JP2011154278A - 非磁性一成分トナー、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

非磁性一成分トナー、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】トナー画像中の白筋の発生が防止される非磁性一成分トナーの提供。
【解決手段】結着樹脂と着色剤とを少なくとも含有するトナー粒子と、外添剤と、を含み、前記外添剤として、体積平均粒子径が5nm以上30nm以下のシリカ粒子、及び、体積平均粒子径が50nm以上120nm以下で、アスペクト比が3以上10未満のシラン化合物処理されたメタチタン酸粒子の少なくとも2種類を含み、前記シリカ粒子の前記トナー粒子に対する被覆率は80%以上110%以下であり、前記メタチタン酸粒子の前記トナー粒子に対する被覆率は10%以上40%以下であり、前記トナー粒子から脱離している前記シリカ粒子の前記シリカ粒子全添加量に対する割合が40%以上であり、前記トナー粒子から脱離せず前記トナー粒子に付着している前記メタチタン酸粒子の前記メタチタン酸粒子全添加量に対する割合が85%以上である、非磁性一成分トナー。
【選択図】なし

Description

本発明は、非磁性一成分トナー、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。
電子写真法において、現在、実用化されている静電複写方式における乾式現像法としては、トナー及びキャリアを用いる二成分現像方式と、キャリアを用いない一成分現像方式と、が知られている。また一成分現像方式は、磁性トナーを用いる磁性一成分現像方式と、非磁性トナーを用いる非磁性一成分現像方式と、に分類される。
その中でも非磁性一成分現像方式は、トナーに磁性体を用いないため、カラートナーにしても発色性、透明性に問題なく、且つ、現像剤保持体にマグネット(磁場発生装置)を用いない為、画像形成装置が軽量化、小型化、低コスト化されるという利点がある。一方非磁性一成分現像方式では、二成分現像方式や磁性一成分現像方式のような、安定した帯電・搬送手段が得られにくいため、トナーの大半を静電気力で現像剤保持体上に安定して供給・保持し、帯電・現像させる必要がある。そのため、二成分現像方式や磁性一成分現像方式に比べ、トナーに対してより厳しい特性(迅速かつ均一な帯電、より良好な流動性など)が要求される。
非磁性一成分現像方法において、環境の影響を受けにくい接触現像方法を用いながら、現像ロールおよび感光体へのトナーの融着、傷の発生等の極めて少ない現像方法を提供するため、現像剤を担持する弾性を有する担持体に現像剤を供給し、規制部材により現像剤を担持体上に薄層を形成するように塗布するとともに電荷を与え、静電潜像を保持する保持体に接触させて静電潜像を現像し、ついで用紙に転写を行う接触型の非磁性一成分現像方法において、現像剤として、結着剤樹脂と着色剤を主体としたトナーに疎水性シリカの一部を固着させ、一部を遊離した状態で保持した非磁性一成分現像剤であって、トナーに固着させる疎水性シリカと遊離状態に保持させる疎水性シリカとの割合が40:60から90:10の範囲であるものを用いることを特徴とする非磁性一成分現像方法が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。
また、現像と同時にクリーニングする方式を採用した現像装置で用いる非磁性一成分現像剤を改良し、連続印字を繰り返してもトナーそのものの粉体流動性の低下、印字濃度の低下、カブリの発生がないトナーを提供するため、感光体上の静電潜像と同一極性に帯電した現像剤を担持する現像ロールを感光体に接触させて配置し、感光体の露光領域を現像すると同時に感光体の非露光領域に付着している残留現像剤を現像ロール側に吸引除去してクリーニングし、感光体と現像ロールとの接触部における回転方向を同方向で回転させる現像方法において使用される、少なくとも結着樹脂と着色剤とを含む重合トナーであって、当該重合トナーの表面に、外添剤として、(1)その表面がアミノシラン及びまたはシリコーンオイルで疎水化され、トナー上に外添された際の粒径が10nmから50nmであるシリカA(2)その表面がアミノシラン及びまたはシリコーンオイルで疎水化され、トナー上に外添された際の粒径が50nm超過200nm以下であるシリカB(3)抵抗値100Ωcm以下の導電性金属酸化物Cが付着している重合トナーが開示されている(例えば、特許文献2参照。)。
また、トナー流動性、帯電性、現像性、転写性、定着性を同時に、かつ長期に渡り満足できる静電潜像現像用トナーを提供するため、少なくとも、結着樹脂、着色剤及び離型剤を含有する着色粒子と外添剤とを有する静電潜像現像用トナーにおいて、該外添剤が、真比重が1.3から1.9であり、体積平均粒子径が80nmから300nmである単分散球形シリカを含むことを特徴とする静電潜像現像用トナーが開示されている(例えば、特許文献3参照。)。
特許第2632237号明細書 特開2000−89507号公報 特開2001−66820号公報
本発明は、トナー画像中の白筋の発生が防止される非磁性一成分トナーを提供することを目的とする。
即ち、請求項1に係る発明は、結着樹脂と着色剤とを少なくとも含有するトナー粒子と、外添剤と、を含み、前記外添剤として、体積平均粒子径が5nm以上30nm以下のシリカ粒子、及び、体積平均粒子径が50nm以上120nm以下で、アスペクト比が3以上10未満のシラン化合物処理されたメタチタン酸粒子の少なくとも2種類を含み、前記シリカ粒子の前記トナー粒子に対する被覆率は80%以上110%以下であり、前記メタチタン酸粒子の前記トナー粒子に対する被覆率は10%以上40%以下であり、本トナーを界面活性剤を含む水中に分散させてマグネチックスターラーにて500rpmで30秒間撹拌したときに前記トナー粒子から脱離している前記シリカ粒子の、前記シリカ粒子全添加量に対する割合(質量基準)が40%以上であり、本トナーを界面活性剤を含む水中に分散させた分散液に超音波振動(出力20W、周波数20kHz)を1分間加えたとき、前記トナー粒子から脱離せず前記トナー粒子に付着している前記メタチタン酸粒子の、前記メタチタン酸粒子全添加量に対する割合(質量基準)が85%以上である、非磁性一成分トナーである。
請求項2に係る発明は、前記結着樹脂として、結晶性ポリエステル樹脂と、ガラス転移温度が50℃以上75℃以下の非晶性ポリエステル樹脂と、を含む請求項1に記載の非磁性一成分トナーである。
請求項3に係る発明は、画像形成装置に着脱され、少なくとも、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が収納され、前記トナーは、請求項1又は請求項2に記載の非磁性一成分トナーである、トナーカートリッジである。
請求項4に係る発明は、トナーが収容された現像手段を少なくとも備え、前記トナーは、請求項1又は請求項2に記載の非磁性一成分トナーである、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を帯電する帯電手段と、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手段と、前記静電潜像を請求項1又は請求項2に記載の非磁性一成分トナーによりトナー像として現像する現像手段と、前記潜像保持体の表面に形成された前記トナー像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、前記記録媒体の表面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。
請求項1に係る発明によれば、トナー画像中の白筋の発生が防止される非磁性一成分トナーが提供される。
請求項2に係る発明によれば、結着樹脂として結晶性ポリエステル樹脂とガラス転移温度が50℃以上75℃以下の非晶性ポリエステル樹脂とを併用しない場合に比較して、低温定着性に優れる非磁性一成分トナーが提供される。
請求項3に係る発明によれば、トナー画像中の白筋の発生が防止される非磁性一成分トナーの供給を容易にするトナーカートリッジが提供される。
請求項4に係る発明によれば、トナー画像中の白筋の発生が防止される非磁性一成分トナーの取り扱いを容易にし、種々の構成の画像形成装置への適応性を高められる。
請求項5に係る発明によれば、トナー画像中の白筋の発生が防止される画像形成装置が提供される。
本実施形態に係る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、本発明の非磁性一成分トナー、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の実施形態について詳細に説明する。
<非磁性一成分トナー>
本実施形態に係る非磁性一成分トナー(以下、単に「トナー」と称することがある。)は、結着樹脂と着色剤とを少なくとも含有するトナー粒子と、外添剤と、を含み、前記外添剤として、体積平均粒子径が5nm以上30nm以下のシリカ粒子、及び、体積平均粒子径が50nm以上120nm以下で、アスペクト比が3以上10未満のシラン化合物処理されたメタチタン酸粒子の少なくとも2種類を含み、前記シリカ粒子の前記トナー粒子に対する被覆率は80%以上110%以下であり、前記メタチタン酸粒子の前記トナー粒子に対する被覆率は10%以上40%以下であり、本トナーを界面活性剤を含む水中に分散させてマグネチックスターラーにて500rpmで30秒間撹拌したときに前記トナー粒子から脱離している前記シリカ粒子の、前記シリカ粒子全添加量に対する割合(質量基準)が40%以上であり、本トナーを界面活性剤を含む水中に分散させた分散液に超音波振動(出力20W、周波数20kHz)を1分間加えたとき、前記トナー粒子から脱離せず前記トナー粒子に付着している前記メタチタン酸粒子の、前記メタチタン酸粒子全添加量に対する割合(質量基準)が85%以上である、非磁性一成分トナーである。
本実施形態に係るトナーによれば、トナー画像中の白筋の発生が防止される。その理由は明確ではないが、以下のように推察される。
非磁性一成分トナーを用いた場合の現像方式はブレード等の摩擦による帯電方式であるため、通常はガラス転移温度の高い(例えばガラス転移温度が75℃以上の)結着樹脂を用いることで外添剤のトナー粒子への埋め込みを抑制する。これにより、トナーの流動性を確保しつつ、帯電性能を制御することで、トナーのブレードへの固着が回避され、その結果としてトナー画像中の白筋の発生が防止される。しかし、ガラス転移温度の高い結着樹脂を用いると、トナー画像の定着性が犠牲になることがある。
一方、低温定着に優位なガラス転移温度の低い(ガラス転移温度が50℃から75℃の)結着樹脂を用いると、外添剤がトナー粒子へ埋没しやすくなる。その結果、トナーの流動性が低下し、白筋の発生が抑制できなくなる。本実施形態においては、外添剤がトナー粒子に仮に埋没したとしても、外添剤種のトナー粒子への付着強度を規定することで流動性が持続される構造体を得た。
一般にトナーの表面は外添剤粒径よりも大きな凹部を有するものであり、経時でトナー粒子表面の該凹部へ移動した小粒径のシリカ粒子もしくは最初から凹部にある小粒径のシリカ粒子はトナー粒子に埋まらないため、トナーの流動性が維持される。また、小粒径のシリカ粒子が大粒径のメタチタン酸粒子を覆うことで、経時で大粒径のメタチタン酸粒子がトナー粒子に埋め込まれても、その上部に残る小粒径のシリカ粒子が流動性に寄与する。
これらの要因から、経時におけるトナーの流動性を確保でき、トナー画像中の白筋の発生が防止されるものと推察される。
本実施形態において、シリカ粒子の体積平均粒子径は5nm以上30nm以下とされる。シリカ粒子の体積平均粒子径が30nmより大きいとトナーの流動性を阻害する要因となってしまい、必要な粉体特性が得られず、白筋が制御できない場合がある。シリカ粒子の体積平均粒子径が5nm未満であると、ヘンシェルミキサー等でシリカ粒子をトナー粒子に外添する際に、十分にシェアがかからず、トナー粒子にシリカ粒子を外添することが困難となり、狙いの被覆率を得ることが困難となることがあり、白筋が制御できない。
シリカ粒子の体積平均粒子径は10nm以上25nm以下が望ましく、10nm以上20nm以下がさらに望ましい。本実施形態において体積平均粒子径は、電子顕微鏡による画像観察で粒子の粒径(最大径)を測定し算出される値を言う。すなわちサンプリング数100個、粒径1nm以上1μmの範囲の条件で標準偏差を得て外添剤の体積平均粒子径が算出される。
本実施形態において、シリカ粒子のトナー粒子に対する被覆率は80%以上110%以下とされる。被覆率が80%未満であるとトナーの流動性が得られず、白筋の原因となることがある。被覆率が110%よりも多いとシリカ粒子がトナー粒子から遊離しやすくなったり、白筋の発生が制御できないことがある。
シリカ粒子のトナー粒子に対する被覆率は85%以上105%以下が望ましく、90%以上100%以下がさらに望ましい。
シリカ粒子のトナー粒子に対する被覆率は、下記方法により求められる。
da:外添剤(シリカ粒子)の重量平均粒子径 dt:トナー粒子の重量平均粒子径 ρa:外添剤の真比重 ρt:トナー粒子の真比重 C:外添剤重量/トナー粒子の重量としたときに、下記式に基づいて求められる。
被覆率(%)=(√3/(2π))×(dt/da)×(ρt/ρa)×C×100
本実施形態において、メタチタン酸粒子の体積平均粒子径は50nm以上120nm以下とされる。メタチタン酸粒子の体積平均粒子径が120nmよりも大きいと、トナーの流動性を大きく損なうことなり、白筋の発生を生じることがある。メタチタン酸粒子の体積平均粒子径が50nm未満であると、メタチタン酸粒子によるスペーサー効果が得られず、外添剤の埋没を促進してしまうと共にメタチタン酸粒子上に付着するシリカ粒子の絶対量が少なすぎることとなる。そのため、経時においてトナーの流動性を確保できなくなり、トナーの固着や凝集による白筋が生じてしまうことがある。
メタチタン酸粒子の体積平均粒子径は60nm以上110nm以下が望ましく、70nm以上100nm以下がさらに望ましい。
本実施形態において、メタチタン酸粒子のアスペクト比は3以上10未満である。メタチタン酸粒子のアスペクト比が3未満であると、球状に近い形状となるため凹部へ移行しやすくまた、遊離しやすくなってしまうため、流動性が悪化し、白筋の発生といった問題を生ずることがある。メタチタン酸粒子のアスペクト比が10以上であると、外添剤が凝集しやすくなってしまいトナー表面への外添剤の分散性が著しく低下してしまう問題を生ずることがある。
メタチタン酸粒子のアスペクト比は、5以上10以下が望ましく、6以上8以下がさらに望ましい。
トナー粒子に外添されたメタチタン酸粒子の体積平均粒子径やアスペクト比は、下記方法により求められる。
走査型電子顕微鏡S4700(日立製作所)を用い、倍率10000倍にてトナー粒子表面を100視野観察した後、観察したトナー表面の画像を画像処理解析ソフトWinROOF(三谷商事株式会社製)の針状比解析ツールを用いて測定する。
本実施形態において、メタチタン酸粒子のトナー粒子に対する被覆率は10%以上40%以下とされる。被覆率が40%を超えると、トナーの流動性を大きく損なうことなり、画像ムラを生じることがある。被覆率が10%未満であると、メタチタン酸粒子によるスペーサー効果が得られず、外添剤の埋没を促進してしまうと共にメタチタン酸粒子上に乗るシリカ粒子の絶対量が少なすぎることとなる。そのため、経時においてトナーの流動性を確保できなくなり、トナーの固着や凝集による白筋といった画像欠陥が生じてしまうことがある。
メタチタン酸粒子のトナー粒子に対する被覆率は15%以上40%以下が望ましく、20%以上35%以下がさらに望ましい。
メタチタン酸粒子のトナー粒子に対する被覆率は、シリカ粒子のトナー粒子に対する被覆率の計算方法と同様の方法で求められる。
本実施形態において、本トナーを界面活性剤を含む水中に分散させてマグネチックスターラーにて500rpmで30秒間撹拌したときにトナー粒子から脱離しているシリカ粒子の、シリカ粒子全添加量に対する割合(質量基準)は、トナー粒子に対するシリカ粒子の付着強度の指標となる。トナー粒子から脱離しているシリカ粒子の割合が高いほど、付着強度が弱い。脱離しているシリカ粒子の、シリカ粒子全添加量に対する割合(質量基準)は40%以上とされる。この割合が40%未満であると、遊離しているシリカ粒子の量が多いか、又は、必要以上にシリカ粒子がトナー粒子に強く付着しているため、経時で流動性を確保されるといった効果が得られないことがある。
脱離しているシリカ粒子の、シリカ粒子全添加量に対する割合(質量基準)は、40%以上80%以下が望ましく、50%以上80%以下がさらに望ましい。
脱離しているシリカ粒子の、シリカ粒子全添加量に対する割合(質量基準)は以下の工程を経て求められる。
トナー2gを界面活性剤0.2質量%の水溶液40mlに分散させる。これをマグネチックスターラーと攪拌子を用いて、500rpmで30秒間かき混ぜ処理サンプルを得る。その後50ccの沈殿管つき遠心分離機にかけて10000rpm×2分の条件でトナー粒子を分離し上澄み液を除去した後、トナーに外添されている粒子を純水で洗い流してトナーサンプルを得る。次いで、20時間以上室温(25℃)で乾燥して粉体トナーサンプルを得て、蛍光X線により残存シリカ粒子量を測定し、未処理のトナー中のシリカ粒子量からの差分によって脱離しているシリカ粒子の割合が求められる。
本実施形態において、本トナーを界面活性剤を含む水中に分散させた分散液に超音波振動(出力20W、周波数20kHz)を1分間加えたとき、トナー粒子から脱離せずトナー粒子に付着しているメタチタン酸粒子の、メタチタン酸粒子全添加量に対する割合(質量基準)は、トナー粒子に対するメタチタン酸粒子の付着強度の指標となる。トナー粒子から脱離せずトナー粒子に付着しているメタチタン酸粒子の割合が高いほど、付着強度が強い。付着しているメタチタン酸粒子の、メタチタン酸粒子全添加量に対する割合(質量基準)は85%以上とされる。この割合が85%未満であると、メタチタン酸粒子のトナー粒子への付着力が弱いため、トナー粒子に外添されたメタチタン酸粒子が脱離することで、メタチタン酸粒子の上に乗っているシリカ粒子までも脱離してしまう。また、メタチタン酸粒子が脱離することで、メタチタン酸粒子がブレードへ固着したり、ブレードと現像スリーブとの隙間に固定されることで、白筋を生じたり潜像保持体の汚染原因となることがある。
付着しているメタチタン酸粒子の、メタチタン酸粒子全添加量に対する割合(質量基準)は、85%以上100%以下が望ましく、90%以上100%以下がさらに望ましい。
付着しているメタチタン酸粒子の、メタチタン酸粒子全添加量に対する割合(質量基準)は以下の工程を経て求められる。
トナー2gを界面活性剤0.2質量%の水溶液40mlに分散させる。これを超音波装置により、出力20W、周波数20kHzで1分間超音波にかけて処理サンプルを得る。その後50ccの沈殿管つき遠心分離機にかけて10000rpm×2分の条件でトナー粒子を分離し上澄み液を除去した後、トナーに外添されている粒子をイオン交換水で洗い流してトナーサンプルを得る。次いで、20時間以上室温(25℃)で乾燥して粉体トナーサンプルを得て、蛍光X線により残存メタチタン酸粒子量を測定し、未処理のトナー中のメタチタン酸粒子量からの差分によって付着しているメタチタン酸粒子の割合が求められる。
本実施形態に係るトナーは、結着樹脂と着色剤とを少なくとも含有するトナー粒子と、外添剤と、を含み、必要に応じてその他の成分を含む。以下、トナーに含有される各成分について詳細に説明する。
(結着樹脂)
本実施形態に係るトナー粒子は結着樹脂を含む。結着樹脂の種類は特に限定されるものではなく、公知の結晶性樹脂や非晶性樹脂を用いてもよい。結晶性樹脂と非晶性樹脂とを併用してもよい。
−結晶性樹脂−
結晶性樹脂としては、結晶性ポリエステル樹脂、ポリアルキレン樹脂、長鎖アルキル(メタ)アクリレート樹脂等が挙げられるが、加熱による粘度の急激な変化がより現れる点、さらに機械的強度と低温定着性との両立の観点から、結晶性ポリエステル樹脂を用いることが望ましい。
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。
ここで、前記結晶性樹脂における『結晶性』とは、示差走査熱量測定(DSC)において、階段状の吸熱量変化ではなく、明確な吸熱ピークを有することを指し、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10(℃)以内であることを意味する。一方、半値幅が10℃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、非晶性樹脂(無定形高分子)を意味する。
また、結晶性樹脂を構成する重合性単量体成分としては、結晶構造を容易に形成するため、芳香族成分を有する重合性単量体よりも直鎖状脂肪族成分を有する重合性単量体が望ましい。さらに結晶性を損なわないために、構成される重合性単量体由来成分は、重合体中で単一種で各々30mol%以上であることが望ましい。特にポリエステル樹脂などにおいて2種以上の重合性単量体類が必須で構成される際には、各必須構成重合性単量体種において同上の構成であることが望ましい。
以下、結晶性樹脂を代表して結晶性ポリエステル樹脂を中心に説明する。
本実施形態で用いる結晶性ポリエステル樹脂の融解温度は保管性と低温定着性から、50℃以上100℃以下の範囲にあることが望ましく、55℃以上90℃以下の範囲にあることがより望ましく、60℃以上85℃以下の範囲にあることがさらに望ましい。融解温度が50℃を下回ると、保管トナーにブロックキングが生じるなどのトナー保管性や、定着後の定着画像の保管性が困難となることがある。また、融解温度が100℃を超える場合では十分な低温定着性が得られないことがある。
なお、上記結晶性ポリエステル樹脂の融解温度は、前記の示差走査熱量測定(DSC)により得られた吸熱ピークのピーク温度として求めた。
本実施形態において「結晶性ポリエステル樹脂」は、その構成成分が100%ポリエステル構造であるポリマー以外にも、ポリエステルを構成する成分と他の成分とを共に重合してなるポリマー(共重合体)も意味する。但し、後者の場合には、ポリマー(共重合体)を構成するポリエステル以外の他の構成成分が50質量%以下である。
本実施形態に係るトナー粒子に用いられる結晶性ポリエステル樹脂は、例えば多価カルボン酸成分と多価アルコール成分とから合成される。なお、本実施形態においては、前記結晶性ポリエステル樹脂として市販品を使用してもよいし、合成したものを使用してもよい。
多価カルボン酸成分としては、例えば、シュウ酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、スペリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、1,9−ノナンジカルボン酸、1,10−デカンジカルボン酸、1,12−ドデカンジカルボン酸、1,14−テトラデカンジカルボン酸、1,18−オクタデカンジカルボン酸等の脂肪族ジカルボン酸;フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレン−2,6−ジカルボン酸、マロン酸、メサコニン酸等の二塩基酸等の芳香族ジカルボン酸;などが挙げられ、さらに、これらの無水物やこれらの低級アルキルエステルも挙げられるがこの限りではない。
3価以上のカルボン酸としては、例えば、1,2,3−ベンゼントリカルボン酸、1,2,4−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の特定の芳香族カルボン酸、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。
また、酸成分としては、前記脂肪族ジカルボン酸や芳香族ジカルボン酸の他に、スルホン酸基を持つジカルボン酸成分が含まれていてもよい。
多価アルコール成分としては、脂肪族ジオールが好ましく、主鎖部分の炭素数が7以上20以下である直鎖型脂肪族ジオールがより望ましい。脂肪族ジオールが分岐型では、ポリエステル樹脂の結晶性が低下し、融解温度が降下してしまう場合がある。また、主鎖部分の炭素数が7未満であると、芳香族ジカルボン酸と縮重合させる場合、融解温度が高くなり、低温定着が困難となることがある。一方、主鎖部分の炭素数が20を超えると実用上の材料の入手が困難となり易い。主鎖部分の炭素数としては14以下であることがより望ましい。
本実施形態に係るトナー粒子に用いられる結晶性ポリエステルの合成に好適に用いられる脂肪族ジオールとしては、具体的には、例えば、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、1,11−ウンデカンジオール、1,12−ドデカンジオール、1,13−トリデカンジオール、1,14−テトラデカンジオール、1,18−オクタデカンジオール、1,14−エイコサンデカンジオールなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらのうち、入手容易性を考慮すると1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオールが望ましい。
3価以上のアルコールとしては、例えば、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールなどが挙げられる。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。
多価アルコール成分のうち、前記脂肪族ジオールの含有量が80モル%以上であることが好ましく、より望ましくは90モル%以上である。脂肪族ジオールの含有量が80モル%未満では、ポリエステル樹脂の結晶性が低下し、融解温度が降下する為、耐トナーブロッキング性、画像保存性及び、低温定着性が悪化してしまう場合がある。
なお、必要に応じて酸価や水酸基価の調製等の目的で、多価カルボン酸や多価アルコールを合成の最終段階で添加してもよい。多価カルボン酸の例としては、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;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の一分子中に少なくとも3つのカルボキシル基を有する芳香族カルボン酸等が挙げられる。
多価アルコールの例としては、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等が挙げられる。
前記結晶性ポリエステル樹脂の製造は、重合温度を180℃以上230℃以下として行うことができ、必要に応じて反応系内を減圧にし、縮合の際に発生する水やアルコールを除去しながら反応させる。
重合性単量体が、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重合性単量体が存在する場合は、あらかじめ相溶性の悪い重合性単量体とその重合性単量体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。
本実施形態に用いる結晶性ポリエステル樹脂の酸価(樹脂1gを中和するのに必要なKOHのmg数)は、3.0mgKOH/g以上30.0mgKOH/g以下の範囲であることが望ましく、6.0mgKOH/g以上25.0mgKOH/g以下の範囲にあることがより望ましく、8.0mgKOH/g以上20.0mgKOH/g以下の範囲にあることがさらに望ましい。なお、本実施形態において、酸価の測定は、JIS K−0070−1992に準ずる。
酸価が3.0mgKOH/gよりも低いと水中への分散性が低下するため、湿式製法での乳化粒子の作製が非常に困難となる場合がある。また凝集の際における乳化粒子としての安定性が著しく低下するため、効率的なトナーの作製が困難になる場合がある。一方、酸価が30.0mgKOH/gを超えると、トナーとしての吸湿性が増してしまい、トナーとしての環境影響を受けやすくなることがある。
また、結晶性ポリエステル樹脂の重量平均分子量(Mw)は、6,000以上35,000以下であることが望ましい。分子量(Mw)が、6,000未満であると、定着の際にトナーが紙等の記録媒体の表面へしみ込んで定着ムラを生じたり、定着画像の折り曲げ耐性に対する強度が低下する場合がある。また、重量平均分子量(Mw)が35,000を超えると、溶融時の粘度が高くなりすぎて定着に適当な粘度まで至るための温度が高くなることがあり、結果として低温定着性が損なわれる場合がある。
上記重量平均分子量は、ゲルパーミュエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定される。GPCによる分子量測定は、測定装置として東ソー製GPC・HLC−8120を用い、東ソー製カラム・TSKgel SuperHM−M(15cm)を使用し、THF溶媒で行った。重量平均分子量及び数平均分子量は、この測定結果から単分散ポリスチレン標準試料により作成した分子量校正曲線を使用して算出したものである。
トナー粒子中の結晶性樹脂の含有量は、3質量%以上40質量%以下の範囲であることが望ましく、より望ましく4質量%以上35質量%以下の範囲であり、さらに望ましくは5質量%以上30質量%以下の範囲である。
以上の結晶性ポリエステル樹脂を含む結晶性樹脂は、脂肪族重合性単量体を用いて合成された結晶性ポリエステル樹脂(以下、「結晶性脂肪族ポリエステル樹脂」という場合がある)を主成分(50質量%以上)とすることが望ましい。さらにこの場合、前記結晶性脂肪族ポリエステル樹脂を構成する脂肪族重合性単量体の構成比は、60mol%以上であることが望ましく、90mol%以上であることがより望ましい。なお、脂肪族重合性単量体としては、前述の脂肪族のジオール類やジカルボン酸類が好適に用いられる。
(非晶性樹脂)
本実施形態における非晶性樹脂としては、スチレン/アクリル系樹脂、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、ポリオレフィン樹脂、等公知の樹脂材料を用いてもよいが、非晶性ポリエステル樹脂が特に望ましい。
非晶性ポリエステル樹脂を用いることで、前記結晶性ポリエステル樹脂との相溶性が向上するため、結晶性ポリエステル樹脂の融解温度における低粘度化に伴い、非晶性ポリエステル樹脂も低粘度化し、トナーとしてのシャープメルト性(鋭敏な溶融特性)が得られるために、低温定着性に有利である。また結晶性ポリエステル樹脂との濡れ性が良好なことから、結晶性ポリエステル樹脂のトナー内部への分散性が向上し、結晶性ポリエステル樹脂のトナー表面への露出を抑制するため、帯電性への悪影響が抑制される。またこの理由により、トナーの強度や定着画像の強度向上の観点でも望ましい。
以下、本実施形態における非晶性樹脂を代表して非晶性ポリエステル樹脂を中心に説明する。
本実施形態において望ましく用いられる非晶性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である。
多価カルボン酸の例としては、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を1種又は2種以上用いてもよい。これら多価カルボン酸の中でも、芳香族カルボン酸を用いることが望ましく、また良好なる定着性を確保するためには架橋構造あるいは分岐構造をとることが望ましく、そのためにジカルボン酸とともに3価以上のカルボン酸(トリメリット酸やその酸無水物等)を併用することが望ましい。
前記非晶性ポリエステル樹脂における多価アルコールの例としては、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を1種又は2種以上用いてもよい。これら多価アルコールの中でも、芳香族ジオール類、脂環式ジオール類が好ましく、このうち芳香族ジオールがより望ましい。また、より良好なる定着性を確保するためには架橋構造あるいは分岐構造をとることが望ましく、そのためにジオールとともに3価以上の多価アルコール(グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール)を併用してもよい。
本実施形態においては、非晶性ポリエステル樹脂の構成成分としてアルケニルコハク酸又はその無水物を含むことが望ましい。構成成分としてアルケニルコハク酸又はその無水物を含む非晶性ポリエステル樹脂を用いることにより、結晶性樹脂との相溶性が向上し、良好な低温定着性が得られる。アルケニルコハク酸としては、ドデセニルコハク酸やオクチルコハク酸等が用いられる。
前記非晶性ポリエステル樹脂のガラス転移温度(Tg)は50℃以上75℃以下の範囲であることが望ましい。Tgが50℃より低いと、トナーの保存性や定着画像の保存性の観点で問題が生じてしまう場合がある。また75℃より高いと、従来に比べ低温で定着することができなくなる場合がある。
非晶性ポリエステル樹脂のTgは55℃以上65℃以下であることがより望ましい。
なお、上記非晶性ポリエステル樹脂のガラス転移温度は、前記の示差走査熱量測定(DSC)により得られた吸熱ピークのピーク温度として求めた。
トナー粒子中の非晶性樹脂の含有量は、40質量%以上95質量%以下の範囲であることが望ましく、より望ましく50質量%以上90質量%以下の範囲であり、さらに望ましくは60質量%以上85質量%以下の範囲である。
また、非晶性ポリエステル樹脂の重量平均分子量(Mw)は、30,000以上80,000以下であることが望ましい。分子量(Mw)が、30,000以上80,000以下であれば、トナーの形状が制御され、形状のポテト化が実現される。更に、高温オフセット耐性が得られる。
非晶性ポリエステル樹脂の重量平均分子量(Mw)は、35,000以上80,000以下がさらに望ましく、40,000以上80,000以下が特に望ましい。
なお、上記非晶性ポリエステル樹脂の製造は、前記結晶性ポリエステル樹脂の場合に準じて行ってもよい。
以上、本実施形態における結晶性樹脂、非晶性樹脂について、結晶性ポリエステル樹脂、非晶性ポリエステル樹脂により説明したが、前記のポリエステル樹脂の製造以外の内容は、本実施形態における他の結晶性樹脂、非晶性樹脂について適用されてもよい。
本実施形態においては、結着樹脂として結晶性ポリエステル樹脂及びガラス転移温度が55℃以上65℃以下の非晶性ポリエステル樹脂を含むことが望ましい。
(着色剤)
本実施形態に係るトナー粒子は着色剤を含む。本実施形態で用いられる着色剤としては、染料であっても顔料であってもかまわないが、耐光性や耐水性の観点から顔料が望ましい。
望ましい着色剤としては、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等の公知の顔料を使用してもよい。
本実施形態に係るトナー粒子における前記着色剤の含有量としては、結着樹脂100質量部に対して、1質量部以上30質量部以下の範囲が望ましい。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することも有効である。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。
(その他の添加剤)
本実施形態に係るトナー粒子には、上記成分以外にも、更に必要に応じて離型剤、内添剤、帯電制御剤、有機粒子等の種々の成分を添加してもよい。
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。
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。これらの離型剤の融解温度は、50℃以上100℃以下が望ましく、60℃以上95℃以下がより望ましい。離型剤のトナー中の含有量は0.5質量%以上15質量%以下が望ましく、1.0質量%以上12質量%以下がより望ましい。離型剤の含有量が0.5質量%より少ないと、特にオイルレス定着において剥離不良となるおそれがある。離型剤の含有量が15質量%より多いと、トナーの流動性が悪化する等、画質および画像形成の信頼性を低下させるおそれがある。
帯電制御剤としては、公知のものを使用してもよいが、アゾ系金属錯化合物、サリチル酸の金属錯化合物、極性基を含有するレジンタイプの帯電制御剤を用いてもよい。
本実施形態に係るトナーは、外添剤として、体積平均粒子径が5nm以上30nm以下のシリカ粒子、及び、体積平均粒子径が50nm以上120nm以下で、アスペクト比が3以上10未満のシラン化合物処理されたメタチタン酸粒子の少なくとも2種類が含まれる。
本実施形態で用いられるメタチタン酸粒子は、シラン化合物処理される。該処理に用いられるシラン化合物としては、例えば、シランカップリング剤が挙げられる。シランカップリング剤の具体例としては、例えば、メチルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、メチルフェニルジメトキシシラン、ジフェエルジメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、γ−ブロモプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−ウレイドプロピルトリメトキシシラン、フルオロアルキルトリメトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン等が挙げられる。
メタチタン酸粒子のシラン化合物処理方法は、以下の通りである。
前記カップリング剤による処理は、例えばカップリング剤を含有する溶液中に無機粒子を浸漬し、乾燥する方法の場合は均一な被覆が形成されるため望ましい。上記カップリング剤の付着量は無機粒子に対して0.1質量%以上50質量%以下であることが望ましい。
更に、必要に応じて種々の添加剤を外添剤として用いてもよく、これらの添加剤としては、流動化剤やポリスチレン粒子、ポリメチルメタクリレート粒子、ポリフッ化ビニリデン粒子等のクリーニング助剤やジンクステアリルアミド、チタン酸ストロンチウム等の感光体付着物除去を目的とした研磨剤等があげられる。
(トナーの特性)
本実施形態に係るトナーは、形状係数SF1が115以上140以下の範囲の球状であることが望ましい。
トナーの形状は、球状トナーが現像性、転写性の点では有利であるが、クリーニング性の面では不定形に比べ劣ることがある。トナーが上記範囲の形状であることにより、転写効率、画像の緻密性が向上し、高画質な画像形成が行われ、また、感光体表面のクリーニング性が高まる。
上記形状係数SF1は、120以上138以下の範囲であることがより望ましい。
ここで上記形状係数SF1は、下記式(1)により求められる。
SF1=(ML/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。
SF1は、主に顕微鏡画像または走査型電子顕微鏡(SEM)画像を画像解析装置を用いて解析することによって数値化され、例えば、以下のようにして算出される。すなわち、スライドガラス表面に散布した粒子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、100個の粒子の最大長と投影面積を求め、上記式(1)によって計算し、その平均値を求めることにより得られる。
本実施形態に係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。
なお、上記体積平均粒子径の測定は、コールターマルチサイザー(コールター社製)を用いて、50μmのアパーチャー径で行われる。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>
本実施形態に係るトナーの製造方法は特に限定されず、公知である混練・粉砕製法等の乾式法や、乳化凝集法や懸濁重合法等の湿式法等によって作製される。これらの方法の中でも、コアシェル構造のトナーを作成容易な乳化凝集法が望ましい。以下、乳化凝集法によるトナーの製造方法について詳しく説明する。
本実施形態に係る乳化凝集法はトナーを構成する原料を乳化して樹脂粒子(乳化粒子)を形成する乳化工程と、該樹脂粒子の凝集体を形成する凝集工程と、凝集体を融合させる融合工程とを有してもよい。
(乳化工程)
例えば樹脂粒子分散液の作製は、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ことにより行ってもよい。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。また分散した樹脂粒子の安定化のため、分散剤を使用してもよい。さらに、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、該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、樹脂粒子分散液が作製される。
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、水であることが望ましい。
また、乳化工程に使用される分散剤としては、例えば、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリメタクリル酸ナトリウム等の水溶性高分子;ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、オクタデシル硫酸ナトリウム、オレイン酸ナトリウム、ラウリル酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム等のアニオン性界面活性剤、ラウリルアミンアセテート、ステアリルアミンアセテート、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド等のカチオン性界面活性剤、ラウリルジメチルアミンオキサイド等の両性イオン性界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアミン等のノニオン性界面活性剤等の界面活性剤;リン酸三カルシウム、水酸化アルミニウム、硫酸カルシウム、炭酸カルシウム、炭酸バリウム等の無機塩;等が挙げられる。
前記乳化液の作製に用いる分散機としては、例えば、ホモジナイザー、ホモミキサー、加圧ニーダー、エクストルーダー、メディア分散機等が挙げられる。樹脂粒子の大きさとしては、その平均粒子径(体積平均粒子径)は1.0μm以下が望ましく、60nm以上300nm以下の範囲であることがより望ましく、さらに望ましくは150nm以上250nm以下の範囲である。60nm未満では、樹脂粒子が分散液中で安定な粒子となるため、該樹脂粒子の凝集が困難となる場合がある。また1.0μmを超えると、樹脂粒子の凝集性が向上しトナー粒子を作成することが容易となるが、トナーの粒子径分布が広がってしまう場合がある。
離型剤分散液の調製に際しては、離型剤を、水中に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共に分散した後、離型剤の溶融温度以上の温度に加熱すると共に、強いせん断力が付与されるホモジナイザーや圧力吐出型分散機を用いて分散処理する。上記処理を経ることにより、離型剤分散液が得られる。分散処理の際、ポリ塩化アルミニウム等の無機化合物を分散液に添加してもよい。望ましい無機化合物としては、例えば、ポリ塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、高塩基性ポリ塩化アルミニウム(BAC)、ポリ水酸化アルミニウム、塩化アルミニウム等が挙げられる。これらの中でも、ポリ塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム等が望ましい。上記離型剤分散液は乳化凝集法に用いられるが、トナーを懸濁重合法により製造する際にも上記離型剤分散液を用いてもよい。
分散処理により、体積平均粒子径が1μm以下の離型剤粒子を含む離型剤分散液が得られる。なお、より望ましい離型剤粒子の体積平均粒子径は、100nm以上500nm以下である。
体積平均粒子径が100nm未満では、使用される結着樹脂の特性にも影響されるが、一般的に離型剤成分がトナー中に取り込まれにくくなる。また、500nmを超える場合には、トナー中の離型剤の分散状態が不充分となる場合がある。
着色剤分散液の調製は、公知の分散方法が利用でき、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、アルティマイザーなどの一般的な分散手段を採用することができ、なんら制限されるものではない。着色剤は、水中に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共に分散される。分散させた着色剤粒子の体積平均粒子径は1μm以下であればよいが、80nm以上500nm以下の範囲であれば、凝集性を損なうことなく且つトナー中の着色剤の分散が良好で望ましい。
(凝集工程)
前記凝集工程においては、樹脂粒子の分散液、着色剤分散液、離型剤分散液等を混合して混合液とし、樹脂粒子のガラス転移温度以下の温度で加熱して凝集させ、凝集粒子を形成する。凝集粒子の形成は、攪拌下、混合液のpHを酸性にすることによってなされる場合が多い。pHとしては、2以上7以下の範囲が望ましく、この際、凝集剤を使用することも有効である。
なお、凝集工程において、離型剤分散液は、樹脂粒子分散液等の各種分散液とともに一度に添加・混合してもよいし、複数回に分割して添加しても良い。
凝集剤としては、前記分散剤に用いる界面活性剤と逆極性の界面活性剤、無機金属塩の他、2価以上の金属錯体が好適に用いられる。特に、金属錯体を用いた場合には界面活性剤の使用量を低減でき、帯電特性が向上するため特に望ましい。
前記無機金属塩としては、特に、アルミニウム塩およびその重合体が好適である。より狭い粒度分布を得るためには、無機金属塩の価数が1価より2価、2価より3価、3価より4価の方が、また、同じ価数であっても重合タイプの無機金属塩重合体の方が、より適している。
本実施形態においては、アルミニウムを含む4価の無機金属塩の重合体を用いることが、狭い粒度分布を得るためには望ましい。
また、前記凝集粒子が所望の粒子径になったところで樹脂粒子分散液を追添加することで(被覆工程)、コア凝集粒子の表面を樹脂で被覆した構成のトナーを作製してもよい。この場合、離型剤や着色剤がトナー表面に露出しにくくなるため、帯電性や現像性の観点で望ましい構成である。追添加する場合、追添加前に凝集剤を添加したり、pH調整を行ってもよい。
(融合工程)
融合工程においては、前記凝集工程に準じた攪拌条件下で、凝集粒子の懸濁液のpHを3以上9以下の範囲に上昇させることにより凝集の進行を止め、前記樹脂のガラス転移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。また、前記樹脂で被覆した場合には、該樹脂も融合しコア凝集粒子を被覆する。前記加熱の時間としては、融合がされる程度行えばよく、0.5時間以上10時間以下程度行えばよい。
融合後に冷却し、融合粒子を得る。また冷却の工程で、樹脂のガラス転移温度近傍(ガラス転移温度±10℃の範囲)で冷却速度を落とす、いわゆる徐冷をすることで結晶化を促進してもよい。
融合して得た融合粒子は、ろ過などの固液分離工程や、必要に応じて洗浄工程、乾燥工程を経てトナー粒子とされる。
本実施形態において、トナー粒子への外添剤の外添方法としては、メタチタン酸粒子をトナー粒子に外添した後、シリカ粒子をメタチタン酸粒子の外添されたトナー粒子に外添する方法が挙げられる。外添処理に用いられる混合機としては、V型ブレンダーやヘンシェルミキサーやレディゲミキサー等の公知の混合機が挙げられる。
混合機の回転数や処理時間を制御することで、トナーに付着している外添剤の付着力が制御される。付着量を多くする場合は回転数を速く、時間を長くすればよく、脱離量を多くする場合はその逆である。
上記工程を経ることにより、トナー粒子から脱離しているシリカ粒子の割合及びトナー粒子に付着しているメタチタン酸粒子の割合が、予め定められた範囲に調節される。
<画像形成装置>
次に、本実施形態に係る非磁性一成分トナーを用いた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としては、潜像保持体と、前記潜像保持体の表面を帯電する帯電手段と、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手段と、前記静電潜像を本実施形態に係る非磁性一成分トナーによりトナー像として現像する現像手段と、前記潜像保持体の表面に形成された前記トナー像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、前記記録媒体の表面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が挙げられる。
本実施形態に係る画像形成装置においては、本実施形態に係る非磁性一成分トナーが一成分現像剤として機能する。
また本実施形態に係る画像形成装置は、転写手段の転写部材が、被転写体(中間転写体又は記録媒体)を介して潜像保持体表面に接触することにより、トナー像の転写が行われる構成であることが望ましい。画像形成装置が上記構成であると、非接触型に比べて転写ズレを起こしにくく、トナー像が効率よく転写されるため、非磁性一成分現像方式において好適に用いられる。
また本実施形態に係る画像形成装置は、帯電手段の帯電部材が、潜像保持体の表面に直接接触し、潜像保持体表面を帯電する構成であることが望ましい。画像形成装置が上記構成であると、非接触型の帯電手段に起こりやすいオゾンの発生等がなく、潜像保持体表面の帯電も良好となるため、非磁性一成分現像方式において好適に用いられる。
また本実施形態に係る画像形成装置は、現像手段の現像剤保持体が潜像保持体に接触しない状態で現像する方式(非接触方式)であることが望ましい。
画像形成装置は、この他にも公知の手段、例えば、トナー像を転写した後の潜像保持体表面に残留する現像剤をクリーニングするクリーニングブレード等のクリーニング手段や、潜像保持体から記録媒体へのトナー像の転写を媒介する中間転写手段(中間転写体)などを有していてもよい。また、カラー画像を形成する場合には、各色のトナーに対応する複数の潜像保持体を備えたいわゆるタンデム型の画像形成装置であってもよい。
なお、本実施形態に係る画像形成装置において、現像手段を含む部分が、画像形成装置本体に対して着脱されるカートリッジ構造(プロセスカートリッジ)であってもよく、該プロセスカートリッジとしては、トナーが収容された現像手段を少なくとも備え、該トナーが本実施形態に係る非磁性一成分トナーである本実施形態に係るプロセスカートリッジが好適に用いられる。
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、図に示す主用部を説明し、その他はその説明を省略する。
図1は、4連タンデム方式のカラー画像形成装置を示す概略構成図である。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から第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着脱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および中間転写ベルト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から第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から第4ユニット10M、10C、10Kの説明を省略する。
第1ユニット10Yは、潜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の表面を帯電させる帯電ローラ2Y、帯電された感光体1Yの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潜像を形成する露光装置3、静電潜像に帯電した現像剤を供給して静電潜像を現像する現像装置4Y(現像手段)、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)、および1次転写後に感光体1Yの表面に残存する現像剤を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。
なお、帯電ローラ2Yは、感光体1Yの表面に直接接触して、感光体1Yの表面を帯電させる。また現像装置4Yの現像保持体は、感光体1Yには直接接触せずに、静電潜像を現像する。
さらに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。また転写部材である1次転写ローラ5Yは、中間転写ベルト20を介して感光体1Yに接触している。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制御する。
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から−800V程度に帯電される。
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。
静電潜像とは、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(現像)化される。
現像装置4Y内には、例えば、イエロー着色剤と結着樹脂とを含むイエロー現像剤が収容されている。イエロー現像剤は、現像装置4Yの内部にある現像ロール(現像剤保持体)と帯電スリーブとの摩擦により帯電し、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現像剤が静電的に付着し、潜像がイエロー現像剤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、引続き走行され、感光体1Y上に現像されたトナー像が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次転写位置へ搬送されると、1次転写ローラ5Yに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程度に制御されている。
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。
第1から第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、記録紙(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給紙され、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から記録紙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紙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、記録紙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、記録紙P上へ定着される。カラー画像の定着が完了した記録紙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。
<プロセスカートリッジ、トナーカートリッジ>
図2は、本実施形態に係るトナー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、現像装置111とともに、感光体107、帯電ローラ108、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。
そして、このプロセスカートリッジ200は、感光体107の表面に形成されたトナー像を記録媒体300の表面に転写する転写装置112と、転写された前記トナー像を記録媒体300の表面に定着させる定着装置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。
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、露光のための開口部118、及び、除電露光のための開口部117を備えているが、これら装置は選択的に組み合わせられる。本実施形態のプロセルカートリッジでは、現像装置111を少なくとも備えていれば、感光体107、帯電装置108、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は備えていなくてもよい。
次に、本実施形態に係るトナーカートリッジについて説明する。トナーカートリッジは、画像形成装置に着脱されるように装着され、少なくとも、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納するトナーカートリッジにおいて、前記トナーが既述した本実施形態に係るトナーとされる。
従って、トナーカートリッジが着脱される構成を有する画像形成装置においては、本実施形態に係るトナーを収納したトナーカートリッジを利用することにより、本実施形態に係るトナーが容易に現像装置に供給される。
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が着脱される構成を有す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)に対応したトナーカートリッジと、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、このトナーカートリッジを交換してもよい。
以下、実施例により本実施形態を詳細に説明するが、本実施形態は、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」はすべて「質量部」を意味する。
−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、1,12−ドデカンジカルボン酸266部、および1,10−デカンジオール169部と、触媒としてテトラブトキシチタネートを0.035部を入れた後、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6時間還流を行った。その後、減圧蒸留にて220℃まで徐々に昇温を行い2.5時間攪拌し、粘稠な状態となったところで樹脂酸価を測定し、樹脂酸価が15.0 mgKOH/gになったところで、減圧蒸留を停止、空冷し結晶性ポリエステル樹脂を得た。
得られた結晶性ポリエステル樹脂の重量平均分子量(Mw)を前述の方法にて測定したところ13000であった。また、得られた結晶性ポリエステル樹脂の融解温度を、示差走査熱量計(DSC)を用いて測定したところ73℃であった。
−結晶性ポリエステル樹脂分散液の調製−
ついで、この結晶性ポリエステル樹脂を180部及び、脱イオン水585部をステンレスビーカーに入れ、温浴につけ、95℃に加熱した。結晶性ポリエステル樹脂が溶融した時点で、ホモジナイザー(IKA社製:ウルトラタラックスT50)を用いて8000rpmで攪拌し、同時に希アンモニア水を添加しpHを7.0に調整した。ついでアニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株):ネオゲンR)0.8部を希釈した水溶液20部を滴下しながら、乳化分散を行い、体積平均粒子径が0.23μmの結晶性ポリエステル樹脂分散液を調整した。
−非晶性ポリエステル樹脂の合成−
加熱乾燥した二口フラスコに、アジピン酸ジメチル74部、テレフタル酸ジメチル192部、ビスフェノールAエチレンオキシド付加物216部、エチレングリコール38部と、触媒としてテトラブトキシチタネート0.037部とを入れ、容器内に窒素ガスを導入して不活性雰囲気に保ち攪拌しながら昇温した後、160℃で約7時間共縮重合反応させ、その後、10Torrまで徐々に減圧しながら220℃まで昇温し4時間保持した。一旦常圧に戻し、無水トリメリット酸9部を加え、再度10Torrまで徐々に減圧し1時間保持することにより非晶性ポリエステル樹脂を合成した。
得られた非晶性ポリエステル樹脂のガラス転移温度を、前述の測定方法により示差走査熱量系(DSC)を用いて測定したところ、60℃であった。得られた非晶性ポリエステル樹脂の分子量を前述の測定方法によりGPCを用いて測定したところ、重量平均分子量(Mw)は12000であった。また、得られた非晶性ポリエステル樹脂の酸価を測定したところ、25.0 mgKOH/gであった。
−非晶性ポリエステル樹脂分散液の調製−
この非晶性ポリエステル樹脂を115部と、脱イオン水180部と、アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株):ネオゲンR)5部とを混合して120℃に加熱した後、ホモジナイザー(IKA社製:ウルトラタラックスT50)にて十分に分散後、圧力吐出型ゴーリンホモジナイザーで分散処理を1時間行うことにより、非晶性ポリエステル樹脂分散液(樹脂粒子濃度:40質量%)を調整した。
−着色剤分散液の調製−
カーボンブラック リーガル330:(キャボット社製)99部と、アニオン界面活性剤(第一工業製薬社製:ネオゲンR)15部と、イオン交換水300部とを混合し、ホモジナイザー(IKA社製:ウルトラタラックスT50)を用いて10分間分散した後、循環式超音波分散機(日本精機製作所製、RUS 600TCVP)にかけることによって黒着色剤分散液を得た。
得られた、黒着色剤分散液内における着色剤(カーボンブラック)の体積平均粒子径を、レーザー回折粒度測定器を用いて測定したところ、体積平均粒子径は0.25μmであった。また、黒着色剤分散液の固形分比率は24質量%であった。
−離型剤分散液の調製−
フィッシャートロプシュワックスFNP92(融解温度92℃:日本精鑞社製)90部と、アニオン性界面活性剤(第一工業製薬社製:ネオゲンR)3.6部と、イオン交換水360部とを混合し、100℃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)にて十分分散後、圧力吐出型ゴーリンホモジナイザーで分散処理し、離型剤分散液を得た。得られた、離型剤分散液内における離型剤の体積平均粒子径をレーザー回折粒度測定器を用いて測定したところ、体積平均粒子径は0.23μmであった。また、離型剤分散液の固形分比率は20質量%であった。
−シラン化合物処理されたメタチタン酸粒子の調製−
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、TiOSOを加水分解してTiO(OH)を生成させる湿式沈降法を用いてTiO(OH)を製造した。なお、TiO(OH)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。
得られたTiO(OH)100部を、水1000ml中に分散し、これにイソブチルトリメトキシシラン40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、得られた「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粒子」を150℃で乾燥し、体積平均粒径85nm、BET比表面積が120m/gであり、比重が3.4である疎水性メタチタン酸粒子を調製した。
なお、メタチタン酸粒子の粒径は、イソブチルトリメトキシシラン量と攪拌の温度で調整でき、イソブチルトリメトキシシラン量が増加すると粒径は大きくなり、また、温度を上昇させると粒径は小さくなる。
[実施例1]
結晶性ポリエステル樹脂分散液を104.4部と、非晶性ポリエステル樹脂分散液を336.1部と、着色剤分散液45.4部と、離型剤分散液115.3部と、脱イオン水484部とを丸型ステンレス製フラスコ中に入れて、ウルトラタラックスT50で十分に混合・分散した。
次いで、これにポリ塩化アルミニウム0.37部を加え、ウルトラタラックスで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を攪拌しながら52℃まで加熱した。52℃で3時間保持した後、ここに非晶性ポリエステル樹脂分散液を緩やかに175部追加した。
その後、0.5N水酸化ナトリウム水溶液で系内のpHを8.5にした後、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90℃まで加熱し、3.5時間保持した。
反応終了後、冷却し、濾過し、イオン交換水で十分に洗浄した後、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3リットルに再分散し、15分間、300rpmで攪拌・洗浄した。
これを更に5回繰り返し、濾液のpHが6.88、電気伝導度8.4μS/cm、表面張力が7.02Nm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、次いで真空乾燥を12時間実施しトナー粒子(1)を得た。
得られたトナー粒子(1)のガラス転移温度を測定したところ、54.0℃であった。
上述のようにして得られたトナー粒子(1)の体積平均粒子径D50vは6.5μmであった。
トナー粒子(1)100部と体積平均粒子径が85nmでアスペクト比が6であるシラン化合物処理されたメタチタン酸粒子3.45部とをヘンシェルミキサーにて回転数3500rpmにて2分間の条件で混合した。次いで、体積平均粒子径が20nmの疎水性シリカ粒子(日本アエロジル社製T805)2.12部をヘンシェルミキサーにて3500rpm2分間の条件で混合しトナー(1)を得た。
シリカ粒子及びメタチタン酸粒子のトナー粒子に対する被覆率、脱離しているシリカ粒子の割合(脱離量)及び付着しているメタチタン酸粒子の割合(付着量)、並びに、メタチタン酸粒子のアスペクト比を表1及び表2に示す。なお、トナー(1)の体積平均粒子径は、トナー粒子(1)の体積平均粒子径と一致した。
<評価>
画像形成装置として、富士ゼロックス社製XP−15を用い、トナー(1)を現像器に充填し、1辺が3cmの正方形の黒ベタ画像を紙面の左上、中央、右下に有する画像パターンをC2紙上に連続して10000枚印刷した。10000枚目の画像について下記評価を実施した。
なお、富士ゼロックス社製XP−15の現像器は、ブレードの摩擦による帯電方式である。
−白筋−
黒ベタ画像に、白筋があるかどうかを目視にて確認した。白筋が確認されず、トナーが現像器のブレードに固着しておらず、トナー同士の凝集も見られない場合は○、トナーが現像器のブレードに固着していたり、またはトナー同士の凝集が見られるものの筋は発生していない場合は△、白筋が発生した場合は×と評価した。得られた結果を表3に示す。
−最低定着温度−
黒ベタ画像を、一定荷重の重り(0.5kg)を用いて折り曲げ、折り曲げた部分の画像欠損度合いを観察し、多少の画像の剥がれが観測されるものの実用上の問題がないと判断されるレベル以上となる定着温度を最低定着温度として、低温定着性の指標とした。得られた結果を表3に示す。
[実施例2]
トナー粒子(1)100部と体積平均粒子径が85nmでアスペクト比が6であるシラン化合物処理されたメタチタン酸粒子3.45部とをヘンシェルミキサーにて3500rpm、3分間の条件で外添し、体積平均粒子径が7nmの疎水性シリカ粒子(日本アエロジル社製R972)0.74部をヘンシェルミキサーにて3500pm、1分間の条件で外添し、トナー(2)を得た。
上述のようにして調製されたトナー(2)について、実施例1と同様に評価した。得られた結果を表3に示す。
[実施例3]
トナー粒子(1)100部と体積平均粒子径が85nmでアスペクト比が6であるシラン化合物処理されたメタチタン酸粒子3.45部とをヘンシェルミキサーにて3500rpm、1.5分間の条件で外添し、体積平均粒子径が30nmの疎水性シリカ粒子(日本アエロジル社製NAX50)3.18部をヘンシェルミキサーにて3500rpm、2.5分間の条件で外添し、トナー(3)を得た。
上述のようにして調製されたトナー(3)について、実施例1と同様に評価した。得られた結果を表3に示す。
[実施例4]
トナー粒子(1)100部と体積平均粒子径が50nmでアスペクト比が6であるシラン化合物処理されたメタチタン酸粒子2.03部とをヘンシェルミキサーにて3500rpm、1.5分間の条件で外添し、体積平均粒子径が20nmの疎水性シリカ粒子(T805)2.12部をヘンシェルミキサーにて3500rpm、2分間の条件で外添し、トナー(4)を得た。
上述のようにして調製されたトナー(4)について、実施例1と同様に評価した。得られた結果を表3に示す。
[実施例5]
トナー粒子(1)100部と体積平均粒子径が120nmでアスペクト比が6であるシラン化合物処理されたメタチタン酸粒子4.87部とをヘンシェルミキサーにて3500rpm、3.5分間の条件で外添し、体積平均粒子径が20nmの疎水性シリカ粒子(T805)2.12部をヘンシェルミキサーにて3500rpm、2分間の条件で外添し、トナー(5)を得た。
上述のようにして調製されたトナー(5)について、実施例1と同様に評価した。得られた結果を表3に示す。
[実施例6]
トナー粒子(1)100部と体積平均粒子径が85nmでアスペクト比が3であるシラン化合物処理されたメタチタン酸粒子3.45部とをヘンシェルミキサーにて3500rpm、2.5分間の条件で外添し、体積平均粒子径が20nmの疎水性シリカ粒子(T805)2.12部をヘンシェルミキサーにて3500rpm、2分間の条件で外添し、トナー(6)を得た。
上述のようにして調製されたトナー(6)について、実施例1と同様に評価した。得られた結果を表3に示す。
[実施例7]
トナー粒子(1)100部と体積平均粒子径が85nmでアスペクト比が9であるシラン化合物処理されたメタチタン酸粒子3.45部とをヘンシェルミキサーにて3500rpm、1.5分間の条件で外添し、体積平均粒子径が20nmの疎水性シリカ粒子(T805)2.12部をヘンシェルミキサーにて3500rpm、2分間の条件で外添し、トナー(7)を得た。
上述のようにして調製されたトナー(7)について、実施例1と同様に評価した。得られた結果を表3に示す。
[実施例8]
トナー粒子(1)100部と体積平均粒子径が85nmでアスペクト比が6であるシラン化合物処理されたメタチタン酸粒子3.45部とをヘンシェルミキサーにて3500rpm、2分間の条件で外添し、体積平均粒子径が20nmの疎水性シリカ粒子(T805)1.79部をヘンシェルミキサーにて3500rpm、2分間の条件で外添し、トナー(8)を得た。
上述のようにして調製されたトナー(8)について、実施例1と同様に評価した。得られた結果を表3に示す。
[実施例9]
トナー粒子(1)100部と体積平均粒子径が85nmでアスペクト比が6であるシラン化合物処理されたメタチタン酸粒子3.45部とをヘンシェルミキサーにて3500rpm、2分間の条件で外添し、体積平均粒子径が20nmの疎水性シリカ粒子(T805)2.46部をヘンシェルミキサーにて3500rpm、2分間の条件で外添し、トナー(9)を得た。
上述のようにして調製されたトナー(9)について、実施例1と同様に評価した。得られた結果を表3に示す。
[実施例10]
トナー粒子(1)100部と体積平均粒子径が85nmでアスペクト比が6であるシラン化合物処理されたメタチタン酸粒子1.38部とをヘンシェルミキサーにて3500rpm、2分間の条件で外添し、体積平均粒子径が20nmの疎水性シリカ粒子(T805)2.12部をヘンシェルミキサーにて3500rpm、1.5分間の条件で外添し、トナー(10)を得た。
上述のようにして調製されたトナー(10)について、実施例1と同様に評価した。得られた結果を表3に示す。
[実施例11]
トナー粒子(1)100部と体積平均粒子径が85nmでアスペクト比が6であるシラン化合物処理されたメタチタン酸粒子5.52部とをヘンシェルミキサーにて3500rpm、2分間の条件で外添し、体積平均粒子径が20nmの疎水性シリカ粒子(T805)2.12部をヘンシェルミキサーにて3500rpm、2分間条件で外添し、トナー(11)を得た。
上述のようにして調製されたトナー(11)について、実施例1と同様に評価した。得られた結果を表3に示す。
[比較例1]
トナー粒子(1)100部と体積平均粒子径が130nmでアスペクト比が6であるシラン化合物処理されたメタチタン酸粒子5.28部とをヘンシェルミキサーにて3500rpm、4分間の条件で外添し、体積平均粒子径が20nmの疎水性シリカ粒子(T805)2.12部をヘンシェルミキサーにて3500rpm、2分間の条件で外添し、トナー(12)を得た。
上述のようにして調製されたトナー(12)について、実施例1と同様に評価した。得られた結果を表4に示す。
[比較例2]
トナー粒子(1)100部と体積平均粒子径が40nmでアスペクト比が6であるシラン化合物処理されたメタチタン酸粒子2.6部とをヘンシェルミキサーにて3500rpm、2分間の条件で外添し、体積平均粒子径が20nmの疎水性シリカ粒子(T805)2.12部をヘンシェルミキサーにて3500rpm、2分間の条件で外添し、トナー(13)を得た。
上述のようにして調製されたトナー(13)について、実施例1と同様に評価した。得られた結果を表4に示す。
[比較例3]
トナー粒子(1)100部と体積平均粒子径が85nmでアスペクト比が6であるシラン化合物処理されたメタチタン酸粒子3.45部とをヘンシェルミキサーにて3500rpm、2分間の条件で外添し、体積平均粒子径が20nmの疎水性シリカ粒子(T805)2.68部をヘンシェルミキサーにて3500rpm、2分間の条件で外添し、トナー(14)を得た。
上述のようにして調製されたトナー(14)について、実施例1と同様に評価した。得られた結果を表4に示す。
[比較例4]
トナー粒子(1)100部と体積平均粒子径が85nmでアスペクト比が6であるシラン化合物処理されたメタチタン酸粒子3.45部とをヘンシェルミキサーにて3500rpm、2.5分間の条件で外添し、体積平均粒子径が20nmの疎水性シリカ粒子(T805)1.68部をヘンシェルミキサーにて3500rpm、1.5分間の条件で外添し、トナー(15)を得た。
上述のようにして調製されたトナー(15)について、実施例1と同様に評価した。得られた結果を表4に示す。
[比較例5]
トナー粒子(1)100部と体積平均粒子径が85nmでアスペクト比が6であるシラン化合物処理されたメタチタン酸粒子3.45部とをヘンシェルミキサーにて3500rpm、1分間の条件で外添し、体積平均粒子径が4.5nmの疎水性シリカ粒子(日産化学社製スノーテックス)0.49部をヘンシェルミキサーにて3500rpm、3分間の条件で外添し、トナー(16)を得た。
上述のようにして調製されたトナー(16)について、実施例1と同様に評価した。得られた結果を表4に示す。
[比較例6]
トナー粒子(1)100部と体積平均粒子径が85nmでアスペクト比が6であるシラン化合物処理されたメタチタン酸粒子3.45部とをヘンシェルミキサーにて3500rpm、1分間の条件で外添し、体積平均粒子径が40nmの疎水性シリカ粒子(日本アエロジル社製RX50)4.24部をヘンシェルミキサーにて3500rpm、3分間の条件で外添し、トナー(17)を得た。
上述のようにして調製されたトナー(17)について、実施例1と同様に評価した。得られた結果を表4に示す。
[比較例7]
トナー粒子(1)100部と体積平均粒子径が85nmでアスペクト比が2であるシラン化合物処理されたメタチタン酸粒子3.45部とをヘンシェルミキサーにて3500rpm、2.5分間の条件で外添し、体積平均粒子径が20nmの疎水性シリカ粒子(T805)2.12部をヘンシェルミキサーにて3500rpm、2分間の条件で外添し、トナー(18)を得た。
上述のようにして調製されたトナー(18)について、実施例1と同様に評価した。得られた結果を表4に示す。
[比較例8]
トナー粒子(1)100部と体積平均粒子径が85nmでアスペクト比が11.5であるシラン化合物処理されたメタチタン酸粒子3.45部とをヘンシェルミキサーにて3500rpm、1.5分間の条件で外添し、体積平均粒子径が20nmの疎水性シリカ粒子(T805)2.12部をヘンシェルミキサーにて3500rpm、2分間の条件で外添し、トナー(19)を得た。
上述のようにして調製されたトナー(19)について、実施例1と同様に評価した。得られた結果を表4に示す。
[比較例9]
トナー粒子(1)100部と体積平均粒子径が85nmでアスペクト比が6であるシラン化合物処理されたメタチタン酸粒子1部とをヘンシェルミキサーにて3500rpm、2分間の条件で外添し、体積平均粒子径が20nmの疎水性シリカ粒子(T805)2.12部をヘンシェルミキサーにて3500rpm、2分間の条件で外添し、トナー(20)を得た。
上述のようにして調製されたトナー(20)について、実施例1と同様に評価した。得られた結果を表4に示す。
[比較例10]
トナー粒子(1)100部と体積平均粒子径が85nmでアスペクト比が6であるシラン化合物処理されたメタチタン酸粒子6.2部とをヘンシェルミキサーにて3500rpm、2分間の条件で外添し、体積平均粒子径が20nmの疎水性シリカ粒子(T805)2.12部をヘンシェルミキサーにて3500rpm、2分間の条件で外添し、トナー(21)を得た。
上述のようにして調製されたトナー(21)について、実施例1と同様に評価した。得られた結果を表4に示す。
[比較例11]
トナー粒子(1)100部と体積平均粒子径が85nmでアスペクト比が6であるシラン化合物処理されたメタチタン酸粒子3.45部とをヘンシェルミキサーにて3500rpm、1分間の条件で外添し、体積平均粒子径が20nmの疎水性シリカ粒子(T805)2.12部をヘンシェルミキサーにて3500rpm、3分間の条件で外添し、トナー(22)を得た。
上述のようにして調製されたトナー(22)について、実施例1と同様に評価した。得られた結果を表4に示す。
[比較例12]
トナー粒子(1)100部と体積平均粒子径が85nmでアスペクト比が6であるシラン化合物処理されたメタチタン酸粒子3.45部とをヘンシェルミキサーにて3500rpm、1分間の条件で外添し、体積平均粒子径が20nmの疎水性シリカ粒子(T805)2.12部をヘンシェルミキサーにて3500rpm、2分間の条件で外添し、トナー(23)を得た。
上述のようにして調製されたトナー(23)について、実施例1と同様に評価した。得られた結果を表4に示す。
[比較例13]
トナー粒子(1)100部と体積平均粒子径が85nmでアスペクト比が6であるシラン化合物処理されていないメタチタン酸粒子3.45部とをヘンシェルミキサーにて3500rpm、2分間の条件で外添し、体積平均粒子径が20nmの疎水性シリカ粒子(T805)2.12部をヘンシェルミキサーにて3500rpm、2分間の条件で外添し、トナー(24)を得た。
上述のようにして調製されたトナー(24)について、実施例1と同様に評価した。得られた結果を表4に示す。
1Y、1M、1C、1K、11、107 感光体(潜像保持体)
2Y、2M、2C、2K、108 帯電ローラ(帯電手段)
3Y、3M、3C、3K レーザ光線(静電潜像形成手段)
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 ユニット
12 ローラー帯電器(帯電手段)
13 現像剤保持体
14 現像剤供給ローラー
15 層形成ブレード
16 ローラー転写器(転写手段)
17 ブレード式クリーナー
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(記録媒体)

Claims (5)

  1. 結着樹脂と着色剤とを少なくとも含有するトナー粒子と、外添剤と、を含み、
    前記外添剤として、体積平均粒子径が5nm以上30nm以下のシリカ粒子、及び、体積平均粒子径が50nm以上120nm以下で、アスペクト比が3以上10未満のシラン化合物処理されたメタチタン酸粒子の少なくとも2種類を含み、
    前記シリカ粒子の前記トナー粒子に対する被覆率は80%以上110%以下であり、前記メタチタン酸粒子の前記トナー粒子に対する被覆率は10%以上40%以下であり、
    本トナーを界面活性剤を含む水中に分散させてマグネチックスターラーにて500rpmで30秒間撹拌したときに前記トナー粒子から脱離している前記シリカ粒子の、前記シリカ粒子全添加量に対する割合(質量基準)が40%以上であり、
    本トナーを界面活性剤を含む水中に分散させた分散液に超音波振動(出力20W、周波数20kHz)を1分間加えたとき、前記トナー粒子から脱離せず前記トナー粒子に付着している前記メタチタン酸粒子の、前記メタチタン酸粒子全添加量に対する割合(質量基準)が85%以上である、非磁性一成分トナー。
  2. 前記結着樹脂として、結晶性ポリエステル樹脂と、ガラス転移温度が50℃以上75℃以下の非晶性ポリエステル樹脂と、を含む請求項1に記載の非磁性一成分トナー。
  3. 画像形成装置に着脱され、少なくとも、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が収納され、
    前記トナーは、請求項1又は請求項2に記載の非磁性一成分トナーである、トナーカートリッジ。
  4. トナーが収容された現像手段を少なくとも備え、
    前記トナーは、請求項1又は請求項2に記載の非磁性一成分トナーである、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を帯電する帯電手段と、
    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手段と、
    前記静電潜像を請求項1又は請求項2に記載の非磁性一成分トナーによりトナー像として現像する現像手段と、
    前記潜像保持体の表面に形成された前記トナー像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、
    前記記録媒体の表面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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