JP2008145969A - トナー、現像剤、現像装置、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置 - Google Patents

トナー、現像剤、現像装置、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置 Download PDF

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安雄 朝比奈
Masaru Mochizuki
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久志 中島
Hiroshi Yamada
博 山田
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Abstract

【課題】トナー表面からの外添剤の遊離が、中粒径粒子、大粒径粒子であってもなく、さらに、外添剤の固着が良好で埋没を生じさせることなく、安定した帯電性と流動性を得ることができ、かつ現像スリーブ上への汲み上げ量の変動のないトナー及び現像剤を提供する。また、このようなトナー及び現像剤を用いて、長期にわたって高品位の画像を得ることができる現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】少なくとも結着樹脂と着色剤からなるトナー粒子の表面に外添剤が添加されているトナーであって、該トナーは、一のトナー粒子に1種類の外添剤が各々外添されたトナー構成体が複数混合されて複数種の外添剤を有し、トナー構成体の少なくとも1種は45〜350℃に加熱された雰囲気の中で外添されている。
【選択図】図3

Description

本発明は、トナー、現像剤、現像装置、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置関し、特に、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の静電複写プロセスによる画像形成に好適に用いられる静電潜像現像用トナーに関し、また、このトナーを用いた、現像剤、現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置に関するものである。
複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置では、顔料を含む着色樹脂粒子のトナーで電子写真方式による静電潜像を可視像化する画像形成方法が用いられている。この画像形成方法は、高精度の画質を有する画像を高速で形成することができ、特に、最近は、モノクロ画像だけではなく、フルカラー画像を形成し、長期の使用にも耐えうる耐久性、安定性を有している。
そのようなところ、近時、要求される画像品位が高くなり、従来なら十分なレベルとされていたものも、さらなる向上を求められるようになった。特に、画質に対して細線、微小ドットに対する高い再現性が求められており、これに対応する一つの技術が、粒径の小さい微小トナーを用いることであり、さらに、球形化されたトナーを用いることである。
しかし、小粒径化されたトナーでは、その十分な帯電量を付与することが困難になっている。その理由としては、粒子が小さいために、その表面積が大きく、また、ファンデアワールス力も大きくなった結果、流動性が低下して摩擦帯電付与部材と充分に摩擦しない等が挙げられよう。このため、小粒径のトナーを使用した場合、トナー飛散やカブリ等の問題が発生することが多い。さらに、感光体との付着力が強くなることから、低コストで構造の簡単なエラストマー製のブレードによるクリーニング方式で、十分なクリーニングが困難になると言う問題がある。
また、球形化されたトナーでは、電界に忠実に飛翔・移動することから高精細な潜像を再現良く現像することができる。さらに、転写における電界に対しても、同様で、高効率の転写ができる。しかし、感光体上で転がりやすいために、ブレードによるクリーニング方式で、十分なクリーニングが困難になると言う問題がある。
これらの問題を改善するために、トナーには、付着力を制御して流動性を向上させ、帯電量を調整するために外添剤が用いられている。
例えば、特許文献1の「静電荷像現像剤」には、「ほぼ球形の爆燃法により得られたシリカ微粒子を含有する」トナーが開示されている。また、特許文献2の「フルカラートナー」には、「中間転写体に各色のトナー像を順次転写した後、転写材に一括転写して画像を形成する中間転写体方式の電子写真装置に用いられるフルカラートナーにおいて、結着樹脂及び着色剤を含有してなる樹脂微粒子の表面に平均粒子径20〜350nmの無機微粒子が外添されてなる」トナーが開示されている。また、特許文献3の「静電荷像現像用トナー組成物」には、「トナー粒子と、被処理微粒子100重量部に対して5ないし90重量部のフッ素含有カップリング剤で処理された平均粒子径30nmないし500nmの表面処理微粒子とを含有する」トナーが開示されている。
そして、特許文献4の「静電潜像現像用トナー」には、「個数平均粒径が5〜70nmで疎水性の無機微粒子Aと、個数平均粒径が80〜800nmで所定の粒径の粒子を含む無機微粒子Bとを含有」するトナーが開示されている。また、特許文献5の「電子写真用現像剤」には、「体積平均粒子径D50が3〜9μmであるトナー粒子に、外添剤として、平均粒子径が8〜20nmの無機化合物A、平均粒子径が30〜70nmの無機化合物B及び平均粒子径が300〜600nmの無機酸化物Cを添加してなる」トナーが開示されている。また、特許文献6の「画像形成装置」には、「シリコーンオイル処理された無機微粒子を外添剤として含む」トナーが開示されている。また、特許文献7の「カラー電子写真用トナー」には、「前記外添剤は少なくとも第1の疎水性シリカ微粒子、第2の疎水性シリカ微粒子および疎水性酸化チタン微粒子の3種であって、所定の関係を満足する」トナーが開示されている。
そして、特許文献8の「トナー組成物」には、「2種の被覆シリカおよび被覆金属酸化物からなる表面添加剤混合物」とからなるトナーが開示されている。また、特許文献9の「トナー」では、「該外添剤が、真比重が1.3〜1.9であり、体積平均粒径が80〜300nmである単分散球形シリカ」を含有するトナーが開示されている。また、特許文献10の「トナー」には、「少なくとも3種の外添剤を混合添加してなる負荷電性トナーにおいて、この外添剤が個数平均粒径10〜30nmの第1の無機微粒子と、個数平均粒径10〜90nmの第2の無機微粒子と、個数平均粒径100〜1000nmの第3の無機微粒子とからなり、所定の関係を有する」トナーが開示されている。また、特許文献11の「トナー」には、「数平均一次粒子径が5nm以上15nm未満の小粒径微粒子Aと、数平均一次粒子径が15nm以上80nm未満の中間粒径微粒子Bと、数平均一次粒子径が80nm以上500nm以下の大粒径微粒子Cとからなる」トナーが開示されている。
さらに、特許文献12では、トナーを熱処理して球形化する際、流動化剤を存在させて、トナーの流動性をアップする技術が開示されている。また、特許文献13では、熱処理をして均一なトナー粒子の球形体を収率よく生産することが提案されている。また、特許文献14では、球形化のための加熱処理の前にシリカ微粉体を混合して、トナー消費量、トナー飛散、転写性を良くすることが提案されている。また、特許文献15では、トナー母体に疎水性シリカを混合した後熱風により表面改質処理をする技術が開示されている。また、特許文献16では、第1の無機粉末が外添混合された状態で熱風により表面改質処理され、その後第2の無機粉末が外添混合して流動化剤の脱落をなくして、トナー帯電レベルの安定化を図る技術が開示されている。また、特許文献17では、熱風でトナー粒子表面を半溶融させ、粉砕トナーの形状を球形化することが提案されている。また、特許文献18には、同一のトナー粒子に複数の外添剤をそれぞれ単独で外添し、かつ、単独の外添剤が外添されたトナー粒子が混在しているトナーが開示されている。
特開平5−224456号公報 特開2001−34007号公報(特許第3204500号公報) 特開平9−319135号公報 特開平10−207112号公報(特許第3407580号公報) 特開平11−143115号公報 特開2000−267343号公報 特開2000−321812号公報(特許第3692829号公報) 特開2001−22119号公報 特開2001−66820号公報 特開平10−10773号公報(特許第3381521号公報) 特開2001−147547号公報 特開平5−281783号公報 特公平3−52858号公報 特開2002−311647号公報 特開2000−181118号公報 特開2000−66440号公報 特開2004−286827号公報 特開2006−78632号公報
上記開示された技術は、いずれも複数の外添剤をトナー表面に添加するもので、これらの外添剤の混合は、例えば、(1)小粒径・中粒径・大粒径の外添剤をトナー母体に一緒に投入して混合する同時添加方式、(2)大粒径の外添剤を投入して予め混合しておいてから、小粒径・中粒径の外添剤を投入してさらに混合する大粒径先添方式、(3)小粒径・中粒径の外添剤を予め混合しておいてから、大粒径の外添剤を投入してさらに混合する大粒径後添方式を用いるものであるが、いずれの方式においても、それぞれの粒径の外添剤が混合時の埋め込み等の挙動が異なることから、その機能を十分に発揮させることができない。
本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、トナー表面からの外添剤の遊離が、中粒径粒子、大粒径粒子であってもなく、さらに、外添剤の固着が良好で埋没を生じさせることなく、安定した帯電性と流動性を得ることができ、かつ現像スリーブ上への汲み上げ量の変動のないトナー及び現像剤を提供することである。また、かかるトナー及び現像剤を用いることで、長期にわたって高品位の画像を得ることができる現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することである。
上記課題を解決するために、請求項1記載の発明は、少なくとも結着樹脂と着色剤からなるトナー粒子の表面に外添剤が添加されているトナーであって、前記トナーは、一のトナー粒子に1種類の外添剤が各々外添されたトナー構成体が複数混合されて複数種の外添剤を有し、前記トナー構成体の少なくとも1種は45〜350℃に加熱された雰囲気の中で外添されていることを特徴とする。
また、請求項2記載の発明は、請求項1に記載のトナーにおいて、前記複数の外添剤の各外添剤同士は、個数平均粒径が異なることを特徴とする。
また、請求項3記載の発明は、請求項2に記載のトナーにおいて、前記複数の外添剤は、個数平均粒径が75〜500nmの範囲にある外添剤と、個数平均粒径が5〜20nmの範囲にある外添剤との少なくとも2種類であることを特徴とする。
また、請求項4記載の発明は、請求項2に記載のトナーにおいて、前記複数の外添剤は、個数平均粒径が75〜500nmの範囲にある外添剤と、個数平均粒径が20〜75nmの範囲にある外添剤と、個数平均粒径が5〜20nmの範囲にある外添剤との少なくとも3種類であることを特徴とする。
また、請求項5記載の発明は、請求項1から4のいずれか1項に記載のトナーにおいて、前記複数の外添剤は、それぞれ材質が異なることを特徴とする。
また、請求項6記載の発明は、請求項5に記載のトナーにおいて、前記複数の外添剤は、無機微粒子又は有機微粒子の少なくともいずれか1つの微粒子であることを特徴とする。
また、請求項7記載の発明は、請求項5又は6に記載のトナーにおいて、前記複数の外添剤は、無機微粒子が酸化物、窒化物、炭化物から選択される少なくとも1種であることを特徴とする。
また、請求項8記載の発明は、請求項5から7のいずれか1項に記載のトナーにおいて、前記複数の外添剤は、無機微粒子がシリカ、チタニア、アルミナから選択される少なくとも1種であることを特徴とする。
また、請求項9記載の発明は、請求項5から8のいずれか1項に記載のトナーにおいて、前記複数の外添剤は、有機微粒子が、ビニル系樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ケイ素系樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、アニリン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリカーボネート樹脂から選択される少なくとも1種の微粒子であることを特徴とする。
また、請求項10記載の発明は、請求項1から9のいずれか1項に記載のトナーにおいて、前記トナーは、重量平均粒径D4が3〜8μmの範囲にあることを特徴とする。
また、請求項11記載の発明は、請求項項1から10のいずれか1項に記載のトナーにおいて、前記トナーは、平均円形度が0.93〜1.00の範囲にあることを特徴とする。
また、請求項12記載の発明は、請求項1から11のいずれか1項に記載のトナーにおいて、前記トナーは、重量平均粒径D4と個数平均粒径Dnとの比D4/Dnが、1.00〜1.40の範囲にあることを特徴とする。
また、請求項13記載の発明は、請求項1から12のいずれか1項に記載のトナーにおいて、前記トナーは、形状係数SF−1が100〜180の範囲にあり、形状係数SF−2が100〜180の範囲にあるトナーを用いることを特徴とする。
また、請求項14記載の発明は、像担持体上の静電潜像を現像する現像剤であって、前記現像剤は、請求項1から13のいずれか1項に記載のトナーであって、磁性体を含有することを特徴とする。
また、請求項15記載の発明は、像担持体上の静電潜像を現像する現像剤であって、前記現像剤は、請求項1から13のいずれか1項に記載のトナーと樹脂で被覆された磁性キャリアとを混合することを特徴とする。
また、請求項16記載の発明は、静電潜像を担持する像担持体に対向して配置される現像装置であって、前記現像装置は、請求項14又は15に記載の現像剤を用いることを特徴とする。
また、請求項17記載の発明は、静電潜像を担持する像担持体と、少なくとも、該静電潜像を担持する像担持体に対向して配置される現像装置とを一体に支持し、画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジであって、前記プロセスカートリッジは、請求項16に記載の現像装置を用いることを特徴とする。
また、請求項18記載の発明は、少なくとも、静電潜像を担持する像担持体と、静電潜像を担持する像担持体に対向して配置される現像装置とを備える画像形成装置であって、前記画像形成装置は、請求項16に記載の現像装置を用いることを特徴とする。
本発明によれば、トナー表面からの外添剤の遊離が、中粒径粒子、大粒径粒子であってもなく、さらに、外添剤の固着が良好で埋没を生じさせることなく、安定した帯電性と流動性を得ることができ、かつ現像スリーブ上への汲み上げ量の変動のないトナー及び現像剤が実現される。また、かかるトナー及び現像剤を用いることで、長期にわたって高品位の画像を得ることができる現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置が提供される。
以下、図面を参照して、本発明によるトナー及び該トナーを用いた画像形成装置等の発明について、実施形態により詳細に説明する。
本発明の実施形態におけるトナーは、静電潜像を現像するためのトナーであり、少なくとも結着樹脂と着色剤とからなり、トナー粒子表面に外添剤が添加されているトナーであって、同一のトナー粒子に複数の外添剤がそれぞれ単独で外添され、ただし、少なくとも1種類は45〜350℃に加熱された雰囲気の中で外添され、次に、各単独の外添剤が外添されたトナー粒子が混合されて一つのトナーとなっているトナーである。
本実施形態のトナーに用いるトナー粒子の製造にあたっては、粉砕法、重合法(懸濁重合、乳化重合、分散重合、乳化凝集、乳化会合等)等の製造方法があるが、これらの製造方法に限るものではない。
粉砕法の一例としては、まず、結着樹脂、着色剤としての顔料または染料、電荷制御剤、離型剤、その他の添加剤等をヘンシェルミキサ等の混合機により充分に混合した後、バッチ式の2本ロール、バンバリーミキサや連続式の2軸押出し機、連続式の1軸混練機等の熱混練機を用いて構成材料をよく混練し、圧延冷却後、切断を行う。切断後のトナー混練物は破砕した後に、ハンマーミル等を用いて粗粉砕し、さらにジェット気流を用いた微粉砕機や機械式粉砕機により微粉砕後、旋回気流を用いた分級機やコアンダ効果を用いた分級機により所定の粒度に分級する。
また、重合法の一例としては、少なくとも、活性水素基を有する重合体、ポリエステル、着色剤、離型剤を含むトナー組成物を水系媒体中で樹脂微粒子の存在下で架橋反応又は伸長反応の少なくとも1つの反応(すなわち、架橋反応か伸長反応かまたは架橋反応と伸長反応の両方の反応、以下、「少なくともAかBのいずれか」を、「Aおよび/またはB」あるいは「A及び/またはB」と記載することがある)をさせることが好ましい。
外添剤は、無機微粒子、有機微粒子を用いることができる。この無機微粒子としては、酸化物、窒化物、炭化物、炭酸化物等の金属化合物が用いられる。無機微粒子の具体例としては、例えば、酸化シリコン(シリカ)、酸化アルミニウム(アルミナ)、酸化チタン(チタニア)、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化タングステン、酸化マンガン、及びチタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸カリウム等の酸化物、窒化ケイ素、窒化アルミニウム等、及び窒化炭素等の窒化物、炭化窒素等の炭化物を挙げることができる。特に、シリコン、チタン、アルミニウムの酸化物が好ましく用いられる。 この他に、有機微粒子としては、高分子系微粒子、例えばソープフリー乳化重合や懸濁重合、分散重合によって得られるビニル系樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ケイ素系樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、アニリン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリカーボネート樹脂による重合体粒子が挙げられる。
このような外添剤は、表面処理を行って、疎水性を上げ、高湿度下においても流動特性や帯電特性の劣化を防止することができる。例えば、シランカップリング剤、シリル化剤、フッ化アルキル基を有するシランカップリング剤、有機チタネート系カップリング剤、アルミニウム系のカップリング剤、シリコーンオイル、変性シリコーンオイル等が好ましい表面処理剤として挙げられる。
また、外添剤の凝集体を形成する前の一次粒子の個数平均粒径は、5nm〜500nmであることが好ましい。この無機微粒子の使用割合は、トナーの0.01〜5重量%であることが好ましく、特に0.01〜4.0重量%であることが好ましい。
なお、感光体や一次転写媒体に残存する転写後の現像剤を除去するためのクリーニング性向上剤としては、例えばステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム等の脂肪酸金属塩、例えばポリメチルメタクリレート微粒子、ポリスチレン微粒子等のソープフリー乳化重合等によって製造された、ポリマー微粒子等を挙げることかできる。ポリマー微粒子は、比較的粒度分布が狭く、個数平均粒径が1nmから100nmのものが好ましい。
本実施形態のトナーは、個数平均粒径が異なる複数の外添剤を用いるものであるが、従来、個数平均粒径が異なる複数の外添剤を外添する場合は以下のように行われていた。例えば、(1)小粒径・中粒径・大粒径の外添剤をトナー母体に一緒に投入して混合する同時添加方式、(2)大粒径の外添剤を投入して予め混合しておいてから、小粒径・中粒径の外添剤を投入してさらに混合する大粒径先添方式、(3)小粒径・中粒径の外添剤を予め混合しておいてから、大粒径の外添剤を投入してさらに混合する大粒径後添方式、が用いられている。
この(1)同時添加方式と(3)大粒径後添方式では、トナー粒子に大粒径の外添剤は固着しにくく、現像部における撹拌によって大粒径外添剤は遊離しやすい。また、(2)大粒径先添方式では、大粒径の外添剤は比較的固着しやすいが、大粒径外添剤の表面に小又は中粒径の外添剤が固着して流動性を損なうことがある。さらに、大粒径の外添剤を強固に固着するために強い撹拌で行えば、小又は中粒径の外添剤は大粒径の外添剤表面ではなくトナー表面に存在させることができるが、その際、小又は中粒径の外添剤がトナー粒子に埋没して流動性を損なう。
そこで、本実施形態では、複数の種類の外添剤を添加するのに、個数平均粒径が異なる外添剤をそれぞれ単独で外添し、そのうちの少なくとも1種類の外添剤は45〜350℃の雰囲気の中で添加してトナーを製造し、次に、これらのトナーを所望の外添剤の添加量に合わせてトナーを混合し、一つのトナーにする。
上記したように少なくとも一つの(1種類の)外添剤を45〜350℃の雰囲気の中で添加することにしたのは、特に大粒径の外添剤(75〜500nm)や中粒径の外添剤(20〜75nm)は、粒径が大きいために、熱によりトナー粒子を柔らかくした状態で混合することによって外添剤の一部をトナー粒子中に埋没させることができ、これによれば、現像部の攪拌で外添剤がトナー粒子から遊離するのを防止することができる。
例えば、個数平均粒径が異なる3種類の外添剤を添加する場合、トナー粒子に対して、(1)小粒径の外添剤を単独で混合したトナー、(2)中粒径の外添剤を単独で45〜350℃の雰囲気の中で混合したトナー、(3)大粒径の外添剤を単独で混合したトナー、の3種類のトナーをまずそれぞれ作製する。
この3種類のトナーを、各トナーの混合比率を変えて、外添剤を混合したトナーにより所望の特性を有するトナーに調整する。これは、従来の混合手段と比較して、大粒径の外添剤の存在により、小又は中粒径の外添剤がトナー粒子表面に固着するのを阻害されることがない。また、小又は中粒径の外添剤の存在により、大粒径の外添剤がトナー粒子表面に固着するのを阻害されることがない。すなわち、これによって、小、中、大粒径の外添剤がトナー粒子表面に存在し、それぞれの特性を有効に活用することができるトナーにすることができる。
ここでは、粒径の異なる外添剤を例として説明したが、材質の異なる外添剤、例えば、シリカ、チタニア、アルミナを混合する場合も同様である。また、表面処理剤が異なることで帯電性が異なる場合、外添剤の形状が不定形、球形、楕円形等に異なる場合も上記のようにそれぞれ単独に混合する。これは、外添剤の特性が異なると混合性が異なり、粒径が異なる場合と同様に、偏在しないように均一に混合することを狙っても埋没させることがあり、逆に、混合性の良い方に合わせると混合性の良くない外添剤が遍在する。したがって、外添剤の材質、帯電性、形状、粒径等による混合特性に合わせて、それぞれの外添剤を単独で混合したトナー粒子を作製して、さらに、これらを混合してトナーとする。
外添剤の混合には、一般の粉体の混合機が用いられる。これらの混合機にはジャケット等装備して、内部の温度を調節できるものを用いることが本実施形態では好ましい。また、混合機の回転数、転動速度、時間、温度等を変化させている。例えば、使用できる混合機の例としては、レーディゲミキサ、ナウターミキサ、ヘンシェルミキサ等が挙げられる。
ヘンシェルミキサFM20B(三井三池工業株式会社製)の例では装置に温水を流して、内部温度が45〜95℃、より好ましくは45〜75℃で混合することができる。45℃以下では加熱処理の効果が得られず、一方、95℃以上であるとトナー同士の凝集が発生してしまうおそれがある。
また、瞬時に加熱処理する装置として、サーフュージングシステム(日本ニューマチック工業株式会社製)が挙げられる。この装置の概要は、熱風発生装置で調整された熱風が導入管を経て熱風噴射ノズルから噴射されるというものである。一方、トナーと外添剤は、定量供給部から所定量、加圧エアーで試料噴射室に送りこまれる。このようにして、噴射されたトナー粒子と外添剤は、瞬時に高温の熱風と接触してトナー粒子表面に外添剤が埋没する。瞬時に加熱されたトナー粒子は、次の冷却風導入部の冷風で冷却されて外添剤粒子の固定化が行なわれ、サイクロンに捕集されて製品収納部に送られる。その際、熱風温度は45〜350℃、好ましくは50〜350℃、より好ましくは60〜300℃の範囲である。50℃以下では加熱処理の効果が得られず、一方、350℃以上であるとトナー同士の凝集が発生してしまう。試料供給量は0.7〜2.5Kg/H、より好ましくは1.0〜1.55Kg/Hである。0.7Kg/H以下ではトナー粒子の表面に外添剤の一部分が埋没してしまう。一方、2.5Kg/H以上ではトナー粒子の表面にうまく外添剤が埋没せず、現像部の撹拌によって外添剤が遊離しやすくなってしまう。
このようにしてトナー粒子に単独で外添剤が混合されたトナーは,所望の外添剤の添加量に合わせてトナーが混合されて、ひとつのトナーになる。この混合は一般の粉体の混合機を用いて混合をする。例えばジャケット等装備して、内部の温度を調節できる混合機が好ましい。混合条件として、混合機の回転数、転動速度、時間、温度等を変化させてもよい。例えば、始めに強い負荷を、次に比較的弱い負荷を与えてもよいし、その逆でもよい。また、使用できる混合設備の例としては、V型混合機、ロッキングミキサ、レーディゲミキサ、ナウターミキサ、ヘンシェルミキサ等が挙げられる。
また、本実施形態のトナーは、個数平均粒径が75〜500nmの範囲にある外添剤と個数平均粒径が5〜20nmの範囲にある外添剤とを用いる。個数平均粒径が75〜500nmの範囲にある外添剤は、トナー表面にあって、トナー表面と感光体との接触点が小さくなることから、転写率を大きくし、かつ、クリーニングを容易にすることができる。さらに、クリーニングブレードの表面に存在すると、トナーとクリーニングブレードとの間に存在して、トナーがクリーニングブレードをすり抜けるのを防止する効果が大きい。
さらに、個数平均粒径が5〜20nmの範囲にある外添剤を外添することが好ましい。この範囲にある外添剤は、さらに、トナーの流動性を向上させ、トナー補給時におけるトナー供給を容易に行うことができる。また、トナーの帯電量を大きくすることができ、トナーの帯電量調整を容易にすることができる。このように、5〜20nmの範囲にある外添剤によって、トナー表面に外添剤を均一に付着させることができ、トナーの帯電性が安定し、また、外添剤の粒径差による埋没速度の差があっても、長期にわたって安定した流動性、帯電性を有するトナーとすることができる。さらに、トナー表面に付着しにくい、粒径の大きい75〜500nmの外添剤とトナー表面に付着しやすい粒径の小さい5〜20nmの外添剤を有するトナーを用い、感光体上にこれらの外添剤を混在させると、クリーニング性が良くないトナーでも、クリーニングブレード先端でこれらの外添剤が集積して堰き止めする効果を生じ、これによるクリーニングを可能にすることができる。
また、個数平均粒径が20〜75nmの範囲にある外添剤は、接触しているものとの付着力が強くなるために、トナー表面から遊離しにくくなり、トナー表面に留まり、トナーの流動性を向上させることができる。さらに、個数平均粒径が20〜75nmと粒子径が小さいことから表面積が大となり、単位重量あたりの帯電量が大きくなるなど、トナーの帯電量の調整に大きく寄与する。
また、外添剤がトナー表面から遊離しにくいことから、像担持体である感光体に浮遊して付着することが少なく、トナーのフィルミング余裕度を向上させることができる。しかし、粒子径の小さい外添剤がトナー表面に留まることで、感光体上にある場合にはトナー表面と感光体との距離を大きくとることができず、またトナーと感光体との電気的な吸引力を低下させることができないため、クリーニング不良が発生する要因となる。さらに、トナー表面から遊離して感光体上にあって、クリーニングブレードに付着しても外添剤はトナーとともにクリーニングブレードをすり抜けてしまい、トナーがクリーニングブレードをすり抜けるのを外添剤はせき止めることができない。
したがって、これら両方の外添剤を外添したトナーを混合して用いることで、個数平均粒径が20〜75nmの範囲にある外添剤による流動性を向上させ、帯電量を調整することができ、さらに、75〜500nmの範囲にある外添剤は、転写率を大きくし、かつ、クリーニングを容易にすることができるトナーを得ることができる。
また、シリカは、ほぼ真球形状で単分散しているものがよいが、不定形状で、ブドウの房のように(アグロメレイトした)凝集体も粉砕し分散させてから用いることが好ましい。また、表面処理剤によっても変わるが、負帯電性であることが多く、トナーの負極性の帯電量制御に用いることが好ましい。また、チタニア及びアルミナは、凝集体であることが多いので、同様に、細かい粒子にほぐしてから外添する。また、シリカのように負帯電性が強くないので、トナーの負極性となる帯電量の調整に用いることが好ましい。そこで、これら粒径、形状、帯電性が異なる外添剤を組み合わせるトナーでは、これら外添剤を単独で外添したトナーを、混合して一定の外添剤の比率になるようにトナーを混合することで、トナーの流動性、帯電性、クリーニング性を制御することができる。
また、本発明の実施形態の画像形成装置においては、平均円形度が0.93以上のトナーを用いることが好ましい。さらに、平均円形度は、0.94以上であることがドット再現性に優れ、転写性も良好なことから、高画質を得られる観点から好ましい。また、平均円形度が高いことでトナーが均一に現像、転写されて、ハーフトーン部、ベタ部でトナーが塊になって付着することが少なく、一様に分布する。これによって、トナーが積層して色重ねしたときに、色の偏在の少ない一様な中間色を再現することができ、さらに色再現域を広げられる。平均円形度が0.92未満でトナーが球形から離れた形状である場合は、十分な転写性又はチリのない高品位の画像が得られにくい。このような不定形の粒子は感光体等への平滑性媒体への接触点が多く、また突起先端部に電荷が集中することからファンデルワールス力や鏡像力が比較的球形な粒子よりも付着力が高い。そのため、静電的な転写工程においては、不定形粒子と球形の粒子の混在したトナーでは球形の粒子が選択的に移動し、文字部やライン部画像抜けが起こる。また、残されたトナーは次のクリーニング工程のために除去しなければならず、クリーニング装置が必要であったり、トナーイールド(画像形成に使用されるトナーの割合)が低かったりする不具合な点が生じる。
また、トナーの円形度が0.91未満のトナー粒子の割合が30%以下であることが好ましい。上記割合が30%を超えるような円形度のばらつきが大きいトナーでは、帯電速度、レベルに広がりが生じ、帯電量分布が広くなるため好ましくない。トナーの円形度は、光学的に粒子を検知して、投影面積の等しい相当円の周囲長で除した値である。具体的には、フロー式粒子像分析装置(FPIA−2000;シスメックス社製)を用いて測定を行う。所定の容器に、予め不純固形物を除去した水125mLを入れ、分散剤として界面活性剤0.25mLを加え、さらに、測定試料0.5gを加える。試料を分散した懸濁液を超音波分散器で約2分間分散処理を行い、分散液濃度を3,000〜10,000個/μLにしてトナーの形状及び分布を測定する。
また、本実施形態の画像形成装置においては、重量平均粒径が3.0〜8.0μmで、重量平均粒径(D4)と個数平均粒径(Dn)との比(D4/Dn)が1.00〜1.40の範囲にあるトナーを用いることが好ましい。好適には重量平均粒径3.0〜7.0μm、D4/Dn1.00〜1.25であり、このようなトナーとすることにより、フルカラー画像で、中間色の再現領域が広く、また、吸収領域の狭い鮮やかな色の画像が得られる。トナーの粒子径は、小さければ小さいほど高解像で高画質の画像を得るために有利であると言われているが、逆に転写性やクリーニング性に対しては不利である。また、この範囲よりも重量平均粒子径が小さい場合、二成分系現像剤では現像装置における長期の攪拌において磁性キャリアの表面にトナーが融着し、磁性キャリアの帯電能力を低下させたり、一成分系現像剤として用いた場合には、現像ローラへのトナーのフィルミングや、トナーを薄層化するためのブレード等の部材へのトナーの融着を発生させやすくなる。また、これらの現象は微粉の含有率が大きく関係し、特にトナーの粒子径が3μm以下の粒子が10%を超えると、磁性キャリアへの付着や高いレベルで帯電の安定性を図る場合に支障となる。逆に、トナーの重量平均粒子径がこの範囲よりも大きい場合には、高解像で高画質の画像を得ることが難しくなる。また、カラー画像において、中間色の再現性が低下し、粒状性が大きくなり、カラー画像の品質が低下する。 また、D4/Dnが1.40を超えると、帯電量分布が広くなり、解像力も低下するため好ましくない。
トナーの粒度分布及び平均粒径は、次のようにして測定した。
測定機: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)
アパチャー径:100μm
電解液:アイソトンII(ベックマンコールター社製)
分散液:エマルゲン109P(花王社製、ポリオキシエチレンラウリルエーテルHLB 13.6)5%電解液
分散条件:100mlビーカーに分散液5mlを入れ、測定試料10mgを添加する。そして、超音波分散機を用いて1分間分散させ、その後、電解液25mlを添加し、さらに1分間分散させ試料分散液を得る。
測定条件:100mlのビーカーに電解液70mlを入れ、試料分散液を添加する。測定する際の濃度条件としては3万個のトナー粒子を20秒間で測定し終える量の試料分散液を添加する。トナー粒子の粒径は20秒間測定し、その粒度分布を求める。得られた分布から、トナーの重量平均粒径(D4)、個数平均粒径を求めることができる。
チャンネルとしては、以下の範囲で、下記13チャンネルを使用して粒径2.00μm乃至40.30μm未満までの粒子を対象とする。
2.00〜2.52μm未満;2.52〜3.17μm未満;3.17〜4.00μm未満;4.00〜5.04μm未満;5.04〜6.35μm未満;6.35〜8.00μm未満;8.00〜10.08μm未満;10.08〜12.70μm未満;12.70〜16.00μm未満;16.00〜20.20μm未満;20.20〜25.40μm未満;25.40〜32.00μm未満;32.00〜40.30μm未満
また、本実施形態の画像形成装置は、形状係数SF−1が100〜180の範囲にあり、形状係数SF−2が100〜180の範囲にあるトナーを用いる。図1は、トナーの形状を模式的に表した図であり、形状係数SF−1、形状係数SF−2を説明するための図である。
また、本実施形態のトナーの実質的な球形形状とは、形状係数SF−1で表され、このSF−1の値が100〜180の範囲にあることが好ましい。ここで、形状係数SF−1は、トナー形状の丸さの割合を示すものであり、下記式(1)で表される(すなわち、トナーを2次元平面に投影してできる形状の最大長MXLNGの2乗を図形面積AREAで除して、100π/4を乗じた値である。)。
SF−1={(MXLNG)2/AREA}×(100π/4)・・・式(1)
SF−1の値が100の場合、トナーの形状は真球となり、SF−1の値が大きくなるほど不定形になる。SF−1の値が180を越えると、クリーニング性は向上するが、球形から形状が大きく外れるために、帯電量分布が広くなり地かぶりが多くなり画像品位が低下する。また、移動における空気の抵抗で、電界による現像・転写が電気力線に忠実でなくなるために、細線間にトナーが現像され画像均一性が低下し、画像品位が低下する。特に、カラー画像の再現において、ハーフトーン部、ベタ部のカラーのむらが多くなり、また、粒状性も大きくなり、カラー画像の品位が低下する。SF−1の値は、より好ましくは110〜150、さらに好ましくは115〜145がよい。
また、本実施形態のトナーは、トナー表面の凸凹が、形状係数SF−2で表され、このSF−2の値が100〜180の範囲にあることが好ましい。ここで、形状係数SF−2は、トナーの形状の凹凸の割合を示すものであり、下記式(2)で表される(すなわち、トナーを2次元平面に投影してできる図形の周長PERIの2乗を図形面積AREAで除して、100/4πを乗じた値である。)。
SF−2={(PERI)2/AREA}×(100/4π)・・・式(2)
SF−2の値が100の場合、トナー表面に凹凸が存在しなくなり、SF−2の値が大きくなるほどトナー表面の凹凸が顕著になる。SF−2の値が180を越えると、クリーニング性は向上するが、トナー表面の凸凹が大きくなり、帯電量分布が広くなり地かぶりが多くなり画像品位が低下する。また、カラー画像の再現においては、ハーフトーン部、ベタ部のカラーのむらが多くなり、また、粒状性も大きくなりカラー画像の品位が低下する。SF−2の値が100で表面が滑らかであっても、上述したトナーでは、ブレードクリーニング方式でもクリーニングが可能となり、また、帯電量分布が狭いことから高品位の画像を(継続的に)得ることができる。さらに、SF−2の値は、より好ましくは110〜150、さらに好ましくは115〜145がよい。
重合系トナーとしては、少なくとも結着樹脂及び/又は結着樹脂の前駆体、離型剤を有機溶媒又は重合性単量体に溶解又は分散させて、水系媒体中で粒子を形成したトナーを用いる。以下に、トナーの構成材料及び好適な製造方法について説明する。
(ポリエステル)
ポリエステルは、多価アルコール化合物と多価カルボン酸化合物との重縮合反応によって得られる。多価アルコール化合物(PO)としては、2価アルコール(DIO)及び3価以上の多価アルコール(TO)が挙げられ、(DIO)単独、または(DIO)と少量の(TO)との混合物が好ましい。2価アルコール(DIO)としては、アルキレングリコール(エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール等);アルキレンエーテルグリコール(ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール等);脂環式ジオール(1,4−シクロヘキサンジメタノール、水素添加ビスフェノールA等);ビスフェノール類(ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS等);上記脂環式ジオールのアルキレンオキサイド(エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド等)付加物;上記ビスフェノール類のアルキレンオキサイド(エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド等)付加物等が挙げられる。これらのうち好ましいものは、炭素数2〜12のアルキレングリコール及びビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物であり、特に好ましいものはビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物、及びこれと炭素数2〜12のアルキレングリコールとの併用である。3価以上の多価アルコール(TO)としては、3〜8価またはそれ以上の多価脂肪族アルコール(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、ソルビトール等);3価以上のフェノール類(トリスフェノールPA、フェノールノボラック、クレゾールノボラック等);上記3価以上のポリフェノール類のアルキレンオキサイド付加物等が挙げられる。
多価カルボン酸(PC)としては、2価カルボン酸(DIC)及び3価以上の多価カルボン酸(TC)が挙げられ、(DIC)単独、及び(DIC)と少量の(TC)との混合物が好ましい。2価カルボン酸(DIC)としては、アルキレンジカルボン酸(コハク酸、アジピン酸、セバシン酸等);アルケニレンジカルボン酸(マレイン酸、フマール酸等);芳香族ジカルボン酸(フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸等)等が挙げられる。これらのうち好ましいものは、炭素数4〜20のアルケニレンジカルボン酸及び炭素数8〜20の芳香族ジカルボン酸である。3価以上の多価カルボン酸(TC)としては、炭素数9〜20の芳香族多価カルボン酸(トリメリット酸、ピロメリット酸等)等が挙げられる。なお、多価カルボン酸(PC)としては、上述のものの酸無水物または低級アルキルエステル(メチルエステル、エチルエステル、イソプロピルエステル等)を用いて多価アルコール(PO)と反応させてもよい。
多価アルコール(PO)と多価カルボン酸(PC)の比率は、水酸基[OH]とカルボキシル基[COOH]の当量比[OH]/[COOH]として、通常2/1〜1/1、好ましくは1.5/1〜1/1、さらに好ましくは1.3/1〜1.02/1である。多価アルコール(PO)と多価カルボン酸(PC)の重縮合反応は、テトラブトキシチタネート、ジブチルチンオキサイド等公知のエステル化触媒の存在下、150〜280℃に加熱し、必要により減圧としながら生成する水を留去して、水酸基を有するポリエステルを得る。ポリエステルの水酸基価は5以上であることが好ましく、ポリエステルの酸価は通常1〜30、好ましくは5〜20である。酸価を持たせることで負帯電性となりやすく、さらには記録紙への定着時、記録紙とトナーの親和性がよく低温定着性が向上する。しかし、酸価が30を超えると帯電の安定性、特に環境変動に対し悪化傾向がある。また、重量平均分子量1万〜40万、好ましくは2万〜20万である。重量平均分子量が1万未満では、耐オフセット性が悪化するため好ましくない。また、40万を超えると低温定着性が悪化するため好ましくない。
ポリエステルには、上記の重縮合反応で得られる未変性ポリエステルの他に、ウレア変性のポリエステルが好ましく含有される。ウレア変性のポリエステルは、上記の重縮合反応で得られるポリエステルの末端のカルボキシル基や水酸基等と多価イソシアネート化合物(PIC)とを反応させ、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)を得、これとアミン類との反応により分子鎖が架橋及び/又は伸長されて得られるものである。
多価イソシアネート化合物(PIC)としては、脂肪族多価イソシアネート(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等);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等);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等);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等);イソシアネート類;前記ポリイソシアネートをフェノール誘導体、オキシム、カプロラクタム等でブロックしたもの;及びこれら2種以上の併用が挙げられる。多価イソシアネート化合物(PIC)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の水酸基[OH]の当量比[NCO]/[OH]として、通常5/1〜1/1、好ましくは4/1〜1.2/1、さらに好ましくは2.5/1〜1.5/1である。[NCO]/[OH]が5を超えると低温定着性が悪化する。[NCO]のモル比が1未満では、ウレア変性ポリエステルを用いる場合、そのエステル中のウレア含量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。
イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)中の多価イソシアネート化合物(PIC)構成成分の含有量は、通常0.5〜40wt%、好ましくは1〜30wt %、さらに好ましくは2〜20wt%である。0.5wt%未満では、耐ホットオフセット性が悪化するとともに、耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になる。また、40wt%を超えると低温定着性が悪化する。イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)中の1分子当たりに含有されるイソシアネート基は、通常1個以上、好ましくは、平均1.5〜3個、さらに好ましくは、平均1.8〜2.5個である。1分子当たり1個未満では、ウレア変性ポリエステルの分子量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。
次に、ポリエステルプレポリマー(A)と反応させるアミン類(B)としては、2価アミン化合物(B1)、3価以上の多価アミン化合物(B2)、アミノアルコール(B3)、アミノメルカプタン(B4)、アミノ酸(B5)、及びB1〜B5のアミノ基をブロックしたもの(B6)等が挙げられる。
2価アミン化合物(B1)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等);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等);及び脂肪族ジアミン(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等)等が挙げられる。3価以上の多価アミン化合物(B2)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等が挙げられる。アミノアルコール(B3)としては、エタノールアミン、ヒドロキシエチルアニリン等が挙げられる。アミノメルカプタン(B4)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等が挙げられる。アミノ酸(B5)としては、アミノプロピオン酸、アミノカプロン酸等が挙げられる。B1〜B5のアミノ基をブロックしたもの(B6)としては、前記B1〜B5のアミン類とケトン類(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等)から得られるケチミン化合物、オキサゾリジン化合物等が挙げられる。これらアミン類(B)のうち好ましいものは、B1およびB1と少量のB2の混合物である。
アミン類(B)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(A)中のイソシアネート基[NCO]と、アミン類(B)中のアミノ基[NHx]の当量比[NCO]/[NHx]として、通常1/2〜2/1、好ましくは1.5/1〜1/1.5、さらに好ましくは1.2/1〜1/1.2である。[NCO]/[NHx]が2を超えたり1/2未満では、ウレア変性ポリエステルの分子量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。また、ウレア変性ポリエステル中には、ウレア結合と共にウレタン結合を含有していてもよい。ウレア結合含有量とウレタン結合含有量のモル比は、通常100/0〜10/90であり、好ましくは80/20〜20/80、さらに好ましくは、60/40〜30/70である。ウレア結合のモル比が10%未満では、耐ホットオフセット性が悪化する。
ウレア変性ポリエステルは、ワンショット法等により製造される。多価アルコール(PO)と多価カルボン酸(PC)を、テトラブトキシチタネート、ジブチルチンオキサイド等公知のエステル化触媒の存在下、150〜280℃に加熱し、必要により減圧としながら生成する水を留去して、水酸基を有するポリエステルを得る。次いで40〜140℃にて、これに多価イソシアネート(PIC)を反応させ、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)を得る。さらにこの(A)にアミン類(B)を0〜140℃にて反応させ、ウレア変性ポリエステルを得る。
(PIC)を反応させる際、及び(A)と(B)を反応させる際には、必要により溶剤を用いることもできる。使用可能な溶剤としては、芳香族溶剤(トルエン、キシレン等);ケトン類(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等);エステル類(酢酸エチル等);アミド類(ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等)及びエーテル類(テトラヒドロフラン等)等のイソシアネート(PIC)に対して不活性なものが挙げられる。また、ポリエステルプレポリマー(A)とアミン類(B)との架橋及び/又は伸長反応には、必要により反応停止剤を用い、得られるウレア変性ポリエステルの分子量を調整することができる。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、ラウリルアミン等)、及びそれらをブロックしたもの(ケチミン化合物)等が挙げられる。
ウレア変性ポリエステルの重量平均分子量は、通常1万以上、好ましくは2万〜1,000万、さらに好ましくは3万〜100万である。1万未満では耐ホットオフセット性が悪化する。ウレア変性ポリエステル等の数平均分子量は、先の未変性ポリエステルを用いる場合は特に限定されるものではなく、前記重量平均分子量とするのに得やすい数平均分子量でよい。ウレア変性ポリエステルを単独で使用する場合は、その数平均分子量は、通常2,000〜15,000、好ましくは2,000〜10,000、さらに好ましくは2,000〜8,000である。20,000を超えると低温定着性及びフルカラー装置に用いた場合の光沢性が悪化する。
未変性ポリエステルとウレア変性ポリエステルとを併用することで、低温定着性及びフルカラー画像形成装置100に用いた場合の光沢性が向上するので、ウレア変性ポリエステルを単独で使用するよりも好ましい。なお、この他にウレア結合以外の化学結合で変性されたポリエステルを含んでもよい。未変性ポリエステルとウレア変性ポリエステルとは、少なくとも一部が相溶していることが低温定着性、耐ホットオフセット性の面で好ましい。したがって、未変性ポリエステルとウレア変性ポリエステルとは類似の組成であることが好ましい。 また、未変性ポリエステルとウレア変性ポリエステルとの重量比は、通常20/80〜95/5、好ましくは70/30〜95/5、さらに好ましくは75/25〜95/5、特に好ましくは80/20〜93/7である。ウレア変性ポリエステルの重量比が5%未満では、耐ホットオフセット性が悪化するとともに、耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になる。
未変性ポリエステルとウレア変性ポリエステルとを含むバインダ樹脂のガラス転移点(Tg)は、通常45〜65℃、好ましくは45〜60℃である。45℃未満ではトナーの耐熱性が悪化し、65℃を超えると低温定着性が不十分となる。 また、ウレア変性ポリエステルは、得られるトナー母体粒子の表面に存在しやすいため、公知のポリエステル系トナーと比較して、ガラス転移点が低くても耐熱保存性が良好な傾向を示す。
(着色剤)
着色剤としては、公知の染料及び顔料が全て使用でき、例えば、カーボンブラック、ニグロシン染料、鉄黒、ナフトールイエローS、ハンザイエロー(10G、5G、G)、カドミュウムイエロー、黄色酸化鉄、黄土、黄鉛、チタン黄、ポリアゾイエロー、オイルイエロー、ハンザイエロー(GR、A、RN、R)、ピグメントイエローL、ベンジジンイエロー(G、GR)、パーマネントイエロー(NCG)、バルカンファストイエロー(5G、R)、タートラジンレーキ、キノリンイエローレーキ、アンスラザンイエローBGL、イソインドリノンイエロー、ベンガラ、鉛丹、鉛朱、カドミュウムレッド、カドミュウムマーキュリレッド、アンチモン朱、パーマネントレッド4R、パラレッド、ファイセーレッド、パラクロルオルトニトロアニリンレッド、リソールファストスカーレットG、ブリリアントファストスカーレット、ブリリアントカーンミンBS、パーマネントレッド(F2R、F4R、FRL、FRLL、F4RH)、ファストスカーレットVD、ベルカンファストルビンB、ブリリアントスカーレットG、リソールルビンGX、パーマネントレッドF5R、ブリリアントカーミン6B、ピグメントスカーレット3B、ボルドー5B、 トルイジンマルーン、パーマネントボルドーF2K、ヘリオボルドーBL、ボルドー10B、ボンマルーンライト、ボンマルーンメジアム、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、ローダミンレーキY、アリザリンレーキ、チオインジゴレッドB、チオインジゴマルーン、オイルレッド、キナクリドンレッド、ピラゾロンレッド、ポリアゾレッド、クロームバーミリオン、ベンジジンオレンジ、ペリノンオレンジ、オイルオレンジ、コバルトブルー、セルリアンブルー、アルカリブルーレーキ、ピーコックブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー、インダンスレンブルー(RS、BC)、インジゴ、群青、紺青、アントラキノンブルー、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ、コバルト紫、マンガン紫、ジオキサンバイオレット、アントラキノンバイオレット、クロムグリーン、ジンクグリーン、酸化クロム、ピリジアン、エメラルドグリーン、ピグメントグリーンB、ナフトールグリーンB、グリーンゴールド、アシッドグリーンレーキ、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、アントラキノングリーン、酸化チタン、亜鉛華、リトボン及びそれらの混合物が使用できる。着色剤の含有量はトナーに対して通常1〜15重量%、好ましくは3〜10重量%である。
着色剤は、樹脂と複合化されたマスターバッチとして用いることもできる。マスターバッチの製造、またはマスターバッチとともに混練されるバインダ樹脂としては、ポリスチレン、ポリ−p−クロロスチレン、ポリビニルトルエン等のスチレン及びその置換体の重合体、あるいはこれらとビニル化合物との共重合体、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、エポキシ樹脂、エポキシポリオール樹脂、ポリウレタン、ポリアミド、ポリビニルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、脂肪族又は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックス等が挙げられ、単独あるいは混合して使用できる。
(帯電制御剤)
帯電制御剤としては公知のものが使用でき、例えばニグロシン系染料、トリフェニルメタン系染料、クロム含有金属錯体染料、モリブデン酸キレート顔料、ローダミン系染料、アルコキシ系アミン、4級アンモニウム塩(フッ素変性4級アンモニウム塩を含む)、アルキルアミド、燐の単体または化合物、タングステンの単体または化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸金属塩及び、サリチル酸誘導体の金属塩等である。具体的にはニグロシン系染料のボントロン03、4級アンモニウム塩のボントロンP−51、含金属アゾ染料のボントロンS−34、オキシナフトエ酸系金属錯体のE−82、サリチル酸系金属錯体のE−84、フェノール系縮合物のE−89(以上、オリエント化学工業社製)、4級アンモニウム塩モリブデン錯体のTP−302、TP−415(以上、保土谷化学工業社製)、4級アンモニウム塩のコピーチャージPSY VP2038、トリフェニルメタン誘導体のコピーブルーPR、4級アンモニウム塩のコピーチャージ NEG VP2036、コピーチャージ NX VP434(以上、ヘキスト社製)、LRA−901、ホウ素錯体であるLR−147(日本カーリット社製)、銅フタロシアニン、ペリレン、キナクリドン、アゾ系顔料、その他スルホン酸基、カルボキシル基、4級アンモニウム塩等の官能基を有する高分子系の化合物が挙げられる。このうち、特にトナーを負極性に制御する物質が好ましく使用される。
帯電制御剤の使用量は、バインダ樹脂の種類、必要に応じて使用される添加剤の有無、分散方法を含めたトナー製造方法によって決定されるもので、一義的に限定されるものではないが、好ましくはバインダ樹脂100重量部に対して、0.1〜10重量部の範囲で用いられる。好ましくは、0.2〜5重量部の範囲がよい。10重量部を超える場合にはトナーの帯電性が大きすぎ、帯電制御剤の効果を減退させ、現像ローラとの静電気的吸引力が増大し、現像剤の流動性低下や、画像濃度の低下を招く。
また、上述した帯電制御剤及び離型剤は、マスターバッチ、バインダ樹脂とともに溶融混練することもできるし、もちろん有機溶剤に溶解、分散する際に加えてもよい。
次に、トナーの製造方法について説明する。ここでは、好ましい製造方法について示すが、これに限られるものではない。
(トナーの製造方法)
(1)着色剤、未変性ポリエステル、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー、離型剤を有機溶媒中に分散させトナー材料液を作る。
有機溶媒は、沸点が10℃未満の揮発性であることが、トナー母体粒子形成後の除去が容易である点から好ましい。具体的には、トルエン、キシレン、ベンゼン、四塩化炭素、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、1,1,2−トリクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロホルム、モノクロロベンゼン、ジクロロエチリデン、酢酸メチル、酢酸エチル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等を単独あるいは2種以上組み合わせて用いることができる。特に、トルエン、キシレン等の芳香族系溶媒及び塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、クロロホルム、四塩化炭素等のハロゲン化炭化水素が好ましい。有機溶媒の使用量は、ポリエステルプレポリマー100重量部に対し、通常0〜300重量部、好ましくは0〜100重量部、さらに好ましくは25〜70重量部である。
(2)トナー材料液を界面活性剤、樹脂微粒子の存在下、水系媒体中で乳化させる。
水系媒体は、水単独でもよいし、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等)、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(メチルセルソルブ等)、低級ケトン類(アセトン、メチルエチルケトン等)等の有機溶媒を含むものであってもよい。トナー材料液100重量部に対する水系媒体の使用量は、通常50〜2000重量部、好ましくは100〜1000重量部である。50重量部未満ではトナー材料液の分散状態が悪く、所定の粒径のトナー粒子が得られない。20000重量部を超えると経済的でない。
また、水系媒体中の分散を良好にするために、界面活性剤、樹脂微粒子等の分散剤を適宜加える。界面活性剤としては、アルキルベンゼンスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、リン酸エステル等のアニオン性界面活性剤、アルキルアミン塩、アミノアルコール脂肪酸誘導体、ポリアミン脂肪酸誘導体、イミダゾリン等のアミン塩型や、アルキルトリメチルアンモニム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩、アルキルジメチルベンジルアンモニウム塩、ピリジニウム塩、アルキルイソキノリニウム塩、塩化ベンゼトニウム等の4級アンモニウム塩型のカチオン性界面活性剤、脂肪酸アミド誘導体、多価アルコール誘導体等の非イオン界面活性剤、例えばアラニン、ドデシルジ(アミノエチル)グリシン、ジ(オクチルアミノエチル)グリシンやN−アルキル−N,N−ジメチルアンモニウムべタイン等の両性界面活性剤が挙げられる。
また、フルオロアルキル基を有する界面活性剤を用いることにより、非常に少量でその効果をあげることができる。好ましく用いられるフルオロアルキル基を有するアニオン性界面活性剤としては、炭素数2〜10のフルオロアルキルカルボン酸及びその金属塩、パーフルオロオクタンスルホニルグルタミン酸ジナトリウム、3−[ω−フルオロアルキル(C6〜C11)オキシ]−1−アルキル(C3〜C4)スルホン酸ナトリウム、3−[ω−フルオロアルカノイル(C6〜C8)−N−エチルアミノ]−1−プロパンスルホン酸ナトリウム、フルオロアルキル(C11〜C20)カルボン酸及び金属塩、パーフルオロアルキルカルボン酸(C7〜C13)及びその金属塩、パーフルオロアルキル(C4〜C12)スルホン酸及びその金属塩、パーフルオロオクタンスルホン酸ジエタノールアミ ド、N−プロピル−N−(2−ヒドロキシエチル)パーフルオロオクタンスルホンアミド、パーフルオロアルキル(C6〜C10)スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩、パーフルオロアルキル(C6〜C10)−N−エチルスルホニルグリシン塩、モノパーフルオロアルキル(C6〜C16)エチルリン酸エステル等が挙げられる。 商品名としては、サーフロンS−111、S−112、S−113(旭硝子社製)、フロラードFC−93、FC−95、FC−98、FC−129(住友3M社製)、ユニダインDS−101、DS−102(ダイキン工業社製)、メガファックF−110、F−120、F−113、F−191、F−812、F−833(大日本インキ社製)、エクトップEF−102、103、104、105、112、123A、123B、306A、501、201、204、(トーケムプロダクツ社製)、フタージェントF−100、F150(ネオス社製)等が挙げられる。
また、カチオン性界面活性剤としては、フルオロアルキル基を有する脂肪族1級、2級若しくは2級アミン酸、パーフルオロアルキル(C6〜C10)スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩等の脂肪族4級アンモニウム塩、ベンザルコニウム塩、塩化ベンゼトニウム、ピリジニウム塩、イミダゾリニウム塩、商品名としてはサーフロンS−121(旭硝子社製)、フロラードFC−135(住友3M社製)、ユニダインDS−202(ダイキン工業社製)、メガファックF−150、F−824(大日本インキ社製)、エクトップEF−132(トーケムプロダクツ社製)、フタージェントF−300(ネオス社製)等が挙げられる。
樹脂微粒子は、既述の物質を用いることができる。また、リン酸三カルシウム、炭酸カルシウム、酸化チタン、コロイダルシリカ、ヒドロキシアパタイト等の無機化合物分散剤も用いることができる。 上記の樹脂微粒子、無機化合物分散剤と併用して使用可能な分散剤として、高分子系保護コロイドにより分散液滴を安定化させてもよい。例えばアクリル酸、メタクリル酸、α−シアノアクリル酸、α−シアノメタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、フマール酸、マレイン酸または無水マレイン酸等の酸類、あるいは水酸基を含有する(メタ)アクリル系単量体、例えばアクリル酸−β−ヒドロキシエチル、メタクリル酸−β−ヒドロキシエチル、アクリル酸−β−ヒドロキシプロビル、メタクリル酸−β−ヒドロキシプロピル、アクリル酸−γ−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸−γ−ヒドロキシプロピル、アクリル酸−3−クロロ2−ヒドロキシプロビル、メタクリル酸−3−クロロ−2−ヒドロキシプロピル、ジエチレングリコールモノアクリル酸エステル、ジエチレングリコールモノメタクリル酸エステル、グリセリンモノアクリル酸エステル、グリセリンモノメタクリル酸エステル、N−メチロールアクリルアミド、N−メチロールメタクリルアミド等、ビニルアルコールまたはビニルアルコールとのエーテル類、例えばビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルプロピルエーテル等、またはビニルアルコールとカルボキシル基を含有する化合物のエステル類、例えば酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル等、アクリルアミド、メタクリルアミド、ジアセトンアクリルアミドあるいはこれらのメチロール化合物、アクリル酸クロライド、メタクリル酸クロライド等の酸クロライド類、ビニルピリジン、ビニルピロリドン、ビニルイミダゾール、エチレンイミン等の含窒素化合物、またはその複素環を有するもの等のホモポリマーまたは共重合体、ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシプロピレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミド、ポリオキシプロピレンアルキルアミド、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルフェニルエステル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエステル等のポリオキシエチレン系、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース等のセルロース類等が使用できる。
分散の方法としては特に限定されるものではないが、低速せん断式、高速せん断式、摩擦式、高圧ジェット式、超音波等の公知の設備が適用できる。この中でも、分散体の粒径を2〜20μmにするために高速せん断式が好ましい。高速せん断式分散機を使用した場合、回転数は特に限定はないが、通常1,000〜30,000rpm、好ましくは5,000〜20,000rpmである。分散時間は特に限定はないが、バッチ方式の場合は、通常0.1〜5分である。分散時の温度としては、通常、0〜150℃(加圧下)、好ましくは40〜98℃である。
(3)乳化液の作製と同時に、アミン類(B)を添加し、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)との反応を行わせる。
この反応は、分子鎖の架橋及び/又は伸長を伴う。反応時間は、ポリエステルプレポリマー(A)の有するイソシアネート基構造とアミン類(B)との反応性により選択されるが、通常10分〜40時間、好ましくは2〜24時間である。反応温度は、通常、0〜150℃、好ましくは40〜98℃である。また、必要に応じて公知の触媒を使用することができる。具体的には、ジブチルチンラウレート、ジオクチルチンラウレート等が挙げられる。
(4)反応終了後、乳化分散体(反応物)から有機溶媒を除去し、洗浄、乾燥してトナー母体粒子を得る。
有機溶媒を除去するためには、系全体を徐々に層流の攪拌状態で昇温し、一定の温度域で強い攪拌を与えた後、脱溶媒を行うことで紡錘形のトナー母体粒子が作製できる。また、分散安定剤としてリン酸カルシウム塩等の酸、アルカリに溶解可能な物を用いた場合は、塩酸等の酸により、リン酸カルシウム塩を溶解した後、水洗する等の方法によって、トナー母体粒子からリン酸カルシウム塩を除去する。その他酵素による分解等の操作によっても除去できる。
上記洗浄、脱溶剤の工程前後いずれかにおいて、乳化分散液を一定温度で一定時間放置し、生成したトナー粒子を熟成させる工程を設けることができる。これにより、所望の粒径を有するトナー粒子を作製できる。熟成工程の温度は25〜50℃が好ましく、時間は10分間〜23時間が好ましい。
(5)上記で得られたトナー母体粒子に、帯電制御剤を打ち込み、ついで、シリカ微粒子、酸化チタン微粒子等の無機微粒子を外添させ、トナーを得る。 帯電制御剤の打ち込み、及び無機微粒子の外添は、ミキサー等を用いた公知の方法によって行われる。
これにより、小粒径であって、粒径分布のシャープなトナーを容易に得ることができる。さらに、有機溶媒を除去する工程で強い攪拌を与えることで、真球状から紡錘形状の間の形状を制御することができ、さらに、表面のモフォロジーも滑らかなものから梅干形状の間で制御することができる。
本実施形態のトナーは、複数の外添剤をトナー母体粒子に加えて一気に撹拌して得られたものでもなく、また、トナー母体粒子にまず、ある外添剤を加えて(先添)撹拌した後に他の外添剤を加えて(後添)得られたものでもなく、本実施形態のトナーは、トナー母体粒子にある外添剤を加え(トナー構成体A)、また同一のトナー母体粒子に他の外添剤を加え(トナー構成体B、・・・、トナー構成体N)、これを使用する外添剤毎にトナー母体粒子に加えてそれぞれを単独で撹拌して得られたトナー構成体をそれらの比率を変えて混合して得られたトナーである。外添剤は、このようにして各トナー構成体の比率を変えて得られ、得られたトナーは使用する外添剤の全てを含んだトナーとなっている。よって、それぞれの外添剤の量は、トナー構成体A中の外添剤aの含有量a1とし、このトナー構成体Aの使用量をA1とするように規定すると、トナー構成体Bに関しては外添剤bの含有量b1、使用量B1、同様に、・・・トナー構成体Nに関しては、外添剤nの含有量n1、使用量N1・・・とすると、外添剤の量は(a1×A1+b1×B1+・・・+n1×N1)/(A1+B1+・・・+N1)で表されることになる。また、各外添剤の量は、例えば外添剤aに関しては分子の1つの要素であるa1×A1を全量である分母のA1+B1+・・・+N1で割った値により求められることとなる。このように、本実施形態では、特に微量しか用いない外添剤であっても正確にその量をコントロールできるため、トナー構成体を撹拌して得られるトナーは、極めて外添剤の量のコントロールされたものとなり、よって、長期保存性、製造間格差の極めて少ないトナーが得られることとなり、低温定着性、多量枚数の電子写真式の画像形成装置において、相応しいトナーである。特に、本実施形態のトナーでは、前述したトナー構成体の少なくとも1種は45〜350℃に加熱された雰囲気の中で外添されているので、図3に示すように、従来のトナーでは加えた外添剤がトナー母体粒子から脱落してしまって外添剤の添加効果を得ることができないおそれがあったが、本実施形態のトナーでは、図3に示すように、このような外添剤としての効果を長期にわたって維持できるため、上述したような微妙な性能も維持可能である。
本実施形態のトナーは、磁性キャリアと混合して二成分現像剤として用いることができる。この場合、現像剤中のキャリアとトナーの含有比は、キャリア100重量部に対してトナー1〜10重量部が好ましい。
磁性キャリアとしては、粒子径20〜200μm程度の鉄粉、フェライト粉、マグネタイト粉、磁性樹脂キャリア等、従来から公知のものが使用できる。被覆材料としては、アミノ系樹脂、例えば尿素−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ユリア樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。また、ポリビニル及びポリビニリデン系樹脂、例えばアクリル樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリスチレン樹脂及びスチレンアクリル共重合樹脂等のポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル等のハロゲン化オレフィン樹脂、ポリエチ レンテレフタレート樹脂及びポリブチレンテレフタレート樹脂等のポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリ弗化ビニル樹脂、ポリ弗化ビニリデン樹脂、ポリトリフルオロエチレン樹脂、ポリヘキサフルオロプロピレン樹脂、弗化ビニリデンとアクリル単量体との共重合体、弗化ビニリデンと弗化ビニルとの共重合体、テトラフルオロエチレンと弗化ビニリデンと非弗化単量体とのターポリマー等のフルオロターポリマー、及びシリコーン樹脂等が使用できる。また、必要に応じて、導電粉等を被覆樹脂中に含有させてもよい。導電粉としては、金属粉、カーボンブラック、酸化チタン、酸化錫、酸化亜鉛等が使用できる。これらの導電粉は、平均粒子径1μm以下のものが好ましい。平均粒子径が1μmよりも大きくなると、電気抵抗の制御が困難になる。
また、本実施形態のトナーは、キャリアを使用せず、磁性体を含有させることで一成分系の磁性トナー、磁性体を含有せずそのまま一成分として非磁性トナーとしても用いることができる。
本実施形態のトナーを現像剤として用いる画像形成装置について説明する。
図2に示すとおり、図示例では3つの支持ローラ14〜16に掛け回して図中時計回りに回転搬送可能とする。この図示例では、3つのなかで第2の支持ローラ15の左に、画像転写後に中間転写体10上に残留する残留トナーを除去する不図示の中間転写体クリーニング装置17を設ける。 また、3つの中で第1の支持ローラ14と第2の支持ローラ15間に張り渡した中間転写体10上には、その搬送方向に沿って、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの4つの画像形成手段18を横に並べて配置してタンデム画像形成装置20を構成する。
そのタンデム画像形成装置20の上には、図2に示すように、さらに露光装置21を設ける。一方、中間転写体10を挟んでタンデム画像形成装置20と反対の側には、2次転写装置22を備える。2次転写装置22は、図示例では、2つのローラ23間(1つのローラが転写ローラを兼ねる)に、無端ベルトである2次転写ベルト24を掛け渡して構成し、中間転写体10を介して第3の支持ローラ16に押し当てて配置し、中間転写体10上の画像はシートを介して、転写ローラ23により転写する。2次転写装置22の横には、シート上の転写画像を定着する定着装置25を設ける。定着装置25は、無端ベルトである定着ベルト26(不図示)に加圧ローラ27を押し当てて構成する。
上述した2次転写装置22には、画像転写後のシートをこの定着装置25へと搬送するシート搬送機能も備えてなる。なお、図示例では、このような2次転写装置22及び定着装置25の下に、上述したタンデム画像形成装置20と平行に、不図示のシートの両面に画像を記録すべくシートを反転するシート反転装置28を備える。
さて、いまこのカラー電子写真装置を用いてコピーをとるときは、原稿自動搬送装置400の原稿台30上に原稿をセットする。または、原稿自動搬送装置400を開いてスキャナ300のコンタクトガラス32上に原稿をセットし、原稿自動搬送装置400を閉じてそれで押さえる。
そして、不図示のスタートスイッチを押すと、原稿自動搬送装置400に原稿をセットしたときは、原稿を搬送してコンタクトガラス32上へと移動した後、他方、コンタクトガラス32上に原稿をセットしたときは、直ちにスキャナ300を駆動し、第1走行体33および第2走行体34を走行する。そして、第1走行体33で光源から光を発射するとともに原稿面からの反射光をさらに反射して第2走行体34に向け、第2走行体34のミラーで反射して結像レンズ35を通して読取りセンサ36に入れ、原稿の内容を読み取る。 また、不図示のスタートスイッチを押すと、不図示の駆動モータで支持ローラ14〜16の1つを回転駆動して他の2つの支持ローラを従動回転し、中間転写体10を回転搬送する。同時に、個々の画像形成手段18でその感光体40を回転して各感光体40上にそれぞれ、ブラック・イエロー・マゼンタ・シアンの単色画像を形成する。そして、中間転写体10の搬送とともに、それらの単色画像を順次転写して中間転写体10上に合成カラー画像を形成する。
一方、不図示のスタートスイッチを押すと、給紙テーブル200の給紙ローラ42の1つを選択回転し、ペーパーバンク43に多段に備える給紙カセット44の1つからシートを繰り出し、分離ローラ45で1枚ずつ分離して給紙路46に入れ、搬送ローラ47で搬送して複写機本体100内の給紙路48に導き、レジストローラ49に突き当てて止める。 または、給紙ローラ50(不図示)を回転して手差しトレイ51(不図示)上のシートを繰り出し、分離ローラ52(不図示)で1枚ずつ分離して手差し給紙路53(不図示)に入れ、同じくレジストローラ49に突き当てて止める。そして、中間転写体10上の合成カラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ49を回転し、中間転写体10と2次転写装置22との間にシートを送り込み、2次転写装置22で転写してシート上にカラー画像を記録する。
画像転写後のシートは、2次転写装置22で搬送して定着装置25へと送り込み、定着装置25で熱と圧力とを加えて転写画像を定着して後、切換爪55(不図示)で切り換えて排出ローラ56で排出し、排紙トレイ57上にスタックする。または、切換爪55(不図示)で切り換えてシート反転装置28に入れ、そこで反転して再び転写位置へと導き、裏面にも画像を記録して後、排出ローラ56で排紙トレイ57上に排出する。
一方、画像転写後の中間転写体10は、中間転写体クリーニング装置17で、画像転写後に中間転写体10上に残留する残留トナーを除去し、タンデム画像形成装置20による再度の画像形成に備える。ここで、レジストローラ49は一般的には接地されて使用されることが多いが、シートの紙粉除去のためにバイアスを印加することも可能である。
以下、本発明の実施形態を実施例によりさらに詳細に説明する。なお、実施例中、部、%、比率等は全て重量基準のことを意味する。
[実施例1]
トナーは下記処方の混合物を2本ロールの加熱下で混練して、その後冷却して粗粉砕し、粉砕分級して平均粒径6.2μmのトナーを得た。
結着樹脂:スチレン/ブチルアクリレート共重合体 100部
着色剤:カーボンブラック 11部
電荷制御剤:クロム含有金属錯体染料 2部
離型剤:カルナウバワックス 4.5部
前記トナー100重量部に対して、表面をヘキサメチルジシラザンで処理した粒径が約16nmのシリカ微粉体を0.7部の割合にてヘンシェルミキサで周速20m/secにて混合して負帯電の現像用トナーAを作製した。また、前記トナー100重量部に対して、表面をイソブチルトリメトキシシランで処理した粒径が約15nmのチタン微粉体を0.5部の割合でヘンシェルミキサに温水を流して内部温度を45℃に加温して、周速20m/secにて混合して負帯電の現像用トナーBを作製した。このトナー表面を電子顕微鏡(SEM)で観察すると、チタン粒子の1部分がトナー粒子表面から粒子中に埋没しているのが確認された(図3参照)。次に、トナーAとトナーBを50対50の割合で計量して、ヘンシェルミキサで周速20m/secにて混合した。次いで、63μmの篩にかけて負帯電性の現像用トナーCを作製した。
一方、下記処方によりキャリアのコーティング液を調整した。
シリコーン樹脂SR2411(固形分20%・トーレダウコーニング社製) 300部
トルエン 1,200部
上記液を回転円盤型流動層コーティング装置に、平均粒径50μmのフェライト芯材・キャリア5Kgとともに入れ、フェライト芯材の表面を被覆した。次いで、この被覆物を装置より取り出して、250℃で2時間加熱し、膜を熟成した。その後、トナー濃度が5%になるように前記トナーCとキャリアの合計量が1,000gになるように計量して現像剤を作製した。
また、得られた現像剤を図2の複写装置にセットして、初期の画像出しをした。その後、A4紙を横送りで複写スピード35枚/分にて、100,000枚の連続通紙を行い、感光体へのフィルミング、クリーニング性、キャリア汚染等について評価した。上述の外添剤の構成及び混合条件を後述する表1及び表2に示し、上記評価結果を後述する表3に示す。
[実施例2]
次に、カラートナーの実施例を示す。
(1)マスターバッチ顔料の製造
1.イエロートナーマスターバッチの製造(製造例1)
結着樹脂:ポリエステル樹脂A(ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物、テレフタル酸、フマル酸から合成されたポリエステル樹脂、軟化点:95℃) 50部
着色剤(イミダゾロン系イエロー顔料:C.I.Pigmentyellow 180)
50部
水 30部
上記原材料をヘンシェルミキサにて混合した後、ロール表面温度を130℃に設定した2本ロールにより45分間混練を行い、マスターバッチ顔料Aを得た。
2.マゼンタトナーマスターバッチの製造(製造例2)
結着樹脂:ポリエステル樹脂A(ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物、テレフタル酸、フマル酸から合成されたポリエステル樹脂、軟化点:95℃) 50部
着色剤(キナクリドン系マゼンタ顔料:C.I.Pigment Red 122)50部
水 30部
上記原材料をヘンシェルミキサにて混合した後、ロール表面温度を130℃に設定した2本ロールにより45分間混練を行い、マスターバッチ顔料Bを得た。
3.シアントナーマスターバッチの製造(製造例3)
結着樹脂:ポリエステル樹脂A(ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物、テレフタル酸、フマル酸から合成されたポリエステル樹脂、軟化点:95℃) 50部
着色剤(銅フタロシアニン系シアン顔料:C.I.Pigment Blue 15:3)
50部
水 30部
上記原材料をヘンシェルミキサにて混合した後、ロール表面温度を130℃に設定した2本ロールにより45分間混練を行い、マスターバッチ顔料Cを得た。
4.ブラックトナーマスターバッチの製造(製造例4)
結着樹脂:ポリエステル樹脂A(ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物、テレフタル酸、フマル酸から合成されたポリエステル樹脂、軟化点:95℃) 50部
着色剤(カーボン系ブラック顔料:C.I.Pigment Black 1) 50部
水 30部
上記原材料をヘンシェルミキサにて混合した後、ロール表面温度を130℃に設定した2本ロールにより45分間混練を行い、マスターバッチ顔料Dを得た。
(2)トナーの作製
各マスターバッチ顔料 A、B、C 及びD を用い、下記処方によりイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの各トナーを作製した。
結着樹脂:ポリエステル樹脂A(ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物、テレフタル酸、フマル酸から合成されたポリエステル樹脂、軟化点:95℃) 100部
着色剤:マスターバッチ顔料(各A〜D) 15部
離型剤(カルナウバワックス:融点92℃、Mw/Mn1.1) 5部
帯電制御剤(サリチル酸誘導体亜鉛塩) 2.5部
上記原材料をヘンシェルミキサにて混合した後、110℃に設定した2軸混練機にて溶融混練した。混練物を水冷後、カッターミルで粗粉砕し、ジェット気流を用いた微粉砕機で粉砕後、風力分級装置を用いて粒径6.1μmのイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックトナーの各母体粒子を作製した。前記イエロー、マゼンタ、シアン及びブラックトナーの各母体粒子100重量部に対して、表面をヘキサメチルジシラザンで処理した粒径が約16nmのシリカ微粉体を0.7部の割合にてヘンシェルミキサで周速20m/secにて混合して負帯電性の現像用イエローA、マゼンタB、シアンC及びブラックD・トナーを作製した。また、前記トナー100重量部に対して、表面をイソブチルトリメトキシシランで処理した粒径が約15nmのチタン微粉体を0.5部の割合でヘンシェルミキサに温水を流して内部温度45℃に加温して、周速20m/secにて混合して負帯電性の現像用イエローE、マゼンタF、シアンG及びブラックH・トナーを作製した。この各色のトナー表面を電子顕微鏡(SEM)で観察するとチタン粒子の1部分がトナー粒子表面から粒子中に埋没しているのが確認された。
次に、イエロートナーAとイエロートナーEを50対50の割合で計量して、ヘンシェルミキサで周速20m/secにて混合した後、63μmの篩にかけて負帯電性の現像用イエロートナーIを作製した。次いで、マゼンタトナーBとマゼンタトナーFを50対50の割合で計量して、ヘンシェルミキサで周速20m/secにて混合した後、63μmの篩にかけて負帯電の現像用マゼンタトナーJを作製した。次に、シアントナーCとシアントナーGを50対50の割合で計量して、ヘンシェルミキサで周速20m/secにて混合した後、63μmの篩にかけて負帯電性の現像用シアントナーKを作製した。次いで、ブラックトナーDとブラックトナーHを50対50の割合で計量して、ヘンシェルミキサを用いて周速20m/secで混合した後、63μmの篩にかけて負帯電性の現像用ブラックトナーLを作製した。
上述した外添剤の構成と混合条件等を表1及び表2に示す。
一方、下記処方によりキャリアのコーティング液を調製した。
シリコーン樹脂SR2411(トーレダウコーニング社製) 300部
トルエン 1,200部
上記液を回転円盤型流動層コーティング装置に、平均粒径50μmのフェライト芯材・キャリア5Kgと共に入れ、フェライト芯材の表面を被覆した。次いで、この被覆物を装置より取り出して、250℃で2時間加熱し、膜を熟成した。その後、トナー濃度が5%になるように、前記のイエローI、マゼンタJ、シアンG及びブラックLの各トナーとキャリアの合計量が1000gになるように計量してイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各現像剤を作製した。
上記のようにして得られた現像剤について、実施例1と同様の評価を行い、表3に示す結果を得た。
[実施例3〜9及び14〜16]
実施例2のイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの各母体粒子を用い、外添剤の構成及び混合条件を表1及び表2に示すように換えた以外は、実施例2と同様にして実施例3〜9及び14〜16の現像剤を作製した。得られた現像剤について、実施例1と同様の評価を行い、表3に示す評価結果を得た。なお、本実施例で使用したトナーの熱処理では、試料は1Kg/Hで供給し、熱風温度は175〜195℃の範囲で行った。
[実施例10]
実施例2のイエロー、マゼンタ、シアン、ブラック各色の母体粒子を使用し、外添剤1として実施例7の外添剤1を使用して、前記各色の母体粒子と混合し、前記各色のトナーを作製した。次に、外添剤2として、シリカ基材にヘキサメチルジシラザンで処理した粒径15nmの微粉体を、上記実施例2のイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の母体粒子100部に対して1.6部の割合で用い、ヘンシェルミキサで、周速20mm/secにて混合して、各イエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの負帯電性トナーを作製した。また、外添剤3として、チタン基材にイソブチルトリメトキシシランで処理した粒径15nmの微粉体を上記実施例2のイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の母体粒子100部に対して0.6部の割合で用い、Vブレンダーで予め混合して、サーフュージングシステムにより熱処理をして、イエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの各負帯電性トナーを作製した。この各色のトナー表面を電子顕微鏡(SEM)で観察するとチタン粒子の1部分がトナー粒子表面から粒子中に埋没しているのが観察された(図3参照)。
上記のようにして外添剤1、外添剤2、外添剤3の3種類の外添剤をそれぞれ混合して得たトナーを、60/30/10の割合で計量して、ヘンシェルミキサで周速20mm/secにて混合した後、63μmの篩にかけて各色の負帯電性現像用トナーを作製した。キャリアは実施例2のキャリアを使用して、トナー濃度が5%になるようにトナーとキャリアの合計量が1,000gになるように計量してイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各現像剤を作製した。
上記外添剤1、外添剤2、外添剤3の構成及び混合条件等を表1及び表2に示す。得られた現像剤について、実施例1と同様の評価を行い、表3に示す結果を得た。
[実施例11]
実施例2のイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の母体粒子を使用し、外添剤1として実施例9の外添剤2を使用して、前記各色の母体粒子と混合し、前記各色のトナーを作製した。この各色のトナー表面を電子顕微鏡(SEM)で観察するとチタン粒子の1部分がトナー粒子表面から粒子中に埋没しているのが確認された。次に、外添剤2として、フッ素樹脂微粒子(粒径50nm)を、上記実施例2のイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の母体粒子100部に対して0.8部の割合で用い、Vブレンダーで予め混合して、サーフュージングシステムにより熱処理をして、各イエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの各負帯電性トナーを作製した。
得られた外添剤1のトナーと外添剤2のトナーを同色同士で50対50の割合で計量して、ヘンシェルミキサで周20m/secにて混合した後、63μmの篩にかけ、各色の負帯電性現像用トナーを作製した。次に、実施例2のキャリアを使用して、トナー濃度が5%になるようにトナーとキャリアの合計量が1,000gになるように計量してイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各現像剤を作製した。
上記外添剤1、外添剤2、外添剤3の構成及び混合条件等を表1及び表2に示す。得られた現像剤について、実施例1と同様の評価を行い、表3に示す結果を得た。
[実施例12]
実施例2のイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の母体粒子を使用し、外添剤1として実施例7の外添剤2を使用して、前記各色の母体粒子と混合し、前記各色のトナーを作製した。この各色のトナー表面を電子顕微鏡(SEM)で観察するとチタン粒子の1部分がトナー粒子表面から粒子中に埋没しているのが確認された。次に、外添剤2として、表面をヘキサメチルジシラザンで処理した粒径が約120nmのシリカ微粉体を上記実施例2の各色の母体粒子100部に対して1.2部の割合で用い、Vブレンダーで予め混合して、サーフュージングシステムにより熱処理をして、イエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの各負帯電性トナーを作製した。また、外添剤3として、実施例9の外添剤2を使用して、上記実施例2の各色の母体粒子と混合し、前記各色のトナーを作製した。
上記のようにして外添剤1、外添剤2、外添剤3の3種類の外添剤をそれぞれ混合して得た各色のトナーを、同色同士で、外添剤1のトナー/外添剤2のトナー/外添剤3のトナー=50/20/30の割合で計量して、ヘンシェルミキサで周速20mm/secにて混合した後、63μmの篩にかけて各色の負帯電性現像用トナーを作製した。次に、実施例2のキャリアを使用して、トナー濃度が5%になるようにトナーとキャリアの合計量が1,000gになるように計量してイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各現像剤を作製した。
上記外添剤1、外添剤2、外添剤3の構成及び混合条件等を表1及び表2に示す。得られた現像剤について、実施例1と同様の評価を行い、表3に示す結果を得た。
[実施例13]
以下に示すように重合法によるトナーで実施した。
1.ブラックトナーの製造
〜有機微粒子エマルションの合成〜
撹拌棒及び温度計をセットした反応容器に、水683部、メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩(エレミノールRS−30;三洋化成工業社製)11部、メタクリル酸166部、アクリル酸ブチル110部、過硫酸アンモニウム1部を仕込み、3,800回転/分で30分間撹拌したところ、白色の乳濁液が得られた。加熱して、系内温度75℃まで昇温して4時間反応させた。さらに、1%過硫酸アンモニウム水溶液30部を加え、75℃で6時間熟成してビニル系樹脂(メタクリル酸−アクリル酸ブチル−メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩の共重合体)の水性分散液[微粒子分散液1]を得た。[微粒子分散液1]をレーザー回折式粒度分布測定器(LA−920;島津製)で測定した体積平均粒径は、110nmであった。[微粒子分散液1]の一部を乾燥して樹脂分を単離した。該樹脂分のTgは58℃であり、重量平均分子量は13万であった。
〜水相の調整〜
水990部、[微粒子分散液1]83部、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの48.3%水溶液(エレミノールMON−7;三洋化成工業社製)37部、酢酸エチル90部を混合撹拌し、乳白色の液体を得た。これを[水相1]とする。
〜低分子ポリエステルの合成〜
冷却管、撹拌機及び窒素導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物229部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド3モル付加物529部、テレフタル酸208部、アジピン酸46部及びジブチルチンオキサイド2部を入れ、常圧、230℃で7時間反応し、さらに10〜15mmHgの減圧で5時間反応した後、反応容器に無水トリメリット酸44部を入れ、常圧、180℃で3時間反応し、[低分子ポリエステル1]を得た。[低分子ポリエステル1]は、数平均分子量2,300、重量平均分子量6,700、Tg43℃、酸価25であった。
〜中間体ポリエステルの合成〜
冷却管、撹拌機及び窒素導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物682部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物81部、テレフタル酸283部、無水トリメリット酸22部及びジブチルチンオキサイド2部を入れ、常圧、230℃で7時間反応し、さらに10〜15mmHgの減圧で5時間反応し、[中間体ポリエステル1]を得た。[中間体ポリエステル1]は、数平均分子量2,200、重量平均分子量9,700、Tg54℃、酸価0.5、水酸基価52であった。次に、冷却管、撹拌機及び窒素導入管の付いた反応容器中に、[中間体ポリエステル1]410部、イソホロンジイソシアネート89部、酢酸エチル500部を入れ100℃で5時間反応し、[プレポリマー1]を得た。[プレポリマー1]の遊離イソシアネート重量%は、1.53%であった。
〜ケチミンの合成〜
撹拌棒及び温度計をセットした反応容器に、イソホロンジアミン170部とメチルエチルケトン75部を仕込み、50℃で4時間半反応を行い、[ケチミン化合物1]を得た。[ケチミン化合物1]のアミン価は417であった。
〜マスターバッチの合成〜
水1,200部、カーボンブラック(Printex35;デクサ社製)540部(DBP吸油量=42ml/100mg、pH=9.5)、 ポリエステル樹脂1,200部を加え、ヘンシェルミキサ(三井鉱山社製)で混合し、2本ロールを用いて混合物を130℃で1時間混練後、圧延冷却しパルペライザーで粉砕して、[マスターバッチ1]を得た。
〜油相の作製〜
撹拌棒および温度計をセットした容器に、[低分子ポリエステル1]378部、カルナバWAX100部、酢酸エチル947部を仕込み、撹拌下80℃に昇温し、80℃のまま5時間保持した後、1時間で30℃に冷却した。次いで、容器に[マスターバッチ1]500部、酢酸エチル500部を仕込み、1時間混合し[原料溶解液1]を得た。そして、[原料溶解液1]1324部を容器に移し、ビーズミル(ウルトラビスコミル;アイメックス社製)を用いて、送液速度1kg/hr、ディスク周速度6m/秒、0.5mmジルコニアビーズを80体積%充填、3パスの条件で、カーボンブラック、WAXの分散を行った。次いで、[低分子ポリエステル1]の65%酢酸エチル溶液を1324部加え、上記条件のビーズミルで2パスし、[顔料・WAX分散液1]を得た。[顔料・WAX分散液1]の固形分濃度(130℃、30分)は50%であった。
〜乳化、脱溶剤〜
[顔料・WAX分散液1]749部、[プレポリマー1]を115部、[ケチミン化合物1]2.9部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化社製)で5,000rpmで2分間混合した後、容器に[水相1]1,200部を加え、TKホモミキサーで、回転数13,000rpmで25分間混合し[乳化スラリー1]を得た。撹拌機および温度計をセットした容器に、[乳化スラリー1]を投入し、30℃で8時間脱溶剤した後、45℃で7時間熟成を行い、[分散スラリー1]を得た。
〜洗浄、乾燥〜
[分散スラリー1]100部を減圧濾過した後、以下の(1)〜(4)を行った。
(1):濾過ケーキにイオン交換水100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後濾過した。
(2):(1)の濾過ケーキに10%水酸化ナトリウム水溶液100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで30分間)した後、減圧濾過した。
(3):(2)の濾過ケーキに10%塩酸100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後濾過した。
(4):(3)の濾過ケーキにイオン交換水300部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後濾過する操作を2回行い[濾過ケーキ1]を得た。
そして、[濾過ケーキ1]を循風乾燥機にて45℃で48時間乾燥した。この母体トナー100部にサリチル酸亜鉛(E−84;オリエント化学社製)0.6部の割合でミキサーにより混合した。そして、目開き75μmメッシュで篩い、重量平均粒径(D4)6.1μm、個数平均粒径(Dn)5.5μm、D4/Dn=1.11、平均円形度0.97、形状係数SF−1=135、形状係数SF−2=118、短軸(r2)/長軸(r1)=0.8、厚さ(r3)/短軸(r2)=0.9のトナーを得た。
〜外添剤処理〜
前記トナー100重量部に対して、実施例12と同じように3種類の外添剤を使用してそれぞれ外添剤の混合を行い、ブラックトナーを作製した。
2.イエロートナーの製造
マスターバッチの合成において、カーボンブラックの代わりにC.I.ピグメントイエロー180(PV Fast Yellow HG;クラリアント社製)を用いた以外は、ブラックトナーの例と同様にしてイエロートナーを作製した。母体トナーは、重量平均粒径(D4)6.0μm、個数平均粒径(Dn)5.4μm、D4/Dn=1.11、平均円形度0.97、形状係数SF−1=132、形状係数SF−2=115、短軸(r2)/長軸(r1)=0.8、厚さ(r3)/短軸(r2)=0.9であった。
〜外添剤処理〜
前記トナー100重量部に対して、実施例12と同じように3種類の外添剤を使用してそれぞれ外添剤の混合を行い、イエロートナーを作製した。
3.マゼンタトナーの製造
マスターバッチの合成において、カーボンブラックの代わりにC.I.ピグメントレッド122(Hostaperm Pink E;クラリアント社製)を用いた以外は、ブラックトナー例と同様にしてマゼンタトナーを作製した。母体トナーは、重量平均粒径(D4)6.5μm、個数平均粒径(Dn)5.6μm、D4/Dn=1.16、平均円形度0.96、形状係数SF−1=137、形状係数SF−2=117、短軸(r2)/長軸(r1)=0.8、厚さ(r3)/短軸(r2)=0.9であった。
〜外添剤処理〜
前記トナー100重量部に対して、実施例12と同じように3種類の外添剤を使用してそれぞれ外添剤の混合を行い、マゼンタトナーを作製した。
4.シアントナーの製造
マスターバッチの合成において、カーボンブラックの代わりにC.I.ピグメントブルー15:3(Lionol Blue FG−7351;東洋インキ社製)を用いた以外は、ブラックトナー例と同様にしてシアントナーを作製した。母体トナーは、重量平均粒径(D4)6.2μm、個数平均粒径(Dn)5.5μm、D4/Dn=1.13、平均円形度0.97、形状係数SF−1=134、形状係数SF−2=115、短軸(r2)/長軸(r1)=0.8、厚さ(r3)/短軸(r2)=0.9であった。
〜外添剤処理〜
前記トナー100重量部に対して、実施例12と同じように3種類の外添剤を使用してそれぞれ外添剤の混合を行い、シアントナーを作製した。
上記により得られた各色のトナーを、同色同士で、外添剤1のトナー/外添剤2のトナー/外添剤3のトナー=50/20/30の割合で計量して、ヘンシェルミキサで周速20mm/secにて混合した後、63μmの篩にかけて各色の負帯電性現像用トナーを作製した。実施例2のキャリアを使用して、トナー濃度が5%になるようにトナーとキャリアの合計量が1,000gになるように計量してイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各現像剤を作製した。
上記外添剤1、外添剤2、外添剤3の構成及び混合条件等を表1及び表2に示す。得られた現像剤について、実施例1と同様の評価を行い、表3に示す結果を得た。
[実施例17]
下記処方の混合物を2本ロールの加熱下で混練し、混練物を冷却後、粗粉砕し、粉砕分級して平均粒径6.2μmのトナーを得た。
結着樹脂:スチレン/ブチルアクリレート共重合体 100部
着色剤:カーボンブラック 9.5部
磁性体:マグネタイト 20部
電荷制御剤:クロム含有金属錯体染料 2部
離型剤:カルナウバワックス 4.5部
前記トナー100重量部に対して、表面をヘキサメチルジシラザンで処理した粒径が約16nmのシリカ微粉体を0.7部の割合で用い、ヘンシェルミキサで周速20m/secにて混合して負帯電の現像用トナーEを作製した。また、前記トナー100重量部に対して、表面をイソブチルトリメトキシシランで処理した粒径が約15nmの酸化アルミニウム微粉体を0 .5部の割合でヘンシェルミキサに温水を流して内部温度45℃に加温して、周速20m/secにて混合して負帯電の現像用トナーFを作成した。この各色のトナー表面を電子顕微鏡(SEM)で観察すると酸化アルミニウム粒子の1部分がトナー粒子表面から粒子中に埋没しているのが確認された。次に、トナーEとトナーFを50対50の割合で計量して、ヘンシェルミキサで周速20m/secにて混合した。その後、63μmの篩にかけて負帯電性の現像用トナーGを作製した。実施例2のキャリアを使用して、トナー濃度が5%になるようにトナーとキャリアの合計量が1,000gになるように計量して上記トナーGが混合された現像剤を作製した。
外添剤の構成及び混合条件等を表1及び表2に示す。得られた現像剤について、実施例1と同様の評価を行い、表3に示す結果を得た。
[実施例18]
実施例13の重合法によるトナーを使用し、キャリアは次のようにして作製したキャリアを使用して実施例13と同じようにして現像剤を作製しテストしたところ、実施例13と同じ結果を得た。
<キャリアの作製>
アクリル樹脂溶液(固形分50wt%) 21.0部
グアナミン溶液(固形分70wt%) 6.4部
アルミナ粒子[0.3μm、固有抵抗1014(Ω・cm)] 7.6部
シリコーン樹脂溶液[固形分23wt% (SR2410:東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)] 65.0部
アミノシラン[固形分100wt% (SH6020:東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)] 0.3部
トルエン 60部
ブチルセロソルブ 60部
上記材料をホモミキサーで10分間分散し、アルミナ粒子を含むアクリル樹脂及びシリコーン樹脂のブレンド被覆膜形成溶液を得た。芯材として焼成フェライト粉の平均粒径;35μmを用い、上記被覆膜形成溶液を芯材表面に膜厚0.15μmになるようにスピラコーター(岡田精工社製)により塗布し乾燥した。得られたキャリアを電気炉中にて150℃で2時間放置して焼成した。冷却後キャリア粒子は目開き106μmの篩を用いて、キャリア粒子の凝集体を取り除いたキャリア粒子とした。
[比較例1]
実施例1において、トナー母体100重量部に対して、表面をヘキサメチルジシラザンで処理した粒径が約12nmのシリカ微粉体を0.7部と、表面をイソブチルトリメトキシシランで処理した粒径が約15nmのチタン微粉体を0.5部の割合で2種類の外添剤を一緒にヘンシェルミキサで周速20m/secにて混合して負帯電性の現像用トナーを作製した。その後、63μmの篩にかけて負帯電性の現像用トナーとした。実施例1と同じキャリアを使用して、トナー濃度が5%になるように前記現像用トナーとキャリアの合計量が1000gになるように計量して現像剤を作製した。
外添剤の構成及び混合条件等を表1及び表2に示す。なお、本実施形態で用いたトナー母体粒子に熱風処理を特定の温度で行う処理を、表中、サーフュージング処理ということもある。そして、現像剤を図2の複写装置にセットして、初期の画像出しを行った。その後、A4紙を横送りで複写スピード35枚/分にて、100,000枚の連続通紙を行い、感光体へのフィルミング、クリーニング性、キャリア汚染等について評価した。評価結果を表3に示す。
Figure 2008145969
Figure 2008145969
Figure 2008145969
<注>
(1)表中の値又は記号は(スタート/100,000枚)で表示する。
(2)帯電量は負帯電(マイナスは記載してない)とする。
(3)画像濃度はX−Rite938(アムテック社製)にて測定する。
(4)地汚れは、nittotapeテープを使用して潜像担持体上での現像後の地肌部を取り、そのテープを白紙に貼ってテープの濃度を差し引いた値(濃度はX−Rite938で測定する→値が小さいほど地汚れは良好)とする。
(5)潜像担持体フィルミングは目視にて判定する(〇=発生なし、×=目視にて明瞭にわかるレベル)。
(6)潜像担持体クリーニング性は目視にて判定する(〇=発生なし、×=目視にてスジが3本/A4コピー紙のレベル)。
(7)キャリア汚染は電子顕微鏡でキャリア表面を観察する(〇=汚染なし、×=被覆層にトナー、外添剤の汚染がある)。
(8)現像剤の汲み上げ量は、現像スリーブに汲み上げられた現像剤を磁石で吸い取った現像剤の量(その単位はmg/cm2)とする。
(9)定着装置の汚染は定着部材、加圧部材、クリーニング部材等を目視により判定する(〇=汚染なし、△=明瞭にトナーによる汚れが発生している。×=目視にてひどくトナーによる汚れがわかるレベル)。
上表から明らかなように、上述した実施例のトナーによれば、感光体へのフィルミング、クリーニング性、キャリア汚染等において優れた評価結果が得られた。
このように、本発明の実施形態におけるトナー及び現像剤によれば、同一のトナー粒子に複数の外添剤がそれぞれ単独で添加され、そのうち少なくとも1種類は45〜350℃に加熱された雰囲気中で添加され、次に、該各単独の外添剤が添加されたトナー粒子が一つに混合されていることから、特に大粒径(75〜500nm)、中粒径(20〜75nm)の外添剤を混合する際は、加熱された雰囲気で外添されるため、トナー粒子表面の軟化により外添剤の遊離が防止され、しかもトナー粒子表面への外添剤の埋没が少ないため、長期にわたって安定した流動性と帯電性を得ることができる。また現像スリーブ上に汲み上げられる現像剤量の変動が非常に小さい現像剤が得られる。また、本発明の実施形態における画像形成装置、プロセスカートリッジ及び画像形成方法によれば、かかるトナー及び現像剤を用いることから、長期にわたって高品位の画像を形成することができる。
なお、上述する実施形態は、本発明の好適な実施形態であり、上記実施形態のみに本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更を施した形態での実施が可能である。
本発明の実施形態に係るトナーの形状を模式的に表わした図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示した図である。 本発明の実施形態に係るトナーにおける外添剤の付着状態について、従来のものと比較して異なることを示した顕微鏡写真である。
符号の説明
10 中間転写体
18 画像形成手段
20 タンデム画像形成装置
21 露光装置
22 2次転写装置
25 定着装置
40 感光体
100 複写装置本体
200 給紙テーブル
300 スキャナ
400 原稿自動搬送装置

Claims (18)

  1. 少なくとも結着樹脂と着色剤からなるトナー粒子の表面に外添剤が添加されているトナーであって、前記トナーは、一のトナー粒子に1種類の外添剤が各々外添されたトナー構成体が複数混合されて複数種の外添剤を有し、前記トナー構成体の少なくとも1種は45〜350℃に加熱された雰囲気の中で外添されていることを特徴とするトナー。
  2. 前記複数の外添剤の各外添剤同士は、個数平均粒径が異なることを特徴とする請求項1に記載のトナー。
  3. 前記複数の外添剤は、個数平均粒径が75〜500nmの範囲にある外添剤と、個数平均粒径が5〜20nmの範囲にある外添剤との少なくとも2種類であることを特徴とする請求項2に記載のトナー。
  4. 前記複数の外添剤は、個数平均粒径が75〜500nmの範囲にある外添剤と、個数平均粒径が20〜75nmの範囲にある外添剤と、個数平均粒径が5〜20nmの範囲にある外添剤との少なくとも3種類であることを特徴とする請求項2に記載のトナー。
  5. 前記複数の外添剤は、それぞれ材質が異なることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のトナー。
  6. 前記複数の外添剤は、無機微粒子又は有機微粒子の少なくともいずれか1つの微粒子であることを特徴とする請求項5に記載のトナー。
  7. 前記複数の外添剤は、無機微粒子が酸化物、窒化物、炭化物から選択される少なくとも1種であることを特徴とする請求項5又は6に記載のトナー。
  8. 前記複数の外添剤は、無機微粒子がシリカ、チタニア、アルミナから選択される少なくとも1種であることを特徴とする請求項5から7のいずれか1項に記載のトナー。
  9. 前記複数の外添剤は、有機微粒子が、ビニル系樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ケイ素系樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、アニリン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリカーボネート樹脂から選択される少なくとも1種の微粒子であることを特徴とする請求項5から8のいずれか1項に記載のトナー。
  10. 前記トナーは、重量平均粒径D4が3〜8μmの範囲にあることを特徴とする請求項1から9のいずれか1項に記載のトナー。
  11. 前記トナーは、平均円形度が0.93〜1.00の範囲にあることを特徴とする請求項1から10のいずれか1項に記載のトナー。
  12. 前記トナーは、重量平均粒径D4と個数平均粒径Dnとの比D4/Dnが、1.00〜1.40の範囲にあることを特徴とする請求項1から11のいずれか1項に記載のトナー。
  13. 前記トナーは、形状係数SF−1が100〜180の範囲にあり、形状係数SF−2が100〜180の範囲にあるトナーを用いることを特徴とする請求項1から12のいずれか1項に記載のトナー。
  14. 像担持体上の静電潜像を現像する現像剤であって、前記現像剤は、請求項1から13のいずれか1項に記載のトナーであって、磁性体を含有することを特徴とする現像剤。
  15. 像担持体上の静電潜像を現像する現像剤であって、前記現像剤は、請求項1から13のいずれか1項に記載のトナーと樹脂で被覆された磁性キャリアとを混合することを特徴とする現像剤。
  16. 静電潜像を担持する像担持体に対向して配置される現像装置であって、前記現像装置は、請求項14又は15に記載の現像剤を用いることを特徴とする現像装置。
  17. 静電潜像を担持する像担持体と、少なくとも、該静電潜像を担持する像担持体に対向して配置される現像装置とを一体に支持し、画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジであって、前記プロセスカートリッジは、請求項16に記載の現像装置を用いることを特徴とするプロセスカートリッジ。
  18. 少なくとも、静電潜像を担持する像担持体と、静電潜像を担持する像担持体に対向して配置される現像装置とを備える画像形成装置であって、前記画像形成装置は、請求項16に記載の現像装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
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