JP2011039166A - 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

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 Download PDF

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Abstract

【課題】静電荷像現像用トナーが、示差走査熱量測定における下記極大吸熱吸収の強度(Ip)と下記最大吸熱吸収の強度(I)との比(I/Ip)が0.05以上0.2以下である離型剤を含有しない場合に比べ、温度及び湿度に起因する画像強度の低下を抑制した静電荷像現像用トナーを提供する。
【解決手段】少なくとも、結着樹脂と、75℃以上90℃以下の範囲に示差走査熱量測定で検出される極大吸熱吸収を有し、前記極大吸熱吸収の強度(Ip)と前記結着樹脂のガラス転移温度(Tg)+5℃以上前記Tg+10℃以下の範囲に示差走査熱量測定で検出される最大吸熱吸収の強度(I)との比(I/Ip)が0.05以上0.2以下である離型剤と、を含有する静電荷像現像用トナーである。
【選択図】なし

Description

本発明は、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、画像形成装置に関する。
電子写真法を利用した画像の形成は、感光体表面を帯電、露光、現像してトナー像を形成し、続いてこのトナー像を記録媒体表面に転写し更に定着することにより行われる。この定着の方式としては、加熱、加圧、又は光により定着する方法がある。
例えば、特許文献1には、THF不溶解成分がなく、THF溶解分のGPCによる分子量分布において、重量平均分子量10000以上200000以下、数平均分子量1000以上10000以下であり、1×10以上の分子量域のポリエステルとビニル系ポリマー主成分とする結着樹脂を5重量%以上15重量%以下含有する静電荷像現像トナーが開示されている。
特許文献2には、分子量の異なる樹脂を均一に分散させることによってオフセット防止を図るため、樹脂の重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比(Mw/Mn)が3以上70以下であり、且つ該トナーのBET比表面積を5m/g以上とした静電荷像現像用トナーが開示されている。
特許文献3には、定着部材汚れ防止による画像ムラ抑制を目的として、DSCで測定された吸熱ピークが78℃以上100℃以下、吸熱ピーク半値幅が10℃以上で、発熱ピークが75℃以上100℃以下、発熱ピーク半値幅が10℃以上であるマイクロクリスタリンワックスの離型剤と、極性基を有する樹脂を含む電子写真用トナーが開示されている。
特許文献4には、非晶性樹脂と結晶性樹脂とを含み、該結晶性樹脂の結着樹脂中の含有量が10質量%以上30質量%以下の範囲であり、前記結着樹脂の重量平均分子量(Mw)と酸価(AV)との比(Mw/AV)が20,000以上35,000以下の範囲であり、かつ、Z平均分子量(Mz)が500,000以上1,600,000以下の範囲である結着樹脂と、着色剤とを含む静電潜像現像用トナーが開示されている。
特開平5−88403号公報 特開平9−265210号公報 特開2006−195040号公報 特開2006−276305号公報
本発明の課題は、静電荷像現像用トナーが、示差走査熱量測定における下記極大吸熱吸収の強度(Ip)と下記最大吸熱吸収の強度(I)との比(I/Ip)が0.05以上0.2以下である離型剤を含有しない場合に比べ、温度及び湿度に起因する画像強度の低下を抑制した静電荷像現像用トナーを提供することである。
前記課題は以下の本発明によりされる。すなわち、
請求項1に係る発明は、少なくとも、結着樹脂と、
75℃以上90℃以下の範囲に示差走査熱量測定で検出される極大吸熱吸収を有し、前記極大吸熱吸収の強度(Ip)と前記結着樹脂のガラス転移温度(Tg)+5℃以上前記Tg+10℃以下の範囲に示差走査熱量測定で検出される最大吸熱吸収の強度(I)との比(I/Ip)が0.05以上0.2以下である離型剤と、を含有する静電荷像現像用トナー。
請求項2に係る発明は、前記結着樹脂の重量平均分子量は、200,000以上600,000以下である請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
請求項3に係る発明は、前記結着樹脂のガラス転移温度(Tg)は、50℃以上70℃以下である請求項1または請求項2に記載の静電荷像現像用トナー。
請求項4に係る発明は、請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーを含む静電荷像現像剤。
請求項5に係る発明は、請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーを収容し、画像形成装置に脱着されるトナーカートリッジ。
請求項6に係る発明は、請求項4に記載の静電荷像現像剤を収容し、像保持体上に形成された静電荷像を前記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を備え、画像形成装置に脱着されるプロセスカートリッジ。
請求項7に係る発明は、像保持体と、
前記像保持体表面を帯電する帯電手段と、
帯電した前記感光体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、
前記像保持体上に形成された前記静電荷像を請求項4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、
前記像保持体上に形成された前記トナー像を記録媒体上に転写する転写手段と、
前記記録媒体上に転写された前記トナー像を定着する定着手段と、
を備える画像形成装置。
請求項8に係る発明は、前記定着手段が、定着部材と、これに接触して設けられる加圧部材とを備え、前記定着部材は、表面の熱伝導率が1W/m・K以上1,000W/m・K以下である請求項7に記載の画像形成装置。
請求項9に係る発明は、前記定着部材が、金属部材である請求項7または請求項8に記載の画像形成装置。
請求項1に係る発明によれば、静電荷像現像用トナーが、示差走査熱量測定における前記極大吸熱吸収の強度(Ip)と前記最大吸熱吸収の強度(I)との比(I/Ip)が0.05以上0.2以下である離型剤を含有しない場合に比べ、温度及び湿度に起因する画像強度が低下しにくい。
請求項2に係る発明によれば、静電荷像現像用トナーに含有される結着樹脂の重量平均分子量(Mw)が、200,000以上600,000以下である場合にも、温度及び湿度に起因する画像強度が低下しにくい。
請求項3に係る発明によれば、結着樹脂のガラス転移温度(Tg)が、50℃以上70℃以下でない場合に比べ、温度及び湿度に起因する画像強度が低下しにくい。
請求項4に係る発明によれば、静電荷像現像用トナーが、示差走査熱量測定における前記極大吸熱吸収の強度(Ip)と前記最大吸熱吸収の強度(I)との比(I/Ip)が0.05以上0.2以下である離型剤を含有しない場合に比べ、温度及び湿度に起因する画像強度が低下しにくい。
請求項5に係る発明によれば、静電荷像現像用トナーが、示差走査熱量測定における前記極大吸熱吸収の強度(Ip)と前記最大吸熱吸収の強度(I)との比(I/Ip)が0.05以上0.2以下である離型剤を含有しない場合に比べ、温度及び湿度に起因する画像強度が低下しにくい。
請求項6に係る発明によれば、静電荷像現像用トナーが、示差走査熱量測定における前記極大吸熱吸収の強度(Ip)と前記最大吸熱吸収の強度(I)との比(I/Ip)が0.05以上0.2以下である離型剤を含有しない場合に比べ、温度及び湿度に起因する画像強度が低下しにくい。
請求項7に係る発明によれば、静電荷像現像用トナーが、示差走査熱量測定における前記極大吸熱吸収の強度(Ip)と前記最大吸熱吸収の強度(I)との比(I/Ip)が0.05以上0.2以下である離型剤を含有しない場合に比べ、温度及び湿度に起因する画像強度が低下しにくい。
請求項8に係る発明によれば、表面の熱伝導率が1W/m・K以上1,000W/m・K以下である定着部材を用いた場合にも、静電荷像現像用トナーが、示差走査熱量測定における前記極大吸熱吸収の強度(Ip)と前記最大吸熱吸収の強度(I)との比(I/Ip)が0.05以上0.2以下である離型剤を含有しない場合に比べ、温度及び湿度に起因する画像強度が低下しにくい。
請求項9に係る発明によれば、前記定着部材が金属部材である場合にも、静電荷像現像用トナーが、示差走査熱量測定における前記極大吸熱吸収の強度(Ip)と前記最大吸熱吸収の強度(I)との比(I/Ip)が0.05以上0.2以下である離型剤を含有しない場合に比べ、温度及び湿度に起因する画像強度が低下しにくい。
本実施形態に係る画像形成装置の一例について示す概略構成図である。 本実施形態に係る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説明する。
(静電荷像現像用トナー)
本実施形態に係る静電荷像現像用トナー(以下、トナーと称する)は、少なくとも、結着樹脂と、75℃以上90℃以下の範囲に示差走査熱量測定で検出される極大吸熱吸収を有し、前記極大吸熱吸収の強度(Ip)と前記結着樹脂のガラス転移温度(Tg)+5℃以上前記Tg+10℃以下の範囲に示差走査熱量測定で検出される最大吸熱吸収の強度(I)との比(I/Ip)が0.05以上0.2以下である離型剤と、を含有する。
ここで、画像形成装置が備える定着手段は、記録媒体(例えば、紙)上に転写されたトナー像を、例えば、熱等により該記録媒体に定着するものであるが、該定着手段が発する熱は、トナー溶融のみに使用されるのではなく、記録媒体の加熱にも使用される。
特に、画像形成装置が、屋外等の高温高湿(例えば、30℃、85%RH)環境下におかれると、画像形成装置内の記録媒体は、空調の整った室内に代表される常温常湿(例えば、25℃、50%RH)環境下におかれる場合に比べ、外気の水分を吸収し易い。
そのため、前記高温高湿環境下におかれた画像形成装置において、記録媒体上に転写されたトナー像を熱により記録媒体に定着する場合には、定着手段より発せられた熱は、水分を吸収した記録媒体の該水分を蒸発させる熱量の分だけ、余計に記録媒体に奪われる。すなわち、前記高温高湿環境下におかれた画像形成装置は、前記常温常湿環境下に比べ、トナーの溶融に使用される熱が少ないと考えられる。
従って、前記高温高湿環境下では、前記常温常湿環境下に比べ、トナーは溶融し難いことから、トナー像が記録媒体に接着しにくく、画像強度が低下しやすくなる。
特に、定着手段がローラーである場合には、記録媒体のうち、ローラーとの接触が遅れる部分(記録媒体の進行方向における記録媒体の後端部)ほど、トナーに使用される熱が少なく、画像強度が小さくなり易いと考えられる。
そこで、本実施形態に係るトナーを、少なくとも、結着樹脂と、離型剤とを含有し、前記離型剤を、75℃以上90℃以下の範囲に示差走査熱量測定で検出される極大吸熱吸収を有し、前記極大吸熱吸収の強度(Ip)と前記結着樹脂のガラス転移温度(Tg)+5℃以上前記Tg+10℃以下の範囲に示差走査熱量測定で検出される最大吸熱吸収の強度(I)との比(I/Ip)を0.05以上0.2以下とすることで、温度及び湿度に起因する画像強度が低下しにくくなると考えられる。この理由は定かではないが、以下のように推測される。
トナーに含まれる離型剤は、主として、トナーが定着部材等の各部材に固着することを防ぐ機能と、トナーに含まれる結着樹脂を柔らかくして、トナーを記録媒体に接着し易くする機能とを有すると考えられる。従って、前記結着樹脂を含有するトナーは、さらに離型剤を含有することで、該トナーの硬度は小さくなり、該トナーが離型剤を含有しない場合に比べ、より記録媒体に接着し易くなると考えられる。
ここで、示差走査熱量測定をしたときに、明確な極大吸収(ピーク)を有する離型剤は、吸収の裾の幅が小さく、前記極大吸収が検出される温度(融点)で、融解し、固体から液体に転じ易い。一方、示差走査熱量測定をしたときに、極大吸収(ピーク)を有するが、吸収の裾の幅が大きな、ブロードの吸収を有する離型剤は、極大吸収が検出される温度で、融解し始めるが、固体から液体となるまでの時間が、明確な極大吸収(ピーク)を有する離型剤に比べ、長くなりやすい。
従って、示差走査熱量測定において、吸収の裾の幅が大きな、ブロードの吸収を有する離型剤は、極大吸収が検出される温度においては、離型剤中の低融点成分が先に融解し、高い融点成分の固形成分が残存すると考えられる。そのため、吸収の裾の幅が小さい明確な極大吸収(ピーク)を有する離型剤に比べ、液体となる量が少ないと考えられる。
本実施形態に係るトナーにおいては、離型剤を、吸収の裾の幅が大きな、ブロードの吸収を有するように制御、すなわち、離型剤の融点における示差走査熱量測定の吸熱強度(Ip)と、結着樹脂のガラス転移温度Tg+5℃以上該Tg+10℃以下の範囲における示差走査熱量測定の最大吸収の強度(I)との比(I/Ip)を0.05以上0.2以下に制御することで、離型剤の融解による、液体の発生量を制御する。
よって、上記吸収の裾の幅が大きな、ブロードの極大吸収を有する離型剤と、結着樹脂とを含有するトナーは、画像形成装置の定着部材から与えられる熱により、明確な極大吸収(ピーク)を有する離型剤よりも少ない量の液体の離型剤が発生し、該液体の離型剤が結着樹脂を可塑させて紙との接着性を上げると考えられる。
このように、トナーが、結着樹脂のTgに合わせて選択した離型剤と結着樹脂とを含有することで、結着樹脂と離型剤の低融点成分との可塑により、トナーが記録媒体に接着し、かつ定着部材に対するトナーの剥離性を発現するものと考えられる。トナーの記録媒体への接着は、結着樹脂と離型剤の低融点成分との可塑に起因するため、記録媒体の吸湿といった環境依存性が低いと考えられる。
従って、トナーを上記構成とすることで、温度及び湿度に起因する画像強度が低下しにくくなるものと考えられる。
なお、吸収の裾の幅が小さい離型剤を用いた場合、画像強度の低下に関してはある程度の効果があるものの、定着部材の材料に対する選択の幅が小さく、その結果オフセットの発生や画像強度が悪化する場合がある。
以下、本実施形態に係るトナーの各構成ついて説明する。
〔結着樹脂〕
本実施形態に係るトナーは、結着樹脂を含有する。
本実施形態に係る結着樹脂は、特に制限されず、公知の非晶性樹脂が挙げられる。また、結着樹脂は、非晶性樹脂と共に、結晶性樹脂を併用してもよい。
ここで、非晶性樹脂とは、示差走査熱量測定において、明確な極大吸熱吸収ではなく、階段状の吸熱変化のみを有するものであり、常温(例えば25℃)で固体であり、ガラス転移温度以上の温度において熱可塑化するものをいう。また、結晶性樹脂とは、示差走査熱量測定において、階段状の吸熱量変化ではなく、明確な極大吸熱吸収(ピーク)を有するものをいう。
−非晶性樹脂−
非晶性樹脂としては、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、アクリル酸ブチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸エチルヘキシル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸エチルヘキシル、酢酸ビニル、安息香酸ビニル等のビニル基を有するエステル類;マレイン酸メチル、マレイン酸エチル、マレイン酸ブチル等の二重結合を有するカルボン酸類;エチレン、プロピレン、ブチレン、ブタジエン等のオレフィン類;アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸等の二重結合を有するカルボン酸類;などを単独で重合、またはこれらを2種類以上組み合わせて共重合したもの、さらにはこれらの混合物が挙げられる。
さらにはエポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、ポリエーテル樹脂等、非ビニル縮合系樹脂、あるいはこれらと前記ビニル系樹脂との混合物やこれらの共存下でビニル系単量体を重合する際に得られるグラフト重合体等が挙げられる。
非晶性樹脂には、重合度の制御等のために、解離性ビニル系単量体を、非晶性樹脂を構成する単量体とともに重合するときに含有させてもよい。
前記解離性ビニル系単量体としては、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、ケイ皮酸、フマル酸、ビニルスルフォン酸、エチレンイミン、ビニルピリジン、ビニルアミンなど高分子酸、高分子塩基の原料となる単量体が挙げられる。重合体形成反応の容易性などから高分子酸が好適であり、中でもアクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、ケイ皮酸、フマル酸などのカルボキシル基を有する解離性ビニル系単量体が好ましい。なお、これら解離性ビニル系単量体は、非晶性樹脂を重合するときに、共重合して用いてもよい。
重合性単量体の重合において、主に前記重合開始剤量が分子量制御に影響し、一般的に重合開始剤量を減少させると分子量は増加する。
本実施形態において、Mwを前記範囲とするためには、重合開始剤量を重合体原料総量中の0.3質量%以上1.0質量%以下とすることが好ましく、0.5質量%以上1.0質量%以下とすることがより好ましい。
また、架橋剤として主鎖炭素数が10以上40以下の脂肪族系架橋剤を用いることにより、高分子量領域まで分子量分布を広げ、かつ、樹脂の増粘も抑える。
かかる脂肪族系架橋剤としては、直鎖多価アルコールの(メタ)アクリル酸エステル類、置換多価アルコールの(メタ)アクリル酸エステル類;多価カルボン酸の多ビニルエステル類等を用いてもよい
具体的には、ポリエチレングリコール#200グリコールジアクリレート、ポリエチレングリコール#400グリコールジアクリレート、ポリエチレングリコール#600グリコールジアクリレート、ポリエチレングリコール#1000グリコールジアクリレート、1,10−デカンジオールジアクリレート等が挙げられる。
前記架橋剤の好ましい含有量は、重合体原料総量中の0.05質量%以上5質量%以下であることが好ましく、0.1質量%以上1.0質量%以下であることがより好ましい。
非晶性樹脂の重量平均分子量は、200,000以上600,000以下であることが好ましく、220,000以上550,000以下であることがより好ましく、300,000以上500,000以下であることがさらに好ましい。
−結晶性樹脂−
結晶性樹脂としては、結晶性を有する樹脂であれば特に制限はなく、具体的には、結晶性ポリエステル樹脂、又は、結晶性ビニル系樹脂が挙げられ、中でも、結晶性ポリエステル樹脂が好ましく、直鎖脂肪族系の結晶性ポリエステル樹脂がより好ましい。
結晶性ポリエステル樹脂は、酸(ジカルボン酸)成分と、アルコール(ジオール)成分とから合成されるものである。なお、本実施形態では、結晶性のポリエステル主鎖に対して、他成分を50質量%以下の割合で共重合した共重合体も結晶性ポリエステル樹脂とする。
結晶性ポリエステル樹脂の製造方法としては、特に制限はなく、酸成分とアルコール成分とを反応させる一般的なポリエステル重合法で製造され、例えば、直接重縮合、エステル交換法等が挙げられ、モノマーの種類によって使い分けて製造してもよい。
結晶性ポリエステル樹脂の製造は、重合温度180℃以上230℃以下で行なわれ、必要に応じて反応系内を減圧にし、縮合するときに発生する水やアルコールを除去しながら反応させる。モノマーが反応温度下で溶解または相溶しない場合は、高沸点の溶剤を溶解補助剤として加え溶解させてもよい。重縮合反応においては、溶解補助溶剤を留去しながら行う。共重合反応において相溶性の悪いモノマーが存在する場合は、あらかじめ相溶性の悪いモノマーと、そのモノマーと重縮合予定の酸またはアルコールとを縮合させておいてから主成分と共に重縮合させるとよい。
結晶性ポリエステル樹脂の製造において使用される触媒としては、ナトリウム、リチウム等のアルカリ金属化合物;マグネシウム、カルシウム等のアルカリ土類金属化合物;亜鉛、マンガン、アンチモン、チタン、スズ、ジルコニウム、ゲルマニウム等の金属化合物;亜リン酸化合物、リン酸化合物、及びアミン化合物等が挙げられる。
このようにして製造され、結晶性ポリエステル樹脂の具体例としては、ポリ−1,2−シクロプロペンジメチレンイソフタレート、ポリデカメチレンアジペート、ポリデカメチレンアゼレート、ポリデカメチレンオキサート、ポリデカメチレンセバケート、ポリデカメチレンサクシネート、ポリアイコサメチレンマロネート、ポリエチレン−p−(カルボフェノキシ)ブチレート、ポリエチレン−p−(カルボフェノキシ)ウンデカノエート、ポリエチレン−p−フェニレンジアセテート、ポリエチレンセバケート、ポリエチレンサクシネート、ポリヘキサメチレンカーボネート、ポリヘキサメチレン−p−(カルボフェノキシ)ウンデカノエート、ポリヘキサメチレンオキサレート、ポリヘキサメチレンセバケート、ポリヘキサメチレンスベレート、ポリヘキサメチレンサクシネート、ポリ−4,4−イソプロピリデンジフェニレンアジペート、ポリ−4,4−イソプロピリデンジフェニレンマロネート等が挙げられる。
さらに、トランス−ポリ−4,4−イソプロピリデンジフェニレン−1−メチルシクロプロパンジカルボキシレート、ポリノナメチレンアゼレート、ポリノナメチレンテレフタレート、ポリオクタメチレンドデカンジエート、ポリペンタメチレンテレフタレート、トランス−ポリ−m−フェニレンシクロプロパンジカルボキシレート、シス−ポリ−m−フェニレンシクロプロパンジカルボキシレート、ポリテトラメチレンカーボネート、ポリテトラメチレン−p−フェニレンジアセテート、ポリテトラメチレンセバケート、ポリトリメチレンドデカンジオエート、ポリトリメチレンオクタデカンジオエート、ポリトリメチレンオキサレート、ポリトリメチレンウンデカンジオエート、ポリ−p−キシレンアジペート、ポリ−p−キシレンアゼレート、ポリ−p−キシレンセバケート、ポリジエチレングリコールテレフタレート、シス−ポリ−1,4−(2−ブテン)セバケート、ポリカプロラクトン等が挙げられる。
なお、これらの重合体において使用される複数のエステル系モノマーの共重合体、エステル系モノマー及びこれと共重合される他のモノマーとの共重合体等も使用してもよい。
結晶性ポリエステル樹脂の中では、炭素数が6以上のアルキレン基を有する結晶性ポリエステル樹脂がよい。
結晶性樹脂の重量平均分子量は、10,000以上30,000以下であることが好ましく、15,000以上28,000以下であることがより好ましく、20,000以上28,000以下であることがさらに好ましい。
結晶性樹脂の含有量は、結着樹脂中の1質量%以上30質量%以下であることが好ましく、5質量%以上20質量%以下であることが好ましく、5質量%以上15質量%以下であることがより好ましい。
ここで、重量平均分子量(Mw)が200,000以上である結着樹脂(以下「高分子量樹脂」とも称する)を含有するトナーは、重量平均分子量(Mw)が200,000未満である結着樹脂(以下「低分子量樹脂」とも称する)を含有するトナーに比べて硬くなると考えられる。従って、高分子量樹脂を含有するトナーは、低分子量樹脂を含有するトナーに比べ、加熱されても溶融しにくく、画像形成における記録媒体上のトナー像の定着性が低いと考えられるが、本実施形態に係る離型剤と併用することにより、トナーの剛性を緩和するものと考えられる。したがって、記録媒体が水分を吸収し易く、定着器が発生する熱が記録媒体に奪われ易い高温高湿環境下において、高分子量樹脂を含む場合にも、画像強度の低下を防止すると考えられる。
一方、結着樹脂の重量平均分子量(Mw)の上限は600,000であることが好ましい。結着樹脂の重量平均分子量が600,000以下であれば、トナーの弾力と硬度を高めすぎず、画像強度の低下が抑制されると考えられる。
結着樹脂の重量平均分子量Mwは、200,000以上600,000以下であることが好ましく、220000以上550000以下であることがより好ましく、
350000以上520000以下であることがさらに好ましい。
前記結着樹脂のMwは、結着樹脂として、前記非晶性樹脂及び前記結晶性樹脂を含有する場合には、含有する非晶性樹脂のMw及び結晶性樹脂Mwの平均値をいう。
前記Mwの測定は、ゲルパーミュエーションクロマトグラフィ(GPC)を用い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。測定条件としては、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。
なお、非晶性樹脂及び結晶性樹脂の分子量の測定も上記分子量測定法と同様に行なわれる。
また、トナーを用いて、トナーに含まれる結着樹脂のMwを測定する場合は、トナーを前記濃度となるようにTHFに溶解し、着色剤等の不溶成分を濾紙で除去した後、前記と同様の測定を行った。
結着樹脂(非晶性樹脂と結晶性樹脂の双方)のガラス転移温度(Tg)は、50℃以上70℃以下であることが好ましく、50℃以上60℃以下であることがより好ましい。結着樹脂のTgが50℃以上であることで耐熱特性が良好であり、70℃以下であることで低温定着し得る。
結着樹脂のガラス転移温度及び溶融温度の測定には、示差走査熱量計(DSC)を用い、室温(例えば、25℃)から150℃まで毎分10℃の昇温速度で測定が行なわれる。結着樹脂のガラス転移温度は、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て測定される。結着樹脂の溶融温度は、DSC測定におけるASTM D3418−8に準拠した示差熱分析測定の融解極大吸収温度として測定される。なお、上記測定において複数の融解極大吸収を示す場合があるが、本実施形態においては、最大の極大吸収温度をもって溶融温度とみなす。
〔離型剤〕
本実施形態に係る離型剤は、75℃以上90℃以下の範囲に示差走査熱量測定で検出される極大吸熱吸収を有し、前記極大吸熱吸収の強度(Ip)と結着樹脂のガラス転移温度(Tg)+5℃以上前記Tg+10℃以下の範囲に示差走査熱量測定で検出される最大吸熱吸収の強度(I)との比(I/Ip)が0.05以上0.2以下である特性を有する。前記特性を有する離型剤を「特定離型剤」とも称する。
ここで、「極大吸熱吸収」とは、示差走査熱量測定で検出される吸熱吸収のうち、頂点を有する山型の吸収曲線で示される吸熱吸収をいい、一般にピークと称する吸熱吸収である。また、「最大吸熱吸収」とは、ある温度範囲における最大の吸熱吸収をいい、吸収曲線の形状は問わない。
離型剤の示差走査熱量測定で極大吸熱吸収が検出される温度は、離型剤の融点であり、すなわち、特定離型剤は、75℃以上90℃以下の範囲に融点を有する。したがって、示差走査熱量測定で検出される極大吸熱吸収強度(Ip)は、特定離型剤の融点において検出される吸熱吸収強度である。
特定離型剤の融点が75℃以上であることで、金属ロール定着に必要な十分なトナー弾性が得られ、90℃以下であることで金属ロール定着に必要な剥離性が得られる。特定離型剤の融点は、75℃以上88℃以下であることが好ましく、75℃以上85℃以下であることがより好ましい。
また、前記I/Ipが0.05以上であることで、トナー画像と用紙との十分な接着性が得られ、0.2以下で、離型剤の低融点成分の揮発による機内汚染を防ぎ得る。前記I/Ipは、0.05以上0.15 以下であることが好ましく、0.05以上0.1以下であることがより好ましい。
トナーは、特定離型剤を含有することで、特定離型剤を含有しない場合に比べ、温度及び湿度に起因する画像強度が低下しにくくなる。また、トナーが特定離型剤を含有することで、画像形成装置の定着手段(例えば、金属ローラ)に対する剥離性を有する。
特定離型剤は、例えば、公知の離型剤を原料成分として、2種以上の離型剤を混合し、融解、と冷却を繰り返して精製することで製造される。
例えば、原料成分として2種の離型剤を用いて製造する場合は、高融点成分であるフィッシャートロプシュ系ワックスと、低融点成分であるパラフィン系ワックスとを溶剤に加え、全原料成分のうち、高い方の融点以上に加熱し、全原料成分を融解して全原料成分の融解物を得る(原料成分融解工程)。前記融解物を冷却機で目的とする特定離型剤の示唆走査熱量測定における吸熱強度Iを与える温度以下となるまで冷却して、前記融解物を結晶化させる(結晶化工程)。ろ過した後、再び原料成分融解工程、冷却温度を上げながら結晶化工程を繰り返すことにより、融点が制御された、低融点成分を有する離型剤が得られる。次いで、ろ過により固形分を回収し、溶剤回収装置により、前記固形分から溶剤を分離する。
さらにこの後、脱色、脱臭等を目的に、水素精製、活性白土処理、脱臭処理等の方法により離型剤の精製を行ってもよい。
ここで、特定離型剤の、示差走査熱量測定で検出される極大吸熱吸収が、75℃以上90℃以下の範囲内に検出されるようにするためには、すなわち、特定離型剤の融点が75℃以上90℃以下となるようにするためには、前記特定離型剤の製造工程のうち、原料成分融解工程において、原料となる低融点ワックスと高融点ワックスの混合比率を調整するとよい。高融点ワックス比率を高くすると、離型剤の融点が高くなりやすく、低融点ワックス比率を高くすると、離型剤の融点が低くなりやすい。
また、前記極大吸熱吸収の強度(Ip)と、結着樹脂のガラス転移温度(Tg)+5℃以上前記Tg+10℃以下の範囲に示差走査熱量測定で検出される最大吸熱吸収の強度(I)との比(I/Ip)を0.05以上0.2以下とするためには、前記特定離型剤の製造工程のうち、結晶化工程において、冷却温度を調整するとよい。冷却温度を低くすると、I/Ipは大きくなりやすく、冷却温度を高くすると、I/Ipは小さくなりやすい。
特定離型剤の製造に用いる原料成分としては、特に制限されず、公知の離型剤を用いてもよい。例えば、ロウ類及びワックス類として、カルナバワックス、綿ロウ、木ロウ、ライスワックス等の植物系ワックス、ミツロウ、ラノリン等の動物系ワックス、オゾケライト、セルシン等の鉱物系ワックス、及びパラフィン、マイクロクリスタリン、ペトロラタム等の石油ワックス等である。また、これら天然ワックスの外に、フィッシャートロプシュワックス、ポリエチレンワックス等の合成炭化水素ワックス、12−ヒドロキシステアリン酸アミド、ステアリン酸アミド、無水フタル酸イミド、塩素化炭化水素等の脂肪酸アミド、エステル、ケトン、エーテル等の合成ワックスを使用してもよい。
さらに、他の離型剤としては、ポリ−n−ステアリルメタクリレート、ポリ−n−ラウリルメタクリレート等のポリアクリレートのホモ重合体あるいは共重合体(例えば、n−ステアリルアクリレート/エチルメタクリレートの共重合体等)等、側鎖に長いアルキル基を有する結晶性高分子が挙げられる。これらの中でより好ましいものとしては、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス等の石油ワックスあるいは合成ワックスが挙げられる。
特定離型剤の原料は、上記の中でも、合成炭化水素ワックス、石油ワックス、合成ワックス であることが好ましく、フィッシャートロプシュワックス、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックスであることがより好ましい。
また、特定離型剤の原料を融解したり、ワックスの固形分を洗うのに用いる溶剤としては、シクロヘキサン、トルエン、ベンゼン等が用いられる。
特定離型剤の含有量は、トナー粒子全体の10質量%以上40質量%以下であることが好ましく、10質量%以上30質量%以下であることがより好ましく、15質量%以上30質量%以下であることがさらに好ましく、15質量%以上25質量%以下であることが特に好ましい。特定離型剤の含有率が10質量%以上であれば、充分な離型性が確保され、ホットオフセットの発生が防止される。一方、40質量%以下であればトナー表面への離型剤の露出が少なく、トナーの流動性や帯電性を妨げ難い。
〔その他の成分〕
本実施形態のトナーを構成する成分としては、既述したように、少なくとも特定の分子量の結着樹脂と、示差走査熱量測定で特定の吸収が検出される離型剤とを含有するものであれば特に限定されないが、必要に応じて、着色剤等の他の成分を含んでいてもよい。
本実施形態に係る着色剤としては、公知の有機、もしくは、無機の顔料や染料、油溶性染料が使用される。
例えば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.ピグメントイエロー17、C.I.ピグメントイエロー97、C.I.ピグメントイエロー12、C.I.ピグメントイエロー180、C.I.ピグメントイエロー185、C.I.ピグメントブルー15:1、C.I.ピグメントブルー15:3、ランプブラック(C.I.No.77266)、ローズベンガル(C.I.No.45432)、カーボンブラック、ニグロシン染料(C.I.No.50415B)、金属錯塩染料、金属錯塩染料の誘導体これらの混合物等が挙げられる。
さらにはシリカ、酸化アルミニウム、マグネタイトや各種フェライト類、酸化第二銅、酸化ニッケル、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化チタン、及び酸化マグネシウムなどの種々の金属酸化物及びこれらの混合物などが挙げられる。用いる着色剤は、色相角、彩度、明度、耐候性、OHP透過性、トナー中での分散性の観点から選択される。
着色剤の含有量は、トナー粒径や現像量に依存するが、結着樹脂100質量部に対して1質量部以上50質量部以下が適切である。特に、2質量部以上25質量部以下であることが好ましい。
これらの着色剤は、単独もしくは混合し、更には固溶体の状態で使用してもよい。これらの着色剤は、公知の方法で分散されるが、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等が好ましく用いられる。
更に、これらの着色剤が後述する乳化凝集法等に用いられる場合には、極性を有する界面活性剤を用い、前記ホモジナイザーによって水系に分散される。
またその他に、本実施形態のトナーには、滑剤や帯電制御剤を加えてもよい。
滑剤としては、例えば、エチレンビスステアリル酸アミド、オレイン酸アミド等の脂肪酸アミド、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウムなどの脂肪酸金属塩が挙げられる。
前記帯電制御剤は、帯電性をより向上安定化させるために添加するものであり、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、クロムなどの錯体を含む染料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が使用されるが、後述する乳化凝集法等によりトナーを作製する場合の凝集工程や融合・合一工程において、凝集粒子の安定性に影響するイオン強度の制御と廃水汚染減少の点から、水に溶解しにくい材料が好適である。
特に、帯電制御剤としては、粉体トナーにおいて使用されている、安息香酸の金属塩、サリチル酸の金属塩、アルキルサリチル酸の金属塩、カテコールの金属塩、含金属ビスアゾ染料、テトラフェニルボレート誘導体、第四級アンモニウム塩、アルキルピリジニウム塩からなる群より選ばれる化合物、さらにこれらを適宣組合せたものが好ましい。
また、帯電制御剤として、湿式で無機粒子をトナーに添加する場合、前記無機粒子の例としては、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通常トナー表面の外添剤として使うすべての無機粒子を挙げられる。この場合、これら無機粒子はイオン性界面活性剤や高分子酸、高分子塩基等を用いて溶媒中に分散させて利用する。
さらに本実施形態のトナーには、流動性助剤やクリーニング助剤等として用いることを目的として、無機粒体や有機粒体を乾燥状態で剪断力をかけて表面へ添加してもよい。
前記無機粒体としては、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、酸化セリウム等の通常トナー表面の外添剤として使用される総ての粒体を挙げることができ、また、前記有機粒体としては、例えば、ビニル系樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂等の通常トナー表面の外添剤として使用される総ての粒体を挙げられる。
上記各材料を外添剤として用いる場合、外添剤の総添加量は、トナー全体の2質量%以上であることが好ましく、3質量%以上であることがより好ましい。外添剤の総添加量の上限としては、トナー全体の10質量%以下が好ましく、8質量%以下がより好ましい。
本実施形態に係るトナーの体積平均粒径は4μm以上10μm以下であることが好ましく、5μm以上8μm以下であることがより好ましく、5.5μm以上7.5μm以下であることがさらに好ましい。
また、トナーの粒度分布指標としては、体積平均粒度分布指標GSDvが1.30以下、数平均粒度分布指標GSDpが1.40以下であることが好ましい。また、体積平均粒度分布指標GSDvと数平均粒度分布指標GSDpとの比GSDv/GSDpが0.95以上であることが好ましい。
上記体積平均粒径及び粒度分布指標は、コールターマルチサイザーII(コールター社製)を用いて測定される粒度分布を分割された粒度範囲(チャンネル)に対し、体積、数をそれぞれ小粒径側から累積分布を引いて、累積16%となる粒径を体積D16v、数D16p、累積50%となる粒径を体積D50v(これを「体積平均粒径」とする)、数D50p、累積84%となる粒径を体積D84v、数D84pと定義する。そして、前記体積粒度分布指数GSDvは、(D84v/D16v)1/2として算出され、前記数平均粒度分布指数GSDpは、(D84p/D16p)1/2として算出される。
なお、前記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。
また、本実施形態のトナーの形状係数SF1は、120≦SF1≦135にすることが好ましい。この形状係数SF1は下式(1)により求められる。
SF1=(ML/A)×(π/4)×100 ・・・ 式(1)
上記式(1)において、MLは各々の粒子の最大長を表し、Aは各々の粒子の投影面積を表す。
なお、前記形状係数SF1の平均値は、250倍に拡大した50個以上のトナー像を光学顕微鏡から画像解析装置(LUZEX III、ニレコ社製)に取り込み、その最大長及び投影面積から、個々の粒子について前記SF1の値を求め平均したものである。
以下、本実施形態のトナーの製造方法について説明する。本実施形態のトナーの製造方法としては、特に限定されない。
例えば、本実施形態のトナーは、結着樹脂粒子を分散させてなる結着樹脂粒子分散液と、離型剤粒子を分散させてなる離型剤分散液と、必要に応じて着色剤を分散させてなる着色剤分散液を混合し、凝集することで作製される。
また、コア/シェル構造のトナーとしてもよい。すなわち、結晶性樹脂粒子を分散させてなる結晶性樹脂粒子分散液、第1の非晶性樹脂粒子を分散させてなる第1非晶性樹脂粒子分散液、及び着色剤を分散させてなる着色剤分散液を混合してコア凝集粒子を形成する第1の凝集工程と、該凝集粒子を分散させてなる分散液に、第2の非晶性樹脂粒子を分散させてなる第2非晶性樹脂粒子分散液を混合して、前記凝集粒子に前記第2の非晶性樹脂粒子を付着させたコア/シェル凝集粒子を形成する第2の凝集工程と、該コア/シェル凝集粒子を加熱して融合・合一させて融合・合一する融合・合一工程と、を少なくとも含む工程を経て作製されたものでもよい。
上記第1及び第2の凝集工程においては、pH変化により粒子間の凝集を発生させ、凝集粒子を調製することがよい。同時に粒子の凝集を安定に、また迅速に、又はより狭い粒度分布を持つ凝集粒子を得るため、凝集剤を添加してもよい。
凝集粒子の安定性、凝集剤の熱や経時に対する安定性、洗浄時の除去を考慮した場合、凝集剤としては、無機酸の金属塩が性能、使用の点で好ましい。具体的には、塩化マグネシウム、塩化ナトリウム、硫酸アルミニウム、硫酸カルシウム、硫酸アンモニウム、硝酸アルミニウム、硝酸銀、硫酸銅、炭酸ナトリウム等の無機酸の金属塩などが挙げられる。
これらの凝集剤の添加量は、電荷の価数により異なるが、いずれも少量であって、一価の場合は凝集系全体の3質量%以下、二価の場合は1質量%以下、三価の場合は0.5質量%以下である。凝集剤の量は少ない方が好ましいため、価数の多い化合物を用いることが好ましい。
また、例えば、樹脂粒子分散液、着色剤分散液、及び離型剤分散液の分散安定を目的として界面活性剤を用いてもよい。
界面活性剤としては、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、多価アルコール系等の非イオン系界面活性剤;などが挙げられる。これらの中でもイオン性界面活性剤が好ましく、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤がより好ましい。
一般的にはアニオン系界面活性剤は分散力が強く、樹脂粒子、着色剤の分散に優れている。また、離型剤を分散させるための界面活性剤としてもアニオン系界面活性剤を用いることが有利である。
非イオン系界面活性剤は、前記アニオン系界面活性剤又はカチオン系界面活性剤と併用されるのが好ましい。前記界面活性剤は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用して使用してもよい。
界面活性剤の各分散液中における含有量としては、本実施形態を阻害しない程度であればよく、一般的には少量であり、具体的には凝集系全体の0.01質量%以上10質量%以下であり、0.05質量%以上5質量%以下であることがより好ましく、0.1質量%以上2質量%以下であることがさらに好ましい。
また、前記融合・合一の工程でトナーの形状を制御しつつ、トナー同士の融着防止を目的として、多価カルボン酸を用いてもよい。以下に挙げる多価カルボン酸は、トナー形状の制御に必要な値に溶液pHを調整し、トナー表面に付着してトナー間融着を防ぐ保護膜としても作用していると推測される。
多価カルボン酸の具体例としては、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、マレイン酸、フマル酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、クエン酸、リンゴ酸、トリメリット酸などが挙げられる。
融合・合一工程終了後は、溶液中に形成されたトナーを、公知の洗浄工程、固液分離工程、乾燥工程を経て乾燥した状態のトナー粒子を得る。
なお、洗浄工程は、帯電性の点からイオン交換水による置換洗浄を施すことが好ましい。また、固液分離工程は、特に制限はないが、生産性の点から吸引濾過、加圧濾過等が好ましく用いられる。更に乾燥工程も特に方法に制限はないが、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ましく用いられる。
無機粒子等の既述の外添剤をトナーに外添させる場合は、イオン性界面活性剤や高分子酸、高分子塩基等を用いて溶媒中に分散させて、溶液中に添加してもよいし、トナーと、外添剤とを共に、ヘンシェルミキサー等の混合機により混合し、外添させてもよい。
<静電潜像現像剤>
本実施形態に係る静電潜像現像剤は、本実施形態に係る静電潜像現像用トナーを含有する以外は特に制限はなく、目的に応じて成分組成をとってもよい。本実施形態に係る静電潜像現像剤は、本実施形態に係る静電潜像現像用トナーを、単独で用いると一成分系の静電潜像現像剤となり、また、キャリアと組み合わせて用いると二成分系の静電潜像現像剤となる。
例えばキャリアを用いる場合、そのキャリアとしては、特に制限はなく、それ自体公知のキャリアが挙げられ、例えば、特開昭62−39879号公報、特開昭56−11461号公報等に記載された樹脂被覆キャリア等の公知のキャリアが挙げられる。
キャリアの具体例としては、以下の樹脂被覆キャリアが挙げられる。該キャリアの核体粒子としては、通常の鉄粉、フェライト、マグネタイト造型物などが挙げられ、その体積平均粒径は、30μm以上200μm以下である。
また、上記樹脂被覆キャリアの被覆樹脂としては、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、ビニルイソプロぺ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;などの単独重合体、又は2種類以上のモノマーを含む共重合体、さらに、メチルシリコーン、メチルフェニルシリコーン等を含むシリコーン樹脂類、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。被覆樹脂の被覆量としては、前記核体粒子100質量部に対して0.1質量部以上10質量部以下であることが好ましく、0.5質量部以上3.0質量部以下であることがより好ましい。
キャリアの製造には、加熱型ニーダー、加熱型ヘンシェルミキサー、UMミキサーなどを使用することができ、前記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。
二成分系の静電潜像現像剤における前記本実施形態の静電潜像現像用トナーとキャリアとの混合比としては特に制限はなく、目的に応じて選択すればよい。
(画像形成装置)
本実施形態に係る画像形成装置は、像保持体と、前記像保持体表面を帯電する帯電手段と、帯電した前記感光体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、前記像保持体上に形成された前記静電荷像を、本実施形態に係る上記構成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、前記像保持体上に形成された前記トナー像を記録媒体上に転写する転写手段と、前記記録媒体上に転写された前記トナー像を定着する定着手段と、を備える。
さらに、像保持体表面上に残存したトナーをクリーニングブレードにより除去するトナー除去手段を備えていてもよい。
本実施形態の画像形成装置における画像の形成は、像保持体として電子写真感光体を利用した場合、例えば、以下のように行う。まず、電子写真感光体の表面を、帯電手段としてコロトロン帯電器、接触帯電器等により帯電した後、露光器により露光し、静電荷像を形成する。次いで、表面に現像剤層を形成させた現像ロールと接触若しくは近接させて、静電潜像にトナーを付着させ、電子写真感光体上にトナー像を形成する。形成されたトナー像は、帯電手段としてコロトロン帯電器等を利用して紙等の記録媒体表面に転写される。さらに、記録媒体表面に転写されたトナー像は、定着手段として定着器により定着され、記録媒体に画像が形成される。そして、感光体表面に残留したトナー、その他付着物を、必要に応じて、トナー除去手段としてクリーニングブレードを用いて除去する。
電子写真感光体としては、一般に、アモルファスシリコン、セレンなど無機感光体、ポリシラン、フタロシアニンなどを電荷発生材料や電荷輸送材料として使用した有機感光体が用いられる。特に、電子写真感光体としては、無機感光体であればアモルファスシリコン感光体、有機感光体であれば最表層にメラミン樹脂、フェノール樹脂又はシリコーン樹脂などの架橋構造を有する樹脂層を有した所謂オーバーコート層を有する感光体であることが望ましい。
また、定着器としては、加熱・加圧あるいは光により定着を行うものであればよく、定着部材と、これに接触して設けられる加圧部材とを備える定着装置が用いられる。
本実施形態のトナーを光定着用トナーとして用いる場合には、光定着器(フラッシュ定着器)が用いられるが、その他の場合には、熱ロール定着器、オーブン定着器等が望ましく用いられる。
熱ロール定着器としては、一般的に一対の定着ロールが対向して圧接された加熱ロール型定着装置が用いられる。一対の定着ロールとしては、加熱ロール及び加圧ロールが対向して設けられ、圧接して圧接部が形成されている。加熱ロールは、内部にヒーターランプを有する金属製の中空芯金コアに耐油耐熱性弾性体層(弾性層)及びフッ素樹脂等よりなる表面層が順次形成されてなり、加圧ロールは、必要に応じて内部にヒーターランプを有する金属製の中空芯金コアに耐油耐熱性弾性体層及び表面層が順次形成されてなる。これらの加熱ロールと加圧ロールとが形成する圧接域に、未定着トナー像が形成された記録媒体を通過させることで、未定着トナー像を定着させる。
前記定着ロールは、ロール表面の熱伝導率が1W/m・K以上1,000W/m・K以下である熱ロールであってもよい。ロール表面の熱伝導率が、1W/m・K以上1,000W/m・K以下である定着ロールとしては、金属ロールが挙げられ、該金属ロールは、従来の定着ロール(樹脂被覆ロール)の芯金材であるSUS材やAl材がそのまま露出したロール構成としてもよい。
定着ロールが金属ロールである場合、トナーには、金属ロールの荷重によりトナーがロールに固着し難い弾性乃至硬度が求められ、一般に、重量平均分子量(Mw)が200,000以上の高分子量樹脂を含有するトナーが用いられる。このとき、トナーとして、上記特定離型剤を含有する本実施形態のトナーを用いることで、高分子量樹脂が特定離型剤により柔軟化し易く、定着の熱が記録媒体に奪われ易い前記高温高湿環境下でも、画像強度が低下し難いと考えられる。従って、定着ロールが金属ロールである場合に、本実施形態に係るトナーを用いて画像形成することで、温度及び湿度に起因する画像強度を低下しにくくすると考えられる。
金属ロールの材質としては、機械的強度に優れ、熱伝導性の良好な材質のものであれば、特に制限はないが、例えば、アルミニウム、SUS、鉄、銅、真鍮等の金属や合金等が挙げられる。
また、この金属ロールは、その表面材料として、金属以外の材料(例えば、樹脂)に比べ耐久性と熱伝導性が高い、例えばFe、Cr、Cu、Ni、Co、Mn、Alなどの金属及びこれらの酸化物を単独でまた混合した材料で被覆したものであってもよい。
クリーニングブレードの材質としては、特にその制限はなく、様々な弾性体を用いればよい。具体的な弾性体としては、ポリウレタン弾性体、シリコーンゴム、クロロプレンゴム等の弾性体が挙げられる。
以下、本実施形態の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、図に示す主要部を説明し、その他はその説明を省略する。
図1は、本実施形態に係る画像形成装置の一例について示す概略構成図である。
図1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を示している。図1に示す画像形成装置は、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乃至第4の画像形成ユニット10Y、10M、10C、10K(画像形成手段)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、水平方向に互いに特定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、画像形成装置に対して脱着されるプロセスカートリッジであってもよい。
各ユニット10Y、10M、10C、10Kの図面における上方には、各ユニットを通して中間転写体としての中間転写ベルト20が延設されている。中間転写ベルト20は、図における左から右方向に互いに離間して配置された駆動ローラ22及び中間転写ベルト20内面に接する支持ローラ24に巻回されて設けられ、第1ユニット10Yから第4ユニット10Kに向う方向に走行されるようになっている。尚、支持ローラ24は、図示しないバネ等により駆動ローラ22から離れる方向に付勢されており、両者に巻回された中間転写ベルト20に特定の張力が与えられている。また、中間転写ベルト20の像保持体側面には、駆動ローラ22と対向して中間転写体クリーニング装置30が備えられている。
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色のトナーが供給される。
上述した第1乃至第4ユニット10Y、10M、10C、10Kは、同等の構成を有しているため、ここでは中間転写ベルト走行方向の上流側に配設されたイエロー画像を形成する第1ユニット10Yについて代表して説明する。尚、第1ユニット10Yと同等の部分に、イエロー(Y)の代わりに、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)を付した参照符号を付すことにより、第2乃至第4ユニット10M、10C、10Kの説明を省略する。
第1ユニット10Yは、像保持体として作用する感光体1Yを有している。感光体1Yの周囲には、感光体1Yの表面を特定の電位に帯電させる帯電ローラ2Y、帯電された表面を色分解された画像信号に基づくレーザ光線3Yよって露光して静電荷像を形成する露光装置3、静電荷像に帯電したトナーを供給して静電荷像を現像する現像装置(現像手段)4Y、現像したトナー像を中間転写ベルト20上に転写する1次転写ローラ5Y(1次転写手段)、及び1次転写後に感光体1Yの表面に残存するトナーを、クリーニングブレードにて除去する感光体クリーニング装置(クリーニング手段)6Yが順に配設されている。
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。
以下、第1ユニット10Yにおいてイエロー画像を形成する動作について説明する。まず、動作に先立って、帯電ローラ2Yによって感光体1Yの表面が−600V以上−800V以下の電位に帯電される。
感光体1Yは、導電性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荷像が感光体1Yの表面に形成される。
静電荷像とは、帯電によって感光体1Yの表面に形成される像であり、レーザ光線3Yによって、感光層の被照射部分の比抵抗が低下し、感光体1Yの表面の帯電した電荷が流れ、一方、レーザ光線3Yが照射されなかった部分の電荷が残留することによって形成される、いわゆるネガ潜像である。
このようにして感光体1Y上に形成された静電荷像は、感光体1Yの走行に従って特定の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上の静電荷像が、現像装置4Yによって可視像(現像像)化される。
現像装置4Y内には、例えば、イエロートナーが収容されている。イエロートナーは、現像装置4Yの内部で攪拌されることで摩擦帯電し、感光体1Y上に帯電した帯電荷と同極性(負極性)の電荷を有して現像剤ロール(現像剤保持体)上に保持されている。そして感光体1Yの表面が現像装置4Yを通過していくことにより、感光体1Y表面上の除電された潜像部にイエロートナーが静電的に付着し、潜像がイエロートナーによって現像される。イエローのトナー像が形成された感光体1Yは、引続き特定速度で走行され、感光体1Y上に現像されたトナー像が特定の1次転写位置へ搬送される。
感光体1Y上のイエロートナー像が1次転写へ搬送されると、1次転写ローラ5Yに特定の1次転写バイアスが印加され、感光体1Yから1次転写ローラ5Yに向う静電気力がトナー像に作用され、感光体1Y上のトナー像が中間転写ベルト20上に転写される。このとき印加される転写バイアスは、トナーの極性(−)と逆極性の(+)極性であり、例えば第1ユニット10Yでは制御部に(図示せず)よって+10μAに制御されている。
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。
また、第2ユニット10M以降の1次転写ローラ5M、5C、5Kに印加される1次転写バイアスも、第1ユニットに準じて制御されている。
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。
第1乃至第4ユニットを通して4色のトナー像が多重転写された中間転写ベルト20は、中間転写ベルト20と中間転写ベルト20内面に接する支持ローラ24と中間転写ベルト20の像保持面側に配置された2次転写ローラ(2次転写手段)26とから構成された2次転写部へと至る。一方、記録媒体Pが供給機構を介して2次転写ローラ26と中間転写ベルト20とが圧接されている隙間に特定のタイミングで給紙され、特定の2次転写バイアスが支持ローラ24に印加される。このとき印加される転写バイアスは、トナーの極性(−)と同極性の(−)極性であり、中間転写ベルト20から記録媒体Pに向う静電気力がトナー像に作用され、中間転写ベルト20上のトナー像が記録媒体P上に転写される。尚、この際の2次転写バイアスは2次転写部の抵抗を検出する抵抗検出手段(図示せず)により検出された抵抗に応じて決定されるものであり、電圧制御されている。
この後、記録媒体Pは定着装置(定着手段)28へと送り込まれトナー像が加熱され、色重ねしたトナー像が溶融されて、記録媒体P上へ定着される。カラー画像の定着が完了した記録媒体Pは、排出部へ向けて搬出され、一連のカラー画像形成動作が終了される。
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媒体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。
[プロセスカートリッジ]
図2は、本実施形態に係るプロセスカートリッジの一例を示す概略構成図である。図2に示すプロセスカートリッジは、感光体107と、帯電装置108、現像装置111、クリーニングブレードを備えた感光体クリーニング装置(クリーニング手段)113が備えられたユニットを、露光のための開口部118、除電露光のための開口部117、及び取り付けレール116が配設された筐体119と組み合わせ、そして一体化したものである。
そして、このプロセスカートリッジは、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に対して着脱自在としたものであり、画像形成装置を構成するものである。なお、Pは記録媒体である。
図2で示すプロセスカートリッジでは、感光体107、帯電装置108、現像装置111、クリーニング装置(クリーニング手段)113を備えているが、これら装置は選択的に組み合わせることがなされる。具体的には、例えば、本実施形態のプロセスカートリッジでは、感光体107、現像装置111、及びクリーニング装置113のほかには、帯電装置108、及び転写装置112から選択される少なくとも1種を備える。
[トナーカートリッジ]
次に、本実施形態のトナーカートリッジについて説明する。本実施形態のトナーカートリッジは、画像形成装置に脱着され、少なくともトナーを収納するものである。そして、当該トナーとして、上記実施形態に係るトナーが適用される。
なお、図1に示す画像形成装置は、トナーカートリッジ8Y、8M、8C、8Kの着脱される構成を備える画像形成装置であり、現像装置4Y、4M、4C、4Kは、各々の現像装置(色)に対応した現像剤カートリッジと、図示しない現像剤供給管で接続されている。また、トナーカートリッジ内に収納されているトナーが少なくなった場合には、この現像剤カートリッジの交換がなされる。
以下、実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明は、これら実施例に何ら限定されるものではない。なお、以下の説明において、特に断りのない限り、「部」及び「%」はすべて質量基準である。
<各種特性の測定方法>
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、分子量分布測定方法)
結着樹脂の分子量、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。
(離型剤の融点、結着樹脂のガラス転移温度Tgの測定方法)
結着樹脂のガラス転移温度(Tg)及び離型剤の融点は、ASTMD3418−8に準拠して、示差走査熱量計(マックサイエンス社製:DSC3110、熱分析システム001)を用い、室温(25℃)から150℃まで昇温速度10℃/分の条件下で測定することにより求めた。なお、結着樹脂のガラス転移温度Tg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、離型剤の融点は極大吸熱吸収(ピーク)の頂点の温度とした。
(トナーの体積平均粒径及び粒度分布測定方法)
トナーの体積平均粒径及び粒度分布測定は、測定装置としてはコールターマルチサイザーII型(コールター社製)を用い、電解液はISOTON−II(コールター社製)を使用した。
具体的には、コールターマルチサイザーII(コールター社製)を用いて測定される粒度分布を分割された粒度範囲(チャンネル)に対し、体積、数をそれぞれ小粒径側から累積分布を引いて、累積16%となる粒径を体積D16v、数D16p、累積50%となる粒径を体積D50v(これを「体積平均粒径」とした)、数D50p、累積84%となる粒径を体積D84v、数D84pと定義し、前記体積粒度分布指数GSDvは、(D84v/D16v)1/2として算出した。数平均粒度分布指数GSDpは、(D84p/D16p)1/2として算出した。
なお、前記測定はトナーを電解質水溶液(ISOTON−II)に分散させ、超音波により30秒以上分散させた後に行った。
(トナーの形状係数SF1測定方法)
トナーの形状係数SF1は、スライドグラス上に散布したトナーの光学顕微鏡像をビデオカメラを通じてルーゼックス画像解析装置に取り込み、50個につきSF1を計算し、平均値を求めることにより得られたものである。この形状係数SF1は下式(1)により求められる。
SF1=(ML/A)×(π/4)×100 ・・・ 式(1)
上記式(1)において、MLは各々の粒子の最大長を表し、Aは各々の粒子の投影面積を表す。
(樹脂粒子、及び着色剤粒子の体積平均粒径)
樹脂粒子、及び着色剤粒子の体積平均粒子径は、トナーと同様にして、コールターマルチサイザーII(コールター社製)を用いて測定した。
<トナーの作製>
離型剤、結着樹脂、及び着色剤の調製方法を説明する。
(離型剤の調製)
−離型剤1の調製−
・原料成分1
フィッシャートロプシュワックスFT0070(日本精蝋社製、融点73℃)90部
・原料成分2
パラフィンワックスHNP3(日本精蝋社製、融点64℃) 3部
上記原料をトルエン200部に加え、90℃に加熱して融解させ、30分間その温度のまま放置した。その後、毎分1℃ずつ50℃まで温度を下げていき、50℃で20分間放置した。得られた固形分をろ過して、再び、90℃に熱したトルエン200部に融解させ、毎分1℃ずつ60℃まで温度を下げていき、60℃で30分間放置した。得られた固形分をろ過して、トルエン20部で洗浄した後、真空乾燥機で乾燥させて、融点75℃の離型剤1を得た。
−離型剤2の調製−
・原料成分1
マイクロクリスタリンワックスHiMic1090(日本精蝋社製、融点82℃) 50部
・原料成分2
フィッシャートロプシュワックスFT0070(日本精蝋社製、融点73℃)35部
離型剤1の調製において、原料を上記原料に変更した以外は同様にして、離型剤2を得た。離型剤2の融点は82℃であった。
−離型剤3の調製−
・原料成分1
フィッシャートロプシュワックスFNP0090(日本精蝋社製、融点90℃) 80部
・原料成分2
パラフィンワックスHNP3(日本精蝋社製、融点64℃)5部
離型剤1の調製において、原料を上記原料、加熱したトルエンの温度を100℃に変更した以外は同様にして、離型剤3を得た。離型剤3の融点は90℃であった。
−離型剤4の調製−
・原料成分1
マイクロクリスタリンワックスHiMic1090(日本精蝋社製、融点82℃) 70部
・原料成分2
フィッシャートロプシュワックスFT0070(日本精蝋社製、融点73℃)35部
離型剤1の調製において、原料を上記原料、2回目の冷却温度を65℃に変更した以外は同様にして、離型剤4を得た。離型剤4の融点は82℃であった。
−離型剤5の調製−
・原料成分1
マイクロクリスタリンワックスHiMic1090(日本精蝋社製、融点82℃) 40部
・原料成分2
フィッシャートロプシュワックスFT0070(日本精蝋社製、融点73℃)35部
離型剤1の調製において、原料を上記原料、2回目の冷却温度を55℃に変更した以外は同様にして、離型剤5を得た。離型剤5の融点は82℃であった。
−離型剤6の調製−
・原料成分1
前記離型剤2 98部
・原料成分2
パラフィンワックスHNP3(日本精蝋社製、融点64℃) 2部
離型剤1の調製において、原料を上記原料、2回目の冷却温度を62℃に変更した以外は同様にして、離型剤6を得た。離型剤6の融点は82℃であった。
−離型剤7の調製−
離型剤1の調製において、原料成分としては、フィッシャートロプシュワックスFT0070(日本精蝋社製、融点73℃)のみを用い、加熱したトルエンの温度を75℃に変更した以外は同様にして、離型剤7を得た。離型剤7の融点は69℃であった。
−離型剤8の調製−
・原料成分1
フィッシャートロプシュワックスFT105(日本精蝋社製、融点96℃) 90部
・原料成分2
パラフィンワックスHNP3(日本精蝋社製、融点64℃) 5部
離型剤1の調製において、原料を上記原料、加熱したトルエンの温度を110℃に変更した以外は同様にして、離型剤8を得た。離型剤8の融点は95℃であった。
−離型剤9の調製−
離型剤9としては、エステルワックスWEP5(日本油脂社製、融点85℃)をそのまま用いた。
−離型剤10の調製−
・原料成分1
前記離型剤2 93部
・原料成分2
パラフィンワックスHNP3(日本精蝋社製、融点64℃) 7部
離型剤1の調製において、原料を上記原料、2回目の冷却温度を55℃に変更した以外は同様にして、離型剤10を得た。離型剤10の融点は82℃であった。
−離型剤11の調製−
・原料成分1
マイクロクリスタリンワックスHiMic1090(日本精蝋社製、融点82℃) 90部
・原料成分2
パラフィンワックスHNP3(日本精蝋社製、融点64℃) 3部
離型剤1の調製において、原料を上記原料、2回目の冷却温度を55℃に変更した以外は同様にして、離型剤11を得た。離型剤11の融点は82℃であった。
−離型剤12の調製−
・原料成分1
エステルワックスWEP5(日本油脂社製、融点85℃) 90部
・原料成分2
パラフィンワックスHNP9(日本精蝋社製、融点75℃) 3部
離型剤1の調製において、原料を上記原料、2回目の冷却温度を60℃、さらに3回目の原料成分融解工程、ついで、冷却温度を70℃にした結晶化工程を追加した以外は同様にして、離型剤12を得た。離型剤12の融点は84℃であった。
なお、後述するトナーを作製するに当たっては、上記のようにして得られた離型剤1乃至離型剤10各20部を、アニオン性界面活性剤(ダウファックス、ダウケミカル社製)1.5部をイオン交換水425部に溶解した溶液に加えて分散、乳化した分散液として用いた。
得られた離型剤1乃至離型剤12の原料成分及び融点を表1に示す。表1中、「融点」の単位は〔℃〕であり、「量」の単位は〔部〕である。
Figure 2011039166
(結着樹脂分散液の調製)
−樹脂1の調製−
スチレン(和光純薬社製)340部、n−ブチルアクリレート(和光純薬社製、BA)95部、アクリル酸(ローディア日華社製)5部とドデカンチオール(和光純薬社製、DDT)2.3部とを混合溶解したものに、アニオン性界面活性剤(ダウファックス、ダウケミカル社製)1.5部をイオン交換水550部に溶解した溶液を加えてフラスコ中で分散、乳化した。そのまま10分間ゆっくりと攪拌混合しながら、さらに過硫酸アンモニウム(重合開始剤、APS)4.5部をイオン交換水50部に溶解した溶液を投入した。ついで、フラスコ内の窒素置換を充分に行った後、フラスコ内の溶液を攪拌しながらオイルバスで65℃になるまで加熱し、5時間そのまま乳化重合を継続し、アニオン性の非晶性樹脂粒子分散液(樹脂1)を得た。非晶性樹脂粒子分散液中の固形分(樹脂1)量は41.9%、体積平均粒径は169nmであった。また、樹脂1の重量平均分子量Mwが436,000、ガラス転移温度は56.7℃であった。
−樹脂2乃至樹脂11−
樹脂1の分散液の調製において、n−ブチルアクリレート(BA)、過硫酸アンモニウム(APS)量及びドデカンチオール(DDT)量を各々表2に示すようにした以外は同様にして、樹脂2乃至樹脂11の分散液を調製した。
各樹脂の組成及び重合平均分子量Mwをまとめて表2に示す。なお、表2中、「量」の単位は〔部〕である
Figure 2011039166
(着色剤分散液の調製)
・カーボンブラック(キャボット社製、リーガル330) 30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 220部
上記成分を混合し、ホモジナイザー(ウルトラタラックス、IKA社製)により10分間予備分散した後、対向衝突型湿式粉砕機(アルチマイザー、杉野マシン社製)を用い、圧力245mPaで15分間分散処理を行い、体積平均粒径が328nmの着色剤分散液を得た。
(トナーの作製)
−トナー1−
・樹脂1分散液 200部
・着色剤分散液 80部
・離型剤1分散液 50部
上記成分を丸型ステンレス製フラスコ中に投入し、ウルトラタラックスT50で混合・分散した溶液を得た。次いで、この溶液にポリ塩化アルミニウム0.2部を加えてコア凝集粒子を作製し、ウルトラタラックスを用いて分散操作を継続した。さらに加熱用オイルバスでフラスコ内の溶液を攪拌しながら47℃まで加熱し、47℃で60分保持した後、ここに樹脂1分散液を、100部を追加し、コア/シェル凝集粒子を作製した。
その後、0.5mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を加えて、溶液のpHを6.5にした。その後、ステンレス製フラスコを密閉し、磁力シールを用いて攪拌を継続しながら98℃まで加熱し、0.3mol/Lの硝酸水溶液を加えて溶液のpHを4.2とした。次いで0.3mol/Lのクエン酸水溶液を加えて溶液のpHを3.1に調整した後、5時間保持した。
冷却後、溶液中に分散した状態の粒子を濾過し、イオン交換水で洗浄し、ヌッチェ式吸引濾過により固液分離を施した。これを更に40℃のイオン交換水3Lに再分散し、15分300rpmで攪拌・洗浄した。この操作を更に5回繰り返し、濾液のpHが7.01、電気伝導度が15.8μS/cmとなったところで、ヌッチェ式吸引濾過によりNo.5Aろ紙を用いて固液分離を行い、得られた固形物を、12時間かけて真空乾燥させ、黒色のトナー1を得た。
トナー1の粒度分布を測定したところ、体積平均粒子径D50vは6.4μm、数平均粒度分布指標GSDpは1.25であり、体積平均粒度分布指標GSDvは1.28であった。また、トナー1の形状係数SF1は131であった。
−トナー2乃至トナー13、及びトナー101乃至トナー107−
トナー1の作製において、樹脂1及び離型剤1を、それぞれ下記表3に示す結着樹脂及び離型剤に変更した以外は同様にしてトナー2乃至トナー13、及びトナー101乃至トナー107を作製した。
得られたトナーについて、同様にしてトナー物性の評価を行った。結果を表3にまとめて示す。
樹脂1乃至樹脂11のガラス転移温度Tg〔℃〕は、既述の方法により、示差走査熱量測定で測定した。
離型剤1乃至離型剤12について示差走査熱量測定をしたときに、樹脂1乃至樹脂11のTg+5℃以上前記Tg+10℃以下の範囲で検出される最大の吸熱吸収が検出される温度を、T〔℃〕として表3に示した。
また、離型剤1乃至離型剤12について示差走査熱量測定をしたときの、T〔℃〕における吸熱吸収強度(I)と、各融点における吸熱吸収強度(Ip)との比(I/Ip)を表3に示した。
<画像形成>
得られたトナー1乃至トナー13、及びトナー101乃至トナー107と、下記画像形成装置とを用いて画像出しした。
−画像形成装置−
画像形成装置として、DocuCentre Color450(富士ゼロックス社製)の定着ロールを、樹脂被覆していないSUS304からなる金属ロール(表面熱伝導率:16W/m・K、算術平均粗さRa:1.0μm、直径:35mm)に変更した改造機を用い、トナー載り量5.5g/mに調整したトナー像を、プロセススピード285mm/sec、定着ロール温度190℃にて定着した。なお、画像形成に際しては、記録媒体(用紙)としてPremier TCF 80gsm紙(A3)を用いた。
なお、前記金属ロールの表面粗さ測定は、粗さ測定機(サーフコム1400A、(株)東京精密社製)を使用した。測定条件はJIS’82規格、測定長さ4.0mm、カットオフ波長0.80mm、測定速度0.30mm/s、傾斜補正を最小二乗直線補正で行った。
評価トナー像として、次の画像及び文字を画像形成した。
用紙の、用紙進行方向先端から進行方向逆方向に15mm離れた紙面上であって、かつ、用紙進行方向左端から垂直に150mm離れた紙面上に20×20mmのベタ画像(該ベタ画像を「先端ベタ画像」と略記する)を形成した。また、用紙の、用紙進行方向後端から用紙進行方向に15mm離れた紙面上であって、かつ、用紙進行方向後端の右端から垂直に100mm離れた紙面上に「FUJIXEROX」(フォント:Arial、16p)の文字(該文字を「後端文字」と略記する)を形成した。
オフィス想定環境(温度25℃、湿度50%RH)および高温高湿想定環境(温度30℃、湿度85%RH)において、上記画像形成装置を用いて画像出しした。
また、上記の条件により、連続して100枚画像出しを行い、画像出し初めから1枚目の画像を「初期画像」といい、画像出し初めから100枚目の画像を「100枚目画像」という。
<評価>
1.折り曲げ強度
先端ベタ画像が定着しているPremier TCF 80gsm紙を、先端ベタ画像中心を谷折し、その部分に荷重3MPa(300g/cm)を10秒間掛け、先端ベタ画像の破壊状況を目視で確認し、下記の基準で評価した。その結果を表3に示す。
◎:折り曲げ部の先端ベタ画像に欠損部がない。
○:折り曲げ部の先端ベタ画像に、軽微な欠損部があるが実使用上問題ない。
△:折り曲げ部の先端ベタ画像に、若干の目視で確認される欠損部がある。
×:折り曲げ部の先端ベタ画像に、明らかな欠損部があり、実使用上問題となる。
2.オフセット
先端ベタ画像及び後端文字が定着しているPremier TCF 80gsm紙のオフセットを目視で確認し、下記の基準で評価した。その結果を表3に示す。
◎:特に剥離が良好であり、先端ベタ画像、後端文字部ともにオフセット未発生。
○:先端ベタ画像、後端文字部ともにオフセット未発生。
△:剥離爪の使用により剥離され、実使用上問題ないレベル。
×:定着時の剥離が不充分で、実用上問題となるレベル。
3.こすり画像強度
前記初期画像と100枚目画像(共に先端ベタ画像と後端文字とを含む)について、Vivace550(富士ゼロックス社製;改造)自動原稿送り装置を用いて測定した。5枚の原稿を装置にセットして送り、2枚目以降の原稿の画像欠落・壊れを目視で確認し、以下の基準によりグレード付けを行った。
G0:画像欠落・壊れ未発生
G1:若干の目視での確認困難な画像欠落・壊れ発生
G2:目視で確認される軽微な画像欠落・壊れ発生
G3:目視で確認される明らかな画像欠落・壊れ発生
下記表3中、「室」とはオフィス想定環境(温度25℃、湿度50%RH)を表し、「高」とは高温高湿想定環境(温度30℃、湿度85%RH)を表す。
Figure 2011039166
表3より、実施例のトナーを用いて画像形成を行なえば、比較例のトナーを用いた場合に比べて、画像強度が温度及び湿度に依存しにくいことがわかる。
1Y、1M、1C、1K 感光体
2Y、2M、2C、2K 帯電ローラ
3Y、3M、3C、3K レーザ光線
3 露光装置
4Y、4M、4C、4K 現像装置
5Y、5M、5C、5K 1次次転写ローラ
6Y、6M、6C、6K クリーニング装置
8Y、8M、8C、7K 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
28 定着装置
30 中間転写体クリーニング装置
107 感光体
108 帯電装置
111 現像装置
112 転写装置
115 定着装置
116 取り付けレール
117 開口部
118 開口部
119 筐体

Claims (9)

  1. 少なくとも、結着樹脂と、
    75℃以上90℃以下の範囲に示差走査熱量測定で検出される極大吸熱吸収を有し、前記極大吸熱吸収の強度(Ip)と前記結着樹脂のガラス転移温度(Tg)+5℃以上前記Tg+10℃以下の範囲に示差走査熱量測定で検出される最大吸熱吸収の強度(I)との比(I/Ip)が0.05以上0.2以下である離型剤と、を含有する静電荷像現像用トナー。
  2. 前記結着樹脂の重量平均分子量は、200,000以上600,000以下である請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
  3. 前記結着樹脂のガラス転移温度(Tg)は、50℃以上70℃以下である請求項1または請求項2に記載の静電荷像現像用トナー。
  4. 請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーを含む静電荷像現像剤。
  5. 請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーを収容し、画像形成装置に脱着されるトナーカートリッジ。
  6. 請求項4に記載の静電荷像現像剤を収容し、像保持体上に形成された静電荷像を前記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を備え、画像形成装置に脱着されるプロセスカートリッジ。
  7. 像保持体と、
    前記像保持体表面を帯電する帯電手段と、
    帯電した前記感光体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、
    前記像保持体上に形成された前記静電荷像を請求項4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、
    前記像保持体上に形成された前記トナー像を記録媒体上に転写する転写手段と、
    前記記録媒体上に転写された前記トナー像を定着する定着手段と、
    を備える画像形成装置。
  8. 前記定着手段が、定着部材と、これに接触して設けられる加圧部材とを備え、前記定着部材は、表面の熱伝導率が1W/m・K以上1,000W/m・K以下である請求項7に記載の画像形成装置。
  9. 前記定着部材が、金属部材である請求項7または請求項8に記載の画像形成装置。
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