JP2010078862A - 静電荷像現像用トナー、静電荷像現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】非結晶性樹脂と結晶性樹脂と着色剤と離型剤とメタチタン酸粒子とを少なくとも含み表面に前記離型剤の露出したトナー粒子と、数平均粒子径が10nm以上50nm以下の疎水化処理されたメタチタン酸と数平均粒子径が30nm以上180nm以下の疎水化処理された酸化ケイ素とを少なくとも含む外添剤と、を含有し、前記トナー粒子の離型剤ドメイン中に前記メタチタン酸粒子が含まれ、形状係数SF1が135以上150以下である、静電荷像現像用トナー並びにそれを用いた静電荷像現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ及び画像形成装置。
【選択図】なし
Description
ブロッキング防止、60℃までの画像保存性、および、低温定着性の両立の手段として、トナーを構成する結着樹脂として、結晶性樹脂を用いる技術が考えられる。ブロッキング防止、低温定着の両立を目的として、結晶性樹脂をトナーとして用いる方法が古くから知られている(例えば、特許文献3参照。)。また、オフセット防止(例えば、特許文献4参照。)、圧力定着(例えば、特許文献5参照。)等を目的として、結晶性樹脂を用いる技術も古くから知られている。
これはガラス転移温度40℃以上の非結晶性ポリエステル樹脂と、融解温度130℃以上200℃以下の結晶性ポリエステル樹脂とを混合して用いる技術である。
本実施形態に係る静電荷像現像用トナーは、非結晶性樹脂と結晶性樹脂と着色剤と離型剤とメタチタン酸粒子とを少なくとも含み表面に前記離型剤の露出したトナー粒子と、数平均粒子径が10nm以上50nm以下の疎水化処理されたメタチタン酸と数平均粒子径が30nm以上180nm以下の疎水化処理された酸化ケイ素とを少なくとも含む外添剤と、を含有し、前記トナー粒子の離型剤ドメイン中に前記メタチタン酸粒子が含まれ、形状係数SF1が135以上150以下である、静電荷像現像用トナーである。
なお、本実施形態において外添剤として用いられるメタチタン酸粒子を「メタチタン酸」と称することがある。
混練粉砕法は、後述するように混練工程、粉砕分級工程及び外添工程に分けることができる。粉砕分級工程では、非結晶性樹脂と結晶性樹脂と着色剤と離型剤とメタチタン酸粒子とを少なくとも含む混練工程で得られた混練物が粉砕及び分級されることにより、トナー粒子が作成される。混練工程を経ることにより、混練物の離型剤ドメイン中にメタチタン酸粒子を含有させることができる。その結果として、混練物を粉砕・分級して得られるトナー粒子の離型剤ドメイン中に、メタチタン酸粒子を含ませることができる。
粉砕・分級の際には、混練物は結晶性樹脂又は離型剤と非結晶性樹脂との界面から割れやすいため、トナー粒子表面に離型剤が露出する。また、混練粉砕法では湿式製法と比べて不定形のトナー粒子が得られる。混練粉砕法によれば、形状係数SF1が135以上150以下のトナーとなる。
SF1=(ML2/A)×(π/4)×100 ・・・ 式(1)
上記式(1)中、MLはトナー粒子の絶対最大長、Aはトナー粒子の投影面積を各々示す。
トナーの最表面の露出は、XPS(X線光電子分光法)を用いて行う。具体的には、トナーの造粒に用いた離型剤およびトナーの最表面の炭素原子C1sスペクトルの測定を、X線源としてMgKα線を用い、加速電圧を10kV、エミッション電流を20mVに設定して実施し、トナーの最表面における離型剤由来の炭素原子C1sスペクトルの有無で離型剤の露出の有無を確認する。
TEM−EDS(堀場製作所社製;EMAX)を用い、10000倍のトナー断面の元素分析を行うことで、メタチタン酸の有無を確認できる。
上記判断方法により、トナー粒子の離型剤ドメイン中に含まれるメタチタン酸粒子が、外添剤として該トナー粒子に添加されたメタチタン酸由来ではないことを判断できる。
結着樹脂の、例えば重量平均分子量Mwを小さくしたりガラス転移温度Tgを低くすることにより、溶解するエネルギー(定着温度)を低くすることが可能である。但し結着樹脂の重量平均分子量Mwやガラス転移温度Tgを下げると、トナー自体が柔らかくなる傾向にある。この結果、温度に対して粘性が発生する。例えば、実際のコピー機内部温度程度(60℃)でトナー凝集が発生してしまい、白点/色点や色筋等の画質欠陥となることがある。またトナーカートリッジ内でも容易にトナーが凝集してしまう為、保管特性も損なわれてしまうことがある。
なお、本実施形態において低温定着とは、トナーを120℃程度以下で加熱して定着させることをいう。
また粉砕分級工程でメタチタン酸粒子を添加する場合は、例えば衝突型の粉砕機の場合、粉砕機の供給口などにメタチタン酸粒子を投入することで粉砕性を向上させることができる。またメタチタン酸粒子を添加することにより配管融着などを抑制する効果がある。これはメタチタン酸粒子を添加することにより、表面に露出した結晶性樹脂や離型剤にメタチタン酸粒子が優先的に付着するためと考えられる。これにより付着性の強い結晶性樹脂や離型剤をメタチタン酸粒子で簡易的に被覆する形となり、配管付着を低下させ、結果的にトナー粒子の得率も向上する。
混練工程及び粉砕分級工程では酸化ケイ素粒子も使用可能であるが、比重が大きいメタチタン酸粒子の方が例えば粉砕分級工程では有利に働く。比重の大きい方が衝突エネルギーが大きく、よりトナーの粉砕性が上がると共に、トナーにも付着されやすく配管融着抑制効果が大きい。
混練工程及び粉砕分級工程では酸化チタン粒子も使用できるが、メタチタン酸粒子のほうが粒子の形態からもより好ましい。酸化チタンの結晶構造としては不定形から球形のアナターゼ型結晶構造及び米粒型のルチル型結晶構造の2種があるが、共にトナーに付着させる観点からは付着性が弱い。これに比較してメタチタン酸粒子は直径が20nm、厚みが10nm程度の板状形態である。実際には10nm程度の球体が横並びになり板状となっている。このことにより比表面積が大きくかつ見かけ上、大きな接触面を有していることからトナー上に付着しやすいと推定される。
本実施形態において外添剤として用いられるメタチタン酸は、疎水化処理されていることが必要である。疎水化処理されていないメタチタン酸は撥水性に劣るため、疎水化処理されていないメタチタン酸を外添剤として用いた場合にトナーの帯電性が温度又は湿度等の環境の変化により影響を受けやすくなり、安定した画像形成が困難になることがある。
なお、上述した混練工程及び粉砕分級工程で用いられるメタチタン酸粒子は、疎水化処理されていてもよいし疎水化処理されていなくてもよい。
トナー粒子の離型剤ドメイン中にはメタチタン酸粒子が含まれるため、外添剤としてメタチタン酸を単独使用したとしてもトナー製造直後はトナー粒子の表面に露出した離型剤にメタチタン酸が埋まり込むのを防ぐことができるが、トナーを長期保管すると、経時で外添剤がトナー粒子表面に埋まりこみ始めてトナー同士が付きやすい状態となり、トナー凝集体を作ってしまうことがある。
これに対して、酸化ケイ素は比重が2.2と、メタチタン酸の比重(3.4以上4.2以下)と比較して軽く、ストレスを受けにくいこと、また数平均粒子径が30nm以上であれば比重の観点とあわせてトナー粒子表面に埋まりこみにくい。酸化ケイ素の数平均粒子径が30nmより小さい場合には比重が軽くとも埋没してしまうことがある。また、数平均粒子径が180nmよりも大きいと、トナー表面からの脱離が顕著になり、結果、遊離外添剤となりキャリアへ移行し帯電を不安定にさせてしまう問題を生ずることがある。
これに対してHMDS処理はこれらの不具合なく且つ撥水性が高く処理剤としては最適である。
外添されたトナーをSEMを用いて観察し、トナー表面に付着した外添剤の粒子径を測定する。測定条件は倍率3万、視野:2視野、及び測定個数100個とする。なお、粒子径とは、観察された外添剤の投影面積と等しい面積を有する円の直径を指すものとする。
測定結果に基づいて、粒子径をX軸と、各粒子径における粒子(外添剤)の個数をY軸としてプロットし、ピークに相当する粒子径を数平均粒子径とする。ピークが二つ以上存在する場合には、各ピークに相当する粒子径を数平均粒子径とする。
<結着樹脂>
本実施形態に係るトナー粒子は、結着樹脂として非結晶性樹脂と結晶性樹脂とを含む。
結晶性樹脂は、トナーを構成する成分のうち、5質量%以上30質量%以下の範囲で用いてもよい。より好ましくは8質量%以上20質量%以下の範囲である。結晶性樹脂の割合が30質量%よりも多いと、良好な定着特性は得られるものの、定着像中の相分離構造が不均一となり、定着画像の強度、特に引っかき強度が低下し、傷がつきやすくなることがある。一方、5質量%未満では、結晶性樹脂由来のシャープメルト性が得られず、単純に非結晶性樹脂を可塑化するのみで、良好な低温定着性を確保しつつ耐トナーブロッキング性や画像保存性を保つことができなくなることがある。
具体的には、昇温速度10℃/minで測定した際の吸熱ピークの半値幅が6℃以内であることを意味する。一方、半値幅が6℃を超える樹脂や、明確な吸熱ピークが認められない樹脂は、非結晶性樹脂を意味するが、本実施形態において用いられる非結晶性樹脂としては、明確な吸熱ピークが認められない樹脂を用いることが好ましい。
なお本実施形態においては、前記ポリエステル樹脂として市販品を使用してもよいし、適宜合成したものを使用してもよい。
3価以上のカルボン酸としては、例えば、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸、1,2,5−ベンゼントリカルボン酸、1,2,4−ナフタレントリカルボン酸等、及びこれらの無水物やこれらの低級アルキルエステルなどが挙げられる。これらは1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
非結晶樹脂としては、公知の樹脂材料を用いることができるが、非結晶性ポリエステル樹脂が特に好ましい。本発明において用いる非結晶性ポリエステル樹脂とは、主として多価カルボン酸類と多価アルコール類との縮重合により得られるものである。
本実施形態に係るトナー粒子は、離型剤を含む。離型剤は、トナーを構成する成分のうち、1質量%以上10質量%以下の範囲で用いてもよい。より好ましくは2質量%以上8質量%以下の範囲である。
本実施形態の静電荷像現像用トナーに用いられる離型剤としては、ASTMD3418−8に準拠して測定された主体極大ピークが50℃以上140℃以下の範囲内にある物質が好ましい。主体極大ピーク50℃未満であると定着時にオフセットを生じやすくなる場合がある。また、140℃を超えると定着温度が高くなり、画像表面の平滑性が不充分なため光沢性を損なう場合がある。
また、離型剤の160℃における粘度η1は20cps以上600cps以下の範囲内であることが好ましい。粘度η1が20cpsよりも小さいとホットオフセットを生じ易く、600cpsより大きいと定着時のコールドオフセットを生じる場合がある。
本実施形態に係るトナー粒子は、着色剤を含有する。着色剤は、トナーを構成する成分のうち、2質量%以上15質量%以下の範囲で用いてもよい。より好ましくは3質量%以上10質量%以下の範囲である。
着色剤としては、公知の有機、もしくは、無機の顔料や染料、又は油溶性染料を使用することができる。
黒顔料としてはカーボンブラック、磁性粉等が使用できる。黄色顔料としては、例えば、ハンザイエロー、ハンザイエロー10G、ベンジジンイエローG、ベンジジンイエローGR、スレンイエロー、キノリンイエロー、パーマネントイエローNCG等があげられる。赤色顔料としては、ベンガラ、ウオッチヤングレッド、パーマネントレッド4R、リソールレッド、ブリリアンカーミン3B、ブリリアンカーミン6B、デュポンオイルレッド、ピラゾロンレッド、ローダミンBレーキ、レーキレッドC、ローズベンガル、エオキシンレッド、アリザリンレーキ等があげられる。青色顔料としては、紺青、コバルトブルー、アルカリブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、ファストスカイブルー、インダスレンブルーBC、アニリンブルー、ウルトラマリンブルー、カルコオイルブルー、メチレンブルークロライド、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、マラカイトグリーンオクサレレートなどがあげられる。また、これらを混合し、更には固溶体の状態で使用できる。
本実施形態に係るトナー粒子には、上記成分以外にも、更に必要に応じて内添剤、帯電制御剤、無機粉体(無機粒子)、有機粒子等の種々の成分を添加することができる。
内添剤としては、例えば、フェライト、マグネタイト、還元鉄、コバルト、ニッケル、マンガン等の金属、合金、またはこれら金属を含む化合物などの磁性体等が挙げられる。
本実施形態の静電荷像現像用トナーは、外添剤として数平均粒子径が10nm以上50nm以下の疎水化処理されたメタチタン酸と数平均粒子径が30nm以上180nm以下の疎水化処理された酸化ケイ素とを少なくとも含む。
カップリング剤を用いて疎水化処理をするには、メタチタン酸のスラリーにカップリング剤を添加すればよい。
カップリング剤の処理量としては、メタチタン酸100質量部に対して5質量部以上80質量部以下が好ましく、より好ましくは10質量部以上50質量部以下である。処理量が5質量部より小さいとメタチタン酸に撥水性を付与することができない場合があり、80質量部を超えると処理剤自体が凝集してしまい均一に表面処理されないことがある。
シリコーンオイルを用いて疎水化処理をする方法としては、例えば一般的なスプレードライ方式が挙げられるが、表面処理できれば特に限定されるものではない。
シリコーンオイルの処理量としては、メタチタン酸100質量部に対して10質量部以上40質量部以下が好ましく、より好ましくは20質量部以上35質量部以下である。
本実施形態においては、アルコキシシランにより疎水化処理されたメタチタン酸が均一処理(疎水化度が高い)の点から好ましい。
本実施形態においては、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)により疎水化処理された酸化ケイ素が外添後のトナー流動性(粉体流動性)の点から好ましい。
HMDSを用いた酸化ケイ素の疎水化処理方法は、処理ができれば特に限定されない。
HMDSにより酸化ケイ素を疎水化処理した後、ボールミル、ヘンシェルミキサー等を用いて解砕処理を行ってもよい。
なお、2種以上の酸化ケイ素を用いた場合、外添剤としてトナー中に含まれる酸化ケイ素の量は2種以上の酸化ケイ素の合計量をいう。
酸化ケイ素の数平均粒子径は、30nm以上180nm以下であることを要するが、本実施形態においては、数平均粒子径が30nm以上60nm以下の疎水化処理された酸化ケイ素と数平均粒子径が90nm以上150nm以下の疎水化処理された酸化ケイ素とを併用することが好ましい。
ここで数平均粒子径が90nm以上150nm以下の疎水化処理された酸化ケイ素を添加することで更に帯電低下抑制が可能となる。数平均粒子径が90nm以上150nm以下の外添剤を使用することにより、トナー同士の接触が抑制される。即ち、90nm以上150nm以下の外添剤が所謂スペーサーとして機能する。放置状態のトナー同士は例えば2成分現像などにおいてキャリア、トナーが密な状態で存在する。近年の小径トナーなどは細密充填されてしまう。数平均粒子径が90nm以上150nm以下の外添剤を使用することによりトナー粒子間に空隙が形成され電気導通路をさらに遮断できることとなる。その結果として帯電低下抑制が可能となる。材質に関しては酸化ケイ素が最適である。例えばこれを酸化チタンに置き換えた場合、この粒子径範囲ではOHP透過性を著しく損なう結果となる。
また、数平均粒子径が30nm以上60nm以下の疎水化処理された酸化ケイ素を数平均粒子径が10nm以上50nm以下の疎水化処理されたメタチタン酸と共に用いると、チャージアップの発生が抑制される。
酸化ケイ素の数平均粒子径を30nm以上180nm以下の範囲とするには、例えば、体積平均粒子径が20nm以上200nm以下の酸化ケイ素を外添剤として用いればよい。また、数平均粒子径が30nm以上60nm以下の酸化ケイ素と数平均粒子径が90nm以上150nm以下の酸化ケイ素とを併用する場合には、例えば、体積平均粒子径が20nm以上70nm以下の酸化ケイ素と80nm以上160nm以下の酸化ケイ素とを併用すればよい。
本実施形態におけるトナーの体積平均粒子径は4μm以上9μm以下の範囲であることが望ましく、より望ましくは4.5μm以上8.5μm以下の範囲であり、さらに望ましくは5μm以上8μm以下の範囲である。体積平均粒子径が4μmより小さいと、トナー流動性が低下し、各粒子の帯電性が低下しやすい。また、帯電分布が広がるため、背景へのかぶりや現像器からのトナーこぼれ等が生じやすくなる。また4μmより小さいと、格段にクリーニング性が困難となる場合がある。体積平均粒子径が9μmより大きいと、解像度が低下するため、十分な画質が得られなくなり、近年の高画質要求を満たすことが困難となる場合がある。
本実施形態に係るトナー粒子の製造方法を以下に説明する。
混練粉砕法で本実施形態に係るトナー粒子を得る場合は、まず、混練工程において非結晶性樹脂と結晶性樹脂と着色剤と離型剤とメタチタン酸粒子と必要に応じて用いられるその他の添加剤とを、ナウターミキサー、ヘンシェルミキサー等の混合機で混合した後、エクストリューダーのような1軸または2軸の押し出し機にて混練して混練物を得る。
混練工程においてメタチタン酸粒子を添加する場合の添加量としては混練物の100質量部に対してメタチタン酸粒子0.05質量部以上5.0質量部以下が好ましく、より好ましくは0.1質量部以上3.0質量部以下である。0.05質量部以下ではフィラー効果が発揮されず結晶性樹脂が適切に混練されないことがある。5.0質量部を超えるとフィラー効果は出るものの定着画像の透明性などを著しく低下させてしまうことがある。
粉砕分級工程においては、混練工程で得られた混練物を圧延、冷却した後、I式ミル、KTM、ジェットミルなどで代表される機械式または気流式粉砕機で微粉砕を行う。その後エルボージェット等のコアンダ効果を使用した分級機や、ターボクラッシュファイアーやアキュカットのごとき気流分級機を使用し分級を行い、トナー粒子を得る。粉砕分級工程でのメタチタン酸粒子の添加量は、混練工程での混練物を100質量部とした場合、0.05質量部以上4.0質量部以下が好ましく、より好ましくは0.1質量部以上2.0質量部以下である。0.05質量部より少ない場合、配管融着効果が十分に得られないことがある。また、メタチタン酸粒子の添加量が4.0質量部よりも多いと、配管融着抑制は得られるものの、通常4.0質量部程度で配管融着抑制効果は飽和してしまうためそれ以上入れても効果が出ない。またメタチタン酸粒子を余剰に添加すると、外添工程において外添剤の添加量の調整が必要となる。
本実施形態に係る静電荷像現像剤は、本実施形態に係る静電荷像現像用トナーを少なくとも含むものである。
本実施形態に係る静電荷像現像用トナーは、そのまま一成分現像剤として、あるいは二成分現像剤として用いられる。二成分現像剤として用いる場合にはキャリアと混合して使用される。
次に、本実施形態に係る静電荷像現像用トナーを用いた本実施形態に係る画像形成装置について説明する。
本実施形態に係る画像形成装置は、潜像保持体と、前記潜像保持体上に形成された静電潜像を現像剤によりトナー像として現像する現像手段と、前記潜像保持体上に形成されたトナー像を被転写体上に転写する転写手段と、前記被転写体上に転写されたトナー像を定着する定着手段と、前記潜像保持体をクリーニング部材で摺擦し転写残留成分をクリーニングするクリーニング手段とを有し、前記現像剤として本実施形態に係る静電荷像現像剤を用いるものである。以下、本実施形態に係る画像形成装置の一例を示すが、これに限定されるわけではない。なお、図に示す主用部を説明し、その他はその説明を省略する。
また、各ユニット10Y、10M、10C、10Kの現像装置(現像手段)4Y、4M、4C、4Kのそれぞれには、トナーカートリッジ8Y、8M、8C、8Kに収容されたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの4色のトナーが供給可能である。
尚、1次転写ローラ5Yは、中間転写ベルト20の内側に配置され、感光体1Yに対向した位置に設けられている。更に、各1次転写ローラ5Y、5M、5C、5Kには、1次転写バイアスを印加するバイアス電源(図示せず)がそれぞれ接続されている。各バイアス電源は、図示しない制御部による制御によって、各1次転写ローラに印加する転写バイアスを可変する。
感光体1Yは、導電性(20℃における体積抵抗率:1×10−6Ωcm以下)の基体上に感光層を積層して形成されている。この感光層は、通常は高抵抗(一般の樹脂程度の抵抗)であるが、レーザ光線3Yが照射されると、レーザ光線が照射された部分の比抵抗が変化する性質を持っている。そこで、帯電した感光体1Yの表面に、図示しない制御部から送られてくるイエロー用の画像データに従って、露光装置3を介してレーザ光線3Yを出力する。レーザ光線3Yは、感光体1Yの表面の感光層に照射され、それにより、イエロー印字パターンの静電潜像が感光体1Yの表面に形成される。
このようにして感光体1Y上に形成された静電潜像は、感光体1Yの走行に従って予め定めた現像位置まで回転される。そして、この現像位置で、感光体1Y上の静電潜像が、現像装置4Yによって可視像(トナー像)化される。
一方、感光体1Y上に残留したトナーはクリーニング装置6Yで除去されて回収される。
こうして、第1ユニット10Yにてイエロートナー像の転写された中間転写ベルト20は、第2乃至第4ユニット10M、10C、10Kを通して順次搬送され、各色のトナー像が重ねられて多重転写される。
なお、上記例示した画像形成装置は、中間転写ベルト20を介してトナー像を記録紙Pに転写する構成となっているが、この構成に限定されるものではなく、感光体から直接トナー像が記録紙に転写される構造であってもよい。
図2は、本実施形態に係る静電荷像現像剤を収容するプロセスカートリッジの好適な一例を示す概略構成図である。プロセスカートリッジ200は、感光体107とともに、帯電ローラ108、現像装置111、感光体クリーニング装置(クリーニング手段)113、露光のための開口部118、及び、除電露光のための開口部117を取り付けレール116を用いて組み合わせ、そして一体化したものである。なお、図2において符号300は被転写体を表す。
そして、このプロセスカートリッジ200は、転写装置112と、定着装置115と、図示しない他の構成部分とから構成される画像形成装置本体に対して着脱自在としたものであり、画像形成装置本体とともに画像形成装置を構成するものである。
−結晶性ポリエステル樹脂の合成−
加熱乾燥した三口フラスコに、セバシン酸ジメチル98モル%、イソフタル酸ジメチル2モル%,エチレングリコール100モル%と、触媒としてジブチル錫オキサイドをモノマー成分100質量部に対して0.2質量部とを入れた後、減圧操作により容器内を窒素ガスにより不活性雰囲気下とし、機械攪拌にて180℃で5時間攪拌・還流を行った。
その後、減圧下にて230℃まで徐々に昇温を行い2時間攪拌し、粘稠な状態となったところで空冷し、反応を停止させ、結晶性ポリエステル樹脂を合成した。ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによる分子量測定(ポリスチレン換算)で、得られた結晶性ポリエステル樹脂の重量平均分子量(Mw)は9700であった。
テレフタル酸: 30モル%
フマル酸: 70モル%
ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物 20モル%
ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物 80モル%
非結晶性ポリエステル樹脂 75質量部
結晶性ポリエステル樹脂 10質量部
シアン顔料(銅フタロシアニンB15:3:大日精化製) 5質量部
パラフィンワックス HNP9(融解温度75℃:日本精鑞製) 8質量部
後述の疎水化処理メタチタン酸 2質量部
D16v、D50v、D84vは、マルチサイザーII(ベックマン−コールター社製)測定器で測定した。
トナー粒子1の結晶性ポリエステル樹脂成分を非結晶性ポリエステル樹脂成分に置き換えた以外はトナー粒子1と同様にしてトナー粒子2(結晶性樹脂成分を含まないトナー粒子)を作製した。このときの体積平均粒径は6.5μm、体積平均粒度分布指数GSDvは1.25であった。また、ルーゼックスによる形状観察より求めた粒子の形状係数SF1は138であった。
トナー粒子1の作製において、混練工程及び粉砕工程でメタチタン酸を使用しない以外はトナー粒子1と同様の方法でトナー粒子3を作製した。このとき離型剤ドメイン中にメタチタン酸が存在しないことを確認した。このときの体積平均粒径は6.1μm、体積平均粒度分布指数GSDvは1.33であった。また、ルーゼックスによる形状観察より求めた粒子の形状係数SF1は150であった。
−メタチタン酸の作製−
まず、イルメナイトを鉱石として用い、硫酸に溶解させ鉄粉を分離し、TiOSO4を加水分解してTiO(OH)2を生成させる湿式沈降法を用いてTiO(OH)2を製造した。なお、TiO(OH)2の製造の過程で、加水分解と核生成のための分散調整及び水洗を行った。
水1000質量部中に得られたTiO(OH)2の100質量部を分散し、これにイソブチルトリメトキシシラン20質量部を室温(25℃)で撹拌しながら滴下した。次いで、これをろ過し、水洗を繰り返した。そして、イソブチルトリメトキシシランで表面疎水化処理されたメタチタン酸を150℃で乾燥し、体積平均粒子径20nm、BET比表面積が132m2/gであり、比重が3.4である疎水化処理メタチタン酸を作製した。
また、疎水化処理を行わない以外は同様にして、体積平均粒子径39nm、BET比表面積が119m2/gであり、比重が3.4である疎水化未処理メタチタン酸を調製した。
トリメトキシシランを純水、アルコールの存在下でアンモニア水を触媒として温度を加えながら滴下し、攪拌を行った。反応より得られたシリカゾル懸濁液の遠心分離を行い、湿式シリカゲルを分離した。湿式シリカゲルに溶剤を加え再度シリカゾルの状態にし、湿式シリカゲル100質量部に対して8質量部のHMDSを加え表面を撥水化した。処理後溶剤を除去し120℃で乾燥、解砕し体積平均粒子径72nmの疎水性酸化ケイ素1を得た。
ゾルゲル法の反応温度、攪拌速度、添加量を制御した以外は疎水性酸化ケイ素1と同様にして体積平均粒子径122nmの疎水性酸化ケイ素2を得た。
ゾルゲル法の反応温度、攪拌速度、添加量を制御し、疎水化処理を行わない以外は疎水性酸化ケイ素1と同様にして体積平均粒子径140nmの疎水化未処理の酸化ケイ素3を得た。
・トナーA:トナー粒子1を100質量部に対して疎水化処理メタチタン酸1.0質量部、疎水性酸化ケイ素1を1.2質量部添加し、ヘンシェルミキサーを用い、2500rpmで10分間攪拌してトナーAを作製した。トナーAにおけるメタチタン酸の数平均粒子径は41nmであり、酸化ケイ素の数平均粒子径は48nmであった。
・トナーB:トナーAの疎水性酸化ケイ素1をRX50(日本アエロジル社製;HMDS処理酸化ケイ素、粒子径40nmに変えた以外はトナーAと同様にしてトナーBを作製した。トナーBにおけるメタチタン酸の数平均粒子径は37nmであり、酸化ケイ素の数平均粒子径は50nmであった。
・トナーC:トナーBの製造において、更に1.0質量部の疎水性酸化ケイ素2を添加した以外はトナーBと同様にしてトナーCを作製した。トナーCにおけるメタチタン酸の数平均粒子径は46nmであり、酸化ケイ素の数平均粒子径は39nm及び130nmであった。
・トナーD:トナーBのRX50をRY50(日本アエロジル社製;シリコーンオイル処理酸化ケイ素、粒子径40nm)に変えた以外はトナーBと同様にしてトナーDを作製した。トナーDにおけるメタチタン酸の数平均粒子径は41nmであり、酸化ケイ素の数平均粒子径は60nmであった。
・トナーE:トナーAの疎水化処理メタチタン酸をP25(デグサ社製、二酸化チタン、粒子径21nm)に変えた以外はトナーAと同様にトナーEを作製した。トナーEにおける二酸化チタンの数平均粒子径は68nmであり、酸化ケイ素の数平均粒子径は48nmであった。
・トナーF:トナー粒子1をトナー粒子2に変えた以外はトナーAと同様にしてトナーFを作製した。トナーFにおけるメタチタン酸の数平均粒子径は43nmであり、酸化ケイ素の数平均粒子径は49nmであった。
・トナーG:トナー粒子1をトナー粒子3に変えた以外はトナーAと同様にしてトナーGを作製した。トナーGにおけるメタチタン酸の数平均粒子径は49nmであり、酸化ケイ素の数平均粒子径は54nmであった。
・トナーH:トナーAの疎水化処理メタチタン酸を疎水化未処理メタチタン酸に変えた以外はトナーAと同様にしてトナーHを作製した。トナーHにおけるメタチタン酸の数平均粒子径は35nmであり、酸化ケイ素の数平均粒子径は55nmであった。
・トナーI:トナーAの疎水性酸化ケイ素1を疎水化未処理の酸化ケイ素3に変えた以外はトナーAと同様にしてトナーIを作製した。トナーIにおけるメタチタン酸の数平均粒子径は47nmであり、酸化ケイ素の数平均粒子径は110nmであった。
・トナーJ:トナーBのRX50をOX50(日本アエロジル社製;疎水化未処理酸化ケイ素、粒子径40nm)に変えた以外はトナーBと同様にしてトナーJを作製した。トナーJにおけるメタチタン酸粒子の数平均粒子径は41nmであり、酸化ケイ素粒子の数平均粒子径は44nmであった。
また、外添剤添加後のトナーに対して上述の方法によりトナー粒子の離型剤ドメイン中のメタチタン酸粒子の有無を確認したところ、トナーGでは離型剤ドメイン中でメタチタン酸粒子の存在が確認されなかったが、それ以外のトナーでは離型剤ドメイン中でメタチタン酸粒子の存在が確認された。
・フェライト粒子(体積平均粒子径50μm、体積電気抵抗3×108Ω・cm)・・・100質量部
・トルエン・・・14質量部
・パーフルオロオクチルエチルアクリレート/メチルメタクリレート共重合体
(共重合比40:60(質量基準)、Mw=5万)・・・1.6質量部
・カーボンブラック(VXC−72;キャボット社製)・・・0.12質量部
・架橋メラミン樹脂(数平均粒子径;0.3μm)・・・0.3質量部
上記成分のうち、フェライト粒子を除く成分を10分間スターラーで分散し、被膜形成用液を調製し、この被膜形成用液とフェライト粒子とを真空脱気型ニーダーに入れ、60℃で30分間攪拌した後、減圧してトルエンを留去して、フェライト粒子表面に樹脂被膜を形成して、キャリアを製造した。
トナーAを6質量部と、キャリア96質量部とをV型ブレンダーで5分間攪拌し現像剤Aを作製した。同様にトナーB〜Jを用いてそれぞれ現像剤B〜Jを得た。
作製したトナーを50℃及び55℃の環境で48時間保管した後、DocuCentreColor400CP(富士ゼロックス社製)の現像器に充填した。25℃/80%RHの環境下で定着温度が140℃の条件で画像密度50%のハーフトーン画像を3000枚印刷した。1枚目(初期)の画像と3000枚目の画像を目視により下記基準に従って評価した。評価結果を表1に示す。
△:軽微な色筋発生、実用上問題なし
×:色筋発生
*1:画像全面で色筋発生
*2:一部白筋発生
*3:オフセット発生
2Y、2M、2C、2K、108 帯電ローラ
3Y、3M、3C、3K レーザ光線
3 露光装置
4Y、4M、4C、4K、111 現像装置(現像手段)
5Y、5M、5C、5K 1次転写ローラ
6Y、6M、6C、6K、113 感光体クリーニング装置(クリーニング手段)
8Y、8M、8C、8K トナーカートリッジ
10Y、10M、10C、10K 画像形成ユニット
20 中間転写ベルト
22 駆動ローラ
24 支持ローラ
26 2次転写ローラ(転写手段)
28、115 定着装置(定着手段)
30 中間転写体クリーニング装置
112 転写装置
116 取り付けレール
117 除電露光のための開口部
118 露光のための開口部
200 プロセスカートリッジ
P、300 記録紙(被転写体)
Claims (6)
- 非結晶性樹脂と結晶性樹脂と着色剤と離型剤とメタチタン酸粒子とを少なくとも含み表面に前記離型剤の露出したトナー粒子と、数平均粒子径が10nm以上50nm以下の疎水化処理されたメタチタン酸と数平均粒子径が30nm以上180nm以下の疎水化処理された酸化ケイ素とを少なくとも含む外添剤と、を含有し、
前記トナー粒子の離型剤ドメイン中に前記メタチタン酸粒子が含まれ、
形状係数SF1が135以上150以下である、静電荷像現像用トナー。 - 前記酸化ケイ素として、数平均粒子径が30nm以上60nm以下の疎水化処理された酸化ケイ素と数平均粒子径が90nm以上150nm以下の疎水化処理された酸化ケイ素とを少なくとも含む請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
- 請求項1又は請求項2に記載の静電荷像現像用トナーを少なくとも含む静電荷像現像剤。
- 画像形成装置に着脱可能に装着され、前記画像形成装置内に設けられた現像手段に供給するためのトナーを収容し、前記トナーが請求項1又は請求項2に記載の静電荷像現像用トナーであるトナーカートリッジ。
- 現像剤保持体を少なくとも備え、請求項3に記載の静電荷像現像剤を収容するプロセスカートリッジ。
- 潜像保持体と、前記潜像保持体上に形成された静電潜像を請求項3に記載の静電荷像現像剤によりトナー像として現像する現像手段と、前記潜像保持体上に形成されたトナー像を被転写体上に転写する転写手段と、前記被転写体上に転写されたトナー像を定着する定着手段と、前記潜像保持体をクリーニング部材で摺擦し転写残留成分をクリーニングするクリーニング手段とを有する画像形成装置。
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