JP2006018251A - 正帯電トナー、正帯電現像剤、画像形成方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 アミン、アンモニウム塩を分子内に有する共重合体を、トナー粒子表面部分に含有することを特徴とする正帯電トナー。
【選択図】 なし
Description
アミン、アンモニウム塩を分子内に有する共重合体を、トナー粒子表面部分に含有することを特徴とする正帯電トナー。
前記アミン、アンモニウム塩を分子内に有する共重合体は、アミン、アンモニウム塩で置換された(メタ)アクリルアミドを有する共重合体であることを特徴とする請求項1記載の正帯電トナー。
前記アミン、アンモニウム塩で置換された(メタ)アクリルアミドを有する共重合体は、下記一般式(1)、(2)または(3)で表されるアミノアクリル(メタ)アクリルアミドをモノマー成分として有することを特徴とする請求項2記載の正帯電トナー。
(請求項4)
請求項1〜3のいずれか1項に記載の正帯電トナーと、シリコーン樹脂被覆キャリアとを含むことを特徴とする正帯電現像剤。
デジタル露光してアモルファスシリコン感光体上に形成した静電像を、請求項1〜3のいずれか1項に記載の正帯電トナーを用いて現像することを特徴とする画像形成方法。
デジタル露光して正帯電有機感光体上に形成した静電像を、請求項1〜3のいずれか1項に記載の正帯電トナーを用いて現像することを特徴とする画像形成方法。
2:樹脂粒子と着色剤粒子とを塩析/融着させて内部粒子を得る工程
3:アミノ基、アンモニウム基を有する重合体からなる表面部分を形成する工程
4:トナー粒子の分散系から当該トナー粒子を固液分離する固液分離工程、当該トナー粒子から界面活性剤などを洗浄して除去する洗浄工程
5:洗浄処理されたトナー粒子を乾燥する乾燥工程
6:乾燥処理されたトナー粒子に外添剤を添加する工程。
樹脂粒子は、乳化重合によって行うことが好ましい。さらに、多段重合によって樹脂粒子を製造することが好ましい。
二段重合法は、高分子量樹脂から形成される中心部(核)と、低分子量樹脂から形成される表層とにより構成される複合樹脂粒子を製造する方法である。この樹脂粒子をトナーの内部粒子として用いるときは中心部には離型性のある結晶性物質を含有させてもよい。
三段重合法は、高分子量樹脂から形成される中心部(核)、中間層及び表層を有する樹脂粒子を製造する方法である。中間層には結晶性物質を含有させてもよい。
本発明に用いられる樹脂粒子を造るための重合性単量体としては、疎水性単量体を必須の構成成分とし、必要に応じて架橋性単量体が用いられる。また、疎水性単量体にアクリル酸またはメタアクリル酸の共重合体を形成できるものを用いることが好ましい。
種々の疎水性単量体を用いることができる。また、要求される特性を満たすように、アクリル酸またはメタアクリル酸の1種または2種以上のものを組み合わせて用いることができる。
樹脂粒子の特性を改良するために架橋性単量体を添加しても良い。架橋性単量体としては、例えば、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレン、ジビニルエーテル、ジエチレングリコールメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、フタル酸ジアリル等の不飽和結合を2個以上有するものが挙げられる。
酸性極性基を有する単量体としては、例えば、a)カルボキシル基(−COOH)を有する重合性単量体、及びb)スルホン基(−SO3H)を有する重合性単量体を挙げることができる。
前述の重合性単量体を使用して、特にミニエマルジョン重合を行うためには、陰イオン性界面活性剤を使用して水系媒体中に油滴分散を行うことが好ましい。この際に使用することのできる界面活性剤としては下記の陰イオン性界面活性剤を好適な化合物の例として挙げることができる。
R1(OR2)nOSO3M
一般式(B)
R1(OR2)nSO3M
一般式(A)、(B)において、R1は炭素数6〜22のアルキル基またはアリールアルキル基を表すが、好ましくは炭素数8〜20のアルキル基またはアリールアルキル基であり、更に好ましくは炭素数9〜16のアルキル基またはアリールアルキル基である。
化合物(102):C10H21(OCH2CH2)3OSO3Na
化合物(103):C10H21(OCH2CH2)2SO3Na
化合物(104):C10H21(OCH2CH2)3SO3Na
化合物(105):C8H17(OCH2CH(CH3))2OSO3Na
化合物(106):C18H37(OCH2CH2)2OSO3Na
〈離型剤〉
本発明で用いられる離型剤としては、公知のものを用いることができる。
式中、nは1〜4の整数で、好ましくは2〜4、更に好ましくは3〜4、特に好ましくは4である。R1、R2は、各々置換基を有しても良い炭化水素基を示す。R1は、炭素数1〜40、好ましくは1〜20、更に好ましくは2〜5がよい。R2は、炭素数1〜40、好ましくは16〜30、更に好ましくは18〜26がよい。
本発明の正帯電トナーは、上記の複合樹脂粒子と着色剤粒子とを塩析/融着して得られるものである。本発明の正帯電トナーを構成する着色剤(複合樹脂粒子との塩析/融着に供される着色剤粒子)としては、各種の無機顔料、有機顔料を挙げることができる。具体的な無機顔料を以下に例示する。
前記多段重合工程によって得られた樹脂粒子と着色剤粒子とを塩析/融着させる(塩析と融着とを同時に起こさせる)ことによって、内部粒子を得る。
表面部分を形成する工程内部粒子が必要な粒径に達したら、内部粒子の分散液に表面部分を形成する。
この固液分離・洗浄工程では、上記の工程で得られたトナー粒子の分散系から当該トナー粒子を固液分離する工程と、固液分離されたトナー粒子(ケーキ状の集合物)から界面活性剤や塩析剤などの付着物を除去する洗浄処理とが施される。固液分離は、遠心分離器、ブッフナー漏斗、フィルタープレス等を使用して行うことができる。
洗浄処理されたトナー粒子を乾燥処理する。
上記で得られた陽イオン性界面活性剤処理済みトナー粒子をそのままトナーとして使用してもよいが、トナー粒子上の正帯電性を安定させ、流動性の改良やクリーニング性の向上等の目的で、いわゆる外添剤をトナー粒子に添加して使用することができる。これら外添剤として種々の無機微粒子、有機微粒子及び滑剤を使用することができる。
〔トナー1−Cの調製〕
内部粒子となる着色粒子分散液(M1)と、外層となる外層用樹脂粒子分散液(S1)とを各々調製した後、内部粒子となる着色粒子分散液(M1)と外層用樹脂粒子分散液(S1)とを混合し、内部粒子となる着色粒子の表面上に外層用樹脂粒子を固着させて、トナー1−Cを作製した。
内部粒子となる着色粒子表面に固着させる外層用樹脂粒子(s1)を含む外層用樹脂粒子分散液(S1)を調製した。
下記組成を、重合性単量体溶液1−1−1とする。
n−ブチルアクリレート 19.9g
メタクリル酸 10.9g
攪拌装置、温度センサー、冷却管、窒素導入装置を取り付けた5000mlのセパラブルフラスコに、ノニオン系界面活性剤「ナロアクティーN200」(三洋化成工業社製)の7.08gをイオン交換水の3010gに溶解させ、窒素気流下、攪拌しながら、内温を80℃に昇温させて、界面活性剤溶液を調製した。この界面活性剤溶液に、重合開始剤(過硫酸カリウム:KPS)の9.2gを、イオン交換水の200gに溶解させた開始剤溶液を添加し、温度を75℃とした後、上記重合性単量体溶液1−1−1を1時間かけて滴下し、滴下終了後、この系を75℃にて2時間にわたり加熱、攪拌することにより重合(第一段重合)を行い、樹脂粒子を調製した。これを、樹脂粒子(1−1−1)とする。
攪拌装置を取り付けたフラスコ内において、以下の重合性単量体の混合液に離型剤(例示化合物(19))を96.0g添加し、80℃に加温し溶解した。これを、重合性単量体溶液(1−1−2)とする。
n−ブチルアクリレート 49.7g
メタクリル酸 16.3g
撹拌装置、温度センサー、冷却管を取り付けた5000mlのセパラブルフラスコに、ノニオン系界面活性剤「ナロアクティーN200」(三洋化成工業社製)の5.7gをイオン交換水の1340gに溶解させた界面活性剤溶液を調製した。この界面活性剤溶液を80℃に加熱した後、循環経路を有する機械式分散機「クレアミックス(CLEARMIX)」(エム・テクニック(株)製)により、上記重合性単量体溶液1−1−2を2時間混合分散させ、分散粒子径(646nm)を有する乳化粒子(油滴)を含む分散液(乳化液)を調製した。次いで、前記分散液(乳化液)にイオン交換水1460mlと重合開始剤(過硫酸カリウム:KPS)6.51gをイオン交換水254mlに溶解させた重合開始剤溶液と、n−オクチル−3−メルカプトプロピオン酸エステルの0.75gとを樹脂粒子(1−1−1)に添加し、この系を80℃にて3時間にわたり加熱攪拌することにより重合(第2段重合)を行い、樹脂粒子(1−1−1)を原料とした樹脂粒子を得た。これを樹脂粒子(1−1−2)とする。
スチレン 322.3g
n−ブチルアクリレート 121.9g
メタクリル酸 35.5g
例示化合物(1−3) 4.5g
n−オクチルメルカプタン 6.4g
滴下終了後、2時間にわたり加熱攪拌することにより重合(第3段重合)を行った後、28℃まで冷却し、樹脂粒子(1−1−2)を原料とした外層用樹脂粒子(s1)の分散液を得た。この樹脂粒子分散液を外層用樹脂粒子分散液(S1)と呼ぶ。
2−1.トナー粒子の内部粒子となる樹脂粒子の製造
(重合性単量体溶液2−1−1)
攪拌装置を取り付けたフラスコ内において、以下の重合性単量体の混合液に離型剤(例示化合物(19))を96.0g添加し、80℃に加温し、溶解した。これを、重合性単量体溶液2−1−1とする。
n−ブチルアクリレート 55.0g
メタクリル酸 23.1g
一方、撹拌装置、温度センサー、冷却管を取り付けた5000mlのセパラブルに、アニオン性界面活性剤(例示化合物101)2.5gをイオン交換水1340gに溶解させ界面活性剤溶液を調製した。前記界面活性剤溶液を80℃に加熱した後、循環経路を有する機械式分散機「クレアミックス(CLEARMIX)」(エム・テクニック(株)製)により、重合性単量体溶液2−1−1を2時間混合分散させ、分散粒子径(482nm)を有する乳化粒子(油滴)を含む乳化液(分散液)を調製した。
スチレン 291.2g
n−ブチルアクリレート 132.2g
メタクリル酸 42.9g
n−オクタンチオール 7.51g
滴下終了後、2時間にわたり加熱攪拌することにより重合(第二段重合)を行った後、28℃まで冷却し、樹脂粒子(2−1−1)を原料とした樹脂粒子(2−1−2)の分散液を得た。
以下に示す着色剤分散液と上記の樹脂粒子(2−1−2)の分散液を用いて塩析/融着を行った。
アニオン系界面活性剤(101)59.0gをイオン交換水1600mlに攪拌溶解し、この溶液を攪拌しながら、シアン顔料C.I.Pigment Blue15:1、280.0gを徐々に添加し、次いで「クレアミックス」(エム・テクニック(株)製)を用いて分散処理することにより、着色剤分散液Cを調製した。
外層用樹脂粒子分散液(S1)の87.5g(固形分換算)を、5モル/リットルの水酸化ナトリウム水溶液を加えてpH8に調整した。
トナー粒子1−Cの分散液を遠心脱水機にかけたのち、固形分に対して、20倍量のイオン交換水をふりかけながら洗浄し、トナーケーキ1−Cを得た。
洗浄して得られたトナーケーキ1−Cを減圧乾燥機で、水分量が4質量%になるまで乾燥してトナー粒子1−Cを得た。
上記のトナー粒子1−Cに、疎水性シリカ「R805」(日本アエロジル社製)0.8質量部を添加し、「ヘンシェルミキサー」(三井三池化工株式会社製)の回転翼の周速を30m/秒に設定し25分間混合した。その後、目開き45μmのフルイを用いて粗粒を除去し、トナー1−Cを作製した。
上記トナー1−Cの調製において、シアン顔料C.I.Pigment Blue15:1の280.0gを、マゼンタ顔料C.I.Pigment Red184の420gに変更した以外は同様にして、トナー1−Mを調製した。
上記トナー1−Cの調製において、シアン顔料C.I.Pigment Blue15:1の280.0gを、イエロー顔料C.I.Pigment Yellow74の420gに変更した以外は同様にして、トナー1−Yを調製した。
上記トナー1−Cの調製において、シアン顔料C.I.Pigment Blue15:1の280.0gを、中性カーボンブラック「リーガル660」(キャボット社製)の420gに変更した以外は同様にして、トナー1−Bkを調製した。
〔トナー2−Cの調製〕
上記トナー1−Cの調製において、外層用樹脂粒子(s1)の調製時に用いた例示化合物(1−3)を、例示化合物(2−6)に変更した以外は同様にして、トナー2−Cを調製した。
上記トナー2−Cの調製において、シアン顔料C.I.Pigment Blue15:1の280.0gを、マゼンタ顔料C.I.Pigment Red184の420gに変更した以外は同様にして、トナー2−Mを調製した。
上記トナー2−Cの調製において、シアン顔料C.I.Pigment Blue15:1の280.0gを、イエロー顔料C.I.Pigment Yellow74の420gに変更した以外は同様にして、トナー2−Yを調製した。
上記トナー2−Cの調製において、シアン顔料C.I.Pigment Blue15:1の280.0gを、中性カーボンブラック「リーガル660」(キャボット社製)の420gに変更した以外は同様にして、トナー2−Bkを調製した。
〔トナー3−Cの調製〕
トナー1−Cの調製において、外層用樹脂粒子(s1)の調製時に用いた例示化合物(1−3)を加えなかった以外は同様にして、トナー3−Cを調製した。
上記トナー3−Cの調製において、シアン顔料C.I.Pigment Blue15:1の280.0gを、マゼンタ顔料C.I.Pigment Red184の420gに変更した以外は同様にして、トナー3−Mを調製した。
上記トナー3−Cの調製において、シアン顔料C.I.Pigment Blue15:1の280.0gを、イエロー顔料C.I.Pigment Yellow74の420gに変更した以外は同様にして、トナー3−Yを調製した。
上記トナー3−Cの調製において、シアン顔料C.I.Pigment Blue15:1の280.0gを、中性カーボンブラック「リーガル660」(キャボット社製)の420gに変更した以外は同様にして、トナー3−Bkを調製した。
〔トナー4−Cの調製〕
上記トナー1−Cの調製において、凝集工程で内部粒子用樹脂粒子(2−1−2)の259.3g(固形分換算)と、イオン交換水の1120gと、着色剤分散液Cの23.7gとを凝集させ、表面部分の形成を省いた以外は同様にして、トナー4−Cを調製した。
上記トナー4−Cの調製において、シアン顔料C.I.Pigment Blue15:1の280.0gを、マゼンタ顔料C.I.Pigment Red184の420gに変更した以外は同様にして、トナー4−Mを調製した。
上記トナー4−Cの調製において、シアン顔料C.I.Pigment Blue15:1の280.0gを、イエロー顔料C.I.Pigment Yellow74の420gに変更した以外は同様にして、トナー4−Yを調製した。
上記トナー4−Cの調製において、シアン顔料C.I.Pigment Blue15:1の280.0gを、中性カーボンブラック「リーガル660」(キャボット社製)の420gに変更した以外は同様にして、トナー4−Bkを調製した。
縮合反応型シリコーン樹脂の1質量部を、キシレンの50質量部に溶解してなる被覆樹脂溶液中に、体積平均粒径40μmのフェライト粒子の100質量部を浸漬した。その後、加熱してキシレンを除去し、更に200℃で3時間にわたり熱処理して焼結し、次いで凝集物をふるい分けし、シリコーン樹脂で被覆されたキャリアを作製した。
〔評価機〕
評価は、2種類の評価機を用いて行った。
正帯電有機感光体を搭載し、非磁性一成分現像方式である市販の電子写真式プリンター「HL−5040」(ブラザー工業社製)を用いた。
二成分現像方式である市販の電子写真式プリンター「STIOS9331」(コニカミノルタビジネステクノロジー社製)の感光体をアモルファスシリコン感光体に変更し、画像形成プロセスを正帯電で画像形成できるよう変更して用いた。
上記評価機1を用いて、下記の各評価を行った。
C、M、Y、Bkの4色で100μm幅のラインチャートを印字し、1万枚プリントごとに線幅を測定し、計10万枚のプリントを昼夜連続で行った。
A:各色の線幅が100±5μmを満たす
B:各色の線幅が100±10μmを満たす
C:いずれか1色でも100±10μmを満たさないサンプルがあった
(画像の安定性2:モード差)
フルカラーで文字写真混在画像を5000枚プリントした後、黒文字画像5000枚をプリントするプリントサイクルを5回繰り返し、画像の切り替え時に各色ソリッド画像(ベタ)を印字し、その均一性を目視で評価した。
A:濃度ムラが一切なく均質な画像のみで優良
B:画像のごく一部に濃度ムラが検知されるものの、問題なく良好
C:濃度ムラ、転写抜け等白っぽい部分発生、あるいは画質にざらつき感があり不良
(感光体フィルミングによる画像流れ)
連続30万枚を行った後の感光体表面を目視にて観察するとともに、フィルミング(感光体上への汚れ付着)による画像流れを目視にて評価した。
A:30万枚プリント時点でフィルミング、画像流れ発生なし
B:30万枚プリント時点で軽微なフィルミングが認められるものの、画像流れ発生無し
C:30万枚プリント未満で感光体表面にフィルミング発生有り、画像流れも頻発する (トナーリサイクル特性)
感光体クリーニング装置から回収したトナーを現像器に戻し再使用するように改造し、黒の画像率6%、赤の画像率0.6%、緑の画像率0.6%で10万枚プリントした。
A:混色、トナー飛散による機内汚れ無し
B:わずかなトナー飛散は認められるが清掃の必要無し
C:混色、トナー飛散による画像汚れが画像に出る
以上により得られた評価機1による評価結果を、表2に示す。
上記評価機2を用いて、下記の各評価を行った。
C、M、Y、Bkの4色で100μm幅のラインチャートを印字し、1万枚プリントごとに線幅を測定し、計10万枚のプリントを昼夜連続で行った。
A:各色の線幅が100±5μmの範囲に入っているを満たす
B:各色の線幅が100±10μmを満たすの範囲に入っている
C:いずれか1色でも100±10μmの範囲に入らないを満たさないサンプルがあった
(画像の安定性2:モード差)
フルカラーで文字写真混在画像を5000枚プリントした後、黒文字画像5000枚をプリントするプリントサイクルを5回繰り返し、画像の切り替え時に各色ソリッド画像(ベタ)を印字し、その均一性を目視で評価した。
A:濃度ムラが一切なく均質な画像のみで優良
B:画像のごく一部に濃度ムラが検知されるものの、問題なく良好
C:濃度ムラ、転写抜け等白っぽい部分発生、あるいは画質にざらつき感があり不良
(画像流れ)
連続100万枚プリントを行った後の感光体表面を目視にて観察するとともに、フィルミング(感光体上への汚れ付着)による画像流れを目視にて評価した。
A:100万枚プリント時点でフィルミング、画像流れ発生なし
B:100万枚プリント時点で軽微なフィルミングが認められるものの、画像流れ発生無し
C:100万枚プリント未満で感光体表面にフィルミング発生有り、画像流れも頻発する
(トナーリサイクル特性)
感光体クリーニング装置から回収したトナーを現像器に戻し再使用するように改造し、黒の画像率6%、赤の画像率0.6%、緑の画像率0.6%で10万枚プリントした。
A:混色、トナー飛散による機内汚れ無し
B:わずかなトナー飛散は認められるが清掃の必要無し
C:混色、トナー飛散による画像汚れが画像に出る
以上により得られた評価機2による評価結果を、表3に示す。
11Y、11M、11C、11Bk 感光体ドラム
12Y、12M、12C、12Bk コロトロン帯電器
13Y、13M、13C、13Bk 露光器
14Y、14M、14C、14Bk 現像器
15Y、15M、15C、15Bk 感光体クリーナ
16 中間転写ベルト(中間転写体)
17Y、17M、17C、17Bk 転写ローラ
30 バックアップローラ
31、32、33 支持ローラ
34 ベルト用クリーニング装置
35 バイアスローラ
36 電極ローラ
P 記録シート
Claims (6)
- アミン、アンモニウム塩を分子内に有する共重合体を、トナー粒子表面部分に含有することを特徴とする正帯電トナー。
- 前記アミン、アンモニウム塩を分子内に有する共重合体は、アミン、アンモニウム塩で置換された(メタ)アクリルアミドを有する共重合体であることを特徴とする請求項1記載の正帯電トナー。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載の正帯電トナーと、シリコーン樹脂被覆キャリアとを含むことを特徴とする正帯電現像剤。
- デジタル露光してアモルファスシリコン感光体上に形成した静電像を、請求項1〜3のいずれか1項に記載の正帯電トナーを用いて現像することを特徴とする画像形成方法。
- デジタル露光して正帯電有機感光体上に形成した静電像を、請求項1〜3のいずれか1項に記載の正帯電トナーを用いて現像することを特徴とする画像形成方法。
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