JP2013134428A - 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、画像形成装置、及び画像形成方法 - 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、画像形成装置、及び画像形成方法 Download PDF

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哲也 田口
Hiroshi Kamata
普 鎌田
Asashi Fujita
麻史 藤田
Koichi Hamano
弘一 濱野
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Abstract

【課題】ソリッド画像形成後のハイライト画像の濃度変動(画像濃度むら)を抑制する非磁性一成分トナー、カートリッジ、画像形成装置、及び画像形成方法を提供する。
【解決手段】現像装置404の筐体22内に収容される非磁性一成分トナー24は、着色剤及び結着樹脂を含むトナー粒子と、前記トナー粒子表面に付着した外添剤とを有し、前記外添剤は、第1粒子と、前記第1粒子より数平均粒子径の大きい第2粒子とを含み、前記第2粒子の円形度は0.5以上0.9以下の範囲である。
【選択図】図2

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、画像形成装置、及び画像形成方法に関する。
電子写真法など静電潜像を経て画像情報を可視化する方法は、現在様々な分野で利用されている。電子写真法においては、帯電、露光工程により電子写真感光体(感光体ドラム)上に静電潜像を形成し、該静電潜像をトナーにより現像し、その後、転写、定着工程を経て可視化される。上記静電潜像をトナーにより現像する現像工程の方式としては、非磁性一成分現像方式、磁性一成分現像方式、二成分現像方式等が知られている。
非磁性一成分現像方式では、着色剤、結着樹脂等を含み、磁性粉等の磁性体を含有しない非磁性のトナー粒子表面に、シリカや酸化チタン等の外添剤を付着させた非磁性一成分トナーが用いられる。磁性一成分現像方式では、磁性粉を含有する磁性トナー粒子を含む磁性一成分トナーが用いられる。二成分現像方式では、外添剤を付着させた上記非磁性のトナー粒子と、磁性を有するキャリアとを有する二成分現像剤が用いられる。
非磁性一成分トナーとしては、例えば、特許文献1〜5に記載のトナーが知られている。
特許文献1には、非磁性のトナー粒子表面に、紡錘形状で長軸形が20nm以上100nm以下であり、長軸と短軸の比が2以上8以下の疎水性ルチルチタンがアナターゼ型チタンにより被覆された外添剤を付着させた非磁性一成分トナーが開示されている。
特許文献2には、非磁性のトナー粒子表面に、一次粒径が0.02μm以上1.5μm以下で、一次粒子が凝集した粒子が0.08μm以上3.5μm以下である外添剤を付着させた非磁性一成分トナーが開示されている。
特許文献3には、非磁性のトナー粒子表面に、数平均粒子径が0.35μm以上0.65μm以下である八面体マグネタイトを外添剤として付着させた非磁性一成分トナーが開示されている。
特許文献4には、非磁性のトナー粒子表面に、体積平均粒径が100nm以上500nm以下の高分子スペーサを外添剤として付着させた非磁性一成分トナーが開示されている。
特許文献5には、結着樹脂、着色剤を含有するトナー粒子と、無機微粉体を有する非磁性一成分トナーが開示され、該トナーの摩擦係数μtが0.06以上0.35以下であることが記載されている。
特開2009−015249号公報 特開2007−108688号公報 特開2007−164082号公報 特開2010−097219号公報 特開2010−139547号公報
本発明の目的は、ソリッド画像形成後のハイライト画像の濃度変動(画像濃度むら)を抑制する非磁性一成分トナー、カートリッジ、画像形成装置、及び画像形成方法を提供することである。
請求項1に係る発明は、着色剤及び結着樹脂を含むトナー粒子と、前記トナー粒子表面に付着した外添剤とを有し、前記外添剤は、第1粒子と、前記第1粒子より数平均粒子径の大きい第2粒子とを含み、前記第2粒子の円形度は0.5以上0.9以下の範囲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、前記第2粒子は、数平均粒子径が50以上400以下の範囲及び平均円形度の標準偏差が0.2以下の範囲のうち少なくともいずれか一方を満たす非磁性一成分トナーである。
請求項3に係る発明は、請求項1又は2に記載の非磁性一成分トナーを含有するトナーカートリッジである。
請求項4に係る発明は、像保持体の表面に形成された静電潜像を請求項1又は2に記載の非磁性一成分トナーを用いて現像しトナー像を形成する現像手段を備えるプロセスカートリッジである。
請求項5に係る発明は、像保持体と、前記像保持体の表面を帯電する帯電手段と、帯電された前記像保持体の表面に静電潜像を形成する潜像形成手段と、前記静電潜像を請求項1又は2に記載の非磁性一成分トナーを用いて現像しトナー像を形成する現像手段と、前記現像されたトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、を備える画像形成装置である。
請求項6に係る発明は、像保持体の表面を帯電する帯電工程と、帯電させた前記像保持体の表面に静電潜像を形成する潜像形成工程と、前記静電潜像を請求項1又は2に記載の非磁性一成分トナーを用いて現像しトナー像を形成する現像工程と、前記現像されたトナー像を記録媒体に転写する転写工程と、を含む画像形成方法である。
本発明の請求項1によると、本構成を有さない場合と比べて、ソリッド画像形成後のハイライト画像の濃度変動(画像濃度むら)が抑制される。
本発明の請求項2によると、本構成を有さない場合と比べて、ソリッド画像形成後のハイライト画像の濃度変動(画像濃度むら)がより抑制される。
本発明の請求項3によると、本構成を有さない場合と比べて、ソリッド画像形成後のハイライト画像の濃度変動(画像濃度むら)が抑制される。
本発明の請求項4によると、本構成を有さない場合と比べて、ソリッド画像形成後のハイライト画像の濃度変動(画像濃度むら)が抑制される。
本発明の請求項5によると、本構成を有さない場合と比べて、ソリッド画像形成後のハイライト画像の濃度変動(画像濃度むら)が抑制される。
本発明の請求項6によると、本構成を有さない場合と比べて、ソリッド画像形成後のハイライト画像の濃度変動(画像濃度むら)が抑制される。
本実施形態に係る画像形成装置の構成の一例を示した概略構成図である。 本実施形態の画像形成装置に用いられる現像装置の構成の一例を示した概略構成図である。 実施例及び比較例で出力する画像パターンを示した図である。
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。なお、本発明は本実施形態に限定されない。
図1は、本実施形態に係る画像形成装置の構成の一例を示した概略構成図である。図1に示す画像形成装置200は、ハウジング400内において4つの電子写真感光体(像保持体)401a〜401dが中間転写ベルト409に沿って配置されている。電子写真感光体401a〜401dは、例えば電子写真感光体401aがイエロー、電子写真感光体401bがマゼンタ、電子写真感光体401cがシアン、電子写真感光体401dがブラックの色の画像を形成する。
本実施形態では、電子写真感光体401a〜401dは予め定められた方向に回転可能であり、その回転方向に沿って、電子写真感光体401a〜401dを帯電する帯電ロール402a〜402d、後述する露光装置403により電子写真感光体401a〜401dに書き込まれた静電潜像をトナーにより現像する現像装置404a〜404d(現像装置の具体的な装置構成については、図2を用いて後述する)、電子写真感光体401a〜401d上に形成されたトナー像を中間転写ベルト409に転写する一次転写ロール410a〜410d、電子写真感光体401a〜401d上の残留トナーを除去するクリーニングブレード415a〜415d等が配置されている。また、ハウジング400内には、例えば、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの4色のトナーが収容されたトナーカートリッジ405a〜405dが設置されている。そして、トナーカートリッジ405a〜405dに収容されたブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの4色のトナーが、不図示の供給管から現像装置404a〜404dに供給される。これら4色のトナーには、本実施形態に係る非磁性一成分トナーが用いられている。以下、非磁性一成分トナーを単にトナーと呼ぶ場合がある。
また、本実施形態のハウジング400内には、露光装置403が設置されており、露光装置403から出射された光ビームが帯電後の電子写真感光体401a〜401dの表面に照射され、静電潜像が形成される。露光装置403としては、電子写真感光体401a〜401dの表面に、例えば半導体レーザ、LED(light emitting diode)、液晶シャッタ等の光源を露光する光学系装置等が用いられる。
本実施形態の帯電ロール402a〜402dは、電子写真感光体401a〜401dに接触して、電子写真感光体401a〜401dに電圧を印加し、電子写真感光体401a〜401dを予め定められた電位に帯電させるものである。なお、本実施形態において示した帯電ロールの他、帯電ブラシ、帯電フィルム若しくは帯電チューブ等を用いて接触帯電方式による帯電を行ってもよい。また、コロトロン若しくはスコロトロンを用いた非接触方式による帯電を行ってもよい。
本実施形態の中間転写ベルト409は駆動ロール406、バックアップロール408及びテンションロール407により支持されており、これらのロールの回転により回転する。中間転写ベルト409は、例えば、ポリイミドあるいはポリアミド等の樹脂にカーボンブラック等の帯電防止剤を適当量含有させたフィルム状のベルトで構成されている。
本実施形態の一次転写ロール410a〜410dは中間転写ベルト409を挟んで電子写真感光体401a〜401dに対向して配置されている。本実施形態の一次転写ロール410a〜410dは、シャフト(不図示)と、シャフトの周囲に固着された弾性層としてのスポンジ層(不図示)とで構成されている。シャフトは、例えば、鉄、SUS等の金属で構成された円柱棒である。スポンジ層は、例えば、カーボンブラック等の導電剤を配合したアクリロニトリル−ブタジエンゴム(NBR)とスチレン−ブタジエンゴム(SBR)とエチレン−プロピレン−ジエンゴム(EPDM)とのブレンドゴムで形成されスポンジ状の円筒ロールである。そして、一次転写ロール410a〜410dには、トナーの帯電極性と逆極性の電圧(一次転写バイアス)が印加されるようになっている。これにより、各々の電子写真感光体401a〜401dのトナー像が中間転写ベルト409に順次、静電吸引され、中間転写ベルト409上において重畳されたトナー像が形成されるようになっている。
クリーニングブレード415a〜415dは、電子写真感光体401a〜401dの表面に付着した残留トナーを除去するためのもので、材質としては、例えば、ウレタンゴム、ネオプレンゴム、シリコーンゴム等が挙げられる。
また、本実施形態では、中間転写ベルト409を挟んでバックアップロール408と対向するように二次転写ロール413が配置されている。バックアップロール408は、例えば、EPDMゴムを含んで構成される内層部とカーボンを分散したEPDM及びNBRのブレンドゴムを含んで構成されるチューブ状の表面層とから構成されている。このバックアップロール408は、二次転写ロール413の対向電極をなし、二次転写バイアスが印加される。
本実施形態の二次転写ロール413は、シャフト(不図示)と、シャフトの周囲に固着された弾性層としてのスポンジ層(不図示)と、によって構成されている。シャフトは、例えば、鉄、SUS等の金属で構成された円柱棒である。スポンジ層は、例えば、カーボンブラック等の導電剤を配合したNBRとSBRとEPDMとのブレンドゴムから形成されたスポンジ状の円筒ロールである。そして、二次転写ロール413は、中間転写ベルト409を挟んでバックアップロール408に圧接配置され、さらに二次転写ロール413は接地されてバックアップロール408との間に二次転写バイアスが形成され、二次転写ロール413に搬送される記録媒体500上にトナー像を二次転写する。
中間転写ベルト409の二次転写ロール413の下流側には、二次転写後の中間転写ベルト409上の残留トナー等を除去し、中間転写ベルト409の表面をクリーニングするクリーニングブレード416が設けられている。材質としては、例えば、ウレタンゴム、ネオプレンゴム、シリコーンゴム等が挙げられる。
さらに、本実施形態の画像形成装置200は、記録媒体500を収容する用紙トレイ411と、用紙トレイ411内の記録媒体500を移送する移送ロール412と、対向配置された2個の定着ロール414と、を備えている。
本実施形態に係るトナーカートリッジ(405a〜405d)は、画像形成装置に脱着され、少なくとも、画像形成装置内に設けられた現像装置に供給するための補給用の非磁性一成分トナーを含有するものである。また、本実施形態に係るプロセスカートリッジは、画像形成装置に対して脱着されるカートリッジ構造であって、電子写真感光体の表面に形成された静電潜像を非磁性一成分トナーを用いて現像しトナー像を形成する現像装置を少なくとも備えるものである。以下に、プロセスカートリッジを構成する現像装置404a〜404dについて説明する。
図2は、本実施形態の画像形成装置に用いられる現像装置の構成の一例を示した概略構成図である。図2に示す現像装置404(404a〜404d)は、不図示の駆動源によって矢印A方向に回転する電子写真感光体401(401a〜401d)と接するように配置され、電子写真感光体401の回転に伴い矢印B方向に回転する現像ロール12と、現像ロール12に接続されたバイアス電源14と、現像ロール12の回転方向において現像ロール12と電子写真感光体401との接触部より下流側の位置に、現像ロール12に接するように配置され、現像ロール12の回転に対して逆行するように矢印C方向に回転するトナー掻き取り部材16と、現像ロール12の回転方向において、現像ロール12とトナー掻き取り部材16との接触部よりも下流側且つ現像ロール12と電子写真感光体401との接触部の上流側の位置に、現像ロール12に接触するように配置されたトナー層規制部材18と、現像ロール12の電子写真感光体401が配置された側と反対側に位置し、現像ロール12が配置された側に開口部を有する筐体22と、筐体22内に配置された攪拌部材20とを備える。
トナー層規制部材18は、筐体22の開口部を閉鎖するように、その一端が筐体22の開口部に固定されている。また、筐体22の開口部のトナー層規制部材18が取り付けられている側(開口部上側)と反対側(開口部下側)は、現像ロール12やトナー掻き取り部材16の下側を覆うように構成されている。筐体22内の非磁性一成分トナー24は不図示のトナーカートリッジから供給されたものである。そして、現像ロール12と筐体22の開口部下側との間の空間を非磁性一成分トナー24で隙間なく満たすと共に、トナー掻き取り部材16を覆うように筐体22内に堆積させることが望ましい。また、非磁性一成分トナー24は筐体22内に設けられた攪拌部材20により、筐体22内部から、現像ロール12が配置された筐体22の開口部側へと供給されるようになっている。
現像ロール12としては、例えば、表面にカーボンブラック等の導電化剤が添加された導電性ウレタンゴム等から構成される導電性のロール、表面を溝或いはサンドブラスト処理した金属製のロール、表面を樹脂コートしたゴム製のロール、若しくは表面を樹脂コートした金属製のロール等が用いられる。
トナー層規制部材18としては、例えば、金属、ゴム等から構成された板状部材、該板状部材の表面にめっき処理を施した部材、該板状部材の表面に樹脂を被覆した部材等が用いられる。
次に、本実施の形態に係る画像形成装置200の基本的な作像プロセスについて説明する。
図1に示すような画像形成装置200では、画像読取装置(IIT)(図示せず)やパーソナルコンピュータ(PC)(図示せず)等から出力される画像データは、画像処理装置(IPS)(図示せず)により画像処理が施される。そして、画像処理が施された画像データは、イエロー,マゼンタ,シアン,ブラックの4色の色材階調データに変換され、露光装置403に出力される。
電子写真感光体401a〜401dでは、帯電ロール402a〜402dによって表面が帯電される(帯電工程)。そして、入力された色材階調データに応じて、露光装置403によって表面が走査露光され、静電潜像が形成される(潜像形成工程)。形成された静電潜像は、現像装置404a〜404dによって、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー像として現像される(現像工程)。この現像工程については、後で詳述する。次に、一次転写ロール410a〜410dにより、中間転写ベルト409の基材に対し、トナーの帯電極性と逆極性の電圧(一次転写バイアス)が付加され、トナー像を中間転写ベルト409の表面に順次重ね合わせて一次転写が行われる(一次転写工程)。
そして、トナー像が中間転写ベルト409の表面に順次一次転写された後、トナー像が2次転ロール413に搬送される。トナー像が二次転写ロール413に搬送されると、その搬送されるタイミングに合わせて移送ロール412が回転し、用紙トレイ411から所定サイズの記録媒体500が供給される。移送ロール412により供給された記録媒体500は、二次転写ロール413に到達する前に、一旦停止され、トナー像が保持された中間転写ベルト409の移動タイミングに合わせてレジストロール(図示せず)が回転することで、記録媒体500の位置とトナー像の位置との位置合わせがなされる。そして、中間転写ベルト409を介して、二次転写ロール413がバックアップロール408に押圧される。このとき、タイミングを合わせて搬送された記録媒体500は、中間転写ベルト409と二次転写ロール413との間に挟み込まれる。その際に、二次転写ロール413にトナーの帯電極性と同極性の電圧(二次転写バイアス)が印加されると、二次転写ロール413とバックアップロール408との間に転写電界が形成される。そして、中間転写ベルト409上に保持された未定着トナー像は、二次転写ロール413及びバックアップロール408によって押圧され、記録媒体500上に静電転写される(二次転写工程)。その後、トナー像が静電転写された記録媒体500は、二次転写ロール413によって中間転写ベルト409から剥離され、定着ロール414まで移送される。
定着ロール414に搬送された記録媒体500上の未定着トナー像は、定着ロール414によって、例えば熱および圧力による定着処理を受け、記録媒体500上に定着される(定着工程)。そして定着画像が形成された記録媒体は、移送ロール412によりハウジング400の外部に移送される。一方、記録媒体500への転写が終了した後、中間転写ベルト409上に残った残留トナーは、クリーニングブレード416によって中間転写ベルト409上から除去される。
次に、本実施形態に係る画像形成装置200に用いられる現像装置404(404a〜404d)の動作について説明する。
まず、図1に示すトナーカートリッジ405a〜405dが、不図示の駆動装置によって、回転駆動し、トナーカートリッジ405a〜405d内に収容されている非磁性一成分トナー24が、トナーカートリッジ405a〜405dの開口(不図示)から、図2に示す現像装置404の筐体22内に供給される。そして、現像に際しては、筐体22内の非磁性一成分トナー24が、攪拌部材20からトナー掻き取り部材16により現像ロール12表面に供給される。次に、現像ロール12表面に付着した非磁性一成分トナー24が、トナー層規制部材18によって、現像ロール12表面に予め定められた厚みのトナー層を形成するように付着される。続いて、静電潜像が形成された電子写真感光体401表面と、バイアス電源14によりバイアス電圧が印可された現像ロール12との間の電位差に応じて、現像ロール12表面に付着している非磁性一成分トナー24が、電子写真感光体401側に移動し、静電潜像が現像される。そして、現像後、現像ロール12表面に残留している非磁性一成分トナー24は、トナー掻き取り部材16によって掻き取られる。
次に、本実施形態に係る非磁性一成分トナーについて説明する。
本実施形態の非磁性一成分トナーは、着色剤及び結着樹脂を含むトナー粒子と、トナー粒子表面に付着した外添剤とを有するものであり、トナーに磁性体を用いないものである。本実施形態の外添剤は、第1粒子と第2粒子とを含んで構成されている。第1粒子は、主にトナーの流動性等の観点から、第2粒子より数平均粒子径の小さい粒子から構成されている。第2粒子は、主にトナー粒子表面とトナー層規制部材や現像ロールとの間のスペーサとしての機能、トナー粒子表面における粒子の固定力を向上させる観点等から、第1粒子より数平均粒子径の大きく、且つ円形度が0.5以上0.9以下の範囲の粒子である。第1粒子及び第2粒子を構成する材料は、後述するが、例えば、シリカ、チタニア、アルミナ等の無機酸化物等が用いられる。
ここで、トナーの流動性等を付与するためにトナー粒子表面に第1粒子を付着させた非磁性一成分トナーA、トナー粒子表面に第1粒子及び第1粒子より数平均粒子径の大きい第2粒子を付着させ、第2粒子の円形度が0.5未満又は0.9超の非磁性一成分トナーB、及び本実施形態の非磁性一成分トナーを図2に示す現像装置404の筐体22内にそれぞれ供給した場合について考える。
まず、非磁性一成分トナーAの場合、非磁性一成分トナーAはトナー掻き取り部材16により現像ロール12表面に供給され、トナー層規制部材18によって、現像ロール12表面に予め定められた厚みのトナー層が形成される。そして、トナー層規制部材18によって現像ロール12表面にトナー層が形成される際に、非磁性一成分トナーAには機械的圧力や摩擦力等が付与される。そうすると、トナー粒子表面に第1粒子を付着させた非磁性一成分トナーAでは、第1粒子がトナー粒子に埋没したりトナー粒子から離脱したりする場合がある。このような状態になると、非磁性一成分トナーAの粉体特性は通常の状態と比べて低下するため、トナー層規制部材18によって、現像ロール12表面に予め定められた厚みのトナー層を形成することが困難となり、画像抜けやトナーぼた落ち汚れ等が発生し、高品位な画像を安定して得ることが難しい。
次に、非磁性一成分トナーBの場合、トナー層規制部材18によって現像ロール12表面にトナー層が形成される際に、非磁性一成分トナーBに機械的圧力や摩擦力等が付与されても、第1粒子より数平均粒子径の大きい第2粒子が、トナー粒子表面と、トナー層規制部材18及び現像ロール12との間のスペーサとして働き、第1粒子がトナー粒子に埋没したりトナー粒子から離脱したりすることが抑制される。しかし、非磁性一成分トナーBにおいて第2粒子の円形度が0.9超であると、現像後、現像ロール12表面に残留している非磁性一成分トナーBがトナー掻き取り部材16によって掻き取られる際に、第2粒子がトナー粒子上で転がったり滑ったりするため、トナー掻き取り部材16によるトナー掻き取り効率は、第2粒子の円形度が0.9以下の場合と比べて低下する。そうすると、現像ロール12上に残留してしまうため、再びトナー層規制部材18によって残留したトナーに機械的圧力及び摩擦力等が付与され、残留した部分の非磁性一成分トナーBの帯電は、トナー掻き取り部材16によって掻き取られた部分や画像形成時にトナーが現像ロール12から電子写真感光体401に移行して現像ロール12上に存在していたトナーが消費された部分に新たに付着した非磁性一成分トナーBと比べて上昇してしまう。すなわち、現像ロール12上には、適正に帯電したトナーとそれよりも高く帯電したトナーが存在することになる。このような状態になると、第2粒子の円形度が0.9超である非磁性一成分トナーBがトナー掻き取り部材16によって掻き取られずに或いは画像形成時に電子写真感光体401に移行せず現像ロール12上にトナーが残留した部分は、その他の部分と比べて画像濃度が低下するため、画像の濃度変動(濃度むら)が引き起こされる。特にソリッド画像形成直後のハイライト画像において、画像の濃度変動が引き起こされ易くなる。また、非磁性一成分トナーBにおいて第2粒子の円形度が0.5未満であると、トナー層規制部材18によって現像ロール12表面にトナー層が形成される際に、トナー層規制部材18や現像ロール12を傷つける虞があり、現像ロール12表面に予め定められた厚みのトナー層を形成することが困難となり、その結果として画像の濃度変動が引き起こされる虞がある。
本実施形態に係る非磁性一成分トナーでは、トナー層規制部材18によって現像ロール12表面にトナー層が形成される際に、非磁性一成分トナーBに機械的圧力や摩擦力が付与されても、第1粒子より数平均粒子径の大きい第2粒子がトナー粒子表面と、トナー層規制部材18及び現像ロール12との間のスペーサとして働き、第1粒子がトナー粒子に埋没したりトナー粒子から離脱したりすることが抑制される。その結果、非磁性一成分トナーの粉体特性が維持されやすくなるため、画像抜けやトナーぼた落ち汚れ等の発生が抑制され、高品位な画像が安定して得られる。さらに、本実施形態に係る非磁性一成分トナーにおいて第2粒子の円形度は0.5以上0.9以下であるため、第2粒子がトナー粒子上に固定化され、トナー掻き取り部材16によるトナー掻き取りの際には、第2粒子がトナー粒子上で転がったり滑ったりすることが抑制される。その結果、トナー掻き取り部材16によるトナー掻き取り効率は、第2粒子の円形度が0.9超の場合と比べて向上し、現像ロール12上に残留するトナーが減少するため、再びトナー層規制部材18によって現像ロール12表面にトナー層が形成されても、適正に帯電したトナーよりも高く帯電したトナーの存在が減少し、画像濃度の変動が抑制される。
着色剤は、染料であっても顔料であってもよいが、耐光性や耐水性の観点から、顔料であることが好ましい。着色剤としては、例えば、カーボンブラック、アニリンブラック、アニリンブルー、カルコイルブルー、クロムイエロー、ウルトラマリンブルー、デュポンオイルレッド、キノリンイエロー、メチレンブルークロライド、フタロシアンブルー、マラカイトグリーンオキサート、ランプブラック、ローズベンガル、キナクリドン、ベンジジンイエロー、C.I.ピグメント・レッド48:1、C.I.ピグメント・レッド57:1、185、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等の公知の顔料が使用される。
本実施形態において、結着樹脂は特に限定されず、公知の樹脂が使用される。例えば、低温定着性の観点から、ポリエステル樹脂を含むことが好ましく、結晶性ポリエステル樹脂を含むことがより好ましい。結晶性ポリエステル樹脂とは、示差走査熱量測定(Differential Scanning Calorimetry)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樹脂を指す。具体的には、自動接線処理システムを備えた島津製作所社製の示差走査熱量計(装置名:DSC−60型)を用いた示差走査熱量測定(DSC)において、10℃/minの昇温速度で昇温したときのオンセット点から吸熱ピークのピークトップまでの温度が10℃以内であるときに「明確な」吸熱ピークであるとする。また、シャープメルト性の観点から、前記オンセット点から吸熱ピークのピークトップまでの温度は、10℃以内であることが好ましく、6℃以内であることがより好ましい。DSC曲線におけるベースラインの平坦部の任意の点およびベースラインからの立ち下がり部の平坦部の任意の点を指定し、その両点間の平坦部の接線の交点が「オンセット点」として自動接線処理システムにより自動的に求められる。また、吸熱ピークは、トナーとしたときに、40℃以上50℃以下の幅を有するピークを示す場合がある。
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。結晶性ポリエステル主鎖に対して他成分を共重合したポリマーの場合、他成分が50重量%以下の場合、この共重合体も結晶性ポリエステル樹脂と呼ぶ。
本実施形態のトナー粒子は、着色剤及び結着樹脂を含有するものであるが、これらの成分の他に、離型剤等の他の成分を含有していてもよい。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、カルナウバワックス等が挙げられる。離型剤の融点は、保存性の観点から、50℃以上であることが望ましく、60℃以上であることがより望ましい。また、耐オフセット性の観点から、110℃以下であることが望ましく、100℃以下であることがより望ましい。トナー粒子中の離型剤の含有量は、0.5質量%以上15質量%以下が好ましく、1.0質量%以上12質量%以下がより好ましい。離型剤の含有量が0.5質量%以上であれば、特にオイルレス定着の場合における剥離不良が防止され易くなる。離型剤の含有量が15質量%以下であれば、トナーの流動性の悪化が抑制され、画質及び画像形成の信頼性が保たれ易くなる。
本実施形態で用いられる第1粒子は、前述の通り、トナーの流動性等の観点から、第2粒子より数平均粒子径の小さい粒子から構成されている。そして、第1粒子の数平均粒子径は、5nm以上40nm以下の範囲が好ましい。第1粒子の数平均粒子径が5nm未満では、トナー層規制部材によって現像ロール表面にトナー層が形成される際の機械的圧力や摩擦力によって、トナー粒子に第1粒子が容易に埋没する場合があることと、トナー粒子表面に微少な段差やくぼみが存在すると、トナー粒子表面の微少凹凸が第1粒子によって隠蔽しきれなくなるため、流動性向上機能が十分に得られなくなる場合がある。第1粒子の数平均粒子径が40nm超では、第1粒子自体によってトナー粒子表面に40nm以上の大きさの凹凸を形成するため、トナーの流動性が十分に向上しない場合がある。第1粒子を構成する材料としては、シリカ、アルミナ、チタニア、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、塩化セリウム、ベンガラ、酸化クロム、酸化セリウム、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素などの粒子が挙げられる。これらの中でも、トナーの流動性、帯電性等の観点から、シリカ粒子、チタニア粒子、アルミナ粒子等の無機酸化物粒子が好ましく、特に疎水化処理されたシリカ粒子、チタニア粒子、アルミナ粒子等の無機酸化物粒子が好ましい。
疎水化処理は、例えば疎水化処理剤に、上記の無機酸化物粒子を浸漬する等して行われる。疎水化処理剤は特に制限されないが、例えば、シラン系カップリング剤、シリコーンオイル、チタネート系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤等が挙げられる。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。疎水化処理剤の量としては、通常、例えば、無機酸化物粒子100質量部に対して、1質量部以上10質量部程度である。
本実施形態で用いられる第2微粒子は、前述の通り、トナー層規制部材によって現像ロール表面にトナー層が形成される際に、トナー粒子表面とトナー層規制部材や現像ロールとの間のスペーサとして機能するものであり、第1微粒子より数平均粒子径の大きい粒子から構成されている。例えば、第1粒子の数平均粒子径が5nm以上40nm以下の範囲の場合等では、第2粒子の数平均粒子径は、50nm以上400nm以下の範囲であることが好ましい。第2粒子の数平均粒子径が50nm未満では、トナー層規制部材によって現像ロール表面にトナー層が形成される際の機械的圧力や摩擦力等によって、トナー粒子に第1粒子又は第2粒子が埋没する場合があり、スペーサとしての機能が十分に得られない。第2粒子の数平均粒子径が400nm超では、トナー層規制部材によって現像ロール表面にトナー層を形成することが阻害される場合やトナー粒子上に固定化されにくくトナー粒子から脱離して十分にスペーサ機能が得られなくなる場合がある。
また、本実施形態で用いられる第2粒子の円形度は、0.5以上0.9以下の範囲である。第2粒子の円形度が0.5未満では、粒子に鋭角な部分が多く存在するため、トナー層規制部材によって現像ロール表面にトナー層が形成される際に、トナー層規制部材や現像ロールを損傷する場合があり、また、第2粒子の円形度が0.9超では、粒子は円形となり、トナー粒子表面に固定され難くなるため、現像後に、現像ロール表面に残留している非磁性一成分トナーがトナー掻き取り部材によって掻き取られる際に、トナー粒子表面上を転がったり滑ったりして、現像ロール表面に残留しているトナーの掻き取り効率が低下する。
また、第2粒子の粒度分布は、数平均粒子径の標準偏差を数平均粒子径で割った値に100を乗じた変動係数が20%以下の範囲であることが好ましい。第2粒子の粒子径の変動係数が20超では、トナー粒子から遊離しやすい粗大粉が多く存在し、トナー粒子から遊離した粗大粉が出力画像上に移行して、白抜けなどの画質欠陥の原因となる場合がある。さらに、第2粒子の平均円形度の標準偏差は、0.2以下であることが好ましい。第2粒子の平均円形度の標準偏差が0.2超では、異形で鋭角な角を有する粒子が多く存在し、部材に傷を付けやすくなる場合や、球形に近い粒子が多く存在し、トナー掻き取り部材による掻き取り効率が低下して出力画像の画像濃度むらの原因となる場合がある。なお、特に下限は記載していないが、当然のことながら理論的に標準偏差の最小値は0である。
第2粒子を構成する材料は、特に制限されるものではなく、例えば、シリカ、アルミナ、チタニア、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、塩化セリウム、ベンガラ、酸化クロム、酸化セリウム、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素などの第1粒子を構成する材料と同じ粒子、ポリスチレンやPMMAやナイロン、メラミン樹脂等の樹脂粒子やその変性体等が挙げられる。これらの粒子は単独で用いても、複数を併用してもよい。
第1粒子及び第2粒子の数平均粒子径は、例えば以下のようにして求められる。走査型電子顕微鏡(例えば日立株式会社製:S−4100等)を用い、第1粒子又は第2粒子を観察して画像を撮影し、この画像を画像解析装置(例えばLUZEXIII、ニレコ社製)に取り込み300個の一次粒子の円相当径を測定して、その平均値を求め、一次粒子の数平均粒子径とする。なお、電子顕微鏡は1視野中に第1粒子又は第2粒子が10個以上50個以下程度写るように倍率が調整され、複数視野の観察を合わせて一次粒子の円相当径が求められる。さらに、個々の一次粒子の円相当径の標準偏差を算出し、次の式を用いることで数平均粒子径の変動係数が求められる。
(円相当径の変動係数)=(円相当径の標準偏差)/(数平均粒子径)×100
第2粒子の平均円形度は、下記の方法で測定した平均円形度を意味する。走査型電子顕微鏡(例えば日立株式会社製:S−4100等)を用い、第1粒子又は第2粒子を観察して画像を撮影し、この画像を画像解析装置(例えばLUZEXIII、ニレコ社製)に取り込み撮影された少なくとも300個以上の各第2粒子に対して画像解析を行い、統計処理することによって、数平均値を算出し、平均円形度が求められる。ここで、個々の円形度は下記式(1)に基づいて求められる。
円形度=円相当径周囲長/周囲長=[2×(A×π)1/2]/PM (1)
(上記式(1)において、Aは第2粒子の投影面積、PMは第2粒子の周囲長を表す。)
さらに、第2粒子個々の円形度の標準偏差を算出することによって、平均円形度の標準偏差が求められる。
外添剤(第1粒子及び第2粒子)の添加量は、トナー粒子100質量部に対して、0.1質量部以上5.0質量部以下の範囲が好ましく、0.4質量部以上2.0質量部以下の範囲がより好ましい。添加量が0.1質量部より少ないと、トナーの流動性が十分に得られない場合があり、更に帯電付与性、電荷交換性が悪くなる場合がある。また、該添加量が5.0質量部より多いと、過剰被覆状態となり、過剰の外添材が接触部材に移行し、二次障害を引き起こす場合がある。
本実施形態の非磁性一成分トナーの製造方法は、トナー粒子を作製する工程(トナー粒子作製工程)と、トナー粒子に外添剤を付着させる工程(外添剤付着工程)と、を含む。
トナー粒子作製工程としては、特に限定されないが、公知である混練・粉砕製法や、乳化重合や懸濁重合、乳化凝集法等の化学製法等が挙げられる。その中でも、粒度分布、形状分布、表面性、並びにコアシェル構造による保管特性及び帯電性に優れたトナーが作製される点や、得率や環境負荷の観点から、乳化凝集法でトナー粒子を製造することが好ましい。
外添剤付着工程としては、トナー粒子に第1粒子を添加混合した後、第2粒子を添加混合する方法、トナー粒子に第2粒子を添加混合した後、第1粒子を添加混合する方法、又はトナー粒子に第1粒子及び第2粒子を添加混合する方法等が挙げられる。添加混合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。なお、外添剤付着工程は、水やエタノール等の溶媒中で第1粒子及び第2粒子を添加混合する湿式法、溶媒等を用いない乾式法等が挙げられる。
以下、実施例及び比較例を挙げ、本実施形態より具体的に説明するが、本実施形態は以下の実施例に限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」及び「%」は「質量部」及び「質量%」を表す。
<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250部、および1,10−デカンジオール150部、触媒としてテトラブトキシチタネート0.05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200℃で8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時間攪拌して樹脂酸価を測定し、樹脂酸価が12.0 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。
<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200部及び、脱イオン水600部をステンレスビーカーに入れ、温浴につけ、98℃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6500rpmで攪拌し、同時に希アンモニア水を添加しpHを7.5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)1.0部を希釈した水溶液25部を滴下しながら、乳化分散を行い、結晶性ポリエステル樹脂分散液(樹脂分散液(1))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、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100モル部と、エチレングリコール15モル部と、シクロヘキサンジオール15モル部と、テレフタル酸100モル部と、イソフタル酸12モル部と、n−ドデセニルコハク酸17モル部を原料に、触媒としてジブチル錫オキサイドを入れ、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、200℃で約24時間共縮重合反応させ、その後、220℃で徐々に減圧して、非結晶性ポリエステル樹脂を合成した。
<非晶性ポリエステル樹脂分散液の調製>
ついで、この非晶性ポリエステル樹脂を200部及び、脱イオン水600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。非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7000rpmで攪拌し、同時に希アンモニア水を添加しpHを7.5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)1.0部を希釈した水溶液15部を滴下しながら、乳化分散を行い、非晶性ポリエステル樹脂分散液(樹脂分散液(2))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)100部と、アニオン界面活性剤(第一工業製薬社製:ネオゲンR)20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8000rpm攪拌し20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60分間かけることによって黒着色剤分散液を得た。
<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)100部と、アニオン性界面活性剤(第1工業製薬社製:ネオゲンR)3.6部と、イオン交換水350部とを混合し、95℃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。
<トナー粒子(1)の調製>
結晶性ポリエステル樹脂分散液100部又は非晶性ポリエステル樹脂分散液800部と、着色剤分散液55部と、離型剤分散液120部と、脱イオン水500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で混合、分散した。次いで、これにポリ塩化アルミニウム0.4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55℃まで加熱し、4.5時間保持した。その後、1.0N水酸化ナトリウム水溶液で系内のpHを8.8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95℃まで加熱し、5.5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45℃のイオン交換水4.5部に再分散し、30分間、200rpmで攪拌・洗浄した。これを更に5回繰り返し、濾液のpHが6.7、電気伝導度7.5μS/cm、表面張力が10.2Nm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24時間実施しトナー粒子(1)を得た。
<ポリスチレン樹脂微粒子分散液(1)の調整>
スチレン:450部
n−ブチルアクリレート:60部
アクリル酸:15部
イオン交換水:600部
アニオン性界面活性剤(ダウケミカル社製 ダウファックス」:2.50部
上記組成を窒素雰囲気下で攪拌混合しながら、過硫酸アンモニウム3.5部を溶解したイオン交換水50部を投入し、77度、18時間乳化重合を行って、ポリスチレン樹脂粒子が分散されたポリスチレン樹脂微粒子分散液(1)を調製した。
<ポリスチレン樹脂微粒子分散液(2)の調整>
スチレン:250部
n−ブチルアクリレート:150部
アクリル酸:12部
1,10−デカンジオール:8部
アニオン性界面活性剤(ダウケミカル社製 ダウファックス」:3.5部
上記組成を窒素雰囲気下で攪拌混合しながら、過硫酸アンモニウム6.5部を溶解したイオン交換水50部を投入し、70度、8時間乳化重合を行って、ポリスチレン樹脂粒子が分散された樹脂微粒子分散液(2)を調製した。
<トナー粒子(2)の調製>
ポリスチレン樹脂微粒子分散液(1)及びポリスチレン樹脂微粒子分散液(2)を4:3の割合で混合し、この混合樹脂粒子分散液:350部と、着色剤分散液:70部、離型剤分散液100部と、ポリ水酸化アルミニウム(浅田化学社製、Paho2S)0.5部と、イオン交換水60部とを、丸型ステンレス鋼鉄フラスコ中でホモジナイザー(ウルトラタラックスT50:IKA社製)を用いて混合し、分散した後、加熱用オイルバス中でフラスコ内を攪拌しながら52℃まで加熱した。52℃で30分保持した後、更に加熱用オイルバスの温度を上げて56℃で1時間保持した。その後、この凝集体粒子を含む分散液に100部の樹脂微粒子分散液(1)を追加した後、加熱用オイルバスの温度を52℃まで上げて30分間保持した。この凝集体粒子を含む分散液、1N水酸化ナトリウムを追加して、系のpHを7.3に調整した後、ステンレス製フラスコを密閉し、磁気シールを用いて攪拌を継続しながら80℃まで加熱し、4時間保持した。冷却後、このトナー粒子を濾別し、450重量部のイオン交換水で5回洗浄した後、凍結乾燥してトナー粒子(2)を得た。
<第2粒子の作成>
<アルカリ触媒溶液準備工程(アルカリ触媒溶液(1)の調製)>
攪拌翼、滴下ノズル、温度計を有した容積2Lのガラス製反応容器にメタノール500
g、10%アンモニア水70gを入れ、攪拌混合して、アルカリ触媒溶液(1)を得た。
<シリカ粒子生成工程(シリカ粒子懸濁液(1)の調製)>
次に、アルカリ触媒溶液(1)の温度を41℃に調整したまま、アルカリ触媒溶液(1)を窒素置換した。その後、アルカリ触媒溶液(1)の温度を41℃に保ち150rpmで撹拌しながら、テトラメトキシシラン(TMOS)350gと、触媒(NH3)濃度が5.0質量%のアンモニア水100gとを、下記供給量で、同時に滴下を開始し、シリカ粒子の懸濁液(シリカ粒子懸濁液(1))を得た。ここで、テトラメトキシシラン(TMOS)の滴下速度は、アルカリ触媒溶液(1)中のメタノール総mol数に対して、20g/minとした。また、アンモニア水の滴下速度は、テトラアルコキシシランの1分間当たりに供給される総供給量に対して、8.3g/minとした。
その後、得られたシリカ粒子懸濁液(1)の溶媒を加熱蒸留により留去し、純水を500g加えた後、遠心分離を行なって上澄みを除去したのちに、凍結乾燥機により乾燥を行い、親水性シリカ粒子(1)を得た。
<親水性シリカ粒子(1)の疎水化処理>
さらに、親水性シリカ粒子(1)100gにトリメチルシラン12gを添加し、130
℃で4時間反応させ、シリカ表面が疎水化処理された第2粒子(1)を得た。第2粒子(1)の数平均粒子径は185nm、平均円形度は0.51、平均円形度の標準偏差は0.16であった。
<第2粒子(2)の作成>
4.44%アンモニア水の滴下速度を、テトラアルコキシシランの1分間当たりに供給される総供給量に対して、12.4g/minとした以外は第2粒子(1)と同様にして第2粒子(2)を得た。第2粒子(2)の数平均粒子径は160nm、平均円形度は0.88、平均円形度の標準偏差は0.12であった。
<第2粒子(3)の作成>
アルカリ触媒溶液(1)を調整する温度を62℃に調整したことと、4.44%アンモニア水の滴下速度を、テトラアルコキシシランの1分間当たりに供給される総供給量に対して、9.2g/minとした以外は第2粒子(1)と同様にして第2粒子(2)を得た。第2粒子(2)の数平均粒子径は55nm、平均円形度は0.78、平均円形度の標準偏差は0.13であった。
<第2粒子(4)の作成>
アルカリ触媒溶液(1)を調整する温度を38℃に調整したこと以外は第2粒子(1)と同様にして第2粒子(4)を得た。第2粒子(4)の数平均粒子径は395nm、平均円形度は0.65、平均円形度の標準偏差は0.12であった。
<第2粒子(5)の作成>
アルカリ触媒溶液(1)を調整する温度を58℃に調整したこと以外は第2粒子(1)と同様にして第2粒子(5)を得た。第2粒子(5)の数平均粒子径は45nm、平均円形度は0.80、平均円形度の標準偏差は0.18であった。
<第2粒子(6)の作成>
アルカリ触媒溶液(1)を調整する温度を40℃に調整したことと、4.44%アンモニア水の滴下速度を、テトラアルコキシシランの1分間当たりに供給される総供給量に対して、8.8g/minとした以外は第2粒子(1)と同様にして第2粒子(6)を得た。第2粒子(6)の数平均粒子径は425nm、平均円形度は0.85、平均円形度の標準偏差は0.19であった。
<第2粒子(7)の作成>
<アルカリ触媒溶液準備工程(アルカリ触媒溶液(2)の調製)>
攪拌翼、滴下ノズル、温度計を有した容積2Lのガラス製反応容器にメタノール400
g、15%アンモニア水100gを入れ、攪拌混合して、アルカリ触媒溶液(2)を得た。
<シリカ粒子生成工程シリカ粒子懸濁液(1)の調製)>
次に、アルカリ触媒溶液(2)の温度を44℃に調整したまま、アルカリ触媒溶液(2)を窒素置換した。その後、アルカリ触媒溶液(1)の温度を44℃に保ち80rpmで撹拌しながら、テトラメトキシシラン(TMOS)330gと、触媒(NH3)濃度が5.0質量%のアンモニア水80gとを、下記供給量で、同時に滴下を開始し、シリカ粒子の懸濁液(シリカ粒子懸濁液(7))を得た。ここで、テトラメトキシシラン(TMOS)の滴下速度は、アルカリ触媒溶液(2)中のメタノール総mol数に対して、22g/minとした。また、アンモニア水の滴下速度は、テトラアルコキシシランの1分間当たりに供給される総供給量に対して、9.2g/minとした。
シリカ粒子懸濁液(7)を用いて第2粒子(1)と同様に疎水化処理を行ない、第2粒子(7)を得た。第2粒子(7)の数平均粒子径は183nm、平均円形度は0.82、平均円形度の標準偏差は0.25であった。
<第2粒子(8)の作成>
アルカリ触媒溶液(1)を調整する温度を45℃に調整したことと、4.44%アンモニア水の滴下速度を、テトラアルコキシシランの1分間当たりに供給される総供給量に対して、8.2g/minとした以外は第2粒子(1)と同様にして第2粒子(8)を得た。第2粒子(8)の数平均粒子径は140nm、平均円形度は0.81、平均円形度の標準偏差は0.15であった。
<第2粒子(9)の作成>
スチレン:150部
ジビニルベンゼン:50部
アクリル酸:20部
上記の成分を混合溶解し、他方、アニオン性界面活性剤ダウファックス(ダウケミカル(株)製)5部をイオン交換水700部に溶解したものを2Lフラスコ中に収容し、上記の混合溶液を添加して分散し乳化して、60分間ゆっくりと攪拌・混合しながら、過硫酸アンモニウム15部を溶解したイオン交換水溶液55部を投入した。
次いで、系内を十分に窒素で置換した後、フラスコを攪拌しながらオイルバスで加熱し、乳化重合を行い、樹脂粒子分散スラリーを得た。この樹脂粒子分散スラリーを、遠心分離を行い、上澄み液を除去した後、樹脂粒子固形分量に対して100倍量の35℃のイオン交換水に再分散、遠心分離を繰り返して水洗を5回繰り返し、樹脂粒子を洗浄し、樹脂粒子分散液(1)を得た。
樹脂粒子分散液(1)に200部にポリ塩化アルミニウム(10%水溶液)15部を加え、丸型ステンレス製フラスコ中でIKA社製のウルトラタラックスT50を用い十分に混合・分散した後、加熱用オイルバスでフラスコを攪拌しながら53℃まで加熱した。53℃(初期加熱温度)で保持した後、ここにさらに樹脂粒子分散液(1)を緩やかに100部追加し、90度に昇温してから20分保持した。このスラリーを遠心分離して上澄みを除去し、固形分量に対して100倍量の35℃のイオン交換水に再分散、遠心分離を繰り返して水洗を5回繰り返し、樹脂粒子を洗浄したのちに、凍結真空乾燥機で乾燥を行い合第2粒子(9)を得た。第2粒子(9)の数平均粒子径は143nm、平均円形度は0.82、平均円形度の標準偏差は0.15であった。
<第2粒子(10)の作成>
アルカリ触媒溶液(1)を調整する温度を39℃に調整したことと、4.44%アンモニア水の滴下速度を、テトラアルコキシシランの1分間当たりに供給される総供給量に対して、2.2g/minとした以外は第2粒子(1)と同様にして第2粒子(2)を得た。第2粒子(10)の数平均粒子径は155nm、平均円形度は0.44、平均円形度の標準偏差は0.18であった。
<第2粒子(11)の作成>
メチルメタアクリレート180部、ジビニルベンゼン50部、アクリル酸10部を、混合溶解し、他方、アニオン性界面活性剤ダウファックス(ダウケミカル(株)製)8部をイオン交換水650部に溶解したものを2Lフラスコ中に収容し、上記の混合溶液を添加して分散し乳化して、半月型の攪拌翼を20rpmで攪拌・混合しながら、過硫酸アンモニウム4部を溶解したイオン交換水溶液40部を投入した。過硫酸アンモニウム溶液の投入は40部/60分の速度で行なった。
次いで、系内を窒素で置換した後、攪拌翼の回転数を60rpmにしてフラスコ内を攪拌しながらオイルバスで83℃、24時間加熱して、乳化重合を行い、樹脂粒子分散液(11)を得た。
この樹脂粒子分散液(11)、遠心分離を行い、上澄み液を除去した後、樹脂粒子固形分量に対して100倍量の25℃のイオン交換水に再分散、遠心分離を繰り返して水洗を5回繰り返したのちに、遠心分離して上澄みを除去した固形物を凍結乾燥して、第2粒子(11)を得た。第2粒子(11)の数平均粒子径は138nm、平均円形度は0.95、平均円形度の標準偏差は0.12であった。
(実施例1)
実施例1では、トナー粒子(1)100部と、第1粒子として数平均粒子径12nmのHMDA処理シリカ0.8部と、第2粒子(1)1部とをヘンシェルミキサーにて回転数4600rpmにて10分間の条件で混合し非磁性一成分トナー(1)を得た。
(実施例2)
実施例2では、実施例1で用いた第2粒子(1)を第2粒子(2)に替えたこと以外は、実施例1と同様に調製し、非磁性一成分トナー(2)を得た。
(実施例3)
実施例3では、実施例1で用いた第2粒子(1)を第2粒子(3)に替えたこと以外は、実施例1と同様に調製し、非磁性一成分トナー(3)を得た。
(実施例4)
実施例4では、実施例1で用いた第2粒子(1)を第2粒子(4)に替えたこと以外は、実施例1と同様に調製し、非磁性一成分トナー(4)を得た。
(実施例5)
実施例5では、実施例1で用いた第2粒子(1)を第2粒子(5)に替えたこと以外は、実施例1と同様に調製し、非磁性一成分トナー(5)を得た。
(実施例6)
実施例6では、実施例1で用いた第2粒子(1)を第2粒子(6)に替えたこと以外は、実施例1と同様に調製し、非磁性一成分トナー(6)を得た。
(実施例7)
実施例7では、実施例1で用いた第2粒子(1)を第2粒子(8)に替えたこと以外は、実施例1と同様に調製し、非磁性一成分トナー(7)を得た。
(実施例8)
実施例8では、実施例1で用いた第2粒子(1)を第2粒子(8)に替えたこと以外は、実施例1と同様に調製し、非磁性一成分トナー(8)を得た。
(実施例9)
実施例9では、実施例1で用いた第1粒子を数平均粒子径30nmのデシルシラン処理ルチルチタニア1.5部に、第2粒子(1)を第2粒子(8)に替えたこと以外は、実施例1と同様に調製し、非磁性一成分トナー(9)を得た。
(実施例10)
実施例10では、実施例1で用いた第2粒子(1)を第2粒子(9)に替えたこと以外は、実施例1と同様に調製し、非磁性一成分トナー(10)を得た。
(実施例11)
実施例11では、実施例1で用いた第1粒子を数平均粒子径45nmのHMDS処理シリカに、第2粒子(1)を第2粒子(8)に替えたこと以外は、実施例1と同様に調製し、非磁性一成分トナー(11)を得た。
(実施例12)
実施例12では、実施例1で用いたトナー粒子(1)をトナー粒子(2)に、第1粒子を6nmのHMDS処理シリカに、第2粒子(1)を第2粒子(8)に替えたこと以外は、実施例1と同様に調製し、非磁性一成分トナー(12)を得た。
(実施例13)
実施例13では、実施例1で用いた第2粒子(1)を第2粒子(8)に替えたこと以外は、実施例1と同様に調製し、非磁性一成分トナー(13)を得た。
(比較例1)
比較例1では、トナー粒子(1)をトナー粒子(2)に、第2粒子(1)を第2粒子(10)に替えたこと以外は、実施例1と同様に調製し、非磁性一成分トナー(14)を得た。
(比較例2)
比較例2では、トナー粒子(1)をトナー粒子(2)に、第2粒子(1)を第2粒子(11)に替えたこと以外は、実施例1と同様に調製し、非磁性一成分トナー(15)を得た。
(比較例3)
比較例3では、トナー粒子(1)をトナー粒子(2)に、第2粒子を用いなかったこと以外は、実施例1と同様に調製し、非磁性一成分トナー(16)を得た。
<評価>
(ソリッド画像形成直後のハイライト全面画像(ゴーストチャート)の濃度むら評価(1))
画像形成装置として、富士ゼロックス社製DocuPrint P300d改造機を用い、実施例1の非磁性一成分トナー(1)を現像装置に充填し、温度5℃、湿度12%の環境条件で、1000枚印刷した。1000枚目の画像について、図3に示す画像パターンを出力して画像濃度むら(ゴースト)を評価した。試験紙はリサイクルコピー用紙G70(古紙パルプ70%、坪量67g/m2、ISO白色度72%/富士ゼロックス(株)製)を用いた。実施例2〜15及び比較例1〜3の非磁性一成分トナー(2)〜(18)も同様に評価した。1000枚目の出力画像を観察し、画像濃度むら(ゴースト)を以下の評価基準に則して評価した。その結果を表1にまとめた。
◎:画像濃度むらが発生していない。
○:画像濃度むらが確認できるが極軽微であり実使用上問題無いレベルである。
△:画像濃度むらが確認できるが極軽微であり実使用上問題無いレベルである。
×:画像濃度むらが顕著であり実使用上問題となるレベルである。
(Cin2.5%全面画像形成後のハイライト全面画像(筋ムラチャート)の濃度むら評価(2))
画像形成装置として、富士ゼロックス社製DocuPrint P330d改造機を用い、実施例1の非磁性一成分トナー(1)を現像装置に充填し、温度32℃、湿度88%の環境条件で、2500枚印刷した。2500枚目の画像について、画像濃度むら(筋汚れ、筋状白抜け)を評価した。試験紙はリサイクルコピー用紙G70(古紙パルプ70%、坪量67g/m2、ISO白色度72%/富士ゼロックス(株)製)を用いた。実施例2〜15及び比較例1〜3の非磁性一成分トナー(2)〜(18)も同様に評価した。2500枚目の出力画像を観察し以下の評価基準に則して評価した。その結果を表1にまとめた。
◎:画像濃度むらが発生していない。
○:画像濃度むらが確認できるが極軽微であり実使用上問題無いレベルである。
△:画像濃度むらが容易に確認できるが、文字文書の場合は実使用上支障が無いレベルである。
×:画像濃度むらが顕著であり実使用上問題となるレベルである。
(機内のトナー汚れ)
評価(1)と評価(2)が完了した後の画像形成装置を分解して、機内を目視により観察し、トナーのぼた落ち等による機内のトナー汚れを以下の評価基準に則して評価した。実施例2〜15及び比較例1〜3の非磁性一成分トナー(2)〜(18)も同様に評価した。その結果を表1にまとめた。
○:トナー汚れはほとんど見られなかった。
△:機内の一部にトナー汚れが見られたが、装置動作上問題となるレベルではない。
×:機内に顕著なトナー汚れが見られ、通常の消耗品交換などでも手や作業環境がトナーによって汚れる。
以上のように、第2粒子の平均円形度が0.5以上0.9以下である上記実施例の非磁性一成分トナーを用いると、比較例1,2,3の非磁性一成分トナーと比較して、ソリッド画像形成後のハイライト画像の濃度変動(画像濃度むら)が抑制された。特に、数平均粒子径を50nm以上400nm以下、又は平均円形度の標準偏差を0.2以下とした実施例3,4,8〜13の非磁性一成分トナーは、実施例5〜7の非磁性一成分トナーと比較して、ソリッド画像形成後のハイライト画像の濃度変動(画像濃度むら)がより抑制された。また、第2粒子の平均円形度が0.5以上0.9以下である上記実施例の非磁性一成分トナーを用いると、比較例1,2の非磁性一成分トナーと比較して、機内のトナー汚れも抑制された。
12 現像ロール、14 バイアス電源、16 掻き取り部材、18 トナー層規制部材、20 攪拌部材、22 筐体、24 非磁性一成分トナー、200 画像形成装置、400 ハウジング、401,401a〜401d 電子写真感光体、402a〜402d 帯電ロール、403 露光装置、404,404a〜404d 現像装置、405a〜405d トナーカートリッジ、406 駆動ロール、407 テンションロール、408 バックアップロール、409 中間転写ベルト、410a〜410d 一次転写ロール、411 用紙トレイ、412 移送ロール、413 二次転写ロール、414 定着ロール、416 クリーニングブレード。

Claims (6)

  1. 着色剤及び結着樹脂を含むトナー粒子と、前記トナー粒子表面に付着した外添剤とを有し、
    前記外添剤は、第1粒子と、前記第1粒子より数平均粒子径の大きい第2粒子とを含み、
    前記第2粒子の円形度は0.5以上0.9以下の範囲であることを特徴とする非磁性一成分トナー。
  2. 前記第2粒子は、数平均粒子径が50nm以上400nm以下の範囲及び平均円形度の標準偏差が0.2以下の範囲のうち少なくともいずれか一方を満たすことを特徴とする請求項1記載の非磁性一成分トナー。
  3. 請求項1又は2に記載の非磁性一成分トナーを含有することを特徴とするトナーカートリッジ。
  4. 像保持体の表面に形成された静電潜像を請求項1又は2に記載の非磁性一成分トナーを用いて現像しトナー像を形成する現像手段を備えることを特徴とするプロセスカートリッジ。
  5. 像保持体と、前記像保持体の表面を帯電する帯電手段と、帯電された前記像保持体の表面に静電潜像を形成する潜像形成手段と、前記静電潜像を請求項1又は2に記載の非磁性一成分トナーを用いて現像しトナー像を形成する現像手段と、前記現像されたトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
  6. 像保持体の表面を帯電する帯電工程と、帯電させた前記像保持体の表面に静電潜像を形成する潜像形成工程と、前記静電潜像を請求項1又は2に記載の非磁性一成分トナーを用いて現像しトナー像を形成する現像工程と、前記現像されたトナー像を記録媒体に転写する転写工程と、を含むことを特徴とする画像形成方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2018072694A (ja) * 2016-11-02 2018-05-10 コニカミノルタ株式会社 静電荷像現像用トナー
JP2019109544A (ja) * 2019-03-08 2019-07-04 株式会社リコー トナー、現像剤、及び画像形成装置

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