JP2007033703A - 静電荷像現像用トナー、静電荷像現像用現像剤、及び画像形成方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】高ストレス・高衝撃力条件下でも長期安定な帯電特性・粉体特性を示す静電荷像現像用トナー、及び静電荷像現像用現像剤、該現像剤を用いる画像形成方法を提供する。
【解決手段】結着樹脂及び着色剤を含むトナー粒子と、樹脂粒子とを有する静電荷像現像用トナーであって、前記樹脂粒子の表面に金属元素を有することを特徴とする静電荷像現像用トナー、該トナーを含有する静電荷像現像用現像剤、及び該現像剤を用いた画像形成方法。
【選択図】 なし
【解決手段】結着樹脂及び着色剤を含むトナー粒子と、樹脂粒子とを有する静電荷像現像用トナーであって、前記樹脂粒子の表面に金属元素を有することを特徴とする静電荷像現像用トナー、該トナーを含有する静電荷像現像用現像剤、及び該現像剤を用いた画像形成方法。
【選択図】 なし
Description
本発明は、電子写真法、静電記録法において、静電潜像の現像のために使用するトナー、現像剤、及び画像形成方法に関する。
電子写真法は、潜像担持体(感光体)上に形成された静電潜像を着色剤を含むトナーで現像し、得られたトナー像を転写体上へ転写し、これを熱ロール等で定着することにより画像が得られ、他方、その潜像担持体は再び静電潜像を形成するためにクリーニングされるものである。このような電子写真法等に使用される乾式現像剤は、結着樹脂に着色剤等を配合したトナーを単独で用いる一成分現像剤と、そのトナーにキャリアを混合した二成分現像剤とに大別される。一成分現像剤では磁性粉を用い、磁気力により現像担持体(感光体)に搬送し、現像する磁性一成分と磁性粉を用いず帯電ロール等の帯電付与により現像担持体に搬送し、現像する非磁性一成分に分類することができる。1980年代の後半から、電子写真の市場はデジタル化をキーワードとして小型化、高機能要求が強く、特にフルカラー画質に関しては高級印刷、銀塩写真に近い高画質品位が望まれている。
高画質を達成する手段としてデジタル化処理が不可欠であり、このような画質に関するデジタル化の効能として、複雑な画像処理が高速で行える事が挙げられている。この事により、文字と写真画像を分離して制御することが可能となり、両品質の再現性がアナログ技術に比べ大きく改善されている。特に写真画像に関しては階調補正と色補正が可能になった点が大きく、階調特性、精細度、鮮鋭度、色再現、粒状性の点でアナログに比べ有利である。
しかし、一方、画像出力としては光学系で作成された潜像を忠実に作像する必要があり、トナーやキャリアの更なる微粒子化技術が進歩したため、若干の温湿度変化に対応して帯電量変動が生じたり、トナー表面からの流動性付与剤の脱離による不均一な混合性が生じることで混合性の低下やトナー塊等を生じ易くなってきている。
これらに対して、流動性、帯電性、及び転写性を向上させる目的で、トナー形状を球状に近づけることが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
しかしながら、トナーを球状化することにより、外添剤とトナー表面との接触面積は不定形トナーに比べ減少し、よりトナー表面から外添剤の脱離が起こりやすい状況になっている。また球状化されたトナー粒子の表面には凹部が少なく、外添剤が凸部に存在するため、機械的ストレスや衝撃力をより受けたときに外添剤の埋没や離脱などが起こりやすく、トナー表面からの流動性付与剤の脱離による不均一な混合性が生じることによる混合性の低下やトナー塊等の発生には不利な方向になっている。
しかしながら、トナーを球状化することにより、外添剤とトナー表面との接触面積は不定形トナーに比べ減少し、よりトナー表面から外添剤の脱離が起こりやすい状況になっている。また球状化されたトナー粒子の表面には凹部が少なく、外添剤が凸部に存在するため、機械的ストレスや衝撃力をより受けたときに外添剤の埋没や離脱などが起こりやすく、トナー表面からの流動性付与剤の脱離による不均一な混合性が生じることによる混合性の低下やトナー塊等の発生には不利な方向になっている。
また、最近ではカラープリンターやカラーコピー機の普及に伴い、カラープリンターやカラーコピー機を用いて単色(特に白黒)プリントをすることが一般的になってきている。このようなカラー部分が多くない画像をプリントすることが多い場合には、トナーは消費されず現像機内でとどまっている時間が多くなるため、従来より現像機内で帯電付与部材や他の部材との接触によるストレス・衝撃力が増し、トナー表面変化による混合性の低下やトナー塊などの発生が起こりやすい状況になっている。
最近のカラープリンターやカラーコピー機では、白黒プリンターや白黒コピー機並みの高速高画質の単色(特に白黒)プリントを求められる一方、より高速・より高画質のカラープリントを長期安定的に維持することが市場の声として挙がってきている。
また最近では画像欠陥に対する要求が高度化した写真画像などのプリントも増えている。
したがって、トナー表面変化による混合性の低下やトナー塊などが多少でも発生し、そのトナー塊が混入した現像剤として使用され、例えば、感光体上に静電吸着されたトナーの中に存在するようになると、感光体上の画像に関係のないところにも凝集トナーが付着し、これがトナーかぶりとなったり、転写工程で凝集トナー周辺のトナーが転写されない転写抜けを起こしたり、あるいは現像剤を担持している現像剤担持体の表面から粒状の凝集トナーが離脱し、その下側にある搬送路上を搬送される転写材上に落下して粒状の画像汚れを起こしてしまうなどの問題が発生する。顧客の業種によっては写真画像などではこれら欠陥が非常に問題視される。
したがって、長期的に画質や長期安定性を低下させる原因となることから、極力抑制することが必要である。従来提案されている添加剤において、シリカ、チタニア、アルミナ等の無機化合物小径添加剤は、流動性向上や帯電特性制御の目的で添加されているが、いずれにおいても外添剤の埋没あるいは剥がれ等が容易に起こり、現像機内でのトナー表面性の劣化を抑制するのは困難である。
最近のカラープリンターやカラーコピー機では、白黒プリンターや白黒コピー機並みの高速高画質の単色(特に白黒)プリントを求められる一方、より高速・より高画質のカラープリントを長期安定的に維持することが市場の声として挙がってきている。
また最近では画像欠陥に対する要求が高度化した写真画像などのプリントも増えている。
したがって、トナー表面変化による混合性の低下やトナー塊などが多少でも発生し、そのトナー塊が混入した現像剤として使用され、例えば、感光体上に静電吸着されたトナーの中に存在するようになると、感光体上の画像に関係のないところにも凝集トナーが付着し、これがトナーかぶりとなったり、転写工程で凝集トナー周辺のトナーが転写されない転写抜けを起こしたり、あるいは現像剤を担持している現像剤担持体の表面から粒状の凝集トナーが離脱し、その下側にある搬送路上を搬送される転写材上に落下して粒状の画像汚れを起こしてしまうなどの問題が発生する。顧客の業種によっては写真画像などではこれら欠陥が非常に問題視される。
したがって、長期的に画質や長期安定性を低下させる原因となることから、極力抑制することが必要である。従来提案されている添加剤において、シリカ、チタニア、アルミナ等の無機化合物小径添加剤は、流動性向上や帯電特性制御の目的で添加されているが、いずれにおいても外添剤の埋没あるいは剥がれ等が容易に起こり、現像機内でのトナー表面性の劣化を抑制するのは困難である。
また、トナー表面に外添された無機微粒子の脱離を抑制する手段としては、無機微粒子をメカノケミカル反応(機械的衝撃)によりトナー表面に固着させる手段が開示されている(例えば、特許文献2、3等参照。)が、この場合においては確かに無機微粒子が固着されるものの期待する流動性を得られず、現像剤の混合性が低下するため安定した帯電立ち上がりを維持することは困難である。
一方、このようなストレスに対して、トナーへの外添剤埋没を抑制するために、大粒径の無機微粒子を用いることが有効であることが開示されている(例えば、特許文献4〜6参照。)。
しかしながら無機微粒子は完全な球形形状を呈していないことや高比重なことにより、大径無機粒子をトナー表面上に付着させたとしても、ストレスにより大径無機粒子自体が離脱を起こし、結局は外添剤の埋没あるいは離脱等を抑制することは不十分である。また特殊な無機複合酸化物を外添剤として用いたトナーが提案されているものの(例えば、特許文献7〜9参照。)、無機複合酸化物は基本的に高比重でありたとえ形状を真球形状に制御できたとしても、本発明が意図しているようなストレスに不利なトナー(小径球状トナー)を高ストレス条件下(現像機滞留時間の長期化、中間転写システムやリクレイム方式やクリーナーレスシステムの採用など)使用での初期トナー表面構造維持性に関しては更なる改善が求められている。
また、有効にスペーサー機能を発現させるために、50〜200nmの有機微粒子をトナーに添加する技術が開示されている(例えば、特許文献10参照。)。ただし、有機微粒子は経時ストレスに対して埋没、剥がれは少ないものの、樹脂粒子自体が変形するため、外添剤の埋没や離脱などを長期的に抑制することは困難である。また、樹脂粒子自体の変形を抑制する目的で、架橋樹脂粒子を用いる技術も開示されているが、有機粒子は基本的に未処理であり(もしくは表面処理を施していても、完全被覆性・均一被覆性・表面処理時の分散性維持性への配慮が不十分であるため)分散性、トナー表面への均一分散性に改善の余地が有り、本発明が意図しているようなより強いストレス下でのスペーサー機能、特に高画質を目的とした小径球状トナーの使いこなし(現像機内のストレスにより生成するトナー緩凝集体による画質劣化や機内汚染抑制)の観点では不十分である(例えば、特許文献11〜13等参照。)。
特開昭62−184469号公報
特開平2−61649号公報
特開平2−77756号公報
特開平7−28276号公報
特開平9−319134号公報
特開平10−312089号公報
特開2004−110006号公報
特開2004−110007号公報
特開2004−110008号公報
特開平6−266152号公報
特開平7−207029号公報
特開2004−264602号公報
特開2004−240158号公報
しかしながら無機微粒子は完全な球形形状を呈していないことや高比重なことにより、大径無機粒子をトナー表面上に付着させたとしても、ストレスにより大径無機粒子自体が離脱を起こし、結局は外添剤の埋没あるいは離脱等を抑制することは不十分である。また特殊な無機複合酸化物を外添剤として用いたトナーが提案されているものの(例えば、特許文献7〜9参照。)、無機複合酸化物は基本的に高比重でありたとえ形状を真球形状に制御できたとしても、本発明が意図しているようなストレスに不利なトナー(小径球状トナー)を高ストレス条件下(現像機滞留時間の長期化、中間転写システムやリクレイム方式やクリーナーレスシステムの採用など)使用での初期トナー表面構造維持性に関しては更なる改善が求められている。
また、有効にスペーサー機能を発現させるために、50〜200nmの有機微粒子をトナーに添加する技術が開示されている(例えば、特許文献10参照。)。ただし、有機微粒子は経時ストレスに対して埋没、剥がれは少ないものの、樹脂粒子自体が変形するため、外添剤の埋没や離脱などを長期的に抑制することは困難である。また、樹脂粒子自体の変形を抑制する目的で、架橋樹脂粒子を用いる技術も開示されているが、有機粒子は基本的に未処理であり(もしくは表面処理を施していても、完全被覆性・均一被覆性・表面処理時の分散性維持性への配慮が不十分であるため)分散性、トナー表面への均一分散性に改善の余地が有り、本発明が意図しているようなより強いストレス下でのスペーサー機能、特に高画質を目的とした小径球状トナーの使いこなし(現像機内のストレスにより生成するトナー緩凝集体による画質劣化や機内汚染抑制)の観点では不十分である(例えば、特許文献11〜13等参照。)。
本発明は、高ストレス・高衝撃力条件下でも長期安定な帯電特性・粉体特性を示す静電荷像現像用トナーを提供することを目的とする。
また、該静電荷像現像用トナーを用いた静電荷像現像用現像剤、およびそれらを用いた画像形成方法を提供することを目的とする。
また、該静電荷像現像用トナーを用いた静電荷像現像用現像剤、およびそれらを用いた画像形成方法を提供することを目的とする。
本発明は上記事情に鑑みなされたもので、トナーに金属元素を有する樹脂粒子を用いることにより、上記目的を達成することができることを見出し、本発明を完成した。
即ち、本発明は下記の手段により達成されるものである。
即ち、本発明は下記の手段により達成されるものである。
<1>結着樹脂及び着色剤を含むトナー粒子と、樹脂粒子とを有する静電荷像現像用トナーであって、前記樹脂粒子の表面に金属元素を有することを特徴とする静電荷像現像用トナー。
<2>前記樹脂粒子を構成するポリマー成分と前記金属元素とが結合していることを特徴とする上記<1>に記載の静電荷像現像用トナー。
<3>前記金属元素がSi、Ti、Al、及びZrから選択される1種であることを特徴とする上記<1>又は<2>に記載の静電荷像現像用トナー。
<4>前記樹脂粒子の個数平均粒径が0.03〜0.3μmであることを特徴とする上記<1>〜<3>のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
<5>体積平均粒径が3μm〜10μm、かつ平均形状係数SF1が100〜140であることを特徴とする上記<1>〜<4>のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
<6>上記<1>〜<5>のいずれか1項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用現像剤。
<7> 静電潜像担持体を帯電させる帯電工程、帯電された潜像担持体表面に露光して静電潜像を形成する潜像形成工程、前記静電潜像を現像剤を用いて現像してトナー画像を形成する現像工程、形成された前記トナー画像を記録媒体に転写する転写工程、及び転写されたトナー画像を記録媒体表面に定着する定着工程を含む画像形成方法であって、前記現像剤が上記<6>に記載の現像剤であることを特徴とする画像形成方法。
<2>前記樹脂粒子を構成するポリマー成分と前記金属元素とが結合していることを特徴とする上記<1>に記載の静電荷像現像用トナー。
<3>前記金属元素がSi、Ti、Al、及びZrから選択される1種であることを特徴とする上記<1>又は<2>に記載の静電荷像現像用トナー。
<4>前記樹脂粒子の個数平均粒径が0.03〜0.3μmであることを特徴とする上記<1>〜<3>のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
<5>体積平均粒径が3μm〜10μm、かつ平均形状係数SF1が100〜140であることを特徴とする上記<1>〜<4>のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
<6>上記<1>〜<5>のいずれか1項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用現像剤。
<7> 静電潜像担持体を帯電させる帯電工程、帯電された潜像担持体表面に露光して静電潜像を形成する潜像形成工程、前記静電潜像を現像剤を用いて現像してトナー画像を形成する現像工程、形成された前記トナー画像を記録媒体に転写する転写工程、及び転写されたトナー画像を記録媒体表面に定着する定着工程を含む画像形成方法であって、前記現像剤が上記<6>に記載の現像剤であることを特徴とする画像形成方法。
本発明によれば、高ストレス・高衝撃力条件下でも長期安定な帯電特性・粉体特性を示す静電荷像現像用トナー及びそれを含む静電荷像現像用現像剤を提供することができる。
また、本発明によれば、静電荷像現像用トナー及び静電荷像現像用現像剤を用いた画像形成方法を提供することができる。
また、本発明によれば、静電荷像現像用トナー及び静電荷像現像用現像剤を用いた画像形成方法を提供することができる。
以下、本発明について詳細に説明する。
[静電荷像現像用トナー]
本発明の静電荷像現像用トナーは、結着樹脂及び着色剤を含むトナー粒子(以下、トナー粒子という。)と、樹脂粒子とを有し、前記樹脂粒子の表面に金属元素を有することを特徴とする。
即ち、本発明の静電荷像現像用トナーは、トナー粒子に、外添剤として特定の構成からなる粒子を用いるものである。該トナー粒子は一般に小径球状で用いられる。
本発明は、前記金属元素を有する樹脂粒子をトナー粒子の外添剤として用いることにより、表面に凹部が少なく初期のトナー表面構造を維持することが困難な小径球状のトナー粒子においても、また、現像機滞留時間が長いようなストレス条件下での使用に際しても、混合性の低下やトナー塊などの発生を引き起こさず、初期の帯電特性・粉体流動性を長期安定的に維持する静電荷像現像用トナーおよび現像剤を得ることができる。また、同様に、得られる画像の品質を高品質で長期安定的に維持することができる。
[静電荷像現像用トナー]
本発明の静電荷像現像用トナーは、結着樹脂及び着色剤を含むトナー粒子(以下、トナー粒子という。)と、樹脂粒子とを有し、前記樹脂粒子の表面に金属元素を有することを特徴とする。
即ち、本発明の静電荷像現像用トナーは、トナー粒子に、外添剤として特定の構成からなる粒子を用いるものである。該トナー粒子は一般に小径球状で用いられる。
本発明は、前記金属元素を有する樹脂粒子をトナー粒子の外添剤として用いることにより、表面に凹部が少なく初期のトナー表面構造を維持することが困難な小径球状のトナー粒子においても、また、現像機滞留時間が長いようなストレス条件下での使用に際しても、混合性の低下やトナー塊などの発生を引き起こさず、初期の帯電特性・粉体流動性を長期安定的に維持する静電荷像現像用トナーおよび現像剤を得ることができる。また、同様に、得られる画像の品質を高品質で長期安定的に維持することができる。
前記小径球状トナーは、小径である為従来トナーに比べ表面積が広くなっていること、球状であるため表面に凹部が少なく物理的ストレス・衝撃を受けたときに外添剤がより埋没・離脱しやすい構造になっている。
また、このような小径球状トナーが入れられるカラー機には、白黒機並みの白黒プリント能力とこれまで以上のカラープリント能力を求められる状況であり、現像剤は従来以上に、よりストレスな条件(現像機滞留時間の長期化、中間転写システムやクリーナーレスシステムやリクレイムシステムの採用など)で使用されるようになっており、そのような状況下においても初期の特性(つまりはトナー表面構造)を維持することが求められる。
また、このような小径球状トナーが入れられるカラー機には、白黒機並みの白黒プリント能力とこれまで以上のカラープリント能力を求められる状況であり、現像剤は従来以上に、よりストレスな条件(現像機滞留時間の長期化、中間転写システムやクリーナーレスシステムやリクレイムシステムの採用など)で使用されるようになっており、そのような状況下においても初期の特性(つまりはトナー表面構造)を維持することが求められる。
従来の表面処理シリカなどの小径外添剤のみ用いた場合には、耐ストレス・耐衝撃力に劣るため、現像機滞留時間が長いようなストレス条件下ではトナー塊が現像機内に生成するのを十分に抑制することは困難である。
また、従来の大径無機外添剤を用いた場合にも、マシン内のストレスにより大径無機外添剤自体が離脱を起こし、外添剤の埋没や離脱などの抑制が不十分なため、初期トナー表面構造の維持には改善の余地があった。また、従来の大径有機外添剤を用いた場合にも、変形抑制や分散性やトナー表面への均一分散性に改善の余地が有り、本発明が意図しているようなより強いストレス下での初期トナー表面構造の維持には改善の余地があった。
また、従来の大径無機外添剤を用いた場合にも、マシン内のストレスにより大径無機外添剤自体が離脱を起こし、外添剤の埋没や離脱などの抑制が不十分なため、初期トナー表面構造の維持には改善の余地があった。また、従来の大径有機外添剤を用いた場合にも、変形抑制や分散性やトナー表面への均一分散性に改善の余地が有り、本発明が意図しているようなより強いストレス下での初期トナー表面構造の維持には改善の余地があった。
本発明の静電荷像現像用トナーは、外添剤として金属元素を有する樹脂粒子を用いることにより、外添剤の埋没や離脱、それに伴いトナー塊が生成するのを抑制し、これによる帯電特性や粉体流動性の劣化を抑制することが可能となり、よりストレスな条件下でも初期トナー特性、つまりはトナー構造を維持することが可能となる。したがって、長期安定的に高画質を維持することが可能となる。
(樹脂粒子)
本発明における樹脂粒子は、その表面に金属元素を有し、外添剤として用いることを特徴とする。
本発明における金属元素を有する樹脂粒子とは、芯材となるポリマー成分と、該ポリマー成分の表面に金属元素を有する。ここで、芯材の表面に金属元素を有するとは、芯材自体の表面露出が小さいことをいう。
本発明における樹脂粒子は、前記芯材の表面に金属元素を有すれば良く、特に金属元素を含む層で芯材表面を完全被覆していることが望ましい。表面処理、金属元素含有粒子付着等のいずれの形態で存在しても良いが、前記ポリマー成分と前記金属元素が結合している形態であることが好ましい。
例えば、前記樹脂粒子は、シランカップリング剤やポリシロキサンが前記芯材となるポリマー成分と直接縮合反応により重合した構造を有することにより、得られた樹脂粒子の表面は、前記縮重合した重合体により覆われて得られる遮蔽効果が大きいため、樹脂粒子表面が固くなるため、樹脂粒子自体の変形が抑制される。また、粒子同士の凝集が起こり難くなる。
その結果、本発明の静電荷像現像トナーは、変形し難く、粒子分散性が良好な樹脂粒子を表面に保持してあり、本発明が意図しているようなより強いストレス下においても、トナー粒子表面同士の接触や外添剤の埋没や離脱などを抑制する(トナー表面遮蔽)効果に優れている。
本発明における樹脂粒子は、その表面に金属元素を有し、外添剤として用いることを特徴とする。
本発明における金属元素を有する樹脂粒子とは、芯材となるポリマー成分と、該ポリマー成分の表面に金属元素を有する。ここで、芯材の表面に金属元素を有するとは、芯材自体の表面露出が小さいことをいう。
本発明における樹脂粒子は、前記芯材の表面に金属元素を有すれば良く、特に金属元素を含む層で芯材表面を完全被覆していることが望ましい。表面処理、金属元素含有粒子付着等のいずれの形態で存在しても良いが、前記ポリマー成分と前記金属元素が結合している形態であることが好ましい。
例えば、前記樹脂粒子は、シランカップリング剤やポリシロキサンが前記芯材となるポリマー成分と直接縮合反応により重合した構造を有することにより、得られた樹脂粒子の表面は、前記縮重合した重合体により覆われて得られる遮蔽効果が大きいため、樹脂粒子表面が固くなるため、樹脂粒子自体の変形が抑制される。また、粒子同士の凝集が起こり難くなる。
その結果、本発明の静電荷像現像トナーは、変形し難く、粒子分散性が良好な樹脂粒子を表面に保持してあり、本発明が意図しているようなより強いストレス下においても、トナー粒子表面同士の接触や外添剤の埋没や離脱などを抑制する(トナー表面遮蔽)効果に優れている。
また、芯材(基材)がポリマー成分であることから表面処理後の樹脂粒子においても、樹脂成分を主構成成分とするトナー粒子表面との親和性が従来用いられている無機酸化物に比べ非常に高いこと、また、低比重であることから、トナー粒子表面への埋没・離脱がしにくい構造となっており、トナー粒子表面露出によるトナー塊の生成・混合性の低下などをストレス条件下でも抑制することが可能となる。
従来の樹脂粒子は、湿式製法で作成されるため凝集性が高く、トナー粒子に添加したときに分散性が悪くトナー粒子表面遮蔽の効果が得にくいこと、また樹脂粒子自体の親和性が高いためストレスを受けた際に樹脂粒子同士が緩凝集を形成し、トナー粒子表面遮蔽の効果が低下し、トナー粒子塊の生成・また混合性の低下を抑制する効果は不十分であった。
これまでにも表面処理を施した樹脂粒子が提案されているが、一度粉体として取り出した後の処理では完全な皮膜の形成や化学結合の形成が不十分であり、ストレスが大きいシステムでの使用に際して分散性・再凝集性の問題を解決することは難しく、初期のトナー表面構造を長期安定的に維持することは十分ではなかった。
これまでにも表面処理を施した樹脂粒子が提案されているが、一度粉体として取り出した後の処理では完全な皮膜の形成や化学結合の形成が不十分であり、ストレスが大きいシステムでの使用に際して分散性・再凝集性の問題を解決することは難しく、初期のトナー表面構造を長期安定的に維持することは十分ではなかった。
本発明における金属元素を有する樹脂粒子とトナー粒子(特に、小径球状トナー粒子)とを組み合わせて使うことにより、ストレス大な条件下においても長期安定的に高画質を維持できるトナー、現像剤、画像形成方法を提供することが可能となる。またこのようなストレス条件でもトナー表面構造を維持できるトナーの需要は、将来これまで以上に増加していくことが予測されている。
本発明において、外添剤として用いる樹脂粒子は、その個数平均粒径の範囲が0.03〜0.3μmであることが好ましく、0.05〜0.2μmであることがより好ましく、0.08〜0.15μmであることが特に好ましい。その個数平均粒径を0.03より小さいと生産性が低下する場合があり、他方0.3μmより大きいと物理的にトナー表面保持性が低下する場合がある。該個数平均粒径は後述の方法を採用して測定する。
トナー粒子に対する樹脂粒子の添加量は、トナー粒子100質量%に0.1〜3.0質量%の範囲であり、好ましくは0.2〜1.0質量%である。添加量が0.1質量%より少ないとトナー表面に存在する本発明の樹脂粒子の量は少なく、本発明の効果は不十分になりやすい。また、添加量が3.0質量%より多いと、粉体流動性など2次障害の発生が懸念される。
−芯材−
本発明における樹脂粒子の芯材は、用途目的に応じて、各種の単量体から適宜選択して作製することができ、非硬化性重合体や硬化性重合体単独による粒子でも、また、各種粒子の複合粒子(コア・シェル構造)でも構わないが、前記芯材の硬度の十分な確保の観点から、硬化性の重合体(共重合体を含む。)を用いることが好ましい。
前記芯材は、これらの重合体を1種または2種以上で用いたものであっても良い。
本発明における樹脂粒子の芯材は、用途目的に応じて、各種の単量体から適宜選択して作製することができ、非硬化性重合体や硬化性重合体単独による粒子でも、また、各種粒子の複合粒子(コア・シェル構造)でも構わないが、前記芯材の硬度の十分な確保の観点から、硬化性の重合体(共重合体を含む。)を用いることが好ましい。
前記芯材は、これらの重合体を1種または2種以上で用いたものであっても良い。
前記芯材(ポリマー)を形成するための単量体としては、シリコン変性単量体やマクロモノマーやスルホン酸基または硫酸エステル基を持つエチレン性不飽和単量体やアクリルアミド、メタクリルアミドなどのアミド系モノマーやスチレン、エチルビニルベンゼン、α−メチルスチレン、フルオロスチレンなどの芳香族モノビニル化合物やアクリロニトリル、メタクリロニトリルなどのシアン化ビニル化合物;やメチルアクリレート、ブチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、β−アクリロイルオキシエチルハイドロジエンフタレート、2−アクロイルオキシエチル−2−ヒドロキシエチルフタル酸、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルアクリレート、グリシジルアクリレート、N,N−ジメチルアミノエチルアクリレートなどのアクリル酸エステルモノマーやアクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、イタコン酸などのモノマーまたはジカルボン酸およびジカルボン酸の無水物やブチルメタクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、メチルメタクリレート、メトキシジエチレングリコールメタクリレート、メトキシポリエチレングリコールメタクリレート、2−メタクリロイルオキシエチル−2−ヒドロキシプロピルフタレート、エチルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、グリシジルメタクリレート、N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレートなどのメタクリル酸エステルモノマーを用いることができる。
上記の中でも、トナー表面との親和性、帯電特性や生産安定性の観点から、スチレン、エチルビニルベンゼン、アクリロニトリル、メチルメタクリレート、ブチルアクリレート、及びカルボン酸などの官能基を有する単量体が重合性単量体として好ましい。
上記の中でも、トナー表面との親和性、帯電特性や生産安定性の観点から、スチレン、エチルビニルベンゼン、アクリロニトリル、メチルメタクリレート、ブチルアクリレート、及びカルボン酸などの官能基を有する単量体が重合性単量体として好ましい。
また、架橋性単量体としては、ジビニルベンゼンなどの非共役ジビニル化合物;多価アクリレート化合物(例えば、ポリエチレングリコールジアクリレート、1,3−ブチレングリコールジアクリレート、1,6−ブチレングリコールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート、メチレンビスアクリルアミドなどのジアクリレート化合物;トリメチロールプロパントリアクリレート、テトラメチロールメタントリアクリレートなどのトリアクリレート化合物;ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、テトラメチロールメタンテトラアクリレートなどのテトラアクリレート化合物;エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、1,4−ブチレングリコールジメタクリレート、1,6−ヘキサンジオールジメタクリレートなどのメタクリレート化合物;トリメチロールプロパントリメタクリレート、トリメチロールエタントリメタクリレートなどのトリメタクリレート化合物)を挙げることができ、これらは1種または2種以上で用いられる。これらの中でも、トナー表面との親和性、帯電特性や生産安定性の観点から、ジビニルベンゼン、1,6−ヘキサンレンジオールジアクリレートを用いることがより好ましい。
−金属元素−
前記樹脂粒子は、前記の通り、その芯材(ポリマー成分粒子)の表面に金属元素を有する。
前記金属元素としては、Si、Ti、Al、及びZrの金属から選択される1種であることが好ましく、生産安定性や帯電特性などの観点からは、Si、Tiが好ましく、Siがより好ましい。
これらの金属は、金属化合物、金属酸化物、金属窒化物等の何れの形態を用いてもよく、中でも、金属アルキレートで用いることが芯材表面被覆性(芯材との高反応性)の点で好ましい。
前記樹脂粒子は、前記の通り、その芯材(ポリマー成分粒子)の表面に金属元素を有する。
前記金属元素としては、Si、Ti、Al、及びZrの金属から選択される1種であることが好ましく、生産安定性や帯電特性などの観点からは、Si、Tiが好ましく、Siがより好ましい。
これらの金属は、金属化合物、金属酸化物、金属窒化物等の何れの形態を用いてもよく、中でも、金属アルキレートで用いることが芯材表面被覆性(芯材との高反応性)の点で好ましい。
以下、Si元素を前記ポリマー成分に結合させるSiの原料として、Si化合物(金属化合物)を用いて説明する。
Si化合物としては、アルコキシシランまたはシランカップリング剤、ポリシロキサン化合物などが挙げられる。
アルコキシシラン化合物またはシランカップリング剤、及びポリシロキサン化合物としては、それぞれ一般式RnSi(OR1)4-n、及びRmSiO(4-m)/2で表わされるものである。
前記一般式中、nは0〜3の整数、mは1〜3の整数を示し、Rは、好ましくは炭素数1〜8の有機基を表わし、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基などのアルキル基やγ−クロロプロピル基、ビニル基、3,3,3−トリフロロプロピル基、γ−グリシドキシプロピル基、γ−メタクリルオキシプロピル基、γ−メルカプトプロピル基、フェニル基、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル基、γ−アミノプロピル基などが挙げられる。
また、式中、R1は、好ましくは炭素数1〜5のアルキル基、または炭素数1〜4のアシル基であり、例えばメチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、アセチル基などが挙げられる。
RまたはR1の炭素数がR<9、R1<6とすることにより、好適に水溶性を維持し、芯材粒子に対する吸収率が向上する点から好ましい。
Si化合物としては、アルコキシシランまたはシランカップリング剤、ポリシロキサン化合物などが挙げられる。
アルコキシシラン化合物またはシランカップリング剤、及びポリシロキサン化合物としては、それぞれ一般式RnSi(OR1)4-n、及びRmSiO(4-m)/2で表わされるものである。
前記一般式中、nは0〜3の整数、mは1〜3の整数を示し、Rは、好ましくは炭素数1〜8の有機基を表わし、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基などのアルキル基やγ−クロロプロピル基、ビニル基、3,3,3−トリフロロプロピル基、γ−グリシドキシプロピル基、γ−メタクリルオキシプロピル基、γ−メルカプトプロピル基、フェニル基、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル基、γ−アミノプロピル基などが挙げられる。
また、式中、R1は、好ましくは炭素数1〜5のアルキル基、または炭素数1〜4のアシル基であり、例えばメチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、アセチル基などが挙げられる。
RまたはR1の炭素数がR<9、R1<6とすることにより、好適に水溶性を維持し、芯材粒子に対する吸収率が向上する点から好ましい。
上記のアルコキシシラン化合物またはポリ(オルガノ)シロキサン化合物としては、下記のものを挙げることができる。
例えば、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、n−プロピルトリメトキシシラン、n−プロピルトリエトキシシラン、イソプロピルトリメトキシシラン、イソプロピルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリルオキシプロピルトリエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジエチルジメトキシシランなどを挙げることができる。好ましくは、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシランである。
例えば、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、n−プロピルトリメトキシシラン、n−プロピルトリエトキシシラン、イソプロピルトリメトキシシラン、イソプロピルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリルオキシプロピルトリエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジエチルジメトキシシランなどを挙げることができる。好ましくは、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシランである。
また、オルガノシロキサノリゴマーやオクタメチルシクロテトラシロキサンまたはデカメチルシクロペンタシロキサン、テトラメチルシクロテトラシロキサン、テトラビニルテトラメチルシクロテトラシロキサンなどの環状化合物や、直鎖状あるいは分岐状のオルガノシロキサンを挙げることができる。
これのオルガノシラン化合物は、1種単独または2種以上を併用することができ、また、これらの処理剤は必要に応じて有機溶媒に溶解させて使用することもできる。
これのオルガノシラン化合物は、1種単独または2種以上を併用することができ、また、これらの処理剤は必要に応じて有機溶媒に溶解させて使用することもできる。
Ti化合物としては、アルコキシチタネートまたはチタンカップリング剤などが挙げられる。アルコキシチタネートまたはチタンカップリング剤としては、一般式RnTi(OR1)4-nで表わされるものである。
前記一般式中、nは0〜3の整数を示し、R1,Rは、Si化合物における有機基と同様であり、好ましい例も同様である。
上記のTi、Al、Zr化合物としては、上記Si化合物と同様の官能基を有するものを挙げることができる。
好ましくは、ビス(ジトリデシル)ホスフェイトチタネート、イソブチルトリメトキシチタネート、テトライソプロピルチタネート、テトラブチルチタネート、テトラステアリルチタネート、イソプロポキシチタニウムステアレート、イソプロピルトリイソステアロイルチタネート、イソプロピルトリドデシルベンゼンスルホニルチタネート、イソプロピルトリス(ジオクチルピロホスフェート)チタネートである。
前記一般式中、nは0〜3の整数を示し、R1,Rは、Si化合物における有機基と同様であり、好ましい例も同様である。
上記のTi、Al、Zr化合物としては、上記Si化合物と同様の官能基を有するものを挙げることができる。
好ましくは、ビス(ジトリデシル)ホスフェイトチタネート、イソブチルトリメトキシチタネート、テトライソプロピルチタネート、テトラブチルチタネート、テトラステアリルチタネート、イソプロポキシチタニウムステアレート、イソプロピルトリイソステアロイルチタネート、イソプロピルトリドデシルベンゼンスルホニルチタネート、イソプロピルトリス(ジオクチルピロホスフェート)チタネートである。
Al化合物としては、好ましくはアセトアルコキシアルミニウムジイソプロピレート、アルミニウムジイソプロボキシモノエチルアセトアセテート、アルミニウムトリスエチルアセトアセテート、アルミニウムトリスアセチルアセトネート等が挙げられる。アルミネートカップリング剤としては、一般式RnAl(OR1)4-nで表わされるものである。
前記一般式中、nは0〜3の整数を示し、R1,Rは、Al化合物における有機基と同様であり、好ましい例も同様である。
前記一般式中、nは0〜3の整数を示し、R1,Rは、Al化合物における有機基と同様であり、好ましい例も同様である。
Zr化合物としては、好ましくはジルコニウムテトラキスアセチルアセトネート、ジルコニウムジブトキシビスアセチルアセトネート、ジルコニウムテトラキスエチルアセトアセテート、ジルコニウムトリブトキシモノエチルアセトアセテート、ジルコニウムトリブトキシアセチルアセトネート等が挙げられる。ジルコネート系カップリング剤としては、一般式RnZr(OR1)4-nで表わされるものである。
前記一般式中、nは0〜3の整数を示し、R1,Rは、Zr化合物における有機基と同様であり、好ましい例も同様である。
上記のZr化合物としては、下記のものを挙げることができる。
前記一般式中、nは0〜3の整数を示し、R1,Rは、Zr化合物における有機基と同様であり、好ましい例も同様である。
上記のZr化合物としては、下記のものを挙げることができる。
芯材粒子と縮合反応させるケイ素化合物(例えば、前記シランカップリング剤及び/またはポリシロキサン)の量は、芯材粒子100質量部に対して、好ましくは0.1〜200質量部、さらに好ましくは10〜40質量部である。シランカップリング剤およびポリシロキサンの量が0.1質量部未満では、期待する性能が十分に発現しない場合があり、一方、200質量部を越えると重合安定性が悪くなる傾向がある。
芯材粒子と縮合反応させるTi、Al及びZr化合物の量としては、前記ケイ素化合物と同様であり、好ましい範囲も同様である。
芯材粒子と縮合反応させるTi、Al及びZr化合物の量としては、前記ケイ素化合物と同様であり、好ましい範囲も同様である。
本発明において、芯材(ポリマー成分)粒子表面にケイ素元素を存在させる方法として、シランカップリング剤、ポリシロキサン等を用いてケイ素元素を化学結合を形成する方法を例に以下示すが、これに限定されるものでない。
Si元素をポリマー成分の表面に存在させる方法としては、芯材粒子が分散された分散体中に、Si化合物(例えば、シランカップリング剤、ポリシロキサン等)を添加し、よく撹拌し一定の条件に保つことにより達成される。
Si元素をポリマー成分の表面に存在させる方法としては、芯材粒子が分散された分散体中に、Si化合物(例えば、シランカップリング剤、ポリシロキサン等)を添加し、よく撹拌し一定の条件に保つことにより達成される。
前記添加方法としては、全量を一括添加、または一部、または全量を連続的、または間欠的に添加する方法であり、特に限定されず何れの方法をも採用することができる。
前記水系分散媒には、水と有機溶剤との混合溶媒が挙げられ、該有機溶剤としては、特に限定されず公知の有機溶剤を用いることができる。
該有機溶剤としては、好ましくはメタノール、エタノール、プロパノール等のアルコール溶媒:水等の溶媒等が挙げられる。
前記水系分散媒には、水と有機溶剤との混合溶媒が挙げられ、該有機溶剤としては、特に限定されず公知の有機溶剤を用いることができる。
該有機溶剤としては、好ましくはメタノール、エタノール、プロパノール等のアルコール溶媒:水等の溶媒等が挙げられる。
水系分散体中で行う場合、Si化合物(シランカップリング剤、ポリシロキサン)の芯材への吸収が十分でないとき、芯材粒子を含む水系分散体のpHは、pH4〜10で反応させることが好ましく、pH5〜9がより好ましく、pH6〜8がさらに好ましく、温度は90℃以下が好ましく、70℃以下がより好ましくは、50℃以下がさらに好ましく、特に好ましくは30℃以下の条件で、Si化合物を吸収させることが望ましい。
または、前記反応は有機溶剤中で行ってもよい。
または、前記反応は有機溶剤中で行ってもよい。
芯材粒子表面でのSi化合物(シランカップリング剤、ポリシロキサン)の縮合反応は、反応温度および水素イオン濃度を変えることにより容易に制御され、ポリシロキサンの重合度をコントロールできる。縮合反応は、温度30℃以上、好ましくは50℃以上、さらに好ましくは70℃以上で行うことができる。
本発明において、芯材(ポリマー)、金属元素を有する樹脂粒子、およびその他の外添剤(有機・無機粒子)の個数平均粒径の測定は、透過型電子顕微鏡(TEM)写真により直接100個の粒子について計測した粒子径(粒子が円球でない場合は長径と短径を測定し、円と近似しその平均値を求めた。)の平均値を求めることにより行なう。
より具体的には、測定する試料を溶剤(例えば、エタノール)により希釈し、それを透過型電子顕微鏡(例えば、TEM:JEM−1010型、日本電子データム株式会社製)用カーボングリッド上で乾燥し、TEM観察(50000倍)を行い、その画像をプリントして、1次粒子を1サンプルとして任意に100サンプルを抽出し、その画像面積に相当する円形粒子の粒径(長径と短径の平均値:円と近似して求めた)を前記試料の個数平均粒径として求めることができる。
より具体的には、測定する試料を溶剤(例えば、エタノール)により希釈し、それを透過型電子顕微鏡(例えば、TEM:JEM−1010型、日本電子データム株式会社製)用カーボングリッド上で乾燥し、TEM観察(50000倍)を行い、その画像をプリントして、1次粒子を1サンプルとして任意に100サンプルを抽出し、その画像面積に相当する円形粒子の粒径(長径と短径の平均値:円と近似して求めた)を前記試料の個数平均粒径として求めることができる。
また、本発明における金属元素を有する樹脂粒子は、芯材(ポリマー)の表面には金属元素を有する構造(例えば、金属化合物を用いた場合は、金属化合物で処理された構造)となっているため、樹脂粒子の表面に比べ樹脂粒子の中心部(芯材)では金属元素の含有量が低下する構造をとっている。この構造をとることで、樹脂粒子の低比重性やトナー表面との親和性などの特性を維持することが可能となる。
前記樹脂粒子が有する金属元素が表面に存在しているかは、X線光電子分光法(XPS測定)により判断する。即ち、樹脂粒子の表面とアルゴンスパッタリング(エッチング)後の金属元素組成を測定し、「表面金属元素比率≧エッチング後の金属元素比率」が成立つとき、樹脂粒子の表面に金属元素を有すると判断した。
本発明では、表面・深さ方向の特定元素比率は、X線光電子分光法測定機(日本電子株式会社製、JPS−9000MX、測定強度:10.0kV/20mÅ、Source:MgKa)を用いて測定した。 表面組成は、上記測定機および測定条件にて得られた各元素に由来するピークに関して定量分析を行い、総元素に対する特定金属元素の比率を算出した。特定金属元素として2種以上のピークが見られる場合には、加算したものを特定元素比率とした。アルゴンスパッタリングでの測定は、Ar gas:3×10−2 Pa、加速強度:400V/6〜7Åのスパッタリング条件で10分エッチング後、同様に表面元素組成を測定し算出した。
前記樹脂粒子が有する金属元素が表面に存在しているかは、X線光電子分光法(XPS測定)により判断する。即ち、樹脂粒子の表面とアルゴンスパッタリング(エッチング)後の金属元素組成を測定し、「表面金属元素比率≧エッチング後の金属元素比率」が成立つとき、樹脂粒子の表面に金属元素を有すると判断した。
本発明では、表面・深さ方向の特定元素比率は、X線光電子分光法測定機(日本電子株式会社製、JPS−9000MX、測定強度:10.0kV/20mÅ、Source:MgKa)を用いて測定した。 表面組成は、上記測定機および測定条件にて得られた各元素に由来するピークに関して定量分析を行い、総元素に対する特定金属元素の比率を算出した。特定金属元素として2種以上のピークが見られる場合には、加算したものを特定元素比率とした。アルゴンスパッタリングでの測定は、Ar gas:3×10−2 Pa、加速強度:400V/6〜7Åのスパッタリング条件で10分エッチング後、同様に表面元素組成を測定し算出した。
−芯材(ポリマー)の製造方法−
本発明に用いる金属元素を有する樹脂粒子に用いる芯材(ポリマー)の製造方法としては、サスペンジョン重合、乳化重合、懸濁重合などの重合方法を利用して粒状樹脂を製造する方法、モノマーもしくはオリゴマーを貧溶媒中に分散して、架橋反応を行いつつ表面張力により粒状化する方法、及び低分子成分と架橋剤とを溶融混練などにより、混合反応させた後、風力、機械力により、所定の粒度に粉砕する方法などが挙げられる。特に、限定されるものではないが、中でも、懸濁重合、乳化重合、懸濁重合などの重合方法を利用して粒状樹脂を製造する方法が好ましく用いることができる。
本発明に用いる金属元素を有する樹脂粒子に用いる芯材(ポリマー)の製造方法としては、サスペンジョン重合、乳化重合、懸濁重合などの重合方法を利用して粒状樹脂を製造する方法、モノマーもしくはオリゴマーを貧溶媒中に分散して、架橋反応を行いつつ表面張力により粒状化する方法、及び低分子成分と架橋剤とを溶融混練などにより、混合反応させた後、風力、機械力により、所定の粒度に粉砕する方法などが挙げられる。特に、限定されるものではないが、中でも、懸濁重合、乳化重合、懸濁重合などの重合方法を利用して粒状樹脂を製造する方法が好ましく用いることができる。
芯材(ポリマー)の個数平均粒径については、特に限定するものでなく、最終的に得られる金属元素を有する樹脂粒子の目的とする平均粒径が得られるように、該芯材ポリマーの平均粒径は適宜決めることができる。該芯材ポリマーの平均粒径のコントロールは乳化剤の量、撹拌、その他公知の方法により行なうことができる。
上記の重合で使用される重合開始剤としては、通常の乳化重合、分散重合、懸濁重合で用いれるものであれば特に制限されないが、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウムなどの過硫酸塩系開始剤、アゾ系開始剤および過酸化水素、有機過酸化物などを単独で、あるいはアスコルビン酸などの各種還元剤と組み合わせて使用してもよい。
上記の重合においては、懸濁保護剤または界面活性剤を使用しない場合もあるが、重合反応系の安定性を高めるため、懸濁保護剤または界面活性剤を使用することが好ましい。
上記の重合においては、懸濁保護剤または界面活性剤を使用しない場合もあるが、重合反応系の安定性を高めるため、懸濁保護剤または界面活性剤を使用することが好ましい。
界面活性剤としては、特に限定されず公知のものを用いることができ、例えばドデシルベンゼンスルホン酸塩、ドデシル硫酸塩、ラウリル硫酸塩、ジアルキルスルホコハク酸塩、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸塩、ポリオキシエチレンアルキルプロペニルフェニルエーテル硫酸塩、ナフタレンスルホン酸のホルマリン縮合物などのアニオン系界面活性剤を例示することができる。ここで、塩としてナトリウム、アンモニウムなどを挙げることができる。さらに、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリエチレングリコールモノステアレート、ポリオキシエチレンアルキルプロペニルフェニルエーテル、ソルビタンモノステアレートなどのノニオン系界面活性剤を使用することも可能である。また、ナフタレンスルホン酸ナトリウムなど一般に知られている反応乳化剤を単独あるいは上記の界面活性剤と併用して使用することが可能である。好ましい懸濁保護剤としては、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、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、ヒドロキシプロピルセルロールなどの水溶性高分子を使うことができる。これらは単独でも、また組み合わせて使用してもよい。好ましい組み合わせとしては、アニオン系界面活性剤とノニオン系界面活性剤と水溶性高分子の組み合わせがある。
(結着樹脂)
本発明におけるトナーの結着樹脂としては、従来公知の樹脂が使用でき、例えば、1又は2以上のビニルモノマーのホモポリマー又はコポリマーが挙げられる。その代表的なビニルモノマーとしては、スチレン、p−クロルスチレン、ビニルナフタレン、例えば、エチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチレン等のエチレン系不飽和モノオレフィン類、例えば、塩化ビニル、臭化ビニル、フッ化ビニル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、安息香酸ビニル、酪酸ビニル、蟻酸ビニル、ステアリン酸ビニル、カプロン酸ビニル等のビニルエステル類、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−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸n−オクチル、アクリル酸2−クロルエチル、アクリル酸フェニル、メチル−α−クロルアクリレート、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル等のエチレン性モノカルボン酸及びそのエステル類、例えば、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミド等のエチレン性モノカルボン酸置換体、例えば、マレイン酸ジメチル、マレイン酸ジエチル、マレイン酸ジブチル等のエチレン性カルボン酸及びそのエステル類、例えば、ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、ビニルイソプロペニルケトン等のビニルケトン類、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、ビニルエチルエーテル等のビニルエーテル類、例えば、ビニリデンクロリド、ビニリデンクロルフロリド等のビニリデンハロゲン化物、例えば、N−ビニルピロール、N−ビニルカルバゾール、N−ビニルインドール、N−ビニルピロリドン等のN−ビニル化合物類が挙げられるが、トナーの定着特性及び保管安定性を考慮すると、スチレン−アクリル酸共重合体、ポリエステル樹脂、又はこれらの混合系を用いることが好ましい。
本発明におけるトナーの結着樹脂としては、従来公知の樹脂が使用でき、例えば、1又は2以上のビニルモノマーのホモポリマー又はコポリマーが挙げられる。その代表的なビニルモノマーとしては、スチレン、p−クロルスチレン、ビニルナフタレン、例えば、エチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチレン等のエチレン系不飽和モノオレフィン類、例えば、塩化ビニル、臭化ビニル、フッ化ビニル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、安息香酸ビニル、酪酸ビニル、蟻酸ビニル、ステアリン酸ビニル、カプロン酸ビニル等のビニルエステル類、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−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸n−オクチル、アクリル酸2−クロルエチル、アクリル酸フェニル、メチル−α−クロルアクリレート、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル等のエチレン性モノカルボン酸及びそのエステル類、例えば、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミド等のエチレン性モノカルボン酸置換体、例えば、マレイン酸ジメチル、マレイン酸ジエチル、マレイン酸ジブチル等のエチレン性カルボン酸及びそのエステル類、例えば、ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、ビニルイソプロペニルケトン等のビニルケトン類、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、ビニルエチルエーテル等のビニルエーテル類、例えば、ビニリデンクロリド、ビニリデンクロルフロリド等のビニリデンハロゲン化物、例えば、N−ビニルピロール、N−ビニルカルバゾール、N−ビニルインドール、N−ビニルピロリドン等のN−ビニル化合物類が挙げられるが、トナーの定着特性及び保管安定性を考慮すると、スチレン−アクリル酸共重合体、ポリエステル樹脂、又はこれらの混合系を用いることが好ましい。
(着色剤)
本発明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、特に限定されるものではないが、耐光性や耐水性の観点から顔料が好ましい。
着色剤としては、マグネタイト、フェライト等の磁性粉、カーボンブラック、アニリンブルー、カルイルブルー、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リド、フタロシアニンブルー、マラカイトグリーンオキサレート、ランプブラック、ローズベンガル、C.I.ピグメント・レッド48:1、C.I.ピグメント・レッド122、C.I.ピグメント・レッド57:1、C.I.ピグメント・イエロー97、C.I.ピグメント・イエロー17、C.I.ピグメント・ブルー15:1、C.I.ピグメント・ブルー15:3等を代表的なものとして例示することができる。
本発明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、特に限定されるものではないが、耐光性や耐水性の観点から顔料が好ましい。
着色剤としては、マグネタイト、フェライト等の磁性粉、カーボンブラック、アニリンブルー、カルイルブルー、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リド、フタロシアニンブルー、マラカイトグリーンオキサレート、ランプブラック、ローズベンガル、C.I.ピグメント・レッド48:1、C.I.ピグメント・レッド122、C.I.ピグメント・レッド57:1、C.I.ピグメント・イエロー97、C.I.ピグメント・イエロー17、C.I.ピグメント・ブルー15:1、C.I.ピグメント・ブルー15:3等を代表的なものとして例示することができる。
本発明の静電荷像現像用トナーにおける、前記着色剤の含有量としては、100質量部に対する固形分換算で1〜20質量部の範囲が好ましい。また、黒色着色剤に磁性体を用いた場合は、他の着色剤とは異なり、30〜100質量部の範囲で含有させるのが好ましい。
また、必要に応じて表面処理された着色剤を使用することができる。添加形態は特に限定されず、固体状でも液状でもよい。
液状としては、例えば、着色剤分散剤を用いて着色剤分散液として使用することも有効である。該着色剤分散剤としては、特に限定されず、公知の分散剤を用いることができる。
着色剤分散液は、溶剤に着色剤を公知の分散機を用いて分散することによりえることができる。該溶剤としては、水系溶剤、有機溶剤が挙げられ、水系溶剤としては、後述のトナーの製造方法の項に記載のものが挙げられる。
前記分散機としては、後述のトナーの製造方法の項に記載のものを用いることができる。
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。
また、必要に応じて表面処理された着色剤を使用することができる。添加形態は特に限定されず、固体状でも液状でもよい。
液状としては、例えば、着色剤分散剤を用いて着色剤分散液として使用することも有効である。該着色剤分散剤としては、特に限定されず、公知の分散剤を用いることができる。
着色剤分散液は、溶剤に着色剤を公知の分散機を用いて分散することによりえることができる。該溶剤としては、水系溶剤、有機溶剤が挙げられ、水系溶剤としては、後述のトナーの製造方法の項に記載のものが挙げられる。
前記分散機としては、後述のトナーの製造方法の項に記載のものを用いることができる。
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。
−添加剤−
本発明のトナーは、必要に応じて、前記樹脂粒子以外の添加剤として、種々の添加剤を添加しても良い。これらの添加剤としては、離型剤、流動化剤、ポリスチレン微粒子、ポリメチルメタクリレート微粒子、ポリフッ化ビニリデン微粒子等のクリーニング助剤、及び転写助剤等が挙げられる。
本発明のトナーは、必要に応じて、前記樹脂粒子以外の添加剤として、種々の添加剤を添加しても良い。これらの添加剤としては、離型剤、流動化剤、ポリスチレン微粒子、ポリメチルメタクリレート微粒子、ポリフッ化ビニリデン微粒子等のクリーニング助剤、及び転写助剤等が挙げられる。
本発明のトナー粒子に添加してもよい離型剤としては、炭素数8以上のパラフィン、ポリオレフィン、低分子ポリエチレン、低分子ポリプロピレン、フィッシャートロピィシュワックス、モンタンワックス、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が挙げられる。また、その添加の形態は、特に限定されず、例えば、パラフィンラテックスのようなラテックスの形態であってもよい。
また、脂肪酸金属塩を用いてもよい。脂肪酸金属塩としては、高級脂肪酸金属塩を挙げることが出来る。前記高級脂肪酸金属塩の具体例としては、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸銅、ステアリン酸マグネシウム等のステアリン酸金属塩、オレイン酸亜鉛、オレイン酸マンガン、オレイン酸鉄、オレイン酸銅、オレイン酸マグネシウム等のオレイン酸金属塩、パルミチン酸亜鉛、パルミチン酸銅、パルミチン酸マグネシウム等のパルミチン酸金属塩、リノール酸亜鉛、リノール酸亜鉛等のリノール酸金属塩、リシノール酸亜鉛、リシノール酸リチウム等のリシノール酸金属塩等が挙げられる。クリーニングブレードの減耗、感光体の磨耗を防止する観点からは脂肪酸カルシウム塩が特に好ましい。
また、脂肪酸金属塩を用いてもよい。脂肪酸金属塩としては、高級脂肪酸金属塩を挙げることが出来る。前記高級脂肪酸金属塩の具体例としては、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸銅、ステアリン酸マグネシウム等のステアリン酸金属塩、オレイン酸亜鉛、オレイン酸マンガン、オレイン酸鉄、オレイン酸銅、オレイン酸マグネシウム等のオレイン酸金属塩、パルミチン酸亜鉛、パルミチン酸銅、パルミチン酸マグネシウム等のパルミチン酸金属塩、リノール酸亜鉛、リノール酸亜鉛等のリノール酸金属塩、リシノール酸亜鉛、リシノール酸リチウム等のリシノール酸金属塩等が挙げられる。クリーニングブレードの減耗、感光体の磨耗を防止する観点からは脂肪酸カルシウム塩が特に好ましい。
また、シリカ等の無機微粉末、脂肪酸又はその誘導体或いは金属塩等の有機微粉末、フッ素系樹脂微粉末等公知の微粉末を併用することもできる。中でも、粉体流動性改善の観点からシリカ等の無機微粉末が好ましく、高転写性の観点から単分散球状シリカを併用することが特に好ましい。
前記添加剤として、単分散球状シリカを用いる場合、特に限定されないが、比重1.2〜1.9が好ましい。また、粒径は80〜300nmが好ましく、80〜130nmがより好ましい。単分散球状シリカの添加量としては、トナー100質量部に対して0.5〜5質量部であることが好ましく、1〜3質量部であることがより好ましい。0.5未満では十分な転写性向上が得られない場合があり、5重量%より大きいとトナー流動性や帯電性が悪化する場合がある。
前記トナー粒子への外添方法として、金属元素を有する樹脂粒子と他の外添剤を同時に添加混合しても、金属元素を有する樹脂粒子を先に添加混合した後、他の外添剤を添加混合しても、他外添剤を先に添加混合した後に金属元素を有する樹脂粒子を添加混合しても構わないが、金属元素を有する樹脂粒子を先ず混合し、それより弱いシェアで他の外添剤(例えば、無機酸化物微粉末)を添加することが好ましい。この添加方法により、本発明の効果が顕著となるので好ましい。また、外添混合後に篩分プロセスを含んでもよい。
更に本発明のトナーには下記の内添剤を添加してもよい。該内添剤としては、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。
[静電荷像現像用トナーの製造方法]
本発明におけるトナーは、前記結着樹脂及び着色剤を含むトナー粒子と、外添剤としての金属元素を有する樹脂粒子とを混合して得られる。
トナーを製造するために用いられる結着樹脂、着色剤、樹脂粒子等については、前述の通りである。
前記混合は、例えばV型ブレンダーやヘンシェルミキサーやレディゲミキサー等の公知の混合機によって行うことができる。
本発明におけるトナーは、前記結着樹脂及び着色剤を含むトナー粒子と、外添剤としての金属元素を有する樹脂粒子とを混合して得られる。
トナーを製造するために用いられる結着樹脂、着色剤、樹脂粒子等については、前述の通りである。
前記混合は、例えばV型ブレンダーやヘンシェルミキサーやレディゲミキサー等の公知の混合機によって行うことができる。
本発明におけるトナー粒子の製造方法は、特に限定されるものではなく、公知の方法を用いて製造することができる。
例えば、(1)結着樹脂と着色剤、必要に応じて離型剤、帯電制御剤等を混練、粉砕、分級する混練粉砕法、(2)該混練粉砕法にて得られた粒子を機械的衝撃力または熱エネルギーにて形状を変化させる方法、(3)結着樹脂の重合性単量体を乳化重合させ調製された分散液と、着色剤、離型剤、必要に応じて帯電制御剤等の分散液とを混合し、凝集、加熱融着させ、トナー粒子を得る乳化重合凝集法、(4)結着樹脂を得るための重合性単量体と着色剤、離型剤、必要に応じて帯電制御剤等の溶液を水系溶媒に懸濁させて重合する懸濁重合法、(5)結着樹脂と着色剤、離型剤、必要に応じて帯電制御剤等の溶液を水系溶媒に懸濁させて造粒する溶解懸濁法等が使用できる。また上記方法で得られたトナー粒子をコアにして、さらに凝集粒子を付着、加熱融合してコアシェル構造をもたせる製造方法を行ってもよい。
これらの中でも、トナー形状の自由度や製造性の観点から(3)がより好ましい。
例えば、(1)結着樹脂と着色剤、必要に応じて離型剤、帯電制御剤等を混練、粉砕、分級する混練粉砕法、(2)該混練粉砕法にて得られた粒子を機械的衝撃力または熱エネルギーにて形状を変化させる方法、(3)結着樹脂の重合性単量体を乳化重合させ調製された分散液と、着色剤、離型剤、必要に応じて帯電制御剤等の分散液とを混合し、凝集、加熱融着させ、トナー粒子を得る乳化重合凝集法、(4)結着樹脂を得るための重合性単量体と着色剤、離型剤、必要に応じて帯電制御剤等の溶液を水系溶媒に懸濁させて重合する懸濁重合法、(5)結着樹脂と着色剤、離型剤、必要に応じて帯電制御剤等の溶液を水系溶媒に懸濁させて造粒する溶解懸濁法等が使用できる。また上記方法で得られたトナー粒子をコアにして、さらに凝集粒子を付着、加熱融合してコアシェル構造をもたせる製造方法を行ってもよい。
これらの中でも、トナー形状の自由度や製造性の観点から(3)がより好ましい。
また、本発明の静電潜像現像用トナーには、必要に応じて帯電制御剤が添加されてもよい。帯電制御剤としては、公知のものを使用することができるが、アゾ系金属錯化合物、サリチル酸の金属錯化合物、極性基を含有するレジンタイプの帯電制御剤を用いることができる。湿式製法でトナーを製造する場合、イオン強度の制御と廃水汚染の低減の点で水に溶解しにくい素材を使用するのが好ましい。本発明の静電潜像現像用トナーは、磁性材料を内包する磁性トナーおよび磁性材料を含有しない非磁性トナーのいずれであってもよい。
(トナーの特性)
本発明におけるトナーの平均形状係数SF1(ML2/A)が100〜140で、かつ、体積平均粒径が3〜10μmの組合せが高い現像性、転写性、及び高画質の画像を得ることができる点で好ましく、SF1が100〜135で、かつ、体積平均粒径が3〜7μmであることがより好ましい。ここで、本発明において、トナーの平均形状係数SF1(ML2/A)とは、下記式で計算された値を意味し、真球の場合ML2/A=100となる。
ML2/A=(最大長)2 ×π×100/(面積×4)
平均形状係数を求めるための具体的な手法として、トナー画像を光学顕微鏡から画像解析装置(LUZEX III、(株)ニレコ製)に取り込み、円相当径を測定して、最大長および面積から、個々の粒子について上記式のML2/Aの値を求める。本発明においては、これを採用する。
本発明におけるトナーの平均形状係数SF1(ML2/A)が100〜140で、かつ、体積平均粒径が3〜10μmの組合せが高い現像性、転写性、及び高画質の画像を得ることができる点で好ましく、SF1が100〜135で、かつ、体積平均粒径が3〜7μmであることがより好ましい。ここで、本発明において、トナーの平均形状係数SF1(ML2/A)とは、下記式で計算された値を意味し、真球の場合ML2/A=100となる。
ML2/A=(最大長)2 ×π×100/(面積×4)
平均形状係数を求めるための具体的な手法として、トナー画像を光学顕微鏡から画像解析装置(LUZEX III、(株)ニレコ製)に取り込み、円相当径を測定して、最大長および面積から、個々の粒子について上記式のML2/Aの値を求める。本発明においては、これを採用する。
(静電荷像現像剤)
本発明の静電荷像現像剤(以下、「静電荷像現像用現像剤」、「現像剤」とも言う。)は、前記本発明の静電荷像現像用トナーを含むことを特徴とする。
本発明の静電荷像現像剤は、前記静電荷像現像用トナーを含有することにより、良好な帯電性と熱保管性とを両立させることができる。
本発明の静電荷像現像剤(以下、「静電荷像現像用現像剤」、「現像剤」とも言う。)は、前記本発明の静電荷像現像用トナーを含むことを特徴とする。
本発明の静電荷像現像剤は、前記静電荷像現像用トナーを含有することにより、良好な帯電性と熱保管性とを両立させることができる。
本発明の現像剤は、前記トナーを含有することを特徴とするが、前記静電荷像現像用トナーをそのまま一成分を含む一成分現像剤としても、あるいは他の一成分を加えた二成分現像剤としても用いることができる。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ことが好ましい。
一方、本発明におけるキャリアは、特に規定されず用いることができ、キャリアの芯材としては、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、ガラスビーズ等が挙げられる。中でも、磁気ブラシ法を用いて体積固有抵抗を調整するためには磁性材料であることが好ましい。
芯材の平均粒子径は、一般的には10〜500μmであり、好ましくは30〜100μmである。
芯材の平均粒子径は、一般的には10〜500μmであり、好ましくは30〜100μmである。
芯材上に、マトリックス樹脂中に導電材料が分散含有された樹脂被覆層を有する樹脂コートキャリアを用いてもよい。
マトリックス樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、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、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルエーテル、ポリビニルケトン、塩化ビニルー酢酸ビニル共重合体、スチレンーアクリル酸共重合体、オルガノシロキサン結合からな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、ポリウレタン、ポリカーボネート、フェノール樹脂、アミノ樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ユリア樹脂、アミド樹脂、エポキシ樹脂等を例示することができるが、これらに限定されるものではない。
マトリックス樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、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、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルエーテル、ポリビニルケトン、塩化ビニルー酢酸ビニル共重合体、スチレンーアクリル酸共重合体、オルガノシロキサン結合からな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、ポリウレタン、ポリカーボネート、フェノール樹脂、アミノ樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ユリア樹脂、アミド樹脂、エポキシ樹脂等を例示することができるが、これらに限定されるものではない。
また、導電材料としては、金、銀、銅といった金属、また酸化チタン、酸化亜鉛、硫酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、チタン酸カリウム、酸化スズ、カーボンブラック等を例示することができるが、これらに限定されるものではない。
導電材料の含有量は、マトリックス樹脂100重量部に対し1〜50重量部であることが好ましく、3〜20重量部であることがより好ましい。
導電材料の含有量は、マトリックス樹脂100重量部に対し1〜50重量部であることが好ましく、3〜20重量部であることがより好ましい。
キャリアの芯材の表面に樹脂被覆層を形成する方法としては、キャリア芯材を、マトリックス樹脂、導電材料及び溶剤を含む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キャリア芯材の表面に噴霧するスプレー法、キャリア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芯材と被覆層形成溶液を混合し、溶剤を除去するニーダーコーター法が挙げられる。
樹脂被覆層形成用溶液中に使用する溶剤は、該マトリックス樹脂を溶解するものであれば特に限定されるものではなく、例えば、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類が使用できる。
また、樹脂被覆層の平均膜厚は、通常0.1〜10μmであるが、本発明においては経時にわたり安定したキャリアの体積固有抵抗を発現させるため0.5〜3μmの範囲であることが好ましい。
樹脂被覆層形成用溶液中に使用する溶剤は、該マトリックス樹脂を溶解するものであれば特に限定されるものではなく、例えば、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類が使用できる。
また、樹脂被覆層の平均膜厚は、通常0.1〜10μmであるが、本発明においては経時にわたり安定したキャリアの体積固有抵抗を発現させるため0.5〜3μmの範囲であることが好ましい。
上記のように形成されるキャリアの体積固有抵抗は、高画質を達成するために、通常の現像コントラスト電位の上下限に相当する103〜104V/cmの範囲において、106〜1014Ωcmであることが好ましい。キャリアの体積固有抵抗が106Ωcm未満であると細線の再現性が悪く、また電荷の注入による背景部へのトナーかぶりが発生しやすくなる。また、キャリアの体積固有抵抗が1014Ωcmより大きいと黒ベタ、ハーフトーンの再現が悪くなる。また感光体へ移行するキャリアの量が増え、感光体を傷つけやすい。
また静電ブラシはカーボンブラック、金属酸化物等の導電フィラーを含有させた樹脂あるいは表面に被覆した繊維状の物質が使用できるが、それに限定されるものではない。
また静電ブラシはカーボンブラック、金属酸化物等の導電フィラーを含有させた樹脂あるいは表面に被覆した繊維状の物質が使用できるが、それに限定されるものではない。
前記二成分現像剤における本発明の前記トナーと上記キャリアとの混合比(質量比)としては、特に限定されないが、粉体特性や帯電特性の長期安定維持の観点から、トナー:キャリア=1:100〜30:100の範囲であることが好ましく、3:100〜20:100の範囲がより好ましい。
(画像形成方法)
本発明の画像形成方法は、潜像担持体を帯電させる帯電工程、帯電された潜像担持体表面に露光して静電潜像を形成する潜像形成工程、前記静電潜像を現像剤を用いて現像してトナー画像を形成する現像工程、形成された前記トナー画像を記録媒体に転写する転写工程、及び転写されたトナー画像を記録媒体表面に定着する定着工程を含み、前記静電荷像現像用現像剤が、上記本発明の静電荷像現像用トナーを含有することを特徴する。
本発明の画像形成方法は、潜像担持体を帯電させる帯電工程、帯電された潜像担持体表面に露光して静電潜像を形成する潜像形成工程、前記静電潜像を現像剤を用いて現像してトナー画像を形成する現像工程、形成された前記トナー画像を記録媒体に転写する転写工程、及び転写されたトナー画像を記録媒体表面に定着する定着工程を含み、前記静電荷像現像用現像剤が、上記本発明の静電荷像現像用トナーを含有することを特徴する。
帯電工程とは、静電潜像担持体の表面を、帯電手段により一様に帯電する工程である。帯電手段としては、コロトロン、スコロトロンなどの非接触方式の帯電器、及び、静電潜像担持体表面に接触させた導電性部材に電圧を印加することにより、静電潜像担持体表面を帯電する接触方式の帯電器が挙げられ、いかなる方式の帯電器でもよい。しかし、オゾンの発生量が少なく、環境に優しく、かつ耐刷性に優れるという効果を発揮するという観点から、接触帯電方式の帯電器を用いることが好ましい。前記接触帯電方式の帯電器においては、導電性部材の形状はブラシ状、ブレード状、ピン電極状、ロール状等の何れでもよいが、ロール状部材が好ましい。本発明の画像形成方法は、帯電工程においてなんら特別の制限を受けるものではない。
静電潜像形成工程とは、レーザー光学系やLEDアレイなど露光手段で、表面が一様に帯電された静電潜像担持体に露光し、静電潜像を形成する工程である。本発明の画像形成方法は、露光方式においてなんら特別の制限を受けるものではない。
現像工程とは、静電潜像担持体表面に、トナーを含む現像剤層を表面に形成させた現像剤担持体を接触若しくは近接させて、前記静電潜像担持体表面の静電潜像にトナーの粒子を付着させ、静電潜像担持体表面にトナー画像を形成する工程である。現像方式は、既知の方式を用いて行うことができるが、2成分現像剤による現像方式としては、カスケード方式、磁気ブラシ方式などがある。
磁気ブラシ法の場合には、現像剤担持体として磁気スリーブが用いられる。磁気スリーブは、材質、磁力等公知のものを用いることができ、通常用いられるスリーブは、スリーブ表面の凹凸は、十点平均粗さRzが10μm以下が主流であり、中心線平均粗さRaが1〜5μmの範囲の微細な凹凸とすることにより、現像剤の搬送安定性を確保し、キャリアの飛散を抑制し、ディフェクトのない良好な画像を形成することができる。小径のキャリア、形状係数SF1の小さいキャリア(前記形状係数SF1が125より小さいもの)、小径のトナー、形状係数SF1の小さいトナー(形状係数SF1が140より小さいもの)のうちのいずれかを用いるとき、あるいは、それぞれを組み合わせて使用するときには、現像剤の搬送が不安定となりやすいので、これらの現像剤を使用するときには、Rzが15〜25μmの範囲とすることが、現像剤の特性を最大限に引き出すのに有効である。本発明の画像形成方法は、現像方式に関し、特に制限を受けるものではない。
転写工程とは、静電潜像担持体表面に形成されたトナー画像を、記録媒体に転写して転写画像を形成する工程である。フルカラー画像形成の場合は、中間転写体(記録媒体)としての中間転写ドラム又はベルトに各色トナーを1次転写したのち、紙等の記録媒体に2次転写するのが好ましい。また、用紙汎用性、高画質の観点から、各色のカラートナー画像を中間転写体上に一旦転写した後、該各色のカラートナー画像を一度に記録媒体に転写することが好ましい。
感光体からのトナー画像を紙あるいは中間転写体に転写する転写装置としては、コロトロンやスコロトロンなどが利用できる。コロトロンは用紙を均一に帯電する手段としては有効であるが、記録媒体である用紙に所定の電荷を与えるために、数kVという高圧を印加しなければならず、高圧電源を必要とする。また、コロナ放電によってオゾンが発生するため、ゴム部品や感光体の劣化を引き起こすので、弾性材料からなる導電性の転写ロールを静電潜像担持体に圧接して、用紙にトナー画像を転写する接触転写方式を用いることが好ましい。本発明の画像形成方法においては、転写装置に関し、特に制限を受けるものではない。
前記中間転写ベルトあるいは中間転写ドラムは公知のものを使用することができる。
転写同時定着を考慮した場合の中間転写ベルトはベース層と表面層の複層構造のものを用いることができる。
ベース層は抵抗を低く制御するためにカーボンブラック、金属酸化物等の導電性フィラーを含有させた樹脂フィルムを用いることができる。表面層はトナーの離型性をあげるために表面エネルギーの低い材料を用いて作成されたフィルムを用いるのが好ましい。いずれの材料も耐熱フィルムであることが重要であり、PFA(テトラフルオロエチレン/パーフルオロアルキルビニルエーテルの共重合体)、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、ポリイミド、シリコーン系等のフィルムを使用することができる。但し、これらに限定されるものではない。
転写同時定着を考慮した場合の中間転写ベルトはベース層と表面層の複層構造のものを用いることができる。
ベース層は抵抗を低く制御するためにカーボンブラック、金属酸化物等の導電性フィラーを含有させた樹脂フィルムを用いることができる。表面層はトナーの離型性をあげるために表面エネルギーの低い材料を用いて作成されたフィルムを用いるのが好ましい。いずれの材料も耐熱フィルムであることが重要であり、PFA(テトラフルオロエチレン/パーフルオロアルキルビニルエーテルの共重合体)、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、ポリイミド、シリコーン系等のフィルムを使用することができる。但し、これらに限定されるものではない。
本発明の画像形成方法は、上記転写工程を経た後の静電潜像担持体表面に、転写残として残った残留トナーや紙粉を除去する工程として、クリーニング工程を設けることができる。
クリーニング手段としては、これまで、ブレードクリーニング方式の性能安定性が高いことから一般的に使用されている。本発明の画像形成方法においては、クリーニング手段に関し、特に制限を受けるものではない。
クリーニング手段としては、これまで、ブレードクリーニング方式の性能安定性が高いことから一般的に使用されている。本発明の画像形成方法においては、クリーニング手段に関し、特に制限を受けるものではない。
定着工程とは、記録媒体表面に転写されたトナー画像を定着装置にて定着する工程である。定着装置としては、ヒートロールを用いる加熱定着装置が好ましく用いられる。加熱定着装置としては、例えば、円筒状芯金の内部に加熱用のヒータランプを備え、その外周面に耐熱性樹脂被膜層あるいは耐熱性ゴム被膜層により、いわゆる離型層を形成した定着ロールと、この定着ロールに対し圧接して配置され、円筒状芯金の外周面あるいはベルト状基材表面に耐熱弾性体層を形成した加圧ロールあるいは加圧ベルトと、で構成される。未定着トナー画像の定着プロセスは、定着ロールと加圧ロールあるいは加圧ベルトとの間に未定着トナー画像が形成された記録媒体を挿通させて、トナー中の結着樹脂、添加剤等の熱溶融による定着を行う。
ここで、定着ロールとしては、例えば、表面にフッ素樹脂成分、シリコン系樹脂に代表される低表面エネルギー材料をもち、かつベルト形状をていする定着ベルト、同様に表面にフッ素樹脂成分、シリコン系樹脂に代表される低表面エネルギー材料をもち、かつ円筒状のロール形状をもつものがあげられる。更に定着ロールとして金属ロールを使用することもできる。金属ロールを使用することにより耐摩耗性が一般的な定着ロールのようにトナー像と接触する部材表面にフッ素系樹脂やシリコン系樹脂に代表される低表面エネルギー材料を被覆したものに比較して格段に向上する。
また、一般的な定着ロールは剥離爪に代表されるような定着ロール接触型の離型補助機構に対して強度を保つためにフィラーを導入し離型層を硬化する必要がある。さらに定着ロール抵抗に起因した静電的なオフセットを抑制するために離型層中に導電性材料を分散させたりしなければならない。
これに対して金属ロールはロール自体に硬度及び導電性であるため、わざわざ強度補強や導電性付与の必要が無い。このことは製造工程に関しても一般的な定着ロールのように何層にわたり塗布、乾燥、研磨等の煩雑な繰り返し工程の必要が無いことを表している。環境負荷の観点からも前述したように工程簡略化により製造エネルギーを減らすことにより環境負荷を低減できること及び廃棄に関してもフッ素系樹脂やシリコン系樹脂に代表される低表面エネルギー材料を使用しないため燃焼廃棄によるフッ化物等は発生しない。また定着ロールと離型層を分離する必要がなく廃棄工程も簡略化できる。またリサイクル・リユースの観点でも金属であるので材料リサイクルは可能である。また、多少の表面洗浄・研磨を付与すれば再度定着ロールとしてリユースできる。
なお、本発明の画像形成方法においては、定着方式については特に制限を受けるものではない。
次に、本発明の画像形成方法に利用できる画像形成装置の一例を図面を用いて説明するが、上記に限定されるものではない。
図1は、本発明の画像形成方法に利用できる画像形成装置の一例を示す構成図である。
図1の画像形成装置20は、静電潜像担持体1と、静電潜像担持体1を帯電させる帯電手段である接触型帯電装置2と、接触型帯電装置2に電圧を印加するための電源9と、接触型帯電装置2により帯電された静電潜像担持体1を露光して潜像を形成する潜像形成手段である露光装置6と、露光装置6により形成された潜像を現像剤により現像してトナー像を形成する現像手段である現像装置3と、現像装置3により形成されたトナー像を被転写体Aに転写する転写手段である転写装置4と、転写後の静電潜像担持体1表面の残留トナーを除去するクリーニング手段であるクリーニング装置5と、静電潜像担持体1表面の残存電位を除去する除電装置7と、被転写体Aに転写されたトナー像を熱および/または圧力等により定着する定着装置8と、を備える。また、前記現像剤は本発明の静電荷像現像用トナーを含む。また、該各工程についての詳細は、前述の通りである。
図1は、本発明の画像形成方法に利用できる画像形成装置の一例を示す構成図である。
図1の画像形成装置20は、静電潜像担持体1と、静電潜像担持体1を帯電させる帯電手段である接触型帯電装置2と、接触型帯電装置2に電圧を印加するための電源9と、接触型帯電装置2により帯電された静電潜像担持体1を露光して潜像を形成する潜像形成手段である露光装置6と、露光装置6により形成された潜像を現像剤により現像してトナー像を形成する現像手段である現像装置3と、現像装置3により形成されたトナー像を被転写体Aに転写する転写手段である転写装置4と、転写後の静電潜像担持体1表面の残留トナーを除去するクリーニング手段であるクリーニング装置5と、静電潜像担持体1表面の残存電位を除去する除電装置7と、被転写体Aに転写されたトナー像を熱および/または圧力等により定着する定着装置8と、を備える。また、前記現像剤は本発明の静電荷像現像用トナーを含む。また、該各工程についての詳細は、前述の通りである。
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、トナー組成物、キャリアの説明において、特に断りのない限り、「部」は全て「質量部」を意味する。
なお、トナー組成物、キャリア、及び静電潜像現像剤の製造において、各測定は以下の方法で行った。
なお、トナー組成物、キャリア、及び静電潜像現像剤の製造において、各測定は以下の方法で行った。
<外添剤の個数平均粒径>
各外添剤粒子をエタノールにより希釈し、それを透過型電子顕微鏡(TEM:JEM−1010型、日本電子データム株式会社製)用カーボングリッド上で乾燥しTEM観察(50000倍)を行い、その画像をプリントして1次粒子をサンプルとして任意に100サンプルを抽出し、その画像面積に相当する円形粒子の粒径(長径と短径の平均値:円と近似して求めた)を外添剤の個数平均粒径とした。
各外添剤粒子をエタノールにより希釈し、それを透過型電子顕微鏡(TEM:JEM−1010型、日本電子データム株式会社製)用カーボングリッド上で乾燥しTEM観察(50000倍)を行い、その画像をプリントして1次粒子をサンプルとして任意に100サンプルを抽出し、その画像面積に相当する円形粒子の粒径(長径と短径の平均値:円と近似して求めた)を外添剤の個数平均粒径とした。
<外添剤の金属元素組成(表面・芯材組成>
本発明では、表面・深さ方向の特定元素比率は、X線光電子分光法測定機(日本電子株式会社製、JPS−9000MX、測定強度:10.0kV/20mÅ、Source:MgKa)を用いて測定した。表面組成は、上記測定機および測定条件にて得られた各元素に由来するピークに関して定量分析を行い、総元素に対する特定金属元素の比率を算出した。特定金属元素として2種以上のピークが見られる場合には、加算したものを特定元素比率とした。アルゴンスパッタリングでの測定は、Ar gas:3×10-2 Pa、加速強度:400V/6〜7Åのスパッタリング条件で10分エッチング後、同様に表面元素組成を測定し算出した。芯材が樹脂粒子である場合、スパッタリング後の特定金属元素の比率が1%以下になった。
本発明では、表面・深さ方向の特定元素比率は、X線光電子分光法測定機(日本電子株式会社製、JPS−9000MX、測定強度:10.0kV/20mÅ、Source:MgKa)を用いて測定した。表面組成は、上記測定機および測定条件にて得られた各元素に由来するピークに関して定量分析を行い、総元素に対する特定金属元素の比率を算出した。特定金属元素として2種以上のピークが見られる場合には、加算したものを特定元素比率とした。アルゴンスパッタリングでの測定は、Ar gas:3×10-2 Pa、加速強度:400V/6〜7Åのスパッタリング条件で10分エッチング後、同様に表面元素組成を測定し算出した。芯材が樹脂粒子である場合、スパッタリング後の特定金属元素の比率が1%以下になった。
<芯材(ポリマー)と金属元素を含有する処理剤との結合有無>
本発明では、金属元素を有する処理剤と芯材(ポリマー)との間に結合が形成されていることの確認は、樹脂粒子をソックスレー抽出器を用いてクロロホルムなどの有機溶媒で一定時間抽出した後に、遠心分離器で固液分離したものを、上記と同様にXPSを行った。
溶剤抽出後の表面金属元素の比率が1%から90%である場合に、金属元素を有する処理剤と芯材(ポリマー)との間に結合が形成されていると判断した。
本発明では、クロロホルム500ml、サンプル0.5g、24時間の抽出条件で行った。
本発明では、金属元素を有する処理剤と芯材(ポリマー)との間に結合が形成されていることの確認は、樹脂粒子をソックスレー抽出器を用いてクロロホルムなどの有機溶媒で一定時間抽出した後に、遠心分離器で固液分離したものを、上記と同様にXPSを行った。
溶剤抽出後の表面金属元素の比率が1%から90%である場合に、金属元素を有する処理剤と芯材(ポリマー)との間に結合が形成されていると判断した。
本発明では、クロロホルム500ml、サンプル0.5g、24時間の抽出条件で行った。
<トナー形状ML2/A>
本発明において、トナーの平均形状係数SF1(ML2/A)とは、下記式で計算された値を意味し、真球の場合ML2/A=100となる。
ML2/A=(最大長)2×π×100/(面積×4)
平均形状係数SF1を求めるための具体的な手法として、粒子が分散している状態でスライドガラス上に保持したトナー画像を光学顕微鏡から画像解析装置(LUZEX III、(株)ニレコ製)に取り込み、円相当径を測定して、最大長MLおよび投影面積Aから、個々の粒子について上記式のML2/Aの値を求める。
本発明において、トナーの平均形状係数SF1(ML2/A)とは、下記式で計算された値を意味し、真球の場合ML2/A=100となる。
ML2/A=(最大長)2×π×100/(面積×4)
平均形状係数SF1を求めるための具体的な手法として、粒子が分散している状態でスライドガラス上に保持したトナー画像を光学顕微鏡から画像解析装置(LUZEX III、(株)ニレコ製)に取り込み、円相当径を測定して、最大長MLおよび投影面積Aから、個々の粒子について上記式のML2/Aの値を求める。
[金属元素を有する樹脂粒子の作製]
<金属元素を有する樹脂粒子A>
内容積2000mLの4つ口フラスコに冷却管、攪拌羽根、窒素導入管を取り付け、イオン交換水90部、スチレン10部、n−デシルメルカプタン1部を仕込み、窒素置換後200rpmで撹拌しながら内部温度を50℃まで昇温した。そこに別容器で0.1部の過硫酸カリウムを少量の水に溶かしておいたものを連続滴下した。滴下終了後、12時間攪拌した後、温度を室温まで下げ、重合体エマルションを得た。この重合体エマルジョンを遠心分離にかけ、得られた芯材ポリマー粒子との固液分離を行った。
次に、エタノール、エタノールと水の混合媒体、水の順序で、それぞれ2回ずつ洗浄と遠心分離を行ったものに、イオン交換水20部を入れ、25℃に保った状態で系のpHをアンモニア水によって7に調整し、メチルトリメトキシシラン30部、フェニルトリメトキシシラン15部を添加し、約1時間にわたって撹拌した。その後、反応容器を80℃に昇温し3時間反応させ、ポリマー粒子表面近傍にポリシロキサンを分布させたポリシロキサン複合水性エマルジョン(A)を得た。
次いで、凍結乾燥機を用いて、上記で得られたエマルジョンを一昼夜かけて乾燥し、白色粉末状のポリシロキサン複合樹脂粒子(A)は、個数平均粒子径70nmであった。XPSから、表面のSi元素比率は50%、エッチング後のSi元素比率は0.1%、クロロホルム抽出後のSi元素比率は30%だった。
<金属元素を有する樹脂粒子A>
内容積2000mLの4つ口フラスコに冷却管、攪拌羽根、窒素導入管を取り付け、イオン交換水90部、スチレン10部、n−デシルメルカプタン1部を仕込み、窒素置換後200rpmで撹拌しながら内部温度を50℃まで昇温した。そこに別容器で0.1部の過硫酸カリウムを少量の水に溶かしておいたものを連続滴下した。滴下終了後、12時間攪拌した後、温度を室温まで下げ、重合体エマルションを得た。この重合体エマルジョンを遠心分離にかけ、得られた芯材ポリマー粒子との固液分離を行った。
次に、エタノール、エタノールと水の混合媒体、水の順序で、それぞれ2回ずつ洗浄と遠心分離を行ったものに、イオン交換水20部を入れ、25℃に保った状態で系のpHをアンモニア水によって7に調整し、メチルトリメトキシシラン30部、フェニルトリメトキシシラン15部を添加し、約1時間にわたって撹拌した。その後、反応容器を80℃に昇温し3時間反応させ、ポリマー粒子表面近傍にポリシロキサンを分布させたポリシロキサン複合水性エマルジョン(A)を得た。
次いで、凍結乾燥機を用いて、上記で得られたエマルジョンを一昼夜かけて乾燥し、白色粉末状のポリシロキサン複合樹脂粒子(A)は、個数平均粒子径70nmであった。XPSから、表面のSi元素比率は50%、エッチング後のSi元素比率は0.1%、クロロホルム抽出後のSi元素比率は30%だった。
<金属元素を有する樹脂粒子B>
内容積2000mLの4つ口フラスコにコンデンサー、温度計、滴下ロートを取り付け、イオン交換水50部、ドデシルベンゼンスルホン酸ソーダ0.05部を仕込み、窒素置換後200rpmで撹拌しながら内部温度を82℃までに上げ溶解させた。別容器でイオン交換水20部、ドデシルベンゼンスルホン酸ソーダ3.5部、ペルオキソ2硫酸アンモニウム0.15部を添加し、その中にメチルメタクリレート25部、n−ブチルアクリレート11部、2−エチルヘキシルアクリレート11部、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート3部のモノマー混合溶液を加えて撹拌し乳化物を作り、それを2時間を要して連続滴下した。滴下終了後、82℃で1時間撹拌した。
次に、イオン交換水20部、ドデシルベンゼンスルホン酸ソーダ3.5部、ペルオキソ2硫酸アンモニウム0.15部を添加し、よく撹拌して泡立て、その中にメチルメタクリレート25部、イソブチルメタクリレート5部、2−エチルヘキシルアクリレート17部、2−ヒドロキシエチルアクリレート2部、アクリル酸1部、オクチルメルカプタン0.2部のモノマー混合溶液を加えて撹拌し乳化物を作り、それを2時間を要して反応容器中へ連続滴下した。滴下終了後、82℃で2時間撹拌した後、40℃まで冷却し、共重合体エマルションを得た。
次に、25℃に保った状態で系のpHをアンモニア水によって7に調整し、イソブチルトリメトキシチタネート45部を添加し、約1時間にわたって撹拌した。その後、反応容器を80℃に昇温し3時間反応させ、粒子表面近傍にチタネート化合物を分布させたポリチタネート複合水性エマルション(B)を得た。
次いで、凍結乾燥機を用いて、上記で得られたエマルジョンを一昼夜かけて乾燥し、白色粉末状のポリチタネート複合樹脂粒子(B)は、個数平均粒子径250nmであった。
XPSから、表面のTi元素比率は50%、エッチング後のTi元素比率は0.1%、クロロホルム抽出後のTi元素比率は20%だった。
内容積2000mLの4つ口フラスコにコンデンサー、温度計、滴下ロートを取り付け、イオン交換水50部、ドデシルベンゼンスルホン酸ソーダ0.05部を仕込み、窒素置換後200rpmで撹拌しながら内部温度を82℃までに上げ溶解させた。別容器でイオン交換水20部、ドデシルベンゼンスルホン酸ソーダ3.5部、ペルオキソ2硫酸アンモニウム0.15部を添加し、その中にメチルメタクリレート25部、n−ブチルアクリレート11部、2−エチルヘキシルアクリレート11部、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート3部のモノマー混合溶液を加えて撹拌し乳化物を作り、それを2時間を要して連続滴下した。滴下終了後、82℃で1時間撹拌した。
次に、イオン交換水20部、ドデシルベンゼンスルホン酸ソーダ3.5部、ペルオキソ2硫酸アンモニウム0.15部を添加し、よく撹拌して泡立て、その中にメチルメタクリレート25部、イソブチルメタクリレート5部、2−エチルヘキシルアクリレート17部、2−ヒドロキシエチルアクリレート2部、アクリル酸1部、オクチルメルカプタン0.2部のモノマー混合溶液を加えて撹拌し乳化物を作り、それを2時間を要して反応容器中へ連続滴下した。滴下終了後、82℃で2時間撹拌した後、40℃まで冷却し、共重合体エマルションを得た。
次に、25℃に保った状態で系のpHをアンモニア水によって7に調整し、イソブチルトリメトキシチタネート45部を添加し、約1時間にわたって撹拌した。その後、反応容器を80℃に昇温し3時間反応させ、粒子表面近傍にチタネート化合物を分布させたポリチタネート複合水性エマルション(B)を得た。
次いで、凍結乾燥機を用いて、上記で得られたエマルジョンを一昼夜かけて乾燥し、白色粉末状のポリチタネート複合樹脂粒子(B)は、個数平均粒子径250nmであった。
XPSから、表面のTi元素比率は50%、エッチング後のTi元素比率は0.1%、クロロホルム抽出後のTi元素比率は20%だった。
<金属元素を有する樹脂粒子C>
内容積2000mLの四つ口フラスコ中に、攪拌機、窒素導入管及び還流冷却器をつけ、イオン交換水100部、スチレン100部、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート50部及び反応性界面活性剤(商品名「HS−10」、第一工業製薬社製)0.1部を仕込み、窒素ガス気流下、一定の攪拌状態のもとで70℃に昇温し30分経過後に、重合開始剤として過硫酸アンモニウム0.7部を添加し、ラジカル重合反応による乳化重合を開始させた。その後、反応系の温度を70℃に維持し、約24時間で乳化重合を完了させ、エマルジョンを作製した。その後、引き続き反応容器の温度を25℃まで冷却し、pHを8.0に調整後、テトライソプロピルチタネートを60部を添加し、約30分間強く撹拌した。その後、反応容器を70℃に昇温し、3時間反応させて縮合反応を完結させ架橋ポリマー粒子を製造した。
次いで、凍結乾燥機を用いて、上記で得られたエマルジョンを一昼夜かけて乾燥し、白色粉末状のポリチタネート複合樹脂粒子(C)は、個数平均粒子径150nmであった。
XPSから、表面のTi元素比率は60%、エッチング後のTi元素比率は0.1%、クロロホルム抽出後のTi元素比率は25%だった。
内容積2000mLの四つ口フラスコ中に、攪拌機、窒素導入管及び還流冷却器をつけ、イオン交換水100部、スチレン100部、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート50部及び反応性界面活性剤(商品名「HS−10」、第一工業製薬社製)0.1部を仕込み、窒素ガス気流下、一定の攪拌状態のもとで70℃に昇温し30分経過後に、重合開始剤として過硫酸アンモニウム0.7部を添加し、ラジカル重合反応による乳化重合を開始させた。その後、反応系の温度を70℃に維持し、約24時間で乳化重合を完了させ、エマルジョンを作製した。その後、引き続き反応容器の温度を25℃まで冷却し、pHを8.0に調整後、テトライソプロピルチタネートを60部を添加し、約30分間強く撹拌した。その後、反応容器を70℃に昇温し、3時間反応させて縮合反応を完結させ架橋ポリマー粒子を製造した。
次いで、凍結乾燥機を用いて、上記で得られたエマルジョンを一昼夜かけて乾燥し、白色粉末状のポリチタネート複合樹脂粒子(C)は、個数平均粒子径150nmであった。
XPSから、表面のTi元素比率は60%、エッチング後のTi元素比率は0.1%、クロロホルム抽出後のTi元素比率は25%だった。
<金属元素を有する樹脂粒子D>
内容積2000mLの四つ口フラスコにコンデンサー、温度計、滴下ロートを取り付け、脱イオン水50部、ドデシルベンゼンスルホン酸ソーダ0.05部を仕込み、内部の空気を窒素で置換した後撹拌しつつ内部温度を82℃までに上げ溶解させた。別容器で脱イオン水20部、ドデシルベンゼンスルホン酸ソーダ3.5部、ペルオキソ2硫酸アンモニウム0.15部を添加し、よく撹拌して泡立て、その中にメチルメタクリレート25部、n−ブチルアクリレート11部、2−エチルヘキシルアクリレート11部、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート3部のモノマー混合溶液を加えて撹拌し乳化物を作り、それを2時間を要して連続滴下した。滴下終了後、82℃で1時間撹拌した。
次に、脱イオン水20部、ドデシルベンゼンスルホン酸ソーダ3.5部、ペルオキソ2硫酸アンモニウム0.15部を添加し、よく撹拌して泡立て、その中にメチルメタクリレート25部、イソブチルメタクリレート5部、2−エチルヘキシルアクリレート17部、2−ヒドロキシエチルアクリレート2部、アクリル酸1部、オクチルメルカプタン0.2部のモノマー混合溶液を加えて撹拌し乳化物を作り、それを2時間を要して反応容器中へ連続滴下した。滴下終了後、82℃で2時間撹拌した後、40℃まで冷却し、共重合体エマルションを得た。
次に、25℃に保った状態で系のpHをアンモニア水によって7に調整し、メチルトリメトキシシラン30部、フェニルトリメトキシシラン15部を添加し、約1時間にわたって撹拌した。その後、反応容器を80℃に昇温し3時間反応させ、粒子表面近傍にポリシロキサンを分布させたポリシロキサン複合水性エマルションを得た。
次いで、凍結乾燥機を用いて、上記で得られたエマルジョンを一昼夜かけて乾燥し、白色粉末状のポリシロキサン複合樹脂粒子(D)は、個数平均粒子径250nmであった。
XPSから、表面のSi元素比率は40%、エッチング後のSi元素比率は0.1%、クロロホルム抽出後のSi元素比率は25%だった。
内容積2000mLの四つ口フラスコにコンデンサー、温度計、滴下ロートを取り付け、脱イオン水50部、ドデシルベンゼンスルホン酸ソーダ0.05部を仕込み、内部の空気を窒素で置換した後撹拌しつつ内部温度を82℃までに上げ溶解させた。別容器で脱イオン水20部、ドデシルベンゼンスルホン酸ソーダ3.5部、ペルオキソ2硫酸アンモニウム0.15部を添加し、よく撹拌して泡立て、その中にメチルメタクリレート25部、n−ブチルアクリレート11部、2−エチルヘキシルアクリレート11部、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート3部のモノマー混合溶液を加えて撹拌し乳化物を作り、それを2時間を要して連続滴下した。滴下終了後、82℃で1時間撹拌した。
次に、脱イオン水20部、ドデシルベンゼンスルホン酸ソーダ3.5部、ペルオキソ2硫酸アンモニウム0.15部を添加し、よく撹拌して泡立て、その中にメチルメタクリレート25部、イソブチルメタクリレート5部、2−エチルヘキシルアクリレート17部、2−ヒドロキシエチルアクリレート2部、アクリル酸1部、オクチルメルカプタン0.2部のモノマー混合溶液を加えて撹拌し乳化物を作り、それを2時間を要して反応容器中へ連続滴下した。滴下終了後、82℃で2時間撹拌した後、40℃まで冷却し、共重合体エマルションを得た。
次に、25℃に保った状態で系のpHをアンモニア水によって7に調整し、メチルトリメトキシシラン30部、フェニルトリメトキシシラン15部を添加し、約1時間にわたって撹拌した。その後、反応容器を80℃に昇温し3時間反応させ、粒子表面近傍にポリシロキサンを分布させたポリシロキサン複合水性エマルションを得た。
次いで、凍結乾燥機を用いて、上記で得られたエマルジョンを一昼夜かけて乾燥し、白色粉末状のポリシロキサン複合樹脂粒子(D)は、個数平均粒子径250nmであった。
XPSから、表面のSi元素比率は40%、エッチング後のSi元素比率は0.1%、クロロホルム抽出後のSi元素比率は25%だった。
<金属元素を含有する樹脂粒子E>
ジビニルベンゼン(純度56%、残余の38%はエチルビニルベンゼン、残余の6%は不純物、以下このジビニルベンゼンを使用)45部、スチレン55部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム3部、ポリビニルアルコール0.5部、イオン交換水1000部、α,α′−アゾイソブチロニトリル0.7部を反応容器に仕込み、ホモミキサーにより15,000rpmで60分撹拌して均一とした。次に窒素ガスを吹き込みながら80℃に加熱し、1時間撹拌を続けて懸濁重合を行ない重合体粒子を得た。
次に反応容器の温度を25℃に保った状態でpHを8.0に調整し、メチルトリエトキシシランを30部を添加し、約30分間にわたって強く撹拌した。その後、反応容器を70℃に昇温し、3時間反応させて縮合反応を完結させ架橋ポリマー粒子を製造した。
次いで、凍結乾燥機を用いて、上記で得られたエマルジョンを一昼夜かけて乾燥し、白色粉末状のポリシロキサン複合樹脂粒子(E)は、個数平均粒子径0.35μmであった。
XPSから、表面のSi元素比率は40%、エッチング後のSi元素比率は0.1%、クロロホルム抽出後のSi元素比率は10%だった。
ジビニルベンゼン(純度56%、残余の38%はエチルビニルベンゼン、残余の6%は不純物、以下このジビニルベンゼンを使用)45部、スチレン55部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム3部、ポリビニルアルコール0.5部、イオン交換水1000部、α,α′−アゾイソブチロニトリル0.7部を反応容器に仕込み、ホモミキサーにより15,000rpmで60分撹拌して均一とした。次に窒素ガスを吹き込みながら80℃に加熱し、1時間撹拌を続けて懸濁重合を行ない重合体粒子を得た。
次に反応容器の温度を25℃に保った状態でpHを8.0に調整し、メチルトリエトキシシランを30部を添加し、約30分間にわたって強く撹拌した。その後、反応容器を70℃に昇温し、3時間反応させて縮合反応を完結させ架橋ポリマー粒子を製造した。
次いで、凍結乾燥機を用いて、上記で得られたエマルジョンを一昼夜かけて乾燥し、白色粉末状のポリシロキサン複合樹脂粒子(E)は、個数平均粒子径0.35μmであった。
XPSから、表面のSi元素比率は40%、エッチング後のSi元素比率は0.1%、クロロホルム抽出後のSi元素比率は10%だった。
[樹脂分散液の作製]
<樹脂分散液(1)の調整>
スチレン 370部
n−ブチルアクリレート 30部
アクリル酸 8部
ドデカンチオール 24部
四臭化炭素 4部
以上の成分を混合して溶解したものを、非イオン性界面活性剤(ノニポール400:三洋化成(株)製)6部及びアニオン性界面活性剤(ネオゲンSC:第一工業製薬(株)製)10部をイオン交換水550部に溶解したものにフラスコ中で乳化分散させ、10分間ゆっくり混合しながら、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部を投入した。
窒素置換を行った後、前記フラスコ内を攪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。
その結果155nmであり、Tg=59℃、重量平均分子量Mw=12000の樹脂粒子が分散された樹脂分散液(1)が得られた。
<樹脂分散液(1)の調整>
スチレン 370部
n−ブチルアクリレート 30部
アクリル酸 8部
ドデカンチオール 24部
四臭化炭素 4部
以上の成分を混合して溶解したものを、非イオン性界面活性剤(ノニポール400:三洋化成(株)製)6部及びアニオン性界面活性剤(ネオゲンSC:第一工業製薬(株)製)10部をイオン交換水550部に溶解したものにフラスコ中で乳化分散させ、10分間ゆっくり混合しながら、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部を投入した。
窒素置換を行った後、前記フラスコ内を攪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。
その結果155nmであり、Tg=59℃、重量平均分子量Mw=12000の樹脂粒子が分散された樹脂分散液(1)が得られた。
<樹脂分散液(2)の調整>
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
以上の成分を混合して溶解したものを、非イオン性界面活性剤(ノニポール400:三洋化成(株)製)6部及びアニオン性界面活性剤(ネオゲンSC:第一工業製薬(株)製)12部をイオン交換水550部に溶解したものにフラスコ中で乳化分散させ、10分間ゆっくり混合しながら、これに過硫酸アンモニウム3部を溶解したイオン交換水50部を投入した。
窒素置換を行った後、前記フラスコ内を攪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。
その結果105nmであり、Tg=53℃、重量平均分子量Mw=550000の樹脂粒子が分散された樹脂分散液(2)が得られた。
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
以上の成分を混合して溶解したものを、非イオン性界面活性剤(ノニポール400:三洋化成(株)製)6部及びアニオン性界面活性剤(ネオゲンSC:第一工業製薬(株)製)12部をイオン交換水550部に溶解したものにフラスコ中で乳化分散させ、10分間ゆっくり混合しながら、これに過硫酸アンモニウム3部を溶解したイオン交換水50部を投入した。
窒素置換を行った後、前記フラスコ内を攪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。
その結果105nmであり、Tg=53℃、重量平均分子量Mw=550000の樹脂粒子が分散された樹脂分散液(2)が得られた。
[着色剤分散液の作製]
<着色剤分散液(1)の調整>
カーボンブラック(モーガルL:キャボット製) 50部
ノニオン性界面活性剤(ノニポール400:三洋化成(株)製) 5部
イオン交換水 200部
以上の成分を混合して、溶解、ホモジナイザー(ウルトラタラックスT50:IKA社製)を用いて10分間分散し、平均粒子径が250nmである着色剤(カーボンブラック)粒子が分散された着色剤分散液(1)を調整した。
<着色剤分散液(1)の調整>
カーボンブラック(モーガルL:キャボット製) 50部
ノニオン性界面活性剤(ノニポール400:三洋化成(株)製) 5部
イオン交換水 200部
以上の成分を混合して、溶解、ホモジナイザー(ウルトラタラックスT50:IKA社製)を用いて10分間分散し、平均粒子径が250nmである着色剤(カーボンブラック)粒子が分散された着色剤分散液(1)を調整した。
<着色分散液(2)の調整>
Cyan顔料B15:3 70部
ノニオン性界面活性剤(ノニポール400:三洋化成(株)製) 5部
イオン交換水 200部
以上の成分を混合して、溶解、ホモジナイザー(ウルトラタラックスT50:IKA社製)を用いて10分間分散し、平均粒子径が250nmである着色剤(Cyan顔料)粒子が分散された着色剤分散液(2)を調整した。
Cyan顔料B15:3 70部
ノニオン性界面活性剤(ノニポール400:三洋化成(株)製) 5部
イオン交換水 200部
以上の成分を混合して、溶解、ホモジナイザー(ウルトラタラックスT50:IKA社製)を用いて10分間分散し、平均粒子径が250nmである着色剤(Cyan顔料)粒子が分散された着色剤分散液(2)を調整した。
<着色剤分散液(3)の調整>
Magenta顔料R122 70部
ノニオン性界面活性剤(ノニポール400:三洋化成(株)製) 5部
イオン交換水 200部
以上の成分を混合して、溶解、ホモジナイザー(ウルトラタラックスT50:IKA社製)を用いて10分間分散し、平均粒子径が250nmである着色剤(Magenta顔料)粒子が分散された着色剤分散液(3)を調整した。
Magenta顔料R122 70部
ノニオン性界面活性剤(ノニポール400:三洋化成(株)製) 5部
イオン交換水 200部
以上の成分を混合して、溶解、ホモジナイザー(ウルトラタラックスT50:IKA社製)を用いて10分間分散し、平均粒子径が250nmである着色剤(Magenta顔料)粒子が分散された着色剤分散液(3)を調整した。
<着色剤分散液(4)の調整>
Yellow顔料Y180 100部
ノニオン性界面活性剤(ノニポール400:三洋化成(株)製) 5部
イオン交換水 200部
以上の成分を混合して、溶解、ホモジナイザー(ウルトラタラックスT50:IKA社製)を用いて10分間分散し、平均粒子径が250nmである着色剤(Yellow顔料)粒子が分散された着色剤分散液(4)を調整した。
Yellow顔料Y180 100部
ノニオン性界面活性剤(ノニポール400:三洋化成(株)製) 5部
イオン交換水 200部
以上の成分を混合して、溶解、ホモジナイザー(ウルトラタラックスT50:IKA社製)を用いて10分間分散し、平均粒子径が250nmである着色剤(Yellow顔料)粒子が分散された着色剤分散液(4)を調整した。
<離型剤分散液>
パラフィンワックス(HNP0190:日本精蝋(株)製、融点85℃) 50部
カチオン性界面活性剤(サニゾールB50:花王(株)製) 5部
以上の成分を、丸型ステンレス鋼製フラスコ中でホモジナイザー(ウルトラタラックスT50:IKA社製)を用いて10分間分散した後、圧力吐出型ホモジナイザーで分散処理し、平均粒径が550nmである離型剤粒子が分散された離型剤分散液を調整した。
パラフィンワックス(HNP0190:日本精蝋(株)製、融点85℃) 50部
カチオン性界面活性剤(サニゾールB50:花王(株)製) 5部
以上の成分を、丸型ステンレス鋼製フラスコ中でホモジナイザー(ウルトラタラックスT50:IKA社製)を用いて10分間分散した後、圧力吐出型ホモジナイザーで分散処理し、平均粒径が550nmである離型剤粒子が分散された離型剤分散液を調整した。
<凝集粒子の調製>
樹脂分散液(1) 120部
樹脂分散液(2) 80部
着色剤分散液 200部
離型分散液 40部
カチオン性界面活性剤(サニゾールB50:花王(株)製) 1.5部
以上の成分を、丸型ステンレス鋼鉄フラスコ中でホモジナイザー(ウルトラタラックスT50:IKA社製)を用いて混合し、分散した後、加熱用オイルバス中でフラスコ内を攪拌しながら50℃まで加熱した。45℃で20分間保持した後、光学顕微鏡で確認したところ、平均粒径が約5.0μmである凝集粒子が形成されていることが確認された。
更に上記分散液に、樹脂含有微粒子分散液として樹脂分散液(1)を緩やかに60部追加した。そして加熱用オイルバスの温度を50℃まで上げて30分間保持した。光学顕微鏡にて観察したところ、平均粒径が約5.6μmである付着粒子が形成されていることが確認された。
樹脂分散液(1) 120部
樹脂分散液(2) 80部
着色剤分散液 200部
離型分散液 40部
カチオン性界面活性剤(サニゾールB50:花王(株)製) 1.5部
以上の成分を、丸型ステンレス鋼鉄フラスコ中でホモジナイザー(ウルトラタラックスT50:IKA社製)を用いて混合し、分散した後、加熱用オイルバス中でフラスコ内を攪拌しながら50℃まで加熱した。45℃で20分間保持した後、光学顕微鏡で確認したところ、平均粒径が約5.0μmである凝集粒子が形成されていることが確認された。
更に上記分散液に、樹脂含有微粒子分散液として樹脂分散液(1)を緩やかに60部追加した。そして加熱用オイルバスの温度を50℃まで上げて30分間保持した。光学顕微鏡にて観察したところ、平均粒径が約5.6μmである付着粒子が形成されていることが確認された。
<静電荷像現像用着色粒子の作成>
上記凝集粒子分散液にアニオン性界面活性剤(ネオゲンSC:第一工業製薬(株)製)3部を追加した後、前記ステンレス鋼鉄フラスコ中を密閉し、磁力シールを用いて攪拌しながら105℃まで加熱し、4時間保持した。
そして、冷却後、反応生成物をろ過し、イオン交換水で充分に洗浄した後、乾燥させることにより、静電荷像現像用着色粒子を得た。
上記凝集粒子分散液にアニオン性界面活性剤(ネオゲンSC:第一工業製薬(株)製)3部を追加した後、前記ステンレス鋼鉄フラスコ中を密閉し、磁力シールを用いて攪拌しながら105℃まで加熱し、4時間保持した。
そして、冷却後、反応生成物をろ過し、イオン交換水で充分に洗浄した後、乾燥させることにより、静電荷像現像用着色粒子を得た。
<着色粒子Kuroの生成>
着色剤分散液(1)を用いて、上記手法にてML2/A=130、粒径D50=5.8μmのKuroトナーを得た。
着色剤分散液(1)を用いて、上記手法にてML2/A=130、粒径D50=5.8μmのKuroトナーを得た。
<着色粒子Cyanの生成>
着色剤分散液(2)を用いて、上記手法にて105℃で5時間保持する他は同様にして、ML2/A=128.5、粒径D50=5.8μmのCyanトナーを得た。
着色剤分散液(2)を用いて、上記手法にて105℃で5時間保持する他は同様にして、ML2/A=128.5、粒径D50=5.8μmのCyanトナーを得た。
<着色粒子Magentaの生成>
着色剤分散液(3)を用いて上記手法にて凝集粒子作製において50℃ではなく46℃で30分保持する他は同様にしてML2/A=132.5、粒径D50=4.1μmのMagentaトナーを得た。
着色剤分散液(3)を用いて上記手法にて凝集粒子作製において50℃ではなく46℃で30分保持する他は同様にしてML2/A=132.5、粒径D50=4.1μmのMagentaトナーを得た。
<着色粒子Yellowの生成>
着色剤分散液(4)を用いて上記手法にて凝集粒子を作製する際に51℃で30分保持し、105℃で5時間保持する他は同様にしてML2/A=127、粒径D50=7.5μmのYellowトナーを得た。
着色剤分散液(4)を用いて上記手法にて凝集粒子を作製する際に51℃で30分保持し、105℃で5時間保持する他は同様にしてML2/A=127、粒径D50=7.5μmのYellowトナーを得た。
<キャリアの生成>
フェライト粒子(平均粒径:50μm) 100部
トルエン 14部
スチレン−メタクリレート共重合体(成分比:90/10) 2部
カーボンブラック(R330:キャボット社製) 0.2部
まず、フェライト粒子を除く上記成分を10分間スターラーで撹拌させて、分散した被覆液を調整し、次に、この被覆液とフェライト粒子を真空脱気型ニーダーに入れて、60℃において30分撹拌した後、さらに加温しながら減圧して脱気し、乾燥させることによりキャリアを得た。
このキャリアは、1000V/cmの印加電界時の体積固有抵抗値が1011Ωcmであった。
フェライト粒子(平均粒径:50μm) 100部
トルエン 14部
スチレン−メタクリレート共重合体(成分比:90/10) 2部
カーボンブラック(R330:キャボット社製) 0.2部
まず、フェライト粒子を除く上記成分を10分間スターラーで撹拌させて、分散した被覆液を調整し、次に、この被覆液とフェライト粒子を真空脱気型ニーダーに入れて、60℃において30分撹拌した後、さらに加温しながら減圧して脱気し、乾燥させることによりキャリアを得た。
このキャリアは、1000V/cmの印加電界時の体積固有抵抗値が1011Ωcmであった。
[実施例1]
上記着色粒子のKuro、Cyan(C)、Magenta(M)、Yellow(Y)トナーのそれぞれ100部に平均粒子径7nmの疎水性酸化ケイ素(RX300、日本アエロジル社製)1部、金属元素を有する樹脂粒子A0.5部をヘンシェルミキサーを用い周速32m/s*10分間ブレンドをおこなった後、45μm網目のシーブを用いて粗大粒子を除去し、トナーを得た。Kuro、C、M、及びYトナー粒子のそれぞれから得られた各静電荷像現像用トナーの体積平均粒径は、5.8μm、5.8μm、4.1μm、7.5μmであり、平均形状係数SF1(ML2/A)は130、128.5、132.5及び127であった。
キャリア100部と上記トナー5部をV−ブレンダーを用い40rpmで20分間攪拌し、177μmの網目を有するシーブで篩うことにより現像剤を得た。
上記着色粒子のKuro、Cyan(C)、Magenta(M)、Yellow(Y)トナーのそれぞれ100部に平均粒子径7nmの疎水性酸化ケイ素(RX300、日本アエロジル社製)1部、金属元素を有する樹脂粒子A0.5部をヘンシェルミキサーを用い周速32m/s*10分間ブレンドをおこなった後、45μm網目のシーブを用いて粗大粒子を除去し、トナーを得た。Kuro、C、M、及びYトナー粒子のそれぞれから得られた各静電荷像現像用トナーの体積平均粒径は、5.8μm、5.8μm、4.1μm、7.5μmであり、平均形状係数SF1(ML2/A)は130、128.5、132.5及び127であった。
キャリア100部と上記トナー5部をV−ブレンダーを用い40rpmで20分間攪拌し、177μmの網目を有するシーブで篩うことにより現像剤を得た。
[実施例2]
上記着色粒子Kuro100部に平均粒子径21nmの疎水性酸化チタン(T805、日本アエロジル社製)1部、平均粒子径40nmの疎水性酸化ケイ素(RY50、日本アエロジル社製)1.5部、金属元素を含有する樹脂粒子B 0.6部をヘンシェルミキサーを用い周速32m/s*10分間ブレンドをおこなった後、45μm網目のシーブを用いて粗大粒子を除去し、トナーを得た。Kuroトナー粒子から得られた静電荷像現像用トナーの体積平均粒径は、5.8μmであり、平均形状係数SF1(ML2/A)は130であった。
上記キャリア100部と上記トナー5部をV−ブレンダーを用い40rpmで20分間攪拌し、177μmの網目を有するシーブで篩うことにより現像剤を得た。
上記着色粒子Kuro100部に平均粒子径21nmの疎水性酸化チタン(T805、日本アエロジル社製)1部、平均粒子径40nmの疎水性酸化ケイ素(RY50、日本アエロジル社製)1.5部、金属元素を含有する樹脂粒子B 0.6部をヘンシェルミキサーを用い周速32m/s*10分間ブレンドをおこなった後、45μm網目のシーブを用いて粗大粒子を除去し、トナーを得た。Kuroトナー粒子から得られた静電荷像現像用トナーの体積平均粒径は、5.8μmであり、平均形状係数SF1(ML2/A)は130であった。
上記キャリア100部と上記トナー5部をV−ブレンダーを用い40rpmで20分間攪拌し、177μmの網目を有するシーブで篩うことにより現像剤を得た。
[実施例3]
上記着色粒子Kuro100部に金属元素を含有する樹脂粒子C0.7部をヘンシェルミキサーを用い周速32m/s*10分間ブレンドをおこなった後、平均粒子径7nmの疎水性酸化ケイ素(RX300、日本アエロジル社製)1部、平均粒子径40nmの疎水性酸化ケイ素(RX50、日本アエロジル社製)1.5部加え、周速20m/s*5分間ブレンドを行い、45μm網目のシーブを用いて粗大粒子を除去し、トナーを得た。Kuroトナー粒子から得られた静電荷像現像用トナーの体積平均粒径は、5.8μmであり、平均形状係数SF1(ML2/A)は130であった。
キャリア100部と上記トナー5部をV−ブレンダーを用い40rpmで20分間攪拌し、177μmの網目を有するシーブで篩うことにより現像剤を得た。
上記着色粒子Kuro100部に金属元素を含有する樹脂粒子C0.7部をヘンシェルミキサーを用い周速32m/s*10分間ブレンドをおこなった後、平均粒子径7nmの疎水性酸化ケイ素(RX300、日本アエロジル社製)1部、平均粒子径40nmの疎水性酸化ケイ素(RX50、日本アエロジル社製)1.5部加え、周速20m/s*5分間ブレンドを行い、45μm網目のシーブを用いて粗大粒子を除去し、トナーを得た。Kuroトナー粒子から得られた静電荷像現像用トナーの体積平均粒径は、5.8μmであり、平均形状係数SF1(ML2/A)は130であった。
キャリア100部と上記トナー5部をV−ブレンダーを用い40rpmで20分間攪拌し、177μmの網目を有するシーブで篩うことにより現像剤を得た。
[実施例4]
上記着色粒子Kuro100部に平均粒子径21nmの疎水性酸化チタン(T805、日本アエロジル社製)1部、平均粒子径40nmの疎水性酸化ケイ素(RX50、日本アエロジル社製)1.5部、金属元素を含有する樹脂粒子D0.5部をヘンシェルミキサーを用い周速32m/s*10分間ブレンドをおこなった後、45μm網目のシーブを用いて粗大粒子を除去し、トナーを得た。Kuroトナー粒子から得られた静電荷像現像用トナーの体積平均粒径は、5.8μmであり、平均形状係数SF1(ML2/A)は130であった。
キャリア100部と上記トナー5部をV−ブレンダーを用い40rpmで20分間攪拌し、177μmの網目を有するシーブで篩うことにより現像剤を得た。
上記着色粒子Kuro100部に平均粒子径21nmの疎水性酸化チタン(T805、日本アエロジル社製)1部、平均粒子径40nmの疎水性酸化ケイ素(RX50、日本アエロジル社製)1.5部、金属元素を含有する樹脂粒子D0.5部をヘンシェルミキサーを用い周速32m/s*10分間ブレンドをおこなった後、45μm網目のシーブを用いて粗大粒子を除去し、トナーを得た。Kuroトナー粒子から得られた静電荷像現像用トナーの体積平均粒径は、5.8μmであり、平均形状係数SF1(ML2/A)は130であった。
キャリア100部と上記トナー5部をV−ブレンダーを用い40rpmで20分間攪拌し、177μmの網目を有するシーブで篩うことにより現像剤を得た。
[実施例5]
実施例1において、金属元素を含有する樹脂粒子Aを用いる代わりに、金属元素を含有する樹脂粒子Eを用いたこと以外は、実施例1と同様にしてトナー及び現像剤を得た。またその評価を行った。Kuroトナー粒子から得られた静電荷像現像用トナーの体積平均粒径は、5.8μmであり、平均形状係数SF1(ML2/A)は130であった。
実施例1において、金属元素を含有する樹脂粒子Aを用いる代わりに、金属元素を含有する樹脂粒子Eを用いたこと以外は、実施例1と同様にしてトナー及び現像剤を得た。またその評価を行った。Kuroトナー粒子から得られた静電荷像現像用トナーの体積平均粒径は、5.8μmであり、平均形状係数SF1(ML2/A)は130であった。
[比較例1]
実施例1において、金属元素を含有する樹脂粒子Aを用いなかった以外は、実施例1と同様にしてトナー及び現像剤を得た。またその評価を行った。Kuroトナー粒子から得られた静電荷像現像用トナーの体積平均粒径は、5.8μmであり、平均形状係数SF1(ML2/A)は130であった。
実施例1において、金属元素を含有する樹脂粒子Aを用いなかった以外は、実施例1と同様にしてトナー及び現像剤を得た。またその評価を行った。Kuroトナー粒子から得られた静電荷像現像用トナーの体積平均粒径は、5.8μmであり、平均形状係数SF1(ML2/A)は130であった。
[比較例2]
実施例1において、金属元素を含有する樹脂粒子Aに代えて、平均粒径が0.1μmの球状PMMA粒子(XPSから、表面のSi元素比率はほぼ0%、エッチング後のSi元素比率もほぼ0%だった。)を0.5重量部用いたこと以外は、実施例1と同様にしてトナー及び現像剤を得た。またその評価を行った。Kuroトナー粒子から得られた静電荷像現像用トナーの体積平均粒径は、5.8μmであり、平均形状係数SF1(ML2/A)は130であった。
実施例1において、金属元素を含有する樹脂粒子Aに代えて、平均粒径が0.1μmの球状PMMA粒子(XPSから、表面のSi元素比率はほぼ0%、エッチング後のSi元素比率もほぼ0%だった。)を0.5重量部用いたこと以外は、実施例1と同様にしてトナー及び現像剤を得た。またその評価を行った。Kuroトナー粒子から得られた静電荷像現像用トナーの体積平均粒径は、5.8μmであり、平均形状係数SF1(ML2/A)は130であった。
[比較例3]
実施例1において、金属元素を含有する樹脂粒子Aに代えて、平均粒径が0.3μmの不定形アルミナ粒子(XPSから、表面のAl元素比率はほぼ40%、エッチング後のAl元素比率もほぼ40%だった。)を0.5重量部用いたこと以外は、実施例1と同様にしてトナー及び現像剤を得た。またその評価を行った。Kuroトナー粒子から得られた静電荷像現像用トナーの体積平均粒径は、5.8μmであり、平均形状係数SF1(ML2/A)は130であった。
実施例1において、金属元素を含有する樹脂粒子Aに代えて、平均粒径が0.3μmの不定形アルミナ粒子(XPSから、表面のAl元素比率はほぼ40%、エッチング後のAl元素比率もほぼ40%だった。)を0.5重量部用いたこと以外は、実施例1と同様にしてトナー及び現像剤を得た。またその評価を行った。Kuroトナー粒子から得られた静電荷像現像用トナーの体積平均粒径は、5.8μmであり、平均形状係数SF1(ML2/A)は130であった。
[評価]
(環境依存性試験)
実施例1〜5及び比較例1〜3の現像剤をFuji Xerox社製Docu Centra Color500現像機に適用し、高温高湿(35℃、80RH%)と低温低湿(10℃、5RH%)にそれぞれ一昼夜放置した後、それぞれの環境下で3時間空回して現像剤の帯電評価を行った。高温高湿(35℃、80RH%)での3時間空回し後のサンプルについてはトナー塊(凝集性)の評価も行った。
<帯電評価法>
帯電評価法はブローオフ法によって測定した。ブローオフ法は、上部と下部に網目開き18μmの網を張った容量30mlの金属ゲージ内に試料を0.5g入れて3気圧の窒素ガス中で30秒ブローオフし、生じた電荷を電位計(ケイスレー社製、6517A)で測定し、次式で算出した。結果は表1に示した。なお結果は絶対値で表し、高温高湿と低温低湿での帯電量差が小さいことが環境依存性が少ない。
帯電量(μC/g)=測定電荷値(μC)/〔(ブローオフ前ゲージ質量(g))−(ブローオフ後ゲージ質量(g))〕
−帯電評価基準−
○:良好
△:やや環境依存性がみられた
×:悪い
<トナー塊評価法>
トナー塊評価法はトナーを篩分したもの(ホソカワミクロン製パウダーテスター、振動設定目盛ダイヤル4、106μm篩分網(JIS標準篩)、トナー50g)をSEM観察によって行った。SEMで3500倍を100視野、トナー塊の有無を観察(通常のSEM観察条件)。
−凝集性評価基準−
○:2個以上のトナーが塊となっているものの割合がトナー全体の5質量%以下の場合
△:2個以上のトナーが塊となっているものの割合がトナー全体の5質量%超10質量%以下の場合
×:2個以上のトナーが塊となっているものの割合がトナー全体の10質量%超の場合
(環境依存性試験)
実施例1〜5及び比較例1〜3の現像剤をFuji Xerox社製Docu Centra Color500現像機に適用し、高温高湿(35℃、80RH%)と低温低湿(10℃、5RH%)にそれぞれ一昼夜放置した後、それぞれの環境下で3時間空回して現像剤の帯電評価を行った。高温高湿(35℃、80RH%)での3時間空回し後のサンプルについてはトナー塊(凝集性)の評価も行った。
<帯電評価法>
帯電評価法はブローオフ法によって測定した。ブローオフ法は、上部と下部に網目開き18μmの網を張った容量30mlの金属ゲージ内に試料を0.5g入れて3気圧の窒素ガス中で30秒ブローオフし、生じた電荷を電位計(ケイスレー社製、6517A)で測定し、次式で算出した。結果は表1に示した。なお結果は絶対値で表し、高温高湿と低温低湿での帯電量差が小さいことが環境依存性が少ない。
帯電量(μC/g)=測定電荷値(μC)/〔(ブローオフ前ゲージ質量(g))−(ブローオフ後ゲージ質量(g))〕
−帯電評価基準−
○:良好
△:やや環境依存性がみられた
×:悪い
<トナー塊評価法>
トナー塊評価法はトナーを篩分したもの(ホソカワミクロン製パウダーテスター、振動設定目盛ダイヤル4、106μm篩分網(JIS標準篩)、トナー50g)をSEM観察によって行った。SEMで3500倍を100視野、トナー塊の有無を観察(通常のSEM観察条件)。
−凝集性評価基準−
○:2個以上のトナーが塊となっているものの割合がトナー全体の5質量%以下の場合
△:2個以上のトナーが塊となっているものの割合がトナー全体の5質量%超10質量%以下の場合
×:2個以上のトナーが塊となっているものの割合がトナー全体の10質量%超の場合
<転写性評価法>
転写性の評価は、上記実施例及び比較例に記載の現像剤を用いFuji Xerox社製Docu Centra Color500改造機を用いて行った。転写工程終了時にハードストップを行い、2ヶ所の中間転写体上のトナー重量をテープ上に粘着性を利用して付着させ、トナー付着テープ重量を測定し、テープ重量を差し引いた後に平均化することにより転写トナー量aを求め、同様に感光体上に残ったトナー量bを求め、次式により転写効率を求めた。
転写効率η(%)=a×100/(a+b)
そして、次の要に判定を行った。
−転写性評価基準−
η≧99% ・・・○、 90%≦η<99% ・・・△
80%≦η<90% ・・・×、 80%<η ・・・××
転写性の評価は、上記実施例及び比較例に記載の現像剤を用いFuji Xerox社製Docu Centra Color500改造機を用いて行った。転写工程終了時にハードストップを行い、2ヶ所の中間転写体上のトナー重量をテープ上に粘着性を利用して付着させ、トナー付着テープ重量を測定し、テープ重量を差し引いた後に平均化することにより転写トナー量aを求め、同様に感光体上に残ったトナー量bを求め、次式により転写効率を求めた。
転写効率η(%)=a×100/(a+b)
そして、次の要に判定を行った。
−転写性評価基準−
η≧99% ・・・○、 90%≦η<99% ・・・△
80%≦η<90% ・・・×、 80%<η ・・・××
表1から明らかなように、実施例1〜5の現像剤は、現像機での空回し後の高温高湿及び低温低湿における帯電性が非常に良好であり、高温高湿下で現像機空回し後のトナーをSEMで観察してもトナー塊も少なかった。
一方、比較例1〜3の現像剤は、高温高湿における帯電量低く環境に依存し問題があり、高温高湿下で現像機空回し後のトナーをSEM観察したところトナー塊もトナー全体の1割以上観察された。
現像機空回し後のトナーを篩分したものをSEMで観察すると、小径無機酸化物外添剤のみしか添加していない比較例1のようなトナーにおいては、外添剤がトナー表面に埋没しているのが見られた。
未処理の樹脂粒子を外添した比較例2のような場合や台形無機粒子を用いた比較例3の場合には、トナー表面から大径外添剤が離脱したり樹脂粒子同士が緩凝集を起こし、小径外添剤がトナー表面に埋没し、トナー表面が露出しているのが観察された。
一方、比較例1〜3の現像剤は、高温高湿における帯電量低く環境に依存し問題があり、高温高湿下で現像機空回し後のトナーをSEM観察したところトナー塊もトナー全体の1割以上観察された。
現像機空回し後のトナーを篩分したものをSEMで観察すると、小径無機酸化物外添剤のみしか添加していない比較例1のようなトナーにおいては、外添剤がトナー表面に埋没しているのが見られた。
未処理の樹脂粒子を外添した比較例2のような場合や台形無機粒子を用いた比較例3の場合には、トナー表面から大径外添剤が離脱したり樹脂粒子同士が緩凝集を起こし、小径外添剤がトナー表面に埋没し、トナー表面が露出しているのが観察された。
<ストレス条件下での画像形成評価>
前記高温高湿及び低温低湿保存後の実施例1〜5の現像剤をFuji Xerox社製Docu Centra Color500改造機にセットし、高温高湿下で画を出してみたところ、良好な画が得られた。比較例1〜3の現像機を用いて同様に画を出した場合にはトナーかぶりや細線再現性が不十分なところなど画質の劣化が見られた。
前記高温高湿及び低温低湿保存後の実施例1〜5の現像剤をFuji Xerox社製Docu Centra Color500改造機にセットし、高温高湿下で画を出してみたところ、良好な画が得られた。比較例1〜3の現像機を用いて同様に画を出した場合にはトナーかぶりや細線再現性が不十分なところなど画質の劣化が見られた。
1 静電潜像担持体
2 接触型帯電装置
3 現像装置
4 転写装置
5 クリーニング装置
6 露光装置
7 除電装置
8 定着装置
9 電源
20 画像形成装置
A 被転写体(記録媒体)
2 接触型帯電装置
3 現像装置
4 転写装置
5 クリーニング装置
6 露光装置
7 除電装置
8 定着装置
9 電源
20 画像形成装置
A 被転写体(記録媒体)
Claims (7)
- 結着樹脂及び着色剤を含むトナー粒子と、樹脂粒子とを有する静電荷像現像用トナーであって、前記樹脂粒子の表面に金属元素を有することを特徴とする静電荷像現像用トナー。
- 前記樹脂粒子を構成するポリマー成分と前記金属元素とが結合している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。
- 前記金属元素がSi、Ti、Al、及びZrから選択される1種であることを特徴とする請求項1又は2に記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記樹脂粒子の個数平均粒径が0.03〜0.3μmであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
- 体積平均粒径が3μm〜10μm、かつ平均形状係数SF1が100〜140であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
- 請求項1〜5のいずれか1項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用現像剤。
- 静電潜像担持体を帯電させる帯電工程、帯電された潜像担持体表面に露光して静電潜像を形成する潜像形成工程、前記静電潜像を現像剤を用いて現像してトナー画像を形成する現像工程、形成された前記トナー画像を記録媒体に転写する転写工程、及び転写されたトナー画像を記録媒体表面に定着する定着工程を含む画像形成方法であって、前記現像剤が請求項6に記載の現像剤であることを特徴とする画像形成方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005215021A JP2007033703A (ja) | 2005-07-25 | 2005-07-25 | 静電荷像現像用トナー、静電荷像現像用現像剤、及び画像形成方法 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010286761A (ja) * | 2009-06-15 | 2010-12-24 | Ricoh Co Ltd | トナー及びこれを用いた現像剤、トナー入り容器、プロセスカートリッジ及び画像形成方法 |
JP2016139064A (ja) * | 2015-01-29 | 2016-08-04 | キヤノン株式会社 | トナー |
-
2005
- 2005-07-25 JP JP2005215021A patent/JP2007033703A/ja active Pending
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