JP2010282081A - 静電潜像現像用トナー、静電潜像現像用現像剤、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

静電潜像現像用トナー、静電潜像現像用現像剤、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 Download PDF

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Abstract

【課題】トナーの凝集塊が形成されにくい性質、形成された画像における光沢度の上昇の抑制、及び良好な低温定着性を兼ね備えた静電潜像現像用トナー、静電潜像現像用現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】結着樹脂を含有し、前記トナー粒子中におけるトルエン不溶分の含有量が20質量%以上40質量%以下であり、60℃におけるトナーの応力緩和測定により求めた、1秒後の緩和弾性率G1(t=1)が10MPa以上20MPa以下であり、かつ、50秒後の緩和弾性率G2(t=50)が2.5kPa以上100kPa未満である、静電潜像現像用トナー。
【選択図】なし

Description

本発明は、静電潜像現像用トナー、静電潜像現像用現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置に関する。
静電潜像を経て画像情報を可視化する方法は、現在各種の分野で広く利用されている。前記電子写真法においては、帯電工程、露光工程等を経て感光体(潜像保持体)表面の静電潜像を静電潜像現像トナー(以下、単に「トナー」ともいう。)を含む現像剤により現像し、転写工程、定着工程等を経て前記静電潜像が可視化される。
上記トナーとしては、例えば、特許文献1及び特許文献2には、貯蔵弾性率を規定したトナーが開示されている。また特許文献3には、tanδ値を規定したトナーが開示されている。
特開平09−34163号公報 特開2000−19780号公報 特開2003−50476号公報
本発明の目的は、トルエン不溶分の含有量、緩和弾性率G1、及び緩和弾性率G2のいずれかが特定の範囲から外れる場合に比較して、トナーの凝集塊が形成されにくい性質、形成された画像における光沢度の上昇の抑制、及び良好な低温定着性を兼ね備えた静電潜像現像用トナーを提供することである。
上記課題は、以下の本発明により達成される。
すなわち請求項1に係る発明は、
結着樹脂を含有するトナー粒子を有し、
前記トナー粒子中におけるトルエン不溶分の含有量が20質量%以上40質量%以下であり、
60℃における前記トナー粒子の応力緩和測定により求めた、1秒後における前記トナー粒子の緩和弾性率G1(t=1)が10MPa以上20MPa以下であり、かつ、50秒後における前記トナー粒子の緩和弾性率G2(t=50)が2.5kPa以上100kPa未満である、静電潜像現像用トナーである。
請求項2に係る発明は、
請求項1に記載の静電潜像現像用トナーを含む、静電潜像現像用現像剤である。
請求項3に係る発明は、
請求項1に記載の静電潜像現像用トナーが収納された、トナーカートリッジである。
請求項4に係る発明は、
請求項2に記載の静電潜像現像用現像剤が収納された現像手段を備えた、プロセスカートリッジである。
請求項5に係る発明は、
潜像保持体と、
前記潜像保持体の表面に静電潜像を形成させる静電潜像形成手段と、
請求項1に記載の静電潜像現像用トナーを含む現像剤により前記静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、
前記潜像保持体上に形成された前記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前記トナー像を定着する定着手段と、を有する、画像形成装置である。
本発明の請求項1に係る発明によれば、上記トルエン不溶分の含有量、緩和弾性率G1、及び緩和弾性率G2のいずれかが上記範囲から外れる場合に比較して、トナーの凝集塊が形成されにくい性質、形成された画像における光沢度の上昇の抑制、及び良好な低温定着性を兼ね備える。
請求項2に係る発明によれば、上記トルエン不溶分の含有量、緩和弾性率G1、及び緩和弾性率G2のいずれかが上記範囲から外れる場合に比較して、トナーの凝集塊が形成されにくく、形成された画像における光沢度の上昇が抑制され、かつ、良好な低温定着性が得られる。
請求項3に係る発明によれば、上記トルエン不溶分の含有量、緩和弾性率G1、及び緩和弾性率G2のいずれかが上記範囲から外れる場合に比較して、トナーの凝集塊が形成されにくく、形成された画像における光沢度の上昇が抑制され、かつ、良好な低温定着性が得られる。
請求項4に係る発明によれば、上記トルエン不溶分の含有量、緩和弾性率G1、及び緩和弾性率G2のいずれかが上記範囲から外れる場合に比較して、トナーの凝集塊が形成されにくく、形成された画像における光沢度の上昇が抑制され、かつ、良好な低温定着性が得られる。
請求項5に係る発明によれば、上記トルエン不溶分の含有量、緩和弾性率G1、及び緩和弾性率G2のいずれかが上記範囲から外れる場合に比較して、トナーの凝集塊が形成されにくく、形成された画像における光沢度の上昇が抑制され、かつ、良好な低温定着性が得られる。
本実施形態の画像形成装置の一例を示す概略構成図である。 本実施形態のプロセスカートリッジの一例を示す概略構成図である。
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
[静電潜像現像用トナー]
本実施形態の静電潜像現像用トナー(以下、単に「トナー」という場合がある)は、結着樹脂を含有するトナー粒子を有し、トナー粒子中におけるトルエン不溶分の含有量が20質量%以上40質量%以下であり、60℃におけるトナー粒子の応力緩和測定により求めた、1秒後におけるトナー粒子の緩和弾性率G1(t=1)が10MPa以上20MPa以下であり、かつ、50秒後におけるトナー粒子の緩和弾性率G2(t=50)が2.5kPa以上100kPa未満である。
ここで、60℃における応力緩和測定は、レオメトリックスサイエンティフィック社製ARES測定装置を用いて、トナー粒子のサンプルを120℃から140℃に加熱溶融して直径8mmのパラレルプレートにセッティングし、30℃に冷却し30分保持することで固化し、その後、60℃に昇温し5分後に応力緩和モード(歪量1から3%)にて測定する。そして、測定開始から1秒後の応力緩和弾性率が上記緩和弾性率G1であり、50秒後の応力緩和弾性率が上記緩和弾性率G2である。
上記緩和弾性率G1は、トナーの粉体特性に関係する値であり、緩和弾性率G1の値が高いほど粉体特性が良好となり、トナーを放置した後の凝集塊が形成されにくくなる(すなわち、トナーの保存性が良好となる)。一方、上記緩和弾性率G2は、トナーを用いて形成された画像の光沢度に関係する値であり、緩和弾性率G2の値が低いほど画像の光沢度が高くなる。
本実施形態のトナーは、上記緩和弾性率G1及びG2が上記範囲であり、かつ、トナー粒子中におけるトルエン不溶分の含有量が上記範囲であるため、これらの値が上記範囲から外れる場合に比較して、トナーの凝集塊が形成されにくく、形成された画像における光沢度の上昇が抑制され、かつ、低温定着性が良好となる。その理由は定かではないが、以下のように推測される。
粉体特性が良好であり、かつ、光沢度の低い画像が形成されるトナーを作製する方法としては、例えば、結着樹脂として高分子量(例えば分子量100、000以上)の樹脂を用いる方法が挙げられる。具体的には、例えば、低分子量(例えば分子量30,000以下)の樹脂と上記高分子量の樹脂とを併用することにより、上記緩和弾性率G1及びG2の値を上記範囲となる場合がある。
しかしながら、そのようなトナーは低温(例えば130℃以下)で定着されにくくなるため、画像定着時における定着温度を高く(例えば170℃以上)する必要がある場合がある。
一方、本実施形態のトナーは、上記緩和弾性率G1及びG2の値が上記範囲であるだけでなく、トナー粒子中におけるトルエン不溶分の含有量が上記範囲である。ここで、トルエン不溶分として検出される成分としては、例えば、架橋樹脂が挙げられると考えられる。そして架橋樹脂は、トナーを保存する温度領域(例えば50℃以上100℃以下)においては架橋構造を有するため粘弾性が高く、温度が上昇するに連れて架橋構造がはずれて粘弾性が低くなると考えられる。そのため、トナー粒子中におけるトルエン不溶分の含有量が上記範囲であれば、適量の架橋樹脂が含まれるため、低温定着性が良好となり、併せて粉体特性が良好なためトナーの凝集塊が形成されにくく(すなわちトナー保存性が良好)、かつ、光沢度の低い画像が形成されると推測される。
トナー粒子中におけるトルエン不溶分の含有量は、上記の通り20質量%以上40質量%以下であり、22質量%以上35質量%以下が好ましく、24質量%以上28質量%以下がより好ましい。トナー粒子中におけるトルエン不溶分の含有量が上記範囲であると、上記範囲よりも低い場合に比べて、緩和弾性率G1及びG2の値を制御することにより粉体特性、低グロス性、及び低温定着性のすべてが良好なトナーが得られやすくなる。また上記トルエン不溶分の含有量が上記範囲であることにより、上記範囲よりも大きい場合に比べて、低温定着性が良好である。
緩和弾性率G1の値は、上記の通り10MPa以上20MPa以下であり、12MPa以上18MPa以下が好ましく、14MPa以上16MPa以下がより好ましい。緩和弾性率G1の値が上記範囲であることにより、上記範囲よりも低い場合に比べて、トナーの粉体特性が良好となる。また緩和弾性率G1の値が上記範囲であることにより、上記範囲よりも高い場合に比べて、低温定着性が良好となる。
緩和弾性率G2の値は、上記の通り2.5kPa以上100kPa以下であり、20kPa以上90kPa以下が好ましく、40kPa以上80kPa以下がより好ましい。緩和弾性率G2の値が上記範囲であることにより、上記範囲よりも低い場合に比べて、形成された画像の光沢度が低くなる。また緩和弾性率G2の値が上記範囲であることにより、上記範囲よりも高い場合に比べて、低温定着性が良好となる。
また結着樹脂の重量平均分子量は、低温定着性を向上させる観点から、40,000以上100,000未満が好ましく、50,000以上65,000以下がより好ましく、55,000以上60,000以下がさらに好ましい。
さらに結着樹脂は、低温定着性を向上させる観点から、重量平均分子量が100、000以上の樹脂(以下、「高分子量樹脂」と称する場合がある)を含まないことが好ましい。結着樹脂が高分子量樹脂を含まないとは、具体的は、結着樹脂中における高分子量樹脂の含有量が1質量%以下であることを意味する。
以下、トナーを構成する各成分について詳細に説明する。
トナーは、上記の通り結着樹脂を含有するトナー粒子を有し、必要に応じて外添剤等のその他の成分を含んでもよい。またトナー粒子は、結着樹脂の他に、必要に応じて着色剤や離型剤等を含んでもよく、さらにその他の成分を含んでもよい。
<結着樹脂>
結着樹脂としては、具体的には、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のエチレン系樹脂、ポリスチレン、αポリメチルスチレン等のスチレン系樹脂、ポリメチルメタアクリレート、ポリアクリロニトリル等の(メタ)アクリル系樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリエステル樹脂及びこれらの共重合樹脂が挙げられる。これらの樹脂は、必要に応じて単独で用いても2種類以上を混合して用いてもよい。
ポリエステル樹脂としては、例えば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が挙げられる。
多価カルボン酸の例としては、例えば、テレフタル酸、イソフタル酸、無水フタル酸、無水トリメリット酸、ピロメリット酸、ナフタレンジカルボン酸、などの芳香族カルボン酸類;無水マレイン酸、フマール酸、コハク酸、アルケニル無水コハク酸、アジピン酸などの脂肪族カルボン酸類;シクロヘキサンジカルボン酸などの脂環式カルボン酸類;が挙げられ、これらの多価カルボン酸が1種又は2種以上用いられる。
多価アルコールの例としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、グリセリン、などの脂肪族ジオール類;シクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、水添ビスフェノールAなどの脂環式ジオール類;ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物などの芳香族ジオール類が挙げられる。これら多価アルコールの1種又は2種以上用いてもよい。
スチレン系樹脂、(メタ)アクリル系樹脂、スチレン−(メタ)アクリル系共重合樹脂は、例えば、後述する重合性単量体をラジカル重合によって重合させたものが挙げられる。
スチレン系単量体としては、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルナフタレンや、2−メチルスチレン、3−メチルスチレン、4−メチルスチレン、2−エチルスチレン、3−エチルスチレン、4−エチルスチレン等のアルキル鎖を持つアルキル置換スチレン、2−クロロスチレン、3−クロロスチレン、4−クロロスチレン等のハロゲン置換スチレン、4−フルオロスチレン、2,5−ジフルオロスチレン等のフッ素置換スチレン等が挙げられる。
(メタ)アクリル酸系単量体としては、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸n−メチル、(メタ)アクリル酸n−エチル、(メタ)アクリル酸n−プロピル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸n−ペンチル、(メタ)アクリル酸n−ヘキシル、(メタ)アクリル酸n−ヘプチル、(メタ)アクリル酸n−オクチル、(メタ)アクリル酸n−デシル、(メタ)アクリル酸n−ドデシル、(メタ)アクリル酸n−ラウリル、(メタ)アクリル酸n−テトラデシル、(メタ)アクリル酸n−ヘキサデシル、(メタ)アクリル酸n−オクタデシル、(メタ)アクリル酸イソプロピル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸t−ブチル、(メタ)アクリル酸イソペンチル、(メタ)アクリル酸アミル、(メタ)アクリル酸ネオペンチル、(メタ)アクリル酸イソヘキシル、(メタ)アクリル酸イソヘプチル、(メタ)アクリル酸イソオクチル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸フェニル、(メタ)アクリル酸ビフェニル、(メタ)アクリル酸ジフェニルエチル、(メタ)アクリル酸t−ブチルフェニル、(メタ)アクリル酸ターフェニル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸t−ブチルシクロヘキシル、(メタ)アクリル酸ジメチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸ジエチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸メトキシエチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸−βカルボキシエチル、(メタ)アクリロニトリル、(メタ)アクリルアミド等が挙げられる。
結着樹脂としては、結晶性樹脂及び非結晶性樹脂が挙げられ、非結晶性樹脂を単独で用いてもよく、非結晶性樹脂と結晶性樹脂とを併用してもよい。
<着色剤>
着色剤としては、染料であっても顔料であってもかまわない。
着色剤としては、例えば、カーボンブラック、アニリンブラック、アニリンブルー、カルコイルブルー、クロムイエロー、ウルトラマリンブルー、デュポンオイルレッド、キノリンイエロー、メチレンブルークロライド、フタロシアンブルー、マラカイトグリーンオキサート、ランプブラック、ローズベンガル、キナクリドン、ベンジシンイエロー、C.I.ピグメント・レッド48:1、C.I.ピグメント・レッド57:1、C.I.ピグメント・レッド122、C.I.ピグメント・レッド185、C.I.ピグメント・レッド238、C.I.ピグメント・イエロー12、C.I.ピグメント・イエロー17、C.I.ピグメント・イエロー180、C.I.ピグメント・イエロー97、C.I.ピグメント・イエロー74、C.I.ピグメント・ブルー15:1、C.I.ピグメント・ブルー15:3等が挙げられる。
トナー粒子における前記着色剤の含有量としては、例えば、結着樹脂100質量部に対して、1質量部から30質量部の範囲が挙げられる。また、必要に応じて表面処理された着色剤を使用したり、顔料分散剤を使用したりしてもよい。前記着色剤の種類を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、ブラックトナー等が得られる。
<離型剤>
離型剤としては、例えば、低分子量ポリプロピレン、低分子量ポリエチレン等のパラフィンワックス;シリコーン樹脂;ロジン類;ライスワックス;カルナバワックス;等が挙げられる。
離型剤の融解温度としては、例えば、50℃から100℃が挙げられる。
離型剤のトナー粒子中の含有量としては、例えば0.5質量%から15質量%が挙げられる。
<その他の添加剤>
トナー粒子は、上記成分以外にも、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含んでもよい。
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。
帯電制御剤としては、例えば4級アンモニウム塩化合物、ニグロシン系化合物、アルミ、鉄、クロムなどの錯体から構成される染料、トリフェニルメタン系顔料などが挙げられる。
無機粒子としては、例えば、シリカ粒子、酸化チタン粒子、アルミナ粒子、酸化セリウム粒子、あるいはこれらの表面を疎水化処理した物等、公知の無機粒子を単独または2種以上を組み合わせて使用してもよい。また、シリカ粒子は種々の表面処理を施されてもよく、例えばシラン系カップリング剤、チタン系カップリング剤、シリコーンオイル等で表面処理したものが用いられる。
<外添剤>
トナー粒子表面に外添される外添剤としては、たとえば、無機粒子や有機粒子が挙げられ、さらに具体的には以下のものが挙げられる。
無機粒子としては、例えば、シリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、塩化セリウム、ベンガラ、酸化クロム、酸化セリウム、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素等が挙げられる。
前記無機粒子の1次粒径としては、例えば、1nmから200nmの範囲が挙げられ、その添加量としては、例えば、トナー100質量部に対して、0.01から20質量部の範囲が挙げられる。
有機粒子としては、具体的には例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂粉末、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、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート等が挙げられる。
<トナーの特性>
トナーの体積平均粒径は、例えば、4μmから9μmの範囲が挙げられる。
なお、体積平均粒径の測定は、マルチサイザーII(ベックマン−コールター社製)を用いて、50μmのアパーチャー径で行う。この際、測定はトナーを電解質水溶液(アイソトン水溶液)に分散させ、超音波により30秒以上分散させた後に行う。
<トナーの製造方法>
次に、トナーの製造方法について説明する。
トナー粒子の製造方法は特に限定されないが、例えば、結着樹脂の粒子である樹脂粒子が分散した樹脂粒子分散液を調整する樹脂粒子分散液調整工程と、樹脂粒子を含む凝集粒子を形成する凝集粒子形成工程と、前記凝集粒子を前記樹脂粒子のガラス転移温度以上の温度に加熱して融合・合一する融合・合一工程と、を有する乳化重合凝集法が、好ましく挙げられる。
トナー粒子の製造方法として上記乳化重合凝集法を採用する場合、トナー粒子中におけるトルエン不溶分の含有量を制御する方法としては、例えば以下の方法が挙げられる。
具体的には、例えば、上記凝集粒子形成工程において、凝集剤及びキレート剤を用い、それらの添加量を制御することにより、トルエン不溶分の含有量を制御する方法が挙げられる。
上記凝集剤としては、例えば無機金属塩が挙げられ、その中でも硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、塩化カルシウムを用いることが好適である。
また上記キレート剤としては、例えば、酒石酸、クエン酸、グルコン酸などのオキシカルボン酸などの他に、イミノジ酸(IDA)、ニトリロトリ酢酸(NTA)、ニトリロ3酢酸、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)、ジエチレントリアミン6酢酸等のアミノポリカルボン酸が挙げられ、その中でもエチレンジアミン四酢酸(EDTA)が好ましい。
凝集剤の添加量としては、例えば凝集剤として硫酸アルミニウムを用いた場合、樹脂粒子(結着樹脂成分)100質量部に対して、5質量部以上50質量部以下の範囲が好ましく、8質量部以上35質量部以下がより好ましく、10質量部以上20質量部以下がさらに好ましい。
キレート剤の添加量としては、例えばキレート剤としてエチレンジアミン四酢酸を用いた場合、樹脂粒子(結着樹脂成分)100質量部に対して、25質量部以上85質量部以下の範囲が好ましく、40質量部以上70質量部以下がより好ましく、50質量部以上60質量部以下がさらに好ましい。
また、凝集剤の添加量に対するキレート剤の添加量の比は、値が大きいほど樹脂の架橋度が低くなるためトルエン不溶分の含有量が少なくなり、逆に前記比の値が小さいほど樹脂の架橋度が高くなるためトルエン不溶分の含有量が多くなる。例えば凝集剤として硫酸アルミニウムを用い、キレート剤としてエチレンジアミン四酢酸を用いた場合、凝集剤の添加量に対するキレート剤の添加量の比は、2.0倍以上5.5倍以下が好ましく、3.5倍以上5.0倍以下がより好ましく、4.2倍以上4.7倍以下がさらに好ましい。
さらに、トナー粒子中におけるトルエン不溶分の含有量を上記範囲とした上で、緩和弾性率G1及びG2の値を制御する方法としては、例えば、上記添加量の比を制御した上で、凝集粒子形成工程や融合・合一工程におけるpH、温度等の値を制御する方法が挙げられる。
トナー粒子が着色剤及び離型剤を含む場合において、上記乳化重合凝集法を利用する場合は、例えば、着色剤の粒子である着色剤粒子が分散した着色剤粒子分散液を調整する着色剤粒子分散液調整工程と、離型剤の粒子である離型剤粒子が分散した離型剤粒子分散液を調整する離型剤粒子分散液調整工程と、前記樹脂粒子、前記着色剤粒子、及び前記離型剤粒子が分散した混合溶液を調整する混合溶液調整工程と、をさらに有し、凝集粒子形成工程が、樹脂粒子、着色剤粒子、及び離型剤粒子を含む凝集粒子を形成する工程であってもよい。
また乳化重合凝集法においては、さらに上記凝集粒子(コア粒子)の表面に、さらに樹脂粒子が付着したコア/シェル構造を有する凝集粒子を形成する付着工程を有してもよい。
以下、乳化重合凝集法によるトナー粒子の製造方法を具体例として、各工程について詳細に説明する。
−各分散液調整工程−
樹脂粒子分散液の調整は、例えば、得られた樹脂を機械的せん断力によって乳化させる方法や、転相乳化法を用いる方法等が挙げられる。
転相乳化法による樹脂粒子分散液の調整方法の一例としては、例えば、結着樹脂を、有機溶媒(良溶媒)と水溶性溶媒(水溶性の貧溶媒)との混合液に溶解させ、必要に応じて中和剤(例えば、アンモニア等)や分散安定剤を添加し、攪拌下にて水溶性溶媒(例えば水)を滴下して乳化粒子を得た後、樹脂粒子分散液中の溶媒を除去して、乳化液(樹脂粒子分散液)を得る。なお、中和剤及び分散安定剤の投入順は変更してもよい。
機械的せん断力によって乳化させる方法としては、例えば、水系媒体と結着樹脂とを混合した溶液に、分散機により剪断力を与える方法が挙げられる。その際、加熱して樹脂成分の粘性を下げて粒子を形成してもよい。また分分散剤を使用してもよい。
樹脂粒子の大きさとしては、例えば、その平均粒径(体積平均粒径)で0.08から0.8μmの範囲が挙げられる。
樹脂粒子の体積平均粒径は、レーザー回析式粒度分布測定装置(LA−700:堀場製作所製)を用いて測定する。測定法としては、分散液となっている状態の試料を固形分で2gになるように調整し、これにイオン交換水を添加して40mlにする。これをセルに投入し、2分待って、セル内の濃度が安定になったところで測定する。得られたチャンネルごとの体積平均粒径を、体積平均粒径の小さい方から累積し、累積50%になったところを体積平均粒径とする。離型剤粒子及び着色剤粒子の体積平均粒径も同様の方法で測定する。
着色剤粒子分散液は、公知の方法で調整され、例えば、回転せん断型ホモジナイザーやボールミル、サンドミル、アトライター等のメディア式分散機、高圧対向衝突式の分散機を用いた分散液調整方法が挙げられる。また、分散時に極性を有するイオン性界面活性剤を用いてもよい。
離型剤粒子分散液は、例えば、イオン性界面活性剤や高分子酸や高分子塩基などの高分子電解質とともに、離型剤を水中に分散し、融解温度以上に加熱するとともに、ホモジナイザーや圧力吐出型分散機により粒子化することにより調製することにより、離型剤粒子を含む離型剤粒子分散液が作製される。
−混合溶液調整工程−
混合溶液調整工程においては、上記各分散液調整工程において調整された各分散液(特定樹脂粒子分散液、樹脂粒子分散液、及び必要に応じて着色剤粒子分散液や離型剤粒子分散液等のその他の分散液)を混合して、混合溶液を調整する。
−凝集粒子形成工程−
凝集粒子形成工程においては、上記混合溶液(原料分散液)を加熱し、混合溶液中の粒子を凝集させた凝集粒子を形成する。なお加熱は、例えば結着樹脂のガラス転移温度を下回る温度域(ガラス転移温度に対して20℃乃至10℃低い温度)で実施する。また凝集粒子の形成は、回転せん断型ホモジナイザーで攪拌下、温度が20℃乃至30℃の状態で上記凝集剤を添加し、原料分散液のpHを酸性にすることによってなされる。
前記凝集粒子形成工程に用いられる凝集剤は、原料分散液に添加される分散剤として用いる界面活性剤と逆極性の界面活性剤、すなわち上記無機金属塩の他、2価以上の価数を取りうる金属元素を含む金属錯体を用いてもよい。
前記無機金属塩は、例えば無機粒子分散液として用い、原料分散液に加えて凝集させる。これにより、結着樹脂の分子鎖末端に有効に作用し、架橋構造の形成に寄与する。
無機粒子分散液は公知の方法、例えばボールミル、サンドミル、超音波分散機回転せん断型ホモジナイザーなどを用いて作製してもよく、無機粒子の分散平均粒径は、例えば100nm以上500nm以下の範囲が挙げられる。
凝集粒子形成工程では無機粒子分散液を段階的に添加してもよく、また、連続的に投入してもよい。これらの方法は、無機粒子分散液中の金属イオン成分をトナー粒子表面から内部にかけて分散させる上で有効である。段階的に添加する場合は、3段階以上、連続的に添加する場合は、分散液を0.1g/m程度以下のゆっくりとした速度で添加していく方法が挙げられる。
−付着工程−
凝集粒子形成工程を経た後には、必要であれば付着工程を実施してもよい。付着工程では、上記した凝集粒子形成工程を経て形成された凝集粒子の表面に、樹脂粒子を付着させることにより被覆層を形成する。これにより、コア層とこのコア層を被覆するシェル層(被覆層)とを含む、コア/シェル構造を有するトナー粒子が得られる。
被覆層の形成は、凝集粒子形成工程において凝集粒子(コア粒子)を形成した分散液中に、結着樹脂の粒子を含む樹脂粒子分散液を追添加することにより行われる。なお、凝集粒子形成工程において結晶性樹脂の他に非結晶性樹脂も併用する場合、付着工程で利用する非結晶性樹脂は、凝集粒子形成工程で利用するものと同一であっても異なっていてもよい。
キレート剤の添加は、付着工程後に実施されることが好ましい。この段階でキレート剤を添加するのは、所望の凝集粒子が形成された後であるためキレート剤の配位による凝集の妨げが起こることがないためである。なお、キレート剤の添加は、必ずしもこの段階で行う必要はなく、遅くとも融合・合一工程が終了するまでにあればよい。
−融合・合一工程−
凝集粒子形成工程、又は、凝集粒子形成工程および付着工程を経た後に実施される融合・合一工程は、これらの工程を経て形成された凝集粒子を含む懸濁液のpHを所望の範囲にすることにより、凝集の進行を止めた後、加熱を行うことにより凝集粒子を融合させる。
pHの調整は、酸及び/またはアルカリを添加することによって行なわれる。酸は特に限定されないが、塩酸、硝酸、硫酸等の無機酸を0.1質量%以上50質量%以下の範囲で含む水溶液を用いてもよい。アルカリは特に限定されないが、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属の水酸化物を0.1質量%以上50質量%以下の範囲とした水溶液が挙げられる。
上述した組成コントロールを行った後、凝集粒子を加熱して融合させる。なお、融合は、結着樹脂のガラス転移温度より10から30℃高い温度以上の温度で加熱を行うことにより凝集粒子を融合させる。
融合時の加熱に際して、又は融合が終了した後に、その他の成分により架橋反応を行わせてもよい。また、融合とともに架橋反応を行わせてもよい。架橋反応を行わせる場合には、トナー粒子の作製に際して、上述した架橋剤や重合開始剤を用いる。
重合開始剤は、原料分散液を作製する段階であらかじめこの分散液に混合しておいてもよいし、凝集粒子形成工程で凝集粒子に取り込ませてもよい。さらには、融合・合一工程、或いは、融合・合一工程の後に導入してもよい。凝集粒子形成工程、付着工程、融合・合一工程、又は融合・合一工程の後に導入する場合は、重合開始剤を溶解、または乳化した液を、分散液に加えてもよい。これらの重合開始剤には、公知の架橋剤、連鎖移動剤、重合禁止剤等を添加してもよい。
−洗浄、乾燥工程等−
凝集粒子の融合・合一工程を終了した後、洗浄工程、固液分離工程、乾燥工程を経て所望のトナー粒子を得るが、洗浄工程としては、例えばイオン交換水で置換洗浄する方法が挙げられる。また、固液分離工程には特に制限はないが、吸引濾過、加圧濾過等が挙げられる。さらに、乾燥工程も特に制限はないが、例えば、凍結乾燥、フラッシュジェット乾燥、流動乾燥、振動型流動乾燥等が用いられる。
また、乾燥後のトナー粒子は、そのままトナーとして用いてもよいが、必要に応じて既述した種々の外添剤を添加したトナーを作製してもよい。
[静電潜像現像剤]
本実施形態の静電潜像現像用トナーは、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。
二成分現像剤に使用し得るキャリアとしては、特に制限はなく、公知のキャリアが用いられる。例えば酸化鉄、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や、これら芯材表面に樹脂被覆層を有する樹脂コートキャリア、磁性分散型キャリア等を挙げられる。またマトリックス樹脂に導電材料などが分散された樹脂分散型キャリアであってもよい。
キャリアに使用される被覆樹脂・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、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルエーテル、ポリビニルケトン、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、スチレン−アクリル酸共重合体、オルガノシロキサン結合を含んで構成されるストレートシリコーン樹脂またはその変性品、フッ素樹脂、ポリエステル、ポリカーボネート、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等が例示されるが、これらに限定されるものではない。
導電材料としては、金、銀、銅といった金属やカーボンブラック、更に酸化チタン、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が例示されるが、これらに限定されるものではない。
またキャリアの芯材としては、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が、キャリアを磁気ブラシ法に用いるときは、例えば磁性材料を用いる。キャリアの芯材の体積平均粒径としては、一般的には、例えば10から500μmの範囲にある。
またキャリアの芯材の表面に樹脂被覆するには、前記被覆樹脂、および必要に応じて各種添加剤を適当な溶媒に溶解した被覆層形成用溶液により被覆する方法等が挙げられる。溶媒としては、特に限定されるものではなく、使用する被覆樹脂、塗布適性等を勘案して選択すればよい。
具体的な樹脂被覆方法としては、キャリアの芯材を被覆層形成用溶液中に浸漬する浸漬法、被覆層形成用溶液をキャリアの芯材表面に噴霧するスプレー法、キャリアの芯材を流動エアーにより浮遊させた状態で被覆層形成用溶液を噴霧する流動床法、ニーダーコーター中でキャリアの芯材と被覆層形成溶液とを混合し、溶剤を除去するニーダーコーター法等が挙げられる。
前記二成分現像剤における本実施形態のトナーと上記キャリアとの混合比(質量比)は、例えば、トナー:キャリア=1:100から30:100程度の範囲が挙げられる。
[トナーカートリッジ、画像形成装置、及びプロセスカートリッジ]
次に、本実施の形態におけるトナーカートリッジ(以下、単に「カートリッジ」と略す場合がある)について説明する。カートリッジは、上記本実施形態のトナーを収納する。またカートリッジは、画像形成装置に脱着される構造であってもよい。
本実施の形態における画像形成装置は、潜像保持体と、潜像保持体の表面に静電潜像を形成させる静電潜像形成手段と、トナーを含む現像剤により静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、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、被転写体上に転写された前記トナー像を定着する定着手段と、を有し、現像剤が記述した静電潜像現像用現像剤であることを特徴とする。
なお、画像形成装置は、上記のような潜像保持体、静電潜像形成手段、現像手段、転写手段、及び定着手段を少なくとも含むものであれば特に限定はされないが、その他必要に応じて、帯電手段、クリーニング手段、除電手段等を含んでいていてもよい。
本実施の形態におけるプロセスカートリッジは、現像手段を備え、記述した本実施形態の現像剤が収容されたものであり、必要に応じて、静電潜像保持体、帯電手段、クリーニング手段、除電手段等のその他の部材を含んでいてもよい。
以下、本実施の形態におけるカートリッジ、画像形成装置、及びプロセスカートリッジについて、図面を用いて具体的に説明する。
図1は、好適な一実施形態における画像形成装置の基本構成を概略的に示す断面図である。図1に示す画像形成装置は、トナーカートリッジ(以下、「カートリッジ」と称する場合がある)を備えた構成となっている。
図1に示す画像形成装置10は、静電潜像保持体12、帯電手段14、静電潜像形成手段16、現像手段18、転写手段20、クリーニング手段22、除電手段24、定着手段26、カートリッジ28を備える。
なお、現像手段18中及びカートリッジ28中に収納されるトナーは、本実施形態のトナーである。
図1に示す画像形成装置は、カートリッジ28の着脱される画像形成装置であり、カートリッジ28は、トナー供給管30を通して現像手段18に接続されている。よって画像形成を行う際は、カートリッジ28の中に収納されているトナーが、トナー供給管30を通して現像手段18に供給される。また、カートリッジ28の中に収納されているトナーが少なくなった場合には、このカートリッジ28を交換してもよい。
静電潜像保持体12の周囲には、静電潜像保持体12の回転方向(矢印A方向)に沿って順に、静電潜像保持体12表面を帯電させる帯電手段14、画像情報に応じて静電潜像保持体12表面に静電潜像を形成させる静電潜像形成手段16、形成された静電潜像に本実施形態のトナーを供給する現像手段18、静電潜像保持体12表面に接触し静電潜像保持体12の矢印A方向への回転に伴い矢印B方向に従動回転するドラム状の転写手段20、静電潜像保持体12表面に接触するクリーニング装置22、静電潜像保持体12表面を除電する除電手段24が配置されている。
静電潜像保持体12と転写手段20との間は、矢印C方向と反対側から不図示の搬送手段により矢印C方向に搬送される記録媒体50が挿通される。静電潜像保持体12の矢印C方向側には加熱源(不図示)を内蔵した定着手段26が配置され、定着手段26には接触部32が設けられている。また、静電潜像保持体12と転写手段20との間を通過した記録媒体50は、この接触部32を矢印C方向へと挿通される。
静電潜像保持体12としては、例えば感光体又は誘電記録体等が使用される。
感光体としては例えば、単層構造の感光体又は多層構造の感光体等を用いられる。また感光体の材質としては、セレンやアモルファスシリコン等の無機感光体や、有機感光体等が考えられる。
帯電手段14としては、例えば、導電性又は半導電性のローラー、ブラシ、フィルム、ゴムブレード等を用いた接触帯電装置、コロナ放電を利用したコロトロン帯電やスコロトロン帯電などの非接触型の帯電装置等、公知の手段が使用される。
静電潜像形成手段16としては、露光手段の他に、トナー像を記録媒体表面の所望の位置に形成しうる信号を形成する、従来公知のいずれの手段を使ってもよい。
露光手段としては、例えば、半導体レーザー及び走査装置の組み合わせ、光学系により構成されたレーザー走査書き込み装置、又はLEDヘッドなど、従来公知の露光手段が使用される。
転写手段20としては、具体的には例えば、電圧を印加した導電性又は半導電性のローラー、ブラシ、フィルム、ゴムブレード等を用いて、静電潜像保持体12と記録媒体50との間に電界を作り、帯電したトナー粒子で形成されたトナー像を転写する手段や、コロナ放電を利用したコロトロン帯電器やスコロトロン帯電器などで記録媒体50の裏面をコロナ帯電して、帯電したトナーの粒子で形成されたトナー像を転写する手段など、従来公知の手段が使用される。
また転写手段20として、二次転写手段を用いてもよい。すなわち、図示しないが二次転写手段は、トナー像を一旦中間転写体に転写した後、中間転写体から記録媒体50にトナー像を二次転写する手段である。
クリーニング手段22としては例えば、クリーニングブレード、クリーニングブラシなどが挙げられる。本実施の形態においては、クリーニング手段22として、クリーニングブレード42を用いたブレードクリーニング手段を採用している。
除電手段24としては例えば、タングステンランプ、LEDなどが挙げられる。
定着手段26としては、例えば加熱ロールと加圧ロールとで構成される加熱加圧によりトナー像を定着する熱定着器などが利用される。
加熱ロール又は加圧ロール等のロール表面を形成する材料は、例えばトナーに対して離型性の優れた材料、シリコンゴムやフッ素系樹脂などが挙げられる。
記録媒体50としては、特に制限はなく、普通紙や光沢紙等をはじめとする従来公知のものが利用される。また記録媒体は、基材と基材上に形成された受像層を有するものを利用してもよい。
次に、画像形成装置10を用いた画像形成について説明する。まず、静電潜像保持体12の矢印A方向への回転に伴い、帯電手段14により静電潜像保持体12表面を帯電し、帯電された静電潜像保持体12表面に静電潜像形成手段16により画像情報に応じた静電潜像を形成し、この静電潜像が形成された静電潜像保持体12表面に、静電潜像の色情報に応じて現像手段18から本実施形態の現像剤を供給することによりトナー像を形成する。
次に、静電潜像保持体12表面に形成されたトナー像は、静電潜像保持体12の矢印A方向への回転に伴い、静電潜像保持体12と転写手段20との接触部に移動する。この際、接触部を、記録媒体50が、不図示の用紙搬送ロールにより矢印C方向に挿通され、静電潜像保持体12と転写手段20との間に印加された電圧により、静電潜像保持体12表面に形成されたトナー像が接触部にて記録媒体50表面に転写される。
トナー像を転写手段20により記録媒体50に転写した後の静電潜像保持体12の表面は、クリーニング手段22のクリーニングブレード42によって残留しているトナーが除去され、除電手段24により除電される。
このようにしてトナー像がその表面に転写された記録媒体50は、定着手段26の接触部32に搬送され、接触部32を通過する際に、内蔵された加熱源(不図示)によってその接触部32の表面が加熱された定着手段26によって加熱される。この際、トナー像が記録媒体50表面に定着されることにより画像が形成される。
図2は、他の好適な一実施形態における画像形成装置の基本構成を概略的に示す断面図である。図2に示す画像形成装置は、プロセスカートリッジを備えた構成となっている。
図2に示す画像形成装置200は、画像形成装置本体(図示せず)に脱着するように配設されるプロセスカートリッジ210と、静電潜像形成手段216と、転写手段220と、定着手段226とを備えている。
プロセスカートリッジ210は、静電潜像形成のための開口部211Aが設けられた筐体211内に静電潜像保持体212と共に、その周囲に帯電手段214、現像手段218、及びクリーニング手段222を取り付けレール(図示せず)により組み合わせて一体化したものである。なお、プロセスカートリッジ210は、この形態に限られず、現像手段218と、静電潜像保持体212、帯電手段214、及びクリーニング手段222からなる群から選ばれる少なくとも一種と、を備えていればよい。
一方、静電潜像形成手段216は、プロセスカートリッジ210の筐体211の開口部211Aから静電潜像保持体212に静電潜像が形成される位置に配置されている。また、転写手段220は静電潜像保持体212に対向する位置に配置されている。
静電潜像保持体212、帯電手段214、静電潜像形成手段216、現像手段218、転写手段220、クリーニング手段222、定着手段226、及び記録媒体250における個々の詳細については、上記図1の画像形成装置10における静電潜像保持体12、帯電手段14、静電潜像形成手段16、現像手段18、転写手段20、クリーニング手段22、定着手段26、及び記録媒体50と同様である。
また図2の画像形成装置200を用いた画像形成についても、上記図1の画像形成装置10を用いた画像形成と同様である。
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明は以下に示す実施例にのみ限定されるものではない。
なお、実施例中において「部」及び「%」は、特に断りのない限り「質量部」及び「質量%」を意味する。
[各種特性の測定方法]
まず、実施例、比較例で用いた現像剤等の物性測定方法について説明する。
<トナー粒子中におけるトルエン不溶分の含有量の測定>
以下のようにして、トナー粒子中におけるトルエン不溶分の含有量を測定した。
(1)トナー粒子0.2gから0.3gを25mlの三角フラスコに直接秤量し、20mlのトルエンを入れて密閉し、24時間静置する。
(2)(1)を遠心分離用ガラス管に移す。
(3)再度(1)にトルエン20mlを入れ、三角フラスコを洗浄して、(2)のガラス管に移し、密閉する。
(4)(3)を回転数20,000rpm、−10℃の条件で30分間遠心分離を行う。
(5)(4)を取り出し、室温になるまで静置する。
(6)(5)の上澄みを5ml秤量し、重量を測定したアルミ皿に取り出し、アルミ皿をポットプレート上で加熱してトルエンを蒸発させる。
(7)(6)を50℃の真空乾燥機で24時間乾燥させ、これを5ml中のトルエン不溶分として、アルミ皿の重量と合わせて秤量する。
(8)下記の式により、トルエン不溶分を算出する。
式:{サンプル量−〔(トルエン溶解分とアルミ皿の重量)−アルミ皿の重量〕×(40÷5)}÷サンプル量×100=トルエン不溶分の含有量(質量%)
<融解温度及びガラス転移温度の測定>
融解温度及びガラス転移温度の測定は、「DSC−20」(セイコー電子工業(株)製)を使用し、試料10mgを一定の昇温速度(10℃/min)で加熱して測定した。
結晶性樹脂の融解温度の測定には、示差走査熱量計(DSC)を用い、室温(25℃)から150℃まで毎分10℃の昇温速度で測定を行った時のJIS K−7121:87に示す入力補償示差走査熱量測定の融解ピーク温度として求めた。
なお、結晶性樹脂には、複数の融解ピークを示す場合があるが、最大のピークをもって融解温度とみなした。
また、非結晶性樹脂のガラス転移温度は、ASTM D3418−82に規定された方法(DSC法)で測定した値である。
<重量平均分子量Mw及び数平均分子量Mnの測定>
トナーの分子量分布は、以下の条件で行ったものである。GPCは「HLC−8120GPC、SC−8020(東ソー(株)製)装置」を用い、カラムは「TSKgel、SuperHM−H(東ソー(株)製6.0mmID×15cm)」を2本用い、溶離液としてTHF(テトラヒドロフラン)を用いた。実験条件としては、試料濃度0.5%、流速0.6ml/min.、サンプル注入量10μl、測定温度40℃、IR検出器を用いて実験を行った。また、検量線は、東ソー(株)製「polystylene標準試料TSK standard」:「A−500」、「F−1」、「F−10」、「F−80」、「F−380」、「A−2500」、「F−4」、「F−40」、「F−128」、「F−700」の10サンプルから作製した。
<粒子の平均粒径の測定>
トナー粒子の体積平均粒径測定には、コールターマルチサイザー−II型(ベックマン・コールター社製)を用いた。この場合、50μmのアパーチャーを用いて測定した。測定した粒子の粒径は、特に断りのない場合、体積平均粒径を表すものとする。
測定法としては分散剤として界面活性剤、具体的にはアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムの5%水溶液2ml中に測定試料を1.0mg加える。これを前記電解液100ml中に添加して試料を懸濁した電解液を作製した。
試料を懸濁した電解液は超音波分散器で1分間分散処理を行い、前記コールターカウンターTA−II型により、アパーチャー径として50μmアパーチャーを用いて1から30μmの粒子の粒度分布を測定して体積平均分布及び個数平均分布を求める。測定する粒子数は50000であった。
[トナーの作製]
<分散液の調整>
−ポリエステル樹脂粒子分散液A1の作製−
・ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物 310部
・テレフタル酸 116部
・フマル酸 12部
・ドデセニルコハク酸 54部
・Ti(OBu)4 0.05部
加熱乾燥した三口フラスコに、上記原料を入れた後、減圧操作により容器内の空気を減圧し、さらに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時間還流を行った。その後、反応系内に生成した水を減圧蒸留にて留去しながら、230℃まで徐々に昇温を行った。さらに240℃で3時間脱水縮合反応を継続し、粘稠な状態となったところでGPCにて分子量を確認し、重量平均分子量56、000になったところで、減圧蒸留を停止しポリエステル樹脂A1を得た。ポリエステル樹脂A1は、ガラス転移温度59℃、軟化温度110℃であった。尚、本発明において、「Bu」は「ブチル」を示す。
次いで、このポリエステル樹脂A1を100部と、酢酸エチルを50部と、イソプロピルアルコールを25部と、10%アンモニア水溶液を5部と、をセパラブルフラスコに入れ、充分混合、溶解した後、40℃で加熱攪拌しながら、イオン交換水を送液ポンプにより送液速度8g/minで滴下した。液が白濁した後、送液速度25g/minに上げて転相させ、送液量が135部になったところで滴下を止めた。その後減圧下で溶剤除去を行い、ポリエステル樹脂粒子分散液A1を得た。得られたポリエステル樹脂粒子の体積平均粒径は132nm、ポリエステル樹脂粒子の固形分濃度は32.96%であった。
−着色剤粒子分散液の調製−
・カーボンブラック(デグサ社製、NIPex35) 100部
・アニオン界面活性剤(第一工業製薬社製:ネオゲンR) 15部
・イオン交換水 900部
以上を混合し、溶解し、高圧衝撃式分散機アルティマイザー((株)スギノマシン製、HJP30006)を用いて1時間分散してカーボンブラックを分散させてなる着色剤粒子分散液を調製した。着色剤粒子分散液における着色剤粒子の平均粒径は、0.13μm、着色剤粒子濃度は21.36%であった。
−離型剤粒子分散液の調製−
・FNP92(日本精鑞(株)製) 50部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株):ネオゲンRK) 5部
・イオン交換水 200部
以上を110℃に加熱して、ホモジナイザー(IKA社製:ウルトラタラックスT50)を用いて分散した後、マントンゴーリン高圧ホモジナイザ(ゴ−リン社)で分散処理し、平均粒径が0.24μmで、融解温度が92℃である離型剤粒子を分散させて、離型剤濃度が31.12%の離型剤粒子分散液を調製した。
<トナーA1の作製>
・ポリエステル樹脂粒子分散液A1 437.973部
・離型剤粒子分散液 59.287部
・着色剤粒子分散液 60.225部
・イオン交換水 480部
pHメーター、攪拌羽、温度計を具備した重合釜に、上記原料を入れ、Ultraturrax(IKAジャパン社製)により6000rpmでせん断力を加えながら、凝集剤として硫酸アルミニウム1%水溶液125部を滴下した。
次いで、上記原料混合物をマントルヒーターにて30℃に加温しながら550から650rpmで攪拌した。60分攪拌後、マルチサイザーII型(アパーチャー径:50μm、ベックマン−コールター社製)を用いて一次粒子径が形成するのを確認した後、凝集粒子を成長させるために0.5℃/分で昇温した。
凝集粒子径はマルチサイザーII型を用いて随時確認する。凝集粒子の体積平均粒径が5.3μmとなったところで、ポリエステル樹脂粒子分散液A1を90.7部添加し、凝集粒子を被覆した。
その後、凝集粒子(付着粒子)の成長を停止させるために、EDTA水溶液(キレス社製キレスト40をイオン交換水で22%濃度に希釈したもの)56.8部を加えた後、1Mの水酸化ナトリウム水溶液を加えて原料混合物のpHを8.0に制御した。
ついで、凝集粒子を融合させるために、昇温速度1℃/minで82℃まで昇温した。光学顕微鏡で凝集粒子が融合したのを確認した後、冷却して体積平均粒径が6.3μmのトナーA1を得た。トナー粒子中におけるトルエン不溶分の含有量、緩和弾性率G1及びG2の値を表1に示す。
<トナーA2からトナーA5の作製>
硫酸アルミニウム1%水溶液及びEDTA水溶液の添加量を表1のようにした以外は、トナーA1と同様にして、トナーA2からトナーA5を作製した。トナーの体積平均粒径は6.3μmであった。トナー粒子中におけるトルエン不溶分の含有量、緩和弾性率G1及びG2の値を表1に示す。
<トナーA6の作製>
硫酸アルミニウム1%水溶液及びEDTA水溶液の添加量を表1のようにし、凝集粒子を融合する際の昇温速度を1℃/minにする代わりに0.2℃/minにした以外は、トナーA1と同様にして、トナーA6を作製した。トナーの体積平均粒径は6.3μmであった。トナー粒子中におけるトルエン不溶分の含有量、緩和弾性率G1及びG2の値を表1に示す。
<トナーA7の作製>
硫酸アルミニウム1%水溶液及びEDTA水溶液の添加量を表1のようにし、凝集粒子を融合する際の昇温速度を1℃/minにする代わりに2.5℃/minにした以外は、トナーA1と同様にして、トナーA7を作製した。トナーの体積平均粒径は6.3μmであった。トナー粒子中におけるトルエン不溶分の含有量、緩和弾性率G1及びG2の値を表1に示す。
<トナーA8の作製>
硫酸アルミニウム1%水溶液及びEDTA水溶液の添加量を表1のようにし、凝集粒子を融合する際の温度を82℃にする代わりに95℃にした以外は、トナーA1と同様にして、トナーA8を作製した。トナーの体積平均粒径は6.3μmであった。トナー粒子中におけるトルエン不溶分の含有量、緩和弾性率G1及びG2の値を表1に示す。
<トナーA9の作製>
硫酸アルミニウム1%水溶液及びEDTA水溶液の添加量を表1のようにし、凝集粒子を融合する際の温度を82℃にする代わりに76℃にした以外は、トナーA1と同様にして、トナーA9を作製した。トナーの体積平均粒径は6.3μmであった。トナー粒子中におけるトルエン不溶分の含有量、緩和弾性率G1及びG2の値を表1に示す。
<トナーA10からトナーA11の作製>
硫酸アルミニウム1%水溶液及びEDTA水溶液の添加量を表1のようにした以外は、トナーA1と同様にして、トナーA10からトナーA11を作製した。トナーの体積平均粒径は6.3μmであった。トナー粒子中におけるトルエン不溶分の含有量、緩和弾性率G1及びG2の値を表1に示す。
<トナーA12の作製>
硫酸アルミニウム1%水溶液及びEDTA水溶液の添加量を表1のようにし、凝集粒子を融合する際の昇温速度を1℃/minにする代わりに0.07℃/minにした以外は、トナーA1と同様にして、トナーA12を作製した。トナーの体積平均粒径は6.3μmであった。トナー粒子中におけるトルエン不溶分の含有量、緩和弾性率G1及びG2の値を表1に示す。
<トナーA13の作製>
硫酸アルミニウム1%水溶液及びEDTA水溶液の添加量を表1のようにし、凝集粒子を融合する際の昇温速度を1℃/minにする代わりに3.5℃/minにした以外は、トナーA1と同様にして、トナーA13を作製した。トナーの体積平均粒径は6.3μmであった。トナー粒子中におけるトルエン不溶分の含有量、緩和弾性率G1及びG2の値を表1に示す。
<トナーA14の作製>
硫酸アルミニウム1%水溶液及びEDTA水溶液の添加量を表1のようにし、凝集粒子を融合する際の温度を82℃にする代わりに99℃にした以外は、トナーA1と同様にして、トナーA14を作製した。トナーの体積平均粒径は6.3μmであった。トナー粒子中におけるトルエン不溶分の含有量、緩和弾性率G1及びG2の値を表1に示す。
<トナーA15の作製>
硫酸アルミニウム1%水溶液及びEDTA水溶液の添加量を表1のようにし、凝集粒子を融合する際の温度を82℃にする代わりに70℃にした以外は、トナーA1と同様にして、トナーA15を作製した。トナーの体積平均粒径は6.3μmであった。トナー粒子中におけるトルエン不溶分の含有量、緩和弾性率G1及びG2の値を表1に示す。
Figure 2010282081
<トナーB1からトナーB4の作製>
重量平均分子量が表2に記載の数値になったところで減圧蒸留を停止した以外は、ポリエステル樹脂A1と同様にして、ポリエステル樹脂B1からポリエステル樹脂B4を得た。
ポリエステル樹脂A1の代わりに、それぞれポリエステル樹脂B1からポリエステル樹脂B4を用いた以外は、ポリエステル樹脂粒子分散液A1と同様にしてポリエステル樹脂粒子分散液B1からポリエステル樹脂粒子分散液B4を作製した。
ポリエステル樹脂粒子分散液A1の代わりに、それぞれポリエステル樹脂粒子分散液B1からポリエステル樹脂粒子分散液B4を用いた以外は、トナーA1と同様にしてトナーB1からトナーB4を作製した。トナーの体積平均粒径は6.3μmであった。トナー粒子中におけるトルエン不溶分の含有量、緩和弾性率G1及びG2の値を表2に示す。
Figure 2010282081
<トナーC1の作製>
ポリエステル樹脂粒子分散液A1の代わりに、ポリエステル樹脂粒子分散液A1を433.1質量部と、ポリエステル樹脂粒子分散液B4を5.1質量部と、を用いた以外は、トナーA1と同様にしてトナーC1を作製した。トナーの体積平均粒径は6.3μmであった。トナー粒子中におけるトルエン不溶分の含有量、緩和弾性率G1及びG2の値を表3に示す。
<トナーD1の作製>
予め、スチレン325部、n−ブチルアクリレート75部、β−カルボキシエチルアクリレート9部、1,10−デカンジオールジアクリレート1.5部を混合し、さらにドデカンチオール2.7部を加えて単量体混合液を調製した。次に、アニオン性界面活性剤(ダウケミカル社製ダウファックス)4部をイオン交換水550部と混合し、10分間ゆっくりと攪拌・混合しながら、過硫酸アンモニウム6部を加えて溶解させ、アニオン性界面活性剤とイオン交換水との分散乳化液を調製した。続いて、このアニオン性界面活性剤とイオン交換水との分散乳化液50部を、予め調製した単量体混合液に投入し、反応容器系内の窒素置換を十分に行った後、70℃に昇温して、重合反応を4時間継続させ、ポリスチレン−アクリル樹脂の粒子分散液を調製した。得られたスチレン−アクリル樹脂の重量平均分子量(Mw)は59000、及びガラス転移温度は51.2℃であった。分散液の固形分濃度は42%、樹脂分散液中の粒子の中心径は0.195μmであった。
ポリエステル樹脂粒子分散液A1の代わりにポリスチレン−アクリル樹脂の粒子分散液を344.7質量部用いた以外は、トナーA1と同様にして、トナーD1を作製した。トナーの体積平均粒径は6.3μmであった。トナー粒子中におけるトルエン不溶分の含有量、緩和弾性率G1及びG2の値を表3に示す。
Figure 2010282081
[現像剤の作製]
・フェライト粒子(体積平均粒径:35μm、GSDv:1.20):100部
・トルエン:14部
・メチルメタクリレート-パーフルオロオクチルエチルアクリレート共重合体(共重合比8:2、Mw=78000、臨界表面張力:24dyn/cm):1.6部
・カーボンブラック(商品名:VXC-72、キャボット社製、体積抵抗率:100Ωcm以下):0.12部
・架橋メラミン樹脂粒子(平均粒径:0.3μm、トルエン不溶):0.3部
まず、パーフルオロアクリレート共重合体に、カーボンブラックをトルエンに希釈して加えサンドミルで分散した。次いで、これにフェライト粒子以外の上記各成分を10分間スターラーで分散し、被覆層形成液を調合した。次いでこの被覆層形成液とフェライト粒子とを真空脱気型ニーダーに入れ、温度60℃において30分間攪拌した後、減圧してトルエンを留去して、樹脂被覆層を形成してキャリアを得た。
キャリアの体積平均粒度分布指標GSDvは1.20であった。
得られたトナー36部と前記キャリア:414部とを、2リットルのVブレンダーに入れ、20分間撹拌し、その後212μmで篩分して現像剤を作製した。
[トナーの評価]
<最低定着温度の測定(低温定着性の評価)>
画像形成装置として富士ゼロックス(株)製DocuCentre 9000を用いて、未定着画像(5cm四方のモノクロのソリッド画像、トナー量0.45g/cm)を作製した。記録媒体としては、ゼロックス(株)製Premire80を用いた。定着温度が調節されるように改造したオフライン定着装置を用いて、定着温度100℃から5℃の間で段階的に上昇させながら、未定着画像の定着を行い、定着サンプルを作製した。定着後の画像を2つ折にし、画像の白抜けの幅を測定し、その幅が0.5mm以下となる定着レベルを満たす温度を最低定着温度とした。結果を表4に示す。
なお、オフライン定着装置としては、DocuCentre f1100GA 定着装置を用いて画像定着を行った。
<光沢度の測定>
上記最低定着温度の測定において得られた定着画像のうち、定着温度が180℃のときに得られた定着画像の光沢度を、村上色彩技術研究所製GM26Dを用い、サンプルへの入射光角度が75度の条件で測定した。測定した結果を表4に示す。
−評価基準−
10%未満:十分に低光沢である
10%以上15%未満:やや光沢度は高いが許容範囲内である
15%以上:光沢度が高く許容範囲を超えている
<保存性(粉体特性)の評価>
得られたトナーを温度55℃湿度50%の環境下において24時間放置した後、トナーの凝集塊が形成されたかどうかを目視で観察した。評価基準は以下の通りであり、結果を表4に示す。
−評価基準−
G1:凝集塊は全く観察されなかった
G2:凝集塊がわずかに観察されたが、許容範囲内である
G3:凝集塊が多く観察され、許容範囲を超えている
Figure 2010282081
表4から明らかなように、実施例では、比較例に比べ、保存性が良好であり、形成された画像の光沢度が低く、かつ、最低定着温度が低いことが分かる。
10、200 画像形成装置
12、212 静電潜像保持体
16、216 静電潜像形成手段
18、218 現像手段
20、220 転写手段
26、226 定着手段
28 カートリッジ
30 トナー供給管
32 接触部
50、250 記録媒体
210 プロセスカートリッジ

Claims (5)

  1. 結着樹脂を含有するトナー粒子を有し、
    前記トナー粒子中におけるトルエン不溶分の含有量が20質量%以上40質量%以下であり、
    60℃における前記トナー粒子の応力緩和測定により求めた、1秒後における前記トナー粒子の緩和弾性率G1(t=1)が10MPa以上20MPa以下であり、かつ、50秒後における前記トナー粒子の緩和弾性率G2(t=50)が2.5kPa以上100kPa未満である、静電潜像現像用トナー。
  2. 請求項1に記載の静電潜像現像用トナーを含む、静電潜像現像用現像剤。
  3. 請求項1に記載の静電潜像現像用トナーが収納された、トナーカートリッジ。
  4. 請求項2に記載の静電潜像現像用現像剤が収納された現像手段を備えた、プロセスカートリッジ。
  5. 潜像保持体と、
    前記潜像保持体の表面に静電潜像を形成させる静電潜像形成手段と、
    請求項1に記載の静電潜像現像用トナーを含む現像剤により前記静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、
    前記潜像保持体上に形成された前記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前記トナー像を定着する定着手段と、を有する、画像形成装置。
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