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JP5754236B2 - トナー用樹脂、トナー、現像剤、画像形成装置 - Google Patents

トナー用樹脂、トナー、現像剤、画像形成装置 Download PDF

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Description

本発明は、複写機、静電印刷、プリンター、ファクシミリ、静電記録等の電子写真方式
の画像形成に用いられるトナーの製造に適したトナー用樹脂、該トナー用樹脂を使用したトナー、該トナーを使用した現像剤に関する。
従来、電子写真方式の画像形成装置、静電記録装置等において、電気的又は磁気的潜像はトナーによって顕像化されている。例えば電子写真法では、感光体上に静電荷像(潜像)を形成した後、トナーを用いて潜像を現像してトナー画像を形成している。トナー画像は、通常、紙等の記録媒体上に転写された後、加熱等の方法で定着される。
静電荷像の現像に使用されるトナーは、一般に、結着樹脂中に、着色剤、帯電制御剤等を含有する着色粒子であり、その製造方法は混練粉砕法に代表されるが、近年、懸濁重合法や溶解懸濁法、乳化凝集法、転相乳化法、伸長重合法などさまざまな方法がとられるようになってきた。
結着樹脂としてはスチレンアクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリオール樹脂などの熱可塑性樹脂が用いられる。中でもポリエステル樹脂は、スチレンアクリル樹脂に比べて、低軟化点の組成を得た場合に分子量が比較的大きくTgを高めにできることや、樹脂自体の強度が強いことなどから、使用時の安定性に優れるため、特に低温定着性を要求されるトナーにおいて広く使用されている。こうした理由からポリエステル樹脂はカラートナーとして用いられる例が多くある。
ところで、トナーの構成成分の70%以上を占める結着樹脂は、そのほとんどが石油資源を原料としており、石油資源の枯渇問題、石油資源を大量消費して二酸化炭素を大気中へ排出することによる温暖化問題が懸念されている。そこで、結着樹脂として、大気中の二酸化炭素を取り込んで成長する植物由来の樹脂を使用すれば、生じる二酸化炭素は環境中で循環するだけとなり、温暖化問題と石油資源の枯渇問題を同時に解決できる可能性があり、このような植物由来の樹脂を結着樹脂として用いたトナーが種々提案されている。その例の一つが、汎用で入手しやすいポリ乳酸である。
しかし、ポリ乳酸はL体又はD体のみでは結晶性が高いため、有機溶剤に対する溶解性が極めて低く、溶解樹脂懸濁法などの水中での造粒は困難であった。そこで、従来、ポリ乳酸を用いたトナー化は粉砕法により行っており、分級によって生じるトナーのロスと、それに伴う廃棄の問題があった。
これに対し、特許文献1には、ポリ乳酸のL体及びD体を混合して結晶性を低下させ、有機溶剤への溶解性を向上させることが開示されている。
しかしながら、ポリ乳酸は単位分子当たりの極性基の数が多いため、結晶性を低下させたポリ乳酸を用いてトナーを製造した場合、結晶性が高い場合よりも湿度の影響を大きく受ける。そのためトナー耐熱保存性の悪化、吸湿によるトナー流動性の変動、帯電量制御の困難化につながる。特に、低温低湿度の条件と高温高湿度の条件との間において、帯電量の変化を低減させることは困難であり、そのため、帯電量、画像濃度が安定しないという問題がある。また光学純度が比較的高い場合、ポリ乳酸は固くて脆い性質を示すので、ユニット内での現像剤の長期撹拌において発生したトナーの微粉がキャリアへ融着してしまい、経時での帯電量が安定しないという問題があった。
従って、ポリ乳酸をトナーの結着樹脂として使用するためには、樹脂の改質が必要となる。この点に関して、特許文献2では、芳香族ジカルボン酸と脂肪族ジオールとの反応物に乳酸を反応させて共重合ポリ乳酸を得ているが、この手法により得られたポリ乳酸は、依然としてガラス転位温度(Tg)が60℃以下であり、トナーの耐熱保存性、環境帯電安定性は満足できるものではなかった。また、特許文献3では、フルオレン骨格を導入した共重合ポリ乳酸を合成し、Tgを60℃以上に向上させている。しかし、フルオレンは紫外光照射下で蛍光を示す性質を有するため、画像形成用トナーの用途としては適さないという課題がある。
また、トナーの低温定着性を満足するために、特許文献4〜5には、結着樹脂にソフトセグメントを導入し、樹脂の熱特性のレベルを下ることが開示されているが、ただ単に熱特性を下げただけでは保存性の悪化が起こり、定着性と保存性の両立を成立させることはできない。また、ソフトセグメントを導入することにより樹脂全体が柔らかくなり、ユニット内での現像剤の長期撹拌においてトナーがキャリアへ融着し、経時での帯電量が安定しないという問題があった。
このように、ポリ乳酸を含有するが、耐熱保存性が良好であり、低温定着性、長期撹拌における帯電安定性、温度・湿度等の使用環境の変化に対する帯電安定性に優れるトナー及びその関連技術は未だ得られておらず、更なる改良、開発が望まれているのが現状である。
本発明は、耐熱保存性を確保しつつ低温定着性にも優れ、長期撹拌における帯電安定性及び温度・湿度等の使用環境の変化に対する帯電安定性が良好なトナー用樹脂、並びに該トナー用樹脂を使用したトナー、該トナーを用いた現像剤、該現像剤を用いた画像形成装置の提供を目的とする。
上記課題は、次の1)〜17)の発明によって解決される。
1) 有機溶剤に可溶なトナー用樹脂であって、下記構造式(1)で表される芳香環を有するジオールとヒドロキシカルボン酸とから得られるポリヒドロキシカルボン酸骨格を有するオリゴマー及びソフトセグメントを材料とし、伸長剤を用いて伸長反応させたものであることを特徴とするトナー用樹脂。
Figure 0005754236
(式中、Arは芳香族基を表し、m、nは2〜10の整数である。)
2) 前記ヒドロキシカルボン酸が乳酸であることを特徴とする1)に記載のトナー用樹脂。
3) 前記オリゴマーが、芳香環を有するジオール及びL−ラクチドとD−ラクチドの混合物を用いて得られたものであることを特徴とする1)又は2)に記載のトナー用樹脂。
) 前記芳香環を含有するジオールの含有量が、トナー用樹脂全体の4〜9質量%であることを特徴とする1)〜)のいずれかに記載のトナー用樹脂。
) 前記ポリヒドロキシカルボン酸骨格を有するオリゴマーの数平均分子量が、1,500〜6,000であることを特徴とする1)〜)のいずれかに記載のトナー用樹脂。
) 前記ソフトセグメントが、脂肪族系エステル、脂肪族系エーテル、脂肪族系シリコーン又は炭素数5以上の脂肪族系直鎖ジオールからなることを特徴とする1)〜)いずれかに記載のトナー用樹脂。
) 前記ソフトセグメントが、ポリカプロラクトン、ポリ(テトラメチレンオキシド)グリコール、又は両末端カルビノール変性シリコーンであることを特徴とする)記載のトナー用樹脂。
) 前記ソフトセグメントの割合が、トナー用樹脂全体の4〜18質量%であることを特徴とする1)〜)のいずれかに記載のトナー用樹脂。
) 前記伸長剤がイソシアネート化合物であり、構造中にウレタン結合を有することを特徴とする1)〜)のいずれかに記載のトナー用樹脂。
10) 前記トナー用樹脂のガラス転移温度が57℃以上であり、かつ90%RH環境下での圧縮試験においてその変形温度が50℃以上であることを特徴とする1)〜)のいずれかに記載のトナー用樹脂。
11) 前記トナー用樹脂が光学活性モノマーからなるポリヒドロキシカルボン酸骨格を有し、下記式(2)で示される光学純度X(モル%)が、80モル%以下であることを特徴とする1)〜10)のいずれかに記載のトナー用樹脂。
光学純度X(モル%)=|X(L体)−X(D体)|・・・(2)
〔ただし、X(L体)は、光学活性モノマー換算での前記トナー用樹脂に含まれるL体比率(モル%)を表し、X(D体)は、光学活性モノマー換算での前記トナー用樹脂に含まれるD体比率(モル%)を表す。〕
12) 1)〜11)のいずれかに記載のトナー用樹脂を結着樹脂として用いたことを特徴とするトナー。
13) 1)〜11)のいずれかに記載のトナー用樹脂を結着樹脂として用い、有機溶媒中に少なくとも該結着樹脂、着色剤、離型剤を溶解乃至分散させた溶液乃至分散液を、水系媒体中で乳化乃至分散させて造粒したことを特徴とするトナー。
14) トナー表面が樹脂微粒子で覆われていることを特徴とする12)又は13)記載のトナー。
1512)〜14)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。
16) 更にキャリアを含むことを特徴とする15)に記載の現像剤。
17) 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静電潜像形成手段と、前記静電潜像を12)14)のいずれかに記載のトナーを用いて現像して可視像を形成する現像手段と、前記可視像を記録媒体に転写する転写手段と、記録媒体に転写された転写像を定着させる定着手段とを少なくとも有することを特徴とする画像形成装置。
本発明によれば、耐熱保存性を確保しつつ低温定着性にも優れ、長期撹拌における帯電安定性及び温度・湿度等の使用環境の変化に対する帯電安定性が良好なトナー用樹脂、並びに該トナー用樹脂を使用したトナー、該トナーを使用した現像剤、該現像剤を用いた画像形成装置を提供できる。また、ヒドロキシカルボン酸として乳酸を用いた場合においても、同様の目的を達成できる。
画像形成装置の一実施形態を示す概略説明図である。 タンデム型カラー画像形成装置の一実施形態を示す概略説明図である。 図2の画像形成装置における一部拡大概略説明図である。 プロセスカートリッジの一実施形態を示す概略説明図である。
以下、上記本発明について詳しく説明する。
(トナー用樹脂)
本発明のトナー用樹脂は、有機溶剤に可溶であって、芳香環を有するジオールとヒドロキシカルボン酸とから得られるポリヒドロキシカルボン酸骨格を有するオリゴマー、及びソフトセグメントを材料とし、伸長剤を用いて伸長反応させることにより得られる。
芳香環の両末端をジオール化したモノマーを開始剤としてヒドロキシカルボン酸を重合したオリゴマーを作製し、得られたオリゴマーとソフトセグメントを材料とし、伸長剤を用いて伸長反応させることにより、ランダム共重合の形の直鎖状ポリエステル系樹脂が得られる。このような構造とすることにより、ヒドロキシカルボン酸の連続部位を、高分子化合物としての特性が発現する重合度(繰り返し単位で50〜100以上)よりも下げ、かつ、高Tgを発現させるモノマー種(芳香環を有するジオール)を導入することにより、ポリヒドロキシカルボン酸固有のTgの性質を消失させて高Tgの樹脂を得ることができる。更に、ソフトセグメントをランダムに導入することにより、分子間のウレタン相互作用を緩和すると共に、樹脂に部分的な柔軟性をもたせることにより、低温定着性の悪化を防止することができる。
なお、本発明でいう「ソフトセグメント」とは、高Tgを発現させるモノマー(芳香環を有するジオール)と比較して相対的に柔らかい材料からなるセグメントを意味する。
前記ポリヒドロキシカルボン酸骨格は、ヒドロキシカルボン酸が(共)重合した骨格を有し、ヒドロキシカルボン酸を直接脱水縮合する方法、又は対応する環状エステルを開環重合する方法で形成できる。重合法は、重合されるポリヒドロキシカルボン酸の分子量を大きくするという観点からヒドロキシカルボン酸の環状エステルの開環重合がより好ましい。更に、重合の際に2価以上の多価アルコールを開始剤として用いた樹脂は、着色剤との親和性を向上させる効果を示す。トナーの透明性と熱特性の観点から、ポリヒドロキシカルボン酸骨格を形成するモノマーとしては、脂肪族ヒドロキシカルボン酸が好ましく、更に好ましくは炭素数2〜6の脂肪族ヒドロキシカルボン酸であり、乳酸、グリコール酸、3−ヒドロキシ酪酸、4−ヒドロキシ酪酸などが挙げられる。これらの中でも、適切なTgを示し、樹脂の透明性や着色剤との親和性の点から、乳酸が特に好ましい。
ポリマーの原材料としてヒドロキシカルボン酸の環状エステルを用いる場合には、得られる樹脂のヒドロキシカルボン酸骨格は、環状エステルを構成するヒドロキシカルボン酸が重合した骨格となる。例えば、ラクチド(乳酸ラクチド)を用いて得られる樹脂のポリヒドロキシカルボン酸骨格は、乳酸が重合した骨格になる。また、モノマーとしてL型とD型のモノマーを適量併用することによりラセミ体の非結晶性樹脂を得ることができる。ラクチドを用いる場合、L型ラクチド、D型ラクチドをそれぞれ混合して用いることができるが、更にメソ型ラクチドを開環重合したり、L型、D型の何れかのラクチドとメソ型ラクチドを混合して用いることもできる。
ポリヒドロキシカルボン酸骨格を持つオリゴマーは、通常のポリエステルの合成と同様の公知の方法で合成することができる。オリゴマーの数平均分子量(Mn)は、反応開始剤の仕込み量を調整することにより調整することができる。
合成する際の反応開始剤としては、100℃、20mmHg以下の減圧乾燥や200℃程度の重合加熱を行っても揮散しないアルコール成分であれば特に限定されず、従来公知のものを使用することができる。そして、モノマーとしてジオール成分を使用することにより、両末端に水酸基を持つ直鎖状オリゴマーを得ることができる。
しかし、本発明では芳香環を有するジオール系成分を開始剤として使用し、ポリヒドロキシカルボン酸骨格に導入することが好ましい。芳香環を有するジオールの例としては、ビス(2−ヒドロキシエチル)テレフタレート(BHET)、ビス(2−ヒドロキシプロピル)テレフタレート(BHPT)、テレフタル酸と1,10−デカンジオールの縮合物、2,6−ナフタレンジカルボン酸とエチレングリコールの縮合物から選ばれた少なくとも1種が挙げられ、中でも熱特性の観点から、下記構造式(1)で表されるものを用いる。特に好ましいのはBHETとBHPTである。
Figure 0005754236
(式中、Arは芳香族基を表し、m、nは2〜10の整数である。)
上記芳香環を有するジオール成分は、トナー用樹脂のTgを高くし、耐熱保存性、耐湿度性を向上させるために用いる。その含有量はトナー用樹脂全体の4〜9質量%が好ましい。4質量%に満たないと、ポリヒドロキシカルボン酸のみの直鎖状樹脂に比べてトナー用樹脂のTgの上昇効果が充分に得られないため耐熱保存性が悪化する。また9質量%を超えると、トナー用樹脂のTgが上昇しすぎて、ソフトセグメントを導入しても充分な低温定着性が得られない。トナー用樹脂中のジオール部の質量比は、基本的には合成時に使用する原材料の質量比と同じとなるが、合成後の樹脂から質量比を求める場合には、H−NMR測定を用いたポリヒドロキシカルボン酸部分のプロトンピーク面積と、芳香環部分のプロトンピーク面積から算出されるモノマー比率から求めることが可能である。
ポリヒドロキシカルボン酸骨格を有するオリゴマーのMnは1,500〜6,000が好ましい。高Tgのトナー用樹脂を得るためにはヒドロキシカルボン酸固有のTgを消失させる必要がある。例えばオリゴマーのMnが3,000の場合、芳香環を有するジオールの両末端にポリヒドロキシカルボン酸が連結していることを考えると、平均して片側に15単位程度の繰り返しになり、一般に高分子の性質が発現されるとされる重合度である50〜100と比べると著しく短く、ポリヒドロキシカルボン酸100質量%で構成される樹脂のTgの性質は現れない。
開始剤に芳香環を有するモノマー成分を使用して短鎖のポリヒドロキシカルボン酸合成を行い、その後、伸長反応を行うという2段階での合成を行う方法は、複数のモノマー成分を混合して1段階で長鎖の高分子合成を行う方法に比べると、同一モノマーの連続部ができにくく、そのような構成を持つ樹脂は安定した熱物性を実現することが可能である。
本発明のトナー用樹脂は、ソフトセグメントをランダムに導入することにより、伸長によって形成された分子間のウレタン相互作用を緩和するとともに、樹脂に部分的な柔軟性をもたせることにより、低温定着性の悪化を防止することができる。更に、ヒドロキシカルボン酸として乳酸を用いた場合には、硬質で脆いポリ乳酸に適度な柔軟性をもたせることにより、ユニット内での現像剤の長期撹拌における微粉の発生が抑制され、キャリアへのトナー融着が起こりにくくなり、経時での帯電安定性が向上する。
ソフトセグメントは、高Tgを発現させるモノマー(芳香環を有するジオール)と比べて相対的に柔らかい材料からなるセグメントであれば特に限定されないが、例えば脂肪族系エステル、脂肪族系エーテル、脂肪族系シリコーン、炭素数5以上の脂肪族系直鎖ジオール等が挙げられる。また、ソフトセグメントがポリマーである場合には、低温定着性の観点からTgは0℃以下であることが好ましい。
脂肪族エステルとしては、ポリカプロラクトン、ポリエチレンサクシネート、ポリブチレンサクシネート、ポリ(エチレンアジペート)グリコール、ポリ(ブチレン−1,4−アジペート)グリコール、ポリグリコール酸等が挙げられるが、中でも低温定着性の観点からポリカプロラクトンが好ましい。
脂肪族系エーテルとしては、ポリ(テトラメチレンオキシド)グリコール、ポリ(エチレンオキシド)グリコール、ポリ(1,2−プロピレンオキシド)グリコール、ポリ(1,3−プロピレンオキシド)グリコール、ポリ(1,4−ブチレンオキシド)グリコール、エチレンオキシドとプロピレンオキシドの共重合体、エチレンオキシドとテトラヒドロフランの共重合体などのポリ(アルキレンオキシド)グリコールが挙げられるが、中でも低温定着性の観点からポリ(テトラメチレンオキシド)グリコールが好ましい。
脂肪族系シリコーンとしては、ポリジメチルシロキサン、両末端シラノールシリコーン、両末端カルボキシ変性シリコーン、両末端カルビノール変性シリコーンなどが挙げられるが、中でも低温定着性の観点から両末端カルビノール変性シリコーンが好ましい。
脂肪族系直鎖ジオールとしては炭素数5以上のものを用いる。炭素数が5未満では柔軟性に欠け、低温定着性への効果を示さない。その例としては、1,6−ヘキサンジオール、1,9−ノナンジオール、1,12−ドデカンジオールなどが挙げられる。
ソフトセグメントの割合はトナー用樹脂全体の4〜18質量%が好ましい。4質量%に満たないと、分子鎖同士の強い相互作用により動きが拘束されて、ソフトセグメント導入の効果が得られず、低温定着性が悪化する可能性がある。また、18質量%を超えると、トナー用樹脂全体が柔らかくなり過ぎてTgが大幅に低下し、耐熱保存性が急激に悪化する可能性がある。また、樹脂が柔らか過ぎると、ユニット内での現像剤長期撹拌でトナーがキャリアへ融着するため帯電安定性が低下する可能性がある。
本発明のトナー用樹脂のMnは、7,000〜30,000が好ましい。Mnが30,000を超えると、定着下限温度が悪化し、Mnが7,000未満では、定着上限温度や保存性が悪化する可能性があるため好ましくない。
本発明のトナー用樹脂の合成に用いる伸長剤としては、水酸基との反応性を有する官能基を2つ持つ化合物であれば特に限定されない。例えば、イソシアネート系化合物、グリシジル系化合物、カルボジイミド系化合物、ビニル系化合物などが挙げられる。
中でもイソシアネート系化合物は、水酸基とイソシアネートとの反応でウレタン結合を
生じ、ウレタン結合同士の相互作用により分子鎖の剛直性向上に寄与するため、特に効果
的である。その例としては、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、リジンジイソシアネート、キシレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、シクロヘキサンジイソシアネートなど、従来公知の2官能性イソシアネート化合物が挙げられる。中でもIPDIが反応性、安全性の面から好ましい。
伸長剤により高分子量化する際の反応条件は、加熱条件が使用する溶媒の沸点以下であれば良い。伸長剤量は、合成後のトナー用樹脂の質量に対して6〜25質量%が好ましく、更に好ましくは10〜20質量%である。6質量%未満では伸長が不十分なため所望の物性を達成できないことがあり、25質量%を越えると使用されなかった伸長剤が樹脂中に残り、トナー作成後に不具合を生じる可能性がある。
本発明のトナー用樹脂は、Tgが57℃以上で、かつ、90%RH環境下での圧縮試験においてその変形温度が50℃以上であることが好ましい。Tgが57℃を超えていても90%RH環境下での変形温度が50℃以下の場合、夏場の長期保存、製品の陸運・海運時、及びトナー化後の画像の保管時において粒子同士や画像の膠着が発生し、品質上重大な欠陥となるため、好ましくない。
ヒドロキシカルボン酸として乳酸のような光学活性モノマーを用いる場合には、下記式で表される、モノマー成分換算での光学純度Xが80モル%以下であることが好ましく、より好ましくは60モル%以下である。光学純度Xが80モル%以下であると、溶剤溶解性、樹脂の透明性が向上するので好ましい。
光学純度X(モル%)=|X(L体)−X(D体)|
〔ただし、X(L体)は、光学活性モノマー換算での前記トナー用樹脂に含まれるL体比率(モル%)を表し、X(D体)は、光学活性モノマー換算での前記トナー用樹脂に含まれるD体比率(モル%)を表す。〕
光学純度Xの測定方法には特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。例えばポリエステル骨格を有する高分子乃至トナーを純水と1N水酸化ナトリウム及びイソプロピルアルコールの混合溶媒に添加し、70℃で加熱攪拌して加水分解をする。次いで、ろ過して液中の固形分を除去した後、硫酸を加えて中和し、ポリエステル樹脂から分解されたL−及び/又はD−乳酸を含有する水性溶液を得る。該水性溶液を、キラル配位子交換型のカラムSUMICHIRAL OA−5000(住化分析センター製)を用いた高速液体クロマトグラフ(HPLC)で測定し、L−乳酸由来のピーク面積S(L)とD−乳酸由来のピーク面積S(D)を算出する。該算出したピーク面積から光学純度Xを次のようにして求めることができる。
X(L体)(モル%)=100×S(L)/〔S(L)+S(D)〕
X(D体)(モル%)=100×S(D)/〔S(L)+S(D)〕
光学純度X(モル%)=|X(L体)−X(D体)|
なお、当然のことながら、原料として用いるL体、D体は光学異性体であり、光学異性体は、光学特性以外の物理的、化学的性質は同じであるため、重合における反応性は等しい。故に、ヒドロキシカルボン酸骨格を形成するモノマーのX(D体)、X(L体)は、ヒドロキシカルボン酸骨格を形成する際に用いたモノマーのD体、L体の比率と等しくなる。従って、熱可塑性樹脂のヒドロキシカルボン酸骨格のモノマー成分換算での光学純度X(モル%)の制御は、L体とD体のモノマーを適量併用してラセミ体を得ることにより行うことができる。
本発明では、重合反応を促進するために、アミン化合物、スズ化合物、チタン化合物などのエステル化触媒やウレタン化触媒を使用してもよい。ただし、ウレタン化触媒は、樹脂中では分解触媒としても作用するおそれがあるので、全く使用しないか使用量を減らすことが好ましい。
更に、本発明では、樹脂重合過程及び/又は重合後に、必要に応じて公知の熱安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、難燃剤、非反応性加水分解防止剤、耐光性改良剤、ワックス、滑剤、帯電制御剤、有機可塑剤、他の生分解性熱可塑性樹脂、着色剤、艶消し剤などの各種添加剤を加えてもよい。
(トナー)
―トナーの製造方法―
本発明のトナーを構成するコア粒子の製造方法としては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば混練粉砕法、乳化凝集法、溶解懸濁法、溶解乳化法、懸濁造粒法、懸濁重合法やエステル伸長法等が挙げられる。以下、これらについて詳細に説明する。
<混練粉砕法>
混練粉砕法は、ステップ1の前混合工程と、ステップ2の溶融混練工程と、ステップ3の粉砕工程と、ステップ4の分級工程とを含む。
(前混合工程)
ステップ1の前混合工程では、少なくとも結着樹脂、着色剤及び疎水性微粒子を混合機により乾式混合して混合物を作製する。混合物には、離型剤、帯電制御剤などのその他のトナー成分を加えてもよい。
乾式混合に用いられる混合機としては公知のものを使用でき、例えば、ヘンシェルミキサ(商品名:FMミキサ、三井鉱山社製)、スーパーミキサ(商品名、カワタ社製)、メカノミル(商品名、岡田精工社製)などのヘンシェルタイプの混合装置、オングミル(商品名、ホソカワミクロン社製)、ハイブリダイゼーションシステム(商品名、奈良機械製作所製)、コスモシステム(商品名、川崎重工業社製)などが挙げられる。
(溶融混練工程)
ステップ2の溶融混練工程では、前混合工程で作製された混合物を溶融混練して溶融混練物を作製する。混合物の溶融混練は、結着樹脂の軟化点以上、熱分解温度未満の温度に加熱して行われ、結着樹脂を溶融又は軟化させて結着樹脂中に結着樹脂以外のトナーの各原料を分散させる。
溶融混練に使用される混練機としては公知のものを使用でき、例えば、ニーダ、二軸押出機、二本ロールミル、三本ロールミル、ラボブラストミルなどの一般的な混練機を用いることができる。具体的には、例えば、TEM−100B(商品名、東芝機械製)、PCM−65/87、PCM−30(以上いずれも商品名、池貝製)などの1軸又は2軸のエクストルーダや、MOS320−1800、ニーデックス(以上いずれも商品名、三井鉱山製)などのオープンロール型混練機などが挙げられる。
トナー原料の混合物は、複数の混練機を用いて溶融混練されても構わない。
(粉砕工程)
ステップ3の粉砕工程では、溶融混練工程で得られた溶融混練物を冷却して固化させた後、粉砕して粉砕物を作製する。即ち、冷却固化された溶融混練物は、まずハンマーミルやカッティングミルなどによって、体積平均粒径100μm〜5mm程度に粗粉砕する。次いで、得られた粗粉砕物を体積平均粒径15μm以下にまで微粉砕する。
粗粉砕物の微粉砕には、例えば、超音速ジェット気流を利用して粉砕するジェット式粉砕機、高速で回転する回転子(ロータ)と固定子(ライナ)との間に形成される空間に粗粉砕物を導入して粉砕する衝撃式粉砕機などを用いることができる。なお、冷却固化された溶融混練物は、ハンマーミル又はカッティングミルなどによる粗粉砕を経ることなく、直接ジェット式粉砕機又は衝撃式粉砕機などにより粉砕してもよい。
(分級工程)
ステップ4の分級工程では、粉砕工程で作製された粉砕物から、分級機を用いることによって、過粉砕トナー粒子(以下、「過粉砕物」ということもある)や粗大トナー粒子(以下、「粗粉」ということもある)を除去する。過粉砕物や粗粉は、他のトナーの製造に再利用するために回収して使用することもできる。分級には、遠心力による分級や風力による分級によって過粉砕物や粗粉を除去できる公知の分級機〔例えば、旋回式風力分級機(ロータリー式風力分級機)〕などを使用することができる。分級は分級条件を適宜調整して、分級後に得られるトナー粒子の体積平均粒径が3〜15μmとなるように行うことが好ましい。
<乳化凝集法>
乳化凝集法の場合、ステップ1の凝集工程と、ステップ2の付着工程と、ステップ3の融合工程を含む方法により製造される。結着樹脂粒子は一般に乳化重合などにより製造される。
(凝集工程)
ステップ1の凝集工程では、結着樹脂粒子を調製する段階で単量体により結着樹脂粒子を調製し、この結着樹脂粒子をイオン性界面活性剤により溶媒中に分散させる。続いて、反対極性のイオン性界面活性剤で分散された着色剤等のその他のトナー構成材料を混合してヘテロ凝集を生じさせ、凝集粒子を形成する。
(付着工程)
ステップ2の付着工程では、必要に応じて、樹脂粒子が形成された溶液に更に樹脂粒子を添加して凝集粒子表面に付着させ、凝集粒子表面に被覆層を形成する。これによりコアシェル構造を有するトナーを得ることができる。
(融合工程)
ステップ3の融合工程では、凝集工程又は付着工程を経た後の凝集粒子を、これに含まれる結着樹脂のうち最も高いTg又は融点を有する樹脂の当該Tg又は融点以上に加熱することにより凝集粒子を融合する。
そして、その後、洗浄、乾燥を経てトナーを得る。
なお、プロセスは、上述したように各種のトナー原料を分散させた分散液を一括で混合し凝集させるのであっても、付着工程を実施するものであってもよい。
後者の場合、凝集工程において、初期に各極性のイオン性分散剤の量のバランスを予めずらしておき、例えば硝酸カルシウム等の無機金属塩、又はポリ塩化アルミニウム等の無機金属塩の重合体を用いてこれをイオン的に中和し、結着樹脂のTg又は融点以下で凝集粒子(コア層を形成するコア粒子)を形成し、安定化させる。続いて、付着工程でバランスのずれを補填するような極性、量の分散剤で処理された樹脂粒子分散液を追添加して、コア粒子表面に樹脂粒子を付着させる。更に必要に応じてコア粒子又は追添加される樹脂粒子分散液に含まれる結着樹脂のTg以下でわずかに加熱して、より高い温度で安定化させたのち、追添加される樹脂粒子分散液に含まれる結着樹脂のTg以上に加熱することにより融合させたものでも良い。更にこの付着工程は複数回、繰り返し実施してもよい。
<溶解懸濁法>
溶解懸濁法の場合、結着樹脂、着色剤、及び、必要に応じて用いられる離型剤等のその他の成分を、酢酸エチルの如き有機溶剤に溶解し、次いでこれらの成分を溶解しない水系溶媒等の中に、燐酸カルシウムの如き無機微粒子や、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸ナトリウムの如き有機分散剤とともに、例えばTKホモミキサー如きホモジナイザーにより、機械的せん断力を与えて分散させる。
次いで、得られた分散液を、例えば1M塩酸水溶液中に添加し、分散剤成分を溶解、除去した後、ろ紙を用いてヌッチェなどによって固液分離し、更に粒子中に残存する溶媒成分を留去する工程を経てトナーを得る。
<溶解乳化法>
溶解乳化法の場合は、結着樹脂成分を酢酸エチルの如き溶媒中に溶解し、イオン性界面活性剤の存在下、例えばTKホモミキサーの如きホモジナイザーによる機械的せん断力とアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム等のイオン性界面活性剤の界面活性力によって乳化樹脂粒子を得た後、減圧蒸留等によって残存する溶媒分を留去することにより、樹脂粒子分散液を得る。
続いて、この樹脂粒子分散液を用いて乳化凝集法と同様にしてトナーを得る。
<懸濁造粒法>
懸濁造粒法の場合は、単量体を予め予備重合させてGPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)測定から求められる質量平均分子量(Mw)が3,000〜15,000の予備重合体を含む重合体溶液を調製し、この溶液に着色剤、単量体、重合開始剤、更に必要に応じて離型剤等のその他の成分を加え、続いて、これを無機分散剤又は有機分散剤の存在下で、機械的せん断力を与えて懸濁させた後、攪拌せん断を与えながら、熱エネルギーを付与することによって重合体粒子を得ることができる。
この場合、基本的には懸濁重合法と同様であるが、予備重合体のMwを3,000〜15,000の範囲内に調整することにより、定着、造粒に適した粘度が得られる上に、生成されるトナーに含まれる結着樹脂のMwを連鎖移動剤なしに制御することができる。
<懸濁重合法>
懸濁重合法の場合は、単量体、重合開始剤、着色剤、離型剤等を含有する重合性混合物を、懸濁安定剤を含有する水系媒体中に投入し、撹拌することにより重合粒子を形成することができる。更に、単量体、重合開始剤、着色剤、離型剤、カチオン性重合体を含有する重合性混合物を、アニオン性分散剤を添加した水性分散媒系中に投入し、撹拌下に造粒する懸濁重合法が望ましい。このようにして造粒されたトナーは、離型剤が懸濁粒子中に内包され、定着性や耐オフセット性が顕著に改善される。
<エステル伸長法>
エステル伸長法は、少なくとも結着樹脂を有するトナー材料の溶解液乃至分散液を水系媒体中に乳化乃至分散させた後、トナーを造粒(水系造粒)する方式である。この方式は例えば以下の工程〔1〕〜〔4〕から成る。
・工程〔1〕:トナー材料の溶解液乃至分散液の調製
トナー材料の溶解液乃至分散液は、着色材、結着樹脂などのトナー材料を有機溶剤に溶解乃至分散させることにより調製する。なお、有機溶剤は、トナーの造粒時乃至造粒後に除去される。
・工程〔2〕:水系媒体の調製
水系媒体としては特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、水、水と混和可能なアルコール、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、低級ケトン類などの溶剤、及びこれらの混合物などが挙げられるが、これらの中でも、水が特に好ましい。
水系媒体の調製は、例えば、樹脂微粒子のような分散安定化剤を水系媒体に分散させることにより行うことができる。樹脂微粒子の水系媒体中への添加量は特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、0.5〜10質量%が好ましい。
前記樹脂微粒子としては水系媒体中で水性分散液を形成し得る樹脂であれば特に制限はなく、公知の樹脂の中から目的に応じて適宜選択することができる。熱可塑性樹脂でも、熱硬化性樹脂でもよく、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、などが挙げられる。これらは、1種を単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。これらの中でも微細な球状の樹脂粒子の水性分散液を得易い点で、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から選択される少なくとも1種が好ましい。
また、前記水系媒体においては、必要に応じて、後述する乳化乃至分散時における、前記溶解液乃至分散液の油滴を安定化させ、所望の形状を得つつ粒度分布をシャープにする観点から、分散剤を用いることが好ましい。分散剤としては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、界面活性剤、難水溶性の無機化合物分散剤、高分子系保護コロイド等が挙げられる。これらは1種を単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。これらの中でも界面活性剤が好ましい。
・工程〔3〕:乳化乃至分散
トナー材料を含む溶解液乃至分散液を前記水系媒体中で乳化乃至分散させる際、攪拌しながら分散させるのが好ましい。分散の方法としては特に限定されないが、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(在原製作所社製)、TKフィルミックス、TKパイプラインホモミキサー(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(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を用いることが好ましい。
なお、前記溶解液乃至分散液に含まれる結着樹脂として活性水素基含有化合物と反応可能な変性ポリエステル(プレポリマー)を含む場合においては、乳化乃至分散時に反応が進行する。反応条件としては特に制限はなく、前記活性水素基含有化合物と反応可能な重合体と前記活性水素基含有化合物との組合せに応じて適宜選択することができるが、反応時間としては、10分間〜40時間が好ましく、2〜24時間がより好ましい。
・工程〔4〕:溶剤の除去
次に、前記乳化乃至分散により得られた乳化スラリーから有機溶剤を除去する。
有機溶剤の除去は、(1)反応系全体を徐々に昇温させて、油滴中の有機溶剤を完全に蒸発除去する方法、(2)乳化分散体を乾燥雰囲気中に噴霧し、油滴中の非水溶性有機溶剤を完全に除去してトナー微粒子を形成し、併せて水系分散剤を蒸発除去する方法等が挙げられる。
<その他の成分>
本発明のトナーには、更に必要に応じて帯電制御剤、異形化剤、着色剤、離型剤、無機微粒子、流動性向上剤、クリーニング性向上剤、磁性材料などの成分を含有させることができる。
<<帯電制御剤>>
帯電制御剤は、トナーの帯電性を制御することを目的として含有させる。帯電制御剤としては特に制限はなく、例えば下記の材料が挙げられる。
ニグロシン、炭素数2〜16のアルキル基を含むアジン系染料(特公昭42−1627号公報)、塩基性染料、例えばC.I.Basic Yellow 2(C.I.41000)、C.I.Basic Yellow 3、C.I.Basic Red 1(C.I.45160)、C.I.Basic Red 9(C.I.42500)、C.I.Basic Violet 1(C.I.42535)、C.I.Basic Violet 3(C.I.42555)、C.I.Basic Violet 10(C.I.45170)、C.I.Basic Violet 14(C.I.42510)、C.I.Bas ic Blue 1(C.I.42025)、C.I.Basic Blue 3(C.I.51005)、C.I.Basic Blue 5(C.I.42140)、C.I.Basic Blue 7(C.I.42595)、C.I.Basic Blue 9(C.I.52015)、C.I.Basic Blue 24(C.I.52030)、C.I.Basic Blue 25(C.I.52025)、C.I.Basic Blue 26(C.I.44045)、C.I.Basic Green 1(C.I.42040)、C.I.Basic Green 4(C.I.42000)など及びこれらの塩基性染料のレーキ顔料、C.I.Solvent Black 8(C.I.26150)、ベンゾイルメチルヘキサデシルアンモニウムクロライド、デシルトリメチルクロライド等の4級アンモニウム塩、ジブチル又はジオクチルなどのジアルキルスズ化合物、ジアルキルスズボレート化合物、グアニジン誘導体、アミノ基を含有するビニル系ポリマー、アミノ基を含有する縮合系ポリマー等のポリアミン樹脂、特公昭41−20153号公報、特公昭43−27596号公報、特公昭44−6397号公報、特公昭45−26478号公報に記載されているモノアゾ染料の金属錯塩、特公昭55−42752号公報、特公昭59−7385号公報に記載されているサルチル酸、ジアルキルサルチル酸、ナフトエ酸、ジカルボン酸のZn、Al、Co、Cr、Fe等の金属錯体、スルホン化した銅フタロシアニン顔料、有機ホウ素塩類、含フッ素四級アンモニウム塩、カリックスアレン系化合物等が挙げられる。
ブラック以外のカラートナーの場合は、当然目的の色を損なう帯電制御剤の使用は避けるべきであり、白色のサリチル酸誘導体の金属塩等が好適に使用される。
帯電制御剤の含有量は、結着樹脂100質量部に対して、0.01〜2質量部が好ましく、0.02〜1質量部がより好ましい。含有量が0.01質量部以上であれば帯電制御性が得られ、2質量部以下であれば、トナーの帯電性が大きくなり過ぎることはなく、帯電制御剤の効果を減退させることもなく、現像ローラとの静電的吸引力が増大してトナーの流動性低下や画像濃度の低下を招くということもない。
<<異形化剤>>
異形化剤は、カラートナーの形状を異形化することを目的として含有させる。異形化剤としては、この目的が達成できるものであれば適宜選択することができるが、層状無機鉱物が有する層間のイオンの少なくとも一部を有機物イオンで変性した層状無機鉱物を含有することが好ましい。このような層状無機鉱物としてはスメクタイト系の基本結晶構造を持つものを有機物カチオンで変性したものが望ましい。また、層状無機鉱物の2価金属の一部を3価の金属に置換することにより、金属アニオンを導入することができる。しかし、金属アニオンを導入すると親水性が高くなるため、金属アニオンの少なくとも一部を有機物アニオンで変性した層状無機化合物が望ましい。
前記有機物カチオン変性剤としては特に制限はなく、第4級アルキルアンモニウム塩、フォスフォニウム塩、イミダゾリウム塩などが挙げられる。中でも、第4級アルキルアンモニウム塩が望ましく、例えば、トリメチルステアリルアンモニウム、ジメチルステアリルベンジルアンモニウム、オレイルビス(2−ヒドロキシエチル)メチルアンモニウムなどが挙げられる。
前記有機物アニオン変性剤としては特に制限はなく、分岐、非分岐又は環状のアルキル(炭素数1〜44)、アルケニル(炭素数1〜22)、アルコキシ(炭素数8〜32)、ヒドロキシアルキル(炭素数2〜22)、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド等を有する硫酸塩、スルホン酸塩、カルボン酸塩、又はリン酸塩が挙げられる。中でもエチレンオキサイド骨格を持ったカルボン酸が望ましい。
層状無機鉱物の少なくとも一部を有機物イオンで変性することにより、適度な疎水性を持ち、トナー組成物を含む油相が非ニュ−トニアン粘性を持ち、トナーを異形化することができる。
層状無機鉱物は適宜選択することができ、例えば、モンモリロナイト、ベントナイト、ヘクトライト、アタパルジャイト、セピオライト及びこれらの混合物等が挙げられる。中でも、トナー特性に影響を与えず、容易に粘度調整ができ、添加量を少量とすることができることから、モンモリロナイト又はベントナイトが好ましい。
前記一部を有機物イオンで変性した層状無機鉱物の含有量は、トナー材料中の0.05〜10質量%であることが好ましく、0.05〜5質量%であることがより好ましい。
前記一部を有機物カチオンで変性した層状無機鉱物の市販品としては、Bentone 3、Bentone 38、Bentone 38V(以上、レオックス社製)、チクソゲルVP(United catalyst社製)、クレイトン34、クレイトン40、クレイトンXL(以上、サザンクレイ社製)等のクオタニウム18ベントナイト;Bentone 27(レオックス社製)、チクソゲルLG(United catalyst社製)、クレイトンAF、クレイトンAPA(以上、サザンクレイ社製)等のステアラルコニウムベントナイト;クレイトンHT、クレイトンPS(以上、サザンクレイ社製)等のクオタニウム18/ベンザルコニウムベントナイトが挙げられる。中でも好ましいのは、クレイトンAF、クレイトンAPAである。
また前記一部を有機物アニオンで変性した層状無機鉱物としては、DHT−4A(協和化学工業社製)を下記一般式で表される有機物アニオンで変性させたものがより好ましい。下記一般式で表される有機物アニオンの市販品としては、例えばハイテノール330T(第一工業製薬社製)が挙げられる。
Figure 0005754236
[上記式中、Rは炭素数13のアルキル基、R2は炭素数2〜6のアルキレン基を表し、nは2〜10の整数を表し、Mは1価の金属元素を表す。]
<<着色剤>>
本発明のトナーにおける着色剤としては特に制限はなく、公知の着色剤から目的に応じて適宜選択することができる。その例としては、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)、カドミュウムイエロー、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、パラクロル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、クロームバーミリオン、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、などが挙げられる。これらは1種を単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
トナーの着色剤の色としては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、ブラックトナー、シアントナー、マゼンタトナー、イエロートナーなどから選択される少なくとも1種とすることができる。各色のトナーは着色剤の種類を適宜選択することにより得ることができるが、カラートナーが好ましい。
ブラック用のものとしては、例えばファーネスブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラック等のカーボンブラック(C.I.ピグメントブラック7)類、銅、鉄(C.I.ピグメントブラック11)、酸化チタン等の金属類、アニリンブラック(C.I.ピグメントブラック1)等の有機顔料、などが挙げられる。
マゼンタ用着色顔料としては、例えばC.I.ピグメントレッド1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、21、22、23、30、31、32、37、38、39、40、41、48、48:1、49、50、51、52、53、53:1、54、55、57、57:1、58、60、63、64、68、81、83、87、88、89、90、112、114、122、123、163、177、179、202、206、207、209、211;C.I.ピグメントバイオレット19;C.I.バットレッド1、2、10、13、15、23、29、35、などが挙げられる。
シアン用着色顔料としては、例えばC.I.ピグメントブルー2、3、15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6、16、17、60;C.I.バットブルー6;C.I.アシッドブルー45、フタロシアニン骨格にフタルイミドメチル基を1〜5個置換した銅フタロシアニン顔料、グリーン7、グリーン36、などが挙げられる。
イエロー用着色顔料としては、例えばC.I.ピグメントイエロー0−16、1、2、3、4、5、6、7、10、11、12、13、14、15、16、17、23、55、65、73、74、83、97、110、151、154、180;C.I.バットイエロー1、3、20、オレンジ36、などが挙げられる。
トナー中の着色剤の含有量は、トナー全体の1〜15質量%が好ましく、3〜10質量%がより好ましい。含有量が1質量%未満では、トナーの着色力が低下することがあり、15質量%を超えると、トナー中での顔料の分散不良が起こり、着色力の低下及びトナーの電気特性の低下を招くことがある。
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特に制限はなく、目的に応じて公知のものの中から適宜選択することができる。その例としては、ポリエステル、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る。また、ポリヒドロキシカルボン酸骨格を有するポリエステル系樹脂を用いてもよく、樹脂同士の相溶性が向上する点、及び植物度が向上する点で好ましい。これらは1種を単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
マスターバッチは、高せん断力をかけて、樹脂と着色剤とを混合又は混練させて製造することができる。この際、着色剤と樹脂との相互作用を高めるために、有機溶媒を添加することが好ましい。また、いわゆるフラッシング法も着色剤のウエットケーキをそのまま用いることができ、乾燥する必要がない点で好適である。フラッシング法は、着色剤の水を含んだ水性ペーストを樹脂と有機溶媒と共に混合又は混練し、着色剤を樹脂側に移行させて水及び有機溶媒を除去する方法である。混合又は混練には、例えば、三本ロールミル等の高せん断分散装置を用いることができる。
<<離型剤>>
本発明のトナーに用いる離型剤としては特に制限はなく、目的に応じて公知のものの中から適宜選択することができる。その例としては、ワックス類が好適に挙げられる。ワックス類としては、特に脱遊離脂肪酸型カルナウバワックス、ポリエチレンワックス、モンタンワックス及び酸化ライスワックスを単独又は組み合わせて使用することができる。
カルナウバワックスとしては微結晶のものがよく、酸価が5以下であり、トナーバインダー中に分散した時の粒子径が1μm以下の粒径であるものが好ましい。モンタンワックスについては、一般に鉱物より精製されたモンタン系ワックスを指し、カルナウバワックス同様、微結晶であり、酸価が5〜14であることが好ましい。酸化ライスワックスは、米ぬかワックスを空気酸化したものであり、その酸価は10〜30が好ましい。その理由は、これらのワックスは本発明のトナー用結着樹脂に対して適度に微分散するため、後述するようにオフセット防止性と転写性・耐久性がともに優れたトナーとすることが容易なためである。上記ワックス類は1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。
その他に、固形シリコーンワックス、高級脂肪酸高級アルコール、モンタン系エステルワックス、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス等、従来公知の種々の離型剤を混合して使用できる。
離型剤のTgとしては特に制限はないが、70〜90℃が好ましい。70℃未満ではトナーの耐熱保存性が悪化し、90℃を超えると低温での離型性が発現されず、耐コールドオフセット性の悪化、定着機への紙の巻付きなどが発生する。
離型剤の使用量は特に制限はないが、トナー中の樹脂成分に対し、1〜20質量%、好ましくは3〜10質量%である。1質量%未満ではオフセット防止効果が不十分であり、20質量%を超えると転写性、耐久性が低下する。
<<無機微粒子>>
本発明のトナーには、トナー粒子に流動性、現像性、帯電性等を付与するための外添剤として無機微粒子を添加してもよい。
無機微粒子としては特に制限はなく、目的に応じて公知のものの中から適宜選択することができる。その例としては、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、等が挙げられる。これらは、1種を単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
無機微粒子の一次粒子径は、5nm〜2μmが好ましく、5〜500nmがより好ましい。
無機微粒子のトナー中の含有量は0.01〜5.0質量%が好ましく、0.01〜2.0質量%がより好ましい。この範囲ならばトナーの流動性、現像性、帯電性が向上する。
<<流動性向上剤>>
流動性向上剤は、表面処理を行って疎水性を上げ、高湿度下においても流動特性や帯電特性の悪化を防止するための材料である。その例としては、シランカップリング剤、シリル化剤、フッ化アルキル基を有するシランカップリング剤、有機チタネート系カップリング剤、アルミニウム系のカップリング剤、シリコーンオイル、変性シリコーンオイル、などが挙げられる。特にシリカや酸化チタンを添加するときは、このような流動性向上剤によって表面処理行い、疎水性シリカ、疎水性酸化チタンとして使用するのが好ましい。
<<クリーニング性向上剤>>
クリーニング性向上剤は、感光体や一次転写媒体に残存する転写後の現像剤を除去するために添加する。その例としては、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸等の脂肪酸金属塩、ポリメチルメタクリレート微粒子、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、などが挙げられる。このポリマー微粒子は、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のものが好適である。
<<磁性材料>>
磁性材料としては特に制限はなく、目的に応じて公知のものの中から適宜選択することができる。その例としては、鉄粉、マグネタイト、フェライト、等が挙げられる。これらの中でも、色調の点で白色のものが好ましい。
(現像剤)
本発明の現像剤は、上記本発明のトナーを含有し、キャリア等の適宜選択したその他の成分を含有する。本発明の現像剤は、一成分現像剤であっても、二成分現像剤であってもよいが、近年の情報処理速度の向上に対応した高速プリンター等に使用する場合には、寿命向上等の点で二成分現像剤が好ましい。
二成分現像剤におけるキャリアの含有量は特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、トナーとキャリアの好ましい混合割合は、キャリア100質量部に対しトナー1〜10質量部である。
<キャリア>
キャリアとしては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、芯材と、この芯材を被覆する樹脂層とを有するものが好ましい。
芯材の材料としては特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができる。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)系材料などが好ましく、画像濃度の確保の点では、鉄粉(100emu/g以上)、マグネタイト(75〜120emu/g)等の高磁化材料が好ましい。また、トナーが穂立ち状態となっている静電潜像担持体(感光体)への当りを弱くでき高画質化に有利である点で、銅−亜鉛(Cu−Zn)系(30〜80emu/g)等の弱磁化材料が好ましい。これらは、1種を単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
芯材の粒径としては、質量平均粒径(D50)で、10〜200μmが好ましく、40〜100μmがより好ましい。D50が10μm未満では、キャリア粒子の分布において微粉系が多くなり、1粒子当たりの磁化が低くなってキャリア飛散を生じることがある。また、200μmを超えると、比表面積が低下しトナーの飛散が生じることがあり、ベタ部分の多いフルカラーでは、特にベタ部の再現が悪くなることがある。
芯材を被覆する樹脂層の材料としては特に制限はなく、公知の樹脂の中から目的に応じて適宜選択することができる。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との共重合体、フッ化ビニリデンとフッ化ビニルとの共重合体、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とのターポリマー等のフルオロターポリマー〔フッ化三重(多重)共重合体〕、シリコーン樹脂などが挙げられる。これらは、1種を単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、キャリアへのトナーフィルミング防止効果が高い点で、シリコーン樹脂が好ましい。
樹脂層を構成するシリコーン樹脂としては特に制限はなく、一般に知られているシリコーン樹脂の中から目的に応じて適宜選択することができる。例えば、オルガノシロキサン結合のみからなるストレートシリコーン樹脂;アルキド樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂等で変性したシリコーン樹脂、などが挙げられる。
シリコーン樹脂の市販品としては、ストレートシリコーン樹脂として、信越化学工業社製のKR271、KR255、KR152;東レ・ダウコーニング・シリコーン社製のSR2400、SR2406、SR2410などが挙げられる。
変性シリコーン樹脂の市販品としては、信越化学工業社製のKR206(アルキド変性)、KR5208(アクリル変性)、ES1001N(エポキシ変性)、KR305(ウレタン変性);東レ・ダウコーニング・シリコーン社製のSR2115(エポキシ変性)、SR2110(アルキド変性)、などが挙げられる。
なお、シリコーン樹脂を単体で用いることも可能であるが、架橋反応する成分、帯電量調整成分等を同時に用いることも可能である。
芯材を被覆する樹脂層には、必要に応じて導電粉等を含有させてもよく、例えば、金属粉、カーボンブラック、酸化チタン、酸化錫、酸化亜鉛、などが挙げられる。これらの導電粉の体積平均粒子径は、1μm以下が好ましい。体積平均粒子径が1μmを超えると、電気抵抗の制御が困難になることがある。
芯材を被覆する樹脂層は、例えば、シリコーン樹脂等を有機溶剤に溶解させて塗布溶液を調製した後、塗布溶液を芯材の表面に公知の塗布方法により均一に塗布し、乾燥した後、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、などが挙げられる。
前記有機溶剤としては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、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、ブチルアセテート、などが挙げられる。
樹脂層の焼付手段には特に制限はなく、外部加熱方式でも内部加熱方式でもよく、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、マイクロウエーブを用いる方法、などが挙げられる。
樹脂層のキャリアにおける量としては、0.01〜5.0質量%が好ましい。0.01質量%未満であると、芯材の表面に均一な樹脂層を形成することができないことがあり、5.0質量%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、均一なキャリア粒子が得られないことがある。
(画像形成方法、画像形成装置及びプロセスカートリッジ)
画像形成方法は、静電潜像形成工程、現像工程、転写工程、定着工程を少なくとも含み、更に必要に応じて適宜選択したその他の工程、例えば、除電工程、クリーニング工程、リサイクル工程、制御工程等を含む。
画像形成装置は、静電潜像担持体、静電潜像形成手段、現像手段、転写手段、定着手段を少なくとも有し、更に必要に応じて適宜選択したその他の手段、例えば、除電手段、クリーニング手段、リサイクル手段、制御手段等を有する。
<静電潜像形成工程及び静電潜像形成手段>
静電潜像形成工程は、静電潜像担持体上に静電潜像を形成する工程である。静電潜像担持体(「電子写真感光体」、「感光体」、「像担持体」と称することがある)としては、その材質、形状、構造、大きさ等について特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができるが、その形状としてはドラム状が好適であり、その材質としては、例えばアモルファスシリコン、セレン等の無機感光体、ポリシラン、フタロポリメチン等の有機感光体(OPC)、などが挙げられる。これらの中でも、長寿命性の点でアモルファスシリコンが好ましい。
静電潜像の形成は、静電潜像形成手段により、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行うことができる。静電潜像形成手段は、例えば静電潜像担持体の表面を一様に帯電させる帯電器と、静電潜像担持体の表面を像様に露光する露光器とを少なくとも備える。
帯電は、例えば帯電器を用いて静電潜像担持体の表面に電圧を印加することにより行うことができる。帯電器としては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。その例としては、導電性又は半導電性のロール、ブラシ、フィルム、ゴムブレード等を備えた公知の接触帯電器、コロトロン、スコロトロン等のコロナ放電を利用した非接触帯電器、などが挙げられる。また、帯電器としては、静電潜像担持体に接触乃至非接触状態で配置され、直流及び交流電圧を重畳印加することによって静電潜像担持体表面を帯電するものが好ましい。また、帯電器が、静電潜像担持体にギャップテープを介して非接触に近接配置された帯電ローラであり、帯電ローラに直流及び交流電圧を重畳印加することによって静電潜像担持体表面を帯電するものが好ましい。
露光は、例えば露光器を用いて静電潜像担持体の表面を像様に露光することにより行うことができる。露光器としては、帯電器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を行うことができる限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。その例としては、複写光学系、ロッドレンズアレイ系、レーザー光学系、液晶シャッタ光学系、などの各種露光器が挙げられる。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。
<現像工程及び現像手段>
現像工程は、静電潜像を、本発明のトナー又は現像剤を用いて現像して可視像を形成する工程である。可視像の形成は、現像手段により、例えば静電潜像を本発明のトナー又は現像剤を用いて現像することにより行うことができる。現像手段は、本発明のトナー又は現像剤を用いて現像できる限り特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができる。その例としては、本発明のトナー又は現像剤を収容し、静電潜像に現像剤を接触又は非接触的に付与可能な現像器を少なくとも有するものが好適に挙げられる。
現像器は、乾式現像方式のものでも湿式現像方式のものでもよく、また、単色用現像器でも多色用現像器でもよい。その例としては、現像剤を摩擦攪拌させて帯電させる攪拌器と、回転可能なマグネットローラとを有するものなどが好適に挙げられる。
現像器内では、例えば、トナーとキャリアとが混合攪拌され、その際の摩擦によりトナーが帯電し、回転するマグネットローラの表面に穂立ち状態で保持され、磁気ブラシが形成される。マグネットローラは、静電潜像担持体(感光体)近傍に配置されているため、マグネットローラの表面に形成された磁気ブラシを構成するトナーの一部は、電気的な吸引力によって静電潜像担持体(感光体)の表面に移動する。その結果、静電潜像がトナーにより現像されて静電潜像担持体(感光体)の表面にトナーによる可視像が形成される。
<転写工程及び転写手段>
転写工程は、可視像を記録媒体に転写する工程である。中間転写体を用い、中間転写体上に可視像を一次転写した後、この可視像を記録媒体上に二次転写する態様が好ましい。トナーとして二色以上、好ましくはフルカラートナーを用い、可視像を中間転写体上に転写して複合転写像を形成する第一次転写工程と、この複合転写像を記録媒体上に転写する第二次転写工程とを含む態様がより好ましい。転写は、転写手段により、例えば可視像を転写帯電器を用いて静電潜像担持体(感光体)を帯電することにより行うことができる。転写手段としては、可視像を中間転写体上に転写して複合転写像を形成する第一次転写手段と、この複合転写像を記録媒体上に転写する第二次転写手段を有する態様が好ましい。なお、中間転写体としては特に制限はなく、目的に応じて公知の転写体の中から適宜選択することができ、例えば、転写ベルト等が好適に挙げられる。
転写手段(第一次転写手段、第二次転写手段)は、静電潜像担持体(感光体)上に形成された可視像を記録媒体側へ剥離帯電させる転写器を少なくとも有することが好ましい。転写手段は1つでも2つ以上でもよい。転写器としては、コロナ放電によるコロナ転写器、転写ベルト、転写ローラ、圧力転写ローラ、粘着転写器、などが挙げられる。なお、記録媒体には特に制限はなく、公知の記録媒体(記録紙)の中から適宜選択することができる。
<定着工程及び定着手段>
定着工程は、定着手段を用いて記録媒体に転写された可視像を定着させる工程である。各色のトナーに対し記録媒体に転写する毎に行ってもよいし、各色のトナーに対しこれを積層した状態で一度に同時に行ってもよい。定着手段としては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、公知の加熱加圧手段が好適である。加熱加圧手段としては、加熱ローラと加圧ローラとの組合せ、加熱ローラと加圧ローラと無端ベルトとの組合せ、などが挙げられる。定着手段としては、発熱体を具備する加熱体と、この加熱体と接触するフィルムと、このフィルムを介して加熱体と圧接する加圧部材とを有し、フィルムと加圧部材の間に未定着画像を形成させた記録媒体を通過させて加熱定着する手段が好ましい。加熱加圧手段における加熱は、通常、80〜200℃が好ましい。なお、目的に応じて、定着工程及び定着手段と共に或いはこれらに代えて、例えば公知の光定着器を用いてもよい。
<その他の工程及び手段>
<<除電工程及び除電手段>>
除電工程は、除電手段により、静電潜像担持体に対し除電バイアスを印加して除電する工程である。除電手段としては特に制限はなく、静電潜像担持体に対し除電バイアスを印加できればよく、公知の除電器の中から適宜選択することができる。その例としては除電ランプ等が好適に挙げられる。
<<クリーニング工程及びクリーニング手段>>
クリーニング工程は、クリーニング手段により、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る。クリーニング手段としては特に制限はなく、静電潜像担持体上に残留する電子写真トナーを除去できればよく、公知のクリーナの中から適宜選択することができる。その例としては、磁気ブラシクリーナ、静電ブラシクリーナ、磁気ローラクリーナ、ブレードクリーナ、ブラシクリーナ、ウエブクリーナ等が好適に挙げられる。
<<リサイクル工程及びリサイクル手段>>
リサイクル工程は、リサイクル手段により、クリーニング工程により除去したトナーを現像手段にリサイクルさせる工程である。リサイクル手段としては特に制限はなく、公知の搬送手段等が挙げられる。
<<制御工程及び制御手段>>
制御工程は、制御手段により、画像形成方法の各工程を制御する工程である。制御手段としては、前記各手段の動きを制御することができる限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。その例としては、シークエンサー、コンピュータ等の機器が挙げられる。
画像形成装置により画像形成する一態様例について、図1を参照しながら説明する。
図1に示す画像形成装置100は、静電潜像担持体としての感光体ドラム10(以下、感光体10という)と、帯電手段としての帯電ローラ20と、露光手段としての露光装置30と、現像手段としての現像装置45と、中間転写体50と、クリーニングブレードを有するクリーニング手段としてのクリーニング装置60と、除電手段としての除電ランプ70とを備える。
中間転写体50は、無端ベルトであり、その内側に配置されてこれを張架する3個のローラ51によって、図1中の矢印方向に移動可能に設計されている。3個のローラ51の一部は、中間転写体50へ所定の転写バイアス(一次転写バイアス)を印加可能な転写バイアスローラとしても機能する。中間転写体50には、その近傍に中間転写体用クリーニングブレードなどのクリーニング装置90が配置されている。また、転写紙などの記録媒体95に可視像(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可能な転写手段としての転写ローラ80が対向して配置されている。中間転写体50の周囲には、この中間転写体50上の可視像に電荷を付与するためのコロナ帯電器58が、中間転写体50の回転方向において、感光体10と中間転写体50との接触部と、中間転写体50と記録媒体95との接触部との間に配置されている。
現像装置45は、ブラック用現像ユニット45K、イエロー用現像ユニット45Y、マゼンタ用現像ユニット45M及びシアン用現像ユニット45Cとから構成されている。なお、ブラック用現像ユニット45Kは、現像剤収容部42Kと現像剤供給ローラ43Kと現像ローラ44Kとを備えている。イエロー用現像ユニット45Yは、現像剤収容部42Yと現像剤供給ローラ43Yと現像ローラ44Yとを備えている。マゼンタ用現像ユニット45Mは、現像剤収容部42Mと現像剤供給ローラ43Mと現像ローラ44Mとを備えている。シアン用現像ユニット45Cは、現像剤収容部42Cと現像剤供給ローラ43Cと現像ローラ44Cとを備えている。
図1に示す画像形成装置100において、例えば、帯電ローラ20が感光体10を一様に帯電させる。露光装置30が感光体10上に像様に露光を行い、静電潜像を形成する。感光体10上に形成された静電潜像を、現像装置45からトナーを供給して現像して可視像(トナー像)を形成する。この可視像(トナー像)がローラ51から印加された電圧により中間転写体50上に転写(一次転写)され、更に転写紙などの記録媒体95上に転写(二次転写)される。その結果、転写紙などの記録媒体95上には転写像が形成される。なお、感光体10上の残存トナーは、クリーニング装置60により除去され、感光体10における帯電は除電ランプ70により一旦、除去される。
画像形成装置により画像形成する他の態様例について、図2を参照しながら説明する。図2に示す装置はタンデム型カラー画像形成装置である。このタンデム画像形成装置は、複写装置本体150と、給紙テーブル200と、スキャナ300と、原稿自動搬送装置(ADF)400とを備えている。なお、図3は図2に示す画像形成装置における一部拡大概略説明図である。
複写装置本体150には、無端ベルト状の中間転写体50が中央部に設けられている。そして、中間転写体50は、支持ローラ14、15及び16に張架され、図2中、時計回りに回転可能とされている。支持ローラ15の近傍には、中間転写体50上の残留トナーを除去するための中間転写体クリーニング装置17が配置されている。支持ローラ14と支持ローラ15とにより張架された中間転写体50には、その搬送方向に沿って、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの4つの画像形成手段18が対向して並置されたタンデム型現像器120が配置されている。タンデム型現像器120の近傍には、露光装置21が配置されている。中間転写体50における、タンデム型現像器120が配置された側とは反対側には、二次転写装置22が配置されている。二次転写装置22においては、無端ベルトである二次転写ベルト24が一対のローラ23に張架されており、二次転写ベルト24上を搬送される記録媒体(転写紙)と中間転写体50とは互いに接触可能である。二次転写装置22の近傍には定着装置25が配置されている。定着装置25は、無端ベルトである定着ベルト26と、これに押圧されて配置された加圧ローラ27とを備えている。なお、タンデム画像形成装置においては、二次転写装置22及び定着装置25の近傍に、転写紙の両面に画像形成を行うために、転写紙を反転させるためのシート反転装置28が配置されている。
次に、タンデム型現像器120を用いたフルカラー画像の形成(カラーコピー)について説明する。即ち、先ず、原稿自動搬送装置(ADF)400の原稿台130上に原稿をセットするか、或いは原稿自動搬送装置400を開いてスキャナ300のコンタクトガラス32上に原稿をセットし、原稿自動搬送装置400を閉じる。
スタートスイッチ(不図示)を押すと、原稿自動搬送装置400に原稿をセットした時は、原稿が搬送されてコンタクトガラス32上へと移動された後で、一方、コンタクトガラス32上に原稿をセットした時は直ちに、スキャナ300が駆動し、第1走行体33及び第2走行体34が走行する。このとき、第1走行体33により、光源からの光が照射されると共に原稿面からの反射光を第2走行体34におけるミラーで反射し、結像レンズ35を通して読取りセンサ36で受光されてカラー原稿(カラー画像)が読み取られ、ブラック、イエロー、マゼンタ及びシアンの画像情報とされる。
そして、ブラック、イエロー、マゼンタ、及びシアンの各画像情報は、タンデム型現像器120における各画像形成手段18(ブラック用画像形成手段、イエロー用画像形成手段、マゼンタ用画像形成手段、及びシアン用画像形成手段)にそれぞれ伝達され、各画像形成手段において、ブラック、イエロー、マゼンタ、及びシアンの各トナー画像が形成される。即ち、タンデム型現像器120における各画像形成手段18(ブラック用画像形成手段、イエロー用画像形成手段、マゼンタ用画像形成手段及びシアン用画像形成手段)は、図3に示すように、それぞれ、感光体10(ブラック用感光体10K、イエロー用感光体10Y、マゼンタ用感光体10M、及びシアン用感光体10C)と、感光体10を一様に帯電させる帯電装置160と、各カラー画像情報に基づいて各カラー画像対応画像様に感光体を露光(図3中、L)し、感光体上に各カラー画像に対応する静電潜像を形成する露光装置と、この静電潜像を各カラートナー(ブラックトナー、イエロートナー、マゼンタトナー、及びシアントナー)を用いて現像して各カラートナーによるトナー画像を形成する現像装置61と、このトナー画像を中間転写体50上に転写させるための転写帯電器62と、クリーニング装置63と、除電器64とを備えており、それぞれのカラーの画像情報に基づいて各単色の画像(ブラック画像、イエロー画像、マゼンタ画像、及びシアン画像)を形成可能である。こうして形成されたブラック画像、イエロー画像、マゼンタ画像及びシアン画像は、支持ローラ14、15及び16により回転移動される中間転写体50上にそれぞれ、ブラック用感光体10K上に形成されたブラック画像、イエロー用感光体10Y上に形成されたイエロー画像、マゼンタ用感光体10M上に形成されたマゼンタ画像及びシアン用感光体10C上に形成されたシアン画像が、順次転写(一次転写)される。そして、中間転写体50上にブラック画像、イエロー画像、マゼンタ画像、及びシアン画像が重ね合わされて合成カラー画像(カラー転写像)が形成される。
一方、給紙テーブル200においては、給紙ローラ142の1つを選択的に回転させ、ペーパーバンク143に多段に備える給紙カセット144の1つからシート(記録紙)を繰り出し、分離ローラ145で1枚ずつ分離して給紙路146に送出し、搬送ローラ147で搬送して複写装置本体150内の給紙路148に導き、レジストローラ49に突き当てて止める。或いは、給紙ローラ142を回転して手差しトレイ54上のシート(記録紙)を繰り出し、分離ローラ145で1枚ずつ分離して手差し給紙路53に入れ、同じくレジストローラ49に突き当てて止める。なお、レジストローラ49は、一般には接地されて使用されるが、シートの紙粉除去のためにバイアスが印加された状態で使用されてもよい。そして、中間転写体50上に合成された合成カラー画像(カラー転写像)にタイミングを合わせてレジストローラ49を回転させ、中間転写体50と二次転写装置22との間にシート(記録紙)を送出させ、二次転写装置22により合成カラー画像(カラー転写像)をシート(記録紙)上に転写(二次転写)することにより、シート(記録紙)上にカラー画像が転写され形成される。なお、画像転写後の中間転写体50上の残留トナーは、中間転写体クリーニング装置17によりクリーニングされる。
カラー画像が転写され形成されたシート(記録紙)は、二次転写装置22により搬送されて、定着装置25へと送出され、定着装置25において、熱と圧力とにより合成カラー画像(カラー転写像)がシート(記録紙)上に定着される。その後、シート(記録紙)は、切換爪55で切り換えて排出ローラ56により排出され、排出トレイ57上にスタックされ、或いは、切換爪55で切り換えてシート反転装置28により反転されて再び転写位置へと導き、裏面にも画像を記録した後、排出ローラ56により排出され、排出トレイ57上にスタックされる。
<プロセスカートリッジ>
プロセスカートリッジは、静電潜像を担持する静電潜像担持体と、該静電潜像担持体上に担持された静電潜像を、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であり、更に必要に応じて適宜選択したその他の手段を有する。
現像手段としては、本発明の現像剤を収容する現像剤収容器と、該現像剤収容器内に収容された現像剤を担持しかつ搬送する現像剤担持体とを、少なくとも有し、更に、担持させるトナー層厚を規制するための層厚規制部材等を有していてもよい。
プロセスカートリッジは、各種電子写真方式の画像形成装置に着脱可能に備えさせることができ、画像形成装置に着脱可能に備えさせるのが好ましい。
プロセスカートリッジは、例えば図4に示すように、静電潜像担持体101を内蔵し、帯電手段102、現像手段104、転写手段108、クリーニング手段107を含み、更に必要に応じてその他の手段を有する。図4中、103は露光手段による露光、105は記録媒体をそれぞれ示す。
次に、図4に示すプロセスカートリッジによる画像形成プロセスについて説明すると、静電潜像担持体101は、矢印方向に回転しながら、帯電手段102による帯電、露光手段(不図示)による露光103により、その表面に露光像に対応する静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像手段104で現像され、得られた可視像は転写手段108により、記録媒体105に転写され、プリントアウトされる。次いで、像転写後の静電潜像担持体表面は、クリーニング手段107によりクリーニングされ、更に除電手段(不図示)により除電されて、再び、以上の操作を繰り返すものである。
次に、実施例、参考例及び比較例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により制限されるものではない。なお、例中の「部」は「質量部」である。
[実施例、参考例及び比較例で用いた成分の各物性値の測定方法]
(分子量、残留モノマー量の測定)
装置 :GPC(東ソー社製)
検出器:RI、測定温度:40℃
移動相:テトラヒドロフラン
流量 :0.45mL/min.
分子量Mn、Mw、及び分子量分布(Mw/Mn)は、それぞれ、分子量既知のポリスチレン試料により作成した検量線を標準として、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)により測定したものである。
(90%RH熱変形温度の測定)
装置:TMA(SIIナノテクノロジー社製、EXSTAR7000)
試料5〜10mgを、3mmφ、厚さ1mmのダイに充填し、ハンドプレスで圧縮し、錠剤成形したものを測定に供した。装置付属の温度/湿度制御装置を使用し、90%RH条件下で30℃から90℃まで2℃/min.で昇温し、標準プローブを用いて、圧縮力100mNで加圧してその変位を追った。得られたサーモグラムにおけるピークトップを90%RH熱変形温度とし、評価を行った。
(ガラス転移温度(Tg)の測定)
装置:DSC(TAインスツルメンツ社製、Q2000)
アルミ製の簡易密閉パンに試料5〜10mgを充填したものを用い、以下のような条件で第1次加熱、冷却、第2次加熱を順次行い、第2次加熱のサーモグラムにおいてミッドポイント法を採用して値を読み取り、Tgとして評価を行った。
第1次加熱:30〜220℃、5℃/min.、220℃到達後1分保持
冷却 :温度制御なしで−20℃までクエンチ、−20℃到達後1分保持
第2次加熱:−20〜180℃、5℃/min.
(有機溶剤可溶性の評価)
合成により得られたトナー用樹脂1.5gを、8.5gの酢酸エチル、テトラヒドロフラン、トルエンの三種の溶媒に加え、20mLのスクリューバイアル中で24時間撹拌し、目視により溶存成分がないかどうかを確認した。三種の溶媒全てに溶解したものを有機溶剤可溶性あり(○)として判定した。
(製造例1)
−ポリヒドロキシカルボン酸骨格を有するオリゴマーの合成(樹脂Aの合成)−
フラスコ中に、L−ラクチド90部、D−ラクチド10部、ビス(2−ヒドロキシエチル)テレフタレート(BHET)11部を投入し、内温を徐々に昇温し減圧条件下で脱水処理を行った。次いで、Nパージ下で更に昇温し、目視で系が均一化したことを確認した後、2−エチルヘキサン酸スズ0.03部を系に投入して重合反応を行った。この際、系の内温が190℃を超えないように制御した。2時間の反応時間経過後、系を再び流出ラインに切り替え、減圧条件下で未反応のラクチドを除去し、重合反応を完結させ、樹脂Aを得た。
(製造例2〜15)
−樹脂B〜Oの合成−
製造例1におけるL−ラクチド、D−ラクチドの量及びジオールの種類と量を表1に示す通りに変更した点以外は、製造例1と同様の手順により樹脂B〜Oを合成した。
Figure 0005754236
表1中の略号で示したジオールの詳細は次のとおりである。
BHET :ビス(2−ヒドロキシエチル)テレフタレート
BHPT :ビス(2−ヒドロキシプロピル)テレフタレート
BisA EO:ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物
1,3−PD :1,3−プロパンジオール
また、化合物i、化合物iiの構造式は次のとおりである。
<化合物i>
Figure 0005754236
<化合物ii>
Figure 0005754236
(製造例16)
−樹脂1の合成−
フラスコ中に、オリゴマー(樹脂A)を100部、ソフトセグメント(PTMG)を25部投入し、内温を徐々に昇温した。目視で系の均一化を確認した後、減圧下で脱水処理を行った。次いで更に昇温し、170℃において2−エチルヘキサン酸スズ0.02部を系に投入した後、伸長剤〔イソホロンジイソシアネート(IPDI)〕14部を徐々に加えて伸長反応を行い樹脂1を得た。
(製造例17〜30)
−樹脂2〜15の合成−
製造例16におけるオリゴマー、ソフトセグメント、伸長剤の種類及び量を表2に示す通りに変更した点以外は、製造例16と同様の手順により樹脂2〜15を得た。
Figure 0005754236
表2中の略号で示した材料の詳細は次のとおりである。
PTMG :ポリ(テトラメチレンオキシド)グリコール
PCL :ポリカプロラクトン
1,9−ND:1,9−ノナンジオール
PBS :ポリブチレンサクシネート
PEG :ポリエチレングリコール
IPDI :イソホロンジイソシアネート
HDI :ヘキサメチレンジイソシアネート
EGDE :エチレングリコールジグリシジルエーテル
また、両末端カルビノール変性シリコーンは信越化学工業社製のX−22−160ASである。
得られた樹脂1〜15の物性を表3に示す。
Figure 0005754236
(実施例1〜6、8〜12、参考例7)−トナー1〜12の製造−
−マスターバッチaの作成−
表4に示す処方で、顔料、樹脂1〜12、水をヘンシェルミキサーにより混合し、顔料凝集体中に水が染み込んだ混合物を得た。
これをロール表面温度130℃に設定した2本ロールにより45分間混練し、パルベライザーで1mmφの大きさに粉砕し、マスターバッチaを得た。
トナー1〜12で使用した樹脂は表5に示した通りである。
Figure 0005754236
Figure 0005754236
表6に示す処方で、カルナウバワックス〔分子量1,800、酸価2.7mgKOH/g、針入度1.7mm(40℃)〕、マスターバッチa、帯電制御剤(オリエント化学工業社製:E−84)を、2軸エクストルーダーを用いて100℃で混練し、粉砕、分級してトナー粒子を得た。次いで、トナー粒子100部に、疎水性シリカ0.5部と疎水化酸化チタン0.5部をヘンシェルミキサーにより混合して、トナー1〜12を得た。
Figure 0005754236
(実施例13〜17)−トナー13〜17の製造−
―ポリエステルプレポリマーの合成―
冷却管、撹拌機及び窒素導入管の付いた反応容器内に、ビスフェノールAのエチレンオキシド2モル付加物720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90部、テレフタル酸290部、無水トリメリット酸25部、及びジブチルスズオキシド2部を入れ、常圧下、230℃で8時間反応させた後、10〜15mmHgの減圧下で7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2,500、Mwが10,700、ピーク分子量が3,400、Tgが57℃、酸価が0.4mgKOH/g、水酸基価が49mgKOH/g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内に、中間体ポリエステル樹脂400部、イソホロンジイソシアネート95部、及び酢酸エチル580部を入れ、100℃で8時間反応させて、ポリエステルプレポリマーを合成した。
得られたポリエステルプレポリマーは、遊離イソシアネートの含有量が1.42質量%であった。
−マスターバッチbの作製−
水1,000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)530部、及び1,200部の樹脂を、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)を用いて混合した。
得られた混合物を、二本ロールを用いて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bを作製した。
−ケチミン化合物の合成−
撹拌棒及び温度計をセットした反応容器内に、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時間反応させて、ケチミン化合物を合成した。
得られたケチミン化合物は、アミン価が423mgKOH/gであった。
−微粒子分散液の製造−
攪拌棒及び温度計をセットした反応容器に、水600部、スチレン120部、メタクリル酸100部、アクリル酸ブチル45部、アルキルアリルスルホコハク酸ナトリウム塩(エレミノールJS−2、三洋化成工業社製)10部、過硫酸アンモニウム1部を仕込み、400回転/分で20分攪拌したところ、白色の乳濁液が得られた。
次いで、加熱して、系内温度75℃まで昇温し6時間反応させた。
更に1質量%過硫酸アンモニウム水溶液30部を加え、75℃で6時間熟成してビニル樹脂(スチレン−メタクリル酸−メタクリル酸ブチル−アルキルアリルスルホコハク酸ナトリウム塩の共重合体)の水性分散液である微粒子分散液Wを得た。
微粒子分散液WをELS−800で測定した体積平均粒径は0.08μmであった。
微粒子分散液Wの一部を乾燥して樹脂分を単離し、フローテスター測定を行ったところ、Tgは74℃であった。
−水系媒体の調製−
イオン交換水300部、微粒子分散液300部、及びドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.2部を混合撹拌して均一に溶解させて水系媒体を調製した。
−樹脂溶液の調製−
反応容器内に表7に示す部数で樹脂、ポリエステルプレポリマー、及び酢酸エチル80部を加えて攪拌し、樹脂溶液1〜5を調製した。
Figure 0005754236
−油相の調製−
400部の樹脂溶液1〜5に、カルナウバワックス〔分子量1,800、酸価2.7mgKOH/g、針入度1.7mm(40℃)〕5部、マスターバッチbを5部加え、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、ディスク周速度6m/秒で、粒径が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、油相1〜5を得た。ただし、油相5については更にケチミン化合物2.5部を加えて溶解させ油相を得た。
−トナーの調製−
別の容器内に、水系媒体相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、12,000rpmで攪拌しながら、油相1〜5を100部添加し、10分間混合して乳化スラリーを得た。更に、攪拌機及び温度計をセットしたコルベンに、乳化スラリー100部を仕込み、攪拌周速20m/分で攪拌しながら、30℃で10時間脱溶剤し、分散スラリーを得た。
分散スラリー100部を減圧濾過し、得られた濾過ケーキにイオン交換水100部を添加し、TK式ホモミキサーを用いて、12,000rpm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、12,000rpm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質量%の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、12,000rpm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、12,000rpm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質量%塩酸20部を添加し、TK式ホモミキサーを用いて、12,000rpmで10分間混合した後、フッ素系第四級アンモニウム塩化合物フタージェントF−310(ネオス社製)を、フッ素系第四級アンモニウム塩がトナーの固形分100部に対して0.1部相当になるよう5%メタノール溶液で添加し、10分間攪拌した後、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、12,000rpm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40℃で36時間乾燥し、目開きが75μmのメッシュで篩い、トナー母体粒子13〜17を作製した。
得られたトナー母体粒子13〜17を100部と、外添剤としての疎水性シリカ(H2000、クラリアントジャパン社製)1.0部を、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)を用いて、周速30m/秒で30秒間混合し1分間休止する処理を5サイクル行った後、目開きが35μmのメッシュで篩い、トナー13〜17を作製した。
(比較例1、3)−トナー18、20の製造−
実施例1のトナー1の製造方法において、使用する樹脂を表8のように変更した点以外は、実施例1と同様の手順によりトナー18、20を作製した。
Figure 0005754236
(比較例2)−トナー19の製造−
実施例13のトナー13の製造方法において、樹脂溶液を調製する際に使用する樹脂及び添加量を表9のように変更した点以外は、実施例13と同様の手順によりトナー19を作製した。
Figure 0005754236
−キャリアの作製−
トルエン100部に、下記処方の成分を添加し、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。
・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
・カーボンブラック 10部

流動床型コーティング装置を用いて、体積平均粒径が50μmの球状マグネタイト1,000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−
トナー1〜20の各々を5部と、上記キャリア95部とを混合し、実施例1〜6、8〜17、参考例7及び比較例1〜3の各現像剤を作製した。
次に、得られた各現像剤を用いて、以下の評価方法に従って、定着性、耐熱保存性、帯電環境変動、帯電安定性を評価した。結果を表10に示す。
<定着性>
定着ローラとしてテフロン(登録商標)ローラを用いた電子写真方式の複写機(MF−200、リコー社製)の定着部を改造した装置を用い、定着ベルトの温度を変化させて、普通紙と厚紙の転写紙タイプ6200(リコー社製)及び複写印刷用紙<135>(NBSリコー社製)に、トナーの付着量が0.85±0.1mg/cmのベタ画像を形成した。そして、厚紙でベタ画像をパットで擦った後の画像濃度の残存率が70%以上となる下限温度を定着下限温度、普通紙でホットオフセットの発生しない上限温度を定着上限温度とし、次の基準で評価した。
〔定着下限温度の評価基準〕
A:125℃未満
B:125℃以上130℃未満
C:130℃以上140℃未満
D:140℃以上
〔定着上限温度の評価基準〕
A:定着上限温度が190℃以上
B:定着上限温度が180℃以上、190℃未満
C:定着上限温度が170℃以上、180℃未満
D:定着上限温度が170℃未満
<耐熱保存性>
トナー4gを、直径5cm、高さ2cmの開封系の円筒容器に入れ、温度45℃、相対湿度65%の環境下で72時間放置した。放置後、トナーを入れた容器を軽く振り、トナーの凝集の発生の有無を目視により観察し、次の評価基準により耐熱保存性を評価した。
〔評価基準〕
A:トナーの凝集は全く認められない。
B:トナーの凝集の粒が1〜2個観測される。
C:トナーの凝集の粒が3〜5個観測される。
D:トナーの凝集の粒が6個以上観測される。
<帯電環境変動>
得られた現像剤を、気温23℃、相対湿度50%の環境下(M/M環境)でボールミルにより5分間攪拌した後、現像剤1.0gを採取し、ブローオフ帯電量測定装置(京セラケミカル社製TB−200)を用い、1分間窒素ブローした後の測定値を帯電量とした。また、気温40℃、相対湿度90%の環境下(H/H環境)、及び気温10℃、相対湿度30%の環境下(L/L環境)の2つの条件で同様にして各現像剤の帯電量を測定した。
このようにして得た帯電量に基づいて下記式より環境変動率を算出し、算出した環境変動率について、下記の評価基準に基づいて評価した。環境変動率が低いほど帯電性の安定な現像剤であると言うことができる。
Figure 0005754236
上記式中、[L/L]はL/L環境での帯電量を示し、[H/H]はH/H環境での帯電量を示す。
〔評価基準〕
A:環境変動率が40%未満
B:環境変動率が40%以上、50%未満
C:環境変動率が50%以上、60%未満
D:環境変動率が60%以上
<帯電安定性>
市販のデジタルフルカラープリンター(リコー社製imagioNeo C455)改造機に現像剤をセットし、単色モードで50%画像面積の画像チャートについて30万枚のランニング評価を行った。そして、このランニングを終えたキャリアの帯電量変化量により帯電安定性を判断した。ここで帯電量変化量とは、次の通りのものである。
即ち、気温23℃、相対湿度50%の環境下(M/M環境)で30分間以上、開封系で調湿し、初期のキャリア6.000gとトナー0.452gをステンレス製容器へ加えた後、密封し、YS−LD(ヤヨイ社製の振とう機)を用いて目盛150で5分間運転し、約1,100回の振とうにより摩擦帯電させたサンプルについて、一般的なブローオフ法(東芝ケミカル社製:TB−200)で測定した帯電量をQ1とし、ランニング後の現像剤中のトナーを前記ブローオフ装置により除去して得たキャリアについて、同様の方法で測定した帯電量をQ2としたときの、|Q1−Q2|をいう。
〔評価基準〕
A:帯電量変化量が10μc/g未満
B:帯電量変化量が10μc/g以上、15μc/g未満
C:帯電量変化量が15μc/g以上、20μc/g未満
D:帯電量変化量が20μc/g以上
Figure 0005754236
上記表10の結果から、本発明のトナー用樹脂を用いたトナーは、低温定着性と耐熱保存性を両立できると共に、帯電環境変動、帯電安定性が改善されることが確認された。
一方、比較例1〜3のように芳香環を有するジオール、ソフトセグメントの少なくとも一方を有さないトナー用樹脂を用いたトナーでは、耐熱保存性と低温定着性を両立させることはできず、実用可能なものではなかった。
10 感光体ドラム(感光体)
10K ブラック用感光体
10Y イエロー用感光体
10M マゼンタ用感光体
10C シアン用感光体
14 支持ローラ
15 支持ローラ
16 支持ローラ
17 中間転写体クリーニング装置
18 画像形成手段
20 帯電ローラ
21 露光装置
22 二次転写装置
23 ローラ
24 二次転写ベルト
25 定着装置
26 定着ベルト
27 加圧ローラ
28 シート反転装置
30 露光装置
32 コンタクトガラス
33 第1走行体
34 第2走行体
35 結像レンズ
36 読取りセンサ
42K 現像剤収容部
42Y 現像剤収容部
42M 現像剤収容部
42C 現像剤収容部
43K 現像剤供給ローラ
43Y 現像剤供給ローラ
43M 現像剤供給ローラ
43C 現像剤供給ローラ
44K 現像ローラ
44Y 現像ローラ
44M 現像ローラ
44C 現像ローラ
45 現像装置
45K ブラック用現像ユニット
45Y イエロー用現像ユニット
45M マゼンタ用現像ユニット
45C シアン用現像ユニット
49 レジストローラ
50 中間転写体
51 ローラ
53 手差し給紙路
54 手差しトレイ
55 切換爪
56 排出ローラ
57 排出トレイ
58 コロナ帯電器
60 クリーニング装置
61 現像装置
62 転写帯電器
63 クリーニング装置
64 除電器
70 除電ランプ
80 転写ローラ
90 クリーニング装置
95 記録媒体
100 画像形成装置
101 静電潜像担持体(感光体)
102 帯電手段
103 露光手段
104 現像手段
105 記録媒体
107 クリーニング手段
108 転写手段
120 タンデム型現像器
130 原稿台
142 給紙ローラ
143 ペーパーバンク
144 給紙カセット
145 分離ローラ
146 給紙路
147 搬送ローラ
148 給紙路
150 複写装置本体
160 帯電装置
200 給紙テーブル
300 スキャナ
400 原稿自動搬送装置(ADF)
L 露光
特開2008−262179号公報 特開平8−302003号公報 特開2007−112849号公報 特許第4307367号公報 特許第3778955号公報

Claims (17)

  1. 有機溶剤に可溶なトナー用樹脂であって、下記構造式(1)で表される芳香環を有するジオールとヒドロキシカルボン酸とから得られるポリヒドロキシカルボン酸骨格を有するオリゴマー及びソフトセグメントを材料とし、伸長剤を用いて伸長反応させたものであることを特徴とするトナー用樹脂。
    Figure 0005754236
    (式中、Arは芳香族基を表し、m、nは2〜10の整数である。)
  2. 前記ヒドロキシカルボン酸が乳酸であることを特徴とする請求項1に記載のトナー用樹脂。
  3. 前記オリゴマーが、芳香環を有するジオール及びL−ラクチドとD−ラクチドの混合物を用いて得られたものであることを特徴とする請求項1又は2に記載のトナー用樹脂。
  4. 前記芳香環を含有するジオールの含有量が、トナー用樹脂全体の4〜9質量%であることを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載のトナー用樹脂。
  5. 前記ポリヒドロキシカルボン酸骨格を有するオリゴマーの数平均分子量が、1,500〜6,000であることを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載のトナー用樹脂。
  6. 前記ソフトセグメントが、脂肪族系エステル、脂肪族系エーテル、脂肪族系シリコーン又は炭素数5以上の脂肪族系直鎖ジオールからなることを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載のトナー用樹脂。
  7. 前記ソフトセグメントが、ポリカプロラクトン、ポリ(テトラメチレンオキシド)グリコール、又は両末端カルビノール変性シリコーンであることを特徴とする請求項に記載のトナー用樹脂。
  8. 前記ソフトセグメントの割合が、トナー用樹脂全体の4〜18質量%であることを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載のトナー用樹脂。
  9. 前記伸長剤がイソシアネート化合物であり、構造中にウレタン結合を有することを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載のトナー用樹脂。
  10. 前記トナー用樹脂のガラス転移温度が57℃以上であり、かつ、90%RH環境下での圧縮試験においてその変形温度が50℃以上であることを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載のトナー用樹脂。
  11. 前記トナー用樹脂が光学活性モノマーからなるポリヒドロキシカルボン酸骨格を有し、下記式(2)で示される光学純度X(モル%)が、80モル%以下であることを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載のトナー用樹脂。
    光学純度X(モル%)=|X(L体)−X(D体)|・・・(2)
    〔ただし、X(L体)は、光学活性モノマー換算での前記トナー用樹脂に含まれるL体比率(モル%)を表し、X(D体)は、光学活性モノマー換算での前記トナー用樹脂に含まれるD体比率(モル%)を表す。〕
  12. 請求項1〜11のいずれかに記載のトナー用樹脂を結着樹脂として用いたことを特徴とするトナー。
  13. 請求項1〜11のいずれかに記載のトナー用樹脂を結着樹脂として用い、有機溶媒中に少なくとも該結着樹脂、着色剤、離型剤を溶解乃至分散させた溶液乃至分散液を水系媒体中で乳化乃至分散させて造粒したことを特徴とするトナー。
  14. トナー表面が樹脂微粒子で覆われていることを特徴とする請求項12又は13に記載のトナー。
  15. 請求項1214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。
  16. 更にキャリアを含むことを特徴とする請求項15に記載の現像剤。
  17. 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静電潜像形成手段と、前記静電潜像を請求項1214のいずれかに記載のトナーを用いて現像して可視像を形成する現像手段と、前記可視像を記録媒体に転写する転写手段と、記録媒体に転写された転写像を定着させる定着手段とを少なくとも有することを特徴とする画像形成装置。
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JP5724586B2 (ja) * 2010-11-11 2015-05-27 株式会社リコー 電子写真用トナー、該トナーを用いた現像剤、画像形成装置、画像形成方法、及びプロセスカートリッジ
US8735040B2 (en) 2011-12-28 2014-05-27 Ricoh Company, Ltd. Toner, developer, and image forming apparatus
JP5929267B2 (ja) 2012-02-03 2016-06-01 株式会社リコー トナー、現像剤、画像形成装置及びブロック共重合体
JP5957988B2 (ja) 2012-03-14 2016-07-27 株式会社リコー 静電荷像現像用トナー、現像剤、現像剤収容容器、画像形成方法、プロセスカートリッジ
JP2013195486A (ja) 2012-03-16 2013-09-30 Ricoh Co Ltd トナー及び現像剤
JP6079325B2 (ja) 2013-03-14 2017-02-15 株式会社リコー トナー
JP6503662B2 (ja) 2014-02-19 2019-04-24 株式会社リコー トナー、現像剤及び画像形成装置
JP6318712B2 (ja) 2014-03-06 2018-05-09 株式会社リコー 静電荷像現像トナーおよびその製造方法、トナーを含む現像剤、これを用いた画像形成装置、画像形成方法並びにプロセスカートリッジ
JP2015194699A (ja) 2014-03-17 2015-11-05 株式会社リコー 静電荷像現像用トナー、現像剤、画像形成装置及びプロセスカートリッジ
CN106462093B (zh) 2014-04-23 2019-12-13 株式会社理光 调色剂和调色剂制造方法
CA2957271C (en) 2014-08-06 2019-05-21 Ricoh Company, Ltd. A toner used for developing an electrostatic image in electrophotograhy, electrostatic recording, or electrostatic printing
JP6471460B2 (ja) 2014-11-04 2019-02-20 株式会社リコー トナー及びトナー製造方法
CN107209466B (zh) 2015-02-17 2020-09-22 株式会社理光 调色剂、调色剂-收容单元和图像-形成设备
JP6657832B2 (ja) 2015-11-18 2020-03-04 株式会社リコー 光輝性トナー、トナー収容ユニット、画像形成装置、及び画像形成方法
US9996019B1 (en) * 2017-03-03 2018-06-12 Xerox Corporation Cold pressure fix toner compositions and processes
JP7287091B2 (ja) 2019-04-26 2023-06-06 株式会社リコー 脂肪族ポリエステル樹脂組成物の製造方法
JP7508210B2 (ja) * 2019-10-10 2024-07-01 キヤノン株式会社 トナー及びトナーの製造方法
JP7451166B2 (ja) * 2019-12-16 2024-03-18 キヤノン株式会社 トナー
US12043717B2 (en) 2020-11-24 2024-07-23 Ricoh Company, Ltd. Foam sheet, product, formed product, and method for producing foam sheet
EP4001351A1 (en) 2020-11-24 2022-05-25 Ricoh Company, Ltd. Foamed sheet, product, and method for producing foamed sheet

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3778955B2 (ja) 1994-03-16 2006-05-24 三菱化学株式会社 静電荷像現像用トナー
JPH08302003A (ja) 1995-05-12 1996-11-19 Nippon Ester Co Ltd 共重合ポリ乳酸及びその製造方法
JP4307367B2 (ja) 2004-12-01 2009-08-05 キヤノン株式会社 トナー
JP4975296B2 (ja) 2005-10-18 2012-07-11 ユニチカ株式会社 ポリ乳酸系共重合樹脂およびその製造方法
JP2007333938A (ja) * 2006-06-14 2007-12-27 Fuji Xerox Co Ltd 像担持体及び画像形成装置
JP5042889B2 (ja) 2007-03-16 2012-10-03 株式会社リコー トナー及び現像剤、並びにこれを用いた画像形成方法
US20090003885A1 (en) * 2007-06-27 2009-01-01 Akiyoshi Sabu Toner, developer, and image forming apparatus
JP5146670B2 (ja) * 2008-07-01 2013-02-20 株式会社リコー トナー
JP5214558B2 (ja) * 2008-08-19 2013-06-19 三洋化成工業株式会社 樹脂粒子およびその製造方法
JP5447817B2 (ja) 2009-01-22 2014-03-19 株式会社リコー トナー
JP5855808B2 (ja) 2009-02-26 2016-02-09 株式会社リコー 静電潜像現像用トナー
JP5397756B2 (ja) 2009-06-30 2014-01-22 株式会社リコー 静電荷像現像用トナー
JP5560985B2 (ja) 2009-08-03 2014-07-30 株式会社リコー トナー、並びに現像剤、画像形成方法及び画像形成装置
JP5446642B2 (ja) * 2009-09-14 2014-03-19 株式会社リコー 静電荷潜像現像用トナーとその製造方法、該トナーを用いた現像剤、画像形成装置、画像形成方法、プロセスカートリッジ
JP5495028B2 (ja) * 2010-01-19 2014-05-21 株式会社リコー トナー、現像剤、及び画像形成方法
US8679714B2 (en) 2009-09-14 2014-03-25 Ricoh Company, Ltd. Toner, developer, and image forming method
JP2011237663A (ja) 2010-05-12 2011-11-24 Ricoh Co Ltd トナー、現像剤、及び画像形成方法
JP2011257681A (ja) * 2010-06-11 2011-12-22 Ricoh Co Ltd 静電荷現像用トナー、及び該トナーを用いた現像剤、プロセスカートリッジ、画像形成装置、画像形成方法
JP5760666B2 (ja) * 2011-05-11 2015-08-12 株式会社リコー トナー、現像剤、及び画像形成方法

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