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JP2015127818A - 画像形成装置およびプロセスカートリッジ - Google Patents

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JP2015127818A JP2015019656A JP2015019656A JP2015127818A JP 2015127818 A JP2015127818 A JP 2015127818A JP 2015019656 A JP2015019656 A JP 2015019656A JP 2015019656 A JP2015019656 A JP 2015019656A JP 2015127818 A JP2015127818 A JP 2015127818A
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Abstract

【課題】 本発明の目的は、低温定着性と耐ブロッキング性を両立し、定着画像強度に優れ、さらには、生産安定性にも優れて安定した品質を提供することが可能な静電荷像現像用トナーと、特定の構造を有する電荷輸送材料を含有する電子写真感光体を使用することによって、高品質な画像を安定的に形成する画像形成装置を提供することである。
【解決手段】 特定の構造を有する静電荷像現像用トナーと感光体の最表面層の弾性変形率が42%以上である電子写真感光体とを有する画像形成装置により解決した。
【選択図】 なし

Description

本発明は、低温定着性と耐ブロッキング性を両立し、定着画像強度に優れ、さらには、生産安定性にも優れる静電荷像現像用トナーと、高い弾性変形率を有する最表層を持つ電子写真感光体を使用することによって、フィルミング等に起因する欠陥の無い、高品質な画像を安定的に形成する電子写真方式の画像形成装置およびプロセスカートリッジに関するものである。
電子写真、静電記録、静電印刷等に於いて使用される現像剤は、その現像工程において、例えば、静電荷像が形成されている感光体等の像担持体に一旦付着され、次に転写工程において感光体から転写紙等の転写媒体に転写された後、定着工程において紙面に定着される。その際、潜像保持面上に形成される静電荷像を現像する為の現像剤として、キャリアとトナーから成る二成分系現像剤及び、キャリアを必要としない一成分系現像剤(磁性トナー、非磁性トナー)が知られている。
従来、電子写真、静電記録、静電印刷などに用いられる乾式トナーとしては、スチレン系樹脂、ポリエステルなどのトナーバインダーを着色剤などと共に溶融混練し、微粉砕したものが用いられている。高品位、高画質の画像を得るためには、トナーの粒子径を小さくすることにより改良が図られているが、通常の混練、粉砕法による製造方法ではその粒子形状が不定形であり、機械内部では現像部内でのキャリアとの攪拌や、一成分系現像剤として用いる場合は現像ローラとトナー供給ローラ、層厚規制ブレードや摩擦帯電ブレードなどとによる接触ストレスによりさらにトナーが粉砕され、極微粒子が発生したり、流動化剤がトナー表面に埋め込まれるために画像品質が低下するという現象が発生している。またその形状ゆえに粉体としての流動性が悪く、多量の流動化を必要としたり、トナーボトル内への充填率が低く、コンパクト化への阻害要因となっている。そのため小粒径化したメリットが生かされていないのが現状である。さらには、粉砕法では粒子径の限界が存在し、さらなる小粒径化には対応できない。また、粉砕トナーのような不定形の形状による転写性の悪さから、転写された画像のぬけやそれを補うためトナー消費量が多くなるなどの問題が発生している。
従って、さらなる転写効率の向上によりトナーの消費量を減少させて画像のぬけの無い高品位の画像を得たり、ランニングコストを低減させたいという要求も高まっている。転写効率が非常に良いならば、感光体や転写媒体から未転写トナーを取り除くためのクリーニングユニットが必要なくなり、機器の小型化、低コスト化が図れ、廃棄トナーも無くなるというメリットも同時に有しているからである。このような不定形の形状効果の欠点を補うために種々の球状のトナー製造法が考案されている。
しかし球状のトナーは感光体や転写媒体に残ったトナ−を除去するための装置(例えばクリーニングブレードやクリーニングブラシ)では除去できずクリーニング不良が発生してしまう。また球状であるがゆえにトナーの表面が全方位外側に露出しており、キャリアや帯電ブレードなどの帯電部材との接触にさらされ易く、トナー表面の外添剤や最表面に存在する帯電制御剤がトナー表面に埋め込まれ易く、トナーの流動性がすぐに低下してしまうなどの耐久性に問題があった。これらの乾式トナーは紙などに現像転写された後、熱ロールを用いて加熱溶融することで定着することが行われている。その際、熱ロール温度が高すぎるとトナーが過剰に溶融し熱ロールに融着する問題(ホットオフセット)が発生する。また、熱ロール温度が低すぎるとトナーが充分に溶融せず定着が不十分になる問題が発生する。省エネルギー化、装置の小型化の観点から、よりホットオフセット発生温度
が高く(耐ホットオフセット性)、かつ定着温度が低い(低温定着性)トナーが求められている。また、トナーが保管中および装置内の雰囲気温度下でブロッキングしない耐熱保存性が必要である。
これらの問題点を解決する方法として特開2001−222138号公報(特許文献1)、特開2002−182428(特許文献2)には結晶性ポリエステルをバインダー樹脂として配合することで結晶性樹脂の融点を利用して低温定着を得る提案がなされている。
しかしながら、これらの技術においては結晶性樹脂がメインのバインダー樹脂と相溶しないので結晶性樹脂を低温定着性の得られる量を配合するとトナーの表面や外部に結晶性樹脂が一部露出することで耐熱性を損なう、あるいはフィルミングが起こり画像の欠陥が起こる等の欠点があった。
これに対し特開平11−149179号公報(特許文献3)ではポリマー溶解懸濁法で用いる樹脂を低分子量のものとして分散相の粘度を下げ、乳化を容易にし、しかも粒子内で重合反応をさせて定着性を改善している。しかし粒子の形状を調節して、転写性やクリーニング性を改良したものではなかった。
また、特開2008−112073号公報(特許文献4)では、乳化凝集法により、非結晶性ポリエステル樹脂に内在される結晶性ポリエステル樹脂が離型剤と接触した構造を有することにより、記録媒体中での結晶性ポリエステル樹脂の定着後の再結晶化を抑制して接着性を改良し、定着速度による定着性の依存を少なくする技術が開示されている。
一方、長鎖(メタ)アクリル酸エステルを含んだ低融点の結晶性樹脂を用いる方法も提案されている(特許文献5)。これらのモノマーは、容易に乳化することができ、水系でのトナー製造に非常に適している。しかしながら、このような長鎖(メタ)アクリル酸エステル重合体を結着樹脂として用いた場合、脆性が発現し、定着画像強度が著しく悪化し、折り曲げや引っかきによって容易に画像欠損が生じてしまう(特許文献5)。また、長鎖(メタ)アクリル酸エステルとビニル系モノマーを共重合すると(特許文献6,7)、融点が低下してしまい、耐ブロッキング性を悪化させてしまう。
また、長鎖(メタ)アクリル酸エステル重合体を非結晶性樹脂でコアシェル化し、長鎖(メタ)アクリル酸エステル重合体を離型剤として用いたラテックスの製造法も提案されている(特許文献8)。しかしながら、これらのラテックスは、長鎖(メタ)アクリル酸エステル重合体が融解した状態における貯蔵弾性率が高く、トナー化しても、長鎖(メタ)アクリル酸エステル重合体のみでは離形効果が十分ではなく、オフセットが発生し、光沢も低く、さらにラテックスの粒径が大きいため、顔料と凝集した際に粗粉が発生してしまう問題があった。
特開2001−222138号公報 特開2002−182428号公報 特開平11−149179号公報 特開2008−112073号公報 特公昭56−13943号公報 特開平7−301949号公報 特開平8−95294号公報 特開2005−208653号公報
さらに、上記のような結晶性ポリエステル、結晶性長鎖(メタ)アクリル酸エステルを含有するトナーは、たとえ僅かでも表面に露出した結晶性樹脂が存在すると、感光体表面にトナー成分が固着するフィルミングが起きやすく、画像欠陥となり易い問題があることが新たに分かった。
本発明は、低温定着性及び耐ブロッキング性に優れる結晶性樹脂を含有するトナーを、フィルミング等の障害無く安定かつ高品質な画像を形成する装置ならびにプロセスカートリッジを提供することを課題とする。
本発明者らが鋭意検討を重ねた結果、該トナーが少なくとも第1の重合体と第2の重合体を含有するトナーであって、第1の重合体を海とし、該第1の重合体中に結晶性を有する第2の重合体が分散する海島構造を有し、同時に、高い弾性変形率を有する最表面を持つ感光体を用いることにより、フィルミング等の障害を発生させること無く、マシンライフを通じて安定に画像を形成し得ることを見出し、本発明を完成するに至ったものである。
すなわち、本発明の要旨は、下記の(1)〜(10)に存する。
(1) 少なくとも静電荷像現像用トナーと電子写真感光体を有する画像形成装置において、該トナーは少なくとも第1の重合体と第2の重合体を含有するトナーであって、
第1の重合体を海とし、該第1の重合体中に結晶性を有する第2の重合体が分散する海島構造を有し、
該第2の重合体が長鎖(メタ)アクリル酸エステル重合体、または結晶性ポリエステルを主体とすることを特徴とし、
かつ、該感光体の最表面層の弾性変形率が42%以上60%以下
であることを特徴とする画像形成装置。
(2) 該トナーが、第2の重合体の島の中に、更に第2の重合体を海とする島構造を有し、第2の重合体が長鎖(メタ)アクリル酸エステル重合体を主体とすることを特徴とする、(1)記載の画像形成装置。
(3) 該長鎖(メタ)アクリル酸エステル重合体に用いる結晶性長鎖(メタ)アクリル酸エステルのエステル部分の炭素数が10以上であることを特徴とする、(1)又は(2)に記載の画像形成装置。
(4) 該トナーが少なくとも結着樹脂、着色剤及びワックスを含み、該結着樹脂が該長鎖(メタ)アクリル酸エステルを重合する第1工程、第1工程において得られた重合体の存在下にビニル系単量体を重合する第2工程を経て製造されるものであることを特徴とする、(1)乃至(3)のいずれかに記載の画像形成装置。
(5) 該トナーが少なくともビニル系樹脂で変性されたポリエステル樹脂100質量部に対して、該結晶性ポリエステル樹脂を5〜40質量部、及びワックスを3〜20質量部含有することを特徴とする、(1)乃至(4)のいずれかに記載の画像形成装置。
(6) 該電子写真感光体の最表面層のユニバーサル硬度が180N/mm以上であることを特徴とする、(1)乃至(5)のいずれかに記載の画像形成用装置。
(7) 該電子写真感光体の最表面層が、下記CT-3の構造を有する電荷輸送物質を含有することを特徴とする、(1)乃至(6)のいずれかに記載の画像形成用装置。
(8) 該電子写真感光体が、最表層のバインダー樹脂として、ポリエステル樹脂を含有することを特徴とする、(1)乃至(7)のいずれかに記載の画像形成用装置。
(9) 該電子写真感光体が、最表層のバインダー樹脂として、ビフェノール系ユニットを30モル%以上共重合成分として含有するポリカーボネート樹脂を使用することを特徴とする、(1)乃至(7)のいずれかに記載の画像形成用装置。
(10)少なくとも(1)乃至(5)のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーと、(1)又は(6)乃至(9)のいずれか1項に記載の電子写真感光体とを使用することを特徴とする電子写真用プロセスカートリッジ。
本発明によると、結晶性樹脂を島とする海島構造のトナーと、高い弾性変形率を有する最表面層を持つ感光体と併せて使用することにより、マシンあるいはプロセスカートリッジライフを通じて、フィルミング等の無い、安定した高品質な画像を形成する、画像形成装置並びにプロセスカートリッジを提供することができる。
本発明の画像形成装置の一実施態様の要部構成を示す概略図である。 感光体の押込み深さに対する荷重曲線を示したグラフである。 トナー断面の一例を示す概略図である。
まず、トナーについて説明する。
本発明に用いられるトナーは、少なくとも第1の重合体と、結晶性の第2の重合体で構成される。トナー断面で見た場合には、第1の重合体(海)中に、第2の重合体(島)が分散する海島構造(A)を有する。第2の重合体は、第1の重合体の内部にのみ存在し、第1の重合体の外に出ていないことが好ましい。具体的には、TEM断面写真で第2の重合体の90面積%が第1の重合体内部に存在することが好ましく、100面積%存在することが更に好ましい。結晶性の第2の重合体は相対的に低融点であり、機械的に変形、脱離し易いため、トナー表面に露出すると、トナー成分が感光体に固着する、いわゆるフィルミングが起き易くなる。
なお、該海島構造(A)中に第2の重合体を海とし、第3の重合体を島とする海島構造(B)を含むことがさらに好ましい。本発明に用いられるトナーの海島構造とは、連続相中に閉じた界面を有する島状の相が存在している構造のものを言う。本発明に用いられるトナーの構造の一例を図3において説明する。図3はトナーの断面の模式図を表し、図3のX1は第1の重合体、X2は第2の重合体、X3は第3の重合体を表す。前述のように、この第1の重合体X1の海中に、第2の重合体相X2(島)が全て存在することが好ましく、且つ、該第2の重合体相X2(海)中に第3の重合体の相X3(島)が存在することが更に好ましい。この際、X3の存在しないX2があっても良い。
前記の第3の重合体は、第2の重合体と異なるものであることが好ましい。但し、第3の重合体の構造は、第2の重合体と完全同一でなければよく、例えば共重合体である場合には構成するモノマーは、第1及び第2の重合体を構成するモノマーと重複してもよい。第3の重合体は、特に限定されないが、スチレン系重合体、アクリル系重合体、スチレンアクリル共重合系重合体等のビニル系重合体、ポリエステル重合体等の縮合系重合体、エポキシ重合体、アミド系重合体、オレフィン系重合体、またはこれらの混合物、第1の重合体、第1及び第2の重合体を構成する単量体がグラフト重合したもの等が挙げられる。また、第3の重合体と第2の重合体の界面は特に限定されないが、他の成分が存在していてもよい。
このような海島構造(A)が形成されるかどうかは、第1の重合体と第2の重合体の相溶性のバランスが非常に重要となる。相溶性が高すぎると、2つの重合体が完全に混ざり合い、Tgや弾性率の低下等のトナー性能に悪影響が顕著に現れる。それに対して、相溶性が低いと、2つの重合体は完全に相分離し、お互いの重合体の長所が生かされない。本発明に用いられるトナーは、第1の重合体(海)中に、第2の重合体(島)が分散する海島構造を有することにより、トナーの融点において、島部分が急速に軟化する。更には、第2の重合体の少なくとも一つの島にさらに海島構造を有することにより、第2の重合体の軟化が更に促進され、トナー全体として低温で軟化しうるため、低温での定着が得られる。本発明に用いられるトナーは、このような構造を有することで低温定着性と固結性のバランスが非常に良い。
本発明に用いられるトナーの構造の観察は、透過型電子顕微鏡装置(TEM)で行うこと
ができる。TEMは通常当業者の間で用いられているものであれば特に限定されない。
トナー断面を観察する方法としては、通常用いられている方法であれば特に限定されないが、トナーサンプルをエポキシ樹脂にて包埋固定した後、クライオウルトラミクロトームを用いて超薄切片を作成した。それら超薄切片に、四酸化ルテニウム染色処理等を行なった後、TEMにて観察することができる。
本発明に用いられるトナーにおいて、重合体の海島構造の大きさや分散状態はトナーに含有される重合体の量に依り、特に限定されないが、島構造はトナー全体に分散されているほうが、島の軟化が促進され、トナー全体として低温で軟化しうるため好ましい傾向がある。
第2の重合体の島の最長直径は通常、5μm以下であり、第3の重合体の島の最長直径は3μm以下であることが、トナーの低温定着に好ましい傾向がある。
本発明に用いられるトナーに用いられる第1の重合体は、従来トナーに用いられる重合体であれば特に限定されない。具体的には、スチレン系重合体、アクリル系重合体、スチレンアクリル共重合系重合体等のビニル系重合体、(変性)ポリエステル樹脂等の縮合系重合体、エポキシ重合体、アミド系重合体、オレフィン系重合体、またはこれらの混合物等が挙げられる。これらのうち、第2の重合体として結晶性の長鎖(メタ)アクリル酸エステルを使用する場合には、第1の重合体としてはビニル系重合体が好ましく、第2の重
合体として結晶性ポリエステル樹脂を使用する場合には、第1の重合体としてはビニル系
樹脂で変性されたポリエステル樹脂を使用することが好ましい。
<1>結晶性長鎖(メタ)アクリル酸エステル系トナー
本発明に用いられるトナーに供される上記第2の重合体として、結晶性の長鎖(メタ)アクリル酸エステルを用いる場合について説明する。
結晶性を有する樹脂である、長鎖(メタ)アクリル酸エステルは、直鎖でも分岐していても良く、不飽和でも良い。ここで、長鎖(メタ)アクリル酸エステルとは、エステル部分の炭素数が10以上のものを指す。また、結晶性樹脂とは、示差走査熱量測定(DSC)において、階段状の吸熱量変化ではなく、明瞭な吸熱ピークを有するものを指す。
長鎖(メタ)アクリル酸エステルを単独で用いる場合には、エステル部分の炭素数は、下限が、通常、10以上であり、好ましくは、18以上であり、トナー融点を好ましい範囲とするために、より好ましくは、20以上であり、特に好ましくは22以上である。
また、長鎖(メタ)アクリル酸エステルは単独でも、混合して用いても良いが、混合する場合の長鎖(メタ)アクリル酸エステルのエステル部分の炭素数の平均は、トナー融点を好ましい範囲とするために、下限が、通常、12以上であり、18以上であることが好ましく、19以上であることが更に好ましく、20以上であることが特に好ましい。一方
、エステル部分の炭素数の平均は、上限が、通常、40以下、トナー融点の観点から、好ましくは36以下、更に好ましくは、32以下である。
また、エステル部分の異なる長鎖(メタ)アクリル酸エステルを混合する場合、長鎖(メタ)アクリル酸エステルのエステル部分の炭素数が22以上の成分が少なくとも含まれていることが好ましい。また、含有される長鎖(メタ)アクリル酸エステルのエステル部分の炭素数22以上の成分は、トナー融点が好ましい範囲となる傾向があるため、長鎖(メタ)アクリル酸エステル混合物の1%以上が好ましく、5%以上が更に好ましく、10%以上であることが特に好ましい。また、100%であってもよい。
さらに、長鎖(メタ)アクリル酸エステルにおいて、エステル部分の炭素数が12以上の成分が長鎖(メタ)アクリル酸エステル混合物の50%以上であることが、結晶化によるトナー融点の最適化に好ましい傾向がある。エステル部分の炭素数が小さすぎると、低融点となり耐ブロッキング性に劣る傾向がある。
長鎖(メタ)アクリル酸エステルのエステル部分の炭素数は、DSC、NMR、MS等で測定することが可能である。
また、長鎖(メタ)アクリル酸エステルにおいて、長鎖アクリル酸エステルが少なくとも含まれていることが好ましい。長鎖アクリル酸エステルが含まれると、後述するように、三級水素の引き抜きによるグラフトポリマーが生成しやすくなり、ビニル系共重合体との相溶性が高まり、均一なトナーが得られる傾向がある。
(メタ)アクリル酸エステルの例としては、特に限定されないが、テトラコシルアクリレート、ベヘニルアクリレート、イコシルアクリレート、ステアリルアクリレート、セチルアクリレート、ミスチリルアクリレート、テトラコシルメタクリレート、ベヘニルメタクリレート、イコシルメタクリレート、ステアリルメタクリレート、セチルメタクリレート、ミスチリルメタクリレート等の単量体が低温定着を達成するために好ましい。
長鎖(メタ)アクリル酸エステルの重合体の融点は、100℃以下が好ましく、80℃以下が更に好ましく、70℃以下が特に好ましい。また、融点は、40℃以上が好ましく、さらに好ましくは50℃以上である。融点が高すぎると、定着温度低減の効果が乏しくなり、融点が低すぎると固結性、保存性に問題が生じる場合がある。
長鎖(メタ)アクリル酸エステル系トナーの結着樹脂は、長鎖(メタ)アクリル酸エステルを重合する第1工程、第1工程において得られた重合体の存在下に、ビニル系単量体を重合する第2工程を経て製造される。
第1工程は、単量体(長鎖(メタ)アクリル酸エステル)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、この系を重合処理することにより、樹脂粒子の分散液を調製するものである。また、必要に応じて単量体にワックス等の結晶性物質を溶解させて単量体溶液を調整してもよい。
第2工程は、第1工程で得られた樹脂粒子の分散液に、さらに単量体(ビニル系単量体
)を添加し、樹脂粒子の存在下で単量体を重合処理することにより、樹脂粒子を形成するものである。
長鎖(メタ)アクリル酸エステル系トナーの結着樹脂を得る第2工程に供する長鎖(メタ)アクリル酸エステル重合体の量は、下限は、結着樹脂100質量部中に1質量部以上になるように仕込むことが好ましく、より好ましくは2質量部以上、さらに好ましくは5質量部以上であり、一方、上限は、結着樹脂100質量部中に50質量部以下になるように仕込むこと好ましく、より好ましくは45質量部以下、さらに好ましくは、40質量部以下である。結着樹脂中の長鎖(メタ)アクリル酸エステル重合体の含有量が少なすぎると、低温定着性等の性能が十分でない場合があり、多すぎると、定着画像強度が悪化し、
折り曲げや引っかきによって画像欠損が生じてしまう場合がある。
長鎖(メタ)アクリル酸エステル系トナーの結着樹脂を得る第1工程と第2工程において用いられる単量体は、単独で用いても複数種類を混合して用いてもよい。
長鎖(メタ)アクリル酸エステル系トナーにおいては、結着樹脂を第1工程、第2工程を経て得ることにより、低温定着性及び耐ブロッキング性に優れた静電荷像現像用トナーを得ることができる。
明らかではないが、以下のような機構により上記に示す効果が発現していると考えられる。まず、長鎖(メタ)アクリル酸エステルを最初に重合することにより、単一でシャープな融点を持つ結晶性の重合体が得られる。その後に、第2工程としてビニル系単量体を重合するため、それらを同時に重合した場合にできる長鎖(メタ)アクリル酸エステルとビニル系単量体の共重合体のような、低融点で非結晶性、幅広い融点範囲を有する成分の生成を抑えることができる。
また、第2工程において、ビニル系単量体を重合する際に、モノマー又は開始剤に由来するラジカルが、第1工程で生成した、一部の長鎖(メタ)アクリル酸エステル重合体のアクリル酸部位における三級水素を引き抜くことにより、グラフトポリマーが生成する。このグラフトポリマーが相溶化剤となり、結晶性樹脂である長鎖(メタ)アクリル酸エステル重合体及びビニル系重合体の界面を安定化し、ビニル系共重合体中に長鎖(メタ)アクリル酸エステル重合体が分散したトナーが得られることにより、シャープな融点を有する、低温定着性及び耐ブロッキング性に優れたトナーが製造可能となると考えられる。
長鎖(メタ)アクリル酸エステル系トナーの結着樹脂を得る第1工程における重合時間は特に限定されないが、重合後の残存する単量体が1%未満となるまで重合を行うことが好ましく、通常、5分以上、3時間以下であり、重合は、第1工程に供する単量体の融点以上の温度で行うことが好ましい。
長鎖(メタ)アクリル酸エステル系トナーの結着樹脂の製造工程である第1工程に供する長鎖(メタ)アクリル酸エステルは、必要に応じ、溶融、水及び界面活性剤等と混合した後に高圧機械乳化を行なうことが好ましい。また、高圧機械乳化は、ワックスと共に行ってもよい。高圧機械乳化を行うことで、長鎖(メタ)アクリル酸エステルやワックスの分散体の径を小さくすることができる。重合前の分散体の径が小さくなることで、分散体の比表面積が大きくなり、グラフト反応が進行しやすい傾向がある。
長鎖(メタ)アクリル酸エステル及びワックスの分散体の体積平均粒径は、0.03μm以上が好ましく、0.05μm以上が更に好ましく、0.1μm以上が特に好ましい。また、2μm以下が好ましく、1μm以下が更に好ましく、0.5μm以下が特に好ましい。
長鎖(メタ)アクリル酸エステル系トナーの高圧機械乳化に用いる装置は特に限定されないが、ポンプ圧が5MPa以上、さらに好ましく10MPa以上の装置を用いることが好ましい。
また、高圧機械乳化は長鎖(メタ)アクリル酸エステル及びワックスの融点以上の温度にて乳化を行なうことが好ましい。乳化温度が低すぎると、分散体の粒径が小さくなりにくい傾向がある。
長鎖(メタ)アクリル酸エステル系トナーの結着樹脂の製造工程である第2工程に供されるビニル系単量体としては、従来トナーの結着樹脂に用いられている単量体を適宜用いることができる。
例えば、単量体としては、酸性基を有する重合性単量体(以下、単に酸性単量体と称す
ことがある)、塩基性基を有する重合性単量体(以下、単に塩基性単量体と称することがある)、酸性基も塩基性基も有さない重合性単量体(以下、その他の単量体と称することがある)のいずれの重合性単量体も使用することができる。
単量体としては例えば、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、ケイ皮酸等のカルボキシル基を有する重合性単量体、スルホン化スチレン等のスルホン酸基を有する重合性単量体、ビニルベンゼンスルホンアミド等のスルホンアミド基を有する重合性単量体等が挙げられる。また、塩基性単量体としては、アミノスチレン等のアミノ基を有する芳香族ビニル化合物、ビニルピリジン、ビニルピロリドン等の窒素含有複素環含有重合性単量体、ジメチルアミノエチルアクリレート、ジエチルアミノエチルメタクリレート等のアミノ基を有する(メタ)アクリル酸エステル等が挙げられる。これら酸性単量体及び塩基性単量体は、単独で用いても複数種類を混合して用いてもよく、また、対イオンを伴って塩として存在していてもよい。中でも、酸性単量体を用いるのが好ましく、より好ましくはアクリル酸及び/又はメタクリル酸であるのがよい。
また、スチレン、メチルスチレン、クロロスチレン、ジクロロスチレン、p−tert−ブチルスチレン、p−n−ブチルスチレン、p−n−ノニルスチレン等のスチレン類、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸ヒドロキシエチル、アクリル酸2−エチルヘキシル等のアクリル酸エステル類、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸ヒドロキシエチル、メタクリル酸2−エチルヘキシル等のメタクリル酸エステル類、アクリルアミド、N−プロピルアクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N,N−ジプロピルアクリルアミド、N,N−ジブチルアクリルアミド等が挙げられ、重合性単量体は、単独で用いてもよく、また複数を組み合わせて用いてもよい。
更に、結着樹脂を架橋樹脂とする場合、上述の単量体と共にラジカル重合性を有する多官能性単量体が用いられ、例えば、ジビニルベンゼン、ヘキサンジオールジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ジアリルフタレート等が挙げられる。また、反応性基をペンダントグループに有する重合性単量体、例えばグリシジルメタクリレート、メチロールアクリルアミド、アクロレイン等を用いることも可能である。中でもラジカル重合性の二官能性重合性単量体が好ましく、ジビニルベンゼン、ヘキサンジオールジアクリレートが特に好ましい。これら多官能性重合性単量体は、単独で用いても複数種類を混合して用いてもよい。
長鎖(メタ)アクリル酸エステル系トナーの結着樹脂を得る第2工程における重合時間は、第2工程に供する単量体や乳化剤等の添加方法等によって適宜調整することができ、特に限定されないが、重合後の残存する単量体が1%未満となるまで重合を行うことが好ましい。また、重合は、第1工程で得られた重合体の融点以上の温度で行うことが好ましい。
長鎖(メタ)アクリル酸エステル系トナーの製造において、結着樹脂を製造する工程に用いられる重合開始剤は第1工程及び第2工程で特に限定されないが、必要に応じて公知の重合開始剤を用いることができ、重合開始剤を1種又は2種以上組み合わせて使用する事ができる。重合開始剤には、ラジカル重合開始剤とイオン重合開始剤があるが、水中での使用においてラジカル重合開始剤が好ましく、また、結着樹脂を得る第2工程においてラジカル重合開始剤を用いると、水素引き抜きによるグラフト反応が起こりやすいため特に好ましい。
ラジカル重合開始剤には、有機重合開始剤と無機重合開始剤があるが、過酸化水素及び有機重合開始剤が好ましく用いられる。過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム等の無機重合開始剤は、大量の使用が必要である場合があり、重合末端に親水基が生成するため、帯電特性に悪影響を与える傾向がある。
特に、過酸化水素及び有機重合開始剤は、結着樹脂を得る第2工程においては、水素引き抜きによるグラフト反応が起こりやすいケトンパーオキサイド、及び過酸化水素を含むハイドロパーオキサイドが好ましい。さらには、過酸化水素を含むハイドロパーオキサイドが最も好ましい。
これら重合開始剤はモノマー添加前、添加と同時、添加後のいずれの時期に重合系に添加しても良く、必要に応じてこれらの添加方法を組み合わせても良い。
長鎖(メタ)アクリル酸エステル系トナーでは、必要に応じて公知の連鎖移動剤を使用することができる。連鎖移動剤の具体的な例としては、t−ドデシルメルカプタン、2−メルカプトエタノール、ジイソプロピルキサントゲン、四塩化炭素、トリクロロブロモメタン等があげられる。連鎖移動剤は単独または2種類以上の併用でもよく、重合性単量体に対して0〜5質量%用いられる。
長鎖(メタ)アクリル酸エステル系トナーでは、必要に応じて公知の懸濁安定剤を使用することができる。懸濁安定剤の具体的な例としては、リン酸カルシウム、リン酸マグネシウム水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム等が挙げられる。これらは、一種或いは二種以上を組み合わせて用いてもよく、重合性単量体100質量部に対して1質量部以上、10質量部以下の量で用いてもよい。
重合開始剤および懸濁安定剤は、何れも、重合性単量体添加前、添加と同時、添加後のいずれの時期に重合系に添加してもよく、必要に応じてこれらの添加方法を組み合わせてもよい。
その他、反応系には、pH調整剤、重合度調節剤、消泡剤等を適宜添加することができる。
長鎖(メタ)アクリル酸エステル系トナーにおいて、結着樹脂を乳化重合で重合する場合、用いる乳化剤としては公知のものが使用できるが、カチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤の中から選ばれる一種又は二種以上の乳化剤を併用して用いることができる。
カチオン性界面活性剤としては、例えば、ドデシルアンモニウムクロライド、ドデシルアンモニウムブロマイド、ドデシルトリメチルアンモニウムブロマイド、ドデシルピリジニウムクロライド、ドデシルピリジニウムブロマイド、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロマイド等が挙げられ、アニオン性界面活性剤としては、例えば、ステアリン酸ナトリウム、ドデカン酸ナトリウム、等の脂肪酸石けん、硫酸ドデシルナトリウム、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウム等が挙げられる。ノニオン界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンドデシルエーテル、ポリオキシエチレンヘキサデシルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレアートエーテル、モノデカノイルショ糖等が挙げられる。
長鎖(メタ)アクリル酸エステル系トナーにおいて乳化剤の使用量は、重合性単量体100質量部に対して0.1質量部以上、10質量部以下で用いられることが好ましい。また、これらの乳化剤に、例えば、部分或いは完全ケン化ポリビニルアルコール等のポリビニルアルコール類、ヒドロキシエチルセルロース等のセルロース誘導体類等の一種或いは二種以上を保護コロイドとして併用することができる。
長鎖(メタ)アクリル酸エステル系トナーにおいて、乳化重合により得られる多段重合後の重合体一次粒子の体積平均粒径は、通常0.03μm以上、好ましくは0.05μm以上、更に好ましくは0.1μm以上であり、通常3μm以下、好ましくは2μm以下、更に好ましくは1μm以下である。粒径が小さすぎると、凝集工程において凝集速度の制御が困難となる場合があり、粒径が大きすぎると、凝集して得られるトナー粒子の粒径が大きくなり易く、目的とする粒径のトナーを得ることが困難となる場合がある。
<2>結晶性ポリエステル系トナー
本発明に用いられるトナーに供される上記第2の重合体として、結晶性ポリエステルを用いる場合について説明する。
結晶性ポリエステル樹脂は、結晶性をもつがゆえに定着開始温度付近において、急激な粘度低下を示す熱溶融特性を示す。つまり、溶融開始温度直前までは結晶性による耐熱保存性が良く、溶融開始温度では急激な粘度低下(シャープメルト性)し、定着することから、良好な耐熱保存性と低温定着性を兼ね備えたトナーを設計することが出来る。また、離型幅(定着下限温度とホットオフセット発生温度の差)についても、良好な結果を示す。
結晶性ポリエステル系トナーは、該結晶性ポリエステル樹脂と、ポリエステル樹脂または変性ポリエステル樹脂の少なくとも一方を組み合わせて製造される。
(ポリエステル樹脂)
ポリエステル樹脂は、原料モノマーとして、多価アルコール成分と、カルボン酸、カルボン酸無水物、カルボン酸エステル等の多価カルボン酸成分とを縮重合させて得られる。
多価アルコール成分としては、ポリオキシプロピレン(2.2)−2,2 − ビス(4
−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシエチレン(2.2)−2,2 − ビス(
4 −ヒドロキシフェニル)プロパン等のビスフェノールA のアルキレン(炭素数2〜3)オキサイド(平均付加モル数1〜10)付加物、エチレングリコール、プロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、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、水添ビスフェノールA 、ソルビトール、又はそれらのアルキレン(炭素数2
〜3)オキサイド(平均付加モル数1〜10)付加物等が挙げられ、これらの1種以上を含有するものが好ましい。
また、多価カルボン酸成分としては、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、フマル酸、マレイン酸等のジカルボン酸、ドデセニルコハク酸、オクチルコハク酸等の炭素数1
〜20 のアルキル基又は炭素数2〜20 のアルケニル基で置換されたコハク酸、トリ
メリット酸、ピロメリット酸、それらの酸の無水物及びそれらの酸のアルキル(炭素数1〜3)エステル等が挙げられ、これらの1種以上を含有するものが好ましい。
アルコール成分とカルボン酸成分は、不活性ガス雰囲気中にて、エステル化触媒、重合禁止剤等を用いて、120〜230℃ の温度で反応させること等により縮重合させるこ
とができる。具体的には、樹脂の強度を上げるために全単量体を一括仕込みしたり、低分子量成分を少なくするために2価の単量体を先ず反応させた後、3価以上の単量体を添加して反応させる等の方法を用いてもよい。また、重合の後半に反応系を減圧することにより、反応を促進させてもよい。
ポリエステルのガラス転移温度は40〜70℃が好ましい。40℃より低い場合は耐熱性に劣り、70℃より高い場合は低温定着性が悪化する傾向にあるからである。
ポリエステルの分子量は3,000〜20,000が好ましい。3,000より低い場合は耐熱性とオフセット性が劣る傾向にあり、20,000より大きくなると低温定着性が
悪化する傾向にある。
(変性用ビニル系樹脂)
変性用ビニル系樹脂の例としては、ポリスチレン、ポリp−クロロスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレン及びその置換体の重合体;スチレン−p−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、チレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン−α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−アクリロニトリル−インデン共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体などのスチレン系共重合体;ポリメチル(メタ)クリレート、ポリブチル(メタ)クリレート、ポリステアリル(メタ)アクリレート、ポリべヘニル(メタ)アクリレートなどのアクリル系重合体、又はそれらの共重合体、その他にポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニルブチラール、などが挙げられ、これらビニル系樹脂は、ラジカル(共)重合等の常用の重合反応によって得られる。
(ビニル系樹脂で変性されたポリエステル樹脂)
ポリエステル樹脂のビニル系樹脂による変性の方法としてはポリエステル樹脂の合成時にラジカル重合の可能な酸性分(あるいはアルコール成分)を配合しておき、このポリエステル樹脂の存在下にビニル系単量体をラジカル重合してグラフトマー変性をする方法、ビニル系樹脂に酸基、又はアルコール基、あるいはエステル基を配合しておきエステル化反応、あるいはエステル交換反応により変性する方法、また、ポリエステル樹脂の存在下に、過酸化水素、有機アシル系過酸化物のように水素引き抜き性の強いラジカル重合開始剤を用いてビニル系単量体を重合することでポリエステル樹脂の一部をグラフト変性する方法等がある。
ビニル系樹脂で変性されたポリエステルのガラス転移温度は40〜70℃が好ましい。40℃より低い場合は耐熱性に劣り、70℃より高い場合は低温定着性が悪化する傾向にあるからである。トナーの表面を耐熱性の高いシェル樹脂成分でカプセル構造とした場合においても、本樹脂成分のガラス転移温度が40℃より低い場合は十分な耐熱性が得られない傾向にある。
ビニル系樹脂で変性されたポリエステルの分子量は5,000〜100,000が好ま
しい。5,000より低い場合は耐熱性とオフセット性が劣る傾向にあり、100,000以上になると低温定着性が悪化する傾向にある。少量のゲル分を含んだ場合についても上記の傾向にある。
このようなゲル分は高温側のオフセット性を良化するのに好適である。ゲル分は、GPC
で分子量を測定する前に濾別されるが、クロマト図の面積よりおおよそ30%以下と見積もられるものの低温定着性が優れる。
(結晶性ポリエステル樹脂)
ここで「結晶性ポリエステル」とは、示差走査熱量測定(DSC)において、階段状の吸熱量変化ではなく、明瞭な吸熱ピークを有するものを指す。本発明に用いられるトナーにおいて、結晶性ポリエステルは、炭素数が2〜12、好ましくは4〜10の脂肪族ジオールを80モル%以上含有したアルコール成分と炭素数が2〜12、好ましくは4〜10の脂肪族ジカルボン酸化合物を80モル% 以上含有したカルボン酸成分を縮重合させて
得られた樹脂(以下、脂肪族系結晶性ポリエステルという)が好ましい。
炭素数2〜12の脂肪族ジオールとしては、1,4−ブタンジオール、エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3− ロピレングリコール、1,6−ヘキサ
ンジオール、ネオペンチルグリコール、1,4−ブテンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,8−オクタンジオール、1,10−デカンジオール、1,12−ドデカンジオール等が挙げられ、特にα,ω−直鎖アルキルジオールが好ましい。
炭素数2〜12の脂肪族ジオールは、アルコール成分中に、80モル%以上、好ましくは90〜100モル%、より好ましくは95〜100モル% 含有されているのが望まし
く、特にその中の1種の脂肪族ジオールが、アルコール成分中の70モル% 以上、好ま
しくは80モル% 以上、より好ましくは85〜95 モル% を占めているのが望ましい

炭素数2〜12の脂肪族ジオール以外にアルコール成分に含まれていてもよい2価のアルコール成分としては、ポリオキシプロピレン( 2 .2 )−2, 2−ビス( 4−ヒ
ドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシエチレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン等のビスフェノールA のアルキレンオキサイド付加物等の芳
香族アルール; ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,4−シクロヘキ
サンジメタノール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、水添ビスフェノールA 等が挙げられる。
3価以上の多価アルコール成分としては、1,3,5−トリヒドロキシメチルベンゼン等の芳香族アルコール; ソルビトール、 ,2,3,6−ヘキサンテトロール、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、1,2,4−ブタントリオール、1,2,5−ペンタントリオール、グリセリン、2−メチルプロパントリオール、2−メチル−1,2,4− ブタントリオール、トリメチロールエタン、トリメ
チロールプロパン等の脂肪族アルコール; 1,4−ソルビタン等の脂環式アルコール等
が挙げられる。
炭素数2〜12の脂肪族ジカルボン酸化合物としては、シュウ酸、マロン酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカンジカルボン酸、及びこれらの酸の無水物、アルキルエステル等が挙げられる。なお、脂肪族ジカルボン化合物とは、前記の如く、脂肪族ジカルボン酸、その無水物及びそのアルキルエステルを指すが、これらの中では、脂肪族ジカルボン酸が好ましい。
炭素数2〜12の脂肪族ジカルボン酸化合物は、カルボン酸成分中に、80モル% 以
上、好ましくは90〜100モル% 、より好ましくは95〜100モル% 含有されているのが望ましく、特にその中の1種の脂肪族ジカルボン酸化合物が、カルボン酸成分中の80モル% 以上、好ましくは90〜100モル% 以上を占めているのが望ましい。
炭素数2〜12の脂肪族ジカルボン酸化合物以外にカルボン酸成分に含まれていてもよい2価のカルボン酸成分としては、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸等の芳香族カルボン酸;n−ドデシルコハク酸、n−ドデセニルコハク酸の脂肪族カルボン酸; シク
ロヘキサンジカルボン酸等の脂環式カルボン酸; 及びこれらの酸の無水物、アルキルエ
ステル等が挙げられる。
3価以上の多価カルボン酸成分としては、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸( ト
リメリット酸)、2,5,7−ナフタレントリカルボン酸、1,2, 4−ナフタレント
リカルボン酸、ピロメリット酸等の芳香族カルボン酸、1,2,4−ブタントリカルボン
酸、1,2,5−ヘキサントリカルボン酸、1, 3−ジカルボキシル−2−メチル−2
−メチレンカルボキシプロパン、テトラ (メチレンカルボキシル)メタン、1,2,7,8−オクタンテトラカルボン酸等の脂肪族カルボン酸、1,2,4−シクロヘキサントリカルボン酸等の脂環式カルボン酸; 及びこれらの酸無水物、アルキルエステル等の誘
導体等が挙げられる。
結晶質ポリエステルも、非晶性ポリエステルと同様にして製造することができる。
結晶性ポリエステルの融点は40〜110℃が好ましく、50〜90℃がさらに好ましく、55〜70℃が最も好ましい。40℃より低いと耐熱性に劣る傾向にあり,110℃
より高いと低温定着性が劣る傾向にある。
結晶性ポリエステルの分子量は2,000〜10,000が好ましい。2,000より低い場合は耐熱性とフィルミング性が劣る傾向にあり、20,000以上になると低温定着
性が悪化する傾向にある。
結晶性ポリエステルのバインダー樹脂中の配合量は、ビニル系樹脂で変性されたポリエステル樹脂等の重合体1を100質量部とした際に5〜40質量部、さらに好ましくは10〜30質量部、最も好ましくは10〜25質量部である。5質量部以下では低温定着性が劣り、40質量部以上ではフィルミング性が劣る傾向にある。
(製造方法)
本発明に用いられるトナーに関わる結晶性ポリエステル系トナーの製造方法は特に限定されるものではない。すなわち、粉砕法や重合法によってトナーを製造することができる。粉砕法でトナーを製造する場合は、一般に微粉が発生し易いので分級工程が必要となる。微粉を発生しにくいという観点から本発明に用いられるトナーは水系媒体中で粒子を形成させることが好ましい。
水系媒体中でトナーを得る製造方法としては、懸濁重合法、乳化重合凝集法等の水系媒体中でラジカル重合を行う方法(以下、「重合法」と略記し、得られたトナーを「重合トナー」と略記する)や、溶解懸濁法に代表される化学粉砕法等が好適に使用できる。トナーを特定範囲の粒径にする方法としては特に限定はされない。例えば、重合トナーの製造工程において、懸濁重合法の場合は、重合性モノマー滴が生成される工程で高いせん断力を与えたり、分散安定剤等を増量させたりする方法等が挙げられる。
以下は水系媒体中で粒子を形成させる方法の中でも、微粉を発生しにくいという観点から水系媒体中で重合を行うことにより粒子を製造する方法が好ましく、更にはビニル系樹脂でポリエステルを変性する工程を効率よく行うには溶解懸濁法による粒子の製造方法が好ましい。
以下、溶解懸濁法を代表例として、本発明に用いられるトナーの製造方法について説明する。
本発明に用いられるトナーに使用される結晶性ポリエステル系トナーの製造方法にとして適用する溶解懸濁法は、一般的にトナー製造に使用されている方法でよい。一般的にトナー粒子の造粒方法としては、せん断力を用いて液滴の粒子径を調整する方法と、転相乳化法により液滴の粒子径を調整する方法がある。
転相乳化法の方が粒子径制御において優れているので好ましいが、この方法は例えば、特開2007-72488号公報に開示される製造方法に従って製造される。
具体的には、ビニル系樹脂で変性されたポリエステル樹脂と結晶性ポリエステル樹脂、着色剤と、ワックス微粒子と、有機溶剤を必須成分とする混合物を、必要に応じて、前記樹脂を自己水分散性とするに足る量の中和剤の存在下に、水性媒体に加えて転相乳化するか、該混合物に水性媒体を加えて転相乳化することにより、液媒体中に結晶性ポリエステ
ル樹脂、着色剤とワックス微粒子が内包されたビニル系樹脂で変性された樹脂の粒子を生成させた後、当該粒子を分離し、それを乾燥することによりトナー母粒子が得られる。
上記有機溶剤としてはビニル系樹脂で変性されたポリエステル樹脂を溶解するものであれば各種の有機溶剤を使用できる。たとえば、トルエン、キシレン、ベンゼン、n−ヘキサン、シクロヘキサン、n−ヘプタンの如き各種炭化水素類;メタノール、エタノール、イソプロパノール、n−プロパノール、n−ブタノール、イソブタノール、sec−ブタノール、tーブタノールの如きアルコール類;プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノイソプロピルエーテル、プロピレングリコールモノn−ブチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノn−ブチルエーテル等の如きエーテルアルコール類;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンの如き各種ケトン類;酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソブチルの如き各種エステル類;プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテートの如き各種エーテルエステル類;テトラヒドロフランの如き各種環状エーテル類;塩化メチレンの如き各種ハロゲン化炭化水素類;などが挙げられる。
ポリエステルのビニル系樹脂による変性はこの有機溶剤中で行うのが良い。変性の方法は前述したが、その一例を挙げると、ポリエステルの構成成分である脂肪族ジカルボン酸の一部にラジカル重合可能なフマル酸を配合しておき、例えばスチレンのようなビニル系単量体をラジカル重合すれば、スチレンをグラフトマーとした変性ポリエステルが得られる。
上記変性ポリエステル溶解液に結晶性ポリエステル、ワックス、顔料を配合する方法は、それらの混合物をメディアミル等で混合分散する方法と、結晶性ポリエステル、ワックス、顔料のそれぞれの単体分散物を作り混合する方法がある。結晶性ポリエステル、ワックスについては、メディアミル等では充分に小さい粒子径が得られない場合が多いので、あらかじめ分散物を作成しておき混合する方法が好ましい。
結晶性ポリエステル、ワックスの分散物の製造方法としては、必要に応じ熱溶融し、水及び界面活性剤等と混合した後に高圧機械乳化を行なうことが好ましい。また、高圧機械乳化は、結晶性ポリエステル、ワックスはそれぞれ単独で、あるいは混合して行ってもよい。高圧機械乳化を行うことで、結晶性ポリエステル、ワックスの分散体の径を小さくすることができる。分散体の径を小さくすることにより、低温定着性が発現しやすく、かつフィルミングの起こりにくいトナーが得られる。
本発明に用いられるトナーにおいて、結晶性ポリエステル、ワックスの分散体の体積平均粒径は、0.03μm以上が好ましく、0.05μm以上が更に好ましく、0.1μm以上が特に好ましい。また、2μm以下が好ましく、1μm以下が更に好ましく、0.5μm以下が特に好ましい。
上記の界面活性剤としては、カチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤の中から選ばれる一種又は二種以上の乳化剤を併用して用いることができる。
カチオン性界面活性剤としては、例えば、ドデシルアンモニウムクロライド、ドデシルアンモニウムブロマイド、ドデシルトリメチルアンモニウムブロマイド、ドデシルピリジニウムクロライド、ドデシルピリジニウムブロマイド、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロマイド等が挙げられ、アニオン性界面活性剤としては、例えば、ステアリン酸ナトリウム、ドデカン酸ナトリウム、等の脂肪酸石けん、硫酸ドデシルナトリウム、ドデシ
ルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウムあるいはこれらのアミン塩等が挙げられる。ノニオン界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンドデシルエーテル、ポリオキシエチレンヘキサデシルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレアートエーテル、モノデカノイルショ糖等が挙げられる。
次に、転相乳化工程について説明する。前記工程で得られた混合物を水性媒体中に転相乳化する。転相乳化する方法としては、次のような方法が適切である。
1)該混合物を水性媒体中に添加して転相乳化する方法。
2)該混合物に水性媒体を添加して転相乳化する方法。
上記の水性媒体中には界面活性剤を含有していてもよく、所望の粒子径に応じて種類と量が調整される。また、水性媒体中に転相乳化し、トナー粒子を生成する際のせん断力としては、特に高いせん断力は要求されなく、水性媒体を含む該混合物が均一に撹拌される程度を持って行えばよい。
次いで、転相乳化後のトナー粒子の水性媒体分散液からは、液媒体が分離される。この時には、水と有機溶剤とを同時に分離する様にしてもよいが、予め有機溶剤のみ又は有機溶剤を主体として脱溶剤を行ってから脱水を行う様にしたほうがトナー粒子を得るに当たっては好ましい。
脱溶剤は、有機溶剤の一部、あるいは全部を減圧下、留去する事で行われる。有機溶剤のみ又は有機溶剤を主体として脱溶剤を行った、液媒体として水のみ又は水を主体として含む混合物には、必要に応じて、洗浄や、酸性化合物の水溶液により、例えば塩基で中和されたカルボキシル基を有する自己水分散性樹脂の場合は、その中和されたカルボキシル基を元のカルボキシル基に戻す操作を行う。
トナー粒子液媒体分散体から、液媒体を分離した後、それをトナー粒子粉体とするべく乾燥が行われる。この乾燥は公知の方法によればよく、たとえば、温風乾燥、スプレードライ、凍結乾燥などが採用できる。
以下、本発明に用いられるトナーに関わる長鎖(メタ)アクリル酸エステル系トナー、結晶性ポリエステル系トナーに共通して使用され得るワックス、着色剤、帯電制御剤、外添剤について説明する。
(ワックス)
本発明に用いられるトナーには、離型性付与のため、ワックスを含有させることが好ましい。ワックスとしては、離型性を有するものであればいかなるものも使用可能である。
具体的には、例えば、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、共重合ポリエチレン等のオレフィン系ワックス;パラフィンワックス;ベヘン酸ベヘニル、モンタン酸エステル、ステアリン酸ステアリル等の長鎖脂肪族基を有するエステル系ワックス;水添ひまし油、カルナバワックス等の植物系ワックス;ジステアリルケトン等の長鎖アルキル基を有するケトン;アルキル基を有するシリコーン;ステアリン酸等の高級脂肪酸;エイコサノール等の長鎖脂肪族アルコール;グリセリン、ペンタエリスリトール等の多価アルコールと長鎖脂肪酸により得られる多価アルコールのカルボン酸エステル、又は部分エステル;オレイン酸アミド、ステアリン酸アミド等の高級脂肪酸アミド;低分子量ポリエステル等が挙げられ、これらのワックスの中で、定着性を改善するためには、ワックスの融点は30℃以上が好ましく、40℃以上がより好ましく、50℃以上が特に好ましい。また、100℃以下が好ましく、90℃以下がより好ましく、80℃以下が特に好ましい。融点が低すぎると定着後にワックスが表面に露出し、べたつきを生じる場合があり、一方、融点が高すぎると低温での定着性が劣る場合がある。
また、ワックスの化合物種としては、高級脂肪酸エステル系ワックス、共重合ポリエチ
レン等のオレフィン系ワックス、パラフィンワックス、およびシリコーン系ワックスのうち少なくとも1種を用いることが好ましい。
高級脂肪酸エステル系ワックスとしては具体的には例えば、ベヘン酸ベヘニル、ステアリン酸ステアリル、ペンタエリスリトールのステアリン酸エステル、モンタン酸グリセリド等の、炭素数15〜30の脂肪酸と1〜5価のアルコールとのエステルが好ましい。また、エステルを構成するアルコール成分としては、1価アルコールの場合は炭素数10〜30のものが好まく、多価アルコールの場合には炭素数3〜10のものが好ましい。
上記ワックスは単独で用いてもよく、混合して用いてもよい。また、トナーを定着する定着温度により、ワックス化合物の融点を適宜選択することができる。
本発明に用いられるトナーにおいて、ワックスは、単独で用いても混合して用いても良い。また、これらのワックスの中で定着性を改善するため、ワックスの融点は110℃以下が好ましく、90℃以下が更に好ましく、80℃以下が特に好ましい。融点の下限としては、40℃以上が好ましく、さらに好ましくは50℃以上である。融点が高すぎると、定着温度低減の効果が乏しくなり、融点が低すぎると、固結性、保存性に問題が生じる場合がある。
長鎖(メタ)アクリル酸エステル系トナーにおいて、ワックスの量は、トナー100質量部中に1質量部以上であることが好ましく、より好ましくは2質量部以上、さらに好ましくは5質量部以上である。また、40質量部以下であることが好ましく、より好ましくは35質量部以下、さらに好ましくは、30質量部以下である。トナー中のワックス含有量が少なすぎると、高温オフセット性等の性能が十分でない場合があり、含有量が多すぎると、耐ブロッキング性が十分でなかったり、ワックスがトナーから漏出することにより装置を汚染したりする場合がある。
結晶性ポリエステル系トナー中のワックスの含有量は、ビニル系樹脂で変性されたポリエステル樹脂等の重合体1を100質量部とした際に、通常3〜20質量部、好ましくは5〜15質量部、更に好ましくは5〜10質量部である。
(着色剤)
本発明に用いられるトナーに使用される着色剤は特に限定はなく、トナーに適した公知の種々のものが使用できる。例えば、ファーネスブラック、ランプブラック等のカーボンブラック類;ベンジジンイエロー、ベンジジンオレンジ、キノリンイエロー、アシッドグリーン、アルカリブルー、ローダミン、マゼンタ、マカライトグリーン、ヒドロキシアントラキノン、フタロシアニン系染顔料、キナクリドン系染顔料、ジオキサン系染顔料、アニリン黒、アゾ系染顔料、ナフトキノン系染顔料、インジゴ系染顔料、ニグロシン系染顔料、フタロシアニン系染顔料、ポリメチン系染顔料、ジ及びトリアリールメタン系染顔料等の合成染顔料等が挙げられ、これらの2種以上を併用することもできる。
本発明に用いられるトナーをフルカラー用トナーとして用いる場合は、イエロー用としてアゾ系顔料(不溶性モノアゾ系、不溶性ジスアゾ系、縮合アゾ系等)、多環式顔料(イソインドリン系、イソインドリノン系、スレン系、キノフタロン系等)等が挙げられ、マゼンタ用としてアゾ系顔料(アゾレーキ系、不溶性モノアゾ系、不溶性ジスアゾ系、縮合アゾ系等)、多環式顔料(キナクリドン系顔料、ペリレン顔料等)等が挙げられ、シアン用としてフタロシアニン顔料、スレン系顔料等が挙げられる。
着色剤の組合せは色相等を勘案して適宜選べばよいが、中でも、イエロー着色剤としてはC.I.ピグメントイエロー74、C.I.ピグメントイエロー93、C.I.ピグメントイエロー155から選ばれる少なくとも1種が、マゼンタ着色剤としてはC.I.ピグメントレッド238、C.I.ピグメントレッド269、C.I.ピグメントレッド57:1、C.I.ピグメントレッド48:2、C.I.ピグメントレッド122から選ば
れる少なくとも1種が、シアン着色剤としてはC.I.ピグメントブルー15、C.I.ピグメントブルー15:3から選ばれる少なくとも1種が、ブラック着色剤としてはファーネス法カーボンブラックが、それぞれ好適である。前記着色剤は、揮発性不純物を極力含まないものを使用することが好ましい。
前記着色剤の含有割合は、得られるトナーが現像により可視像を形成するのに十分な量であればよく、例えばトナー母粒子中に1〜20質量%であるのが好ましく、2〜15質量%であるのがより好ましく、特には3〜10質量%であるのが特に好ましい。2種以上の着色剤を併用する場合は、合計量で前記範囲であることが好ましい。
なお、本発明に用いられるトナーはモノクロトナー、フルカラートナー、1成分現像剤、2成分現像剤の何れの静電荷像現像用トナーに用いても有効である。
(帯電制御剤)
本発明に用いられるトナーには、帯電量、帯電安定性付与のため、帯電制御剤を配合してもよい。帯電制御剤としては、従来公知の化合物が使用される。例えば、ヒドロキシカルボン酸の金属錯体、アゾ化合物の金属錯体、ナフトール系化合物、ナフトール系化合物の金属化合物、ニグロシン系染料、第4級アンモニウム塩及びこれらの混合物が挙げられる。
帯電制御剤の配合量は樹脂100重量部に対し、0.1〜5重量部の範囲が好ましい。
(外添)
かくして得られたトナー粒子粉体には、必要に応じて、シリカ粒子粉体、酸化チタン粉体などを外添することが出来る。
本発明に用いられるトナーには、トナーの流動性向上や帯電制御性向上のために、必要により外添微粒子を添加することができ、そのような外添微粒子としては、各種無機または有機微粒子の中から適宜選択して使用することができる。
無機微粒子としては、炭化ケイ素、炭化ホウ素、炭化チタン、炭化ジルコニウム、炭化ハフニウム、炭化バナジウム、炭化タンタル、炭化ニオブ、炭化タングステン、炭化クロム、炭化モリブデン、炭化カルシウム等の各種炭化物、窒化ホウ素、窒化チタン、窒化ジルコニウム等の各種窒化物、ホウ化ジルコニウム等の各種ホウ化物、酸化チタン、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化銅、酸化アルミニウム、酸化セリウム、シリカ、コロイダルシリカ等の各種酸化物、チタン酸カルシウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸ストロンチウム等の各種チタン酸化合物、リン酸カルシウム等のリン酸化合物、二硫化モリブデン等の硫化物、フッ化マグネシウム、フッ化炭素等のフッ化物、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウム等の各種金属石鹸、滑石、ベントナイト、各種カーボンブラックや導電性カーボンブラック、マグネタイト、フェライト等を用いることができる。有機微粒子としては、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、メラミン系樹脂等の微粒子を用いることができる。
これら外添微粒子の中では、特にシリカ、酸化チタン、アルミナ、酸化亜鉛、各種カーボンブラックや導電性カーボンブラック等が好適に使用される。また、外添微粒子は、前記の無機または有機微粒子の表面を、シランカップリング剤、チタネート系カップリング剤、シリコーンオイル、変性シリコーンオイル、シリコーンワニス、フッ素系シランカップリング剤、フッ素系シリコーンオイル、アミノ基や第4級アンモニウム塩基を有するカップリング剤等の処理剤によって疎水化などの表面処理が施されているものを使用することもできる。該処理剤は二種以上を併用することもできる。
本発明に用いられるトナーの外添微粒子は、平均粒径が0.001μm以上が好ましく
、より好ましくは0.005μm以上である。また、3μm以下が好ましく、より好ましくは1μmである。また、異なる粒径のものを複数種類配合することもできる。外添微粒子の平均粒径は電子顕微鏡観察により求めることができる。
また、外添微粒子は、異なる二種以上を併用することもでき、表面処理されたものと表面処理されていないものを併用することや、異なる表面処理がされたものを併用することもでき、正帯電性のものと負帯電性のものを適宜組み合わせて使用することもできる。
本発明に用いられるトナーの外添微粒子の含有量は、トナー粒子100質量部に対して、好ましくは0.01質量部以上、より好ましくは0.1質量部以上であり、好ましくは5質量部以下、より好ましくは3質量部以下である。
外添微粒子の添加方法としては、ヘンシェルミキサー等の高速攪拌機を用いる方法や、圧縮剪断応力を加えることの出来る装置による方法等が挙げられる。
さらに、マグネタイト、フェライト、酸化セリウム、チタン酸ストロンチウム、導電性チタニア等の無機微粉末などを添加することができる。これらの添加剤の使用量は所望する性能により適宜選定すればよく、トナー100質量部に対し0.05質量部以上、10質量部以下が好ましい。
上記の製造方法により得られる静電荷像現像用トナーは、トナーをキャリアとともに用いる二成分系現像剤、又は、キャリアを使用しない磁性もしくは非磁性一成分系現像剤のいずれの形態で用いてもよい。二成分系現像剤として用いる場合、キャリアとしては、鉄粉、マグネタイト粉、フェライト粉等の磁性物質またはそれらの表面に樹脂コーティングを施したものや磁性キャリア等公知のものを用いることができる。樹脂コーティングキャリアの被覆樹脂としては一般的に知られているスチレン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレンアクリル共重合系樹脂、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、フッ素樹脂、またはこれらの混合物等が利用できる。
次に、本発明に用いられる電子写真感光体に関して説明する。
<感光体最表層の機械物性>
本発明の画像形成装置に用いられる電子写真感光体の最表層は、トナーの固着(フィルミング)を防止する観点から、弾性変形率の下限は、好ましくは40%以上であり、より好ましくは42%以上であり、更に好ましくは44%以上である。弾性変形率の上限は特に制限が無い場合も多いが、好ましくは70%以下、より好ましくは65%以下、更に好ましくは60%以下である。弾性変形率が高過ぎると、感光層の摩耗量が少な過ぎ、感光層の劣化部分の除去、リフレッシュがされ難くなるため、画像特性、電気特性が経時的に悪化することがある。
本発明に用いられる海島構造を有するトナーの成分が感光体にフィルミングした際に、付着物を剥離して顕微鏡観察しても、感光層表面に傷は見当たらないことが多い。そのような場合、トナー成分の付着は、感光層が塑性変形し、トナーとの接触面積が大きくなることによってファンデルワールス力のような非静電的な付着力が大きくなり、転写による静電的剥離力、クリーニングブレード等による非静電的剥離力を上回るため結果として感光体表面に残留し、画像欠陥を継続的に引き起こすと考えられる。本発明に用いられる海島構造を有するトナーは、貯蔵弾性率が高く、その分感光体は十分な弾性変形率が無いと、繰返し疲労時に塑性変形し、上述のフィルミングを発生し易くなると考えられる。特に、感光体の弾性変形率が40%より小さい場合、フィルミングが発生し易くなる虞がある。なお、トナー成分が感光体上に持続的に付着するフィルミングに至る前に、転写プロセス後に転写されずに感光体上に残る、いわゆる転写残トナーが増加することがある(PCかぶりと呼称)。このような残留トナーが増えると、潜在的にフィルミングへと進展する可能性が大きくなると推定される。感光体の弾性変形率を大きくすることによって、上述の場合と同様に非静電的な付着を減少させ、そのような転写残トナーを減らす効果が有る
と考えられる。
また、トナー成分による傷発生を予防する観点から、最表面のユニバーサル硬度は、下限が通常、180N/mm以上であり、195N/mm以上が好ましく、より好ましくは210N/mm以上である。表面硬度が180N/mmより小さい場合、感光体に傷が入りやすくなる恐れがある。また、顕微鏡観察で見られないような傷は無くても、例えばトナーの外添剤が感光体にめり込むようなことが起きれば、フィルミングのきっかけになる可能性があるため、表面硬度は高い方が好ましい。一方、表面硬度が高過ぎると、感光層の劣化部分の除去、リフレッシュがされ難くなって画像特性、電気特性が経時的に悪化したり、クリーニングブレードの劣化を促進する可能性があるため、上限は、通常、300N/mm以下であり、好ましくは290N/mm以下、より好ましくは280N/mm以下である。
<感光体最表層に使用される樹脂>
上記の高弾性変形率を発現させるための感光層最表面用樹脂としては、ポリエステル樹脂およびビフェノール系ユニットを30モル%以上共重合成分として含有するポリカーボネート樹脂が挙げられる。それらの樹脂を最表面に含有する感光層を設けたものであれば、その層構成は特に制限されない。中でも、電荷発生層と、電荷輸送層とが積層された積層型の感光体が好ましい。
(A)ポリエステル樹脂
該ポリエステル樹脂としては、下記一般式〔1〕で表されるポリエステル樹脂(全芳香族ポリエステル樹脂の場合は、ポリアリレート樹脂とも言う)を含有することが好ましい。
式[1]中、Ar1〜Ar4はそれぞれ独立に置換基を有していてもよいアリーレン基を表し、Xは単結合、酸素原子、硫黄原子、下記式[2]で表される基、又は下記式[3]で表される基であって、式[2]中のR及びRは、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、又はアリール基を表し、RとRとが結合して環を形成していてもよく、式[3]中のRは、アルキレン基、アリーレン基、又は下記式[4]で表される基であって、式[4]中のR及びRは、それぞれ独立に、アルキレン基を表し、Arはアリーレン基を表す。kは0以上の整数を表す。
式[1]中、Yは、単結合、酸素原子、硫黄原子、又は下記式[5]表される基であって、式[5]中、R及びRは、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、又はアリール基を表し、RとRとが結合して環を形成していてもよい。
上記式[1]中、Ar〜Arは、それぞれ独立に、置換基を有してもよいアリーレン基を表す。アリーレン基が有する炭素数としては、通常6以上、また、その上限は、通常20以下、好ましくは10以下、より好ましくは6である。炭素数が多すぎる場合、製造コストが高くなり、電気特性も悪化する恐れがある。
Ar〜Arの具体例としては、1,2−フェニレン基、1,3−フェニレン基、1,4−フェニレン基、ナフチレン基、アントリレン基、フェナントリレン基等が挙げられる。中でも、アリーレン基としては、電気特性の観点から、1,4−フェニレン基が好ましい。アリーレン基は1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の比率及び組み合わせで用いてもよい。
また、Ar〜Arの置換基の具体例を挙げると、アルキル基、アリール基、ハロゲン基、アルコキシ基等が挙げられる。中でも、感光層用のバインダー樹脂としての機械的特性と感光層形成用塗布液に対する溶解性とを勘案すれば、アルキル基としてはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基が好ましく、アリール基としてはフェニル基、ナフチル基が好ましく、ハロゲン基としてフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が好ましく、アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基が好ましい。
なお、置換基がアルキル基である場合、そのアルキル基の炭素数は通常1以上、また、通常10以下、好ましくは8以下、より好ましくは2以下である。
より詳しくは、Ar及びArは、それぞれ独立に置換基の数は0以上2以下が好ましく、接着性の観点から置換基を有することがより好ましく、中でも、耐磨耗性の観点から置換基の数は1個であることが特に好ましい。また、置換基としてはアルキル基が好ましく、メチル基が特に好ましい。
上記の観点から、Ar3及びAr4の少なくとも一方が置換基を有するアリーレン基であ
ることが好ましい。
一方、Ar及びArは、それぞれ独立して、置換基の数は0以上2以下が好ましく
、耐磨耗性の観点から置換基を有さないことがより好ましい。
上記式[1]において、Xは単結合、酸素原子、硫黄原子、下記式[2]で表される基、又は下記式[3]で表される基であって、式[2]中のR及びRは、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、又はアリール基を表し、RとRとが結合して、シクロアルキリデン基のような環を形成していてもよく、式[3]中のRは、アルキレン基、アリーレン基、又は下記式[4]で表される基であって、式[4]中のR及びRは、それぞれ独立に、アルキレン基を表し、Arはアリーレン基を表す。
式[1]中、好適なXとして、酸素原子、硫黄原子、式[2]で表される構造、又は式[3]で表される構造を有する2価の有機残基が挙げられる。
式[2]中のR及びRのアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基などが挙げられ、アリール基としては、フェニル基、ナフチル基などが挙げられる。また、式[2]中のRとRとが結合して形成されるシクロアルキリデン基としては、シクロペンチリデン基、シクロヘキシリデン基、シクロヘプチリデン基などが挙げられる。さらに、式[3]中のRのアルキレン基としては、メチレン基、エチレン基、プロピレン基などが挙げられる。式[3]中のRのアリーレン基としては、フェニレン基、テルフェニレン基などが挙げられる。式[4]で表される基として、具体的には下記式[6]で表される基が挙げられる。
これらのなかでも、Xは、酸素原子であることが好ましい。その際、kは1であることが好ましい。
また、上記式[1]において、Yは、単結合、酸素原子、硫黄原子、又は上記式[5]表される基である。
式[5]中のR及びRは、それぞれ独立に水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、又はRとRとが結合して形成されるシクロアルキリデン基を表す。感光層用バインダー樹脂としての機械的特性と感光層形成用塗布液に対する溶解性を勘案すれば、式[5]中のR及びRは、アリール基として、フェニル基、ナフチル基が好ましく、アルコキシ基として、メトキシ基、エトキシ基、ブトキシ基が好ましい。また、アルキル基としては、炭素数が1〜10のアルキル基が好ましく、さらに好ましくは炭素数が1〜8であり、特に好ましくは炭素数が1〜2である。ポリエステル樹脂を製造する際に用いる二価ヒドロキシアリール成分の製造の簡便性を勘案すれば、Yとして、単結合、−O−、−S−、−CH−、−CH(CH)−、−C(CH−、シクロヘキシレンが好ましく、より好ましくは、−CH−、−CH(CH)−、−C(CH−、シクロヘキシレンであり、特に好ましくは−CH−、−CH(CH)−である。
本発明に用いられる電子写真感光体においては、前記ポリエステル樹脂[1]として、k=1の場合は、下記一般式[7]で表される繰り返し構造を含むポリエステル樹脂であることが好ましい。下記一般式[7]中、Ar16〜Ar19はそれぞれ独立に置換基を有していてもよいアリーレン基を表し、Rは水素原子又はアルキル基を表す。
上記一般式[7]中、Ar16〜Ar19は上記Ar〜Arにそれぞれ対応するものであり、特に好ましくは、それぞれ置換基を有していてもよいフェニレン基である。また、好ましい置換基としては、水素原子又はアルキル基であり、特に好ましくはメチル基である。さらに、一般式[7]中、Ar18とAr19はメチル基を有するフェニレン基であり、Ar16とAr17は置換基を有さないフェニレン基であることが特に好ましい。また、Rは、水素原子又はアルキル基を表す。該アルキル基は、好ましくは炭素数が1〜10であり、さらに好ましくは炭素数が1〜8であり、特に好ましくはメチル基である。
・ジカルボン酸残基
上記ポリエステル樹脂の中のジカルボン酸残基であるジカルボン酸成分は、下記一般式[8]で表される。
一般式[8]中のAr、Ar、X、及びkは既述の通りであり、式[8]に含まれるジカルボン酸残基として、下記一般式[I]〜[VI]で表される構造を例示することができる。ここでkは0以上の整数であるが、電気特性、及び耐傷性の点から0〜5の整数が好ましく、より好ましくは0または1である。
一般式[8]で表される構造中、好ましくはkが1でXが酸素原子である、下記一般式[9]で表される場合である。
一般式[9]で表される好ましいジカルボン酸残基の具体的としては、ジフェニルエーテル−2,2'−ジカルボン酸残基、ジフェニルエーテル−2,3'−ジカルボン酸残基、ジフェニルエーテル−2,4'−ジカルボン酸残基、ジフェニルエーテル−3,3'−ジカルボン酸残基、ジフェニルエーテル−3,4'−ジカルボン酸残基、ジフェニルエーテル
−4,4'−ジカルボン酸残基等が挙げられる。これらの中でも、ジカルボン酸成分の製
造の簡便性を考慮すれば、ジフェニルエーテル−2,2'−ジカルボン酸残基、ジフェニ
ルエーテル−2,4'−ジカルボン酸残基、ジフェニルエーテル−4,4'−ジカルボン酸残基がより好ましく、ジフェニルエーテル−4,4'−ジカルボン酸残基が特に好ましい
一般式[8]で表され、k=0の場合のジカルボン酸残基の具体例としては、フタル酸残基、イソフタル酸残基、テレフタル酸残基、トルエン−2,5−ジカルボン酸残基、p−キシレン−2,5−ジカルボン酸残基、ナフタレン−1,4−ジカルボン酸残基、ナフタレン−2,3−ジカルボン酸残基、ナフタレン−2,6−ジカルボン酸残基、ビフェニル−2,2'−ジカルボン酸残基、ビフェニル−4,4'−ジカルボン酸残基が挙げられ、好ましくは、フタル酸残基、イソフタル酸残基、テレフタル酸残基、ナフタレン−1,4
−ジカルボン酸残基、ナフタレン−2,6−ジカルボン酸残基、ビフェニル−2,2'−
ジカルボン酸残基、ビフェニル−4,4'−ジカルボン酸残基であり、特に好ましくは、
イソフタル酸残基、テレフタル酸残基であり、これらのジカルボン酸残基を複数組み合わせて用いることも可能である。一般式[8]で表されるカルボン酸残基を有する好ましいポリエステル樹脂の具体例としては、下記式[10]の構造単位を含有するものが挙げられる。イソフタル酸残基とテレフタル酸残基の比率は通常50:50であるが、任意に変更することができる。その場合、テレフタル酸残基の比率が高い程、電気特性の観点からは好ましい。
上記ポリエステル樹脂は、他のジカルボン酸成分を含み、構造の一部に一般式[8]を内包する樹脂でもよい。その他のジカルボン酸残基の具体例としては、アジピン酸残基、スベリン酸残基、セバシン酸残基、ピリジン−2,3−ジカルボン酸残基、ピリジン−2,4−ジカルボン酸残基、ピリジン−2,5−ジカルボン酸残基、ピリジン−2,6−ジカルボン酸残基、ピリジン−3,4−ジカルボン酸残基、ピリジン−3,5−ジカルボン酸残基、が挙げられ、好ましくは、アジピン酸残基、セバシン酸残基であり、これらのジカルボン酸残基を複数組み合わせて用いることも可能である。
なお、本発明に用いられる電子写真感光体に使用されるポリエステル樹脂を構成するジカルボン酸残基[8]と上述した他のジカルボン酸残基とを有する場合、本発明に用いられる電子写真感光体に使用されるポリエステル樹脂を構成するジカルボン酸残基[8]が、繰り返しユニットの個数として70%以上であることが好ましく、80%以上であることがより好ましく、90%以上であることが特に好ましい。最も好ましくは、本発明に用いられる電子写真感光体に使用されるポリエステル樹脂を構成するジカルボン酸残基[8]のみを有する場合、すなわち、前記ポリエステル樹脂を構成するジカルボン酸残基[8]が、繰り返しユニットの個数として100%である場合である。
(B)ポリカーボネート樹脂
上記の高弾性変形率を発現させるための感光層最表面用樹脂としては、上述のポリエステル樹脂以外に、下記一般式[11]で表されるビフェノール系ユニットを30モル%以上共重合成分として含有するポリカーボネート樹脂が挙げられる。
上記一般式[11]中、R11〜R18は、それぞれ独立に、水素原子、あるいはアルキル基を表す。すべて水素原子か、置換基としてメチル基、エチル基、イソプロピル基を1個以上、4個以下置換基として有するものが好ましく、樹脂の製造面からは、アルキル基を
対称に有することが好ましい。一般式[11]の好ましい例を下記に挙げる。これらのうち、A−1、A−2、A−3が好ましく、A−1が最も好ましい。
なお、本発明に用いられる電子写真感光体に使用されるポリカーボネート樹脂は、一般式[11]で表される単一ユニットからなるホモポリマーでは構造が剛直すぎて有機溶剤に対する溶解性が低く、重合反応が困難なため、他のビスフェノールユニットとブロックあるいはランダムに共重合させて使用する。共重合させるビスフェノールユニットの例を、下記に示す。これらのうち、溶解性の観点からB−1、B−2、B−3、B−4、B−5、B−7、B−10、B−11、B−14が好ましく、中心炭素に異なる置換基が結合するB−2、B−5がさらに好ましい。また、機械物性の観点からはB−1、B−2、B−4、B−5、B−7、B−10、B−14が更に好ましい。共重合比率は、一般式(7)で表されるユニットが多いほど感光層の弾性変形率が高くなるが、一方で樹脂の製造、および塗布液の製造が困難になるため、その割合は30mol%以上、50mol%以下が好ましく、より好ましくは30mol%以上、40mol%以下、更に好ましくは32mol%以上、38mol%以下である。
<分子量>
上述のポリエステル樹脂、及びポリカーボネート樹脂において、粘度平均分子量は、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、好ましくは10,000以上、より好ましくは20,000以上、また、その上限は、好ましくは70,000以下、より好ましくは50,000以下であることが望ましい。粘度平均分子量の値が小さすぎる場合、感光層の機械的強度が不足する可能性があり、大きすぎる場合、感光層形成のための塗布液の粘度が高すぎて生産性が低下する可能性がある。なお、粘度平均分子量は、例えばウベローデ型毛細管粘度計等を用いて、実施例に記載の方法で測定することができる。
次に、感光体の構成要素について説明する。
導電性支持体、陽極酸化層、下引き層については、公知の、例えば特開2009−186967号公報に開示されている例を使用することが出来る。
(感光層)
感光層の形式としては、電荷発生材料と電荷輸送材料とが同一層に存在し、バインダー樹脂中に分散された単層型と、電荷発生材料がバインダー樹脂中に分散された電荷発生層及び電荷輸送材料がバインダー樹脂中に分散された電荷輸送層の二層からなる機能分離型(積層型)とが挙げられるが、本発明に用いられる電子写真感光体の感光層は、いずれの形式であってもよい。
また、積層型感光層としては、導電性支持体側から電荷発生層、電荷輸送層をこの順に積層して設ける順積層型感光層と、逆に導電性支持体側から電荷輸送層、電荷発生層の順に積層して設ける逆積層型感光層とがあり、いずれを採用することも可能であるが、最もバランスの取れた光導電性を発揮できる順積層型感光層が好ましい。
なお、感光層表面を高弾性率にするためには、前記一般式〔1〕で表されるポリエステル樹脂、あるいは前記一般式[11]で表されるビフェノール系ユニットを30モル%以
上共重合成分として含有するポリカーボネート樹脂を、感光体最表層中のバインダー樹脂中、30重量%以上含有することが好ましく、50重量%以上含有することがより好ましく、80〜100重量%含有することが更に好ましい。
(積層型感光層)
・電荷発生層
電荷発生層については、公知の、例えば特開2009−186967号公報に開示されている例を使用することが出来る。
・電荷輸送層
積層型感光体の電荷輸送層は、電荷輸送材料、バインダー樹脂と、必要に応じて使用されるその他の成分とを含有する。このような電荷輸送層は、具体的には、電荷輸送材料等とバインダー樹脂とを溶剤に溶解又は分散して塗布液を作製し、これを順積層型感光層の場合には電荷発生層上に、また、逆積層型感光層の場合には導電性支持体上に(下引き層を設ける場合は下引き層上に)塗布、乾燥して得ることができる。
電荷輸送材料としては、公知のカルバゾール誘導体、ヒドラゾン化合物、芳香族アミン誘導体、エナミン誘導体、ブタジエン誘導体及びこれらの誘導体が複数結合されたものが好ましい。更に具体的には、特開平2−230255号、特開昭63−225660号、特開昭58−198043号、特公昭58−32372号、および、特公平7−21646号の各公報に記載の化合物が好ましく使用される。これらの電荷輸送材料は、何れか1種を単独で用いても良く、複数種のものを任意の組み合わせで併用しても良い。
電荷輸送層の膜厚は特に制限されないが、長寿命、画像安定性の観点、更には高解像度の観点から、通常5μm以上、好ましくは10μm以上、また、通常50μm以下、好ましくは45μm以下、更には30μm以下の範囲とする。
<その他の機能層>
積層型感光体、単層型感光体ともに、感光層又はそれを構成する各層には、成膜性、可撓性、塗布性、耐汚染性、耐ガス性、耐光性等を向上させる目的で、周知の酸化防止剤、可塑剤、紫外線吸収剤、電子吸引性化合物、レベリング剤、可視光遮光剤等の添加物を含有させても良い。
また、積層型感光体、単層型感光体ともに、上記手順により形成された感光層を最上層、即ち表面層としてもよいが、その上に更に別の層を設け、これを表面層としてもよい。例えば、感光層の損耗を防止したり、帯電器等から発生する放電生成物等による感光層の劣化を防止・軽減する目的で、保護層を設けても良い。保護層は、電荷輸送層に使用される電荷輸送材料や、他の導電性材料を本願のバインダー樹脂中に含有させて形成することができる。なお、最表層が保護層の場合は、保護層中にポリエステル樹脂が使用される。
<最表層とトナー付着>
本発明に用いられるような海島構造を有するトナー粒子は貯蔵弾性率が高く、前述の通り、感光体は十分な弾性変形率が無いと、繰返し疲労時に塑性変形した場合には、フィルミングを発生し易くなる。それに加えて、本発明に用いられるトナーに含まれるような結晶性樹脂は低融点でかつ機械的に柔らかいため、トナー粒子の表面に露出した場合は感光体表面で変形してあたかも接着剤のように機能し、より付着を促進することとなるため、クリーニングブレードの当接圧を高めることは必ずしも得策ではなく、感光体の弾性変形率を大きくし、トナーの接触面積を減らすことがより効果的である。
なお、感光体の表面物性を制御するために、最表面に無機フィラーを入れたり、最表面に硬化型の保護層を設けることも提案されている。しかし、無機フィラーを入れた場合には、微視的に見た均一性が不十分で、粒界が疲労時に脆性破壊を引き起こしたり、無機フ
ィラーがクリーニングブレードを摩耗させる可能性がある。また、表面を硬化性樹脂とする対応では、硬化性樹脂が摩耗し難いために却って放電生成物やオゾン等による表面の劣化変性物がクリーニング、除去されないと言った問題があり、本発明に用いられるトナーでの耐久使用は困難である。本発明に用いられる感光体は、適度に磨耗が進行するため、表面が絶えずリフレッシュされるため、そのような放電生成物や劣化変性物による副作用はほとんど見られない。また、硬化性樹脂は、架橋等の硬化反応が100%進行するわけではなく、必ず未反応残基が存在するため、その部分が最表層中の他の成分や、クリーニングブレード等の他の部材成分と化学反応を起こして画像欠陥につながる可能性がある。
<各層の形成方法>
上記した感光体を構成する各層は、含有させる物質を溶剤に溶解または分散させて得られた塗布液を、導電性支持体上に浸漬塗布、スプレー塗布、ノズル塗布、バーコート、ロールコート、ブレード塗布等の公知の方法により、各層ごとに順次塗布・乾燥工程を繰り返すことにより形成される。
<画像形成装置>
次に、本発明に用いられるトナー及び電子写真感光体を有する画像形成装置(本発明の画像形成装置)の実施の形態について、装置の要部構成を示す図1を用いて説明する。但し、実施の形態は以下の説明に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない限り任意に変形して実施することができる。
図1に示すように、画像形成装置は、電子写真感光体1、帯電装置2、露光装置3及び現像装置4を備えて構成され、更に、必要に応じて転写装置5、クリーニング装置6及び定着装置7が設けられる。
電子写真感光体1は、上述した電子写真感光体であれば特に制限はないが、図1ではその一例として、円筒状の導電性支持体の表面に上述した感光層を形成したドラム状の感光体を示している。この電子写真感光体1の外周面に沿って、帯電装置2、露光装置3、現像装置4、転写装置5及びクリーニング装置6がそれぞれ配置されている。
帯電装置2は、電子写真感光体1を帯電させるもので、電子写真感光体1の表面を所定電位に均一帯電させる。帯電装置としては、コロトロンやスコロトロン等のコロナ帯電装置、電圧印加された直接帯電部材を感光体表面に接触させて帯電させる直接帯電装置(接触型帯電装置)等がよく用いられる。直接帯電装置の例としては、帯電ローラ、帯電ブラシ等が挙げられる。なお、図1では、帯電装置2の一例としてローラ型の帯電装置(帯電ローラ)を示している。直接帯電手段として、気中放電を伴う帯電、あるいは気中放電を伴わない注入帯電いずれも可能である。また、帯電時に印可する電圧としては、直流電圧だけの場合、及び直流に交流を重畳させて用いることもできる。
露光装置3は、電子写真感光体1に露光を行って電子写真感光体1の感光面に静電潜像を形成することができるものであれば、その種類に特に制限はない。具体例としては、ハロゲンランプ、蛍光灯、半導体レーザーやHe−Neレーザー等のレーザー、LED等が挙げられる。また、感光体内部露光方式によって露光を行うようにしてもよい。露光を行う際の光は任意であるが、例えば、波長が780nmの単色光、波長600nm〜700nmのやや短波長寄りの単色光、波長380nm〜500nmの短波長の単色光等で露光を行えばよい。
現像装置4は、その種類に特に制限はなく、カスケード現像、一成分絶縁トナー現像、一成分導電トナー現像、二成分磁気ブラシ現像等の乾式現像方式や、湿式現像方式等の任意の装置を用いることができる。図1では、現像装置4は、現像槽41、アジテータ42、供給ローラ43、現像ローラ44、及び、規制部材45からなり、現像槽41の内部に
トナーTを貯留している構成となっている。また、必要に応じ、トナーTを補給する補給装置(図示せず)を現像装置4に付帯させてもよい。この補給装置は、ボトル、プロセスカートリッジ等の容器からトナーTを補給することが可能に構成される。
供給ローラ43は、導電性スポンジ等から形成される。現像ローラ44は、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム、ニッケル等の金属ロール、又はこうした金属ロールにシリコン樹脂、ウレタン樹脂、フッ素樹脂等を被覆した樹脂ロール等からなる。この現像ローラ44の表面には、必要に応じて、平滑加工や粗面加工を加えてもよい。
現像ローラ44は、電子写真感光体1と供給ローラ43との間に配置され、電子写真感光体1及び供給ローラ43に各々当接している。供給ローラ43及び現像ローラ44は、回転駆動機構(図示せず)によって回転される。供給ローラ43は、貯留されているトナーTを担持して、現像ローラ44に供給する。現像ローラ44は、供給ローラ43によって供給されるトナーTを担持して、電子写真感光体1の表面に接触させる。
規制部材45は、シリコン樹脂やウレタン樹脂等の樹脂ブレード、ステンレス鋼、アルミニウム、銅、真鍮、リン青銅等の金属ブレード、又はこうした金属ブレードに樹脂を被覆したブレード等により形成されている。この規制部材45は、現像ローラ44に当接し、ばね等によって現像ローラ44側に所定の力で押圧(一般的なブレード線圧は5〜500g/cm)される。必要に応じて、この規制部材45に、トナーTとの摩擦帯電によりトナーTに帯電を付与する機能を具備させてもよい。
アジテータ42は、回転駆動機構によってそれぞれ回転されており、トナーTを攪拌するとともに、トナーTを供給ローラ43側に搬送する。アジテータ42は、羽根形状、大きさ等を違えて複数設けてもよい。
転写装置5は、その種類に特に制限はなく、コロナ転写、ローラ転写、ベルト転写等の静電転写法、圧力転写法、粘着転写法等、任意の方式を用いた装置を使用することができる。ここでは、転写装置5が電子写真感光体1に対向して配置された転写チャージャー、転写ローラ、転写ベルト等から構成されるものとする。この転写装置5は、トナーTの帯電電位とは逆極性で所定電圧値(転写電圧)を印加し、電子写真感光体1に形成されたトナー像を記録紙(用紙、媒体)Pに転写するものである。
クリーニング装置6について特に制限はなく、ブラシクリーナー、磁気ブラシクリーナー、静電ブラシクリーナー、磁気ローラクリーナー、ブレードクリーナー等、任意のクリーニング装置を用いることができる。クリーニング装置6は、感光体1に付着している残留トナーをクリーニング部材で掻き落とし、残留トナーを回収するものである。但し、感光体表面に残留するトナーが少ないか、殆ど無い場合には、クリーニング装置6は無くても構わない。
定着装置7は、上部定着部材(定着ローラ)71及び下部定着部材(定着ローラ)72から構成され、定着部材71又は72の内部には加熱装置73が備えられている。なお、図1では、上部定着部材71の内部に加熱装置73が備えられた例を示す。上部及び下部の各定着部材71,72は、ステンレス鋼、アルミニウム等の金属素管にシリコンゴムを被覆した定着ロール、更にテフロン(登録商標)樹脂で被覆した定着ロール、定着シート等公知の熱定着部材を使用することができる。更に、各定着部材71,72は、離型性を向上させる為にシリコンオイル等の離型剤を供給する構成としてもよく、バネ等により互いに強制的に圧力を加える構成としてもよい。
記録紙P上に転写されたトナーは、所定温度に加熱された上部定着部材71と下部定着部材72との間を通過する際、トナーが溶融状態まで熱加熱され、通過後冷却されて記録紙P上にトナーが定着される。
なお、定着装置についてもその種類に特に限定はなく、ここで用いたものをはじめ、熱ローラ定着、フラッシュ定着、オーブン定着、圧力定着等、任意の方式による定着装置を設けることができる。
以上のように構成された電子写真装置では、次のようにして画像の記録が行われる。即ち、まず感光体1の表面(感光面)が、帯電装置2によって所定の電位(例えば−600V)に帯電される。この際、直流電圧により帯電させても良く、直流電圧に交流電圧を重畳させて帯電させてもよい。
続いて、帯電された感光体1の感光面を、記録すべき画像に応じて露光装置3により露光し、感光面に静電潜像を形成する。そして、その感光体1の感光面に形成された静電潜像の現像を、現像装置4で行う。
現像装置4は、供給ローラ43により供給されるトナーTを、規制部材(現像ブレード)45により薄層化するとともに、所定の極性(ここでは感光体1の帯電電位と同極性であり、負極性)に摩擦帯電させ、現像ローラ44に担持しながら搬送して、感光体1の表面に接触させる。
現像ローラ44に担持された帯電トナーTが感光体1の表面に接触すると、静電潜像に対応するトナー像が感光体1の感光面に形成される。そしてこのトナー像は、転写装置5によって記録紙Pに転写される。この後、転写されずに感光体1の感光面に残留しているトナーが、クリーニング装置6で除去される。
トナー像の記録紙P上への転写後、定着装置7を通過させてトナー像を記録紙P上へ熱定着することで、最終的な画像が得られる。
なお、画像形成装置は、上述した構成に加え、例えば除電工程を行うことができる構成としても良い。除電工程は、電子写真感光体に露光を行うことで電子写真感光体の除電を行う工程であり、除電装置としては、蛍光灯、LED等が使用される。また除電工程で用いる光は、強度としては露光光の3倍以上の露光エネルギーを有する光である場合が多い。
また、画像形成装置は更に変形して構成してもよく、例えば、前露光工程、補助帯電工程等の工程を行うことができる構成としたり、オフセット印刷を行う構成としたり、更には複数種のトナーを用いたフルカラータンデム方式の構成としてもよい。
なお、電子写真感光体1、帯電装置2、露光装置3、現像装置4、転写装置5、クリーニング装置6、及び定着装置7のうち1つ又は2つ以上と組み合わせて、一体型の電子写真用プロセスカートリッジ(以下適宜「カートリッジ」という)として構成し、このカートリッジを複写機やレーザービームプリンタ等の電子写真装置本体に対して着脱可能な構成にしてもよい。例としては、電子写真感光体1、帯電装置2、現像装置4、転写装置5、クリーニング装置6を組み込んだ一体型カートリッジ、あるいは電子写真感光体1、帯電装置2、クリーニング装置6を一体化したカートリッジとし、現像装置4を別にカートリッジとするタイプが挙げられる。これらのカートリッジでは、例えば電子写真感光体1が劣化した場合、あるいは現像装置4中のトナーが消費されて無くなった場合に、このカートリッジごと画像形成装置本体から取り外し、別の新しいカートリッジを画像形成装置本体に装着することにより、画像形成装置の保守・管理が容易となる。
以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、本発明はその要旨を越えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。以下の例で「部」とあるのは「質量部」を意味する。
まず、本発明に用いられるトナーに関し、各粒子径及び円形度、熱特性、重量平均分子量等は次のように測定した。
<体積平均径測定(MV)>
1ミクロン未満の体積平均径(MV)を有す粒子の体積平均径(MV)は、日機装株式会社製型式Microtrac Nanotrac150(以下ナノトラックと略す)および同社解析ソフトMicrotrac Particle Analyzer Ver10.1.2-019EEを用い、電気伝導度が0.5μS/cmのイオン交換水を溶媒とし、溶媒屈折率:1.333、測定時間:600秒、測定回数:1回の測定条件で取り扱い説明書に記載された方法で測定した。その他の設定条件は、粒子屈折率:1.59、透過性:透過、形状:真球形、密度:1.04とした。
<体積中位径測定(Dv50)>
1ミクロン以上の体積中位径(Dv50)を有す粒子の体積中位径(Dv50)は、ベックマン・コールター社製マルチサイザーIII(アパーチャー径100μm:以下、マルチサイザ
ーと略す)を用い、同社アイソトンIIを分散媒として、分散質濃度0.03%になるように分散させて測定した。
<平均円形度>
本発明に用いられるトナーにおける「平均円形度」は、以下のように測定し、以下のように定義する。すなわち、トナー母粒子を分散媒(アイソトンII、ベックマンコールター社製)に、5720〜7140個/μLの範囲になるように分散させ、フロー式粒子像分析装置(シスメックス社製、FPIA3000)を用いて、以下の装置条件にて測定を行い、その値を「平均円形度」と定義する。本発明に用いられるトナーにおいては、同様の測定を3回行い、3個の「平均円形度」の相加平均値を、「平均円形度」として採用する。
・モード :HPF
・HPF分析量 :0.35μL
・HPF検出個数:8,000〜10,000個
以下は、上記装置で測定され、上記装置内で自動的に計算されて表示されるものであるが、「円形度」は下記式で定義される。
[円形度]=[粒子投影面積と同じ面積の円の周長]/[粒子投影像の周長]
そして、HPF検出個数である8,000〜10,000個を測定し、この個々の粒子の円形度の算術平均(相加平均)が「平均円形度」として装置に表示される。
<熱特性>
セイコー電子工業(株)社製熱分析装置DSC220CUを用い、同社の取り扱い説明書に記載された方法で30℃から120℃まで10℃/minの速度で昇温させた際の吸熱曲線のメインピークより、融点・融解熱量・融解ピーク半値幅を測定し、続いて120℃から30℃まで10℃/minの速度で降温させた際の発熱曲線より、結晶化温度・結晶化ピーク半値幅を測定した。
<重量平均分子量(Mw)>
重合体一次粒子分散液のTHF可溶成分を、以下の条件でゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定した。
装置:東ソー社製GPC装置 HLC−8020、カラム:ポリマーラボラトリー 社製PL−gel Mixed−B 10μ、溶媒:THF、試料濃度:0.1質量%、検量線:標準ポリスチレン
本発明に用いられるトナーは、下記のように製造した。
<1>結晶性長鎖(メタ)アクリル酸エステル系トナー
<乳化液A1の調製>
ベヘニルアクリレートを100部とし、パラフィンワックス(日本精蝋(株),HNP-9、融
点82℃)25部、20%ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム水溶液(第一工業製薬社製、ネオゲンS20D、以下20%DBS水溶液と略す)1.1部、脱塩水359部を9
0℃に加熱して、ホモミキサー(特殊機化工業社製 マークIIfモデル)を用い10分間攪拌した。次いで、90℃加熱下で、高圧乳化機を用いて20MPaの加圧条件で循環乳化を開始し、ナノトラックで粒子径を測定し体積平均粒径(MV)が500nm以下になるまで分散して乳化液A1を作製した。最終粒径(MV)は、277nmであった。
<重合体一次粒子分散液C1の調製>
<第1工程>
攪拌装置(3枚翼)、加熱冷却装置、濃縮装置、及び各原料・助剤仕込み装置を備えた反応器に、乳化液A1 194.8部、脱塩水197部(第2工程で添加するモノマー類であるスチレンとアクリル酸ブチルの和を100部とした)を仕込み、攪拌しながら窒素気流下で90℃に昇温した。
その後、攪拌を続けたまま8%過酸化水素水溶液及び8%L−(+)アスコルビン酸水溶液を4.16部加えた。第一工程で得られたラテックスの凍結乾燥品のG’(Tm+20)
は6.8×10-1Paであった。
<第2工程>
第1工程の液に、下記のモノマー類・乳化剤溶液の混合物を5時間かけて添加した。モ
ノマー類・乳化剤溶液の混合物の滴下開始と同時に、下記の開始剤水溶液1の滴下も開始した。その後、開始剤水溶液2をさらに2時間かけて添加した。その後、攪拌下で内温90℃のまま1時間保持した。
[モノマー類]
スチレン 76.3部
アクリル酸ブチル 23.7部
アクリル酸 1.5部
ヘキサンジオールジアクリレート 1.0部
トリクロロブロモメタン 1.0部
[乳化剤水溶液]
20%DBS水溶液 1.0部
脱塩水 67.3部
[開始剤水溶液1]
8%過酸化水素水溶液 17.2部
8%L−(+)アスコルビン酸水溶液 17.2部
[開始剤水溶液2]
8%L−(+)アスコルビン酸水溶液 14.2部
重合反応終了後冷却し、乳白色の重合体一次粒子分散液C1を得た。これをナノトラックを用いて測定した体積平均粒径(MV)は245nmであった。重量平均分子量(Mw)は、75,000であった。
<トナー母粒子E1の製造>
攪拌装置(ダブルヘリカル翼)、加熱冷却装置、濃縮装置、及び各原料・助剤仕込み装置を備えた混合器に重合体一次粒子分散液C1 80部(固形分)を仕込み、内温26℃として、20%DBS水溶液0.05部(固形分)を加えて均一に混合した。さらに、第一硫酸鉄の5%水溶液(FeSO4・7H2Oとして0.53部)を5分かけて添加し、5分間攪
拌を続けて均一に混合した。続けて、シアン顔料分散液(大日精化社製 EP750)4.4部(固形分)を5分かけて添加して均一に混合した後、脱塩水100部を滴下した。この間、内温は26℃に保った。その後、40分かけて内温51℃に昇温し、更に30分かけて53℃まで昇温した。ここでマルチサイザーを用いて体積中位粒径(Dv50)を測定したところ、4.9μmであった。その後、重合体一次粒子分散液C1を3分かけて20
部(固形分)添加してそのまま30分保持し、続いて20%DBS水溶液6部(固形分)を10分かけて添加してから、60分かけて95℃に昇温して30分保持した。
その後20分かけて30℃まで冷却して得られたスラリーを抜き出し、5種C(東洋濾紙株式会社製 No.5C)の濾紙を用いてアスピレーターにより吸引ろ過をした。濾紙上に残ったケーキを、攪拌機(プロペラ翼)を備えた内容積10Lのステンレス容器に移し、電気伝導度が1μS/cmのイオン交換水8kgを加え50rpmで攪拌する事により均一に分散させ、その後30分間攪拌したままとした。
その後、再度5種Cの濾紙を用いてアスピレーターにより吸引ろ過し、再度ろ紙上に残った固形物を攪拌機(プロペラ翼)を備え、電気伝導度が1μS/cmのイオン交換水8kgの入った内容積10Lのステンレス容器に移し、50rpmで攪拌する事により均一に分散させ、30分間攪拌したままとした。この工程を5回繰り返したところ、ろ液の電気伝導度は2μS/cmとなった。
ここで得られたケーキをステンレス製バットに高さ20mmとなる様に敷き詰め、40℃に設定された送風乾燥機内で48時間乾燥する事により、トナー母粒子E1を得た。
マルチサイザーIIIを用いて測定したトナー母粒子E1の体積中位粒径(Dv50)は5.
5μmであり、フロー式粒子分析装置で測定した平均円形度は0.971であった。
<現像用トナーF1の製造>
協立理工株式会社サンプルミルKR−3内に、トナー母粒子E1 100部を投入し、
続いて体積平均一次粒径80nmのコロイダルシリカ2.04部、体積平均一次粒径30nmの大粒径シリカ0.36部を添加し計5分間攪拌・混合した。その後、アルミナ処理をした体積平均一次粒径250nmのチタニア粒子0.30部、体積平均一次粒径10nmの小粒径シリカ0.76部を添加して計6分間攪拌・混合し、篩別する事により現像用トナーF1を得た。
トナーF1の断面をTEMで観察したところ、第1の重合体中に、長鎖(メタ)アクリル
酸エステル重合体を主体とする第2の重合体が分散する海島構造を有しており、且つ第2の重合体の少なくとも一つの島を海とし、第3の重合体を島とする海島構造を有することを確認した。
<乳化液A2の調製>
組成をベヘニルアクリレート100部とし、ステアリルアクリレート100部、20%DBS水溶液2.2部、脱塩水798部とした以外はA1と同様の方法で、乳化液A2を作
製した。最終粒径(MV)は、360nmであった。
<乳化液A3の調製>
組成をパラフィンワックス(日本精蝋(株),HNP-9、融点82℃)100部、ステアリルアクリレート6.91部、デカグリセリンデカベヘネート(酸価3.2 水酸基価27)3.3部、20%DBS水溶液1.415部、脱塩水255.9部とした以外はA1と同様
の方法で、乳化液A3を作製した。最終粒径(MV)は、225nmであった。
<重合体一次粒子分散液C2の調製>
乳化液A1の代わりに乳化液A2 181.6部及び乳化液A3 41.8部とし、水の量を199部とした以外はC1と同様の方法で、重合体一次粒子分散液C2を得た。体
積平均粒径(MV)は230nmであり、重量平均分子量(Mw)は、57,000であった。
<トナー母粒子E2の製造>
重合体一次粒子分散液C1の代わりにC2を用い、40分かけて内温52℃に昇温し、
更に60分かけて55℃まで昇温した以外はE1と同様の方法でトナー母粒子E2を得た。体積中位粒径(Dv50)は5.4μmであり、フロー式粒子分析装置で測定した平均円形度は0.972であった。
<現像用トナーF2の製造>
トナー母粒子E1の代わりにE2を用いた以外はF1と同様の方法で現像トナーF2を
得た。
トナーF2の断面をTEMで観察したところ、第1の重合体中に、長鎖(メタ)アクリル
酸エステル重合体を主体とする第2の重合体が分散する海島構造を有しており、且つ第2の重合体の少なくとも一つの島を海とし、第3の重合体を島とする海島構造を有することを確認した。
<重合体一次粒子分散液C3の調製>
第1工程の8%過酸化水素水溶液及び8%L−(+)アスコルビン酸水溶液を加えない以外はC1と同様の方法で、重合体一次粒子分散液C3を得た。体積平均粒径(MV)は234nmであり、重量平均分子量(Mw)は、40,000であった。
<トナー母粒子E3の製造>
重合体一次粒子分散液C1の代わりにC3を用いた以外はE1と同様の方法でトナー母粒子E3を製造したが、乾燥時に凝集してしまい、トナー母粒子として使用可能なレベルではなかった。凝集してしまったのは、C3を重合せずに、第2工程でスチレンアクリルを共重合しているので、結果として生成する
ランダムコポリマーが、低Tmかつ低Tgなポリマーになっているためと考えられる。トナー母粒子E3の断面をTEMで観察したところ、明瞭な海島構造は観察されなかった。
<重合体一次粒子分散液C4の調製>
攪拌装置(3枚翼)、加熱冷却装置、濃縮装置、及び各原料・助剤仕込み装置を備えた反応器に乳化液A1 100部を仕込み、攪拌しながら窒素気流下で90℃に昇温した。その後、攪拌を続けたまま8%過酸化水素水溶液及び8%L−(+)アスコルビン酸水溶液を4.16部加え重合体一次粒子分散液C4を得た。
<重合体一次粒子分散液C5の調製>
乳化液A1の代わりに乳化液A3を用い、8%過酸化水素水溶液及び8%L−(+)アスコルビン酸水溶液を加えずに、モノマー類・乳化剤溶液の混合物を5時間かけて添加した以外はC1と同様の方法で、重合体一次粒子分散液C5を得た。体積平均粒径(MV)は210nmであり、重量平均分子量(Mw)は、55,000であった。
<トナー母粒子E4の製造>
重合体一次粒子分散液C1の代わりにC4及びC5の混合液を用いた以外はE1と同様の方法でトナー母粒子E4を得た。体積中位粒径(Dv50)は7.2μmであり、フロー式粒子分析装置で測定した平均円形度は0.924であった。
<現像用トナーF4の製造>
トナー母粒子E1の代わりにE4を用いた以外はF1と同様の方法で現像トナーF4を製造したが、シリカ微粒子がトナー母粒子に弾かれてしまい、現像用トナーとして使用可能なレベルではなかった。シリカ微粒子がトナー母粒子に弾かれてしまったのは、C4およびC5を共凝集したため、第1の重合体であるC4がE1の表面にかなり存在しているためである(断面TEMでも確認)。
<2>結晶性ポリエステル系トナー
<ポリエステルの製造例1:ポリエステルA>
ビスフェノールAのプロピレンオキサイド平均2.2モル付加物(BPA-PO)、テレフタル酸
ジメチル(TPM)、フマル酸ジメチル(FM)、テトラブトキシチタン(CT)を下記の量、
トルク計のついた減圧反応機に入れ、窒素シール下180℃まで突沸しないように攪拌し
ながら熱した。常圧〜10kPaで3時間反応して、このとき生成するアルコールを系外に抜いた。
続いて、〜220℃まで加熱した。徐々に真空度を上げ6kPaで2時間反応してポリエ
ステル樹脂を得た。
BPO-PO 1.00モル
TPM 0.95モル
FM 0.05モル
CT 0.01モル
得られたポリエステルの分子量(Mw)は14,000で、Tgは58℃であった。
<ポリエステルの製造例2:ポリエステルB>
ポリエステルの製造例1と同じ操作をして、以下の組成のポリエステルを得た。得られたポリエステルのMwは7,200で、Tgは65℃あった。
BPO-PO 1.00モル
TPM 1.10モル
無水トリメリット酸 0.05モル
CT 0.01モル
<ビニル系樹脂の製造例:ビニル系樹脂A>
スチレン80質量部、アクリル酸ブチル20質量部の混合液に過酸化ベンゾイル4質量部を溶解させて重合装置に入れた。続いてポリビニルピロリドン(BASF社製、ルビスコー
ルK90)0.2質量部を溶解した脱イオン水200質量部を追加して攪拌下に90℃で6時間反応させた。その後、脱水、乾燥をして、スチレン/アクリル酸ブチル共重合樹脂を得
た。この樹脂のMwは22,000で、Tgは62℃であった。
<ビニル系樹脂で変性されたポリエステルの製造例1:変性ポリエステルA溶液>
上記で製造したポリエステルA 100質量部をメチルエチルケトン190質量部に溶解させて、重合装置に入れた。続いて、スチレン10質量部、過酸化ベンゾイル0.4質量部を加えて還流下(80℃)に10時間反応させた。得られた樹脂のMwは35,000であり、この分子量の増加はポリエステルAにスチレンがグラフトマーとして共重合したことを示す。Tgは62℃であった。
<ビニル系樹脂で変性されたポリエステルの製造例2:変性ポリエステルB溶液>
上記で製造したポリエステルB 100質量部を減圧反応機に入れた。続いて、上記で製造したビニル系樹脂A 20質量部を加え、攪拌下、200℃、6kPaで2時間エステ
ル交換反応して変性ポリエステル樹脂を得た。得られた樹脂のMwは65,000であり、この分子量の増加はポリエステルBにビニル系樹脂Aがエステル交換して共重合したことを示す。Tgは65℃であった。
<結晶性ポリエステルの製造例1:結晶性ポリエステルA>
1,6−ヘキサンジオール1モル、セバシン酸0.95モル、CT0.01モルの組成で、ポリエステル製造例1と同じ手順で縮重合反応してMwが6,800、融点が60℃の結晶性ポリエステルを得た。
<結晶性ポリエステルの製造例2:結晶性ポリエステルB>
ダイセル社製、プラクセルH1P(分子量1万、融点60℃)を用いた。
<乳化液G1の調製>
結晶性ポリエステルAを100質量部、パラフィンワックス(日本精蝋(株),HNP-9、融点82℃)25質量部、20%ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム水溶液(第一工業
製薬社製、ネオゲンS20D、以下20%DBS水溶液と略す)1.1質量部、脱塩水35
9部を90℃に加熱して、ホモミキサー(特殊機化工業社製 マークIIfモデル)を用い10分間攪拌した。次いで、90℃加熱下で、高圧乳化機を用いて20MPaの加圧条件で循環乳化を開始し、ナノトラックで粒子径を測定し体積平均粒径(MV)が500nm以下になるまで分散して乳化液G1を作製した。最終粒径(MV)は、265nmであった。
<乳化液G2の調製>
結晶性ポリエステルBを100質量部、パラフィンワックス(日本精蝋(株),HNP-9、融点82℃)25質量部、20%DBS水溶液1.1質量部、脱塩水359質量部を90℃に
加熱して、ホモミキサー(特殊機化工業社製 マークIIfモデル)を用い10分間攪拌した。次いで、90℃加熱下で、高圧乳化機を用いて35MPaの加圧条件で循環乳化を開始し、ナノトラックで粒子径を測定し体積平均粒径(MV)が500nm以下になるまで分散して乳化液G2を作製した。最終粒径(MV)は、340nmであった。
<現像用トナー(H1)の調整>
変性ポリエステルA溶液を100質量部、乳化液G1を53質量部、青色原料であるC.I.ピグメントブルー15を2.8質量部をアトライター(三井三池工機社製)を用いて充分に混合、分散した(変性ポリエステA混合液)。
一方、高速撹拌装置TK 式ホモミキサー( 特殊機化工業社製) を備えた四つ口容器
中にイオン交換水300質量部と0.1MのNa3PO4水溶液390質量部を投入し、40℃ に加温した。ここに、1.0MのCaCl2 の水溶液60質量部を添加し、回転数
10000rpm で撹拌して微細な難水溶性分散安定剤Ca3(PO42を含む水系分媒体を調製した。
変性ポリエステルA混合液を水系分媒体に投入して窒素気流下40 ℃ に保持しつつ1
0000rpmで4分間撹拌を続けて、造粒を行なった。その後、撹拌をパドル型撹拌翼に切り替え、40℃ で2時間、減圧下でメチルエチルケトンを該造粒液から回収した。
減圧留去終了後、容器中の内容物を室温まで冷却し、これに塩酸を加えて難水溶性分散安定剤を溶解し、濾過、水洗、乾燥を経てトナー粒子(A)を得た。 マルチサイザーIIIを用いて測定したトナー粒子(A)の体積中位粒径(Dv50)は6.2μmであり、フロ
ー式粒子分析装置で測定した平均円形度は0.981であった。このトナー粒子(A)は変性ポリエステルA 100質量部に対して、結晶性ポリエステルAを20質量部、ワックス
を5質量部配合されたものである。
<外添>
協立理工株式会社サンプルミルKR−3内に、トナー粒子(A)100部を投入し、続いて体積平均一次粒径80nmのコロイダルシリカ2.04部、体積平均一次粒径30nmの大粒径シリカ0.36部を添加し計5分間攪拌・混合した。その後、アルミナ処理をした体積平均一次粒径250nmのチタニア粒子0.30部、体積平均一次粒径10nmの小粒径シリカ0.76部を添加して計6分間攪拌・混合し、篩別する事により現像用トナーH1を得た。
<現像用トナー(H2)の調整>
現像用トナー(H1)の調整において、変性ポリエステルA溶液を変性ポリエステルB溶液に変えた以外は同様の配合量と手順でトナー粒子(B)を得た。マルチサイザーIIIを
用いて測定したトナー粒子(B)の体積中位粒径(Dv50)は5.5μmであり、フロー式粒子分析装置で測定した平均円形度は0.980であった。このトナー粒子(B)は変性ポリエステルB 100質量部に対して、結晶性ポリエステルAを20質量部、ワックスを5質
量部配合されたものである。又、外添についても同様に行い、現像用トナー(H2)を得
た。
<現像用トナー(H3〜H5)の調整>
表−1に示すように、変性ポリエステル、結晶性ポリエステル、ワックスの配合量を調
整してトナー粒子(C,D,E)を製造した。さらに外添を行い、現像用トナー(H3〜H5
)を製造した。
<比較現像用トナー(H6)の調整>
ビニル系樹脂で変性されたポリエステルの製造例1においてビニル変性を行わずに、ポ
リエステルA 100質量部をメチルエチルケトン190質量部に溶解させていた溶液をそのまま使用した以外は現像用トナー(H1)と同じ手順でトナー粒子(F),現像用トナー(H6)を製造した。
<比較現像用トナー(H7)(H8)の調整>
現像用トナー(1)と同じ手順で、表−2に示すトナー粒子(G,H)、を用いそれぞれ現像用トナー(H7),(H8)を製造した。
トナーH1〜H5、H7の断面をTEMで観察したところ、第1の重合体中に、結晶性ポリエステル重合体を主体とする第2の重合体が分散する海島構造を有することを確認した。一方、トナーH6、H8では、結晶性ポリエステルが十分分散していなかったり、トナー表面に露出している等、良好な海島構造を形成していなかった。
次に、本発明に用いられる電子写真感光体に関し、弾性変形率、ユニバーサル硬度は下記のように測定した。
<感光体の弾性変形率測定>
感光体の弾性変形率は、Fischer社製微小硬度計FISCHERSCOPE H100C(もしくはその後継機で同等性能を有するHM2000)を用いて、温度25℃
、相対湿度50%の環境下で測定した。測定には対面角136°のビッカース四角錐ダイヤモンド圧子を用いる。測定条件は以下の通りに設定して行い、圧子にかかる荷重とその荷重下における押し込み深さとを連続的に読み取り、それぞれY軸、X軸にプロットした図2に示すようなプロファイルを取得する。
・測定条件
最大押込み加重 5mN
負荷所要時間 10秒
除荷所要時間 10秒
上記の弾性変形率は下記式により定義される値であり、押し込みに要した全仕事量に対して、除荷の際に膜が弾性によって行う仕事の割合である。
弾性変形率(%)=(We/Wt)×100
上記式中、全仕事量Wt(nJ)は図2中のA−B−D−Aで囲まれる面積を示し、弾性変形仕事量We(nJ)はC−B−D−C で囲まれる面積を示す。弾性変形率が大き
いほど、負荷に対する変形が残留しにくく、弾性変形率が100の場合には変形が残らないことを意味する。
<感光体の表面硬度測定>
感光体表面のユニバーサル硬度を、Fischer社製微小硬度計FISCHERSCOPE H100Cを用いて、温度25℃、相対湿度50%の環境下で測定した。ユニバーサル硬度値は、押込み加重5mNまで押し込んだ時の値であり、その時の押込み深さから以下の式により定義される値である。この領域での測定では、基体(アルミニウム管)の硬度の影響を排除することができる。
ユニバーサル硬度(N/mm)=試験荷重(N)/試験荷重下でのビッカース圧子の表面積(mm
次に、本発明に用いられる電子写真感光体は、下記のように製造した。
<感光体P1の製造>
直径30mm、長さ260.5mmのアルミニウム製チューブ(3003材、後述の画像試験I用)、および直径30mm、長さ376mmのアルミニウム製チューブ(3003材、後述の画像試験II用)上に、以下の下引き層用分散液を、乾燥後の膜厚が1.25μmとなるように浸漬塗布し、乾燥させ下引き層を形成した。
下引き層用分散液の調製は以下の手法で行なった。即ち、平均一次粒子径40nmのルチル型酸化チタン(石原産業社製「TTO55N」)と、該酸化チタンに対して3質量%のメチルジメトキシシラン(東芝シリコーン社製「TSL8117」)とを、高速流動式混合混練機((株)カワタ社製「SMG300」)に投入し、回転周速34.5m/秒で高速混合して得られた表面処理酸化チタンを、メタノール/1−プロパノールのボールミルにより分散させることにより、疎水化処理酸化チタンの分散スラリーとした。該分散スラリーと、メタノール/1−プロパノール/トルエンの混合溶媒、及び、ε−カプロラクタム[下記式(F)で表される化合物]/ビス(4−アミノ−3−メチルシクロヘキシル
)メタン[下記式(G)で表される化合物]/ヘキサメチレンジアミン[下記式(H)で表される化合物]/デカメチレンジカルボン酸[下記式(I)で表される化合物]/オクタ
デカメチレンジカルボン酸[下記式(J)で表される化合物]の組成モル比率が、60%
/15%/5%/15%/5%からなる共重合ポリアミドのペレットとを加熱しながら撹拌、混合してポリアミドペレットを溶解させた後、超音波分散処理を行なうことにより、メタノール/1−プロパノール/トルエンの質量比が7/1/2で、疎水性処理酸化チタン/共重合ポリアミドを質量比3/1で含有する、固形分濃度18.0%の下引き層分散液とした。
次に、CuKα線によるX線回折においてブラッグ角(2θ±0.2)が27.3゜に強い回折ピークを示すオキシチタニウムフタロシアニン10部を1,2−ジメトキシエタン150部に加え、サンドグラインドミルにて粉砕分散処理を行い顔料分散液Aを作製した。次に、β型(A型)オキシチタニウムフタロシアニン10部を1,2−ジメトキシエタン150部に加え、サンドグラインドミルにて粉砕分散処理を行い顔料分散液Bを作製した。こうして得られた顔料分散液Aのうち128部と顔料分散液Bのうち32部と、ポリビニルブチラール(電気化学工業(株)製、商品名#6000C)の5%1,2−ジメトキシエタン溶液100部と、適量の1,2−ジメトキシエタンとを混合して、最終的に固形分濃度4.0%の電荷発生層用分散液を作製した。
この電荷発生層用分散液を、上述の下引き層上に乾燥後の膜厚が0.3μmとなるように浸漬塗布した後、乾燥して電荷発生層を形成した。
次に、下記の電荷輸送材料CT−1aとCT−1bの混合物(モル比2:1)を80部、下記の構造単位からなるポリエステル樹脂PE−1(粘度平均分子量は43,000)100部、酸化防止剤として、チバスペシャルティーケミカルズ社製、商品名IRGANOX1076を8重量部、レベリング剤としてシリコーンオイル0.1部をテトラヒドロフランとト
ルエンの混合溶媒(テトラヒドロフラン80重量%、トルエン20重量%)640部に混合し、電荷輸送層形成用塗布液を調製した。この液を上述の電荷発生層上に、乾燥後の膜厚が25μmとなるようにアプリケーターを用いて塗布し、125 ℃で20分間乾燥し
て電荷輸送層を形成して、感光体P1を作製した。
<感光体P2の製造>
感光体P1の電荷輸送層の電荷輸送材料として、CT−1aとCT−1bの混合物に代えて、下記のCT−2を使用した以外は、感光体P1の製造と同様に感光体P2を作製した。
<感光体P3の製造>
感光体P1の電荷輸送層のバインダー樹脂をPE−1に代えて、下記のPE−2(粘度平均分子量は40,000、イソフタル酸:テレフタル酸=50:50)を使用した以外は、感光体P1の製造と同様に感光体P3を作製した。
<感光体P4の製造>
感光体P3の電荷輸送材料を、CT−1aとCT−1bの混合物に代えて、下記のCT−3を使用した以外は、感光体P3の製造と同様に感光体P4を作製した。
<感光体P5の製造>
感光体P1の電荷輸送層の電荷輸送材料として、CT−1aとCT−1bの混合物に代えて、下記のCT−4を使用し、バインダー樹脂をPE−1に代えて、下記のPE−3(粘度平均分子量は30,000、イソフタル酸:テレフタル酸=50:50)を使用した以外は、感光体P1の製造と同様に感光体P5を作製した。
<感光体P6の製造>
感光体P1の電荷輸送層の電荷輸送材料として、CT−1aとCT−1bの混合物に代えて、下記のCT−5を使用し、バインダー樹脂をPE−1に代えて、下記のPC−1(粘度平均分子量は30,000、a:b:c=13:53:35(モル比))を使用した以外は、感光体P1の製造と同様に感光体P6を作製した。
<感光体P7の製造>
感光体P1の電荷輸送層の電荷輸送材料として、CT−1aとCT−1bの混合物に代えて、下記のCT−6を使用し、バインダー樹脂をPE−1に代えて、下記のPC−2(粘度平均分子量は30,000、a:b:c=17:53:30(モル比))を使用した以外は、感光体P1の製造と同様に感光体P7を作製した。
<感光体P8の製造>
感光体P1の電荷輸送層の電荷輸送材料として、CT−1aとCT−1bの混合物に代えて、前記のCT−3を使用し、バインダー樹脂をPE−1に代えて、下記のPE−4(粘度平均分子量は40,000、m:n=65:35(モル比)、イソフタル酸:テレフタル酸=50:50)を使用した以外は、感光体P1の製造と同様に感光体P8を作製した。
<比較感光体AP1の製造>
感光体P1の電荷輸送層のバインダー樹脂をPE−1に代えて、下記のPC−3(粘度平均分子量は40,000)を使用した以外は、感光体P1の製造と同様に比較感光体AP1を作製した。
<比較感光体AP2の製造>
感光体P1の電荷輸送層のバインダー樹脂をPE−1に代えて、下記のPC−4(粘度平均分子量は40,000)を使用した以外は、感光体P1の製造と同様に比較感光体AP2を作製した。
<比較感光体AP3の製造>
感光体P1の電荷輸送層のバインダー樹脂をPE−1に代えて、下記のPC−5(粘度平均分子量は50,000,a:b=85:15(モル比))を使用した以外は、感光体P1の製造と同様に比較感光体AP2を作製した。
<画像試験I>
実施例1
得られたトナーF1および感光体P1を、ヒューレットパッカード社製タンデムフルカラープリンターLaserJet4650のプロセスカートリッジに搭載して、気温23℃、相対湿度50%下において、印字率5%で、8000枚の連続印字を行って、かぶり(バックグラウンド)、クリーニング不良の有無、転写後/クリーニング前の感光体上のトナー残量(PCかぶり)、感光体上のトナー付着(フィルミング)の発生を調べた。結果を表−4に示す。
<かぶりの測定方法>
画像形成装置を用いて、印字前及び連続印字後の、それぞれの標準紙(OKIエクセレントホワイト)における白地部分の色差を、X−Rite938(X−Rite社製)にて測定し、△Eの大きさにより下記の基準で判定した。
○(良好) :△E<0.8
△(わずかに発生):0.8≦△E<1.2
×(発生) :1.2≦△E
<感光体のクリーニング評価>
感光体の白地部に、トナーのクリーニング不良に起因するスジムラが発生する程度を評価した。
○(クリーニング発生無し)
△(一部発生)
×(全面発生)
<PCかぶりの測定方法>
画像形成装置中の感光体の、転写/クリーニングブレード間部分にテープを貼り付けてはがし、転写残トナーをサンプリングした。テープを標準紙(OKIエクセレントホワイト)に貼り付け、テープ部分の影響を差し引いて、色差を、X−Rite938(X−Rite社製)にて測定した。PCかぶりは、転写残トナーの量を表すことから、潜在的なクリーニング不良、フィルミングの発生リスクを評価することができる。
○(良好) :△E<1.2
△(まずまず) :1.2≦△E<1.5
×(不良) :1.5≦△E
<感光体のフィルミング評価>
連続印字後に感光体をカートリッジより取出し、エアーを強く当てて残留トナーを十分吹き飛ばした後、感光体上へのトナー成分の残留(強く固着した成分)分、すなわちフィルミング成分の程度を評価した。
○(フィルミング発生無し)
△(一部発生)
×(全面発生)
実施例2
トナーをF2に変えた以外は、実施例1同様に評価を行なった。結果を表−4に示す。
実施例3
感光体をP3に変えた以外は、実施例1同様に評価を行なった。結果を表−4に示す。
比較例1
感光体をAP1に変えた以外は、実施例1同様に評価を行なった。結果を表−4に示す。
比較例2
感光体をAP2に変えた以外は、実施例1同様に評価を行なった。結果を表−4に示す。
表−4の結果から分かるように、良好な海島構造を有するトナーF1,F2は、弾性変形率の高いトナーと使用するとPCかぶり、クリーニング、フィルミングが良好だが、弾性変形率の低いAP1、AP2と組み合わせると、PCかぶりが劣り、クリーニング性、フィルミングにおいても不良が発生するか、発生ぎりぎりのレベルであることが分かる。
<画像試験II>
実施例4
現像用トナーH1および感光体P1を用いて、下記の画像評価、フィルミング試験、定着試験を行った。結果を表−5に示す。
得られたトナーH1と感光体P1を、印刷速度243mm/s、非磁性一成分、現像ゴムローラー、金属規制ブレード、帯電ローラー(PCR)、ベルト転写、熱定着方式を用いたベルト定着機を搭載したフルカラープリンタ(沖データ社製タンデムフルカラープリンターMICROLINE9800)を用いて、印字率5%で、6000枚の連続印字を
いった。この際、トナーと感光体は、それぞれトナーカートリッジ、ドラムカートリッジに搭載してからプリンターに組み込んで試験した。
<フィルミングの測定方法>
画像形成装置を用いて、印字後の、感光体のトナーフィルミング、印字紙上にフィルミングによる画像地汚れを観察して評価した。
◎(良好) :感光体、印字紙上のいずれにもフィルミング無し
○(わずかに発生):感光上にはわずかにフィルミングが発生するが、印字紙上の地汚れ無し
×(発生) :フィルミングにより印字紙上に地汚れが発生
<定着試験>
未定着のトナー像を担持した記録紙(OKIエクセレントホワイト)を用意し、加熱ローラの表面温度を100℃から195℃まで5℃刻みで変化させ、定着ニップ部に搬送し、243mm/secの速度で排出されたときの定着状態を観察した。定着時に加熱ローラにトナーのオフセットあるいは用紙巻き付きが生じず、定着後の記録紙上のトナーが十分に記録紙に接着している温度領域を定着温度領域とする。定着機は熱定着方式を用いたベルト定着機を使用して、シリコーンオイルの塗布なしで評価した。
得られた画像は、濃度の高い、地汚れ等の画像欠陥の無い品質を6,000枚維持していた
。また感光体上にフィルミングは発生せず、画像上にもフィルミングによる画像欠陥は発生していなかった。定着試験においては、145℃から195℃までの定着温度領域を示し、低温から高温までの広い定着温度巾を持つものであった。
実施例5〜9
現像用トナーH1に代えて、それぞれ現像用トナーH2〜H5、H7を用いた以外は、実施例4と同様に評価を行った。結果を表−5に示す。
実施例10〜16
感光体P1に代えて、それぞれ感光体P2〜P8を用いた以外は、実施例4と同様に評価を行った。結果を表−5に示す。
比較例3、4
現像用トナーH1に代えて、それぞれ比較現像用トナーH6、H8を用いた以外は、実施例4と同様に評価を行った。結果を表−5に示す。
比較例5〜7
感光体P1に代えて、それぞれ比較感光体AP1〜AP3を用いた以外は、実施例4と同様に評価を行った。結果を表−5に示す。
表−5に示す結果は、変性ポリエステルと、適切な種類と分量の結晶性ポリエステルとワックスを配合し、トナーが良好な海島構造を形成すれば、優れた定着温度領域が得られるとともに、高弾性変形率を有する感光体と共に使用することにより、良好な画質と耐フィルミング性が得られることが解る。一方、比較例3に示すように、本願発明の変性ポリエステルを用いない場合は定着温度領域が狭まる上に、画質、フィルミングの双方においても欠陥が生じる結果となっている。さらに、比較例4に示すように、結晶性ポリエステルの使用量が多過ぎる場合、フィルミングによる画像欠陥が生じる。また、比較例5〜7のように低弾性変形率の感光体を使用した場合には、良好な海島構造のトナーを使用しても、フィルミングによる画像欠陥が発生することが分かる。
1 感光体(電子写真感光体)
2 帯電装置(帯電ローラ;帯電部)
3 露光装置(露光部)
4 現像装置(現像部)
5 転写装置
6 クリーニング装置
7 定着装置
41 現像槽
42 アジテータ
43 供給ローラ
44 現像ローラ
45 規制部材
71 上部定着部材(定着ローラ)
72 下部定着部材(定着ローラ)
73 加熱装置
T トナー
X1 第1の重合体
X2 第2の重合体
X3 第3の重合体

Claims (10)

  1. 少なくとも静電荷像現像用トナーと電子写真感光体を有する画像形成装置において、該トナーは少なくとも第1の重合体と第2の重合体を含有するトナーであって、
    第1の重合体を海とし、該第1の重合体中に結晶性を有する第2の重合体が分散する海島構造を有し、
    該第2の重合体が長鎖(メタ)アクリル酸エステル重合体、または結晶性ポリエステルを主体とすることを特徴し、
    かつ、該感光体の最表面層の弾性変形率が42%以上60%以下
    であることを特徴とする画像形成装置。
  2. 該トナーが、第2の重合体の島の中に、更に第2の重合体を海とする島構造を有し、第2の重合体が長鎖(メタ)アクリル酸エステル重合体を主体とすることを特徴とする、請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 該長鎖(メタ)アクリル酸エステル重合体に用いる結晶性長鎖(メタ)アクリル酸エステルのエステル部分の炭素数が10以上であることを特徴とする、請求項1又は2に記載の画像形成装置。
  4. 該トナーが少なくとも結着樹脂、着色剤及びワックスを含み、該結着樹脂が該長鎖(メタ)アクリル酸エステルを重合する第1工程、第1工程において得られた重合体の存在下にビニル系単量体を重合する第2工程を経て製造されるものであることを特徴とする、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  5. 該トナーが少なくともビニル系樹脂で変性されたポリエステル樹脂100質量部に対して、該結晶性ポリエステル樹脂を5〜40質量部、及びワックスを3〜20質量部含有することを特徴とする、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  6. 該電子写真感光体の最表面層のユニバーサル硬度が180N/mm以上であることを特徴とする、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の画像形成用装置。
  7. 該電子写真感光体の最表面層が、下記CT-3の構造を有する電荷輸送物質を含有することを特徴とする、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の画像形成用装置。
  8. 該電子写真感光体が、最表層のバインダー樹脂として、ポリエステル樹脂を含有することを特徴とする、請求項1乃至7のいずれか1項に記載の画像形成用装置。
  9. 該電子写真感光体が、最表層のバインダー樹脂として、ビフェノール系ユニットを30モル%以上共重合成分として含有するポリカーボネート樹脂を使用することを特徴とする、請求項1乃至7のいずれか1項に記載の画像形成用装置。
  10. 請求項1乃至5のいずれかに記載の静電荷像現像用トナーと、請求項1又は6乃至9のいずれか1項に記載の電子写真感光体とを使用することを特徴とする電子写真用プロセス
    カートリッジ。
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