JP2011027869A - 静電荷像現像用トナー、静電荷像現像用トナーの製造方法、静電荷像現像用現像剤、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
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- Developing Agents For Electrophotography (AREA)
Abstract
【解決手段】トナー粒子を含み、前記トナー粒子が、非晶性樹脂、前記非晶性樹脂に相溶する結晶性樹脂、着色剤、及び前記結晶性樹脂と前記非晶性着樹脂との相溶性を調節する成分を含み、且つ30℃以上60℃以下で24時間加熱した前後でのX線光電子分光(XPS)分析による表面結晶成分の増加量が、5atom%以上20atom%以下である静電荷像現像用トナー。
【選択図】なし
Description
トナー構造に関する検討としては、トナー表面のアルキレン離型剤の露出を抑制したトナー(例えば、特許文献4及び5参照)、離型剤の露出部分以外における添加剤の占有面積を規定したトナー(例えば、特許文献6参照)、特定のガラス転移温度を有する樹脂と離型剤とを組み合わせたトナー(例えば、特許文献7参照)が提案されている。
感光体としては、表面樹脂層中のフッ素量を規定した感光体(例えば、特許文献8参照)ものが提案されている。
トナー粒子を含み、
前記トナー粒子が、非晶性樹脂、前記非晶性樹脂に相溶する結晶性樹脂、着色剤、及び前記結晶性樹脂と前記非晶性着樹脂との相溶性を調節する成分を含み、且つ30℃以上60℃以下で24時間加熱した前後でのX線光電子分光(XPS)分析による表面結晶成分の増加量が、5atom%以上20atom%以下である静電荷像現像用トナー。
前記結晶性樹脂と前記非晶性樹脂との相溶性を調節する成分が離型剤であり、該離型剤の融点が60℃以上90℃以下で、且つ該離型剤の分子量分布が1.2以上2.0以下である請求項1に記載の静電荷像現像用トナーである。
非晶性樹脂粒子を分散した非晶性樹脂粒子分散液を調整する工程と、
結晶性樹脂粒子を分散した結晶性樹脂粒子分散液を調整する工程と、
着色剤粒子を分散した着色剤粒子分散液を調整する工程と、
前記非晶性樹脂と前記結晶性樹脂との相溶性を調節する成分の粒子を分散した相溶性調整成分粒子分散液を調整する工程と、
前記非晶性樹脂粒子分散液と前記結晶性樹脂粒子と前記着色剤粒子分散液と前記相溶性調整成分粒子分散液とを混合し、前記非晶性樹脂粒子と前記結晶性樹脂粒子と前記着色剤粒子と前記相溶性調整成分粒子とを含む混合溶液を調整する工程と、
前記非晶性樹脂粒子、前記結晶性樹脂粒子、前記着色剤粒子及び前記相溶性調整成分粒子が凝集した凝集粒子を調整する工程と、
前記凝集粒子が分散された凝集粒子分散液を、前記非晶性樹脂粒子のガラス転移温度以上で且つ前記相溶性調整成分粒子の融点の±10℃の範囲で加熱して融合・合一する融合・合一工程と、
前記非晶性樹脂粒子のガラス転移温度以下まで冷却する工程と、
を含む請求項1に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法である。
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含む静電荷像現像用現像剤である。
現像装置を備えた画像形成装置に脱着され、前記現像装置に供給する請求項1又は請求項2に記載の静電荷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。
画像形成装置に脱着され、現像保持体を備えるとともに請求項4に記載の静電荷像現像用現像剤が収容されたプロセスカートリッジである。
潜像保持体と、
前記潜像保持体の表面を帯電する帯電装置と、
帯電された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装置と、
請求項1又は請求項2に記載の静電荷像現像用トナー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装置と、
前記潜像保持体上に形成された前記トナー像を記録媒体表面に転写する転写装置と、
を有する画像形成装置である。
請求項2に係る発明によれば、融点60℃以上90℃以下で分子量分布1.2以上2.0以下の離型剤を含有しない静電荷像現像用トナーに比較して、トナー粒子表面での外添剤の埋没や離脱が抑えられた静電荷像現像用トナーが提供される。
本実施形態の静電荷像現像用トナー(以下、単に「トナー」という場合がある)は、トナー粒子を含有し、このトナー粒子は、少なくとも非晶性樹脂、前記非晶性樹脂に相溶する結晶性樹脂、着色剤、及び前記結晶性樹脂と前記非晶性着樹脂との相溶性を調節する成分を含有する。トナーは必要に応じてその他の添加剤を含んでもよい。このトナー粒子を30℃以上60℃以下で24時間加熱したとき、トナー粒子表面におけるX線光電子分光(XPS)分析による結晶成分の増加量は5atom%以上20atom%以下である。
尚、本実施形態のトナーは、後述するように外添剤が添加されていることが望ましく、本明細書において、外添剤が添加される前のトナーを「トナー粒子」という。
また「30℃以上60℃以下で24時間の加熱」を、「本実施形態で規定する加熱条件」という場合がある。更に「トナー粒子表面におけるXPS分析による結晶成分の増加量」を、単に「表面結晶成分の増加量」という場合がある。
また、「24時間」は、30℃以上60℃以下の状態で変化する最大限の変化量を確認するための時間であり、実際には24時間よりも短い時間で表面結晶成分の値は安定すると思われる。
ここでトナー粒子表面の結晶性成分はXPS(X線光電子分光)測定により求めた値とする。XPS測定は、測定装置として日本電子社製、JPS−9000MXを使用し、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30mAに設定して得た値とする。
表面結晶成分の増加率が20atm%を上回る場合は、トナー粒子表面組成が加熱により変化しやすい状態を表し、外添剤の埋没や、移動、キャリアへのトナー成分の移行、キャリアとの付着力の変化によるトナー粒子の離脱などが発生しやすくなり、機内汚染や画像欠陥を引き起こし易くなる。
図1は、本実施形態に係るトナー粒子とキャリアとの関係を説明する図であり、トナー粒子とキャリアの一部を示している。図2は、表面結晶成分の増加量が上記規定の範囲よりも多いトナー粒子とキャリアとの関係を説明する図であり、図3は、表面結晶成分の増加量が上記規定の範囲よりも少ないトナー粒子とキャリアとの関係を説明する図である。
また、図3で説明するトナーでは、トナー粒子50の表面結晶成分の増加量が上記規定の範囲よりも少ないため、外添剤55が相溶層54によって保持されにくく、トナー粒子50から外添剤55が脱離しやすい。
また、外添剤の相溶層への埋没量は、トナーを30℃以上60℃以下で24時間加熱した後、上記同様にして外添剤由来の元素の存在量で確認される。加熱後のトナー粒子の処理の際、公知の超音波分散機(株式会社ギンゼン製、GSD600CVP)で600W、19.5kHzで5分間分散し、固液分離し、乾燥して得られたトナー粒子をSEM(走査型電子顕微鏡(日立製S4700)で5000倍の倍率で観察し、表面に外添剤粒子が確認されない状態のもので確認する。加熱前のものと加熱後、上記処理をしたものとの元素量の差が埋没量に相当する。
非晶性樹脂及び結晶性樹脂は各々後述するものが用いられるが、そのなかでも互いに相溶する非晶性樹脂と結晶性樹脂の組み合わせとしては、SP値の近い非晶性樹脂と結晶性樹脂との組み合わせ、疎水基を有する非晶性樹脂と結晶性樹脂との組み合わせ、低融点の結晶性樹脂と非晶性樹脂の組み合わせ、などが挙げられる。具体的には、非晶性ポリエステル樹脂と結晶性ポリエステル樹脂との組み合わせ、疎水性の高いアルケニル基を有する非晶性樹脂と結晶性樹脂との組み合わせ、などが挙げられ、非晶性ポリエステル樹脂と結晶性ポリエステル樹脂、特に結晶性樹脂として疎水性の高いアルケニル基を有する非晶性樹脂と脂肪族ポリエステルとの組み合わせが、非晶性ポリエステル樹脂に結晶性樹脂が均一に相溶することで、シャープメルト性とトナー中に均一に内包できるという観点から好適である。
非晶性樹脂のSP値は9.0以上11.0以下とすることが望ましく、9.3以上10.7以下とすることがより望ましく、9.5以上10.5以下とすることが更に望ましい。
相溶性制御成分のSP値は7.3以上8.7以下とすることが望ましく、7.5以上8.5以下とすることがより望ましく、7.7以上8.3以下とすることが更に望ましい。
結晶性樹脂と相溶性制御成分とのSP値の差は、0.5以上1.5以下とすることが望ましく、0.6以上1.4以下とすることがより望ましく、0.7以上1.3以下とすることが更に望ましい。
以下、本態様の構成について説明する。また、相溶性制御成分の具体例を離型剤として説明するが、上記性質を有するのであれば、相溶性制御成分は離型性を有さないものであってもよい。
本実施形態のトナーは離型剤を含有することが好適である。なお、離型剤を相溶性制御成分として用いる際には、本実施形態のトナーには離型剤を含有させるものとする。以下では、離型剤として添加量や分子量等を説明するが、適宜相溶性制御剤と読み替える。
これらのなかでも、極性の低い炭化水素系のパラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックスが望ましい。
なお、離型剤を2種類以上併用する場合には、併用した混合物の融点が上記範囲内にあることが望ましい。
このような融点差にすることで、結晶性樹脂と離型剤の溶融状態及び粘度を制御し、双方が適度に溶融させることが可能となるため、離型剤と結晶性樹脂の相溶性を促進することができ、結晶性樹脂の非晶性樹脂への相溶を制御することが可能となる。また、離型剤の非晶性樹脂からの相分離し易い性質を相溶しやすい結晶性樹脂に付与することも可能となる
離型剤の含有量が上記範囲内にあると、オイルレス定着が実現され、定着する際の画像表面へ離型剤を均一に染み出すのを促進し、、また画像中に離型剤が在留するのを防ぐため、画像の透明性に優れる。
離型剤の平均分散径が上記範囲内にあると離型性に優れ、OHPシート使用時の透明性に優れ、トナー表面への離型剤成分の露出量が制御される。
であることがより望ましい。
離型剤の分散径の標準偏差が上記範囲内にあると、離型性、OHPシート使用時の透明性に優れ、トナー表面への離型剤の露出量が制御される。
なお、トナー中に分散含有される離型剤の平均分散径は、トナー粒子断面のTEM(透
過型電子顕微鏡)写真を、画像解析装置(ニレコ社製、Luzex画像解析装置)で解析
し、100個のトナー粒子中の離型剤の分散径(=(長径+短径)/2)の平均値を計算
することで求められ、標準偏差はこのとき得られた個々の分散径を基に求める。
本実施形態のトナーには結着樹脂として結晶性樹脂と非晶性樹脂を用いる。
なお、本実施形態において「結晶性樹脂」とは、示差走査熱量測定(DSC)において、明確な吸熱ピーク(吸熱ピークの半値幅が10℃以下であるピーク)を有するものを意味し、「非晶性樹脂」とは、上記の明確なピークを有さないものを意味する。また、結晶性樹脂、非晶性樹脂を問わず、結着樹脂の重量平均分子量は10000以上であることが特に望ましく、重量平均分子量は、通常、15000以上50000以下の範囲であることが望ましい。
トナー粒子に含有される結晶性樹脂の含有量としては、2質量%以上30質量%以下の範囲内が望ましく、3質量%以上15質量%以下の範囲内がより望ましい。結晶性樹脂の含有量が上記範囲内にあると低温域での定着性に優れ、また、中温域や高温域での定着において光沢ムラの発生が抑制されたり、フィルミングの発生が抑制される。
なお結晶性樹脂の融解温度は、ASTMD3418−8に準拠した方法で求めたものを意味する。
および「メタクリル」のいずれをも含むことを意味するものである。
以下、カルボン酸成分、およびアルコール成分について、さらに詳しく説明する。尚、本明細書において、「結晶性ポリエステル樹脂」とは、結晶性ポリエステル樹脂の主鎖に対して、他成分を50質量%以下の割合で共重合した共重合体も意味する。
カルボン酸成分の含有量が上記範囲内にあると、着色剤として顔料を用いたときにもトナー母粒子中の顔料の分散性に優れる。また、乳化重合凝集法を利用してトナーを作製する場合に、分散液中の乳化粒子径が制御され、凝集によるトナー径が調整される。更に、結晶性ポリエステル樹脂の結晶性の低下が抑えられ、融解温度の降下や画像の保存性の低下が抑えられる。
尚、本発明において「構成モル%」とは、ポリエステル樹脂における各構成成分(カルボン酸成分、アルコール成分)を1単位(モル)したときの百分率を指す。
必要に応じて含まれるその他の成分としては、二重結合を持つジオール成分、スルホン酸基を持つジオール成分等の構成成分が挙げられる。
ブテン−1,6−ジオール、4−ブテン−1,8−ジオール等が挙げられる。一方、前記
スルホン酸基を持つジオールとしては、例えば、1,4−ジヒドロキシ−2−スルホン酸
ベンゼンナトリウム塩、1,3−ジヒドロキシメチル−5−スルホン酸ベンゼンナトリウ
ム塩、2−スルホ−1,4−ブタンジオールナトリウム塩等が挙げられる。
前記含有量が上記範囲内にあると、顔料分散に優れ、乳化粒子径や凝集によるトナー径が調整されやすい。また、ポリエステル樹脂の結晶性の低下が抑えられ、融解温度の降下や、画像の保存性の低下が抑えられる。
具体例としては、例えば、ジカルボン酸の場合、コハク酸、マロン酸、シュウ酸等のアルキルジカルボン酸類、およびフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ホモフタル酸、4,4’−ビ安息香酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、1,4−ナフタレンジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸類、ジピコリン酸、ジニコチン酸、キノリン酸、2,3−ピラジンジカルボン酸等の含窒素芳香族ジカルボン酸類が挙げられ、ジオール類の場合、コハク酸、マロン酸、アセトンジカルボン酸、ジグリコール酸等の短鎖アルキルのジオール類が挙げられ、短鎖アルキルのビニル系重合性単量体の場合、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸ブチル等の短鎖アルキル、アルケニルの(メタ)アクリル酸エステル類、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のビニルニトリル類、ビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等のビニルエーテル類、ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルイソプロペニルケトン類、エチレン、プロピレン、ブタジエン、イソプレン等のオレフィン類等が挙げられる。これらの重合性単量体は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
本実施形態のトナーは、非晶性樹脂を含有する。非晶性樹脂は1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
使用される非晶性樹脂の分子量は特に限定されるものではない。
トナーを後述する乳化重合凝集法を利用して製造する場合は、重量平均分子量(Mw)の高い非晶性樹脂(高分子量成分)と重量平均分子量の低い非晶性樹脂(低分子量成分)とを用いることが好適である。
高分子量成分のMwを上記範囲に制御することで、乳化重合凝集法により原料成分を凝集させた凝集粒子を加熱して融合する際にトナー粒子中への高分子量成分の包含性が良好になり、結晶性樹脂のトナー粒子表面への露出を防止する。
低分子量成分のガラス転移温度は、45℃以上75℃以下であることが望ましく、50℃以上70℃以下であることがより望ましく、55℃以上65℃以下であることが更に望ましい。
により、高分子鎖は架橋構造を取る。架橋構造を取ることにより、一旦相溶した結晶性ポリエステル樹脂を固定化し分離しにくくする。
3価以上の多価カルボン酸の例としては、ヘミメリット酸、トリメリット酸、トリメシン酸、メロファン酸、プレーニト酸、ピロメリット酸、メリット酸、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸、これらの酸無水物及び酸塩化物、並びに炭素数1以上3以下の低級アルキルエステルが挙げられる。
前記アルコール成分としても、非晶性ポリエステル樹脂の合成に用いる種々のジオールが用いられるが、結晶性ポリエステル樹脂に関して挙げた脂肪族ジオールに加えて、例えばビスフェノールA、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物や水素添加ビスフェノールA、ビスフェノールS、ビスフェノールSエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールSプロピレンオキサイド付加物等が用いられる。
更に、トナー製造性・耐熱性・透明性の観点から、ビスフェノールS、ビスフェノールSエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールSプロピレンオキサイド付加物等のビスフェノールS誘導体を用いることが特に望ましい。また、カルボン酸成分、アルコール成分とも複数の成分を含んでもよく、特に、ビスフェノールSを用いると耐熱性が高められる。
次に、結着樹脂として用いられる非晶性樹脂の種類や、必要に応じて用いられる結晶性樹脂の架橋処理や、結着樹脂の合成に際して用いられる共重合成分等について説明する。
結着樹脂の合成に際しては、他の成分を共重合させてもよく、親水性極性基を有する化合物が用いられる。
具体例としては、結着樹脂がポリエステル樹脂である場合、例えば、スルホニル−テレフタル酸ナトリウム塩、3−スルホニルイソフタル酸ナトリウム塩等の芳香環に直接スルホニル基が置換したジカルボン酸化合物が挙げられる。
また結着樹脂がビニル系樹脂の場合は、例えば(メタ)アクリル酸、イタコン酸等の不飽和脂肪族カルボン酸類、グリセリンモノ(メタ)アクリレート、脂肪酸変性グリシジル(メタ)アクリレート、ジンクモノ(メタ)アクリレート、ジンクジ(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸とアルコール類等とのエステル類、オルト、メタ、パラ位のいずれかにスルホニル基を有するスチレンの誘導体、スルホニル基含有ビニルナフタレン等のスルホニル基置換芳香族ビニル等が挙げられる。
架橋剤の具体例としては、例えば、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレン等の芳香族の多ビニル化合物類、フタル酸ジビニル、イソフタル酸ジビニル、テレフタル酸ジビニル、ホモフタル酸ジビニル、トリメシン酸ジビニル/トリビニル、ナフタレンジカルボン酸ジビニル、ビフェニルカルボン酸ジビニル等の芳香族多価カルボン酸の多ビニルエステル類、ピリジンジカルボン酸ジビニル等の含窒素芳香族化合物のジビニルエステル類、ピロール、チオフェン等の不飽和複素環化合物類、ピロムチン酸ビニル、フランカルボン酸ビニル、ピロール−2−カルボン酸ビニル、チオフェンカルボン酸ビニル等の不飽和複素環化合物カルボン酸のビニルエステル類、ブタンジオールメタクリレート、ヘキサンジオールアクリレート、オクタンジオールメタクリレート、デカンジオールアクリレート、ドデカンジオールメタクリレート等の直鎖多価アルコールの(メタ)アクリル酸エステル類、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、2−ヒドロキシ、1,3−ジアクリロキシプロパン等の分枝、置換多価アルコールの(メタ)アクリル酸エステル類、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレンポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート類、コハク酸ジビニル、フマル酸ジビニル、マレイン酸ビニル/ジビニル、ジグリコール酸ジビニル、イタコン酸ビニル/ジビニル、アセトンジカルボン酸ジビニル、グルタル酸ジビニル、3,3’−チオジプロピオン酸ジビニル、trans−アコニット酸ジビニル/トリビニル、アジピン酸ジビニル、ピメリン酸ジビニル、スベリン酸ジビニル、アゼライン酸ジビニル、セバシン酸ジビニル、ドデカン二酸ジビニル、ブラシル酸ジビニル等の多価カルボン酸の多ビニルエステル類等が挙げられる。
ここで用いる界面活性剤は、例えば硫酸エステル塩系、スルホン酸塩系、リン酸エステル系、せっけん系等のアニオン界面活性剤;アミン塩型、4級アンモニウム塩型等のカチオン系界面活性剤;ポリエチレングリコール系、アルキルフェノールエチレンオキサイド付加物系、アルキルアルコールエチレンオキサイド付加物系、多価アルコール系等の非イオン性界面活性剤、及び、種々のグラフトポリマー等が挙げられるが、特に制限されるものではない。
本実施形態のトナーは着色剤を含有する。
本実施形態に用いられる着色剤としては、例えばカーボンブラック、クロムイエロー、ハンザイエロー、ベンジジンイエロー、スレンイエロー、キノリンイエロー、パーマネントオレンジGTR、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、ウオッチヤングレッド、パーマネントレッド、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、リソールレッド、ローダミンBレーキ、レーキレッドC、ローズベンガル、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ートなどの種々の顔料や、アクリジン系、キサンテン系、アゾ系、ベンゾキノン系、アジン系、アントラキノン系、チオインジコ系、ジオキサジン系、チアジン系、アゾメチン系、インジコ系、フタロシアニン系、アニリンブラック系、ポリメチン系、トリフェニルメタン系、ジフェニルメタン系、チアゾール系などの各種染料などを1種又は2種以上を併せて使用してもよい。
なお着色剤の表面処理に用いるポリマーとしては、例えばアクリロニトリル重合体、メチルメタクリレート重合体等が挙げられる。
本実施形態のトナーを磁性トナーとして用いる場合は、磁性粉を含有させる。ここで使用する磁性粉としては、例えばフェライトやマグネタイト、還元鉄、コバルト、ニッケル、マンガン等の金属、合金又はこれら金属を含む化合物などが挙げられる。さらに必要に応じて、4級アンモニウム塩、ニグロシン系化合物やトリフェニルメタン系顔料など、通常使用される種々の帯電制御剤を添加してもよい。
本実施形態の静電荷像現像用トナーには、公知の添加剤(外添剤)を外添してもよい。
外添剤としては例えばシリカ、アルミナ、チタニア、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、リン酸三カルシウムなどの無機粒子が利用される。例えば、流動性助剤やクリーニング助剤としてはシリカ、アルミナ、チタニア、炭酸カルシウムなどの無機粒子や、ビニル系樹脂、ポリエステル、シリコーンなどの樹脂粒子が利用される。外添剤の添加方法は特に限定されないが、乾燥状態で剪断力を加えてトナー粒子表面に添加してもよい。
モース硬度が高い外添剤(高硬度外添剤)は、本実施形態のトナー粒子表面の相溶層に適度に埋没して粒子表面に固定化され、電子写真用感光体表面に付着した放電生成物などを均一に研磨する。このとき、高硬度の外添剤がトナー粒子表面から離脱しにくいために、ブレードなどへのダメージも抑制される。更に、画像欠陥の原因になる表面傷・偏磨耗を抑制しながらクリーニングされる。
なお、前記モース硬度は、モース硬度で1から10までで表わされる値である。
また、上記高硬度外添剤のモース硬度は、電子写真用感光体表面に付着した放電生成物などを強く研磨するという効果が発揮される点で、7以上9以下が好適であり、7.5以8.5以下がより好適である。
さらに中硬度外添剤を用いる場合、そのモース硬度は、構造が維持される観点から4.6以上7.0以下が好適であり、5.0以上6.5以下がより好適である。
ここで、2種類以上の酸化物粒子を外添剤として含む場合、含まれる酸化物粒子の最大硬度と最小硬度の硬度差を4以上8以下とすることで、前記した複数種の硬度の異なる外添剤による効果がより向上する。
モース硬度が異なる外添剤を三種類含有する場合の低硬度外添剤と高硬度外添剤との好
ましい組み合わせとしては、炭酸カルシウムとシリカとアルミナ、硫酸カルシウムとチタニアとジルコニア、等の組み合わせが挙げられる。
本実施形態のトナーにおける外添剤の総含有量は、トナー100質量部に対して、0.8質量部以上3.5質量部以下が望ましく、1質量部以上2.5質量部以下がより望ましい。
。
本実施形態のトナー粒子の体積平均粒径D50vは3μm以上7μm以下の範囲が望ましく、5μm以上6.5μm以下の範囲がより望ましい。
トナー粒子の体積平均粒径が上記範囲内にあると、充分な帯電性を示し周囲への飛散が抑制され画像かぶりの発生が抑えられる。また、画像の解像度が向上する。
平均粒度分布指標が上記範囲内にあると、トナーを静電気的に制御しやすく周囲の汚染が防止される。とりわけ帯電ロールの帯電不良が抑えられる。更に、潜像保持体へのフィルミングが防止される。
測定に際しては、分散剤として界面活性剤、例えば、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムの5質量%水溶液2ml中に測定試料を0.5mg以上50mg以下の範囲で加える。これを電解液100ml乃至150mlの中に添加する。
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、前記マルチサイザーII型により、アパーチャー径として100μmアパーチャーを用いて2μm以上50μm以下の範囲の粒径の粒子の粒度分布を測定する。なお、サンプリングする粒子数は50000個である。
ここで、体積平均粒度分布指標(GSDv)は(D84v/D16v)1/2、数平均粒度分布指標(GSDp)は(D84p/D16p)1/2として規定される。
平均円形度が上記範囲内にあると、帯電性、転写性、耐久性、流動性などに優れ、クリーニング部材との接触部への蓄積によるフィルミング、トルク上昇による部材劣化、潜像保持体へのフィルミングが抑えられ、クリーニング性にも優れる。
測定試料を分散した懸濁液は越音波分散器で1分乃至3分間分散処理を行ない、分散液濃度を3000乃至1万個/μlとして前記装置によりトナーの平均円形度を測定する。
トナーの帯電量が上位範囲内にあると、背景部汚れや画像濃度の低下が抑制される。
また、静電荷像現像用トナーの夏場(28℃、85%RH)における帯電量と、冬場(
10℃、30%RH)における帯電量との比率は0.5以上1.5以下が望ましく、0.
7以上1.3以下がより望ましい。この比率が上記範囲内にあると、トナーの環境依存性が低くなり、帯電性の安定性に優れる。
FPIA測定におけるトナーの平均円形度は、フロー式粒子像分析装置FPIA−2000(東亜医用電子株式会社製)等の公知の測定器により計測される。測定した結果を円形度、粒径毎にクラス分けし、上記規定の範囲内の粒子個数割合を求める。
相対的に大粒径かつ円形度が高い粒子が多い程、上記個数割合は大きくなる。粒径7μm以上10μm以下で、且つ平均円形度0.970以上の粒子の存在率が上記範囲内にあると、キャリアとトナーとの付着力が調整され、トナー粒子による機内汚染が抑えられ、またキャリア自身がむき出しになり低抵抗化するのが防止され、画像へのキャリア移行などの発生が抑制される。
トナーの製造方法としては、例えば、凝集・合一法(乳化重合・強制乳化・転相乳化法等により樹脂粒子分散液を作製し、溶媒に着色剤を分散した着色剤分散液を作製した後、これらを混合し、トナー粒径に相当する凝集体を形成し、加熱することによって融合・合一させトナーとする製造方法)の他に、懸濁重合法(離型剤、着色剤など必要に応じて用いられる成分を、結晶性樹脂等の結着樹脂を形成する重合性単量体とともに懸濁させ、重合性単量体を重合してトナーとする製造方法)、溶解懸濁法(イオン性解離基を有する化合物、結晶性樹脂等の結着樹脂、離型剤等のトナー構成材料を有機溶媒に溶解させ、水系溶媒中に懸濁状態で分散させた後に有機溶媒を除去してトナーとする製造方法)等の湿式製法が挙げられる。
本実施形態におけるトナーの製造方法は、例えば、非晶性樹脂粒子を分散した非晶性樹脂粒子分散液を調整する工程と、結晶性樹脂粒子を分散した結晶性樹脂粒子分散液を調整する工程と、着色剤粒子を分散した着色剤粒子分散液を調整する工程と、前記非晶性樹脂と前記結晶性樹脂との相溶性を調節する成分の粒子を分散した相溶性調整成分粒子分散液を調整する工程と、前記非晶性樹脂粒子分散液と前記結晶性樹脂粒子と前記着色剤粒子分散液と前記相溶性調整成分粒子分散液とを混合し、前記非晶性樹脂粒子と前記結晶性樹脂粒子と前記着色剤粒子と前記相溶性調整成分粒子とを含む混合溶液を調整する工程と、前記非晶性樹脂粒子、前記結晶性樹脂粒子、前記着色剤粒子及び前記相溶性調整成分粒子が凝集した凝集粒子を調整する工程と、前記凝集粒子が分散された凝集粒子分散液を、前記非晶性樹脂粒子のガラス転移温度以上で加熱して融合・合一する融合・合一工程と、前記非晶性樹脂粒子のガラス転移温度以下まで冷却する工程と、を含む。
また、必要に応じて、離型剤粒子を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等のその他の工程を含んでもよい。
なお、本実施形態のトナー粒子を得るには、前記樹脂粒子のガラス転移温度以上に加熱して融合する融合・合一工程において、前記離型剤粒子の融点の±10℃の範囲で加熱することが望ましい。
以下、各工程について具体的に説明する。
樹脂粒子分散液は、上記の通り、結着樹脂の合成において乳化重合法等を用いる場合は、結着樹脂が樹脂粒子分散液の状態で得られる。
さらに、結着樹脂が油性で水への溶解度の比較的低い溶剤に溶解するものであれば、樹脂をそれらの溶剤に解かして水中に分散剤や高分子電解質と共に粒子分散し、その後加熱又は減圧して溶剤を蒸散することにより、樹脂粒子分散液を作製してもよい。
水系媒体としては、例えば、蒸留水、イオン交換水等の水;アルコール類;などが挙げられるが、水のみであることが望ましい。
なお、樹脂粒子の体積平均粒径は、例えば、レーザー回折式粒度分布測定装置(島津製作所製、SALD2000A)等を用い測定される。
着色剤を溶媒へ分散する方法としては、公知の方法、例えば回転せん断型ホモジナイザーや、メディアを有するボールミル、サンドミル、ダイノミルなど、公知の方法が採用される。
溶媒としては、上記樹脂粒子分散液において用いられる水系溶媒と同じ溶媒が挙げられる
着色剤粒子の体積平均粒径が上記範囲内にあると、最終的に得られるトナーの粒度分布が狭まり、遊離粒子の発生が抑制され、性能や信頼性に優れる。また、トナー中での着色性に優れ、凝集・合一法の特徴の一つである形状制御性にも優れるため、真球に近い形状のトナーも得られる。
なお、着色剤粒子の体積平均粒径も、レーザ回折式粒度分布測定装置(島津製作所製、SALD2000A)等を用い測定される。
離型剤粒子分散液の調整は、上記水系溶媒中に、イオン性界面活性剤、高分子酸、高分子塩基などの高分子電解質とともに分散し、融解温度以上に加熱するとともに、強い剪断力を付与するホモジナイザーや圧力吐出型分散機を用いて粒子化する。
混合溶液の調整は、上記樹脂粒子分散液、着色剤粒子分散液、及び必要に応じて離型剤粒子分散液等のその他の分散液を混合する。このとき、離型剤粒子分散液は、混合溶液調整工程において一度に添加してもよいし、分割して多段に添加してもよい。
凝集粒子調整工程においては、上記混合溶液を加熱し、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、結晶性樹脂の融解温度を下回る温度域(結晶性樹脂の融解温度に対して20℃乃至10℃下回る温度)で実施することが望ましい。
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好適に用いられる。特に、金属錯体を用いた場合には界面活性剤の使用量が低減され、帯電特性が向上するため特に望ましい。
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され、無機粒子の分散平均粒径は100nm以上500nm以下の範囲とすることが望ましい。
表面結晶成分の増加量が上記説明の範囲のトナー粒子とするには、シェル層の厚みをトナー粒子径の1/20から1/5の範囲にすることが好ましく、シェルとして用いる樹脂粒子量や、段階的な添加方法、シェルとして用いる樹脂を投入する温度などにより制御される。特に、本実施形態に係る、シェル層の樹脂添加量としては10質量%以上45質量%以下の範囲が好ましく、15質量%以上40質量%以下とすることが好適である。
凝集粒子形成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(pHが2.5以上pH5.5以下)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。
なお、pHの調整において、局所的な凝集粒子自体の破壊や局所的な過剰凝集を抑える観点から、局所的なpHの変化が起こるのを防ぐことが望ましい。特にスケールが大きくなる程、酸及び/またはアルカリ量は多くなるため、局所的なpHの変化を抑えることが望ましい。
特に、本実施形態に係るトナーを製造するには、離型剤の融点の±10℃で加熱することが望ましく、離型剤の融点の±9℃での加熱がより望ましく、離型剤の融点の±8℃での加熱が更に望ましい。
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、あるいは融合・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、分散液に加える。これらの重合開始剤には、重合度を制御する目的で、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。
凝集粒子の融合・合一工程を終了した後、必要に応じ洗浄工程、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、洗浄工程は帯電性を考慮すると、イオン交換水で置換洗浄することが望ましい。また、固液分離工程には特に制限はないが、生産性の点から吸引濾過、加圧濾過等が好適である。さらに、乾燥工程も特に制限はないが、生産性の点から凍結乾燥、フラッシュジェット乾燥、流動乾燥、振動型流動乾燥等が好適に用いられる。また、乾燥後のトナー粒子には、既述した種々の外添剤を必要に応じて添加する。
本実施形態の静電荷像現像用現像剤(以下、「現像剤」と称する場合がある)は、本実施形態のトナーを含むものであり、目的に応じて他の成分を配合してもよい。
具体的には、本実施形態のトナーを単独で用いると一成分系の静電荷像現像用現像剤となり、また、キャリアと組み合わせて用いると二成分系の静電荷像現像用現像剤となる。現像剤中におけるトナーの濃度は1質量%以上10質量%以下の範囲とすることが望ましい。
被覆層を形成する被覆樹脂としては、例えば、スチレン、パラクロロスチレン、α−メチルスチレン等のスチレン類、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸n−プロピル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸2−エチルヘキシル等のα−メチレン脂肪酸モノカルボン酸類、ジメチルアミノエチルメタクリレート等の含窒素アクリル類、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のビニルニトリル類、2−ビニルピリジン、4−ビニルピリジン等のビニルピリジン類、ビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等のビニルエーテル類、ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルイソプロペニルケトン等のビニルケトン類、エチレン、プロピレン等のオレフィン類、弗化ビニリデン、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロエチレン等のビニル系フッ素含有モノマー等の単独重合体、又は2種類以上のモノマーからなる共重合体、メチルシリコーン、メチルフェニルシリコーン等のシリコーン類、ビスフェノール、グリコール等を含有するポリエステル類、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリカーボネート樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は、
1種単独で用いてもよいし、あるいは2種以上併用してもよい。
、例えば加熱型ニーダー、加熱型ヘンシェルミキサー、UMミキサーなどが使用され、被覆樹脂の量によっては、加熱型流動転動床、加熱型キルンなどを使用してもよ
い。電子写真用現像剤におけるトナーとキャリアとの混合比には特に制限はなく、目的に応じて選択する。
次に、本実施形態の現像剤を用いた画像形成方法について説明する。
本実施形態のトナーを用いた画像の形成方法としては、公知の電子写真法が利用されるが、具体的には潜像保持体(以下、「像保持体」と称する場合がある)の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成工程と、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工程と、前記トナー像を記録媒体に転写する転写工程と、前記トナー像を前記記録媒体に定着する定着工程とを含むものであることが望ましい。
なお、これらの工程以外にも電子写真法による画像形成方法に利用される公知の工程を組み合わせてもよく、例えば、転写工程を終えた後の像保持体表面に残留する残留トナーを除去するトナー除去工程や、トナー除去工程で除去された残留トナーを回収し、回収された前記残留トナーを現像装置に供給する残留トナー回収供給工程を含んでもよい。なお、現像装置に供給された残留トナーは、現像剤用のトナーとして再利用(リサイクル)させる。
トナー像の定着プロセスは、定着ローラと加圧ローラあるいは加圧ベルトとにより形成される接触部にトナー像が形成された記録媒体を通過させて、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。但し、定着方式については上述した態様のみに限定されるものではない。
そして、本実施形態の現像剤を、上記画像形成方法に用いることにより、例えば、小型、カラー高速化に適したタンデム方式においても、安定した現像、転写、定着性能が得られる。
本実施形態の画像形成装置は、潜像保持体と、前記潜像保持体の表面を帯電する帯電装置と、帯電された前記像保持体表面に静電潜像を形成する静電潜像形成装置と、前記静電潜像を前記現像剤により現像してトナー像を形成する現像装置と、前記トナー像を記録媒体表面に転写する転写装置と、を少なくとも備え、前記現像剤が既述の本実施形態の現像剤であることを特徴とする。
本実施形態の画像形成装置は本実施形態の現像剤を用いるため、使用による画質の低下が抑えられる。
また本実施形態の画像形成装置は、トナー除去装置により除去された残留トナーを回収し、回収された残留トナーを現像装置に供給する残留トナー回収供給装置をさらに含んでもよい。本実施形態では、現像剤として本実施形態の現像剤を用いているため、トナーの耐久性が高く、トナーを再利用する構成でも使用による画質の低下が抑えられる。
図4は、第1実施形態に係る画像形成装置を示す構成図である。図4に示す画像形成装置は、4連タンデム方式のカラー画像形成装置であり、色分解された画像データに基づくイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色の画像を出力する電子写真方式の第1から第4の画像形成ユニット10Y、10M、10C、10K(画像形成装置)を備えている。これらの画像形成ユニット(以下、単に「ユニット」と称する)10Y、10M、10C、10Kは、水平方向に互いに予め決められた距離離間して並設されている。なお、これらユニット10Y、10M、10C、10Kは、画像形成装置本体に対して脱着されるなプロセスカートリッジであってもよい。
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、レーザー光線3Yが照射されると、レーザーー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を介してレーザーー光線3Yを出力する。レーザーー光線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によって可視像化(現像)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から第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。
図5は、他の好適な一実施形態(第2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5に示す画像形成装置は、本実施形態の現像剤を、現像装置内にある現像剤収容容器へ現像剤供給装置により必要に応じて供給する方式を採用した構成となっている。
このように現像装置140は、現像剤カートリッジ147から現像剤供給装置146を経て供給用現像剤を現像装置140(第2攪拌室144A)へ適宜供給する。
次に、本実施形態における画像形成装置を構成する潜像保持体(像保持体)について説明する。
像保持体は、導電性支持体上に少なくとも感光層を設けた公知の感光体(電子写真用感光体)が利用されるが、有機感光体を用いることが望ましい。この場合、像保持体の最表面を構成する層、例えば保護層が、架橋構造を有する樹脂を含むものであることが望ましい。架橋構造を有する樹脂としては例えばフェノール樹脂、ウレタン樹脂、シロキサン系樹脂が利用されるが、シロキサン系樹脂、フェノール系樹脂がより望ましい。
これに対して、クリーニング性を確保するために、例えばクリーニングブレードを像保持体に対して高い接触圧で接触させた場合、クリーニングブレードと像保持体との接触部において、トルクが上昇し像保持体表面に残留したトナーが破壊され易くなる場合がある。またトナーが破壊されると、トナー構成材料が像保持体表面へ付着し、帯電変動が生じやすくなる場合がある。
しかし本実施形態のトナーは表面の柔軟性が高く、内部は十分な弾性力を有するため耐久性が高く、優れた強度を有するため、トナー表面に添加される外添剤の埋没状態、分散状態が良好であることからトナーの構造変化によるトナー同士の異常帯電や、外添剤が離脱することによる感光体表面の偏磨耗が抑制される。更に、トナーをリサイクルして再利用する方式と組み合わせても、トナーの耐久性、構造維持性が高いことから、長期に渡って画質の良好な画像が形成される。
本実施形態のプロセスカートリッジは、少なくとも現像剤保持体を備え、現像剤として本実施形態の現像剤を用いている。またそのほかに、像保持体、帯電装置、トナー除去装置等を備えてもよい。
本実施形態のトナーカートリッジは、現像装置を少なくとも備えた画像形成装置に対して脱着され、前記トナー像形成装置に供給するためのトナーを含む現像剤を収納し、前記トナーが既述の本実施形態のトナーであることを特徴とする。なお、本実施形態のトナーカートリッジには少なくともトナーが収容されればよく、画像形成装置の機構によっては、例えば現像剤が収められてもよい。
なお、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。
まず、実施例、比較例で用いたトナー等の物性測定方法について説明する。
(樹脂の分子量)
樹脂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)社製)装置」を用い、カラムは「TSKgel、SuperHM−H(東ソー(株)社製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、検量線は東ソー社製「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。
樹脂粒子(樹脂分散粒子)、着色剤粒子等の体積平均粒径は、レーザー回折粒度測定器(島津製作所製、SALD2000A)で測定した。
トナー、結晶性ポリエステル樹脂の融解温度、トナー及び非晶性樹脂のガラス転移温度は、ASTMD3418−8に準拠して測定された各極大ピークより求めた。なお、ガラス転移温度は吸熱部におけるベースラインと立ち上がりラインとの延長線の交点の温度とし、融解温度は吸熱ピークの頂点の温度とした。
なお、測定には示差走査熱量計(DSC−60A 自動冷却器付、島津製作所社製)を用いた。
現像剤は、先ずトナー及びキャリアを製造し、そして、それらを用いて製造した。また、トナーを製造する際には、先ず、樹脂粒子分散液、着色剤分散液及び離型剤分散液を製造し、それらを用いてトナー粒子を製造した。次に、それを用いてトナーおよび現像剤を製造した。
加熱乾燥した二口フラスコに、ポリオキシエチレン(2,0)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン20モル部と、ポリオキシプロピレン(2,2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン80モル部と、テレフタル酸15モル部と、フマル酸67モル部と、n−ドデセニルコハク酸3モル部と、トリメリット酸25モル部と、これらの酸成分(テレフタル酸、n−ドデセニルコハク酸、トリメリット酸、フマル酸の合計モル数)に対して0.05モル部のジブチル錫オキサイドと、を入れ、容器内に窒素ガスを導入して不活性雰囲気に保ち昇温した後、150℃乃至230℃で12時間から20時間共縮重合反応させ、その後、210℃乃至250℃で徐々に減圧して、非晶性ポリエステル樹脂(A1)を合成した。この樹脂の重量平均分子量Mwは70000、ガラス転移温度Tgは65℃であった。
加熱乾燥した二口フラスコに、ポリオキシエチレン(2,0)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン20モル部と、ポリオキシプロピレン(2,2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン80モル部と、テレフタル酸15モル部と、フマル酸63モル部と、n−ドデセニルコハク酸7モル部と、トリメリット酸25モル部と、これらの酸成分(テレフタル酸、n−ドデセニルコハク酸、トリメリット酸、フマル酸の合計モル数)に対して0.05モル部のジブチル錫オキサイドと、を入れ、容器内に窒素ガスを導入して不活性雰囲気に保ち昇温した後、150℃乃至230℃で12時間から20時間共縮重合反応させ、その後、210℃乃至250℃で徐々に減圧して、非晶性ポリエステル樹脂(A2)を合成した。この樹脂の重量平均分子量Mwは68000、ガラス転移温度Tgは61℃であった。その後、、非晶性樹脂分散液(a1)の作製と同じ条件にて高温・高圧乳化装置(キャビトロンCD1010、スリット:0.4mm)を用い、非晶性ポリエステル樹脂(A2)の非晶性樹脂粒子分散液(a2)を得た。
スチレン(和光純薬製): 300部
n―ブチルアクリレート(和光純薬製): 50部
β―カルボキシエチルアクリレート(ローディア日華製):15部
1、10−デカンジオールアクリレート(新中村化学製): 7部
ドデカンチオール(和光純薬製): 22部
加熱乾燥した二口フラスコに、ポリオキシエチレン(2,0)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン35モル部と、ポリオキシプロピレン(2,2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン65モル部と、テレフタル酸80モル部と、n−ドデセニルコハク酸15モル部と、トリメリット酸10モル部と、これらの酸成分(テレフタル酸、n−ドデセニルコハク酸、トリメリット酸の合計モル数)に対して0.05モル部のジブチル錫オキサイドと、を入れ、容器内に窒素ガスを導入して不活性雰囲気に保ち昇温した後、150℃以上230℃以下で約12時間共縮重合反応させ、その後、210℃以上250℃以下で徐々に減圧して、非晶性ポリエステル樹脂(B1)を合成した。この樹脂の重量平均分子量(Mw)は16000であり、ガラス転移温度Tgは60℃であった。
その後、非晶性樹脂分散液(a1)の作製と同じ条件にて高温・高圧乳化装置(キャビトロンCD1010、スリット:0.4mm)を用い、非晶性ポリエステル樹脂(B1)の非晶性樹脂粒子分散液(b1)を得た。
加熱乾燥した3口フラスコに、1、9−ノナンジオール40モル部と、ドデカンジカルボン酸60モル部と、触媒としてジブチル錫オキサイド0.05モル部とを入れた後、減圧操作により容器内の空気を窒素ガスにより不活性雰囲気下とし、機械攪拌にて180℃で2時間攪拌を行った。その後、減圧下にて230℃まで徐々に昇温を行い5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(C1)を合成した。この樹脂の重量平均分子量Mwは23000、融解温度Tmは74℃であった。
その後、非晶性樹脂分散液(A1)の作製と同じ条件にて高温・高圧乳化装置(キャビトロンCD1010、スリット:0.4mm)を用い、結晶性ポリエステル樹脂(C1)の結晶性樹脂粒子分散液(c1)を得た。結晶性樹脂粒子分散液(c1)中の樹脂粒子の体積平均粒径は、0.190μmであった。
・シアン顔料(大日精化(株)製、Pigment Blue 15:3(銅フタロシアニン)): 100部
・アニオン界面活性剤(ラウリル硫酸ナトリウム 和光純薬社製): 15部
・イオン交換水: 400部
(イソパラフィン高含有ワックス組成物)
潤滑油留分を除いたスラックワックス(融解温度:60℃、イソパラフィン含有率:30質量%)を原料とし、分子蒸留装置を用いて高真空(絶対圧で0.005Torr以下)、高温(120℃乃至170℃)下で温度を段階的に上昇しながら処理し、留出分を除去して、収率10%のワックス組成物を得た。該ワックスを水素添加精製装置にて、温度250℃、圧力60kgf/cm2で3時間水素添加を行ないワックス組成物を得た。ワックス組成物の融点は63℃であり、且つイソパラフィン含有率は70質量%であった。該ワックス組成物の分子量分布は2.5であった。
・フィッシャートロプシュワックス(日本精鑞社製、FT0165): 80部
・上記高イソパラフィン含有ワックス組成物: 20部
・アニオン界面活性剤(日本油脂社製、ニューレックスR): 2部
・イオン交換水: 300部
50)を用いて分散した後、圧力吐出型ゴーリンホモジナイザー(ゴーリン社)で分散処
理し、体積平均粒径が200nmである離型剤を分散させてなる離型剤粒子分散液(1)
(離型剤濃度:20質量%)を調製した。
離型剤混合物の融点は68℃、分子量分布(Mw/Mn)は1.5であった。
・フィッシャートロプシュワックス(日本精鑞社製、FT0165): 60部
・上記高イソパラフィン含有ワックス組成物: 40部
・アニオン界面活性剤(日本油脂社製、ニューレックスR): 2部
・イオン交換水: 300部
50)を用いて分散した後、圧力吐出型ゴーリンホモジナイザー(ゴーリン社)で分散処
理し、体積平均粒径が200nmである離型剤を分散させてなる離型剤粒子分散液(2)
(離型剤濃度:20質量%)を調製した。
離型剤混合物の融点は62℃、分子量分布(Mw/Mn)は1.9であった。
・マイクロクリスタリンワックス(日本精鑞社製、Himic1080): 90部
・上記高イソパラフィン含有ワックス組成物: 10部
・アニオン界面活性剤(日本油脂社製、ニューレックスR): 2部
・イオン交換水: 300部
離型剤混合物の融点は79℃、分子量分布(Mw/Mn)は1.8であった。
・マイクロクリスタリンワックス(日本精鑞社製、Himic1090): 95部
・上記高イソパラフィン含有ワックス組成物: 5部
・アニオン界面活性剤(日本油脂社製、ニューレックスR): 2部
・イオン交換水: 300部
50)を用いて分散した後、圧力吐出型ゴーリンホモジナイザー(ゴーリン社)で分散処
理し、体積平均粒径が200nmである離型剤を分散させてなる離型剤粒子分散液(4)
(離型剤濃度:20質量%)を調製した。
離型剤混合物の融点は88℃、分子量分布(Mw/Mn)は1.7であった。
・ポリエチレンワックス(東洋アドレ社製、PW850): 100部
・アニオン界面活性剤(日本油脂社製、ニューレックスR): 2部
・イオン交換水: 300部
離型剤混合物の融点は110℃、分子量分布(Mw/Mn)は2.1であった。
・ポリエチレンワックス(東洋アドレ社製、PW500): 100部
・アニオン界面活性剤(日本油脂社製、ニューレックスR): 2部
・イオン交換水: 300部
離型剤混合物の融点は88℃、分子量分布(Mw/Mn)は2.1であった。
・マイクロクリスタリンワックス(日本精鑞社製、Himic1090):80部
・上記高イソパラフィン含有ワックス組成物: 20部
・アニオン界面活性剤(日本油脂社製、ニューレックスR): 2部
・イオン交換水: 300部
離型剤混合物の融点は85℃、分子量分布(Mw/Mn)は2.1であった。
・パラフィンワックス(日本精鑞社製、HNP9): 100部
・アニオン界面活性剤(日本油脂社製、ニューレックスR): 2部
・イオン交換水: 300部
離型剤の融点は75℃、分子量分布(Mw/Mn)は1.1であった。
−トナーA1の作製−
(トナー粒子の作製)
・非晶性樹脂粒子分散液(a1): 180部
・非晶性樹脂粒子分散液(b1): 140部
・結晶性樹脂粒子分散液(c1): 80部
・着色剤粒子分散液(1): 50部
・離型剤粒子分散液(1): 60部
・硫酸アルミニウム(和光純薬社製): 5部
・0.3M硝酸水溶液: 50部
・イオン交換水: 500部
その後、得られたトナー粒子100部に対して、外添剤として、炭酸カルシウム(竹原化学工業株式会社(SL1500)モース硬度:2.0)1.0部、アルミナ(住友化学社、AKP30、モース硬度:9.0)0.5部、シリカ(AEROSIL R 812、アエロジル社、モース硬度:7.0)0.5部をヘンシェルミキサーで混合して外添し、トナーA1を得た。
トナーA1の作製において、離径剤粒子分散液(1)の代わりに、離径剤粒子分散液(2)を等量用い、融合温度を72℃にした以外は、トナーA1の作製と同様にしてトナーA2を得た。
トナーA1の作製において、離径剤粒子分散液(1)の代わりに、離径剤粒子分散液(3)を等量用い、融合温度を89℃にした以外は、トナーA1の作製と同様にしてトナーA3を得た。
トナーA1の作製において、離径剤粒子分散液(1)の代わりに、離径剤粒子分散液(4)を等量用い、融合温度を93℃にした以外は、トナーA1の作製と同様にしてトナーA4を得た。
トナーA1の作製において、離径剤粒子分散液(1)の代わりに、離径剤粒子分散液(5)を等量用い、融合温度を98℃にした以外は、トナーA1の作製と同様にしてトナーA5を得た。
トナーA1の作製において、離径剤粒子分散液(1)の代わりに、離径剤粒子分散液(6)を等量用い、融合温度を96℃にした以外は、トナーA1の作製と同様にしてトナーA6を得た。
トナーA1の作製において、外添剤として、炭酸カルシウム1.0部、アルミナ0.5部、及び、シリカ0.5部の混合物に代えて、炭酸カルシウム0.3部、アルミナ0.2部、シリカ0.3部をヘンシェルミキサーで混合したものを外添した以外は、トナーA1と同様にしてトナーA7を得た。
トナーA1の作製において、外添剤として、炭酸カルシウム1.0部、アルミナ0.5部、及び、シリカ0.5部の混合物に代えて、炭酸カルシウム0.7部、アルミナ0.6部、シリカ0.7部をヘンシェルミキサーで混合したものを外添した以外は、トナーA1と同様にしてトナーA8を得た。
トナーA1の作製において、外添剤として、炭酸カルシウム1.0部、アルミナ0.5部、及び、シリカ0.5部の混合物に代えて、炭酸カルシウム0.1部、アルミナ0.2部、シリカ0.1部をヘンシェルミキサーで混合したものを外添した以外は、トナーA1と同様にしてトナーA9を得た。
トナーA1の作製において、外添剤として、炭酸カルシウム1.0部、アルミナ0.5部、及び、シリカ0.5部の混合物に代えて、炭酸カルシウム0.9部、アルミナ1部、及びシリカ0.9部をヘンシェルミキサーで混合したものを外添した以外は、トナーA1と同様にしてトナーA10を得た。
トナーA1の作製において、外添剤として用いた炭酸カルシウムの代わりにヒドロキシアパタイト(純正化学製、モース硬度5)を混合して外添した以外は、トナーA1と同様にしてトナーA11を得た。
トナーA1の作製において、外添剤として用いた炭酸カルシウムの代わりに硫酸カルシウム2水和物(純正化学製、モース硬度2)を混合して外添した以外は、トナーA1と同様にしてトナーA12を得た。
トナーA1の作製において、外添剤として、炭酸カルシウムに代えてフッ化カルシウム(純正化学製、モース硬度4)を用い、アルミナを添加しないように変更して混合したものを外添した以外は、トナーA1と同様にしてトナーA13を得た。
トナーA1の作製において、外添剤として、炭酸カルシウムのかわりにタルク(純正化学製 モース硬度1)用い、アルミナの代わりに炭化ホウ素(純正化学製、モース硬度9.5)変更して混合して外添した以外は、トナーA1と同様にしてトナーA14得た。
トナーA1作製において、離型剤分散液(7)を用い、融合温度から冷却する速度を0.5℃/分に変更した以外はトナーA1と同様にしてトナーA15を得た。
トナーA1の離型剤分散液(8)を用い、融合温度から冷却する場合の速度を5℃/分に変更した以外はトナーA1と同様にしてトナーA16を得た。
トナーA1作製において、融合温度を82℃とし、融合温度から55℃まで10℃/分で冷却し、更に、60℃で2時間保持した後、35℃まで0.5℃/分で冷却してトナーA17を得た。
トナーA1作製において、非晶性樹脂粒子分散液(a1)の代わりに(a2)を用いた以外は、A1と同様にしてトナーA18を得た。
トナーA1作製において、非晶性樹脂粒子分散液(a1)及び(b1)の代わりに(a3)を用い、融合温度を98℃にした以外は、A1と同様にしてトナーA19を得た。
・非晶性ポリエステル樹脂A1: 55部
・非晶性ポリエステル樹脂B1: 45部
・シアン顔料(大日精化(株)製、Pigment Blue 15:3(銅フタロシアニン)): 4部
・フィッシャートロプシュワックス(日本精鑞社製、FT0165): 8部
・上記高イソパラフィン含有ワックス組成物: 2部
・結晶性樹脂(C1): 10部
(保管前のトナー表面の結晶成分の測定)
トナーを活性剤含有の水溶液(ノニオン活性剤2質量%含有水溶液、トナー濃度5質量%)に分散し、更に超音波分散機にて19.5kHz10分間分散して外添剤を剥離した。このトナーに対して10倍水の水でトナーを洗浄し、その後乾燥したものについて、トナー表面の表面結晶成分の露出量を、X線光電子分光装置により上記条件にて測定した。
トナーを100gビニール袋に採取、封をしたまま50℃に調整した恒温チャンバー内に入れ、24時間保管した。
この保管後のトナーの表面結晶成分を、保管前の表面結晶成分の測定方法と同様にして測定した。
上記得られた測定結果に基づき、保管の前後(加熱前後)におけるトナー表面の結晶成分の増加量を算出した。
トナー粒子からの外添剤の脱離量は、トナーを30℃以上60℃以下で24時間加熱した後、公知のケイ光X線測定(島津製作所製:XRF−1800)により外添剤に由来する特定元素量の加熱前からの減少分により確認した。
加熱後のトナー粒子の測定までの処理の方法としてはトナー粒子を公知の界面活性剤(例えば、花王ケミカル製、エマルゲン103等が挙げられる)1質量%以上10質量%以下含有のイオン交換水に固形分濃度1乃至5質量%で分散した後、ろ紙を用いて固液分離、イオン交換水でトナー量の30倍以上投入し洗浄、ろ紙上のトナー粒子を25℃以下で乾燥した。加熱前のものと加熱後、上記処理をしたものとの元素量の差が脱離量に相当するが、ここでは加熱前のトナーの外添剤のケイ光X線強度に対し、加熱後の強度を差し引いた分の、加熱前の強度に対する比(百分率)で表す。
外添剤の相溶層への埋没量は、トナーを30℃以上60℃以下で24時間加熱した後、上記同様にして外添剤由来の元素の存在量で確認する。加熱後のトナー粒子の処理の際、超音波分散機(株式会社ギンゼン製、GSD600CVP)で600W、19.5kHzで5分間分散し、固液分離、乾燥て得られたトナー粒子をSEM(走査型電子顕微鏡(日立製S4700)で5000倍の倍率で観察し、表面に外添剤粒子が確認されない状態のもので確認した。加熱前のものと加熱後、上記処理をしたものとの元素量の差が埋没量に相当するが、ここでは加熱前の強度に対する、加熱後の上記処理をしたものの強度の比で表す。
フェライト粒子(パウダーテック社製、平均粒径:50μm)100部とメチルメタクリレート樹脂(三菱レイヨン社製、重量平均分子量:95000)2.5部を、トルエン500部と共に加圧式ニーダーに入れ、室温(25℃、以下実施例において「室温」とは25℃を意味する)で15分間攪拌混合した後、減圧混合しながら70℃まで昇温し、トルエンを留去した後、冷却し、目開き105μmの篩を用いて分級することにより、フェライトキャリア(樹脂被覆キャリア)を作製した。
フェライトキャリアと、上記トナーA1からトナーA20の各々のトナーとを混合して、トナー濃度が7質量%である二成分系の現像剤(現像剤1から現像剤20)をそれぞれ作製した。
(感光体−1)
円筒状のAl基板をセンタレス研磨装置により研磨し、十点平均表面粗さRzを0.6μmとした。洗浄工程としてこのシリンダーを脱脂処理、2質量%水酸化ナトリウム溶液で1分間エッチング処理、中和処理、更に純水洗浄を順に行った。次に、陽極酸化処理工程として10質量%硫酸溶液によりシリンダー表面に陽極酸化膜(電流密度1.0A/dm2)を形成した。水洗後、1質量%酢酸ニッケル溶液80℃に20分間浸漬して封孔処理を行った。更に純水洗浄、乾燥処理を行った。このようにして、アルミニウムシリンダー表面に7μmの陽極酸化膜を形成した。
酸化亜鉛(テイカ社製、SMZ‐017N)100部とトルエン500部とを攪拌混合し、シランカップリング剤(日本ユニカー社製、A1100)2部を添加し、5時間攪拌した。その後トルエンを減圧蒸留にて留去し、120℃で2時間焼き付け、表面処理酸化亜鉛を得た。
特開2006−0330278号公報の[0238]に記載の化合物3、前記化合物4をそれぞれ2部とテトラメトキシシラン0.05部を、イソプロピルアルコール5部、テトラヒドロフラン3部、蒸留水0.3部に溶解させ、これにイオン交換樹脂(アンバーリスト15E)0.05部を加え、室温で攪拌することにより24時間加水分解を行った。
一方で、前記感光体1における保護層を形成する前までの工程を同様にして行い、電荷輸送層までを形成した潜像保持体を準備した。
上記表面保護層形成用塗布液Aを湿漬コーティング法により、前記電荷輸送層上に塗布し、室温で30分乾燥させた後、150℃で1時間加熱処理して硬化させた。こうして膜厚約3μmの表面保護層を形成し、これを感光体3とした。
(評価)
富士ゼロックス製プリンターDocuCentre Color 400CP改造機(プロセススピード350mm/秒、表5に示す感光体を装着し、帯電装置、潜像形成装置、トナー像形成装置、転写装置、定着装置、クリーニング装置、残留トナー回収供給装置を備える。)を用い、表1〜4に示す現像剤を用いて、記録用紙(日本製紙製、更紙(おうむ))に下記手順により画像を連続して形成した。
まず、高温高湿(28℃、85%RH)の環境下で100,000枚の画像(画像カバレッジ濃度5%)を形成し、ついで低温低湿(10℃、15%RH)の環境下にて画像カバレッジ濃度3%で100,000枚の画像を形成した。更に、低温低湿環境にてトナー補給を停止しながら、画像カバレッジ濃度3%の条件で400,000枚の画像を形成した。
更に、画像カバレッジ濃度を30%とした場合に、画像濃度(ソリッド部分)の追従性を評価した。
得られた画像を10000枚毎に、現像剤中のトナー濃度を測定しながら、画像観察、及び感光体表面の観察(傷、キャリア移行)を実施した。
画像カバレッジ濃度400000枚走行中、10000枚毎に画像観察を実施し、画像荒れやキャリア移行、欠陥を下記基準により評価した。結果を表5に示す。
○:300000枚まで画像変化なく良好、以降、やや画像荒れが50倍ルーペで見えるものの実使用上問題ない。
○−:200000枚まで画像変化なく良好、以降、やや画像荒れが50倍ルーぺで見えるものの実使用上問題ない。
△:20000枚まで画像変化なく良好、以降、400000枚までで画像あれが肉眼で認められるが実使用には耐えうる状態。
×:100000枚までで画像荒れあり、キャリアの画像への移行あり実使用上問題あり。
感光体表面の観察を肉眼及び100倍のマイクロスコープにて下記基準により評価した。結果を表5に示す。
○:肉眼では表面に傷は見られないがマイクロスコープで小さな傷がある
○−:肉眼、マイクロスコープとも表面に小さな傷は見られる、キャリアの移行跡はない。
△:肉眼で小さな傷が多く見られる、キャリア移行跡はない
×:肉眼で傷多く見られ、マイクロスコープでキャリアの移行跡が見られる
◎:濃度計(X−Rite404)での測定(10点)のΔが0.1以内と良好
○:Δ0.2以内と実使用上問題ない
○−:Δ0.3以内とやや濃度差見られるが、実使用に耐えるレベル
△:Δ0.4以内と濃度差気になるレベル
×:Δ0.5以上であり画像濃淡見られる
2Y、2M、2C、2K、108、120 帯電ローラ
3Y、3M、3C、3K、130 レーザーー光線(静電潜像形成装置)
3、110 露光装置
4Y、4M、4C、4K、111、140 現像装置
5Y、5M、5C、5K 1次転写ローラ
6Y、6M、6C、6K、113、170 感光体クリーニング装置(トナー除去装置)
8Y、8M、8C、8K トナーカートリッジ
10Y、10M、10C、10K ユニット
26 2次転写ローラ(転写装置)
28、115 定着装置
50 トナー粒子
52、53、54 相溶層
55 外添剤
56 キャリア
100 画像形成装置
112 転写装置
147 現像剤カートリッジ(トナーカートリッジ)
200 プロセスカートリッジ、
P 記録紙(被転写体)
Claims (7)
- トナー粒子を含み、
前記トナー粒子が、非晶性樹脂、前記非晶性樹脂に相溶する結晶性樹脂、着色剤、及び前記結晶性樹脂と前記非晶性着樹脂との相溶性を調節する成分を含み、且つ30℃以上60℃以下で24時間加熱した前後でのX線光電子分光(XPS)分析による表面結晶成分の増加量が、5atom%以上20atom%以下である静電荷像現像用トナー。 - 前記結晶性樹脂と前記非晶性樹脂との相溶性を調節する成分が離型剤であり、該離型剤の融点が60℃以上90℃以下で、且つ該離型剤の分子量分布が1.2以上2.0以下である請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
- 非晶性樹脂粒子を分散した非晶性樹脂粒子分散液を調整する工程と、
結晶性樹脂粒子を分散した結晶性樹脂粒子分散液を調整する工程と、
着色剤粒子を分散した着色剤粒子分散液を調整する工程と、
前記非晶性樹脂と前記結晶性樹脂との相溶性を調節する成分の粒子を分散した相溶性調整成分粒子分散液を調整する工程と、
前記非晶性樹脂粒子分散液と前記結晶性樹脂粒子と前記着色剤粒子分散液と前記相溶性調整成分粒子分散液とを混合し、前記非晶性樹脂粒子と前記結晶性樹脂粒子と前記着色剤粒子と前記相溶性調整成分粒子とを含む混合溶液を調整する工程と、
前記非晶性樹脂粒子、前記結晶性樹脂粒子、前記着色剤粒子及び前記相溶性調整成分粒子が凝集した凝集粒子を調整する工程と、
前記凝集粒子が分散された凝集粒子分散液を、前記非晶性樹脂粒子のガラス転移温度以上で且つ前記相溶性調整成分粒子の融点の±10℃の範囲で加熱して融合・合一する融合・合一工程と、
前記非晶性樹脂粒子のガラス転移温度以下まで冷却する工程と、
を含む請求項1に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。 - 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含む静電荷像現像用現像剤。
- 現像装置を備えた画像形成装置に脱着され、前記現像装置に供給する請求項1又は請求項2に記載の静電荷像現像用トナーが収納されたトナーカートリッジ。
- 画像形成装置に脱着され、現像保持体を備えるとともに請求項4に記載の静電荷像現像用現像剤が収容されたプロセスカートリッジ。
- 潜像保持体と、
前記潜像保持体の表面を帯電する帯電装置と、
帯電された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装置と、
請求項1又は請求項2に記載の静電荷像現像用トナー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装置と、
前記潜像保持体上に形成された前記トナー像を記録媒体表面に転写する転写装置と、
を有する画像形成装置。
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