JP2020160204A - 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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Abstract

【課題】負荷に対する耐久性に優れる静電荷像現像用トナーの提供。【解決手段】少なくとも結着樹脂を含有し、結着樹脂を含む連続相40と、結着樹脂を含む芯部52及び芯部52を被覆し結着樹脂を含む被覆層54を有し、連続相40中に点在する不連続相50と、を含む静電荷像現像用トナー。【選択図】図1

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。
画像形成装置においては、像保持体上に形成されたトナー画像が記録媒体の表面に転写され、次いでこのトナー画像に接して加熱や加圧等を施す定着部材により、トナー画像が記録媒体に定着されることで画像が形成される。
こうした画像形成装置に用いられるトナーとして、例えば特許文献1には、「ポリエステル樹脂A、ポリエステル樹脂B、及び着色剤を含有するトナーにおいて、(1)該ポリエステル樹脂Aは、結晶構造をとりうる部位を有する樹脂であり、(2)該ポリエステル樹脂Bは、結晶構造をとりうる部位を有さない樹脂であり、(3)透過型電子顕微鏡(TEM)を用いた該トナーの断面積観察において、該トナーはトナー断面に該ポリエステル樹脂A由来のドメインを有し、該ドメインの中で長径が最大のドメインの長径が3.0μm以上であり、(4)該ドメインのアスペクト比(長径/短径)の平均が4.0以上20.0以下であり、(5)該ポリエステル樹脂Aの融点Taと該ポリエステル樹脂Bの軟化点Tbが式「Ta<Tb」を満足するトナー。」が開示されている。
また、特許文献2には、「結着樹脂、着色剤、非晶性ポリエステル及び結晶性ポリエステルを含有するトナー粒子を有するトナーであって、該結着樹脂はビニル樹脂を含み、該非晶性ポリエステルは、炭素数6以上12以下の直鎖脂肪族ジカルボン酸に由来するモノマーユニットと、ジアルコールに由来するモノマーユニットと、を有し、該炭素数6以上12以下の直鎖脂肪族ジカルボン酸に由来するモノマーユニットの含有量が、該非晶性ポリエステルのカルボン酸由来の全モノマーユニットに対して10mol%以上50mol%以下であり、透過型電子顕微鏡で観察されるトナー粒子の断面において、該ビニル樹脂がマトリクスを構成し、該非晶性ポリエステルがドメインを構成し、該ドメインの内部に該結晶性ポリエステルが存在するトナー。」が開示されている。
また、特許文献3には、「特定の構造式で示される構造単位を有するポリマーを含有する結着樹脂を含み、該構造式で示されるモノマー成分換算で光学純度X(%)=|X(L体)−X(D体)|〔ただし、X(L体)はモノマー成分換算でのL体比率(モル%)、X(D体)はモノマー成分換算でのD体比率(モル%)を表す〕が80%以下であり、マトリックス中にドメインを有し、前記ドメイン中に小ドメインを有する構造を有するトナー。」が開示されている。
また、特許文献4には、「結着樹脂、着色剤、離型剤及び結晶性ポリエステルを含有するトナー粒子を有するトナーであって、透過型電子顕微鏡によるトナー粒子の断面観察において、該結晶性ポリエステルのドメイン、及び該離型剤のドメインが一粒子中に観察されるトナー粒子の割合が、トナー中70個数%以上であり、該離型剤のドメインの最大径の相加平均値が1.0μm以上4.0μm以下であり、該結晶性ポリエステルのドメイン、及び該離型剤のドメインが一粒子中に観察されるトナー粒子からなる粒子群において、(i)該結晶性ポリエステルのドメインによる、該離型剤のドメインの平均被覆率が80%以上である、(ii)該結晶性ポリエステルのドメインの占める面積の平均割合が、該トナー粒子の断面積に対して10.0%以上40.0%以下である、及び(iii)該離型剤のドメインの占める面積の平均割合が、該トナー粒子の断面積に対して10.0%以上40.0%以下である、の条件を満たしているトナー。」が開示されている。
特開2014−006339号公報 特開2018−010286号公報 特開2016−114782号公報 特開2017−198980号公報
画像形成装置においては、現像手段にてトナーに施される帯電のための撹拌など、様々な箇所においてトナーに対し機械的な負荷が加えられる。そして、負荷により変形や融着したトナーに起因して画像に白抜けが発生することがある。そのため、トナーには負荷に対する耐久性が求められる。
本発明は、結着樹脂を含む連続相中に結着樹脂を含む不連続相が点在する構成を有しておらず、つまり結着樹脂が連続相と不連続相とを形成していない場合に比べ、負荷に対する耐久性に優れる静電荷像現像用トナーを提供することを目的とする。
上記課題は、以下の手段により解決される。即ち、
<1>
少なくとも結着樹脂を含有し、
前記結着樹脂を含む連続相と、
前記結着樹脂を含む芯部及び前記芯部を被覆し前記結着樹脂を含む被覆層を有し、前記連続相中に点在する不連続相と、
を含む静電荷像現像用トナー。
<2>
前記静電荷像現像用トナーの断面を観察した際の、トナーの断面積に対する、前記不連続相が占める面積の割合が5%以上15%以下である<1>に記載の静電荷像現像用トナー。
<3>
前記不連続相の平均円相当径が100nm以上300nm以下である<1>又は<2>に記載の静電荷像現像用トナー。
<4>
前記被覆層の平均厚さが25nm以上50nm以下である<1>〜<3>のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
<5>
前記不連続相の平均円相当径(L1)と前記被覆層の平均厚さ(L2)との比率(L2/L1)が0.12以上0.25以下である<1>〜<4>のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
<6>
前記被覆層が、前記連続相に含まれる結着樹脂(i)及び前記芯部に含まれる結着樹脂(ii)に対し、高分子鎖中の構成単位として異なる構造を有する結着樹脂(iii)を含む<1>〜<5>のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
<7>
前記芯部に含まれる結着樹脂と前記被覆層に含まれる結着樹脂とが、前記芯部と前記被覆層との界面において化学結合を形成する<1>〜<6>のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
<8>
前記結着樹脂として、前記連続相が非晶性ポリエステル樹脂A1及び結晶性ポリエステル樹脂Cを含み、前記芯部が非晶性ポリエステル樹脂A2を含み、前記被覆層がビニル系樹脂Bを含む<1>〜<7>のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
<9>
前記連続相に含まれる前記非晶性ポリエステル樹脂A1と前記結晶性ポリエステル樹脂Cとの質量比(C/A1)が0.12以上0.40以下である<8>に記載の静電荷像現像用トナー。
<10>
前記非晶性ポリエステル樹脂A1と非晶性ポリエステル樹脂A2とのSP値の差が0.20以下である<8>又は<9>に記載の静電荷像現像用トナー。
<11>
前記非晶性ポリエステル樹脂A1及び非晶性ポリエステル樹脂A2のいずれもが、ビスフェノールAプロピレンオキシド付加物に由来する構造及びビスフェノールAエチレンオキシド付加物に由来する構造の少なくとも一方を、総量で50質量%以上含む樹脂である<8>〜<10>のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
<12>
前記静電荷像現像用トナーの断面を観察した際に、前記断面のトナー形状と同形状の輪郭を持ち且つトナーの断面積に対して50%の面積となる境界線を前記断面の上に同軸上に引いたとき、前記境界線の内側に存在する前記不連続相の面積(a1)と、前記境界線の外側に存在する前記不連続相の面積(a2)との比(a1/a2)が0.8以上1.2以下である<1>〜<11>のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
<13>
<1>〜<12>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。
<14>
<1>〜<12>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。
<15>
<13>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。
<16>
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、
<13>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。
<17>
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、
<13>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。
<1>、<6>、又は<8>に係る発明によれば、結着樹脂を含む連続相中に結着樹脂を含む不連続相が点在する構成を有しておらず、つまり結着樹脂が連続相と不連続相とを形成していない場合に比べ、負荷に対する耐久性に優れる静電荷像現像用トナーが提供される。
<2>に係る発明によれば、トナーの断面積に対する不連続相が占める面積の割合が5%未満である場合に比べ、負荷に対する耐久性に優れる静電荷像現像用トナーが提供される。
<3>に係る発明によれば、不連続相の平均円相当径が300nm超である場合に比べ、負荷に対する耐久性に優れる静電荷像現像用トナーが提供される。
<4>に係る発明によれば、被覆層の平均厚さが25nm未満である場合に比べ、負荷に対する耐久性に優れる静電荷像現像用トナー
が提供される。
<5>に係る発明によれば、不連続相の平均円相当径(L1)と被覆層の平均厚さ(L2)との比率(L2/L1)が0.12未満である場合に比べ、負荷に対する耐久性に優れる静電荷像現像用トナーが提供される。
<7>に係る発明によれば、芯部と被覆層との界面において芯部に含まれる結着樹脂と被覆層に含まれる結着樹脂とが化学結合を形成していない場合に比べ、負荷に対する耐久性に優れる静電荷像現像用トナーが提供される。
<9>に係る発明によれば、連続相に含まれる非晶性ポリエステル樹脂A1と結晶性ポリエステル樹脂Cとの質量比(C/A1)が0.12未満である場合に比べ、低温定着性に優れる静電荷像現像用トナーが提供される。
<10>に係る発明によれば、連続相に含まれる非晶性ポリエステル樹脂A1と芯部に含まれる非晶性ポリエステル樹脂A2とのSP値の差が0.20超である場合に比べ、画像の定着強度が高い静電荷像現像用トナーが提供される。
<11>に係る発明によれば、連続相に含まれる非晶性ポリエステル樹脂A1及び芯部に含まれる非晶性ポリエステル樹脂A2の少なくとも一方における、ビスフェノールAプロピレンオキシド付加物に由来する構造及びビスフェノールAエチレンオキシド付加物に由来する構造の総量が50質量%未満である場合に比べ、画像の定着強度が高い静電荷像現像用トナーが提供される。
<12>に係る発明によれば、断面のトナー形状と同形状の輪郭を持ち且つトナーの断面積に対して50%の面積となる境界線を断面の上に同軸上に引いたとき、境界線の内側に存在する不連続相の面積(a1)と、境界線の外側に存在する不連続相の面積(a2)との比(a1/a2)が0.8未満又は1.2超である場合に比べ、負荷に対する耐久性に優れる静電荷像現像用トナーが提供される。
<13>、<14>、<15>、<16>、又は<17>に係る発明によれば、結着樹脂を含む連続相中に結着樹脂を含む不連続相が点在する構成を有しておらず、つまり結着樹脂が連続相と不連続相とを形成していない静電荷像現像用トナーを適用する場合に比べ、画像における白抜けが抑制された静電荷像現像剤、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。
本実施形態に係るトナーの一例における断面画像である。 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、本発明の実施形態について説明する。
<静電荷像現像用トナー>
本実施形態に係る静電荷像現像用トナー(以下「トナー」とも称す)は、少なくとも結着樹脂を含有する。そして、このトナーは、前記結着樹脂を含む連続相と、前記連続相中に点在する不連続相と、を含み、この不連続相は、前記結着樹脂を含む芯部、及び前記芯部を被覆し前記結着樹脂を含む被覆層を有する。
本実施形態に係るトナーは、上記の構成を備えることにより、負荷に対する耐久性に優れる。その理由は以下のように推察される。
画像形成装置においては、様々な箇所においてトナーに対し機械的な負荷が加えられる。例えば、トナーを攪拌することによって帯電させる方式の現像手段においては、この攪拌の際にトナーに負荷が加えられる。なお、特に画像形成の速度(所謂プロセススピード)が速い高速機であるほど、トナーに加えられる機械的な負荷は大きくなり易い。そして、負荷が加えられることで変形したトナーや融着したトナーが生じた場合、このトナーの変形や融着に起因して画像に白抜け(記録媒体上に形成された画像部に白い点状の抜けが生じる画像欠陥)が発生することがある。そのため、トナーにおいては負荷に対する耐久性が求められる。
これに対し、本実施形態に係るトナーは、結着樹脂を含む芯部が結着樹脂を含む被覆層により被覆された不連続相が、結着樹脂を含む連続相中に点在する構造を有する。
ここで、本実施形態に係るトナーの構造について、一例を挙げて説明する。図1は、本実施形態に係るトナーの一例における断面画像である。図1に示すトナーは、結着樹脂を含む連続相40と、連続相40中に点在する不連続相50と、を含み、且つこの不連続相50は、結着樹脂を含む芯部52と、芯部52を被覆し結着樹脂を含む被覆層54を有する。つまり、海に相当する連続相40と、島に相当する不連続相50とがいわゆる海島構造を形成しており、且つその島に相当する不連続相50が芯部52と、その周囲に被覆層54とを有する構造を備える。なお、図1に示すトナーは離型剤60を含んでいる。
そのため、トナー中の不連続相が充填剤のような機能を発揮し、不連続相を有しない場合つまり結着樹脂が連続相と不連続相とを形成していない場合に比べて、トナー自体の硬さが高められて、負荷に対する耐久性が向上する。
−連続相、芯部、及び被覆層に含まれる結着樹脂−
本実施形態に係るトナーは、不連続相を構成する芯部及び被覆層、並びに連続相に、少なくとも結着樹脂を含む。なお、以下においては、連続相に含まれる結着樹脂を「(i)」とし、芯部に含まれる結着樹脂を「(ii)」とし、被覆層に含まれる結着樹脂を「(iii)」とする。
連続相に含まれる結着樹脂(i)、芯部に含まれる結着樹脂(ii)、及び被覆層に含まれる結着樹脂(iii)は、それぞれ同じ樹脂であっても異なる樹脂であってもよい。
なお、ここで言う「異なる樹脂」としては、高分子鎖中の構成単位として異なる構造を有する樹脂であること(例えば樹脂の原料として異なる分子構造のモノマーを用いて合成されていること)、高分子鎖中の構成単位は同じ構造であるが平均分子量が異なる樹脂であること、等が挙げられる。
・連続相に含まれる結着樹脂(i)
連続相は結着樹脂(i)として、非晶性樹脂及び結晶性樹脂を含むことが好ましい。連続相に結晶性樹脂を含むことで、低温定着性を高め易くなる。なお、低温定着性の向上の観点から、さらに連続相は非晶性ポリエステル樹脂及び結晶性ポリエステル樹脂を含むことがより好ましい。(なお、以下において、連続相に含まれる非晶性ポリエステル樹脂を「A1」とし、連続相に含まれる結晶性ポリエステル樹脂を「C」とする。)
連続相に含まれる非晶性樹脂と結晶性樹脂との質量比(より好ましくは非晶性ポリエステル樹脂A1と結晶性ポリエステル樹脂Cとの質量比(C/A1))は、0.12以上0.40以下であることが好ましく、0.15以上0.35以下であることがより好ましく、0.20以上0.30以下であることがさらに好ましい。
非晶性樹脂に対する結晶性樹脂の質量比(より好ましくは非晶性ポリエステル樹脂A1に対する結晶性ポリエステル樹脂Cの質量比(C/A1))が、0.12以上であることで低温定着性を高め易くなり、一方0.40以下であることで画像の定着強度(特に引掻きに対する定着画像の強度)を高め易くなると共に、耐ホットオフセット性を高め易くなる。
なお、連続相に含まれる非晶性樹脂及び結晶性樹脂は、それぞれ1種であっても複数種であってもよい。また、連続相に含まれる非晶性ポリエステル樹脂A1及び結晶性ポリエステル樹脂Cは、それぞれ1種であっても複数種であってもよい。
連続相に含まれる全結着樹脂において、非晶性ポリエステル樹脂A1と結晶性ポリエステル樹脂Cとの総含有率は、50質量%以上であることが好ましく、80質量%以上であることがより好ましく、100質量%であることがさらに好ましい。
・芯部に含まれる結着樹脂(ii)
芯部は結着樹脂(ii)として、非晶性樹脂(より好ましくは非晶性ポリエステル樹脂)を含むことが好ましい。芯部に非晶性樹脂(より好ましくは非晶性ポリエステル樹脂)を含むことで、負荷に対する耐久性を高め易くなる。
また、後述するように被覆層に含まれる結着樹脂(iii)のガラス転移温度Tgが定着温度より低い場合には、芯部に非晶性樹脂(より好ましくは非晶性ポリエステル樹脂)を含むことがさらに好ましい。定着の際に芯部中の非晶性樹脂が不連続相から溶け出すことで、画像の定着強度(特に引掻きに対する定着画像の強度)を高め易くなると共に、低温定着性を高め易くなる。
(なお、以下において、芯部に含まれる非晶性ポリエステル樹脂を「A2」とする。)
なお、芯部に含まれる非晶性樹脂(より好ましくは非晶性ポリエステル樹脂A2)は、1種であっても複数種であってもよい。
芯部に含まれる全結着樹脂において、非晶性ポリエステル樹脂A2の含有率は、50質量%以上であることが好ましく、80質量%以上であることがより好ましく、100質量%であることがさらに好ましい。
・被覆層に含まれる結着樹脂(iii)
被覆層に含まれる結着樹脂(iii)は、連続相に含まれる結着樹脂(i)、及び芯部に含まれる結着樹脂(ii)に対し、高分子鎖中の構成単位として異なる構造を有する結着樹脂であることが好ましい。被覆層に含まれる結着樹脂(iii)が、連続相及び芯部に含まれる結着樹脂に対して、高分子鎖中の構成単位として異なる構造を有する樹脂であることで、本実施形態に係るトナーの構造、つまり連続相と芯部及び芯部を被覆する被覆層を有する不連続相とを備えた構造(いわゆる海島構造)を、形成し易くなる。
また、被覆層に含まれる結着樹脂(iii)は芯部に含まれる結着樹脂(ii)に対し、芯部と被覆層との界面において化学結合を形成することが好ましい。結着樹脂による化学結合が形成されることで、芯部と被覆層との界面での強度が高められ、負荷に対する耐久性が高め易くなる。また、本実施形態に係るトナーの構造、つまり連続相と芯部及び芯部を被覆する被覆層を有する不連続相とを備えた構造(いわゆる海島構造)を、形成し易くなる。
上記の通り、被覆層に含まれる結着樹脂(iii)は、結着樹脂(i)及び結着樹脂(ii)に対して高分子鎖中の構成単位として異なる構造を有する結着樹脂であることが好ましく、また結着樹脂(ii)に対し芯部と被覆層との界面において化学結合を形成することが好ましい。さらには、本実施形態に係るトナーの構造、つまり連続相と芯部及び芯部を被覆する被覆層を有する不連続相とを備えた構造(いわゆる海島構造)を形成し易くする観点で、被覆層に含まれる結着樹脂(iii)は結着樹脂(i)及び結着樹脂(ii)との相溶性が低いことが好ましい。
こうした観点から、連続相が非晶性ポリエステル樹脂A1及び結晶性ポリエステル樹脂Cを含み且つ芯部が非晶性ポリエステル樹脂A2を含む場合、被覆層がビニル系樹脂を含むことが好ましい。(なお、以下において、被覆層に含まれるビニル系樹脂を「B」とする。)
被覆層に含まれる結着樹脂(iii)(より好ましくはビニル系樹脂B)は、そのガラス転移温度Tgが定着温度(つまり画像形成装置における定着の設定温度)より低いことが好ましい。結着樹脂(iii)(より好ましくはビニル系樹脂B)のガラス転移温度Tgが定着温度より低いことで、定着の際に芯部中の非晶性樹脂が不連続相から溶け出し易くなり、画像の定着強度(特に引掻きに対する定着画像の強度)を高め易くなると共に、耐ホットオフセット性を高め易くなる。
なお、画像の定着強度及び低温定着性を高める観点から、被覆層に含まれる結着樹脂(iii)のガラス転移温度Tgは、40℃以下であることが好ましく、30℃以下であることがより好ましく、20℃以下であることがさらに好ましい。
一方で、被覆層の強度を高めてトナーの負荷に対する耐久性を高める観点から、結着樹脂(iii)のガラス転移温度Tgは、−70℃以上であることが好ましく、−50℃以上であることがより好ましく、−40℃以上であることがさらに好ましい。
結着樹脂(iii)のガラス転移温度Tgは、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線より求め、より具体的にはJIS K 7121−1987「プラスチックの転移温度測定方法」のガラス転移温度の求め方に記載の「補外ガラス転移開始温度」により求められる。
なお、被覆層に含まれる結着樹脂(より好ましくはビニル系樹脂B)は、1種であっても複数種であってもよい。
被覆層に含まれる全結着樹脂において、ビニル系樹脂Bの含有率は、50質量%以上であることが好ましく、80質量%以上であることがより好ましく、100質量%であることがさらに好ましい。
・連続相に含まれる結着樹脂(i)と芯部に含まれる結着樹脂(ii)との関係
連続相が結着樹脂(i)として非晶性樹脂(より好ましくは非晶性ポリエステル樹脂A1)を含み且つ芯部が結着樹脂(ii)として非晶性樹脂(より好ましくは非晶性ポリエステル樹脂A2)を含む場合、連続相及び芯部に含まれる非晶性樹脂(より好ましくは非晶性ポリエステル樹脂A1及びA2)は、同じ樹脂であっても異なる樹脂であってもよい。
なお、被覆層に含まれる結着樹脂(iii)(より好ましくはビニル系樹脂B)のガラス転移温度Tgが定着温度より低い場合には、連続相及び芯部に含まれる非晶性樹脂(より好ましくは非晶性ポリエステル樹脂A1及びA2)同士の相溶性が高いことが好ましい。両者の相溶性が高いことで、定着の際に芯部中の非晶性樹脂が不連続相から溶け出し、且つ連続相中の非晶性樹脂と相溶するため、画像の定着強度(特に引掻きに対する定着画像の強度)を高め易くなると共に、耐ホットオフセット性を高め易くなる。
ここで、相溶性の指標として、連続相に含まれる非晶性樹脂と芯部に含まれる非晶性樹脂(より好ましくは非晶性ポリエステル樹脂A1と非晶性ポリエステル樹脂A2)のSP値の差は、0.20以下であることが好ましく、0.15以下であることがより好ましい。
ここで、本実施形態において、樹脂のSP値(単位:(cal/cm1/2)は、Fedorの方法により算出する。具体的には下記の式によりSP値を算出する。
式:SP値=√(Ev/v)=√(ΣΔei/ΣΔvi)
(式中、Ev:蒸発エネルギー(cal/mol)、v:モル体積(cm/mol)、Δei:各々の原子又は原子団の蒸発エネルギー、Δvi:各々の原子又は原子団のモル体積)
本計算方法の詳細は、Polym.Eng.Sci.,vol.14,p.147(1974)、向井淳二他著「技術者のための実学高分子」66頁(講談社、1981年)、ポリマーハンドブック(第4版、Willey−intersciencePublication)等に記載されており、本実施形態においても同様の方法を適用する。
本実施形態においてはSP値の単位として(cal/cm1/2を採用するが、慣行に従い単位を省略し無次元で表記する。
また、相溶性を高める観点から、連続相に含まれる非晶性ポリエステル樹脂A1及び芯部に含まれる非晶性ポリエステル樹脂A2のいずれもが、ビスフェノールAプロピレンオキシド付加物に由来する構造及びビスフェノールAエチレンオキシド付加物に由来する構造の少なくとも一方を、総量で50質量%以上含む樹脂であることが好ましく、60質量%以上含む樹脂であることがより好ましく、70質量%以上含む樹脂であることがさらに好ましい。
なお、非晶性ポリエステル樹脂A1及びA2における、ビスフェノールAプロピレンオキシド付加物に由来する構造及びビスフェノールAエチレンオキシド付加物に由来する構造の総量の上限値は、ポリエステル樹脂を構成し得る範囲であれば、特に限定されるものではない。つまり、非晶性ポリエステル樹脂A1及びA2が多価カルボン酸と多価アルコールとの縮重合体である場合であれば、ポリエステル樹脂を構成し得る多価カルボン酸と多価アルコールとの比率の範囲内であれば、特に限定されない。
なお、非晶性ポリエステル樹脂A1及び非晶性ポリエステル樹脂A2における、ビスフェノールAプロピレンオキシド付加物に由来する構造及びビスフェノールAエチレンオキシド付加物に由来する構造の総量は、NMRにより分析することで求められる。
さらに、相溶性を高める観点から、連続相に含まれる非晶性樹脂と芯部に含まれる非晶性樹脂(より好ましくは非晶性ポリエステル樹脂A1と非晶性ポリエステル樹脂A2)は、高分子鎖中の構成単位として同じ構造の構成単位のみを有する樹脂であること(例えば樹脂の原料として同じ分子構造のモノマーのみを用いて合成されていること)が好ましい。
なお、樹脂が高分子鎖中に有する構成単位の解析は、NMRにより分析することで行い得る。
−不連続相の特性−
トナーの断面を観察した際の、トナーの断面積に対する不連続相が占める面積の割合は、5%以上15%以下であることが好ましく、6%以上14%以下であることがより好ましく、7%以上12%以下であることがさらに好ましい。
不連続相が占める面積の割合が5%以上であることで、充填剤としての機能を発揮する不連続相が多く存在し、トナーの負荷に対する耐久性を高め易くなる。また、被覆層に含まれる結着樹脂(iii)のガラス転移温度Tgが定着温度より低く、且つ芯部に非晶性樹脂(より好ましくは非晶性ポリエステル樹脂A2)を含む場合には、定着の際に芯部から溶け出す非晶性樹脂の量が多くなり、画像の定着強度(特に引掻きに対する定着画像の強度)を高め易くなると共に、耐ホットオフセット性を高め易くなる。
一方、15%以下であることで、不連続相が多過ぎないことで柔軟性を有するトナーとし易い。また、連続相に非晶性樹脂及び結晶性樹脂(より好ましくは非晶性ポリエステル樹脂A1及び結晶性ポリエステル樹脂C)を含む場合には、連続相が少な過ぎないことで、低温定着性を高め易くなる。
不連続相の平均円相当径(L1)は、100nm以上300nm以下であることが好ましく、120nm以上250nm以下であることがより好ましい。
不連続相の平均円相当径が100nm以上であることで、トナー製造性、特にトナー粒径の制御性、及びトナー形状の制御性を高め易くなる。
一方、平均円相当径が300nm以下であることで、不連続相(つまり島)の連続層(つまり海)中への内包性を向上させ易くなり、トナーの負荷に対する耐久性を高め易くなる。そのため、トナーの変形や融着に起因する画像に白抜けを抑制し易くなる。
被覆層の平均厚さ(L2)は、25nm以上50nm以下であることが好ましく、30nm以上40nm以下であることがより好ましい。
被覆層の平均厚さが25nm以上であることで、トナーの製造中に連続相と芯部とが混ざり合うことが抑制され、トナーの負荷に対する耐久性を高め易くなる。
一方、平均厚さが50nm以下であることで、低温定着性を高め易くなる。
不連続相の平均円相当径(L1)と被覆層の平均厚さ(L2)との比率(L2/L1)は、0.12以上0.25以下であることが好ましく、0.15以上0.20以下であることがより好ましい。
比率(L2/L1)が0.12以上であることで、トナーの製造中に連続相と芯部とが混ざり合うことが抑制され、トナーの負荷に対する耐久性を高め易くなる。
一方、比率(L2/L1)が0.25以下であることで、低温定着性を高め易くなる。
本実施形態に係るトナーにおいては、不連続相がトナー全体に均一性高く分散していることが好ましい。不連続相が均一性高く分散していることで、不連続相による充填剤としての機能のムラが抑制され、トナーの負荷に対する耐久性を高め易くなる。
なお、この分散性を表す一つの指標として、トナーの断面におけるトナーの内側領域と外側領域とでの不連続相の面積比が挙げられる。具体的には、トナーの断面を観察した際に、断面のトナー形状と同形状の輪郭を持ち且つトナーの断面積に対して50%の面積となる境界線を断面の上に同軸上に引く。つまり、トナーの断面画像に対し、該断面のトナー形状と同形状であって且つ該断面のトナー形状よりも小さい輪郭を有する境界線を引き、境界線の内側の領域と外側の領域とでの面積比が1:1となるよう分ける。この境界線の内側に存在する不連続相の面積(m1)と、境界線の外側に存在する不連続相の面積(m2)との比(m1/m2)が、0.8以上1.2以下であることが好ましく、0.9以上1.1以下であることがより好ましい。
ここで、トナーの断面観察による、不連続相の各特性の測定方法について説明する。
まず、トナー粒子をビスフェノールA型液状エポキシ樹脂及び硬化剤を用いて包埋したのち、切削用サンプルを作製する。次にダイヤモンドナイフを用いた切削機(例えばLEICAウルトラミクロトーム、(株)日立ハイテクノロジーズ製)を用いて−100℃の下、切削サンプルを切削し、観察用サンプルを作製する。更に、後述する輝度差(コントラスト)を高めたい場合には、観察用サンプルを四酸化ルテニウム雰囲気下となっているデシケーター内に放置し、染色を行ってもよい。なお、染色の判断は、デシケーター内に放置したテープの染色具合により判断する。
こうして得た観察サンプルを、走査型透過電子顕微鏡(STEM)により観察する。トナー粒子1個の断面が視野に入る倍率で画像を記録する。記録された画像について、画像解析ソフト(三谷商事(株)製、WinROOF)を用いて、0.010000μm/pixel条件で画像解析を行う。この画像解析により、トナー粒子の連続相(海)の結着樹脂と、芯部及び被覆層を有する不連続相(島)の結着樹脂との輝度差(コントラスト)により、不連続相の断面の形状を抽出する。
そして、抽出された不連続相の断面の形状に基づいて投影面積を求める。この投影面積から、トナーの断面積に対する不連続相の総面積の割合を、100個のトナーについてそれぞれ算出し、その算術平均値を、トナーの断面積に対する不連続相が占める面積の割合とする。
また、前記投影面積から、不連続相の円相当径を求める。なお、円相当径は、式「2×(投影面積/π)1/2」により算出する。100個のトナーを観察して、それぞれ一つずつ不連続相を選択してその円相当径を求め、その算術平均値を、不連続相の平均円相当径(L1)とする。
また、芯部の結着樹脂と被覆層の結着樹脂との輝度差(コントラスト)により、芯部の断面の形状を抽出する。この芯部の断面の形状に基づいて芯部の投影面積を求め、さらに芯部の円相当径を求める。なお、前記(L1)と同様に、100個のトナーを観察して、それぞれ一つずつ芯部を選択してその円相当径を求め、その算術平均値を、芯部の平均円相当径(L3)とする。そして、(L1)と(L3)との差分から、被覆層の平均厚さ(L2)を、式「(L1−L3)/2)」より求める。
さらに、断面画像に対して、トナー形状と同形状の輪郭を持ち且つトナーの断面積に対して50%の面積となる境界線を断面の上に同軸上に引く。この境界線の内側に存在する不連続相の面積(m1)と、境界線の外側に存在する不連続相の面積(m2)との比を、100個のトナーについてそれぞれ算出し、その算術平均値を、比(m1/m2)とする。
ここで、本実施形態に係るトナーの構造、つまり連続相と芯部及び被覆層を有する不連続相とを備えた構造を形成する方法は、特に限定されるものではない。例えば、一例として、凝集合一法による以下の方法が挙げられる。
まず、不飽和二重結合を有する非晶性ポリエステル樹脂A2の樹脂粒子分散液を準備する。そこに、ビニル系単量体及び開始剤を添加して反応させることで、非晶性ポリエステル樹脂A2を含む芯部の周囲にビニル系樹脂Bを含む被覆層を有する複合樹脂粒子分散液を作製する。なお、非晶性ポリエステル樹脂A2が不飽和二重結合を有しているため、ビニル系樹脂Bとの間で、芯部と被覆層との界面において化学結合を形成する。
この複合樹脂粒子分散液と、別途準備した非晶性ポリエステル樹脂A1の樹脂粒子分散液及び結晶性ポリエステル樹脂Cの樹脂粒子分散液と、を用いて凝集合一法によりトナーを作製することで、連続相と芯部及び被覆層を有する不連続相とを備えた構造を有するトナーが得られる。
なお、樹脂が溶融するほど高温になる溶融混練法や、樹脂を溶剤に溶かす懸濁重合法では、上記構造のトナーを得ること容易でないと考えられる。
また、上記の製造方法において、トナーの断面積に対する不連続相が占める面積の割合は、トナー作製の際における前記複合樹脂粒子分散液の添加量により制御し得る。さらに、不連続相の平均円相当径(L1)、及び被覆層の平均厚さ(L2)は、非晶性ポリエステル樹脂A2の樹脂粒子分散液中での粒径、及び非晶性ポリエステル樹脂A2に対するビニル系単量体の添加量により制御し得る。
次いで、本実施形態に係るトナーを構成する各成分等について詳細に説明する。
本実施形態に係るトナーは、トナー粒子と、必要に応じて、外添剤と、を含んで構成される。
(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、を含んで構成される。なお、このトナー粒子は、結着樹脂を含む連続相と、連続相中に点在する不連続相と、を含み、この不連続相は、結着樹脂を含む芯部、及び芯部を被覆し結着樹脂を含む被覆層を有する。
−結着樹脂−
トナー粒子において連続相、芯部、及び被覆層に含まれる結着樹脂としては、例えば、スチレン類(例えばスチレン、パラクロロスチレン、α−メチルスチレン等)、(メタ)アクリル酸エステル類(例えばアクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−プロピル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸2−エチルヘキシル等)、エチレン性不飽和ニトリル類(例えばアクリロニトリル、メタクリロニトリル等)、ビニルエーテル類(例えばビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等)、ビニルケトン類(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、連続相、芯部、及び被覆層のそれぞれにおいて1種類単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
なお、特に限定されるものではないが、本実施形態に係るトナー粒子は、連続相が非晶性ポリエステル樹脂A1及び結晶性ポリエステル樹脂Cを含み、芯部が非晶性ポリエステル樹脂A2を含み、被覆層がビニル系樹脂を含むことが好ましい。
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、トナー中における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。
なお、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(℃/min)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。なお、非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。
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。
多価カルボン酸は、ジカルボン酸と共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上のカルボン酸を併用してもよい。3価以上のカルボン酸としては、例えば、トリメリット酸、ピロメリット酸、これらの無水物、又はこれらの低級(例えば炭素数1以上5以下)アルキルエステル等が挙げられる。
多価カルボン酸は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
多価アルコールとしては、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種単独で使用してもよいし、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。
なお、ガラス転移温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線より求め、より具体的にはJIS K 7121−1987「プラスチックの転移温度測定方法」のガラス転移温度の求め方に記載の「補外ガラス転移開始温度」により求められる。
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。
なお、重量平均分子量及び数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定する。GPCによる分子量測定は、測定装置として東ソー製GPC・HLC−8120GPCを用い、東ソー製カラム・TSKgel SuperHM−M(15cm)を使用し、THF溶媒で行う。重量平均分子量及び数平均分子量は、この測定結果から単分散ポリスチレン標準試料により作成した分子量校正曲線を使用して算出する。
非晶性ポリエステル樹脂は、周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にし、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。
なお、原料の単量体が、反応温度下で溶解又は相溶しない場合は、高沸点の溶剤を溶解補助剤として加え溶解させてもよい。この場合、重縮合反応は溶解補助剤を留去しながら行う。共重合反応において相溶性の悪い単量体が存在する場合は、あらかじめ相溶性の悪い単量体とその単量体と重縮合予定の酸又はアルコールとを縮合させておいてから主成分と共に重縮合させるとよい。
・結晶性ポリエステル樹脂
結晶性ポリエステル樹脂は、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、芳香族を有する重合性単量体よりも直鎖状脂肪族を有する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樹脂と同様に、周知の製造方法により得られる。
・ビニル系樹脂
ビニル系樹脂は、ビニル系単量体(つまりビニル基(CH=C(−RB1)−/ここでRB1は水素原子又はメチル基を表す)を有する単量体)を少なくとも重合した重合体である。
なお、本明細書において「(メタ)アクリル」とは、「アクリル」及び「メタクリル」のいずれをも含む表現である。
ビニル系単量体としては、例えば、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸エステルが挙げられる。(メタ)アクリル酸エステルとしては、例えば、(メタ)アクリル酸アルキルエステル(例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(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、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)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸t−ブチルシクロヘキシル等)、(メタ)アクリル酸アリールエステル(例えば、(メタ)アクリル酸フェニル、(メタ)アクリル酸ビフェニル、(メタ)アクリル酸ジフェニルエチル、(メタ)アクリル酸t−ブチルフェニル、(メタ)アクリル酸ターフェニル等)、(メタ)アクリル酸ジメチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸ジエチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸メトキシエチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸β−カルボキシエチル、(メタ)アクリルアミド、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)、ハロゲン置換スチレン(例えば、2−クロロスチレン、3−クロロスチレン、4−クロロスチレン等)、ビニルナフタレン等が挙げられる。
また、2官能以上のビニル系単量体(好ましくはビニル基を2つ以上有する多官能ビニル系単量体)も用いられる。
2官能のビニル系単量体としては、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。
3官能以上のビニル系単量体としては、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、ペンタエリスリトールテトラ(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。
なお、ビニル系単量体としては、定着性の点から、炭素数2以上14以下(好ましくは炭素数2以上10以下、より好ましくは炭素数3以上8以下)のアルキル基を持つ(メタ)アクリル酸エステルが好ましい。
ビニル系単量体は、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。
ビニル系単量体が被覆層に含まれる場合、そのガラス転移温度Tgが定着温度(つまり画像形成装置における定着の設定温度)より低いことが好ましい。
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。
また、着色剤として白色顔料を含んでもよい。白色顔料としては、酸化チタン(例えばアナターゼ型の酸化チタン粒子、ルチル型の酸化チタン粒子等)、硫酸バリウム、酸化亜鉛、炭酸カルシウム等が挙げられる。中でも、白色顔料としては酸化チタンが好ましい。
また、着色剤として光輝性顔料を含んでもよい。光輝性顔料としては、例えば、パール顔料粉、アルミニウム粉、ステンレス鋼粉等の金属粉;金属フレーク;ガラスビーズ;ガラスフレーク;雲母;リン片状酸化鉄(MIO)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。
−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。
なお、融解温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線から、JIS K 7121−1987「プラスチックの転移温度測定方法」の融解温度の求め方に記載の「融解ピーク温度」により求める。
離型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、無機粉体等の周知の添加剤が挙げられる。これらの添加剤は、内添剤としてトナー粒子に含まれる。
−トナー粒子の特性等−
トナー粒子は、単層構造のトナー粒子であってもよいし、芯部(コア粒子)と芯部を被覆する被覆層(シェル層)とで構成された所謂コア・シェル構造のトナー粒子であってもよい。
ここで、コア・シェル構造のトナー粒子は、例えば、結着樹脂と必要に応じて着色剤及び離型剤等のその他添加剤とを含んで構成された芯部と、結着樹脂を含んで構成された被覆層と、で構成されていることがよい。
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。
(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。
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。トナー粒子の製法は、これらの製法に特に制限はなく、周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に対して加熱し、凝集粒子を融合・合一して、トナー粒子を形成する工程(融合・合一工程)と、を経て、トナー粒子を製造する。
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、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−
まず、結着樹脂となる樹脂粒子が分散された樹脂粒子分散液と共に、例えば、着色剤粒子が分散された着色剤粒子分散液、離型剤粒子が分散された離型剤粒子分散液を準備する。
ここで、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、例えば転相乳化法を用いて樹脂粒子分散液中に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。
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。
なお、本実施形態では、樹脂粒子分散液準備工程において、結着樹脂(ii)(より好ましくは非晶性ポリエステル樹脂A2)を含む芯部の周囲に結着樹脂(iii)(より好ましくはビニル系樹脂B)を含む被覆層を有する複合樹脂粒子分散液を作製することが好ましい。
例えば、不飽和二重結合を有する非晶性ポリエステル樹脂A2の樹脂粒子分散液を準備し、そこにビニル系単量体及び開始剤を添加して反応させることで、非晶性ポリエステル樹脂A2を含む芯部の周囲にビニル系樹脂Bを含む被覆層を有する複合樹脂粒子分散液を作製することができる。
また、この複合樹脂粒子分散液とは別に、結着樹脂(i)を含む連続相用の樹脂粒子分散液(より好ましくは非晶性ポリエステル樹脂A1を含む樹脂粒子分散液及び結晶性ポリエステル樹脂Cを含む樹脂粒子分散液)を準備することが好ましい。
−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。
なお、本実施形態では、樹脂粒子分散液として、前述の複合樹脂粒子分散液と、結着樹脂(i)を含む連続相用の樹脂粒子分散液と、を用いることで、連続相と芯部及び被覆層を有する不連続相とを備えた構造を有するトナーを得ることが好ましい。
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、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。
なお、凝集粒子が分散された凝集粒子分散液を得た後、当該凝集粒子分散液と、樹脂粒子が分散された樹脂粒子分散液と、をさらに混合し、凝集粒子の表面にさらに樹脂粒子を付着するように凝集して、第2凝集粒子を形成する工程と、第2凝集粒子が分散された第2凝集粒子分散液に対して加熱をし、第2凝集粒子を融合・合一して、コア/シェル構造のトナー粒子を形成する工程と、を経て、トナー粒子を製造してもよい。
ここで、融合・合一工程終了後は、溶液中に形成されたトナー粒子を、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およ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。
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。
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。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3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3に示すプロセスカートリッジ200は、例えば、取り付けレール116及び露光のための開口部118が備えられた筐体117により、感光体107(像保持体の一例)と、感光体107の周囲に備えられた帯電ロール108(帯電手段の一例)、現像装置111(現像手段の一例)、及び感光体クリーニング装置113(クリーニング手段の一例)を一体的に組み合わせて保持して構成し、カートリッジ化されている。
なお、図3中、109は露光装置(静電荷像形成手段の一例)、112は転写装置(転写手段の一例)、115は定着装置(定着手段の一例)、300は記録紙(記録媒体の一例)を示している。
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2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、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明はその主旨を越えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。なお、以下において、特に断りのない限り「部」及び「%」は質量基準である。
<結晶性ポリエステル樹脂1の合成>
加熱乾燥した三口フラスコに、1,10−ドデカン二酸225部と、1,10−デカンジオール174部と、触媒としてジブチル錫オキサイド0.8部と、を入れ、その後減圧操作により、三口フラスコ内の空気を窒素に置換して不活性雰囲気下として、機械撹拌により180℃、5時間撹拌し、かつ、還流して反応を進行させた。反応の間、反応系内において生成した水を留去した。その後、減圧下において、230℃まで徐々に昇温し、2時間撹拌して粘稠な状態となったところでGPCにて分子量を確認し、重量平均分子量が17,500になったところで、減圧蒸留を停止し結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の合成>
・ビスフェノールAプロピレンオキシド付加物:367部
・ビスフェノールAエチレンオキシド付加物:230部
・テレフタル酸:163部
・無水トリメリット酸:20部
・ジブチル錫オキサイド:4部
上記成分を加熱乾燥した三口フラスコに入れた後、減圧操作により容器内の空気を減圧し、さらに窒素ガスにより不活性雰囲気下とし、機械攪拌にて230℃、常圧(101.3kPa)にて10時間反応させ、さらに8kPaにて1時間反応させた。210℃まで冷却して無水トリメリット酸を4部添加し、1時間反応させた後、8kPaにて軟化温度が118℃になるまで反応させ、非晶性ポリエステル樹脂1を得た。
なお、樹脂の軟化温度はフローテスター(島津製作所、CFT−5000)を用い、1gの試料を昇温速度6℃/分で加熱しながら、プランジャーにより1.96MPaの荷重を与え、直径1mm、長さ1mmのノズルから押し出し、試料の半量が流出した温度とした。
<非晶性ポリエステル樹脂2の合成>
・ビスフェノールAプロピレンオキシド付加物:469部
・ビスフェノールAエチレンオキシド付加物:137部
・テレフタル酸:152部
・フマル酸:20部
・ジブチル錫オキサイド:4部
上記成分を加熱乾燥した三口フラスコに入れた後、減圧操作により容器内の空気を減圧し、さらに窒素ガスにより不活性雰囲気下とし、機械攪拌にて230℃、常圧(101.3kPa)にて10時間反応させ、さらに8kPaにて1時間反応させた。210℃まで冷却して無水トリメリット酸を4部添加し、1時間反応させた後、8kPaにて軟化温度が107℃になるまで反応させ、非晶性ポリエステル樹脂2を得た。
なお、非晶性ポリエステル樹脂1と、非晶性ポリエステル樹脂2とのSP値の差を、前述の方法により算出したところ、0.14であった。
<結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液1の調製>
結晶性ポリエステル樹脂1:100部、メチルエチルケトン40部、及びイソプロピルアルコール30部をセパラブルフラスコに入れ、これを75℃で充分混合、溶解した後、10%アンモニア水溶液を6.0部滴下した。加熱温度を60℃に下げ、撹拌しながらイオン交換水を、送液ポンプを用いて送液速度6g/分で滴下し、液が均一に白濁したのち、送液速度25g/分に上げ、総液量が400部になったところで、イオン交換水の滴下を止めた。その後、減圧下で溶媒の除去を行い、結晶性ポリエステル樹脂分散液1を得た。得られた結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液1の体積平均粒径は168nm、固形分濃度は11.5%であった。
<非晶性樹脂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1:300部
・メチルエチルケトン:218部
・イソプロパノール:60部
・10%アンモニア水溶液:10.6部
上記成分(非晶性ポリエステル樹脂に関しては不溶分を除去した後)をセパラブルフラスコに入れ、混合、溶解した後、40℃で加熱攪拌しながら、イオン交換水を送液ポンプにより送液速度8g/分で滴下した。液が白濁した後、送液速度12g/分に上げて転相させ、送液量が1050部になったところで滴下を止めた。その後減圧下で溶剤除去を行い、非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液1を得た。非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液1の体積平均粒径は168nm、固形分濃度は30%であった。
<非晶性樹脂ポリエステル樹脂粒子分散液2の調製>
・非晶性ポリエステル樹脂2:300部
・メチルエチルケトン:200部
・イソプロパノール:50部
・10%アンモニア水溶液:10.6部
上記成分(非晶性ポリエステル樹脂に関しては不溶分を除去した後)をセパラブルフラスコに入れ、混合、溶解した後、40℃で加熱攪拌しながら、イオン交換水を送液ポンプにより送液速度8g/分で滴下した。液が白濁した後、送液速度12g/分に上げて転相させ、送液量が1050部になったところで滴下を止めた。その後減圧下で溶剤除去を行い、非晶性ポリエステル樹脂分散液2を得た。非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液2の体積平均粒径は160nm、固形分濃度は30%であった。
<非晶性樹脂ポリエステル樹脂粒子分散液3の調製>
非晶性樹脂ポリエステル樹脂粒子分散液2において、メチルエチルケトンを300部に変更したこと以外は、同様にして非晶性樹脂ポリエステル樹脂粒子分散液3を得た。非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液3の体積平均粒径は100nm、固形分濃度は30%であった。
<非晶性樹脂ポリエステル樹脂粒子分散液4の調製>
非晶性樹脂ポリエステル樹脂粒子分散液2において、メチルエチルケトンを130部に変更したこと以外は、同様にして非晶性樹脂ポリエステル樹脂粒子分散液4を得た。非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液4の体積平均粒径は250nm、固形分濃度は30%であった。
<非晶性樹脂ポリエステル樹脂粒子分散液5の調製>
非晶性樹脂ポリエステル樹脂粒子分散液2において、メチルエチルケトンを150部に変更したこと以外は、同様にして非晶性樹脂ポリエステル樹脂粒子分散液5を得た。非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液5の体積平均粒径は200nm、固形分濃度は30%であった。
<ビニル/非晶性ポリエステル複合樹脂粒子分散液1>
非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液2:160部、イオン交換水:253部、ブチルアクリレート:96部、10%アンモニア水溶液:3.6部を2Lの円筒ステンレス容器に入れ、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックスT50)の回転数を10000rpmにして10分間分散して混合した。その後、層流を形成するための2枚パドルの攪拌翼を用いた攪拌装置、および温度計を備えた重合釜に原料分散液を移し、窒素雰囲気下で攪拌回転数を200rpmにしてマントルヒーターにて加熱し始め、75℃にて30分保持した。その後、過硫酸カリウム(KPS):1.8部とイオン交換水:120部の混合液を送液ポンプにより120分かけて滴下した後、75℃で210分保持した。液温を50℃まで下げた後、アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)、ネオゲンRK):5.4部を加えて、ビニル/非晶性ポリエステル複合樹脂粒子分散液1を得た。得られたビニル/非晶性ポリエステル複合樹脂粒子分散液1の体積平均粒径は220nm、固形分濃度は32%であった。
<ビニル/非晶性ポリエステル複合樹脂粒子分散液2>
ビニル/非晶性ポリエステル複合樹脂粒子分散液1において、非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液2を非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液3に変更し、ブチルアクリレートを132部に変更したこと以外は、同様にしてビニル/非晶性ポリエステル複合樹脂粒子分散液2を得た。得られたビニル/非晶性ポリエステル複合樹脂粒子分散液2の体積平均粒径は130nm、固形分濃度は32%であった。
<ビニル/非晶性ポリエステル複合樹脂粒子分散液3>
ビニル/非晶性ポリエステル複合樹脂粒子分散液1において、非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液2を非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液4に変更し、ブチルアクリレートを72部に変更したこと以外は、同様にしてビニル/非晶性ポリエステル複合樹脂粒子分散液3を得た。得られたビニル/非晶性ポリエステル複合樹脂粒子分散液3の体積平均粒径は320nm、固形分濃度は32%であった。
<ビニル/非晶性ポリエステル複合樹脂粒子分散液4>
ビニル/非晶性ポリエステル複合樹脂粒子分散液1において、非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液2を非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液5に変更し、ブチルアクリレートを72部に変更したこと以外は、同様にしてビニル/非晶性ポリエステル複合樹脂粒子分散液4を得た。得られたビニル/非晶性ポリエステル複合樹脂粒子分散液4の体積平均粒径は220nm、固形分濃度は32%であった。
<ビニル/非晶性ポリエステル複合樹脂粒子分散液5>
ビニル/非晶性ポリエステル複合樹脂粒子分散液1において、ブチルアクリレートを132部に変更したこと以外は、同様にしてビニル/非晶性ポリエステル複合樹脂粒子分散液5を得た。得られたビニル/非晶性ポリエステル複合樹脂粒子分散液5の体積平均粒径は220nm、固形分濃度は32%であった。
<ビニル/非晶性ポリエステル複合樹脂粒子分散液6>
ビニル/非晶性ポリエステル複合樹脂粒子分散液1において、非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液2を非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液3に変更し、ブチルアクリレートを102部に変更したこと以外は、同様にしてビニル/非晶性ポリエステル複合樹脂粒子分散液6を得た。得られたビニル/非晶性ポリエステル複合樹脂粒子分散液6の体積平均粒径は140nm、固形分濃度は32%であった。
<ビニル/非晶性ポリエステル複合樹脂粒子分散液7>
ビニル/非晶性ポリエステル複合樹脂粒子分散液1において、非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液2を非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液4に変更し、ブチルアクリレートを36部に変更したこと以外は、同様にしてビニル/非晶性ポリエステル複合樹脂粒子分散液7を得た。得られたビニル/非晶性ポリエステル複合樹脂粒子分散液7の体積平均粒径は300nm、固形分濃度は32%であった。
<ビニル/非晶性ポリエステル複合樹脂粒子分散液8>
ビニル/非晶性ポリエステル複合樹脂粒子分散液1において、ブチルアクリレートを72部に変更したこと以外は、同様にしてビニル/非晶性ポリエステル複合樹脂粒子分散液8を得た。得られたビニル/非晶性ポリエステル複合樹脂粒子分散液8の体積平均粒径は190nm、固形分濃度は32%であった。
<ビニル/非晶性ポリエステル複合樹脂粒子分散液9>
ビニル/非晶性ポリエステル複合樹脂粒子分散液1において、非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液2を非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液5に変更し、ブチルアクリレートを132部に変更したこと以外は、同様にしてビニル/非晶性ポリエステル複合樹脂粒子分散液9を得た。得られたビニル/非晶性ポリエステル複合樹脂粒子分散液9の体積平均粒径は260nm、固形分濃度は32%であった。
なお、ビニル/非晶性ポリエステル複合樹脂粒子分散液1〜9において、被覆層を構成するビニル系樹脂のガラス転移温度Tgは、後述する<画像形成>の際の定着器の温度(110℃)より低かった。
<離型剤分散液1の調製>
・パラフィンワックスHNP9(日本精蝋(株)製):500部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株):ネオゲンRK):50部
・イオン交換水:1700部
以上を110℃に加熱して、ホモジナイザー(IKA社製:ウルトラタラックスT50)を用いて分散した後、マントンゴーリン高圧ホモジナイザ(ゴーリン社)で分散処理し、平均粒径が180nmである離型剤を分散させてなる離型剤分散液1(固形分濃度:32%)を調製した。
<Cyan顔料分散液の調製>
・Pigment Blue15:3(DIC製):200部
・アニオン界面活性剤(第一工業製薬社製、ネオゲンR):1.5部
・イオン交換水:800部
以上を混合し、分散機キャビトロン(太平洋機工(株)製、CR1010)を用いて1時間ほど分散して、Cyan顔料分散液(固形分濃度:20%)を調製した。
<Cyanトナー1の作製>
・非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液1:(表1に記載の量)
・ビニル/非晶性ポリエステル複合樹脂粒子分散液1:(表1に記載の量)
・結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液1:(表1に記載の量)
・離型剤分散液1:45部
・Cyan顔料分散液:90部
・ノニオン性界面活性剤(IGEPALCA897):1.40部
上記原料を2Lの円筒ステンレス容器に入れ、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックスT50)により4000rpmでせん断力を加えながら10分間分散して混合した。次いで、凝集剤としてポリ塩化アルミニウムの10%硝酸水溶液1.75部を徐々に滴下して、ホモジナイザーの回転数を5000rpmにして15分間分散して混合し、原料分散液とした。
その後、層流を形成するための2枚パドルの攪拌翼を用いた攪拌装置、および温度計を備えた重合釜に原料分散液を移し、攪拌回転数を550rpmにしてマントルヒーターにて加熱し始め、49℃にて凝集粒子の成長を促進させた。またこの際、0.3Nの硝酸や1Nの水酸化ナトリウム水溶液で原料分散液のpHを2.2から3.5の範囲に制御した。上記pH範囲で2時間ほど保持し、凝集粒子を形成した。
次に、非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液1:184部を追添加し、前記凝集粒子の表面に結着樹脂の樹脂粒子を付着させた。さらに53℃に昇温し、光学顕微鏡及びマルチサイザーIIで粒子の大きさ及び形態を確認しながら凝集粒子を整えた。その後、5%水酸化ナトリウム水溶液を用いてpHを7.8に調整し、15分間保持した。その後、凝集粒子を融合させるためにpHを8.0に上げた後、85℃まで昇温させた。光学顕微鏡で凝集粒子が融合したのを確認した後、2時間後に加熱を止め、1.0℃/分の降温速度で冷却した。その後20μmメッシュで篩分し、水洗を繰り返した後、真空乾燥機で乾燥してCyanトナー粒子1を得た。
なお、得られたCyanトナー粒子1について、「連続相と芯部及び被覆層を有する不連続相との有無」「トナー断面積に対する不連続相が占める面積[%]」「不連続相の平均円相当径L1[nm]」「被覆層の平均厚さL2[nm]」「L2/L1」「連続相に含まれる非晶性ポリエステル樹脂1(A1)と結晶性ポリエステル樹脂1(C)との質量比(C/A1)」、及び「トナーの断面のトナー形状と同形状の輪郭を持ち且つトナーの断面積に対して50%の面積となる境界線を断面の上に同軸上に引いたとき、境界線の内側に存在する不連続相の面積(a1)と、境界線の外側に存在する不連続相の面積(a2)との比(a1/a2)」を、それぞれ前述の方法により確認又は測定した。結果を表1に示す。
得られたCyanトナー粒子1に、外添剤として、ヘキサメチルジシラザン処理したシリカ(平均粒径40nm)0.5%、メタチタン酸にイソブチルトリメトキシシラン50%処理後焼成して得られたチタン化合物(平均粒径30nm)0.7%を加え(何れもトナー粒子に対する質量比)、75Lヘンシェルミキサーにて10分間混合し、その後、風力篩分機ハイボルター300(新東京機械社製)にて篩分し、Cyanトナー1を作製した。得られたCyanトナー1の体積平均粒子径は5.8μmであった。
<Cyan現像剤1の作製>
つぎに平均粒径35μmのフェライトコア100部に対して、0.15部にあたる弗化ビニリデン、及び1.35部にあたるメチルメタアクリレートとトリフロロエチレンとの共重合体(重合比80:20)樹脂を、ニーダー装置を用いコーティングし、キャリアを作製した。得られたキャリアとCyanトナー1とを、それぞれ100部:8部の割合で2リッターのVブレンダーで混合し、Cyan現像剤1を作製した。
<Cyanトナー2〜19及びCyan現像剤2〜19の作製>
使用する各分散液の種類及び添加量を表1のように変更したこと以外は、Cyanトナー1及びCyan現像剤1と同様にして、Cyanトナー2〜19及びCyan現像剤2〜19を作製した。
<画像形成>
東芝テック社製PREMAGE355の定着ユニットを取り外し、この定着ユニットのコイルバネを取り換え、加熱ベルトと加圧ロールを押圧する荷重を31kgfに調整し、さらに定着ユニットに電源供給をするための配線を施し定着テストユニット(定着装置)とした。
一方、未定着トナー像を得るために、富士ゼロックス社製DCIIC7500の定着ユニットを取り外し、複写物が未定着なまま排出可能なように改造した。評価チャートとしては、トナー載り量が10.0g/cmになるように調整した全面ベタ画像を使用した。温度25℃、湿度90%環境下で、未定着トナー像を作製した。更に作製した未定着トナー像が前記定着テストユニット中に流れるように定着テストユニットを装着し、画像を500枚連続プリントし、50、500枚目の画像欠損の有無、および、引掻き強度を評価した。なお、画像の紙中での面積は30%、定着器の温度は110℃、150℃、および、200℃、使用する紙はSP紙、OSコート127gsm紙(ともに富士ゼロックス製)を用いた。
<画像欠損(耐久性、耐ホットオフセット性)の評価方法>
目視で定着画像を観察、画像の抜けや、荒れ、ささくれの少なくとも何れかが見える場合を「見える」と定義し、更に画像の抜けや、荒れ、ささくれの少なくとも何れかが僅かに見える場合を「僅かに見える」と、更に画像の抜けや、荒れ、ささくれの少なくとも何れかが極僅かに見える場合を「極僅かに見える」と、何れも見えない場合を「見えない」とした。
評価結果を表2に示す。
G0:画像全体に欠損が発生(コールドオフセット発生)
G1:画像の抜けや、荒れ、ささくれの少なくとも何れかが見える
G2:画像の抜けや、荒れ、ささくれの少なくとも何れかが僅かに見える
G3:画像荒れが極僅かに見えるが、実使用上、問題ない
G4:画像の抜けや、荒れ、ささくれの何れも見えない
<引掻き画像強度の評価法>
引掻き画像強度は、ERICHSEN GMBH&CO.,KG製、引掻き式硬度計318型を用いて、加圧力0.5kgにて評価した。評価は、以下のとおりであり、評価結果を表3に示す。
A(◎):濃度低下(画像に筋)がほとんど生じていない
B(○):濃度低下(画像に筋)はあるが画像は剥がれていない
C(△):画像の一部分が剥がれている
D(×):画像欠陥が激しく許容できない
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
40 連続相
50 不連続相
52 芯部
54 被覆層
60 離型剤
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 (17)

  1. 少なくとも結着樹脂を含有し、
    前記結着樹脂を含む連続相と、
    前記結着樹脂を含む芯部及び前記芯部を被覆し前記結着樹脂を含む被覆層を有し、前記連続相中に点在する不連続相と、
    を含む静電荷像現像用トナー。
  2. 前記静電荷像現像用トナーの断面を観察した際の、トナーの断面積に対する、前記不連続相が占める面積の割合が5%以上15%以下である請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
  3. 前記不連続相の平均円相当径が100nm以上300nm以下である請求項1又は請求項2に記載の静電荷像現像用トナー。
  4. 前記被覆層の平均厚さが25nm以上50nm以下である請求項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。
  5. 前記不連続相の平均円相当径(L1)と前記被覆層の平均厚さ(L2)との比率(L2/L1)が0.12以上0.25以下である請求項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。
  6. 前記被覆層が、前記連続相に含まれる結着樹脂(i)及び前記芯部に含まれる結着樹脂(ii)に対し、高分子鎖中の構成単位として異なる構造を有する結着樹脂(iii)を含む請求項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。
  7. 前記芯部に含まれる結着樹脂と前記被覆層に含まれる結着樹脂とが、前記芯部と前記被覆層との界面において化学結合を形成する請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
  8. 前記結着樹脂として、前記連続相が非晶性ポリエステル樹脂A1及び結晶性ポリエステル樹脂Cを含み、前記芯部が非晶性ポリエステル樹脂A2を含み、前記被覆層がビニル系樹脂Bを含む請求項1〜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。
  9. 前記連続相に含まれる前記非晶性ポリエステル樹脂A1と前記結晶性ポリエステル樹脂Cとの質量比(C/A1)が0.12以上0.40以下である請求項8に記載の静電荷像現像用トナー。
  10. 前記非晶性ポリエステル樹脂A1と非晶性ポリエステル樹脂A2とのSP値の差が0.20以下である請求項8又は請求項9に記載の静電荷像現像用トナー。
  11. 前記非晶性ポリエステル樹脂A1及び非晶性ポリエステル樹脂A2のいずれもが、ビスフェノールAプロピレンオキシド付加物に由来する構造及びビスフェノールAエチレンオキシド付加物に由来する構造の少なくとも一方を、総量で50質量%以上含む樹脂である請求項8〜請求項10のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
  12. 前記静電荷像現像用トナーの断面を観察した際に、前記断面のトナー形状と同形状の輪郭を持ち且つトナーの断面積に対して50%の面積となる境界線を前記断面の上に同軸上に引いたとき、前記境界線の内側に存在する前記不連続相の面積(a1)と、前記境界線の外側に存在する前記不連続相の面積(a2)との比(a1/a2)が0.8以上1.2以下である請求項1〜請求項11のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
  13. 請求項1〜請求項12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。
  14. 請求項1〜請求項12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。
  15. 請求項13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。
  16. 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13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。
  17. 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13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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