JP2019053182A - 静電荷像現像用圧力定着トナー、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

静電荷像現像用圧力定着トナー、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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山崎 純明
Sumiaki Yamazaki
純明 山崎
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Abstract

【課題】圧力定着性と攪拌耐久性とを両立する静電荷像現像用圧力定着トナーを提供すること。
【解決手段】ガラス転移温度差が30℃以上である2種以上の樹脂を含むコア部と、ガラス転移温度が50℃以上の樹脂を含み平均厚みが150nm以下であるシェル層と、を有するトナー粒子であって、前記トナー粒子の断面における前記コア部の周囲のうち、前記シェル層が被覆していない箇所が5個以下であるトナー粒子を有する静電荷像現像用圧力定着トナー。
【選択図】なし

Description

本発明は、静電荷像現像用圧力定着トナー、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。
電子写真法等、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、帯電及び静電荷像形成により、像保持体の表面に画像情報として静電荷像を形成する。そして、トナーを含む現像剤により、像保持体の表面にトナー画像を形成し、このトナー画像を記録媒体に転写した後、トナー画像を記録媒体に定着する。これら工程を経て、画像情報を画像として可視化する。
例えば、特許文献1には、「コアシェル構造を有する樹脂粒子を凝集して得られる静電荷像現像用トナーであって、コアとシェルを構成する樹脂が重縮合樹脂を含み、コアを構成する樹脂のガラス転移点とシェルを構成する樹脂のガラス転移点との差が20℃以上であることを特徴とす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、「少なくとも樹脂と着色剤を含有してなる核粒子を樹脂層にて被覆してなる静電潜像現像用トナーにおいて、該核粒子が少なくとも樹脂粒子と着色剤粒子とを水系媒体中にて凝集させてなる核粒子であり、且つ、被覆樹脂層が前記核粒子にビニル系モノマーにてシード重合せしめてなることを特徴とする静電潜像現像用トナー。」が開示されている。
特許文献3には、「複数のトナー粒子を含む静電荷像現像用トナーであって、前記複数のトナー粒子の各々は、トナーコアと、前記トナーコアの表面に付着する有機微粒子と、前記有機微粒子が付着されたトナーコアを被覆するシェル層とを含み、前記シェル層は、熱硬化性樹脂を含み、前記有機微粒子の平均粒子径は、50nm以上150nm以下である、静電荷像現像用トナー。」が開示されている。
特許文献4には、「潜像保持体表面に静電潜像を形成する潜像形成工程、前記静電潜像をトナーを含む現像剤により現像して、トナー像を形成する現像工程、前記トナー像を被転写体表面に転写して、転写トナー像を得る転写工程、及び、前記転写トナー像を定着する定着工程を含み、前記トナーがコアシェル構造を有する樹脂粒子を凝集して得られる静電荷像現像用トナーであり、コアとシェルを構成する樹脂がいずれも非結晶性樹脂であり、コアを構成する樹脂のガラス転移温度とシェルを構成する樹脂のガラス転移温度とが2
0℃以上異なり、シェルを構成する樹脂中に、酸性若しくは塩基性の極性基、又は、アルコール性水酸基を含有し、前記定着工程が、転写トナー像を加熱なしに加圧して定着する工程であることを特徴とする画像形成方法。」が開示されている。
特許文献5には、「結着樹脂が海島構造を形成し、海相を形成する樹脂のガラス転移温度と、島相を形成する樹脂のガラス転移温度との差が30℃以上であり、前記樹脂のガラス転移温度がいずれも55℃未満であり、前記島相の長径が150nm以下であることを特徴とする圧力定着用静電荷像現像用トナー。」が開示されている。
特開2007−322953号公報 特開2008−151906号公報 特開2015−106023号公報 特開2009−053318号公報 特開2009−244857号公報
現像手段における攪拌やクリーニング時にかかる負荷への耐久性を向上したトナー粒子を得る方法として、例えば、ガラス転移温度が高い樹脂を含むシェル層を形成する方法が挙げられ、シェル層が厚いほど上記耐久性が高くなる。
しかしながら、定着工程において転写トナー像を加圧して定着する方式(すなわち、圧力定着方式)の画像形成装置に上記トナー粒子を用いる場合、トナー粒子のシェル層を厚くすると、攪拌等への耐久性は向上するが圧力定着性が低下することがある。一方、トナー粒子のシェル層を薄くすると、圧力定着性は向上するが攪拌等への耐久性が低下することがあり、圧力定着性と耐久性とを両立させることは難しい。
本発明の課題は、ガラス転移温度差が30℃以上である2種以上の樹脂を含むコア部とガラス転移温度が50℃以上の樹脂を含むシェル層とを有し、シェル層の平均厚みが150nmを超える又はシェル層が被覆していない箇所が5個を超えるトナー粒子を有する場合に比べ、圧力定着性と攪拌耐久性とを両立する静電荷像現像用圧力定着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。
請求項1に係る発明は、
ガラス転移温度差が30℃以上である2種以上の樹脂を含むコア部と、ガラス転移温度が50℃以上の樹脂を含み平均厚みが150nm以下であるシェル層と、を有するトナー粒子であって、
前記トナー粒子の断面における前記コア部の周囲のうち、前記シェル層が被覆していない箇所が5個以下であるトナー粒子を有する静電荷像現像用圧力定着トナー。
請求項2に係る発明は、
前記シェル層の平均厚みは80nm以上150nm以下である請求項1に記載の静電荷像現像用圧力定着トナー。
請求項3に係る発明は、
前記シェル層の厚みの標準偏差が20nm以下である請求項2に記載の静電荷像現像用圧力定着トナー。
請求項4に係る発明は、
前記シェル層に含まれる樹脂は、スチレン樹脂、アクリル酸エステル樹脂、メタクリル酸エステル樹脂、並びにスチレンとアクリル酸エステル及びメタクリル酸エステルの少なくとも一方との共重合体の少なくとも1種を含む請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の静電荷像現像用圧力定着トナー。
請求項5に係る発明は、
前記シェル層は、硫黄元素を5,000ppm以上含む請求項4に記載の静電荷像現像用圧力定着トナー。
請求項6に係る発明は、
前記シェル層は、連鎖移動剤に由来する硫黄元素を含む請求項5に記載の静電荷像現像用圧力定着トナー。
請求項7に係る発明は、
前記シェル層の密度は、0.90g/cm以上1.10g/cm以下である請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の静電荷像現像用圧力定着トナー。
請求項8に係る発明は、
前記トナー粒子は、8MPaの圧力で押しつぶすことで前記シェル層の割れ目から前記コア部が露出する請求項7に記載の静電荷像現像用圧力定着トナー。
請求項9に係る発明は、
前記コア部に含まれる2種以上の樹脂は、スチレン樹脂と、前記スチレン樹脂よりもガラス転移温度が30℃以上低く、かつ、アクリル酸エステル樹脂及びメタクリル酸エステル樹脂の少なくとも一方である樹脂と、を含む請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載の静電荷像現像用圧力定着トナー。
請求項10に係る発明は、
前記コア部は、前記スチレン樹脂を含む海部と、前記アクリル酸エステル樹脂及びメタクリル酸エステル樹脂の少なくとも一方である樹脂を含む島部と、で構成された海島構造を有する請求項9に記載の静電荷像現像用圧力定着トナー。
請求項11に係る発明は、
前記島部の長径は、200nm以上500nm以下である請求項10に記載の静電荷像現像用圧力定着トナー。
請求項12に係る発明は、
請求項1〜請求項11のいずれか1項に記載の静電荷像現像用圧力定着トナーを含む静電荷像現像剤。
請求項13に係る発明は、
請求項1〜請求項11のいずれか1項に記載の静電荷像現像用圧力定着トナーを収容し、
画像形成装置に着脱されるトナーカートリッジ。
請求項14に係る発明は、
請求項12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15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12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16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12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、9、又は10に係る発明によれば、ガラス転移温度差が30℃以上である2種以上の樹脂を含むコア部とガラス転移温度が50℃以上の樹脂を含むシェル層とを有し、シェル層の平均厚みが150nmを超える又はシェル層が被覆していない箇所が5個を超えるトナー粒子を有する場合に比べ、圧力定着性と攪拌耐久性とを両立する静電荷像現像用圧力定着トナーが提供される。
請求項2に係る発明によれば、シェル層の平均厚みが80nm未満又は150nmを超える場合に比べ、圧力定着性と攪拌耐久性とを両立する静電荷像現像用圧力定着トナーが提供される。
請求項3に係る発明によれば、シェル層の厚みの標準偏差が20nmを超える場合に比べ、圧力定着性と攪拌耐久性とを両立する静電荷像現像用圧力定着トナーが提供される。
請求項4に係る発明によれば、ガラス転移温度差が30℃以上である2種以上の樹脂を含むコア部とガラス転移温度が50℃以上の前記樹脂を含むシェル層とを有し、シェル層の平均厚みが150nmを超える又はシェル層が被覆していない箇所が5個を超えるトナー粒子を有する場合に比べ、圧力定着性と攪拌耐久性とを両立する静電荷像現像用圧力定着トナーが提供される。
請求項5又は6に係る発明によれば、シェル層が硫黄元素を含まない場合に比べ、さらに圧力定着性と攪拌耐久性とを両立する静電荷像現像用圧力定着トナーが提供される。
請求項7に係る発明によれば、シェル層の密度が1.10g/cmを超える場合に比べ、圧力定着性と攪拌耐久性とを両立する静電荷像現像用圧力定着トナーが提供される。
請求項8に係る発明によれば、トナー粒子が8MPaの圧力で押しつぶしてもシェル層の割れ目からコア部が露出しない場合に比べ、圧力定着性と攪拌耐久性とを両立する静電荷像現像用圧力定着トナーが提供される。
請求項11に係る発明によれば、島部の長径が200nm未満又は500nmを超える場合に比べ、圧力定着性と攪拌耐久性とを両立する静電荷像現像用圧力定着トナーが提供される。
請求項12、13、14、15、又は16に係る発明によれば、ガラス転移温度差が30℃以上である2種以上の樹脂を含むコア部とガラス転移温度が50℃以上の樹脂を含むシェル層とを有し、シェル層の平均厚みが150nmを超える又はシェル層が被覆していない箇所が5個を超えるトナー粒子を有する静電荷像現像用トナーを適用した場合に比べ、圧力定着性と攪拌耐久性とを両立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、又は画像形成方法が提供される。
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。 本実施形態に係るプロセスカートリッジの一例を示す概略構成図である。
以下、本発明の一例である実施形態について詳細に説明する。
<静電荷像現像用圧力定着トナー>
本実施形態に係る静電荷像現像用圧力定着トナー(以下「トナー」又は「圧力定着トナー」とも称する)が有するトナー粒子は、ガラス転移温度差が30℃以上である2種以上の樹脂を含むコア部と、ガラス転移温度が50℃以上の樹脂を含み平均厚みが150nm以下であるシェル層(被覆部)と、を有する。具体的には、圧力定着トナーは、コア部と被覆部とを持つトナー粒子を有する構成のトナーである。
そして、トナー粒子の断面における前記コア部の周囲のうち、前記シェル層が被覆していない箇所が5個以下である。
以下、トナー粒子の断面における前記コア部の周囲のうちシェル層が被覆していない箇所「非被覆部」、その数を「非被覆部数」ともいう
本実施形態に係る圧力定着トナーは、上記構成により、圧力定着性と攪拌耐久性とが両立される。その理由は、次の通り推測される。
圧力定着トナーは、加圧により可塑性を示すトナーである。その一つとして、ガラス転移温度差が30℃以上である2種以上の樹脂を含むトナー粒子を有する圧力定着トナーが挙げられる。また、現像手段における攪拌等に対する耐久性を得る方法として、ガラス転移温度差が30℃以上である2種以上の樹脂を含むコア部の表面を、ガラス転移温度が50℃以上の樹脂を含むシェル層で被覆する方法が挙げられる。
上記圧力定着トナーでは、シェル層を厚くするほど、攪拌等に対する耐久性は向上するが、トナー粒子の表面が強固になりすぎて圧力定着性が低下する。一方、圧力定着性を向上させるためにシェル層を単に薄くしようとすると、圧力定着性は向上するが、シェル層で被覆されずにコア部が露出した領域の数が増加することで、上記攪拌等に対する耐久性は低下する。そのため、従来の圧力定着トナーにおいて、圧力定着性と上記耐久性とを両立させることは困難である。
これに対して、本実施形態に係る圧力定着トナーは、シェル層の平均厚みが150nm以下であり、かつ、非被覆部数が5以下である。そのため、シェル層が薄いことによる圧力定着性の向上と、コア部の露出が少ないことによる上記攪拌等に対する耐久性の向上と、が両立されるものと推測される。
ここで、シェル層の平均厚みは以下のようにして測定される。
具体的には、トナー粒子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)で観察し、複数のトナー粒子の断面画像(倍率:1万倍)を撮影する。1つのトナー粒子の断面画像からシェル層の厚みを20か所等間隔で測定し、また、同じ測定を3個のトナー粒子に対して行い、それらの平均値を「シェル層の平均厚み」とし、その標準偏差を後述する「シェル層の厚みの標準偏差」とする。なお、断面画像においてシェル層の観察が難しい場合は、染色を行って観察してもよい。
また、上記「非被覆部数」は、上記シェル層の平均厚みの測定において撮影されたトナー粒子の断面画像(倍率:1万倍)において、コア部の周囲にシェル層が被覆していない箇所の数を各トナー粒子についてそれぞれ目視で確認し、3個のトナー粒子における平均値を「非被覆部数」とする。なお、シェル層の厚みが10nm以下である箇所については、「非被覆部」とする。
シェル層の平均厚みは、上記の通り150nm以下であり、50nm以上150nm以下が好ましく、80nm以上140nm以下がより好ましい。
また、シェル層の厚みの標準偏差は、20nm以下が好ましく、15nm以下がより好ましく、10nm以下がさらに好ましい。
また、非被覆部数は、上記の通り5個以下であり、3個以下が好ましく、非被覆部を有さないことがより好ましい。
なお、トナー粒子が非被覆部を有する場合、トナー粒子の断面におけるコア部の周囲のうち、各非被覆部の長さ(すなわち、各非被覆部におけるコア部の露出距離)は、コア部の周囲全体の3%以下であることが好ましく、1%以下であることがより好ましい。
また、トナー粒子が非被覆部を有する場合、トナー粒子の断面におけるコア部の周囲のうち、非被覆部の合計の長さ(すなわち、コア部の露出距離の合計)は、コア部の周囲全体の10%以下であることが好ましく、5%以下であることがより好ましい。
なお、シェル層の平均厚みが150nm以下であり、かつ、非被覆部数が5個以下であるトナー粒子を作製する方法としては、例えば、シェル層に含まれる樹脂の単量体(モノマー)をコア部の表面で直接ラジカル重合させる方法等が挙げられる。
上記方法により、非被覆部数が5個以下であるトナー粒子が得られる理由は定かでは無いが、従来のシェル層形成に用いる樹脂粒子に比べて単量体は、分子量が小さくコア部表面の凹部に入り込みやすいためであると推測される。
以下、本実施形態に係る圧力定着トナーについて詳細に説明する。
本実施形態に係る圧力定着トナーは、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、ガラス転移温度差が30℃以上である2種以上の樹脂を含むコア部と、ガラス転移温度が50℃以上の樹脂を含み平均厚みが150nm以下であるシェル層と、を有する。
コア部には、結着樹脂である上記ガラス転移温度差が30℃以上である2種以上の樹脂以外に、着色剤、その他添加剤を含んでもよい。
(コア部)
−結着樹脂−
コア部は、結着樹脂として、少なくともガラス転移温度差が30℃以上である2種以上の樹脂を含んでいれば、特に限定されるものではない。
なお、結着樹脂として、ガラス転移温度の異なる3種以上の樹脂を含んでもよく、その場合は、ガラス転移温度が最高の樹脂とガラス転移温度が最低の樹脂との間におけるガラス転移温度差が30℃以上であればよい。
−結着樹脂−
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。
その中でも、結着樹脂は、スチレン樹脂と、前記スチレン樹脂よりもガラス転移温度が30℃以上低く、かつ、アクリル酸エステル樹脂及びメタクリル酸エステル樹脂の少なくとも一方である樹脂と、を含むことが好ましい。
以下、「アクリル」と「メタクリル」とを総称して「(メタ)アクリル」と称する場合がある。つまり、アクリル酸エステル樹脂及びメタクリル酸エステル樹脂の少なくとも一方を「(メタ)アクリル酸エステル樹脂」ともいう。また、スチレン樹脂を「高Tgスチレン樹脂」、(メタ)アクリル酸エステル樹脂を「低Tg(メタ)アクリル酸エステル樹脂」とも称する。
以下、ガラス転移温度差が30℃以上である2種以上の樹脂の一例として、「高Tgスチレン樹脂」と「低Tg(メタ)アクリル酸エステル樹脂」とを含む樹脂について説明する。
スチレン樹脂と(メタ)アクリル酸エステル樹脂とのガラス転移温度の差は、圧力定着性向上の観点から、35℃以上が好ましい。
スチレン樹脂のガラス転移温度は、圧力定着性向上の観点から、40℃以上が好ましく、40℃以上60℃未満がより好ましく、40℃以上55℃未満がさらに好ましい。
一方、(メタ)アクリル酸エステル樹脂のガラス転移温度は、圧力定着性向上の観点から、10℃未満が好ましく、−100℃以上10℃未満がより好ましく、−80℃以上10℃未満がさらに好ましい。
各樹脂のガラス転移温度は、主に、樹脂の主鎖中の、芳香環、シクロヘキサン環等の剛直な単位の密度によって制御される。すなわち、ガラス転移温度は、主鎖中のメチレン基、エチレン基、オキシエチレン基等の柔軟な単位の密度が高ければ低下し、芳香環、シクロヘキサン環等の剛直な単位が多くなれば上昇する傾向がある。また、脂肪族等の側鎖の密度を高めると、ガラス転移温度は低下する傾向がある。これらを考慮することによって、様々なガラス転移温度の樹脂が得られる。
ここで、各樹脂のガラス転移温度は、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。
次に、スチレン樹脂の構成について説明する。
スチレン樹脂は、スチレン系単量体(スチレン骨格を有する単量体)を少なくとも重合した樹脂である。
スチレン樹脂は、スチレン系単量体単独重合体であってもよいし、スチレン系単量体と他の単量体との共重合体であってもよい。
なお、スチレン樹脂と(メタ)アクリル酸エステル樹脂とはガラス転移温度が30℃以上の差を有していれば、同じ種類の樹脂(同じ単量体を重合した共重合体)であってもよい。つまり、スチレン樹脂と(メタ)アクリル酸エステル樹脂とは、いずれも、スチレン系単量体と(メタ)アクリル酸エステルと少なくとも重合した共重合体であってもよい。
スチレン系単量体としては、例えば、スチレン;ビニルナフタレン;α−メチルスチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、p−エチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、p−n−ブチルスチレン、p−tert−ブチルスチレン、p−n−ヘキシルスチレン、p−n−オクチルスチレン、p−n−ノニルスチレン、p−n−デシルスチレン、p−n−ドデシルスチレン等のアルキル置換スチレン;p−フェニルスチレン等のアリール置換スチレン;p−メトキシスチレン等のアルコキシ置換スチレン;p−クロロスチレン、3,4−ジクロロスチレン、4−フルオロスチレン、2,5−ジフルオロスチレン等のハロゲン置換スチレン;m−ニトロスチレン、o−ニトロスチレン、p−ニトロスチレン等のニトロ置換スチレン;などが挙げられる。
これらの中でも、スチレン、p−エチルスチレン、p−n−ブチルスチレン等が好ましく、スチレンがより好ましい。
スチレン系単量体の全単量体成分に対する割合(すなわち、スチレン樹脂に対する、スチレン系単量体に由来する構成単位の割合)は、30質量%以上95質量%以下が好ましく、40質量%以上90質量%以下がより好ましい。
なお、これら単量体は、1種単独で使用してもよいし、2種以上併用してもよい。
次に、(メタ)アクリル酸エステル樹脂の構成について説明する。
(メタ)アクリル酸エステル樹脂は、(メタ)アクリル酸エステルを少なくとも重合した重合体である。
(メタ)アクリル酸エステル樹脂は、(メタ)アクリル酸エステル単独重合体であってもよいし、(メタ)アクリル酸エステルと他の樹脂とを重合した共重合体であってもよい。
(メタ)アクリル酸エステルとしては、(メタ)アクリル酸アルキルエステル、ジ(メタ)アクリル酸エステル、(メタ)アクリル酸カルボキシ置換アルキルエステル、(メタ)アクリル酸アルコキシ置換アルキルエステル等が挙げられる。
(メタ)アクリル酸アルキルエステルとしては、(メタ)アクリル酸、(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、(メタ)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)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリル酸デシル、(メタ)アクリル酸ラウリル、(メタ)アクリル酸ステアリル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸ジシクロペンタニル、(メタ)アクリル酸イソボルニル等が挙げられる。
ジ(メタ)アクリル酸エステルとしては、エチレングリコールジ(メタ)アクリラート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリラート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリラート、ブタンジオールジ(メタ)アクリラート、ペンタンジオールジ(メタ)アクリラート、ヘキサンジオールジ(メタ)アクリラート、ノナンジオールジ(メタ)アクリラート、デカンジオールジ(メタ)アクリラート等が挙げられる。
(メタ)アクリル酸カルボキシ置換アルキルエステルとしては、(メタ)アクリル酸β−カルボキシエチル等が挙げられる。
(メタ)アクリル酸ヒドロキシ置換アルキルエステルとしては、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸3−ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸3−ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸4−ヒドロキシブチル等が挙げられる。
(メタ)アクリル酸アルコキシ置換アルキルエステルとしては、(メタ)アクリル酸2−メトキシエチル等が挙げられる。
これらの中でも、(メタ)アクリル酸エステルとしては、炭素数2以上22以下のアルキル基を持つ(メタ)アクリル酸アルキルエステルが好ましい。
(メタ)アクリル酸エステルの全単量体成分に対する割合(すなわち、(メタ)アクリル酸エステル樹脂に対する、(メタ)アクリル酸エステルに由来する構成単位の割合)は、10質量%以上100質量%以下が好ましく、20質量%以上100質量%以下がより好ましい。
次に、スチレン樹脂及び(メタ)アクリル酸エステル樹脂の他の単量体について説明する。
他の単量体としては、例えば、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のエチレン性不飽和ニトリル類;アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸等のエチレン性不飽和カルボン酸;ビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等のビニルエーテル;ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルイソプロペニルケトン等のビニルケトン;イソプレン、ブテン、ブタジエンなどのオレフィンが挙げられる。
なお、スチレン樹脂としては、上述した(メタ)アクリル酸エステルも挙げられる。一方、(メタ)アクリル酸エステル樹脂の他の単量体としては、上述したスチレン系単量体も挙げられる。
ここで、スチレン樹脂及び(メタ)アクリル酸エステル樹脂には、酸性極性基(カルボキシ基、スルホン酸基、酸無水物等)、塩基性極性基(アミノ基、アミド基、ヒドラジド基等)、アルコール性水酸基を有していてもよい。
そのため、他の単量体としては、酸性極性基を有する単量体、塩基性基を有する単量体、アルコール性水酸基を有する単量体も挙げられる。
酸性極性基を有する単量体としては、α,β−エチレン性不飽和化合物(アクリル酸、メタクリル酸、フマル酸、マレイン酸、イタコン酸、ケイ皮酸、スルホン化スチレン、アリルスルホコハク酸等)等が挙げられる。
塩基性極性基を有する単量体としては、該窒素原子を有する単量体(例えば、(メタ)アクリル酸アミド化合物、(メタ)アクリル酸ヒドラジド化合物又は(メタ)アクリル酸アミノアルキルが好ましく挙げられる。
(メタ)アクリル酸アミド化合物としては、アクリル酸アミド、メタクリル酸アミド、アクリル酸メチルアミド、メタクリル酸メチルアミド、アクリル酸ジメチルアミド、アクリル酸ジエチルアミド、アクリル酸フェニルアミド、アクリル酸ベンジルアミド等が挙げられる。
(メタ)アクリル酸ヒドラジド化合物としては、アクリル酸ヒドラジド、メタクリル酸ヒドラジド、アクリル酸メチルヒドラジド、メタクリル酸メチルヒドラジド、アクリル酸ジメチルヒドラジド、アクリル酸フェニルヒドラジド等が挙げられる。
(メタ)アクリル酸アミノアルキルとしては、(メタ)アクリル酸モノアルキルアミノアルキル(例えばアクリル酸2−アミノエチル、メタクリル酸2−アミノエチル等)、メタ)アクリル酸ジアルキルアミノアルキル(例えば、(メタ)アクリル酸2−(ジエチルアミノ)エチル等)等が挙げられる。
アルコール性水酸基を有する単量体としては、(メタ)アクリル酸エステルで例示した(メタ)アクリル酸ヒドロキシ置換アルキルエステルが挙げられる。
なお、以上説明した各単量体は、1種単独で使用してもよいし、2種以上併用してもよい。
次に、スチレン樹脂及び(メタ)アクリル酸エステルの含有量、その他特性について説明する。
スチレン樹脂及び(メタ)アクリル酸エステル樹脂の合計の割合(全結着樹脂に対する割合)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。
スチレン樹脂に対する(メタ)アクリル酸エステル樹脂の質量比「(メタ)アクリル酸エステル樹脂/スチレン樹脂)」は、トナーの変形抑制、及び圧力定着性の観点から、0.25以上が好ましく、は0.3以上がより好ましく、0.4以上がさらに好ましく、0.5以上が特に好ましい。ただし、この質量比は、トナーの常温(例えば25℃)での可塑化抑制の観点から、1.5未満であることが好ましい。
なお、シェル層の樹脂として、スチレン(メタ)アクリル樹脂を適用する場合、スチレン(メタ)アクリル樹脂の含有量は、コア部及びシェル層の合計含有量を意味する。
スチレン樹脂の重量平均分子量は、圧力定着性、及び定着画像の強度の観点から、3,000〜50,000が好ましく、5,000〜40,000がより好ましい。
(メタ)アクリル酸エステル樹脂の重量平均分子量は、圧力定着性、及び像保持体のトナーフィルミング(像保持体の表面にトナーが薄膜状に付着する現像)抑制の観点
から、3,000〜50,000が好ましく、5,000〜40,000がより好ましい。
樹脂の重量平均分子量は、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。
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。
−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。
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、離型剤、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。
−海島構造−
コア部は、ガラス転移温度差が30℃以上である2種以上の樹脂のうち相対的にガラス転移温度が高い樹脂を含む海部と、相対的にガラス転移温度が低い樹脂を含む島部と、で構成された海島構造を有することが好ましい。
具体的には、例えば、スチレン樹脂を含む海部を連続相とし、(メタ)アクリル酸エステル樹脂を含む島部が分散している構造を示す海島構造が挙げられる。
なお、海部及び島部は、それぞれ他の成分(他の結着樹脂等)を含んでもよい。また、島部は、(メタ)アクリル酸エステル樹脂単独の島部と、他の成分(他の結着樹脂等)単独の島部と、が混在していてもよい。
海島構造の島部の長径は、小さい程、圧力可塑性が高く、圧力定着性が向上する一方、攪拌などの機械的な負荷によるトナー粒子の変形が生じやすくなる傾向がある。また、島部の長径が大きい程、圧力可塑性が低く、圧力定着性が低下する一方、上記トナー粒子の変形が生じやすくなる傾向がある。そのため、海島構造の島部の長径は、200nm以上500nm以下であることが好ましい。海島構造の島部の長径は、トナーの変形抑制、及び圧力定着性の観点から、200nm以上450nm以下が好ましく、250nm以上400nm以下がより好ましい。
海島構造の島部の長径を上記200nm以上500nm以下の範囲にする方法としては、例えば、乳化凝集法のトナーの作製において、内部に(メタ)アクリル酸エステル樹脂のドメインが複数分散したスチレン樹脂粒子(つまり、スチレン樹脂を母材とし、その母材中に(メタ)アクリル酸エステル樹脂のドメインが複数分散した樹脂粒子)を使用する方法等が挙げられる。
海島構造の確認、及び島部の長径の測定は、次に示す方法により行う。
トナーをエポキシ樹脂に包埋した後、ダイヤモンドナイフ等で切片を作製し、作製した切片をデシケータ内で四酸化オスミウム又は四酸化ルテニウムを用いて染色し、染色された切片を透過型電子顕微鏡にて観察する。そして、海島構造の海部と島部とは、四酸化オスミウムによる樹脂の染色度合いに起因する濃淡で区別され、これを利用して、海島構造の有無を確認する。なお、離型剤を含む場合も、四酸化オスミウムによる染色度合いに起因する濃淡で区別される。スチレン樹脂、(メタ)アクリル酸エステル樹脂、離型剤の染色度合いは、(メタ)アクリル酸エステル樹脂、スチレン樹脂、離型剤の順で濃く染色される。
また、ルーゼックス画像解析装置を用いて、100個の島部を選択し、その長径の平均値を島部の長径として算出する。なお、島部の長径とは、島部の最大径を意味する。
(シェル層)
シェル層は、ガラス転移温度が50℃以上の樹脂を含む。
シェル層の樹脂のガラス転移温度は、トナーの変形抑制、及び圧力定着性の観点から、50℃以上110℃以下が好ましく、50℃以上90℃以下がより好ましい。
なお、シェル層に含まれる樹脂のガラス転移温度は、以下のようにして測定する。具体的には、トナー調製とは別にシェル層に含まれる樹脂の単量体のみでラジカル重合を行い、得られた樹脂のDSC(示差走査熱量計)を用いてガラス転移温度を求める。
シェル層に含まれる樹脂としては、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。
また、シェル層に含まれる樹脂として、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。
その中でも、シェル層に含まれる樹脂は、スチレン樹脂、アクリル酸エステル樹脂、メタクリル酸エステル樹脂、並びにスチレンとアクリル酸エステル及びメタクリル酸エステルの少なくとも一方との共重合体の少なくとも1種を含むことが好ましい。
また、シェル層に含まれる樹脂は、分岐構造を有する炭素鎖を含むことが好ましい。シェル層の樹脂が分岐構造を有する炭素鎖を含むと、シェル層に含まれる樹脂の網目構造によってトナー粒子表面の硬度が高くなり攪拌時の耐久性が向上することに加え、分岐構造によってシェル層の密度が低下し圧力定着時にはトナー粒子が変形しやすくなり、圧力定着性がさらに向上する。
なお、シェル層の密度は、0.85g/cm以上1.10g/cm以下が好ましく、0.90g/cm以上1.10g/cm以下がより好ましく、0.95g/cm以上1.10g/cm以下がさらに好ましい。
ここで、シェル層の密度は、シェル層の屈折率の値から算出される。また、シェル層の屈折率は、トナー調製とは別にシェル層に含まれる樹脂の単量体のみでラジカル重合を行い、得られた樹脂についてJIS K7142に示される測定方法で測定することにより求められる。
分岐構造を有する炭素鎖を含む樹脂としては、例えば、複数の官能基を有する連鎖移動剤及び単量体を含有する組成物がラジカル重合した樹脂等が挙げられる。複数の官能基を有する連鎖移動剤の存在下で単量体をラジカル重合することで、炭素鎖が分岐した樹脂(すなわち、分岐構造を有する炭素鎖を含む樹脂)が得られる。
複数の官能基を有する連鎖移動剤としては、例えば、複数のチオール基を有するチオール化合物等が挙げられる。
チオール化合物のうちチオール基を2つ含有する化合物としては、例えば、1,4−ビス(3−メルカプトブチリルオキシ)ブタン、テトラエチレングリコール−ビス(3−メルカプトプロピオネート)などのオリゴマー化合物が挙げられる。
チオール基を3つ含有する化合物としては、例えば、トリメチロールプロパントリス(3−メルカプトプロピオネート)、トリス−[(3−メルカプトプロピオニルオキシ)−エチル]−イソシアヌレート等が挙げられる。
チオール基を4つ含有する化合物としては、例えば、ペンタエリスリトールテトラキス(2−メルカプトアセテート)、ペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプトプロピオネート)、ペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプトブチレート)等が挙げられる。
チオール基を6つ含有する化合物としては、例えば、ジペンタエリスリトールヘキサキス(3−メルカプトプロピオネート)等が挙げられる。
中でも、連鎖移動剤としては、分岐構造形成の観点からチオール基を3つ以上含有する化合物が好ましく、チオール基を3つ以上6つ以下含有する化合物が好ましく、チオール基を3つ以上4つ以下含有する化合物が好ましい。さらに、連鎖移動剤としては、分岐構造形成の観点から第2級チオールであることが好ましい。好ましい連鎖移動剤の具体例としては、例えば、トリメチロールプロパントリス(3−メルカプトプロピオネート)、ペンタエリスリトールテトラキス(2−メルカプトアセテート)、トリス−[(3−メルカプトプロピオニルオキシ)−エチル]−イソシアヌレート等が挙がられる。
ここで、複数のチオール基を有する連鎖移動剤を用いて形成されたシェル層は、分岐構造を有する炭素鎖を含む樹脂を有し、かつ、連鎖移動剤に由来する硫黄元素を含む。
シェル層における硫黄元素の含有量としては、例えば5000ppm以上が挙げられ、5000ppm以上30,000ppm以下が好ましく、8000ppm以上25,000ppm以下がより好ましい。硫黄元素の含有量が上記範囲であることにより、シェル層の樹脂における炭素鎖が適度に分離し、上記攪拌時の耐久性と圧力定着性とが両立される。
シェル層における硫黄元素の含有量は、測定対象のトナー粒子に対して、X線光電子分光(XPS)分析装置(日本電子(株)製JPS−9000MX)を使用して測定を行う。具体的には、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20mAに設定して測定する。
(トナー粒子の特性等)
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・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。
トナー粒子の平均円形度としては、0.94以上1.00以下が好ましく、0.95以上0.98以下がより好ましい。
トナー粒子の平均円形度は、(円相当周囲長)/(周囲長)[(粒子像と同じ投影面積をもつ円の周囲長)/(粒子投影像の周囲長)]により求められる。具体的には、次の方法で測定される値である。
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3500個とする。
なお、トナーが外添剤を有する場合、界面活性剤を含む水中に、測定対象となるトナー(現像剤)を分散させた後、超音波処理をおこなって外添剤を除去したトナー粒子を得る。
トナー粒子は、8MPaの圧力で押しつぶすことで、シェル層の割れ目からコア部が露出するものであることが好ましい。
8MPaの圧力でコア部が露出するか否かは、以下のようにして確認する。具体的には、上記圧力で押しつぶされたトナー粒子をエポキシ樹脂に包埋した後、ダイヤモンドナイフ等で切片を作製し、作製した切片をデシケータ内で四酸化オスミウム又は四酸化ルテニウムを用いて染色し、染色された切片を透過型電子顕微鏡にて観察する。染色度合いに起因する濃淡でコア部の露出が確認される。
なお、トナー粒子は、6MPaの圧力で押しつぶすことで、シェル層の割れ目からコア部が露出するものであることがより好ましく、5MPaの圧力で押しつぶすことで、シェル層の割れ目からコア部が露出するものであることがさらに好ましい。
トナー粒子(トナー)は、加熱していない状態においても圧力に対し可塑挙動を示し、定められた圧力以上の加圧下において流動性を示す。具体的には、トナー粒子は、下記式を満たすことが好ましい。
・式1:20℃≦T(1MPa)−T(10MPa)
式1において、T(1MPa)は、フローテスターを用いて測定した、印加圧力1MPaにおいて粘度が104Pa・sになるときの温度を表し、T(10MPa)は、フローテスターを用いて測定した、印加圧力10MPaにおいて粘度が10Pa・sになるときの温度を表す。
T(1MPa)−T(10MPa)で表される温度差(以下「温度差ΔT」とも称す)は、20℃以上が好ましく、40℃以上がより好ましく、60℃以上がさらに好ましく、60℃以上が特に好ましい。温度差ΔTが20℃以上であれば、圧力に対する可塑挙動が十分となり圧力定着性が向上する。
また、温度差ΔTは、120℃以下が好ましく、100℃以下がより好ましい。温度差ΔTが120℃以下であることにより、トナー粒子が柔らかくなりすぎず、定着部材の汚れの発生が抑制される。
T(10MPa)の値は、140℃以下が好ましく、130℃以下がより好ましく、120℃以下がさらに好ましい。T(10MPa)の値が140℃以下であれば、過度な圧力を付与することなく、圧力定着が容易となる。
T(10MPa)の値は、60℃以上が好ましく、65℃以上が好ましく、70℃以上がより好ましい。T(10MPa)の値が60℃以上であれば、記録媒体に対する密着性が高まる。
温度差ΔTの測定は、フローテスターを用いた方法により行う。フローテスターとしては、例えば、(株)島津製作所製フローテスターCFT−500が挙げられる。
温度差ΔTの具体的な測定方法は、下記の通りである。
トナー粒子(トナー)を圧縮固化してペレット状の試料を作製する。作製した試料をフローテスターにセットして、測定温度を50℃以上150℃以下の範囲で50℃から徐々に加熱し(+1℃/minの昇温速度)、定められた押し出し圧力を印加した条件下で、試料の粘度を測定する。印加圧力を1MPaに固定して、1MPaにおける温度に対する粘度を測定する。得られた粘度のグラフから、印加圧力1MPaにおいて粘度が10Pa・sになるときの温度T(1MPa)を決定する。印加圧力1MPaを10MPaとした以外は、T(1MPa)と同様の方法により、T(10MPa)を決定する。得られたT(1MPa)及びT(10MPa)から差をとり、温度差ΔT(T(1MPa)−T(10MPa))を算出する。
[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質量部以下である。
外添剤としては、樹脂粒子(ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート(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。
また、トナー粒子は、例えば、コア部を製造後、コア部の表面において樹脂の単量体を直接ラジカル重合させてシェル層を形成することで得られる。
コア部は、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。コア部の製法は、これらの製法に特に制限はなく、周知のトナー粒子の製法が採用される。
これらの中でも、凝集合一法により、コア部を得ることがよい。
具体的には、例えば、上記構成のコア部を凝集合一法により製造する場合、
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、コア部を形成する工程(融合・合一工程)と、を経て、コア部を製造する。
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、着色剤を含むコア部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、以下の説明では、スチレン樹脂及び(メタ)アクリル酸エステル樹脂を含むコア部における製造方法の一例を説明する。
−分散液準備工程−
樹脂粒子分散液は、例えば、次の通り調製する。まず、コア部の結着樹脂のうち、スチレン樹脂粒子を界面活性剤により分散媒中に分散させる。
スチレン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。
スチレン樹脂粒子分散液において、スチレン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、例えば転相乳化法を用いてスチレン樹脂粒子分散液中にスチレン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。
次に、スチレン樹脂粒子が分散された分散液中に、(メタ)アクリル酸エステル樹脂を合成するための単量体(モノマー)、重合開始剤等の成分を添加する。そして、分散液を攪拌する。この攪拌は、例えば、1時間以上15時間以下の範囲で長時間行う。
すると、スチレン樹脂粒子中に、(メタ)アクリル酸エステル樹脂を合成するための単量体(モノマー)、重合開始剤等の成分が含浸する。その状態で、(メタ)アクリル酸エステル樹脂を合成するための単量体(モノマー)を重合する。
すると、内部に(メタ)アクリル酸エステル樹脂のドメインが複数分散したスチレン樹脂粒子(つまり、スチレン樹脂を母材とし、その母材中に(メタ)アクリル酸エステル樹脂のドメインが複数分散した樹脂粒子)が分散された樹脂粒子分散液が得られる。
樹脂粒子分散液中に分散する樹脂粒子の体積平均粒径としては、例えば0.01μm以上1μm以下が好ましく、0.08μm以上0.8μm以下がより好ましく、0.1μm以上0.6μm以下がさらに好ましい。
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。
樹脂粒子分散液に含まれる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、樹脂粒子分散液の製造過程で得られるスチレン樹脂粒子分散液と同様にして、例えば、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、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。
−凝集粒子形成工程−
次に、樹脂粒子分散液と共に、着色剤粒子分散液を混合する。
そして、混合分散液中で、樹脂粒子と着色剤粒子とをヘテロ凝集させ目的とする径に近い径を持つ、樹脂粒子と着色剤粒子とを含む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、樹脂粒子のガラス転移温度(具体的には、例えば、樹脂粒子のガラス転移温度−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、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、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。
無機金属塩としては、例えば、塩化カルシウム、硝酸カルシウム、塩化バリウム、塩化マグネシウム、塩化亜鉛、塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム等の金属塩、及び、ポリ塩化アルミニウム、ポリ水酸化アルミニウム、多硫化カルシウム等の無機金属塩重合体等が挙げられる。
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。
−融合・合一工程−
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、コア部を形成する。
−シェル層形成工程−
コア部の粒子が分散されたコア粒子分散液を得た後、シェル層を構成する樹脂の単量体と、ラジカル重合開始剤と、必要に応じて他の成分(例えば、複数のチオール基を有する連鎖移動剤等)をさらに混合し、混合分散液を得る。
ここで、ラジカル重合開始剤は特に限定されないが、コア粒子分散液に含まれる溶媒に溶解する化合物が好ましく、具体的には、例えば、過酸化水素、過酸化アセチル、過酸化クミル、過酸化tert−ブチル、過酸化プロピオニル、過酸化ベンゾイル、過酸化クロロベンゾイル、過酸化ジクロロベンゾイル、過酸化ブロモメチルベンゾイル、過酸化ラウロイル、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、ペルオキシ炭酸ジイソプロピルテトラリンヒドロペルオキシド、1−フェニル−2−メチルプロピル−1−ヒドロペルオキシド、過トリフェニル酢酸−tert−ブチルヒドロペルオキシド、過蟻酸tert−ブチル、過酢酸tert−ブチル、過安息香酸tert−ブチル、過フェニル酢酸tert−ブチル、過メトキシ酢酸tert−ブチル、過N−(3−トルイル)カルバミン酸tert−ブチル等の過酸化物類、2,2’−アゾビスプロパン、2,2’−ジクロロ−2,2’−アゾビスプロパン、1,1’−アゾ(メチルエチル)ジアセテート、2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)塩酸塩、2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)硝酸塩、2,2’−アゾビスイソブタン、2,2’−アゾビスイソブチルアミド、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス−2−メチルプロピオン酸メチル、2,2’−ジクロロ−2,2’−アゾビスブタン、2,2’−アゾビス−2−メチルブチロニトリル、2,2’−アゾビスイソ酪酸ジメチル、1,1’−アゾビス(1−メチルブチロニトリル−3−スルホン酸ナトリウム)、2−(4−メチルフェニルアゾ)−2−メチルマロノジニトリル、4,4’−アゾビス−4−シアノ吉草酸、3,5−ジヒドロキシメチルフェニルアゾ−2−メチルマロノジニトリル、2−(4−ブロモフェニルアゾ)−2−アリルマロノジニトリル、2,2’−アゾビス−2−メチルバレロニトリル、4,4’−アゾビス−4−シアノ吉草酸ジメチル、2,2’−アゾビス−2,4−ジメチルバレロニトリル、1,1’−アゾビスシクロヘキサンニトリル、2,2’−アゾビス−2−プロピルブチロニトリル、1,1’−アゾビス−1−クロロフェニルエタン、1,1’−アゾビス−1−シクロヘキサンカルボニトリル、1,1’−アゾビス−1−シクロへプタンニトリル、1,1’−アゾビス−1−フェニルエタン、1,1’−アゾビスクメン、4−ニトロフェニルアゾベンジルシアノ酢酸エチル、フェニルアゾジフェニルメタン、フェニルアゾトリフェニルメタン、4−ニトロフェニルアゾトリフェニルメタン、1,1’−アゾビス−1,2−ジフェニルエタン、ポリ(ビスフェノールA−4,4’−アゾビス−4−シアノペンタノエート)、ポリ(テトラエチレングリコール−2,2’−アゾビスイソブチレート)等のアゾ化合物類、1,4−ビス(ペンタエチレン)−2−テトラゼン、1,4−ジメトキシカルボニル−1,4−ジフェニル−2−テトラゼン等が挙げられる。
ラジカル重合開始剤は、これらの中でも、取り扱い容易さ、安全性の観点から窒素元素を有する化合物が好ましい。
また、分岐構造を有する炭素数を含むシェル層を形成する場合、さらに前述の連鎖移動剤を含有する混合分散液を得る。
なお、混合分散液から溶媒を除いた全質量に対する上記連鎖移動剤の含有量としては、例えば5質量%以上20質量%以下が挙げられ、5質量%以上15質量%以下が好ましい。
次に、混合分散液中で、窒素雰囲気下にて昇温させることで前記重合開始剤と前記樹脂の単量体とを反応させコア部の表面で樹脂を形成させることにより、コア部の表面にシェル層が形成されたトナー粒子を形成する。
上記シェル層形成工程において、ラジカル重合反応時における加熱温度としては、例えば60℃以上90℃以下が挙げられる。
以上の工程を経て、トナー粒子が得られる。
ここで、シェル層形成工程終了後は、分散液中のトナー粒子を、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、気流乾燥、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、レーディ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、振動篩分機、風力篩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。
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−アクリル酸エステル共重合体、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、導電性粒子等、その他添加剤を含ませてもよい。
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。
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。
ここで、本実施形態に係る画像形成装置において、定着手段は、一対の定着部材(ロール/ロール、ベルト/ロール)間の圧力により、圧力定着トナーによるトナー画像を記録媒体に定着する手段が挙げられる。なお、定着手段には、圧力定着性を高める目的で、補助的に、圧力定着トナーによるトナー画像を加熱するための加熱源を有していてもよい。ただし、定着手段は、加熱源は有さず(つまり加熱せず)、圧力のみで定着する方式の装置であることがよい。
なお、加熱源は有さず(つまり加熱せず)とは、定着手段以外の動力の発する熱等により、機内の温度が環境温度以上となることを妨げることを意味するわけではない。
定着手段において、定着圧力は、1.5MPa以上10MPa以下であることが好ましく、2MPa以上8MPa以下が好ましく、3MPa以上7MPa以下がより好ましい。
定着圧力が1.5MPa以上であると、十分な定着性が得られやすくなる。また、定着圧力が10MPa以下であると、オフセット(トナー画像の一部が定着部材に移行する現状)の発生等による、画像汚れ、定着ロール汚染、用紙の巻き付きの発生、定着後の記録媒体のカール(記録媒体が曲がる現象)が抑制されやすくなる。
定着圧力とは、加圧定着時の最大定着圧力を意味する。
ここで、一対の定着部材間の圧力分布は、市販の圧力分布測定センサーにより測定する。具体的には、蒲田工業(株)製、ローラー間圧力測定システム等により測定する。そして、加圧定着時の最大圧力とは、記録媒体進行方向における一対の定着部材の接触部(ニップ)の入り口から出口に至る圧力の変化における最大値を表す。
定着するときに加熱もする場合、定着温度は、15℃以上50℃以下が好ましく、15℃以上45℃以下がより好ましく、15℃以上40℃以下がさらに好ましい。定着温度が上記範囲内であると、良好な定着性が得られるので好ましい。
定着部材としては、例えば、上記範囲の定着圧力がトナー画像に印加される範囲で、従来公知の定着部材を適宜選択して使用する。
例えば、定着部材のうち、トナー画像に接触する側の定着部材としては、円筒の芯金上に、フッ素系樹脂(例えばテフロン(登録商標))、シリコーン系樹脂、パーフルオロアルキレート樹脂等の樹脂層が被覆された定着ロールが挙げられる。また、高い定着圧力を得るためには、SUS製の基材を有する定着ロールが適している。
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。
ここで、クリーニング手段としては、例えば、クリーニングブレード、クリーニングブラシ等により、像保持体の表面をクリーニングする方式の手段が挙げられる。
ただし、クリーニングブレードによるクリーニングでは、像保持体の表面に残留した圧力定着トナーがクリーニングブレードによる圧力により可塑化し、像保持体の表面に膜状に付着する現象が生じることがかる。そのため、クリーニング手段は、個々の圧力定着トナーへの応力が少ないクリーニングブラシにより、像保持体の表面をクリーニングする方式の手段であることが好ましい。
クリーニングブラシとしては、刷毛等の固定ブラシ、繊維を円筒状に配した回転ブラシなどがある。また、導電性の繊維を使用し、電圧の印加により静電的にトナーをクリーニングする導電性ブラシもある。
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た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、図に示す主要部を説明し、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に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、いわゆるネガ潜像である。
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潜像部にイエロートナーが静電的に付着し、潜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、図に示す主要部を説明し、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。
<各粒子分散液の調製>
[コア部用樹脂粒子分散液(A1)の調製]
・スチレン: 450部
・n−ブチルアクリレート: 135部
・アクリル酸: 12部
・ドデカンチオール: 9部
前記成分を混合溶解して溶液を調製した。
他方、アニオン性界面活性剤(ダウ・ケミカル社製、DOWFAX2A1)10部をイオン交換水250部に溶解し、前記溶液を加えてフラスコ中で分散し、乳化した(単量体乳化液A)。
さらに、同じくアニオン性界面活性剤(ダウ・ケミカル社製、DOWFAX2A1)1部を555部のイオン交換水に溶解し、重合用フラスコに仕込んだ。
重合用フラスコに還流管を設置し、窒素を注入しながら、ゆっくりと攪拌しながら、75℃まで重合用フラスコをウォーターバスで加熱し、保持した。
過硫酸アンモニウム9部をイオン交換水43部に溶解し、重合用フラスコ中に定量ポンプを介して、20分かけて滴下した後、単量体乳化液Aを、定量ポンプを介して200分かけて滴下した。
その後、攪拌を続けながら重合用フラスコを75℃に、3時間保持して1段階目の重合を終了した。これにより粒子の中心径が190nm、ガラス転移温度が53℃、重量平均分子量が33,000のコア部用樹脂粒子分散液(A1)前駆体が得られた。
次に、室温まで温度が低下した後、重合用フラスコにアクリル酸2−エチルヘキシル600部、イオン交換水1500部を加え、ゆっくりと2時間攪拌した。その後、攪拌を続けながら70℃に昇温し、過硫酸アンモニウム4.5部及びイオン交換水110部を、定量ポンプを介して20分かけて滴下した。その後、攪拌を続けながら3時間保持して重合を終了した。以上工程を経て、中心径が260nm、重量平均分子量が200,000,固形分濃度33質量%のコア部用樹脂粒子分散液(A1)を得た。
得られたコア部用樹脂粒子分散液(A1)の樹脂粒子を乾燥し、乾燥した樹脂粒子をエポキシ樹脂に包埋した試料を作製した。そして、ダイヤモンドナイフにより試料を切断し、樹脂粒子の断面切片を作製した。そして、試料の切断面を、四酸化ルテニウム蒸気中で染色した後、透過型電子顕微鏡観察により確認した。そして、樹脂粒子の断面観察の結果、樹脂粒子は、母材となる高Tgスチレン樹脂中に低Tg(メタ)アクリル酸エステル樹脂のドメインが複数分散されている構成であることが確認された。
また、乾燥した樹脂粒子について、−150℃から(株)島津製作所製示差走査熱量計(DSC)でガラス転移温度Tg挙動を分析すると、−70℃に低Tg(メタ)アクリル酸エステル樹脂によるガラス転移が観測された。また、53℃に高Tgスチレン樹脂によるガラス転移が観測された(ガラス転移温度差:123℃)。
[着色剤粒子分散液の調製]
・シアン顔料: 1000部
(大日精化(株)製、Pigment Blue 15:3(銅フタロシアニン)
・アニオン性界面活性剤: 15部
(第一工業製薬(株)製、ネオゲンR)
・イオン交換水: 9000部
上記成分を混合し、高圧衝撃式分散機アルティマイザー((株)スギノマシン製、HJP30006)を用いて1時間分散して、着色剤(シアン顔料)を分散させてなる着色剤粒子分散液を調製した。着色剤粒子分散液における着色剤(シアン顔料)の体積平均粒径は160nm、固形分濃度は20質量%であった。
[シェル層用樹脂粒子分散液(B1)の調製]
・スチレン: 450部
・n−ブチルアクリレート: 135部
・アクリル酸: 12部
・ドデカンチオール: 9部
前記成分を混合溶解して溶液を調製した。
他方、アニオン性界面活性剤(ダウ・ケミカル社製、DOWFAX2A1)10部をイオン交換水250部に溶解し、前記溶液を加えてフラスコ中で分散し、乳化した(単量体乳化液A)。
さらに、同じくアニオン性界面活性剤(ダウ・ケミカル社製、DOWFAX2A1)1部を555部のイオン交換水に溶解し、重合用フラスコに仕込んだ。
重合用フラスコに還流管を設置し、窒素を注入しながら、ゆっくりと攪拌しながら、75℃まで重合用フラスコをウォーターバスで加熱し、保持した。
過硫酸アンモニウム9部をイオン交換水43部に溶解し、重合用フラスコ中に定量ポンプを介して、20分かけて滴下した後、単量体乳化液Aを、定量ポンプを介して200分かけて滴下した。
その後、攪拌を続けながら重合用フラスコを75℃に、3時間保持して1段階目の重合を終了した。これにより粒子の中心径が190nm、ガラス転移温度が53℃、重量平均分子量が33,000、固形分濃度42質量%のシェル層用樹脂粒子分散液(B1)を得た。
<実施例1>
[コア部の形成(コア粒子分散液の調製)]
・コア部用樹脂粒子分散液(A1): 504部
・着色剤粒子分散液: 63部
・イオン交換水: 710部
・アニオン性界面活性剤: 1部
(ダウケミカル社製、Dowfax2A1)
コア部形成用材料として上記成分を、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質量%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23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、1質量%水酸化ナトリウム水溶液を用いてpHを6.0にした。その後、5℃ごとにpHが6.0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、96℃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、コア粒子分散液を得た。
[シェル層の形成]
・コア粒子分散液: 1278部
・スチレン: 65部
・n−ブチルアクリレート: 20部
・2,2−アゾビス〔2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン〕二塩酸塩(VA−044:ラジカル重合開始剤): 0.8部
前記成分を3L反応容器に混合して混合液を調製した。
その後、反応容器に窒素導入管、撹拌器、マントルヒーターを設置し、窒素雰囲気下、混合液が充分に撹拌されるように撹拌器の回転数を調整しながら、65℃まで昇温し、3h保持してトナー粒子の分散液を得た。
得られたトナー粒子の分散液を、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粒子をアスピレータで減圧ろ過した。ろ紙上に残ったトナー粒子を手で細かく砕いて、温度30℃でトナー粒子の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粒子を手で細かく砕いて、温度30℃でトナー粒子量の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、トナー粒子を洗浄した。洗浄されたトナー粒子を湿式乾式整粒機(コーミル)で細かく砕いてから、25℃の乾燥器で36時間真空乾燥して、トナー粒子を得た。得られたトナー粒子は、体積平均粒径が5.8μmであった。
次に、得られたトナー粒子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秒間混合した。その後、目開き45μmの振動篩いで篩分して、実施例1のトナーを得た。
<実施例2>
実施例1同様にして、コア粒子分散液を得た。
[シェル層の形成]
・コア粒子分散液: 1278部
・スチレン: 65部
・n−ブチルアクリレート: 20部
・2,2−アゾビス〔2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン〕二塩酸塩(VA−044:ラジカル重合開始剤): 0.8部
・トリメチロールプロパントリス(3−メルカプトプロピオネート)(複数の官能基を有する連鎖移動剤): 8部
前記成分を3L反応容器に混合して混合液を調製した。
その後、反応容器に窒素導入管、撹拌器、マントルヒーターを設置し、窒素雰囲気下、混合液が充分に撹拌されるように撹拌器の回転数を調整しながら、65℃まで昇温し、3h保持して、トナー粒子の分散液を得た。
得られたトナー粒子の分散液を、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粒子をアスピレータで減圧ろ過した。ろ紙上に残ったトナー粒子を手で細かく砕いて、温度30℃でトナー粒子の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粒子を手で細かく砕いて、温度30℃でトナー粒子量の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、トナー粒子を洗浄した。洗浄されたトナー粒子を湿式乾式整粒機(コーミル)で細かく砕いてから、25℃の乾燥器で36時間真空乾燥して、トナー粒子を得た。得られたトナー粒子は、体積平均粒径が5.8μmであった。
次に、得られたトナー粒子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秒間混合した。その後、目開き45μmの振動篩いで篩分して、実施例2のトナーを得た。
<実施例3>
実施例1同様にして、コア粒子分散液を得た。
シェル層の形成において、スチレン、n−ブチルアクリレート、2,2−アゾビス〔2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン〕二塩酸塩の投入量を下記のように変更した以外は、実施例1と同様にして、実施例3のトナー(体積平均粒径5.5μm)を得た。
[シェル層の形成]
・コア粒子分散液: 1278部
・スチレン: 49部
・n−ブチルアクリレート: 15部
・2,2−アゾビス〔2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン〕二塩酸塩(VA−044:ラジカル重合開始剤): 0.6部
<実施例4>
実施例1同様にして、コア粒子分散液を得た。
シェル層の形成において、トリメチロールプロパントリス(3−メルカプトプロピオネート)8部をペンタエリスリトールテトラキス(2−メルカプトアセテート)15部に変更した以外は、実施例2と同様にして、実施例4のトナー(体積平均粒径5.8μm)を得た。
<比較例1>
・コア部用樹脂粒子分散液(A1): 504部
・着色剤粒子分散液: 63部
・イオン交換水: 710部
・アニオン性界面活性剤: 1部
(ダウケミカル社製、Dowfax2A1)
コア部形成用材料として上記成分を、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質量%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23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、シェル層形成用材料としてシェル層用樹脂粒子分散液(B1)170部を5分かけて投入した。30分間保持した後、1質量%水酸化ナトリウム水溶液を用いてpHを6.0にした。その後、5℃ごとにpHが6.0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、96℃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、25℃の乾燥器で36時間真空乾燥して、トナー粒子を得た。得られたトナー粒子は、体積平均粒径が5.8μmであった。
次に、得られたトナー粒子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秒間混合した。その後、目開き45μmの振動篩いで篩分して、比較例1のトナーを得た。
<比較例2>
・コア部用樹脂粒子分散液(A1): 504部
・着色剤粒子分散液: 63部
・イオン交換水: 710部
・アニオン性界面活性剤: 1部
(ダウケミカル社製、Dowfax2A1)
コア部形成用材料として上記成分を、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質量%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23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、シェル層形成用材料としてシェル層用樹脂粒子分散液(B1)85部を5分かけて投入した。30分間保持した後、1質量%水酸化ナトリウム水溶液を用いてpHを6.0にした。その後、5℃ごとにpHが6.0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、96℃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、25℃の乾燥器で36時間真空乾燥して、トナー粒子を得た。得られたトナー粒子は、体積平均粒径が5.8μmであった。
次に、得られたトナー粒子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秒間混合した。その後、目開き45μmの振動篩いで篩分して、比較例2のトナーを得た。
<測定>
各例で得られたトナーについて、シェル層の平均厚み(表中の「平均厚み」)、非被覆部数(表中の「非被覆部数」)、コア部の周囲全体に対する非被覆部の合計の長さの割合(表中の「非被覆部割合」)、シェル層の厚みの標準偏差(表中の「標準偏差」)、シェル層の硫黄濃度(表中の「S濃度」)、シェル層の密度(表中の「密度」)、シェル層に含まれる樹脂のガラス転移温度(表中の「ガラス転移温度」)、コア部の海島構造における島部の長径(表中の「島部の長径」)について、前述の方法により求めた。結果を表1に示す。
また、得られたトナーにおけるトナー粒子が各圧力で押しつぶすことでシェル層の割れ目からコア部が露出するか否か(表中の「コア部露出」)について、前述の方法により確認した。結果を表1に示す。
なお、実施例のトナーはいずれも、高Tgスチレン樹脂を含む海部と低Tg(メタ)アクリル酸エステル樹脂を含む島部とで構成された海島構造が確認された。
<評価>
(現像剤の作製)
各例のトナー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、各々、各例の現像剤を作製した。ただし、キャリアは、下記樹脂被覆キャリアを使用した。
−樹脂被覆キャリアの調製−
・Mn−Mg−Sr系フェライト粒子(平均粒径40μm):100部
・トルエン:14部
・ポリメタクリル酸メチル: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、樹脂被覆キャリアを調製した。
(評価機の準備)
各例の現像剤を、富士ゼロックス社製のDocuPrintC2425改造機の現像装置に収容した。この改造機は、最大定着圧力が、8MPa(80kgf/cm)となるように2ロール型の定着機を改造し、プロセススピードを60mm/secに調整した。なお、改造機は、定着装置に加熱源を有していない。また、感光体上の転写残トナーのクリーニングするブラシクリーナーを設けた。
この改造機を評価機として使用し、次の評価を実施した。その結果を表1に示す。
(圧力定着性の評価)
評価機を用い、A4サイズC2紙を使用し、ベタ画像時の単位面積当たりトナー質量4mg/cm、画像濃度100%のベタ画像を通紙し、100枚の連続プリントを行った。その後、布摺擦を行い、分光濃度計(X−Rite)を用いて摺擦前後での画像濃度を測定した。画像濃度比が1.0に近いほど定着強度が強く、圧力定着性に優れることを示す。そして、圧力定着性について、次の評価基準で評価した。
−評価基準−
A: 画像濃度比が0.9以上
B: 画像濃度比が0.8以上0.9未満
C: 画像濃度比が0.7以上0.8未満
D: 画像濃度比が0.7未満。実使用上許容されない。
(攪拌時の耐久性評価)
評価機を用い、高温高湿(32℃/85%RH)の環境下で10分間の現像器の空回しを行った後、現像器内の現像剤を採取した。次にジェットシーブを用いてトナーとキャリアを分離してトナーの粒径を測定した。
そして、現像性について、次の評価基準で評価した。
−評価基準−
A: 粒径変動が5%以下。
B: 粒径変動が5%を超え10%未満。
C: 粒径変動が10%を超え20%未満、実用上の問題なし。
D: 粒径変動が20%以上、目視で非画像部のかぶり、画像の濃度ムラが確認され、実使用上許容されない。
(クリーニング性の評価)
現像剤を現像器中に投入した状態で評価機を高温高湿(32℃/85%RH)の環境下に24時間放置した。その後、100枚の連続プリントを行い、感光体表面上のフィルミングの有無を目視で確認した。そして、現像性について、次の評価基準で評価した。
−評価基準−
A: フィルミングが確認される。
B: ルーペでフィルミングは確認されるが、画像への影響は見られない。
C: 目視でフィルミングは確認されるが、画像への影響は見られない。
D: 目視でフィルミングは確認され、画像への影響があり、実使用上許容されない。
上記結果から、本実施例では、比較例に比べ、圧力定着性と攪拌耐久性とが両立されていることがわかる。
また、本実施例は、クリーニング性も良好であることもわかる。
また、連鎖移動剤を用いてシェル層が形成され、分岐構造を有する樹脂をシェル層が含む実施例2は、他の実施例に比べ、より圧力定着性と攪拌耐久性とが両立されていることがわかる。
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 (16)

  1. ガラス転移温度差が30℃以上である2種以上の樹脂を含むコア部と、ガラス転移温度が50℃以上の樹脂を含み平均厚みが150nm以下であるシェル層と、を有するトナー粒子であって、
    前記トナー粒子の断面における前記コア部の周囲のうち、前記シェル層が被覆していない箇所が5個以下であるトナー粒子を有する静電荷像現像用圧力定着トナー。
  2. 前記シェル層の平均厚みは80nm以上150nm以下である請求項1に記載の静電荷像現像用圧力定着トナー。
  3. 前記シェル層の厚みの標準偏差が20nm以下である請求項2に記載の静電荷像現像用圧力定着トナー。
  4. 前記シェル層に含まれる樹脂は、スチレン樹脂、アクリル酸エステル樹脂、メタクリル酸エステル樹脂、並びにスチレンとアクリル酸エステル及びメタクリル酸エステルの少なくとも一方との共重合体の少なくとも1種を含む請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の静電荷像現像用圧力定着トナー。
  5. 前記シェル層は、硫黄元素を5,000ppm以上含む請求項4に記載の静電荷像現像用圧力定着トナー。
  6. 前記シェル層は、連鎖移動剤に由来する硫黄元素を含む請求項5に記載の静電荷像現像用圧力定着トナー。
  7. 前記シェル層の密度は、0.90g/cm以上1.10g/cm以下である請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の静電荷像現像用圧力定着トナー。
  8. 前記トナー粒子は、8MPaの圧力で押しつぶすことで前記シェル層の割れ目から前記コア部が露出する請求項7に記載の静電荷像現像用圧力定着トナー。
  9. 前記コア部に含まれる2種以上の樹脂は、スチレン樹脂と、前記スチレン樹脂よりもガラス転移温度が30℃以上低く、かつ、アクリル酸エステル樹脂及びメタクリル酸エステル樹脂の少なくとも一方である樹脂と、を含む請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載の静電荷像現像用圧力定着トナー。
  10. 前記コア部は、前記スチレン樹脂を含む海部と、前記アクリル酸エステル樹脂及びメタクリル酸エステル樹脂の少なくとも一方である樹脂を含む島部と、で構成された海島構造を有する請求項9に記載の静電荷像現像用圧力定着トナー。
  11. 前記島部の長径は、200nm以上500nm以下である請求項10に記載の静電荷像現像用圧力定着トナー。
  12. 請求項1〜請求項11のいずれか1項に記載の静電荷像現像用圧力定着トナーを含む静電荷像現像剤。
  13. 請求項1〜請求項11のいずれか1項に記載の静電荷像現像用圧力定着トナーを収容し、
    画像形成装置に着脱されるトナーカートリッジ。
  14. 請求項12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。
  15. 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12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。
  16. 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12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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