JP2014197145A - 静電荷像現像用トナー、静電荷像現像剤、プロセスカートリッジ、画像形成方法、及び、画像形成装置 - Google Patents
静電荷像現像用トナー、静電荷像現像剤、プロセスカートリッジ、画像形成方法、及び、画像形成装置 Download PDFInfo
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Abstract
Description
電子写真プロセスは、通常、光導電性物質を利用した感光体(像保持体)上に種々の手段により電気的に静電荷像を形成し、この静電荷像をトナーを用いて現像し、感光体上のトナー画像を中間転写体を介して又は介さずに紙等の記録媒体に転写した後、この転写画像を記録媒体に定着する、という複数の工程を経て、定着画像を形成している。
特許文献1には、非接触型の非磁性一成分現像剤が層規制部材との接触において、層規制部材に融着せず、かぶりや飛散のない良好な現像性を得ることができるような非磁性一成分現像方法を提供することを目的として、非磁性一成分現像剤を現像ローラーに供給し、層規制部材により該非磁性一成分現像剤の薄層を該現像ローラーの表面に形成すると共に、電荷を与え、感光体ドラムと現像ローラーとの電位差により、該非磁性一成分現像剤を静電潜像を有する感光体ドラムに現像し、次いで転写材に転写を行う非磁性一成分現像方法であって、前記非磁性一成分現像剤は、懸濁重合法により得た非磁性トナーの表面に脂肪酸の金属塩粒子が付着されているものであ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。
また、特許文献2には、印字率の大きく変化する印刷を長期間行った場合であっても、かぶりの発生を抑制するために、樹脂微粒子を脂肪酸金属塩で表面処理した表面処理粒子を外添剤として用いることが提案されている。
更に、特許文献3には、感光体表面の絶縁破壊による黒点の発生を抑えると共に、トナー帯電の低下を抑制するために、酸化チタンを脂肪酸金属塩、並びにチタンカップリング剤あるいはアルミネートカップリング剤で表面処理した酸化チタンを外添剤として用いることが提案されている。
そして特許文献4には、現像性及び細線再現性に優れ、高画質な画像を長期にわたって安定的に形成することを目的として、脂肪酸金属塩処理したチタン酸化合物を外添剤として用いることが提案されている。
更には、特許文献5には、クリーニング性を長期に渡り良好に維持し、特にクリーニング部材の劣化を抑制し画像の高画質を維持することを目的として、無機酸化物粒子の表面が脂肪酸金属塩で被覆されている外添剤を用いることが提案されている。
<1> 結着樹脂を含有するトナー母粒子と、外添剤とを含み、前記外添剤が表面及び内部に脂肪酸金属塩が存在する無機粒子を含有し、前記脂肪酸金属塩が、炭素数8以下の脂肪酸の金属塩であることを特徴とする静電荷像現像用トナー、
<2> 非磁性一成分トナーである、請求項1に記載の静電荷像現像用トナー、
<3> 正帯電性の非磁性一成分トナーである、<1>又は<2>に記載の静電荷像現像用トナー、
<4> 前記表面及び内部に脂肪酸金属塩が存在する無機粒子が、多孔質無機粒子を脂肪酸金属塩に含浸したものである、<1>〜<3>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー、
<5> 前記表面及び内部に脂肪酸金属塩が存在する無機粒子の体積平均粒子径が5nm以上1,000nm以下である、<1>〜<4>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー、
<6> 前記トナー母粒子100重量部に対する前記表面及び内部に脂肪酸金属塩が存在する無機粒子の添加量が0.01重量部以上5重量部以下である、<1>〜<5>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー、
<7> 前記表面及び内部に脂肪酸金属塩が存在する無機粒子において、脂肪族金属塩の含有量が20重量%以上50重量%以下である、<1>〜<6>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー、
<8> <1>〜<7>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナーを含有することを特徴とする静電荷像現像剤、
<9> 画像形成装置に着脱され、<8>に記載の静電荷像現像剤を収容し、かつ像保持体の表面に形成された静電潜像を前記静電荷像現像剤により現像して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、
<10> 像保持体表面に静電潜像を形成する潜像形成工程と、静電荷像現像剤により前記静電潜像を現像してトナー像を形成する現像工程と、前記トナー像を被転写体に転写する転写工程と、前記被転写体に前記トナー像を定着する定着工程と、を含み、前記トナーが<1>〜<7>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー、又は、前記現像剤が<8>に記載の静電荷像現像剤であることを特徴とする画像形成方法、
<11> 前記現像工程が、現像ロール上に現像剤層を形成し、前記像保持体に接触して静電潜像を現像してトナー像を形成する現像工程である、<10>に記載の画像形成方法、
<12> 像保持体上の転写残トナーを現像ロールを介して現像装置に回収するクリーニング工程を更に含む、<11>に記載の画像形成方法、
<13> 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させる露光手段と、前記静電潜像を、トナーを含む現像剤によりトナー像として現像する現像手段と、前記像保持体の表面に形成された前記トナー像を被転写体の表面に転写する転写手段と、前記被転写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、を有し、前記トナーが<1>〜<7>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー、又は、前記現像剤が<8>に記載の静電荷像現像剤であることを特徴とする画像形成装置。
上記<2>に記載の発明によれば、帯電維持性に優れた非磁性一成分トナーである静電荷像現像用トナーを提供することができる。
上記<3>に記載の発明によれば、帯電維持性に優れた正帯電性の非磁性一成分トナーである静電荷像現像用トナーを提供することができる。
上記<4>に記載の発明によれば、本構成を有しない場合に比して、より簡便な方法で帯電維持性に優れた静電荷像現像用トナーを提供することができる。
上記<5>に記載の発明によれば、表面及び内部に脂肪酸金属塩が存在する無機粒子の体積平均粒子径が5nm未満又は1,000nmを超える場合に比して、帯電維持性により優れた静電荷像現像用トナーを提供することができる。
上記<6>に記載の発明によれば、トナー母粒子100重量部に対する、表面及び内部に脂肪族金属塩が存在する無機粒子の添加量が0.01重量部未満又は5重量部を超える場合に比して、帯電維持性により優れた静電荷像現像用トナーを提供することができる。
上記<7>に記載の発明によれば、脂肪族金属塩の含有量が20重量%未満又は50重量%を超える場合に比して、帯電維持性により優れた静電荷像現像用トナーを提供することができる。
上記<8>に記載の発明によれば、本構成を有しない場合に比して、帯電維持性に優れた静電荷像現像剤を提供することができる。
上記<9>に記載の発明によれば、本構成を有していない場合に比して、帯電維持性に優れたプロセスカートリッジを提供することができる。
上記<10>に記載の発明によれば、本構成を有しない場合に比して、帯電維持性に優れた画像形成方法を提供することができる。
上記<11>に記載の発明によれば、本構成を有しない場合に比して、帯電維持性に優れた非磁性一成分現像方式の画像形成方法を提供することができる。
上記<12>に記載の発明によれば、本構成を有しない場合に比して、帯電維持性に優れた現像同時クリーナ方式の画像形成方法を提供することができる。
上記<13>に記載の発明によれば、本構成を有しない場合に比して、帯電維持性に優れた画像形成装置を提供することができる。
なお、本実施形態において、「X〜Y」との記載は、XからYの間の範囲だけでなく、その両端であるX及びYも含む範囲を表す。例えば、「X〜Y」が数値範囲であれば、数値の大小に応じて「X以上Y以下」又は「X以下Y以上」を表す。
特許文献1に記載されているように、脂肪酸金属塩を外添剤として使用する方法でも、紙粉をある程度除去できると推定される。すなわち、脂肪酸金属塩が紙粉を捕捉(付着)することによって、トナーと紙粉との付着を抑制すると考えられる。
しかし、本発明者は、脂肪酸金属塩をトナーに外添すると、以下のような問題を生じることを見いだした。第1に、脂肪酸金属塩は微粉化することが困難であり、通常の外添剤よりも分散粒径が大きいため、トナー母粒子から遊離しやすく、遊離して脱離した脂肪酸金属塩が、感光体に移行すると白点が発生するという問題がある。次に、紙粉はプリントにより徐々に混入するため、脂肪酸金属塩も混入してくる紙粉に応じて徐々に供給されることが好ましいが、従来のように脂肪酸金属塩をトナーに外添すると、特にプリント初期の紙粉の混入量が少ない場合には、余剰の脂肪酸金属塩が画像上の白点を発生させるという問題がある。
その作用機構は明確ではないが、表面及び内部に脂肪酸金属塩が存在する無機粒子では、徐々に脂肪酸金属塩が供給され、また、該無機粒子は粒径の制御が容易である。従って、従来の脂肪酸金属塩粒子の外添による問題点が解決されたものと推測される。
以下、本発明について更に詳細に説明する。
本実施形態の静電荷像現像用トナーは、結着樹脂を含有するトナー母粒子と、外添剤とを含有する。
1−1.トナー母粒子
本実施形態において、トナー母粒子は、少なくとも結着剤を含有し、必要に応じて着色剤、離型剤等を含有する。
トナー母粒子が含有する結着樹脂としては、特に制限はないが、例えば、スチレン、パラクロロスチレン、α−メチルスチレン等のスチレン類;アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸n−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、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ビニル基を有するエステル類;アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のビニルニトリル類;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、ブタジエンなどのポリオレフィン類などの単量体からなる単独重合体、又はこれらを2種以上組み合せて得られる共重合体、更にはこれらの混合物が挙げられる。また、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、ポリエーテル樹脂等、非ビニル縮合樹脂、又は、これらと前記ビニル樹脂との混合物や、これらの共存下でビニル系単量体を重合して得られるグラフト重合体等が挙げられる。
ポリエステル樹脂は、ジカルボン酸成分とジオール成分との中から好適なものを選択して組み合わせ、例えば、エステル交換法又は重縮合法等、従来公知の方法を用いて合成することで得られる。
<ポリエステル樹脂>
ポリエステル樹脂は、酸(ポリカルボン酸、好ましくはジカルボン酸)成分と、アルコール(ポリオール、好ましくはジオール)成分とから合成されるものである。なお、本実施形態では、ポリエステル樹脂の主鎖に対して、他成分を50重量%以下の割合で共重合した共重合体もポリエステル樹脂とする。
また、3価以上のカルボン酸として、トリメリット酸、ピロメリット酸、1,2,4−シクロヘキサントリカルボン酸、2,5,7−ナフタレントリカルボン酸、1,2,4−ナフタレントリカルボン酸、1,2,5−ヘキサントリカルボン酸、1,2,7,8−オクタンテトラカルボン酸あるいはこれらの酸無水物や低級アルキルエステルを用いてもよい。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。
結着樹脂のガラス転移温度は、ASTM D3418−82に規定された方法(DSC法)で測定した値をいう。
フローテスター1/2降下温度とは、フローテスター((株)島津製作所製:CFT−500C)を用いて、サンプル量:1.05g、サンプル直径:1mm、予熱:65℃で300sec、荷重:10kg、ダイサイズ:直径0.5mm、昇温速度:6.0℃/minの条件下で測定され、プランジャーの降下量をプロットした時、試料の半分が流出した時の温度を、1/2降下温度と定義する。
本実施形態において、得られる画像の着色を目的として、トナー母粒子は着色剤を含有することが好ましい。
着色剤としては、公知のものを用いることができ、色相角、彩度、明度、耐候性、OHP透過性、トナー中での分散性等の観点から任意に選択すればよい。
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。また、着色剤は有色着色剤に限定されるものではなく、白色着色剤、金属色を呈する着色剤であってもよい。
例えばシアントナーにおいては、その着色剤として、例えば、C.I.ピグメントブルー1、同2、同3、同4、同5、同6、同7、同10、同11、同12、同13、同14、同15、同15:1、同15:2、同15:3、同15:4、同15:6、同16、同17、同23、同60、同65、同73、同83、同180、C.I.バットシアン1、同3、同20等や、紺青、コバルトブルー、アルカリブルーレーキ、フタロシアニンブルー、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルーの部分塩素化物、ファーストスカイブルー、インダスレンブルーBCのシアン顔料、C.I.ソルベントシアン79、162等のシアン染料などが用いられる。
マゼンタトナーにおいては、その着色剤として、例えば、C.I.ピグメントレッド1、同2、同3、同4、同5、同6、同7、同8、同9、同10、同11、同12、同13、同14、同15、同16、同17、同18、同19、同21、同22、同23、同30、同31、同32、同37、同38、同39、同40、同41、同48、同49、同70、同51、同52、同53、同54、同55、同57、同58、同60、同63、同64、同68、同81、同83、同87、同88、同89、同90、同112、同114、同122、同123、同163、同184、同185、同202、同206、同207、同209、同238等、ピグメントバイオレット19のマゼンタ顔料や、C.I.ソルベントレッド1、同3、同8、同23、同24、同25、同27、同30、同49、同81、同82、同83、同84、同100、同109、同121、C.I.ディスパースレッド9、C.I.ベーシックレッド1、同2、同9、同12、同13、同14、同15、同17、同18、同22、同23、同24、同27、同29、同32、同34、同35、同36、同37、同38、同39、同40等のマゼンタ染料等、ベンガラ、カドミウムレッド、鉛丹、硫化水銀、カドミウム、パーマネントレッド4R、リソールレッド、ピラゾロンレッド、ウオッチングレッド、カルシウム塩、レーキレッドD、ブリリアントカーミン6B、エオシンレーキ、ロータミンレーキB、アリザリンレーキ、ブリリアントカーミン3Bなどが用いられる。
イエロートナーにおいては、その着色剤として、例えば、C.I.ピグメントイエロー2、同3、同15、同16、同17、同74、同93、同97、同128、同155、同180、同185、同139等のイエロー顔料などが用いられる。
また、ブラックトナーにおいては、その着色剤として、例えば、カーボンブラック、活性炭、チタンブラック、磁性粉、Mn含有の非磁性粉などが用いられる。また、イエロー、マゼンタ、シアン、レッド、グリーン、ブルー顔料を混合して、ブラックトナーとしてもよい。
着色剤としては、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てもよい。上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、ブラックトナー等のカラートナーが調製される。
本実施形態において、トナー母粒子は離型剤を含有することが好ましい。
離型剤の具体例としては、例えば、エステルワックス、ポリエチレン、ポリプロピレン又はポリエチレンとポリプロピレンの共重合物が好ましいが、ポリグリセリンワックス、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックス、カルナウバワックス、サゾールワックス、モンタン酸エステルワックス、脱酸カルナバワックス、パルミチン酸、ステアリン酸、モンタン酸、ブランジン酸、エレオステアリン酸、バリナリン酸などの不飽和脂肪酸類、ステアリルアルコール、アラルキルアルコール、ベフェニルアルコール、カルナウビルアルコール、セリルアルコール、メリシルアルコール、あるいは更に長鎖のアルキル基を有する長鎖アルキルアルコール類などの飽和アルコール類;ソルビトールなどの多価アルコール類;リノール酸アミド、オレイン酸アミド、ラウリン酸アミドなどの脂肪酸アミド類;メチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスカプリン酸アミド、エチレンビスラウリン酸アミド、ヘキサメチレンビスステアリン酸アミドなどの飽和脂肪酸ビスアミド類、エチレンビスオレイン酸アミド、ヘキサメチレンビスオレイン酸アミド、N,N’−ジオレイルアジピン酸アミド、N,N’−ジオレイルセバシン酸アミドなどの不飽和脂肪酸アミド類;m−キシレンビスステアリン酸アミド、N,N’−ジステアリルイソフタル酸アミドなどの芳香族系ビスアミド類;ステアリン酸カルシウム、ラウリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウムなどの脂肪酸金属塩(一般に金属石けんといわれているもの);脂肪族炭化水素系ワックスにスチレンやアクリル酸などのビニル系モノマーを用いてグラフト化させたワックス類;ベヘニン酸モノグリセリドなどの脂肪酸と多価アルコールの部分エステル化物;植物性油脂の水素添加などによって得られるヒドロキシル基を有するメチルエステル化合物などが挙げられる。
本実施形態において、トナー母粒子は上記の成分に加え、その他の成分を含有していてもよく、その他の成分としては、帯電制御剤、無機粒子、有機粒子、滑剤、研磨剤等が例示される。
<帯電制御剤>
本実施形態において、トナーの帯電性を制御するために、トナー母粒子に帯電制御剤を添加してもよい。例えば、正帯電性の帯電制御剤として、ニグロシン染料、トリブチルベンジルアンモニウム−1−ヒドロキシ−4−ナフトスルフォン酸塩、テトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレート等の四級アンモニウム塩、及びこれらの類似体であるホスホニウム塩等のオニウム塩、及びこれらのレーキ顔料;トリフェニルメタン染料;高級脂肪酸の金属塩;ジブチルスズオキサイド、ジオクチルスズオキサイド、ジシクロヘキシルスズオキサイド等のジオルガノスズオキサイド;ジブチルスズボレート等のジオルガノスズボレート類;グアニジン化合物、イミダゾール化合物、アミノアクリル系樹脂、ポリエチレンイミンなどが挙げられる。
また、負帯電性の帯電制御剤としては、トリメチルエタン系染料、サリチル酸の金属錯塩、ベンジル酸の金属錯塩、銅フタロシアニン、ペリレン、キナクリドン、アゾ系顔料、金属錯塩アゾ系染料、アゾクロムコンプレックス等の重金属含有酸性染料、カリックスアレン型のフェノール系縮合物、環状ポリサッカライド、カルボキシル基及び/又はスルホニル基を含有する樹脂等が挙げられる。
これらの帯電制御剤は、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。
本実施形態の静電荷像現像用トナーは、トナー母粒子と外添剤とを有し、外添剤が表面及び内部に脂肪酸金属塩が存在する無機粒子を含有し、前記脂肪酸金属塩が、炭素数8以下の脂肪酸の金属塩である。なお、表面及び内部に脂肪酸金属塩が存在する無機粒子であり、該脂肪族金属塩が炭素数8以下の脂肪酸の金属塩である外添剤を、以下、「特定外添剤」ともいう。
特定外添剤は、粒子の表面及び内部に炭素数8以下の脂肪酸金属塩が存在する。脂肪酸金属塩の炭素数が8を超えると、脂肪酸金属塩が液状とならず、無機粒子の表面及び内部に存在させることが困難である。
炭素数8以下の脂肪酸金属塩は、総炭素数が8以下の脂肪酸の金属塩であり、炭素数3〜8であることが好ましく、炭素数4〜8であることがより好ましく、炭素数6〜8であることが更に好ましい。
また、脂肪酸は、飽和脂肪酸であることが好ましく、直鎖飽和脂肪酸であってもよく、分岐飽和脂肪酸であってもよく、また、環状構造を有していてもよく、特に限定されないが、直鎖飽和脂肪酸又は分岐飽和脂肪酸であることが好ましい。
上記脂肪酸としては、酢酸、プロピオン酸、酪酸、カプロン酸(ヘキサン酸)、ヘプタン酸、カプリル酸(オクタン酸)が例示される。
具体的には、コバルト、マンガン、鉛、鉄、亜鉛、ジルコニウム、錫、銅、カルシウム、マグネシウム、アルミニウム、セリウム、レアアース、ニッケル、カリウム、ナトリウムが例示され、これらの中でも、入手容易性等の観点から、コバルト、マンガン、鉛、亜鉛、ジルコニウム、錫、鉄、カルシウムであることが好ましく、亜鉛、カルシウム、マグネシウムであることがより好ましく、亜鉛であることが特に好ましい。
これらのうち、活性炭やカーボンなどの炭素質粒子、シリカやアルミナなどの金属酸化物粒子、リン酸カルシウムなどの金属リン酸塩粒子がより好ましく、シリカ、アルミナ、リン酸カルシウムが更に好ましく、シリカ、すなわち多孔質シリカ粒子が特に好ましい。
含浸処理の方法は特に限定されないが、減圧下にて多孔質粒子と炭素数8以下の脂肪酸金属塩とを接触させる方法(真空含浸法)が例示される。減圧することにより、多孔質粒子の孔内に脂肪酸金属塩がより入り込みやすくなり、また、孔内の水分が除去されることにより安定的に脂肪酸金属塩が保持される。
なお、含浸処理の方法はこれに限定されるものではなく、予め多孔質粒子を減圧処理した後、脂肪酸金属塩に含浸した後は加圧する方法(真空加圧含浸法)でもよい。
また、含浸処理に際して加熱してもよい。加熱により脂肪酸金属塩の粘度を低くすることにより、孔のより内部まで処理されるので好ましい。
脂肪酸金属塩の含有量が20重量%以上であると、脂肪酸金属塩の帯電が支配的になりやすく、そのために無機粒子と脂肪酸金属塩との帯電が減少し、帯電量の分布を狭くすることができるため好ましい。また、50重量%以下であると、脂肪酸金属塩による流動性の低下が抑制できるため外添剤のトナーへの埋め込み量が減少し、帯電量の過剰な低下が抑制できるため好ましい。
特定外添剤における脂肪酸金属塩の含有量は、25〜40重量%であることがより好ましい。
すなわち、多孔質粒子が不溶であり、脂肪酸金属塩が易溶である溶媒中に特定外添剤を加え、脂肪酸金属塩を溶出させ、これを例えば濾別などにより回収後、溶媒を除去することにより、特定外添剤中の脂肪族金属塩の含有量を測定することができる。なお、脂肪酸金属塩が完全に溶出されるように、溶媒を適宜交換等しながら、溶出を繰り返し行うことが好ましい。
前述の溶出物をNMR及びIR等により分析を行い、炭素数8以下の脂肪酸金属塩の組成を特定できる。またSEM−EDX(Scanning Electron Microscope(走査型電子顕微鏡)-Energy Dispersive X-ray Spectroscopy(エネルギー分散型X線分光法))により外添剤の表面及び断面の元素分析(多孔質無機粒子の構成元素と炭素の比)を行い、溶出処理後の外添剤についても同様の操作を行う。炭素の比率が表面、内部共に減少していれば外添剤の表面及び内部に脂肪酸金属塩が存在していることが確認される。
体積平均粒子径は、レーザー回折・散乱法粒度分布測定装置LSコールター(ベックマン−コールター社製、粒度測定装置)によって測定した体積粒径の累積頻度における50%径(D50v)として得られる。
トナー母粒子100重量部に対する特定外添剤の添加量は、0.1〜3重量部であることがより好ましく、0.5〜2重量部であることが更に好ましい。
本実施形態において、外添剤として上記の特定外添剤に加え、その他の外添剤を含有してもよい。その他の外添剤としては、無機粒子及び有機粒子が例示される。
無機粒子は、一般に流動性を向上させる目的で使用され、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、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、窒化ケイ素等が挙げられる。中でも、シリカ粒子や酸化チタン粒子が好ましく、疎水化処理された粒子が特に好ましい。
その他の外添剤の体積平均粒子径は、1nm以上200nm以下であることが好ましく、10〜180nmであることがより好ましく、10〜120nmであることが更に好ましい。
外添剤の添加量としては、トナー母粒子100重量部に対して、0.01重量部以上20重量部以下の範囲にあることが好ましい。0.1〜10重量部であることがより好ましく、0.1〜5重量部であることが更に好ましい。
トナーの体積平均粒径は2μm以上12μm以下が好ましく、2.5μm以上10μm以下がより好ましく、3μm以上9μm以下が更に好ましい。トナーの体積平均粒径が上記範囲内であると、流動性に優れ、また、高解像度な画像が得られる。
なお、トナー、トナー母粒子等の粒子の平均粒径測定には、コールターマルチサイザー−II型(ベックマン−コールター社製)を用いることができる。この場合、粒子の粒径レベルにより、最適なアパーチャーを用いて測定することができる。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、数をそれぞれ小径側から累積分布を描き、累積50%となる粒径を体積D50v、数D50pと定義する。体積平均粒径はD50vとして得ることができ、数平均粒径D50pとして算出できる。
円形度=(円相当径から求めた円の円周長)/(粒子像の周囲長)
本実施形態のトナーは特に正帯電性トナーとして好ましく用いることができる。本発明者は鋭意検討した結果、特に正帯電性トナーでは、紙粉による帯電維持性の悪化が顕著であることを見いだした。その理由は明らかではないが、紙粉の成分の1つである炭酸カルシウムは導電性を有し、特に正帯電性トナーと付着することにより、トナーの電荷を逃がしてしまう。その結果、トナーの帯電性能が低下すると推測される。
本実施形態において、トナーの製造方法は、特に制限はなく、公知の方法により製造すればよい。
例えば、結着樹脂、着色剤、必要に応じて、離型剤、帯電制御剤等の成分を混合した後、ニーダー、押し出し機などを用いて上記材料を溶融混練し、この後、得られた溶融混錬物を粗粉砕した後、ジェットミル等で微粉砕し、風力分級機により、目的とする粒径のトナー粒子を得る混練粉砕法;混練粉砕法にて得られた粒子を機械的衝撃力又は熱エネルギーにて形状を変化させる方法;結着樹脂を乳化させ、形成された分散液と、着色剤、必要に応じて離型剤、帯電制御剤等の分散液とを混合し、凝集、加熱融着させ、トナー粒子を得る乳化凝集法;結着樹脂を得るための単量体、着色剤、及び、必要に応じて離型剤、帯電制御剤等の溶液を水系溶媒に懸濁させて重合する懸濁重合法;結着樹脂、着色剤、及び、必要に応じて離型剤、帯電制御剤等の溶液を水系溶媒に懸濁させて造粒する溶解懸濁法等;が使用される。また上記方法で得られたトナー粒子をコアにして、更に凝集粒子を付着、加熱融合してコアシェル構造をもたせる製造方法を行ってもよい。
これらの中でも、混練粉砕法、又は、乳化凝集法を用いて、本実施態様のトナーを製造することが好ましく、乳化凝集法が特に好ましい。
以下、乳化凝集法(乳化凝集・合一法)について詳述する。
乳化凝集法は、トナーを構成する各材料を水系分散液に分散させた分散液(樹脂粒子分散液等)を準備する(乳化工程)。続いて、樹脂粒子分散液や、その他必要に応じて用いられる各種の分散液(着色剤分散液や離型剤分散液等)を混合して原料分散液を準備する。そして、原料分散液中で、凝集粒子を形成する凝集粒子形成工程と、凝集粒子を融合する融合工程とを経て、トナー母粒子を得る。
<乳化工程>
凝集粒子形成工程に用いる原料分散液を準備するために、乳化工程では、トナーを構成する主要な材料を、水系媒体中に分散させた乳化分散液を調製する。以下、樹脂粒子分散液や、着色剤分散液、離型剤分散液等について説明する。
〔樹脂粒子分散液〕
樹脂粒子分散液中に分散する樹脂粒子の体積平均粒径としては、例えば0.01μm以上1μm以下の範囲が好ましく、0.03μm以上0.8μm以下がより好ましく、0.03μm以上0.6μm以下が更に好ましい。
なお、樹脂粒子等、原料分散液中に含まれる粒子の体積平均粒径は、レーザ回析式粒度分布測定装置((株)堀場製作所製、LA−700)で測定される。
前記水系媒体としては、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。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、前記水系媒体に界面活性剤を添加混合しておいてもよい。
なお、前記アニオン界面活性剤の具体例としては、例えば、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ドデシル硫酸ナトリウム、アルキルナフタレンスルホン酸ナトリウム、ジアルキルスルホコハク酸ナトリウムなどが挙げられる。また、前記カチオン界面活性剤の具体例としては、アルキルベンゼンジメチルアンモニウムクロライド、アルキルトリメチルアンモニウムクロライド、ジステアリルアンモニウムクロライドなどが挙げられる。
この転相乳化に用いられる有機溶剤としては例えば、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、イソブタノール、sec−ブタノール、tert−ブタノール、n−アミルアルコール、イソアミルアルコール、sec−アミルアルコール、tert−アミルアルコール、1−エチル−1−プロパノール、2−メチル−1−ブタノール、n−ヘキサノール、シクロヘキサノール等のアルコール類、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、エチルブチルケトン、シクロヘキサノン、イソホロン等のケトン類、テトラヒドロフラン、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、ジオキサン等のエーテル類、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸−n−プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸−n−ブチル、酢酸イソブチル、酢酸−sec−ブチル、酢酸−3−メトキシブチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸ブチル、シュウ酸ジメチル、シュウ酸ジエチル、コハク酸ジメチル、コハク酸ジエチル、炭酸ジエチル、炭酸ジメチル等のエステル類、エチレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールエチルエーテルアセテート、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル等のグリコール誘導体、更には、3−メトキシ−3−メチルブタノール、3−メトキシブタノール、アセトニトリル、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジアセトンアルコール、アセト酢酸エチル等が例示される。これらの溶剤は単一でも、また2種以上を併用して使用してもよい。
転相乳化に用いる有機溶媒の溶媒量に関しては、樹脂の物性により所望の分散粒径を得るための溶媒量が異なるため、一概に決定されない。
着色剤分散液を調製する際の分散方法としては、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、ダイノミルなどの一般的な分散方法を使用してもよく、なんら制限されるものではない。必要に応じて、界面活性剤を使用して着色剤の水分散液を調製したり、分散剤を使用して着色剤の有機溶剤分散液を調製したりしてもよい。分散に用いる界面活性剤や分散剤としては、結着樹脂を分散させる際に用いうる分散剤と同様のものを用いてもよい。
また、原料分散液を調製する際に、着色剤分散液は、その他の粒子を分散させた分散液と共に一度に混合してもよいし、分割して多段回で添加混合してもよい。
着色剤分散液に含まれる着色剤の含有量としては、例えば、5重量%以上50重量%以下が挙げられ、10重量%以上40重量%以下であってもよい。
離型剤分散液は、ポリエステル樹脂以外の結着樹脂を乳化分散する場合と同様、例えば、離型剤を水中にイオン性界面活性剤等と共に分散し、離型剤の溶融温度以上に加熱し、ホモジナイザーや圧力吐出型分散機を用いて強い剪断力を印加することにより調製される。これにより、例えば体積平均粒径が1μm以下の離型剤粒子を分散させる。また、離型剤分散液における分散媒としては、例えば結着樹脂に用いる分散媒と同様のものを用いてもよい。
また、結着樹脂、着色剤、離型剤以外のその他の成分の分散液を調製する場合、この分散液中に分散する粒子の体積平均粒径としては、1μm以下が好ましく、0.01μm以上0.5μm以下がより好ましい。
凝集粒子形成工程においては、例えば、樹脂粒子分散液の他に、着色剤分散液及び離型剤分散液を加え、必要に応じて添加されるその他の分散液を混合して得られた原料分散液に対して、凝集剤を更に添加して加熱し、これらの粒子を凝集させた凝集粒子を形成する。なお、上記加熱においては、例えば、結晶性ポリエステル樹脂の溶融温度付近(溶融温度±20℃)の温度で、かつ、溶融温度以下の温度にて加熱し、これらの粒子を凝集させた凝集粒子を形成する。
また、凝集剤の金属イオンと錯体もしくは類似の結合を形成する添加剤を必要に応じて用いてもよい。この添加剤としては、キレート剤が好適に用いられる。
ここで、無機金属塩としては、例えば、塩化カルシウム、硝酸カルシウム、塩化バリウム、塩化マグネシウム、塩化亜鉛、塩化アルミニウム、硫酸アルミニウムなどの金属塩、及び、ポリ塩化アルミニウム、ポリ水酸化アルミニウム、多硫化カルシウム等の無機金属塩重合体などが挙げられる。その中でも特に、アルミニウム塩及びその重合体が好適である。よりシャープな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。
キレート剤としては、例えば、酒石酸、クエン酸、グルコン酸などのオキシカルボン酸、イミノジ酸(IDA)、ニトリロトリ酢酸(NTA)、エチレンジアミンテトラ酢酸(EDTA)などが挙げられる。
キレート剤の添加量としては、例えば、結着樹脂100重量部に対して0.01重量部以上5.0重量部以下の範囲内が挙げられ、0.1重量部以上3.0重量部未満であってもよい。
なお、キレート剤は、凝集粒子形成工程や被覆層形成工程の実施中や実施前後において添加されるものであるが、添加に際して原料分散液の温度調整は必要なく、室温のまま加えてもよいし、凝集粒子形成工程や被覆層形成工程での槽内温度に調節した上で加えてもよい。
凝集粒子形成工程を経た後には、必要であれば被覆層形成工程を実施してもよい。被覆層形成工程では、上記した凝集粒子形成工程を経て形成された凝集粒子の表面に、被覆層形成用の樹脂粒子を付着させることにより被覆層を形成する。これにより、いわゆるコアシェル構造を有するトナーが得られる。
被覆層の形成は、凝集粒子形成工程において凝集粒子(コア粒子)を形成した原料分散液中に、例えば非晶性樹脂粒子を含む樹脂粒子分散液を追添加することにより行われる。
なお、被覆層形成工程を終えた後は、融合工程が実施されるが、被覆層形成工程と融合工程とを交互に繰り返し実施することにより、被覆層を多段階に分けて形成してもよい。
凝集粒子形成工程、あるいは、凝集粒子形成工程及び被覆層形成工程を経た後に実施される融合工程では、これらの工程を経て形成された凝集粒子を含む懸濁液のpHを6.5以上8.5以下程度の範囲にすることにより、凝集の進行を停止させる。
そして、凝集の進行を停止させた後、加熱を行うことにより凝集粒子を融合させる。結着樹脂の溶融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てもよい。
凝集粒子の融合工程を終了した後、洗浄工程、固液分離工程、乾燥工程を経て所望のトナー粒子を得る。洗浄工程では、例えば、塩酸、硫酸、硝酸等の強酸の水溶液でトナー粒子に付着した分散剤を除去後、濾液が中性になるまでイオン交換水などで洗浄する。また、固液分離工程としては、特に制限はないが、例えば、吸引濾過、加圧濾過等が挙げられる。更に、乾燥工程も特に制限はないが、例えば、凍結乾燥、フラッシュジェット乾燥、流動乾燥、振動型流動乾燥等が挙げられる。
乾燥工程では、通常の振動型流動乾燥法、スプレードライ法、凍結乾燥法、フラッシュジェット法などの方法を採用してもよい。この際、トナー粒子の乾燥後の含水分率としては、例えば、1.0重量%以下が挙げられ、0.5重量%以下に調整してもよい。
上記の乾燥後のトナー粒子には、既述した種々の外添剤を添加する。
外添剤をトナー母粒子へ外添する方法としては、特に制限はなく、公知の方法を用いることができる。具体的には例えば、Vブレンダー、ヘンシェルミキサー等の混合機を用いて乾式でトナー母粒子表面に付着する方法、外添剤を液体に分散させた後、スラリー状態のトナーに添加し乾燥させ表面に付着する方法、又は、湿式方法として、乾燥トナーにスラリーをスプレーしながら乾燥する方法が挙げられる。
本実施形態に係る静電荷像現像剤(以下、単に「現像剤」と称することがある。)は、本実施形態に係るトナーを含むものであれば特に限定されず一成分現像剤あるいは二成分現像剤のいずれであってもよい。
二成分現像剤として用いる場合にはトナーと、キャリアとを混合して使用される。
二成分現像剤に使用しうるキャリアとしては、特に制限はなく、例えば酸化鉄、ニッケル、コバルト等の磁性金属、フェライト、マグネタイト等の磁性酸化物や、これら芯材表面に樹脂被覆層を有する樹脂コートキャリア、磁性分散型キャリア等が挙げられる。またキャリアは、マトリックス樹脂に導電材料などが分散された樹脂分散型キャリアであってもよい。
導電材料としては、例えば、金、銀、銅といった金属やカーボンブラック、更に酸化チタン、酸化亜鉛、硫酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、チタン酸カリウム、酸化スズ、カーボンブラック等が例示されるが、これらに限定されるものではない。
キャリアの芯材の体積平均粒径としては、例えば、10μm以上500μm以下の範囲が挙げられ、30μm以上100μm以下が好ましい。
またキャリアの芯材の表面を樹脂被覆する方法としては、例えば、前記被覆樹脂、及び必要に応じて各種添加剤を溶媒に溶解した被覆層形成用溶液により被覆する方法が挙げられる。溶媒としては、特に限定されるものではなく、使用する被覆樹脂、塗布適性等を勘案して選択すればよい。
具体的な樹脂被覆方法としては、例えば、キャリアの芯材を被覆層形成用溶液中に浸漬する浸漬法、被覆層形成用溶液をキャリアの芯材表面に噴霧するスプレー法、キャリアの芯材を流動エアーにより浮遊させた状態で被覆層形成用溶液を噴霧する流動床法、ニーダーコーター中でキャリアの芯材と被覆層形成用溶液とを混合し、溶剤を除去するニーダーコーター法等が挙げられる。
本実施形態に係る現像剤は、一成分現像剤であってもよい。一成分現像剤の場合には、磁性金属粒子を含む磁性一成分現像剤であってもよく、磁性金属粒子を含有しない非磁性一成分現像剤であってもよい。
本実施形態において、紙粉の混入による帯電維持性の悪化が特に問題となる、非磁性一成分現像剤が好適である。非磁性一成分現像剤の場合には、本実施形態の静電荷像現像用トナーをそのまま現像剤(非磁性一成分現像剤)として使用することができる。
本実施形態の画像形成方法は、像保持体表面に静電潜像を形成する潜像形成工程と、現像ロール上に現像剤層を形成し、前記像保持体に接触して静電潜像を現像してトナー像を形成する現像工程と、前記トナー像を被転写体に転写する転写工程と、前記被転写体に前記トナー像を定着する定着工程と、を含み、前記トナーが本実施形態の非磁性一成分トナー、又は、前記現像剤が本実施形態の静電荷像現像剤であることを特徴とする。
また、本実施形態の画像形成装置は、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させる露光手段と、前記静電潜像を、トナーを含む現像剤によりトナー像として現像する現像手段と、前記像保持体の表面に形成された前記トナー像を被転写体の表面に転写する転写手段と、前記被転写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、を有し、前記トナーが本実施形態の非磁性一成分トナー、又は、前記現像剤が本実施形態の静電荷像現像剤であることを特徴とする。
前記現像工程は、現像剤保持体上の現像剤層により前記静電潜像を現像してトナー画像を形成する工程である。前記現像剤層としては、本実施形態の静電荷像現像トナーを含んでいれば特に制限はない。
前記転写工程は、前記トナー画像を被転写体上に転写する工程である。また、転写工程における被転写体としては、中間転写体や紙等の被記録媒体が例示できる。
前記定着工程では、例えば、加熱ローラの温度を一定温度に設定した加熱ローラ定着器により、転写紙上に転写したトナー像を定着して複写画像を形成する方式が挙げられる。
被記録媒体としては、公知のものを使用することができ、例えば、電子写真方式の複写機、プリンター等に使用される紙、OHPシート等が挙げられ、例えば、普通紙の表面を樹脂等でコーティングしたコート紙、印刷用のアート紙等を好適に使用することができる。
前記転写手段では、中間転写体を用いて2回以上の転写を行ってもよい。また、転写手段における被転写体としては、中間転写体や紙等の被記録媒体が例示できる。
図1は、本実施の形態の画像形成方法により画像を形成するための、タンデム方式の画像形成装置の構成例を示す概略図である。図示した画像形成装置100は、ハウジング50内において4つの電子写真感光体(像保持体)1Y、1M、1C、1Kが中間転写ベルト20に沿って相互に並列に配置されている。電子写真感光体1K、1C、1M、1Yは、例えば、電子写真感光体1Yがイエロー、電子写真感光体1Mがマゼンタ、電子写真感光体1Cがシアン、電子写真感光体1Kがブラックの色からなる画像をそれぞれ形成することが可能である。
更に、ハウジング50内の所定の位置には露光装置3が配置されており、露光装置3から出射された光ビームを帯電後の電子写真感光体1Y、1M、1C、1Kの表面に照射することが可能となっている。これにより、電子写真感光体1Y、1M、1C、1Kの回転工程において帯電、露光、現像、1次転写の各工程が順次行われ、各色のトナー像が中間転写ベルト20上に重ねて転写される。
ここで、帯電ロール2Y、2M、2C、2Kは、電子写真感光体1Y、1M、1C、1Kの表面に導電性部材(帯電ロール)を接触させて感光体に電圧を印加し、感光体表面を予め定められた電位に帯電させるものである(帯電工程)。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、帯電フィルムもしくは帯電チューブなどを用いて接触帯電方式による帯電を行ってもよい。また、コロトロンも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。
現像装置4Y、4M、4C、4Kには、後述する非磁性一成分トナー又は非磁性一成分現像剤を接触させて現像する一般的な現像装置を用いて行うことができる(現像工程)。そのような現像装置としては、非磁性一成分トナー又は非磁性一成分現像剤を用いる限り特に制限はなく、目的に応じて適宜公知のものを選択することができる。一次転写工程では、1次転写ロール5Y、5M、5C、5Kに、像保持体上のトナーと逆極性の1次転写バイアスが印加されることで、像保持体から中間転写ベルト20へ各色のトナーが順次1次転写される。
2次転写ロール26に、中間転写ベルト20上のトナーと逆極性の2次転写バイアスが印加されることで、中間転写ベルト20から被記録媒体Pへトナーが2次転写される。バックアップロール24と2次転写ロール26との間を通った中間転写ベルト20は、例えば駆動ロール22の近傍に配置されたクリーニングブレードを有するクリーニングユニット30あるいは、除電器(不図示)により清浄面化された後、次の画像形成プロセスに繰り返し供される。また、ハウジング100内の所定の位置にはトレイ(被記録媒体トレイ)40が設けられており、トレイ40内の紙などの被記録媒体Pが移送ロール30により中間転写ベルト20と2次転写ロール26との間、更には相互に当接する2個の定着ロール28の間に順次移送された後、ハウジング100の外部に排紙される。
図2に示すように、現像装置4は、不図示の駆動源によって矢印A方向に回転可能な像保持体1と当接するように配置され、像保持体(感光体)1の回転に伴い矢印B方向に従動回転可能な現像ロール52と、現像ロール52に接続されたバイアス電源54と、現像ロール52の回転方向において現像ロール52と像保持体1との当接部よりも下流側の位置に、現像ロール52に圧接するように配置され、現像ロール52の回転に対して逆行するように矢印C方向に回転可能なトナーかき取り部材56と、現像ロール52の回転方向において、現像ロール52とトナーかき取り部材56との圧接部よりも下流側かつ現像ロール52と像保持体1との当接部の上流側の位置に、現像ロール52に当接するように配置されたトナー層規制部材58と、現像ロール52の像保持体56が配置された側と反対側に位置し、現像ロール52が配置された側に開口部を有する筐体62と、筐体62内に配置されたアジテーター60とから構成される。
像保持体に対する現像ロールの相対速度は、1倍〜5倍であることが好ましく、1倍より大きく3倍以下であることがより好ましく、1.1倍〜2.5倍であることが更に好ましい。すなわち、像保持体の回転速度を1としたとき、現像ロールの回転速度が1〜5であることが好ましい。なお、現像ロールの回転速度を像保持体の回転速度よりも速くすることにより、現像量(感光体に移行する非磁性一成分トナーの量)を増やすことができる。
本実施形態のプロセスカートリッジは、画像形成装置に着脱され、本実施形態の静電荷像現像剤(非磁性一成分現像剤)を収容し、かつ像保持体の表面に形成された静電潜像を前記静電荷像現像剤により現像して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。
トナー及びトナー母粒子の体積平均粒子径の測定装置としてはコールターマルチサイザー−II型(ベックマン−コールター社製)を用い、電解液はISOTON−II(ベックマン−コールター社製)を使用した。
測定法としては分散剤として界面活性剤、好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1.0mg加えた。これを前記電解液100ml中に添加して試料を懸濁した電解液を作製した。
試料を懸濁した電解液は超音波分散器で1分間分散処理を行い、前記コールターマルチサイザー−II型により、アパーチャー径として50μmアパーチャーを用いて1〜30μmの粒子の粒度分布を測定して体積平均分布、個数平均分布を求める。測定する粒子数は50,000であった。
外添剤の体積平均粒子径は、レーザー回折・散乱法粒度分布測定装置LSコールター(ベックマン−コールター社製、粒度測定装置)によって測定した。
ガラス転移温度、融解温度はトナーを熱分析装置((株)島津製作所製)を用い、JIS K7121−1987「プラスチックの転移温度測定方法」に準じて0℃から150℃までの温度を測定し、ガラス転移温度は吸熱のオンセット温度を、融解温度はピークの温度を測定した。
重量平均分子量分布は、以下の条件で行ったものである。GPCは「HLC−8120GPC、SC−8020(東ソー(株)製)装置」を用い、カラムは「TSKgel、SuperHM−H(東ソー(株)製6.0mmID×15cm)」を2本用い、溶離液としてTHF(テトラヒドロフラン)を用いた。実験条件としては、試料濃度0.5%、流速0.6ml/min、サンプル注入量10μl、測定温度40℃、IR検出器を用いて実験を行った。また、検量線は東ソー(株)製「polystylene標準試料TSK standard」:「A−500」、「F−1」、「F−10」、「F−80」、「F−380」、「A−2500」、「F−4」、「F−40」、「F−128」、「F−700」の10サンプルから作製した。
<各種分散液の調製>
〔非晶性樹脂粒子分散液1の調製〕
ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物525重量部、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物225重量部、テレフタル酸375重量部、フマル酸(エチレン性不飽和結合を持つジカルボン酸)20重量部、ドデセニルコハク酸(エチレン性不飽和結合を持つジカルボン酸)300重量部、ジブチル錫オキサイド7重量部、を加熱乾燥した三口フラスコに入れた後、減圧操作により容器内の空気を減圧し、更に窒素ガスにより不活性雰囲気下とし、機械撹拌にて230℃、常圧(101.3kPa)にて10時間反応させ、更に8kPaにて1時間反応させた。210℃まで冷却して無水トリメリット酸を75重量部添加し、1時間反応させた後、8kPaにて軟化温度(フローテスターによる1/2降下温度)が120℃になるまで反応させ、非晶性ポリエステル樹脂1を得た。
なお、樹脂の軟化温度はフローテスター((株)島津製作所製、CFT−5000)を用い、1gの試料を昇温速度6℃/分で加熱しながら、プランジャーにより1.96MPaの荷重を与え、直径1mm、長さ1mmのノズルから押し出し、試料の半量が流出した温度とした。
次いで、不溶分を除去した後の非晶性ポリエステル樹脂1を350重量部、メチルエチルケトンを245重量部と、イソプロピルアルコールを70重量部、10重量%アンモニア水溶液を11.2重量部とをセパラブルフラスコに入れ、混合、溶解した後、40℃で加熱撹拌しながら、イオン交換水を送液ポンプを用いて送液速度8g/minで滴下した。液が白濁した後、送液速度を12g/minに上げて転相させ、送液量が1,050重量部になったところで滴下を止めた。その後減圧下で溶剤除去を行い、非晶性樹脂粒子分散液1を得た。
非晶性ポリエステル樹脂1の重量平均分子量は16,000、ガラス転移温度は58℃であった。
・エステルワックスWEP5(日本油脂(株)製):500重量部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製:ネオゲンRK):50重量部
・イオン交換水:1,700重量部
上記成分を110℃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)を用いて分散した後、マントンゴーリン高圧ホモジナイザ(ゴーリン社)で分散処理し、体積平均粒径が0.180μmである離型剤を分散させてなる離型剤分散液1(離型剤濃度:31.1重量%)を調製した。
・シアン顔料(大日精化工業(株)製、Pigment Blue 15:3(銅フタロシアニン)):1,000重量部
・アニオン界面活性剤(第一工業製薬(株)製:ネオゲンRK):150重量部
・イオン交換水:9,000重量部
上記成分を混合し、溶解し、高圧衝撃式分散機アルティマイザー((株)スギノマシン製、HJP30006)を用いて1時間分散して着色剤(シアン顔料)を分散させてなる着色剤分散液1を調製した。着色剤分散液における着色剤(シアン顔料)の体積平均粒径は、0.136μm、着色剤粒子濃度は25.1重量%であった。
・非晶性樹脂粒子分散液1:367重量部
・着色剤分散液1:62重量部
・アニオン性界面活性剤(Dowfax2A1 20%水溶液):15重量部
・離型剤分散液1:77重量部
pHメーター、撹拌羽、温度計を具備した重合釜に、上記原料のうち非晶性樹脂粒子分散液1、アニオン性界面活性剤及びイオン交換水250重量部を入れ、130rpmで15分間撹拌しながら、界面活性剤をポリエステル樹脂粒子分散液になじませた。これに着色剤分散液1及び離型剤分散液1を加え混合した後、この原料混合物に0.3Mの硝酸水溶液を加えて、pHを4.8に調整した。
次いで、ウルトラタラックスにより3,000rpmでせん断力を加えながら、凝集剤として硫酸アルミニウムの10重量%硝酸水溶液13重量部を滴下した。この凝集剤滴下の途中で、原料混合物の粘度が増大するので、粘度上昇した時点で、滴下速度を緩め、凝集剤が一箇所に偏らないようにした。凝集剤の滴下が終了した後、更に回転数を5,000rpmに上げて5分間撹拌し、凝集剤と原料混合物を充分混合した。
次いで上記原料混合物をマントルヒーターにて25℃に加温しながら500rpmで撹拌した。10分間撹拌後、コールターマルチサイザー−II型(アパーチャー径:50μm;ベックマン−コールター社製)を用いて一次粒径が形成するのを確認した後、凝集粒子を成長させるために0.1℃/分で43℃まで昇温した。凝集粒子の成長はコールターマルチサイザーを用いて随時確認し、その凝集速度によって、凝集温度や撹拌の回転数を変えた。
次いで、得られた粒子を洗浄する目的で、15μmメッシュで一度篩分した。その後、固形分に対しておよそ10倍量のイオン交換水(30℃)を加え、20分撹拌した後、一旦濾過を行った。更に濾紙上に残った固形分をスラリーに分散して、30℃のイオン交換水で4回繰り返し洗浄を行い、乾燥させ、体積平均粒径5.8μmのトナー粒子を得た。
イソフタル酸101部とビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物80部、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物100部及びジブチル錫オキサイド6.4部をフラスコに投入し、窒素雰囲気下温度230℃で脱水縮合反応を行い、15時間継続した。得られたポリエステル樹脂の重量平均分子量は11,000であった。
このポリエステル樹脂174部、シアン顔料(大日精化工業(株)製、Pigment Blue 15:3(銅フタロシアニン))16部、パラフィンワックス(日本精蝋(株)製、HNP−9)10部、及び帯電制御剤(オリヱント化学工業(株)製、ボントロンP−51)5部をバンバリーミキサー((株)神戸製鋼所製)に入れ、内部の温度が110±5℃になるように圧力を加え、80rpmで混練を10分間行った。得られた混練物を冷却後、ハンマーミルにて粗粉砕し、これをジェットミルにて約6.8μmに微粉砕した後、エルボージェット分級機(松坂貿易(株)製)にて分級し、6.1μmのトナー母粒子2を得た。
スチレン−アクリル樹脂(三洋化成(株)製:ハイマーSB101)177部、シアン顔料(大日精化工業(株)製、Pigment Blue 15:3(銅フタロシアニン))16部、パラフィンワックス(日本精蝋(株)製:HNP−9)10部、及び帯電制御剤(オリヱント化学(株)製:ボントロンP−51)2部とした以外はトナー母粒子3と同様にして7.1μmのトナー母粒子3を得た。
ゾルゲルシリカ(空隙のあるシリカ微粒子、X24、体積平均粒子径80nm)を300mlの丸底フラスコに20部入れ、続いて、トルエン30部に10部添加して撹拌したビス(2−エチルヘキサノイルオキシ)亜鉛(和光純薬工業(株)製)を40部添加した。この丸底フラスコをロータリー式のエバポレーター(東京理化器械(株)製、N−1110)に装着した後、丸底フラスを60℃に熱しながら減圧処理を30分実施した。減圧状態を解除し、室温に戻ったことを確認した後、処理されたシリカを取り出した。
ビスオクタン酸亜鉛に変更した以外は特定外添剤1と同様にして特定外添剤2を調製した。
ビスヘキサン酸亜鉛に変更した以外は特定外添剤1と同様にして特定外添剤3を調製した。
ジプロピオン酸カルシウム(東京化成工業(株)製)に変更した以外は特定外添剤1と同様にして特定外添剤4を調製した。
二酪酸カルシウム(ビスブタン酸カルシウム、東京化成工業(株)製)に変更した以外は特定外添剤1と同様にして特定外添剤5を調製した。
ラウリンサン亜鉛(日東化成工業(株)製)に変更した以外は特定外添剤1と同様にして、特定外添剤6(比較例)を調製した。
上記作製したトナー母粒子1 100重量部に対し、特定外添剤1を2重量部、シリカ(日本アエロジル(株)製、R972)0.8部を添加し、撹拌混合機にて周速30m/sにて3分間外添してトナー1を得た。
使用したトナー母粒子、特定外添剤の種類及び添加量を表1に記載のように変更した以外はトナー1と同様にしてトナー2〜15及び17〜19を調製した。なおR972は0.8部で変更せず加えた。なお、特定外添剤の添加量は、トナー母粒子100重量部に対する添加量である。
特定外添剤1をX24にした以外はトナー6と同様にしてトナー16を得た。
<帯電維持性の評価>
評価にあたっては、市販の非磁性一成分現像方式のプリンター(HL−3040CN)を用い、室温28℃、相対湿度85%RHの環境下で8,000枚の連続印字を行った。
その後、プリンター内のトナーを吸引式帯電量測定装置にて帯電量を測定し、また、感光体、出力画像の評価を以下のように行った。容認できるのはA〜Cである。
A:帯電量の絶対値が20μC/g以上であり、感光体、出力画像にかぶりが確認できない。
B:帯電量の絶対値が20μC/g以上あるが、感光体にかぶりが確認できる。出力画像には確認できない。
C:帯電量の絶対値が15μC/g以上20μC/g未満の範囲で感光体にかぶりが確認できる。出力画像には確認できない。
D:帯電量に関係なく、出力画像にかぶりが確認できる。
Claims (13)
- 結着樹脂を含有するトナー母粒子と、外添剤とを含み、
前記外添剤が表面及び内部に脂肪酸金属塩が存在する無機粒子を含有し、
前記脂肪酸金属塩が、炭素数8以下の脂肪酸の金属塩であることを特徴とする
静電荷像現像用トナー。 - 非磁性一成分トナーである、請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
- 正帯電性の非磁性一成分トナーである、請求項1又は2に記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記表面及び内部に脂肪酸金属塩が存在する無機粒子が、多孔質無機粒子を脂肪酸金属塩に含浸したものである、請求項1〜3のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記表面及び内部に脂肪酸金属塩が存在する無機粒子の体積平均粒子径が5nm以上1,000nm以下である、請求項1〜4のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記トナー母粒子100重量部に対する前記表面及び内部に脂肪酸金属塩が存在する無機粒子の添加量が0.01重量部以上5重量部以下である、請求項1〜5のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記表面及び内部に脂肪酸金属塩が存在する無機粒子において、脂肪族金属塩の含有量が20重量%以上50重量%以下である、請求項1〜6のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー。
- 請求項1〜7のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナーを含有することを特徴とする静電荷像現像剤。
- 画像形成装置に着脱され、請求項8に記載の静電荷像現像剤を収容し、かつ像保持体の表面に形成された静電潜像を前記静電荷像現像剤により現像して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。 - 像保持体表面に静電潜像を形成する潜像形成工程と、
静電荷像現像剤により前記静電潜像を現像してトナー像を形成する現像工程と、
前記トナー像を被転写体に転写する転写工程と、
前記被転写体に前記トナー像を定着する定着工程と、を含み、
前記トナーが請求項1〜7のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー、又は、前記現像剤が請求項8に記載の静電荷像現像剤であることを特徴とする画像形成方法。 - 前記現像工程が、現像ロール上に現像剤層を形成し、前記像保持体に接触して静電潜像を現像してトナー像を形成する現像工程である、請求項10に記載の画像形成方法。
- 像保持体上の転写残トナーを現像ロールを介して現像装置に回収するクリーニング工程を更に含む、請求項11に記載の画像形成方法。
- 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させる露光手段と、
前記静電潜像を、トナーを含む現像剤によりトナー像として現像する現像手段と、
前記像保持体の表面に形成された前記トナー像を被転写体の表面に転写する転写手段と、
前記被転写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、を有し、
前記トナーが請求項1〜7のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー、又は、前記現像剤が請求項8に記載の静電荷像現像剤であることを特徴とする画像形成装置。
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