JP2011008078A - 電子写真用トナーセット - Google Patents

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Abstract

【課題】各色トナーを混色した時の色再現性、耐光性、耐オゾン性が良好である電子写真用トナーセットを提供する。
【解決手段】イエロートナー、マゼンタトナー、シアントナーを有する電子写真用トナーセットにおいて、シアントナー中に亜鉛フタロシアニン系顔料を着色剤として含有し、シアントナーのL表色系による色相角(h)が170°≦h≦230°であり、且つマゼンタトナーのL表色系による色相角(h)が300°≦h≦340°である電子写真用トナーセット。
【選択図】なし

Description

本発明は、色再現性、耐久性が良好である電子写真用トナーセットに関するものである。
近年、分光された光を感光体上に露光して原稿の静電潜像を形成せしめ、これを各色のカラートナーで現像して色付きの複写画像を得、あるいは各色の複写画像を重ね合わせてフルカラーの複写画像を得るカラー複写の方法が実用化され、これに用いるカラートナーとして、バインダー樹脂中に各色の着色剤を分散せしめてなるイエロー、マゼンタ、シアンなどのカラートナーが製造されている。
電子写真式カラー画像形成装置が広く普及するに従い、その用途も多種多様に広がり、その画像品質への要求も厳しくなってきている。一般の写真、カタログ、地図の如き画像の複写では、微細な部分に至るまで極めて微細に且つ忠実に再現することが求められており、それに伴い、色の鮮やかさに対する要求も高まっており、色再現範囲を拡張することが望まれている。特に、印刷分野への進出が著しい昨今、電子写真方式においても印刷の品質と同等以上の高精細性が要求されるようになっている。
従来から電子写真用トナーに使用される着色剤としては、公知の有機顔料及び油溶性染料が使用されているが、それぞれに種々の欠点を有している。
例えば、有機顔料は油溶性染料に比べて一般的に耐熱性や耐光性に優れているが、トナー中において粒子状で分散された状態で存在するため、隠蔽力が強くなってしまい透明性が低下してしまう。また、一般に顔料の分散性は悪いため透明性が損なわれ、彩度が低下し、画像の色再現性を阻害する。また、色重ねされたトナーのうち最下層のものが、それより上層のものに隠蔽されず、最下層のトナーの色彩を視覚により確認することが可能となるようにするためには、定着されたトナーの透明性が必要とされ、原稿の色再現性を保つためには、着色剤の分散性や着色力が必要となる。
顔料の欠点を解消する方法としては、例えば、顔料分散の手法としてフラッシング法を用いることにより、凝集二次粒子のない一次粒子によるサブミクロンオーダーの顔料分散径を達成することにより、透明性を向上させる手段や、顔料粒子を結着樹脂及び外殻樹脂で被覆することにより、帯電性、定着性、画像均一性を改良する手段が提案されている(例えば、特許文献1、2参照)。
しかしながら、これらに提案されているトナーによって出力した場合においても、顔料使用トナーの場合、未だ十分な色相、透明性を得ることは困難である。
また、カラー画像形成装置において、原理的には全ての色再現をイエロー、マゼンタ、シアンの3原色による減法混色により行うことができるが、現実には、熱可塑性樹脂に顔料を分散したときの分光特性、異なる色のトナー同士を重ね合わせた時の混色性によって、色再現可能な範囲や彩度が低下させられるので、原稿の色を忠実に再現することには、まだまだ課題が多く残されている。
フルカラーの画像は前述したように、重ね合わせた2色以上のカラートナーの混色により発色するため、バランスの取れた色相を得ることが必要であり、例えば、イエロー、マゼンタ、シアンの各色のカラートナーにおける各顔料、及びその含有量を適宜選択したカラートナーセットが提案されている(例えば、特許文献3参照)。また、ベタ部を濃い色のトナー(濃トナー)、ハイライト部はそれより濃度の薄いトナー(淡トナー)を用いて画像を形成する方法も提案されている(例えば、特許文献4参照)。
しかし、これらの方法を用いても、混色時の色再現性は未だに不十分である。
また、トナー単色ではなく各色のトナーを混色したときに起こる特有の問題として、例えば、マゼンタトナーとシアントナーを混色したときにシアントナーの耐光性が劣化するという現象が起こることがある。これはマゼンタ色素が吸収した光エネルギーがシアン色素に移動することに起因している。一般的にシアン色素としてフタロシアニン色素を用いると、耐光性が強いのでこのような現象は起こりにくい。
しかしながら、フタロシアニン系の色素は耐オゾン性が低いため、マゼンタトナーとシアントナーを混色して印刷物の状態にしたときの耐光性と耐オゾン性を両立することが困難であるので、これらの特性を満足するトナーセットの開発が望まれている。
また、近年、CRTディスプレイや液晶ディスプレイ上での画像の画像処理、電子データによる入稿や、パーソナルユース等でも表示装置上の画像をプリントする需要が急速に拡大しているが、当該分野における標準的な色空間であるsRGB(例えば、「Multimedia Systems and Equipment−Colour Measurement and Management−Part2−1:Colour Management−Default RGB Colour Space−sRGB」IEC”61966−2−1を参照)へ良好な対応ができ、高い色再現性を有するトナーセットが求められている。
特開平9−26673号公報 特開平11−160914号公報 特開2004−126248号公報 特開2000−347476号公報
本発明の第1の目的は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、各色トナーを混色した時の色再現性、耐光性、耐オゾン性が良好である電子写真用トナーセットを提供することを目的とする。本発明の第2の目的としては、CRT、液晶ディスプレイ等の表示装置の画面よりプリントを行った際にsRGBへの対応が良好で、高い色再現性を有する電子写真用トナーセットを提供することである。
本発明の上記目的は、以下の手段によって達成される。
1.少なくともイエロートナー、マゼンタトナー、シアントナーを有する電子写真用トナーセットにおいて、該シアントナー中に下記一般式(1)で表される着色剤を含有し、該シアントナーのL表色系による色相角(h)が170°≦h≦230°であり、且つ該マゼンタトナーのL表色系による色相角(h)が300°≦h≦340°であることを特徴とする電子写真用トナーセット。
Figure 2011008078
(式中、X、X、X及びXは水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリールオキシ基を表し、同一であっても異なっていてもよい。nは1または2を表す。)
2.前記マゼンタトナー中に着色剤としてアントラキノン化合物を少なくとも1種類含有することを特徴とする前記1に記載の電子写真用トナーセット。
3.前記マゼンタトナー中に着色剤として複素環を有するアゾ化合物を少なくとも1種類含有することを特徴とする前記1に記載の電子写真用トナーセット。
4.前記マゼンタトナー中に着色剤として下記一般式(DX−1)で表される化合物を少なくとも1種類含有することを特徴とする前記1に記載の電子写真用トナーセット。
Figure 2011008078
(式中、Rd、Rd及びRdは各々置換基を表し、Zdは含窒素5乃至6員の複素環を形成するのに必要な非金属原子群を表し、md1は0〜3の整数を表し、md2は0〜4の整数を表し、md3は0〜2の整数を表すが、md1、md2及びmd3が同時に0を表すことはない。md1が2以上のとき複数のRdは互いに同じでも異なっていてもよく、md2が2以上のとき複数のRdは互いに同じでも異なっていてもよく、md3が2のとき複数のRdは互いに同じでも異なっていてもよい。)
本発明の電子写真用トナーセットはトナーの製造方法を問題にすることなく、混色時の色相を良好なものとし、更に画像の耐光性、耐オゾン性に優れた効果を有する。また、各種ディスプレイ上の画像をプリントした際の色調調整が良好で高い色再現性を持っている。
二成分系現像方式の画像形成が可能なタンデム型フルカラー画像形成装置の一例を示す概略図である。 非磁性一成分系現像方式の画像形成が可能な4サイクル型フルカラー画像形成装置の概略図である。 現像装置(トナーカートリッジ)の一例を示す概略図である。 ベルトと加熱ローラを用いたベルト定着方式の定着装置の一例を示す概略図である。
本発明者等は上記の課題を解決するため鋭意検討を行った結果、シアン着色剤として前記一般式(1)で表される特定構造を有し、L表色系による色相角(h)が170°≦h≦230°であることを特徴とするシアントナー、及びマゼンタ着色剤として複素環を有するアゾ化合物、アントラキノン化合物または前記一般式(DX−1)で表される特定構造を有し、L表色系による色相角(h)が300°≦h≦340°であることを特徴とするマゼンタトナーを含有することで、トナーの製造方法を問題にすることなく、混色時の色相を良好なものとし、更に画像の耐光性、耐オゾン性に優れ、且つ色調調整が良好で優れた色再現性を有する電子写真用トナーセットを発明するに至った。
以下、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
シアン着色剤とは、該着色剤を含有するトナーを調製し、これにより画像を形成した場合においてシアン色調となりうる着色剤である。
本発明において用いられるシアントナーは、シアン着色剤として前記一般式(1)で表され、且つシアントナー単色として色相角が170°から230°の範囲であり、好ましくは200°から220°の範囲を示すことが特徴である。
画像の色相の測定は、紙、プラスチック製シート等の任意の白色(L値が90以上、且つC値が7以下)基体上に形成されたトナー画像にて行う。測定には、色彩計「SPM50」(グレタグ製)を用い、トナーの付着量等を制御して、トナー画像のL値を40〜60の範囲になるように調整する。測定条件は、測定光D50、視野角2°とする。測定によって得られるa値及びb値を用い、h=tan−1(b/a)より、色相角(h)を算出する。
先ず、本発明に用いられるシアントナーに含有することのできるシアン着色剤について説明する。
シアン着色剤とは、該着色剤を含有する電子写真用トナーを調整し、画像を形成した場合において、シアン色調となりうる着色剤である。該着色剤は染料であってもよく、顔料であってもよい。
前記一般式(1)で表される化合物について説明する。
前記一般式(1)におけるX、X、X及びXは水素原子、アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、t−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基等)、アルコキシ基(例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基等)、アリールオキシ基(例えば、フェノキシ基、ナフチルオキシ基等)を表す。X、X、X及びXとして好ましくは、水素原子、アルキル基、アルコキシ基であり、より好ましくは、水素原子、プロピル基、イソプロピル基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、n−ブチル基、t−ブチル基、n−ブトキシ基、t−ブトキシ基であり、最も好ましくは水素原子、t−ブチル基、t−ブトキシ基である。
前記一般式(1)で表される化合物の好ましい置換基の組み合わせについては、種々の置換基の少なくとも1つが前記の好ましい基である化合物が好ましく、より多くの種々の置換基が前記好ましい基である化合物がより好ましく、全ての置換基が前記好ましい基である化合物が最も好ましい。
下記一般式(A−1)で表されるフタロシアニン化合物は、その合成時において不可避的に置換基R(n=1〜16、Rは単に置換基を意味していてRnのすべてが同一種の置換基であることを意味しない)の置換位置(R:1位〜R16:16位とここで定義する)異性体を含む場合があるが、これら置換位置異性体は互いに区別することなく同一誘導体として見なしている場合が多い。また、置換基に異性体が含まれる場合も、これらを区別することなく、同一のフタロシアニン化合物として見なしている場合が多い。
Figure 2011008078
本明細書中のフタロシアニン化合物において構造が異なる場合とは、上記一般式(A−1)で説明すると、置換基R(n=1〜16)について、構成原子種が異なる場合、置換基数が異なる場合または置換位置が異なる場合のいずれかである。
前記一般式(1)及び(2)で表されるフタロシアニン化合物の構造が異なる(特に置換位置)誘導体を以下の三種類に分類して定義する。
(1)β−位置換型:(2及びまたは3位、6及びまたは7位、10及びまたは11位、14及びまたは15位に特定の置換基を有するフタロシアニン化合物)
(2)α−位置換型:(1及びまたは4位、5及びまたは8位、9及びまたは12位、13及びまたは16位に特定の置換基を有するフタロシアニン化合物)
(3)α,β−位混合置換型:(1〜16位に規則性なく、特定の置換基を有するフタロシアニン化合物)。
本明細書中において、構造が異なる(特に置換位置)フタロシアニン化合物の誘導体を説明する場合、上記β−位置換型、α−位置換型、α,β−位混合置換型を使用する。
前記一般式(1)中の、X、X、X、Xの好ましい置換型としては、β−位置換型及びα,β−位混合置換型が好ましく、β−位置換型が最も好ましい。
また、置換基の数としては、前記一般式(1)中のnはそれぞれ1または2である。
β位に置換基を有するフタロシアニン化合物は、通常下記一般式(a)−1〜(a)−4で表される化合物となっている。これらの4種の化合物は、R〜Rの各置換位置が異なる異性体である。
Figure 2011008078
前記一般式(a)−1〜(a)−4で表される化合物は、β−位置換型(2及びまたは3位、6及びまたは7位、10及びまたは11位、14及びまたは15位に特定の置換基を有するフタロシアニン化合物)であり、α−位置換型及びα,β−位混合置換型とは全く構造(置換位置)の異なる化合物である。
以下、本発明に係る一般式(1)で表される化合物の具体例を示すが、これらは前述した各置換位置が異なる異性体の中の1つの構造であり、これらに限られたものではない。
Figure 2011008078
Figure 2011008078
Figure 2011008078
本発明に用いられるフタロシアニン化合物は、例えば、白井−小林共著、(株)アイピーシー発行「フタロシアニン−化学と機能−」(P.1〜62)、C.C.Leznoff−A.B.P.Lever共著、VCH発行‘Phthalocyanines−Properties and Applications’(P.1〜54)等に記載、引用もしくはこれらに類似の方法を組み合わせて合成することができる。
次に特定構造を有するマゼンタ着色剤について説明する。
マゼンタ着色剤とは、該着色剤を含有する電子写真用トナーを調製し、画像を形成した場合において、マゼンタ色調となりうる色素である。該着色剤は染料であってもよく、顔料であってもよい。
本発明において用いられるマゼンタトナーは、マゼンタトナー単色として色相角が300°から340°の範囲であり、好ましくは310°から330°の範囲を示すことが特徴である。
本発明におけるマゼンタ着色剤は、上述の性質を有するものであれば特に制限はないが、好ましくは複素環を有するアゾ化合物、アントラキノン化合物、または前記一般式(DX−1)で表される化合物である。
本発明における複素環を有するアゾ化合物とは、上述したマゼンタ着色剤の性質を有し、−N=N−の形で表される2価の置換基であるアゾ基のいずれか一方または両方に複素環を有する化合物のことであり、下記一般式(DY1−1)で表される。
一般式(DY1−1) Ax−N=N−Bx
式中、Ax及びBxは各々独立に芳香族炭化水素基または複素環基を表す。但し、AxまたはBxのいずれか一方は複素環基である。
一般式(DY1−1)について更に説明する。AxまたはBxで表される芳香族炭化水素基の例としては、フェニル基、ナフチル基、フルオレニル基、等を挙げることができる。AxまたはBxで表される複素環基は環を1個以上有し、その環に炭素原子の他、酸素原子、窒素原子、硫黄原子、セレン原子またはテルル原子のような元素を有する基を言う。AxまたはBxで表される複素環基は、各々少なくとも1個以上の5員環または6員環構造を有していることが好ましい。
このような少なくとも1個の5員環または6員環構造を有している複素環基の例としては、フリル基、ベンゾフラニル基、チエニル基、ピロリル基、インドリル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、インダゾリル基、トリアゾリル基、チアゾリル基、イソチアゾリル基、チアジアゾリル基、ベンゾイミダゾリル基、オキサゾリル基、イソオキサゾリル基、フラザニル基、ベンゾオキサゾリル基、フタラジル基、ピラニル基、ピリジル基、ピリダジル基、ピリミジル基、ピラジル基、ピペラジル基、トリアジル基、チアピラニル基、キサンテニル基、キノリル基、キノキサリニル基、キナゾリニル基、シンノリニル基、イソキノリニル基、アクリジニル基、フェナジニル基、カルバゾリル基、フェノキサジニル基、ペリミジニル基、アザフェナレン基、等を挙げることができる。これらには脂肪族環、芳香族環または他の複素環が縮合していてもよい。
AxまたはBxで表される芳香族炭化水素基または複素環基は、更に置換基を有していてもよい。置換基としては特に制限はないが、例えば、アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−オクチル基、n−ドデシル基、トリフルオロメチル基等)、シクロアルキル基(例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等)、芳香族炭化水素基(アリール基とも言う)(例えば、フェニル基、ナフチル基等)、アシルアミノ基(例えば、アセチルアミノ基、ベンゾイルアミノ基等)、アルキルチオ基(例えば、メチルチオ基、エチルチオ基等)、アリールチオ基(例えば、フェニルチオ基、ナフチルチオ基等)、アルケニル基(例えば、ビニル基、2−プロペニル基、3−ブテニル基、1−メチル−3−プロペニル基、3−ペンテニル基、1−メチル−3−ブテニル基、4−ヘキセニル基、シクロヘキセニル基等)、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、沃素原子)、アルキニル基(例えば、プロパルギル基等)、複素環基(例えば、ピリジル基、チアゾリル基、オキサゾリル基、イミダゾリル基等)、アルキルスルホニル基(例えば、メチルスルホニル基、エチルスルホニル基等)、アリールスルホニル基(例えば、フェニルスルホニル基、ナフチルスルホニル基等)、アルキルスルフィニル基(例えば、メチルスルフィニル基等)、アリールスルフィニル基(例えば、フェニルスルフィニル基等)、ホスホノ基、アシル基(例えば、アセチル基、ピバロイル基、ベンゾイル基等)、カルバモイル基(例えば、アミノカルボニル基、メチルアミノカルボニル基、ジメチルアミノカルボニル基、ブチルアミノカルボニル基、シクロヘキシルアミノカルボニル基、フェニルアミノカルボニル基、2−ピリジルアミノカルボニル基等)、スルファモイル基(例えば、アミノスルホニル基、メチルアミノスルホニル基、ジメチルアミノスルホニル基、ブチルアミノスルホニル基、ヘキシルアミノスルホニル基、シクロヘキシルアミノスルホニル基、オクチルアミノスルホニル基、ドデシルアミノスルホニル基、フェニルアミノスルホニル基、ナフチルアミノスルホニル基、2−ピリジルアミノスルホニル基等)、スルホンアミド基(例えば、メタンスルホンアミド基、ベンゼンスルホンアミド基等)、シアノ基、アルコキシ基(例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基等)、アリールオキシ基(例えば、フェノキシ基、ナフチルオキシ基等)、複素環オキシ基、シロキシ基、アシルオキシ基(例えば、アセチルオキシ基、ベンゾイルオキシ基等)、スルホン酸基、スルホン酸の塩、アミノカルボニルオキシ基、アミノ基(例えば、アミノ基、エチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ブチルアミノ基、シクロペンチルアミノ基、2−エチルヘキシルアミノ基、ドデシルアミノ基等)、アニリノ基(例えば、フェニルアミノ基、クロロフェニルアミノ基、トルイジノ基、アニシジノ基、ナフチルアミノ基、2−ピリジルアミノ基等)、イミド基、ウレイド基(例えば、メチルウレイド基、エチルウレイド基、ペンチルウレイド基、シクロヘキシルウレイド基、オクチルウレイド基、ドデシルウレイド基、フェニルウレイド基、ナフチルウレイド基、2−ピリジルアミノウレイド基等)、アルコキシカルボニルアミノ基(例えば、メトキシカルボニルアミノ基、フェノキシカルボニルアミノ基等)、アルコキシカルボニル基(例えば、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、フェノキシカルボニル等)、アリールオキシカルボニル基(例えば、フェノキシカルボニル基等)、複素環チオ基、チオウレイド基、カルボキシル基、カルボン酸の塩、ヒドロキシ基、メルカプト基、ニトロ基等の各基が挙げられる。AxまたはBxで表される芳香族炭化水素基または複素環基に複数の置換基が置換可能な場合、各々の置換基は同一でもよく、異なっていてもよい。
AxまたはBxのいずれか一方は複素環基であるが、両方複素環基であってもよい。AxまたはBxのいずれか一方が芳香族炭化水素基である場合、他方の複素環基は5員環構造であることが好ましい。
一般式(DY1−1)で表されるアゾ化合物は、更に下記一般式(DY1−2)であることがより好ましい。
一般式(DY1−2) Ax−N=N−Bx
式中、Axは少なくとも一つの窒素原子または硫黄原子を含む複素5員環基を表し、Bxは芳香族炭化水素基、または5員環または6員環構造を少なくとも1個含む複素基を表す。
更に一般式(DY1−2)について説明する。一般式(DY1−2)中、Axは少なくとも一つの窒素原子または硫黄原子を含む5員複素環基を表し、このような複素環基の例としては、チエニル基、ピロリル基、インドリル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、インダゾリル基、トリアゾリル基、チアゾリル基、イソチアゾリル基、チアジアゾリル基、ベンゾイミダゾリル基、オキサゾリル基、イソオキサゾリル基、フラザニル基、ベンゾオキサゾリル基等を挙げることができる。
Bxは芳香族炭化水素基、または5員環または6員環構造を少なくとも1個含む複素基を表し、芳香族炭化水素基の例としては、上述したAxまたはBxで表される芳香族炭化水素基の例と同義の基を、5員環または6員環構造を少なくとも1個含む複素基の例としては、上述したAxまたはBxで表される5員環または6員環構造を少なくとも1個含む複素基の例と同義の基を挙げることができる。Ax及びBxは、各々更に脂肪族環、芳香族環または他の複素環が縮合していてもよい。
Ax及びBxは各々置換基を有していてもよく、該置換基の例としては、上述したAxまたはBxで表される芳香族炭化水素基または複素環基に置換可能な置換基の例と同義の基を挙げることができる。Ax及びBxに複数の置換基が置換可能な場合、各々の置換基は同一でもよく、異なっていてもよい。
一般式(DY1−1)及び一般式(DY1−2)で表されるアゾ化合物は、更に下記一般式(DY1−3)または一般式(DY1−4)であることがより好ましい。
Figure 2011008078
式中、Axはチエニル基、ピロリル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、チアゾリル基、イソチアゾリル基、チアジアゾリル基またはベンゾチアゾリル基から選ばれる基を表す。
Qx及びQxは各々独立に−CRx=、−CRx=を表すか、あるいはいずれか一方が窒素原子、他方が−CRx=または−CRx=を表し、Xは窒素原子または−CRx=を表し、Rx及びRxは各々独立して水素原子、アルキル、シクロアルキル基、芳香族炭化水素基、複素環基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、カルバモイル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、またはスルファモイル基を表す。
Gx、Rx、Rx、Rxは各々独立して、水素原子、ハロゲン原子、アルキル、シクロアルキル基、芳香族基、複素環基、シアノ基、カルボキシル基、カルバモイル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アシル基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、シリルオキシ基、アシルオキシ基、カルバモイルオキシ基、複素環オキシ基、アルコキシカルボニルオキシ基、アリールオキシカルボニルオキシ基、アルキル基またはアリール基または複素環基で置換されたアミノ基、アシルアミノ基、ウレイド基、スルフアモイルアミノ基、アルコキシカルボニルアミノ基、アリールオキシカルボニルアミノ基、アルキル及びアリールスルホニルアミノ基、アリールオキシカルボニルアミノ基、ニトロ基、アルキル及びアリールチオ基、アルキル及びアリールスルホニル基、アルキル及びアリールスルフィニル基、スルファモイル基、スルホ基、またはヘテロ環チオ基を表す。各基は更に置換されていてもよい。また、RxとRx、あるいはRxとRxが結合して5〜6員環を形成してもよい。
Figure 2011008078
式中、Axはチエニル基、ピロリル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、チアゾリル基、イソチアゾリル基、チアジアゾリル基またはベンゾチアゾリル基から選ばれる基を表す。
Rx及びRxは、それぞれ独立に水素原子、脂肪族基、芳香族基、複素環基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、カルバモイル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、またはスルファモイル基を表し、各基は更に置換基を有していてもよい。
Qx及びQxは、各々独立に−CRx=、−CRx=を表すか、あるいはいずれか一方が窒素原子、他方が−CRx=または−CRx=を表し、Rx及びRxは各々独立に水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、アルキル基、シクロアルキル基、アルキルチオ基、アルキルスルホニル基、アルキルスルフィニル基、アルコキシカルボニル基、カルバモイル基、アルコキシ基、芳香族炭化水素基、アリールチオ基、アリールスルホニル基、アリールスルフィニル基、アリールオキシ基またはアシルアミノ基を表す。それぞれの置換基は更に置換されていてもよい。
一般式(DY1−3)及び一般式(DY1−4)について更に説明する。
一般式(DY1−3)において、Axはチエニル基、ピロリル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、チアゾリル基、イソチアゾリル基、チアジアゾリル基またはベンゾチアゾリル基から選ばれる基を表し、好ましくはチエニル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、チアゾリル基、イソチアゾリル基、チアジアゾリル基またはベンゾチアゾリル基であり、これらには脂肪族環、芳香族環または他の複素環が縮合していてもよく、更に置換基を有していてもよい。
Axに置換可能な基としては特に制限はないが、例としては上述したAxまたはBxで表される芳香族炭化水素基または複素環基に置換可能な置換基の例と同義の基を挙げることができる。
Ax及びAxに置換可能な基として好ましくは、アルキル基、シクロアルキル基、芳香族炭化水素基、複素環基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、カルバモイル基、ニトロ基、シアノ基、カルボキシ基、ハロゲン原子、アルコキシ基、アリールオキシ基、アシルアミノ基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、アミノスルホニル基、アミノカルボニル基、アルキルアミノスルホニル基、アルキルアミノカルボニル基、アミノ基、アニリノ基、ヒドロキシ基、スルファモイル基を挙げることができる。Ax及びAxに複数の置換基が置換可能な場合、各々の置換基は同一でもよく、異なっていてもよい。
Qx及びQxは、各々独立に−CRx=、−CRx=を表すか、あるいはいずれか一方が窒素原子、他方が−CRx=または−CRx=を表し、好ましくはQx及びQxは各々−CRx=、−CRx=である。
Rx及びRxは、各々独立して水素原子、アルキル、シクロアルキル基、芳香族炭化水素基、複素環基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、カルバモイル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、またはスルファモイル基を表し、好ましくは水素原子、アルキル、シクロアルキル基、芳香族炭化水素基、複素環基、アシル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、またはスルファモイル基である。各基は更に置換基を有していてもよい。
Xは窒素原子または−CRx=を表し、好ましくは窒素原子である。
Gx、Rx、Rx、Rxは、各々独立して水素原子、ハロゲン原子、アルキル、シクロアルキル基、芳香族基、複素環基、シアノ基、カルボキシル基、カルバモイル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アシル基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、シリルオキシ基、アシルオキシ基、カルバモイルオキシ基、複素環オキシ基、アルコキシカルボニルオキシ基、アリールオキシカルボニルオキシ基、アルキル基、アリール基または複素環基で置換されたアミノ基、アシルアミノ基、ウレイド基、スルフアモイルアミノ基、アルコキシカルボニルアミノ基、アリールオキシカルボニルアミノ基、アルキル及びアリールスルホニルアミノ基、アリールオキシカルボニルアミノ基、ニトロ基、アルキル及びアリールチオ基、アルキル及びアリールスルホニル基、アルキル及びアリールスルフィニル基、スルファモイル基、スルホ基、またはヘテロ環チオ基を表す。各基は更に置換されていてもよい。また、RxとRx、あるいはRxとRxが結合して5〜6員環を形成してもよい。
一般式(DY1−4)において、Axはチエニル基、ピロリル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、チアゾリル基、イソチアゾリル基、チアジアゾリル基またはベンゾチアゾリル基から選ばれる基を表し、好ましくはチエニル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、チアゾリル基、イソチアゾリル基、チアジアゾリル基またはベンゾチアゾリル基であり、これらには脂肪族環、芳香族環または他の複素環が縮合していてもよく、更に置換基を有していてもよい。
Axに置換可能な基としては特に制限はないが、例としては上述したAxまたはBxで表される芳香族炭化水素基、または複素環基に置換可能な置換基の例と同義の基を挙げることができる。
Ax及びAxに置換可能な基として好ましくは、アルキル基、シクロアルキル基、芳香族炭化水素基、複素環基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、カルバモイル基、ニトロ基、シアノ基、カルボキシ基、ハロゲン原子、アルコキシ基、アリールオキシ基、アシルアミノ基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、アミノスルホニル基、アミノカルボニル基、アルキルアミノスルホニル基、アルキルアミノカルボニル基、アミノ基、アニリノ基、ヒドロキシ基、スルファモイル基を挙げることができる。Ax及びAxに複数の置換基が置換可能な場合、各々の置換基は同一でもよく、異なっていてもよい。
Qx及びQxは、各々独立に−CRx=、−CRx=を表すか、あるいは、いずれか一方が窒素原子、他方が−CRx=または−CRx=を表し、好ましくはいずれか一方が窒素原子、他方が−CRx=または−CRx=である。
Rx及びRxは、それぞれ独立に水素原子、脂肪族基、芳香族基、複素環基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、カルバモイル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、またはスルファモイル基を表し、好ましくは水素原子、アルキル、シクロアルキル基、芳香族炭化水素基、複素環基、アシル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、またはスルファモイル基である。各基は更に置換基を有していてもよい。
Rx及びRxは、各々独立に水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、アルキル基、シクロアルキル基、アルキルチオ基、アルキルスルホニル基、アルキルスルフィニル基、アルコキシカルボニル基、カルバモイル基、アルコキシ基、芳香族炭化水素基、アリールチオ基、アリールスルホニル基、アリールスルフィニル基、アリールオキシ基またはアシルアミノ基を表す。それぞれの置換基は更に置換されていてもよい。
Rx、Rx、Gx、Rx、Rx、Rx、Rx、Rx、Rx及びRxが表す基の例としては、上述したAxまたはBxで表される芳香族炭化水素基、または複素環基に置換可能な置換基の例の中の該当する基で列挙した例と同義である。
本発明におけるアントラキノン化合物は、上述したマゼンタ着色剤の性質を有するアントラキノン化合物であれば特に制限されない。
本発明におけるアントラキノン化合物は、下記一般式(DY2−1)または一般式(DY2−2)であることがより好ましい。
Figure 2011008078
式中、Ry及びRyは各々独立にアルキル基またはシクロアルキル基を表し、Ryはアルキル基、シクロアルキル基、芳香族炭化水素基、複素環基、ハロゲン原子、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基またはアリールチオ基を表し、Ryはアルキル基、シクロアルキル基、芳香族炭化水素基、複素環基、ハロゲン原子、アルコキシ基またはアリールオキシ基を表し、ny1は0から2の整数を、ny2は0から4の整数を表す。
Figure 2011008078
式中、Ryは一般式(DY2−1)中のRyと同義の基を表し、Ryは一般式(DY2−1)中のRyと同義の基を表し、ny3は0から2の整数を、ny4は0から4の整数を表す。Zyはアミノ基または水酸基を表す。
一般式(DY2−1)及び一般式(DY2−2)について更に説明する。
Ry及びRyは各々独立にアルキル基またはシクロアルキル基を表し、例としては上述したアルキル基またはシクロアルキル基と同義である。Ryはアルキル基、シクロアルキル基、芳香族炭化水素基、複素環基、ハロゲン原子、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基またはアリールチオ基を表し、例としては上述したアルキル基、シクロアルキル基、芳香族炭化水素基、複素環基、ハロゲン原子、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基またはアリールチオ基と同義であり、好ましくはハロゲン原子である。
Ryはアルキル基、シクロアルキル基、芳香族炭化水素基、複素環基、ハロゲン原子、アルコキシ基またはアリールオキシ基を表し、ny1は0から2の整数を表し、ny1が2の場合、複数のRyは同じでも異なっていてもよく、好ましくは1である。ny2は0から4の整数を表し、ny2が2から4の場合、複数のRyは同じでも異なっていてもよく、好ましくは0または1である。
Ryは一般式(DY2−1)中のRyと同義の基を表し、好ましくはアルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基またはアリールチオ基である。
Ryは一般式(DY2−1)中のRyと同義の基を表す。ny3は0から2の整数を表し、ny3が2の場合、複数のRyは同じでも異なっていてもよく、好ましくは1である。ny4は0から4の整数を表し、ny4が2から4の場合、複数のRyは同じでも異なっていてもよく、好ましくは0または1である。
本発明に好適に用いられるアントラキノン化合物としては、特表平9−502470号、特開平7−43948号、特開2006−154363号、特開平8−314189号、特開平5−173369号、特開平5−257321号、特開平6−59509号、特開平6−59511号、特開平6−59512号、特開平6−148939号、特開平7−209912号、特開平8−152744号、特開平6−3858号、特開平8−15911号、特開平7−84416号、特開平8−123088号の各公報に記載されている化合物を挙げることができる。
次に一般式(DX−1)で表される化合物について説明する。
式中、Rd、Rd及びRdは各々置換基を表し、Zdは含窒素5〜6員複素環を形成するのに必要な非金属原子群を表し、md1は0〜3の整数を表し、md2は0〜4の整数を表し、md3は0〜2の整数を表すが、md1、md2及びmd3が同時に0を表すことはない。md1が2以上のとき複数のRdは互いに同じでも異なっていてもよく、md2が2以上のとき複数のRdは互いに同じでも異なっていてもよく、md3が2のとき複数のRdは互いに同じでも異なっていてもよい。
本発明における一般式(DX−1)で表される化合物は、上述したマゼンタ着色剤の性質を有する化合物であれば特に制限されない。
一般式(DX−1)において、Rd、Rd及びRdは各々置換基を表す。Rd、Rd及びRdで表される置換基は特に制限はないが、該置換基の例としては上述したAxまたはBxで表される芳香族炭化水素基、または複素環基に置換可能な置換基の例と同義の基を挙げることができる。これらの置換基は同様の置換基によって更に置換されていてもよい。
また、Rd、Rd及びRdの少なくとも一つは炭素数8以上30以下の直鎖のアルキル基で置換されており、且つRd、Rd及びRdの少なくとも一つは分岐のアルキル基で置換されている。
炭素数8以上30以下の直鎖のアルキル基としては、n−オクチル基、n−ドデシル基、n−ペンタデシル基、n−オクタデシル基、n−エイコシル基等が挙げられる。炭素数8以上30以下の直鎖のアルキル基は置換基を有してもよく、置換基としては前記Rd及びRdで表される置換基の中のアルキル基及びシクロアルキル基を除く基と同様の基を挙げることができる。
炭素数8以上30以下の直鎖のアルキル基は置換基を有さないのが好ましい。炭素数10以上20以下の直鎖のアルキル基が好ましく、炭素数12以上18以下の直鎖のアルキル基がより好ましい。分岐のアルキル基とは2級または3級の炭素原子を有するアルキル基を意味し、分岐のアルキル基としては、iso−プロピル基、iso−ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、1,1,3,3−テトラメチルブチル基、iso−ペンチル基、t−ペンチル基、2−エチルヘキシル基、iso−ペンタデシル基、iso−ヘプタデシル基等を挙げることができる。分岐のアルキル基は置換基を有してもよく、置換基としては前記Rd及びRdで表される置換基と同様の基を挙げることができる。Rdとしては、ハロゲン原子、アルコキシ基、アリールオキシ基、アニリノ基、アルキルアミノ基、アシルアミノ基、スルホンアミド基が好ましい。
一般式(DX−1)において、Zdは含窒素5〜6員複素環を形成するのに必要な非金属原子群を表す。Zdが形成する複素環としては、ピラゾール環、ピリジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、ピリドン環が挙げられる。Zdが形成する複素環としては、ピリジン環、ピリミジン環及びピリドン環が好ましい。
本発明における一般式(DX−1)で表される化合物は、下記一般式(DY3−1)、一般式(DY3−2)または一般式(DY3−3)であることがより好ましい。
Figure 2011008078
式中、Rd11、Rd12は各々置換基を表し、Rd13及びRd14は水素原子または置換基を表し、Zdは水素原子、アルキル基、芳香族炭化水素基または複素環基を表し、md11は0〜2の整数を表し、md12は0〜4の整数を表す。md11が2のとき複数のRd11は互いに同じでも異なっていてもよく、md12が2以上のとき複数のRd12は互いに同じでも異なっていてもよい。
一般式(DY3−1)において、Rd11、Rd12、md11及びmd12は、各々上述した一般式(DX−1)中のRd、Rd、md1及びmd2と同義である。
Rd13及びRd14は各々水素原子または置換基を表す。置換基としては、前記Rd及びRdで表される置換基と同様の基を挙げることができる。これらの置換基は同様の置換基によって更に置換されていてもよい。
Rd13は水素原子及びアルキル基が好ましく、水素原子及びメチル基が更に好ましい。Rd14は水素原子、複素環基、アシル基、カルバモイル基、シアノ基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基が好ましい。Zdは水素原子、アルキル基、芳香族炭化水素基または複素環基を表し、アルキル基、芳香族炭化水素基または複素環基が好ましい。
Figure 2011008078
式中、Rd21、Rd22は各々置換基を表し、Rd23及びRd24は水素原子または置換基を表し、Zdは水素原子、アルキル基、芳香族炭化水素基または複素環基を表し、md21は0〜2の整数を表し、md22は0〜4の整数を表す。md21が2のとき複数のRd21は互いに同じでも異なっていてもよく、md22が2以上のとき複数のRd22は互いに同じでも異なっていてもよい。
一般式(DY3−2)において、Rd21、Rd22、md21及びmd22は、各々上述した一般式(DX−1)中のRd、Rd、md1及びmd2と同義である。
Rd23及びRd24は各々水素原子または置換基を表す。置換基としては、前記Rd及びRdで表される置換基と同様の基を挙げることができる。これらの置換基は同様の置換基によって更に置換されていてもよい。
Rd23は水素原子、アルキル基、アリール基、アミノ基及びアニリノ基が好ましい。Rd24は水素原子、複素環基、アシル基、カルバモイル基、シアノ基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基が好ましい。Zdは水素原子、アルキル基、芳香族炭化水素基または複素環基を表し、アルキル基、芳香族炭化水素基または複素環基が好ましい。
Figure 2011008078
式中、Rd31、Rd32は各々置換基を表し、Rd33は水素原子または置換基を表し、Zdは水素原子、アルキル基、芳香族炭化水素基または複素環基を表し、md31は0〜2の整数を表し、md32は0〜4の整数を表す。md31が2のとき複数のRd31は互いに同じでも異なっていてもよく、md32が2以上のとき複数のRd32は互いに同じでも異なっていてもよい。
一般式(DY3−3)において、Rd31、Rd32、md31及びmd32は、各々上述した一般式(DX−1)中のRd、Rd、md1及びmd2と同義である。
Rd33は各々水素原子または置換基を表す。置換基としては、前記Rd及びRdで表される置換基と同様の基を挙げることができる。これらの置換基は、同様の置換基によって更に置換されていてもよい。Rd33は水素原子、アルキル基、アリール基が好ましく、アリール基が更に好ましい。Zdは水素原子、アルキル基、芳香族炭化水素基または複素環基を表し、アルキル基、芳香族炭化水素基または複素環基が好ましい。
本発明に好適に用いられる一般式(DX−1)で表される化合物としては、特開平7−84416号公報、特開2004−123899号公報、特開2004−190007号公報、特開2005−2223号公報、2005−60629号公報、特開2005−126587号公報、特開2005−146002号公報、特開2005−146002公報、特開2005−146193号公報、特開2005−154539号公報、特開2005−196018号公報等に記載されている化合物を挙げることができる。
以下に本発明のマゼンタ着色剤の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されることはない。
Figure 2011008078
Figure 2011008078
Figure 2011008078
Figure 2011008078
Figure 2011008078
Figure 2011008078
Figure 2011008078
Figure 2011008078
Figure 2011008078
Figure 2011008078
Figure 2011008078
Figure 2011008078
Figure 2011008078
本発明に用いられるマゼンタ着色剤は、公知の方法により容易に製造することができる。
本発明に係る前記一般式(DY1−1)から一般式(DY1−4)で表される化合物は、例えば、特開平5−297636号、特開平8−123089号、特開平8−123091号、特開平8−152745号、特開平8−166689号、特開平8−166690号、特開2002−371214号、特開2003−49099号、特開2005−255868号の各公報に記載された従来公知の方法を参考にして合成することができる。
本発明に用いられるアントラキノン化合物は、例えば、特表平9−502470号、特開平7−43948号、特開2006−154363号、特開平8−314189号、特開平5−173369号、特開平5−257321号、特開平6−59509号、特開平6−59511号、特開平6−59512号、特開平6−148939号、特開平7−209912号、特開平8−152744号、特開平6−3858号、特開平8−15911号、特開平7−84416号、特開平8−123088号の各公報等を参考に公知の方法により容易に製造することができる。
本発明に用いられる一般式(DX−1)で表される化合物は、特開平7−84416号公報、特開2004−123899号公報、特開2004−190007号公報、特開2005−2223号公報、2005−60629号公報、特開2005−126587号公報、特開2005−146002号公報、特開2005−146002公報、特開2005−146193号公報、特開2005−154539号公報、特開2005−196018号公報等を参考に公知の方法により容易に製造することができる。
その他にも、本発明に用いられるマゼンタ着色剤としては、例えば、「CMCテクニカルライブラリー 180 機能性顔料の技術」(株式会社シーエムシー出版)記載の顔料のうち、本発明に用いられるマゼンタ着色剤の用件を満たす顔料なども好適に用いることができる。
本発明に用いられるマゼンタ着色剤は、複素環を有するアゾ化合物またはアントラキノン化合物または一般式(DX−1)で表される化合物の中から任意に2種以上併用させて用いてもよく、本発明外のマゼンタ着色剤と併用させて用いてもよい。
本発明において用いられるイエロートナーは、イエロートナー単色として色相角が70°から95°の範囲であることが好ましく、より好ましくは80°から90°の範囲を示すことが特徴である。イエロー着色剤とは、該着色剤を含有する電子写真用トナーを調製し、画像を形成した場合において、イエロー色調となりうる色素である。該着色剤は染料であってもよく、顔料であってもよい。
イエロートナー用のイエロー着色剤としては、染料としてC.I.ソルベントイエロー19、同44、同77、同79、同81、同82、同93、同98、同103、同104、同112、同162、など、顔料としてはC.I.ピグメントイエロー14、同17、同74、同94、同138、同155、同180、同185などを用いることができ、またこれらの混合物も用いることができる。特に、染料ではC.I.ソルベントイエロー162、顔料ではC.I.ピグメントイエロー74、同93、同138、同180が好ましい。
本発明に係るトナーは、上述したシアン着色剤を有するトナー及びマゼンタ着色剤を有するトナーを用いることにより、耐光性、耐オゾンガス性に優れ従来のトナー画像や印刷インクを用いた画像よりも広く安定した色再現性を発現することが可能になった。
特に、近年ではコンピュータ画面に表示した画像をプリントアウトするケースが多いが、従来のカラー印刷の色域はコンピュータのディスプレイの色域よりもはるかに狭かったため、ディスプレイ上の画像とプリント出力したものとの色合いに大きな差が現れた。
しかしながら、本発明に係るトナーを用いることにより、従来よりもコンピュータのディスプレイの色域に近いプリント画像が得られる様になる。このように、本発明に係るトナーは、プリント画像における色域の拡大に大きく貢献しているものと言える。
(併用色素)
本発明に係るトナーは、後述する複合樹脂粒子と着色剤粒子とを塩析/融着して得られる。
本発明に係る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、上述のシアン着色剤、マゼンタ着色剤の他に各種の無機顔料、有機顔料、染料を挙げることができる。無機顔料としては、従来公知のものを用いることができる。具体的な無機顔料を以下に例示する。
黒色の顔料としては、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、更にマグネタイト、フェライト等の磁性粉も用いられる。
これらの無機顔料は、所望に応じて単独または複数を選択併用することが可能である。また、顔料の添加量は重合体に対して2〜20質量%であり、好ましくは3〜15質量%が選択される。
磁性トナーとして使用する際には、前述のマグネタイトを添加することができる。この場合には所定の磁気特性を付与する観点から、トナー中に20〜60質量%添加することが好ましい。
有機顔料及び染料としても従来公知のものを用いることができる。具体的な有機顔料及び染料を以下に例示する。
マゼンタまたはレッド用の顔料としては、例えば、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。
オレンジまたはイエロー用の顔料としては、例えば、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15、C.I.ピグメントイエロー93、C.I.ピグメントイエロー156等が挙げられる。
グリーンまたはシアン用の顔料としては、例えば、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16、C.I.ピグメントブルー60、C.I.ピグメントグリーン7等が挙げられる。
また、染料としては、例えば、C.I.ソルベントレッド1、同49、同52、同58、同63、同111、同122、C.I.ソルベントイエロー19、同44、同77、同79、同81、同82、同93、同98、同103、同104、同112、同162、C.I.ソルベントブルー25、同36、同60、同70、同93、同95等を用いることができ、またこれらの混合物も用いることができる。
本発明に係るトナーを構成する着色剤(着色剤粒子)は、表面改質されていてもよい。表面改質剤としては、従来公知のものを使用することができ、具体的にはシランカップリング剤、チタンカップリング剤、アルミニウムカップリング剤等を好ましく用いることができる。シランカップリング剤としては、例えば、メチルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、メチルフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン等のアルコキシシラン、ヘキサメチルジシロキサン等のシロキサン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−ウレイドプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。
チタンカップリング剤としては、例えば、味の素製の「プレンアクト」と称する商品名で市販されているTTS、9S、38S、41B、46B、55、138S、238S等、日本曹達製の市販品A−1、B−1、TOT、TST、TAA、TAT、TLA、TOG、TBSTA、A−10、TBT、B−2、B−4、B−7、B−10、TBSTA−400、TTS、TOA−30、TSDMA、TTAB、TTOP等が挙げられる。アルミニウムカップリング剤としては、例えば、味の素製の「プレンアクトAL−M」等が挙げられる。
これらの表面改質剤の添加量は、着色剤に対して0.01〜20質量%であることが好ましく、更に好ましくは0.1〜5質量%とされる。
着色剤粒子の表面改質法としては、着色剤粒子の分散液中に表面改質剤を添加し、この系を加熱して反応させる方法を挙げることができる。
表面改質された着色剤粒子は、濾過により採取され、同一の溶媒による洗浄処理と濾過処理が繰り返された後、乾燥処理される。
本発明に係るトナーの好ましい形態の一つとしては、色材が油溶性染料であることが挙げられる。油溶性染料は、通常カルボン酸やスルホン酸等の水溶性基を有さない有機溶剤に可溶で水に不溶な染料であるが、水溶性染料を長鎖の塩基と造塩することにより油溶性を示す染料も含まれる。例えば、酸性染料、直接染料、反応性染料と長鎖アミンとの造塩染料が知られている。
以下に限定されるものではないが、例えば、オリエント化学工業株式会社製のValifast Yellow 4120、Valifast Yellow 3150、Valifast Yellow 3108、Valifast Yellow 2310N、Valifast Yellow 1101、Valifast Red 3320、Valifast Red 3304、Valifast Red 1306、Valifast Blue 2610、Valifast Blue 2606、Valifast Blue 1603、Oil Yellow GG−S、Oil Yellow 3G、Oil Yellow 129、Oil Yellow 107、Oil Yellow 105、Oil Scarlet 308、Oil Red RR、Oil Red OG、Oil Red 5B、Oil Pink 312、Oil Blue BOS、Oil Blue 613、Oil Blue 2N、Oil Black BY、Oil Black BS、Oil Black 860、Oil Black 5970、Oil Black 5906、Oil Black 5905、日本化薬株式会社製のKayaset Yellow SF−G、Kayaset Yellow K−CL、Kayaset Yellow GN、Kayaset Yellow A−G、Kayaset Yellow 2G、Kayaset Red SF−4G、Kayaset Red K−BL、Kayaset Red A−BR、Kayaset Magenta 312、Kayaset Blue K−FL、有本化学工業株式会社製のFS Yellow 1015、FS Magenta 1404、FS Cyan 1522、FS Blue 1504、C.I.Solvent Yellow 88、83、82、79、56、29、19、16、14、04、03、02、01、C.I.Solvent Red 84:1、C.I.Solvent Red 84、218、132、73、72、51、43、27、24、18、01、C.I.Solvent Blue 70、67、44、40、35、11、02、01、C.I.Solvent Black 43、70、34、29、27、22、7、3、C.I.Solvent Violet 3、C.I.Solvent Green 3及び7、Plast Yellow DY352、Plast Red 8375、三井化学製MS Yellw HD−180、MS Red G、MS Magenta HM−1450H、MS Blue HM−1384、住友化学製ES Red 3001、ES Red 3002、ES Red 3003、TS Red 305、ES Yellow 1001、ES Yellow 1002、TS Yellow 118、ES Orange 2001、ES Blue 6001、TS Turq Blue 618、Bayer社製MACROLEX Yellow 6G、Ceres Blue GNNEOPAN Yellow O75、Ceres Blue GN、MACROLEX Red Violet R等が挙げられる。
油溶性染料として分散染料を用いることができ、以下に限定されるものではないが、例えば、C.I.ディスパーズイエロー5、42、54、64、79、82、83、93、99、100、119、122、124、126、160、184:1、186、198、199、204、224及び237;C.I.ディスパーズオレンジ13、29、31:1、33、49、54、55、66、73、118、119及び163;C.I.ディスパーズレッド54、60、72、73、86、88、91、92、93、111、126、127、134、135、143、145、152、153、154、159、164、167:1、177、181、204、206、207、221、239、240、258、277、278、283、311、323、343、348、356及び362;C.I.ディスパーズバイオレット33;C.I.ディスパーズブルー56、60、73、87、113、128、143、148、154、158、165、165:1、165:2、176、183、185、197、198、201、214、224、225、257、266、267、287、354、358、365及び368並びにC.I.ディスパーズグリーン6:1及び9等が挙げられる。
その他、油溶性染料として、フェノール、ナフトール類、ピラゾロン、ピラゾロトリアゾールなどの環状メチレン化合物、開鎖メチレン化合物などのカプラーから誘導されるアゾメチン色素、インドアニリン色素なども好ましく用いられる。
(着色剤含有量)
本発明に係るトナーは、一般式(1)で表される着色剤の含有量が樹脂に対して2〜20質量%の範囲が好ましく、更に着色剤が3〜15質量%含有されることで十分な濃度が得られ、樹脂による着色剤の保護能を発現することができる。
また、着色剤の保存性を向上させるために画像安定化剤として、例えば、特開平8−29934公報の10〜13頁に記載及び引用されている化合物を添加してもよく、市販されているフェノール系、アミン系、硫黄系、リン系の化合物なども挙げられる。同様の目的で紫外線吸収剤として、例えば、有機系紫外線吸収剤や無機系紫外線吸収剤を添加してもよい。
有機系紫外線吸収剤としては、2−(2′−ヒドロキシ−5′−t−ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2′−ヒドロキシ−3′,5′−ジ−t−ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール等のベンゾトリアゾール系化合物、2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−n−オクチルオキシベンゾフェノン等のベンゾフェノン系化合物、フェニルサルシレート、4−t−ブチルフェニルサルシレート、2,5−t−ブチル−4−ヒドロキシ安息香酸n−ヘキサデシルエステル、2,4−ジ−t−ブチルフェニル−3′,5′−ジ−t−ブチル−4′−ヒドロキシベンゾエート等のヒドロキシベンゾエート系化合物等を挙げられる。
無機系紫外線吸収剤としては、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化セリウム、酸化鉄、硫酸バリウム等を挙げることができるが、有機系紫外線吸収剤の方が好ましく、紫外線吸収剤としては50%透過率での波長が350〜420nmが好ましく、より好ましくは360〜400nmであり、350nmより低波長では紫外線遮断能が弱く、420nmより高波長では着色が強くなり好ましくない。添加量については特に制限はないが、色素に対して10〜200質量%の範囲が好ましく、50〜150質量%がより好ましい。また、これらを併用して用いることも好ましい。
(シラノール化合物)
本発明で用いられるトナー中には下記一般式(2)で表されるシラノール化合物を含有していることが好ましい。
一般式(2) (R)Si(OH)
式中、Rは水素原子、アルキル基、アリール基、複素環基、アルコキシ基またはシロキシ基を表し、m及びnは各々1〜3の整数を表しm+n=4である。mが2または3の時、Rは同じであっても異なっていてもよい。
一般式(2)において、Rで表されるアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、t−ブチル基、n−オクチル基などが挙げられる。アリール基としては、フェニル基、ナフチル基、アントラニル基などが挙げられる。複素環基としてはピリジル基、ピリミジル基、キノリル基、ピラゾリル基、イミダゾリル基などが挙げられる。アルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、i−プロポキシ基、n−オクトキシ基などが挙げられる。これらは更に前述の一般式(1)のR〜Rで挙げられた置換基によって置換されていてもよい。
Rとして好ましくは、水素原子、炭素数1から12のアルキル基、アリール基、炭素数1〜12のアルコキシ基、シロキシ基であり、シロキシ基の場合はオリゴマーであり、更に好ましくは水素原子、炭素数1〜8のアルキル基、炭素数1〜8のアルコキシ基である。
本発明に係るシラノール化合物は、当該分野の知識を有するものが公知の方法に従って容易に合成しうることができ、また市販品として入手することもできる。例えば、特開昭63−22759号、同63−316789号、同63−5093号、特開平3−157388号、同平6−256355号、同平8−143581号、同2002−20390号の各公報などが参考文献として挙げられる。
以下に、本発明に係る一般式(2)の具体的な構造を示すが、置換基の置換位置による構造異性体についてはその一例が示してあるだけで、これにより限定されない。
Figure 2011008078
Figure 2011008078
一般式(2)で表されるシラノール化合物の含有量は特に限定はないが、トナーに対し、好ましくは100〜500ppmであり、更に好ましくは100〜350ppmである。本発明に係るシラノール化合物の含有量が100ppm以上とすることにより、本発明の目的効果を発揮することができ、また500ppm以下とすることにより、トナーが柔らかくなりすぎず、トナー保存性の劣化や定着率の低下、あるいは臭気が問題にならないので好ましい。
上記一般式(2)で表されるシラノール化合物の製造工程における添加量は、トナーに対して100〜350ppmであることが好ましく、添加量をこの範囲とすることにより、トナー中の離型剤(ワックス)の分散性向上に効果を発揮することができ、且つ減圧乾燥後のトナー中でのシラノール化合物の残留量を、本発明で規定する範囲に設定することができるが、これに限定されない。
一般式(2)で表されるシラノール化合物のトナーへの添加方法としては、例えば、下記の重合性単量体を水系媒体中で重合して樹脂を製造する工程を含む重合法トナーの場合には、シラノール化合物を着色剤分散液の調製時に添加する方法が好ましいが、その他に樹脂粒子調製時に重合性単量体に添加する方法も挙げられる。重合法トナーの製法が下記の多段重合法である場合には、離型剤の添加と同時に添加する方法も挙げられる。
本発明において、シラノール化合物の定量方法は、ヘッドスペース方式のガスクロマトグラフにより内部標準法等の通常のガスクロマトグラフで使用される検出方法を使用して測定する。この方法は、トナーを開閉容器中に封入し、複写機等の熱定着時程度に加温し、容器中に揮発成分が充満した状態で速やかに容器中のガスをガスクロマトグラフに注入して揮発成分量を測定するとともに、MS(質量分析)も行うものである。
以下に、ヘッドスペースガスクロマトグラフによる測定法を詳細に説明する。
1.試料の採取
20mlヘッドスペース用バイアルに0.8gの試料を採取する。試料量は、0.01gまで秤量する(単位質量あたりの面積を算出するのに必要)。専用クリンパーを用いてバイアルをセプタムを用いてシールする。
2.試料の加温
170℃の恒温槽に試料を立てた状態で入れ、30分間加温する。
3.ガスクロマトグラフ分離条件の設定
質量比で15%になるように、シリコンオイルSE−30でコーティングした担体を内径3mm、長さ3mのカラムに充填したものを分離カラムとして用いる。該分離カラムをガスクロマトグラフに装着し、Heをキャリアとして、50ml/分で流す。分離カラムの温度を40℃にし、15℃/分で260℃まで昇温させながら測定する。260℃到達後5分間保持する。
4.試料の導入
バイアルビンを恒温槽から取り出し、直ちにガスタイトシリンジで試料から発生したガス1mlを採取し、これを上記分離カラムに注入する。
5.計算
内部基準物質として使用したシラノール化合物により、予め検量線を作製し、それぞれ各成分の濃度を求める。
6.機材
(1)ヘッドスペース条件
ヘッドスペース装置
ヒューレットパッカード製HP7694「Head Space Sampler」
温度条件
トランスファーライン:200℃
ループ温度:200℃
サンプル量:0.8g/20mlバイアル。
(2)GC/MS条件
GC:ヒューレットパッカード製HP5890
MS:ヒューレットパッカード製HP5971
カラム:HP−624 30m×0.25mm
オーブン温度:40℃(3min)−15℃/min−260℃
測定モード:SIM。
本発明の係るトナーは、重合性単量体を水系媒体中で重合する製造方法(重合法)が好ましいが、この製造方法は、重合性単量体を懸濁重合法により重合して樹脂粒子を調製し、あるいは必要な添加剤の乳化液を加えた液中(水系媒体中)にて単量体を乳化重合、あるいはミニエマルジョン重合を行って微粒の樹脂粒子を調製し、必要に応じて荷電制御性樹脂粒子を添加した後、有機溶媒、塩類などの凝集剤等を添加して当該樹脂粒子を凝集、融着する方法で製造するものである。
〈懸濁重合法〉
本発明に係るトナーを製造する方法の一例としては、重合性単量体中に荷電制御性樹脂を溶解させ、着色剤や必要に応じて離型剤、更に重合開始剤等の各種構成材料を添加し、ホモジナイザー、サンドミル、サンドグラインダー、超音波分散機などで重合性単量体に各種構成材料を溶解あるいは分散させる。この各種構成材料が溶解あるいは分散された重合性単量体を分散安定剤を含有した水系媒体中に、ホモミキサーやホモジナイザーなどを使用しトナーとしての所望の大きさの油滴に分散させる。その後、攪拌機構が後述の攪拌翼である反応装置(攪拌装置)へ移し、加熱することで重合反応を進行させる。反応終了後、分散安定剤を除去し、濾過、洗浄し、更に乾燥することで本発明のトナーを調製する。
〈乳化重合法〉
また、本発明に係るトナーを製造するその他の方法として、樹脂粒子を水系媒体中で塩析/融着させて調製する方法が好ましい。この方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、特開平5−265252号、同6−329947号、同9−15904号の各公報に示す方法等を挙げることができる。
即ち、樹脂粒子と着色剤などの構成材料の分散粒子、あるいは樹脂及び着色剤等より構成される微粒子を複数以上塩析、凝集、融着させる方法、特に水中にこれらを乳化剤を用いて分散した後に、臨界凝集濃度以上の凝集剤を加え塩析させると同時に、形成された重合体自体のガラス転移点温度以上で加熱融着させて融着粒子を形成しつつ徐々に粒径を成長させ、目的の粒径となったところで水を多量に加えて粒径成長を停止し、更に加熱、攪拌しながら粒子表面を平滑にして形状を制御し、その粒子を含水状態のまま流動状態で加熱乾燥することにより、本発明に係るトナーを形成することができる。なお、ここにおいて、凝集剤と同時にアルコールなど水に対して無限溶解する溶媒を加えてもよい。
本発明に係るトナーの製造方法においては、重合性単量体に結晶性物質を溶かした後、重合性単量体を重合させる工程を経て形成した複合樹脂微粒子と着色剤粒子とを塩析/融着させる方法が好ましく用いられる。重合性単量体に結晶性物質を溶かすとき、結晶性物質を溶解させて溶かしても、溶融して溶かしてもよい。
また、本発明に係るトナーの製造方法としては、多段重合法によって得られる複合樹脂微粒子と着色剤粒子とを塩析/融着させる工程が好ましく用いられる。ここで、多段重合法について以下に説明する。
(多段重合法により得られる複合樹脂粒子の製造方法)
多段重合法を用いる場合、本発明のトナーの製造方法は、以下に示す工程より構成されることが好ましい。
1:多段重合工程
2:複合樹脂粒子と着色剤粒子とを塩析/融着させてトナー粒子を得る塩析/融着工程
3:トナー粒子の分散系から当該トナー粒子を濾別し、当該トナー粒子から界面活性剤などを除去する濾過・洗浄工程
4:洗浄処理されたトナー粒子を乾燥する乾燥工程
5:乾燥処理されたトナー粒子に外添剤を添加する工程
から構成される。
以下、各工程について、詳細に説明する。
〔多段重合工程〕
多段重合工程とは、オフセット発生防止したトナーを得るべく樹脂粒子の分子量分布を拡大させるために行う重合方法である。即ち、1つの樹脂粒子において異なる分子量分布を有する相を形成するために重合反応を多段階に分けて行うものであって、得られた樹脂粒子がその粒子の中心より表層に向かって分子量勾配を形成させるように意図して行うものである。
例えば、はじめに高分子量の樹脂粒子分散液を得た後、新たに重合性単量体と連鎖移動剤を加えることによって低分子量の表層を形成する方法が採られている。
本発明においては、製造の安定性及び得られるトナーの破砕強度の観点から三段重合以上の多段重合法を採用することが好ましい。以下に、多段重合法の代表例である二段重合法及び三段重合法について説明する。このような多段階重合反応によって得られたトナーでは、破砕強度の観点から表層程低分子量のものが好ましい。
〈二段重合法〉
二段重合法は、結晶性物質を含有する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外層(殻)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。
この方法を具体的に説明すると、先ず結晶性物質を単量体に溶解させて単量体溶液を調製し、この単量体溶液を水系媒体(例えば、界面活性剤水溶液)中に油滴分散させた後、この系を重合処理(第一段重合)することにより、結晶性物質を含む高分子量の樹脂粒子の分散液を調製するものである。
次いで、この樹脂粒子の分散液に、重合開始剤と低分子量樹脂を得るための単量体とを添加し、樹脂粒子の存在下で単量体を重合処理(第二段重合)を行うことにより、樹脂粒子の表面に、低分子量の樹脂(単量体の重合体)からなる被覆層を形成する方法である。
〈三段重合法〉
三段重合法は、高分子量樹脂から形成される中心部(核)、結晶性物質を含有する中間層及び低分子量樹脂から形成される外層(殻)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。本発明のトナーでは上記の様な複合樹脂粒子として存在するものである。
この方法を具体的に説明すると、先ず常法に従った重合処理(第一段重合)により得られた樹脂粒子の分散液を、水系媒体(例えば、界面活性剤の水溶液)に添加するとともに、上記水系媒体中に結晶性物質を単量体に溶解させてなる単量体溶液を油滴分散させた後、この系を重合処理(第二段重合)することにより、樹脂粒子(核粒子)の表面に結晶性物質を含有する樹脂(単量体の重合体)からなる被覆層(中間層)を形成して、複合樹脂粒子(高分子量樹脂−中間分子量樹脂)の分散液を調製する。
次いで、得られた複合樹脂粒子の分散液に、重合開始剤と低分子量樹脂を得るための単量体とを添加し、複合樹脂粒子の存在下で単量体を重合処理(第三段重合)することにより、複合樹脂粒子の表面に、低分子量の樹脂(単量体の重合体)からなる被覆層を形成する。上記方法において、中間層を組み入れることにより結晶性物質を微細且つ均一に分散することができ好ましい。
本発明に係るトナーの製造方法の1態様においては、重合性単量体を水系媒体中で重合することが1つの特徴である。即ち、結晶性物質を含有する樹脂粒子(核粒子)または被覆層(中間層)を形成する際に、結晶性物質を単量体に溶解させ、得られる単量体溶液を水系媒体中で油滴分散させ、この系に重合開始剤を添加して重合処理することにより、ラテックス粒子として得る方法である。
本発明に用いられる水系媒体とは、水50〜100質量%と水溶性の有機溶媒0〜50質量%とからなる媒体を言う。水溶性の有機溶媒としては、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等を例示することができ、得られる樹脂を溶解しないアルコール系有機溶媒が好ましい。
結晶性物質を含有する樹脂粒子または被覆層を形成するために好適な重合法としては、臨界ミセル濃度以下の濃度の界面活性剤を溶解してなる水系媒体中に、結晶性物質を単量体に溶解した単量体溶液を、機械的エネルギーを利用して油滴分散させて分散液を調製し、得られた分散液に水溶性重合開始剤を添加して、油滴内でラジカル重合させる方法(以下、本発明では「ミニエマルジョン法」と言う。)を挙げることができ、本発明の効果をより発揮することができ好ましい。なお、上記方法において、水溶性重合開始剤に代えて、あるいは水溶性重合開始剤と共に油溶性重合開始剤を用いてもよい。
機械的に油滴を形成するミニエマルジョン法によれば、通常の乳化重合法とは異なり、油相に溶解させた結晶性物質の脱離が少なく、形成される樹脂粒子または被覆層内に十分な量の結晶性物質を導入することができる。
ここで、機械的エネルギーによる油滴分散を行うための分散機としては、特に限定されるものではなく、例えば、高速回転するロータを備えた攪拌装置「クレアミックス(CLEARMIX)」(エム・テクニック(株)製)、超音波分散機、機械式ホモジナイザー、マントンゴーリン及び圧力式ホモジナイザーなどを挙げることができる。また、分散粒子径としては、10〜1000nmが好ましく、更に好ましくは50〜1000nmであり、特に好ましくは30〜300nmである。
分散粒子径に分布を持たせることで、トナー粒子中における結晶性物質の相分離構造、すなわちフェレ水平径、形状係数及びこれらの変動係数を制御してもよい。
なお、結晶性物質を含有する樹脂粒子または被覆層を形成するための他の重合法として、乳化重合法、懸濁重合法、シード重合法などの公知の方法を採用することもできる。また、これらの重合法は複合樹脂粒子を構成する樹脂粒子(核粒子)または被覆層であって、結晶性物質を含有しないものを得るためにも採用することができる。
この重合工程で得られる複合樹脂粒子の粒子径は、電気泳動光散乱光度計「ELS−800」(大塚電子製)を用いて測定される質量平均粒径で10〜1000nmの範囲にあることが好ましい。
また、複合樹脂粒子のガラス転移温度(Tg)は48〜74℃の範囲にあることが好ましく、更に好ましくは52〜64℃である。また、複合樹脂粒子の軟化点は95〜140℃の範囲が好ましい。
本発明に係るトナーは、樹脂及び着色粒子の表面に塩析/融着法によって樹脂粒子を融着させて樹脂層を形成させて得られるものであるが、このことについて以下に説明する。
〔塩析/融着工程〕
この塩析/融着工程は、前記多段重合工程によって得られた複合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、不定形(非球形)のトナー粒子を得る工程である。
本発明において、塩析/融着とは塩析(粒子の凝集)と融着(粒子間の界面消失)とが同時に起こること、または塩析と融着とを同時に起こさせる行為を言う。塩析と融着とを同時に行わせるためには、複合樹脂粒子を構成する樹脂のガラス転移温度(Tg)以上の温度条件下において粒子(複合樹脂粒子、着色剤粒子)を凝集させることが好ましい。
この塩析/融着工程では、複合樹脂粒子及び着色剤粒子とともに、荷電制御剤などの内添剤粒子(数平均一次粒子径が10〜1000nm程度の微粒子)を塩析/融着させてもよい。また、着色剤粒子は表面改質されていてもよく、表面改質剤としては従来公知のものを使用することができる。
〔熟成工程〕
熟成工程は塩析/融着工程に後続する工程であり、樹脂粒子の融着後も温度を結晶性物質の融点近傍、好ましくは融点±20℃に保ち、一定の強度で攪拌を継続することにより、結晶性物質を相分離させる工程である。この工程において、結晶性物質のフェレ水平径、形状係数及びこれらの変動係数を制御することが可能である。
また、本発明においては、凝集剤に用いる2価(3価)の金属元素と後述する凝集停止剤として加える1価の金属元素の合計値が350〜35000ppmであることが好ましい。
トナー中の金属イオン残存量の測定は、蛍光X線分析装置「システム3270型」〔理学電気工業(株)製〕を用いて、凝集剤として用いられる金属塩の金属種(例えば、塩化カルシウムに由来するカルシウム等)から発する蛍光X線強度を測定することによって求めることができる。
具体的な測定法としては、凝集剤金属塩の含有割合が既知のトナーを複数用意し、各トナー5gをペレット化し、凝集剤金属塩の含有割合(質量ppm)と、当該金属塩の金属種からの蛍光X線強度(ピーク強度)との関係(検量線)を測定する。次いで、凝集剤金属塩の含有割合を測定すべきトナー(試料)を同様にペレット化し、凝集剤金属塩の金属種からの蛍光X線強度を測定し、含有割合、即ち「トナー中の金属イオン残存量」を求めることができる。
〔濾過・洗浄工程〕
この濾過・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濾別する濾過処理と、濾別されたトナー粒子(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。ここに、濾過処理方法としては、遠心分離法、ヌッチェ等を使用して行う減圧濾過法、フィルタープレス等を使用して行う濾過法など特に限定されるものではない。
〔乾燥工程〕
この工程は、洗浄処理されたトナー粒子を乾燥処理する工程であるが、本発明においては、減圧乾燥処理する工程であることが好ましい。
この工程で使用される減圧乾燥機としては、例えば、減圧スプレードライヤー、真空凍結乾燥機、減圧乾燥機などを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。具体的には、減圧可能な静置棚乾燥機、移動式棚乾燥機、流動層乾燥機、回転式乾燥機あるいは攪拌式乾燥機などを使用することが好ましい。
減圧乾燥時の条件は、乾燥温度がトナーに用いた樹脂のTg以下であればよく、減圧度、乾燥時間等は特に限定されず、適宜設定することができる。
なお、減圧乾燥処理されたトナー粒子同士が弱い粒子間引力で凝集している場合には、当該凝集体を解砕処理してもよい。ここに、解砕処理装置としては、ジェットミル、ヘンシェルミキサ、コーヒーミル、フードプロセッサー等の機械式の解砕装置を使用することができる。
本発明に係るトナーは、着色剤の不存在下において複合樹脂粒子を形成し、当該複合樹脂粒子の分散液に着色剤粒子の分散液を加え、当該複合樹脂粒子と着色剤粒子とを塩析/融着させることにより調製されることが好ましい。
このように、複合樹脂粒子の調製を着色剤の存在しない系で行うことにより、複合樹脂粒子を得るための重合反応が阻害されることない。このため、本発明に係るトナーによれば、優れた耐オフセット性が損なわれることはなく、トナーの蓄積による定着装置の汚染や画像汚れを発生させることはない。
また、複合樹脂粒子を得るための重合反応が確実に行われる結果、得られるトナー粒子中に単量体やオリゴマーが残留するようなことはなく、当該トナーを使用する画像形成方法の熱定着工程において、異臭を発生させることはない。
更に、得られるトナー粒子の表面特性は均質であり、帯電量分布もシャープとなるため、鮮鋭性に優れた画像を長期に亘り形成することができる。このようなトナー粒子間における組成・分子量・表面特性が均質であるトナーによれば、接触加熱方式による定着工程を含む画像形成方法において、画像支持体に対する良好な接着性(高い定着強度)を維持しながら、耐オフセット性及び巻き付き防止特性の向上を図ることができ、適度の光沢を有する画像が得られる。
次に、トナー製造工程で用いられる各構成因子について、詳細に説明する。
(重合性単量体)
本発明に用いられる樹脂(バインダー)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、下記の如く、酸性極性基を有する単量体または塩基性極性基を有するモノマーを少なくとも1種類含有するのが望ましい。
(1)疎水性単量体
単量体成分を構成する疎水性単量体としては特に限定されるものではなく、従来公知の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、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。
具体的には、モノビニル芳香族系単量体、(メタ)アクリル酸エステル系単量体、ビニルエステル系単量体、ビニルエーテル系単量体、モノオレフィン系単量体、ジオレフィン系単量体、ハロゲン化オレフィン系単量体等を用いることができる。
ビニル芳香族系単量体としては、例えば、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、p−メトキシスチレン、p−フェニルスチレン、p−クロロスチレン、p−エチルスチレン、p−n−ブチルスチレン、p−tert−ブチルスチレン、p−n−ヘキシルスチレン、p−n−オクチルスチレン、p−n−ノニルスチレン、p−n−デシルスチレン、p−n−ドデシルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、3,4−ジクロロスチレン等のスチレン系単量体及びその誘導体が挙げられる。
アクリル系単量体としては、アクリル酸、メタクリル酸、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−2−エチルヘキシル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸フェニル、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、メタクリル酸ヘキシル、メタクリル酸−2−エチルヘキシル、β−ヒドロキシアクリル酸エチル、γ−アミノアクリル酸プロピル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸ジエチルアミノエチル等が挙げられる。
ビニルエステル系単量体としては、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ベンゾエ酸ビニル等が挙げられる。
ビニルエーテル系単量体としては、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、ビニルフェニルエーテル等が挙げられる。
モノオレフィン系単量体としては、エチレン、プロピレン、イソブチレン、1−ブテン、1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテン等が挙げられる。
ジオレフィン系単量体としては、ブタジエン、イソプレン、クロロプレン等が挙げられる。
(2)架橋性単量体
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よい。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。
(3)酸性極性基を有する単量体
酸性極性基を有する単量体としては、(a)カルボキシル基(−COOH)を有するα,β−エチレン性不飽和化合物及び(b)スルホン基(−SOH)を有するα,β−エチレン性不飽和化合物を挙げることができる。
(a)の−COO基を有するα,β−エチレン性不飽和化合物の例としては、アクリル酸、メタアクリル酸、フマール酸、マレイン酸、イタコン酸、ケイ皮酸、マレイン酸モノブチルエステル、マレイン酸モノオクチルエステル、及びこれらのNa、Zn等の金属塩類等を挙げることができる。
(b)の−SOH基を有するα,β−エチレン性不飽和化合物の例としては、スルホン化スチレン、そのNa塩、アリルスルホコハク酸、アリルスルホコハク酸オクチル、そのNa塩等を挙げることができる。
(4)塩基性極性基を有するモノマー
塩基性極性基を有するモノマーとしては、(i)アミン基あるいは4級アンモニウム基を有する炭素原子数1〜12、好ましくは2〜8、特に好ましくは2の脂肪族アルコールの(メタ)アクリル酸エステル、(ii)(メタ)アクリル酸アミドあるいは随意N上で炭素原子数1〜18のアルキル基でモノまたはジ置換された(メタ)アクリル酸アミド、(iii)Nを環員として有する複素環基で置換されたビニル化合物及び、(iv)N,N−ジアリル−アルキルアミンあるいはその四級アンモニウム塩を例示することができる。
中でも、(i)のアミン基あるいは四級アンモニウム基を有する脂肪族アルコールの(メタ)アクリル酸エステルが塩基性極性基を有するモノマーとして好ましい。
(i)のアミン基、あるいは四級アンモニウム基を有する脂肪族アルコールの(メタ)アクリル酸エステルの例としては、ジメチルアミノエチルアクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジエ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、上記4化合物の四級アンモニウム塩、3−ジメチルアミノフェニルアクリレート、2−ヒドロキシ−3−メタクリルオキシプロピルトリメチルアンモニウム塩等を挙げることができる。
(ii)の(メタ)アクリル酸アミド、あるいはN上で随意モノまたはジアルキル置換された(メタ)アクリル酸アミドとしては、アクリルアミド、N−ブチルアクリルアミド、N,N−ジブチルアクリルアミド、ピペリジルアクリルアミド、メタクリルアミド、N−ブチルメタクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N−オクタデシルアクリルアミド等を挙げることができる。
(iii)のNを環員として有する複素環基で置換されたビニル化合物としては、ビニルピリジン、ビニルピロリドン、ビニル−N−メチルピリジニウムクロリド、ビニル−N−エチルピリジニウムクロリド等を挙げることができる。
(iv)のN,N−ジアリル−アルキルアミンの例としては、N,N−ジアリルメチルアンモニウムクロリド、N,N−ジアリルエチルアンモニウムクロリド等を挙げることができる。
(重合開始剤)
本発明に用いられるラジカル重合開始剤は、水溶性であれば適宜使用が可能である。例えば、過硫酸塩(例えば、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム等)、アゾ系化合物(例えば、4,4′−アゾビス4−シアノ吉草酸及びその塩、2,2′−アゾビス(2−アミジノプロパン)塩等)、パーオキシド化合物等が挙げられる。更に、上記ラジカル性重合開始剤は必要に応じて還元剤と組み合わせレドックス系開始剤とすることが可能である。レドックス系開始剤を用いることにより、重合活性が上昇し、重合温度の低下が図れ、更に重合時間の短縮が達成でき好ましい。
重合温度は、重合開始剤の最低ラジカル生成温度以上であればどの温度を選択してもよいが、例えば、50℃から90℃の範囲が用いられる。但し、常温開始の重合開始剤、例えば、過酸化水素−還元剤(アスコルビン酸等)の組み合わせを用いることで、室温またはそれ以上の温度で重合することも可能である。
(界面活性剤)
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、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、特に限定されるものではないが、下記の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。
イオン性界面活性剤としては、例えば、スルホン酸塩(ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、アリールアルキルポリエーテルスルホン酸ナトリウム、3,3−ジスルホンジフェニル尿素−4,4−ジアゾ−ビス−アミノ−8−ナフトール−6−スルホン酸ナトリウム、オルト−カルボキシベンゼン−アゾ−ジメチルアニリン、2,2,5,5−テトラメチル−トリフェニルメタン−4,4−ジアゾ−ビス−β−ナフトール−6−スルホン酸ナトリウム等)、硫酸エステル塩(ドデシル硫酸ナトリウム、テトラデシル硫酸ナトリウム、ペンタデシル硫酸ナトリウム、オクチル硫酸ナトリウム等)、脂肪酸塩(オレイン酸ナトリウム、ラウリン酸ナトリウム、カプリン酸ナトリウム、カプリル酸ナトリウム、カプロン酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム、オレイン酸カルシウム等)が挙げられる。
また、ノニオン性界面活性剤も使用することができる。具体的には、例えば、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイドとポリエチレンオキサイドの組み合わせ、ポリエチレングリコールと高級脂肪酸とのエステル、アルキルフェノールポリエチレンオキサイド、高級脂肪酸とポリエチレングリコールのエステル、高級脂肪酸とポリプロピレンオキサイドのエステル、ソルビタンエステル等を挙げることができる。
本発明において、これら界面活性剤は、主に乳化重合時の乳化剤として使用されるが、他の工程または他の目的で使用してもよい。
(樹脂粒子、トナーの分子量分布)
本発明に係るトナーは、ピークまたは肩が100,000〜1,000,000、及び1,000〜50,000に存在することが好ましく、更にピークまたは肩が100,000〜1,000,000、25,000〜150,000及び1,000〜50,000に存在することが更に好ましい。
樹脂粒子の分子量は、100,000〜1,000,000の領域にピークもしくは肩を有する高分子量成分と、1,000から50,000未満の領域にピークもしくは肩を有する低分子量成分の両成分を少なくとも含有する樹脂が好ましい。更に好ましくは、ピーク分子量で15,000〜100,000の部分にピークまたは肩を有する中間分子量体の樹脂を使用することが好ましい。
トナーあるいは樹脂の分子量測定方法は、THF(テトラヒドロフラン)を溶媒としたGPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)による測定がよい。即ち、測定試料0.5〜5mg、より具体的には1mgに対してTHFを1.0ml加え、室温にてマグネチックスターラーなどを用いて撹拌を行い、充分に溶解させる。次いで、ポアサイズ0.45〜0.50μmのメンブランフィルターで処理した後に、GPCへ注入する。GPCの測定条件は、40℃にてカラムを安定化させ、THFを毎分1.0mlの流速で流し、1mg/mlの濃度の試料を約100μl注入して測定する。
カラムは、市販のポリスチレンジェルカラムを組み合わせて使用することが好ましい。例えば、昭和電工製のShodex GPC KF−801、802、803、804、805、806、807の組み合わせや、東ソー製のTSKgelG1000H、G2000H、G3000H、G4000H、G5000H、G6000H、G7000H、TSKguard columnの組み合わせなどを挙げることができる。
また、検出器としては、屈折率検出器(IR検出器)、あるいはUV検出器を用いるとよい。試料の分子量測定では、試料の有する分子量分布を単分散のポリスチレン標準粒子を用いて作成した検量線を用いて算出する。検量線作成用のポリスチレンとしては10点程度用いるとよい。
(凝集剤)
本発明で用いられる凝集剤は、金属塩の中から選択されるものが好ましい。
金属塩としては、一価の金属、例えば、ナトリウム、カリウム、リチウム等のアルカリ金属の塩、二価の金属、例えばカルシウム、マグネシウム等のアルカリ土類金属の塩、マンガン、銅等の二価の金属塩、鉄、アルミニウム等の三価の金属塩等が挙げられる。
これら金属塩の具体的な例を以下に示す。一価の金属の金属塩の具体例として、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化リチウム、二価の金属の金属塩として塩化カルシウム、塩化亜鉛、硫酸銅、硫酸マグネシウム、硫酸マンガン等が挙げられる。三価の金属塩としては、塩化アルミニウム、塩化鉄等が挙げられる。これらは目的に応じて適宜選択される。一般的には、一価の金属塩より二価の金属塩のほうが臨界凝集濃度(凝析値あるいは凝析点)が小さく、更に三価の金属塩の臨界凝集濃度は小さい。
本発明で言う臨界凝集濃度とは、水性分散液中の分散物の安定性に関する指標であり、凝集剤を添加し、凝集が起こる点の濃度を示している。この臨界凝集濃度はラテックス自身及び分散剤により大きく変化する。例えば、岡村誠三他著高分子化学17,601(1960)等に記述されており、これらの記載に従えばその値を知ることができる。また、別の方法として、目的とする粒子分散液に所望の塩を濃度を変えて添加し、その分散液のζ電位を測定し、ζ電位が変化し出す点の塩濃度を臨界凝集濃度とすることも可能である。
本発明では、金属塩を用いて臨界凝集濃度以上の濃度になるように重合体微粒子分散液を処理する。この時、当然の事ながら、金属塩を直接加えるか、水溶液として加えるかは、その目的に応じて任意に選択される。水溶液として加える場合には、重合体粒子分散液の容量と金属塩水溶液の総容量に対し、添加した金属塩が重合体粒子の臨界凝集濃度以上になる必要がある。
本発明における凝集剤たる金属塩の濃度は、臨界凝集濃度以上であればよいが、好ましくは臨界凝集濃度の1.2倍以上、更に好ましくは1.5倍以上添加される。
(離型剤)
本発明に使用されるトナーは、離型剤を内包した樹脂粒子を水系媒体中において融着させたトナーであることが好ましい。このように樹脂粒子中に離型剤を内包させた樹脂粒子を着色剤粒子と水系媒体中で塩析/融着させることで、微細に離型剤が分散されたトナーを得ることができる。
本発明に係るトナーでは、離型剤として、低分子量ポリプロピレン(数平均分子量=1500〜9000)や低分子量ポリエチレン等が好ましく、特に好ましくは下記式で表されるエステル系化合物である。
−(OCO−R
式中、nは1〜4の整数、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。R、Rは各々置換基を有してもよい炭化水素基を示す。R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。R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。
次に代表的な化合物の例を以下に示す。
Figure 2011008078
Figure 2011008078
上記化合物の添加量はトナー全体に対し1〜30質量%、好ましくは2〜20質量%、更に好ましくは3〜15質量%である。
本発明に係るトナーでは、ミニエマルジョン重合法により樹脂粒子中に上記離型剤を内包させ、トナー粒子とともに塩析、融着させて調製することが好ましい。
(荷電制御剤)
トナーは、着色剤、離型剤以外にトナー用材料として種々の機能を付与することのできる材料を添加することができる。具体的には、荷電制御剤等が挙げられる。これらの成分は前述の塩析/融着段階で樹脂粒子と着色剤粒子と同時に添加し、トナー中に包含する方法、樹脂粒子自体に添加する方法等種々の方法で添加することができる。
荷電制御剤は種々の公知のもので、且つ水中に分散することができるものを使用することができる。具体的には、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、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。
(外添剤)
本発明に係るトナーには、流動性の改良やクリーニング性の向上などの目的で、所謂外添剤を添加して使用することができる。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できる。
外添剤として使用できる無機微粒子としては、従来公知のものを挙げることができる。具体的には、シリカ微粒子、チタン微粒子、アルミナ微粒子等を好ましく用いることができる。これら無機微粒子は疎水性であることが好ましい。
シリカ微粒子の具体例としては、日本アエロジル(株)製の市販品R−805、R−976、R−974、R−972、R−812、R−809、ヘキスト(株)製のHVK−2150、H−200、キャボット(株)製の市販品TS−720、TS−530、TS−610、H−5、MS−5等が挙げられる。
チタン微粒子の具体例としては、例えば、日本アエロジル(株)製の市販品T−805、T−604、テイカ(株)製の市販品MT−100S、MT−100B、MT−500BS、MT−600、MT−600SS、JA−1、富士チタン(株)製の市販品TA−300SI、TA−500、TAF−130、TAF−510、TAF−510T、出光興産(株)製の市販品IT−S、IT−OA、IT−OB、IT−OC等が挙げられる。
アルミナ微粒子の具体例としては、例えば、日本アエロジル(株)製の市販品RFY−C、C−604、石原産業(株)製の市販品TTO−55等が挙げられる。
外添剤として使用できる有機微粒子としては、数平均一次粒子径が10〜2000nm程度の球形の微粒子を挙げることができる。かかる有機微粒子の構成材料としては、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、スチレン−メチルメタクリレート共重合体などのを挙げることができる。
外添剤として使用できる滑剤としては、高級脂肪酸の金属塩を挙げることができる。かかる高級脂肪酸の金属塩の具体例としては、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸銅、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸カルシウム等のステアリン酸金属塩;オレイン酸亜鉛、オレイン酸マンガン、オレイン酸鉄、オレイン酸銅、オレイン酸マグネシウム等のオレイン酸金属塩;パルミチン酸亜鉛、パルミチン酸銅、パルミチン酸マグネシウム、パルミチン酸カルシウム等のパルミチン酸金属塩;リノール酸亜鉛、リノール酸カルシウム等のリノール酸金属塩;リシノール酸亜鉛、リシノール酸カルシウムなどのリシノール酸金属塩等が挙げられる。
外添剤の添加量としては、トナーに対して0.1〜5質量%程度であることが好ましい。
〈外添剤の添加工程〉
この工程は、乾燥処理されたトナー粒子に外添剤を添加する工程である。
外添剤を添加するために使用される装置としては、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挙げることができる。
(トナー粒子)
本発明に係るトナーの粒径は、個数平均粒径で3〜10μmであることが好ましく、更に好ましくは3〜8μmとされる。この粒径は、トナーの製造方法において、凝集剤(塩析剤)の濃度や有機溶媒の添加量、融着時間、重合体の組成によって制御することができる。
個数平均粒径が3〜10μmであることにより、定着工程において、飛翔して加熱部材に付着しオフセットを発生させる付着力の大きいトナー微粒子が少なくなり、また、転写効率が高くなってハーフトーンの画質が向上し、細線やドット等の画質が向上する。
トナーの個数平均粒径は、コールターカウンターTA−II、コールターマルチサイザー、SLAD1100(島津製作所製レーザー回折式粒径測定装置)等を用いて測定することができる。
本発明においては、コールターマルチサイザーを用い、粒度分布を出力するインターフェース(日科機製)、パーソナルコンピューターを接続して使用した。前記コールターマルチサイザーにおけるアパチャーとしては、100μmのものを用いて、2μm以上(例えば、2〜40μm)のトナーの体積分布を測定して、粒度分布及び平均粒径を算出した。
〈トナー粒子の好ましい形状係数の範囲〉
本発明に係るトナーの形状係数は、1.0〜1.6のものが65個数%以上、好ましくは1.2〜1.6のものが65個数%以上、特に好ましくは1.2〜1.6のものが70個数%以上のものである。
本発明に係るトナーの形状係数は、下記式により示されるものであり、トナー粒子の丸さの度合いを示す。
形状係数=((最大径/2)×π)/投影面積
ここに、最大径とは、トナー粒子の平面上への投影像を2本の平行線ではさんだとき、その平行線の間隔が最大となる粒子の幅を言う。また、投影面積とはトナー粒子の平面上への投影像の面積を言う。本発明では、この形状係数は、走査型電子顕微鏡により2000倍にトナー粒子を拡大した写真を撮影し、次いでこの写真に基づいて「SCANNING IMAGE ANALYZER」(日本電子製)を使用して写真画像の解析を行うことにより測定した。この際、100個のトナー粒子を使用して本発明の形状係数を上記算出式にて測定したものである。
本発明に係るトナーとしては、トナー粒子の粒径をD(μm)とするとき、自然対数lnDを横軸にとり、この横軸を0.23間隔で複数の階級に分けた個数基準の粒度分布を示すヒストグラムにおいて、最頻階級に含まれるトナー粒子の相対度数(m1)と、前記最頻階級の次に頻度の高い階級に含まれるトナー粒子の相対度数(m2)との和(M)が70%以上であるトナーであることが好ましい。
相対度数(m1)と相対度数(m2)との和(M)が70%以上であることにより、トナー粒子の粒度分布の分散が狭くなるので、当該トナーを画像形成工程に用いることにより選択現像の発生を確実に抑制することができる。
本発明において、前記の個数基準の粒度分布を示すヒストグラムは、自然対数lnD(D:個々のトナー粒子の粒径)を0.23間隔で複数の階級(0〜0.23:0.23〜0.46:0.46〜0.69:0.69〜0.92:0.92〜1.15:1.15〜1.38:1.38〜1.61:1.61〜1.84:1.84〜2.07:2.07〜2.30:2.30〜2.53:2.53〜2.76・・・)に分けた個数基準の粒度分布を示すヒストグラムであり、このヒストグラムは、下記の条件に従って、コールターマルチサイザーにより測定されたサンプルの粒径データを、I/Oユニットを介してコンピュータに転送し、当該コンピュータにおいて、粒度分布分析プログラムにより作成されたものである。
〔測定条件〕
1:アパチャー:100μm
2:サンプル調製法:電解液〔ISOTON R−11(コールターサイエンティフィックジャパン製)〕50〜100mlに界面活性剤(中性洗剤)を適量加えて攪拌し、これに測定試料10〜20mgを加える。この系を超音波分散機にて1分間分散処理することにより調製する。
また、本発明に係るトナーは、体積基準におけるメディアン径(D50v)を3μm以上8μm以下とすることが好ましい。体積基準メディアン径を上記範囲とすることにより、例えば、1200dpi(dpi;1インチ(2.54cm)あたりのドット数)レベルの非常に微小なドット画像を忠実に再現することも可能である。
本発明に係るトナーは、写真画像の色再現を忠実に行える様にすることが課題の1つであるが、体積基準メディアン径を上記範囲の小径レベルのものにすることにより、写真画像を構成するドット画像が微小化され印刷画像と同等以上の高精細写真画像が得られる。特に、オンデマンド印刷と呼ばれる数百部から数千部レベルでプリント注文を受ける印刷分野では、高精細な写真画像の入った高画質プリントを迅速にユーザへ納品できる。
なお、トナーの体積基準メディアン径(D50v径)は、マルチサイザー3(ベックマン・コールター製)に、データ処理用のコンピューターシステムを接続した装置を用いて測定、算出することができる。
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ISOTONII(ベックマン・コールター製)の入ったビーカーに、測定濃度5〜10%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、マルチサイザー3のアパチャー径は50μmのものを使用する。
本発明に係るトナーは、その体積基準の粒度分布における変動係数(CV値)が2%以上21%以下のものが好ましく、5%以上15%以下のものがより好ましい。体積基準の粒度分布における変動係数(CV値)は、トナー粒子の粒度分布における分散度を体積基準で表したもので、以下の式によって定義される。
CV値(%)=(個数粒度分布における標準偏差)/(個数粒度分布におけるメディアン径(D50v))×100
このCV値の値が小さい程、粒度分布がシャープであることを示し、それだけトナー粒子の大きさがそろっていることを意味する。即ち、大きさの揃ったトナーが得られることになるので、デジタル画像形成で求められる微細なドット画像や細線をより高精度に再現することが可能である。また、写真画像をプリントするにあたり、大きさの揃った小径トナーを用いることにより、印刷インクで作製された画像レベル、あるいはそれ以上の高画質の写真画像を作成することができる。
本発明に係るトナーは、その軟化点温度(Tsp)が70℃以上110℃以下となるものが好ましく、70℃以上100℃以下となるものがより好ましい。本発明に係るトナーに使用される着色剤は、熱の影響を受けてもスペクトルが変化することのない安定した性質を有するものであるが、軟化点を前記範囲とすることで定着時にトナーに加わる熱の影響をより低減させることができる。従って、着色剤に負担をかけずに画像形成が行えるので、より広く安定した色再現性を発現させることが期待される。
また、トナーの軟化点を前記範囲とすることにより、従来技術よりも低い温度でトナー画像定着が行える様になり、電力消費の低減を実現した環境に優しい画像形成を可能にする。
なお、トナーの軟化点は、例えば、以下の方法を単独で、あるいは組み合わせることにより制御が可能である。即ち、
(1)樹脂形成に用いる単量体の種類や組成比を調節する
(2)連鎖移動剤の種類や添加量により樹脂の分子量を調節する
(3)ワックス等の種類や添加量を調節する。
また、トナーの軟化点温度の測定方法は、具体的には「フローテスターCFT−500(島津製作所製)」を用い、高さ10mmの円柱形状に成形し、昇温速度6℃/分で加熱しながらプランジャーより1.96×10Paの圧力を加え、直径1mm、長さ1mmのノズルから押し出すようにし、これにより当該フローテスターのプランジャー降下量−温度間の曲線(軟化流動曲線)を描き、最初に流出する温度を溶融開始温度、降下量5mmに対する温度を軟化点温度とするものが挙げられる。
次に、本発明に係るトナーの製造方法について説明する。
本発明に係るトナーは、少なくとも樹脂と一般式(1)で表される着色剤、一般式(2)で表されるシラノール化合物を含有してなる粒子(以下、着色粒子とも言う)より構成されるものである。本発明に係るトナーを構成する着色粒子は特に限定されるものではなく、従来のトナー製造方法により作製することが可能である。
即ち、混練、粉砕、分級工程を経てトナーを作製する、所謂粉砕法によるトナー製造方法や、重合性単量体を重合させ、同時に形状や大きさを制御しながら粒子形成を行う、所謂重合トナーの製造方法(例えば、乳化重合法、懸濁重合法、ポリエステル伸長法等)を適用することにより作製可能である。
なお、粉砕法により本発明に係るトナーを製造する場合、混練物の温度を130℃以下に維持した状態で作製を行うことが好ましい。これは、混練物に加える温度が130℃を超えると、混練物に加えられた熱の作用で混練物中における着色剤の凝集状態に変動を来し、均一な凝集状態を維持できなくなる恐れがあるためである。仮に凝集状態にバラツキが発生すると、作製されたトナーの色調にバラツキが生じることになり、色濁りの原因となることが懸念される。
(現像剤)
本発明に係るトナーは、一成分現像剤でも二成分現像剤として用いてもよい。
一成分現像剤として用いる場合は、非磁性一成分現像剤、あるいはトナー中に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、いずれも使用することができる。
また、キャリアと混合して二成分現像剤として用いることができる。この場合は、キャリアの磁性粒子として、鉄、フェライト、マグネタイト等の金属、それらの金属とアルミニウム、鉛等の金属との合金等の従来から公知の材料を用いることができる。特にフェライト粒子が好ましい。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25〜80μmのものがよい。
キャリアの体積平均粒径の測定は、代表的には湿式分散機を備えた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)製)により測定することができる。
キャリアは磁性粒子が更に樹脂により被覆されているもの、あるいは樹脂中に磁性粒子を分散させた、所謂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、特に限定はないが、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、エステル系樹脂あるいはフッ素含有重合体系樹脂等が用いられる。また、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。
次に、本発明に係るトナーを用いた画像形成方法について説明する。最初に、本発明に係るトナーを二成分系現像剤として用いる場合の画像形成方法について説明する。
図1は、本発明に係るトナーを二成分系現像剤とした時に使用可能な画像形成装置の一例を示す概略図である。
図1において、1Y、1M、1C、1Kは感光体、4Y、4M、4C、4Kは現像装置、5Y、5M、5C、5Kは1次転写手段としての1次転写ロール、5Aは2次転写手段としての2次転写ロール、6Y、6M、6C、6Kはクリーニング装置、7は中間転写体ユニット、24は熱ロール式定着装置、70は中間転写体を示す。
この画像形成装置は、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、複数組の画像形成部10Y、10M、10C、10Kと、転写部としての無端ベルト状中間転写体ユニット7と、記録部材Pを搬送する無端ベルト状の給紙搬送手段21及び定着手段としての熱ロール式定着装置24とを有する。画像形成装置の本体Aの上部には、原稿画像読み取り装置SCが配置されている。
各感光体に形成される異なる色のトナー像の1つとして、イエロー色の画像を形成する画像形成部10Yは、第1の感光体としてのドラム状の感光体1Y、該感光体1Yの周囲に配置された帯電手段2Y、露光手段3Y、現像手段4Y、1次転写手段としての1次転写ロール5Y、クリーニング手段6Yを有する。
また、別の異なる色のトナー像の1つとして、マゼンタ色の画像を形成する画像形成部10Mは、第1の感光体としてのドラム状の感光体1M、該感光体1Mの周囲に配置された帯電手段2M、露光手段3M、現像手段4M、1次転写手段としての1次転写ロール5M、クリーニング手段6Mを有する。
また、更に別の異なる色のトナー像の1つとして、シアン色の画像を形成する画像形成部10Cは、第1の感光体としてのドラム状の感光体1C、該感光体1Cの周囲に配置された帯電手段2C、露光手段3C、現像手段4C、1次転写手段としての1次転写ロール5C、クリーニング手段6Cを有する。
また、更に他の異なる色のトナー像の1つとして、黒色画像を形成する画像形成部10Kは、第1の感光体としてのドラム状の感光体1K、該感光体1Kの周囲に配置された帯電手段2K、露光手段3K、現像手段4K、1次転写手段としての1次転写ロール5K、クリーニング手段6Kを有する。
無端ベルト状中間転写体ユニット7は、複数のロールにより巻回され、回動可能に支持された中間転写エンドレスベルト状の第2の像担持体としての無端ベルト状中間転写体70を有する。
画像形成部10Y、10M、10C、10Kより形成された各色の画像は、1次転写ロール5Y、5M、5C、5Kにより、回動する無端ベルト状中間転写体70上に逐次転写されて、合成されたカラー画像が形成される。給紙カセット20内に収容された転写材として用紙等の記録部材Pは、給紙搬送手段21により給紙され、複数の中間ロール22A、22B、22C、22D、レジストロール23を経て、2次転写手段としての2次転写ロール5Aに搬送され、記録部材P上にカラー画像が一括転写される。カラー画像が転写された記録部材Pは、熱ロール式定着装置24により定着処理され、排紙ロール25に挟持されて機外の排紙トレイ26上に載置される。
一方、2次転写ロール5Aにより記録部材Pにカラー画像を転写した後、記録部材Pを曲率分離した無端ベルト状中間転写体70は、クリーニング手段6Aにより残留トナーが除去される。
画像形成処理中、1次転写ロール5Kは常時、感光体1Kに圧接している。他の1次転写ロール5Y、5M、5Cはカラー画像形成時にのみ、それぞれ対応する感光体1Y、1M、1Cに圧接する。
2次転写ロール5Aは、ここを記録部材Pが通過して2次転写が行われるときにのみ、無端ベルト状中間転写体70に圧接する。
また、装置本体Aから筐体8を支持レール82L、82Rを介して引き出し可能にしてある。筐体8は、画像形成部10Y、10M、10C、10Kと、無端ベルト状中間転写体ユニット7とを有する。
画像形成部10Y、10M、10C、10Kは、垂直方向に縦列配置されている。感光体1Y、1M、1C、1Kの図示左側方には、無端ベルト状中間転写体ユニット7が配置されている。無端ベルト状中間転写体ユニット7は、ロール71、72、73、74、76を巻回して回動可能な無端ベルト状中間転写体70、1次転写ロール5Y、5M、5C、5K及びクリーニング手段6Aとからなる。
筐体8の引き出し操作により、画像形成部10Y、10M、10C、10Kと、無端ベルト状中間転写体ユニット7とは、一体となって、本体Aから引き出される。
このように感光体1Y、1M、1C、1K上に帯電、露光、現像によりトナー像を形成し、無端ベルト状中間転写体70上で各色のトナー像を重ね合わせ、一括して記録部材Pに転写し、定着装置24で加圧及び加熱により固定して定着する。トナー像を記録部材Pに転移させた後の感光体1Y、1M、1C、1Kは、クリーニング装置6Aで転写時に感光体に残されたトナーを清掃した後、上記の帯電、露光、現像のサイクルに入り、次の像形成が行われる。
次に、本発明に係るトナーを非磁性一成分系現像剤として用いた場合の画像形成方法について説明する。図2は、非磁性一成分系現像剤を使用するフルカラー画像形成装置の一例である。なお、図2に示す画像形成装置100は、前述の現像装置20が搭載可能な画像形成装置の代表的なものである。図2の画像形成装置は、回転駆動される静電潜像担持体(以下、感光体ドラムとも言う)1の周囲に、感光体ドラム1表面を所定電位に均一帯電させる帯電ブラシ2、感光体ドラム1上の残留トナーを除去するクリーナ6が設けられている。
レーザ走査光学系3は、帯電ブラシ2により均一帯電された感光体ドラム1上を走査露光し、感光体ドラム1上に静電潜像を形成する。レーザ走査光学系3は、レーザダイオード、ポリゴンミラー、fθ光学素子を内蔵し、その制御部にはイエロー、マゼンタ、シアン、ブラック毎の印字データがホストコンピュータから転送される。そして、上記各色毎の印字データに基づいて、レーザビームが順次出力され、感光体ドラム1上を走査露光して、各色毎の静電潜像を形成する。
現像装置4を収納する現像装置ユニット40は、静電潜像が形成された感光体ドラム1に各色トナーを供給して現像を行う。現像装置ユニット40には、支軸33の周囲にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各非磁性1成分トナーをそれぞれ収納した4つの現像装置4Y、4M、4C、4Bkが装着され、支軸33を中心に回転して、各現像装置4が感光体ドラム1と対向する位置に導かれる。
現像装置ユニット40は、レーザ走査光学系3により感光体ドラム1上に各色の静電潜像が形成される毎に、支軸33を中心に回転し、対応する色のトナーを収容した現像装置4を感光体ドラム1に対向する位置に導く。そして、各現像装置4Y、4M、4C、4Bkより感光体ドラム1上に、帯電された各色トナーを順次供給して現像を行う。
図2の画像形成装置は、現像装置ユニット40より感光体ドラム1の回転方向下流側に無端状の中間転写ベルト7が設けられ、感光体ドラム1と同期して回転駆動する。中間転写ベルト7は、1次転写ローラ5により押圧された部位で感光体ドラム1と接触し、感光体ドラム1上に形成されたトナー画像を転写する。また、中間転写ベルト7を支持する支持ローラ72と対向して、2次転写ローラ73が回転可能に設けられ、支持ローラ72と2次転写ローラ73との対向する部位で、中間転写ベルト7上のトナー画像が記録紙等の記録材P上に押圧転写される。
なお、フルカラー現像装置ユニット40と中間転写ベルト7との間には、中間転写ベルト7上の残留トナーを除去するクリーナ8が中間転写ベルト7に対して接離可能に設けられている。
記録材Pを中間転写ベルト7に導く給紙手段60は、記録材Pを収容する給紙トレイ61と、給紙トレイ61に収容した記録材Pを1枚ずつ給紙する給紙ローラ62、給紙した記録材Pを2次転写部位に送るタイミングローラ63より構成される。
トナー画像が押圧転写された記録材Pは、エアーサクションベルト等で構成された搬送手段66により定着装置24に搬送され、定着装置24で転写されたトナー画像が記録材P上に定着される。定着後、記録材Pは垂直搬送路80を搬送され、装置本体100の上面に排出される。
図2の画像形成装置は、交換可能な現像装置4を装填して画像形成を行うものである。図3(a)に示す現像装置4は、通常、トナーカートリッジとも呼ばれ、現像ローラ等の部品が配置された内部に所定量のトナーも収納されているものである。トナーカートリッジの形態で供給される現像装置は、画像形成装置内の所定位置に装填後、収納されている現像剤を感光体ドラムに供給して現像を行い、所定枚数の画像形成を行って現像剤がなくなると、装置より取り外し、新しいトナーカートリッジを装填する。
また、図3(b)は、現像装置4の断面構成の一例に示す概略図である。以下、現像装置4をトナーカートリッジ4とも言う。トナーカートリッジ4は、現像ローラ41に隣接してバッファ室42を、バッファ室42に隣接してホッパ43等を有する。
現像ローラ41は、導電性の円柱基体と、基体の外周にシリコーンゴム等の硬度の高い物質を用いて形成した弾性層を有する。
バッファ室42にはトナー規制部材であるブレード44が現像ローラ41に圧接させた状態で配置されている。ブレード44は、現像ローラ41上のトナーの帯電量及び付着量を規制するものである。また、現像ローラ41の回転方向に対してブレード41の下流側に、現像ローラ41上のトナー帯電量・付着量の規制を補助するための補助ブレード45を更に設けることも可能である。
現像ローラ41には供給ローラ46が押圧されている。供給ローラ46は、図示しないモータにより現像ローラ41と同一方向(図中反時計回り方向)に回転駆動する。供給ローラ46は、導電性の円柱基体と基体の外周にウレタンフォームなどで形成された発泡層を有する。
ホッパ43には一成分現像剤であるトナーTが収容されている。また、ホッパ43にはトナーを攪拌する回転体47が設けられている。回転体47には、フィルム状の搬送羽根が取り付けられており、回転体47の矢印方向への回転によりトナーを搬送する。搬送羽根により搬送されたトナーは、ホッパ43とバッファ室42を隔てる隔壁に設けられた通路44を介してバッファ室42に供給される。
なお、搬送羽根の形状は、回転体47の回転に伴い羽根の回転方向前方でトナーを搬送しながら撓むとともに、通路48の左側端部に到達すると真っ直ぐの状態に戻るようになっている。このように羽根はその形状を湾曲状態を経て真っ直ぐに戻るようにすることでトナーを通路48に供給している。
また、通路48には通路48を閉鎖する弁321が設けられている。この弁はフィルム状の部材で、一端が隔壁の通路48右側面上側に固定され、トナーがホッパ43から通路48に供給されると、トナーからの押圧力により右側に押されて通路48を開けるようになっている。その結果、バッファ室42内にトナーが供給される。
また、弁321の他端には規制部材322が取り付けられている。規制部材322と供給ローラ46は、弁321が通路48を閉鎖した状態でも僅かな隙間を形成する様に配置される。規制部材322は、バッファ室42の底部に溜まるトナー量が過度にならないように調整するもので、現像ローラ41から供給ローラ46に回収されたトナーがバッファ室42の底部に多量に落下しないように調整される。
トナーカートリッジ4では、画像形成時に現像ローラ41が矢印方向に回転駆動するとともに供給ローラ46の回転によりバッファ室42のトナーが現像ローラ41上に供給される。現像ローラ41上に供給されたトナーは、ブレード44、補助ブレード45により帯電、薄層化された後、像担持体との対向領域に搬送され、像担持体上の静電潜像の現像に供される。現像に使用されなかったトナーは、現像ローラ41の回転に伴ってバッファ室42に戻り、供給ローラ46により現像ローラ41から掻き取られ回収される。
本発明に係るトナーは、従来技術における定着時の加熱温度でトナー中の着色剤の結晶構造に変動を来すものではなく、公知の定着装置であれば安定した色再現性を有するトナー画像が得られる。ところで、近年では地球環境への配慮等の視点から画像形成装置のエネルギー消費量を低減化させる動きがある。その中でも定着工程におけるエネルギー消費量の低減化が注目され、現状の定着温度よりも低い温度でトナー画像を定着する、所謂低温定着対応の技術が採り入れられる様になっている。
即ち、本発明に係るトナーを低温定着対応のトナーとした時には、定着装置における加熱部材の表面温度を140℃未満に設定することが好ましく、更に加熱部材の表面温度を130℃未満に設定することがより好ましくなる。
上記設定温度下では、加熱部材から供給される熱を転写シートに効率よく供給することが求められ、加熱部材あるいは加圧部材のいずれか一方に耐熱性のベルトを用いた、所謂ベルト定着と呼ばれる定着方法が好ましい。
図4に、本発明に係るトナーを定着することが可能なベルト定着方式の定着装置(ベルトと加熱ローラを用いたタイプ)の一例を示す。
図4に示す定着装置24は、ニップ幅を確保するためにベルトと加熱ローラを用いたタイプのもので、定着ローラ240とシームレスベルト241、及びシームレスベルト241を介して定着ローラ240に押圧される圧力パッド(圧力部材)242a、圧力パッド(圧力部材)242b、前記潤滑剤供給部材243とで主要部が構成されている。
定着ローラ240は、金属製のコア(円筒状芯金)240aの周囲に耐熱性弾性体層240b、及び離型層(耐熱性樹脂層)240cより形成され、コア240aの内部には加熱源としてハロゲンランプ244が配置されている。
定着ローラ240の表面温度は温度センサ245により計測され、その計測信号に基づいて図示しない温度コントローラによりハロゲンランプ244がフィードバック制御され、定着ローラ240表面が一定温度になるように調整される。シームレスベルト241は、定着ローラ240に対し所定の角度で巻き付けられるように接触し、ニップ部を形成している。
シームレスベルト241の内側には、低摩擦層を表面に有する圧力パッド242がシームレスベルト241を介して定着ローラ240に押圧される状態で配置されている。圧力パッド242は、強いニップ圧がかかる圧力パッド242aと、弱いニップ圧がかかる圧力パッド242bとが設けられ、金属製等のホルダ242cに保持されている。
ホルダ242cには、シームレスベルト241がスムーズに摺動回転するようにベルト走行ガイドが取り付けられている。ベルト走行ガイドはシームレスベルト241内面と摺擦するため摩擦係数が低い部材が望ましく、且つシームレスベルト241から熱を奪いにくいように熱伝導の低い部材が好ましい。なお、シームレスベルト241の材質の具体例としては、例えばポリイミドが挙げられる。
本発明に係るトナーにより形成されたトナー画像は、最終的に転写材P上に転写され、定着処理により、転写材上に固定されることにより画像形成が行われる。上記画像形成に使用される転写材Pは、トナー画像を保持する支持体で、通常画像支持体、記録材あるいは転写紙と呼ばれるものである。
具体的には薄紙から厚紙までの普通紙や上質紙、アート紙やコート紙等の塗工された印刷用紙、市販されている和紙やはがき用紙、OHP用のプラスチックフィルム、布等の各種転写材を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
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。
実施例1
〔トナーの作製〕
《トナー1の作製(混練・粉砕法)》
下記トナー構成物をヘンシェルミキサ(三井三池鉱業製)に投入し、撹拌羽根の周速を25m/秒に設定して5分間混合処理した。
ポリエステル樹脂 100質量部
(ビスフェノールA−エチレンオキサイド付加物、テレフタル酸、トリメリット酸の縮合物、重量平均分子量20,000)
例示化合物1−1 6質量部
シラノール化合物(例示化合物(2)−2) 0.05質量部
離型剤(ペンタエリスリトールテトラステアレート) 6質量部
荷電制御剤(ジベンジル酸ホウ素) 1質量部
混合物を二軸押出混練機で混練し、次いでハンマーミルで粗粉砕した後、ターボミル粉砕機(ターボ工業製)で粉砕処理し、更にコアンダ効果を利用した気流分級機で微粉分級処理を行うことで、体積基準メディアン径が5.5μmの着色粒子を得た。
次に、上記着色粒子に下記外添剤を添加して、ヘンシェルミキサ(三井三池鉱業製)にて外添処理を行い、トナー1を作製した。
ヘキサメチルシラザン処理したシリカ(平均一次粒径12nm) 0.6質量部
n−オクチルシラン処理した二酸化チタン(平均一次粒径24nm) 0.8質量部
なお、ヘンシェルミキサによる外添処理は、撹拌羽根の周速35m/秒、処理温度35℃、処理時間15分の条件の下で行った。
《トナー2の作製(混練・粉砕法)》
例示化合物1−1を例示化合物DYM−1に変更した以外は、トナー1と同様の方法でトナー2を作製した。
《トナー3の作製(乳化会合法)》
(1)「着色剤微粒子分散液1」の調製
n−ドデシル硫酸ナトリウム11.5質量部をイオン交換水160質量部に投入し、溶解、撹拌して界面活性剤水溶液を調製した。この界面活性剤水溶液中に、着色剤として例示化合物1−1、6質量部及びシラノール化合物(例示化合物(2)−2)、0.05質量部を徐々に添加し、「クリアミックスWモーションCLM−0.8(エムテクニック製)」を用いて分散処理を行って、「着色剤微粒子分散液1」を調製した。
「着色剤微粒子分散液1」中の「着色剤微粒子1」は、体積基準メディアン径が98nmであった。なお、体積基準メディアン径は、「MICROTRAC UPA−150(HONEYWELL製)」を用い、下記測定条件下で測定したものである。
サンプル屈折率 1.59
サンプル比重 1.05 (球状粒子換算)
溶媒屈折率 1.33
溶媒粘度 0.797(30℃)、1.002(20℃)
0点調整 測定セルにイオン交換水を投入し調製した。
(2)「コア部用樹脂粒子1」の作製
下記に示す第1段重合、第2段重合及び第3段重合を経て多層構造を有する「コア部用樹脂粒子1」を作製した。
(a)第1段重合
撹拌装置、温度センサ、冷却管、窒素導入装置を取り付けた反応容器に、下記(構造式1)に示すアニオン系界面活性剤4質量部をイオン交換水3040質量部と共に投入し、界面活性剤水溶液を調製した。
(構造式1) C1021(OCHCHSONa
上記界面活性剤水溶液中に、過硫酸カリウム(KPS)10質量部をイオン交換水400質量部に溶解させた重合開始剤溶液を添加し、温度を75℃に昇温させた後、下記化合物よりなる単量体混合液を1時間かけて反応容器中に滴下した。
スチレン 532質量部
n−ブチルアクリレート 200質量部
メタクリル酸 68質量部
n−オクチルメルカプタン 16.4質量部
上記単量体混合液を滴下後、この系を75℃にて2時間に亘り加熱、撹拌することにより重合(第1段重合)を行い、樹脂粒子を作製した。この樹脂粒子を「樹脂粒子A1」とする。なお、第1段重合で作製した「樹脂粒子A1」の重量平均分子量は16,500だった。
(b)第2段重合
撹拌装置を取り付けたフラスコ内に下記化合物からなる単量体混合液を投入し、続いて、離型剤としてパラフィンワックス「HNP−57(日本製蝋製)」93.8質量部を添加し、90℃に加温して溶解させた。このようにして単量体溶液を調製した。
スチレン 101.1質量部
n−ブチルアクリレート 62.2質量部
メタクリル酸 12.3質量部
n−オクチルメルカプタン 1.75質量部
一方、前記アニオン界面活性剤3質量部をイオン交換水1560質量部に溶解させた界面活性剤水溶液を調製し、98℃に加熱した。この界面活性剤水溶液中に前記「樹脂粒子A1」を32.8質量部(固形分換算)添加し、更に上記パラフィンワックスを含有する単量体溶液を添加した後、循環経路を有する機械式分散機「クレアミックス(エムテクニック製)」で8時間混合分散した。前記混合分散により、分散粒子径が340nmの乳化粒子を含有する乳化粒子分散液を調製した。
次いで、前記乳化粒子分散液に、過硫酸カリウム6質量部をイオン交換水200質量部に溶解させた重合開始剤溶液を添加し、この系を98℃にて12時間に亘り加熱撹拌を行うことで重合(第2段重合)を行って樹脂粒子を作製した。この樹脂粒子を「樹脂粒子A2」とする。なお、第2段重合で作製した「樹脂粒子A2」の重量平均分子量は23,000だった。
(c)第3段重合
上記第2段重合で得られた「樹脂粒子A2」に、過硫酸カリウム5.45質量部をイオン交換水220質量部に溶解させた重合開始剤溶液を添加し、80℃の温度条件下で、下記化合物からなる単量体混合液を1時間かけて滴下した。
スチレン 293.8質量部
n−ブチルアクリレート 154.1質量部
n−オクチルメルカプタン 7.08質量部
滴下終了後、2時間に亘り加熱撹拌を行って重合(第3段重合)を行い、重合終了後、28℃に冷却して「コア部用樹脂粒子1」を作製した。第3段重合で作製した「コア部用樹脂粒子1」の重量平均分子量は26,800であった。
(3)「シェル用樹脂粒子」の作製
前記「コア部用樹脂粒子1」の作製における第1段重合で使用された単量体混合液を以下のものに変更した以外は同様にして、重合反応及び反応後の処理を行って「シェル用樹脂粒子1」を作製した。
スチレン 624質量部
2−エチルヘキシルアクリレート 120質量部
メタクリル酸 56質量部
n−オクチルメルカプタン 16.4質量部
(4)「トナー3」の作製
下記の手順により「トナー3」を作製した。
(a)コア部の形成
撹拌装置、温度センサ、冷却管、窒素導入装置を取り付けた反応容器に、下記を投入、撹拌した。
コア部用樹脂粒子 420.7質量部(固形分換算)
イオン交換水 900質量部
着色剤粒子分散液1 200質量部
反応容器内の温度を30℃に調整後、5モル/Lの水酸化ナトリウム水溶液を添加して、pHを8乃至11に調整した。
次いで、塩化マグネシウム・6水和物2質量部をイオン交換水1000質量部に溶解した水溶液を、撹拌の下で30℃にて10分間かけて添加した。3分間放置後に昇温を開始し、この系を60分間かけて65℃まで昇温させ、上記粒子の会合を行った。この状態で「マルチサイザ3(コールター製)」を用いて会合粒子の粒径測定を行い、会合粒子の体積基準メディアン径が5.5μmになった時に、塩化ナトリウム40.2質量部をイオン交換水1000質量部に溶解させた水溶液を添加して会合を停止させた。
会合停止後、更に熟成処理として液温を70℃にして1時間に亘り加熱撹拌を行うことにより、融着を継続させて「コア部1」を作製した。
「コア部1」の平均円形度を「FPIA2000(システックス製)」で測定したところ、0.912だった。
(b)シェルの形成
次に、上記液を65℃にして「シェル用樹脂粒子1」を96質量部添加し、更に塩化マグネシウム・6水和物2質量部をイオン交換水1000質量部に溶解した水溶液を10分間かけて添加した後、70℃まで昇温させて1時間に亘り撹拌を行った。このようにして、「コア部1」の表面に「シェル用樹脂粒子1」を融着させた後、75℃で20分間熟成処理を行ってシェルを形成させた。
この後、塩化ナトリウム40.2質量部をイオン交換水1000質量部に溶解した水溶液を添加してシェル形成を停止した。更に8℃/分の速度で30℃に冷却して生成した着色粒子をろ過し、45℃のイオン交換水で繰り返し洗浄した後、40℃の温風で乾燥することにより、コア部表面にシェルを有する「着色粒子3」を作製した。
(c)外添処理
作製した「着色粒子3」に下記外添剤を添加して、ヘンシェルミキサ(三井三池鉱業製)にて外添処理を行い、「トナー3」を作製した。
ヘキサメチルシラザン処理したシリカ(平均一次粒径12nm) 0.6質量部
n−オクチルシラン処理した二酸化チタン(平均一次粒径24nm) 0.8質量部
なお、ヘンシェルミキサによる外添処理は、撹拌羽根の周速35m/秒、処理温度35℃、処理時間15分の条件の下で行った。
《トナー4〜26の作製(乳化会合法)》
「トナー3」の作製において、例示化合物1−1を例示化合物1−2、1−4、1−5、1−7、1−9、1−15、1−17、1−19、1−20、1−23、1−25、1−27、1−28、1−33、1−36、及び例示化合物DYM−1、DYM−18、DYM−22、DYM−29、DYM−46、DYM−50、DYM−64、DYM−73に変更した以外は、トナー3と同様の方法でトナー3〜18、及びトナー19〜26を作製した。
《トナー27〜30及び31の作製(乳化会合法)》
「トナー3」の作製において、例示化合物1−1に代えて比較化合物1〜4及び5に変更した他は、同様の手順でトナー27〜30及び31を作製した。
Figure 2011008078
Figure 2011008078
〔現像剤の調製〕
上記「トナー1〜31」に、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、トナー濃度が6%の「現像剤1〜31」を調製した。
〔評価〕
評価は、図1の二成分系現像方式の画像形成装置に対応する市販の複合プリンタ「bizhub Pro C500(コニカミノルタビジネステクノロジーズ(株)製)」に、各現像剤を投入した現像装置を装填して行った。
また、図4に示すベルト定着方式の定着装置を上記プリンタに搭載して、評価を行った。なお、前述のベルト定着方式の定着装置における加熱ローラの表面材質、表面温度等の各種条件を以下のようにした。
定着速度:230mm/sec
加熱ローラの表面材質:ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)
加熱ローラの表面温度:125℃。
評価は、上記評価装置に上記で作製したトナーを順番に装填し、常温常湿(20℃、55%RH)の環境下で、以下の項目について評価を行った。
プリントは、常温常湿(25℃、55%RH)環境下にて、画像濃度0.4のハーフトーン画像、白地ベタ画像、画像濃度0.8のべた黒画像、及び、細線画像がそれぞれ1/4等分となるA4サイズのプリントを行った。
〈色相角〉
コピー用紙上の単色画像を用いてシアントナー及びマゼンタトナーのa、b値を色彩計「SPM50」(グレタグ製)を用いて測定し、それらの値から色相角を求め、下記基準で評価した。
(シアントナー色相角)
シアントナーの色相角が200°≦h≦220°の範囲であるトナーはA
シアントナーの色相角が185°≦h<200°、220°<h≦225°の範囲であるトナーはB
シアントナーの色相角が170°≦h<185°、225°<h≦230°の範囲であるトナーはC
シアントナーの色相角が170°>h、h>230°の範囲であるトナーはDとした。
(マゼンタトナー色相角)
マゼンタトナーの色相角が310°≦h≦330°の範囲であるトナーはA
マゼンタトナーの色相角が305°≦h<310°、330°<h≦335°の範囲であるトナーはB
マゼンタトナーの色相角が300°≦h<305°、335°<h≦340°の範囲であるトナーはC
マゼンタトナーの色相角が300°>h、h>340°の範囲であるトナーはDとした。
シアントナー、マゼンタトナーの上記ランク付けによる色相角の評価結果を表1及び2に示す。
Figure 2011008078
Figure 2011008078
〈色再現性〉
コピー用紙上の混色画像の色再現性を、10人のモニターによる目視評価により下記評価基準に従って評価した。なお、トナー付着量は0.7±0.05(mg/cm)の範囲で評価した。
◎:色再現性が特に優れている(鮮やかな色)
○:色再現性に優れている
△:多少の色汚染があるが、実用上問題ないレベルである(若干濁りのある色)
×:色汚染大で画像品質上問題あり(青色に近い、または濁った青色の印象を受ける)。
〈耐光性〉
コピー用紙上の混色画像をキセノンフェードメーターで7日間照射し、照射前の濃度1近辺の部分における画像の色素残存率({(照射前濃度−照射後濃度)/照射前濃度}×100%)を求め、下記評価基準に従って評価した。混色画像については色相変化とマゼンタ色素の色素残存率で評価した。色相変化は、10人の被験者により目視にて行い、10点満点で評価を行った。10人の平均点が10〜9点を◎、10人の平均点が9〜8点を○、10人の平均点が8〜7点を△、7点未満を×とした。
(色素残存率)
5:残存濃度が90%以上
4:残存濃度が90〜80%未満
3:残存濃度が60〜70%未満
2:残存濃度が70〜60%未満
1:残存濃度が60%以下
画像濃度は反射濃度計(X−Rite310TR)を用いて測定した。
〈耐オゾン性〉
オゾンガス濃度が5ppm(25℃;60%RH)に設定された条件下で各色及び混色した画像を7日間、オゾンガスに曝露した。オゾンガス濃度は、APPLICS製オゾンガスモニター(モデル:OZG−EM−01)を用いて設定した。曝露開始から一定期間経過ごとに、反射濃度計(X−Rite310TR)を使用して各色及び混色した画像のシアン色素の色素残存率を測定した。
なお、前記反射濃度は、0.7、1.0及び1.8の3点で測定した。得られた結果から、色素残存率(ROD(%))={(暴露前濃度−暴露後濃度)/暴露前濃度}×100%を用いて色素残存率を求めた。更に上記試験の結果に基づき、下記の判定基準を用いて、記録物に記録された各色の耐オゾン性を5〜1にランク付けた。
5:試験開始から7日後のRODがいずれの濃度でも85%以上である
4:試験開始から7日後のRODがいずれか1点の濃度が85%未満になる
3:試験開始から7日後のRODがいずれか2点の濃度が85%未満になる
2:試験開始から7日後のRODがいずれか2点の濃度が80%未満になる
1:試験開始から7日後のRODが全ての濃度で75%未満になる。
また、混色画像については、オゾン暴露前後の色相変化を10人の被験者により目視にて行い、10点満点で評価を行った。10人の平均点が10〜9点を◎、10人の平均点が9〜8点を○、10人の平均点が8〜7点を△、7点未満を×とした。
混色画像については色再現性、耐光性、耐オゾン性の評価結果を表3に表す。
Figure 2011008078
表1及び表2から明らかなように、シアン着色剤、マゼンタ着色剤を用いたトナーセットは優れた色相角を示すので、本発明のカラートナーはフルカラートナーとして使用するのに適している。更に表3に示すように、混色して使用した際の色再現性、耐光性、耐オゾン性が良好なのでモニター画像の色再現性が高く、長期に亘って保存ができる画像を提供することが可能である。
1 感光体(感光体ドラム)
4 現像装置(トナーカートリッジ)
6 クリーニング装置
7 中間転写ベルト
10 画像形成部
24 定着装置
240 加熱ローラ
241 加圧ベルト(シームレスベルト)
P 転写材(記録材)

Claims (4)

  1. 少なくともイエロートナー、マゼンタトナー、シアントナーを有する電子写真用トナーセットにおいて、該シアントナー中に下記一般式(1)で表される着色剤を含有し、該シアントナーのL表色系による色相角(h)が170°≦h≦230°であり、且つ該マゼンタトナーのL表色系による色相角(h)が300°≦h≦340°であることを特徴とする電子写真用トナーセット。
    Figure 2011008078
    (式中、X、X、X及びXは水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリールオキシ基を表し、同一であっても異なっていてもよい。nは1または2を表す。)
  2. 前記マゼンタトナー中に着色剤としてアントラキノン化合物を少なくとも1種類含有することを特徴とする請求項1に記載の電子写真用トナーセット。
  3. 前記マゼンタトナー中に着色剤として複素環を有するアゾ化合物を少なくとも1種類含有することを特徴とする請求項1に記載の電子写真用トナーセット。
  4. 前記マゼンタトナー中に着色剤として下記一般式(DX−1)で表される化合物を少なくとも1種類含有することを特徴とする請求項1に記載の電子写真用トナーセット。
    Figure 2011008078
    (式中、Rd、Rd及びRdは各々置換基を表し、Zdは含窒素5乃至6員の複素環を形成するのに必要な非金属原子群を表し、md1は0〜3の整数を表し、md2は0〜4の整数を表し、md3は0〜2の整数を表すが、md1、md2及びmd3が同時に0を表すことはない。md1が2以上のとき複数のRdは互いに同じでも異なっていてもよく、md2が2以上のとき複数のRdは互いに同じでも異なっていてもよく、md3が2のとき複数のRdは互いに同じでも異なっていてもよい。)
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