JP2021047318A - 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
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Abstract
Description
特許文献2には、結着樹脂、着色剤及び正帯電制御剤を含んでなる着色樹脂粒子に、個数平均一次粒径が0.05μm〜1.5μmであるメラミンシアヌレート粒子が、着色樹脂粒子100重量部に対して0.01〜0.5重量部添加されている正帯電性トナーが開示されている。
前記無機粒子の平均円形度が0.910以上0.995以下であり、
前記層状構造化合物粒子の個数平均粒径Daと前記無機粒子の個数平均粒径Dbとの比Da/Dbが1.2以上43以下である、
静電荷像現像用トナー。
<2> 前記層状構造化合物粒子の個数平均粒径Daと前記無機粒子の個数平均粒径Dbとの比Da/Dbが5以上43以下である、<1>に記載の静電荷像現像用トナー。
<3> 前記層状構造化合物粒子の含有量Maと前記無機粒子の含有量Mbとの質量基準の比Mb/Maが0.1以上500以下である、<1>又は<2>に記載の静電荷像現像用トナー。
<4> 前記層状構造化合物粒子の含有量Maと前記無機粒子の含有量Mbとの質量基準の比Mb/Maが1以上500以下である、<3>に記載の静電荷像現像用トナー。
<5> 前記層状構造化合物粒子の含有量が、前記静電荷像現像用トナー全体に対して、0.01質量%以上5.0質量%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> 前記層状構造化合物粒子の含有量が、前記静電荷像現像用トナー全体に対して、0.01質量%以上0.5質量%以下である、<1>〜<5>のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
<7> 前記層状構造化合物粒子の個数平均粒径Daが0.3μm以上5.0μm以下である、<1>〜<6>のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
<8> 前記層状構造化合物粒子の個数平均粒径Daが0.4μm以上2.0μm以下である、<1>〜<7>のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
<9> 前記無機粒子の個数平均粒径Dbが0.06μm以上0.3μm以下である、<1>〜<8>のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
<10> 前記無機粒子の個数平均粒径Dbが0.07μm以上0.2μm以下である、<1>〜<9>のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
<11> 前記層状構造化合物粒子が、メラミンシアヌレート粒子、チッ化ホウ素粒子、フッ化黒鉛粒子、二硫化モリブデン粒子及びマイカ粒子からなる群から選ばれる少なくとも1種を含む、<1>〜<10>のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
<12> 前記無機粒子が、シリカ粒子を含む、<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> 像保持体と、
<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接触するブレードを有し、前記ブレードにより、トナー画像を転写した後の前記像保持体の表面に残留したトナーをクリーニングするクリーニング手段と、
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、
前記像保持体の表面に接触するブレードを有し、前記ブレードにより、トナー画像を転写した後の前記像保持体の表面に残留したトナーをクリーニングするクリーニング手段と、
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、
トナー画像を転写した後の前記像保持体の表面にブレードを接触させて、前記像保持体の表面に残留したトナーをクリーニングするクリーニング工程と、
を有する画像形成方法。
<2>に係る発明によれば、層状構造化合物粒子の個数平均粒径Daと無機粒子の個数平均粒径Dbとの比Da/Dbが5未満又は43超である静電荷像現像用トナーに比べて、層状構造化合物粒子の凝集物に起因する色筋の発生を抑制す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、層状構造化合物粒子の含有量Maと無機粒子の含有量Mbとの質量基準の比Mb/Maが0.1未満又は500超である静電荷像現像用トナーに比べて、層状構造化合物粒子の凝集物に起因する色筋の発生を抑制す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、層状構造化合物粒子の含有量Maと無機粒子の含有量Mbとの質量基準の比Mb/Maが1未満又は500超である静電荷像現像用トナーに比べて、層状構造化合物粒子の凝集物に起因する色筋の発生を抑制す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、層状構造化合物粒子の含有量が静電荷現像用トナー全体に対して0.01質量%未満又は5質量%超である静電荷像現像用トナーに比べて、層状構造化合物粒子の凝集物に起因する色筋の発生を抑制する静電荷像現像用トナーが提供される。
<6>に係る発明によれば、層状構造化合物粒子の含有量が静電荷像現像用トナー全体に対して0.01質量%未満又は0.5質量%超である静電荷像現像用トナーに比べて、層状構造化合物粒子の凝集物に起因する色筋の発生を抑制す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、層状構造化合物粒子の個数平均粒径Daが0.3μm未満又は5.0μm超である静電荷像現像用トナーに比べて、層状構造化合物粒子の凝集物に起因する色筋の発生を抑制する静電荷像現像用トナーが提供される。
<8>に係る発明によれば、層状構造化合物粒子の個数平均粒径Daが0.4μm未満又は2.0μm超である静電荷像現像用トナーに比べて、層状構造化合物粒子の凝集物に起因する色筋の発生を抑制す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、無機粒子の個数平均粒径Dbが0.06μm未満又は0.3μm超である静電荷像現像用トナーに比べて、層状構造化合物粒子の凝集物に起因する色筋の発生を抑制す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、無機粒子の個数平均粒径Dbが0.07μm未満又は0.2μm超である静電荷像現像用トナーに比べて、層状構造化合物粒子の凝集物に起因する色筋の発生を抑制する静電荷像現像用トナーが提供される。
<14>に係る発明によれば、静電荷像現像用トナーがトナー粒子と層状構造化合物粒子と無機粒子とを含み、無機粒子の平均円形度が0.910未満である、又は、層状構造化合物粒子の個数平均粒径Daと無機粒子の個数平均粒径Dbとの比Da/Dbが1.2未満又は43超である場合に比べて、層状構造化合物粒子の凝集物に起因する色筋の発生を抑制するトナーカートリッジが提供される。
<15>に係る発明によれば、静電荷像現像用トナーがトナー粒子と層状構造化合物粒子と無機粒子とを含み、無機粒子の平均円形度が0.910未満である、又は、層状構造化合物粒子の個数平均粒径Daと無機粒子の個数平均粒径Dbとの比Da/Dbが1.2未満又は43超である場合に比べて、層状構造化合物粒子の凝集物に起因する色筋の発生を抑制するプロセスカートリッジが提供される。
<16>に係る発明によれば、静電荷像現像用トナーがトナー粒子と層状構造化合物粒子と無機粒子とを含み、無機粒子の平均円形度が0.910未満である、又は、層状構造化合物粒子の個数平均粒径Daと無機粒子の個数平均粒径Dbとの比Da/Dbが1.2未満又は43超である場合に比べて、層状構造化合物粒子の凝集物に起因する色筋の発生を抑制する画像形成装置が提供される。
<17>に係る発明によれば、静電荷像現像用トナーがトナー粒子と層状構造化合物粒子と無機粒子とを含み、無機粒子の平均円形度が0.910未満である、又は、層状構造化合物粒子の個数平均粒径Daと無機粒子の個数平均粒径Dbとの比Da/Dbが1.2未満又は43超である場合に比べて、層状構造化合物粒子の凝集物に起因する色筋の発生を抑制する画像形成方法が提供される。
本実施形態に係るトナーは、トナー粒子と層状構造化合物粒子と無機粒子とを含み、無機粒子の平均円形度が0.910以上0.995以下であり、層状構造化合物粒子の個数平均粒径Daと無機粒子の個数平均粒径Dbとの比Da/Dbが1.2以上43以下である。
本実施形態に係るトナーは、層状構造化合物粒子の凝集物に起因する色筋の発生を抑制する。その機序として次のことが推測される。
しかし、高温高湿環境(例えば、温度28℃且つ相対湿度85%)にて高密度画像を長時間連続で画像形成するなど、クリーニングブレードが像保持体の回転方向に過剰に引き込まれるような状況においては、クリーニングブレードの先端にかかる力が強くなるので、層状構造化合物粒子の層間が圧縮され、また、層状構造化合物粒子どうしが圧縮され、凝集物が形成されてしまう。そして、層状構造化合物粒子の凝集物がクリーニングブレードからすり抜けて画像に色筋が発生することがある。
これに対して、層状構造化合物粒子と共にトナーに外添されている無機粒子の大きさが適切な範囲であると、即ち、層状構造化合物粒子の個数平均粒径Daと無機粒子の個数平均粒径Dbとの比Da/Dbが1.2以上43以下であると、層状構造化合物粒子どうしの間に無機粒子が入り込み、層状構造化合物粒子の凝集化を抑制するものと推測される。
加えて、無機粒子の平均円形度が0.910以上であると(つまり、円形度が高い球形無機粒子であると)、層状構造化合物粒子どうしの間に入り込んだ無機粒子がコロの役割を果たし、層状構造化合物粒子の潤滑性を補助するので、高温高湿環境にて高密度画像を長時間連続で画像形成する状況においても、層状構造化合物粒の潤滑作用が失われにくいと推測される。また、無機粒子がコロの役割を果たすことで、層状構造化合物粒子の凝集化を抑制すると推測される。
したがって、本実施形態に係るトナーを用いれば、像保持体とクリーニングブレードとの接触部において、層状構造化合物粒子の凝集物が形成されにくく、層状構造化合物粒の潤滑作用が持続し、色筋の発生が抑制されるものと推測される。
比Da/Dbが1.2未満であると、層状構造化合物粒子に対して無機粒子が大きすぎ、層状構造化合物粒子どうしの間に無機粒子が入り込みにくいと推測される。
比Da/Dbが43超であると、層状構造化合物粒子に対して無機粒子が小さすぎ、層状構造化合物粒子の表面に無機粒子が埋没してコロの役割を発揮できないと推測される。
上記の観点から、比Da/Dbは、1.2以上43以下であり、5以上43以下であることがより好ましく、10以上43以下であることが更に好ましい。
無機粒子にコロの役割を期待する観点からは、無機粒子の平均円形度は高いほど望ましいが、無機粒子全体を真球(つまり平均円形度1)にすることは容易ではないので、無機粒子の平均円形度は0.995以下が現実的である。
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、を含んで構成される。
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、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。
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。
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。
多価カルボン酸は、ジカルボン酸と共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上のカルボン酸を併用してもよい。3価以上のカルボン酸としては、例えば、トリメリット酸、ピロメリット酸、これらの無水物、又はこれらの低級(例えば炭素数1以上5以下)アルキルエステル等が挙げられる。
多価カルボン酸は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
多価アルコールとしては、ジオールと共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上の多価アルコールを併用してもよい。3価以上の多価アルコールとしては、例えば、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールが挙げられる。
多価アルコールは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
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。
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。
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重縮合させるとよい。
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。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。
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。
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。
離型剤としては、例えば、炭化水素系ワックス;カルナウバワックス、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。
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。
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の粒度分布を測定する。サンプリングする粒子数は50000個である。
測定される粒度分布を基にして分割された粒度範囲(チャネル)に対して体積、数をそれぞれ小径側から累積分布を描いて、累積16%となる粒径を体積粒径D16v、数粒径D16p、累積50%となる粒径を体積平均粒径D50v、累積数平均粒径D50p、累積84%となる粒径を体積粒径D84v、数粒径D84pと定義する。
これらを用いて、体積粒度分布指標(GSDv)は(D84v/D16v)1/2、数粒度分布指標(GSDp)は(D84p/D16p)1/2として算出される。
まず、測定対象となるトナー粒子を吸引採取し、扁平な流れを形成させ、瞬時にストロボ発光させることにより静止画像として粒子像を取り込み、その粒子像を画像解析するフロー式粒子像解析装置(シスメックス社製のFPIA−3000)によって求める。そして、平均円形度を求める際のサンプリング数は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。
層状構造化合物粒子は、積層構造を有する化合物の粒子である。層状構造化合物粒子としては、メラミンシアヌレート粒子、チッ化ホウ素粒子、フッ化黒鉛粒子、二硫化モリブデン粒子、マイカ粒子等が挙げられる。
まず、トナーから層状構造化合物粒子を分離する。トナーから層状構造化合物粒子を分離する方法に制限はなく、例えば、トナーを界面活性剤を含む水に分散させた分散液に超音波を印加した後、分散液を高速遠心し、比重によってトナー粒子と層状構造化合物粒子と無機粒子とを遠心分離する。層状構造化合物粒子を含む分画を抽出し、乾燥させて層状構造化合物粒子を得る。
次いで、層状構造化合物粒子を電解質水溶液(アイソトン水溶液)に添加し、超音波を30秒以上印加して分散させる。この分散液を試料にして、レーザ回折散乱式粒度分布測定装置(例えば、マイクロトラック・ベル社製、マイクロトラックMT3000II)を用いて粒径を測定する。少なくとも3000個の層状構造化合物粒子を測定し、個数基準の粒度分布における小さい側から累積50%の粒径を個数平均粒径Daとする。
無機粒子としては、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。
まず、トナーから無機粒子を分離する。トナーから無機粒子を分離する方法に制限はなく、例えば、トナーを界面活性剤を含む水に分散させた分散液に超音波を印加した後、分散液を高速遠心し、比重によってトナー粒子と層状構造化合物粒子と無機粒子とを遠心分離する。無機粒子を含む分画を抽出し、乾燥させて無機粒子を得る。
次いで、無機粒子を走査型電子顕微鏡(SEM)にて撮像し、画像解析によって、無作為に選んだ一次粒子1000個それぞれの円形度(=4π×(粒子像の面積)÷(粒子像の周囲長)2)と円相当径(μm)とを求める。
平均円形度は、個数基準の円形度分布における小さい側から累積50%の円形度である。
個数平均粒径Dbは、個数基準の円相当径の分布における小径側から累積50%の円相当径である。
本実施形態に係るトナーは、層状構造化合物粒子及び無機粒子以外のその他の外添剤を含んでいてもよい。その他の外添剤としては、例えば、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、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)等が挙げられる。
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。
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攪拌下、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;イミノ二酸酢(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)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、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。
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。
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;などが挙げられる。
本実施形態に係る画像形成装置は、像保持体と、像保持体の表面を帯電する帯電手段と、帯電した像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、静電荷像現像剤を収容し、静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段と、像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着手段と、像保持体の表面に接触するブレードを有し、該ブレードにより、トナー画像を転写した後の像保持体の表面に残留したトナーをクリーニングするクリーニング手段と、を備える。
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。
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。
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。
本実施形態に係るプロセスカートリッジは、像保持体と、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と、像保持体の表面に接触するブレードを有し、該ブレードにより、トナー画像を転写した後の像保持体の表面に残留したトナーをクリーニングするクリーニング手段と、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。感光体クリーニング装置113は、感光体107と接触するブレードを備えている。
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。
[非晶性ポリエステル樹脂分散液(A1)の作製]
・テレフタル酸 :70部
・フマル酸 :30部
・エチレングリコール :44部
・1,5−ペンタンジオール:46部
攪拌装置、窒素導入管、温度センサ及び精留塔を備えたフラスコに上記の材料を入れ、窒素ガス気流下、1時間を要して温度を210℃まで上げ、上記の材料の合計100部に対してチタンテトラエトキシド1部を投入した。生成する水を留去しながら0.5時間を要して240℃まで温度を上げ、240℃で1時間脱水縮合反応を継続した後、反応物を冷却した。こうして、重量平均分子量94500、ガラス転移温度61℃の非晶性ポリエステル樹脂を得た。
温度調節手段及び窒素置換手段を備えた容器に、酢酸エチル40部及び2−ブタノール25部を投入して混合溶剤とした後、非晶性ポリエステル樹脂100部を徐々に投入し溶解させ、ここに、10%アンモニア水溶液(樹脂の酸価に対してモル比で3倍量相当量)を入れて30分間攪拌した。次いで、容器内を乾燥窒素で置換し、温度を40℃に保持して、混合液を攪拌しながらイオン交換水400部を滴下し、乳化を行った。滴下終了後、乳化液を25℃に戻し、体積平均粒径210nmの樹脂粒子が分散した樹脂粒子分散液を得た。この樹脂粒子分散液にイオン交換水を加えて固形分量を20%に調整して、非晶性ポリエステル樹脂分散液(A1)とした。
・セバシン酸ジメチル :97部
・イソフタル酸ジメチル−5−スルホン酸ナトリウム:3部
・エチレングリコール :100部
・ジブチル錫オキサイド(触媒) :0.3部
加熱乾燥した三口フラスコに上記の材料を入れ、三口フラスコ内の空気を窒素ガスで置換して不活性雰囲気とし、機械攪拌にて180℃で5時間攪拌還流を行った。次いで、減圧下にて240℃まで徐々に昇温を行い2時間攪拌し、粘稠な状態となったところで空冷し、反応を停止させた。こうして、重量平均分子量9700、融解温度84℃の結晶性ポリエステル樹脂を得た。
結晶性ポリエステル樹脂90部とアニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製、ネオゲンRK)1.8部とイオン交換水210部とを混合し、100℃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、圧力吐出型ゴーリンホモジナイザーで分散処理を1時間行い、体積平均粒径205nmの樹脂粒子が分散した樹脂粒子分散液を得た。この樹脂粒子分散液にイオン交換水を加えて固形分量を20%に調整して、結晶性ポリエステル樹脂分散液(B1)とした。
・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
上記の材料を混合して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、圧力吐出型ゴーリンホモジナイザーで分散処理し、体積平均粒径200nmの離型剤粒子が分散した離型剤粒子分散液を得た。この離型剤粒子分散液にイオン交換水を加えて固形分量を20%に調整して、離型剤粒子分散液(W1)とした。
・カーボンブラック(キャボット社製、Regal330):50部
・イオン系界面活性剤ネオゲンRK(第一工業製薬) :5部
・イオン交換水 :195部
上記の材料を混合し、アルティマイザ(スギノマシン社製)を用いて240MPaで10分分散処理し、固形分量20%の着色剤粒子分散液(K1)を得た。
・イオン交換水 :200部
・非晶性ポリエステル樹脂分散液(A1) :150部
・結晶性ポリエステル樹脂分散液(B1) :10部
・離型剤粒子分散液(W1) :10部
・着色剤粒子分散液(K1) :15部
・アニオン性界面活性剤(TaycaPower):2.8部
上記の材料を丸型ステンレス製フラスコに入れ、0.1N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(王子製紙(株)製、30%粉末品)2部をイオン交換水30部に溶解させたポリ塩化アルミニウム水溶液を添加した。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、体積平均粒径が4.9μmとなるまで保持した。次いで、非晶性ポリエステル樹脂分散液(A1)60部を追加し30分間保持した。次いで、体積平均粒径5.2μmとなったところで、さらに非晶性ポリエステル樹脂分散液(A1)60部を追加し30分間保持した。続いて、10%のNTA(ニトリロ三酢酸)金属塩水溶液(キレスト70、キレスト株式会社製)20部を加え、1Nの水酸化ナトリウム水溶液を添加してpHを9.0に調整した。次いで、アニオン性界面活性剤(TaycaPower)1部を投入して攪拌を継続しながら85℃まで加熱し、5時間保持した。次いで、20℃/分の速度で20℃まで冷却した。次いで、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5.7μm、平均円形度0.971のトナー粒子(1)を得た。
[メラミンシアヌレート粒子の作製]
市販品のメラミンシアヌレート粒子をジェットミルで粉砕し分級し、下記のメラミンシアヌレート粒子(1)〜(11)を得た。表1において「MC」はメラミンシアヌレートを意味する。
・メラミンシアヌレート粒子(1) :個数平均粒径0.70μm
・メラミンシアヌレート粒子(2) :個数平均粒径0.32μm
・メラミンシアヌレート粒子(3) :個数平均粒径0.35μm
・メラミンシアヌレート粒子(4) :個数平均粒径0.40μm
・メラミンシアヌレート粒子(5) :個数平均粒径1.50μm
・メラミンシアヌレート粒子(6) :個数平均粒径1.80μm
・メラミンシアヌレート粒子(7) :個数平均粒径2.10μm
・メラミンシアヌレート粒子(8) :個数平均粒径2.50μm
・メラミンシアヌレート粒子(9) :個数平均粒径2.80μm
・メラミンシアヌレート粒子(10):個数平均粒径3.00μm
・メラミンシアヌレート粒子(11):個数平均粒径3.50μm
市販品のチッ化ホウ素粒子をジェットミルで粉砕し分級し、個数平均粒径0.70μmのチッ化ホウ素粒子を得た。表1において「BN」はチッ化ホウ素を意味する。
市販品の二硫化モリブデン粒子をジェットミルで粉砕し分級し、個数平均粒径0.70μmの二硫化モリブデン粒子を得た。表1において「MоS2」は二硫化モリブデンを意味する。
ゾルゲル法でシリカ粒子を作製し、ヘキサメチルジシラザンで疎水化処理をし、必要に応じて分級を行い、下記のシリカ粒子を得た。
・シリカ粒子(1) :個数平均粒径0.09μm、平均円形度0.950
・シリカ粒子(2) :個数平均粒径0.09μm、平均円形度0.920
・シリカ粒子(3) :個数平均粒径0.09μm、平均円形度0.980
・シリカ粒子(4) :個数平均粒径0.06μm、平均円形度0.950
・シリカ粒子(5) :個数平均粒径0.29μm、平均円形度0.950
・シリカ粒子(6) :個数平均粒径0.09μm、平均円形度0.890
・シリカ粒子(7) :個数平均粒径0.30μm、平均円形度0.950
・シリカ粒子(8) :個数平均粒径0.20μm、平均円形度0.950
・シリカ粒子(9) :個数平均粒径0.07μm、平均円形度0.950
・シリカ粒子(10):個数平均粒径0.19μm、平均円形度0.950
・シリカ粒子(11):個数平均粒径0.45μm、平均円形度0.950
・シリカ粒子(12):個数平均粒径0.23μm、平均円形度0.950
・シリカ粒子(13):個数平均粒径0.27μm、平均円形度0.950
球状マグネタイト粉末粒子(体積平均粒子径0.55μm)500部をヘンシェルミキサーで攪拌した後、チタネート系カップリング剤5部を添加し100℃まで昇温して30分間攪拌した。次いで、四つ口フラスコに、フェノール6.25部と、35%ホルマリン9.25部と、チタネート系カップリング剤で処理したマグネタイト粒子500部と、25%アンモニア水6.25部と、水425部とを入れて攪拌し、攪拌しながら85℃で120分間反応させた後、25℃まで冷却し、水500部を添加後、上澄み液を除去して沈殿物を水洗した。推薦した沈殿物を減圧下で加熱して乾燥し、平均粒径35μmのキャリアを得た。
トナー粒子(1)とメラミンシアヌレート粒子(1)とシリカ粒子(1)とを表1に記載の含有割合になるようにサンプルミルに入れ、10000rpmで30秒間混合した。次いで、目開き45μmの振動篩いで篩分して、体積平均粒子径5.7μmのトナーを調製した。
トナーとキャリアとをトナー:キャリア=5:95(質量比)の割合でVブレンダーに入れ20分間攪拌し、現像剤を得た。
実施例1と同様にして、ただし、層状構造化合物粒子の種類及び添加量とシリカ粒子の種類及び添加量とを変更して、トナー及び現像剤を得た。
[高温高湿環境にて発生する色筋]
温度28℃且つ相対湿度85%の環境下、富士ゼロックス社製700Digital Color Press改造機を用いて、A4サイズの紙に画像密度40%の画像を10万枚出力した後、A4サイズの紙にハーフトーン全面画像チャートを500枚出力した。10枚目、50枚目、100枚目、500枚目を目視観察し、画像に発生した色筋の合計本数を下記のとおり分類した。
G1:0本
G2:1本
G3:2本〜5本。許容範囲。
G4:6本以上。実用上許容できない。
上記の画像形成後に、感光体のクリーニングボックスの収容物を取り出し、目開き45μmの篩分網で篩分し、凝集物の個数を計測した。
G1:凝集物がなし
G2:凝集物が1個〜5個
G3:凝集物が6個〜19個
G4:凝集物が20個以上
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)
28 定着装置(定着手段の一例)
30 中間転写体クリーニング装置
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(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 (17)
- トナー粒子と層状構造化合物粒子と無機粒子とを含み、
前記無機粒子の平均円形度が0.910以上0.995以下であり、
前記層状構造化合物粒子の個数平均粒径Daと前記無機粒子の個数平均粒径Dbとの比Da/Dbが1.2以上43以下である、
静電荷像現像用トナー。 - 前記層状構造化合物粒子の個数平均粒径Daと前記無機粒子の個数平均粒径Dbとの比Da/Dbが5以上43以下である、請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記層状構造化合物粒子の含有量Maと前記無機粒子の含有量Mbとの質量基準の比Mb/Maが0.1以上500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。
- 前記層状構造化合物粒子の含有量Maと前記無機粒子の含有量Mbとの質量基準の比Mb/Maが1以上500以下である、請求項3に記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記層状構造化合物粒子の含有量が、前記静電荷像現像用トナー全体に対して、0.01質量%以上5.0質量%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。
- 前記層状構造化合物粒子の含有量が、前記静電荷像現像用トナー全体に対して、0.01質量%以上0.5質量%以下である、請求項5に記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記層状構造化合物粒子の個数平均粒径Daが0.3μm以上5.0μm以下である、請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記層状構造化合物粒子の個数平均粒径Daが0.4μm以上2.0μm以下である、請求項7に記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記無機粒子の個数平均粒径Dbが0.06μm以上0.3μm以下である、請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記無機粒子の個数平均粒径Dbが0.07μm以上0.2μm以下である、請求項9に記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記層状構造化合物粒子が、メラミンシアヌレート粒子、チッ化ホウ素粒子、フッ化黒鉛粒子、二硫化モリブデン粒子及びマイカ粒子からなる群から選ばれる少なくとも1種を含む、請求項1〜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。
- 前記無機粒子が、シリカ粒子を含む、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。
- 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。
- 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。
- 像保持体と、
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接触するブレードを有し、前記ブレードにより、トナー画像を転写した後の前記像保持体の表面に残留したトナーをクリーニングするクリーニング手段と、
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、
前記像保持体の表面に接触するブレードを有し、前記ブレードにより、トナー画像を転写した後の前記像保持体の表面に残留したトナーをクリーニングするクリーニング手段と、
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、
トナー画像を転写した後の前記像保持体の表面にブレードを接触させて、前記像保持体の表面に残留したトナーをクリーニングするクリーニング工程と、
を有する画像形成方法。
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