JP2015182935A - ゾルゲルシリカ粒子、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
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Abstract
Description
即ち、請求項1に係る発明は、
1H MAS NMRによって測定される、水酸基のピーク面積S1とトリメチルシリル基のピーク面積S2との比(S2/S1)が、0.5以上であるゾルゲルシリカ粒子。
前記比(S2/S1)が、0.5以上0.9以下である請求項1に記載のゾルゲルシリカ粒子。
トナー粒子と、請求項1又は請求項2に記載のゾルゲルシリカ粒子を含む外添剤と、を含む静電荷像現像用トナー。
請求項3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3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4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4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4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2に係る発明によれば、前記比(S2/S1)が0.5以上0.9以下の範囲外である場合に比較して、トナーの外添剤として用いた場合に、湿度変化に対するトナー画像の濃度安定性がより向上する。
請求項3に係る発明によれば、水酸基のピーク面積S1とトリメチルシリル基のピーク面積S2との比(S2/S1)が0.5未満である場合に比較して、湿度変化に対するトナー画像の濃度安定性が向上す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、水酸基のピーク面積S1とトリメチルシリル基のピーク面積S2との比(S2/S1)が0.5未満である場合に比較して、湿度変化に対するトナー画像の濃度安定性が向上する静電荷像現像剤が提供される。
請求項5に係る発明によれば、水酸基のピーク面積S1とトリメチルシリル基のピーク面積S2との比(S2/S1)が0.5未満である場合に比較して、湿度変化に対するトナー画像の濃度安定性が向上す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6に係る発明によれば、水酸基のピーク面積S1とトリメチルシリル基のピーク面積S2との比(S2/S1)が0.5未満である場合に比較して、湿度変化に対するトナー画像の濃度安定性が向上する静電荷像現像剤の取り扱いを容易にし、種々の構成の画像形成装置への適応性が高められる。
請求項7に係る発明によれば、水酸基のピーク面積S1とトリメチルシリル基のピーク面積S2との比(S2/S1)が0.5未満である場合に比較して、湿度変化に対するトナー画像の濃度安定性が向上す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8に係る発明によれば、水酸基のピーク面積S1とトリメチルシリル基のピーク面積S2との比(S2/S1)が0.5未満である場合に比較して、湿度変化に対するトナー画像の濃度安定性が向上する静電荷像現像剤を用いた画像形成方法が提供される。
本実施形態に係るゾルゲルシリカ粒子は、1H MAS(Magic Angle Spinning) NMRによって測定される、水酸基のピーク面積S1とトリメチルシリル基のピーク面積S2との比(S2/S1)が、0.5以上であるゾルゲルシリカ粒子である。
本実施形態に係るゾルゲルシリカ粒子をトナーの外添剤として用いた場合に、湿度変化に対するトナー画像の濃度安定性が向上する。その理由は明確ではないが、以下のように推察される。
乾燥処理後や長期低温低湿下に保管されていた状態では、ゾルゲルシリカ粒子の水分吸着量は比較的少ないが、高温高湿下では、水酸基が水分を吸着するためゾルゲルシリカ粒子の水分吸着量が多くなる。これは、水酸基は水との親和性が高いため、高温高湿の環境下では水分吸着量が高くなりやすいためである。
特に、水酸基がゾルゲルシリカ粒子に多く存在すると、水酸基量が多い事と、立体障害による水酸基への水分吸着を遮蔽するトリメチルシリル基等の疎水基が少ない事の二つの影響を受けるため、低湿環境と高湿環境における吸着水分量の差が大きくなりやすい。
低温低湿下や乾燥直後のゾルゲルシリカの水分吸着量は少ない。特に、ゾルゲルシリカ粒子中の水酸基が多い場合に、低温低湿環境下と高温高湿環境下での水分吸着量の差が大きくなる。湿度の変動によりゾルゲルシリカ粒子に吸着する水分量は変動し、このようなゾルゲルシリカ粒子を外添剤として含むトナーの帯電量に大きな影響を及ぼすことがある。特に、長期間、低温低湿環境下に曝されて表面に存在する水分吸着量が少ない状態のゾルゲルシリカ粒子を外添剤として含むトナーに関し、湿度が上昇する際の帯電低下は大きかった。
また、水酸基量を極端に減らしてしまうと、湿度が一定以上に達した段階で水分吸着量が大きく増加し、トナー画像の濃度安定性を満足する事が出来ないことがある。
さらに、トナー画像の濃度安定性を向上するため、水酸基量を単純に少なくしても、湿度変動における水分吸着量の変動の抑制効果は十分ではなく、トナー画像の濃度変動が発生する場合があり、単純に水酸基量だけではゾルゲルシリカ粒子表面の僅かな水分吸着量の変動を制御できずトナー画像の濃度安定性を十分に調整する事ができないことがある。
低温低湿環境下におけるゾルゲルシリカ粒子への水分吸着機構については、以下のように推察される。水との親和性が高い水酸基に水分子がまず始めに局在的に吸着する。次に、局在的に水分子の吸着された箇所を中心に共同吸着が起こり、吸着層は島状へと発達する。更に島状の吸着層が互いに接すると連続層へと発達する。尚、ゾルゲルシリカ粒子への水分吸着量は、水酸基量及び立体障害によりゾルゲルシリカ粒子への水分吸着を遮蔽するトリメチルシリル基量に左右される。つまり、水分吸着量はシリカ粒子表面の水酸基量とトリメチルシリル基量により変動し、水酸基量とトリメチルシリル基量との比が予め定められたの範囲であると、湿度変化における水分吸着量の変動を抑制でき、トナー画像の濃度安定性を調整できる。また、水酸基量とトリメチルシリル基量を一定の範囲に制御する事で、低湿状態から湿度が上昇した際の水分吸着量の変動を抑制でき、帯電量を経時で安定化する事が出来るためトナー画像の濃度安定性を十分に確保する事ができる。
また、ゾルゲルシリカ粒子表面に偏りなく水酸基とトリメチルシリル基とを配列することで、より本実施形態の効果が得られやすい。ゾルゲルシリカ粒子表面に偏りなく水酸基とトリメチルシリル基とを配列する方法としては、後述する超臨界二酸化炭素を用いた疎水化処理が例示として挙げられる。
また、本実施形態において、「低温」とは温度が10℃のことをいい、「高温」とは温度が30℃のことをいう。
比(S2/S1)が0.5以上であればシリカ粒子表面における水酸基量が少なく、また水酸基量に対してトリメチルシリル基量も多い。そのため、低温低湿状態から湿度が上昇した際に、トリメチルシリル基の立体障害による水酸基への水分吸着を遮蔽する効果が発現しやすい。また、水酸基量が少ない事により、水酸基への水分吸着を遮断する事ができる。よって、ゾルゲルシリカ粒子をトナーの外添剤として用いた場合に、トナーの帯電量が経時で安定するため濃度安定性を確保する事ができる。
本実施形態において、1H MAS NMRによるS1及びS2の測定条件等は以下の通りである。
まず、前処理としてゾルゲルシリカ粒子を100℃で一晩真空乾燥する。次に、4mmジルコニアローターにサンプルをフル充填し、ブルカーバイオスピン社製AVANCEIII400を用いて1H MAS NMR測定を行う。その際、MAS回転数8kHz、1H 90°パルス2μs、積算回数16回で測定する。水酸基のピーク面積S1とトリメチルシリル基のピーク面積S2は、1H MAS NMRスペクトルをピーク分離して算出する。
測定されたS1及びS2に基づいて、比(S2/S1)が算出される。
なお、本実施形態においてゾルゲルシリカ粒子とは、ゾルゲル法により製造された所謂湿式シリカ粒子をいう。
ゾルゲルシリカ粒子の製造方法では、上記手法により、粗大凝集物の発生が少なく、異型状のシリカ粒子が得られる。この理由は、定かではないが以下の理由によるものと考えられる。
そして、テトラアルコキシシランとアルカリ触媒との供給をそれぞれ続けていくと、テトラアルコキシシランの反応により、生成した核粒子が成長し、シリカ粒子が得られる。
ここで、このテトラアルコキシシランとアルカリ触媒との供給を、その供給量を上記関係で維持しつつ行うことで、2次凝集物等の粗大凝集物の生成を抑制しつつ、異型状の核粒子がその異型状を保ったまま粒子成長し、結果、異型状のシリカ粒子が生成されると考えられる。これは、このテトラアルコキシシランとアルカリ触媒との供給量を上記関係とすることで、核粒子の分散を保持しつつも、核粒子表面における張力と化学的親和性の部分的な偏りが保持されることから、異型状を保ちながらの核粒子の粒子成長が生じると考えられるためである。
なお、異型状のシリカ粒子とは、例えば、平均円形度が0.5以上0.85以下のシリカ粒子である。
シリカ粒子の円形度は、シリカ粒子を走査型電子顕微鏡により観察し、その画像解析から下記のI及びAを得て下記式により算出される「100/SF2」である。
円形度(100/SF2)=4π×(A/I2)
ここで、Iはシリカ粒子の周囲長、Aはシリカ粒子の投影面積、πは円周率、SF2は形状係数である。
そして、シリカ粒子の平均円形度は、画像解析から得たシリカ粒子100個の円相当径の累積頻度における50%円形度として得られる。
また、ゾルゲルシリカ粒子の製造方法では、生成した異型状の核粒子が異型状を保ったまま粒子成長され、シリカ粒子が得られると考えられることから、機械的負荷に強く、壊れ難いシリカ粒子が得られると考えられる。
また、ゾルゲルシリカ粒子の製造方法では、アルカリ触媒溶液中に、テトラアルコキシシランとアルカリ触媒とをそれぞれ供給することで、テトラアルコキシシランの反応を生じさせることで、粒子生成を行っていることから、従来のゾルゲル法により異型状のシリカ粒子を製造する場合に比べ、総使用アルカリ触媒量が少なくなり、その結果、アルカリ触媒の除去工程の省略も実現される。これは、特に、高純度が求められる製品にシリカ粒子を適用する場合に有利である。
アルカリ触媒溶液準備工程は、アルコールを含む溶媒を準備し、これにアルカリ触媒を添加して、アルカリ触媒溶液を準備する。
なお、アルコールとしては、例えば、メタノール、エタノール等の低級アルコールが挙げられる。
アルカリ触媒の濃度が、0.6mol/Lより少ないと、生成した核粒子の成長過程の核粒子の分散性が不安定となり、2次凝集物等の粗大凝集物が生成されたり、ゲル化状となったりして、粒度分布が悪化することがある。
一方、アルカリ触媒の濃度が、0.85mol/Lより多いと、生成した核粒子の安定性が過大となり、真球状の核粒子が生成され、異型状の核粒子が得られず、その結果、異型状のシリカ粒子が得られない。
なお、アルカリ触媒の濃度は、アルコール触媒溶液(アルカリ触媒+アルコールを含む溶媒)に対する濃度である。
粒子生成工程は、アルカリ触媒溶液中に、テトラアルコキシシランと、アルカリ触媒と、をそれぞれ供給し、当該アルカリ触媒溶液中で、テトラアルコキシシランを反応(加水分解反応、縮合反応)させて、シリカ粒子を生成する工程である。
この粒子生成工程では、テトラアルコキシシランの供給初期に、テトラアルコキシシランの反応により核粒子が生成した後(核粒子生成段階)、この核粒子の成長を経て(核粒子成長段階)、シリカ粒子が生成する。
このテトラアルコキシシランの供給量を上記範囲とすることで、粗大凝集物の発生が少なく、異型状のシリカ粒子が生成され易くなる。
なお、このテトラアルコキシシランの供給量は、アルカリ触媒溶液におけるアルコール1mol当たりに対する、1分間当たりにテトラアルコキシシランを供給するmol数を示している。
アルカリ触媒の供給量が、0.1molより少ないと、生成した核粒子の成長過程の核粒子の分散性が不安定となり、2次凝集物等の粗大凝集物が生成さたり、ゲル化状となったりして、粒度分布が悪化することがある。
一方、アルカリ触媒の供給量が、0.4molより多いと、生成した核粒子の安定性が過大となり、核粒子生成段階で異型状の核粒子が生成されても、その核粒子成長段階で核粒子が球状に成長し、異型状のシリカ粒子が得られない場合がある。
超臨界二酸化炭素を用いる疎水化処理方法としては、例えば、ゾルゲルシリカ粒子とアルコール及び水を含む溶媒とを含有するシリカ粒子分散液を準備する分散液準備工程と、超臨界二酸化炭素を流通させ、前記シリカ粒子分散液の前記溶媒を除去する溶媒除去工程と、溶媒の除去された前記ゾルゲルシリカ粒子に水を付与する水付与工程と、前記超臨界二酸化炭素中で、疎水化処理剤により前記ゾルゲルシリカ粒子の表面を疎水化処理する疎水化処理工程とを有する方法が挙げられる。
上記方法において、分散液準備工程としては、上述のゾルゲルシリカ粒子分散液を準備する工程が挙げられる。
ゾルゲルシリカ粒子分散液において、そのアルコールに対する水の質量比を上記範囲とすると、疎水化処理後に疎水性のゾルゲルシリカ粒子の粗粉の発生が少なく、高疎水化度で良好な電気抵抗を有する疎水性のゾルゲルシリカ粒子が得られ易くなる。
アルコールに対する水の質量比が0.1を下回ると、溶媒除去工程において、溶媒を除去する際のゾルゲルシリカ粒子表面の水酸基(シラノール基)の縮合が極端に少なくなることから、溶媒除去後のゾルゲルシリカ粒子表面への吸着水分が多くなることで、疎水化処理後のゾルゲルシリカ粒子の電気抵抗が低くなり過ぎることがある。また、水の質量比が1.0を超えると、溶媒除去工程において、ゾルゲルシリカ粒子分散液中の溶媒除去の終点付近で水が多く残留し、液架橋力によるゾルゲルシリカ粒子同士の凝集が生じ易く、疎水化処理後に粗粉として存在することがある。
ゾルゲルシリカ粒子分散液において、そのゾルゲルシリカ粒子に対する水の質量比を上記範囲とすると、ゾルゲルシリカ粒子の粗粉の発生が少なく、高疎水化度で良好な電気抵抗を有するゾルゲルシリカ粒子が得られ易くなる。
ゾルゲルシリカ粒子に対する水の質量比が0.02を下回ると、溶媒除去工程において、溶媒を除去する際のゾルゲルシリカ粒子表面の水酸基(シラノール基)の縮合が極端に少なくなることから、溶媒除去後のゾルゲルシリカ粒子表面への吸着水分が多くなることで、ゾルゲルシリカ粒子の電気抵抗が低くなり過ぎることがある。
また、水の質量比が3を超えると、溶媒除去工程において、ゾルゲルシリカ粒子分散液中の溶媒除去の終点付近で水が多く残留し、液架橋力によるゾルゲルシリカ粒子同士の凝集が生じ易くなることがある。
ゾルゲルシリカ粒子分散液に対するゾルゲルシリカ粒子の質量比が0.05を下回ると、溶媒除去工程において、使用する超臨界二酸化炭素の量が多くなり、生産性が悪くなってしまうことがある。
また、ゾルゲルシリカ粒子分散液に対するゾルゲルシリカ粒子の質量比が0.7を超えると、ゾルゲルシリカ粒子分散液中においてゾルゲルシリカ粒子間距離が近くなり、ゾルゲルシリカ粒子の凝集やゲル化による粗粉が発生し易くなることがある。
溶媒除去工程は、超臨界二酸化炭素を流通させ、シリカ粒子分散液の溶媒を除去する工程である。
つまり、本工程では、超臨界二酸化炭素を流通させることにより、超臨界二酸化炭素をシリカ粒子分散液に接触させて、溶媒を除去する工程である。
具合的には、本工程では、例えば、密閉反応器内に、ゾルゲルシリカ粒子分散液を投入する。その後、密閉反応器内に、液化二酸化炭素を加えて加熱し、高圧ポンプにより反応器内を昇圧させ、二酸化炭素を超臨界状態とする。そして、密閉反応器内に超臨界二酸化炭素を導入すると共に、排出し、密閉反応器内、つまりゾルゲルシリカ粒子分散液に流通させる。
これにより、超臨界二酸化炭素が溶媒(アルコール及び水)を溶解しつつ、これを同伴してシリカ粒子分散液の外部(密閉反応器内の外部)へと排出され、溶媒が除去される。
この温度が上記範囲未満であると、溶媒が超臨界二酸化炭素に溶解し難くなるため、溶媒の除去がし難くなることがある。また溶媒や超臨界二酸化炭素の液架橋力により粗粉が生じ易くなることがあると考える。一方、この温度が上記範囲を超えると、ゾルゲルシリカ粒子表面の水酸基(シラノール基)の縮合により2次凝集体等の粗粉が生じやすくなることがあると考える。
このため、下記式(11)で表されるyが下記式(12)の範囲内(望ましくは下記式(12−1)の範囲内、より望ましくは式(12−2)の範囲内)で、超臨界二酸化炭素をゾルゲルシリカ粒子分散液に接触させて、溶媒を除去することがよい。
・式(11):y=((ゾルゲルシリカ粒子分散液の水質量比/ゾルゲルシリカ粒子分散液のアルコール質量比)/温度(℃))「なお、本温度とは、溶媒除去における温度である」
・式(12):0.0001≦y≦0.0016
・式(12−1):0.0003≦y≦0.0012
・式(12−2):0.0005≦y≦0.001
この圧力が上記範囲未満であると、超臨界二酸化炭素に溶媒が溶解し難くなる傾向にあり、一方、圧力が上記範囲を超えると、設備が高額となる傾向となる。
導入・排出量が15.4L/分/m3未満であると、溶媒除去に時間がかかるため生産性が悪くなる傾向となる。
一方、導入・排出量が1540L/分/m3以上であると、超臨界二酸化炭素がショートパスし、シリカ粒子分散液の接触時間が短くなってしまい、効率的に溶媒除去する事ができない傾向となる。
疎水化処理工程において、超臨界二酸化炭素を流通させることでシリカ粒子分散液から溶剤を除去した後、後述の疎水化処理工程において疎水化処理剤の加水分解を促進させるため、疎水化処理工程の前にゾルゲルシリカ粒子に水を付与する水付与工程を設けてもよい。
水付与工程を設けることにより、疎水化処理工程の前においてゾルゲルシリカ粒子を水が豊富な状態とすることで、疎水化処理剤の加水分解が促進されて疎水化処理工程において水酸基を疎水化処理剤で潰しやすくなる。そのため、水付与工程を設けない場合に比較して、疎水化処理されたゾルゲルシリカ粒子をトナーの外添剤として用いた場合に、湿度変化に対するトナー画像の環境安定性により優れる。
水付与工程では、溶媒除去工程における超臨界二酸化炭素中に水を添加すればよい。
水付与工程において、ゾルゲルシリカ粒子に付与される水の量は、ゾルゲルシリカ粒子100質量部に対して5質量部以上30質量部以下が望ましく、5質量部以上25質量部以下がより望ましく、5質量部以上20質量部以下が更に望ましい。
疎水化処理工程は、超臨界二酸化炭素中で、疎水化処理剤によりゾルゲルシリカ粒子の表面を疎水化処理する工程である。
つまり、本工程では、超臨界二酸化炭素中で、疎水化処理剤によりゾルゲルシリカ粒子の表面を疎水化処理する。
具体的には、本工程では、例えば、溶媒除去工程における密閉反応器内への超臨界二酸化炭素を導入・排出を停止した後、密閉反応器内の温度、圧力を調整し、密閉反応器内に、超臨界二酸化炭素が存在する状態で、ゾルゲルシリカ粒子に対して一定の割合の疎水化処理剤を投入する。そして、この状態を維持した状態、つまり超臨界二酸化炭素中で、疎水化処理剤を反応させて、ゾルゲルシリカ粒子の疎水化処理を行う。なお、反応終了後は、密閉反応器内を減圧、冷却させる。
ここで、本工程は、超臨界二酸化炭素中で(つまり超臨界二酸化炭素の雰囲気下で)、疎水化処理を行えばよく、超臨界二酸化炭素を流通(つまり密閉反応器内への超臨界二酸化炭素を導入・排出)させながら疎水化処理を行ってよいし、非流通で疎水化処理を行ってもよい。
この量が上記範囲より少ないと疎水処理剤の超臨界二酸化炭素に対する濃度が低くなりシリカ表面との接触確率が低下し、疎水化反応が進み難くなる。一方で、この量が上記範囲よりも多いと、疎水処理剤の超臨界二酸化炭素に対する濃度が高くなり、疎水処理剤が超臨界二酸化炭素へ溶解しきれず分散不良となり、粗大凝集物を発生させやすくなる。
この密度が上記範囲より低いと、超臨界二酸化炭素に対する疎水処理剤の溶解度が低下し、凝集物を発生させる傾向がある。一方で、密度が上記範囲よりも高いと、シリカ細孔への拡散性が低下するため、疎水化処理が不十分となる場合がある。特に、水酸基を多く含有しているゾルゲルシリカに対しては上記密度範囲での疎水化処理が望ましい。
なお、超臨界二酸化炭素の密度は、温度及び圧力等により調整される。
これら疎水化処理剤の中も、トリメチルメトキシシラン、ヘキサメチルジシラザンなどのトリメチル基を有する有機ケイ素化合物が好適であり、ヘキサメチルジシラザンがより好適である。
この温度が上記範囲未満であると、疎水化処理剤とゾルゲルシリカ粒子表面との反応性が低下することがある。一方で、温度が上記範囲を超えると、ゾルゲルシリカ粒子の水酸基間による縮合反応が進み、結果として反応サイトの減少となり疎水化度が向上し難くなる場合がある。
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)は、トナー粒子と、本実施形態に係るゾルゲルシリカ粒子を含む外添剤と、を含むものである。
本実施形態に係るトナーにおいては、本実施形態に係るゾルゲルシリカ粒子の割合は、0.5質量%以上2.5質量%以下が望ましく、1.0質量%以上2.5質量%以下がより望ましく、1.0質量%以上2.0質量%以下が更に望ましい。
トナー粒子は、例えば、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。
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が挙げられる。
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。
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−7121−1987「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。
結着樹脂の数平均分子量(Mn)は、2000以上100000以下が好ましい。
結着樹脂の分子量分布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。
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 K−7121−1987「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。
式:SF1=(ML2/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。
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。
結着樹脂となる樹脂粒子が分散された樹脂粒子分散液を準備する工程(樹脂粒子分散液準備工程)と、樹脂粒子分散液中で(必要に応じて他の粒子分散液を混合した後の分散液中で)、樹脂粒子(必要に応じて他の粒子)を凝集させ、凝集粒子を形成する工程(凝集粒子形成工程)と、凝集粒子が分散された凝集粒子分散液に対して加熱し、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。
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粒子分散液を準備する。
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、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。
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。
次に、樹脂粒子分散液と共に、着色剤粒子分散液と、離型剤粒子分散液と、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撹拌下、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。
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、をさらに混合し、凝集粒子の表面にさら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。
混練粉砕法は、より詳細には、結着樹脂を含むトナー形成材料を混練する混練工程と、前記混練物を粉砕する粉砕工程とに分けられる。必要に応じて、混練工程により形成された混練物を冷却する冷却工程等、他の工程を有してもよい。
混練粉砕法に係る各工程について詳しく説明する。
混練工程は、結着樹脂を含むトナー形成材料を混練する。
混練工程においては、トナー形成材料100質量部に対し、0.5質量部以上5質量部以下の水系媒体(例えば、蒸留水やイオン交換水等の水、アルコール類等)を添加することが望ましい。
スクリュー押出し機11は、スクリュー(図示せず)を備えたバレル12と、バレル12にトナーの原料であるトナー形成材料を注入する注入口14と、バレル12中のトナー形成材料に水系媒体を添加するための液体添加口16と、バレル12中でトナー形成材料が混練されて形成された混練物を排出する排出口18と、から構成されている。
ついで、送りスクリュー部SBにおいて、液体添加口16からバレル12に水系媒体を注入することにより、トナー形成材料に水系媒体を添加する。また図1では、送りスクリュー部SBにおいて水系媒体を注入する形態を示しているが、これに限られず、ニーディング部NBにおいて水系媒体が注入されてもよく、送りスクリュー部SB及びニーディング部NBの両方において水系媒体が注入されてもよい。すなわち、水系媒体を注入する位置及び注入箇所は、必要に応じて選択される。
最後に、ニーディング部NBにより溶融混練されて形成された混練物は、送りスクリュー部SCにより排出口18に輸送され、排出口18から排出される。
以上のようにして、図1に示したスクリュー押出機11を用いた混練工程が行われる。
冷却工程は、上記混練工程において形成された混練物を冷却する工程であり、冷却工程では、混練工程終了の際における混練物の温度から4℃/sec以上の平均降温速度で40℃以下まで冷却することが好ましい。混練物の冷却速度が遅い場合、混練工程において結着樹脂中に細かく分散された混合物(着色剤、離型剤等の内添剤の混合物)が再結晶化し、分散径が大きくなる場合がある。一方、上記平均降温速度で急冷すると、混練工程終了直後の分散状態がそのまま保たれるため好ましい。なお上記平均降温速度とは、混練工程終了の際における混練物の温度(例えば図1のスクリュー押出し機11を用いた場合は、t2℃)から40℃まで降温させる速度の平均値をいう。
冷却工程における冷却方法としては、具体的には、例えば、冷水又はブラインを循環させた圧延ロール及び挟み込み式冷却ベルト等を用いる方法が挙げられる。なお、前記方法により冷却を行う場合、その冷却速度は、圧延ロールの速度、ブラインの流量、混練物の供給量、混練物の圧延時のスラブ厚等で決定される。スラブ厚は、1mm以上3mm以下の薄さであることが好ましい。
冷却工程により冷却された混練物は、粉砕工程により粉砕され、粒子が形成される。粉砕工程では、例えば、機械式粉砕機、ジェット式粉砕機等が使用される。
粉砕工程により得られた粒子は、必要に応じて、目的とする範囲の体積平均粒子径のトナー粒子を得るため、分級工程により分級を行ってもよい。分級工程においては、従来から使用されている遠心式分級機、慣性式分級機等が使用され、微粉(目的とする範囲の粒径よりも小さい粒子)及び粗粉(目的とする範囲の粒径よりも大きい粒子)が除去される。
得られたトナー粒子には、凝集合一法と同様にして外添剤が添加され、混合されることで本実施形態に係るトナーが製造される。
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2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。
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。
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3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3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。
(シリカ粒子分散液1)
撹拌機、滴下ノズル、温度計を具備した1.5Lのガラス製反応容器にメタノール255部、10%アンモニア水40部を添加して混合した。この混合液を25℃に調整した後、撹拌しながらテトラメトキシシラン149部と5.2%アンモニア水48部を同時に添加を開始し、60分かけて滴下を行いゾルゲルシリカ粒子分散液487部を得た。
このようにして、ゾルゲルシリカ粒子が分散されたシリカ粒子分散液1を得た。
シリカ粒子分散液1の作製において、10%アンモニア水40部を35部に変更した以外はシリカ粒子分散液1の作製と同様にして、ゾルゲルシリカ粒子が分散されたシリカ粒子分散液2を得た。
得られたシリカ粒子分散液1を、スプレードライにより乾燥して、溶媒を除去し、親水性ゾルゲルシリカ粒子を得た。得られたゾルゲルシリカ粒子をミキサーに入れ、窒素雰囲気下で200℃に加熱しながら200rpmで攪拌し、疎水化処理剤としてヘキサメチルジシラザン(和光純薬、以下HMDS)をゾルゲルシリカ粒子の量に対して30質量%となる量を投入し2時間反応させた。その後、室温まで冷却させた。
このようにして、ゾルゲルシリカ粒子1を得た。得られたゾルゲルシリカ粒子1の比(S2/S1)値は0.5であった。
以下に示すようにして、シリカ粒子分散液の溶媒除去処理と共に、ゾルゲルシリカ粒子の疎水化処理を行った。なお、溶媒除去処理及び疎水化処理には、二酸化炭素ボンベ、二酸化炭素ポンプ、撹拌機付きオートクレーブ(容量500ml)、背圧弁を具備した装置を用いた。背圧弁後方には除去した溶媒をトラップするためのトラップ装置及び、二酸化炭素流量を計測するためのガス流量計(株式会社シナガワ製 DC−5)を設置した。
次に、撹拌機を200rpmで運転させ、ヒーターにより150℃まで昇温後、二酸化炭素ポンプにより20MPaまで昇圧する。これにより、オートクレーブ内に、超臨界二酸化炭素を流通させ、シリカ粒子分散液の溶媒除去を行う。トラップ装置は冷媒により0℃に保たれており除去された溶媒を二酸化炭素から分離することができる。その後、二酸化炭素はガス流量計を通り流量が計測される。
次に、流通した超臨界二酸化炭素の流通量(積算量:標準状態の二酸化炭素の流通量として測定)が20Lとなった時点で、超臨界二酸化炭素の流通を停止した後、疎水化処理剤としてHMDSをゾルゲルシリカ粒子の量に対して30質量%となる量を投入する。
その後、ヒーターにより温度150℃、二酸化炭素ポンプにより圧力20MPaを維持し、オートクレーブ内で二酸化炭素の超臨界状態を維持させつつ、撹拌機を200rpmで運転させ、疎水化処理時間として30分間保持した。30分間保持した後、再び超臨界二酸化炭素を流通させ背圧弁より圧力を大気圧まで開放し室温まで冷却させた。その後、撹拌機を停止しオートクレーブより疎水化処理された疎水性シリカ粒子の粉体を取り出した。
このようにして、ゾルゲルシリカ粒子2を得た。得られたゾルゲルシリカ粒子2の比(S2/S1)値は0.5であった。
実施例A2において、超臨界二酸化炭素の流通を停止した後、4.5部の水を添加する工程を追加した以外は実施例A2と同様にしてゾルゲルシリカ粒子3を得た。得られたゾルゲルシリカ粒子3の比(S2/S1)値は0.5であった。
実施例A3において、水の添加量を6.4部に変更した以外は実施例A3と同様にしてゾルゲルシリカ粒子4を得た。得られたゾルゲルシリカ粒子4の比(S2/S1)値は0.7であった。
実施例A3において、水の添加量を8.2部に変更した以外は実施例A3と同様にしてゾルゲルシリカ粒子5を得た。得られたゾルゲルシリカ粒子5の比(S2/S1)値は0.9であった。
実施例A3において、水の添加量を10部に変更した以外は実施例A3と同様にしてゾルゲルシリカ粒子6を得た。得られたゾルゲルシリカ粒子6の比(S2/S1)値は1.1であった。
シリカ粒子分散液2を用いた以外は実施例A2と同様にしてゾルゲルシリカ粒子7を得た。得られたゾルゲルシリカ粒子7の比(S2/S1)値は0.4であった。
(トナー粒子1の作製)
スチレン−ブチルアクリレート共重合体(重量平均分子量Mw=150,000、共重合比80:20)100部、カーボンブラック(モーガルL:キャボット社製)5部、およびカルナバワックス6部の混合物をエクストルーダで混練し、ジェットミルで粉砕後、温風による球形化処理をクリプトロン(川崎重工製)にて実施し、風力式分級機で分級して粒子径6.2μmのトナー粒子1を得た。
このトナー粒子1の100部に対して実施例A1で得られたゾルゲルシリカ粒子1の1.6部を添加し、ヘンシェルミキサーで混合してトナー1を得た。
スチレン−メチルメタクリレート共重合体(Mw:3.5万)2.8部とカーボンブラック0.2部をトルエン50部に投入し、サンドミルを用いて30分間分散して分散液を作製した。この分散液23部をフェライト粒子100部(体積平均粒径30μm)と混合し、この混合物を真空脱気型ニーダーで、90℃に加熱しながら30分間撹拌した。その後減圧しながら撹拌し、溶剤を除去した。取り出した混合物を75μmメッシュで篩分を行い、粗大分を除去し、キャリア1を得た。
トナー1の40部と、キャリア1の350部と、をV−ブレンダーを用い35rpmで30分間撹拌し、212μmメッシュで篩分を行い、粗大分を除去することにより静電荷像現像剤(以下、「現像剤」と称する)1を得た。
(トナー粒子2の作製)
スチレン−ブチルアクリレート共重合体(重量平均分子量Mw=150,000、共重合比80:20)100部、カーボンブラック(モーガルL:キャボット社製)5部、およびカルナバワックス6部の混合物をエクストルーダで混練し、ジェットミルで粉砕後、温風による球形化処理をクリプトロン(川崎重工製)にて実施し、風力式分級機で分級して粒子径4.5μmのトナー粒子2を得た。
このトナー粒子2の100部に対して実施例A1で得られたゾルゲルシリカ粒子1の1.6部を添加し、ヘンシェルミキサーで混合してトナー2を得た。トナー1に替えてトナー2を用いた以外は実施例B1と同様にして現像剤2を得た。
ゾルゲルシリカ粒子1に替えてゾルゲルシリカ粒子2を用いた以外は実施例B1と同様にしてトナー3を得た。トナー1に替えてトナー3を用いた以外は実施例B1と同様にして現像剤3を得た。
ゾルゲルシリカ粒子1に替えてゾルゲルシリカ粒子3を用いた以外は実施例B1と同様にしてトナー4を得た。トナー1に替えてトナー4を用いた以外は実施例B1と同様にして現像剤4を得た。
(トナー粒子3の作製)
スチレン−ブチルアクリレート共重合体(重量平均分子量Mw=150,000、共重合比80:20)100部、カーボンブラック(モーガルL:キャボット社製)5部、およびカルナバワックス6部の混合物をエクストルーダで混練し、ジェットミルで粉砕後、温風による球形化処理をクリプトロン(川崎重工製)にて実施し、風力式分級機で分級して粒子径4.8μmのトナー粒子3得た。
このトナー粒子3の100部に対して実施例A4で得られたゾルゲルシリカ粒子4の1.2部を添加し、ヘンシェルミキサーで混合してトナー5を得た。トナー1に替えてトナー5を用いた以外は実施例B1と同様にして現像剤5を得た。
ゾルゲルシリカ粒子1に替えてゾルゲルシリカ粒子4を用いた以外は実施例B1と同様にしてトナー6を得た。トナー1に替えてトナー6を用いた以外は実施例B1と同様にして現像剤6を得た。
ゾルゲルシリカ粒子1に替えてゾルゲルシリカ粒子5を用いた以外は実施例B1と同様にしてトナー7を得た。トナー1に替えてトナー7を用いた以外は実施例B1と同様にして現像剤7を得た。
ゾルゲルシリカ粒子1に替えてゾルゲルシリカ粒子5を用い、トナー粒子1に替えてトナー粒子2を用いた以外は実施例B1と同様にしてトナー8を得た。トナー1に替えてトナー8を用いた以外は実施例B1と同様にして現像剤8を得た。
ゾルゲルシリカ粒子1に替えてゾルゲルシリカ粒子6を用いた以外は実施例B1と同様にしてトナー9を得た。トナー1に替えてトナー9を用いた以外は実施例B1と同様にして現像剤9を得た。
ゾルゲルシリカ粒子1に替えてゾルゲルシリカ粒子7を用いた以外は実施例B1と同様にしてトナー10を得た。トナー1に替えてトナー10を用いた以外は実施例B1と同様にして現像剤10を得た。
15℃/10%RHの環境下において、得られたトナー及び現像剤を各々画像形成装置(富士ゼロックス社製、DocuCentreColor400CP)のトナーカートリッジ及び現像器に充填した。
記録媒体として富士ゼロックス社製、P紙を用い、当該記録媒体上にトナー載り量が5.0g/m2のベタ画像を形成した。ベタ画像を10枚出力したときの10枚目の記録媒体上のベタ画像の画像濃度SAD10をX−rite社の反射濃度計(X−Rite404)で測定した。また、湿度を上昇させて15℃/30%RHの環境下で、15℃/10%RHの環境下の場合と同様にしてベタ画像の画像濃度SAD30を測定した。更に、湿度を上昇させて15℃/50%RHの環境下で、15℃/10%RHの環境下の場合と同様にしてベタ画像の画像濃度SAD50を測定した。
ベタ画像の画像濃度SAD10とSAD30との濃度差ΔSAD(湿度30%)及び、ベタ画像の画像濃度SAD10とSAD50との濃度差ΔSAD(湿度50%)を算出し、数値化した。濃度差ΔSADに基づき、下記基準に従ってトナー画像の濃度安定性を評価した。なお、ΔSADが0.3未満であれば実用上問題ないレベルである。
◎:0.1未満
○:0.1以上0.2未満
△:0.2以上0.3未満
×:0.3以上
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
117 筐体
118 露光のための開口部
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 (8)
- 1H MAS NMRによって測定される、水酸基のピーク面積S1とトリメチルシリル基のピーク面積S2との比(S2/S1)が、0.5以上であるゾルゲルシリカ粒子。
- 前記比(S2/S1)が、0.5以上0.9以下である請求項1に記載のゾルゲルシリカ粒子。
- トナー粒子と、請求項1又は請求項2に記載のゾルゲルシリカ粒子を含む外添剤と、を含む静電荷像現像用トナー。
- 請求項3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3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4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4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4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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