JP2019168535A - 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 PDFInfo
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Abstract
Description
従来、電子写真法においては、感光体や静電記録体上に種々の手段を用いて静電潜像を形成し、この静電潜像にトナーと呼ばれる検電性粒子を付着させて静電潜像(トナー像)を現像し、被転写体表面に転写し、加熱等により定着する、という複数の工程を経て、可視化する方法が一般的に使用されている。
<1> 下記式Sで表される表面性指標値が、1.0を超え2.0未満であり、下記式Sにおける比表面積計算値が、0.70以上1.3以下である静電荷像現像用トナー。
(表面性指標値)=(比表面積実測値)/(比表面積計算値) 式S
(比表面積計算値)=(フロー式粒子像分析における4500個のトナーの円相当径から計算される表面積の和)/{(トナーの比重)×(フロー式粒子像分析における4500個のトナーの円相当径から計算される体積の和)}
<2> 外添剤を含む<1>に記載の静電荷像現像用トナー。
<3> 前記外添剤が、体積平均粒径が120nm以上250nm以下であるシリカ粒子を含有する<2>に記載の静電荷像現像用トナー。
<4> 結着樹脂を含有する<1>乃至<3>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー。
<5> 前記トナーのテトラヒドロフラン可溶分の重量平均分子量が、20,000以上70,000以下である<1>乃至<4>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー。
<6> 前記トナーのテトラヒドロフラン可溶分の重量平均分子量が、30,000以上60,000以下である<5>に記載の静電荷像現像用トナー。
<7> 保管前の固めかさ密度と保管後の固めかさ密度との比(前記保管後の固めかさ密度/前記保管前の固めかさ密度)が、0.90以上0.99以下である<1>乃至<6>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー。
<8> <1>乃至<7>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナーを含む静電荷像現像剤。
<9> <1>乃至<7>のいずれか1つ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。
<10> <8>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。
<11> 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、<8>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。
<12> 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、<8>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。
前記<3>に係る発明によれば、外添剤として、体積平均粒径が120nm未満、又は、250nmを超えるシリカ粒子のみを用いる場合に比べ、得られる画像の色差のばらつきがより抑制される静電荷像現像用トナーが提供される。
前記<5>に係る発明によれば、トナーのテトラヒドロフラン可溶分の重量平均分子量が、20,000未満であるか、又は、70,000を超える場合に比べ、得られる画像の色差のばらつきがより抑制される静電荷像現像用トナーが提供される。
前記<6>に係る発明によれば、トナーのテトラヒドロフラン可溶分の重量平均分子量が、30,000未満であるか、又は、60,000を超える場合に比べ、得られる画像の色差のばらつきがより抑制される静電荷像現像用トナーが提供される。
前記<8>乃至<12>に係る発明によれば、前記式Sで表される表面性指標値が1.0以下であるか、若しくは、2.0以上である場合、又は、前記式Sにおける比表面積計算値が0.70未満であるか、若しくは、1.3を超える静電荷像現像用トナーを適用した場合に比べ、得られる画像の色差のばらつきが抑制される静電荷像現像剤、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。
本明細書において、「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。
本実施形態に係る静電荷像現像用トナーは、下記式Sで表される表面性指標値が、1.0を超え2.0未満であり、下記式Sにおける比表面積計算値が、0.70以上1.3以下である。
(表面性指標値)=(比表面積実測値)/(比表面積計算値) 式S
(比表面積計算値)=(フロー式粒子像分析における4500個のトナーの円相当径から計算される表面積の和)/{(トナーの比重)×(フロー式粒子像分析における4500個のトナーの円相当径から計算される体積の和)}
トナーの表面性指標値が、1.0を超え2.0未満であり、かつトナーの比表面積計算値が、0.70以上1.3以下であることにより、通常のトナーより表面の凹凸が適度に細かい。そのため、帯電量の分布が適度に狭くなり、また、特に、外添剤を用いる場合は、外添剤の遊離の際にトナー表面の外添剤の偏りが発生しにくく、帯電量の分布が適度に狭くなるため、得られる画像の色差のばらつきが抑制される静電荷像現像用トナーが得られると推定している。
また、例えば、高温高湿から低温低湿環境へ移り、更に再度高温高湿環境といったなど環境差が大きい条件においてこの変動の影響が現われやすく、具体的には、ハーフトーン画像において画像濃度差が発生しやすくなる。これに対し、本実施形態に係る静電荷像現像用トナーは、外添剤を用いる場合であっても、外添剤のトナー表面からキャリア表面への移行の際、又は、キャリア表面からトナー表面への移行の際に、トナー表面の外添剤の偏りが生じにくいため、帯電量の分布が比較的狭い範囲に抑制され、ハーフトーン画像の濃度のばらつきの発生が抑制されると推定している。
本実施形態に係る静電荷像現像用トナーは、下記式Sで表される表面性指標値が、1.0を超え2.0未満であり、下記式Sにおける比表面積計算値が、0.70以上1.3以下である。
(表面性指標値)=(比表面積実測値)/(比表面積計算値) 式S
なお、本実施形態におけるトナーの比表面積実測値は、窒素吸着法による測定値である。具体的には、BET式を用い、窒素吸着法の一点法により測定する。なお、平衡相対圧は0.3とする。
(比表面積計算値)=(フロー式粒子像分析における4500個のトナーの円相当径から計算される表面積の和)/{(トナーの比重)×(フロー式粒子像分析における4500個のトナーの円相当径から計算される体積の和)}
比表面積計算値の算出におけるフロー式粒子像分析(FPIA)は、フロー式粒子像分析装置Sysmex社製FPIA−3000で測定する。
本装置では、水などに分散させた粒子をフロー式粒子像分析法によって測定する方式が採用されており、吸引された粒子懸濁液はフラットシースフローセルに導かれ、シース液によって偏平な試料流が形成される。その試料流にストロボ光を照射することにより、通過中の粒子は対物レンズを通して、CCD(Charge Coupled Device)カメラで、静止画像として撮像される。撮像された粒子像を、2次元画像処理して、投影面積から円相当径を算出する。円相当径に関しては、4500個のトナーについて、各々画像解析を行い、統計処理することによって円相当径を求め、4500個のトナーの円相当径から計算される表面積の和、及び、4500個のトナーの円相当径から計算される体積の和を求める。
なお、前記フロー式粒子像分析による測定には、HPFモード(高分解能モード)を使用し、希釈倍率は1.0倍とする。
また、トナーの比重の測定方法は、ゲーリュサック型比重瓶を用い、JIS−K−0061の8.2.2に準拠して真比重を測定した。
また、トナーのシェル成分として分子量と酸価の低い樹脂を使用し、合一温度を下げて長時間合一し、急冷後に酸アニール(酸の添加及び熱付与)することで表面を滑らかにすることや、外添剤に120nm以上250nm以下のシリカ粒子を用いることによっても、前記表面性指標値が小さくなる。
中でも、本実施形態に係るトナーは、トナー粒子と、外添剤と、を含むことが好ましい。
本実施形態における保管後の固めかさ密度とは、40℃50%RH(相対湿度)の高温高湿下で、トナーをトナーカートリッジ内に24時間保管した後の固めかさ密度をいう。保管後の固めかさ密度は、以下のようにして測定した値である。容器(直径5cm、高さ5.2cm、容量100cm3)に付属の蓋を継ぎ足す。測定対象となるトナーを前記容器に充填し、180回繰り返し容器底部に衝撃を与える(タッピング)。タッピングが終了した時点で蓋を外し、容器に山盛りになっている余分なトナーをすりきる。容器に充填されているトナーの量から、固めかさ密度(g/cm3)を算出する。
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有し、結着樹脂、及び、離型剤を含有することが好ましい。
本実施形態において、トナー粒子としては、例えば、イエロートナー、マゼンタトナー、シアントナー、ブラックトナー等のトナー粒子の他、白色トナー粒子、透明トナー粒子、光輝性トナー粒子等であってもよく、特に制限はない。
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。
中でも、スチレンアクリル樹脂が好適に用いられる。
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。
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)アクリル酸骨格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。なお、(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。
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。
架橋構造を有するスチレン(メタ)アクリル樹脂は、例えば、スチレン系単量体と(メタ)アクリル系単量体と架橋性単量体とを少なくとも共重合して、架橋した架橋物が挙げられる。
2官能の架橋剤としては、例えば,ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレン、ジ(メタ)アクリレート化合物(例えば、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、メチレンビス(メタ)アクリルアミド、デカンジオールジアクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート等)、ポリエステル型ジ(メタ)アクリレート、メタクリル酸2−([1’−メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ)エチル等が挙げられる。
多官能の架橋剤としては、トリ(メタ)アクリレート化合物(例えば、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、トリメチロールエタントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート等)、テトラ(メタ)アクリレート化合物(例えば、テトラメチロールメタンテトラ(メタ)アクリレート、オリゴエステル(メタ)アクリレート等)、2,2−ビス(4−メタクリロキシ、ポリエトキシフェニル)プロパン、ジアリルフタレート、トリアリルシアヌレート、トリアリルアソシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、トリアリルトリメリテート、ジアリールクロレンデート等が挙げられる。
1)スチレン系単量体としてスチレン、アルキル置換スチレン(例えば、α−メチルスチレン、2−メチルスチレン、3−メチルスチレン、4−メチルスチレン、2−エチルスチレン、3−エチルスチレン、4−エチルスチレン等)及びハロゲン置換スチレンから選択される少なくとも1種と、(メタ)アクリル系単量体としてアクリル酸ブチル、アクリル酸メチル及びアクリル酸エチルから選択される少なくとも1種との組合せ
2)スチレン系単量体としてスチレン及びアルキル置換スチレンから選択される少なくとも1種と、(メタ)アクリル系単量体としてアクリル酸ブチル及びアクリル酸エチルから選択される少なくとも1種との組合せ
3)スチレン系単量体としてスチレンと、(メタ)アクリル系単量体としてアクリル酸ブチルとの組合せ
重合開始剤としては、例えば、水溶性重合開始剤として、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、重硫酸アンモニウム、重硫酸ナトリウム等の過酸化物類;などが挙げられる。
また、油溶性重合開始剤としては、例えば、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、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−1−カルボニトリル)、2,2’−アゾビス−4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル等のアゾ系重合開始剤;などが挙げられる。
トナーのテトラヒドロフラン可溶分の数平均分子量(Mn)は、得られる画像における色差のばらつき抑制の観点から、500以上100,000以下が好ましく、3,000以上30,000以下がより好ましい。
トナーのテトラヒドロフラン可溶分の分子量分布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。
トナーのテトラヒドロフラン可溶分における分子量分布曲線のピーク、重量平均分子量は、「HLC−8120GPC、SC−8020(東ソー(株)製6.0mmID×15cm)」を2本用い、溶離液としてテトラヒドロフラン(THF)を用いて、トナーのテトラヒドロフラン可溶分を作製して行った。
上記トナーのテトラヒドロフラン可溶分は、トナー試料0.5mgをテトラヒドロフラン1gに溶解させ、超音波分散をかけた後に、濃度が0.5%となるように調整を行って作製した。
実験条件としては、試料濃度0.5%、流速0.6ml/min、サンプル注入量10μl、測定温度40℃、RI検出器を用いて実験を行った。
また、検量線は、東ソー(株)製「Polystyrene標準試料TSK standard」:「A−500」、「F−1」、「F−10」、「F−80」、「F−380」、「A−2500」、「F−4」、「F−40」、「F−128」、「F−700」の10サンプルから作製した。
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。
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。
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、酸化チタン、酸化亜鉛、炭酸カルシウム、塩基性炭酸鉛、硫化亜鉛−硫酸バリウム混合物、硫化亜鉛、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム等の顔料;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;が挙げられる。
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。
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2μm以上60μm以下の範囲の粒径の粒子について、各々の粒径を測定する。サンプリングする粒子数は50000個である。
測定された粒径について、小径側から体積基準の累積分布を描いて、累積50%となる粒径を体積平均粒径D50vと定義する。
外添剤としては、例えば、無機粒子が挙げられる。前記無機粒子として、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、例えば、無機粒子100質量部に対して、1質量部以上10質量部以下であることが好ましい。
更に、外添剤としては、得られる画像における色差のばらつき抑制の観点から、体積平均粒径が130nm以上220nm以下である粒子を含有することがより好ましく、体積平均粒径が140nm以上200nm以下である粒子を含有することが特に好ましい。
次に、本実施形態に係るトナーの製造方法について説明する。
本実施形態に係るトナーは、トナー粒子を製造後、トナー粒子に対して、外添剤を外添することで得られる。
結着樹脂となる樹脂粒子が分散された樹脂粒子分散液を準備する工程(樹脂粒子分散液準備工程)と、樹脂粒子分散液中で(必要に応じて他の粒子分散液を混合した後の分散液中で)、樹脂粒子(必要に応じて他の粒子)を凝集させ、凝集粒子を形成する工程(凝集粒子形成工程)と、凝集粒子が分散された凝集粒子分散液を加熱し、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
凝集粒子が分散された凝集粒子分散液を得た後、前記凝集粒子分散液と、樹脂粒子が分散された樹脂粒子分散液と、を更に混合し、凝集粒子の表面に更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。
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。
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。
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」ともいう)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。
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。
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。
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。
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。
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。
また、トナーの表面性指標値、比表面積実測値及び比表面積計算値、トナーの比重、トナーのTHF可溶分の重量平均分子量、及び、トナーの保管前の固めかさ密度と保管後の固めかさ密度との比(前記保管後の固めかさ密度/前記保管前の固めかさ密度)の値については、前述した方法により測定又は算出した。
−樹脂粒子分散液(1)の調製−
・スチレン(和光純薬工業(株)製):330質量部
・n−ブチルアクリレート(和光純薬工業(株)製):60質量部
・ドデカンチオール(和光純薬工業(株)製):3.1質量部
以上の成分を混合して溶解したものを、非イオン性界面活性剤(ノニポール400、三洋化成工業(株)製)6質量部及びアニオン性界面活性剤(ネオゲンSC、第一工業製薬(株)製)10質量部をイオン交換水550質量部に溶解したものにフラスコ中で乳化分散させ、10分間ゆっくり混合しながら、これに過硫酸アンモニウム4質量部を溶解したイオン交換水50質量部を投入した。窒素置換を行った後、前記フラスコ内を撹拌しながら内容物が70℃になるまでオイルバスで加熱し、5時間乳化重合を継続した。その結果、体積平均粒径D50v=104nmであり、ガラス転移温度Tg=59℃、重量平均分子量34,000のスチレンアクリル樹脂粒子が分散した樹脂粒子分散液(1)が得られた。
・スチレン:300質量部
・n−ブチルアクリレート:90質量部
・アクリル酸:0.1質量部
・ドデカンチオール:2.8質量部
・メタクリル酸2−(ジメチルアミノエステル):1.0質量部
以上の成分を混合して溶解したものを、非イオン性界面活性剤(ノニポール400、三洋化成工業(株)製)6質量部及びアニオン性界面活性剤(ネオゲンSC、第一工業製薬(株)製)10質量部をイオン交換水550質量部に溶解したものにフラスコ中で乳化分散させ、10分間ゆっくり混合しながら、これに過硫酸アンモニウム4質量部を溶解したイオン交換水50質量部を投入した。窒素置換を行った後、前記フラスコ内を撹拌しながら内容物が70℃になるまでオイルバスで加熱し、5時間乳化重合を継続した。その結果、体積平均粒径D50v=120nmであり、ガラス転移温度Tg=52℃、重量平均分子量35,000の樹脂粒子が分散した樹脂粒子分散液(2)が得られた。
・パラフィンワックス(日本精蝋(株)製、HNP−9):100部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製、ネオゲンRK):1部
・イオン交換水:350部
上記材料を混合して100℃に加熱し、ホモジナイザー(IKA社製ウルトラタラックスT50)を用いて分散した後、マントンゴーリン高圧ホモジナイザー(ゴーリン社製)で分散処理し、体積平均粒径200nmの離型剤粒子が分散された離型剤粒子分散液(固形分量20%)を得た。
・C.I.Pigment Red122:50部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製、ネオゲンRK):5部
・イオン交換水:192.9部
上記成分を混合し、アルティマイザ(スギノマシン社製)により240MPaで10分処理し、マゼンタ着色粒子分散液(固形分濃度:20%)を調製した。
金属製撹拌棒、滴下ノズル(テフロン(登録商標)製マイクロチューブポンプ)、及び温度計を備えたガラス製反応容器にメタノール300部、10%アンモニア水49.5部を入れ、撹拌混合して、アルカリ触媒溶液を得た。次いで、アルカリ触媒溶液の温度を25℃に調整し、アルカリ触媒溶液を窒素置換した。次いで、アルカリ触媒溶液を撹拌しながら、テトラメトキシシラン(TMOS)450部と、触媒(NH3)濃度が4.44%のアンモニア水270部とを、下記の供給速度で同時に滴下を行い、シリカ粒子懸濁液を得た。ここで、TMOSの供給速度は、3.3部/分、4.44%アンモニア水の供給速度は、1.98部/分とした。
疎水性シリカ粒子(1)の作製において、10%アンモニア水の量を51.7部に変更し、TMOSの供給速度を4.4部/分に変更し、4.44%アンモニア水の供給速度を2.55部/分に変更した以外は同様にして、疎水性シリカ粒子(2)を得た。トナー粒子に外添した状態において体積平均粒径を測定したところ、疎水性シリカ粒子(2)の体積平均粒径は245nmであった。
疎水性シリカ粒子(1)の作製において、10%アンモニア水の量を48.3部に変更し、TMOSの供給速度を4.3部/分に変更し、4.44%アンモニア水の供給速度を2.55部/分に変更した以外は同様にして、疎水性シリカ粒子(3)を得た。トナー粒子に外添した状態において体積平均粒径を測定したところ、疎水性シリカ粒子(3)の体積平均粒径は125nmであった。
・樹脂粒子分散液(1):402.5部
・マゼンタ着色粒子分散液:12.5部
・離型剤粒子分散液:50部
・アニオン性界面活性剤(テイカ(株)製、TaycaPower):2部
上記材料を丸型ステンレス製フラスコに入れ、0.1mol/Lの硝酸を添加してpHを3.5に調整した後、ポリ塩化アルミニウム濃度が10%の硝酸水溶液30部を添加した。続いて、ホモジナイザー(IKA社製ウルトラタラックスT50)を用いて30℃において分散した後、加熱用オイルバス中で45℃まで加熱し体積平均粒径5.2μmになるまで保持した。その後、樹脂粒子分散液(2)100部を追加し1時間保持し、0.1mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を添加してpHを8.5に調整した後、撹拌を継続しながら78℃まで加熱し、10時間保持した。その後、20℃/分の速度で30℃まで冷却し0.1mol/Lの硝酸を添加してpHを4.0に調整した後、再度加熱用オイルバス中で60℃まで加熱し、3時間保持した。その後、20℃/分の速度で20℃まで冷却し、濾過し、イオン交換水で充分に洗浄し、乾燥させることにより、体積平均粒径6.2μmのトナー粒子(1)を得た。
スチレンメチルメタクリレート共重合体:5部
(質量比(スチレン/メチルメタクリレート):70/30、Mw:80,000)
トルエン:15部
カーボンブラック(キャボット社製、Regal330):1部
上記成分を混合し、10分間スターラーで撹拌させて被覆層形成用溶液を調製した。次に、この被覆液とフェライト粒子(体積平均粒径:40μm)100部とを真空脱気型ニーダーに入れて、60℃において30分撹拌した後、更に加温しながら減圧して脱気し、乾燥させることによりキャリアを作製した。
実施例1のトナー8部とキャリア92部とをVブレンダーにて混合し、実施例1の現像剤(静電荷像現像剤)を作製した。また、トナー(1)を、上記のトナーの作製で作製した各トナーに変更して、各現像剤を得た。
78℃まで加熱し、10時間保持するところを76℃で8時間に変更し、30℃まで冷却後のpHを4.0にするところを4.5に変更したこと以外は、実施例1と同様にして、トナー及び現像剤を作製した。
78℃まで加熱し、10時間保持するところを79℃で11時間に変更し、30℃まで冷却後のpHを4.0にするところを3.5に変更したこと以外は、実施例1と同様にして、トナー及び現像剤を作製した。
体積平均粒径5.2μmになるまで保持するところ体積平均粒径8.8μmに変更したこと以外は、実施例1と同様にして、トナー及び現像剤を作製した。
体積平均粒径5.2μmになるまで保持するところ体積平均粒径3.0μmに変更したこと以外は、実施例2と同様にして、トナー及び現像剤を作製した。
樹脂粒子分散液(1)の調製におけるドデカンチオールの添加量を1.2質量部に変更した以外は、実施例1と同様にして、トナー及び現像剤を作製した。
樹脂粒子分散液(1)の調製におけるドデカンチオールの添加量を4質量部に変更した以外は、実施例1と同様にして、トナー及び現像剤を作製した。
ポリ塩化アルミニウム濃度が10%の硝酸水溶液を30部から55部に変更し、再度加熱する温度を60℃から62℃に変更した以外は、実施例1と同様にして、トナー及び現像剤を作製した。
ポリ塩化アルミニウム濃度が10%の硝酸水溶液を30部から25部に変更し、再度加熱する温度を60℃から58℃に変更した以外は、実施例1と同様にして、トナー及び現像剤を作製した。
疎水性シリカ粒子(1)を疎水性シリカ粒子(2)に変更した以外は、実施例1と同様にして、トナー及び現像剤を作製した。
疎水性シリカ粒子(1)を疎水性シリカ粒子(3)に変更した以外は、実施例1と同様にして、トナー及び現像剤を作製した。
−マゼンタトナー2の作製−
・樹脂粒子分散液(1):402.5部
・マゼンタ着色粒子分散液:12.5部
・離型剤粒子分散液:50部
・アニオン性界面活性剤(テイカ(株)製、TaycaPower):2部
上記材料を丸型ステンレス製フラスコに入れ、0.1Nmol/Lの硝酸を添加してpHを3.5に調整した後、ポリ塩化アルミニウム濃度が10%の硝酸水溶液30部を添加した。続いて、ホモジナイザー(IKA社製ウルトラタラックスT50)を用いて30℃において分散した後、加熱用オイルバス中が45℃で体積平均粒径5.2μmになるまで保持した。30分間保持した。その後、樹脂粒子分散液(1)100部を追加し1時間保持し、0.1Nmol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を添加してpHを8.5に調整した後、撹拌を継続しながら85℃まで加熱し、5時間保持した。その後、20℃/分の速度で20℃まで冷却し、濾過し、イオン交換水で充分に洗浄し、乾燥させることにより、体積平均粒径6.5μmのトナー粒子(2)を得た。
その後の外添工程は、実施例1と同様にして、現像剤を作製した。
体積平均粒径5.2μmになるまで保持するところ体積平均粒径4.1μmに変更し、85℃で10時間保持するところを86℃で12時間に変更したこと以外は、比較例1と同様にして、トナー及び現像剤を作製した。
体積平均粒径5.2μmになるまで保持するところ体積平均粒径10.3μmに変更し、85℃で10時間保持するところを80℃で1時間に変更したこと以外は、比較例1と同様にして、トナー及び現像剤を作製した。
体積平均粒径5.2μmになるまで保持するところ体積平均粒径2.8μmに変更し、85℃で10時間保持するところを86℃で6時間に変更したこと以外は、比較例1と同様にして、トナー及び現像剤を作製した。
評価用画像を形成する画像形成装置として、富士ゼロックス(株)製Docu Centre Color 400を用意し、そのマゼンタ現像器に各例の現像剤を入れた。画像形成の際、定着温度は190℃、定着圧力は4.0kg/cm2とした。記録媒体は、コート紙(富士ゼロックス(株)製OSコート紙W)を使用した。35℃80%RHで17時間調湿し画像密度が10%のマゼンタとシアンを使用した二次色であるRedのハーフトーン画像を100枚出力した。その後、画像学会テストチャートNo.5−1を1枚出力した。10℃15%RHで17時間調湿後、同様のハーフトーン画像を50,000枚出力した。その後、35℃80%RHで17時間調湿し、同様のハーフトーン画像を10枚出力した後、画像学会テストチャートNo.5−1を1枚出力した。1度目と2度目のテストチャートの一番右のバラ画像のチャートを3か所測定し、L*値、a*値及びb*値の平均値を算出し、以下の式により色差ΔEを算出し、評価した。評価基準を以下に示す。
ΔE={(L*1−L*2)2+(a*1−a*2)2+(b*1−b*2)2}0.5
なお、L*、a*及びb*における添え字「1」は、1度目のテストチャートの値を表し、添え字「2」は、2度目のテストチャートの値を表す。
−評価基準−
G0:色差ΔEが5以下
G1:色差ΔEが5を超え10以下
G2:色差ΔEが10を超え15以下
G3:色差ΔEが15を超える
前記表1に示す結果から、本実施例の静電荷像現像用トナーは、比較例の静電荷像現像用トナーに比べ、得られる画像の色差のばらつきが抑制されることがわかる。
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)
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 (12)
- 下記式Sで表される表面性指標値が、1.0を超え2.0未満であり、
下記式Sにおける比表面積計算値が、0.70以上1.3以下である
静電荷像現像用トナー。
(表面性指標値)=(比表面積実測値)/(比表面積計算値) 式S
(比表面積計算値)=(フロー式粒子像分析における4500個のトナーの円相当径から計算される表面積の和)/{(トナーの比重)×(フロー式粒子像分析における4500個のトナーの円相当径から計算される体積の和)} - 外添剤を含む請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記外添剤が、体積平均粒径が120nm以上250nm以下であるシリカ粒子を含有する請求項2に記載の静電荷像現像用トナー。
- 結着樹脂を含有する請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記トナーのテトラヒドロフラン可溶分の重量平均分子量が、20,000以上70,000以下である請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記トナーのテトラヒドロフラン可溶分の重量平均分子量が、30,000以上60,000以下である請求項5に記載の静電荷像現像用トナー。
- 保管前の固めかさ密度と保管後の固めかさ密度との比(前記保管後の固めかさ密度/前記保管前の固めかさ密度)が、0.90以上0.99以下である請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
- 請求項1乃至請求項7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1乃至請求項7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に記載の静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段を備え、画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジ。
- 像保持体と、
前記像保持体の表面を帯電する帯電手段と、
帯電した前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、
請求項8に記載の静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、前記像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段と、
前記像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、
前記記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着手段と、
を備える画像形成装置。 - 像保持体の表面を帯電する帯電工程と、
帯電した前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成工程と、
請求項8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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