JP4983654B2 - 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及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
しかしながら、単にトナー融点を下げるといった手法では、トナーの熱保管特性が悪化し、また高温時における定着特性を悪化させる懸念がある。
そのため、オイルレス用の画像形成装置ではワックスをトナー内に、より均一に分散させ、高温時の定着特性を向上させる手法が用いられている。
さらに近年においては、トナーの結着樹脂に分子レベルでワックスを均一に分散させたトナーが提案されている(特許文献2参照)。
<1> 結晶性樹脂及びワックスを含有し、前記結晶性樹脂の含有量が5重量%以上15重量%以下であり、テトラヒドロフランに分散させたとき、前記ワックスの70重量%以上100重量%以下がテトラヒドロフランに抽出されることを特徴とする静電荷像現像用トナー、
<2> 前記ワックスの融点が75℃以上100℃以下である、上記<1>に記載の静電荷像現像用トナー、
<3> 前記ワックスの含有量が5重量%以上12重量%以下である、上記<1>又は上記<2>に記載の静電荷像現像用トナー、
<4> 上記<1>〜上記<3>いずれか1つに記載の静電荷像現像用トナーを含有することを特徴とする静電荷像現像剤、
<5> 少なくとも上記<1>〜上記<3>いずれか1つに記載の静電荷像現像用トナーを収容していることを特徴とするトナーカートリッジ、
<6> 現像剤保持体を備え、上記<4>に記載の静電荷像現像剤を収容していることを特徴とするプロセスカートリッジ、
<7> 潜像保持体と、潜像保持体上に形成された静電潜像を、トナーを含む現像剤によりトナー像として現像する現像手段と、潜像保持体上に形成されたトナー像を被転写体上に転写する転写手段と、被転写体上に転写されたトナー像を定着する定着手段と、を有し、前記トナーが上記<1>〜上記<3>いずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー、又は、前記現像剤が上記<4>に記載の静電荷像現像剤であることを特徴とする画像形成装置。
上記<2>に記載の発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、ワックスと結晶性樹脂の相溶性をさらに向上させることができ、より低温域での定着及び高温域での定着性に優れ、排出ロール当接痕のない良好な画質が得られる。
上記<3>に記載の発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、ワックスの染み出しが良好であり、また、トナー強度及び定着画像強度に優れたトナーが得られる。またその結果、現像機内でトナー潰れが発生しにくく、現像性が良好な静電荷像現像等トナーを提供することができる。
上記<4>に記載の発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、低温域での定着が可能であると共に、剥離性が良いため高温定着時においても高画質な画像が得られ、かつベタ画像をプリントした際においても排出ロール当接痕がなく良好な画像が得られる。
上記<5>に記載の発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、低温域での定着が可能であると共に、剥離性が良いため高温定着時においても高画質な画像が得られ、かつベタ画像をプリントした際においても排出ロール当接痕がなく良好な画像が得られる。
上記<6>に記載の発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、低温域での定着が可能であると共に、剥離性が良いため高温定着時においても高画質な画像が得られ、かつベタ画像をプリントした際においても排出ロール当接痕がなく良好な画像が得られる。
上記<7>に記載の発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、低温域での定着が可能であると共に、剥離性が良いため高温定着時においても高画質な画像が得られ、かつベタ画像をプリントした際においても排出ロール当接痕がなく良好な画像が得られる。
本実施形態の静電荷像現像用トナー(以下、単に「トナー」と称す場合がある。)は、少なくとも結晶性樹脂及びワックスを含有し、前記結晶性樹脂の含有量が5重量%以上15重量%以下であり、トナーをテトラヒドロフランに分散させたとき、前記ワックスの70重量%以上100重量%以下がテトラヒドロフランに抽出されることを特徴とする。
なお、一般的にトナーは外添剤を含むが、ここで、本実施形態において「トナー母粒子」とは、外添剤以外のトナー成分、すなわちトナーを構成する粒子本体を意味する。以下の説明において、特にトナーを構成する粒子本体のみを指す場合はトナー母粒子と表現する。
トナー内において、ワックスと結晶性樹脂を相溶させることで、均一にワックス分散させることが可能となる。その結果として、トナー内からのワックスの染み出しが効率的に、かつ、効果的に発生するため、より低エネルギーのエネルギー付与でも充分な剥離性が得られると考えられる。さらに高温時においてもワックスが均一に分散されているため、効率的にすばやく染み出し、定着特性を向上させていると推測される。これらのことより、低温時のみならず高温時においても定着特性を良化させることが可能となったと考えられる。
さらにそれぞれ相溶しているため、トナー内の結晶化度を低下させ、トナー内のワックスドメイン成長を抑制することができると考えられる。その結果、定着画像の結晶成長速度を低下することが可能となり、ベタ画像をプリントした場合であっても、定着画像を送り出すロールの当接(接地)部分と非当接(非接地)部分との間において、排出ロール当接痕の発生を抑制し、高画質な画像を得ることができるものと考えられる。
結晶性樹脂の含有量が5%未満であるとワックスとの相溶性が劣るため、ワックスをトナー内に均一に分散させることが困難となる。その結果、低温時及び高温時の剥離性が悪化する。またワックスと結晶性樹脂が相溶しにくくなるため、結晶性樹脂及びワックスの結晶化度が低下せず、排出ロール当接痕が発生しやすくなる。
また、結晶性樹脂の含有量が15重量%を超えると、低温定着性が向上するが、トナー強度が不足するため耐フィルミング性が期待できない。さらに電気特性も著しく低下する場合がある。
具体的には、示差走査熱量計(DSC、例えば、DSC3310、熱分析システム001;マックサイエンス社製)によって結晶性樹脂の融解熱を求めることにより行うことができる。一例を挙げれば、既知量の結晶性樹脂及び非結晶性樹脂とを配合し、DSC測定を行うことで、(吸熱量)対(結晶性樹脂の含有量(重量%))の検量線を作成する。この検量線と、試料となるトナーについて測定したDSCの結果から、トナー中における結晶性樹脂含有量を求めることができる。DCSの測定条件は、検量線と試料とで同じ条件とすれば特に限定されないが、20℃〜150℃まで、昇温速度10℃/分とすることが例示できる。
25℃において、20ccサンプル瓶にトナー1gを秤量し、これにテトラヒドロフラン(THF)を10g添加し、充分に撹拌混合する。その後、サンプル瓶を遠心分離機にかける(14,000rpm、240分)。この上澄み液をシリンジで吸引し、ポア径0.45μmの耐溶剤性フィルタ(例えば、マエショリディスク:東ソー(株)製)で濾過する。その濾過液を乾燥させ、白色固体を得る。
得られた白色固体中のワックス含有量は、以下のようにして測定する。
すなわち、予め既知のワックス量のサンプルを数点用意し、これらのサンプルについて、示差走査熱量計(DSC、例えば、DSC3110、熱分析システム001;マックサイエンス社製)を用いて(発熱量)対(ワックス含有量(重量%))の検量線を作成する。上記白色固体について、発熱量を測定し、トナーを100重量%としたとき、THFにより抽出されたワックスの含有量(ワックス含有量A(重量%))を求めることができる。
具体的には、まず既知量のワックスと非結晶性樹脂とを配合しDSC測定を行うことで、(吸熱量)対(ワックス含有量(重量%))の検量線を作成する。次いで、トナー試料について吸熱量の測定を行い、その結果と検量線とから、トナー中におけるワックス含有量B(重量%)を求める。
ワックスのテトラヒドロフラン抽出率は、以下の式により求められる。
ワックスのテトラヒドロフラン抽出率=ワックス含有量A/ワックス含有量B×100
特に、ワックス分散液及び結晶性樹脂粒子分散液をそれぞれ調製し、これを混合して、酸性下で加熱混合することが好ましく例示できる。なお、ワックス分散液及び結晶性樹脂粒子分散液の調製方法の詳細については後述するが、界面活性剤と共に機械的剪断力をかけて水系媒体中に分散させる方法が例示できる。
ワックス分散液と結晶性樹脂粒子分散液の混合時のpHは、1〜4に調整することが好ましく、より好ましくは2〜3であり、特に好ましくは2.2〜2.8である。pHの調整方法は特に限定されず、酸を添加することにより所望のpHに調整することが例示できる。使用する酸としては無機酸及び有機酸のいずれも使用することができる。具体的には、硝酸、塩酸、硫酸、酢酸が例示でき、無機酸である硝酸、塩酸が好ましい。
また、加熱混合する時間は、充分な相溶性が得られる範囲で適宜選択することが好ましい。具体的には0.5〜6時間が好ましく、0.75〜5時間がより好ましく、1〜3時間がさらに好ましい
また、混合方法は特に限定されず、公知の方法から適宜選択することができ、例えば、公知のホモジナイザーを用いた混合方法が例示できる。
ワックスの含有量が5重量%以上であると、ワックスの含有量が充分であり、ワックスの染み出しが不十分となることがないので好ましい。また、ワックスの含有量が12重量%以下であると、トナー強度及び定着画像強度に優れる。またその結果、現像機内でトナー潰れが発生しにくく、現像性が良好であるので好ましい。さらに、定着画像強度に優れるため、定着画像上にボールペン等で書く場合に画像の剥がれが生じ難い。また、ワックスの含有量が12重量%以下であると、トナーの作製が容易である。
なお、上記ワックスの含有量とは、トナー母粒子における含有量を意味する。
本実施形態のトナーは、結着樹脂及びワックスを含有し、結着樹脂として少なくとも結晶性樹脂を含有する。また、必要に応じて、着色剤、その他の内添剤や外添剤を含有することもできる。
以下、それぞれの成分について説明する。
<結着樹脂>
本実施形態のトナーには結着樹脂として結晶性樹脂が必ず用いられる。また、必要に応じて非結晶性樹脂を併用することができ、非結晶性樹脂を併用することが特に好ましい。
なお、本実施形態において「結晶性樹脂」とは、示差走査熱量測定(DSC)において、明確な吸熱ピーク(吸熱ピークの半値幅が15℃以下であるピーク)を有するものを意味し、「非結晶性樹脂」とは、上記の明確なピークを有さないものを意味する。また、結晶性樹脂、非結晶性樹脂を問わず、結着樹脂の重量平均分子量は10,000以上であることが特に好ましく、重量平均分子量は、通常、15,000以上50,000以下の範囲であることが好ましい。
なお、結晶性樹脂としては、例えばポリエステル樹脂、結晶性ビニル系樹脂等が利用でき、非結晶性樹脂としては、例えばポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリオール樹脂等が利用できる。以下、本実施形態で用いられる結着樹脂について、結晶性樹脂と非結晶性樹脂とに分けて説明する。
結晶性樹脂の融点としては、45℃以上110℃以下の範囲が好ましく、50℃以上100℃以下の範囲がより好ましく、55℃以上90℃以下の範囲がさらに好ましい。
融点が45℃以上であると、トナーの保存性に優れ、また、110℃以下であると、低温域での定着性(「低温定着性」と称する場合がある。)に優れるので好ましい。
なお結晶性樹脂の融点は、ASTMD3418−8に準拠した方法で求めたものを意味する。
以下、ポリカルボン酸成分、及びポリオール成分について、さらに詳しく説明する。なお、本明細書において、「結晶性ポリエステル樹脂」とは、結晶性ポリエステル樹脂の主鎖に対して、他成分を50重量%以下の割合で共重合した共重合体も意味する。
このスルホン酸基を持つジカルボン酸としては、例えば、2−スルホテレフタル酸ナトリウム塩、5−スルホイソフタル酸ナトリウム塩、スルホコハク酸ナトリウム塩等が挙げられるがこれらに限定されない。また、これらの低級アルキルエステル、酸無水物等も挙げられる。これらの中でもコストの点で、5−スルホイソフタル酸ナトリウム塩等が好ましい。
前記含有量が1構成モル%以上であると、着色剤として顔料を使用した場合にも、トナー母粒子中の着色剤(例えば、顔料)の分散性が良好であるので好ましい。また、凝集合一法を利用してトナーを作製する場合、分散液中の乳化粒子径が適切であり、凝集によるトナー径の調整を行うことができるので好ましい。一方、前記含有量が20構成モル%以下であると、結晶性ポリエステル樹脂の結晶性が良好であり、融点が硬化せず、画像の保存性が良好であるので好ましい。また、乳化重合凝集法を利用してトナーを作製する場合に、分散液中の乳化粒子径が適度に保たれ、水に溶解することがなく、ラテックスを形成することができるので好ましい。
なお、本実施形態において「構成モル%」とは、ポリエステル樹脂における各構成成分(ポリカルボン酸成分、ポリオール成分)を1単位(モル)したときの百分率を指す。
前記含有量が、80構成モル%以上であると、ポリエステル樹脂の結晶性が良好であり、融点が適切に保たれ、耐トナーブロッキング性、画像保存性及び、低温定着性が良好であるので好ましい。
一方、必要に応じて含まれるその他の成分としては、二重結合を持つジオール成分、スルホン酸基を持つジオール成分等の構成成分が挙げられる。
前記含有量が、1構成モル%以上であると、顔料分散性が良好であり、また、乳化粒子径が大きすぎることがなく、凝集によるトナー径の調整が良好であるので好ましい。一方、20構成モル%以下であると、ポリエステル樹脂の結晶性が好適に保たれ、融点が低下することがなく、画像の保存性が良好であるので好ましい。また、乳化粒子径が小さ過ぎて水に溶解し、ラテックスが生じない等の問題を生じないので好ましい。
なお、低温定着性と、光沢ムラ抑制効果とを両立することがより容易となる観点から、以上に列挙した触媒の中でも、ジブチルスズオキシドが好ましい。
具体例としては、例えば、ジカルボン酸としては、コハク酸、マロン酸、シュウ酸等のアルキルジカルボン酸類、及びフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ホモフタル酸、4,4’−ビ安息香酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、1,4−ナフタレンジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸類、ジピコリン酸、ジニコチン酸、キノリン酸、2,3−ピラジンジカルボン酸等の含窒素芳香族ジカルボン酸類が挙げられる。ジオール類としては、エタンジオール、プロピレングリコール、ブタンジオール等の短鎖アルキルのジオール類が挙げられ、短鎖アルキルのビニル系重合性単量体としては、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸ブチル等の短鎖アルキル、アルケニルの(メタ)アクリル酸エステル類、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のビニルニトリル類、ビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等のビニルエーテル類、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類、エチレン、プロピレン、ブタジエン、イソプレン等のオレフィン類等が挙げられる。これらの重合性単量体は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
本実施形態のトナーには、結着樹脂として結晶性樹脂と共に非結晶性樹脂も併用することができる。
使用できる非結晶性樹脂の分子量は特に限定されるものではないが、トナーを後述する凝集合一法を利用して製造する場合は、重量平均分子量(Mw)10,000〜100,000であることが好ましく、15,000〜50,000であることがより好ましい。
非結晶性樹脂成分のMwを上記範囲に制御することで、凝集合一法により原料成分を凝集させた凝集粒子を加熱して融合する際にトナー母粒子中への包含性が良好になり、結晶性樹脂のトナー母粒子表面への露出を防止することができるので好ましい。
また、3価以上の多価カルボン酸を含有することにより、高分子鎖は架橋構造を取ることができる。架橋構造を取ることにより、一旦相溶した結晶性ポリエステル樹脂を固定化し分離しにくくする効果が得られるので好ましい。3価以上の多価カルボン酸の例としては、ヘミメリット酸、トリメリット酸、トリメシン酸、メロファン酸、プレーニト酸、ピロメリット酸、メリット酸、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸及びこれらの酸無水物、酸塩化物及び炭素数1以上3以下の低級アルキルエステルを挙げることができる。
次に、結着樹脂として用いられる結晶性樹脂や、必要に応じて用いられる非結晶性樹脂の架橋処理や、結着樹脂の合成に際して用いることが可能な共重合成分等について説明する。
結着樹脂の合成に際しては、他の成分を共重合させることができ、共重合成分としては、親水性極性基を有する化合物を用いることができる。
具体例としては、結着樹脂がポリエステル樹脂である場合、例えば、スルホニル−テレフタル酸ナトリウム塩、3−スルホニルイソフタル酸ナトリウム塩等の芳香環に直接スルホニル基が置換したジカルボン酸化合物が挙げられる。
また結着樹脂がビニル系樹脂の場合は、例えば(メタ)アクリル酸、イタコン酸等の不飽和脂肪族カルボン酸類、グリセリンモノ(メタ)アクリレート、脂肪酸変性グリシジル(メタ)アクリレート、ジンクモノ(メタ)アクリレート、ジンクジ(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸とアルコール類等とのエステル類、オルト、メタ、パラ位のいずれかにスルホニル基を有するスチレンの誘導体、スルホニル基含有ビニルナフタレン等のスルホニル基置換芳香族ビニル等が挙げられる。
架橋剤の具体例としては、例えば、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレン等の芳香族の多ビニル化合物類、フタル酸ジビニル、イソフタル酸ジビニル、テレフタル酸ジビニル、ホモフタル酸ジビニル、トリメシン酸ジビニル/トリビニル、ナフタレンジカルボン酸ジビニル、ビフェニルカルボン酸ジビニル等の芳香族多価カルボン酸の多ビニルエステル類、ピリジンジカルボン酸ジビニル等の含窒素芳香族化合物のジビニルエステル類、ピロール、チオフェン等の不飽和複素環化合物類、ピロムチン酸ビニル、フランカルボン酸ビニル、ピロール−2−カルボン酸ビニル、チオフェンカルボン酸ビニル等の不飽和複素環化合物カルボン酸のビニルエステル類、ブタンジオールメタクリレート、ヘキサンジオールアクリレート、オクタンジオールメタクリレート、デカンジオールアクリレート、ドデカンジオールメタクリレート等の直鎖多価アルコールの(メタ)アクリル酸エステル類、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、2−ヒドロキシ、1,3−ジアクリロキシプロパン等の分枝、置換多価アルコールの(メタ)アクリル酸エステル類、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレンポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート類、コハク酸ジビニル、フマル酸ジビニル、マレイン酸ビニル/ジビニル、ジグリコール酸ジビニル、イタコン酸ビニル/ジビニル、アセトンジカルボン酸ジビニル、グルタル酸ジビニル、3,3’−チオジプロピオン酸ジビニル、trans−アコニット酸ジビニル/トリビニル、アジピン酸ジビニル、ピメリン酸ジビニル、スベリン酸ジビニル、アゼライン酸ジビニル、セバシン酸ジビニル、ドデカン二酸ジビニル、ブラシル酸ジビニル等の多価カルボン酸の多ビニルエステル類等が挙げられる。
結着樹脂が、ビニル系樹脂である場合、重合性単量体は、ラジカル重合により重合することができる。
ここで用いる界面活性剤は、例えば硫酸エステル塩系、スルホン酸塩系、リン酸エステル系、せっけん系等のアニオン界面活性剤;アミン塩型、4級アンモニウム塩型等のカチオン系界面活性剤;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、アルキルアルコ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性界面活性剤、及び、種々のグラフトポリマー等を挙げることができるが、特に制限されるものではない。
さらに、樹脂粒子の平均粒子径が前記範囲内にあると、前記欠点がない上、トナー間の偏在が減少し、トナー中での分散が良好となり、性能や信頼性のバラツキが小さくなる点が有利である。なお、樹脂粒子の平均粒子径は、例えば、レーザー回折式粒度分布測定装置((株)島津製作所製、SALD2000A)等を用い測定することができる。
本実施形態の静電荷像現像用トナーは、ワックス(本実施形態において、「ワックス」を「離型剤」とも称することがある。)を含有する。
ワックス(離型剤)としては、公知のトナー用のワックス(離型剤)が利用でき、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン等の低分子量ポリオレフィン類;シリコーン類、オレイン酸アミド、エルカ酸アミド、リシノール酸アミド、ステアリン酸アミド等の脂肪酸アミド類;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、木ロウ、ホホバ油等の植物系ワックス;ミツロウのごとき動物系ワックス;モンタンワックス、オゾケライト、セレシン、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、フィッシャートロプシュワックス等の鉱物系、石油系のワックス、及びそれらの変性物などを挙げることができる。
後述する凝集合一法でトナーを作製する場合、結晶性樹脂粒子分散液と、ワックス分散液とを予め界面活性剤の存在下に酸性条件下で加熱することが好ましい。ワックスの融点が上記範囲内であると、水系媒体中において、加圧することなくワックスの融点以上に加熱することができ、結晶性樹脂とワックスとの相溶性を高めることができ、その結果、テトラヒドロフラン分散時に所望の抽出量を得ることができるので好ましい。
また、トナーの融点が75℃以上であると、低温定着時においても良好な剥離性を得ることができ、低温定着性に優れるので好ましい。
これらの離型剤粒子は、トナーの作製に際して、その他の樹脂粒子成分と共に混合溶媒中に一度に添加してもよいし、分割して多段に添加してもよい。
離型剤の平均分散径が0.3μm以上であると、十分な離型性を得ることができるので好ましい。特に、プロセススピードが速い場合であっても十分な離型性を得ることができるので好ましい。また、0.8μm以下であると、OHPシート使用時であっても、透明性の低下や、トナー表面への離型剤成分の露出が生じ難いので好ましい。
なお、トナー中に分散含有される離型剤の平均分散径は、トナー母粒子断面のTEM(透過型電子顕微鏡)写真を、画像解析装置((株)ニレコ製、Luzex画像解析装置)で解析し、100個のトナー母粒子中の離型剤の分散径(=(長径+短径)/2)の平均値を計算することで求められ、標準偏差はこのとき得られた個々の分散径を元に求めた。
本実施形態のトナーには着色剤が含まれていることが好ましい。但し、着色画像の形成でなく、暗号情報の印刷のために赤外線吸収剤を添加する場合や、透明画像を形成する場合など、特殊な用途に本実施形態のトナーを利用する場合には、着色剤を用いなくてもよい。
本実施形態に用いられる着色剤としては、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、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、ブリリアンカーミン3B、ブリリアンカーミン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、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、フタロシアニングリーン、マラカイトグリーンオクサレートなどの種々の顔料や、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などを1種又は2種以上を併せて使用することができる。
着色剤粒子の体積平均粒子径が0.8μm以下であると、最終的に得られる静電荷像現像用トナーの粒度分布を狭くすることができ、また、遊離粒子の発生が生じにくく、性能や信頼性に優れた静電荷像現像用トナーを得ることができるので好ましい。また、着色剤粒子の体積平均粒子径が0.05μm以上であると、トナー中での良好な着色性が得られ、さらに乳化凝集法において良好な形状制御性を発揮し、所望の形状のトナーを得ることができるので好ましい。
これに対して、着色剤粒子の平均粒子径、粗大粒子、微小粒子が前記範囲内にあると、前記欠点がない上、トナー間の偏在が減少し、トナー中での分散が良好となり、性能や信頼性のバラツキが小さくなる点が有利である。
なお、着色剤粒子の体積平均粒子径も、レーザ回折式粒度分布測定装置((株)島津製作所製、SALD2000A)等を用い測定することができる。なお着色剤の添加量は、トナー粒子全体に対し、1重量%以上20重量%以下の範囲に設定するのが好ましい。
なお着色剤の表面処理に用いるポリマーとしては、例えばアクリロニトリル重合体、メチルメタクリレート重合体等が挙げられる。
本実施形態のトナーを磁性トナーとして用いる場合は、磁性粉を含有させるが、ここで使用する磁性粉としては、例えばフェライトやマグネタイト、還元鉄、コバルト、ニッケル、マンガン等の金属、合金又はこれら金属を含む化合物などを挙げることができる。さらに必要に応じて、4級アンモニウム塩、ニグロシン系化合物やトリフェニルメタン系顔料など、通常使用される種々の帯電制御剤を添加してもよい。
前記無機粒子の添加量が0.5重量%以上であると、該無機粒子の添加によって、溶融時に十分な強度を得ることができ、例えばオイルレス定着においては、剥離性の改善効果を奏するので好ましい。これはトナー中での曳糸性を悪化させることがないためと考えられる。また、10重量%以下であると、十分な強度及びトナー溶融時の良好な流動性を得ることができ、画像の光沢が良好であるので好ましい。
また、本実施形態のトナーには公知の外添剤を外添することもできる。外添剤としては例えばシリカ、アルミナ、チタニア、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、リン酸三カルシウムなどの無機粒子が利用できる。例えば、流動性助剤やクリーニング助剤としてはシリカ、アルミナ、チタニア、炭酸カルシウムなどの無機粒子や、ビニル系樹脂、ポリエステル、シリコーンなどの樹脂粒子が利用できる。外添剤の添加方法は特に限定されないが、乾燥状態で剪断力を加えてトナー粒子表面に添加することも可能である。
また、BET法による比表面積は20〜500m2/gの範囲であることが好ましい。トナーに混合される割合は0.01〜5重量%の範囲であることが好ましく、より好ましくは0.01〜2.0重量%の範囲である。
分子量分布が5以上であると、高温側での定着性(オフセット)も良好であり、適切な光沢を得ることができる。また、トナー自身の耐久性も良好であり、プロセススピードが200mm/s以上の高速機や、トナーをリサイクルして使用する画像形成装置においてもトナーの変形や割れによる転写性低下、フィルミングによる画像欠陥などが発生しにくいので好ましい。一方、分子量分布が30以下であると、トナー自身が高粘度化することがないので、低温定着性を得ることができる。また、凝集合一法を利用してトナーを製造する場合、トナーの形状制御が容易であるので好ましい。
なお、分子量分布を調整する手段としては、特に限定されず、例えば、1種類の結着樹脂を用いても、2種類以上の結着樹脂を組み合わせて用いても良い。
本実施形態のトナーの体積平均粒子径D50vは3μm以上7μm以下の範囲が好ましく、より好ましくは5μm以上6.5μm以下である。トナーの体積平均粒子径D50vが3μm以上であると、帯電性が良好であり、周囲への飛散が抑制でき、画像カブリの発生が抑制できるので好ましい。また、7μm以下であると、良好な画像解像度を得ることができ、高画質の達成に有利であるので好ましい。
すなわち、従来より知られているように、小径トナーは付着力が大きいため、静電気的制御が困難となりやすく、特に2成分現像剤を用いる場合はキャリア上に残留しやすくなる場合がある。この場合、繰り返し機械力を与えられると、キャリア汚染を招き、結果としてキャリアの劣化を促進する場合がある。
また、小径成分のトナーは結晶性樹脂の内包性が不十分となりやすい傾向があるために、像保持体へのフィルミングなどを招く場合がある。一方、大粒径成分のトナーにおいても、現像機内でのトナー割れ、現像機からのふきだし、帯電不良による画質低下などを招く場合がある。
体積平均粒度分布指標GSDv及び個数平均粒度分布指標GSDpが上記範囲内であると、小径成分を少なくすることができ、上記の問題を生じにくいので好ましい。
なお、体積平均粒度分布指標GSDvは1.25以下であることがより好ましく、個数平均粒度分布指標GSDpは1.25以下であることがより好ましい。
測定に際しては、分散剤として界面活性剤、例えば、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムの5重量%水溶液2ml中に測定試料を0.5mg以上50mg以下の範囲で加える。これを電解液100ml乃至150mlの中に添加する。
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、前記マルチサイザーII型により、アパーチャー径として100μmアパーチャーを用いて2μm以上50μm以下の範囲の粒子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50,000個である。
ここで、体積平均粒度分布指標(GSDv)は(D84v/D16v)1/2、数平均粒度分布指標(GSDp)は(D84p/D16p)1/2として規定される。
平均円形度が0.940以上であると、形状が安定し、転写性、耐久性、流動性などに優れるので好ましい。また、平均円形度が0.980以下であると、球形粒子の割合が適当であり、クリーニング性が良好であるので好ましい。
平均円形度は0.950以上0.970以下の範囲であることがより好ましい。
測定試料を分散した懸濁液は超音波分散器で1分乃至3分間分散処理を行い、分散液濃度を3,000乃至1万個/μlとして前記装置によりトナーの平均円形度を測定する。
本実施形態のトナーのガラス転移温度Tgは、特に制限はないが、45℃以上60℃以下の範囲が好適に選択される。ガラス転移温度が45℃以上であると、トナー保存性、定着画像保存性及び実機内での耐久性が良好であるので好ましい。また、ガラス転移温度が60℃以下であると、定着温度が高くなりすぎず好適であり、造粒時に必要な温度も高くならず、好適であるので好ましい。
次に、本実施形態のトナーの製造について説明する。
本実施形態のトナーは、公知のトナー製造方法により作製することができるが、いわゆる湿式製法、すなわち、水若しくは有機溶媒中、又はそれらの混合溶媒中で、結晶性樹脂と離型剤とを少なくとも含むトナー母粒子を造粒する造粒工程と、トナー母粒子を洗浄・乾燥する洗浄・乾燥工程とを経て製造されることが好ましい。
なお、原料分散液には必要に応じて、着色剤を分散させた着色剤分散液や、無機粒子分散液、非結晶性樹脂を分散させた樹脂粒子分散液等のその他の分散液を加えてもよい。特に、表面を疎水化させた無機粒子分散液を添加する場合、疎水化度の程度によりトナー内部の離型剤、結晶性樹脂の分散性を制御することができる。
なお、上述した通り、樹脂粒子分散液は、乳化重合法により調製することもできるし、塊状重合した後に溶解懸濁させることによって得ることもできる。また、界面活性剤と共に機械的剪断力により分散させることにより調製することもできる。
本実施形態のトナーを凝集合一法により作製する場合、既述したように、凝集工程と、融合工程(合一工程)とを少なくとも経て作製されるものであるが、凝集工程を経て形成された凝集粒子(コア粒子)の表面に樹脂粒子を付着させて、コア/シェル構造を有する凝集粒子を形成する、付着工程を設けてもよい。
凝集工程を行う前に、ワックス(離型剤)と結晶性樹脂を相溶させるため、先にワックス(離型剤)及び結晶性樹脂の融点以上の温度でワックス(離型剤)分散液と結晶性樹脂粒子を過熱融合させることが好ましい。
ワックス及び結晶性樹脂の好ましい加熱時間、加熱条件、pH及び混合方法は上述の通りである。
具体的には、各種の分散液を混合して得た原料分散液を加熱し、原料分散液中の粒子を凝集させた凝集粒子を形成する。なお、加熱は、結晶性樹脂の融点を下回る温度域(融点に対して20℃乃至10℃下回る温度)で実施する。
前記凝集工程に用いられる凝集剤は、原料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、すなわち無機金属塩の他、2価以上の価数を取りうる金属元素を含む金属錯体を好適に用いることができる。特に、金属錯体を用いた場合には界面活性剤の使用量を低減でき、帯電特性が向上するため特に好ましい。
無機粒子分散液は任意の方法、例えばボールミル、サンドミル、超音波分散機回転剪断型ホモジナイザーなどを用いて作製することができ、無機粒子の分散平均粒子径は100nm以上500nm以下の範囲とすることが好ましい。
なお、低温定着性と、光沢ムラ抑制効果とを高いレベルで両立することがより容易となる観点から、以上に列挙した凝集剤の中でも、硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、塩化カルシウムを用いることが好適である。
凝集工程を経た後には、必要であれば付着工程を実施してもよい。付着工程では、上述した凝集工程を経て形成された凝集粒子の表面に、さらに樹脂粒子を付着させることにより被覆層を形成する。これにより、いわゆるコア層とこのコア層を被覆するシェル層とを有する、コア/シェル構造を有するトナーを得ることができる。
凝集工程、あるいは、凝集工程及び付着工程を経た後に実施される融合工程は、これらの工程を経て形成された凝集粒子を含む懸濁液のpHを所望の範囲にすることにより、凝集の進行を止めた後、加熱を行うことにより凝集粒子を融合させる。
なお、pHの調整において、局所的なpHの変化が起こると、局所的な凝集粒子自体の破壊や局所的な過剰凝集を引き起こし、また、形状分布の悪化をも招く場合がある。特にスケールが大きくなる程、添加する酸及び/又はアルカリ量は多くなる。一般的には酸及びアルカリの投入箇所は1箇所であるので、同一時間で処理するならば投入箇所の酸及びアルカリの濃度はスケールが大きくなる程高くなる。
重合開始剤は、原料分散液を作製する段階であらかじめこの分散液に混合しておいてもよいし、凝集工程で凝集粒子に取り込ませてもよい。さらには、融合工程、あるいは、融合工程の後に導入してもよい。凝集工程、付着工程、融合工程、あるいは融合工程の後に導入する場合は、重合開始剤を溶解、又は乳化した液を、分散液に加えることができる。これらの重合開始剤には、重合度を制御する目的で、公知の架橋剤、連鎖移動剤、重合禁止剤等を添加してもよい。
凝集粒子の融合工程を終了した後、任意の洗浄工程、固液分離工程、乾燥工程を経て所望のトナー粒子(トナー母粒子)を得るが、洗浄工程は帯電性を考慮すると、イオン交換水で置換洗浄することが望ましい。また、固液分離工程には特に制限はないが、生産性の点から吸引濾過、加圧濾過等が好適である。さらに、乾燥工程も特に制限はないが、生産性の点から凍結乾燥、フラッシュジェット乾燥、流動乾燥、振動型流動乾燥等が好ましく用いられる。また、乾燥後のトナー粒子(トナー母粒子)には、既述した種々の外添剤を必要に応じて添加することができる。
本実施形態の静電荷像現像剤(以下、「現像剤」と称す場合がある)は、本実施形態のトナーを含むものであり、目的に応じて他の成分を配合することができる。
具体的には、本実施形態のトナーを単独で用いると一成分系の静電荷像現像剤として調製され、また、キャリアと組み合わせて用いると二成分系の静電荷像現像剤として調製される。二成分系の静電荷像現像剤とする場合、トナー濃度は1重量%以上10重量%以下の範囲とすることが好ましい。
ここでキャリアには特に制限はなく、それ自体公知のキャリアが挙げられ、例えば、特開昭62−39879号公報、特開昭56−11461号公報等に記載された芯材が樹脂層で被覆されたキャリア(樹脂被覆キャリア)等の公知のキャリアを使用することができる。
被覆層を形成する被覆樹脂としては、例えば、スチレン、パラクロロスチレン、α−メチルスチレン等のスチレン類、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−エチルヘキシル等のα−メチレン脂肪酸モノカルボン酸類、ジメチルアミノエチルメタクリレート等の含窒素アクリル類、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のビニルニトリル類、2−ビニルピリジン、4−ビニルピリジン等のビニルピリジン類、ビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等のビニルエーテル類、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のビニルケトン類、エチレン、プロピレン等のオレフィン類、弗化ビニリデン、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロエチレン等のビニル系フッ素含有モノマー等の単独重合体、又は2種類以上のモノマーからなる共重合体、メチルシリコーン、メチルフェニルシリコーン等のシリコーン類、ビスフェノール、グリコール等を含有するポリエステル類、エポキシ樹脂、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、ポリカーボネート樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は、1種単独で用いてもよいし、あるいは2種以上併用してもよい。
次に、本実施形態の現像剤を用いた画像形成方法について説明する。
本実施形態のトナーを用いた画像の形成方法としては、公知の電子写真法が利用できるが、具体的には潜像保持体表面に静電潜像を形成する潜像形成工程と、前記潜像保持体表面に形成された静電潜像を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工程と、前記潜像保持体表面に形成されたトナー像を被転写体表面に転写する転写工程と、前記被転写体表面に転写されたトナー像を定着する定着工程と、を含み、前記現像剤として本実施形態の静電荷像現像用トナー又は静電荷像現像剤を用いることを特徴とするものであることが好ましい。
なお、これらの工程以外にも電子写真法による画像形成方法に利用される公知の工程を組み合わせることができ、例えば、転写工程を終えた後の像保持体表面に残留するトナーを回収しながらクリーニングするクリーニング工程や、クリーニング工程で回収されたトナーを現像剤用のトナーとして再利用(リサイクル)するトナー再利用工程(トナーリサイクル工程)を含むものであってもよい。
ここで、潜像形成工程とは、潜像保持体の表面を、帯電手段により帯電した後、レーザー光学系やLEDアレイなどで潜像保持体に露光し、静電潜像を形成する工程である。前記帯電手段としては、例えば、コロトロン、スコロトロンなどの非接触方式の帯電器、及び、潜像保持体表面に接触させた導電性部材に電圧を印加することにより、潜像保持体表面を帯電させる接触方式の帯電器が挙げられ、いかなる方式の帯電器でもよい。しかし、オゾンの発生量が少なく、環境に優しく、かつ耐刷性に優れるという効果を発揮するという観点から、接触帯電方式の帯電器が好ましい。前記接触帯電方式の帯電器においては、導電性部材の形状はブラシ状、ブレード状、ピン電極状、ローラー状等の何れでもよく制限を受けるものではない。なお、潜像形成工程は上述した態様のみに限定されるものではない。
前記現像工程とは、潜像保持体表面に、少なくともトナーを含む現像剤層を表面に形成させた現像剤保持体を接触若しくは近接させて、前記潜像保持体表面の静電潜像にトナーの粒子を付着させ、潜像保持体表面にトナー像を形成する工程である。現像方式は、既知の方式を用いて行うことができるが、現像剤が二成分現像剤である場合の現像方式としては、例えばカスケード方式、磁気ブラシ方式などがある。なお、現像方式は上述した態様のみに限定されるものではない。
前記転写工程とは、潜像保持体表面に形成されたトナー像を、記録媒体に転写する工程である。なお、転写工程は、紙等の記録媒体にトナー像を直接転写する方式の他に、ドラム状やベルト状の中間転写体に転写後、紙等の記録媒体に転写する方式でもよい。なお、転写方式は上述した態様のみに限定されるものではない。
前記クリーニング工程とは、ブレード、ブラシ、ロール等を潜像保持体表面に直接接触させ、潜像保持体表面に付着しているトナー、紙粉、ゴミなどを除去する工程である。
前記定着工程とは、記録媒体表面に転写されたトナー像を定着装置にて定着する工程である。定着装置としては、ヒートロールを用いる加熱定着装置が好ましく用いられる。加熱定着装置は、円筒状芯金の内部に加熱用のヒータランプを備え、その外周面に耐熱性樹脂被膜層あるいは耐熱性ゴム被膜層により、いわゆる離型層を形成した定着ローラと、この定着ローラに対し圧接して配置され、円筒状芯金の外周面あるいはベルト状基材表面に耐熱性の弾性材料を含む層を形成した加圧ローラあるいは加圧ベルトと、で構成される。トナー像の定着プロセスは、定着ローラと加圧ローラあるいは加圧ベルトとにより形成される接触部にトナー像が形成された記録媒体を通過させて、トナー中の結着樹脂、添加剤等の熱溶融による定着を行う。但し、定着方式については上述した態様のみに限定されるものではない。
そして、本実施形態の静電荷像現像用トナー又は現像剤を、上記画像形成方法に用いることにより、例えば、小型、カラー高速化に適したタンデム方式においても、安定した現像、転写、定着性能を得ることができる。
なお、プロセスカートリッジは、上述したように像保持体とトナー像形成手段とを少なくとも含む装置本体に着脱自在の単一ユニットであるが、この他に、帯電手段や露光手段、クリーニング手段なども含まれていてもよい。
次に、潜像保持体について説明する。
潜像保持体は、導電性支持体上に少なくとも感光層を設けた公知の感光体が利用できるが、有機感光体を用いることが好ましい。この場合、潜像保持体の最表面を構成する層、例えば保護層が、架橋構造を有する樹脂を含むものであることが好ましい。架橋構造を有する樹脂としては例えばフェノール樹脂、ウレタン樹脂、シロキサン系樹脂が利用できるが、シロキサン系樹脂、フェノール系樹脂が最も好ましい。
この場合、クリーニングブレードと潜像保持体との接触部において、潜像保持体表面に残留するトナーが破壊され易くなるためトナー構成材料の潜像保持体表面への付着や、これに伴う帯電変動が生じやすくなる。しかしながら、本実施形態のトナーは、優れた強度を有するためフィルミングの発生を抑制できる。それゆえ、フィルミングの発生に伴う帯電変動も抑制できる。さらに、トナーをリサイクルして再利用する方式と組み合わせても長期に渡って画質の劣化を招くことがない。
導電性支持体(以下、単に「支持体」ともいう。)としては、例えば、アルミニウム、銅、亜鉛、ステンレス、クロム、ニッケル、モリブデン、バナジウム、インジウム、金、白金等の金属又は合金を用いた金属板、金属ドラム、金属ベルト、あるいは導電性ポリマー、酸化インジウム等の導電性化合物やアルミニウム、パラジウム、金等の金属又は合金を塗布、蒸着、あるいはラミネートした紙、プラスチックフィルム、ベルト等が挙げられる。像保持体がレーザープリンターに使用される場合には、レーザーの発振波長としては350nmから850nmのものが好ましく、短波長のものほど解像度に優れるため好ましい。
Raが0.04μmより小さいと、鏡面に近くなるので干渉防止効果が得られなくなり、Raが0.5μmより大きいと、被膜を形成しても画質が粗くなって不適となる場合がある。非干渉光を光源に用いる場合には、干渉縞防止の粗面化は特に必要なく、基材の表面の凹凸による欠陥の発生が防げるため、より長寿命化に適する。
処理温度は、42℃以上48℃以下が好ましいが、処理温度を高く保つことにより、一層速く、かつ厚い被膜を形成することができる。被膜の膜厚については0.3μm以上15μm以下が好ましい。0.3μmより薄い場合は注入に対するバリア性が乏しく効果が十分でない。また、15μmより厚い場合は繰り返し使用による残留電位の上昇を招く。
例えば、メタノール、エタノール、n−プロパノール、n−ブタノール、ベンジルアルコール、メチルセルソルブ、エチルセルソルブ、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸メチル、酢酸n−ブチル、ジオキサン、テトラヒドロフラン、メチレンクロライド、クロロホルム、クロルベンゼン、トルエン等の通常の有機溶剤を単独で又は2種以上混合して用いることができる。
導電性支持体と感光層との間には、必要に応じて下引き層を形成することもできる。
下引き層の形成に用いられる材料としては、例えばジルコニウムキレート化合物、ジルコニウムアルコキシド化合物、ジルコニウムカップリング剤などの有機ジルコニウム化合物、チタンキレート化合物、チタンアルコキシド化合物、チタネートカップリング剤などの有機チタン化合物、アルミニウムキレート化合物、アルミニウムカップリング剤などの有機アルミニウム化合物のほか、アンチモンアルコキシド化合物、ゲルマニウムアルコキシド化合物、インジウムアルコキシド化合物、インジウムキレート化合物、マンガンアルコキシド化合物、マンガンキレート化合物、スズアルコキシド化合物、スズキレート化合物、アルミニウムシリコンアルコキシド化合物、アルミニウムチタンアルコキシド化合物、アルミニウムジルコニウムアルコキシド化合物、などの有機金属化合物、とくに有機ジルコニウム化合物、有機チタニル化合物、有機アルミニウム化合物は残留電位が低く良好な電子写真特性を示すため、好ましく使用される。
これらの顔料の中ではペリレン顔料、ビスベンズイミダゾールペリレン顔料と多環キノン顔料、酸化亜鉛、酸化チタンが、電子移動性が高いので好ましく使用される。また、これらの顔料の表面は、分散性、電荷輸送性を制御する目的で上記カップリング剤や、バインダーなどで表面処理してもよい。電子輸送性顔料は多すぎると下引き層の強度が低下し、塗膜欠陥を生じるため95重量%以下が好ましく、90重量%以下がより好ましい。
また、下引き層を設けるときに用いる塗布方法としては、例えばブレードコーティング法、マイヤーバーコーティング法、スプレーコーティング法、浸漬コーティング法、ビードコーティング法、エアーナイフコーティング法、カーテンコーティング法等の通常の方法を用いることができる。塗布したものを乾燥させて下引き層を得るが、通常、乾燥は溶剤を蒸発させ、製膜可能な温度で行われる。特に、酸性溶液処理、ベーマイト処理を行った基材は、基材の欠陥隠蔽力が不十分となり易いため、中間層を形成することが好ましい。
次に電荷発生層について説明する。
電荷発生層の形成に用いられる電荷発生材料は、例えばビスアゾ、トリスアゾなどのアゾ顔料、ジブロモアントアントロンなどの縮環芳香族顔料、ペリレン顔料、ピロロピロール顔料、フタロシアニン顔料等の有機顔料や、三方晶セレン、酸化亜鉛などの無機顔料など既知のもの全て使用することができるが、特に380nm乃至500nmの露光波長を用い場合には無機顔料が好ましく、700nm乃至800nmの露光波長を用いる場合には、金属及び無金属フタロシアニン顔料が好ましい。その中でも、特開平5−263007号公報及び、特開平5−279591号公報に開示されたヒドロキシガリウムフタロシアニン、特開平5−98181号公報に開示されたクロロガリウムフタロシアニン、特開平5−140472号公報及び、特開平5−140473号公報に開示されたジクロロスズフタロシアニン、特開平4−189873号公報及び、特開平5−43813号公報に開示されたチタニルフタロシアニンが特に好ましい。
次いで、電荷輸送層について説明する。
電荷輸送層としては、公知の技術によって形成されたものを使用できる。それらの電荷輸送層は、電荷輸送材料と結着樹脂を含有して形成されるか、あるいは高分子電荷輸送材を含有して形成される。
塗布方法としては、例えばブレードコーティング法、マイヤーバーコーティング法、スプレーコーティング法、浸漬コーティング法、ビードコーティング法、エアーナイフコーティング法、カーテンコーティング法等の通常の方法を用いることができる。さらに電荷輸送層を設けるときに用いる溶剤としては、例えばベンゼン、トルエン、キシレン、クロルベンゼン等の芳香族炭化水素類、アセトン、2−ブタノン等のケトン類、塩化メチレン、クロロホルム、塩化エチレン等のハロンゲン化脂肪族炭化水素類、テトラヒドロフラン、エチルエーテル等の環状もしくは直鎖状のエーテル類等の通常の有機溶剤を単独あるいは2種以上混合して用いることができる。
次いで、保護層(最表面を構成する層)について説明する。
保護層の磨耗、傷などに対する耐性を持たせるため、高強度の保護層を設けることもできる。この高強度表面層としては、バインダー樹脂中に導電性粒子を分散したもの、通常の電荷輸送層材料にフッ素樹脂、アクリル樹脂などの潤滑性粒子を分散させたもの、シリコーンや、アクリルなどのハードコート剤を使用することができるが、強度、電気特性、画質維持性などの観点から、架橋構造を有するものが好まく、さらに電荷輸送性材料を含むものがより好ましい。架橋構造を形成するものとしては種々の材料を用いることができるが、特性上フェノール樹脂、ウレタン樹脂、シロキサン樹脂などが好ましく、特にシロキサン系樹脂、フェノール系樹脂からなるものが好ましい。
アルコール系溶剤に可溶な樹脂としては、例えばポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルホルマール樹脂、ブチラールの一部がホルマールやアセトアセタール等で変性された部分アセタール化ポリビニルアセタ−ル樹脂などのポリビニルアセタール樹脂(たとえば積水化学工業(株)製、エスレックB、Kなど)、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、フェノール樹脂などが挙げられる。特に、電気特性上ポリビニルアセタール樹脂が好ましい。
式(VI)で示される繰り返し構造単位を持つ環状化合物として、市販の環状シロキサンを挙げることができる。具体的には、例えばヘキサメチルシクロトリシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、デカメチルシクロペンタシロキサン、ドデカメチルシクロヘキサシロキサン等の環状ジメチルシクロシロキサン類、1,3,5−トリメチル−1,3,5−トリフェニルシクロトリシロキサン、1,3,5,7−テトラメチル−1,3,5,7−テトラフェニルシクロテトラシロキサン、1,3,5,7,9−ペンタメチル−1,3,5,7,9−ペンタフェニルシクロペンタシロキサン等の環状メチルフェニルシクロシロキサン類、ヘキサフェニルシクロトリシロキサン等の環状フェニルシクロシロキサン類、3−(3,3,3−トリフルオロプロピル)メチルシクロトリシロキサン等のフッ素含有シクロシロキサン類、メチルヒドロシロキサン混合物、ペンタメチルシクロペンタシロキサン、フェニルヒドロシクロシロキサンなどのヒドロシリル基含有シクロシロキサン類、ペンタビニルペンタメチルシクロペンタシロキサンなどのビニル基含有シクロシロキサン類等の環状のシロキサン等を挙げることができる。これらの環状シロキサン化合物は単独で用いてもよいが、それらを混合して用いてもよい。
像保持体における最表面層中のシリコーン粒子の含有量は、最表面層の全固形分中の0.1重量%以上30重量%以下の範囲が好ましく、0.5重量%以上10重量%以下の範囲がより好ましい。
また、像保持体表面の潤滑、揮発性向上の目的でシリコーンオイル等のオイルを添加することもできる。シリコーンオイルとしては、たとえば、ジメチルポリシロキサン、ジフェニルポリシロキサン、フェニルメチルシロキサン等のシリコーンオイル、アミノ変性ポリシロキサン、エポキシ変性ポリシロキサン、カルボキシル変性ポリシロキサン、カルビノール変性ポリシロキサン、メタクリル変性ポリシロキサン、メルカプト変性ポリシロキサン、フェノール変性ポリシロキサン等の反応性シリコーンオイル等を挙げることができる。
例えば、アンバーライト15、アンバーライト200C、アンバーリスト15E(以上、ローム・アンド・ハース社製);ダウエックスMWC−1−H、ダウエックス88、ダウエックスHCR−W2(以上、ダウ・ケミカル社製);レバチットSPC−108、レバチットSPC−118(以上、バイエル社製);ダイヤイオンRCP−150H(三菱化学(株)製);スミカイオンKC−470、デュオライトC26−C、デュオライトC−433、デュオライト−464(以上、住友化学(株)製);ナフィオン−H(デュポン社製)などの陽イオン交換樹脂;アンバーライトIRA−400、アンバーライトIRA−45(以上、ロ−ム・アンド・ハ−ス社製)などの陰イオン交換樹脂;Zr(O3PCH2CH2SO3H)2、Th(O3PCH2CH2COOH)2などのプロトン酸基を含有する基が表面に結合されている無機固体;スルホン酸基を有するポリオルガノシロキサンなどのプロトン酸基を含有するポリオルガノシロキサン;コバルトタングステン酸、リンモリブデン酸などのヘテロポリ酸;ニオブ酸、タンタル酸、モリブデン酸などのイソポリ酸;シリカゲル、アルミナ、クロミア、ジルコニア、CaO、MgOなどの単元系金属酸化物;シリカ−アルミナ、シリカ−マグネシア、シリカ−ジルコニア、ゼオライト類など複合系金属酸化物;酸性白土、活性白土、モンモリロナイト、カオリナイトなどの粘土鉱物;LiSO4,MgSO4などの金属硫酸塩;リン酸ジルコニア、リン酸ランタンなどの金属リン酸塩;LiNO3、Mn(NO3)2などの金属硝酸塩;シリカゲル上にアミノプロピルトリエトキシシランを反応させて得られた固体などのアミノ基を含有する基が表面に結合されている無機固体;アミノ変性シリコーン樹脂などのアミノ基を含有するポリオルガノシロキサンなどが挙げられる。
多座配位子の配合量は、任意に設定することができるが、用いる有機金属化合物の1モルに対し、0.01モル以上が好ましく、0.1モル以上がより好ましく、1モル以上がさらに好ましい。
コーティング液の製造は、無溶媒下で行うこともできるが、必要に応じて例えばメタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等のアルコール類;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類;テトラヒドロフラン;ジエチルエーテル、ジオキサン等のエーテル類;等の他、種々の溶媒が使用できる。この溶媒としては、沸点が100℃以下のものが好ましく、任意に混合して使用することができる。溶媒量は任意に設定できるが、少なすぎると有機ケイ素化合物が析出しやすくなるため、有機ケイ素化合物1重量部に対し0.5重量部以上30重量部以下が好ましく、1重量部以上20重量部以下とするのがより好ましい。
また、フェノール誘導体は、例えばメチロール基を含むものも利用でき、例えば、モノメチロールフェノール類、ジメチロールフェノール類若しくはトリメチロールフェノール類のモノマー、それらの混合物、それらがオリゴマー化されたもの、又はそれらモノマーとオリゴマーとの混合物が挙げられる。
なお、本明細書においては、分子の構造単位の繰り返しが2以上20以下程度の比較的大きな分子をオリゴマーといい、それ以下のものをモノマーという。
アミン系触媒としては、例えばアンモニア、ヘキサメチレンテトラミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリエタノールアミン等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
塩基性触媒を使用した場合には、残留する触媒によりキャリアが著しくトラップされ、電子写真特性を悪化させる場合がある。このため、塩基性触媒を利用した場合は、触媒を利用した反応終了後に、酸で中和するか、シリカゲル等の吸着剤や、イオン交換樹脂等と接触させることにより不活性化又は除去することが好ましい。
特に、本実施形態のトナーのように結晶性樹脂を含むものは吸湿性があるため、表面層として吸水性・ガスバリア性で劣る前記シロキサン系樹脂の表面層を有する感光体と組み合わせて用いるよりも長期に渡り高画質を安定して得られるという点でより好ましく用いられる。
単層型感光層には、光電特性を改善する等の目的で電荷輸送物質や高分子電荷輸送物質を添加してもよい。その添加量は5重量%以上50重量%以下とすることが好ましい。塗布に用いる溶剤や塗布方法は、上記と同様のものを用いることができる。膜厚は5μm以上50μm以下程度が好ましく、10μm以上40μm以下とするのがさらに好ましい。
なお、実施例中において「部」及び「%」は、特に断りのない限り「重量部」及び「重量%」を意味する。
まず、実施例、比較例で用いたトナー等の物性測定方法について説明する。
<樹脂の分子量>
樹脂の分子量分布は以下の条件で行ったものである。GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィ;Gel Permeation Chromatography)は「HLC−8120GPC、SC−8020(東ソー(株)製)装置」を用い、カラムは「TSKgel、SuperHM−H(東ソー(株)製、6.0mmID×15cm)」を2本用い、溶離液としてTHF(テトラヒドロフラン)を用いた。実験条件としては、試料濃度0.5%、流速0.6ml/min、サンプル注入量10μl、測定温度40℃、IR検出器を用いて実験を行った。また、検量線は東ソー(株)製「polystylene標準試料TSK standard」:「A−500」、「F−1」、「F−10」、「F−80」、「F−380」、「A−2500」、「F−4」、「F−40」、「F−128」、「F−700」の10サンプルから作製した。
樹脂粒子、着色剤粒子等の体積平均粒子径は、レーザー回折粒度測定器((株)島津製作所製、SALD2000A)で測定した。
トナー、結晶性樹脂の融点、トナー及び非結晶性樹脂のガラス転移温度は、ASTMD3418−8に準拠して測定された各極大ピークより求めた。なお、ガラス転移温度は吸熱部におけるベースラインと立ち上がりラインとの延長線の交点の温度とし、融点は吸熱ピークの頂点の温度とした。
なお、測定には示差走査熱量計(DSC−60A 自動冷却器付、(株)島津製作所製)を用いた。
25℃条件下で20ccサンプル瓶にトナー1gを秤量した。これにテトラヒドロフラン10gを添加し、卓上型超音波洗浄機(本多電子(株)製、W−113)により充分に分散した後に、撹拌、混合し、トナーを溶解させた(分散時間20分)。トナーが溶解した後に、遠心分離機により分離を行い、上澄み液を得た(14000rpm、240分)。その後、上澄み液をシリンジで吸引し、ポア径が0.45μmの耐溶剤性メンブランフィルター(マエショリディスク:東ソー(株)製)で濾過した。その濾過液を乾燥させ、白色固体を得た。
前記トナー中のワックス量の含有量の測定は、示差走査熱量計(DSC:マックサイエンス社製、DSC3110、熱分析システム001)によりワックスの融解熱を求めることにより行った。具体的には、まず既知量のワックスと非結晶性樹脂とを配合しDSC測定を行うことで、吸熱量−ワックスの含有量(重量%)の検量線を作成した。次いで、トナー試料について吸熱量の測定を行い、その結果と検量線とから各々のトナー中におけるワックスの含有量(2)(重量%)を求めた。なお、DSCの測定条件は、20℃から150℃まで昇温速度10℃/分として行った。
抽出率(%)=テトラヒドロフラン上澄み液中のワックス量(1)/トナー中のワックス量(2)×100
前記トナー中の結晶性樹脂の含有量の測定は、示差走査熱量計(DSC:マックサイエンス社製、DSC3110、熱分析システム001)により結晶性樹脂の融解熱を求めることにより行った。具体的には、まず既知量の結晶性樹脂と非結晶性樹脂とを配合しDSC測定を行うことで、吸熱量−結晶性樹脂の含有量(重量%)の検量線を作成した。次いで、50℃、24時間のアニール処理を行ったトナー試料について測定を行い、その結果と検量線とから各々のトナー中における結晶性樹脂の含有量を求めた。なお、DSCの測定条件は、20℃から150℃まで昇温速度10℃/分として行った。
<非結晶性ポリエステル樹脂(A1)及び非結晶性樹脂粒子分散液(a1)の調製>
・ポリオキシエチレン(2,0)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン:10モル部
・ポリオキシプロピレン(2,2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン:90モル部
・テレフタル酸:30モル部
・フマル酸:67モル部
・n−ドデセニルコハク酸:3モル部
・トリメリット酸:5モル部
・ジブチルスズオキサイド:上記酸成分(テレフタル酸、n−ドデセニルコハク酸、トリメリット酸、フマル酸の合計モル数)に対して0.05モル部
上記成分を加熱乾燥した二口フラスコに入れ、容器内に窒素ガスを導入して不活性雰囲気に保ち昇温した後、150℃乃至230℃で12時間から20時間共縮重合反応させ、その後、210℃乃至250℃で徐々に減圧して、非結晶性ポリエステル樹脂(A1)を合成した。この樹脂の重量平均分子量Mwは25,000、ガラス転移温度Tgは71℃であった。
・1,9−ノナンジオール:47モル部
・ドデカンジカルボン酸:53モル部
・ジブチルスズオキサイド:0.05モル部
上記成分を加熱乾燥した3口フラスコに入れ、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2時間撹拌を行った。その後、減圧下にて230℃まで徐々に昇温を行い5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、結晶性ポリエステル樹脂(B1)を合成した。この樹脂の重量平均分子量Mwは30,000、融点Tmは73℃であった。
その後、非結晶性樹脂分散液(A1)の作製と同じ条件にて高温・高圧乳化装置(キャビトロンCD1010、スリット:0.4mm)を用い、結晶性樹脂粒子分散液(b1)(固形分濃度:30重量%)を得た。また、結晶性樹脂粒子分散液(b1)中の樹脂粒子の体積平均粒子径は155nmであった。
・カーボンブラック(キャボット社製 R330):25部
・アニオン界面活性剤(第一工業製薬(株)製、ネオゲンRK):2部
・イオン交換水:85部
以上の成分を混合し、溶解し、高圧衝撃式分散機アルティマイザー((株)スギノマシン製、HJP30006)を用いて1時間分散して着色剤(シアン顔料)を分散させてなる着色剤分散液を調製した。着色剤分散液における着色剤(カーボンブラック)の体積平均粒子径は0.12μm、着色剤粒子濃度は23重量%であった。
・パラフィンワックス(日本精鑞(株)製、FT−0070、融点72℃):100部
・アニオン界面活性剤(日本油脂(株)製、ニューレックスR):2部
・イオン交換水:400部
以上の成分を95℃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(ゴーリン社)で分散処理し、体積平均粒子径が200nmである離型剤を分散させてなる離型剤分散液(1)(離型剤濃度:20重量%)を調製した。また離型剤粒子分散液(1)の分散径の標準偏差は0.41であった。
離型剤粒子分散液(1)の調製において、パラフィンワックスFT−0070を、パラフィンワックスHNP−51(融点77℃)に置き換えた以外は同様に行い、離型剤分散液(2)(離型剤濃度:20重量%)を調製した。また離型剤粒子分散液(2)の分散径の標準偏差は0.45であった。
離型剤粒子分散液(1)の調製において、パラフィンワックスFT−0070を、パラフィンワックスFT 100(融点98℃)に置き換えた以外は同様に行い、離型剤分散液(3)(離型剤濃度:20重量%)を調製した。また離型剤粒子分散液(3)の分散径の標準偏差は0.42であった。
離型剤粒子分散液(1)の調製において、パラフィンワックスFT−0070を、パラフィンワックスFT 105(融点104℃)に置き換えた以外は同様に行い、離型剤分散液(4)(離型剤濃度:20重量%)を調製した。また離型剤粒子分散液(4)の分散径の標準偏差は0.39であった。
〔トナーA1の作製〕
・非結晶性樹脂粒子分散液(a1):400部
・結晶性樹脂粒子分散液(b1):50部
・着色剤分散液:43.48部
・離型剤粒子分散液(2):100部
・ノニオン性界面活性剤水溶液(IGEPAL CA897):3部
・0.3M硝酸水溶液:50部
・イオン交換水:500部
上記成分のうち結晶性樹脂粒子分散液と離型剤粒子分散液を丸型ステンレス製フラスコ中に収容して、95℃まで加熱した。その後分散液のpHを0.3M硝酸を用いて2.5にし、1時間撹拌しながら保持した。
その後3℃/分の速度で冷却した。その後結晶性樹脂粒子分散液と離型剤粒子分散液以外の上記成分を、上記丸型ステンレス製フラスコに収容して、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックスT50)により4,000rpmで剪断を加えながら10分間分散して混合した。次いで、凝集剤として硫酸アルミニウムの10%水溶液を2重量部を徐々に滴下して、ホモジナイザーの回転数を5,000rpmにして15分間分散して混合し、原料分散液とした。
その後、撹拌装置、温度計を備えた重合釜に原料分散液を移し、マントルヒーターにて加熱し始め、43℃にて凝集粒子の成長を促進させた。またこの際、0.3Nの硝酸や1Nの水酸化ナトリウム水溶液で原料分散液のpHを2.2以上3.5以下の範囲に制御した。上記pH範囲で2時間ほど保持し、凝集粒子を形成した。この際、凝集粒子の体積平均粒子径は5.3μmであった。
次いで、非結晶性樹脂分散液(a1)117重量部を追添加し、前記凝集粒子の表面に非結晶性樹脂(a1)の樹脂粒子を付着させた。
続いて、10重量%のEDTA(エチレンジアミン四酢酸)金属塩水溶液(キレストMg・40、キレスト(株)製):0.5部を加えた後、1Nの水酸化ナトリウム水溶液をpH8.5に到達するまで穏やかに添加した後、撹拌を継続しながら95℃までpHを維持しつつ加熱し、1時間保持した。その後、1.0℃/分の降温速度で冷却し、20μmメッシュで篩分し、水洗を繰り返した後、真空乾燥機で乾燥しトナー粒子(1)を得た。
その後、得られたトナー母粒子100部に対して、気相法シリカ(日本アエロジル社製、R972)1部をヘンシェルミキサーで混合して外添し、トナーA1を得た。得られたトナーA1の体積粒子径は6.1μm、GSDvは1.20、GSDpは1.21であった。さらにトナー円形度は、0.966であった。
トナーA1の作製において、結晶性樹脂粒子分散液と離型剤分散液を丸型ステンレス製フラスコ中に収容して、95℃に加熱し、pHを5.0に調整し、1時間保持した以外はトナーA1と同様に調製し、トナーA2を作製した。
トナーA1の作製において、結晶性樹脂粒子分散液と離型剤分散液を丸型ステンレス製フラスコ中に収容して、98℃に加熱し、pHを2.5に調製し、1時間保持した以外はトナーA1と同様に調製し、トナーA3を作製した。
トナーA2の作製において、離型剤分散液(2)(HNP−51:融点77℃)を離型剤分散液(3)(FT 100:融点98℃)に置き換えた以外はトナーA2と同様に調製し、トナーA4を作製した。
トナーA3の作製において、離型剤分散液(2)(HNP−51:融点77℃)を離型剤分散液(3)(FT 100:融点98℃)に置き換えた以外はトナーA3と同様に調製し、トナーA5を作製した。
トナーA2の作製において、離型剤分散液(2)(HNP−51:融点77℃)を離型剤分散液(1)(FT−0070:融点72℃)に置き換えた以外はトナーA2と同様に調製し、トナーA6を作製した。
トナーA3の作製において、離型剤分散液(2)(HNP−51:融点77℃)を離型剤分散液(1)(FT−0070:融点72℃)に置き換えた以外はトナーA3と同様に調製し、トナーA7を作製した。
トナーA2の作製において、離型剤分散液(2)(HNP−51:融点77℃)を離型剤分散液(4)(FT 105:融点104℃)に置き換えた以外はトナーA2と同様に調製し、トナーA8を作製した。
トナーA3の作製において、離型剤分散液(2)(HNP−51:融点77℃)を離型剤分散液(4)(FT 105:融点104℃)に置き換えた以外はトナーA3と同様に調製し、トナーA9を作製した。
トナーA2の作製において、離型剤分散液(2)(HNP−51:融点77℃)の配合量100部を60部に、さらに非結晶性樹脂粒子分散液(a1)の配合量400部を453部に、結晶性樹脂粒子分散液(b1)の配合量50部を40部に変更した以外はトナーA2と同様に調製し、トナーA10を作製した。
トナーA3の作製において、離型剤分散液(2)(HNP−51:融点77℃)の配合量100部を60部に、さらに非結晶性樹脂粒子分散液(a1)の配合量400部を453部に、結晶性樹脂粒子分散液(b1)の配合量50部を40部に変更した以外はトナーA3と同様に調製し、トナーA11を作製した。
トナーA2の作製において、離型剤分散液(2)(HNP−51:融点77℃)の配合量100部を120部に、さらに非結晶性樹脂粒子分散液(a1)の配合量400部を337部に、結晶性樹脂粒子分散液(b1)の配合量50部を100部に変更した以外はトナーA2と同様に調製し、トナーA12を作製した。
トナーA3の作製において、離型剤分散液(2)(HNP−51:融点77℃)の配合量100部を120部に、さらに非結晶性樹脂粒子分散液(a1)の配合量400部を337部に、結晶性樹脂粒子分散液(b1)の配合量50部を100部に変更した以外はトナーA3と同様に調製し、トナーA13を作製した。
トナーA2の作製において、離型剤分散液(2)(HNP−51:融点77℃)の廃業量100部を50部に、さらに非結晶性樹脂粒子分散液(a1)の配合量400部を443部に、結晶性樹脂粒子分散液(b1)の配合量50部を40部に変更した以外はトナーA2と同様に調製し、トナーA14を作製した。
・非結晶性樹脂粒子分散液(a1):400部
・結晶性樹脂粒子分散液(b1):50部
・着色剤分散液:43.48部
・離型剤粒子分散液(2):100部
・ノニオン性界面活性剤水溶液(IGEPAL CA897):3部
・0.3M硝酸水溶液:50部
・イオン交換水:500部
上記成分を、上記丸型ステンレス製フラスコに収容して、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。その後はトナーA1と同様に調製し、トナーB1を作製した。
トナーB1の作製において、離型剤分散液(2)(HNP51:融点77℃)を離型剤分散液(3)(FT 100:融点98℃)に置き換えた以外はトナーB1と同様に調製し、トナーB2を作製した。
トナーA1の作製において、離型剤分散液(2)(HNP51:融点77℃)の配合量100部を130部に、さらに非結晶性樹脂粒子分散液(a1)の配合量400部を390部に、結晶性樹脂粒子分散液(b1)の配合量50部を40部に置き換えた以外はトナーA1と同様に調製し、トナーB3を作製した。
トナーA3の作製において、非結晶性樹脂粒子分散液(a1)の配合量400部を333部に、結晶性樹脂粒子分散液(b1)の配合量50部を117部に変更した以外はトナーA3と同様に調製し、トナーB4を作製した。
トナーA3の作製において、非結晶性樹脂粒子分散液(a1)の配合量400部を417部に、結晶性樹脂粒子分散液(b1)の配合量50部を33部に変更した以外はトナーA3と同様に調製し、トナーB5を作製した。
<潜像保持体1の作製>
円筒状のAl基板をセンタレス研磨装置により研磨し、十点平均表面粗さRzを0.6μmとした。洗浄工程としてこのシリンダーを脱脂処理、2重量%水酸化ナトリウム溶液で1分間エッチング処理、中和処理、さらに純水洗浄を順に行った。次に、陽極酸化処理工程として10重量%硫酸溶液によりシリンダー表面に陽極酸化膜(電流密度1.0A/dm2)を形成した。水洗後、1重量%酢酸ニッケル溶液80℃に20分間浸漬して封孔処理を行った。さらに純水洗浄、乾燥処理を行った。このようにして、アルミニウムシリンダー表面に7μmの陽極酸化膜を形成した。
次に、下記構造のベンジジン化合物(下記化合物1)2部、及び、高分子化合物(下記化合物2、粘度平均分子量:39,000)2.5部をクロロベンゼン20部に溶解させた塗布液を前記電荷発生層上に浸漬コ−ティング法で塗布し、110℃、40分の加熱を行って膜厚20μmの電荷輸送層を形成し潜像保持体1を得た。
得られたトナーを用いて、表1に記載の評価を行った。
なお、表1に示す評価項目の評価方法及び評価基準は以下の通りである。
<低温定着性>
低温定着性は、画像形成テスト前に、定着器の温度制御を外部電源コントロールにて行い、定着温度が100℃乃至140℃の範囲を5℃間隔で定着し、得られる画像が一定の射濃度(用紙C2紙、富士ゼロックス(株)製、X−Rite404濃度計で濃度1.5以上1.8以下)となるように画像を形成し、このようにして得られた画像の折り曲げによる画像欠陥を官能評価して以下の基準で判定した。なお、プロセススピードは160mm/s、250mm/s、500mm/sの3水準で実施した。
◎:いずれのプロセススピード、画像濃度でも110℃以下で問題なし(画像欠陥目視で認められない。)。
○:500mm/s、高画像濃度で、110℃において若干の画像欠陥が認められる(実使用上問題ない。)。
△:実用上問題ないが、高画像濃度、低温部(110℃以上135℃以下)で画像欠陥が認められる。
×:低温部(110℃以上135℃以下)で画像欠陥が多く、該温度範囲では実用に耐えない状態(135℃以上では定着し画像欠陥が見られない。)。
高温定着性は、画像形成テスト前に、定着器の温度制御を外部電源コントロールにて行い、定着温度が170℃乃至190℃の範囲を5℃間隔で定着し、得られる画像が一定の射濃度(用紙C2紙、富士ゼロックス(株)製、X−Rite404濃度計で濃度1.5以上1.8以下)となるように画像を形成し、このようにして得られた画像の折り曲げによる画像欠陥を官能評価して以下の基準で判定した。なお、プロセススピードは160mm/s、250mm/s、500mm/sの3水準で実施した。
◎:いずれのプロセススピード、画像濃度で、190℃以上で問題なし(画像欠陥目視で認められない。)。
○:500mm/s、高画像濃度で、190℃において若干の画像欠陥が認められる(実使用上問題ない。)。
△:実用上問題ないが、高画像濃度、高温部(170℃以上190℃以下)で画像欠陥が認められる。
×:高温部(170℃以上190℃以下)で画像欠陥が多く、該温度範囲では実用に耐えない状態(170℃以下では定着し画像欠陥が見られない。)。
〔ヘイズ測定方法〕
ヘイズ(曇度)測定は、拡散光線透過率(Td)と全光線透過率(Tt)との比(Td/Tt)で表し、JIS K7136の測定方法に基づき、定着画像を一辺50mmの正方形の試験片に作製し、シングルビーム方式ヘーズコンピューター(型式HZ−1、スガ試験機(株)製)を用いて測定した。
◎:|Ha−Hb|が3%以下、排出ロール当接痕が全く観察されない。
○:|Ha−Hb|が3%を超え6%以下、排出ロール当接痕がほとんど観察されない。
△:|Ha−Hb|が6%を超え8%以下、排出ロール当接痕が僅かに観察される。
×:|Ha−Hb|が8%を超える、排出ロール当接痕が顕著に観察される。
画像形成テスト前に、定着器の温度制御を外部電源コントロールにて行い、定着温度が100℃乃至180℃の範囲において20℃間隔で定着し、得られる画像が一定の反射濃度(用紙C2紙、富士ゼロックス(株)製、X−Rite404濃度計で濃度1.5以上1.8以下)となるように画像を形成し、グロスメーター(BYK マイクロトリグロス光沢計(20+60+85゜)、ガードナー社製)、プロセススピードは160mm/s、250mm/sの2水準で実施した。
◎:温度、プロセススピードによらずグロス差(最大−最小)が、5未満の範囲である。
○+:160mm/sで、180℃の場合のみグロス差が5以上である。
○−:160mm/sで、160、180℃の場合のみグロス差が5以上である。
△+:160mm/sで、160、180℃、250mm/sで180℃の場合にグロス差が5以上である。
△−:160mm/sで、160、180℃、250mm/sで160、180℃の場合にグロス差が5以上である。
×:160mm/sで全域グロス差10以上、250mm/sで全域グロス差5以上である。
(キャリア)
フェライト粒子(体積平均粒子径:35μm、GSDv:1.20) 100重量部
トルエン 14重量部
パーフルオロアクリレート共重合体(臨界表面張力24dyn/cm) 1.6重量部
カーボンブラック 0.12重量部
(商品名:VXC−72、キャボット社製、体積抵抗率:100Ωcm以下)
架橋メラミン樹脂粒子(体積平均粒子径:0.3μm、トルエン不溶) 0.3重量部
まず、パーフルオロアクリレート共重合体に、カーボンブラックをトルエンに希釈して加えサンドミルで分散した。次いで、これにフェライト粒子以外の上記各成分を10分間スターラーで分散し、被覆層形成液を調製した。次いでこの被覆層形成液とフェライト粒子とを真空脱気型ニーダーに入れ、温度60℃において30分間撹拌した後、減圧してトルエンを留去して、樹脂被覆層を形成してキャリアを得た。
得られたトナーA1を36重量部と前記キャリア414重量部をVブレンダーに入れ、20分間撹拌し、その後212μmで篩分して現像剤A1を作製した。
トナーA1をトナーA2〜A14、及び、トナーB1〜B5に代えた以外は現像剤A1と同様にして、現像剤A2〜A14、及び、現像剤B1〜B5を作製した。
現像剤A1の定着性を富士ゼロックス(株)製、Docu Centre Color400改造機を用いてトナー載り量13.0g/m2に調整して、OHP(富士ゼロックス(株)製:V507)上に、画だしした後、外部定着器を用い、Nip6.5mm下、定着速度定着速度180mm/sec、定着温度180℃にて定着し、排出ロールにて排出した。500倍のSEM観察から求めた該OHP定着画像上の離型剤層の厚み(離型剤層厚)は1.3μmであった。
OHP定着画像上のヘイズ(曇度)は、排出ロールとの当接部で10%、非当接部で13%であり、|Ha−Hb|は3%であった。また、この定着機の剥離性も良好で、何ら抵抗無く剥離することが確認された。
また低温定着性、高温定着性は共に160mm/s、250mm/s、500mm/sいずれのプロセススピードにおいても画像欠陥は無く、良好であった。
さらにプロセススピード160mm/sのときの定着温度180℃の際の画像光沢ムラの光沢差も3と良好であった。
実施例1において、現像剤A1を現像剤A2に代えたこと以外、実施例1と同様にして、画像を定着し、排出ロールにて排出した。500倍のSEM観察から求めた該OHP定着画像上の離型剤層厚は1.3μmであった。
OHP定着画像上のヘイズ(曇度)は、排出ロールとの当接部で9%、非当接部で13%であり、|Ha−Hb|は4%であった。また、この定着機の剥離性も良好で、何ら抵抗無く剥離することが確認された。さらに、定着画像の表面光沢度は100%であった。
また低温定着性、高温定着性は共に160mm/s、250mm/s、500mm/sいずれのプロセススピードにおいても画像欠陥は無く、良好であった。
さらにプロセススピード160mm/sのときの定着温度180℃の際の画像光沢ムラの光沢差も3と良好であった。
実施例1において、現像剤A1を現像剤A3に代えたこと以外、実施例1と同様にして、画像を定着し、排出ロールにて排出した。500倍のSEM観察から求めた該OHP定着画像上の離型剤層厚は1.3μmであった。
OHP定着画像上のヘイズ(曇度)は、排出ロールとの当接部で10%、非当接部で12%であり、|Ha−Hb|は2%であった。また、この定着機の剥離性も良好で、何ら抵抗無く剥離することが確認された。さらに、定着画像の表面光沢度は100%であった。
また低温定着性、高温定着性は共に160mm/s、250mm/s、500mm/sいずれのプロセススピードにおいても画像欠陥は無く、良好であった。
さらにプロセススピード160mm/sのときの定着温度180℃の際の画像光沢ムラの光沢差も4と良好であった。
実施例1において、現像剤A1を現像剤A4に代えたこと以外、実施例1と同様にして、画像を定着し、排出ロールにて排出した。500倍のSEM観察から求めた該OHP定着画像上の離型剤層厚は1.3μmであった。
OHP定着画像上のヘイズ(曇度)は、排出ロールとの当接部で10%、非当接部で15%であり、|Ha−Hb|は5%であった。また、この定着機の剥離性も良好で、何ら抵抗無く剥離することが確認された。さらに、定着画像の表面光沢度は100%であった。
また低温定着性、高温定着性は共に160mm/s、250mm/s、500mm/sいずれのプロセススピードにおいても画像欠陥は無く、良好であった。
さらにプロセススピード160mm/sのときの定着温度180℃の際の画像光沢ムラの光沢差も3と良好であった。
実施例1において、現像剤A1を現像剤A5に代えたこと以外、実施例1と同様にして、画像を定着し、排出ロールにて排出した。500倍のSEM観察から求めた該OHP定着画像上の離型剤層厚は1.3μmであった。
OHP定着画像上のヘイズ(曇度)は、排出ロールとの当接部で9%、非当接部で12%であり、|Ha−Hb|は3%であった。また、この定着機の剥離性も良好で、何ら抵抗無く剥離することが確認された。さらに、定着画像の表面光沢度は100%であった。
また低温定着性、高温定着性は、共に160mm/s、250mm/s、500mm/sいずれのプロセススピードにおいても画像欠陥は無く、良好であった。
さらにプロセススピード160mm/sのときの定着温度180℃の際の画像光沢ムラの光沢差も4と良好であった。
実施例1において、現像剤A1を現像剤A6に代えたこと以外、実施例1と同様にして、画像を定着し、排出ロールにて排出した。500倍のSEM観察から求めた該OHP定着画像上の離型剤層厚は1.3μmであった。
OHP定着画像上のヘイズ(曇度)は、排出ロールとの当接部で9%、非当接部で15%であり、|Ha−Hb|は6%であった。また、この定着機の剥離性も良好で、何ら抵抗無く剥離することが確認された。
また、低温定着性においては、160mm/s、250mm/s、500mm/sいずれのプロセススピードにおいても画像欠陥は無く、良好であった。しかし高温定着性においてプロセススピード500mm/s、190℃定着の際に若干画像欠陥が観察された。
さらにプロセススピード160mm/sのときの定着温度180℃の際の画像光沢ムラの光沢差も6とやや良好であった。
実施例1において、現像剤A1を現像剤A7に代えたこと以外、実施例1と同様にして、画像を定着し、排出ロールにて排出した。500倍のSEM観察から求めた該OHP定着画像上の離型剤層厚は1.3μmであった。
OHP定着画像上のヘイズ(曇度)は、排出ロールとの当接部で8%、非当接部で13%であり、|Ha−Hb|は5%であった。また、この定着機の剥離性も良好で、何ら抵抗無く剥離することが確認された。
また、低温定着性においては、160mm/s、250mm/s、500mm/sいずれのプロセススピードにおいても画像欠陥は無く、良好であった。しかし高温定着性においてプロセススピード500mm/s、190℃定着の際に若干画像欠陥が観察された。
さらにプロセススピード160mm/sのときの定着温度180℃の際の画像光沢ムラの光沢差も8とやや良好であった。
実施例1において、現像剤A1を現像剤A8に代えたこと以外、実施例1と同様にして、画像を定着し、排出ロールにて排出した。500倍のSEM観察から求めた該OHP定着画像上の離型剤層厚は1.3μmであった。
OHP定着画像上のヘイズ(曇度)は、排出ロールとの当接部で9%、非当接部で15%であり、|Ha−Hb|は6%であった。また、この定着機の剥離性も良好で、何ら抵抗無く剥離することが確認された。
また高温定着性については160mm/s、250mm/s、500mm/sいずれのプロセススピードにおいても画像欠陥は無く、良好であった。しかし低温定着性においてプロセススピード500mm/s、110℃定着の際に若干画像欠陥が観察された。
さらにプロセススピード160mm/sのときの定着温度180℃の際の画像光沢ムラの光沢差も7とやや良好であった。
実施例1において、現像剤A1を現像剤A9に代えたこと以外、実施例1と同様にして、画像を定着し、排出ロールにて排出した。500倍のSEM観察から求めた該OHP定着画像上の離型剤層厚は1.3μmであった。
OHP定着画像上のヘイズ(曇度)は、排出ロールとの当接部で10%、非当接部で14%であり、|Ha−Hb|は4%であった。また、この定着機の剥離性も良好で、何ら抵抗無く剥離することが確認された。
また高温定着性については160mm/s、250mm/s、500mm/sいずれのプロセススピードにおいても画像欠陥は無く、良好であった。しかし低温定着性においてプロセススピード500mm/s、110℃定着の際に若干画像欠陥が観察された。
さらにプロセススピード160mm/sのときの定着温度180℃の際の画像光沢ムラの光沢差も7とやや良好であった。
実施例1において、現像剤A1を現像剤A10に代えたこと以外、実施例1と同様にして、画像を定着し、排出ロールにて排出した。500倍のSEM観察から求めた該OHP定着画像上の離型剤層厚は1.3μmであった。
OHP定着画像上のヘイズ(曇度)は、排出ロールとの当接部で10%、非当接部で12%であり、|Ha−Hb|は2%であった。また、この定着機の剥離性も良好で、何ら抵抗無く剥離することが確認された。さらに、定着画像の表面光沢度は100%であった。
また低温定着性、高温定着性は共に160mm/s、250mm/s、500mm/sいずれのプロセススピードにおいても画像欠陥は無く、良好であった。
さらにプロセススピード160mm/sのときの定着温度180℃の際の画像光沢ムラの光沢差も4と良好であった。
実施例1において、現像剤A1を現像剤A11に代えたこと以外、実施例1と同様にして、画像を定着し、排出ロールにて排出した。500倍のSEM観察から求めた該OHP定着画像上の離型剤層厚は1.3μmであった。
OHP定着画像上のヘイズ(曇度)は、排出ロールとの当接部で11%、非当接部で13%であり、|Ha−Hb|は2%であった。また、この定着機の剥離性も良好で、何ら抵抗無く剥離することが確認された。さらに、定着画像の表面光沢度は100%であった。
また、低温定着性においては、160mm/s、250mm/s、500mm/sいずれのプロセススピードにおいても画像欠陥は無く、良好であった。しかし高温定着性においてプロセススピード500mm/s、190℃定着の際に若干画像欠陥が観察された。
さらにプロセススピード160mm/sのときの定着温度180℃の際の画像光沢ムラの光沢差も3と良好であった。
実施例1において、現像剤A1を現像剤A12に代えたこと以外、実施例1と同様にして、画像を定着し、排出ロールにて排出した。500倍のSEM観察から求めた該OHP定着画像上の離型剤層厚は1.3μmであった。
OHP定着画像上のヘイズ(曇度)は、排出ロールとの当接部で10%、非当接部で16%であり、|Ha−Hb|は6%であった。また、この定着機の剥離性も良好で、何ら抵抗無く剥離することが確認された。さらに、定着画像の表面光沢度は100%であった。
また、低温定着性、高温定着性は共に160mm/s、250mm/s、500mm/sいずれのプロセススピードにおいても画像欠陥は無く、良好であった。
さらにプロセススピード160mm/sのときの定着温度180℃の際の画像光沢ムラの光沢差も4と良好であった。
実施例1において、現像剤A1を現像剤A13に代えたこと以外、実施例1と同様にして、画像を定着し、排出ロールにて排出した。500倍のSEM観察から求めた該OHP定着画像上の離型剤層厚は1.3μmであった。
OHP定着画像上のヘイズ(曇度)は、排出ロールとの当接部で10%、非当接部で15%であり、|Ha−Hb|は5%であった。また、この定着機の剥離性も良好で、何ら抵抗無く剥離することが確認された。さらに、定着画像の表面光沢度は100%であった。
また、低温定着性、高温定着性は共に160mm/s、250mm/s、500mm/sいずれのプロセススピードにおいても画像欠陥は無く、良好であった。
さらにプロセススピード160mm/sのときの定着温度180℃の際の画像光沢ムラの光沢差も3と良好であった。
実施例1において、現像剤A1を現像剤A14に代えたこと以外、実施例1と同様にして、画像を定着し、排出ロールにて排出した。500倍のSEM観察から求めた該OHP定着画像上の離型剤層厚は1.3μmであった。
OHP定着画像上のヘイズ(曇度)は、排出ロールとの当接部で9%、非当接部で14%であり、|Ha−Hb|は5%であった。また、この定着機の剥離性も良好で、何ら抵抗無く剥離することが確認された。さらに、定着画像の表面光沢度は100%であった。
また高温定着性については160mm/s、250mm/s、500mm/sいずれのプロセススピードにおいても画像欠陥は無く、良好であった。しかし低温定着性においてプロセススピード500mm/s、110℃定着の際に若干画像欠陥が観察された。
さらにプロセススピード160mm/sのときの定着温度180℃の際の画像光沢ムラの光沢差も8とやや良好であった。
実施例1において、現像剤A1を現像剤B1に代えたこと以外、実施例1と同様にして、画像を定着し、排出ロールにて排出した。500倍のSEM観察から求めた該OHP定着画像上の離型剤層厚は1.3μmであった。
OHP定着画像上のヘイズ(曇度)は、排出ロールとの当接部で6%、非当接部で15%であり、|Ha−Hb|は9%であり、排出ロール当接痕が顕著に観察された。
また低温定着性についてはプロセススピード500mm/s、110℃定着の際に若干画像欠陥が観察された。さらに高温定着性においてプロセススピード160、250、500mm/sのいずれにおいても、180℃で画像欠陥が多く観察された。
さらにプロセススピード160mm/sのときの定着温度180℃の際の画像光沢ムラの光沢差も11とやや画像光沢ムラが観察された。
実施例1において、現像剤A1を現像剤B2に代えたこと以外、実施例1と同様にして、画像を定着し、排出ロールにて排出した。500倍のSEM観察から求めた該OHP定着画像上の離型剤層厚は1.3μmであった。
OHP定着画像上のヘイズ(曇度)は、排出ロールとの当接部で5%、非当接部で15%であり、|Ha−Hb|は10%であり、排出ロール当接痕が顕著に観察された。
また低温定着性においてはプロセススピード500mm/s、110℃定着の際に若干画像欠陥が観察された。さらに高温定着性においてプロセススピード160、250、500mm/sのいずれにおいても、180℃で画像欠陥が多く観察された。
さらにプロセススピード160mm/sのときの定着温度180℃の際の画像光沢ムラの光沢差も12とやや画像光沢ムラが観察された。
実施例1において、現像剤A1を現像剤B3に代えたこと以外、実施例1と同様にして、画像を定着し、排出ロールにて排出した。500倍のSEM観察から求めた該OHP定着画像上の離型剤層厚は1.3μmであった。
OHP定着画像上のヘイズ(曇度)は、排出ロールとの当接部で5%、非当接部で14%であり、|Ha−Hb|は9%であり、排出ロール当接痕が顕著に観察された。
しかし、低温定着性、高温定着性は共に160mm/s、250mm/s、500mm/sいずれのプロセススピードにおいても画像欠陥は無く、良好であった。
さらにプロセススピード160mm/sのときの定着温度180℃の際の画像光沢ムラの光沢差も8とやや良好であった。
実施例1において、現像剤A1を現像剤B4に代えたこと以外、実施例1と同様にして、画像を定着し、排出ロールにて排出した。500倍のSEM観察から求めた該OHP定着画像上の離型剤層厚は1.3μmであった。
OHP定着画像上のヘイズ(曇度)は、排出ロールの当接部で9%、非当接部で12%であり、|Ha−Hb|は3%であり、また、この定着機の剥離性も良好で、何ら抵抗無く剥離することが確認された。
低温定着性においては、160mm/s、250mm/s、500mm/sいずれのプロセススピードにおいても画像欠陥は無く、良好であった。
高温定着性については、250mm/s、500mm/sにおいて、画像欠陥が多く該温度範囲では実用に耐えない状態であった。
さらにプロセススピード160mm/sのときの定着温度180℃の際の画像光沢ムラの光沢差も13と画像光沢ムラが観察された。
実施例1において、現像剤A1を現像剤B5に代えたこと以外、実施例1と同様にして、画像を定着し、排出ロールにて排出した。500倍のSEM観察から求めた該OHP定着画像上の離型剤層厚は1.3μmであった。
OHP定着画像上のヘイズ(曇度)は、排出ロールの当接部で7%、非当接部で14%であり、|Ha−Hb|は7%であり、排出ロールが僅かに観察された。
低温定着性においては、250mm/s、500mm/sにおいて、実用上問題ないが低温部で画像欠陥が認められた。
高温定着性については、160mm/s、250mm/s、500mm/sいずれのプロセススピードにおいても画像欠陥は無く、良好であった。
さらにプロセススピード160mm/sのときの定着温度160℃の際の画像光沢ムラの光沢差が7となり、やや画像光沢ムラが観察された。
Claims (12)
- 少なくとも結晶性樹脂粒子分散液及びワックス分散液を混合し、混合液を加熱する工程、
前記混合液のpHを酸性側に調整する工程、
前記混合液に少なくとも非晶性樹脂粒子分散液及び着色剤粒子分散液を添加した後、凝集剤を添加して凝集粒子を形成させる工程、並びに、
前記凝集粒子が形成された分散液を非晶性樹脂のガラス転移温度又は結晶性樹脂の融点以上に加熱して、凝集粒子を融合する工程を有する製造方法により得られ、
前記結晶性樹脂の含有量が5重量%以上15重量%以下であり、
テトラヒドロフランに分散させたとき、前記ワックスの70重量%以上100重量%以下がテトラヒドロフランに溶解せず、かつ、テトラヒドロフランより比重が小さいことを特徴とする
静電荷像現像用トナー。 - 前記ワックスの融点が75℃以上100℃以下である、請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記ワックスの含有量が5重量%以上12重量%以下である、請求項1又は2に記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記ワックスが、パラフィンワックス及び/又はフィッシャートロプシュワックスである、請求項1〜3いずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記結晶性樹脂が結晶性ポリエステル樹脂である、請求項1〜4いずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記結晶性樹脂の融点が45℃以上110℃以下である、請求項1〜5いずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー。
- 非晶性ポリエステル樹脂を更に含有する、請求項1〜6いずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー。
- 請求項1〜7いずれか1つに記載の静電荷像現像用トナーを含有することを特徴とする静電荷像現像剤。
- 少なくとも請求項1〜7いずれか1つに記載の静電荷像現像用トナーを収容していることを特徴とするトナーカートリッジ。
- 現像剤保持体を備え、
請求項8に記載の静電荷像現像剤を収容していることを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 潜像保持体と、
潜像保持体上に形成された静電潜像を、トナーを含む現像剤によりトナー像として現像する現像手段と、
潜像保持体上に形成されたトナー像を被転写体上に転写する転写手段と、
被転写体上に転写されたトナー像を定着する定着手段と、を有し、
前記トナーが請求項1〜7いずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー、又は、前記現像剤が請求項8に記載の静電荷像現像剤であることを特徴とする
画像形成装置。 - 少なくとも結晶性樹脂粒子分散液及びワックス分散液を混合し、混合液を加熱する工程、
前記混合液のpHを酸性側に調整する工程、
前記混合液に少なくとも非晶性樹脂粒子分散液及び着色剤粒子分散液を添加した後、凝集剤を添加して凝集粒子を形成させる工程、並びに、
前記凝集粒子が形成された分散液を非晶性樹脂のガラス転移温度又は結晶性樹脂の融点以上に加熱して、凝集粒子を融合する工程を有し、
得られる静電荷像現像用トナーの結晶性樹脂の含有量が5重量%以上15重量%以下であり、かつ、
得られる静電荷像現像用トナーをテトラヒドロフランに分散させたとき、前記ワックスの70重量%以上100重量%以下がテトラヒドロフランに溶解せず、かつ、テトラヒドロフランより比重が小さいことを特徴とする、
静電荷像現像用トナーの製造方法。
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