JP2013186329A - 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】画像上に見られるトナーぼた落ち汚れを抑制する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であって、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粒子の数平均粒径の3倍以上の数平均粒径を有する第2粒子とを含み、前記トナー粒子に対する前記第1粒子の被覆率は90%以上150%以下であり、前記トナー粒子に対する前記第2粒子の被覆率は5%以上50%以下である非磁性一成分トナー24を用いる。
【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、及び画像形成装置に関する。
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、例えば、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1〜4に記載のトナーが知られている。
特許文献1には、結晶ポリエステル樹脂と非晶質樹脂とを含有した結着樹脂及び着色剤を含むトナー粒子と、前記トナー粒子表面に付着した無機微粒子と、を含み、トナー粒子に対する無機微粒子の被覆率が130%以上300%以下である非磁性一成分トナーが開示されている。
特許文献2には、少なくともポリエステル樹脂、着色剤、離型剤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、を含み、トナー粒子に対する外添剤の被覆率が70%以上210%以下である非磁性一成分トナーが開示されている。
特許文献3には、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平均粒径20nm以上80nm以下のシリカ及び平均粒径50nm以上300nm以下のアルミナを含む外添剤と、を有し、トナー粒子に対する外添剤の被覆率が100%以上である非磁性一成分トナーが開示されている。
特許文献4には、着色剤及び結着樹脂を含むトナー粒子と、2種類の外添剤と、を含み、外添剤の1種の体積平均粒径が5nm以上50nm未満で、他の1種の体積平均粒径が50nm以上300nm未満であり、トナー粒子に対する外添剤の被覆率は50%以上130%以下である非磁性一成分トナーが開示されている。
特開2003−107781号公報 特開2004−109200号公報 特開2008−96539号公報 特開2006−276060号公報
本発明の目的は、画像上に見られるトナーぼた落ち汚れを抑制する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粒子の数平均粒径の3倍以上の数平均粒径を有する第2粒子とを含み、前記トナー粒子に対する前記第1粒子の被覆率は90%以上150%以下であり、前記トナー粒子に対する前記第2粒子の被覆率は5%以上50%以下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粒子の形状係数SF1が100以上135以下である請求項1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、前記結着樹脂はポリエステル樹脂である請求項1又は2記載の非磁性一成分トナーである。
請求項4に係る発明は、請求項1〜3のいずれか1項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5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1〜3のいずれか1項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有するプロセスカートリッジである。
請求項6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1〜3のいずれか1項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。
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、トナーぼた落ち汚れが抑制される。
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、トナーぼた落ち汚れが抑制される。
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、トナーぼた落ち汚れが抑制される。
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、トナーぼた落ち汚れが抑制される。
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、トナーぼた落ち汚れが抑制される。
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、トナーぼた落ち汚れが抑制される。
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。 本実施形態の非磁性一成分トナーとトナー層規制部材との接触状態を示す模式図である。 第1粒子を外添剤として用いた非磁性一成分トナーとトナー層規制部材との接触状態を示す模式図である。 第1粒子及び第2粒子の被覆率が本実施形態の範囲と異なる場合の非磁性一成分トナーとトナー層規制部材との接触状態を示す模式図である。 第1粒子及び第2粒子の被覆率が本実施形態の範囲と異なる場合の非磁性一成分トナーとトナー層規制部材との接触状態を示す模式図である。 第1粒子及び第2粒子の体積平均粒径が本実施形態の範囲と異なる場合の非磁性一成分トナーとトナー層規制部材との接触状態を示す模式図である。
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又は非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。なお、現像装置404が、トナーカートリッジ機能も併せ持っている一体型カートリッジを有する場合は、必要量のトナーをあらかじめ撹拌部材20の周囲に収納しておく構成としても良い。
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1粒子の数平均粒径の3倍以上の数平均粒径を有する第2粒子とを含むものである。なお、本実施形態の外添剤は少なくとも第1粒子及び第2粒子が含まれていれば、第1粒子の数平均粒径の1倍超から3倍未満の数平均粒径を有する第3粒子等が含まれていても良い。第1粒子及び第2粒子は、例えば、シリカ粒子、チタニア粒子、アルミナ粒子、酸化亜鉛粒子等の無機粒子等が挙げられる。また、第1粒子及び第2粒子は、例えばシリカ粒子同士等の同じ種類の粒子であってもよいし、例えばシリカ粒子とチタニア粒子等の異なる種類の粒子であってもよい。また、本実施形態の非磁性一成分トナーは、トナー粒子に対する第1粒子の被覆率が90%以上150%以下であり、トナー粒子に対する第2粒子の被覆率が5%以上50%以下である。なお、トナー粒子の体積平均粒径、外添剤粒子の数平均粒子径、被覆率及び露出率は、以下のようにして求められる。
<トナー粒子の体積平均粒径>
体積平均粒径の測定は、コールターマルチサイザII型(ベックマン−コールター社製)を用いて、100μmのアパーチャ径で測定することにより行われる。測定法としては、分散剤として界面活性剤、望ましくはアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムの5%水溶液2ml中に、測定試料を0.5乃至50mg加え、これを前記電解液100乃至150ml中に添加する。この測定試料を懸濁させた電解液を超音波分散器で約1分間分散処理を行い、粒子の粒度分布を測定する。測定する粒子数は50,000である。
トナー粒子の体積平均粒径は、前述のコールターマルチサイザII型(ベックマン−コールター社製)で測定される粒度分布を基にして分割された粒度範囲(チャネル)に対して体積をそれぞれ小径側から累積分布を描いて、累積50%となる粒径である。
(被覆率の測定方法)
トナー粒子に対する第1粒子又は第2粒子の被覆率は、トナー表面面積に対する表面被覆率は次のようにして算出する。

Dt:トナー粒径
ρt:トナー比重
Da:外添剤粒径
ρa:外添剤比重
(露出率の測定方法)
トナー粒子の露出率は、日本分光製X線光電子分光装置(JPS−9000MX)により、X線源MgKα、出力10kVの条件で、トナーを測定し、測定された各元素のピーク強度より表面原子濃度を算出することにより求められる。
次に、本実施形態の非磁性一成分トナーとトナー層規制部材との接触状態について説明する。但し、以下で説明するトナーとトナー層規制部材との接触状態については推定として考えられるものであって、限定して解釈されるものではない。
図3は、本実施形態の非磁性一成分トナーとトナー層規制部材との接触状態を示す模式図である。図4は、第1粒子を外添剤として用いた非磁性一成分トナーとトナー層規制部材との接触状態を示す模式図である。図5,6は、第1粒子及び第2粒子の被覆率が本実施形態の範囲と異なる場合の非磁性一成分トナーとトナー層規制部材との接触状態を示す模式図である。図7は、第1粒子及び第2粒子の体積平均粒径が本実施形態の範囲と異なる場合の非磁性一成分トナーとトナー層規制部材との接触状態を示す模式図である。
前述したように、第2粒子26aの体積平均粒径を第1粒子28aの体積平均粒径の3倍以上とし、トナー粒子30aに対する第1粒子28aの被覆率を90%以上150%以下とし、トナー粒子30aに対する第2粒子26aの被覆率を5%以上50%以下とすることにより、図3に示す本実施形態の非磁性一成分トナーのように、主に、トナー粒子30aの表面に第1粒子28aが付着し、第1粒子28aの表面に第2粒子26aが付着する。一般的に、トナー粒子表面に付着する外添剤は、その一部がトナー粒子に埋没した状態で固定化され易いため、第1粒子はトナー粒子表面に固定化されるが、外添剤粒子同士は互いに固定化されにくいこと、トナー粒子の表面は第1粒子で隠蔽されており第2粒子はトナー粒子への接触がほとんど無いことから、第2粒子は固定化されにくい。そのため、本実施形態のトナーでは、第1粒子28aの表面に付着した第2粒子26aの付着力が、トナー粒子30a表面に付着した第1粒子28aの付着力より弱く、第1粒子28a表面上を動きやすい(例えば、図3に示す矢印A方向に動く)状態になっていると考えられる。
ここで、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際、図3に示すように、トナー層規制部材18と接触する粒子はトナー粒子30aに付着した第1粒子28aより、第1粒子28aの表面を動く第2粒子26aの方が多くなる。そのため、本実施形態の非磁性一成分トナーでは、トナー層規制部材18と粒子との接触面積は、図4に示すようなトナー粒子30bに第1粒子28bを付着させた非磁性一成分トナー(トナー粒子に対する第1粒子の被覆率が、本実施形態の場合と同じ)と比較して小さくなる。
また、図3に示す本実施形態の非磁性一成分トナーがトナー層規制部材18と接触し、トナー層規制部材18の表面がトナーによって擦れる際には、第2粒子26aが第1粒子28a上を動くため、トナー層規制部材18とトナーとの摩擦力が、トナー粒子30bに第1粒子28bを付着させた図4の非磁性一成分トナーの場合と比較して、低減されると考えられる。
このように、本実施形態の非磁性一成分トナーは、トナー層規制部材18との接触面積及び摩擦力が抑えられるため、トナー層規制部材18の表面がトナーによって擦れても、トナー層規制部材18の表面がトナーによって傷つけられることが抑制される。トナー層規制部材18に傷が付くと、トナー層規制部材18にトナーが固着し易くなり、トナーが固着した部分はトナー層規制部と現像ロールの接触状態が変化して、予め定められた厚みのトナー層が形成され難くなるため、現像ロール上のトナー層が不安定になったりトナーの帯電が低下したり搬送量が過剰になったりするため、記録媒体上の画像にトナーのぼた落ち汚れが発生する場合がある。しかし、本実施形態の非磁性一成分トナーは、トナー層規制部材18の表面がトナーによって擦れても、前述したようにトナー層規制部材18の表面に傷が付き難く、トナー層規制部材18にトナーが固着することが抑制されるため、記録媒体上の画像へのトナーぼた落ち汚れの発生が抑えられると考えられる。
図5,6の非磁性一成分トナーは、第2粒子26bの数平均粒径を第1粒子28cの数平均粒径の3倍以上とすることは本実施形態と同様であるが、トナー粒子30cに対する第1粒子28cの被覆率を90%未満とし、トナー粒子30cに対する第2粒子26bの被覆率を5%超としたものである。第1粒子28c及び第2粒子26bの体積平均粒径及び被覆率をこのように設定すると、図5に示すように、トナー粒子30cの表面に第1粒子28c及び第2粒子26bが固定化する。また、図6に示すように、第1粒子の上に第2粒子が付着する構造となる場合もあるが、第1粒子28cの間隔は、図4に示す本実施形態の第1粒子28aの間隔と比較して広くなるため、図6の非磁性一成分トナーのように、その広い間隔を有する第1粒子28c間に第2粒子26bが挟まれ、第2粒子の曲率に対して第1粒子が形成する段差が大きくなってしまうため、第2粒子26bが第1粒子28c上を動き難い状態になっていると考えられる。なお、図5,6の非磁性一成分トナーでは、トナー粒子の露出率は、30%超となる。また、図7の非磁性一成分トナーは、トナー粒子30dに対する第1粒子28d及び第2粒子26cの被覆率は本実施形態と同様であるが、第2粒子26cの数平均粒径を第1粒子28dの数平均粒径の1倍超から3倍未満としたものである。第1粒子28d及び第2粒子26cの数平均粒径及び被覆率をこのように設定すると、図7に示すように、トナー粒子30dの表面に第1粒子28dが固定化し、第1粒子28dの表面に第2粒子26cが付着するが、第2粒子の曲率に対して第1粒子が形成する段差が大きくなってしなうため、第1粒子28d間に第2粒子26cが挟まれ、第2粒子26cが第1粒子28d上を動き難い状態になっていると考えられる。
図5〜7の非磁性一成分トナーはいずれも、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際、主に第2粒子(26b,26c)がトナー層規制部材18の表面と接触する。しかし、図5の非磁性一成分トナーでは、トナー粒子30c表面に付着して動きがたくなった第2粒子26bがトナー層規制部材18の表面と接触するため、トナー層規制部材18とトナーとの摩擦力は、図3の非磁性一成分トナーと比較して増加すると考えられる。また、図6及び図7の非磁性一成分トナーでは、第1粒子表面(28c,28d)に付着した第2粒子(26b,26c)がトナー層規制部材18の表面と接触する。しかし、第2粒子(26b,26c)は、被覆率や体積平均粒径等の関係から、第1粒子(28c,28d)間に挟まれて、図3に示す本実施形態の非磁性一成分トナーの第2粒子26aより自由に動きにくい。したがって、トナー層規制部材18と図6及び図7の非磁性一成分トナーとの摩擦力は、図3の非磁性一成分トナーと比較して増加すると考えられる。その結果、図3に示す本実施形態の非磁性一成分トナーは、図5〜7に示す非磁性一成分トナーより、トナー層規制部材18の表面に傷が付き難く、トナー層規制部材18にトナーが固着することが抑制されるため、記録媒体上の画像へのトナーぼた落ち汚れの発生が抑えられると考えられる。
次に、本実施形態に係る非磁性一成分トナーの各部材について説明する。
トナー粒子を構成する着色剤は、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。
トナー粒子を構成する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い。通常、ポリエステル樹脂を結着樹脂として用いると、トナー層規制部材にトナーが固着し易くなるが、本実施形態の非磁性一成分トナーでは、ポリエステル樹脂を結着樹脂として用いても、トナー層規制部材へのトナーの固着が抑制される。
ポリエステル樹脂以外の樹脂としては特に制限されないが、具体的には、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、アクリル酸ブチル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸2−エチルヘキシル等のアクリル系単量体、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、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メタクリル系単量体、さらにアクリル酸、メタクリル酸、スチレンスルフォン酸ナトリウム等のエチレン系不飽和酸単量体、さらにアクリロニトリル、メタクリロニトリル等のビニルニトリル類、ビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等のビニルエーテル類、ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルイソプロペニルケトン等のビニルケトン類、エチレン、プロピレン、ブタジエンなどのオレフィン類単量体の単独重合体、それらの単量体を2種以上組み合せた共重合体、またはそれらの混合物、さらには、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、ポリエーテル樹脂等、非ビニル縮合系樹脂、または、それらと前記ビニル系樹脂との混合物、これらの共存下でビニル系単量体を重合して得られるグラフト重合体等が挙げられる。これらの樹脂は、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。
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外添剤としての第1粒子及び第2粒子を構成する材料としては、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。本実施形態で用いられる第1粒子と第2粒子を構成する材料は、同じ材料であってもよいし異なる材料であってもよい。
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等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、0.5質量部以上10質量部程度である。
第1粒子の数平均粒径は、トナー粒子表面への固定化と被覆状態維持の観点から、例えば、8nm以上50nm以下の範囲であることが好ましい。また、第2粒子の体積平均粒径は、第1粒子の数平均粒径の3倍以上であればよいが、動きやすさの観点から、3.5倍以上10倍以下の範囲であることが好ましく、例えば、100nm以上400nm以下の範囲であることが好ましい。
トナー粒子に対する第1粒子の被覆率は、90%以上150%以下の範囲であればよいが、トナー粒子の流動性改善と定着時の画像色目への影響を抑制する観点から、100%以上130%以下の範囲であることが好ましい。トナー粒子に対する第2粒子の被覆率は、5%以上50%以下の範囲であればよいが、トナー層規制部材へのトナーの固着を抑制する観点や感光体への第2粒子固着を抑制する観点から、10%以上30%以下の範囲であることが好ましい。
また、第2粒子の形状係数SF1は、100以上135以下の範囲であることが好ましく、100以上125以下の範囲であることがより好ましい。第2粒子の形状係数SF1が上記範囲を満たすことにより、粒子が円形に近くなるため、第2粒子が第1粒子上をより転がりやすくなる等して、トナー層規制部材の表面に傷が付き難く、トナー層規制部材にトナーが固着することがより抑制される。その結果、記録媒体上の画像にトナーぼた落ち汚れの発生が抑えられる。なお、形状係数SF1は、次のように求められる。
まず、トナー粒子上の第2粒子の電子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(株式会社ニレコ製、FT)に取り込み、200個の第2粒子についての最大長(ML)と投影面積(A)を測定し、個々の第2粒子について、(ML/A)×(π/4)×100を算出し、これを平均した値が第2粒子の形状係数SF1となる。
本実施形態の非磁性一成分トナーの製造方法は、例えば、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。上記いずれの方法でも、トナー粒子に対する第1粒子の被覆率が90%以上150%以下及び第2粒子の被覆率が5%以上50以下の範囲を満たすように第1粒子及び第2粒子の添加量を制御すれば、前述したように、主にトナー粒子表面に第1粒子が付着し、第1粒子表面上に第2粒子が付着した本実施形態の非磁性一成分トナーが得られる。但し、効率的にトナー粒子表面に第1粒子を付着させ、第1粒子表面上に第2粒子を付着させるには、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を採用することが好ましい。
第1粒子の添加量は、用いる粒子の数平均粒径や真比重にも依存するが、例えば、トナー粒子100質量部に対して、0.5質量部以上10質量部以下の範囲が好ましく、1質量部以上5質量部以下の範囲がより好ましい。第2粒子の添加量は、用いる粒子の数平均粒径や真比重にも依存するが、例えば、トナー粒子100質量部に対して、0.1質量部以上3質量部以下の範囲が好ましく、0.5質量部以上2質量部以下の範囲がより好ましい。第1粒子及び第2粒子の添加量が上記範囲外であると、トナー粒子に対する第1粒子の被覆率が90%以上150%以下及び第2粒子の被覆率が5%以上50%以下の範囲とならない場合がある。
外添剤付着工程の際の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。
<ポリエステル樹脂1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130部、触媒としてテトラブトキシチタネート0.15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160℃で10時間還流を行った。その後、減圧蒸留にて200℃まで徐々に昇温を行い3.0時間攪拌して減圧蒸留を停止、空冷しポリエステル樹脂1を得た。
<ポリエステル樹脂分散液1の調製>
ついで、このポリエステル樹脂1を210部及び、脱イオン水650部をステンレスビーカーに入れ、温浴につけ、90℃に加熱した。ポリエステル樹脂1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8500rpmで攪拌し、同時に希アンモニア水を添加しpHを8.0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)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、ポリエステル樹脂分散液1を調整した。
<ポリエステル樹脂2の合成>
加熱乾燥した三口フラスコに、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)プロパンを90部、エチレングリコールを15部、シクロヘキサンジオールを10部、テレフタル酸を90部、n−ドデセニルコハク酸25部を原料に、触媒としてテトラブトキシチタネートを0.04部入れた後、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210℃まで徐々に昇温を行い12時間攪拌して減圧蒸留を停止、空冷しポリエステル樹脂2を得た。
<ポリエステル樹脂分散液2の調製>
ついで、このポリエステル樹脂2を190部及び、脱イオン水580部をステンレスビーカーに入れ、温浴につけ、90℃に加熱した。ポリエステル樹脂2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8500rpmで攪拌し、同時に希アンモニア水を添加しpHを8.5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20部を滴下しながら、乳化分散を行い、ポリエステル樹脂分散液2(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)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)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。
<トナー粒子の調製>
ポリエステル樹脂分散液1を105部又はポリエステル樹脂分散液2を700部と、着色剤分散液50.5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52℃まで加熱し、3時間保持した。その後、0.5N水酸化ナトリウム水溶液で系内のpHを9.0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、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を得た。トナー粒子の体積平均径は7.2μmであった。
(実施例1)
実施例1では、ポリエステル樹脂分散液を用いて上記のように調製したトナー粒子100部と、第1粒子として数平均粒径25nmのHMDSとアミノプロピルトリエトキシシランの処理シリカ2.2部をヘンシェルミキサーにて回転数4500rpmにて15分間の条件で混合したのちに、さらに、第2粒子として体積平均粒径○75nmのHMDS処理ゾルゲルシリカ0.9部を加えヘンシェルミキサーにて回転数2500rpmにて3分間の条件で混合し非磁性一成分トナー(1)を得た。トナー粒子に対する第1粒子の被覆率は、前述の計算式より算出したところ、90%であった。また、トナー粒子に対する第2粒子の被覆率は、前述の計算式より算出したところ、20%であった。また、第2粒子の数平均粒径は、電子顕微鏡観察による画像解析の方法により測定したところ、第1粒子の体積平均粒径の3倍であった。さらに、第2粒子の形状係数SF1は、電子顕微鏡観察による画像解析の方法により測定したところ、108であった。
(実施例2)
実施例2では、第1粒子の添加量を2.2部から4.0部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。トナー粒子に対する第1粒子の被覆率は、前述の計算式より算出したところ、150%であった。また、トナー粒子に対する第2粒子の被覆率は、前述の計算式より算出したところ、20%であった。また、第2粒子の体積平均粒径は、電子顕微鏡観察による画像解析の方法により測定したところ、第1粒子の体積平均粒径の3倍であった。さらに、第2粒子の形状係数SF1は、電子顕微鏡観察による画像解析の方法により測定したところ、108であった。
(実施例3)
実施例3では、第1粒子の添加量を2.2部から2.7部に替え、第2粒子の添加量を0.9部から2.0部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。トナー粒子に対する第1粒子の被覆率は、前述の計算式より算出したところ、110%(最適値)であった。また、トナー粒子に対する第2粒子の被覆率は、前述の計算式より算出したところ、50%であった。また、第2粒子の数平均粒径は、電子顕微鏡観察による画像解析の方法により測定したところ、第1粒子の体積平均粒径の3倍であった。さらに、第2粒子の形状係数SF1は、電子顕微鏡観察による画像解析の方法により測定したところ、108であった。
(実施例4)
実施例4では、第2粒子の添加量を0.9部から0.2部に替えたこと以外は、実施例3と同様に調製し、非磁性一成分トナー(4)を得た。トナー粒子に対する第1粒子の被覆率は、前述の計算式より算出したところ、110%(最適値)であった。また、トナー粒子に対する第2粒子の被覆率は、前述の計算式より算出したところ、5%であった。また、第2粒子の体積平均粒径は、電子顕微鏡観察による画像解析の方法により測定したところ、第1粒子の体積平均粒径の3倍であった。さらに、第2粒子の形状係数SF1は、電子顕微鏡観察による画像解析の方法により測定したところ、108であった。
(実施例5)
実施例5では、第2粒子として数平均粒径75nmのHMSD処理ゾルゲルシリカを数平均粒径125nmの架橋性ポリスチレン粒子に替え、第2粒子の添加量を0.2部から1.4部に替えたこと以外は、実施例4と同様に調製し、非磁性一成分トナー(5)を得た。トナー粒子に対する第1粒子の被覆率は、前述の計算式により算出したところ、110%であった。また、トナー粒子に対する第2粒子の被覆率は、前述の計算式より算出したところ、20%であった。また、第2粒子の体積平均粒径は、電子顕微鏡観察による画像解析の方法により測定したところ、第1粒子の体積平均粒径の5倍であった。さらに、第2粒子の形状係数SF1は、電子顕微鏡観察による画像解析の方法により測定したところ、105であった。
(実施例6)
実施例6では、数平均粒径40nmの未処理シリカをポリビニル水溶液中に分散し、スプレードライ造粒して改砕したのちに、篩分して粗大粉を除去してシリカ凝集体を得た。このシリカ凝集体をHMSD処理したものを第2粒子として2.5部用いたこと以外は実施例5と同様に調製し、非磁性一成分トナー(6)を得た。トナー粒子に対する第1粒子の被覆率は、前述の計算式より算出したところ、110%であった。また、トナー粒子に対する第2粒子の数平均粒子径は150nm、第2粒子の被覆率は、前述の計算式より算出したところ、20%であった。また、第2粒子の体積平均粒径は、電子顕微鏡観察による画像解析の方法により測定したところ、第1粒子の体積平均粒径の6倍であった。さらに、第2粒子の形状係数SF1は、電子顕微鏡観察による画像解析の方法により測定したところ、135であった。
(実施例7)
実施例7では、平均粒径140nmのポリスチレン粒子ラテックスにポリ塩化アルミニウム水溶液中を添加して窒素吹き込み下25℃で撹拌後にジビニルベンゼンを滴下し、10時間撹拌し続けたのちに、過硫酸アンモニウム水溶液を滴下し、80℃に昇温して24時間保持した。そののちに遠心分離して上澄みを除去して凍結乾燥し、篩分して粗大粉を除去して架橋性ポリスチレン粒子凝集体を得た。この架橋性ポリスチレン粒子凝集体を第2粒子として2.0部用いこと以外は実施例5と同様に調製し、非磁性一成分トナー(7)を得た。トナー粒子に対する第1粒子の被覆率は、前述の計算式より算出したところ、110%であった。また、トナー粒子に対する第2粒子の被覆率は、前述の計算式の方法により測定したところ、20%であった。また、第2粒子の体積平均粒径は、電子顕微鏡観察の画像解析の方法により測定したところ、第1粒子の体積平均粒径の8倍であった。さらに、第2粒子の形状係数SF1は、電子顕微鏡観察の画像解析の方法により測定したところ、140であった。
(実施例8)
実施例8では、第1粒子に数平均粒径15nmのデシルシランとアミノプロピルトリエトキシシランの処理ルチル型チタニア2.5部と、75nmのHMDS処理ゾルゲルシリカ1.1部を加えヘンシェルミキサーにて回転数3500rpmにて10分間の条件で混合し非磁性一成分トナー(8)を得た。トナー粒子に対する第1粒子の被覆率は、前述の計算式より算出したところ、100%であった。また、トナー粒子に対する第2粒子の被覆率は、前述の計算式より算出したところ、25%であった。また、第2粒子の数平均粒径は、電子顕微鏡観察による画像解析の方法により測定したところ、第1粒子の体積平均粒径の5.4倍であった。さらに、第2粒子の形状係数SF1は、電子顕微鏡観察による画像解析の方法により測定したところ、108であった。
(比較例1)
比較例1では、第2粒子として体積平均粒径125nmの架橋ポリスチレン粒子を平均粒径62nmのHMDS処理ゾルゲルシリカを0.7部に替えたこと以外は実施例5と同様に調製し、非磁性一成分トナー(9)を得た。トナー粒子に対する第1粒子の被覆率は、前述の計算式より算出したところ、110%であった。また、トナー粒子に対する第2粒子の被覆率は、前述の計算式より算出したところ、20%であった。また、第2粒子の体積平均粒径は、電子顕微鏡観察の画像解析の方法により測定したところ、第1粒子の体積平均粒径の2.5倍であった。さらに、第2粒子の形状係数SF1は、電子顕微鏡の画像解析の方法により測定したところ、107であった。
(比較例2)
比較例2では、第1粒子の添加量を2.7部から2.0部に替えたこと以外は、実施例5と同様に調製し、非磁性一成分トナー(10)を得た。トナー粒子に対する第1粒子の被覆率は、前述の計算式より算出したところ、85%であった。また、トナー粒子に対する第2粒子の被覆率は、前述の計算式より算出したところ、20%であった。また、第2粒子の体積平均粒径は、電子顕微鏡観察の画像解析の方法により測定したところ、第1粒子の体積平均粒径の5倍であった。さらに、第2粒子の形状係数SF1は、電子顕微鏡観察の画像解析の方法により測定したところ、105であった。
(比較例3)
比較例3では、第1粒子の添加量を2.7部から3.6部に替えたこと以外は、実施例5と同様に調製し、非磁性一成分トナー(11)を得た。トナー粒子に対する第1粒子の被覆率は、前述の計算式より算出したところ、155%であった。また、トナー粒子に対する第2粒子の被覆率は、前述の計算式より算出測定したところ、20%であった。また、第2粒子の体積平均粒径は、電子顕微鏡の画像解析の方法により測定したところ、第1粒子の体積平均粒径の5倍であった。さらに、第2粒子の形状係数SF1は、電子顕微鏡の画像解析の方法により測定したところ、105であった。
(比較例4)
比較例4では、第2粒子の添加量を1.4部から0.2部に替えたこと以外は、実施例5と同様に調製し、非磁性一成分トナー(12)を得た。トナー粒子に対する第1粒子の被覆率は、前述の計算式より算出したところ、110%であった。また、トナー粒子に対する第2粒子の被覆率は、前述の計算式より算出したところ、3.5%であった。また、第2粒子の体積平均粒径は、電子顕微鏡の画像解析の方法により測定したところ、第1粒子の体積平均粒径の5倍であった。さらに、第2粒子の形状係数SF1は、電子顕微鏡の画像解析の方法により測定したところ、105であった。
(比較例5)
比較例5では、第2粒子の添加量を1.4部から3.3部に替えたこと以外は、実施例5と同様に調製し、非磁性一成分トナー(13)を得た。トナー粒子に対する第1粒子の被覆率は、前述の計算式より算出測定したところ、110%であった。また、トナー粒子に対する第2粒子の被覆率は、前述の計算式より算出したところ、55%であった。また、第2粒子の体積平均粒径は、電子顕微鏡観察の画像解析の方法により測定したところ、第1粒子の体積平均粒径の5倍であった。さらに、第2粒子の形状係数SF1は、電子顕微鏡の画像解析の方法により測定したところ、105であった。
<評価>
(トナー汚れ及び濃度むらの評価)
実施例1の非磁性一成分トナー(1)を45℃/50%RHの環境下で24時間放置した。次に、非磁性一成分トナー(1)を富士ゼロックス社製DocuPrint2020改造機の現像装置に充填し、32℃/90%RHの環境下で、画像面積率5%の画像を10000枚印刷した。10000枚印刷後、全面ハイライト画像(画像濃度30%)と白紙(画像濃度0%)を印刷し、該画像上に見られるトナー汚れと濃度むらを以下の評価基準に則して評価した。試験紙はリサイクルコピー用紙G70(古紙パルプ70%、坪量67g/m、ISO白色度72%/富士ゼロックス(株)製)を用いた。実施例2〜8及び比較例1〜5の非磁性一成分トナー(2)〜(13)も同様に評価した。その結果を表1にまとめた。
◎:トナー汚れは見られなかった。また濃度むらもなく優れた画像であった。
○:トナー汚れは発生していないが、ハイライト画像の一部に軽微な濃度むらが見られるが実用上問題ないレベルであった。
△:トナー汚れが白紙画像にのみ1〜3箇所発生し、ハイライト画像はトナー汚れは見られないものの濃度むらは若干見られた。
×:トナー汚れが白紙画像およびハイライト画像にそれぞれ4本以上発生し、濃度むらも顕著見られた。
(トナーぼた落ち汚れの評価)
実施例1の非磁性一成分トナー(1)を45℃/50%RHの環境下で24時間放置した。次に、非磁性一成分トナー(1)を富士ゼロックス社製DocuPrint2020改造機の現像装置に充填し、32℃/90%RHの環境下で、画像面積率20%の画像を10000枚印刷した。印刷後、DocuPrint2020改造機のフロントカバーを開けてカートリッジ交換作業を模したカートリッジ取り出し操作を行なった。カートリッジ取り出し操作時は手に白い布の手袋を装着して作業を行ない、手袋へのトナー付着や周辺へのトナーぼた落ちをを目視により観察し、トナーぼた落ち汚れを以下の評価基準に則して評価した。実施例2〜8及び比較例1〜5の非磁性一成分トナー(2)〜(13)も同様に評価した。その結果を表1にまとめた。
◎:操作に使用した手袋および周辺にトナーぼた落ち汚れは見られなかった。
○:操作に使用した手袋は若干トナーが付着しているものの、周辺へのトナーぼた落ち汚れの発生はなく実用上問題ないレベルであった。
△:操作に使用した手袋は明確にトナー汚れが付着しているが、周辺へのトナーぼた落ち汚れは発生しておらず、作業後は手を手袋を装着するか手を洗うだけで出来る状態であった。。
×:操作に使用した手袋は明確にトナー汚れが付着しており、さらに周辺へのトナーぼた落ち汚れが生じてカートリッジ取り出し作業後は周辺の清掃が必要なレベルであった。
以上のように、第2粒子の体積平均粒径を第1粒子の体積平均粒径の3倍以上とし、トナー粒子に対する第1粒子の被覆率を90%以上150%以下及びトナー粒子に対する第2粒子の被覆率を5%以上50%以下とした上記実施例1〜8の非磁性一成分トナー(1)〜(8)は、第2粒子の体積平均粒径、第1粒子及び第2粒子の被覆率のうち少なくともいずれか1つが上記実施例の範囲を満たさない比較例1〜5の非磁性一成分トナー(9)〜(13)と比較して、画像のトナー汚れや画像の濃度むら、カートリッジ交換作業時のトナーぼた落ち汚れが抑制された。また、第2粒子の形状係数SF1を135とした実施例6の非磁性一成分トナー(6)は、第2粒子の形状係数SF1を140とした実施例の非磁性一成分トナー(7)より、画像のトナー汚れや画像の濃度むらがより抑制された。また、実施例1〜8の非磁性一成分トナー(1)〜(8)では、地かぶり、トナーぼた落ち汚れ評価後のトナー層規制部材の表面を切り出してエタノール中で超音波洗浄して電子顕微鏡により観察したところ、表面に傷は発生していなかった。
12 現像ロール、14 バイアス電源、16 トナー掻き取り部材、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、26a,26b,26c第2粒子、28a,28b,28c,28d 第1粒子、30a,30b,30c,30d トナー粒子、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粒子の数平均粒径の3倍以上の数平均粒径を有する第2粒子とを含み、
    前記トナー粒子に対する前記第1粒子の被覆率は90%以上150%以下であり、前記トナー粒子に対する前記第2粒子の被覆率は5%以上50%以下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粒子の形状係数SF1は100以上135以下である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. 前記結着樹脂はポリエステル樹脂であることを特徴とする請求項1又は2記載の非磁性一成分トナー。
  4. 請求項1〜3のいずれか1項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。
  5. 像保持体の表面に形成された静電潜像を請求項1〜3のいずれか1項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。
  6. 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1〜3のいずれか1項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。
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