説明

画像形成用トナー、二成分現像剤、画像形成方法、画像形成装置およびプロセスカートリッジ

【課題】広い色再現範囲を有するトナー、該トナーを用いる二成分現像剤、並びに画像形成用トナーを用いた画像形成方法、画像形成装置およびプロセスカートリッジを提供することを目的とする。
【解決手段】少なくとも結着樹脂および着色剤含む油相を水系媒体中に分散させ、造粒して得られるトナーであって、前記着色剤は、親水性着色剤を多価アルコールと1価の脂肪酸のエステル反応によって得られた乳化剤により有機溶媒中で表面処理されてなることを特徴とする画像形成用トナー。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、広い色再現範囲を有する画像形成用トナー、該トナーを用いた二成分現像剤、並びに該トナーを用いた画像形成方法、画像形成装置およびプロセスカートリッジに関する。
【背景技術】
【0002】
画像形成装置によって出力される画像の画質は、年々高まってきている。このため、画像形成装置の出力画像には、さらなる高画質化が望まれている。この高画質化に伴い、技術的に一層厳しい条件が求められている。特に、電子写真方式がオンデマンドデジタル印刷に使用されつつある昨今では、オフセット印刷と同等またはそれを凌ぐような高画質画像を出力することが必要とされている。
また、この影響で、高画質化に求められる性能でも、とりわけ画像の色再現範囲に大きく影響する顔料の設計も難しくなっている。その背景には、電子写真用トナーに使用できる顔料が技術面で限られている点がある。
【0003】
かつての製造法、例えば特許文献1(特許第4169943号公報)で見られるように、粉砕法は、顔料を樹脂中へ溶融混練することでトナーを製造し、画像を出力していたため、顔料は、特にその化学的性質に左右されることなく、様々な種類の顔料を得ることが出来た。
しかし、例えば特許文献2(特許第4299084号公報)で見られるように、近年では製造時のCO2排出量の多い粉砕法が環境への配慮から敬遠され、トナーは、ケミカル法によって溶媒中で製造されることが多くなってきた。このケミカル法では、粉砕法と比較して、非常に多くの材料を使用する。そして、活性の高い溶液中で製造されるため、顔料をはじめ、トナーに使われる材料は技術的に制限される。
【0004】
一方で、例えば特許文献3(特許第2584450号公報)で見られるような、元来から広い色再現範囲を持つ顔料、特に染料由来のレーキ顔料は、より高画質出力を望む市場の声に応えるために、有用な材料である。しかしながら、レーキ顔料は、染料を極性の高い無機酸化物と反応させて、不溶化させることで製造する。このため、得られる顔料は、極性の高い材料であり、トナー中での分散性に悪影響を及ぼす恐れがあるだけではなく、レーキ顔料が、トナーの製造時に水系溶媒へ溶解し、トナー中の顔料濃度の制御が難しい、製造時に出る排水処理に余分にコストがかかるなどの問題が生じてしまう。特に、トナー内部での分散性への悪影響は、レーキ顔料ではなく親水性の強い顔料であっても同様に発生する。
このように、従来から知られているレーキ顔料、または親水性の顔料は、元来持つ色再現範囲が広くても、トナーの製造法によって使用が限定されてしまうという欠点があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明の目的は、広い色再現範囲を有するトナー、トナーを用いる二成分現像剤、並びに画像形成用トナーを用いた画像形成方法、画像形成装置およびプロセスカートリッジを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明者らは、画像形成用トナーについて鋭意検討を行った結果、下記手法によって、上記課題を解決することができることを見出した。即ち、上記課題を解決するために、本発明に係る画像形成用トナー、二成分現像剤、該トナーを用いた画像形成方法、画像形成装置又はプロセスカートリッジは、具体的には下記(1)〜(11)に記載の技術的特徴を有する。
【0007】
(1) 少なくとも結着樹脂および着色剤含む油相を水系媒体中に分散させ、造粒して得られるトナーであって、
前記着色剤は、親水性着色剤を多価アルコールと1価の脂肪酸のエステル反応によって得られた乳化剤により有機溶媒中で表面処理されてなる
ことを特徴とする画像形成用トナー。
(2) 前記親水性着色剤は、染料をレーキ化した顔料であることを特徴とする前記(1)に記載の画像形成用トナー。
(3) 前記親水性着色剤は、ローダミン染料をレーキ化した顔料であることを特徴とする前記(1)または(2)に記載の画像形成用トナー。
(4) 前記乳化剤は、グリセリンとステアリン酸のエステル反応により得られたものであることを特徴とする前記(1)〜(3)のいずれかに記載の画像形成用トナー。
(5) 前記乳化剤による表面処理は、親水性着色剤100重量部に対し乳化剤10重量部〜100重量部の範囲で行われることを特徴とする前記(1)〜(4)のいずれかに記載の画像形成用トナー。
(6) 前記(1)〜(5)のいずれかに記載の画像形成用トナーとキャリアとからなることを特徴とする二成分現像剤。
(7) 少なくとも像担持体表面を帯電させる帯電工程と、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上に転写して未定着画像を形成する転写工程と、前記未定着画像を前記記録媒体に定着させる定着工程とを有する画像形成方法であって、前記可視像を形成するのに用いられるトナーが、前記(1)〜(5)のいずれかに記載の画像形成用トナーであることを特徴とする画像形成方法。
(8) 前記定着工程における記録媒体の搬送速度が、280mm/秒以上であることを特徴とする前記(7)に記載の画像形成方法。
(9) 少なくとも像担持体と、前記像担持体の表面を帯電する帯電手段と、帯電された像担持体表面に露光を行い静電潜像を形成する露光手段と、前記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、前記現像されたトナー像を記録媒体上に転写して未定着画像を形成する転写手段と、前記未定着画像を前記記録媒体に定着させる定着手段とを備えた画像形成装置であって、前記可視像を形成するのに用いられるトナーが、前記(1)〜(5)のいずれかに記載の画像形成用トナーであることを特徴とする画像形成装置。
(10) 前記定着手段による定着時の記録媒体の搬送速度が、280mm/秒以上であることを特徴とする前記(9)に記載の画像形成装置。
(11) 像担持体と、前記像担持体の表面を帯電する帯電手段、帯電された像担持体表面に露光を行い静電潜像を形成する露光手段、形成された静電潜像をトナーを用いて現像する現像手段、現像されたトナー像を記録媒体に転写させる転写手段、転写後に前記像担持体の表面に残存したトナーを除去するクリーニング手段から選択される少なくとも一つの手段とが一体化し、画像形成装置本体に着脱可能であるプロセスカートリッジであって、前記形成された静電潜像をトナーを用いて現像する現像手段を有し、前記使用されるトナーが、前記(1)〜(5)のいずれかに記載の画像形成用トナーであることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【発明の効果】
【0008】
本発明のトナー、そのトナーを用いた二成分現像剤によれば、広い色再現範囲を有し、電子写真方式の画像形成装置において、従来と比較し大幅に高画質である画像の出力が可能である。
本発明の画像形成装置によれば、上記高画質の画像出力が可能な優れた画像形成用トナーを用いるため、プロセス線速が高速でも高画質で安定した画像を出力することができる。
本発明の画像形成方法および画像形成装置を用いれば、電子写真法を用いた電子写真応用分野(例えば、静電式複写機やレーザービームプリンタ等)に広く適用することができる。
また、本発明のプロセスカートリッジによれば、現像手段から本発明のトナーが供給されるため、高画質の画像出力が可能な優れた画像を出力することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本発明の画像形成装置の一例の概略説明図である。
【図2】本発明の画像形成装置の他の例の概略説明図である。
【図3】本発明の画像形成装置の他の例の概略説明図である。
【図4】図3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。
【図5】本発明のプロセスカートリッジの一例の概略説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下に、本発明の詳細を述べるが、本発明は何らこれに限定されることはない。
本発明のトナーは、少なくとも結着樹脂および着色剤含む油相を水系媒体中に分散させ、造粒して得られるトナーであって、
前記着色剤は、親水性着色剤を多価アルコールと1価の脂肪酸のエステル反応によって得られた乳化剤により有機溶媒中で表面処理されてなる。
ただし、親水性着色剤とは、10mLの透明なガラスバイアルびんに5gの水を加え、その上から着色剤を0.1g加えて1時間静置したとき、底面に沈下が認められる着色剤をいう。以下「親水性」と述べる染料やレーキ顔料、または有機顔料についても、このことを指す。
即ち、高画質の画像を出力可能にするため、広い色再現範囲を元来から持つ親水性着色剤が使用される。
また、親水性着色剤が水系溶媒へ溶出し、トナーに内包されない、または親水性着色剤の親水性によってトナーの内部に均一分散できないような場合でも、乳化剤による溶出防止または均一分散される表面処理を施した着色剤が使用される。
【0011】
(親水性着色剤のケミカルトナーへの使用)
水系媒体中で製造されるトナーには、粉砕トナーには使用されない、種々の材料が含有されている。これらの材料によって、水系媒体の液性が異なるため、親水性の着色剤は、その極性により悪影響を受ける。例えばピグメントレッド48、57、81などに代表されるような染料をレーキ化した顔料(以下染料レーキ化顔料とも言う)、ピグメントイエロー74、139、180、185、ピグメントブルー15:3、ピグメントレッド122、184、269、またはこれらを親水性処理した着色剤が、トナー内部に内包されずに水系媒体に溶出する、またはトナー内部に均一分散できないなどの問題が発生する場合がある。すなわち、元来広い色再現性を発揮できるポテンシャルのある着色剤でも、そのままの状態では使用することが出来ないケースがある。
【0012】
これらの親水性着色剤に、有機溶媒中で乳化剤を処理することで、親水性着色剤を水系媒体中で使用することが可能となる。この処理は有機溶媒中でトナーの乳化の前処理工程として予め行われなければならない。これは、乳化剤の処理を予め行っておくことで、着色剤の表面の濡れをより良くさせ、着色剤が極力一次粒径に近い状態にまで解す効果を得ることができる。例えば、この表面処理を行わない場合には、親水性着色剤粒子の凝集が生じ、色再現性が低下し、所望の特性を得られなくなる、といった問題が発生する。
【0013】
また、表面処理に使用する乳化剤は、多価アルコールと1価の脂肪酸のエステル反応によって得られる乳化剤であることが重要である。この組み合わせによって得られる乳化剤は、有機溶媒中で使用することで、より親水性の強い材料を内側に包み、外側に有機溶媒を存在させることで材料を分散させる特徴がある。従って、例えばローダミンのような親水性のレーキ顔料は、多価アルコールと1価の脂肪酸のエステル反応によって得られる乳化剤の存在する有機溶媒中では、顔料の表面にこの乳化剤を吸着させることができる。このように、予めこの乳化剤を処理した親水性着色剤を使用することで、トナーを製造する際に親水性着色剤が水系媒体と直接接触することを阻害することができ、親水性着色剤がトナーの表面に偏在して不具合を生じるといった悪影響から保護することができる。
【0014】
さらに、着色剤分散状態が悪い場合は、トナーの紙など媒体への定着性を阻害する恐れがある。トナーは、画像形成装置内にてその表面を過熱され、余裕することによって媒体に定着し、画像を形成しているが、着色剤が表面に偏在している場合は、トナーへ熱がうまく伝わらず、溶融しないために定着不良を生じ、結果的に画像に不具合を生じさせる原因になる。また、画像形成装置の出力速度が高くなるほど、熱がトナーへ伝わりにくくなる。このため、高速出力が可能な画像形成装置では、着色剤がトナーの表面に偏在している場合と比較し、着色剤分散がよいトナーは画質が高くなる効果が顕著にえられる。
【0015】
また、この乳化剤としては、多価アルコールと1価の脂肪酸を脱水縮合した、既知のエステル類全てが挙げられる。
前記多価アルコールとしては、炭素数が2以上4以下の多価アルコール(例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール)、または炭素数3(単体)〜炭素数12(4量体)のグリセリン又はグリセリンの重合体(脱水重合物)が望ましい。また、糖類であれば、ショ糖(スクロース)のように2糖類が望ましい。
多価アルコールのOH(アルコール価)数としては、脂肪酸をエステル化させた後のアルコール数が0〜6となるのが好ましい。
前記1価の脂肪酸としては、得られる乳化剤が60℃くらいで溶解するような固体となるものが好ましく、炭素数15〜25の1価の飽和脂肪酸及び不飽和脂肪酸が好ましい。例えば、飽和脂肪酸としては、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキジン酸、ベヘン酸等が挙げられ、不飽和脂肪酸としては、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸等が挙げられる。
【0016】
特に、グリセリンまたはグリセリン脱水重合物と脂肪酸のエステル(例えば、グリセリン、モノグリセリルモノステアレート、モノグリセリルジステアレート、モノグリセリルトリステアレート、ジグリセリルモノステアレート、ジグリセリルジステアレート、ジグリセリルトリステアレート、ジグリセリルテトラステアレート、トリグリセリン、トリグリセリルモノステアレート、トリグリセリルジステアレート、トリグリセリルトリステアレート、トリグリセリルテトラステアレート、トリグリセリルペンタステアレート、テトラグリセリン、テトラグリセリルモノステアレート、テトラグリセリルジステアレート、テトラグリセリルトリステアレート、テトラグリセリルテトラステアレート、テトラグリセリルペンタステアレート、テトラグリセリルヘキサステアレート)、およびショ糖と脂肪酸のエステルが好ましく、さらに好ましくはテトラグリセリン1分子に対しと2分子脱水付加させたステアリン酸またはベヘン酸のエステルであることが望ましい。本発明の表面処理法では、疎水性を適切に制御された乳化剤を使用することが必要であるためで、グリセリンと脂肪酸のエステルは、本発明の条件に最も適した材料の一つであり、また、HLB値を脂肪酸の脱水付加量によって調整しやすいことが理由に挙げられる。
【0017】
(親水性着色剤に対する乳化剤の処理濃度)
親水性着色剤に対する乳化剤の処理濃度は、使用される親水性着色剤の親水性によって異なるが、親水性着色剤100重量部に対し、乳化剤10重量部〜100重量部の範囲であること、さらに好ましくは15重量部〜30重量部であることが好ましい。これは、親水性着色剤の表面積に関係しているためである。10重量部未満では、乳化剤に覆われずに親水性着色剤の表面が露出する部分が多く、水系媒体と十分接触し得るため、着色剤の溶出、またはトナー中での不均一な分散などの悪影響を抑えることが出来ない場合がある。また、10重量部以上の添加量では親水性着色剤表面の水系媒体による「濡れ」を抑制することが出来るため、添加量はそれ以上にすることが好ましい。また、次第に添加量を増加させていくことで、親水性着色剤の表面はほぼ完全に乳化剤で覆われることになり、15重量部以上では、乳化剤の表面積に対する親水性着色剤表面の被覆率が100%以上になることが推定される。このため、理論上は完璧に親水性着色剤表面が乳化剤で覆われることになり、水系媒体の濡れを防ぐ効果が最も高まるので、最も好ましい。ただし、100重量部よりも高い添加量では、トナー内部での着色剤の分散状態を均一にすることが出来るが、顔料特有の吸収・反射光の強度が表面処理乳化剤による散乱によって弱められ、画質の低下を招く恐れがある。より好ましくは30重量部以下である。
【0018】
(表面処理用の撹拌機と処理条件)
乳化剤を親水性着色剤表面へ処理する際は、既知の分散機、例えば、ジルコニアビーズを使用して分散させる一般的なペイントシェイカーや、湿式分散機であるスターバーストシリーズ(スギノマシン社製)、ナノマイザー(吉田機械興業社製)、TKホモミキサー(PRIMIX社製)等が挙げられる。
本発明においては、ジルコニアビーズを使用したペイントシェイカーによって、表面処理を行った。実際に顔料の表面処理を行う場合、例えば、顔料100重量部に対し、酢酸エチル400重量部を仕込む場合、ジルコニアビーズは、液量と同重量の500重量部加え、15時間以上撹拌を継続することが望ましい。
【0019】
(表面処理用の有機溶媒)
顔料表面処理に使用される有機溶媒は、以下一般的に知られている有機溶媒全てを使用することができ、沸点が100℃未満の揮発性であることが、トナー母体粒子形成後の除去が容易である点から好ましい。具体的には、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などを単独あるいは2種以上組合せて用いることができる。特に、トルエン、キシレン等の芳香族系溶媒および塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、クロロホルム、四塩化炭素等のハロゲン化炭化水素が好ましい。
ただし、トナーを造粒する場合に使用するトナー造粒液(油相)と合わせて、同じ種類の有機溶媒を選択することがより好ましく、顔料の重量部に対し加えられる有機溶媒の濃度は、油相と同一濃度であることが好ましい。これは、有機溶媒の種類や濃度が異なる場合、トナー造粒液を調製する際、その濃度差による物質移動が原因で、表面処理が外れてしまったり表面状態が変化してしまったりすることを防ぐためである。
【0020】
(着色剤)
本発明の画像形成用トナーに用いられる親水性着色剤としては、例えば親水性の顔料、または染料をレーキ化した顔料が挙げられる。
【0021】
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、カドミュウムレッド、カドミュ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、リトボンおよびこれらの混合物が挙げられる。また、これらの着色剤を必要に応じて官能基の導入などによる既知の手法によって親水性処理をしたものも使用できる。
【0022】
この中でも、レーキ化されている顔料の一例をカラーインデックスナンバーとして挙げる。例えば、染料をレーキ化した顔料としては、イエローには、PY61、PY62、PY133、PY168、PY169、PY205、PY206、PY209、PY212マゼンタまたはレッドにはPR48(:1〜3)、PR52、PR57、PR58、PR63、PR64、PR81(:1〜4)、PR200、PR211、PR243、PR247ブルーまたはバイオレットとしては、PV3、PV27、PV39、PB1、PB2、PB9、PB10、PB14、PB62、グリーンには、PGr1、PGr4、PGr45などが挙げられる。
なお、着色剤の含有量は、画像形成用トナーに対して通常1〜15重量%である。
【0023】
本発明において親水性着色剤が親水性であるかどうかは以下の方法で判断した。
(親水性の検査法)
10mlのバイアルびんに、5gのイオン交換水を入れ、次に予め計量した顔料0.1gを添加し、1時間放置した。このとき、顔料粒子がバイアルびんの底へ落ちていくものを親水性と判断した。
【0024】
(マスターバッチの製造法)
表面処理を施した後の前記着色剤は、樹脂と複合化されたワニスを作製し、ウエットマスターバッチとして使用してもよい。該樹脂としては、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、例えば、スチレン又はその置換体の重合体、スチレン系共重合体、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、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、ポリエステル、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、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
【0025】
前記スチレン又はその置換体の重合体としては、例えば、ポリエステル樹脂、ポリスチレン、ポリp−クロロスチレン、ポリビニルトルエン、等が挙げられる。前記スチレン系共重合体としては、例えば、スチレン−p−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン−p−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−アクリロニトリル−インデン共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体、などが挙げられる。
【0026】
(その他の材料)
本発明のトナーには、必要に応じて、離型剤、帯電制御剤、外添剤等を本発明の効果を損なわない範囲で含有させることができる。
【0027】
(離型剤)
本発明の画像形成用トナーに使用される離型剤としては、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、例えばワックス類などが好適に挙げられる。離型剤としてのワックスの融点は70〜150℃であることが好ましい。70℃より低い場合はトナーの耐熱保存性が劣り、150℃より高い場合は離型性が十分果たせなく、トナー定着性が劣る。また、これらの離型剤の使用量は、トナーに対して2〜15重量%が好適である。2重量%未満ではオフセット防止効果が不十分であり、15重量%を超えると転写性、耐久性が低下する。
【0028】
前記ワックスには、従来公知のものが使用できる。例えば、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン等の低分子量ポリオレフィンワックスやフィッシャー・トロプシュワックス等の合成炭化水素系ワックスや蜜ロウ、カルナウバワックス、キャンデリラワックス、ライスワックス、モンタンワックス等の天然ワックス類、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス等の石油ワックス類、ステアリン酸、パルミチン酸、ミリスチン酸等の高級脂肪酸及び高級脂肪酸の金属塩、高級脂肪酸アミド、合成エステルワックス等及びこれらの各種変性ワックスが挙げられる。これらワックスは、1種又は2種以上を併用して用いることができる。
中でも、カルナウバワックス及びその変性ワックスやポリエチレンワックス、合成エステル系ワックスが好適に用いられる。特に、合成エステル系ワックスのペンタエリスリトールテトラベヘン酸エステルは最も好適である。その理由はポリエステル樹脂やポリオール樹脂に対してカルナウバワックス及びその変性ワックスや合成エステル系ワックスは適度に微分散するためオフセット防止性と転写性・耐久性ともに優れたトナーとすることが容易なためである。
【0029】
(帯電制御剤)
本発明に用いられる帯電制御剤には、従来から使用されている公知のものが全て使用できる。例えば、ニグロシン系染料、トリフェニルメタン系染料、クロム含有金属錯体染料、モリブデン酸キレート顔料、ローダミン系染料、アルコキシ系アミン、4級アンモニウム塩(フッ素変性4級アンモニウム塩を含む)、アルキルアミド、燐の単体または化合物、タングステンの単体または化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸金属塩および、サリチル酸誘導体の金属塩等である。
【0030】
具体的には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、その他スルホン酸基、カルボキシル基、4級アンモニウム塩等の官能基を有する高分子系の化合物が挙げられる。
【0031】
帯電制御剤の含有量は、所望の帯電特性に応じて適宜決められるが、結着樹脂に対して、0.1〜10重量%であることが好ましく、0.2〜5重量%がさらに好ましい。添加量が10重量%を超えると、トナーの帯電性が大きすぎ、帯電制御剤の効果を減退させ、現像ローラとの静電気的吸引力が増大し、現像剤の流動性が低下したり、画像濃度が低下したりすることがある。また、添加量が0.1重量%未満であると、帯電立ち上り性や帯電量が十分でなく、トナー画像に影響を及ぼしやすいことがある。
【0032】
(結着樹脂)
結着樹脂としてはポリエステル樹脂を含有することが好ましい。結着樹脂用ポリエステル樹脂を構成するモノマーとしては、限定されるものではないが以下のものが挙げられる。
2価のアルコール成分として、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、水素化ビスフェノールA、又は、ビスフェノールAにエチレンオキシド、プロピレンオキシド等の環状エーテルが重合して得られるジオール、などが挙げられる。
【0033】
ポリエステル系重合体を形成する酸成分として、例えば、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸等のべンゼンジカルボン酸類又はその無水物、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸等のアルキルジカルボン酸類又はその無水物、マレイン酸、シトラコン酸、イタコン酸、アルケニルコハク酸、フマル酸、メサコン酸等の不飽和二塩基酸、マレイン酸無水物、シトラコン酸無水物、イタコン酸無水物、アルケニルコハク酸無水物等の不飽和二塩基酸無水物、などが挙げられる。
【0034】
3価以上の多価カルボン酸成分としては、トリメット酸、ピロメリット酸、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸、1,2,5−ベンゼントリカルボン酸、2,5,7−ナフタレントリカルボン酸、1,2,4−ナフタレントリカルボン酸、1,2,4−ブタントリカルボン酸、1,2,5−ヘキサントリカルボン酸、1,3−ジカルボキシ−2−メチル−2−メチレンカルボキシプロパン、テトラ(メチレンカルボキシ)メタン、1,2,7,8−オクタンテトラカルボン酸、エンポール三量体酸、又はこれらの無水物、部分低級アルキルエステル、などが挙げられる。
【0035】
また、本発明に用いられる樹脂として、ポリエステル以外にも従来から画像形成用トナーに使用されているものを全てが使用できる。例えば、ポリスチレン、ポリクロロスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレンおよびその置換体の単重合体;スチレン/p−クロロスチレン共重合体、スチレン/プロピレン共重合体、スチレン/ビニルトルエン共重合体、スチレン/ビニルナフタレン共重合体、スチレン/アクリル酸メチル共重合体、スチレン/アクリル酸エチル共重合体、スチレン/アクリル酸ブチル共重合体、スチレン/アクリル酸オクチル共重合体、スチレン/メタクリル酸メチル共重合体、スチレン/メタクリル酸エチル共重合体、スチレン/メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン/α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン/アクリロニトリル共重合体、スチレン/ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン/ビニルメチルケトン共重合体、スチレン/ブタジエン共重合体、スチレン/イソプレン共重合体、スチレン/アクリロニトリル/インデン共重合体、スチレン/マレイン酸共重合体、スチレン/マレイン酸エステル共重合体などのスチレン系共重合体;ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、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、ポリエステル、ポリビニルブチルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、フェノール樹脂、脂肪族又は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などが挙げられ、これらは単独であるいは2種以上を混合して使用される。
【0036】
(使用される樹脂の分子量)
本発明の画像形成用トナーでは、低温定着性と耐熱保存性の両立、適度な光沢性(光沢度)を得るため、トナー中の結着樹脂(例えば、ポリエステル樹脂)の重量平均分子量(Mw)が1000〜500000程度であることが望ましい。なお、重量平均分子量に替えて数平均分子量(Mn)で測定しても構わない。
重量平均分子量(Mw)あるいは数平均分子量(Mn)は、以下のようにして測定することができる。
【0037】
(樹脂の重量平均分子量(Mw)の測定)
結着樹脂の重量平均分子量(Mw)はGPC(gel permeation chromatography)によって以下の条件で測定する。
・装置:GPC−150C(ウォーターズ社製)
・カラム:KF801〜807(ショウデックス社製)
・温度:40℃
・溶媒:THF(テトラヒドロフラン)
・流速:1.0mL/分
・試料:濃度0.05〜0.6%の試料を0.1mL注入
以上の条件で測定した結着樹脂の分子量分布から、単分散ポリスチレン標準試料により
作成した分子量校正曲線を使用して結着樹脂の質量平均分子量を算出する。
【0038】
(数平均分子量(Mn)の測定)
結着樹脂の数平均分子量はGPCによって以下の条件で測定する。
・装置:GPC−150C(ウォーターズ社製)
・カラム:KF801〜807(ショウデックス社製)
・温度:40℃
・溶媒:THF(テトラヒドロフラン)
・流速:1.0mL/分
・試料:濃度0.05〜0.6%の試料を0.1mL注入する。
また、THF100mlに試料(結着樹脂)1gを添加した時の不溶分が75重量%以上である場合は、溶媒として、DMF(ジメチルホルムアミド)を用いる。なお、数平均分子量は、単分散ポリスチレン標準試料を用いて作成した分子量校正曲線から算出する。
【0039】
(外添処理)
本発明のトナーは水系媒体中で乳化・溶解懸濁して得られる重合法によって造粒され得られる。トナーはその流動性や保存性、現像性、転写性を高めるために、製造されたトナー母体粒子に更に無機微粒子(外添剤)を添加混合してもよい。このような添加剤の混合は、一般の粉体の混合機が用いられるがジャケット等装備して、内部の温度を調節できることが好ましい。なお、添加剤に与える負荷の履歴を変えるには、途中又は漸次添加剤を加えていけばよい。この場合、混合機の回転数、転動速度、時間、温度などを変化させてもよい。又はじめに強い負荷を、次に、比較的弱い負荷を与えてもよいし、その逆でもよい。使用できる混合設備としては、例えば、V型混合機、ロッキングミキサー、レーディゲミキサー、ナウターミキサー、ヘンシェルミキサーなどが挙げられる。次いで、250メッシュ以上の篩を通過させ、粗大粒子、凝集粒子を除去し、トナーが得られる。
【0040】
(外添剤)
本発明に用いられる外添剤としては、流動性付与、帯電性や現像性付与の目的から、無機微粒子が好ましく用いられる。この無機微粒子の一次粒子径は、5×10-3〜2μmであることが好ましく、特に5×10-3〜0.5μmであることが好ましい。また、BET法による比表面積は、20〜500m2/gであることが好ましい。この無機微粒子の添加量は、画像形成用トナーの0.01〜5wt%であることが好ましい。
【0041】
無機微粒子の具体例としては、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、窒化ケイ素などを挙げることができる。
このような外添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ことができる。例えば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好ましい表面処理剤として挙げられる。
【0042】
本発明の画像形成用トナーの重量平均粒径は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選定することができるが、粒状度や鮮鋭性、細線再現性の優れた高品位の画像を得るには、重量平均粒径は3.5μm〜10μmであることが好ましい。粒径は小さい程、画像の鮮鋭性や細線再現性に優れる。特にカラー画像形成装置では、画質への要求が厳しく10μm以下のトナーが必要である。特に7.5μm以下が画質に好ましい。一方、トナー粒径が3.5μm未満と小さくなりすぎると、トナーの流動性や転写性が悪化する。ここで、前記トナーの重量平均粒径は、次のようにして求めることができる。
【0043】
(トナーの重量平均粒径(Dw)の測定)
コールターカウンター法によるトナー粒子の粒度分布の測定装置としては、コールターカウンターTA−IIやコールターマルチサイザーIII(いずれもコールター社製)が挙げられる。本発明においては、コールターマルチサイザーIIIを使用し以下のようにして測定した。
先ず、電解水溶液100〜150ml中に分散剤として界面活性剤、好ましくはポリオキシエチレンアルキルエーテルを0.1〜5ml加える。ここで、電解液とは1級塩化ナトリウムを用いて約1%NaCl水溶液を調製したもので、例えば、ISOTON−II(コールター社製)が使用できる。ここで、更に、測定試料を2〜20mg加える。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約1〜3分間分散処理を行い、前記測定装置により、アパーチャーとして100μmアパーチャーを用いて、トナー粒子またはトナーの体積、個数を測定して、体積分布と個数分布を算出する。得られた分布から、トナーの重量平均粒径(Dw)、個数平均粒径(Dn)を求めることができる。
上記測定におけるチャンネルとしては、2.00〜2.52μm未満;2.52〜3.17μm未満;3.17〜4.00μm未満;4.00〜5.04μm未満;5.04〜6.35μm未満;6.35〜8.00μm未満;8.00〜10.08μm未満;10.08〜12.70μm未満;12.70〜16.00μm未満;16.00〜20.20μm未満;20.20〜25.40μm未満;25.40〜32.00μm未満;32.00〜40.30μm未満の13チャンネルを使用し、粒径2.00μm以上乃至40.30μm未満の粒子を対象とする。
【0044】
本発明の画像形成用トナーは一成分現像剤あるいは二成分現像剤として用いることができる。すなわち、一成分現像剤は画像形成用トナーのみからなるものであり、二成分現像剤は画像形成用トナーとキャリアからなるものである。
【0045】
(二成分現像剤)
本発明の二成分現像剤に使用されるキャリアとしては、従来より公知の二成分現像剤用のものを使用することができる。例えば、鉄やフェライト等の磁性体粒子からなるキャリア、このような磁性体粒子を樹脂で被覆してなる樹脂コートキャリア、あるいは磁性体微粉末を結着樹脂中に分散して成るバインダ型キャリア等を使用することができる。
磁性材料としては、マグネタイト、ヘマタイト、フェライト等の酸化鉄、鉄、コバルト、ニッケルのような金属あるいはこれら金属のアルミニウム、コバルト、銅、鉛、マグネシウム、スズ、亜鉛、アンチモン、ベリリウム、ビスマス、カドミウム、カルシウム、マンガン、セレン、チタン、タングステン、バナジウムのような金属の合金およびその混合物などを使用できる。
【0046】
これらのキャリアの中でも、被覆樹脂としてシリコーン系樹脂、オルガノポリシロキサンとビニル系単量体との共重合樹脂(グラフト樹脂)またはポリエステル系樹脂を用いた樹脂コートキャリアを使用することがトナースペント等の観点から好ましく、特にオルガノポリシロキサンとビニル系単量体との共重合樹脂にイソシアネートを反応させて得られた樹脂で被覆したキャリアが、耐久性、耐環境安定性および耐スペント性の観点から好ましい。上記ビニル系単量体としてはイソシアネートと反応性を有する水酸基等の置換基を有する単量体を使用する必要がある。
【0047】
また、上記以外にキャリアに使用されるキャリア被覆材料としては、アミノ系樹脂、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。また、ポリビニルおよびポリビニリデン系樹脂、アクリル樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリスチレン樹脂およびスチレン−アクリル共重合樹脂等のポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル等のハロゲン化オレフィン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂およびポリブチレンテレフタレート樹脂等の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、弗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、およびシリコーン樹脂等が挙げられる。
【0048】
また必要に応じて、導電粉等を被覆樹脂中にフィラーとして含有させてもよい。導電粉等としては、金属粉、カーボンブラック、酸化チタン、酸化錫、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、シリカ等が使用できる。これらは、平均粒子径1μm以下のものが好ましい。平均粒子径が1μmよりも大きくなると、導電粉の場合は電気抵抗の制御が困難になる。
磁性キャリアの体積平均粒径は20〜100μm、好ましくは20〜60μmのものを使用することが高画質の確保とキャリアかぶり防止の観点から好ましい。
【0049】
(重合トナーの製造例)
本発明のトナーが水系媒体中で生成されるもの(重合トナー)では、先ず、上記の着色剤、未変性ポリエステル、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)、離型剤を有機溶媒中に分散させトナー材料液(油相)を作る。トナー材料液には、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)を添加し、造粒中に反応させて、ウレア変性ポリエステル樹脂をトナーに含有させることが好ましい。
【0050】
(イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A))
ポリエステルプレポリマーには、例えば、多価アルコール(PO)と多価カルボン酸(PC)の重縮合反応で得られるポリエステルの末端のカルボキシル基や水酸基等と多価イソシアネート化合物(PIC)とを反応させ、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)が好ましく用いられる。
【0051】
多価アルコール化合物(PO)としては、2価アルコール(DIO)および3価以上の多価アルコール(TO)が挙げられ、(DIO)単独、または(DIO)と少量の(TO)との混合物が好ましい。2価アルコール(DIO)としては、アルキレングリコール(エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオールなど);アルキレンエーテルグリコール(ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコールなど);脂環式ジオール(1,4−シクロヘキサンジメタノール、水素添加ビスフェノールAなど);ビスフェノール類(ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールSなど);上記脂環式ジオールのアルキレンオキサイド(エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなど)付加物;上記ビスフェノール類のアルキレンオキサイド(エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなど)付加物などが挙げられる。これらのうち好ましいものは、炭素数2〜12のアルキレングリコールおよびビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物である。3価以上の多価アルコール(TO)としては、3〜8価またはそれ以上の多価脂肪族アルコール(グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトールなど);3価以上のフェノール類(トリスフェノールPA、フェノールノボラック、クレゾールノボラックなど);上記3価以上のポリフェノール類のアルキレンオキサイド付加物などが挙げられる。
【0052】
多価カルボン酸(PC)としては、2価カルボン酸(DIC)および3価以上の多価カルボン酸(TC)が挙げられ、(DIC)単独、および(DIC)と少量の(TC)との混合物が好ましい。2価カルボン酸(DIC)としては、アルキレンジカルボン酸(コハク酸、アジピン酸、セバシン酸など);アルケニレンジカルボン酸(マレイン酸、フマール酸など);芳香族ジカルボン酸(フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸など)などが挙げられる。これらのうち好ましいものは、炭素数4〜20のアルケニレンジカルボン酸および炭素数8〜20の芳香族ジカルボン酸である。3価以上の多価カルボン酸(TC)としては、炭素数9〜20の芳香族多価カルボン酸(トリメリット酸、ピロメリット酸など)などが挙げられる。なお、多価カルボン酸(PC)としては、上述のものの酸無水物または低級アルキルエステル(メチルエステル、エチルエステル、イソプロピルエステルなど)を用いて多価アルコール(PO)と反応させてもよい。
【0053】
多価イソシアネート化合物(PIC)としては、脂肪族多価イソシアネート(テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、2,6−ジイソシアナトメチルカプロエートなど);脂環式ポリイソシアネート(イソホロンジイソシアネート、シクロヘキシルメタンジイソシアネートなど);芳香族ジイソシアネート(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など);芳香脂肪族ジイソシアネート(α,α,α’,α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネートなど);イソシアネート類;前記ポリイソシアネートをフェノール誘導体、オキシム、カプロラクタムなどでブロックしたもの;およびこれら2種以上の併用が挙げられる。
【0054】
イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)中の多価イソシアネート化合物(PIC)構成成分の含有量は、通常0.5〜40wt%、好ましくは1〜30wt%、さらに好ましくは2〜20wt%である。0.5wt%未満では、耐ホットオフセット性が悪化するとともに、耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になる。また、40wt%を超えると低温定着性が悪化する。
イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)中の1分子当たりに含有されるイソシアネート基は、通常1個以上、好ましくは、平均1.5〜3個、さらに好ましくは、平均1.8〜2.5個である。1分子当たり1個未満では、ウレア変性ポリエステルの分子量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。
【0055】
(有機溶媒)
有機溶媒は、沸点が100℃未満の揮発性であることが、トナー母体粒子形成後の除去が容易である点から好ましい。具体的には、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などを単独あるいは2種以上組合せて用いることができる。特に、トルエン、キシレン等の芳香族系溶媒および塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、クロロホルム、四塩化炭素等のハロゲン化炭化水素が好ましい。有機溶媒の使用量は、ポリエステルプレポリマー100重量部に対し、通常0〜300重量部、好ましくは0〜100重量部、さらに好ましくは25〜70重量部である。
【0056】
トナー材料液を界面活性剤、樹脂微粒子の存在下、水系媒体中で乳化させる。
(水系媒体)
水系媒体に用いる水系溶媒は、水単独でもよいし、アルコール(メタノール、イソプロピルアルコール、エチレングリコールなど)、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(メチルセルソルブなど)、低級ケトン類(アセトン、メチルエチルケトンなど)などの有機溶媒を含むものであってもよい。
トナー材料液100重量部に対する水系溶媒の使用量は、通常50〜2000重量部、好ましくは100〜1000重量部である。50重量部未満ではトナー材料液の分散状態が悪く、所定の粒径のトナー粒子が得られない。20000重量部を超えると経済的でない。
【0057】
(界面活性剤、樹脂微粒子)
また、水系媒体中に界面活性剤、樹脂微粒子等の分散剤を適宜加えるのは、着色剤、未変性ポリエステル、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー、離型剤等の分散を良好にするためである。
界面活性剤としては、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、リン酸エステルなどのアニオン性界面活性剤、アルキルアミン塩、アミノアルコール脂肪酸誘導体、ポリアミン脂肪酸誘導体、イミダゾリンなどのアミン塩型や、アルキルトリメチルアンモニム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩、アルキルジメチルベンジルアンモニウム塩、ピリジニウム塩、アルキルイソキノリニウム塩、塩化ベンゼトニウムなどの4級アンモニウム塩型のカチオン性界面活性剤、脂肪酸アミド誘導体、多価アルコール誘導体などの非イオン界面活性剤、例えばアラニン、ドデシルジ(アミノエチル)グリシン、ジ(オクチルアミノエチル)グリシンやN−アルキル−N,N−ジメチルアンモニウムべタインなどの両性界面活性剤が挙げられる。
【0058】
また、フルオロアルキル基を有する界面活性剤を用いることにより、非常に少量でその効果をあげることができる。好ましく用いられるフルオロアルキル基を有するアニオン性界面活性剤としては、炭素数2〜10のフルオロアルキルカルボン酸及びその金属塩、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(C6〜C11)オキシ]−1−アルキル(C3〜C4)スルホン酸ナトリウム、3−[ω−フルオロアルカノイル(C6〜C8)−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(C11〜C20)カルボン酸及び金属塩、パーフルオロアルキルカルボン酸(C7〜C13)及びその金属塩、パーフルオロアルキル(C4〜C12)スルホン酸及びその金属塩、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(C6〜C10)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(C6〜C10)−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(C6〜C16)エチルリン酸エステルなどが挙げられる。
【0059】
商品名としては、サーフロンS−111、S−112、S−113(旭硝子社製)、フロラードFC−93、FC−95、FC−98、FC−129(住友3M社製)、ユニダインDS−101、DS−102(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(大日本インキ社製)、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)などが挙げられる。
【0060】
また、カチオン性界面活性剤としては、フルオロアルキル基を有する脂肪族1級、2級もしくは2級アミン酸、パーフルオロアルキル(C6−C10)スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩などの脂肪族4級アンモニウム塩、ベンザルコニウム塩、塩化ベンゼトニウム、ピリジニウム塩、イミダゾリニウム塩、商品名としてはサーフロンS−121(旭硝子社製)、フロラードFC−135(住友3M社製)、ユニダインDS−202(ダイキン工業社製)、メガファックF−150、F−824(大日本インキ社製)、エクトップEF−132(トーケムプロダクツ社製)、フタージェントF−300(ネオス社製)などが挙げられる。
【0061】
(樹脂微粒子)
樹脂微粒子は、水性分散体を形成しうる樹脂であればいかなる樹脂も使用でき、熱可塑性樹脂でも熱硬化性樹脂でもよい。例えばビニル系樹脂、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、ケイ素系樹脂、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が挙げられる。樹脂としては、上記の樹脂を2種以上併用しても差し支えない。
【0062】
このうち好ましいのは、微細球状樹脂粒子の水性分散体が得られやすい点から、ビニル系樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂及びそれらの併用が好ましい。例えばビニル系樹脂としては、ビニル系モノマーを単独重合また共重合したポリマーで、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の樹脂が挙げられる。樹脂微粒子の平均粒径は5〜200nm、好ましくは20〜300nmである。また、リン酸三カルシウム、炭酸カルシウム、酸化チタン、コロイダルシリカ、ヒドロキシアパタイト等の無機化合物分散剤も用いることができる。
【0063】
(分散剤)
上記の樹脂微粒子、無機化合物分散剤と併用して使用可能な分散剤として、高分子系保護コロイドにより分散液滴を安定化させても良い。例えばアクリル酸、メタクリル酸、α−シアノアクリル酸、α−シアノメタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、フマール酸、マレイン酸または無水マレイン酸などの酸類、あるいは水酸基を含有する(メタ)アクリル系単量体、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−ヒドロキシプロビル、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ル酸エステル、ジエチレングリコールモノメタクリル酸エステル、グリセリンモノアクリル酸エステル、グリセリンモノメタクリル酸エステル、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など、ビニルアルコールまたはビニルアルコールとのエーテル類、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など、またはビニルアルコールとカルボキシル基を含有する化合物のエステル類、例えば酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニルなど、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あるいはこれらのメチロール化合物、アクリル酸クロライド、メタクリル酸クロライドなどの酸クロライド類、ビニルピリジン、ビニルピロリドン、ビニルイミダゾール、エチレンイミンなどの含窒素化合物、またはその複素環を有するものなどのホモポリマーまたは共重合体、ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシプロピレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミド、ポリオキシプロピレンアルキルアミド、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルフェニルエステル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエステルなどのポリオキシエチレン系、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などのセルロース類などが使用できる。
【0064】
(分散の方法)
分散の方法としては特に限定されるものではないが、低速せん断式、高速せん断式、摩擦式、高圧ジェット式、超音波などの公知の設備が適用できる。この中でも、分散体の粒径を2〜20μmにするために高速せん断式が好ましい。高速せん断式分散機を使用した場合、回転数は特に限定はないが、通常1000〜30000rpm、好ましくは5000〜20000rpmである。分散時間は特に限定はないが、バッチ方式の場合は、通常0.1〜5分である。分散時の温度としては、通常、0〜150℃(加圧下)、好ましくは40〜98℃である。乳化液の作製と同時に、アミン類(B)を添加し、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)との反応を行わせる。
【0065】
前記のアミン類(B)としては、ジアミン(B1)、3価以上のポリアミン(B2)、アミノアルコール(B3)、アミノメルカプタン(B4)、アミノ酸(B5)、および(B1)〜(B5)のアミノ基をブロックしたもの(B6)などが挙げられる。
ジアミン(B1)としては、芳香族ジアミン(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など);脂環式ジアミン(4,4’−ジアミノ−3,3’−ジメチルジシクロヘキシルメタン、ジアミンシクロヘキサン、イソホロンジアミンなど);および脂肪族ジアミン(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など)などが挙げられる。
3価以上のポリアミン(B2)としては、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミンなどが挙げられる。アミノアルコール(B3)としては、エタノールアミン、ヒドロキシエチルアニリンなどが挙げられる。アミノメルカプタン(B4)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などが挙げられる。アミノ酸(B5)としては、アミノプロピオン酸、アミノカプロン酸などが挙げられる。
(B1)〜(B5)のアミノ基をブロックしたもの(B6)としては、前記(B1)〜(B5)のアミン類とケトン類(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなど)から得られるケチミン化合物、オキサゾリン化合物などが挙げられる。これらアミン類(B)のうち好ましいものは、(B1)および(B1)と少量の(B2)の混合物である。
【0066】
アミン類(B)の比率は、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)中のイソシアネート基[NCO]と、アミン類(B)中のアミノ基[NHx]の当量比[NCO]/[NHx]として、通常1/2〜2/1、好ましくは1.5/1〜1/1.5、さらに好ましくは1.2/1〜1/1.2である。[NCO]/[NHx]が、2を超えたり、あるいは1/2未満では、ウレア変性ポリエステルの分子量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。
【0067】
この反応は、分子鎖の架橋及び/又は伸長を伴うため、必要により反応停止剤を用い、得られるウレア変性ポリエステルの分子量を調整することができる。反応停止剤としては、モノアミン(ジエチルアミン、ジブチルアミン、ブチルアミン、ラウリルアミンなど)、およびそれらをブロックしたもの(ケチミン化合物)などが挙げられる。
反応時間は、ポリエステルプレポリマー(A)の有するイソシアネート基構造とアミン類(B)との反応性により選択されるが、通常10分〜40時間、好ましくは2〜24時間である。反応温度は、通常、0〜150℃、好ましくは40〜98℃である。また、必要に応じて公知の触媒を使用することができる。具体的にはジブチルチンラウレート、ジオクチルチンラウレートなどが挙げられる。
【0068】
また、未変性ポリエステルとウレア変性ポリエステルとの重量比は、通常20/80〜95/5、好ましくは70/30〜95/5、さらに好ましくは75/25〜95/5、特に好ましくは80/20〜93/7である。ウレア変性ポリエステルの重量比が5%未満では、耐ホットオフセット性が悪化するとともに、耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になる。
【0069】
(有機溶媒の除去、洗浄、乾燥)
反応終了後、乳化分散体(反応物)から有機溶媒を除去し、洗浄、乾燥してトナー母体粒子を得る。
有機溶媒を除去するためには、系全体を徐々に層流の攪拌状態で昇温し、一定の温度域で強い攪拌を与えた後、脱溶媒を行うことで紡錘形のトナー母体粒子が作製できる。また、分散安定剤としてリン酸カルシウム塩などの酸、アルカリに溶解可能な物を用いた場合は、塩酸等の酸により、リン酸カルシウム塩を溶解した後、水洗するなどの方法によって、トナー母体粒子からリン酸カルシウム塩を除去する。その他酵素による分解などの操作によっても除去できる。上記で得られたトナー母体粒子に、荷電制御剤を打ち込み、ついで、シリカ微粒子、酸化チタン微粒子等の無機微粒子を外添剤として母体粒子に付着させ、トナーを得る。なお、荷電制御剤の打ち込み、及び無機微粒子の外添は、ミキサー等を用いた公知の方法によって行われる。
これにより、小粒径であって、粒径分布のシャープなトナーを容易に得ることができる。さらに、有機溶媒を除去する工程で強い攪拌を与えることで、真球状からラクビーボール状の間の形状を制御することができ、さらに、表面のモフォロジーも滑らかなものから梅干形状の間で制御することができる。
【0070】
(結着樹脂のトナー内部での含有量)
結着樹脂のトナー内部での含有量は、トナー100重量部に対し、80〜95重量部が望ましい。80重量部よりも少ない場合、その他の材料の含有量が増え、定着性や帯電性に問題を生じる場合があり、また95重量部よりも多くなると、着色力が低下し、結果的に画質が低下する恐れがある。
【0071】
(水系媒体への溶出の検査)
造粒後の水系溶媒を層厚1cmの石英セルに投入し、日本分光社製V-650DS分光光度計で700nm−400nmの分光波長の透過率を測定した。このとき、イエロー着色剤は450nm、マゼンタ着色剤は550nm、シアン着色剤は650nmの透過率が80%以下である場合、溶出しているものと判定した。
【0072】
(画像形成方法)
本発明の画像形成方法は、少なくとも像担持体表面を帯電させる帯電工程と、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、画像形成用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上に転写して未定着画像を形成する転写工程と、前記未定着画像を、前記記録媒体に定着させる定着工程とを有する画像形成方法であって、前記可視像を形成するのに用いられる画像形成用トナーが、前述の画像形成用トナーであることを特徴とするものである。ここで、前記定着工程における記録媒体の搬送速度が、280mm/秒以上であっても画像形成用トナーは良好に定着可能である。
【0073】
次に、図を参照しながら、本発明の画像形成方法について、説明する。図1に示す画像形成装置は、感光体10と、帯電装置20と、露光装置30と、現像装置40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装置60と、除電装置70と、転写装置80を備える。なお、帯電装置20としては、帯電ローラ、除電装置70としては、除電ランプ、転写装置80としては、転写ローラが用いられている。
中間転写体50は、無端ベルトであり、その内側に配置された3個の支持ローラ51で張架され、矢印方向に移動可能に設計されている。3個の支持ローラ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)を印加することが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は、その近傍にクリーニングブレードを有するクリーニング装置90が配置されている。また、被転写体95に可視像を転写(二次転写)するための二次転写バイアスを印加することが可能な転写装置80が対向して配置されている。中間転写体50の周囲には、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及び中間転写体50の接触部並びに中間転写体50及び被転写体95の接触部の間に配置されている。
なお、被転写体95としては、転写紙が用いられている。
【0074】
現像装置40は、現像剤担持体としての現像ベルト41と、現像ベルト41の周囲に併設したブラックの現像ユニット45K、イエローの現像ユニット45Y、マゼンタの現像ユニット45M及びシアンの現像ユニット45Cから構成されている。なお、現像ユニット45Kは、現像剤収容部42K、現像剤供給ローラ43K及び現像ローラ44Kを備えており、現像ユニット45Yは、現像剤収容部42Y、現像剤供給ローラ43Y及び現像ローラ44Yを備えており、現像ユニット45Mは、現像剤収容部42M、現像剤供給ローラ43M及び現像ローラ44Mを備えており、現像ユニット45Cは、現像剤収容部42C、現像剤供給ローラ43C及び現像ローラ44Cを備えている。また、現像ベルト41は、無端ベルトであり、複数のベルトローラに回転可能に張架され、一部が感光体10と接触している。
【0075】
この画像形成装置においては、帯電装置20が感光体10を一様に帯電させた後、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。次に、感光体10上に形成された静電潜像を、現像装置40が現像剤を供給して現像して可視像を形成する。
可視像は、支持ローラ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、さらに被転写体95上に転写(二次転写)される。その結果、被転写体95上には、転写像が形成される。なお、感光体10上に残存したトナーは、クリーニング装置60により除去され、感光体10の帯電は、除電ランプ70により除去される。
【0076】
次に、図2を参照しながら、本発明の画像形成方法の他の態様について、説明する。図2に示す画像形成装置は、図1に示す画像形成装置における現像装置40の代わりに、感光体10の周囲に、ブラックの現像ユニット45K、イエローの現像ユニット45Y、マゼンタの現像ユニット45M及びシアンの現像ユニット45Cが直接対向して配置されている以外は、図1に示す画像形成装置と同様の構成を有し、同様の作用効果を示す。なお、図2においては、図1に示す画像形成装置と同一の構成については、同一符号を付してその説明を省略する。また、後述する図3、図4においても同様とする。
【0077】
次に、図3を参照しながら、本発明の画像形成方法の他の態様について、説明する。図3に示す画像形成装置は、タンデム型カラー画像形成装置である。この画像形成装置は、複写装置本体150、給紙テーブル200、スキャナ300及び原稿自動搬送装置(ADF)400を備えている。
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3中、時計回りに回転することが可能とされている。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、マゼンタ及びブラックの4つの画像形成ユニット18が対向して並置された画像形成手段120が配置されている。画像形成手段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、画像形成手段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が一対の支持ローラ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紙と中間転写体50とは互いに接触することが可能である。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及びこれに押圧されて配置された加圧ローラ27を備えている。なお、二次転写装置22及び定着装置25の近傍に、記録紙の両面に画像を形成するために記録紙を反転させるための反転装置28が配置されている。
【0078】
次に、画像形成手段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。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、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て、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、第一走行体33及び第二走行体34が走行する。このとき、第一走行体33により、光源からの光が照射され、原稿面からの反射光を第二走行体34におけるミラーで反射する。さらに、結像レンズ35を通して、読み取りセンサ36で受光されて原稿が読み取られ、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。次に、各画像情報は、画像形成手段120における各画像形成ユニット18にそれぞれ伝達され、ブラック、イエロー、マゼンタ及びシアンの各色の可視像が形成される。
【0079】
図4に示すように、画像形成ユニット18は、それぞれ、感光体10、感光体10を一様に帯電させる帯電装置(160)、露光装置21により、各画像情報に基づいて、各画像様に感光体10を露光することにより形成された静電潜像を、各トナー(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、各トナーによる可視像を形成する現像装置(61)、可視像を中間転写体50上に転写させるための転写帯電器(62)、クリーニング装置(63)及び除電装置(64)を備えており、各画像情報に基づいて、各色の可視像を形成することが可能である。次に、各色の可視像は、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、順次転写(一次転写)され、各色の可視像が重ね合わされて複合転写像が形成される。
【0080】
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で搬送して複写機本体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。あるいは、給紙ローラ142を回転させ、手差しトレイ54上の記録紙を繰り出し、分離ローラ52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、記録紙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上に形成された複合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及び二次転写装置22の間に、記録紙を送出させ、二次転写装置22により複合転写像を記録紙上に転写(二次転写)することにより、記録紙上にカラー画像が形成される。なお、中間転写体50上に残留したトナーは、クリーニング装置17により除去される。
【0081】
カラー画像が形成された記録紙は、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、複合転写像が記録紙上に加熱加圧定着される。その後、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、排紙トレイ57上にスタックされる。あるいは、切換爪55で切り換えて反転装置28により反転されて再び転写位置へと導き、裏面にも画像を形成した後、排出ローラ56により排出され、排紙トレイ57上にスタックされる。
【0082】
本発明の画像形成方法によれば、高速においても優れた低温定着性と耐熱保存性を有し、オフセット現象が発生せずに記録媒体の所望の位置のみに定着される画像形成用トナーを用いるため、出力の速い電子写真方式の画像形成装置で画像形成しても、光沢性に優れ、ゴーストなどの発生がなく安定して高品質の画像を出力することができる。
【0083】
(画像形成装置)
また、本発明の画像形成装置は、少なくとも像担持体と、前記像担持体の表面を帯電する帯電手段と、帯電された像担持体表面に露光を行い静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像を、画像形成用トナーを用いて現像し可視像を形成する現像手段と、前記現像されたトナー像を記録媒体上に転写して未定着画像を形成する転写手段と、前記未定着画像を、前記記録媒体に定着させる定着手段とを備えた画像形成装置であって、前記可視像を形成するのに用いられる画像形成用トナーが、前述の画像形成用トナーであることを特徴とするものである。
【0084】
本発明の画像形成装置によれば、高速においても優れた低温定着性と耐熱保存性を有し、オフセット現象が発生せずに記録媒体の所望の位置のみに定着される画像形成用トナーを用いるため、プロセス線速が高速でも異常画像の発生がなく安定して画像を定着することができる。例えば、タンデム方式のフルカラー画像形成装置とすれば、更に高速で高画質の画像出力ができる。本発明の画像形成方法および画像形成装置を用いれば、電子写真法を用いた電子写真応用分野(例えば、静電式複写機やレーザービームプリンタ等)に広く適用することができる。
また、上記のタンデム方式による画像形成装置は、複数のトナー像を一度に転写できるため高速フルカラー印刷が実現される。
【0085】
また、以上に示すような画像形成手段は、複写装置、ファクシミリ、プリンタ内に固定して組み込まれていてもよいが、プロセスカートリッジの形でそれら装置内に組み込まれてもよい。
プロセスカートリッジとは、像担持体(感光体)を内蔵し、他に帯電手段、露光手段、現像手段、転写手段、クリーニング手段から選ばれた手段を含んだ1つの装置(部品)である。必要に応じてその他の手段、例えば、除電手段を含んでもよい。プロセスカートリッジの形状等は多く挙げられるが、一般的な例として、図に示すものが挙げられる。 ここで、上記プロセスカートリッジは、感光体(101)を内蔵し、帯電手段(102)、露光手段(103)、現像手段(104)、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してなる。図中、105は記録媒体(転写体)、106は転写手段である。
【0086】
すなわち、本発明のプロセスカートリッジは、像担持体と、像担持体の表面を帯電する帯電手段、帯電された像担持体表面に露光を行い静電潜像を形成する露光手段、形成された静電潜像に画像形成用トナーを使用して現像する現像手段、現像されたトナー像を記録媒体に転写させる転写手段、転写後に像担持体表面に残存したトナーを除去するクリーニング手段から選択される少なくとも一つの手段と、が一体化した画像形成装置本体に着脱可能であるプロセスカートリッジであって、前記現像手段を有し、前記使用される画像形成用トナーが、本発明の画像形成用トナーであることを特徴とするものである。なお、選択される少なくとも一つの手段として必要に応じてその他の手段(例えば、除電手段)を含んでもよい。
【0087】
本発明のプロセスカートリッジでは、現像手段から本発明の画像形成用トナーが供給されるため、定着手段において未定着画像によるオフセット現象が発生せずに記録媒体の所望の位置のみに安定して定着され、品質の高い画像を出力することができる。また、保存、搬送等が容易で取扱性にも優れている。
【実施例】
【0088】
以下に実施例および比較例を示す。尚、部は重量部を表す。
(顔料の親水性検査)
実施例及び比較例に使用したPR81(大同化成社製)、PR57:1(東洋インキ社製)、PY180(クラリアント社製)の親水性を検査したところ、いずれも親水性と判断された。
【0089】
[実施例1〜9]
以下に本発明の実施例を示す。なお、実施例における表面処理と表面処理用乳化剤については表1に、トナー化した評価結果については表2にまとめて示した。
【0090】
(表面処理、顔料1〜9)
親水性着色剤として、ローダミン顔料(PR81、大同化成社製)、カーミン顔料(PR57:1、大同化成社製)、イエロー顔料(PY180、クラリアント社製)、また乳化剤としてトリグリセリルペンタステアレート(阪本薬品工業社製、HLB=3)、ショ糖ステアリン酸エステル(S−070、三菱化学フーズ社製、HLB=3)を使用し、ジルコニアビーズ(3mmφ、ニッカトー社製)を使用して表1に示すような処方量でペイントシェイカー(浅田鉄工社製)にて15時間撹拌し、表面処理を施し、[顔料1〜9]を得た。
【0091】
【表1】

【0092】
(トナー1〜9の製造)
(有機微粒子エマルションの合成)
撹拌棒及び温度計をセットした反応容器に水683部、メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩(エレミノールRS−30、三洋化成工業社製)11部、スチレン83部、メタクリル酸83部、アクリル酸ブチル110部、過硫酸アンモニウム1部を仕込み、400回転/分で15分間撹拌したところ、白色の乳濁液が得られた。加熱して、系内温度75℃まで昇温し5時間反応させた。さらに、1%過硫酸アンモニウム水溶液30部加え、75℃で5時間熟成してビニル系樹脂(スチレン−メタクリル酸−アクリル酸ブチル−メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩の共重合体)の水性分散液[微粒子分散液1]を得た。[微粒子分散液1]をLA−920(堀場製作所社製のレーザー回折/散乱式粒子径分布測定装置)で測定した平均粒径は、105nmであった。[微粒子分散液1]の一部を乾燥して樹脂分を単離した。この樹脂の重量平均分子量は15万であった。
【0093】
(水相の調製)
水990部、[微粒子分散液1]99部、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの48.5%水溶液(エレミノールMON−7:三洋化成工業社製)35部、酢酸エチル70部を混合撹拌し、乳白色の液体を得た。これを[水相1]とする。
【0094】
(ポリエステル樹脂1の合成)
冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物229部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド3モル付加物529部、テレフタル酸208部、アジピン酸46部およびジブチルチンオキサイド2部を入れ、常圧で230℃で8時間反応し、さらに10〜15mmHgの減圧で5時間反応した後、反応容器に無水トリメリット酸44部を入れ、180℃、常圧で1.8時間反応し、[ポリエステル樹脂1]を得た。[ポリエステル樹脂1]は、数平均分子量2500、重量平均分子量6700、ピーク分子量5000であった。
【0095】
(中間体ポリエステルの合成)
冷却管、撹拌機および窒索導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物682部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物81部、テレフタル酸283部、無水トリメリット酸22部およびジブチルチンオキサイド2部を入れ、常圧で230℃で8時間反応し、さらに10〜15mmHgの減圧で5時間反応した[中間体ポリエステル1]を得た。[中間体ポリエステル1]は、数平均分子量2100、重量平均分子量9500、Tg55℃、酸価0.5、水酸基価51であった。
【0096】
(プレポリマー1の合成)
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1]410部、イソホロンジイソシアネート89部、酢酸エチル500部を入れ100℃で5時間反応し、[プレポリマー1]を得た。
【0097】
(ケチミンの合成)
撹拌棒および温度計をセットした反応容器に、イソホロンジアミン170部とメチルエチルケトン75部を仕込み、50℃で5時間反応を行い、[ケチミン化合物1]を得た。
【0098】
(油相の作製)
撹拌棒及び温度計をセットした容器に、[ポリエステル樹脂1]160部、カルナウバワックス32部、酢酸エチル400部を仕込み、撹拌下80℃に昇温し、80℃のまま5時間保持した後、1時間で30℃に冷却した。次いで容器に[顔料1〜9]を[ポリエステル樹脂1]100部に対し15部となるように投入後、酢酸エチルを40部を仕込み、1時間混合し固形分量50wt%の[原料溶解液1〜9]を得た。
[原料溶解液1〜9]464部を容器に移し、ビーズミル(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/hr、ディスク周速度6m/秒、0.5mmジルコニアビーズを80体積%充填、3パスの条件で、顔料、WAXの分散を行った。次いで、[ポリエステル樹脂1]の50%酢酸エチル溶液を420部加え、上記条件のビーズミルで1パスし、[顔料・WAX分散液1〜9]を得た。
【0099】
(乳化⇒脱溶剤)
[顔料・WAX分散液1〜9]885部、[プレポリマー1]を115部、[ケチミン化合物1]2.9部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化社製)で5000rpmで1分間混合した後、容器に[水相1]1200部を加え、TKホモミキサーで、回転数12500rpmで30分間混合し[乳化スラリー1〜9]を得た。
撹拌機及び温度計をセットした容器に、[乳化スラリー1〜9]を投入し、35℃で7時間脱溶剤した後、45℃で4時間熟成を行い、[分散スラリー1〜9]を得た。また、脱溶剤の途中の段階で、TKホモミキサーにサンプルを移し、回転数12,500rpmで40分間攪拌しトナーを異形化した。
ここで、熟成後の[分散スラリー1〜9]の上澄み液[上澄み液1〜9]を数gはかりとり、水系媒体への溶出の検査用上澄み液として使用した。
【0100】
(洗浄⇒乾燥)
[分散スラリー1〜9]100部を減圧濾過した後、
(1):濾過ケーキにイオン交換水100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後濾過した。
(2):(1)の濾過ケーキに10%水酸化ナトリウム水溶液100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12000rpmで30分間)した後、減圧濾過した。
(3):(2)の濾過ケーキに10%塩酸100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後濾過した。
(4):(3)の濾過ケーキにイオン交換水300部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12000rpmで10分間)した後濾過する操作を2回行い[濾過ケーキ1〜9]を得た。
【0101】
(母体トナーの作製)
[濾過ケーキ1〜9]を循風乾燥機にて45℃で48時間乾燥し、目開き75μmメッシュで篩い、更に、得られた粒子100部に対して、帯電制御剤(サリチル酸金属塩E−84:オリエント化学工業社製)0.6部をヘンシェルミキサーを用いて1000rpmで混合した後、Q型ミキサー(三井金属工業社製)で5500rpmで混合し、トナーの表面に帯電制御剤を固着させ、[母体トナー1〜9]を得た。
【0102】
(外添剤添加)
次に、[母体トナー1〜9]100部に疎水性酸化チタン0.7部をヘンシェルミキサーにて混合して[トナー1〜9]として作製を完了した。
【0103】
(水系媒体への溶出の検査)
造粒後の水系溶媒である[上澄み液1〜9]を層厚1cmの所定の石英セルに目分量で7割程度の高さになるように注入し、日本分光社製V−650DS分光光度計で700nm−400nmの分光波長の透過率を2nm/secのスキャン速度で測定した。このとき、ローダミン顔料はマゼンタ着色剤であるので、550nmの透過率、イエロー顔料は450nmの透過率を測定した。
【0104】
(画像の検査)
上記手法にて得られた[トナー1〜9]をimageoMP C4300(リコー社製)に使用されているキャリアとトナー濃度5%となるように混合し、該画像形成装置のマゼンタユニットに現像剤重量180gとなるように投入した。
この現像剤を用いて、A4サイズの用紙(T6000 70W T目、リコー社製)に面積率20%の単色画像をトナー量が0.45mg/cm2となるように出力し、定着画像をX−Rite938(X−Rite社製)のステータスAモード、d50光にて色度a*b*を測定し、このa*とb*の2乗の和の平方根から彩度c*を計算し求めた。
【0105】
(トナーの合否判定)
透過率と彩度c*の評価結果より、以下のようにトナーの合否判定を行った。
◎:透過率が80%以上であり、かつ彩度c*が80以上
○:透過率が80%以上であり、かつ彩度c*が70以上80未満
×:透過率が80%未満である、及び/又は彩度c*が70未満
水系媒体への溶出検査において、波長550nm(マゼンタ)、450nm(イエロー)における透過率が80%以上であり、かつ彩度c*が70以上であれば合格とした。
【0106】
【表2】

【0107】
[比較例1]
顔料として、ローダミン顔料(PR81、大同化成社製)を乳化剤で表面処理することなく用いたこと以外は実施例1と同様にして[顔料10]を得た。
実施例1において使用した[顔料1]を[顔料10]に変更した以外は全て同様の手法にて[トナー10]を造粒し、評価も同様の手法にて行った。
【0108】
【表3】

【0109】
評価結果
以上の結果から、実施例1〜実施例9で製造した[トナー1]〜[トナー9]は合格判定(◎、○)となったが、比較例1で製造した[トナー10]は、水系媒体への溶出及び彩度で基準を満たすことが出来ず、不合格判定(×)となった。以上から、本発明が有効であることが示された。
【符号の説明】
【0110】
(図1〜図4について)
10 像担持体(感光体)
10K ブラック用像担持体
10Y イエロー用像担持体
10M マゼンタ用像担持体
10C シアン用像担持体
14 支持ローラ
15 支持ローラ
16 支持ローラ
17 中間転写クリーニング装置
18 画像形成ユニット
20 帯電装置(帯電ローラ)
21 露光装置
22 二次転写装置
23 支持ローラ
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 反転装置
30 露光装置
32 コンタクトガラス
33 第一走行体
34 第二走行体
35 結像レンズ
36 読取りセンサ
40 現像装置
41 現像ベルト
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
45K ブラック現像ユニット
45Y イエロー現像ユニット
45M マゼンタ現像ユニット
45C シアン現像ユニット
49 レジストローラ
50 中間転写体
51 支持ローラ
52 分離ローラ
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 感光体クリーニング装置
64 除電装置
70 除電装置
80 転写装置
90 クリーニング装置
95 被転写体
100A、100B、100C 画像形成装置
120 画像形成手段
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)
【0111】
(図5について)
101 感光体
102 帯電手段
103 露光手段
104 現像手段
105 記録媒体
106 転写手段
107 クリーニング手段
【先行技術文献】
【特許文献】
【0112】
【特許文献1】特許第4169943号公報
【特許文献2】特許第4299084号公報
【特許文献3】特許第2584450号公報

【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくとも結着樹脂および着色剤含む油相を水系媒体中に分散させ、造粒して得られるトナーであって、
前記着色剤は、親水性着色剤を多価アルコールと1価の脂肪酸のエステル反応によって得られた乳化剤により有機溶媒中で表面処理されてなる
ことを特徴とする画像形成用トナー。
【請求項2】
前記親水性着色剤は、染料をレーキ化した顔料であることを特徴とする請求項1に記載の画像形成用トナー。
【請求項3】
前記親水性着色剤は、ローダミン染料をレーキ化した顔料であることを特徴とする請求項1または2に記載の画像形成用トナー。
【請求項4】
前記乳化剤は、グリセリンとステアリン酸のエステル反応により得られたものであることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の画像形成用トナー。
【請求項5】
前記乳化剤による表面処理は、親水性着色剤100重量部に対し乳化剤10重量部〜100重量部の範囲で行われることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の画像形成用トナー。
【請求項6】
請求項1〜5のいずれかに記載の画像形成用トナーとキャリアとからなることを特徴とする二成分現像剤。
【請求項7】
少なくとも像担持体表面を帯電させる帯電工程と、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上に転写して未定着画像を形成する転写工程と、前記未定着画像を前記記録媒体に定着させる定着工程とを有する画像形成方法であって、前記可視像を形成するのに用いられるトナーが、請求項1〜5のいずれかに記載の画像形成用トナーであることを特徴とする画像形成方法。
【請求項8】
前記定着工程における記録媒体の搬送速度が、280mm/秒以上であることを特徴とする請求項7に記載の画像形成方法。
【請求項9】
少なくとも像担持体と、前記像担持体の表面を帯電する帯電手段と、帯電された像担持体表面に露光を行い静電潜像を形成する露光手段と、前記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、前記現像されたトナー像を記録媒体上に転写して未定着画像を形成する転写手段と、前記未定着画像を前記記録媒体に定着させる定着手段とを備えた画像形成装置であって、前記可視像を形成するのに用いられるトナーが、請求項1〜5のいずれかに記載の画像形成用トナーであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項10】
前記定着手段による定着時の記録媒体の搬送速度が、280mm/秒以上であることを特徴とする請求項9に記載の画像形成装置。
【請求項11】
像担持体と、前記像担持体の表面を帯電する帯電手段、帯電された像担持体表面に露光を行い静電潜像を形成する露光手段、形成された静電潜像をトナーを用いて現像する現像手段、現像されたトナー像を記録媒体に転写させる転写手段、転写後に前記像担持体の表面に残存したトナーを除去するクリーニング手段から選択される少なくとも一つの手段とが一体化し、画像形成装置本体に着脱可能であるプロセスカートリッジであって、前記形成された静電潜像をトナーを用いて現像する現像手段を有し、前記使用されるトナーが、請求項1〜5のいずれかに記載の画像形成用トナーであることを特徴とするプロセスカートリッジ。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3】
image rotate

【図4】
image rotate

【図5】
image rotate


【公開番号】特開2012−203078(P2012−203078A)
【公開日】平成24年10月22日(2012.10.22)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−65532(P2011−65532)
【出願日】平成23年3月24日(2011.3.24)
【出願人】(000006747)株式会社リコー (37,907)
【Fターム(参考)】