JP5552927B2 - トナー、現像剤、現像剤入り容器、プロセスカートリッジ及び画像形成方法、画像形成装置 - Google Patents
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Description
また、電子写真法における定着方式としては、熱効率に優れること、ダウンサイジングの点から、加熱ローラーを直接記録媒体上のトナー像に圧接することにより定着する方法、即ち、熱ローラー定着方式がエネルギー効率の良さから広く用いられている。このように、省エネルギーという環境への配慮から、定着に用いる熱ローラーの消費電力の削減が望まれている。
この問題を解決するため、イソシアネート基含有プレポリマー(A)の水系媒体中でのアミン類(B)による伸長反応および/または架橋反応により形成された粒子からなる乾式トナーが知られている(特許文献1参照)。
このようなトナーは、バインダー樹脂としてポリエステル樹脂を用いることにより比較的低温定着性には優れるが、バインダー樹脂に高分子量成分を持たせるだけでは、耐ホットオフセット性に対する要求を満足することはできず、トナー中に離型剤を含有することが必要となっている。
中でも、ポリエステル樹脂との極性差が大きく、定着部材と画像の分離性に優れ、溶融粘性が低く、トナー中から定着部材に対して迅速に染み出すという点から、炭化水素系ワックスが耐オフセット性を向上させる効果が大きい。
一方、トナーを構成する材料を含有する液体(トナー材料液)を水系媒体中で乳化又は分散させる工程を経て得られたトナーにおいては、トナー材料液の分散質の体積最頻粒径が得られる母体粒子の組成、粒径の均一性に対して影響を与えることが明らかになっている(特許文献9参照)。
このとき、トナー材料液に含まれる離型剤も母体粒子の均一性に対して与える影響が大きい。なお、母体粒子の組成、粒径が不均一であると、トナーの帯電性、流動性、定着性のばらつきが大きくなり、未帯電トナーによる画像のかぶりや、非画像部へのトナーの飛散、地汚れの発生、トナー構成成分の現像部への固着、定着部材へのオフセット等が生じやすくなる。このため、安定して、高品位な画像を得ることは困難となる。したがって、離型剤を微分散化させることが望まれている。
また、ポリエステル樹脂の溶解性が高いこと、除去が容易であることから、有機溶媒としては、比較的極性が高く、沸点が低い有機溶媒を用いることが多い。その中でも、主成分として、酢酸エチル等のエステル系溶媒、メチルエチルケトン等のケトン系溶媒を用いることが多い。しかしながら、このような有機溶媒を用いた場合、有機溶媒と炭化水素系ワックスとの親和性がさらに低下する傾向にあるため、トナー組成液中で炭化水素系ワックスを微分散させることが一層困難となる。
例えば、特許文献10では、保存安定性、キャリアスペント、感光体フィルミングに対し、220℃における加熱減量を規定する事で改善効果を示しているが、この温度における加熱減量を満足していなくても、ワックス種や、水系造粒によるトナー製法の場合、上記不具合が発生しない場合がある。むしろ、上記加熱減量特性を満たしている場合でも、高速印刷においては部材汚染が不十分であり、且つ、高速印刷時の転写媒体の分離性に対しても不十分である事が判り、且つ、前記加熱減量を満足していなくても、本願請求の範囲を満たす事で部材汚染に効果がある事が判明した。
また、それに対して、単純に高融点の炭化水素系ワックスを使用した場合は、逆に所望の離型性を得る事が難しくなり、ホットオフセットの発生や光沢の低下等画像品質を低下させるものであった。
したがって、単純に炭化水素系ワックスの融点を規定するだけでは、機内汚染と所望の定着性を確保するには至っていないのが実状である。
また、高速印刷をする場合の画像は、画像面積率が高いフルカラー画像が殆どであり、定着工程で加熱媒体と転写媒体を高速で確実に分離する必要があるのに対しては、ワックスによる離型性の確保と機内汚染の両立は、最も重要な課題となっている。
しかし、ポリエステルを用いた重合トナーにおいては、トナー材料と離型剤が相溶し、離型性および定着性が悪化するという課題がある。
本発明のトナーは、結着樹脂及び離型剤を含有するトナー材料が有機溶媒に溶解乃至分散されている液を、水系媒体中に乳化乃至分散させることにより製造されている母体粒子を有するトナーであって、前記結着樹脂は、ポリエステル樹脂を含有し、前記離型剤は、合成エステル系ワックスに対して炭化水素系ワックスを重量比1/9〜9/1で加熱溶融混合したものであって、前記炭化水素系ワックスは、透明融点60〜95℃であり、かつ、前記合成エステル系ワックスは、透明融点65〜90℃であり、直鎖状モノエステルおよび分岐構造を有するエリスリトール系エステルからなり、前記離型剤のDSC測定を行った際に、二回目の昇温時における炭化水素ワックスのガラス転移温度(Tg)をTg1、合成エステルワックスのTgをTg2、前記離型剤のTgをTg1+2としたとき、Tg1>Tg1+2、かつ、Tg2>Tg1+2という関係を有することを特徴とする。
また、本発明のトナーは、さらに、前記離型剤のDSC測定を行った際に、二回目の昇温時における炭化水素ワックスのガラス転移温度(Tg)をTg1、合成エステルワックスのTgをTg2、前記離型剤のTgをTg1+2としたとき、Tg1−Tg1+2>0.5、かつ、Tg2−Tg1+2>1.0という関係を有することを特徴とする。
また、本発明のトナーは、さらに、前記合成エステル系ワックスは、透明融点が72〜80℃であって、かつ、直鎖脂肪酸と一価の高級アルコールから合成される直鎖モノエステルおよび直鎖脂肪酸と多価アルコールから合成される飽和エステルを含むことを特徴とする。
また、本発明のトナーは、さらに、前記炭化水素系ワックスが、透明融点70〜88℃であることを特徴とする。
また、本発明のトナーは、さらに、前記結着樹脂として、少なくともエステル結合および該エステル結合以外の結合単位を含む変性ポリエステル、もしくは該変性ポリエステルを生成可能な樹脂前駆体を含有するものであることを特徴とする。
また、本発明のトナーは、さらに、前記変性ポリエステルを生成可能な樹脂前駆体として、活性水素基を有する化合物と、該化合物の活性水素基と反応可能な官能基を有するポリエステルを含有するものであることを特徴とする。
また、本発明のトナーは、さらに、前記変性ポリエステルが、少なくともエステル結合およびウレア結合を含むことを特徴とする。
本発明の現像剤入り容器は、電子写真法の潜像の画像形成に用いるトナーが充填されている現像剤入り容器において、上述のいずれかに記載のトナーを含むことを特徴とする。
本発明の画像形成装置は、静電潜像を担持する静電潜像担持体と、静電潜像担持体上に静電潜像を形成する露光装置と、前記静電潜像をトナーを用いて現像して可視像を形成する現像装置と、前記可視像を記録媒体に転写する転写装置と、前記記録媒体に転写された転写像を定着させる定着装置とを少なくとも含む画像形成装置であって、前記トナーが、上述のいずれかに記載のトナーであることを特徴とする。
本発明のトナーは、結着樹脂及び離型剤を含有するトナー材料が有機溶媒に溶解乃至分散されている液(以下、「トナー材料液」という)を水系媒体中に乳化乃至分散させることにより製造されている母体粒子を有し、このとき離型剤は合成エステル系ワックスに対して炭化水素系ワックスを加熱溶融混合したものである。これによりワックスをトナー材料液に微分散することができるとともに、高い離型性、低温定着性、低揮発性を保持することができる。
まず、トナー30gを300mlの酢酸エチルに投じ、35℃の条件下30分間攪拌し、得られた溶解液を目開き0.2μmのメンブランフィルターでろ過することにより、樹脂成分を取り除く。次に得られた酢酸エチル不溶分から、ソックスレー抽出器によりヘキサン可溶分の抽出を行う。酢酸エチル不溶分を内径が24mmφの円筒ろ紙に入れ抽出管にセットし、フラスコにはヘキサン300mlを入れた冷却器を取り付けた一式のフラスコ部分をマントルヒーターに入れ、70℃でヘキサンを還流させ、冷却管からのヘキサンが酢酸エチル不溶分に滴下され、ヘキサン可溶分がフラスコ中に抽出されるようにした。10時間抽出後に、抽出液のヘキサンを減圧下留去することで、相溶したワックスを抽出できる。
さらに、この残留分をクロロホルムに溶解して、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)測定用の試料とし、GPC測定装置(東ソー製GPC・HLC−8120)に注入した。GPCの溶出液排出口にフラクションコレクターを配置し、所定のカウントごとに溶出液を採取し、GPCクロマトグラフのピークが得られた部分に相当する溶出液をまとめ、これらからクロロホルムを留去して溶出分を得た。次いで溶出分について、5mlの重クロロホルム(クロロホルム−D1、メルク社製)に50mgのサンプルを溶解させ、溶液を5mm径のNMR用ガラス管に入れ、核磁気共鳴装置(JNM−ECX、日本電子株式会社製)を用いて、25℃の温度で256回積算を行いスペクトルを得た。得られたスペクトルのピークの帰属を行い、160ppm付近にエステル基のカルボニル(C=O結合)由来のシグナルが見られるものが、合成エステル系ワックス、160ppm付近にシグナルが見られないものは炭化水素系ワックスとして得られる。このようにして、トナーから合成エステル系ワックスと炭化水素系ワックスを抽出することができる。
炭化水素系ワックスとしては、例えば、パラフィンワックス、サゾールワックス、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、マイクロクリスタリンワックス等のポリオレフィンワックス等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
合成エステル系ワックスは、直鎖モノカルボン酸と、一価の高級アルコールもしくは多価のアルコールを脱水縮合して得られる。直鎖脂肪酸としては、例えば、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。
一価の高級アルコールとしては、例えば、カプリルアルコール、カプリックアルコール、ラウリルアルコール、ミリスチルアルコール、セチルアルコール、ステアリルアルコール、アラチジルアルコール、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。
多価のアルコールとしては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,5−ペンタンジオール、1,6−へキサンジオール、ネオペンチルグリコール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、ソルビトール、1,2,3,6−ヘキサンテトロール、1,4−ソルビタン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、1,2,4−ブタントリオール、1,2,5−ペンタトリオール、グリセロール、2−メチルプロパントリオール、2−メチル−1,2,4−ブタントリオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、1,3,5−トリヒドロキシベンゼン等が挙げられる。
本発明において、離型剤は合成エステル系に対して炭化水素系ワックスを重量比1/9〜9/1で加熱溶融混合したもので、8/2〜5/5がさらに好ましい。炭化水素系ワックスの重量比5を超える場合、離型剤に対する炭化水素系ワックスの含有量が大きくなり、トナーからのワックスの揮発量が増加することがある。
ポリエステル樹脂が有する活性水素基としては、水酸基(アルコール性水酸基、フェノール性水酸基)、アミノ基、カルボキシル基、メルカプト基等が挙げられるが、アルコール性水酸基が好ましい。
ポリエステル樹脂及びポリエステルプレポリマーは、低温定着性、耐ホットオフセット性の面で、少なくとも一部が相溶していることが好ましい。したがって、ポリエステル樹脂及びポリエステルプレポリマーの組成が類似していることが好ましい。
水酸基を有するポリエステル樹脂とポリイソシアネートを反応させる際の水酸基に対するイソシアネート基の当量比は、通常、1〜5であり、1.2〜4が好ましく、1.5〜2.5がさらに好ましい。この当量比が5を超えると、低温定着性が低下することがあり、1未満では、後述する架橋及び/又は伸長反応により得られる変性ポリエステル樹脂中のウレア含量が低下して、耐ホットオフセット性が低下することがある。
また、ポリエステルプレポリマー1分子当たりのイソシアネート基数(平均値)は、通常、1個以上であり、1.5〜3個が好ましく、1.8〜2.5個がさらに好ましい。このイソシアネート基数が1個未満では、架橋及び/又は伸長後の変性ポリエステル樹脂の分子量が低くなり、耐ホットオフセット性が低下することがある。
ポリエステルプレポリマーに対するポリエステル樹脂の重量比は、通常、5/95〜50/50であり、10/90〜30/70がさらに好ましく、12/88〜25/75が特に好ましい。5〜30重量%であることが好ましい。この含有量が5/95未満では、耐ホットオフセット性が低下すると共に、耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になることがあり、50/50を超えると、低温定着性に劣ることがある。
架橋剤及び/又は伸長剤としては、アミン類を用いることができる。アミン類としては、2価のアミン、3価以上のアミン、アミノアルコール、アミノメルカプタン、アミノ酸等が挙げられる。2価のアミンとしては、芳香族ジアミン(例えば、フェニレンジアミン、ジエチルトルエンジアミン、4,4'−ジアミノジフェニルメタン等);脂環式ジアミン(例えば、4,4'−ジアミノ−3,3'−ジメチルジシクロヘキシルメタン、ジアミノシクロヘキサン、イソホロンジアミン等);脂肪族ジアミン(エチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン等)等が挙げられる。3価以上のアミンとしては、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラアミン等が挙げられる。アミノアルコールとしては、エタノールアミン、ヒドロキシエチルアニリン等が挙げられる。アミノメルカプタンとしては、アミノエチルメルカプタン、アミノプロピルメルカプタン等が挙げられる。アミノ酸としては、アミノプロピオン酸、アミノカプロン酸等が挙げられる。また、アミン類としては、アミノ基をブロックしたもの(例えば、ケトン類(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)でブロックしたケチミン化合物、オキサゾリン化合物)を用いてもよい。中でも、2価のアミン又は2価のアミンと少量の3価以上のアミンの混合物が好ましい。
架橋及び/又は伸長反応させる際のポリエステルプレポリマーのイソシアネート基に対するアミン類のアミノ基の当量比は、1/3〜3であることが好ましくは、1/2〜2がさらに好ましく、2/3〜1.5が特に好ましい。この当量比が3を超える場合及び1/3未満である場合は、変性ポリエステル樹脂の分子量が低下し、耐ホットオフセット性が低下することがある。
本発明においては、母体粒子中の離型剤の含有量が1〜20重量%であることが好ましく、3〜10重量%がさらに好ましい。この含有量が1重量%未満であると、離型剤の効果が十分得られず、耐オフセット性が低下することがあり、20重量%を超えると、トナーの流動性が低下したり、現像装置に固着したりすることがある。なお、離型剤の含有量は、融点と同様に、DSCの吸熱ピーク測定により求められる。具体的には、まず、所定の重量の離型剤のDSC測定を予め行って、離型剤の単位重量当たりの融解熱量Qw[J/mg]を求める。次に、所定の重量の母体粒子のDSC測定を同様に行って、離型剤の吸熱ピークの面積から、単位重量の母体粒子中に含まれる離型剤の融解熱量Qt[J/mg]を求める。これにより、母体粒子中の離型剤の含有量W(x)は、W(x)=Qt/Qw×100[重量%]から求められる。
着色剤としては、公知の染料及び顔料の中から目的に応じて適宜選択することができ、例えば、カーボンブラック、ニグロシン染料、鉄黒、ナフトールイエローS、ハンザイエロー(10G、5G、G)、カドミウムイエロー、黄色酸化鉄、黄土、黄鉛、チタン黄、ポリアゾイエロー、オイルイエロー、ハンザイエロー(GR、A、RN、R)、ピグメントイエローL、ベンジジンイエロー(G、GR)、パーマネントイエロー(NCG)、バルカンファストイエロー(5G、R)、タートラジンレーキ、キノリンイエローレーキ、
アンスラザンイエローBGL、イソインドリノンイエロー、ベンガラ、鉛丹、鉛朱、カドミウムレッド、カドミウムマーキュリレッド、アンチモン朱、パーマネントレッド4R、パラレッド、ファイセーレッド、パラクロロオルトニトロアニリンレッド、リソールファストスカーレットG、ブリリアントファストスカーレット、ブリリアントカーンミンBS、パーマネントレッド(F2R、F4R、FRL、FRLL、F4RH)、ファストスカーレットVD、ベルカンファストルビンB、ブリリアントスカーレットG、リソールルビンGX、パーマネントレッドF5R、ブリリアントカーミン6B、ポグメントスカーレット3B、ボルドー5B、トルイジンマルーン、パーマネントボルドーF2K、ヘリオボルドーBL、ボルドー10B、ボンマルーンライト、ボンマルーンメジアム、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、ローダミンレーキY、アリザリンレーキ、チオインジゴレッド
B、チオインジゴマルーン、オイルレッド、キナクリドンレッド、ピラゾロンレッド、ポリアゾレッド、クロムバーミリオン、ベンジジンオレンジ、ペリノンオレンジ、オイルオレンジ、コバルトブルー、セルリアンブルー、アルカリブルーレーキ、ピーコックブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー、インダンスレンブルー(RS、BC)、インジゴ、群青、紺青、アントラキノンブルー、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ、コバルト紫、マンガン紫、ジオキサンバイオレット、アントラキノンバイオレット、クロムグリーン、ジンクグリーン、酸化クロム、ピリジアン、エメラルドグリーン、ピグメントグリーンB、ナフトールグリーンB、グリーンゴールド、アシッドグリーンレーキ、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、アントラキノングリーン、酸化チタン、亜鉛華、リトボン等が挙げられ、2種以上併用してもよい。
着色剤は、樹脂と複合化されたマスターバッチとして使用してもよい。このような樹脂としては、例えば、ポリエステル、スチレン又はその置換体の重合体、スチレン系共重合体、ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸ブチル、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、エポキシ樹脂、エポキシポリオール樹脂、ポリウレタン、ポリアミド、ポリビニルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、脂肪族炭化水素樹脂、脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックス等が挙げられ、2種以上併用してもよい。
帯電制御剤としては、市販品を用いてもよく、例えば、ニグロシン系染料のボントロン03、4級アンモニウム塩のボントロンP−51、含金属アゾ染料のボントロンS−34、オキシナフトエ酸系金属錯体のE−82、サリチル酸系金属錯体のE−84、フェノール系縮合物のE−89(以上、オリエント化学工業社製)、4級アンモニウム塩モリブデン錯体のTP−302、TP−415(以上、保土谷化学工業社製)、4級アンモニウム塩のコピーチャージPSY VP2038、トリフェニルメタン誘導体のコピーブルーPR、4級アンモニウム塩のコピーチャージ NEG VP2036、コピーチャージ NX VP434(以上、ヘキスト社製)、LRA−901、ホウ素錯体であるLR−147(日本カーリット社製)、銅フタロシアニン、ペリレン、キナクリドン、アゾ系顔料、スルホン酸基、カルボキシル基、4級アンモニウム塩基等の官能基を有する高分子系の化合物等が挙げられる。
無機微粒子は、トナーに流動性、現像性、帯電性等を付与するための外添剤として用いられる。無機微粒子としては、例えば、シリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化スズ、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ベンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素等が挙げられ、2種以上併用してもよい。
無機微粒子は、一次粒径が5nm〜2μmであることが好ましく、5〜500nmがさらに好ましい。
トナー中の無機微粒子の含有量は、0.01〜5.0重量%であることが好ましく、0.01〜2.0重量%がさらに好ましい。
クリーニング性向上剤は、転写後に感光体や一次転写媒体に残存するトナーを除去しやすくするために用いられる。クリーニング性向上剤としては、例えば、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム等の脂肪酸金属塩、ポリメタクリル酸メチル微粒子、ポリスチレン微粒子等のソープフリー乳化重合により製造されたポリマー微粒子等が挙げられる。ポリマー微粒子は、比較的粒度分布が狭いものが好ましく、体積平均粒径が0.01〜1μmであることが好ましい。
磁性材料としては、例えば、鉄粉、マグネタイト、フェライト等が挙げられる。なお、磁性材料は、トナーの色調の点から、白色のものが好ましい。
従来、例えば、粒径が大きいトナーの方が速やかに消費される結果、長時間の画像形成動作の後には、粒径が小さいトナーの含有率が上昇する現象が生じることがあった。また、一成分現像剤として用いた場合も、トナーの収支が行われても、トナーの粒径の変動が少なくなると共に、現像ローラーへのトナーのフィルミングや、トナーを薄層化するためのブレード等の部材へのトナーの融着を抑制することができる。その結果、現像装置の長期の使用(攪拌)においても、良好で安定した現像性及び画像が得られる。
一方、母体粒子のDvが6μmを超える場合及びDv/Dnが1.25を超える場合には、高解像で高画質の画像を得ることが難しくなると共に、現像剤中のトナーの収支が行われた場合に、トナーの粒径の変動が大きくなることが多い。
本発明のトナーは、針入度が15mm以上であることが好ましく、20〜30mmがさらに好ましい。針入度が15mm未満であると、耐熱保存性が低下することがある。なお、針入度は、針入度試験(JIS K2235−1991)により測定される。具体的には、50mlのガラス容器にトナーを充填し、50℃の恒温槽に20時間放置した後、室温まで冷却し、針入度試験を行う。なお、針入度の値が大きい程、耐熱保存性が優れる。
また、低温定着性の観点から、定着下限温度が150℃未満であると共に、オフセット未発生温度が200℃以上であることが好ましい。なお、定着下限温度とは、画像形成装置を用いて複写テストを行い、得られた定着画像をパットで擦った後の画像濃度の残存率が70%以上となる定着ロールの温度を意味する。また、オフセット未発生温度は、例えば、画像形成装置を用いて、イエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの各単色、並びに中間色として、レッド、ブルー及びグリーンの各単色のベタ画像が現像されるように調整し、定着ベルトの温度を変化させて、オフセットが発生しない温度を測定する。
本発明のトナーは、特に限定されないが、着色剤の種類を適宜選択することにより、ブラックトナー、シアントナー、マゼンタトナー及びイエロートナーの少なくとも一つとすることができる。
(1)トナー材料液の調製
トナー材料を有機溶媒に溶解乃至分散させることにより、トナー材料液を調製する。有機溶媒は、特に限定されないが、除去が容易であることから、沸点が150℃未満であることが好ましく、例えば、トルエン、キシレン、ベンゼン、四塩化炭素、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、1,1,2−トリクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロホルム、モノクロロベンゼン、ジクロロエチリデン、酢酸メチル、酢酸エチル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等が挙げられ、二種以上併用してもよい。中でも、ポリエステル樹脂の溶解性に優れることから、有機溶媒は、溶解度パラメーターが8〜9.8cal1/2・m−3/2であることが好ましく、8.5〜9.5cal1/2・m−3/2がさらに好ましい。さらには、離型剤の変性基との相互作用性が大きく、離型剤の結晶成長を効果的に抑制することができるため、エステル系溶媒及びケトン系溶媒が好ましく、除去が容易であることから、酢酸エチル、メチルエチルケトンが特に好ましい。
有機溶媒の使用量は、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、トナー材料100重量部に対して、40〜300重量部であることが好ましく、60〜140重量部がさらに好ましく、80〜120重量部が特に好ましい。
本発明において、トナー材料液の調製する際には、結着樹脂及び離型剤を有機溶媒中に加熱溶解させた後に、加熱溶解させた液を冷却することが好ましい。これにより、離型剤をさらに良好に分散させることができる。
水系媒体は、例えば、樹脂微粒子を水性溶媒に分散させることにより調製することができる。水性溶媒中の樹脂微粒子の添加量は、目的に応じて適宜選択することができるが、0.5〜10重量%であることが好ましい。
水性溶媒としては、例えば、水、水と混和可能な溶剤等が挙げられ、二種以上併用してもよいが、中でも、水が好ましい。水と混和可能な溶剤としては、例えば、アルコール(例えば、メタノール、イソプロパノール、エチレングリコール等)、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、セルソルブ類、低級ケトン類(例えば、アセトン、メチルエチルケトン等)等が挙げられる。
樹脂微粒子の材料としては、水性溶媒中で分散することが可能な樹脂であれば、特に限定されないが、例えば、ビニル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ケイ素樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、アニリン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリカーボネート樹脂等の熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂が挙げられ、二種以上併用してもよい。中でも、微細な球状の樹脂粒子の水性分散液が得られやすいことから、ビニル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂及びポリエステル樹脂が好ましい。なお、ビニル樹脂は、ビニルモノマーを単独重合又は共重合することにより得られる樹脂であり、例えば、スチレン−(メタ)アクリル酸エステル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、(メタ)アクリル酸−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、スチレン−(メタ)アクリル酸共重合体等が挙げられる。
また、不飽和基を2個以上有する単量体を用いて、樹脂微粒子を形成することもできる。不飽和基を2個以上有する単量体としては、例えば、メタクリル酸のエチレンオキシド付加物の硫酸エステルのナトリウム塩、ジビニルベンゼン、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート等が挙げられる。
(a)ビニルモノマーを出発原料として、懸濁重合法、乳化重合法、シード重合法及び分散重合法のいずれかの重合反応により、直接、樹脂微粒子の水性分散液を調製する方法。
(b)ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂等の重付加乃至縮合系樹脂の前駆体(モノマー、オリゴマー等)又はその溶剤溶液を適当な分散剤の存在下、水性媒体中に分散させた後、加熱又は硬化剤を添加して硬化させて、樹脂微粒子の水性分散液を調製する方法。
(c)ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂等の重付加乃至縮合系樹脂の前駆体(モノマー、オリゴマー等)又はその溶剤溶液(液体であることが好ましく、加熱により液状化してもよい。)中に適当な乳化剤を溶解させた後、水を加えて転相乳化させて、樹脂微粒子の水性分散液を調製する方法。
(d)予め重合反応(例えば、付加重合、開環重合、重付加、付加縮合、縮合重合等)により合成した樹脂を機械回転式又はジェット式等の微粉砕機を用いて粉砕し、分級することによって樹脂微粒子を得た後、適当な分散剤の存在下、水中に分散させて、樹脂微粒子
の水性分散液を調製する方法。
(e)予め重合反応(例えば、付加重合、開環重合、重付加、付加縮合、縮合重合等)により合成した樹脂を溶剤に溶解させた樹脂溶液を霧状に噴霧することにより樹脂微粒子を形成した後、樹脂微粒子を適当な分散剤の存在下、水中に分散させて、樹脂微粒子の水性分散液を調製する方法。
(f)予め重合反応(例えば、付加重合、開環重合、重付加、付加縮合、縮合重合等)により合成した樹脂を溶剤に溶解させた樹脂溶液に貧溶剤を添加する、又は予め溶剤に加熱溶解させた樹脂溶液を冷却することにより樹脂微粒子を析出させ、溶剤を除去して樹脂微粒子を形成した後、樹脂微粒子を適当な分散剤の存在下、水中に分散させて、樹脂微粒子の水性分散液を調製する方法。
(g)予め重合反応(例えば、付加重合、開環重合、重付加、付加縮合、縮合重合等)により合成した樹脂を溶剤に溶解させた樹脂溶液を、適当な分散剤の存在下、水性媒体中に分散させた後、加熱、減圧等によって溶剤を除去して、樹脂微粒子の水性分散液を調製する方法。
(h)予め重合反応(例えば、付加重合、開環重合、重付加、付加縮合、縮合重合等)により合成した樹脂を溶剤に溶解させた樹脂溶液中に適当な乳化剤を溶解させた後、水を加えて転相乳化させて、樹脂微粒子の水性分散液を調製する方法。
陰イオン性界面活性剤としては、例えば、アルキルベンゼンスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、リン酸エステル等が挙げられ、フルオロアルキル基を有するものが好ましい。フルオロアルキル基を有する陰イオン性界面活性剤としては、例えば、炭素数2〜10のフルオロアルキルカルボン酸又はその金属塩、パーフルオロオクタンスルホニルグルタミン酸ジナトリウム、3−[ω−フルオロアルキル(炭素数6〜11)オキシ]−1−アルキル(炭素数3〜4)スルホン酸ナトリウム、3−[ω−フルオロアルカノイル(炭素数6〜8)−N−エチルアミノ]−1−プロパンスルホン酸ナトリウム、フルオロアルキル(炭素数11〜20)カルボン酸又はその金属塩、パーフルオロアルキルカルボン酸(炭素数7〜13)又はその金属塩、パーフルオロアルキル(炭素数4〜12)スルホン酸又はその金属塩、パーフルオロオクタンスルホン酸ジエタノールアミド、N−プロピル−N−(2−ヒドロキシエチル)パーフルオロオクタンスルホンアミド、パーフルオロアルキル(炭素数6〜10)スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩、パーフルオロアルキル(炭素数6〜10)−N−エチルスルホニルグリシン塩、モノパーフルオロアルキル(炭素数6〜16)エチルリン酸エステル等が挙げられる。また、フルオロアルキル基を有する陰イオン性界面活性剤の市販品としては、例えば、サーフロンS−111、S−112、S−113(以上、旭硝子社製);フロラードFC−93、FC−95、FC−98、FC−129(以上、住友3M社製);ユニダインDS−101、DS−102(以上、ダイキン工業社製);メガファックF−110、F−120、F−113、F−191、F−812、F−833(以上、大日本インキ化学工業社製);エクトップEF−102、103、104、105、112、123A、123B、306A、501、201、204(トーケムプロダクツ社製);フタージェントF−100、F150(ネオス社製)等が挙げられる。
非イオン性界面活性剤としては、例えば、脂肪酸アミド誘導体、多価アルコール誘導体
等が挙げられる。
両性界面活性剤としては、例えば、アラニン、ドデシルビス(アミノエチル)グリシン、ビス(オクチルアミノエチル)グリシン、N−アルキル−N,N−ジメチルアンモニウムべタイン等が挙げられる。
高分子系保護コロイドとしては、例えば、酸モノマー、水酸基を有する(メタ)アクリル系モノマー、ビニルアルコールのエーテル、ビニルアルコールとカルボキシル基を有する化合物のエステル、アミド結合を有するモノマー、アミド結合を有するモノマーのメチロール化物、酸塩化物モノマー、窒素原子又は窒素原子を含有する複素環を有するモノマー等の単独重合体又は共重合体、ポリオキシエチレン系樹脂、セルロース類等が挙げられる。
水酸基を有する(メタ)アクリル系モノマーとしては、例えば、アクリル酸β−ヒドロキシエチル、メタクリル酸β−ヒドロキシエチル、アクリル酸β−ヒドロキシプロビル、メタクリル酸β−ヒドロキシプロピル、アクリル酸γ−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸γ−ヒドロキシプロピル、アクリル酸3−クロロ−2−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸3−クロロ−2−ヒドロキシプロピル、ジエチレングリコールモノアクリレート、ジエチレングリコールモノメタクリレート、グリセリンモノアクリレート、グリセリンモノメタクリレート、N−メチロールアクリルアミド、N−メチロールメタクリルアミド等が挙げられる。
ビニルアルコールのエーテルとしては、例えば、ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルプロピルエーテル等が挙げられる。
ビニルアルコールとカルボキシル基を有する化合物のエステルとしては、例えば、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル等が挙げられる。
アミド結合を有するモノマーとしては、例えば、アクリルアミド、メタクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド酸等が挙げられる。
前記酸塩化物モノマーとしては、例えば、アクリル酸塩化物、メタクリル酸塩化物等が挙げられる。
窒素原子又は窒素原子を含有する複素環を有するモノマーとしては、例えば、ビニルビリジン、ビニルピロリドン、ビニルイミダゾール、エチレンイミン等が挙げられる。
セルロース類としては、例えば、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース等が挙げられる。
樹脂微粒子の水性分散液を調製する際には、必要に応じて、分散安定剤を用いることができる。分散安定剤としては、例えば、リン酸カルシウム塩等の酸、アルカリに可溶な化合物等が挙げられる。
また、結着樹脂がポリエステルプレポリマーを含有する場合は、水系媒体は、例えば、ジブチルスズラウレート、ジオクチルスズラウレート等のウレア反応、ウレタン反応の触媒を含有することもできる。
乳化スラリーは、トナー材料液を水系媒体中に乳化乃至分散させることにより調製されるが、攪拌しながら乳化乃至分散させることが好ましい。乳化乃至分散させる装置としては、例えば、ホモジナイザー(IKA社製)、ポリトロン(キネマティカ社製)、TKオートホモミキサー(特殊機化工業社製)等のバッチ式乳化機、エバラマイルダー(荏原製作所社製)、TKフィルミックス、TKパイプラインホモミキサー(以上、特殊機化工業社製)、コロイドミル(神鋼パンテック社製)、スラッシャー、トリゴナル湿式微粉砕機(以上、三井三池化工機社製)、キャピトロン(ユーロテック社製)、ファインフローミル(太平洋機工社製)等の連続式乳化機、マイクロフルイダイザー(みずほ工業社製)、ナノマイザー(ナノマイザー社製)、APVガウリン(ガウリン社製)等の高圧乳化機、膜乳化機(冷化工業社製)等の膜乳化機、バイブロミキサー(冷化工業社製)等の振動式乳化機、超音波ホモジナイザー(ブランソン社製)等の超音波乳化機等が挙げられる。中でも、粒径の均一化の観点から、APVガウリン、ホモジナイザー、TKオートホモミキサー、エバラマイルダー、TKフィルミックス、TKパイプラインホモミキサーが好ましい。
乳化スラリーから、有機溶媒を除去する際には、反応系全体を徐々に昇温させて、乳化分散体中の有機溶媒を蒸発除去する方法、乳化分散体を乾燥雰囲気中に噴霧して、有機溶媒を除去すると共に、水性溶媒を蒸発除去する方法等が挙げられる。
乳化スラリーから有機溶媒が除去されると、母体粒子が形成される。母体粒子に対しては、洗浄、乾燥等を行うことができ、さらに、所望により分級等を行うことができる。例えば、水系媒体中でサイクロン、デカンター、遠心分離等により、微粒子成分を取り除くことにより分級してもよいし、乾燥後の母体粒子を分級してもよい。
なお、分散安定剤として、リン酸カルシウム塩等の酸、アルカリに可溶な化合物を用いた場合には、塩酸等の酸で分散安定剤を溶解させた後に、水洗する方法等により、母体粒子から分散安定剤を除去することができる。
母体粒子を、必要に応じて、シリカ、酸化チタン等の無機微粒子等と共に混合し、さらに機械的衝撃力を印加することにより、母体粒子の表面からの無機微粒子等の脱離を抑制することができる。機械的衝撃力を印加する方法としては、例えば、高速で回転する羽根を用いて、粒子に衝撃力を印加する方法、高速気流中に粒子を投入して加速させて粒子同士又は複合化した粒子を適当な衝突板に衝突させて衝撃力を印加する方法等が挙げられる。機械的衝撃力を印加する装置としては、例えば、オングミル(ホソカワミクロン社製)、I式ミル(日本ニューマチック社製)を改造して粉砕エアー圧カを低下させた装置、ハイブリダイゼイションシステム(奈良機械製作所社製)、クリプトロンシステム(川崎重工業社製)、自動乳鉢等が挙げられる。
本発明の現像剤は、本発明のトナーを有するが、キャリア等の成分をさらに有してもよく、トナーからなる一成分現像剤、トナー及びキャリアからなる二成分現像剤等として、用いることができるが、近年の情報処理速度の向上に対応した高速プリンタ等には、寿命向上等の点で、二成分現像剤を用いることが好ましい。このような現像剤は、磁性一成分現像法、非磁性一成分現像法、二成分現像法等の公知の各種電子写真法に用いることができる。
本発明の現像剤を一成分現像剤として用いると、トナーの収支が行われても、トナーの粒径の変動が少なく、現像ローラーへのトナーのフィルミングやトナーを薄層化するためのブレード等の部材へのトナーの融着を抑制することができ、現像装置の長期の使用(撹拌)においても、良好で安定した現像性が得られる。
二成分現像剤中のキャリアの含有量は、90〜98重量%であることが好ましく、93〜97重量%がさらに好ましい。
キャリアは、特に限定されないが、芯材と、芯材を被覆する樹脂層を有することが好ましい。
芯材の材料としては、例えば、50〜90emu/gのマンガン−ストロンチウム(Mn−Sr)系材料、マンガン−マグネシウム(Mn−Mg)系材料等が挙げられ、二種以上併用してもよい。なお、画像濃度の確保の点では、芯材として、鉄粉(100emu/g以上)、マグネタイト(75〜120emu/g)等の高磁化材料を用いることが好ましい。また、トナーが穂立ち状態となっている感光体への当りを弱くでき、高画質化に有利である点では、芯材として、銅−ジンク(Cu−Zn)系(30〜80emu/g)等の弱磁化材料を用いることが好ましい。
樹脂層の材料としては、例えば、アミノ系樹脂、ポリビニル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ハロゲン化オレフィン樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリフッ化ビニル樹脂、ポリフッ化ビニリデン樹脂、ポリトリフルオロエチレン樹脂、ポリヘキサフルオロプロピレン樹脂、フッ化ビニリデンとアクリル単量体の共重合体、フッ化ビニリデンとフッ化ビニルの共重合体、テトラフルオロエチレンとフッ化ビニリデンと非フッ化単量体のターポリマー等のフルオロターポリマー、シリコーン樹脂等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
アミノ系樹脂としては、例えば、尿素−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ユリア樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。ポリビニル系樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、ポリメタクリル酸メチル、ポリアクリロニトリル、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール等が挙げられる。また、ポリスチレン系樹脂としては、例えば、ポリスチレン、スチレン−アクリル共重合体等が挙げられる。ハロゲン化オレフィン樹脂としては、例えば、ポリ塩化ビニル等が挙げられる。ポリエステル系樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等が挙げられる。
樹脂層は、例えば、シリコーン樹脂等を溶剤に溶解させて塗布液を調製した後、公知の塗布方法により、芯材の表面に塗布液を塗布して、乾燥及び焼付を行うことにより形成することができる。塗布方法としては、例えば、浸漬法、スプレー法、ハケ塗り法等が挙げられる。また、溶剤としては、例えば、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、セルソルブチルアセテート等が挙げられる。さらに、焼付方法としては、外部加熱方式及び内部加熱方式のいずれであってもよく、例えば、固定式電気炉、流動式電気炉、ロータリー式電気炉、バーナー炉等を用いる方法、マイクロ波を用いる方法等が挙げられる。
キャリア中の樹脂層の含有量は、0.01〜5.0重量%が好ましい。この含有量が0.01重量%未満であると、芯材の表面に均一な樹脂層を形成できないことがあり、5.0重量%を超えると、樹脂層が厚くなり過ぎてキャリア同士の造粒が発生して、均一なキャリアが得られないことがある。
本発明の現像剤入り容器は、本発明のトナー、このトナーを含む現像剤が収容されているが、容器としては、特に限定されず、公知のものの中から適宜選択することができるが、容器本体とキャップを有するもの等が挙げられる。
また、容器本体の大きさ、形状、構造、材質等は、特に限定されないが、形状は、円筒状等であることが好ましく、内周面にスパイラル状の凹凸が形成され、回転させることにより、内容物である現像剤が排出口側に移行することが可能であり、スパイラル状の凹凸の一部又は全てが蛇腹機能を有することが特に好ましい。さらに、材質は、特に限定されないが、寸法精度がよいものであることが好ましく、例えば、ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリアクリル酸、ポリカーボネート樹脂、ABS樹脂、ポリアセタール樹脂等の樹脂材料が挙げられる。
現像剤入り容器は、保存、搬送等が容易であり、取扱性に優れるため、後述するプロセスカートリッジ、画像形成装置等に着脱可能に取り付け、現像剤の補給に使用することができる。
また、本発明の画像形成装置は、静電潜像担持体と、静電潜像形成手段と、現像手段と、転写手段と、定着装置を少なくとも有することが好ましく、クリーニング装置を有することがさらに好ましく、必要に応じて、例えば、除電手段、リサイクル手段、制御手段等を有してもよい。
本発明の画像形成方法は、本発明の画像形成装置を用いて、実施することができ、静電潜像形成工程は、静電潜像形成手段を用いて、現像工程は、現像手段を用いて、転写工程は、転写手段を用いて、定着工程は、定着手段を用いて、これら以外の工程は、これら以外の手段を用いて、実施することができる。
静電潜像は、例えば、静電潜像担持体の表面を一様に帯電させた後、像様に露光することにより形成され、静電潜像形成手段を用いて形成することができる。静電潜像形成手段は、例えば、静電潜像担持体の表面に電圧を印加して一様に帯電させる帯電装置と、静電潜像担持体の表面を像様に露光する露光装置を少なくとも有する。
露光手段である露光装置としては、帯電装置により帯電された静電潜像担持体の表面に形成すべき像様に露光することができれば、特に限定されないが、例えば、複写光学系、ロッドレンズアレイ系、レーザー光学系、液晶シャッタ光学系等の各種露光装置を用いることができる。なお、静電潜像担持体の裏面側から像様に露光を行う光背面方式を採用してもよい。
転写装置は、トナー像を中間転写体上に転写して複合トナー像を形成する一次転写手段と、中間転写体上に形成された複合トナー像を記録媒体上に転写する二次転写手段を有することが好ましい。なお、中間転写体としては、特に限定されないが、例えば、無端状の転写ベルト等が挙げられる。また、転写装置(一次転写手段、二次転写手段)は、静電潜像担持体上に形成されたトナー像を記録媒体側に帯電剥離させる転写手段を少なくとも有することが好ましい。なお、転写装置は、1個又は2個以上の転写手段を有することができる。
転写装置としては、コロナ放電によるコロナ転写装置、転写ベルト、転写ローラー、圧力転写ローラー、粘着転写装置等が挙げられる。
定着工程は、記録媒体に転写されたトナー像を定着させる工程であり、定着手段である定着装置を用いて、定着させることができる。なお、二色以上のトナーを用いる場合は、各色のトナーが記録媒体に転写される毎に定着させてもよいし、全色のトナーが記録媒体に転写されて積層された状態で定着させてもよい。定着装置としては、特に限定されず、公知の加熱加圧手段を用いることができる。加熱加圧手段としては、加熱ローラーと加圧ローラーを組み合わせたもの、加熱ローラーと加圧ローラーと無端ベルトを組み合わせたもの等が挙げられる。このとき、加熱温度は、通常、80〜200℃である。なお、必要に応じて、定着装置と共に、あるいは定着装置の代わりに、例えば、公知の光定着器を用いてもよい。
クリーニング工程は、静電潜像担持体上に残留するトナーを除去する工程であり、クリーニング手段であるクリーニング装置を用いてクリーニングすることができる。クリーニング装置としては、静電潜像担持体上に残留するトナーを除去することができれば、特に限定されないが、例えば、磁気ブラシクリーナー、静電ブラシクリーナー、磁気ローラクリーナー、ブレードクリーナー、ブラシクリーナー、ウエブクリーナー等を用いることができる。
リサイクル工程は、クリーニング工程で除去されたトナーを現像手段にリサイクルさせる工程であり、リサイクル手段を用いてリサイクルさせることができる。リサイクル手段としては、特に限定されず、公知の搬送手段等を用いることができる。
制御工程は、各工程を制御する工程であり、制御手段を用いて制御することができる。制御手段としては、各手段の動作を制御することができれば、特に限定されないが、例えば、シークエンサー、コンピューター等を用いることができる。
画像形成装置1は、静電潜像担持体としての感光体ドラム11と、帯電手段としての帯電ローラー20と、露光手段としての露光装置(不図示)と、現像手段としての現像装置30と、中間転写体61と、クリーニング手段としてのクリーニングブレード41を有するクリーニング装置40と、除電手段としての除電ランプ22を有する。
中間転写体61は、無端ベルトであり、その内側に配置されている3個のローラー65で張架されており、矢印方向に移動することができる。複数のローラー65の一部は、中間転写体61へ所定の転写バイアス(一次転写バイアス)を印加することが可能な転写バイアスローラー62としても機能する。
また、中間転写体61の近傍には、ベルトクリーニングブレード641を有する中間転写体クリーニング装置64が配置されている。さらに、記録媒体9にトナー像を転写(二次転写)するための転写バイアスを印加することが可能な転写手段としての転写ローラー63が中間転写体61に対向して配置されている。
また、中間転写体61の周囲には、中間転写体61上のトナー像に電荷を付与するためのコロナ帯電装置69が、感光体ドラム11と中間転写体61の接触部と、中間転写体61と記録媒体9の接触部との間に配置されている。
ブラック(K)、イエロー(Y)、マゼンタ(M)及びシアン(C)の各色の現像装置30は、現像剤入り容器35と、現像剤供給ローラー33と、現像ローラー31を備える。
画像形成装置1は、タンデム型カラー画像形成装置であり、画像形成部3と、給紙部2と、スキャナ4と、原稿自動搬送装置(ADF)5を有する。
画像形成部3には、無端ベルト状の中間転写体61が中央部に設けられている。中間転写体61は、支持ローラー65a、65b、65cに張架されており、矢印方向に回転することができる。
支持ローラー65bの近傍には、中間転写体61上に残留したトナーを除去するためのクリーニング装置64が配置されている。また、支持ローラー65aと支持ローラー65bにより張架された中間転写体61には、その搬送方向に沿って、イエロー、シアン、マゼンタ及びブラックの4個の画像形成手段(プロセスカートリッジ)10が並置されたタンデム型に配置されている。
図3は、本発明の画像形成装置の他の例で、その画像形成部の構成を示す図である。
各色の画像形成手段(プロセスカートリッジ)10は、図3に示すように、感光体ドラム11と、感光体ドラム11を一様に帯電させる帯電ローラー20と、感光体ドラム11に形成された静電潜像をブラック(K)、イエロー(Y)、マゼンタ(M)及びシアン(C)の各色の現像剤で現像してトナー像を形成する現像装置30と、各色のトナー像を中間転写体61上に転写させるための転写ローラー62と、クリーニング装置40と、除電ランプ22を備える。
また、タンデム型現像装置120の近傍には、露光装置30が配置されている。露光装置30は、感光体ドラム11上に露光光Lを露光し、静電潜像を形成する。
二次転写ローラ63を備える転写装置60の近傍には、定着装置70が配置されている。定着装置70は、無端ベルトである定着ベルト71と、定着ベルト71に押圧されて配置される加圧ローラー72を有する。
また、転写装置60及び定着装置70の近傍に、記録媒体9の両面に画像を形成するために記録媒体9を反転させる反転装置67が配置されている。
さらに、露光装置12により、得られた各色の画像情報に基づいて、各色の静電潜像が感光体ドラム11に形成された後、各色の静電潜像は、各色の現像装置30から供給された現像剤で現像され、各色のトナー像が形成される。形成された各色のトナー像は、支持ローラー65a、65b、65cにより回転移動する中間転写体61上に、順次重ねて転写(一次転写)され、中間転写体61上に複合トナー像が形成される。
そして、中間転写体61上に形成された複合トナー像にタイミングを合わせてレジストローラー49を回転させ、中間転写体61と二次転写装置22の間に記録媒体9を送り出し、複合トナー像を記録媒体9上に転写(二次転写)する。
なお、複合トナー像が転写された後に中間転写体61上に残留したトナーは、クリーニング装置64により除去される。
現像手段としては、本発明の現像剤を収容する現像剤入り容器と、現像剤入り容器内に収容された現像剤を担持すると共に搬送する現像剤担持体を少なくとも有する。なお、現像手段は、担持する現像剤の厚さを規制するため規制部材等をさらに有してもよい。
プロセスカートリッジ10は、感光体ドラム11、帯電装置20、現像装置30及びクリーニング装置40を備え、一体に支持されている。
(ポリエステル樹脂の合成)
冷却管、攪拌機及び窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールAのエチレンオキ
シド2モル付加物67部、ビスフェノールAのプロピオンオキシド3モル付加物84部、
テレフタル酸274部及びジブチルスズオキシド2部を投入し、常圧下、230℃で8時
間反応させた。次に、10〜15mmHgの減圧下、5時間反応させて、ポリエステル樹
脂Aを合成した。得られたポリエステル樹脂Aは、数平均分子量(Mn)が2100、重
量平均分子量(Mw)が5600、ガラス転移温度(Tg)が55℃であった。
水1000部、DBP吸油量が42ml/100g、pHが9.5のカーボンブラックPrintex35(デグサ社製)540部、及び1200部のポリエステル樹脂Aを、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)を用いて混合した。次に、二本ロールを用いて、得られた混合物を150℃で30分間混練した後、圧延冷却し、パルペライザー(ホソカワミクロン社製)で粉砕して、マスターバッチを作製した。
冷却管、撹拌機及び窒素導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールAのエチレンオキシド2モル付加物682部、ビスフェノールAのプロピレンオキシド2モル付加物81部、テレフタル酸283部、無水トリメリット酸22部及びジブチルスズオキシド2部を仕込み、常圧下、230℃で8時間反応させた。次に、10〜15mHgの減圧下、5時間反応させて、中間体ポリエステル樹脂を合成した。得られた中間体ポリエステル樹脂は、Mnが2100、Mwが9600、Tgが55℃であった。
次に、冷却管、撹拌機及び窒素導入管の付いた反応容器中に、中間体ポリエステル樹脂411部、イソホロンジイソシアネート89部及び酢酸エチル500部を仕込み、100℃で5時間反応させて、ポリエステルプレポリマーを調製した。なお、得られたポリエステルプレポリマーは、固形分濃度(150℃で45分間放置)が50重量%であり、ポリエステルプレポリマーの遊離イソシアネートの含有量が1.60重量%であった。
撹拌棒及び温度計をセットした反応容器中に、イソホロンジアミン30部及びメチルエチルケトン70部を仕込み、50℃で5時間反応を行い、ケチミン化合物を合成した。
イオン交換水306部、リン酸三カルシウムの10重量%懸濁液265部及びドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.2部を混合撹拌し、均一に溶解させて、水系媒体を調製した。
炭化水素ワックスは以下の市販のパラフィンワックスを用いた。ガラス転移温度(Tg)、融点(mp)を表1に示す。
(炭化水素ワックスA)
パラフィンワックスHNP−9(日本精蝋製)を用いた。
(炭化水素ワックスB)
パラフィンワックス140(日本精蝋製)を用いた。
(炭化水素ワックスC)
Hi−Mic−2090(日本精蝋製)を用いた。
(炭化水素ワックスD)
パラフィンワックス130(日本精蝋製)を用いた。
(炭化水素ワックスE)
WN1442(クレイヴァレイ製)を用いた。
表に示す各脂肪酸と、表に示す各アルコール成分を、触媒とともに、脂肪酸、アルコールを表記載のモル比率で反応容器に入れ、窒素気流下、240℃でエステル化反応させ、表2に示す物性を有するエステル化合物を得た。
水1000部、DBP吸油量が42ml/100g、表記載の炭化水素ワックスA540部、及び1260部の表記載のエステルワックスAを、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)を用いて混合した。次に、二本ロールを用いて、得られた混合物を150℃で30分間混練した後、圧延冷却し、パルペライザー(ホソカワミクロン社製)で粉砕して、離型剤Aを作製した。
(離型剤Bの合成)
水1000部、DBP吸油量が42ml/100g、表記載の炭化水素ワックスA270部、及び2430部の表記載のエステルワックスAを、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)を用いて混合した。次に、二本ロールを用いて、得られた混合物を150℃で30分間混練した後、圧延冷却し、パルペライザー(ホソカワミクロン社製)で粉砕して、離型剤Bを作製した。
炭化水素ワックスAの代わりに、表3に記載の炭化水素ワックスBを用いた以外は、離型剤Aの合成と同様にして、離型剤Cを得た。
(離型剤Dの合成)
炭化水素ワックスAの代わりに、表3に記載の炭化水素ワックスCを用いた以外は、離型剤Aの合成と同様にして、離型剤Dを得た。
(離型剤Eの合成)
エステルワックスAの代わりに、表3に記載のエステルワックスBを用いた以外は、離型剤Aの合成と同様にして、離型剤Eを得た。
(離型剤Fの合成)
エステルワックスAの代わりに、表3に記載のエステルワックスCを用いた以外は、離型剤Aの合成と同様にして、離型剤Fを得た。
(離型剤Gの合成)
エステルワックスAの代わりに、表3に記載のエステルワックスDを用いた以外は、離型剤Aの合成と同様にして、離型剤Gを得た。
(離型剤Hの合成)
炭化水素ワックスAをそのまま用いた。
(離型剤Iの合成)
エステルワックスAをそのまま用いた。
(離型剤Jの合成)
炭化水素ワックスAとエステルワックスAを加熱溶融混合せずにそのまま用いた。
(離型剤Kの合成)
炭化水素ワックスAの代わりに、表3に記載の炭化水素ワックスDを用いた以外は、離型剤Aの合成と同様にして、離型剤Kを得た。
(離型剤Lの合成)
炭化水素ワックスAの代わりに、表3に記載の炭化水素ワックスEを用いた以外は、離型剤Aの合成と同様にして、離型剤Lを得た。
(離型剤Mの合成)
エステルワックスAの代わりに、表3に記載のエステルワックスEを用いた以外は、離型剤Aの合成と同様にして、離型剤Mを得た。
(離型剤Nの合成)
エステルワックスAの代わりに、表3に記載のエステルワックスFを用いた以外は、離型剤Aの合成と同様にして、離型剤Nを得た。
ビーカー内に、ポリエステルプレポリマー溶液10部、75部のポリエステル樹脂及び酢酸エチル130部を入れ、攪拌して溶解させた。次に、5部の離型剤A及びマスターバッチ10部を加えて、ビーズミルのウルトラビスコミル(アイメックス社製)を用いて、送液速度1kg/時、ディスクの周速度6m/秒で、粒径0.5mmのジルコニアビーズを80体積%充填した条件で3パスした。さらに、ケチミン化合物2.7部を加えて溶解させ、トナー材料液を調製した。
容器に水系媒体150部を入れ、TK式ホモミキサー(特殊機化工業社製)を用いて、12000rpmで攪拌しながら、トナー材料液100部を添加し、10分間混合して、乳化スラリーを調製した。
分散スラリー100部を減圧濾過した後、濾過ケーキにイオン交換水100部を添加し、TK式ホモミキサーを用いて、12000rpmで10分間混合した後、濾過した。得られた濾過ケーキにイオン交換水300部を添加し、TK式ホモミキサーを用いて、12000rpmで10分間混合した後、濾過する操作を2回行った。得られた濾過ケーキに10重量%水酸化ナトリウム水溶液20部を添加し、TK式ホモミキサーを用いて、12000rpmで30分間混合した後、減圧濾過した。得られた濾過ケーキにイオン交換水300部を添加し、TK式ホモミキサーを用いて、12000rpmで10分間混合した後、濾過した。得られた濾過ケーキにイオン交換水300部を添加し、TK式ホモミキサーを用いて、12000rpmで10分間混合した後、濾過する操作を2回行った。さらに、得られた濾過ケーキに10重量%塩酸20部を添加し、TK式ホモミキサーを用いて、12000rpmで10分間混合した後、濾過した。得られた濾過ケーキにイオン交換水300部を添加し、TK式ホモミキサーを用いて、12000rpmで10分間混合した後、濾過する操作を2回行い、濾過ケーキを得た。
循風乾燥機を用いて、得られた濾過ケーキを45℃で48時間乾燥し、目開き75μmメッシュで篩い、母体粒子を得た。
離型剤Aの代わりに、表4に記載の離型剤Bを用いた以外は、実施例と同様にして、実施例2のトナーを得た。
(実施例3)
離型剤Aの代わりに、表4に記載の離型剤Cを用いた以外は、実施例と同様にして、実施例3のトナーを得た。
(実施例4)
離型剤Aの代わりに、表4に記載の離型剤Dを用いた以外は、実施例と同様にして、実施例4のトナーを得た。
(実施例5)
離型剤Aの代わりに、表4に記載の離型剤Eを用いた以外は、実施例と同様にして、実施例5のトナーを得た。
(実施例6)
離型剤Aの代わりに、表4に記載の離型剤Fを用いた以外は、実施例と同様にして、実施例6のトナーを得た。
(実施例7)
離型剤Aの代わりに、表4に記載の離型剤Gを用いた以外は、実施例と同様にして、実施例7のトナーを得た。
(比較例1)
離型剤Aの代わりに、表4に記載の離型剤Hを用いた以外は、実施例と同様にして、比較例1のトナーを得た。
(比較例2)
離型剤Aの代わりに、表4に記載の離型剤Iを用いた以外は、実施例と同様にして、比較例2のトナーを得た。
(比較例3)
離型剤Aの代わりに、表4に記載の離型剤Jを用いた以外は、実施例と同様にして、比較例3のトナーを得た。
(比較例4)
離型剤Aの代わりに、表4に記載の離型剤Kを用いた以外は、実施例と同様にして、比較例4のトナーを得た。
(比較例5)
離型剤Aの代わりに、表4に記載の離型剤Lを用いた以外は、実施例と同様にして、比較例5のトナーを得た。
(比較例6)
離型剤Aの代わりに、表4に記載の離型剤Mを用いた以外は、実施例と同様にして、比較例6のトナーを得た。
(比較例7)
離型剤Aの代わりに、表4に記載の離型剤Nを用いた以外は、実施例と同様にして、比較例7のトナーを得た。
トルエン100部に、シリコーン樹脂オルガノストレートシリコーン100部、γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン5部及びカーボンブラック10部を添加し、ホモミキサーで20分間分散させて、樹脂層塗布液を調製した。流動床型コーティング装置を用いて、平均粒径50μmの球状マグネタイト1000部の表面に樹脂層塗布液を塗布して、キャリアを作製した。
(現像剤の作製)
ボールミルを用いて、トナー5部とキャリア95部を混合し、現像剤を作製した。
得られた現像剤を用いて、以下の評価を行った。評価結果を表3に示す。
<定着下限温度>
定着ローラーとして、テフロン(登録商標)ローラーを使用した複写機MF−200(リコー社製)の定着部を改造した装置を用いて、タイプ6200紙(リコー社製)をセットし、定着ローラーの温度を5℃刻みで変化させて、複写テストを行った。定着画像をパットで擦った後の画像濃度の残存率が70%以上となる定着ローラーの温度の最小値を定着下限温度とした。定着下限温度は、消費電力が抑えられることから、低いことが好ましく、135℃以下であれば、実使用上問題の無いレベルである。
<機内汚染>
上記実施例の現像剤を、リコー製デジタルカラーimagio Neo C600改造機に入れて、評価を行った。単色モードで50%画像面積の画像チャートを100000枚ランニング出力した後の定着排紙部周辺の汚れを目視にて観察し。◎:汚れ無し、○:わずかな汚れが見られるがプリント物汚れ無し、△:若干の汚れが見られ、プリント物にわずかな汚れが見られる、×:定着周辺部及び、プリント物汚染有りとした。
<離型性>
NBS複写印刷用紙<55>を1000枚連続通紙した際の用紙詰まり回数で、用紙詰まり未発生:◎、1〜3回:○、4回〜10回:△、11回以上:×として評価した。
<製造性>
離型剤を75℃の酢酸エチル中で3時間攪拌した後、攪拌を停止し目視で溶液の状態を観察した。離型剤が酢酸エチルに溶解しほぼ透明:◎、酢酸エチルに白濁が見られる:○、離型剤の粒子が目視できる:△、加熱前後でほとんど変化が見られない:×として評価した。
<耐熱保存性>
50mlのガラス容器にトナーを充填し、50℃の恒温槽に24時間放置した後、24℃に冷却し、針入度試験(JIS K2235−1991)により、針入度を測定し、耐熱保存性を評価した。なお、針入度が25mm以上であるものを◎、15mm以上25mm未満であるものを○、5mm以上15mm未満であるものを△、5mm未満であるものを×として、判定した。このとき、針入度が大きい程、耐熱保存性が優れていることを意味し、針入度が5mm未満であるものは、使用上、問題が発生する可能性が高い。
表5より、実施例のトナーは、離型性、低温定着製に優れる炭化水素系ワックスと、低機内汚染性および製造が容易な合成エステル系ワックスを含有するため、離型性、低温定着性に優れ、機内汚染性が低く、製造も容易であることがわかった。
実施例7ではモノエステルのみから成るエステルワックスを用いたが、低温定着性、機内汚染性が劣るものの、分離性、製造性、保存性は十分に優れていることがわかった。
一方比較例1のトナーでは、離型剤として炭化水素ワックスのみを用いているため、低温定着性、分離性に優れるものの、機内汚染性、製造性が悪化する。比較例2ではエステルワックスのみを用いたため、低温定着性、分離性が悪化した。
比較例3ではワックスが相溶していないため、炭化水素系ワックスとエステル系ワックスの課題がそのまま見られた。
比較例4ではワックスの相溶は見られたものの、低融点の炭化水素ワックスを用いたため、機内汚染性の改善は見られなかった。また保存性も悪化した。同様に比較例6では、低融点のエステルワックスを用いた結果、製造性は若干良いものの、機内汚染性、分離性の向上は見られなかった。
比較例5では、高融点の炭化水素ワックスを用いたことから、保存性、機内汚染性に優れたトナーとなったものの、低温定着性、製造性が悪化した。比較例7では、保存性に優れるものの、高融点のエステルワックスを用いたため、低温定着性が悪化した。
以上より、離型性、低温定着性に優れ、かつ機内汚染性が低く製造が容易なトナー及び、該トナーの製造方法を提供することができる。また本発明によれば、該トナーを有する現像剤、現像剤入り容器、プロセスカートリッジ、及び画像形成方法を提供することができる。
2 給紙部
3 画像形成部
4 スキャナ部
91 コンタクトガラス
92 第1走行体
93 第2走行体
94 結像レンズ
95 読取りセンサ
5 原稿自動搬送装置(ADF)
5a 原稿台
9 記録媒体
10 画像形成手段(プロセスカートリッジ)
11 静電潜像担持体(感光体)
12 露光装置
20 帯電装置
21 帯電ローラ
22 除電ランプ
30 現像装置
31 現像ローラ
32 規制ブレード
33 供給ローラ
34 攪拌部材
35 現像剤入り容器
40 クリーニング装置
41 クリーニングブレード
60 転写装置
61 中間転写ベルト
62 一次転写ローラ
63 二次転写ローラ
64 中間転写体クリーニング装置
641 ベルトクリーニングブレード
65a、65b、65c 支持ローラ
66 搬送ベルト
66a 支持ローラ
67 記録媒体反転装置
68 除電チャージャー
69 コロナ帯電装置
70 定着装置
71 定着ベルト
72 加圧ローラ
80 給紙カセット
81 給紙ローラ
82 分離ローラ
83 搬送ローラ
84 レジストローラ
85 排紙ローラ
86 排紙トレイ
87a、87b 搬送路
88 切換爪
89 手差しトレイ
Claims (12)
- 結着樹脂及び離型剤を含有するトナー材料が有機溶媒に溶解乃至分散されている液を、水系媒体中に乳化乃至分散させることにより製造されている母体粒子を有するトナーであって、
前記結着樹脂は、ポリエステル樹脂を含有し、
前記離型剤は、合成エステル系ワックスに対して炭化水素系ワックスを重量比1/9〜9/1で加熱溶融混合したものであって、
前記炭化水素系ワックスは、透明融点60〜95℃であり、かつ
前記合成エステル系ワックスは、透明融点65〜90℃であり、直鎖状モノエステルおよび分岐構造を有するエリスリトール系エステルからなり、
前記離型剤のDSC測定を行った際に、二回目の昇温時における炭化水素ワックスのガラス転移温度(Tg)をTg1、合成エステルワックスのTgをTg2、前記離型剤のTgをTg1+2としたとき、
Tg1>Tg1+2、かつ、Tg2>Tg1+2 という関係を有する
ことを特徴とするトナー。 - 請求項1に記載のトナーにおいて、
前記離型剤のDSC測定を行った際に、二回目の昇温時における炭化水素ワックスのガラス転移温度(Tg)をTg1、合成エステルワックスのTgをTg2、前記離型剤のTgをTg1+2としたとき、
Tg1−Tg1+2>0.5、かつ、Tg2−Tg1+2>1.0 という関係を有する
ことを特徴とするトナー。 - 請求項1又は2に記載のトナーにおいて、
前記合成エステル系ワックスは、透明融点が72〜80℃であって、かつ、
直鎖脂肪酸と一価の高級アルコールから合成される直鎖モノエステルおよび直鎖脂肪酸と多価アルコールから合成される飽和エステルを含む
ことを特徴とするトナー。 - 請求項1ないし3のいずれかに記載のトナーにおいて、
前記炭化水素系ワックスが、透明融点70〜88℃である
ことを特徴とするトナー。 - 請求項1ないし4のいずれかに記載のトナーにおいて、
前記結着樹脂として、少なくともエステル結合および該エステル結合以外の結合単位を含む変性ポリエステル、もしくは該変性ポリエステルを生成可能な樹脂前駆体を含有するものである
ことを特徴とするトナー。 - 請求項1ないし5のいずれかに記載のトナーにおいて、
前記変性ポリエステルを生成可能な樹脂前駆体として、活性水素基を有する化合物と、該化合物の活性水素基と反応可能な官能基を有するポリエステルを含有するものである
ことを特徴とするトナー。 - 請求項1ないし6のいずれかに記載のトナーにおいて、
前記変性ポリエステルが、少なくともエステル結合およびウレア結合を含む
ことを特徴とするトナー。 - 電子写真法の潜像の画像形成に用いる現像剤において、
前記現像剤は、請求項1から7のいずれかに記載のトナーを含む
ことを特徴とする現像剤。 - 電子写真法の潜像の画像形成に用いるトナーが充填されている現像剤入り容器において、
前記現像剤入り容器は、請求項1から7のいずれかに記載のトナーを含む
ことを特徴とする現像剤入り容器。 - 静電潜像担持体と、該静電潜像担持体上に形成された静電潜像をトナーを用いて現像し可視像を形成する現像手段とを少なくとも有し、画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジであって、
前記トナーが、請求項1から7のいずれかに記載のトナーである
ことを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 静電潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成工程と、
前記静電潜像をトナーを用いて現像して可視像を形成する現像工程と、
前記可視像を記録媒体に転写する転写工程と、
前記記録媒体に転写された転写像を定着させる定着工程とを少なくとも含む画像形成方法であって、
前記トナーが、請求項1から7のいずれかに記載のトナーである
ことを特徴とする画像形成方法。 - 静電潜像を担持する静電潜像担持体と、
静電潜像担持体上に静電潜像を形成する露光装置と、
前記静電潜像をトナーを用いて現像して可視像を形成する現像装置と、
前記可視像を記録媒体に転写する転写装置と、
前記記録媒体に転写された転写像を定着させる定着装置とを少なくとも含む画像形成装置であって、
前記トナーが、請求項1から7のいずれかに記載のトナーである
ことを特徴とする画像形成装置。
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