JP2016153837A - 静電荷像現像剤、現像剤カートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成装置、及び、画像形成方法 - Google Patents
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Abstract
Description
近年、厚紙に印字するなど、従来の記録紙とは異なる記録媒体に画像を形成する需要が高まっている。
従来の静電荷像現像剤としては、特許文献1〜4に記載のものが知られている。
特許文献1には、磁性を有する芯材粒子と該芯材粒子の表面に形成された被覆層からなるキャリアにおいて、該被覆層は少なくともシリコーン樹脂を含有し、該芯材粒子の嵩密度に対する該芯材粒子の粒子密度の比は、1.6以上1.9以下であり、オリフィス径を3mmとした以外はJIS−Z−2502に従った測定装置を用いて計測した該キャリアの流動度(秒/50g)が17以上23以下であることを特徴とするキャリアを含む現像剤が記載されている。
特許文献2には、少なくとも着色剤とバインダ樹脂とを含んで構成されるトナーと磁性キャリアとからなり、潜像担持体上に形成された静電潜像を現像する現像剤であって、前記トナーは、液中で機械的剪断力をかけ異形化させて得られ、トナーの扁平度(Dv/d)が1.2〜2.0であり(但し、Dvはトナーの体積平均粒径、dはトナーを投影面積が最大となる方向から見たときの平均厚みである。)、前記現像剤の嵩密度変化率が10%以下である ことを特徴とする現像剤が記載されている。
特許文献3には、タンデム方式の電子写真画像形成プロセスに用いる現像剤であって:前記現像剤は、トナーとキャリアとからなり;前記トナーは、形状係数SF−1が120以上160以下であり、平均円形度が0.98以下0.93以上であり、重量平均粒径(D4)が3.0以上8.0μm以下であり、かつ、重量平均粒径(D4)と個数平均粒径(Dn)との比が1.01以上1.20以下であり;前記キャリアは、Xを1以上5mol%以下とし、Yを5以上55mol%以下とし、かつ、Zが45以上55mol%以下として、(MgO)X(MnO)y(Fe2O3)Zの一般式を有し、かつ、平均粒径が20以上45μm以下の概略球形のフェライトであり;かつ、前記フェライトの表面に、アルミナを分散した樹脂が被覆されている;ことを特徴とする、電子写真画像形成プロセス用現像剤が記載されている。
特許文献4には、画像形成装置のプロセススピード(mm/秒)が、30以上300以下である電子写真システムにおいて、少なくともトナーとキャリアとを含有する二成分系現像剤において、該トナーは、結着樹脂として、少なくともポリエステル樹脂を含有し、該ポリエステル樹脂の酸価が5〜30mgKOH/gであり、更に着色剤、及び離型剤を含み、該トナーの平均円形度が0.965以上1.000以下であって、該キャリアは、バインダー樹脂及び少なくとも磁性金属酸化物粒子とからなる磁性体分散型粒子であるコア粒子と磁性キャリアコア粒子表面に設けられた樹脂被 覆層とを有する磁性樹脂コートキャリアであって、該磁性微粒子分散型樹脂キャリアが磁気ブラシの状態で5,000乃至25,000V/cmの電界下における動 的電気抵抗が1×107〜1×1013Ωcmの範囲であることを特徴とする二成分系現像剤が記載されている。
例えば、通常印刷の速度よりも速度を落とした場合、現像機内での現像剤の撹拌が弱くなることにより、摩擦帯電による帯電量が少なくなるため、現像量が上がり、画像濃度が濃くなり、画像ムラが発生すると推測している。
<1> トナー母粒子を含有する静電荷像現像用トナー、及び、キャリアを含み、前記トナー母粒子の断面における長径aと短径bの数平均比(b/a)が0.1〜0.7であり、前記キャリアの流動度が24〜28秒/50gであることを特徴とする静電荷像現像剤。
<2> 前記キャリアがフェライト粒子を含み、前記フェライト粒子の流動度が26〜29秒/50gである、<1>に記載の静電荷像現像剤、
<3> 前記フェライト粒子の表面粗さSmが1〜5μmであり、最大高さRyが0.2〜0.7μmである、<2>に記載の静電荷像現像剤、
<4> 前記トナーが、長径と短径の数平均比(短径/長径)が0.1〜0.7の光輝性顔料を含む、<1>〜<3>のいずれか1項に記載の静電荷像現像剤、
<5> <1>〜<4>のいずれか1項に記載の静電荷像現像剤を収容する、現像剤カートリッジ、
<6> <1>〜<4>のいずれか1項に記載の静電荷像現像剤を収容し、かつ前記静電荷像現像剤を保持して搬送する現像剤保持体を備える、プロセスカートリッジ、
<7> 像保持体と、前記像保持体を帯電させる帯電手段と、帯電した前記像保持体を露光して前記像保持体表面に静電潜像を形成させる露光手段と、トナーを含む現像剤により前記静電潜像を現像してトナー像を形成させる現像手段と、前記トナー像を前記像保持体から被転写体表面に転写する転写手段と、前記被転写体表面に転写されたトナー像を定着する定着手段と、を有し、前記現像剤が<1>〜<4>のいずれか1項に記載の静電荷像現像剤である、画像形成装置、
<8> 像保持体表面に静電潜像を形成する潜像形成工程と、前記像保持体表面に形成された静電潜像をトナーを含む現像剤により現像してトナー像を形成する現像工程と、前記トナー像を被転写体表面に転写する転写工程と、前記被転写体表面に転写されたトナー像を定着する定着工程と、を含み、前記現像剤として<1>〜<4>のいずれか1項に記載の静電荷像現像剤を用いる、画像形成方法。
前記<2>に記載の発明によれば、キャリアが含むフェライト粒子の流動度が26秒/50g未満の場合や、29秒/50gを超える場合に比して、プロセススピードが変化した場合においても、より画像ムラの発生が抑制された画像を提供できる静電荷像現像剤を提供することができる。
前記<3>に記載の発明によれば、キャリアが含むフェライト粒子の表面粗さ及び/又は最大高さが<3>に記載の数値範囲を満たさない場合に比して、プロセススピードが変化した場合においても、より画像ムラの発生が抑制された画像を提供できる静電荷像現像剤を提供することができる。
前記<4>に記載の発明によれば、本構成を有しない場合に比して、プロセススピードが変化した場合においても、より画像ムラの発生が抑制された画像を提供できる静電荷像現像剤を提供することができる。
前記<5>に記載の発明によれば、本構成を有しない場合に比して、プロセススピードが変更された場合であっても、画像ムラの発生が抑制された現像剤カートリッジが提供される。
前記<6>に記載の発明によれば、本構成を有しない場合に比して、プロセススピードが変更された場合であっても、画像ムラの発生が抑制されたプロセスカートリッジが提供される。
前記<7>に記載の発明によれば、本構成を有しない場合に比して、プロセススピードが変更された場合であっても、画像ムラの発生が抑制された画像形成装置が提供される。
前記<8>に記載の発明によれば、本構成を有しない場合に比して、プロセススピードが変更された場合であっても、画像ムラの発生が抑制された画像形成方法が提供される。
なお、本実施形態において、「A〜B」との記載は、AからBの間の範囲だけでなく、その両端であるA及びBも含む範囲を表す。例えば、「A〜B」が数値範囲であれば、「A以上B以下」又は「B以上A以下」を表す。
また、本実施形態において、「(メタ)アクリル」とは、「アクリル」及び「メタクリル」のいずれをも含む表現である。
本実施形態において、2以上の好ましい実施形態の組み合わせは、より好ましい実施形態である。
本実施形態の静電荷像現像剤は、トナー母粒子を含有する静電荷像現像用トナー、及び、キャリアを含み、前記トナー母粒子の断面における長径aと短径bの数平均比(b/a)が0.1〜0.7であり、前記キャリアの流動度が24〜28秒/50gであることを特徴とする。
詳細なメカニズムは不明であるが、本実施形態に用いられるキャリアは、本実施形態に用いられる、適度な流動性のキャリアと適度な扁平度のトナーを組み合わせることにより、プロセススピードが変化した場合においても、早期に好ましい帯電量に達するため、画像ムラの発生が抑制された画像を提供できるのではないかと推測している。
前記トナーは、後述するように、界面活性剤水溶液中で超音波処理を加えることにより、外添剤をトナー母粒子から分離できる。
以下、静電荷像現像用キャリア、トナーの順に詳しく説明する。
本実施形態における静電荷像現像用キャリア(以下、単に「キャリア」ともいう。)の流動度は、24〜28秒/50gであり、26〜27秒/50gであることが好ましい。
キャリアの流動度が上記範囲であれば、トナーとキャリアとの摩擦耐電が十分に行われ、かつトナーの間をキャリアが流動しやすくなるため、結果として画像ムラの発生が抑制される。
キャリアの流動度は、JIS−Z2502:2502に記載の方法により測定することができる。
また、キャリアの個数平均粒径としては、例えば、15μm以上50μm以下が挙げられ、20μm以上40μm以下であってもよい。
個数平均粒径の測定は、電子顕微鏡SEM写真からその一つ一つの粒子の最大径を求め、この粒子の100個の粒径から平均値を求めることにより行う。
本実施形態に用いられるキャリアは、狙いの流動を持つ芯材粒子をそのまま用いてもよいが、帯電及び抵抗を制御する目的で樹脂被覆を行うことができる。
以下、芯材粒子及び被複層について説明する。
芯材粒子としては、特に限定されるものではなく、例えば、磁性粒子、磁性粒子が樹脂中に分散された磁性粒子分散樹脂粒子等の公知のものが挙げられる。
磁性粒子又はフェライト粒子の流動度が上記範囲内であると、被覆樹脂の喪失が生じた際にもキャリアの流動度が悪くなりにくく、トナーとキャリアとの摩擦耐電が十分に行われ、キャリアのトナーの間の流動性が維持される。
芯材粒子に樹脂被覆を行うことにより、キャリア粒子は球形に近づくため、キャリアの流動度の値は低くなる。しかし、流動度においては磁性粒子の形状が支配的であり、樹脂被覆による流動度制御には限界がある。そのため、キャリアの流動度を本実施形態に規定される範囲に調製するためには、磁性粒子の流動度を制御することが好ましい。
前記フェライト粒子としては、下記式で表される構造を有するフェライト粒子が好ましい。
式:(MO)X(Fe2O3)Y
上記式中、MはCu、Zn、Fe、Mg、Mn、Ca、Li、Ti、Ni、Sn、Sr、Al、Ba、Co及びMoからなる群より選択される少なくとも1種を示す。また、X、Yはモル比を示し、X+Y=100である。
フェライトとして上記式で示される構造のもののうち、Mが複数の金属を表す例としては、例えば、マンガン−亜鉛系フェライト、ニッケル−亜鉛系フェライト、マンガン−マグネシウム系フェライト、銅−亜鉛系フェライト等公知のものが挙げられる。
本実施形態に用いられるフェライト粒子としては、マンガンフェライトが好ましく挙げられる。マンガンフェライトは金属として少なくともFeとMnを含み、磁化と抵抗のバランスが良好である。マンガンフェライトは、Fe及びMn以外の他の金属も含むものでもよく、例えば、MnとMgとを含むMn−Mg系フェライト、MnとZnとを含むMn−Zn系フェライトなどが挙げられる。
フェライト粒子の製造方法は特に限定されるものではないが、例えば、下記工程を経ることにより製造されてもよい。
フェライトを構成する各材料を適量配合してビーズミル等を用いて粉砕した後、加熱して酸化物を得る(仮焼成)。次いで、該酸化物に分散剤、ポリビニルアルコール等の結着樹脂を適量配合し、湿式ボールミル等で粉砕/混合する。粉砕/混合の際、必要に応じて混合物の全質量に対し、0.2〜1.0質量%の酸化チタンを添加する。次いで、スプレードライヤー等で造粒、乾燥させて焼成前粒子を作製する。このときの粒径で最終粒径が決まる。その後、焼成した後、粉砕し、更に所望の粒度分布に分級してフェライト粒子を得てもよい。なお、焼成において、酸素分圧を低くすることが好ましく、また、焼成後、表面を調整するために、大気中で加熱を行う(後調整)ことも好ましい。
これらの製造条件は、添加材料により異なる。よって、添加材料の組成と製造条件の組み合わせによって、目的のフェライト粒子が作製される。
以下に、本実施形態において好ましく用いられる流動度が26〜29秒/50gのフェライト粒子(以下、「特定フェライト粒子」ともいう。)の製造方法の一例を説明する。なお、前記フェライト粒子の製造方法は、以下に記載する材料は数値に限定されるものではない。
本発明者らは、焼成条件を適切に設定することにより、フェライト粒子を球形化させつつ、添加剤で粒塊界面を残すことで目的の粒子を得られることを見いだした。
酸化鉄と水酸化マグネシウム、酸化マンガンを、金属モル比で、およそ2:0.2:0.8になるように混合し、更に全体の0.5重量%の酸化チタンを加え、混合した後、800〜850℃の温度で仮焼成を行う。次いで、仮焼成物、水、ポリカルボン酸、ポリビニルアルコールと共に、ガラスビーズで粉砕混合する。分散径が1.5μmになったところで、スプレードライヤーで38μmに増粒し、乾燥させる。この乾燥物を、1,400〜1,500℃、酸素分圧2%で5時間焼成し、解砕、磁気選別、分級を経て、35μmの磁性粒子を得る。更に、800〜900℃の温度で4時間、追加加熱を行うことにより、表面に凹凸が存在する特定フェライト粒子が得られる。
従来、粒子を球形化するには、焼成温度を上げる、焼成時の酸素濃度を下げることによりフェライト化を進める方法が用いられてきた。しかし、この方法では、表面の凹凸がなくなり、平滑化する方向である。今回、焼成温度を高めにし、酸素濃度を高めにすることで、結晶粒界を残すことで凹凸を残しながら球形化を進めている。更に、TiO2を加えることにより、粒界面にTiO2が存在し、粒径面の粒径の成長を防ぐ。更に加熱追加を行うことで、従来難しかった、表面凹凸を残しながら球形化することが可能となる。
また、フェライト粒子の最大高さRyは、0.2μm〜0.7μmであることが好ましく、0.3μm〜0.5μmであることがより好ましく、0.3μm〜0.4μmであることが更に好ましい。
前記表面粗さSm及び最大高さRyは、JIS B 0601−1994に準じて測定された値である。
具体的には、前記表面粗さSm及び最大高さRyは、キャリア50個について、超深度カラー3D形状測定顕微鏡(VK−9500、(株)キーエンス製)を用いて、倍率3,000倍で表面を観察して求める。最大高さRyは、粗さ曲線を求め、その平均線の方向に基準長さだけ抜き取り、この抜き取り部分の平均線から最も高い山頂までの高さYpと、最も低い谷底までの深さYvとの和(Yp+Yv)を求めることで、最大高さRyを得る。なお、最大高さRyを求める際の基準長さは10μmであり、カットオフ値は0.08mmである。
表面粗さSm(凹凸間の平均間隔)は、粗さ曲線を求め、該粗さ曲線が平均線と交差する交点から求めた、山谷一周期の間隔の平均値である。表面粗さSmを求める際の基準長さは10μmであり、カットオフ値は0.08mmである。
本実施形態における磁性粒子、粉砕粒子の体積平均粒径は、レーザー回折粒度分布測定装置LA−700((株)堀場製作所社製)にて測定した値である。得られた粒度分布を分割された粒度範囲(チャンネル)に対し、小粒径側から体積累積分布を引いて累積50%となる粒子径を体積平均粒径(D50v)とする。
被複層は、被覆樹脂を含む。
被覆樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルエーテル、ポリビニルケトン、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、スチレン−アクリル酸共重合体、アルキル(メタ)アクリレート樹脂、オルガノシロキサン結合を含んで構成されるストレートシリコーン樹脂又はその変性品、フッ素樹脂、ポリエステル、ポリカーボネート、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。ここで「(メタ)アクリレート」は、アクリレート又はメタクリレートを意味する。
尚、前記重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)を用いて測定した。GPCは、HLC−8120GPC、SC−8020(東ソー(株)製)を用い、カラムは、TSKgel、SuperHM−H(東ソー(株)製、6.0mmID×15cm)を2本用い、溶離液としてTHF(テトラヒドロフラン)を用いた。実験条件としては、試料濃度を0.5質量%、流速を0.6ml/min、サンプル注入量を10μl、測定温度を40℃とし、RI(Refractive Index)検出器(示差屈折率検出器)を用いて実験を行った。また、検量線は東ソー(株)製「polystylene標準試料TSK standard」:「A−500」、「F−1」、「F−10」、「F−80」、「F−380」、「A−2500」、「F−4」、「F−40」、「F−128」、「F−700」の10サンプルから作製した。
ここで、上記被覆率は、例えば以下の方法によって被覆率を測定することにより求められる。
X線電子分光分析装置として、日本電子(株)製 ESCA−9000MXを用い、キャリアを試料ホルダーに固定し、ESCAのチャンバー内に挿入する。チャンバーの真空度を1×10−6Pa以下とし、励起源としてはMg−Kαを用い、出力を200Wとする。以上の条件下で、磁性体粒子(磁性粒子)及びキャリアのXPSスペクトルを測定し、検出された元素のFeピーク(2p3/2)の面積強度の比から被覆率を算出する。
被覆率=F2/F1×100
(F1:磁性体粒子のFe面積強度,F2:キャリアのFe面積強度)
キャリアは、芯材粒子の表面の一部に樹脂を被覆することにより製造することができる。
芯材粒子の表面の一部に樹脂を被覆する方法としては、シクロアルキル基を有する樹脂、及び必要に応じて各種添加剤を、適当な溶媒に溶解若しくは分散した被覆層形成用溶液により被覆する方法が挙げられる。溶媒としては、特に限定されるものではなく、使用する被覆樹脂、塗布適性等を勘案して選択すればよい。
より具体的には、磁性粒子を被覆層形成用溶液に浸漬する浸漬法、被覆層形成用溶液を磁性粒子の表面に噴霧するスプレー法、磁性粒子を流動エアーにより浮遊させた状態で被覆層形成用溶液を噴霧する流動床法、ニーダーコーター中で磁性粒子と被覆層形成用溶液とを混合し、溶剤を除去するニーダーコーター法などが挙げられる。
本実施形態の静電荷像現像剤は、静電荷像現像用トナーを含む。
本実施形態に用いられる静電荷像現像用トナーは、長径aと短径bの数平均比(b/a)が0.1〜0.7であるトナー母粒子を含有する。
−断面における長径aと短径bの数平均比(b/a)−
本実施形態に用いられるトナー母粒子の断面における長径aと短径bの数平均比(b/a)は、0.1〜0.7であり、0.4〜0.5であることが好ましい。
トナー母粒子の断面における長径aと短径bの数平均比(b/a)が上記範囲内であれば、トナーとキャリアとの摩擦が十分に行われ、またトナーとキャリアの流動性に優れるため、トナーの耐電量が十分となる。
まず、トナー粒子をビスフェノールA型液状エポキシ樹脂と硬化剤とを用いて包埋したのち、切削用サンプルを作製する。次にダイヤモンドナイフを用いた切削機、例えばLEICAウルトラミクロトーム((株)日立ハイテクノロジーズ社製)を用いて−100℃の下、切削サンプルを切削し、観察用サンプルを作製する。観察サンプルをTEMにより倍率5,000倍前後で観察する。
トナー粒子500個について断面を観察し、各トナー粒子の長径aと短径bとの比(b/a)を求める。ここで、トナー粒子の断面を観察したときに、例えば図1に示すように最大長が長径aであり、該長径aと直交する方向(厚さ方向)において上下で最も突出する部分を基準とした平行線の距離間が短径bである。例えば、トナー粒子の厚さ方向の断面であれば、厚さ方向が短径bとなる。各トナー粒子について長径aと短径bとの比(b/a)を求め、それらの数平均値を算出する。
トナー母粒子の断面における数平均円形度は、0.50〜0.90であることが好ましく、0.70〜0.85がより好ましく、0.60〜0.80が更に好ましい。数平均円形度が上記範囲内であると、トナー粒子と中間転写体等の部材との間で非静電的付着力が適切となり、転写効率が転写効率が向上する。
このようにしてトナー粒子500個についてトナー粒子断面を観察し、各トナー粒子の円形度を求め、それらの数平均値(数平均円形度)を算出する。
本実施形態におけるトナー母粒子は、球状ではなくて、扁平な形状を有し、数平均最大厚さC(μm)と数平均円相当径D(μm)の(C/D)が0.1〜0.4であることが好ましく、0.1〜0.3であることが更に好ましい。トナー母粒子は、全体形状として丸餅状ないし円盤状の形状を有することが好ましい。
比(C/D)の値が、0.1以上であることにより、トナーの強度が確保され、画像形成の際における応力による破断が抑制され、顔料が露出することによる帯電の低下、その結果発生するカブリが抑制される。一方、トナー母粒子が後述する光輝性顔料を含有する場合、0.5以下であることにより、優れた光輝性が得られる。
トナー母粒子を平滑面にのせ、振動を掛けてムラのないように分散する。100個のトナーについて、カラーレーザ顕微鏡「VK−9700」((株)キーエンス社製)により1,000倍に拡大して最大の厚さと投影面の円相当径を測定し、それらの数平均値を求めることにより、C及びDを算出する。
具体的な分離方法としては、例えば、FPIA−3000(シスメックス(株)製)を用い、まず100mlビーカーにイオン交換水を30ml入れ、これに分散剤として界面活性剤(和光純薬工業(株)製:コンタミノン)を2滴滴下し、この液中に測定対象のトナーを20mg入れ、超音波分散により3分間分散して測定のためのトナー分散液を調製し、得られたトナー分散液について、フロー式の分析装置を用いて、必要な測定個数について測定を行い、測定値を算出する方法が好ましく例示できる。
また、別法としては、外添剤を分離したトナー母粒子を乾燥した上で、SEM観察や粒子の断面観察などに供することができる。
本実施形態に用いられるトナーが含有するトナー母粒子は、顔料を含有することが好ましい。顔料としては、特に制限なく公知の顔料を使用することが可能であるが、光輝性顔料を含むことが好ましい。
光輝性顔料粒子は、光輝性を有する顔料粒子であり、その具体例としては、アルミニウム、黄銅、青銅、ニッケル、ステンレス、亜鉛などの金属粉末、酸化チタンや黄色酸化鉄を被覆した雲母、硫酸バリウム、層状ケイ酸塩、層状アルミニウムのケイ酸塩などの被覆薄片状無機結晶基質、単結晶板状酸化チタン、塩基性炭酸塩、酸オキシ塩化ビスマス、天然グアニン、薄片状ガラス粉、金属蒸着された薄片状ガラス粉など、光輝性を有するものであれば特に制限はない。
中でも、コストや安定性、入手容易性、光輝性の観点から、アルミニウム顔料が好ましく、アルミニウム金属単体の金属顔料であることが特に好ましい。
また、光輝性顔料の形状は、鱗片状(平板状)又は扁平状であることが好ましく、鱗片状であることがより好ましく、また、光輝性顔料は、長径と短径の数平均比(短径/長径)が0.1〜0.7の光輝性顔料であることが好ましく、0.2〜0.5の光輝性顔料であることがより好ましい。
トナー母粒子が、前記態様の光輝性顔料を含むことにより、撹拌時にトナー母粒子同士が長軸方向に整列しやすくなり、キャリアが流動しやすくなるという利点がある。
まず、光輝性顔料をビスフェノールA型液状エポキシ樹脂と硬化剤とを用いて包埋したのち、切削用サンプルを作製する。次にダイヤモンドナイフを用いた切削機、例えばLEICAウルトラミクロトーム((株)日立ハイテクノロジーズ社製)を用いて−100℃の下、切削サンプルを切削し、観察用サンプルを作製する。観察サンプルをTEMにより倍率5,000倍前後で観察する。
光輝性顔料500個について断面を観察し、各光輝性顔料の長径と短径との比(短径/長径)を求める。ここで、光輝性顔料の断面を観察したときに、最大長が長径であり、該長径と直交する方向(厚さ方向)において上下で最も突出する部分を基準とした平行線の距離間が短径である。例えば、光輝性顔料の厚さ方向の断面であれば、厚さ方向が短径となる。各光輝性顔料について長径と短径との比(短径/長径)を求め、それらの数平均値を算出する。
光輝性顔料の調製は、公知の分散方法が利用でき、例えば回転せん断型ホモジナイザーや、メディアを有するボールミル、サンドミル、ダイノミル、アルティマイザーなどの一般的な分散手段を採用することができ、なんら制限されるものではない。着色剤は、水中にイオン性界面活性剤や高分子酸や高分子塩基などの高分子電解質と共に分散される。分散させた着色剤粒子の体積平均粒子径は20μm以下であればよいが、3μm以上16μm以下の範囲であれば、凝集性を損なうことなく、かつ、トナー中の着色剤の分散が良好で望ましい。
光輝性顔料の体積平均粒子径を測定する方法は、以下のとおりである。まず、光輝性顔料1重量部、イオン交換水4重量部、アニオン界面活性剤(第一工業製薬(株)製、ネオゲンR)0.01重量部を混ぜ光輝性顔料分散液を作製する。上記光輝性顔料分散液を電解質水溶液(アイソトン水溶液)に分散させ、超音波により30秒以上分散させた後にコールターマルチサイザーII型(コールター社製)を用いて、体積平均粒子径の測定を行う。
光輝性顔料の表面処理方法としては、特に制限はなく、公知の表面処理方法を用いてもよいが、後述する方法により、前記第一及び第二の被覆層を形成する方法が好ましく挙げられる。
上記の中でも、トナー粒子を製造する際の耐薬品性に優れる、また、顔料表面をより均一に近い状態で被覆しうる点から、シリカが好ましい。
なお、第一の被覆層は、上記の金属酸化物のみから形成されていてもよいが、製造の際に含まれる不純物等を含んでいてもよい。
上記の元素比Mb/Maを求める際の元素量は、蛍光X線解析装置(XRF)を用いて測定される。
具体的には、加圧成型機を用いて、トナー粒子5gに10tonの圧縮圧力をかけて直径5cmのディスクを作製し、これを測定試料とした。これを(株)島津製作所製の蛍光X線分析装置(XRF−1500)を使用して、測定条件を、管電圧40KV、管電流90mA、測定時間30分として、光輝性顔料及び第一の被覆層中の金属元素量を測定できる。
本実施形態においては、元素比Mb/Maが0.08以上0.20以下の範囲となるように有機金属化合物を添加し、光輝性顔料を含有する分散液中に、加水分解触媒を添加して分散液のpHを調整することにより、光輝性顔料の表面に析出させるとすることが好ましい。
また、この第一の被覆層の被覆量は、蛍光X線解析装置(XRF)でアルミ顔料とシリカ粒子の混合物を予め測定した検量線により測定される。
前記第二の被覆層は、樹脂による被覆層であることが好ましい。
ここで用いられる樹脂としては、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂等、後述するような、トナー粒子の結着樹脂として公知の樹脂が用いられる。
中でも、顔料表面を均一に被覆しうる点から、アクリル樹脂が好ましい。
また、トナー粒子を製造する際の耐薬品性に優れる点や、耐衝撃性の点から、第二の被覆層が架橋された樹脂からなる層であることが好ましい。
なお、第二の被覆層は、上記の樹脂のみから形成されていてもよいが、製造の際に含まれる不純物等を含んでいてもよい。
また、この第二の被覆層の被覆量は、熱量計測定装置(TGA)を用いて、窒素気流下、30℃/minの昇温速度で30℃から600℃まで昇温したときの質量減少率により測定される。
また、トナー粒子中の結着樹脂には、離型剤やその他の成分が混在していることから、これらの混在領域と被覆顔料における第二の被覆層とを区別することで、第二の被覆層の被覆量を測定してもよい。
すなわち、第一の被覆層を形成した被覆顔料を固液分離し、必要に応じて洗浄を行った後に、溶媒に分散し、撹拌しながら重合性モノマーと重合開始剤を添加して、加熱処理を行い、光輝性顔料表面に樹脂を析出させる。このようにして、第二の被覆層が形成される。
「光輝性」とは、該トナーによって形成された画像を視認した際に金属光沢のごとき輝きを有することを表す。「金属光沢」を定量的に説明すると、光輝性トナーによりベタ画像を形成した場合に、該画像に対し変角光度計により入射角−45°の入射光を照射した際に測定される受光角+30°での反射率Aと受光角−30°での反射率Bとの比(A/B)が2以上100以下であることをいう。上記の比(A/B)は、20以上90以下であることが好ましく、40以上80以下であることが特に好ましい。上記の範囲内であると、広い視野角で金属光沢が観察でき、かつカラー画像がくすんで見えることを防止できる。比(A/B)の測定は、トナー載り量4.5g/m2のベタ画像について変角光度計により行う。詳細な条件は、特開2012−32765号公報の段落0025及び0026に記載されている。
光輝性トナー母粒子の厚さ方向の断面を観察した場合に、該断面における長軸方向と前記光輝性顔料粒子の長軸方向との角度が−30°〜+30°の範囲となる光輝性顔料粒子の数が断面内に観察される全光輝性顔料粒子の数に対して60%以上である光輝性トナー母粒子を含有することが好ましい。
トナー断面の観察方法は、定法に従い、エポキシ樹脂に光輝性トナー母粒子を包埋した後、切削サンプルを作製して、透過型電子顕微鏡(TEM)によりトナー断面を観察する。上記の特定の配列を有する顔料粒子の数を画像解析ソフトを用いて数え、その割合を算出する。その詳細は、以下の通りである。
トナーの厚さ方向への断面を観察した場合に、トナーの該断面における長軸方向と顔料粒子の長軸方向との角度が−30°〜+30°の範囲となる顔料粒子の数が、観察される全顔料粒子のうち60%以上であることが好ましい。更には、上記数が70%以上95%以下であることがより好ましく、80%以上90%以下であることが特に好ましい。
上記の数が60%以上であることにより優れた光輝性が得られる。
トナーをビスフェノールA型液状エポキシ樹脂と硬化剤を用いて包埋したのち、切削用サンプルを作製する。次にダイヤモンドナイフを用いた切削機(本実施形態においては、LEICAウルトラミクロトーム((株)日立ハイテクノロジーズ製)を使用)を用いて−100℃の下、切削サンプルを切削し、観察用サンプルを作製する。この観察サンプルを透過型電子顕微鏡(TEM)により倍率5,000倍前後でトナー粒子の断面を観察する。観察された1,000個のトナーについて、トナーの断面における長軸方向と顔料粒子の長軸方向との角度が−30°〜+30°の範囲となる顔料粒子の数を、画像解析ソフトを用いて数えその割合を計算する。
以上の方法は、特開2012−32765号公報の段落0053及び0054に記載された方法と同じである。
本実施形態に用いられるトナーが含有するトナー母粒子は、結着樹脂を含有することが好ましい。
結着樹脂としては、例えば、スチレン類(例えばスチレン、パラクロロスチレン、α−メチルスチレン等)、(メタ)アクリル酸エステル類(例えばアクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−プロピル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸2−エチルヘキシル等)、エチレン性不飽和ニトリル類(例えばアクリロニトリル、メタクリロニトリル等)、ビニルエーテル類(例えばビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等)、ビニルケトン類(ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルイソプロペニルケトン等)、オレフィン類(例えばエチレン、プロピレン、ブタジエン等)等の単量体の単独重合体、又はこれら単量体を2種以上組み合せた共重合体からなるビニル系樹脂が挙げられる。
結着樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、ポリエーテル樹脂、変性ロジン等の非ビニル系樹脂、これらと前記ビニル系樹脂との混合物、又は、これらの共存下でビニル系単量体を重合して得られるグラフト重合体等も挙げられる。
これらの結着樹脂は、1種類単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
ポリエステル樹脂としては、例えば、公知のポリエステル樹脂が挙げられる。
ポリエステル樹脂としては、例えば、多価カルボン酸と多価アルコールとの縮重合体が挙げられる。なお、ポリエステル樹脂としては、市販品を使用してもよいし、合成したものを使用してもよい。
多価カルボン酸としては、例えば、脂肪族ジカルボン酸(例えばシュウ酸、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、アルケニルコハク酸、アジピン酸、セバシン酸等)、脂環式ジカルボン酸(例えばシクロヘキサンジカルボン酸等)、芳香族ジカルボン酸(例えばテレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、ナフタレンジカルボン酸等)、これらの無水物、又はこれらの低級(例えば炭素数1以上5以下)アルキルエステルが挙げられる。これらの中でも、多価カルボン酸としては、例えば、芳香族ジカルボン酸が好ましい。
多価カルボン酸は、ジカルボン酸と共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上のカルボン酸を併用してもよい。3価以上のカルボン酸としては、例えば、トリメリット酸、ピロメリット酸、これらの無水物、又はこれらの低級(例えば炭素数1以上5以下)アルキルエステル等が挙げられる。
多価カルボン酸は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
多価アルコールとしては、ジオールと共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上の多価アルコールを併用してもよい。3価以上の多価アルコールとしては、例えば、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールが挙げられる。
多価アルコールは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
なお、ガラス転移温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線より求め、より具体的にはJIS K−1987「プラスチックの転移温度測定方法」のガラス転移温度の求め方に記載の「補外ガラス転移開始温度」により求められる。
ポリエステル樹脂の数平均分子量(Mn)は、2,000以上100,000以下が好ましい。
ポリエステル樹脂の分子量分布Mw/Mnは、1.5以上100以下が好ましく、2以上60以下がより好ましい。
なお、重量平均分子量及び数平均分子量は、ゲルパーミュエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定する。GPCによる分子量測定は、測定装置として(株)GPC・HLC−8120GPCを用い、東ソー(株)製カラム・TSKgel SuperHM−M(15cm)を使用し、THF溶媒で行う。重量平均分子量及び数平均分子量は、この測定結果から単分散ポリスチレン標準試料により作成した分子量校正曲線を使用して算出する。
なお、原料の単量体が、反応温度下で溶解又は相溶しない場合は、高沸点の溶剤を溶解補助剤として加え溶解させてもよい。この場合、重縮合反応は溶解補助剤を留去しながら行う。共重合反応において相溶性の悪い単量体が存在する場合は、あらかじめ相溶性の悪い単量体とその単量体と重縮合予定の酸又はアルコールとを縮合させておいてから主成分と共に重縮合させるとよい。
結着樹脂の含有量としては、例えば,トナー粒子全体に対して、40質量%以上95質量%以下が好ましく、50質量%以上90質量%以下がより好ましく、60質量%以上85質量%以下が更に好ましい。
本実施形態のトナー母粒子の製造方法は特に限定されないが、光輝性顔料のトナー表面への露出を防止する点から乳化凝集法や溶解懸濁法等の湿式法等によって作製されることが好ましい。
本実施形態のトナー母粒子は、例えば、次のようにして作ることができる。
水に分散した樹脂微粒子、顔料粒子及び添加剤粒子を混合し、適度に温度を掛けながら撹拌し、凝集剤を任意の量を添加し、各粒子を凝集させる。温度と撹拌速度を調整し、目的の粒径まで成長させたのち、液中のpHを調整することで凝集を止める。次に、適度な温度まで上昇させ、凝集体の樹脂を融着させ、粒子化する。
このとき、凝集時の撹拌を早く、温度を高めにし、目的の粒径付近で、樹脂微粒子を樹脂分全体の30%程度追加し、凝集を止めたのち、更に撹拌を上げながら温度を上げて、樹脂の融着を行うことにより、トナー母粒子の扁平化が起こりやすくなる。
また、長径と短径の数平均比が(短径/長径)が0.1〜0.7の光輝性顔料を併用することにより、断面における長径aと短径bの数平均比(b/a)が0.1〜0.7であるトナー母粒子を容易に得ることができる。
本実施形態に係るトナーは、トナー母粒子を製造後、必要に応じて、トナー母粒子に対して外添剤を外添することにより得られる。
本実施形態に用いられる静電荷像現像用トナーには、シリカ粒子及びその他の外添剤が外添されてもよい。シリカ粒子は、乾式又は湿式で製造されたシリカ粒子が特に制限されず使用される。
他の外添剤としては、特に制限はなく使用でき、トナーの外添剤として公知の無機粒子及び有機粒子が用いられるが、例えば、アルミナ、チタニア(酸化チタン、メタチタン酸等)、酸化セリウム、ジルコニア、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、リン酸カルシウム、カーボンブラック等の無機粒子、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂などの樹脂粒子を挙げられる。また、他の外添剤は、前述した疎水化処理がされたものであってもよい。
シリカ粒子、及び、他の外添剤の平均一次粒子径は、3〜500nmであることが好ましく、5〜300nmであることがより好ましく、5〜150nmであることが更に好ましい。
本実施形態の静電荷像現像用トナーは、任意成分として、離型剤を含むことが好ましい。
離型剤の具体例としては、例えば、エステルワックス、ポリエチレン、ポリプロピレン又はポリエチレンとポリプロピレンの共重合物が好ましいが、ポリグリセリンワックス、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックス、カルナバワックス、サゾールワックス、モンタン酸エステルワックス、脱酸カルナバワックス、パルミチン酸、ステアリン酸、モンタン酸、ブランジン酸、エレオステアリン酸、バリナリン酸などの不飽和脂肪酸類、ステアリルアルコール、アラルキルアルコール、ベフェニルアルコール、カルナウビルアルコール、セリルアルコール、メリシルアルコール、あるいは更に長鎖のアルキル基を有する長鎖アルキルアルコール類などの飽和アルコール類;ソルビトールなどの多価アルコール類;リノール酸アミド、オレイン酸アミド、ラウリン酸アミドなどの脂肪酸アミド類;メチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスカプリン酸アミド、エチレンビスラウリン酸アミド、ヘキサメチレンビスステアリン酸アミドなどの飽和脂肪酸ビスアミド類、エチレンビスオレイン酸アミド、ヘキサメチレンビスオレイン酸アミド、N,N’−ジオレイルアジピン酸アミド、N,N’−ジオレイルセバシン酸アミドなどの、不飽和脂肪酸アミド類;m−キシレンビスステアリン酸アミド、N,N’−ジステアリルイソフタル酸アミドなどの芳香族系ビスアミド類;ステアリン酸カルシウム、ラウリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウムなどの脂肪酸金属塩(一般に金属石けんといわれているもの);脂肪族炭化水素系ワックスにスチレンやアクリル酸などのビニル系モノマーを用いてグラフト化させたワックス類;ベヘニン酸モノグリセリドなどの脂肪酸と多価アルコールの部分エステル化物;植物性油脂の水素添加などによって得られるヒドロキシル基を有するメチルエステル化合物などが挙げられる。
離型剤の含有量は、結着樹脂100重量%に対して、1〜20重量%の範囲で含有することが好ましく、3〜15重量%の範囲で含有することがより好ましい。上記範囲であると、良好な定着及び画質特性の両立が可能である。
本実施形態の静電荷像現像剤を用いた画像形成方法について説明する。本実施形態の静電荷像現像剤は、公知の電子写真方式を利用した画像形成方法に利用される。具体的には以下の工程を有する画像形成方法において利用される。
すなわち、好ましい画像形成方法は、像保持体表面に静電潜像を形成する潜像形成工程と、前記像保持体表面に形成された静電潜像をトナーを含む現像剤により現像してトナー像を形成する現像工程と、前記トナー像を被転写体表面に転写する転写工程と、前記被転写体表面に転写されたトナー像を定着する定着工程と、を含み、前記トナーとして、本実施形態の静電荷像現像用トナーを用いる。また、転写工程は、像保持体から被転写体へのトナー像の転写を媒介する中間転写体を用いたものであってもよい。
また、転写後の前記像保持体表面の残留トナーを除去するクリーニング工程を更に有していてもよい。
前記静電潜像形成工程は、像保持体(感光体)上に静電潜像を形成する工程である。
前記現像工程は、現像剤保持体上の現像剤層により前記静電潜像を現像してトナー画像を形成する工程である。前記現像剤層としては、本実施形態の静電荷像現像剤に含まれるトナーを含んでいれば特に制限はない。
前記転写工程は、前記トナー画像を被転写体上に転写する工程である。また、転写工程における被転写体としては、中間転写体や紙等の被記録媒体が例示できる。
前記定着工程では、例えば、加熱ローラの温度を一定温度に設定した加熱ローラ定着器により、転写紙上に転写したトナー像を定着して複写画像を形成する方式が挙げられる。
前記クリーニング工程は、像保持体上に残留する静電荷像現像剤を除去する工程である。
被転写体としては、中間転写体や紙等の被記録媒体を使用することができる。
被記録媒体としては、例えば、電子写真方式の複写機、プリンター等に使用される紙、OHPシート等が挙げられ、例えば、普通紙の表面を樹脂等でコーティングしたコート紙、印刷用のアート紙等を好適に使用することができる。
本実施形態の画像形成装置は、本実施形態の静電荷像現像剤を用いた画像形成装置である。本実施形態の画像形成装置について説明する。
本実施形態の画像形成装置は、像保持体と、前記像保持体を帯電させる帯電手段と、帯電した前記像保持体を露光して前記像保持体表面に静電潜像を形成させる露光手段と、トナーにより前記静電潜像を現像してトナー像を形成させる現像手段と、前記トナー像を前記像保持体から被転写体表面に転写する転写手段と、前記被転写体表面に転写されたトナー像を定着する定着手段と、を有し、前記トナーを含む現像剤が本実施形態の静電荷像現像剤であることが好ましい。
なお、本実施形態の画像形成装置は、上記のような像保持体と、帯電手段と、露光手段と、現像手段と、転写手段と、定着手段とを少なくとも含むものであれば特に限定はされないが、その他必要に応じて、クリーニング手段や除電手段等を含んでいてもよい。
前記転写手段では、中間転写体を用いて2回以上の転写を行ってもよい。また、転写手段における被転写体としては、中間転写体や紙等の被記録媒体が例示できる。
また、本実施形態の画像形成装置においては、像保持体上に残留する静電荷像現像剤を除去するクリーニング手段を備えることが好ましい。
クリーニング手段としては、例えば、クリーニングブレード、クリーニングブラシなどが挙げられるが、クリーニングブレードが好ましい。
以下、本実施形態の画像形成装置の一例を示すが、これに限定されるわけではない。なお、図に示す主用部を説明し、その他はその説明を省略する。
同図において、本実施形態の画像形成装置は、定められた方向に回転する像保持体としての感光体ドラム20を有し、この感光体ドラム20の周囲には、感光体ドラム20を帯電する帯電装置21と、この感光体ドラム20上に静電潜像Zを形成する潜像形成装置としての例えば露光装置22と、感光体ドラム20上に形成された静電潜像Zを可視像化する現像装置30と、感光体ドラム20上で可視像化されたトナー像を被転写体である記録紙28に転写する転写装置24と、感光体ドラム20上の残留トナーを清掃するクリーニング装置25とを順次配設したものである。
ここで、電荷注入ロール34の回転方向については選定して差し支えないが、トナーの供給性及び電荷注入特性を考慮すると、電荷注入ロール34としては、現像ロール33との対向部にて同方向でかつ周速差(例えば1.5倍以上)をもって回転し、電荷注入ロール34と現像ロール33とに挟まれる領域にトナー40を挟み、摺擦しながら電荷を注入する態様が好ましい。
作像プロセスが開始されると、まず、感光体ドラム20表面が帯電装置21により帯電され、露光装置22が帯電された感光体ドラム20上に静電潜像Zを書き込み、現像装置30が前記静電潜像Zをトナー像として可視像化する。しかる後、感光体ドラム20上のトナー像は転写部位へと搬送され、転写装置24が被転写体である記録紙28に感光体ドラム20上のトナー像を静電的に転写する。なお、感光体ドラム20上の残留トナーはクリーニング装置25にて清掃される。この後、不図示の定着装置によって記録紙28上のトナー像が定着され、画像が得られる。
本実施形態の現像剤カートリッジは、前記本実施形態の静電荷像現像剤を含む静電荷像現像剤を含有するものであればよく、特に制限はない。現像剤カートリッジは、例えば、現像手段を備えた画像形成装置に着脱され、この現像手段に供給されるための現像剤として、前記本実施形態の静電荷像現像剤が収納されているものである。
また、現像剤カートリッジは、トナー及びキャリアを収納するカートリッジであってもよく、トナーを単独で収納するカートリッジとキャリアを単独で収納するカートリッジとを別体としたものでもよい。
本実施形態のプロセスカートリッジは、画像形成装置に脱着されることが好ましい。
また、本実施形態のプロセスカートリッジは、その他必要に応じて、除電手段等、その他の部材を含んでもよい。
プロセスカートリッジとしては、公知の構成を採用してもよく、例えば、特開2008−209489号公報、及び、特開2008−233736号公報等が参照される。
図3は、本実施形態のプロセスカートリッジの一例を示す概略構成図である。本実施形態のプロセスカートリッジは、前述の本実施形態に用いられるトナーを収容すると共に、該トナーを保持して搬送するトナー保持体を備えることを特徴としている。
なお、図3において符号300は被転写体を表す。
<フェライト及びキャリアの粒径>
芯材であるフェライト粒子及びキャリアの体積平均粒径は、レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置(LS Particle Size Analyzer:LS13 320、BECKMAN COULTER社製)を用いて測定された値をいう。得られた粒度分布を分割された粒度範囲(チャンネル)に対し、小粒径側から体積累積分布を引いて、累積50%となる粒径を体積平均粒径D50vとする。
トナー粒子の体積平均粒径の測定法としては、分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムの5質量%水溶液2ml中に、測定試料を0.5〜50mg加え、これを前記電解液100〜150ml中に添加した。この測定試料を懸濁させた電解液を超音波分散器で約1分間分散処理を行い、前記コールターマルチサイザーII型(ベックマンーコールター社製)により、アパーチャー径が100μmのアパーチャーを用いて、粒径が2.0〜60μmの範囲の粒子の粒度分布を測定する。測定する粒子数は50,000とする。
得られた粒度分布を分割された粒度範囲(チャンネル)に対し、小粒径側から体積累積分布を引いて、累積50%となる粒径を体積平均粒径D50vとする。
表面粗さRy(最大高さ)と表面粗さSm(凹凸の平均間隔)の測定方法は、キャリア50個について、超深度カラー3D形状測定顕微鏡(VK−9500、(株)キーエンス製)を用い、倍率3,000倍で表面を観察して求める方法とした。
最大高さRyは、粗さ曲線を求め、その平均線の方向に基準長さだけ抜き取り、この抜き取り部分の平均線から最も高い山頂までの高さYpと最も低い谷底までの深さYvとの和(Yp+Yv)を求めることで最大高さRyを得る。Ry値を求める際の基準長さは、10μmであり、カットオフ値は、0.08mmである。Sm(凹凸の平均間隔)は、粗さ曲線を求め、該粗さ曲線が平均線と交差する交点から求めた山谷−周期の間隔の平均値を求める。Sm(凹凸の平均間隔)を求める際の基準長さは、10μmであり、カットオフ値は、0.08mmである。これら表面粗さの測定は、JIS B 0601(1994年度版)に準じて行った。
<顔料粒子1>
市販のパール顔料(商品名:日本光研工業(株)製 MM−100R)1,000gをイソプロピルアルコール4,000gに分散し、2mm系のガラスビーズ2,000g加え、20rpmの回転速度で60分、ボールミルにより破砕した。得られた粉砕物を、200μmメッシュでろ過し、ガラスビーズを取り除いた後、ろ過、乾燥し、粉砕物を取り出した。
25μmメッシュで篩分した後、日鉄鉱業(株)製EJ−15にて、分級点を0.5μm、3.0μmとし、中粉を回収した。このときの風量を10m3/minとした。EJ−15による処理を、短径と長径の数平均比が0.5になるまで繰り返した。上記操作により顔料粒子1を得た。
メタノール500部に上記顔料粒子1を154部(アルミ分として100部)加え、60℃で1.5時間撹拌した。その後、スラリーにアンモニアを加えスラリーのpH値を8.0に調整した。次に、pH調整したスラリーにテトラエトキシシラン15部を加え、更に60℃で5時間撹拌した。その後、スラリーをろ過し、得られた被覆された光輝性顔料を含むスラリーを110℃で3時間乾燥し、シリカで被覆された顔料粒子1を得た。
シリカで被覆された顔料粒子1に対し、ミネラルスピリット500部を加えて撹拌し、窒素ガスを流入しながら、温度を80℃に昇温した。次いで、アクリル酸0.5部、エポキシ化ポリブタジエン9.8部、トリメチロールプロパントリアクリレート12.2部、ジビニルベンゼン4.4部、及びアゾビスイソブチロニトリル1.8部を添加し、80℃で5時間重合した。その後、スラリーをろ過し、得られた被覆された光輝性顔料を含むスラリーを150℃で3時間乾燥した。このようにして、第一の被覆層及び第二の被覆層を有する顔料粒子1を得た。
以下、第一の被覆層及び第二の被覆層を有する顔料粒子1を、顔料粒子1として使用した。
市販のアルミ顔料(旭化成ケミカルズ(株)製、CR9800RM)を分級し、短径と長径の比が0.5の顔料粒子2を得た。
25μmメッシュで篩分した後、日鉄鉱業(株)製EJ−15にて、分級点を0.5μm、3.0μmとし、中粉を回収した。このときの風量を12m3/minとした。、EJ−15による処理を、短径と長径の数平均比が0.5になるまで繰り返した。
顔料粒子1を顔料粒子2に変更した以外は、顔料粒子1と同様に、第一の被覆層及び第二の被覆層を有する顔料粒子2を作製し、顔料粒子2として使用した。
分級点を0.4μm、2.9μm、風量を9にする以外は顔料粒子2と同様にして、短径と長径の数平均比が0.05の顔料粒子3を得た。
顔料粒子1を顔料粒子3に変更した以外は、顔料粒子1と同様に、第一の被覆層及び第二の被覆層を有する顔料粒子3を作製し、顔料粒子3として使用した。
分級点を0.6μm、3.2μm、風量を15にする以外は顔料粒子2と同様にして、短径と長径の数平均比が1.0の顔料粒子4を得た。
顔料粒子1を顔料粒子4に変更した以外は、顔料粒子1と同様に、第一の被覆層及び第二の被覆層を有する顔料粒子4を作製し、顔料粒子4として使用した。
分級点を0.8μm、3.8μm、風量を15にする以外は顔料粒子1と同様にして、短径と長径の数平均比が0.09の顔料粒子5を得た。
顔料粒子1を顔料粒子5に変更した以外は、顔料粒子1と同様に、第一の被覆層及び第二の被覆層を有する顔料粒子5を作製し、顔料粒子5として使用した。
<トナー1>
〔顔料分散液1〕
パール顔料:顔料粒子1:100重量部
アニオン性界面活性剤:ネオゲンSC(第一工業製薬(株)製):1.5重量部
イオン交換水:900重量部
上記を混合し、IKA社製ウルトラタラックスにより5分間、更に超音波バスにより10分間分散し、固形分10%の顔料分散液1を得た。
上記顔料粒子1及び、顔料粒子2〜5についての詳細は、表1に記載した。
パラフィンワックス:HNP−9(日本精蝋(株)):19重量部
アニオン性界面活性剤:ネオゲンSC(第一工業製薬(株)):1重量部
イオン交換水:80重量部
上記を耐熱容器中で混合し、90℃に昇温して30分、撹拌を行った。次いで、容器底部より溶融液をゴーリンホモジナイザーへと流通し、5MPaの圧力条件のもと、3パス相当の循環運転を行った後、圧力を35MPaに昇圧し、更に3パス相当の循環運転を行った。こうして出来た乳化液を前記耐熱溶液中で40℃以下になるまで冷却し、離型剤分散液1を得た。堀場製作所製粒度測定器LA−700にて体積平均粒径を測定したところ240nmであった。
−油層−
スチレン(和光純薬工業(株)製):30重量部
アクリル酸n−ブチル(和光純薬工業(株)製):10重量部
β−カルボキシエチルアクリレート(ローディア日華(株)製):1.3重量部
ドデカンチオール(和光純薬工業(株)製):0.4重量部
−水層1−
イオン交換水:17重量部
アニオン性界面活性剤(ダウファックス、ダウケミカル社製):0.4重量部
−水層2−
イオン交換水:40重量部
アニオン性界面活性剤(ダウファックス、ダウケミカル社製):0.05重量部
ペルオキソ二硫酸アンモニウム(和光純薬工業(株)製):0.4重量部
上記の油層成分と水層1の成分をフラスコに入れて撹拌混合し単量体乳化分散液とした。反応容器に上記水層2の成分を投入し、容器内を窒素で十分に置換し、撹拌をしながらオイルバスで反応系内が75℃になるまで加熱した。反応容器内に上記の単量体乳化分散液を3時間かけて徐々に滴下し、乳化重合を行った。滴下終了後更に75℃で重合を継続し、3時間後に重合を終了させた。
得られた樹脂微粒子は、レーザー回析式粒度分布測定装置LA−700(株)堀場製作所製)で樹脂微粒子の体積平均粒径D50vを測定したところ250nmであり、示差走査熱量計(DSC−50、(株)島津製作所製)を用いて昇温速度10℃/分で樹脂のガラス転移点を測定したところ53℃であり、分子量測定器(HLC−8020東ソー(株)製)を用い、THFを溶媒として数平均分子量(ポリスチレン換算)を測定したところ13,000であった。これにより体積平均粒径250nm、固形分42%、ガラス転移点52℃、数平均分子量Mnが13,000の樹脂分散液1を得た。
樹脂分散液1:200重量部
顔料分散液1:100重量部
離型剤分散液1:40重量部
ポリ塩化アルミニウム:0.4重量部
上記の成分をステンレス製フラスコ中でIKE社製のウルトラタラックスを用い十分に混合、分散した後、加熱用オイルバスでフラスコを撹拌しながら52℃まで加熱した。このときの撹拌回転数は500rpmであった。(回転数1)52℃で80分保持した後、ここに上記と同じ樹脂微粒子分散液を緩やかに60重量部追加した。
その後、撹拌を600rpmに上げ(回転数2)、濃度0.5mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を用いて系内のpHを8.0 に調整した後、ステンレス製フラスコを密閉し、撹拌軸のシールを磁力シールして撹拌を継続しながら3℃/1分(昇温1)で97℃まで加熱して3時間保持した。反応終了後、降温速度を1℃/分で冷却し、ろ過、イオン交換水で十分に洗浄した後、ヌッチェ式吸引ろ過により固液分離を行った。これを更に40℃のイオン交換水3L を用いて再分散し、15分間300rpmで撹拌・洗浄した。この洗浄操作を更に5回繰り返し、ろ液のpHが6.54、電気伝導度6.5μS/cmとなったところで、ヌッチェ式吸引ろ過によりNo.5A ろ紙を用いて固液分離を行った。次いで真空乾燥を12時間継続してトナー母粒子1を得た。
トナー母粒子1の体積平均粒径D50v をコールターカウンターで測定したところ14μmであった。短径と長径の数平均比(b/a)は0.4であった。
顔料粒子1を顔料粒子2に変更した以外はトナー1と同様にしてトナー2を得た。
顔料粒子1を顔料粒子3に変更した以外はトナー1と同様にしてトナー3を得た。
顔料粒子1を顔料粒子4に変更した以外はトナー1と同様にしてトナー4を得た。
顔料粒子1を顔料粒子2に変更し、回転数2を500rpmに、昇温1を0.5℃/分に変更した以外はトナー1と同様にしてにしてトナー5を得た。
トナー1の製造において、顔料粒子1を顔料粒子4に変更し、回転数2を650rpmに、昇温1を3.5℃/分に変更した以外はトナー1と同様にしてトナー6を得た。
〔着色剤分散液1〕
シアン顔料:銅フタロシアニンB15:3(大日精化工業(株)製):50重量部
アニオン性界面活性剤:ネオゲンSC(第一工業製薬(株)):5重量部
イオン交換水:200重量部
上記を混合し、IKA社製ウルトラタラックスにより5分間、更に超音波バスにより10分間分散し、固形分21%の着色剤分散液1を得た。
〔トナー母粒子7〕
樹脂分散液1:150重量部
着色剤分散液:30重量部
離型剤分散液1:40重量部
ポリ塩化アルミニウム:0.4重量部
トナー母粒子1をトナー母粒子7に変更した以外はトナー1と同様にしてトナー7を得た。
トナー1の顔料粒子1を顔料粒子5に変更し、回転数2を700rpmに、昇温1を4℃/1分に、97℃を98℃、保持時間を3.5時間に変更した以外は同様にしてトナー8を得た。
〔コート液1〕
シクロヘキシルアクリレート樹脂(重量平均分子量5万):36重量部
カーボンブラック VXC72(キャボット):4重量部
トルエン:250重量部
イソプロピルアルコール:50重量部
上記成分とガラスビーズ(粒径:1mm、トルエンと同量)とを関西ペイント(株)製サンドミルに投入し、回転速度1,200rpmで30分間撹拌し固形分11%のコート液1を調製した。
Fe2O3を1,318重量部、Mn(OH)2を586重量部、MgOHを96重量部を混合し、更に全体の0.5重量%の酸化チタンを加え、混合した後、800℃の温度で3時間、仮焼成を行った。次に、仮焼成物に、ポリビニールアルコールを6.6重量部加え、ポリカルボン酸を0.2重量部、水とメディア径1mmのジルコニアビーズと共に、サンドミルで解砕、分散を行った。湿式分散粒径が1.5μmになるまで行い、次に、スプレードライヤーで乾燥粒径が38μmになるように造粒、乾燥させた。更に、窒素と酸素の混合気体で、酸素分圧2%の混合雰囲気のもと、電気炉で1,450℃、4時間の条件で焼成を行った。得られた粒子を解砕工程、磁力選別工程を経た後、追加で800℃の温度で4時間加熱した後、分級工程を経て、体積平均粒径(D50)35μmのフェライト粒子1を得た。フェライト粒子1の表面粗さSmは3.5、最大高さRyは0.4であった。
焼成温度を1,500℃に、追加加熱温度を900℃に変更した以外は、フェライト粒子1と同様にして、フェライト粒子2を得た。フェライト粒子2の体積平均粒径(D50)は35μm、表面粗さSmは2.5、最大高さRyは0.3であった。
酸化チタンを入れず、焼成温度を1,400℃に変更した以外は、フェライト粒子1と同様にして、フェライト粒子3を得た。フェライト粒子3の体積平均粒径(D50)は35μm、表面粗さSmは1.0、最大高さRyは0.3であった。
酸化チタンを入れず、仮焼成温度を750℃、湿式分散径を5μm、焼成温度を1,400℃、酸素分圧を5%に追加加熱を行わない以外は、フェライト粒子1と同様にして、フェライト粒子4を得た。フェライト粒子4の体積平均粒径(D50)は35μm、表面粗さSmは3.0、最大高さRyは0.3であった。
仮焼成温度を900℃、湿式分散粒径を3μm、焼成温度を1,500℃、酸素分圧を1.8%、追加加熱温度を1,000℃にした以外は、フェライト粒子1と同様にして、フェライト粒子5を得た。フェライト粒子5の体積平均粒径(D50)は35μm、表面粗さSmは2.8、最大高さRyは0.6であった。
真空脱気型5Lニーダーにフェライト粒子1を2,000g入れ、更にコート液1を550gを入れ、撹拌しながら、60℃にて−200mmHgまで減圧し15分混合した後、昇温/減圧させ94℃/−720mHgで30分間撹拌乾燥させ、コート粒子を得た。次に75μmメッシュの篩分網で篩分を行い、キャリア1を得た。
フェライト粒子1をフェライト粒子2に変更した以外は、キャリア1と同様にして、キャリア2を得た。
フェライト粒子1をフェライト粒子3に変更した以外は、キャリア1と同様にして、キャリア3を得た。
コート液を730gに変更した以外は、キャリア1と同様にして、キャリア4を得た。
コート液を230gに変更した以外は、キャリア1と同様にして、キャリア5を得た。
フェライト粒子1をフェライト粒子4に変更し、コート液1の量を640gに変更した以外は、キャリア1と同様にして、キャリア6を得た。
フェライト粒子1をフェライト粒子5に変更し、コート液1の量を640gに変更した以外は、キャリア1と同様にして、キャリア7を得た。
フェライト粒子1をフェライト粒子4に変更した以外は、キャリア1と同様にして、キャリア8を得た。
フェライト粒子1をフェライト粒子5に変更し、コート液1の量を640gに変更した以外は、キャリア1と同様にして、キャリア9を得た。
<現像剤1>
キャリア1を500g、トナー1を30g、Vブレンダーに入れ、20分の混合を行った。得られた混合物を現像剤1とした。
キャリア1及びトナー1を、表5に記載のキャリアとトナーに変更した以外は、現像剤1と同様にして、現像剤2〜18を得た。
20cm四方のベタ印刷を100枚、連続印刷を行った後、プロセススピードを半分に落とし、同様に100枚の印刷を行った。最後の印刷物の印刷面を観察し、以下の評価基準に従って評価した。
評価基準(画像のムラ判定/目視)
5:表面に画像ムラなし
4:5倍に拡大すると画像ムラあり
3:目視で少しの画像ムラあり
2:目視で画像ムラがはっきりわかる
1:明らかに画像にムラがある
Claims (8)
- トナー母粒子を含有する静電荷像現像用トナー、及び、
キャリアを含み、
前記トナー母粒子の断面における長径aと短径bの数平均比(b/a)が0.1〜0.7であり、
前記キャリアの流動度が24〜28秒/50gであることを特徴とする
静電荷像現像剤。 - 前記キャリアがフェライト粒子を含み、前記フェライト粒子の流動度が26〜29秒/50gである、請求項1に記載の静電荷像現像剤。
- 前記フェライト粒子の表面粗さSmが1〜5μmであり、最大高さRyが0.2〜0.7μmである、請求項2に記載の静電荷像現像剤。
- 前記トナーが、長径と短径の数平均比(短径/長径)が0.1〜0.7の光輝性顔料を含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の静電荷像現像剤。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の静電荷像現像剤を収容する、現像剤カートリッジ。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の静電荷像現像剤を収容し、かつ前記静電荷像現像剤を保持して搬送する現像剤保持体を備える、プロセスカートリッジ。
- 像保持体と、
前記像保持体を帯電させる帯電手段と、
帯電した前記像保持体を露光して前記像保持体表面に静電潜像を形成させる露光手段と、
トナーを含む現像剤により前記静電潜像を現像してトナー像を形成させる現像手段と、
前記トナー像を前記像保持体から被転写体表面に転写する転写手段と、
前記被転写体表面に転写されたトナー像を定着する定着手段と、を有し、
前記現像剤が請求項1〜4のいずれか1項に記載の静電荷像現像剤である、
画像形成装置。 - 像保持体表面に静電潜像を形成する潜像形成工程と、
前記像保持体表面に形成された静電潜像をトナーを含む現像剤により現像してトナー像を形成する現像工程と、
前記トナー像を被転写体表面に転写する転写工程と、
前記被転写体表面に転写されたトナー像を定着する定着工程と、を含み、
前記現像剤として請求項1〜4のいずれか1項に記載の静電荷像現像剤を用いる、
画像形成方法。
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