JP7350638B2 - 画像形成装置、及び画像形成方法 - Google Patents

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Description

本発明は電子写真感光体及びトナーを有する画像形成装置、及び画像形成方法に関する。
近年、電子写真感光体及びトナーを有する画像形成装置は、画質と耐久性の向上のために幅広い検討がなされてきた。さらには、画像形成における省エネルギー化を図るため定着温度を低下させる検討もなされてきた。低温での良好な定着を達成するためには、トナーの融点を低下させると同時にワックスによる耐オフセット性も上げる必要があった。
特許文献1には、耐熱保存性と低温定着性のバランスに優れ、且つ耐ホットオフセット性に優れるトナーの提供を目的とした、特定のモノエステル化合物を含有するトナーが記載されている。
特許文献2には、耐久性と耐オイルクラック性の向上を目的として、シリカ粒子と特定のポリカーボネート樹脂を含有する表面層を有する電子写真感光体が記載されている。
特許第6250637号公報 特開2015-175877号公報
本発明者らの検討によると、特許文献1に記載のトナーと特許文献2に記載の電子写真感光体を使用した画像形成装置では、高温高湿条件下において形成される画像の画質が必ずしも十分でなく、画像流れが発生するという課題があることがわかった。
したがって、本発明の目的は、電子写真感光体の耐久性とトナーの低温定着性を維持しつつ、高温高湿条件下においても、画像流れの発生が生じない画像形成装置及び画像形成方法を提供することにある。
上記の目的は以下の本発明によって達成される。即ち、本発明の一実施形態に係る画像形成装置は、支持体、及び、該支持体上に形成された感光層を有する電子写真感光体と、
該電子写真感光体の表面露光光を照射して、該電子写真感光体の表面に静電像を形成する露光手段と、
該電子写真感光体の表面に形成された静電トナーで現像して、該電子写真感光体の表面にトナー像形成する現像手段と、
該電子写真感光体からトナー像を転写する転写手段と
を少なくとも有する画像形成装置であって、
該電子写真感光体の表面層が、結着樹脂(A)を含有
該トナーが、結着樹脂(B)及びワックスを含有するトナー粒子を有
該結着樹脂(A)が、下記一般式(1)で示される構造、及び、下記一般式(2)で示される構造を有し、
(一般式(1)及び一般式(2)中、R11及びR12並びにR21及びR24は、それぞれ独立、水素原子、又はメチル基を示す。R22及びR23は、それぞれ独立、水素原子、メチル基、エチル基、又は、フェニル基を示、又は、R22とR23とが結合して形成された炭素原子を含むシクロアルキリデン基を示す。)
該ワックスが、下記一般式(3)で示されるモノエステル化合物を含有する。
31-COO-R32 (3)
(一般式(3)中、R31及びR32は、それぞれ独立に、炭素数10~30のアルキル基を示す。)
本発明によれば、電子写真感光体の耐久性とトナーの低温定着性を維持しつつ、高温高湿条件下においても画像流れの発生が生じない画像形成装置及び画像形成方法を提供することができる。
本発明の一実施形態に係る画像形成装置及び画像形成方法の概略構成の一例を示す。
以下、好適な実施の形態を挙げて、本発明を詳細に説明する。
耐久性の向上を目的として、結着樹脂を含有した特許文献2に記載の電子写真感光体と従来のトナーを組み合わせた画像形成装置では、高温高湿条件下において画像流れは生じていなかった。しかし、特許文献2に記載の電子写真感光体と低温定着性の向上を目的としたモノエステルワックスを含有した特許文献1に記載のトナーを組み合わせることで、高温高湿条件下において画像流れが発生した。この理由は、次のように推測される。
結着樹脂を含有した特許文献2に記載の電子写真感光体と従来のトナーを組み合わせた画像形成装置では、電子写真感光体の耐久性の向上に伴い、電子写真感光体が削れにくくなるために、表面に帯電生成物が蓄積され、増加していく。しかし、現像時にトナーによる摺擦効果があったため、電子写真感光体の表面から帯電生成物がかきとられ、画像流れが生じることはなかった。一方、定着性の向上を目的としたモノエステルワックスを含有した特許文献1に記載のトナーは、高温高湿条件下でモノエステルワックスがトナー粒子表面にしみ出しやすい特性を持っている。このため、トナーによる電子写真感光体の表面の摺擦が生じにくく、また、現像ローラとの間で力が生じた際にトナー粒子からのモノエステルワックスのしみ出しが生じ易くなる。これらの要因のため、モノエステルワックスが現像ローラや電子写真感光体の表面に付着することにより、従来発現していた電子写真感光体の表面からの帯電生成物のかきとりが不十分になったと考えている。
上記推測に基づき、電子写真感光体の耐久性とトナーの定着性の両立を達成しながらも、電子写真感光体の表面からの帯電生成物のかきとり効果を維持することが可能な手段を種々検討した結果、本発明の構成に至った。
本発明の電子写真感光体の表面層は、結着樹脂(A)を含有する。また、トナーは、結着樹脂(B)及びワックスを含有するトナー粒子を有する。
結着樹脂(A)は、一般式(1)で示される構造、及び一般式(2)で示される構造を有する。
Figure 0007350638000003
Figure 0007350638000004
一般式(1)及び一般式(2)中、R11及びR12並びにR21及びR24は、それぞれ独立して、水素原子、又は、メチル基を示す。R22及びR23は、それぞれ独立して、水素原子、メチル基、エチル基、フェニル基を示し、又はR22とR23とが結合した炭素原子を含むシクロアルキリデン基を形成してもよい。シクロアルキリデン基としては、例えば、シクロプロピリデン基、シクロブチリデン基、シクロペンチリデン基、シクロヘキシリデン基、シクロヘプチリデン基、シクロオクチリデン基が挙げられる。
一般式(1)で示される構造は、電子写真感光体の表面層に弾性を付与することができる。したがって、一般式(1)で示される構造を有する結着樹脂(A)を含有する表面層電子写真感光体と現像ローラとの間にかかる応力が緩和でき、トナー粒子からのワックスのしみ出しを抑制できる。一般式(1)で示される構造と、一般式(2)で示される構造のモル比率は適宜選択できるが、ワックスのしみだし抑制効果と電子写真感光体の耐久性の効果をより相乗的に及ぼすために、25:75~70:30であることが好ましく、25:75~50:50がより好ましい。
一方、ワックスは、下記一般式(3)で示されるモノエステル化合物を含有する。
31-COO-R32 (3)
一般式(3)中、R31及びR32は、それぞれ独立に炭素数10~30のアルキル基であり、同一のものでも、異なるものでもよい。
一般式(3)で示されるモノエステル化合物を用いることで、トナー粒子中のワックスの存在状態を制御し易くなる。また、一般式(3)で示されるモノエステル化合物は、トナー粒子に用いられる結着樹脂(B)と適度な相溶性を有しており、低温定着性とトナーの保存安定性を両立させ易く好ましい。
また、結着樹脂(A)中の式(1)の比率と、トナー粒子中の結着樹脂(B)に対するワックス量の比率に関係があることを見出した。すなわち、結着樹脂(A)に対する一般式(1)で示される構造のモル比率:トナーの結着樹脂(B)に対する式(3)で示されるモノエステル化合物のモル比率が、3:1~1:1であることが好ましい。この範囲となることで、トナー粒子からのワックスのしみだし抑制効果と、電子写真感光体の表面からの帯電生成物のかきとり効果が両立される。
以上のメカニズムのように、各構成が相乗的に効果を及ぼし合うことによって、本発明の効果を達成することが可能となる。
[トナー]
以下、本発明に用いられるトナーに関してさらに説明する。
本発明に係る画像形成装置に用いられるトナーは、トナー粒子を有し、該トナー粒子は、結着樹脂(B)およびワックスを含有し、該ワックスは、式(3)で示されるモノエステル化合物を含有することを特徴とする。
該結着樹脂(B)は、特に限定されるものではなく、トナー用の公知の樹脂を用いることができる。具体的にはビニル系樹脂、スチレン系樹脂、スチレン系共重合樹脂、ポリエステル樹脂、ポリオール樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、フェノール樹脂、天然変性フェノール樹脂、天然樹脂変性マレイン酸樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリ酢酸ビニル、シリコーン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂、キシレン樹脂、ポリビニルブチラール、テルペン樹脂、クマロンインデン樹脂、石油系樹脂。中でも好ましく用いられる樹脂として、スチレン系共重合樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエステル樹脂とビニル系樹脂が混合、又は両者が一部反応したハイブリッド樹脂等が挙げられる。
これらの中でも、モノエステルワックスとの相溶性の観点から、ビニル系樹脂が好ましく用いられ、スチレン系共重合樹脂がより好ましい。
また、本発明のトナーは、ワックスとして一般式(3)で示されるモノエステル化合物を用いていれば、製造方法に関しては特に限定は無く、粉砕法によって製造することも可能であり、分散重合法、会合凝集法、溶解懸濁法、懸濁重合法、乳化凝集法など、水系媒体中でトナー粒子を製造する方法によっても製造することが可能である。
ただし、一般式(3)で示されるモノエステル化合物の存在状態を制御する観点から、水系媒体中でトナー粒子を製造する方法が好ましく、トナー粒子の形状制御の観点から特に懸濁重合法でトナーを製造することが好ましい。
以下に、懸濁重合法について述べる。
懸濁重合法とは、重合性単量体及び着色剤(さらに必要に応じて重合開始剤、架橋剤、荷電制御剤、その他の添加剤)を均一に溶解又は分散させて重合性単量体組成物を得る。その後、この重合性単量体組成物を分散剤を含有する連続層(例えば水相)中に適当な撹拌器を用いて分散し同時に重合反応を行なわせ、所望の粒径を有するトナーを得るものである。この懸濁重合法で得られるトナー粒子は、個々のトナー粒子形状がほぼ球形に揃っているため、帯電量の分布も比較的均一となるために画質の向上が期待できる。
懸濁重合法によるトナー粒子の製造において、重合性単量体組成物を構成する重合性単量体としては以下のものが挙げられる。
重合性単量体の主成分として、モノビニル単量体を使用することが好ましい。モノビニル単量体としては、例えば、スチレン;ビニルトルエン、及びα-メチルスチレン等のスチレン誘導体;アクリル酸、及びメタクリル酸;アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ブチル、アクリル酸2-エチルヘキシル、及びアクリル酸ジメチルアミノエチル等のアクリル酸エステル;メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸2-エチルヘキシル、及びメタクリル酸ジメチルアミノエチル等のメタクリル酸エステル;アクリロニトリル、及びメタクリロニトリル等のニトリル化合物;アクリルアミド、及びメタクリルアミド等のアミド化合物;エチレン、プロピレン、及びブチレン等のオレフィン;が挙げられる。これらのモノビニル単量体は、それぞれ単独で、あるいは2種以上組み合わせて用いることができる。これらのうち、モノビニル単量体として、スチレン、スチレン誘導体、及びアクリル酸エステル若しくはメタクリル酸エステルが、好適に用いられる。
トナー粒子の重合による製造において使用される重合開始剤としては、過硫酸カリウム、及び過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩:4,4’-アゾビス(4-シアノバレリック酸)、2,2’-アゾビス(2-メチル-N-(2-ヒドロキシエチル)プロピオンアミド)、2,2’-アゾビス(2-アミジノプロパン)ジヒドロクロライド、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)、及び2,2’-アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ化合物;ジ-t-ブチルパーオキシド、ベンゾイルパーオキシド、t-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート、t-ブチルパーオキシジエチルアセテート、t-ヘキシルパーオキシ-2-エチルブタノエート、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ-t-ブチルパーオキシイソフタレート、及びt-ブチルパーオキシイソブチレート等の有機過酸化物等が挙げられる。これらは、それぞれ単独で、あるいは2種以上組み合わせて用いることができる。これらの中で、残留重合性単量体を少なくすることができ、印字耐久性も優れることから、有機過酸化物を用いるのが好ましい。
有機過酸化物の中でも、開始剤効率がよく、残留する重合性単量体も少なくすることができることから、パーオキシエステルが好ましく、非芳香族パーオキシエステルすなわち芳香環を有しないパーオキシエステルがより好ましい。
重合開始剤は、前記のように、重合性単量体組成物が水系媒体中へ分散された後、液滴形成前に添加されても良いが、水系媒体中へ分散される前の重合性単量体組成物へ添加されても良い。
重合性単量体組成物の重合に用いられる、重合開始剤の添加量は、モノビニル単量体100質量部に対して、好ましくは0.1質量部以上20質量部以下であり、さらに好ましくは0.3質量部以上15質量部以下であり、特に好ましくは1質量部以上10質量部以下である。
トナー粒子を重合により製造する際は、架橋剤を添加しても良い。架橋剤の好ましい添加量としては、重合性単量体100質量部に対して0.001質量部以上15質量部以下である。
ここで架橋剤としては、主として2個以上の重合可能な二重結合を有する化合物が用いられ、例えば、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレン、及びこれらの誘導体等の芳香族ジビニル化合物;エチレングリコールジメタクリレート、及びジエチレングリコールジメタクリレート等の2個以上の水酸基を持つアルコールに炭素-炭素二重結合を有するカルボン酸が2つ以上エステル結合したエステル化合物;N,N-ジビニルアニリン、及びジビニルエーテル等の、その他のジビニル化合物;3個以上のビニル基を有する化合物;等を挙げることができる。これらの架橋剤は、それぞれ単独で、あるいは2種以上組み合わせて用いることができる。
本発明では、ワックスとして、一般式(3)に示すモノエステル化合物を用いる。
以下に、好ましいモノエステル化合物について説明する。
本発明のモノエステル化合物は、一般式(3)に示すモノエステル化合物において、R31及びR32で示される炭素数が10~30であることが好ましく、15~25がより好ましく、さらに好ましくは18~22である。また、R31及びR32は、同一のものでも、異なるものでもよい。
また、モノエステル化合物の1分子が含有する炭素数は36以上44以下であることが好ましい。
モノエステル化合物を形成するアルコールとしては脂肪族アルコールが好ましく、具体的には、1-ヘキサノール、1-ヘプタノール、1-オクタノール、1-ノナノール、1-デカノール、ウンデシルアルコール、ラウリルアルコール、ミリスチルアルコール、1-ヘキサデカノール、ステアリルアルコール、アラキジルアルコール、ベヘニルアルコール、リグノセリルアルコール等が挙げられる。また、モノエステル化合物を形成するカルボン酸としては脂肪族カルボン酸が好ましく、具体的には、ペンタン酸、ヘキサン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、ノナン酸、デカン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキジン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸等が挙げられる。
一般式(3)で示されるモノエステル化合物としては、具体的には、ステアリン酸ベヘニル(C1735-COO-C2245)、エイコサン酸エイコシル(C1939-COO-C2041)、ベヘン酸ステアリル(C2143-COO-C1837)、及びリグノセリン酸ヘキサデシル(C2347-COO-C1633)等が挙げられる。これらのモノエステル化合物の中でも、モノエステル化合物は、ステアリン酸ベヘニル、及びベヘン酸ステアリルがより好ましい。
モノエステル化合物は、一般式(3)で表される成分が主成分として用いられていれば本発明の効果を得ることができるが、好ましくは、一般式(3)で示されるモノエステル化合物を、モノエステル化合物中95質量%以上含有することが好ましい。
さらに、一般式(3)で表されるモノエステル化合物の酸価は、1.0mgKOH/g以下であることが好ましく、0.6mgKOH/g以下であることがより好ましく、0.3mgKOH/g以下であることがさらに好ましい。酸価が1.0mgKOH/gより大きいと、保存性が悪化する場合がある。
また、トナー粒子が含有する式(3)で示されるモノエステル化合物の含有量は、結着樹脂(B)の100質量部に対し、10質量部以上30質量部以下であることが好ましい。10質量部以上含有することで、本発明の効果が安定的に得られる。また、30質量部以下にすることで保存安定性が良好となる。
また本発明では、トナー粒子は、一般式(3)で表されるモノエステル化合物に加え、その他のワックスを用いてもよい。
その他のワックスとしては、具体的には、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックス、フィッシャートロプシュワックスなどの脂肪族炭化水素や、ペンタエリスリトールテトラパルミネート、ペンタエリスリトールテトラベヘネート、ペンタエリスリトールテトラステアレート等のペンタエリスリトールエステル化合物;ヘキサグリセリンテトラベヘネートテトラパルミネート、ヘキサグリセリンオクタベヘネート、ペンタグリセリンヘプタベヘネート、テトラグリセリンヘキサベヘネート、トリグリセリンペンタベヘネート、ジグリセリンテトラベヘネート、グリセリントリベヘネート等のグリセリンエステル化合物;ジペンタエリスリトールヘキサミリステート、ジペンタエリスリトールヘキサパルミネート等のジペンタエリスリトールエステル化合物;等の多官能エステルワックスが挙げられる。
また、一般式(3)で表されるモノエステル化合物及びその他のワックスの融点は60℃以上75℃以下であることが好ましく、より好ましくは65℃以上75℃以下である。
融点を上記範囲にすることで、トナーの保存安定性と低温定着性を両立し易くなるため好ましい。
また、トナーに含まれるワックスに対してモノエステルワックスは95質量%以上含有することが好ましい。
一般式(3)で表されるモノエステル化合物を含むワックスの製造方法としては、特に限定されないが、酸化反応による合成法、カルボン酸及びその誘導体からの合成、マイケル付加反応に代表されるエステル基導入反応、カルボン酸化合物とアルコール化合物からの脱水縮合反応を利用する方法、酸ハロゲン化物とアルコール化合物からの反応、エステル交換反応等が挙げられる。これらモノエステル化合物の製造には適宜触媒を用いることもできる。触媒としては、エステル化反応に用いる一般の酸性又はアルカリ性触媒、例えば酢酸亜鉛、チタン化合物等が好ましい。エステル化反応後、再結晶、蒸留等により目的生成物を精製してもよい。
一般式(3)で表されるモノエステル化合物の具体的な製造例を以下に示す。
まず、反応容器に、原料となるアルコールとカルボン酸を加える。アルコールとカルボン酸のモル比は、目的とするモノエステル化合物の化学構造に合わせて適宜調整する。すなわち、モノエステル化合物の場合は、アルコール:カルボン酸=1:1のモル比となるようにアルコールとカルボン酸を混合する。なお、脱水縮合反応における反応性等を考慮して、アルコールとカルボン酸のうちいずれか一方を、上記比より若干過剰に加えてもよい。
次に、混合物を適宜加熱し、脱水縮合反応を行う。脱水縮合反応により得られるエステル化粗生成物に対し、塩基性水溶液、及び適宜有機溶媒を加え、未反応のアルコール及びカルボン酸を脱プロトン化し水相に分離する。あとは、適宜水洗、溶媒留去、及びろ過を行うことにより、モノエステル化合物を得ることができる。
また、カラートナーを作製する場合、ブラック、シアン、イエロー、マゼンタの着色剤を用いることができる。
ブラック着色剤としては、例えば、カーボンブラック、チタンブラック、並びに酸化鉄亜鉛、及び酸化鉄ニッケル等の磁性粉等を用いることができる。
シアン着色剤としては、例えば、銅フタロシアニン化合物、その誘導体、及びアントラキノン化合物等が利用できる。具体的には、C.I.ピグメントブルー2、3、6、15、15:1、15:2、15:3、15:4、16、17:1、及び60等が挙げられる。
イエロー着色剤としては、例えば、モノアゾ顔料、及びジスアゾ顔料等のアゾ系顔料、縮合多環系顔料等の化合物が用いられ、C.I.ピグメントイエロー3、12、13、14、15、17、62、65、73、74、83、93、97、120、138、155、180、181、185、186、及び213等が挙げられる。
マゼンタ着色剤としては、例えば、モノアゾ顔料、及びジスアゾ顔料等のアゾ系顔料、縮合多環系顔料等の化合物が用いられ、C.I.ピグメントレッド31、48、57:1、58、60、63、64、68、81、83、87、88、89、90、112、114、122、123、144、146、149、150、163、170、184、185、187、202、206、207、209、237、238、251、254、255、269及びC.I.ピグメントバイオレット19等が挙げられる。
各着色剤は、それぞれ単独で、あるいは2種以上組み合わせて用いることができる。着色剤の量は、モノビニル単量体100質量部に対して、好ましくは1質量部以上10質量部以下である。
その他の添加物として、トナーの帯電性を向上させるために、正帯電性又は負帯電性の帯電制御剤を用いることができる。
帯電制御剤としては、一般にトナー用の帯電制御剤として用いられているものであれば、特に限定されないが、帯電制御剤の中でも、重合性単量体との相溶性が高く、安定した帯電性(帯電安定性)をトナー粒子に付与させることができることから、正帯電性又は負帯電性の帯電制御樹脂が好ましく、さらに、正帯電性トナーを得る観点からは、正帯電性の帯電制御樹脂がより好ましく用いられる。
正帯電性の帯電制御剤としては、ニグロシン染料、4級アンモニウム塩、トリアミノトリフェニルメタン化合物及びイミダゾール化合物、並びに、好ましく用いられる帯電制御樹脂としてのポリアミン樹脂、並びに4級アンモニウム基含有共重合体、及び4級アンモニウム塩基含有共重合体等が挙げられる。
負帯電性の帯電制御剤としては、Cr、Co、Al、及びFe等の金属を含有するアゾ染料、サリチル酸金属化合物及びアルキルサリチル酸金属化合物、並びに、好ましく用いられる帯電制御樹脂としてのスルホン酸基含有共重合体、スルホン酸塩基含有共重合体、カルボン酸基含有共重合体及びカルボン酸塩基含有共重合体等が挙げられる。
本発明では、帯電制御剤を、モノビニル単量体100質量部に対して、通常、0.01質量部以上10質量部以下、好ましくは0.03質量部以上8質量部以下の割合で用いることが望ましい。帯電制御剤の添加量が、0.01質量部未満の場合にはカブリが発生することがある。一方、帯電制御剤の添加量が10質量部を超える場合には印字汚れが発生することがある。
また、その他の添加物として、重合して結着樹脂(B)となる重合性単量体を重合する際に、分子量調整剤を用いることが好ましい。
分子量調整剤としては、一般にトナー用の分子量調整剤として用いられているものであれば、特に限定されず、例えば、t-ドデシルメルカプタン、n-ドデシルメルカプタン、n-オクチルメルカプタン、及び2,2,4,6,6-ペンタメチルヘプタン-4-チオール等のメルカプタン類;テトラメチルチウラムジスルフィド、テトラエチルチウラムジスルフィド、テトラブチルチウラムジスルフィド、N,N’-ジメチル-N,N’-ジフェニルチウラムジスルフィド、N,N’-ジオクタデシル-N,N’-ジイソプロピルチウラムジスルフィド等のチウラムジスルフィド類;等が挙げられる。これらの分子量調整剤は、それぞれ単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明では、分子量調整剤を、モノビニル単量体100質量部に対して、通常0.01質量部以上10質量部以下、好ましくは0.1質量部以上5質量部以下の割合で用いることが望ましい。
トナー粒子を重合により製造する方法では、一般に上記の材料等を適宜加えて、ホモジナイザー、ボールミル、超音波分散機等の分散機に依って均一に溶解又は分散させた重合性単量体組成物を得て、分散剤を含有する水系媒体中にこの重合性単量体組成物を懸濁、重合することでトナー粒子を造粒することができる。この時、高速撹拌機もしくは超音波分散機のような高速分散機を使用して一気に所望のトナー粒子のサイズとするほうが、得られるトナー粒子の粒径がシャープになる。重合開始剤添加の時期としては、重合性単量体中に他の添加剤を添加する時同時に加えても良いし、水系媒体中に懸濁する直前に混合しても良い。また、造粒直後、重合反応を開始する前に重合性単量体又は溶媒に溶解した重合開始剤を加えることもできる。
造粒後は、通常の撹拌機を用いて、粒子状態が維持され且つ粒子の浮遊・沈降が防止される程度の撹拌を行なえば良い。
本発明のトナー粒子を製造する場合には、分散剤として公知の界面活性剤や有機分散剤・無機分散剤が使用できる。中でも無機分散剤は、その立体障害性により分散安定性を得ているので反応温度を変化させても安定性が崩れ難く、洗浄も容易でトナーに悪影響を与え難いため、好ましく使用できる。こうした無機分散剤の例としては、硫酸バリウム、及び硫酸カルシウム等の硫酸塩;炭酸バリウム、炭酸カルシウム、及び炭酸マグネシウム等の炭酸塩;リン酸カルシウム等のリン酸塩;酸化アルミニウム、及び酸化チタン等の金属酸化物;水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、及び水酸化第二鉄等の金属水酸化物;等が挙げられる。
これらの無機分散剤は、重合性単量体100質量部に対して0.2質量部以上20質量部以下を使用することが望ましい。また、上記分散剤は単独で用いても良いし、複数種を併用してもよい。さらに、0.001質量部以上0.1質量部以下の界面活性剤を併用しても良い。
上記重合性単量体を重合する工程において、重合温度は、好ましくは50℃以上であり、さらに好ましくは60℃以上95℃以下である。また、重合の反応時間は好ましくは1時間以上20時間以下であり、さらに好ましくは2時間以上15時間以下である。
上記重合反応を経て得られた着色剤を含む重合体粒子をコア層とし、その外側にコア層と異なるシェル層を作ることで得られる、所謂コアシェル型(カプセル型)のトナー粒子とすることが好ましい。コアシェル型のトナー粒子は、低軟化点を有する物質よりなるコア層を、それより高い軟化点を有する物質で被覆することにより、定着温度の低温化と保存時の凝集防止とのバランスを取ることができる。
上述の重合体粒子を用いて、コアシェル型のトナー粒子を製造する方法としては特に制限はなく、従来公知の方法によって製造することができる。in situ重合法や相分離法が、製造効率の点から好ましい。
in situ重合法によるコアシェル型のトナー粒子の製造法を以下に説明する。
重合体粒子が分散している水系媒体中に、シェル層を形成するための重合性単量体(シェル用重合性単量体)と重合開始剤を添加し、重合することでコアシェル型のトナー粒子を得ることができる。
シェル用重合性単量体としては、前述の重合性単量体と同様なものが使用できる。その中でも、スチレン、アクリロニトリル、及びメチルメタクリレート等の、ガラス転移温度Tgが80℃を超える重合体が得られる単量体を、単独であるいは2種以上組み合わせて使用することが好ましい。
シェル用重合性単量体の重合に用いる重合開始剤としては、過硫酸カリウム、及び過硫酸アンモニウム等の、過硫酸金属塩;2,2’-アゾビス(2-メチル-N-(2-ヒドロキシエチル)プロピオンアミド)、及び2,2’-アゾビス-(2-メチル-N-(1,1-ビス(ヒドロキシメチル)2-ヒドロキシエチル)プロピオンアミド)、2,2’-アゾビス[N-(2-カルボキシエチル)-2-メチルプロピオンアミジン]又はその水和物等の、アゾ系開始剤;等の水溶性重合開始剤を挙げることができる。これらは、それぞれ単独で、あるいは2種以上組み合わせて用いることができる。重合開始剤の量は、シェル用重合性単量体100質量部に対して、好ましくは、0.1質量部以上30質量部以下、より好ましくは1質量部以上20質量部以下である。
シェル層の重合温度は、好ましくは50℃以上であり、さらに好ましくは60℃以上95℃以下である。また、重合の反応時間は好ましくは1時間以上20時間以下であり、さらに好ましくは2時間以上15時間以下である。
また、得られた重合体粒子を公知の方法によって濾過、洗浄、乾燥することによりトナー粒子としてもよい。また必要に応じて分級工程を入れ、トナー粒子中に含まれる粗粉や微粉をカットすることも可能である。
このトナー粒子に、微粉体等を必要に応じて混合してトナー粒子の表面に付着させることで、本発明のトナーを得ることができる。
混合処理を行う攪拌機は、トナー粒子の表面に微粉体を付着させることができる攪拌装置であれば特に限定されず、例えば、FMミキサー(商品名、日本コークス工業社製)、スーパーミキサー(商品名、川田製作所社製)、Qミキサー(商品名、日本コークス工業社製)、メカノフュージョンシステム(商品名、ホソカワミクロン社製)、及びメカノミル(商品名、岡田精工社製)等の混合攪拌が可能な攪拌機を用いて外添処理を行うことができる。
微粉体としては、シリカ、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化錫、炭酸カルシウム、燐酸カルシウム、及び/又は酸化セリウム等からなる無機微粒子;ポリメタクリル酸メチル樹脂、シリコーン樹脂、及び/又はメラミン樹脂等からなる有機微粒子;等が挙げられる。これらの中でも、無機微粒子が好ましく、無機微粒子の中でも、シリカ、及び/又は酸化チタンが好ましく、特にシリカからなる微粒子が好適である。
なお、これらの外添剤は、それぞれ単独で用いることもできるが、2種以上を併用して用いることができる。
本発明では、微粉体を、トナー粒子100質量部に対して、通常、0.05質量部以上6質量部以下、好ましくは0.2質量部以上5質量部以下の割合で用いることが好ましい。
また、本発明のトナー粒子のフローテスターにおける1/2法での溶融温度Tmは100℃以上150℃以下であることが好ましく、より好ましくは110℃以上140℃以下であり、さらに好ましくは120℃以上130℃以下である。
上記範囲に制御することで、低温定着性と耐ホットオフセット性を両立させ易くなるため好ましい。
また、本発明のトナー粒子のガラス転移温度Tgは44℃以上60℃以下であることが好ましく、より好ましくは46℃以上58℃以下であり、さらに好ましくは47℃以上54℃以下である。
また、トナー粒子の数平均分子量(Mn)は、ポリスチレン換算で、5,000以上20,000以下が好ましく、7,000以上15,000以下がより好ましく、8,000以上10,000以下がさらに好ましい。トナー粒子の数平均分子量が大きすぎると、低温定着性が悪化するおそれがあり、逆に数平均分子量が小さすぎると、耐熱保存性が悪化するおそれがある。
トナー粒子の重量平均分子量(Mw)は、ポリスチレン換算で、100,000以上400,000以下が好ましく、200,000以上300,000以下がより好ましい。トナーの重量平均分子量が大きすぎると、低温定着性が悪化するおそれがあり、逆に重量平均分子量が小さすぎると、耐熱保存性が悪化するおそれがある。
トナー粒子の分子量分布(Mw/Mn)は、10以上40以下が好ましく、15以上35以下がより好ましい。トナーの分子量分布が大きすぎると、低温定着性及び保存性が悪化するおそれがあり、逆に分子量分布が小さすぎると、耐ホットオフセット性が悪化するおそれがある。
次に、本発明に関わる各物性の測定方法に関して記載する。
<トナー粒子の1/2法溶融温度Tmの測定方法>
フローテスターにおけるトナー粒子の1/2法での溶融温度Tmは、フローテスターを用いて測定した溶融粘度から算出できる。
具体的には、1.0g以上1.3g以下を高架式フローテスター(商品名:CFT-500C、島津製作所製)に入れ、下記の測定条件で、1/2法での溶融温度(Tm)を測定した。
・測定開始温度:40℃
・昇温速度:3℃/分
・予熱時間:5分
・シリンダー圧力:10kgf/cm
・ダイス直径:0.5mm
・ダイス長さ1.0mm
・剪断応力:2.451×105Pa
<トナー粒子のガラス転移温度Tgの測定方法>
トナー粒子のガラス転移温度Tgは、例えば、ASTM D 3418-97に準拠して測定できる。
具体的には、乾燥によって得られたトナー粒子を約10mg精秤し、示差走査熱量計(商品名:DSC6220、エスアイアイ・ナノテクノロジー社製)を用い、ASTM D 3418-97に従って、精秤した測定試料をアルミニウムパン中に入れ、リファレンスとして空のアルミニウムパンを用い、測定温度範囲0℃から150℃まで昇温速度10℃/分の条件下で、着色樹脂粒子のガラス転移温度Tgを測定した。
<トナーの分子量測定方法>
トナー粒子の数平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)、及び分子量分布(Mw/Mn)は、例えば、テトラヒドロフラン(THF)を用いたゲル浸透クロマトグラフィー(Gel Permeation Chromatography:GPC)によって測定されるポリスチレン換算により求めることができる。
具体的には以下の方法を用いて行った。
(A)試料調製
トナー粒子約10mgを5mLのテトラヒドロフラン溶媒に溶解し、25℃で16時間放置後、0.45μmメンブランフィルターを通して試料とした。
(B)測定条件
温度:350℃、溶媒:テトラヒドロフラン、流速:1.0mL/min、濃度:0.2wt%、試料注入量:100μL
(c)カラム
東ソー(株)製、GPC TSKgel MultiporeHXL-M(30cm×2本)を用いた。ポリスチレン換算での重量平均分子量(Mw)1,000以上300,000以下の間のLog(Mw)-溶出時間の一次相関式が0.98以上の条件で測定した。
<ワックスの融点の測定方法>
試料用ホルダーに軟化剤試料6mg以上8mg以下を計量し、示差走査熱量分析機(商品名:RDC-220、セイコーインスツル社製)を用いて、-200℃から1,000℃まで100℃/分で昇温する条件で測定を行い、DSC曲線を得た。当該DSC曲線のピークのトップを融点とした。
<ワックスの酸価の測定方法>
ワックスの酸価は、日本工業標準調査会(JICS)制定の規準油脂分析手法である、JIS K 0070に準拠して測定した。
[電子写真感光体]
以下、本発明に用いられる電子写真感光体に関してさらに説明する。
電子写真感光体は、少なくとも支持体と、支持体上に形成された感光層を有する。
電子写真感光体を製造する方法としては、後述する各層の塗布液を調製し、所望の層の順番に塗布して、乾燥させる方法が挙げられる。このとき、塗布液の塗布方法としては、浸漬塗布、スプレー塗布、インクジェット塗布、ロール塗布、ダイ塗布、ブレード塗布、カーテン塗布、ワイヤーバー塗布、リング塗布などが挙げられる。これらの中でも、効率性及び生産性の観点から、浸漬塗布が好ましい。
以下、各構成について説明する。
<支持体>
支持体は導電性を有する導電性支持体であることが好ましい。また、支持体の形状としては、円筒状、ベルト状、シート状などが挙げられる。中でも、円筒状支持体であることが好ましい。また、支持体の表面に、陽極酸化などの電気化学的な処理や、ブラスト処理、切削処理などを施してもよい。
支持体の材質としては、金属、樹脂、ガラスなどが好ましい。
金属としては、アルミニウム、鉄、ニッケル、銅、金、ステンレスや、これらの合金などが挙げられる。中でも、アルミニウムを用いたアルミニウム製支持体であることが好ましい。
また、樹脂やガラスには、導電性材料を混合又は被覆するなどの処理によって、導電性を付与してもよい。
<下引き層>
支持体上に、下引き層を設けてもよい。下引き層を設けることで、層間の接着機能が高まり、電荷注入阻止機能を付与することができる。
下引き層は、樹脂を含有することが好ましい。また、重合性官能基を有するモノマーを含有する組成物を重合することで硬化膜として下引き層を形成してもよい。
樹脂としては、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタン樹脂、フェノール樹脂、ポリビニルフェノール樹脂、アルキッド樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリエチレンオキシド樹脂、ポリプロピレンオキシド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミド酸樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、セルロース樹脂などが挙げられる。
重合性官能基を有するモノマーが有する重合性官能基としては、イソシアネート基、ブロックイソシアネート基、メチロール基、アルキル化メチロール基、エポキシ基、金属アルコキシド基、ヒドロキシル基、アミノ基、カルボキシル基、チオール基、カルボン酸無水物基、炭素-炭素二重結合基などが挙げられる。
また、下引き層は、電気特性を高める目的で、電子輸送物質、金属酸化物、金属、導電性高分子などをさらに含有してもよい。これらの中でも、電子輸送物質、金属酸化物を用いることが好ましい。
電子輸送物質としては、キノン化合物、イミド化合物、ベンズイミダゾール化合物、シクロペンタジエニリデン化合物、フルオレノン化合物、キサントン化合物、ベンゾフェノン化合物、シアノビニル化合物、ハロゲン化アリール化合物、シロール化合物、含ホウ素化合物などが挙げられる。電子輸送物質として、重合性官能基を有する電子輸送物質を用い、上述の重合性官能基を有するモノマーと共重合させることで、硬化膜として下引き層を形成してもよい。
金属酸化物としては、酸化インジウムスズ、酸化スズ、酸化インジウム、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、二酸化ケイ素などが挙げられる。金属としては、金、銀、アルミなどが挙げられる。
また、下引き層は、添加剤をさらに含有してもよい。
下引き層の平均膜厚は、0.1μm以上50μm以下であることが好ましく、0.2μm以上40μm以下であることがより好ましく、0.3μm以上30μm以下であることが特に好ましい。
下引き層は、上述の各材料及び溶剤を含有する下引き層用塗布液を調製し、この塗膜を形成し、乾燥及び/又は硬化させることで形成することができる。塗布液に用いる溶剤としては、アルコール系溶剤、ケトン系溶剤、エーテル系溶剤、エステル系溶剤、芳香族炭化水素系溶剤などが挙げられる。
<感光層>
電子写真感光体の感光層は、主に、(1)単層型感光層と、(2)積層型感光層とに分類される。(1)単層型感光層は、電荷発生物質と正孔輸送物質と電子輸送物質を共に含有する感光層を有する。(2)積層型感光層は、電荷発生物質を含有する電荷発生層と、正孔輸送物質を含有する電荷輸送層と、を有する。本発明の一実施形態において、感光層は表面層である。
(1)単層型感光層
単層型感光層は、電荷発生物質、正孔輸送物質、電子輸送物質、及び樹脂溶剤を含有する。
感光層に用いられる結着樹脂(A)は、一般式(1)で示される構造、及び一般式(2)で示される構造を有する。
Figure 0007350638000005
Figure 0007350638000006
一般式(1)及び一般式(2)中、R11及びR12並びにR21及びR24は、それぞれ独立して、水素原子、又は、メチル基を示す。R22及びR23は、それぞれ独立して、水素原子、メチル基、エチル基、フェニル基を示し、又はR22とR23が結合した炭素原子を含むシクロアルキリデン基を形成してもよい。
一般式(2)中、R22がメチル基、R23がエチル基であることが好ましい。
結着樹脂(A)の分子量としては、重量平均分子量(Mw)が10,000以上300,000以下の範囲が好ましい。
表1に具体例を示す。表1中、一般式(1)は、一般式(1)で示される構造を表し、一般式(2)は、一般式(2)で示される構造を表し、(1):(2)モル比率は、一般式(1)で示される構造と一般式(2)で示される構造のモル比率を表す。
Figure 0007350638000007
感光層は、結着樹脂(A)以外の樹脂を、本発明の効果を損なわない範囲で含んでいてもよい。その他の樹脂としては、例えば、ポリカーボネート樹脂、スチレン樹脂、アクリル樹脂などが挙げられる。
電荷発生物質としては、アゾ顔料、ペリレン顔料、多環キノン顔料、インジゴ顔料、フタロシアニン顔料などが挙げられる。これらの中でも、アゾ顔料、フタロシアニン顔料が好ましい。フタロシアニン顔料の中でも、無金属フタロシアニン、オキシチタニウムフタロシアニン顔料、クロロガリウムフタロシアニン顔料、ヒドロキシガリウムフタロシアニン顔料が好ましい。
正孔輸送物質としては、例えば、多環芳香族化合物、複素環化合物、ヒドラゾン化合物、スチリル化合物、エナミン化合物、ベンジジン化合物、トリアリールアミン化合物や、これらの物質から誘導される基を有する樹脂などが挙げられる。これらの正孔輸送物質は、単独で使用してもよく、二種以上を組み合わせて使用してもよい。これらの中でも、トリアリールアミン化合物、ベンジジン化合物が好ましい。
電子輸送物質としては、例えば、キノン系化合物、ジイミド系化合物、ヒドラゾン系化合物、マロノニトリル系化合物、チオピラン系化合物、トリニトロチオキサントン系化合物、3,4,5,7-テトラニトロ-9-フルオレノン系化合物、ジニトロアントラセン系化合物、ジニトロアクリジン系化合物、テトラシアノエチレン、2,4,8-トリニトロチオキサントン、ジニトロベンゼン、ジニトロアクリジン、無水コハク酸、無水マレイン酸、及びジブロモ無水マレイン酸が挙げられる。キノン系化合物としては、例えば、ジフェノキノン系化合物、アゾキノン系化合物、アントラキノン系化合物、ナフトキノン系化合物、ニトロアントラキノン系化合物、及びジニトロアントラキノン系化合物が挙げられる。これらの電子輸送物質は、単独で使用してもよく、二種以上を組み合わせて使用してもよい。
これらの中でも、以下の一般式(4)~一般式(12)で示す化合物が、電子輸送物質として好ましい。本願の結着樹脂(A)と電子輸送物質との相溶性が増し感光層の均一性が高まることで本発明の効果であるワックスの表面しみだしがより抑制されると考える。
Figure 0007350638000008
Figure 0007350638000009
Figure 0007350638000010
Figure 0007350638000011
Figure 0007350638000012
Figure 0007350638000013
Figure 0007350638000014
Figure 0007350638000015
Figure 0007350638000016
一般式(4)~一般式(12)中、R41~R44、R51、R52、R61、R62、R71~R73、R101、R102、R121~R124は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1~6のアルキル基を示す。R63は、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1~6のアルキル基を示す。R74、R81、R82は、それぞれ独立に、炭素数1~6のアルキル基、ハロゲン原子又は炭素数1~6のアルキル基を有してもよいフェニル基を示す。R91は、水素原子、ハロゲン原子を有してもよい炭素数1~6のアルキル基を示す。R111、R112は、それぞれ独立に、ハロゲン基を有してもよい炭素数1~6のアルキル基、ハロゲン基または炭素数1~6のアルキル基を有してもよいフェニル基、ハロゲン基または炭素数1~6のアルキル基を有してもよいベンジル基を示す。
表2に一般式(4)~一般式(12)で表される具体例を示す。
Figure 0007350638000017
電荷発生物質と樹脂との含有量比(質量比)は、1:1,000~50:100が好ましく、5:1,000~30:100がより好ましい。
正孔輸送物質と樹脂との含有量比(質量比)は、1:10~20:10が好ましく、1:10~10:10がより好ましい。
電子輸送物質と樹脂との含有量比(質量比)は、5:100~10:10が好ましく、1:10~8:10がより好ましい。
また、感光層は、酸化防止剤、紫外線吸収剤、可塑剤、レベリング剤、滑り性付与剤、耐摩耗性向上剤などの添加剤を含有してもよい。具体的には、ヒンダードフェノール化合物、ヒンダードアミン化合物、硫黄化合物、リン化合物、ベンゾフェノン化合物、シロキサン変性樹脂、シリコーンオイル、フッ素樹脂粒子、ポリスチレン樹脂粒子、ポリエチレン樹脂粒子、シリカ粒子、アルミナ粒子、窒化ホウ素粒子などが挙げられる。
感光層の耐久性を向上するためにシリカ粒子を添加するのが好ましい。
シリカ粒子は、表面処理剤で表面処理が施されていることが好ましい。表面処理剤としては、例えば、ヘキサメチルジシラザン、N-メチル-ヘキサメチルジシラザン、ヘキサメチル-N-プロピルジシラザン、ジメチルジクロロシラン、又はポリジメチルシロキサンが挙げられる。表面処理剤は、ヘキサメチルジシラザンが特に好ましい。
シリカ粒子の含有量が結着樹脂(A)100質量部に対して0.5質量部以上15質量部以下であることが好ましい。また、1質量部以上10質量部以下であることがより好ましい。
シリカ微粒子の粒子径(数平均一次粒径)は、7nm以上1,000nm以下であることが好ましく、10nm以上300nm以下であることがより好ましい。
感光層の平均膜厚は、5μm以上100μm以下であることが好ましく、10μm以上50μm以下であることがより好ましい。
感光層は、上述の各材料及び溶剤を含有する感光層用塗布液を調製、塗布し、この塗膜を形成し、乾燥させることで形成することができる。感光層用塗布液に用いる溶剤としては、アルコール系溶剤、ケトン系溶剤、エーテル系溶剤、エステル系溶剤、芳香族炭化水素系溶剤が挙げられる。これらの溶剤の中でも、エーテル系溶剤又は芳香族炭化水素系溶剤が好ましい。
(2)積層型感光層
積層型感光層は、電荷発生層と、電荷輸送層と、を有する。
電荷発生層は、電荷発生物質と、樹脂と、を含有し、電荷輸送層は、正孔輸送物質と、樹脂と、を含有する。
電荷発生物質、正孔輸送物質、樹脂としては、上記「(1)単層型感光層」における材料の例示と同様である。
電荷発生層中の電荷発生物質の含有量は、電荷発生層の全質量に対して、40質量%以上85質量%以下であることが好ましく、60質量%以上80質量%以下であることがより好ましい。
電荷発生層の平均膜厚は、0.1μm以上1μm以下であることが好ましく、0.15μm以上0.4μm以下であることがより好ましい。
電荷輸送層中の正孔輸送物質の含有量は、電荷輸送層の全質量に対して、25質量%以上70質量%以下であることが好ましく、30質量%以上55質量%以下であることがより好ましい。
正孔輸送物質と樹脂との含有量比は、質量比で4:10~20:10が好ましく、5:10~12:10がより好ましい。
また、上記「(1)単層型感光層」で例示されている添加剤を含有してもよい。
電荷輸送層の平均膜厚は、5μm以上50μm以下であることが好ましく、8μm以上40μm以下であることがより好ましく、10μm以上30μm以下であることが特に好ましい。
[画像形成装置及びこれを用いた画像形成方法]
また、本発明の画像形成装置は、これまで述べてきた電子写真感光体、並びに電子写真感光体上に静電像を形成する像形成手段である帯電手段、露光手段、静電像にトナーを供給する現像手段、及び電子写真感光体からトナー像を紙などの被転写体に転写する転写手段を有することを特徴とする。
図1に、電子写真感光体を備えたプロセスカートリッジを有する画像形成装置の概略構成の一例を示す。
円筒状の電子写真感光体1は、軸2を中心に矢印方向に所定の周速度で回転駆動される。電子写真感光体1の表面は、帯電手段3により、正又は負の所定電位に帯電される。なお、図においては、ローラ型帯電部材によるローラ帯電方式を示しているが、コロナ帯電方式、近接帯電方式、注入帯電方式などの帯電方式を採用してもよい。帯電された電子写真感光体1の表面には、露光手段(不図示)から露光光4が照射され、目的の画像情報に対応した静電潜像が形成される。電子写真感光体1の表面に形成された静電潜像は、現像手段5内に収容されたトナーで現像され、電子写真感光体1の表面にはトナー像が形成される。電子写真感光体1の表面に形成されたトナー像は、転写手段6により、転写材7に転写される。トナー像が転写された転写材7は、定着手段8へ搬送され、トナー像の定着処理を受けて転写材7上に画像を形成し、画像形成装置の外へプリントアウトされる。画像形成装置は、転写後の電子写真感光体1の表面に残ったトナーなどの付着物を除去するための、クリーニング手段9を有していてもよい。また、クリーニング手段を別途設けず、上記付着物を現像手段などで除去する、所謂、クリーナーレスシステムを用いてもよい。画像形成装置は、電子写真感光体1の表面を、前露光手段(不図示)からの前露光光10により除電処理する除電機構を有していてもよい。また、本発明のプロセスカートリッジ11を画像形成装置本体に着脱するために、レールなどの案内手段12を設けてもよい。
本発明の電子写真感光体は、レーザービームプリンター、LEDプリンター、複写機、ファクシミリ、及び、これらの複合機などに用いることができる。
以下、実施例及び比較例を用いて本発明をさらに詳細に説明する。本発明は、その要旨を超えない限り、下記の実施例によって何ら限定されるものではない。なお、以下の実施例の記載において、「部」とあるのは特に断りのない限り質量基準である。
<樹脂1の製造例>
以下の材料を用意した。
・下記式(13)で示されるジオール13.3g
Figure 0007350638000018
・下記式(14)で示されるジオール36.7g
Figure 0007350638000019
・ハイドロサルファイト0.1g
これらを5質量%の水酸化ナトリウム水溶液1100mlに溶解した。これにメチレンクロライド500mlを加えて攪拌しつつ、15℃に保ちながら、次いでホスゲン60.0gを60分かけて吹き込んだ。
ホスゲン吹き込み終了後、分子量調整剤としてp-t-ブチルフェノール1.0gを加えて攪拌して、反応液を乳化させた。乳化後0.3mlのトリエチルアミンを加え、23℃にて1時間攪拌し、重合させた。
重合終了後、反応液を水相と有機相に分離し、有機相をリン酸で中和し、洗液(水相)の導電率が10μS/cm以下になるまで水洗を繰り返した。得られた重合体溶液を、45℃に保った温水に滴下し、溶媒を蒸発除去して白色粉末状沈殿物を得た。得られた沈殿物を濾過し、110℃、24時間乾燥して樹脂1を得た。
得られた樹脂1を1H-NMRで確認した結果、式(13)で示される化合物に由来する構造を30mol%、式(14)で示される化合物に由来する構造を70mol%有する樹脂であった。
<樹脂2~13の製造例>
樹脂1の製造において、使用するジオールを変更し、表1に記載のモル比率の樹脂となるようジオールの量を調整した以外は、樹脂1と同様に製造した。
<電子写真感光体D-1の製造例>
電荷発生物質として、無金属フタロシアニン顔料を3.0部、正孔輸送物質として、下記一般式(15)で示される化合物を60.0部、
Figure 0007350638000020
電子輸送物質として、表2中の(4-1)で示される化合物12.0部と、表2中の(5-1)で示される化合物28.0部、ヘキサメチルジシラザンで表面処理されたシリカ粒子(アエロジルRX200)1.0部と、結着樹脂として重量平均分子量(Mw)30000の樹脂1を100部と、溶剤としてのテトラヒドロフラン800部とを容器内に投入した。
棒状超音波分散器を用いて、容器内の材料と溶剤とを2分間混合し、材料を溶剤に分散させた。さらにボールミルを用いて、材料と溶剤とを50時間混合して、材料を溶剤に分散して単層型感光層用塗布液を調製した。
この単層感光層用塗布液を、導電性基体としてのアルミニウム管上に浸漬塗布し、これを100℃で40分間乾燥することにより、感光層の膜厚が25μmの電子写真感光体D-1を作製した。
<電子写真感光体D-2~D-29の製造例>
結着樹脂(A)、シリカ粒子の添加量、及び電子輸送物質を以下の表3に示すように変更した以外は電子写真感光体D-1の製造例と同様に作製した。なお、電子輸送物質として示される4-1、4-2、5-1、6-1、7-1、8-1、9-1、10-2、11-1、及び12-1は、それぞれ表2中の(4-1)、(4-2)、(5-1)、(6-1)、(7-1)、(8-1)、(9-1)、(10-1)、(11-1)、及び(12-1)で示される化合物を表す。
Figure 0007350638000021
<電子写真感光体D-30の製造例>
結着樹脂として樹脂1を以下の一般式(16)で示される繰り返し単位を有する重量平均分子量(Mw)30,000の樹脂14に変更した以外は電子写真感光体D-29の製造例と同様に作製した。
Figure 0007350638000022
<電子写真感光体31の製造例>
結着樹脂として樹脂1を以下の一般式(17)で示される繰り返し単位を有する重量平均分子量(Mw)30,000の樹脂15に変更した以外は電子写真感光体D-1の製造例と同様に作製した。
Figure 0007350638000023
<電子写真感光体32の製造例>
結着樹脂として樹脂1を以下の般式(18)で示される構造と、一般式(19)で示される構造からなる樹脂16に変更した以外は電子写真感光体D-1の製造例と同様に作製した。
なお、樹脂16中の一般式(18)で示される構造と、一般式(19)で示される構造のモル比率は30:70であり、樹脂16の重量平均分子量(Mw)30,000である。
Figure 0007350638000024
Figure 0007350638000025
<ワックスA-1の製造>
温度計、窒素導入管、攪拌機、ディーンスタークトラップ及びジムロート冷却管を備えた反応容器に、アルコールとしてベヘニルアルコール100部、カルボン酸としてステアリン酸80部を加え、200℃で15時間のエステル化反応を行った。得られたエステル化合物にトルエン20部及びイソプロパノール25部を添加し、エステル化合物の酸価の1.5倍に相当する量の10%水酸化カリウム水溶液190部を加え、70℃で4時間撹拌した。その後、水相部を除去した。
さらに20部のイオン交換水を入れて70℃で1時間撹拌した後、水相部を除去して洗浄を行った。除去した水相のpHが中性になるまで上記洗浄工程を繰り返した。その後、200℃、1kPaの条件で減圧して溶媒を除去して最終目的物であるベヘニルアルコールとステアリン酸のエステル化合物であるステアリン酸ベヘニル(ワックスA-1)を得た。得られたワックスA-1の物性を表4に示す。
<ワックスA-2の製造>
ワックスA-1の製造例において、アルコールとしてエイコシルアルコール、及びカルボン酸として、エイコサン酸をエイコシルアルコールの1.05モル当量加え、窒素気流下220℃で、反応により生じる水を留去しつつ15時間常圧で反応を行って、エステル化粗生成物を得た。
上記以外はワックスA-1の製造例と同様にして、エイコサン酸エイコシル(ワックスA-2)を得た。得られたワックスA-2の物性を表4に示す。
<ワックスA-3の製造>
ワックスA-1の製造例において、アルコールとしてステアリルアルコール、及びカルボン酸として、ベヘン酸をステアリルアルコールの1.05モル当量加え、窒素気流下220℃で、反応により生じる水を留去しつつ15時間常圧で反応を行って、エステル化粗生成物を得た。
上記以外はワックスA-1の製造例と同様にして、ベヘン酸ステアリル(ワックスA-3)を得た。得られたワックスA-3の物性を表4に示す。
<ワックスA-4の製造>
ワックスA-1の製造例において、カルボン酸として、エイコサン酸をベヘニルアルコールの1.05モル当量加え、窒素気流下220℃で、反応により生じる水を留去しつつ15時間常圧で反応を行って、エステル化粗生成物を得た。
上記以外はワックスA-1の製造例と同様にして、エイコサン酸ベヘニル(ワックスA-4)を得た。得られたワックスA-4の物性を表4に示す。
<ワックスA-5の製造>
ワックスA-1の製造例において、アルコールとしてテトラコシルアルコール、及びカルボン酸として、パルミチン酸をテトラコシルアルコールの1.05モル当量加え、窒素気流下220℃で、反応により生じる水を留去しつつ15時間常圧で反応を行って、エステル化粗生成物を得た。
上記以外はワックスA-1の製造例と同様にして、パルミチン酸テトラコシル(ワックスA-5)を得た。得られたワックスA-5の物性を表4に示す。
<ワックスA-6の製造>
ワックスA-1の製造例において、カルボン酸として、ベヘン酸をベヘニルアルコールの1.08モル当量加え、窒素気流下220℃で、反応により生じる水を留去しつつ15時間常圧で反応を行って、エステル化粗生成物を得た。
上記以外はワックスA-1の製造例と同様にして、ベヘン酸ベヘニル(ワックスA-6)を得た。得られたワックスA-6の物性を表4に示す。
Figure 0007350638000026
<トナーT-1の製造>
・重合性単量体:スチレン74部、n-ブチルアクリレート26部
・着色剤:カーボンブラック(商品名:#25B、三菱化学製)7部
・架橋剤:ジビニルベンゼン0.74部
・帯電制御剤:スチレン/アクリル樹脂(商品名:FCA-592P、藤倉化成株式会社製)0.37部
・分子量調整剤:テトラエチルチウラムジスルフィド1部
・マクロモノマー:ポリメタクリル酸エステルマクロモノマー(商品名:AA6、東亜合成化学工業社製、ガラス転移温度Tg=94℃)0.25部
上記材料を通常の攪拌装置で攪拌及び混合した後、メディア型分散機により、均一分散し63℃に加温した。
ここに、20部のワックスA-1を、均一分散した材料に添加、混合、及び溶解して、重合性単量体組成物を得た。
別途、攪拌槽において、室温下で、イオン交換水250部に塩化マグネシウム7.4部を溶解した水溶液に、イオン交換水50部に水酸化ナトリウム4.1部を溶解した水溶液を、攪拌下で徐々に添加して、水酸化マグネシウムコロイド分散液(水酸化マグネシウム3.0部)を調製した。
上記により得られた水酸化マグネシウムコロイド分散液に、室温下で、上記重合性単量体組成物を投入し、60℃に昇温し、液滴が安定するまで攪拌した。そこに重合開始剤としてt-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート(商品名:パーブチルO、日油社製)5部を添加した。その後、インライン型乳化分散機(商品名:マイルダー、太平洋機工社製)を用いて、15,000rpmの回転数で高剪断攪拌して重合性単量体組成物の液滴形成を行った。
上記重合性単量体組成物の液滴が分散した水酸化マグネシウムコロイド分散液を、攪拌翼を装着した反応器内に投入し、89℃まで昇温して温度が一定となるように制御し、重合反応を行った。次いで、重合転化率が98%に達したときに、系内温度を75℃に冷却し、75℃に到達して15分後に、シェル用重合性単量体としてメチルメタクリレート3部、及びイオン交換水10部に溶解した2,2’-アゾビス[2-メチル-N-(1,1-ビス(ヒドロキシメチル)2-ヒドロキシエチル)プロピオンアミド]四水塩(商品名:VA086、和光純薬社製)0.36部を添加した。さらに3時間重合を継続した後、反応を停止し、pH9.5の着色樹脂粒子の水分散液を得た。
この後、着色樹脂粒子の水分散液を80℃とし、窒素ガス流量0.6m/(hr・kg)で5時間ストリッピング処理を行った後、水分散液を25℃まで冷却した。次いで、得られた水分散液を、25℃にて攪拌しながら、硫酸により系のpHを6.5以下にして酸洗浄を行い、濾過により水を分離した後、新たにイオン交換水500部を加えて再スラリー化し水洗浄を行った。その後、再度、脱水と水洗浄を、数回繰り返し行って、固形分を濾過分離した後、乾燥機に入れ、40℃で12時間乾燥し、トナー粒子を得た。
上記により得られたトナー粒子100部に、疎水化された個数平均一次粒径が7nmのシリカ微粒子0.7部、疎水化された個数平均一次粒径が50nmのシリカ微粒子1部を添加し、高速攪拌機(商品名:FMミキサー、日本コークス工業社製)を用いて混合して、トナーT-1を製造した。
<トナーT-2~T-11の製造>
ワックスの種類又は添加量を表5に示す通りに変更したこと以外は、トナーT-1の製造方法と同様にして、トナーT-2~T-11を製造した。なお、ワックスA-7として、パラフィンワックス(商品名:HNP-51、日本精蝋製、融点78℃)を用いた。得られたトナーの特性を表5に示す。
Figure 0007350638000027
[実施例1]
画像形成装置としては、ブラザー社製モノクロレーザープリンターHL-5200を改造した。コロナ帯電器用の電力をプリンターの外部から供給するための電源としては高圧電源コントロールシステム(商品名:Model615-3、トレック社製)を用いた。そして、コロナ帯電器のコロナワイヤーを流れる電流量が500μAになるように調整した。
このプリンター用のトナーカートリッジ内のトナーを抜き取り、その代わりにトナーT-1を充填した。また、ドラムユニットの電子写真感光体を取り外し、その代わりに耐久性評価用に初期の膜厚を測定した電子写真感光体D-1をセットした。
トナーカートリッジ及びドラムユニットを画像形成装置に装着し、温度30℃/湿度80%RHの環境下に24時間以上放置し、以下の評価を行った。結果を表6に示した。
(画像流れ評価)
画像印字比率3%の画像をA4縦サイズ紙にて30,000枚出力した。その後、評価装置への給電を停止し、3日間休止させた。
3日間休止後に再び評価装置に給電を開始し、A4縦サイズ紙にて、格子画像及びアルファベットのEの文字(フォント種:Times,フォントサイズ6ポイント)が繰り返された文字画像(E文字画像)を出力した。得られた画像について、以下の評価のランクに従って、画像欠陥を抑制する効果を目視で評価した。ランクの数字が大きいほど良好であり、ランク5、4及び3は、本発明の画像欠陥の抑制効果が得られているレベルであると判断した。一方、ランク1及び2は、本発明の画像欠陥の抑制効果が得られていないレベルと判断した。
ランク5:格子画像、E文字画像、共に画像欠陥はみられない
ランク4:格子画像が一部かすんでいるが、E文字画像の画像欠陥はみられない
ランク3:格子画像が一部かすんでおり、E文字画像が一部薄くなる
ランク2:格子画像が部分的に消失しており、E文字画像が全面薄くなる
ランク1:格子画像が全面消失しており、E文字画像が全面薄くなる
(耐久性評価)
画像流れ評価で用いた電子写真感光体D-1を中央部の表面の初期からの感光層の膜厚の減少量について評価を行った。その際の膜厚の測定は、フィッシャー製膜厚測定機フィッシャーMMS渦電流法プローブEAW3.3で行った。なお、感光層の膜厚の減少量は、30,000枚の画像出力後の膜厚の減少量を1,000枚あたりに換算した値で評価した。
(低温定着性評価)
上記画像形成装置の定着器の定着温度を任意に設定できるように改造した。この装置を用いて、定着器の定着温度を180℃~230℃の範囲で5℃おきに温調して、ラフ紙であるFOX RIVER BOND紙(110g/m)を用い、印字比率100%のベタ黒画像を出力した。このときベタ画像部の画像中に白抜け部分が存在するか否かを目視で評価し、白抜け部分が発生する最も低い温度をもって、低温定着性の評価とした。
ランク5:190℃未満で白抜けが発生
ランク4:190℃以上200℃未満で白抜けが発生
ランク3:200℃以上210℃未満で白抜けが発生
ランク2:210℃以上220℃未満で白抜けが発生
ランク1:220℃以上で白抜けが発生
[実施例2~9]
電子写真感光体D-1及びトナーT-1を表6に示すように変更した以外は実施例1と同様にし、画像流れ評価、耐久性評価、及び低温定着性評価を行った。結果を表6に示す。表6中、一般式(1)/結着樹脂(A)は、表面層の結着樹脂(A)に対する一般式(1)で示される構造のモル比率を表し、一般式(3)/結着樹脂(B)は、トナーの結着樹脂(B)に対する前記一般式(3)で示されるモノエステル化合物のモル比率を表す。
Figure 0007350638000028
[実施例10~37、比較例1~3]
電子写真感光体D-1及びトナーT-1を表7に示すように変更した以外は実施例1と同様にし、画像流れ評価、耐久性評価、及び低温定着性評価を行った。結果を表7に示す。
Figure 0007350638000029
1 電子写真感光体
2 軸
3 帯電手段
4 露光光
5 現像手段
6 転写手段
7 転写材
8 定着手段
9 クリーニング手段
10 前露光光
11 プロセスカートリッジ
12 案内手段

Claims (12)

  1. 支持体、及び、該支持体上に形成された感光層を有する電子写真感光体と、
    該電子写真感光体の表面露光光を照射して、該電子写真感光体の表面に静電像を形成する露光手段と、
    該電子写真感光体の表面に形成された静電トナーで現像して、該電子写真感光体の表面にトナー像形成する現像手段と、
    該電子写真感光体からトナー像を転写する転写手段と
    を少なくとも有する画像形成装置であって、
    該電子写真感光体の表面層が、結着樹脂(A)を含有
    該トナーが結着樹脂(B)及びワックスを含有するトナー粒子を有
    該結着樹脂(A)が、下記一般式(1)で示される構造、及び、下記一般式(2)で示される構造を有し、
    (一般式(1)及び一般式(2)中、R11及びR12並びにR21及びR24は、それぞれ独立、水素原子、又は、メチル基を示す。R22及びR23は、それぞれ独立、水素原子、メチル基、エチル基、又は、フェニル基を示、又は22とR23とが結合して形成された炭素原子を含むシクロアルキリデン基を示す。)
    該ワックスが、下記一般式(3)で示されるモノエステル化合物を含有する
    31-COO-R32 (3)
    (一般式(3)中、R31及びR32は、それぞれ独立に、炭素数10~30のアルキル基を示す。)
    ことを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記結着樹脂(A)中の前記一般式(1)で示される構造と記一般式(2)で示される構造のモル比率が、25:75~70:30である請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 前記一般式(2)中22がメチル基であり、R23がエチル基である請求項1又は2に記載の画像形成装置。
  4. 前記表面層がシリカ粒子を含有する請求項1~のいずれか一項に記載の画像形成装置。
  5. 前記表面層中の前記シリカ粒子の含有量が、前記表面層中の前記結着樹脂(A)100質量部に対して0.5質量部以上15質量部以下である請求項に記載の画像形成装置。
  6. 前記表面層が、下記一般式(4)で示される電子輸送物質、下記一般式(5)で示される電子輸送物質、下記一般式(6)で示される電子輸送物質、下記一般式(7)で示される電子輸送物質、下記一般式(8)で示される電子輸送物質、下記一般式(9)で示される電子輸送物質、下記一般式(10)で示される電子輸送物質、下記一般式(11)で示される電子輸送物質、及び、下記一般式(12)で示され電子輸送物質からなる群より選ばれる少なくと一つの電子輸送物質を含有する請求項1~のいずれか一項に記載の画像形成装置。
    (一般式(4)~一般式(12)中、R41~R44、R51、R52、R61、R62、R71~R73、R101、R102 及び121~R124は、それぞれ独立に、水素原子、又は、炭素数1~6のアルキル基を示す。R63は、水素原子、ハロゲン原子、又は、炭素数1~6のアルキル基を示す。R74、R81 びR82は、それぞれ独立に、炭素数1~6のアルキル基、又は、ハロゲン原子又は炭素数1~6のアルキル基を有してもよいフェニル基を示す。R91は、水素原子、又は、ハロゲン原子を有してもよい炭素数1~6のアルキル基を示す。R111 及び112は、それぞれ独立に、ハロゲン基を有してもよい炭素数1~6のアルキル基、ハロゲン基は炭素数1~6のアルキル基を有してもよいフェニル基、又は、ハロゲン基は炭素数1~6のアルキル基を有してもよいベンジル基を示す。)
  7. 前記感光層が、電荷発生物質、正孔輸送物質、電子輸送物質、及び前記結着樹脂(A)を含有する単層型感光層である請求項1~のいずれか一項に記載の画像形成装置。
  8. 記一般式(3)で示されるモノエステル化合物の1分子あたりの炭素数が、36以上44以下である、請求項1~のいずれか一項に記載の画像形成装置。
  9. 記一般式(3)で示されるモノエステル化合物の融点が、60℃以上75℃以下である請求項1~のいずれか一項に記載の画像形成装置。
  10. 記一般式(3)で示されるモノエステル化合物の酸価が1.0mgKOH/g以下である請求項1~のいずれか一項に記載の画像形成装置。
  11. 前記トナー粒子中の前記一般式(3)で示されるモノエステル化合物の含有量が、前記トナー粒子中の前記結着樹脂(B)100質量部に対して10質量部以上30質量部以下である、請求項1~10のいずれか一項に記載の画像形成装置。
  12. 子写真感光体の表面露光光を照射して、該電子写真感光体の表面に静電像を形成する露光工程と、
    該電子写真感光体の表面に形成された静電をトナーで現像して、該電子写真感光体の表面にトナー形成する現像工程と、
    該電子写真感光体からトナー像を転写する転写工程
    を少なくとも有する画像形成方法であって、
    該電子写真感光体が、支持体、及び、該支持体上に形成された感光層を有し、
    該電子写真感光体の表面層が、結着樹脂(A)を含有
    該トナーが結着樹脂(B)及びワックスを含有するトナー粒子を有
    該結着樹脂(A)が、下記一般式(1)で示される構造、及び、下記一般式(2)で示される構造を有し、
    (一般式(1)及び一般式(2)中、R11及びR12並びにR21及びR24は、それぞれ独立、水素原子、又は、メチル基を示す。R22及びR23は、それぞれ独立、水素原子、メチル基、エチル基、又は、フェニル基を示、又は22とR23とが結合して形成された炭素原子を含むシクロアルキリデン基を示す。)
    該ワックスが、下記一般式(3)で示されるモノエステル化合物を含有する
    31-COO-R32 (3)
    (一般式(3)中、R31及びR32は、それぞれ独立に、炭素数10~30のアルキル基を示す。)
    ことを特徴とする画像形成方法。
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