JP6442948B2 - 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、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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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用トナーとしては、特許文献1及び2に記載のものが知られている。
<1> 動的粘弾性レオメータ粘弾性測定において、50℃以上90℃以下の範囲にtanδが極大値を示す温度T1を有し、T1におけるtanδが2.5以上3以下であり、示差走査熱量計により測定されるDSC曲線において、降温時に複数の極大点を示し、前記極大点のうち少なくとも1つはT1よりも低温領域に存在し、前記極大点のうち少なくとも1つはT1よりも高温領域に存在することを特徴とする静電荷像現像用トナー、
<2> 結着樹脂及び離型剤を含有し、トナー表面に露出している離型剤が40面積%以下である、<1>に記載の静電荷像現像用トナー、
<3> 前記結着樹脂が、スチレン−アクリル系樹脂を含有する、<2>に記載の静電荷像現像用トナー、
<4> 融解温度の異なる2種以上の離型剤を含有する、<1>〜<3>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー、
<5> <1>〜<4>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー、及び、キャリアを含有する、静電荷像現像剤、
<6> 画像形成装置に着脱可能であり、<1>〜<4>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナーを収容する、トナーカートリッジ。
<7> <5>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、
<8> <5>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、
<9> 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つに記載の静電荷像現像用トナー、又は、<5>に記載の静電荷像現像剤である、画像形成装置、
<10> 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つに記載の静電荷像現像用トナー、又は、<5>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、トナー表面に露出している離型剤が40面積%を超える場合に比して、よりトナーの飛び散りの発生が抑制され、かつ、保存安定性に優れた静電荷像現像用トナーが提供される。
前記<3>に記載の発明によれば、結着樹脂がスチレン−アクリル系樹脂ではない場合に比して、よりトナーの飛び散りの発生が抑制され、かつ、保存安定性に優れた静電荷像現像用トナーが提供される。
前記<4>に記載の発明によれば、融解温度の異なる2種以上の離型剤を含有しない場合に比して、より簡便にトナーの飛び散りの発生が抑制され、かつ、保存安定性に優れた静電荷像現像用トナーが提供される。
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、低速での画像出力時においてもトナーの飛び散りの発生が抑制され、かつ、保存安定性に優れた静電荷像現像剤が提供される。
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、低速での画像出力時においてもトナーの飛び散りの発生が抑制され、かつ、保存安定性に優れた静電荷像現像用トナーを収容するトナー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、低速での画像出力時においてもトナーの飛び散りの発生が抑制され、かつ、保存安定性に優れた静電荷像現像剤を収容する現像剤カートリッジが提供される。
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、低速での画像出力時においてもトナーの飛び散りの発生が抑制され、かつ、保存安定性に優れた静電荷像現像剤を収容するプロセスカートリッジが提供される。
前記<9>に記載の発明によれば、本構成を有しない場合に比して、低速での画像出力時においてもトナーの飛び散りの発生が抑制され、かつ、トナーの保存安定性に優れた画像形成装置が提供される。
前記<10>に記載の発明によれば、本構成を有しない場合に比して、低速での画像出力時においてもトナーの飛び散りの発生が抑制され、かつ、トナーの保存安定性に優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。
本実施形態の静電荷像現像用トナーは、動的粘弾性レオメータ粘弾性測定において、50℃以上90℃以下の範囲にtanδが極大値を示す温度T1を有し、T1におけるtanδが2.5以上3以下であり、示差走査熱量計により測定されるDSC曲線において、降温時に複数の極大点を示し、前記極大点のうち少なくとも1つはT1よりも低温領域に存在し、前記極大点のうち少なくとも1つはT1よりも高温領域に存在することを特徴とする。
静電荷像現像トナーは、現像機内部で帯電を付与され、像保持体に形成された静電潜像によって現像され、トナーの現像像は電気力により記録媒体に転写され、未定着のトナー画像が得られる。この未定着のトナー画像を、定着部材によって加熱加圧することで記録媒体上にトナー粒子を溶融固定化し、出力画像が得られる。
記録媒体として厚紙に出力する場合は、記録媒体上にトナー粒子を溶融固定化ために必要となる熱や圧力のエネルギーが大きくなるため、未定着トナー画像が記録媒体に十分に溶融固定化されず、定着画像の強度が低下して、出力画像を重ねた時や手や肘などでこすったときに、トナーの一部が記録媒体からはがれて画像欠損や汚れの原因となる。画像形成速度を低下させ未定着トナー画像を加圧加熱する時間を長くすることで未定着画像に十分な熱や圧力のエネルギーを与えることができ、厚紙に出力する場合や高い画像濃度の画像でも十分な画像強度を得ることができる。
しかしながら、このとき、画像強度は十分であるのにかかわらずトナー汚れが発生することがあり、安定して高品質な画像を得ることが困難であることを本発明者らは見出した。この画像強度によらないトナー汚れは、濃度が高い画像を作成する場合や、冬場に暖房をかけた室内などの低湿度環境下で画像形成する場合に、とくに顕著であった。
定着装置の加熱加圧部材(以後、加熱加圧部材と呼ぶ。)は定着時に記録媒体に接触し未定着トナー画像や記録媒体に熱と圧力を加えた後、記録媒体から離れる。記録媒体は炭酸カルシウムなどの無機材料を塗布された紙、プラスチックフィルムなどが多く、加熱加圧部材に加熱加圧されてから加熱加圧部材から離れるときに、記録媒体と加熱加圧部材の間で剥離放電が発生して記録媒体表面に静電気が蓄積する。
また、未定着トナー画像が定着装置で溶融加圧される直前は、未定着トナー画像は定着装置の加熱加圧部材に近接する状態になる。静電気が蓄積した加熱加圧部材が未定着トナー画像に近接すると、未定着トナー画像が加熱加圧部材の静電気の電界の影響を受け、トナーの帯電性と加熱加圧部材の帯電が同じ電荷であると未定着画像のトナーが加熱加圧部材の電界と反発して飛び散り、画像の周りにトナー汚れが生じる原因となると推定された。また、トナーの帯電性と加熱加圧部材の帯電が異なる電荷である場合、未定着トナー画像が加熱加圧部材に接触する前に未定着トナー画像の一部のトナーが加熱加圧部材に移行し、加熱加圧部材に移行したトナーは記録媒体に接触したときに記録媒体側に再移行して、オフセット状の汚れが生じる原因となると推定された。
厚紙に画像形成する場合など画像出力速度が遅い場合は、未定着トナー像が加熱加圧部材の電界影響を受ける時間が長くなるため、トナーの飛び散りやオフセット状の汚れが発生しやすく、更に、冬場など湿度が低い場合は加圧加熱部材に静電気が蓄積しやすくなるため、トナーの飛び散りやオフセット状の汚れがより顕著になると推定された。画像濃度が高いソリッド画像では画像部に存在する未定着トナーの粒子数が多くなるため未定着トナー画像全体が保持する静電気量が増加し、静電気を帯びた加熱加圧部材の電界影響を強く受けるため、トナーの飛び散りやオフセット状の汚れがより顕著になると推定される。
本発明者らは鋭意検討した結果、特定の温度範囲にtanδの極大値を有し、かつ、該極大値が特定の範囲であり、更に、tanδの極大値の高温領域及び低温領域にDSC曲線の極大点を有することにより、このようなトナーの飛び散りや、オフセット状の汚れの発生が顕著に抑制されることを見出した。
本実施形態の静電荷像現像用トナーは、動的粘弾性レオメータ粘弾性測定において、50℃以上90℃以下にtanδが極大値を示す温度T1を有し、T1におけるtanδ(以下、tanδ1ともいう。)が2.5以上3以下である。
加熱加圧部材は、定着動作開始時点では既に加熱されており、加熱加圧部材から輻射熱が発せられる。従って、未定着トナー画像は、加熱加圧部材に接触する前に、加熱加圧部材から発せられる輻射熱によって加熱される。50℃〜90℃の範囲にtanδが極大値を示す温度T1を有し、T1におけるtanδ(tanδ1)が2.5〜3であることで、加熱加圧部材に接触する前の未定着トナーは適度な粘性を示すため、トナー粒子同士又はトナーと記録媒体との粘着性が適度に発揮され、加熱加圧部材の静電気の電界影響下でもトナー粒子が動きにくくなり、トナー飛び散りやオフセット状の汚れを抑制することができると考えられる。
T1が50℃未満であると、トナー保存性に劣り、画像形成装置内でトナーの凝集が生じる場合がある。また、90℃を超えると、加熱加圧部材に接触する直前のトナー粒子が粘着性を発揮することができず、トナーの飛び散りやオフセット状の汚れの発生を抑制することが困難である。また、tanδ1が2.5未満であると、加熱加圧部材に接触する直前のトナー粒子の粘着性が低く、トナーの飛び散りやオフセット状の汚れの発生を抑制することが困難である。また、3を超えると、トナー粒子の粘着性が高くなりすぎるために、加熱加圧部材に接触した時に、トナー粒子が過剰に加熱加圧部材表面に密着し、画像中のトナーの一部が過剰に溶融して加熱加圧部材に移行して、オフセット状の汚れの原因となる場合がある。
tanδが極大値を示す温度T1は、55〜85℃であることが好ましく、60〜80℃であることがより好ましい。
tanδ1は、2.6〜3.0であることが好ましく、2.6〜2.9であることがより好ましい。
回転平板型レオメータ(レオメトリックス社製、回転平板型レオンメータARES)により、直径8mmのパラレルプレートを用いて、周波数1rad/秒で、印加歪初期値0.01%、最大歪20%、最大トルク100、最小トルク10の範囲で自動歪調製にして、30℃〜150℃の間を昇温速度1℃/分、試料重量約0.3gで昇温測定を行う。
tanδ2は、1.2〜2.0であることが好ましく、1.2〜1.8であることがより好ましく、1.4〜1.8であることが更に好ましい。
第2の極大値を前記範囲内に有することにより、未定着トナー画像が加熱加圧部材と記録媒体との接触部(以下、定着ニップ部ともいう。)に突入し、定着ニップ部内でトナー粒子が溶融して記録媒体上に固定化されるときに、記録媒体上に正常に固定するために適正な溶融粘弾性を発揮することができる。tanδ2が大きすぎると粘性が低くなりすぎてトナー粒子間の凝集力が低下して溶融したトナー粒子の一部が加熱加圧部材の表面に移行し、記録媒体の別の部分に再移行するいわゆるホットオフセット現象が発生しやすくなり、画像汚れや加熱加圧部材汚れの原因となる。tanδ2が小さすぎるとトナー粒子が記録媒体に固定化されにくくなるため、記録媒体上の画像部を折り曲げたりこすったりしたときに画像の一部が欠損しやすくなる。
tanδ2の測定方法はtanδ1の測定と同様にして行うことができる。
本実施形態の静電荷像現像用トナーは、示差走査熱量計により測定されるDSC曲線において、降温時に複数の極大点を示し、前記極大点のうち少なくとも1つはT1よりも低温領域に存在し、前記極大点の少なくとも1つはT1よりも高温領域に存在する。
温度T1の上下に降温ピークを有することで、T1よりも低温で離型剤の一部が軟化するためトナー粒子が加熱加圧部材に接触し初めたときに離型剤の一部がトナー表面と加熱加圧部材の間に染み出しやすくなり、トナーと加熱加圧部材表面の過剰な密着が抑制されると推定される。更に、T1よりも高い温度で離型剤の一部が軟化するため、加熱加圧中にトナーから更に離型剤が染み出すことによってトナー画像と加熱加圧部材の剥離性を改善することができるため、オフセット状の汚れをより抑制することができると推定される。
示差走査熱量分析装置として、DSC−50((株)島津製作所製)を用いて測定される。具体的には、トナー9mgをアルミニウム製の試料容器に入れ、試料容器をホルダーユニットに載せ、電気炉中にセットする。次に、窒素雰囲気下で、10℃で10分保持した後に、10℃〜200℃まで、10℃/minで昇温させた後、200℃で5分維持し、そのあと200℃から10℃/minで30℃まで降温させる。
T1よりも低温領域に存在する、DSC曲線が極大点を示す温度は、T1−5〜T1−40℃であることが好ましく、T1−10〜T1−30℃であることがより好ましい。
本実施形態の静電荷像現像用トナーは、トナー粒子(トナー母粒子ともいう。)に外添剤が外添されたトナーであることが好ましく、トナー母粒子が、少なくとも結着樹脂及び離型剤を含有し、必要に応じて着色剤等の他の成分を含有することが好ましい。
本発明に用いられる結着樹脂(以下、単に樹脂ともいう。)又は結着樹脂粒子(以下、樹脂微粒子ともいう。)は、特に制限はないが、一般に乳化重合法などによりイオン性界面活性剤を含有する樹脂微粒子分散液を調製して使用する。また、溶剤に溶解した後、水媒体に相転する相転乳化や、樹脂の極性や添加剤を利用した自己乳化法による樹脂微粒子分散液を用いてもよい。
また、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、ポリエーテル樹脂等、非ビニル縮合系樹脂、又は、これらと前記エチレン性不飽和付加重合体樹脂との混合物や、これらの共存下でエチレン性不飽和単量体を重合して得られるグラフト重合体等を挙げることができる。
多価カルボン酸の例としては、テレフタル酸、イソフタル酸、無水フタル酸、無水トリメリット酸、ピロメリット酸、ナフタレンジカルボン酸、などの芳香族カルボン酸類、無水マレイン酸、フマール酸、コハク酸、アルケニル無水コハク酸、アジピン酸などの脂肪族カルボン酸類、シクロヘキサンジカルボン酸などの脂環式カルボン酸類が挙げられる。これらの多価カルボン酸を1種又は2種以上用いることができる。これら多価カルボン酸の中、芳香族カルボン酸を使用することが好ましく、また良好なる定着性を確保するために架橋構造あるいは分岐構造をとるためにジカルボン酸とともに3価以上のカルボン酸(トリメリット酸やその酸無水物等)を併用することが好ましい。
多価アルコールの例としては、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、グリセリン、などの脂肪族ジオール類、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などの脂環式ジオール類、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などの芳香族ジオール類が挙げられる。これら多価アルコールの1種又は2種以上用いることができる。これら多価アルコールの中、芳香族ジオール類、脂環式ジオール類が好ましく、このうち芳香族ジオールがより好ましい。また、良好なる定着性を確保するため、架橋構造あるいは分岐構造とするためにジオールとともに3価以上の多価アルコール(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等)を併用してもよい。
このポリエステル樹脂の合成に使用する触媒としては、例えば、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫オキサイド等の有機金属やテトラブチルチタネート等の金属アルコキシドなどのエステル化触媒が挙げられる。このような触媒の添加量は、原材料の総量に対して0.01〜1重量%とすることが好ましい。
本発明に使用する結着樹脂の重量平均分子量Mwは、5,000〜50,000であることが好ましく、特にビニル系単量体を含むエチレン性不飽和単量体の単独重合体又は共重合体(ビニル系樹脂)の場合には8,000〜40,000であることがより好ましく、ポリエステル樹脂の場合には8,000〜30,000であることがより好ましい。
分散液中の樹脂微粒子の粒径は、100〜300nmであることが好ましく、150〜250nmであることがより好ましい。粒径が前記範囲内であると、得られるトナーの粒度分布が狭く、また、遊離粒子を生じず、トナーの性能や信頼性が向上するので好ましい。
その他にも、微量の多官能性モノマー、例えばビニル基を複数有する架橋剤を微量混合して重合を行うことで、高分子量成分を導入することができるため、溶融時の特性を適性化することができる。
より具体的にはガラス転移温度の高い、又は、架橋成分を含む樹脂に、ガラス転移温度の低い樹脂を混合することで、tanδが極大値を示す温度T1は下がる傾向にあり、また、前述のガラス転移温度の高い、又は、架橋成分を含む樹脂の重量平均分子量をより小さくすることで、tanδを2.5以上3以下とすることが可能となる。
同時に離型剤を複数用意し、更に、樹脂の一部と相溶可能な離型剤を併用することによっても調整が可能となる。
スチレン−アクリル系樹脂は溶液重合や懸濁重合、乳化重合によって得ることができ、得た樹脂を用いて混練粉砕法などによってトナー粒子を得ることができるが、トナー粒子の粒径、形状、構造の制御性の高さから、乳化凝集法あるいは乳化重合凝集法が特に適している。
トナー粒子約20mgをサンプル瓶に秤量し、これに溶媒である重クロロホルムを1ml加えて充分溶解し、その溶液をNMR試料管(φ5mm)に移してNMRスペクトル測定を行う。
測定装置 日本電子(株)製JNM−AL400 FT−NMR
測定条件:
試料容器:Φ5mmNMR用試料管
溶媒:重クロロホルム溶液
試料温度:20℃
観測核 :1H
積算回数:128回
基準:TMS
測定結果のスペクトル解析を実施し、5.0〜3.2ppmのアクリロイルオキシ基に隣接するメチレン成分に起因するピーク積分値が検出されることで、ビニル重合樹脂がトナー粒子に含まれていることが確認できる。
離型剤としては、例えば、炭化水素系ワックス;カルナウバワックス、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。特に炭化水素系のワックスが定着適正に優れ、本発明に適している。
融解温度の異なる2種以上の離型剤は、少なくとも1つがT1よりも低温領域に融解温度を有し、少なくとも1つがT1よりも高温領域に融解温度を有することが好ましい。これにより、示差走査熱量計により測定されるDSC曲線において、降温時に複数の極大点を有し、極大点のうち少なくとも1つはT1よりも低温領域に存在し、極大点のうち少なくとも1つはT1よりも高温領域に存在するトナーが得られる。なお、本実施形態において、示差走査熱量計により測定されるDSC曲線において、降温時に観測される極大点は、離型剤に由来するものに限定されない。従って、1種の離型剤を使用しても、示差走査熱量計により測定されるDSC曲線において、降温時に複数の極大点を示す場合があり、具体的には、結晶性樹脂を離型剤と併用することが挙げられる。
2種以上の離型剤を含有する場合、少なくとも1つの離型剤の融解温度が50〜90℃であり、少なくとも1つの離型剤の融解温度が80〜110℃であることが好ましく、少なくとも1つの離型剤の融解温度が60〜80であり、少なくとも1つの離型剤の融解温度が80〜100℃であることがより好ましい。
T1よりも低温領域に融解温度を有する離型剤と、T1よりも高温領域に融解温度を有する離型剤を含有する場合、その含有量の比(重量比)は、(T1よりも低温領域に融解温度を有する離型剤):(T1よりも高温領域に融解温度を有する離型剤)が、90:10〜10:90であることが好ましく、80:20〜20:80であることがより好ましく、80:20〜50:50であることが更に好ましい。
なお、トナー表面に露出している離型剤が、40面積%以下であるとは、トナー表面の面積を100面積%としたときに、全表面積中の40面積%以下に離型剤が存在していることを意味する。
トナー表面に露出している離型剤は、35〜5面積%であることがより好ましく、30〜5面積%であることが更に好ましい。
離型剤の表面露出が高すぎると定着時のトナーの飛び散りによる画像乱れが抑制しにくくなり、離型剤の表面露出が少なすぎると定着時の離型剤の染み出しが低下して、ホットオフセットが発生しやすくなる場合がある。
具体的には、日本電子(株)製の光電子分光装置JSP9000MXを用い、トナー粒子を粉体用のサンプルホルダに平らに敷き詰め、印加電圧8kV、エミッション電流8mA、パスエネルギー8eV、スキャン回数100回の条件で測定を行いC1sピークについてバインダ樹脂由来分子構造に起因するピークと離型剤に起因するピークとを分離し、それぞれのピーク面積から、トナー粒子表面の結着樹脂と離型剤との割合を算出する。
樹脂単体や離型剤単体の測定値などを用いてC1sピーク分離する波形を求めてもよい。
画像解析ソフトは特に限定されないが、一例として三谷商事(株)製の画像解析ソフト(Wim ROOF)を用いた場合の具体的な方法を次に示す。
トナー画像を選択対象として選択後、「2値化処理」コマンドの「自動2値化−判別分析法」を用い、2値化処理を行い、トナー表面の離型剤露出部分を抽出する。このとき、2値化前の画像と比較して離型剤の露出部分が適正に2値化抽出されていることを確認する。写真の撮影濃度やノイズなどにより、自動2値化が正常に行えない場合は「フィルタ−メディアン」処理やエッジ抽出処理を行うことにより画像を鮮明化したり、手動の2値化コマンドにおいて画像を確認しながら手動で敷位置を設定してもよい。
次に、視野の確認を行い、トナー視野内にトナー粒子ではない部分が含まれているときは、その部分を解析対象化ら除外する。
抽出された離型剤部分の面積の合計と、離型剤部分として抽出されていない残りの部分の面積をそれぞれ算出し、離型剤部分の面積と残りの部分の面積を合わせたものをトナー粒子表面全体とし、このトナー粒子全体に対する離型剤部分の面積の比率を計算する。
これをトナー粒子50個以上行い、離型剤部分の面積の平均値を、離型剤露出面積率とする。
トナー表面に外添剤が付着して結着樹脂面積率の測定の障害となる場合には、超音波処理などを行いトナー粒子表面の外添剤を除去してから測定することが好ましい。超音波処理の一例としては、トナー10部にカチオン性界面活性剤(サニゾールB50)1部、イオン交換水100部を撹拌混合しトナー分散液を作製した後に、この分散液に出力20W、周波数20kHzの超音波振動を30分間加え、このトナー分散液を濾過し、濾紙上から100部のイオン交換水を流し、濾紙上の残渣を凍結真空乾燥機を用いて乾燥して、外添剤を除去したトナー粒子を得ることができる。走査型顕微鏡などを用いてトナー表面上の外添剤の残りやトナー粒子の破損を確認し、超音波振動の強度や与える時間を調節する。
この外添剤を除去したトナー粒子を用いて、光電子分光装置による測定や、四酸化ルテニウム染色した後の電界放出形走査電子顕微鏡観察によって、トナー粒子表面の離型剤面積率の測定を行う。
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、ブリリアンカーミン3B、ブリリアンカーミン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、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、トナー母粒子全体に対して、1〜30重量%が好ましく、3〜15重量%がより好ましい。
前記トナー母粒子には、前記したような成分以外にも、更に必要に応じて内添剤、帯電制御剤等の種々の成分を添加してもよい。
内添剤としては、例えば、フェライト、マグネタイト、還元鉄、コバルト、ニッケル、マンガン等の金属、合金、又はこれら金属を含む化合物などの磁性体等が挙げられる。
帯電制御剤としては、例えば、第四級アンモニウム塩化合物、ニグロシン系化合物、アルミ、鉄、クロムなどの錯体からなる染料、トリフェニルメタン系顔料等が挙げられる。
トナー母粒子の製造は、例えば、結着樹脂と、着色剤、離型剤、及び、必要に応じて帯電制御剤等とを混練、粉砕、分級する混練粉砕法;混練粉砕法にて得られた粒子を機械的衝撃力又は熱エネルギーにて形状を変化させる方法;結着樹脂を乳化して分散した分散液と、着色剤、離型剤、及び、必要に応じて帯電制御剤等の分散液とを混合し、凝集、加熱融着させ、トナー粒子を得る乳化凝集法;結着樹脂の重合性単量体を乳化重合させ、形成された分散液と、着色剤、離型剤、及び、必要に応じて帯電制御剤等の分散液とを混合し、凝集、加熱融着させ、トナー粒子を得る乳化重合凝集法;結着樹脂を得るための重合性単量体と、着色剤、離型剤、及び、必要に応じて帯電制御剤等の溶液とを水系溶媒に懸濁させて重合する懸濁重合法;結着樹脂と着色剤、離型剤、及び、必要に応じて帯電制御剤等の溶液とを水系溶媒に懸濁させて造粒する溶解懸濁法;等が使用できる。また、前記方法で得られたトナー母粒子をコアにして、更に凝集粒子を付着、加熱融合してコアシェル構造を持たせる製造方法を行ってもよい。
これらの中でも、本実施形態のトナーは、乳化凝集法、又は、乳化重合凝集法により得られたトナー(乳化凝集トナー)であることが好ましい。
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。
なお、トナー粒子の各種粒子径、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(株)製)を用い、電解液はISOTON−II(ベックマン・コールター(株)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子径D50v、数平均粒子径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。
なお、形状係数SF1は、下記式により求められる。
なお、前記形状係数SF1の平均値(平均形状係数)は、250倍に拡大した1,000個のトナー像を光学顕微鏡から画像解析装置(LUZEX III、(株)ニレコ製)に取り込み、その最大長及び投影面積から、個々の粒子について前記SF1の値を求め平均したものである。
本実施形態において、静電荷像現像用トナーは、トナー母粒子と、該トナー母粒子に外添された外添剤とを含有することが好ましい。
外添剤としては、例えば、無機粒子が挙げられる。該無機粒子として、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。
外添剤としての無機粒子の表面は、疎水化処理が施されていることがよい。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、通常、例えば、無機粒子100部に対して、1部以上10
部である。
本実施形態において、静電荷像現像用トナーの製造方法は特に限定されず、公知の方法から適宜選択すればよく、乾式製法(例えば、混練粉砕法等)、湿式製法(例えば、凝集遊具法、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。
これらの中でも、本実施形態において、少なくとも樹脂微粒子を分散させた分散液中で凝集粒子を形成し凝集粒子分散液を調製する工程(凝集工程)と、前記凝集粒子分散液を加熱して、凝集粒子を融合する工程(融合工程)を含む製造方法(以下、前記製造方法を「凝集融合法」と称することがある。)が好ましい。また、凝集工程と融合工程との間に、凝集粒子分散液中に、微粒子を分散させた微粒子分散液を添加混合して前記凝集粒子に微粒子を付着させて付着粒子を形成する工程(付着工程)を設けたものであってもよい。
前記追加微粒子としては、前記樹脂微粒子の他に離型剤微粒子、着色剤微粒子等を単独又は複数組み合わせたものであってもよい。前記微粒子分散液を追加混合する方法としては、特に制限はなく、例えば徐々に連続的に行ってもよいし、複数回に分割して段階的に行ってもよい。このようにして、前記微粒子(追加微粒子)を添加混合することにより、微小な粒子の発生を抑制し、得られる静電荷像現像用トナーの粒度分布をシャープにすることができ、高画質化に寄与させることができる。
前記樹脂微粒子における樹脂が、前記ビニル基を有するエステル類、前記ビニルニトリル類、前記ビニルエーテル類、前記ビニルケトン類等のビニル系単量体の単独重合体又は共重合体(ビニル系樹脂)である場合には、前記ビニル系単量体をイオン性界面活性剤中で乳化重合やシード重合等することにより、ビニル系単量体の単独重合体又は共重合体(ビニル系樹脂)製の樹脂微粒子をイオン性界面活性剤に分散させてなる分散液を調製することができる。
前記樹脂微粒子における樹脂が、スチレン−アクリル系樹脂のように、前記ビニル系単量体の単独重合体又は共重合体以外の樹脂である場合には、該樹脂が、水への溶解度が比較的低い油性溶剤に溶解するのであれば、該樹脂を該油性溶剤に溶解し、この溶解物を、前記イオン性界面活性剤や高分子電解質とともに水中に添加し、ホモジナイザー等の分散機を用いて微粒子分散させた後、加熱ないし減圧することにより前記油性溶剤を蒸散させることにより調製することができる。
すなわち、前記複合粒子の各成分を、溶剤中に溶解分散した後、前述のように適当な分散剤とともに水中に分散し、加熱ないし減圧することにより溶剤を除去して得る方法や、乳化重合やシード重合により作成されたラテックス表面に機械的剪断又は電気的吸着を行い、固定化する方法により調製することができる。
また、高分子凝集剤も用いることができる。ポリアクリルアミド系のアニオン系高分子凝集剤、ジメチルアミノエチルメタクリレート系のカチオン系高分子凝集剤、両性系の高分子凝集剤なども用いることができる。
このようにして形成された凝集体粒子に、樹脂微粒子を追加添加し凝集体粒子の表面に被覆層を形成する。樹脂微粒子の添加量は、添加する樹脂微粒子の全添加量の15〜45重量%の範囲であることが好ましい。追加樹脂微粒子の添加量が15重量%以上であると、粒度分布制御の効果に優れる。追加樹脂微粒子の添加量が45重量%以下であると、追加樹脂微粒子の凝集体微粒子への付着性が良好であり、粒度分布に優れる。追加樹脂微粒子を凝集体微粒子に付着させる時間は10〜90分の範囲であることが好ましい。前記範囲内であると、付着性に優れ、また、異常付着が抑制されて粒度分布が良好である。
更に、滑剤を添加することもできる。滑剤として、例えば、エチレンビスステアリル酸アミド、オレイン酸アミド等の脂肪酸アミド、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウムなどの脂肪酸金属塩が挙げられる。
本実施形態の静電荷像現像用トナーは、静電荷像現像剤として好適に使用される。
本実施形態の静電荷像現像剤は、本実施形態のトナーを含有すること以外は、特に制限はなく、目的に応じて適宜の成分組成を取りうる。本実施形態のトナーを、単独で用いると一成分系の静電荷像現像剤として調製され、また、キャリアと組み合わせて用いると二成分系の静電荷像現像剤として調製される。
一成分系現像剤として、現像スリーブ又は帯電部材と摩擦帯電して、帯電トナーを形成して、静電潜像に応じて現像する方法も適用される。
前記樹脂による被膜は、前記樹脂中に樹脂粒子及び/又は導電性粒子が分散されていることが好ましい。前記樹脂粒子としては、例えば、熱可塑性樹脂粒子、熱硬化性樹脂粒子等が挙げられる。これらの中でも、比較的硬度を上げることが容易な観点から熱硬化性樹脂が好ましく、トナーに負帯電性を付与する観点からは、N原子を含有する含窒素樹脂による樹脂粒子が好ましい。なお、これらの樹脂粒子は、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。前記樹脂粒子の平均粒子径としては、0.1〜2μmが好ましく、0.2〜1μmがより好ましい。前記樹脂粒子の平均粒子径が0.1μm以上であると、前記被膜における樹脂粒子の分散性に優れ、一方、2μm以下であると、前記被膜から樹脂粒子の脱落が生じにくい。
具体的には前記キャリア芯材を、前記被膜形成用液に浸漬する浸漬法、前記キャリア芯材を前記被覆形成溶液に浸漬してから混合撹拌しながら減圧や加熱によって芯材表面に被覆膜を形成するニーダーコーター法、被膜形成用液を前記キャリア芯材の表面に噴霧するスプレー法、前記キャリア芯材を流動エアーにより浮遊させた状態で前記被膜形成用液を混合し、溶媒を除去する流動床法等が挙げられる。これらの中でも、本実施形態において、ニーダーコーター法が好ましい。
なお、電気抵抗(体積固有抵抗)は以下のように測定する。
エレクトロメーター(KEITHLEY社製、商品名:KEITHLEY 610C)及び高圧電源(FLUKE社製、商品名:FLUKE 415B)と接続された一対の20cm2の円形の極板(鋼製)である測定治具の下部極板上に、サンプルを厚さ約1mm〜3mmの平坦な層を形成するように載置する。次いで上部極板をサンプルの上にのせた後、サンプル間の空隙をなくすため、上部極板上に4kgの重しをのせる。この状態でサンプル層の厚さを測定する。次いで、両極板に電圧を印加することにより電流値を測定し、次式に基づいて体積固有抵抗を計算する。
体積固有抵抗=印加電圧×20÷(電流値−初期電流値)÷サンプル厚
前記式中、初期電流は印加電圧0のときの電流値であり、電流値は測定された電流値を示す。
また、静電荷像現像剤(トナー混合物)は、静電荷像現像方式(電子写真方式)の画像形成方法に使用される。
本実施形態の画像形成方法は、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、前記現像剤として、本実施形態のトナー混合物又は本実施形態の静電荷像現像剤を用いることを特徴とする。
本実施形態の画像形成方法は、前記の工程に加え、像保持体上に残留する静電荷像現像剤を清掃する清掃工程を含むことが好ましい。
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用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。
前記清掃工程は、像保持体上に残留する現像剤を清掃する工程である。
また、本実施形態の画像形成方法においては、前記清掃工程は、像保持体上に残留する静電荷像現像剤をクリーニングブレードにより除去する工程を含むことがより好ましい。
被記録媒体としては、公知のものを使用することができ、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、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、前記現像剤として、本実施形態のトナー混合物又は本実施形態の静電荷像現像剤を用いることを特徴とする。
本実施形態の画像形成装置は、像保持体を清掃させる清掃手段を有することが好ましい。
なお、本実施形態の画像形成装置は、前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、清掃手段、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、像保持体上に残留する静電荷像現像剤を清掃する清掃手段としては、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。
クリーニングブレードの材質としては、ウレタンゴム、ネオプレンゴム、シリコーンゴム等が好ましく挙げられる。
本実施形態のトナーカートリッジは、本実施形態のトナー混合物を少なくとも収容しているトナーカートリッジである。
本実施形態の現像剤カートリッジは、本実施形態の静電荷像現像剤を少なくとも収容している現像剤カートリッジである。
また、本実施形態のプロセスカートリッジは、像保持体表面上に形成された静電潜像を前記トナー混合物又は前記静電荷像現像剤により現像してトナー像を形成する現像手段と、像保持体、前記像保持体表面を帯電させるための帯電手段、及び、前記像保持体表面に残存したトナーを除去するためのクリーニング手段よりなる群から選ばれる少なくとも1種と、を備え、本実施形態の静電荷像現像用トナー、又は、本実施形態の静電荷像現像剤を少なくとも収容しているプロセスカートリッジである。
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用トナー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用トナーを含む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、トナー混合物及びキャリアを収納するカートリッジであってもよく、トナー混合物を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。
トナーカートリッジ及び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。
<動的粘弾性レオメータ粘弾性測定におけるtanδ、及び、tanδが極大値を示す温度T1の測定>
動的粘弾性レオメータ粘弾性測定は、回転平板型レオメータARES(レオメトリックス社製)において、直径8mmのパラレルプレートを用いて、周波数1red/秒、印加歪初期値0.01%、最大歪20%、最大トルク100、最小トルク10の範囲で自動歪調整にして、30℃から180℃の間を、昇温速度1℃/分、試料質量0.3gで、昇温測定を行った。
・示唆走査熱量測定(DSC)
本実施形態における前記示差走査熱量測定は、以下の方法により行った。
示差走査熱量計として、DSC−60A((株)島津製作所社製)を用いた。測定は、まず第1昇温工程として、10℃で10分保持した後に10℃〜200℃まで毎分10℃の速度で昇温を行う。次いで、上記第1昇温工程を行った後、そのまま10分間200℃で保持し、その後液化窒素を用いて−10℃まで毎分−10℃の速度で冷却させ、10分間−10℃で保持する。この際得られる示差走査熱量曲線から極大点の個数と温度を確認した。
トナー粒子の表面に存在する離型剤の割合は、次のようにして算出した。
日本電子(株)製の光電子分光装置JSP9000MXを用い、トナー粒子を粉体用のサンプルホルダに平らに敷き詰め、印加電圧8kV、エミッション電流8mA、パスエネルギー8eV、スキャン回数100回の条件で測定を行い、C1sピークについて結着樹脂由来の分子構造からのピークと離型剤由来の分子構造からのピークを分離し、それぞれのピーク面積から、離型剤の割合を算出した。
樹脂単体や離型剤単体の測定値などを用いてC1sピーク分離する波形を求めてもよい。
トナー表面に外添剤が付着して離型剤面積率の測定の障害となる場合には、超音波処理などを行いトナー粒子表面の外添剤を除去してから測定することが好ましい。超音波処理の一例としては、トナー10部にカチオン性界面活性剤(サニゾールB50)1部、イオン交換水100部を撹拌混合しトナー分散液を作製した後に、この分散液に出力20W、周波数20kHzの超音波振動を30分間加えた後に、このトナー分散液を濾過し、濾紙上から100部のイオン交換水を流し、濾紙上の残渣を凍結真空乾燥機を用いて乾燥して、外添剤を除去したトナー粒子を得ることができる。走査型顕微鏡などを用いてトナー表面上の外添剤の残りやトナー粒子の破損を確認し、超音波振動の強度や与える時間を調節する。
この外添剤を除去したトナー粒子を用いて、光電子分光装置による測定や、四酸化ルテニウム染色した後の電界放出形走査電子顕微鏡観察によって、トナー粒子表面の離型剤面積率の測定を行う。
<樹脂粒子分散液(1)の調製(スチレンのベースの樹脂)>
スチレン380部、n−ブチルアクリレート20部、アクリル酸10部、ドデカンチオール20部を混合して溶解したものを、非イオン性界面活性剤(ノニポール400:三洋化成(株)製)10部及びアニオン性界面活性剤(ネオゲンSC:第一工業製薬(株)製)5部をイオン交換水550部に溶解したフラスコ中で乳化重合させ、60分間ゆっくり混合しながら、これに過硫酸アンモニウム6部を溶解したイオン交換水60部を投入した。窒素置換を行った後、前記フラスコ内を撹拌しながら内容物が80℃になるまでオイルバスで加熱し、6時間そのまま乳化重合を継続した。その後、冷却して樹脂粒子分散液(1)を得た。
原料として、スチレン300部、n−ブチルアクリレート20部、アクリル酸10部、アクリル酸エチル60部、ドデカンチオール20部を使用した以外は、樹脂粒子分散液(1)と同様にして、樹脂粒子分散液(2)を得た。
原料として、スチレン400部,n−ブチルアクリレート5部、アクリル酸5部、ドデカンチオール15部を使用した以外は、樹脂粒子分散液(1)と同様にして、樹脂粒子分散液(3)を得た。
原料として、スチレン320部、n−ブチルアクリレート40部、アクリル酸15部、ドデカンチオール15部を使用した以外は、樹脂粒子分散液(1)と同様にして、樹脂粒子分散液(4)を得た。
加熱乾燥した3口フラスコに、エチレングリコール120部、5−スルホイソフタル酸ナトリウムジメチル25部、セバシン酸ジメチル200部、触媒としてジブチル錫オキサイド0.5部を入れた後、減圧操作により容器内の空気を窒素ガスにより不活性雰囲気下とし、機械撹拌にて180℃で5時間撹拌を行った。その後、減圧下にて220℃まで徐々に昇温を行い1時間撹拌し、粘稠な状態となったところで空冷し、反応を停止させ、樹脂(5)を合成した。
樹脂(5)200部と、酢酸エチル200質量部と、和光純薬工業(株)製流動パラフィン10部、水酸化ナトリウム水溶液(0.3N)0.1部とを用意し、これらをセパラブルフラスコに入れ、70℃で加熱し、スリーワンモーター(新東科学(株)製)により撹拌して樹脂混合液(5)を調製した。この樹脂混合液(5)を撹拌しながら、徐々に水酸化ナトリウム水溶液(0.05N)400質量部を加え、転相乳化させ、脱溶剤することにより樹脂粒子分散液(5)を得た。
テレフタル酸90mol%及びフマル酸10mol%からなる酸成分と、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物50mol%及びビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物50mol%からなるアルコール成分と、を1:1のmol比で、撹拌装置、窒素導入管、温度センサー、精留塔を備えたフラスコに仕込み、窒素雰囲気化で3時間を要して85℃まで上げ、反応系内が撹拌されていることを確認した。その後、前記混合物100部に対しジブチル錫オキサイド0.5部を投入し、更に生成する水を留去しながら同温度から2時間を要して200℃まで温度を上げ、200℃で更に5時間脱水縮合反応を継続して樹脂(6)を得た。
次いで、得られた樹脂(6)を溶融状態のまま、キャビトロンCD1010((株)ユーロテック製)に毎分100gの速度で移送した。別途準備した水性媒体タンクには試薬アンモニア水をイオン交換水で希釈した0.4%濃度の希アンモニア水を入れ、熱交換器で96℃に加熱しながら毎分0.1リットルの速度で、上記樹脂(6)溶融体と同時にキャビトロンCD1010((株)ユーロテック製)に移送した。回転子の回転速度が60Hz、圧力が5kg/cm2の条件でキャビトロンを運転した。その後、0.4mol/lの水酸化ナトリウム水溶液で系内のpHを8.6に調整し50℃で5時間処理した後、硝酸水溶液でpHを7.2に調整して、樹脂粒子分散液(6)を得た。
・パラフィンワックス(HNP−9:日本精蝋(株)製、融解温度65℃):100部
・カチオン性界面活性剤 (サニゾールB50:花王(株)製):20部
・イオン交換水:1,400部
以上の成分を、丸型ステンレス鋼製フラスコ中でホモジナイザー(ウルトラタラックスT50:IKA社製)を用いて20分間分散した後、圧力吐出型ホモジナイザーで分散処理し、平均粒径が365nmであるワックス粒子が分散された離型剤粒子分散液(1)を調製した。
離型剤として、離型剤(2):日本精蝋(株)製マイクロクリスタリンワックス(Hi−Mic−1070、融解温度:80℃)を使用した以外は離型剤粒子分散液(1)と同様にして、離型剤粒子分散液(2)を得た。
離型剤として、離型剤(3):東洋ペトライト(株)製ポリエチレンワックス(PW850、融解温度:105℃)を使用した以外は離型剤粒子分散液(1)と同様にして、離型剤粒子分散液(3)を得た。
離型剤として、離型剤(4):日本精蝋(株)製パラフィンワックス(F125、融解温度:52℃)を使用した以外は離型剤粒子分散液(1)と同様にして、離型剤粒子分散液(4)を得た。
離型剤として、離型剤(5):日本精蝋(株)製パラフィンワックス(F115、融解温度:48℃)を使用した以外は離型剤粒子分散液(1)と同様にして、離型剤粒子分散液(5)を得た。
・カーボンブラック(モーガルL:キャボット製):50部
・ノニオン性界面活性剤(ノニポール400:三洋化成(株)製):4部
・イオン交換水:210部
以上の成分を混合して、ホモジナイザー(ウルトラタラックスT50:IKA社製)を用いて20分間撹拌し、その後アルティマイザーにて分散処理して平均粒子径が285nmである着色剤(カーボンブラック)粒子が分散された着色剤分散剤を調製した。
樹脂粒子分散液(1)及び樹脂微粒子分散液(2)を固形分の比率で8:2の割合で混合し、この混合樹脂粒子分散液:100部と、着色剤粒子分散液:10部と、離型剤粒子分散液(1):5部と、離型剤粒子分散液(2):5部と、ポリ水酸化アルミニウム(浅田化学工業(株)製、Paho2S):2部と、硫酸アルミニウム(浅田化学工業(株)製):2部と、イオン交換水:600部とを、丸型ステンレス鋼鉄フラスコ中でホモジナイザー(ウルトラタラックスT50:IKA社製)を用いて混合し、分散した後、加熱用オイルバス中でフラスコ内を撹拌しながら45℃まで加熱した。45℃で60分保持した後、加熱用オイルバスの温度を上げて55℃で2時間保持した。このスラリー中の凝集粒子(1)の大きさを測定したところ、D50vは6.3μmとなった。その後、この凝集粒子(1)を含む分散液に20部の樹脂粒子分散液(1)を追加した後、加熱用オイルバスの温度を60℃まで上げて30分間保持した。この凝集粒子を含む分散液に1N水酸化ナトリウムを追加して、系のpHを8.0に調整した後ステンレス製フラスコを密閉し、磁気シールを用いて撹拌を継続しながら92℃まで加熱し、90分間保持した。氷水で冷却後、このトナー粒子を濾別し、25℃のイオン交換水で5回洗浄した後、凍結乾燥してトナー母粒子(1)を得た。このトナー粒子(1)のD50vは6.8μmで、形状係数は126であった。
トナー母粒子(1):100部と、外添剤(日本アエロジル(株)製、疎水性シリカ:RX50 0.5部と、日本アエロジル(株)製、疎水性シリカ:R972 1.2部)とをヘンシェルミキサーを用い周速20m/sにて15分間ブレンドを行った後、45μm網目のシーブを用いて粗大粒子を除去し、トナー(1)を得た。
樹脂粒子分散液(1)及び樹脂粒子分散液(2)の固形分の比率を9:1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。
樹脂粒子分散液(1)及び樹脂粒子分散液(2)の固形分の比率を9.5:0.5に変更し、ポリ水酸化アルミニウムの量を2.5部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。
樹脂粒子分散液(1)及び樹脂粒子分散液(2)の固形分の比率を7:3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。
樹脂粒子分散液(1)及び樹脂粒子分散液(2)の固形分の比率を6.5:3.5に変更し、ポリ水酸化アルミニウムの量を1.7部に変更した以外はトナー(1)と同様にして、トナー(5)を得た。
最初にフラスコに仕込む樹脂粒子を、樹脂粒子分散液(1)、樹脂粒子分散液(2)、及び、樹脂粒子分散液(4)を用いて固形分の比率をそれぞれ7:2:1に変更し、離型剤粒子分散液を、離型剤分散液(1):5部と離型剤分散液(4):5部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。
最初にフラスコに仕込む樹脂微粒子を、樹脂粒子分散液(1)、樹脂粒子分散液(2)、及び、樹脂粒子分散液(4)を用いて固形分の比率をそれぞれ6.5:2:1.5に変更し、離型剤分散液を、離型剤粒子分散液(1):5部と離型剤粒子分散液(5):5部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。
最初にフラスコに仕込む樹脂粒子を、樹脂粒子分散液(1)、樹脂粒子分散液(2)、及び、樹脂粒子分散液(3)を用いて固形分の比率をそれぞれ7:2:1に変更し、離型剤粒子分散液を、離型剤粒子分散液(2):5部と離型剤粒子分散液(3):5部に変更した以外はトナー(1)と同様にして、トナー(8)を得た。
最初にフラスコに仕込む樹脂粒子を、樹脂粒子分散液(1)、樹脂粒子分散液(2)、及び、樹脂粒子分散液(3)を用いて固形分の比率をそれぞれ6.5:2:1.5に変更し、離型剤粒子分散液を、離型剤粒子分散液(2):5部と離型剤粒子分散液(3):5部に変更した以外はトナー(1)と同様にして、トナー(9)を得た。
最初にフラスコに仕込む樹脂粒子を、樹脂粒子分散液(1)、樹脂粒子分散液(2)、樹脂粒子分散液(3)、及び、樹脂粒子分散液(4)を用い固形分の比率をそれぞれ6:2:1:1に変更した以外はトナー(1)と同様にして、トナー(10)を得た。
最初にフラスコに仕込む樹脂粒子を、樹脂粒子分散液(1)、樹脂粒子分散液(2)、樹脂粒子分散液(3)、及び、樹脂粒子分散液(4)を用い、固形分の比率をそれぞれ5.5:2:1.5:1に変更し、離型剤粒子分散液を、離型剤粒子分散液(2):5部と離型剤粒子分散液(3):5部に変更した以外はトナー(1)と同様にして、トナー(11)を得た。
樹脂粒子分散液(1)及び樹脂粒子分散液(2)の固形分の比率を7:3に変更し、硫酸アルミニウムの量を2.5部に変更し、離型剤粒子分散液を、離型剤粒子分散液(1):5部と離型剤粒子分散液(3):5部に変更した以外はトナー(1)と同様にして、トナー(12)を得た。
樹脂粒子分散液(1)及び樹脂粒子分散液(2)の固形分の比率を8.5:1.5に変更し、硫酸アルミニウムの量を1.8部に変更した以外はトナー(1)と同様にして、トナー(13)を得た。
樹脂粒子分散液(1)、及び、樹脂粒子分散液(2)の代わりに、樹脂粒子分散液(5)、及び、樹脂粒子分散液(6)を使用し、固形分の比率を1:9に変更し、追加する樹脂粒子分散液(1)の代わりに樹脂粒子分散液(6)を使用した以外はトナー(1)と同様にして、トナー(14)を得た。
凝集粒子(1)を含む分散液に追加する樹脂粒子分散液(1)の量を10部に変更した以外はトナー(1)と同様にして、トナー(15)を得た。
凝集粒子(1)を含む分散液に追加する樹脂粒子分散液(1)の量を5部に変更した以外はトナー(1)と同様にして、トナー(16)を得た。
凝集粒子(1)を含む分散液に追加する樹脂粒子分散液(1)の量を30部に変更した以外はトナー(1)と同様にして、トナー(17)を得た。
樹脂粒子分散液(1)、樹脂粒子分散液(2)、及び、樹脂粒子分散液(5)を固形分の比率で7:2:1の割合で混合し、この混合樹脂粒子分散液:100部と、着色剤粒子分散液:10部と、離型剤粒子分散液(1):10部と、ポリ水酸化アルミニウム:2部と、硫酸アルミニウム:2部と、イオン交換水:600部とを、丸型ステンレス鋼鉄フラスコ中でホモジナイザー(ウルトラタラックスT50:IKA社製)を用いて混合し、分散した後、加熱用オイルバス中でフラスコ内を撹拌しながら45℃まで加熱した。45℃到達後、流動パラフィン(和光純薬工業(株)製:流動パラフィン(密度(20℃):0.825〜0.850g/ml))を1部加えてから、45℃で60分保持した後、加熱用オイルバスの温度を上げて50℃で1時間保持した。その後、この凝集粒子(18)を含む分散液に20部の樹脂粒子分散液(1)を追加した後、加熱用オイルバスの温度を60℃まで上げて30分間保持した。この凝集粒子を含む分散液に1N水酸化ナトリウムを追加して、系のpHを8.5に調整した後ステンレス製フラスコを密閉し、磁気シールを用いて撹拌を継続しながら88℃まで加熱し、90分間保持した。氷水で冷却後、このトナー粒子を濾別し、25℃のイオン交換水で5回洗浄した後、凍結乾燥してトナー母粒子(18)を得た。
トナー母粒子(18)を用いた以外はトナー(1)と同様にして、トナー(18)を得た。
離型剤粒子分散液(1):5部と離型剤粒子分散液(2):5部の代わりに、離型剤粒子分散液(1):4部と離型剤粒子分散液(2):5部と離型剤粒子分散液(3)2部を使用し、ポリ水酸化アルミニウム:2部と硫酸アルミニウム:2部の代わりに、硫酸アルミニウム4.2部を使用した以外はトナー(1)と同様にして、トナー(19)を得た。
始めにフラスコに仕込む樹脂微粒子を、樹脂粒子分散液(1)及び樹脂微粒子分散液(2)及び樹脂微粒子分散液(4)を用いて固形分の比率をそれぞれ7:2:1に変え、ポリ水酸化アルミニウム:2部と硫酸アルミニウム:2部の代わりに、ポリ水酸化アルミニウム:1.8部と硫酸アルミニウム:1.8部にした以外はトナー(1)と同様にして、トナー(20)を得た。
最初にフラスコに仕込む樹脂粒子を、樹脂粒子分散液(2)、樹脂粒子分散液(3)、及び、樹脂粒子分散液(4)を用いて固形分の比率をそれぞれ2:5:4に変更し、ポリ水酸化アルミニウム:2部と硫酸アルミニウム:2部の代わりに、ポリ水酸化アルミニウム:2.2部と硫酸アルミニウム:2.2部を使用し、追加する樹脂粒子分散液(1)の代わりに樹脂粒子分散液(3)を使用した以外はトナー(1)と同様にして、トナー(21)を得た。
最初にフラスコに仕込む樹脂粒子を、樹脂粒子分散液(2)及び樹脂粒子分散液(4)を用いて固形分の比率をそれぞれ2:8に変更し、離型剤粒子分散液を、離型剤粒子分散液(1):5部と離型剤粒子分散液(5):5部に変更した以外はトナー(1)と同様にして、トナー(22)を得た。
最初にフラスコに仕込む樹脂粒子を、樹脂粒子分散液(2)及び樹脂粒子分散液(3)を用いて固形分の比率をそれぞれ2:8に変更し、離型剤粒子分散液を、離型剤粒子分散液(1):5部と離型剤粒子分散液(3):5部に変更した以外はトナー(1)と同様にして、トナー(23)を得た。
離型剤粒子分散液を、離型剤粒子分散液(1):10部に変更した以外はトナー(1)と同様にして、トナー(24)を得た。
離型剤粒子分散液を、離型剤粒子分散液(3):10部に変更した以外はトナー(1)と同様にして、トナー(25)を得た。
離型剤粒子分散液を、離型剤粒子分散液(2):3部と離型剤粒子分散液(3):10部に変更した以外はトナー(1)と同様にして、トナー(26)を得た。
離型剤粒子分散液を、離型剤粒子分散液(1):8部と離型剤粒子分散液(5):6部に変更した以外はトナー(1)と同様にして、トナー(27)を得た。
〔キャリアの作製〕
・フェライト粒子(体積平均粒子径:35μm):100部
・トルエン:14部
・パーフルオロアクリレート共重合体(臨界表面張力:24dyn/cm):1.6部
・カーボンブラック(商品名:VXC−72、キャボット社製、体積抵抗率:100Ωcm以下):0.12部
・架橋メラミン樹脂粒子(平均粒子径:0.3μm、トルエン不溶):0.3部
まず、パーフルオロアクリレート共重合体に、カーボンブラックをトルエンに希釈して加えサンドミルで分散した。次いで、これにフェライト粒子以外の上記各成分を10分間スターラーで分散し、被覆層形成用溶液を調合した。次いで、この被覆層形成用溶液と、フェライト粒子とを、真空脱気型ニーダーに入れ、温度60℃において30分間撹拌した後、減圧してトルエンを留去して、樹脂被覆層を形成してキャリアを得た。
前記トナー:36部と前記キャリア:414部とを、2リットルのVブレンダーに入れ、20分間撹拌し、その後212μmで篩分して現像剤を作製した。
<評価1>
ロンストンカラー紙(坪量157g/m2)を1枚出力あたり6秒の速度で画像出力できるように改造した「ApeosPort−IV C5580(富士ゼロックス(株)製)」を用いた。このApeosPort−IV改造機の現像器に各例で得られた現像剤を充填し、OSコート紙を10枚セットして温度22℃湿度45%に制御した環境室内に1昼夜放置した。その後、温度22℃湿度45%の環境下で、べた画像とライン画像が1枚に混在している出力と画像がない白紙の出力を交互に連続して50枚(画像25枚、白紙25枚)行い、画像の飛び散り、オフセットによる用紙汚れの有無を目視及び50倍ルーペで確認した。評価基準は次に示すとおりである。
A:飛び散りやオフセット状の汚れが見られず、高品質な出力画像が得られた。
B:ルーペで確認すると、ところどころ若干の飛び散り、オフセット状の汚れがみられるレベルである。
C:肉眼でもライン画像の周囲に飛び散りオフセット状の汚れが判別できるが、実使用上問題ないレベルである。
D:ライン画像、べた画像ともに飛び散りやオフセット状の汚れが顕著で、実使用に適さないレベルである。
A:オフセットによる用紙汚れが見られず、高品質な出力画像が得られる。
B:ルーペで確認すると、ところどころ点状にオフセットしたトナーがかすかに見られるレベルである。
C:肉眼でもうっすらライン画像状にオフセット汚れが見られるが、実使用上問題ないレベルである。
D:白紙にもはっきりとライン画像、べた画像のオフセットが確認でき、実使用に適さないレベルである。
べた画像部を、画像側が内側になるように軽く折り曲げた後に、その上に重さ860g、直径76mmの金属ロールを150mm/秒の速度で転がし通過させることで画像部に折り目を付け、画像を開いた後に画像折り曲げ部と折り曲げていない部分をガーゼで軽くこすった後の画像欠損状態を50倍のルーペで確認した。
−評価基準−
A:折り曲げ後の画像欠損幅は0.2mm未満であり、折り曲げていない部分には変化がない。
B:折り曲げ後の画像欠損幅は0.2mm以上0.4mm未満であり、折り曲げていない部分には変化がない。
C:折り曲げ後の画像欠損幅は0.5mm以上0.7mm未満、もしくは折り曲げていない部分にも若干の画像欠損が見られる。
D:折り曲げ後の画像欠損幅は0.7mm以上、もしくは折り曲げていない部分にも顕著な画像欠損が見られる。
用紙をミラーコートプラチナ(坪量174g/m2)に、実験環境を温度8℃湿度13%にした以外は評価1と同様にして、飛び散りとオフセットの評価を行った。評価方法、判断基準などは評価1と同じである。
トナーを充填したApeosPort−IV C5580のカートリッジをシャッター口を下側にして縦方向に、5cmの高さから実験台に50回落とした後に、温度45℃湿度75%のチャンバーに縦にしたまま72時間静置した。その後、カートリッジを取り出し、横方向に手で持ったまま20回横方向にカートリッジを振ってからApeosPort−IV C5580にカートリッジを設置した。このApeosPort−IVにC2r紙(坪量70g/m2)を500枚セットし、ApeosPort−IV C5580を温度22℃湿度45%に制御した環境室内に1昼夜放置した。その後、温度22℃湿度45%の環境下で、用紙前面の画像濃度25%のハーフトン画像を500枚連続で出力を行った。出力中の画像形成装置の異常、出力後の画像形成装置内部の観察、出力画像の観察して、評価を行った。評価基準は次に示すとおりである。
A:画像形成時の異常動作、画像形成後の画像形成装置内部の異常、出力画像に異常はなく、安定して画像形成が行えるレベルである。
B:画像形成時の異常動作、出力画像の異常はないが、画像形成後に画像形成装置内部を観察すると若干トナー汚れが見られるレベルである。
C:画像形成時の異常動作はないが、画像形成後に画像形成装置内部を観察すると顕著なトナー汚れが見られるレベル、又は、出力画像にたま(5%以下)に筋状の汚れや抜けが見られるレベルである。
D:画像形成時に異音が発生したため評価を中断したレベル、出力画像に高い頻度(5%を超える)で筋状の汚れや抜けが見られるレベル、又は、画像形成装置外までトナーの吹き出し汚れが見られるレベルである。
Claims (10)
- 動的粘弾性レオメータ粘弾性測定において、50℃以上90℃以下の範囲にtanδが極大値を示す温度T1を有し、
T1におけるtanδが2.5以上3以下であり、
示差走査熱量計により測定されるDSC曲線において、降温時に複数の極大点を示し、前記極大点のうち少なくとも1つはT1よりも低温領域に存在し、前記極大点のうち少なくとも1つはT1よりも高温領域に存在し、
90℃を超え140℃以下にtanδの第二の極大値を有し、前記第二の極大値におけるtanδの値が、1.4〜1.8である
静電荷像現像用トナー。 - 結着樹脂及び離型剤を含有し、トナー表面に露出している離型剤が40面積%以下である、請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記結着樹脂が、スチレン−アクリル系樹脂を含有する、請求項2に記載の静電荷像現像用トナー。
- 融解温度の異なる2種以上の離型剤を含有する、請求項1〜請求項3のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー。
- 請求項1〜請求項4のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー、及び、キャリアを含有する、静電荷像現像剤。
- 画像形成装置に着脱可能であり、請求項1〜請求項4のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナーを収容する、トナーカートリッジ。
- 請求項5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5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〜請求項4のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー、又は、請求項5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〜請求項4のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー、又は、請求項5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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