JP2022043588A - トナー、現像剤、トナー収容ユニット、画像形成装置及び画像形成方法 - Google Patents
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Abstract
Description
一実施形態に係るトナーは、結着樹脂を含むトナー母体粒子と、外添剤として2種以上の金属酸化物粒子とを含む。なお、一実施形態に係るトナーは、トナー母体粒子に、結着樹脂以外に、必要に応じて、着色剤、離型剤等他の成分を含有してもよい。
結着樹脂は、結晶性ポリエステル樹脂及び非晶質ポリエステル樹脂の少なくとも一方を用いることが好ましい。なお、一実施形態に係るトナーは、非結晶性ポリエステル樹脂及び非結晶性ポリエステル樹脂以外の結着樹脂を含有してもよい。
結晶性ポリエステル樹脂は、高い結晶性をもつため、定着開始温度付近において急激な粘度低下を示す熱溶融特性を有することができる。結晶性ポリエステル樹脂を非晶質ポリエステル樹脂と共に用いれば、溶融開始温度直前までは結晶性による耐熱保存性がよく、溶融開始温度では結晶性ポリエステル樹脂の融解による急激な粘度低下(シャープメルト性)を生じることができる。粘度低下に伴い、結晶性ポリエステル樹脂は、非晶質ポリエステル樹脂と相溶して、晶質ポリエステル樹脂及び非晶質ポリエステル樹脂が共に急激に粘度低下することで定着することができる。そのため、トナーは、結着樹脂として結晶性ポリエステル樹脂及び非晶質ポリエステル樹脂を含むことで、良好な耐熱保存性及び低温定着性を有することができると共に、良好な離型幅(定着下限温度と耐高温オフセット発生温度との差)を有することができる。
多価アルコールは、特に制限されず、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ジオール、及び3価以上のアルコールが挙げられる。
多価カルボン酸は、特に制限されず、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、2価のカルボン酸、及び3価以上のカルボン酸が挙げられる。
非晶質ポリエステル樹脂は、目的に応じて適宜選択することができ、非晶質ポリエステル樹脂Aと、非晶質ポリエステル樹脂Bとを含有することが好ましい。
非晶質ポリエステル樹脂Aは、目的に応じて適宜選択することができるが、ガラス転移点(ガラス転移温度ともいう)Tgが-40℃~20℃であることが好ましい。
非線状の反応性前駆体は、硬化剤と反応可能な基を有するポリエステル樹脂(以下、「プレポリマー」と称することがある。)であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
3価以上のアルコールとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、3価以上の脂肪族アルコール、3価以上のポリフェノール類、3価以上のポリフェノール類のアルキレンオキシド付加物等が挙げられる。
3価以上のカルボン酸としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、3価以上の芳香族カルボン酸等が挙げられる。また、これらの無水物を用いてもよいし、低級(炭素数1~3)アルキルエステル化物を用いてもよいし、ハロゲン化物を用いてもよい。
イソシアネート基を含有するポリエステル樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、活性水素基を有するポリエステル樹脂とポリイソシアネートとの反応生成物等が挙げられる。活性水素基を有するポリエステル樹脂は、例えば、ジオールと、ジカルボン酸と、3価以上のアルコール及び3価以上のカルボン酸の少なくとも何れかとを重縮合することにより得られる。3価以上のアルコール及び3価以上のカルボン酸は、前記イソシアネート基を含有するポリエステル樹脂に分岐構造を付与する。
ジオールとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、エチレングリコール、1,2-プロピレングリコール、1,3-プロピレングリコール、1,4-ブタンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,8-オクタンジオール、1,10-デカンジオール、1,12-ドデカンジオール等の脂肪族ジオール;ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等のオキシアルキレン基を有するジオール;1,4-シクロヘキサンジメタノール、水素添加ビスフェノールA等の脂環式ジオール;脂環式ジオールに、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド等のアルキレンオキシドを付加したもの;ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS等のビスフェノール類;ビスフェノール類に、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド等のアルキレンオキシドを付加したもの等のビスフェノール類のアルキレンオキシド付加物等が挙げられる。これらの中でも、炭素数4~12の脂肪族ジオールが好ましい。これらのジオールは、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。
ジカルボン酸としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、脂肪族ジカルボン酸、芳香族ジカルボン酸等が挙げられる。また、これらの無水物を用いてもよいし、低級(炭素数1~3)アルキルエステル化物を用いてもよいし、ハロゲン化物を用いてもよい。
ポリイソシアネートとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ジイソシアネート、3価以上のイソシアネート等が挙げられる。
硬化剤としては、非線状の反応性前駆体と反応し、非晶質ポリエステル樹脂Aを生成できる硬化剤であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、活性水素基含有化合物等が挙げられる。
活性水素基含有化合物における活性水素基としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、水酸基(アルコール性水酸基及びフェノール性水酸基)、アミノ基、カルボキシル基、メルカプト基等が挙げられる。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。活性水素基含有化合物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、ウレア結合を形成可能な点で、アミン類が好ましい。
非晶質ポリエステル樹脂Bは、ガラス転移温度Tgが40℃~80℃であることが好ましい。
一実施形態に係るトナーは、上記の結晶性ポリエステル樹脂及び非結晶性ポリエステル樹脂以外の、他の結着樹脂成分を含有することができる。他の結着樹脂として、例えば、シリコーン樹脂、スチレン・アクリル樹脂、スチレン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ジエン系樹脂、フェノール樹脂、テルペン樹脂、クマリン樹脂、アミドイミド樹脂、ブチラール樹脂、ウレタン樹脂、エチレン・酢酸ビニル樹脂等、公知の結着樹脂を含むことができる。
2種類以上の金属酸化物粒子は、トナー母体粒子に、流動性、現像性、帯電性等を付与する外添剤として用いることができる。
ジルコニア及びアルミナ含有量(wt%)は、以下の装置及び条件により求めることができる。
((試料の準備))
トナー3.00gを直径3mm、厚み2mmのペレットに成形し、測定サンプルトナーとする。
(測定条件)
・測定装置:株式会社リガク社製、ZSX Primus IV
・X線管球:Rh
・X線管電圧:50kV
・X線管電流:10mA
電子顕微鏡FESEM ULTRA55(ZEISS社製)、分析装置NORAN System Six(サーモフィッシャーサイエンティフィック社製)を用いて、以下の条件で、トナーのEDXマッピングを実施し、Al、Zrが同時に検出される位置を観察することによって複合粒子を確認することができる。
(EDXマッピングにおける条件)
・加速電圧:20kV
・倍率:40000倍
・分解能:256×192
・フレーム時間:最速
・フレーム数:10000
2種類以上の金属酸化物粒子として、シリカ粒子と、ジルコニア及びアルミナを含む複合粒子以外に、その他の金属酸化物粒子を含むことができる。その他の金属酸化物粒子は、目的に応じて適宜選択することができる。その他の金属酸化物粒子としては、例えば、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化鉄、酸化銅、酸化亜鉛、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ベンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、酸化アンチモン等が挙げられる。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。これらの金属酸化物粒子は、複合粒子と同様、表面を疎水化処理されていてもよい。
一実施形態に係るトナーは、例えば、着色剤、離型剤、樹脂微粒子、帯電制御剤、シリカ粒子及び複合粒子以外の無機微粒子、流動性向上剤、クリーニング性向上剤、磁性材料、金属石鹸等のその他の成分を含有することができる。
着色剤としては、特に制限されず、公知の染料及び顔料の中から目的に応じて適宜選択することができ、例えば、カーボンブラック、ニグロシン染料、鉄黒、ナフトールイエローS、ハンザイエロー(10G、5G、G)、カドミュウムイエロー、黄色酸化鉄、黄土、黄鉛、チタン黄、ポリアゾイエロー、オイルイエロー、ハンザイエロー(GR、A、RN、R)、ピグメントイエローL、ベンジジンイエロー(G、GR)、パーマネントイエロー(NCG)、バルカンファストイエロー(5G、R)、タートラジンレーキ、キノリンイエローレーキ、アンスラザンイエローBGL、イソインドリノンイエロー、ベンガラ、鉛丹、鉛朱、カドミュウムレッド、カドミュウムマーキュリレッド、アンチモン朱、パーマネントレッド4R、パラレッド、ファイセーレッド、パラクロルオルトニトロアニリンレッド、リソールファストスカーレットG、ブリリアントファストスカーレット、ブリリアントカーンミンBS、パーマネントレッド(F2R、F4R、FRL、FRLL、F4RH)、ファストスカーレットVD、ベルカンファストルビンB、ブリリアントスカーレットG、リソールルビンGX、パーマネントレッドF5R、ブリリアントカーミン6B、ポグメントスカーレット3B、ボルドー5B、トルイジンマルーン、パーマネントボルドーF2K、ヘリオボルドーBL、ボルドー10B、ボンマルーンライト、ボンマルーンメジアム、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、ローダミンレーキY、アリザリンレーキ、チオインジゴレッドB、チオインジゴマルーン、オイルレッド、キナクリドンレッド、ピラゾロンレッド、ポリアゾレッド、クロームバーミリオン、ベンジジンオレンジ、ペリノンオレンジ、オイルオレンジ、コバルトブルー、セルリアンブルー、アルカリブルーレーキ、ピーコックブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー、インダンスレンブルー(RS、BC)、インジゴ、群青、紺青、アントラキノンブルー、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ、コバルト紫、マンガン紫、ジオキサンバイオレット、アントラキノンバイオレット、クロムグリーン、ジンクグリーン、酸化クロム、ピリジアン、エメラルドグリーン、ピグメントグリーンB、ナフトールグリーンB、グリーンゴールド、アシッドグリーンレーキ、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、アントラキノングリーン、酸化チタン、亜鉛華、リトボン等が挙げられる。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。
離型剤としては、特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができる。
樹脂微粒子の樹脂としては、水系媒体中で水性分散液を形成しうる樹脂であれば、特に制限されず、公知の樹脂の中から目的に応じて適宜選択することができる。樹脂微粒子用の樹脂としては、熱可塑性樹脂でも熱硬化性樹脂でもよく、例えば、ビニル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ケイ素樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、アニリン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリカーボネート樹脂等を用いることができる。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。これらの中でも、微細な球状の樹脂微粒子の水性分散液が得られ易い点で、ビニル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂及びポリエステル樹脂から選択される少なくとも1種で形成されるのが好ましい。
帯電制御剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ニグロシン系染料、トリフェニルメタン系染料、クロム含有金属錯体染料、モリブデン酸キレート顔料、ローダミン系染料、アルコキシ系アミン、4級アンモニウム塩(フッ素変性4級アンモニウム塩を含む)、アルキルアミド、燐の単体又は化合物、タングステンの単体又は化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸金属塩及びサリチル酸誘導体の金属塩等が挙げられる。
シリカ粒子及び複合粒子以外の無機微粒子は、シリカ粒子及び複合粒子と同様、トナー粒子に流動性、現像性、帯電性等を付与するための外添剤として使用する。シリカ粒子及び複合粒子以外の無機微粒子としては、例えば、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素等の金属化合物;ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸アルミニウム等の脂肪酸金属塩等を用いることができる。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。
流動性向上剤は、表面処理を行って、疎水性を上げ、高湿度下においても流動特性や帯電特性の悪化を防止可能なものであれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。流動性向上剤としては、例えば、シランカップリング剤、シリル化剤、フッ化アルキル基を有するシランカップリング剤、有機チタネート系カップリング剤、アルミニウム系のカップリング剤、シリコーンオイル、変性シリコーンオイル等が挙げられる。シリカ及び酸化チタンは、このような流動性向上剤により表面処理行い、疎水性シリカ、疎水性酸化チタンとして使用するのが特に好ましい。
クリーニング性向上剤は、感光体や一次転写媒体に残存する転写後の現像剤を除去するために前記トナーに添加されるものであれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸等の脂肪酸金属塩、ポリメチルメタクリレート微粒子、ポリスチレン微粒子等のソープフリー乳化重合により製造されたポリマー微粒子等が挙げられる。該ポリマー微粒子は、比較的粒度分布が狭いものが好ましく、体積平均粒径が0.01μm~1μmのものが好適である。
磁性材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、鉄粉、マグネタイト、フェライト等が挙げられる。これらの中でも、色調の点で白色のものが好ましい。
一実施形態に係るトナーの製造方法は、トナー母体粒子と、2種以上の金属無機微粒子を含む外添剤とを混合する混合工程を含む。
トナー母体粒子は、結晶性ポリエステル樹脂、非晶質ポリエステル樹脂A及び非晶質ポリエステル樹脂Bを含み、更に離型剤、着色剤等を含む油相を水系媒体中に分散させて造粒することにより、作製することができる。
水系媒体(水相)は、例えば、樹脂粒子を水系媒体に分散させることにより調製することができる。樹脂粒子の水系媒体中の添加量は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、水系媒体100質量部に対して、0.5質量部~10質量部が好ましい。
トナー材料を含有する油相は、結晶性ポリエステル樹脂と、非線状の反応性前駆体と、非晶質ポリエステル樹脂Bとを少なくとも含み、更に必要に応じて、硬化剤、離型剤、着色剤等を含むトナー材料を、有機溶媒中に溶解乃至分散させることにより、調製することができる。
トナー材料を含有する油相を、水系媒体中に分散させることにより、トナー材料を乳化乃至分散することができる。そして、トナー材料を乳化乃至分散させる際に、硬化剤と前記非線状の反応性前駆体とを伸長反応及び/又は架橋反応させることにより非晶質ポリエステル樹脂Aが生成する。
(1)前記非線状の反応性前駆体と前記硬化剤とを含む油相を、水系媒体中で乳化又は分散させ、水系媒体中で前記硬化剤と前記非線状の反応性前駆体とを伸長反応及び/又は架橋反応させることにより前記非晶質ポリエステル樹脂Aを生成させる方法。
(2)前記非線状の反応性前駆体を含む油相を、予め前記硬化剤を添加した水系媒体中で乳化又は分散させ、水系媒体中で前記硬化剤と前記非線状の反応性前駆体とを伸長反応及び/又は架橋反応させることにより前記非晶質ポリエステル樹脂Aを生成させる方法。
(3)前記非線状の反応性前駆体を含む油相を水系媒体中で乳化又は分散させた後で、水系媒体中に前記硬化剤を添加し、水系媒体中で粒子界面から前記硬化剤と前記非線状の反応性前駆体とを伸長反応及び/又は架橋反応させることにより前記非晶質ポリエステル樹脂Aを生成させる方法。
乳化スラリー等の分散液から有機溶媒を除去することにより、トナー母体粒子を得る。分散液から有機溶媒を除去する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、反応系全体を徐々に昇温させて、油滴中の有機溶媒を蒸発させる方法、分散液を乾燥雰囲気中に噴霧して、油滴中の有機溶媒を除去する方法等が挙げられる。
(混合工程)
得られたトナー母体粒子と、2種以上の金属無機微粒子を含む外添剤とを混合する。
一実施形態に係る現像剤は、一実施形態に係るトナーを含み、必要に応じてキャリア等の適宜選択されるその他の成分を含むことができる。これにより、転写性、帯電性等に優れ、高画質な画像を安定に形成することができる。
キャリアは、特に制限されず、目的に応じて適宜選択することができるが、芯材と、芯材を被覆する樹脂層(被覆層)とを有するものであることが好ましい。
芯材の材料は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、50emu/g~90emu/gのマンガン-ストロンチウム系材料、50emu/g~90emu/gのマンガン-マグネシウム系材料等が挙げられる。また、画像濃度を確保するためには、100emu/g以上の鉄粉、75emu/g~120emu/gのマグネタイト等の高磁化材料を用いることが好ましい。また、穂立ち状態となっている現像剤の感光体に対する衝撃を緩和でき、高画質化に有利であることから、30emu/g~80emu/gの銅-亜鉛系等の低磁化材料を用いることが好ましい。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。
樹脂層は、樹脂及び必要に応じてその他の成分を含有することができる。樹脂層に用いられる樹脂としては、必要な帯電性を付与できる公知の材料を使用できる。具体的にはシリコーン樹脂、アクリル樹脂、またはこれらを併用して使用することが好ましい。また樹脂層を形成するための組成物は、シランカップリング剤を含有することが好ましい。
一実施形態に係るトナー収容ユニットは、一実施形態に係るトナーを収容することができる。一実施形態に係るトナー収容ユニットとは、トナーを収容する機能を有するユニットに、トナーを収容したものをいう。ここで、トナー収容ユニットの態様としては、例えば、トナー収容容器、現像器、プロセスカートリッジが挙げられる。
一実施形態に係る画像形成装置は、静電潜像担持体と、前記静電潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成部と、前記静電潜像担持体に形成された前記静電潜像をトナーを用いて現像してトナー像を形成する現像部とを有し、更に必要に応じて、その他の構成を有することができる。
静電潜像担持体(「電子写真感光体」、「感光体」と称することがある)の材質、形状、構造、大きさ等としては、特に制限されず、公知のものの中から適宜選択することができる。静電潜像担持体の材質としては、例えば、アモルファスシリコン、セレン等の無機感光体、ポリシラン、フタロポリメチン等の有機感光体(OPC)等が挙げられる。これらの中でも、より高精細な画像が得られる点で、有機感光体(OPC)が好ましい。静電潜像担持体の形状としては、ドラム状が好適に挙げられる。
静電潜像形成部としては、静電潜像担持体上に静電潜像を形成する手段であれば、特に制限されず、目的に応じて適宜選択することができる。静電潜像形成部は、例えば、前記静電潜像担持体の表面を一様に帯電させる帯電部材(帯電器)と、前記静電潜像担持体の表面を像様に露光する露光部材(露光器)とを備える。
現像部は、静電潜像担持体に形成された前記静電潜像を現像して可視像を形成できれば、特に制限されず、目的に応じて適宜選択することができる。現像部は、例えば、トナーを収容し、静電潜像にトナーを接触又は非接触的に付与可能な現像器を備えるものを好適に用いることができ、トナー入り容器を備えた現像器等が好ましい。
転写部としては、可視像を中間転写体上に転写して複合転写像を形成する第一次転写部と、複合転写像を記録媒体上に転写する第二次転写部とを有する態様が好ましい。なお、中間転写体としては、特に制限されず、目的に応じて公知の転写体の中から適宜選択することができ、例えば、転写ベルト等が好適に挙げられる。
定着部としては、特に制限されず、目的に応じて適宜選択することができるが、公知の加熱加圧部が好適である。加熱加圧部としては、加熱ローラと加圧ローラとの組合せ、加熱ローラと加圧ローラと無端ベルトとの組合せ等が挙げられる。
一次形態に係る画像形成装置は、その他、例えば、除電部、リサイクル部、制御部等を備えることができる。
除電部としては、特に制限されず、静電潜像担持体に対し除電バイアスを印加することができればよく、公知の除電器の中から適宜選択することができ、例えば、除電ランプ等が好適に挙げられる。
クリーニング部は、静電潜像担持体上に残留するトナーを除去することができればよく、公知のクリーナの中から適宜選択することができる。クリーニング部として、例えば、磁気ブラシクリーナ、静電ブラシクリーナ、磁気ローラクリーナ、ブレードクリーナ、ブラシクリーナ、ウエブクリーナ等が挙げられる。
リサイクル部としては、特に制限されず、公知の搬送手段等が挙げられる。
制御部は、上記の各部の動きを制御することができる。制御部としては、上記の各部の動きを制御できれば、特に制限されず、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、シークエンサー、コンピュータ等の制御機器が挙げられる。
一実施形態に係る画像形成方法は、静電潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成工程と、前記静電潜像をトナーを用いて現像してトナー像を形成する現像工程とを含み、更に必要に応じて、その他の工程を含むことができる。前記画像形成方法は、前記画像形成装置により好適に行うことができ、前記静電潜像形成工程は、前記静電潜像形成部により好適に行うことができ、前記現像工程は、前記現像部により好適に行うことができ、前記その他の工程は、前記その他の部により好適に行うことができる。
次に、一実施形態に係る画像形成装置の一の態様について、図1を参照しながら説明する。図1は、一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。図1に示すように、画像形成装置1Aは、静電潜像担持体である感光体ドラム10と、帯電部である帯電ローラ20と、露光部である露光装置30と、現像部である現像装置40と、中間転写体(中間転写ベルト)50と、クリーニング部であるクリーニング装置60と、転写部である転写ローラ70と、除電部である除電ランプ80と、中間転写体クリーニング装置90とを備える。
撹拌棒及び温度計をセットした反応容器に、イソホロンジアミン170質量部及びメチルエチルケトン75質量部を仕込み、50℃で5時間反応させ、ケチミン化合物(活性水素基含有化合物)を得た。ケチミン化合物は、アミン価が418mgKOH/gであった。
冷却管、撹拌機及び窒素導入管をセットした反応容器に、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、アジピン酸及び無水トリメリット酸を仕込んだ。このとき、カルボキシル基に対する水酸基のモル比を1.5とし、全モノマー中の無水トリメリット酸の含有量を1mol%とし、全モノマーに対して、1000ppmのチタンテトライソプロポキシドを添加した。次に、4時間程度で200℃まで昇温し、さらに2時間で230℃まで昇温して、水が流出しなくなるまで反応させた後、10~15mmHgの減圧下で5時間反応さ
せ、水酸基を有する非晶質ポリエステルを得た。
窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱電対をセットした反応容器に、ビスフェノールAのエチレンオキサイド2モル付加物(BisA-EO)、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド3モル付加物(BisA-PO)、テレフタル酸及びアジピン酸を仕込んだ。このとき、BisA-POに対するBisA-EOのモル比を40/60とし、アジピンに対するテレフタル酸のモル比を93/7とし、カルボキシル基に対する水酸基のモル比を1.2とし、全モノマーに対して、500ppmのチタンテトライソプロポキシドを添加した。次に、230℃で8時間反応させた後、10~15mmHgの減圧下で4時間反応させた。さらに、全モノマーに対して、1mol%の無水トリメリット酸を添加した後、180℃で3時間反応させ、非晶質ポリエステル樹脂B1を得た。非晶質ポリエステル樹脂B1は、ガラス転移温度が67℃であり、重量平均分子量が10000であった。
非晶質ポリエステル樹脂A1及び非晶質ポリエステル樹脂B1のガラス転移温度と重量平均分子量は、以下の方法により、測定した。
示差走査熱量計Q-200(TAインスツルメント社製)を用いて、ガラス転移温度を測定した。具体的には、対象試料約5.0mgをアルミニウム製の試料容器に入れた後、試料容器をホルダーユニットに載せ、電気炉にセットした。次に、窒素雰囲気下、昇温速度10℃/minで-80℃から150℃まで昇温した。得られたDSC曲線から、示差走査熱量計中の解析プログラムを用いて、対象試料のガラス転移温度を求めた。
GPC測定装置HLC-8220GPC(東ソー社製)及びカラムTSKgel SuperHZM-H 15cm 3連(東ソー社製)を用いて、重量平均分子量を測定した。具体的には、40℃のヒートチャンバー中でカラムを安定させた。次に、1mL/minの流速でテトラヒドロフラン(THF)をカラムに流し、0.05~0.6質量%の試料のTHF溶液を50~200μL注入して、試料の重量平均分子量を測定した。このとき、数種の単分散ポリスチレン標準試料を用いて作成された検量線の対数値とカウント数との関係から、試料の数平均分子量を算出した。
[マスターバッチの作製]
ヘンシェルミキサー(日本コークス工業社製)を用いて、水1200質量部、DBP吸油量が42mL/100mg、pHが9.5のカーボンブラックPrintex35(デクサ社製)500質量部及び500質量部の非晶質ポリエステルBを混合した後、2本ロールを用いて、150℃で30分間混練した。次に、圧延冷却した後、パルペライザーを用いて粉砕し、マスターバッチを得た。
温度計及び撹拌機をセットしたオートクレーブ反応槽に、キシレン480質量部、融点が108℃、重量平均分子量が1000ポリエチレンのサンワックス151P(三洋化成工業社製)100質量部を仕込んだ後、ポリエチレンを溶解させ、窒素置換した。次に、スチレン805質量部、アクリロニトリル50質量部、アクリル酸ブチル45質量部、ジ-t-ブチルパーオキサイド36質量部及びキシレン100質量部の混合液を3時間で滴下しながら、170℃で重合し、30分間保持した。さらに、脱溶剤し、ワックス分散剤を得た。ワックス分散剤は、ガラス転移温度が65℃であり、重量平均分子量が18000であった。
撹拌棒及び温度計をセットした容器に、融点が75℃のパラフィンワックスHNP-9(日本精鑞社製)300質量部、150質量部のワックス分散剤及び酢酸エチル1800質量部を仕込んだ。次に、撹拌しながら、80℃まで昇温し、5時間保持した後、1時間で30℃まで冷却した。さらに、ビーズミルのウルトラビスコミル(アイメックス社製)を用いて、直径が0.5mmのジルコニアビーズを80体積%充填し、3パスの条件で分散させ、ワックス分散液を得た。このとき、送液速度を1kg/hとし、ディスクの周速度を6m/sとした。
225質量部のワックス分散液、非晶質ポリエステル樹脂A1の50%酢酸エチル溶液40質量部、390質量部の非晶質ポリエステルB、60質量部のマスターバッチ及び酢酸エチル285質量部を容器に仕込んだ後、TKホモミキサー(プライミクス社製)を用いて、7000rpmで60分間混合し、油相1を得た。
撹拌棒及び温度計をセットした反応容器に、水683質量部、メタクリル酸のエチレンオキサイド付加物の硫酸エステルのナトリウム塩エレミノールRS-30(三洋化成工業社製)11質量部、スチレン138質量部、メタクリル酸138質量部及び過硫酸アンモニウム1質量部を仕込んだ後、400rpmで15分間撹拌し、白色の乳濁液を得た。次に、系内の温度を75℃まで昇温し、5時間反応させた後、1%過硫酸アンモニウム水溶液30質量部を添加して、75℃で5時間熟成し、ビニル系樹脂(スチレン-メタクリル酸-メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩の共重合体)の水性分散液(ビニル系樹脂分散液)を得た。ビニル系樹脂は、体積平均粒径が0.14μmであった。なお、ビニル系樹脂の体積平均粒径は、レーザ回折/散乱式粒度分布測定装置LA-920(HORIBA社製)を用いて測定した。
水990質量部、83質量部のビニル系樹脂分散液、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの48.5%水溶液(エレミノールMON-7、三洋化成工業社製)37質量部及び酢酸エチル90質量部を混合撹拌し、乳白色の水相を得た。
油相が入った容器に、0.2質量部のケチミン化合物及び1200質量部の水相を添加した後、TKホモミキサーを用いて、13000rpmで20分間混合し、乳化スラリーを得た。
100質量部の分散スラリーを減圧濾過した。次に、濾過ケーキにイオン交換水100質量部を添加し、TKホモミキサーを用いて、12000rpmで10分間混合した後、濾過した(以下、洗浄工程(1)という)。
精密粒度分布測定装置(Multisizer 3(登録商標)、ベックマン・コールター社製)を用いて、トナー母体粒子1の体積平均粒径Dvを測定した。
湿式フロー式粒子径・形状分析装置FPIA-3000及び解析ソフトFPIA-3000 Data Processing Program for FPIA version00-10(シスメックス社製)を用いて、トナーの平均円形度を測定した。具体的には、ガラス製の100mLビーカーに、アルキルベンゼンスルホン酸塩のネオゲンSC-A(第一工業製薬社製)の10%水溶液0.1~0.5mL及びトナー0.1~0.5gを添加した後、ミクロスパーテルを用いて、かき混ぜ、イオン交換水80mLを添加した。次に、超音波分散機UH-50(SMT社製)を用いて、20kHz、50W/10cm3の条件で1分間分散させた後、合計5分間分散させ、測定試料を得た。ここで、粒子濃度が4000~8000個/10-3cm3の測定試料を用いて、0.60μm以上159.21μm未満の円相当径を有する粒子の平均円形度を測定した。
20Lヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)に、母体粒子を100質量部、金属酸化物粒子1(シリカ粒子1(NX90G、日本アエロジル社製、個数平均粒径:20nm))を1.7質量部、金属酸化物粒子2を0.3質量部投入し、周速40m/sで15分間混合し、目開き500メッシュの篩を通過させ、トナーを得た。なお、用いた金属酸化物粒子1の個数平均粒径の個数平均粒径は、以下の通り測定して求めた。金属酸化物粒子1は、以下の通り調整した。
電界放出形走査電子顕微鏡SU8230(株式会社日立ハイテクノロジーズ社製)を用いて、外添剤のSEM画像を取得し、画像解析により個数平均粒径を測定した。まず、外添剤をテトラヒドロフランに分散させた後、基板上で溶剤を除去して乾固させた。このサンプルをSEMで観察して画像を取得し、各々の粒子について二次粒子の最長長さを計測した。200個の粒子の平均値を算出し、個数平均粒径とした。SEMの測定条件の一例を示す。
((SEMの測定条件))
・加速電圧:2.0kV
・WD(Working Distance):10.0mm
・観察倍率:50000倍
酸化ジルコニウムに換算して20gを含むオキシ塩化ジルコニウム水溶液100gに0.74gの酸化イットリウムを溶解した。この水溶液を沸点で、70時間還流を行い、オキシ塩化ジルコニウムを加水分解した。ジルコニアゾルの粒子径は、平均で100Åであった。この加水分解液に平均粒径が0.02μmのアルミナ粉末30.2gを加え、この混合液を直径0.5mmのジルコニアボールをポリエチレン製容器の半分まで満たしたボールミルに移し、20時間回転混合しアルミナ粉末を充分に分散させた後、ロータリーエバポレーターを使用して減圧乾燥を行った。得られた乾燥物は、電気炉を用いて大気中、900℃、2時間焼成したのち、前記と同様のボールミルを使用して40時間粉砕し、平均粒径が0.02μmであり、ジルコニア(ZrO)の含有割合(ZrOの含有量/(ZrOの含有量+Al2O3の含有量))が0.6である、ジルコニア-アルミナ複合粒子(ZrO-Al2O3複合粒子)を得た。得られたジルコニア-アルミナ複合粒子を、金属酸化物粒子2として用いた。なお、金属酸化物粒子2の平均粒径及びジルコニア含有率は、上記の金属酸化物粒子2の調製条件を変更することで、調製することができる。
実施例1において、金属酸化物粒子2の平均粒径を変更したこと以外は、実施例1と同様の方法により、トナーを作製した。
実施例1において、金属酸化物粒子1として、シリカ粒子1に代えてシリカ粒子2(RX50、日本アエロジル社製、個数平均粒径:40nm)を用い、金属酸化物粒子2の平均粒径及びZrOの含有割合を変更したこと以外は、実施例1と同様の方法により、トナーを作製した。
実施例1において、金属酸化物粒子1として、シリカ粒子1に代えてシリカ粒子2(RX50、日本アエロジル社製、個数平均粒径:40nm)を用い、金属酸化物粒子2の平均粒径を変更したこと以外は、実施例1と同様の方法により、トナーを作製した。
実施例1において、金属酸化物粒子2の平均粒径及びZrOの含有割合を変更したこと以外は、実施例1と同様の方法により、トナーを作製した。
実施例1において、母体粒子1を母体粒子2に変更し、金属酸化物粒子2の平均粒径及びZrOの含有割合を変更したこと以外は、実施例1と同様の方法により、トナーを作製した。
母体粒子2は、以下のように作製した。
冷却管、撹拌機、及び窒素導入管を装備した反応槽中に、下記表2に示すモノマー種及び縮合触媒としてのテトラブトキシチタネートを入れ、窒素気流下、生成する水を留去しながら、230℃で6時間反応させた。次に、5mmHg~20mmHgの減圧下、1時間反応させ、非晶質ポリエステル樹脂A2を得た。なお、表2における"25mol%"とは、酸成分50mol%、アルコール成分50mol%としたときのアルコール成分中の割合を示す。
下記表2に示す酸成分及びアルコール成分に変更したこと以外は、上記の(ポリエステル樹脂A1の合成)と同様にして、非晶質ポリエステル樹脂B2を得た。
下記表2に示す酸成分及びアルコール成分をOH/COOHが0.9となるように窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱電対を装備した5Lの四つ口フラスコに仕込んで、酸成分及びアルコール成分を含む混合液を作製した。その後、混合液にチタンテトライソプロポキシド(樹脂成分に対して500ppm)を添加して、酸成分及びアルコール成分をチタンテトライソプロポキシドと共に180℃で10時間反応させた後、200℃に昇温してさらに3時間反応させた。その後、酸成分及びアルコール成分をチタンテトライソプロポキシドとさらに8.3kPaの圧力にて2時間反応させることで、結晶性ポリエステル樹脂Cを得た。
((トナー原材料))
ポリエステル樹脂A1 :24.2質量部
ポリエステル樹脂B2 :60.0質量部
ポリエステル樹脂C1 :3.2質量部
離型剤(合成エステルワックス):4.8質量部
着色剤(フタロシアニンブルー):6.8質量部
帯電制御剤(モノアゾ金属錯体):1.0質量部
実施例1において、金属酸化物粒子1を用いず、金属酸化物粒子2の平均粒径及びZrOの含有割合を変更したこと以外は、実施例1と同様の方法により、トナーを作製した。
実施例1において、金属酸化物粒子2の平均粒径及びZrOの含有割合を変更したこと以外は、実施例1と同様の方法により、トナーを作製した。
実施例1において、金属酸化物粒子2として、ジルコニア-アルミナ複合粒子に代えてシリカ-アルミナ複合粒子(SiO2-Al2O3複合粒子)を用い、金属酸化物粒子2の平均粒径及びZrOの含有割合を変更したこと以外は、実施例1と同様の方法により、トナーを作製した。
実施例1において、金属酸化物粒子2を用いないこと以外は、実施例1と同様の方法により、トナーを作製した。
上記のように得られたトナーを用いて現像液を作製し、地汚れ(かぶり)と耐フィルミング性を評価して、トナーの特性を評価した。
作製したトナー5質量%と、コーティングフェライトキャリア95質量%とを、ターブラーミキサー(ウィリー・エ・バッコーフェン(WAB)社製)を用いて48rpmで5分間均一混合し、現像剤を作製した。
デジタルフルカラー複合機Imagio MP C5000(リコー社製)に現像剤を充填した後、A4サイズ、トナーの付着量が0.5mg/cm2のベタ画像を複写した。次に、1000枚複写した時を初期、10万枚複写した時を経時として、白紙画像を現像中に停止させ、現像後の感光体上の現像剤をテープ転写し、転写後のテープの画像濃度を測定した。転写後のテープの画像濃度と、未転写のテープの画像濃度との差(画像濃度差)を、938スペクトロデンシトメーター(X-RITE社製)を用いて測定し、下記評価基準にしたがって、かぶりを評価した。画像濃度差が、△以上であれば、実用上合格であると言える。
(評価基準)
◎:画像濃度差が、0.005未満である場合
○:画像濃度差が、0.005以上0.010未満である場合
△:画像濃度差が、0.010以上0.030未満である場合
×:画像濃度差が、0.030以上である場合
デジタルフルカラー複合機Imagio MP C5000(リコー社製)に現像剤を充填した後、A4サイズ、トナーの付着量が0.5mg/cm2のベタ画像を複写した。次に、1000枚複写した時を初期、10万枚複写した時を経時として所定の枚数の印刷が終了後に、PCUユニットを取り出し、OPC上を観察し、下記評価基準にしたがって、フィルミング状態を目視で評価した。〇以上であれば、実用上合格であると言える。
(評価基準)
((初期の場合))
◎:1000枚でも発生せず
○:1000枚で異常画像数が、0.2%以下
△:1000枚で異常画像数が、0.3%以上~1.0%未満
×:1000枚で異常画像数が、1.0%以上
((経時の場合))
◎:10万枚でも発生せず
○:10万枚で異常画像数が、0.1%未満
△:10万枚で異常画像数が、0.1%以上~1.0%未満
×:10万枚で異常画像数が、1.0%以上
総合評価は、下記評価基準により評価した。全ての評価項目が◎又は○が2つあるものを◎、○が3つあり、△が1つあるが使用上は問題ないものを○、×が1つ以上のものを×として判定した。
(評価基準)
◎:非常に優れている
○:優れている
×:実用に耐えない
10 静電潜像担持体(感光体ドラム)
20 帯電ローラ(帯電部)
30 露光装置(露光部)
40 現像装置(現像部)
50 中間転写体(中間転写ベルト)
60 クリーニング装置(クリーニング部)
70 転写ローラ(転写部)
80 除電ランプ(除電部)
Claims (8)
- 2種類以上の金属酸化物粒子を含み、
前記金属酸化物粒子の1種がシリカ粒子であり、他の1種がジルコニア及びアルミナを含む複合粒子であり、
前記ジルコニアの含有量の、前記ジルコニア及び前記アルミナの含有量の和に対する割合が、0.5~0.8であるトナー。 - 前記複合粒子の平均粒径が、20nm~500nmである請求項1に記載のトナー。
- 前記複合粒子の平均粒径は、前記シリカ粒子の平均粒径よりも大きい請求項1又は2に記載のトナー。
- 前記複合粒子の表面が、疎水化処理されている請求項1~3の何れか一項に記載のトナー。
- 請求項1~4の何れか一項に記載のトナーを含むことを特徴とする現像剤。
- 請求項1~4の何れか一項に記載のトナーを収容したトナー収容ユニット。
- 静電潜像担持体と、
前記静電潜像担持体の上に静電潜像を形成する静電潜像形成部と、
前記静電潜像をトナーを用いて現像して可視像を形成する現像部と、
前記可視像を記録媒体に転写する転写部と、
前記記録媒体に転写された転写像を定着させる定着部と、を備え、
前記トナーが、請求項1~4の何れか一項に記載のトナーである画像形成装置。 - 静電潜像担持体の上に静電潜像を形成する静電潜像形成工程と、
前記静電潜像をトナーを用いて現像して可視像を形成する現像工程と、
前記可視像を記録媒体に転写する転写工程と、
前記記録媒体に転写された転写像を定着する定着工程と、を含み、
前記トナーが、請求項1~4の何れか一項に記載のトナーである画像形成方法。
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