JP2016224365A - 静電荷像現像用トナー、静電荷像現像剤、トナーカートリッジ、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
【課題】定着部材に対する定着画像の剥離性と、高温高湿環境下で高密度画像を形成し続けた後に低密度画像を形成したときにおけるクリーニング不良に起因する筋状の画像欠陥の抑制と、を両立しやすい静電荷像現像用トナーを提供すること。【解決手段】ポリエステル樹脂を含む結着樹脂と離型剤とスチレン(メタ)アクリル樹脂とを含有し、トナー粒子中で前記スチレン(メタ)アクリル樹脂が個数平均径300nm以上800nm以下のドメインを形成しているトナー粒子と、前記ドメインの個数平均径が無機粒子の個数平均粒径の1.5倍以上10倍以下となる前記無機粒子と、を含む静電荷像現像用トナーである。【選択図】なし
Description
本発明は、静電荷像現像用トナー、静電荷像現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成装置、及び画像形成方法に関する。
電子写真法などにより、静電荷像を経て画像情報を可視化する方法は、現在様々な分野で利用されている。電子写真法においては、帯電および露光工程により像保持体(感光体)表面に画像情報を静電荷像として形成し、トナーを含む現像剤を用いて、感光体表面にトナー像を現像し、このトナー像を、用紙などの記録媒体に転写する転写工程、さらに、トナー像を記録媒体表面に定着させる定着工程を経て画像として可視化される。
例えば、特許文献1には、「着色剤、2種類以上の樹脂及び離型剤を含有する静電荷像現像用カラートナーにおいて、前記2種類以上の樹脂と離型剤が互いに非相溶で、該2種以上の樹脂が海島状の相分離構造を有し、該相分離構造は一種以上の樹脂からなる連続相の海状樹脂(A)に一種以上の樹脂からなる島状樹脂(B)が分散され、該島状樹脂の中に実質的に離型剤が内包されており、樹脂(A)がTHF不溶解成分を含有せず、重量平均分子量が10000〜90000であり、少なくとも無機微粒子及び/あるいは樹脂微粒子を1種以上外添しており、外添剤遊離率が0.1個数%以上5個数%以下となる元素が1種以上存在することを特徴とする静電荷像現像用カラートナー」が開示されている。
特許文献2には、「2種類以上の結着樹脂及び帯電制御樹脂、ワックスを含有する静電荷像現像用トナーであって、それらの成分がお互いに非相溶で海島状の相分離構造を取り、連続相である海状の結着樹脂Aに島状に他の結着樹脂B及び帯電制御樹脂が分散し、島状の結着樹脂Bの中に実質的にワックスが内包されており、トナー表面に少なくとも疎水化処理された外添剤が外添されていることを特徴とする静電荷像現像用トナー」が開示されている。
特許文献3には、「母体粒子と無機微粒子を含む外添剤とからなるトナーにおいて、該母体粒子は、少なくとも第1の樹脂からなる結着樹脂と着色剤とを含む核粒子の表面近傍に、第2の樹脂からなる微粒子が半埋没状に存在して海島構造を形成しており、該微粒子は内部に第3の樹脂からなる極微粒子を複数個含有していることを特徴とする静電荷像現像用トナー」が開示されている。
本発明の課題は、ポリエステル樹脂と離型剤とスチレン(メタ)アクリル樹脂とを含有しトナー粒子中で前記スチレン(メタ)アクリル樹脂が個数平均径300nm以上800nm以下のドメインを形成しているトナー粒子と、ドメインの個数平均径が無機粒子の個数平均粒径の1.5倍未満又は10倍を超える無機粒子と、からなる場合に比べ、定着部材に対する定着画像の剥離性と、高温高湿環境下で高密度画像を形成し続けた後に低密度画像を形成したときにおけるクリーニング不良に起因する筋状の画像欠陥の抑制と、を両立する静電荷像現像用トナーを提供することである。
上記課題は、以下の手段により解決される。
請求項1に係る発明は、
ポリエステル樹脂を含む結着樹脂と離型剤とスチレン(メタ)アクリル樹脂とを含有し、トナー粒子中で前記スチレン(メタ)アクリル樹脂が個数平均径300nm以上800nm以下のドメインを形成しているトナー粒子と、前記ドメインの個数平均径が無機粒子の個数平均粒径の1.5倍以上10倍以下となる前記無機粒子と、を含む静電荷像現像用トナー。
ポリエステル樹脂を含む結着樹脂と離型剤とスチレン(メタ)アクリル樹脂とを含有し、トナー粒子中で前記スチレン(メタ)アクリル樹脂が個数平均径300nm以上800nm以下のドメインを形成しているトナー粒子と、前記ドメインの個数平均径が無機粒子の個数平均粒径の1.5倍以上10倍以下となる前記無機粒子と、を含む静電荷像現像用トナー。
請求項2に係る発明は、
前記無機粒子の個数平均粒径が80nm以上200nm以下である請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
前記無機粒子の個数平均粒径が80nm以上200nm以下である請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
請求項3に係る発明は、
請求項1又は請求項2に記載の静電荷像現像用トナーを含む静電荷像現像剤。
請求項1又は請求項2に記載の静電荷像現像用トナーを含む静電荷像現像剤。
請求項4に係る発明は、
請求項1又は請求項2に記載の静電荷像現像用トナーを収容し、
画像形成装置に着脱されるトナーカートリッジ。
請求項1又は請求項2に記載の静電荷像現像用トナーを収容し、
画像形成装置に着脱されるトナーカートリッジ。
請求項5に係る発明は、
請求項3に記載の静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段を備え、
画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジ。
請求項3に記載の静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段を備え、
画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジ。
請求項6に係る発明は、
像保持体と、
前記像保持体の表面を帯電する帯電手段と、
帯電した前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、
請求項3に記載の静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、前記像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段と、
前記像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、
前記像保持体の表面をクリーニングするクリーニングブレードを有するクリーニング手段と、
前記記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着手段と、
を備える画像形成装置。
像保持体と、
前記像保持体の表面を帯電する帯電手段と、
帯電した前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、
請求項3に記載の静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、前記像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段と、
前記像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、
前記像保持体の表面をクリーニングするクリーニングブレードを有するクリーニング手段と、
前記記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着手段と、
を備える画像形成装置。
請求項7に係る発明は、
帯電した前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成工程と、
請求項3に記載の静電荷像現像剤により、前記像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像工程と、
前記像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写工程と、
前記像保持体の表面をクリーニングブレードによりクリーニングするクリーニング工程と、
前記記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着工程と、
を有する画像形成方法。
帯電した前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成工程と、
請求項3に記載の静電荷像現像剤により、前記像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像工程と、
前記像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写工程と、
前記像保持体の表面をクリーニングブレードによりクリーニングするクリーニング工程と、
前記記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着工程と、
を有する画像形成方法。
請求項1に係る発明によれば、ポリエステル樹脂と離型剤とスチレン(メタ)アクリル樹脂とを含有しトナー粒子中で前記スチレン(メタ)アクリル樹脂が個数平均径300nm以上800nm以下のドメインを形成しているトナー粒子と、ドメインの個数平均径が無機粒子の個数平均粒径の1.5倍未満又は10倍を超える無機粒子と、からなる場合に比べ、定着部材に対する定着画像の剥離性と、高温高湿環境下で高密度画像を形成し続けた後に低密度画像を形成したときにおけるクリーニング不良に起因する筋状の画像欠陥の抑制と、を両立する静電荷像現像用トナーが提供される。
請求項2に係る発明によれば、ポリエステル樹脂と離型剤とスチレン(メタ)アクリル樹脂とを含有しトナー粒子中で前記スチレン(メタ)アクリル樹脂が個数平均径300nm以上800nm以下のドメインを形成しているトナー粒子と、ドメインの個数平均径が無機粒子の個数平均粒径の1.5倍未満又は10倍を超える無機粒子であり、かつ、個数平均粒径が80nm未満又は200nmを超える無機粒子と、からなる場合に比べ、高温高湿環境下で高密度画像を形成し続けた後に低密度画像を形成したときにおけるクリーニング不良に起因する筋状の画像欠陥が抑制された静電荷像現像用トナーが提供される。
請求項3、4、5、6、又は7に係る発明によれば、ポリエステル樹脂と離型剤とスチレン(メタ)アクリル樹脂とを含有しトナー粒子中で前記スチレン(メタ)アクリル樹脂が個数平均径300nm以上800nm以下のドメインを形成しているトナー粒子と、ドメインの個数平均径が無機粒子の個数平均粒径の1.5倍未満又は10倍を超える無機粒子と、からなる静電荷像現像用トナーを適用した場合に比べ、定着部材に対する定着画像の剥離性と、高温高湿環境下で高密度画像を形成し続けた後に低密度画像を形成したときにおけるクリーニング不良に起因する筋状の画像欠陥の抑制と、を両立する静電荷像現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成装置、又は画像形成方法が提供される。
以下、本発明の一例である実施形態について詳細に説明する。
<静電荷像現像用トナー>
本実施形態に係る静電荷像現像用トナー(以下、「トナー」と称する)は、ポリエステル樹脂を含む結着樹脂と離型剤とスチレン(メタ)アクリル樹脂とを含有し、トナー粒子中で前記スチレン(メタ)アクリル樹脂が個数平均径300nm以上800nm以下のドメインを形成しているトナー粒子と、前記ドメインの個数平均径が無機粒子の個数平均粒径の1.5倍以上10倍以下となる前記無機粒子と、を含む。つまり、前記無機粒子は、前記ドメインの個数平均径が無機粒子の個数平均粒径の1.5倍以上10倍以下となる無機粒子である。
本実施形態に係る静電荷像現像用トナー(以下、「トナー」と称する)は、ポリエステル樹脂を含む結着樹脂と離型剤とスチレン(メタ)アクリル樹脂とを含有し、トナー粒子中で前記スチレン(メタ)アクリル樹脂が個数平均径300nm以上800nm以下のドメインを形成しているトナー粒子と、前記ドメインの個数平均径が無機粒子の個数平均粒径の1.5倍以上10倍以下となる前記無機粒子と、を含む。つまり、前記無機粒子は、前記ドメインの個数平均径が無機粒子の個数平均粒径の1.5倍以上10倍以下となる無機粒子である。
ここで、トナー粒子中でスチレン(メタ)アクリル樹脂がドメインを形成しているとは、結着樹脂を海部、スチレン(メタ)アクリル樹脂を島部とする、海島構造が形成されている状態を言う。スチレン(メタ)アクリル樹脂のドメインとはつまり、海島構造の島部である。
本実施形態に係るトナーは、上記構成により、定着部材に対する定着画像の剥離性と、高温高湿(例えば、温度28℃、湿度85%)環境下で高密度画像(例えば画像密度90%以上の画像)を形成し続けた後(例えば100000枚以上の高密度画像を連続で形成した後)に低密度画像(例えば画像密度5%以下の画像)を形成したときにおけるクリーニング不良に起因する筋状の画像欠陥の抑制と、を両立する。その理由は定かではないが、以下に示す理由によるものと推察される。
ポリエステル樹脂である結着樹脂と離型剤とをトナー粒子に含有させると、ポリエステル樹脂が柔らかいため定着ロール等の定着部材からの定着画像の剥離性が低下する場合がある。一方で、さらにスチレン(メタ)アクリル樹脂をトナー粒子に混合した場合、ポリエステル樹脂とスチレン(メタ)アクリル樹脂の相溶性が低いためスチレン(メタ)アクリル樹脂がドメインとなり、トナー粒子中で結着樹脂を海部、スチレン(メタ)アクリル樹脂を島部とする、海島構造を形成する。さらに、スチレン(メタ)アクリル樹脂と離型剤とは親和性が高いため、トナー粒子内部において互いのドメインが近づきやすい。これにより、島部となるスチレン(メタ)アクリル樹脂のドメイン部のまわりに離型剤が配置されるため、離型剤の分散性が向上する。ゆえに定着ロール等の定着部材からの定着画像の剥離性が改善し、定着性が良化される。
一方で、スチレン(メタ)アクリル樹脂のドメイン径が300nm以下の場合、離型剤が複数のスチレン(メタ)アクリル樹脂のドメイン(以下、「スチレン(メタ)アクリルドメイン」ともいう)を内包し、トナー内部でスチレン(メタ)アクリルドメインの凝集体が形成されてしまうことがある。これにより見掛け上のスチレン(メタ)アクリルドメインの径が大きくなり離型剤の分散が向上しにくい。また、スチレン(メタ)アクリルドメインの径が800nm以上の場合、スチレン(メタ)アクリルドメインに付着する離型剤のドメインの径も大きくなり、離型剤の分散が向上しにくい。以上より、スチレン(メタ)アクリルドメインの個数平均径は300nm以上800nm以下である事が好ましい。
しかし、上記構成を有する剥離性に優れたトナー(スチレン(メタ)アクリルドメインの個数平均径が300nm以上800nm以下のトナー)を高温高湿環境下にて高密度画像を長時間流した後、低密度画像を形成した際に、筋状の画像欠陥が発生することがある。
具体的には、クリーニングブレード部(像保持体とクリーニングブレードとの接触領域)でトナー粒子が強い応力を受けた際、結着樹脂とスチレン(メタ)アクリル樹脂との境界部でトナー粒子が割れ、スチレン(メタ)アクリルドメインが粒子として遊離する。この遊離したスチレン(メタ)アクリル樹脂の粒子(以下、「遊離スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子」ともいう)がクリーニングブレード部で滞留すると、外添ダム(トナーから遊離した外添剤がクリーニングブレード部に堆積して形成されたダム)が崩壊され、外添ダムによって抑制されていた外添剤すり抜けによって帯電部材の汚染が生じる場合がある。
すなわち、高温高湿環境下で高密度画像を形成し続けることにより、クリーニングブレード部に滞留する遊離スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子が増加して外添ダムが崩壊しやすくなる。外添ダムが崩壊すると、外添剤がクリーニングブレード部をすり抜け、像保持体への固着(フィルミング)や帯電部材の汚染等が起こり、その状態で低密度画像を形成すると筋状の画像欠陥が発生しやすくなる。
具体的には、クリーニングブレード部(像保持体とクリーニングブレードとの接触領域)でトナー粒子が強い応力を受けた際、結着樹脂とスチレン(メタ)アクリル樹脂との境界部でトナー粒子が割れ、スチレン(メタ)アクリルドメインが粒子として遊離する。この遊離したスチレン(メタ)アクリル樹脂の粒子(以下、「遊離スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子」ともいう)がクリーニングブレード部で滞留すると、外添ダム(トナーから遊離した外添剤がクリーニングブレード部に堆積して形成されたダム)が崩壊され、外添ダムによって抑制されていた外添剤すり抜けによって帯電部材の汚染が生じる場合がある。
すなわち、高温高湿環境下で高密度画像を形成し続けることにより、クリーニングブレード部に滞留する遊離スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子が増加して外添ダムが崩壊しやすくなる。外添ダムが崩壊すると、外添剤がクリーニングブレード部をすり抜け、像保持体への固着(フィルミング)や帯電部材の汚染等が起こり、その状態で低密度画像を形成すると筋状の画像欠陥が発生しやすくなる。
これに対して、外添剤として、スチレン(メタ)アクリルドメインの個数平均径が無機粒子の個数平均粒径の1.5倍以上10倍以下となる前記無機粒子を用いると、外添ダム崩壊による外添剤すり抜けが抑制される。以下、スチレン(メタ)アクリルドメインの個数平均径が無機粒子の個数平均粒径の1.5倍以上10倍以下となる前記無機粒子を「特定無機粒子」と称する場合がある。
なお、スチレン(メタ)アクリルドメインの個数平均径が前記無機粒子の個数平均粒径の1.5倍以上10倍以下であると、遊離スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子の個数平均粒径も同様に、前記無機粒子の個数平均粒径の1.5倍以上10倍以下となる。
なお、スチレン(メタ)アクリルドメインの個数平均径が前記無機粒子の個数平均粒径の1.5倍以上10倍以下であると、遊離スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子の個数平均粒径も同様に、前記無機粒子の個数平均粒径の1.5倍以上10倍以下となる。
クリーニングブレード部でトナー粒子が強い応力を受けた際に、個数平均粒径が300nm以上800nm以下に制御された遊離スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子が、遊離した外添剤である無機粒子と粒子径分級したクリーニングダムを形成する。すなわち、クリーニングダムは粒子径分級されており、粒径が小さい粒子からブレードニップ先端(クリーニングブレード部のうち、像保持体とクリーニングブレードとの接触点に近い領域)より充填されている。
この際、遊離スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子と相溶性の高い離型剤が遊離スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子の表面に付着しており、遊離スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子との非静電的付着力が上昇している。そのため、特に遊離スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子の粒径と無機粒子の粒径との比が上記範囲であると、前記無機粒子が遊離スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子に外添されやすくなる。そして、無機粒子が遊離スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子に外添されることで、前記遊離スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子の流動性が良化し、遊離スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子はクリーニングブレード部での滞留が抑制される。これにより、外添ダム崩壊による外添剤すり抜けを抑制し、高温高湿環境下での色筋の発生が抑制される。
この際、遊離スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子と相溶性の高い離型剤が遊離スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子の表面に付着しており、遊離スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子との非静電的付着力が上昇している。そのため、特に遊離スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子の粒径と無機粒子の粒径との比が上記範囲であると、前記無機粒子が遊離スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子に外添されやすくなる。そして、無機粒子が遊離スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子に外添されることで、前記遊離スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子の流動性が良化し、遊離スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子はクリーニングブレード部での滞留が抑制される。これにより、外添ダム崩壊による外添剤すり抜けを抑制し、高温高湿環境下での色筋の発生が抑制される。
なお、スチレン(メタ)アクリルドメインの個数平均径が無機粒子の個数平均粒径の10倍以上であると、無機粒子が相対的に小さすぎるため、無機粒子が遊離スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子に埋まってブレードニップ先端に供給されにくくなる。そのため、粒子径分級された外添ダムが形成されにくく、クリーニング性が低下する。
また、スチレン(メタ)アクリルドメインの個数平均径が無機粒子の個数平均粒径の1.5倍以下であると、遊離スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子と無機粒子との粒径差が小さすぎるため、粒子径分級された外添ダムが形成されにくく、クリーニング性が低下する。
以上のことから、本実施形態では、前記剥離性と、前記筋状の画像欠陥の抑制と、を両立すると推測される。
また、スチレン(メタ)アクリルドメインの個数平均径が無機粒子の個数平均粒径の1.5倍以下であると、遊離スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子と無機粒子との粒径差が小さすぎるため、粒子径分級された外添ダムが形成されにくく、クリーニング性が低下する。
以上のことから、本実施形態では、前記剥離性と、前記筋状の画像欠陥の抑制と、を両立すると推測される。
なお、スチレン(メタ)アクリルドメインの個数平均径は、剥離性向上とクリーニング不良に起因する筋状の画像欠陥の抑制とを両立する観点から、320nm以上700nm以下が好ましく、350nm以上600nm以下がより好ましい。
また、スチレン(メタ)アクリルドメインの個数平均径は、剥離性向上とクリーニング不良に起因する筋状の画像欠陥の抑制とを両立する観点から、前記無機粒子(特定無機粒子)の個数平均粒径の2倍以上9倍以下であることが好ましく、3倍以上8倍以下であることがより好ましい。
また、スチレン(メタ)アクリルドメインの個数平均径は、剥離性向上とクリーニング不良に起因する筋状の画像欠陥の抑制とを両立する観点から、前記無機粒子(特定無機粒子)の個数平均粒径の2倍以上9倍以下であることが好ましく、3倍以上8倍以下であることがより好ましい。
本実施形態では、特定無機粒子の個数平均粒径が80nm以上200nm以下であることが好ましい。
特定無機粒子の個数平均粒径を80nm以上200nm以下にすると、安定した外添ダムが形成されやすく、前記筋状の画像欠陥がさらに抑制される。特定無機粒子の個数平均粒径を80nm以上にすると、80nm未満である場合に比べて無機粒子がトナー粒子から遊離しやすく、かつ、像保持体から転写されにくくなる。このため、クリーニングブレード部への無機粒子の供給量が確保され、安定した外添ダムが形成されやすくなる。また特定無機粒子の個数平均粒径を200nm以下にすると、200nmより大きい場合に比べ、無機粒子のクリーニングブレード部でのすり抜けが抑えられ、安定した外添ダムが形成されやすくなる。
なお、特定無機粒子の個数平均粒径は、90nm以上180nm以下であることがより好ましく、100nm以上140nm以下であることがさらに好ましい。
以下、スチレン(メタ)アクリルドメインの個数平均径及び無機粒子の個数平均粒径の測定方法を説明する。
特定無機粒子の個数平均粒径を80nm以上200nm以下にすると、安定した外添ダムが形成されやすく、前記筋状の画像欠陥がさらに抑制される。特定無機粒子の個数平均粒径を80nm以上にすると、80nm未満である場合に比べて無機粒子がトナー粒子から遊離しやすく、かつ、像保持体から転写されにくくなる。このため、クリーニングブレード部への無機粒子の供給量が確保され、安定した外添ダムが形成されやすくなる。また特定無機粒子の個数平均粒径を200nm以下にすると、200nmより大きい場合に比べ、無機粒子のクリーニングブレード部でのすり抜けが抑えられ、安定した外添ダムが形成されやすくなる。
なお、特定無機粒子の個数平均粒径は、90nm以上180nm以下であることがより好ましく、100nm以上140nm以下であることがさらに好ましい。
以下、スチレン(メタ)アクリルドメインの個数平均径及び無機粒子の個数平均粒径の測定方法を説明する。
ドメインの個数平均径測定用試料の調製及び観察は、以下の方法により行う。
トナーをエポキシ樹脂に混合して包埋し、エポキシ樹脂を固化する。得られた固化物を、ウルトラミクロトーム装置(Leica社製UltracutUCT)により切断し、厚さ80nm以上130nm以下の薄片試料を作製する。次に、得られた薄片試料を30℃のデシケータ内で四酸化ルテニウムにより3時間染色する。
そして、超高分解能電界放出形走査電子顕微鏡(FE−SEM。日立ハイテクノロジーズ社製S−4800)にて、染色された薄片試料のSEM画像を得る。離型剤、スチレン(メタ)アクリル樹脂、ポリエステル樹脂の順で四酸化ルテニウムに染色され易いので、染色度合いに起因する濃淡で、各成分が識別される。試料の状態などにより濃淡が判別しにくい場合は、染色時間を調整する。
なお、トナー粒子の断面において、着色剤のドメインは、離型剤のドメイン及びスチレン(メタ)アクリル樹脂のドメインよりも小さいので、大きさによって区別される。
トナーをエポキシ樹脂に混合して包埋し、エポキシ樹脂を固化する。得られた固化物を、ウルトラミクロトーム装置(Leica社製UltracutUCT)により切断し、厚さ80nm以上130nm以下の薄片試料を作製する。次に、得られた薄片試料を30℃のデシケータ内で四酸化ルテニウムにより3時間染色する。
そして、超高分解能電界放出形走査電子顕微鏡(FE−SEM。日立ハイテクノロジーズ社製S−4800)にて、染色された薄片試料のSEM画像を得る。離型剤、スチレン(メタ)アクリル樹脂、ポリエステル樹脂の順で四酸化ルテニウムに染色され易いので、染色度合いに起因する濃淡で、各成分が識別される。試料の状態などにより濃淡が判別しにくい場合は、染色時間を調整する。
なお、トナー粒子の断面において、着色剤のドメインは、離型剤のドメイン及びスチレン(メタ)アクリル樹脂のドメインよりも小さいので、大きさによって区別される。
また、スチレン(メタ)アクリルドメインの個数平均径は以下の方法により測定される。
前記SEM画像において、最大長がトナー粒子の体積平均粒径の85%以上であるトナー粒子断面を30個選択し、染色されたスチレン(メタ)アクリルドメインを合計100個観察する。ドメインそれぞれの最大長を測定し、該最大長をドメインの直径とみなし、その算術平均(個数平均)をドメインの個数平均径とする。
最大長がトナー粒子の体積平均粒径の85%以上のトナー粒子断面を選択する理由は、トナーは立体であり、SEM画像は断面であるため、端部を切断する場合があり、端部の断面はトナー粒子内部におけるドメインを反映しないためである。
前記SEM画像において、最大長がトナー粒子の体積平均粒径の85%以上であるトナー粒子断面を30個選択し、染色されたスチレン(メタ)アクリルドメインを合計100個観察する。ドメインそれぞれの最大長を測定し、該最大長をドメインの直径とみなし、その算術平均(個数平均)をドメインの個数平均径とする。
最大長がトナー粒子の体積平均粒径の85%以上のトナー粒子断面を選択する理由は、トナーは立体であり、SEM画像は断面であるため、端部を切断する場合があり、端部の断面はトナー粒子内部におけるドメインを反映しないためである。
なお、スチレン(メタ)アクリルドメインの個数平均径は、例えば、トナー粒子を凝集合一で製造し、製造の際に使用するスチレン(メタ)アクリル樹脂粒子分散液に含まれる樹脂粒子の個数平均粒径を調整すること;個数平均粒径の異なるスチレン(メタ)アクリル樹脂粒子分散液を複数用意し、それを組み合せて使用すること;等によって制御しうる。
トナーに含まれる無機粒子の個数平均粒径の測定は、以下の方法により行う。
まず、トナーをポリオキシエチレン(10)オクチルフェニルエーテル0.2質量%の水溶液に10質量%となるように分散させ、30℃以下の温度を保ちながら、超音波ホモジナイザー(US−300T、(株)日本精機製作所)などにより超音波振動(周波数20kHz, 出力30W)を60分作用させることでトナー粒子と外添剤とを分離する。その後、ろ過処理及び洗浄処理により無機粒子のみを取り出す。
まず、トナーをポリオキシエチレン(10)オクチルフェニルエーテル0.2質量%の水溶液に10質量%となるように分散させ、30℃以下の温度を保ちながら、超音波ホモジナイザー(US−300T、(株)日本精機製作所)などにより超音波振動(周波数20kHz, 出力30W)を60分作用させることでトナー粒子と外添剤とを分離する。その後、ろ過処理及び洗浄処理により無機粒子のみを取り出す。
取り出された無機粒子について、レーザ回折式粒度分布測定装置(例えば、ベックマン・コールター社製、LS13 320)を用いて粒度分布を測定し、粒度分布の各ピークについて個数平均粒径を求める。すなわち、粒度分布が複数のピークを有している場合、複数種の無機粒子が併用されているとみなし、それぞれのピークについて解析することで、複数種の無機粒子それぞれについて個数平均粒径を算出する。個数平均粒径の算出は、分割された粒度範囲(チャンネル)に対し、各ピークの小粒径側から個数について累積分布を引き、各ピークの全粒子に対して累積50%となる粒径を、対応する無機粒子の個数平均粒径とする。
以下、本実施形態に係るトナーの詳細について説明する。
本実施形態に係るトナーは、トナー粒子と、特定無機粒子と、を含んで構成され、必要に応じてその他の成分を含んでもよい。
(トナー粒子)
トナー粒子は、ポリエステル樹脂を含む結着樹脂と、離型剤と、スチレン(メタ)アクリル樹脂と、を含む。トナー粒子は、必要に応じて、着色剤等のその他の内添剤を含んでもよい。
トナー粒子は、例えば、ポリエステル樹脂を含む結着樹脂に、離型剤及びスチレン(メタ)アクリル樹脂が分散された海島構造を有している。
トナー粒子は、ポリエステル樹脂を含む結着樹脂と、離型剤と、スチレン(メタ)アクリル樹脂と、を含む。トナー粒子は、必要に応じて、着色剤等のその他の内添剤を含んでもよい。
トナー粒子は、例えば、ポリエステル樹脂を含む結着樹脂に、離型剤及びスチレン(メタ)アクリル樹脂が分散された海島構造を有している。
−結着樹脂−
結着樹脂としては、ポリエステル樹脂が定着性の観点から適用される。全結着樹脂に対するポリエステル樹脂の割合は、例えば、85質量%以上がよく、好ましくは95質量%以上、より好ましくは100質量%である。
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。
結着樹脂としては、ポリエステル樹脂が定着性の観点から適用される。全結着樹脂に対するポリエステル樹脂の割合は、例えば、85質量%以上がよく、好ましくは95質量%以上、より好ましくは100質量%である。
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、例えば、脂肪族ジオール(例えばエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール等)、脂環式ジオール(例えばシクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、水添ビスフェノールA等)、芳香族ジオール(例えばビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物等)が挙げられる。これらの中でも、多価アルコールとしては、例えば、芳香族ジオール、脂環式ジオールが好ましく、より好ましくは芳香族ジオールである。
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。
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。
ポリエステル樹脂のガラス転移温度(Tg)は、50℃以上80℃以下が好ましく、50℃以上65℃以下がより好ましい。
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 7121−1987「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。
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 7121−1987「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重量平均分子量(Mw)は、5000以上1000000以下が好ましく、7000以上500000以下がより好ましい。
ポリエステル樹脂の数平均分子量(Mn)は、2000以上100000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、測定装置として東ソー製GPC・HLC−8120GPCを用い、東ソー製カラム・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。
ポリエステル樹脂の数平均分子量(Mn)は、2000以上100000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、測定装置として東ソー製GPC・HLC−8120GPCを用い、東ソー製カラム・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。
ポリエステル樹脂は、周知の製造方法により得られる。具体的には、例えば、重合温度を180℃以上230℃以下とし、必要に応じて反応系内を減圧にし、縮合の際に発生する水やアルコールを除去しながら反応させる方法により得られる。
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。
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90質量%以下が好ましく、50質量%以上88質量%以下がより好ましく、60質量%以上85質量%以下がさらに好ましい。
結着樹脂は、ポリエステル樹脂と共に、他の結着樹脂を併用してもよい。
他の結着樹脂としては、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(例えば、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(但し、スチレン(メタ)アクリル樹脂は除く)が挙げられる。
他の結着樹脂としては、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。
これらの他の結着樹脂は、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。
他の結着樹脂としては、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(例えば、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(但し、スチレン(メタ)アクリル樹脂は除く)が挙げられる。
他の結着樹脂としては、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。
これらの他の結着樹脂は、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。
−スチレン(メタ)アクリル樹脂−
スチレン(メタ)アクリル樹脂は、スチレン骨格を有する単量体と(メタ)アクリル酸骨格を有する単量体(アクリロイルオキシ基を有する単量体)とを少なくとも共重合した共重合体である。「(メタ)アクリル」とは、「アクリル酸」及び「メタクリル酸」のいずれをも含む表現である。すなわち、「スチレン(メタ)アクリル樹脂」とは、スチレンアクリル樹脂及びスチレンメタクリル樹脂の少なくとも一方を意味する。
スチレン(メタ)アクリル樹脂は、スチレン骨格を有する単量体と(メタ)アクリル酸骨格を有する単量体(アクリロイルオキシ基を有する単量体)とを少なくとも共重合した共重合体である。「(メタ)アクリル」とは、「アクリル酸」及び「メタクリル酸」のいずれをも含む表現である。すなわち、「スチレン(メタ)アクリル樹脂」とは、スチレンアクリル樹脂及びスチレンメタクリル樹脂の少なくとも一方を意味する。
スチレン骨格を有する単量体(以下、「スチレン系単量体」と称する)としては、例えば、スチレン、アルキル置換スチレン(例えば、α−メチルスチレン、2−メチルスチレン、3−メチルスチレン、4−メチルスチレン、2−エチルスチレン、3−エチルスチレン、4−エチルスチレン等)、ハロゲン置換スチレン(例えば、2−クロロスチレン、3−クロロスチレン、4−クロロスチレン等)、ビニルナフタレン等が挙げられる。スチレン系単量体は、1種単独で使用してもよいし、2種以上併用してもよい。
これらの中で、スチレン系単量体としては、反応し易さ、反応の制御の容易さ、さらに入手性の点で、スチレンが好ましい。
これらの中で、スチレン系単量体としては、反応し易さ、反応の制御の容易さ、さらに入手性の点で、スチレンが好ましい。
(メタ)アクリル骨格を有する単量体(以下、「(メタ)アクリル系単量体」と称する)としては、例えば、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸エステルが挙げられる。(メタ)アクリル酸エステルとしては、例えば、(メタ)アクリル酸アルキルエステル(例えば、(メタ)アクリル酸n−メチル、(メタ)アクリル酸n−エチル、(メタ)アクリル酸n−プロピル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸n−ペンチル、アクリル酸n−ヘキシル、(メタ)アクリル酸n−ヘプチル、(メタ)アクリル酸n−オクチル、(メタ)アクリル酸n−デシル、(メタ)アクリル酸n−ドデシル、(メタ)アクリル酸n−ラウリル、(メタ)アクリル酸n−テトラデシル、(メタ)アクリル酸n−ヘキサデシル、(メタ)アクリル酸n−オクタデシル、(メタ)アクリル酸イソプロピル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸t−ブチル、(メタ)アクリル酸イソペンチル、(メタ)アクリル酸アミル、(メタ)アクリル酸ネオペンチル、(メタ)アクリル酸イソヘキシル、(メタ)アクリル酸イソヘプチル、(メタ)アクリル酸イソオクチル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸t−ブチルシクロヘキシル等)、(メタ)アクリル酸アリールエステル(例えば、(メタ)アクリル酸フェニル、(メタ)アクリル酸ビフェニル、(メタ)アクリル酸ジフェニルエチル、(メタ)アクリル酸t−ブチルフェニル、(メタ)アクリル酸ターフェニル等)、(メタ)アクリル酸ジメチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸ジエチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸メトキシエチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸2−カルボキシエチル、(メタ)アクリルアミド等が挙げられる。(メタ)アクリル酸系単量体は、1種単独で使用してもよいし、2種以上併用してもよい。
スチレン系単量体と(メタ)アクリル系単量体との共重合比(質量基準、スチレン系単量体/(メタ)アクリル系単量体)は、例えば85/15乃至70/30であることがよい。
スチレン(メタ)アクリル樹脂は、高温高湿環境下で低密度画像を形成した後、高密度画像を形成した際に波上の帯画像が形成される現象(以下、オーロラ現象とも称する)の発生抑制の点で、架橋構造を有することがよい。架橋構造を有するスチレン(メタ)アクリル樹脂は、例えば、スチレン骨格を有する単量体と(メタ)アクリル酸骨格を有る単量体と架橋性単量体とを少なくとも共重合して、架橋した架橋物が挙げられる。
架橋性単量体としては、例えば、2官能以上の架橋剤が挙げられる。
2官能の架橋剤としては、例えば,ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレン、ジ(メタ)アクリレート化合物(例えば、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、メチレンビス(メタ)アクリルアミド、デカンジオールジアクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート等)、ポリエステル型ジ(メタ)アクリレート、メタクリル酸2−([1’−メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ)エチル等が挙げられる。
多官能の架橋剤としては、トリ(メタ)アクリレート化合物(例えば、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、トリメチロールエタントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート等)、テトラ(メタ)アクリレート化合物(例えば、テトラメチロールメタンテトラ(メタ)アクリレート、オリゴエステル(メタ)アクリレート等)、2,2−ビス(4−メタクリロキシ、ポリエトキシフェニル)プロパン、ジアリルフタレート、トリアリルシアヌレート、トリアリルアソシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、トリアリルトリメリテート、ジアリールクロレンデート等が挙げられる。
2官能の架橋剤としては、例えば,ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレン、ジ(メタ)アクリレート化合物(例えば、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、メチレンビス(メタ)アクリルアミド、デカンジオールジアクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート等)、ポリエステル型ジ(メタ)アクリレート、メタクリル酸2−([1’−メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ)エチル等が挙げられる。
多官能の架橋剤としては、トリ(メタ)アクリレート化合物(例えば、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、トリメチロールエタントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート等)、テトラ(メタ)アクリレート化合物(例えば、テトラメチロールメタンテトラ(メタ)アクリレート、オリゴエステル(メタ)アクリレート等)、2,2−ビス(4−メタクリロキシ、ポリエトキシフェニル)プロパン、ジアリルフタレート、トリアリルシアヌレート、トリアリルアソシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、トリアリルトリメリテート、ジアリールクロレンデート等が挙げられる。
全単量体に対する架橋性単量体の共重合比(質量基準、架橋性単量体/全単量体)は、例えば2/1000乃至30/1000であることがよい。
スチレン(メタ)アクリル樹脂の重量平均分子量は、オーロラ現象の発生抑制の点で、例えば、30000以上200000以下がよく、好ましくは40000以上100000以下、より好ましくは50000以上80000以下である。
スチレン(メタ)アクリル樹脂の重量平均分子量は、ポリエステル樹脂の重量平均分子量と同じ方法により測定された値である。
スチレン(メタ)アクリル樹脂の重量平均分子量は、ポリエステル樹脂の重量平均分子量と同じ方法により測定された値である。
スチレン(メタ)アクリル樹脂の含有量は、トナーの流動性および保管性と、オーロラ現象の発生抑制との両立の点で、例えば、トナー粒子に対して10質量%以上30質量%以下がよく、好ましくは12質量%以上28質量%以下、より好ましくは15質量%以上25質量%以下である。
−離型剤−
離型剤としては、例えば、炭化水素系ワックス;カルナバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス等の天然ワックス;モンタンワックス等の合成又は鉱物・石油系ワックス;脂肪酸エステル、モンタン酸エステル等のエステル系ワックス;などが挙げられる。離型剤は、これに限定されるものではない。
離型剤としては、例えば、炭化水素系ワックス;カルナバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス等の天然ワックス;モンタンワックス等の合成又は鉱物・石油系ワックス;脂肪酸エステル、モンタン酸エステル等のエステル系ワックス;などが挙げられる。離型剤は、これに限定されるものではない。
離型剤としては、剥離性の向上とクリーニング不良に起因する筋状の画像欠陥の抑制との両立の観点から、炭化水素系ワックスがより好ましい。
炭化水素系ワックスは、炭化水素を骨格として有するワックスであり、例えば、フィッシャートロプシュワックス、ポリエチレン系ワックス(ポリエチレン骨格を有するワックス)、ポリプロピレン系ワックス(ポリプロピレン骨格を有するワックス)、パラフィン系ワックス(パラフィン骨格を有するワックス)、マイクロクリスタリンワックス等が挙げられる。
これらの中でも、離型剤としては、剥離性の向上とクリーニング不良に起因する筋状の画像欠陥の抑制との両立の観点から、フィッシャートロプシュワックスが好ましい。
炭化水素系ワックスは、炭化水素を骨格として有するワックスであり、例えば、フィッシャートロプシュワックス、ポリエチレン系ワックス(ポリエチレン骨格を有するワックス)、ポリプロピレン系ワックス(ポリプロピレン骨格を有するワックス)、パラフィン系ワックス(パラフィン骨格を有するワックス)、マイクロクリスタリンワックス等が挙げられる。
これらの中でも、離型剤としては、剥離性の向上とクリーニング不良に起因する筋状の画像欠陥の抑制との両立の観点から、フィッシャートロプシュワックスが好ましい。
離型剤の融解温度は、50℃以上110℃以下が好ましく、60℃以上100℃以下がより好ましい。
なお、融解温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線から、JIS K 7121−1987「プラスチックの転移温度測定方法」の融解温度の求め方に記載の「融解ピーク温度」により求める。
なお、融解温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線から、JIS K 7121−1987「プラスチックの転移温度測定方法」の融解温度の求め方に記載の「融解ピーク温度」により求める。
離型剤の含有量としては、例えば、トナー粒子全体に対して、1質量%以上20質量%以下が好ましく、5質量%以上15質量%以下がより好ましい。
−着色剤−
着色剤としては、例えば、カーボンブラック、クロムイエロー、ハンザイエロー、ベンジジンイエロー、スレンイエロー、キノリンイエロー、ピグメントイエロー、パーマネントオレンジGTR、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、ウオッチヤングレッド、パーマネントレッド、ブリリアントカーミン3B、ブリリアントカーミン6B、デュポンオイルレッド、ピラゾロンレッド、リソールレッド、ローダミンBレーキ、レーキレッドC、ピグメントレッド、ローズベンガル、アニリンブルー、ウルトラマリンブルー、カルコオイルブルー、メチレンブルークロライド、フタロシアニンブルー、ピグメントブルー、フタロシアニングリーン、マラカイトグリーンオキサレートなどの種々の顔料、又は、アクリジン系、キサンテン系、アゾ系、ベンゾキノン系、アジン系、アントラキノン系、チオインジコ系、ジオキサジン系、チアジン系、アゾメチン系、インジコ系、フタロシアニン系、アニリンブラック系、ポリメチン系、トリフェニルメタン系、ジフェニルメタン系、チアゾール系などの各種染料等が挙げられる。
着色剤は、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。
着色剤としては、例えば、カーボンブラック、クロムイエロー、ハンザイエロー、ベンジジンイエロー、スレンイエロー、キノリンイエロー、ピグメントイエロー、パーマネントオレンジGTR、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、ウオッチヤングレッド、パーマネントレッド、ブリリアントカーミン3B、ブリリアントカーミン6B、デュポンオイルレッド、ピラゾロンレッド、リソールレッド、ローダミンBレーキ、レーキレッドC、ピグメントレッド、ローズベンガル、アニリンブルー、ウルトラマリンブルー、カルコオイルブルー、メチレンブルークロライド、フタロシアニンブルー、ピグメントブルー、フタロシアニングリーン、マラカイトグリーンオキサレートなどの種々の顔料、又は、アクリジン系、キサンテン系、アゾ系、ベンゾキノン系、アジン系、アントラキノン系、チオインジコ系、ジオキサジン系、チアジン系、アゾメチン系、インジコ系、フタロシアニン系、アニリンブラック系、ポリメチン系、トリフェニルメタン系、ジフェニルメタン系、チアゾール系などの各種染料等が挙げられる。
着色剤は、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。
着色剤は、必要に応じて表面処理された着色剤を用いてもよく、分散剤と併用してもよい。また、着色剤は、複数種を併用してもよい。
着色剤の含有量としては、例えば、トナー粒子全体に対して、1質量%以上30質量%以下が好ましく、3質量%以上15質量%以下がより好ましい。
−その他の添加剤−
その他の添加剤としては、例えば、磁性体、帯電制御剤、無機粉体等の周知の添加剤が挙げられる。これらの添加剤は、内添剤としてトナー粒子に含まれる。
その他の添加剤としては、例えば、磁性体、帯電制御剤、無機粉体等の周知の添加剤が挙げられる。これらの添加剤は、内添剤としてトナー粒子に含まれる。
−トナー粒子の特性等−
トナー粒子は、単層構造のトナー粒子であってもよいし、芯部(コア粒子)と芯部を被覆する被覆層(シェル層)とで構成された所謂コア・シェル構造のトナー粒子であってもよい。
ここで、コア・シェル構造のトナー粒子は、例えば、結着樹脂とスチレン(メタ)アクリル樹脂と必要に応じて着色剤及び離型剤等のその他添加剤とを含んで構成された芯部と、結着樹脂を含んで構成された被覆層と、で構成されていることがよい。
トナー粒子は、単層構造のトナー粒子であってもよいし、芯部(コア粒子)と芯部を被覆する被覆層(シェル層)とで構成された所謂コア・シェル構造のトナー粒子であってもよい。
ここで、コア・シェル構造のトナー粒子は、例えば、結着樹脂とスチレン(メタ)アクリル樹脂と必要に応じて着色剤及び離型剤等のその他添加剤とを含んで構成された芯部と、結着樹脂を含んで構成された被覆層と、で構成されていることがよい。
トナー粒子の体積平均粒径(D50v)としては、2μm以上10μm以下が好ましく、4μm以上8μm以下がより好ましい。
なお、トナー粒子の各種平均粒径、及び各種粒度分布指標は、コールターマルチサイザーII(ベックマン・コールター社製)を用い、電解液はISOTON−II(ベックマン・コールター社製)を使用して測定される。
測定に際しては、分散剤として、界面活性剤(アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムが好ましい)の5%水溶液2ml中に測定試料を0.5mg以上50mg以下加える。これを電解液100ml以上150ml以下中に添加する。
試料を懸濁した電解液は超音波分散器で1分間分散処理を行い、コールターマルチサイザーIIにより、アパーチャー径として100μmのアパーチャーを用いて2μm以上60μm以下の範囲の粒径の粒子の粒度分布を測定する。なお、サンプリングする粒子数は50000個である。
測定される粒度分布を基にして分割された粒度範囲(チャンネル)に対して体積、数をそれぞれ小径側から累積分布を描いて、累積16%となる粒径を体積粒径D16v、数粒径D16p、累積50%となる粒径を体積平均粒径D50v、累積数平均粒径D50p、累積84%となる粒径を体積粒径D84v、数粒径D84pと定義する。
これらを用いて、体積平均粒度分布指標(GSDv)は(D84v/D16v)1/2、数平均粒度分布指標(GSDp)は(D84p/D16p)1/2として算出される。
測定に際しては、分散剤として、界面活性剤(アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムが好ましい)の5%水溶液2ml中に測定試料を0.5mg以上50mg以下加える。これを電解液100ml以上150ml以下中に添加する。
試料を懸濁した電解液は超音波分散器で1分間分散処理を行い、コールターマルチサイザーIIにより、アパーチャー径として100μmのアパーチャーを用いて2μm以上60μm以下の範囲の粒径の粒子の粒度分布を測定する。なお、サンプリングする粒子数は50000個である。
測定される粒度分布を基にして分割された粒度範囲(チャンネル)に対して体積、数をそれぞれ小径側から累積分布を描いて、累積16%となる粒径を体積粒径D16v、数粒径D16p、累積50%となる粒径を体積平均粒径D50v、累積数平均粒径D50p、累積84%となる粒径を体積粒径D84v、数粒径D84pと定義する。
これらを用いて、体積平均粒度分布指標(GSDv)は(D84v/D16v)1/2、数平均粒度分布指標(GSDp)は(D84p/D16p)1/2として算出される。
トナー粒子の形状係数SF1としては、110以上150以下が好ましく、120以上140以下がより好ましい。
なお、形状係数SF1は、下記式により求められる。
式:SF1=(ML2/A)×(π/4)×100
上記式中、MLはトナーの絶対最大長、Aはトナーの投影面積を各々示す。
具体的には、形状係数SF1は、主に顕微鏡画像又は走査型電子顕微鏡(SEM)画像を画像解析装置を用いて解析することによって数値化され、以下のようにして算出される。すなわち、スライドガラス表面に散布した粒子の光学顕微鏡像をビデオカメラによりルーゼックス画像解析装置に取り込み、100個の粒子の最大長と投影面積を求め、上記式によって計算し、その平均値を求めることにより得られる。
式:SF1=(ML2/A)×(π/4)×100
上記式中、MLはトナーの絶対最大長、Aはトナーの投影面積を各々示す。
具体的には、形状係数SF1は、主に顕微鏡画像又は走査型電子顕微鏡(SEM)画像を画像解析装置を用いて解析することによって数値化され、以下のようにして算出される。すなわち、スライドガラス表面に散布した粒子の光学顕微鏡像をビデオカメラによりルーゼックス画像解析装置に取り込み、100個の粒子の最大長と投影面積を求め、上記式によって計算し、その平均値を求めることにより得られる。
(特定無機粒子)
特定無機粒子は、スチレン(メタ)アクリルドメインの個数平均径と特定無機粒子の個数平均粒径との比が前述の範囲となる無機粒子であれば特に限定されない。
特定無機粒子としては、例えば、SiO2、TiO2、Al2O3、CuO、ZnO、SnO2、CeO2、Fe2O3、MgO、BaO、CaO、K2O、Na2O、ZrO2、CaO・SiO2、K2O・(TiO2)n、Al2O3・2SiO2、CaCO3、MgCO3、BaSO4、MgSO4等が挙げられる。
特定無機粒子は、剥離性の向上とクリーニング不良に起因する筋状の画像欠陥の抑制との両立の観点から、SiO2、TiO2好ましく、SiO2がより好ましい。
特定無機粒子は、スチレン(メタ)アクリルドメインの個数平均径と特定無機粒子の個数平均粒径との比が前述の範囲となる無機粒子であれば特に限定されない。
特定無機粒子としては、例えば、SiO2、TiO2、Al2O3、CuO、ZnO、SnO2、CeO2、Fe2O3、MgO、BaO、CaO、K2O、Na2O、ZrO2、CaO・SiO2、K2O・(TiO2)n、Al2O3・2SiO2、CaCO3、MgCO3、BaSO4、MgSO4等が挙げられる。
特定無機粒子は、剥離性の向上とクリーニング不良に起因する筋状の画像欠陥の抑制との両立の観点から、SiO2、TiO2好ましく、SiO2がより好ましい。
特定無機粒子は、表面に疎水化処理が施されているものであってもよい。疎水化処理は、例えば疎水化処理剤に無機粒子を浸漬する等して行う。疎水化処理剤は特に制限されないが、例えば、シラン系カップリング剤、シリコーンオイル、チタネート系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤等が挙げられる。これらは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。疎水化処理剤の量としては、例えば、無機粒子100質量部に対して、1質量部以上10質量部以下が挙げられる。
特定無機粒子の含有量としては、例えば、トナー粒子の量に対して、0.01質量%以上5質量%以下が好ましく、0.01質量%以上2.0質量%以下がより好ましい。
(その他の外添剤)
本実施形態のトナーは、特定無機粒子以外の外添剤を含んでもよい。その他の外添剤としては、特定無機粒子よりも個数平均粒径の小さな無機粒子、特定無機粒子よりも個数平均粒径の大きな無機粒子、樹脂粒子(ポリスチレン、PMMA、メラミン樹脂等の樹脂粒子)クリーニング活剤(例えば、ステアリン酸亜鉛に代表される高級脂肪酸の金属塩、フッ素系高分子量体の粒子)等を含んでいてもよい。
本実施形態のトナーは、特定無機粒子以外の外添剤を含んでもよい。その他の外添剤としては、特定無機粒子よりも個数平均粒径の小さな無機粒子、特定無機粒子よりも個数平均粒径の大きな無機粒子、樹脂粒子(ポリスチレン、PMMA、メラミン樹脂等の樹脂粒子)クリーニング活剤(例えば、ステアリン酸亜鉛に代表される高級脂肪酸の金属塩、フッ素系高分子量体の粒子)等を含んでいてもよい。
(トナーの製造方法)
本実施形態に係るトナーは、トナー粒子を製造し、該トナー粒子をトナーとしてもよく、該トナー粒子に外添剤を外添してトナーとしてもよい。
本実施形態に係るトナーは、トナー粒子を製造し、該トナー粒子をトナーとしてもよく、該トナー粒子に外添剤を外添してトナーとしてもよい。
トナー粒子は、乾式製法(例えば、混練粉砕法等)、湿式製法(例えば凝集合一法、懸濁重合法、溶解懸濁法等)のいずれにより製造してもよい。トナー粒子の製法は、これらの製法に特に制限はなく、周知の製法が採用される。
これらの中でも、凝集合一法により、トナー粒子を得ることがよい。
これらの中でも、凝集合一法により、トナー粒子を得ることがよい。
具体的には、例えば、トナー粒子を凝集合一法により製造する場合、
ポリエステル樹脂粒子が分散されたポリエステル樹脂粒子分散液を準備する工程(ポリエステル樹脂粒子分散液準備工程)と;
スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子が分散されたスチレン(メタ)アクリル樹脂粒子分散液を準備する工程(スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子分散液準備工程)と;
離型剤粒子が分散された離型剤分散液を準備する工程(離型剤分散液準備工程)と;
前記2つの樹脂粒子分散液と離型剤分散液とを混合した混合分散液中で(必要に応じて着色剤等の他の粒子分散液も混合した分散液中で)、樹脂粒子と離型剤粒子とを(必要に応じて他の粒子をも)凝集させ、第1凝集粒子を形成する工程(第1凝集粒子形成工程)と;
第1凝集粒子が分散された第1凝集粒子分散液と、ポリエステル樹脂粒子分散液と、を混合し、第1凝集粒子の表面にポリエステル樹脂粒子を付着するように凝集して、第2凝集粒子を形成する工程(第2凝集粒子形成工程)と;
第2凝集粒子が分散された第2凝集粒子分散液を加熱し、第2凝集粒子を融合・合一して、トナー粒子を形成する工程(融合・合一工程)と;
を経て、トナー粒子を製造する。
なお、第2凝集粒子形成工程を経ずに、第1凝集粒子が分散された第1凝集粒子分散液を加熱し、第1凝集粒子を融合・合一してトナー粒子を形成する融合・合一工程を経てトナー粒子を製造してもよい。
ポリエステル樹脂粒子が分散されたポリエステル樹脂粒子分散液を準備する工程(ポリエステル樹脂粒子分散液準備工程)と;
スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子が分散されたスチレン(メタ)アクリル樹脂粒子分散液を準備する工程(スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子分散液準備工程)と;
離型剤粒子が分散された離型剤分散液を準備する工程(離型剤分散液準備工程)と;
前記2つの樹脂粒子分散液と離型剤分散液とを混合した混合分散液中で(必要に応じて着色剤等の他の粒子分散液も混合した分散液中で)、樹脂粒子と離型剤粒子とを(必要に応じて他の粒子をも)凝集させ、第1凝集粒子を形成する工程(第1凝集粒子形成工程)と;
第1凝集粒子が分散された第1凝集粒子分散液と、ポリエステル樹脂粒子分散液と、を混合し、第1凝集粒子の表面にポリエステル樹脂粒子を付着するように凝集して、第2凝集粒子を形成する工程(第2凝集粒子形成工程)と;
第2凝集粒子が分散された第2凝集粒子分散液を加熱し、第2凝集粒子を融合・合一して、トナー粒子を形成する工程(融合・合一工程)と;
を経て、トナー粒子を製造する。
なお、第2凝集粒子形成工程を経ずに、第1凝集粒子が分散された第1凝集粒子分散液を加熱し、第1凝集粒子を融合・合一してトナー粒子を形成する融合・合一工程を経てトナー粒子を製造してもよい。
以下、各工程の詳細について説明する。
なお、以下の説明では、着色剤を含むトナー粒子を得る方法について説明するが、着色剤は、必要に応じて用いられるものである。無論、着色剤以外のその他添加剤を用いてもよい。
なお、以下の説明では、着色剤を含むトナー粒子を得る方法について説明するが、着色剤は、必要に応じて用いられるものである。無論、着色剤以外のその他添加剤を用いてもよい。
−樹脂粒子分散液準備工程−
まず、結着樹脂となるポリエステル樹脂粒子が分散された樹脂粒子分散液と共に、スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子が分散されたスチレン(メタ)アクリル樹脂粒分散液、着色剤粒子が分散された着色剤分散液、離型剤粒子が分散された離型剤分散液を準備する。
まず、結着樹脂となるポリエステル樹脂粒子が分散された樹脂粒子分散液と共に、スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子が分散されたスチレン(メタ)アクリル樹脂粒分散液、着色剤粒子が分散された着色剤分散液、離型剤粒子が分散された離型剤分散液を準備する。
ポリエステル樹脂粒子分散液は、例えば、ポリエステル樹脂粒子を界面活性剤により分散媒中に分散させることにより調製する。
ポリエステル樹脂粒子分散液に用いる分散媒としては、例えば水系媒体が挙げられる。
水系媒体としては、例えば、蒸留水、イオン交換水等の水;アルコール類;などが挙げられる。これらは、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
水系媒体としては、例えば、蒸留水、イオン交換水等の水;アルコール類;などが挙げられる。これらは、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
界面活性剤としては、例えば、硫酸エステル塩系、スルホン酸塩系、リン酸エステル系、せっけん系等のアニオン界面活性剤;アミン塩型、4級アンモニウム塩型等のカチオン界面活性剤;ポリエチレングリコール系、アルキルフェノールエチレンオキサイド付加物系、多価アルコール系等の非イオン系界面活性剤等が挙げられる。これらの中でも特に、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤が挙げられる。非イオン系界面活性剤は、アニオン界面活性剤又はカチオン界面活性剤と併用してもよい。
界面活性剤は、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。
界面活性剤は、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。
ポリエステル樹脂粒子を分散媒に分散する方法としては、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、ダイノミル等を用いた一般的な分散方法が挙げられる。ほかに、転相乳化法によって分散媒にポリエステル樹脂粒子を分散させてもよい。転相乳化法とは、分散すべき樹脂を、その樹脂が可溶な疎水性有機溶剤中に溶解せしめ、有機連続相(O相)に塩基を加えて中和したのち、水(W相)を投入することによって、W/OからO/Wへの転相を行い、樹脂を水系媒体中に粒子状に分散する方法である。
ポリエステル樹脂粒子分散液中に分散するポリエステル樹脂粒子の体積平均粒径は、例えば0.01μm以上1μm以下が好ましく、0.08μm以上0.8μm以下がより好ましく、0.1μm以上0.6μm以下が更に好ましい。
ポリエステル樹脂粒子の体積平均粒径は、レーザ回折式粒度分布測定装置(例えば、堀場製作所製、LA−700)の測定によって得られた粒度分布を用い、分割された粒度範囲(チャンネル)に対し、体積について小粒径側から累積分布を描き、全粒子に対して体積50%となる粒径を体積平均粒径D50vとする。なお、他の分散液中の粒子の体積平均粒径も同様に測定される。
ポリエステル樹脂粒子の体積平均粒径は、レーザ回折式粒度分布測定装置(例えば、堀場製作所製、LA−700)の測定によって得られた粒度分布を用い、分割された粒度範囲(チャンネル)に対し、体積について小粒径側から累積分布を描き、全粒子に対して体積50%となる粒径を体積平均粒径D50vとする。なお、他の分散液中の粒子の体積平均粒径も同様に測定される。
ポリエステル樹脂粒子分散液に含まれるポリエステル樹脂粒子の含有量は、5質量%以上50質量%以下が好ましく、10質量%以上40質量%以下がより好ましい。
ポリエステル樹脂粒子分散液と同様にして、スチレン(メタ)アクリル樹脂粒分散液、着色剤分散液、離型剤分散液も調製される。つまり、ポリエステル樹脂粒子分散液における、分散媒、分散方法、粒子の体積平均粒径、及び粒子の含有量は、スチレン(メタ)アクリル樹脂粒分散液、着色剤分散液、離型剤分散液においても同様である。
−第1凝集粒子形成工程−
次に、ポリエステル樹脂粒子分散液と、スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子分散液と、着色剤分散液と、離型剤分散液と、を混合する。
そして、混合分散液中で、ポリエステル樹脂粒子とスチレン(メタ)アクリル樹脂粒子と着色剤粒子と離型剤粒子とをヘテロ凝集させ目的とするトナー粒子の径に近い径を持つ、ポリエステル樹脂粒子とスチレン(メタ)アクリル樹脂粒子と着色剤粒子と離型剤粒子とを含む第1凝集粒子を形成する。
次に、ポリエステル樹脂粒子分散液と、スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子分散液と、着色剤分散液と、離型剤分散液と、を混合する。
そして、混合分散液中で、ポリエステル樹脂粒子とスチレン(メタ)アクリル樹脂粒子と着色剤粒子と離型剤粒子とをヘテロ凝集させ目的とするトナー粒子の径に近い径を持つ、ポリエステル樹脂粒子とスチレン(メタ)アクリル樹脂粒子と着色剤粒子と離型剤粒子とを含む第1凝集粒子を形成する。
具体的には、例えば、混合分散液に凝集剤を添加すると共に、混合分散液のpHを酸性(例えばpH2以上5以下)に調整し、必要に応じて分散安定剤を添加した後、ポリエステル樹脂のガラス転移温度に近い温度(具体的には、例えば、ポリエステル樹脂のガラス転移温度の−30℃以上且つガラス転移温度の−10℃以下)に加熱し、混合分散液に分散された粒子を凝集させて、第1凝集粒子を形成する。
第1凝集粒子形成工程においては、例えば、混合分散液を回転せん断型ホモジナイザーで攪拌下、室温(例えば25℃)で凝集剤を添加し、混合分散液のpHを酸性(例えばpH2以上5以下)に調整し、必要に応じて分散安定剤を添加した後に、加熱を行ってもよい。
第1凝集粒子形成工程においては、例えば、混合分散液を回転せん断型ホモジナイザーで攪拌下、室温(例えば25℃)で凝集剤を添加し、混合分散液のpHを酸性(例えばpH2以上5以下)に調整し、必要に応じて分散安定剤を添加した後に、加熱を行ってもよい。
凝集剤としては、例えば、混合分散液に含まれる界面活性剤と逆極性の界面活性剤、例えば、無機金属塩、2価以上の金属錯体が挙げられる。凝集剤として金属錯体を用いた場合には、凝集剤の使用量が低減され、帯電特性が向上する。
凝集剤と共に、該凝集剤の金属イオンと錯体又は類似の結合を形成する添加剤を用いてもよい。この添加剤としては、キレート剤が好適に用いられる。
凝集剤と共に、該凝集剤の金属イオンと錯体又は類似の結合を形成する添加剤を用いてもよい。この添加剤としては、キレート剤が好適に用いられる。
無機金属塩としては、例えば、塩化カルシウム、硝酸カルシウム、塩化バリウム、塩化マグネシウム、塩化亜鉛、塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム等の金属塩;ポリ塩化アルミニウム、ポリ水酸化アルミニウム、多硫化カルシウム等の無機金属塩重合体;などが挙げられる。
キレート剤としては、水溶性のキレート剤を用いてもよい。キレート剤としては、例えば、酒石酸、クエン酸、グルコン酸等のオキシカルボン酸;イミノ二酢酸(IDA)、ニトリロ三酢酸(NTA)、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)等のアミノカルボン酸;などが挙げられる。
キレート剤の添加量は、例えば、樹脂粒子100質量部に対して0.01質量部以上5.0質量部以下が好ましく、0.1質量部以上3.0質量部未満がより好ましい。
キレート剤としては、水溶性のキレート剤を用いてもよい。キレート剤としては、例えば、酒石酸、クエン酸、グルコン酸等のオキシカルボン酸;イミノ二酢酸(IDA)、ニトリロ三酢酸(NTA)、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)等のアミノカルボン酸;などが挙げられる。
キレート剤の添加量は、例えば、樹脂粒子100質量部に対して0.01質量部以上5.0質量部以下が好ましく、0.1質量部以上3.0質量部未満がより好ましい。
−第2凝集粒子形成工程−
第1凝集粒子が分散された第1凝集粒子分散液を得た後、第1凝集粒子分散液と、ポリエステル樹脂粒子分散液と、をさらに混合する。
なお、必要に応じて離型剤分散液も混合し、第2凝集粒子に離型剤粒子を含ませてもよい。また、ポリエステル樹脂粒子分散液と離型剤分散液とを予め混合しておき、この混合液を第1凝集粒子分散液に混合してもよい。
第1凝集粒子が分散された第1凝集粒子分散液を得た後、第1凝集粒子分散液と、ポリエステル樹脂粒子分散液と、をさらに混合する。
なお、必要に応じて離型剤分散液も混合し、第2凝集粒子に離型剤粒子を含ませてもよい。また、ポリエステル樹脂粒子分散液と離型剤分散液とを予め混合しておき、この混合液を第1凝集粒子分散液に混合してもよい。
そして、第1凝集粒子及びポリエステル樹脂粒子が分散された混合分散液中で、第1凝集粒子の表面にポリエステル樹脂粒子を付着するように凝集して、第2凝集粒子を形成する。
具体的には、例えば、第1凝集粒子形成工程において、第1凝集粒子が目的とする粒径に達したときに、第1凝集粒子分散液に、ポリエステル樹脂粒子が分散された分散液を混合する。次いで、この混合分散液を、ポリエステル樹脂のガラス転移温度以下で加熱し、混合分散液のpHを例えば6.5以上8.5以下程度の範囲に調整し、凝集の進行を停止させる。
これにより、第1凝集粒子の表面にポリエステル樹脂粒子及び離型剤粒子が付着するようにして凝集した第2凝集粒子が得られる。
−融合・合一工程−
次に、第2凝集粒子が分散された第2凝集粒子分散液を、例えば、ポリエステル樹脂のガラス転移温度以上(例えば、ポリエステル樹脂のガラス転移温度より10℃乃至50℃高い温度以上)に加熱して、第2凝集粒子を融合・合一し、トナー粒子を形成する。
次に、第2凝集粒子が分散された第2凝集粒子分散液を、例えば、ポリエステル樹脂のガラス転移温度以上(例えば、ポリエステル樹脂のガラス転移温度より10℃乃至50℃高い温度以上)に加熱して、第2凝集粒子を融合・合一し、トナー粒子を形成する。
以上の工程を経て、トナー粒子が得られる。
融合・合一工程の終了後、溶液中に形成されたトナー粒子に、公知の洗浄工程、固液分離工程、乾燥工程を施し、乾燥した状態のトナー粒子を得る。
洗浄工程は、帯電性の点から、イオン交換水による置換洗浄を充分に施すことがよい。また、固液分離工程は、特に制限はないが、生産性の点から、吸引濾過、加圧濾過等を施すことがよい。また、乾燥工程も特に方法に制限はないが、生産性の点から、凍結乾燥、フラッシュジェット乾燥、流動乾燥、振動型流動乾燥等を施すことがよい。
融合・合一工程の終了後、溶液中に形成されたトナー粒子に、公知の洗浄工程、固液分離工程、乾燥工程を施し、乾燥した状態のトナー粒子を得る。
洗浄工程は、帯電性の点から、イオン交換水による置換洗浄を充分に施すことがよい。また、固液分離工程は、特に制限はないが、生産性の点から、吸引濾過、加圧濾過等を施すことがよい。また、乾燥工程も特に方法に制限はないが、生産性の点から、凍結乾燥、フラッシュジェット乾燥、流動乾燥、振動型流動乾燥等を施すことがよい。
そして、本実施形態に係るトナーは、例えば、得られた乾燥状態のトナー粒子に、外添剤を添加し、混合することにより製造される。混合は、例えばVブレンダー、ヘンシェルミキサー、レーディゲミキサー等によって行うことがよい。更に、必要に応じて、振動師分機、風力師分機等を使ってトナーの粗大粒子を取り除いてもよい。
<静電荷像現像剤>
本実施形態に係る静電荷像現像剤は、本実施形態に係るトナーを少なくとも含むものである。
本実施形態に係る静電荷像現像剤は、本実施形態に係るトナーのみを含む一成分現像剤であってもよいし、当該トナーとキャリアと混合した二成分現像剤であってもよい。
本実施形態に係る静電荷像現像剤は、本実施形態に係るトナーを少なくとも含むものである。
本実施形態に係る静電荷像現像剤は、本実施形態に係るトナーのみを含む一成分現像剤であってもよいし、当該トナーとキャリアと混合した二成分現像剤であってもよい。
キャリアとしては、特に制限はなく、公知のキャリアが挙げられる。キャリアとしては、例えば、磁性粉からなる芯材の表面に被覆樹脂を被覆した被覆キャリア;マトリックス樹脂中に磁性粉が分散・配合された磁性粉分散型キャリア;多孔質の磁性粉に樹脂を含浸させた樹脂含浸型キャリア;等が挙げられる。
なお、磁性粉分散型キャリア及び樹脂含浸型キャリアは、当該キャリアの構成粒子を芯材とし、これに被覆樹脂により被覆したキャリアであってもよい。
なお、磁性粉分散型キャリア及び樹脂含浸型キャリアは、当該キャリアの構成粒子を芯材とし、これに被覆樹脂により被覆したキャリアであってもよい。
磁性粉としては、例えば、鉄、ニッケル、コバルト等の磁性金属、フェライト、マグネタイト等の磁性酸化物等が挙げられる。
被覆樹脂、及びマトリックス樹脂としては、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、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。
なお、被覆樹脂、及びマトリックス樹脂には、導電性粒子等、その他添加剤を含ませてもよい。
導電性粒子としては、金、銀、銅等の金属、カーボンブラック、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、硫酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、チタン酸カリウム等の粒子が挙げられる。
なお、被覆樹脂、及びマトリックス樹脂には、導電性粒子等、その他添加剤を含ませてもよい。
導電性粒子としては、金、銀、銅等の金属、カーボンブラック、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、硫酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、チタン酸カリウム等の粒子が挙げられる。
ここで、芯材の表面に被覆樹脂を被覆するには、被覆樹脂、及び必要に応じて各種添加剤を適当な溶媒に溶解した被覆層形成用溶液により被覆する方法等が挙げられる。溶媒としては、特に限定されるものではなく、使用する被覆樹脂、塗布適性等を勘案して選択すればよい。
具体的な樹脂被覆方法としては、芯材を被覆層形成用溶液中に浸漬する浸漬法、被覆層形成用溶液を芯材表面に噴霧するスプレー法、芯材を流動エアーにより浮遊させた状態で被覆層形成用溶液を噴霧する流動床法、ニーダーコーター中でキャリアの芯材と被覆層形成用溶液とを混合し、溶剤を除去するニーダーコーター法等が挙げられる。
具体的な樹脂被覆方法としては、芯材を被覆層形成用溶液中に浸漬する浸漬法、被覆層形成用溶液を芯材表面に噴霧するスプレー法、芯材を流動エアーにより浮遊させた状態で被覆層形成用溶液を噴霧する流動床法、ニーダーコーター中でキャリアの芯材と被覆層形成用溶液とを混合し、溶剤を除去するニーダーコーター法等が挙げられる。
二成分現像剤における、トナーとキャリアとの混合比(質量比)は、トナー:キャリア=1:100乃至30:100が好ましく、3:100乃至20:100がより好ましい。
<画像形成装置/画像形成方法>
本実施形態に係る画像形成装置/画像形成方法について説明する。
本実施形態に係る画像形成装置は、像保持体と、像保持体の表面を帯電する帯電手段と、帯電した像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、静電荷像現像剤を収容し、静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段と、像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、像保持体の表面をクリーニングするクリーニングブレードを有するクリーニング手段と、記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着手段と、を備える。そして、静電荷像現像剤として、本実施形態に係る静電荷像現像剤が適用される。
本実施形態に係る画像形成装置/画像形成方法について説明する。
本実施形態に係る画像形成装置は、像保持体と、像保持体の表面を帯電する帯電手段と、帯電した像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、静電荷像現像剤を収容し、静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段と、像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、像保持体の表面をクリーニングするクリーニングブレードを有するクリーニング手段と、記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着手段と、を備える。そして、静電荷像現像剤として、本実施形態に係る静電荷像現像剤が適用される。
本実施形態に係る画像形成装置では、像保持体の表面を帯電する帯電工程と、帯電した像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成工程と、本実施形態に係る静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像工程と、像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写工程と、像保持体の表面をクリーニングブレードによりクリーニングするクリーニング工程と、記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着工程と、を有する画像形成方法(本実施形態に係る画像形成方法)が実施される。
本実施形態に係る画像形成装置は、像保持体の表面に形成されたトナー画像を直接記録媒体に転写する直接転写方式の装置;像保持体の表面に形成されたトナー画像を中間転写体の表面に一次転写し、中間転写体の表面に転写されたトナー画像を記録媒体の表面に二次転写する中間転写方式の装置;トナー画像の転写後、帯電前に像保持体の表面に除電光を照射して除電する除電手段を備える装置等の周知の画像形成装置が適用される。
中間転写方式の装置の場合、転写手段は、例えば、表面にトナー画像が転写される中間転写体と、像保持体の表面に形成されたトナー画像を中間転写体の表面に一次転写する一次転写手段と、中間転写体の表面に転写されたトナー画像を記録媒体の表面に二次転写する二次転写手段と、を有する構成が適用される。
中間転写方式の装置の場合、転写手段は、例えば、表面にトナー画像が転写される中間転写体と、像保持体の表面に形成されたトナー画像を中間転写体の表面に一次転写する一次転写手段と、中間転写体の表面に転写されたトナー画像を記録媒体の表面に二次転写する二次転写手段と、を有する構成が適用される。
なお、本実施形態に係る画像形成装置において、例えば、現像手段を含む部分が、画像形成装置に対して脱着されるカートリッジ構造(プロセスカートリッジ)であってもよい。プロセスカートリッジとしては、例えば、本実施形態に係る静電荷像現像剤を収容した現像手段を備えるプロセスカートリッジが好適に用いられる。
以下、本実施形態に係る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、図に示す主要部を説明し、その他はその説明を省略する。
図1は、本実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。
図1に示す画像形成装置は、色分解された画像データに基づくイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色の画像を出力する電子写真方式の第1乃至第4の画像形成ユニット10Y、10M、10C、10K(画像形成手段)を備えている。これらの画像形成ユニット(以下、単に「ユニット」と称する場合がある)10Y、10M、10C、10Kは、水平方向に互いに予め定められた距離離間して並設されている。なお、これらユニット10Y、10M、10C、10Kは、画像形成装置に対して脱着するプロセスカートリッジであってもよい。
図1に示す画像形成装置は、色分解された画像データに基づくイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色の画像を出力する電子写真方式の第1乃至第4の画像形成ユニット10Y、10M、10C、10K(画像形成手段)を備えている。これらの画像形成ユニット(以下、単に「ユニット」と称する場合がある)10Y、10M、10C、10Kは、水平方向に互いに予め定められた距離離間して並設されている。なお、これらユニット10Y、10M、10C、10Kは、画像形成装置に対して脱着するプロセスカートリッジであってもよい。
各ユニット10Y、10M、10C、10Kの図面における上方には、各ユニットを通して中間転写体としての中間転写ベルト20が延設されている。中間転写ベルト20は、図における左から右方向に互いに離間して配置された駆動ロール22及び中間転写ベルト20内面に接する支持ロール24に巻きつけて設けられ、第1のユニット10Yから第4のユニット10Kに向う方向に走行されるようになっている。なお、支持ロール24は、図示しないバネ等により駆動ロール22から離れる方向に力が加えられており、両者に巻きつけられた中間転写ベルト20に張力が与えられている。また、中間転写ベルト20の像保持体側面には、駆動ロール22と対向して中間転写体クリーニング装置30が備えられている。
また、各ユニット10Y、10M、10C、10Kの現像装置(現像手段)4Y、4M、4C、4Kのそれぞれには、トナーカートリッジ8Y、8M、8C、8Kに収められたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの4色のトナーを含むトナーの供給がなされる。
また、各ユニット10Y、10M、10C、10Kの現像装置(現像手段)4Y、4M、4C、4Kのそれぞれには、トナーカートリッジ8Y、8M、8C、8Kに収められたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの4色のトナーを含むトナーの供給がなされる。
第1乃至第4のユニット10Y、10M、10C、10Kは、同等の構成を有しているため、ここでは中間転写ベルト走行方向の上流側に配設されたイエロー画像を形成する第1のユニット10Yについて代表して説明する。なお、第1のユニット10Yと同等の部分に、イエロー(Y)の代わりに、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)を付した参照符号を付すことにより、第2乃至第4のユニット10M、10C、10Kの説明を省略する。
第1のユニット10Yは、像保持体として作用する感光体1Yを有している。感光体1Yの周囲には、感光体1Yの表面を予め定められた電位に帯電させる帯電ロール(帯電手段の一例)2Y、帯電された表面を色分解された画像信号に基づくレーザ光線3Yによって露光して静電荷像を形成する露光装置(静電荷像形成手段の一例)3、静電荷像に帯電したトナーを供給して静電荷像を現像する現像装置(現像手段の一例)4Y、現像したトナー画像を中間転写ベルト20上に転写する一次転写ロール5Y(一次転写手段の一例)、及び一次転写後に感光体1Yの表面に残存するトナーを除去するクリーニングブレード6Y−1を有する感光体クリーニング装置(クリーニング手段の一例)6Yが順に配置されている。
なお、一次転写ロール5Yは、中間転写ベルト20の内側に配置され、感光体1Yに対向した位置に設けられている。更に、各一次転写ロール5Y、5M、5C、5Kには、一次転写バイアスを印加するバイアス電源(図示せず)がそれぞれ接続されている。各バイアス電源は、図示しない制御部による制御によって、各一次転写ロールに印加する転写バイアスを可変する。
なお、一次転写ロール5Yは、中間転写ベルト20の内側に配置され、感光体1Yに対向した位置に設けられている。更に、各一次転写ロール5Y、5M、5C、5Kには、一次転写バイアスを印加するバイアス電源(図示せず)がそれぞれ接続されている。各バイアス電源は、図示しない制御部による制御によって、各一次転写ロールに印加する転写バイアスを可変する。
以下、第1ユニット10Yにおいてイエロー画像を形成する動作について説明する。
まず、動作に先立って、帯電ロール2Yによって感光体1Yの表面が−600V乃至−800Vの電位に帯電される。
感光体1Yは、導電性(例えば20℃における体積抵抗率:1×10−6Ωcm以下)の基体上に感光層を積層して形成されている。この感光層は、通常は高抵抗(一般の樹脂の抵抗)であるが、レーザ光線3Yが照射されると、レーザ光線が照射された部分の比抵抗が変化する性質を持っている。そこで、帯電した感光体1Yの表面に、図示しない制御部から送られてくるイエロー用の画像データに従って、露光装置3を介してレーザ光線3Yを出力する。レーザ光線3Yは、感光体1Yの表面の感光層に照射され、それにより、イエロー画像パターンの静電荷像が感光体1Yの表面に形成される。
まず、動作に先立って、帯電ロール2Yによって感光体1Yの表面が−600V乃至−800Vの電位に帯電される。
感光体1Yは、導電性(例えば20℃における体積抵抗率:1×10−6Ωcm以下)の基体上に感光層を積層して形成されている。この感光層は、通常は高抵抗(一般の樹脂の抵抗)であるが、レーザ光線3Yが照射されると、レーザ光線が照射された部分の比抵抗が変化する性質を持っている。そこで、帯電した感光体1Yの表面に、図示しない制御部から送られてくるイエロー用の画像データに従って、露光装置3を介してレーザ光線3Yを出力する。レーザ光線3Yは、感光体1Yの表面の感光層に照射され、それにより、イエロー画像パターンの静電荷像が感光体1Yの表面に形成される。
静電荷像とは、帯電によって感光体1Yの表面に形成される像であり、レーザ光線3Yによって、感光層の被照射部分の比抵抗が低下し、感光体1Yの表面の帯電した電荷が流れ、一方、レーザ光線3Yが照射されなかった部分の電荷が残留することによって形成される、いわゆるネガ潜像である。
感光体1Y上に形成された静電荷像は、感光体1Yの走行に従って予め定められた現像位置まで回転される。そして、この現像位置で、感光体1Y上の静電荷像が、現像装置4Yによってトナー画像として可視像(現像像)化される。
感光体1Y上に形成された静電荷像は、感光体1Yの走行に従って予め定められた現像位置まで回転される。そして、この現像位置で、感光体1Y上の静電荷像が、現像装置4Yによってトナー画像として可視像(現像像)化される。
現像装置4Y内には、例えば、少なくともイエロートナーとキャリアとを含む静電荷像現像剤が収容されている。イエロートナーは、現像装置4Yの内部で攪拌されることで摩擦帯電し、感光体1Y上に帯電した帯電荷と同極性(負極性)の電荷を有して現像剤ロール(現像剤保持体の一例)上に保持されている。そして感光体1Yの表面が現像装置4Yを通過していくことにより、感光体1Y表面上の除電された潜像部にイエロートナーが静電的に付着し、潜像がイエロートナーによって現像される。イエローのトナー画像が形成された感光体1Yは、引続き予め定められた速度で走行され、感光体1Y上に現像されたトナー画像が予め定められた一次転写位置へ搬送される。
感光体1Y上のイエロートナー画像が一次転写へ搬送されると、一次転写ロール5Yに一次転写バイアスが印加され、感光体1Yから一次転写ロール5Yに向う静電気力がトナー画像に作用され、感光体1Y上のトナー画像が中間転写ベルト20上に転写される。このとき印加される転写バイアスは、トナーの極性(−)と逆極性の(+)極性であり、例えば第1ユニット10Yでは制御部に(図示せず)よって+10μAに制御されている。
一方、感光体1Y上に残留したトナーは感光体クリーニング装置6Yのクリーニングブレード6Y−1で除去されて回収される。
一方、感光体1Y上に残留したトナーは感光体クリーニング装置6Yのクリーニングブレード6Y−1で除去されて回収される。
また、第2のユニット10M以降の一次転写ロール5M、5C、5Kに印加される一次転写バイアスも、第1のユニットに準じて制御されている。
こうして、第1のユニット10Yにてイエロートナー画像の転写された中間転写ベルト20は、第2乃至第4のユニット10M、10C、10Kを通して順次搬送され、各色のトナー画像が重ねられて多重転写される。
こうして、第1のユニット10Yにてイエロートナー画像の転写された中間転写ベルト20は、第2乃至第4のユニット10M、10C、10Kを通して順次搬送され、各色のトナー画像が重ねられて多重転写される。
第1乃至第4のユニットを通して4色のトナー画像が多重転写された中間転写ベルト20は、中間転写ベルト20と中間転写ベルト内面に接する支持ロール24と中間転写ベルト20の像保持面側に配置された二次転写ロール(二次転写手段の一例)26とから構成された二次転写部へと至る。一方、記録紙(記録媒体の一例)Pが供給機構を介して二次転写ロール26と中間転写ベルト20とが接触した隙間に予め定められたタイミングで給紙され、二次転写バイアスが支持ロール24に印加される。このとき印加される転写バイアスは、トナーの極性(−)と同極性の(−)極性であり、中間転写ベルト20から記録紙Pに向う静電気力がトナー画像に作用され、中間転写ベルト20上のトナー画像が記録紙P上に転写される。なお、この際の二次転写バイアスは二次転写部の抵抗を検出する抵抗検出手段(図示せず)により検出された抵抗に応じて決定されるものであり、電圧制御されている。
この後、記録紙Pは定着装置(定着手段の一例)28における一対の定着ロールの圧接部(ニップ部)へと送り込まれトナー画像が記録紙P上へ定着され、定着画像が形成される。
トナー画像を転写する記録紙P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普通紙が挙げられる。記録媒体は記録紙P以外にも、OHPシート等も挙げられる。
定着後における画像表面の平滑性をさらに向上させるには、記録紙Pの表面も平滑が好ましく、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が好適に使用される。
定着後における画像表面の平滑性をさらに向上させるには、記録紙Pの表面も平滑が好ましく、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が好適に使用される。
カラー画像の定着が完了した記録紙Pは、排出部へ向けて搬出され、一連のカラー画像形成動作が終了される。
<プロセスカートリッジ/トナーカートリッジ>
本実施形態に係るプロセスカートリッジについて説明する。
本実施形態に係るプロセスカートリッジは、本実施形態に係る静電荷像現像剤を収容し、静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段を備え、画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジである。
本実施形態に係るプロセスカートリッジについて説明する。
本実施形態に係るプロセスカートリッジは、本実施形態に係る静電荷像現像剤を収容し、静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段を備え、画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジである。
なお、本実施形態に係るプロセスカートリッジは、上記構成に限られず、現像装置と、その他、必要に応じて、例えば、像保持体、帯電手段、静電荷像形成手段、及び転写手段等のその他手段から選択される少なくとも一つと、を備える構成であってもよい。
以下、本実施形態に係るプロセスカートリッジの一例を示すが、これに限定されるわけではない。なお、図に示す主要部を説明し、その他はその説明を省略する。
図2は、本実施形態に係るプロセスカートリッジを示す概略構成図である。
図2に示すプロセスカートリッジ200は、例えば、取り付けレール116及び露光のための開口部118が備えられた筐体117により、感光体107(像保持体の一例)と、感光体107の周囲に備えられた帯電ロール108(帯電手段の一例)、現像装置111(現像手段の一例)、及びクリーニングブレード113−1を有する感光体クリーニング装置113(クリーニング手段の一例)を一体的に組み合わせて保持して構成し、カートリッジ化されている。
なお、図2中、109は露光装置(静電荷像形成手段の一例)、112は転写装置(転写手段の一例)、115は定着装置(定着手段の一例)、300は記録紙(記録媒体の一例)を示している。
図2に示すプロセスカートリッジ200は、例えば、取り付けレール116及び露光のための開口部118が備えられた筐体117により、感光体107(像保持体の一例)と、感光体107の周囲に備えられた帯電ロール108(帯電手段の一例)、現像装置111(現像手段の一例)、及びクリーニングブレード113−1を有する感光体クリーニング装置113(クリーニング手段の一例)を一体的に組み合わせて保持して構成し、カートリッジ化されている。
なお、図2中、109は露光装置(静電荷像形成手段の一例)、112は転写装置(転写手段の一例)、115は定着装置(定着手段の一例)、300は記録紙(記録媒体の一例)を示している。
次に、本実施形態に係るトナーカートリッジについて説明する。
本実施形態に係るトナーカートリッジは、本実施形態に係るトナーを収容し、画像形成装置に着脱されるトナーカートリッジである。トナーカートリッジは、画像形成装置内に設けられた現像手段に供給するための補給用のトナーを収容するものである。
本実施形態に係るトナーカートリッジは、本実施形態に係るトナーを収容し、画像形成装置に着脱されるトナーカートリッジである。トナーカートリッジは、画像形成装置内に設けられた現像手段に供給するための補給用のトナーを収容するものである。
なお、図1に示す画像形成装置は、トナーカートリッジ8Y、8M、8C、8Kの着脱される構成を有する画像形成装置であり、現像装置4Y、4M、4C、4Kは、各々の現像装置(色)に対応したトナーカートリッジと、図示しないトナー供給管で接続されている。また、トナーカートリッジ内に収容されているトナーが少なくなった場合には、このトナーカートリッジが交換される。
本実施形態に係る画像形成装置では、帯電手段として接触型の帯電装置及び非接触型の帯電装置のいずれを用いてもよい。本実施形態では、前述の通りクリーニング部における外添剤のすり抜けが起こりにくいため、帯電手段として接触型の帯電装置を用いても帯電器汚染が起こりにくく、筋状の画像欠陥が抑制される。
以下、実施例及び比較例を挙げ、本実施形態をより具体的に詳細に説明するが、本実施形態はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。なお、量を示す「部」及び「%」とは、特に断りがない限り、質量基準である。
<ポリエステル樹脂粒子分散液の調製>
(ポリエステル樹脂粒子分散液(1)の調製)
・ビスフェノールAエチレンオキサイド2.2モル付加物 :40モル部
・ビスフェノールAプロピレンオキサイド2.2モル付加物:60モル部
・テレフタル酸ジメチル :60モル部
・フマル酸ジメチル :15モル部
・ドデセニルコハク酸無水物 :20モル部
・トリメリット酸無水物 : 5モル部
(ポリエステル樹脂粒子分散液(1)の調製)
・ビスフェノールAエチレンオキサイド2.2モル付加物 :40モル部
・ビスフェノールAプロピレンオキサイド2.2モル付加物:60モル部
・テレフタル酸ジメチル :60モル部
・フマル酸ジメチル :15モル部
・ドデセニルコハク酸無水物 :20モル部
・トリメリット酸無水物 : 5モル部
攪拌器、温度計、コンデンサー及び窒素ガス導入管を備えた反応容器に、上記モノマーのうちフマル酸とトリメリット酸無水物以外と、ジオクタン酸スズを上記モノマーの合計100部に対して0.25部投入した。窒素ガス気流下、235℃で6時間反応させた後、200℃に降温して、フマル酸とトリメリット酸無水物を投入し1時間反応させた。温度を220℃まで5時間かけて昇温し、10kPaの圧力下で所望の分子量になるまで重合させ、淡黄色透明なポリエステル樹脂(1)を得た。
ポリエステル樹脂(1)は、重量平均分子量が35,000、数平均分子量が8,000、ガラス転移温度が59℃であった。
ポリエステル樹脂(1)は、重量平均分子量が35,000、数平均分子量が8,000、ガラス転移温度が59℃であった。
次に、得られたポリエステル樹脂(1)を、キャビトロンCD1010(株式会社ユーロテック製)を高温高圧型に改造した分散機を用いて分散した。イオン交換水80%、ポリエステル樹脂の濃度が20%の組成比で、アンモニアによりpHを8.5に調整し、回転子の回転速度が60Hz、圧力が5Kg/cm2、熱交換器による加熱140℃、の条件でキャビトロンを運転し、ポリエステル樹脂分散液(固形分20%)を得た。
この分散液における樹脂粒子の体積平均粒径は130nmであった。分散液にイオン交換水を加えて固形分量を20%に調製し、これをポリエステル樹脂粒子分散液(1)とした。
この分散液における樹脂粒子の体積平均粒径は130nmであった。分散液にイオン交換水を加えて固形分量を20%に調製し、これをポリエステル樹脂粒子分散液(1)とした。
(ポリエステル樹脂粒子分散液(2)の調製)
・1,10−ドデカン二酸 :50モル部
・1,9−ノナンジオール :50モル部
攪拌器、温度計、コンデンサー及び窒素ガス導入管を備えた反応容器に上記モノマーを入れ、反応容器中を乾燥窒素ガスで置換した後、チタンテトラブトキサイドを前記モノマー100部に対して0.25部投入した。窒素ガス気流下、170℃で3時間攪拌し反応させた後、温度をさらに210℃まで1時間かけて昇温し、反応容器内を3kPaまで減圧し、減圧下で13時間攪拌し反応させて、ポリエステル樹脂(2)を得た。
ポリエステル樹脂(2)は、重量平均分子量が25,000、数平均分子量が10,500、酸価が10.1mgKOH/g、DSCによる融解温度が73.6℃であった。
・1,10−ドデカン二酸 :50モル部
・1,9−ノナンジオール :50モル部
攪拌器、温度計、コンデンサー及び窒素ガス導入管を備えた反応容器に上記モノマーを入れ、反応容器中を乾燥窒素ガスで置換した後、チタンテトラブトキサイドを前記モノマー100部に対して0.25部投入した。窒素ガス気流下、170℃で3時間攪拌し反応させた後、温度をさらに210℃まで1時間かけて昇温し、反応容器内を3kPaまで減圧し、減圧下で13時間攪拌し反応させて、ポリエステル樹脂(2)を得た。
ポリエステル樹脂(2)は、重量平均分子量が25,000、数平均分子量が10,500、酸価が10.1mgKOH/g、DSCによる融解温度が73.6℃であった。
次に、得られたポリエステル(2)を、キャビトロンCD1010(株式会社ユーロテック製)を高温高圧型に改造した分散機を用いて分散した。イオン交換水80%、ポリエステル樹脂の濃度が20%の組成比で、アンモニアによりpHを8.5に調整し、回転子の回転速度が60Hz、圧力が5Kg/cm2、熱交換器による加熱140℃、の条件でキャビトロンを運転し、ポリエステル樹脂分散液(固形分20%)を得た。
この分散液における樹脂粒子の体積平均粒径は180nmであった。分散液にイオン交換水を加えて固形分量を20%に調製し、これをポリエステル樹脂粒子分散液(2)とした。
この分散液における樹脂粒子の体積平均粒径は180nmであった。分散液にイオン交換水を加えて固形分量を20%に調製し、これをポリエステル樹脂粒子分散液(2)とした。
<スチレンアクリル樹脂粒子分散液の調製>
(スチレンアクリル樹脂粒子分散液(1)の調製)
・スチレン :77部
・n−ブチルアクリレート :23部
・1,10−デカンジオールジアクリレート:0.4部
・ドデカンチオール :0.7部
(スチレンアクリル樹脂粒子分散液(1)の調製)
・スチレン :77部
・n−ブチルアクリレート :23部
・1,10−デカンジオールジアクリレート:0.4部
・ドデカンチオール :0.7部
上記の材料を混合溶解したものに、アニオン性界面活性剤(ダウ・ケミカル社製ダウファックス)1.0部をイオン交換水60部に溶解した溶液を加えてフラスコ中で分散、乳化し、乳化液を作製した。
続いて、アニオン性界面活性剤(ダウ・ケミカル社製ダウファックス)2.9部をイオン交換水90部に溶解させ、その中に前記乳化液30部加え、さらに、過硫酸アンモニウム1.0部を溶解したイオン交換水10部を投入した。
その後、乳化液の残りを3時間かけて投入し、フラスコ内の窒素置換を行った後、フラスコ内の溶液を撹拌しながらオイルバスで65℃になるまで加熱し、5時間そのまま乳化重合を継続し、スチレンアクリル樹脂粒子分散液(1)を得た。スチレンアクリル樹脂粒子分散液(1)は、必要に応じてイオン交換水を加えて、固形分を32%に調整した。
なお、スチレンアクリル樹脂粒子分散液(1)中の粒子の体積平均粒径は65nm、個数平均粒径は60nmであった。
続いて、アニオン性界面活性剤(ダウ・ケミカル社製ダウファックス)2.9部をイオン交換水90部に溶解させ、その中に前記乳化液30部加え、さらに、過硫酸アンモニウム1.0部を溶解したイオン交換水10部を投入した。
その後、乳化液の残りを3時間かけて投入し、フラスコ内の窒素置換を行った後、フラスコ内の溶液を撹拌しながらオイルバスで65℃になるまで加熱し、5時間そのまま乳化重合を継続し、スチレンアクリル樹脂粒子分散液(1)を得た。スチレンアクリル樹脂粒子分散液(1)は、必要に応じてイオン交換水を加えて、固形分を32%に調整した。
なお、スチレンアクリル樹脂粒子分散液(1)中の粒子の体積平均粒径は65nm、個数平均粒径は60nmであった。
(スチレンアクリル樹脂粒子分散液(2)の調製)
乳化液30部を加える溶液のアニオン性界面活性剤(ダウ・ケミカル社製ダウファックス)2.9部を1.55部とし、加える前記乳化液30部を20部に変更した以外は、スチレンアクリル樹脂粒子分散液(1)と同様にして、固形分量は32%のスチレンアクリル樹脂粒子分散液(2)を得た。
なお、スチレンアクリル樹脂粒子分散液(2)中の粒子の体積平均粒径は180nm、個数平均粒径は162nmであった。
乳化液30部を加える溶液のアニオン性界面活性剤(ダウ・ケミカル社製ダウファックス)2.9部を1.55部とし、加える前記乳化液30部を20部に変更した以外は、スチレンアクリル樹脂粒子分散液(1)と同様にして、固形分量は32%のスチレンアクリル樹脂粒子分散液(2)を得た。
なお、スチレンアクリル樹脂粒子分散液(2)中の粒子の体積平均粒径は180nm、個数平均粒径は162nmであった。
(スチレンアクリル樹脂粒子分散液(3)の調製)
乳化液30部を加える溶液のアニオン性界面活性剤(ダウ・ケミカル社製ダウファックス)2.9部を3.8部とし、加える前記乳化液30部を40部に変更した以外は、スチレンアクリル樹脂粒子分散液(1)と同様にして、固形分量は32%のスチレンアクリル樹脂粒子分散液(3)を得た。
なお、スチレンアクリル樹脂粒子分散液(3)中の粒子の体積平均粒径は55nm、個数平均粒径は50nmであった。
乳化液30部を加える溶液のアニオン性界面活性剤(ダウ・ケミカル社製ダウファックス)2.9部を3.8部とし、加える前記乳化液30部を40部に変更した以外は、スチレンアクリル樹脂粒子分散液(1)と同様にして、固形分量は32%のスチレンアクリル樹脂粒子分散液(3)を得た。
なお、スチレンアクリル樹脂粒子分散液(3)中の粒子の体積平均粒径は55nm、個数平均粒径は50nmであった。
(スチレンアクリル樹脂粒子分散液(4)の調製)
乳化液30部を加える溶液のアニオン性界面活性剤(ダウ・ケミカル社製ダウファックス)2.9部を1.4部とし、添加する前記乳化液30部を20部に変更した以外は、スチレンアクリル樹脂粒子分散液(1)と同様にして、固形分量は32%のスチレンアクリル樹脂粒子分散液(4)を得た。
なお、スチレンアクリル樹脂粒子分散液(4)中の粒子の体積平均粒径は225nm、個数平均粒径は202nmであった。
乳化液30部を加える溶液のアニオン性界面活性剤(ダウ・ケミカル社製ダウファックス)2.9部を1.4部とし、添加する前記乳化液30部を20部に変更した以外は、スチレンアクリル樹脂粒子分散液(1)と同様にして、固形分量は32%のスチレンアクリル樹脂粒子分散液(4)を得た。
なお、スチレンアクリル樹脂粒子分散液(4)中の粒子の体積平均粒径は225nm、個数平均粒径は202nmであった。
<着色剤粒子分散液の調整>
(黒顔料分散液(1)の調製)
・カーボンブラック(キャボット製、Regal330):250部
・アニオン系界面活性剤(第一工業製薬社製、ネオゲンSC):33部(有効成分60%。着色剤に対して8%)
・イオン交換水:750部
(黒顔料分散液(1)の調製)
・カーボンブラック(キャボット製、Regal330):250部
・アニオン系界面活性剤(第一工業製薬社製、ネオゲンSC):33部(有効成分60%。着色剤に対して8%)
・イオン交換水:750部
上記成分をすべて投入した際に液面の高さが容器の高さの1/3程度になる大きさのステンレス容器に、イオン交換水を280部とアニオン系界面活性剤33部とを入れ、充分に界面活性剤を溶解させた後、前記固溶体顔料すべてを投入し、攪拌機を用いて濡れていない顔料がなくなるまで攪拌するとともに、充分に脱泡させた。脱泡後に残りのイオン交換水を加え、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックスT50)を用いて、5000回転で10分間分散した後、攪拌器で1昼夜攪拌させて脱泡した。脱泡後、再度ホモジナイザーを用いて、6000回転で10分間分散した後、攪拌器で1昼夜攪拌させて脱泡した。続けて、分散液を高圧衝撃式分散機アルティマイザー((株)スギノマシン社製、HJP30006)を用いて、圧力240MPaで分散した。分散は、トータル仕込み量と装置の処理能力とから換算して25パス相当行った。得られた分散液を72時間放置して沈殿物を除去し、イオン交換水を加えて、固形分濃度を15%に調製し、着色剤粒子分散液(1)を得た。この着色剤粒子分散液(1)中の粒子の体積平均粒径D50は135nmであった。
<離型剤分散液の調製>
(離型剤分散液(1)の調製)
・ポリエチレン系ワックス(炭化水素系ワックス:商品名「ポリワックス725(ベイカーペトロライト(株)製)」、融解温度104℃): 270部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製、ネオゲンRK、有効成分量:60%): 13.5部(有効成分として、離型剤に対して3.0%)
・イオン交換水: 21.6部
(離型剤分散液(1)の調製)
・ポリエチレン系ワックス(炭化水素系ワックス:商品名「ポリワックス725(ベイカーペトロライト(株)製)」、融解温度104℃): 270部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製、ネオゲンRK、有効成分量:60%): 13.5部(有効成分として、離型剤に対して3.0%)
・イオン交換水: 21.6部
上記成分を混合し、圧力吐出型ホモジナイザー(ゴーリン社製、ゴーリンホモジナイザ)で、内液温度120℃にて離型剤を溶解した後、分散圧力5MPaで120分間、続いて40MPaで360分間分散処理し、冷却して、離型剤分散液(1)を得た。この離型剤分散液(1)中の粒子の体積平均粒径D50は225nmであった。その後、イオン交換水を加えて固形分濃度が20.0%になるように調整した。
(トナー粒子(1)の作製)
・ポリエステル樹脂粒子分散液(1): 700部
・ポリエステル樹脂粒子分散液(2): 50部
・スチレンアクリル樹脂粒子分散液(1): 205部
・黒色顔料分散液(1): 133部
・離型剤分散液(1): 15部
・イオン交換水: 600部
・アニオン性界面活性剤(ダウケミカル社製、Dowfax2A1): 2.9部
・ポリエステル樹脂粒子分散液(1): 700部
・ポリエステル樹脂粒子分散液(2): 50部
・スチレンアクリル樹脂粒子分散液(1): 205部
・黒色顔料分散液(1): 133部
・離型剤分散液(1): 15部
・イオン交換水: 600部
・アニオン性界面活性剤(ダウケミカル社製、Dowfax2A1): 2.9部
温度計、pH計、攪拌器を備えた3リットルの反応容器に上記の材料を入れ、温度25℃下に1.0%硝酸を添加してpHを3.0に調整した後、ホモジナイザー(IKA社製ウルトラタラックスT50)にて3000rpmで分散しながら、濃度2%の硫酸アルミニウム水溶液を100部添加した。
この凝集剤滴下の途中で、原料分散液の粘度が急激に増大するので、粘度上昇した時点で、滴下速度を緩め、凝集剤が一箇所に偏らないようにした。凝集剤の滴下が終了したら、更に回転数5,000rpmに上げて5分間撹拌した。
この凝集剤滴下の途中で、原料分散液の粘度が急激に増大するので、粘度上昇した時点で、滴下速度を緩め、凝集剤が一箇所に偏らないようにした。凝集剤の滴下が終了したら、更に回転数5,000rpmに上げて5分間撹拌した。
その後、反応容器に攪拌器、マントルヒーターを設置し、スラリーが充分に攪拌されるように攪拌器の回転数を調整しながら、温度40℃までは0.2℃/分の昇温速度、40℃を超えてから53℃までは0.05℃/分の昇温速度で昇温し、10分ごとにマルチサイザーII(アパーチャー径50μm、ベックマン−コールター社製)にて粒径を測定した。体積平均粒径が5.0μmになったところで温度を保持し、ポリエステル樹脂粒子分散液(1)460部を5分間かけて投入した。
50℃に30分間保持した後、被覆層を形成した凝集粒子の成長を停止させるために、EDTA(エチレンジアミン四酢酸)を反応容器に入っている分散液の総量に対し20%液を8部 添加した後、1モル/リットルの水酸化ナトリウム水溶液を加え、原料分散液のpHを9.0に制御した。その後、5℃ごとにpHを9.0に調整しながら、昇温速度1℃/分で90℃まで昇温し、90℃で保持した。光学顕微鏡と電界放出形走査電子顕微鏡(FE−SEM)にて粒子形状及び表面性を観察したところ、6時間目で粒子の合一が確認されたので、冷却水で容器を30℃まで5分間かけて冷却した。
冷却後のスラリーを、目開き15μmのナイロンメッシュに通過させ粗大粉を除去し、メッシュを通過したトナースラリーをアスピレータで減圧濾過した。濾紙上に残った固形分を手でできるだけ細かく砕いて、温度30℃で固形分量の10倍のイオン交換水に投入し、30分間攪拌混合した。次いで、アスピレータで減圧濾過し、濾紙上に残った固形分を手でできるだけ細かく砕いて、温度30℃で固形分量の10倍のイオン交換水に投入し、30分間攪拌混合した後、再度アスピレータで減圧濾過し、濾液の電気伝導度を測定した。濾液の電気伝導度が10μS/cm以下になるまでこの操作を繰り返し、固形分を洗浄した。
洗浄された固形分を湿式乾式整粒機(コーミル)で細かく砕き、35℃のオーブン中で36時間真空乾燥して、トナー粒子(1)を得た。トナー粒子(1)の体積平均粒径は6.0μmであった。
洗浄された固形分を湿式乾式整粒機(コーミル)で細かく砕き、35℃のオーブン中で36時間真空乾燥して、トナー粒子(1)を得た。トナー粒子(1)の体積平均粒径は6.0μmであった。
(トナー粒子(2)〜(4)の作製)
スチレンアクリル樹脂粒子分散液(1)の代わりに、スチレンアクリル樹脂粒子分散液(2)〜(4)をそれぞれ用いた以外は、トナー粒子(1)と同様にして、トナー粒子(2)〜(4)を得た。
トナー粒子(2)〜(4)の体積平均粒径は、いずれも6.0μmであった。
スチレンアクリル樹脂粒子分散液(1)の代わりに、スチレンアクリル樹脂粒子分散液(2)〜(4)をそれぞれ用いた以外は、トナー粒子(1)と同様にして、トナー粒子(2)〜(4)を得た。
トナー粒子(2)〜(4)の体積平均粒径は、いずれも6.0μmであった。
(無機粒子(1)の作製)
攪拌機、滴下ロート、温度計をガラス製反応器にセットし、エタノール15部とテトラエトキシシラン28部を入れ、35℃に保ちながら回転数120rpmで攪拌した。次に攪拌を続けながら、5分かけて20%濃度のアンモニア水溶液を30部滴下した。そのまま1時間反応を行った後、遠心分離して上澄みを除去した。さらに、トルエン100部を加え懸濁液を作製し、懸濁液中の固形分量に対して60質量%のヘキサメチルジシラザンを加えた後、95℃で4時間反応させた。その後、懸濁液を加熱し、トルエンを除去し、乾燥させたあと、目開き81μmの篩分網にて粗大粉を取り除き、個数平均粒径90nmのシリカ粒子である無機粒子(1)を得た。
攪拌機、滴下ロート、温度計をガラス製反応器にセットし、エタノール15部とテトラエトキシシラン28部を入れ、35℃に保ちながら回転数120rpmで攪拌した。次に攪拌を続けながら、5分かけて20%濃度のアンモニア水溶液を30部滴下した。そのまま1時間反応を行った後、遠心分離して上澄みを除去した。さらに、トルエン100部を加え懸濁液を作製し、懸濁液中の固形分量に対して60質量%のヘキサメチルジシラザンを加えた後、95℃で4時間反応させた。その後、懸濁液を加熱し、トルエンを除去し、乾燥させたあと、目開き81μmの篩分網にて粗大粉を取り除き、個数平均粒径90nmのシリカ粒子である無機粒子(1)を得た。
(無機粒子(2)の作製)
攪拌機、滴下ロート、温度計をガラス製反応器にセットし、エタノール15部とテトラエトキシシラン28部を入れ、35℃に保ちながら回転数80rpmで攪拌した。次に攪拌を続けながら、5分かけて20%濃度のアンモニア水溶液を30部滴下した。そのまま1時間反応を行った後、遠心分離して上澄みを除去した。さらに、トルエン100部を加え懸濁液を作製し、懸濁液中の固形分量に対して60質量%のヘキサメチルジシラザンを加えた後、95℃で4時間反応させた。その後、懸濁液を加熱し、トルエンを除去し、乾燥させたあと、目開き156μmの篩分網にて粗大粉を取り除き、個数平均粒径180nmのシリカ粒子である無機粒子(2)を得た。
攪拌機、滴下ロート、温度計をガラス製反応器にセットし、エタノール15部とテトラエトキシシラン28部を入れ、35℃に保ちながら回転数80rpmで攪拌した。次に攪拌を続けながら、5分かけて20%濃度のアンモニア水溶液を30部滴下した。そのまま1時間反応を行った後、遠心分離して上澄みを除去した。さらに、トルエン100部を加え懸濁液を作製し、懸濁液中の固形分量に対して60質量%のヘキサメチルジシラザンを加えた後、95℃で4時間反応させた。その後、懸濁液を加熱し、トルエンを除去し、乾燥させたあと、目開き156μmの篩分網にて粗大粉を取り除き、個数平均粒径180nmのシリカ粒子である無機粒子(2)を得た。
(無機粒子(3)の作製)
攪拌機、滴下ロート、温度計をガラス製反応器にセットし、エタノール15部とテトラエトキシシラン28部を入れ、35℃に保ちながら回転数140rpmで攪拌した。次に攪拌を続けながら、5分かけて20%濃度のアンモニア水溶液を30部滴下した。そのまま1時間反応を行った後、遠心分離して上澄みを除去した。さらに、トルエン100部を加え懸濁液を作製し、懸濁液中の固形分量に対して60質量%のヘキサメチルジシラザンを加えた後、95℃で4時間反応させた。その後、懸濁液を加熱し、トルエンを除去し、乾燥させたあと、目開き54μmの篩分網にて粗大粉を取り除き、個数平均粒径60nmのシリカ粒子である無機粒子(3)を得た。
攪拌機、滴下ロート、温度計をガラス製反応器にセットし、エタノール15部とテトラエトキシシラン28部を入れ、35℃に保ちながら回転数140rpmで攪拌した。次に攪拌を続けながら、5分かけて20%濃度のアンモニア水溶液を30部滴下した。そのまま1時間反応を行った後、遠心分離して上澄みを除去した。さらに、トルエン100部を加え懸濁液を作製し、懸濁液中の固形分量に対して60質量%のヘキサメチルジシラザンを加えた後、95℃で4時間反応させた。その後、懸濁液を加熱し、トルエンを除去し、乾燥させたあと、目開き54μmの篩分網にて粗大粉を取り除き、個数平均粒径60nmのシリカ粒子である無機粒子(3)を得た。
(無機粒子(4)の作製)
攪拌機、滴下ロート、温度計をガラス製反応器にセットし、エタノール15部とテトラエトキシシラン28部を入れ、35℃に保ちながら回転数60rpmで攪拌した。次に攪拌を続けながら、5分かけて20%濃度のアンモニア水溶液を30部滴下した。そのまま1時間反応を行った後、遠心分離して上澄みを除去した。さらに、トルエン100部を加え懸濁液を作製し、懸濁液中の固形分量に対して60質量%のヘキサメチルジシラザンを加えた後、95℃で4時間反応させた。その後、懸濁液を加熱し、トルエンを除去し、乾燥させたあと、目開き212μmの篩分網にて粗大粉を取り除き、個数平均粒径230nmのシリカ粒子である無機粒子(4)を得た。
攪拌機、滴下ロート、温度計をガラス製反応器にセットし、エタノール15部とテトラエトキシシラン28部を入れ、35℃に保ちながら回転数60rpmで攪拌した。次に攪拌を続けながら、5分かけて20%濃度のアンモニア水溶液を30部滴下した。そのまま1時間反応を行った後、遠心分離して上澄みを除去した。さらに、トルエン100部を加え懸濁液を作製し、懸濁液中の固形分量に対して60質量%のヘキサメチルジシラザンを加えた後、95℃で4時間反応させた。その後、懸濁液を加熱し、トルエンを除去し、乾燥させたあと、目開き212μmの篩分網にて粗大粉を取り除き、個数平均粒径230nmのシリカ粒子である無機粒子(4)を得た。
(無機粒子(5)の作製)
攪拌機、滴下ロート、温度計をガラス製反応器にセットし、エタノール15部とテトラエトキシシラン28部を入れ、35℃に保ちながら回転数170rpmで攪拌した。次に攪拌を続けながら、5分かけて20%濃度のアンモニア水溶液を30部滴下した。そのまま1時間反応を行った後、遠心分離して上澄みを除去した。さらに、トルエン100部を加え懸濁液を作製し、懸濁液中の固形分量に対して60質量%のヘキサメチルジシラザンを加えた後、95℃で4時間反応させた。その後、懸濁液を加熱し、トルエンを除去し、乾燥させたあと、目開き24μmの篩分網にて粗大粉を取り除き、個数平均粒径30nmのシリカ粒子である無機粒子(5)を得た。
攪拌機、滴下ロート、温度計をガラス製反応器にセットし、エタノール15部とテトラエトキシシラン28部を入れ、35℃に保ちながら回転数170rpmで攪拌した。次に攪拌を続けながら、5分かけて20%濃度のアンモニア水溶液を30部滴下した。そのまま1時間反応を行った後、遠心分離して上澄みを除去した。さらに、トルエン100部を加え懸濁液を作製し、懸濁液中の固形分量に対して60質量%のヘキサメチルジシラザンを加えた後、95℃で4時間反応させた。その後、懸濁液を加熱し、トルエンを除去し、乾燥させたあと、目開き24μmの篩分網にて粗大粉を取り除き、個数平均粒径30nmのシリカ粒子である無機粒子(5)を得た。
(キャリア(1)の作製)
ヘンシェルミキサーに、体積平均粒径0.18μmの球状マグネタイト粒子粉末500部を投入し、十分に攪拌した後、チタネート系カップリング剤5.0部を添加し、95℃まで昇温し、30分間混合攪拌することにより、チタネート系カップリング剤被覆された球状マグネタイト粒子を得た。
続いて、1Lの四つ口フラスコに、フェノール6.0部、30%ホルマリン10部、上記マグネタイト粒子500部と25%アンモニア水7部、水400部を入れ、混合攪拌した。次に、攪拌しながら60分間で90℃まで昇温し、同温度にて180分間反応させた後、30℃まで冷却し、500mlの水を添加した後、上澄み液を除去、沈殿物を水洗した。これを減圧下、180℃で乾燥し、目開き106μmの篩分網にて粗大粉を取り除き、平均粒径38μmの芯材粒子を得た。
次に、トルエン200部、スチレン−メチルメタクリレート共重合体(成分モル比10:90、重量平均分子量160,000)35部を90分間スターラーにて攪拌し、コート樹脂溶液を得た。
ヘンシェルミキサーに、体積平均粒径0.18μmの球状マグネタイト粒子粉末500部を投入し、十分に攪拌した後、チタネート系カップリング剤5.0部を添加し、95℃まで昇温し、30分間混合攪拌することにより、チタネート系カップリング剤被覆された球状マグネタイト粒子を得た。
続いて、1Lの四つ口フラスコに、フェノール6.0部、30%ホルマリン10部、上記マグネタイト粒子500部と25%アンモニア水7部、水400部を入れ、混合攪拌した。次に、攪拌しながら60分間で90℃まで昇温し、同温度にて180分間反応させた後、30℃まで冷却し、500mlの水を添加した後、上澄み液を除去、沈殿物を水洗した。これを減圧下、180℃で乾燥し、目開き106μmの篩分網にて粗大粉を取り除き、平均粒径38μmの芯材粒子を得た。
次に、トルエン200部、スチレン−メチルメタクリレート共重合体(成分モル比10:90、重量平均分子量160,000)35部を90分間スターラーにて攪拌し、コート樹脂溶液を得た。
次に、芯材粒子を1000部、上記コート樹脂溶液70部を真空脱気型ニーダーコーター(ローター・壁面間クリアランス35mm)に入れ、65℃を保って30分間30rpmにて攪拌した後、さらに温度を88℃とし、減圧してトルエン留去・脱気・乾燥させた。さらに目開き75μmのメッシュを通すことによりキャリア(1)を作製した。キャリア(1)の形状係数SF2は104であった。
(現像剤の作製)
表1に示すトナー粒子100部と、表1に示す無機粒子1.5部と、をヘンシェルミキサーを用い周速20m/s×15分間混合をおこなった後、45μm網目のシーブを用いて粗大粒子を除去し、トナーを得た。
そして、得られたトナー8部と、キャリア(1)100部と、をV−ブレンダーにより20rpmで20分間攪拌し、212μmの網目を有するシーブで篩うことにより現像剤を得た。
表1に示すトナー粒子100部と、表1に示す無機粒子1.5部と、をヘンシェルミキサーを用い周速20m/s×15分間混合をおこなった後、45μm網目のシーブを用いて粗大粒子を除去し、トナーを得た。
そして、得られたトナー8部と、キャリア(1)100部と、をV−ブレンダーにより20rpmで20分間攪拌し、212μmの網目を有するシーブで篩うことにより現像剤を得た。
<測定>
各例で得られた現像剤のトナーについて、既述の方法により、スチレン(メタ)アクリルドメインの個数平均径(表1中の「ドメイン径(nm)」)及び無機粒子の個数平均粒径(表1中の「個数平均粒径(nm)」)を調べた。結果を表1に示す。スチレン(メタ)アクリルドメインの個数平均径と無機粒子の個数平均粒径との比(表1中の「粒径比」であり、スチレン(メタ)アクリルドメインの個数平均径が無機粒子の個数平均粒径の何倍かを表す数値)も併せて表1に示す。
各例で得られた現像剤のトナーについて、既述の方法により、スチレン(メタ)アクリルドメインの個数平均径(表1中の「ドメイン径(nm)」)及び無機粒子の個数平均粒径(表1中の「個数平均粒径(nm)」)を調べた。結果を表1に示す。スチレン(メタ)アクリルドメインの個数平均径と無機粒子の個数平均粒径との比(表1中の「粒径比」であり、スチレン(メタ)アクリルドメインの個数平均径が無機粒子の個数平均粒径の何倍かを表す数値)も併せて表1に示す。
<評価>
(剥離性の評価)
得られた現像剤を、富士ゼロックス社製「700Digital Color Press」改造機(単色での出力可能)の現像器に充填した。
高温高湿(温度28℃、湿度85%)の環境下で1日放置した後、記録媒体(用紙)としてPremier TCF 80gsm紙を用い、先端部にベタ画像、後端部に文字画像を定着させてオフセット発生の有無を目視で確認した。評価基準は以下の通りであり、結果を表1に示す。尚、下記評価基準のうちA及びBが実用上許容範囲である。
A(◎):特に剥離が良好であり、先端ベタ画像、後端文字部ともにオフセット未発生。
B(○):先端ベタ画像、後端文字部ともにオフセット未発生。
C(△):剥離爪の使用により剥離され、実使用上問題ないレベル。
D(×):定着時の剥離が不十分で、実用上問題となるレベル。
(剥離性の評価)
得られた現像剤を、富士ゼロックス社製「700Digital Color Press」改造機(単色での出力可能)の現像器に充填した。
高温高湿(温度28℃、湿度85%)の環境下で1日放置した後、記録媒体(用紙)としてPremier TCF 80gsm紙を用い、先端部にベタ画像、後端部に文字画像を定着させてオフセット発生の有無を目視で確認した。評価基準は以下の通りであり、結果を表1に示す。尚、下記評価基準のうちA及びBが実用上許容範囲である。
A(◎):特に剥離が良好であり、先端ベタ画像、後端文字部ともにオフセット未発生。
B(○):先端ベタ画像、後端文字部ともにオフセット未発生。
C(△):剥離爪の使用により剥離され、実使用上問題ないレベル。
D(×):定着時の剥離が不十分で、実用上問題となるレベル。
(色筋の評価)
得られた現像剤を、富士ゼロックス社製「700Digital Color Press」改造機(単色での出力可能)の現像器に充填した。
高温高湿(温度28℃、湿度85%)の環境下で1日放置した後、記録媒体(用紙)としてPremier TCF 80gsm紙を用い、画像密度90%の画像(高密度画像)を100000枚連続で出力した後、画像密度5%の画像(低密度画像)を100枚連続で出力した。得られた低密度画像100枚について色筋(筋状の画像欠陥)発生の有無を目視で確認した。評価基準は以下の通りであり、結果を表1に示す。尚、下記評価基準のうちA、B+、B、及びB−が実用上許容範囲である。
A(◎):色筋発生なし
B+(○+):色筋発生≦3枚
B(○):3枚<色筋発生≦5枚
B−(○−):5枚<色筋発生≦7枚
C(△):7枚<色筋発生≦10枚
D(×):色筋発生>10枚
得られた現像剤を、富士ゼロックス社製「700Digital Color Press」改造機(単色での出力可能)の現像器に充填した。
高温高湿(温度28℃、湿度85%)の環境下で1日放置した後、記録媒体(用紙)としてPremier TCF 80gsm紙を用い、画像密度90%の画像(高密度画像)を100000枚連続で出力した後、画像密度5%の画像(低密度画像)を100枚連続で出力した。得られた低密度画像100枚について色筋(筋状の画像欠陥)発生の有無を目視で確認した。評価基準は以下の通りであり、結果を表1に示す。尚、下記評価基準のうちA、B+、B、及びB−が実用上許容範囲である。
A(◎):色筋発生なし
B+(○+):色筋発生≦3枚
B(○):3枚<色筋発生≦5枚
B−(○−):5枚<色筋発生≦7枚
C(△):7枚<色筋発生≦10枚
D(×):色筋発生>10枚
上記結果から、本実施例は、比較例に比べ、剥離性と筋状の画像欠陥の抑制とが両立されていることがわかる。
1Y、1M、1C、1K 感光体(像保持体の一例)
2Y、2M、2C、2K 帯電ロール(帯電手段の一例)
3 露光装置(静電荷像形成手段の一例)
3Y、3M、3C、3K レーザ光線
4Y、4M、4C、4K 現像装置(現像手段の一例)
5Y、5M、5C、5K 一次転写ロール(一次転写手段の一例)
6Y、6M、6C、6K 感光体クリーニング装置(クリーニング手段の一例)
6Y−1、6M−1、6C−1、6K−1、113−1 クリーニングブレード
8Y、8M、8C、8K トナーカートリッジ
10Y、10M、10C、10K 画像形成ユニット
20 中間転写ベルト(中間転写体の一例)
22 駆動ロール
24 支持ロール
26 二次転写ロール(二次転写手段の一例)
30 中間転写体クリーニング装置
107 感光体(像保持体の一例)
108 帯電ロール(帯電手段の一例)
109 露光装置(静電荷像形成手段の一例)
111 現像装置(現像手段の一例)
112 転写装置(転写手段の一例)
113 感光体クリーニング装置(クリーニング手段の一例)
115 定着装置(定着手段の一例)
116 取り付けレール
117 筐体
118 露光のための開口部
200 プロセスカートリッジ
300 記録紙(記録媒体の一例)
P 記録紙(記録媒体の一例)
2Y、2M、2C、2K 帯電ロール(帯電手段の一例)
3 露光装置(静電荷像形成手段の一例)
3Y、3M、3C、3K レーザ光線
4Y、4M、4C、4K 現像装置(現像手段の一例)
5Y、5M、5C、5K 一次転写ロール(一次転写手段の一例)
6Y、6M、6C、6K 感光体クリーニング装置(クリーニング手段の一例)
6Y−1、6M−1、6C−1、6K−1、113−1 クリーニングブレード
8Y、8M、8C、8K トナーカートリッジ
10Y、10M、10C、10K 画像形成ユニット
20 中間転写ベルト(中間転写体の一例)
22 駆動ロール
24 支持ロール
26 二次転写ロール(二次転写手段の一例)
30 中間転写体クリーニング装置
107 感光体(像保持体の一例)
108 帯電ロール(帯電手段の一例)
109 露光装置(静電荷像形成手段の一例)
111 現像装置(現像手段の一例)
112 転写装置(転写手段の一例)
113 感光体クリーニング装置(クリーニング手段の一例)
115 定着装置(定着手段の一例)
116 取り付けレール
117 筐体
118 露光のための開口部
200 プロセスカートリッジ
300 記録紙(記録媒体の一例)
P 記録紙(記録媒体の一例)
Claims (7)
- ポリエステル樹脂を含む結着樹脂と離型剤とスチレン(メタ)アクリル樹脂とを含有し、トナー粒子中で前記スチレン(メタ)アクリル樹脂が個数平均径300nm以上800nm以下のドメインを形成しているトナー粒子と、
前記ドメインの個数平均径が無機粒子の個数平均粒径の1.5倍以上10倍以下となる前記無機粒子と、
を含む静電荷像現像用トナー。 - 前記無機粒子の個数平均粒径が80nm以上200nm以下である請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
- 請求項1又は請求項2に記載の静電荷像現像用トナーを含む静電荷像現像剤。
- 請求項1又は請求項2に記載の静電荷像現像用トナーを収容し、
画像形成装置に着脱されるトナーカートリッジ。 - 請求項3に記載の静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段を備え、
画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジ。 - 像保持体と、
前記像保持体の表面を帯電する帯電手段と、
帯電した前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、
請求項3に記載の静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、前記像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段と、
前記像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、 前記像保持体の表面をクリーニングするクリーニングブレードを有するクリーニング手段と、
前記記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着手段と、
を備える画像形成装置。 - 像保持体の表面を帯電する帯電工程と、
帯電した前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成工程と、
請求項3に記載の静電荷像現像剤により、前記像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像工程と、
前記像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写工程と、
前記像保持体の表面をクリーニングブレードによりクリーニングするクリーニング工程と、
前記記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着工程と、
を有する画像形成方法。
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