JP2015036723A - 静電荷像現像用トナー、静電荷像現像剤、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
静電荷像現像用トナー、静電荷像現像剤、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 PDFInfo
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Abstract
【解決手段】非晶性ポリエステル樹脂、及び、重量平均分子量が7,500以上40,000以下の結晶性ポリエステル樹脂(A)から構成されるコア粒子と、重量平均分子量が50,000以上150,000以下の結晶性ポリエステル樹脂(B)から構成されるシェル層と、によるコア・シェル構造を有する粒子、を含有する静電荷像現像用トナー。
【選択図】なし
Description
即ち、請求項1に係る発明は、非晶性ポリエステル樹脂、及び、重量平均分子量が7,500以上40,000以下の結晶性ポリエステル樹脂(A)から構成されるコア粒子と、重量平均分子量が50,000以上150,000以下の結晶性ポリエステル樹脂(B)から構成されるシェル層と、によるコア・シェル構造を有する粒子、を含有する静電荷像現像用トナーである。
請求項2に係る発明によれば、結晶性ポリエステル樹脂(A)及び結晶性ポリエステル樹脂(B)の酸価が上記の範囲を外れた場合に比較して、低温定着性の低下を抑制しつつも熱保管性に優れる静電荷像現像用トナーが提供される。
請求項3に係る発明によれば、結晶性ポリエステル樹脂(A)と結晶性ポリエステル樹脂(B)との比率が上記範囲を外れた場合と比較して、低温定着性の低下を抑制しつつも熱保管性に優れる静電荷像現像用トナーが提供される。
請求項4に係る発明によれば、結晶性ポリエステル樹脂(A)と結晶性ポリエステル樹脂(B)とが異なる単量体に由来する繰り返し単位を有する樹脂である場合と比較して、低温定着性に優れる静電荷像現像用トナーが提供される。
請求項5に係る発明によれば、結晶性ポリエステル樹脂(A)と結晶性ポリエステル樹脂(B)との融解温度が共に上記範囲を外れた場合と比較して、低温定着性に優れる静電荷像現像用トナーが提供される。
請求項7に係る発明によれば、1種の結晶性ポリエステル樹脂からなる粒子を用いた場合に比較して、低温定着性の低下を抑制しつつも熱保管性に優れる静電荷像現像用トナーを収容するトナーカートリッジが提供される。
請求項8に係る発明によれば、1種の結晶性ポリエステル樹脂からなる粒子を用いた静電荷像現像用トナーを含む場合に比較して、低温定着性の低下を抑制しつつも熱保管性に優れる静電荷像現像剤を収容するプロセスカートリッジが提供される。
請求項9に係る発明によれば、1種の結晶性ポリエステル樹脂からなる粒子を用いた静電荷像現像用トナーを含む場合に比較して、低温定着性の低下を抑制しつつも熱保管性に優れる静電荷像現像剤を用いた画像形成装置が提供される。
請求項10に係る発明によれば、1種の結晶性ポリエステル樹脂からなる粒子を用いた静電荷像現像用トナーを含む場合に比較して、低温定着性の低下を抑制しつつも熱保管性に優れる静電荷像現像剤を用いた画像形成方法が提供される。
本実施形態に係る静電荷像現像用トナー(以下、本実施形態に係るトナーと称することがある。)は、非晶性ポリエステル樹脂、及び、重量平均分子量が7,500以上40,000以下の結晶性ポリエステル樹脂(A)から構成されるコア粒子と、重量平均分子量が50,000以上150,000以下の結晶性ポリエステル樹脂(B)から構成されるシェル層と、によるコア・シェル構造を有する粒子、を含有する静電荷像現像用トナーである。
本実施形態に係るトナーは、結着樹脂として、非晶性ポリエステル樹脂と、上記のコア・シェル構造を有する粒子、を含むものである。かかる結着樹脂は、トナー粒子中に含有されるものであって、本実施形態に係るトナーは、非晶性ポリエステル樹脂とコア・シェル構造を有する粒子とを含有するトナー粒子単独で構成されていてもよいし、かかるトナー粒子と必要に応じて外添される外添剤とを含んで構成されていてもよい。
このような効果が得られる理由としては、以下のことが考えられる。
画像形成時の低温定着性を達成しうる手段の1つとして、トナー中に結晶性ポリエステル樹脂と非晶性ポリエステル樹脂との両方を含有される方法が採用されてきている。
まず、それぞれの樹脂の働きについて説明する。非晶性ポリエステル樹脂は、トナー強度、帯電性、画像強度などトナーとしての基本特性向上に効果的に働くが、一方で、低温定着性には不利となる傾向にある。一方、結晶性ポリエステル樹脂は、低温定着性の改善には効果的に働くが、トナー強度、帯電性、画像強度などトナー基本特性には不利となる傾向にある。これは、非晶性ポリエステル樹脂は、ポリマーとして強靭であるため、トナー基本特性を向上させ易いが、一方で、加温時の樹脂溶融挙動において粘弾性が低くなりにくく、低温定着性を実現しにくいという特徴を有し、また、結晶性ポリエステル樹脂は、加熱時には粘弾性が低くなるが、ポリマーとしての強度、靭性が低いという特徴を有するためであると推測している。
そこで、結晶性ポリエステル樹脂と非晶性ポリエステル樹脂の両方を用いることで低温定着性と熱保管性を両立する方法も知られているが、結晶性ポリエステル樹脂と非晶性ポリエステル樹脂の相溶性が良好である場合、結晶性ポリエステル樹脂が非晶性ポリエステル樹脂を可塑化させることがある。その場合、可塑化した非晶性ポリエステル樹脂のオンセット温度が低下し、熱保管性を確保し難い場合が存在する。
この分散系において、本実施形態におけるコア・シェル構造を有する粒子は、シェル層が、重量平均分子量が50,000以上150,000以下の結晶性ポリエステル樹脂(B)から構成されている。このような比較的高分子量の結晶性ポリエステル樹脂(B)は、かかる樹脂の融解温度以上の温度においても、粘度が高くなり、非晶性ポリエステル樹脂との間で相溶が起き難いものである。そのため、結晶性ポリエステル樹脂と分散媒である非晶性ポリエステル樹脂とが相溶することに起因する非晶性ポリエステル樹脂のオンセット温度低下が抑制されるものと考えられる。その結果として、このようなシェル層を有する粒子を含むトナーは熱保管性が優れたものとなる。
また、コア・シェル構造を有する粒子中のコア粒子は、シェル層を構成する結晶性ポリエステル樹脂(B)よりも低い重量平均分子量が7,500以上40,000以下の結晶性ポリエステル樹脂(A)から構成されている。かかる結晶性ポリエステル樹脂(A)は、定着時において定着装置による熱及び圧力により容易に溶出しうるものである。また、このようなコア粒子を被覆しているシェル層は、定着装置による熱及び圧力により融解し、結晶性ポリエステル樹脂(A)の非晶性ポリエステル樹脂への溶出を阻害することがない。つまり、定着時には、結晶性ポリエステル樹脂(A)及び結晶性ポリエステル樹脂(B)によるコア・シェル構造は崩れ、溶出した結晶性ポリエステル樹脂(A)は分散媒である非晶性ポリエステル樹脂の可塑化を促進させる。そのため、本実施形態におけるコア・シェル構造を有する粒子を含むトナーは、低温定着性を保持しうるものと推測される。
トナー粒子は、前述のような結着樹脂と、必要に応じて、着色剤と、離型剤と、その他添加剤と、を含んで構成される。
以下、これらの各成分について説明する。
本実施形態において、結着樹脂としては、非晶性ポリエステル樹脂と前述したコア・シェル構造を有する粒子とが含まれる。
一方、樹脂の「非晶性」とは、半値幅が10℃を超えること、階段状の吸熱量変化を示すこと、又は明確な吸熱ピークが認められないことを指す。
本実施形態におけるコア・シェル構造を有する粒子(以下、単に「コア・シェル粒子」と称する場合がある。)は、重量平均分子量が7,500以上40,000以下の結晶性ポリエステル樹脂(A)から構成されるコア粒子と、重量平均分子量が50,000以上150,000以下の結晶性ポリエステル樹脂(B)から構成されるシェル層と、によるコア・シェル構造を有する粒子である。
つまり、かかるコア・シェル粒子は、結晶性ポリエステル樹脂(A)によるコア粒子に対し、これより高分子量の結晶性ポリエステル樹脂(B)によるシェル層が設けられた構成を有する。
ここで、コア粒子は結晶性ポリエステル樹脂(A)のみから、また、シェル層も結晶性ポリエステル樹脂(B)のみから構成されているものであってもよいが、本実施形態における効果を損なわない範囲において、結晶性ポリエステル樹脂以外の任意の成分を50質量%以下の範囲で含んでいてもよい。任意の成分としては、ポリエステル以外の結晶性樹脂(例えば、離型剤WAXなど)、非晶性樹脂(例えば、非晶性ポリエステル樹脂、ポリ(スチレン−アクリル酸))樹脂、ポリスチレン樹脂等が挙げられる。
以下、コア・シェル粒子に用いられる結晶性ポリエステル樹脂について説明する。
結晶性ポリエステル樹脂は、例えば、多価カルボン酸と多価アルコールとの重縮合体が挙げられる。なお、結晶性ポリエステル樹脂としては、市販品を使用してもよいし、合成したものを使用してもよい。
ここで、結晶性ポリエステル樹脂は、結晶構造を容易に形成するため、芳香族を有する重合性単量体よりも直鎖状脂肪族を有する重合性単量体を用いた重縮合体が好ましい。
多価カルボン酸は、ジカルボン酸と共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上のカルボン酸を併用してもよい。3価のカルボン酸としては、例えば、芳香族カルボン酸(例えば、1,2,3−ベンゼントリカルボン酸、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸、1,2,4−ナフタレントリカルボン酸等)、これらの無水物、又はこれらの低級(例えば、炭素数1以上5以下)アルキルエステルが挙げられる。
多価カルボン酸としては、これらジカルボン酸と共に、スルホン酸基を持つジカルボン酸、エチレン性二重結合を持つジカルボン酸を併用してもよい。
多価カルボン酸は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
多価アルコールは、ジオールと共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上のアルコールを併用してもよい。3価以上のアルコールとしては、例えば、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等が挙げられる。
多価アルコールは、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。
結晶性ポリエステル樹脂(A)の分子量が40,000よりも大きいと、低温定着性が達成されない場合が存在し、また、7,500よりも小さいと、熱保管性が悪化する場合が存在した。
結晶性ポリエステル樹脂(B)の分子量が50,000よりも小さいと、熱保管性が悪化する場合が存在し、また、150,000よりも大きいと、低温定着性が悪化する場合が存在した。
重量平均分子量及び数平均分子量は、この測定結果から単分散ポリスチレン標準試料により作成した分子量校正曲線を使用して算出する。
なお、結晶性ポリエステル樹脂(A)の酸価は、より好ましくは3mgKOH/g以上6mgKOH/g以下である。
また、シェル層を構成する結晶性ポリエステル樹脂(B)の酸価は、より好ましくは10mgKOH/g以上17.5mgKOH/g以下、更に好ましくは10mgKOH/g以上15mgKOH/g以下である。
一般的に、非晶性ポリエステル樹脂は、結晶性ポリエステル樹脂よりも親水性が高い傾向にあり、結晶性ポリエステル樹脂の酸価が高い程、非晶性ポリエステル樹脂と相溶しやすい傾向にあると推測している。従って、非晶性ポリエステル樹脂、高酸価の結晶性ポリエステル樹脂、低酸価の結晶性ポリエステル樹脂が存在した場合、高酸価の結晶性ポリエステル樹脂が、分散剤的に働き、低酸価の結晶性ポリエステル樹脂を非晶性ポリエステル樹脂中に分散させた状態を保ちやすくすることが可能となると推測している。
このように、結晶性樹脂の酸価が上記範囲にあることで、熱保管性を確保することが可能となる。
なお、本実施形態において、結晶性ポリエステル樹脂の酸価の測定は、JIS K−0070−1992に準ずる。
上記範囲にあることで、トナーにおいては、非晶性ポリエステル中に結晶性ポリエステルが分散した状態を保ち、定着時には、コア部を形成する結晶性ポリエステルが有効に非晶性ポリエステルを可塑することが可能となり、低温定着性と熱保管性の両立に優れる結果となる。
上記範囲にあることで、結晶性ポリエステル樹脂による非晶性ポリエステル樹脂の可塑化を制御することが可能となり、低温定着性を確保すると同時に、熱保管性の確保も可能となる。
なお、融解温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線から、JIS K7121−1987「プラスチックの転移温度測定方法」の融解温度の求め方に記載の「融解ピーク温度」により求める。
つまり、結晶性ポリエステル樹脂(A)と結晶性ポリエステル樹脂(B)とは、同じ多価カルボン酸と多価アルコールとを用いてなる重縮合体であることが好ましく、分子を構成する繰り返し単位の全てが同じであることがより好ましい。
このようにすることで、定着時における非晶性ポリエステル樹脂の可塑がより促進され、低温定着性に優れる。
本実施形態におけるコア・シェル粒子は、結晶性ポリエステル樹脂(A)により構成されたコア粒子の表面に、結晶性ポリエステル樹脂(B)により構成されたシェル層が被覆された状態を形成することができれば、特にその製法は問わず、転相乳化法、懸濁乳化法、D相乳化法、加圧乳化法、膜乳化法などにより製造される。
中でも、コア・シェル粒子の構造制御、並びに、粒子径制御の点から、転相乳化法を用いて製造されることが好ましい。
ここで、転相乳化法とは、分散すべき樹脂を、その樹脂が可溶な疎水性有機溶剤中に溶解せしめ、有機連続相(O相)に塩基を加えて、中和した後、水媒体(W相)を投入することによって、W/OからO/Wへの、樹脂の変換(いわゆる転相)が行われて不連続相化し、樹脂を水媒体中に粒子状に分散する方法である。
この方法を用いる際、酸価が異なる2種の樹脂を投入することで、転相時に酸価の高い樹脂が水相側に存在しやすくなるため、低酸価樹脂がコア相を、高酸価樹脂がシェル層を形成すると推定している。
具体的には、酸価が異なる2種類の樹脂を有機溶剤に溶解させた後、アルカリを用いて中和する。その後、撹拌しながら、水を徐々に滴下することで、乳化物が得られる。このようにして得られた乳化物から有機溶剤を除去することで、コア・シェル粒子の乳化物が得られる。必要に応じて、界面活性剤を添加することで、乳化物の安定性を高めることが可能である。
また、乳化物の粒子径は、有機溶剤の種類、量、アルカリ量、水滴下時の温度などを調整することが可能である。
更に、コア・シェル粒子のシェル層の厚さは、コア部とシェル部の比率と、コア・シェル粒子の粒径によって決まる。
以下、併用する非晶性ポリエステル樹脂について説明する。
非晶性ポリエステル樹脂としては、例えば、多価カルボン酸と多価アルコールとの縮重合体が挙げられる。なお、非晶性ポリエステル樹脂としては、市販品を使用してもよいし、合成したものを使用してもよい。
多価カルボン酸は、ジカルボン酸と共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上のカルボン酸を併用してもよい。3価以上のカルボン酸としては、例えば、トリメリット酸、ピロメリット酸、これらの無水物、又はこれらの低級(例えば炭素数1以上5以下)アルキルエステル等が挙げられる。
多価カルボン酸は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
多価アルコールとしては、ジオールと共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上の多価アルコールを併用してもよい。3価以上の多価アルコールとしては、例えば、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールが挙げられる。
多価アルコールは、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。
なお、ガラス転移温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線より求め、より具体的にはJIS K7121−1987「プラスチックの転移温度測定方法」のガラス転移温度の求め方に記載の「補外ガラス転移開始温度」により求められる。
非晶性ポリエステル樹脂の数平均分子量(Mn)は、2000以上100000以下が好ましい。
非晶性ポリエステル樹脂の分子量分布Mw/Mnは、1.5以上100以下が好ましく、2以上60以下がより好ましい。
なお、原料の単量体が、反応温度下で溶解又は相溶しない場合は、高沸点の溶剤を溶解補助剤として加え溶解させてもよい。この場合、重縮合反応は溶解補助剤を留去しながら行う。共重合反応において相溶性の悪い単量体が存在する場合は、予め相溶性の悪い単量体とその単量体と重縮合予定の酸又はアルコールとを縮合させておいてから主成分と共に重縮合させるとよい。
他の樹脂としては、例えば、スチレン類(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)、(メタ)アクリル酸エステル類(例えば、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)、エチレン性不飽和ニトリル類(例えば、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等)、ビニルエーテル類(例えば、ビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等)、ビニルケトン類(例えば、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)、オレフィン類(例えば、エチレン、プロピレン、ブタジエン等)等の単量体の単独重合体、又はこれら単量体を2種以上組み合せた共重合体からなるビニル系樹脂が挙げられる。
更に、他の結着樹脂としては、例えば、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、変性ロジン等の非ビニル系樹脂、これらと前記ビニル系樹脂との混合物、又は、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も挙げられる。
これらの他の結着樹脂は、1種類単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
着色剤としては、例えば、カーボンブラック、クロムイエロー、ハンザイエロー、ベンジジンイエロー、スレンイエロー、キノリンイエロー、ピグメントイエロー、パーマネントオレンジGTR、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、ウオッチヤングレッド、パーマネントレッド、ブリリアンカーミン3B、ブリリアンカーミン6B、デュポンオイルレッド、ピラゾロンレッド、リソールレッド、ローダミンBレーキ、レーキレッドC、ピグメントレッド、ローズベンガル、アニリンブルー、ウルトラマリンブルー、カルコオイルブルー、メチレンブルークロライド、フタロシアニンブルー、ピグメントブルー、フタロシアニングリーン、マラカイトグリーンオキサレートなどの種々の顔料、又は、アクリジン系、キサンテン系、アゾ系、ベンゾキノン系、アジン系、アントラキノン系、チオインジコ系、ジオキサジン系、チアジン系、アゾメチン系、インジコ系、フタロシアニン系、アニリンブラック系、ポリメチン系、トリフェニルメタン系、ジフェニルメタン系、チアゾール系などの各種染料等が挙げられる。
着色剤は、1種類単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
離型剤としては、例えば、炭化水素系ワックス;カルナウバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス等の天然ワックス;モンタンワックス等の合成又は鉱物・石油系ワックス;脂肪酸エステル、モンタン酸エステル等のエステル系ワックス;などが挙げられる。離型剤は、これに限定されるものではない。
なお、融解温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線から、JIS K7121−1987「プラスチックの転移温度測定方法」の融解温度の求め方に記載の「融解ピーク温度」により求める。
その他の添加剤としては、例えば、磁性体、帯電制御剤、無機粉体等の周知の添加剤が挙げられる。これらの添加剤は、内添剤としてトナー粒子に含まれる。
トナー粒子は、単層構造のトナー粒子であってもよいし、芯部(コア粒子)と芯部を被覆する被覆層(シェル層)とで構成された所謂コア・シェル構造のトナー粒子であってもよい。
ここで、コア・シェル構造のトナー粒子は、例えば、結着樹脂と必要に応じて着色剤及び離型剤等のその他添加剤とを含んで構成された芯部と、結着樹脂を含んで構成された被覆層と、で構成されていることがよい。
測定に際しては、分散剤として、界面活性剤(アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムが好ましい)の5%水溶液2ml中に測定試料を0.5mg以上50mg以下加える。これを電解液100ml以上150ml以下中に添加する。
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、コールターマルチサイザーIIにより、アパーチャー径として100μmのアパーチャーを用いて2μm以上60μm以下の範囲の粒径の粒子の粒度分布を測定する。なお、サンプリングする粒子数は50000個である。
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、数をそれぞれ小径側から累積分布を描いて、累積16%となる粒径を体積粒径D16v、数粒径D16p、累積50%となる粒径を体積平均粒径D50v、累積数平均粒径D50p、累積84%となる粒径を体積粒径D84v、数粒径D84pと定義する。
これらを用いて、体積平均粒度分布指標(GSDv)は(D84v/D16v)1/2、数平均粒度分布指標(GSDp)は(D84p/D16p)1/2として算出される。
外添剤としては、例えば、無機粒子が挙げられる。該無機粒子として、SiO2、TiO2、Al2O3、CuO、ZnO、SnO2、CeO2、Fe2O3、MgO、BaO、CaO、K2O、Na2O、ZrO2、CaO・SiO2、K2O・(TiO2)n、Al2O3・2SiO2、CaCO3、MgCO3、BaSO4、MgSO4等が挙げられる。
疎水化処理剤の量としては、通常、例えば、無機粒子100質量部に対して、1質量部以上10質量部である。
次に、本実施形態に係るトナーの製造方法について説明する。
本実施形態に係るトナーは、前述した非晶性ポリエステル樹脂とコア・シェル粒子とを含有するトナー粒子を製造後、かかるトナー粒子に対して、必要に応じて、外添剤を外添することで得られる。
以下、トナーの製造方法について具体的に説明する。
これらの中も、凝集合一法により、トナー粒子を得ることがよい。
なお、以下の説明では、着色剤、及び離型剤を含むトナー粒子を得る方法について説明するが、着色剤、離型剤は、必要に応じて用いられるものである。無論、着色剤、離型剤以外のその他添加剤を用いてもよい。
まず、結着樹脂となる樹脂粒子が分散された樹脂粒子分散液と共に、例えば、着色剤粒子が分散された着色剤粒子分散液、離型剤粒子が分散された離型剤分散液を準備する。
また、同様に、非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液の場合にも、かかる非晶性ポリエステル樹脂を転相乳化法に供することで調製することが好ましい。
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。
界面活性剤は、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。
なお、樹脂粒子の体積平均粒径は、レーザー回折式粒度分布測定装置(例えば、堀場製作所製、LA−700)の測定によって得られた粒度分布を用い、分割された粒度範囲(チャンネル)に対し、体積について小粒径側から累積分布を引き、全粒子に対して累積50%となる粒径を体積平均粒径D50pとして測定される。なお、他の分散液中の粒子の体積平均粒径も同様に測定される。
次に、樹脂粒子分散液と共に、着色剤粒子分散液と、離型剤分散液と、を混合する。
そして、混合分散液中で、樹脂粒子と着色剤粒子と離型剤粒子とをヘテロ凝集させ目的とするトナー粒子の径に近い径を持つ、樹脂粒子と着色剤粒子と離型剤粒子とを含む凝集粒子を形成する。
凝集粒子形成工程においては、例えば、混合分散液を回転せん断型ホモジナイザーで攪拌下、室温(例えば25℃)で上記凝集剤を添加し、混合分散液のpHを酸性(例えばpHが2以上5以下)に調整し、必要に応じて分散安定剤を添加した後に、上記加熱を行ってもよい。
凝集剤の金属イオンと錯体若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。
キレート剤としては、水溶性のキレート剤を用いてもよい。キレート剤としては、例えば、酒石酸、クエン酸、グルコン酸等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)等が挙げられる。
キレート剤の添加量としては、例えば、樹脂粒子100質量部に対して0.01質量部以上5.0質量部以下が好ましく、0.1質量部以上3.0質量部未満がより好ましい。
次に、凝集粒子が分散された凝集粒子分散液に対して、例えば、樹脂粒子のガラス転移温度以上(例えば樹脂粒子のガラス転移温度より10から30℃高い温度以上)に加熱して、凝集粒子を融合・合一し、トナー粒子を形成する。
なお、凝集粒子が分散された凝集粒子分散液を得た後、当該凝集粒子分散液と、樹脂粒子が分散された樹脂粒子分散液と、を更に混合し、凝集粒子の表面に更に樹脂粒子を付着するように凝集して、第2凝集粒子を形成する工程と、第2凝集粒子が分散された第2凝集粒子分散液に対して加熱をし、第2凝集粒子を融合・合一して、コア/シェル構造のトナー粒子を形成する工程と、を経て、トナー粒子を製造してもよい。
洗浄工程は、帯電性の点から充分にイオン交換水による置換洗浄を施すことがよい。また、固液分離工程は、特に制限はないが、生産性の点から吸引濾過、加圧濾過等を施すことがよい。また、乾燥工程も特に方法に制限はないが、生産性の点から凍結乾燥、フラッシュジェット乾燥、流動乾燥、振動型流動乾燥等を施すことがよい。
本実施形態に係る静電荷像現像剤は、本実施形態に係るトナーを少なくとも含むものである。
本実施形態に係る静電荷像現像剤は、本実施形態に係るトナーのみを含む一成分現像剤であってもよいし、当該トナーとキャリアと混合した二成分現像剤であってもよい。
なお、磁性粉分散型キャリア、及び樹脂含浸型キャリアは、当該キャリアの構成粒子を芯材とし、これに被覆樹脂により被覆したキャリアであってもよい。
なお、被覆樹脂、及びマトリックス樹脂には、導電材料等、その他添加剤を含ませてもよい。
具体的な樹脂被覆方法としては、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芯材表面に噴霧するスプレー法、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。
本実施形態に係る画像形成装置/画像形成方法について説明する。
本実施形態に係る画像形成装置は、像保持体と、像保持体の表面を帯電する帯電手段と、帯電した像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、静電荷像現像剤を収容し、静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段と、像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着手段と、を備える。そして、静電荷像現像剤として、本実施形態に係る静電荷像現像剤が適用される。
中間転写方式の装置の場合、転写手段は、例えば、表面にトナー画像が転写される中間転写体と、像保持体の表面に形成されたトナー画像を中間転写体の表面に一次転写する一次転写手段と、中間転写体の表面に転写されたトナー画像を記録媒体の表面に二次転写する二次転写手段と、を有する構成が適用される。
図1に示す画像形成装置は、色分解された画像データに基づくイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色の画像を出力する電子写真方式の第1乃至第4の画像形成ユニット10Y、10M、10C、10K(画像形成手段)を備えている。これらの画像形成ユニット(以下、単に「ユニット」と称する場合がある)10Y、10M、10C、10Kは、水平方向に互いに予め定められた距離離間して並設されている。なお、これらユニット10Y、10M、10C、10Kは、画像形成装置に対して脱着するプロセスカートリッジであってもよい。
また、各ユニット10Y、10M、10C、10Kの現像装置(現像手段)4Y、4M、4C、4Kのそれぞれには、トナーカートリッジ8Y、8M、8C、8Kに収められたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの4色のトナーを含むトナーの供給がなされる。
なお、一次転写ロール5Yは、中間転写ベルト20の内側に配置され、感光体1Yに対向した位置に設けられている。更に、各一次転写ロール5Y、5M、5C、5Kには、一次転写バイアスを印加するバイアス電源(図示せず)がそれぞれ接続されている。各バイアス電源は、図示しない制御部による制御によって、各一次転写ロールに印加する転写バイアスを可変する。
まず、動作に先立って、帯電ロール2Yによって感光体1Yの表面が−600V乃至−800Vの電位に帯電される。
感光体1Yは、導電性(例えば20℃における体積抵抗率:1×10−6Ωcm以下)の基体上に感光層を積層して形成されている。この感光層は、通常は高抵抗(一般の樹脂の抵抗)であるが、レーザ光線3Yが照射されると、レーザ光線が照射された部分の比抵抗が変化する性質を持っている。そこで、帯電した感光体1Yの表面に、図示しない制御部から送られてくるイエロー用の画像データに従って、露光装置3を介してレーザ光線3Yを出力する。レーザ光線3Yは、感光体1Yの表面の感光層に照射され、それにより、イエロー画像パターンの静電荷像が感光体1Yの表面に形成される。
感光体1Y上に形成された静電荷像は、感光体1Yの走行に従って予め定められた現像位置まで回転される。そして、この現像位置で、感光体1Y上の静電荷像が、現像装置4Yによってトナー画像として可視像(現像像)化される。
一方、感光体1Y上に残留したトナーは感光体クリーニング装置6Yで除去されて回収される。
こうして、第1のユニット10Yにてイエロートナー画像の転写された中間転写ベルト20は、第2乃至第4のユニット10M、10C、10Kを通して順次搬送され、各色のトナー画像が重ねられて多重転写される。
かかる定着装置28は、加熱方式は特に限定されず、例えば、加熱方式に電磁誘導方式を適用した定着装置であってもよい。
定着後における画像表面の平滑性を更に向上させるには、記録紙Pの表面も平滑が好ましく、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が好適に使用される。
本実施形態に係るプロセスカートリッジについて説明する。
本実施形態に係るプロセスカートリッジは、本実施形態に係る静電荷像現像剤を収容し、静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段を備え、画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジである。
図2に示すプロセスカートリッジ200は、例えば、取り付けレール116及び露光のための開口部118が備えられた筐体117により、感光体107(像保持体の一例)と、感光体107の周囲に備えられた帯電ロール108(帯電手段の一例)、現像装置111(現像手段の一例)、及び感光体クリーニング装置113(クリーニング手段の一例)を一体的に組み合わせて保持して構成し、カートリッジ化されている。
なお、図2中、109は露光装置(静電荷像形成手段の一例)、112は転写装置(転写手段の一例)、115は定着装置(定着手段の一例)、300は記録紙(記録媒体の一例)を示している。
本実施形態に係るトナーカートリッジは、本実施形態に係るトナーを収容し、画像形成装置に着脱されるトナーカートリッジである。トナーカートリッジは、画像形成装置内に設けられた現像手段に供給するための補給用のトナーを収容するものである。
結着樹脂等の分子量は以下の条件で行ったものである。GPCは「HLC−8120GPC(東ソー(株)社製)装置」を用い、カラムは「TSKgel SuperHM−H(東ソー(株)社製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℃、RI検出器を用いて実験を行った。また、検量線は東ソー社製「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。
ガラス転移温度及び融解温度は、JIS K7121−1987に準拠した示差走査熱量測定により行った。この測定は、以下のように行った。
すなわち、まず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−50型)に測定対象となる物質をセットし、冷却媒体として液体窒素をセットし、10℃/分の昇温速度で0℃から150℃まで加熱して(1回目の昇温過程)温度(℃)と熱量(mW)との関係を求め、次に、−10℃/分の降温速度で0℃まで冷却し、再度これを10℃/分の昇温速度で150℃まで加熱して(2回目の昇温過程)データを採取した。なお、0℃及び150℃にてそれぞれ10分間ずつホールドした。
測定装置の検出部の温度補正にはインジウムと亜鉛との混合物の融解温度を用い、熱量の補正にはインジウムの融解熱を用いた。試料はアルミニウム製パンに入れ、サンプルの入ったアルミニウム製パンと対照用の空のアルミニウム製パンとをセットした。
トナーのガラス転移温度は、1回目の昇温過程で得られたDSC曲線の吸熱部におけるベースラインと立ち上がりラインとの延長線の交点の温度をもってガラス転移温度とした。
非晶性樹脂のガラス転移温度は、2回目の昇温過程で得られたDSC曲線の吸熱部におけるベースラインと立ち上がりラインとの延長線の交点の温度をもってガラス転移温度とした。
結晶性樹脂及び離型剤の融解温度については、2回目の昇温過程で得られたDSC曲線において、吸熱量が25J/g以上であるピークのうち、最大のピーク温度を融解温度とした。
酸価(AV)は以下のようにして測定した。基本操作はJIS K−0070−1992に準ずる。
試料は予め樹脂のTHF不溶成分を除去して使用するか、ソックスレー抽出器によるTHF溶媒によって抽出された可溶成分を試料として使用した。試料の粉砕品1.5gを精秤し、300mlのビーカーに試料を入れ、トルエン/エタノール(4/1)の混合液100mlを加え溶解させた。自動滴定装置GT−100(ダイアインスツルメンツ社製)を用いて、0.1mol/lのKOHのエタノール溶液により電位差滴定を行った。この時のKOH溶液の使用量をA(ml)とし、ブランクを測定し、この時のKOH溶液の使用量をB(ml)とする。これらの値から、下記式(1)により酸価を計算した。式(1)中、wは精秤した試料量、fはKOHのファクターである。
酸価(mgKOH/g)={(A−B)×f×5.61}/w ・・・ 式(1)
・1,10−デカンジカルボン酸:368.5質量部
・1,6−ヘキサンジオール:187.1質量部
撹拌器、温度計、コンデンサー及び窒素ガス導入管を備えた反応容器に、上記モノマー成分を投入し、反応容器中を乾燥窒素ガスで置換した後、ジオクタン酸スズを、前記モノマー成分100部に対して0.3部を投入した。窒素ガス気流下、160℃で3時間撹拌反応させた後、温度を更に180℃まで1.5時間かけて昇温し、反応容器内を3kPaまで減圧し、所望の分子量になった時点で反応を終了した。得られた結晶性ポリエステル樹脂(A−1)の物性は表1に示した。
モノマー成分を、
・1,10−デカンジカルボン酸:368.5質量部
・1,9−ノナンジオール:254.6質量部
とした以外は、結晶性ポリエステル樹脂(A−1)と同様にして結晶性ポリエステル樹脂(A−2)を得た。得られた結晶性ポリエステル樹脂(A−2)の物性は表1に示した。
モノマー成分を、
・1,10−デカンジカルボン酸:368.5質量部
・1,4−ブタンジオール:143.3質量部
とした以外は、結晶性ポリエステル樹脂(A−1)と同様にして結晶性ポリエステル樹脂(A−3)を得た。得られた結晶性ポリエステル樹脂(A−3)の物性は表1に示した。
モノマー成分を、
・セバシン酸:323.6質量部
・1,6−ヘキサンジオール:252.6質量部
とした以外は、結晶性ポリエステル樹脂(A−1)と同様にして結晶性ポリエステル樹脂(A−4)を得た。得られた結晶性ポリエステル樹脂(A−4)の物性は表1に示した。
モノマー成分を、
・1,10−デカンジカルボン酸:368.5質量部
・1,6−ヘキサンジオール:188.1質量部
とした以外は、結晶性ポリエステル(A−1)と同様にして結晶性ポリエステル樹脂(A−5)を得た。得られた結晶性ポリエステル樹脂(A−5)の物性は表1に示した。
モノマー成分を、
・1,10−デカンジカルボン酸:368.5質量部
・1,9−ノナンジオール:253.3質量部
とした以外は、結晶性ポリエステル樹脂(A−1)と同様にして結晶性ポリエステル樹脂(A−6)を得た。得られた結晶性ポリエステル樹脂(A−6)の物性は表1に示した。
モノマー成分を、
・1,10−デカンジカルボン酸: 368.5質量部
・1,4−ブタンジオール: 143.5質量部
とした以外は、結晶性ポリエステル樹脂(A−1)と同様にして結晶性ポリエステル樹脂(A−7)を得た。得られた結晶性ポリエステル樹脂(A−7)の物性は表1に示した。
モノマー成分を、
・フマル酸:371.4質量部
・1,10−デカンジオール:554.6質量部
とした以外は、結晶性ポリエステル樹脂(A−1)と同様にして結晶性ポリエステル樹脂(A−8)を得た。得られた結晶性ポリエステル樹脂(A−8)の物性は表1に示した。
モノマー成分を、
・1,10−デカンジカルボン酸:368.5質量部
・1,6−ヘキサンジオール:175.8質量部
とした以外は、結晶性ポリエステル樹脂(A−1)と同様にして結晶性ポリエステル樹脂(A−9)を得た。得られた結晶性ポリエステル樹脂(A−9)の物性は表1に示した。
モノマー成分を、
・1,10−デカンジカルボン酸:368.5質量部
・1,6−ヘキサンジオール:188.6質量部
とした以外は、結晶性ポリエステル樹脂(A−1)と同様にして結晶性ポリエステル樹脂(A−10)を得た。得られた結晶性ポリエステル樹脂(A−10)の物性は表1に示した。
モノマー成分を、
・1,10−デカンジカルボン酸:368.5質量部
・1,6−ヘキサンジオール:188.0質量部
・トリメリット酸:4.75質量部
とした以外は、結晶性ポリエステル樹脂(A−1)と同様にして結晶性ポリエステル樹脂(B−1)を得た。得られた結晶性ポリエステル樹脂(B−1)の物性は表1に示した。
モノマー成分を、
・1,10−デカンジカルボン酸:368.5質量部
・1,9−ノナンジオール:247.3質量部
・トリメリット酸:3.14質量部
とした以外は、結晶性ポリエステル樹脂(A−1)と同様にして結晶性ポリエステル樹脂(B−2)を得た。得られた結晶性ポリエステル樹脂(B−2)の物性は表1に示した。
モノマー成分を、
・1,10−デカンジカルボン酸:368.5質量部
・1,4−ブタンジオール:143.8質量部
・トリメリット酸:4.75質量部
とした以外は、結晶性ポリエステル樹脂(A−1)と同様にして結晶性ポリエステル樹脂(B−3)を得た。得られた結晶性ポリエステル樹脂(B−3)の物性は表1に示した。
モノマー成分を、
・セバシン酸:323.6質量部
・1,6−ヘキサンジオール:253.7質量部
・トリメリット酸:6.4質量部
とした以外は、結晶性ポリエステル樹脂(A−1)と同様にして結晶性ポリエステル樹脂(B−4)を得た。得られた結晶性ポリエステル樹脂(B−4)の物性は表1に示した。
モノマー成分を、
・1,10−デカンジカルボン酸:368.5質量部
・1,6−ヘキサンジオール:186.2質量部
・トリメリット酸:3.94質量部
とした以外は、結晶性ポリエステル樹脂(A−1)と同様にして結晶性ポリエステル樹脂(B−5)を得た。得られた結晶性ポリエステル樹脂(B−5)の物性は表1に示した。
モノマー成分を、
・1,10−デカンジカルボン酸:368.5質量部
・1,9−ノナンジオール:251.2質量部
・トリメリット酸:3.14質量部
とした以外は、結晶性ポリエステル樹脂(A−1)と同様にして結晶性ポリエステル樹脂(B−6)を得た。得られた結晶性ポリエステル樹脂(B−6)の物性は表1に示した。
モノマー成分を、
・1,10−デカンジカルボン酸:368.5質量部
・1,4−ブタンジオール:141.3質量部
・トリメリット酸:3.14質量部
とした以外は、結晶性ポリエステル樹脂(A−1)と同様にして結晶性ポリエステル樹脂(B−7)を得た。得られた結晶性ポリエステル樹脂(B−7)の物性は表1に示した。
モノマー成分を、
・1,10−デカンジカルボン酸:368.5質量部
・1,6−ヘキサンジオール:192.0質量部
・トリメリット酸:15.76質量部
とした以外は、結晶性ポリエステル樹脂(A−1)と同様にして結晶性ポリエステル樹脂(B−8)を得た。得られた結晶性ポリエステル樹脂(B−8)の物性は表1に示した。
・ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物:94.9質量部
・ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物:413.3質量部
・テレフタル酸:199.4質量部
・テトラプロペニルこはく酸無水物:59.9質量部
攪拌器、温度計、コンデンサー及び窒素ガス導入管を備えた反応容器に、上記モノマー成分を投入し、反応容器中を乾燥窒素ガスで置換した後、ジオクタン酸スズを前記モノマー成分の合計量に対して0.3%投入した。窒素ガス気流下温度を235℃まで1時間かけて昇温し、3時間反応させ、反応容器内を10.0mmHgまで減圧し、攪拌反応させ、求められる分子量になった時点で反応を終了した。
得られた非晶性ポリエステル樹脂(1)のガラス転移温度は61℃、重量平均分子量は13000、酸価は18mgKOH/gであった。
モノマー成分を、
・ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物:116.8質量部
・ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物:317.9質量部
・水添ビスフェノールA:133.1質量部
・テレフタル酸:199.4質量部
・テトラプロペニルこはく酸無水物:122.9質量部
とした以外は、非晶性ポリエステル樹脂(1)と同様にして非晶性ポリエステル樹脂(2)を得た。得られた非晶性ポリエステル樹脂(2)のガラス転移温度は63℃、重量平均分子量は18000、酸価は13mgKOH/gであった。
モノマー成分を、
・ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物:126.6質量部
・ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物:551.1質量部
・テレフタル酸:166.1質量部
・フマル酸:46.4質量部
・テトラプロペニルこはく酸無水物:106.6質量部
とした以外は、非晶性ポリエステル樹脂(1)と同様にして非晶性ポリエステル樹脂(3)を得た。得られた非晶性ポリエステル樹脂(3)のガラス転移温度は60℃、重量平均分子量は20000、酸価は11.5mgKOH/gであった。
モノマー成分を、
・ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物:158.2質量部
・ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物:258.3質量部
・テレフタル酸:166.1質量部
・テトラプロペニルこはく酸無水物:50.0質量部
とした以外は、非晶性ポリエステル樹脂(1)と同様にして非晶性ポリエステル樹脂(4)を得た。得られた非晶性ポリエステル樹脂(4)のガラス転移温度は59℃、重量平均分子量は16000、酸価は16mgKOH/gであった。
モノマー成分を、
・ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物:253.1質量部
・ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物:413.3質量部
・テレフタル酸:166.1質量部
・フマル酸:46.4質量部
・テトラプロペニルこはく酸無水物:106.6質量部
とした以外は、非晶性ポリエステル樹脂(1)と同様にして非晶性ポリエステル樹脂(5)を得た。得られた非晶性ポリエステル樹脂(5)のガラス転移温度は60℃、重量平均分子量は18000、酸価は14mgKOH/gであった。
・結晶性ポリエステル樹脂(A−1):70質量部
・結晶性ポリエステル樹脂(B−1):30質量部
攪拌器、温度計を備えた反応容器に、上記ポリエステル樹脂を投入し、更に、メチルエチルケトン140質量部、イソプロピルアルコール30質量部を加え、65℃に加温してポリエステル樹脂を溶解させた。次いで、60℃に降温後、10%アンモニア水溶液を6.4g投入した。撹拌を続けながら、イオン交換水300質量部を3時間掛けて滴下した。滴下後、室温まで冷却し、大気開放下で24時間撹拌し、コア・シェル粒子分散液P1を得た。
表1に記載の種類の結晶性ポリエステル樹脂を、表1に記載の比率で投入した以外は、コア・シェル粒子分散液P1の調製方法に従って、コア・シェル粒子分散液P2〜P18をそれぞれ調製した。
また、比較例1、2で使用する結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液のそれぞれは、表1に記載の結晶性ポリエステル樹脂(A−1)又は(B−1)のみを投入した以外は、コア・シェル粒子分散液P1の調製方法に従って調製した。
非晶性ポリエステル樹脂(1)〜(5)について、以下のようにしてこれらの樹脂粒子の分散液を調製した。
即ち、非晶性ポリエステル樹脂100質量部を、メチルエチルケトン62.5質量部、イソプロピルアルコール25質量部に溶解させた以外は、コア・シェル粒子分散液P1の調製方法と同様にして、非晶性ポリエステル樹脂分散液を得た。
・カーボンブラック(キャボットジャパン(株)製、REAGAL330):200部
・アニオン系界面活性剤(第一工業製薬(株)製、ネオゲンSC):33部
(有効成分60%、着色剤に対して10%)
・イオン交換水:750部
上記成分をすべて投入した際に液面の高さが容器の高さの1/3になる大きさのステンレス容器に、上記成分を投入し、イオン交換水280部とアニオン系界面活性剤を入れ、充分に界面活性剤を溶解させた後、前記顔料すべてを投入し、攪拌機を用いて濡れていない顔料がなくなるまで攪拌した後、残りのイオン交換水を加え、更に攪拌して充分に脱泡させた。
脱泡後、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックスT50)を用いて、5,000rpmで10分間分散した後、攪拌器で1昼夜攪拌させて脱泡した。脱泡後、再度ホモジナイザーを用いて、6,000rpmで10分間分散した後、攪拌器で1昼夜攪拌させて脱泡した。
脱泡後、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、圧力240MPaで分散した。分散は、トータル仕込み量と装置の処理能力とから換算して25パス相当行った。
得られた分散液を72時間放置して沈殿物を除去し、イオン交換水を加えて、固形分濃度を15%に調整し、黒着色剤分散液(PDK1)を得た。この着色剤分散液中の粒子の体積平均粒径D50vは、110nmであった。
・炭化水素系ワックス(日本精鑞(株)社製、商品名:FNP0090、融解温度Tw=90.2℃):270部
・アニオン性界面活性剤(テイカ(株)社製、テイカパワーBN2060、有効成分量:60%):13.5部(有効成分として、離型剤に対して3.0%)
・イオン交換水:700部
上記成分を混合し、圧力吐出型ホモジナイザー(ゴーリン社製、ゴーリンホモジナイザ)で、内液温度120℃にて離型剤を溶解した後、分散圧力5MPaで120分間、続いて40MPaで360分間分散処理し、冷却して、離型剤分散液(DW1)を得た。この離型剤分散液中の粒子の体積平均粒径D50vは220nmであった。その後、イオン交換水を加えて固形分濃度が20.0%になるように調製した。
<トナー粒子の作製>
トナー成分として、
・結晶性ポリエステル樹脂:16.8部
(表1に記載のコア・シェル粒子又は結晶性ポリエステル樹脂)
・非晶性ポリエステル樹脂:39.2部
(表1に記載の非晶性ポリエステル樹脂)
・着色剤:7部
・離型剤:9部
となるように、各分散液を秤量した。各分散液を、丸型ステンレス製フラスコに投入後、固形分濃度が12.5%となるようにイオン交換水を加え、更に、硫酸アルミニウム10%水溶液6.3部を投入した。次いで、ホモジナイザー(IKA製、ウルトラタラックスT50)で5000rpmで10分間混合及び分散した後、フラスコ内の内容物を攪拌しながら40℃まで加熱攪拌し、以降、毎分0.5℃で昇温しながら、粒径が5.0μmになったところで温度を保持し、非晶性ポリエステル樹脂28部に相当する分散液を投入し60分保持した。得られた内容物を光学顕微鏡で観察すると、凝集粒子が生成していることが確認された。エチレンジアミン四酢酸(EDTA)四ナトリウム塩(キレスト(株)製、キレスト40)を11部加えた後、水酸化ナトリウム水溶液を添加してpHを8に調整し、その後、温度を上げて82.5℃にしたのち、10分毎に硝酸でpHを0.05ずつ下げ、45分間撹拌を続けた。冷却後、ろ過し、イオン交換水で充分洗浄後、乾燥してトナー粒子を得た。
上記より得たトナー粒子100部に対して、疎水性シリカ(日本アエロジル株式会社製、RY50)1.5部を加え、サンプルミルを用いて13000rpmで30秒間混合ブレンドした。その後、目開き45μmの振動篩いで篩分してトナー1〜12、C1〜C6を調製した。
得られた各トナー2gを、55℃、50RH%環境下で12時間保管し、保管後のトナー状態を目視にて観察し、以下の評価基準を基に評価した。
・A:55℃保管後もトナー凝集体は殆ど見られず、熱保管性に優れる。
・B:55℃保管後にトナー凝集体が僅かに見られ、Aより僅かに熱保管性に劣る。
・C:55℃保管後にトナー凝集体が見られ、Aより熱保管性に劣る。
・D:55℃保管後ではトナーが凝集しており、熱保管性を有しない。
なお、上記A〜Cで実用上の問題がないものとする。結果を表1に示す。
・Mn−Mg−Sr系フェライト粒子(平均粒径40μm):100部
・トルエン:14部
・シクロヘキシルメタクリレート/ジメチルアミノエチルメタクリレート共重合体(重量比99:1、Mw80000):2.0部
・カーボンブラック(VXC72:キャボット製):0.12部
フェライト粒子を除く上記成分及びガラスビーズ(φ1mm、トルエンと同量)を、関西ペイント株式会社製サンドミルを用いて1200rpmで30分間攪拌し、樹脂被覆層形成用溶液を得た。更に、この樹脂被覆層形成用溶液とフェライト粒子とを真空脱気型ニーダーに入れ、減圧し、トルエンを留去して乾燥することにより、樹脂被覆キャリア(C)を調製した。
得られたトナー36部とキャリア414部とを、2リットルのVブレンダーに入れ、20分間攪拌し、その後212μmで篩分して、現像剤を作製した。
本実施形態の画像形成装置として富士ゼロックス社製DocuCentreIV C3370を用意し、該装置に搭載されている電磁誘導方式の定着装置を改造し、定着温度を制御するようにした。また該定着装置を、外付けの駆動用モーターで駆動するように改造した。
別途、画像形成装置として富士ゼロックス社製A−Color 635を用い、記録媒体として富士ゼロックス社製J紙を用い、トナー載り量が13.5g/m2になるように調整して画像形成を行い、未定着のソリッド画像(25mm×25mm)を用意した。
DocuCentreIV C3370改造機を用い、定着温度を100℃から200℃まで10℃きざみで昇温させ、温度ごとに搬送速度175mm/秒で未定着のソリッド画像(25mm×25mm)の定着を行った。
各温度の定着画像の画像面を谷折りして折れ目部の画像のはがれ度合いを観察し、画像がはがれた結果として折れ目部に現れる用紙の幅を測定した。該幅が0.5mm以下になった定着温度をもってMFT(最低定着温度、℃)とした。
評価基準は以下の通りである。結果を表1に示す。
・A:MFT<120℃以下となり、低温定着性を発揮する。
・B:MFT<135℃以下となり、Aより僅かに低温定着性に劣る。
・C:MFT<150℃以下となり、Aより低温定着性に乏しい。
・D:MFT>150℃以上であり、低温定着性を有さない。
また、本実施例のトナーを含む現像剤は、比較例の現像剤に比べ、いずれも低温定着性に優れていることも分かる。
なお、比較例1のトナーは、結晶性ポリエステル樹脂(B)に相当する樹脂のみによる粒子を含むものである。このトナーでは、非晶性ポリエステル樹脂と結晶性ポリエステル樹脂の相溶性が良好であり、結晶性の戻りが悪く、その結果として、熱保管性が確保できない。一方、結晶性ポリエステル樹脂(B)の分子量が大きいため為、結晶性ポリエステル樹脂自体の粘度も高く、更に、非晶性ポリエステル樹脂との混合速度も遅いため、非晶性ポリエステル樹脂に対する可塑効果が充分に得られず、低温定着性にも劣る。
また、比較例2のトナーは、結晶性ポリエステル樹脂(A)に相当する樹脂のみによる粒子を含むものである。このトナーでは、結晶性ポリエステル樹脂(A)が定着時の圧力により容易に溶出し、低温定着性は優れたものとなるものの、非晶性ポリエステル樹脂との相溶性が良好であることから、熱保管性の点では劣るものとなる。
2Y、2M、2C、2K 帯電ロール(帯電手段の一例)
3 露光装置(静電荷像形成手段の一例)
3Y、3M、3C、3K レーザ光線
4Y、4M、4C、4K 現像装置(現像手段の一例)
5Y、5M、5C、5K 一次転写ロール(一次転写手段の一例)
6Y、6M、6C、6K 感光体クリーニング装置(クリーング手段の一例)
8Y、8M、8C、8K トナーカートリッジ
10Y、10M、10C、10K 画像形成ユニット
20 中間転写ベルト(中間転写体の一例)
22 駆動ロール
24 支持ロール
26 二次次転写ロール(二次転写手段の一例)
28 定着装置(定着手段の一例)
30 中間転写体クリーニング装置
107 感光体(像保持体の一例)
108 帯電ロール(帯電手段の一例)
109 露光装置(静電荷像形成手段の一例)
111 現像装置(現像手段の一例)
112 転写装置(転写手段の一例)
113 感光体クリーニング装置(クリーニング手段の一例)
115 定着装置(定着手段の一例)
116 取り付けレール
118 露光のための開口部
117 筐体
200 プロセスカートリッジ
300 記録紙(記録媒体の一例)
P 記録紙(記録媒体の一例)
Claims (10)
- 非晶性ポリエステル樹脂、及び、
重量平均分子量が7,500以上40,000以下の結晶性ポリエステル樹脂(A)から構成されるコア粒子と、重量平均分子量が50,000以上150,000以下の結晶性ポリエステル樹脂(B)から構成されるシェル層と、によるコア・シェル構造を有する粒子、を含有する静電荷像現像用トナー。 - 前記コア粒子を構成する前記結晶性ポリエステル樹脂(A)の酸価が3mgKOH/g以上7.5mgKOH/g以下であり、且つ、前記シェル層を構成する前記結晶性ポリエステル樹脂(B)の酸価が10mgKOH/g以上20mgKOH/g以下である請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記コア・シェル構造を有する粒子中、前記結晶性ポリエステル樹脂(A)と前記結晶性ポリエステル樹脂(B)との比率が、質量基準にて(A):(B)=80:20乃至30:70である請求項1又は請求項2に記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記結晶性ポリエステル樹脂(A)と前記結晶性ポリエステル樹脂(B)とが、同じ単量体に由来する繰り返し単位を有する樹脂である請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記結晶性ポリエステル樹脂(A)及び前記結晶性ポリエステル樹脂(B)の融解温度が共に60℃以上95℃以下である請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
- 請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーを含む静電荷像現像剤。
- 請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーを収容し、
画像形成装置に着脱されるトナーカートリッジ。 - 請求項6に記載の静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段を備え、
画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジ。 - 像保持体と、
前記像保持体の表面を帯電する帯電手段と、
帯電した前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、
請求項6に記載の静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、前記像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画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トナー画像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、
前記記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着手段と、
を備える画像形成装置。 - 像保持体の表面を帯電する帯電工程と、
帯電した前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成工程と、
請求項6に記載の静電荷像現像剤により、前記像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像工程と、
前記像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写工程と、
前記記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着工程と、
を有する画像形成方法。
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