JP2021071614A - 静電荷像現像用トナー、画像形成方法及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
Description
前記外添剤として、少なくとも無機粒子A及びシリカ粒子Bを含有する粒子であり、
前記無機粒子Aが、チタン酸カルシウム又はチタン酸バリウムを含有し、かつ、当該無機粒子Aの一次粒子の個数平均粒径が40〜80nmの範囲内であり、
前記シリカ粒子Bが、一次粒子の個数平均粒径が60〜120nmの範囲内であり、かつ、当該シリカ粒子Bの円形度が0.95〜1.00の範囲内であることを特徴とする静電荷像現像用トナー。
関係式(1) 0.58≦R
一般式(1): X−Si(OR)3
(式中、Xは炭素数2〜8のアルキル基、Rはメチル基又はエチル基を示す。)
少なくとも電子写真感光体と、前記電子写真感光体の表面を帯電させる帯電手段と、当該電子写真感光体の表面に静電荷像を形成する露光手段と、前記静電荷像を、前記静電荷像現像用トナーを含む現像剤により現像してトナー像を形成する現像手段と、前記トナー像を転写材に転写する転写手段と、前記転写材に転写されたトナー像を定着させる定着手段と、前記電子写真感光体上の残留する前記静電荷像現像用トナーを除去するクリーニング手段とを備え、
さらに、前記電子写真感光体の表面に滑剤を塗布する滑剤塗布機構を有することを特徴とする画像形成装置。
本発明の静電荷像現像用トナーは、少なくともトナー母体粒子及び外添剤を含有する静電荷像現像用トナーであって、前記外添剤として、少なくとも無機粒子A及びシリカ粒子Bを含有する粒子であり、前記無機粒子Aが、チタン酸カルシウム又はチタン酸バリウムを含有し、かつ、当該無機粒子Aの一次粒子の個数平均粒径が40〜80nmの範囲内であり、前記シリカ粒子Bが、一次粒子の個数平均粒径が60〜120nmの範囲内であり、かつ、当該シリカ粒子Bの円形度が0.95〜1.00の範囲内であることを特徴とする。
シリカ粒子Bの円形度は、0.95〜1.00の範囲であるが、0.95より低い場合には、上記無機粒子Aであるチタン酸カルシウム又はチタン酸バリウムとシリカ粒子Bの衝突の際に、シリカ粒子Bの凹部にはまりやすくなり、十分な衝突のエネルギーを得られづらくなり、結果として、シリカ粒子Bのトナーへの付着強度が低くなり、縦筋画像不良耐性が低くなる。
本発明に係る無機粒子Aは、チタン酸カルシウム又はチタン酸バリウム(以下チタン酸化合物ともいう。)を含有し、かつ、当該無機粒子Aの一次粒子の個数平均粒径は40〜80nmの範囲内である。前記個数平均粒径の範囲の効果は前述のとおりであるが、比較的小径のものを使用することで、同じ添加質量でも個数が多くなり、トナー表面全体に分散しやすいことから、電荷を放出しやすく、定着性や貼り付き性に優れる効果もある。
上記一般式(1)中、Xは炭素数2〜8のアルキル基を表す。Rは、メチル基又はエチル基を表す。
疎水化度は粉体濡れ性試験機(WET−101P;株式会社レスカ製)を用いて、次のように測定を行い求めることができる。以下、シリカ粒子の疎水化度を測定した例を説明する。
本発明に係るシリカ粒子Bは、一次粒子の個数平均粒径が60〜120nmの範囲内であり、かつ、当該シリカ粒子Bの円形度が0.95〜1.00の範囲内である。
関係式(1) 0.58≦R
ゾル・ゲル法によって作製されるシリカ粒子は、ヒドロカルビルオキシシラン化合物(アルコキシシラン化合物やフェノキシシラン化合物など)の加水分解により作製される。
(1)アンモニア水を触媒に用い、テトラメトキシシランあるいはテトラエトキシシランを、温度をかけながら水とアルコールの混合溶媒中に滴下し撹拌を行うことで反応させる。このようにしてシリカゾル懸濁液を形成する。
(2)反応により形成されたシリカゾル懸濁液を遠心分離し、湿潤シリカゲルとアルコール、アンモニア水に分離する。
(3)湿潤シリカゲルに溶剤を添加して再度シリカゾルの状態にし、疎水化処理剤を添加することによりシリカコア材表面の疎水化処理を行う。
(4)疎水化処理を行ったシリカゾルから溶媒を除去し、乾燥、シーブを行うことにより、目的のシリカ粒子が得られる。
アルミナとは、Al2O3で表される酸化アルミニウムをさすものであり、α型、γ型、σ型、またその混合体等の形態が知られており、形状としてもその結晶系の制御によって立方形状のものから球状のものまである。
本発明に係るトナー母体粒子は、少なくとも結着樹脂と着色剤とからなるトナー母体粒子と、外添剤とを含有することが好ましい。当該トナー母体粒子は、結着樹脂及び着色剤のほか、必要に応じて離型剤、帯電制御剤、又は界面活性剤などの種々の内添剤を含有してもよい。
本発明に係るトナー母体粒子は、非晶性樹脂と結晶性樹脂とを含有することが好ましく、非晶性樹脂はポリエステル樹脂又はビニル樹脂であることがより好ましい。また、本発明に係るトナー母体粒子は、着色剤を含有し、さらに必要に応じて、離型剤(ワックス)及び荷電制御剤などの他の構成成分を含有してもよい。
本発明において、結晶性樹脂とは、示差走査熱量測定(DSC)において、階段状の吸熱変化ではなく、明確な吸熱ピークを有する樹脂をいう。明確な吸熱ピークとは、具体的には、示差走査熱量測定(DSC)において、昇温速度10℃/分で測定した際に、吸熱ピークの半値幅が15℃以内であるピークのことを意味する。
多価カルボン酸の例には、ジカルボン酸が含まれる。このジカルボン酸は、1種でもそれ以上でもよく、脂肪族ジカルボン酸であることが好ましく、芳香族ジカルボン酸をさらに含んでいてもよい。脂肪族ジカルボン酸は、直鎖型であることが、結晶性ポリエステルの結晶性を高める観点から好ましい。
その他のジオールの例には、二重結合を有するジオール、及び、スルホン酸基を有するジオール、が含まれる。具体的には、二重結合を有するジオールの例には、2−ブテン−1,4−ジオール、3−ヘキセン−1,6−ジオール及び4−オクテン−1,8−ジオールが含まれる。
さらには、当該結晶性ポリエステル樹脂が、ユニットとして結晶性ポリエステル樹脂以外の非晶性樹脂を含んだハイブリッド結晶性ポリエステル樹脂であることがより好ましい。前記非晶性樹脂ユニットは、結着樹脂に含まれる非晶性樹脂、すなわち、ハイブリッド樹脂以外の樹脂、と同種の樹脂で構成されると好ましい。このような形態でハイブリッド化することにより、結晶性ポリエステル樹脂と結着樹脂との親和性が高まり、ハイブリッド樹脂が非晶性樹脂中により取り込まれやすくなる。その結果、水分吸着しやすい結晶性ポリエステルユニットがトナー母体内部に存在するため、吸湿によってトナー粒子どうしの付着力が高まることを防ぎ、クリーニング性がより一層向上する。
本発明に係る非晶性樹脂は、上記の結晶性を有さない樹脂である。例えば、非晶性樹脂は、非晶性樹脂又はトナー粒子の示差走査熱量測定(DSC)を行ったときに、融点を有さず、比較的高いガラス転移温度(Tg)を有する樹脂である。
非晶性ポリエステル樹脂は、ポリエステル樹脂であって、示差走査熱量測定(DSC)を行った時に、融点を有さず、比較的高いガラス転移温度(Tg)を有する樹脂である。また、非晶性ポリエステル樹脂を構成する単量体は、結晶性ポリエステル樹脂を構成する単量体とは異なるため、例えば、NMR等の分析によって結晶性ポリエステル樹脂と区別することができる。
多価カルボン酸としては、不飽和脂肪族多価カルボン酸、芳香族多価カルボン酸、及びこれらの誘導体を用いることが好ましい。非晶性の樹脂を形成することができれば、飽和脂肪族多価カルボン酸を併用しても良い。
多価アルコールとしては、結晶性ポリエステル樹脂との相溶性制御の観点から、不飽和脂肪族多価アルコール、芳香族多価アルコール及びこれらの誘導体を用いることが好ましい。非晶性の樹脂を得ることができれば、飽和脂肪族多価アルコールを併用しても良い。
本発明に係る着色剤は、1種でもそれ以上でもよい。典型的な着色剤の例には、マゼンタ、イエロー、シアン及びブラックの各色用の着色剤が含まれる。
マゼンタ用の着色剤の例には、C.I.ピグメントレッド2、同3、同5、同6、同7、同15、同16、同48:1、同53:1、同57:1、同60、同63、同64、同68、同81、同83、同87、同88、同89、同90、同112、同114、同122、同123、同139、同144、同149、同150、同163、同166、同17 0、同177、同178、同184、同202、同206、同207、同209、同222、同238及び同269が含まれる。
<離型剤>
本発明に用いられる離型剤には、公知のものを使用することができる。
本発明に用いられる荷電制御剤には公知のものを利用することができ、その例には、ニグロシン系染料、ナフテン酸又は高級脂肪酸の金属塩、アルコキシル化アミン、第4級アンモニウム塩化合物、アゾ系金属錯体、及び、サリチル酸金属塩、が含まれる。
本発明に係るトナーの外添剤としては、前述の無機粒子A、シリカ粒子B、又はアルミナ粒子の他にも、公知の無機粒子や有機粒子などを用いることができる。使用する外添剤は、一種でもそれ以上でもよく、特に粒径の異なる外添剤2種以上を用いることが好ましい。粒径が異なると外添剤としての役割は異なり、一般に、大径であるほどスペーサー効果を発揮してトナーどうしの付着力を低下させ、小径であるほどトナー母体の表面を被覆しやすいため流動性を底上げすることができる。また、形状に関しては、球状の外添剤だけではなく、ルチル型酸化チタンに代表される針状のもの他、不定形状、紡錘形状、金平糖状のものなど、制限なく用いることができる。
また、感光体とクリーニングブレードの間の摩擦力を低減させる目的で、滑剤をトナーに外添してもよい。
本発明に係るトナー粒子の製造方法としては、特に限定されず、混練粉砕法、懸濁重合法、乳化凝集法、溶解懸濁法、ポリエステル伸長法、分散重合法など公知の方法が挙げられる。
本発明に係るトナー母体粒子は、結着樹脂と離型剤、結晶性樹脂を含有し、必要に応じて着色剤とその他内添剤を含むことが好ましい。その製造法は、特に限定されるものではないが、乳化凝集法が好ましい。乳化凝集法によれば、粒度分布がシャープであり、粒径が高度に制御されたトナー母体粒子を得ることができる。
本発明の乳化凝集法によるトナー粒子の製造方法の一例を以下に示す。
(1)水系媒体中に着色剤粒子が分散されてなる分散液を調製する工程
(2)水系媒体中に、必要に応じて内添剤を含有した結着樹脂粒子が分散されてなる分散液を調製する工程
(3)着色剤粒子の分散液と結着樹脂粒子の分散液とを混合して、着色剤粒子及び結着樹脂粒子を凝集、会合、融着させてトナー粒子を形成する工程
(4)トナー粒子の分散系(水系媒体)からトナー粒子を濾別し、界面活性剤などを除去する工程
(5)トナー粒子を乾燥する工程
(6)トナー粒子に外添剤を添加する工程
本発明に用いられる凝集剤としては、特に限定されるものではないが、金属の塩から選択されるものが好適に使用される。例えば、ナトリウム、カリウム、リチウムなどのアルカリ金属の塩などの一価の金属の塩、例えばカルシウム、マグネシウム、マンガン、銅などの二価の金属の塩、鉄、アルミニウムなどの三価の金属の塩などが挙げられ、具体的な塩としては、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化リチウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化亜鉛、硫酸銅、硫酸マグネシウム、硫酸マンガンなどを挙げることができ、これらの中で特に好ましくは二価の金属の塩である。二価の金属の塩を使用すると、より少量で凝集を進めることができる。これらは1種又は2種以上を組み合わせて使用してもよい。
本発明に係るトナー母体粒子の体積平均粒径は、4.5〜8μmの範囲であることが好ましい。画質を向上の観点ではより小径であることが好ましいが、粒径が小さいとトナー母体粒子の付着力が高まり、クリーニング性が悪化してしまう。トナー母体の体積平均粒径が前記範囲内であれば、出力画像の画質とクリーニング性の両方の観点を満たし、かつ帯電、現像、転写などの機能も両立させることができる。なお、トナー母体粒子の粒径は、5〜6.2μmの範囲であれば、上記観点においてより好ましく、ドット再現性も高まるためより高画質な画像が得られる。
トナー母体粒子の平均円形度は0.920〜1.000の範囲内であることが好ましく、0.955〜0.985の範囲内であることがより好ましい。
また、乳化凝集法によるトナー粒子製造方法では、コア・シェル構造を有するトナー粒子の作製に適しており、当該トナー母体粒子はコア・シェル構造であることがより好ましい。コア・シェル構造を有するトナー母体粒子の製造例を挙げると、まず、コア粒子用の結着樹脂粒子と着色剤粒子とを凝集、会合、融着させ、コア粒子を作製する。続いて、コア粒子の分散液中にシェル層用の結着樹脂粒子を添加し、コア粒子表面にシェル層用の結着樹脂粒子を凝集、融着させてコア粒子表面を被覆するシェル層を形成することで、得ることができる。
上記(6)トナー粒子に外添剤を添加する工程において、トナー母体粒子に対する外添剤混合処理は、機械式混合装置を用いることができる。機械式混合装置としては、ヘンシェルミキサー、ナウターミキサー、タービュラーミキサー等が使用できる。これらの中で、ヘンシェルミキサーのように処理される粒子に剪断力を付与できる混合装置を用いて、混合時間を長くする又は撹拌羽根の回転周速を上げる等の混合処理を行えばよい。また、複数種類の外添剤を使用する場合、トナー粒子に対して全ての外添剤を一括で混合処理するか、又は外添剤に応じて複数回に分けて分割して混合処理してもよい。
本発明に係るトナーは、磁性又は非磁性の1成分現像剤として使用することもできるが、キャリアと混合して2成分現像剤として使用してもよい
(2成分現像剤)
2成分現像剤は、トナー粒子の含有量(トナー濃度)が4.0〜8.0質量%となるように、トナー粒子とキャリア粒子とを適宜に混合することによって、二成分現像剤を構成することができる。当該混合に用いられる混合装置の例には、ナウターミキサー、Wコーン及びV型混合機が含まれる。
キャリア粒子は、磁性体により構成される。当該キャリア粒子の例には、当該磁性体からなる芯材粒子と、その表面を被覆する被覆材の層とを有する被覆型キャリア粒子、及び、樹脂中に磁性体の微粉末が分散されてなる樹脂分散型のキャリア粒子が含まれる。当該キャリア粒子は、感光体へのキャリア粒子の付着を抑制する観点から、被覆型キャリア粒子であることが好ましい。
芯材粒子は、磁性体、例えば、磁場によってその方向に強く磁化する物質、によって構成される。当該磁性体は、一種でもそれ以上でもよく、その例には、鉄、ニッケル及びコバルトなどの強磁性を示す金属、これらの金属を含む合金もしくは化合物、及び、熱処理することにより強磁性を示す合金、が含まれる。
式(a):MO・Fe2O3
式(b):MFe2O4
当該被覆材には、キャリア粒子の芯材粒子の被覆に利用される公知の樹脂を用いることができる。当該被覆材は、シクロアルキル基を有する樹脂であることが、キャリア粒子の水分吸着性を低減させる観点、及び、被覆層の芯材粒子との密着性を高める観点、から好ましい。当該シクロアルキル基の例には、シクロヘキシル基、シクロペンチル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロノニル基及びシクロデシル基が含まれる。中でも、シクロヘキシル基又はシクロペンチル基が好ましく、被覆層とフェライト粒子との密着性の観点からシクロへキシル基がより好ましい。樹脂の重量平均分子量Mwは、例えば10,000〜800,000であり、より好ましくは100,000〜750,000である。当該樹脂における上記シクロアルキル基の含有量は、例えば10質量%〜90質量%である。上記樹脂中の当該シクロアルキル基の含有量は、例えば、熱分解-ガスクロマトグラフ/質量分析(P−GC/MS)や1H−NMR等によって求めることが可能である。
本発明の静電荷像現像用トナーは、感光体に接触するように設けられた帯電ローラーによって感光体表面を帯電させる工程を有する画像形成方法に、好適に適用することができる。帯電ローラーによって感光体表面を帯電させる工程を有する画像形成方法では、一般に感光体表面の滑剤が分解されやすく、画像濃度差が大きくなりやすいが、本発明の静電荷像現像用トナーを用いれば、画像濃度差を小さくすることができる。
感光体ドラムとクリーニングブレードの間の摩擦力を低減させる目的で、滑剤の塗布機構(滑剤塗布ユニットともいう。)が前記クリーニングブレードの上流又は下流に装着していることが好ましい。
(1)「無機粒子A1」の作製
[メタチタン酸分散液の調製]
メタチタン酸分散液に、4.0モル/リットルの水酸化ナトリウム水溶液によりpHを9.0に調整して脱硫処理を行った後、6.0モル/リットルの塩酸水溶液を添加してpHを5.5に調整して中和処理した。その後、メタチタン酸分散液をろ過、水洗処理して作製したメタチタン酸のケーキ物に水を加え、酸化チタンTiO2換算で1.25モル/リットルに相当する分散液に調製した後、6.0モル/リットルの塩酸水溶液でpH1.2に調整した。そして、分散液の温度を35℃に調整して、この温度下で1時間撹拌を行ってメタチタン酸分散液を解膠処理した。
上記解膠処理を行ったメタチタン酸分散液より、酸化チタンTiO2換算で0.156モルに相当するメタチタン酸を採取して反応容器に投入し、続いて、炭酸カルシウムCaCO3水溶液を反応容器に投入した。このとき、酸化チタン濃度が0.156モル/リットルとなる様に反応系を調製した。また、炭酸カルシウムCaCO3は、酸化チタンに対しモル比で1.15となる様(CaCO3/TiO2=1.15/1.00)に添加した。
過剰分の炭酸カルシウムを除去処理した後、イソブチルトリメトキシシランの希釈液(イソブチルシラン10質量部/エタノール90質量部)を準備し疎水化処理をおこなった。窒素雰囲気化でヘンシェルミキサーにて,30分間撹拌することで疎水化処理をした。その際チタン酸カルシウム固形分100質量部に対してイソブチルトリメトキシシランを3.1質量部添加して、処理を行った。前記湿式の表面処理を行った後、4.0モル/リットル水酸化ナトリウム水溶液を添加して、pHを6.5に調整して中和処理を行い、その後、ろ過、洗浄を行い、150℃で乾燥処理した。さらに、機械式粉砕装置を用いて60分間解砕処理を行って「無機粒子A1」を作製した。
水酸化ナトリウム水溶液をpH8.0になるまで滴下するときの時間を下記表Iのとおりに変更したこと以外無機粒子A1と同様に作製することで、「無機粒子A2〜A7」を作製した。
疎水化処理剤を下記表Iのとおりに変更した以外は無機粒子A1と同様に作製することで、「無機粒子A8〜A11」を作製した。
一般式(1): X−Si(OR)3
炭酸カルシウムを炭酸バリウムに変更した以外は無機粒子A1と同様に作製することで、「無機粒子A12」を作製した。
個数平均一次粒径が20nmの気相法により作製されたシリカ粒子100質量部に、窒素雰囲気下で撹拌しながら、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)20質量部をヘキサン50質量部で希釈した溶液をスプレーした。この反応混合物を280℃で60分間、窒素気流化で撹拌して乾燥し、その後冷却してシリカ粒子1を得た。
(1)「シリカ粒子B1」の作製
窒素雰囲気下、反応容器にエタノール200質量部、テトラエトキシシラン12質量部、水6質量部を入れ、500rpmで攪拌しているところに20%アンモニア水10質量部を10分かけて滴下した。30℃で4時間攪拌した後、液量が半分になるまでエバポレーターで濃縮留去した。ここに水を400質量部加え0.3M硝酸でpH4(25℃)に調整したものを、遠心沈降機によって生成物を沈殿させた。上澄み液をデカンテーションで除去した後、凍結乾燥機で約60時間凍結乾燥させた後、シリカ粒子を白色粉末として得た。このシリカ粒子粉末を、ヘキサメチルジシロキサン(HMDS)10質量部をトルエン100質量部に希釈した溶液に添加し、超音波をかけながら1時間攪拌した。次に、シリカ粒子を分散させた溶液をエバポレーターで減圧留去し、液量が半分になった時点でエタノール100質量部を添加した。エバポレーターで減圧留去し、さらに120℃で3時間の加熱を加えて得られた固形物を粉砕して、数平均一次粒径80nm、平均円形度は0.980の粒状のシリカ粒子B1を得た。
最初のエタノール量を220質量部に、攪拌数を550rpmに変更した以外はシリカ粒子B1と同様に作製することで、「シリカ粒子B2」を作製した。
最初のエタノール量を150質量部に、攪拌数を180rpmに変更した以外はシリカ粒子B1と同様に作製することで、「シリカ粒子B3」を作製した。
最初のエタノール量を250質量部に、攪拌数を600rpmに変更した以外はシリカ粒子B1と同様に作製することで、「シリカ粒子B4」を作製した。
最初のエタノール量を140質量部に、攪拌数を160rpmに変更した以外はシリカ粒子B1と同様に作成することで、「シリカ粒子B5」を作製した。
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、温度計を有した容積3Lのガラス製反応容器にメタノール600質量部、10%アンモニア水140質量部を入れ、撹拌混合して、アルカリ触媒溶液(1)を得た。このアルカリ触媒溶液(1)を窒素置換した。その後、アルカリ触媒溶液(1)を撹拌しながら、テトラメトキシシラン(TMOS)400質量部と、触媒(NH3)濃度が4.4%のアンモニア水160質量部とを、下記供給量で、同時に滴下を開始し、シリカ粒子の懸濁液(シリカ粒子懸濁液(1))を得た。
加熱し、乾燥させることで、シリカ粒子B6を生成した。
最初のアンモニア水を100質量部に変更した以外はシリカ粒子B6と同様に作製することで、「シリカ粒子B7」を作製した。
[アルミナ粒子1の作製]
三塩化アルミニウム(AlCl3)320kg/hを約200℃で蒸発装置中で蒸発させ、塩化物の蒸気を、窒素により、バーナーの混合チャンバー中に通過させる。ここで、気体流を水素100Nm3/h及び空気450Nm3/hと混合し、中央チューブ(直径7mm)を介して火炎へ供給する。結果、バーナー温度は230℃であり、チューブの排出速度は約35.8m/sである。水素0.05Nm3/hをジャケットタイプの気体として外側チューブを介して供給する。気体は反応チャンバー中で燃焼し、下流の凝集ゾーンで約110℃まで冷却される。そこでは、アルミナの一次粒子の凝集が行われる。同時に生成される塩酸含有ガスから、得られた酸化アルミニウム粒子をフィルター又はサイクロン中で分離し、湿空気を有する粉末を約500〜700℃で処理することにより、接着性の塩化物を除去する。こうして個数平均粒径が17nmのアルミナ粒子1を得ることができた。
上記で得られたアルミナ粒子1を反応容器に入れて、窒素雰囲気下、粉末を回転羽根で撹拌しながら、アルミナ粉体100gに対して疎水化処理剤イソブチルトリメトキシシラン20gをヘキサン60gで希釈させたものを添加し、200℃120分加熱撹拌後冷却水で冷却し、表面処理されたアルミナ粒子1を得た。
火炎温度を変更して、表のような粒径となるようにしたこと以外はアルミナ粒子1を作製するのと同様にして、アルミナ粒子2及び3を作製した。
[着色剤粒子分散液1の調製]
n−ドデシル硫酸ナトリウム11.5質量部をイオン交換水160質量部に撹拌、溶解させた溶液を撹拌させており、当該溶液中に銅フタロシアニン24.5質量部を徐々に添加した。次いで、撹拌装置「クレアミックスWモーション CLM−0.8」(エム・テクニック(株)製)を用いて分散処理を行うことにより、体積基準のメディアン径が126nmである着色剤粒子分散液1を調製した。
〈第一段重合〉
撹拌装置、温度センサー、冷却管、窒素導入装置を取り付けた反応容器に、ポリオキシエチレン(2)ドデシルエーテル硫酸ナトリウム4質量部及びイオン交換水3000質量部を仕込み、窒素気流下230rpmの撹拌速度で撹拌しながら、内温を80℃に昇温させた。昇温後、過硫酸カリウム10質量部をイオン交換水200質量部に溶解させたものを添加し、液温75℃とし、
・スチレン 584質量部
・アクリル酸n−ブチル 160質量部
・メタクリル酸 56質量部
からなる単量体混合液を1時間かけて滴下後、75℃にて2時間加熱、撹拌しながら重合を行うことにより、樹脂粒子[1]の分散液を調製した。
撹拌装置、温度センサー、冷却管、窒素導入装置を取り付けた反応容器に、ポリオキシエチレン(2)ドデシルエーテル硫酸ナトリウム2質量部をイオン交換水3000質量部に溶解させた溶液を仕込み、80℃に加熱後、上記の樹脂粒子[1]42質量部(固形分換算)、マイクロクリスタリンワックス「HNP−0190」(日本精蝋社製)70質量部を、
・スチレン 239質量部
・アクリル酸n−ブチル 111質量部
・メタクリル酸 26質量部
・n−オクチルメルカプタン 3質量部
からなる単量体溶液に80℃にて溶解させた溶液を添加し、循環経路を有する機械式分散機「CLEARMIX」(エム・テクニック社製)により、1時間混合分散させることにより、乳化粒子(油滴)を含む分散液を調製した。
上記の樹脂粒子[2]の分散液に、さらに、過硫酸カリウム10質量部をイオン交換水200質量部に溶解させた溶液を添加し、80℃の温度条件下に、
・スチレン 380質量部
・アクリル酸n−ブチル 132質量部
・メタクリル酸 39質量部
・n−オクチルメルカプタン 6質量部
からなる単量体混合液を1時間かけて滴下した。滴下終了後、2時間にわたって加熱撹拌することにより重合を行った後、28℃まで冷却することにより、スチレン・アクリル樹脂粒子分散液1を得た。
〈結晶性樹脂粒子1の合成〉
ポリエステル重合セグメントの材料として、多価カルボン酸化合物のセバシン酸(分子量202.25)220質量部と、多価アルコール化合物の1,12−ドデカンジオール(分子量202.33)298質量部を、窒素導入管、脱水管、撹拌器及び熱電対を装備した反応容器に入れ160℃に加熱し、溶解させた。その後、2−エチルヘキサン酸スズ(II)2.5質量部、没食子酸0.2質量部を加えて210℃に昇温し、8時間反応を行った。さらに8.3kPaにて1時間反応を行い、結晶性樹脂1を得た。
上記結晶性樹脂1を100質量部、酢酸エチル400質量部に溶解させた。次いで、5.0質量%の水酸化ナトリウム水溶液25質量部を添加して、樹脂溶液を調製した。この樹脂溶液を、撹拌装置を有する容器へ投入し、樹脂溶液を撹拌しながら、0.26質量%のラウリル硫酸ナトリウム水溶液638質量部を30分間かけて滴下混合した。ラウリル硫酸ナトリウム水溶液の滴下途中、反応容器内の液が白濁し、さらに、ラウリル硫酸ナトリウム水溶液を全量滴下後、樹脂溶液粒子を均一に分散させた乳化液が調製された。次いで、上記乳化液を40℃に加熱し、ダイヤフラム式真空ポンプ「V−700」(BUCHI社製)を使用して、150hPaの減圧下で酢酸エチルを蒸留除去することにより、結晶性ポリエステル樹脂よりなる結晶性樹脂粒子分散液1を得た。
〈凝集・融着工程〉
撹拌装置、温度センサー、冷却管、窒素導入装置を取り付けた反応容器に、結着樹脂粒子分散液1の分散液300質量部(固形分換算)と、結晶性樹脂粒子分散液1の分散液60質量部(固形分換算)と、イオン交換水1100質量部と、着色剤粒子分散液1 40質量部(固形分換算)とを仕込み、液温を30℃に調整した後、5Nの水酸化ナトリウム水溶液を加えてpHを10に調整した。次いで、塩化マグネシウム60質量部をイオン交換水60質量部に溶解した水溶液を、撹拌下、30℃にて10分間かけて添加した。3分間保持した後に昇温を開始し、この系を60分間かけて85℃まで昇温し、85℃を保持したまま凝集し粒子成長反応を継続した。この状態で、「コールターマルチサイザー3」(ベックマン・コールター社製)にて凝集粒子の粒径を測定し、体積基準のメディアン径が6.2μmになった時点で、塩化ナトリウム40質量部をイオン交換水160質量部に溶解した水溶液を添加して粒子成長を停止させ、さらに、熟成工程として液温度80℃にて1時間にわたって加熱撹拌することにより粒子間の融着を進行させ、これにより、円形度が0.97のトナー母体粒子1の分散液を調製した。
調製したトナー母体粒子1分散液をバスケット型遠心分離機「MARKIII 型式番号60×40+M」(松本機械(株)製)で固液分離し、トナー母体粒子1のウェットケーキを形成した。このウェットケーキを、前記バスケット型遠心分離機で濾液の電気伝導度が5μS/cmになるまで40℃のイオン交換水で洗浄し、その後「フラッシュジェットドライヤー」((株)セイシン企業製)に移し、水分量が0.5質量%となるまで乾燥することにより、トナー母体粒子1を作製した。
熟成工程の時間を調整したこと以外はトナー母体粒子1と同様に作成することで、「トナー母体粒子2〜5を作製した。
[トナー1の作製]
上記のようにして作製した「トナー母体粒子1」に、
・シリカ粒子1(HMDS処理、個数平均一次粒子径=20nm) 1.0質量部
・無機粒子A1 0.5質量部
・シリカ粒子B1 1.0質量部
を添加し、ヘンシェルミキサー型式「FM20C/I」(日本コークス工業(株)製)に添加し、羽根先端周速が50m/sとなるようにして回転数を設定して20分間撹拌し、トナー母体粒子1からなる「トナー1」を作製した。
表V、表VIのように外添剤を変更したこと以外はトナー1と同様にして、トナー2〜17及び22〜27を作製した。
下記表Vのようにアルミナ粒子1〜3の0.03質量部をトナー1に追加で添加したこと以外はトナー1と同様に作製することで、「トナー18〜20」を作製した。
上記のようにして作製した「トナー母体粒子1」に、
・シリカ粒子1(HMDS処理、個数平均一次粒子径=20nm) 1.0質量部
・無機粒子A1 0.5質量部
・シリカ粒子B1 1.0質量部
・滑剤粒子「MZ−2」;日油社製) 0.3質量部
を添加し、ヘンシェルミキサー型式「FM20C/I」(日本コークス工業(株)製)に添加し、羽根先端周速が50m/sとなるようにして回転数を設定して20分間撹拌し、トナー母体粒子1からなる「トナー21」を作製した。
(現像剤1の作製)
上記のようにして作製したトナー1、下記作製したキャリア1を、トナー濃度が6.5質量%となるようにして混合し現像剤1を作製し以下の評価に供した。混合機は、V型混合機を用いて30分間混合した。
表V及び表VIのようにトナー1を変更したこと以外は現像剤1と同様にして、現像剤2〜17を作製した。
(キャリア芯材粒子1の作製)
MnO:35mol%、MgO:14.5mol%、Fe2O3:50mol%及びSrO:0.5mol%になるように原料を秤量し、水と混合した後、湿式のメディアミルで5時間粉砕してスラリーを得た。
0.3質量%のベンゼンスルホン酸ナトリウムの水溶液中に、メタクリル酸シクロヘキシル及びメタクリル酸メチルを「質量比=5:5」(共重合比)で添加し、単量体総量の0.5質量%にあたる量の過硫酸カリウムを添加して乳化重合を行い、スプレードライで乾燥することで、「被覆材1」を作製した。得られた被覆材1における重量平均分子量は50万であった。
水平撹拌羽根付き高速撹拌混合機に、芯材粒子として上記で準備した「キャリア芯材粒子1」100質量部と、「被覆材1」を4.5質量部投入し、水平回転翼の周速が8m/secとなる条件で、22℃で15分間混合撹拌した後、120℃で50分混合して機械的衝撃力(メカノケミカル法)の作用で芯材粒子の表面に被覆材を被覆させて、「キャリア1」を製造した。
(1)トナーのクリーニング性
滑剤粒子を添加しない水準では滑剤塗布機構を有する評価用電子写真画像形成装置として、市販の電子写真画像形成装置「bizhub PRESS C1070」(コニカミノルタ社製)を用い、滑剤粒子を添加した水準では、滑剤塗布機構を有さない評価用電子写真画像形成装置として、市販の電子写真画像形成装置「bizhubC759」(コニカミノルタ社製)を用いた。
◎:反射濃度が0.04以下
〇:反射濃度が0.04を超え、0.10以下
×:反射濃度が0.10を超える
滑剤粒子を添加しない水準では滑剤塗布機構を有する評価用電子写真画像形成装置として、市販の電子写真画像形成装置「bizhub PRESS C1070」(コニカミノルタ社製)を用い、滑剤粒子を添加した水準では、滑剤塗布機構を有さない評価用電子写真画像形成装置として、市販の電子写真画像形成装置「bizhubC759」(コニカミノルタ社製)を用いた。
〇:縦帯チャートの総数が3000枚以上4500枚以下
×:縦帯チャートの総数が3000枚未満
トナーの構成と上記評価結果を、下記表V及び表VIに示す。
30 画像処理部
40 画像形成部
50 用紙搬送部
60 定着装置
411 露光装置
412 現像装置
413 感光体ドラム
414 帯電装置
42 中間転写ユニット
421 中間転写ベルト(中間転写体)
110 画像読取部
Claims (8)
- 少なくともトナー母体粒子及び外添剤を含有する静電荷像現像用トナーであって、
前記外添剤として、少なくとも無機粒子A及びシリカ粒子Bを含有する粒子であり、
前記無機粒子Aが、チタン酸カルシウム又はチタン酸バリウムを含有し、かつ、当該無機粒子Aの一次粒子の個数平均粒径が40〜80nmの範囲内であり、
前記シリカ粒子Bが、一次粒子の個数平均粒径が60〜120nmの範囲内であり、かつ、当該シリカ粒子Bの円形度が0.95〜1.00の範囲内であることを特徴とする静電荷像現像用トナー。 - 前記無機粒子Aと前記シリカ粒子Bの一次粒子の個数平均粒径の比の値R(無機粒子Aの一次粒子の個数平均粒径/シリカ粒子Bの一次粒子の個数平均粒径)が、下記関係式(1)を満たすことを特徴とする請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
関係式(1) 0.58≦R - 前記無機粒子Aがシランカップリング剤により疎水化処理されており、当該シランカップリング剤が、下記一般式(1)で表される構造を有することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の静電荷像現像用トナー。
一般式(1): X−Si(OR)3
(式中、Xは炭素数2〜8のアルキル基、Rはメチル基又はエチル基を示す。) - 前記無機粒子Aの一次粒子の個数平均粒径が、50〜75nmの範囲内であることを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記外添剤がアルミナ粒子を含有し、当該アルミナ粒子の一次粒子の個数平均粒径が10〜20nmの範囲内であることを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記トナー母体粒子の平均円形度が、0.955〜0.985の範囲内であることを特徴とする請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載の静電荷像現像用トナー。
- 請求項1から請求項6までのいずれか一項に記載の静電荷像現像用トナーを用いることを特徴とする画像形成方法。
- 請求項1から請求項6までのいずれか一項に記載の静電荷像現像用トナーを用いる画像形成装置であって、
少なくとも電子写真感光体と、前記電子写真感光体の表面を帯電させる帯電手段と、当該電子写真感光体の表面に静電荷像を形成する露光手段と、前記静電荷像を、前記静電荷像現像用トナーを含む現像剤により現像してトナー像を形成する現像手段と、前記トナー像を転写材に転写する転写手段と、前記転写材に転写されたトナー像を定着させる定着手段と、前記電子写真感光体上の残留する前記静電荷像現像用トナーを除去するクリーニング手段とを備え、
さらに、前記電子写真感光体の表面に滑剤を塗布する滑剤塗布機構を有することを特徴とする画像形成装置。
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