JP5262571B2 - 静電荷像現像トナー及びその製造方法、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、画像形成方法、並びに、画像形成装置 - Google Patents
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- Developing Agents For Electrophotography (AREA)
Description
また、二成分現像剤では、キャリア表面にトナーが固着する、いわゆるトナーフィルミング現象を生じないようにする必要がある。
特許文献1には、少なくとも着色剤および結着樹脂を含む着色粒子に、大粒径無機微粒子Lと小粒径無機微粒子Sとを含む2種以上の無機微粒子が外部添加されてなるトナーと、キャリアとからなり、前記大粒径無機微粒子Lおよび前記小粒径無機微粒子Sが、下記の条件■〜■を満たすことを特徴とする静電荷像用現像剤が開示されている。
<条件>■大粒径無機微粒子Lの最大体積分布粒径をDL(nm)とするとき、50≦DL<150であること■小粒径無機微粒子Sの最大体積分布粒径をDS(nm)とするとき、10≦DS≦50であること■最大体積分布粒径DSに対する最大体積分布粒径DLの比が、1.5≦(DL/DS)<5.0であること■大粒径無機微粒子Lとキャリア材料との摩擦帯電量をQL、小粒径無機微粒子Sとキャリア材料との摩擦帯電量をQSとするときに、摩擦帯電量QLに対する摩擦帯電量QSの比(QS/QL)の絶対値が0〜0.5であること
特許文献3には、現像ロールおよび該現像ロール上に形成されるトナー層の厚さを均一に規制しつつ摩擦帯電により電荷を付与するブレードを有する現像装置に使用される非磁性一成分用フルカラートナーにおいて、前記トナーが、少なくともポリエステル樹脂を主成分とする結着樹脂、着色剤および電荷調整剤からなる樹脂微粒子と外添剤とからなり、前記電荷調整剤が一般式(I):
<1>ポリエステル樹脂、着色剤及び離型剤を含むトナー母粒子、並びに、外添剤を含み、トナー母粒子の平均円形度が0.95〜0.985であり、下記条件により測定した濁度が35〜60であり、下記条件により得られた上澄み液中に平均粒径2〜4μmの脂肪酸金属塩及び平均粒径180nm〜320nmの樹脂粒子が含まれていることを特徴とする静電荷像現像トナー、
<濁度測定>
静電荷像現像トナー5.0gを界面活性剤1mlの入った水溶液100mlに分散させ、超音波震盪機に3分掛け、その後、2,000rpmで20分間遠心分離を行い、上澄み液を採取し、上澄み液のヘイズ値を測定し、静電荷像現像トナーの濁度とする。
また、前記脂肪酸金属塩及び前記樹脂粒子の検出は、前記上澄み液をさらに10,000rpmで5分間遠心分離を行い、得られた上澄み液において行うものとする。
<3>上記<1>に記載の静電荷像現像トナー又は上記<2>に記載の製造方法により製造された静電荷像現像トナーとキャリアとを含む静電荷像現像剤、
<4>少なくとも上記<1>に記載の静電荷像現像トナー又は上記<2>に記載の製造方法により製造された静電荷像現像トナーを収容しているトナーカートリッジ、
<5>現像剤保持体を備え、上記<1>に記載の静電荷像現像トナー若しくは上記<2>に記載の製造方法により製造された静電荷像現像トナー、又は、上記<3>に記載の静電荷像現像剤を収容しているプロセスカートリッジ、
<6>潜像保持体表面に静電潜像を形成する潜像形成工程、前記潜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、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工程、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、及び、前記潜像保持体上に残留するトナーを前記潜像保持体上に当接したクリーニングブレードでクリーニングする工程を含み、前記現像剤として、上記<1>に記載の静電荷像現像トナー若しくは上記<2>に記載の製造方法により製造された静電荷像現像トナー、又は、上記<3>に記載の静電荷像現像剤を用いる画像形成方法、
<7>潜像保持体と、前記潜像保持体を帯電させる帯電手段と、帯電した前記潜像保持体を露光して前記潜像保持体上に静電潜像を形成させる露光手段と、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潜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、前記潜像保持体上に当接したクリーニングブレードとを有し、前記現像剤として、上記<1>に記載の静電荷像現像トナー若しくは上記<2>に記載の製造方法により製造された静電荷像現像トナー、又は、上記<3>に記載の静電荷像現像剤を用いる画像形成装置。
また、前記<2>に記載の発明によれば、低温定着性、クリーニング性及び画質に優れる静電荷像現像トナーを容易に製造する方法を提供することができる。
また、前記<3>に記載の発明によれば、低温定着性、クリーニング性及び画質に優れる静電荷像現像剤を提供することができる。
また、前記<4>に記載の発明によれば、低温定着性、クリーニング性及び画質に優れる静電荷像現像トナーを収容したトナーカートリッジを提供することができる。
また、前記<5>に記載の発明によれば、低温定着性、クリーニング性及び画質に優れる静電荷像現像トナー又は静電荷像現像剤を収容したプロセスカートリッジを提供することができる。
また、前記<6>に記載の発明によれば、低温定着性、クリーニング性及び画質に優れる画像形成方法を提供することができる。
また、前記<7>に記載の発明によれば、低温定着性、クリーニング性及び画質に優れる画像形成装置を提供することができる。
本発明の静電荷像現像トナー(以下、単に「トナー」ともいう。)は、ポリエステル樹脂、着色剤及び離型剤を含むトナー母粒子、並びに、外添剤を含み、トナー母粒子の平均円形度が0.95〜0.985であり、下記条件により測定した濁度が35〜60であり、下記条件により得られた上澄み液中に平均粒径2〜4μmの脂肪酸金属塩及び平均粒径180nm〜320nmの樹脂粒子が含まれていることを特徴とする。
<濁度測定>
静電荷像現像トナー5.0gを非イオン性界面活性剤1mlの入った水溶液100mlに分散させ、超音波震盪機に3分掛け、その後、2,000rpmで20分間遠心分離を行い、上澄み液を採取し、上澄み液のヘイズ値を測定し、静電荷像現像トナーの濁度とする。
また、前記脂肪酸金属塩及び前記樹脂粒子の検出は、前記上澄み液をさらに10,000rpmで5分間遠心分離を行い、得られた上澄み液(以下、「濁度測定時の分散液」ともいう。)において行うものとする。
本発明のトナーにおけるトナー母粒子の平均円形度は上述の様に、0.95〜0.985であることが好ましく、0.955〜0.985であることがより好ましく、0.96〜0.985であることがさらに好ましい。
前記平均円形度が0.95未満であると、トナーの異形度が大きくなり、表面積が大きくなる。表面積が大きくなると静電的付着力が増大し、極端に転写効率が低下する。また、外添剤がトナー表面凹部に偏在し、実質的な外添剤の機能(粉体流動性付与、クリーニング性改善)も低下する。
一方、前記円形度が0.985より大きくなると、トナーが球形に近づくためトナーが転がり易く、転写媒体との接触面積が少なくなるため、転写効率が低下する外、ブレードクリーニングの際、クリーニングニップ部でブレードからトナーがすり抜け易くなり、結果としてクリーニング不良を発生させる原因となる。
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、個数粒径解析範囲を2.0〜30.1μmとし、円形度解析範囲を0.40〜1.00の範囲に選択した。
外添剤の付着したトナーからトナー母粒子の平均円径度を測定する場合は、トナーから外添剤を除去して測定してもよいが、前記平均円形度の測定方法であると、外添剤に焦点が合わないため、外添剤の付着したトナーを測定した場合であっても、外添剤の付着したトナーで測定した測定値とトナー母粒子で測定した測定値との違いは誤差範囲であり、トナー母粒子の平均円径度として測定値を見なすことができる。
「トナーの濁度が35〜60である」とは、従来、粉体流動性改善を目的に比較的強く外添されている状態より弱くトナーに付着しており、かつ、遊離外添剤よりは強くトナーに付着している状態を示しており、特に転写やクリーニング時に効力を発揮する無機粒子などよりも比重が軽い外添剤の付着強度を定量する際に有効な手段である。
トナーの濁度を35〜60にすることによって、上述したトナー形状効果と相まって、良好なクッション性を発揮し、転写やブレードクリーニングによるクリーニング時に良好な特性を発現させる。トナーの濁度が35未満であると、上記外添剤のクッション性が低下するため、転写性やクリーニング性が低下する可能性があり、一方、濁度が60を超えると、過剰な外添剤が増えることとなり、感光体への付着やクリーニング不良等の二次障害を発生させるため好ましくない。
濁度;ヘイズ値(HAZE値)=100×(全透過成分のうちの拡散成分)/(全透過成分)と定義される。
トナーの濁度測定方法を以下に示す。
トナー5.0gを非イオン性界面活性剤1mlの入った水溶液100mlに分散させ、超音波震盪機に3分掛け、その後、2,000rpmで20分間遠心分離を行い、上澄み液を採取し、上澄み液のヘイズ値を測定し、トナーの濁度とする。トナー成分や、遊離無機粒子、凝集した外添剤(無機粒子、脂肪酸金属塩、樹脂粒子)の多くは、遠心分離により沈殿する。
また、前記脂肪酸金属塩及び前記樹脂粒子の検出は、前記上澄み液をさらに10,000rpmで5分間遠心分離を行い、得られた上澄み液(以下、「濁度測定時の分散液」ともいう。)において行うものとする。
前記非イオン性界面活性剤としては、ノイゲンEA137(第一工業製薬(株)製)を用いることがより好ましい。
また、上澄み液のヘイズ値の測定は、日本電色工業(株)製濁度測定機で行うことが好ましく、日本電色工業(株)製COH−400で行うことがより好ましい。
トナーの濁度の値が大きい場合は、転写性やブレードクリーニングによるクリーニング性向上に寄与する比重の比較的軽い脂肪酸金属塩や樹脂粒子が多いことを意味する。
本発明のトナーにおいては、低温定着性や画像光沢性、紙との親和性による定着画像強度などの画像保管性が向上することから、トナーの結着樹脂としてポリエステル樹脂を用いることが好ましい。
また、濁度測定時の分散液中に少なくとも平均粒径2〜4μmの脂肪酸金属塩及び平均粒径180〜320nmの樹脂粒子が含まれている必要がある。脂肪酸金属塩の平均粒径が2μmより小さい場合、又は、樹脂粒子の平均粒径が180nmより小さい場合には、充分なスペーサー効果を発現することができないため、転写性、クリーニング性の改善効果は極端に低減する。一方、脂肪酸金属塩の平均粒径が4μmより大きい場合、又は、樹脂粒子の平均粒径が320nmより大きい場合には、トナー中での分布に偏在を起こしやすくなるため、充分な改善効果が期待できない。
したがって、前記粒径範囲の粒子を濁度35〜60の範囲に制御して外添することによって、転写性、クリーニング性を良好に保つことができる。
具体的には例えば、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸インジウム、ステアリン酸ガリウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸リチウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸ナトリウム、パルチミン酸アルミニウム、オレイン酸アルミニウム等が挙げられ、ステアリン酸亜鉛が好ましく挙げられる。
また、樹脂粒子としては、例えば、ビニル樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂等の通常のトナー表面の外添剤として使用される全ての粒子が挙げられる。その中でも、ポリメチルメタクリレート樹脂粒子が好適に用いられる。
本発明のトナーは、前記平均粒径2〜4μmの脂肪酸金属塩及び平均粒径180〜320nmの樹脂粒子のほかに、トナー粒子表面に流動化剤や助剤等の他の外添剤を含むことが好ましい。
他の外添剤としては、表面を疎水化処理したシリカ粒子、酸化チタン粒子、アルミナ粒子、酸化セリウム粒子、カーボンブラック等の無機粒子やポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、シリコーン樹脂等のポリマー粒子等、公知の粒子が使用できる。これらのうち少なくとも2種以上の他の外添剤を使用することが好ましく、他の外添剤として2〜5種を使用することがより好ましく、他の外添剤として3種を使用することがさらに好ましい。前記外添剤の少なくとも1種は、30nm以上200nm以下の範囲の平均一次粒子径を有することが好ましく、30nm以上180nm以下の範囲の平均一次粒子径を有することが好ましい。また、他の外添剤として有機粒子を使用する場合は、180nm未満の範囲の平均一次粒子径を有することが好ましい。
また、無機粒子、特にシリカ粒子は種々の表面処理を施されてもよく、例えば、シラン系カップリング剤、チタン系カップリング剤、シリコーンオイル等で表面処理したものが好ましく用いられる。
無機粒子が濁度測定時の分散液中に存在しないことは、トナーへの無機粒子の付着状態が十分強いことを示している。上記態様であると、トナー粉体流動性に優れ、また、無機粒子が凝集して感光体へ付着したり、傷をつけたりすることを抑制することができる。
また、本発明のトナーは、必要に応じて、トナー母粒子に、又は、外添剤として、その他の添加剤を含んでもよい。
本発明のトナーは、ポリエステル樹脂を含有する。
また、本発明のトナーにおける結着樹脂は、ポリエステル樹脂が主成分であることが好ましい。また、本発明のトナーにおける結着樹脂は、非結晶性ポリエステル樹脂を含むことが好ましく、非結晶性ポリエステル樹脂及び結晶性ポリエステル樹脂を含むことがより好ましい。
本発明に用いることができるポリエステル樹脂とは、例えば、主として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。
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好ましく、また、良好なる定着性を確保するため、ジカルボン酸と共に、架橋構造又は分岐構造を形成可能な三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。
これら多価アルコールの中でも、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、より良好なる定着性を確保するため、ジオールと共に、架橋構造又は分岐構造を形成可能な三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。
ポリエステル樹脂の酸価は、6mgKOH/g以上18mgKOH/g以下であることがより好ましい。
結晶性ポリエステル樹脂は、溶融時に非結晶性ポリエステル樹脂と相溶してトナー粘度を著しく低下させることから、より低温定着性や画像光沢性にすぐれたトナーを得ることができる。また、結晶性ポリエステル樹脂のうち、芳香族結晶性樹脂は一般に上記融点範囲よりも高いものが多いため、脂肪族結晶性ポリエステル樹脂であることが好ましい。
本発明のトナー中における結晶性ポリエステル樹脂の含有量としては、トナーの全重量に対し、2重量%以上20重量%以下が好ましく、4重量%以上18重量%以下がより好ましい。上記範囲であると、低温定着性と、帯電性との両立をはかることができる。
前記酸由来構成成分となるための酸としては、種々のジカルボン酸が挙げられる。
結晶性ポリエステル樹脂における酸由来構成成分としては、直鎖型の脂肪族ジカルボン酸が好ましい。
例えば、蓚酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、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、1,11−ウンデカンジカルボン酸、1,12−ドデカンジカルボン酸、1,13−トリデカンジカルボン酸、1,14−テトラデカンジカルボン酸、1,16−ヘキサデカンジカルボン酸、1,18−オクタデカンジカルボン酸など、又は、その低級アルキルエステルや酸無水物が挙げられるが、この限りではない。これらの中では、入手容易性を考慮すると、アジピン酸、セバシン酸、1,10−デカンジカルボン酸が好ましい。
アルコール構成成分となるためのアルコールとしては、脂肪族ジオールが好ましい。
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−ドデカンジオール、1,12−ウンデカンジオール、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、1,20−エイコサンジオールなどが挙げられるが、この限りではない。これらの中では、入手容易性やコストを考慮すると、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオールが好ましい。
他の樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のエチレン系樹脂;ポリスチレン、α−ポリメチルスチレン等のスチレン系樹脂;ポリメチルメタアクリレート、ポリアクリロニトリル等の(メタ)アクリル系樹脂;ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテル樹脂及びこれらの共重合樹脂等が挙げられる
本発明のトナーは、着色剤を含む。
着色剤は、染料であっても顔料であっても構わないが、耐光性や耐水性の観点から顔料であることが好ましい。
例えば、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。
必要に応じて表面処理された着色剤を使用したり、顔料分散剤を使用することも有効である。前記着色剤の種類を適宜選択することにより、イエロートナー、マゼンタトナー、シアントナー、ブラックトナー等を得ることができる。
本発明のトナーは、離型剤を含む。
本発明のトナーに用いることができる離型剤としては、特に限定されるものではないが、酸価をもつ離型剤は結着樹脂と相溶しやすく、離型剤としての効果が低下するので、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が好ましい。
これらの離型剤の融点は、60℃以上100℃以下が好ましく、65℃以上95℃以下がより好ましい。上記範囲であると、トナーの保存性及び流動性に優れ、画像濃度が十分であり、トナー固化によるトリマー詰まり(白筋)などの画像欠陥の発生を抑制でき、また、定着時にトナー像と定着部材表面との間に離型剤が効率的に染み出し、高温でのオフセット性に優れる。
また、パラフィンワックスの中でも特にフィッシャートロプッシュワックスを使用することにより、低速領域から高速領域のいかなるプロセススピードの画像形成装置においても高温領域での耐オフセット性が良好である。加えて、クリーニング手段が、ブレードクリーニングである場合、ブレードクリーニング適性に優れる。
なお、離型剤として、パラフィンワックス又はフィッシャートロプシュワックス以外のワックスを使用すると、低速プロセススピードにおける適性がある場合には、高速プロセススピードにおける適性が無いと言った、低速領域から高速領域すべてを満足することが出来ない場合がある。
本発明のトナーにおける離型剤の含有量は、トナーの全重量に対し、3〜15重量%であることが好ましく、3〜12重量%であることがより好ましい。上記範囲であると、定着時に充分な離型効果が得られ、耐ホットオフセット性に優れ、また、保管安定性に優れる。
本実施形態におけるトナーには、上記したような成分以外にも、さらに必要に応じて内添剤、帯電制御剤、下記に示すような無機粒子、有機粒子等の種々の公知の成分を添加することができる。
無機粒子としては、前述のような外添、又は、内添などの種々の目的のために添加されるが、トナー粉体流動性改善や転写助剤として用いたり、トナーにおける粘弾性調整のために添加されてもよい。この粘弾性調整により、画像光沢度や紙への染み込みを調整することができる。
無機粒子は、例えば、シリカ粒子、酸化チタン粒子、アルミナ粒子、酸化セリウム粒子、又は、これらの表面を疎水化処理した物等、公知の無機粒子を単独又は2種以上を組み合わせて使用することができるが、発色性やOHP透過性等透明性を損なわないという観点から、屈折率が結着樹脂よりも小さいシリカ粒子が好ましく用いられる。また、シリカ粒子は種々の表面処理を施されてもよく、例えば、シラン系カップリング剤、チタン系カップリング剤、シリコーンオイル等で表面処理したものが好ましく用いられる。
有機粒子としては、前述のような外添、又は、内添などの種々の目的のために添加されるが、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、シリコーン樹脂等のポリマー粒子等、公知の粒子が使用できる。
本発明のトナーの体積平均粒径D50は、3μm以上9μm以下であることが好ましく、3.5μm以上8.5μm以下であることより好ましく、4μm以上8μm以下であることがさらに好ましい。体積平均粒径が3μm以上あれば、トナーの流動性低下を抑えられるので、各粒子の帯電性を維持しやすい。また、帯電分布が広がらず、背景へのかぶりを防止し現像器からトナーがこぼれにくくなる。さらに、トナーの体積平均粒径が3μm以上あれば、クリーニング性が良くなる。体積平均粒径が9μm以下であれば、解像度の低下を抑えられるため、十分な画質を得ることができ、近年の高画質要求を満たすことが可能となる。
本発明のトナーは、公知である混練・粉砕製法や、乳化重合凝集法や懸濁重合法等の化学製法等によって作製することが可能であるが、形状制御性の優れたトナーを作製できる点や、得率や環境負荷の観点から乳化重合凝集法でトナーを製造することが好ましい。まず、乳化重合凝集法を用いた場合の製造方法について詳しく説明する。
乳化凝集法とは、トナーに含まれる成分(結着樹脂、着色剤等)を含む分散液(乳化液、顔料分散液等)をそれぞれ調製し、これらの分散液を混合してトナー成分同士を凝集させて凝集粒子を作り、その後凝集粒子を結着樹脂の融点又はガラス転移温度以上に加熱して凝集粒子を熱融合させる方法である。
乳化凝集法は、乾式法である混錬粉砕法や、他の湿式法である溶融懸濁法、溶解懸濁法等に比べ、小粒径のトナーを作製しやすく、また、粒度分布の狭い均一なトナーを得やすい。また、溶融懸濁法、溶解懸濁法等に比べ形状制御が容易であり、均一な不定形トナーを作製することができる。さらに、被膜形成など、トナーの構造制御が可能であり、離型剤や結晶性ポリエステル樹脂を含有する場合は、これらの表面露出を抑制することができるため、帯電性や保存性の悪化を防止することができる。
乳化凝集法は、少なくとも、トナーを構成する原料を乳化して樹脂粒子(乳化粒子)を形成する乳化工程と、前記樹脂粒子の凝集体を形成する凝集工程と、前記凝集体を融合させる融合工程とを有する。以下、乳化凝集法によるトナーの製造工程の一例について、工程別に説明する。
乳化液の作製法としては転相乳化法、溶融乳化法などが挙げられる。
転相乳化法では、分散すべき樹脂を、その樹脂が可溶な疎水性の有機溶剤中に溶解せしめ、有機連続相(Oil相;O)に塩基を加えて、中和する。その後、水系媒体(Water相;W)を投入することによって、Water in Oil(W/O)の系を、Oil in Water(O/W)の系にすることで、有機連続相に存在した樹脂を不連続相に転相する。これによって、樹脂を、水系媒体中に粒子状に分散安定化し、乳化液を作製することができる。
溶融乳化法では、水系媒体と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乳化液を作製することができる。その際、加熱して樹脂成分の粘性を下げることにより、粒子を形成することができる。また分散した樹脂粒子を安定化するため、分散剤を使用することもできる。さらに、樹脂が油性であり、水への溶解度の比較的低いものである場合には、樹脂の溶解する溶剤に解かして水中に分散剤や高分子電解質と共に粒子分散し、その後加熱又は減圧して溶剤を蒸散することにより、樹脂粒子を分散した乳化液を作製することができる。
また、結着樹脂、着色剤等の各成分に対応して分散液を調製する方法だけでなく、例えば、ある成分の乳化液を調製する際、溶媒に他の成分を添加して2以上の成分を同時に乳化し、分散粒子中に複数の成分が含まれるようにしてもよい。
凝集工程においては、前記乳化工程で得たポリエステル樹脂粒子の分散液、並びに、着色剤分散液、離型剤分散液等を混合して混合液とし、ポリエステル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させる。
凝集粒子の形成は、撹拌下、混合液のpHを酸性にすることによって行うことができる。
pHとしては、2以上7以下の範囲が好ましく、2.2以上6以下の範囲がより好ましく、2.4以上5以下の範囲がさらに好ましい。
また、トナーの保存安定性や帯電性改善等の目的で、コアシェル構造を有するトナーを作製することも可能である。この場合、前記凝集粒子を作製した後(一次凝集粒子(コア))、該分散液中にさらにシェルとなる原料樹脂分散液を添加し、前記一次凝集粒子にシェル材料粒子を付着させ、一旦、一次凝集粒子を被覆する必要がある。こうすることによって、次ぎの融合工程にて、シェルである付着粒子がコアの一次凝集粒子の周りに被覆される構造となる。
融合工程においては、前記凝集工程に準じた撹拌条件下で、凝集粒子又は付着粒子の懸濁液のpHを4以上8以下の範囲に上昇させることにより凝集の進行を止め、結着樹脂のガラス転移温度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。pHを上昇させるために使用するアルカリ溶液としては、揮発性や安全性、溶解性の観点から、NaOH水溶液が好ましい。
融合工程で得たトナーは、工程上に含まれている界面活性剤や、凝集、融合を制御する為に添加された酸及びアルカリが多量に含まれているため、この洗浄工程の洗浄度合いは、トナーの帯電性に関して、重要な工程である。トナーの帯電性に悪影響を与えないよう、十分洗浄するためには、本洗浄工程が、(1)前記トナーをpH9以上pH10以下の処理液で洗浄する工程と、(2)さらに前記トナーを固液分離後、トナーの固形分に対して20倍量以上28℃〜33℃のイオン交換水で洗浄する工程を含む洗浄工程により洗浄を行うことが好ましい。
以下、トナーの洗浄工程を、上記2つの工程に分けて説明する。
まず、融合工程で得たトナーをpH9以上pH10以下の処理液で洗浄する。
具体的には、イオン交換水中に分散し、20℃以上40℃以下の温度でpHを9以上10以下に調整し、撹拌しながらトナーを洗浄する。
温度が、20℃以上あれば、洗浄性が低下することもなく、40℃以下であれば、トナー表面の荒れを抑制することができる。また、pHが9以上あれば、カルボン酸が十分に解離し、吸着した界面活性剤を除去することができる。また、アルミニウム系凝集剤を用いた場合はアルミニウムイオンの変化により、結合した界面活性剤を除去しやすくなるため、なお好ましい。pHが10以下であれば、加水分解を生じにくく、好ましい。
次に、トナー分散液からトナーと分散媒を固液分離する。その後さらに30℃のイオン交換水中にトナーを分散してメカニカルスターラーで撹拌する。この固液分離後に水中に再分散して撹拌する工程を、トナー分散液中の伝導度が100μs以下になるまで繰り返す。
次に、トナー分散液から吸引濾過によりトナーと分散媒とを固液分離する。その後、この固形分に対し、まず10倍量水温28℃〜33℃のイオン交換水中にトナーを分散してメカニカルスターラーで撹拌する。吸引濾過によって、固まったケーキ上のトナー固形分がイオン交換水中で均一に分散したら、再度吸引濾過によって、固液分離する。ふたたび、この固形分に対し、10倍量、水温28℃〜33℃のイオン交換水中にトナーを分散してメカニカルスターラーで撹拌する。この後の固液分離後、濾液が50μs以下であれば、洗浄工程は終了となるが、50μsより大きい場合にはさらに当該固液分離、再分散の工程を繰り返しイオン交換水で洗浄することが好ましい。
また、上記工程で用いるイオン交換水の水温は28℃〜33℃であることが好ましい。28℃以下である場合には、洗浄の効果が現れにくく、また33℃以上の場合にはトナーの表面荒れが生じる可能性があるため、上記温度範囲のイオン交換水で洗浄するのが好ましい。
トナー洗浄後は、固液分離したトナーを、凍結真空乾燥機や棚段乾燥機、熱風乾燥機等で乾燥を行う。
乾燥後のトナーの含水率は、1.5重量%以下が好ましく、1.2重量%以下がより好ましい。
分散液中で樹脂粒子、着色剤及び離型剤を凝集して凝集粒子を得る工程、並びに、前記凝集粒子を加熱して融合させトナー母粒子を得る工程は、前述の凝集工程及び融合工程と同様に行うことが好ましい。また、本発明のトナーの製造方法は、前述した他の工程を、それぞれ含むことも好ましい。
平均粒径180nm未満の外添剤は、表面を疎水化処理したシリカ粒子、酸化チタン粒子、酸化セリウム粒子、カーボンブラック等の無機粒子を2種以上使用することが好ましく、2〜5種の粒子を使用することがより好ましく、3種の粒子を使用することがさらに好ましい。
また、平均粒径180nm未満の外添剤は、少なくとも1種はシリカ粒子であることが好ましく、粒径の異なるシリカ粒子を用いることがより好ましく、酸化チタン粒子を併用することがさらに好ましい。
トナーに外添剤をブレンドする際に、併用する無機粒子外添剤とは、別にあらかじめトナーと脂肪酸金属塩及び樹脂粒子とをトナーとブレンドしておき、ついで無機粒子外添剤を添加する必要がある。無機粒子外添剤と同時に外添ブレンドを行うと、比重の比較的大きい無機粒子は、トナー表面に対し選択的に付着するような形になり、しかも付着状態が強く外添され、これに対し比重の小さい脂肪酸金属塩や樹脂粒子は弱く付着する傾向がある。すると、これら弱い付着状態の外添剤は遊離しやすく、転写時やクリーニング時に機能しない場合がある。また、そればかりか、同時にブレンドすると無機微粒子と凝集体を作りやすくなり、本来流動性付与機能が期待される外添剤であっても、トナー表面上で、無機粒子それぞれが均一に分布しないため、充分な粉体流動性が発揮されない他、感光体へのフィルミングの原因になる可能性がある。
一方、前述のトナーの製造方法のように、脂肪酸金属塩及び樹脂粒子を無機粒子より先に、あらかじめトナーとブレンドすることによって、トナーの粉体流動性に悪影響を与えることなく、転写時やブレードクリーニング時、適度なスペーサー効果及びトナー形状とのバランスで良好なクッション性を発揮し、長期使用後においても良好な転写性、クリーニング性を持続することができる。
前記トナー母粒子に平均粒径2〜4μmの脂肪酸金属塩及び平均粒径180nm〜320nmの樹脂粒子を外添して外添トナーを得る工程においては、撹拌羽根の先端の周速が10〜30m/sで処理されることが好ましく、15〜38m/sで処理されることがより好ましい。また、次ぐ、前記外添トナーに平均粒径180nm未満の外添剤を外添する工程においては、上記2種の外添剤より強固に付着させる必要があるため、上記周速より大きい、40〜55m/sで処理されることが好ましく、42〜50m/sで処理されることがより好ましい。上記範囲であると、濁度35〜60の範囲に容易に制御することができる。
本発明の静電荷像現像トナーは、そのまま一成分現像剤として、又は、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。
キャリアの芯材の体積平均粒径としては、10μm以上500μm以下の範囲であることが好ましく、30μm以上100μm以下の範囲であることがより好ましい。
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適宜選択すればよい。
本発明の画像形成方法は、潜像保持体表面に静電潜像を形成する潜像形成工程、前記潜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、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工程、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、及び、前記潜像保持体上に残留するトナーを前記潜像保持体上に当接したクリーニングブレードでクリーニングする工程を含み、前記現像剤として、本発明の静電荷像現像トナー、又は、本発明の静電荷像現像剤を用いることが好ましい。
本発明の画像形成装置は、潜像保持体と、前記潜像保持体を帯電させる帯電手段と、帯電した前記潜像保持体を露光して前記潜像保持体上に静電潜像を形成させる露光手段と、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潜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、前記潜像保持体上に当接したクリーニングブレードとを有し、前記現像剤として、本発明の静電荷像現像トナー、又は、本発明の静電荷像現像剤を用いることが好ましい。
本発明のプロセスカートリッジは、現像剤保持体を備え、本発明の静電荷像現像トナー又は本発明の静電荷像現像剤を収容しているプロセスカートリッジであることが好ましい。
以下、本発明の画像形成装置の一例を実施形態として示すが、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。
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〜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」ともいう。)10Y、10M、10C、10Kは、水平方向に互いに所定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、画像形成装置本体に対して脱着可能なプロセスカートリッジであってもよい。
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ラ22及び中間転写ベルト20内面に接する支持ローラ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、支持ローラ24は、図示しないバネ等により駆動ローラ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に所定の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、駆動ローラ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色のトナーが供給可能である。
感光体1Yの周囲には、感光体1Yの表面を所定の電位に帯電させる帯電ローラ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よって露光して静電荷像を形成する露光装置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)4Y、現像したトナー像を中間転写ベルト20上に転写する1次転写ローラ5Y(1次転写手段)、及び、1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)6Yが順に配置されている。
なお、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。
さらに、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。
まず、動作に先立って、帯電ローラ2Yによって感光体1Yの表面が−600V〜−800V程度の電位に帯電される。
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荷像は、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上の静電荷像が、現像装置4Yによって可視像(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像の転写された中間転写ベルト20は、第2〜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、前記被転写体の表面も可能な限り平滑であることが好ましく、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を好適に使用することができる。
例えば、光沢度(75°)が50%以上のコート紙等の塗工紙を用いて定着した場合、定着後の画像光沢度は50%以上が好ましく、60%以上がより好ましい。測定はJIS Z 8741に基づき測定することができる。
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。
プロセスカートリッジ200は、感光体107とともに、帯電ローラ108、現像装置111、感光体クリーニング装置113、露光のための開口部118、及び、除電露光のための開口部117を、取り付けレール116を用いて組み合わせ、そして一体化したものである。
そして、このプロセスカートリッジ200は、転写装置112と、定着装置115と、図示しない他の構成部分とから構成される画像形成装置本体に対して着脱自在としたものであり、画像形成装置本体と共に画像形成装置を構成するものである。
本発明のトナーカートリッジは、画像形成装置に着脱可能に装着され、少なくとも、前記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トナーを収めるトナーカートリッジにおいて、前記トナーが本発明のトナーであることを特徴とする。なお、本発明のトナーカートリッジには、少なくともトナーが収容されればよく、画像形成装置の機構によっては、例えば、現像剤が収められてもよい。
なお、以下の説明において、特に断りのない限り、「部」はすべて「重量部」を意味する。
<体積平均粒子径の測定方法(測定する粒子直径が2μm以上の場合)>
測定する粒子の直径が2μm以上の場合は、コールターマルチサイザーII型(ベックマン−コールター社製)測定装置を用いて、粒子の体積平均粒子径を測定した。電解液としては、ISOTON−II(ベックマン−コールター社製)を使用した。
測定する粒子直径が2μm未満の場合は、レーザー回析式粒度分布測定装置(LS13320:ベックマン−コールター社製)を用いて、粒子の体積平均粒子径を測定した。
トナー母粒子の平均円形度は、Sysmex社製FPIA−2100を用い、少なくとも5,000個以上のトナー母粒子又はトナーについて、各々画像解析を行い、円相当径は、2次元画像の面積から同一の面積を有する円の直径を求め、円形度に関しては、下記式より算出し、統計処理することによって平均円形度を求めた。
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は投影面積を表し、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、個数粒径解析範囲を2.0〜30.1μmとし、円形度解析範囲を0.40〜1.00の範囲に選択した。
ガラス転移温度(Tg)及び融点は、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、0℃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DSCスペクトルを得た。
ポリエステル樹脂の重量平均分子量(Mw)(ポリスチレン換算)は、GPC(東ソー(株):製HLC−8120)を用いて測定した。カラムは東ソー(株)製TSKgel SuperHMーM(15cm)を使用し、テトラヒドロフラン(THF)溶媒によりGPCスペクトルを測定した。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ポリエステル樹脂の分子量を算出した。
酸価は、JIS K0070に従って行い、中和滴定法を用いた測定で行った。すなわち、適当量の試料を分取し、溶剤(ジエチルエーテル/エタノール混合液)100ml、及び、指示薬(フェノールフタレイン溶液)数滴を加え、水浴上で試料が完全に溶けるまで充分に振り混ぜる。これに、0.1mol/l水酸化カリウムエタノール溶液で滴定し、指示薬の薄い紅色が30秒間続いた時を終点とした。酸価をA(mgKOH/g)、試料量をS(g)、滴定に用いた0.1mol/l水酸化カリウムエタノール溶液をB(ml)、fを0.1mol/l水酸化カリウムエタノール溶液のファクターとした時、A=(B×f×5.611)/Sとして算出した。
トナー分散液のろ液の伝導度は、東亜電波工業(株)製伝導度計CM−30S使用し、25℃にて測定した。
トナー分散液のろ液のpH測定には、25℃において、東亜電波工業(株)製pHメーター(HM−26S)を使用した。
加熱乾燥した二口フラスコに、ポリオキシプロピレン(2,2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン80モル部と、ポリオキシエチレン(2,2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン20モル部、テレフタル酸50モル部と、フマル酸25モル部と、n−ドデセニルコハク酸25モル部を原料に、触媒としてジブチル錫オキサイドを入れ、容器内に窒素ガスを導入して不活性雰囲気に保ち昇温した後、150〜230℃で約12時間共縮重合反応させ、その後、210〜250℃で徐々に減圧して、非結晶性ポリエステル樹脂(1)を合成した。
その結果、明確なピークを示さず、階段状の吸熱量変化が観察された。階段状の吸熱量変化の中間点をとったガラス転移温度(Tg)は62℃であった。
加熱乾燥した二口フラスコに、ポリオキシエチレン(2,0)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン10モル部と、ポリオキシプロピレン(2,2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン40モル部、テレフタル酸50モル部と、ドデセニルコハク酸40モル部、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸(トリメリット酸)10モル部を原料にしたほかは、非結晶性ポリエステル樹脂(1)と同様にして、非結晶性ポリエステル樹脂(2)を合成した。
また、非結晶性ポリエステル樹脂(2)の酸価は16.9mgKOH/gであった。
加熱乾燥した三口フラスコに、1,10−ドデカン二酸43.4重量部と、1,9−ノナンジオール32.8重量部と、ジメチルスルホキシド27重量部と、触媒としてジブチル錫オキサイド0.03重量部と、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4時間撹拌を行った。減圧下、ジメチルスルホキシドを留去し、その後、減圧下にて220℃まで徐々に昇温を行い1.5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、脂肪族結晶性ポリエステル樹脂(1)を合成した。
また、非結晶性ポリエステル樹脂(1)と同様にして融点測定を行い、DSCスペクトルを得たところ、脂肪族結晶性ポリエステル樹脂は明確なピークを有し、融点(Tm1)は78℃であった。
(非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(1))
撹拌装置、温度計を具備したセパラブルフラスコにメチルエチルケトン175部、イソプロパノール70部を投入し、混合溶剤とした後、非結晶性ポリエステル樹脂(1)350部を徐々に投入し、スリーワンモーターで撹拌しながら40℃に加熱し、完全に溶解させ油相を得た。この撹拌されている油相に10%NH4OH水溶液9.6部を滴下し、さらにイオン交換水を滴下して転相乳化させた。ついでエバポレータで減圧しながら脱溶剤を実施し、非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(1)を得た。この樹脂粒子の体積平均粒径は、168nmであった。また、樹脂粒子濃度はイオン交換水で調整して30%とした。
非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(1)と同様にして非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(2)を得た。非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(2)中の樹脂粒子の体積平均粒径は164nmであり、非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(1)と同様イオン交換水で調整して樹脂粒子濃度は30%とした。
撹拌装置、温度計を具備したセパラブルフラスコにメチルエチルケトン180部、イソプロパノール45部を投入し、混合溶剤とした後、結晶性ポリエステル樹脂(1)300部を徐々に投入し、スリーワンモーターで撹拌しながら70℃に加熱しながら完全に溶解させ、油相を得た。この撹拌されている油相に10%NH4OH水溶液14部を滴下し、さらにイオン交換水を滴下して転相乳化させた。ついでエバポレータで減圧しながら脱溶剤を実施し、結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(1)を得た。
・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
以上を混合し、溶解したものを、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部に溶解したものに、フラスコ中で分散し、乳化し、10分ゆっくりと混合しながら、これに過硫酸アンモニウム4部を溶解したイオン交換水50部を投入し、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165nm、ガラス転移温度が58℃、重量平均分子量(Mw)が14,000である樹脂粒子を分散させてなるスチレン−ブチルアクリレート樹脂粒子分散液(1)(樹脂粒子濃度:40重量%)を調製した。
・スチレン:280部
・n−ブチルアクリレート:120部
・アクリル酸:8部
以上の成分を混合溶解した溶液を、非イオン性界面活性剤(ノニポール400)6部、アニオン性界面活性剤(ネオゲンSC)12部をイオン交換水550部に溶解した溶液に加え、フラスコ中で10分間分散処理して乳化させ、ゆっくりと混合しながら、過硫酸アンモニウム3部を溶解したイオン交換水50部を投入し、窒素置換を行った。その後フラスコを撹拌しながらオイルバスで内容物が70℃になるまで加熱し、5時間そのまま乳化重合を継続した。これにより中心径112nm、ガラス転移温度54℃、重量平均分子量(Mw)が560,000のスチレン−ブチルアクリレート樹脂粒子分散液(2)(樹脂粒子濃度:40重量%)を調製した。
・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:200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。その後、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、離型剤を分散させてなる離型剤粒子分散液(固形分濃度:30%)を調製した。離型剤の体積平均粒径は0.24μmであった。
・シアン顔料(大日精化工業(株)製、Pigment Blue 15:3(銅フタロシアニン)) 1,000部
・アニオン界面活性剤(第一工業製薬(株)製、ネオゲンR) 15部
・イオン交換水 9,000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)の体積平均粒径は0.16μm、固形分濃度は25%であった。
・非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(1) 177部
・非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(2) 177部
・着色剤粒子分散液 59部
・離型剤粒子分散液 40部
・アニオン性界面活性剤
(テイカ(株)製TeycaPower BN2060 20%水溶液) 14部
上記原料を円筒ステンレス容器に入れ、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラララックスT50)を用い、ホモジナイザーの回転数を4,000rpmにして、せん断力を加えながら10分間分散して混合した。次いで、0.3Nの硝酸水溶液を上記混合液のpHが4.8になるまで添加した後、凝集剤として硫酸アルミニウムの10%硝酸水溶液12.5部、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)12%水溶液30部を徐々に滴下し、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、撹拌装置、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、42℃にて凝集粒子の成長を促進させた。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原料分散液のpHを3.2以上3.8以下の範囲に調整した。原料分散液を上記pH範囲に保持して2時間ほど放置し、凝集粒子を形成した。この凝集粒子の体積平均粒子径は5.3μmであった。
その後、凝集粒子を融合させるために、原料分散液にNaOH水溶液を滴下してpHを7.5に調整した後、原料分散液を95℃まで昇温させた。その後、2時間30分原料分散液を放置して凝集粒子を融合させ、光学顕微鏡で凝集粒子が融合したのを確認した後、原料分散液を1.0℃/分の降温速度で冷却した。
〔pH9以上pH10以下の処理液で洗浄する工程〕
その後、0.3Nの硝酸や1Nの水酸化ナトリウム水溶液を用い、原料分散液を25℃でpHを9.5に調整し、20分間撹拌後に孔径20μmのメッシュで篩分した。次に、原料分散液をろ過した。固液分離後のトナーを、トナー固形分量に対して15倍量、30℃のイオン交換水中に分散し、20分間撹拌して濾過を行った。
この工程を2回繰り返した後、濾液の伝導度が38μSであることを確認した。
次に、トナー分散液から吸引濾過によりトナーと分散媒とを固液分離した。その後、この固形分に対し、まず10倍量水温30℃のイオン交換水中にトナーを分散してメカニカルスターラーで撹拌した。吸引濾過によって、固まったケーキ上のトナー固形分がイオン交換水中で均一に分散したら、再度吸引濾過によって、固液分離した。再度この工程を繰り返し、濾過を行った。濾液の伝導度が19μSであることを確認した。
洗浄工程を終えた後、凍結真空乾燥機で乾燥を行いトナー母粒子(1)を得た。
得られたトナー母粒子(1)の体積平均粒子径は5.9μmであった。また平均円形度は0.952であった。
トナー母粒子(1)の製造過程における融合工程で、原料分散液を95℃まで昇温させたのち、融合のために95℃で放置する時間を3時間にした以外は、トナー母粒子(1)と同様にしてトナー母粒子(2)を得た。トナー母粒子(2)の体積平均粒径は5.7μmで、平均円形度は0.985であった。
トナー母粒子(1)の製造過程において、結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液を60部加えた以外はトナー母粒子(1)と同様にしてトナー母粒子(3)を得た。トナー母粒子(3)の体積平均粒径は5.8μmで、平均円形度は0.972であった。
トナー母粒子(1)の製造過程において、結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液を132部加えた以外は実施例1と同様にしてトナー母粒子(4)を得た。トナー母粒子(3)の体積平均粒径は5.7μmで、平均円形度は0.979であった。
・スチレン−ブチルアクリレート樹脂粒子分散液(1) 158部
・スチレン−ブチルアクリレート樹脂粒子分散液(2) 105部
・着色剤粒子分散液 59部
・離型剤粒子分散液 40部
・カチオン性界面活性剤(サニゾールB50) 2.0部
上記原料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)を用い、ホモジナイザーの回転数を4,000rpmにして、せん断力を加えながら10分間分散して混合した。次いで、0.3Nの硝酸水溶液を上記混合液のpHが4.8になるまで添加した後、凝集剤として硫酸アルミニウムの10%硝酸水溶液13部を滴下し、ホモジナイザーの回転数を5,000rpmにして5分間分散して混合し、原料分散液とした。
その後、撹拌装置、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、撹拌しながら54℃まで加熱し、凝集粒子の成長を促進させた。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原料分散液のpHを3.8以上4.2以下の範囲に調整した。54℃で1時間保持した後、コールターカウンター(ベックマン−コールター社製:マルチサイザーII)で平均粒径を測定したところ4.9μmの凝集粒子が生成していた。さらに温度を上げて55℃で1時間保持したところ、凝集粒子の平均粒径は5.3μmになった。
トナー母粒子(1)の製造過程における融合工程で、原料分散液を95℃まで昇温させたのち、融合のために95℃で放置する時間を2時間にしたこと以外は、トナー母粒子(1)と同様にしてトナー母粒子(6)を得た。トナー母粒子(6)の体積平均粒径は6.1μmで、平均円形度は0.948であった。
トナー母粒子(3)の製造過程における融合工程で、原料分散液を95℃まで昇温させたのち、融合のために95℃で放置する時間を3時間15分にしたこと以外は、トナー母粒子(3)と同様にしてトナー母粒子(7)を得た。トナー母粒子(7)の体積平均粒径は5.7μmで、平均円形度は0.992であった。
・フェライト粒子(平均粒径;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
(三洋化成工業(株)製、臨界表面張力24mN/m) 1.6部
・カーボンブラック(キャボット社製「VXC−72」、抵抗100Ωcm以下)
0.12部
・架橋メラミン樹脂粒子(平均粒径;0.3μm、トルエン不溶) 0.3部
カーボンブラックをトルエンに希釈し、サンドミルを用いてパーフルオロアクリレート共重合体に分散させたものを、さらに10分間スターラーで撹拌し、被膜層形成液を調合した。次に、この被膜層形成液とフェライト粒子とを真空脱気型ニーダーにいれ、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、樹脂被膜層を形成してキャリアを得た。
<外添>
上記得られたトナー母粒子(1)〜(7)それぞれ100部に対して、下記〔1〕〜〔5〕の外添剤を、下記表1に示した外添量、及び、条件にてヘンシェルミキサーで混合し、さらにレゾナシーブ((株)徳寿工作所製)に掛けて篩分を行い、静電荷像現像トナーをそれぞれ得た。
〔1〕表面疎水化処理した一次粒子径40nmのシリカ粒子(日本アエロジル(株)製、疎水性シリカ:RX50)
〔2〕メタチタン酸100部にイソブチルトリメトキシシランを処理した反応生成物である一次粒子平均径20nmのメタチタン酸化合物粒子
〔3〕ゾルゲル法により作製される一次粒子径130nmの大径シリカ粒子
〔4〕ステアリン酸亜鉛粒子(StZn粒子)
〔5〕ポリメチルメタクリレート粒子(PMMA粒子)
(濁度測定、並びに、脂肪酸金属塩及び樹脂粒子の有無の確認)
各トナー5.0gを非イオン界面活性剤(ノイゲンEA137(第一工業製薬(株)製))1mlの入った水溶液100mlに分散させ、超音波震盪機に3分掛け、その後遠心分離機(2,000rpm:20分間)を用いて分離し、上澄み液を採取する。これを日本電色工業(株)製COH−400を用いて、入射光に対する全透過成分のうちの拡散成分の割合(HAZE値(ヘイズ値))を算出し、HAZE値をトナーの濁度とした。
ヘイズ値(HAZE値)=100×(全透過成分のうちの拡散成分)/(全透過成分)
また、脂肪酸金属塩及び樹脂粒子の有無は、以下の方法で確認した。
すなわち、前記上澄み液をさらに遠心分離機で10,000rpmで5分遠心分離した上澄み液を、レーザー回析式粒度分布測定装置(LS13320:ベックマン−コールター社製)を用いて、分散液の体積平均粒子径を測定し、その粒子径分布と、分散液乾燥品の電子顕微鏡画像から判断した。
得られた静電荷像現像トナーをそれぞれ8重量部と樹脂被覆されたフェライトキャリア(平均粒子径35μm)100重量部を混合して二成分現像剤を調製し、得られた現像剤をそれぞれ、DocuPrint C2220(富士ゼロックス(株)製)の現像器に充填して、低温低湿下環境(10℃/15%RH)で24時間シーズニングした。
次に、各現像剤を、DocuPrint C2220(富士ゼロックス(株)製)の現像器にそれぞれ充填して高温高湿下(28℃/85%RH)の環境下で24時間シーズニングした。
上記の後、各現像器を実機にそれぞれ装着し、画像面積率5%の画像で3万枚の複写テスト現像バイアスとしてDC成分−500V、AC重畳成分としVp−p1.5kV、周波数6kHzの矩形波を重畳したものを、現像スリーブに印加し、プリントテストをそれぞれ行った。クリーニングは感光体表面にウレタンゴムブレードを圧接する方式を用いた。
一方、クリーニング性の評価と並行して、複写テスト中のコピー画質やクリーニングブレードの摩耗等二次障害をそれぞれ目視評価した。
得られた現像剤をそれぞれ、定着装置を取り外したDocuPrint C2220(富士ゼロックス(株)製)の現像器に充填して、未定着画像をそれぞれ採取した。画像条件は40mm×50mmのソリッド画像で、トナー量は1.5mg/cm2、記録紙はミラーコートプラチナ紙(坪量:127gsm)を使用した。ついで、DocuPrint C2220の定着機を定着温度が可変となるように改造して、定着温度を100℃から220℃の間で段階的に上昇させながら画像の低温定着性をそれぞれ評価した。なお、低温定着性は、離型不良による画像欠損のない、良好な定着画像を一定荷重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。最低定着温度は120℃以下であることが好ましい。
なお、総合評価は、クリーニング性、画質、低温定着性の各評価を総合的に判断し、いずれの性能も特に優れるものを◎、いずれの性能も優れるものを○、実用上いずれかの性能に問題があるレベルを×として評価した。
2Y、2M、2C、2K、108:帯電ローラ
3Y、3M、3C、3K:レーザ光線
3、110:露光装置
4Y、4M、4C、4K、111:現像装置(現像手段)
5Y、5M、5C、5K:1次転写ローラ(1次転写手段)
6Y、6M、6C、6K、113:感光体クリーニング装置(クリーニング手段、ブレードクリーニング)
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(2次転写手段)
28、115:定着装置(定着手段)
30:中間転写体クリーニング装置
112:転写装置
116:取り付けレール
117:除電露光のための開口部
118:露光のための開口部
200:プロセスカートリッジ
P:記録紙(被転写体)
Claims (7)
- ポリエステル樹脂、着色剤及び離型剤を含むトナー母粒子、並びに、外添剤を含み、
トナー母粒子の平均円形度が0.95〜0.985であり、
下記条件により測定した濁度が35〜60であり、
下記条件により得られた上澄み液中に平均粒径2〜4μmの脂肪酸金属塩及び平均粒径180nm〜320nmの樹脂粒子が含まれていることを特徴とする
静電荷像現像トナー。
<濁度測定>
静電荷像現像トナー5.0gを非イオン性界面活性剤1mlの入った水溶液100mlに分散させ、超音波震盪機に3分掛け、その後、2,000rpmで20分間遠心分離を行い、上澄み液を採取し、上澄み液のヘイズ値を測定し、静電荷像現像トナーの濁度とする。
また、前記脂肪酸金属塩及び前記樹脂粒子の検出は、前記上澄み液をさらに10,000rpmで5分間遠心分離を行い、得られた上澄み液において行うものとする。 - 分散液中でポリエステル樹脂粒子、着色剤及び離型剤を少なくとも凝集して凝集粒子を得る工程、
前記凝集粒子を加熱して融合させトナー母粒子を得る工程、
前記トナー母粒子に平均粒径2〜4μmの脂肪酸金属塩及び平均粒径180nm〜320nmの樹脂粒子を外添して外添トナーを得る工程、並びに、
前記外添トナーに平均粒径180nm未満の外添剤を外添する工程
を含む請求項1に記載の静電荷像現像トナーの製造方法。 - 請求項1に記載の静電荷像現像トナー又は請求項2に記載の製造方法により製造された静電荷像現像トナーとキャリアとを含む静電荷像現像剤。
- 少なくとも請求項1に記載の静電荷像現像トナー又は請求項2に記載の製造方法により製造された静電荷像現像トナーを収容しているトナーカートリッジ。
- 現像剤保持体を備え、
請求項1に記載の静電荷像現像トナー若しくは請求項2に記載の製造方法により製造された静電荷像現像トナー、又は、請求項3に記載の静電荷像現像剤を収容しているプロセスカートリッジ。 - 潜像保持体表面に静電潜像を形成する潜像形成工程、
前記潜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、
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工程、
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、及び、
前記潜像保持体上に残留するトナーを前記潜像保持体上に当接したクリーニングブレードでクリーニングする工程を含み、
前記現像剤として、請求項1に記載の静電荷像現像トナー若しくは請求項2に記載の製造方法により製造された静電荷像現像トナー、又は、請求項3に記載の静電荷像現像剤を用いる
画像形成方法。 - 潜像保持体と、
前記潜像保持体を帯電させる帯電手段と、
帯電した前記潜像保持体を露光して前記潜像保持体上に静電潜像を形成させる露光手段と、
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潜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、
前記潜像保持体上に当接したクリーニングブレードとを有し、
前記現像剤として、請求項1に記載の静電荷像現像トナー若しくは請求項2に記載の製造方法により製造された静電荷像現像トナー、又は、請求項3に記載の静電荷像現像剤を用いる
画像形成装置。
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