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JP2012123315A - 静電荷現像用トナー、静電荷現像用現像剤及び画像形成方法 - Google Patents

静電荷現像用トナー、静電荷現像用現像剤及び画像形成方法 Download PDF

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Abstract

【課題】加熱することなく加圧により定着可能な静電荷現像用トナーの提供。
【解決手段】スチレン系モノマー由来の繰り返し単位を含む重合体構造を有するAブロックとそのガラス転移温度(Tg)が-10℃以下を示す重合体構造を有するBブロックとを有し数平均分子量が50000以上500000以下のABA型トリブロック共重合体と、パラフィン系オイル、ナフテン系オイル及び芳香族系オイルからなる群より選択される少なくとも一種と、を含む静電荷現像用トナー。
【選択図】なし

Description

本発明は、静電荷現像用トナー、静電荷現像用現像剤及び画像形成方法に関する。
電子写真法による画像形成において、トナー像は一般的に転写紙などの媒体上に転写され、次いでその媒体上に定着される。定着法としては、加熱定着、溶剤定着および圧力定着などの方法があるが、中でも圧力だけで定着する圧力定着法は、消費電力が少ない、迅速なスタートが可能である、高速定着方式にも追随する、装置が簡単である等の長所を持っている。
低温定着が可能で、保存安定性や流動性に優れ、鮮明でカブリのない画像の得られる静電荷像現像用現像剤を提供するため、結着樹脂及び着色剤を含有するトナーを有する静電荷像現像用現像剤において、該結着樹脂は、Aセグメント及びBセグメントを有するAB型ブロック共重合体であり、該Aセグメントは、スチレン系モノマーと、アクリル系モノマー、メタクリル系モノマー及びジエン系モノマーからなる群から選択される少なくとも1種のモノマーとを有する共重合体構造を有し、該Bセグメントは、スチレン系モノマーと、アクリル系モノマー、メタクリル系モノマー及びジエン系モノマーからなる群から選択される少なくとも1種のモノマーとを有する共重合体構造を有し、該Aセグメントと該Bセグメントとは、相違する共重合体構造を有することを特徴とする静電荷像現像用現像剤が開示されている(例えば、引用文献1参照)。
また、より低い溶融温度を有し、より低い溶融エネルギーで固着されるので溶融中粉体の消費が少なく、選択された溶融システムの寿命を延長させる優れた摩擦帯電特性を有するトナー組成物を提供するため、ガラス転移温度約20乃至約65℃を有する化学的に結合した多ブロック液体ガラス樹脂粒子及び顔料粒子を含むトナー組成物が開示されている(例えば、引用文献2参照)。
また、圧力を加えることにより瞬時に定着し、外力によりその定着像が剥がれたり破壊されたりせず、しかも、長期間保存しても定着性が低下することがないマイクロカプセルトナーを提供するため、定着性成分を含むコア材とそれを覆う外殻からなるマイクロカプセルトナーにおいて、定着性成分は、樹脂を含有しかつガラス転移温度が20℃以下である分散相と液状の連続相とからなるミクロ相分離構造を有すると共に、少なくとも1つの成分が分散相と相溶性があり、残りの成分が連続相と相溶性のある2つ以上の成分からなるブロック共重合体および/またはグラフト共重合体を含有してなることを特徴とするマイクロカプセルトナーが開示されている(例えば、特許文献3参照)。
また、熱接触定着時に、オフセット現象や熱ローラへの巻き付き現象を発生することなく、低温定着を可能とし、かつ現像中にキヤリア粉表面或いはトナー保持体表面へのトナーフィルミングが少ない静電荷像現像用トナーを提供するため、着色剤および結着剤からなる粉体状の静電荷像現像用トナーにおいて、前記結着剤として熱可塑性エラストマーを含有し、且つ前記トナーの200℃における貯蔵弾性率が、8.0×105乃至1.0×104(ダイン/cm2)であることを特徴とする静電荷像現像用トナーが開示されている(例えば、特許文献4参照)。
また、低温定着性、耐オフセット性及び保存性に優れたトナー用樹脂組成物を提供するため、スチレン系単量体及び(メタ)アクリル酸エステル系単量体を構成単位とするビニル系共重合体と低融点結晶性化合物とを主成分とするトナー用樹脂組成物において、該ビニル系共重合体が、低分子量のビニル系共重合体と高分子量のビニル系共重合体とからなり、該低分子量のビニル系共重合体及び/又は高分子量のビニル系共重合体には、前記低融点結晶性化合物と凝集構造を取り得る側鎖が含有されていることを特徴とするトナー用樹脂組成物が開示されている(例えば、特許文献5参照)。
また、常温又は低温度加熱により定着が可能であり、高画質で信頼性の高い画像形成方法を提供するため、トナーが結晶性ポリエステルブロック及び非結晶性ポリエステルブロックを有するブロック共重合体を含み、定着時の最大圧力が1MPa以上10MPa以下であることを特徴とする画像形成方法が開示されている(例えば、特許文献6参照)。
また、高画質と信頼性を両立しながら、厚紙においても定着エネルギーの低減が可能である静電荷像現像用トナーを提供するため、コアシェル構造を有する樹脂粒子を凝集して得られる静電荷像現像用トナーであって、コアとシェルを構成する樹脂がいずれも非結晶性樹脂であり、コアを構成する樹脂のガラス転移点とシェルを構成する樹脂のガラス転移点とが20℃以上異なり、シェルを構成する樹脂中に、酸性若しくは塩基性の極性基、又は、アルコール性水酸基を含有することを特徴とする静電荷像現像用トナーが開示されている(例えば、特許文献7参照)。
また、高画質と信頼性を両立しながら、厚紙においても定着エネルギーの低減が可能である静電荷像現像用トナーを提供するため、コアシェル構造を有する樹脂粒子を凝集して得られる静電荷像現像用トナーであって、コアとシェルを構成する樹脂が重縮合樹脂を含み、コアを構成する樹脂のガラス転移点とシェルを構成する樹脂のガラス転移点との差が20℃以上であることを特徴とする静電荷像現像用トナーが開示されている(例えば、特許文献8参照)。
また、圧力定着性能に優れ、トナーの感光体への付着(フィルミング)による画像欠陥が生じ難く、優れた画像を得られる画像形成方法を提供するため、コアシェル構造を有する樹脂粒子を凝集して得られる静電荷像現像用を用い、コアとシェルを構成する樹脂がいずれも非結晶性樹脂であり、コアを構成する樹脂のガラス転移温度とシェルを構成する樹脂のガラス転移温度とが20℃以上異なり、シェルを構成する樹脂中に、酸性若しくは塩基性の極性基、又は、アルコール性水酸基を含有し、定着工程が、転写トナー像を加熱なしに加圧して定着する工程であることを特徴とする画像形成方法が開示されている(例えば、特許文献9参照)。
特開平05−019532号公報 特開平06−011891号公報 特開平06−019182号公報 特開平07−271096号公報 特開平09−138521号公報 特開2007−114635号公報 特開2007−310064号公報 特開2007−322953号公報 特開2009−53318号公報
本発明は、加熱することなく加圧により定着可能な静電荷現像用トナーを提供することを目的とする。
即ち、請求項1に係る発明は、スチレン系モノマー由来の繰り返し単位を含む重合体構造を有するAブロックとそのガラス転移温度(Tg)が-10℃以下を示す重合体構造を有するBブロックとを有し数平均分子量が50000以上500000以下のABA型トリブロック共重合体と、パラフィン系オイル、ナフテン系オイル及び芳香族系オイルからなる群より選択される少なくとも一種と、を含む静電荷現像用トナーである。
請求項2に係る発明は、前記Bブロックが、(メタ)アクリル系モノマー由来の繰り返し単位を含む重合体構造を有する請求項1に記載の静電荷現像用トナーである。
請求項3に係る発明は、前記Aブロックのガラス転移温度Tg(A)と前記Bブロックのガラス転移温度Tg(B)とが、Tg(A)≧Tg(B)+80℃の関係を満たす請求項1又は請求項2に記載の静電荷現像用トナーである。
請求項4に係る発明は、前記ABA型トリブロック共重合体に含まれる、前記Aブロックの数平均分子量Aと前記Bブロックの数平均分子量Bとの比A/Bが0.4以上4以下である請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の静電荷現像用トナーである。
請求項5に係る発明は、請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の静電荷現像用トナーを含む静電荷現像用現像剤である。
請求項6に係る発明は、潜像保持体表面に静電荷像を形成する潜像形成工程と、
前記潜像保持体表面に形成された静電荷像を請求項5に記載の静電荷現像用現像剤により現像してトナー像を形成する現像工程と、
前記潜像保持体表面に形成されたトナー像を被転写体表面に転写する転写工程と、
前記被転写体表面に転写されたトナー像を最大圧力が1MPa以上10MPa以下で加圧定着する定着工程と、を含む画像形成方法である。
請求項1〜請求項4に係る発明によれば、加熱することなく加圧により定着可能な静電荷現像用トナーが提供される。
請求項5に係る発明によれば、加熱することなく加圧により定着可能な静電荷現像用現像剤が提供される。
請求項6に係る発明によれば、加熱することなく加圧により定着可能な画像形成方法が提供される。
本実施形態のABA型トリブロック共重合体を示す概念図である。 本実施形態の画像形成方法を実施可能な画像形成装置の好適な一実施形態の基本構成を概略的に示す断面図である。
以下、本発明の静電荷現像用トナー、静電荷現像用現像剤及び画像形成方法について詳細に説明する。
<静電荷現像用トナー>
本実施形態に係る静電荷現像用トナー(以下、単にトナーと称することがある)は、スチレン系モノマー由来の繰り返し単位を含む重合体構造を有するAブロックとそのガラス転移温度(Tg)が-10℃以下を示す重合体構造を有するBブロックとを有し数平均分子量が50000以上500000以下のABA型トリブロック共重合体と、パラフィン系オイル、ナフテン系オイル及び芳香族系オイルからなる群より選択される少なくとも一種と、を含む。
本実施形態のトナーは加熱することなく加圧により定着が可能である。加圧による定着のメカニズムは明確ではないが以下のように推察される。
図1は、本実施形態のABA型トリブロック共重合体を示す概念図である。本実施形態のABA型トリブロック共重合体は、Aブロック同士が疑似架橋して物理架橋体を形成する。Aブロックはスチレン系モノマー由来の繰り返し単位を含む重合体構造を有し、スチレン系モノマーに含まれる芳香族環が物理架橋体の形成に寄与すると考えられる。物理架橋体を形成することにより、ABA型トリブロック共重合体は図1に示すような三次元網目構造を形成する。この物理架橋体は、化学結合を形成しておらず加圧により容易に破壊される。物理架橋体が破壊されることで、ABA型トリブロック共重合体は可塑性を示すようになる。なお、圧力が加えられていない状態では、ABA型トリブロック共重合体はトナーにとって好適な硬度を示し、ブロッキング等を生ずることがない。また、本実施形態のトナーはパラフィン系オイル、ナフテン系オイル及び芳香族系オイルからなる群より選択される少なくとも一種の所謂プロセスオイルを含有する。該プロセスオイルはABA型トリブロック共重合体で形成される三次元網目構造内に取り込まれており、取り込まれたプロセスオイルは樹脂の流動性には寄与せずABA型トリブロック共重合体に可塑性を与える。
ここで、本実施形態のトナーにより被転写体表面に形成されたトナー像を定着するために該トナー像に圧力を掛けて加圧すると、物理架橋体が破壊されてABA型トリブロック共重合体で形成される三次元網目構造内に取り込まれていたプロセスオイルが網目構造から放出される。すると、放出されたプロセスオイルは液体としての自由な流動性を獲得し樹脂全体の粘度低下を低下させることでトナー像が被転写体表面に定着される。この際にプロセスオイルの一部は被転写体に吸収される。加圧が終わると、ABA型トリブロック共重合体の物理架橋体が再形成され、トナー像の可塑性が低下する。それにより、トナー像が安定して被転写体表面に定着されるものと推察される。
次に、本実施形態のトナーを構成する各成分について説明する。本実施形態のトナーは特定のABA型トリブロック共重合体とプロセスオイルと必要に応じて用いられる着色剤、離型剤等のその他の成分とを含有する。
−ABA型トリブロック共重合体−
本実施形態のトナーは、スチレン系モノマー由来の繰り返し単位を含む重合体構造を有するAブロックとそのガラス転移温度(Tg)が-10℃以下を示す重合体構造を有するBブロックとを有し数平均分子量が50000以上500000以下のABA型トリブロック共重合体を含有する。該ABA型トリブロック共重合体は、トナーの結着樹脂として機能する。
Aブロックに含まれる重合体構造の素となるスチレン系モノマーとしては、スチレン、O-メチルスチレン、m-メチルスチレン、p-メチルスチレンなどのスチレン誘導体等が用いられる。これらの中でも、スチレンが望ましい。Aブロックには、スチレン系モノマー以外のその他のモノマー由来の繰り返し単位が含まれていてもよい。その他のモノマーとしては、例えば、アクリル酸、アクリル酸ブチルなどのアクリル酸エステル、メタクリル酸、メタクリル酸ブチルなどのメタクリル酸エステル等が用いられる。
Aブロックにおけるスチレン系モノマー由来の繰り返し単位とその他のモノマー由来の繰り返し単位との比率は、モル基準で70:30乃至100:0が望ましく、75:25乃至99:1がさらに望ましい。
本実施形態において、BブロックはそのTgが-10℃以下を示す(融点を有する結晶構造でもTgが-10℃以下であれば良い)重合体構造であれば特に限定されるものではないが、例えば、(メタ)アクリル系モノマー、オレフィン系モノマー等由来の繰り返し単位を含む重合体構造であってもよい。これらの中でも、(メタ)アクリル系モノマー由来の繰り返し単位を含む重合体構造であることが望ましい。ここで、上記の「(メタ)アクリル系モノマー」の表記は、メタクリル系モノマー及びアクリル系モノマーの両方の構造を取り得ることを表す省略的表記である。
(メタ)アクリル系モノマーの具体例としては、例えば、ブチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、ドデシルアクリレート、ステアリルアクリレート、ベヘニルアクリレート等が挙げられる。これらの中でも、ブチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、ドデシルアクリレート、ステアリルアクリレートが望ましい。
Bブロックの形成に用いられるモノマーは1種単独でもよいし2種以上を併用してもよい。
ABA型トリブロック共重合体の数平均分子量は、50000以上500000以下とされる。数平均分子量が50000未満であると、樹脂の物理強度が低下し現像剤としてのマシン内ストレスによるトナー破壊などの問題を生ずることがある。数平均分子量が500000を超えると、加圧による定着性の低下などの問題を生ずることがある。ABA型トリブロック共重合体の数平均分子量は、50000以上300000以下が望ましく、55000以上250000以下がさらに望ましい。
数平均分子量Mnは、ゲル・パーミュエーション・クロマトグラフィ(GPC)によって以下に記す条件で測定した。温度40℃において、溶媒(テトラヒドロフラン)を毎分1.2mlの流速で流し、濃度0.2g/20mlのテトラヒドロフラン試料溶液を試料重量として3mg注入し測定を行う。試料の分子量測定にあたっては、当該試料の有する分子量が数種の単分散ポリスチレン標準試料により、作製された検量線の分子量の対数とカウント数が直線となる範囲内に包含される測定条件を選択する。なお、測定結果の信頼性は、上述の測定条件で行ったNBS706ポリスチレン標準試料が、重量平均分子量Mw=28.8×104、数平均分子量Mn=13.7×104となることにより確認することができる。また、GPCのカラムとしては、前記条件を満足するTSK−GEL、GMH(東ソー社製)等を用いた。
本実施形態においては、Aブロックのガラス転移温度Tg(A)とBブロックのガラス転移温度Tg(B)とが、Tg(A)≧Tg(B)+80℃の関係を満たすことが望ましい。AブロックとBブロックとが上記関係を満たすと、トナー像を圧力定着する際に望ましい圧力可塑化挙動が観察される。
Tg(A)とTg(B)との関係は、Tg(A)≧Tg(B)+60℃がさらに望ましい。
Aブロック及びBブロックのガラス転移温度は、公知の方法で測定することができ、例えば、ASTM D3418−82に規定された方法(DSC法)で測定することができる。
樹脂のDSCによるガラス転移温度は、自動接線処理システムを備えた(株)島津製作所製の示差走査熱量計(DSC−50)等により、ASTM D3418に準拠して測定する。測定条件を以下に示す。
試料:3乃至15mg、望ましくは5乃至10mg
測定法:試料をアルミパン中に入れ、リファレンスとして空のアルミパンを用いる。
温度曲線:昇温I(20℃乃至180℃、昇温速度10℃/min)
上記温度曲線において昇温時に測定される吸熱曲線から、ガラス転移温度を測定する。ガラス転移温度とは、吸熱曲線の微分値が極大となる温度である。
本実施形態においては、ABA型トリブロック共重合体に含まれる、Aブロックの数平均分子量AとBブロックの数平均分子量Bとの比A/Bが0.4以上4以下であることが望ましい。尚、Aブロックの数平均分子量とはABA型トリブロック共重合体に含まれる2つのAブロックの合計の数平均分子量である。比A/Bが0.4以上であれば、トナー定着後に十分な画像強度が得られる利点がある。一方、比A/Bが4以下であれば、加圧した場合のトナーの定着性均一性が得られる利点がある。
比A/Bは、0.5以上3.5以下がさらに望ましい。
比A/Bは重合後のAブロックの数平均分子量とBブロックの数平均分子量から、以下により算出される。
A/B=(Aブロックの数平均分子量)/(Bブロック数平均分子量)
ABA型トリブロック共重合体の合成方法は、特に限定されるものではないが、リビングラジカル重合を用いることが望ましい。
リビングラジカル重合に用いられる手法しては、例えば、NMRP法(Nitroxide Mediated Radical Polymerization)、ATRP法(Atom Transfer Radical Polymerization, RAFT法(Reversible Addition Fragmentation Transfer)などの公知の手法を使用する事ができる。
上記リビング重合は塊状重合、溶液重合などの均一系反応やミニエマルジョン法などの不均一反応など汎用の重合方法を適用する事が可能であり何ら本実施形態を限定するものではない。 また、上記リビングラジカル重合によるABA型トリブロック構造体の重合においては、重合中のポリマー鎖末端に活性ラジカルが一つ存在する場合は、Aモノマーのリビング重合の後、次いでBモノマーを鎖延長を行い、更に最後にAモノマーで再び鎖延長を行う3段重合法、 予めジビニル基と上記NMRP、ATRP、RAFTに用いるリビング制御剤とのアダクト体を形成する事により、重合中のポリマー両末端からの重合が可能となり(活性ラジカルはポリマー鎖両末端で計2箇所)、1段階目にBモノマーを重合した後Aモノマーを更に添加する事で、Bポリマーの両末端よりAモノマーの鎖延長が可能となる2段階で作製する方法など何れの方法でも可能である。
本発明においては、その工業的観点から予め調整した制御剤アダクトを用いる2段法が特に好ましい。これら構造体の確認には、通常モノマー仕込み量と重合開始剤または制御剤から算出される理論的分子量と実測値のずれ、鎖延長での転化率に対する分子量の増加挙動の理論値からのずれ(通常10%以内)、重量平均分子量と数平均分子量からの分子量分布情報(通常2以下)などから判断する事ができる。
−プロセスオイル−
本実施形態のトナーは、パラフィン系オイル、ナフテン系オイル及び芳香族系オイルからなる群より選択される少なくとも一種のプロセスオイルを含有する。
プロセスオイルは、1種単独でもよいし2種以上を併用してもよい。
パラフィン系オイルの具体例としては、例えば、ダイアナプロセスオイルPWシリーズ(出光興産社製)等が挙げられる。これらの中でもダイアナプロセスオイルPW90が望ましい。
ナフテン系オイルの具体例としては、例えば、ダイアナプロセスオイルNPシリーズ(出光興産社製)等が挙げられる。これらの中でもダイアナプロセスオイルNP23が望ましい。
芳香族系オイルの具体例としては、例えば、ダイアナプロセスオイルACシリーズ等が挙げられる。これらの中でもダイアナプロセスオイルAC12が望ましい。
プロセスオイルの含有量は、ABA型トリブロック共重合体100質量部に対して5質量部以上50質量部以下が望ましく、10質量部以上50質量部以下がさらに望ましい。
プロセスオイルは、ABA型トリブロック共重合体に含浸されていることが望ましい。ABA型トリブロック共重合体へのプロセスオイルの含浸方法としては、例えば、ABA型トリブロック共重合体にプロセスオイルを添加して混練する方法等が挙げられる。
−その他の成分−
本実施形態のトナーは、必要に応じて、ABA型トリブロック共重合体以外のその他の結着樹脂、着色剤、離型剤、内添剤、帯電制御剤、無機粉体(無機粒子)、有機粒子等の種々の成分を含有してもよい。
本実施形態で使用してもよいその他の結着樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリウレタン、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリアミド等が挙げられる。
本実施形態のトナーは、着色剤を含有してもよい。着色剤としては、マグネタイト、フェライト等の磁性粉、カーボンブラック、アニリンブルー、カルイルブルー、クロムイエロー、ウルトラマリンブルー、デュポンオイルレッド、キノリンイエロー、メチレンブルークロリド、フタロシアニンブルー、マラカイトグリーンオキサレート、ランプブラック、ローズベンガル、C.I.ピグメント・レッド48:1、C.I.ピグメント・レッド122、C.I.ピグメント・レッド57:1、C.I.ピグメント・イエロー97、C.I.ピグメント・イエロー17、C.I.ピグメント・ブルー15:1、C.I.ピグメント・ブルー15:3、ピグメント・グリーン7、ピグメント・グリーン36、ピグメント・オレンジ61等が代表的なものとして例示される。
着色剤の含有量としては、1質量%以上30質量%以下が望ましく、3質量%以上15質量%以下がさらに望ましい。
本実施形態のトナーは、離型剤を含有してもよく、含有される離型剤としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン等の低分子量ポリオレフィン類、加熱により軟化点を示すシリコーン類、オレイン酸アミド、エルカ酸アミド、リシノール酸アミド、ステアリン酸アミド等のような脂肪酸アミド類や、カルナウバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス、木ロウ、ホホバ油等のような植物系ワックス、ミツロウのような動物系ワックス、モンタンワックス、オゾケライト、セレシン、マイクロクリスタリンワックス、フィッシャートロプシュワックス等のような鉱物系・石油系ワックス、脂肪酸エステル、モンタン酸エステル、カルボン酸エステル等のエステル系ワックス、及びそれらの変性物などが挙げられる。これらの離型剤は1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
離型剤の含有量としては、1質量%以上20質量%以下が望ましく、5質量%以上15質量%以下がさらに望ましい。
内添剤としては、例えば、フェライト、マグネタイト、還元鉄、コバルト、ニッケル、マンガン等の金属、合金、又はこれらの金属を含む化合物などの磁性体等が挙げられる。帯電制御剤としては、例えば4級アンモニウム塩化合物、ニグロシン系化合物、アルミ、鉄、クロムなどの錯体からなる染料、トリフェニルメタン系顔料などが挙げられる。また、無機粉体は主にトナーの粘弾性調整を目的として添加され、例えば、アルミナ、チタニア、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、燐酸カルシウム、酸化セリウム等の下記に詳細に列挙するような通常、トナー表面の外添剤として使用されるすべての無機粒子が挙げられる。
本実施形態のトナーは、外添剤を含んでもよい。外添剤としては、表面を疎水化処理したシリカ粒子、酸化チタン粒子、アルミナ粒子、酸化セリウム粒子、カーボンブラック等の無機粒子や、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、シリコーン樹脂等のポリマー粒子等、公知の粒子が使用される。
外添剤の含有量としては、0.5質量%以上20質量%以下が望ましく、1質量%以上5質量%以下がさらに望ましい。
本実施形態のトナーの体積平均粒径は4μm以上9μm以下の範囲であることが望ましく、より望ましくは4.5μm以上8.5μm以下の範囲であり、さらに望ましくは5μm以上8μm以下の範囲である。体積平均粒径が4μmより小さいと、トナー流動性が低下し、各粒子の帯電性が低下しやすい。また、帯電分布が広がるため、背景へのかぶりや現像器からのトナーこぼれ等が生じやすくなる。また4μmより小さいと、前記低帯電トナーの定着時の飛散を抑制できなくなる場合があり、また格段にクリーニング性が困難となる場合がある。体積平均粒径が9μmより大きいと、解像度が低下することがある。
ここで、体積平均粒径は、コールターマルチサイザーII(コールター社製)を用い、電解液はISOTON−II(コールター社製)を使用して測定される。
さらに、本実施形態のトナーは、形状係数SF1が110以上140以下の範囲の球状形状であることが望ましい。形状がこの範囲の球状であることにより、転写効率、画像の緻密性が向上し、高画質な画像が形成される。
上記形状係数SF1は110以上130以下の範囲であることがより望ましい。
ここで上記形状係数SF1は、下記式(1)により求められる。
SF1=(ML/A)×(π/4)×100 ・・・ 式(1)
上記式(1)中、MLはトナー粒子の絶対最大長、Aはトナー粒子の投影面積を各々示す。
前記SF1は、主に顕微鏡画像または走査型電子顕微鏡(SEM)画像を画像解析装置を用いて解析することによって数値化され、例えば、以下のようにして算出される。すなわち、スライドガラス表面に散布した粒子の光学顕微鏡像をビデオカメラを通じてルーゼックス画像解析装置に取り込み、100個の粒子の最大長と投影面積を求め、上記式(1)によって計算し、その平均値を求めることにより得られる。
<トナーの製造方法>
本実施形態に係るトナーの製造方法は特に限定されず、公知である混練・粉砕製法等の乾式法や、乳化凝集法や懸濁重合法等の湿式法等によって作製される。これらの方法の中でも、コアシェル構造のトナーを作成容易な乳化凝集法が望ましい。以下、乳化凝集法によるトナーの製造方法について詳しく説明する。
本実施形態に係る乳化凝集法はトナーを構成する原料を乳化して樹脂粒子(乳化粒子)を形成する乳化工程と、該樹脂粒子を含む凝集体を形成する凝集工程と、凝集体を融合させる融合工程とを有してもよい。
(乳化工程)
例えば樹脂粒子分散液の作製は、水系媒体と結着樹脂とを混合した溶液に、分散機により剪断力を与えることにより行ってもよい。その際、加熱して樹脂成分の粘性を下げて粒子を形成してもよい。また分散した樹脂粒子の安定化のため、分散剤を使用してもよい。
さらに、樹脂が油性で水への溶解度の比較的低い溶剤に溶解するものであれば、該樹脂をそれらの溶剤に解かして水中に分散剤や高分子電解質と共に粒子分散し、その後加熱又は減圧して溶剤を蒸散することにより、樹脂粒子分散液が作製される。
本実施形態においては、乳化工程に用いられる結着樹脂(ABA型トリブロック共重合体)としては、プロセスオイルを含浸させたABA型トリブロック共重合体を用いる事が好ましい。
水系媒体としては、例えば、蒸留水、イオン交換水等の水;アルコール類;などが挙げられるが、水であることが望ましい。
また、乳化工程に使用される分散剤としては、例えば、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリメタクリル酸ナトリウム等の水溶性高分子;ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、オクタデシル硫酸ナトリウム、オレイン酸ナトリウム、ラウリル酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム等のアニオン性界面活性剤、ラウリルアミンアセテート、ステアリルアミンアセテート、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド等のカチオン性界面活性剤、ラウリルジメチルアミンオキサイド等の両性イオン性界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアミン等のノニオン性界面活性剤等の界面活性剤;リン酸三カルシウム、水酸化アルミニウム、硫酸カルシウム、炭酸カルシウム、炭酸バリウム等の無機塩;等が挙げられる。
前記乳化液の作製に用いる分散機としては、例えば、ホモジナイザー、ホモミキサー、加圧ニーダー、エクストルーダー、メディア分散機等が挙げられる。樹脂粒子の大きさとしては、その平均粒子径(体積平均粒子径)は1.0μm以下が望ましく、60nm以上300nm以下の範囲であることがより望ましく、さらに望ましくは150nm以上250nm以下の範囲である。60nm未満では、樹脂粒子が分散液中で安定な粒子となるため、該樹脂粒子の凝集が困難となる場合がある。また1.0μmを超えると、樹脂粒子の凝集性が向上しトナー粒子を作成することが容易となるが、トナーの粒子径分布が広がってしまう場合がある。
離型剤分散液の調製に際しては、離型剤を、水中にイオン性界面活性剤や高分子酸や高分子塩基などの高分子電解質と共に分散した後、離型剤の融解温度以上の温度に加熱すると共に、強いせん断力が付与されるホモジナイザーや圧力吐出型分散機を用いて分散処理する。上記処理を経ることにより、離型剤分散液が得られる。分散処理の際、ポリ塩化アルミニウム等の無機化合物を分散液に添加してもよい。望ましい無機化合物としては、例えば、ポリ塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、高塩基性ポリ塩化アルミニウム(BAC)、ポリ水酸化アルミニウム、塩化アルミニウム等が挙げられる。これらの中でも、ポリ塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム等が望ましい。上記離型剤分散液は乳化凝集法に用いられるが、トナーを懸濁重合法により製造する際にも上記離型剤分散液を用いてもよい。
分散処理により、体積平均粒子径が1μm以下の離型剤粒子を含む離型剤分散液が得られる。なお、より望ましい離型剤粒子の体積平均粒子径は、100nm以上500nm以下である。
体積平均粒子径が100nm未満では、使用される結着樹脂の特性にも影響されるが、一般的に離型剤成分がトナー中に取り込まれにくくなる。また、500nmを超える場合には、トナー中の離型剤の分散状態が不十分となる場合がある。
着色剤分散液の調製は、公知の分散方法が利用でき、例えば回転せん断型ホモジナイザーや、メディアを有するボールミル、サンドミル、ダイノミル、アルティマイザーなどの一般的な分散手段を採用することができ、なんら制限されるものではない。着色剤は、水中にイオン性界面活性剤や高分子酸や高分子塩基などの高分子電解質と共に分散される。分散させた着色剤粒子の体積平均粒子径は1μm以下であればよいが、80nm以上500nm以下の範囲であれば、凝集性を損なうことなく且つトナー中の着色剤の分散が良好で望ましい。
(凝集工程)
前記凝集工程においては、樹脂粒子の分散液、着色剤分散液、離型剤分散液等を混合して混合液とし、樹脂粒子のガラス転移温度以下の温度で加熱して凝集させ、凝集粒子を形成する。凝集粒子の形成は、攪拌下、混合液のpHを酸性にすることによってなされる場合が多い。pHとしては、2以上7以下の範囲が望ましく、この際、凝集剤を使用することも有効である。
なお、凝集工程において、離型剤分散液は、樹脂粒子分散液等の各種分散液とともに一度に添加・混合してもよいし、複数回に分割して添加しても良い。
凝集剤としては、前記分散剤に用いる界面活性剤と逆極性の界面活性剤、無機金属塩の他、2価以上の金属錯体が好適に用いられる。特に、金属錯体を用いた場合には界面活性剤の使用量を低減でき、帯電特性が向上するため特に望ましい。
前記無機金属塩としては、特に、アルミニウム塩およびその重合体が好適である。より狭い粒度分布を得るためには、無機金属塩の価数が1価より2価、2価より3価、3価より4価の方が、また、同じ価数であっても重合タイプの無機金属塩重合体の方が、より適している。
本実施形態においては、アルミニウムを含む4価の無機金属塩の重合体を用いることが、狭い粒度分布を得るためには望ましい。
また、前記凝集粒子が所望の粒子径になったところで樹脂粒子分散液を追添加することで(被覆工程)、コア凝集粒子の表面を樹脂で被覆した構成のトナーを作製してもよい。この場合、離型剤や着色剤がトナー表面に露出しにくくなるため、帯電性や現像性の観点で望ましい構成である。追添加する場合、追添加前に凝集剤を添加したり、pH調整を行ってもよい。
(融合工程)
融合工程においては、前記凝集工程に準じた攪拌条件下で、凝集粒子の懸濁液のpHを3以上9以下の範囲に上昇させることにより凝集の進行を止め、前記樹脂のガラス転移温度以上の温度で加熱を行うことにより凝集粒子を融合させる。また、前記樹脂で被覆した場合には、該樹脂も融合しコア凝集粒子を被覆する。前記加熱の時間としては、融合がされる程度行えばよく、0.5時間以上10時間以下程度行えばよい。
融合後に冷却し、融合粒子を得る。また冷却の工程で、樹脂のガラス転移温度近傍(ガラス転移温度±10℃の範囲)で冷却速度を落とす、いわゆる徐冷をすることで結晶化を促進してもよい。
融合して得た融合粒子は、ろ過などの固液分離工程や、必要に応じて洗浄工程、乾燥工程を経てトナー粒子とされる。
(外添工程)
得られたトナー粒子には、流動化剤や助剤等の外添剤が添加処理される。外添剤としては、上述の公知の粒子が使用される。
これらは、例えばV型ブレンダーやヘンシェルミキサー、レディゲミキサー等によって行うことができ、段階を分けて付着させることが可能となる。トナー粒子に上記成分を外添することで、本実施形態のトナーが得られる。
<静電荷現像用現像剤>
本実施形態の静電荷現像用現像剤(以下、単に「現像剤」と称することがある。)は、本実施形態のトナーを含むものであれば特に限定されず一成分現像剤あるいは二成分現像剤のいずれであってもよい。二成分現像剤として用いる場合にはトナーと、キャリアとを混合して使用される。
二成分現像剤に使用し得るキャリアとしては、特に制限はなく、公知のキャリアが用いられる。例えば酸化鉄、ニッケル、コバルト等の磁性金属、フェライト、マグネタイト等の磁性酸化物や、これら芯材表面に樹脂被覆層を有する樹脂コートキャリア、磁性分散型キャリア等が挙げられる。またマトリックス樹脂に導電材料などが分散された樹脂分散型キャリアであってもよい。
キャリアに使用される被覆樹脂・マトリックス樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルエーテル、ポリビニルケトン、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、スチレン−アクリル酸共重合体、オルガノシロキサン結合からなるストレートシリコーン樹脂またはその変性品、フッ素樹脂、ポリエステル、ポリカーボネート、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等が例示されるが、これらに限定されるものではない。
導電材料としては、金、銀、銅といった金属やカーボンブラック、更に酸化チタン、酸化亜鉛、硫酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、チタン酸カリウム、酸化スズ、カーボンブラック等が例示されるが、これらに限定されるものではない。
またキャリアの芯材としては、鉄、ニッケル、コバルト等の磁性金属、フェライト、マグネタイト等の磁性酸化物、ガラスビーズ等が挙げられるが、キャリアを磁気ブラシ法に用いるためには、磁性材料であってもよい。
キャリアの芯材の体積平均粒径としては、一般的には10μm以上500μm以下であり、30μm以上100μm以下であってもよい。
またキャリアの芯材の表面を樹脂被覆するには、前記被覆樹脂、および必要に応じて各種添加剤を適当な溶媒に溶解した被覆層形成用溶液により被覆する方法が挙げられる。溶媒としては、特に限定されるものではなく、使用する被覆樹脂、塗布適性等を勘案して選択すればよい。
具体的な樹脂被覆方法としては、キャリアの芯材を被覆層形成用溶液中に浸漬する浸漬法、被覆層形成用溶液をキャリアの芯材表面に噴霧するスプレー法、キャリアの芯材を流動エアーにより浮遊させた状態で被覆層形成用溶液を噴霧する流動床法、ニーダーコーター中でキャリアの芯材と被覆層形成用溶液とを混合し、溶剤を除去するニーダーコーター法が挙げられる。
前記二成分現像剤におけるトナーとキャリアとの混合比(重量比)としては、トナー:キャリア=1:100乃至30:100程度の範囲であってもよく、3:100乃至20:100程度の範囲であってもよい。
<画像形成方法及び画像形成装置>
本実施形態の画像形成方法は、(a)潜像保持体表面に静電荷像を形成する潜像形成工程、(b)前記潜像保持体表面に形成された静電荷像を本実施形態の現像剤により現像してトナー像を形成する現像工程、(c)前記潜像保持体表面に形成されたトナー像を被転写体表面に転写する転写工程、及び、(d)前記被転写体表面に転写されたトナー像を最大圧力が1MPa以上10MPa以下で加圧定着する定着工程を含む。
また、本実施形態の画像形成装置は、潜像保持体、前記潜像保持体表面に静電荷像を形成する潜像形成手段、前記潜像保持体表面に形成された静電荷像を本実施形態の現像剤により現像してトナー像を形成する現像手段、前記潜像保持体表面に形成されたトナー像を被転写体表面に転写する転写手段、及び、前記被転写体表面に転写されたトナー像を最大圧力が1MPa以上10MPa以下で加圧定着する定着手段を含む。
上述の各工程及び手段は、いずれも従来の画像形成方法及び画像形成装置で採用されている公知の方法及び手段により行なうことができる。また、本実施形態において、前記被転写体は、最終の記録媒体であり、中間転写体などを用いる場合には、前記潜像保持体表面に形成されたトナー像は一旦中間転写体に転写された後、最終的に、被転写体に転写され、被転写体表面に転写されたトナー像が被転写体表面に定着される。
さらに、前記画像形成方法は、例えば、潜像保持体表面をクリーニングするクリーニング工程等、上記した工程以外の工程を含むものであってもよく、前記画像形成装置は潜像保持体表面をクリーニングするクリーニング手段等を含むものであってもよい。
前記潜像保持体として電子写真感光体を利用した場合、例えば、以下のように画像形成を行うことができる。まず、電子写真感光体の表面を、コロトロン帯電器、接触帯電器等により一様に帯電した後、露光し、静電荷像を形成する。次いで、表面に現像剤層を形成させた現像ロールと接触若しくは近接させて、静電荷像にトナーの粒子を付着させ、電子写真感光体上にトナー像を形成する。形成されたトナー像は、コロトロン帯電器等を利用して紙等の被転写体表面に転写される。さらに、記録媒体表面に転写されたトナー像は、定着器により定着され、記録媒体に画像が形成される。
なお、前記電子写真感光体としては、一般に、アモルファスシリコン、セレンなど無機感光体、ポリシラン、フタロシアニンなどを電荷発生材料や電荷輸送材料として使用した有機感光体を用いることができるが、特に、長寿命であることからアモルファスシリコン感光体が好ましい。
<定着工程及び定着手段>
本実施形態において、定着工程は加熱なしに加圧することによって行われる。また、定着手段は加熱手段を有していない。
定着圧力は、最大圧力が1MPa以上10MPa以下とされるが、より好ましくは2MPa以上8MPa以下であり、更に好ましくは3MPa以上7MPa以下である。
定着時の圧力(定着圧力)が1MPa以上であると、十分な定着性が得られるので好ましい。また、10MPa以下であると、オフセットの発生等により画像汚れや定着ロール汚染、用紙の巻き付きの発生が少なく、また、定着後の用紙が曲がる(用紙カールという。)といった問題を生じ難いので好ましい。
定着ロールとしては、上記定着圧力が印加可能である範囲で、従来公知の定着ロールを適宜選択して使用することができる。
例えば、円筒の芯金上にフッ素系樹脂(例えばテフロン(登録商標))、シリコーン系樹脂、パーフルオロアルキレート等が被覆された定着ロールが例示でき、また、高い定着圧力を得るためには、SUS製の定着ロールを使用することもできる。定着工程は、一般に2つのロール間に被転写体を通過させることにより行われるが、2つのロールを同一の材料で形成することもできるし、異なる材料で形成してもよい。例えば、SUS/SUS、SUS/シリコン樹脂、SUS/PFA、PFA/PFA等の組み合わせが挙げられる。
定着ロール及び圧力ロール間などの圧力分布は、市販の圧力分布測定センサーにより測定することができ、具体的には、蒲田工業(株)製、ローラー間圧力測定システム等により測定することができる。本実施形態において、加圧定着時の最大圧力とは用紙進行方向における定着ニップ入り口から出口に至る圧力の変化における最大値を表す。
本実施形態において、定着工程は、加熱せずに行われる。ここで、加熱なしに定着が行われるとは、定着手段への直接の加熱手段を有していないことを意味するものである。したがって、他の動力の発する熱等により、機内の温度が環境温度以上となることを妨げるものではない。
定着温度は、15℃以上50℃以下であることが好ましく、15℃以上45℃以下であることがより好ましく、15℃以上40℃以下であることが更に好ましい。
定着温度が上記範囲内であると、良好な定着性を得ることができるので好ましい。
<クリーニング工程及びクリーニング手段>
本実施形態の画像形成方法は、更に転写工程後に、潜像保持体表面に残留するトナーをクリーニングするクリーニング工程を有し、クリーニング工程がブラシにより残留トナーをクリーニングする、ブラシクリーニング工程であることが好ましい。また、本実施形態の画像形成装置は、クリーニング手段を有することが好ましく、クリーニング手段は、ブラシクリーニング手段であることがより好ましい。
感光体上の転写残トナーのクリーニングには、個々のトナーへの応力が少ないブラシクリーニングシステムが適する。また補助的には、押し当て圧力を下げた状態での弾性ブレードを用いてもよいが、クリーニングの主体はブラシでおこなうことが好ましい。
一般に、潜像保持体表面に残留するトナーのクリーニングは、クリーニングブレード又はクリーニングブラシによって行われている。本実施形態では、クリーニングブラシによって残留トナーをクリーニングすることが好ましい。
ブラシクリーニング工程では、残留トナーへの加圧が少なく、感光体への付着を生じることがないので好ましい。一方、ブレードクリーニングの場合には、クリーニングブレードからの応力によって残留トナーが流動化し、感光体へ付着する場合があり、フィルミング等が発生する場合がある。
本実施形態で用いられるブラシクリーニング手段は、ブラシ部材を有するトナー除去部材であり、たとえば刷毛などの固定ブラシや、繊維を円筒状に配し回転させて用いる回転ブラシなど目的に応じた形態をとることができる。また、導電性の繊維を用いて電圧を印加させて用いる導電ブラシも使用できる。
ブラシの繊維としては天然セルロース繊維、レーヨンなどの再生セルロース繊維、ナイロン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエステル繊維、ポリウレタン繊維、ポリオレフィン繊維、アクリル繊維、ポリアミド繊維、ポリアミドイミド繊維、ポリエーテルアミド繊維、ポリフェニレンサルファイド繊維、ポリベンゾイミダゾール繊維、ポリビニル繊維などが挙げられるがこれに限定されるものではない。
また、導電性を付与するために、これらの繊維にはカーボンブラックや酸化金属粉、金属粉、導電性樹脂などを混合してもよい。トナー除去部材のブラシには必要に応じてトナーかきとり部材を配してもよく、トナー除去部材は必要に応じて潜像保持体一本あたりに一つ、又は複数配してもよい。特に好ましい形態としては、潜像保持体に隣接して導電性繊維を円筒状に配したトナー除去部材を設置し、トナー除去部材にはブラシ繊維からトナーを弾き飛ばすフリッカーバーを隣接して設置し、弾き飛ばされたトナーを収容するトナー回収容器を有しているという形態が例示できる。
図2は、本実施形態の画像形成方法を実施可能な画像形成装置の好適な一実施形態の基本構成を概略的に示す断面図である。図2に示す画像形成装置100は、電子写真感光体(潜像保持体)107と、電子写真感光体107を帯電させるコロトロンやスコロトロンなどの帯電装置108と、帯電装置108に接続された電源109と、帯電装置108により帯電される電子写真感光体107を露光して静電荷像を形成する露光装置(潜像形成手段)110と、露光装置110により形成された静電荷像を現像剤により現像してトナー像を形成する現像装置(現像手段)111と、現像装置111により形成されたトナー像を被転写体500に転写する転写装置(転写手段)112と、転写後に電子写真感光体107に残留しているトナーを除去するクリーニング装置113と、除電器114と、定着装置(定着手段)115とを備える。
ここで、図2においてクリーニング装置113は、ブラシクリーニング装置であり、ブラシ部材により、電子写真感光体107に残留しているトナーを除去している。また、定着装置115は、加圧定着装置であり、加温手段を有していない。
画像形成装置100における各装置は、いずれも従来の画像形成装置で採用されているものを適用できる。
なお、本実施形態においては、除電器114が設けられていない画像形成装置であってもよい。また、図2では、帯電装置108は接触型の帯電装置を示しているが、コロトロン帯電器のような非接触型の帯電装置であってもよい。
(被転写体)
本実施形態において、被転写体としては、いずれのものを使用してもよい。本実施形態において、被転写体として、地合い指数が20以上の転写用紙を使用することが好ましい。地合い指数は、23以上であることがより好ましく、25以上であることが更に好ましい。
用紙については、用紙内画像の均一な定着性を実現するためには、地合いむらの低減が重要である。地合いむらが小さくなることによって、トナーが用紙へ圧力定着する際の圧力の分布が小さくなり、小径トナーであっても均一な定着が可能となり、画質と圧力定着性とを両立することが可能となる。
地合い指数画20以上の転写用紙は、地合いむらが小さいので、画質と圧力定着性とを両立することができるので好ましい。
ここで、地合い指数は、以下の方法によって測定する。
M/K Systems, Inc. (MKS社)製の3Dシートアナライザー(M/K950)を使い、そのアナライザーの絞りを直径1.5mmとし、マイクロフォーメーションテスター(MFT)を用いて測定したものである。すなわち、3Dシートアナライザーにおける回転するドラム上にサンプルを取り付け、ドラム軸上に取り付けられた光源と、ドラムの外側に光源と対応して取り付けられたフォトディテクターによって、サンプルにおける局部的な坪量差を光量差として測定する。この時の測定対象範囲は、フォトディテクターの入光部に取り付けられる絞りの径で設定される。次にその光量差(偏差)を増幅し、A/D変換し、64の光測定的な坪量階級に分級し、1回のスキャンで1000000個のデータを取り、そのデータ分のヒストグラム度数を得る。そしてそのヒストグラムの最高度数(ピーク値)を64の微小坪量に相当する階級に分級されたもののうち100以上の度数を持つ階級の数で割り、それを1/100にした値が地合い指数として算出される。地合い指数FIは、以下の式で表される。
FI=((ピーク値(度数))/(100度数以上の階級の数))×(1/100)
転写用紙の地合い指数は、その値が大きい方が紙質にむらが少なく地合いがよいことを示す。
定着媒体である転写用紙の地合いむらを小さくするには、ベース紙のスクリーンや渦流式クリーナーを抄紙機のヘッドボックスの直前に設置し、原質の流動方向が一定とならないようにしたり、グアルガム、ロカストビーンガム、マンノガラクタン、脱アセチル化カラヤガム、アルギン酸塩、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロースなど公知の添加薬品を用いて原質のフロック化を管理する方法などがあるが、これらに限定されるものではない。
またベース紙に塗工層を設けることによっても地合いむらを小さくすることができる。塗工紙における塗工層は、転写用紙の平滑性、均一性、不透明性、白色度を高め、強度を補強し、転写用紙の画像形成適性を高めるために形成される。塗工層は、主に顔料、顔料分散剤、バインダー樹脂などから構成される。顔料としては、カオリンクレー、デラミネーテッドクレー、ジョージアクレー、チャイナクレー、炭酸カルシウム、サチンホワイト、酸化チタン、水酸化アルミニウムなどが用いられる。顔料分散剤には、ピロリン酸ナトリウム、ポリアクリル酸ナトリウム、ヘキサメタリン酸ナトリウム、トリポリリン酸ナトリウム、スチレンーマレイン酸共重合体ナトリウム、などが用いられる。バインダー樹脂としては、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、スチレンブタジエンラテックス、各種デンプン、カゼイン、大豆タンパク、酢酸ビニルラテックス、酢酸ビニルージブチルマレエート共重合体などが用いられる。
これらの塗工は、顔料、バインダーの分散、溶解、調液後、ロールコーター、エアナイフコーター、ロッドコーター、キャストコーターなどを用いて転写用紙に塗工され、赤外線ドライヤー、ドラムドライヤー、エアキャップドライヤー、エアホイルドライヤー、エアコンベアドライヤーなどによって乾燥処理される。
平均的な質量比は、原紙70%に対し、顔料25%、バインダー樹脂5%前後である。
本実施形態の画像形成方法に使用する転写用紙は、通常、木材パルプを主原料として形成され、転写用紙中には填料を配合する。ここで使用する填料は、重質若しくは軽質炭酸カルシウム、タルク、カオリン、クレー、二酸化チタン、ゼオライト、ホワイトカーボン等の白色填料であり、中でも、色材の発色性が良好であるところから、炭酸カルシウムが好ましい。この填料は、転写用紙の空隙を増加させ、また、不透明性を向上させるため、好ましくは5質量%以上30質量%以下、より好ましくは10質量%以上25質量%以下の範囲で配合する。配合量が30質量%以下であると、転写用紙の強度が高く、紙粉を発生しにくいので好ましい。
以下、実施例および比較例を挙げ、本実施形態をより具体的に詳細に説明するが、本実施形態は以下の実施例に限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」及び「%」は質量基準である。
<2−メチル−2−[N−(tert−ブチル)−N−(1−ジエトキシホスホリル−2,2−ジメチルプロピル)−アミノキシ]−プロピオン酸(MBPAP)の合成>
窒素パージした還流冷却管付ガラス容器に500部の脱ガスしたトルエンと35.9部のCuBrと、15.9部の銅粉末、86.7部のN,N,N’,N’,N”−ペンタメチルジエチレントリアミンとを導入し、撹拌しながら580部の脱ガスしたトルエンと42.1部の2−ブロモ−2−メチルプロピオン酸と78.9部のN−tert−ブチル−N−(1−ジエチルホスホノ−2,2−ジメチルプロピル)ニトロキシドを導入し90分間室温にて撹拌した。その後、反応媒体をろ過し、さらにトルエンろ過物をNH4Cl飽和水溶液で2回洗浄した。得られた固体をペンタンで洗浄し、真空乾燥を行い2−メチル−2−[N−(tert−ブチル)−N−(1−ジエトキシホスホリル−2,2−ジメチルプロピル)−アミノキシ]−プロピオン酸(MBPAP)を得た。
調製したMBPAPの質量分析法で求めたモル質量は381.44g/mol(C1736NO6P)であり、目的物であることを確認した。
<ジビニルアジペート−MBPAPアダクト(DABA)の合成>
窒素パージした還流冷却管付ガラス容器に上記で合成したMBPAP126部およびジビニルアジペート28.5部、トルエン230部を導入し80℃、4時間反応を進行させた後、室温まで冷却しジビニルアジペート-MBPAPアダクト(DABA)を調整し、両末端をニトロキシド基によりキャップしたトリブロック重合用活性リビングドーマントを作製した。
<離型剤粒子分散液の調製>
・エステルワックス(日油(株)製:WE−2、融点65℃):50部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製:ネオゲンRK):5部
・イオン交換水:200部
以上を混合し、95℃に加熱して、ホモジナイザー(IKA社製:ウルトラタラックスT50)を用いて分散した後、マントンゴーリン高圧ホモジナイザー(ゴーリン社製)で分散処理し、平均粒子径が230nmである離型剤を分散させてなる離型剤粒子分散液(離型剤濃度:20%)を調製した。
<着色剤粒子分散液の調製>
・シアン顔料(大日精化工業(株)製、Pigment Blue 15:3(銅フタロシアニン)):1,000部
・アニオン界面活性剤(第一工業製薬(株)製:ネオゲンR):150部
・イオン交換水:9,000部
以上を混合し、溶解し、高圧衝撃式分散機アルティマイザー((株)スギノマシン製、HJP30006)を用いて約1時間分散して着色剤(シアン顔料)を分散させてなる着色剤粒子分散液を調製した。着色剤粒子分散液における着色剤(シアン顔料)の平均粒子径は、0.15μm、着色剤粒子濃度は23%であった。
(ABA型トリブロック共重合体1の合成)
還流冷却管、窒素導入管、撹拌機を取り付けたガラス容器にブチルアクリレートモノマー33.8部と上記DABAトルエン溶液を1.55部添加し、窒素気流下80℃にてよく混合し、温度を110℃に昇温させて8時間ブチルアクリレートモノマーを重合した(ブロックB)。分子量をGPCにて随時測定したところ数平均分子量が53378でありその理論値52000と5%以内のずれであり良好なリビング制御性を示した。
その後、温度を80℃に低下した後、スチレンとアクリル酸モノマー混合物(重量比スチレン97部、アクリル酸3部)を66.2部滴下し再び温度を110℃に昇温し重合を更に8時間継続し鎖延長を行った(ブロックA)。重合体の分子量を測定したところ全体数平均分子量が158000となり、上記ブロックBの分子量を差し引いたスチレン・アクリル酸共重合体であるブロックAに由来する合計数平均分子量が104622となり理論値101970と5%以内の相違であり良好な鎖延長が行われた。この場合、ブロックAはブロックBの両末端より鎖延長が行われているため上記合計数平均分子量とは2ユニットのAブロックの合計分子量でありAブロック1ユニットあたりの数平均分子量は52311となる。また、AブロックとBブロックの数平均分子量の比(A/B)は1.96となった。
上記重合物をTHF225部に溶解して取り出し、メタノールに滴下してブロック共重合体を再沈殿させた後、沈殿物をろ過し、さらにメタノールで洗浄を繰り返した後、40℃にて真空乾燥を行いトリブロック共重合体1を得た。
乾燥後のトリブロック共重合体1をDSC測定したところAブロックに由来するTgは103℃、Bブロックに由来するTgは−55℃であった。
(ABA型トリブロック共重合体2の合成)
ブチルアクリレートモノマーを53.8部、DABAトルエン溶液を1.84部、スチレン・アクリル酸モノマー混合物を46.2部使用した以外はトリブロック共重合体1と同様にして、トリブロック共重合体2を重合した。得られた全体数平均分子量は131400(理論値130000)、Aブロック数平均分子量 60755(理論値60108)、Bブロック数平均分子量 70645(理論値69892)、A/B 0.86であった。
更にAブロック由来のTgは103℃、Bブロック由来のTgは−55℃であった。
(ABA型トリブロック共重合体3の合成)
ブチルアクリレートモノマーを2−エチルヘキシルアクリレート20部、DABAトルエン溶液を1.59部、スチレン・アクリル酸モノマー混合物を80部に変更した以外はトリブロック共重合体1と同様にして、トリブロック共重合体3を重合した。得られた全体数平均分子量は153000(理論値150000)、Aブロック数平均分子量 122400(理論値 120000)、Bブロック数平均分子量 30600(理論値30000)、A/B 4.0であった。
更にAブロック由来のTgは103℃、Bブロック由来のTgは−70℃であった。
(ABA型トリブロック共重合体4の合成)
ブチルアクリレートモノマーを2−エチルヘキシルアクリレート27.3部、DABAトルエン溶液を4.35部、スチレン・アクリル酸モノマー混合物を72.8部に変更した以外はトリブロック共重合体1と同様にして、トリブロック共重合体4を重合した。得られた全体数平均分子量は56500(理論値55000)、Aブロック数平均分子量 41105(理論値 40014)、Bブロック数平均分子量 15395(理論値14986)、A/B 2.67であった。
更にAブロック由来のTgは103℃、Bブロック由来のTgは−70℃であった。
(ABA型トリブロック共重合体5の合成)
ブチルアクリレートモノマーをドデシルアクリレート33.3部、DABAトルエン溶液を0.53部、スチレン・アクリル酸モノマー混合物を66.7部に変更した以外はトリブロック共重合体1と同様にして、トリブロック共重合体5を重合した。得られた全体数平均分子量は453500(理論値450000)、Aブロック数平均分子量 302333(理論値 300000)、Bブロック数平均分子量151167(理論値150000)、A/B 2.0であった。
更にAブロック由来のTgは103℃、Bブロック由来のTgは−20℃であった。
(ABA型トリブロック共重合体6の合成)
ブチルアクリレートモノマーをステアリルアクリレートモノマー・ベヘニルアクリレートモノマー混合物(ステアリルアクリレートモノマー20部、ベヘニルアクリレートモノマー80部)22.5部、DABAトルエン溶液を1.03部、スチレン・アクリル酸モノマー混合物を77.6部に変更した以外はトリブロック共重合体1と同様にして、トリブロック共重合体6を重合した。得られた全体数平均分子量は233000(理論値232000)、Aブロック数平均分子量 180758(理論値 179982)、Bブロック数平均分子量52242(理論値52018)、A/B 3.46であった。
更にAブロック由来のTgは103℃、Bブロック由来のTgは−70℃であった。
[実施例1]
(トナー1の製造)
上記で調整したABA型トリブロック共重合体1 100部とパラフィン系プロセスオイル(ダイアナプロセスオイルPW90)50部とをベンチニーダー(入江商会 PBV−01)にて155℃で混錬した後、混錬した樹脂400部にソルビタンセスキオレートを 8.0部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.8部を溶解したメチルエチルケトン(MEK)120部を添加し、還流冷却管、攪拌機、イオン交換水滴下装置、加熱装置の付いた反応器に投入後、65℃にてよく混合した。その後、65℃にて1時間加熱混合を行った後1,000部のイオン交換水を1g/minの速度で滴下し、ブロック共重合樹脂(1)の転相乳化を行った。さらに転相乳化物を冷却し、エバポレーターを用い、60℃減圧下において、乳化液からMEKを除去し樹脂粒子分散液(1)を得た。
得られた樹脂粒子分散液(1)中の樹脂粒子の体積平均粒子径は320nm、固形分濃度は42.5%であった。
<トナー粒子(1)の製造>
・樹脂粒子分散液(1):565部(固形分240部)
・着色剤粒子分散液:22.87部(固形分5.3部)
・離型剤粒子分散液:50部(固形分10部)
上記原料の内、樹脂粒子分散液(1)158部(固形分67部)を残して、上記原料を円筒ステンレス容器に入れ、Ultraturraxにより8,000rpmでせん断力を加えながら30分間分散混合した。ついで、凝集剤としてポリ塩化アルミニウムの10%硝酸水溶液0.14部を滴下した。またこの際、原料分散液のpHは4.2〜4.5の範囲に制御した。必要に応じて、0.3Nの硝酸や1Nの水酸化ナトリウム水溶液でpH調整を行った。その後、撹拌装置、温度計を備えた重合釜に原料分散液を移し加熱し、40℃にて付着凝集粒子の成長を促進させ、体積平均粒子径が5.0μmになった時点で、先に取り分けた樹脂粒子分散液(1)158部を徐々に後添加し、温度を50℃まで昇温させ、粒子径を6.1μmとした。さらにpHを7.5に上げた後、98℃まで昇温させ98℃で6時間保持した後pHを6.5まで徐々に下げた後、加熱を止め、放冷した。その後45μmメッシュで篩分し、水洗を繰り返した後凍結乾燥機で乾燥しトナー粒子(1)を得た。
コールターカウンターを用いて最終トナー粒子の粒度分布を測定した結果、体積平均粒子径が6.0μm、体積平均粒子径分布が1.22であった。
測定された最終トナー粒子の粒度分布を、分割された粒度範囲(チャンネル)に対し、個々のトナー粒子の体積について小径側から累積分布を描き、累積16%となる粒径を、体積平均粒子径D16vと定義し、累積50%となる粒径を、体積平均粒子径D50vと定義する。これに準じて、累積84%となる粒径を、体積平均粒子径D84vと定義する。この際、体積平均粒子径分布(GSDv)は、(D84v/D16v)1/2として定義する。
このトナー粒子(1)に外添剤として、ヘキサメチルジシラザン処理したシリカ(平均粒径40nm)0.5%、メタチタン酸にイソブチルトリメトキシシラン50%処理後焼成して得られたチタン化合物(平均粒径30nm)0.7%を加え(何れもトナー粒子に対する質量比)、75Lヘンシェルミキサーにて10分間混合し、その後、風力篩分機ハイボルター300(新東京機械社製)にて篩分し、トナー(1)を作製した。
(現像剤(1)の作製)
体積平均粒子径50μmのフェライトコア100部に対して、0.15部のポリフッ化ビニリデン樹脂、及び、1.35部のメチルメタアクリレートとトリフロロエチレンとの共重合体(重合比(質量基準)80:20)樹脂をニーダー装置を用いフェライトコアにコーティングし、キャリアを作製した。得られたキャリアとトナー(1)とを、それぞれ100部:8部の割合で2リッターのVブレンダーで混合し、現像剤(1)を作製した。
(評価)
上記現像剤(1)を使用し、富士ゼロックス(株)製 DocuPrintC2425改造機を用いてトナーの評価を行った。このプリンターは、感光体上の転写残トナーのクリーニングにブラシクリーナーを用いるようになっている。
また、定着機については最大定着圧力を調整できる2ロール型の定着機を改造し、さらに、画像側圧力ロールをSUS管にテフロン(登録商標)をコートした高硬度ロールに変更した。また、被転写体として普通紙(富士ゼロックス 社製C2紙)を用いた。定着条件は、表1に示す通りとした。
定着画像に対して下記評価を実施した。得られた結果を表1に示す。
−定着グロスむら−
面積率95%に調整したソリッド画像(5cmx5cm)を用いてその定着後の画像グロスの均一性を目視にて観察を行い以下の評価を行った。
<評価基準>
○:全体的にグロスが均一または軽微なむらが観察されるものの実用上問題ないレベル
×:画像のグロスにむらがあり実用上問題のあるレベル
−テープ剥離−
面積率95%に調整したソリッド画像(5cmx5cm)を用いてセロハンテープ(「CT24」,ニチバン(株)製)を用い、画像部に指の腹で密着させた後剥離した。その後剥離したテープの粘着面に画像の転移有無を目視にて観察し以下の評価を行った。
<評価基準>
○:テープの粘着面への画像転移が認められない、またはわずかに転移は認められるが実用上問題ないレベル
×:テープ粘着面に画像転移が認められ実用上問題のあるレベル
−画像スクラッチ−
JIS K5400に基づく鉛筆引っかき試験を行い、その鉛筆硬度により以下の判定を行った。
<評価基準>
○:筆硬度H以上でまったく問題ないレベル
×:鉛筆硬度H未満で実用上問題なレベル
[実施例2]
上記実施例1と同様に、ABA型トリブロック共重合体1の替わりにABA型トリブロック共重合体2を100部、プロセスオイル成分としてパラフィン系プロセスオイル(ダイアナプロセスオイルPW90)30部を使用して樹脂粒子分散液(2)を得た。得られた樹脂粒子分散液(2)中の樹脂粒子の体積平均粒子径は298nm,固形分濃度は42.3%であった。
<トナー粒子(2)の製造>
実施例1と同様に樹脂粒子分散液(1)の替わりに樹脂粒子分散液(2)を使用しトナー粒子(2)を得た。その体積平均粒子径は6.1μm、体積平均粒子径分布は1.25であった。
更にトナー粒子(1)をトナー粒子(2)に変更した以外は実施例1と同様にしてトナー(2)を作製し、トナー(1)をトナー(2)に替えて実施例1と同様にして現像剤(2)を作製した。
得られた現像剤(2)を用いて実施例1と同様に評価した。得られた結果を表1に示す。
[実施例3]
上記実施例1と同様に、ABA型トリブロック共重合体1の替わりにABA型トリブロック共重合体3を100部、プロセスオイル成分としてパラフィン系プロセスオイル(ダイアナプロセスオイルPW90)とナフテン系プロセスオイル(ダイアナプロセスオイルNP23)の混合物(PW90 80部、NP23 20部)を10部を使用して樹脂粒子分散液(3)を得た。得られた樹脂粒子分散液(3)中の樹脂粒子の体積平均径は328nm,固形分濃度は42.3%であった。
<トナー粒子(3)の製造>
実施例1と同様に樹脂粒子分散液(1)の替わりに樹脂粒子分散液(3)を使用しトナー粒子(3)を得た。その体積平均粒子径は6.2μm、体積平均粒子径分布は1.23であった。
更にトナー粒子(1)をトナー粒子(3)に変更した以外は実施例1と同様にしてトナー(3)を作製し、トナー(1)をトナー(3)に替えて実施例1と同様にして現像剤(3)を作製した。
得られた現像剤(3)を用いて実施例1と同様に評価した。得られた結果を表1に示す。
[実施例4]
上記実施例1と同様に、ABA型トリブロック共重合体1の替わりにABA型トリブロック共重合体4を100部、プロセスオイル成分としてパラフィン系プロセスオイル(ダイアナプロセスオイルPW90)5部を使用して樹脂粒子分散液(4)を得た。得られた樹脂粒子分散液(4)中の樹脂粒子の体積平均径は354nm,固形分濃度は42.5%であった。
<トナー粒子(4)の製造>
実施例1と同様に樹脂粒子分散液(1)の替わりに樹脂粒子分散液(4)を使用しトナー粒子(4)を得た。その体積平均粒子径は6.5μm、体積平均粒子径分布は1.25であった。
更にトナー粒子(1)をトナー粒子(4)に変更した以外は実施例1と同様にしてトナー(4)を作製し、トナー(1)をトナー(4)に替えて実施例1と同様に現像剤(4)を作製した。
得られた現像剤(4)を用いて実施例1と同様に評価した。得られた結果を表1に示す。
[実施例5]
上記実施例1と同様に、ABA型トリブロック共重合体1の替わりにABA型トリブロック共重合体5を100部、プロセスオイル成分としてパラフィン系プロセスオイル(ダイアナプロセスオイルPW90)50部を使用して樹脂粒子分散液(5)を得た。得られた樹脂粒子分散液(5)中の樹脂粒子の体積平均径は288nm,固形分濃度は42.3%であった。
<トナー粒子(5)の製造>
実施例1と同様に樹脂粒子分散液(1)の替わりに樹脂粒子分散液(5)を使用しトナー粒子(5)を得た。その体積平均粒子径は6.2μm、体積平均粒子径分布は1.25であった。
更にトナー粒子(1)をトナー粒子(5)に変更した以外は実施例1と同様にしてトナー(5)を作製し、トナー(1)をトナー(5)に替えて実施例1と同様に現像剤(5)を作製した。
得られた現像剤(5)を用いて実施例1と同様に評価した。得られた結果を表1に示す。
[実施例6]
上記実施例1と同様に、ABA型トリブロック共重合体1の替わりにABA型トリブロック共重合体6を100部、プロセスオイル成分としてパラフィン系プロセスオイル(ダイアナプロセスオイルPW90)50部を使用して樹脂粒子分散液(6)を得た。得られた樹脂粒子分散液(6)中の樹脂粒子の体積平均径は274nm,固形分濃度は42.4%であった。
<トナー粒子(6)の製造>
実施例1と同様に樹脂粒子分散液(1)の替わりに樹脂粒子分散液(6)を使用しトナー粒子(6)を得た。その体積平均粒子径は6.3μm、体積平均粒子径分布は1.23であった。
更にトナー粒子(1)をトナー粒子(6)に変更した以外は実施例1と同様にしてトナー(6)を作製し、トナー(1)をトナー(6)に替えて実施例1と同様に現像剤(6)を作製した。
得られた現像剤(6)を用いて実施例1と同様に評価した。得られた結果を表1に示す。
[比較例1]
酸化ポリエチレン(平均分子量4000、酸価20mgKOH/g)100部、マグネタイト(EPT1000 戸田工業製)50部を140℃にて溶融混合後に粉砕機にて粉砕し体積平均粒子径10.5μmの粉体を得た。この粉体をカオリン(Hカオリン、土屋カオリン製)2.5部、スチレンブタジエン共重合体(ブタジエン含有量15% 電気化学工業製4544)50部、キシレン 250部の混合溶液中に分散した後、スプレードライヤーにて乾燥を行い(入口温度150℃、出口温度100℃)体積平均粒子径13.0μmのトナー(7)を作成した。得られたトナー(7)を実施例1と同様にキャリアと混合し現像剤(7)を調製した。
得られた現像剤(7)を用いて実施例1と同様に評価した。得られた結果を表1に示す。
[比較例2]
上記実施例1と同様に、ABA型トリブロック共重合体1を100部を用い、プロセスオイル成分は使用せずに(ベンチニーダー工程も除く)樹脂粒子分散液(8)を得た。得られた樹脂粒子分散液(8)中の樹脂粒子の体積平均径は450nm,固形分濃度は44.3%であった。
<トナー粒子(8)の製造>
実施例1と同様に樹脂粒子分散液(1)の替わりに樹脂粒子分散液(8)を使用しトナー粒子(8)を得た。その体積平均粒子径は6.8μm、体積平均粒子径分布は1.30であった。
更にトナー粒子(1)をトナー粒子(8)に変更した以外は実施例1と同様にしてトナー(8)を作製し、トナー(1)をトナー(8)に替えて実施例1と同様に現像剤(8)を作製した。
得られた現像剤(8)を用いて実施例1と同様に評価した。得られた結果を表1に示す。
100 画像形成装置
107 電子写真感光体(像保持体)
108 帯電装置
109 電源
110 露光装置(潜像形成手段)
111 現像装置(現像手段)
112 転写装置(転写手段)
113 クリーニング装置
114 除電器
115 定着装置(定着手段)
500 転写体

Claims (6)

  1. スチレン系モノマー由来の繰り返し単位を含む重合体構造を有するAブロックとそのガラス転移温度(Tg)が-10℃以下を示す重合体構造を有するBブロックとを有し数平均分子量が50000以上500000以下のABA型トリブロック共重合体と、パラフィン系オイル、ナフテン系オイル及び芳香族系オイルからなる群より選択される少なくとも一種と、を含む静電荷現像用トナー。
  2. 前記Bブロックが、(メタ)アクリル系モノマー由来の繰り返し単位を含む重合体構造を有する請求項1に記載の静電荷現像用トナー。
  3. 前記Aブロックのガラス転移温度Tg(A)と前記Bブロックのガラス転移温度Tg(B)とが、Tg(A)≧Tg(B)+80℃の関係を満たす請求項1又は請求項2に記載の静電荷現像用トナー。
  4. 前記ABA型トリブロック共重合体に含まれる、前記Aブロックの数平均分子量Aと前記Bブロックの数平均分子量Bとの比A/Bが0.4以上4以下である請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の静電荷現像用トナー。
  5. 請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の静電荷現像用トナーを含む静電荷現像用現像剤。
  6. 潜像保持体表面に静電荷像を形成する潜像形成工程と、
    前記潜像保持体表面に形成された静電荷像を請求項5に記載の静電荷現像用現像剤により現像してトナー像を形成する現像工程と、
    前記潜像保持体表面に形成されたトナー像を被転写体表面に転写する転写工程と、
    前記被転写体表面に転写されたトナー像を最大圧力が1MPa以上10MPa以下で加圧定着する定着工程と、を含む画像形成方法。
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