JP6089563B2 - 静電荷像現像用トナー、静電荷像現像用トナーの製造方法、静電荷像現像用現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジおよび画像形成装置 - Google Patents
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Description
本実施形態に係る静電荷像現像用トナーは、トナー粒子と、シリカ粒子とを含み、シリカ粒子の個数平均粒径が、400nm以下の範囲であり、円形度が0.8未満のシリカ粒子の遊離率をx、円形度が0.8以上のシリカ粒子の遊離率をyとしたとき、y/xが0を超えて1/10以下である。
まず、アルカリ触媒溶液準備工程について説明する。アルカリ触媒溶液準備工程は、アルコールを含む溶媒を準備し、これにアルカリ触媒を添加して、アルカリ触媒溶液を準備する。
次に、粒子生成工程について説明する。粒子生成工程は、アルカリ触媒溶液中に、テトラアルコキシシランと、アルカリ触媒と、をそれぞれ供給し、当該アルカリ触媒溶液中で、テトラアルコキシシランを反応(加水分解反応、縮合反応)させて、シリカ粒子を生成する工程である。この粒子生成工程では、テトラアルコキシシランの供給初期に、テトラアルコキシシランの反応により核粒子が生成した後(核粒子生成段階)、この核粒子の成長を経て(核粒子成長段階)、シリカ粒子が生成する。
ここで、本実施形態のシリカ粒子の製造方法により得られるシリカ粒子は、疎水化処理剤によりシリカ粒子の表面を疎水化処理して用いてもよい。
本実施形態のトナーの製造方法は、トナー粒子を作製する工程(トナー粒子作製工程)と、トナー粒子に外添剤を付着させる工程(外添剤付着工程)と、を含む。外添剤付着工程は、トナー粒子に円形度が0.8以上のシリカ粒子を加熱して付着させる加熱付着工程と、加熱付着させた加熱付着シリカ粒子に円形度が0.8未満のシリカ粒子を付着させる付着工程と、を含むことが好ましい。
本実施形態に係る静電荷像現像用トナーの体積平均粒径としては、4μm以上8μm以下の範囲が好ましく、5μm以上7μm以下の範囲がより好ましく、また、個数平均粒径としては、3μm以上7μm以下の範囲が好ましく、4μm以上6μm以下の範囲がより好ましい。
本実施形態において、静電荷像現像用現像剤は、前記本実施形態に係る静電荷像現像用トナーを含有する以外は特に制限はなく、目的に応じて適宜の成分組成をとればよい。本実施形態における静電荷像現像用現像剤は、静電荷像現像用トナーを、単独で用いると一成分系の静電荷像現像用現像剤となり、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用現像剤となる。
本実施形態に係るトナーカートリッジは、前記本実施形態に係る静電荷像現像用トナーを含有するものであればよく、特に制限はない。トナーカートリッジは、例えば、現像手段を備えた画像形成装置に着脱され、この現像手段に供給されるためのトナーとして、前記本実施形態に係る静電荷像現像用トナーが収納されているものである。
本実施形態に係る現像剤カートリッジは、前記本実施形態に係る静電荷像現像用トナーを含む静電荷像現像用現像剤を含有するものであればよく、特に制限はない。現像剤カートリッジは、例えば、現像手段を備えた画像形成装置に着脱され、この現像手段に供給されるための現像剤として、前記本実施形態に係る静電荷像現像用トナーを含む静電荷像現像用現像剤が収納されているものである。
本実施形態に係るプロセスカートリッジは、前記本実施形態に係る静電荷像現像用トナーを含む静電荷像現像用現像剤を含有するものであればよく、特に制限はない。プロセスカートリッジは、例えば、像保持体の表面に形成された静電潜像を現像剤を用いて現像してトナー像を形成する現像手段とを備える。本実施形態のプロセスカートリッジは、必要に応じて、像保持体と、像保持体の表面を帯電させる帯電手段と、帯電した像保持体の表面に潜像を形成する潜像形成手段と、像保持体の表面に形成されたトナー像を被転写体に転写する転写手段と、転写後の像保持体の表面に残留した残留トナー等を除去して清掃する像保持体清掃手段と、被転写体に転写されたトナー像を定着するための定着手段とからなる群より選択される少なくとも1つを備えていてもよい。
本実施形態に係る画像形成装置は、前記本実施形態に係る静電荷像現像用トナーを含む静電荷像現像用現像剤を含有するものであればよく、特に制限はない。画像形成装置は、例えば、像保持体と、像保持体の表面を帯電させる帯電手段と、像保持体の表面に静電潜像を形成する潜像形成手段と、像保持体の表面に形成された静電潜像を現像剤を用いて現像してトナー像を形成する現像手段と、現像されたトナー像を被転写体に転写する転写手段とを備える。本実施形態の画像形成装置は、必要に応じて、被転写体に転写されたトナー像を定着するための定着手段と、転写後の像保持体の表面に残留した残留トナー等を除去して清掃する像保持体清掃手段と、からなる群より選択される少なくとも1つを備えていてもよい。また、本実施形態に係る画像形成装置は、上記プロセスカートリッジを使用するものであってもよい。
(樹脂粒子分散液1の調製)
スチレン(和光純薬製):320質量部
n−ブチルアクリレート(和光純薬製):80質量部
β−カルボキシエチルアクリレート(ローディア日華製):9質量部
1’10−デカンジオールジアクリレート(新中村化学製):1.5質量部
ドデカンチオール(和光純薬製):2.7質量部
上記成分を混合溶解したものに、アニオン性界面活性剤ダウファックス(ダウケミカル社製)4質量部をイオン交換水550質量部に溶解した溶液を加えてフラスコ中で分散、乳化し10分間ゆっくりと撹拌、混合しながら、さらに、過硫酸アンモニウム6質量部を溶解したイオン交換水50質量部を投入した。次いでフラスコ内の窒素置換を行った後、フラスコ内の溶液を撹拌しながらオイルバスで70℃になるまで加熱し、5時間そのまま乳化重合を継続し、固形分量41質量%のアニオン性の樹脂粒子分散液1を得た。樹脂粒子分散液1中の樹脂粒子は、中心粒径が195nm、ガラス転移温度が51.0℃、重量平均分子量Mwが32,500であった。
スチレン(和光純薬製):280質量部
n−ブチルアクリレート(和光純薬製):120質量部
β−カルボキシエチルアクリレート(ローディア日華製):9質量部
上記成分を混合溶解したものに、アニオン性界面活性剤ダウファックス(ダウケミカル社製)1.5質量部をイオン交換水550質量部に溶解した溶液をフラスコ中で分散、乳化し10分間ゆっくりと撹拌、混合しながら、さらに、過硫酸アンモニウム0.4質量部を溶解したイオン交換水50質量部を投入した。次いでフラスコ内の窒素置換を行った後、フラスコ内の溶液を撹拌しながらオイルバスで70℃になるまで加熱し、5時間そのまま乳化重合を継続し、固形分量42質量%のアニオン性の樹脂粒子分散液2を得た。樹脂粒子分散液2中の樹脂粒子は中心粒径が150nm、ガラス転移温度が53.0℃、重量平均分子量Mwが41,000、数平均分子量Mnが25,000であった。
C.I.Pigment Yellow74顔料:30質量部
アニオン性界面活性剤(日本油脂(株)製:ニュ−レックスR):2質量部
イオン交換水:220質量部
上記成分を混合し、ホモジナイザー(IKAウルトラタラックス)により10分予備分散した後に、アルティマイザー(対抗衝突型湿式粉砕機:杉野マシン製)を用い圧力245Mpaで15分間分散処理を行い、着色剤粒子中心粒径が169nmで固形分が22.0質量%の着色剤粒子分散液1を得た。
パラフィンワックス(HNP9、融解温度75℃:日本精鑞製):45質量部
カチオン性界面活性剤(Neogen RK、第一工業製薬):5質量部
イオン交換水:200質量部
上記成分を混合し100℃に加熱して、ウルトラタラックスT50(IKA製)にて分散後、圧力吐出型ゴーリンホモジナイザーで分散処理し、離型剤粒子の中心粒径が196nm、固形分量が22.0質量%の離型剤粒子分散液1を得た。
樹脂粒子分散液1:106質量部
樹脂粒子分散液2:36質量部
着色剤粒子分散液1:30質量部
離型剤粒子分散液1:91質量部
上記成分を丸型ステンレス製フラスコ中においてウルトラタラックスT50(IKA製)で混合、分散した溶液を得た。次いで、この溶液にポリ塩化アルミニウム0.4質量部を加えてコア凝集粒子を作製し、ウルトラタラックスを用いて分散操作を継続した。さらに加熱用オイルバスでフラスコ内の溶液を撹拌しながら49℃まで加熱し、49℃で50分保持した後、ここに樹脂粒子分散液1を36質量部追加し、コア/シェル凝集粒子を作製した。その後、0.5mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を加えて溶液のpHを5.6にした後、ステンレス製フラスコを密閉し、磁力シールを用いて撹拌を継続しながら96℃まで加熱し、5時間保持した後、冷却し、イエローのトナー粒子を得た。
(造粒工程)
「アルカリ触媒溶液準備工程(アルカリ触媒溶液の調製)」
金属製撹拌棒、滴下ノズル(テフロン(登録商標)製マイクロチューブポンプ)、および、温度計を有した容積3Lのガラス製反応容器にメタノール300質量部、10%アンモニア水50.0質量部を入れ、撹拌混合して、アルカリ触媒溶液を得た。
次に、アルカリ触媒溶液の温度を25℃に調整し、アルカリ触媒溶液を窒素置換した。その後、アルカリ触媒溶液を撹拌しながら、テトラメトキシシラン(TMOS)450質量部と、触媒(NH3)濃度が4.44%のアンモニア水270質量部とを、下記供給量で、同時に滴下を行い、シリカ粒子の懸濁液(シリカ粒子懸濁液)を得た。ここで、テトラメトキシシランの供給量は、8.03質量部/min、4.44%アンモニア水の供給量は、4.82質量部/minとした。
次に、得られた親水性シリカ粒子の懸濁液(親水性シリカ粒子分散液)を、スプレードライにより乾燥して、溶媒を除去し、親水性シリカ粒子の粉末を得た。
得られた親水性シリカ粒子の粉末100質量部をミキサに入れ、窒素雰囲気下で200℃に加熱しながら200rpmで撹拌し、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)を親水性シリカ粒子の粉末に対し、30質量部滴下し、2時間反応させた。その後、冷却させ、疎水処理された疎水性シリカ粒子の粉末(S1)を得た。
(トナーの作製)
[加熱付着工程]
トナー粒子1 100重量部と、シリカ粒子6 3.5重量部とをヘンシェルミキサに投入し、ブレンド中の外部温度を45℃に保ち、周速30m/s×10分間ブレンドを行った。
さらにヘンシェルミキサ内部に、シリカ粒子1を3.5重量部投入し、ブレンド中の外部温度を42℃に保ち周速30m/s×15分間ブレンドを行い、実施例1のトナーを得た。
上記トナーの作製における、加熱付着工程で投入した球状シリカ粒子およびブレンド条件と付着工程で投入した異型状シリカ粒子およびブレンド条件を表2に示す条件で行い、実施例2〜10、比較例1〜8のトナーを得た。
(1)トナー粒子に対するシリカ粒子の被覆率Pは、走査型電子顕微鏡(SEM)による画像解析によりトナー粒子表面におけるシリカ粒子の円形度と付着面積を測定し、球状シリカ粒子、異型状シリカ粒子それぞれについてシリカ粒子の表面積bに対するシリカ粒子の総付着面積aの割合[(a/b)×100]から算出される。
(2)トナー粒子表面に固定されている(遊離しない)シリカ粒子の被覆率Qは、以下の工程を経て求められる。
トナー2gを界面活性剤0.2質量%の水溶液40mLに分散させる。これをマグネチックスターラと撹拌子を用いて、500rpmで30秒間かき混ぜて処理サンプルを得る。その後50mLの沈殿管付き遠心分離機にかけて10,000rpm×2分の条件でトナーを分離して上澄み液を除去した後、トナーに外添されている粒子を純水で洗い流してトナーサンプルを得る。次いで、室温(25℃)で20時間乾燥して粉体トナーサンプルを得て、上記(1)と同様にしてSEMによる画像解析によりシリカ粒子の付着面積を測定し、シリカ粒子の表面積bに対するシリカ粒子の総付着面積a’の割合〔(a’/b)×100〕から被覆率Qを算出する。
(3)遊離率は、被覆率Pと被覆率Qを用いて、[((P−Q)/P))×100]から算出される。測定は100個のトナーについて行い、その平均値を遊離率とした。
シリカ粒子の個数平均粒径は、走査型電子顕微鏡(SEM)による画像解析により、トナー粒子表面におけるシリカ粒子の円相当径を算出した。測定はシリカ粒子300個について行い、その平均値を個数平均粒径とした。
そして、得られた各トナーとキャリアとを、トナー(1):キャリア=5:95(質量比)の割合でVブレンダーに入れ、20分間撹拌し、現像剤を得た。
(画像欠陥(フィルミング))
画像形成装置(富士ゼロックス社製、700DCP)を用いて、室温10℃、湿度10%RHの環境室にて、実施例1〜13および比較例1〜5の各現像剤を充填し、富士ゼロックス(株)製A4用紙(J紙)における画像形成可能領域の先端1cmに、トナーのり量を5g/m2に調整して、20,000枚の画像形成を行い、1,000枚ごとに画像欠陥(色筋など)がないか確認し、画像欠陥が生じた場合は評価を中止した。画像形成するごとに感光体表面の付着物を目視にて確認し、以下の評価基準にしたがって評価した。
評価基準は以下の通りである。結果を表3に示す。
◎:20,000枚まで感光体に筋状の付着物が確認できない。
○:20,000枚終了時点で筋状の付着物が確認されるが、画像欠陥はない。
△:18,000枚〜20,000枚終了時点で画像欠陥(色筋など)が生じ評価終了。感光体に筋状の付着物あるいは筋状の傷がある。
×:17,000枚未満で画像欠陥(色筋など)が生じ評価終了。感光体に筋状の付着物あるいは筋状の傷がある。
高温高湿(30℃、85%RH)の環境下にて、実施例1〜13および比較例1〜5の各現像剤を、画像形成装置(富士ゼロックス社製、700DCP)の現像器に充填し、富士ゼロックス(株)製A4用紙(J紙)にて白ベタ画像を10,000枚出力した後、5cm×2cmのソリッドバッチを現像し、感光体表面の現像トナー画像を、粘着テープ表面の粘着性を利用して採取し、その質量(W1)を測定した。
転写効率(%)=(W2/W1)×100
評価基準は以下の通りである。結果を表3に示す。
◎:転写効率が95%以上
○:転写効率が87.5%以上95%未満
△:転写効率が80%以上87.5%未満
×:転写効率が80%未満
流動性評価は、パウダーレオメータを用いた。測定方法について説明する。パウダーレオメータは、充填した粒子中を回転翼が螺旋状に回転することによって得られる回転トルクと垂直荷重とを同時に測定して、流動性を直接的に求める流動性測定装置である。回転トルクと垂直荷重の両方を測定することで、粉体自身の特性や外部環境の影響を含めた流動性について、高感度に検出することができる。また、粒子の充填の状態を一定とした上で測定を行うため、再現性の良好なデータを得ることができる。
○:20mJより下
△:20mJ以上24mJより下
×:25mJ以上
前述の転写評価で作製した白ベタ画像の10,000枚目について、かぶり評価を行った。評価基準は以下の通りである。結果を表3に示す。
○:問題なし
△:かぶりはあるが実用上問題なし
×:かぶりがあり問題あり
Claims (7)
- トナー粒子と、シリカ粒子とを含み、
前記シリカ粒子の個数平均粒径が、80nm以上400nm以下であり、
円形度が0.8未満のシリカ粒子の遊離率をx、円形度が0.8以上のシリカ粒子の遊離率をyとしたとき、y/xが0を超えて1/10以下であり、xが10%以上30%以下の範囲であることを特徴とする静電荷像現像用トナー。 - 前記円形度が0.8以上のシリカ粒子の遊離率yが、1%以下であることを特徴とする請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
- トナー粒子に円形度が0.8以上のシリカ粒子を加熱して付着させる加熱付着工程と、
前記加熱付着させた加熱付着シリカ粒子に円形度が0.8未満のシリカ粒子を付着させる付着工程と、
を含むことを特徴とする、請求項1または2に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。 - 請求項1または2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用現像剤。
- 請求項1または2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トナーカートリッジ。
- 像保持体の表面に形成された静電潜像を請求項1または2に記載の静電荷像現像用トナーを用いて現像してトナー像を形成する現像手段を備えることを特徴とするプロセスカートリッジ。
- 像保持体と、
前記像保持体の表面を帯電する帯電手段と、
前記像保持体の表面に静電潜像を形成する潜像形成手段と、
前記像保持体の表面に形成された静電潜像を請求項1または2に記載の静電荷像現像用トナーを用いて現像してトナー像を形成する現像手段と、
前記現像されたトナー像を被転写体に転写する転写手段と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
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