JP2019056765A - 静電荷像現像用トナー、静電荷像現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成装置及び画像形成方法 - Google Patents

静電荷像現像用トナー、静電荷像現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成装置及び画像形成方法 Download PDF

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【課題】記録媒体の種類間で生じる画像解像度のばらつきを抑制する静電荷像現像用トナーを提供すること。【解決手段】着色剤と、結着樹脂としてポリエステル樹脂とを含有し、平行平板振動レオメーターを用いて熱過程(A)及び熱過程(B)にてそれぞれ動的粘弾性測定を行ったときに要件(1)及び要件(2)を満たす静電荷像現像用トナー。要件(1):熱過程(A)にて測定した複素粘度η*が1×107Pa・sに達する温度T1と、熱過程(B)にて測定した複素粘度η*が1×107Pa・sに達する温度T2との差分T1−T2が5℃以上15℃未満である。要件(2):熱過程(B)にて測定した損失正接tanδが、70℃において1以下である。【選択図】なし

Description

本発明は、静電荷像現像用トナー、静電荷像現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成装置及び画像形成方法に関する。
特許文献1には、着色剤、結着樹脂及び離型剤を含有し、結着樹脂がポリエステル樹脂を含有し、以下の要件(1)と(2)を満たすトナーが開示されている。
要件(1):50℃における貯蔵弾性率G’(50)とし、60℃における貯蔵弾性率G’(60)としたとき、G’(50)≧3×10Pa、かつ、1×10Pa≦G’(60)≦1×10Paを満たす。
要件(2):50℃におけるトナーのパルスNMRのソリッドエコー法によるスピン−スピン緩和時間が1ms以下である。
特許文献2には、非晶性ポリエステル樹脂と、結晶性ポリエステル樹脂と、スチレン系化合物由来の構造単位を含む樹脂とを結着樹脂として含有し、非晶性ポリエステル樹脂と結晶性ポリエステル樹脂との合計に占める結晶性ポリエステル樹脂の割合が12質量%以上40質量%以下であり、貯蔵弾性率G’が1.0×10Paとなる温度が30℃以上45℃以下であり、温度X℃で保管する前の温度X℃における貯蔵弾性率G’(熱保管前)と、温度X℃で2時間保管した後の温度X℃における貯蔵弾性率G’(熱保管後)との比[貯蔵弾性率G’(熱保管後)/貯蔵弾性率G’(熱保管前)]が最大となる温度X’℃における比[貯蔵弾性率G’(熱保管後)/貯蔵弾性率G’(熱保管前)]が3以上50以下であるトナーが開示されている。
特許文献3には、非晶性ポリエステル樹脂と結晶性ポリエステル樹脂とを結着樹脂として含有し、非晶性ポリエステル樹脂と結晶性ポリエステル樹脂との合計に占める結晶性ポリエステル樹脂の割合が12質量%以上40質量%以下であり、貯蔵弾性率G’が1.0×10Paとなる温度が30℃以上45℃以下であり、温度X℃で保管する前の温度X℃における貯蔵弾性率G’(熱保管前)と、温度X℃で2時間保管した後の温度X℃における貯蔵弾性率G’(熱保管後)との比[貯蔵弾性率G’(熱保管後)/貯蔵弾性率G’(熱保管前)]が最大となる温度X’℃における貯蔵弾性率G’(熱保管後)が1.0×10Pa以上5.0×10Pa以下であるトナーが開示されている。
特許第5884876号公報 特開2016−66017号公報 特開2016−66018号公報
同じトナーを使って画像を形成しても、記録媒体の種類間で画像解像度にばらつきが生じることがあった。その機序として下記が考えられる。
記録媒体は種類ごとに厚さや性状が相異することにより、定着装置からの熱伝導効率が異なる。記録媒体の種類間において、定着装置からの熱伝導効率が異なると、記録媒体上のトナーの上昇温度が異なり、結着樹脂の溶け広がり方に差が生じる(一般的に、トナーの温度が上昇するほど、結着樹脂はより溶け広がる)。
また、記録媒体は種類ごとに厚さや性状が相異するので、記録媒体の種類ごとに最適なプロセススピードを設定しようとすれば、記録媒体の種類ごとにプロセススピードが異なることになる。記録媒体の種類間において、プロセススピードが異なると、結着樹脂の広がり方に差が生じる(一般的に、プロセススピードが遅いほど、トナーはより広がる)。
その結果、同じトナーを使って画像を形成しても、記録媒体の種類間で画像解像度にばらつきが生じると考えられる。
本開示は、上記状況のもとになされた。
本開示は、記録媒体の種類間で生じる画像解像度のばらつきを抑制する静電荷像現像用トナーを提供することを課題とする。
前記課題を解決するための具体的手段には、下記の態様が含まれる。
請求項1に係る発明は、
着色剤と、結着樹脂としてポリエステル樹脂とを含有し、
平行平板振動レオメーターを用いて下記の熱過程(A)及び熱過程(B)にてそれぞれ動的粘弾性測定を行ったときに下記の要件(1)及び要件(2)を満たす静電荷像現像用トナー。
熱過程(A):100℃以上150℃以下に調温されたパラレルプレートに試料を接着させ、50℃まで降温速度15℃/分で冷却し、50℃にて2時間保持し、50℃から30℃まで降温速度15℃/分で冷却した後に、30℃から昇温速度2℃/分で加熱しながら動的粘弾性測定を行う。
熱過程(B):100℃以上150℃以下に調温されたパラレルプレートに試料を接着させ、30℃まで降温速度15℃/分で冷却した後に、30℃から昇温速度2℃/分で加熱しながら動的粘弾性測定を行う。
要件(1):前記熱過程(A)にて測定した複素粘度ηが1×10Pa・sに達する温度T1と、前記熱過程(B)にて測定した複素粘度ηが1×10Pa・sに達する温度T2との差分T1−T2が5℃以上15℃未満である。
要件(2):前記熱過程(B)にて測定した損失正接tanδが、70℃において1以下である。
請求項2に係る発明は、
前記温度T1が50℃以上70℃以下である、請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
請求項3に係る発明は、
前記温度T1が55℃以上65℃以下である、請求項2に記載の静電荷像現像用トナー。
請求項4に係る発明は、
前記要件(1)が下記の要件(1−1)である、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
要件(1−1):前記熱過程(A)にて測定した複素粘度ηが1×10Pa・sに達する温度T1と、前記熱過程(B)にて測定した複素粘度ηが1×10Pa・sに達する温度T2との差分T1−T2が7℃以上13℃以下である。
請求項5に係る発明は、
前記要件(2)が下記の要件(2−1)である、請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
要件(2−1):前記熱過程(B)にて測定した損失正接tanδが、70℃において0.9以下である。
請求項6に係る発明は、
請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーを含む静電荷像現像剤。
請求項7に係る発明は、
請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーを収容し、
画像形成装置に着脱されるトナーカートリッジ。
請求項8に係る発明は、
請求項6に記載の静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段を備え、
画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジ。
請求項9に係る発明は、
像保持体と、
前記像保持体の表面を帯電する帯電手段と、
帯電した前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、
請求項6に記載の静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、前記像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段と、
前記像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、
前記記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着手段と、
を備える画像形成装置。
請求項10に係る発明は、
像保持体の表面を帯電する帯電工程と、
帯電した前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成工程と、
請求項6に記載の静電荷像現像剤により、前記像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像工程と、
前記像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写工程と、
前記記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着工程と、
を有する画像形成方法。
請求項1、2又は3に係る発明によれば、要件(1)及び要件(2)の少なくともいずれかを満たさない静電荷像現像用トナーに比べて、記録媒体の種類間で生じる画像解像度のばらつきを抑制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、要件(1−1)を満たさない静電荷像現像用トナーに比べて、記録媒体の種類間で生じる画像解像度のばらつきをより抑制する静電荷像現像用トナーが提供される。
請求項5に係る発明によれば、要件(2−1)を満たさない静電荷像現像用トナーに比べて、記録媒体の種類間で生じる画像解像度のばらつきをより抑制する静電荷像現像用トナーが提供される。
請求項6に係る発明によれば、要件(1)及び要件(2)の少なくともいずれかを満たさない静電荷像現像用トナーに比べて、記録媒体の種類間で生じる画像解像度のばらつきを抑制する静電荷像現像用トナーを含む静電荷像現像剤が提供される。
請求項7に係る発明によれば、要件(1)及び要件(2)の少なくともいずれかを満たさない静電荷像現像用トナーに比べて、記録媒体の種類間で生じる画像解像度のばらつきを抑制する静電荷像現像用トナーを収容したトナーカートリッジが提供される。
請求項8、9又は10に係る発明によれば、要件(1)及び要件(2)の少なくともいずれかを満たさない静電荷像現像用トナーに比べて、記録媒体の種類間で生じる画像解像度のばらつきを抑制する静電荷像現像用トナーを含む静電荷像現像剤を適用した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。
本実施形態に係るトナーにおける温度と複素粘度ηとの関係を示すグラフの一例である。 従来のトナーにおける温度と複素粘度ηとの関係を示すグラフの一例である。 従来のトナーにおける温度と複素粘度ηとの関係を示すグラフの別の一例である。 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。 本実施形態に係る画像形成装置に着脱され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。
以下に、発明の実施形態を説明する。これらの説明及び実施例は実施形態を例示するものであり、発明の範囲を制限するものではない。
本開示において組成物中の各成分の量について言及する場合、組成物中に各成分に該当する物質が複数種存在する場合には、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の物質の合計量を意味する。
本開示において「〜」を用いて示された数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。
本開示において、「静電荷像現像用トナー」を単に「トナー」ともいい、「静電荷像現像剤」を単に「現像剤」ともいう。
<静電荷像現像用トナー>
本実施形態に係るトナーは、着色剤と、結着樹脂としてポリエステル樹脂とを含有し、平行平板振動レオメーターを用いて下記の熱過程(A)及び熱過程(B)にてそれぞれ動的粘弾性測定を行ったときに下記の要件(1)及び要件(2)を満たす。
熱過程(A):100℃以上150℃以下に調温されたパラレルプレートに試料を接着させ、50℃まで降温速度15℃/分で冷却し、50℃にて2時間保持し、50℃から30℃まで降温速度15℃/分で冷却した後に、30℃から昇温速度2℃/分で加熱しながら動的粘弾性測定を行う。
熱過程(B):100℃以上150℃以下に調温されたパラレルプレートに試料を接着させ、30℃まで降温速度15℃/分で冷却した後に、30℃から昇温速度2℃/分で加熱しながら動的粘弾性測定を行う。
要件(1):熱過程(A)にて測定した複素粘度ηが1×10Pa・sに達する温度T1と、熱過程(B)にて測定した複素粘度ηが1×10Pa・sに達する温度T2との差分T1−T2が5℃以上15℃未満である。
要件(2):熱過程(B)にて測定した損失正接tanδが、70℃において1以下である。
本実施形態に係るトナーは、下記の要件(1−1)を満たすことがより好ましい。
要件(1−1):熱過程(A)にて測定した複素粘度ηが1×10Pa・sに達する温度T1と、熱過程(B)にて測定した複素粘度ηが1×10Pa・sに達する温度T2との差分T1−T2が7℃以上13℃以下である。
本実施形態に係るトナーは、下記の要件(2−1)を満たすことがより好ましい。
要件(2−1):熱過程(B)にて測定した損失正接tanδが、70℃において0.9以下である。
本実施形態において動的粘弾性測定は、2通りの熱過程、即ち、熱過程(A)と熱過程(B)とにて測定する。
熱過程(B)は、その降温過程が、動的粘弾性測定を行う昇温過程の前にトナーに余分な熱エネルギーを付与しないことを目的に、パラレルプレートに接着させた試料を速やかに冷却する降温過程となっている。
一方、熱過程(A)は、降温過程の途中に50℃にて2時間保持する過程が有る点で、熱過程(B)と相違する。したがって、熱過程(A)は、50℃にて2時間保持する分多い熱エネルギーを、動的粘弾性測定を行う昇温過程の前にトナーに付与することになる。言い換えると、熱過程(A)は、50℃にて2時間保持する分の熱成熟後に動的粘弾性測定を行う熱過程である。50℃にて2時間保持して熱成熟させることは、記録媒体に定着されたトナー画像が1日ほど経時することを加速再現したものである。
即ち、熱過程(A)にて測定した複素粘度ηは、熱成熟後のトナーの複素粘度ηであり、記録媒体に定着され時間の経過を経たトナー画像のモデルの複素粘度ηである。
一方、熱過程(B)にて測定した複素粘度ηは、熱成熟前のトナーの複素粘度ηであり、画像形成に用いられるトナーのモデルの複素粘度ηである。
ここで、図面を参照しながら、温度T1、温度T2及び差分T1−T2を説明する。
図1Aは、本実施形態に係るトナーにおける温度と複素粘度ηとの関係を示すグラフの一例である。図1Bは、従来のトナーにおける温度と複素粘度ηとの関係を示すグラフの一例である。図1Cは、従来のトナーにおける温度と複素粘度ηとの関係を示すグラフの別の一例である。
図1A、図1B及び図1Cにおいて、実線のグラフが、熱過程(A)にて測定した複素粘度ηであり、破線のグラフが、熱過程(B)にて測定した複素粘度ηである。
本実施形態に係るトナー、従来のトナー共に、全体的に見て、温度が上昇していくと複素粘度ηが下降していく。温度T1は、熱過程(A)にて測定した複素粘度ηが最初に1×10Pa・sに達する温度である。温度T2は、熱過程(B)にて測定した複素粘度ηが最初に1×10Pa・sに達する温度である。
図1B及び図1Cに示すグラフ(従来のトナーのグラフ)においては、実線のグラフと破線のグラフとのずれがほとんどない。
一方、図1Aに示すグラフ(本実施形態に係るトナーのグラフ)においては、30℃からおおよそ70℃の範囲において、実線のグラフと破線のグラフとにずれが生じており、破線のグラフが実線のグラフを下回っている。30℃からおおよそ70℃の範囲においては、温度が上昇していくと複素粘度ηがおおよそ1×10Pa・sから1×10Pa・sへと下降していくところ、実線のグラフと破線のグラフとのずれは、複素粘度ηが1×10Pa・sに達する付近で最も大きい。
温度と複素粘度ηとの関係を示すグラフから上記のことが看取されるので、本開示においては、トナーの粘弾性を、熱過程(A)にて測定した複素粘度ηが1×10Pa・sに達する温度T1と、熱過程(B)にて測定した複素粘度ηが1×10Pa・sに達する温度T2との差分T1−T2をもって特徴づける。
本実施形態に係るトナーは、要件(1)及び要件(2)を満たすことにより、記録媒体の種類間で生じる画像解像度のばらつきを抑制する。その理由として、下記の機序が推定される。
複素粘度ηは物体の柔軟性を示す指標であり、トナー及びトナー画像は、複素粘度ηが低いほど柔軟性に富み、複素粘度ηが高いほど状態変化を起しにくいといえる。
画像形成に用いられるトナーは、定着時に記録媒体へ広がりやすいために、柔軟であることが好ましく、一方、記録媒体に定着され時間の経過を経たトナー画像は、トナー画像どうしがくっついたり、トナー画像が他の記録媒体へ移行したりする現象(所謂ブロッキング)を抑制するために、状態変化を起しにくいことが好ましい。
上記の両性質を備えるためには、熱過程(A)にて測定した複素粘度η、つまり熱成熟後のトナーの複素粘度ηと、熱過程(B)にて測定した複素粘度η、つまり熱成熟前のトナーの複素粘度ηとを比較して、前者が相対的に大きく、後者が相対的に小さいことが好ましい。
従来のトナーにおいては、熱過程(A)にて測定した複素粘度ηと、熱過程(B)にて測定した複素粘度ηとの間に差異がほとんどなく、したがって、温度T1と温度T2との差分T1−T2がほとんどない。このような動的粘弾性を示す従来のトナーは、ブロッキングを抑制することはできても、定着時における記録媒体への広がりやすさは充分ではない。
これに対して、本実施形態に係るトナーは、温度T1と温度T2との差分T1−T2が5℃以上である。これは主に、温度T1が従来のトナーと同程度であるのに、温度T2が従来のトナーよりも低いので、差分T1−T2が広がることによる。このような動的粘弾性を示す本実施形態に係るトナーは、ブロッキング抑制効果を備えつつ、定着時に記録媒体へ広がりやすい性質を備えている。本実施形態に係るトナーは、定着時に記録媒体へ広がりやすいことにより、結着樹脂の溶け広がり方に起因する記録媒体の種類間で生じる画像解像度のばらつきを抑制すると推測される。
上記の機序によって、記録媒体の種類間で生じる画像解像度のばらつきを抑制する観点から、本実施形態において差分T1−T2は、5℃以上であり、7℃以上がより好ましい。
一方、差分T1−T2が大き過ぎる場合は、たいてい温度T2が低過ぎる場合である。この場合は、熱成熟前のトナーが軟らかいことにより、定着時に記録媒体へ広がり過ぎて細線再現性に劣ることがある。この観点から、差分T1−T2は15℃未満であり、13℃以下がより好ましい。
本実施形態に係るトナーにおいては、熱過程(B)にて測定した損失正接tanδが、70℃において1以下である。つまり、熱成熟前のトナー(画像形成に用いられるトナーのモデル)の損失正接tanδが、70℃(一般的な定着装置からトナー画像に与えられる温度のおおよその最低温度)において1以下である。
損失正接tanδが1以下であることは、トナーの性質として粘性よりも弾性の方が支配的であることを意味する。この場合、プロセススピードに差があっても結着樹脂の広がり方に差が生じにくく、その結果、記録媒体の種類間で生じる画像解像度のばらつきを抑制すると推測される。
上記観点から、熱過程(B)にて測定した損失正接tanδは、70℃において1以下であり、0.9以下であることがより好ましい。
一方で、トナーの性質として弾性の方があまりに支配的であると、記録媒体に対するトナーの親和性が低下し、定着画像強度が低下する場合があることから、熱過程(B)にて測定した損失正接tanδは、70℃において0.4以上であることが好ましい。
本実施形態に係るトナーにおいては、温度T1が50℃以上70℃以下であることが好ましい。この温度範囲であることは、記録媒体に定着され時間の経過を経たトナー画像が状態変化を起しにくいことを意味し、その結果として、記録媒体の保管中のブロッキングが抑制され画像欠損が抑制される。この観点から、温度T1は、55℃以上65℃以下であることがより好ましい。
本実施形態に係るトナーの動的粘弾性は、トナー粒子の結着樹脂であるポリエステル樹脂を、熱成熟前にあっては2種類以上の樹脂が混じり合い、複素粘度ηが低下した状態であり、熱成熟後にあっては2種類以上の樹脂が分離し、複素粘度ηが上昇した状態となり得るポリエステル樹脂にすることによって実現できる。
上記は、非晶性ポリエステル樹脂と結晶性ポリエステル樹脂を混合して用いること、ポリエステル樹脂のSP値を調整すること、ポリエステル樹脂の結晶性を制御する核剤(結晶核剤)をポリエステル樹脂粒子に含有させること等により実現できるが、本実施形態においては、結晶性ポリエステル樹脂及び結晶核剤の量と存在状態とを制御する方法が最適である。
本実施形態において動的粘弾性測定は、平行平板振動レオメーターを用いて、ひずみ制御方式により測定する。測定用の試料としては、トナー(外添剤が外添されている場合は外添剤も含む。)を円柱形に成形したペレットを用いる。試料を、100℃以上150℃以下に調温されたパラレルプレートに挟み接着させ、冷却後、加熱しながら試料に正弦波振動を与え動的粘弾性を測定する。冷却及び加熱は、熱過程(A)又は熱過程(B)のとおり行う。測定条件は下記のとおりである。
・測定治具:直径8mmのパラレルプレート
・試料形状:直径8mm、厚さ4mm
・振動周波数:6.28rad/秒
・測定間隔:30秒
・歪量:0.01%以上0.5%以下
以下、本実施形態に係るトナーの構成を詳細に説明する。
[トナー粒子]
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む。
−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(例えばビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルイソプロペニルケトン等)、オレフィン類(例えばエチレン、プロピレン、ブタジエン等)等の単量体の単独重合体、又はこれら単量体を2種以上組み合せた共重合体からなるビニル系樹脂が挙げられる。
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種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
結着樹脂としては、ポリエステル樹脂が好適である。ポリエステル樹脂としては、例えば、公知の非晶性ポリエステル樹脂が挙げられる。ポリエステル樹脂は、非晶性ポリエステル樹脂と共に、結晶性ポリエステル樹脂を併用してもよい。但し、結晶性ポリエステル樹脂は、全結着樹脂に対して、含有量が2質量%以上40質量%以下(好ましくは2質量%以上20質量%以下)の範囲で用いることがよい。
樹脂の「結晶性」とは、示差走査熱量測定(DSC)において、階段状の吸熱量変化ではなく、明確な吸熱ピークを有することを指し、具体的には、昇温速度10℃/分で測定した際の吸熱ピークの半値幅が10℃以内であることを指す。
一方、樹脂の「非晶性」とは、半値幅が10℃を超えること、階段状の吸熱量変化を示すこと、又は明確な吸熱ピークが認められないことを指す。
・非晶性ポリエステル樹脂
非晶性ポリエステル樹脂としては、例えば、多価カルボン酸と多価アルコールとの縮重合体が挙げられる。非晶性ポリエステル樹脂は、市販品を使用してもよいし、合成物を使用してもよい。
多価カルボン酸としては、例えば、脂肪族ジカルボン酸(例えばシュウ酸、マロン酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、コハク酸、アルケニルコハク酸、アジピン酸、セバシン酸等)、脂環式ジカルボン酸(例えばシクロヘキサンジカルボン酸等)、芳香族ジカルボン酸(例えばテレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、ナフタレンジカルボン酸等)、これらの無水物、又はこれらの低級(例えば炭素数1以上5以下)アルキルエステルが挙げられる。これらの中でも、多価カルボン酸としては、例えば、芳香族ジカルボン酸が好ましい。
多価カルボン酸としては、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種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
多価アルコールとしては、例えば、脂肪族ジオール(例えばエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール等)、脂環式ジオール(例えばシクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、水添ビスフェノールA等)、芳香族ジオール(例えばビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物等)が挙げられる。これらの中でも、多価アルコールとしては、例えば、芳香族ジオール、脂環式ジオールが好ましく、より好ましくは芳香族ジオールである。
多価アルコールとしては、ジオールと共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上の多価アルコールを併用してもよい。3価以上の多価アルコールとしては、例えば、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールが挙げられる。
多価アルコールは、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
非晶性ポリエステル樹脂のガラス転移温度(Tg)は、50℃以上80℃以下が好ましく、50℃以上65℃以下がより好ましい。
ガラス転移温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線より求め、より具体的にはJIS K7121−1987「プラスチックの転移温度測定方法」のガラス転移温度の求め方に記載の「補外ガラス転移開始温度」により求められる。
非晶性ポリエステル樹脂の重量平均分子量(Mw)は、5000以上1000000以下が好ましく、7000以上500000以下がより好ましい。非晶性ポリエステル樹脂の数平均分子量(Mn)は、2000以上100000以下が好ましい。非晶性ポリエステル樹脂の分子量分布Mw/Mnは、1.5以上100以下が好ましく、2以上60以下がより好ましい。
非晶性ポリエステル樹脂の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。
非晶性ポリエステル樹脂は、公知の製造方法により得られる。具体的には、例えば、重合温度を180℃以上230℃以下とし、必要に応じて反応系内を減圧し、縮合の際に発生する水やアルコールを除去しながら反応させる方法により得られる。
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重縮合させるとよい。
・結晶性ポリエステル樹脂
結晶性ポリエステル樹脂としては、例えば、多価カルボン酸と多価アルコールとの重縮合体が挙げられる。なお、結晶性ポリエステル樹脂としては、市販品を使用してもよいし、合成したものを使用してもよい。
ここで、結晶性ポリエステル樹脂は、結晶構造を容易に形成するため、芳香環を有する重合性単量体よりも直鎖状脂肪族の重合性単量体を用いた重縮合体が好ましい。
多価カルボン酸としては、例えば、脂肪族ジカルボン酸(例えばシュウ酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、1,9−ノナンジカルボン酸、1,10−デカンジカルボン酸、1,12−ドデカンジカルボン酸、1,14−テトラデカンジカルボン酸、1,18−オクタデカンジカルボン酸等)、芳香族ジカルボン酸(例えばフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレン−2,6−ジカルボン酸等の二塩基酸等)、これらの無水物、又はこれらの低級(例えば炭素数1以上5以下)アルキルエステルが挙げられる。
多価カルボン酸は、ジカルボン酸と共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上のカルボン酸を併用してもよい。3価のカルボン酸としては、例えば、芳香族カルボン酸(例えば1,2,3−ベンゼントリカルボン酸、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸、1,2,4−ナフタレントリカルボン酸等)、これらの無水物、又はこれらの低級(例えば炭素数1以上5以下)アルキルエステルが挙げられる。
多価カルボン酸としては、これらジカルボン酸と共に、スルホン酸基を持つジカルボン酸、エチレン性二重結合を持つジカルボン酸を併用してもよい。
多価カルボン酸は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
多価アルコールとしては、例えば、脂肪族ジオール(例えば主鎖部分の炭素数が7以上20以下である直鎖型脂肪族ジオール)が挙げられる。脂肪族ジオールとしては、例えば、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、1,11−ウンデカンジオール、1,12−ドデカンジオール、1,13−トリデカンジオール、1,14−テトラデカンジオール、1,18−オクタデカンジオール、1,14−エイコサンデカンジオールなどが挙げられる。これらの中でも、脂肪族ジオールとしては、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオールが好ましい。
多価アルコールは、ジオールと共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上のアルコールを併用してもよい。3価以上のアルコールとしては、例えば、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等が挙げられる。
多価アルコールは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
ここで、多価アルコールは、脂肪族ジオールの含有量を80モル%以上とすることがよく、好ましくは90モル%以上である。
結晶性ポリエステル樹脂の融解温度は、50℃以上100℃以下が好ましく、55℃以上90℃以下がより好ましく、60℃以上85℃以下がさらに好ましい。
なお、融解温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線から、JIS K7121−1987「プラスチックの転移温度測定方法」の融解温度の求め方に記載の「融解ピーク温度」により求める。
結晶性ポリエステル樹脂の重量平均分子量(Mw)は、6,000以上35,000以下が好ましい。
結晶性ポリエステル樹脂は、例えば、非晶性ポリエステルと同様に、公知の製造方法により得られる。
要件(1)及び要件(2)を満足させる観点から、非晶性ポリエステル樹脂と結晶性ポリエステル樹脂との含有量比(非晶性ポリエステル樹脂:結晶性ポリエステル樹脂)は質量基準で100:8乃至100:23の範囲が好ましい。
非晶性ポリエステル樹脂100質量部に対して結晶性ポリエステル樹脂を23質量部以下の範囲で含有することにより、差分T1−T2が狭くなり、差分T1−T2を15℃未満に制御しやすい。
非晶性ポリエステル樹脂100質量部に対して結晶性ポリエステル樹脂を8質量部以上の範囲で含有することにより、差分T1−T2が広くなり、差分T1−T2を5℃以上に制御しやすい。
上記の観点から、非晶性ポリエステル樹脂と結晶性ポリエステル樹脂との含有量比は質量基準で100:10乃至100:20の範囲がより好ましく、100:11乃至100:16の範囲が更に好ましい。
結着樹脂の含有量は、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%以下が更に好ましい。
−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等の顔料;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、チアゾール系等の染料;SiO(シリカ)、TiO(チタニア)、Al(アルミナ)等の白色顔料;金属の粉末、金属塩の薄片状結晶、雲母、薄片状ガラス粉等の光輝性顔料;が挙げられる。
着色剤は、1種を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。
着色剤の含有量は、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。
−離型剤−
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。
離型剤の融解温度は、50℃以上110℃以下が好ましく、60℃以上100℃以下がより好ましい。
融解温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線から、JIS K7121−1987「プラスチックの転移温度測定方法」の融解温度の求め方に記載の「融解ピーク温度」により求める。
離型剤の含有量は、トナー粒子全体に対して、1質量%以上20質量%以下が好ましく、5質量%以上15質量%以下がより好ましい。
−その他の添加剤−
その他の添加剤としては、例えば、磁性体、帯電制御剤、無機粉体等の公知の添加剤が挙げられる。これらの添加剤は、内添剤としてトナー粒子に含まれる。
[トナー粒子の特性]
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。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を含む芯部と、結着樹脂を含む被覆層と、で構成されている。
トナー粒子の体積平均粒径(D50v)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。
トナー粒子の体積平均粒径は、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質量%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100μmのアパーチャーを用いて粒径2μm以上60μm以下の範囲の粒子の粒径を測定する。サンプリングする粒子数は50000個である。測定した粒径の体積基準の粒度分布において、小径側から累積50%となる粒径を体積平均粒径D50vとする。
トナー粒子の平均円形度は、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。
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、超音波処理を行って外添剤を除去したトナー粒子を得る。
[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。
疎水化処理剤の量は、通常、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。
その他の外添剤としては、樹脂粒子(ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、メラミン樹脂等の樹脂粒子)、クリーニング活剤(例えばフッ素系高分子量体の粒子)等も挙げられる。
その他の外添剤の外添量は、トナー粒子に対して、0.01質量%以上5質量%以下が好ましく、0.01質量%以上2.0質量%以下がより好ましい。
[トナーの製造方法]
次に、本実施形態に係るトナーの製造方法について説明する。
本実施形態に係るトナーは、トナー粒子を製造後、トナー粒子に対して、外添剤を外添することで得られる。
トナー粒子は、乾式製法(例えば、混練粉砕法等)、湿式製法(例えば、凝集合一法、懸濁重合法、溶解懸濁法等)のいずれにより製造してもよい。これらの製法に特に制限はなく、公知の製法が採用される。これらの中でも、凝集合一法により、トナー粒子を得ることがよい。
具体的には、例えば、トナー粒子を凝集合一法により製造する場合、
結着樹脂となる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を加熱し、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。
以下、各工程の詳細について説明する。
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。
−樹脂粒子分散液準備工程−
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。
樹脂粒子分散液は、例えば、樹脂粒子を界面活性剤により分散媒中に分散させることにより調製する。
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。
樹脂粒子分散液において、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、樹脂粒子の種類によっては、転相乳化法によって分散媒に樹脂粒子を分散させてもよい。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、水系媒体(W相)を投入することによって、W/OからO/Wへの転相を行い、樹脂を水系媒体中に粒子状に分散する方法である。
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以下が更に好ましい。
樹脂粒子の体積平均粒径は、レーザ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。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は、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。
樹脂粒子分散液と同様にして、例えば、着色剤粒子分散液、離型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、及び離型剤粒子分散液中に分散する離型剤粒子についても同様である。
本実施形態においては、樹脂粒子分散液の少なくとも1つをポリエステル樹脂粒子分散液とする。
本実施形態においては、ポリエステル樹脂を分散させる際に結晶核剤を添加して、ポリエステル樹脂粒子中に結晶核剤を含有させることが好ましい。結晶核剤の含有量によって、50℃熱処理時の結晶性ポリエステルの結晶化進行と非晶性ポリエステル/結晶性ポリエステルの相分離とを調整し、差分T1−T2を制御することができる。
結晶核剤としては、安息香酸金属塩、ステアリン酸金属塩、リン酸エステル金属塩、シュウ酸金属塩、ソルビトール系化合物、カーボンブラック、金属酸化物、カオリン及びタルクからなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましく、金属塩化合物がより好ましい。
本実施形態において、安息香酸金属塩の具体例としては、例えば、安息香酸ナトリウムが挙げられる。
本実施形態において、ステアリン酸金属塩の具体例としては、例えば、ステアリン酸ナトリウムが挙げられる。
本実施形態において、リン酸エステル金属塩の具体例としては、例えば、ナトリウムビス(4−tert−ブチルフェニル)ホスフェートが挙げられる。
本実施形態において、シュウ酸金属塩の具体例としては、例えば、シュウ酸カルシウムが挙げられる。
本実施形態において、ソルビトール系化合物の具体例としては、例えば、ジベンジリデンソルビトールが挙げられる。
本実施形態において、金属酸化物の具体例としては、例えば、シリカが挙げられる。
結晶核剤は、ポリエステル樹脂100質量部に対して、1質量部以上10質量部以下添加することが好ましく、2質量部以上8質量部以下添加することがより好ましい。
−凝集粒子形成工程−
次に、樹脂粒子分散液と、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。
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pH2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に近い温度(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)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撹拌下、室温(例えば25℃)で凝集剤を添加し、混合分散液のpHを酸性(例えばpH2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、加熱を行ってもよい。
凝集剤としては、例えば、混合分散液に含まれ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。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。
凝集剤と共に、該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;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;などが挙げられる。
キレート剤としては、水溶性のキレート剤を用いてもよい。キレート剤としては、例えば、酒石酸、クエン酸、グルコン酸等のオキシカルボン酸;イミノ二酢酸(IDA)、ニトリロ三酢酸(NTA)、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)等のアミノカルボン酸;などが挙げられる。
キレート剤の添加量は、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を、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。
以上の工程を経て、トナー粒子が得られる。
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。
融合・合一工程終了後、溶液中に形成されたトナー粒子に、公知の洗浄工程、固液分離工程、及び乾燥工程を施して乾燥した状態のトナー粒子を得る。洗浄工程は、帯電性の観点から、イオン交換水による置換洗浄を充分に施すことがよい。固液分離工程は、生産性の観点から、吸引濾過、加圧濾過等を施すことがよい。乾燥工程は、生産性の観点から、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。さらに、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を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して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。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、この表面に樹脂を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;などが挙げられる。
被覆用の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。被覆用の樹脂及びマトリックス樹脂には、導電性粒子等の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。
芯材の表面を樹脂で被覆するには、被覆用の樹脂、及び各種添加剤(必要に応じて使用する)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、使用する樹脂の種類や、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、その後に溶剤を除去するニーダーコーター法;等が挙げられる。
二成分現像剤におけるトナーとキャリアとの混合比(質量比)は、トナー:キャリア=1:100乃至30:100が好ましく、3:100乃至20:100がより好ましい。
<画像形成装置、画像形成方法>
本実施形態に係る画像形成装置/画像形成方法について説明する。
本実施形態に係る画像形成装置は、像保持体と、像保持体の表面を帯電する帯電手段と、帯電した像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、静電荷像現像剤を収容し、静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段と、像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着手段と、を備える。そして、静電荷像現像剤として、本実施形態に係る静電荷像現像剤が適用される。
本実施形態に係る画像形成装置では、像保持体の表面を帯電する帯電工程と、帯電した像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成工程と、本実施形態に係る静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像工程と、像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写工程と、記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着工程と、を有する画像形成方法(本実施形態に係る画像形成方法)が実施される。
本実施形態に係る画像形成装置は、像保持体の表面に形成されたトナー画像を直接記録媒体に転写する直接転写方式の装置;像保持体の表面に形成されたトナー画像を中間転写体の表面に一次転写し、中間転写体の表面に転写されたトナー画像を記録媒体の表面に二次転写する中間転写方式の装置;トナー画像の転写後、帯電前の像保持体の表面をクリーニングするクリーニング手段を備えた装置;トナー画像の転写後、帯電前に像保持体の表面に除電光を照射して除電する除電手段を備える装置;等の公知の画像形成装置が適用される。
本実施形態に係る画像形成装置が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。
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着脱す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説明するが、これに限定されるわけではない。以下の説明においては、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、本実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。
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。これらユニット10Y、10M、10C、10Kは、画像形成装置に対して着脱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の上方には、各ユニットを通して中間転写ベルト(中間転写体の一例)20が延設されている。中間転写ベルト20は、中間転写ベルト20の内面に接する、駆動ロール22及び支持ロール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に向う方向に走行するようになっている。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。中間転写ベルト20の像保持面側には、駆動ロール22と対向して中間転写ベルトクリーニング装置30が備えられている。
各ユニット10Y、10M、10C、10Kの現像装置(現像手段の一例)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、ブラックの各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、同等の構成及び動作を有しているため、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の画像を形成する第1のユニット10Yについて代表して説明する。
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(一次転写手段の一例)5Y、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(像保持体クリーニング手段の一例)6Yが順に配置されている。
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。各ユニットの一次転写ロール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の値を変える。
以下、第1のユニット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からレーザ光線3Yを照射する。それにより、イエローの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する。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現像され可視化される。
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の内部で撹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上のイエローのトナー画像が一次転写位置へ搬送されると、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し、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、第1のユニット10Yでは制御部(図示せず)によって例えば+10μAに制御されている。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。
第2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にてイエローのトナー画像が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、中間転写ベルトの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し、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。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。
トナー画像が転写された記録紙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。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。
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。記録媒体としては、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の表面も平滑であることが好ましく、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。
<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。
本実施形態に係るプロセスカートリッジは、現像手段と、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。以下の説明においては、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3は、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。
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。
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。
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。
図2に示す画像形成装置は、トナーカートリッジ8Y、8M、8C、8Kが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。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、実施例により発明の実施形態を詳細に説明するが、発明の実施形態は、これら実施例に何ら限定されるものではない。以下の説明において、特に断りのない限り、「部」及び「%」は質量基準である。
[非晶性ポリエステル樹脂(1)の調製]
・ビスフェノールAエチレンオキサイド2.2モル付加物 :230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:367部
・テレフタル酸ジメチル :160部
・フマル酸ジメチル : 12部
・ドデセニルコハク酸無水物 :225部
・トリメリット酸無水物 : 20部
撹拌器、温度計、コンデンサー及び窒素ガス導入管を備えた反応容器に、上記モノマーのうちフマル酸ジメチル及びトリメリット酸無水物以外を投入し、さらにジオクタン酸錫を上記モノマー100部に対して0.25部投入した。窒素ガス気流下、235℃で6時間反応させた後、200℃に冷却して、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、淡黄色透明な非晶性ポリエステル樹脂(1)を得た。非晶性ポリエステル樹脂(1)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。
[結晶性ポリエステル樹脂(C1)の調製]
・1,10−デカンジカルボン酸:225部
・1,6−ヘキサンジオール :118部
撹拌器、温度計、コンデンサー及び窒素ガス導入管を備えた反応容器に上記モノマーを投入し、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時間撹拌し反応させた後、温度を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時間撹拌し反応させて、結晶性ポリエステル樹脂(C1)を得た。結晶性ポリエステル樹脂(C1)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。
[ポリエステル樹脂粒子分散液(1)の調製]
非晶性ポリエステル樹脂(1)75部と、結晶性ポリエステル樹脂(C1)25部と、結晶核剤(ADEKA社製、アデカスタブNA−05)3部と、イオン交換水400部とを混合し、分散機(ユーロテック社キャビトロンCD1010を高温高圧型に改造した分散機)を用いて、回転子の回転速度60Hz、圧力5Kg/cm、熱交換器による加熱140℃の条件で分散機を運転し、ポリエステル樹脂粒子の分散液を得た。分散液にイオン交換水を加えて固形分量を20%に調製し、pHをアンモニアにて8.5に調整し、ポリエステル樹脂粒子分散液(1)とした。ポリエステル樹脂粒子分散液(1)中の樹脂粒子の体積平均粒径D50は130nmであった。
[ポリエステル樹脂粒子分散液(2)の調製]
結晶核剤3部を結晶核剤1部に変更した以外はポリエステル樹脂粒子分散液(1)の調製と同様の方法でポリエステル樹脂粒子分散液(2)を調製した。ポリエステル樹脂粒子分散液(2)中の樹脂粒子の体積平均粒径D50は135nmであった。
[ポリエステル樹脂粒子分散液(3)の調製]
結晶核剤3部を結晶核剤4部に変更した以外はポリエステル樹脂粒子分散液(1)の調製と同様の方法でポリエステル樹脂粒子分散液(3)を調製した。ポリエステル樹脂粒子分散液(3)中の樹脂粒子の体積平均粒径D50は125nmであった。
[ポリエステル樹脂粒子分散液(4)の調製]
結晶核剤3部を混合しない以外はポリエステル樹脂粒子分散液(1)の調製と同様の方法でポリエステル樹脂粒子分散液(4)を調製した。ポリエステル樹脂粒子分散液(4)中の樹脂粒子の体積平均粒径D50は130nmであった。
[ポリエステル樹脂粒子分散液(5)の調製]
ポリエステル樹脂をすべて非晶性ポリエステル樹脂(1)にした以外はポリエステル樹脂粒子分散液(1)の調製と同様の方法でポリエステル樹脂粒子分散液(5)を調製した。ポリエステル樹脂粒子分散液(5)中の樹脂粒子の体積平均粒径D50は140nmであった。
[ポリエステル樹脂粒子分散液(6)の調製]
ポリエステル樹脂をすべて結晶性ポリエステル樹脂(C1)にした以外はポリエステル樹脂粒子分散液(1)の調製と同様の方法でポリエステル樹脂粒子分散液(6)を調製した。ポリエステル樹脂粒子分散液(6)中の樹脂粒子の体積平均粒径D50は130nmであった。
[着色剤粒子分散液(1)の調製]
・カーボンブラック(キャボット社製、Regal330):250部
・アニオン性界面活性剤(テイカ社製、テイカパワーBN2060、有効成分60%):33部(着色剤に対して有効成分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、界面活性剤をイオン交換水に溶解させた。次いで、カーボンブラックすべてを投入し、撹拌機を用いて濡れていない顔料がなくなるまで撹拌するとともに、充分に脱泡させた。脱泡後にイオン交換水の残部を加え、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、撹拌器で一昼夜撹拌して脱泡した。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、撹拌器で一昼夜撹拌して脱泡した。次いで、分散液を高圧衝撃式分散機アルティマイザー(スギノマシン社製、HJP30006)を用いて、圧力240MPaで分散した。分散は、総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。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%に調製し、着色剤粒子分散液(1)を得た。着色剤粒子分散液(1)中の粒子の体積平均粒径D50は135nmであった。
[離型剤粒子分散液(1)の調製]
・炭化水素系ワックス(ベイカーペトロライト社製、ポリワックス725、融解温度104℃):270部
・アニオン性界面活性剤(テイカ社製、テイカパワーBN2060、有効成分60%):13.5部(離型剤に対して有効成分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、続いて分散圧力40MPaで360分間、分散処理した。冷却した後、イオン交換水を加えて固形分量を20%に調製し、離型剤粒子分散液(1)を得た。離型剤粒子分散液(1)中の粒子の体積平均粒径D50は225nmであった。
[キャリアの作製]
・フェライト粒子(体積平均粒径35μm) :100部
・トルエン : 14部
・スチレン/メチルメタクリレート共重合体(共重合比90/10): 2部
・カーボンブラック(キャボット社、Regal330) :0.2部
フェライト粒子を除く上記の材料をサンドミルにて分散して分散液を調製し、この分散液をフェライト粒子とともに真空脱気型ニーダに入れ、撹拌しながら減圧し乾燥させることによりキャリアを得た。
<実施例1>
[トナー粒子(1)の作製]
・ポリエステル樹脂粒子分散液(1) :124部
・ポリエステル樹脂粒子分散液(5) :1006部
・ポリエステル樹脂粒子分散液(6) :120部
・着色剤粒子分散液(1) :160部
・離型剤粒子分散液(1) :60部
・イオン交換水 :335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計及び撹拌器を備えた反応容器に上記の材料を入れ、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)にて回転数3000rpmで分散しながら、濃度2%の硫酸アルミニウム水溶液を100部添加した。添加終了後、ホモジナイザーの回転数を5000rpmに上げて5分間撹拌した。次いで、反応容器に撹拌器及びマントルヒーターを設置し温度40℃までは0.2℃/分の昇温速度、40℃を超えてから53℃までは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、ベックマン−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、ポリエステル樹脂粒子分散液(5)70部を5分間かけて投入した。投入終了後、50℃に30分間保持した後、EDTA(エチレンジアミン四酢酸)20%水溶液を19.5部添加した後、1Nの水酸化ナトリウム水溶液を加え、分散液のpHを9.0に調整した。次いで、5℃ごとにpHを9.0に調整しながら、昇温速度1℃/分で90℃まで昇温し、90℃で保持した。光学顕微鏡と電界放出形走査電子顕微鏡(FE−SEM)にて粒子形状及び表面性を観察したところ、6時間目で粒子の合一が確認されたので、冷却水で容器を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スラリーをアスピレータで減圧濾過した。濾紙上に残った固形分を手でできるだけ細かく砕いて、固形分量の10倍のイオン交換水(温度30℃)に投入し、30分間撹拌した。次いで、アスピレータで減圧濾過し、濾紙上に残った固形分を手でできるだけ細かく砕いて、固形分量の10倍のイオン交換水(温度30℃)に投入し、30分間撹拌した後、再度アスピレータで減圧濾過し、濾液の電気伝導度を測定した。濾液の電気伝導度が10μS/cm以下になるまでこの操作を繰り返し、固形分を洗浄した。
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(1)を得た。トナー粒子(1)は、体積平均粒径が6.0μmであった。
[トナー(1)の作製]
トナー粒子(1)100部と、平均粒径20nmの疎水性シリカ1.5部とをミキサーに投入し、周速33m/sにて3分間混合を行ってトナー(1)を得た。
[現像剤(1)の作製]
トナー(1)8部とキャリア92部とをVブレンダーに入れ、20分間撹拌した。その後、目開き212μmの篩で篩分して現像剤を得た。
<実施例2〜5、比較例1〜4>
ポリエステル樹脂粒子分散液の種類及び使用量を表1に記載のとおりに変更した以外はトナー粒子(1)、トナー(1)及び現像剤(1)の作製と同様にして、各トナー粒子、トナー及び現像剤を作製した。
<トナーの動的粘弾性の測定>
各実施例及び比較例のトナーをそれぞれ円柱形のペレットに成形した。具体的には、トナーをアルミ製カップに入れ、160℃に保持されたホットプレート上に20分間以上40分間以下置いてトナーを溶融させ、トナーの溶融物を直径8mm、高さ4mmの円柱状に成型し、成型後、速やかに室温まで冷却させた。
レオメーター:商品名「ARES」(レオメトリックサイエンティフィック社)のパラレルプレートを100℃に調温し、パラレルプレートにペレットを挟み接着させた。ノーマルフォースを0とした後に冷却を開始し、熱過程(A)又は熱過程(B)にて動的粘弾性を測定した。動的粘弾性の測定は30℃から180℃まで継続した。表1に、温度T1、温度T2、差分T1−T2、70℃におけるtanδを示す。
<トナーの性能評価>
[画像解像度のばらつき]
記録媒体として、上質紙(P紙、富士ゼロックス社製、品名:P、坪量:64g/m、紙厚:88μm)とコート紙(JD紙、富士ゼロックス社製、品名:JDコート104、坪量:104g/m、紙厚:102μm)とを用意した。
画像形成装置として、富士ゼロックス株式会社製ApeosPortIV C4470を用意し、各実施例及び比較例の現像剤を現像装置に収容した。
上記画像形成装置を用いて、記録媒体上にトナー載り量が4.0mg/cmになるようにベタ画像(4cm×5cm)と文字画像とを形成した。上質紙(P紙)についてはプロセススピード220mm/sec、コート紙(JD紙)についてはプロセススピード150mm/secにて画像形成を行った。
上質紙(P紙)上に形成した画像とコート紙(JD紙)上に形成した画像とを比較し、下記のとおり分類した。表1に結果を示す。
G1:上質紙、コート紙いずれのベタ画像、文字画像とも輪郭が細部まで鮮明に再現されており、上質紙、コート紙間の解像度差は認められない。
G2:上質紙、コート紙いずれか一方のベタ画像及び文字画像は輪郭が細部まで鮮明に再現されているが、他方のベタ画像又は文字画像は輪郭がややぼやけており、上質紙、コート紙間の解像度差は凝視しないと判別できない程度。
G3:上質紙、コート紙いずれか一方のベタ画像及び文字画像は輪郭が細部まで鮮明に再現されているが、他方のベタ画像又は文字画像は輪郭がぼやけており、上質紙、コート紙間の解像度差は一瞥で確認できるが問題の無いレベル。
G4:上質紙、コート紙いずれか一方のベタ画像及び文字画像は輪郭が細部まで鮮明に再現されているが、他方のベタ画像及び文字画像は輪郭不鮮明であり、上質紙、コート紙間の解像度差は許容できないレベル。
[細線再現性]
記録媒体として、上質紙(P紙、富士ゼロックス社製、品名:P、坪量:64g/m、紙厚:88μm)を用意した。
画像形成装置として、富士ゼロックス株式会社製ApeosPortIV C4470を用意し、各実施例及び比較例の現像剤を現像装置に収容した。
上記画像形成装置を用いて、2,400dpiの解像度で1on1off画像を、現像方向に対し垂直方向の5cm×5cmチャートを、A4サイズの上質紙の左上及び中央及び右下に出力した。形成した画像を100倍の目盛付きルーペにて観察し、線間隔を下記のとおり分類した。表1に結果を示す。
G1:トナーの飛び散りによる距離の減少および細線細りによる距離の増加がほとんど見られない。
G2:距離の減少又は距離の増加が若干みられる。
G3:距離の減少又は距離の増加がG2よりも大きいが細線が確認できる。
G4:細線距離が判別できない、又は欠落がみられる。
[記録媒体の保管中の画像欠損(ブロッキングによる欠損)]
記録媒体としてコート紙(JD紙、富士ゼロックス社製、品名:JDコート104、坪量:104g/m、紙厚:102μm)を用意した。
画像形成装置として、富士ゼロックス株式会社製ApeosPortIV C4470を用意し、各実施例及び比較例の現像剤を現像装置に収容した。
A3サイズのコート紙上にトナー載り量が4.0mg/cmになるようにベタ画像パッチを記録媒体搬送方向の中央部に形成し、1日放置した。2枚の紙を画像が重なるように合せ、その上から6g/cmの荷重をかけ、温度53℃/相対湿度50%の環境に240時間放置した。室温に冷却後、2枚の紙をはがし、画像を目視で観察し下記のとおり分類した。表1に結果を示す。
G1:全く画像欠陥なし。
G2:画像表面がわずかに荒れるが、紙の露出なし。
G3:画像欠落があり、紙がわずかに露出しているが、許容できる範囲。
G4:画像欠陥が激しく、紙が明らかに露出しており、許容できない範囲。
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(像保持体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)
28 定着装置(定着手段の一例)
30 中間転写ベルトクリーニング装置(中間転写体クリーニング手段の一例)
P 記録紙(記録媒体の一例)
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(像保持体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)

Claims (10)

  1. 着色剤と、結着樹脂としてポリエステル樹脂とを含有し、
    平行平板振動レオメーターを用いて下記の熱過程(A)及び熱過程(B)にてそれぞれ動的粘弾性測定を行ったときに下記の要件(1)及び要件(2)を満たす静電荷像現像用トナー。
    熱過程(A):100℃以上150℃以下に調温されたパラレルプレートに試料を接着させ、50℃まで降温速度15℃/分で冷却し、50℃にて2時間保持し、50℃から30℃まで降温速度15℃/分で冷却した後に、30℃から昇温速度2℃/分で加熱しながら動的粘弾性測定を行う。
    熱過程(B):100℃以上150℃以下に調温されたパラレルプレートに試料を接着させ、30℃まで降温速度15℃/分で冷却した後に、30℃から昇温速度2℃/分で加熱しながら動的粘弾性測定を行う。
    要件(1):前記熱過程(A)にて測定した複素粘度ηが1×10Pa・sに達する温度T1と、前記熱過程(B)にて測定した複素粘度ηが1×10Pa・sに達する温度T2との差分T1−T2が5℃以上15℃未満である。
    要件(2):前記熱過程(B)にて測定した損失正接tanδが、70℃において1以下である。
  2. 前記温度T1が50℃以上70℃以下である、請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
  3. 前記温度T1が55℃以上65℃以下である、請求項2に記載の静電荷像現像用トナー。
  4. 前記要件(1)が下記の要件(1−1)である、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
    要件(1−1):前記熱過程(A)にて測定した複素粘度ηが1×10Pa・sに達する温度T1と、前記熱過程(B)にて測定した複素粘度ηが1×10Pa・sに達する温度T2との差分T1−T2が7℃以上13℃以下である。
  5. 前記要件(2)が下記の要件(2−1)である、請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
    要件(2−1):前記熱過程(B)にて測定した損失正接tanδが、70℃において0.9以下である。
  6. 請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーを含む静電荷像現像剤。
  7. 請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーを収容し、
    画像形成装置に着脱されるトナーカートリッジ。
  8. 請求項6に記載の静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段を備え、
    画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジ。
  9. 像保持体と、
    前記像保持体の表面を帯電する帯電手段と、
    帯電した前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、
    請求項6に記載の静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、前記像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段と、
    前記像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、
    前記記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着手段と、
    を備える画像形成装置。
  10. 像保持体の表面を帯電する帯電工程と、
    帯電した前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成工程と、
    請求項6に記載の静電荷像現像剤により、前記像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像工程と、
    前記像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写工程と、
    前記記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着工程と、
    を有する画像形成方法。
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