JP5470858B2 - 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

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 Download PDF

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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及び画像形成装置に関する。
電子写真法においては、一般的には、光導電性物質を利用した感光体(像保持体)表面に、種々の手段により電気的に潜像を形成し、形成された潜像を、トナーを含む現像剤を用いて現像し現像像を形成した後、この現像像を、必要に応じて中間転写体を介して、紙等の被転写体表面に転写し、加熱、加圧、加熱加圧等により定着する、という複数の工程を経て、画像が形成される。また、感光体表面に残ったトナーは、必要に応じて種々の方法によりクリーニングされ、再び現像に利用される。
トナーの流動性、耐ケーシング性、帯電性及び環境安定性に優れ、画像欠陥の発生のない優れた画質を得る目的で、トナーの外添剤として、4級アンモニウム塩で処理したシリカを用いることが提案されている(例えば特許文献1乃至2参照)。
また、低印字率での長期耐刷でも良好な画像を維持し、優れた定着性を得る目的で、トナーの外添剤としてフッ素系樹脂微粉末を用いることが提案されている(例えば特許文献3参照)。
特開平5−6032号公報 特開平5−100491号公報 特開2008−139851号公報
本発明の課題は、本構成を有さない場合に比べて、ホットオフセットの発生を抑制した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。即ち、
請求項1に係る発明は、
(A)結着樹脂、(B)離型剤、および(C)50nm以上300nm以下の範囲の1次粒子径である外添剤を含み、前記(C)外添剤が少なくとも(C−1)フッ素樹脂粒子、または(C−2)フッ素原子含有処理剤で表面処理された粒子を含み、且つトナーの90℃における高架式フローテスター溶融粘度が1.50×10 Pa・s以上1.0×10Pa・s以下の範囲である静電荷現像用トナー。
請求項2に係る発明は、
前記(C−1)フッ素樹脂粒子、または(C−2)フッ素原子含有処理剤で表面処理された粒子によるトナーの表面被覆率が、0.5%以上2.5%以下の範囲である請求項1に記載の静電荷現像用トナー。
請求項3に係る発明は、
請求項1または請求項2に記載の静電荷像現像用トナーを含むことを特徴とする静電荷像現像剤。
請求項4に係る発明は、
請求項1または請求項2に記載の静電荷像現像用トナーが収められたことを特徴とするトナーカートリッジ。
請求項5に係る発明は、
現像剤保持体を少なくとも備え、請求項3に記載の静電荷像現像剤を収容することを特徴とするプロセスカートリッジ。
請求項6に係る発明は、
像保持体と、
該像保持体上に形成された静電荷像を現像剤によりトナー像として現像する現像手段と、
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、
前記現像剤が請求項3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。
請求項1に係る発明によれば、本構成を有さない場合に比べて、ホットオフセットの発生が抑制される。
請求項2に係る発明によれば、特定の外添剤による表面被覆率を考慮しない場合に比べて、ホットオフセットの発生が抑制される。
請求項3に係る発明によれば、本構成を有さない場合に比べて、ホットオフセットの発生が抑制された画像が得られる。
請求項4に係る発明によれば、本構成を有さない場合に比べて、ホットオフセットの発生が抑制された画像が得られる。
請求項5に係る発明によれば、本構成を有さない場合に比べて、ホットオフセットの発生が抑制された画像が得られる。
請求項6に係る発明によれば、本構成を有さない場合に比べて、ホットオフセットの発生が抑制された画像が得られる。
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
<静電荷像現像用トナー>
実施形態に係る静電荷像現像用トナー(以下、「トナー」という場合がある)は、少なくとも、(A)結着樹脂、(B)離型剤、および(C)50nm以上500nm以下の範囲の1次粒子径である外添剤(以下、「特定外添剤」という場合がある)を含み、前記(C)外添剤として少なくとも(C−1)フッ素樹脂粒子、または(C−2)フッ素原子含有処理剤で表面処理された粒子 を含み、且つトナーの90℃における高架式フローテスター溶融粘度が1.0×10Pa・s以上1.0×10Pa・s以下の範囲である、ことを特徴とする。
実施形態に係るトナーは、上記構成とすることで、溶融粘度が上記の範囲であり、且つトナー粒子に対する外添剤として少なくとも(C−1)フッ素樹脂粒子、または(C−2)フッ素原子含有処理剤で表面処理された粒子 を含むことによってホットオフセットの発生を抑制される。特に200℃以下での低温定着でのホットオフセットが抑制される。
ホットオフセットとは、トナーが溶融状態で定着部材に融着する現象である。通常ロール形状である定着部材に融着し、ロールが1周した後、用紙等に該融着トナーが付着し認識される。
ここで、従来、画像強度や紙擦り汚れを改善するために、フッ素系樹脂微粉末を、印刷面表面に存在させる技術が提案されている。しかしながら、すべり性を付与するため500nmから1μm程度の比較的大きな平均粒子径のフッ素系樹脂微粉末を用いるものであり、画像を形成するトナーに比較して存在量を多くすることができず、ホットオフセットの発生の抑制はできない。
一般に「オイルレス定着」と言われる定着機構においては、定着時にトナーに含まれているワックスが溶融して定着部材と画像表面との間に染み出すことによりトナー層の破断を抑制している。しかしながら、プロセスブラックに代表される三次色を高濃度で出力する際、画像表面の温度はトナーを十分に溶融させ難く、定着時のトナー粘度が高くなる傾向にある。
さらに、フッ素系樹脂微粉末はワックスとの親和性が低く、このためトナーの粘度が高いと、ワックスの定着部材への供給を抑制してしまうので、ホットオフセットが発生しやすくなる。
また、近年は省エネルギー化、及び高速化の市場要求が高く、低温定着トナーの開発が進められている。ただし、高速機においては定着時にトナーにかかる熱量に幅があるため定着可能温度域を広く取る必要があり、トナーの低融解温度化とともに低溶融粘度化する必要があるが、トナーの凝集力が低くなるため、ホットオフセットが発生しやすいという問題が生じる。
これに対し、本実施形態では、次の知見を見出したことに基づき、ホットオフセットの発生の抑制させることを見出した。
1)50nm以上500nm以下の範囲の1次粒子径である外添剤をトナーに含ませる点、2)この外添剤として(C−1)フッ素樹脂粒子、または(C−2)フッ素原子含有処理剤で表面処理された粒子を用いる点、3)トナーの90℃における高架式フローテスター溶融粘度が1.0×10Pa・s以上1.0×10Pa・s以下の範囲である点。
つまり、50nm以上500nm以下の範囲の1次粒子径であるフッ素樹脂粒子、またはフッ素原子含有処理剤で表面処理された粒子を外添剤として含み、且つ溶融粘度が本実施形態の範囲内にあるトナーを用いることによって、定着領域が広がり、ホットオフセットの発生が抑制される。これによって、特に低温度領域での定着による省エネルギー、高速化、用紙汎用性、カラー化の達成が容易になる。
以下、トナーの具体的構成について詳細に説明する。
(トナー粒子)
トナー粒子は、(A)結着樹脂、(B)離型剤、及び(C)特定外添剤を含み、さらに必要に応じてその他添加剤を含んで構成される。トナー粒子の構造は特に限定されず、単層構造とすることもよいが、例えば、結着樹脂と着色剤や離型剤などとを含むコア層と、結着樹脂を含みコア層を被覆するシェル層とを有するいわゆるコアシェル構造とすることもよい。
(A)結着樹脂
結着樹脂としては、ビニル系樹脂を代表とする非結晶性樹脂はもとより、非結晶性のポリエステル樹脂、結晶性のポリエステル樹脂など様々なものを用いてもよい。
ビニル系結着樹脂としての例としては、スチレン、パラクロルスチレンなどのスチレン類ビニルナフタレン、塩化ビニル、臭化ビニル、弗化ビニル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ベンゾエ酸ビニル、酪酸ビニルなどのビニルエステル類、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―ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸n―オクチル、アクリル酸2―クロルエチル、アクリル酸フェニル、α―クロルアクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチルなどのメチレン脂肪族カルボン酸エステル類、アクリロニトリル、メタクリルロニトリル、アクリルアミド、例えばビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルイソブチルエーテルなどのビニルエーテル類、例えばN―ビニルピロール、N−ビニルカルバゾール、N−ビニルインドール、N−ビニルピロリドンなどのN−ビニル化合物などの含N極性基を有する単量体やメタクリル酸、アクリル酸、桂皮酸、カルボキシエチルアクリレートなどのビニルカルボン酸類などビニル系モノマーの単独重合体及び共重合体及び/又は各種ポリエステル類など、さらには各種ワックス類もあわせて使用する。
ビニル系単量体の場合は、イオン性界面活性剤などを用いて乳化重合を実施して樹脂粒子分散液を作製することができ、その他の樹脂の場合は油性で水への溶解度の比較的小さい溶剤に溶解するものであれば、樹脂をそれらの溶剤に溶かし、イオン性の界面活性剤や高分子電解質とともにホモジナイザーなどの分散機により水中に粒子状に分散し、その後加熱又は減圧して溶剤を蒸散することにより、樹脂粒子分散液を得る。
結晶性樹脂としては、結晶性ポリエステル樹脂が好ましく、また適度な融解温度をもつ脂肪族系の結晶性ポリエステル樹脂がより好ましい。以下、結晶性ポリエステル樹脂を例に説明する。
結晶性脂肪族系ポリエステルには、ポリカプロラクトンのように開環重合的に進行するポリエステルもあるが、酸(ジカルボン酸)成分とアルコール(ジオール)成分とから合成されるものもある。本実施形態において、「酸由来構成成分」とは、ポリエステル樹脂の合成前には酸成分であった構成部位を指し、「アルコール由来構成成分」とは、ポリエステル樹脂の合成前にはアルコール成分であった構成部位を指す。
ポリエステル樹脂が結晶性でない場合、即ち非結晶性である場合には、良好な低温定着性を確保しつつ、耐トナーブロッキング性、画像保存性を保つことが困難となる場合がある。
なお、本実施形態において、「結晶性ポリエステル樹脂」とは、示差走査熱量測定(DSC)において、観察される吸熱ピークの半値幅が6℃以下のものを意味し、これ以外のポリエステル樹脂は、非結晶性ポリエステル樹脂を意味する。
また、本実施形態において、「ポリエステル樹脂」とは、純粋なポリエステル構造を有する樹脂の他に、ポリエステル主鎖に対して他成分を共重合したポリマーの場合、他成分が50質量%以下の共重合体も意味する。
・酸由来構成成分
前記酸由来構成成分は、脂肪族ジカルボン酸が望ましく特に直鎖型のカルボン酸が望ましい。
例えば、蓚酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼリン酸、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、1,11−ウンデカンジカルボン酸、1,12−ドデカンジカルボン酸、1,13−トリデカンジカルボン酸、1,14−テトラデカンジカルボン酸、1,16−ヘキサデカンジカルボン酸、1,18−オクタデカンジカルボン酸、など、或いはその低級アルキルエステルや酸無水物が挙げられるが、この限りではない。
前記酸由来構成成分としては、前述の脂肪族ジカルボン酸由来構成成分のほか、2重結合を持つジカルボン酸由来構成成分、スルホン酸基を持つジカルボン酸由来構成成分等の構成成分が含まれているのが好ましい。
尚、前記2重結合を持つジカルボン酸由来構成成分には、2重結合を持つジカルボン酸に由来する構成成分のほか、2重結合を持つジカルボン酸の低級アルキルエステル又は酸無水物等に由来する構成成分も含まれる。また、前記スルホン酸基を持つジカルボン酸由来構成成分には、スルホン酸基を持つジカルボン酸に由来する構成成分のほか、スルホン酸基を持つジカルボン酸の低級アルキルエステル又は酸無水物等に由来する構成成分も含まれる。
前記2重結合を持つジカルボン酸は、その2重結合を利用して樹脂全体を架橋させ得る点で、定着時のホットオフセットを防ぐために好適に用いる。このジカルボン酸としては、例えば、フマル酸、マレイン酸、3−ヘキセンジオイック酸、3−オクテンジオイック酸等が挙げられるが、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、フマル酸、マレイン酸等が好ましい。
前記スルホン酸基を持つジカルボン酸は、顔料等の色材の分散を良好にする点で有効である。
また樹脂全体を水に乳化或いは懸濁して、トナー母粒子を粒子に作製する際に、スルホン酸基があれば、後述するように、界面活性剤を使用しないで乳化或いは懸濁させる。このスルホン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。
これらの、脂肪族ジカルボン酸由来構成成分以外の酸由来構成成分(2重結合を持つジカルボン酸由来構成成分及び/又はスルホン酸基を持つジカルボン酸由来構成成分)の、酸由来構成成分における含有量としては、1構成モル%以上20構成モル%以下が好ましく、2構成モル%以上10構成モル%以下がより好ましい。
前記含有量が、1構成モル%未満の場合には、顔料分散が良くなかったり、乳化粒子径が大きくなり、凝集によるトナー径の調整が困難となることがある。一方、20構成モル%を超えると、ポリエステル樹脂の結晶性が低下し、融解温度が降下して、画像の保存性が悪くなることがある。
尚、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(酸由来構成成分、アルコール由来構成成分)を1単位(モル)したときの百分率を指す。
−アルコール由来構成成分−
アルコール構成成分としては脂肪族ジカルボン酸が望ましく、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−ドデカンジオール、1,12−ウンデカンジオール、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、1,20−エイコサンジオール、などが挙げられるが、この限りではない。
前記アルコール由来構成成分が脂肪族ジオール由来構成成分の場合には、脂肪族ジオール由来構成成分の含有量が80構成モル%以上であって、必要に応じてその他の成分を含む。さらに前記アルコール由来構成成分が脂肪族ジオール由来構成成分の場合、前記脂肪族ジオール由来構成成分の含有量は90構成モル%以上であるのが好ましい。
前記脂肪族ジオール由来構成成分の含有量が、80構成モル%未満では、ポリエステル樹脂の結晶性が低下し、融解温度が降下するため、耐トナーブロッキング性、画像保存性及び、低温定着性が悪化してしまう。
必要に応じて含まれるその他の成分としては、2重結合を持つジオール由来構成成分、スルホン酸基を持つジオール由来構成成分等の構成成分である。
前記2重結合を持つジオールとしては、2−ブテン−1,4−ジオール、3−ブテン−1,6−ジオール、4−ブテン−1,8−ジオール等が挙げられる。
前記スルホン酸基を持つジオールとしては、1,4−ジヒドロキシ−2−スルホン酸ベンゼンナトリウム塩、1,3−ジヒドロキシメチル−5−スルホン酸ベンゼンナトリウム塩、2−スルホ−1,4−ブタンジオールナトリウム塩等が挙げられる。
これらの、直鎖型の脂肪族ジオール由来構成成分以外のアルコール由来構成成分を加える場合、すなわち2重結合を持つジオール由来構成成分及び/又はスルホン酸基を持つジオール由来構成成分を加える場合、全アルコール由来構成成分における2重結合を持つジオール由来構成成分及び/又はスルホン酸基を持つジオール由来構成成分の含有量は、1構成モル%以上20構成モル%以下が好ましく、2構成モル%以上10構成モル%以下がより好ましい。
前記脂肪族ジオール由来構成成分以外のアルコール由来構成成分の含有量が、全アルコール由来構成成分に対して1構成モル%未満の場合には、顔料分散が良くなかったり、乳化粒子径が大きくなったり、凝集によるトナー径の調整が困難となることがある。
一方、20構成モル%を超えると、ポリエステル樹脂の結晶性が低下し、融解温度が降下して、画像の保存性が悪くなることがある。
トナーの結着樹脂の融解温度は50℃以上120℃以下であることが好ましく、60℃以上110℃以下であることがより好ましい。融解温度が50℃より低いとトナーの保存性や、定着後のトナー画像の保存性が問題となる場合がある。また、120℃より高いと、従来のトナーに比べて十分な低温定着が得られない場合がある。
尚、本実施形態において、前記結晶性樹脂の溶融温度の測定には、示差走査熱量計(マックサイエンス社製:DSC3110、熱分析システム001)(以下、「DSC」と称す。)を用い、室温(例えば25℃、以下同様)から150℃まで毎分10℃の昇温速度で測定を行った時のJIS K−7121に示す入力補償示差走査熱量測定の融解ピーク温度として求める。尚、結晶性の樹脂には、複数の融解ピークを示す場合があるが、本実施形態においては、最大のピークをもって融解温度とみなす。
前記ポリエステル樹脂の製造方法としては、特に制限はなく、酸成分とアルコール成分とを反応させる一般的なポリエステル重合法で製造することができ、例えば、直接重縮合、エステル交換法等を、モノマーの種類によって使い分けて製造する。前記酸成分とアルコール成分とを反応させる際のモル比(酸成分/アルコール成分)としては、反応条件等によっても異なるため、一概には言えないが、通常1/1程度である。
前記ポリエステル樹脂の製造は、重合温度180℃以上230℃以下の範囲で行うことができ、必要に応じて反応系内を減圧にし、縮合時に発生する水やアルコールを除去しながら反応させる。
モノマーが、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。重縮合反応においては、溶解補助溶剤を留去しながら行う。共重合反応において相溶性の悪いモノマーが存在する場合は、あらかじめ相溶性の悪いモノマーとそのモノマー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供に重縮合させるとよい。
前記ポリエステル樹脂の製造時に使用する触媒としては、ナトリウム、リチウム等のアルカリ金属化合物、マグネシウム、カルシウム等のアルカリ土類金属化合物、亜鉛、マンガン、アンチモン、チタン、スズ、ジルコニウム、ゲルマニウム等の金属化合物、亜リン酸化合物、リン酸化合物、及び、アミン化合物等が挙げられ、具体的には、酢酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、酢酸リチウム、炭酸リチウム、酢酸カルシウム、ステアリン酸カルシウム、酢酸マグネシウム、酢酸亜鉛、ステアリン酸亜鉛、ナフテン酸亜鉛、塩化亜鉛、酢酸マンガン、ナフテン酸マンガン、チタンテトラエトキシド、チタンテトラプロポキシド、チタンテトライソプロポキシド、チタンテトラブトキシド、三酸化アンチモン、トリフェニルアンチモン、トリブチルアンチモン、ギ酸スズ、シュウ酸スズ、テトラフェニルスズ、ジブチルスズジクロライド、ジブチルスズオキシド、ジフェニルスズオキシド、ジルコニウムテトラブトキシド、ナフテン酸ジルコニウム、炭酸ジルコニール、酢酸ジルコニール、ステアリン酸ジルコニール、オクチル酸ジルコニール、酸化ゲルマニウム、トリフェニルホスファイト、トリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイト、エチルトリフェニルホスホニウムブロマイド、トリエチルアミン、トリフェニルアミン等の化合物が挙げられる。
なお、後述する乳化重合凝集法を利用してトナーを作製する場合、結着樹脂は、これを水系媒体に乳化分散させて得られた樹脂粒子を含む樹脂粒子分散液として利用される。
樹脂粒子の平均粒径としては、通常1μm以下であり、0.01μm以上1μm以下であるのが好ましい。平均粒径が1μmを越えると、最終的に得られるトナーの粒径分布が広くなったり、遊離粒子の発生が生じ、性能や信頼性の低下を招き易くなる場合がある。
一方、平均粒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で有利である。なお、前記平均粒径は、例えばレーザー回折式粒度分布測定装置(堀場製作所製、LA−700)を用いて測定する。
樹脂粒子分散液における分散媒としては、例えば水系媒体や有機溶剤などが挙げられる。
水系媒体としては、例えば、蒸留水、イオン交換水等の水、アルコール類などが挙げられる。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。本実施形態においては、前記水系媒体に界面活性剤を添加混合しておくのが好ましい。界面活性剤としては特に限定されるものでは無いが、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などが挙げられる。
これらの中でもアニオン界面活性剤、カチオン系界面活性剤が好ましい。前記非イオン系界面活性剤は、前記アニオン界面活性剤又はカチオン系界面活性剤と併用されるのが好ましい。前記界面活性剤は、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。
なお、アニオン界面活性剤の具体例としては、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ドデシル硫酸ナトリウム、アルキルナフタレンスルホン酸ナトリウム、ジアルキルスルホコハク酸ナトリウムなどが挙げられる。また、前記カチオン界面活性剤の具体例としては、アルキルベンゼンジメチルアンモニウムクロライド、アルキルトリメチルアンモニウムクロライド、ジステアリルアンモニウムクロライドなどが挙げられる。これらの中でもアニオン界面活性剤、カチオン系界面活性剤等のイオン性界面活性剤が好ましい。
有機溶剤としては、例えば、酢酸エチル、トルエンが挙げられ、前記結着樹脂に応じて選択して用いる。
樹脂粒子が、前記ビニル基を有するエステル類、前記ビニルニトリル類、前記ビニルエーテル類、前記ビニルケトン類等のビニル系単量体の単独重合体又は共重合体(ビニル系樹脂)である場合には、前記ビニル系単量体をイオン性界面活性剤中で乳化重合やシード重合等することにより、ビニル系単量体の単独重合体又は共重合体(ビニル系樹脂)製の樹脂粒子をイオン性界面活性剤に分散させてなる分散液が調製される。
樹脂粒子が、前記ビニル系単量体の単独重合体又は共重合体以外の樹脂である場合には、該樹脂が、水への溶解度が小さい油性溶剤に溶解するのであれば、該樹脂を該油性溶剤に溶解させ、この溶液を、ホモジナイザー等の分散機を用いてイオン性界面活性剤や高分子電解質と共に水中に粒子分散し、その後、加熱又は減圧して該油性溶剤を蒸散させることにより、ビニル系樹脂以外の樹脂製の樹脂粒子をイオン性界面活性剤に分散させてなる分散液が調製される。
一方、樹脂粒子が、結晶性ポリエステル及び非晶質ポリエステル樹脂である場合、中和によりアニオン型となり得る官能基を含有した、自己水分散性をもっており、親水性となり得る官能基の一部又は全部が塩基で中和された、水性媒体の作用下で安定した水分散体を形成させる。結晶性ポリエステル及び非晶質ポリエステル樹脂において中和により親水性基と成り得る官能基はカルボキシル基やスルフォン基等の酸性基である為、中和剤としては例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、水酸化カルシウム、炭酸ナトリウム、アンモニア等の無機塩基や、ジエチルアミン、トリエチルアミン、イソプロピルアミンなどの有機塩基が挙げられる。
また、結着樹脂として、それ自体水に分散しない、すなわち自己水分散性を有しないポリエステル樹脂を用いる場合には、後述する離型剤と同じように、樹脂溶液及び又はそれと混合する水性媒体に、イオン性界面活性剤、高分子酸、高分子塩基等の高分子電解質と共に分散し、融解温度以上に加熱し、強い剪断力を印加させるホモジナイザーや圧力吐出型分散機を用いて処理すると、容易に1μm以下の粒子にされ得る。このイオン性界面活性剤や高分子電解質を用いる場合には、その水性媒体中における濃度は、0.5質量%以上5質量%以下程度になるようにするのが適当である。
このようにして得られた樹脂粒子分散液中の樹脂粒子の体積平均粒径は、レーザー回析式粒度分布測定装置(堀場製作所製、LA−700)で測定する。
<(B)離型剤>
次に離型剤を説明する。
本実施形態のトナーには1種以上の離型剤を用いるが、具体例としては、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、加熱により軟化点を示すシリコーン類、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などの脂肪酸アミド類や、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、ミツロウなどの動物系ワックス、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、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・石油系ワックス、及びそれらの変性物などである。
これらの離型剤類は、水中にイオン性界面活性剤や高分子酸や高分子塩基などの高分子電解質とともに分散し、融解温度以上に加熱するとともに、強い剪断付与能力を有するホモジナイザーや圧力吐出型分散機(ゴーリンホモジナイザー、ゴーリン社製)で粒子状に分散させ、体積平均粒径1μm以下の離型剤粒子を含む離型剤分散液を作製する。
これらの離型剤は、トナー構成固体分総重量に対して5質量%以上25質量%以下の範囲で添加することが、オイルレス定着システムにおける定着画像の剥離性を確保する上で望ましい。
なお、得られた離形剤粒子分散液の粒子径は、例えばレーザー回析式粒度分布測定装置(堀場製作所製、LA−700)で測定した。また、離型剤を使用するときには、樹脂粒子、着色剤粒子及び離型剤粒子を凝集した後に、さらに樹脂粒子分散液を追加して凝集粒子表面に樹脂粒子を付着することが帯電性、耐久性を確保する観点から望ましい。
<(C)50nm以上500nm以下の範囲の1次粒子径である外添剤>
本実施形態のトナーには、(C)50nm以上500nm以下の範囲の1次粒子径である外添剤を含み、(C−1)フッ素樹脂粒子、または(C−2)フッ素原子含有処理剤で表面処理された粒子を少なくとも1種以上含む。
<(C−1)フッ素樹脂粒子>
フッ素樹脂粒子に用いるフッ素樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルコキシエチレンとの共重合体、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニル、ポリクロロトリフルオロエチレンであるが、好ましいフッ素樹脂はポリテトラフルオロエチレンである。
<(C−2)フッ素原子含有処理剤で表面処理された粒子>
本実施形態に用いる特定外添剤は、フッ素原子含有処理剤で表面処理された粒子でもよい。
フッ素原子含有処理剤としては、後述の無機粒子、または有機粒子をフッ素原子含有のカプリング剤で表面処理した粒子である。
前記フッ素原子含有のカップリング剤の代表的な具体例を以下(1)から(10)に示すが、これらの化合物に限定されるものではない。
(1)CFCHCHSi(OCH
(2)CFCHSiCl
(3)CF(CFCHCHSiCl
(4)CF(CFCHCHSi(OCH
(5)CF(CFCHCHSiCl
(6)CF(CFCHCHSi(OCH
(7)CF(CFCHCHSiCHCl
(8)CF(CFCHCHSiCH(OCH
(9)(CHSiOSOCF
(10)CFCON(CH)SiCH
フッ素原子含有処理剤の処理量としては、無機粒子または有機粒子の種類等により異なり一概に規定することはできないが、無機粒子または有機粒子100質量部に対して、0.1質量部以上50質量部以下の範囲が好ましく、0.1質量部以上30質量部以下の範囲がさらに好ましい。
前記無機粒子としては、SiO、TiO、Al、CuO、ZnO、SnO、CeO、Fe、MgO、BaO、CaO、KO、NaO、ZrO、CaO・SiO、KO・(TiO、Al・2SiO、CaCO、MgCO、BaSO、MgSOの無機酸化物粒子が挙げられる。
また有機粒子としては、ポリオレフィン系樹脂、例えばポリエチレン、ポリプロピレン;ポリビニル及びポリビニリデン系樹脂、例えばポリスチレン、アクリル樹脂、ポリアクリロニトリル、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、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルエーテル及びポリビニルケトン;塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体;スチレン−アクリル酸共重合体;オルガノシロキサン結合からなるストレートシリコン樹脂又はその変性品;ポリエステル;ポリカーボネート等が挙げられる。これら樹脂形成と共にジビニルベンゼン等の架橋成分を同時に用いて硬化樹脂粒子とすることができる。
また、熱硬化性樹脂の粒子の例としては、フェノール樹脂;アミノ樹脂、例えば尿素−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ユリア樹脂、ポリアミド樹脂;エポキシ樹脂、等の粒子が挙げられる。
これらの粒子で、好ましいものはSiO、TiO、Alである。
フッ素原子含有カップリング剤で表面処理される粒子は、予め疎水化処理されたものであってもよい。粒子の疎水化処理に使用する疎水化剤としては、例えば、メチルトリクロロシラン、オクチルトリクロロシラン、ジメチルジクロロシラン等のアルキルクロロシラン類、ジメチルジメトキシシラン、オクチルトリメトキシシラン等のアルキルメトキシシラン類、ヘキサメチルジシラザンおよびシリル化剤等や、シリコーンオイル、チタネート系、アルミニウム系カップリング剤等があげられる。
前記フッ素原子含有カップリング剤による粒子の表面処理方法としては、上記フッ素原子含有カップリング剤をアルコールその他の有機溶剤、または水等の適当な溶剤に溶解し、その中に粒子に添加して、分散させた後、溶剤を除去し、必要に応じてキュアリングを行う方法が一般的であり、具体的には、ニーダー、スプレードライヤー、サーマルプロセッサー、流動床等の装置を用いて行うことが望ましい。
特定外添剤の1次粒子径(体積平均粒径)としては、50nm以上500nm以下であることが望ましく、50nm以上300nm以下がより好ましく、50nm以上200nm以下がさらに好ましい。
この範囲内にあれば、母体トナーに対する付着性が良好である。
また1次粒子径の異なる2種以上を用いてもよい。
特定外添剤の1次粒子径(体積平均粒径)の測定は、次のようにして測定し算出した。まず、測定器として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)を用いて測定された外添剤の粒度分布を分割された粒度範囲(チャンネル)に対し、個々の外添剤粒子の体積、数について小径側から累積分布を描き、累積50%となる粒径を、1次粒子径(体積平均粒径)とした。
本実施形態において、特定外添剤のトナー粒子表面への付着状態は、単に、機械的な付着であってもよいし、表面に緩く固着されていてもよい。固着する方法としてはヘンシェルミキサーを使用した作製方法が挙げられる。
また、トナー粒子の全表面を被覆していても、一部被覆していてもよい。また、特定外添剤は、一部凝集体となって被覆されていてもよいが、単層粒子状態で、被覆されているのが好ましい。その場合、特定外添剤によるトナー粒子表面の表面被覆率は0.5%以上2.5%以下であることが好ましい。さらに1.0%以上2.0%以下が好ましい。表面被覆率がこの範囲以下の場合には、特定外添剤の十分な効果が期待できず、この範囲を超えるとホットオフセットに問題が生じる。
<特定外添剤以外の外添剤>
本実施形態においては、前記特定外添剤以外の外添剤を、必要に応じて含んでもよい。前記特定外添剤以外の外添剤としては特に限定されるものではないが、例えば、SiO、TiO、Al、CuO、ZnO、SnO、CeO、Fe、MgO、BaO、CaO、KO、NaO、ZrO、CaO・SiO、KO・(TiO、Al・2SiO、CaCO、MgCO、BaSO、MgSO等の無機酸化物粒子が挙げられる。
上記無機酸化物粒子のうち、特にシリカ粒子、チタニア粒子が望ましい。また、無機酸化物粒子は、表面が予め疎水化処理されていることが望ましい。この疎水化処理により、トナーの粉体流動性が改善されるほか、帯電の環境依存性及びキャリア汚染性の改善に対してより効果的である。
また特定外添剤以外の外添剤として、ポリオレフィン系樹脂、例えばポリエチレン、ポリプロピレン;ポリビニル及びポリビニリデン系樹脂、例えばポリスチレン、アクリル樹脂、ポリアクリロニトリル、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、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルエーテル及びポリビニルケトン;塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体;スチレン−アクリル酸共重合体;オルガノシロキサン結合からなるストレートシリコン樹脂又はその変性品;ポリエステル;ポリカーボネート等が挙げられる。これら樹脂形成と共にジビニルベンゼン等の架橋成分を同時に用いて硬化樹脂粒子とすることができる。
熱硬化性樹脂の例としては、フェノール樹脂;アミノ樹脂、例えば尿素−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ユリア樹脂、ポリアミド樹脂;エポキシ樹脂、等が挙げられる。
本実施形態の静電荷像現像用トナーは、後述する画像形成装置、すなわち、表面抵抗率および体積抵抗率が10Ω/cmから1013Ω/cmおよび10Ω・cmから1013Ω・cmである中間転写体を具備する画像形成装置用に供されることが好ましい。かかる装置に供されることで、本発明のトナー効果をより良好に発揮させる。
本実施形態のトナーには着色剤、添加剤(内添剤)等を含んでもよい。
−着色剤−
着色剤としては、公知の着色剤を用いてよいが、例えば、次の着色剤を使用する。
黒色顔料としては、カーボンブラック、酸化銅、二酸化マンガン、アニリンブラック、活性炭、非磁性フェライト、マグネタイト等である。
黄色顔料としては、黄鉛、亜鉛黄、黄色酸化鉄、カドミウムイエロー、クロムイエロー、ハンザイエロー、ハンザイエロー10G、ベンジジンイエローG、ベンジジンイエローGR、スレンイエロー、キノリンイエロー、パーメネントイエローNCG等である。
橙色顔料としては、赤色黄鉛、モリブデンオレンジ、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、ベンジジンオレンジG、インダスレンブリリアントオレンジRK、インダスレンブリリアントオレンジGK等である。
赤色顔料としては、ベンガラ、カドミウムレッド、鉛丹、硫化水銀、ウオッチヤングレッド、パーマネントレッド4R、リソールレッド、ブリリアンカーミン3B、ブリリアンカーミン6B、デイポンオイルレッド、ピラゾロンレッド、ローダミンB レーキ、レーキレッドC、ローズベンガル、エオキシンレッド、アリザリンレーキ、ピグメントレッド146,147、184、185、155、238、269などのナフトールレッド等である。
青色顔料としては、紺青、コバルトブルー、アルカリブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、ファストスカイブルー、インダスレンブルーBC、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レートなどである。
紫色顔料としては、マンガン紫、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ等である。
緑色顔料としては、酸化クロム、クロムグリーン、ピグメントグリーン、マラカイトグリーンレーキ、ファイナルイエローグリーンG等である。
白色顔料としては、亜鉛華、酸化チタン、アンチモン白、硫化亜鉛等である。
体質顔料としては、バライト粉、炭酸バリウム、クレー、シリカ、ホワイトカーボン、タルク、アルミナホワイト等である。
また、染料としては、塩基性、酸性、分散、直接染料等の各種染料、例えば、ニグロシン、メチレンブルー、ローズベンガル、キノリンイエロー、ウルトラマリンブルー等があげられる。
また、これらの着色剤は単独もしくは混合して使用される。なお、後述する乳化重合凝集法を利用してトナーを作製する場合、これらの着色剤は、着色剤粒子を分散させた着色剤分散液として利用される。例えば、回転せん断型ホモジナイザーやボールミル、サンドミル、アトライター等のメディア式分散機、高圧対向衝突式の分散機等を用いて着色剤粒子の分散液を調製する。また、これらの着色剤は極性を有する界面活性剤を用いて、ホモジナイザーによって水系に分散するもある。
着色剤は、色相角、彩度、明度、耐候性、OHP透過性、トナー中での分散性の観点から選択される。
そして、着色剤は、トナー構成固体分総重量に対して4質量%以上15質量%以下の範囲で添加する。黒色着色剤として磁性体を用いる場合は、他の着色剤とは異なり、12質量%以上240質量%以下添加する。
前記の着色剤の配合量は、定着時の発色性を確保するための必要量である。また、トナー中の着色剤粒子の中心径(メジアン径)は100nm以上330nm以下にすることにより、OHP透明性及び発色性を確保する。なお、着色剤粒子の中心径は、例えばレーザー回析式粒度分布測定装置(堀場製作所製、LA−700)で測定する。
−添加剤−
トナー粒子には、必要に応じて公知の内添剤を利用してもよい。
例えば、磁性トナーとして用いる場合は、磁性粉を含有させてもよい。具体的には、磁場中で磁化される物質を用いるが、鉄、コバルト、ニッケルなどの強磁性の粉末、もしくはフェライト、マグネタイト等の化合物が使用される。
水相中でトナーを得るときには、磁性体の水相移行性に注意を払う必要があり、予め磁性体の表面を改質し、例えば疎水化処理等を施しておくことが好ましい。
また内添剤としてフェライト、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の磁性体を使用したり、帯電制御剤として4級アンモニウム塩化合物、ニグロシン系化合物、アルミ、鉄、クロムなどの錯体からなる染料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使用してもよい。但し、乳化重合凝集法を利用してトナーを作製する場合、凝集や合一時の安定性に影響するイオン強度の制御と廃水汚染減少の点から水に溶解しにくい材料が好適である。
さらにクリーニング特性改善のために公知の潤滑剤等を添加してもよい。樹脂粒子やジンクステアレート等の脂肪酸金属塩を併用するのが好ましい。
−トナーの溶融粘度特性−
本実施形態でのトナーの溶融粘度は、90℃における高架式フローテスターで測定した溶融粘度が1.0×10Pa・s以上1.0×10Pa・s以下の範囲であり、1.0×10Pa・s以上1.0×104Pa・s以下の範囲が好ましくであり、さらに1.0×10Pa・s以上8.0×103Pa・s以下の範囲が好ましい。
90℃での溶融粘度がこの範囲にあれば、ワックスの染み出しを阻害することがなく、ホットオフセットの発生が抑制される。
本実施形態で「溶融粘度」とは、下記測定方法で得られた高架式フローテスター溶融粘度を意味する。
高架式フローテスター測定条件:トナーの溶融粘度測定には高架式フローテスター(島津製作所製 CFT-500)を用い、サンプル1.2gをサンプラーにて円柱状にし、以下の条件で測定する。
ダイ(ノズル)の直径0.5mm、厚み1.0mm
押し出し荷重10kgf/cm
プランジャー断面積1.0cm
初期設定温度50℃
プレヒートタイム300sec
昇温速度2℃/minで等速昇温した。
各温度での流出量を2℃刻みで測定し、90℃、180℃でのそれぞれの粘度(Pa・s)を得る。
本発明の実施形態である溶融粘度を有するトナーは、(1)結着樹脂の化学構造、(2)トナーに含まれる結着樹脂の含有量、(3)トナーに含まれる離型剤の含有量、(4)離型剤の融解温度などによって得られるが、トナーに必要とする他の特性をも大きく変化させる。本実施形態の特定外添剤を添加することによってトナーの溶融粘度を、本実施形態の溶融粘度の範囲に設定させるので、好ましい態様となる。
−トナー粒子特性−
トナー粒子の体積平均粒径は、3μm以上9μm以下の範囲であることが好ましく、3μm以上8μm以下の範囲であることがより好ましい。トナー粒子の体積平均粒径が9μmを超えると、粗大粒子の比率が高くなり、定着工程を経て得られる画像の細線や微小ドットの再現性、及び階調性が低下する。一方、トナー粒子の体積平均粒径が3μm未満となると、トナーの粉体流動性、現像性、あるいは転写性が悪化し、像保持体表面に残留するトナーのクリーニング性が低下する等、粉体特性低下に伴う他の工程における種々の不具合が生じる。
また、トナー粒子の粒子径分布指標としては、体積平均粒度分布指標GSDvが1.30以下であることが好ましく、数平均粒度分布指標GSDpとの比GSDv/GSDpが0.95以上であることがより好ましい。体積分布指標GSDvが1.30を超えると解像性が低下し、体積平均粒度分布指標GSDvと数平均粒度分布指標GSDpとの比が0.95未満の場合、帯電性の低下を発生させることがあると同時に飛び散り、カブリ等の画像欠陥の原因ともなり得る。
なお、前記体積平均粒径、粒度分布指標の値は、次のようにして測定し算出した。まず、測定器として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)を用いて測定されたトナーの粒度分布を分割された粒度範囲(チャンネル)に対し、個々のトナー粒子の体積、数について小径側から累積分布を描き、累積16%となる粒径を、体積平均粒子径D16v、数平均粒子径D16pと定義し、累積50%となる粒径を、体積平均粒子径D50v(この値を体積平均粒径とする)、D50pと定義する。累積84%となる粒径を、体積平均粒子径D84v、D84pと定義する。これらを用いて、体積平均粒度分布指標GSDvは、(D84v/D16v)1/2として定義され、数平均粒度分布指標GSDpは、(D84p/D16p)1/2として定義される。
さらに、トナー粒子の形状係数SF1は110以上140以下の範囲にあることが好ましい。
ここで上記形状係数SF1は、下記式により求められる。
SF1=(ML/A)×(π/4)×100
上記式中、MLはトナー粒子の絶対最大長、Aはトナー粒子の投影面積を各々示す。
前記SF1は、主に顕微鏡画像又は走査電子顕微鏡(SEM)画像を画像解析装置を用いて解析することによって数値化され、例えば、以下のようにして算出する。すなわち、スライドガラス表面に散布したトナーの光学顕微鏡像をビデオカメラを通じてルーゼックス画像解析装置に取り込み、100個のトナー粒子の最大長と投影面積を求め、上記式によって計算し、その平均値を求めることにより得られる。
(トナーの製造方法)−
実施形態に係るトナーは、混錬粉砕法や、湿式法のいずれで作製してもよく、特に限定されない。例えば、混錬粉砕法では、まず、トナー構成物を混合した後、ニーダー、押し出し機などを用いて上記材料を溶融混練する。この後溶融混錬物を粗粉砕した後、ジェットミル等で微粉砕し、風力分級機により、目的とする粒径のトナー粒子を得る。さらに、外添剤(特定外添剤を含む)を外添し、最終的なトナーを完成させる。
また、湿式製法としては、特に、1種以上の原料粒子を含む原料分散液中に、1種類以上の凝集剤を添加した後、前記1種類以上の原料粒子を凝集させて凝集粒子を形成する凝集粒子形成工程と、前記凝集粒子を加熱することにより融合する融合工程とを含む製造方法(いわゆる乳化重合凝集法)が好適に採用される。
ここで、湿式製法における、原料粒子としては、少なくとも(結着樹脂を構成する)樹脂粒子が用いられ、必要に応じて、着色剤粒子や離型剤粒子などが用いられる。また、トナーの結着樹脂としてポリエステル樹脂を用いる場合には、樹脂粒子としてポリエステル樹脂を含むものが用いられる。よって、2種類以上の原料粒子を用いる場合、各種類の原料粒子を含む分散液を混合して原料分散液を調整する。
さらに、いわゆるコアシェル構造のトナーを作製する場合には、例えば、凝集粒子形成工程を経た後の原料分散液に、樹脂粒子を分散させた樹脂粒子分散液と、1種類以上の凝集剤とを添加して、凝集粒子表面に樹脂粒子を付着させて被覆層を形成する被覆層形成工程を実施した後に融合工程を実施する。
ここで、トナーの製造において原料粒子の凝集を伴う工程が1回の場合(すなわち、凝集粒子形成工程を実施する場合)には、凝集粒子形成工程で用いられる凝集剤として、Al元素を含む凝集剤が用いられる。
また、トナーの製造において原料粒子の凝集を伴う工程が2回以上の場合(例えば、凝集粒子形成工程と、被覆層形成工程とを実施する場合)には、少なくともいずれかの工程において用いられる凝集剤として、Al元素を含む凝集剤が用いられる。
また、凝集粒子形成工程や被覆層形成工程に用いられる樹脂粒子としては、ポリエステル樹脂を含む樹脂粒子であることが好ましい。これにより、ポリエステル樹脂を含むトナーを作製する。
次に、凝集粒子形成工程等の各工程についてより詳細に説明する。
−凝集粒子形成工程−
凝集粒子形成工程においては、樹脂粒子分散液の他に、通常は着色剤分散液を加え、必要に応じて添加されるその他の分散液(例えば、離型剤を分散させた離型剤分散液等)を少なくとも混合して得られた原料分散液に対して、凝集剤を更に添加して加熱し、これらの粒子を凝集させた凝集粒子を形成する。なお、樹脂粒子が結晶性ポリエステル等の結晶性樹脂である場合には、結晶性樹脂の融解温度の温度で、且つ、融解温度以下の温度にて加熱し、これらの粒子を凝集させた凝集粒子を形成する。
凝集粒子の形成は、回転せん断型ホモジナイザーで攪拌下、室温で凝集剤を添加し、原料分散液のpHを酸性にすることによってなされる。
前記凝集粒子形成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価以上の金属錯体を好適に用いる。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。
前記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、硫酸アルミニウムなどの金属塩、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などが挙げられる。その中でも特に、アルミニウム塩及びその重合体が好適である。よりシャープな粒度分布を得るためには、無機金属塩の価数が1価より2価、2価より3価、3価より4価の方が、また、同じ価数であっても重合タイプの無機金属塩重合体の方が、より適している。
なお、トナーの作製に際して、凝集剤を用いる工程が凝集粒子形成工程のみである場合には、この工程において凝集剤としてAl元素を含む凝集剤を用いる。また、凝集剤を用いる工程が凝集粒子形成工程及び被覆層形成工程である場合は、双方の工程又はいずれか一方の工程において凝集剤としてAl元素を含む凝集剤を用いればよい。
ここで、Al元素を含む凝集剤としては、ポリ塩化アルミニウム等の上記に列挙したものを利用する。
なお、凝集粒子形成工程や被覆層形成工程における凝集反応を融合工程の実施前に停止させるために、従来の乳化重合凝集法においては、凝集剤を添加した後に、水酸化ナトリウムなどのアルカリ性溶液を用いて原料分散液のpHを酸性側からアルカリ性側(pH=6.5以上8.5以下程度の範囲)に調整する。そして、その後、融合工程等の後工程が実施される。
−被覆層形成工程−
凝集粒子形成工程を経た後には、必要であれば被覆層形成工程を実施してもよい。被覆層形成工程では、上記した凝集粒子形成工程を経て形成された凝集粒子の表面に、被覆層形成用の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/シェル構造を有するトナーを得る。
被覆層の形成は、凝集粒子形成工程において凝集粒子(コア粒子)を形成した原料分散液中に、通常、非晶質樹脂粒子を含む樹脂粒子分散液を追添加することにより行う。
なお、結着樹脂の乳化重合、顔料の分散、樹脂粒子の分散、離型剤の分散、粒子の凝集、凝集粒子の安定化などに界面活性剤を用いる。具体的には硫酸エステル塩系、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、また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性界面活性剤を併用することも効果的であり、分散手段としては、回転せん断型ホモジナイザーやメデイアを有するボールミル、サンドミル、ダイノミルなどの一般的なものを使用する。
−融合工程−
凝集粒子形成工程、あるいは、凝集粒子形成工程及び被覆層形成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6.5以上10以下の範囲にすることにより、凝集の進行を停止させる。なお、第2の(Al)1/(Al)2の値制御方法を利用する場合、懸濁液のpHは前述した範囲で選択するが、第2の(Al)1/(Al)2の値制御方法を利用する場合、懸濁液のpHは9以上10以下の範囲内に調整される。
そして、凝集の進行を停止させた後、加熱を行うことにより凝集粒子を融合させる。なお、結着樹脂として結晶性樹脂を用いている場合には、結着樹脂の融解温度以上の温度で加熱を行うことにより凝集粒子を融合させる。
−洗浄、乾燥工程等−
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。
そして、乾燥後のトナー粒子には、既述した種々の外添剤(特定外添剤を含む)を外添することで、最終的なトナーを完成させる。
<静電荷像現像剤>
次に、本実施形態の静電荷像現像剤について説明する。
本実施形態の静電荷像現像剤は、上記本実施形態のトナーを含有する以外は特に制限はなく、目的に応じた成分組成とする。本実施形態の現像剤は、前記トナーを、単独で用いると一成分系の現像剤となり、また、トナーとキャリアとを組み合わせて用いると二成分系の現像剤となる。
キャリアの具体例としては、以下の樹脂被覆キャリアが挙げられる。該キャリアの芯材としては、通常の鉄粉、フェライト、マグネタイト造型物などが挙げられ、その体積平均粒径は、30μm以上200μm以下程度の範囲である。
キャリア芯材は、その体積抵抗率が1×107.5Ωcm以上1×109.5Ωcm以下であることが好ましい。この体積抵抗率が1×107.5Ω・cm未満であると、繰り返し複写によって現像剤中のトナー濃度が減少した際に、キャリアへ電荷が注入し、キャリア自体が現像されてしまう場合がある。一方、体積抵抗率が1×109.5Ω・cmより大きくなると、際立ったエッジ効果や擬似輪郭等の画質に悪影響を及ぼす場合がある。芯材は、上記条件を満足すれば、特に制限はないが、例えば、鉄、鋼、ニッケル、コバルト等の磁性金属、これらとマンガン、クロム、希土類等との合金、及びフェライト、マグネタイト等の磁性酸化物等が挙げられる。これらの中でも芯材表面性、芯材抵抗の観点からフェライト、特にマンガン、リチウム、ストロンチウム、マグネシウム等との合金が好ましい。
被覆樹脂としては、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−アクリル酸共重合体、オルガノシロキサン結合からなるストレートシリコーン樹脂またはその変性品、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、尿素−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂、シリコーン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ユリア樹脂、ポリアミド樹脂等のアミノ樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
また、樹脂被覆層(被覆膜)には樹脂粒子、導電性粒子が少なくとも分散されてなることが好ましい。
前記樹脂粒子としては、例えば、熱可塑性樹脂粒子、熱硬化性樹脂粒子等が挙げられる。これらの中でも、比較的硬度を上げることが容易な観点から熱硬化性樹脂が好ましく、トナーに負帯電性を付与する観点からは、N原子を含有する含窒素樹脂による樹脂粒子が好ましい。なお、これらの樹脂粒子は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。樹脂粒子の平均粒径としては、0.1μm以上2μm以下程度が好ましく、0.2μm以上1μm以下がさらに好ましい。前記樹脂粒子の平均粒径が0.1μm未満であると、被覆膜における樹脂粒子の分散性が非常に悪く、一方、2μmを越えると被覆膜から樹脂粒子の脱落が生じ易く、本来の効果を発揮しなくなることがある。導電性粒子としては、金、銀、銅等の金属粒子、カーボンブラック粒子、酸化チタン、酸化亜鉛等の半導電性酸化物粒子、酸化チタン、酸化亜鉛、硫酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、チタン酸カリウム粉末等の表面を酸化スズ、カーボンブラック、金属等で覆った粒子などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、製造安定性、コスト、導電性等の良好な点で、カーボンブラック粒子が好ましい。前記カーボンブラックの種類としては、特に制限はないが、DBP吸油量が50ml/100g以上250ml/100g以下程度であるカーボンブラックが製造安定性に優れて好ましい。
前記芯材表面に樹脂被覆層を形成する方法としては、被覆樹脂を含む被覆膜形成用液に浸漬する浸漬法、被覆膜形成用液をキャリア芯材の表面に噴霧するスプレー法、キャリア芯材を流動エアーにより浮遊させた状態で被覆膜形成用液とを混合し、溶剤を除去するニーダーコーター法等が挙げられる。
上記方法により形成される樹脂被膜量は、キャリア芯材に対して0.5質量%以上10質量%以下の量を被覆して用いられる。また、トナーと上記キャリアとの混合比(質量比)としては、トナー:キャリア=1:100から30:100の範囲であることが好ましく、3:100から20:100の範囲がより好ましい。
[画像形成装置]
本実施形態の画像形成装置は、本実施形態に係る現像剤を用いて、記録媒体上にトナー像の定着像を形成するものであれば特に限定されないが、静電潜像保持体と、静電潜像保持体の表面を帯電させる帯電手段と、静電潜像保持体の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、静電潜像保持体に対向配置される現像剤保持体を有し、前記静電潜像を現像剤によりトナー像に現像する現像手段と、静電潜像保持体の表面に形成された前記トナー像を記録媒体表面に転写する転写手段と、記録媒体に転写された前記トナー像を定着する定着手段と、を備える画像形成装置が挙げられる。
本実施形態の画像形成装置における画像の形成は、静電潜像保持体として電子写真感光体を利用した場合、例えば、以下のように行う。まず、電子写真感光体の表面を、コロトロン帯電器、接触帯電器等により帯電した後、露光し、静電荷像を形成する。次いで、表面に現像剤層を形成させた現像ロールと接触若しくは近接させて、静電潜像にトナーを付着させ、電子写真感光体上にトナー像を形成する。形成されたトナー像は、コロトロン帯電器等を利用して紙等の記録媒体表面に転写される。さらに、記録媒体表面に転写されたトナー像は、定着器により定着され、記録媒体に画像が形成される。
電子写真感光体としては、一般に、アモルファスシリコン、セレンなど無機感光体、ポリシラン、フタロシアニンなどを電荷発生材料や電荷輸送材料として使用した有機感光体が用いられる。特に、電子写真感光体としては、耐摩耗性の観点から無機感光体であればアモルファスシリコン感光体、有機感光体であれば最表層にメラミン樹脂、フェノール樹脂又はシリコーン樹脂などの架橋構造を有する樹脂層を有した所謂オーバーコート層を有する感光体であることが望ましい。
また、定着器としては、加熱・加圧により定着を行うものであればよく、熱ロール定着器、オーブン定着器等が望ましく用いられる。
熱ロール定着器としては、一般的に一対の定着ロールが対向して圧接された加熱ロール型定着装置が用いられる。一対の定着ロールとしては、加熱ロール及び加圧ロールが対向して設けられ、圧接してニップが形成されている。加熱ロールは、内部にヒーターランプを有する金属製の中空芯金コアに耐油耐熱性弾性体層(弾性層)及びフッ素樹脂等よりなる表面層が順次形成されてなり、加圧ロールは、必要に応じて内部にヒーターランプを有する金属製の中空芯金コアに耐油耐熱性弾性体層及び表面層が順次形成されてなる。これらの加熱ロールと加圧ロールとが形成するニップ域に、未定着トナー像が形成された記録媒体を通過させることで、未定着トナー像を定着させる。
以下、本実施形態に係る画像形成装置について説明する。図1は、画像形成装置の一例について示す概略構成図であるが、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する。
図1に示す画像形成装置は、4連タンデム方式のカラー画像形成装置を示している。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)10Y、10M、10C、10Kは、水平方向に互いに距離を離して並設されている。なお、これらユニット10Y、10M、10C、10Kは、画像形成装置本体に対して脱着され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ラ22及び中間転写ベルト20内面に接する支持ローラ24に巻回されて設けられ、第1ユニット10Yから第4ユニット10Kに向う方向に走行されるようになっている。尚、支持ローラ24は、図示しないバネ等により駆動ローラ22から離れる方向に付勢されており、両者に巻回さ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、駆動ローラ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に収容されたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの4色のトナーが供給される。
上述した第1乃至第4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ユニット10Yについて代表して説明する。尚、第1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ユニット10M、10C、10Kの説明を省く。
第1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の表面を一定の電位に帯電させる帯電ローラ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よって露光して静電荷像を形成する露光装置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)4Y、現像したトナー像を中間転写ベルト20上に転写する1次転写ローラ5Y(1次転写手段)、及び1次転写後に感光体1Yの表面に残存するトナーを、クリーニングブレードにて除去する感光体クリーニング装置(クリーニング手段)6Yが順に配設されている。
尚、1次転写ローラ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1次転写ローラ5Y、5M、5C、5Kには、1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1次転写ローラ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、帯電ローラ2Yによって感光体1Yの表面が−600V以上−800V以下程度の電位に帯電される。
感光体1Yは、導電性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(一般の樹脂程度の抵抗)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、イエロー印字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。
このようにして感光体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によって可視像(現像像)化される。
現像装置4Y内には、例えば、イエロートナーが収容されている。イエロートナーは、現像装置4Yの内部で攪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)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。イエローのトナー像が形成された感光体1Yは、引続き走行され、感光体1Y上に現像されたトナー像が1次転写位置へ搬送される。
感光体1Y上のイエロートナー像が1次転写へ搬送されると、1次転写ローラ5Yに1次転写バイアスが印加され、感光体1Yから1次転写ローラ5Yに向う静電気力がトナー像に作用され、感光体1Y上のトナー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程度に制御されている。
一方、感光体1Y上に残留したトナーはクリーニング装置6Yで除去されて回収される。
また、第2ユニット10M以降の1次転写ローラ5M、5C、5Kに印加される1次転写バイアスも、第1ユニットに準じて制御されている。
こうして、第1ユニット10Yにてイエロートナー像の転写された中間転写ベルト20は、第2乃至第4ユニット10M、10C、10Kを通して順次搬送され、各色のトナー像が重ねられて多重転写される。
第1乃至第4ユニットを通して4色のトナー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20内面に接する支持ローラ24と中間転写ベルト20の像保持面側に配置された2次転写ローラ(2次転写手段)26とから構成された2次転写部へと至る。一方、記録媒体Pが供給機構を介して2次転写ローラ26と中間転写ベルト20とが圧接されている隙間にタイミングをもって給紙され、2次転写バイアスが支持ローラ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から記録媒体Pに向う静電気力がトナー像に作用され、中間転写ベルト20上のトナー像が記録媒体P上に転写される。尚、この際の2次転写バイアスは2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、記録媒体Pは定着装置(定着手段)28へと送り込まれトナー像が加熱され、色重ねしたトナー像が溶融されて、記録媒体P上へ定着される。カラー画像の定着が完了した記録媒体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。
なお、上記例示した画像形成装置は、中間転写ベルト20を介してトナー像を記録媒体Pに転写する構成となっているが、この構成に限定されるものではなく、感光体から直接トナー像が記録紙に転写される構造であってもよい。
[プロセスカートリッジ]
図2は、本実施形態に係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。図2に示すプロセスカートリッジは、感光体107と、帯電ローラ108、現像装置111、感光体クリーニング装置(クリーニング手段)113が備えられたユニットを、露光のための開口部118、除電露光のための開口部117、及び取り付けレール116が配設された筐体119と組み合わせ、そして一体化したものである。
そして、このプロセスカートリッジは、転写装置112と、定着装置115と、図示しない他の構成部分とから構成される画像形成装置本体に対して着脱自在としたものであり、画像形成装置本体とともに画像形成装置を構成するものである。なお、Pは記録媒体である。
図2で示すプロセスカートリッジでは、感光体107、帯電装置108、現像装置111、クリーニング装置(クリーニング手段)113を備えているが、これら装置は選択的に組み合わせることがなされる。具体的には、例えば、本実施形態のプロセスカートリッジでは、現像装置111のほかには、感光体107、帯電装置108、及びクリーニング装置(クリーニング手段)113から構成される群から選択される少なくとも1種を備える。
[トナーカートリッジ]
次に、本実施形態のトナーカートリッジについて説明する。本実施形態のトナーカートリッジは、画像形成装置に着脱するように装着され、少なくとも、前記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トナーを収めるトナーカートリッジにおいて、前記トナーが既述した本実施形態のトナーであることを特徴とする。なお、本実施形態のトナーカートリッジには少なくともトナーが収容されればよく、画像形成装置の機構によっては、例えば現像剤が収められてもよい。
従って、トナーカートリッジの着脱性の構成を有する画像形成装置においては、本実施形態のトナーを収めたトナーカートリッジを利用することにより、特に容器が小型化されたトナーカートリッジにおいても保存性を保つことができ、高画質を維持しつつ低温定着化を図ることになる。
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の着脱性の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納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を交換する。
以下、本実施形態を実施例により具体的に説明するが、本実施形態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、特に断りがない限り、「部」「%」は全て「質量部」「質量%」を意味する。
なお、実施例4及び実施例7は本発明の範囲外である。
(実施例1)
−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−
加熱乾燥した二口フラスコに、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15モル部と、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85モル部と、テレフタル酸10モル部と、フマル酸67モル部と、n−ドデセニルコハク酸3モル部と、トリメリット酸20モル部と、これらの酸成分(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モル部のジブチル錫オキサイドと、を入れ、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65000、ガラス転移温度Tgは65℃であった。
高温・高圧乳化装置(キャビトロンCD1010、スリット:0.4mm)の乳化タンクに、得られた非結晶性ポリエステル樹脂3000部、イオン交換水10000部、界面活性剤ドデシルベンゼンスルフォン酸ナトリウム90部を投入した後、130℃に加熱溶融後、110℃で流量3L/mにて10000回転で30分間分散させ、冷却タンクを通過させて非結晶性樹脂粒子分散液(高温・高圧乳化装置(キャビトロンCD1010 スリット0.4mm)を回収し、非結晶性樹脂粒子分散液(a1)を得た。
−結晶性ポリエステル樹脂(B1)及び結晶性樹脂粒子分散液(b1)の調製−
加熱乾燥した3口フラスコに、1、9−ノナンジオール45モル部と、ドデカンジカルボン酸55モル部と、触媒としてジブチル錫オキサイド0.05モル部とを入れた後、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、機械攪拌にて180℃で2時間攪拌を行った。その後、減圧下にて230℃まで徐々に昇温を行い5時間攪拌し、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25000、融解温度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)を得た。
−着色剤粒子分散液(1)の調製−
・シアン顔料(大日精化(株)製、Pigment Blue 15:3(銅フタロシアニン)):1000部
・アニオン界面活性剤(ラウリル硫酸ナトリウム 和光純薬社製):150部
・イオン交換水:4000部
以上を混合し、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)粒子を分散させてなる着色剤粒子分散液を調製した。着色剤粒子分散液における着色剤(シアン顔料)粒子の体積平均粒径は0.15μm、着色剤粒子濃度は20%であった。
−離型剤粒子分散液(1)の調製−
・脂肪酸アミドワックス(日本精化、ニュートロンD):100部
・アニオン界面活性剤(日本油脂社製、ニューレックスR):2部
・イオン交換水:300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、体積平均粒径が200nmである離型剤粒子を分散させてなる離型剤粒子分散液(1)(離型剤濃度:20質量%)を調製した。
[トナーの作製]
−トナー母粒子Aの作製−
・非結晶性樹脂粒子分散液(a1):280部
・結晶性樹脂粒子分散液(b1):120部
・着色剤粒子分散液(1):50部
・離型剤粒子分散液(1):60部
・硫酸アルミニウム(和光純薬社製):5部
・界面活性剤水溶液:10部
・0.3M硝酸水溶液:50部
・イオン交換水:500部
上記成分を丸型ステンレス製フラスコ中に収容して、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックスT50)を用いて分散した後、加熱用オイルバス中で42℃まで加熱し30分保持した後、更に加熱用オイルバスの温度を上げて58℃で60分間保持し、平均粒径が5.2μm程度である凝集粒子が形成されていることが確認した段階で、追加の非結晶性樹脂粒子分散液(a1):100部を添加後、更に30分保持した。
続いて、1Nの水酸化ナトリウム水溶液をpH7.2に到達するまで穏やかに添加した後、攪拌を継続しながら83℃まで加熱し、3時間保持した。その後、反応生成物をろ過し、イオン交換水で洗浄した後、真空乾燥機を用いて乾燥してトナー母粒子Aを得た。
−トナー母粒子Bの作製−
・非結晶性樹脂粒子分散液(a1):340部
・結晶性樹脂粒子分散液(b1):160部
・着色剤粒子分散液(1):50部
・離型剤粒子分散液(1):60部
・硫酸アルミニウム(和光純薬社製):5部
・界面活性剤水溶液:10部
・0.3M硝酸水溶液:50部
・イオン交換水:500部
上記成分を丸型ステンレス製フラスコ中に収容して、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックスT50)を用いて分散した後、加熱用オイルバス中で42℃まで加熱し30分保持した後、更に加熱用オイルバスの温度を上げて58℃で60分間保持し、平均粒径が5.2μm程度である凝集粒子が形成されていることが確認した段階で、追加の非結晶性樹脂粒子分散液(a1):100部を添加後、更に30分保持した。
続いて、1Nの水酸化ナトリウム水溶液をpH7.2に到達するまで穏やかに添加した後、攪拌を継続しながら85℃まで加熱し、4.5時間保持した。その後、反応生成物をろ過し、イオン交換水で洗浄した後、真空乾燥機を用いて乾燥してトナー粒子Bを得た。
−トナー母粒子Cの作製−
・非結晶性樹脂粒子分散液(a1):225部
・結晶性樹脂粒子分散液(b1):175部
・着色剤粒子分散液(1):50部
・離型剤粒子分散液(1):60部
・硫酸アルミニウム(和光純薬社製):5部
・界面活性剤水溶液:10部
・0.3M硝酸水溶液:50部
・イオン交換水:500部
上記成分を丸型ステンレス製フラスコ中に収容して、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックスT50)を用いて分散した後、加熱用オイルバス中で42℃まで加熱し30分保持した後、更に加熱用オイルバスの温度を上げて58℃で60分間保持し、平均粒径が5.2μm程度である凝集粒子が形成されていることが確認した段階で、追加の非結晶性樹脂粒子分散液(a1):100部を添加後、更に30分保持した。
続いて、1Nの水酸化ナトリウム水溶液をpH7.2に到達するまで穏やかに添加した後、攪拌を継続しながら80℃まで加熱し、2時間保持した。その後、反応生成物をろ過し、イオン交換水で洗浄した後、真空乾燥機を用いて乾燥してトナー母粒子Cを得た。
−トナー母粒子D:(St-Acトナー)の作製−
<樹脂粒子分散液の調製>
・スチレン:296部
・アクリル酸n−ブチル:104部
・アクリル酸:6部
・ドデカンチオール:10部
・アジピン酸ジビニル:1.6部
(以上、和光純薬(株)製)
上記成分を混合し溶解した混合物を、非イオン性界面活性剤(三洋化成(株)製:ノニポール400)12部及びアニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製:ネオゲンSC)8部をイオン交換水610部に溶解した溶液に加えて、フラスコ中で分散し、乳化し、10分間ゆっくりと混合しながら、過硫酸アンモニウム(和光純薬(株)製)8部を溶解したイオン交換水50部を投入し、窒素置換を0.1リットル/分で20分行った。その後、フラスコ内を撹拌しながら内容物が70℃になるまでオイルバスで加熱し、5時間そのまま乳化重合を継続して、平均粒径(数基準)が200nm、固形分濃度が40質量%となる樹脂微粒子分散液を調製した。その分散液の一部を100℃のオーブン上に放置して水分を除去したものについて、DSC(示差走査型熱量計)測定を実施したところ、ガラス転移温度は53.8℃、重量平均分子量は33,000であった。
・樹脂粒子分散液:320部
・着色剤分散液:80部
・離型剤分散液:96部
・ポリ水酸化アルミニウム(浅田化学社製、Paho2S):0.8部
・イオン交換水:1270部
上記成分を、丸型ステンレス鋼鉄フラスコ中でホモジナイザー(ウルトラタラックスT50:IKA社製)を用いて混合し、分散した。粒子の凝集のため、加熱用オイルバス中でフラスコ内を撹拌しながら42℃まで加熱し30分保持した後、更に加熱用オイルバスの温度を上げて58℃で60分間保持した。
その後、凝集体粒子の形状を制御するために、この凝集体粒子を含むスラリに、1Nの水酸化ナトリウム水溶液を追加して系のpHを7.2に調整した後、ステンレス製フラスコを密閉し、磁気シールを用いて撹拌を継続しながら83℃まで加熱し、6時間保持した。その後、反応生成物をろ過し、イオン交換水で洗浄した後、真空乾燥機を用いて乾燥してトナー母粒子Dを得た。
−トナー母粒子Eの作製−
・非結晶性樹脂粒子分散液(a1):150部
・結晶性樹脂粒子分散液(b1):250部
・着色剤粒子分散液(1):50部
・離型剤粒子分散液(1):60部
・硫酸アルミニウム(和光純薬社製):5部
・界面活性剤水溶液:10部
・0.3M硝酸水溶液:50部
・イオン交換水:500部
上記成分を丸型ステンレス製フラスコ中に収容して、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックスT50)を用いて分散した後、加熱用オイルバス中で42℃まで加熱し30分保持した後、更に加熱用オイルバスの温度を上げて56℃で60分間保持し、平均粒径が5.2μm程度である凝集粒子が形成されていることが確認した段階で、追加の非結晶性樹脂粒子分散液(a1):100部を添加後、更に30分保持した。
続いて、1Nの水酸化ナトリウム水溶液をpH7.2に到達するまで穏やかに添加した後、攪拌を継続しながら80℃まで加熱し、3時間保持した。その後、反応生成物をろ過し、イオン交換水で洗浄した後、真空乾燥機を用いて乾燥してトナー母粒子Eを得た。
このトナー母粒子A 100部と、ポリテトラフロロエチレン粒子(乳化重合法により得られた粒子径300nmの粒子) 0.11部と、デシルシランで疎水化処理された体積平均粒径20nmのルチル型酸化チタン0.8部、及び、シリコーンオイルで処理された体積平均粒径40nmの酸化珪素1.0部をヘンシェルミキサーで下記条件により混合し実施例1のトナーを得た。
(フッ素原子含有処理剤で表面処理したシリカ粒子の作成)
実施例5で用いた粒子の作成
CF(CF(CHSi(OCH 2.0gをメタノール95部と水5部よりなる混合溶媒に溶解した後、平均粒径50nmのチタニア(EC−300:チタン工業社製)10gを加え、超音波分散した後、エバポレーターでメタノールを揮散した後乾燥し、更に120℃に設定された乾燥機で熱処理し、ピンミルで粉砕して実施例5で用いた粒子を作製した。
比較例4で用いた粒子の作成
CF(CF(CHSi(OCH 2.0gをメタノール95部と水5部よりなる混合溶媒に溶解した後、平均粒径35nmのチタニア(MT500B:テイカ社製)10gを加え、超音波分散した後、エバポレーターでメタノールを揮散した後乾燥し、更に120℃に設定された乾燥機で熱処理し、ピンミルで粉砕して比較例4で用いた粒子を作製した。
[実施例2乃至8、比較例1乃至4]
表1に従って、外添剤、結着樹脂を変更した以外は、実施例1と同じようにしてトナーを作製した。特定外添剤によるトナーの表面被覆率は下記の測定方法で評価し、結果を表1に示した。
ただし、実施例4で用いた特定外添剤は、乳化重合法により得られた500nmのPTFE粒子であり、比較例3で用いた特定外添剤は、乳化重合法により得られた1000nmのPTFE粒子である。
(特定外添剤によるトナーの表面被覆率)
表面被覆率は走査型電子S−4700(日立製作所製)を用い、倍率を3000倍にして50視野観察した後、観察画像を画像処理解析ソフトWinROOF(三谷商事株式会社製)の面積解析ツールを用いて求められる。
Figure 0005470858
表1で特定外添剤の添加量は、トナー全体に対する特定外添剤の含有量を質量換算で示した。
[評価]
次のようにキャリアを作製した。ニーダーにMn−Mgフェライト(体積平均粒径:50μm、パウダーテック社製、形状係数SF1:120)を1,000部投入し、パーフルオロオクチルメチルアクリレート−メチルメタクリレート共重合体(重合比率:20/80、Tg:72℃、重量平均分子量:72,000、綜研化学(株)製)150部をトルエン700部に溶かした溶液を加え、常温で20分混合した後、70℃に加熱して減圧乾燥した後、取り出し、コートキャリアを得た。さらに得たコートキャリアを75μm目開きのメッシュでふるい、粗粉を除去してキャリアを得た。キャリアの形状係数SF1は122であった。
上記キャリアと、前記得られた各トナーとをそれぞれ組み合わせで、質量比95:5の割合でVブレンダーにいれ20分間撹拌し、現像剤を調整した。
そして、得られた現像剤を用い、下記方法によって評価した。結果は表2にまとめた。
(高架式フローテスター溶融粘度)
既述の方法、条件により90℃での各トナーの溶融粘度を測定した。
(ホットオフセットの評価)
Fuji Xerox社製DocuPrintC3360改造機(定着圧力/温度を自由にコントロールさせるように改造)を用いて20℃/50%RHの環境下で評価した。得られた現像剤をY/M/Cの各エンジンにセットし、定着温度を160℃、トナー濃度を7%に保ちながら、各現像剤の画像密度5%で1000枚出力した後、評価を行った。
その後各現像剤の現像量を測定し、現像量を4.5±0.5g/mの範囲内になるようトナー濃度をコントロールした。その後、10cm×10cmのパッチを各エンジンで重ねた画像(各画像の画像濃度Cin80%)を100枚連続で出力し、ホットオフセット評価を行った。
このとき定着圧力は、10N/cmとした。ただし実施例8では28N/cmとした。
また定着温度220℃でも評価した。
ホットオフセットは以下の評価基準を定め、これに従い評価し、表2に示した。
○:目視でオフセットを確認できない
△:1つのオフセットの直径が1mm以下で、1枚当たりの発生数が5個以下
×:オフセットの大きさが1mmより大きい、あるいは1枚当たりの発生数が5個より多い
(現像量)
2cm×5cmのベタパッチを各エンジン2箇所(合計6箇所)有する画像を出力し、現像量を測定した。
Figure 0005470858
上記結果から、外添剤として本発明の実施形態である特定外添剤を含み、90℃での高架式フローテスター溶融粘度が本発明の実施形態の範囲内にある実施例1から実施例8は、いずれも定着温度が160℃においても、220℃においてもホットオフセットが殆ど発生せず、良好な結果を得たことがわかる。これに対し、高架式フローテスター溶融粘度が本発明の実施形態の範囲外の比較例1、および比較例2はホットオフセットが発生した。特定外添剤の粒子径が本発明の実施形態の範囲外の比較例3および比較例4においてもホットオフセットが発生し、良好な画像が得られなかった。
本実施形態に係る画像形成装置の一例について示す概略構成図である。 本実施形態に係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
1Y、1M、1C、1K 感光体
2Y、2M、2C、2K 帯電ローラ
3Y、3M、3C、3K レーザ光線
3 露光装置
4Y、4M、4C、4K 現像装置
5Y、5M、5C、5K 1次次転写ローラ
6Y、6M、6C、6K クリーニング装置
8Y、8M、8C、7K 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
22 駆動ローラ
24 支持ローラ
26 2次転写ローラ
28 定着装置
30 中間転写体クリーニング装置
107 感光体
108 帯電ローラ
108 帯電装置
111 現像装置
112 転写装置
115 定着装置
116 取り付けレール
117 開口部
118 開口部
119 筐体

Claims (6)

  1. (A)結着樹脂、(B)離型剤、および(C)50nm以上300nm以下の範囲の1次粒子径である外添剤を含み、前記(C)外添剤が少なくとも(C−1)フッ素樹脂粒子、または(C−2)フッ素原子含有処理剤で表面処理された粒子を含み、且つトナーの90℃における高架式フローテスター溶融粘度が1.50×10 Pa・s以上1.0×10Pa・s以下の範囲である静電荷現像用トナー。
  2. 前記(C−1)フッ素樹脂粒子、または(C−2)フッ素原子含有処理剤で表面処理された粒子によるトナーの表面被覆率が、0.5%以上2.5%以下の範囲である請求項1に記載の静電荷現像用トナー。
  3. 請求項1または請求項2に記載の静電荷像現像用トナーを含むことを特徴とする静電荷像現像剤。
  4. 請求項1または請求項2に記載の静電荷像現像用トナーが収められたことを特徴とするトナーカートリッジ。
  5. 現像剤保持体を少なくとも備え、請求項3に記載の静電荷像現像剤を収容することを特徴とするプロセスカートリッジ。
  6. 像保持体と、
    該像保持体上に形成された静電荷像を現像剤によりトナー像として現像する現像手段と、
    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、
    前記現像剤が請求項3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。
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