説明

静電荷像現像用トナーの製造方法と静電荷像現像用トナー及び画像形成方法

【課題】粒子凝集体からの微粉の発生が低減された、低温低湿環境下でも帯電性が一定であり、かつクリーニング性の良い静電荷像現像用トナーの製造方法と、静電荷像現像用トナー及び画像形成方法を提供する。
【解決手段】少なくとも樹脂粒子及び着色剤粒子を含有する分散液中より凝集/融着させて着色粒子を形成して静電荷像現像用トナーを製造する方法において、凝集を停止させる工程以降に下記一般式(1)で表される化合物を添加することを特徴とする静電荷像現像用トナーの製造方法。
【化1】


(式中、R〜Rはメチル基、R〜Rは炭素数1〜20のアルキル基又はアルケニル基、フェニル基、ベンジル基、Xはハロゲン原子を表す。)

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、静電荷像現像用トナーの製造方法と該製造方法により造られた静電荷像現像用トナー、並びに該静電荷像現像用トナーを用いた画像形成方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
最近、複写機やプリンタなどの電子写真方式による画像形成技術の分野では、デジタル技術の進展に伴い、1200dpi(dpi;2.54cmあたりのドット数)レベルの微小なドット画像を、正確に再現させる画像形成技術が求められるようになってきた。
【0003】
このような微小なドット画像を正確に再現させるために、静電荷像現像用トナー(以下、単にトナーということもある)の小径化が検討され、製造工程で種々の制御を加えることが可能ないわゆる重合トナーが注目されるようになった。
【0004】
ところが、これら小径のトナーは体積に比して表面積が大きくなるが故に、温湿度等の外部環境変動をより受けやすい。この点を改善するため、ドット再現性に影響を及ぼすトナーの帯電量に着目し、とりわけ過剰帯電によるドット再現性の変動が大きい低温低湿環境下において帯電量変動の小さいトナー等の提案がなされている(例えば、特許文献1)。しかし、帯電量変動の小さいトナーが出来たものの、その製造方法において、粒子凝集体の粒径が安定せず、凝集体から微粉が発生しクリーニング性が悪化するという問題が生じることがわかってきた。
【0005】
一方、上記問題点を解決する為、粒子凝集体の粒径を安定化させる提案がなされている(例えば、特許文献2)。しかし、粒子凝集体の粒径を制御するという点では不十分であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2008−224713号公報
【特許文献2】特開2008−304874号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明は上記背景に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、粒子凝集体からの微粉の発生が低減された、低温低湿環境下でも帯電性が一定であり、かつクリーニング性の良い静電荷像現像用トナーの製造方法と、静電荷像現像用トナー及び画像形成方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明者は、粒子凝集体の凝集を停止させる工程に着目し、とりわけ粒子凝集体の粒径の制御がし易く、粒径を一定化させる方策を見いだすべく検討した。
【0009】
その結果、本発明の目的は下記構成を採ることにより達成されることを見いだした。
【0010】
(1)
少なくとも樹脂粒子及び着色剤粒子を含有する分散液中より凝集/融着させて着色粒子を形成して静電荷像現像用トナーを製造する方法において、凝集を停止させる工程以降に下記一般式(1)で表される化合物を添加することを特徴とする静電荷像現像用トナーの製造方法。
【0011】
【化1】

【0012】
(式中、R〜Rはメチル基、R〜Rは炭素数1〜20のアルキル基又はアルケニル基、フェニル基、ベンジル基、Xはハロゲン原子を表す。)
(2)
前記一般式(1)で表される化合物の添加方法は、凝集工程と同温度に保たれた分散液に一括添加されることを特徴とする(1)記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
【0013】
(3)
(1)又は(2)に記載された静電荷像現像用トナーの製造方法により作製されたことを特徴とする静電荷像現像用トナー。
【0014】
(4)
(3)記載の静電荷像現像用トナーを用いて、電子写真感光体上に形成された静電潜像を現像してトナー画像を形成し、記録材に転写後に接触加熱定着することを特徴とする画像形成方法。
【発明の効果】
【0015】
本発明により、粒子凝集体からの微粉の発生が低減された、低温低湿環境下でも帯電性が一定であり、かつクリーニング性の良い静電荷像現像用トナーの製造方法と、静電荷像現像用トナー及び画像形成方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】カラー画像形成装置の一例を示す断面図。
【図2】クリーニング装置の説明のための構成図。
【図3】クリーニング装置の説明のための構成図。
【図4】クリーニング装置の説明のための構成図。
【発明を実施するための形態】
【0017】
本発明は、少なくとも樹脂粒子及び着色剤粒子と必要に応じて添加剤を含有させた分散液を凝集/融着させる静電荷像現像用トナーの製造方法に係わるものである。凝集を停止させる工程以降に前記一般式(1)で表される化合物を添加する製造方法により造られた静電荷像現像用トナーは、融着によりトナー粒子となる前の粒子凝集体から微粉が発生するのを防ぎ、これによりクリーニング性の良いトナーが得られることを見出したものである。
【0018】
凝集を停止させる工程以降に、前記一般式(1)で表される化合物を添加することにより、本発明の効果が奏されるようになった理由は必ずしも明らかではない。しかし、本発明の構成に至ったのは、下記の如く推測し検討を進めた結果である。
【0019】
前記特許文献1に記載の発明では、粒子凝集体のそれ以上の凝集を停止させる為に、NaOHを使用している。おそらく、NaOHは粒子凝集体表面に静電的反発力を付与する為に、粒子凝集体間同士の凝集を停止させることが出来るのであろう。しかしながら、NaOHは立体的に小さいため、粒子凝集体内部まで浸透し、粒子凝集体内部においても静電的反発力を発生させ、粒子凝集体の一部を遊離させてしまうこともある。そして粒子凝集体の一部が分離して微粉が発生する。このことから、静電的反発力を付与しなくとも、凝集を停止させる為に、立体的反発力を付与することが望ましいと考えた。この考えに基づき粒子凝集体表面に吸着し、立体障害を期待できうる化合物を探索したところ、前記一般式(1)で表される化合物がきわめて有効であることが判明した。
【0020】
一方、引用文献2では、粒子凝集体の凝集を停止させる為に、凝集停止剤として分散剤(好ましくは乳化剤)を昇温しながら添加している。しかしながら、この様に、昇温しながら添加すれば、粒子凝集体が合体・再成長する恐れがあり、粒子凝集体の粒径を制御するという点では不十分である。よって、凝集停止剤は凝集工程と同じ温度で一括添加する方が好ましい結果が得られ易いと考え、少なくとも結果的には一括添加で全く問題を生じなかった。なお、凝集工程と同じ温度とは意図的に昇温或いは降温をすることなく、という意味であり、一括添加とは意図的に時間を掛けて、あるいは分割して添加することはしないで、という意味である。又、「凝集、融着」については後記する。
【0021】
以下、本発明について詳細に説明する。
【0022】
本発明におけるトナーは、少なくとも樹脂及び着色剤とその他の添加剤を構成成分として含有するが、この中、樹脂と着色剤については後述する如く、此までトナーに用いられてきたものを本発明でも用いることが出来る。又、その他の添加剤についても多くの場合従来用いてこられたものを本発明でも用いることが出来る。それ故、本発明でのみ用いられる一般式(1)で表される化合物について詳細に説明する。
【0023】
〔一般式(1)で表される化合物〕
トナーに添加する一般式(1)で表される化合物の具体的な化合物例を下記「化2」に挙げる。
【0024】
【化2】

【0025】
一般式(1)の化合物は、一般的な4級アミンの合成方法で合成可能である。
【0026】
たとえば、対応する構造の3級アミンを出発原料として、これに対応する構造の第4級アルキル化試薬を1:0.95〜1:3、好ましくは1:1〜1:2のモル比で接触させる。反応は溶媒を用いずに行うこともできるが、溶媒を使用するのが好ましく、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノールまたはイソブタノールなどのアルコール類、テトラヒドロフランまたはエチレングリコールジメチルエーテルなどのエーテル類およびジクロロメタン、ジクロロエタンまたはクロロホルムなどのハロゲン化炭化水素類から選択される無水の溶媒を使用するのが好ましい。ハロゲン化炭化水素が有利である。
【0027】
溶媒量は反応物を接触させた時に一般式(1)で表される化合物の濃度が溶液または分散液の質量に対して3〜99.9質量%、好ましくは5〜30質量%となるように選択する。反応は一般に0〜130℃、好ましくは30〜80℃の温度で、大気圧下、反応物(場合によっては少ない方の反応物)が完全に消費されるまで行う。有機合成の定法に従い後処理を行い、本発明の4級アミンを得ることができる。
【0028】
〔本発明に係わるトナー〕
次に本発明に係る小粒径トナーの粒径や形状について説明する。
【0029】
本発明に係るトナーの体積基準のメディアン径(体積D50%径)は2.0〜8.0μmであることが好ましい。より好ましくは3.0〜7.0μmである。ここで、体積基準のメディアン径(体積D50%径)とは、一定体積のトナーを粒径の大きい順または小さい順にカウントしたとき、カウント数(累積値)が全粒子数の50%に相当するトナーの粒径のものである。
【0030】
また、本発明に係るトナーは、これを構成するトナーの体積基準の粒度分布における変動係数(以下、CV値ともいう)が20%以下であることが好ましい。変動係数が20%以下の粒度分布がシャープなトナーにより、高精細な文字画像を形成する上で好ましい。なお、トナーの体積基準の粒度分布における変動係数は、以下の式より算出される。
【0031】
変動係数(CV値)(%)=(S2/Dn)×100
(式中、S2は体積基準の粒度分布における標準偏差を示し、Dnは体積基準メディアン径(体積D50%径;μm)を示す。)
本発明に係るトナーの体積基準メディアン径(体積D50%径)や変動係数(CV値)は、コールターマルチサイザー3(ベックマン・コールター社製)に、データ処理用のコンピューターシステム(ベックマン・コールター社製)を接続した装置を用いて測定、算出することができる。
【0032】
測定手順としては、トナー0.02gを、界面活性剤溶液20ml(トナーの分散を目的として、例えば界面活性剤成分を含む中性洗剤を純水で10倍希釈した界面活性剤溶液)で馴染ませた後、超音波分散を1分間行い、トナー分散液を作製する。このトナー分散液を、サンプルスタンド内の電解液「ISOTONII(ベックマン・コールター社製)」の入ったビーカーに、測定濃度8%になるまでピペットにて注入し、測定機カウントを2500個に設定して測定する。なお、コールターマルチサイザーのアパチャー径は50μmのものを使用する。
【0033】
本発明に係るトナーの平均円形度は、0.916〜0.955のものが好ましい。ここで、トナーの円形度は、下記式より算出される。
【0034】
円形度=(粒子像と同じ投影面積を有する円の周囲長)/(粒子投影像の周囲長)
また、平均円形度は、個々のトナー粒子の円形度を足し合わせた値を全粒子数で除して算出した値である。
【0035】
トナーの円形度を測定する装置としては、例えば、「FPIA−2100(Sysmex社製)」が挙げられる。FPIA−2100を用いた測定では、トナーを界面活性剤入りの水溶液でなじませ、超音波分散処理を1分間行ってトナーを分散させた後、FPIA−2100を用いて測定を行う。測定条件は、HPF(高倍率撮像)モードに設定してHPF検出数を3000〜10000個の適正濃度にして測定するものである。
【0036】
本発明に係るトナーは、主に黒色トナーとして用いられるが、カラートナーとして用いることも可能である。すなわち、カラートナーを用いて画像を形成する場合においては、色再現性の環境依存が低減でき、常に安定したカラー画像を提供することが可能である。
【0037】
尚、本発明は、重合体一次粒子を含有する分散液から粒子凝集体を得るトナー製造方法を用いるのが好ましい。
【0038】
〔トナーの製造方法〕
次に、本発明に係るトナーの製造方法について説明する。
(1)樹脂と着色剤を含有する着色粒子分散液を作製する工程
(2)着色粒子分散液を冷却する工程
(3)冷却された着色粒子分散液から着色粒子を固液分離し、着色粒子を洗浄する工程
(4)洗浄処理した着色粒子を乾燥する工程
(5)乾燥処理した着色粒子に外添剤を添加する工程
最初に、(1)の「樹脂と着色剤を含有する粒子を作製する工程」について説明する。この工程は、水系媒体中で重合体一次粒子と着色剤粒子とを凝集、融着させて樹脂と着色剤を含有する粒子を作製する工程であり、次のような工程から構成される。すなわち、
(a)ラジカル重合性モノマー中には必要に応じてワックスを溶解させ、モノマー溶液を調製する工程
(b)ラジカル重合性モノマー溶液を重合して重合
体一次粒子を作製する重合工程
(c)重合工程で得られた重合体一次粒子と着色剤粒子を凝集、融着させて粒子形成する工程
から構成される。
【0039】
重合体一次粒子を作製する重合反応は、例えば、以下のような手順で行われる。臨界ミセル濃度(CMC)以下の界面活性剤を含有した水系媒体(界面活性剤及びラジカル重合開始剤の水溶液)中に、ワックスを溶解させたモノマー溶液を添加し、機械的エネルギーを加えてモノマー溶液の液滴を形成する。次いで、水溶性のラジカル重合開始剤を添加して液滴中で重合反応を進行させる。なお、モノマー液滴中に油溶性の重合開始剤を含有させて重合を行うことも可能である。また、上記モノマー溶液の液滴を形成するための機械的エネルギー付与手段として、ホモミキサー、マントンゴーリン、超音波振動装置などが挙げられる。
【0040】
なお、この工程で重合体一次粒子作製に使用可能なワックスとしては、特に限定されるものではなく、必要なければ、あえて添加しなくてもよい。具体的には低分子量のポリエチレンやポリプロピレン、ポリエチレンと他のオレフィン系ポリマーとの共重合体等のオレフィン系ワックス、パラフィンワックス、ベヘン酸ベヘニルやモンタン酸エステル、グリセリンエステル、ステアリン酸ステアリル等の長鎖脂肪族基を有するエステル系ワックス、水添ひまし油やカルナウバワックス等の植物系ワックス、ジステアリルケトン等の長鎖アルキル基を有するケトン系ワックス、アルキル基を有するシリコーン系ワックス、ステアリン酸等の高級脂肪酸系ワックス、長鎖脂肪酸アルコール系ワックス、ペンタエリスリトール等の長鎖脂肪酸多価アルコール系ワックス及びその部分エステル体系ワックス、オレイン酸アミドやステアリン酸アミド等の高級脂肪酸アミド系ワックス、等が挙げられる。これらの中で、融点が100℃以下のワックスを用いることで良好な定着性が得られ、40〜90℃のものがより好ましく、50〜80℃のものが特に好ましい。
【0041】
また、モノマー溶液の液滴を作製する際に使用する乳化剤には、公知のカチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、両性界面活性剤が用いられ、これらを単独もしくは2種以上併用することが可能である。
【0042】
カチオン性界面活性剤としては、例えば、ドデシルアンモニウムクロライド、ドデシルアンモニウムブロマイド、ドデシルトリメチルアンモニウムブロマイド、ドデシルピリジニウムクロライド、ドデシルピリジニウムブロマイド、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロマイド等が挙げられる。
【0043】
また、アニオン性界面活性剤としては、例えば、ステアリン酸ナトリウム、ドデカン酸ナトリウム等の脂肪族石鹸や、硫酸ドデシルナトリウム、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ラウリル酸ナトリウム等が挙げられる。
【0044】
さらに、ノニオン性界面活性剤としては、例えば、ドデシルポリオキシエチレンエーテル、ヘキサデシルポリオキシエチレンエーテル、ノニルフェニルポリオキシエチレンエーテル、ラウリルポリオキシエチレンエーテル、ソルビタンモノオレアートポリオキシエチレンエーテル、モノデカノイルショ糖等が挙げられる。
【0045】
両性界面活性剤としては、N−アルキルニトリロトリ酢酸、N−アルキルジメチルNオキサイド、α−トリメチルアンモニオ脂肪酸、N−アルキル−β−アミノプロピオン酸塩、N−アルキル−β−イミノプロピオン酸塩、N−アルキル−オキシメチル−N,N−ジエチルNオキサイド、N−アルキル−N,N−ジアミノエチルグリシン塩酸塩、2−アルキルイミダゾリン誘導体、アミノエチルイミダゾリン有機酸塩、N−アルキルスルホNオキサイド、N−アルキルタウリン塩をあげることができる。
【0046】
次に、重合体一次粒子の作製に用いられるモノマーについて説明する。本発明では極性基を有するモノマーとその他のモノマーとを添加して重合を進行させることにより、ワックスを含有する重合体一次粒子を作製する。複数種類のモノマーを用いて重合体一次粒子を作製する際、モノマー同士を別々に添加したり、複数のモノマーを予め混合しておいてから添加してもよい。さらに、モノマー添加中にモノマー組成を変更することも可能である。
【0047】
重合体一次粒子の作製にあたり、重合反応をより確実に進行させるために一定量の乳化剤を添加することも可能である。また、重合開始剤を添加する時期は、モノマーの添加前、モノマーと同時に添加、モノマー添加後のいずれの場合でもよく、これらを組み合わせた添加方法でもよい。
【0048】
また、着色剤や帯電制御剤等のワックス以外の成分を添加し、これらの成分を含有した重合体一次粒子を作製することも可能であり、着色剤をモノマーやワックスに溶解させてから重合反応を行うことも可能である。
【0049】
酸性の極性基を有するモノマーとしては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、ケイ皮酸等のカルボキシル基を有するモノマーや、スルホン化スチレン等のスルホン酸基を有するモノマー等が挙げられる。
【0050】
また、塩基性の極性基を有するモノマーとしては、例えば、アミノスチレン及びその4級塩、ビニルピリジン、ビニルピロリドン等の窒素含有複素環を含有するモノマーや、ジメチルアミノエチルアクリレート、ジエチルアミノエチルメタクリレート等のアミノ基を有する(メタ)アクリル酸エステルモノマー、及び、これらのアミノ基を4級化したアンモニウム塩を有する(メタ)アクリル酸エステルモノマー、アクリルアミド、N−プロピルアクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N,N−ジプロピルアクリルアミド、N,N−ジブチルアクリルアミド、アクリル酸アミド等が挙げられる。
【0051】
さらに、その他のモノマーとしては、スチレン、メチルスチレン、クロロスチレン、ジクロロスチレン、p−tert−ブチルスチレン、p−n−ブチルスチレン、p−n−ノニルスチレン等のスチレン類、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸n−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸ヒドロキシエチル、メタクリル酸エチルヘキシル等の(メタ)アクリル酸エステル等が挙げられる。
【0052】
本発明では、極性基を有するモノマーとしてメタクリル酸が、また、その他のモノマーとしてスチレン、アクリル酸エステル、及びメタクリル酸エステルが好適に用いられる。
【0053】
これらのモノマーは、単独または併用して用いることが可能であるが、重合体のガラス転移温度が40〜80℃となるようにモノマーを選択することが好ましい。重合体のガラス転移温度が上記範囲とすることにより、トナーの保存安定性が確保されるとともに定着温度を広範に設定することが可能である。
【0054】
重合開始剤としては、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩や、これらの過硫酸塩を一成分として酸性亜硫酸ナトリウム等の還元剤を組み合わせたレドックス開始剤、過酸化水素、4,4′−アゾビスシアノ吉草酸、t−ブチルハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド等の水溶性重合開始剤、及び、これらの水溶性重合開始剤を一成分として第一鉄塩等の還元剤を組み合わせたレドックス系開始剤、過酸化ベンゾイル、2,2′−アゾビスイソブチロニトリル等が挙げられる。
【0055】
また、上記重合体一次粒子を作製する際に、連鎖移動剤を使用することも可能である。連鎖移動剤としては、例えば、t−ドデシルメルカプタン、n−オクチルメルカプタン、2−メルカプトエタノール、ジイソプロピルキサントゲン等が挙げられる。連鎖移動剤は単独あるいは2種以上併用することが可能である。また、連鎖移動剤の添加量は全モノマー量に対して5質量%以下が好ましい。
【0056】
重合体一次粒子の大きさは、平均粒径で50〜3000nmの範囲であり、好ましくは100〜1000nm、100〜500nmが特に好ましい。その結果、トナー製造時における凝集速度の制御が行い易くなるので、均一なトナーを作製し易くなる。また、重合体一次粒子の大きさが上記範囲のときに小径のトナーが得られ易くなり、高解像度の画像形成を促進させる。なお、重合体一次粒子の大きさは、前述したワックス粒子の測定と同様、粒度分布測定装置を用いて測定することが可能で、例えば、レーザー回折散乱法を用いたマイクロトラック粒度分布測定装置UPA(日機装株式会社製)等の市販の粒度分布測定装置が挙げられる。
【0057】
重合工程に続く粒子形成工程では、重合体一次粒子と着色剤粒子とを凝集、融着させることにより粒子が形成される。凝集、融着を行って粒子形成を行う代表的な方法の1つに「塩析/融着法」がある。この方法は、モノマーを重合して重合体一次粒子を形成して得られた重合体一次粒子を着色剤粒子と金属塩等を用いて凝集させて粒子成長させる。そして、所望の粒子径まで成長したところで凝集停止剤を添加して粒子成長を停止させ、さらに、必要に応じて粒子形状を制御するための加熱を継続して行うものである。本発明においては、金属塩を用いる「塩析/融着法」ではなく、電気的に極性の異なる重合体一次粒子及び、着色粒子を混合することにより粒子成長を行う。そして、所望の粒子径まで成長したところで、凝集停止剤を添加し粒子成長停止させ、さらに、必要に応じて粒子形状を制御するための加熱を継続して行うものである。
【0058】
また、粒子形成工程では、重合体一次粒子や着色剤粒子の他に、ワックスや荷電制御剤などの内添剤も粒子にして凝集、融着させることができる。
【0059】
粒子形成工程における「水系媒体」とは、主成分(50質量%以上)が水からなるものをいう。ここに、水以外の成分としては、水に溶解する有機溶媒を挙げることができ、例えばメタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、アセトン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフランなどが挙げられる。
【0060】
着色剤粒子は、着色剤を水系媒体中に分散することにより調製することができる。着色剤の分散処理は、水中で界面活性剤濃度を臨界ミセル濃度(CMC)以上にした状態で行われる。着色剤の分散処理に使用する分散機は特に限定されないが、好ましくは超音波分散機、機械的ホモジナイザー、マントンゴーリンや圧力式ホモジナイザー等の加圧分散機、サンドグラインダー、ゲッツマンミルやダイヤモンドファインミル等の媒体型分散機が挙げられる。また、使用可能な界面活性剤としては、前述の樹脂微粒子形成に使用される界面活性剤と同様のものを挙げることができるが、両性界面活性剤を使用することが好ましい。尚、本発明においては、着色剤(微粒子)は表面改質されていてもよい。着色剤の表面改質法は、溶媒中に着色剤を分散させ、その分子量液中に表面改質剤を添加し、この系を昇温することにより反応させる。反応終了後、着色剤を濾別し、同一の溶媒で洗浄濾過を繰り返した後、乾燥することにより、表面改質剤で処理された着色剤(顔料)が得られる。
【0061】
凝集/融着法は、塩基性下、重合体一次粒子と着色剤粒子が存在している水中に、塩酸等の酸を添加し、pHを酸側とする。次いで、前記樹脂粒子のガラス転移点以上の温度に加熱することで凝集を進行させると同時に融着を行う工程である。所望の粒径となった時点で、上記一般式(1)の凝集停止剤を添加することで、粒子の成長を停止させる。そして、必要に応じて加熱を継続して行うことにより粒子の形状を制御するものである。
【0062】
次に、(2)の「着色粒子分散液を冷却する工程」について説明する。この工程は前述の工程で作製された着色粒子の分散液を冷却処理する工程で、1〜20℃/分の冷却速度で急冷処理するものである。この工程で用いられる冷却処理方法としては、例えば、反応容器外部より冷媒を投入して冷却する方法や、冷水を直接反応系に投入して冷却する方法等が挙げられる。
【0063】
次に、(3)の「冷却された着色粒子分散液から着色粒子を固液分離し、着色粒子を洗浄する工程」について説明する。この固液分離・洗浄工程では、前述の工程で所定温度まで冷却された着色粒子分散液から着色粒子を固液分離する処理と、固液分離によりトナーケーキと呼ばれる塊状の着色粒子集合体を洗浄処理する工程からなる。トナーケーキの洗浄により、着色粒子表面に付着している界面活性剤や凝集剤等の付着物が除去される。
【0064】
着色粒子分散液の固液分離処理方法には、遠心分離法やヌッチェ等を使用する減圧濾過法、フィルタープレス等を使用する濾過法等が挙げられる。なお、固液分離・洗浄工程を複数回にわたり繰り返し行うことで、着色粒子表面の付着物をより確実に除去できる。
【0065】
次に、(4)の「洗浄処理した着色粒子を乾燥する工程」について説明する。この工程は、最終の洗浄処理を行ったトナーケーキを乾燥処理する工程である。この工程で使用される具体的な乾燥装置としては、スプレードライヤー、真空凍結乾燥機、減圧乾燥機の他に、静置棚乾燥機、移動式棚乾燥機、流動層乾燥機、回転式乾燥機、撹拌式乾燥機等が挙げられる。
【0066】
乾燥処理後の着色粒子の水分量は、カールフィッシャー法による水分量測定で5質量%以下、好ましくは2質量%以下とすることが好ましい。カールフィッシャー法による水分測定装置としては、例えば、自動水分量測定装置「AQS−724」(平沼産業株式会社製)などが挙げられ、水分量測定時の条件は例えば気化温度を110℃、気化時間を25秒に設定して測定する。
【0067】
次に、(5)の「乾燥処理した着色粒子に外添剤を添加する工程」について説明する。この工程は、乾燥させた着色粒子に必要に応じて外添剤を添加して、着色粒子を画像形成に使用可能なトナーにする工程である。外添剤を添加、混合させる装置としては、ヘンシェルミキサー、コーヒーミル等の機械式の混合装置が挙げられる。
【0068】
次に、本発明に係るトナーの構成材料について説明する。
【0069】
本発明に係るトナーに使用される結着樹脂用は、特に限定されるものではなく、公知のものが使用される。具体的には、ポリスチレン、ポリビニルトルエン等のスチレン及びその置換体との共重合体;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−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタ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−ビニルメチルエーテル共重合体、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−インデン共重合体等のスチレン系共重合体;フェノール樹脂、天然変性フェノール樹脂、天然樹脂変性マレイン酸樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂、キシレン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、テルペン樹脂、クマロンインデン樹脂、石油系樹脂等が挙げられる。これらのうち、特に、ポリエステル樹脂、スチレン系共重合体樹脂が好ましく使用される。
【0070】
なお、スチレン系共重合体のスチレンモノマーに組み合わされるモノマーとしては、アクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸オクチル、アクリル酸−2−エチルヘキシル、アクリル酸フェニル、メタクリル酸、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸オクチル、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミド等の二重結合を有するモノカルボン酸もしくはその置換体;マレイン酸、マレイン酸ブチル、マレイン酸メチル、マレイン酸ジメチル等の二重結合を有するジカルボン酸もしくはその置換体;酢酸ビニル、安息香酸ビニル等のビニルエステル類;エチレン、プロピレン、ブテン等のエチレン系オレフィン類;ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン等のビニルケトン類;ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等のビニルエーテル類等が挙げられる。スチレン系共重合体を形成する場合には、これらのビニル系モノマーを単独もしくは2種類以上用いる。
【0071】
また、トナー用結着樹脂は、前述した樹脂を2種類以上混合させたものや、架橋剤を介して架橋構造を形成するものでもよい。架橋剤としては、重合可能な二重結合を2つ以上有する化合物が用いられる。具体的には、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレン等の芳香族ジビニル化合物;エチレングリコールジメタクリレート、エチレングリコールジアクリレート、1,3−ブタンジオールジメタクリレートの様な二重結合を2個以上有するカルボン酸エステル化合物;ジビニルアニリン、ジビニルエーテル、ジビニルスルフィド、ジビニルスルホン等のジビニル化合物;3個以上のビニル基を有する化合物等が挙げられる。これらは単独もしくは2種類以上併用して用いることが可能である。
【0072】
本発明に係るトナーへの使用が可能な着色剤としては、以下の様なものが挙げられる。
【0073】
黒色の着色剤としては、例えば、ファーネスブラック、チャンネルブラック、アセチレンブラック、サーマルブラック、ランプブラック等のカーボンブラックや、マグネタイトやフェライト等の磁性体も使用可能である。
【0074】
また、マゼンタもしくはレッド用の着色剤としては、C.I.ピグメントレッド2、C.I.ピグメントレッド3、C.I.ピグメントレッド5、C.I.ピグメントレッド6、C.I.ピグメントレッド7、C.I.ピグメントレッド15、C.I.ピグメントレッド16、C.I.ピグメントレッド48;1、C.I.ピグメントレッド53;1、C.I.ピグメントレッド57;1、C.I.ピグメントレッド122、C.I.ピグメントレッド123、C.I.ピグメントレッド139、C.I.ピグメントレッド144、C.I.ピグメントレッド149、C.I.ピグメントレッド166、C.I.ピグメントレッド177、C.I.ピグメントレッド178、C.I.ピグメントレッド222等が挙げられる。
【0075】
オレンジもしくはイエロー用の着色剤としては、C.I.ピグメントオレンジ31、C.I.ピグメントオレンジ43、C.Iピグメントイエロー12、C.I.ピグメントイエロー13、C.I.ピグメントイエロー14、C.I.ピグメントイエロー15、C.I.ピグメントイエロー17、C.I.ピグメントイエロー93、C.I.ピグメントイエロー94、C.I.ピグメントイエロー138等が挙げられる。
【0076】
グリーンもしくはシアン用の顔料としては、C.I.ピグメントブルー15、C.I.ピグメントブルー15;2、C.I.ピグメントブルー15;3、C.I.ピグメントブルー15;4、C.I.ピグメントブルー16、C.I.ピグメントブルー60、C.I.ピグメントブルー62、C.I.ピグメントブルー66、C.Iピグメントグリーン7等が挙げられる。
【0077】
これらの着色剤は必要に応じて単独もしくは2種類以上併用することが可能である。また、着色剤の添加量はトナー全体に対して1〜30質量%、好ましくは2〜20質量%の範囲に設定するのがよい。
【0078】
本発明に係るトナーには、必要に応じて荷電制御剤を添加することが可能である。荷電制御剤の具体的な例としては、ニグロシン系染料、ナフテン酸または高級脂肪酸の金属塩、ベンジル酸誘導体金属塩あるいはその金属錯体、アルコキシル化アミン、第4級アンモニウム塩化合物、アゾ系金属錯体、サリチル酸金属塩あるいはその金属錯体等が挙げられる。含有される金属としては、Al、B、Ti、Fe、Co、Ni等が挙げられる。この中でも、ベンジル酸誘導体の金属錯体化合物が特に好ましい。
【0079】
荷電制御剤の添加量は、トナー全体に対して0.1〜20.0質量%の範囲に設定するのがよい。
【0080】
本発明に係るトナーには、流動性、帯電性の改良及びクリーニング性の向上などの目的で、いわゆる外添剤を添加することが可能である。これら外添剤としては特に限定されるものではなく、種々の無機微粒子、有機微粒子及び滑剤を使用することが可能である。
【0081】
無機微粒子としては、例えば、シリカ、チタニア、アルミナ、チタン酸ストロンチウム微粒子等が好ましく用いることができる。これら無機微粒子としては必要に応じて疎水化処理したものを用いてもよい。具体的なシリカ微粒子としては、例えば日本アエロジル社製の市販品R−805、R−976、R−974、R−972、R−812、R−809、ヘキスト社製のHVK−2150、H−200、キャボット社製の市販品TS−720、TS−530、TS−610、H−5、MS−5等が挙げられる。
【0082】
チタニア微粒子としては、例えば、日本アエロジル社製の市販品T−805、T−604、テイカ社製の市販品MT−100S、MT−100B、MT−500BS、MT−600、MT−600SS、JA−1、富士チタン社製の市販品TA−300SI、TA−500、TAF−130、TAF−510、TAF−510T、出光興産社製の市販品IT−S、IT−OA、IT−OB、IT−OC等が挙げられる。
【0083】
アルミナ微粒子としては、例えば、日本アエロジル社製の市販品RFY−C、C−604、石原産業社製の市販品TTO−55等が挙げられる。
【0084】
また、有機微粒子としては数平均一次粒子径が10〜2000nm程度の球形の有機微粒子を使用することができる。具体的には、スチレンやメチルメタクリレートなどの単独重合体やこれらの共重合体を使用することができる。
【0085】
これら外添剤の添加量は、トナー全体に対して0.1〜10.0質量%が好ましい。外添剤の添加方法としては、タービュラーミキサー、ヘンシェルミキサー、ナウターミキサー、V型混合機などの種々の公知の混合装置を使用することができる。
【0086】
本発明に係るトナーには、必要に応じてクリーニング性、転写性の向上の目的で滑剤を添加して用いても良い。滑剤としては、例えば、ステアリン酸の亜鉛、アルミニウム、銅、マグネシウム、カルシウム等の塩、オレイン酸の亜鉛、マンガン、鉄、銅、マグネシウム等の塩、パルミチン酸の亜鉛、銅、マグネシウム、カルシウム等の塩、リノール酸の亜鉛、カルシウム等の塩、リシノール酸の亜鉛、カルシウムなどの塩等の高級脂肪酸の金属塩が挙げられる。
【0087】
これら滑剤の添加量は、トナー全体に対して0.1〜10.0質量%が好ましい。滑剤の添加方法としては、タービュラーミキサー、ヘンシェルミキサー、ナウターミキサー、V型混合機などの種々の公知の混合装置を使用することができる。
【0088】
〔本発明に係わる現像剤〕
本発明に係るトナーは、一成分現像剤、2成分現像剤として用いることができる。一成分現像剤として用いる場合は、非磁性一成分現像剤或いはトナー中に0.1〜0.5μm程度の磁性粒子を含有させ磁性一成分現像剤としたものが挙げられ、いずれにも使用することができる。しかし、本発明の効果を十分に発揮することが出来、長期に亘って安定的に微少ドット再現性を発揮するのは、トナーをキャリアと混合して2成分現像剤として用いる場合である。
【0089】
この場合は、キャリアの磁性粒子として、鉄、フェライト、マグネタイト等の鉄含有磁性粒子に代表される従来から公知の材料を用いることができるが、特に好ましくはフェライト粒子もしくはマグネタイト粒子である。上記磁性粒子は、その体積平均粒径としては15〜100μm、より好ましくは20〜80μmのものがよい。
【0090】
キャリアの体積平均粒径の測定は、レーザ回折式粒度分布測定装置「ヘロス(HELOS)」(シンパティック(SYMPATEC)社製)により測定することができる。
【0091】
キャリアは、磁性粒子が更に樹脂により被覆されているコーティングキャリア、或いは樹脂中に磁性粒子を分散させたいわゆる樹脂分散型キャリアが好ましい。コーティング用の樹脂組成としては、特に限定は無いが、例えば、オレフィン系樹脂、スチレン系樹脂、スチレン−アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、エステル系樹脂或いはフッ素含有重合体系樹脂等が用いられる。又、樹脂分散型キャリアを構成するための樹脂としては、特に限定されず公知のものを使用することができ、例えば、スチレン−アクリル系樹脂、ポリエステル樹脂、フッ素系樹脂、フェノール樹脂等を使用することができる。
【0092】
また、キャリアとトナーの混合比は、質量比でキャリア:トナー=1:1〜50:1の範囲とするのがよい。
【0093】
〔画像形成方法及び画像形成装置〕
本発明のトナーは、感光体上、中間転写体上、及び二次転写部材上の何れかに残存するトナーをクリーニングブレードによりクリーニングする白黒画像形成装置やカラー画像形成装置に装填して用いることができる。
【0094】
ここで、残存するトナーとは、感光体上の転写残トナー、中間転写ベルト上の転写残トナー、二次転写部材上のパッチ像トナーを云う。
【0095】
カラー画像形成装置では、一定プリントごとにパッチ像を中間転写体上に形成し、このパッチ像の反射濃度を検知センサで測定し、濃度が規定された値になるよう帯電条件や現像条件を制御して高品質のプリント画像を継続して得ている。
【0096】
具体的には、感光体上に形成されたパッチ像は、中間転写体にそのまま転写され、パッチ像の反射濃度が中間転写体周上に設置された検知センサにより測定される。検知センサにより測定されたパッチ像の反射濃度により帯電条件や現像条件が制御され、安定した高品質のプリント画像が継続して得られるようになっている。
【0097】
パッチ像の反射濃度が測定された後、中間転写体上のパッチ像トナーは、下記で示す中間転写体のクリーニング手段によりクリーニングされるか、或いは、中間転写体から二次転写部材に転写された後、二次転写部材のクリーニング手段によりクリーニングされる。
【0098】
以下、本発明のトナーが好ましく用いられるカラー画像形成方法、画像形成装置について説明する。
【0099】
図1は、本発明のトナーを用いたカラー画像形成装置の一例を示す断面概要図である。
【0100】
先ず、検知センサ、二次転写装置が装着されているカラー電子写真用の画像形成装置についてその概略を説明する。
【0101】
画像形成装置GSは、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、中間転写体の移動方向に沿ってイエロー、マゼンタ、シアンおよび黒色の各カラートナー像を形成する画像形成ユニットを配置し、各画像形成ユニットの像担持体上に形成したカラートナー像を中間転写体上に多重転写して重ね合わせた後、転写材上に一括転写するものである。
【0102】
図1において、画像形成装置GSの上部を占める位置に配設される画像読取装置SC上に載置された原稿画像が光学系により走査露光され、ラインイメージセンサCCDに読み込まれ、ラインイメージセンサCCDにより光電変換されたアナログ信号は、画像処理部において、アナログ処理、A/D変換、シェーディング補正、画像圧縮処理等を行った後、画像書込手段としての露光光学系3に画像データ信号を送る。
【0103】
中間転写体としてはドラム式のものや無端ベルト式のものがあり、何れも同じような機能を有するものであるが、以下の説明においては中間転写体としては無端ベルト状の中間転写6を指すことにする。
【0104】
又、図1において、中間転写体6の周縁部には、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)及び黒色(K)の各色毎の画像形成用として4組のプロセスユニット100が設けられている。プロセスユニット100はカラートナー像の形成手段として、図の矢印で示す鉛直方向の中間転写体6の回転方向に対して、中間転写体6に沿って垂直方向に縦列配置され、Y、M、C、Kの順に配置されている。
【0105】
4組のプロセスユニット100は何れも共通した構造であり、それぞれ、感光体ドラム1と、帯電手段としての帯電器2と、画像書込手段としての露光光学系3と、現像装置4と、像担持体クリーニング手段としての感光体クリーニング装置190とからなっている。
【0106】
感光体ドラム1は、例えば外径が40〜100mm程度のアルミニウム等の金属性の部材によって形成される円筒状の基体の外周に、層厚(膜厚)20〜40μm程度の感光層を形成したものである。感光体ドラム1は、図示しない駆動源からの動力により、基体を接地された状態で矢印の方向に、例えば80〜280mm/s程度で、好ましくは220mm/sの線速度で回転される。
【0107】
感光体ドラム1の周りには、帯電手段としての帯電器2、画像書込手段としての露光光学系3、現像装置4を1組とした画像形成部が、図の矢印にて示す感光体ドラム1の回転方向に対して配置される。
【0108】
帯電手段としての帯電器2は、感光体ドラム1の回転軸に平行な方向で感光体ドラム1と対峙し近接して取り付けられる。帯電器2は、感光体ドラム1の感光層に対し所定の電位を与えるコロナ放電電極としての放電ワイヤを備え、トナーと同極性のコロナ放電によって帯電作用(本実施形態においてはマイナス帯電)を行い、感光体ドラム1に対し一様な電位を与える。
【0109】
画像書込手段である露光光学系3は、不図示の半導体レーザ(LD)光源から発光されるレーザ光を、回転多面鏡(符号なし)により主走査方向に回転走査し、fθレンズ(符号なし)、反射ミラー(符号なし)等を経て感光体ドラム1上を画像信号に対応する電気信号による露光(画像書込)を行い、感光体ドラム1の感光層に原稿画像に対応する静電潜像を形成する。
【0110】
現像手段としての現像装置4は、感光体ドラム1の帯電極性と同極性に帯電されたイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)及び黒色(K)の各色の2成分現像剤を収容し、例えば厚み0.5〜1mm、外径15〜25mmの円筒状の非磁性のステンレスあるいはアルミ材で形成された現像剤担持体である現像ローラ4aを備えている。現像ローラ4aは、突き当てコロ(不図示)により感光体ドラム1と所定の間隙、例えば100〜1000μmをあけて非接触に保たれ、感光体ドラム1の回転方向と同方向に回転するようになっており、現像時、現像ローラ4aに対してトナーと同極性(本実施形態においてはマイナス極性)の直流電圧或いは直流電圧に交流電圧を重畳する現像バイアス電圧を印加することにより、感光体ドラム1上の露光部に対して反転現像が行われる。
【0111】
中間転写体6は、体積抵抗率が1.0×10〜1.0×10Ω・cm程度で、表面抵抗率が1.0×1010〜1.0×1012Ω/□程度の半導電性の無端状(シームレス)の樹脂ベルトが用いられる。樹脂ベルトとしては、具体的には変性ポリイミド、熱硬化ポリイミド、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、ナイロンアロイ等のエンジニアリングプラスチックに導電材料を分散した厚さ0.05〜0.5mmの半導電性の樹脂フィルムを用いることができる。中間転写体6としては、この他に、シリコーンゴム或いはウレタンゴム等に導電材料を分散した厚さ0.5〜2.0mmの半導電性ゴムベルトを使用することもできる。中間転写体6はテンションローラ6a及び二次転写部材と対峙するバックアップローラ6Bを含む複数のローラ部材により巻回され、鉛直方向に回動可能に支持されている。
【0112】
各色毎の第1の転写手段としての一次転写ローラ7は、例えばシリコーンやウレタン等の発泡ゴムを用いたローラ状の導電性部材からなり、中間転写体6を挟んで各色毎の感光体ドラム1に対向して設けられ、中間転写体6の背面を押圧して感光体ドラム1との間に転写域を形成する。一次転写ローラ7には定電流制御によりトナーと反対極性(本実施形態においてはプラス極性)の直流定電流が印加され、転写域に形成される転写電界によって、感光体ドラム1上のトナー像が中間転写体6上に転写される。
【0113】
中間転写体6上に転写されたトナー像は転写材Pに転写される。中間転写体6の周上には、パッチ像トナーの濃度を測定する検知センサ8が設置されている。
【0114】
中間転写体6上の残留トナーをクリーニングするために、クリーニング装置190Aが設けられている。
【0115】
さらに、二次転写部材7A上のパッチ像トナーをクリーニングするために、二次転写装置70が設けられている。
【0116】
次に、画像形成工程(画像形成プロセス)について説明する。
【0117】
画像記録のスタートにより不図示の感光体駆動モータの始動によりYの感光体ドラム1が図の矢印で示す方向へ回転され、Yの帯電器2によってYの感光体ドラム1に電位が付与される。Yの感光体ドラム1は電位を付与された後、Yの露光光学系3によって第1の色信号すなわちYの画像データに対応する電気信号による露光(画像書込)が行われ、Yの感光体ドラム1上にイエロー(Y)の画像に対応する静電潜像が形成される。この潜像はYの現像装置4により反転現像され、Yの感光体ドラム1上にイエロー(Y)のトナーからなるトナー像が形成される。Yの感光体ドラム1上に形成されたYのトナー像は一次転写手段としての一次転写ローラ7により中間転写体6上に転写される。
【0118】
次いで、Mの帯電器2によってMの感光体ドラム1に電位が付与される。Mの感光体ドラム1は電位を付与された後、Mの露光光学系3によって第1の色信号すなわちMの画像データに対応する電気信号による露光(画像書込)が行われ、Mの感光体ドラム1上にマゼンタ(M)の画像に対応する静電潜像が形成される。この潜像はMの現像装置4により反転現像され、Mの感光体ドラム1上にマゼンタ(M)のトナーからなるトナー像が形成される。Mの感光体ドラム1上に形成されたMのトナー像は、一次転写手段としての一次転写ローラ7によりYのトナー像に重ね合わせて中間転写体6上に転写される。
【0119】
同様のプロセスにより、Cの感光体ドラム1上に形成されたシアン(C)のトナーからなるトナー像と、Kの感光体ドラム1上に形成された黒色(K)のトナーからなるトナー像が順次中間転写体6上に重ね合わせて形成され、中間転写体6の周面上に、Y、M、C及びKのトナーからなる重ね合わせのカラートナー像が形成される。
【0120】
転写後のそれぞれの感光体ドラム1の周面上に残ったトナーは感光体クリーニング装置190によりクリーニングされる。
【0121】
一方、給紙カセット20A、20B、20C内に収容された記録紙としての転写材Pは、給紙カセット20A、20B、20Cにそれぞれ設けられる送り出しローラ21および給紙ローラ22Aにより給紙され、搬送路22上を搬送ローラ22B、22C、22Dによって搬送され、レジストローラ23を経て、トナーと反対極性(本実施形態においてはプラス極性)の電圧が印加される二次転写手段としての二次転写部材7Aに搬送され、二次転写部材7Aの転写域において、中間転写体6上に形成された重ね合わせのカラートナー像(カラー画像)が転写材P上に一括して転写される。
【0122】
カラー画像が転写された転写材Pは、定着装置17の加熱部材17aと加圧ローラ17bとにより形成される定着ニップ部NAにおいて加熱加圧されて定着され、排紙ローラ24に挟持されて機外の排紙トレイ25上に載置される。
【0123】
以上は転写材Pの片側である第1面への画像形成を行う状態を説明したものであるが、両面複写の場合は、排紙切換部材26が切り替わり、シート案内部26Aが開放され、転写材Pは破線矢印の方向に搬送される。
【0124】
更に、搬送機構27Aにより転写材Pは下方の搬送路27Bに搬送され、シート反転部27Cによりスイッチバックさせられ、分岐部27Dで搬送路を切り換え、今までの転写材Pの後端部は先端部となって両面複写用給紙ユニット130内に搬送される。
【0125】
転写材Pは両面複写用給紙ユニット130に設けられた搬送ガイド131を給紙方向に移動し、給紙ローラ132で転写材Pは再給紙され、前記搬送路22に案内される。
【0126】
そして再び、上述したように二次転写部材7Aの方向に転写材Pが搬送され、転写材Pの裏面である第2面にトナー画像を転写し、定着装置17で定着した後、排紙トレイ25上に排紙する。
【0127】
又、二次転写手段としての二次転写部材7Aにより転写材P上にカラー画像が転写された後、転写材Pを曲率分離した中間転写体6上の残留トナーは、中間転写体クリーニング装置190Aにより除去される。
【0128】
さらに、二次転写部材7A上のパッチ像トナーは、二次転写装置70のクリーニングブレード71によりクリーニングされる。
【0129】
次に、クリーニングされる部材のクリーニング手段について説明する。
【0130】
図2は、感光体のクリーニング手段の一例を示す概略図である。
【0131】
図2において、感光体1は、クリーニングブレード当接角はθで表される。クリーニングブレード16の自由長Lはブレードホルダ17の端部Bから変形しないと仮定したクリーニングブレード(図面では点線で示した)の先端A’までの長である。hはクリーニングブレードの厚さを示す。クリーニングブレード当接角θは感光体の当接点Aにおける接線Xと変形しないと仮定したクリーニングブレードとのなす角を表す。食い込み量aは感光体外周Sの半径rと変形しないと仮定したクリーニングブレードの先端点A’を一点とする感光体と同一中心軸Cを中心とした円S11の半径r11との差である。該クリーニングブレードの感光体への当接角θは5〜35°が好ましい。当接角を前記範囲とすることで転写残トナーのクリーニング不良がなく、クリーニングブレード捲れ(クリーニングブレード先端部がカウンター方向から、感光体の回転方向と同方向にもっていかれた状態)も発生せず好ましい。
【0132】
クリーニングブレードの自由長は6〜15mmが好ましく、クリーニングブレードの厚さは0.5〜10mmが好ましい。
【0133】
クリーニングブレードの材質としては、ウレタンゴム、シリコーンゴム、フッソゴム、クロロプレンゴム、ブタジエンゴム等を用いることができる。これらの中では、ウレタンゴムが、摩耗特性が優れている点で好ましい。
【0134】
クリーニングブレードの形状及び材質は、トナーの特性、感光体の特性、クリーニングブレードの当接角や当接圧等の種々の条件によって適宜に決定できる。
【0135】
図3は、中間転写体のクリーニング手段の一例を示す概略図である。
【0136】
図3において、601はケーシングで、クリーニング手段190Aを構成する各部材を取り付け、かつ、中間転写体6から除去したトナーを収容する収容部を有する。
【0137】
602は、ウレタンゴム等の弾性体からなるクリーニングブレードで、ブレードホルダ603に接着剤等により固定されている。
【0138】
ブレードホルダ603はケーシング601に設けられた支持軸604に回動自在に取り付けられている。
【0139】
605は押圧バネで、ブレードホルダ603が支持軸604の周りに反時計方向に回動するように付勢し、クリーニングブレード602の先端が、中間転写体6の回転方向と反対方向(カウンター方向)に向いた状態で、バックアップローラ75にバックアップされた中間転写体6に圧接位置Cで圧接するように配設されている。
【0140】
608はスポンジローラからなるトナーガイド部材であり、中間転写体6の図の矢印で示す回転方向にみて、クリーニングブレード602と中間転写体6との圧接位置Cよりも上流側で、中間転写体6に当接するように配設されている。
【0141】
スポンジローラ608は、図示しない回転手段により、中間転写体6との当接位置において、中間転写体6と同方向に回転し、かつ、スポンジローラ608の周速が中間転写体6の周速よりも早くなるように構成されている。
【0142】
609は、ポリエステル樹脂(PET)シートからなるトナー排出規制部材であり、その一端は、スポンジローラ608の表面に、スポンジローラ608と中間転写体6との当接位置と反対側の位置で当接し、他端は、スポンジローラ608の上方に設けられたシート保持部材610に両面テープ等により固定されている。
【0143】
シート保持部材610は、ケーシング601の突起部611にネジ等により固定されている。
【0144】
この様な構成により、中間転写体6、クリーニングブレード602、スポンジローラ608、及び、トナー排出規制部材609は、空間Sを形成する。
【0145】
612はケーシング601の底部に設けられた回収スクリュウであり、ケーシング601の底部に貯溜したトナーを図の紙面に対し垂直方向に搬送し、ケーシング601外へ排出する。
【0146】
613は、図に示すように、一端が中間転写体6に対向するケーシング601の底部に接着され、他端が中間転写体6に軽く接触するPETからなるトナー受けシートで、ケーシング601内部のトナーが下方に落下することを防止する。
【0147】
図3において、クリーニングブレードは、その材質がウレタンゴムで、その硬度が74°(JIS、Aゴム硬度)、その先端部の中間転写体に対する当接圧が16.0セットされる。クリーニングブレードの自由長は6〜15mmが好ましく、クリーニングブレードの厚さは0.5〜10mmが好ましい。
【0148】
図4は、二次転写部材のクリーニング手段の一例を示す概略図である。
【0149】
二次転写装置70の二次転写部材の形状は特に限定されず、ローラ状のものでもベルト状のものでも用いることができる。
【0150】
図4の(a)は、二次転写部材として二次転写ローラ7Aを用いたクリーニング手段を示す。
【0151】
図4の(a)では二次転写ローラ7Aが中間転写体6を介して、バックアップローラ6Bに、又、クリーニングブレード71が二次転写ローラ7Aに圧着された状態を示す。
【0152】
二次転写装置70は、前記二次転写ローラ7Aとそのクリーニング手段部71を有し、前記二次転写ローラ7Aの回転軸7Cの位置と前記クリーニング部71におけるクリーニングブレード71のクリーニング保持部73Hの回動支軸73Cの位置と該クリーニング保持部73Hに一端を掛けられたバネ74の他端を固定する固定ピン74Pの位置との各位置が、前記二次転写装置70の筐体72に固定されている。
【0153】
上述の実施の形態においては弾性部材としてのバネ74から形成され、その一端がクリーニング保持部73Hに固定され、他端が筐体72に固定されている。
【0154】
図4の(b)は、(a)に示す二次転写ローラ7Aを無端ベルト7Dに変更したクリーニング手段を示す。
【0155】
図4の(a)及び(b)において、クリーニングブレード71は、その材質がウレタンゴムで、自由長が9mm、厚さ2mm、バネ74のバネ力が18.3N/mであり、先端部の二次転写ローラに対する当接圧は13.7N/mにセットされる。
【0156】
本発明に係るトナーを用いて形成されるトナー画像を保持する転写シートPは、通常画像支持体、転写材あるいは転写紙と呼ばれるもので、トナー画像を形成可能なものであれば特に限定されるものではない。具体的には、薄紙から厚紙にいたるまでの普通紙、アート紙やコート紙等の塗工された印刷用紙、市販の和紙やはがき用紙、OHP用のプラスチックフィルム、布等が挙げられる。
【実施例】
【0157】
以下、実施例を挙げて本発明の実施態様を具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0158】
〔着色粒子1の作製〕
(1)重合体一次粒子分散液1の作製
スチレン175g、n−ブチルアクリレート60g、メタクリル酸15g、n−オクチル−3−メルカプトプロピオネート7gからなる単量体混合液を、撹拌装置を取り付けたステンレス釜に入れ、そこにペンタエリスリトールテトラベヘン酸エステル100gを添加し、70℃に加温、溶解させて単量体混合液を調製した。
【0159】
一方、ポリオキシエチレン(2)ドデシルエーテル硫酸ナトリウム2gをイオン交換水1350gに溶解させた界面活性剤溶液を70℃に加熱し、前記単量体混合液を添加、混合した後、循環経路を有する機械式分散機CLEARMIX(エム・テクニック株式会社製)により30分間分散を行うことにより乳化分散液を調製した。
【0160】
次いで、この分散液に過硫酸カリウム7.5gをイオン交換水150gに溶解させた開始剤溶液を添加し、この系を78℃で1.5時間加熱撹拌することにより重合を行い、樹脂粒子を作製した。この樹脂粒子に対し、さらに過硫酸カリウム12gをイオン交換水220gに溶解させた重合開始剤溶液を添加し、80℃の温度条件下に、スチレン320g、n−ブチルアクリレート100g、メタクリル酸35g、n−オクチル−3−メルカプトプロピオネート7.5gからなる単量体混合液を1時間かけて滴下した。
【0161】
滴下終了後、2時間にわたり加熱撹拌を行って重合を進行させた後、28℃まで冷却して重合体一次粒子分散液を得た。この重合体一次粒子分散液を「重合体一次粒子分散液1」とする。
【0162】
(2)着色剤粒子分散液1の作製
ラウリルジメチルアミノ酢酸ベタイン100gをイオン交換水500gに投入して撹拌溶解させた。この液を撹拌しながら、カーボンブラック(リーガル330R(キャボット社製))80gを徐々に添加し、次いで、機械式分散機CLEARMIX(エム・テクニック株式会社製)を用いて分散処理することにより、着色剤粒子分散液を調製した。これを「着色剤粒子分散液1」とする。「着色剤粒子分散液1」における着色剤粒子の粒子径を電気泳動光散乱光度計「ELS−800」(大塚電子株式会社製)を用いて測定したところ、130nmであった。
【0163】
(3)着色粒子の作製
撹拌装置、温度センサー、冷却管、窒素導入装置を取り付けた反応容器に、前述の「重合体一次粒子分散液1」を固形分換算で392g、イオン交換水2100gを投入し、5モル/リットルの水酸化ナトリウム水溶液を添加してpHを10に調整した。その後、「着色剤分散液1」100gを投入し、5モル/リットルの塩酸水溶液を添加してpHを3に調整した。
【0164】
その後、昇温を行うことで凝集反応を行った。この状態で「コールターマルチサイザー3」(ベックマン・コールター社製)を用いて凝集粒子の粒径を測定し、体積基準におけるメディアン径が6.6μmになった時点で、そのままの温度で5モル/リットルの化合物dの水溶液180gを一括添加し、粒子成長を停止させた。さらに、昇温を行い、90℃の状態で加熱撹拌することにより、粒子の融着を進行させ、前述のFPIA−2100を用いて(HPF検出数を4000個)、平均円形度が0.925になった時点で30℃に冷却し、「着色粒子分散液1」を作製した。作製した「着色粒子分散液1」をバスケット型遠心分離機「MARK 3型(型式番号60×40)(松本機械製作所株式会社製)」で固液分離し、「着色粒子1」のウェットケーキを形成した。
【0165】
形成したウェットケーキを、前記バスケット型遠心分離機で濾液の電気伝導度が5μS/cmになるまで40℃のイオン交換水で洗浄処理し、その後、気流式乾燥機「フラッシュジェットドライヤー(株式会社 セイシン企業製)」に移して、水分量が0.5質量%になるまで乾燥して「着色粒子1」を作製した。得られた「着色粒子1」の体積基準メディアン径(体積D50%径)は6.5μmだった。
【0166】
〔着色粒子2の作製〕
(1)シェル用樹脂粒子分散液の作製
撹拌装置、冷却管、窒素導入管、温度センサを備えた反応装置に、純水2948g、アニオン性界面活性剤「ポリオキシエチレン(2)ドデシルエーテル硫酸ナトリウム」1.55gを添加して撹拌溶解させた後、窒素気流下で80℃に加温した。次いで、スチレン520g、ブチルアクリレート184g、メタクリル酸96g、n−オクチルメルカプタン22.1gを混合したモノマー溶液と、過硫酸カリウム10.2gを純水218gに溶解した重合開始剤水溶液を用意した。重合開始剤水溶液を前記反応装置に投入後、前記モノマー混合液を3時間かけて滴下し、さらに1時間重合を行った後、室温まで冷却して、「シェル用樹脂粒子分散液」を作製した。シェル用樹粒子の重量平均分子量は13,200、質量平均粒径は98nmであった。
【0167】
(2)着色粒子の作製
撹拌装置、温度センサー、冷却管、窒素導入装置を取り付けた反応容器に、前述の「重合体一次粒子分散液1」を固形分換算で392g、イオン交換水2100gを投入し、5モル/リットルの水酸化ナトリウム水溶液を添加してpHを10に調整した。その後、「着色剤分散液1」100gを投入し、5モル/リットルの塩酸水溶液を添加してpHを3に調整した。
【0168】
その後、昇温を行うことで凝集反応を行った。このまま「コールターカウンター3(ベックマン・コールター社製)」を用い、個数基準におけるメディアン径(D50)が5.3μmになるまで加熱撹拌を続けた。
【0169】
個数基準におけるメディアン径(D50)が5.3μmに到達した時点で、「シェル用樹脂粒子分散液」を固形分換算で40g添加し、1時間撹拌を行ってシェル用粒子を表面に融着させた。さらに、30分間そのまま撹拌を継続させてシェルが完全に形成された後、この状態で「コールターマルチサイザー3」(ベックマン・コールター社製)を用いて凝集粒子の粒径を測定し、体積基準におけるメディアン径が6.6μmになった時点で、そのままの温度で5モル/リットルの化合物dの水溶液180gを一括添加し、粒子成長を停止させた。さらに、昇温を行い、90℃の状態で加熱撹拌することにより、粒子の融着を進行させ、前述のFPIA−2100を用いて(HPF検出数を4000個)、平均円形度が0.925になった時点で30℃に冷却し、「着色粒子分散液2」を作製した。作製した「着色粒子分散液2」をバスケット型遠心分離機「MARK 3型(型式番号60×40)(松本機械製作所株式会社製)」で固液分離し、「着色粒子2」のウェットケーキを形成した。
【0170】
形成したウェットケーキを、前記バスケット型遠心分離機で濾液の電気伝導度が5μS/cmになるまで40℃のイオン交換水で洗浄処理し、その後、気流式乾燥機「フラッシュジェットドライヤー(株式会社 セイシン企業製)」に移して、水分量が0.5質量%になるまで乾燥して「着色粒子2」を作製した。得られた「着色粒子2」の体積基準メディアン径(体積D50%径)は6.5μmだった。
【0171】
〔着色粒子3の作製〕
前述記載の実施例1における「(3)着色粒子の作製」の工程において、化合物dの水溶液を5モル/リットル水酸化ナトリウム水溶液に代えた。添加量はpH5に調整できる量を加えた。それ以外は実施例1と同一手段を用いた。これを「着色粒子3」という。
【0172】
〔着色粒子4の作製〕
前述記載の実施例1における「(3)着色粒子の作製」の工程において、化合物dの添加方法を変えて、化合物dを「6.6μmになった時点で、そのままの温度で一括添加」していたのに対し、「6.6μmになった時点から徐々に昇温しながら40分かけて滴下しながら添加」した。それ以外は実施例1と同一手段を用いた。これを「着色粒子4」という。
【0173】
〔着色粒子5の作製〕
前述記載の実施例1における「(3)着色粒子の作製」の工程において、化合物dを化合物aに変えて一括添加し、それ以外は実施例1と同一手段を用いた。これを「着色粒子5」とする。
【0174】
〔着色粒子6の作製〕
前述記載の実施例1における「(3)着色粒子の作製」の工程において、化合物dを化合物cに変えて一括添加し、それ以外は実施例1と同一手段を用いた。これを「着色粒子6」とする。
【0175】
〔着色粒子7の作製〕
前述記載の実施例1における「(3)着色粒子の作製」の工程において、化合物dを化合物iに変えて一括添加し、それ以外は実施例1と同一手段を用いた。これを「着色粒子7」とする。
【0176】
〔着色粒子8の作製〕
前述記載の実施例2における「(2)着色粒子の作製」の工程において、化合物dを化合物fに変えて一括添加し、それ以外は実施例2と同一手段を用いた。これを「着色粒子8」とする。
【0177】
〔着色粒子9の作製〕
前述記載の実施例2における「(2)着色粒子の作製」の工程において、化合物dを化合物fに変え、かつ、該化合物を「6.6μmになった時点で、そのままの温度で一括添加」していたのに対し、「6.6μmになった時点から徐々に昇温しながら40分かけて滴下しながら添加」した。それ以外は実施例2と同一手段を用いた。これを「着色粒子9」という。
【0178】
〔トナー及び現像剤の作製〕
得られた「着色粒子1〜9」に、各々数平均1次粒子径が12nm、疎水化度が68の疎水性シリカを1質量%、及び、数平均1次粒子径が20nm、疎水化度が63の疎水性酸化チタンを1質量%となるように添加し、「ヘンシェルミキミキサー(三井三池化学工業株式会社製)」を用いて混合した。その後、目開き45μmのフルイを用いて粗大粒子を除去して「トナー1〜9」を得た。なお、作製されたトナー1〜9はいずれも体積基準メディアン径(D50%径)が6.5μm、平均円形度が0.925だった。
【0179】
トナー1〜9の各々に対してシリコーン樹脂を被覆した体積平均粒径60μmのフェライトキャリアを混合して、トナー濃度が6%の現像剤を調製した。
【0180】
《クリーニング性の評価》
評価用画像形成装置として、市販のデジタルプリンタ「bizhub Pro C500(コニカミノルタビジネステクノロジーズ(株))製」に、図1に示すパッチ像の検知センサ、図4の(a)に示す二次転写部材をクリーニングするクリーニング手段を取り付けたものを準備した。
【0181】
上記画像形成装置に、上記で作製したトナーと現像剤を順次装填し、20℃、50%RHのプリント環境で、印字率10%の文字画像をA4判の上質紙に40万枚プリントした。
【0182】
尚、パッチ像の大きさは4色とも15mm×15mmとし、パッチ像の形成は1000枚プリント毎に行った。パッチ像トナーは、中間転写体から二次転写部材に転写させるように設定した。
【0183】
〈クリーニング性〉
クリーニング性は、40万枚プリント修了後、20℃、50%RHのプリント環境で印字率10%の文字画像とパッチ像を形成し、クリーニングブレードでクリーニングした後、感光体、中間転写体及び二次転写部材の表面を目視観察し、パッチ像トナー及び転写残トナーのクリーニング性を評価した。
【0184】
評価基準
◎:感光体、中間転写体及び二次転写部材の表面に、クリーニング不良がなく良好
○:感光体、中間転写体及び二次転写部材の表面に、クリーニング不良がやや見られるが実用上問題なし
×:感光体、中間転写体及び二次転写部材の表面の何れかに、クリーニング不良が発生し、実用上問題あり。
【0185】
《粒径制御性の評価》
「着色粒子分散液1〜9」を作製する時、全く同じ操作を行ったときの粒径制御性を評価した。
【0186】
◎:粒径6.5μm±0.2μmに5回中5回制御できた
○:粒径6.5μm±0.2μmに5回中3回制御できた
×:粒径6.5μm±0.2μmに5回中1回制御できた
下記表1に評価結果をまとめた。
【0187】
【表1】

【0188】
本発明内の実施例1〜6はいずれの特性も良いが、本発明外の比較例1〜3はいずれかの特性に問題があることがわかる。
【符号の説明】
【0189】
1 感光体ドラム
2 帯電手段としての帯電器
3 画像書込手段としての露光光学系
4 現像手段としての現像装置
6 中間転写体
7A 二次転写部材
70 二次転写装置
100 プロセスユニット
190A クリーニング装置

【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくとも樹脂粒子及び着色剤粒子を含有する分散液中より凝集/融着させて着色粒子を形成して静電荷像現像用トナーを製造する方法において、凝集を停止させる工程以降に下記一般式(1)で表される化合物を添加することを特徴とする静電荷像現像用トナーの製造方法。
【化1】

(式中、R〜Rはメチル基、R〜Rは炭素数1〜20のアルキル基又はアルケニル基、フェニル基、ベンジル基、Xはハロゲン原子を表す。)
【請求項2】
前記一般式(1)で表される化合物の添加方法は、凝集工程と同温度に保たれた分散液に一括添加されることを特徴とする請求項1記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
【請求項3】
請求項1又は2に記載された静電荷像現像用トナーの製造方法により作製されたことを特徴とする静電荷像現像用トナー。
【請求項4】
請求項3記載の静電荷像現像用トナーを用いて、電子写真感光体上に形成された静電潜像を現像してトナー画像を形成し、記録材に転写後に接触加熱定着することを特徴とする画像形成方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開2010−262127(P2010−262127A)
【公開日】平成22年11月18日(2010.11.18)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−112591(P2009−112591)
【出願日】平成21年5月7日(2009.5.7)
【出願人】(303000372)コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 (12,802)
【Fターム(参考)】