JP2015148724A - 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 PDF

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成真 佐藤
宏太郎 吉原
Kotaro Yoshihara
宏太郎 吉原
栄介 岩崎
Eisuke Iwasaki
栄介 岩崎
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Tomoaki Tanaka
知明 田中
麻史 藤田
Asashi Fujita
麻史 藤田
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Noriyuki Mizutani
則之 水谷
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Abstract

【課題】低光沢性に優れた画像が得られ、且つハーフトーン画像の光沢ムラを抑制する静電荷像現像用トナーを提供すること。【解決手段】ポリエステル樹脂を含む結着樹脂と、炭化水素系ワックスを含む離型剤と、スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子と、アルミニウム元素と、を含有し、トナー粒子中に存在する前記アルミニウム元素の蛍光X線NET強度が0.1以上0.3以下であり、且つトナー粒子の表面から800nm以内に全離型剤のうち70%以上の離型剤が存在しているトナー粒子を有する静電荷像現像用トナーである。【選択図】なし

Description

本発明は、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、及び画像形成方法に関する。
電子写真法などにより、静電荷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、帯電および露光工程により像保持体(感光体)表面に画像情報を静電荷像として形成し、トナーを含む現像剤を用いて、感光体表面にトナー像を現像し、このトナー像を、用紙などの記録媒体に転写する転写工程、さらに、トナー像を記録媒体表面に定着させる定着工程を経て画像として可視化される。
例えば、特許文献1には、「離型剤を2〜10重量%含有し、トナー表面から0.25μm以内のトナー表面近傍の離型剤存在率が、トナー全体の離型剤存在率の1.1倍以上、1.5倍未満である静電荷像現像用トナー。」が開示されている。
特許文献2には、「トナーの透過型電子顕微鏡(TEM)画像において、該結着樹脂の連続相中に離型剤が島状に存在する海島構造が認められ、該TEM画像のトナー断面図の周縁部から内側0.05D(μm)までの周縁領域をA、該TEM画像のトナー断面図の周縁部から内側0.2D(μm)の領域から、周縁領域(A)を除いた中間領域をB、該TEM画像のトナー断面図の、周縁領域(A)と中間領域(B)を除いた内部領域をCとし、各領域において、島領域の占める面積の割合をそれぞれIA(%),IB(%),IC(%)としたとき、IB>IAで、かつIB>ICである静電荷潜像現像用トナー。」が開示されている。
特許文献3には、「結着樹脂中にワックスドメインを形成する静電荷像現像用トナーにおいて、前記トナーの軟化点Tspが90℃≦Tsp≦110℃であり、且つトナー断面におけるワックスドメイン径のうち最大ドメイン径の面積をSw、トナー全体の断面積をSとしたとき、0.02≦(Sw/S)×100≦10の関係式を満たす静電荷像現像用トナー」が開示されている。
特許文献4には、「結着樹脂を第1の樹脂、前記離型剤を第2の樹脂として、前記第1の樹脂との相溶性が低くかつ前記第2の樹脂とは樹脂の種類が異なる第3の樹脂にて前記第2の樹脂が取り囲まれてなる凝集体が、前記第1の樹脂中に0.5〜1.5μmの平均粒径で分散されている電子写真用黒色トナー」が開示されている。
特開2004−109485号公報 特開2007−192952号公報 特開2008−145568号公報 特開2013−142877号公報
本発明の課題は、低光沢性に優れた画像が得られ、且つハーフトーン画像の光沢ムラを抑制する静電荷像現像用トナーを提供することである。
上記課題は、以下の手段により解決される。即ち、
請求項1に係る発明は、
ポリエステル樹脂を含む結着樹脂と、炭化水素系ワックスを含む離型剤と、スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子と、アルミニウム元素と、を含有し、トナー粒子中に存在する前記アルミニウム元素の蛍光X線NET強度が0.1以上0.3以下であり、且つトナー粒子の表面から800nm以内に全離型剤のうち70%以上の離型剤が存在しているトナー粒子を有する静電荷像現像用トナー。
請求項2に係る発明は、
前記離型剤の融解温度が、85℃以上110℃以下である請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
請求項3に係る発明は、
前記トナー粒子の表面における前記離型剤の露出率が、8atom%以下である請求項1又は請求項2に記載の静電荷像現像用トナー。
請求項4に係る発明は、
前記スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子が架橋構造を有し、且つスチレン(メタ)アクリル樹脂粒子の重量平均分子量Mwが30000以上200000以下である請求項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。
請求項5に係る発明は、
前記スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子の含有量が、前記トナー粒子に対して10質量%以上30質量%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6に係る発明は、
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7に係る発明は、
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8に係る発明は、
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。
請求項9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。
請求項10に係る発明は、
像保持体の表面を帯電する帯電工程と、
帯電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。
請求項1に係る発明によれば、ポリエステル樹脂及びスチレン(メタ)アクリル樹脂粒子を含むトナー粒子を有する静電荷像現像用トナーにおいて、1)トナー粒子に離型剤として炭化水素系ワックスを含まない、2)トナー粒子中に存在するアルミニウム元素の蛍光X線NET強度が0.1以上0.3以下の範囲外である、又は3)トナー粒子の表面から800nm以内に存在する離型剤が全離型剤の70%未満である場合に比べ、低光沢性に優れた画像が得られ、且つハーフトーン画像の光沢ムラを抑制する静電荷像現像用トナーが提供される。
請求項2に係る発明によれば、離型剤の融解温度が85℃以上110℃以下の範囲外である場合に比べ、低光沢性に優れた画像が得られ、且つハーフトーン画像の光沢ムラを抑制す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、離型剤の露出率が、8atom%を超える場合に比べ、トナーの流動性及び帯電性の低下が抑制された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、スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子が架橋構造を有さない、又はスチレン(メタ)アクリル樹脂粒子の重量平均分子量Mwが30000以上200000以下の範囲外である場合に比べ、低光沢性に優れた画像が得ら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、スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子の含有量が、トナー粒子に対して10質量%以上30質量%以下の範囲外である場合に比べ、低光沢性に優れた画像が得られる静電荷像現像用トナーが提供される。
請求項6、7、8、9、及び10に係る発明によれば、ポリエステル樹脂及びスチレン(メタ)アクリル樹脂粒子を含むトナー粒子を有するトナーにおいて、1)トナー粒子に離型剤として炭化水素系ワックスを含まない、2)トナー粒子中に存在するアルミニウム元素の蛍光X線NET強度が0.1以上0.3以下の範囲外である、又は3)トナー粒子の表面から800nm以内に存在する離型剤が全離型剤の70%未満である静電荷像現像用トナーを適用した場合に比べ、低光沢性に優れた画像が得られ、且つハーフトーン画像の光沢ムラを抑制する静電荷像現像剤、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、及び画像形成方法を提供できる。
本実施形態に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。 実施例における光沢度の測定位置を示す図である。
以下、本発明一例である実施形態について詳細に説明する。
<静電荷像現像用トナー>
本実施形態に係る静電荷像現像用トナー(以下、「トナー」と称する)は、ポリエステル樹脂を含む結着樹脂と、炭化水素系ワックスを含む離型剤と、スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子と、アルミニウム元素と、を含有するトナー粒子を有る。
そして、トナー粒子中に存在するアルミニウム元素の蛍光X線NET強度は0.1以上0.3以下である、また、全離型剤のうち70%以上の離型剤は、トナー粒子の表面から800nm以内に存在している。
本実施形態に係るトナーは、上記構成により、低光沢性に優れた画像が得られ、且つハーフトーン画像の光沢ムラが抑制される。その理由は定かではないが、以下に示す理由によるものと推察される。
まず、ポリエステル樹脂を含む結着樹脂と離型剤を含むトナー粒子に、スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子を含ませると、見かけ上高分子量の樹脂が増加したような挙動となり、定着時のトナー粒子の弾性が高まり、画像の光沢が低くなる。
一方で、スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子と離型剤との親和性が高いことから、互いの相溶化が進み、トナー定着時のトナー粒子からの離型剤の染み出しが阻害される傾向がある。このため、画像の剥離不良が生じ、ハーフトーン画像(例えば画像濃度30%以上60%以下のハーフトーン画像)において光沢ムラが発生することがある。特に、この現象は、定着圧力が低く、プロセス速度(記録媒体の搬送速度)が速い条件(例えば定着圧力が0.1N/mm以上0.3N/mm以下、プロセス速度が200mm/s以上400mm/s以下の条件)での定着で生じ易い。
これに加え、更なる画像の低光沢化を実現するには、スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子を含ませるのみでは十分でないこともわかってきた。
これに対して、トナー粒子中に存在するアルミニウム元素の蛍光X線NET強度を0.1以上0.3以下に制御すると、更に、定着されるときのトナー粒子の弾性が高まり、画像の低光沢化が促進されると考えられる。
また、全離型剤のうち70%以上の離型剤をトナー粒子の表面から800nm以内という表層部に存在させるように制御すると、スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子と離型剤と相溶化が抑えられ、トナー粒子からの離型剤の染み出しが阻害され難くなる。なお、単に、離型剤の量を増加させ、トナー粒子の表層部に離型剤を存在させても、トナーの帯電性の低下、及びトナー粒子への外添剤の埋没が生じる。
更に、離型剤として炭化水素系ワックスを適用すると、例えば、エステル系ワックスに比べ、炭化水素系ワックスは、ポリエステル樹脂に対して化学構造が異なるため親和性が低くなり、トナー粒子の表層部に存在させた離型剤の染み出しも阻害され難くなる。
このため、画像の剥離不良の発生が抑えられ、ハーフトーン画像の光沢ムラが発生し難くなる。
これに加え、定着後の画像において、炭化水素系ワックスとスチレン(メタ)アクリル樹脂粒子とは一部相溶化して、スチレン(メタ)アクリル樹脂を含む領域の粘性が下がって、ポリエステル樹脂を含む領域の粘性に近づく。このため、各領域の粘性の差に起因する光沢ムラの発生も抑制されると考えられる。
以上から、本実施形態に係るトナーは、上記構成により、低光沢性に優れた画像が得られ、且つハーフトーン画像の光沢ムラが抑制される。特に、ハーフトーン画像の光沢ムラが発生し易い定着条件(定着圧力が低く、プロセス速度が速い定着条件)でも、光沢ムラが抑制される。
また、ポリエステル樹脂を含む結着樹脂と離型剤を含むトナー粒子に、スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子を含ませると、相対的に高分子量の樹脂が増加し、定着されるときのトナー粒子の弾性が高まることから、低温定着性と耐オフセット性との両立も実現され易くなる。
以下、本実施形態に係るトナーについて詳細に説明する。
本実施形態に係るトナーは、トナー粒子を有する。トナーは、トナー粒子に外添される外添剤を有していてもよい。
(トナー粒子)
トナー粒子は、結着樹脂と、離型剤と、スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子と、を含む。トナー粒子は、着色剤等のその他の添加剤を含んでもよい。
ここで、トナー粒子は、例えば、結着樹脂に、離型剤及びスチレン(メタ)アクリル樹脂粒子が分散された海島構造を有している。
−結着樹脂−
結着樹脂としては、ポリエステル樹脂が定着性の観点から適用される。全結着樹脂に対するポリエステル樹脂の割合は、例えば、85質量%以上がよく、好ましくは95質量%以上、より好ましくは100質量%である。
ポリエステル樹脂としては、例えば、公知のポリエステル樹脂が挙げられる。
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、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。
多価カルボン酸としては、例えば、脂肪族ジカルボン酸(例えばシュウ酸、マロン酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、コハク酸、アルケニルコハク酸、アジピン酸、セバシン酸等)、脂環式ジカルボン酸(例えばシクロヘキサンジカルボン酸等)、芳香族ジカルボン酸(例えばテレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、ナフタレンジカルボン酸等)、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。これらの中でも、多価カルボン酸としては、例えば、芳香族ジカルボン酸が好ましい。
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、例えば、脂肪族ジオール(例えばエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール等)、脂環式ジオール(例えばシクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、水添ビスフェノールA等)、芳香族ジオール(例えばビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物等)が挙げられる。これらの中でも、多価アルコールとしては、例えば、芳香族ジオール、脂環式ジオールが好ましく、より好ましくは芳香族ジオールである。
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。
ポリエステル樹脂のガラス転移温度(Tg)は、50℃以上80℃以下が好ましく、50℃以上65℃以下がより好ましい。
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 K−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。
ポリエステル樹脂の重量平均分子量(Mw)は、5000以上1000000以下が好ましく、7000以上500000以下より好ましい。
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。
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、重量平均分子量及び数平均分子量は、ゲルパーミュエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定する。GPCによる分子量測定は、測定装置として東ソー製GPC・HLC−8120GPCを用い、東ソー製カラム・TSKgel SuperHM−M(15cm)を使用し、THF溶媒で行う。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。
ポリエステル樹脂は、周知の製造方法により得られる。具体的には、例えば、重合温度を180℃以上230℃以下とし、必要に応じて反応系内を減圧にし、縮合の際に発生する水やアルコールを除去しながら反応させる方法により得られる。
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、あらかじ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。
結着樹脂の含有量としては、例えば,トナー粒子全体に対して、40質量%以上95質量%以下が好ましく、50質量%以上90質量%以下がより好ましく、60質量%以上85質量%以下がさらに好ましい。
なお、結着樹脂は、ポリエステル樹脂と共に、他の結着樹脂を併用してもよい。
他の結着樹脂としては、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(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(但し、スチレン(メタ)アクリル樹脂は除く)が挙げられる。
他の結着樹脂としては、例えば、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、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。
−離型剤−
離型剤は、全離型剤のうち70%以上がトナー粒子の表面から800nm以内に存在している。以下、このトナー粒子の表面から800nm以内に存在している離型剤の存在割合を「離型剤の存在率」と称する。
離型剤の存在率は、70%以上が好ましく、80%以上がより好ましい。
なお、離型剤の存在率を上記範囲とするには、例えば、トナー粒子をコアシェル構造とし、ジェルを形成するときに離型剤を使用する方法が挙げられる。
離型剤の存在率は、以下に示す方法により測定される値である。
まず、トナーをエポキシ樹脂に混合して包埋し、エポキシ樹脂を固化する。その後、ウルトラミクロトーム装置(UltracutUCT、Leica社製)により、得られた固化物を切断し、厚み80nm以上130nm以下の薄片試料を作製する。次に、得られた薄片試料を30℃のデシケータ内で四酸化オスミウムにより3時間染色する。そして、超高分解能電界放出形走査電子顕微鏡(SEM:S−4800、日立ハイテクノロジーズ社製)にて、染色された薄片試料のSEM画像を得る。ここで、ポリエステル樹脂、スチレン(メタ)アクリル樹脂、離型剤の順で四酸化オスミウムに染色され易いので、染色度合いに起因する濃淡で、各成分が識別される。試料の状態などにより濃淡が判別しにくい場合は、染色時間を調整する。
そして、SEM画像のトナー粒子の断面において、染色された離型剤(そのドメイン)を観察し、トナー粒子全体の離型剤の面積と、トナー粒子の表面から800nm以内の領域に存在する離型剤の面積を求め、各面積の比(トナー粒子の表面から800nm以内の領域に存在する離型剤の面積/トナー粒子全体の離型剤の面積)を算出する。そして、この算出を10個のトナー粒子について行い、その平均値を離型剤の存在率とする。
離型剤は、炭化水素系ワックスが適用される。全離型剤に対する炭化水素系ワックスの割合は、少なくとも85質量%以上がよく、好ましくは95質量%以上、より好ましくは100質量%である。
炭化水素系ワックスは、炭化水素を骨格として有するワックスであり、例えば、フィッシャートロプシュワックス、ポリエチレン系ワックス(ポリエチレン骨格を有するワックス)、ポリプロピレン系ワックス(ポリプロピレン骨格を有するワックス)、パラフィン系ワックス(パラフィン骨格を有するワックス)、マイクロクリスタリンワックス等が挙げられる。これらの中でも、炭化水素系ワックスとしては、ハーフトーン画像の光沢ムラ抑制の観点から、フィッシャートロプシュワックスがよい。
離型剤の融解温度は、画像の低光沢性の向上、及びハーフトーン画像の光沢ムラ抑制の点から、例えば、85℃以上110℃以下がよく、好ましくは90℃以上105℃以下である。
なお、離型剤の融解温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線から、JIS K−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。
ここで、離型剤の露出率(トナー粒子の表面における離型剤の露出率)は、トナーの流動性及び帯電性、転写性の点から、例えば、8atom%以下がよく、好ましくは5atom%以下、より好ましくは3atom%以下である。
なお、離型剤の露出率を上記範囲とするには、例えば、トナー粒子をコアシェル構造とし、シェルを形成するときに離型剤を使用し、離型剤とポリエステル樹脂の比を調整する方法が挙げられる
離型剤の露出率は、XPS(X線光電子分光)測定により測定される値である。
トナー粒子を測定試料として、XPS(X線光電子分光)測定を実施する。XPS測定装置としては、日本電子社製、JPS−9000MXを使用し、測定は、X線源としてMgKα線を用い、加速電圧を10kV、エミッション電流を30mAに設定して実施される。ここで、C1Sスペクトルのピーク分離法によってトナー粒子の表面の離型剤量を定量する。ピーク分離法は、測定されたC1Sスペクトルを、最小二乗法によるカーブフィッティングを用いて各成分に分離する。分離のベースとなる成分スペクトルには、トナー粒子の作製に用いた離型剤、樹脂、樹脂を単独に測定して得られたC1Sスペクトルを用いる。
なお、トナーが外添剤により外添されたものである場合は、例えば、界面活性剤などの分散剤を添加したイオン交換水にトナーを分散し、超音波ホモジナイザー(US−300T:(株)日本精機製作所)などにより、超音波をかけて外添剤とトナー粒子とを分離する。その後、ろ過処理及び洗浄処理によりトナー粒子のみを取り出し、そのトナー粒子を測定試料とする。
離型剤の含有量としては、例えば、トナー粒子全体に対して、1質量%以上20質量%以下が好ましく、5質量%以上15質量%以下がより好ましい。
−スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子−
スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子は、スチレン骨格を有する単量体と(メタ)アクリル酸骨格を有る単量体とを少なくとも共重合した共重合体の粒子である。なお、「(メタ)アクリル」とは、「アクリル酸」及び「メタクリル酸」のいずれをも含む表現である。
スチレン骨格を有する単量体(以下、「スチレン系単量体」と称する)としては、例えば、スチレン、アルキル置換スチレン(例えば、α−メチルスチレン、2−メチルスチレン、3−メチルスチレン、4−メチルスチレン、2−エチルスチレン、3−エチルスチレン、4−エチルスチレン等)、ハロゲン置換スチレン(例えば2−クロロスチレン、3−クロロスチレン、4−クロロスチレン等)、ビニルナフタレン等が挙げられる。なお、スチレン系単量体は、1種単独で使用してもよいし、2種以上併用してもよい。
これらの中で、スチレン系単量体としては、反応しやすさ、反応の制御の容易さ、さらに入手性の点で、スチレンが望ましい。
(メタ)アクリル骨格を有る単量体(以下、「(メタ)アクリル系単量体」と称する)としては、例えば、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸エステルが挙げられる。(メタ)アクリル酸エステルとしては、例えば、(メタ)アクリル酸アルキルエステル(例えば、(メタ)アクリル酸n−メチル、(メタ)アクリル酸n−エチル、(メタ)アクリル酸n−プロピル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸n−ペンチル、アクリル酸n−ヘキシル、(メタ)アクリル酸n−ヘプチル、(メタ)アクリル酸n−オクチル、(メタ)アクリル酸n−デシル、(メタ)アクリル酸n−ドデシル、(メタ)アクリル酸n−ラウリル、(メタ)アクリル酸n−テトラデシル、(メタ)アクリル酸n−ヘキサデシル、(メタ)アクリル酸n−オクタデシル、(メタ)アクリル酸イソプロピル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸t−ブチル、(メタ)アクリル酸イソペンチル、(メタ)アクリル酸アミル、(メタ)アクリル酸ネオペンチル、(メタ)アクリル酸イソヘキシル、(メタ)アクリル酸イソヘプチル、(メタ)アクリル酸イソオクチル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸t−ブチルシクロヘキシル等)、(メタ)アクリル酸アリールエステル(例えば(メタ)アクリル酸フェニル、(メタ)アクリル酸ビフェニル、(メタ)アクリル酸ジフェニルエチル、(メタ)アクリル酸t−ブチルフェニル、(メタ)アクリル酸ターフェニル等)、(メタ)アクリル酸ジメチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸ジエチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸メトキシエチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸β−カルボキシエチル、(メタ)アクリルアミド等が挙げられる。なお、(メタ)アクリル酸系単量体は、1種単独で使用してもよいし、2種以上併用してもよい。
ここで、スチレン系単量体と(メタ)アクリル系単量体との質量比(スチレン系単量体/(メタ)アクリル系単量体))は、例えば85/15以上70/30以下であることがよい。
スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子は、画像の低光沢性、及び耐オフセット性の点から、架橋構造を有することがよい。架橋構造を有するスチレン(メタ)アクリル樹脂粒子は、例えば、スチレン骨格を有する単量体と(メタ)アクリル酸骨格を有る単量体と架橋性単量体とを少なくとも共重合して、架橋した架橋物の粒子が挙げられる。
架橋性単量体としては、例えば、2官能以上の架橋剤が挙げられる。
2官能の架橋剤としては、例えば,ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレン、ジ(メタ)アクリレート化合物(例えばジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、メチレンビス(メタ)アクリルアミド、デカンジオールジアクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート等)、ポリエステル型ジ(メタ)アクリレート、メタクリル酸2−([1’−メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ)エチル等が挙げられる。
多官能の架橋剤としては、トリ(メタ)アクリレート化合物(例えば、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、トリメチロールエタントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート等)、テトラ(メタ)アクリレート化合物(例えば、テトラメチロールメタンテトラ(メタ)アクリレート、オリゴエステル(メタ)アクリレート等)、2,2−ビス(4−メタクリロキシ、ポリエトキシフェニル)プロパン、ジアリルフタレート、トリアリルシアヌレート、トリアリルアソシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、トリアリルトリメリテート、ジアリールクロレンデート等が挙げられる。
ここで、全単量体に対する架橋性重合性単量体の質量比(架橋性重合性単量体/全単量体)は、例えば2/1000以上30/1000以下であることがよい。
スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子の個数平均粒径は、画像の低光沢性、耐オフセット性の点から、例えば、70nm以上300nm以下がよく、好ましくは90nm以上150nm以下である。
スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子の個数平均粒径は、離型剤の存在率を算出する際に利用するSEM画像において、染色されたスチレン(メタ)アクリル樹脂粒子を観察し、粒子100個それぞれの円相当径を求め、その個数基準の分布における小径側から個数累積50%(50個目)の円相当径を個数平均粒径とする。
スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子の重量平均分子量Mwは、画像の低光沢性、及び耐オフセット性の点から、例えば、30000以上200000以下がよく、好ましくは40000以上100000以下、より好ましくは50000以上80000以下である。
なお、スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子の重量平均分子量Mwは、ポリエステル樹脂の重量平均分子量と同じ方法により測定された値である。
スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子の含有量は、画像の低光沢性、及び耐オフセット性の点から、例えば、トナー粒子に対して10質量%以上30質量%以下がよく、好ましくは12質量%以上28質量%以下、より好ましくは15質量%以上25質量%以下である。
−アルミニウム元素−
アルミニウム元素の供給源(トナーに添加剤として含ませる化合物)としては、例えば、凝集・合一法によりトナー粒子を作製する際に添加する凝集剤が挙げられる。
Alを含む凝集剤としては、例えば、硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、ポリ水酸化アルミニウム等が挙げられる。
なお、これら凝集剤を凝集剤用途ではなく、単なる添加剤として添加してもよい。
アルミニウム元素の他の供給源としては、例えば、トナー粒子造粒後の洗浄時に界面活性剤等の不純物を十分に洗浄するための添加剤として添加する塩化アルミニウム六水和物、硝酸アルミニウム九水和物等が挙げられる。
アルミニウム元素の含有量は、蛍光X線NET強度により定められる。具体的には、トナー粒子中に存在するアルミニウム元素の蛍光X線NET強度は、画像の低光沢性、耐オフセット性の点から、例えば、0.1以上0.3以下がよく、好ましくは0.12以上0.28以下、より好ましくは0.16以上0.24以下である。
アルミニウム元素の蛍光X線NET強度は、次の方法により測定された値である。
まず、トナー粒子0.130gを用いてディスクを成形する。得られたディスクに対して、蛍光X線解析装置(島津製作所社製、XRF−1500)を用いて、X線出力40V−70mA、測定面積10mmφ、測定時間15分の条件で、定性定量全元素分析法にて測定し、得られたAlKαの強度(Alに由来するピークの強度)を、上記「アルミニウム元素の蛍光X線NET強度」として測定する。なお、このAlに由来するピークと他の元素に由来するピークとが重なる場合には、ICP発光分光法や原子吸光法にて解析したうえで、Alに由来するピークの強度を算出する。
なお、トナーが外添剤により外添されたものである場合は、例えば、界面活性剤などの分散剤を添加したイオン交換水にトナーを分散し、超音波ホモジナイザー(US−300T:(株)日本精機製作所)などにより、超音波をかけて外添剤とトナー粒子とを分離する。その後、ろ過処理及び洗浄処理によりトナー粒子のみを取り出し、そのトナー粒子を測定試料とする。
−着色剤−
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。
着色剤は、必要に応じて表面処理された着色剤を用いてもよく、分散剤と併用してもよい。また、着色剤は、複数種を併用してもよい。
着色剤の含有量としては、例えば、トナー粒子全体に対して、1質量%以上30質量%以下が好ましく、3質量%以上15質量%以下がより好ましい。
−その他の添加剤−
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。
−トナー粒子の特性等−
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、結着樹脂とスチレンアクリル樹脂粒子と必要に応じて着色剤等のその他添加剤とを含んで構成された芯部と、結着樹脂と離型剤と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。
トナー粒子の体積平均粒径(D50v)としては、2μm以上10μm以下が好ましく、4μm以上8μm以下がより好ましい。
なお、トナー粒子の各種平均粒径、及び各種粒度分布指標は、コールターマルチサイザーII(ベックマン−コールター社製)を用い、電解液はISOTON−II(ベックマンーコールター社製)を使用して測定される。
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%となる粒径を体積平均粒径D16v、数平均粒径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%となる粒径を体積平均粒径D84v、数平均粒径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。
トナー粒子の形状係数SF1としては、110以上150以下が好ましく、120以上140以下がより好ましい。
なお、形状係数SF1は、下記式により求められる。
式:SF1=(ML/A)×(π/4)×100
上記式中、MLはトナーの絶対最大長、Aはトナーの投影面積を各々示す。
具体的には、形状係数SF1は、主に顕微鏡画像又は走査型電子顕微鏡(SEM)画像を画像解析装置を用いて解析することによって数値化され、以下のようにして算出される。すなわち、スライドガラス表面に散布した粒子の光学顕微鏡像をビデオカメラによりルーゼックス画像解析装置に取り込み、100個の粒子の最大長と投影面積を求め、上記式によって計算し、その平均値を求めることにより得られる。
(外添剤)
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、SiO、TiO、Al、CuO、ZnO、SnO、CeO、Fe、MgO、BaO、CaO、KO、NaO、ZrO、CaO・SiO、KO・(TiO)n、Al・2SiO、CaCO、MgCO、BaSO、MgSO等が挙げられる。
外添剤としての無機粒子の表面は、疎水化処理が施されていることがよい。疎水化処理は、例えば疎水化処理剤に無機粒子を浸漬する等して行う。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、無機粒子100質量部に対して、1質量部以上10質量部である。
外添剤としては、樹脂粒子(ポリスチレン、PMMA、メラミン樹脂等の樹脂粒子)、クリーニング活剤(例えば、ステアリン酸亜鉛に代表される高級脂肪酸の金属塩、フッ素系高分子量体の粒子)等も挙げられる。
外添剤の外添量としては、例えば、トナー粒子に対して、0.01質量%以上5質量%以下が好ましく、0.01質量%以上2.0質量%以下がより好ましい。
(トナーの製造方法)
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、トナー粒子を製造後、トナー粒子に対して、外添剤を外添することで得られる。
トナー粒子は、乾式製法(例えば、混練粉砕法等)、湿式製法(例えば凝集合一法、懸濁重合法、溶解懸濁法等)のいずれにより製造してもよい。トナー粒子の製法は、これらの製法に特に制限はなく、周知の製法が採用される。
これらの中でも、凝集合一法により、トナー粒子を得ることがよい。
具体的には、例えば、トナー粒子を凝集合一法により製造する場合、
結着樹脂となるポリエステル樹脂粒子が分散されたポリエステル樹脂粒子分散液を準備する工程(ポリエステル樹脂粒子分散液準備工程)と、
スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子が分散されたスチレン(メタ)アクリル樹脂粒子分散液(スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子分散液準備工程)と、
各樹脂粒子分散液を混合した後(必要に応じて他の粒子分散液を混合した後)、混合分散液中で、各樹脂粒子(必要に応じて他の粒子)を凝集させ、第1凝集粒子を形成する工程(第1凝集粒子形成工程)と、
第1凝集粒子が分散された第1凝集粒子分散液を得た後、当該第1凝集粒子分散液とポリエステル樹脂粒子及び離型剤粒子が分散された分散液とをさらに混合し、第1凝集粒子の表面にさらにポリエステル樹脂粒子及び離型剤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(第2凝集粒子形成工程)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、トナー粒子を形成する工程(融合・合一工程)と、
を経て、トナー粒子を製造する。
この凝集合一法によるトナー粒子の製造方法は、本実施形態に係るトナーを得るのに適している。
以下、各工程の詳細について説明する。
なお、以下の説明では、着色剤を含むトナー粒子を得る方法について説明するが、着色剤は、必要に応じて用いられるものである。無論、着色剤以外のその他添加剤を用いてもよい。
また、アルミニウム元素の供給源として、凝集剤を適用したトナー粒子を得る方法について説明するが、これに限られるものではない。
−各粒子分散液準備工程−
まず、結着樹脂となるポリエステル樹脂粒子が分散されたポリエステル樹脂粒子分散液と共に、スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子が分散されたスチレン(メタ)アクリル樹脂粒分散液、着色剤粒子が分散された着色剤粒子分散液を準備する。
ここで、ポリエステル樹脂粒子分散液は、例えば、ポリエステル樹脂粒子を界面活性剤により分散媒中に分散させることにより調製する。
ポリエステル樹脂粒子分散液に用いる分散媒としては、例えば水系媒体が挙げられる。
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。
界面活性剤としては、例えば、硫酸エステル塩系、スルホン酸塩系、リン酸エステル系、せっけん系等のアニオン界面活性剤;アミン塩型、4級アンモニウム塩型等のカチオン界面活性剤;ポリエチレングリコール系、アルキルフェノールエチレンオキサイド付加物系、多価アルコール系等の非イオン系界面活性剤等が挙げられる。これらの中でも特に、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤が挙げられる。非イオン系界面活性剤は、アニオン界面活性剤又はカチオン界面活性剤と併用してもよい。
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。
ポリエステル樹脂粒子分散液において、ポリエステル樹脂粒子を分散媒に分散する方法としては、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、ダイノミル等の一般的な分散方法が挙げられる。また、ポリエステル樹脂粒子の種類によっては、例えば転相乳化法を用いてポリエステル樹脂粒子分散液中にポリエステル樹脂粒子を分散させてもよい。
なお、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、中和したのち、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。
ポリエステル樹脂粒子分散液中に分散するポリエステル樹脂粒子の体積平均粒径としては、例えば0.01μm以上1μm以下が好ましく、0.08μm以上0.8μm以下がより好ましく、0.1μm以上0.6μmがさらに好ましい。
なお、ポリエステル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D50v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。
ポリエステル樹脂粒子分散液に含まれるポリエステル樹脂粒子の含有量としては、例えば、5質量%以上50質量%以下が好ましく、10質量%以上40質量%以下がより好ましい。
なお、ポリエステル樹脂粒子分散液と同様にして、例えば、スチレン(メタ)アクリル樹脂粒分散液、着色剤粒子分散液も調製される。つまり、樹脂粒子分散液における粒子の体積平均粒径、分散媒、分散方法、及び粒子の含有量に関しては、スチレン(メタ)アクリル樹脂粒分散液中に分散するスチレン(メタ)アクリル樹脂粒子、及び着色剤粒子分散液中に分散する着色剤粒子についても同様である。
−第1凝集粒子形成工程−
次に、ポリエステル樹脂粒子分散液と共に、スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子分散液と、着色剤粒子分散液と、を混合する。
そして、混合分散液中で、樹脂粒子とスチレン(メタ)アクリル樹脂粒子と着色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、ポリエステル樹脂粒子とスチレン(メタ)アクリル樹脂粒子と着色剤粒子とを含む第1凝集粒子を形成する。
具体的には、例えば、混合分散液に凝集剤を添加すると共に、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、ポリエステル樹脂のガラス転移温度(具体的には、例えば、ポリエステル樹脂のガラス転移温度−30℃以上ガラス転移温度−10℃以下)の温度に加熱し、混合分散液に分散された粒子を凝集させて、第1凝集粒子を形成する。
第1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。
凝集剤としては、例えば、混合分散液に添加される分散剤として用いる界面活性剤と逆極性の界面活性剤、例えば無機金属塩、2価以上の金属錯体が挙げられる。特に、凝集剤として金属錯体を用いた場合には、界面活性剤の使用量が低減され、帯電特性が向上する。
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。
凝集剤としては、アルミニウム元素(Al)の供給源として用いることがよく、例えば、例えば、塩化カルシウム、硝酸カルシウム、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等の無機金属塩重合体などが挙げられる。
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。
−第2凝集粒子形成工程−
次に、得られた第1凝集粒子が分散された第1凝集粒子分散液と、ポリエステル樹脂粒子及び離型剤粒子が分散された分散液とを混合する。なお、これに限られず、例えば、第1凝集粒子分散液と、ポリエステル樹脂粒子が分散されたポリエステル樹脂粒子分散液と、離型剤粒子が分散された分散液と、を混合してもよい。
ここで、ポリエステル樹脂粒子及び離型剤粒子が分散された分散液は、例えば、ポリエステル樹脂粒子が分散されたポリエステル樹脂粒子と、離型剤粒子が分散された分散液と、を各々準備し、各分散液を混合することで得る。なお、離型剤粒子分散液は、ポリエステル樹脂粒子と同様にして調製される。
そして、第1凝集粒子、ポリエステル樹脂粒子及び離型剤粒子が分散された混合分散液中で、第1凝集粒子の表面にポリエステル樹脂粒子及び離型剤粒子を付着するように凝集して、第1凝集粒子の表面にポリエステル樹脂粒子及び離型剤粒子が付着した第2凝集粒子を形成する。
具体的には、例えば、第1凝集粒子形成工程において、第1凝集粒子が目的とする粒径に達したときに、第1凝集粒子分散液に、ポリエステル樹脂粒子及び離型剤粒子が分散された分散液を混合し、この混合分散液に対して、ポリエステル樹脂のガラス転移温度以下で加熱を行う。
そして、混合分散液のpHを、例えば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。
これにより、第1凝集粒子の表面にポリエステル樹脂粒子及び離型剤粒子が付着するようにして凝集した第2凝集粒子が得られる。
−融合・合一工程−
次に、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、例えば、非晶性不飽和ポリエステル樹脂のガラス転移温度以上(例えばポリエステル樹脂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、第2凝集粒子を融合・合一し、トナー粒子を形成する。
以上の工程を経て、トナー粒子が得られる。
ここで、融合・合一工程終了後は、溶液中に形成されたトナー粒子を、公知の洗浄工程、固液分離工程、乾燥工程を経て乾燥した状態のトナー粒子を得る。
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。
そして、本実施形態に係るトナーは、例えば、得られた乾燥状態のトナー粒子に、外添剤を添加し、混合することにより製造される。混合は、例えばVブレンダー、ヘンシェルミキサー、レディーゲミキサー等によって行うことがよい。更に、必要に応じて、振動師分機、風力師分機等を使ってトナーの粗大粒子を取り除いてもよい。
<静電荷像現像剤>
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。
キャリアとしては、特に制限はなく、公知のキャリアが挙げられる。キャリアとしては、例えば、磁性粉からなる芯材の表面に被覆樹脂を被覆した被覆キャリア;マトリックス樹脂中に磁性粉が分散・配合された磁性粉分散型キャリア;多孔質の磁性粉に樹脂を含浸させた樹脂含浸型キャリア;等が挙げられる。
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。
磁性粉としては、例えば、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等が挙げられる。
導電性粒子としては、金、銀、銅等の金属、カーボンブラック、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、硫酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、チタン酸カリウム等の粒子が挙げられる。
被覆樹脂、及びマトリックス樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルエーテル、ポリビニルケトン、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、スチレン−アクリル酸共重合体、オルガノシロキサン結合を含んで構成されるストレートシリコーン樹脂又はその変性品、フッ素樹脂、ポリエステル、ポリカーボネート、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。
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。
ここで、芯材の表面に被覆樹脂を被覆するには、被覆樹脂、及び必要に応じて各種添加剤を適当な溶媒に溶解した被覆層形成用溶液により被覆する方法等が挙げられる。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、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。
二成分現像剤における、トナーとキャリアとの混合比(質量比)は、トナー:キャリア=1:100乃至30:100が好ましく、3:100乃至20:100がより好ましい。
<画像形成装置/画像形成方法>
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。
本実施形態に係る画像形成装置では、像保持体の表面を帯電する帯電工程と、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工程と、本実施形態に係る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工程と、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工程と、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工程と、を有する画像形成方法(本実施形態に係る画像形成方法)が実施される。
本実施形態に係る画像形成装置は、像保持体の表面に形成されたトナー画像を直接記録媒体に転写する直接転写方式の装置;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し、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中間転写方式の装置;トナー画像の転写後、帯電前の像保持体の表面をクリーニングするクリーニング手段を備えた装置;トナー画像の転写後、帯電前に像保持体の表面に除電光を照射して除電する除電手段を備える装置等の周知の画像形成装置が適用される。
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。
なお、本実施形態に係る画像形成装置において、例えば、現像手段を含む部分が、画像形成装置に対して脱着されるカートリッジ構造(プロセスカートリッジ)であってもよい。プロセスカートリッジとしては、例えば、本実施形態に係る静電荷像現像剤を収容し、現像手段を備えるプロセスカートリッジが好適に用いられる。
以下、本実施形態に係る画像形成装置の一例を示すが、これに限定されるわけではない。なお、図に示す主用部を説明し、その他はその説明を省略する。
図1は、本実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。
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。
各ユニット10Y、10M、10C、10Kの図面における上方には、各ユニットを通して中間転写体としての中間転写ベルト20が延設されている。中間転写ベルト20は、図における左から右方向に互いに離間して配置された駆動ロール22及び中間転写ベルト20内面に接する支持ロール24に巻きつけて設けられ、第1のユニット10Yから第4のユニット10Kに向う方向に走行されるようになっている。なお、支持ロール24は、図示しないバネ等により駆動ロール22から離れる方向に力が加えられており、両者に巻きつけられた中間転写ベルト20に張力が与えられている。また、中間転写ベルト20の像保持体側面には、駆動ロール22と対向して中間転写体クリーニング装置30が備えられている。
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。
第1乃至第4のユニット10Y、10M、10C、10Kは、同等の構成を有しているため、ここでは中間転写ベルト走行方向の上流側に配設されたイエロー画像を形成する第1のユニット10Yについて代表して説明する。なお、第1のユニット10Yと同等の部分に、イエロー(Y)の代わりに、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)を付した参照符号を付すことにより、第2乃至第4のユニット10M、10C、10Kの説明を省略する。
第1のユニット10Yは、像保持体として作用する感光体1Yを有している。感光体1Yの周囲には、感光体1Yの表面を予め定められた電位に帯電させる帯電ロール(帯電手段の一例)2Y、帯電された表面を色分解された画像信号に基づくレーザ光線3Yよって露光して静電荷像を形成する露光装置(静電荷像形成手段の一例)3、静電荷像に帯電したトナーを供給して静電荷像を現像する現像装置(現像手段の一例)4Y、現像したトナー画像を中間転写ベルト20上に転写する一次転写ロール5Y(一次転写手段の一例)、及び一次転写後に感光体1Yの表面に残存するトナーを除去する感光体クリーニング装置(クリーニング手段の一例)6Yが順に配置されている。
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。
以下、第1ユニット10Yにおいてイエロー画像を形成する動作について説明する。
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。
静電荷像とは、帯電によって感光体1Yの表面に形成される像であり、レーザ光線3Yによって、感光層の被照射部分の比抵抗が低下し、感光体1Yの表面の帯電した電荷が流れ、一方、レーザ光線3Yが照射されなかった部分の電荷が残留することによって形成される、いわゆるネガ静電荷像である。
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。
現像装置4Y内には、例えば、少なくともイエロートナーとキャリアとを含む静電荷像現像剤が収容されている。イエロートナーは、現像装置4Yの内部で攪拌されることで摩擦帯電し、感光体1Y上に帯電した帯電荷と同極性(負極性)の電荷を有して現像剤ロール(現像剤保持体の一例)上に保持されている。そして感光体1Yの表面が現像装置4Yを通過していくことにより、感光体1Y表面上の除電された静電荷像部にイエロートナーが静電的に付着し、静電荷像がイエロートナーによって現像される。イエローのトナー画像が形成された感光体1Yは、引続き予め定められた速度で走行され、感光体1Y上に現像されたトナー画像が予め定められた一次転写位置へ搬送される。
感光体1Y上のイエロートナー画像が一次転写へ搬送されると、一次転写ロール5Yに一次転写バイアスが印加され、感光体1Yから一次転写ロール5Yに向う静電気力がトナー画像に作用され、感光体1Y上のトナー画像が中間転写ベルト20上に転写される。このとき印加される転写バイアスは、トナーの極性(−)と逆極性の(+)極性であり、例えば第1ユニット10Yでは制御部に(図示せず)よって+10μAに制御されている。
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。
また、第2のユニット10M以降の一次転写ロール5M、5C、5Kに印加される一次転写バイアスも、第1のユニットに準じて制御されている。
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。
第1乃至第4のユニットを通して4色のトナー画像が多重転写された中間転写ベルト20は、中間転写ベルト20と中間転写ベルト内面に接する支持ロール24と中間転写ベルト20の像保持面側に配置された二次転写ロール(二次転写手段の一例)26とから構成された二次転写部へと至る。一方、記録紙(記録媒体の一例)Pが供給機構を介して二次転写ロール26と中間転写ベルト20とが接触した隙間に予め定められたタイミングで給紙され、二次転写バイアスが支持ロール24に印加される。このとき印加される転写バイアスは、トナーの極性(−)と同極性の(−)極性であり、中間転写ベルト20から記録紙Pに向う静電気力がトナー画像に作用され、中間転写ベルト20上のトナー画像が記録紙P上に転写される。なお、この際の二次転写バイアスは二次転写部の抵抗を検出する抵抗検出手段(図示せず)により検出された抵抗に応じて決定されるものであり、電圧制御されている。
この後、記録紙Pは定着装置(定着手段の一例)28における一対の定着ロールの圧接部(ニップ部)へと送り込まれトナー画像が記録紙P上へ定着され、定着画像が形成される。
トナー画像を転写する記録紙Pとしては、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普通紙が挙げられる。記録媒体は記録紙P以外にも、OHPシート等も挙げられる。
定着後における画像表面の平滑性をさらに向上させるには、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。
カラー画像の定着が完了した記録紙Pは、排出部へ向けて搬出され、一連のカラー画像形成動作が終了される。
<プロセスカートリッジ/トナーカートリッジ>
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。
なお、本実施形態に係るプロセスカートリッジは、上記構成に限られず、現像装置と、その他、必要に応じて、例えば、像保持体、帯電手段、静電荷像形成手段、及び転写手段等のその他手段から選択される少なくとも一つと、を備える構成であってもよい。
以下、本実施形態に係るプロセスカートリッジの一例を示すが、これに限定されるわけではない。なお、図に示す主用部を説明し、その他はその説明を省略する。
図2は、本実施形態に係るプロセスカートリッジを示す概略構成図である。
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。
次に、本実施形態に係るトナーカートリッジについて説明する。
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。
なお、図1に示す画像形成装置は、トナーカートリッジ8Y、8M、8C、8Kの着脱される構成を有する画像形成装置であり、現像装置4Y、4M、4C、4Kは、各々の現像装置(色)に対応したトナーカートリッジと、図示しないトナー供給管で接続されている。また、トナーカートリッジ内に収容されているトナーが少なくなった場合には、このトナーカートリッジが交換される。
以下、実施例及び比較例を挙げ、本実施形態をより具体的に詳細に説明するが、本実施形態はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。なお、量を示す「部」及び「%」とは、特に断りがない限り、質量基準である。
<ポリエステル樹脂粒子分散液の調製>
(ポリエステル樹脂粒子分散液(1)の調製)
・ビスフェノールAエチレンオキサイド2.2モル付加物: 40モル部
・ビスフェノールAプロピレンオキサイド2.2モル付加物: 60モル部
・テレフタル酸: 47モル部
・フマル酸: 40モル部
・ドデセニルコハク酸無水物: 15モル部
・トリメリット酸無水物: 3モル部
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、上記モノマー成分のうちフマル酸とトリメリット酸無水物以外と、ジオクタン酸スズを上記モノマー成分の合計100部に対して0.25部投入した。窒素ガス気流下、235℃で6時間反応させた後、200℃に降温して、上記フマル酸とトリメリット酸無水物を投入し1時間反応させた。温度を更に220℃まで4時間かけて昇温し、10kPaの圧力下で所望の分子量になるまで重合させ、淡黄色透明なポリエステル樹脂(1)を得た。
得られたポリエステル樹脂(1)は、DSCによるガラス転移温度Tgが59℃、GPCによる質量平均分子量Mwが25,000、数平均分子量Mnが7,000、フローテスターによる軟化温度が107℃、酸価AVが13mgKOH/gであった。
次に、コンデンサー、温度計、水滴下装置、アンカー翼を備えたジャケット付き3リットル反応槽(東京理化器械(株)製:BJ−30N)を水循環式恒温槽にて40℃に維持しながら、該反応槽に酢酸エチル160部とイソプロピルアルコール100部との混合溶剤を投入し、これにポリエステル樹脂(1)を300部投入して、スリーワンモーターを用い150rpmで攪拌を施し、溶解させて油相を得た。この攪拌されている油相に10%アンモニア水溶液を、滴下時間5分間で14部滴下し、10分間混合した後、更にイオン交換水900部を毎分7部の速度で滴下して転相させて、乳化液を得た。
すぐに、得られた乳化液800部とイオン交換水700部とを2リットルのナスフラスコに入れ、トラップ球を介して真空制御ユニットを備えたエバポレーター(東京理化器械(株))にセットした。ナスフラスコを回転させながら、60℃の湯バスで加温し、突沸に注意しつつ7kPaまで減圧し溶剤を除去した。溶剤回収量が1,100部になった時点で常圧に戻し、ナスフラスコを水冷して分散液を得た。得られた分散液に溶剤臭は無かった。この分散液における樹脂粒子の体積平均粒径D50は130nmであった。その後、イオン交換水を加えて固形分濃度が20%になるように調製し、これをポリエステル樹脂粒子分散液(1)とした。
(ポリエステル樹脂粒子分散液(2)の調製)
・1,10−ドデカン二酸: 50モル部
・1,9−ノナンジオール: 50モル部
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入れ、反応容器中を乾燥窒素ガスで置換した後、チタンテトラブトキサイド(試薬)を前記モノマー成分100部に対して0.25部投入した。窒素ガス気流下、170℃で3時間攪拌反応させた後、温度を更に210℃まで1時間かけて昇温し、反応容器内を3kPaまで減圧し、減圧下で13時間攪拌反応させて、ポリエステル樹脂(2)を得た。
得られたポリエステル樹脂(2)は、DSCによる融解温度が73.6℃、GPCによる質量平均分子量Mwが25,000、数平均分子量Mnが10,500、酸価AVが10.1mgKOH/gであった。
次に、コンデンサー、温度計、水滴下装置、アンカー翼を備えたジャケット付き3リットル反応槽(東京理化器械(株)製:BJ−30N)に、ポリエステル樹脂(2) 300部と、メチルエチルケトン(溶剤)160部と、イソプロピルアルコール(溶剤)100部とを入れ、水循環式恒温槽にて70℃に維持しながら、100rpmで攪拌混合しつつ樹脂を溶解させた(溶解液調製工程)。
その後攪拌回転数を150rpmにし、水循環式恒温槽を66℃に設定し、10%アンモニア水(試薬)17部を10分間かけて投入した後、66℃に保温されたイオン交換水を7部/分の速度で、合計900部滴下し転相させて、乳化液を得た。
すぐに、得られた乳化液800部とイオン交換水700部とを2リットルのナスフラスコに入れ、トラップ球を介して真空制御ユニットを備えたエバポレーター(東京理化器械(株))にセットした。ナスフラスコを回転させながら、60℃の湯バスで加温し、突沸に注意しつつ7kPaまで減圧し溶剤を除去した。溶剤回収量が1,100部になった時点で常圧に戻し、ナスフラスコを水冷して分散液を得た。得られた分散液に溶剤臭は無かった。この分散液における樹脂粒子の体積平均粒径D50vは130nmであった。その後、イオン交換水を加えて固形分濃度が20%になるように調製し、これをポリエステル樹脂粒子分散液(2)とした。
<スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子分散液の調製>
(スチレンアクリル樹脂粒子(1)の調製)
・スチレン(和光純薬工業(株)製):300部
・n−ブチルアクリレート(和光純薬工業(株)製):84部
・1,10−デカンジオールジアクリレート(新中村化学(株)製):1.4部
・ドデカンチオール(和光純薬工業(株)製):3.0部
上記成分を混合溶解したものに、アニオン性界面活性剤ダウファックス(ダウ・ケミカル社製)4.0部をイオン交換水800部に溶解した溶液を加えてフラスコ中で分散、乳化し、10分間ゆっくりと混合撹拌しながら、さらに、過硫酸アンモニウム4.0部を溶解したイオン交換水50部を投入した。次に、フラスコ内の窒素置換を行った後、フラスコ内の溶液を撹拌しながらオイルバスで65℃になるまで加熱し、5時間そのまま乳化重合を継続し、スチレンアクリル樹脂粒子分散液(1)を得た。スチレンアクリル樹脂粒子分散液(1)中の粒子の体積平均粒径は120nm、固形分量は32%、重量平均分子量Mwは50000であった。
(スチレンアクリル樹脂粒子(2)の調製)
ドデカンチオールの添加量を8.5部に変更した以外は、スチレンアクリル樹脂粒子(1)と同様にして、スチレンアクリル樹脂粒子(2)を得た。スチレンアクリル樹脂粒子分散液(3)中の粒子の体積平均粒径は120nm、固形分量は32%、重量平均分子量Mwは30000であった。
(スチレンアクリル樹脂粒子(3)の調製)
ドデカンチオールを用いなかった以外は、スチレンアクリル樹脂粒子(1)と同様にして、スチレンアクリル樹脂粒子(3)を得た。スチレンアクリル樹脂粒子分散液(3)中の粒子の体積平均粒径は120nm、固形分量は32%、重量平均分子量Mwは200000であった。
(スチレンアクリル樹脂粒子(4)の調製)
1,10−デカンジオールジアクリレートを用いなかった以外は、スチレンアクリル樹脂粒子(1)と同様にして、スチレンアクリル樹脂粒子(4)を得た。スチレンアクリル樹脂粒子分散液(1)中の粒子の体積平均粒径は120nm、固形分量は32%、重量平均分子量Mwは50000であった。
(スチレンアクリル樹脂粒子(5)の調製)
ドデカンチオールの添加量を12.5部に変更した以外は、スチレンアクリル樹脂粒子(1)と同様にして、スチレンアクリル樹脂粒子(5)を得た。スチレンアクリル樹脂粒子分散液(1)中の粒子の体積平均粒径は120nm、固形分量は32%、重量平均分子量Mwは20000であった。
(スチレンアクリル樹脂粒子(6)の調製)
過硫酸アンモニウムの添加量を1.0部にし、ドデカンチオールを用いなかった以外は、スチレンアクリル樹脂粒子(1)と同様にして、スチレンアクリル樹脂粒子(6)を得た。スチレンアクリル樹脂粒子分散液(1)中の粒子の体積平均粒径は120nm、固形分量は32%、重量平均分子量Mwは240000であった。
<着色剤粒子分散液の調整>
(黒顔料分散液(1)の調製)
・カーボンブラック(キャボット製、Regal330):250部
・アニオン系界面活性剤(第一工業製薬社製、ネオゲンSC):33部(有効成分60%。着色剤に対して8%)
・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程度になる大きさのステンレス容器に、イオン交換水を280部とアニオン系界面活性剤33部とを入れ、充分に界面活性剤を溶解させた後、前記固溶体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するとともに、充分に脱泡させた。脱泡後に残りのイオン交換水を加え、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックスT50)を用いて、5000回転で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、6000回転で10分間分散した後、攪拌器で1昼夜攪拌させて脱泡した。続けて、分散液を高圧衝撃式分散機アルティマイザー((株)スギノマシン社製、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%に調製し、着色剤粒子分散液(1)を得た。この着色剤粒子分散液(1)中の粒子の体積平均粒径D50は135nmであった。
<離型剤粒子分散液の調製>
(離型剤粒子分散液(1)の調製)
・ポリエチレン系ワックス(炭化水素系ワックス:商品名「ポリワックス725(ベイカーペトロライト(株)製)」、融解温度104℃): 270部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製、ネオゲンRK、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: 21.6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、離型剤粒子分散液(1)を得た。この離型剤粒子分散液(1)中の粒子の体積平均粒径D50は225nm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%になるように調整した。
(離型剤粒子分散液(2)の調製)
ポリエチレン系ワックスに代えて、パラフィン系ワックス(炭化水素系ワックス:商品名「HNP0190(日本精蝋(株)製)」、融解温度85℃)に変更した以外は、離型剤粒子分散液(1)と同様にして、離型剤粒子分散液(2)を得た
(離型剤粒子分散液(3)の調製)
ポリエチレン系ワックスに代えて、パラフィン系ワックス(炭化水素系ワックス:商品名「HNP9(日本精蝋(株)製)」、融解温度75℃)に変更した以外は、離型剤粒子分散液(1)と同様にして、離型剤粒子分散液(3)を得た。
(離型剤粒子分散液(4)の調製)
ポリエチレン系ワックスに代えて、ポリエチレン系ワックス(炭化水素系ワックス:商品名「ポリワックス1000(ベイカーペトロライト(株)製)」、融解温度113℃)に変更した以外は、離型剤粒子分散液(1)と同様にして、離型剤粒子分散液(4)を得た。
(離型剤粒子分散液(5)の調製)
ポリエチレン系ワックスに代えて、末端カルボン酸合成エステル系ワックス(エステル系ワックス:商品名「クロバックス300−6S(日本化成(株)製)」、融解温度95℃)に変更した以外は、離型剤粒子分散液(1)と同様にして、離型剤粒子分散液(5)を得た。
<混合粒子分散液の調製>
(混合粒子分散液(1)の調製>
ポリエステル樹脂粒子分散液(1) 100部と、離型剤粒子分散液(1) 12部とを混合して、混合粒子分散液(1)を得た。
(混合粒子分散液(2)〜(5)の調製>
離型剤粒子分散液(1)に代えて、各々、離型剤粒子分散液(2)〜(5)に変更した以外は、混合粒子分散液(2)〜(5)を得た。
(混合粒子分散液(6)の調製>
ポリエステル樹脂粒子分散液(1) 100 部と、離型剤粒子分散液(1) 18部とを混合して、混合粒子分散液(6)を得た。
<硫酸アルミニウム水溶液の調製>
・硫酸アルミニウム粉末(浅田化学工業(株)製:17%硫酸アルミニウム): 35部
・イオン交換水: 1,965部
上記成分を2リットル容器へ投入し、30℃にて、沈殿物が消失するまで攪拌混合して硫酸アルミニウム水溶液を調製した。
<実施例1>
(トナー粒子の作製)
・ポリエステル樹脂粒子分散液(1): 700部
・ポリエステル樹脂粒子分散液(2): 50部
・スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子分散液(1): 204部
・着色剤粒子分散液(1): 133部
・イオン交換水: 350部
・アニオン性界面活性剤(ダウケミカル社製、Dowfax2A1): 2.9部
上記成分を、温度計、pH計、攪拌器を具備した3リットルの反応容器に入れ、温度25℃にて、1.0%硝酸を加えてpHを3.0にした後、ホモジナイザー(IKAジャパン(株)製:ウルトラタラクスT50)にて5,000rpmで分散しながら、調製した硫酸アルミニウム水溶液を130部添加して6分間分散した。
その後、反応容器に攪拌器、マントルヒーターを設置し、スラリーが充分に攪拌されるように攪拌器の回転数を調整しながら、温度40℃までは0.2℃/分の昇温速度、40℃を超えてからは0.05℃/分の昇温速度で昇温し、10分ごとにマルチサイザーII(アパーチャー径:50μm、コールター社製)にて粒径を測定した。体積平均粒径が5.0μmになったところで温度を保持し、混合粒子分散液(1):430部を5分間かけて投入した。
30分間保持した後、1%水酸化ナトリウム水溶液を用いてpHを9.0にした。その後、5℃ごとにpHが9.0になるように同様にして調整しながら、昇温速度1℃/分で90℃まで昇温し、98℃で保持した。光学顕微鏡と走査電子顕微鏡(FE−SEM)にて粒子形状及び表面性を観察したところ、10.0時間目で粒子の合一が確認されたので、冷却水にて容器を30℃まで5分間かけて冷却した。
冷却後のスラリーを、目開き15μmのナイロンメッシュに通過させ粗大粉を除去し、メッシュを通過したトナースラリーをアスピレータで減圧ろ過した。ろ紙上に残ったトナーを手でできるだけ細かく砕いて、温度30℃でトナー量の10倍のイオン交換水に投入し、30分間攪拌混合した。引き続き、アスピレータで減圧ろ過し、ろ紙上に残ったトナーを手でできるだけ細かく砕いて、温度30℃でトナー量の10倍のイオン交換水に投入し、30分間攪拌混合した後、再度アスピレータで減圧ろ過し、ろ液の電気伝導度を測定した。ろ液の電気伝導度が10μS/cm以下になるまでこの操作を繰り返し、トナーを洗浄した。
洗浄されたトナーを湿式乾式整粒機(コーミル)で細かく砕いてから、35℃のオーブン中で36時間真空乾燥して、トナー粒子(1)を得た。
得られたトナー粒子(1)は、体積平均粒径D50が6.0μmであった。
(トナー(1)の作製)
得られたトナー粒子(1)100部に対し、疎水性シリカ(RX50:日本アエロジル社製):0.5部、及び疎水性シリカ(R972:日本アエロジル社製):1.5部をヘンシェルミキサーにより周速20m/s×15分間混合をおこなった後、45μm網目のシーブを用いて粗大粒子を除去し、トナー(1)を得た。
(キャリア(1)の作製)
トルエン14部、スチレン−メチルメタクリレート共重合体(質量比:80/20、重量平均分子量:70000)2部、MZ500(酸化亜鉛、チタン工業)0.6部を混合し、10分間スターラーで撹拌させて酸化亜鉛が分散した被覆層形成用溶液を調製した。次に、この被覆液とフェライト粒子(体積平均粒子径:38μm)100部とを真空脱気型ニーダーに入れて、60℃において30分撹拌した後、さらに加温しながら減圧して脱気し、乾燥させることによりキャリアを作製した。
(現像剤(1)の作製)
トナー(1)8部とキャリア100部とをVブレンダーで混合し、現像剤(1)を作製した。
<実施例2>
ポリエステル樹脂粒子分散液(1)を815部、ポリエステル樹脂粒子分散液(2)を58部、混合粒子分散液(1)を507部に変更した以外は、実施例1の現像剤(1)と同様にして、現像剤(2)を得た。
<実施例3>
硫酸アルミニウム水溶液を100部に変更した以外は、実施例1の現像剤(1)と同様にして、現像剤(3)を得た。
<実施例4>
硫酸アルミニウム水溶液を160部に変更した以外は、実施例1の現像剤(1)と同様にして、現像剤(4)を得た。
<実施例5>
離型剤粒子分散液(1)から離型剤粒子分散液(2)に変更した以外は、実施例1の現像剤(1)と同様にして、現像剤(5)を得た。
<実施例6>
混合粒子分散液(1)から混合粒子分散液(3)に変更した以外は、実施例1の現像剤(1)と同様にして、現像剤(6)を得た。
<実施例7>
混合粒子分散液(1)から混合粒子分散液(4)に変更した以外は、実施例1の現像剤(1)と同様にして、現像剤(7)を得た。
<実施例8>
ポリエステル樹脂粒子分散液(1)の添加量を815部、ポリエステル樹脂粒子分散液(2)の添加量を58部に変更し、さらに混合粒子分散液(1)から混合粒子分散液(6)に変更し、混合粒子分散液(6)の添加量を307部とした以外は、実施例1の現像剤(1)と同様にして、現像剤(8)を得た。
<実施例9>
スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子分散液(1)からスチレン(メタ)アクリル樹脂粒子分散液(2)に変更した以外は、実施例1の現像剤(1)と同様にして、現像剤(9)を得た。
<実施例10>
スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子分散液(1)からスチレン(メタ)アクリル樹脂粒子分散液(3)に変更した以外は、実施例1の現像剤(1)と同様にして、現像剤(10)を得た。
<実施例11>
スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子分散液(1)からスチレン(メタ)アクリル樹脂粒子分散液(4)に変更した以外は、実施例1の現像剤(1)と同様にして、現像剤(11)を得た。
<実施例12>
スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子分散液(1)からスチレン(メタ)アクリル樹脂粒子分散液(5)に変更した以外は、実施例1の現像剤(1)と同様にして、現像剤(12)を得た。
<実施例13>
スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子分散液(1)からスチレン(メタ)アクリル樹脂粒子分散液(6)に変更した以外は、実施例1の現像剤(1)と同様にして、現像剤(13)を得た。
<実施例14>
ポリエステル樹脂粒子分散液(1)の添加量を852部、ポリエステル樹脂粒子分散液(2)の添加量を61部、スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子分散液(1)の添加量を102部に変更した以外は、実施例1の現像剤(1)と同様にして、現像剤(14)を得た。
<実施例15>
ポリエステル樹脂粒子分散液(1)の添加量を550部、ポリエステル樹脂粒子分散液(2)の添加量を40部、スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子分散液(1)の添加量を306部に変更した以外は、実施例1の現像剤(1)と同様にして、現像剤(15)を得た。
<実施例16>
ポリエステル樹脂粒子分散液(1)の添加量を927部、ポリエステル樹脂粒子分散液(2)の添加量を66部、スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子分散液(1)の添加量を51部に変更した以外は、実施例1の現像剤(1)と同様にして、現像剤(16)を得た。
<実施例17>
ポリエステル樹脂粒子分散液(1)の添加量を474部、ポリエステル樹脂粒子分散液(2)の添加量を35部、スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子分散液(1)の添加量を357部に変更した以外は、実施例1の現像剤(1)と同様にして、現像剤(17)を得た。
<比較例1>
ポリエステル樹脂粒子分散液(1)の添加量を585部、ポリエステル樹脂粒子分散液(2)の添加量を42部、混合粒子分散液(1)の添加量を553部に変更した以外は、実施例1の現像剤(1)と同様にして、比較現像剤(C1)を得た。
<比較例2>
混合粒子分散液(1)から混合粒子分散液(5)に変更した以外は、実施例1の現像剤(1)と同様にして、比較現像剤(C4)を得た。
<比較例3>
硫酸アルミニウム水溶液の添加量を100部に変更し、混合粒子分散液(1)を添加し、30分保持した後に1%水酸化ナトリウム水溶液を用いてpH9.5に調整した以外は、実施例1の現像剤(1)と同様にして、比較現像剤(C2)を得た。
<比較例4>
硫酸アルミニウム水溶液の添加量を160部、混合粒子分散液(1)を添加し、30分保持した後に1%水酸化ナトリウム水溶液を用いてpH8.5に保持した以外は、実施例1の現像剤(1)と同様にして、比較現像剤(C3)を得た。
<評価>
各例で得られた現像剤のトナー粒子について、既述の方法により、「離型剤の存在率」、「離型剤の露出率」「スチレンアクリル樹脂粒子の個数平均粒径」、「アルミニウム元素(Al)の蛍光X線NET強度」を調べた。結果を表1及び表2に示す。
また、各例で得られた現像剤を画像形成装置「DocuPrint P450d(富士ゼロックス社製):プロセス速度260mm/s、定着器の定着圧力0.20N/mm」の現像器に充填した。この画像形成装置を用いて、次の評価を行った。評価結果を表1及び表2に示す。
(ハーフトーン画像の光沢ムラの評価)
ハーフトーン画像の光沢ムラの評価は、次のようにして行った。
画像形成装置により、用紙(P紙:富士ゼロックス(株)製)全面に、画像濃度50%のハーフトーン画像を出力した。なお、画像の出力は、常温常湿環境下で行った。
得られたハーフトーン画像の光沢ムラについて、下記基準に従って評価した。
A(◎): ハーフトーン画像上に光沢ムラが発生しておらず、良好な画像である。
B(○): ハーフトーン画像上にごく軽微な光沢ムラが確認されるが、実使用上問題ないレベル。
C(△): ハーフトーン画像上に光沢ムラが確認でき、実使用上許容できない。
D(×): ハーフトーン画像に明らかに光沢ムラが発生しており、実使用上全く許容できない。
(耐ホットオフセットの評価)
画像形成装置により、用紙(P紙:富士ゼロックス(株)製)全面に、先端余白2mmの画像濃度100%画像を出力し、各出力毎に、定着器の定着ローラの表面の設定温度を100℃以上220℃以下の範囲で順次変更していき、各温度でのホットオフセット(定着における高温部での剥離性も悪化し、画像が定着部材へ融着する現象)の発生の有無を確認し、以下の評価基準に従って評価した。オフセットの発生の確認は、用紙の白色部分を濃度測定計X−lite 404で測定して、測定した数値が0.05以下であれば可とした。評価基準は以下の通りである。
A(◎):ホットオフセット発生温度が210℃以上
B(○):ホットオフセット発生温度が190℃以上210℃未満
C(△):ホットオフセット発生温度が170℃以上190℃未満
D(×):ホットオフセット発生温度が170℃未満
(低光沢性の評価)
画像形成装置により、用紙(P紙:富士ゼロックス(株)製)に、3cm×3cm角のベタ画像(トナー載り量5.4g/m)を形成した。得られたベタ画像の光沢(グロス)を、グロスメーターGM−26D(村上色彩技術研究所(株)社製)により、画像への入射光角度を75度とする条件で測定した。
そして、低光沢性について、下記基準で評価した。
A(◎): 10未満
B(○): 10以上15未満
C(△): 15以上20未満
D(×): 20以上
上記結果から、本実施例では、比較例に比べ、ハーフトーン画像の光沢ムラ、耐ホットオフセット性、低光沢性の評価が共に良好であることがわかる。
1Y、1M、1C、1K、感光体(像保持体の一例)
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(クリーニング手段の一例)
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)
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)

  1. ポリエステル樹脂を含む結着樹脂と、炭化水素系ワックスを含む離型剤と、スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子と、アルミニウム元素と、を含有し、トナー粒子中に存在する前記アルミニウム元素の蛍光X線NET強度が0.1以上0.3以下であり、且つトナー粒子の表面から800nm以内に全離型剤のうち70%以上の離型剤が存在しているトナー粒子を有する静電荷像現像用トナー。
  2. 前記離型剤の融解温度が、85℃以上110℃以下である請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
  3. 前記トナー粒子の表面における前記離型剤の露出率が、8atom%以下である請求項1又は請求項2に記載の静電荷像現像用トナー。
  4. 前記スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子が架橋構造を有し、且つスチレン(メタ)アクリル樹脂粒子の重量平均分子量Mwが30000以上200000以下である請求項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。
  5. 前記スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子の含有量が、前記トナー粒子に対して10質量%以上30質量%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。
  6. 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。
  7. 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。
  8. 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。
  9. 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。
  10. 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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