JP6859605B2 - 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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Description
トナー粒子と、
平均円形度が0.9以上1.0以下、粒度分布指標が1.05以上1.25以下、圧縮凝集度が60%以上95%以下の第一シリカ粒子と、
平均円形度が0.9以上1.0以下、粒度分布指標が1.05以上1.25以下、圧縮凝集度が60%以上95%以下の第二シリカ粒子と、
を有し、
前記第一シリカ粒子の平均一次粒径をDa(nm)とし、前記第二シリカ粒子の平均一次粒径をDb(nm)としたとき、下記式(A1)〜式(A3)の関係を満たす静電荷像現像用トナー。
・式(A1): 80≦Da≦120
・式(A2): 120≦Db≦200
・式(A3): 10≦Db−Da≦120
前記第二シリカ粒子の圧縮凝集度をAb(%)とし、前記第一シリカ粒子及び前記第二シリカ粒子を同量混合した混合シリカ粒子の圧縮凝集度をAa+b(%)としたとき、下記式(B1)を満たす<1>に記載の静電荷像現像用トナー。
・式(B1):Ab<Aa+b
前記第一シリカ粒子の固め比重をSa(g/cm3)とし、前記第二シリカ粒子の固め比重をSb(g/cm3)としたとき、下記式(C1)〜式(C3)を満たす<1>又は<2>に記載の静電荷像現像用トナー。
・式(C1): 0.6≦Sa≦0.9
・式(C2): 0.5≦Sb≦0.8
・式(C3): Sb<Sa
樹脂粒子、及び金属石鹸粒子よりなる群から選択される少なくとも1種をさらに有する<1>〜<3>のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
<1>〜<4>のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーを含む静電荷像現像剤。
<1>〜<4>のいずれか1項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。
<5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させる帯電手段と、
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、
<5>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させる帯電工程と、
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、
<5>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。
<2>に係る発明によれば、式(B1)を満たさない場合に比べ、高温高湿環境下で低画像密度の画像を繰り返し形成した後、高画像密度の画像を形成したときに生じる、クリーニングニップ部からのトナーのすり抜けの発生を抑制する静電荷像現像用トナーが提供される。
<3>に係る発明によれば、式(C1)〜式(C3)の少なくとも一つを満たさない場合に比べ、高温高湿環境下で低画像密度の画像を繰り返し形成した後、高画像密度の画像を形成したときに生じる、クリーニングニップ部からのトナーのすり抜けの発生を抑制する静電荷像現像用トナーが提供される。
<4>に係る発明によれば、樹脂粒子、及び金属石鹸粒子よりなる群から選択される少なくとも1種を有さない場合に比べ、高温高湿環境下で低画像密度の画像を繰り返し形成した後、高画像密度の画像を形成したときに生じる、クリーニングニップ部からのトナーのすり抜けの発生を抑制する静電荷像現像用トナーが提供される。
本実施形態に係る静電荷像現像用トナー(単に「トナー」とも称す)は、トナー粒子と、平均円形度が0.9以上1.0以下、粒度分布指標が1.05以上1.25以下、圧縮凝集度が60%以上95%以下の第一シリカ粒子と、平均円形度が0.9以上1.0以下、粒度分布指標が1.05以上1.25以下、圧縮凝集度が60%以上95%以下の第二シリカ粒子と、を有する。
そして、第一シリカ粒子の平均一次粒径をDa(nm)とし、第二シリカ粒子の平均一次粒径をDb(nm)としたとき、下記式(A1)〜式(A3)の関係を満たす。
・式(A1): 80≦Da≦120
・式(A2): 120≦Db≦200
・式(A3): 10≦Db−Da≦120
また、本実施形態に係るトナーでは、外添ダムも崩れ難くなるため、クリーニングニップ部からの外添剤のすり抜けと共に、外添剤のすり抜けによる画像の抜けも抑制される。
トナー粒子は、結着樹脂を含む。トナー粒子は、必要に応じて、着色剤、離型剤、その他添加剤を含んでもよい。
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。
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 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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、体積粒度分布指標(GSDv)は(D84v/D16v)1/2、数粒度分布指標(GSDp)は(D84p/D16p)1/2として算出される。
・式:円形度=円相当径周囲長/周囲長=[2×(Aπ)1/2]/PM
上式においてAは投影面積、PMは周囲長を表す。
なお、測定にはHPFモード(高分解能モード)を使用し、希釈倍率は1.0倍とする。また、データの解析に当たっては、測定ノイズ除去の目的で、円形度解析範囲を0.40〜1.00の範囲とする。
外添剤は、第一シリカ粒子及び第二シリカ粒子を含む。外添剤は、潤滑剤粒子、その他の外添剤等を含んでもよい。つまり、トナー粒子は、第一シリカ粒子、及び第二シリカ粒子のみ外添されていてもよいし、第一シリカ粒子及び第二シリカ粒子と、潤滑剤粒子、そ他の外添剤等とが外添されていてもよい。
第一シリカ粒子及び第二シリカ粒子としては、共に、シリカ、すなわちSiO2を主成分とする粒子であればよく、結晶性でも非晶性でもよい。また、第一シリカ粒子及び第二シリカ粒子としては、共に、水ガラス、アルコキシシラン等のケイ素化合物を原料に製造された粒子であってもよいし、石英を粉砕して得られる粒子であってもよい。
具体的には、第一シリカ粒子及び第二シリカ粒子としては、共に、例えば、ゾルゲルシリカ粒子、水性コロイダルシリカ粒子、アルコール性シリカ粒子、気相法により得られるフュームドシリカ粒子、溶融シリカ粒子が挙げられる。その中でも、第一シリカ粒子及び第二シリカ粒子としては、下記特性を満たす観点から、共に、ゾルゲルシリカ粒子が好ましい。
第一シリカ粒子及び第二シリカ粒子の平均円形度は、外添ダムの強度を向上し、クリーニングニップ部からのトナーのすり抜けの発生を抑制する観点から、0.92以上0.98以下が好ましい。
シリカ粒子の円形度は、体積平均粒径100μmの樹脂粒子本体(例えば、ポリエステル樹脂、重量平均分子量Mw=500000)に、シリカ粒子を分散させた後の一次粒子を、SEM装置により観察し、得られた一次粒子の平面画像解析から、下記式により算出される「100/SF2」として得られる。
・式:円形度(100/SF2)=4π×(A/I2)
〔式中、Iは画像上における一次粒子の周囲長を示し、Aは一次粒子の投影面積を表す。
そして、シリカ粒子の平均円形度は、上記平面画像解析によって得られた一次粒子100個の円形度の累積頻度における50%円形度として得られる。
第一シリカ粒子及び第二シリカ粒子の粒度分布指標は、外添ダムの強度を向上し、クリーニングニップ部からのトナーのすり抜けの発生を抑制する観点から、1.05以上1.2以下が好ましく、1.05以上1.15以下がより好ましい。
シリカ粒子の一次粒子を、走査型電子顕微鏡SEM(Scanning Electron Microscope)装置((株)日立製作所製:S−4100)により観察して画像を撮影し、この画像を画像解析装置(LUZEXIII、(株)ニレコ製)に取り込み、一次粒子の画像解析によって粒子ごとの面積を測定し、この面積値から円相当径を算出する。この円相当径の算出を、シリカ粒子100個について実施する。そして、得られた円相当径の体積基準の累積頻度における16%径(D16)及び84%径(D84)を求める。求めた84%径(D84)を16%径(D16)で除した平方根を粒度分布指標(=(D84/D16)1/2)とする。なお、電子顕微鏡は1視野中に特定シリカ粒子が10個以上50個以下程度写るように倍率が調整され、複数視野の観察を合わせて一次粒子の円相当径が求められる。
第一シリカ粒子及び第二シリカ粒子の圧縮凝集度は、外添ダムの強度を向上し、クリーニングニップ部からのトナーのすり抜けの発生を抑制する観点から、65%以上95%以下が好ましく、70%以上95%以下がより好ましい。
直径6cm、円盤状(ディスク状)の金型に、シリカ粒子を6.0g充填する。次いで、圧縮成型機(前川試験機製作所社製)を用いて圧力5.0t/cm2で金型を60秒圧縮し、圧縮された円盤状のシリカ粒子の成形体(以下、「落下前の成形体」と称する)を得る。その後、落下前の成形体の質量を測定する。
次いで、落下前の成形体を目開き600μmのふるい網上に配置し、振動ふるい機(筒井理化学器械社製:品番VIBRATING MVB−1)により、落下前の成形体を振幅1mm、振動時間1分の条件下で落下させる。これにより、落下前の成形体から前記ふるい網を介してシリカ粒子が落下し、前記ふるい網上にシリカ粒子の成形体が残存する。その後、残存したシリカ粒子の成形体(以下、「落下後の成形体」と称する)の質量を測定する。
そして、以下の式を用いて、落下後の成形体の質量と落下前の成形体の質量との比から、圧縮凝集度を算出する。
・式:圧縮凝集度=(落下後の成形体の質量/落下前の成形体の質量)×100
・式(A1): 80≦Da≦120
・式(A2): 120≦Db≦200
・式(A3): 10≦Db−Da≦120
大径側の第二シリカ粒子の平均一次粒径Dbを200nm以下にすることで、外添ダムの空隙率の上昇を抑え、外添ダムの強度低下が抑制される。
第一シリカ粒子の平均一次粒径Da(nm)と第二シリカ粒子の平均一次粒径Db(nm)との粒径差を120nm以下にすることで、外添ダムの空隙率の上昇を抑え、外添ダムの強度低下が抑制される。
・式(A1−2): 80≦Da≦100
・式(A2−2): 120≦Db≦160
・式(A3−2): 20≦Db−Da≦100
・式(A1−3): 90≦Da≦100
・式(A2−3): 140≦Db≦160
・式(A3−3): 40≦Db−Da≦90
シリカ粒子の一次粒子を、走査型電子顕微鏡SEM(Scanning Electron Microscope)装置((株)日立製作所製:S−4100)により観察して画像を撮影し、この画像を画像解析装置(LUZEXIII、(株)ニレコ製)に取り込み、一次粒子の画像解析によって粒子ごとの面積を測定し、この面積値から円相当径を算出する。この円相当径の算出を、シリカ粒子100個について実施する。そして、得られた円相当径の体積基準の累積頻度における50%径(D50)をシリカ粒子の平均一次粒径(平均円相当径D50)とする。なお、電子顕微鏡は1視野中にシリカ粒子が10個以上50個以下程度写るように倍率が調整され、複数視野の観察を合わせて一次粒子の円相当径が求められる。
・式(B1):Ab<Aa+b
そして、圧縮凝集度Aa+bは、各シリカ粒子の平均一次粒径、粒度分布指標、及び平均円形度、並びに、表面処理剤の種類及び処理量によって調整できる。
・式(C1): 0.6≦Sa≦0.9
・式(C2): 0.5≦Sb≦0.8
・式(C3): Sb<Sa
パウダーテスター(ホソカワミクロン社製、品番PT−S型)を用い、容量100cm3の容器に、シリカ粒子を自然落下させて充填する。ストローク長18mm、タッピング速度50回/分で、180回繰り返し容器底部に衝撃を与える(タッピングする)ことにより、脱気し、容器内にシリカ粒子を再配列して密に充填する。その後、容器内のシリカ粒子の容量(cm3)及び質量(g)から、固め比重(=質量/容量)を求める。
疎水化処理剤の量としては、通常、例えば、シリカ粒子100質量部に対して、1質量部以上200質量部以下である。
第一シリカ粒子及び第二シリカ粒子の総外添量(総含有量)を0.5質量%以上にすると、クリーニングニップ部の先端へのシリカ粒子の供給量が確保され易くなる。
第一シリカ粒子及び第二シリカ粒子の総外添量(総含有量)を3.0質量%以下にすると、トナー粒子からの過度なシリカ粒子の遊離を抑え、クリーニングニップ部からのシリカ粒子のすり抜けが抑制される。
第一シリカ粒子の外添量(含有量)と第二シリカ粒子の外添量(含有量)との比率を25/75以上75/25以下にすると、外添ダムの空隙率がより低くなって強度が高まり、クリーニングニップ部からのトナーのすり抜けが抑制され易くなる。
潤滑剤粒子としては、樹脂粒子、及び金属石鹸粒子よりなる群から選択される少なくとも1種が挙げられる。これら粒子は、第一シリカ粒子及び第二シリカ粒子による外添ダムの結着剤として機能し、外添ダムの強度をより高め、クリーニングニップ部からのトナーのすり抜けを抑制し易くする。
フッ素樹脂粒子としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE、「4フッ化エチレン樹脂」)、パーフルオロアルコキシフッ素樹脂、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリジクロロジフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合体等の粒子が挙げられる。
ワックス系樹脂粒子としては、ポリエチレンワックス粒子、ポリプロピレン粒子、モンタン酸エステル粒子、高級アルコール粒子等が挙げられる。
有機樹脂粒子としては、ポリスチレン粒子、ポリメチルメタクリレート粒子等が挙げられる。
脂肪酸は、飽和脂肪酸または不飽和脂肪酸の何れでもよい。脂肪酸の炭素数は、10以上25以下(好ましくは、12以上22以下)の脂肪酸が挙げられる。なお、脂肪酸の炭素数は、カルボキシ基の炭素を含む。
脂肪酸としては、例えば、ベヘン酸、ステアリン酸、パルミチン酸、ミリスチン酸、ラウリン酸等の不飽和脂肪酸;オレイン酸、リノール酸、リシノール酸等の不飽和脂肪酸;が挙げられる。これらの脂肪酸の中でも、ステアリン酸、ラウリン酸が好ましく、ステアリン酸がより好ましい。
金属としては、2価の金属がよい。金属としては、例えば、マグネシウム、カルシウム、アルミニウム、バリウム、亜鉛が挙げられる。これらの中でも、金属は、亜鉛が好ましい。
なお、潤滑剤粒子の平均一次粒径は、シリカ粒子の平均一次粒径と同様の方法により走査型電子顕微鏡SEMにより観察し、潤滑剤粒子の画像面積に相当する粒子を円として近似して粒径(長径と短径の平均値)を100箇所測定し、その平均値を潤滑剤粒子の平均一次粒径として算出する。
その他の外添剤としては、第一シリカ粒子及び第二シリカ粒子以外の他の無機粒子が挙げられる。
他の無機粒子としては、例えばシリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化クロム、酸化セリウム、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、炭化珪素、窒化珪素等の粒子が挙げられる。
疎水化処理剤の量としては、通常、例えば、他の無機粒子100質量部に対して、1質量部以上10質量部以下である。
次に、本実施形態に係るトナーの製造方法について説明する。
本実施形態に係るトナーは、トナー粒子を製造後、トナー粒子に対して、必要に応じて、外添剤を外添することで得られる。
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。
結着樹脂となる樹脂粒子が分散された樹脂粒子分散液を準備する工程(樹脂粒子分散液準備工程)と、樹脂粒子分散液中で(必要に応じて他の粒子分散液を混合した後の分散液中で)、樹脂粒子(必要に応じて他の粒子)を凝集させ、凝集粒子を形成する工程(凝集粒子形成工程)と、凝集粒子が分散された凝集粒子分散液に対して加熱し、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、以下の説明では、着色剤、及び離型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、離型剤は、必要に応じて用いられるものである。無論、着色剤、離型剤以外のその他添加剤を用いてもよい。
まず、結着樹脂となる樹脂粒子が分散された樹脂粒子分散液と共に、例えば、着色剤粒子が分散された着色剤粒子分散液、離型剤粒子が分散された離型剤粒子分散液を準備する。
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。
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。
なお、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、水媒体(W相)を投入することによって、W/OからO/Wへの、樹脂の変換(いわゆる転相)が行われて不連続相化し、樹脂を、水媒体中に粒子状に分散する方法である。
なお、樹脂粒子の体積平均粒径は、レーザー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引き、全粒子に対して累積50%となる粒径を体積平均粒径D50vとして測定される。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。
次に、樹脂粒子分散液と共に、着色剤粒子分散液と、離型剤粒子分散液と、を混合する。
そして、混合分散液中で、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、樹脂粒子と着色剤粒子と離型剤粒子とを含む凝集粒子を形成する。
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℃)で上記凝集剤を添加し、混合分散液のpHを酸性(例えばpHが2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、上記加熱を行ってもよい。
凝集剤の金属イオンと錯体もしくは類似の結合を形成する添加剤を必要に応じて用いてもよい。この添加剤としては、キレート剤が好適に用いられる。
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、イミノジ酸(IDA)、ニトリロトリ酢酸(NTA)、エチレンジアミンテトラ酢酸(EDTA)等が挙げられる。
キレート剤の添加量としては、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。
次に、凝集粒子が分散された凝集粒子分散液に対して、例えば、樹脂粒子のガラス転移温度以上(例えば樹脂粒子のガラス転移温度より10から30℃高い温度以上)に加熱して、凝集粒子を融合・合一し、トナー粒子を形成する。
なお、凝集粒子が分散された凝集粒子分散液を得た後、当該凝集粒子分散液と、樹脂粒子が分散された樹脂粒子分散液と、をさらに混合し、凝集粒子の表面にさらに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と、第2凝集粒子が分散された第2凝集粒子分散液に対して加熱をし、第2凝集粒子を融合・合一して、コア/シェル構造のトナー粒子を形成する工程と、を経て、トナー粒子を製造してもよい。
洗浄工程は、帯電性の点から充分にイオン交換水による置換洗浄を施すことがよい。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、気流乾燥、流動乾燥、振動型流動乾燥等を施すことがよい。
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。
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、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。
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。
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させる帯電手段と、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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で除去されて回収される。
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。
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。
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。
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。
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。
(トナー粒子(1))
−ポリエステル樹脂分散液の調製−
・エチレングリコール〔和光純薬工業(株)製〕 37部
・ネオペンチルグリコール〔和光純薬工業(株)製〕 65部
・1,9 ノナンジオール〔和光純薬工業(株)製〕 32部
・テレフタル酸〔和光純薬工業(株)製〕 96部
上記モノマーをフラスコに仕込み、1時間をかけて温度200℃まで上げ、反応系内が攪拌されていることを確認したのち、ジブチル錫オキサイドを1.2部投入した。更に、生成する水を留去しながら同温度から6時間をかけて240℃まで温度を上げ、240℃で更に4時間脱水縮合反応を継続し、酸価が9.4mgKOH/g、重量平均分子量13,000、ガラス転移温度62℃であるポリエステル樹脂Aを得た。
体積平均粒径160nm、固形分30%、ガラス転移温度62℃、重量平均分子量Mwが13,000の樹脂粒子が分散された非晶性ポリエステル樹脂分散液を得た。
・シアン顔料〔PigmentBlue15:3、大日精化工業(株)製〕 10部
・アニオン性界面活性剤〔ネオゲンSC、第一工業製薬(株)製〕 2部
・イオン交換水 80部
上記の成分を混合し、高圧衝撃式分散機アルティマイザー〔HJP30006、(株)スギノマシン製〕により1時間分散し、体積平均粒径180nm、固形分20%の着色剤粒子分散液を得た。
・パラフィンワックス〔HNP 9、日本精鑞社製〕 50部
・アニオン性界面活性剤〔ネオゲンSC、第一工業製薬製〕 2部
・イオン交換水 200部
上記成分を120℃に加熱して、IKA社製、ウルトラタラックスT50で十分に混合・分散した後、圧力吐出型ホモジナイザーで分散処理し、体積平均粒径が200nm、固形分20%の離型剤粒子分散液を得た。
・ポリエステル樹脂粒子分散液 210部
・着色剤粒子水分散液 25部
・離型剤粒子分散液 30部
・ポリ塩化アルミニウム 0.4部
・イオン交換水 100部
上記の成分をステンレス製フラスコに投入し、IKA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攪拌しながら48℃まで加熱した。48℃で25分保持した後、ここに上記と同じポリエステル樹脂分散液を緩やかに70部追加した。
トナー粒子(1)の体積平均粒径(D50v)は、6.1μmであり、平均円形度は0.965であった。
(シリカ粒子の作製)
−シリカ粒子(S1)−
(シリカ粒子分散液(S1)の調製)
撹拌機、滴下ノズル、温度計を具備した1.5Lのガラス製反応容器にメタノール300部、10%アンモニア水70部を添加して混合し、アルカリ触媒溶液を得た。
このアルカリ触媒溶液を30℃に調整した後、撹拌しながら、テトラメトキシシラン(TMOS)153部と8.0%アンモニア水42部とを同時に滴下を行い、親水性のシリカ粒子分散液(固形分濃度12.0%)を得た。ここで、滴下時間は28分とした。
その後、得られたシリカ粒子分散液をロータリーフィルターR−ファイン(寿工業社製)で固形分濃度40%まで濃縮した。この濃縮したものをシリカ粒子分散液(S1)とした。
シリカ粒子分散液(S1)250部に、疎水化処理剤としてヘキサメチルジシラザン(HMDS)60部を添加し、130℃で2時間反応させた後、冷却した後、噴霧乾燥(スプレードライ)により乾燥し、シリカ粒子の表面が疎水化処理された疎水性のシリカ粒子(S1)を得た。
表1に従って、アルカリ触媒溶液(メタノール量、及び10%アンモニア水量)、シリカ粒子生成条件(アルカリ触媒溶液へのテトラメトキシシラン(TMOSと表記)及び8%アンモニア水の総滴下量、並びに、滴下時間)、及び疎水化処理剤の種類及び量を変更した以外は、シリカ粒子(S1)と同様にして、シリカ粒子(S2)〜(S18)を作製した。
シリカ粒子(AEROSIL 200(日本アエロジル製)100部をミキサーに入れ、窒素雰囲気下、200℃で加熱しながら200rpmで攪拌し、HMDSをシリカ粒子の粉末100部に対して一時間辺り10部の滴下速度で合計25部滴下し、全量滴下後2時間反応させた。その後、冷却させ疎水化処理をした。
以上の操作を経て、シリカ粒子(S19)を作製した。
トナー粒子(1)100部に、外添剤(第一シリカ粒子、第二シリカ粒子、及び他の外添剤)として、シリカ粒子(S1) 0.85部、シリカ粒子(S6) 0.85部、ステアリン酸亜鉛粒子(商品名「SZ−2000(堺化学(株)製)、平均一次粒径=3μm) 0.1部を添加し、ヘンシェルミキサーで撹拌周速30m/secで15分間混合し、トナーを得た。
・フェライト粒子(体積平均粒子径:36μm) 100部
・トルエン 14部
・スチレン−メチルメタクリレート共重合体 2部
(成分比:90/10、Mw=80000)
・カーボンブラック(R330:キャボット社製) 0.2部
まず、フェライト粒子を除く上記成分を10分間スターラーで撹拌させて、分散した被覆液を調製し、次に、この被覆液とフェライト粒子とを真空脱気型ニーダーに入れて、60℃において30分撹拌した後、さらに加温しながら減圧して脱気し、乾燥させることによりキャリアを得た。
表2〜表3に従って、トナー粒子の種類、外添剤(第一シリカ粒子、第二シリカ粒子、及び他の外添剤)の種類及び部数を変更した以外は、実施例1と同様にして、トナー及び現像剤を作製した。
各例の現像剤及びトナーに使用した外添剤(シリカ粒子)について、平均円形度、粒度分布指標、圧縮凝集度、2種のシリカ粒子を混合した混合シリカ粒子の圧縮凝集度、固め比重を記述の方法に従って測定した。表1〜表3に各種物性を示す。
各例の現像剤を画像形成装置「Apeos PortIVC5575(富士ゼロックス社製)」の改造機(環境変動における濃度自動制御センサーを切った改造機)」の現像装置に収容した。この画像形成装置の改造機を用いて、高温高湿環境下(28℃85%RH環境下)で、画像密度1%の画像をA4紙に連続20000枚出力した後、画像密度40%の画像をA4紙に連続100枚出力した。その後、以下の評価を実施した。評価結果を表4に示す。
クリーニングニップ部先端(ブレードと像保持体の接触部の像保持体回転方向下流側の部位)の外添ダム量(外添剤の量)を評価した。外添ダム量(外添剤の量)の評価は、レーザ顕微鏡(キーエンス(株)製)により観察して実施した。
評価基準は、以下の通りである。なお、G2までが許容範囲とした。
−評価基準−
G1:クリーニングニップ部先端に外添剤が非常に多く見られる。
G2:クリーニングニップ部先端に外添剤が十分に多く見られる。
G3:クリーニングニップ部先端に外添剤が少しだけ見られる。
G4:クリーニングニップ部先端に外添剤がほとんど見られない。
最後に出力した画像を目視にて観察し、クリーニングニップ部からの外添剤のすり抜により生じる「画像の白抜け」の発生状況を評価した。
評価基準は、以下の通りである。なお、G3までが許容範囲とした。
−評価基準−
G1:色抜け部分がほとんど見られない。
G2:色抜け部分が稀に見られる。
G3:色抜け部分が部分的に見られる。
G4:色抜け部分が目立つ。
G5:色抜け部分が非常に多い。
最後に出力した画像を目視にて観察し、クリーニングニップ部からのトナーのすり抜により生じる「色筋」の発生状況を評価した。
評価基準は、以下の通りである。なお、G3までが許容範囲とした。
−評価基準−
G1+:トナーのすり抜による色筋が全く見られない非常に良好な画像である。
G1 :トナーのすり抜による色筋がほとんど見られない大変良好な画像である。
G2 :トナーのすり抜による色筋が稀に見られる良好な画像である。
G3 :トナーのすり抜による色筋が部分的に見られるが問題ない画像である。
G4 :トナーのすり抜による色筋が目立つ画像である。
G5 :トナーのすり抜による色筋が非常に多い画像である。
・「Da」、「Ca」、「GSDa」、「Aa」、「Sa」:各々、第一シリカ粒子の「平均一次粒径」、「平均円形度」、「粒度分布指標」、「圧縮凝集度」。「固め比重」
・「Db」、「Cb」、「GSDb」、「Ab」、「Sb」:各々、第二シリカ粒子の「平均一次粒径」、「平均円形度」、「粒度分布指標」、「圧縮凝集度」。「固め比重」
・「Aa+b」:第一シリカ粒子及び第二シリカ粒子を同量混合した混合シリカ粒子の圧縮凝集度
・HMDS: ヘキサメチルジシラザン
・ZnSt: ステアリン酸亜鉛粒子(商品名「SZ−2000(堺化学(株)製)、平均一次粒径=3μm)
・PTFE:ポリテトラフルオロエチレン粒子(商品名「ルブロンL2(ダイキン工業(株)製)」、平均一次粒径=0.3μm)
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 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
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)
113−1 クリーニングブレード
115 定着装置(定着手段の一例)
116 取り付けレール
118 露光のための開口部
117 筐体
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 (9)
- トナー粒子と、
平均円形度が0.9以上1.0以下、粒度分布指標が1.05以上1.17以下、圧縮凝集度が60%以上95%以下の第一シリカ粒子と、
平均円形度が0.9以上1.0以下、粒度分布指標が1.05以上1.18以下、圧縮凝集度が60%以上95%以下の第二シリカ粒子と、
を有し、
前記第一シリカ粒子の平均一次粒径をDa(nm)とし、前記第二シリカ粒子の平均一次粒径をDb(nm)としたとき、下記式(A1)〜式(A3)の関係を満たし、
前記第一シリカ粒子の外添量と前記第二シリカ粒子の外添量との質量比(第一シリカ粒子の外添量/第二シリカ粒子の外添量)が、25/75以上60/40以下であり、
前記第一シリカ粒子と前記第二シリカ粒子との総外添量が、前記トナー粒子に対して、0.5質量%以上3.0質量%以下であり、
前記第一シリカ粒子及び前記第二シリカ粒子が、ゾルゲルシリカ粒子であり、
ゾルゲルシリカ粒子として前記第一シリカ粒子及び前記第二シリカ粒子のみが、各々、前記トナー粒子に外添されている静電荷像現像用トナー。
・式(A1): 80≦Da≦120
・式(A2): 120≦Db≦200
・式(A3): 40≦Db−Da≦120 - 前記第二シリカ粒子の圧縮凝集度をAb(%)とし、前記第一シリカ粒子及び前記第二シリカ粒子を同量混合した混合シリカ粒子の圧縮凝集度をAa+b(%)としたとき、下記式(B1)を満たす請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
・式(B1):Ab<Aa+b - 前記第一シリカ粒子の固め比重をSa(g/cm3)とし、前記第二シリカ粒子の固め比重をSb(g/cm3)としたとき、下記式(C1)〜式(C3)を満たす請求項1又は請求項2に記載の静電荷像現像用トナー。
・式(C1): 0.6≦Sa≦0.9
・式(C2): 0.5≦Sb≦0.8
・式(C3): Sb<Sa - 樹脂粒子、及び金属石鹸粒子よりなる群から選択される少なくとも1種をさらに有する請求項1〜請求項3のいずれか1項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項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〜請求項4のいずれか1項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させる帯電手段と、
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5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させる帯電工程と、
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5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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