(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024175433
(43)【公開日】2024-12-18
(54)【発明の名称】静電潜像現像用トナー、画像形成方法および画像形成装置
(51)【国際特許分類】
G03G 9/097 20060101AFI20241211BHJP
G03G 9/08 20060101ALI20241211BHJP
G03G 9/087 20060101ALI20241211BHJP
G03G 8/00 20060101ALI20241211BHJP
【FI】
G03G9/097 365
G03G9/08 381
G03G9/087 331
G03G9/097 374
G03G8/00
【審査請求】未請求
【請求項の数】14
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023093223
(22)【出願日】2023-06-06
(71)【出願人】
【識別番号】000001270
【氏名又は名称】コニカミノルタ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002952
【氏名又は名称】弁理士法人鷲田国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】柴田 幸治
(72)【発明者】
【氏名】伊藤 奈津紀
(72)【発明者】
【氏名】野宮 誠
(72)【発明者】
【氏名】長澤 寛
(72)【発明者】
【氏名】大浦 麗仁
(72)【発明者】
【氏名】松原 政治
【テーマコード(参考)】
2H500
【Fターム(参考)】
2H500AA01
2H500AA08
2H500AA09
2H500BA03
2H500CA06
2H500CA30
2H500CA40
2H500CB04
2H500EA42C
2H500EA46C
2H500EA52D
2H500FA13
(57)【要約】
【課題】汎用のニスおよび離型剤を用いたときにも、ニスの塗布性および密着性を高めることができる静電潜像現像用トナーを提供すること。
【解決手段】本発明の静電潜像現像用トナーは、結着樹脂と、離型剤と、炭素数16以上35以下の飽和炭化水素化合物と、を母体粒子に含む。前記飽和炭化水素化合物の含有量は、前記静電潜像現像用トナーの全質量に対して1ppm以上1000ppm以下である。
【選択図】
図3
【特許請求の範囲】
【請求項1】
炭素数16以上35以下の飽和炭化水素化合物を静電潜像現像用トナーの全質量に対して1ppm以上1000ppm以下含有する、
静電潜像現像用トナー。
【請求項2】
前記飽和炭化水素化合物の含有量は、前記静電潜像現像用トナーの全質量に対して100ppm以上900ppm以下である、請求項1に記載の静電潜像現像用トナー。
【請求項3】
離型剤として炭素数36以上76以下の炭化水素ワックスを含む、請求項1に記載の静電潜像現像用トナー。
【請求項4】
結着樹脂としてポリエステル樹脂を含む、請求項1に記載の静電潜像現像用トナー。
【請求項5】
粉砕トナーである、請求項1に記載の静電潜像現像用トナー。
【請求項6】
外添剤としてチタン酸ストロンチウムを含む、請求項1に記載の静電潜像現像用トナー。
【請求項7】
前記チタン酸ストロンチウムは、個数平均一次粒子径が20nm以上200nm以下の粒子である、請求項6に記載の静電潜像現像用トナー。
【請求項8】
前記チタン酸ストロンチウムは、個数平均一次粒子径が30nm以上150nm以下の粒子である、請求項6に記載の静電潜像現像用トナー。
【請求項9】
請求項1~8のいずれか1項に記載の静電潜像現像用トナーを記録媒体に付着させる工程と、
前記付着させた静電潜像現像用トナーを前記記録媒体に定着させる工程と、
を有する、画像形成方法。
【請求項10】
前記定着させる工程は、前記静電潜像現像用トナーを2段階で前記記録媒体に定着させる工程である、請求項9に記載の画像形成方法。
【請求項11】
前記定着させる工程は、前記静電潜像現像用トナーが付着した記録媒体に、非回転のパッドにより形成された面状のニップ部を通過させて、前記静電潜像現像用トナーを前記記録媒体に定着させる工程である、請求項9に記載の画像形成方法。
【請求項12】
前記ニップ部は、前記パッドと加圧ローラーとが、回転するエンドレスベルトを挟み込んで形成されており、
前記定着させる工程において、前記エンドレスベルトを、前記エンドレスベルトの内周面に当接する加熱ローラーにより加熱する、
請求項11に記載の画像形成方法。
【請求項13】
前記静電潜像現像用トナーの定着により形成されたトナー画像の表面にニスを付与して、ニスコートを形成する工程を有する、
請求項9に記載の画像形成方法。
【請求項14】
請求項1~8のいずれか1項に記載の静電潜像現像用トナーを記録媒体に付着させる付着部と、
前記付着させた静電潜像現像用トナーを前記記録媒体に定着させる定着部と、
を有する、画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、静電潜像現像用トナー、画像形成方法および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【0002】
画像品位や耐久性の向上を目的として、トナーにより形成した画像にニスコートを施すことがある。一方で、ニスコートに用いられるニスは、離型剤としてトナーに含まれるワックスとの親和性が低く、そのためニスコートが塗布時にはじかれやすかったり、コート後の密着性が低かったりするという問題がある。
【0003】
上記の問題を解決するため、特許文献1には、特定の重合性化合物を配合したニスを使用することで、ニスのはじきを抑制しつつ密着性を高めることができると記載されている。特許文献1には、このニスを用いるときはトナーの離型剤としてイソパラフィンを使用することが好ましいと記載されている。
【0004】
また、特許文献2には、極性基を有するワックスをトナーの離型剤として用いることで、ワニスのはじきを抑制しつつ密着性を高めることができると記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2012-078565号公報
【特許文献2】特開2011-191536号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
特許文献1および特許文献2に記載のように、ニスのはじきを抑制して塗布性を高め、なおかつニスの密着性も高める方法が検討されている。しかし、本発明者らの知見によると、特許文献1および特許文献2に記載の方法は、ニスの塗布性および密着性のいずれか一方または両方が十分に高められていなかった。
【0007】
また、特許文献1は特定のニスの使用を前提とするものであり、これ以外のニスを使用したときには塗布性および密着性は向上されない。また、特許文献2は特定の離型剤の使用を前提とするものであるが、このような特殊な離型剤には、離型剤に通常要求される耐オフセット性や、定着時の離型性などが低いという問題がある。
【0008】
本発明は上記問題に鑑みなされたものであり、汎用のニスおよび離型剤を用いたときにも、ニスの塗布性および密着性を高めることができる静電潜像現像用トナー、当該静電潜像現像用トナーを用いた画像形成方法、および当該静電潜像現像用トナーを用いて画像を形成する画像形成装置を提供することを、その目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記目的を達成するための本発明の一態様は、下記[1]~[8]の静電潜像現像用トナーに関する。
[1]炭素数16以上35以下の飽和炭化水素化合物を静電潜像現像用トナーの全質量に対して1ppm以上1000ppm以下含有する、
静電潜像現像用トナー。
[2]前記飽和炭化水素化合物の含有量は、前記静電潜像現像用トナーの全質量に対して100ppm以上900ppm以下である、[1]に記載の静電潜像現像用トナー。
[3]離型剤として炭素数36以上76以下の炭化水素ワックスを含む、[1]または[2]に記載の静電潜像現像用トナー。
[4]結着樹脂としてポリエステル樹脂を含む、[1]~[3]のいずれかに記載の静電潜像現像用トナー。
[5]粉砕トナーである、[1]~[4]のいずれかに記載の静電潜像現像用トナー。
[6]外添剤としてチタン酸ストロンチウムを含む、[1]~[5]のいずれかに記載の静電潜像現像用トナー。
[7]前記チタン酸ストロンチウムは、個数平均一次粒子径が20nm以上200nm以下の粒子である、[6]に記載の静電潜像現像用トナー。
[8]前記チタン酸ストロンチウムは、個数平均一次粒子径が30nm以上150nm以下の粒子である、[6]または[7]に記載の静電潜像現像用トナー。
【0010】
また、上記目的を達成するための本発明の別の態様は、下記[9]~[13]の画像形成方法に関する。
[9][1]~[8]のいずれかに記載の静電潜像現像用トナーを記録媒体に付着させる工程と、
前記付着させた静電潜像現像用トナーを前記記録媒体に定着させる工程と、
を有する、画像形成方法。
[10]前記定着させる工程は、前記静電潜像現像用トナーを2段階で前記記録媒体に定着させる工程である、[9]に記載の画像形成方法。
[11]前記定着させる工程は、前記静電潜像現像用トナーが付着した記録媒体に、非回転のパッドにより形成された面状のニップ部を通過させて、前記前記静電潜像現像用トナーを前記記録媒体に定着させる工程である、[9]または[10]に記載の画像形成方法。
[12]前記ニップ部は、前記パッドと加圧ローラーとが、回転するエンドレスベルトを挟み込んで形成されており、
前記定着させる工程において、前記エンドレスベルトを、前記エンドレスベルトの内周面に当接する加熱ローラーにより加熱する、
[11]に記載の画像形成方法。
[13]前記静電潜像現像用トナーの定着により形成されたトナー画像の表面にニスを付与して、ニスコートを形成する工程を有する、
[9]~[12]のいずれかに記載の画像形成方法。
【0011】
また、上記目的を達成するための本発明の別の態様は、下記[14]の画像形成装置に関する。
[14][1]~[8]のいずれかに記載の静電潜像現像用トナーを記録媒体に付着させる付着部と、
前記付着させた静電潜像現像用トナーを前記記録媒体に定着させる定着部と、
を有する、画像形成装置。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、汎用のニスおよび離型剤を用いたときにも、ニスの塗布性および密着性を高めることができる静電潜像現像用トナー、当該静電潜像現像用トナーを用いた画像形成方法、および当該静電潜像現像用トナーを用いて画像を形成する画像形成装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【
図1】
図1は、熱風による表面処理を行う表面処理装置の例を示す模式図である。
【
図2】
図2は、熱風による表面処理を行う別の表面処理装置の例を示す模式図である。
【
図3】
図3は、画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
【
図4】
図4は、非回転の加圧パッドにより面状の定着ニップを形成する定着装置の概略構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
1.静電潜像現像用トナー
本発明の一実施形態は、感光体などの像担持体に形成された静電荷像(静電潜像)を現像するための静電潜像現像用トナー(以下、単に「トナー」ともいう。)に関する。上記トナーは、一成分系の現像剤であってもよいし、トナー母体粒子とキャリア粒子とを有する二成分系の現像剤であってもよい。
【0015】
上記トナーは、トナー母体粒子に、炭素数16以上35以下の飽和炭化水素化合物(以下、単に「C16-35飽和化合物」ともいう。)を含む。そして、C16-35飽和化合物の含有量は、トナーの全質量(トナーが外添剤を含むときは、外添剤も含めた全質量)に対して1ppm以上1000ppm以下である。なお、上記トナーは、外添剤を含んでいてもよい。
【0016】
本発明者らの知見によれば、トナーが記録媒体に定着されて形成された画像の表面は、結着樹脂や定着時に析出した離型剤、あるいはその他のトナー成分などがまばらに点在した状態となっている。そして、これらの成分の違いにより、画像表面は表面エネルギーが異なる部位が点在した状態となっている。この画像部位間の表面エエルギーの違いにより、画像表面に付与されたニスは均一に濡れ拡がりにくく、そのためニスのはじきが生じてしまうと考えられる。
【0017】
上記トナーが含むC16-35飽和化合物は、比較的分子量が小さいのでトナー母体粒子中に微細かつ均一に分散していると考えられる。そして、この微細かつ均一に分散したC16-35飽和化合物は、トナーの定着時にトナー母体粒子の表面に少量ずつ析出して当該表面を均一に被覆すると考えられる。また、C16-35飽和化合物は分子量が小さいため溶融時の粘度が低く、画像の表面側に配向して析出されやすい。この結果、上記トナーが定着して形成された画像は、その表面がC16-35飽和化合物により均一に被覆されて表面エネルギーの分布が均一化される。そのため、上記トナーを用いて画像を形成すると、画像表面にニスが均一に濡れ広がりやすく、ニスのはじきが生じにくくなり、ニスの塗布性が良好になると考えられる。
【0018】
一方で、C16-35飽和化合物は、ニスとの親和性はさほど高くはない。そのため、トナー中のC16-35飽和化合物の量が過剰であり、画像表面がC16-35飽和化合物により密に被覆された状態となると、ニスの密着性が低下してしまうと考えられる。
【0019】
このように、C16-35飽和化合物によるニスの塗布性の向上と、ニスの密着性との間にはトレードオフの関係があり、これらを両立させるため、C16-35飽和化合物の含有量は、トナーの全質量に対して1ppm以上1000ppm以下とする。
【0020】
以下、上記知見に基づく本発明のトナーについて、より詳細に説明する。
【0021】
1-1.トナー母体粒子
トナー母体粒子は、C16-35飽和化合物を有する。
【0022】
トナー母体粒子は、体積基準の平均粒子径が3.0μm以上10.0μm以下であることが好ましく、4.0μm以上8.0μm以下であることがより好ましく、4.5μm以上7.0μm以下であることがさらに好ましい。トナー母体粒子の体積基準の平均粒子径を4.0μm以上8.0μm以下とすることですることで、定着時のトナー母体粒子の表面へのC16-35飽和化合物の移行状態をより適切に制御することができる。粒径をより大きくするほど、トナーの分離性を高めることができる。一方で、粒径をより小さくするほど、C16-35化合物を染み出しやすくして、ニス塗布性を高くすることができる。
【0023】
トナー母体粒子の体積基準の平均粒子径は、粒度分布測定装置(ベックマン・コールター社製、コールターマルチサイザー3)に、データ処理用ソフトSoftware V3.51を搭載したコンピューターシステムを接続した測定装置を用いて測定することができる。具体的には、0.02gの試料(トナー母体粒子)を、20mLの界面活性剤溶液(トナー母体粒子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)に添加してなじませた後、1分間の超音波分散処理を行い、トナー母体粒子の分散液を調製する。この分散液を、サンプルスタンド内の電解液(ベックマン・コールター社製、ISOTONII)の入ったビーカーに、測定装置の表示濃度が8%になるまでピペットにて注入する。この濃度にすることにより、再現性のある測定値を得ることができる。そして、測定装置において、測定粒子カウント数を25000個、アパーチャー径を100μmにし、測定範囲である2~60μmの範囲を256分割して頻度値を算出し、これをもとに体積基準の平均粒子径を算出する。
【0024】
1-1-1.C16-35飽和化合物
C16-35飽和化合物は、上述した作用により、ニスの塗布性を高める。C16-35飽和化合物は、上述したよりニスの塗布性を向上させる作用を有する。一方で、C16-35飽和化合物は、所定程度の、定着部材などからのトナーの離型性を高める効果も有する。そのため、C16-35飽和化合物をトナー母体粒子に離型剤として含ませてもよい。
【0025】
ニスの塗布性と密着性とを両立させる観点から、C16-35飽和化合物の含有量は、トナーの全質量(トナー母体粒子および外添剤を含む質量)に対して1ppm以上1000ppm以下であり、50ppm以上950ppm以下であることが好ましく、100ppm以上900ppm以下であることがより好ましい。
【0026】
C16-35飽和化合物の含有量は、C16-35飽和化合物を溶解する溶媒を用いてトナーからC16-35飽和化合物を分離し、ガスクロマトグラフィー質量分析法(GC-MC)でこれらの炭素数を有する炭化水素を定性し、ガスクロマトグラフィーの検出器として水素炎イオン化検出器を使用して(GC-FID)これらの炭化水素の量を定量する。なお、トナーから抽出された抽出物には不飽和炭化水素も含まれている可能性があるため、抽出後に、不飽和結合に極性基を付与して、極性差を利用したカラム分離により飽和した炭化水素のみを分離すればよい。
【0027】
また、この際に、複数の内部標準物質を上記溶媒に添加して(溶解させて)、定量およびその前処理が適切に実施されたか否かを判断してもよい。なお、添加する内部標準物質の濃度は、C16-35飽和化合物の量(仮測定などで得られた見込み量)に応じて設定すればよい。
【0028】
内部標準物質は、通常はトナー中に含まれない飽和炭化水素化合物であることが好ましい。たとえば、n-ウンデカンまたはn-トリデカンを用いれば、前処理中の飽和炭化水素化合物の揮発による消失を検知したり、固相抽出やGC-FIDでの分析時に目的とする飽和炭化水素化合物の溶出時間の目安にしたりしやすい。また、ビシクロヘキシルは、C16-35飽和化合物と溶出時間が重複しにくいため、検出精度を高めやすい。
【0029】
トナーからの抽出は、固液抽出法、トナーを溶解ないし膨潤したあと遠心分離により分離する方法、ソックスレー抽出法、高速溶媒抽出法などの、従来公知の方法で行うことができる。これらの方法から、C16-35飽和化合物の予測される炭素数や、結着樹脂などの夾雑成分となる化合物の種類に応じて選択すればよい。
【0030】
抽出に用いる溶媒は特に限定されないが、C16-35飽和化合物の溶解性が高いn-ヘキサンが好ましい。このとき、結着樹脂などの種類に応じて、結着樹脂を膨潤させるためにジクロロメタンおよびエタノールなどの極性溶媒を併用してもよい。
【0031】
抽出物に含まれる不飽和炭化水素への極性基の導入方法も特に限定されず、メタクロロ過安息香酸(mCPBA)によるエポキシ化、ハロゲン化水素の付加、酸触媒による水やアルコールの付加、ヒドロホウ素化後の酸化によるアルコールへの誘導などの方法で行うことができる。これらのうち、反応性および反応の選択性が高いことから、mCPBAによるエポキシ化反応が好ましい。この際、たとえば1H-NMR測定により、二重結合のピークが消失することを確認するなどして、反応が十分に進行したことを確認することができる。なお、飽和炭化水素の種類や不飽和炭化水素の種類などにより、十分な検出精度が確保できる場合には、極性基の付与は省略してもよい。
【0032】
極性差を利用した分離は、固相抽出による方法、オンラインまたはオフラインのGCによる方法など公知の方法により行うことができる。夾雑物が多量に含まれることが予測される場合には、固相抽出により分離を行うことが好ましい。
【0033】
固相抽出による分離を行う際の溶媒は、コンディショニングおよび飽和炭化水素の抽出のいずれにもn-ヘキサンを用いることが好ましい。このときも、予測される夾雑物の種類に応じて、極性溶媒を併用してもよい。C16-35飽和化合物が含まれるフラクションを回収したあとには、溶媒の極性を高めてフラクションを回収し、GC/MSなどによる定性分析により、飽和炭化水素の成分が含まれていないことを確認することが好ましい。
【0034】
固相抽出の固相としては、極性相互作用を使用した順相系の分離に用いられる極性の高い固相を用いることができる。上記固相の例には、シリカゲル、無水硫酸ナトリウムおよび硝酸銀などの極性物質で活性化したシリカゲル、ジオール、シアノプロピル、ケイ酸マグネシウムなど含まれる。これらのうち、硝酸銀で活性化した活性化シリカが好ましい。なお、長鎖のn-アルカンを特異的に保持するため、アルミナは使用しないことが好ましい。
【0035】
固相抽出で抽出した飽和炭化水素を含むフラクションは、エバポレーターによる減圧濃縮や窒素気流による濃縮などの方法で、ガスクロマトグラフィーによる定性および定量を行うのに適正な濃度まで濃縮または希釈することが好ましい。このときの濃縮の条件は、低沸点成分の濃縮による内部標準物質の消失が起こらない条件とすればよい。
固相抽出後のフラクションに対し、たとえば以下の条件でGC-FIDを行い、C16-35飽和化合物の定量をすることができる。
【0036】
(GC条件)
使用機器:島津製作所 GC-2010 Plus
注入量:1μL、飽和炭化水素濃度 500~1000mg/L
ガードカラム:Restek MXT Siltek(10m×0.53mm id)
カラム:Restek MTX-1 (15m×0.25mm id)×0.1μm df)
キャリアガス:ヘリウム
【0037】
このとき、予め、同条件で測定したn-アルカン(炭素原子数:10、16、24、35および50)の溶出時間を測定しておく。また、予め、n-ヘキサンのみを上記装置に注入して、ブランクのクロマトグラムを作成しておく。
【0038】
トナーについて得られたクロマトグラムから、予め溶媒のみで測定して得られたブランクのクロマトグラムを差し引き、ベースラインを求める。このとき、飽和炭化水素化合物に由来するピークの前後の最低点に水平線でベースラインが作成できることが好ましいが、カラムのブリードなどによりブランクのクロマトグラムを差し引いても水平線によるベースラインが作成できない場合には、炭素原子数10の化合物の溶出時間から炭素原子数50の化合物の溶出時間まで、炭素原子数10の化合物および炭素原子数50の化合物のうちシグナル強度が低い方の強度から水平線でベースラインを設定すればよい。
【0039】
そして、クロマトグラムのうち、炭素原子数16と炭素原子数35の溶出時間に相当する位置に垂線を引き、ベースラインより上のクロマトグラムのうち、これらの垂線に囲まれた部分の面積を求める。なお、飽和炭化水素化合物ではないことが確認できたピークは、計算から除外する。この面積から、C16-35飽和化合物の質量を求めることができる。内部標準物質を用いたときは、上記面積と、内部標準として添加した化合物の面積と、の比率から、C16-35飽和化合物の質量を求めればよい。そして、得られたC16-35飽和化合物の質量を、トナーの質量で除算して、トナー中のC16-35飽和化合物の量を求めることができる。
【0040】
1-1-2.結着樹脂
結着樹脂は、トナーを記録媒体に結着させる。結着樹脂は、熱可塑性樹脂であってもよいし熱硬化性樹脂であってもよいが、熱可塑性樹脂であることが好ましい。
【0041】
上記熱可塑性樹脂の例には、スチレン樹脂、ビニル樹脂(アクリル樹脂およびスチレン-アクリル樹脂など)、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂、オレフィン樹脂、ポリアミド樹脂、およびエポキシ樹脂などが含まれる。
【0042】
結着樹脂は、非晶性樹脂であってもよいし、結晶性樹脂であってもよい。あるいは、結晶性樹脂と非晶性樹脂とがハイブリッド化された複合樹脂であってもよい。
【0043】
なお、本明細書において、結晶性樹脂とは、示差走査熱量測定(Differential Scanning Calorimetry:DSC)による測定において、融点が観測される樹脂を意味する。また、非晶性樹脂とは、DSCによる測定において、融点が観測されない樹脂を意味する。また、本明細書において、樹脂に融点が観測されるとは、DSCにおいて、昇温速度10℃/minで測定した際に、吸熱ピークの半値幅が15℃以内であるピークが観測されることを意味する。
【0044】
結着樹脂の例には、スチレン系重合体(スチレン単独重合体、ポリ-p-クロルスチレンおよびポリビニルトルエンなどのスチレン置換体の単独重合体、ならびに、スチレン-p-クロルスチレン共重合体、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-ブタジエン共重合体、およびスチレン-イソプレン共重合体などのスチレン系共重合体など)、ポリ塩化ビニル、フェノール樹脂、(メタ)アクリル樹脂などのビニル樹脂(スチレン-(メタ)アクリル酸エステル共重合体、スチレン-α-クロル(メタ)アクリル酸メチル共重合体、スチレン-(メタ)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、およびスチレン-アクリロニトリル-インデン共重合体なども含む)、ポリ酢酸ビニル、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、テルペン樹脂、クマロンインデン樹脂、天然樹脂、変性天然樹脂(天然変性フェノール樹脂および天然樹脂変性マレイン酸樹脂など)、およびその他の石油系樹脂などが含まれる。これらのうち、ニスとの極性が近く、ニスの密着性を向上させやすいことから、ビニル樹脂およびポリエステル樹脂が好ましく、ポリエステル樹脂がより好ましい。
【0045】
なお、本明細書において、(メタ)アクリルはアクリルまたはメタクリルを、(メタ)アクリロニトリルはアクリロニトリルまたはメタクリロニトリルを、(メタ)アクリレートはアクリレートおよびメタクリレートを、それぞれ意味する。
【0046】
C16-35飽和化合物を結着樹脂に相溶させにくくして、定着時にC16-35飽和化合物を析出させやすくする観点から、結着樹脂は結晶性ポリエステルを含むことが好ましい。
【0047】
結晶性ポリエステルは、通常、多価カルボン酸と多価アルコールとを公知の方法によって脱水縮合反応させて得られる。
【0048】
上記多価カルボン酸は、2価以上のカルボン酸であればよく、トリメリット酸やピロメリット酸等の3価以上のカルボン酸であってもよい。これらのうち、結晶性ポリエステルの結晶性を高める観点からは、ジカルボン酸が好ましい。ジカルボン酸の例には、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、1,9-ノナンジカルボン酸、1,10-デカンジカルボン酸、1,11-ウンデカンジカルボン酸、1,12-ドデカンジカルボン酸(ドデカン二酸)、1,13-トリデカンジカルボン酸、1,14-テトラデカンジカルボン酸、1,16-ヘキサデカンジカルボン酸、および1,18-オクタデカンジカルボン酸等の脂肪族カルボン酸、ならびに、テレフタル酸、イソフタル酸、オルトフタル酸、t-ブチルイソフタル酸、2,6-ナフタレンジカルボン酸、および4,4’-ビフェニルジカルボン酸などの芳香族ジカルボン酸などが含まれる。なお、結晶性ポリエステルは、これらのうち、1種のカルボン酸に由来する構成単位のみを含んでいてもよく、2種以上のカルボン酸に由来する構成単位を含んでいてもよい。
【0049】
これらのうち、結晶性ポリエステルの結晶性を高めやすく、さらにはニス中に含まれ得るジオールジ(メタ)アクリレートと結晶性ポリエステルとの親和性を高めやすいことから、脂肪族カルボン酸が好ましい。上記脂肪族カルボン酸は、炭素数6以上16以下の直鎖状炭化水素基を有することが好ましく、炭素数10以上14以下の直鎖状炭化水素基を有することがより好ましい。なお、脂肪族カルボン酸の炭化水素構造は、一部分岐していてもよい。
【0050】
上記多価アルコールは、2価以上のアルコールであればよく、グリセリン、ペンタエリスリトール、トリメチロールプロパン、およびソルビトールなどの3価以上のアルコールであってもよい。これらのうち、結晶性ポリエステルの結晶性を高める観点からは、2価のアルコールが好ましい。2価のアルコールの例には、エチレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,7-ヘプタンジオール、1,8-オクタンジオール、1,9-ノナンジオール、1,10-デカンジオール、1,11-ウンデカンジオール、1,12-ドデカンジオール、1,13-トリデカンジオール、1,14-テトラデカンジオール、1,18-オクタデカンジオールおよび1,20-エイコサンジオールなどの脂肪族ジオール、2-ブテン-1,4-ジオール、3-ヘキセン-1,6-ジオールおよび4-オクテン-1,8-ジオールなどの不飽和二重結合を有するジオール、ならびに、スルホン酸基を有するジオールなどが含まれる。
【0051】
上述した効果を十分に奏させる観点から、結晶性ポリエステルの含有量は、結着樹脂の総量100質量部に対して5質量部以上20質量部以下であることが好ましく、8質量部以上15質量部以下であることがより好ましい。
【0052】
トナー母体粒子を十分に軟化させてトナーの低温定着性を高める観点からは、結晶性ポリエステルの融点は50℃以上85℃以下であることが好ましく、60℃以上80℃以下であることがより好ましい。
【0053】
結晶性ポリエステルの重量平均分子量(Mw)は5000以上50000以下であることが好ましい。結晶性ポリエステルの数平均分子量(Mn)は2000以上10000以下であることが好ましい。結晶性ポリエステルの重量平均分子量(Mw)や数平均分子量(Mn)が当該範囲であると、低温定着性が良好になる。
【0054】
結着樹脂の含有量は、トナー母体粒子の全質量に対して20質量%以上99質量%以下であることが好ましく、30質量%以上95質量%以下であることがより好ましく、40質量%以上90質量%以下であることがさらに好ましい。上記結着樹脂の含有量が20質量%以上であると、形成される画像の強度をより高めることができる。
【0055】
1-1-3.離型剤
離型剤は、定着部材などからのトナーの離型性を高める。離型剤は、ワックスであることが好ましい。
【0056】
ワックスである離型剤の例には、ポリエチレンワックス、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、およびフィッシャートロプシュワックスなどを含む炭化水素ワックス、ジステアリルケトンなどを含むジアルキルケトンワックス、カルナバワックス、モンタンワックス、ベヘン酸ベヘネート、トリメチロールプロパントリベヘネート、ペンタエリスリトールテトラミリステート、ペンタエリスルトールテトラステアレート、ペンタエリスリトールテトラベヘネート、ペンタエリスリトールジアセテートジベヘネート、グリセリントリベヘネート、1,18-オクタデカンジオールジステアレート、トリメリット酸トリステアリル、およびジステアリルマレエートなどを含むエステルワックス、ならびにエチレンジアミンジベヘニルアミド、およびトリメリット酸トリステアリルアミドなどを含むアミドワックスなどが含まれる。これらのうち、C16-35飽和化合物と分子構造が類似しており、C16-35飽和化合物を離型剤に相溶させやすいことから、炭化水素ワックスが好ましい。C16-35飽和化合物が良好に相溶すると、トナー母体粒子でC16-35飽和化合物がより微細かつ均一に分散しやすく、また定着時にはワックスとともにトナー母体粒子から析出しやすいため、ニスの塗布性が高まりやすい。
【0057】
ワックスである離型剤は、C16-35飽和化合物であってもよいし、これとは異なる炭素数36以上76以下の炭化水素ワックスであってもよい。トナー母体粒子中のC16-35飽和化合物の量は極少量であるため、C16-35飽和化合物によるニスの塗布性の向上効果と、離型剤による離型性の向上効果と、を両立させるため、トナー母体粒子はC16-35飽和化合物およびその他の離型剤を含むことが好ましく、C16-35飽和化合物および炭素数36以上76以下の炭化水素ワックスの両方を含むことが好ましい。
【0058】
炭化水素ワックスは、融点が50℃以上95℃以下であることが好ましい。炭化水素ワックスの融点が50℃以上であると、トナー粒子から染み出した炭化水素ワックスが結晶化しやすくなり、離型効果および形成された画像の耐擦過性が高まりやすい。炭化水素ワックスの融点が95℃以下であると、定着時にトナー母体粒子から炭化水素ワックスが染み出しやすくなり、離型効果および形成された画像の耐擦過性が高まりやすい。また、炭化水素ワックスの融点が95℃以下であると、定着時にトナー母体粒子が溶融しやすく、トナーの低温定着性を高めやすい。上記観点から、炭化水素ワックス(特には炭素数36以上76以下の炭化水素ワックス)の融点は、80℃以上90℃以下であることがより好ましい。
【0059】
離型剤の含有量は、トナー母体粒子の全質量に対して3質量%以上20質量%以下であることが好ましく、5質量%以上15質量%以下であることがより好ましい。上記離型剤の含有量が3質量%以上であると、定着部材からのトナーの離型性が十分に高まる。上記離型剤の含有量が20質量%以下であると、トナー母体粒子に十分な量の結着樹脂を含ませることができるので、画像の定着性が十分に高まる。
【0060】
1-1-4.その他の成分
トナー母体粒子は、着色剤および荷電制御剤などを含有してもよい。
【0061】
上記着色剤は、染料でもよいし顔料でもよい。トナーが画像に所定の色調を付与する有色トナーであるとき、トナー母体粒子は、当該有色トナーによって呈されるべき色調に応じた、イエロー、マゼンタ、シアンまたはブラックなどの着色剤を含有すればよい。着色剤は、トナー母体粒子に、一種のみが含まれても、複数種が組み合わせて含まれていてもよい。
【0062】
イエローの着色剤の例には、C.I.ソルベントイエロー19、44、77、79、81、82、93、98、103、104、112、および162などを含むイエロー染料、ならびに、C.I.ピグメントイエロー14、17、74、93、94、138、155、180および185などを含むイエロー顔料が含まれる。
【0063】
マゼンタの着色剤の例には、C.I.ソルベントレッド1、49、52、58、63、111および122などを含むマゼンタ染料、ならびに、C.I.ピグメントレッド5、48:1、53:1、57:1、122、139、144、149、166、177、178および222などのマゼンタ顔料が含まれる。
【0064】
シアンの着色剤の例には、C.I.ソルベントブルー25、36、60、70、93および95などのシアン染料、ならびに、C.I.ピグメントブルー1、7、15、15:3、60、62、66および76などのシアン顔料が含まれる。
【0065】
ブラックの着色剤の例には、チャンネルブラック、ファーネスブラック、アセチレンブラック、サーマルブラックおよびランプブラックなどを含むカーボンブラック、フェライトおよびマグネタイトなどを含む磁性体、ならびに、鉄・チタン複合酸化物などが含まれる。
【0066】
着色剤の含有量は、トナー母体粒子の全質量に対して、0.5質量%以上20質量%以下であることが好ましく、2質量%以上10質量%以下であることがより好ましい。なお、トナーがクリアトナーであるときには、トナー母体粒子は、着色剤を実質的に含有しないことが好ましく、トナー母体粒子の全質量に対する着色剤の含有量が0.1質量%以下であることが好ましい。
【0067】
上記荷電制御剤は、トナー母体粒子の帯電性を調整することができる。
【0068】
上記荷電制御剤の例には、ニグロシン染料、ナフテン酸または高級脂肪酸の金属塩、アルコキシル化アミン、第四級アンモニウム塩化合物、アゾ金属錯体、サリチル酸金属塩またはその金属錯体などが含まれる。
【0069】
上記荷電制御剤の含有量は、結着樹脂の全質量に対して0.1質量%以上10質量%以下であることが好ましく、0.5質量%以上5質量%以下がより好ましい。なお、荷電制御剤を過剰に添加するなどの方法でトナーの帯電性を制御しようとすると、トナー母体粒子の他の特性が大きく変化することがある。これに対し、本実施形態では、チタン酸ストロンチウムによりトナーの帯電性を調整することで、他の要求される特性を満たしつつ、トナーの帯電性も所望の程度に調整することができる。
【0070】
1-2.外添剤
トナー母体粒子は、トナーの流動性、帯電性およびクリーニング性を高めるためにトナー母体粒子の表面に後処理剤として添加される外添剤を含んでいてもよい。
【0071】
1-2-1.チタン酸ストロンチウム
外添剤は、チタン酸ストロンチウムの粒子を含むことが好ましい。
【0072】
チタン酸ストロンチウムは、その製造方法または組成により、立方体状または直方体状、不定形、および角が取れた立方体形の、複数の粒子形状のいずれかとなり得る。チタン酸ストロンチウムは、これらのうちいずれの粒子形状を有してもよいが、立方体状または直方体状であることが好ましい。
【0073】
チタン酸ストロンチウムの粒子の形状は、走査型電子顕微鏡(SEM)による観察によって確認することができる。
【0074】
これらの形状を有するチタン酸ストロンチウムは、トナー母体粒子の表面に面状の露出部を形成する。これにより、トナー母体粒子の表面のうち、ニスの濡れ広がりを阻害しやすい樹脂が占める割合を低下させて、ニスの塗布性を高めることができる。また、同様にトナー母体粒子の表面のうち樹脂が占める割合を低下させることで、定着部材からのトナーの離型性を高めることもできる。特に、チタン酸ストロンチウムが直方体状であると、トナー母体粒子の表面からの面状の露出部の面積が大きくなりやすく、そのため上述した作用によるニスの塗布性およびトナーの離型性の向上効果が高まりやすい。
【0075】
上記作用を効果的に奏させる観点から、チタン酸ストロンチウムの個数平均一次粒子径は、20nm以上200nm以下であることが好ましく、30nm以上150nm以下であることがより好ましい。上記作用からは、チタン酸ストロンチウムの粒子径はより大きいほうがよいが、粒子径の上限を所定範囲とすることで、露出したチタン酸ストロンチウムによる画像表面の均一性の低下を抑制し、これにより塗布性の低下を抑制することができる。
【0076】
チタン酸ストロンチウムの個数平均一次粒子径は、走査型電子顕微鏡(SEM)により撮像したチタン酸ストロンチウムの画像データを、画像処理解析装置(株式会社ニレコ製、LUZEX AP)を用いて2値化処理し、100個の粒子について測定した水平方向フェレ径の平均値とすることができる。
【0077】
また、チタン酸ストロンチウムの含有量は、トナーの全質量に対して、0.05質量%以上2.0質量%以下であることが好ましく、0.1質量%以上1.0質量%以下であることがより好ましい。上記チタン酸ストロンチウムの含有量が0.05質量%以上であると、チタン酸ストロンチウムによるニスの塗布性およびトナーの離型性の向上効果が得られやすい。上記チタン酸ストロンチウムの含有量が2.0質量部以下であると、画像表面の均一性の低下による塗布性の低下が生じにくい。
【0078】
チタン酸ストロンチウムは、酸化チタン源と酸化ストロンチウム源とを混合し、その後、常圧で加熱(加温)しながらアルカリ水溶液を添加する、常圧加熱反応法により製造することができる。
【0079】
上記酸化チタン源としては、チタン化合物の加水分解物の鉱酸解膠品を用いることができる。酸化チタン源は、硫酸法で得られたSO3含有量が1.0質量%以下(好ましくは0.5質量%以下)のメタチタン酸を、塩酸でpHを0.8以上1.5以下に調整して解膠したものであることが好ましい。
【0080】
上記酸化ストロンチウム源としては、金属の硝酸塩、塩酸塩などを使用することができる。たとえば、酸化ストロンチウム源としては硝酸ストロンチウムおよび塩化ストロンチウムなどを使用することができる。
【0081】
上記アルカリ水溶液としては、苛性アルカリを使用することができる。水酸化ナトリウム水溶液が好ましい。
【0082】
チタン酸ストロンチウム粒子の粒子径は、酸化チタン源と酸化ストロンチウム源の混合割合、反応初期の酸化チタン源濃度、ならびにアルカリ水溶液を添加するときの温度および添加速度などにより調整することができる。なお、反応過程における炭酸塩の生成を防ぐため、窒素ガス雰囲気下で反応させる等により、反応時の炭酸ガスの混入を防ぐことが好ましい。
【0083】
反応時における酸化チタン源と酸化ストロンチウム源の混合割合は、SrO/TiO2のモル比で、0.90以上1.40以下が好ましく、1.05以上1.20以下がより好ましい。上記範囲であると、未反応の酸化チタンが残存しにくい。反応初期の酸化チタン源の濃度は、TiO2基準で、0.05mol/L以上1.3mol/L以下であることが好ましく、0.08mol/L以上1.0mol/L以下であることがより好ましい。
【0084】
アルカリ水溶液を添加するときの混合物の温度は、60℃以上100℃以下がであることが好ましい。
【0085】
アルカリ水溶液の添加速度が遅いほど大きな粒子径のチタン酸ストロンチウム粒子が得られ、添加速度が速いほど小さな粒子径のチタン酸ストロンチウム粒子が得られる。アルカリ水溶液の添加速度は、仕込み原料に対し、0.001当量/h以上1.2当量/h以下であることが好ましく、0.002当量/h以上1.1当量/h以下であることがより好ましい。アルカリ水溶液の添加速度も、得ようとするチタン酸ストロンチウムの粒子径に応じて適宜調整することができる。
【0086】
このようにして得られたチタン酸ストロンチウム粒子は、さらに酸処理することが好ましい。酸化チタン源と酸化ストロンチウム源との混合割合が、SrO/TiO2のモル比で1.0を超えるときなどには、反応終了後に残存した未反応のチタン以外の金属源が空気中の炭酸ガスと反応して、金属炭酸塩などの不純物を生成してしまうことがある。子の不純物により性能低下を抑制するため、アルカリ水溶液を添加した後、未反応の金属源を取り除くための酸処理を行うことが好ましい。
【0087】
酸処理は、塩酸、硝酸および酢酸などを使用して、pH2.5以上7.0以下として行うことが好ましく、pH4.5以上6.0以下として行うことがより好ましい。
【0088】
1-2-2.その他の外添剤
外添剤は、シリカ粒子、アルミナ粒子、ジルコニア粒子、酸化亜鉛粒子、酸化クロム粒子、酸化セリウム粒子、酸化アンチモン粒子、酸化タングステン粒子、酸化スズ粒子、酸化テルル粒子、酸化マンガン粒子および酸化ホウ素粒子などの、チタン酸ストロンチウム以外の無機材料を主成分とする粒子を含んでいてもよい。これらの無機材料を主成分とする粒子は、必要に応じて、シランカップリング剤やシリコーンオイルなどの表面処理剤によって疎水化処理されていてもよい。これらの粒子径は、チタン酸ストロンチウムと同様の方法で測定される個数平均一次粒子径が20nm以上200nm以下であることが好ましく、30nm以上150nm以下であることがより好ましい。
【0089】
また、外添剤は、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などを含む有機材料を主成分とする粒子を含んでいてもよい。これらの粒子径は、チタン酸ストロンチウムと同様の方法で測定されるピークトップの粒子径が10nm以上1000nm以下であることが好ましい。
【0090】
また、外添剤は、高級脂肪酸の金属塩などの滑剤を含んでいてもよい。上記高級脂肪酸典枝には、ステアリン酸、オレイン酸、パルミチン酸、リノール酸およびリシノール酸などが含まれる。上記金属塩を構成する金属の例には、亜鉛、マンガン、アルミニウム、鉄、銅、マグネシウムおよびカルシウムなどが含まれる。
【0091】
これらの外添剤の含有量は、チタン酸ストロンチウムと合計した外添剤の合計量が、トナー母体粒子の全質量に対して0.05質量%以上5.0質量部%以下となる量であることが好ましい。
【0092】
1-3.トナー母体粒子およびトナーの製造方法
上記トナー母体粒子は、粉砕法、乳化重合凝集法、乳化凝集法、懸濁重合法および溶解懸濁法などの方法により、公知のトナーと同様に製造することができる。
【0093】
これらのうち、粉砕法、乳化重合凝集法、乳化凝集法および懸濁重合法が好ましく、粉砕法および乳化重合凝集法がより好ましく、粉砕法がさらに好ましい。粉砕法により作製された粉砕トナーのトナー母体粒子は、不定形の粒子であり、粒子全体に微小な凹凸がランダムに多数存在するため、表面積が大きい。そのため、粉砕法により作製されたトナー母体粒子は、その表面からC16-35飽和化合物が析出しやすく、これによりニスの塗布性およびトナーの離型性が高まりやすい。
【0094】
粉砕法によれば、結着樹脂、離型剤、C16-35飽和化合物およびその他の材料を混合して溶融混錬して得られる固形の樹脂組成物を、所定の粒径になるまで粉砕して、トナー母体粒子を得ることができる。
【0095】
より具体的には、粉砕法では、まず、トナー母体粒子を構成する材料(結着樹脂、離型剤、C16-35飽和化合物、および任意に添加される他の材料)を所定量秤量して配合し、混合する。混合は、ダブルコン・ミキサー、V型ミキサー、ドラム型ミキサー、スーパーミキサー、ヘンシェルミキサー、ナウタミキサ、メカノハイブリッドなどの混合装置により行うことができる。
【0096】
次に、混合した材料を溶融混練する。溶融混練は、加圧ニーダーおよびバンバリーミキサーのようなバッチ式練り機や、連続式の練り機を使用することができる。連続生産するときは、1軸押出機または2軸押出機を使用することが好ましい。2軸押出機の例には、KTK型2軸押出機(株式会社神戸製鋼所製)、TEM型2軸押出機(東芝機械株式会社製)、PCM混練機(株式会社池貝製)、2軸押出機(株式会社ケイ・シー・ケイ製)、コ・ニーダー(ブス社製)、ニーデックス(日本コークス工業株式会社製)などが含まれる。溶融混練の温度は、100~200℃程度とすることが好ましい。溶融混練により得られた樹脂組成物は、2本ロール等で圧延し、水などによって急冷して固形物とする。
【0097】
次に、溶融混錬および冷却により得られた固形の樹脂組成物を、所望の粒径にまで粉砕する。粉砕は、たとえば、クラッシャー、ハンマーミルおよびフェザーミルなどの粉砕機で粗粉砕した後に、クリプトロンシステム(川崎重工業株式会社製)、スーパーローター(日清エンジニアリング株式会社製)、ターボ・ミル(フロイント・ターボ株式会社製)などの微粉砕機、またはエアージェット方式による微粉砕機などで微粉砕すればよい。
【0098】
その後、必要に応じて粉砕された樹脂組成物を分球する。分球は、慣性分級方式のエルボージェット(日鉄鉱業株式会社製)、遠心力分級方式のターボプレックス(ホソカワミクロン株式会社製)、TSPセパレータ(ホソカワミクロン株式会社製)、およびファカルティ(ホソカワミクロンホソカワミクロン製)などの分級機や篩分機を使用して行うことができる。このようにして、粉砕法によりトナー母体粒子を作製することができる。
【0099】
(熱風による表面処理)
これらの方法、特には粉砕法によって得られたトナー粒子は、熱風による表面処理をされてもよい。熱風による表面処理により、トナー母体粒子の表面形状を調整(球形化)したり、表面の物性を調整したりすることができる。表面処理時の熱風は、温度が100℃~450℃程度であることが好ましい。
【0100】
熱風による表面処理の方法は特に限定されず、特開昭59-125743号公報や特開2022-96557号公報に記載された方法などで行うことができる。これらの公報には、熱処理室中で、熱風によりトナー粒子を旋回させながら落下させ、さらに熱処理室の内部に供給した冷風により冷却した後にトナー粒子を回収する、表面処理方法が記載されている。
【0101】
図1は、熱風による表面処理を行う表面処理装置100の例を示す模式図である。ホッパー110から供給されたトナー粒子は、混合室120中で、ノズル130から供給された圧縮空気と混合され、分散気流140として、ディフューザー150から熱処理室160の内部に噴出される。この噴出された分散気流140に、熱風旋回室170に供給されて旋回流とされた熱風が吹き込まれ、これにより分散気流140中のトナー粒子を熱風により旋回させる。旋回により熱処理されたトナー粒子は、冷風供給部180から熱処理室160の側壁に沿って導入された冷却風により冷却され、排出部190から排出されて回収される。
【0102】
図2は、熱風による表面処理を行う別の表面処理装置200の例を示す模式図である。圧縮気体に混合されたトナー粒子は、熱処理室210の中心軸上に設置された導入管220に投入される。投入されて導入管220を通過したトナー母体粒子は、導入管220の中央部に設けられた円錐状の突起状部材222により均一に分散され、放射状に広がる供給管230を通過して、粉体粒子供給口240に導かれ、粉体粒子供給口240から熱処理室210に導かれる。熱風供給手段250から供給され、熱風導入部260から熱処理室210の内部に導入された熱風は、複数のブレードを有する旋回部材270により旋回させられ、熱処理室210内に螺旋状に旋回しながら導入される。このとき、略円錐状の分配部材280が、旋回される熱風を各方向に均一に分配する。熱処理室210に供給されたトナー母体粒子は、螺旋状に旋回する熱風により、熱処理室210内の内部を旋回しつつ落下していく。また、処理室6の内部には複数の冷風導入部290から冷風が導入されており、旋回しながら落下するトナー母体粒子は、これらの冷風導入部290から導入された冷風によって冷却される。
【0103】
(外添剤の添加)
以上の工程を経て得られたトナー母体粒子は、そのまま使用してもよいが、必要に応じて、外添剤により外添処理されてもよい。外添剤による外添処理は、トナー母体粒子と外添剤とを所定量配合して、ダブルコン・ミキサー、V型ミキサー、ドラム型ミキサー、スーパーミキサー、ヘンシェルミキサー、ナウタミキサ、メカノハイブリッド(日本コークス工業株式会社製)、およびノビルタ(ホソカワミクロン株式会社製)等の混合装置により撹拌・混合して、行うことができる。
【0104】
1-4.キャリア
キャリアは、上述したトナー母体粒子と混合して2成分磁性トナーを構成する。上記キャリアは、トナーに含有され得る公知の磁性粒子であればよい。
【0105】
上記磁性粒子の例には、鉄、鋼、ニッケル、コバルト、フェライト、およびマグネタイト、ならびに、これらとアルミニウムおよび鉛などとの合金などの磁性体を含む粒子が含まれる。上記キャリアは、上記磁性体からなる粒子の表面を樹脂などで被覆したコートキャリアであってもよいし、バインダー樹脂中に上記磁性体を分散させた樹脂分散型キャリアであってもよい。上記被覆用の樹脂の例には、オレフィン樹脂、スチレン樹脂、スチレン-アクリル樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、およびフッ素樹脂などが含まれる。上記バインダー樹脂の例には、アクリル樹脂、スチレン-アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、フッ素樹脂、およびフェノール樹脂などが含まれる。
【0106】
キャリアの平均粒子径は、体積基準の平均粒子径が20μm以上100μm以下であることが好ましく、25μm以上80μm以下であることがより好ましい。上記キャリアの平均粒子径は、湿式分散機を備えたレーザー回折式粒度分布測定装置であるシンパテック(SYMPATEC)社製へロス(HELOS)などにより測定することができる。
【0107】
キャリアの含有量は、トナー母体粒子およびキャリアの合計質量に対して、2質量%以上10質量%以下であることが好ましい。
【0108】
2.画像形成方法および画像形成装置
本発明の他の実施形態は、静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成するトナー像形成部と、記録媒体への上記トナー像の転写により、上記トナー像を上記記録媒体に定着させる定着装置と、を有する画像形成装置、ならびに当該画像形成層を用いた画像形成方法に関する。本実施形態において、上記定着装置は、上述したトナーを上記記録媒体に定着させる。
【0109】
上記画像形成装置は、イエロー、マゼンタ、シアン、およびブラックの4種類のカラー現像装置と、1つの電子写真感光体と、により構成される4サイクル方式の画像形成装置であってもよいし、イエロー、マゼンタ、シアン、およびブラックの4種類のカラー現像装置と、それぞれの色ごとに設けられた4つの電子写真感光体と、により構成されるタンデム方式の画像形成装置であってもよい。
【0110】
図3は、本実施形態に関する画像形成装置1の一例を示す概略構成図である。
図3に示す画像形成装置1は、画像処理部30、画像形成部40、用紙搬送部50、定着装置60および画像読取部70を有する。
【0111】
画像形成部40は、Y(イエロー)、M(マゼンタ)、C(シアン)、K(ブラック)の各色トナーによる画像を形成する画像形成ユニット41Y、41M、41Cおよび41Kを有する。これらは、収容されるトナー以外はいずれも同じ構成を有するので、以後、色を表す記号を省略することがある。画像形成部40は、さらに、中間転写ユニット42および二次転写ユニット43を有する。これらは、転写装置に相当する。
【0112】
画像形成ユニット41は、露光装置411、現像装置412、電子写真感光体(像担持体)413、帯電装置414、およびドラムクリーニング装置415を有する。帯電装置414は、例えばコロナ帯電器である。帯電装置414は、帯電ローラーや帯電ブラシ、帯電ブレードなどの接触帯電部材を電子写真感光体413に接触させて帯電させる接触帯電装置であってもよい。露光装置411は、例えば、光源としての半導体レーザーと、形成すべき画像に応じたレーザー光を電子写真感光体413に向けて照射する光偏向装置(ポリゴンモータ)とを含む。電子写真感光体413は、光導電性を有する負帯電型の有機感光体である。電子写真感光体413は、帯電装置414により帯電される。
【0113】
現像装置412は、二成分現像方式の現像装置である。現像装置412は、例えば、二成分現像剤を収容する現像容器と、現像容器の開口部に回転自在に配置されている現像ローラー(磁性ローラー)と、二成分現像剤が連通可能に現像容器内を仕切る隔壁と、現像容器における開口部側の二成分現像剤を現像ローラーに向けて搬送するための搬送ローラーと、現像容器内の二成分現像剤を撹拌するための撹拌ローラーと、を有する。現像容器には、例えば、二成分現像剤が収容されている。
【0114】
中間転写ユニット42は、中間転写ベルト(中間転写体)421、中間転写ベルト421を電子写真感光体413に圧接させる一次転写ローラー422、バックアップローラー423Aを含む複数の支持ローラー423、およびベルトクリーニング装置426を有する。中間転写ベルト421は、複数の支持ローラー423にループ状に張架される。複数の支持ローラー423のうちの少なくとも一つの駆動ローラーが回転することにより、中間転写ベルト421は矢印A方向に一定速度で走行する。
【0115】
ベルトクリーニング装置426は、弾性部材426aを有する。弾性部材426aは、二次転写した後の中間転写ベルト421に当接して、中間転写ベルト421の表面上の付着物を除去する。弾性部材426aは、弾性体で構成されており、クリーニングブレード、ブラシなどが含まれる。
【0116】
二次転写ユニット43は、無端状の二次転写ベルト432、および二次転写ローラー431Aを含む複数の支持ローラー431を有する。二次転写ベルト432は、二次転写ローラー431Aおよび支持ローラー431によってループ状に張架される。
【0117】
定着装置60は、例えば、定着ローラー62と、定着ローラー62の外周面を覆い、用紙S上のトナー画像を構成するトナーを加熱、融解するための無端状の加熱ベルト10と、用紙Sを定着ローラー62および加熱ベルト10に向けて押圧する加圧ローラー63と、を有する。用紙Sは、記録媒体に相当する。
【0118】
画像形成装置1は、さらに、画像読取部70、画像処理部30および用紙搬送部50を有する。画像読取部70は、給紙装置71およびスキャナー72を有する。用紙搬送部50は、給紙部51、排紙部52、および搬送経路部53を有する。給紙部51を構成する三つの給紙トレイユニット51a~51cには、坪量やサイズなどに基づいて識別された用紙S(規格用紙、特殊用紙)が予め設定された種類ごとに収容される。搬送経路部53は、レジストローラー対53aなどの複数の搬送ローラー対を有する。
【0119】
画像形成装置1による画像の形成を説明する。
スキャナー72は、コンタクトガラス上の原稿Dを光学的に走査して読み取る。原稿Dからの反射光がCCDセンサー72aにより読み取られ、入力画像データとなる。入力画像データは、画像処理部30において所定の画像処理が施され、露光装置411に送られる。
【0120】
電子写真感光体413は一定の周速度で回転する。帯電装置414は、電子写真感光体413の表面を一様に負極性に帯電させる。露光装置411では、ポリゴンモータのポリゴンミラーが高速で回転し、各色成分の入力画像データに対応するレーザー光が、電子写真感光体413の軸方向に沿って展開し、当該軸方向に沿って電子写真感光体413の外周面に照射される。こうして電子写真感光体413の表面には、静電潜像が形成される。
【0121】
現像装置412では、現像容器内の二成分現像剤の撹拌、搬送によってトナー母体粒子が帯電し、二成分現像剤は現像ローラーに搬送され、現像ローラーの表面で磁性ブラシを形成する。帯電したトナー母体粒子は、磁性ブラシから電子写真感光体413における静電潜像の部分に静電的に付着する。こうして、電子写真感光体413の表面の静電潜像が可視化され、電子写真感光体413の表面に、静電潜像に応じたトナー画像が形成される。なお、「トナー画像」とは、トナーが画像状に集合した状態を言う。
【0122】
電子写真感光体413の表面のトナー画像は、中間転写ユニット42によって中間転写ベルト421に転写される。転写後に電子写真感光体413の表面に残存する転写残トナーは、電子写真感光体413の表面に摺接されるドラムクリーニングブレードを有するドラムクリーニング装置415によって除去される。
【0123】
一次転写ローラー422によって中間転写ベルト421が電子写真感光体413に圧接することにより、電子写真感光体413と中間転写ベルト421とによって、一次転写ニップが電子写真感光体ごとに形成される。当該一次転写ニップにおいて、各色のトナー画像が中間転写ベルト421に順次重なって転写される。
【0124】
一方、二次転写ローラー431Aは、中間転写ベルト421および二次転写ベルト432を介して、バックアップローラー423Aに圧接される。それにより、中間転写ベルト421と二次転写ベルト432とによって、二次転写ニップが形成される。当該二次転写ニップを用紙Sが通過する。用紙Sは、用紙搬送部50によって二次転写ニップ(付着部)へ搬送される。用紙Sの傾きの補正および搬送のタイミングの調整は、レジストローラー対53aが配設されたレジストローラー部により行われる。
【0125】
二次転写ニップに用紙Sが搬送されると、二次転写ローラー431Aへ転写バイアスが印加される。この転写バイアスの印加によって、中間転写ベルト421に担持されているトナー画像が用紙Sに転写される(静電潜像現像用トナーを記録媒体に付着させる工程)。トナー画像が転写された用紙Sは、二次転写ベルト432によって、定着装置60に向けて搬送される。
【0126】
二次転写後に中間転写ベルト421の表面に残存する転写残トナーなどの付着物は、中間転写ベルト421の表面に摺接されるクリーニングブレードを有するベルトクリーニング装置426によって除去される。このとき、中間転写ベルトとして前述の中間転写体を使用するため、経時的に動摩擦力を低減させることができる。
【0127】
定着装置60は、回転する定着ローラー62と加圧ローラー63とによって加熱ベルト10を挟み込んで、定着ニップを形成し、搬送されてきた用紙Sを定着ニップ部で加熱、加圧する。こうしてトナー画像が用紙Sに定着する(静電潜像現像用トナーを記録媒体に定着させる工程)。トナー像が定着された用紙Sは、排紙ローラー52aを備えた排紙部52により機外に排紙される。
【0128】
本実施形態において、用紙Sへのトナー画像の定着は、2段階で行ってもよい。つまり、画像形成装置1は、異なる2つの定着装置60を有し、これら2つの定着装置60により連続して定着を行ってもよい。つまり、1段階目の定着装置60により加熱されたトナー画像が完全に冷却される前に、2段階目の定着装置60による加熱および加圧を行ってもよい。これにより、トナー画像を十分にかつより長い時間にわたって加熱して、トナー母体粒子からC16-35飽和化合物を十分に析出させ、ニスの塗布性および2段階目の定着装置60からの離型性をより高めることができる。
【0129】
なお、2段階目の定着は、1段階目の定着の直後に行ってもよいし、たとえば用紙Sを反転させて裏面に別の画像を付着および定着させた後に、再度用紙Sを反転させて表面に2段階目の定着を行ってもよい。このとき、さらに用紙Sを反転させて裏面にも2段目の定着を行うことが好ましい。
【0130】
なお、3段階目以降の定着を行ってもよい。
【0131】
また、定着装置は、非回転の加圧パッドにより定着ニップを形成する構成であってもよい。
【0132】
図4は、非回転の加圧パッドにより面状の定着ニップを形成する定着装置300の概略構成を示す模式図である。定着装置300は、非回転の加圧パッド610と加圧ローラー620とによって、加熱ローラー630およびステアローラー640により張架されている、回転するエンドレスベルトである加熱ベルト650を挟み込んで(これにより、加熱ローラー630は加熱ベルト650の内周面に当接する)、定着ニップを形成し、搬送されてきた用紙Sを定着ニップ部で加熱、加圧する。加圧パッド610は、ステンレス製の押圧部材660により加熱ベルトに押圧され、これにより加熱ベルト650を加圧パッド610に押し当てて定着ニップを形成する。
【0133】
加圧パッド610は、液晶ポリマー(LCP)などにより形成された略直方体状のパッド部材であり、加熱ベルト650を直方体の一面で押圧して、綿状の定着ニップを形成する。加圧パッド610と加熱ベルト650の間には、不図示の潤滑シートを介在させて、加熱ベルト650を円滑に回転可能とする。潤滑シートは、たとえば、厚さ100μmのポリテトラフルオロエチレン(PTFE)をコーティングしたポリイミドシートとすることができる。また、このポリイミドシートには、1mm間隔で100μmの突起形状を形成して、加熱ベルト650との接触面積を減らして摺動抵抗を低減させてもよい。また、加熱ベルト650の潤滑シートと接する面にシリコーンオイルなどの潤滑剤を塗布して、加熱ベルト650を円滑に回転可能としてもよい。
【0134】
このような構成により面状のニップ部を形成することで、定着時間をより長くすることができる。これにより、トナー画像を十分にかつより長い時間にわたって加熱して、トナー母体粒子からC16-35飽和化合物を十分に析出させ、ニスの塗布性および2段階目の定着装置60からの離型性をより高めることができる。
【0135】
上述したように定着を2段階で行うとき、2つの定着装置をいずれも加圧パッドを有する定着装置としてもよいし、いずれか一方(1段階目の定着装置、または2段階目の定着装置)を、加圧パッドを有する定着装置としてもよい。もちろん、2つの定着装置をいずれも回転する定着ローラーを有する定着装置としてもよい。
【0136】
なお、上述した装置構成および画像形成方法は、本発明を実施するための例示的な形態であり、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0137】
3.ニスコートの形成
上述した画像形成方法により形成した画像に、ニスを付与してニスコートを形成してもよい。
【0138】
ニスコートの形成時には、上述の画像形成工程で形成した画像上に、たとえば光重合性化合物を含む光硬化性ニスを塗布し、硬化させてニス層を形成する。なお、光硬化性ニスは、画像全体を覆うように塗布してもよく、画像の一部のみを覆うように塗布してもよい。
【0139】
上記画像上に光硬化性ニスを塗布する方法は、光硬化性ニスを均一に塗布することが可能であれば特に制限されない。その塗布装置の例には、ニスコータ、ロールコータ、フキソソコータ、ロッドコータ、ブレード、ワイヤーバー、エアーナイフ、カーテンコータ、スライドコータ、ドクターナイフ、スクリーンコータ、グラビアコータ(例えば、オフセットグラビアコータ)、スロットコータ、および押出しコータを含む液体フィルムコーティング装置等が含まれる。またこれらは、正転および逆転ロールコーティング、オフセットグラビア、カーテンコーティング、リソグラフコーティング、スクリーンコーティング、およびグラビアコーティング等の周知の方式のものを使用することができる。
【0140】
ここで、上記画像上に塗布する光硬化性ニスは、光重合性化合物(ニス用重合性モノマー)を含んでいればよいが、通常、光重合性化合物と共に、重合開始剤(増感剤)とを含む。
【0141】
光重合性化合物は、モノマーであってもよく、オリゴマーであってもよく、ポリマーであってもよい。ただし、少なくとも直鎖炭化水素構造を有するジオールジ(メタ)アクリレートを含む。光硬化性ニスが、当該ジオールジ(メタ)アクリレートを含むことで、上述のトナー粒子中の結晶性ポリエステルとの親和性が高まり、画像に対する光硬化性ニスの濡れ性が向上し、さらには得られるニス層と画像との密着性が高まる。
【0142】
ここで、直鎖炭化水素構造を有するジオールジ(メタ)アクリレートとは、脂肪族ジオールと2つの(メタ)アクリル酸とを脱水集合して得られるモノマーである。なお、ジオールジ(メタ)アクリレートの炭化水素構造は、一部分岐していてもよい。この場合、ジオール由来の2つの酸素に挟まれた炭化水素鎖を、直鎖炭化水素構造と特定する。
【0143】
ジオールジ(メタ)アクリレートの直鎖炭化水素構造の炭素数は、4以上12以下であることが好ましく、6以上10以下であることがより好ましく、6以上9以下であることがさらに好ましい。ジオールジ(メタ)アクリレートの直鎖炭化水素構造の炭素数が当該範囲であると、光硬化性ニスの粘度が適度な範囲になり、塗布性が良好になりやすい。また、トナー粒子中の結晶性ポリエステルとの親和性も良好になりやすい。
【0144】
ジオールジ(メタ)アクリレートの具体例には、ヘキサンジオールジアクリレート、ノナンジオールジアクリレート、デカンジオールジアクリレート等が含まれ、これらの中でも特にヘキサンジオールジアクリレートが好ましい。
【0145】
上記直鎖炭化水素構造を有するジオールジ(メタ)アクリレートの量は、光重合性化合物の総質量に対して10質量%以上80質量%以下であることが好ましく、20質量%以上65質量%以下であることがより好ましい。ジオールジ(メタ)アクリレートの量が当該範囲であると、画像とニス層との密着性が良好になる。
【0146】
また、ジオールジ(メタ)アクリレート以外の光重合性化合物の例には、アクリル樹脂;ビニル・アクリル系樹脂、多価アルコールのアクリル酸エステル、エポキシ・アクリレート、ウレタン・アクリレート、ポリエステル・アクリレート、ポリエーテル・アクリレート、アクリレート・アルキッド、メラミン・アクリレート等の重合性オリゴマーや重合性ポリマー、トリメチロールプロパン(メタ)アクリレートや、フェノキシエチル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリレートモノマー、およびトリ(メタ)アクリレートモノマー等が含まれる。ジオールジ(メタ)アクリレート以外の光重合性化合物の量や種類は、光硬化性ニスの硬化性や粘度、表面張力等に合わせて適宜選択される。
【0147】
また、重合開始剤(増感剤)の例には、公知のアントラキノン系開始剤、ベンゾフェノン系開始剤、2-エチルアントラキノン系開始剤、アシルフォスフィンオキサイド系開始剤、アルキルフェノン系光重合開始剤等が含まれる。重合開始剤の量は、光硬化性ニスの総質量に対して、5質量%以上25質量%以下であることが好ましい。重合開始剤の量が当該範囲であると、光硬化性ニスの硬化性が良好になる。
【0148】
さらに、光硬化性ニスは、界面活性剤を含んでいてもよく、その例には、アニオン界面活性剤、ノニオン界面活性剤、シリコーン界面活性剤、およびフルオロ界面活性剤等が含まれる。アニオン界面活性剤の例には、スルホコハク酸塩、ジスルホン酸塩、リン酸エステル、硫酸塩、スルホン酸塩等が含まれる。ノニオン界面活性剤の例には、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、イソプロピルアルコール、アセチレン系ジオール、エトキシル化オクチルフェノール、エトキシル化分岐第二級アルコール、ベルフルオロブタンスルホン酸塩及びアルコキシル化アルコール等を使用することができる。シリコーン界面活性剤の例には、ポリエーテル修飾ポリジメチルシロキサン等が含まれる。フルオロ界面活性剤の例には、エトキシル化ノニルフェノール等が含まれる。光硬化性ニスが界面活性剤を含むと、画像とニス層との密着性が良好になったりする。また、光硬化性ニスの表面張力を調整し、光硬化性ニスの濡れ性を高めることもできる。
【0149】
上記光硬化性ニスの25℃における表面張力は10mN/m以上50mN/m以下であることが好ましく、15mN/m以上45mN/m以下であることがより好ましく、20mN/m以上40mN/m以下であることがさらに好ましい。光硬化性ニスの表面張力が当該範囲であると、画像上に光硬化性ニスが濡れ広がりやすくなる。光硬化性ニスの表面張力は、KYOWA DY300(協和界面化学株式会社製)にてプレート法により測定される。
【0150】
一方、光硬化性ニスの振動式粘度計にて振動子を液につけ、30秒後に測定した、25℃における粘度は100mPa・s以上800mPa・s以下であることが好ましく、150mPa・s以上700mPa・s以下であることがより好ましく、200mPa・s以上600mPa・s以下であることがさらに好ましい。光硬化性ニスの粘度が当該範囲であると、上述の方法により塗布しやすくなる。
【0151】
上記光硬化性ニスの塗布後、光エネルギーを照射し、光硬化性ニスを硬化させる。照射する光エネルギーの種類は、上記重合開始剤の種類等により適宜選択されるが、通常、紫外光、可視光等とすることができる。光エネルギーの光源の例には、低圧水銀灯、中圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、キセノンランプ、カーボンアーク灯、メタルハライドランプ、蛍光灯、タングステンランプ、LED等が含まれ、その光量や照射時間等は適宜選択される。
【0152】
なお、ニスコートは、上述した光硬化性ニスのほか、溶剤系のニスを塗布して溶剤を乾燥させる方法で形成してもよい。
【実施例0153】
以下、実施例を挙げて本発明についてより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されない。
【0154】
なお、以下の実施例において、特に言及がない場合、各粒子の平均粒子径は、ベックマン・コールター社製、コールターマルチサイザー3を用いて測定された体積基準の平均粒子径である。
【0155】
1.材料の用意
1-1.飽和炭化水素化合物
炭素数20、炭素数26、炭素数30、炭素数34の飽和炭化水素(ジーエルサイエンス株式会社)を質量比で20:30:30:20となるように分取し、80℃で溶融混合した後に、冷却固化して、炭素数16以上35以下の飽和炭化水素化合物を得た。
【0156】
1-2.離型剤
(マイクロクリスタリンワックス)
減圧蒸留残渣油より溶剤晶析、ろ過して得られた融点84℃のマイクロクリスタリンワックスを用意し、平均の炭素数が43となり、かつ炭素数16以上35以下の成分が検出不可になるまで分子蒸留を繰り返して、離型剤としてのマイクロクリスタリンワックスを得た。分子蒸留は、温度240℃、圧力0.2Paにて低分子量成分を除いた後、温度400℃、圧力0.2Paにてその他の成分の除去を行った。炭素数は、GC-MSで定性し、GC-FIDで定量して検出した。得られたマイクロクリスタリンワックスの融点は78℃であった。なお、マイクロクリスタリンワックスの融点は、DSCにおいて、昇温速度10℃/minで測定した際に、吸熱ピークの半値幅が15℃以内であるピークが観測される温度とした。
【0157】
(ベヘン酸ベヘネート)
市販のベヘン酸ベヘネートを、離型剤としてのベヘン酸ベヘネートとした。
【0158】
1-3.結着樹脂
(ポリエステル樹脂)
・テレフタル酸: 55.6質量部
・ビスフェノールAのプロピレンオキシド付加物(BPA-PO):28.8質量部
・プロパンジオール: 15.5質量部
・2-エチルヘキサン酸錫(エステル化触媒): 0.50質量部
冷却管、攪拌機、窒素導入管、及び、熱電対のついた反応槽に、上記材料を投入した。その後、反応槽内を窒素ガスで置換して、撹拌しながら徐々に昇温し、140℃の温度で撹拌しつつ、3時間かけて上記材料を反応させた。
【0159】
次に、反応槽内の圧力を8.3kPaに下げ、撹拌しながら温度200℃まで昇温し、4時間反応させた。その後、再び反応槽内を5kPa以下に減圧して200℃で3時間反応させて、結着樹脂としてのポリエステル樹脂を得た。
【0160】
(スチレン-アクリル樹脂)
・スチレン: 81.0質量部
・アクリル酸ブチル: 19.0質量部
・ジtertブチルパーオキサイド(日油株式会社製、パーブチルD):1.00質量部
プロピレングリコールモノメチルエーテル100部を窒素置換しながら加熱し、液温120℃以上で還流させ、そこへ、上記材料の混合物を3時間かけて滴下した。
【0161】
滴下終了後、溶液を3時間撹拌した後、液温170℃まで昇温しながら常圧蒸留し、液温が170℃に到達した後は1hPaで減圧下1時間蒸留して脱溶剤して、樹脂固形物を得た。この樹脂固形物をテトラヒドロフランに溶解し、n-ヘキサンで再沈殿、析出した固体を濾別して、結着樹脂としてのスチレン-アクリル樹脂1を得た。
【0162】
1-4.樹脂粒子の分散液
(着色剤粒子の分散液)
11.5質量部のn-ドデシル硫酸ナトリウムを160質量部のイオン交換水に投入して撹拌し溶解させた水溶液を用意し、撹拌しながら、この水溶液に24.5質量部のモノアゾイエロー(C.I.ピグメントイエロー74)を徐々に添加した。次いで、撹拌装置(エム・テクニック株式会社製、クレアミックスWモーション CLM-0.8)を用いて分散処理を行い、体積基準のメディアン径が126nmである着色剤微粒子分散液を調製した。
【0163】
(スチレン-アクリル樹脂粒子の分散液)
・スチレン: 584質量部
・アクリル酸n-ブチル: 160質量部
・メタクリル酸: 56質量部
からなる単量体混合液を用意した。
【0164】
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、4質量部の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および3000質量部のイオン交換水を投入し、窒素気流下、230rpmの撹拌速度で撹拌しながら、内温を80℃に昇温させた。昇温後、10質量部の過硫酸カリウムを200質量部のイオン交換水に溶解させた水溶液を添加し、液温75℃として上記単量体混合液を1時間かけて滴下した。さらに75℃にて2時間加熱しながら撹拌して、これらの単量体を重合させて、樹脂微粒子の分散液を調製した。
【0165】
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、2質量部の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を3000質量部のイオン交換水に溶解させた水溶液を投入し、80℃に加熱後、42質量部(固形分換算)の樹脂微粒子[1]の分散液と、下記単量体、および連鎖移動剤を85℃にて溶解させた混合液と、を添加した。その後、循環経路を有する機械式分散機(エム・テクニック株式会社製、CLEARMIX)を用いて、1時間の混合分散処理を行い、乳化粒子(油滴)を含む分散液を調製した。
・スチレン: 239質量部
・アクリル酸n-ブチル: 111質量部
・メタクリル酸: 26質量部
・n-オクチルメルカプタン: 3質量部
・メタクリル酸: 49質量部
・n-オクチルメルカプタン: 0.51質量部
【0166】
次いで、この分散液に、5質量部の過硫酸カリウムを100質量部のイオン交換水に溶解させた開始剤水溶液を添加し、この系を80℃にて1時間にわたって加熱撹拌して、上記単量体を重合させて、樹脂微粒子[2]の分散液を調製した。
【0167】
上記の樹脂微粒子[2]の分散液に、さらに、10質量部の過硫酸カリウムを200質量部のイオン交換水に溶解させた溶液を添加し、80℃の温度条件下で、下記単量体の混合液を1時間かけて滴下した。
・スチレン 380質量部
・アクリル酸n-ブチル: 132質量部
・メタクリル酸: 39質量部
・n-オクチルメルカプタン: 6質量部
滴下終了後、2時間にわたって加熱撹拌して、上記単量体を重合させた後、28℃まで冷却して、スチレン-アクリル樹脂粒子2の分散液を得た。
【0168】
1-5.外添剤
(チタン酸ストロンチウム1)
硫酸法で得られたメタチタン酸を脱鉄漂白処理した後、水酸化ナトリウム水溶液を加えてpHを9.0として脱硫処理を行い、その後、塩酸によりpH5.8まで中和して、ろ過および水洗を行った。こうして得られた洗浄済みケーキに水を加えTiO2基準で1.5モル/Lの濃度のスラリーとした後、塩酸を加えpH1.5とし、解膠処理を行った。
【0169】
脱硫および解膠を行ったメタチタン酸スラリーを採取し、3Lの反応容器に投入した。この反応容器に、SrO/TiO2モル比が1.18となる量の塩化ストロンチウム水溶液を添加した後、TiO2基準で0.9モル/Lの濃度に調整した。次に、このスラリーを撹拌混合しながら常圧で87℃に加温した後、窒素ガスのマイクロバブリングを600ml/minで行いながら444mLの10N水酸化ナトリウム水溶液を80分間かけて添加し、その後、窒素ガスのマイクロバブリングを400ml/minで行いながら92℃で1時間撹拌した。
【0170】
その後、反応容器のジャケットに10℃の冷却水を流しながら上記スラリーを撹拌して12℃まで急冷し、pH2.0となるまで塩酸を加え、さらに1時間撹拌を続けた。このようにして得られた沈殿をデカンテーション洗浄した後、6Nの塩酸を加えてpH2.0に調整し、100部の固形分に対して7.0部のイソブチルエトキシシランを加えて18時間撹拌した。最後に、4N水酸化ナトリウム水溶液で中和し、2時間撹拌した後に、ろ過および分離を行い、120℃の大気中で8時間乾燥して、外添剤の粉体を得た。この粉体を粉末X線回折で測定したところ、チタン酸ストロンチウムの回折ピークを示した。この粉末をチタン酸ストロンチウム1とした。チタン酸ストロンチウム1の平均一次粒子径は、50nmであった。
【0171】
(チタン酸ストロンチウム2~チタン酸ストロンチウム5)
原材料の投入量、原材料のモル比、および反応温度を変えた以外はチタン酸ストロンチウム1の製造と作製の処理を行い、チタン酸ストロンチウム2~チタン酸ストロンチウム5を製造した。
【0172】
2.トナー母体粒子の作製
2-1.トナー母体粒子1
・ポリエステル樹脂: 100質量部
・マイクロクリスタリンワックス(離型剤): 5.00質量部
・炭素数16以上35以下の飽和炭化水素化合物: 0.06質量部
・モノアゾイエロー(C.I.ピグメントイエロー74): 6.00質量部
ヘンシェルミキサー(三井鉱山株式会社製、FM-75型)に上記材料を投入して、回転数20s-1、回転時間5minの条件で混合した。その後、温度150℃に設定した二軸混練機(株式会社池貝製、PCM-30型)を用いて、これらを混練した。得られた混練物を冷却し、ハンマーミルにより1mm以下に粗粉砕し、粗砕物を得た。得られた粗砕物を、機械式粉砕機(ターボ工業株式会社製、T-250)により微粉砕した。さらに、分球装置(ホソカワミクロン株式会社製、ファカルティF-300)を用い、分級ローター回転数を130s-1、分散ローター回転数を120s-1として分級を行った。
【0173】
分級を経た粒子を、
図1で示す表面処理装置により熱処理した。このとき、熱処理室の温度を200℃とし、熱処理時間は30秒とした。これにより、平均粒径6.50μm、平均円形度0.96であるトナー母体粒子1を得た。
【0174】
2-2.トナー母体粒子2
ポリエステル樹脂の代わりにスチレン-アクリル樹脂1を用いた以外はトナー母体粒子1の作製と同様の処理を行い、トナー母体粒子2を得た。
【0175】
2-3.トナー母体粒子3
マイクロクリスタリンワックスの代わりにベヘン酸ベヘネートを用いた以外はトナー母体粒子1の作製と同様の処理を行い、トナー母体粒子3を得た。
【0176】
2-4.トナー母体粒子4
炭素数16以上35以下の飽和炭化水素化合物の投入量を0.0002質量部に変更した以外はトナー母体粒子1の作製と同様の処理を行い、トナー母体粒子4を得た。
【0177】
2-5.トナー母体粒子5
炭素数16以上35以下の飽和炭化水素化合物の投入量を0.12質量部に変更した以外はトナー母体粒子1の作製と同様の処理を行い、トナー母体粒子5を得た。
【0178】
2-6.トナー母体粒子6
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、946質量部(固形分換算)のスチレン-アクリル樹脂粒子2の分散液と、1100質量部のイオン交換水と、54質量部(固形分換算)の着色剤粒子の分散液とを投入し、液温を30℃に調整した後、5Nの水酸化ナトリウム水溶液を加えてpHを10に調整した。次いで、60質量部の塩化マグネシウムを60質量部のイオン交換水に溶解させた水溶液を、撹拌下、30℃にて10分間かけて添加した。その後、3分間保持した後に昇温を開始して60分間かけて85℃まで昇温し、85℃を保持したまま凝集し粒子成長反応を継続させ。この状態で、凝集粒子の粒径を測定し、体積基準のメディアン径が6.5μmになった時点で、40質量部の塩化ナトリウムを160質量部のイオン交換水に溶解させた水溶液を添加して粒子成長を停止させ、さらに、熟成工程として液温度80℃で1時間の加熱撹拌を行って粒子間の融着を進行させ、平均円形度0.69であるトナー母体粒子6の分散液を調整した。
【0179】
生成したトナー母体粒子6の分散液をバスケット型遠心分離機(松本機械株式会社製、MARKIII 型式番号60×40+M)で固液分離し、トナー母体粒子6のウェットケーキを形成した。このウェットケーキを、上記バスケット型遠心分離機により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し、その後、乾燥器(株式会社セイシン企業製、フラッシュジェットドライヤー)に投入し、水分量が0.5質量%となるまで乾燥させて、トナー母体粒子6を得た。
【0180】
2-7.トナー母体粒子7
炭素数16以上35以下の飽和炭化水素化合物の投入量を0.008質量部に変更した以外はトナー母体粒子1の作製と同様の処理を行い、トナー母体粒子7を得た。
【0181】
2-8.トナー母体粒子8
炭素数16以上35以下の飽和炭化水素化合物の投入量を0.014質量部に変更した以外はトナー母体粒子1の作製と同様の処理を行い、トナー母体粒子8を得た。
【0182】
2-9.トナー母体粒子9
炭素数16以上35以下の飽和炭化水素化合物の投入量を0.113質量部に変更した以外はトナー母体粒子1の作製と同様の処理を行い、トナー母体粒子9を得た。
【0183】
2-10.トナー母体粒子10
炭素数16以上35以下の飽和炭化水素化合物の投入量を0.105質量部に変更した以外はトナー母体粒子1の作製と同様の処理を行い、トナー母体粒子10を得た。
【0184】
2-11.トナー母体粒子11
炭素数16以上35以下の飽和炭化水素化合物の投入量を0.0001質量部に変更した以外はトナー母体粒子1の作製と同様の処理を行い、トナー母体粒子11を得た。
【0185】
2-12.トナー母体粒子12
炭素数16以上35以下の飽和炭化水素化合物の投入量を0.125質量部に変更した以外はトナー母体粒子1の作製と同様の処理を行い、トナー母体粒子12を得た。
【0186】
3.トナーの作製
3-1.トナー1
100質量部のトナー母体粒子1と、ヘキサメチルジシラザンで疎水化処理した1.0質量部の疎水性シリカ微粒子(BET比表面積:200m2/g)と、イソブチルトリメトキシシランで表面処理した1.0質量部の酸化チタン微粒子(BET比表面積:80m2/g)と、0.5質量部のチタン酸ストロンチウム1とを、ヘンシェルミキサー(三井三池化工機株式会社製、FM-75型)により、回転数30s-1、回転時間10minで混合して、トナー1を得た。
【0187】
3-2.トナー2~トナー6、およびトナー12~トナー17
トナー母体粒子をトナー母体粒子2~トナー母体粒子8に変更した以外はトナー1の作製と同様の処理を行い、それぞれ、トナー2~トナー6、およびトナー12~トナー17を得た。
【0188】
3-3.トナー7~トナー11
チタン酸ストロンチウム1をチタン酸ストロンチウム2~チタン酸ストロンチウム5に変更した以外はトナー1の作製と同様の処理を行い、それぞれ、トナー7~トナー11を得た。
【0189】
4.C16-35飽和化合物の量の測定
n-ヘキサンを用いた固液抽出により、それぞれのトナーから炭化水素化合物を抽出した。このとき、内部標準としてヒシクロヘキシルを添加した。その後、常法により、メタクロロ過安息香酸(mCPBA)による不飽和炭化水素のエポキシ化を行い、硝酸銀シリカゲルを固相とした固相抽出により、飽和した炭化水素化合物を精製抽出し、以下の条件でGC-FIDを行い、C16-35飽和化合物を定量した。
【0190】
(GC条件)
使用機器:島津製作所 GC-2010 Plus
注入量:1μL、飽和炭化水素濃度 500~1000mg/L
ガードカラム:Restek MXT Siltek(10m×0.53mm id)
カラム:Restek MTX-1 (15m×0.25mm id×0.1μm df)
【0191】
予め、同条件で測定したn-アルカン(炭素原子数:10、16、24、35および50)の溶出時間を測定した。また、予め、n-ヘキサンのみを上記装置に注入して、ブランクのクロマトグラムを作成した。
【0192】
それぞれのトナーから得られたクロマトグラムから、ブランクのクロマトグラムを差し引いたところ、飽和炭化水素化合物に由来するピークの前後に、安定した水平な直線であるベースラインを作成することができた。炭素原子数16と炭素原子数35に垂線を引き、ベースラインより上のクロマトグラムのうち、これらの垂線に囲まれた部分の面積を求めた。なお、飽和炭化水素化合物ではないことが確認できたピークは、計算から除外した。この面積と、内部標準として添加したビシクロヘキシルの面積と、の比率から、炭素原子数16以上35以下の飽和炭化水素化合物の質量を求めた。この質量を、トナーの質量で除算して、トナー中のC16-35飽和化合物の量を求めた。
【0193】
表1に、トナー1~トナー17の材料、作製法、チタン酸ストロンチウムの粒子径、およびトナー母体粒子中の炭素数16以上35以下の飽和炭化水素化合物の量を示す。なお、離型剤の欄の「炭化水素」はマイクロクリスタリンワックスを、「エステル」はベヘン酸ベヘネートをそれぞれ示す。
【0194】
【0195】
5.評価
(画像の作製)
実施例1~実施例11、実施例14~実施例17、および比較例1、比較例2については、複合機(コニカミノルタ株式会社製、bizhub PRESS C1070、(「bizhub PRESS」は同社の登録商標)を、トナー付着量を自由に設定できるように改造したもの)に、トナー1~トナー17を順次装填した。
【0196】
実施例12については、トナー画像の定着を2段階で行う複合機(コニカミノルタ株式会社製、bizhub PRESS) C8000)を用いて、実施例1~11と同様の処理を行い、画像を出力した。
【0197】
実施例13については、複合機(コニカミノルタ株式会社製、bizhub PRESS C1070)の、定着前に画像を採取できるように改造した改造機を用いて未定着画像を採取し、複合機(キヤノン株式会社製、imagePRESS V1000)の定着器(非回転の加圧パッドにより定着ニップを形成した定着器)を取り出して単体で駆動できるように改造したものを用いて、上記未定着画像を定着させた。
【0198】
5-1.ニス塗布性
(画像の作成)
評価紙(王子製紙株式会社製、POD-157グロスコート紙)に、付着量8.0g/m2のベタ画像を、通常の定着条件にて、出力した。
【0199】
(ニスの塗布)
作製した画像に、ニス(T&K株式会社製、UV VECTA コートニス PC-3KW2)を、バーコーターにより厚さ5μmになるように塗布した。その後、高圧水銀灯により画像面の積算光量が120~130mJ/cm2となるように紫外線を照射し、ニスを硬化させてニス層を形成した。なお、使用したニスは、エチレン性二重結合を含む重合性官能基を有するニス用重合性モノマーおよび光重合開始剤(ラジカル重合開始剤)を含むニスである。
【0200】
(塗布性の評価)
得られた画像のニス層の表面を目視で観察し、ニスが明らかにはじかれているかどうかを確認し、はじかれていない場合には10cm×10cmの範囲のピンホール数をカウントした。これらの結果に基づき、下記評価基準によりニス塗布性を評価した。ニスが明らかにはじかれておらず、ピンホール数が10個以下であるものを合格とした。
A:10cm×10cmの範囲にピンホールが0個以上1個以下だった
B:10cm×10cmの範囲に微小なピンホールが2個以上4個以下だった
C:10cm×10cmの範囲に微小なピンホールが5個以上10個以下だった
D:10cm×10cmの範囲にピンホールが11個以上、またははじきが生じていた
【0201】
5-2.ニス密着性
(密着性の評価)
ニス塗布性で得られたニス付きベタ画像のニス層の表面の写真をマイクロスコープ(キーエンス株式会社製、デジタルマイクロスコープVHX-6000)を用いて倍率100倍で撮像し、撮像された画像を、画像処理ソフト(株式会社ニレコ製、LUSEX-AP)を用いて二値化処理した。
【0202】
その後、ニス層の表面にポリイミドテープ(住友3M社製、メンディングテープ No.810-3-12)を軽く貼り付け、1kPaの圧力で貼り付けたテープの上を3.5回往復するように擦り付けた。その後、角度180°、200gの力で、テープをニス層から剥がした。
【0203】
テープを剥がした後のニス層の表面の写真をマイクロスコープ(キーエンス株式会社製、デジタルマイクロスコープVHX-6000)を用いて倍率100倍で撮像し、撮像された画像を、画像処理ソフト(株式会社ニレコ製、LUSEX-AP)を用いて二値化処理した。そして、下記式によりニス剥離率を算出した。
ニス剥離率[%]=(1-テープ剥離後のニスの画像領域に対する隠ぺい部の面積)/テープ剥離前の粉体による樹脂製の画像領域に対する隠ぺい部の面積)×100
【0204】
算出されたニス剥離率に基づき、下記評価基準によりニス密着性を評価した。剥離率が5%未満であるものと合格とした。
A:ニス剥離率は、0%以上1%未満だった
B:ニス剥離率は、1%以上3%未満だった
C:ニス剥離率は、3%以上5%未満だった
D:ニス剥離率は、5%以上だった
【0205】
5-3.定着分離性
(画像の作成)
評価紙としてA4サイズの塗工紙(王子製紙株式会社製、OKトップコート+(坪量:85.0g/m2))を使用し、アンダーオフセットが発生しない温度(U.O.回避温度)を基準として25℃上昇させた温度(U.O.回避温度+25℃)を定着上ベルトの温度とし、定着下ローラーを90℃に設定し、ベタ画像(付着量8.0g/m2)を作製した。なお、画像形成は、常温常湿環境(NN環境:25℃、50%RH)で行った。
【0206】
(定着分離性の評価)
先端余白量を変化させて順次画像を形成し、紙詰まり(ジャム)が発生した直前の先端余白量を定着分離性の尺度とした。
【0207】
また、離型可能な先端余白は、小さければ小さいほど、薄紙離型性に優れることを意味しており、当該先端余白が7mm未満であるとき、合格と判定した。なお実施例12については、1段目の定着器を用いて定着分離性を評価した。
【0208】
表2に評価結果を示す。
【0209】
【0210】
表2から明らかなように、C16-35飽和化合物の含有量が、トナーの全質量(トナー母体粒子および外添剤を含む質量)に対して1ppm以上1000ppm以下であると、ニスの塗布性および密着性が良好であり、定着分離性も良好であった。
本発明によれば、トナーにより形成した画像にニスコートを施したときの、ニスの塗布性および密着性を高めることができる。また、トナー画像の定着分離性も良好になるため、ニスコートを施さないときにも本発明は有用である。