JP2023047237A - 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】定着画像の離型性と、低温低湿環境下において連続して画像を形成した場合における画像濃度の低下の抑制と、を両立する静電荷像現像用トナーの提供。【解決手段】結着樹脂と離型剤とを含有するトナー粒子であって、前記トナー粒子の断面において、前記トナー粒子の断面全体の面積をStとし、前記離型剤のドメインの断面のうち、長径が10nm以上500nm以下であるドメインの断面の合計面積をSa、長径が1500nm以上3000nm以下であるドメインの断面の合計面積をSbとしたとき、面積分率Sa/Stが2%以上であり、かつ、面積分率Sb/Stが20%以上であるトナー粒子を有する、静電荷像現像用トナー。【選択図】なし

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。
特許文献1には、少なくとも結着樹脂と離型剤とを含む静電荷像現像用トナーであって、前記離型剤が径10nm以上500nm以下のドメインとして含有され、且つ、離型剤のドメイン中に繊維を含有することを特徴とする静電荷像現像用トナーが開示されている。
特開2011-197205号公報
静電荷像現像用トナーを用いた画像形成では、例えば、記録媒体に転写されたトナー画像を、定着部材に接触させた状態で加熱することにより記録媒体に定着させる。トナー画像を定着部材に接触させた状態で記録媒体に定着させて定着画像とする場合、定着画像が定着部材から剥離しやすいことが求められる。
定着画像の離型性を良好にする方法として、例えば、トナー粒子に含まれる離型剤のドメインの長径が小さくなるように、離型剤をトナー粒子中に分散させた静電荷像現像用トナーを用いる方法が挙げられる。
しかしながら、離型剤のドメインの長径が小さいトナー粒子を含む静電荷像現像用トナーを用い、低温低湿環境下(例えば、温度10℃、湿度15%の環境下)において低画像密度の画像を連続して形成すると、画像濃度の低下が生じることがある。
本発明の課題は、面積分率Sa/Stが2%未満、面積分率Sb/Stが20%未満、Naが15個未満、又はNbが3個未満である場合に比べ、定着画像の離型性と、低温低湿環境下において連続して画像を形成した場合における画像濃度の低下の抑制と、を両立する静電荷像現像用トナーを提供することである。
上記課題は、以下の手段により解決される。
<1>
結着樹脂と離型剤とを含有するトナー粒子であって、
前記トナー粒子の断面において、前記トナー粒子の断面全体の面積をStとし、前記離型剤のドメインの断面のうち、長径が10nm以上500nm以下であるドメインの断面の合計面積をSa、長径が1500nm以上3000nm以下であるドメインの断面の合計面積をSbとしたとき、面積分率Sa/Stが2%以上であり、かつ、面積分率Sb/Stが20%以上であるトナー粒子を有する、静電荷像現像用トナー。
<2>
前記Saに対する前記Sbの比Sb/Saが1以上20以下である、<1>に記載の静電荷像現像用トナー。
<3>
前記面積分率Sa/Stが20%以下であり、かつ、前記面積分率Sb/Stが40%以下である、<1>又は<2>に記載の静電荷像現像用トナー。
<4>
結着樹脂と離型剤とを含有するトナー粒子であって、
前記トナー粒子1個の断面において、前記離型剤のドメインの断面のうち、長径が10nm以上500nm以下であるドメインの断面の個数をNa、長径が1500nm以上3000nm以下である離型剤のドメインの断面の個数をNbとしたとき、Naが15個以上であり、かつ、Nbが3個以上であるトナー粒子を有する、静電荷像現像用トナー。
<5>
前記Naに対する前記Nbの比Nb/Naが0.05以上0.30以下である、<4>に記載の静電荷像現像用トナー。
<6>
前記Naが45個以下であり、かつ、前記Nbが5個以下である、<4>又は<5>に記載の静電荷像現像用トナー。
<7>
前記トナー粒子の断面において、前記トナー粒子の断面全体の面積をStとし、前記離型剤のドメインの断面の合計面積をSwとしたとき、面積分率Sw/Stが30%以上50%以下である、<1>~<6>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー。
<8>
前記長径が1500nm以上3000nm以下であるドメインの断面の平均円形度が0.6以上である、<1>~<7>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー。
<9>
前記離型剤の融解温度Tmが65℃以上95℃以下である、<1>~<8>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー。
<10>
前記離型剤がエステル系ワックスである、<9>に記載の静電荷像現像用トナー。
<11>
前記結着樹脂がスチレン(メタ)アクリル樹脂を含む、<1>~<10>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー。
<12>
前記トナー粒子全体に対する、スチレン骨格を有する単量体に由来する単位の含有率が、25質量%以上40質量%以下である、<11>に記載の静電荷像現像用トナー。
<13>
前記離型剤の融解温度Tmと前記結着樹脂のガラス転移温度Tgとの差Tm-Tgが15℃以上30℃以下である、<1>~<12>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー。
<14>
前記トナー粒子が、カチオン性界面活性剤とアニオン性界面活性剤とを含有する、<1>~<13>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー。
<15>
前記カチオン性界面活性剤が第四級アンモニウム塩類であり、かつ、前記アニオン性界面活性剤がスルホン酸塩類である、<14>に記載の静電荷像現像用トナー。
<16>
<1>~<15>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナーを含む静電荷像現像剤。
<17>
<1>~<15>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナーを収容し、
画像形成装置に着脱されるトナーカートリッジ。
<18>
<16>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。
<19>
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、
<16>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。
<20>
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、
<16>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>に係る発明によれば、面積分率Sa/Stが2%未満又は面積分率Sb/Stが20%未満である場合に比べ、定着画像の離型性と、低温低湿環境下において連続して画像を形成した場合における画像濃度の低下の抑制と、を両立す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、比Sb/Saが1未満又は20超えである場合に比べ、定着画像の離型性と、低温低湿環境下において連続して画像を形成した場合における画像濃度の低下の抑制と、を両立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、面積分率Sa/Stが20%超え又は面積分率Sb/Stが40%超えである場合に比べ、低温低湿環境下において連続して画像を形成した場合における画像濃度の低下が抑制さ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、Naが15個未満又はNbが3個未満である場合に比べ、定着画像の離型性と、低温低湿環境下において連続して画像を形成した場合における画像濃度の低下の抑制と、を両立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、比Nb/Naが0.05未満又は0.30超えである場合に比べ、定着画像の離型性と、低温低湿環境下において連続して画像を形成した場合における画像濃度の低下の抑制と、を両立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、Naが45個超え又はNbが5個超えである場合に比べ、低温低湿環境下において連続して画像を形成した場合における画像濃度の低下が抑制さ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、面積分率Sw/Stが30%未満又は50%超えである場合に比べ、定着画像の離型性と、低温低湿環境下において連続して画像を形成した場合における画像濃度の低下の抑制と、を両立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、長径が1500nm以上3000nm以下であるドメインの断面の平均円形度が0.6未満である場合に比べ、低温低湿環境下において連続して画像を形成した場合における画像濃度の低下が抑制さ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、離型剤の融解温度Tmが65℃未満又は90℃超えである場合に比べ、定着画像の離型性と、低温低湿環境下において連続して画像を形成した場合における画像濃度の低下の抑制と、を両立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、離型剤が炭化水素系ワックスである場合に比べ、定着画像の離型性と、低温低湿環境下において連続して画像を形成した場合における画像濃度の低下の抑制と、を両立する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、結着樹脂がスチレン(メタ)アクリル樹脂を含んでも、面積分率Sa/Stが2%未満、面積分率Sb/Stが20%未満、Naが15個未満、又はNbが3個未満である場合に比べ、定着画像の離型性と、低温低湿環境下において連続して画像を形成した場合における画像濃度の低下の抑制と、を両立する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、トナー粒子全体に対する、スチレン骨格を有する単量体に由来する単位の含有率が、25質量%以上40質量%以下であっても、面積分率Sa/Stが2%未満、面積分率Sb/Stが20%未満、Naが15個未満、又はNbが3個未満である場合に比べ、定着画像の離型性と、低温低湿環境下において連続して画像を形成した場合における画像濃度の低下の抑制と、を両立する静電荷像現像用トナーが提供される。
<13>に係る発明によれば、差Tm-Tgが15℃未満又は30℃超えである場合に比べ、定着画像の離型性と、低温低湿環境下において連続して画像を形成した場合における画像濃度の低下の抑制と、を両立する静電荷像現像用トナーが提供される。
<14>又は<15>に係る発明によれば、トナー粒子が、カチオン性界面活性剤及びアニオン性界面活性剤のいずれか一方のみを含有する場合に比べ、定着画像の離型性と、低温低湿環境下において連続して画像を形成した場合における画像濃度の低下の抑制と、を両立する静電荷像現像用トナーが提供される。
<16>、<17>、<18>、<19>、又は<20>に係る発明によれば、面積分率Sa/Stが2%未満、面積分率Sb/Stが20%未満、Naが15個未満、又はNbが3個未満である静電荷像現像用トナーを適用した場合に比べ、定着画像の離型性と、低温低湿環境下において連続して画像を形成した場合における画像濃度の低下の抑制と、を両立する静電荷像現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成装置、又は画像形成方法が提供される。
本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。 本実施形態に係る画像形成装置に着脱され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、本発明の一例である実施形態について説明する。これらの説明および実施例は、実施形態を例示するものであり、発明の範囲を制限するものではない。
本明細書中に段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本明細書中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
本明細書中において、(メタ)アクリルとは、アクリル及びメタクリルの双方を意味する。また、本明細書中において、(メタ)アクリロイル基とは、アクリロイル基及びメタクリロイル基の双方を意味する。
本明細書において、「工程」との語は、独立した工程だけでなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。
各成分は該当する物質を複数種含んでいてもよい。
組成物中の各成分の量について言及する場合、組成物中に各成分に該当する物質が複数種存在する場合には、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の物質の合計量を意味する。
[静電荷像現像用トナー]
<第1の形態>
第1の形態に係る静電荷像現像用トナー(以下「トナー」ともいう)は、結着樹脂と離型剤とを含有するトナー粒子であって、前記トナー粒子の断面において、前記トナー粒子の断面全体の面積をStとし、前記離型剤のドメインの断面のうち、長径が10nm以上500nm以下であるドメインの断面の合計面積をSa、長径が1500nm以上3000nm以下であるドメインの断面の合計面積をSbとしたとき、面積分率Sa/Stが2%以上であり、かつ、面積分率Sb/Stが20%以上であるトナー粒子を有する。
第1の形態に係るトナーは、上記構成であることにより、定着画像の離型性と、低温低湿環境下において連続して画像を形成した場合における画像濃度の低下の抑制と、を両立する。その理由は定かではないが、以下のように推測される。
前記の通り、定着画像の離型性を良好にする方法として、例えば、トナー粒子に含まれる離型剤のドメインの長径が小さくなるように離型剤をトナー粒子中に分散させた静電荷像現像用トナーを用いる方法が挙げられる。以下、離型剤のドメインを「離型剤ドメイン」、離型剤ドメインの長径を「離型剤ドメイン径」ともいう。
離型剤ドメイン径が小さい場合、定着時に加熱されることで、トナー粒子内の離型剤ドメインがトナー粒子の表面に染み出しやすいため、定着画像の離型性が良好になると考えられる。
しかしながら、離型剤ドメイン径の小さいトナー粒子を含むトナーを用い、低画像密度の画像を連続して形成すると、現像手段のトナー収容部においてトナーが撹拌されることでトナーに負荷がかかり、トナー粒子の割れが生じることがある。特に、低温低湿環境下において低画像密度の画像を連続して形成すると、上記トナー粒子の割れの生じやすさが顕著となる。
そして、割れが生じたトナーは流動性が低いため、摩擦帯電量が低くなるため、割れが生じたトナーを用いて画像を形成すると、画像濃度の低下が生じることがある。
これに対して、第1の形態では、トナー粒子における面積分率Sa/Stが2%以上であり、かつ、面積分率Sb/Stが20%以上である。つまり、第1の形態では、トナー粒子が、離型剤ドメイン径10nm以上500nm以下の離型剤ドメイン(以下「小径ドメイン」ともいう)と、離型剤ドメイン径1500nm以上3000nm以下の離型剤ドメイン(以下「大径ドメイン」ともいう)と、の両方を含む。
大径ドメインは、小径ドメインに比べ、定着時におけるトナー粒子の表面への染み出しは起こりにくいが、結着樹脂よりも柔軟であることで、外部からの負荷によるトナー粒子同士の衝突時に緩衝材として働きやすいと考えられる。そのため、第1の形態に係るトナーでは、定着時には小径ドメインがトナー粒子の表面に染み出しやすく、現像手段のトナー収容部における撹拌時には大径ドメインが緩衝材の役割を果たしてトナー粒子の割れが抑制されると考えられる。それにより、第1の形態では、定着画像の離型性と、低温低湿環境下において連続して画像を形成した場合における画像濃度の低下の抑制と、を両立すると推測される。
なお、離型剤ドメインを大径化する従来の技術により得られるトナー粒子は、少なくとも面積分率Sa/Stが上記範囲から外れる点で、第1の形態におけるトナー粒子と異なる。また、離型剤ドメインを小径化する従来の技術により得られるトナー粒子は、少なくとも面積分率Sb/Stが上記範囲から外れる点で、第1の形態におけるトナー粒子と異なる。
<第2の形態>
第2の形態に係るトナーは、結着樹脂と離型剤とを含有するトナー粒子であって、前記トナー粒子1個の断面において、前記離型剤のドメインの断面のうち、長径が10nm以上500nm以下であるドメインの断面の個数をNa、長径が1500nm以上3000nm以下である離型剤のドメインの断面の個数をNbとしたとき、Naが15個以上であり、かつ、Nbが3個以上であるトナー粒子を有する。
第2の形態に係るトナーは、上記構成であることにより、定着画像の離型性と、低温低湿環境下において連続して画像を形成した場合における画像濃度の低下の抑制と、を両立する。
前記の通り、離型剤ドメイン径が小さい場合、定着時に加熱されることで、トナー粒子内の離型剤ドメインがトナー粒子の表面に染み出しやすいため、定着画像の離型性が良好になると考えられる。しかし、離型剤ドメイン径が小さいと、低温低湿環境下において低画像密度の画像を連続して形成すると、トナー粒子の割れに起因して、画像濃度の低下が生じることがある。
これに対して、第2の形態では、Naが15個以上であり、かつ、Nbが3個以上である。つまり、第2の形態では、トナー粒子が、小径ドメインと、大径ドメインと、の両方を含む。そのため、第2の形態においても、第1の形態と同様に、定着時には小径ドメインがトナー粒子の表面に染み出しやすく、現像手段のトナー収容部における撹拌時には大径ドメインが緩衝材の役割を果たしてトナー粒子の割れが抑制されると考えられる。それにより、第2の形態では、定着画像の離型性と、低温低湿環境下において連続して画像を形成した場合における画像濃度の低下の抑制と、を両立すると推測される。
なお、離型剤ドメインを大径化する従来の技術により得られるトナー粒子は、少なくともNaが上記範囲から外れる点で、第2の形態におけるトナー粒子と異なる。また、離型剤ドメインを小径化する従来の技術により得られるトナー粒子は、少なくともNbが上記範囲から外れる点で、第2の形態におけるトナー粒子と異なる。
以下、第1の形態に係るトナー及び第2の形態に係るトナーのいずれにも該当するトナーを「本実施形態に係るトナー」と称して説明する。ただし、本発明のトナーの一例は、第1の形態に係るトナー及び第2の形態に係るトナーの少なくとも一方に該当するトナーであればよい。
<離型剤ドメイン>
(測定方法)
ここで、離型剤ドメインの観察は、以下のようにして行う。
トナー粒子(又は外添剤が付着したトナー粒子)をエポキシ樹脂に混合して包埋し、エポキシ樹脂を固化する。得られた固化物を、ウルトラミクロトーム装置(Leica社製UltracutUCT)により切断し、厚さ80nm以上130nm以下の薄片試料を作製する。次に、得られた薄片試料を30℃のデシケータ内で四酸化ルテニウムにより3時間染色する。そして、超高分解能電界放出形走査電子顕微鏡(FE-SEM。日立ハイテクノロジーズ社製S-4800)にて、染色された薄片試料の透過像モードのSTEM観察画像(加速電圧:30kV、倍率:20000倍)を得る。
得られたSTEM観察画像のコントラスト及び形状からトナー粒子中の離型剤ドメインの輪郭を判断する。STEM画像において、離型剤以外の結着樹脂は二重結合部分を多く有し四酸化ルテニウムによって染色されるため、離型剤部分と離型剤以外の結着樹脂部分とが識別される。
つまり、ルテニウム染色により、離型剤が一番薄く染色されるドメインであり、非晶性樹脂が一番濃く染色される。コントラストを調整することで、離型剤は白色に、非晶性樹脂は黒色に観察されることで、離型剤ドメインの断面形状が確認される
トナー粒子100個について観察し、離型剤ドメインの領域を画像解析することで、各離型剤ドメインの離型剤ドメイン径、各離型剤ドメインの断面の面積、及び各トナー粒子の断面の面積を求める。その結果から、観察対象であるトナー粒子の断面全体の面積St、小径ドメインの断面の合計面積Sa、大径ドメインの断面の合計面積Sb、トナー粒子1個あたりにおける小径ドメインの平均個数Na、トナー粒子1個あたりにおける大径ドメインの平均個数Nb、及び離型剤ドメイン全体の合計面積Swを算出する。
なお、STEM画像には様々な大きさのトナー粒子断面が含まれるところ、径がトナー粒子の体積平均粒径の70%以上であるトナー粒子断面を選択し、観察対象のトナー粒子とする。ここで、トナー粒子断面の径とは、トナー粒子断面の輪郭線上の任意の2点に引いた直線の最大の長さ(いわゆる長径)をいう。
(面積分率)
本実施形態では、前記の通り、面積分率Sa/Stが2%以上であり、定着画像の良好な離型性を得る観点から、2.5%以上であることが好ましく、3%以上であることがより好ましい。
また、面積分率Sa/Stは、現像手段内でのトナー撹拌時の負荷により離型剤がトナー粒子表面に染み出すことに起因するトナー流動性低下を抑制する観点から、20%以下であることが好ましく、18%以下であることがより好ましく、15%以下であることがさらに好ましい。
面積分率Sa/Stは、2%以上20%以下であることが好ましく、2.5%以上18%以下であることがより好ましく、3%以上15%以下であることがさらに好ましい。
面積分率Sb/Stは、前記の通り20%以上であり、低温低湿環境下において連続して画像を形成した場合における画像濃度の低下を抑制する観点から、23%以上であることが好ましく、26%以上であることがより好ましい。
また、面積分率Sb/Stは、現像手段内でのトナー撹拌時の負荷により離型剤がトナー粒子表面に染み出すことに起因するトナー流動性低下を抑制する観点から、40%以下であることが好ましく、38%以下であることがより好ましく、36%以下であることがさらに好ましい。
面積分率Sb/Stは、20%以上40%以下であることが好ましく、23%以上38%以下であることがより好ましく、26%以上36%以下であることがさらに好ましい。
比Sb/Saは、定着画像の離型性と、低温低湿環境下において連続して画像を形成した場合における画像濃度の低下の抑制と、を両立する観点から、1以上20以下であることが好ましく、1以上15以下であることがより好ましく、1以上12以下であることがさらに好ましい。
なお、離型剤ドメインの断面のうち、長径が500nm超え1500nm未満であるドメイン(以下「中径ドメイン」ともいう)の断面の合計面積をScとしたとき、面積分率Sc/Stの値は特に限定されるものではない。面積分率Sc/Stは、1%以下であってもよく、1%以上5%以下であってもよく、1%以上10%以下であってもよい。
また、合計面積Scは、合計面積Saより小さくてもよく、合計面積Sbより小さくてもよい。比Sc/Saは、1未満であってもよく、0.1以上1未満であってもよく、0.2以上0.8以下であってもよい。また、比Sc/Sbは、1未満であってもよく、0.05以上1未満であってもよく、0.05以上0.3以下であってもよい。
また、離型剤のドメインの断面の合計面積をSwとしたとき、(Sa+Sb)/Swの値は、0.9以上であってもよく、0.93以上であってもよく、1であってもよい。
また、面積分率Sw/Stは、30%以上50%以下であることが好ましく、35%以上50%以下であることがより好ましく、35%以上45%以下であることがさらに好ましい。
面積分率Sw/Stが上記範囲であることにより、上記範囲より小さい場合に比べて、定着画像の離型性と、低温低湿環境下において連続して画像を形成した場合における画像濃度の低下の抑制と、を両立する。また、面積分率Sw/Stが上記範囲であることにより、上記範囲より大きい場合に比べて、現像手段内でのトナー撹拌時の負荷により離型剤がトナー粒子表面に染み出すことに起因するトナー流動性低下が抑制され、トナー流動性低下に起因する画像濃度の低下が抑制される。
(ドメイン数)
本実施形態では、前記の通り、Naが15個以上であり、定着画像の良好な離型性を得る観点から、17個以上であることが好ましく、20個以上であることがより好ましい。
また、Naは、現像手段内でのトナー撹拌時の負荷により離型剤がトナー粒子表面に染み出すことに起因するトナー流動性低下を抑制する観点から、45個以下であることが好ましく、40個以下であることがより好ましく、35個以下であることがさらに好ましい。
Naは、15個以上45個以下であることが好ましく、17個以上40個以下であることがより好ましく、20個以上35個以下であることがさらに好ましい。
Nbは、前記の通り3個以上であり、低温低湿環境下において連続して画像を形成した場合における画像濃度の低下を抑制する観点から、3.2個以上であることが好ましく、3.5個以上であることがより好ましい。
また、Nbは、現像手段内でのトナー撹拌時の負荷により離型剤がトナー粒子表面に染み出すことに起因するトナー流動性低下を抑制する観点から、5個以下であることが好ましく、4.8個以下であることがより好ましく、4.6個以下であることがさらに好ましい。
Nbは、3個以上5個以下であることが好ましく、3.2個以上4.8個以下であることがより好ましく、3.5個以上4.6個以下であることがさらに好ましい。
比Nb/Naは、定着画像の離型性と、低温低湿環境下において連続して画像を形成した場合における画像濃度の低下の抑制と、を両立する観点から、0.05以上0.30以下であることが好ましく、0.05以上0.25以下であることがより好ましく、0.1以上0.2以下であることがさらに好ましい。
なお、トナー粒子1個の断面における中径ドメインの個数をNcとしたとき、Ncは特に限定されるものではない。Ncは、3個以下であってもよく、0.5個以上3個以下であってもよく、0.5個以上2個以下であってもよい。
また、Ncは、Naより小さくてもよく、Nbより小さくてもよい。比Nc/Naは、1未満であってもよく、0.01以上0.1以下であってもよく、0.01以上0.05以下であってもよい。また、比Nc/Nbは、1未満であってもよく、0.05以上0.5以下であってもよく、0.1以上0.3以下であってもよい。
また、Na、Nb、及びNcの合計をNwとしたとき、(Na+Nb)/Nwの値は、0.9以上であってもよく、0.95以上であってもよく、1であってもよい。
(大径ドメインの平均円形度)
大径ドメインの断面の平均円形度は、0.6以上であることが好ましく、0.7以上であることがより好ましく、0.8以上であることがさらに好ましく、0.85以上であることが特に好ましい。大径ドメインの断面の平均円形度が上記範囲であることにより、上記範囲より小さい場合に比べて、現像手段内でのトナー撹拌時の負荷により、トナー粒子内の離型剤ドメインと結着樹脂との界面を起点とする割れが生じにくく、低温低湿環境下において連続して画像を形成した場合における画像濃度の低下が抑制される。
大径ドメインの断面の平均円形度の上限値は、特に限定されるものではなく、例えば1.00以下が挙げられる。
大径ドメインの断面の平均円形度は、前記STEM画像における各大径ドメインの円形度の個数平均であり、各大径ドメインの円形度は、円相当周囲長(つまり、大径ドメインの断面と同じ面積をもつ円の周囲長)を、実際の周囲長で割った値として得られる。
(離型剤ドメイン径の分布の制御)
離型剤ドメイン径の分布を制御し、上記面積分率Sa/St、面積分率Sb/St、Na、及びNbを前記範囲とする方法は特に限定されるものではない。
離型剤ドメイン径の分布を制御する方法としては、例えば、後述する凝集合一法により後述するコア・シェル構造のトナー粒子を製造し、芯部(以下「コア粒子」ともいう)形成用の離型剤粒子分散液に用いる界面活性剤として、被覆層(以下「シェル層」ともいう)形成用の離型剤粒子分散液に用いる界面活性剤とは逆の極性を有する界面活性剤を用いる方法(以下「逆極性界面活性剤法」ともいう)が挙げられる。具体的には、例えば、コア粒子形成用離型剤粒子分散液にカチオン性界面活性剤を用いる場合、シェル層形成用離型剤粒子分散液にアニオン性界面活性剤を用いる。また、例えば、コア粒子形成用離型剤粒子分散液にアニオン性界面活性剤を用いる場合、シェル層形成用離型剤粒子分散液にカチオン性界面活性剤を用いる。
上記逆極性界面活性剤法により離型剤ドメイン径の分布が制御される理由は定かではないが、以下のように推測される。
例えば、結着樹脂の粒子が分散した樹脂粒子分散液がアニオン性界面活性剤を含有する場合、カチオン性界面活性剤を含有する離型剤粒子分散液を用いてコア粒子を形成することにより、コア粒子内の離型剤ドメイン径が小さくなる。具体的には、樹脂粒子の極性と離型剤粒子の極性とが逆であることで、樹脂粒子と離型剤粒子との親和性が高くなり、凝集する過程において、離型剤粒子の周りに樹脂粒子が取り囲むことで離型剤粒子同士の凝集が抑制され、離型剤ドメイン径が小さくなると考えられる。そして、アニオン性界面活性剤を含有する樹脂粒子分散液とアニオン性界面活性剤を含有する離型剤粒子分散液とを用いてコア粒子の表面にシェル層を形成することにより、シェル層内の離型剤ドメイン径がコア粒子内の離型剤ドメイン径よりも大きくなる。つまり、1つのトナー粒子内に、離型剤ドメイン径の大きな離型剤ドメインと、離型剤ドメイン径の小さな離型剤ドメインと、が存在することになる。そのため、上記面積分率Sa/St、面積分率Sb/St、Na、及びNbが前記範囲に制御されると推測される。
以下、本実施形態に係るトナーの一例として、上記逆極性界面活性剤法により離型剤ドメイン径の分布が制御されたトナーについて、詳細について説明する。
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、離型剤と、必要に応じて、着色剤と、その他添加剤と、を含んで構成される。
-結着樹脂-
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(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。
上記の中でも、結着樹脂は、低温定着性を有する観点から、スチレン骨格を有する単量体と、(メタ)アクリル酸エステル骨格を有する単量体とを共重合したスチレン(メタ)アクリル樹脂を含むことが好ましい。
結着樹脂がスチレン(メタ)アクリル樹脂を含むトナー粒子は、小径のワックスドメインを形成しやすく樹脂との界面が増加することにより、外部からの負荷による割れが生じやすい傾向がある。しかしながら、本実施形態では、トナー粒子内における大径ドメインの存在により、トナー粒子の割れが抑制されるため、定着画像の離型性と、低温低湿環境下において連続して画像を形成した場合における画像濃度の低下の抑制と、を両立する。
スチレン(メタ)アクリル樹脂は、スチレン骨格を有する単量体と(メタ)アクリロイル基を有する単量体とを少なくとも共重合した共重合体である。
スチレン骨格を有する単量体(以下、「スチレン系単量体」ともいう)としては、例えば、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。スチレン系単量体は、1種単独で使用してもよいし、2種以上併用してもよい。
これらの中で、スチレン系単量体としては、反応し易さ、反応の制御の容易さ、さらに入手性の点で、スチレンが好ましい。
(メタ)アクリロイル基を有する単量体(以下、「(メタ)アクリル系単量体」ともいう)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n-メチル、(メタ)アクリル酸n-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)アクリルアミド等が挙げられる。(メタ)アクリル酸系単量体は、1種単独で使用してもよいし、2種以上併用してもよい。
スチレン系単量体と(メタ)アクリル系単量体との共重合比(質量基準、スチレン系単量体/(メタ)アクリル系単量体)は、例えば85/15乃至70/30であることがよい。
スチレン(メタ)アクリル樹脂は、架橋構造を有してもよい。架橋構造を有するスチレン(メタ)アクリル樹脂は、例えば、スチレン骨格を有する単量体と(メタ)アクリル酸骨格を有る単量体と架橋性単量体とを少なくとも共重合して、架橋した架橋物が挙げられる。
架橋性単量体としては、例えば、2官能以上の架橋剤が挙げられる。
2官能の架橋剤としては、例えば,ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレン、ジ(メタ)アクリレート化合物(例えば、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、メチレンビス(メタ)アクリルアミド、デカンジオールジアクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート等)、ポリエステル型ジ(メタ)アクリレート、メタクリル酸2-([1’-メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ)エチル等が挙げられる。
多官能の架橋剤としては、トリ(メタ)アクリレート化合物(例えば、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、トリメチロールエタントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート等)、テトラ(メタ)アクリレート化合物(例えば、テトラメチロールメタンテトラ(メタ)アクリレート、オリゴエステル(メタ)アクリレート等)、2,2-ビス(4-メタクリロキシ、ポリエトキシフェニル)プロパン、ジアリルフタレート、トリアリルシアヌレート、トリアリルアソシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、トリアリルトリメリテート、ジアリールクロレンデート等が挙げられる。
全単量体に対する架橋性単量体の共重合比(質量基準、架橋性単量体/全単量体)は、例えば2/1000以上30/1000以下であることがよい。
スチレン(メタ)アクリル樹脂の重量平均分子量は、剥離性の観点で、例えば、30000以上200000以下がよく、好ましくは40000以上100000以下、より好ましくは50000以上80000以下である。
スチレン(メタ)アクリル樹脂の重量平均分子量は、後述するポリエステル樹脂の重量平均分子量と同様の方法により測定する。
スチレン系単量体に由来する単位の含有率(以下「スチレン含有率」ともいう)は、トナー粒子全体に対し、15質量%以上25質量%以下であることが好ましく、15質量%以上23質量%以下であることがより好ましく17質量%以上22質量%以下であることがさらに好ましい。スチレン含有率が上記範囲であることにより、上記範囲より少ない場合に比べて熱保管性に利点があり、上記範囲より多い場合に比べて低温定着性の利点がある。
なお、上記スチレン含有率は、例えばトナー粒子が結着樹脂として複数のビニル系樹脂を含む場合、前記複数のビニル系樹脂にそれぞれ含まれるスチレン系単量体に由来する単位の合計含有率を意味する。
なお、トナー粒子中のスチレン含有率は、スチレン系化合物を化学分析によって同定した後に、液体クロマトグラフィー(LC-UV)で予め測定した前記スチレン系化合物の検量線により求められる。
結着樹脂に対するスチレン(メタ)アクリル樹脂の含有量は、例えば、50質量%以上80質量%以下がよく、好ましくは50質量%以上70質量%以下、より好ましくは60質量%以上70質量%以下である。
結着樹脂は、ポリエステル樹脂を含有してもよく、スチレン(メタ)アクリル樹脂及びポリエステル樹脂の両方を含有してもよい。
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。
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。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と同様に、周知の製造方法により得られる。
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。
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Tm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。
特に、離型剤の融解温度Tmは、65℃以上95℃以下が好ましく、65℃以上85℃以下がより好ましい。融解温度Tmが上記範囲の離型剤を用いることにより、面積分率Sa/St、面積分率Sb/St、Na、及びNbを前記範囲に制御しやすくなり、定着画像の離型性と、低温低湿環境下において連続して画像を形成した場合における画像濃度の低下の抑制と、を両立しやすくなる。
また、離型剤の融解温度Tmと結着樹脂のガラス転移温度Tgとの差Tm-Tgは、15℃以上30℃以下であることが好ましく、18℃以上30℃以下であることがより好ましく、20℃以上30℃以下であることがさらに好ましい。
差Tm-Tgが上記範囲となる結着樹脂及び離型剤を用いることにより、面積分率Sa/St、面積分率Sb/St、Na、及びNbを前記範囲に制御しやすくなり、定着画像の離型性と、低温低湿環境下において連続して画像を形成した場合における画像濃度の低下の抑制と、を両立しやすくなる。
ここで、上記「結着樹脂のガラス転移温度Tg」は、トナーの示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線において、30℃以上の温度領域に現れる非晶性樹脂に由来する吸熱ピークのうち、最も大きい吸熱ピークから求められるガラス転移温度をいう。
融解温度が前記範囲の離型剤は、エステル系ワックス又は炭化水素系ワックスであることが好ましく、エステル系ワックスであることがより好ましい。
特に、離型剤としてエステル系ワックスを用いることで、離型剤が大径化及び球形化し易くなる。そのため、面積分率Sa/St、面積分率Sb/St、Na、及びNbを前記範囲に制御しやすくなり、定着画像の離型性と、低温低湿環境下において連続して画像を形成した場合における画像濃度の低下の抑制と、を両立しやすくなる。
なお、離型剤は、コスト低減の観点から1種のみ用いることが好ましい。
エステル系ワックスは、エステル結合を有するワックスである。エステル系ワックスとしては、モノエステル、ジエステル、トリエステル及びテトラエステルのいずれでもよく、公知の天然または合成のエステルワックスが採用できる。
エステル系ワックスとしては、高級脂肪酸(炭素数10以上の脂肪酸等)と1価又は多価の脂肪族アルコール(炭素数8以上の脂肪族アルコール等)とのエステル化合物が挙げられる。
エステル系ワックスとしては、例えば、高級脂肪酸(カプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキジン酸、ベヘン酸、オレイン酸等)と、アルコール(メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、カプリルアルコール、ラウリルアルコール、ミリスチルアルコール、セチルアルコール、ステアリルアルコール、オレイルアルコール等の1価アルコール;グリセリン、エチレングリコール、プロピレングリコール、ソルビトール、ペンタエリスリトール等の多価アルコール)とのエステル化合物が挙げられ、具体的には、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、ホホバ油、木ろう、蜜ろう、イボタワックス、ラノリン、モンタン酸エステルワックス等が挙げられる。
炭化水素系ワックスとしては、具体的には、例えば、ポリエチレン系ワックス、ポリプロピレン系ワックス、ポリオレフィンワックス、フィッシャートロプシュワックス、パラフィン系ワックス、マイクロクリスタリンワックス等が挙げられる。
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、20質量%以上60質量%以下が好ましく、30質量%以上50質量%以下がより好ましい。
-界面活性剤-
トナー粒子は、界面活性剤を含有してもよい。トナー粒子に含有される界面活性剤としては、例えば、トナー粒子の製造過程において、分散液中の粒子を分散させる目的で用い、かつ、トナー粒子内に残留した界面活性剤が挙げられる。
特に、前述の逆極性界面活性剤法により離型剤ドメイン径の分布が制御されたトナー粒子は、例えば、カチオン性界面活性剤とアニオン性界面活性剤との両方を含有する。
カチオン性界面活性剤としては、例えば、オクタデシルアミン酢酸塩、テトラデシルアミン酢酸塩等のアミン酢酸類;塩化ラウリルトリメチルアンモニウム、塩化牛脂トリメチルアンモニウム、塩化セチルトリメチルアンモニウム、塩化ステアリルトリメチルアンモニウム、塩化ベヘニルトリメチルアンモニウム、塩化ジステアリルジメチルアンモニウム、塩化ジデシルジメチルアンモニウム等のメチルアンモニウム塩酸塩類;オクタデシルジメチルベンジルアンモニウムクロライド、テトラデシルジメチルベンジルアンモニウムクロライド等のベンジルクロライド類;ジオレイルジメチルアンモニウムクロライド、テトラブチルアンモニウムブロミド等の第四級アンモニウム塩類;などが挙げられる。
カチオン性界面活性剤は、これらの中でも、トナー造粒性の観点から、第四級アンモニウム塩類、メチルアンモニウム塩酸塩類が好ましく、第四級アンモニウム塩類がより好ましい。
アニオン性界面活性剤としては、例えば、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム等のアルキル基及びフェニル基の少なくとも一方にスルホン酸塩が置換したスルホン酸塩類;ステアリン酸リチウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸亜鉛、リシノール酸カルシウム、リシノール酸バリウム、リシノール酸亜鉛、オクチル酸亜鉛等の金属石鹸類;ラウリル硫酸ナトリウム、ラウリル硫酸カリウム、ミリスチル硫酸ナトリウム、セチル硫酸ナトリウム等のアルキル硫酸エステル類;などが挙げられる。
アニオン性界面活性剤は、これらの中でも、摩擦による電荷付与の観点から、スルホン酸塩類、金属石鹸類が好ましく、スルホン酸塩類がより好ましい。
カチオン性界面活性剤とアニオン性界面活性剤との組み合わせとしては、第四級アンモニウム塩類とスルホン酸塩類との組み合わせ、メチルアンモニウム塩酸塩類とスルホン酸塩類との組み合わせ、メチルアンモニウム塩酸塩類と金属石鹸類との組み合わせが挙げられ、その中でも第四級アンモニウム塩類とスルホン酸塩類との組み合わせが好ましい。
-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-
逆極性界面活性剤法により離型剤ドメイン径の分布が制御されたトナー粒子は、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、結着樹脂と離型剤と必要に応じて着色剤等のその他添加剤とを含んで構成された芯部と、結着樹脂と離型剤と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。
上記コア・シェル構造のトナー粒子は、前記結着樹脂と離型剤とを含む被覆層が最外層であるトナー粒子であってもよく、前記結着樹脂と離型剤とを含む被覆層の外周面にさらに他の層が設けられたトナー粒子であってもよい。他の層としては、例えば結着樹脂を含む層が挙げられる。他の層は、結着樹脂を含み離型剤を含まない層であってもよい。
つまり、上記コア・シェル構造のトナー粒子は、結着樹脂と離型剤とを含む芯部と、前記芯部の外周面に設けられ結着樹脂と離型剤とを含む第1の被覆層と、前記第1の被覆層の外周面に設けられ結着樹脂を含む第2の被覆層と、を有するトナー粒子であってもよい。
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以下がより好ましく、5μm以上7μm以下がさらに好ましい。
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%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、必要に応じて、トナー粒子に対して、外添剤を外添することで得られる。
トナー粒子の製法としては、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)が挙げられる。
逆極性界面活性剤法では、これらの中でも、凝集合一法により、トナー粒子を得る。
具体的には、例えば、結着樹脂となる樹脂粒子が分散された樹脂粒子分散液及び離型剤粒子が分散された離型剤粒子分散液を準備する工程(分散液準備工程)と、樹脂粒子分散液と離型剤粒子分散液とを混合した後の分散液中で(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)、樹脂粒子と離型剤粒子と(必要に応じて他の粒子と)を凝集させ、第1凝集粒子を形成する工程(第1凝集粒子形成工程)と、第1凝集粒子が分散された第1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、離型剤粒子が分散された離型剤粒子分散液と、をさらに混合し、第1凝集粒子の表面にさらに樹脂粒子と離型剤粒子と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(第2凝集粒子形成工程)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し、第2凝集粒子を融合・合一して、芯部と被覆層とを有するコア・シェル構造の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、着色剤は、必要に応じて用いられるものである。無論、着色剤以外のその他添加剤を用いてもよい。
-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性界面活性剤;アミン塩型、4級アンモニウム塩型等のカチオン性界面活性剤;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、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤が挙げられる。非イオン系界面活性剤は、アニオン性界面活性剤又はカチオン性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。
ここで、逆極性界面活性剤法においては、例えば、樹脂粒子分散液に含有させる界面活性剤としてアニオン性界面活性剤を用い、芯部を形成するためのコア粒子形成用離型剤粒子分散液に含有させる界面活性剤としてカチオン性界面活性剤を用い、被覆層を形成するためのシェル層形成用離型剤粒子分散液に含有させる界面活性剤としてアニオン性界面活性剤を用いる。
また、樹脂粒子分散液に含有させる界面活性剤としてカチオン性界面活性剤を用い、コア粒子形成用離型剤粒子分散液に含有させる界面活性剤としてアニオン性界面活性剤を用い、シェル層形成用離型剤粒子分散液に含有させる界面活性剤としてカチオン性界面活性剤を用いてもよい。
-第1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。
なお、コア・シェル構造のトナー粒子のうち芯部を形成する第1凝集粒子形成工程においては、例えば、離型剤粒子分散液に含有させる界面活性剤として、樹脂粒子分散液に含有される界面活性剤とは逆極性の界面活性剤を用いる。それにより、トナー粒子の芯部に小径ドメインが多く存在するトナー粒子が得られる。
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(第1凝集粒子)を形成する。
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(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)の温度に加熱し、混合分散液に分散された粒子を凝集させて、第1凝集粒子を形成する。
第1凝集粒子形成工程においては、例えば、混合分散液を回転せん断型ホモジナイザーで撹拌下、室温(例えば25℃)で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、イミノジ酢酸(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。
-第2凝集粒子形成工程-
次に、第1凝集粒子が分散された第1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、離型剤粒子が分散された離型剤粒子分散液と、をさらに混合する。そして、第1凝集粒子の表面にさらに樹脂粒子と離型剤粒子とを付着するように凝集して、芯部と被覆層とを有する第2凝集粒子を形成する。
なお、コア・シェル構造のトナー粒子のうち被覆層を形成する第2凝集粒子形成工程においては、例えば、離型剤粒子分散液に含有させる界面活性剤として、樹脂粒子分散液に含有される界面活性剤と同極性の界面活性剤を用いる。それにより、トナー粒子の被覆層に大径ドメインが多く存在するトナー粒子が得られる。
-融合・合一工程-
次に、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、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、第2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、第2凝集粒子が分散された第2凝集粒子分散液を得た後、当該第2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、第2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3凝集粒子を形成する工程と、第3凝集粒子が分散された第3凝集粒子分散液に対して加熱をし、第3凝集粒子を融合・合一して、芯部と第1の被覆層と第2の被覆層とを有する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、及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1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。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の内部で撹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2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。
なお、図2中、109は露光装置(静電荷像形成手段の一例)、112は転写装置(転写手段の一例)、115は定着装置(定着手段の一例)、300は記録紙(記録媒体の一例)を示している。
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1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。
以下に実施例について説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。なお、以下の説明において、特に断りのない限り、「部」及び「%」はすべて質量基準である。
[離型剤粒子分散液の調製]
<離型剤粒子分散液1の調製>
・炭化水素系ワックス(フィッシャートロプシュワックス、日本精蝋(株)製、品名:FNP0090、融解温度Tm:91℃):500部
・カチオン性界面活性剤(第四級アンモニウム塩類、化合物名:第四級アンモニウム塩、第一工業製薬株式会社製、品名:カチオーゲンTM):16部
・イオン交換水 :1700部
上記の材料を混合して内液温度120℃にて離型剤を加熱させた後、圧力吐出型ホモジナイザー(ゴーリン社製ゴーリンホモジナイザ)で、分散圧力5MPaで120分間、続いて40MPaで離型剤粒子の体積平均粒径が225nmとなるまで分散処理し、冷却して、分散液を得た。イオン交換水を加えて固形分量が20質量%になるように調整し、これを離型剤粒子分散液1とした。離型剤粒子分散液1中の離型剤粒子の体積平均粒径は225nmであった。
<離型剤粒子分散液2~3の調製>
カチオン性界面活性剤の添加量を表1に示すように変更した以外は、離型剤粒子分散液1と同様にして、離型剤粒子分散液2~3を得た。離型剤粒子分散液2~3中の離型剤粒子の体積平均粒径はいずれも225nmであった。
<離型剤粒子分散液4の調製>
カチオン性界面活性剤の代わりに、アニオン性界面活性剤(スルホン酸塩類、化合物名:ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、第一工業製薬製、品名:ネオゲンRK):20部を用いた以外は、離型剤粒子分散液1と同様にして、離型剤粒子分散液4を得た。離型剤粒子分散液4中の離型剤粒子の体積平均粒径は225nmであった。
<離型剤粒子分散液5の調製>
パラフィンワックスFNP0090の代わりに、エステル系ワックス(日油株式会社製、品名:WEP-5、融解温度Tm:85℃):500部を用いた以外は、離型剤粒子分散液2と同様にして、離型剤粒子分散液5を得た。離型剤粒子分散液5中の離型剤粒子の体積平均粒径は225nmであった。
<離型剤粒子分散液6の調製>
カチオン性界面活性剤の代わりに、アニオン性界面活性剤(スルホン酸塩類、化合物名:ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、第一工業製薬製、品名:ネオゲンRK):20部を用いた以外は、離型剤粒子分散液5と同様にして、離型剤粒子分散液6を得た。離型剤粒子分散液6中の離型剤粒子の体積平均粒径は225nmであった。
Figure 2023047237000001
[樹脂粒子分散液の調製]
<スチレンアクリル樹脂粒子分散液A>
(スチレンアクリル樹脂粒子分散液Aの調整)
撹拌装置、温度センター、冷却管、窒素導入装置を取り付けた反応容器にアニオン性界面活性剤(ドデシル硫酸ナトリウム)7質量部をイオン交換水3000部に溶解させて界面活性剤溶液を作製した。この界面活性剤溶液を窒素気流下で230rpmの撹拌速度で撹拌しながら、反応容器内の温度を80℃に昇温させた。
次に、界面活性剤溶液に、重合開始剤(過硫酸カリウム(KSP))9.2部をイオン交換水200部に溶解させた重合開始剤溶液を投入し、反応容器内の温度を75℃にした後、下記の成分が混合されてなる混合液(1)を1時間かけて滴下した。
・スチレン:69.4部
・アクリル酸n-ブチル:28.3部
・メタクリル酸:2.3部
さらに混合液(1)を滴下後の溶液を、75℃で5時間撹拌して重合することにより、スチレンアクリル樹脂粒子Aが分散されたスチレンアクリル樹脂粒子分散液Aを作製し、イオン交換水を加えて固形分量を20質量%に調整した。
スチレンアクリル樹脂粒子Aの重量平均分子量は5500、スチレンアクリル樹脂粒子Aの体積平均粒径は105nmであった。
<非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液B>
(非晶性ポリエステル樹脂B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:41部
・1,5-ペンタンジオール:48部
撹拌装置、窒素導入管、温度センサ、及び精留塔を備えた内容量5リットルのフラスコに、上記の材料を仕込み窒素ガス気流下、1時間を要して温度を220℃まで上げ、上記材料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、該温度で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96000、ガラス転移温度61℃の非晶性ポリエステル樹脂Bを合成した。
(非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液Bの作製)
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、混合溶剤とした後、非晶性ポリエステル樹脂B100部を徐々に投入し溶解させ、ここに、10質量%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分間撹拌した。次いで、容器内を乾燥窒素で置換し、温度を40℃に保持して、混合液を撹拌しながらイオン交換水400部を2部/分の速度で滴下し、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190nmの非晶性ポリエステル樹脂粒子Bが分散した樹脂粒子分散液を得た。該樹脂粒子分散液にイオン交換水を加え、固形分量を20質量%に調整して、非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液Bとした。
<結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液C>
(結晶性ポリエステル樹脂Cの作製)
・1,10-デカンジカルボン酸:265部
・1,6-ヘキサンジオール:168部
・ジブチル錫オキサイド(触媒):0.3質量部
加熱乾燥した三口フラスコに、上記の成分を入れた後、減圧操作により容器内の空気を窒素ガスにより不活性雰囲気下とし、機械撹拌にて180℃で5時間撹拌・還流を行った。その後、減圧下にて230℃まで徐々に昇温を行い2時間撹拌し、粘稠な状態となったところで空冷し、反応を停止させた。分子量測定(ポリスチレン換算)で、得られた「結晶性ポリエステル樹脂C」の重量平均分子量(Mw)は12700であり、融解温度は73℃であった。
(結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液Cの作製)
結晶性ポリエステル樹脂Cを90質量部、イオン性界面活性剤ネオゲンRK(第一工業製薬)を1.8質量部、イオン交換水を210質量部、を用い、120℃に加熱して、IKA製ウルトラタラックスT50にて十分に分散後、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、体積平均粒径が190nmであり,固形分量が20質量%である結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液Cとした。
[着色剤粒子分散液の調製]
・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: 193部
上記成分を混合し、アルティマイザ(スギノマシン社製)により240MPaで60分処理し、着色剤粒子分散液(固形分濃度:20質量%)を調製した。
[トナー粒子の作製]
<実施例1>
・スチレンアクリル樹脂粒子分散液A:360部
・非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液B:40部
・結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液C:40部
・着色剤粒子分散液:250部
・イオン交換水:1100部
上記成分と離型剤粒子分散液3を350部とを丸型ステンレス製フラスコ中においてウルトラタラックスT50で十分に混合・分散し、溶液を得た。次いで、この溶液に硫酸アルミニウム1質量%水溶液50質量部を加えてコア凝集粒子である第1凝集粒子を作製し、ウルトラタラックスを用いて7000rpmで5分間分散した。
さらに加熱用オイルバスでフラスコ内の溶液を撹拌しながら52℃まで加熱し、52℃で60分保持した後、ここに非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液Bを130部と離型剤粒子分散液4を150部とイオン交換水を100部との混合液を10分間かけて追加し、コア・シェル構造を有する第2凝集粒子を作製した。
その後、0.5Mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を加えて溶液のpHを8.5にした後、ステンレス製フラスコを密閉し、磁力シールを用いて撹拌を継続しながら98℃まで加熱し、30分保持した後、90℃まで15分間で冷却し、その後、冷水にて、8℃/分の降温速度で30℃まで温度を下げ、体積平均粒径6.1μmの黒色トナー粒子を得た。得られたトナー粒子におけるスチレン含有率(表中の「スチレン量」)及びTm-Tgを表2に示す。
<実施例2~6>
第1凝集粒子作製時に用いる離型剤粒子分散液の種類及び添加量を、離型剤粒子分散液3及び350部から表2に示す種類及び添加量に変更(表中の「WAX(コア)」)し、かつ、第2凝集粒子作製時に用いる離型剤粒子分散液の種類及び添加量を、離型剤粒子分散液4及び5部から表2に示す種類及び添加量に変更(表中の「WAX(シェル)」)した以外は、実施例1と同様にして、黒色トナー粒子を得た。得られたトナー粒子の体積平均粒径(表中の「トナー粒径」)、スチレン含有率(表中の「スチレン量」)、及びTm-Tgを表2に示す。
<実施例7>
スチレンアクリル樹脂粒子分散液Aの添加量を360部から400部に変更し、非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液Bの添加量を40部から20部に変更し、結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液Cの添加量を40部から20部に変更した以外は、実施例4と同様にして、黒色トナーを得た。得られたトナー粒子の体積平均粒径(表中の「トナー粒径」)、スチレン含有率(表中の「スチレン量」)、及びTm-Tgを表2に示す。
<実施例8>
スチレンアクリル樹脂粒子分散液Aの添加量を360部から320部に変更し、非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液Bの添加量を40部から60部に変更し、結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液Cの添加量を40部から60部に変更した以外は、実施例4と同様にして、黒色トナーを得た。得られたトナー粒子の体積平均粒径(表中の「トナー粒径」)、スチレン含有率(表中の「スチレン量」)、及びTm-Tgを表2に示す。
<比較例1~3>
第1凝集粒子作製時に用いる離型剤粒子分散液の種類及び添加量を、離型剤粒子分散液3及び350部から表2に示す種類及び添加量に変更(表中の「WAX(コア)」)し、かつ、第2凝集粒子作製時に用いる離型剤粒子分散液の種類及び添加量を、離型剤粒子分散液4及び5部から表2に示す種類及び添加量に変更(表中の「WAX(シェル)」)した以外は、実施例1と同様にして、黒色トナー粒子を得た。得られたトナー粒子の体積平均粒径(表中の「トナー粒径」)、スチレン含有率(表中の「スチレン量」)、及びTm-Tgを表2に示す。
<離型剤ドメインの測定>
得られたトナー粒子について、前述の方法により、面積分率Sa/St、面積分率Sb/St、面積分率Sc/St、面積分率Sw/St、Na、Nb、Nc、大径ドメインの平均円形度(表中の「円形度」)を求めた結果を表3に示す。
[トナーの作製]
得られたトナー粒子100部とジメチルシリコーンオイル処理シリカ粒子(日本アエロジル社製RY200)0.7部とを、ヘンシェルミキサーにより混合し、トナーを得た。
[現像剤の作製]
得られたトナー8部と下記キャリア100部とを混合して、現像剤を得た。
-キャリアの作製-
・フェライト粒子(平均粒径50μm) 100部
・トルエン 14部
・スチレン/メチルメタクリレート共重合体(共重合比15/85) 3部
・カーボンブラック 0.2部
フェライト粒子を除く上記成分をサンドミルにて分散して分散液を調製し、この分散液をフェライト粒子とともに真空脱気型ニーダに入れ、撹拌しながら減圧し乾燥させることによりキャリアを得た。
[評価]
<画像濃度の評価>
得られた現像剤を用い、富士フイルムビジネスイノベーション株式会社製DocuCentre Color400改造機により、室内温度10℃、相対湿度15%の低温度低湿環境下で、A4サイズのコート紙に、エリアキャバレッジ5%のテストチャート画像を50,000枚印刷し、1,000枚目の画像濃度と50.000枚目の画像濃度との差を求めて評価した。具体的には、分光測色計(X-Rite Ci62、X-Rite社製)を用いて、画像中の任意の3カ所のL*値、a*値、及びb*値を測定し、色差ΔEを求めて下記のとおり分類し評価した。なお、A~Dまでを許容範囲とした。結果を表3に示す。
-評価基準-
A:色差ΔEが1以下で問題なし。
B:色差ΔEが1超、2以下。濃度差はわずかで問題なし。
C:色差ΔEが2超、3以下。濃度差はあるが許容できる。
D:色差ΔEが3超、5以下。濃度差はあるが許容できる。
E:色差ΔEが5超。問題あり。
<定着性の評価>
得られた現像剤を用い、富士フイルムビジネスイノベーション株式会社製DocuCentre Color400改造機により、28℃、85%RHの環境下で、A4サイズのJ紙(富士ゼロックス(株)製)に対して、画像密度20%の画像を10000枚出力した。なお、定着温度は180℃とした。10000枚目の画像を目視で確認し、オフセットの有無を下記評価基準にて評価した。なお、A~Cまでを許容範囲とした。結果を表3に示す。
-評価基準-
A:確認できない。
B:画像面積の1%未満のオフセットあり。
C:画像面積の1%以上10%未満のオフセットあり。
D:画像面積の10%以上15%未満のオフセットあり。
E:画像面積の15%以上のオフセットあり。
Figure 2023047237000002
Figure 2023047237000003
上記結果から、本実施例のトナーは、定着画像の離型性と、低温低湿環境下において連続して画像を形成した場合における画像濃度の低下の抑制と、を両立することがわかる。
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)
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
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 (20)

  1. 結着樹脂と離型剤とを含有するトナー粒子であって、
    前記トナー粒子の断面において、前記トナー粒子の断面全体の面積をStとし、前記離型剤のドメインの断面のうち、長径が10nm以上500nm以下であるドメインの断面の合計面積をSa、長径が1500nm以上3000nm以下であるドメインの断面の合計面積をSbとしたとき、面積分率Sa/Stが2%以上であり、かつ、面積分率Sb/Stが20%以上であるトナー粒子を有する、静電荷像現像用トナー。
  2. 前記Saに対する前記Sbの比Sb/Saが1以上20以下である、請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
  3. 前記面積分率Sa/Stが20%以下であり、かつ、前記面積分率Sb/Stが40%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. 結着樹脂と離型剤とを含有するトナー粒子であって、
    前記トナー粒子1個の断面において、前記離型剤のドメインの断面のうち、長径が10nm以上500nm以下であるドメインの断面の個数をNa、長径が1500nm以上3000nm以下である離型剤のドメインの断面の個数をNbとしたとき、Naが15個以上であり、かつ、Nbが3個以上であるトナー粒子を有する、静電荷像現像用トナー。
  5. 前記Naに対する前記Nbの比Nb/Naが0.05以上0.30以下である、請求項4に記載の静電荷像現像用トナー。
  6. 前記Naが45個以下であり、かつ、前記Nbが5個以下である、請求項4又は請求項5に記載の静電荷像現像用トナー。
  7. 前記トナー粒子の断面において、前記トナー粒子の断面全体の面積をStとし、前記離型剤のドメインの断面の合計面積をSwとしたとき、面積分率Sw/Stが30%以上50%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。
  8. 前記長径が1500nm以上3000nm以下であるドメインの断面の平均円形度が0.6以上である、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. 前記離型剤の融解温度Tmが65℃以上95℃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。
  10. 前記離型剤がエステル系ワックスである、請求項9に記載の静電荷像現像用トナー。
  11. 前記結着樹脂がスチレン(メタ)アクリル樹脂を含む、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。
  12. 前記トナー粒子全体に対する、スチレン骨格を有する単量体に由来する単位の含有率が、15質量%以上25質量%以下である、請求項11に記載の静電荷像現像用トナー。
  13. 前記離型剤の融解温度Tmと前記結着樹脂のガラス転移温度Tgとの差Tm-Tgが15℃以上30℃以下である、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。
  14. 前記トナー粒子が、カチオン性界面活性剤とアニオン性界面活性剤とを含有する、請求項1~請求項13のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
  15. 前記カチオン性界面活性剤が第四級アンモニウム塩類であり、かつ、前記アニオン性界面活性剤がスルホン酸塩類である、請求項14に記載の静電荷像現像用トナー。
  16. 請求項1~請求項15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。
  17. 請求項1~請求項15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。
  18. 請求項16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。
  19. 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16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。
  20. 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16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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