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JP2018041038A - 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

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 Download PDF

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JP2018041038A JP2016176708A JP2016176708A JP2018041038A JP 2018041038 A JP2018041038 A JP 2018041038A JP 2016176708 A JP2016176708 A JP 2016176708A JP 2016176708 A JP2016176708 A JP 2016176708A JP 2018041038 A JP2018041038 A JP 2018041038A
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Abstract

【課題】一部に高画像密度部分を有する画像を連続出力した後に出力したハーフトーン画像の画像濃度均一性に優れる静電荷像現像用トナーの提供。【解決手段】少なくとも結着樹脂、及び、着色剤を含有するトナー粒子と、外添剤とを有し、前記トナー粒子の個数粒度分布において、粒径0.5μm以上2μm以下のトナー粒子の比率が、トナー粒子全体に対し、5%以上60%以下であり、粒径2μmを超え50μm以下のトナー粒子の比率が、トナー粒子全体に対し、40%以上95%以下であり、前記トナー粒子の体積粒度分布において、粒径0.5μm以上2μm以下のトナー粒子の比率が、トナー粒子全体に対し、0.6%以上10%以下であり、粒径2μmを超え50μm以下のトナー粒子の比率が、トナー粒子全体に対し、90%以上99.4%以下である静電荷像現像用トナーである。【選択図】図3

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。
電子写真方式の画像形成においては、画像形成材料としてトナーが用いられ、例えば、結着樹脂、離型剤及び着色剤を含有するトナー粒子と、このトナー粒子に外添される外添剤と、を含むトナーが多く使用されている。
また、従来のトナーとしては、特許文献1乃至3に記載されたトナーが挙げられる。
特許文献1には、個数分布で表示する粒度分布において、6.35μ未満及び6.35μ以上のそれぞれの粒度分布部分にピークを有し、かつ6.35μ以下のピーク値が6.35μ以上のピーク値より小さく、また個数分布において、0.5μ以下が1%以下、6.35μ以下が15%以下、20.2μ以上が0.5%以下である事を特徴とする静電荷像現像用トナーが記載されている。
特許文献2には、トナーと、キャリアとからなる現像剤において、該トナーは、少なくとも結着樹脂と着色材を含有した着色粒子と、樹脂微粒子及び無機微粒子を含有するトナーであって、該樹脂微粒子が体積平均粒径0.01〜1.0μmのメラミン・ホルムアルデヒド縮重合体樹脂微粒子であり、該無機微粒子が体積平均粒径0.01〜0.20μmであり、且つ体積平均粒径分布の標準偏差(σ)が10≦σ≦30であり、前記キャリアは、磁性粒子上に少なくとも脂環式メタクリル酸エステル又は鎖式メタクリル酸エステルの単独重合体の混合物又は共重合体と、無機微粒子とからなる樹脂層を被覆させた負帯電性キャリアであることを特徴とする現像剤が記載されている。
特許文献3には、トナー粒径分布が、トナー平均粒径8μmを境にして、その上下で二つのピークを持つことを特徴とする現像用トナーが記載されている。
特許第2663006号公報 特開平9−006039号公報 特開平6−059494号公報
本発明が解決しようとする課題は、トナー粒子の個数粒度分布において、粒径0.5μm以上2μm以下のトナー粒子の比率が、トナー粒子全体に対し、5%未満であるか、若しくは、60%を超えるか、又は、トナー粒子の体積粒度分布において、粒径0.5μm以上2μm以下のトナー粒子の比率が、トナー粒子全体に対し、0.6%未満であるか、若しくは、10%を超える場合に比べ、一部に高画像密度部分を有する画像を連続出力した後に出力したハーフトーン画像の画像濃度均一性の低下を抑制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、
少なくとも結着樹脂、及び、着色剤を含有するトナー粒子と、外添剤とを有し、前記トナー粒子の個数粒度分布において、粒径0.5μm以上2μm以下のトナー粒子の比率が、トナー粒子全体に対し、5%以上60%以下であり、粒径2μmを超え50μm以下のトナー粒子の比率が、トナー粒子全体に対し、40%以上95%以下であり、前記トナー粒子の体積粒度分布において、粒径0.5μm以上2μm以下のトナー粒子の比率が、トナー粒子全体に対し、0.6%以上10%以下であり、粒径2μmを超え50μm以下のトナー粒子の比率が、トナー粒子全体に対し、90%以上99.4%以下である静電荷像現像用トナーである。
請求項2に係る発明は、
前記トナー粒子の個数粒度分布において、粒径0.5μm以上2μm以下の領域及び粒径2μmを超え8μm以下の領域にそれぞれ少なくとも1つ以上のピークを有する請求項1に記載の静電荷像現像用トナーである。
請求項3に係る発明は、
前記トナー粒子の体積平均粒径が、4μm以上10μm以下である請求項1又は請求項2に記載の静電荷像現像用トナーである。
請求項4に係る発明は、
粒径0.5μm以上2μm以下のトナー粒子の平均円形度が、0.940以上0.995以下である請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーである。
請求項5に係る発明は、
粒径0.5μm以上2μm以下のトナー粒子の平均円形度をC1、全トナー粒子の平均円形度をC2としたとき、0.005≦C1−C2≦0.050である請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーである。
請求項6に係る発明は、
キャリアと、請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーとを含む静電荷像現像剤である。
請求項7に係る発明は、
前記キャリアの個数平均粒径が、15μm以上70μm以下である請求項6に記載の静電荷像現像剤である。
請求項8に係る発明は、
請求項1乃至請求項5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である。
請求項9に係る発明は、
請求項6又は請求項7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である。
請求項10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6又は請求項7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である。
請求項11に係る発明は、
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6又は請求項7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である。
請求項1に係る発明によれば、トナー粒子の個数粒度分布において、粒径0.5μm以上2μm以下のトナー粒子の比率が、トナー粒子全体に対し、5%未満であるか、若しくは、60%を超えるか、又は、トナー粒子の体積粒度分布において、粒径0.5μm以上2μm以下のトナー粒子の比率が、トナー粒子全体に対し、0.6%未満であるか、若しくは、10%を超える場合に比べ、一部に高画像密度部分を有する画像を連続出力した後に出力したハーフトーン画像の画像濃度均一性の低下を抑制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、トナー粒子の個数粒度分布において、粒径0.5μm以上8μm以下の領域にピークが1つである場合に比べ、一部に高画像密度部分を有する画像を連続出力した後に出力したハーフトーン画像の画像濃度均一性の低下をより抑制する静電荷像現像用トナーが提供される。
請求項3に係る発明によれば、トナー粒子の体積平均粒径が4μm未満である場合に比べ、一部に高画像密度部分を有する画像を連続出力した後に出力したハーフトーン画像の画像濃度均一性の低下をより抑制する静電荷像現像用トナーが提供される。
請求項4に係る発明によれば、粒径0.5μm以上2μm以下のトナー粒子の平均円形度が、0.940未満である場合に比べ、一部に高画像密度部分を有する画像を連続出力した後に出力したハーフトーン画像の画像濃度均一性の低下をより抑制する静電荷像現像用トナーが提供される。
請求項5に係る発明によれば、粒径0.5μm以上2μm以下のトナー粒子の平均円形度をC1、全トナー粒子の平均円形度をC2としたとき、C1−C2>0.050である場合に比べ、一部に高画像密度部分を有する画像を連続出力した後に出力したハーフトーン画像の画像濃度均一性の低下をより抑制する静電荷像現像用トナーが提供される。
請求項6又は7に係る発明によれば、トナーのトナー粒子の個数粒度分布において、粒径0.5μm以上2μm以下のトナー粒子の比率が、トナー粒子全体に対し、5%未満であるか、若しくは、60%を超えるか、又は、トナー粒子の体積粒度分布において、粒径0.5μm以上2μm以下のトナー粒子の比率が、トナー粒子全体に対し、0.6%未満であるか、若しくは、10%を超える場合に比べ、一部に高画像密度部分を有する画像を連続出力した後に出力したハーフトーン画像の画像濃度均一性の低下を抑制する静電荷像現像剤が提供される。
請求項8、9、10又は11に係る発明によれば、トナーのトナー粒子の個数粒度分布において、粒径0.5μm以上2μm以下のトナー粒子の比率が、トナー粒子全体に対し、5%未満であるか、若しくは、60%を超えるか、又は、トナー粒子の体積粒度分布において、粒径0.5μm以上2μm以下のトナー粒子の比率が、トナー粒子全体に対し、0.6%未満であるか、若しくは、10%を超える場合に比べ、一部に高画像密度部分を有する画像を連続出力した後に出力したハーフトーン画像の画像濃度均一性の低下を抑制する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。
本実施形態に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。 本実施形態に係るプロセスカートリッジの一例を示す概略構成図である。 トナー粒子の個数粒度分布において、粒径0.5μm以上2μm以下の領域及び粒径2μmを超え8μm以下の領域にそれぞれ1つピークを示す場合の模式図である。
以下に、本実施形態について説明する。
なお、「質量部」及び「質量%」との記載は、それぞれ、「重量部」及び「重量%」と同義である。
<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(単に「トナー」とも称する)は、少なくとも結着樹脂、及び、着色剤を含有するトナー粒子と、外添剤とを有し、前記トナー粒子の個数粒度分布において、粒径0.5μm以上2μm以下のトナー粒子の比率が、トナー粒子全体に対し、5%以上60%以下であり、粒径2μmを超え50μm以下のトナー粒子の比率が、トナー粒子全体に対し、40%以上95%以下であり、前記トナー粒子の体積粒度分布において、粒径0.5μm以上2μm以下のトナー粒子の比率が、トナー粒子全体に対し、0.6%以上10%以下であり、粒径2μmを超え50μm以下のトナー粒子の比率が、トナー粒子全体に対し、90%以上99.4%以下である。
本実施形態に係る静電荷像現像用トナーは、上記構成により、一部に高画像密度部分を有する画像を連続出力した後に出力したハーフトーン画像の画像濃度均一性の低下が抑制される。こ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測される。
電子写真方式の画像形成において、一部に高画像密度部分がある画像(具体的には、例えば、画像の右半分がベタ画像(画像密度100%)であり、かつ左半分が白紙(画像密度0%)である画像)を連続出力した後、ハーフトーン画像を出力すると、画像濃度均一性が低下する場合がある。これは一部に高画像密度部分がある画像を連続出力することにより、高画像密度部分において、トナーが多く消費され、当該部分のキャリアへトナーから外添剤が移動し、他の部分のキャリアよりも外添剤が多く残留する。このため、キャリアの外添剤付着状態に偏りが発生し、ハーフトーン画像を出力した場合に高画像密度部分とそれ以外の部分とで、トナーの現像性が変化することにより、画像濃度の差が生じ、画像濃度均一性が低下する。
また、高湿環境下(例えば、90%RH)では、前記画像濃度均一性の低下が発生しやすい。その理由は、液架橋力によりキャリアとトナーとの付着力が高くなるため、キャリアへの外添剤付着における非静電的付着力の影響が大きくなるためと考えられる。
なお、本実施形態において、高画像密度部分とは、画像密度70%以上の部分をいい、例えば、画像密度100%である部分、いわゆる、ベタ画像の部分が挙げられる。また、本実施形態において、ハーフトーン画像とは、画像密度20%乃至50%の網点画像部分をいう。
本実施形態に係る静電荷像現像用トナーでは、前述のように個数粒度分布及び体積粒度分布において、粒径0.5μm以上2μm以下のトナー粒子の比率を特定の範囲に規定することにより、本実施形態に係る静電荷像現像用トナーが、従来のトナーよりも、粒径0.5μm以上2μm以下のトナー粒子を多く有することを示している。
トナー粒子に付着している外添剤は、キャリアとの接触により一部がキャリア表面へ移行する。キャリア表面は、凹凸を有しており、キャリアに付着した外添剤は、表面における凹部へ移動すると、通常の粒径、例えば、体積平均粒径が4μm以上10μm以下のトナーには再度付着しにくい。
一方、2μm以下の小径トナー粒子が存在すると、キャリアと小径トナー粒子とが衝突した際に、キャリア表面の凹凸に小径トナー粒子が追従し、キャリアの凹部に存在する外添剤と小径トナー粒子とが再付着することにより、一部に高画像密度部分を有する画像を連続出力した後においてキャリア表面の凹部に存在する外添剤が除去される。
よって、キャリアにおける外添剤付着状態の偏りが解消され、画像濃度差の発生を抑制し、一部に高画像密度部分を有する画像を連続出力した後に出力したハーフトーン画像の画像濃度均一性(以下、単に「画像濃度均一性」とも称す)の低下が抑制される。
以下、本実施形態に係る静電荷像現像用トナーの詳細について説明する。
本実施形態において、トナー粒子の個数粒度分布及び体積粒度分布は、以下の方法により測定するものとする。
静電荷像現像用トナーについて、そのトナー粒子に関する特性を測定するためには、必要に応じて、外添剤を前処理によりトナー粒子から分離する。
まず100mlビーカーにイオン交換水を30ml入れ、これに分散剤として界面活性剤(和光純薬工業(株)製:コンタミノン)を2滴滴下し、この液中に測定対象のトナーを20mg入れ、超音波分散により3分間分散して測定のためのトナー粒子分散液を調製する。
得られたトナー粒子分散液、及び、フロー式の分析装置FPIA−3000(シスメックス(株)製)を用い、トナー粒子50,000個について、粒径測定範囲0.5μm乃至50μmにおいて測定を行う。本装置では、水などに分散させた粒子をフロー式画像解析法によって測定する方式が採用されており、吸引された粒子懸濁液はフラットシースフローセルに導かれ、シース液によって試料流が形成される。その試料流にストロボ光を照射することにより、通過中の粒子は対物レンズを通して、CCDカメラで、静止画像として撮像される。撮像された粒子像を、2次元画像処理して、円相当径を算出し、個数粒度分布及び体積粒度分布を測定する。
本実施形態に係る静電荷像現像用トナーは、トナー粒子の個数粒度分布において、粒径0.5μm以上2μm以下のトナー粒子の比率が、トナー粒子全体に対し、5%以上60%以下であり、画像濃度均一性の観点から、8%以上50%以下であることが好ましく、10%以上40%以下であることがより好ましく、12%以上35%以下であることが特に好ましい。
また、本実施形態に係る静電荷像現像用トナーは、トナー粒子の個数粒度分布において、粒径2μmを超え50μm以下のトナー粒子の比率が、トナー粒子全体に対し、40%以上95%以下であり、画像濃度均一性の観点から、50%以上92%以下であることが好ましく、60%以上90%以下であることがより好ましく、65%以上88%以下であることが特に好ましい。
本実施形態に係る静電荷像現像用トナーは、トナー粒子の体積粒度分布において、粒径0.5μm以上2μm以下のトナー粒子の比率が、トナー粒子全体に対し、0.6%以上10%以下であり、画像濃度均一性の観点から、0.8%以上8%以下であることが好ましく、1%以上7%以下であることがより好ましく、2%以上 6 %以下であることが特に好ましい。
また、本実施形態に係る静電荷像現像用トナーは、トナー粒子の体積粒度分布において、粒径2μmを超え50μm以下のトナー粒子の比率が、トナー粒子全体に対し、90%以上99.4%以下であり、画像濃度均一性の観点から、92%以上99.2%以下であることが好ましく、93%以上99%以下であることがより好ましく、94%以上98%以下であることが特に好ましい。
本実施形態に係る静電荷像現像用トナーは、トナー粒子の個数粒度分布において、画像濃度均一性の観点から、粒径0.5μm以上2μm以下の領域及び粒径2μmを超え8μm以下の領域にそれぞれ少なくとも1つ以上のピークを有することが好ましく、粒径0.5μm以上2μm以下の領域及び粒径2μmを超え8μm以下の領域にそれぞれ1つのピークを有することがより好ましい。
なお、前記トナー粒子の個数粒度分布におけるピークは、頻度分布におけるピークである。
本実施形態に係る静電荷像現像用トナーにおけるトナー粒子の体積平均粒径(D50v)としては、画像濃度均一性の観点から、2μm以上15μm以下が好ましく、4μm以上10μm以下がより好ましく、4μm以上8μm以下が特に好ましい。
なお、本実施形態におけるトナー粒子の各種平均粒径及び各種粒度分布指標は、前述したように、FPIA−3000(シスメックス(株)製)を用いて測定した個数粒度分布及び体積粒度分布により算出される。
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50%となる粒径を体積平均粒径D50v、累積数平均粒径D50pと定義する。
本実施形態に係る静電荷像現像用トナーにおけるトナー粒子の平均円形度は、画像濃度均一性の観点から、0.88以上1.00以下であることが好ましく、0.90以上0.998以下であることがより好ましく、0.940以上0.995以下であることが特に好ましい。
また、本実施形態に係る静電荷像現像用トナーにおいて、画像濃度均一性の観点から、粒径0.5μm以上2μm以下のトナー粒子の平均円形度をC1、全トナー粒子の平均円形度をC2としたとき、0.005≦C1−C2≦0.050であることが好ましい。
なお、本実施形態におけるトナー粒子の平均円形度は、各種粒度分布指標の測定に使用したシメックス社製FPIA−3000により測定する。円形度に関しては、50,000個以上各々画像解析を行い、統計処理することによって平均円形度を求める。
・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倍とした。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以上1.00以下の範囲とした。
本実施形態に係る静電荷像現像用トナーは、トナー粒子と、外添剤と、を含んで構成される。
(トナー粒子)
トナー粒子は、結着樹脂と、着色剤と、必要に応じて、離型剤と、その他添加剤と、を含んで構成される。
−結着樹脂−
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。
結着樹脂としては、ポリエステル樹脂が好適である。
ポリエステル樹脂としては、例えば、公知の非晶性ポリエステル樹脂が挙げられる。ポリエステル樹脂は、非晶性ポリエステル樹脂と共に、結晶性ポリエステル樹脂を併用してもよい。但し、結晶性ポリエステル樹脂は、全結着樹脂に対して、含有量が2質量%以上40質量%以下(好ましくは2質量%以上20質量%以下)の範囲で用いることがよい。
なお、樹脂の「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し、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℃以内であることを指す。
一方、樹脂の「非晶性」とは、半値幅が10℃を超えること、階段状の吸熱量変化を示すこと、又は明確な吸熱ピークが認められないことを指す。
・非晶性ポリエステル樹脂
非晶性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、非晶性ポリエステル樹脂としては、市販品を使用してもよいし、合成したものを使用してもよい。
多価カルボン酸としては、例えば、脂肪族ジカルボン酸(例えばシュウ酸、マロン酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、コハク酸、アルケニルコハク酸、アジピン酸、セバシン酸等)、脂環式ジカルボン酸(例えばシクロヘキサンジカルボン酸等)、芳香族ジカルボン酸(例えばテレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、ナフタレンジカルボン酸等)、これらの無水物、又はこれらの低級(例えば炭素数1以上5以下)アルキルエステルが挙げられる。これらの中でも、多価カルボン酸としては、例えば、芳香族ジカルボン酸が好ましい。
多価カルボン酸は、ジカルボン酸と共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上のカルボン酸を併用してもよい。3価以上のカルボン酸としては、例えば、トリメリット酸、ピロメリット酸、これらの無水物、又はこれらの低級(例えば炭素数1以上5以下)アルキルエステル等が挙げられる。
多価カルボン酸は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
多価アルコールとしては、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。
非晶性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。
非晶性ポリエステル樹脂の重量平均分子量(Mw)は、5,000以上1,000,000以下が好ましく、7,000以上500,000以下がより好ましい。
非晶性ポリエステル樹脂の数平均分子量(Mn)は、2,000以上100,000以下が好ましい。
非晶性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。
非晶性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。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。
・結晶性ポリエステル樹脂
結晶性ポリエステル樹脂は、例えば、多価カルボン酸と多価アルコールとの重縮合体が挙げられる。なお、結晶性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。
ここで、結晶性ポリエステル樹脂は、結晶構造を容易に形成するため、芳香族を有する重合性単量体よりも直鎖状脂肪族を有する重合性単量体を用いた重縮合体が好ましい。
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、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、1,9−ノナンジカルボン酸、1,10−デカンジカルボン酸、1,12−ドデカンジカルボン酸、1,14−テトラデカンジカルボン酸、1,18−オクタデカンジカルボン酸等)、芳香族ジカルボン酸(例えばフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレン−2,6−ジカルボン酸等の二塩基酸等)、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。
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価のカルボン酸としては、例えば、芳香族カルボン酸(例えば1,2,3−ベンゼントリカルボン酸、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸、1,2,4−ナフタレントリカルボン酸等)、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。
多価カルボン酸としては、これらジカルボン酸と共に、スルホン酸基を持つジカルボン酸、エチレン性二重結合を持つジカルボン酸を併用してもよい。
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(例えば主鎖部分の炭素数が7以上20以下である直鎖型脂肪族ジオール)が挙げられる。脂肪族ジオールとしては、例えば、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、1,11−ウンデカンジオール、1,12−ドデカンジオール、1,13−トリデカンジオール、1,14−テトラデカンジオール、1,18−オクタデカンジオール、1,14−エイコサンデカンジオールなどが挙げられる。これらの中でも、脂肪族ジオールとしては、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオールが好ましい。
多価アルコールは、ジオールと共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上のアルコールを併用してもよい。3価以上のアルコールとしては、例えば、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等が挙げられる。
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。
ここで、多価アルコールは、脂肪族ジオールの含有量を80モル%以上とすることがよく、好ましくは90モル%以上である。
結晶性ポリエステル樹脂の融解温度は、50℃以上100℃以下が好ましく、55℃以上90℃以下がより好ましく、60℃以上85℃以下が更に好ましい。
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 K7121−1987「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。
結晶性ポリエステル樹脂の重量平均分子量(Mw)は、6,000以上35,000以下が好ましい。
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。
ここで、ポリエステル樹脂としては、上述した未変性ポリエステル樹脂以外に、変性ポリエステル樹脂も挙げられる。変性ポリエステル樹脂とは、エステル結合以外の結合基が存在するポリエステル樹脂、ポリエステル樹脂成分とは異なる樹脂成分が共有結合又はイオン結合等で結合されたポリエステル樹脂である。変性ポリエステル樹脂としては、例えば、末端に酸基又は水酸基と反応するイソシアネート基(イソシアナト基とも称す)等の官能基を導入したポリエステル樹脂と、活性水素化合物と反応させて、末端を変性した樹脂が挙げられる。
変性ポリエステル樹脂としては、ウレア変性ポリエステル樹脂が特に好ましい。結着樹脂として、ウレア変性ポリエステル樹脂を含むことで、前の画像形成サイクルで非画像部であった領域に形成した画像の画像濃度低下の発生が抑制され易くなる。これは、ウレア変性ポリエステル樹脂の架橋及び化学構造(具体的には、ウレア変性ポリエステル樹脂の架橋による樹脂の物理特性、及び極性を有する結合基と極性を有する脂肪酸金属塩粒子との親和性における化学特性)構造により、トナー粒子と、脂肪酸金属塩粒子、及び研磨剤粒子との接着力が向上し易くなり、脂肪酸金属塩粒子と研磨剤粒子の遊離量の比の範囲を制御し易くなると考えられるためである。この点から、ウレア変性ポリエステル樹脂の含有量は、全結着樹脂に対して5質量%以上50質量%以下が好ましく、7質量%以上20質量%以下がより好ましい。
ウレア変性ポリエステル樹脂は、イソシアネート基を有するポリエステル樹脂(ポリエステルプレポリマー)とアミン化合物との反応(架橋反応及び伸長反応の少なくとも一方の反応)により得られるウレア変性ポリエステル樹脂がよい。なお、ウレア変性ポリエステル樹脂中には、ウレア結合と共にウレタン結合を含有していてもよい。
イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマーとしては、多価カルボン酸と多価アルコールとの重縮合物であるポリエステルであって、活性水素を有するポリエステルに多価イソシアネート化合物を反応させたプレポリマー等が挙げられる。ポリエステルの有する活性水素を有する基としては、水酸基(アルコール性水酸基及びフェノール性水酸基)、アミノ基、カルボキシル基、メルカプト基等が挙げられ、アルコール性水酸基が好ましい。
イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマーにおいて、多価カルボン酸及び多価アルコールは、ポリエステル樹脂で説明した多価カルボン酸及び多価アルコールと同様な化合物が挙げられる。
多価イソシアネート化合物としては、脂肪族ポリイソシアネート(テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、2,6−ジイソシアナトメチルカプロエートなど);脂環式ポリイソシアネート(イソホロンジイソシアネート、シクロヘキシルメタンジイソシアネートなど);芳香族ジイソシアネート(トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネートなど);芳香脂肪族ジイソシアネート(α,α,α’,α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネートなど);イソシアヌレート類;前記ポリイソシアネートをフェノール誘導体、オキシム、カプロラクタム等のブロック化剤でブロックしたものが挙げられる。
多価イソシアネート化合物は、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。
多価イソシアネート化合物の比率は、イソシアネート基[NCO]と、水酸基を有するポリエステルプレポリマーの水酸基[OH]の当量比[NCO]/[OH]として、好ましくは1/1以上5/1以下、より好ましくは1.2/1以上4/1以下、更に好ましくは1.5/1以上2.5/1以下である。[NCO]/[OH]を1/1以上5/1以下にすると、前の画像形成サイクルで非画像部であった領域に形成した画像の画像濃度低下の発生がより抑制され易くなる。なお、[NCO]/[OH]を5以下にすると低温定着性の低下が抑制され易くなる。
イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマーにおいて、多価イソシアネート化合物に由来する成分の含有量は、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー全体に対して、好ましくは0.5質量%以上40質量%以下、より好ましくは1質量%以上30質量%以下、更に好ましくは2質量%以上20質量%以下である。多価イソシアネートに由来する成分の含有量を0.5質量%以上40質量%以下にすると、前の画像形成サイクルで非画像部であった領域に形成した画像の画像濃度低下の発生がより抑制され易くなる。なお、多価イソシアネートに由来する成分の含有量を40質量%以下にすると低温定着性の低下が抑制され易くなる。
イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマーの1分子当たりに含有するイソシアネート基の数は、好ましくは平均1個以上、より好ましくは平均1.5個以上3個以下、更に好ましくは平均1.8個以上2.5個以下である。イソシアネート基の数を1分子当たり1個以上にすると、反応後のウレア変性ポリエステル樹脂の分子量が増え、前の画像形成サイクルで非画像部であった領域に形成した画像の画像濃度低下の発生がより抑制され易くなる。
イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマーと反応するアミン化合物としては、ジアミン、3価以上のポリアミン、アミノアルコール、アミノメルカプタン、アミノ酸、これらのアミノ基をブロックした化合物等が挙げられる。
ジアミンとしては、芳香族ジアミン(フェニレンジアミン、ジエチルトルエンジアミン、4,4’ジアミノジフェニルメタンなど);脂環式ジアミン(4,4’−ジアミノ−3,3’ジメチルジシクロヘキシルメタン、ジアミンシクロヘキサン、イソホロンジアミンなど);脂肪族ジアミン(エチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなど)などが挙げられる。
3価以上のポリアミンとしては、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミンなどが挙げられる。
アミノアルコールとしては、エタノールアミン、ヒドロキシエチルアニリンなどが挙げられる。
アミノメルカプタンとしては、アミノエチルメルカプタン、アミノプロピルメルカプタンなどが挙げられる。
アミノ酸としては、アミノプロピオン酸、アミノカプロン酸などが挙げられる。
これらのアミノ基をブロックしたものとしては、ジアミン、3価以上のポリアミン、アミノアルコール、アミノメルカプタン、アミノ酸などのアミン化合物とケトン化合物(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなど)とから得られるケチミン化合物、オキサゾリン化合物などが挙げられる。
これらアミン化合物のうち、ケチミン化合物が好ましい。
アミン化合物は、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、ウレア変性ポリエステル樹脂は、架橋反応及び伸長反応の少なくとも一方の反応を停止する停止剤(以下「架橋/伸長反応停止剤」とも称する)により、イソシアネート基を有するポリエステル樹脂(ポリエステルプレポリマー)とアミン化合物との反応(架橋反応及び伸長反応の少なくとも一方の反応)を調整して、反応後の分子量が調整された樹脂であってもよい。
架橋/伸長反応停止剤としては、モノアミン(ジエチルアミン、ジブチルアミン、ブチルアミン、ラウリルアミンなど)、及び、それらをブロックしたもの(ケチミン化合物)などが挙げられる。
アミン化合物の比率は、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー中のイソシアネート基[NCO]と、アミン類中のアミノ基[NHx]の当量比[NCO]/[NHx]として、好ましくは1/2以上2/1以下、より好ましくは1/1.5以上1.5/1以下、更に好ましくは1/1.2以上1.2/1以下である。[NCO]/[NHx]を上記範囲にすると、反応後のウレア変性ポリエステル樹脂の分子量が増え、前の画像形成サイクルで非画像部であった領域に形成した画像の画像濃度低下の発生がより抑制され易くなる。
なお、ウレア変性ポリエステル樹脂のガラス転移温度は40℃以上65℃以下が好ましく、45℃以上60℃以下がより好ましい。数平均分子量(Mn)は、2,500以上50,000以下であることが好ましく、2,500以上30,000以下がより好ましい。重量平均分子量(Mw)は、1万以上50万以下であることが好ましく、3万以上10万以下がより好ましい。
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98質量%以下が好ましく、50質量%以上96質量%以下がより好ましく、60質量%以上94質量%以下が更に好ましい。
−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。
−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。
離型剤の融解温度は、50℃以上150℃以下が好ましく、60℃以上120℃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。
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、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。
−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。
(外添剤)
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、SiO、TiO、Al、CuO、ZnO、SnO、CeO、Fe、MgO、BaO、CaO、KO、NaO、ZrO、CaO・SiO、KO・(TiO、Al・2SiO、CaCO、MgCO、BaSO、MgSO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質量部に対して、1質量部以上40質量部以下である。
外添剤としては、樹脂粒子(ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート(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)等も挙げられる。
外添剤の外添量としては、例えば、トナー粒子に対して、0.01質量%以上8質量%以下が好ましく、0.01質量%以上6質量%以下がより好ましい。
<トナーの製造方法>
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、外添剤を外添することで得られる。
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。
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、
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。
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、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。
−樹脂粒子分散液準備工程−
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。
ここで、樹脂粒子分散液は、例えば、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。
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。
樹脂粒子分散液において、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、ダイノミル等の一般的な分散方法が挙げられる。また、樹脂粒子の種類によっては、例えば転相乳化法を用いて樹脂粒子分散液中に樹脂粒子を分散させてもよい。
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。
樹脂粒子分散液中に分散する樹脂粒子の体積平均粒径としては、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。
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。
樹脂粒子分散液に含まれる樹脂粒子の含有量としては、例えば、5質量%以上50質量%以下が好ましく、10質量%以上45質量%以下がより好ましい。
なお、樹脂粒子分散液と同様にして、例えば、着色剤粒子分散液、離型剤粒子分散液も調製される。つまり、樹脂粒子分散液における粒子の体積平均粒径、分散媒、分散方法、及び粒子の含有量に関しては、着色剤粒子分散液中に分散する着色剤粒子、及び離型剤粒子分散液中に分散する離型剤粒子についても同様である。
−凝集粒子形成工程−
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。
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、樹脂粒子のガラス転移温度(具体的には、例えば、樹脂粒子のガラス転移温度−30℃以上ガラス転移温度−10℃以下)の温度に加熱し、混合分散液に分散された粒子を凝集させて、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撹拌下、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。
凝集剤としては、例えば、混合分散液に添加される分散剤として用いる界面活性剤と逆極性の界面活性剤、無機金属塩、2価以上の金属錯体が挙げられる。特に、凝集剤として金属錯体を用いた場合には、界面活性剤の使用量が低減され、帯電特性が向上する。
凝集剤の金属イオンと錯体若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。
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、及び、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等が挙げられる。
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。
−融合・合一工程−
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。
以上の工程を経て、トナー粒子が得られる。
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、を更に混合し、凝集粒子の表面に更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。
ここで、融合・合一工程終了後は、溶液中に形成されたトナー粒子を、公知の洗浄工程、固液分離工程、乾燥工程を経て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。
次に、ウレア変性ポリエステル樹脂を含むトナー粒子を有するトナーを製造する場合について説明する。
結着樹脂としてウレア変性ポリエステル樹脂を含むトナー粒子は、次に示す溶解懸濁法により得ることがよい。なお、結着樹脂として未変性ポリエステル樹脂とウレア変性ポリエステル樹脂を含むトナー粒子を得る方法について示すが、トナー粒子は結着樹脂としてウレア変性ポリエステル樹脂のみを含んでもよい。
−油相液調製工程−
未変性ポリエステル樹脂、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー、アミン化合物、着色剤、及び離型剤を含むトナー粒子材料を有機溶媒に溶解又は分散させた油相液を調整する(油相液調製工程)。この油相液調製工程では、トナー粒子材料を有機溶媒中に溶解又は分散させて、トナー材料の混合液を得る工程である。
油相液は、1)トナー材料を一括して有機溶媒に溶解又は分散して、調製する方法、2)予めトナー材料を混練した後、この混練物を有機溶媒に溶解又は分散して、調製する方法、3)未変性ポリエステル樹脂、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー、アミン化合物を有機溶媒に溶解させた後、この有機溶媒に、光輝性顔料、及び離型剤を分散させて、調整する方法、4)着色剤、及び離型剤を有機溶媒に分散させた後、この有機溶媒に、未変性ポリエステル樹脂、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー、アミン化合物を溶解して、調製する方法、5)イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー及びアミン化合物以外のトナー粒子材料(未変性ポリエステル樹脂、光輝性顔料、及び離型剤)を有機溶媒に溶解又は分散させた後、この有機溶媒に、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー及びアミン化合物を溶解して調製する方法、6)イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー又はアミン化合物以外のトナー粒子材料(未変性ポリエステル樹脂、光輝性顔料、及び離型剤)を有機溶媒に溶解又は分散させた後、この有機溶媒に、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー又はアミン化合物を溶解して調製する方法等が挙げられる。なお、油相液の調製方法は、これらに限られるわけではない。
油相液の有機溶媒としては、酢酸メチル、酢酸エチル等のエステル系溶媒;メチルエチルケトン、メチルイソプロピルケトン等のケトン系溶媒;ヘキサン、シクロヘキサン等の脂肪族炭化水素系溶媒;ジクロロメタン、クロロホルム、トリクロロエチレン等のハロゲン化炭化水素系溶媒等が挙げられる。これらの有機溶媒は、結着樹脂を溶解するものであって、かつ、水に溶解する割合が0質量%以上30質量%以下程度のものであり、沸点が100℃以下であることが好ましい。これらの有機溶媒の中でも、酢酸エチルが好ましい。
−懸濁液調製工程−
次に、得られた油相液を水相液中に分散させて懸濁液を調製する(懸濁液調製工程)。
そして、懸濁液の調製と共に、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマーとアミン化合物との反応を行う。そして、この反応によりウレア変性ポリエステル樹脂を生成する。なお、この反応は、分子鎖の架橋反応及び伸長反応の少なくとも一方の反応が伴う。なお、このイソシアネート基を有するポリエステルプレポリマーとアミン化合物との反応は、後述する有機溶媒除去工程と共に行ってもよい。
ここで、反応条件は、ポリエステルプレポリマーの有するイソシアネート基構造とアミン化合物との反応性により選択される。一例として、反応時間は、10分以上40時間以下が好ましく、2時間以上24時間以下が好ましい。反応温度は、0℃以上150℃以下が好ましく、40℃以上98℃以下が好ましい。なお、ウレア変性ポリエステル樹脂の生成には、必要に応じて公知の触媒(ジブチルチンラウレート、ジオクチルチンラウレート等)を使用してもよい。つまり、油相液、又は懸濁液に、触媒を添加してもよい。
水相液は、有機粒子分散剤、無機粒子分散剤等の粒子分散剤を水系溶媒に分散させた水相液が挙げられる。また、水相液は、粒子分散剤を水系溶媒に分散させると共に、高分子分散剤を水系溶媒に溶解させた水相液も挙げられる。なお、水相液には、界面活性剤等の周知の添加剤を添加してもよい。
水系溶媒は、水(例えば、通常、イオン交換水、蒸留水、純水)が挙げられる。水系溶媒は、水と共に、アルコール(メタノール、イソプロピルアルコール、エチレングリコールなど)、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、セルソルブ類(メチルセルソルブなど)、低級ケトン類(アセトン、メチルエチルケトンなど)などの有機溶媒を含む溶媒であってもよい。
有機粒子分散剤としては、親水性の有機粒子分散剤が挙げられる。有機粒子分散剤としては、ポリ(メタ)アクリル酸アルキルエステル樹脂(例えば、ポリメタクリル酸メチル樹脂)、ポリスチレン樹脂、ポリ(スチレン−アクリロニトリル)樹脂等の粒子が挙げられる。有機粒子分散剤としては、スチレンアクリル樹脂の粒子も挙げられる。
無機粒子分散剤としては、親水性の無機粒子分散剤が挙げられる。無機粒子分散剤としては、具体的には、シリカ、アルミナ、チタニア、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、リン酸三カルシウム、粘土、珪藻土、ベントナイト等の粒子が挙げられるが、炭酸カルシウムの粒子が好ましい。無機粒子分散剤は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
粒子分散剤は、その表面がカルボキシル基を有する重合体で表面処理されていてもよい。
上記カルボキシル基を有する重合体としては、α,β−モノエチレン性不飽和カルボン酸又はα,β−モノエチレン性不飽和カルボン酸のカルボキシル基がアルカリ金属、アルカリ土類金属、アンモニウム、アミン等により中和された塩(アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩、アミン塩等)から選ばれる少なくとも1種と、α,β−モノエチレン性不飽和カルボン酸エステルとの共重合物が挙げられる。上記カルボキシル基を有する重合体としては、α,β−モノエチレン性不飽和カルボン酸とα,β−モノエチレン性不飽和カルボン酸エステルとの共重合物のカルボキシル基がアルカリ金属、アルカリ土類金属、アンモニウム、アミン等により中和された塩(アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩、アミン塩等)も挙げられる。上記カルボキシル基を有する重合体は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
α,β−モノエチレン性不飽和カルボン酸の代表的なものとしては、α,β−不飽和モノカルボン酸(アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸等)、α,β−不飽和ジカルボン酸(マレイン酸、フマル酸、イタコン酸等)などが挙げられる。また、α,β−モノエチレン性不飽和カルボン酸エステルの代表的なものとしては、(メタ)アクリル酸のアルキルエステル類、アルコキシ基を有する(メタ)アクリレート、シクロヘキシル基を有する(メタ)アクリレート、ヒドロキシ基を有する(メタ)アクリレート、ポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
高分子分散剤としては、親水性の高分子分散剤が挙げられる。高分子分散剤としては、具体的には、カルボキシル基を有し、かつ親油基(ヒドロキシプロポキシ基、メトキシ基等)を有さない高分子分散剤(例えば、カルボキシメチルセルロース、カルボキシエチルセルロース等の水溶性のセルロースエーテル)が挙げられる。
−溶媒除去工程−
次に、得られた懸濁液から有機溶媒を除去してトナー粒子分散液を得る(溶媒除去工程)。この溶媒除去工程では、懸濁液に分散した水相液の液滴中に含まれる有機溶媒を除去して、トナー粒子を生成する工程である。懸濁液からの有機溶媒除去は、懸濁液調製工程の直後に行ってもよいが、懸濁液調製工程終了後、1分以上経過した後に行ってもよい。
溶媒除去工程では、得られた懸濁液を例えば0℃以上100℃以下の範囲に冷却又は加熱することにより、懸濁液から有機溶媒を除去することがよい。
有機溶媒除去の具体的な方法には、次の方法が挙げられる。
(1)懸濁液に気流を吹き付けて、懸濁液面上の気相を強制的に更新する方法。この場合には、懸濁液中に気体を吹き込んでもよい。
(2)圧力を減圧する方法。この場合には、気体の充填により懸濁液面上の気相を強制的に更新してもよいし、更に懸濁液中に気体を吹き込んでもよい。
以上の工程を経て、トナー粒子が得られる。
ここで、溶媒除去工程終了後は、トナー粒子分散液中に形成されたトナー粒子を、公知の洗浄工程、固液分離工程、乾燥工程を経て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、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、振動篩分機、風力篩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とキャリアと混合した二成分現像剤であることが好ましい。
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。
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。中でも、フェライトが好ましい。
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。
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−アクリル酸エステル共重合体、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。
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。
本実施形態におけるキャリアの表面粗さ指標Raは、キャリア表面への外添剤の付着性、及び、除去性の観点から、0.2μm以1.5μm以下であることが好ましく、0.4μm以上1.5μm以下であることがより好ましく、0.4μm以上0.8μm以下であることが特に好ましい。
また、本実施形態におけるキャリアの表面粗さ指標Smは、帯電性の観点から、0.6μm以上3.7μm以下であることが好ましく、1.0μm以上3.5μm以下であることがより好ましく、2.0μm以上3.0μm以下であることが特に好ましい。
本実施形態において、キャリアの表面粗さ指標Ra及びSmの測定は、以下の方法で行うものとする。
キャリア表面のRa(算術平均粗さ)の測定方法は、キャリアを2,000個、超深度カラー3D形状測定顕微鏡(VK9700、(株)キーエンス製)を用い、倍率1,000倍で表面を換算して求める方法であり、JIS B0601(1994年度版)に準じて行う。具体的には、キャリア表面のRaは、前記顕微鏡にて観察したキャリア表面の3次元形状から粗さ曲線を求め、該粗さ曲線の測定値と平均値までの偏差の絶対値を合計し、平均することにより求められる。キャリア表面のRaを求める際の基準長さは10μmであり、カットオフ値は0.08mmである。
また、キャリア表面のSm(凹凸の平均間隔)の測定方法は、キャリアを2,000個、FE−SEM(S4100、(株)日立ハイテクノロジーズ製)を用い、倍率3,500倍で表面を換算して求める方法であり、JIS B0601(1994年度版)に準じて行う。具体的には、キャリア表面のSmは、前記顕微鏡にて観察したキャリア表面の3次元形状から粗さ曲線を求め、該粗さ曲線が平均線と交差する交点から求めた山谷一周期の間隔の平均値により求められる。キャリア表面のSmを求める際の基準長さは10μmであり、カットオフ値は0.08mmである。
前記Ra及びSmを満たすキャリアを製造する方法は特に限定されないが、例えば以下のようにして製造することができる。
キャリアの表面粗さ(表面の凹凸平均間隔Sm及び表面の算術表面粗さRa)は、フェライト粒子作製時における焼成時の温度と酸素濃度である程度調整されるが、焼成の主目的は磁性粒子に磁化を持つ構造に変化させることである。
そこで、本実施形態に用いられるキャリアを構成する磁性粒子は、以下の(A)乃至(E)の組み合わせによって好適に製造することができる。
(A)焼成前に仮焼成を行う。
(B)更に粉砕し、粉砕粒径を調整したスラリーから造粒を行う。
(C)表面性調整剤としてSiO、SrCO等を用いる。
(D)焼成時の温度、酸素濃度を調整する
(E)焼成によって得られた磁性粒子を、流動させながら温度を与える。
焼成前に仮焼成を行った後、粉砕して粒径を制御する。目的の粒度を有する粉砕物に造粒し、体積平均粒径を決める。仮焼成後の粉砕粒径によって磁性粒子の基本となる粒界の大きさを制御する。また、添加剤としてSiO、SrCO等を用いて、表面の凹凸を微調整してもよい。SiOを加えると粒界の面積が広くなりSmが大きくなるように調整できる。SrCOはRaを大きくする作用がある。
次に焼成を行い、温度と酸素濃度を調整し、磁化を合わせフェライトとする。焼成温度が高いとSmが大きく、酸素濃度が高いとRaが大きくなりやすい。また、焼成温度、酸素濃度は抵抗及び磁化に強く影響する。温度が高く酸素濃度が低い程、磁化が高く抵抗が低くなる。
焼成を終了してフェライト化が行われた後に、フェライト化反応が生じない程度の温度で内部空隙を減らす。これにより、目的の磁性粒子が得られる。
本実施形態におけるキャリアの個数平均粒径は、画像濃度均一性の観点から、15μm以上70μm以下が好ましく、20μm以上60μm以下がより好ましく、22μm以上50μm以下が更に好ましく、24μm以上40μm以下が特に好ましい。
本実施形態におけるキャリアの個数平均粒径の測定方法を以下に示す。
測定装置として、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、電解液としては、ISOTON−II(ベックマン・コールター社製)を使用し、まず、分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムの5質量%水溶液2ml中に、測定試料を0.5mg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約1分間分散処理を行い、前記コールターマルチサイザーIIにより、アパーチャー径が100μmのアパーチャーを用いて、粒径が2.0μm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、個数について小粒径側から累積分布を描き、累積50%となる粒径を個数平均粒径(D50v)と定義する。
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、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、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、帯電前の像保持体の表面をクリーニングするクリーニング手段を備えた装置;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。
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。
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。
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。
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。
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。
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の内部で撹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。
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更に向上させるには、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。
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。
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。
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、本実施形態は以下の実施例に限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」及び「%」は「質量部」及び「質量%」を表す。
〔樹脂粒子分散液(A)の調製〕
・テレフタル酸:30モル部
・フマル酸:70モル部
・ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物:12モル部
・ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物:88モル部
撹拌装置、窒素導入管、温度センサ及び精留塔を備えたフラスコに、上記の材料を仕込み、1時間を要して温度を210℃まで上げ、上記材料100部に対してチタンテトラエトキシド1部を投入した。生成する水を留去しながら0.5時間を要して230℃まで温度を上げ、該温度で1時間脱水縮合反応を継続した後、反応物を冷却した。こうして、ポリエステル樹脂(A)を合成した。
温度調節手段及び窒素置換手段を備えた容器に、酢酸エチル40部及び2−ブタノール25部を投入し、混合溶剤とした後、ポリエステル樹脂(A)100部を徐々に投入し溶解させ、ここに、10質量%アンモニア水溶液(樹脂の酸価に対してモル比で3倍量相当量)を入れて30分間撹拌した。
次いで、容器内を乾燥窒素で置換し、温度を40℃に保持して、混合液を撹拌しながらイオン交換水400部を2部/分の速度で滴下し、乳化を行った。滴下終了後、乳化液を室温(20℃乃至25℃)に戻し、撹拌しつつ乾燥窒素により48時間バブリングを行うことにより、酢酸エチル及び2−ブタノールを1,000ppm以下まで低減させ、イオン交換水を加え、固形分量を20質量%に調整して、体積平均粒径190nmの樹脂粒子分散液(A)とした。
〔樹脂粒子分散液(B)の調製〕
・ドデカン二酸(1,10−デカンジカルボン酸):50モル部
・1,9−ノナンジオール:50モル部
撹拌器、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成分を入れ、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(試薬)を前記モノマー成分100部に対して0.25部投入した。窒素ガス気流下、170℃で3時間撹拌反応させた後、温度を更に220℃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時間撹拌反応させて、ポリエステル樹脂(B)を得た。
コンデンサー、温度計、水滴下装置、アンカー翼を備えたジャケット付き反応槽(東京理化器械(株)製:BJ−30N)に、ポリエステル樹脂(B)300部と、メチルエチルケトン(溶剤)160部と、イソプロピルアルコール(溶剤)100部とを入れ、水循環式恒温槽にて70℃に維持しながら、100rpmで撹拌混合しつつ樹脂を溶解させた(溶解液調製工程)。
その後、撹拌回転数を150rpmにし、水循環式恒温槽を66℃に設定し、10%アンモニア水(試薬)17部を10分間かけて投入した後、66℃に保温されたイオン交換水を7部/分の速度で、合計900部滴下し転相させて、乳化液を得た。
すぐに、得られた乳化液800部とイオン交換水700部とをナスフラスコに入れ、トラップ球を介して真空制御ユニットを備えたエバポレーター(東京理化器械(株))にセットした。ナスフラスコを回転させながら、60℃の湯バスで加温し、突沸に注意しつつ7kPaまで減圧し溶剤を除去した。溶剤回収量が1,100部になった時点で常圧に戻し、ナスフラスコを水冷して分散液を得た。得られた分散液に溶剤臭は無かった。この分散液における樹脂粒子の体積平均粒径D50vは130nmであった。その後、イオン交換水を加えて固形分濃度が20質量%になるように調製し、これを樹脂粒子分散液(B)とした。
〔離型剤粒子分散液(1)の調製〕
・フィッシャートロプシュワックス(日本精蝋(株)製FNP−0090、融解温度90℃):100部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製、ネオゲンRK):1部
・イオン交換水:400部
上記材料を混合して100℃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ー(ゴーリン社製)で分散処理し、体積平均粒径203nmの離型剤粒子が分散された離型剤粒子分散液(1)(固形分量20質量%)を得た。
〔着色剤粒子分散液(1)の調製〕
・Regal330(キャボット社製):50部
・イオン性界面活性剤ネオゲンRK(第一工業製薬(株)製):5部
・イオン交換水:200部
上記成分を混合し、アルティマイザ((株)スギノマシン製)により240MPaで10分間処理し、着色剤粒子分散液(固形分濃度:20質量%)を調製した。
〔トナー粒子1の作製〕
・樹脂粒子分散液(A):400質量部
・樹脂粒子分散液(B):300質量部
・離型剤粒子分散液(1):50質量部
・着色剤粒子分散液(1):50質量部
上記成分を円筒ステンレス容器に入れ、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックスT50)により4,000rpm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、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5,000rpmにして15分間分散して混合し、原料分散液とした。
その後、4枚パドルの撹拌翼を用いた撹拌装置、及び、温度計を備えた重合釜に原料分散液を移し、撹拌回転数を700rpmにしてマントルヒーターにて加熱し始め、45℃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を用いて分散液のpHを2.2乃至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。
次に、樹脂粒子分散液(A):200部を追添加し、前記凝集粒子の表面に結着樹脂の樹脂粒子を付着させた。更に47℃に昇温し、光学顕微鏡及びマルチサイザーIIで粒子の大きさ及び形態を確認しながら凝集粒子を整えた。その後、キレート剤(HIDS、(株)日本触媒製)2.25部を添加し、次いで、5%水酸化ナトリウム水溶液を用いてpHを7.8に調整し、15分間保持した。その後、凝集粒子を融合させるためにpHを8.0に上げた後、85℃まで昇温させた。光学顕微鏡で凝集粒子が融合したのを確認した後、1.0℃/分の降温速度で冷却した。その後20μmメッシュで篩分し、水洗を繰り返した後、真空乾燥機で乾燥してトナー粒子1を得た。得られたトナー粒子1の体積平均粒子径は5.6μm、平均円形度は0.965であった。
〔小径トナー粒子1の作製〕
・樹脂粒子分散液(A):600質量部
・樹脂粒子分散液(B):300質量部
・離型剤粒子分散液(1):50質量部
・着色剤粒子分散液(1):50質量部
上記成分を円筒ステンレス容器に入れ、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックスT50)により4,000rpm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、凝集剤としてポリ塩化アルミニウムの10%硝酸水溶液0.3部を徐々に滴下して、ホモジナイザーの回転数を5,000rpmにして15分間分散して混合し、原料分散液とした。
その後、4枚パドルの撹拌翼を用いた撹拌装置、及び、温度計を備えた重合釜に原料分散液を移し、撹拌回転数を700rpmにしてマントルヒーターにて加熱し始め、45℃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を用いて分散液のpHを3.8乃至5.0の範囲に制御した。上記pH範囲で30分ほど保持し、凝集粒子を形成した。
その後、キレート剤(HIDS、(株)日本触媒製)2.25部を添加し、次いで、5%水酸化ナトリウム水溶液を用いてpHを7.8に調整し、15分間保持した。その後、凝集粒子を融合させるためにpHを8.0に上げた後、85℃まで昇温させた。光学顕微鏡で凝集粒子が融合したのを確認した後、1.0℃/分の降温速度で冷却した。その後20μmメッシュで篩分し、水洗を繰り返した後、真空乾燥機で乾燥して小径トナー粒子1を得た。得られた小径トナー粒子1の体積平均粒径は1.6μm、平均円形度は0.989であった。
〔トナー1の作製〕
トナー粒子1を95部、小径トナー粒子1を5部、及び、フュームドシリカ(日本アエロジル(株)製、R972)1.5部を、ヘンシェルミキサーにて周速30m/sで2分間混合してトナー1を得た。
〔キャリアaの作製〕
<フェライト芯材1の作製>
Feを100質量部、MnOを20.7質量部、SrCOを0.50質量部混合し、湿式ボールミルで10時間粉砕し混合し、乾燥させた後にロータリーキルンを用いて900℃、4時間の仮焼成を行った。こうして得られた仮焼成物に水を加えて、湿式ボールミルで9時間粉砕して得られたスラリーに分散剤及びバインダーを適量添加し、次いでスプレードライヤーにより造粒及び乾燥し、造粒物を得た。得られた造粒物を電気炉により1,000℃で6時間の焼成を行った。解砕工程、及び、分級工程を経て上記の測定方法による個数平均粒径が32μmのフェライト芯材1を調製した。
<キャリアaの作製>
・フェライト芯材1:100部
・メチルメタクリレート/ジメチルアミノメタクリレート共重合体(共重合比95:5、mol比):3部
・カーボンブラック(VXC72、キャボット社製):0.3部
・トルエン:14部
上記キャリア組成に示す成分のうち、フェライト芯材1を除く各成分、及びガラスビーズ(φ1mm、トルエンと同量)を、関西ペイント(株)製サンドミルを用いて1,200ppm/30min撹拌し、樹脂被覆層形成用溶液1とした。更に、この樹脂被覆層形成用溶液1とフェライト芯材1を真空脱気型ニーダーに入れトルエンを留去することにより樹脂が被覆されたキャリアを形成した。引き続きエルボジェットにて微粉/粗粉を取り除くことでキャリアaを得た。後述する画像解析の結果、個数平均粒径=34μm、Ra=0.6μm、Sm=2.5μmであった。
〔現像剤1の作製〕
キャリアa100部に対して、トナー1を7部混合して、V−ブレンダーを用いて40rpmで20分間撹拌し、目開き250μmのシーブで篩って現像剤1を得た。
〔トナー粒子2乃至7の作製〕
トナー粒子1の作製において、45℃で凝集を保持する時間、及び85℃で融合する時間を変更することにより、体積平均粒径、平均円形度の異なるトナー粒子2乃至7を得た。なお、各トナー粒子の体積平均粒径及び平均円形度は、以下の通りであった。
トナー粒子2の体積平均粒径は、6.8μm、平均円形度は0.960であった。
トナー粒子3の体積平均粒径は、5.2μm、平均円形度は0.962であった。
トナー粒子4の体積平均粒径は、7.5μm、平均円形度は0.962であった。
トナー粒子5の体積平均粒径は、4.8μm、平均円形度は0.957であった。
トナー粒子6の体積平均粒径は、5.6μm、平均円形度は0.930であった。
トナー粒子7の体積平均粒径は、5.6μm、平均円形度は0.985であった。
〔小径トナー粒子2乃至7の作製〕
小径トナー粒子1の作製において、45℃で凝集を保持する時間、及び、85℃で融合する時間を変更することにより、体積平均粒径、平均円形度の異なる小径トナー粒子2乃至7を得た。なお、各小径トナー粒子の体積平均粒径及び平均円形度は、以下の通りであった。
小径トナー粒子2の体積平均粒径は、2.9μm、平均円形度は0.983であった。
小径トナー粒子3の体積平均粒径は、2.3μm、平均円形度は0.988であった。
小径トナー粒子4の体積平均粒径は、1.2μm、平均円形度は0.990であった。
小径トナー粒子5の体積平均粒径は、2.0μm、平均円形度は0.988であった。
小径トナー粒子6の体積平均粒径は、1.6μm、平均円形度は0.938であった。
小径トナー粒子7の体積平均粒径は、1.6μm、平均円形度は0.989であった。
<フェライト芯材2の作製>
フェライト1の作製において、焼成温度と粉砕時間を変更した以外は同様にして、個数平均粒径=56nmのフェライト芯材2を得た。
〔キャリアbの作製〕
キャリアaの作製においてフェライト芯材1をフェライト芯材2に変更した以外は同様にして、キャリアbを得た。後述する画像解析の結果、個数平均粒径=57μm、Ra=0.9μm、Sm=3.2μmであった。
(樹脂粒子分散液Aの作製)
−油層−
スチレン(和光純薬工業(株)製):30質量部
アクリル酸n−ブチル(和光純薬工業(株)製):10質量部
β−カルボキシエチルアクリレート(ローディア日華(株)製):1.3質量部
ドデカンチオール(和光純薬工業(株)製):0.4質量部
−水層1−
イオン交換水:17質量部
アニオン性界面活性剤(ダウファックス、ダウケミカル社製):0.4質量部
−水層2−
イオン交換水:40質量部
アニオン性界面活性剤(ダウファックス、ダウケミカル社製):0.05質量部
ペルオキソ二硫酸アンモニウム(和光純薬工業(株)製):0.4質量部
上記の油層成分と水層1の成分をフラスコに入れて攪拌混合し単量体乳化分散液とした。反応容器に上記水層2の成分を投入し、容器内を窒素で十分に置換し、撹拌をしながらオイルバスで反応系内が75℃になるまで加熱した。反応容器内に上記の単量体乳化分散液を3時間かけて徐々に滴下し、乳化重合を行った。滴下終了後更に75℃で重合を継続し、3時間後に重合を終了させた。
得られた樹脂粒子は、レーザー回折式粒度分布測定装置LA−700((株)堀場製作所製)で樹脂粒子の体積平均粒径D50vを測定したところ250nmであった。また、示差走査熱量計(DSC−50、(株)島津製作所製)を用いて昇温速度10℃/分で樹脂のガラス転移点を測定したところ53℃であった。また、分子量測定器(HLC−8020、東ソー(株)製)を用い、THFを溶媒として数平均分子量(ポリスチレン換算)を測定したところ13,000であった。これにより体積平均粒径250nm、固形分40質量%、ガラス転移点52℃、数平均分子量Mnが13,000の樹脂粒子分散液Aを得た。
(トナー粒子8の作製)
樹脂粒子分散液A:350質量部
着色剤粒子分散液:50質量部
離型剤粒子分散液(1):50質量部
ポリ塩化アルミニウム:0.4質量部
上記の成分をステンレス製フラスコ中でIKE社製のウルトラタラックスを用い十分に混合、分散した後、加熱用オイルバスでフラスコを撹拌しながら48℃まで加熱した。48℃で80分保持した後、ここに上記と同じ樹脂粒子分散液Aを緩やかに100質量部追加した。
その後、濃度0.5mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を用いて系内のpHを6.0に調整した後、ステンレス製フラスコを密閉し、撹拌軸のシールを磁力シールして撹拌を継続しながら97℃まで加熱して3時間保持した。反応終了後、降温速度を1℃/分で冷却し、濾過、イオン交換水で十分に洗浄した後、ヌッチェ式吸引濾過により固液分離を行った。これを更に40℃のイオン交換水3,000質量部を用いて再分散し、15分間300rpmで撹拌及び洗浄した。この洗浄操作を更に5回繰り返し、濾液のpHが6.54、電気伝導度6.5μS/cmとなったところで、ヌッチェ式吸引濾過によりNo.5A ろ紙を用いて固液分離を行った。次いで真空乾燥を12時間継続してトナー粒子8を得た。
トナー粒子8の体積平均粒径は5.6μmであり、平均円形度は0.965であった。
〔小径トナー粒子8の作製〕
トナー粒子8の作製において、ポリ塩化アルミニウムの量を0.1質量部に変更し、48℃での保持時間を5分に変更した以外は同様にして作製し、体積平均粒径1.6μm、平均円形度0.989の小径トナー粒子8を得た。
(未変性ポリエステル樹脂(1)の作製)
・テレフタル酸:1,243部
・ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物:1,830部
・ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物:840部
上記成分を180℃で加熱混合した後、ジブチル錫オキサイド3部を加え、220℃で加熱しながら水を留去し、ポリエステル樹脂を得た。得られたポリエステルにシクロヘキサノン1,500部を加えて、ポリエステル樹脂を溶解し、このシクロヘキサノン溶液に無水酢酸250部を加えて、130℃で加熱した。更に、この溶液を加熱減圧して溶媒及び未反応酸を除去し、未変性ポリエステル樹脂(1)を得た。得られた未変性ポリエステル樹脂(1)のガラス転移温度は60℃であった。
(ポリエステルプレポリマー(1)の作製)
・テレフタル酸:1,243部
・ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物:1,830部
・ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物:840部
上記成分を180℃で加熱混合した後、ジブチル錫オキサイド3部を加え、220℃で加熱しながら水を留去し、ポリエステルプレポリマーを得た。得られたポリエステルプレポリマー350部、トリレンジイソシアネート50部、酢酸エチル450部を容器に入れ、この混合物を130℃で3時間加熱して、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(1)(以下、「イソシアネート変性ポリエステルプレポリマー(1)」)を得た。
(ケチミン化合物(1)の作製)
容器にメチルエチルケトン50部とヘキサメチレンジアミン150部を入れ、60℃で撹拌してケチミン化合物(1)を得た。
〔着色剤粒子分散液(2)の調製〕
・Regal330(DICキャボットコーポレーション(株)製):10部
・酢酸エチル:90部
上記成分を10℃に冷却した状態で、マイクロビーズ型分散機(DCPミル)により湿式粉砕し、着色剤粒子分散液(2)を得た。
(離型剤粒子分散液(2)の作製)
・フィッシャートロプシュワックス(日本精蝋(株)製FNP−0090、融解温度90℃):30部
・酢酸エチル:270部
上記成分を10℃に冷却した状態で、マイクロビーズ型分散機(DCPミル)により湿式粉砕し、離型剤粒子分散液(2)を得た。
(油相液(1)の作製)
・未変性ポリエステル樹脂(1):136部
・酢酸エチル:56部
上記成分を撹拌混合後、得られた混合物に離型剤粒子分散液(2)75部、着色剤粒子分散液(2)75部を加え、撹拌して、油相液(1)を得た。
(スチレンアクリル樹脂粒子分散液(1)の作製)
・スチレン:370部
・n−ブチルアクリレート:30部
・アクリル酸:4部
・ドデカンチオール:24部
・四臭化炭素:4部
上記成分を混合し、溶解した混合物を、非イオン性界面活性剤(三洋化成工業(株)製:ノニポール400)6部及びアニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製:ネオゲンSC)10部をイオン交換水560部に溶解した水溶液に、フラスコ中で分散及び乳化した後、10分間混合しながら、これに過硫酸アンモニウム4部をイオン交換水50部に溶解した水溶液を投入し、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70℃になるまでオイルバスで加熱し、5時間そのまま乳化重合を継続した。こうして、平均粒径が180nm、重量平均分子量(Mw)が15,500である樹脂粒子を分散させてなるスチレンアクリル樹脂粒子分散液(1)(樹脂粒子濃度:40質量%)を得た。なお、スチレンアクリル樹脂粒子のガラス転移温度は59℃であった。
(水相液(1)の作製)
・スチレンアクリル樹脂粒子分散液(1):60部
・セロゲンBS−H(第一工業製薬(株)製)の2%水溶液:200部
・イオン交換水:200部
上記成分を撹拌混合し、水相液(1)を得た。
−トナー粒子9の作製−
・油相液(1):300部
・イソシアネート変性ポリエステルプレポリマー(1):25部
・ケチミン化合物(1):0.5部
上記成分を容器に入れ、ホモジナイザー(ウルトラタラックスT50、IKA社製)により2分間撹拌して油相液(1P)を得た後、容器に水相液(1)1,000部を加え、ホモジナイザーで20分間撹拌した。次に、室温(25℃)、常圧(1気圧)で48時間、プロペラ型撹拌機でこの混合液を撹拌し、イソシアネート変性ポリエステルプレポリマー(1)とケチミン化合物(1)とを反応させ、ウレア変性ポリエステル樹脂を生成すると共に、有機溶媒を除去し、粒状物を形成した。次に、粒状物を水洗、乾燥及び分級して、トナー粒子9を得た。
得られたトナー粒子9の体積平均粒径は5.6μmであり、平均円形度は0.961であった。
〔小径トナー粒子9の作製〕
トナー粒子9の作製と同様にしてトナー粒子を得た後、エルボージェット分級機で大径粒子を除去し、体積平均粒径1.6μm、平均円形度0.979の小径トナー粒子9を得た。
〔トナー2の作製〕
トナー粒子1を93.5部、小径トナー粒子2を6.5部、及び、フュームドシリカ(日本アエロジル(株)製、R972)1.5部を、ヘンシェルミキサーにて周速30m/sで2分間混合してトナー2を得た。
〔トナー3の作製〕
トナー粒子1を94部、小径トナー粒子3を6部、及び、フュームドシリカ(日本アエロジル(株)製、R972)1.5部を、ヘンシェルミキサーにて周速30m/sで2分間混合してトナー3を得た。
〔トナー4の作製〕
トナー粒子1を93.5部、小径トナー粒子4を6.5部、及び、フュームドシリカ(日本アエロジル(株)製、R972)1.5部を、ヘンシェルミキサーにて周速30m/sで2分間混合してトナー4を得た。
〔トナー5の作製〕
トナー粒子2を97.5部、小径トナー粒子4を2.5部、及び、フュームドシリカ(日本アエロジル(株)製、R972)1.5部を、ヘンシェルミキサーにて周速30m/sで2分間混合してトナー5を得た。
〔トナー6の作製〕
トナー粒子3を93部、小径トナー粒子5を7部、及び、フュームドシリカ(日本アエロジル(株)製、R972)1.5部を、ヘンシェルミキサーにて周速30m/sで2分間混合してトナー6を得た。
〔トナー7の作製〕
トナー粒子4を95部、小径トナー粒子4を5部、及び、フュームドシリカ(日本アエロジル(株)製、R972)1.5部を、ヘンシェルミキサーにて周速30m/sで2分間混合してトナー7を得た。
〔トナー8の作製〕
トナー粒子4を98.5部、小径トナー粒子4を1.5部、及び、フュームドシリカ(日本アエロジル(株)製、R972)1.5部を、ヘンシェルミキサーにて周速30m/sで2分間混合してトナー8を得た。
〔トナー9の作製〕
トナー粒子5を81部、小径トナー粒子5を19部、及び、フュームドシリカ(日本アエロジル(株)製、R972)1.5部を、ヘンシェルミキサーにて周速30m/sで2分間混合してトナー9を得た。
〔トナー10の作製〕
トナー粒子6を95部、小径トナー粒子6を5部、及び、フュームドシリカ(日本アエロジル(株)製、R972)1.5部を、ヘンシェルミキサーにて周速30m/sで2分間混合してトナー10を得た。
〔トナー11の作製〕
トナー粒子7を95部、小径トナー粒子7を5部、及び、フュームドシリカ(日本アエロジル(株)製、R972)1.5部を、ヘンシェルミキサーにて周速30m/sで2分間混合してトナー11を得た。
〔トナー12の作製〕
トナー粒子3を98.2部、小径トナー粒子5を1.8部、及び、フュームドシリカ(日本アエロジル(株)製、R972)1.5部を、ヘンシェルミキサーにて周速30m/sで2分間混合してトナー12を得た。
〔トナー13の作製〕
トナー粒子1を89.5部、小径トナー粒子1を10.5部、及び、フュームドシリカ(日本アエロジル(株)製、R972)1.5部を、ヘンシェルミキサーにて周速30m/sで2分間混合してトナー13を得た。
〔トナー14の作製〕
トナー粒子2を99.5部、小径トナー粒子4を0.5部、及び、フュームドシリカ(日本アエロジル(株)製、R972)1.5部を、ヘンシェルミキサーにて周速30m/sで2分間混合してトナー14を得た。
〔トナー15の作製〕
トナー粒子5を76部、小径トナー粒子5を24部、及び、フュームドシリカ(日本アエロジル(株)製、R972)1.5部を、ヘンシェルミキサーにて周速30m/sで2分間混合してトナー15を得た。
〔トナー16の作製〕
トナー粒子8を95部、小径トナー粒子8を5部、及び、フュームドシリカ(日本アエロジル(株)製、R972)1.5部を、ヘンシェルミキサーにて周速30m/sで2分間混合してトナー16を得た。
〔トナー17の作製〕
トナー粒子9を95部、小径トナー粒子9を5部、及び、フュームドシリカ(日本アエロジル(株)製、R972)1.5部を、ヘンシェルミキサーにて周速30m/sで2分間混合してトナー17を得た。
〔現像剤2乃至18の作製〕
表1に記載のトナー及びキャリアを使用し、現像剤1の作製と同様にして、現像剤2乃至18を作製した。
(トナー粒子の個数粒度分布、体積粒度分布、体積平均粒径及び平均円形度の測定方法)
フロー式粒子像分析装置FPIA−3000(シスメックス(株)製)を用いて、前述した測定方法により測定した。
(キャリアの表面粗さ測定)
レーザーマイクロスコープVK9700((株)キーエンス製)を用いてサンプルを1,000倍で観察した。2,000個の粒子の画像観察からキャリア表面粗さRaを算出した。キャリア表面粗さSmは、FE−SEM(S4100、(株)日立ハイテクノロジーズ製)を用いて3,500倍の画像にて2,000個の粒子の画像解析によって算出した。
(評価)
−画像濃度均一性(一部に高画像密度部分を有する画像を連続出力した後に出力したハーフトーン画像の画像濃度均一性)評価−
得られた現像剤を、富士ゼロックス(株)製DocuPrint P450d改造機を用いて以下の評価を実施した。
前記改造機に温度25℃、湿度90%RHの環境下で、画像密度50%のA4画像(右半分がベタ、左半分が非画像部分)を60枚プリントした後、画像密度30%の全面ハーフトーン画像を印刷した。得られたハーフトーン画像の右側の画像濃度と左側の画像濃度とをそれぞれX−Rite 分光測色計962(エックスライト社製)により測定し、その差を求めた。
A:画像濃度差が0.03以下であり、画像濃度均一性が非常に良好である。
B:画像濃度差が0.03を超え0.05以下であり、画像濃度均一性が良好である。
C:画像濃度差が0.05を超え0.10以下であり、画像濃度均一性は許容されるレベルである。
D:画像濃度差が0.10を超え、画像濃度均一性に問題がある。
なお、前記トナー粒子の個数粒度分布において、図3に模式図を示すように、本実施例のトナーはいずれも、0.5μm以上2μm以下の領域及び2μmを超え8μm以下の領域にそれぞれ1つのピークを有していた。
上記結果から、本実施例のトナーは、比較例のトナーに比べ、画像濃度均一性の低下が抑制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)
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 (11)

  1. 少なくとも結着樹脂、及び、着色剤を含有するトナー粒子と、外添剤とを有し、
    前記トナー粒子の個数粒度分布において、粒径0.5μm以上2μm以下のトナー粒子の比率が、トナー粒子全体に対し、5%以上60%以下であり、粒径2μmを超え50μm以下のトナー粒子の比率が、トナー粒子全体に対し、40%以上95%以下であり、
    前記トナー粒子の体積粒度分布において、粒径0.5μm以上2μm以下のトナー粒子の比率が、トナー粒子全体に対し、0.6%以上10%以下であり、粒径2μmを超え50μm以下のトナー粒子の比率が、トナー粒子全体に対し、90%以上99.4%以下である
    静電荷像現像用トナー。
  2. 前記トナー粒子の個数粒度分布において、粒径0.5μm以上2μm以下の領域及び粒径2μmを超え8μm以下の領域にそれぞれ少なくとも1つ以上のピークを有する請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
  3. 前記トナー粒子の体積平均粒径が、4μm以上10μm以下である請求項1又は請求項2に記載の静電荷像現像用トナー。
  4. 粒径0.5μm以上2μm以下のトナー粒子の平均円形度が、0.940以上0.995以下である請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
  5. 粒径0.5μm以上2μm以下のトナー粒子の平均円形度をC1、全トナー粒子の平均円形度をC2としたとき、0.005≦C1−C2≦0.050である請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
  6. キャリアと、請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーとを含む静電荷像現像剤。
  7. 前記キャリアの個数平均粒径が、15μm以上70μm以下である請求項6に記載の静電荷像現像剤。
  8. 請求項1乃至請求項5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。
  9. 請求項6又は請求項7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。
  10. 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6又は請求項7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。
  11. 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6又は請求項7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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