JP2014157328A - トナー、並びに、現像剤及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】少なくとも結着樹脂及び離型剤を含有するトナー母体粒子と少なくとも1種以上の外添剤とを含むトナーであって、前記外添剤の第1種が、一次粒子同士が合着されてなる非球形の合着粒子であり、該非球形の合着粒子の非球形割合が60%以上であることを特徴とするトナー。
【選択図】図3
Description
静電潜像担持体上のトナー量が変動する原因としては、トナー帯電量の変動などの要因もあるが、特に、トナーの搬送スリーブ上で層厚が規制されるように設けられたトナー層を現像ニップ域に搬送して現像に供する一成分現像方式と、トナーを保持するキャリアからなる磁気ブラシを形成・移動させて静電潜像に供することを繰り返す二成分現像方式との両方式を混成してなるハイブリッド現像方式においては、トナー担持体上のトナー量の差が、次の現像時の画像上に濃度差として現れる所謂履歴現象(ゴースト現象)によることが報告されている(例えば、特許文献1参照)。
また、コピーとコピーの間や紙間を利用して、トナー担持体上の残トナーを電位差により磁気ロールに回収し、トナー担持体上のトナー量を安定させるにより履歴現象を解消する方法が提案されている(特許文献5参照)。
また、磁気ブラシを用いた履歴現象の対応策として、磁気ロールの磁束密度の半値幅領域を広く設定することにより、現像ロール上のトナーの回収と供給の安定化を図ることにより履歴現象を解消する提案がなされている(特許文献6参照)。
更に、二成分現像剤用のキャリアとして非球形状のキャリアを使用して、磁気ブラシ先端のキャリアまで電荷注入し、現像剤担持体とトナー担持体との実質的な間隔を狭めて、トナー担持体への一回でのトナー供給量を増やし、トナー担持体上のトナー飽和量までトナーを供給することで、直前画像の履歴の影響を受けずに、トナー担持体上のトナー量を一定に保つことにより履歴現象を解消する方法が提案されている(特許文献7参照)。
しかし、直前画像でのトナー消費量時にキャリアにカウンターチャージが発生することで、キャリアと現像剤担持体との間に鏡像力が発生し、前記剥離領域において現像剤が正常に離れない。そのため、トナー消費によりトナー濃度の低下した現像剤が再度現像領域に搬送され、現像能力が低下する。即ち、スリーブ一周分は正常濃度であるのに対し、二周目以降は濃度が薄くなるという問題である。
即ち、本発明は、長期に亘って直前画像のトナー消費履歴の影響を受けず、安定したトナー量を現像し、色再現性に優れ、鮮明な画像を得ることができ、また、長期に亘って直前画像のトナー消費履歴の影響を受けず、安定したトナー量を現像し、転写性に優れるだけでなく、長期間使用しても、耐久性の高いトナー及び画像形成装置を提供することを目的とする。
本発明におけるゴースト現象の発生メカニズムは、詳細は明らかではないが以下のように考えている。直前の画像履歴に応じ現像剤担持体上へトナーが付着し、現像剤担持体上に付着したトナーが持つ電位に応じ、次画像のトナー現像量が変動する。つまり、直前の画像履歴によって次画像のトナー現像量が変動することに起因すると考えている。
詳細には、非画像部では、静電潜像担持体から現像スリーブ方向へバイアスが掛かるため、トナー自体が現像剤担持体上へ付着してしまうこと(現像剤担持体上へのトナー付着)が発生する。
現像担持体上へ現像されたトナーは、電位を持つために、画像部の印刷時には現像剤担持体上のトナーの持つ電位分だけ現像電位が嵩上げされ、トナー現像量が増加してしまう。
また、現像剤担持体上へ直接付着したトナーは、次回の現像時に消費されてしまうため、現像剤担持体上のトナー量は一定ではなく直前画像の履歴により変動する。即ち、直前に、非画像部や用紙と用紙の間隔部がある場合は、その領域を磁気ブラシが通過する際に、静電潜像担持体から現像スリーブ方向へバイアスが掛かるため、直後の画像部の印刷時には、上述の現像電位の嵩上げが起こり、よって、画像濃度は高くなる。一方、直前画像が画像面積の多い画像の場合には、現像剤担持体上に直接付着したトナーは、直前画像を現像した際に消費されるために少なくなり画像濃度は低くなる。
以上のように、本発明が課題とする履歴現象は、直前画像の履歴を受け現像剤担持体上のトナー現像量が変動し、その変動の影響を受け、次画像の濃度変動が現れる現象である。
而して本発明は、次の(1)項〜(10)項に記載される「トナー」、「現像剤」及び「画像形成装置」を包含する。
(1)「少なくとも結着樹脂及び離型剤を含有するトナー母体粒子と少なくとも1種以上の外添剤とを含むトナーであって、前記外添剤の第1種が、一次粒子同士が合着されてなる非球形の合着粒子であり、該非球形の合着粒子の非球形割合が60%以上であることを特徴とするトナー」。
(2)「第2種の外添剤として一次粒子径が20nm〜80nmの無機微粒子を含むことを特徴とする前記(1)項に記載のトナー」。
(3)「前記(1)項又は(2)項に記載のトナーと、キャリアとを含み、トナーとキャリアを攪拌させた後に攪拌媒体の内壁に付着したトナー濃度が0.8以下であることを特徴とする静電荷像現像用トナー」。
(4)「合着粒子が、シリカを含む前記(1)項乃至(3)項のいずれかに記載のトナー」。
(5)「トナー母体粒子が、結晶性樹脂を含む前記(1)項乃至(4)項のいずれかに記載のトナー」。
(6)「トナー母体粒子が、少なくとも結着樹脂及び離型剤を有機溶媒中に溶解乃至分散させ、得られた溶解乃至分散物を水相中に添加し、得られた分散液から前記有機溶媒を除去することにより得られる前記(1)項乃至(5)項のいずれかに記載のトナー」。
(7)「結着樹脂が、ポリエステル樹脂を含む前記(1)項乃至(6)項のいずれかに記載のトナー」。
(8)「前記(1)項乃至(7)項のいずれかに記載のトナーと、キャリアとを含むことを特徴とする現像剤」。
(9)「静電潜像担持体と、該静電潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、前記(1)項乃至(7)項のいずれかに記載のトナー、又は、前記(8)項に記載の現像剤を備え、該静電潜像を現像して可視像を形成する現像手段と、該可視像を記録媒体上に転写する転写手段と、該記録媒体上に転写された転写像を定着させる定着手段とを有することを特徴とする画像形成装置」。
(10)「記録媒体の送り方向を記録媒体の短手方向として、A4サイズの記録媒体に対して画像形成した際に、55枚/分間以上の速度で画像形成が可能である前記(9)項に記載の画像形成装置」。
本発明のトナーは、トナー母体粒子と、2種以上の外添剤とを含み、更に必要に応じてその他の成分を含む。
前記外添剤は、合着粒子を含有する。
前記合着粒子は、一次粒子同士が合着されてなる非球形の粒子、即ち、図1に示すように、一次粒子(符号1A〜1D)が複数合一(凝集)された二次粒子をいう。なお、前記「合着粒子」を「二次粒子」と称することがある。
前記一次粒子としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、シリカ、アルミナ、酸化チタン、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、酸化スズ、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ペンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素等の無機微粒子、有機微粒子などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、シリカが好ましい。
前記二次粒子としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、図3〜図5で示される粒子のように、前記一次粒子同士を後述の処理剤により化学結合させた粒子(二次凝集させた粒子)が好ましく、前記一次粒子同士をゾルゲル法により化学結合させた粒子がより好ましく、具体的には、ゾルゲルシリカなどが挙げられる。
前記合着粒子の製造方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、ゾルゲル法により製造する方法が好ましく、具体的には、一次粒子と、合着化処理剤とを混合、乃至焼成することにより化学結合させて二次凝集させ、二次粒子(合着粒子)とすることにより製造する方法が好ましい。なお、前記ゾルゲル法により合成する際には前記処理剤を共存させて、一段反応にて合着粒子を調製してもよい。下記に製造例の一例を示すが、これに限るものではない。
前記処理剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、シラン系処理剤、エポキシ系処理剤などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。前記一次粒子として、シリカを用いた場合には、前記シラン系処理剤が形成するSi−O−Si結合の方が、前記エポキシ系処理剤が形成するSi−O−C結合よりも、熱に対して安定である点で、シラン系処理剤が好ましい。また、必要に応じて、処理助剤(水、1質量%酢酸水溶液等)を使用してもよい。
前記シラン系処理剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アルコキシシラン類(テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、メチルジメトキシシラン、メチルジエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、デシルトリメトキシシラン等);シランカップリング剤(γ−アミノプロピルトルエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メタクロ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、ビニルトリエトキシシラン、メチルビニルジメトキシシラン等);ビニルトリクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、メチルビニルジクロロシラン、メチルフェニルジクロロシラン、フェニルトリクロロシラン、N,N’−ビス(トリメチルシリル)ウレア、N,O−ビス(トリメチルシリル)アセトアミド、ジメチルトリメチルシリルアミン、ヘキサメチルジシラザン、サイクリックシラザンの混合物などが挙げられる。
を化学結合にさせて二次凝集を形成させる。
前記シラン系処理剤として、前記アルコキシシラン類、前記シラン系カップリング剤等を用いて前記シリカ一次粒子を処理した場合、下記反応式(1)式に示すように、前記シリカ一次粒子に結合するシラノール基と、シラン系処理剤に結合するアルコキシ基とが反応し、脱アルコールにより、新たなSi−O−Si結合を形成して二次凝集する。
前記シラン系処理剤として、前記クロロシラン類を用いて前記シリカ一次粒子を処理した場合、前記クロロシラン類のクロル基と、前記シリカ一次粒子に結合するシラノール基とが脱塩化水素反応により、新たなSi−O−Si結合するシラノール基が脱水反応により、新たなSi−O−Si結合を形成して二次凝集する。また、前記シラン系処理剤として、前記クロロシラン類を用いて前記シリカ一次粒子を処理した場合、系に水が共存する際には、まずクロロシラン類が水に加水分解してシラノール基を生成し、該シラノール基とシリカ一次粒子に結合するシラノール基が脱水反応により、新たなSi−O−Si結合を形成して二次凝集する。
前記シラン系処理剤として、シラザン類を用いて前記シリカ一次粒子を処理した場合、
アミノ基とシリカ一次粒子に結合するシラノール基が脱アンモニアすることにより、新たなSi−O−Si結合を形成して二次凝集する。
前記エポキシ系処理剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールAノボラック型エポキシ樹脂、ビフェノール型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂などが挙げられる。
前記合着粒子は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、合着粒子の割合が60%以上を満たすことが好ましい。
合着粒子の割合は走査電子顕微鏡においてにて観察して計測する。
前記一次粒子の体積平均粒子径の測定方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、合着粒子をTHFなどの溶媒中に分散させ、超音波で軽く分散させた後、乾固させたサンプルを走査電子顕微鏡(FE−SEM、加速電圧:5kV〜8kV、観察倍率:8,000倍〜10,000倍)にて視野中の前記一次粒子の粒子径の平均値を計測(計測した粒子数:200個以上)することにより行う。
前期粒子を計測する際、前記走査電子顕微鏡にて図1、図2で示される複数個の粒子が合着されてなる合着粒子が確認された場合、前記合着粒子は、粒子1個として計測する。
前記無機微粒子は、トナー粒子に流動性、現像性、帯電性等を付与するための外添剤として使用することができる。
前記外添剤のうち無機微粒子としては、特に制限はなく、目的に応じて公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、シリカ、アルミナ、酸化チタン、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、酸化スズ、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ペンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、等が挙げられる。中でもシリカ、酸化チタン、アルミナが好ましく、シリカがより好ましい。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。
前記無機微粒子の一次粒子径としては、20nm〜80nmが好ましく、30nm〜60nmがより好ましい。30nm未満になるとトナーとキャリアの間で滑り現象を起こし、現像担持体への付着が発生しやすくなる。80nmを超えるとトナーへの流動性付与効果が小さくなるために転写不良やトナー補給が困難になるといった不具合が生じやすい。
前記無機微粒子の前記トナーにおける含有量としては、0.01〜5.0質量%が好ましく、0.1〜3.0質量%がより好ましい。
前記トナー母体粒子は、少なくとも結着樹脂及び離型剤を含有する。
前記トナー母体粒子は、少なくとも結着樹脂及び離型剤を有機溶媒中に溶解乃至分散させ、得られた溶解乃至分散物を水相中に添加し、得られた分散液から前記有機溶媒を除去することにより得られることが好ましく、前記溶解乃至分散物を水相中に添加して架橋乃至伸長反応させ、得られた分散液から前記有機溶媒を除去することにより得られることがより好ましい。
前記結着樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂、スチレン−アクリル樹脂、スチレン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ジエン系樹脂、フェノール樹脂、テルペン樹脂、クマリン樹脂、アミドイミド樹脂、ブチラール樹脂、ウレタン樹脂、エチレン酢酸ビニル樹脂などが挙げられる。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。これらの中でも、低温定着性に優れ、画像表面を平滑化できる点で、結晶性樹脂が好ましく、低分子量化しても十分な可撓性を有する点で、ポリエステル樹脂、ポリエステル樹脂と前記ポリエステル樹脂以外の他の上記結着樹脂とを組み合わせた樹脂がより好ましい。
前記ポリエステル樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、未変性ポリエステル樹脂、変性ポリエステル樹脂が好ましい。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。
前記未変性ポリエステル樹脂としては、前記ウレア結合生成基含有ポリエステル樹脂と同様のもの、即ちポリオール(PO)とポリカルボン酸(PC)との重縮合物、等が挙げられる。
該未変性ポリエステル樹脂は、その一部が前記ウレア結合生成基含有ポリエステル系樹脂(RMPE)と相溶していること、すなわち、互いに相溶可能な類似の構造であるのが、低温定着性、耐ホットオフセット性の点で好ましい。
前記変性ポリエステル樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、活性水素基含有化合物、前記活性水素基含有化合物と反応可能なポリエステル(以下、「ポリエステルプレポリマー」と称することがある)とを、伸長反応及び/又は架橋反応して得られる樹脂などが挙げられる。前記伸長反応及び/又は架橋反応は、必要に応じて、反応停止剤(ジエチルアミン、ジブチルアミン、ブチルアミン、ラウリルアミン、ケチミン化合物等のモノアミンをブロックしたものなど)により停止させてもよい。
前記活性水素基含有化合物は、水相中で、前記ポリエステルプレポリマーが伸長反応、架橋反応等する際の伸長剤、架橋剤等として作用する。
前記アミノアルコールとしては、例えば、エタノールアミン、ヒドロキシエチルアニリンなどが挙げられる。前記アミノメルカプタンとしては、例えば、アミノエチルメルカプタン、アミノプロピルメルカプタンなどが挙げられる。前記アミノ酸としては、例えば、アミノプロピオン酸、アミノカプロン酸などが挙げられる。
前記これらのアミン類のアミノ基をブロックしたものとしては、例えば、前記これらのアミン類(ジアミン、3価以上のポリアミン、アミノアルコール、アミノメルカプタン、アミノ酸等)のいずれかとケトン類(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等)から得られるケチミン化合物、オキサゾリゾン化合物などが挙げられる。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。これらの中でも、前記アミン類は、ジアミン、ジアミンと少量の3価以上のポリアミンとの混合物が特に好ましい。
前記活性水素基含有化合物と反応可能な重合体としては、前記活性水素基含有化合物と反応可能な基を少なくとも有する重合体であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、溶融時の高流動性、透明性に優れ、高分子成分の分子量を調節し易く、乾式トナーにおけるオイルレス低温定着性、離型性に優れる点で、ウレア結合生成基含有ポリエステル樹脂(RMPE)が好ましく、イソシアネート基含有ポリエステルプレポリマーがより好ましい。
前記当量比[NCO]/[OH]が、1/1未満であると、耐オフセット性が悪化することがあり、5/1を超えると、低温定着性が悪化することがある。
前記活性水素基含有化合物と反応可能な重合体の合成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記イソシアネート基含有ポリエステルプレポリマーの場合、前記ポリオールと前記ポリカルボン酸とを公知のエステル化触媒(チタンテトラブトキシド、ジブチルチンオキサイド等)の存在下、150℃〜280℃に加熱し、必要により適宜減圧しながら生成し、水を溜去して水酸基含有ポリエステルを得た後に、40℃〜140℃にて、前記水酸基含有ポリエステルに前記ポリイソシアネートを反応させることにより合成する方法などが挙げられる。
前記離型剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、植物系ワックス(カルナバワックス、綿ロウ、木ロウ、ライスワックス等)、動物系ワックス(ミツロウ、ラノリン等)、鉱物系ワックス(オゾケライト、セルシン等)、石油ワックス(パラフィン、マイクロクリスタリン、ペトロラタム等)等のロウ類及びワックス類;合成炭化水素ワックス(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)、合成ワックス(エステル、ケトン、エーテル等)等の天然ワックス以外のもの;1,2−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;低分子量の結晶性高分子であるポリメタクリル酸n−ステアリル、ポリメタクリル酸n−ラウリル等のポリアクリレートのホモポリマー又はコポリマー(アクリル酸n−ステアリルーメタクリル酸エチル共重合体等)等の側鎖に長鎖アルキル基を有する結晶性高分子;などが挙げられる。これらの中でも、定着ローラとトナー界面の間で離型剤として効果的に作用することができるため、定着ローラにオイル等の離型剤を塗布しなくても高温耐オフセット性を向上させることができる点で、融点が50℃〜120℃のワックスが好ましい。
前記離型剤の溶融粘度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、該ワックスの融点より20℃高い温度での測定値として、5cps〜1,000cpsが好ましく、10cps〜100cpsがより好ましい。前記溶融粘度が、5cps未満であると、離型性が低下することがあり、1,000cpsを超えると、耐ホットオフセット性、低温定着性への向上効果が得られなくなることがある。
1万倍で前記離型剤が確認できない場合、微分散していたとしても、定着時の染出しが不十分となることがある。
前記その他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、着色剤、層状無機鉱物、磁性材料、クリーニング性向上剤、流動性向上剤、帯電制御剤などが挙げられる。
前記着色剤としては、特に制限はなく、公知の染料、顔料等、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、カーボンブラック、ニグロシン染料、鉄黒、ナフトールイエローS、ハンザイエロー(10G、5G、G)、カドミウムイエロー、黄色酸化鉄、黄土、黄鉛、チタン黄、ポリアゾイエロー、オイルイエロー、ハンザイエロー(GR、A、RN、R)、ピグメントイエローL、ベンジジンイエロー(G、GR)、パーマネントイエロー(NCG)、バルカンファストイエロー(5G、R)、タートラジンレーキ、キノリンイエローレーキ、アンスラザンイエローBGL、イソインドリノンイエロー、ベンガラ、鉛丹、鉛朱、カドミウムレッド、カドミウムマーキュリレッド、アンチモン朱、パーマネントレッド4R、パラレッド、ファイセーレッド、パラクロルオルトニトロアニリンレッド、リソールファストスカーレットG、ブリリアントファストスカーレット、ブリリアントカーンミンBS、パーマネントレッド(F2R、F4R、FRL、FRLL、F4RH)、ファストスカーレットVD、ベルカンファストルビンB、ブリリアントスカーレットG、リソールルビンGX、パーマネントレッドF5R、ブリリアントカーミン6B、ピグメントスカーレット3B、ボルドー5B、トルイジンマルーン、パーマネントボルドーF2K、ヘリオボルドーBL、ボルドー10B、ボンマルーンライト、ボンマルーンメジアム、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、ローダミンレーキY、アリザリンレーキ、チオインジゴレッドB、チオインジゴマルーン、オイルレッド、キナクリドンレッド、ピラゾロンレッド、ポリアゾレッド、クロームバーミリオン、ベンジジンオレンジ、ペリノンオレンジ、オイルオレンジ、コバルトブルー、セルリアンブルー、アルカリブルーレーキ、ピーコックブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー、インダンスレンブルー(RS、BC)、インジゴ、群青、紺青、アントラキノンブルー、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ、コバルト紫、マンガン紫、ジオキサンバイオレット、アントラキノンバイオレット、クロムグリーン、ジンクグリーン、酸化クロム、ピリジアン、エメラルドグリーン、ピグメントグリーンB、ナフトールグリーンB、グリーンゴールド、アシッドグリーンレーキ、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、アントラキノングリーン、酸化チタン、亜鉛華、リトポンなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
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。
前記変性層状無機鉱物としては、数nmの厚みの層が積層された無機鉱物であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、モンモリロナイト、ベントナイト、ヘクトライト、アタパルジャイト、セピオライト、これらの混合物などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、トナーを造粒する際に異形化でき、電荷調節機能を果たすと共に、低温定着に優れる点で、変性層状無機鉱物が好ましく、モンモリロナイト系の基本結晶構造を持つ層状無機鉱物を有機カチオンで変性させた変性層状無機鉱物がより好ましく、トナー特性に影響を与えず、容易に粘度調整ができる点で、有機変性モンモリロナイト、ベントナイトが好ましい。
前記磁性材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、鉄粉、マグネタイト、フェライトなどが挙げられる。これらの中でも、色調の点で白色のものが好ましい。
前記クリーニング性向上剤としては、感光体や一次転写媒体に残存する転写後の現像剤を除去するためにトナーに添加される剤であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸等の脂肪酸金属塩、ポリメチルメタクリレート微粒子、ポリスチレン微粒子等のソープフリー乳化重合により製造されたポリマー微粒子などが挙げられる。前記ポリマー微粒子の体積平均粒子径としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、比較的粒度分布が狭いものが好ましく、0.01μm〜1μmがより好ましい。
前記帯電制御剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ニグロシン系染料、トリフェニルメタン系染料、クロム含有金属錯体染料、モリブデン酸キレート顔料、ローダミン系染料、アルコキシ系アミン、4級アンモニウム塩(フッ素変性4級アンモニウム塩を含む)、アルキルアミド、燐の単体又は化合物、タングステンの単体又は化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸金属塩、サリチル酸誘導体の金属塩、銅フタロシアニン、ペリレン、キナクリドン、アゾ系顔料、その他スルホン酸基、カルボキシル基、四級アンモニウム塩等の官能基を有する高分子系の化合物などが挙げられる。
前記トナーの製造方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、油相調製工程、水相調製工程、乳化乃至分散工程、溶剤除去工程、洗浄乃至乾燥工程、及び外添剤処理工程を含むことが好ましい。
前記油相調製工程は、有機溶剤中に、少なくとも前記結着樹脂、及び前記着色剤などを含むトナー材料を、有機溶剤に溶解乃至分散させて油相(トナー材料の溶解乃至分散液)を調製する工程である。前記有機溶剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、溶剤除去が容易である点で、沸点が150℃未満の有機溶剤が好ましい。前記沸点が150℃未満の有機溶剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、トルエン、キシレン、ベンゼン、四塩化炭素、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、1,1,2−トリクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロホルム、モノクロロベンゼン、ジクロロエチリデン、酢酸メチル、酢酸エチル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどが挙げられる。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。これらの中でも、酢酸エチル、トルエン、キシレン、ベンゼン、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、クロロホルム、四塩化炭素等が好ましく、酢酸エチルが好ましい。
前記水相調製工程は、水相(水系媒体)を調製する工程である。前記水相としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、水、水と混和可能な溶剤、これらの混合物などが挙げられる。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。これらの中でも、水が好ましい。前記混和可能な溶剤としては、例えば、アルコール(メタノール、イソプロパノール、エチレングリコール等)、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、セルソルブ類(メチルセルソルブ(登録商標)等)、低級ケトン類(アセトン、メチルエチルケトン等)などが挙げられる。
前記乳化乃至分散工程は、前記油相を、前記水相中に分散させて乳化乃至分散物を得る工程である。前記トナー材料は、必ずしも、前記水相中で粒子を形成させる時に混合しておく必要はなく、粒子を形成せしめた後、添加してもよく、例えば、前記着色剤を含まない粒子を形成させた後、公知の染着の方法で着色剤を添加することもできる。前記トナー材料100質量部に対する水相の使用量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、100質量部〜1,000質量部が好ましい。前記使用量が、100質量部未満であると、前記トナー材料の分散状態が悪く、所定の粒径のトナー粒子が得られないことがあり、1,000質量部を超えると、経済的でないことがある。また、必要に応じて、分散剤を用いることもできる。分散剤を用いたほうが、粒度分布がシャープになるとともに分散が安定である点で好ましい。
前記溶剤除去工程は、前記乳化乃至分散物(乳化スラリー等の分散液)から有機溶剤を除去する工程である。前記有機溶剤を除去する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、反応系全体を徐々に昇温させて、油滴中の有機溶剤を蒸発させる方法、分散液を乾燥雰囲気(空気、窒素、炭酸ガス、燃焼ガス等を加熱した気体)中に噴霧(スプレードライヤー、ベルトドライヤー、ロータリーキルン等)して、油滴中の有機溶剤を除去する方法などが挙げられる。この方法により、短時間の処理で十分目的とする品質が得られる。前記有機溶剤が除去されると、トナー母体粒子が形成される。
前記洗浄乃至乾燥工程は、前記トナー母体粒子を洗浄乃至乾燥する工程である。前記トナー母体粒子は、更に分級等を行ってもよい。前記分級は、液中でサイクロン、デカンター、遠心分離などにより、微粒子部分を取り除くことにより行ってもよいし、乾燥後に分級操作を行ってもよい。なお、得られた不要の微粒子又は粗粒子は、再び微粒子の形成に用いることができる。その際、微粒子又は粗粒子は、ウェット状態でも構わない。
前記外添剤処理工程は、乾燥後の前記トナー母体粒子と、本発明において規定する特定のパラメータを満たす前記外添剤とを混合して処理する工程である。前記トナー母体粒子と、前記外添剤とを混合することにより、本発明のトナーが得られる。前記混合に用いる装置としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)が好ましい。なお、前記トナー母体粒子の表面から前記外添剤等の粒子が脱離することを抑制するために、機械的衝撃力を印加してもよい。前記機械的衝撃力を印加する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、高速で回転する羽根を用いて混合物に衝撃力を印加する方法、高速気流中に混合物を投入し、加速させて一次粒子同士又は粒子を適当な衝突板に衝突させる方法などが挙げられる。前記方法に用いる装置としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、オングミル(ホソカワミクロン社製)、I式ミル(日本ニューマチック社製)を改造して粉砕エアー圧力を下げた装置、ハイブリダイゼイションシステム(奈良機械製作所製)、クリプトロンシステム(川崎重工業社製)、自動乳鉢などが挙げられる。
前記トナーにおける体積平均粒子径(Dv)と個数平均粒子径(Dn)との比(Dv/Dn)としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、1.30以下が好ましく、1.00〜1.30がより好ましい。前記比(Dv/Dn)が、1.00未満であると、二成分現像剤では現像装置における長期の撹拌においてキャリアの表面にトナーが融着し、キャリアの帯電能力の低下や、クリーニング性の悪化につながることがあり、一成分現像剤では、現像ローラへのトナーのフィルミングや、トナーを薄層化するためブレード等の部材へのトナー融着が発生し易くなることがある。前記比(Dv/Dn)が、1.30を超えると、高解像で高画質の画像を得ることが難しくなり、現像剤中のトナーの収支が行われた場合にトナーの粒子径の変動が大きくなることがある。一方、前記比(Dv/Dn)が、前記より好ましい範囲であると、保存安定性、低温定着性、及び耐ホットオフセット性のいずれにも優れる点で有利である。特に、フルカラー複写機に使用した場合に画像の光沢性に優れる。二成分現像剤では、長期にわたるトナーの収支が行われても、現像剤中のトナー粒子径の変動が少なく、現像装置における長期の攪拌においても良好で安定した現像性が得られ、一成分現像剤では、トナーの収支が行われてもトナーの粒子径の変動が少なくなるとともに、現像ローラへのトナーのフィルミングやトナーを薄層化するブレード等のトナーの融着がなく、現像装置の長期使用(攪拌)においても良好で安定した現像性が得られ、高画質の画像を得ることが可能となる。
本発明の現像剤は、上述した本発明のトナーと、キャリアとを含む。前記現像剤が、2成分系現像剤である場合には、本発明のトナーとキャリアとを混合して用いればよく、1成分系現像剤である場合には、本発明のトナーを1成分系の磁性トナー又は非磁性トナーとして用いればよい。
前記キャリアは、磁性を有する芯粒子、及び該芯粒子を被覆する被覆樹脂を含み、更に必要に応じて導電性微粉末、シランカップリング剤等を含む。前記キャリア及び前記キャリアの骨格となる芯粒子の粒子径の選定が重要である。
前記芯粒子としては、前記キャリアに1,000エルステッド(Oe)の磁場を印加したときに、磁化量が40emu/g以上となる芯粒子であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、鉄、コバルトなどの強磁性体、マグネタイト、ヘマタイト、Li系フェライト、MnZn系フェライト、CuZn系フェライト、NiZn系フェライト、Ba系フェライト、Mn系フェライトなどが挙げられる。前記芯粒子は、磁性材料の破砕物粒子を、フェライト、マグネタイト等の芯粒子を用いる場合には、焼成前の一次造粒品を分級し、焼成した粒子を、分級処理により異なる粒度分布をもつ粒子粉体に分級した後、複数の粒子粉体を混合することで得ることができる。
前記被覆樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アミノ系樹脂、尿素−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂、グアナミン樹脂、ユリア樹脂、ポリアミド樹脂、ポリビニル系樹脂、ポリビニリデン系樹脂、アクリル樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリスチレン樹脂、スチレン−アクリル共重合樹脂等のポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル等のハロゲン化オレフィン樹脂、ポリエステル系樹脂(ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂等)、ポリカーボネート系樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリ弗化ビニル樹脂、ポリ弗化ビニリデン樹脂、ポリトリフルオロエチレン樹脂、ポリヘキサフルオロプロピレン樹脂、弗化ビニリデンとアクリル単量体との共重合体、弗化ビニリデンと弗化ビニルとの共重合体、テトラフルオロエチレンと弗化ビニリデンと非弗化単量体とのターポリマー等のフルオロターポリマー、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、シリコーン樹脂が好ましい。
前記キャリアの製造方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記芯粒子の表面に被覆層を形成することにより製造する方法などが挙げられる。前記芯粒子の表面に被覆層を形成するための方法としては、特に制限はなく目的に応じて適宜選択することができ、例えば、スプレードライ法、浸漬法、パウダーコーティング法などが挙げられるが、均一な被覆層の形成に有効な点で、流動層型コーティング装置を用いる方法が好ましい。前記芯粒子の表面に有する被覆層の厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、0.02μm〜1μmが好ましく、0.03μm〜0.8μmがより好ましい。なお、前記被覆層の厚みが、極めて小さいことから、前記芯粒子の表面上に被覆層を形成したキャリアとキャリア芯粒子の粒径は実質的に同じである。
前記キャリアとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、粒度分布がシャープで粒度の揃ったキャリアが好ましく、重量平均粒子径(Dw)の規制に加えて、個数平均粒子径(Dp)で規制されたキャリア及びキャリア芯粒子を使用することが好ましい。
前記キャリアの重量平均粒子径(Dw)は、下記計算式(i)で表される。
Dw={1/Σ(nD3)}×{Σ(nD4)} ・・・ 計算式(i)
(ただし、式(i)中、Dは、各チャネルに存在する粒子の代表粒径(μm)を示し、nは、各チャネルに存在する粒子の総数を示す。なお、チャネルとは、粒径分布図における粒径範囲を等分に分割するための長さを示すもので、本発明においては、2μmを採用した。また、各チャネルに存在する粒子の代表粒径としては、各チャネルに保存する粒子の粒径の下限値を採用した。)
前記プロセスカートリッジは、本発明の画像形成装置に用いることができ、静電潜像担持体(電子写真感光体)と、本発明のトナーを用いて現像し、可視像を形成する現像手段とを有し、本発明の画像形成装置に着脱可能である。
本発明の画像形成装置は、本発明のトナー又は現像剤を備え、静電潜像担持体(電子写真感光体)と、静電潜像形成手段と、現像手段と、転写手段と、定着手段とを少なくとも有し、更にトナー移送手段を有することが好ましく、必要に応じて、その他の手段を有する。前記画像形成装置は、フルカラー画像形成装置として好適に使用でき、前記現像手段において本発明のトナー又は現像剤を用いる。前記静電潜像形成手段は、帯電手段と露光手段とを合わせた手段である。
前記画像形成装置としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、記録媒体の送り方向を記録媒体の短手方向として、A4サイズの記録媒体に対して画像形成した際に、55枚/分間以上の速度で画像形成が可能である高速画像形成装置が好ましく、このような画像形成を行うことを可能とする制御手段を備えることが好ましい。
前記静電潜像形成工程は、前記静電潜像担持体上に静電潜像を形成する工程であり、静電潜像形成手段により実施することができる。前記静電潜像担持体の材質、形状、構造、大きさ等は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。前記材質としては、アモルファスシリコン、セレン等の無機物質、ポリシラン、フタロポリメチン等の有機物質等が挙げられるが、長寿命であることからアモルファスシリコンが好ましい。前記形状としては、ドラム状が好ましい。前記静電潜像形成手段は、帯電手段と、露光手段とを合わせた手段である。前記帯電手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、導電性又は半導電性のロール、ブラシ、フィルム、ゴムブレード等を備えたそれ自体公知の接触帯電器、コロトロン、スコロトロン等のコロナ放電を利用した非接触帯電器などが挙げられる。前記露光手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、複写光学系、ロッドレンズアレイ系、レーザー光学系、液晶シャッタ光学系、LED光学系などの各種露光器が挙げられ、前記露光器における光源としては、発光ダイオード(LED)、半導体レーザー(LD)、エレクトロルミネッセンス(EL)などの高輝度が確保できる光源などが挙げられる。
前記現像工程は、前記現像手段により実施することができ、前記静電潜像を、トナーを用いて現像して可視像を形成する工程である。前記現像手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、本発明のトナー及び前記現像剤を用いて現像することができる限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記現像剤を収容し、前記静電潜像に該現像剤を接触又は非接触的に付与可能な現像器を少なくとも有するものが好ましい。前記現像器としては、乾式現像方式のものであってもよいし、湿式現像方式のものであってもよく、また、単色用現像器であってもよいし、多色用現像器であってもよく、例えば、前記現像剤を摩擦攪拌させて帯電させる攪拌器と、回転可能なマグネットローラとを有するものなどが好適に挙げられる。前記現像器内では、例えば、本発明のトナーと前記キャリアとが混合攪拌され、その際の摩擦により該トナーが帯電し、回転するマグネットローラの表面に穂立ち状態で保持され、磁気ブラシが形成される。該マグネットローラは、前記電子写真感光体近傍に配置されているため、該マグネットローラの表面に形成された前記磁気ブラシを構成する本発明のトナーの一部は、電気的な吸引力によって該電子写真感光体の表面に移動する。その結果、前記静電潜像が該トナーにより現像されて該電子写真感光体の表面に該トナーによる可視像が形成される。
前記転写工程は、前記転写手段により実施することができ、前記可視像を記録媒体に転写する工程である。前記転写手段は、前記可視像を記録媒体に転写する手段であるが、前記電子写真感光体表面から記録媒体に可視像を直接転写する方法と、中間転写体を用い、該中間転写体上に可視像を一次転写した後、該可視像を前記記録媒体上に二次転写する方法がある。前記転写工程としては、中間転写体を用い、中間転写体上に可視像を一次転写した後、可視像を記録媒体上に二次転写することが好ましい。このとき、用いられるトナーは、通常、二色以上であり、フルカラートナーを用いることが好ましい。このため、可視像を中間転写体上に転写して複合転写像を形成する第一次転写工程と、複合転写像を記録媒体上に転写する第二次転写工程を有することがより好ましい。なお、前記二次転写工程において、トナー像の記録材への転写の線速度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、300mm/sec〜1000mm/secが好ましく、前記二次転写手段のニップ部での転写時間としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、0.5msec〜20msecが好ましい。
前記定着工程は、前記定着手段により実施することができ、前記記録媒体に転写された転写像を定着させる工程である。前記定着手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、加熱加圧手段が好ましく、前記加熱加圧手段としては、加熱ローラと加圧ローラとの組み合わせ、加熱ローラと加圧ローラと無端ベルトとの組合せなどが挙げられ、前記加熱としては、通常80℃〜200℃が好ましい。前記定着としては、例えば、各色のトナーに対し前記記録媒体に転写する毎に行ってもよいし、各色のトナーに対しこれを積層した状態で一度に同時に行ってもよい。
前記トナー移送工程は、前記トナー移送手段により実施することができ、画像形成に伴い消費されたトナーの量に応じて、収納容器に収納された補給用トナーを現像手段に補給する工程である。前記トナー移送手段は、画像形成に伴い消費されたトナー量に応じて、収納容器に収納された補給用トナーを現像手段に補給する手段である。
前記その他の工程及びその他の手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、除電工程及び除電手段、クリーニング工程及びクリーニング手段、リサイクル工程及びリサイクル手段、制御工程及び制御手段などが挙げられる。
前記除電工程は、前記除電手段により実施することができ、前記電子写真感光体に対し除電バイアスを印加し除電を行う工程である。前記除電手段としては、特に制限はなく、前記電子写真感光体に対し除電バイアスを印加することができればよく、公知の除電器の中から適宜選択することができ、例えば、除電ランプ等が好適に挙げられる。
前記クリーニング工程は、前記クリーニング手段により実施することができ、前記電子写真感光体上に残留する前記トナーを除去する工程である。前記クリーニング手段としては、特に制限はなく、前記電子写真感光体上に残留する前記電子写真トナーを除去することができればよく、公知のクリーナの中から適宜選択することができ、例えば、磁気ブラシクリーナ、静電ブラシクリーナ、磁気ローラクリーナ、ブレードクリーナ、ブラシクリーナ、ウエブクリーナ等が好適に挙げられる。
前記リサイクル工程は、前記リサイクル手段により実施することができ、前記クリーニング工程により除去した前記トナーを前記現像手段にリサイクルさせる工程である。前記リサイクル手段としては、特に制限はなく、公知の搬送手段等が挙げられる。
前記制御工程は、前記制御手段により実施することができ、前記各工程を制御する工程である。前記制御手段としては、前記各手段の動きを制御できれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、シークエンサー、コンピュータ等の機器が挙げられる。
以下では、図面を用いて、本発明の画像形成装置の実施形態について説明する。
図7に、本発明で用いる画像形成装置の一例を示す。画像形成装置(100A)は、像担持体としてのドラム状の感光体としての感光体(10)と、帯電手段としての帯電装置(20)と、露光手段としての露光装置(30)と、現像手段としての現像装置(40)と、中間転写体(50)と、クリーニング手段としてのクリーニング装置(60)と、除電手段としての除電ランプ(70)とを備える。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、各種改変できるものである。
合着粒子A〜Dの製造は、表1に記載した種々の体積平均粒子径を有する一次粒子と、処理剤とをスプレードライヤーにより混合して、表1に記載の条件にて焼成することにより、前記一次粒子同士を合着させて製造した。また、合着粒子Dは、表1に記載した一次粒子に対して疎水化処理を施したのみで、前記処理剤による処理を行わずに製造した。
なお、前記処理剤は、メチルトリメトキシシラン1部に対して、処理助剤(水又は1%酢酸水溶液)を0.1部添加して調製した。前記一次粒子同士を合着させて製造された二次粒子の体積平均粒子径、非球形粒子割合等を表1に示す。
下記キャリア原料をホモミキサーで10分間分散し、アルミナ粒子を含むアクリル樹脂及びシリコーン樹脂の被覆層形成溶液を得た。芯材として焼成フェライト粉[(MgO)1.8(MnO)49.5(Fe2O3)48.0:重量平均粒子径;25μm]に上記被覆層形成溶液を芯材表面に厚みが0.15μmとなるようにスピラコーター(岡田精工社製)により塗布し乾燥して被覆フェライト粉を得た。得られた被覆フェライト粉を電気炉中にて150℃で1時間放置して焼成した。冷却後フェライト粉バルクを目開き106μmの篩を用いて解砕し、キャリアを得た。膜厚測定は、透過型電子顕微鏡にてキャリア断面を観察することにより、キャリア表面を覆う被覆層を観察することができるため、その厚みの平均値をもって被覆層の厚みとした。こうして、重量平均粒子径35μmのキャリアAを得た。
[キャリアAの原料]
・アクリル樹脂溶液(固形分50%) ・・・ 21.0部
・グアナミン樹脂溶液(固形分70%) ・・・ 6.4部
・アルミナ粒子(0.3μm、固有抵抗1014Ω・cm) ・・・ 7.6部
・シリコーン樹脂溶液(固形分23%) ・・・ 65.0部
[SR2410、東レ・ダウコーニング社製]
・アミノシランカップリング剤(固形分100%) ・・・ 1.0部
[SH6020、東レ・ダウコーニング社製]
・トルエン ・・・ 60.0部
・ブチルセロソルブ ・・・ 60.0部
合着粒子をTHFの溶媒中に極少量を分散させ、超音波で軽く分散させた後、乾固させたサンプルを走査電子顕微鏡(FE−SEM、加速電圧:5kV〜8kV、観察倍率:8,000倍〜10,000倍)にて視野中の前記一次粒子の粒子径の平均値を計測(計測した粒子数:200個以上)することにより行った。
冷却管、攪拌機及び窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物67部、ビスフェノールAプロピオンオキサイド3モル付加物84部、テレフタル酸274部、及びジブチルチンオキサイド2部を投入し、常圧下、230℃にて8時間反応させた。次いで、該反応液を10mmHg〜15mmHgの減圧下にて5時間反応させて、[未変性ポリエステル樹脂1]を合成した。[未変性ポリエステル樹脂1]は、数平均分子量(Mn)が2,100、重量平均分子量(Mw)が5,600、ガラス転移温度(Tg)が55℃であった。
窒素導入管、脱水管、攪拌器、及び熱伝対を装備した5リットルの四つ口フラスコに、ビスフェノールAエチレンオキサイドサイド2モル付加物229部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド3モル付加物529部、テレフタル酸208部、アジピン酸46部、及びジブチルチンオキサイド2部を入れ、常圧、230℃で7時間反応し、更に10mmHg〜15mmHgの減圧で4時間反応させた後、反応容器に無水トリメリット酸44部入れ、常圧、180℃で2時間反応し、[未変性ポリエステル樹脂2](非結晶性ポリエステル樹脂)を合成した。
窒素導入管、脱水管、攪拌器、及び熱伝対を装備した5リットルの四つ口フラスコに、1,6−ヘキサンジオール2,300部、フマル酸2,530部、無水トリメリット酸291部、及びハイドロキノン4.9部を入れ、160℃で5時間反応させた後、200℃に昇温して1時間反応させ、更に8.3kPaにて1時間反応させて[結晶性ポリエステル樹脂1]を合成した。
金属製2L容器に、[結晶性ポリエステル樹脂1]100部、及び酢酸エチル400部を入れ、75℃で加熱溶解させた後、氷水浴中で27℃/分の速度で急冷した。これにガラスビーズ(直径3mmφ)500mLを加えて、バッチ式サンドミル装置(カンペハピオ社製)で10時間粉砕を行い、[結晶性ポリエステル分散液1]を得た。
水1,000部、カーボンブラック(Printex35、デグサ社製、DBP吸油量=42ml/100g、pH=9.5)540部、及び[未変性ポリエステル樹脂1]1,200部を、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)を用いて混合した。該混合物を2本ロールにより150℃にて30分間混練後、圧延冷却し、パルペライザー(ホソカワミクロン社製)で粉砕して、[マスターバッチ1]を合成した。
水1,200部、カーボンブラック(Printex35、デクサ社製、DBP吸油量=42mL/100mg、pH=9.5)540部、及び[未変性ポリエステル樹脂2]1,200部を、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)を用いて混合した。該混合物を2本ロールにより150℃にて30分間混練後、圧延冷却し、パルペライザー(ホソカワミクロン社製)で粉砕して、[マスターバッチ2]を合成した。
冷却管、撹拌機、及び窒索導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物682部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物81部、テレフタル酸283部、無水トリメリット酸22部、及びジブチルチンオキサイド2部を入れ、常圧、230℃で8時間反応し、更に10mmHg〜15mmHgの減圧で5時間反応した[中間体ポリエステル1]を得た。[中間体ポリエステル1]は、数平均分子量2,100、重量平均分子量9,500、Tg55℃、酸価0.5、水酸基価51であった。次に、冷却管、撹拌機及び窒素導入管の付いた反応容器中に、[中間体ポリエステル1]410部、イソホロンジイソシアネート89部、及び酢酸エチル500部を入れ、100℃で5時間反応し、[ポリエステルプレポリマー1]を得た。[ポリエステルプレポリマー1]の遊離イソシアネート率は、1.53%であった。
撹拌棒及び温度計をセットした反応容器に、イソホロンジアミン170部とメチルエチルケトン75部を仕込み、50℃で5時間反応を行い、[ケチミン化合物1]を得た。[ケチミン化合物1]のアミン価は、418であった。
撹拌棒及び温度計をセットした反応容器に、水683部、メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩(エレミノールRS−30、三洋化成工業社製)16部、スチレン83部、メタクリル酸83部、アクリル酸ブチル110部、及び過硫酸アンモニウム1部を仕込み、400回転/分で15分間撹拌したところ、白色の乳濁液が得られた。加熱して、系内温度75℃まで昇温し5時間反応させた。更に、1%過硫酸アンモニウム水溶液30部加え、75℃で5時間熟成してビニル系樹脂(スチレン−メタクリル酸−アクリル酸ブチル−メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩の共重合体)の[樹脂微粒子分散液1]を得た。[樹脂微粒子分散液1]の体積平均粒子径(LA−920、堀場製作所製)は、9nmであった。
撹拌棒及び温度計をセットした反応容器に、水683部、メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩(エレミノールRS−30、三洋化成工業社製)11部、スチレン138部、メタクリル酸138部、及び過硫酸アンモニウム1部を仕込み、400回転/分で15分間撹拌したところ、白色の乳濁液が得られた。加熱して、系内温度75℃まで昇温し、5時間反応させた。更に、1%過硫酸アンモニウム水溶液30部加え、75℃で5時間熟成してビニル系樹脂(スチレン−メタクリル酸−メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩の共重合体)の[樹脂微粒子分散液2]を得た。[樹脂微粒子分散液2]をLA−920で測定した体積平均粒子径は、0.14μmであった。[樹脂微粒子分散液2]の一部を乾燥して樹脂分を単離した。
<油相調製工程>
ビーカーに、[未変性ポリエステル樹脂1]100部及び酢酸エチル130部を、攪拌し溶解させた。次いで、カルナウバワックス(分子量=1,800、酸価=2.5、針入度=1.5mm(40℃))10部、及び[マスターバッチ1]10部を仕込み、ビーズミル(ウルトラビスコミル、アイメックス社製)を用いて、送液速度:1kg/hr、ディスク周速度:6m/s及び0.5mmジルコニアビーズ80体積%充填の条件で3パスして原料溶解液を調製し、[油相1](トナー材料の溶解乃至分散液)を調製した。
水660部、[樹脂微粒子分散液1]25部、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの48.5%の水溶液(エレミノールMON−7、三洋化成工業社製)25部、及び酢酸エチル60部を混合撹拌し、[水相1](乳白色の液体)を得た。
[水相1]150部を容器に入れ、TK式ホモミキサー(特殊機化工業社製)を用い、回転数12,000rpmで攪拌し、これに[油相1]100部を添加し、10分間混合して[乳化スラリー1](乳化乃至分散液)を調製した。
脱気用配管、攪拌機及び温度計をセットしたフラスコに、[乳化スラリー1]100部を仕込み、攪拌周速20m/分で攪拌しながら30℃にて12時間減圧下、脱溶剤し[脱溶剤スラリー1]とした。
[脱溶剤スラリー1]の全量を減圧濾過した後、濾過ケーキにイオン交換水300部を添加し、TK式ホモミキサーで混合、再分散(回転数12,000rpmにて10分間)した後、濾過した。得られた濾過ケーキにイオン交換水300部を添加し、TK式ホモミキサーで混合(回転数12,000rpmにて10分間)した後濾過する操作を3回行った。
得られた洗浄スラリーを45℃で10時間熟成を行い、濾過して加熱処理後ケーキを得た。上記加熱処理後ケーキを順風乾燥機にて45℃で48時間乾燥し、目開き75μmメッシュで篩い、[トナー母体粒子1]を得た。
[トナー母体粒子1]100部に対して、[合着粒子A]2.0部、[外添剤A]を2.0部(HDK−2000H クラリアント製)をヘンシェルミキサーにて混合し、目開き500メッシュの篩を通過させ、[トナー1]を得た。
実施例1の[合着粒子A]、[外添剤A]を表2に記載の合着粒子、外添剤にそれぞれ変更した以外は、実施例1と同様にして、[トナー2]を得た。
実施例1の[合着粒子A]、[外添剤A]を表2に記載の合着粒子、外添剤にそれぞれ変更した以外は、実施例1と同様にして、[トナー3]を得た。
実施例1の[合着粒子A]、[外添剤A]を表2に記載の合着粒子、外添剤にそれぞれ変更した以外は、実施例1と同様にして、[トナー4]を得た。
実施例1の[合着粒子A]、[外添剤A]を表2に記載の合着粒子、外添剤にそれぞれ変更した以外は、実施例1と同様にして、[トナー5]を得た。
実施例1の[合着粒子A]、[外添剤A]を表2に記載の合着粒子、外添剤にそれぞれ変更した以外は、実施例1と同様にして、[トナー6]を得た。
実施例1の[合着粒子A]、[外添剤A]を表2に記載の合着粒子、外添剤にそれぞれ変更した以外は、実施例1と同様にして、[トナー7]を得た。
実施例1の[合着粒子A]、[外添剤A]を表2に記載の合着粒子、外添剤にそれぞれ変更した以外は、実施例1と同様にして、[トナー8]を得た。
実施例1の[合着粒子A]、[外添剤A]を表2に記載の合着粒子、外添剤にそれぞれ変更した以外は、実施例1と同様にして、[トナー9]を得た。
実施例1の[合着粒子A]、[外添剤A]を表2に記載の合着粒子、外添剤にそれぞれ変更した以外は、実施例1と同様にして、[トナー10]を得た。
実施例1の[合着粒子A]、[外添剤A]を表2に記載の合着粒子、外添剤にそれぞれ変更した以外は、実施例1と同様にして、[トナー11]を得た。
実施例1の[合着粒子A]、[外添剤A]を表2に記載の合着粒子、外添剤にそれぞれ変更した以外は、実施例1と同様にして、[トナー12]を得た。
<油相調製工程>
撹拌棒及び温度計をセットした容器に、[未変性ポリエステル樹脂2]378部、カルナウバワックス110部、帯電制御剤(CCA、サリチル酸金属錯体E−84、オリエント化学工業社製)22部、及び酢酸エチル947部を仕込み、撹拌下80℃に昇温して、80℃で5時間保持した後、1時問で30℃に冷却した。次いで、容器に[マスターバッチ2]500部、及び酢酸エチル500部を仕込み、1時間混合し[原料溶解液2]を得た。
この[原料溶解液2]1,324部を容器に移し、ビーズミル(ウルトラビスコミル、アイメックス社製)を用いて、送液速度1kg/hr、ディスク周速度6m/秒、0.5mmジルコニアビーズを80体積%充填、3パスの条件で、カーボンブラック、ワックスの分散を行った。次いで、[未変性ポリエステル樹脂2]の65%酢酸エチル溶液1,042.3部加え、上記条件のビーズミルで1パスし、[油相2]を得た。[油相2]の固形分濃度(130℃、30分)は50%であった。
水990部、[樹脂微粒子分散液2]83部、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの48.5%水溶液(エレミノールMON−7、三洋化成工業社製)37部、及び酢酸エチル90部を混合撹拌し、[水相2](乳白色の液体)を得た。
[油相2]664部、[ポリエステルプレポリマー1]109.4部、[結晶性ポリエステル分散液1]73.9部、及び[ケチミン化合物1]4.6部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化製)で5,000rpmで1分間混合した後、容器に[水相2]1,200部を加え、TKホモミキサーで、回転数13,000rpmで20分間混合し[乳化スラリー2]を得た。
撹拌機及び温度計をセットした容器に、[乳化スラリー2]を投入し、30℃で8時間脱溶剤した後、45℃で4時間熟成を行い、[分散スラリー2]を得た。
[分散スラリー2]100部を減圧濾過した後、
(1)濾過ケーキにイオン交換水100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後濾過した。
(2)(1)の濾過ケーキに10%水酸化ナトリウム水溶液100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで30分間)した後、減圧濾過した。
(3)(2)の濾過ケーキに10%塩酸100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後濾過した。
(4)(3)の濾過ケーキにイオン交換水300部を加え、TKホモミキサーで混合(回
転数12,000rpmで10分間)した後濾過する操作を2回行い[濾過ケーキ2]を得た。[濾過ケーキ2]を循風乾燥機にて45℃で48時間乾燥し、目開き75μmメッシュで篩い[トナー母体粒子2]を得た。
[トナー母体粒子2]100部に対して、[合着粒子A]2.0部、[外添剤A]を2.0部(HDK−2000H クラリアント製)をヘンシェルミキサーにて混合し、目開き500メッシュの篩を通過させ、[トナー13]を得た。
実施例13の[合着粒子A]、[外添剤A]を表2に記載の合着粒子、外添剤にそれぞれ変更した以外は、実施例13と同様にして、[トナー14]〜[トナー24]を得た。
[未変性ポリエステル樹脂1]80部、パラフィンワックス5部(HNP−9、日本精鑞社製、融点75℃)、及び[マスターバッチ1]10部を加えて、ヘンシェルミキサー中で十分攪拌混合した後、ロールミルを用い、130℃で30分間加熱溶融させ、室温まで冷却して、得られた混練物をハンマーミルにより、200μm〜400μmに粗粉砕した。次いで、ジェット気流を用いて、衝突板に粗粉砕物を直接衝突させて微粉砕する微粉砕装置と、該微粉砕装置で得られた微粉砕粉を分級室内に旋回流を形成させ、粉砕物を遠心分離して分級する風力分級装置とを一体に有する粉砕分級装置(日本ニューマチック工業製)を用い、粉砕分級を行い、分級上がり[トナー母体粒子3]を得た。この[トナー母体粒子3]100部に対して、[合着粒子A]2.0部、[外添剤A]を2.0部(HDK−2000H クラリアント製)をヘンシェルミキサーにて混合し、目開き500メッシュの篩を通過させ、[トナー25]を得た。
実施例25の[合着粒子A]、[外添剤A]を表2に記載の合着粒子、外添剤にそれぞれ変更した以外は、実施例25と同様にして[トナー26]〜[トナー36]を得た。
[未変性ポリエステル樹脂1]70部、[結晶性ポリエステル樹脂1]10部、パラフィンワックス5部(HNP−9、日本精鑞社製、融点75℃)、及び[マスターバッチ1]10部を加えて、ヘンシェルミキサー中で十分攪拌混合した後、ロールミルを用い、130℃で30分間加熱溶融させ、更に室温まで冷却し、得られた混練物をハンマーミルにて200μm〜400μmに粗粉砕した。次いで、ジェット気流を用いて衝突板に粗粉砕物を直接衝突させて微粉砕する微粉砕装置と、該微粉砕装置で得られた微粉砕粉を分級室内に旋回流を形成させ、粉砕物を遠心分離して分級する風力分級装置とを一体に有するIDS−2型粉砕分級装置(日本ニューマチック工業製)を用い、粉砕分級を行い、分級上がり[トナー母体粒子4]を得た。この[トナー母体粒子4]100部に対して、[[合着粒子A]2.0部、[外添剤A]を2.0部(HDK−2000H クラリアント製)をヘンシェルミキサーにて混合し、目開き500メッシュの篩を通過させ、[トナー37]を得た。
実施例37の[合着粒子A]、[外添剤A]を表2に記載の合着粒子、外添剤にそれぞれ変更した以外は、実施例25と同様にして[トナー38]〜[トナー48]を得た。
実施例1の[合着粒子A]、[外添剤A]を表2に記載の合着粒子、外添剤にそれぞれ変更した以外は、実施例1と同様にして[トナー49]〜[トナー60]を得た。
実施例及び比較例で製造したトナーと[キャリアA]を用い、[キャリアA]100部に対し、トナー7部を容器が転動して攪拌される型式のターブラミキサーを用いて均一混合し、帯電させて2成分系現像剤を製造した。
実施例1〜48、比較例1〜12で使用した合着粒子、第2の外添剤、内壁汚れについて上記表2に示す。
SUS製のマグロールゲージにキャリア6g、トナー0.452gを入れ、1500Gのマグロール攪拌装置用いて280−rpm 10minの条件にて攪拌する。攪拌後のマグロールゲージから剤を取り出し、マグロールゲージの壁面に付着したトナーをプリンタックに転写させ、プリンタックの濃度をX−riteにて計測する。プリンタックはマグロールゲージの周に沿って転写させ、12点以上を計測し平均値を内壁汚れIDとして算出する。この値は0.8以下であると現像担持体へのトナー付着が抑制されゴースト画像を防ぐことができる。0.6以下となることがより望ましい。
実施例及び比較例で製造したトナーを用いた現像剤の総合評価結果を表3に示す。
<ゴースト画像の評価>
作製した各現像剤及び各補給現像剤を、市販のデジタルフルカラープリンター(株式会社リコー製、RICOH Pro C901)にセットし、画像面積2%の文字チャート(1文字の大きさ:2mm×2mm程度)を100,000枚出力した。その後、図11に示す縦帯チャートを印刷し、スリーブ一周分(a)と一周後(b)の濃度差を測定することにより、直前画像履歴による影響を評価した。前記測定は、色彩値測定器(X−Rite938、X−Rite社製)を用いた。前記スリーブのセンター、リア、及びフロントの3箇所について測定してその平均濃度差を△IDとした。なお、評価基準は以下の通りとした。
◎:△IDが0.01以下である
○:△IDが0.01超、0.03以下である
△:△IDが0.03超、0.06以下である
×:△IDが0.06超である
ここで、◎、○、△、及び×は、それぞれ、◎:非常に良好、○:良好、△:許容、×:実用上使用できないレベルであり、◎、○及び△を合格とし、×を不合格とした。
デジタルフルカラー画像形成装置(imagio MPC6000、株式会社リコー製)を用いて、画像面積率20%チャートを感光体から紙に転写後、クリーニングの直前における感光体上の転写残トナーをスコッチテープ(住友スリーエム株式会社製)で白紙に移し、それをマクベス反射濃度計RD514型で測定し、下記基準により評価した。なお、「◎」、「○」及び「△」を合格とし、「×」を不合格として判定した。
◎:ブランクとの差が0.005未満
○:ブランクとの差が0.005以上0.010未満
△:ブランクとの差が0.010以上0.020未満
×:ブランクとの差が0.020以上
デジタルフルカラー画像形成装置(imagio MPC6000、株式会社リコー社製)を用いて、初期、1,000枚、及び100,000枚印刷した後に、クリーニング工程を通過した感光体上の残存するトナーを、スコッチテープ(住友スリーエム社製)を用いて白紙に移し、マクベス反射濃度計(RD514型)で測定し、下記基準により評価した。なお、「◎」、「○」及び「△」を合格とし、「×」を不合格として判定した。
◎:ブランクとの差が0.005未満
○:ブランクとの差が0.005以上0.010未満
△:ブランクとの差が0.010以上0.020未満
×:ブランクとの差が0.020以上
デジタルフルカラー画像形成装置(imagio MPC6000、株式会社リコー製)を用いて20%画像面積の画像チャートを150,000枚ランニング出力した後、ベタ画像を6,000枚画像出力後、画像濃度をカラー反射濃度計(X−Rite社製)により測定を行なった。4色単独のベタ画像の濃度を測定して平均値を求め、下記基準により評価した。これらをHH環境(27℃、RH80%)とLL環境(10℃、RH15%)でそれぞれ実施した。なお、「◎」及び「○」を合格とし、「×」を不合格として判定した。
◎:1.4以上1.8未満
○:1.1以上1.4未満
×:1.1未満
1A 一次粒子
1B 一次粒子
1C 一次粒子
1D 一次粒子
(図3について)
1 非球形の合着粒子の一例を示す
2 非球形の合着粒子の一例を示す
(図6について)
800 プロセスカートリッジ
801 感光体
802 帯電手段
803 現像手段
806 クリーニング手段
(図7、図8について)
100A 画像形成装置
100B 画像形成装置
10 感光体
20 帯電装置
30 露光装置
40 現像装置
41 現像ベルト
42 現像剤収容部
43 現像剤供給ローラ
44 現像ローラ
45 現像器
50 中間転写体
51 ローラ
58 コロナ帯電器
60 クリーニング装置
70 除電ランプ
80 転写ローラ
90 クリーニング装置
95 記録媒体
(図9、図10について)
100C 画像形成装置
10 感光体
10K ブラック用感光体
10Y イエロー用感光体
10M マゼンタ用感光体
10C シアン用感光体
14 支持ローラ
15 支持ローラ
16 支持ローラ
17 中間転写体クリーニング装置
18 画像形成手段
21 露光装置
22 二次転写装置
23 ローラ
24 二次転写ベルト
25 定着装置
26 定着ベルト
27 加圧ローラ
28 シート反転装置
32 コンタクトガラス
33 第1走行体
34 第2走行体
35 結像レンズ
36 読み取りセンサ
49 レジストローラ
50 中間転写体
52 手差しトレイ
53 手差し給紙路
55 切り換え爪
56 排出ローラ
57 排紙トレイ
59 帯電器
61 現像器
62 転写帯電器
63 感光体クリーニング装置
64 除電器
120 タンデム型現像器
130 原稿台
142a 給紙ローラ
142b 給紙ローラ
143 ペーパーバンク
144 給紙カセット
145a 分離ローラ
145b 分離ローラ
146 給紙路
147 搬送ローラ
148 給紙路
150 複写装置本体
200 給紙テーブル
300 スキャナ
400 原稿自動搬送装置
L 露光
Claims (10)
- 少なくとも結着樹脂及び離型剤を含有するトナー母体粒子と少なくとも1種以上の外添剤とを含むトナーであって、前記外添剤の第1種が、一次粒子同士が合着されてなる非球形の合着粒子であり、該非球形の合着粒子の非球形割合が60%以上であることを特徴とするトナー。
- 第2種の外添剤として一次粒子径が20nm〜80nmの無機微粒子を含むことを特徴とする請求項1に記載のトナー。
- 請求項1又は2に記載のトナーと、キャリアとを含み、トナーとキャリアを攪拌させた後に攪拌媒体の内壁に付着したトナー濃度が0.8以下であることを特徴とする静電荷像現像用トナー。
- 合着粒子が、シリカを含む請求項1乃至3のいずれかに記載のトナー。
- トナー母体粒子が、結晶性樹脂を含む請求項1乃至4のいずれかに記載のトナー。
- トナー母体粒子が、少なくとも結着樹脂及び離型剤を有機溶媒中に溶解乃至分散させ、得られた溶解乃至分散物を水相中に添加し、得られた分散液から前記有機溶媒を除去することにより得られる請求項1乃至5のいずれかに記載のトナー。
- 結着樹脂が、ポリエステル樹脂を含む請求項1乃至6のいずれかに記載のトナー。
- 請求項1乃至7のいずれかに記載のトナーと、キャリアとを含むことを特徴とする現像剤。
- 静電潜像担持体と、該静電潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、請求項1乃至7のいずれかに記載のトナー、又は、請求項8に記載の現像剤を備え、該静電潜像を現像して可視像を形成する現像手段と、該可視像を記録媒体上に転写する転写手段と、該記録媒体上に転写された転写像を定着させる定着手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
- 記録媒体の送り方向を記録媒体の短手方向として、A4サイズの記録媒体に対して画像形成した際に、55枚/分間以上の速度で画像形成が可能である請求項9に記載の画像形成装置。
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