JP5207661B2 - 非磁性一成分トナーを用いた画像形成方法 - Google Patents
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Description
ている(例えば、特許文献3参照)。しかしながら、このトナーは、比較的高い加圧を印加する定着工程では定着性を満足し得るが、定着工程の軽負荷化あるいは高速化に適用する場合は、低温定着性が低下し、更には高い光沢性の画像を得ることが困難である。
更に、本発明の目的は、低温定着性、耐高温オフセット性、画像の高光沢性に優れ、耐ストレス性が良好であり、高速かつ多数枚の連続プリントを行うことでトナーが現像装置内で負荷を受ける場合でも、安定した画像が得られるトナーを用いた画像形成方法を提供することにある。
潜像担持体と、トナー担持体と、トナー担持体上のトナー量を規制しトナー層を形成するトナー規制部材とを少なくとも有する画像形成装置を用い、該潜像担持体上に形成された静電潜像を非磁性一成分トナーによって現像する画像形成方法であって、
該トナー担持体は、軸芯体及び該軸芯体の外周の弾性層、並びに該弾性層の外周に少なくとも結着樹脂と樹脂粒子を含有する表面層を有するトナー担持体であり、該表面層の厚さは8.0乃至15.0(μm)であり、該樹脂粒子は弾性率が0.05乃至2.00(MPa)である樹脂粒子であり、また、該弾性層のアスカーC硬度が50乃至60(°)であり、
該トナーは、結着樹脂、着色剤、及びワックス成分を少なくとも含有するトナー粒子と、無機微粉体とを有するトナーであって、トナーに対する微小圧縮試験において、測定するトナーの粒子径をD(μm)、トナーの1粒子に負荷速度9.8×10−5N/secで荷重9.8×10−4Nを負荷したときの最大変位量をX100(μm)、荷重2.0×10−4N時の変位量をX20(μm)としたとき、
0.400≦X100/D≦0.800
0.020≦X20/D≦0.060
であり、
該トナーのテトラヒドロフラン(THF)可溶分のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定される分子量分布において、メインピークの分子量(M1)が10,000〜80,000であり、該分子量分布のチャートにおいてメインピークの分子量(M1)の高さをH(M1)、分子量4,000の高さをH(4,000)としたとき、
H(4,000):H(M1)=(0.100〜0.950):1.000
を満足し、
該ワックス成分の含有量が結着樹脂に対して4.0乃至25.0質量%であり、
該ワックス成分は、示差走査熱量測定(DSC)装置で測定される昇温時のDSC曲線において、最大吸熱ピーク温度が57乃至120℃の範囲内であり、
該トナーは、水系媒体中にて懸濁重合法によって製造されるトナー粒子に無機微粉体を添加して作製されること、
を特徴とする画像形成方法に関する。
該トナー担持体は、軸芯体及び該軸芯体の外周の弾性層、並びに該弾性層の外周に少なくとも結着樹脂と樹脂粒子を含有する表面層を有するトナー担持体であり、該表面層の厚さは8.0乃至15.0(μm)であり、該樹脂粒子は弾性率が0.05乃至2.00(MPa)である樹脂粒子であり、また、該弾性層のアスカーC硬度が50乃至60(°)であり、
該トナーは、結着樹脂、着色剤、及びワックス成分を少なくとも含有するトナー粒子と、無機微粉体とを有するトナーであって、トナーに対する微小圧縮試験において、測定するトナーの粒子径をD(μm)、トナーの1粒子に負荷速度9.8×10−5N/secで荷重9.8×10−4Nを負荷したときの最大変位量をX100(μm)、荷重2.0×10−4N時の変位量をX20(μm)としたとき、
0.400≦X100/D≦0.800
0.020≦X20/D≦0.060
であることを特徴とするトナーによって達成される。
本発明のトナーが用いられる画像形成装置は、少なくとも潜像担持体、トナー担持体とトナー担持体上のトナー量を規制しトナー層を形成するトナー規制部材とを有する。
本発明の画像形成方法は、上記画像形成装置を用い、上記潜像担持体上に形成された静電潜像を非磁性一成分トナーによって現像する画像形成方法であって、上記のトナーを用いてトナー像が形成される。
本発明に用いられる上記トナー担持体は、軸芯体の外周に公知の方法を用いて弾性層を形成し、その弾性層の外周に結着樹脂と樹脂粒子を含有する表面層を公知の方法により形
成することにより得ることができる。ここで、弾性層の形成方法としては特に限定されるものではないが、高い寸法精度で弾性層を形成できることから型内に弾性材料を注入することにより弾性層を形成する方法が好ましい。
また、表面層の形成方法としても特に限定されるものではないが、安定した表面形状を得ることができることから、表面層塗料を弾性層上にコートする方法が好ましい。特に生産安定性に優れること、表面層の厚みを比較的コントロールしやすいことから、特開昭57−5047号公報に記載されているような浸漬槽上端から塗料をオーバーフローさせるディップコートが好ましい。
本発明に用いられるトナー担持体については下記でさらに詳述する。
一方、トナー規制部材の一例としては、厚さ70〜120μmの板状のリン青銅を支持板金等に接着した構成で、上記トナー担持体に対する当接圧を、適宜設定したものである。
上記条件の本発明のトナーに対する微小圧縮試験において、最大変位量X100が0.400≦X100/D≦0.800であるということは、この時のトナー粒径の変形率が40.0乃至80.0%であることを意味する。また、荷重2.0×10−4N時の変位量X20が0.020≦X20/D≦0.060であるということは、この時のトナー粒径の変形率が2.0乃至6.0%であることを意味する。
即ち、上記特性を有する本発明のトナーは、比較的小さな負荷ではほとんど変形せず形状を維持する為、現像装置内で受ける程度のストレスでトナーが劣化することが抑制され、長期にわたって安定した現像性を維持できる。一方、現像装置内で受けるストレスより大きい比較的大きな負荷では、トナー粒子の変形率が高い為、接触転写のように圧がかかりトナー粒子が変形し得る転写工程においては転写材への接触面積が増大し転写されやすくなる。さらに、定着工程ではトナーは変形しやすく、トナーと定着部との接触面が増大するので熱伝達性が良好となり優れた定着性と高い光沢性のある画像を供し得る。つまり、上記特性を備えることで、例えば高光沢性を発現する溶融粘度の低いトナーであっても、耐久劣化に強いトナーとすることができるのである。
使用圧子は20μm×20μm四方の平圧子を用い、測定環境は温度27℃、湿度60
%RHで測定した。最大荷重を9.8×10−4Nに設定し、9.8×10−5N/secのスピードで荷重を掛けた。最大荷重(9.8×10−4N)に到達後、0.1secの間、その荷重で放置した。該最大荷重到達後0.1sec経過時に変位している量を最大変位量X100(μm)とした。
一方、最大荷重を9.8×10−4Nに設定し、9.8×10−5N/secのスピードで荷重を掛け、荷重が2.0×10−4Nに達したときの変位量をX20(μm)とした。
実際の測定はセラミックセル上にトナーを塗布し、トナーがセル上に分散するように微小なエアーを吹き付ける。そのセルを装置にセットして測定する。
測定は、装置付帯の顕微鏡を覗きながら測定用画面(横幅:160μm 縦幅:120μm)に後述する無機微粉体を有するトナー粒子が1粒子で存在しているものを選択する。変位量の誤差を極力無くすため、トナー粒子径が個数平均粒子径Dt1の±0.20μmのものを選択して測定する。なお、測定用画面から任意の無機微粉体を有するトナー粒子を選択するが、トナー粒子径の測定手段は超微小硬度計ENT1100付帯のソフトを用いてトナー粒子の長径と短径を測定し、それらから求められるアスペクト比[(長径+短径)/2]をD(μm)とした。
本発明のトナー(実施例1のトナーA)の微小圧縮試験における荷重−変位曲線を表したグラフを図2に示す。
なお、上記微小圧縮試験に関する上記種々条件は、後述するトナー粒子の製造方法や製造条件、及びワックス成分の物性等を調節することで満たすことが可能である。
本発明のトナーは、トナーのフローテスター昇温法による100℃の粘度が画像の高光沢性と耐久性を両立させる点から6.0×103Pa・s乃至4.5×104Pa・sであることが好ましい。より好ましくは、1.0×104Pa・s乃至4.0×104Pa・sである。なお、トナーのフローテスター昇温法による100℃の粘度は、トナーに含有する樹脂の分子量分布、あるいはトナーへ添加する物質の量や種類(例えばワックスなど)を調節することによって調整できる。
本発明のトナーは、トナーのテトラヒドロフラン(THF)可溶分のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定されるメインピークの分子量(M1)が10,000〜80,000であり、該分子量分布のチャートにおいてメインピークの分子量(M1)の高さをH(M1)、分子量4,000の高さをH(4,000)としたとき
、
H(4,000):H(M1)=(0.100〜0.950):1.000を満足して
いることが好ましい。即ち、分子量4,000前後の領域にある成分を含有していることが定着性の観点から好ましい。H(4,000)がH(M1)に対して0.100未満の
場合は、低温定着性が低下する方向である。H(4,000)がH(M1)に対して0.
950を超える場合には、耐オフセット性が低下する方向である。本発明でのより好ましい範囲は、H(4,000):H(M1)=(0.300〜0.700):1.000で
ある。
なお、トナーのテトラヒドロフラン(THF)可溶分のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定されるメインピークの分子量(M1)は、トナーに含有する樹脂の製造条件(例えば反応温度)あるいは樹脂製造時の原材料の種類や量を調節す
ることによって調整できる。
以上、本発明の好ましい実施形態を説明した。上記形態は、本発明のごとき微小圧縮特性を備えたトナーに対し、上記フローテスターによる粘度、あるいはGPCにおける分子量分布を満たすことで、高耐久性を維持しながらも高い光沢性のあるトナーとすることができる好適方法の一つである。
トナー担持体表面層に含まれる樹脂粒子の体積粒度分布において、3.0乃至30.0(μm)の範囲内で少なくとも2つのピーク(DPAおよびDPB)を有しており、3.0≦Dt1<DPA<DPB≦30.0を満足することである。これは、トナーの平均粒子径と樹脂粒子の平均粒子径に特定の相対関係を持ち、かつ、樹脂粒子においても相対的に大きな粒径を有する樹脂粒子Bと、相対的に小さな粒径を有する樹脂粒子Aが含まれていることを意味する。このような関係により、トナー担持体表面層の表面凸部と規制部材との接点最適化、表面凹部へのトナーの填り具合の最適化がなされ、特にカブリ抑制とトナー規制部材へのトナー融着抑制がより効果的になるので、好ましい。
より好ましくは、3.0≦Dt1<DPA<DPB≦30.0および4.0≦DPB−DPA≦12.0を同時に満足することである。これにより、樹脂粒子Aと樹脂粒子Bによるトナー担持体表面層の凹凸がより鮮明な機能分離を果たし、トナーがトナー規制部を通過するとき、本発明トナーの微小圧縮特性ゆえの大きな耐久性向上効果をもたらす。
なお、本発明でいうトナーの個数平均粒子径(Dt1)は、後述するように2.0μm以上の粒子径を有するトナーを測定対象として得られた結果である。
なお、トナーの個数平均粒子径(Dt1)は、例えば水系媒体中で造粒するトナー製造
法においては分散剤濃度により調整することができる。また、トナー担持体表面層に含まれる樹脂粒子の体積平均粒子径および体積粒度分布は、例えば懸濁重合法によって樹脂粒子を作製し、重合条件を変更することにより調整することができる。
本発明における「屈曲点」とは、図2で示すように、微小圧縮試験により得られた荷重−変位曲線において、グラフの傾き(変位量の増加量に対する荷重の増加量)が小さくなるポイントである。
具体的には、本発明における「屈曲点」は以下のように定めることが出来る。トナーの微小圧縮試験により得られた荷重−変位曲線において、変位量x(μm)のときのトナーに掛かる荷重をP(x)(N/sec)とする。トナーの1粒子に負荷する最大荷重が9.8×10−4Nであるとき、グラフ上の変位量xの点と(x−0.2)の点を結んだ直
線の傾きと、変位量xの点と(x+0.2)の点を結んだ直線の傾きの比は、下記式1の
ように関数f(x)で表すことができる。
る。かつ、該ワックス成分の含有量が結着樹脂に対して4.0乃至25.0質量%であることが好ましい。ワックス成分含有量が4.0質量%より小さいと、定着時の離型性効果が十分に発揮できず、定着体が低温になった場合に、転写紙の巻きつきが起こりやすくなる。一方、25.0質量%より大きいと、ワックス成分がトナー粒子表面に偏在しやすくなり、本発明の微小圧縮特性を得るための追加の工夫が必要となる場合がある。また、カブリや融着といった弊害を生じやすくなる方向である。より好ましい含有量は6.0乃至20.0質量%である。
本発明に好ましく用いられる炭化水素系ワックスとしては、以下のものが挙げられる。パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、ペトロラタムの如き石油系ワックス及びその誘導体;フィッシャートロプシュ法によるフィッシャートロプシュワックス及びその誘導体;ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックスの如きポリオレフィンワックス及びその誘導体。誘導体には酸化物や、ビニルモノマーとのブロック共重合物、グラフト変性物も含まれる。更に、硬化ヒマシ油及びその誘導体、植物ワックス、動物ワックスが挙げられる。これらワックス成分は単独で又は2種以上を併せて用いられる。
これらの中でも、フィッシャートロプシュ法による炭化水素系ワックスを使用した場合、特に接触現像における現像性を長期にわたり良好に維持した上で、耐高温オフセット性を良好に保ち得る。なお、これらの炭化水素系ワックスには、トナーの帯電性に影響を与えない範囲で酸化防止剤が添加されていてもよい。
版III−p139〜192(John Wiley&Sons社製)に記載の理論ガラス転移温度(Tg)が、40℃以上75℃以下を示すように重合性単量体を適宜混合して用いられる。理論ガラス転移温度が40℃未満の場合にはトナーの保存安定性や耐久安定性の面から問題が生じやすく、一方75℃を超える場合は、定着性が低下する。
また、本発明のトナーに使用するトナー粒子を製造する場合においては、トナーのTHF可溶分が好ましい分子量分布を有するために、低分子量ポリマーを添加することが好ましい。低分子量ポリマーは、懸濁重合法によってトナー粒子を製造する場合には、重合性単量体組成物中に添加することができる。該低分子量ポリマーとしては、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定される重量平均分子量(Mw)が2,000以上5,000以下の範囲で、且つ、Mw/Mnが4.5未満、好ましくは3.0未満のものが好ましい。
上記低分子量ポリマーの好ましい添加量は、結着樹脂100質量部に対して1質量部以上50質量部以下であり、より好ましくは5質量部以上30質量部以下である。
本発明において、上述の結着樹脂と共にポリエステル樹脂やポリカーボネート樹脂の如きカルボキシル基を有する極性樹脂を併用することができる。
例えば、懸濁重合法により直接トナー粒子を製造する場合には、分散工程から重合工程に至る重合反応時に極性樹脂を添加すると、トナー粒子となる重合性単量体組成物と水系分散媒体の呈する極性のバランスに応じて、添加した極性樹脂がトナー粒子の表面に薄層を形成したり、トナー粒子表面から中心に向け傾斜性をもって存在するように、極性樹脂の存在状態を制御することができる。即ち、極性樹脂を添加することは、コアシェル構造のシェル部を強化することができるので、本発明のトナーの微小圧縮硬度を最適化することに貢献できる。
本発明に用いられる極性樹脂としては、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、スチレン−アクリル酸共重合体、スチレン−メタクリル酸共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体が挙げられる。特に極性樹脂として、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定される重量平均分子量3,000以上10,000以下にメインピークの分子量を有するポリエステル樹脂がトナー粒子の流動性、負摩擦帯電特性を良好にすることができるので好ましい。
2官能の架橋剤として、以下のものが挙げられる。ジビニルベンゼン、ビス(4−アクリロキシポリエトキシフェニル)プロパン、エチレングリコールジアクリレート、1,3−ブチレングリコールジアクリレート、1,4−ブタンジオールジアクリレート、1,5−ペンタンジオールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコール#200、#400、#600の各ジアクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート、ポリエステル型ジアクリレート(MANDA日本化薬)、及び上記のジアクリレートをジメタクリレートに代えたもの。
多官能の架橋剤としては、以下のものが挙げられる。ペンタエリスリトールトリアクリ
レート、トリメチロールエタントリアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、テトラメチロールメタンテトラアクリレート、オリゴエステルアクリレート及びそのメタクリレート、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、トリアリルイソシアヌレート及びトリアリルトリメリテート。これらの架橋剤の添加量は、重合性単量体100質量部に対して、好ましくは0.05質量部以上10質量部以下、より好ましくは0.1質量部以上5質量部以下である。
これらの重合開始剤の使用量は、目的とする重合度により変化するが、一般的には、重合性単量体100質量部に対して3質量部以上20質量部以下である。重合開始剤の種類は、重合法により若干異なるが、10時間半減期温度を参考に、単独又は混合して使用される。
シアン系着色剤としての有機顔料又は有機染料としては、銅フタロシアニン化合物及びその誘導体、アントラキノン化合物、塩基染料レーキ化合物が挙げられる。具体的には、以下のものが挙げられる。C.I.ピグメントブルー1、C.I.ピグメントブルー7、C.I.ピグメントブルー15、C.I.ピグメントブルー15:1、C.I.ピグメントブルー15:2、C.I.ピグメントブルー15:3、C.I.ピグメントブルー15:4、C.I.ピグメントブルー60、C.I.ピグメントブルー62、C.I.ピグメントブルー。
合物に代表される化合物が挙げられる。具体的には、以下のものが挙げられる。C.I.ピグメントイエロー12、C.I.ピグメントイエロー13、C.I.ピグメントイエロー14、C.I.ピグメントイエロー15、C.I.ピグメントイエロー17、C.I.ピグメントイエロー62、C.I.ピグメントイエロー74、C.I.ピグメントイエロー83、C.I.ピグメントイエロー93、C.I.ピグメントイエロー94、C.I.ピグメントイエロー95、C.I.ピグメントイエロー97、C.I.ピグメントイエロー109、C.I.ピグメントイエロー110、C.I.ピグメントイエロー111、C.I.ピグメントイエロー120、C.I.ピグメントイエロー127、C.I.ピグメントイエロー128、C.I.ピグメントイエロー129、C.I.ピグメントイエロー147、C.I.ピグメントイエロー151、C.I.ピグメントイエロー154、C.I.ピグメントイエロー155、C.I.ピグメントイエロー168、C.I.ピグメントイエロー174、C.I.ピグメントイエロー175、C.I.ピグメントイエロー176、C.I.ピグメントイエロー180、C.I.ピグメントイエロー181、C.I.ピグメントイエロー191、C.I.ピグメントイエロー194。
これらの着色剤は、単独又は混合し更には固溶体の状態で用いることができる。本発明のトナーに用いられる着色剤は、色相角、彩度、明度、耐光性、OHP透明性、トナー中の分散性の点から選択される。
該着色剤は、好ましくは重合性単量体又は結着樹脂100質量部に対し1質量部以上20質量部以下添加して用いられる。
また、染料系着色剤の重合阻害性を抑制する方法としては、あらかじめこれら染料の存在下に重合性単量体を重合せしめる方法が挙げられ、得られた着色重合体を重合性単量体組成物に添加する。
また、カーボンブラックについては、上記染料と同様の処理の他、カーボンブラックの表面官能基と反応する物質(例えば、ポリオルガノシロキサン等)で処理を行っても良い。
前記水系媒体調製時に使用する分散安定剤としては、公知の無機系及び有機系の分散安定剤を用いることができる。
また、有機系の分散剤としては、以下のものが挙げられる。ポリビニルアルコール、ゼラチン、メチルセルロース、メチルヒドロキシプロピルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロースのナトリウム塩、デンプン。
また、市販のノニオン、アニオン、カチオン型の界面活性剤の利用も可能である。この様な界面活性剤としては、以下のものが挙げられる。ドデシル硫酸ナトリウム、テトラデシル硫酸ナトリウム、ペンタデシル硫酸ナトリウム、オクチル硫酸ナトリウム、オレイン酸ナトリウム、ラウリル酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム、オレイン酸カルシウム。
本発明のトナーに用いられる水系媒体調製時に使用する分散安定剤としては、無機系の難水溶性の分散安定剤が好ましく、しかも酸に可溶性である難水溶性無機分散安定剤を用いることが好ましい。
本発明において、上記のような難水溶性無機分散安定剤が分散された水系媒体を調製する場合には、市販の分散安定剤をそのまま用いて分散させてもよい。また、細かい均一な粒度を有する分散安定剤の粒子を得るために、水の如き液媒体中で、高速撹拌下、難水溶性無機分散安定剤を生成させて水系媒体を調製してもよい。例えば、リン酸三カルシウムを分散安定剤として使用する場合、高速撹拌下でリン酸ナトリウム水溶液と塩化カルシウム水溶液を混合してリン酸三カルシウムの微粒子を形成することで、好ましい分散安定剤を得ることができる。
荷電制御剤としては、公知のものが利用でき、特に帯電スピードが速く、かつ、一定の帯電量を安定して維持できる荷電制御剤が好ましい。さらに、トナー粒子を重合法により製造する場合には、重合阻害性が低く、水系媒体への可溶化物が実質的にない荷電制御剤が特に好ましい。
本発明のトナーは、これら荷電制御剤を単独で或いは2種類以上組み合わせて含有することができる。
これら荷電制御剤の中でも、本発明の効果を十分に発揮するためには、金属を含有するサリチル酸系化合物が好ましく、特にその金属がアルミニウムもしくはジルコニウムが好ましい。最も好ましい荷電制御剤としては、3,5−ジ−tert−ブチルサリチル酸アルミニウム化合物である。
成するトナー規制部材やトナー担持体との摩擦帯電を積極的に利用することでトナー中に必ずしも荷電制御剤を含ませる必要はない。
本発明のトナー粒子に外添する無機微粉体としては、シリカ微粉体、酸化チタン微粉体、アルミナ微粉体またはそれらの複酸化物微粉体の如き微粉体が挙げられる。該無機微粉体の中でもシリカ微粉体及び酸化チタン微粉体が好ましい。
シリカ微粉体としては、ケイ素ハロゲン化物の蒸気相酸化により生成された乾式シリカ又はヒュームドシリカ、及び水ガラスから製造される湿式シリカが挙げられる。無機微粉体としては、表面及びシリカ微粉体の内部にあるシラノール基が少なく、またNa2O、
SO3 2−の少ない乾式シリカの方が好ましい。また乾式シリカは、製造工程において、塩化アルミニウム、塩化チタン他の如き金属ハロゲン化合物をケイ素ハロゲン化合物と共に用いることによって製造された、シリカと他の金属酸化物の複合微粉体であっても良い。
本発明のトナーに添加される無機微粉体の添加量は特に制限されるものではないが、トナーの流動性や帯電性と現像系全体の耐久バランスを調和させる観点から、トナー粒子に対して1.00質量部以上3.50質量部以下が好ましく、1.40質量部以上3.30質量部以下が特に好ましい。
無機微粉体の疎水化処理の処理剤としては、未変性のシリコーンワニス、各種変性シリコーンワニス、未変性のシリコーンオイル、各種変性シリコーンオイル、シラン化合物、シランカップリング剤、その他有機ケイ素化合物、有機チタン化合物が挙げられる。これらの処理剤は単独で或いは併用して用いられても良い。
その中でも、シリコーンオイルにより処理された無機微粉体が好ましい。より好ましくは、無機微粉体をカップリング剤で疎水化処理すると同時或いは処理した後に、シリコーンオイルにより処理したシリコーンオイル処理された疎水化処理無機微粉体が高湿環境下でもトナー粒子の帯電量を高く維持し、選択現像性を低減する上でよい。
上記のごとき微小圧縮特性を示すトナーに対し、組み合わせるトナー担持体としては、上述のとおり軸芯体の外周に弾性層を有し、その外周に少なくとも結着樹脂と樹脂粒子を含有する表面層を有し、該表面層の厚みは8.0乃至15.0(μm)であり、該樹脂粒子は弾性率が0.05乃至2.00(MPa)である樹脂粒子であり、また、該弾性層のアスカーC硬度が50乃至60(°)であるトナー担持体であることで、トナーの耐久性が大きく向上することが、本発明者らの検討により明らかとなった。
を示唆する結果があり、これも相乗効果が薄れる方向である。本発明においては、0.10乃至1.00(MPa)がより好ましい条件である。
このような軸芯体の外周に設けられる弾性層も、トナー担持体表面を適切な導電性とするための電極となり得ることが好ましい。用いることができる弾性層の材質としては、例えば、エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム(EPDM)、アクリルニトリル−ブタジエンゴム(NBR)、クロロプレンゴム(CR)、天然ゴム(NR)、イソプレンゴム(IR)、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、フッ素ゴム、シリコーンゴム、エピクロロヒドリンゴム、NBRの水素化物、多硫化ゴム、ウレタンゴム等のゴム材を単独であるいは2種以上を混合したものを挙げることができる。特に、低硬度でかつ高反発弾性という特異な特性を有することからシリコーンゴムが好ましく用いられる。それら材料に導電性を持たせるため、例えば、ケッチェンブラックEC,アセチレンブラック等の導電性カーボン、SAF,ISAF,HAF,FEF,GPF,SRF,FT,MT等のゴム用カーボン、酸化処理等を施したカラ−(インク)用カーボン、銅、銀、ゲルマニウム等の金属及び金属酸化物等を配合する。この中で、少量で導電性を制御できることからカーボンブラックが好ましい。これら導電性粉体は、通常基材100重量部に対して0.5乃至
50重量部、特に1〜30重量部の範囲で好適に用いられる。また、導電性材料として用いられるイオン導電性物質を例示すれば、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸リチウム、過塩素酸カルシウム、塩化リチウム等の無機イオン性導電物質、更に変性脂肪族ジメチルアンモニウムエトサルフェート、ステアリルアンモニウムアセテートの有機イオン性導電物質などが用いられる。このとき、抵抗領域103乃至1010Ωcm好ましくは104乃至108Ωcmに調整したものが好適である。
また、該弾性層の厚さは2.0〜6.0mmの範囲にあることが好ましく、3.0乃至5.0mmの範囲にあることがより好ましい。
これらのポリオール成分と反応させるイソシアネート化合物としては特に限定されるものではないが、エチレンジイソシアネート、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)等の脂肪族ポリイソシアネート、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、シクロヘキサン1,3−ジイソシアネート、シクロヘキサン1,4−ジイソシアネート等の脂環族ポリイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート(TDI)、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)等の芳香族ポリイソシアネート、及びこれらの変性物や共重合物、そのブロック体を用いることができる。
また、該表面層に適度な導電性を付与するための材料例は、上記弾性層で使用されるものと同様である。抵抗領域についても、103乃至1010Ωcm好ましくは104乃至108Ωcmに調整したものが好適である。
ート樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等が挙げられる。
かかる樹脂粒子について、本発明トナーと組み合わせた場合の耐久性を向上させる相乗効果を発揮する上での好適条件は、体積平均粒子径が6μm以上22μm以下の球状樹脂粒子を12質量部以上35質量部以下、体積平均粒子径が10μm以上27μm以下の球状樹脂粒子を3質量部以上15質量部以下の量をトナー担持体表面層に含有させることである。
で128チャンネルの体積粒度分布を測定し、測定された50%D径を本発明における樹脂粒子の体積平均粒子径とする。
まず、トナー担持体から表面層を切り取り、切り取った表面層を適当な方法で引き裂いて破断し、破断面を、ビデオマイクロスコープの如き光学的拡大観察手段で観察する。観察倍率は500〜2000倍が好ましい。
観察された破断面から、樹脂粒子の輪郭線が全て観察可能である樹脂粒子のみを1000個選び出す。選び出した樹脂粒子の各々について、その面積相当径(投影面積と等しい面積を持つ円の直径):R(μm)を求める。
本発明においては、樹脂粒子を球状と近似し、各々の樹脂粒子の体積:Vn(μm3)は、式3によって算出する。
まず、ヒストグラムの横軸は、樹脂粒子の面積相当径:R(μm)である。ヒストグラムの階層は、直径1.59μmから64μmの区間を等比級数で32分割する。
つまり、ヒストグラムの階級値(階級の区切り値):Xm(μm)は、式(15)で示さ
れる。
なお、上記ヒストグラムにおいて、各階級の粒子径:RSj(μm)(但し、jは1〜32の整数)を、式(16)に従って求め、RSjを、その階級における代表粒子径と定義する。すなわちヒストグラムの縦軸は、ある代表粒子径の粒子が全粒子に占める体積分率である。
なお、本発明において、DPAやDPBの数値は使用する樹脂粒子の体積粒度分布および異なる粒度分布を持つ樹脂粒子を複数併用することにより調整できる。
なお、上記樹脂粒子では、使用粒子の材料の種類や分子量、架橋の方法等により、弾性率を調整することが可能である。
層中に存在する樹脂粒子を含まない部分であって、具体的には隣り合う樹脂粒子と樹脂粒子の中点±2.0μmに入る適当な1点である(図1を参照)。また、表面層厚さとは、
その点を通る弾性層表面の垂線における表面層表面−弾性層表面間距離である。
トナー担持体表面層の厚さは、トナー担持体弾性層に表面層材料分散液を塗布して作製する際の液粘度を調整する等、種々の製造条件にてコントロールすることができる。
フローテスター昇温法によるトナーの100℃の粘度は、フローテスターCFT−500D(株式会社島津製作所製)を用い、該装置の操作マニュアルに従い、下記の条件で測定を行った。
・サンプル:トナーを1.0g秤量し、これを直径1cmの加圧成型器により荷重20kNで1分間加圧することで成型してサンプルとする。
・ダイ穴径:1.0mm
・ダイ長さ:1.0mm
・シリンダ圧力:9.807×105(Pa)
・測定モード:昇温法
・昇温速度:4.0℃/min
上記の方法により、50℃乃至200℃におけるトナーの粘度(Pa・s)を測定し、100℃の粘度(Pa・s)を求めた。
トナーの個数平均粒子径(Dt1)は、コールターマルチサイザー(コールター社製)を用い、個数分布、体積分布を出力するインターフェイス(日科機製)及びPC9801パーソナルコンピューター(NEC製)を接続し、該装置の操作マニュアルに従い実施した。
具体的には、先ず、電解液として1級塩化ナトリウムを用いて1%NaCl水溶液を調整した。電解液としては、市販のISOTON R−II(コールターサイエンティフィックジャパン社製)も使用できる。前記電解水溶液100mlに測定試料(トナー)を5mg、及びコンタミノン水溶液(和光純薬工業株式会社製)0.1mlを加える。試料を懸濁した電解液は超音波分散器で約1分間分散処理を行い前記コールターマルチサイザーにより100μmアパーチャーを用いて、2.0μm以上のトナー粒子の体積、個数を測
定して個数平均粒子径(Dt1)を求める。
本発明のトナーのTHF可溶分の分子量分布及び分子量は、GPC測定装置(HLC−8120GPC 東ソー(株)社製)を用い、該装置の操作マニュアルに従い、下記の測定条件で測定した。
<測定条件>
・カラム(昭和電工株式会社製):Shodex GPC KF−801,Shodex GPC KF−802,Shodex GPC KF−803,Shodex GPC KF−804,Shodex GPC KF−805,Shodex GPC KF−806,Shodex GPC KF−807(直径8.0mm、長さ30cm)の7
連
・温度:40℃
・流速:0.6ml/min
・検出器:RI
・サンプル濃度:0.1質量%の試料を10μl
サンプル調製は、測定対象のトナー試料をテトラヒドロフラン(THF)中に入れ、6時間放置した後、充分に振とうし(試料の合一体がなくなるまで)、更に1日以上静置して行った。そして、サンプル処理フィルター(ポアサイズ0.45μm)を通過させたものをGPC測定用試料とした。検量線は、単分散ポリスチレン標準試料、例えば東ソー社製の分子量が102乃至107程度のものを、少なくとも10点程度用いて作成した分子量校正曲線を使用した。
ワックス成分のDSC装置で測定される昇温時のDSC吸熱曲線における最大吸熱ピーク温度の測定は、例えばパーキンエルマー社製のDSC−7又はTAインスツルメンツジャパン社製のDSC−2920が利用できる。本発明においては、TAインスツルメンツジャパン社製DSC−2920を用い、該装置の操作マニュアルに従い実施した。具体的には、測定サンプルにはアルミニウム製のパンを用い、対照用に空パンをセットし、20℃から振幅±1.5℃、周期1/minのモジュレーションをかけながら昇温速度2℃/minで180℃まで昇温し、得られた昇温時のDSC曲線からワックス成分の最大吸熱ピーク温度を得た。
スチレン単量体100質量部に対して、C.I.Pigment Blue15:3を16.5質量部、ジ−ターシャリーブチルサリチル酸のアルミ化合物〔ボントロンE88(オリエント化学工業社製)〕を3.0質量部用意した。これらを、アトライター(三井鉱山社製)に導入し、半径1.25mmのジルコニアビーズ(140質量部)を用いて200rpmにて25℃で180分間撹拌を行い、マスターバッチ分散液1を調製した。
一方、イオン交換水710質量部に0.1M−Na3PO4水溶液450質量部を投入し60℃に加温した後、1.0M−CaCl2水溶液67.7質量部を徐々に添加してリン
酸カルシウム化合物を含む水系媒体を得た。
・マスターバッチ分散液1 40質量部・スチレン単量体 28質量部・n−ブチルアクリレート単量体 18質量部・低分子量ポリスチレン 20質量部
(Mw=3,000、Mn=1,050、Tg=55℃)
・炭化水素系ワックス 9質量部
(フィッシャートロプシュワックス、最大吸熱ピーク=78℃、Mw=750)
・ポリエステル樹脂 5質量部
(テレフタル酸:イソフタル酸:プロピレンオキサイド変性ビスフェノールA(2モル付加物):エチレンオキサイド変性ビスフェノールA(2モル付加物)=30:30:30:10の重縮合物、酸価11、Tg=74℃、Mw=11,000、Mn=4,000)
上記材料を65℃に加温し、TK式ホモミキサー(特殊機化工業製)を用いて、5,000rpmにて均一に溶解し分散した。これに、重合開始剤1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ2−エチルヘキサノエートの70%トルエン溶液7.0質量部を溶解
し、重合性単量体組成物を調製した。
前記水系媒体中に上記重合性単量体組成物を投入し、温度65℃、N2雰囲気下におい
て、TK式ホモミキサーにて10,000rpmで10分間撹拌し重合性単量体組成物を造粒し、その後、パドル撹拌翼で撹拌しつつ温度67℃に昇温し、重合性ビニル系単量体の重合転化率が90%に達したところで、0.1mol/リットルの水酸化ナトリウム水溶液を添加して水系分散媒体のpHを9に調整した。更に昇温速度40℃/hで80℃に昇温し4時間反応させた。重合反応終了後、減圧下でトナー粒子の残存モノマーを留去した。水系媒体を冷却後、塩酸を加えpHを1.4にし、6時間撹拌することでリン酸カルシウム塩を溶解した。トナー粒子を濾別し水洗を行った後、温度40℃にて48時間乾燥し、シアン色のトナー粒子を得た。
このトナー粒子100質量部に対し、ヘキサメチルジシラザンで表面処理された疎水性シリカ微粉体2.2質量部(数平均一次粒子径:7nm)、ルチル型酸化チタン微粉体0.15質量部(数平均一次粒子径:30nm)をヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)で5分間乾式混合して、トナーを得た(トナーA)。
ワックスの種類、及び添加量を表1に示すように変更すること以外は、実施例1と同様
にして、トナーを得た。トナー製造例2および5においてはコアの柔軟性が増すためX100/Dがやや大きくなり、トナー製造例3および4においてはコアの硬度が上がるためX100/Dがやや小さくなった。
低分子量ポリスチレン(Mw=3,000、Mn=1,050、Tg=55℃)の添加量を5.0質量部に、スチレン単量体の添加量を43質量部に、重合開始剤1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ2−エチルヘキサノエートの70%トルエン溶液の添加量を7.4質量部に変更すること以外は、実施例1と同様にして、トナーを得た。トナー製造例6の操作により、X100/DおよびX20/Dともにやや小さくなった。
ポリエステル樹脂の添加量を7.0質量部に、重合開始剤1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ2−エチルヘキサノエートの70%トルエン溶液の添加量を7.5質量部に、炭化水素系ワックスの物性を最大吸熱ピークの温度が57℃でありMwが710である炭化水素系ワックスに変更すること以外は、実施例1と同様にして、トナーを得た。トナー製造例7の操作により、コアの柔軟性が増してX100/Dがやや大きくなり、シェルの硬度が増してX20/Dがやや小さくなった。
ポリエステル樹脂の添加量を3.5質量部に、重合開始剤1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ2−エチルヘキサノエートの70%トルエン溶液の添加量を6.5質量部に、炭化水素系ワックスを最大吸熱ピーク温度が129℃でありMwが17,000である炭化水素系ワックスに変更すること以外は、実施例1と同様にして、トナーを得た。トナー製造例8の操作により、シェルの柔軟性が増してX20/Dがやや大きくなった。
低分子量ポリスチレン(Mw=3,000、Mn=1,050、Tg=55℃)の添加量を10質量部に、スチレン単量体の添加量を33.5質量部に、n−ブチルアクリレート単量体の添加量を22.5質量部に、重合開始剤1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ2−エチルヘキサノエートの70%トルエン溶液の添加量を7.2質量部に変更すること以外は、実施例1と同様にして、トナーを得た。トナー製造例9の操作により
、シェルの柔軟性が増してX20/Dがやや大きくなった。
低分子量ポリスチレン(Mw=3,000、Mn=1,050、Tg=55℃)の添加量を30質量部に、スチレン単量体の添加量を23.4質量部に、n−ブチルアクリレート単量体の添加量を12.6質量部に、重合開始剤1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ2−エチルヘキサノエートの70%トルエン溶液の添加量を6.5質量部に変更すること以外は、実施例1と同様にして、トナーを得た。トナー製造例10の操作により、X100/DおよびX20/Dともにやや小さくなった。
ポリエステル樹脂の添加量を8.0質量部に、低分子量ポリスチレン(Mw=3,000、Mn=1,050、Tg=55℃)の添加量を35質量部に、23.4質量部に、n−ブチルアクリレート単量体の添加量を12.6質量部に、重合開始剤1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ2−エチルヘキサノエートの70%トルエン溶液の添加量を8.8質量部に変更すること以外は、実施例1と同様にして、トナーを得た。トナー製造例11の操作により、X100/DおよびX20/Dともにやや大きくなった。
イオン交換水710質量部に添加する0.1M−Na3PO4水溶液450質量部を0.18M−Na3PO4水溶液450質量部とし、1.0M−CaCl2水溶液の添加量を1
21.9質量部に変更する以外は、実施例1と同様にして、トナーを得た。トナー製造例12の操作により、トナーの個数平均粒子径(Dt1)が2.9μmとなった。
使用するイオン交換水を840質量部とし、該イオン交換水に添加する0.1M−Na3PO4水溶液を315質量部とし、1.0M−CaCl2水溶液の添加量を47.4質量
部に変更する以外は、実施例1と同様にして、トナーを得た。トナー製造例12の操作により、トナーの個数平均粒子径(Dt1)が8.2μmとなった。
スチレン単量体の添加量を48質量部に変えること、低分子量ポリスチレンを添加しないこと、炭化水素系ワックスを添加せずにエステルワックス(ベヘン酸ベヘニル:最大吸熱ピーク=72℃、Mw=700)を9.0質量部添加すること、重合開始剤1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ2−エチルヘキサノエートの70%トルエン溶液の添加量を7.8質量部に変更すること以外は、実施例1と同様にして、トナーを得た(比較トナーa)。比較トナー例1の操作により、特にX100/Dが小さくなった。
スチレン単量体を添加しないこと、低分子量ポリスチレン(Mw=3,000、Mn=1,050、Tg=55℃)の添加量を48質量部に変更すること、重合開始剤1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ2−エチルヘキサノエートの70%トルエン溶液の添加量を10.0質量部に変更すること、ワックスの含有量を変更すること以外は、実施例1と同様にして、トナーを得た。比較トナー例2の操作により、X100/DおよびX20/Dが大きくなった。
下記材料を予め混合し、二軸エクストルーダーで溶融混練し、冷却した混練物をハンマーミルで粗粉砕し、粗粉砕物をジェットミルで微粉砕し、得られた微粉砕物を分級してトナー粒子を得た。得られたトナー粒子に、実施例1と同様にして無機微粉体を外添し、ト
ナーを得た。
・結着樹脂 100質量部
[スチレン−n−ブチルアクリレート共重合樹脂(Mw=30,000、Tg=62℃)]
・C.I.Pigment Blue15:3 5質量部・ジ−ターシャリーブチルサリチル酸のアルミ化合物 3質量部
〔オリエント化学工業社製:ボントロンE88〕
・エステルワックス 5.0質量部(ベヘン酸ベヘニル:最大吸熱ピーク=72℃、Mw=700)
比較トナー例3の操作により、特にX20/Dが大きくなった。
下記材料を予め混合物し、二軸エクストルーダーで溶融混練し、冷却した混練物をハンマーミルで粗粉砕し、得られた微粉砕物を分級してトナー粒子を得た。得られたトナー粒子に、実施例1と同様にして無機微粉体を外添し、トナーを得た(比較トナーd)。
・結着樹脂 100質量部
[スチレン−n−ブチルアクリレート共重合樹脂(Mw=30,000、Tg=62℃)]
・C.I.Pigment Blue15:3 5質量部・ジ−ターシャリーブチルサリチル酸のアルミ化合物 3質量部
〔オリエント化学工業社製:ボントロンE88〕
・エステルワックス 6.0質量部(ベヘン酸ベヘニル:最大吸熱ピーク=72℃、Mw=700)
比較トナー例4の操作により、特にX20/Dが大きくなった。また、比較トナー例3に対しワックス添加量をわずか1.0質量部増加させたのみで、X100/Dの値が比較トナー例3よりも相対的にかなり大きくなった。
下記材料を予め混合物し、二軸エクストルーダーで溶融混練し、冷却した混練物をハンマーミルで粗粉砕し、得られた微粉砕物を分級してトナー粒子を得た。得られたトナー粒子に、実施例1と同様にして無機微粉体を外添し、トナーを得た。
・結着樹脂 100質量部
[スチレン−n−ブチルアクリレート共重合樹脂(Mw=70,000、Tg=68℃)]
・C.I.Pigment Blue15:3 5質量部・ジ−ターシャリーブチルサリチル酸のアルミ化合物 3質量部
〔オリエント化学工業社製:ボントロンE88〕
・エステルワックス 5.0質量部(ベヘン酸ベヘニル:最大吸熱ピーク=72℃、Mw=700)
比較トナー例5の操作により、X100/Dは小さくなり、X20/Dが大きくなった。
下記材料を予め混合物し、二軸エクストルーダーで溶融混練し、冷却した混練物をハンマーミルで粗粉砕し、得られた微粉砕物を分級してトナー粒子を得た。得られたトナー粒子に、実施例1と同様にして無機微粉体を外添し、トナーを得た。
・結着樹脂 100質量部
[スチレン−n−ブチルアクリレート共重合樹脂(Mw=170,000、Tg=68℃)]
・C.I.Pigment Blue15:3 5質量部・ジ−ターシャリーブチルサリチル酸のアルミ化合物 3質量部
〔オリエント化学工業社製:ボントロンE88〕
・エステルワックス 5.0質量部(ベヘン酸ベヘニル:最大吸熱ピーク=72℃、Mw=700)
比較トナー例5の操作により、X100/DおよびX20/Dともに大きくなった。
更に、トナーの微小圧縮硬度測定結果について、代表例として、トナーA(トナー製造例1)、比較トナーa(比較トナー例1)、比較トナーd(比較トナー例4)の測定グラフを図2〜4に示す。
[弾性層の形成]
SUS製のΦ8mm芯金にニッケルメッキを施し、さらにプライマ−DY35−051(商品名、東レダウコーニングシリコーン社製)を塗布、焼付けしたものを軸芯体として用いた。ついで、この軸芯体を内径16mmの円筒状金型に同心となるように配置し、液状シリコーンゴム材料SE6724A/B(商品名、東レ・ダウコーニングシリコーン社製)100質量部に対し、カーボンブラックトーカブラック#7360SB(商品名、東海カーボン社製)を35質量部、耐熱性付与剤としてシリカ粉体を0.2質量部、および白金触媒0.1質量部を混合した付加型シリコーンゴム組成物を金型内に形成されたキャビティに注入した。続いて、金型を加熱してシリコーンゴムを150℃、15分間加硫硬化し、脱型した後、さらに200℃、2時間加熱し硬化反応を完結させ、厚み4mmの弾性層を軸芯体の外周に設けた。
表面層の結着樹脂成分として、ポリテトラメチレングリコールPTG1000SN(商品名、保土谷化学社製)100質量部に、イソシアネート化合物ミリオネートMT(商品名、日本ポリウレタン工業社製)20質量部をMEK(メチルエチルケトン)溶媒中で段階的に混合し、窒素雰囲気下80℃にて7時間反応させて、水酸基価が20のポリエーテルポリオールを作製した。
[イソシアネートの合成]
窒素雰囲気下、数平均分子量500のポリプロピレングリコール100質量部に対し、粗製MDI57質量部を90℃で2時間加熱反応した後、ブチルセロソルブを固形分70%になるように加え、固形分当たりのNCO%が5.0%のイソシアネート化合物を得た。その後、反応物温度50℃の条件下、MEKオキシムを22質量部を滴下し、ブロックポリイソシアネートAを得た。
上記のようにして作製したポリオールに対し、ブロックポリイソシアネートAをNCO/OH基比が1.4になるように混合し、結着樹脂固形分100質量部に対し、カーボンブラック(商品名:MA100、三菱化学社製、Ph=3.5)20質量部を混合し、総固形分比が35質量%になるようにMEKに溶解、混合し、1.5mmの粒径のガラスビースを用いてサンドミルを用いて4時間分散して分散液1を作製した。その後、分散液中の結着樹脂成分固形分と同量のMEK中に球状ウレタン樹脂粒子アートパールC800透明(商品名、根上工業社製、体積平均粒子径7.3μm)を24質量部、球状ウレタン樹脂粒子アートパールC400透明(商品名、根上工業社製、体積平均粒子径14.0μm)を6質量部添加し、超音波分散することにより球状ウレタン樹脂粒子分散液を得た。得られた球状ウレタン樹脂粒子分散液を分散液1に追加して、サンドミルを用いてさらに30分間分散して表面層用塗料を得た。
上記のようにして得られた表面層用塗料を、オーバーフロー方式の浸漬塗工装置を用いて前記弾性層上にそれぞれ浸漬塗工した後乾燥させ、150℃にて2時間加熱処理することで弾性層表面に厚さ10.1μmの樹脂層を設け、トナー担持体を得た。
トナー担持体製造例1においては、DPAおよびDPBのピークを持っている。
トナー担持体製造例1における[表面層用塗料の作製]において、用いる樹脂粒子を、弾性率がやや低い体積平均粒子径14.0μmの球状シリコーンゴムを30質量部添加することに変更する以外は、トナー担持体製造例1と同様にしてトナー担持体を得た。トナー担持体製造例2においては、DPAのみピークを持っている。
トナー担持体製造例1における[表面層用塗料の作製]において、用いる樹脂粒子を、弾性率がやや高いフェノール樹脂(商品名:ユニベックスC10、ユニチカ社製)の分級操作により得た体積平均粒子径13.8μmのフェノール樹脂粒子を30質量部添加することに変更する以外は、トナー担持体製造例1と同様にしてトナー担持体を得た。トナー担持体製造例3においては、DPAのみピークを持っている。
トナー担持体製造例1における[表面層用塗料の作製]において、用いる樹脂粒子を、球状ウレタン樹脂粒子アートパールC400透明(商品名、根上工業社製、体積平均粒子径14.0μm)を30質量部添加することに変更し、分散液1の層固形分比を31%とする以外は、トナー担持体製造例1と同様にしてトナー担持体を得た。この操作により、表面層の厚さがやや薄いトナー担持体となった。トナー担持体製造例4においては、DPAのみピークを持っている。
トナー担持体製造例1における[表面層用塗料の作製]において、用いる樹脂粒子を、球状ウレタン樹脂粒子アートパールC400透明(商品名、根上工業社製、体積平均粒子径14.0μm)を30質量部添加することに変更し、分散液1の層固形分比を41%とする以外は、トナー担持体製造例1と同様にしてトナー担持体を得た。この操作により、表面層の厚さがやや厚いトナー担持体となった。トナー担持体製造例5においては、DPAのみピークを持っている。
トナー担持体製造例1における[弾性層の形成]において、用いる樹脂粒子を、球状ウレタン樹脂粒子アートパールC400透明(商品名、根上工業社製、体積平均粒子径14.0μm)を30質量部添加することに変更し、カーボンブラックトーカブラックの添加量を32質量部に変更する以外は、トナー担持体製造例1と同様にしてトナー担持体を得た。この操作により、弾性層の硬度が相対的にやや低いトナー担持体となった。トナー担持体製造例6においては、DPAのみピークを持っている。
トナー担持体製造例1における[弾性層の形成]において、用いる樹脂粒子を、球状ウレタン樹脂粒子アートパールC400透明(商品名、根上工業社製、体積平均粒子径14.0μm)を30質量部添加することに変更し、カーボンブラックトーカブラックの添加量を38質量部に変更する以外は、トナー担持体製造例1と同様にしてトナー担持体を得た。この操作により、弾性層の硬度が相対的にやや高いトナー担持体となった。トナー担持体製造例7においては、DPAのみピークを持っている。
トナー担持体製造例1における[表面層用塗料の作製]において、用いる樹脂粒子を、球状ウレタン樹脂粒子アートパールC400透明(商品名、根上工業社製、体積平均粒子径14.0μm)を30質量部添加することに変更する以外は、トナー担持体製造例1と同様にしてトナー担持体を得た。トナー担持体製造例8においては、DPAのみピークを持っている。
トナー担持体製造例1における[表面層用塗料の作製]において使用した、球状ウレタン樹脂粒子アートパールC800透明(商品名、根上工業社製、体積平均粒子径7.3μm)を、風力分級機にて分級し、体積平均粒子径4.4μmの球状ウレタン粒子とした。次に、トナー担持体製造例1における[表面層用塗料の作製]において、用いる樹脂粒子を、前記体積平均粒子径4.4μmの球状ウレタン粒子を24質量部添加することに変更し、かつ球状ウレタン樹脂粒子アートパールC400透明(商品名、根上工業社製、体積平均粒子径14.0μm)を6質量部添加する以外は、トナー担持体製造例1と同様にしてトナー担持体を得た。トナー担持体製造例9においては、DPAおよびDPBの2つのピー
クを持っているが、DPAが小さい。
トナー担持体製造例1における[表面層用塗料の作製]において使用した、球状ウレタン樹脂粒子アートパールC400透明(商品名、根上工業社製、体積平均粒子径14.0μm)を、風力分級機にて分級し、体積平均粒子径11.0μmの球状ウレタン粒子と、体積平均粒子径13.0μmの球状ウレタン粒子を得た。次に、トナー担持体製造例1における[表面層用塗料の作製]において、用いる樹脂粒子を、前記体積平均粒子径11.0μmの球状ウレタン粒子を22質量部とし、さらに、前記体積平均粒子径13.0μmの球状ウレタン粒子を8質量部添加することに変更する以外は、トナー担持体製造例1と同様にしてトナー担持体を得た。トナー担持体製造例9においては、DPAおよびDPBの2つ
のピークを持っているが、DPB−DPA=2.0である。
トナー担持体製造例1における[表面層用塗料の作製]において、用いる樹脂粒子を、球状ウレタン樹脂粒子アートパールC400透明(商品名、根上工業社製、体積平均粒子径14.0μm)を30質量部添加することに変更し、分散液1の層固形分比を24%とする以外は、トナー担持体製造例1と同様にしてトナー担持体を得た。この操作により、表面層の厚さが薄いトナー担持体となった。トナー担持体製造例11においては、DPAのみピークを持っている。
トナー担持体製造例1における[表面層用塗料の作製]において、用いる樹脂粒子を、球状ウレタン樹脂粒子アートパールC400透明(商品名、根上工業社製、体積平均粒子径14.0μm)を30質量部添加することに変更し、分散液1の層固形分比を45%とする以外は、トナー担持体製造例1と同様にしてトナー担持体を得た。この操作により、表面層の厚さが厚いトナー担持体となった。トナー担持体製造例12においては、DPAのみピークを持っている。
エチレンプロピレンゴム(商品名:三井3045ETP、三井化学社製)を、液体窒素を用いた冷凍粉砕法により粉砕した。次に、風力分級機により体積平均粒子13.2μmのものを作製した。次に、トナー担持体製造例1における[表面層用塗料の作製]において
、用いる樹脂粒子を、前記体積平均粒子径13.2μmの弾性率の低いエチレンプロピレンゴム粒子を30質量部添加することに変更する以外は、トナー担持体製造例1と同様にしてトナー担持体を得た。トナー担持体製造例13においては、DPAのみピークを持っている。
球状シリカ粒子(商品名:サイロスフェアC−1510、富士シリシア製)を、風力分級機により、体積平均粒子径13.2μmのものを作製した。次に、トナー担持体製造例1における[表面層用塗料の作製]において、用いる樹脂粒子を、前記体積平均粒子径13.2μmの弾性率の高いシリカ粒子を30質量部添加することに変更する以外は、トナー担持体製造例1と同様にしてトナー担持体を得た。トナー担持体製造例14においては、DPAのみピークを持っている。
トナー担持体製造例1における[弾性層の形成]において、用いる樹脂粒子を、球状ウレタン樹脂粒子アートパールC400透明(商品名、根上工業社製、体積平均粒子径14.0μm)を30質量部添加することに変更し、カーボンブラックトーカブラックの添加量を28質量部に変更する以外は、トナー担持体製造例1と同様にしてトナー担持体を得た。この操作により、弾性層の硬度が相対的に低いトナー担持体となった。トナー担持体製造例15においては、DPAのみピークを持っている。
トナー担持体製造例1における[弾性層の形成]において、用いる樹脂粒子を、球状ウレタン樹脂粒子アートパールC400透明(商品名、根上工業社製、体積平均粒子径14.0μm)を30質量部添加することに変更し、カーボンブラックトーカブラックの添加量を42質量部に変更する以外は、トナー担持体製造例1と同様にしてトナー担持体を得た。この操作により、弾性層の硬度が相対的に高いトナー担持体となった。トナー担持体製造例16においては、DPAのみピークを持っている。
評価機としてLBP−5300(キヤノン社製)の改造機(プロセススピード:200mm/sec、定着温度190℃)を使用して、下記のごとき各種画像評価を行った。評価カートリッジは、非磁性一成分方式のトナーカートリッジにトナー製造例1のトナーを
200g充填し、また、トナー担持体製造例1に記載のトナー担持体を装着したものであ
る。検体はシアンステーションに装着し、その他のステーションにはダミーカートリッジを装着して評価を実施した。
評価には、定着ユニットを定着温度が調整できるように改造した改造定着器を用いた。常温常湿(N/N:温度23.5℃,湿度60%RH)環境下にてXx64g/m2紙を用いて評価を行った。未定着画像のトナーのり量が0.6mg/cm2となるように調製した後、温度130〜200℃の範囲を温度5℃間隔で設定した定着温度で、A4紙中に5cm角のベタ画像を9点出力させた。その画像を4.9kPaの荷重をかけたシルボン紙で5回往復し、濃度低下率が20%以上となる温度を定着下限温度として評価した。A,BおよびCは使用上問題とならないレベルである。DおよびEは使用上各種制約を受けるため、好ましくないレベルである。
A:定着下限温度が、145℃未満
B:定着下限温度が、145℃以上、155℃未満
C:定着下限温度が、155℃以上、165℃未満
D:定着下限温度が、165℃以上、175℃未満
E:定着下限温度が、175℃以上
評価には、定着ユニットを定着温度が調整できるように改造した改造定着器を用いた。常温常湿(N/N:温度23.5℃,湿度60%RH)環境下にてXx75g/m2紙を用いて評価を行った。未定着画像のトナーのり量が0.6mg/cm2となるように調製
した後、170〜200℃の範囲を温度5℃間隔で設定した定着温度で、A4横置きで先端から5cmの全域が画像濃度0.5のハーフトーン、それ以外がベタ白という画像を出力させた。この際の白地部に現れるオフセットのレベルを目視確認した。A,BおよびCは使用上問題とならないレベルである。DおよびEは使用上各種制約を受けるため、好ましくないレベルである。
A:オフセットが全く発生しない
B:定着温度200℃で、A4縦置きで通紙した部分以外の端部にうっすらとオフセットが発生した。
C:定着温度200℃で、長手方向全域に、オフセットが発生した。
D:定着温度190℃で、A4縦置きで通紙した部分以外の端部にうっすらとオフセットが発生した。
E:定着温度190℃で、長手方向全域に、オフセットが発生した。
常温常湿(N/N:温度23.5℃,湿度60%RH)環境下にてXx64g/m2紙を用いて評価を行った。転写紙先端から1mmの位置から、トナーのり量1.1mg/cm2のベタ画像を載せ、未定着画像を得た。これを、キヤノン製複合機IRC3200の
定着機を用いて定着させた。この時、定着温度を175℃から5℃ずつ低下させて定着させたとき、転写紙が定着ローラーに巻きつく温度を定着ローラー巻きつき温度とした。A,BおよびCは使用上問題とならないレベルである。DおよびEは使用上各種制約を受けるため、好ましくないレベルである。
A:155℃以下
B:160℃
C:165℃
D:170℃
E:175℃以上
常温常湿(N/N:温度23.5℃,湿度60%RH)環境下にて、Xx75g/m2紙を用いてトナーのり量が0.5mg/cm2であるベタ画像を作成し、「PG−3D」(日本電色工業株式会社製)を用いて、測定光学部角度75°における定着画像の光沢度を測定した。A,BおよびCは使用上問題とならないレベルである。DおよびEは使用上各種制約を受けるため、好ましくないレベルである。
A:25以上
B:20以上、25未満
C:18以上、20未満
D:15以上、18未満
E:15未満
常温常湿(N/N:温度23.5℃,湿度60%RH)環境下、及び高温高湿(H/H:温度30℃,湿度80%RH)環境下、低温低湿(L/L:温度15℃,湿度10%R
H)環境下にて、Xx75g/m2紙を用いて2%の印字比率において、画像を15,000枚までプリントアウトする画出し試験において、10,000枚時および耐久評価終了後にベタ画像を出力し、その濃度を測定することにより評価した。尚、画像濃度は「マクベス反射濃度計 RD918」(マクベス社製)を用いて、原稿濃度が0.00の白地部分の画像に対する相対濃度を測定した。A,BおよびCは使用上問題とならないレベルであるが、DおよびEは使用上問題となるレベルである。
A:1.40以上
B:1.30以上、1.40未満
C:1.20以上、1.30未満
D:1.10以上、1.20未満
E:1.10未満
常温常湿(N/N:温度23.5℃,湿度60%RH)環境下、及び高温高湿(H/H:温度30℃,湿度80%RH)環境下、低温低湿(L/L:温度15℃,湿度10%RH)環境下にて、Xx75g/m2紙を用いて2%の印字比率において、画像を15,000枚までプリントアウトする画出し試験において、10,000枚時および耐久評価終了後に白地部分を有する画像を出力し、「REFLECTMETER MODEL TC−6DS」(東京電色社製)により測定したプリントアウト画像の白地部分の白色度(反射率Ds(%))と転写紙の白色度(平均反射率Dr(%))の差から、カブリ濃度(%)(=Dr(%)−Ds(%))を算出し、耐久評価終了時の画像カブリを評価した。フィルターは、アンバーライトフィルターを用いた。A,BおよびCは使用上問題とならないレベルであるが、DおよびEは使用上問題となるレベルである。
A:0.5%未満
B:0.5%以上1.0%未満
C:1.0%以上1.5%未満
D:1.5%以上5.0%未満
E:5.0%以上
常温常湿(N/N:温度23.5℃,湿度60%RH)環境下、及び高温高湿(H/H:温度30℃,湿度80%RH)環境下にて、Xx75g/m2紙を用いて2%の印字比率において、画像を15,000枚までプリントアウトする画出し試験において、10,000枚時および耐久評価終了後に規制部材(=現像ブレード)の観察を行った。A,BおよびCは使用上問題とならないレベルであるが、DおよびEは使用上問題となるレベルである。
A:全く汚染していない。
B:わずかに汚染しているが画像欠陥は全く発生していない。
C:汚染しており画像欠陥もわずかに発生している。
D:汚染が目立ち、画像欠陥も目立つ。
E:汚染がひどく、顕著な画像欠陥も発生している。
上記試験例にて示した試験方法に基づき、また、評価トナーおよび使用するトナー担持体を、表3の組み合わせにて、具体的な画像評価を行った。評価結果もあわせて表3に掲載する。なお、上記(1)、(2)、(3)および(4)の定着性試験については、トナー担持体製造例8との組み合わせ時に実施した。
実施例1における評価トナーおよび使用するトナー担持体を、表4の組み合わせに変更する以外は、実施例1と同様にして検討を行った。評価結果もあわせて表4に掲載する。なお、上記(1)、(2)、(3)および(4)の定着性試験については、トナー担持体製造例8との組み合わせ時に実施した。
Claims (4)
- 潜像担持体と、トナー担持体と、トナー担持体上のトナー量を規制しトナー層を形成するトナー規制部材とを少なくとも有する画像形成装置を用い、該潜像担持体上に形成された静電潜像を非磁性一成分トナーによって現像する画像形成方法であって、
該トナー担持体は、軸芯体及び該軸芯体の外周の弾性層、並びに該弾性層の外周に少なくとも結着樹脂と樹脂粒子を含有する表面層を有するトナー担持体であり、該表面層の厚さは8.0乃至15.0(μm)であり、該樹脂粒子は弾性率が0.05乃至2.00(MPa)である樹脂粒子であり、また、該弾性層のアスカーC硬度が50乃至60(°)であり、
該トナーは、結着樹脂、着色剤、及びワックス成分を少なくとも含有するトナー粒子と、無機微粉体とを有するトナーであって、トナーに対する微小圧縮試験において、測定するトナーの粒子径をD(μm)、トナーの1粒子に負荷速度9.8×10−5N/secで荷重9.8×10−4Nを負荷したときの最大変位量をX100(μm)、荷重2.0×10−4N時の変位量をX20(μm)としたとき、
0.400≦X100/D≦0.800
0.020≦X20/D≦0.060
であり、
該トナーのテトラヒドロフラン(THF)可溶分のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定される分子量分布において、メインピークの分子量(M1)が10,000〜80,000であり、該分子量分布のチャートにおいてメインピークの分子量(M1)の高さをH(M1)、分子量4,000の高さをH(4,000)としたとき、
H(4,000):H(M1)=(0.100〜0.950):1.000
を満足し、
該ワックス成分の含有量が結着樹脂に対して4.0乃至25.0質量%であり、
該ワックス成分は、示差走査熱量測定(DSC)装置で測定される昇温時のDSC曲線において、最大吸熱ピーク温度が57乃至120℃の範囲内であり、
該トナーは、水系媒体中にて懸濁重合法によって製造されるトナー粒子に無機微粉体を添加して作製されること、
を特徴とする画像形成方法。 - 該ワックス成分は、示差走査熱量測定(DSC)装置で測定される昇温時のDSC曲線において、最大吸熱ピーク温度が60乃至120℃の範囲内であることを特徴とする請求項1に記載の画像形成方法。
- 該トナーの個数平均粒子径(Dt1)が3.0乃至8.0(μm)であり、トナー担持体表面層に含まれる樹脂粒子の体積粒度分布において、3.0乃至30.0(μm)の範囲内で少なくとも2つのピーク(DPAおよびDPB)を有しており、3.0≦Dt1<DPA<DPB≦30.0を満足することを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成方法。
- 該トナー担持体表面層に含まれる樹脂粒子について、3.0≦Dt1<DPA<DPB≦30.0および4.0≦DPB−DPA≦12.0を同時に満足することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の画像形成方法。
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