JP6750272B2 - 画像形成方法 - Google Patents

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Description

本発明は、電子写真方式の画像形成方法に関する。
近年、電子写真方式の画像形成装置において、印刷スピードの高速化および付加価値印刷を行うために、より低温で熱定着可能なトナーが要求されている。また、カラートナーにおいては、色域を広げて付加価値印刷を行うために、様々な着色剤を含有するカラートナーや着色剤を含まないクリアトナーなどが検討されている。そして、様々な着色剤を用いたカラートナーとして、白トナー、金色トナー、銀色トナー、蛍光トナーなどの開発も盛んに行われている。このようなカラートナーや、クリアトナーなどの様々なトナーを低温で定着させるために、結晶性樹脂を含有したトナーが知られている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1に記載の各色トナーは、結晶性ポリエステルと、ワックスとを有している。この各色トナーのメタノール濡れ性評価における透過率50%のメタノール濃度(以下、「メタノール濡れ性評価値」ともいう)は、それぞれ30〜70%の範囲内となるように調製されている。また、メタノール濡れ性評価値の最大値をWH(%)とし、最小値をWL(%)とした場合、WH(%)−WL(%)<3(%)とされている。
特許文献1に記載の各色トナーを用いたフルカラー印刷では、メタノール濡れ性評価値を所定の範囲内にすることで、現像スジ、カブリなどの現像性および画像摩擦性と、画像割れなどの定着性とを改善している。
特開2007−248666号公報
しかしながら、特許文献1に記載の各色トナーを用いたフルカラー印刷では、現像性および定着性は改善されているが、フルカラー印刷において重要な色再現性が不十分である。
そこで、本発明の課題は、低温定着性に優れ、色安定性が良好であり、かつ高品質な画像を形成できる画像形成方法を提供することである。
本発明は、前述の課題を解決するための一手段として、複数色のトナーを用いて、電子写真方式により画像を形成する画像形成方法であって、前記複数色のトナーは、それぞれ結晶性樹脂を含み、前記複数色のトナーのメタノール濡れ性評価における透過率50%のメタノール濃度(%)は、いずれも15〜60%の範囲内であり、前記複数色のトナーのメタノール濡れ性評価における透過率50%のメタノール濃度(%)の最大値をWH(%)とし、最小値をWL(%)とした場合、以下の式(1)を満たす、画像形成方法を提供する。
4≦WH−WL≦30 (1)
本発明によれば、低温定着性に優れ、色安定性が良好であり、かつ高品質な画像を形成できる画像形成方法を提供できる。
図1は、本発明のトナーを好適に使用できる画像形成装置の一例を示す模式図である。
以下、本発明の一実施の形態について、詳細に説明する。
本実施の形態である画像形成方法は、電子写真方式により画像を形成する方法であって、例えば、帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程および定着工程を含む。画像形成方法は、後述する特定の複数色のトナーを用いて、紙などの記録媒体に対してフルカラー印刷する方法である。
本実施の形態に係る画像形成方法を実施するためには、一般的なフルカラー印刷用の画像形成装置を用いることができる。前述したように、画像形成方法は、例えば、帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程および定着工程を有する。
帯電工程では、像担時体を帯電装置などで帯電させる。像担時体は、例えば、光導電性を有する負帯電型の有機感光体である。有機感光体は、例えば、導電性支持体と、電荷発生層と、電荷輸送層と、表面層とを有する。
露光工程では、帯電した像担時体に対して、露光装置などにより光を照射して、静電潜像を形成する。
現像工程では、静電潜像が形成された像担時体にトナーを供給して静電潜像に応じたトナー画像を形成する。現像工程は、例えば、電子写真方式の画像形成装置における公知の現像装置を用いて行うことができる。ここで、「トナー画像」とは、トナーが画像状に集合した状態を言う。
転写工程では、像担時体に形成されたトナー画像を紙などの記録媒体に転写する。転写工程は、例えば、公知の転写ユニットを用いて行うことができる。転写ユニットは、例えば、トナー画像が転写される中間転写ベルトと、像担時体に残留したトナーを除去するクリーニング装置と、を有するものが挙げられる。転写工程は、画質の観点で、中間転写方式が好ましい。
定着工程では、記録媒体に転写されたトナー画像が公知の定着装置などによって、記録媒体に定着される。
次いで、本実施の形態に係る画像形成方法に使用するトナーについて説明する。複数色のトナーは、それぞれ結晶性樹脂を含み、複数色のトナーのメタノール濡れ性評価における透過率50%のメタノール濃度(%)は、いずれも15〜60%の範囲内である。また、複数色のトナーは、複数色のトナーのメタノール濡れ性評価における透過率50%のメタノール濃度(%)の最大値をWH(%)とし、最小値をWL(%)とした場合、以下の式(1)を満たす。
4≦WH−WL≦30 (1)
まず、トナー粒子が用いられる現像剤(トナー)について説明する。当該現像剤は、一成分現像剤であってもよいし、二成分現像剤であってもよい。一成分現像剤は、トナー粒子から構成される。また、二成分現像剤は、トナー粒子およびキャリア粒子から構成される。トナー粒子は、トナー母体粒子およびその表面に付着した外添剤から構成される。トナー母体粒子は、例えば、結着樹脂、着色剤および離型剤から構成される。本実施の形態では、トナー(現像剤)は、フルカラー印刷に用いられる観点から、二成分現像剤であることが好ましい。
トナー母体粒子は、単層構造であってもよいし、コア−シェル構造であってもよい。ここで、「コア−シェル構造」とは、内側に配置されたコア部と、コア部の表面に配置されたシェル部と、を有する構造を意味する。コア−シェル構造のトナー母体粒子は、着色剤や離型剤などを含有したガラス転移温度が比較的低い樹脂粒子(コア部)と、コア部の表面にガラス転移温度が比較的高い樹脂領域(シェル部)とを有する。コア−シェル構造は、シェル部がコア部を完全に被覆していてもよいし、シェル部がコア部を完全に被覆せず、コア部の一部が露出していてもよい。なお、シェル部は、コア部の表面に凝集、融着させることで製造されうる。コア−シェル構造の断面構造は、例えば、透過型電子顕微鏡(TEM)や走査型プローブ顕微鏡(SPM)などの公知の手段を用いて確認することができる。
本実施の形態に係るトナーは、例えば、結着樹脂と、離型剤と、着色剤と、外添剤とを有する。結着樹脂は、結晶性樹脂を含み、通常、非晶性樹脂をさらに含む。また、トナーは、荷電制御剤を含んでいてもよい。
結晶性樹脂は、結晶性樹脂またはトナー粒子の示差走査熱量測定(DSC)において、階段状の吸熱変化ではなく、明確な吸熱ピークを有する樹脂をいう。明確な吸熱ピークとは、具体的には、DSCにおいて、昇温速度10℃/分で測定した際に、吸熱ピークの半値幅が15℃以内であるピークを意味する。結晶性樹脂は、一種で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
結晶性樹脂の融点(Tmc)は、十分な低温定着性を得る観点から、60℃以上85℃以下であることが好ましい。融点(Tmc)は、DSCにより測定することができる。具体的には、結晶性樹脂の試料0.5mgをアルミニウム製パン「KITNO.B0143013」に封入し、熱分析装置(Diamond DSC;パーキンエルマー社)のサンプルホルダーにセットして、加熱、冷却、加熱の順に温度を変動させる。1回目と2回目の加熱時には、10℃/分の昇温速度で室温(25℃)から150℃まで昇温して150℃を5分間保持し、冷却時には、10℃/分の降温速度で150℃から0℃まで降温して0℃の温度を5分間保持する。2回目の加熱時に得られる吸熱曲線における吸熱ピークのピークトップの温度を融点(Tmc)として測定する。
トナー母体粒子における結晶性樹脂の含有量は、良好な低温定着性の観点から、2〜30質量%の範囲内であることが好ましく、5〜20質量%の範囲内であることがより好ましい。当該含有量が2質量%未満である場合では、十分な可塑化効果を得られず、低温定着性が不十分となることがある。当該含有量が30質量%を超える場合では、トナーとしての熱的安定性や物理的なストレスに対する安定性が不十分となることがある。前述の好ましい範囲内あるいはより好ましい範囲では、例えば、非晶性樹脂の構成や適切な製造法を選択することにより、好ましい粘弾性に制御することがより容易になる。
結晶性樹脂は、低温定着性に関わる熱特性などの観点から結晶性ポリエステルであることが好ましい。
また、結晶性ポリエステルの重量平均分子量(Mw)が5000〜50000の範囲内にあり、数平均分子量(Mn)が2000〜10000の範囲内にあることは、低温定着性および最終画像における安定した光沢の発現の観点から好ましい。MwおよびMnは、後述の示すように、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によって測定した分子量分布から求めることができる。
試料を濃度1mg/mLとなるようにテトラヒドロフラン(THF)中に添加し、室温において超音波分散機を用いて5分間分散処理した後、ポアサイズ0.2μmのメンブランフィルターで処理して、試料液を調製する。GPC装置(HLC−8120GPC;東ソー株式会社)およびカラム(TSKguardcolumn+TSKgelSuperHZ−m3連;東ソー株式会社)を用い、カラム温度を40℃に保持しながら、キャリア溶媒としてTHFを流速0.2mL/分で流す。キャリア溶媒とともに、調製した試料液10μLをGPC装置内に注入し、屈折率検出器(RI検出器)を用いて試料を検出する。そして、単分散のポリスチレン標準粒子の10点を用いて測定した検量線を用いて、試料の分子量分布を算出する。
結晶性ポリエステルは、2価以上のカルボン酸(多価カルボン酸)と、2価以上のアルコール(多価アルコール)との重縮合反応によって得られる。
多価カルボン酸の例には、ジカルボン酸が含まれる。ジカルボン酸は、1種類であってもよいし、2種以上を併用してもよい。ジカルボン酸は、脂肪族ジカルボン酸であることが好ましく、芳香族ジカルボン酸をさらに含んでいてもよい。脂肪族ジカルボン酸は、結晶性ポリエステルの結晶性を高める観点から、直鎖型であることが好ましい。
脂肪族ジカルボン酸の例には、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、1,9−ノナンジカルボン酸、1,10−デカンジカルボン酸、1,11−ウンデカンジカルボン酸、1,12−ドデカンジカルボン酸(ドデカン二酸)、1,13−トリデカンジカルボン酸、1,14−テトラデカンジカルボン酸、1,16−ヘキサデカンジカルボン酸、1,18−オクタデカンジカルボン酸、これらの低級アルキルエステル、および、これらの酸無水物が含まれる。中でも、低温定着性および転写性の両立との効果が得られやすい観点から、炭素数6〜16の範囲内の脂肪族ジカルボン酸が好ましく、さらに炭素数10〜14の範囲内の脂肪族ジカルボン酸がより好ましい。
芳香族ジカルボン酸の例には、テレフタル酸、イソフタル酸、オルトフタル酸、t−ブチルイソフタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸および4,4’−ビフェニルジカルボン酸が含まれる。芳香族ジカルボン酸は、入手容易性および乳化容易性の観点から、テレフタル酸、イソフタル酸またはt−ブチルイソフタル酸が好ましい。
結晶性ポリエステルにおけるジカルボン酸由来の構成単位に対する脂肪族ジカルボン酸由来の構成単位の含有量は、結晶性ポリエステルの結晶性を十分に確保する観点から、50モル%以上であることが好ましく、70モル%以上であることがより好ましく、80モル%以上であることがさらに好ましく、100モル%であることが特に好ましい。
多価アルコール成分の例には、ジオールなどが含まれる。ジオールは、1種で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。ジオールは、脂肪族ジオールであることが好ましく、それ以外のジオールをさらに含んでいてもよい。脂肪族ジオールは、結晶性ポリエステルの結晶性を高める観点から、直鎖型であることが好ましい。
脂肪族ジオールの例には、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、1,11−ウンデカンジオール、1,12−ドデカンジオール、1,13−トリデカンジオール、1,14−テトラデカンジオール、1,18−オクタデカンジオールおよび1,20−エイコサンジオールが含まれる。中でも、低温定着性および転写性の両立の効果が得られやすい観点から、炭素数2〜120の範囲内の脂肪族ジオールが好ましく、さらに炭素数4〜6の範囲内の脂肪族ジオールがより好ましい。
その他のジオールの例には、二重結合を有するジオール、および、スルホン酸基を有するジオール、が含まれる。具体的には、二重結合を有するジオールの例には、2−ブテン−1,4−ジオール、3−ブテン−1,6−ジオールおよび4−ブテン−1,8−ジオールが含まれる。
結晶性ポリエステルにおけるジオール由来の構成単位に対する脂肪族ジオール由来の構成単位の含有量は、トナーの低温定着性および最終的に形成される画像の光沢性を高める観点から、50モル%以上であることが好ましく、70モル%以上であることがより好ましく、80モル%以上であることがさらに好ましく、100モル%であることが特に好ましい。
結晶性ポリエステルを構成するモノマーは、直鎖脂肪族モノマーを50質量%以上含有することが好ましく、80質量%以上含有することがより好ましい。芳香族モノマーを用いた場合には、結晶性ポリエステルの融点が高くなる傾向が高く、分岐型の脂肪族モノマーを用いた場合には、結晶性が低くなる傾向が高い。したがって、モノマーに直鎖脂肪族モノマーを用いることが好ましい。トナー中において結晶性ポリステルの結晶性を維持する観点から、直鎖脂肪族モノマーを50質量%以上使用することが好ましく、80質量%以上使用することがより好ましい。
結晶性ポリエステルは、公知のエステル化触媒を利用して、多価カルボン酸および多価アルコールを重縮合する(エステル化する)ことにより合成することができる。
結晶性ポリエステルの合成に使用可能な触媒は、一種でもそれ以上でもよく、その例には、ナトリウム、リチウムなどのアルカリ金属化合物;マグネシウム、カルシウムなどの第2族元素を含む化合物;アルミニウム、亜鉛、マンガン、アンチモン、チタン、スズ、ジルコニウム、ゲルマニウムなどの金属化合物;亜リン酸化合物;リン酸化合物;および、アミン化合物;が含まれる。
具体的には、スズ化合物の例には、酸化ジブチルスズ、オクチル酸スズ、ジオクチル酸スズ、およびこれらの塩が含まれる。チタン化合物の例には、テトラノルマルブチルチタネート、テトライソプロピルチタネート、テトラメチルチタネート、テトラステアリルチタネートなどのチタンアルコキシド;ポリヒドロキシチタンステアレートなどのチタンアシレート;および、チタンテトラアセチルアセトナート、チタンラクテート、チタントリエタノールアミネートなどのチタンキレートが含まれる。ゲルマニウム化合物の例には、二酸化ゲルマニウムが含まれ、アルミニウム化合物の例には、ポリ水酸化アルミニウムなどの酸化物、アルミニウムアルコキシド、および、トリブチルアルミネート、が含まれる。
結晶性ポリエステルの重合温度は、150〜250℃の範囲内であることが好ましい。また、重合時間は、0.5〜10時間の範囲内であることが好ましい。重合中には、必要に応じて反応系内を減圧にしてもよい。
非晶性樹脂は、結晶性を有さない樹脂である。たとえば、非晶性樹脂は、非晶性樹脂またはトナー粒子の示差走査熱量測定(DSC)を行ったときに、融点を有さない樹脂である。
非晶性樹脂は、1種類で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。非晶性樹脂の例には、ビニル樹脂、ウレタン樹脂、ウレア樹脂およびスチレン−アクリル変性ポリエステルなどの非晶性ポリエステルが含まれる。非晶性樹脂は、熱可塑性を制御しやすい観点から、ビニル樹脂であることが好ましい。
ビニル樹脂は、例えばビニル化合物の重合体であり、その例には、アクリル酸エステル樹脂、スチレン−アクリル酸エステル樹脂、および、エチレン−酢酸ビニル樹脂が含まれる。ビニル樹脂は、熱定着時の可塑性の観点から、スチレン−アクリル酸エステル樹脂(スチレンアクリル樹脂)が好ましい。
スチレンアクリル樹脂は、少なくとも、スチレン単量体と(メタ)アクリル酸エステル単量体とを付加重合させて形成される。スチレン単量体は、CH=CH−Cの構造式で表されるスチレンの他に、スチレン構造中に公知の側鎖や官能基を有するスチレン誘導体を含む。
また、(メタ)アクリル酸エステル単量体は、CH(R)=CHCOOR(Rは水素原子またはメチル基を表し、Rは炭素数1〜24のアルキル基を表す)で表されるアクリル酸エステルやメタクリル酸エステルの他に、これらのエステルの構造中に公知の側鎖や官能基を有するアクリル酸エステル誘導体やメタクリル酸エステル誘導体を含む。
スチレン単量体の例には、スチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、α−メチルスチレン、p−フェニルスチレン、p−エチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、p−tert−ブチルスチレン、p−n−ヘキシルスチレン、p−n−オクチルスチレン、p−n−ノニルスチレン、p−n−デシルスチレンおよびp−n−ドデシルスチレンが含まれる。
(メタ)アクリル酸エステル単量体の例には、メチルアクリレート、エチルアクリレート、イソプロピルアクリレート、n−ブチルアクリレート、t−ブチルアクリレート、イソブチルアクリレート、n−オクチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、ステアリルアクリレート、ラウリルアクリレートおよびフェニルアクリレートなどのアクリル酸エステル単量体;メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、n−ブチルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、t−ブチルメタクリレート、n−オクチルメタクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、ステアリルメタクリレート、ラウリルメタクリレート、フェニルメタクリレート、ジエチルアミノエチルメタクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレートなどのメタクリル酸エステル;が含まれる。
なお、本明細書中、「(メタ)アクリル酸エステル単量体」とは、「アクリル酸エステル単量体」と「メタクリル酸エステル単量体」との総称であり、それらの一方または両方を意味する。たとえば、「(メタ)アクリル酸メチル」は、「アクリル酸メチル」および「メタクリル酸メチル」の一方または両方を意味する。
(メタ)アクリル酸エステル単量体は、1種で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。たとえば、スチレン単量体と2種以上のアクリル酸エステル単量体とを用いて共重合体を形成すること、スチレン単量体と2種以上のメタクリル酸エステル単量体とを用いて共重合体を形成すること、および、スチレン単量体とアクリル酸エステル単量体およびメタクリル酸エステル単量体とを併用して共重合体を形成することのいずれも可能である。
非晶性樹脂の可塑性を制御する観点から、非晶性樹脂におけるスチレン単量体に由来する構成単位の含有量は、40〜90質量%の範囲内であることが好ましい。また、非晶性樹脂における(メタ)アクリル酸エステル単量体に由来する構成単位の含有率は、10〜60質量%の範囲内であることが好ましい。
非晶性樹脂は、スチレン単量体および(メタ)アクリル酸エステル単量体以外の他の単量体に由来する構成単位をさらに含有していてもよい。他の単量体は、多価アルコール由来のヒドロキシ基(−OH)または多価カルボン酸由来のカルボキシ基(−COOH)とエステル結合する化合物であることが好ましい。すなわち、非晶性樹脂は、スチレン単量体および(メタ)アクリル酸エステル単量体に対して付加重合可能であり、かつ、カルボキシ基またはヒドロキシ基を有する化合物(両性化合物)がさらに重合してなる重合体であることが好ましい。
両性化合物の例には、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、イタコン酸、ケイ皮酸、フマル酸、マレイン酸モノアルキルエステル、イタコン酸モノアルキルエステルなどのカルボキシ基を有する化合物;2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレートなどのヒドロキシ基を有する化合物;が含まれる。
非晶性樹脂における両性化合物に由来する構成単位の含有量は、0.5〜20質量%の範囲内であることが好ましい。
スチレンアクリル樹脂は、公知の油溶性または水溶性の重合開始剤を使用して単量体を重合する方法によって合成することができる。油溶性の重合開始剤の例には、アゾ系またはジアゾ系重合開始剤、および過酸化物系重合開始剤が含まれる。
アゾ系またはジアゾ系重合開始剤の例には、2,2’−アゾビス−(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)、2,2’−アゾビス−4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリルおよびアゾビスイソブチロニトリルが含まれる。
過酸化物系重合開始剤の例には、ベンゾイルパーオキサイド、メチルエチルケトンパーオキサイド、ジイソプロピルペルオキシカーボネート、クメンヒドロパーオキサイド、t−ブチルヒドロパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、2,4−ジクロロベンゾイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、2,2−ビス−(4,4−t−ブチルパーオキシシクロヘキシル)プロパンおよびトリス−(t−ブチルパーオキシ)トリアジンが含まれる。
また、乳化重合法でスチレンアクリル樹脂の樹脂粒子を合成する場合には、重合開始剤として水溶性ラジカル重合開始剤が使用可能である。水溶性重合開始剤の例には、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウムなどの過硫酸塩、アゾビスアミノジプロパン酢酸塩、アゾビスシアノ吉草酸とその塩、および、過酸化水素、が含まれる。
非晶性樹脂の重量平均分子量(Mw)は、非晶性樹脂の可塑性を制御しやすい観点から、5000〜150000であることが好ましく、10000〜70000であることがより好ましい。
なお、結晶性樹脂の構造、構成モノマーは、結晶性樹脂の結晶化度や融解熱量に影響を与える。結晶性樹脂の結晶化度を定着に好ましい範囲に調整する観点から、結晶性樹脂は、ハイブリッド結晶性ポリエステル(以下、単に「ハイブリッド樹脂」ともいう。)であることが好ましい。ハイブリッド樹脂は、1種類で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。また、ハイブリッド樹脂は、結晶性ポリエステルの全量と置き換えられていてもよいし、一部と置き換えられていても(併用されていても)よい。
ハイブリッド樹脂は、結晶性ポリエステル樹脂セグメント(結晶性樹脂セグメント)と、非晶性樹脂セグメントとが化学的に結合した樹脂である。結晶性ポリエステル樹脂セグメントとは、結晶性ポリエステルに由来する部分を意味する。すなわち、前述した結晶性ポリエステルを構成する分子鎖と同じ化学構造の分子鎖を意味する。また、非晶性樹脂セグメントとは、非晶性樹脂に由来する部分を意味する。すなわち、前述した非晶性樹脂を構成する分子鎖と同じ化学構造の分子鎖を意味する。
ハイブリッド樹脂のMwは、十分な低温定着性および優れた長期保管安定性を確実に両立し得るという観点から、5000〜100000の範囲内であると好ましく、7000〜50000の範囲内であるとより好ましく、8000〜33000の範囲内であると特に好ましい。ハイブリッド樹脂のMwを100000以下とすることにより、十分な低温定着性を得ることができる。一方、ハイブリッド樹脂のMwを5000以上とすることにより、トナー保管時においてハイブリッド樹脂と非晶性樹脂との相溶が過剰に進行することが抑制され、トナー同士の融着による画像不良を効果的に抑制することができる。
結晶性ポリエステル樹脂セグメントは、例えば、結晶性ポリエステル樹脂セグメントによる主鎖に他成分を共重合させた構造を有する樹脂であってもよいし、結晶性ポリエステル樹脂セグメントを他成分からなる主鎖に共重合させた構造を有する樹脂であってもよい。当該結晶性ポリエステル樹脂セグメントは、前述した多価カルボン酸および多価アルコールから、前述した結晶性ポリエステルと同様に合成され得る。
ハイブリッド樹脂における結晶性ポリエステル樹脂セグメントの含有量は、ハイブリッド樹脂に十分な結晶性を付与する観点から、80質量%以上98質量%未満であることが好ましい。なお、ハイブリッド樹脂中(あるいはトナー中)の各樹脂セグメントの構成成分およびその含有量は、例えば、核磁気共鳴(NMR)やメチル化反応熱分解ガスクロマトグラフィー/質量分析法(P−GC/MS)などの公知の分析方法を利用することにより特定することができる。
結晶性ポリエステル樹脂セグメントは、モノマーに不飽和結合を有するモノマーをさらに含むことが、非晶性樹脂セグメントとの化学的な結合部位を当該セグメント中に導入する観点から好ましい。不飽和結合を有するモノマーは、例えば二重結合を有する多価アルコールであり、その例には、メチレンコハク酸、フマル酸、マレイン酸、3−ヘキセンジオイック酸、3−オクテンジオイック酸などの二重結合を有する多価カルボン酸;2−ブテン−1,4−ジオール、3−ブテン−1,6−ジオールおよび4−ブテン−1,8−ジオールが含まれる。結晶性ポリエステル樹脂セグメントにおける不飽和結合を有するモノマーに由来する構成単位の含有量は、0.5〜20質量%の範囲内であることが好ましい。
ハイブリッド樹脂は、ブロック共重合体であってもよいし、グラフト共重合体であってもよいが、グラフト共重合体であることが好ましい。これは、結晶性ポリエステル樹脂セグメントの配向を制御しやすくなり、ハイブリッド樹脂に十分な結晶性を付与する観点から好ましく、結晶性ポリエステル樹脂セグメントが非晶性樹脂セグメントを主鎖として、グラフト化されていることがより好ましいためである。すなわち、ハイブリッド樹脂は、主鎖として非晶性樹脂セグメントを有し、側鎖として結晶性ポリエステル樹脂セグメントを有するグラフト共重合体であることが好ましい。
なお、ハイブリッド樹脂には、さらにスルホン酸基、カルボキシ基、ウレタン基などの官能基が導入されていてもよい。官能基の導入は、結晶性ポリエステル樹脂セグメント中でもよいし、非晶性樹脂セグメント中であってもよい。
非晶性樹脂セグメントは、結着樹脂を構成する非晶性樹脂とハイブリッド樹脂との親和性を高める。それにより、ハイブリッド樹脂が非晶性樹脂中に取り込まれやすくなり、トナーの帯電均一性がより一層向上する。ハイブリッド樹脂中(あるいはトナー中)の非晶性樹脂セグメントの構成成分およびその含有量は、例えばNMRやメチル化反応P−GC/MSなどの公知の分析方法を利用することにより特定することができる。
非晶性樹脂セグメントは、結着樹脂に含まれる非晶性樹脂と同種の樹脂で構成されることが、結着樹脂との親和性を高め、トナーの帯電均一性を高める観点から好ましい。このような形態とすることにより、ハイブリッド樹脂と非晶性樹脂との親和性がより向上し、「同種の樹脂」とは、繰り返し単位中に特徴的な化学結合を有する樹脂同士のことを意味する。
「特徴的な化学結合」とは、物質・材料研究機構(NIMS)物質・材料データベース(http://polymer.nims.go.jp/PoLyInfo/guide/jp/term_polymer.html)に記載の「ポリマー分類」に従う。すなわち、ポリアクリル、ポリアミド、ポリ酸無水物、ポリカーボネート、ポリジエン、ポリエステル、ポリハロオレフィン、ポリイミド、ポリイミン、ポリケトン、ポリオレフィン、ポリエーテル、ポリフェニレン、ポリホスファゼン、ポリシロキサン、ポリスチレン、ポリスルフィド、ポリスルホン、ポリウレタン、ポリウレア、ポリビニルおよびその他のポリマーの計22種によって分類されたポリマーを構成する化学結合を「特徴的な化学結合」という。
また、樹脂が共重合体である場合における「同種の樹脂」とは、共重合体を構成する複数のモノマー種の化学構造において、化学結合を有するモノマー種を構成単位としている場合、特徴的な化学結合を共通に有する樹脂同士を意味する。したがって、樹脂自体の示す特性が互いに異なる場合や、共重合体中を構成するモノマー種のモル成分比が互いに異なる場合であっても、特徴的な化学結合を共通に有していれば同種の樹脂とみなす。
たとえば、スチレン、ブチルアクリレートおよびアクリル酸によって形成される樹脂(または樹脂セグメント)と、スチレン、ブチルアクリレートおよびメタクリル酸によって形成される樹脂(または樹脂セグメント)とは、少なくともポリアクリルを構成する化学結合を有しているため、これらは同種の樹脂である。さらに例示すると、スチレン、ブチルアクリレートおよびアクリル酸によって形成される樹脂(または樹脂セグメント)と、スチレン、ブチルアクリレート、アクリル酸、テレフタル酸およびフマル酸によって形成される樹脂(または樹脂セグメント)とは、互いに共通する化学結合として、少なくともポリアクリルを構成する化学結合を有している。したがって、これらは同種の樹脂である。
非晶性樹脂セグメントの例には、ビニル、ウレタンおよびウレアなどが含まれる。非晶性樹脂セグメントは、熱可塑性を制御しやすいと観点から、ビニルであることが好ましい。ビニルは、ビニル系樹脂と同様にして合成され得る。
非晶性樹脂セグメントにおけるスチレン単量体に由来する構成単位の含有量は、ハイブリッド樹脂の可塑性を制御することが容易となる観点から、40〜90質量%の範囲内であることが好ましい。また、同様の観点から、非晶性樹脂セグメントにおける(メタ)アクリル酸エステル単量体に由来する構成単位の含有量は、10〜60質量%の範囲内であることが好ましい。
さらに、非晶性樹脂セグメントは、前述した両性化合物をモノマーにさらに含有することが、結晶性ポリエステル樹脂セグメントとの化学的な結合部位を非晶性樹脂セグメントに導入する観点から好ましい。非晶性樹脂セグメントにおける両性化合物に由来する構成単位の含有量は、0.5〜20質量%の範囲内であることが好ましい。
ハイブリッド樹脂における非晶性樹脂セグメントの含有量は、ハイブリッド樹脂に十分な結晶性を付与する観点から、3質量%以上15質量%未満であることが好ましい。
ハイブリッド樹脂は、例えば、以下に示す第1から第3の製造方法によって製造することができる。
第1の製造方法は、予め合成された非晶性樹脂セグメントの存在下で結晶性ポリエステル樹脂セグメントを合成する重合反応を行ってハイブリッド樹脂を製造する方法である。
この方法では、まず、上述した非晶性樹脂セグメントを構成する単量体(好ましくは、スチレン単量体や(メタ)アクリル酸エステル単量体などのビニル単量体)を付加反応させて非晶性樹脂セグメントを合成する。次に、非晶性樹脂セグメントの存在下で、多価カルボン酸と多価アルコールとを重合反応させて結晶性ポリエステル樹脂セグメントを合成する。このとき、多価カルボン酸と多価アルコールとを縮合反応させるとともに、非晶性樹脂セグメントに対し、多価カルボン酸または多価アルコールを付加反応させることにより、ハイブリッド樹脂が合成される。
第1の方法において、結晶性ポリエステル樹脂セグメントまたは非晶性樹脂セグメント中に、これら樹脂セグメントが互いに反応可能な部位を組み込むこと好ましい。具体的には、非晶性樹脂セグメントの合成時、非晶性樹脂セグメントを構成する単量体の他に、前述した両性化合物も使用する。当該両性化合物が結晶性ポリエステル樹脂セグメント中のカルボキシ基またはヒドロキシ基と反応することにより、結晶性ポリエステル樹脂セグメントは、非晶性樹脂セグメントと化学的かつ定量的に結合する。また、結晶性ポリエステル樹脂セグメントの合成時、そのモノマーに、前述した不飽和結合を有する化合物をさらに含有させてもよい。
第1の方法により、非晶性樹脂セグメントに結晶性ポリエステル樹脂セグメントが分子結合した構造(グラフト構造)のハイブリッド樹脂を合成することができる。
第2の製造方法は、結晶性ポリエステル樹脂セグメントと非晶性樹脂セグメントとをそれぞれ形成しておき、これらを結合させてハイブリッド樹脂を製造する方法である。
この方法では、まず、多価カルボン酸と多価アルコールとを縮合反応させて結晶性ポリエステル樹脂セグメントを合成する。また、結晶性ポリエステル樹脂セグメントを合成する反応系とは別に、非晶性樹脂セグメントを構成する単量体を付加重合させて非晶性樹脂セグメントを合成する。このとき、結晶性ポリエステル樹脂セグメントおよび非晶性樹脂セグメントの一方または両方に、結晶性ポリエステル樹脂セグメントと非晶性樹脂セグメントとが互いに反応可能な部位を前述のようにして組み込むことが好ましい。
次に、合成した結晶性ポリエステル樹脂セグメントと非晶性樹脂セグメントとを反応させることにより、結晶性ポリエステル樹脂セグメントと非晶性樹脂セグメントとが分子結合した構造のハイブリッド樹脂を合成することができる。
また、反応可能な部位が結晶性ポリエステル樹脂セグメントおよび非晶性樹脂セグメントのいずれにも組み込まれていない場合は、結晶性ポリエステル樹脂セグメントと非晶性樹脂セグメントとが共存する系において、結晶性ポリエステル樹脂セグメントおよび非晶性樹脂セグメントの両方と結合可能な部位を有する化合物を投入する方法を採用してもよい。それにより、当該化合物を介して結晶性ポリエステル樹脂セグメントと非晶性樹脂セグメントとが分子結合した構造のハイブリッド樹脂を合成することができる。
第3の製造方法は、結晶性ポリエステル樹脂セグメントの存在下で非晶性樹脂セグメントを合成する重合反応を行ってハイブリッド樹脂を製造する方法である。
この方法では、まず、多価カルボン酸と多価アルコールとを縮合反応させて重合を行い、結晶性ポリエステル樹脂セグメントを合成しておく。次に、結晶性ポリエステル樹脂セグメントの存在下で、非晶性樹脂セグメントを構成する単量体を重合反応させて非晶性樹脂セグメントを合成する。このとき、第1の製造方法と同様に、結晶性ポリエステル樹脂セグメントまたは非晶性樹脂セグメントに、これら樹脂セグメントが互いに反応可能な部位を組み込むことが好ましい。
以上の方法により、結晶性ポリエステル樹脂セグメントに非晶性樹脂セグメントが分子結合した構造(グラフト構造)のハイブリッド樹脂を合成することができる。
第1から第3の製造方法の中でも、第1の製造方法は、非晶性樹脂鎖に結晶性ポリエステル鎖をグラフト化した構造のハイブリッド樹脂を合成しやすいことや生産工程を簡素化できるため好ましい。第1の製造方法は、非晶性樹脂セグメントを予め形成してから結晶性ポリエステル樹脂セグメントを結合させるため、結晶性ポリエステル樹脂セグメントの配向が均一になりやすい。したがって、第1の製造方法は、トナーに適したハイブリッド樹脂を確実に合成する観点から好ましい。
着色剤は、公知の無機着色剤、公知の有機着色剤、染料などを使用できる。黒色の着色剤の例には、ファーネスブラック、チャンネルブラック、アセチレンブラック、サーマルブラック、ランプブラックなどのカーボンブラックや、マグネタイト、フェライトなどの磁性粉が含まれる。
マゼンタまたはレッド用の着色剤の例には、C.I.Pigment Red 2、同3、同5、同6、同7、同15、同16、同48:1、同53:1、同57:1、同60、同63、同64、同68、同81、同83、同87、同88、同89、同90、同112、同114、同122、同123、同139、同144、同149、同150、同163、同166、同170、同177、同178、同184、同202、同206、同207、同209、同222、同238、同269などが含まれる。
オレンジまたはイエロー用の着色剤の例には、C.I.Pigment Orange 31、同43、C.I.Pigment Yellow 12、同14、同15、同17、同74、同83、同93、同94、同138、同155、同162、同180、同185などが含まれる。
グリーンまたはシアン用の着色剤の例には、C.I.Pigment Blue 2、同3、同15、同15:2、同15:3、同15:4、同16、同17、同60、同62、同66、C.I.Pigment Green 7などが含まれる。
また、白用の着色剤の例には、酸化チタン、重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、二酸化チタン、水酸化アルミニウム、チタンホワイト、タルク、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、非晶質シリカ、コロイダルシリカ、ホワイトカーボン、カオリン、焼成カオリン、デラミネートカオリン、アルミノ珪酸塩、セリサイト、ベントナイト、スメクサイトなどの無機顔料;ポリスチレン樹脂粒子、尿素ホリマリン樹脂粒子などの有機顔料などが含まれる。また、白用の着色剤の例には、中空構造を有する顔料(例えば、中空シリカなどの無機顔料)などが含まれる。また、光輝用の着色剤の例には、アルミニウム、黄銅、青銅、ニッケル、ステンレス、亜鉛などの金属粉末、酸化チタンや黄色酸化鉄を被覆した雲母、硫酸バリウム、層状ケイ酸塩、層状アルミニウムのケイ酸塩などの被覆薄片状無機結晶基質、単結晶板状酸化チタン、塩基性炭酸塩、酸オキシ塩化ビスマス、天然グアニン、薄片状ガラス粉、金属蒸着された薄片状ガラス粉などが含まれる。
また、染料の例には、C.I.Solvent Red 1、同49、同52、同58、同63、同111、同122、C.I.Solvent Yellow 2、同6、同14、同15、同16、同19、同21、同33、同44、同56、同61、同77、同79、同80、同81、同82、同93、同98、同103、同104、同112、同162、C.I.Solvent Blue 25、同36、同60、同70、同93、同95などが含まれる。
前述した着色剤は、トナー母体粒子中に1種類で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。また、トナー母体粒子中の着色剤(総量)の含有割合は、前述の黒色、マゼンタ、レッド、オレンジ、イエロー、グリーン、シアンについては、1〜30質量%の範囲内であることが好ましく、2〜20質量%の範囲内であることがより好ましい。また、トナー母体粒子中の着色剤(総量)の含有割合は、白用の着色剤については、10〜50質量%の範囲内であることが好ましく、10〜40質量%の範囲内であることがより好ましい。また、トナー母体粒子中の着色剤(総量)の含有割合は、光輝用の着色剤については、5〜50質量%の範囲内であることが好ましい。なお、本実施の形態で用いられるトナーの色の数は、特に限定されない。4色であってもよいし、5色であってもよいし、それ以上であってもよい。
離型剤の例には、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテンなどの低分子量ポリオレフィン類、加熱により軟化点を示すシリコーン類;オレイン酸アミド、エルカ酸アミド、リシノール酸アミド、ステアリン酸アミドなどの脂肪酸アミド類;カルナウバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス、木ロウ、ホホバ油などの植物系ワックス;ミツロウなどの動物系ワックス;パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、フィッシャートロプシュワックスなどの炭化水素系ワックス類、ステアリン酸ステアリル、ベヘン酸ベヘニル、ステアリン酸ブチル、オレイン酸プロピル、モノステアリン酸グリセリド、ジステアリン酸グリセリド、ペンタエリスリトールテトラベヘン酸エステル、ジエチレングリコールモノステアレート、ジプロピレングリコールジステアレート、ジステアリン酸ジグリセリド、ソルビタンモノステアレート、コレステリルステアレートなどのエステルワックス類などが含まれる。これらの離型剤は、1種類で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。トナー母体粒子中の離型剤の含有量割合は、1〜25質量%の範囲内であることが好ましく、3〜17質量%の範囲内であることがより好ましい。
電荷制御剤の例には、サリチル酸誘導体の亜鉛やアルミニウムによる金属錯体(サリチル酸金属錯体)、カリックスアレーン化合物、有機ホウ素化合物および含フッ素4級アンモニウム塩化合物などが含まれる。荷電制御剤を含む場合、その含有割合は、トナー中の結着樹脂100質量部に対して通常0.1〜10質量部の範囲内であることが好ましく、0.5〜5質量部の範囲内であることがより好ましい。
トナー母体粒子は、その表面に公知の無機粒子、滑剤、シリカなどの外添剤を有していてもよい。外添剤は、帯電性能、流動性、クリーニング性などをトナーに付与する。無機粒子の例には、酸化チタン、チタン酸ストロンチウム、チタン酸亜鉛微、チタン酸カルシウムなどの無機チタン酸化合物などが含まれる。また、滑剤は、例えば、高級脂肪酸の金属塩である。滑剤の例には、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸銅、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸カルシウム、オレイン酸亜鉛、オレイン酸マンガン、オレイン酸鉄、オレイン酸銅、オレイン酸マグネシウム、パルミチン酸亜鉛、パルミチン酸銅、パルミチン酸マグネシウム、パルミチン酸カルシウム、リノール酸亜鉛、リノール酸カルシウム、リシノール酸亜鉛、リシノール酸カルシウムなどが含まれる。前述した外添剤は、耐熱保管性および環境安定性の観点から、シランカップリング剤、チタンカップリング剤、高級脂肪酸またはシリコーンオイルなどによって表面処理が行われてもよい。外添剤は、1種類で使用してもよい。また、外添剤は、2種以上を有する外添処方剤としてもよい。これらの外添剤の添加量は、トナー母体粒子100質量部に対して、0.05〜5質量部の範囲内であることが好ましい。
ここで、複数色のトナーのメタノール濡れ性評価における透過率50%のメタノール濃度(%)について説明する。なお、以下の説明では、「トナーのメタノール濡れ性評価における透過率50%のメタノール濃度(%)」を単に「メタノール濡れ性評価値」ともいう。メタノール濡れ性評価値は、トナー表面の疎水特性を表す指標である。本実施の形態に係る画像形成方法に使用されるトナーにおいては、トナーに含有される離型剤の種類と、外添剤の処方とによって、メタノール濡れ性評価値をコントロールすることができる。
前述したように、本実施の形態において、複数色のトナーのメタノール濡れ性評価値は、いずれも15〜60%の範囲内である。メタノール濡れ性評価値が15%未満の場合、トナーと中間転写ベルトとの親和性が高くなりすぎてしまい、中間転写ベルトのクリーニング性が低下してしまう。一方、メタノール濡れ性評価値が60%超の場合、トナーと記録媒体との親和性が低くなりすぎてしまい、記録媒体に対するトナー画像の接着性が低くなってしまう。このように、トナーのメタノール濡れ性評価値が15〜60%の範囲内にあれば、低温定着性およびベルトクリーニング性が良好である。また、複数色のトナーのメタノール濡れ性評価値は、いずれも38〜55%の範囲内であることがより好ましい。複数色のトナーのメタノール濡れ性評価値が上記範囲内の場合、低温定着性およびベルトクリーニング性をさらに高めることができる。
また、複数色のトナーは、複数色のトナーのメタノール濡れ性評価における透過率50%のメタノール濃度(%)の最大値をWH(%)とし、最小値をWL(%)とした場合、以下の式(1)を満たす。
4≦WH−WL≦30 (1)
WH(%)−WL(%)が4%未満の場合、各トナー間において、帯電量の差が大きくなってしまい、各色のトナー間での転写性の違いを改善することができない。一方、WH(%)―WL(%)が30%超の場合、環境変動(特に湿度)によるトナーと中間転写ベルトとの親和性がトナー毎に異なってしまう。これにより、トナー毎に2次転写率が大きく異なってしまい、記録媒体における色調が変化してしまう。また、WH(%)−WL(%)は、10〜20%の範囲内であることがより好ましい。
また、複数色のトナーのメタノール濡れ性評価における透過率50%のメタノール濃度(%)のうち、最小値を示すトナーは、黒色のトナーであることが好ましい。前述したように、黒色のトナーは、磁性粉を含むため、帯電量が低く、印刷環境が変更することによる転写率の変動が他色のトナーと比較して大きい。このため、黒色のトナーのメタノール濡れ性評価値が低いと、印刷環境が変動することによる転写率の変動が小さくなり、他の色の転写率の変動と近くなる。これにより、良好なフルカラー画像を得ることができる。
メタノール濡れ性評価値は、後述の実施例に記載したとおりに求めることができる。
メタノール濡れ性評価値は、前述した離型剤の種類と、外添処方剤の種類を変更することにより調製できる。例えば、チタンカップリング剤で表面処理された外添剤や酸化チタンをトナーに添加することにより、メタノール濡れ性評価値は、高くなる傾向がある。一方、シランカップリング剤、シリコーンオイルで表面処理した外添剤やシリカをトナーに添加することにより、メタノール濡れ性評価値は、低くなる傾向がある。
トナーは、粉砕法、重合法、その他公知の方法などで製造しうる。重合法の例には、乳化凝集(重合)法、会合凝集法、分散重合法、ミニエマルション法、その他の公知の方法などが含まれる。トナーの製造方法としては、粒径の揃った形状制御が可能な乳化凝集(重合)法が好ましい。乳化凝集(重合)法は、水系媒体中に特定の無機塩を添加し、形状制御性を獲得することができる点と、熱力学的な安定性の観点から結晶成長の進行を制御しやすい点とにおいて特に優れているため好ましい。また、乳化凝集(重合)法は、製造コストおよび製造安定性の観点から、トナー母体粒子の小粒径化を容易に図ることができる点において優れているため好ましい。乳化凝集(重合)法は、乳化によって製造された樹脂の粒子(以下、「樹脂粒子」ともいう)の分散液を、必要に応じて着色剤の粒子(以下、「着色剤粒子」ともいう)の分散液と混合し、所望の粒子径となるまで凝集させ、さらに樹脂粒子間の融着を行うことにより形状制御を行って、トナー母体粒子を製造する方法である。
次いで、本発明のトナーを好適に用いることができる画像形成装置の一例について説明する。図1は、本発明のトナーを使用できる画像形成装置の一例を示す図である。図1に示されるように、画像形成装置100は、画像読取部110、画像処理部30、画像形成部40、用紙搬送部50および定着装置60を有する。
画像形成部40は、Y(イエロー)、M(マゼンタ)、C(シアン)、K(ブラック)の各色トナーによる画像を形成する画像形成ユニット41Y、41M、41Cおよび41Kを有する。これらは、収容されるトナー以外はいずれも同じ構成を有するので、以後、色を表す記号を省略することもある。画像形成部40は、さらに、中間転写ユニット42および二次転写ユニット43を有する。これらは、転写装置に相当する。
画像形成ユニット41は、露光装置411、現像装置412、感光体ドラム413、帯電装置414およびドラムクリーニング装置415を有する。感光体ドラム413は、例えば負帯電型の有機感光体である。感光体ドラム413の表面は、光導電性を有する。感光体ドラム413は、感光体に相当する。帯電装置414は、例えばコロナ帯電器である。帯電装置414は、帯電ローラーや帯電ブラシ、帯電ブレードなどの接触帯電部材を感光体ドラム413に接触させて帯電させる接触帯電装置であってもよい。露光装置411は、例えば、光源としての半導体レーザーと、形成すべき画像に応じたレーザー光を感光体ドラム413に向けて照射する光偏向装置(ポリゴンモーター)とを含む。
現像装置412は、二成分現像方式の現像装置である。現像装置412は、例えば、二成分現像剤を収容する現像容器と、当該現像容器の開口部に回転自在に配置されている現像ローラー(磁性ローラー)と、二成分現像剤が連通可能に現像容器内を仕切る隔壁と、現像容器における開口部側の二成分現像剤を現像ローラーに向けて搬送するための搬送ローラーと、現像容器内の二成分現像剤を撹拌するための撹拌ローラーと、を有する。上記現像容器には、二成分現像剤としての上記トナーが収容されている。
中間転写ユニット42は、中間転写ベルト421、中間転写ベルト421を感光体ドラム413に圧接させる一次転写ローラー422と、バックアップローラー423Aを含む複数の支持ローラー423と、ベルトクリーニング装置426とを有する。中間転写ベルト421は、複数の支持ローラー423に無端状に張架される。中間転写ベルト421は、複数の支持ローラー423のうちの少なくとも一つの駆動ローラーが回転することにより矢印A方向に一定速度で走行する。
二次転写ユニット43は、無端状の二次転写ベルト432と、二次転写ローラー431Aを含む複数の支持ローラー431とを有する。二次転写ベルト432は、二次転写ローラー431Aおよび支持ローラー431によってループ状に張架される。
定着装置60は、例えば、定着ローラー62と、定着ローラー62の外周面を覆い、用紙S上のトナー画像を構成するトナーを加熱、融解するための無端状の発熱ベルト63と、用紙Sを定着ローラー62と、発熱ベルト63に向けて押圧する加圧ローラー64とを有する。
画像形成装置100は、さらに、画像読取部110、画像処理部30および用紙搬送部50を有する。画像読取部110は、給紙装置111およびスキャナー112を有する。用紙搬送部50は、給紙部51、排紙部52および搬送経路部53を有する。給紙部51を構成する三つの給紙トレイユニット51a〜51cには、坪量やサイズなどに基づいて識別された用紙S(規格用紙、特殊用紙)が予め設定された種類ごとに収容される。搬送経路部53は、レジストローラー対53aなどの複数の搬送ローラー対を有する。
次いで、図1に示される画像形成装置100による画像の形成手順について説明する。スキャナー112は、コンタクトガラス上の原稿Dを光学的に走査して読み取る。原稿Dからの反射光がCCDセンサー112aにより読み取られ、入力画像データとなる。入力画像データは、画像処理部30において所定の画像処理が施され、露光装置411に送られる。
感光体ドラム413は、一定の周速度で回転する。帯電装置414は、感光体ドラム413の表面を一様に負極性に帯電させる。露光装置411では、ポリゴンモーターのポリゴンミラーが高速で回転し、各色成分の入力画像データに対応するレーザー光が、感光体ドラム413の軸方向に沿って展開し、当該軸方向に沿って感光体ドラム413の外周面に照射される。このようにして、感光体ドラム413の表面には、静電潜像が形成される。
現像装置412では、上記現像容器内の二成分現像剤の撹拌、搬送によってトナー粒子が帯電し、二成分現像剤は上記現像ローラーに搬送され、当該現像ローラーの表面で磁性ブラシを形成する。帯電したトナー粒子は、上記磁性ブラシから感光体ドラム413における静電潜像の部分に静電的に付着する。このようにして、感光体ドラム413の表面の静電潜像が可視化され、感光体ドラム413の表面に、静電潜像に応じたトナー画像が形成される。
感光体ドラム413の表面のトナー画像は、中間転写ユニット42によって中間転写ベルト421に転写される。転写後に感光体ドラム413の表面に残留したトナーは、感光体ドラム413の表面に摺接するドラムクリーニングブレードを有するドラムクリーニング装置415によって除去される。
一次転写ローラー422によって中間転写ベルト421が感光体ドラム413に圧接することにより、感光体ドラム413と中間転写ベルト421とによって、一次転写ニップが感光体ドラムごとに形成される。当該一次転写ニップにおいて、各色のトナー画像が中間転写ベルト421に順次重なって転写される。
一方、二次転写ローラー431Aは、中間転写ベルト421および二次転写ベルト432を介して、バックアップローラー423Aに圧接される。それにより、中間転写ベルト421と二次転写ベルト432とによって、二次転写ニップが形成される。当該二次転写ニップを用紙Sが通過する。用紙Sは、用紙搬送部50によって二次転写ニップへ搬送される。用紙Sの傾きの補正および搬送のタイミングの調整は、レジストローラー対53aが配設されたレジストローラー部により行われる。
上記二次転写ニップに用紙Sが搬送されると、二次転写ローラー431Aへ転写バイアスが印加される。この転写バイアスの印加によって、中間転写ベルト421に担持されているトナー画像が用紙Sに転写される。トナー画像が転写された用紙Sは、二次転写ベルト432によって、定着装置60に向けて搬送される。
定着装置60は、発熱ベルト63と加圧ローラー64とによって、定着ニップを形成し、搬送されてきた用紙Sを当該定着ニップ部で加熱、加圧する。用紙S上のトナー画像を構成するトナー粒子は、加熱され、その内部で結晶核剤およびハイブリッド結晶性樹脂が速やかに融け、その結果、比較的少ない熱量で速やかにトナー粒子全体が融解し、トナー成分が用紙Sに付着する。付着している溶融トナー成分では、結晶核剤およびその周辺部が速やかに結晶化し、当該成分全体が速やかに固化する。このようにして、比較的少ない熱量で速やかにトナー画像が用紙Sに定着する。トナー像が定着された用紙Sは、排紙ローラー52aを備えた排紙部52により機外に排紙される。このようにして、高画質の画像が形成される。
なお、二次転写後に中間転写ベルト421の表面に残存する転写残トナーは、中間転写ベルト421の表面に摺接するベルトクリーニングブレードを有するベルトクリーニング装置426によって除去される。
1.トナーの各材料の作製
まず、トナーの各材料の作製方法について説明する。
(1)結晶性樹脂粒子分散液の作製
A.結晶性樹脂粒子分散液(CD−1)の作製
1,4−ブタンジオール180質量部およびテトラデカン二酸525質量部を三つ口フラスコに入れ、触媒としてジブチルスズオキシド0.7質量部およびハイドロキノン0.4質量部を加えて、窒素ガス雰囲気下で160℃、5時間反応させた。さらに、8.3kPaにて所望の融点の樹脂が得られるまで160℃で反応させて結晶性樹脂(c−1)を得た。得られた結晶性樹脂(c−1)を示差走査熱量計(DSC)にて昇温速度10℃/分で測定したところ、明確なピークが得られた。得られた結晶性樹脂(c−1)におけるピークトップの温度は78℃であり、ピークの半値幅は10℃であった。また、結晶性樹脂(c−1)の重量平均分子量(Mw)は24800であり、数平均分子量(Mn)は3600であった。
得られた結晶性樹脂(c−1)300質量部を溶融させた状態のまま、乳化分散機(キャビトロンCD1010;株式会社ユーロテック)に対して100質量部/minの移送速度で移送した。また、結晶性樹脂(c−1)の移送と同時に、当該乳化分散機に対して、水性溶媒タンクにおいて試薬アンモニア水をイオン交換水で希釈した濃度0.37質量%の希アンモニア水を、熱交換機で100℃に加熱しながら0.1L/minの移送速度で移送した。次いで、この乳化分散機を、回転子の回転速度60Hz、圧力5kg/cm(490kPa)の条件で運転することにより、結晶性樹脂粒子分散液(CD−1)を調製した。なお、希アンモニア水は、中和度が48%になるように添加した。また、結晶性樹脂粒子分散液(CD−1)中の結晶性樹脂粒子の分散径は、体積基準のメジアン径で180nmであった。
B.結晶性樹脂粒子分散液(CD−2)の作製
両反応性の原料モノマーを含む、下記に示す組成の付加重合系樹脂(スチレンアクリル樹脂:StAc1)セグメントの原料モノマーおよびラジカル重合開始剤を滴下ロートに入れた。
スチレン 34質量部
n−ブチルアクリレート 12質量部
アクリル酸 2質量部
重合開始剤(ジ−t−ブチルパーオキサイド) 7質量部
また、下記の重縮合系樹脂(結晶性ポリエステル樹脂:CPEs1)セグメントの原料モノマーを、窒素導入管、脱水管、撹拌器および熱電対を装備した四つ口フラスコに入れ、170℃に加熱し溶解させた。
テトラデカン二酸 300質量部
1,6−ヘキサンジオール 131質量部
次いで、四つ口フラスコの内容物を撹拌しながら、付加重合系樹脂(StAc1)の原料モノマーを90分かけて滴下し、60分間熟成を行った後、減圧下(8kPa)にて未反応の付加重合系樹脂の原料モノマーを除去した。なお、このとき除去されたモノマー量は、上記の樹脂の原料モノマー比に対してごく微量であった。その後、エステル化触媒としてTi(OBu)0.8質量部を投入し、235℃まで昇温、常圧下(101.3kPa)にて5時間反応を行った。次いで、減圧下(8kPa)にて1時間反応を行った。次に200℃まで冷却した後、減圧下(20kPa)にて1時間反応させることによりハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂(c−2)を得た。ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂(c−2)の全量100質量%に対するCPEs以外の樹脂(StAc1)セグメントの含有量(ハイブリッド率:HB率)は10質量%であった。また、ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂(c−2)は、StAcセグメントにCPEsセグメントがグラフト化した形態の樹脂であった。また、ハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂(c−2)の重量平均分子量(Mw)は30000であり、数平均分子量(Mn)は5900であり、融点(Tm)は75.2℃であった。
結晶性樹脂(結晶性ポリエステル樹脂)粒子分散液(CD−1)の作製方法において、結晶性樹脂(c−1)のかわりにハイブリッド結晶性樹脂(c−2)を用いることによって、結晶性樹脂粒子分散液(CD−2)を得た。結晶性樹脂粒子分散液(CD−2)中の結晶性樹脂粒子の分散径は、体積基準のメジアン径で175nmであった。
(2)非晶性樹脂粒子分散液の作製
A.非晶性樹脂粒子分散液(VD−1)の作製
攪拌装置、温度センサー、冷却管および窒素導入装置を取り付けた反応容器に、ドデシル硫酸ナトリウム0.65質量部をイオン交換水95質量部に溶解させた溶液を仕込み、窒素気流下230rpmの攪拌速度で攪拌しながら内温を80℃に昇温させた。昇温後、過硫酸カリウム0.47質量部をイオン交換水18質量部に溶解させた溶液を添加し、再度内温を80℃とし、下記モノマー混合液1を1時間かけて滴下後、80℃で2時間加熱後、攪拌することにより重合を行い、樹脂粒子(1H)を調製した。
<モノマー混合液1>
スチレン 30質量部
アクリル酸n−ブチル 7質量部
メタクリル酸 2質量部
下記モノマー混合液2を攪拌しながら90℃に加熱し、この混合液に離型剤(W−1)としてパラフィンワックス(HNP−51;日本精蝋株式会社製)68質量部を溶解させ、離型剤を含有したモノマー混合液3を調製した。
<モノマー混合液2>
スチレン 280質量部
アクリル酸n−ブチル 78質量部
n−オクチル−3−メルカプトプロピオネート 5.5質量部
攪拌装置、温度センサー、冷却管および窒素導入装置を取り付けた反応容器に、ポリオキシエチレン(2)ドデシルエーテル硫酸ナトリウム5質量部を、イオン交換水780質量部に溶解させた溶液を仕込んだ。次いで、当該溶液を98℃に加熱後、モノマー混合液3を添加し、循環経路を有する機械式分散機(CLEARMIX(登録商標);エム・テクニック株式会社)で1時間混合分散させ、乳化粒子(油滴)を含む分散液を調製した。次いで、当該分散液を、樹脂粒子(1H)39質量部(固形分換算)とイオン交換水1000質量部とが添加され、攪拌回転数90rpm、内温82℃にて設定した攪拌装置、温度センサー、冷却管および窒素導入装置を取り付けた反応容器に投入した。次いで、この分散液に、過硫酸カリウム4.55質量部をイオン交換水87質量部に溶解させた開始剤溶液を添加した。そして、この系を82℃、1時間、加熱攪拌することにより重合を行い、樹脂粒子(1HM)を得た。さらに、過硫酸カリウム6.07質量部をイオン交換水120質量部に溶解させた溶液を添加し、82℃の温度条件下に、下記の分量で下記の成分を混合したモノマー混合液4を1時間かけて滴下した。滴下終了後、2時間にわたって加熱攪拌することにより重合を行った後、28℃まで冷却して、離型剤とビニル樹脂粒子とを含有するビニル樹脂粒子分散液(VD−1)を得た。得られたビニル樹脂粒子分散液(VD−1)中のビニル樹脂粒子の分散径は、体積基準のメジアン径で187nmであり、ガラス転移点(Tg)は56℃であり、重量平均分子量(Mw)は34000であった。
<モノマー混合液4>
スチレン 205質量部
アクリル酸n−ブチル 100質量部
メタクリル酸 18質量部
n−オクチル−3−メルカプトプロピオネート 4.4質量部
B.非晶性樹脂粒子分散液(VD−2)の作製
非晶性樹脂粒子分散液(VD−2)は、離型剤(W−1)を離型剤(W−2)としてエステルワックス(ニッサンエレクトールWEP−3;日油株式会社製)に変更した以外は、非晶性樹脂粒子分散液(VD−1)と同様にして得た。非晶性樹脂粒子分散液(VD−2)中のビニル樹脂粒子の分散径は、体積基準のメジアン径で195nmであり、ガラス転移点(Tg)は58℃であり、重量平均分子量(Mw)は37000であった。
C.非晶性樹脂粒子分散液(VD−3)の作製
下記の重縮合系樹脂(非晶性ポリエステル樹脂)の原料モノマーを、窒素導入管、脱水管、撹拌器および熱電対を装備した四つ口フラスコに入れ、170℃に加熱し溶解させた。
ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物 285.7質量部
テレフタル酸 66.9質量部
フマル酸 47.4質量部
次いで、得られた溶液に、エステル化触媒としてTi(OBu)0.4質量部投入し、235℃まで昇温、常圧下(101.3kPa)にて5時間反応を行った。次いで、さらに減圧下(8kPa)にて1時間反応を行った。次いで、得られた反応液を200℃まで冷却したのち、減圧下(20kPa)にて所望の軟化点に達するまで反応を行った。次いで、脱溶剤を行い、非晶性ポリエステル樹脂(V−3)を得た。非晶性ポリエステル樹脂(V−3)のガラス転移温度Tgは61℃であり、分子量(Mw)は19000であった。
非晶性ポリエステル樹脂(V−3)100質量部を酢酸エチル(関東化学株式会社)400質量部に溶解した。得られた溶液を、あらかじめ作製した0.26質量%濃度のラウリル硫酸ナトリウム溶液638質量部と混合し、撹拌しながら超音波ホモジナイザー(US−150T;株式会社日本精機製作所)でV−LEVEL 300μAで30分間超音波分散した。次いで、40℃に加温した状態でダイヤフラム真空ポンプ(V−700;BUCHI社)を使用し、減圧下で3時間撹拌しながら酢酸エチルを完全に除去した。以上の工程により、固形分量が13.5質量%の非晶性樹脂2の微粒子が水系媒体中に分散してなる非晶性樹脂粒子分散液(VD−3)を得た。なお、非晶性樹脂粒子分散液(VD−3)に含まれる粒子の体積基準のメジアン径は、190nmであった。
(3)離型剤分散液の調製
A.離型剤分散液(WD−1)の調製
離型剤W−1を60質量部と、イオン性界面活性剤(ネオゲン RK;第一工業製薬株式会社)5質量部と、イオン交換水240質量部とを混合した溶液を95℃に加熱し、ホモジナイザー(ウルトラタックスT50;IKA社)を用いて十分に分散した後、圧力吐出型ゴーリンホモジナイザーを用いて分散処理することにより、離型剤粒子の固形分濃度が20質量%の離型剤分散液(WD−1)を得た。この分散液(WD−1)中の粒子の体積平均粒径は、240nmであった。
B.離型剤分散液(WD−2)の調製
離型剤分散液(WD−2)は、離型剤分散液(WD−1)の調製方法において、離型剤W−1を離型剤W−2に変更した以外は、同様に調整した。
(4)外添処方剤の調製
A.外添処方剤(G1)の調製
シリカ微粒子A(NAX50;日本エアロジェル株式会社)1.7質量部と、シリカ微粒子B(R805;日本エアロジェル株式会社)0.3質量部と、酸化チタン粒子A(1次数平均粒径85nm;イソブチルトリメトキシシランで表面処理したもの)0.15質量部と、酸化チタン粒子B(1次数平均粒径20nm;ヘキシルトリメトキシシランで表面処理したもの)0.15質量部とを混合して外添処方剤(G1)を得た。
B.外添処方剤(G2)の調整
シリカ微粒子A1.0質量部と、シリカ微粒子B1.0質量部と、酸化チタン粒子B0.3質量部とを混合して外添処方剤(G2)を得た。
C.外添処方剤(G3)の調整
シリカ微粒子A0.4質量部と、シリカ微粒子B1.5質量部と、酸化チタン粒子B0.4質量部とを混合して外添処方剤(G3)を得た。
D.外添処方剤(G4)の調整
シリカ微粒子A1.5質量部と、シリカ微粒子B0.3質量部と、酸化チタン粒子A0.15質量部と、酸化チタン粒子B0.15質量部と、チタン酸カルシウム(TC−100;チタン工業株式会社)0.15質量部とを混合して外添処方剤(G4)を得た。
E.外添処方剤(G5)の調整
シリカ微粒子A0.8質量部と、シリカ微粒子B1.0質量部と、酸化チタン粒子B0.3質量部と、チタン酸カルシウム0.15質量部とを混合して外添処方剤(G5)を得た。
F.外添処方剤(G6)の調整
シリカ微粒子A1.5質量部と、シリカ微粒子B0.3質量部と、酸化チタン粒子A0.15質量部と、酸化チタン粒子B0.15質量部と、チタン酸カルシウム0.3質量部とを混合して外添処方剤(G6)を得た。
(5)着色剤粒子分散液の調製
A.着色剤粒子分散液1の調製
ドデシル硫酸ナトリウム90質量部をイオン交換水1600質量部に攪拌して溶解した。この溶液を攪拌しながら、カーボンブラック(リーガル(登録商標)330R;キャボット社)420質量部を徐々に添加した。次いで、攪拌装置(クレアミックス(登録商標);エム・テクニック株式会社)を用いて分散処理することにより、着色剤粒子を分散した着色剤粒子分散液1を調製した。着色剤粒子分散液1中の着色剤粒子の分散径を、マイクロトラックUPA−150(日機装株式会社)を用いて測定したところ、体積基準のメジアン径で117nmであった。
B.着色剤粒子分散液2の調製
着色剤粒子分散液2は、カーボンブラックをC.I.Pigment Blue 15:3に変更した以外は、着色剤粒子分散液1と同様にして調製した。
C.着色剤粒子分散液3の調製
着色剤粒子分散液3は、カーボンブラックをC.I.Pigment Red 122(キナクリドン)に変更した以外は、トナーの着色剤粒子分散液1と同様にして得た。
D.着色剤粒子分散液4の調製
着色剤粒子分散液4は、カーボンブラックをC.I.Pigment Yellow 74に変更した以外は、着色剤粒子分散液1と同様にして調製した。
E.着色剤粒子分散液5の調製
着色剤粒子分散液5は、ドデシル硫酸ナトリウム90質量部をイオン交換水1600質量部に添加した。この溶液を攪拌しながら、ルチル型酸化チタン(石原産業株式会社)700質量部を徐々に添加した。次いで、攪拌装置を用いて分散処理することにより、着色剤粒子分散液5を調製した。
F.着色剤粒子分散液6の調製
着色剤粒子分散液6(固形分濃度:10%)は、溶剤を除去したアルミニウム顔料(2173EA;東洋アルミニウム株式会社)100質量部、アニオン界面活性剤(ネオゲンR;第一工業製薬株式会社)1.5質量部、イオン交換水900質量部を混合して溶解した後、乳化分散機キャビトロン(CR1010;太平洋機工株式会社)を用いて1時間ほど分散して調製した。
2.トナーの作製
(1)K1のトナーの作製
A.凝集・融着工程
攪拌装置、冷却管および温度センサーを備えた容量5Lのステンレス製反応器に、結晶性樹脂粒子分散液(CD−1)46質量部(固形分換算)と、非晶性樹脂粒子分散液(VD−1)454質量部(固形分換算)と、着色剤粒子分散液1を40質量部(固形分換算)と投入し、さらにイオン交換水380質量部を投入して、攪拌しながら5(モル/L)の水酸化ナトリウム水溶液を用いてpHを10に調整した。次いで、攪拌しながら、塩化マグネシウム・六水和物40質量部をイオン交換水40質量部に溶解した塩化マグネシウム水溶液を10分間かけて滴下した。内温を75℃まで昇温させ、Multisizer 3(ベックマン・コールター株式会社、アパチャー径;50μm)を用いて粒径を測定し、体積基準のメジアン径で6.0μmに到達した時点で、塩化ナトリウム160質量部をイオン交換水640質量部に溶解させた塩化ナトリウム水溶液を加えた。さらに、加熱攪拌を続けて、フロー式粒子像測定装置(FPIA−2100;シスメックス株式会社)を用い、平均円形度が0.960になった時点で10℃/分の冷却速度で内温を25℃まで冷却し、「トナー母体粒子K1」の分散液を得た。
B.洗浄・乾燥工程
凝集・融着工程にて生成したトナー母体粒子1の分散液を、バスケット型遠心分離機を用いて、固液分離し、トナー母体粒子のウェットケーキを形成した。このウェットケーキを、上記バスケット型遠心分離機で濾液の電気伝導度が5μS/cmになるまで35℃のイオン交換水で洗浄し、その後、フラッシュジェットドライヤー(株式会社セイシン企業)に移し、水分量が1.0質量%となるまで乾燥して、「トナー母体粒子K1」を得た。
C.外添処方剤添加工程
トナー母体粒子1の100質量部に対して、外添処方剤(G1)を添加し、ヘンシェルミキサーにより混合して、K1のトナーを得た。
(2)K2のトナーの作製
外添処方剤(G1)を外添処方剤(G2)に変更した以外は、K1のトナーと同様にしてK2のトナーを得た。
(3)K3のトナーの作製
外添処方剤(G1)を外添処方剤(G3)に変更した以外は、K1のトナーと同様にしてK3のトナーを得た。
(4)K4のトナーの作製
外添処方剤(G1)を外添処方剤(G4)に変更した以外は、K1のトナーと同様にしてK4のトナーを得た。
(5)K5のトナーの作製
外添処方剤(G1)を外添処方剤(G5)に変更した以外は、K1のトナーと同様にしてK5のトナーを得た。
(6)K6のトナーの作製
離型剤(W−1)を離型剤(W−2)に変更し、非晶性樹脂粒子分散液(VD−1)を非晶性樹脂粒子分散液(VD−2)に変更した以外は、K1のトナーと同様にしてK6のトナーを調製した。
(7)K7のトナーの作製
外添処方剤(G1)を外添処方剤(G2)に変更した以外は、K6のトナーと同様にしてK7のトナーを得た。
(8)K8のトナーの作製
外添処方剤(G1)を外添処方剤(G3)に変更した以外は、K6のトナーと同様にしてK8のトナーを得た。
(9)K9のトナーの作製
外添処方剤(G1)を外添処方剤(G4)に変更した以外は、K6のトナーと同様にしてK9のトナーを得た。
(10)K10のトナーの作製
離型剤(W−2)を離型剤(W−1)に変更し、結晶性樹脂粒子分散液(CD−1)を結晶性樹脂粒子分散液(CD−2)に変更した以外は、K5のトナーと同様にしてK10のトナーを得た。
(11)K11のトナーの作製
A.凝集・融着工程
撹拌装置、温度センサーおよび冷却管を取り付けた反応容器に、非晶性樹脂粒子分散液(VD−3)を250質量部(固形分換算)、結晶性樹脂粒子分散液(CD−1)を80質量部(固形分換算)、イオン交換水を1000質量部投入した後、5モル/Lの水酸化ナトリウム水溶液を添加してpHを11に調整した。次いで、得られた分散液に、着色剤分散液40質量部(固形分換算)を投入し、離型剤分散液(WD−2)43.0質量(固形分換算)、撹拌下で、塩化マグネシウム60質量部をイオン交換水60質量部に溶解した水溶液を、30℃において10分間かけて上記分散液に添加した。その後、3分間放置した後に昇温を開始し、得られた分散液を60分間かけて80℃まで昇温し、80℃を保持したまま粒子成長反応を継続した。この状態でコールターマルチサイザー3(コールター・ベックマン社)にて会合粒子の粒径を測定し、当該会合粒子の体積基準のメジアン径が6.2μmになった時点で、塩化ナトリウム190質量部をイオン交換水760質量部に溶解した水溶液を上記反応容器中の分散液に添加して粒子成長を停止させた。さらに、昇温を行い、90℃の状態で加熱撹拌することにより、粒子の融着を進行させ、平均円形度の測定装置(FPIA−2100;シスメックス株式会社)を用いて(HPF検出数を4000個とする)平均円形度が0.962になった時点で上記反応容器中の分散液を2.5℃/minの冷却速度で30℃に冷却し、トナー母体粒子K11の分散液を得た。
B.洗浄・乾燥工程
凝集・融着工程にて生成したトナー母体粒子K11の分散液を、バスケット型遠心分離機を用いて、固液分離し、トナー母体粒子のウェットケーキを形成した。このウェットケーキを、上記バスケット型遠心分離機で濾液の電気伝導度が5μS/cmになるまで35℃のイオン交換水で洗浄し、その後、フラッシュジェットドライヤー(株式会社セイシン企業)に移し、水分量が1.0質量%となるまで乾燥して「トナー母体粒子K11」を得た。
C.外添処方剤添加工程
上記の「トナー母体粒子K11」100質量部に対して、外添処方剤(G1)を添加し、ヘンシェルミキサーにより混合して、トナーK11を得た。
(12)K12のトナーの作製
外添処方剤(G1)を外添処方剤(G2)に変更した以外は、K11のトナーと同様にしてK12のトナーを得た。
(13)K13のトナーの作製
離型剤分散液(WD−2)を離型剤分散液(WD−1)に変更し、結晶性樹脂粒子分散液(CD−1)を結晶性樹脂粒子分散液(CD−2)に変更した以外は、K11のトナーと同様にしてK13のトナーを得た。
(14)C1のトナーの作製
着色剤粒子分散液1を着色剤粒子分散液2に変更した以外は、K1のトナーと同様にしてC1のトナーを得た。
(15)C2のトナーの作製
外添処方剤(G1)を外添処方剤(G2)に変更した以外は、C1のトナーと同様にしてC2のトナーを得た。
(16)C3のトナーの作製
外添処方剤(G1)を外添処方剤(G3)に変更した以外は、C1のトナーと同様にしてC3のトナーを得た。
(17)C4のトナーの作製
外添処方剤(G1)を外添処方剤(G4)に変更した以外は、C1のトナーと同様にしてC4のトナーを得た。
(18)C5のトナーの作製
非晶性樹脂粒子分散液(VD−1)を非晶性樹脂粒子分散液(VD−2)に変更し、離型剤(W−1)を離型剤(W−2)に変更し、外添処方剤(G1)を外添処方剤(G2)に変更した以外は、C1のトナーと同様にしてC5のトナーを得た。
(19)C6のトナーの作製
非晶性樹脂粒子分散液(VD−1)を非晶性樹脂粒子分散液(VD−2)に変更し
離型剤(W−1)を離型剤(W−2)に変更し、外添処方剤(G1)を外添処方剤(G3)に変更した以外は、C1のトナーと同様にしてC6のトナーを得た。
(20)C7のトナーの作製
非晶性樹脂粒子分散液(VD−1)を非晶性樹脂粒子分散液(VD−2)に変更し、離型剤(W−1)を離型剤(W−2)に変更し、外添処方剤(G1)を外添処方剤(G4)に変更した以外は、C1のトナーと同様にしてC7のトナーを得た。
(21)C8のトナーの作製
非晶性樹脂粒子分散液(VD−1)を非晶性樹脂粒子分散液(VD−2)に変更し
離型剤(W−1)を離型剤(W−2)に変更し、外添処方剤(G1)を外添処方剤(G5)に変更した以外は、C1のトナーと同様にしてC8のトナーを得た。
(22)C9のトナーの作製
非晶性樹脂粒子分散液(VD−1)を非晶性樹脂粒子分散液(VD−2)に変更し
離型剤(W−1)を離型剤(W−2)に変更し、外添処方剤(G1)を外添処方剤(G6)に変更した以外は、C1のトナーと同様にしてC6のトナーを得た。
(23)C10のトナーの作製
結晶性樹脂粒子分散液(CD−1)を結晶性樹脂粒子分散液(CD−2)に変更した以外は、C1のトナーと同様にしてC10のトナーを得た。
(24)C11のトナーの作製
着色剤粒子分散液1を着色剤粒子分散液2に変更し、離型剤(WD−2)を離型剤(WD−1)に変更し、外添剤(G1)を外添剤(G2)に変更し、外添処方剤(G1)を外添処方剤(G2)に変更した以外は、K11のトナーと同様にしてC11のトナーを得た。
(25)C12のトナーの作製
外添処方剤(G2)を外添処方剤(G3)に変更した以外は、C11のトナーと同様にしてC12のトナーを得た。
(26)C13のトナーの作製
外添処方剤(G2)を外添処方剤(G4)に変更した以外は、C11のトナーと同様にしてC13のトナーを得た。
(27)C14のトナーの作製
結晶性樹脂粒子分散液(CD−1)を結晶性樹脂粒子分散液(CD−2)に変更した以外は、C11のトナーと同様にしてC14のトナーを得た。
(28)M1のトナーの作製
着色剤粒子分散液1を着色剤粒子分散液3に変更し、外添処方剤(G1)を外添処方剤(G2)に変更した以外は、K1のトナーと同様にしてM1のトナーを得た。
(29)M2のトナーの作製
外添処方剤(G2)を外添処方剤(G4)に変更した以外は、M1のトナーと同様にしてM2のトナーを得た。
(30)M3のトナーの作製
外添処方剤(G2)を外添処方剤(G5)に変更した以外は、M11のトナーと同様にしてM3のトナーを得た。
(31)M4のトナーの作製
結晶性樹脂粒子分散液(CD−1)を結晶性樹脂粒子分散液(CD−2)に変更し、外添処方剤(G2)を外添処方剤(G4)に変更した以外は、M1のトナーと同様にしてM4のトナーを得た。
(32)M5のトナーの作製
着色剤粒子分散液1を着色剤粒子分散液3に変更し、非晶性樹脂粒子分散液(VD−1)を非晶性樹脂粒子分散液(VD−2)に変更し、離型剤(WD−2)を離型剤(WD−1)に変更し、外添処方剤(G1)を外添処方剤(G2)に変更した以外は、K11のトナーと同様にしてM5のトナーを得た。
(33)M6のトナーの作製
外添処方剤(G2)を外添処方剤(G4)に変更した以外は、M5のトナーと同様にしてM6のトナーを得た。
(34)M7のトナーの作製
結晶性樹脂粒子分散液(CD−1)を結晶性樹脂粒子分散液(CD−2)に変更した以外は、M5のトナーと同様にしてM7のトナーを得た。
(35)Y1のトナーの作製
着色剤粒子分散液1を着色剤粒子分散液4に変更し、非晶性樹脂粒子分散液(VD−1)を非晶性樹脂粒子分散液(VD−2)に変更し、離型剤(W−1)を離型剤(W−2)に変更した以外は、K1のトナーと同様にしてY1のトナーを得た。
(36)Y2のトナーの作製
外添処方剤(G1)を外添処方剤(G3)に変更した以外は、Y1のトナーと同様にしてY2のトナーを得た。
(37)Y3のトナーの作製
結晶性樹脂粒子分散液(CD−1)を結晶性樹脂粒子分散液(CD−2)に変更した以外は、Y1のトナーと同様にしてY3のトナーを得た。
(38)Y4のトナーの作製
着色剤粒子分散液1を着色剤粒子分散液4に変更し、離型剤(WD−2)を離型剤(WD−1)に変更した以外は、K11のトナーと同様にしてY4のトナーを得た。
(39)Y5のトナーの作製
離型剤(WD−1)を離型剤(WD−2)に変更し、外添処方剤(G1)を外添処方剤(G4)に変更した以外は、Y4のトナーと同様にしてY5のトナーを得た。
(40)Y6のトナーの作製
結晶性樹脂粒子分散液(CD−1)を結晶性樹脂粒子分散液(CD−2)に変更し、離型剤(WD−1)を離型剤(WD−2)に変更した以外は、Y5のトナーと同様にしてY6のトナーを得た。
(41)白1のトナーの作製
着色剤粒子分散液1を、165質量部(固形分換算)の着色剤粒子分散液5に変更したこと以外は、K6のトナーと同様にして、白1のトナーを得た。
(42)白2のトナーの作製
外添処方剤(G1)を外添処方剤(G4)に変更したこと以外は、白1のトナーと同様にして、白2のトナーを得た。
(43)光輝のトナーの作製
着色剤粒子分散液1を、150質量部(固形分換算)の着色剤粒子分散液6に変更したこと以外は、K6のトナーと同様にして、光輝のトナーを得た。
3.メタノール濡れ性評価
「メタノール濡れ性評価値」は、粉体濡れ性試験機(WET−101P;株式会社レスカ)を用いて、次のように測定を行い求めた。
実験室環境下、200mLのトールビーカーに長さ20mmのスターラーチップと25℃のイオン交換水60mLとを入れ、粉体濡れ性試験機(WET−101P;株式会社レスカ)にセットした。イオン交換水の上にトナー25mgを浮かべ、すぐに蓋とメタノール供給ノズルをセットし、スターラー攪拌開始と同時に測定を開始した。メタノール(メタノール 特級;関東化学株式会社)の供給速度は2.0mL/分、測定時間は70分とした。また、スターラーの攪拌速度は、380〜420rpmとした。トナーは、最初はイオン交換水の界面に浮いているが、メタノール濃度が上昇するにつれて、徐々にイオン交換水とメタノールとの混合液に濡れて液体中に分散する。これにより、液体の光透過率が徐々に低下する。そして、この低下の様子から濡れ性を評価する。具体的には、得られたデータから、横軸にメタノールの供給量(mL)から計算されるメタノール濃度(vol%)、縦軸に光透過率(電圧比)(%)をプロットし、光透過率が最大値と最小値の中間となるときのメタノール濃度を「メタノール濡れ性評価値」とした。
表1〜3に、K1〜K13、C1〜C14、M1〜M7、Y1〜Y6、白1、白2および光輝のトナーの成分と、メタノール濡れ性試験における50%濡れ性(以下、「濡れ性評価値」ともいう)とを示す。また、表4に外添処方剤の成分を示す。さらに、表5に、トナー1〜トナー23の各トナー(K1〜K13、C1〜C14、M1〜M7、Y1〜Y6、白1、白2および光輝のトナー)の組み合わせと、各トナーの濡れ性評価値と、WH−WLの値(W%)とを示す。
Figure 0006750272
Figure 0006750272
Figure 0006750272
Figure 0006750272
Figure 0006750272
2.評価
表5に示したトナーセット1〜トナーセット23について、以下のような評価試験を行った。
(1)低温定着性の評価
画像形成装置として、図1に示すような構成を有する画像形成装置を用いた。具体的には、画像形成装置として、市販のフルカラー複合機(bizhub(登録商標)C754;コニカミノルタ株式会社)の定着上ベルトおよび定着下ローラーの表面温度を変更可能に改造した改造機を使用し、各現像ユニットに各色トナーの現像剤を搭載した。この画像形成装置を使用して、常温常湿(温度20℃、相対湿度50%)の環境下で、記録材「mondi Color Copy A4 90g/m」(mondi社)上に、各色のトナー付着量が2g/m、4色でトナー付着量8g/m(5色でトナー付着量10g/m)のベタ画像を、ニップ幅11.2mm、定着時間34msec、定着圧力133kPa、定着温度100〜200℃にて出力する試験を、定着温度を5℃刻みで変更しながら、コールドオフセットが発生するまで繰り返し行った。そして、コールドオフセットが発生しなかった最も低い定着上ベルトの表面温度を調査し、これを定着下限温度として低温定着性を評価した。なお、各試験において、「定着温度」とは、定着上ベルトの表面温度をいう。また、定着下限温度が低いほど低温定着性に優れることを示す。そして、以下の基準によりトナーセット1〜トナーセット23を評価した。
なお、トナーセット8、9、21の評価は、上記画像形成装置を5色のトナーによる画像形成ができるように改造した装置で行った。本実施例では、評価基準のうち、○および◎を許容レベルとした。
◎:定着下限温度が135℃〜145℃
○:定着下限温度が150℃〜165℃
×:定着下限温度が170℃以上
(2)色再現性の安定性の評価
画像形成装置として、市販のフルカラー複合機(bizhub(登録商標)C754;コニカミノルタ株式会社)を改造し、各現像ユニットにおいて各色トナーの感光体上の付着量(g/m)を調整できるようにし、温度20℃、相対湿度20%の環境下で、各色トナーが1g/mの付着量で感光体に担持されるように設定した。
「低温定着性の評価」と同様に、4色(または5色)のトナーを中間転写ベルトへ転写し、4色(または5色)を重ね合わせた画像を形成し、さらに記録材「mondi Color Copy A4 90g/m」(mondi社)上に2次転写させ、ニップ幅11.2mm、定着時間34msec、定着圧力133kPa、定着温度180℃にて、定着を行い、定着画像Nを採取した。
次に、温度35℃、相対湿度60%の環境下で、上記と同様にして定着画像Hを採取した。
定着画像Nおよび定着画像Hを「Macbeth Color−Eye7000」により測定し、それぞれの(L*a*b)を求め、その値より、下記式(3)により、色差の指標値(Z)を求めた。
Z={(ΔL)+(Δa)+(Δb)1/2 ・・・・・(3)
そして、以下の基準によりトナーセット1〜トナーセット23を評価した。
なお、トナーセット8、9、21の評価は、上記画像形成装置を5色のトナーによる画像形成ができるように改造した装置で行った。本実施例では、評価基準のうち、△、○および◎を許容レベルとした。
◎:1≧Z
○:1<Z≦2
△:2<Z≦3
×:3<Z
(3)画像安定性の評価
画像形成装置として、市販のフルカラー複合機(bizhub(登録商標)C754;コニカミノルタ株式会社)を用い、作製した各トナーを上記のトナーセットで各現像機に搭載し、25℃、相対湿度50%の環境下において、各色濃度10%の全面ハーフトーン画像(A4サイズ)のフルカラープリントの連続プリントを行い、画像安定性を評価した。
具体的には、100000枚印字毎にハーフトーン画像を出力して観察し、画像汚れ(カブリ)や白筋が発生していないかを確認し、発生が認められた時点の枚数(PI)を測定した。そして、以下の基準によりトナーセット1〜トナーセット23を評価した。
なお、トナーセット8、9、21の評価は、上記画像形成装置を5色のトナーによる画像形成ができるように改造した装置で行った。本実施例では、評価基準のうち、△、○および◎を許容レベルとした。
◎:100000枚以上でも発生しない。
○:80000枚以上、100000枚未満で発生する。
△:60000枚以上、80000枚未満で発生する。
×:60000枚未満で発生する。
低温定着性の評価結果、色再現性の安定性の評価結果および画像安定性の評価結果を表6に示す。
Figure 0006750272
表6に示されるように、メタノール濡れ性評価値が15〜60%の範囲内であるが、メタノール濡れ性評価値の最大値と最小値との差が4〜30%の範囲内にないトナーセット18、19、22は、色調変動および低温定着性が不良であった。これは、各色トナー間の2次転写率が大きく異なることによるものと考えられる。また、メタノール濡れ性評価値が15%以下のトナーを含むトナーセット16は、クリーニング性が不良であった。これは、トナーと中間転写ベルトとの親和性が高くなりすぎてしまったことによるものと考えられる。また、メタノール濡れ性評価値が60%超のトナーを含むトナーセット17、23は、色調変動および低温定着性が不良であった。これは、記録媒体に対するトナー画像の接着性が低くなってしまったためと考えられる。さらに、メタノール濡れ性評価値が15〜60%の範囲内になく、かつメタノール濡れ性評価値の最大値と最小値との差が4〜30%の範囲内にないトナーセット20、21は、色調変動、低温定着性およびクリーニング性のいずれもが不良であった。
メタノール濡れ性評価値が15〜60%の範囲内であり、かつメタノール濡れ性評価値の最大値と最小値との差が4〜30%の範囲内にある、トナーセット1〜トナーセット23は、色調変動、低温定着性およびクリーニング性のいずれもが良好であった。特に、結晶性樹脂粒子分散液(CD−2)を用いたトナーセット10、15は、色調変動、低温定着性およびクリーニング性のいずれもがさらに良好であった。これは、ハイブリッド結晶性樹脂を有するためであると考えられる。また、メタノール濡れ性評価値が38〜55%の範囲内にあるトナーセット4〜9、12、13は、メタノール濡れ性評価値が38〜55%の範囲内にないトナーを含むトナーセット1〜3、11、13と比較して、色調変動、低温定着性およびクリーニング性のいずれかが良好となる傾向が確認された。
本発明に係る画像形成方法によって形成される画像は、色安定性が良好であり、かつ、高品質である。よって、本発明によれば、電子写真方式の画像形成方法におけるさらなる普及が期待される。
10 画像読取部
30 画像処理部
40 画像形成部
41 画像形成ユニット
41Y、41M、41C、41K 画像形成ユニット
42 中間転写ユニット
43 二次転写ユニット
50 用紙搬送部
51 給紙部
51a、51b、51c 給紙トレイユニット
52 排紙部
53 搬送経路部
53a レジストローラー対
60 定着装置
62 定着ローラー
63 発熱ベルト
64 加圧ローラー
100 画像形成装置
110 画像読取部
111 給紙装置
112 スキャナー
411 露光装置
412 現像装置
413 感光体ドラム
414 帯電装置
415 ドラムクリーニング装置
421 中間転写ベルト
422 一次転写ローラー
423 支持ローラー
423A バックアップローラー
426 ベルトクリーニング装置
432 二次転写ベルト
431 支持ローラー
431A 二次転写ローラー
432 二次転写ベルト
S 用紙
D 原稿

Claims (5)

  1. 複数色のトナーおよび中間転写ベルトを用いて、電子写真方式により画像を形成する画像形成方法であって、
    前記複数色のトナーは、それぞれ結晶性樹脂を含み、
    前記複数色のトナーのメタノール濡れ性評価における透過率50%のメタノール濃度(%)は、いずれも3854%の範囲内であり、
    前記複数色のトナーのメタノール濡れ性評価における透過率50%のメタノール濃度(%)の最大値をWH(%)とし、最小値をWL(%)とした場合、以下の式(1)を満たす、
    画像形成方法。
    4≦WH−WL≦14 (1)
  2. 前記WH―WLは、10〜14%の範囲内である、請求項1に記載の画像形成方法。
  3. 前記WL(%)を示すトナーは、黒色のトナーである、請求項1または請求項2に記載の画像形成方法。
  4. 前記複数色のトナーのうち、少なくとも1色の前記トナーに含まれる前記結晶性樹脂は、結晶性樹脂セグメントおよび非晶性樹脂セグメントからなるハイブリッド結晶性樹脂である、請求項1〜のいずれか一項に記載の画像形成方法。
  5. 前記複数色のトナーの色の数は、5色以上である、請求項1〜のいずれか一項に記載の画像形成方法。
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