JP2009063974A - 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および画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】非結晶性樹脂と結晶性樹脂と着色剤とを含み、体積平均粒子径をD50v、全トナー中の結晶性樹脂含有率をA、粒子径がD50v×(1/5)〜(3/5)のトナー中の結晶性樹脂含有率をB、粒子径がD50v×(7/5)〜(9/5)のトナー中の結晶性樹脂含有率をCとし、A〜Cが(1)、(2)式を満たす静電荷像現像用トナー、並びに、更に離型剤を含み、全トナー中の離型剤含有率をD、粒子径がD50v×(7/5)〜(9/5)のトナー中の離型剤含有率をEとし、D、Eが(3)式を満たす静電荷像現像用トナー。
10≦(B/A)×100≦30 (1)式
10≦(C/A)×100≦30 (2)式
10≦(E/D)×100≦30 (3)式
【選択図】なし
Description
すなわち請求項1に係る発明は、少なくとも、非結晶性樹脂と結晶性樹脂と着色剤とを含み、体積平均粒子径をD50vとし、全トナーに対する全結晶性樹脂の含有率をA(質量%)、粒子径が前記D50vに対して(1/5)以上(3/5)以下となるトナー中に含有される結晶性樹脂の、全トナーに対する含有率をB(質量%)、粒子径が前記D50vに対して(7/5)以上(9/5)以下となるトナー中に含有される結晶性樹脂の、全トナーに対する含有率をC(質量%)とした場合に、前記A、BおよびCが下記(1)式および(2)式の関係を満たす静電荷像現像用トナーである。
10≦(B/A)×100≦30・・・(1)式
10≦(C/A)×100≦30・・・(2)式
10≦(E/D)×100≦30・・・(3)式
第一の実施形態に係る静電荷像現像用トナーは、少なくとも、非結晶性樹脂と結晶性樹脂と着色剤とを含み、体積平均粒子径をD50vとし、全トナーに対する全結晶性樹脂の含有率をA(質量%)、粒子径が前記D50vに対して(1/5)以上(3/5)以下となるトナー中に含有される結晶性樹脂の、全トナーに対する含有率をB(質量%)、粒子径が前記D50vに対して(7/5)以上(9/5)以下となるトナー中に含有される結晶性樹脂の、全トナーに対する含有率をC(質量%)とした場合に、前記A、BおよびCが下記(1)式および(2)式の関係を満たすことを特徴とする。
10≦(B/A)×100≦30・・・(1)式
10≦(C/A)×100≦30・・・(2)式
また、潜像保持体表面に形成されたトナー像を被転写体表面に転写する転写工程においては、粒子径の大きいトナーほど、潜像保持体と被転写体との接触部分において受ける圧力はより大きくなる傾向がある。そのため、粒子径の大きいトナーほど変形してつぶれやすく、潜像保持体表面にフィルミングを生じる問題があった。
15≦(B/A)×100≦25・・・(11)式
15≦(C/A)×100≦25・・・(21)式
ここで、前記トナーの体積平均粒子径D50vの測定方法について説明する。トナーの体積平均粒子径D50vは、マルチサイザーII(ベックマン−コールター社製)を用いて、50μmのアパーチャー径で行うことができる。この際、測定はトナーを電解質水溶液(アイソトン水溶液)に分散させ、超音波により30秒以上分散させた後に行う。
より具体的には、分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムの5%水溶液2ml中に、測定試料を0.5mg以上50mg以下加え、これを前記電解液100ml以上150ml以下中に添加する。この測定試料を懸濁させた電解液を超音波分散器で30秒以上分散処理を行い、前記マルチサイザーII型により、アパーチャー径が50μmのアパーチャーを用いて、粒子径が2.0μm以上60μm以下の範囲の粒子の粒度分布を測定する。測定する粒子数は50,000とする。測定された粒度分布を、分割された粒度範囲(チャンネル)に対し、体積について小径側から累積分布を描き、累積50%となる粒子径を体積平均粒子径D50vと定義する。
尚、本明細書に記載のトナーの体積平均粒子径D50vは、上記方法によって測定した値である。
全トナーに対する全結晶性樹脂の含有率A(質量%)は、トナーについて示差走査熱量測定(DSC)により結晶性樹脂の融解熱を求めることにより測定することができる。具体的には、まず既知量の結晶性樹脂と非結晶性樹脂とを配合しDSC測定を行うことで、吸熱量−結晶性樹脂の含有率(質量%)の検量線を作成する。次いで、50℃、24時間のアニール処理を行ったトナー試料についてDSC測定を行い、その結果と検量線とから全トナーに対する結晶性樹脂の含有率A(質量%)を求めることができる。尚、DSCの測定条件は20℃から150℃まで昇温速度10℃/分として行う。
本明細書に記載の数値は、上記方法によって算出した値である。
前述の通り、前記第一のトナーは、少なくとも非結晶性樹脂と結晶性樹脂と着色剤とを含有してなる。
まず、前記結晶性樹脂における『結晶性』とは、示差走査熱量測定(DSC)において階段状の吸熱量変化ではなく、明確な吸熱ピークを有することを指す。具体的には、昇温速度10(℃/min)で測定した際の吸熱ピークの半値幅が10(℃)以内であることを意味する。一方、半値幅が10℃を超える樹脂や、明確な吸熱ピークが認められない樹脂は、非結晶性樹脂であることを意味する。
第一のトナーで用いる結晶性ポリエステル樹脂の融点は保管性と低温定着性から、50℃以上100℃以下の範囲にあることが好ましく、55℃以上90℃以下の範囲にあることがより好ましく、60℃以上85℃以下の範囲にあることがさらに好ましい。
なお、上記結晶性ポリエステル樹脂の融点は、前記の示差走査熱量測定(DSC)により得られた吸熱ピークのピーク温度として求めることができ、本明細書に記載の数値は当該方法によって算出した値である。
さらに、前記脂肪族ジカルボン酸や芳香族ジカルボン酸の他に、2重結合を持つジカルボン酸成分を含有してもよい。
重合性単量体が、反応温度下で溶解また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。重縮合反応においては、溶解補助溶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重合性単量体が存在する場合は、あらかじめ相溶性の悪い重合性単量体とその重合性単量体と重縮合予定の酸また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。
上記重量平均分子量の測定は、ゲルパーミュエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定することができる。GPCによる分子量測定は、測定装置として東ソー製GPC・HLC−8120を用い、東ソー製カラム・TSKgel SuperHM−M(15cm)を使用し、THF溶媒で行うことができる。重量平均分子量は、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ことができ、本明細書に記載の数値は当該方法によって算出した値である。
第一のトナーにおける非結晶性樹脂としては、スチレン/アクリル系樹脂、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、ポリオレフィン樹脂、等公知の樹脂材料を用いることができるが、非結晶性ポリエステル樹脂が特に望ましい。
第一のトナーにおいて望ましく用いられる非結晶性ポリエステル樹脂としては、例えば多価カルボン酸類と多価アルコール類との縮重合により得られるものである。
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、これらの多価カルボン酸を1種または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でも、芳香族カルボン酸を用いることが望ましく、また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)を併用することがより望ましい。
第一のトナーに用いられる着色剤としては、染料であっても顔料であってもかまわないが、中でも顔料がより望ましい。
望ましい着色剤としては、カーボンブラック、アニリンブラック、アニリンブルー、カルコイルブルー、クロムイエロー、ウルトラマリンブルー、デュポンオイルレッド、キノリンイエロー、メチレンブルークロライド、フタロシアンブルー、マラカイトグリーンオキサート、ランプブラック、ローズベンガル、キナクリドン、ベンジシンイエロー、C.I.ピグメント・レッド48:1、C.I.ピグメント・レッド57:1、C.I.ピグメント・レッド122、C.I.ピグメント・レッド185、C.I.ピグメント・レッド238、C.I.ピグメント・イエロー12、C.I.ピグメント・イエロー17、C.I.ピグメント・イエロー180、C.I.ピグメント・イエロー97、C.I.ピグメント・イエロー74、C.I.ピグメント・ブルー15:1、C.I.ピグメント・ブルー15:3等の公知の顔料が使用できる。
第一のトナーには、更に離型剤を含有してもよい。離型剤としては、後述の第二のトナーに用い得るものをそのまま用いることができ、好ましい含有量も後述の通りである。
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、また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。
第二の実施形態に係る静電荷像現像用トナー(以下、単に「第二のトナー」という場合がある)は、前記第一のトナーにおいて、更に離型剤を含み、全トナーに対する離型剤の含有率をD(質量%)、粒子径が前記D50vに対して(7/5)以上(9/5)以下となるトナー(大粒子径側トナー)中に含有される離型剤の、全トナーに対する含有率をE(質量%)とした場合に、前記DおよびEが下記(3)式の関係を満たすことを特徴とする。
10≦(E/D)×100≦30・・・(3)式
15≦(E/D)×100≦25・・・(31)式
全トナーに対する全離型剤の含有率D(質量%)は、トナーについて示差走査熱量測定(DSC)により離型剤の融解熱を求めることにより測定することができる。具体的には、まず既知量の離型剤と非結晶性樹脂とを配合しDSC測定を行うことで、吸熱量−離型剤の含有率(質量%)の検量線を作成する。次いで、50℃、24時間のアニール処理を行ったトナー試料についてDSC測定を行い、その結果と検量線とから全トナーに対する離型剤の含有率D(質量%)を求めることができる。尚、DSCの測定条件は20℃から150℃まで昇温速度10℃/分として行う。
前記第二のトナーは、前述の第一のトナーにおける必須成分(非結晶性樹脂と結晶性樹脂と着色剤)に加え、更に離型剤を含有してなる。尚、非結晶性樹脂、結晶性樹脂、着色剤、並びにその他離型剤以外の添加剤については、前述の第一のトナーに用い得るものをそのまま用いることができ、好ましい含有量も前述の通りである。
第二のトナーに用いる離型剤としては、例えば、低分子量ポリプロピレン、低分子量ポリエチレン等のパラフィンワックス;シリコーン樹脂;ロジン類;ライスワックス;カルナバワックス;等が挙げられる。これらの離型剤の融点は、50℃以上100℃以下が好ましく、60℃以上95℃以下がより好ましい。
全トナーに対する全離型剤の含有率Dは0.5質量%以上15質量%以下が好ましく、1.0質量%以上12質量%以下がより好ましい。
第一および第二のトナーの体積平均粒子径D50vは、4μm以上9μm以下の範囲であることが望ましく、より望ましくは4.5μm以上8.5μm以下の範囲であり、さらに望ましくは5μm以上8μm以下の範囲である。
SF1=(ML2/A)×(π/4)×100 ・・・ 式(4)
上記式(4)中、MLはトナー粒子の絶対最大長、Aはトナー粒子の投影面積を各々示す。
第一および第二のトナーの製造方法としては、乾式製法(例えば混錬粉砕法)と湿式製法(例えば乳化凝集法、溶融懸濁法、溶解懸濁法等)とが挙げられ、湿式製法がより好ましい。この中でも、乳化凝集法を用いることが最も有利である。乳化凝集法は、各種材料を徐々に凝集させ、更に被覆する工程を有することが可能である。
乳化凝集法を用いて前記第一および第二のトナーを製造する場合、粒子成長のバランスが崩れ凝集の速度が遅くなると結晶性樹脂が小粒子径側トナーに偏在し、逆に凝集の速度が速くなると結晶性樹脂が大粒子径側トナーに偏在する傾向があることが分かった。従って、前述の(1)式,(2)式および(3)式を達成するためには、樹脂材料の粒子径や樹脂酸価、凝集濃度により粒子凝集の速度を制御して、結晶性樹脂内包分布が偏在しないよう抑制することが最も有効である。
例えば結晶性樹脂粒子の形成は、水系媒体と結晶性樹脂とを混合した溶液に、分散機により剪断力を与えることにより行うことができる。その際、加熱して樹脂成分の粘性を下げて粒子を形成することができる。また分散した樹脂粒子の安定化のため、分散剤を使用することもできる。さらに、油性で水への溶解度の比較的低い溶剤に溶解するものであれば樹脂をそれらの溶剤に溶かして水中に分散剤や高分子電解質と共に粒子分散し、その後加熱または減圧して溶剤を蒸散することにより、結晶性樹脂粒子の分散液を作製することができる。また、非結晶性樹脂の場合も、上記に準じて非結晶性樹脂粒子の分散液を作製することができる。
また、乳化工程に使用される上記分散剤としては、例えば、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリメタクリル酸ナトリウム等の水溶性高分子;ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、オクタデシル硫酸ナトリウム、オレイン酸ナトリウム、ラウリル酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム等のアニオン性界面活性剤、ラウリルアミンアセテート、ステアリルアミンアセテート、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド等のカチオン性界面活性剤、ラウリルジメチルアミンオキサイド等の両性イオン性界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアミン等のノニオン性界面活性剤等の界面活性剤;リン酸三カルシウム、水酸化アルミニウム、硫酸カルシウム、炭酸カルシウム、炭酸バリウム等の無機塩;等が挙げられる。
前記凝集工程においては、まず得られた結晶性樹脂粒子の分散液、非結晶性樹脂粒子の分散液および顔料分散液、離型剤分散液等を混合して混合液とし、非結晶性樹脂のガラス転移温度以下の温度で加熱して凝集させ、凝集粒子を形成する。凝集粒子の形成は、攪拌下、混合液のpHを酸性にすることによってなされる。pHとしては、2以上7以下の範囲が望ましく、2.2以上6以下の範囲がより望ましく、2.4以上5以下の範囲がさらに望ましい。この際、凝集剤を使用することも有効である。
融合工程においては、前記凝集工程に準じた攪拌条件下で、凝集粒子の懸濁液のpHを3以上9以下の範囲に上昇させることにより凝集の進行を止め、前記結晶性樹脂の融点以上の温度で加熱を行うことにより凝集粒子を融合させる。また、前記非結晶性樹脂で被覆した場合には、該非結晶性樹脂も融合しコア凝集粒子を被覆する。前記加熱の時間としては、融合がされる程度行えばよく、0.5時間以上10時間以下行えばよい。
融合して得た融合粒子は、ろ過などの固液分離工程や、必要に応じて洗浄工程、乾燥工程を経てトナー粒子とすることができる。
次いで、前記第一または第二のトナーを用いてなる、第三の実施形態に係る静電荷像現像剤について説明する。
前記第一または第二のトナーは、そのまま一成分現像剤として、あるいは二成分現像剤として用いられる。二成分現像剤として用いる場合にはキャリアと混合して使用される。
次に、前記第一または第二のトナーを用いてなる、第四の実施形態に係るの画像形成装置について説明する。
第四の実施形態に係るの画像形成装置は、潜像保持体と、該潜像保持体上に形成された静電潜像をトナーによりトナー像として現像する現像手段と、潜像保持体表面に形成されたトナー像を被転写体表面に転写する転写手段と、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、前記潜像保持体表面を清掃部材で摺擦し転写残留成分を清掃する清掃手段と、を有し、前記現像剤として前述の第一または第二のトナーを用いるものである。以下、第四の実施形態に係るの画像形成装置の一例を示すが、これに限定されるわけではない。なお、図に示す主用部を説明し、その他はその説明を省略する。
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に収容されたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの4色のトナーが供給可能である。
尚、1次転写ローラ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1次転写ローラ5Y、5M、5C、5Kには、1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1次転写ローラに印加する転写バイアスを可変する。
感光体1Yは、導電性(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(一般の樹脂程度の抵抗)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、イエロー印字パターンの静電潜像が感光体1Yの表面に形成される。
このようにして感光体1Y上に形成された静電潜像は、感光体1Yの走行に従って所定の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上の静電潜像が、現像装置4Yによって可視像(トナー像)化される。
一方、感光体1Y上に残留したトナーは清掃装置6Yで除去されて回収される。
こうして、第1ユニット10Yにてイエロートナー像の転写された中間転写ベルト20は、第2、第3および第4ユニット10M、10C、10Kを通して順次搬送され、各色のトナー像が重ねられて多重転写される。
なお、上記例示した画像形成装置は、中間転写ベルト20を介してトナー像を記録紙Pに転写する構成となっているが、この構成に限定されるものではなく、感光体から直接トナー像が記録紙に転写される構造であってもよい。
まず、下記実施例および比較例で用いたトナー等の物性測定方法(既述の方法は除く)について説明する。
後述の樹脂分散液、離型剤分散液、着色剤分散液等における樹脂粒子、離型剤粒子、着色剤粒子等の体積平均粒子径は、レーザー回析式粒度分布測定装置(堀場製作所製、LA−700)で測定した。
結晶性樹脂の融点、非結晶性樹脂のガラス転移点(Tg)は、ASTMD3418−8に準拠して、示差走査熱量計(マックサイエンス社製:DSC3110、熱分析システム001)を用い、室温(25℃)から150℃まで昇温速度10℃/分の条件下で測定することにより求めた。なお、融点は吸熱ピークのピーク温度とし、ガラス転移点は階段状の吸熱量変化における中間点の温度とした。
(結晶性ポリエステル樹脂(1))
加熱乾燥した三口フラスコに、セバシン酸ジメチル90.5mol%、および5−t−ブチルイソフタル酸8.0mol%の酸成分と、エチレングリコール(酸成分に対し2mol倍量)と、触媒としてTi(OBu)4(酸成分に対し、0.012質量%)と、を入れた後、減圧操作により容器内の空気を減圧し、さらに窒素ガスにより不活性雰囲気下として、機械攪拌にて180℃で6時間還流を行った。その後、減圧蒸留にて過剰なエチレングリコールを除去し、230℃まで徐々に昇温を行い3時間攪拌し、粘稠な状態となったところでGPCにて分子量を確認し、重量平均分子量14000になったところで、減圧蒸留を停止、空冷し結晶性ポリエステル樹脂(1)を得た。
・エチレングリコール 520部
・ネオペンチルグリコール 600部
・テレフタル酸 920部
攪拌装置、窒素導入管、温度センサー、精留塔を備えた内容量5リットルのフラスコに上記のモノマーを仕込み、2時間を要して温度を190℃まで上げ、反応系内が攪拌されていることを確認した後、ジブチル錫オキサイド1.2部を投入した。さらに生成する水を留去しながら同温度から7時間を要して240℃まで温度を上げ、240℃でさらに4時間脱水縮合反応を継続し、酸価が6.8mgKOH/g、重量平均分子量9000である非結晶性ポリエステル樹脂(1)を得た。
・上記結晶性ポリエステル樹脂(1) 160部
・酢酸エチル 233部
・水酸化ナトリウム水溶液(0.3N) 0.1部
以上の材料を用意し、これらを500mlの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)により攪拌して樹脂混合液を調製した。この樹脂混合液をさらに攪拌しながら、徐々にイオン交換水373部を加え、転相乳化させ、脱溶剤することにより結晶性ポリエステル樹脂分散液(1)を得た。
結晶性ポリエステル樹脂分散液(1)中の樹脂粒子の体積平均粒子径は200nmであり、固形分量は30%であった。
・上記非結晶性ポリエステル樹脂(1) 160部
・酢酸エチル 233部
・水酸化ナトリウム水溶液(0.3N) 0.1部
以上の材料を用意し、これらを500mlの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))により攪拌して樹脂混合液を調製した。この樹脂混合液をさらに攪拌しながら、徐々にイオン交換水373部を加え、転相乳化させ、脱溶剤することにより非結晶性ポリエステル樹脂分散液(1)を得た。
非結晶性ポリエステル樹脂分散液(1)中の樹脂粒子の体積平均粒子径は200nmであり、固形分量は30%であった。
・非結晶性ポリエステル樹脂(1) 160部
・酢酸エチル 233部
・水酸化ナトリウム水溶液(0.3N) 0.5部
以上の材料を用意し、これらを500mlの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))により攪拌して樹脂混合液を調製した。この樹脂混合液をさらに攪拌しながら、徐々にイオン交換水373部を加え、転相乳化させ、脱溶剤することにより非結晶性ポリエステル樹脂分散液(2)を得た。
非結晶性ポリエステル樹脂分散液(2)中の樹脂粒子の体積平均粒子径は150nmであり、固形分量は30%であった。
・非結晶性ポリエステル樹脂(1) 160部
・酢酸エチル 233部
・水酸化ナトリウム水溶液(0.3N) 0.07部
以上の材料を用意し、これらを500mlの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))により攪拌して樹脂混合液を調製した。この樹脂混合液をさらに攪拌しながら、徐々にイオン交換水373部を加え、転相乳化させ、脱溶剤することにより非結晶性ポリエステル樹脂分散液(3)を得た。
非結晶性ポリエステル樹脂分散液(3)中の樹脂粒子の体積平均粒子径は250nmであり、固形分量は30%であった。
・非結晶性ポリエステル樹脂(1) 160部
・酢酸エチル 233部
・水酸化ナトリウム水溶液(0.3N) 0.9部
以上の材料を用意し、これらを500mlの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))により攪拌して樹脂混合液を調製した。この樹脂混合液をさらに攪拌しながら、徐々にイオン交換水373部を加え、転相乳化させ、脱溶剤することにより非結晶性ポリエステル樹脂分散液(4)を得た。
非結晶性ポリエステル樹脂分散液(4)中の樹脂粒子の体積平均粒子径は100nmであり、固形分量は30%であった。
・パラフィンワックス(日本精蝋(株)製、HNP−9、融点:75℃) 50部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製、ネオゲンRK) 0.5部
・イオン交換水 100部
以上を混合して95℃に加熱し、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックスT50)を用いて分散した後、マントンゴーリン高圧ホモジナイザ(ゴーリン社)で分散処理し、体積平均粒子径が0.23μmである離型剤を分散させてなる離型剤分散液(固形分濃度:30%)を調製した。
・シアン顔料(大日精化(株)製、Pigment Blue 15:3
(銅フタロシアニン)) 1000部
・アニオン界面活性剤(第一工業製薬社製、ネオゲンR) 15部
・イオン交換水 2000部
以上を混合し、溶解し、高圧衝撃式分散機アルティマイザー((株)スギノマシン製、HJP30006)を用いて1時間ほど分散して、着色剤(シアン顔料)を分散させてなる着色剤分散液を調製した。着色剤分散液における着色剤(シアン顔料)の体積平均粒子径は0.16μm、固形分濃度は30%であった。
(キャリア(1))
・フェライト粒子(体積平均粒子径:35μm、GSDv:1.20) 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、被覆層形成液を調合した。次いでこの被覆層形成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分間攪拌した後、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(1)を得た。
(トナー(1)の製造)
・結晶性ポリエステル樹脂分散液(1) 120部
・非結晶性ポリエステル樹脂分散液(1) 330部
・着色剤分散液 20部
・離型剤分散液 30部
・ノニオン性界面活性剤(IGEPAL CA897) 1.40部
上記原料を2Lの円筒ステンレス容器に入れ、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラララックスT50)により4000rpmでせん断力を加えながら10分間分散して混合した。次いで、イオン交換水を600部加えた後に、凝集剤としてポリ塩化アルミニウムの10%硝酸水溶液1.75部を徐々に滴下して、ホモジナイザーの回転数を5000rpmにして15分間分散して混合し、原料分散液とした。その後、攪拌装置、温度計を備えた重合釜に原料分散液を移し、マントルヒーターにて加熱し始め、40℃にて凝集粒子の成長を促進させた。またこの際、0.3Nの硝酸や1Nの水酸化ナトリウム水溶液で原料分散液のpHを2.2以上3.5以下の範囲に制御した。上記pH範囲で2時間ほど保持し、凝集粒子を形成した。この際、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)を用いて測定した凝集粒子の体積平均粒子径は5.0μmであった。
上記トナー(1)をエルボージェット分級機によりカットポイントを8.0μmおよび4.0μmとして分級し、体積平均粒子径が2.4μmのトナー(1’)と、9.6μmのトナー(1”)にした。トナー(1)、トナー(1’)およびトナー(1”)について、前述の方法によりDSC測定を行い、各々の結晶性ポリエステル樹脂に基づく融解熱を測定し、この結果と予め作成した検量線とから、分級前後のトナー中の結晶性ポリエステル樹脂の含有量A(%)、B(%)、C(%)を求めたところ、各々20%、3%、4%であり、(B/A)×100は15、(C/A)×100は20であった。
得られたトナー(1)36部と前記キャリア(1)414部とを2リットルのVブレンダーに入れ、20分間攪拌し、その後212μmで篩分して現像剤(1)を作製した。
−清掃性、フィルミング性の評価−
得られた現像剤(1)を、図1に示した4連タンデム方式のDocuCentreColor500(富士ゼロックス(株)製)の現像器に充填して、28℃/85%RHの環境下で24時間放置した。その後、DocuCentreColor500改造機(画像形成を途中で停止し感光体表面を観察できるように改造したもの)に設置し、画像条件は40mm×50mmのソリッド像で、トナー量は13.5g/m2で、出力速度230mm/sの高速で、5000枚分の画像形成を行い、清掃性、フィルミング性の評価を行った。
清掃性の評価の指標は以下の通りである。
○:5000枚まで清掃不良による画像欠陥は認められない。
△:5000枚で清掃不良による画像欠陥が軽微に認められるが実用上問題ない。
×:5000枚以前に清掃不良による画像欠陥が認められて許容できない。
○:5000枚までフィルミングは認められない。
△:5000枚でフィルミングが軽微に認められるが実用上問題ない。
×:5000枚以前にフィルミングが認められて許容できない。
得られた現像剤(1)を、定着装置を取り外したDocuCentreColor500(富士ゼロックス(株)製)の現像器に充填して、未定着画像を採取した。画像条件は40mm×50mmのソリッド像で、トナー量は13.5g/m2、記録紙は普通紙のC2紙(富士ゼロックスオフィスサプライ株式会社製、坪量:70g/m2)ミラーコートプラチナ紙(坪量:127gsm)を使用した。次いで、DocuCentreColor500(富士ゼロックス(株)製)の定着器を定着温度が可変となるように改造して、定着温度を90℃から200℃まで段階的に上昇させながら画像の低温定着性を評価した。なお、低温定着性は、定着画像を一定荷重(60sN/m2)の重りを用いて折り曲げ、その部分の画像欠損度合いをグレード付けし、ある一定のグレード(画像の剥がれがなく実用上問題ないレベル)以上になる定着温度を最低定着温度として、低温定着性の指標とした。
以上の結果を表1に表す。
実施例1のトナー(1)の製造において、イオン交換水の添加量を600部の代わりに770部とした以外は実施例1に準じてトナー(2)を得た。トナー(2)の体積平均粒子径は6.3μmであった。
このトナー(2)を用いて、実施例1に準じて現像剤を作製し、トナーの諸評価を行った。結果をトナーの特性と併せて表1に示す。
実施例1のトナー(1)の製造において、非結晶性ポリエステル樹脂分散液(1)の代わりに非結晶性ポリエステル樹脂分散液(2)を用いた以外は実施例1に準じてトナー(3)を得た。トナー(3)の体積平均粒子径は5.5μmであった。
このトナー(3)を用いて、実施例1に準じて現像剤を作製し、トナーの諸評価を行った。結果をトナーの特性と併せて表1に示す。
実施例1のトナー(1)の製造において、結晶性ポリエステル樹脂分散液(1)の量を40部、非結晶性ポリエステル樹脂分散液(1)の量を410部とした以外は実施例1に準じてトナー(4)を得た。トナー(4)の体積平均粒子径は6.0μmであった。
このトナー(4)を用いて、実施例1に準じて現像剤を作製し、トナーの諸評価を行った。結果をトナーの特性と併せて表1に示す。
実施例1のトナー(1)の製造において、結晶性ポリエステル樹脂分散液(1)の量を180部、非結晶性ポリエステル樹脂分散液(1)の量を270部とした以外は実施例1に準じてトナー(5)を得た。トナー(5)の体積平均粒子径は6.0μmであった。
このトナー(5)を用いて、実施例1に準じて現像剤を作製し、トナーの諸評価を行った。結果をトナーの特性と併せて表1に示す。
実施例1のトナー(1)の製造において、イオン交換水の添加量を600部の代わりに1600部とし、また非結晶性ポリエステル樹脂分散液(1)の代わりに非結晶性ポリエステル樹脂分散液(3)を用いた以外は、実施例1に準じてトナー(6)を得た。トナー(6)の体積平均粒子径は6.5μmであった。
このトナー(6)を用いて、実施例1に準じて現像剤を作製し、トナーの諸評価を行った。結果をトナーの特性と併せて表1に示す。
実施例1のトナー(1)の製造において、イオン交換水の添加量を600部の代わりに300部とし、また非結晶性ポリエステル樹脂分散液(1)の代わりに非結晶性ポリエステル樹脂分散液(4)を用いた以外は、実施例1に準じてトナー(7)を得た。トナー(7)の体積平均粒子径は5.4μmであった。
このトナー(7)を用いて、実施例1に準じて現像剤を作製し、トナーの諸評価を行った。結果をトナーの特性と併せて表1に示す。
実施例1のトナー(1)の製造において、非結晶性ポリエステル樹脂分散液(1)の代わりに非結晶性ポリエステル樹脂分散液(3)を用いた以外は、実施例1に準じてトナー(8)を得た。トナー(8)の体積平均粒子径は6.1μmであった。
このトナー(8)を用いて、実施例1に準じて現像剤を作製し、トナーの諸評価を行った。結果をトナーの特性と併せて表1に示す。
実施例1のトナー(1)の製造において、非結晶性ポリエステル樹脂分散液(1)の代わりに非結晶性ポリエステル樹脂分散液(4)を用いた以外は、実施例1に準じてトナー(9)を得た。トナー(9)の体積平均粒子径は5.7μmであった。
このトナー(9)を用いて、実施例1に準じて現像剤を作製し、トナーの諸評価を行った。結果をトナーの特性と併せて表1に示す。
実施例1のトナー(1)の製造において、イオン交換水の添加量を600部の代わり2500部とし、また非結晶性ポリエステル樹脂分散液(1)の代わりに非結晶性ポリエステル樹脂分散液(3)を用いた以外は実施例1に準じてトナー(10)を得た。トナー(10)の体積平均粒子径は6.4μmであった。
このトナー(10)を用いて、実施例1に準じて現像剤を作製し、トナーの諸評価を行った。結果をトナーの特性と併せて表1に示す。
一方表1に示す結果から、比較例1、2、3、4および5では、B/A×100およびC/A×100の値が(1)式または(2)式を満たしておらず、分級した小粒子径側トナーまたは大粒子径側トナーにおいて結晶性ポリエステル樹脂の比率が高くなり、フィルミング性、または清掃性が悪化した。
(トナー(11)の製造)
・結晶性ポリエステル樹脂分散液(1) 120部
・非結晶性ポリエステル樹脂分散液(1) 330部
・着色剤分散液 20部
・離型剤分散液 60部
・ノニオン性界面活性剤(IGEPAL CA897) 1.40部
上記原料を2Lの円筒ステンレス容器に入れ、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラララックスT50)により4000rpmでせん断力を加えながら10分間分散して混合した。次いで、イオン交換水を600部加えた後に、凝集剤としてポリ塩化アルミニウムの10%硝酸水溶液1.75部を徐々に滴下して、ホモジナイザーの回転数を5000rpmにして15分間分散して混合し、原料分散液とした。その後、攪拌装置、温度計を備えた重合釜に原料分散液を移し、マントルヒーターにて加熱し始め、39℃にて凝集粒子の成長を促進させた。またこの際、0.3Nの硝酸や1Nの水酸化ナトリウム水溶液で原料分散液のpHを2.2〜3.5の範囲に制御した。上記pH範囲で2時間ほど保持し、凝集粒子を形成した。この際、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)を用いて測定した凝集粒子の体積平均粒子径は4.9μmであった。
トナー(11)をエルボージェット分級機によりカットポイントを8μmおよび4.0μmとして分級し、体積平均粒子径が9.4μmのトナー(11’)と、2.4μmのトナー(11”)にした。トナー(11)、トナー(11’)およびトナー(11”)について、前述の方法によりDSC測定を行い、各々の結晶性ポリエステル樹脂、離型剤に基づく融解熱を測定し、この結果と予め作成した検量線とから、分級前後のトナー中の結晶性ポリエステル樹脂、離型剤の含有量A(%)、B(%)、C(%)、D(%)、E(%)を求めたところ、各々20%、3%、3%、10%、2%であり、(B/A)×100は15、(C/A)×100は15、(E/D)×100は20であった。
得られたトナー(11)36部と前記キャリア(1)414部とを2リットルのVブレンダーに入れ、20分間攪拌し、その後212μmで篩分して現像剤(11)を作製した。
−ハーフトーン画像ムラ性の評価−
得られた現像剤(11)を、図1に示した4連タンデム方式のDocuCentreColor500(富士ゼロックス(株)製)の現像器に充填して、28℃/85%RHの環境下で24時間放置した。その後、DocuCentreColor500改造機(画像出力速度を制御できるように改造したもの)に設置し、画像出力条件は、出力速度230mm/sの高速で、5000枚分の画像形成を行い、ハーフトーン画像のムラ性の評価を行った。テストチャートには日本画像学会発行のテストチャートNo.5−1を使用した。評価の指標を以下に示す。
○:5000枚まで画像ムラは認められない。
△:5000枚で画像ムラが軽微に認められるが実用上問題ない。
×:5000枚以前に画像ムラが認められて許容できない。
得られた現像剤(11)を、定着装置を取り外したDocuCentreColor500(富士ゼロックス(株)製)の現像器に充填して、未定着画像を採取した。画像条件は40mm×50mmのソリッド像で、トナー量は13.5g/m2、記録紙は普通紙のC2紙(富士ゼロックスオフィスサプライ株式会社製、坪量:70g/m2)ミラーコートプラチナ紙(坪量:127gsm)を使用した。次いで、DocuCentreColor500(富士ゼロックス(株)製)の定着器を定着温度が可変となるように改造して、定着温度を90℃から200℃まで段階的に上昇させながら画像の低温定着性を評価した。なお、低温定着性は、定着画像を一定荷重(60sN/m2)の重りを用いて折り曲げ、その部分の画像欠損度合いグレード付けし、ある一定のグレード(画像の剥がれがなく実用上問題ないレベル)以上になる定着温度を最低定着温度として、低温定着性の指標とした。
以上の結果を表2に表す。
実施例6のトナー(11)の製造において、イオン交換水の添加量を600部の代わりに770部とした以外は実施例6に準じてトナー(12)を得た。トナー(12)の体積平均粒子径は6.2μmであった。
このトナー(12)を用いて、実施例6に準じて現像剤を作製し、トナーの諸評価を行った。結果をトナーの特性と併せて表2に示す。
実施例6のトナー(11)の製造において、非結晶性ポリエステル樹脂分散液(1)の代わりに非結晶性ポリエステル樹脂分散液(2)を用いた以外は実施例6に準じてトナー(13)を得た。トナー(13)の体積平均粒子径は5.5μmであった。
このトナー(13)を用いて、実施例6に準じて現像剤を作製し、トナーの諸評価を行った。結果をトナーの特性と併せて表2に示す。
実施例6のトナー(11)の製造において、離型剤分散液の量を25部にした以外は実施例6に準じてトナー(14)を得た。トナー(14)の体積平均粒子径は5.9μmであった。
このトナー(14)を用いて、実施例6に準じて現像剤を作製し、トナーの諸評価を行った。結果をトナーの特性と併せて表2に示す。
実施例6のトナー(11)の製造において、離型剤分散液の量を85部にした以外は実施例6に準じてトナー(15)を得た。トナー(15)の体積平均粒子径は5.9μmであった。
このトナー(15)を用いて、実施例6に準じて現像剤を作製し、トナーの諸評価を行った。結果をトナーの特性と併せて表2に示す。
実施例6のトナー(11)の製造において、イオン交換水の添加量を600部の代わりに1600部とし、また非結晶性ポリエステル樹脂分散液(1)の代わりに非結晶性ポリエステル樹脂分散液(3)を用いた以外は、実施例6に準じてトナー(16)を得た。トナー(16)の体積平均粒子径は6.6μmであった。
このトナー(16)を用いて、実施例6に準じて現像剤を作製し、トナーの諸評価を行った。結果をトナーの特性と併せて表2に示す。
実施例6のトナー(11)の製造において、イオン交換水の添加量を600部の代わりに300部とし、また非結晶性ポリエステル樹脂分散液(1)の代わりに非結晶性ポリエステル樹脂分散液(4)を用いた以外は、実施例6に準じてトナー(17)を得た。トナー(17)の体積平均粒子径は5.5μmであった。
このトナー(17)を用いて、実施例6に準じて現像剤を作製し、トナーの諸評価を行った。結果をトナーの特性と併せて表2に示す。
実施例6のトナー(11)の製造において、非結晶性ポリエステル樹脂分散液(1)の代わりに非結晶性ポリエステル樹脂分散液(3)を用いた以外は、実施例6に準じてトナー(18)を得た。トナー(18)の体積平均粒子径は6.3μmであった。
このトナー(18)を用いて、実施例6に準じて現像剤を作製し、トナーの諸評価を行った。結果をトナーの特性と併せて表2に示す。
実施例6のトナー(11)の製造において、非結晶性ポリエステル樹脂分散液(1)の代わりに非結晶性ポリエステル樹脂分散液(4)を用いた以外は、実施例6に準じてトナー(19)を得た。トナー(19)の体積平均粒子径は5.5μmであった。
このトナー(19)を用いて、実施例6に準じて現像剤を作製し、トナーの諸評価を行った。結果をトナーの特性と併せて表2に示す。
実施例6のトナー(11)の製造において、イオン交換水600部のかわりに1100部にした以外は実施例6に準じてトナー(20)を得た。トナー(20)の体積平均粒子径は5.9μmであった。
このトナー(20)を用いて、実施例6に準じて現像剤を作製し、トナーの諸評価を行った。結果をトナーの特性と併せて表2に示す。
実施例6のトナー(11)の製造において、イオン交換水600部のかわりに3000部とし、また非結晶性ポリエステル樹脂分散液(1)の代わりに非結晶性ポリエステル樹脂分散液(3)を用いた以外は実施例6に準じてトナー(21)を得た。トナー(21)の体積平均粒子径は5.9mであった。
このトナー(21)を用いて、実施例6に準じて現像剤を作製し、トナーの諸評価を行った。結果をトナーの特性と併せて表2に示す。
<1> 少なくとも、非結晶性樹脂と結晶性樹脂と着色剤とを含み、体積平均粒子径をD50vとし、全トナーに対する全結晶性樹脂の含有率をA(質量%)、粒子径が前記D50vに対して(1/5)以上(3/5)以下となるトナー中に含有される結晶性樹脂の、全トナーに対する含有率をB(質量%)、粒子径が前記D50vに対して(7/5)以上(9/5)以下となるトナー中に含有される結晶性樹脂の、全トナーに対する含有率をC(質量%)とした場合に、前記A、BおよびCが下記(1)式および(2)式の関係を満たす静電荷像現像用トナーである。該構成とすることにより、前記(1)式および前記(2)式の関係を満たさない場合に比べ、潜像保持体表面の清掃性と耐フィルミング性とを改善することができる。
10≦(B/A)×100≦30・・・(1)式
10≦(C/A)×100≦30・・・(2)式
<2> 少なくとも離型剤を含み、全トナーに対する離型剤の含有率をD(質量%)粒子径が前記D50vに対して(7/5)以上(9/5)以下となるトナー中に含有される離型剤の、全トナーに対する含有率をE(質量%)とした場合に、前記DおよびEが下記(3)式の関係を満たす前記<1>に記載の静電荷像現像用トナーである。該構成とすることにより、前記(2)式および前記(3)式の関係を満たさない場合に比べ、画像ムラの発生を効果的に抑制することができる。
10≦(E/D)×100≦30・・・(3)式
<3> 粒子径が1.0μm以下の樹脂粒子を分散した樹脂粒子分散液、および着色剤分散液を混合し、凝集剤としてアルミニウムの無機金属塩を添加し、樹脂粒子および着色剤を含む凝集粒子の分散液を調製する工程と、前記樹脂粒子のガラス転移点以上の温度に加熱して前記凝集粒子を融合・合一する工程と、を有する静電荷像現像用トナーの製造方法である。該構成とすることにより、潜像保持体表面の清掃性と耐フィルミング性とが改善された静電荷像現像用トナーを容易に製造することができる。
2Y、2M、2C、2K 帯電ローラ
3Y、3M、3C、3K レーザ光線
3 露光装置
4Y、4M、4C、4K 現像装置(現像手段)
5Y、5M、5C、5K 1次転写ローラ
6Y、6M、6C、6K 感光体清掃装置(清掃手段)
8Y、8M、8C、8K トナーカートリッジ
10Y、10M、10C、10K ユニット
20 中間転写ベルト
22 駆動ローラ
24 支持ローラ
26 2次転写ローラ(転写手段)
28 定着装置(定着手段)
30 中間転写体清掃装置
P 記録紙(被転写体)
Claims (6)
- 少なくとも、非結晶性樹脂と結晶性樹脂と着色剤とを含み、体積平均粒子径をD50vとし、
全トナーに対する全結晶性樹脂の含有率をA(質量%)、
粒子径が前記D50vに対して(1/5)以上(3/5)以下となるトナー中に含有される結晶性樹脂の、全トナーに対する含有率をB(質量%)、
粒子径が前記D50vに対して(7/5)以上(9/5)以下となるトナー中に含有される結晶性樹脂の、全トナーに対する含有率をC(質量%)とした場合に、
前記A、BおよびCが下記(1)式および(2)式の関係を満たすことを特徴とする静電荷像現像用トナー。
10≦(B/A)×100≦30・・・(1)式
10≦(C/A)×100≦30・・・(2)式 - 少なくとも離型剤を含み、
全トナーに対する全離型剤の含有率をD(質量%)、
粒子径が前記D50vに対して(7/5)以上(9/5)以下となるトナー中に含有される離型剤の、全トナーに対する含有率をE(質量%)とした場合に、
前記DおよびEが下記(3)式の関係を満たすことを特徴とする請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
10≦(E/D)×100≦30・・・(3)式 - 少なくとも請求項1または請求項2に記載の静電荷像現像用トナーを含有することを特徴とする静電荷像現像剤。
- 静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段を少なくとも備えた画像形成装置に対して着脱可能であり、前記現像手段に供給するためのトナーとして請求項1または請求項2に記載の静電荷像現像用トナーを収納することを特徴とするトナーカートリッジ。
- 現像剤保持体を少なくとも備え、請求項1または請求項2に記載の静電荷像現像用トナーを収容することを特徴とするプロセスカートリッジ。
- 潜像保持体と、該潜像保持体表面に形成された静電潜像を請求項1または請求項2に記載の静電荷像現像用トナーによりトナー像として現像する現像手段と、前記潜像保持体表面に形成されたトナー像を被転写体表面に転写する転写手段と、被転写体表面に転写された前記トナー像を定着する定着手段と、前記潜像保持体表面を清掃部材で摺擦し転写残留成分を清掃する清掃手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。
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