電荷像が感光体1Yの表面に形成される。
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によってトナー画像として可視像(現像像)化される。
一方、感光体1Y上に残留したトナーは感光体クリーニング装置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、記録紙Pの表面も平滑が好ましく、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。
本実施形態に係るプロセスカートリッジについて説明する。
本実施形態に係るプロセスカートリッジは、本実施形態に係る静電荷像現像剤を収容し、静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段を備え、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。
図2に示すプロセスカートリッジ200は、例えば、取り付けレール116及び露光のための開口部118が備えられた筐体117により、感光体107(像保持体の一例)と、感光体107の周囲に備えられた帯電ロール108(帯電手段の一例)、現像装置111(現像手段の一例)、及び感光体クリーニング装置113(クリーニング手段の一例)を一体的に組み合わせて保持して構成し、カートリッジ化されている。
なお、図2中、109は露光装置(静電荷像形成手段の一例)、112は転写装置(転写手段の一例)、115は定着装置(定着手段の一例)、300は記録紙(記録媒体の一例)を示している。
本実施形態に係るトナーカートリッジは、本実施形態に係るトナーを収容し、画像形成装置に着脱されるトナーカートリッジである。トナーカートリッジは、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補給用のトナーを収容するものである。
−非晶性ポリエステル樹脂(1)の合成−
攪拌機、温度計、コンデンサー、窒素ガス導入管を備えた反応容器中に、多価アルコール成分として、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物(BPA−EO)50モル部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物(BPA−PO)50モル部、多価カルボン酸成分として、テレフタル酸(TPA)60モル部、ドデセニルコハク酸無水物(DSA)30モル部、トリメリット酸無水物(TMA)10モル部を投入し、反応容器中を乾燥窒素ガスで置換した。その後、触媒として、上記モノマー成分の合計量100質量部に対して、ジブチル錫オキサイド1.0質量部を投入し、窒素ガス気流下約190℃で約5時間攪拌反応させ、さらに温度を約240℃に上げて約6時間攪拌反応させた後、反応容器内を10.0mmHgまで減圧し、減圧下で約0.5時間攪拌反応させて、樹脂複合粒子用の非晶性ポリエステル樹脂(1)を得た。この非晶性ポリエステル樹脂(1)の酸価は16.0、重量平均分子量(Mw)は86,000、及びガラス転移温度は58℃であった。
樹脂複合粒子用の非晶性ポリエステル樹脂(1)100質量部をメチルエチルケトン(MEK)80質量部、イソプロピルアルコール(IPA)20質量部に溶解した後、10%アンモニア水4.0質量部を添加した。その後、室温(25℃)で攪拌しながら、イオン交換水200質量部を2時間かけて滴下した。次いで、溶剤を減圧留去した後に水を添加して固形分濃度30%に調整し、樹脂複合粒子用の非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(1A)を得た。この非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(1A)中の非晶性ポリエステル樹脂粒子の体積平均粒径(D50v)は、78nmであった。
樹脂複合粒子用の非晶性ポリエステル樹脂(1)100質量部をMEK50質量部、IPA10質量部に溶解した後、10%アンモニア水3.5質量部を添加したこと以外は、非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(1A)の調製と同様の手順で、樹脂複合粒子用の非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(1B)を得た。この非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(1B)中の非晶性ポリエステル樹脂粒子の体積平均粒径は、175nmであった。
樹脂複合粒子用の非晶性ポリエステル樹脂(1)100質量部を酢酸エチル300質量部に溶解した。ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム4.0質量部をイオン交換水250質量部に溶解し、上記の樹脂複合粒子用の非晶性ポリエステル樹脂(1)を溶解した酢酸エチル溶液に添加した。TK式ホモミキサーを用い、10,000rpmで10分間攪拌、乳化を行った。溶剤を減圧留去した後に水を添加して固形分濃度30%に調整し、樹脂複合粒子用の非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(1C)を得た。この非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(1C)中の非晶性ポリエステル樹脂粒子の体積平均粒径は、210nmであった。
[ビニル/ポリエステル樹脂複合粒子分散液(CS−1)の調製]
スチレン616質量部、アクリル酸ブチル184質量部、ドデカンチオール12.6質量部、界面活性剤Dowfax2A1(47%溶液)10質量部、イオン交換水320質量部を混合し、ディゾルバーで、1,500rpm、30分間の条件で、攪拌、乳化を行い、モノマー乳化液を作製した。
別途、樹脂複合粒子用の非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(1A)666.7質量部、イオン交換水1093.3質量部を反応容器に投入した。次いで、窒素気流下、75℃に加熱後、過硫酸アンモニウム7.5部をイオン交換水120質量部に溶解させた重合開始剤溶液を添加した。その後、上記で作製したモノマー乳化液を150分かけて滴下した。窒素気流下、75℃で、さらに180分反応を行った後に、界面活性剤Dowfax2A1(47%溶液)11.3質量部を添加し、冷却後固形分濃度を30%に調整して、ビニル/ポリエステル樹脂複合粒子分散液(CS−1)を得た。
この樹脂複合粒子の体積平均粒径(D50v)は133nm、体積平均粒度分布指標(GSDv)は1.18であった。また、樹脂複合粒子の表面に存在するポリエステル樹脂の割合(以下、「PES存在割合」と称する)をX線光電子分光装置(XPS)により測定した結果、84%であった。なお、ビニル樹脂の割合は16%であった。
[ビニル/ポリエステル樹脂複合粒子分散液(CS−2)の調製]
スチレンを385質量部、アクリル酸ブチルを115質量部、ドデカンチオールを7.9質量部に変更し、さらに、樹脂複合粒子用の非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(1A)を1666.7質量部、及びイオン交換水を393.3質量部に変更した以外は、実施例1と同様にして、ビニル/ポリエステル樹脂複合粒子分散液(CS−2)を得た。
この樹脂複合粒子の体積平均粒径、体積平均粒度分布指標、及びXPSによるPES存在割合の測定結果を表1に示す。
[ビニル/ポリエステル樹脂複合粒子分散液(CS−3)の調製]
スチレンを693質量部、アクリル酸ブチルを207質量部、ドデカンチオールを14.1質量部に変更し、さらに、樹脂複合粒子用の非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(1A)を333.3質量部、イオン交換水1326.7質量部に変更した以外は、実施例1と同様にして、ビニル/ポリエステル樹脂複合粒子分散液(CS−3)を得た。
この樹脂複合粒子の体積平均粒径、体積平均粒度分布指標、及びXPSによるPES存在割合の測定結果を表1に示す。
[ビニル/ポリエステル樹脂複合粒子分散液(CS−4)の調製]
スチレン385質量部、アクリル酸ブチル115質量部、ドデカンチオール7.9質量部に変更し、さらに、樹脂複合粒子用の非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(1A)を樹脂複合粒子用の非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(1B)1666.7質量部、イオン交換水を393.3質量部に変更した以外は、実施例1と同様にして、ビニル/ポリエステル樹脂複合粒子分散液(CS−4)を得た。
この樹脂複合粒子の体積平均粒径、体積平均粒度分布指標、及びXPSによるPES存在割合の測定結果を表1に示す。
[ビニル/ポリエステル樹脂複合粒子分散液(CS−5)の調製]
樹脂複合粒子用の非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(1A)を樹脂複合粒子用の非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(1B)に変更した以外は、実施例1と同様にして、ビニル/ポリエステル樹脂複合粒子分散液(CS−5)を得た。
この樹脂複合粒子の体積平均粒径、体積平均粒度分布指標、及びXPSによるPES存在割合の測定結果を表1に示す。
[ビニル/ポリエステル樹脂複合粒子分散液(CS−6)の調製]
スチレン693質量部、アクリル酸ブチル207質量部、ドデカンチオール14.1質量部に変更し、さらに、樹脂複合粒子用の非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(1A)を樹脂複合粒子用の非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(1B)320.5質量部、イオン交換水を1299.5質量部に変更した以外は、実施例1と同様にして、ビニル/ポリエステル樹脂複合粒子分散液(CS−6)を得た。
この樹脂複合粒子の体積平均粒径、体積平均粒度分布指標、及びXPSによるPES存在割合の測定結果を表1に示す。
[ビニル/ポリエステル樹脂複合粒子分散液(CS−1c)の調製]
樹脂複合粒子用の非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(1A)を樹脂複合粒子用の非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(1C)に変更した以外は、実施例1と同様にして、ビニル/ポリエステル樹脂複合粒子分散液(CS−1c)を得た。
この樹脂複合粒子の体積平均粒径、体積平均粒度分布指標、及びXPSによるPES存在割合の測定結果を表1に示す。
[ビニル/ポリエステル樹脂複合粒子分散液(CS−2c)の調製]
樹脂複合粒子用の非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(1A)666.7質量部、スチレン616質量部、アクリル酸ブチル184質量部、ドデカンチオール12.6質量部、界面活性剤Dowfax2A1(47%溶液)10質量部、イオン交換水1413.3質量部を混合し、ディゾルバーで、1,500rpm、30分間の条件で攪拌、乳化を行った。
窒素気流下、75℃に加熱後、過硫酸アンモニウム7.5部をイオン交換水120部に溶解させた重合開始剤溶液を150分かけて滴下した。窒素気流下、75℃で、さらに180分反応を行った後に、界面活性剤Dowfax2A1(47%溶液)11.3質量部を添加し、冷却後固形分濃度を30%に調整して、樹脂複合粒子分散液(CS−2c)を得た。
この樹脂複合粒子の体積平均粒径、体積平均粒度分布指標、及びXPSによるPES存在割合の測定結果を表1に示す。
[結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液の調製]
−結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(Cr1)の調製−
攪拌器、温度計、コンデンサー及び窒素ガス導入管を備えた反応容器中に、多価アルコール成分として、1,6−ヘキサンジオール50モル%と、多価カルボン酸成分として、ドデカン二酸50モル%とを投入し、反応容器中を乾燥窒素ガスで置換した。その後、触媒として、チタンテトラブトキサイドを前記モノマー成分100質量部に対して0.25質量部投入した。窒素ガス気流下、170℃で3時間攪拌反応させた後、温度を更に210℃まで1時間かけて昇温し、反応容器内を3kPaまで減圧し、減圧下で13時間攪拌反応させて、結晶性ポリエステル樹脂(Cr1)を得た。得られた結晶性ポリエステル樹脂(Cr1)は、DSCによる融解温度が74℃であった。
次に、コンデンサー、温度計、水滴下装置、アンカー翼を備えたジャケット付き3リットル反応槽(東京理化器械社製:BJ−30N)に、結晶性ポリエステル樹脂(Cr1)300部と、メチルエチルケトン160部と、イソプロピルアルコール100部とを入れ、水循環式恒温槽にて70℃に維持しながら、100rpmで攪拌混合しつつ樹脂を溶解させた。その後攪拌回転数を150rpmにし、水循環式恒温槽を66℃に設定し、10%アンモニア水(試薬)17部を10分間かけて投入した後、66℃に保温されたイオン交換水を7部/分の速度で、合計900部滴下し転相させて、乳化液を得た。得られた乳化液800部とイオン交換水700部とを2リットルのナスフラスコに入れ、トラップ球を介して真空制御ユニットを備えたエバポレーター(東京理化器械社製)にセットした。ナスフラスコを回転させながら、60℃の湯バスで加温し、突沸に注意しつつ7kPaまで減圧し溶剤を除去した。溶剤回収量が1,100部になった時点で常圧に戻し、ナスフラスコを水冷して分散液を得た。その後、イオン交換水を加えて、固形分濃度20質量%の結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(Cr1)を得た。
−非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(A1)の調製−
樹脂複合粒子用の非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(1A)と同様にして、非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(A1)を得た。
・カーボンブラック(キャボット社製、Regal330) :45質量部
・イオン性界面活性剤(第一工業製薬社製、ネオゲンR) :5質量部
・イオン交換水 :200質量部
以上を混合溶解し、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックスT50)により10分間分散し、次いでアルティマイザーを用いて分散処理して固形分濃度20%、体積平均粒径245nmの着色剤粒子分散液を得た。
・パラフィンワックス(日本精鑞社製、HNP0190) :45質量部
・イオン性界面活性剤(第一工業製薬社製、ネオゲンR) :5質量部
・イオン交換水 :200質量部
以上を120℃に加熱し、圧力吐出型ゴーリンホモジナイザーで分散処理して、固形分濃度20%、体積平均粒径219nmの離型剤粒子分散液を得た。
−スチレン・(メタ)アクリル樹脂粒子分散液(Vn1)の調製−
スチレン770質量部、アクリル酸ブチル230質量部、ドデカンチオール15.7質量部、界面活性剤Dowfax2A1(47%溶液)19.8質量部、イオン交換水576質量部を混合し、ディゾルバーにより、1,500回転で30分間攪拌、乳化を行い、モノマー乳化液を作成した。Dowfax2A1(47%溶液)1.49質量部、イオン交換水1270質量部を反応容器に投入した。窒素気流下、75℃に加熱した後、モノマー乳化液のうち75質量部を添加した後に、過硫酸アンモニウム15質量部をイオン交換水98質量部に溶解させた重合開始剤溶液を10分かけて滴下した。滴下後50分間反応させた後に、残りのモノマー乳化液を220分かけて滴下し、さらに180分間反応させた。冷却後固形分濃度を30%に調整して、スチレン・(メタ)アクリル樹脂粒子分散液(Vn1)を得た。体積平均粒径は181nmであった。
(トナー(1)の作製)
・非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(A1):69.5質量部
・結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(Cr1):202.9質量部
・ビニル/ポリエステル樹脂複合粒子分散液(CS−1):262.6質量部
・着色剤粒子分散液:127.5質量部
・離型剤粒子分散液:133.3質量部
・0.3M硝酸水溶液:12.7質量部
・イオン交換水:439.7質量部
続いて、EDTANa塩(中部キレスト社製、キレスト40)を全液の2.5質量%となるように添加した。その後1Nの水酸化ナトリウム水溶液をpH8.5に到達するまで穏やかに添加した後、攪拌を継続しながら85℃まで加熱し、3.0時間保持した。その後、反応生成物をろ過し、イオン交換水で洗浄した後、真空乾燥機を用いて乾燥してトナー粒子(1)を得た。
このトナー粒子(1)の体積平均粒径は3.85μmであった。
ビニル/ポリエステル樹脂複合粒子分散液(CS−1)をビニル/ポリエステル樹脂複合粒子分散液(CS−2)に変更した以外は、トナー(1)の作製と同様にして、トナー(2)を作製した。
このトナー粒子(2)の体積平均粒径は3.90μmであった。
ビニル/ポリエステル樹脂複合粒子分散液(CS−1)をビニル/ポリエステル樹脂複合粒子分散液(CS−6)に変更した以外は、トナー(1)の作製と同様にして、トナー(3)を作製した。
このトナー粒子(3)の体積平均粒径は3.94μmであった。
・非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(A1):6.2質量部
・結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(Cr1):163.1質量部
・ビニル/ポリエステル樹脂複合粒子分散液(CS−1):356.4質量部
・着色剤粒子分散液:127.5質量部
・離型剤粒子分散液:133.3質量部
・0.3M硝酸水溶液:12.7質量部
・イオン交換水:439.7質量部
上記組成に変更した以外は、トナー(1)の作製と同様にして、トナー(4)を作製した。
このトナー粒子(4)の体積平均粒径は3.73μmであった。
・非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(A1):23.2質量部
・結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(Cr1):270.5質量部
・ビニル/ポリエステル樹脂複合粒子分散液(CS−1):267.3質量部
・着色剤粒子分散液:127.5質量部
・離型剤粒子分散液:133.3質量部
・0.3M硝酸水溶液:12.7質量部
・イオン交換水:439.7質量部
上記組成に変更した以外は、トナー(1)の作製と同様にして、トナー(5)を作製した。
このトナー粒子(5)の体積平均粒径は3.80μmであった。
最初にフラスコに収容する非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(1A)69.5質量部を255.5質量部に、結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(Cr1)202.9質量部を322.2質量部に変更し、ビニル/ポリエステル樹脂複合粒子分散液(SC−1)を用いないことに変更したこと以外は、トナー(1)の作製と同様にして、トナー(1c)を作製した。
このトナー粒子(1c)の体積平均粒径は3.81μmであった。
ビニル/ポリエステル樹脂複合粒子分散液(CS−1)をスチレン・(メタ)アクリル樹脂粒子分散液(Vn1)に変更した以外は、トナー(1)の作製と同様にして、トナー(2c)を作製した。
このトナー粒子(2c)の体積平均粒径は3.94μmであった。
ビニル/ポリエステル樹脂複合粒子分散液(CS−1)をビニル/ポリエステル樹脂複合粒子分散液(CS−1c)に変更した以外は、トナー(1)の作製と同様にして、トナー(3c)を作製した。
このトナー粒子(3c)の体積平均粒径は3.95μmであった。
ビニル/ポリエステル樹脂複合粒子分散液(CS−1)をビニル/ポリエステル樹脂複合粒子分散液(CS−2c)に変更した以外は、トナー(1)の作製と同様にして、トナー(4c)を作製した。
このトナー粒子(4c)の体積平均粒径は4.01μmであった。
トナーの作製で得られた各トナーを用いて、現像剤を作製した後、以下の評価を行った。評価結果を表2に示す。
フェライト粒子(パウダーテック社製、平均粒径50μm)100部とメチルメタクリレート樹脂(三菱レイヨン社製、重量平均分子量95000)1.5部を、トルエン500部と共に加圧式ニーダーに入れ、15分間攪拌混合した後、減圧混合しながら70℃まで昇温してトルエンを留去し、その後冷却し、105μmの篩を用いて分級して樹脂被覆フェライトキャリアを得た。
この樹脂被覆フェライトキャリアと、トナーの作製で得られたそれぞれのトナーとを、キャリア92質量部:トナー8質量部の割合でVブレンダーにそれぞれ混合し、各現像剤を作製した。
電子写真複写機(商品名A−color、富士ゼロックス(株)製)の現像器に、各現像剤を充填し、この電子写真複写機を用いて、画像密度1%の画像を10000枚出力した後の現像器内のトナーの様子を目視で観察した。
−評価基準−
A(○):現像器内で凝集したトナーがほとんど観察されない。
B(△):現像器内で凝集したトナーがわずかに観察される。
C(×):現像器内で凝集したトナーが観察される。
画像欠陥として、画像抜けの評価を次のようにして行った。
富士ゼロックス社製複写機DocuCenter Color C400改造機により、A4用紙(富士ゼロックス社製)に、画像濃度50%のハーフトーン画像を出力した。
なお、画像の出力は、25℃、50%RHの環境下で行った。
−評価基準−
A(○):A4 1枚当たりの画像抜けの白点が1個未満。
B(△):A4 1枚当たりの画像抜けの白点が1個以上5個未満。
C(×):A4 1枚当たりの画像抜けの白点が5個以上。
2Y、2M、2C、2K 帯電ロール(帯電手段の一例)
3 露光装置(静電荷像形成手段の一例)
3Y、3M、3C、3K レーザ光線
4Y、4M、4C、4K 現像装置(現像手段の一例)
5Y、5M、5C、5K 一次転写ロール(一次転写手段の一例)
6Y、6M、6C、6K 感光体クリーニング装置(クリーニング手段の一例)
8Y、8M、8C、8K トナーカートリッジ
10Y、10M、10C、10K 画像形成ユニット
20 中間転写ベルト(中間転写体の一例)
22 駆動ロール
24 支持ロール
26 二次転写ロール(二次転写手段の一例)
30 中間転写体クリーニング装置
107 感光体(像保持体の一例)
108 帯電ロール(帯電手段の一例)
109 露光装置(静電荷像形成手段の一例)
111 現像装置(現像手段の一例)
112 転写装置(転写手段の一例)
113 感光体クリーニング装置(クリーニング手段の一例)
115 定着装置(定着手段の一例)
116 取り付けレール
118 露光のための開口部
117 筐体
200 プロセスカートリッジ
300 記録紙(記録媒体の一例)
P 記録紙(記録媒体の一例)
Claims (10)
- ビニル樹脂を含む芯部と、前記芯部を被覆する被覆層であって、ポリエステル樹脂を含む被覆層とで構成された構造を有し、
前記ビニル樹脂が、前記芯部および前記被覆層の全固形分に対して、40質量%以上95質量%以下で含有され、
体積平均粒径(D50v)が、100nm以上500nm以下である、ビニル/ポリエステル樹脂複合粒子。 - 前記ビニル/ポリエステル樹脂複合粒子が、ポリエステル樹脂粒子の内部で、ビニル単量体を重合させて得られた樹脂複合粒子である、請求項1に記載のビニル/ポリエステル樹脂複合粒子。
- ポリエステル樹脂を含む結着樹脂と、請求項1又は2のいずれか1項に記載のビニル/ポリエステル樹脂複合粒子と、を含有するトナー粒子を有する、静電荷像現像用トナー。
- 前記ビニル/ポリエステル樹脂複合粒子が、トナー粒子全体に対して、20質量%以上50質量%以下で含有する、請求項3に記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記結着樹脂が、結晶性ポリエステル樹脂と非晶性ポリエステル樹脂とを含み、前記結晶性ポリエステル樹脂が、トナー粒子全体に対して、10質量%以上50質量%以下で含有される、請求項3又は4のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
- 請求項3〜請求項5のいずれか1項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3〜請求項5のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーを収容し、
画像形成装置に着脱されるトナーカートリッジ。 - 請求項6に記載の静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段を備え、
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手段と、
帯電した前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、
請求項6に記載の静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、前記像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段と、
前記像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、
前記記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着手段と、
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、
帯電した前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成工程と、
請求項6に記載の静電荷像現像剤により、前記像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像工程と、
前記像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写工程と、
前記記録媒体の表面に転写されたトナー画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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