JP2018163199A - 静電荷像現像剤、現像剤カートリッジ、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
ポリエステル樹脂及びスチレン(メタ)アクリル樹脂を含むトナー粒子であって、トナー粒子の表面で、前記ポリエステル樹脂を含む海部と前記スチレン(メタ)アクリル樹脂を含む島部とを持ち、前記スチレン(メタ)アクリル樹脂の露出率が5atom%以上20atom%以下である海島構造を形成しているトナー粒子と、外添剤と、を有するトナーと、
温度25℃湿度50%環境下での流動度及び嵩密度が式:65.0≦流動度×嵩密度≦72.5を満たすキャリアと、
を有する静電荷像現像剤。
前記トナーが、外添剤としてオイル処理シリカ粒子が外添されている請求項1に記載の静電荷像現像剤。
前記スチレン(メタ)アクリル樹脂のスチレン比率が60質量%以上90質量%以下である請求項3に記載の静電荷像現像剤。
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剤を収容し、
画像形成装置に着脱される現像剤カートリッジ。
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。
前記現像手段が、前記像保持体の表面に対向して配置され、前記静電荷像現像剤を表面に保持する現像剤保持部材と、前記現像剤保持部材が保持する静電荷像現像剤の層厚を規制する層規制部材であって、前記現像剤保持部材に対向する部位が湾曲している層規制部材とを有する請求項6に記載の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1〜請求項3のいずれか1項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、
前記像保持体の表面に残留したトナーを除去するクリーニング手段と、
除去したトナーを前記現像手段へ供給するトナー供給手段と、
を備える画像形成装置。
前記現像手段が、前記像保持体の表面に対向して配置され、前記静電荷像現像剤を表面に保持する現像剤保持部材と、前記現像剤保持部材が保持する静電荷像現像剤の層厚を規制する層規制部材であって、前記現像剤保持部材に対向する部位が湾曲している層規制部材とを有する請求項8に記載の画像形成装置。
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1〜請求項4のいずれか1項に記載の静電荷像現像剤を収容した現像手段により、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、
前記像保持体の表面に残留したトナーを除去するクリーニング工程と、
除去したトナーを、前記現像手段へ供給するトナー供給工程と、
を有する画像形成方法。
前記現像手段が、前記像保持体の表面に対向して配置され、前記静電荷像現像剤を表面に保持する現像剤保持部材と、前記現像剤保持部材が保持する静電荷像現像剤の層厚を規制する層規制部材であって、前記現像剤保持部材に対向する部位が湾曲している層規制部材とを有する請求項10に記載の画像形成方法。
請求項2に係る発明によれば、トナーが外添剤としてシランカップリング剤処理シリカ粒子のみが外添されている場合に比べ、トナーリクレーム方式の画像形成装置において、低画像密度の画像形成を繰り返し実施した後、記録媒体の両面への画像形成を繰り返し実施した翌日に、高画像密度の画像を形成したときに生じる、筋状の画像欠陥の発生を抑制する静電荷像現像剤が提供される。
請求項3に係る発明によれば、オイル処理シリカ粒子の体積平均粒径が50nm未満、又は200nm超えの場合に比べ、トナーリクレーム方式の画像形成装置において、低画像密度の画像形成を繰り返し実施した後、記録媒体の両面への画像形成を繰り返し実施した翌日に、高画像密度の画像を形成したときに生じる、筋状の画像欠陥の発生を抑制する静電荷像現像剤が提供される。
請求項4に係る発明によれば、スチレン(メタ)アクリル樹脂のスチレン比率が60質量%未満である場合に比べ、トナーリクレーム方式の画像形成装置において、低画像密度の画像形成を繰り返し実施した後、記録媒体の両面への画像形成を繰り返し実施した翌日に、高画像密度の画像を形成したときに生じる、筋状の画像欠陥の発生を抑制する静電荷像現像剤が提供される。
請求項7、9、又は11に係る発明によれば、現像剤保持部材に対向する部位が平面である層規制部材を有する現像手段を適用した場合に比べ、トナーリクレーム方式の画像形成装置において、低画像密度の画像形成を繰り返し実施した後、記録媒体の両面への画像形成を繰り返し実施した翌日に、高画像密度の画像を形成したときに生じる、筋状の画像欠陥の発生を抑制するプロセスカートリッジ、画像形成装置、又は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(以下、「像現像」と称する)は、トナー粒子及び外添剤を有するトナーと、キャリアと、を有する。
トナー粒子は、ポリエステル樹脂及びスチレン(メタ)アクリル樹脂を含み、トナー粒子の表面で、ポリエステル樹脂を含む海部とスチレン(メタ)アクリル樹脂を含む島部とを持ち、スチレン(メタ)アクリル樹脂の露出率が5atom%以上20atom%以下である海島構造を形成している。
キャリアは、温度25℃湿度50%環境下での流動度及び嵩密度が式:6.50≦流動度×嵩密度≦72.5を満たす。
そして、ハード凝集体は、現像手段内において、現像剤保持部材が保持する静電荷像現像剤の層厚を規制する層規制部材と現像剤保持部材との間で詰まり、筋状の画像欠陥が発生する。
低画像密度の画像形成を繰り返し実施すると、トナーの消費量が低く、現像装置内で同じトナーに機械的な負荷が掛り続ける。すると、トナー粒子の表面への外添剤の埋没が進行し、ソフト凝集体が形成されやすくなる。
その後、記録媒体の両面への画像形成を繰り返し実施すると、装置内温度が昇温するため、現像手段内でトナーに機械的な負荷に加え、熱的な負荷が掛かり、ソフト凝集体がハード凝集体となりやすくなる。
そして、装置内温度が低下した翌日に、高画像密度の画像を形成すると、ハード凝集体が層規制部材と現像剤保持部材との間で詰まり、筋状の画像欠陥が発生し易くなる。
そのため、トナー粒子表面で上記範囲でスチレン(メタ)アクリル樹脂が露出していると、外添剤の埋没が進行したリクレームトナーとトナーカートリッジから補給されるトナーとの外添剤埋没状態の違いによる帯電差が小さくなり、トナーの静電的な付着力が低減される。
また、トナー表面の帯電分極が抑制されるため、キャリアの表面の電荷分布も均一に近くなることで、キャリア間の適度な斥力が働き、トナーに対する機械的な負荷(摺擦負荷)が低減される。
さらに、トナー粒子の表面が非相溶な樹脂(ポリエステル樹脂とスチレン(メタ)アクリル樹脂)の海島構造を形成し、かつトナー粒子表面で上記範囲でスチレン(メタ)アクリル樹脂が露出していると、トナー粒子同士が接触したとき、同一樹脂の接点が少なくなり、トナーの非静電的な付着力が低減される。
キャリアの式:流動度×嵩密度の値が大きいと、キャリアの流動性が良すぎるか、又はキャリア比重が小さくトナーへの帯電付与能力が低下することを示す。そのため、流動度×嵩密度の値が大きいと、トナーへの機械的負荷が増大し外添剤埋没が促進されやすくなる。その結果、トナーの静電的な付着力が増加し、ソフト凝集体を生成しやすくなる。また、キャリアの流動性が良すぎると、現像手段内で、現像剤が最密充填に近づく現象(パッキング)が生じ、攪拌部材による攪拌時にキャリアがスリップして攪拌され難くなり、キャリアの入れ替わりが生じずに、ソフト凝集体が生成しやすくなる。
トナー粒子は、結着樹脂を含む。トナー粒子は、着色剤、離型剤、その他の添加剤を含んでもよい。
結着樹脂としては、ポリエステル樹脂及びスチレン(メタ)アクリル樹脂が適用される。結着樹脂としては、ポリエステル樹脂及びスチレン(メタ)アクリル樹脂以外のその他の結着樹脂を含んでもよい。
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。
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 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。
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。
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。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。
スチレン(メタ)アクリル樹脂は、スチレン骨格を有する単量体と(メタ)アクリロイル基を有する単量体とを少なくとも共重合した共重合体である。
ここで、「(メタ)アクリル酸」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。また、「(メタ)アクリロイル基」とは、「アクリロイル基」及び「メタクリロイル基」のいずれをも含む表現である。
これらの中で、スチレン系単量体としては、反応し易さ、反応の制御の容易さ、さらに入手性の点で、スチレンが好ましい。
特に、スチレン(メタ)アクリル樹脂のスチレン比率を上記範囲と多くすると、外添剤としてオイル処理シリカ粒子を適用したとき、オイル処理シリカ粒子から遊離したオイルとの親和性が高まる。そのため、外添剤としてオイル処理シリカ粒子を適用したとき、トナー粒子の表面に点在する島部に局所的にオイルが付着するため、トナー粒子の凝集を抑えられやすくなる。そのため、筋状の画像欠陥の発生が抑制されやすくなる。
なお、スチレン比率は、スチレン(メタ)アクリル樹脂を合成するための全単量体に対するスチレンの重量比である。
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。
スチレン(メタ)アクリル樹脂の重量平均分子量は、ポリエステル樹脂の重量平均分子量と同様に測定する。
一方、トナー粒子に対するスチレン(メタ)アクリル樹脂の含有量は、筋状の画像欠陥抑制の観点から、5質量%以上50質量%以下が好ましく、5質量%以上30質量%以下がより好ましく、5質量%以上25質量%以下がさらに好ましい。
その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(ただし、スチレン(メタ)アクリル樹脂を除くビニル系樹脂)が挙げられる。
その他の結着樹脂としては、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も挙げられる。
これら、その他の結着樹脂は、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、ブリリアントカーミン3B、ブリリアントカーミン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、トナー粒子の表面で、ポリエステル樹脂を含む海部とスチレン(メタ)アクリル樹脂を含む島部とを持ち、スチレン(メタ)アクリル樹脂の露出率(トナー粒子の表面におけるスチレン(メタ)アクリル樹脂の露出率)が5atom%以上20atom%以下である海島構造を形成している。
なお、島部は、スチレン(メタ)アクリル樹脂と共に、他の成分(離型剤等)を含んでもよい。また、島部は、スチレン(メタ)アクリル樹脂単独の島部、他の成分(離型剤等)単独の島部が混在していてもよい。
島部のドメイン径はトナー粒子表面を30個選択し、染色されたスチレン(メタ)アクリル樹脂の島部のドメインの最大長を測定し、該最大長をドメイン直径とみなし、その算術平均径とする。
なお、トナーが外添剤を有する場合は、トナー2gに対し0.2%の界面活性剤水溶液50mlを加え馴染ませたのち40℃にて超音波処理を行い外添剤を除去し乾燥して回収したトナーサンプルを用いて測定する。また、超音波処理は処理時間を振り、上記XPSにて外添剤起因の元素強度が安定するまで行う。また、界面活性剤を用いた場合には界面活性剤が除去されるまでトナーを洗浄してから回収を行う。
また、トナー粒子表面のスチレン(メタ)アクリル樹脂の島部のドメイン径は、0.1μm以上0.6μm以下が好ましく、0.3μm以上0.5μm以下がより好ましい。
そして上記条件で得られたC1Sスペクトルから、トナー粒子表面のスチレン(メタ)アクリル樹脂に起因する成分をピーク分離することによってトナー粒子表面のスチレン(メタ)アクリル樹脂の成分量を定量する。ピーク分離は、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としては、トナー粒子の作製に用いた。スチレン(メタ)アクリル樹脂、及びポリエステル樹脂等の他の成分を単独に測定して得られたC1Sスペクトルを用いる。
なお、トナーが外添剤を有する場合は、トナー2gに対し0.2%の界面活性剤水溶液50mlを加え馴染ませたのち40℃にて超音波処理を行い外添剤を除去し乾燥して回収したトナーサンプルを用いて測定する。また、超音波処理は処理時間を振り、上記XPSにて外添剤起因の元素強度が安定するまで行う。また、界面活性剤を用いた場合には界面活性剤が除去されるまでトナーを洗浄してから回収を行う。
ここで、スチレン(メタ)アクリル樹脂の露出率を上記範囲とする観点から、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、結着樹脂として、ポリエステル樹脂及びスチレン(メタ)アクリル樹脂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好ましい。
被覆層の厚さは、次の方法により測定する。トナーをエポキシ樹脂などに包埋し、ダイヤモンドナイフなどで切削することで薄切片を作製する。この薄切片を透過型電子顕微鏡(TEM)などで観察、複数のトナー粒子の断面画像を撮影する。トナー粒子の断面画像から被覆層の厚さを20か所測定して、その平均値を採用する。尚、測定するトナー粒子はトナー体積平均粒径に対し80%以上のトナー断面径のトナーを抽出し測定を行う。また、断面画像において被覆層の観察が難しい場合は、染色を行って観察することで、測定を容易にすることもできる。
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。得られた固形物を、ウルトラミクロトーム装置(Leica社製UltracutUCT)により切断し、厚さ80nm以上130nm以下の薄片試料を作製する。トナー表面のスチレン(メタ)アクリル樹脂の島部ドメイン径と同様にしてトナー断面SEM画像を得る。前記SEM画像において、最大長がトナー粒子の60%以上であるトナー断面を30個選択し、染色されたスチレン(メタ)アクリル樹脂のドメインを100個観察する。それぞれの最大長を測定し、該最大ドメイン径と見なしその算術平均を平均径とする。
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(チャンネル)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、体積粒度分布指標(GSDv)は(D84v/D16v)1/2、数粒度分布指標(GSDp)は(D84p/D16p)1/2として算出される。
まず、測定対象となるトナー粒子を吸引採取し、扁平な流れを形成させ、瞬時にストロボ発光させることにより静止画像として粒子像を取り込み、その粒子像を画像解析するフロー式粒子像解析装置(シスメックス社製のFPIA−3000)によって求める。そして、平均円形度を求める際のサンプリング数は4500個とする。
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質量部以下である。
具体的には、シリカ粒子としては、例えば、ゾルゲルシリカ粒子、水性コロイダルシリカ粒子、アルコール性シリカ粒子、気相法により得られるフェームドシリカ粒子、溶融シリカ粒子が挙げられる。
パラフィンオイルとしては、例えば、流動パラフィン等が挙げられる。
フッ素オイルとしては、例えば、フッ素オイル、フッ素塩化オイル等が挙げられる。
鉱物油としては、例えば、機械油等が挙げられる。
植物性オイルとしては、例えば、ナタネ油、パーム油等が挙げられる。
オイル処理シリカ粒子に対して、日本電子(JEOL)製AL−400(磁場9.4T(H核400MHz))を用い、プロトンNMRの測定を行う。サンプル、重クロロホルム溶媒、基準物質としてTMSをジルコニア製サンプルチューブ(直径5mm)に充填する。このサンプルチューブをセットして、例えば、周波数:Δ87kHz/400MHz(=Δ20ppm)、測定温度:25℃、積算回数:16回、分解能0.24Hz(32000point)で測定を行い、遊離したオイル由来のピーク強度から検量線を用いて遊離オイル量に換算する。
例えば、オイルとしてジメチルシリコーンオイルが用いられている場合には、未処理のシリカ粒子とジメチルシリコーンオイル(5水準程度量を振る)のNMR測定を行い、オイル遊離量とNMRピーク強度との検量線を作成する。そして、検量線を用いて、遊離オイル量を算出する。
外添剤の一次粒子100個をSEM(Scanning Electron Microscope)装置により観察する。次に、一次粒子の画像解析によって粒子ごとの最長径及び最短径を測定し、この中間値から球相当径を測定する。得られた球相当径の体積基準での累積頻度における50%径(D50v)を外添剤の体積平均粒径とする。
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。
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。
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。
ただし、ここで、第2粒子を形成するための「樹脂粒子が分散された樹脂粒子分散液」は、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、及びスチレン(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を使用する。また、ポリエステル樹脂粒子及びスチレン(メタ)アクリル樹脂粒子が分散された混合樹脂粒子分散液を使用してもよい。
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、気流乾燥、流動乾燥、振動型流動乾燥等を施すことがよい。
キャリアは、温度25℃湿度50%環境下での流動度及び嵩密度が式:65.0≦流動度×嵩密度≦72.5を満たすキャリアを適用する。
キャリアの流動度は、キャリア芯材(例えばフェライトコア)の表面の凹凸の平均間隔SmをSm≦2.0μmとすること、又は表面粗さRa(JISB0601に準拠)を≧0.1μmにすること等により制御できる。
キャリアの嵩密度は、例えば、キャリアの表面を凹凸の平均粗さRaを0.20μm以上0.25μm以下にすることなどによりにより制御される。
ここで、キャリアの体積平均粒径は、レーザー回折粒度分布測定装置LA−700(堀場製作所社製)により測定される値とする。具体的には、測定装置により得られた粒度分布を分割された粒度範囲(チャンネル)に対し、小粒径側から体積累積分布を引いて累積50%となる粒子径を体積平均粒径とする。
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。
樹脂粒子としては、熱可塑性樹脂粒子、熱硬化性樹脂粒子が挙げられる。
熱可塑性樹脂粒子の例としては具体的には、ポリオレフィン樹脂(ポリエチレン、ポリプロピレン等)、ポリビニル樹脂又はポリビニリデン樹脂(ポリスチレン、アクリル樹脂、ポリアクリロニトリル、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、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルエーテル、ポリビニルケトン等)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からなるストレートシリコン樹脂又はその変性品、フッ素樹脂(ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリクロロトリフルオロエチレン等)、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂等の粒子が挙げられる。
熱硬化性樹脂粒子の例としては、フェノール樹脂、アミノ樹脂(尿素-ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ユリア樹脂、ポリアミド樹脂等)、エポキシ樹脂等の粒子が挙げられる。
また、被覆樹脂層に樹脂粒子を分散させた場合、キャリアの帯電サイトが増加するためキャリアの表面分極が抑制され、トナーへの帯電付与が均一となることでトナー凝集も抑制される。さらに、キャリア表面に樹脂粒子が露出することでキャリアの充填性(パッキング性)が低下し、キャリアに付与される機械的負荷が緩和される。
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、像保持体の表面に残留したトナーを除去するクリーニング手段と、除去したトナーを現像手段へ供給するトナー供給手段と、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。
現像剤保持体と層規制部材と間を現像剤が通過するとき、現像剤保持部材に対向する層規制部材の部位により現像剤のトナーに機械的な負荷を与えやすい。そこで、現像剤保持部材に対向する層規制部材の部位を湾曲にすると、現像剤のトナーに機械的な負荷を与え難くなる。それにより、トナー粒子表面への外添剤の埋没が抑制される。その結果、ソフト凝集体と共に、ハード凝集体の発生も抑えられ、筋状の画像欠陥の発生が抑制され易くなる。
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300は、例えば、直方体の筐体200を有し、筐体200内の下方側には記録紙(記録媒体の一例)Pを収納する用紙入れ204が設けられている。また、用紙入れ204に収納された記録紙Pを引き出すためのアームの一端側に配置された引出ロール92、他端側に配置されたロール94、及び、ロール94に対向して配置されたロール96が設けられている。
また、画像形成装置300は、筐体200内の上方側に、時計回り方向に回転する円筒状の感光体(像保持体の一例)10が設けられている。
ここで、層厚規制部材として、層厚規制ロール45(例えば、円柱状若しくは円筒状の樹脂製又は金属製の部材等)を適用した例を示したが、層厚規制部材は、現像ロール42に対向した部位が、湾曲面となっている樹脂製又は金属製の板状部材であってもよい。
従って、定着ロール100側から到来した記録紙Pはロール対106、108に挟まれ、ロール対106、108が連続して回転すれば、記録紙Pは用紙受け202に搬送される。
なお、図1では記録紙Pの搬送路を想像線で示している。
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400は、例えば、取り付けレール416及び露光のための開口部418が備えられた筐体417により、感光体(像保持体の一例)407と、感光体407の周囲に備えられた帯電ロール(帯電手段の一例)408、現像装置(現像手段の一例)411、及び感光体クリーニング装置(クリーニング手段の一例)413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。
また、図2中、409は露光装置(静電荷像形成手段の一例)、412は転写装置(転写手段の一例)、415は定着装置(定着手段の一例)、500は記録紙(記録媒体の一例)を示している。なお、図2では、感光体クリーニング装置413により除去されたトナーを、例えば、供給搬送路(トナー供給手段の一例)を通じて現像装置411へと供給して再利用するトナーリクレームの機構は省略している。
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。
なお、図1に示す画像形成装置は、トナーカートリッジ46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40は、トナーカートリッジ46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。
[ポリエステル樹脂粒子分散液(APE1)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
・テレフタル酸ジメチル :60モル部
・フマル酸ジメチル :15モル部
・ドデセニルコハク酸無水物 :20モル部
・トリメリット酸無水物 : 5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、上記モノマーのうちフマル酸ジメチル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、フマル酸ジメチル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220℃まで5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を得た。
ポリエステル樹脂は、重量平均分子量が35,000、数平均分子量が8,000、ガラス転移温度が59℃であった。
次に、得られたポリエステル樹脂を、キャビトロンCD1010(株式会社ユーロテック製)を高温高圧型に改造した分散機を用いて分散した。イオン交換水80%、ポリエステル樹脂の濃度が20%の組成比で、アンモニアによりpHを8.5に調整し、回転子の回転速度が60Hz、圧力が5Kg/cm2、熱交換器による加熱140℃、の条件でキャビトロンを運転し、非晶性ポリエステル樹脂分散液を得た。
この分散液における樹脂粒子の体積平均粒径は130nmであった。分散液にイオン交換水を加えて固形分量を20%に調整し、これをポリエステル樹脂粒子分散液(APE1)とした。
・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を前記モノマー100部に対して0.25部投入した。窒素ガス気流下、170℃で3時間攪拌し反応させた後、温度をさらに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時間攪拌し反応させて、ポリエステル樹脂を得た。
ポリエステル樹脂は、重量平均分子量が25,000、数平均分子量が10,500、酸価が10.1mgKOH/g、DSCによる融解温度が73.6℃であった。
次に、得られたポリエステル樹脂を、キャビトロンCD1010(株式会社ユーロテック製)を高温高圧型に改造した分散機を用いて分散した。イオン交換水80%、ポリエステル樹脂の濃度が20%の組成比で、アンモニアによりpHを8.5に調整し、回転子の回転速度が60Hz、圧力が5Kg/cm2、熱交換器による加熱140℃、の条件でキャビトロンを運転し、結晶性ポリエステル樹脂分散液を得た。
この分散液における樹脂粒子の体積平均粒径は180nmであった。分散液にイオン交換水を加えて固形分量を20%に調整し、これをポリエステル樹脂粒子分散液(CPE1)とした。
[スチレンアクリル樹脂粒子分散液(StAc1)の調製]
・スチレン :77部
・n−ブチルアクリレート :23部
・1,10−デカンジオールジアクリレート:0.4部
・ドデカンチオール :0.7部
上記の材料を混合溶解したものに、アニオン性界面活性剤(ダウ・ケミカル社製ダウファックス)1.0部をイオン交換水60部に溶解した溶液を加えてフラスコ中で分散、乳化し、モノマーの乳化液を作製した。
続いて、アニオン性界面活性剤(ダウ・ケミカル社製ダウファックス)2.0部をイオン交換水90部に溶解させ、その中に前記モノマーの乳化液2.0部を加え、さらに、過硫酸アンモニウム1.0部を溶解したイオン交換水10部を投入した。
その後、前記モノマーの乳化液の残りを3時間かけて投入し、フラスコ内の窒素置換を行った後、フラスコ内の溶液を攪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(StAc1)は、イオン交換水を加えて固形分量を20%に調整した。
スチレンアクリル樹脂粒子分散液(StAc1)中の粒子の体積平均粒径は105nm、重量平均分子量は55000、スチレン比率は76.2質量%であった。
スチレン量を85部、n−ブチルアクリレート量を15部、アニオン性界面活性剤(ダウ・ケミカル社製ダウファックス)量を1.5部に変更した以外は、スチレンアクリル樹脂粒子分散液(StAc1)と同様にして、スチレンアクリル樹脂粒子分散液(StAc2)を得た。粒子の体積平均粒径は220nm、重量平均分子量は56000、スチレン比率は84.3質量%であった。
スチレン量を90部、n−ブチルアクリレート量を10部、アニオン性界面活性剤(ダウ・ケミカル社製ダウファックス)量を4.0部に変更した以外は、スチレンアクリル樹脂粒子分散液(StAc1)と同様にして、スチレンアクリル樹脂粒子分散液(StAc3)を得た。粒子の体積平均粒径は52nm、重量平均分子量は54000、スチレン比率は89.6質量%であった。
スチレン量を92部、n−ブチルアクリレート量を8部に変更した以外は、スチレンアクリル樹脂粒子分散液(StAc1)と同様にして、スチレンアクリル樹脂粒子分散液(StAc4)を得た。粒子の体積平均粒径は105nm、重量平均分子量は 55000、スチレン比率は91.1質量%であった。
スチレン量を62部、n−ブチルアクリレート量を38部に変更した以外は、チレンアクリル樹脂粒子分散液(StAc1)と同様にして、スチレンアクリル樹脂粒子分散液(StAc5)を得た。粒子の体積平均粒径は102nm、重量平均分子量は54000、スチレン比率は61.2質量%であった。
スチレン量を59部にn−ブチルアクリレート量を41部に変更した以外は、チレンアクリル樹脂粒子分散液(StAc1)と同様にして、スチレンアクリル樹脂粒子分散液(StAc5)を得た。粒子の体積平均粒径は103nm、重量平均分子量は55000、スチレン比率は59.3質量%であった。
[黒色顔料分散液(CL1)の調製]
・カーボンブラック(キャボット製Regal330) :250部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬製ネオゲンSC):33部(有効成分60%、着色剤に対して8%)
・イオン交換水 :750部
上記の材料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280部とアニオン性界面活性剤33部とを入れ、充分に界面活性剤を溶解させた後、カーボンブラックすべてを投入し、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昼夜攪拌して脱泡した。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昼夜攪拌して脱泡した。続けて、分散液を高圧衝撃式分散機アルティマイザー(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量を15%に調整し、黒色顔料分散液(CL1)を得た。黒色顔料分散液(CL1)中の粒子の体積平均粒径は135nmであった。
[離型剤粒子分散液(WAX1)の調製]
・ポリエチレン系ワックス(炭化水素系ワックス、ベーカーペトロライト製ポリワックス725、融解温度104℃) :270部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬製ネオゲンRK):13.5部(有効成分60%、離型剤に対して3%)
・イオン交換水 :21.6部
上記の材料を混合し、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、分散液を得た。イオン交換水を加えて固形分量が20%になるように調整し、これを離型剤粒子分散液(WAX1)とした。離型剤粒子分散液(WAX1)中の粒子の体積平均粒径は225nmであった。
[混合粒子分散液(PESA1)の調製]
ポリエステル樹脂粒子分散液(APE1)405部と、スチレンアクリル樹脂粒子分散液(StAc2)30部と、アニオン性界面活性剤(ダウケミカル社製Dowfax2A1)3部とを混合したのち、温度25℃下に1.0%硝酸を添加しpHを3.0に調整し、混合粒子分散液(PESA1)を得た。
スチレンアクリル樹脂粒子分散液(StAc1)をそれぞれスチレンアクリル樹脂粒子分散液(StAc2)に変更した以外は、混合粒子分散液(PESA1)と同様にして、混合粒子分散液(PESA2)を得た。
[トナー粒子(TN1)の作製]
・ポリエステル樹脂粒子分散液(APE1) :525部
・ポリエステル樹脂粒子分散液(CPE1) : 75部
・スチレンアクリル樹脂粒子分散液(StAc1) :300部
・黒色顔料分散液(CL1) :120部
・離型剤粒子分散液(WAX1) : 60部
・イオン交換水 :600部
・アニオン性界面活性剤(ダウケミカル社製Dowfax2A1):2.9部
温度計、pH計、攪拌器を備えた3リットルの反応容器に、コア部形成用材料として上記材料を入れ、温度25℃下に1.0%硝酸を添加してpHを3.0に調整した後、ホモジナイザー(IKA社製ウルトラタラックスT50)にて5,000rpmで分散しながら、濃度2.0%の硫酸アルミニウム水溶液を100部添加して6分間分散した。
洗浄された固形分を湿式乾式整粒機(コーミル)で細かく砕き、35℃のオーブン中で36時間真空乾燥して、トナー粒子(TN1)を得た。トナー粒子(TN1)は、体積平均粒径が6.0μmであった。
表1に従って、コア形成用材料(ポリエステル樹脂粒子分散液、スチレンアクリル樹脂粒子分散液)、シェル形成用材料(混合粒子分散液)の種類及び部数を変更した以外は、トナー粒子(TN1)と同様の方法で、各々、トナー粒子(TN2)〜(TN9)を得た。
[オイル処理シリカ粒子(EA1)の作製]
SiCl4、水素ガス、酸素ガスを燃焼バーナーの混合室内で混合後に、1000℃以上3000℃以下の温度で燃焼させる。燃焼後のガスからシリカ粉末を取りだすことでシリカ粒子を得た。この時、水素ガスと酸素ガスのモル比を1.28:1にすることで体積平均粒径(D50v)65nmのシリカ粒子(R1)を得た。
シリカ粒子(R1)100部とエタノール500部とをエバポレーターに入れ、温度を40℃に維持したまま15分間攪拌した。次に、シリカ粒子100部に対して10部のジメチルシリコーンオイルを入れ15分間攪拌した後に、更にシリカ粒子100部に対して10部のジメチルシリコーンオイルを入れ15分撹拌した。最後に温度を90℃に上げエタノールを減圧乾燥させた、その後、処理物を取り出して更に120℃で30分間真空乾燥を行うことで、体積平均粒径(D50v)115nm、遊離オイル量12.2質量%のオイル処理シリカ粒子(EA1)を得た。
水素ガスと酸素ガスのモル比を1.83:1、ジメチルシリコーンオイル量を6部に変更した以外は、オイル処理シリカ粒子(EA1)と同様にして、体積平均粒径(D50v)65nm、遊離オイル量5.8質量%のオイル処理シリカ粒子(EA2)を得た。
水素ガスと酸素ガスのモル比を1.22:1、ジメチルシリコーンオイル量を30部に変更した以外は、オイル処理シリカ粒子(EA1)と同様にして、体積平均粒径(D50v)175nm、遊離オイル量29.5質量%のオイル処理シリカ粒子(EA3)を得た。
オイル処理シリカ粒子(EA1)の作製に用いたシリカ粒子(R1)100部とエタノール500部とをエバポレーターに入れ、温度を40℃に維持したまま15分間攪拌した。次に、シリカ粒子100部に対して20部のヘキサメチルジシラザンを入れ15分攪拌した。最後に温度を90℃に上げエタノールを減圧乾燥させた、その後、処理物を取り出して更に120℃で30分間真空乾燥を行うことで、体積平均粒径(D50v)65nmのしらんカップリング剤シリカ粒子(EA4)を得た。
[キャリア(PCA1)の作製]
ヘンシェルミキサーに、平均粒子径0.35μmの球状マグネタイト粒子粉末500部を投入し、十分に攪拌した後、チタネート系カップリング剤5.0部を添加し、約100℃まで昇温し30分間良く混合攪拌することによりチタネート系カップリング剤被覆された球状マグネタイト粒子を得た。
更にメラミン3.00部、35%ホルマリン5.00部、25%アンモニア水6.25部、水428部を加え攪拌混合した。その後、攪拌しながら60分間で90℃に上昇させ、3時間反応させた。
その後、25℃まで冷却し、500mlの水を添加した後、上澄み液を除去、沈殿物を水洗し風乾後目開き106μmの篩分網にて粗大粉を取り除き粒径35μmの芯材粒子2を得た。
下記成分からなる樹脂被覆層形成原料溶液Aを60分間スターラーにて撹拌/分散し、被覆層形成用原料溶液Aを調製した。更に、次にこの樹脂被覆層形成原料溶液Aと芯材粒子2を100部真空脱気型ニーダーに入れ、70℃で30分撹拌した後、更に減圧して脱気、乾燥させた。更に目開き75μmのメッシュを通すことによりキャリア(PCA1)(重合キャリア)を得た。
・トルエン: 18部
・スチレン−メタクリレート共重合体(成分比20:80): 3.5部
・カーボンブラック(Regal330;キャボット社製): 0.6部
メラミン樹脂粒子(エポスターS 0.3μm;日本触媒社製): 0.2部
平均粒子径0.55μmの球状マグネタイト粒子粉末300部と、0.15μmの球状マグネタイト粒子粉末200部に変更する以外はキャリア(PCA1)(重合キャリア)と同様にしてキャリア(PCA2)(重合キャリア)を得た。
平均粒子径0.75μmの球状マグネタイト粒子粉末500部に変更とメラミン処理を行わない以外は(PCA1)(重合キャリア)と同様にしてキャリア(FCA3)(重合キャリア)を得た。
平均粒子径0.15μmの球状マグネタイト粒子粉末500部に変更とメラミン処理を行わない以外は(PCA1)(重合キャリア)と同様にしてキャリア(PCA4)(重合キャリア)を得た。
スチレン−メタクリレート共重合体(成分比20:80)を1.5部に変更する以外は(PCA4)(重合キャリア)と同様にして、キャリア(PCA5)(重合キャリア)を得た。
MnO、MgO、Fe2O3をそれぞれ24部、1部、75部を十分混合し、これら原料混合物を湿式ボールミルで10時間混合、粉砕後、ロータリーキルンを用いて原料を微細に粉砕、分散を行った、900℃で1時間保持し、仮焼成を行った。こうして得られた仮焼成物を湿式ボールミルで10時間粉砕し平均粒径0.4μmの酸化物スラリーを得た。得られたスラリーに分散剤及びポリビニルアルコールを適量(酸化物スラリー100%に対して0.3%)添加し、次いでスプレードライヤーにより造粒、乾燥をした後、ロータリー電気炉で温度1150℃、酸素濃度0.3%の条件で7時間保持し本焼成を行った。得られたフェライト粒子を磁力選鉱、混合し、フェライト粒子得た。
フェライト粒子100部に対し樹脂被覆層形成原料溶液Aを加えキャリア(PCA1)と同様にしてキャリア(FCA1)(充填キャリア)を得た。
キャリア(FCA1)で作製したフェライト粒子1000部をヘンシェルミキサーに、十分に攪拌した後、チタネート系カップリング剤5.0部を添加し、約100℃まで昇温し30分間良く混合攪拌することによりチタネート系カップリング剤被覆されたフェライト粒子を得た。
次に1Lの四つ口フラスコにフェノール1.50部、35%ホルマリン2.50部、25%アンモニア水3.00部、水250部を加え攪拌混合した。その後、攪拌しながら60分間で90℃に上昇させ、3時間反応させた。
その後、25℃まで冷却し、500mlの水を添加した後、上澄み液を除去、沈殿物を水洗し風乾後目開き106μmの篩分網にて粗大粉を取り除き粒径35μmのフェライト粒子を得た。
フェライト粒子100部に対し樹脂被覆層形成原料溶液Aを加え(PCA1)(重合キャリア)と同様にして、キャリア(FCA2)(充填キャリア)を得た。
仮焼成物を湿式ボールミルで粉砕平均粒径0.8μmに変更する以外はキャリア(FCA1)と同様にキャリア(FCA3)を得た。
仮焼成物を湿式ボールミルで粉砕平均粒径1.5μmに変更する以外はキャリア(FCA1)と同様にキャリア(FCA4)を得た。
表3に示す組み合わせで、トナー粒子100部に対して、外添剤1.5部を加え、サンプルミルを用いて13000rpmで30秒間混合した。その後、目開き45μmの振動篩いで篩分して、トナーを得た。
そして、表3に示す組み合わせで、得られたトナー8部とキャリア100部とをVブレンダーで混合し、各例の現像剤を作製した。
各例で得られた現像剤のトナー粒子について、既述の方法に従って、トナー粒子表面でのスチレン(メタ)アクリル樹脂の露出率(表中「StAc露出率」と表記)、トナー粒子表面でのスチレン(メタ)アクリル樹脂の島部ドメイン径(表中「トナー粒子表面のStAc樹脂の島部ドメイン径)、トナー粒子内部のスチレン(メタ)アクリル樹脂のドメイン径(表中「トナー粒子内部のStAc樹脂のドメイン径と表記)を測定した。
なお、各例で得られた現像剤のトナー粒子について、既述の方法に従って、トナー粒子表面での海島構造の有無を確認したところ、実施例1〜13、比較例1〜5で得られた現像剤のトナー粒子の表面は、ポリエステル樹脂を含む海部とスチレンアクリル樹脂を含む島部とからなる海島構造が形成されていることが確認された。
各例で得られた現像剤を用いて、画像の白筋(筋状の画像欠陥)の発生状況を評価した(以下「白筋評価」と称する)。
作製した現像剤を、評価機「D136 Light Publisher(富士ゼロックス社製)」の現像装置(層規制部材を金属ロールとした現像装置)に充填した。この評価機を使用し、高湿環境下(30℃/70%環境下)で、画像濃度(AC)1%の画像をP紙(A4紙、富士ゼロックス社製)の片面に10000枚出力した。次に、同じ画像をP紙の両面に10000枚出力した。
そして、翌日(24時間経過後)、画像濃度50%のハーフトーン画像をP紙に3枚出力し、3枚のP紙に出力した画像を観察し、下記評価基準に基づいて、白筋の評価を行った。
−白筋評価基準−
A(◎):画像白筋なし
B(○):角度によっては白筋があるが、実質上問題ないレベル
C(△):うっすらと白筋があり、実質上問題が生じるレベル。
D(×):明らか白筋があり、実質上問題が生じるレベル。
20 帯電ロール(帯電手段の一例)
30 露光装置(静電荷像形成手段の一例)
40 現像装置(現像手段の一例)
46 トナーカートリッジ
52 転写ロール(転写手段の一例)
60 除電装置
70 クリーニング装置(クリーニング手段の一例)
74 供給搬送路(トナー供給手段の一例)
100 定着ロール
104 カム
200 筐体
204 用紙入れ
220 記録紙反転部
300 画像形成装置
407 感光体(像保持体の一例)
408 帯電ロール(帯電手段の一例)
409 露光装置(静電荷像形成手段の一例)
411 現像装置(現像手段の一例)
412 転写装置(転写手段の一例)
413 感光体クリーニング装置(クリーニング手段の一例)
415 定着装置(定着手段の一例)
416 取り付けレール
417 筐体
418 露光のための開口部
400 プロセスカートリッジ
500 記録紙(記録媒体の一例)
P 記録紙(記録媒体の一例)
Claims (11)
- ポリエステル樹脂及びスチレン(メタ)アクリル樹脂を含むトナー粒子であって、トナー粒子の表面で、前記ポリエステル樹脂を含む海部と前記スチレン(メタ)アクリル樹脂を含む島部とを持ち、前記スチレン(メタ)アクリル樹脂の露出率が5atom%以上20atom%以下である海島構造を形成しているトナー粒子と、外添剤と、を有するトナーと、
温度25℃湿度50%環境下での流動度及び嵩密度が式:65.0≦流動度×嵩密度≦72.5を満たすキャリアと、
を有する静電荷像現像剤。 - 前記トナーが、外添剤としてオイル処理シリカ粒子が外添されている請求項1に記載の静電荷像現像剤。
- 前記オイル処理シリカ粒子の体積平均粒径が50nm以上200nmである請求項2に記載の静電荷像現像剤。
- 前記スチレン(メタ)アクリル樹脂のスチレン比率が60質量%以上90質量%以下ある請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の静電荷像現像剤。
- 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剤を収容し、
画像形成装置に着脱される現像剤カートリッジ。 - 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。 - 前記現像手段が、前記像保持体の表面に対向して配置され、前記静電荷像現像剤を表面に保持する現像剤保持部材と、前記現像剤保持部材が保持する静電荷像現像剤の層厚を規制する層規制部材であって、前記現像剤保持部材に対向する部位が湾曲している層規制部材とを有する請求項6に記載の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1〜請求項4のいずれか1項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、
前記像保持体の表面に残留したトナーを除去するクリーニング手段と、
除去したトナーを前記現像手段へ供給するトナー供給手段と、
を備える画像形成装置。 - 前記現像手段が、前記像保持体の表面に対向して配置され、前記静電荷像現像剤を表面に保持する現像剤保持部材と、前記現像剤保持部材が保持する静電荷像現像剤の層厚を規制する層規制部材であって、前記現像剤保持部材に対向する部位が湾曲している層規制部材とを有する請求項8に記載の画像形成装置。
- 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1〜請求項4のいずれか1項に記載の静電荷像現像剤を収容した現像手段により、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、
前記像保持体の表面に残留したトナーを除去するクリーニング工程と、
除去したトナーを、前記現像手段へ供給するトナー供給工程と、
を有する画像形成方法。 - 前記現像手段が、前記像保持体の表面に対向して配置され、前記静電荷像現像剤を表面に保持する現像剤保持部材と、前記現像剤保持部材が保持する静電荷像現像剤の層厚を規制する層規制部材であって、前記現像剤保持部材に対向する部位が湾曲している層規制部材とを有する請求項10に記載の画像形成方法。
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