JP6459624B2 - 静電荷像現像用トナー、静電荷像現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成装置、及び画像形成方法 - Google Patents

静電荷像現像用トナー、静電荷像現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成装置、及び画像形成方法 Download PDF

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本発明は、静電荷像現像用トナー、静電荷像現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成装置、及び画像形成方法に関する。
電子写真法など静電荷像を経て画像情報を可視化する方法は、現在様々な分野で利用されている。電子写真法においては、帯電工程、静電荷像形成工程により感光体上に形成される静電荷像がトナーを含む現像剤により現像されて、転写工程、定着工程を経て可視化される。
例えば、特許文献1には、トナー粒子と、外添剤として体積平均粒径80〜300nmで表面にシリコーンオイル処理が施された球形粒子と、を含むことを特徴とする電子写真用トナーが提案されている。
また、特許文献2には、結着剤および着色剤を含有するトナー粒子に、オイルで処理した樹脂微粒子を添加してなることを特徴とする静電荷像現像用トナー組成物が提案されている。
また、特許文献3には、平均粒径が0.1〜10μmであり、JIS K 6301A形硬さ試験計による硬度が20〜90であるシリコ−ンエラストマー球状微粒子を含有することを特徴とする静電荷像現像剤が提案されている。
特開2007−279244号公報 特開平08−202075号公報 特開平05−323653号公報
本発明の課題は、トナー粒子と脂肪酸金属塩粒子とを有するトナーが更に1種類以上のオイルを含有するエラストマー粒子を有しない場合、又はトナー粒子とエラストマー粒子とを有するトナーが更に脂肪酸金属塩粒子を有しない場合に比べ、低濃度の画像を長期にわたって形成後、高濃度の画像を形成しても、クリーニングブレードの姿勢の変動による筋状の画像欠陥が抑制される静電荷像現像用トナーを提供することである。
上記課題は、以下の手段により解決される。即ち、
請求項1に係る発明は、
結着樹脂を含有するトナー粒子と、
1種類以上のオイルを含有するエラストマー粒子と、
脂肪酸金属塩粒子と、
を有する静電荷像現像用トナーである。
請求項2に係る発明は、
前記エラストマー粒子は、体積粒度分布において、小径側からの累積50%となる粒径を体積粒径D50としたとき、
前記体積粒径D50が1μm以上30μm以下である請求項1に記載の静電荷像現像用トナーである。
請求項3に係る発明は、
前記脂肪酸金属塩粒子は、ステアリン酸亜鉛粒子である請求項1又は2に記載の静電荷像現像用トナーである。
請求項4に係る発明は、
前記トナー粒子の体積粒度分布において、小径側からの累積16%となる粒径を体積粒径D16とし、小径側からの累積50%となる粒径を体積粒径D50とし、
前記エラストマー粒子の体積粒度分布において、小径側からの累積16%となる粒径を体積粒径D16とし、小径側からの累積50%となる粒径を体積粒径D50とし、
前記脂肪酸金属塩粒子の体積粒度分布において、小径側からの累積16%となる粒径を体積粒径D16とし、小径側からの累積50%となる粒径を体積粒径D50としたとき、
前記トナー粒子の小径側体積粒度分布指標GSD(D50/D16)と前記エラストマー粒子の小径側体積粒度分布指標GSD(D50/D16)とが下記式(1)を満たし、
前記トナー粒子の小径側体積粒度分布指標GSD(D50/D16)と前記脂肪酸金属塩粒子の小径側体積粒度分布指標GSD(D50/D16)とが下記式(2)を満たす請求項1〜3の何れか1項に記載の静電荷像現像用トナーである。
式(1):GSD/GSD≧1
式(2):GSD/GSD≧1
請求項5に係る発明は、
前記体積粒径D50と前記体積粒径D50とが下記式(3)を満たし、
前記体積粒径D50と前記体積粒径D50とが下記式(4)を満たす請求項4に記載の静電荷像現像用トナーである。
式(3):0.8≦D50/D50≦2
式(4):0.16≦D50/D50≦3
請求項6に係る発明は、
請求項1〜5の何れか1項に記載の静電荷像現像用トナーを含む静電荷像現像剤である。
請求項7に係る発明は、
請求項1〜5の何れか1項に記載の静電荷像現像用トナーを収容し、
画像形成装置に着脱されるトナーカートリッジである。
請求項8に係る発明は、
請求項6に記載の静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段を備え、
画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジである。
請求項9に係る発明は、
像保持体と、
前記像保持体の表面を帯電する帯電手段と、
帯電した前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、
請求項6に記載の静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、前記像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段と、
前記像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、
前記像保持体の表面をクリーニングするクリーニングブレードを有するクリーニング手段と、
前記記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着手段と、
を備える画像形成装置である。
請求項10に係る発明は、
像保持体の表面を帯電する帯電工程と、
帯電した前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成工程と、
請求項6に記載の静電荷像現像剤により、前記像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像工程と、
前記像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写工程と、
前記像保持体の表面をクリーニングブレードによりクリーニングするクリーニング工程と、
前記記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着工程と、
を有する画像形成方法である。
請求項1に係る発明によれば、トナー粒子と脂肪酸金属塩粒子とを有するトナーが更に1種類以上のオイルを含有するエラストマー粒子を有しない場合、又はトナー粒子とエラストマー粒子とを有するトナーが更に脂肪酸金属塩粒子を有しない場合に比べ、低濃度の画像を長期にわたって形成後、高濃度の画像を形成しても、クリーニングブレードの姿勢の変動による筋状の画像欠陥が抑制される静電荷像現像用トナーが提供される。
請求項2に係る発明によれば、前記体積粒径D50が30μm超えのエラストマー粒子を有する場合に比べ、低濃度の画像を長期にわたって形成後、高濃度の画像を形成しても、クリーニングブレードの姿勢の変動による筋状の画像欠陥が抑制される静電荷像現像用トナーが提供される。
請求項3に係る発明によれば、脂肪酸金属塩粒子としてラウリン酸亜鉛粒子を有する場合に比べ、低濃度の画像を長期にわたって形成後、高濃度の画像を形成しても、クリーニングブレードの姿勢の変動による筋状の画像欠陥が抑制される静電荷像現像用トナーが提供される。
請求項4に係る発明によれば、トナー粒子の小径側体積粒度分布指標GSD(D50/D16)とエラストマー粒子の小径側体積粒度分布指標GSD(D50/D16)とが、GSD/GSD<1を満たす場合、又はトナー粒子の小径側体積粒度分布指標GSD(D50/D16)と脂肪酸金属塩粒子の小径側体積粒度分布指標GSD(D50/D16)とが、GSD/GSD<1を満たす場合に比べ、低濃度の画像を長期にわたって形成後、高濃度の画像を形成しても、クリーニングブレードの姿勢の変動による筋状の画像欠陥が抑制される静電荷像現像用トナーが提供される。
請求項5に係る発明によれば、前記体積粒径D50と前記体積粒径D50とが、D50/D50<0.8、若しくは、D50/D50>2を満たす場合、又は前記体積粒径D50と前記体積粒径D50とが、D50/D50<0.16、若しくは、D50/D50>3を満たす場合に比べ、低濃度の画像を長期にわたって形成後、高濃度の画像を形成しても、クリーニングブレードの姿勢の変動による筋状の画像欠陥が抑制される静電荷像現像用トナーが提供される。
請求項6、7、8、9又は10に係る発明によれば、トナー粒子と脂肪酸金属塩粒子とを有するトナーであって、更に1種類以上のオイルを含有するエラストマー粒子を有しないトナーを適用した場合、又はトナー粒子とエラストマー粒子とを有するトナーであって、更に脂肪酸金属塩粒子を有しないトナーを適用した場合に比べ、低濃度の画像を長期にわたって形成後、高濃度の画像を形成しても、クリーニングブレードの姿勢の変動による筋状の画像欠陥が抑制される静電荷像現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成装置又は画像形成方法が提供される。
本実施形態に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。 本実施形態に係るプロセスカートリッジの一例を示す概略構成図である。
以下、本発明の一例である実施形態について詳細に説明する。
<静電荷像現像用トナー>
本実施形態に係る静電荷像現像用トナー(以下、単に「トナー」とも称する)は、結着樹脂を含有するトナー粒子と、1種類以上のオイルを含有するエラストマー粒子と、脂肪酸金属塩粒子と、を有する。尚、本実施形態では、特に断りのない限り、1種類以上のオイルを含有するエラストマー粒子を、単に「エラストマー粒子」と称することとする。
本実施形態に係るトナーは、上記構成を有することにより、低濃度の画像を長期にわたって形成後、高濃度の画像を形成しても、クリーニングブレードの姿勢の変動による筋状の画像欠陥が抑制される。
この理由は、定かではないが、以下に示す理由によるものと考えられる。
電子写真方式の画像形成装置では、像保持体上に転写されずに残留したトナーを像保持体(例えば感光体)上においてクリーニングブレードによりクリーニングすることが行われている。
従来のトナーには、トナー粒子と脂肪酸金属塩粒子とを含有するものがある。脂肪酸金属塩粒子は像保持体上に供給され、脂肪酸金属塩粒子がクリーニングブレードと像保持体との接触部(以下、「クリーニング部」とも称する)に到達して押し潰されると、脂肪酸金属塩の被膜が像保持体上に形成されやすくなる。これにより、クリーニングブレードの摩耗は抑制される。しかしながら、脂肪酸金属塩粒子は像保持体上の非画像部に供給されやすいため、低濃度の画像を長期にわたって形成すると、脂肪酸金属塩粒子は像保持体上の非画像部に供給過多になりやすく、非画像部においてクリーニングブレードが振動又はめくれ等を起こしやすくなる。これにより、クリーニングブレードの姿勢が変動しやすくなり、トナーがすり抜けやすくなる。この結果、筋状の画像欠陥が生じやすくなる。
一方、従来のトナーには、トナー粒子とオイルを含むエラストマー粒子とを含有するものもある。エラストマー粒子がクリーニング部に到達して押し潰されると、エラストマー粒子に含まれるオイルが浸み出され、クリーニング部に供給される。これにより、残留トナーのクリーニング性は高まる。しかしながら、エラストマー粒子は像保持体上の非画像部に供給されやすいため、低濃度の画像を長期にわたって形成すると、エラストマー粒子は像保持体上の非画像部に供給過多になりやすく、前記エラストマー粒子から浸み出されたオイルにより非画像部の潤滑性が高まりすぎてしまうことがある。これにより、クリーニングブレードの姿勢が変動しやすくなり、トナーがすり抜けやすくなる。この結果、低濃度の画像を長期にわたって形成後、高濃度画像の形成するときに筋状の画像欠陥が生じやすくなる。
そこで、本実施形態では、トナー粒子に、脂肪酸金属塩粒子及びエラストマー粒子の双方を含有させたトナーを採用する。これにより、低濃度の画像を長期にわたって形成後、高濃度の画像を形成しても、クリーニングブレードの姿勢の変動が抑制され、トナーのすり抜けが生じにくくなる。
ここで、クリーニングブレードの姿勢の変動が抑制されるメカニズムは以下のように推測される。像保持体上の非画像部には、脂肪酸金属塩粒子及びエラストマー粒子の双方が供給されるため、脂肪酸金属塩粒子がクリーニング部で押し潰され、像保持体上に被膜を形成する際に、脂肪酸金属塩粒子の間にエラストマー粒子から浸み出されたオイルが挟み込まれると考えられる。そして、クリーニング部では、脂肪酸金属塩−オイル−脂肪酸金属塩が交互に層を成す擬似的な積層構造が形成されると考えられる。これにより、脂肪酸金属塩の被膜はオイルの潤滑作用によりオイルと共に像保持体から剥れやすくなる。この結果、像保持体上の非画像部に脂肪酸金属塩粒子及びオイルが供給過多となっても、非画像部に脂肪酸金属塩及びオイルが過剰に存在することが抑制され、クリーニングブレードが振動又はめくれ等を起こしにくくなり、トナーのすり抜けが生じにくくなる。
一方で、上述した脂肪酸金属塩の被膜は前記擬似的な積層構造の上方からオイルと共に剥れていくと考えられる。これにより、像保持体上の非画像部には脂肪酸金属塩の被膜及びオイルが適度に残存し、非画像部での脂肪酸金属塩及びオイルが適量となると考えられる。この結果、非画像部での潤滑性は確保される。
以上のことから、本実施形態に係るトナーを画像形成装置に適用すると、低濃度の画像を長期にわたって形成後、高濃度の画像を形成しても、クリーニングブレードの姿勢の変動による筋状の画像欠陥が抑制されることとなる。
また、低濃度の画像が長期にわたって形成されると、トナーは現像器(現像手段の一例)内で滞留しやすく、現像器のトナー層規制部材(トリマー部)で摺擦されやすくなり、この結果、現像器内でトナーの凝集体が生じやすくなる。このトナーの凝集体が像保持体に現像されると、例えば像保持体―凝集体―転写部材(例えば中間転写体)間で歪が生じ、画像中に白い点状欠陥、つまりトナーがのらない白抜けの画像欠陥が発生しやすくなる。これに対し、本実施形態に係るトナーは、脂肪酸金属塩とオイルの両者を含むことで、前記擬似的な積層構造が像保持体上の非画像部だけでなく、画像部にも形成されると考えられる。これにより、像保持体の潤滑性は適度に保持されるため、像保持体とトナーの凝集体との摺擦が抑制され、像保持体―凝集体―転写部材間での歪が生じにくくなると考えられる。
したがって、本実施形態に係るトナーを画像形成装置に適用すると、白抜けの画像欠陥の発生も抑制されることとなる。
以下、本実施形態に係るトナーの詳細について説明する。
本実施形態に係るトナーは、トナー粒子と、1種類以上のオイルを含有するエラストマー粒子と、脂肪酸金属塩粒子と、必要に応じて、外添剤と、を有する。
(トナー粒子)
トナー粒子は、例えば、結着樹脂と、必要に応じて、着色剤と、離型剤と、その他添加剤と、を含む。
−結着樹脂−
結着樹脂としては、例えば、スチレン類(例えばスチレン、パラクロロスチレン、α−メチルスチレン等)、(メタ)アクリル酸エステル類(例えばアクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−プロピル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸2−エチルヘキシル等)、エチレン性不飽和ニトリル類(例えばアクリロニトリル、メタクリロニトリル等)、ビニルエーテル類(例えばビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等)、ビニルケトン類(ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルイソプロペニルケトン等)、オレフィン類(例えばエチレン、プロピレン、ブタジエン等)等の単量体の単独重合体、又はこれら単量体を2種以上組み合せた共重合体からなるビニル系樹脂が挙げられる。
結着樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、ポリエーテル樹脂、変性ロジン等の非ビニル系樹脂、これらと前記ビニル系樹脂との混合物、又は、これらの共存下でビニル系単量体を重合して得られるグラフト重合体等も挙げられる。
これらの結着樹脂は、1種類単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
結着樹脂としては、ポリエステル樹脂が好適である。
ポリエステル樹脂としては、例えば、公知のポリエステル樹脂が挙げられる。
ポリエステル樹脂としては、例えば、多価カルボン酸と多価アルコールとの縮重合体が挙げられる。なお、ポリエステル樹脂としては、市販品を使用してもよいし、合成したものを使用してもよい。
多価カルボン酸としては、例えば、脂肪族ジカルボン酸(例えばシュウ酸、マロン酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、コハク酸、アルケニルコハク酸、アジピン酸、セバシン酸等)、脂環式ジカルボン酸(例えばシクロヘキサンジカルボン酸等)、芳香族ジカルボン酸(例えばテレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、ナフタレンジカルボン酸等)、これらの無水物、又はこれらの低級(例えば炭素数1以上5以下)アルキルエステルが挙げられる。これらの中でも、多価カルボン酸としては、例えば、芳香族ジカルボン酸が好ましい。
多価カルボン酸は、ジカルボン酸と共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上のカルボン酸を併用してもよい。3価以上のカルボン酸としては、例えば、トリメリット酸、ピロメリット酸、これらの無水物、又はこれらの低級(例えば炭素数1以上5以下)アルキルエステル等が挙げられる。
多価カルボン酸は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
多価アルコールとしては、例えば、脂肪族ジオール(例えばエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール等)、脂環式ジオール(例えばシクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、水添ビスフェノールA等)、芳香族ジオール(例えばビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物等)が挙げられる。これらの中でも、多価アルコールとしては、例えば、芳香族ジオール、脂環式ジオールが好ましく、より好ましくは芳香族ジオールである。
多価アルコールとしては、ジオールと共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上の多価アルコールを併用してもよい。3価以上の多価アルコールとしては、例えば、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールが挙げられる。
多価アルコールは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
ポリエステル樹脂のガラス転移温度(Tg)は、50℃以上80℃以下が好ましく、50℃以上65℃以下がより好ましい。
なお、ガラス転移温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線より求め、より具体的にはJIS K−1987「プラスチックの転移温度測定方法」のガラス転移温度の求め方に記載の「補外ガラス転移開始温度」により求められる。
ポリエステル樹脂の重量平均分子量(Mw)は、5000以上1000000以下が好ましく、7000以上500000以下がより好ましい。
ポリエステル樹脂の数平均分子量(Mn)は、2000以上100000以下が好ましい。
ポリエステル樹脂の分子量分布Mw/Mnは、1.5以上100以下が好ましく、2以上60以下がより好ましい。
なお、重量平均分子量及び数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定する。GPCによる分子量測定は、測定装置として東ソー製GPC・HLC−8120GPCを用い、東ソー製カラム・TSKgel SuperHM−M(15cm)を使用し、THF溶媒で行う。重量平均分子量及び数平均分子量は、この測定結果から単分散ポリスチレン標準試料により作成した分子量校正曲線を使用して算出する。
ポリエステル樹脂は、周知の製造方法により得られる。具体的には、例えば、重合温度を180℃以上230℃以下とし、必要に応じて反応系内を減圧にし、縮合の際に発生する水やアルコールを除去しながら反応させる方法により得られる。
なお、原料の単量体が、反応温度下で溶解又は相溶しない場合は、高沸点の溶剤を溶解補助剤として加え溶解させてもよい。この場合、重縮合反応は溶解補助剤を留去しながら行う。共重合反応において相溶性の悪い単量体が存在する場合は、あらかじめ相溶性の悪い単量体とその単量体と重縮合予定の酸又はアルコールとを縮合させておいてから主成分と共に重縮合させるとよい。
結着樹脂の含有量としては、例えば,トナー粒子全体に対して、40質量%以上95質量%以下が好ましく、50質量%以上90質量%以下がより好ましく、60質量%以上85質量%以下がさらに好ましい。
−着色剤−
着色剤としては、例えば、カーボンブラック、クロムイエロー、ハンザイエロー、ベンジジンイエロー、スレンイエロー、キノリンイエロー、ピグメントイエロー、パーマネントオレンジGTR、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、ウオッチヤングレッド、パーマネントレッド、ブリリアントカーミン3B、ブリリアントカーミン6B、デュポンオイルレッド、ピラゾロンレッド、リソールレッド、ローダミンBレーキ、レーキレッドC、ピグメントレッド、ローズベンガル、アニリンブルー、ウルトラマリンブルー、カルコオイルブルー、メチレンブルークロライド、フタロシアニンブルー、ピグメントブルー、フタロシアニングリーン、マラカイトグリーンオキサレートなどの種々の顔料、又は、アクリジン系、キサンテン系、アゾ系、ベンゾキノン系、アジン系、アントラキノン系、チオインジコ系、ジオキサジン系、チアジン系、アゾメチン系、インジコ系、フタロシアニン系、アニリンブラック系、ポリメチン系、トリフェニルメタン系、ジフェニルメタン系、チアゾール系などの各種染料等が挙げられる。
着色剤は、1種類単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
着色剤は、必要に応じて表面処理された着色剤を用いてもよく、分散剤と併用してもよい。また、着色剤は、複数種を併用してもよい。
着色剤の含有量としては、例えば、トナー粒子全体に対して、1質量%以上30質量%以下が好ましく、3質量%以上15質量%以下がより好ましい。
−離型剤−
離型剤としては、例えば、炭化水素系ワックス;カルナバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス等の天然ワックス;モンタンワックス等の合成又は鉱物・石油系ワックス;脂肪酸エステル、モンタン酸エステル等のエステル系ワックス;などが挙げられる。離型剤は、これに限定されるものではない。
離型剤の融解温度は、50℃以上110℃以下が好ましく、60℃以上100℃以下がより好ましい。
なお、融解温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線から、JIS K−1987「プラスチックの転移温度測定方法」の融解温度の求め方に記載の「融解ピーク温度」により求める。
離型剤の含有量としては、例えば、トナー粒子全体に対して、1質量%以上20質量%以下が好ましく、5質量%以上15質量%以下がより好ましい。
−その他の添加剤−
その他の添加剤としては、例えば、磁性体、帯電制御剤、無機粉体等の周知の添加剤が挙げられる。これらの添加剤は、内添剤としてトナー粒子に含まれる。
−トナー粒子の特性等−
トナー粒子は、単層構造のトナー粒子であってもよいし、芯部(コア粒子)と芯部を被覆する被覆層(シェル層)とで構成された所謂コア・シェル構造のトナー粒子であってもよい。
ここで、コア・シェル構造のトナー粒子は、例えば、結着樹脂と必要に応じて着色剤及び離型剤等のその他添加剤とを含んで構成された芯部と、結着樹脂を含んで構成された被覆層と、で構成されていることがよい。
トナー粒子の形状係数SF1としては、110以上150以下が好ましく、120以上140以下がより好ましい。
なお、形状係数SF1は、下記式により求められる。
式: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。
具体的には、形状係数SF1は、主に顕微鏡画像又は走査型電子顕微鏡(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、以下のようにして算出される。すなわち、スライドガラス表面に散布した粒子の光学顕微鏡像をビデオカメラによりルーゼックス画像解析装置に取り込み、100個の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。
−トナー粒子の体積粒度分布−
トナー粒子の体積粒径D16は、小径側体積粒度分布指標GSD(D50/D16)を特定の範囲に制御しやすくする観点から、好ましくは2μm以上7μm以下、より好ましくは3μm以上6μm以下である。
トナー粒子の体積粒径D50は、小径側体積粒度分布指標GSD(D50/D16)を特定の範囲に制御しやすくする観点から、好ましくは3μm以上8μm以下、より好ましくは3μm以上5μm以下である。
トナー粒子の小径側体積粒度分布指標GSD(D50/D16)は、式(1):GSD/GSD≧1、及び、式(2):GSD/GSD≧1を満たす観点から、好ましくは1.1以上1.4以下である。
トナー粒子の体積粒径D16、体積粒径D50及び小径側体積粒度分布指標GSD(D50/D16)を上記範囲に制御するための方法としては、例えば、湿式法でトナー粒子を製造する場合、トナー粒子の造粒条件(温度、時間、系内のpH、各種添加剤の添加量等)を調整する方法;トナー粒子を分級により調整する方法;が挙げられる。
トナー粒子の体積粒径D16、体積粒径D50、及び小径側体積粒度分布指標GSD(D50/D16)は、以下に示す方法により測定される。
トナー粒子の一次粒子100個を走査型電子顕微鏡SEM(Scanning Electron Microscope)装置((株)日立製作所製:S−4100)により観察して画像を撮影し、この画像を画像解析装置(LUZEXIII、(株)ニレコ製)に取り込み、一次粒子の画像解析によって粒子ごとの最長径、最短径を測定し、この中間値から円相当径を測定する。得られた円相当径の累積頻度における16%径(D16v)をトナー粒子の体積平均粒径D16とし、得られた円相当径の累積頻度における50%径(D50v)をトナー粒子の体積平均粒径D50とする。なお、電子顕微鏡は1視野中にトナー粒子が10個以上50個以下程度写るように倍率が調整され、複数視野の観察を合わせて一次粒子の円相当径が求められる。また、小径側体積粒度分布指標GSD(D50/D16)は、測定された体積粒径D16及び体積粒径D50から算出される。
−トナー粒子の体積粒度分布とエラストマー粒子の体積粒度分布との関係、並びに、トナー粒子の体積粒度分布と脂肪酸金属塩粒子の体積粒度分布との関係−
本実施形態に係るトナーでは、エラストマー粒子の体積粒度分布をトナー粒子の体積粒度分布と同等、又はトナー粒子の体積粒度分布よりも広くすることが好ましい。また、脂肪酸金属塩粒子の体積粒度分布をトナー粒子の体積粒度分布と同等、又はトナー粒子の体積粒度分布よりも広くすることが好ましい。
具体的には、トナー粒子の小径側体積粒度分布指標GSD(D50/D16)とエラストマー粒子の小径側体積粒度分布指標GSD(D50/D16)とが下記式(1)を満たし、トナー粒子の小径側体積粒度分布指標GSD(D50/D16)と脂肪酸金属塩粒子の小径側体積粒度分布指標GSD(D50/D16)とが下記式(2)を満たすように制御することが好ましい。
式(1):GSD/GSD≧1
式(2):GSD/GSD≧1
ここで、上記式(1)及び上記式(2)を満たすことの意義について説明する。
小径側体積粒度分布指標は、体積粒径の分布の広がり具合を表す指標であり、その値が大きい程、体積粒径の分布は広いことを表す。このため、GSD/GSDが1以上であることは、エラストマー粒子の体積粒径の分布の広がりが、トナー粒子の体積粒度分布の広がりと同等、又はトナー粒子の体積粒度分布の広がりよりも広いことを意味する。同様に、GSD/GSDが1以上であることは、脂肪酸金属塩粒子の体積粒径の分布の広がりが、トナー粒子の体積粒度分布の広がりと同等、又はトナー粒子の体積粒度分布の広がりよりも広いことを意味する。つまり、エラストマー粒子及び脂肪酸金属塩粒子はトナー粒子に比べ、小粒径から大粒径までの広い分布を持つ粒子で構成されることになる。クリーニング部に形成されるトナーダム(トナー溜まり)では、粒径が小さい程、クリーニング部の先端部(像保持体の回転方向に対する下流側)に到達しやすいため、小粒径側のエラストマー粒子及び小粒径側の脂肪酸金属塩粒子は、トナー粒子よりもクリーニング部の先端部に到達しやすくなり、大粒径側のエラストマー粒子及び大粒径側の脂肪酸金属塩粒子はクリーニング部の先端部よりも外側に到達しやすくなる。
よって、クリーニング部の先端からその外側までのトナーダムの全領域にわたり、脂肪酸金属塩及びオイルが分散し、脂肪酸金属塩−オイル−脂肪酸金属塩が交互に層を成す擬似的な積層構造が形成されやすくなると考えられる。これにより、低濃度の画像を長期にわたって形成後、高濃度の画像を形成した場合であって、像保持体上の非画像部に脂肪酸金属塩粒子及びオイルが供給過多となっても、非画像部に脂肪酸金属塩及びオイルが過剰に存在することがより抑制されると考えられる。この結果、クリーニングブレードの姿勢の変動がより抑制され、筋状の画像欠陥が抑制されると考えられる。
但し、GSD/GSDの上限値は、エラストマー粒子の体積粒度分布をトナー粒子の体積粒度分布よりも広くする観点から、特に制限されないが、製造上の観点から、好ましくは2.5以下である。GSD/GSDの上限値についても、特に制限されないが、同様の理由により、好ましくは4.0以下である。
トナー粒子の小径側体積粒度分布指標GSDとエラストマー粒子の小径側体積粒度分布指標GSDとは、クリーニングブレードの姿勢の変動による筋状の画像欠陥をより抑制する観点から、下記式(12)を満たすことがより好ましく、下記式(13)を満たすことが更に好ましい。
式(12):1.0≦GSD/GSD≦2.0
式(13):1.0≦GSD/GSD≦1.6
また、トナー粒子の小径側体積粒度分布指標GSDと脂肪酸金属塩粒子の小径側体積粒度分布指標GSDとは、クリーニングブレードの姿勢の変動による筋状の画像欠陥をより抑制する観点から、下記式(22)を満たすことがより好ましく、下記式(23)を満たすことが更に好ましい。
式(22):1.0≦GSD/GSD≦2.0
式(23):1.25≦GSD/GSD≦1.8
−トナー粒子の体積粒径D50とエラストマー粒子の体積粒径D50との関係、並びに、トナー粒子の体積粒径D50と脂肪酸金属塩粒子の体積粒径D50との関係−
トナー粒子の体積粒径D50とエラストマー粒子の体積粒径D50とは、下記式(3)を満たすことが好ましい。また、トナー粒子の体積粒径D50と脂肪酸金属塩粒子の体積粒径D50とは、下記式(4)を満たすことが好ましい。
式(3):0.8≦D50/D50≦2
式(4):0.16≦D50/D50≦3
ここで、上記式(3)及び上記式(4)を満たすことの意義について説明する。
D50/D50が上記範囲であることは、エラストマー粒子の体積粒径D50が、トナー粒子の体積粒径D50よりも若干小さい範囲から、トナー粒子の体積粒径D50の2倍までの大きさの範囲にあることを意味する。また、D50/D50が上記範囲であることは、脂肪酸金属塩粒子の体積粒径D50が、トナー粒子の体積粒径D50よりも約6分の1の大きさの範囲から、トナー粒子の体積粒径D50の3倍までの大きさの範囲にあることを意味する。
エラストマー粒子及び脂肪酸金属塩粒子は、トナー粒子に対して体積粒径D50及び体積粒径D50が大きすぎるとクリーニング部の先端部に到達しにくく、トナー粒子に対して体積粒径D50及び体積粒径D50が小さすぎるとクリーニング部の先端部よりも外側に到達しにくくなる。よって、上記式(3)及び上記式(4)を満たすことで、クリーニング部の先端からその外側までのトナーダムの全領域にわたり、脂肪酸金属塩−オイル−脂肪酸金属塩が交互に層を成す擬似的な積層構造が更に形成されやすくなると考えられる。これにより、低濃度の画像を長期にわたって形成後、高濃度の画像を形成した場合であって、像保持体上の非画像部に脂肪酸金属塩粒子及びオイルが供給過多となっても、非画像部に脂肪酸金属塩及びオイルが過剰に存在することが更に抑制されると考えられる。この結果、クリーニングブレードの姿勢の変動が更に抑制され、筋状の画像欠陥が抑制されると考えられる。
また、トナー粒子の体積粒径D50とエラストマー粒子の体積粒径D50とは、クリーニングブレードの姿勢の変動による筋状の画像欠陥をより抑制する観点から、下記式(32)を満たすことがより好ましい。
式(32):1.0≦D50/D50≦1.5
トナー粒子の体積粒径D50と脂肪酸金属塩粒子の体積粒径D50とは、クリーニングブレードの姿勢の変動による筋状の画像欠陥をより抑制する観点から、下記式(42)を満たすことがより好ましく、下記式(43)を満たすことが更に好ましい。
式(42):0.18≦D50/D50≦2.0
式(43):0.20≦D50/D50≦1.0
(エラストマー粒子)
本実施形態におけるエラストマー粒子は、1種類以上のオイルを含有する。エラストマー粒子(オイルを含有させる前のエラストマー粒子)の材質としては、外力により変形し、外力を除くとその変形が回復する性質を有するもの、いわゆる、エラストマーであれば特に制限はなく、公知の各種エラストマーが挙げられる。具体的には、例えば、ウレタンゴム、シリコンゴム、フッ素ゴム、クロロプレンゴム、ブタジエンゴム、EPDM(エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム)、エピクロロヒドリンゴム等の合成ゴムや、ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル等の合成樹脂等が挙げられる。
これらの中でも、乳化重合によりエラストマー粒子を作製しやすい観点から、スチレン系樹脂であることが好ましく、スチレン及び架橋剤の共重合体であることがより好ましい。
尚、オイルを含有するエラストマー粒子は、クリーニングブレードに押し潰された時にオイル供給することが好適である。そのため、オイルを含有するエラストマー粒子は、オイルを含有する多孔質エラストマー粒子であることが好ましい。
多孔質エラストマー粒子(オイルを含有させる前の多孔質エラストマー粒子)は、オイルを含ませるため、少なくとも粒子表面に複数個の孔が存在する粒子であればよく、多孔質エラストマー粒子の比表面積は、0.1m/g以上25m/g以下であることが好ましく、0.3m/g以上20m/g以下であることがより好ましく、0.5m/g以上15m/g以下であることが更に好ましい。上記範囲であると、多孔質エラストマー粒子にオイルを含浸しやすい。
多孔質エラストマー粒子の比表面積の測定方法は、BET法を使用して行う。
具体的には、トナーから分離した多孔質エラストマー粒子を用い、比表面積細孔分布測定装置(SA3100、ベックマン・コールター社製)を用い、測定試料を0.1g精秤し、サンプルチューブに入れた後、脱ガス処理し、多点法の自動測定により得る。
エラストマー粒子が含有するオイルとしては、融点が20℃未満である化合物、
すなわち、20℃において液体である化合物であればよく、公知の各種シリコーンオイル
や潤滑油が挙げられる。また、オイルの沸点は、150℃以上であることが好ましく、2
00℃以上であることがより好ましい。
また、エラストマー粒子が含有するオイルは、1種単独で含有していても、2種
以上を含有していてもよい。
前記オイルは、シリコーンオイルが好ましい。
シリコーンオイルとしては、ジメチルポリシロキサン、ジフェニルポリシロキサン、フ
ェニルメチルポリ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、フッ素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が挙げられる
。これらの中でも、ジメチルポリシロキサン(「ジメチルシリコーンオイル」ともいう。
)が特に好ましい。
また、トナー粒子の表面に付着する外添剤と逆極性を有するオイルを用いてもよい。前記外添剤と逆極性を有するオイルとしては、モノアミン変性シリコーンオイル、ジアミン変性シリコーンオイル、アミノ変性シリコーンオイル、アンモニウム変性シリコーンオイル等の正の帯電性を有するオイル;ジメチルシリコーンオイル、アルキル変性シリコーンオイル、α-メチルスルホン変性シリコーンオイル、クロルフェニルシリコーンオイル、フッ素変性シリコーンオイル等の負の帯電性を有するオイルが挙げられる。
エラストマー粒子中のオイルの総含有量は、トナー1gに対し、0.01mg以上100mg以下であることが好ましく、0.05mg以上50mg以下であることがより好ましく、0.1mg以上30mg以下であることがさらに好ましい。
トナーにおけるエラストマー粒子中のオイルの総含有量の測定方法としては、エラストマー粒子をヘキサン中で超音波洗浄(出力60W、周波数20kHz、30分間)し、洗浄液を濾過することでオイルを除去する作業を5回繰り返した後、60℃で12時間真空乾燥を行う。そして、オイル除去前後の重量変化からエラストマー粒子中のオイル含有率を算出し、エラストマー粒子のトナーへの添加量からトナー1gに対するオイルの総含有量を算出する。
エラストマー粒子の含有量は、トナー粒子100質量部に対して、好ましくは0.05質量部以上5質量部以下、より好ましくは0.1質量部以上3質量部以下、更に好ましくは0.1質量部以上2質量部以下である。
エラストマー粒子は、体積粒度分布において、小径側からの累積50%となる粒径を体積粒径D50としたとき、前記体積粒径D50は、好ましくは1μm以上30μm以下、より好ましくは5μm以上15μm以下である。前記体積粒径D50が上記範囲であることにより、クリーニングブレードの姿勢の変動による筋状の画像欠陥がより抑制される。また、前記体積粒径D50が上記範囲であることにより、トナー粒子の流動性が確保され、クリーニング部へのオイルの供給量が確保される。これにより、高濃度の画像を形成する際の画質濃度の低下が抑制され、像保持体へのフィルミングが抑制される。
−エラストマー粒子の体積粒度分布−
エラストマー粒子の小径側体積粒度分布指標GSD(D50/D16)は、式(1):GSD/GSD≧1を満たす観点から、好ましくは1.2以上2.0以下である。
体積粒径D16、体積粒径D50及び小径側体積粒度分布指標GSD(D50/D16)を上記範囲に制御するための方法としては、例えば、エラストマー粒子を重合する際の重合条件(温度、時間、雰囲気等)を調整する方法;エラストマー粒子を分級により調整する方法;が挙げられる。
エラストマー粒子の体積粒径D16、体積粒径D50、及び小径側体積粒度分布指標GSD(D50/D16)は、以下に示す方法により測定される。
エラストマー粒子の一次粒子100個を走査型電子顕微鏡SEM(Scanning Electron Microscope)装置((株)日立製作所製:S−4100)により観察して画像を撮影し、この画像を画像解析装置(LUZEXIII、(株)ニレコ製)に取り込み、一次粒子の画像解析によって粒子ごとの最長径、最短径を測定し、この中間値から円相当径を測定する。得られた円相当径の累積頻度における16%径(D16v)をエラストマー粒子の体積粒径D16とし、得られた円相当径の累積頻度における50%径(D50v)をエラストマー粒子の体積粒径D50とする。なお、電子顕微鏡は1視野中にエラストマー粒子が10個以上50個以下程度写るように倍率が調整され、複数視野の観察を合わせて一次粒子の円相当径が求められる。また、小径側体積粒度分布指標GSD(D50/D16)は、測定された体積粒径D16及び体積粒径D50から算出される。
−エラストマー粒子(オイルを含有させる前のエラストマー粒子)の製造方法−
エラストマー粒子の製造方法としては、特に制限はなく、公知の方法を用いればよいが、例えば、エラストマー材料を粒子状に加工する方法、エラストマーを乳化重合により作製する際に孔形成剤を乳化粒子に混合しておき、乳化重合後、孔形成剤を除去する方法等が挙げられる。これらの中でも、球状粒子の作製が容易である点から、エラストマーを乳化重合により作製する際に孔形成剤を乳化粒子に混合しておき、乳化重合後、孔形成剤を除去する方法が好ましく挙げられる。
孔形成剤としては、乳化重合の際に固体であり、乳化重合後に溶解及び分解の少なくとも1つにより除去される化合物や、乳化重合の際に重合反応に関与しない希釈剤等が挙げられる。
乳化重合の際に固体であり、乳化重合後に溶解及び分解の少なくとも1つにより除去される化合物としては、例えば、コストや入手容易性の観点から、炭酸カルシウムが好ましい。炭酸カルシウムは、水に対する溶解性が低く、かつ、酸性液と接触すると二酸化炭素を放出しながら分解する。
希釈剤としては、特に制限はないが、ジエチルベンゼン、イソアミルアルコール等が好ましく挙げられる。
また、希釈剤の使用量は、重合性化合物の使用量よりも多いことが好ましい。
孔形成剤の形状は、粒子状であることが好ましく、その数平均粒径は、5nm以上200nm以下であることが好ましく、5nm以上100nm以下であることがより好ましい。
また、前記乳化重合の条件としては、特に制限はなく、例えば、孔形成剤を使用する以外は公知の乳化重合の条件で行えばよい。
−エラストマー粒子にオイルを含有させる方法−
エラストマー粒子にオイルを含有させる方法としては、特に制限はなく、例えば、エラストマー粒子とオイルとを接触させる方法、オイルを有機溶媒に溶解し、その溶液とエラストマー粒子とを接触させ、有機溶媒を除去する方法が好ましく挙げられる。
前記接触は、公知の方法で行えばよく、例えば、エラストマー粒子とオイル又はオイルの溶液とを混合する方法や、オイル又はオイルの溶液にエラストマー粒子を浸漬する方法等が好ましく挙げられる。
前記有機溶媒としては、トナー粒子の表面に付着する外添剤と逆極性を有するオイルを溶解するものであれば特に制限はないが、例えば、炭化水素系溶媒やアルコール類が好ましく挙げられる。
(脂肪酸金属塩粒子)
本実施形態におけるトナーは脂肪酸金属塩粒子を有する。脂肪酸金属塩粒子は、脂肪酸と金属とからなる塩の粒子である。
脂肪酸としては、飽和脂肪酸、不飽和脂肪酸の何れでもよく、炭素数10以上25以下の脂肪酸が好ましく挙げられる。飽和脂肪酸としては、例えば、ステアリン酸、ラウリン酸、ベヘン酸が挙げられ、ステアリン酸、ラウリン酸が好ましく、ステアリン酸がより好ましい。また、不飽和脂肪酸としては、例えば、オレイン酸、リノール酸が挙げられる。前記金属としては、2価の金属が好ましく、例えば、マグネシウム、カルシウム、アルミニウム、バリウム、亜鉛が挙げられ、特に、亜鉛が好適である。
脂肪酸金属塩粒子としては、例えば、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸カリウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸リチウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸銅、ステアリン酸鉛、ステアリン酸ニッケル、ステアリン酸ストロンチウム、ステアリン酸コバルト、ステアリン酸ナトリウム、オレイン酸亜鉛、オレイン酸マンガン、オレイン酸鉄、オレイン酸アルミニウム、オレイン酸銅、オレイン酸マグネシウム、オレイン酸カルシウム、パルミチン酸亜鉛、パルミチン酸コバルト、パルミチン酸銅、パルミチン酸マグネシウム、パルミチン酸アルミニウム、パルミチン酸カルシウム、ラウリン酸亜鉛、ラウリン酸マンガン、ラウリン酸カルシウム、ラウリン酸鉄、ラウリン酸マグネシウム、ラウリン酸アルミニウム、リノール酸亜鉛、リノール酸コバルト、リノール酸カルシウム、リシノール酸亜鉛、リシノール酸アルミニウムなどの各粒子が挙げられる。
これらの中でも、脂肪酸金属塩粒子としては、クリーニングブレードの姿勢の変動による筋状の画像欠陥を抑制する観点から、ステアリン酸亜鉛、ラウリン酸亜鉛の各粒子が好ましく、ステアリン酸亜鉛粒子がより好ましい。
脂肪酸金属塩粒子の含有量は、トナー粒子100質量部に対して、好ましくは0.02質量部以上5質量部以下、より好ましくは0.05質量部以上3.0質量部以下、更に好ましくは0.08質量部以上1.0質量部以下である。
なお、脂肪酸金属塩粒子は、複数種の脂肪酸金属塩の混合粒子であってもよい。また、脂肪酸金属塩粒子は、脂肪酸金属塩と他の成分とを含む粒子であってもよい。他の成分としては、例えば、高級脂肪酸アルコール等が挙げられる。ただし、脂肪酸金属塩粒子には、脂肪酸金属塩を10質量%以上含む。
−脂肪酸金属塩粒子の体積粒度分布−
脂肪酸金属塩粒子の体積粒径D16は、小径側体積粒度分布指標GSD(D50/D16)を特定の範囲に制御しやすくする観点から、好ましくは0.5μm以上8μm以下、より好ましくは1.0μm以上7μm以下、更に好ましくは1.5μm以上6μm以下である。
脂肪酸金属塩粒子の体積粒径D50は、小径側体積粒度分布指標GSD(D50/D16)を特定の範囲に制御しやすくする観点から、好ましくは1μm以上10μm以下、より好ましくは1.5μm以上9μm以下、更に好ましくは2μm以上8μm以下である。
脂肪酸金属塩粒子の小径側体積粒度分布指標GSD(D50/D16)は、式(2):GSD/GSD≧1を満たす観点から、好ましくは1.1以上3.0以下、より好ましくは1.2以上2.5以下、更に好ましくは1.4以上2.0以下である。
体積粒径D16、体積粒径D50及び小径側体積粒度分布指標GSD(D50/D16)を上記範囲に制御するための方法としては、例えば、脂肪酸金属塩粒子を、脂肪酸アルカリ金属塩のカチオン置換で製造する際の反応条件(温度、時間、pH等)を調整する方法;脂肪酸金属塩粒子を、脂肪酸と水酸化金属との反応で製造する際の反応条件(温度、時間、pH等)を調整する方法;前記方法で得られた脂肪酸金属塩の処理条件(粉砕条件、分級条件等)を調整する方法;が挙げられる。
脂肪酸金属塩粒子の体積粒径D16、体積粒径D50、及び小径側体積粒度分布指標GSD(D50/D16)は、以下に示す方法により測定される。
脂肪酸金属塩粒子の一次粒子100個を走査型電子顕微鏡SEM(Scanning Electron Microscope)装置((株)日立製作所製:S−4100)により観察して画像を撮影し、この画像を画像解析装置(LUZEXIII、(株)ニレコ製)に取り込み、一次粒子の画像解析によって粒子ごとの最長径、最短径を測定し、この中間値から円相当径を測定する。得られた円相当径の累積頻度における16%径(D16v)を脂肪酸金属塩粒子の体積粒径D16とし、得られた円相当径の累積頻度における50%径(D50v)を脂肪酸金属塩粒子の体積粒径D50とする。なお、電子顕微鏡は1視野中に脂肪酸金属塩粒子が10個以上50個以下程度写るように倍率が調整され、複数視野の観察を合わせて一次粒子の円相当径が求められる。また、小径側体積粒度分布指標GSD(D50/D16)は、測定された体積粒径D16及び体積粒径D50から算出される。
脂肪酸金属塩の製造方法としては、脂肪酸アルカリ金属塩をカチオン置換する方法や、直接脂肪酸と水酸化金属とを反応させる方法が挙げられる。例えば、ステアリン酸亜鉛の製造方法としては、ステアリン酸ナトリウムをカチオン置換する方法や、ステアリン酸と水酸化亜鉛とを反応させる方法が挙げられる。
−エラストマー粒子と脂肪酸金属塩粒子との質量比−
エラストマー粒子と脂肪酸金属塩粒子との質量比(エラストマー粒子/脂肪酸金属塩粒子)は、クリーニングブレードの姿勢の変動による筋状の画像欠陥をより抑制する観点から、好ましくは0.2以上2.0以下、より好ましくは0.3以上1.5以下、更に好ましくは0.4以上1.0以下である。
(その他の外添剤)
トナーには、エラストマー粒子及び脂肪酸金属塩粒子以外のその他の外添剤が外添されていてもよい。その他の外添剤としては、例えば、無機粒子が挙げられる。該無機粒子として、SiO、TiO、Al、CuO、ZnO、SnO、CeO、Fe、MgO、BaO、CaO、KO、NaO、ZrO、CaO・SiO、KO・(TiO)n、Al・2SiO、CaCO、MgCO、BaSO、MgSO等が挙げられる。
その他の外添剤としての無機粒子の表面は、疎水化処理が施されていることがよい。疎水化処理は、例えば疎水化処理剤に無機粒子を浸漬する等して行う。疎水化処理剤は特に制限されないが、例えば、シラン系カップリング剤、シリコーンオイル、チタネート系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤等が挙げられる。これらは1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
疎水化処理剤の量としては、通常、例えば、無機粒子100質量部に対して、1質量部以上10質量部以下である。
その他の外添剤としては、樹脂粒子(ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、メラミン樹脂等の樹脂粒子)、クリーニング活剤(例えば、ステアリン酸亜鉛に代表される高級脂肪酸の金属塩、フッ素系高分子量体の粒子)等も挙げられる。
その他の外添剤の外添量としては、例えば、トナー粒子に対して、0.01質量%以上5質量%以下が好ましく、0.01質量%以上2.0質量%以下がより好ましい。
(トナーの製造方法)
次に、本実施形態に係るトナーの製造方法について説明する。
本実施形態に係るトナーは、トナー粒子を製造後、トナー粒子に対して、外添剤を外添し、さらにエラストマー粒子と脂肪酸金属塩粒子とを添加することで得られる。
トナー粒子は、乾式製法(例えば、混練粉砕法等)、湿式製法(例えば凝集合一法、懸濁重合法、溶解懸濁法等)のいずれにより製造してもよい。トナー粒子の製法は、これらの製法に特に制限はなく、周知の製法が採用される。
これらの中でも、凝集合一法により、トナー粒子を得ることがよい。
具体的には、例えば、トナー粒子を凝集合一法により製造する場合、
結着樹脂となる樹脂粒子が分散された樹脂粒子分散液を準備する工程(樹脂粒子分散液準備工程)と、樹脂粒子分散液中で(必要に応じて他の粒子分散液を混合した後の分散液中で)、樹脂粒子(必要に応じて他の粒子)を凝集させ、凝集粒子を形成する工程(凝集粒子形成工程)と、凝集粒子が分散された凝集粒子分散液に対して加熱し、凝集粒子を融合・合一して、トナー粒子を形成する工程(融合・合一工程)と、を経て、トナー粒子を製造する。
以下、各工程の詳細について説明する。
なお、以下の説明では、着色剤、及び離型剤を含むトナー粒子を得る方法について説明するが、着色剤、離型剤は、必要に応じて用いられるものである。無論、着色剤、離型剤以外のその他添加剤を用いてもよい。
−樹脂粒子分散液準備工程−
まず、結着樹脂となる樹脂粒子が分散された樹脂粒子分散液と共に、例えば、着色剤粒子が分散された着色剤粒子分散液、離型剤粒子が分散された離型剤粒子分散液を準備する。
ここで、樹脂粒子分散液は、例えば、樹脂粒子を界面活性剤により分散媒中に分散させることにより調製する。
樹脂粒子分散液に用いる分散媒としては、例えば水系媒体が挙げられる。
水系媒体としては、例えば、蒸留水、イオン交換水等の水、アルコール類等が挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
界面活性剤としては、例えば、硫酸エステル塩系、スルホン酸塩系、リン酸エステル系、せっけん系等のアニオン界面活性剤;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等が挙げられる。これらの中でも特に、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤が挙げられる。非イオン系界面活性剤は、アニオン界面活性剤又はカチオン界面活性剤と併用してもよい。
界面活性剤は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
樹脂粒子分散液において、樹脂粒子を分散媒に分散する方法としては、例えば回転せん断型ホモジナイザーや、メディアを有するボールミル、サンドミル、ダイノミル等の一般的な分散方法が挙げられる。また、樹脂粒子の種類によっては、例えば転相乳化法を用いて樹脂粒子分散液中に樹脂粒子を分散させてもよい。
なお、転相乳化法とは、分散すべき樹脂を、その樹脂が可溶な疎水性有機溶剤中に溶解せしめ、有機連続相(O相)に塩基を加えて、中和したのち、水媒体(W相)を投入することによって、W/OからO/Wへの、樹脂の変換(いわゆる転相)が行われて不連続相化し、樹脂を、水媒体中に粒子状に分散する方法である。
樹脂粒子分散液中に分散する樹脂粒子の体積平均粒径としては、例えば0.01μm以上1μm以下が好ましく、0.08μm以上0.8μm以下がより好ましく、0.1μm以上0.6μm以下がさらに好ましい。
なお、樹脂粒子の体積平均粒径は、レーザー回折式粒度分布測定装置(例えば、堀場製作所製、LA−700)の測定によって得られた粒度分布を用い、分割された粒度範囲(チャンネル)に対し、体積について小粒径側から累積分布を引き、全粒子に対して累積50%となる粒径を体積平均粒径D50vとして測定される。なお、他の分散液中の粒子の体積平均粒径も同様に測定される。
樹脂粒子分散液に含まれる樹脂粒子の含有量としては、例えば、5質量%以上50質量%以下が好ましく、10質量%以上40質量%以下がより好ましい。
なお、樹脂粒子分散液と同様にして、例えば、着色剤粒子分散液、離型剤粒子分散液も調製される。つまり、樹脂粒子分散液における粒子の体積平均粒径、分散媒、分散方法、及び粒子の含有量に関しては、着色剤粒子分散液中に分散する着色剤粒子、及び離型剤粒子分散液中に分散する離型剤粒子についても同様である。
−凝集粒子形成工程−
次に、樹脂粒子分散液と共に、着色剤粒子分散液と、離型剤粒子分散液と、を混合する。
そして、混合分散液中で、樹脂粒子と着色剤粒子と離型剤粒子とをヘテロ凝集させ目的とするトナー粒子の径に近い径を持つ、樹脂粒子と着色剤粒子と離型剤粒子とを含む凝集粒子を形成する。
具体的には、例えば、混合分散液に凝集剤を添加すると共に、混合分散液のpHを酸性(例えばpHが2以上5以下)に調整し、必要に応じて分散安定剤を添加した後、樹脂粒子のガラス転移温度(具体的には、例えば、樹脂粒子のガラス転移温度−30℃以上ガラス転移温度−10℃以下)の温度に加熱し、混合分散液に分散された粒子を凝集させて、凝集粒子を形成する。
凝集粒子形成工程においては、例えば、混合分散液を回転せん断型ホモジナイザーで攪拌下、室温(例えば25℃)で上記凝集剤を添加し、混合分散液のpHを酸性(例えばpHが2以上5以下)に調整し、必要に応じて分散安定剤を添加した後に、上記加熱を行ってもよい。
凝集剤としては、例えば、混合分散液に添加される分散剤として用いる界面活性剤と逆極性の界面活性剤、無機金属塩、2価以上の金属錯体が挙げられる。特に、凝集剤として金属錯体を用いた場合には、界面活性剤の使用量が低減され、帯電特性が向上する。
凝集剤の金属イオンと錯体もしくは類似の結合を形成する添加剤を必要に応じて用いてもよい。この添加剤としては、キレート剤が好適に用いられる。
無機金属塩としては、例えば、塩化カルシウム、硝酸カルシウム、塩化バリウム、塩化マグネシウム、塩化亜鉛、塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム等の金属塩、及び、ポリ塩化アルミニウム、ポリ水酸化アルミニウム、多硫化カルシウム等の無機金属塩重合体等が挙げられる。
キレート剤としては、水溶性のキレート剤を用いてもよい。キレート剤としては、例えば、酒石酸、クエン酸、グルコン酸等のオキシカルボン酸、イミノジ酸(IDA)、ニトリロトリ酢酸(NTA)、エチレンジアミンテトラ酢酸(EDTA)等が挙げられる。
キレート剤の添加量としては、例えば、樹脂粒子100質量部に対して0.01質量部以上5.0質量部以下が好ましく、0.1質量部以上3.0質量部未満がより好ましい。
−融合・合一工程−
次に、凝集粒子が分散された凝集粒子分散液に対して、例えば、樹脂粒子のガラス転移温度以上(例えば樹脂粒子のガラス転移温度より10から30℃高い温度以上)に加熱して、凝集粒子を融合・合一し、トナー粒子を形成する。
以上の工程を経て、トナー粒子が得られる。
なお、凝集粒子が分散された凝集粒子分散液を得た後、当該凝集粒子分散液と、樹脂粒子が分散された樹脂粒子分散液と、をさらに混合し、凝集粒子の表面にさらに樹脂粒子を付着するように凝集して、第2凝集粒子を形成する工程と、第2凝集粒子が分散された第2凝集粒子分散液に対して加熱をし、第2凝集粒子を融合・合一して、コア/シェル構造のトナー粒子を形成する工程と、を経て、トナー粒子を製造してもよい。
ここで、融合・合一工程終了後は、溶液中に形成されたトナー粒子を、公知の洗浄工程、固液分離工程、乾燥工程を経て乾燥した状態のトナー粒子を得る。
洗浄工程は、帯電性の点から充分にイオン交換水による置換洗浄を施すことがよい。また、固液分離工程は、特に制限はないが、生産性の点から吸引濾過、加圧濾過等を施すことがよい。また、乾燥工程も特に方法に制限はないが、生産性の点から凍結乾燥、フラッシュジェット乾燥、流動乾燥、振動型流動乾燥等を施すことがよい。
そして、本実施形態に係るトナーは、例えば、得られた乾燥状態のトナー粒子に、外添剤を添加し、さらにエラストマー粒子と脂肪酸金属塩粒子とを添加し、混合することにより製造される。混合は、例えばVブレンダー、ヘンシェルミキサー、レディーゲミキサー等によって行うことがよい。更に、必要に応じて、振動師分機、風力師分機等を使ってトナーの粗大粒子を取り除いてもよい。
<静電荷像現像剤>
本実施形態に係る静電荷像現像剤は、本実施形態に係るトナーを少なくとも含むものである。
本実施形態に係る静電荷像現像剤は、本実施形態に係るトナーのみを含む一成分現像剤であってもよいし、当該トナーとキャリアと混合した二成分現像剤であってもよい。
キャリアとしては、特に制限はなく、公知のキャリアが挙げられる。キャリアとしては、例えば、磁性粉からなる芯材の表面に被覆樹脂を被覆した被覆キャリア;マトリックス樹脂中に磁性粉が分散・配合された磁性粉分散型キャリア;磁性粉に樹脂を含浸させた樹脂含浸型キャリア;等が挙げられる。
なお、磁性粉分散型キャリア、及び樹脂含浸型キャリアは、当該キャリアの構成粒子を芯材とし、これに被覆樹脂により被覆したキャリアであってもよい。
磁性粉としては、例えば、鉄、ニッケル、コバルト等の磁性金属、フェライト、マグネタイト等の磁性酸化物等が挙げられる。
被覆樹脂、及びマトリックス樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルエーテル、ポリビニルケトン、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、スチレン−アクリル酸共重合体、オルガノシロキサン結合を含んで構成されるストレートシリコーン樹脂又はその変性品、フッ素樹脂、ポリエステル、ポリカーボネート、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。
なお、被覆樹脂、及びマトリックス樹脂には、導電性粒子等、その他添加剤を含ませてもよい。
導電性粒子としては、金、銀、銅等の金属、カーボンブラック、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、硫酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、チタン酸カリウム等の粒子が挙げられる。
ここで、芯材の表面に被覆樹脂を被覆するには、被覆樹脂、及び必要に応じて各種添加剤を適当な溶媒に溶解した被覆層形成用溶液により被覆する方法等が挙げられる。溶媒としては、特に限定されるものではなく、使用する被覆樹脂、塗布適性等を勘案して選択すればよい。
具体的な樹脂被覆方法としては、芯材を被覆層形成用溶液中に浸漬する浸漬法、被覆層形成用溶液を芯材表面に噴霧するスプレー法、芯材を流動エアーにより浮遊させた状態で被覆層形成用溶液を噴霧する流動床法、ニーダーコーター中でキャリアの芯材と被覆層形成用溶液とを混合し、溶剤を除去するニーダーコーター法等が挙げられる。
二成分現像剤における、トナーとキャリアとの混合比(質量比)は、トナー:キャリア=1:100乃至30:100が好ましく、3:100乃至20:100がより好ましい。
<画像形成装置/画像形成方法>
本実施形態に係る画像形成装置/画像形成方法について説明する。
本実施形態に係る画像形成装置は、像保持体と、像保持体の表面を帯電する帯電手段と、帯電した像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、静電荷像現像剤を収容し、静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段と、像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、像保持体の表面をクリーニングするクリーニングブレードを有するクリーニング手段と、記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着手段と、を備える。そして、静電荷像現像剤として、本実施形態に係る静電荷像現像剤が適用される。
本実施形態に係る画像形成装置では、像保持体の表面を帯電する帯電工程と、帯電した像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成工程と、本実施形態に係る静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像工程と、像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写工程と、像保持体の表面をクリーニングブレードによりクリーニングするクリーニング工程と、記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着工程と、を有する画像形成方法(本実施形態に係る画像形成方法)が実施される。
本実施形態に係る画像形成装置は、像保持体の表面に形成されたトナー画像を直接記録媒体に転写する直接転写方式の装置;像保持体の表面に形成されたトナー画像を中間転写体の表面に一次転写し、中間転写体の表面に転写されたトナー画像を記録媒体の表面に二次転写する中間転写方式の装置;トナー画像の転写後、帯電前の像保持体の表面をクリーニングするクリーニング手段を備えた装置;トナー画像の転写後、帯電前に像保持体の表面に除電光を照射して除電する除電手段を備える装置等の周知の画像形成装置が適用される。
中間転写方式の装置の場合、転写手段は、例えば、表面にトナー画像が転写される中間転写体と、像保持体の表面に形成されたトナー画像を中間転写体の表面に一次転写する一次転写手段と、中間転写体の表面に転写されたトナー画像を記録媒体の表面に二次転写する二次転写手段と、を有する構成が適用される。
なお、本実施形態に係る画像形成装置において、例えば、現像手段を含む部分が、画像形成装置に対して脱着されるカートリッジ構造(プロセスカートリッジ)であってもよい。プロセスカートリッジとしては、例えば、本実施形態に係る静電荷像現像剤を収容した現像手段を備えるプロセスカートリッジが好適に用いられる。
以下、本実施形態に係る画像形成装置の一例を示すが、これに限定されるわけではない。なお、図に示す主要部を説明し、その他はその説明を省略する。
図1は、本実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。
図1に示す画像形成装置は、色分解された画像データに基づくイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色の画像を出力する電子写真方式の第1乃至第4の画像形成ユニット10Y、10M、10C、10K(画像形成手段)を備えている。これらの画像形成ユニット(以下、単に「ユニット」と称する場合がある)10Y、10M、10C、10Kは、水平方向に互いに予め定められた距離離間して並設されている。なお、これらユニット10Y、10M、10C、10Kは、画像形成装置に対して脱着するプロセスカートリッジであってもよい。
各ユニット10Y、10M、10C、10Kの図面における上方には、各ユニットを通して中間転写体としての中間転写ベルト20が延設されている。中間転写ベルト20は、図における左から右方向に互いに離間して配置された駆動ロール22及び中間転写ベルト20内面に接する支持ロール24に巻きつけて設けられ、第1のユニット10Yから第4のユニット10Kに向う方向に走行されるようになっている。なお、支持ロール24は、図示しないバネ等により駆動ロール22から離れる方向に力が加えられており、両者に巻きつけられた中間転写ベルト20に張力が与えられている。また、中間転写ベルト20の像保持体側面には、駆動ロール22と対向して中間転写体クリーニング装置30が備えられている。
また、各ユニット10Y、10M、10C、10Kの現像装置(現像手段)4Y、4M、4C、4Kのそれぞれには、トナーカートリッジ8Y、8M、8C、8Kに収められたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの4色のトナーを含むトナーの供給がなされる。
第1乃至第4のユニット10Y、10M、10C、10Kは、同等の構成を有しているため、ここでは中間転写ベルト走行方向の上流側に配設されたイエロー画像を形成する第1のユニット10Yについて代表して説明する。なお、第1のユニット10Yと同等の部分に、イエロー(Y)の代わりに、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)を付した参照符号を付すことにより、第2乃至第4のユニット10M、10C、10Kの説明を省略する。
第1のユニット10Yは、像保持体として作用する感光体1Yを有している。感光体1Yの周囲には、感光体1Yの表面を予め定められた電位に帯電させる帯電ロール(帯電手段の一例)2Y、帯電された表面を色分解された画像信号に基づくレーザ光線3Yによって露光して静電荷像を形成する露光装置(静電荷像形成手段の一例)3、静電荷像に帯電したトナーを供給して静電荷像を現像する現像装置(現像手段の一例)4Y、現像したトナー画像を中間転写ベルト20上に転写する一次転写ロール5Y(一次転写手段の一例)、及び一次転写後に感光体1Yの表面に残存するトナーを除去するクリーニングブレード6Y−1を有する感光体クリーニング装置(クリーニング手段の一例)6Yが順に配置されている。
なお、一次転写ロール5Yは、中間転写ベルト20の内側に配置され、感光体1Yに対向した位置に設けられている。更に、各一次転写ロール5Y、5M、5C、5Kには、一次転写バイアスを印加するバイアス電源(図示せず)がそれぞれ接続されている。各バイアス電源は、図示しない制御部による制御によって、各一次転写ロールに印加する転写バイアスを可変する。
以下、第1ユニット10Yにおいてイエロー画像を形成する動作について説明する。
まず、動作に先立って、帯電ロール2Yによって感光体1Yの表面が−600V乃至−800Vの電位に帯電される。
感光体1Yは、導電性(例えば20℃における体積抵抗率:1×10−6Ωcm以下)の基体上に感光層を積層して形成されている。この感光層は、通常は高抵抗(一般の樹脂の抵抗)であるが、レーザ光線3Yが照射されると、レーザ光線が照射された部分の比抵抗が変化する性質を持っている。そこで、帯電した感光体1Yの表面に、図示しない制御部から送られてくるイエロー用の画像データに従って、露光装置3を介してレーザ光線3Yを出力する。レーザ光線3Yは、感光体1Yの表面の感光層に照射され、それにより、イエロー画像パターンの静電荷像が感光体1Yの表面に形成される。
静電荷像とは、帯電によって感光体1Yの表面に形成される像であり、レーザ光線3Yによって、感光層の被照射部分の比抵抗が低下し、感光体1Yの表面の帯電した電荷が流れ、一方、レーザ光線3Yが照射されなかった部分の電荷が残留することによって形成される、いわゆるネガ潜像である。
感光体1Y上に形成された静電荷像は、感光体1Yの走行に従って予め定められた現像位置まで回転される。そして、この現像位置で、感光体1Y上の静電荷像が、現像装置4Yによってトナー画像として可視像(現像像)化される。
現像装置4Y内には、例えば、少なくともイエロートナーとキャリアとを含む静電荷像現像剤が収容されている。イエロートナーは、現像装置4Yの内部で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(現像剤保持体の一例)上に保持されている。そして感光体1Yの表面が現像装置4Yを通過していくことにより、感光体1Y表面上の除電された潜像部にイエロートナーが静電的に付着し、潜像がイエロートナーによって現像される。イエローのトナー画像が形成された感光体1Yは、引続き予め定められた速度で走行され、感光体1Y上に現像されたトナー画像が予め定められた一次転写位置へ搬送される。
感光体1Y上のイエロートナー画像が一次転写へ搬送されると、一次転写ロール5Yに一次転写バイアスが印加され、感光体1Yから一次転写ロール5Yに向う静電気力がトナー画像に作用され、感光体1Y上のトナー画像が中間転写ベルト20上に転写される。このとき印加される転写バイアスは、トナーの極性(−)と逆極性の(+)極性であり、例えば第1ユニット10Yでは制御部に(図示せず)よって+10μAに制御されている。
一方、感光体1Y上に残留したトナーは感光体クリーニング装置6Yのクリーニングブレード6Y−1で除去されて回収される。
また、第2のユニット10M以降の一次転写ロール5M、5C、5Kに印加される一次転写バイアスも、第1のユニットに準じて制御されている。
こうして、第1のユニット10Yにてイエロートナー画像の転写された中間転写ベルト20は、第2乃至第4のユニット10M、10C、10Kを通して順次搬送され、各色のトナー画像が重ねられて多重転写される。
第1乃至第4のユニットを通して4色のトナー画像が多重転写された中間転写ベルト20は、中間転写ベルト20と中間転写ベルト内面に接する支持ロール24と中間転写ベルト20の像保持面側に配置された二次転写ロール(二次転写手段の一例)26とから構成された二次転写部へと至る。一方、記録紙(記録媒体の一例)Pが供給機構を介して二次転写ロール26と中間転写ベルト20とが接触した隙間に予め定められたタイミングで給紙され、二次転写バイアスが支持ロール24に印加される。このとき印加される転写バイアスは、トナーの極性(−)と同極性の(−)極性であり、中間転写ベルト20から記録紙Pに向う静電気力がトナー画像に作用され、中間転写ベルト20上のトナー画像が記録紙P上に転写される。なお、この際の二次転写バイアスは二次転写部の抵抗を検出する抵抗検出手段(図示せず)により検出された抵抗に応じて決定されるものであり、電圧制御されている。
この後、記録紙Pは定着装置(定着手段の一例)28における一対の定着ロールの圧接部(ニップ部)へと送り込まれトナー画像が記録紙P上へ定着され、定着画像が形成される。
トナー画像を転写する記録紙Pとしては、例えば、電子写真方式の複写機、プリンター等に使用される普通紙が挙げられる。記録媒体は記録紙P以外にも、OHPシート等も挙げられる。
定着後における画像表面の平滑性をさらに向上させるには、記録紙Pの表面も平滑が好ましく、例えば、普通紙の表面を樹脂等でコーティングしたコート紙、印刷用のアート紙等が好適に使用される。
カラー画像の定着が完了した記録紙Pは、排出部へ向けて搬出され、一連のカラー画像形成動作が終了される。
<プロセスカートリッジ/トナーカートリッジ>
本実施形態に係るプロセスカートリッジについて説明する。
本実施形態に係るプロセスカートリッジは、本実施形態に係る静電荷像現像剤を収容し、静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段を備え、画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジである。
なお、本実施形態に係るプロセスカートリッジは、上記構成に限られず、現像装置と、その他、必要に応じて、例えば、像保持体、帯電手段、静電荷像形成手段、及び転写手段等のその他手段から選択される少なくとも一つと、を備える構成であってもよい。
以下、本実施形態に係るプロセスカートリッジの一例を示すが、これに限定されるわけではない。なお、図に示す主要部を説明し、その他はその説明を省略する。
図2は、本実施形態に係るプロセスカートリッジを示す概略構成図である。
図2に示すプロセスカートリッジ200は、例えば、取り付けレール116及び露光のための開口部118が備えられた筐体117により、感光体107(像保持体の一例)と、感光体107の周囲に備えられた帯電ロール108(帯電手段の一例)、現像装置111(現像手段の一例)、及びクリーニングブレード113−1を有する感光体クリーニング装置113(クリーニング手段の一例)を一体的に組み合わせて保持して構成し、カートリッジ化されている。
なお、図2中、109は露光装置(静電荷像形成手段の一例)、112は転写装置(転写手段の一例)、115は定着装置(定着手段の一例)、300は記録紙(記録媒体の一例)を示している。
次に、本実施形態に係るトナーカートリッジについて説明する。
本実施形態に係るトナーカートリッジは、本実施形態に係るトナーを収容し、画像形成装置に着脱されるトナーカートリッジである。トナーカートリッジは、画像形成装置内に設けられた現像手段に供給するための補給用のトナーを収容するものである。
なお、図1に示す画像形成装置は、トナーカートリッジ8Y、8M、8C、8Kの着脱される構成を有する画像形成装置であり、現像装置4Y、4M、4C、4Kは、各々の現像装置(色)に対応したトナーカートリッジと、図示しないトナー供給管で接続されている。また、トナーカートリッジ内に収容されているトナーが少なくなった場合には、このトナーカートリッジが交換される。
以下、実施例及び比較例を挙げ、本実施形態をより具体的に詳細に説明するが、本実施形態は以下の実施例に限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」及び「%」は「質量部」及び「質量%」を表す。
[エラストマー粒子a〜fの作製]
メチルビニルポリシロキサン100部、メチルハイドロジェンシロキサン10部を混合し混合物に炭酸カルシウム粉末(数平均粒径:0.1μm、奥多摩工業(株)製TP−123)30部、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル1部と水200部を添加し、ミキサーで6,000rpm、3分間乳化を行った後、塩化白金酸−オレフィン錯塩を白金量として0.001部添加し、窒素雰囲気下80℃で10時間重合反応を行った。その後塩酸を投入して炭酸カルシウムを分解後、水洗浄を行った。さらに湿式分級して、エラストマー粒子を選別し、100℃で12時間真空乾燥を行った。
その後、ジメチルシリコーンオイル150部をエタノール1000部に溶解し、エラストマー粒子100部と撹拌混合した後、エバポレーターを用いて溶剤のエタノールを留去し、乾燥させてオイル処理させたエラストマー粒子a〜fを得た。
オイル処理させたエラストマー粒子a〜fを既述の方法で観察して、体積粒径D16、体積粒径D50及び小径側体積粒度分布指標GSD(D50/D16)を測定した。測定結果を表2に示す。
[脂肪酸金属塩粒子の作製]
(ステアリン酸亜鉛粒子(a)〜(c)の作製)
エタノール10000部にステアリン酸1422部を加え、液温75℃で混合した後、水酸化亜鉛507部を少しずつ加え、投入終了後から1時間攪拌混合した。その後、液温20℃まで冷却し、生成物を濾別してエタノール及び反応残渣を除き、取り出した生成固形物を加熱型真空乾燥器を用いて150℃で3時間乾燥させた。乾燥機から取り出し放冷後、ステアリン酸亜鉛の固形物を得た。得られた固形物をジェットミルで粉砕した後、エルボージェット分級機(マツボー製)で分級し、目的とする体積粒径D16及び体積粒径D50を有するステアリン酸亜鉛粒子(a)〜(c)を得た。
得られたステアリン酸亜鉛粒子(a)〜(c)を既述の方法で観察して、体積粒径D16、体積粒径D50及び小径側体積粒度分布指標GSD(D50/D16)を測定した。測定結果を表3に示す。尚、表3、表4では、ステアリン酸亜鉛粒子を「ZnSt」と表記する。
(ラウリン酸亜鉛粒子の作製)
エタノール10000部にラウリン酸1001部を加え、液温75℃で混合した後、水酸化亜鉛507部を少しずつ加え、投入終了後から1時間攪拌混合した。その後、液温20℃まで冷却し、生成物を濾別してエタノール及び反応残渣を除き、取り出した生成固形物を加熱型真空乾燥器を用いて150℃で3時間乾燥させた。乾燥機から取り出し放冷後、ラウリン酸亜鉛の固形物を得た。得られた固形物をステアリン酸亜鉛粒子(a)と同様の粉砕、分級を行い、目的とする体積粒径D16及び体積粒径D50を有するラウリン酸亜鉛粒子を得た。
得られたラウリン酸亜鉛粒子を既述の方法で観察して、体積粒径D16、体積粒径D50及び小径側体積粒度分布指標GSD(D50/D16)を測定した。測定結果を表3に示す。尚、表3、表4では、ラウリン酸亜鉛粒子を「ZnRa」と表記する。
[トナー粒子A〜Cの作製]
(ポリエステル樹脂分散液(1)の調製)
加熱乾燥した三口フラスコに、1,9−ノナンジオール45モル部、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、機械撹拌にて180℃で2時間撹拌・還流を行った。その後、減圧下にて230℃まで徐々に昇温を行い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、ポリエステル樹脂を合成した。得られたポリエステル樹脂の重量平均分子量(Mw)をゲルパーミエーションクロマトグラフィー(ポリスチレン換算)で測定したところ、25,000であった。次いで、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、得られたポリエステル樹脂3,000部、イオン交換水10,000部、界面活性剤ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム90部を投入した後、130℃に加熱溶融後、110℃で流量3L/mにて10,000回転で30分間分散させ、冷却タンクを通過させて結晶性ポリエステル樹脂分散液(高温・高圧乳化装置(キャビトロンCD1010、スリット0.4mm、キャビトロン社製)を回収し、ポリエステル樹脂分散液(1)を得た。
(ポリエステル樹脂分散液(2)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た。その後、210℃乃至250℃で徐々に減圧して、ポリエステル樹脂を合成した。この樹脂の重量平均分子量Mwは65,000であった。次いで、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、得られたポリエステル樹脂3,000部、イオン交換水10,000部、界面活性剤ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム90部を投入した後、130℃に加熱溶融後、110℃で流量3L/mにて10,000回転で30分間分散させ、冷却タンクを通過させてポリエステル樹脂分散液(高温・高圧乳化装置(キャビトロンCD1010、スリット0.4mm、キャビトロン社製)を回収し、ポリエステル樹脂分散液(2)を得た。
(着色剤分散液の調製)
・シアン顔料(銅フタロシアニン、C.I.Pigment Blue15:3:大日精化工業(株)製):1,000部
・イオン性界面活性剤ネオゲンRK(第一工業製薬(株)製):150部
・イオン交換水:4,000部
上記配合液を混合溶解し、高圧衝撃式分散機アルティマイザー(HJP30006、(株)スギノマシン製)により1時間分散し、体積平均粒径180nm、固形分20%の着色剤分散液を得た。
(離型剤分散液の調製)
・パラフィンワックス HNP9(融解温度75℃:日本精鑞(株)製):46部
・カチオン性界面活性剤ネオゲンRK(第一工業製薬(株)製):5部
・イオン交換水:200部
以上を100℃に加熱して、IKA社製ウルトラタラックスT50にて充分に分散後、圧力吐出型ゴーリンホモジナイザーで分散処理し、体積平均粒径200nm、固形分量20.0%の離型剤分散液を得た。
−トナー粒子Aの作製−
・ポリエステル樹脂分散液(1):33.2部
・ポリエステル樹脂分散液(2):256.8部
・着色剤分散液:27.4部
・離型剤分散液:35部
以上を丸型ステンレス製フラスコ中においてウルトラタラックスT50で充分に混合・分散した。次いで、これにポリ塩化アルミニウム0.20部を加え、ウルトラタラックスで分散操作を継続した。加熱用オイルバスでフラスコを撹拌しながら48℃まで加熱した。48℃で60分保持した後、ここに前記ポリエステル樹脂分散液(2)を70.0部追加した。その後、0.5mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液で系内のpHを8.0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、3時間保持した。反応終了後、冷却し、濾過、イオン交換水で充分に洗浄した後、ヌッチェ式吸引濾過により固液分離を施した。これを更に30℃のイオン交換水1,000部に再分散し、15分300rpmで撹拌・洗浄した。これを更に5回繰り返し、濾液のpHが7.5、電気伝導度7.0μS/cmとなったところで、ヌッチェ式吸引濾過によりNo.5A濾紙を用いて固液分離を行った。次いで真空乾燥を12時間継続し、トナー粒子Aを得た。得られたトナー粒子Aを既述の方法で観察して、体積粒径D16、体積粒径D50及び小径側体積粒度分布指標GSD(D50/D16)を測定した。以下のトナー粒子B〜Cについてもトナー粒子Aと同様に体積粒径D16、体積粒径D50及び小径側体積粒度分布指標GSD(D50/D16)を測定した。測定結果を表1に示す。
−トナー粒子Bの作製−
トナー粒子Aの作製において、48℃で60分の保持時間を48℃で80分の保持時間に変更した以外はトナー粒子Aの作製と同様にしてトナー粒子Bを得た。
−トナー粒子Cの作製−
トナー粒子Aの作製において、48℃で60分の保持時間を48℃で30分の保持時間に変更した以外はトナー粒子Aの作製と同様にしてトナー粒子Cを得た。
[外添剤(シリカ粒子)の作製]
テトラメトキシシラン150部を、イオン交換水100部、25%のアルコール100部の存在下で25%アンモニア水150部を30℃で5時間かけて滴下しながら250rpmで撹拌した。この反応で得られたシリカゾル懸濁液の遠心分離を行い、湿潤シリカゲルとアルコール、アンモニア水に分離し、更に分離した湿潤シリカゲルを120℃で2時間乾燥した後、シリカ100部とエタノール500部とをエバポレーターに入れ、温度を40℃に維持したまま15分間撹拌した。次にシリカ100部に対して10部のジメチルジメトキシシランを入れ更に15分間撹拌した。最後に温度を90℃に上げてエタノールを減圧乾燥させ、処理物を取り出して更に120℃で30分間真空乾燥を行った。乾燥されたシリカを粉砕し、数平均粒径80nmのシリカ粒子を得た。
[実施例1のトナーの作製]
トナー粒子A100部に対して、エラストマー粒子b:0.5部、脂肪酸金属塩粒子としてステアリン酸亜鉛粒子(a):0.4部、及びシリカ粒子3.6部をヘンシェルミキサーにて3,600rpmで10分間混合して、実施例1のトナーを作製した。
[実施例2〜11、比較例1〜2のトナーの作製]
トナー粒子種及び含有量と、エラストマー粒子種及び含有量と、脂肪酸金属塩粒子種及び含有量を、表4に従って変更した以外は実施例1のトナーと同様にして、実施例2〜11及び比較例1〜2のトナーを作製した。
尚、エラストマー粒子a〜fについて、トナー1gに対するオイルの総含有量を既述の方法にて算出したところ、いずれも15mgであった。
[キャリアの作製]
・フェライト粒子(平均粒径50μm、体積電気抵抗3×10Ω・cm):100部
・トルエン:14部
・パーフルオロオクチルエチルアクリレート/ジメチルアミノエチルメタクリレート共重合体(共重合比90:10、Mw=5万):1.6部
・カーボンブラック(VXC−72、キャボット社製):0.12部
上記成分のうち、フェライト粒子を除く成分を10分間スターラーで分散し、被膜形成用液を調製し、この被膜形成用液とフェライト粒子とを真空脱気型ニーダーに入れ、60℃で30分間撹拌した後、減圧してトルエンを除去して、フェライト粒子表面に樹脂被膜を形成して、キャリアを製造した。なお、得られたキャリアの体積平均粒径は、51μmであった。
[現像剤の作製]
前記において作製したトナー及びキャリアを、それぞれ質量比5:95の割合でVブレンダーに入れ20分間撹拌し、実施例1〜11及び比較例1〜2の現像剤をそれぞれ得た。
得られた現像剤をDocu Centre Color400(富士ゼロックス(株)製)に充填し、以下の評価をそれぞれ行った。
[画像欠陥評価]
(筋状の画像欠陥)
以下の方法で、クリーニングブレードの姿勢の変動による筋状の画像欠陥評価を行った。
1)得られた現像剤を備えた前記富士ゼロックス(株)製Docu Centre Color400を低温低湿度環境下(15℃20%RH)で1日間放置後、画像密度1%となるように長方形のパッチ(6cm×1cm)を10万枚連続で出力した。尚、長方形のパッチの出力は、当該パッチの長手方向が用紙搬送方向と平行となるように行った。
2)その後、高温高湿度環境下(30℃85%RH)で1日放置後、画像部(前記長方形のパッチ)に対する非画像部に、画像密度80%となるように、1)と同様の用紙搬送方向で長方形のパッチ(6cm×20cm)を10万枚連続で出力した。

3)2)で得られた画像について、1000枚ごとに画像を確認し(計100枚)、筋状の画像欠陥の発生枚数を確認した。評価基準は以下の通りである。得られた結果を表4に示す。
−筋状の画像欠陥の評価基準−
G1(◎):クリーニングブレードの姿勢の変動による筋状の画像欠陥の発生枚数≦1枚
G2(○):1枚<クリーニングブレードの姿勢の変動による筋状の画像欠陥の発生枚数≦3枚
G3(△):3枚<クリーニングブレードの姿勢の変動による筋状の画像欠陥の発生枚数≦5枚
G4(×):5枚<クリーニングブレードの姿勢の変動による筋状の画像欠陥の発生枚数
(白抜けの画像欠陥)
白抜けの画像欠陥評価は、上記筋状の画像欠陥評価において作製した画像密度80%の画像について、5000枚ごとに画像を確認し、白抜けの画像欠陥発生個数を確認した。評価基準は以下の通りである。得られた結果を表4に示す。
−評価基準−
G1(◎):白抜けの画像欠陥発生個数≦5個
G2(○):5個<白抜けの画像欠陥発生個数≦10個
G3(△):10個<白抜けの画像欠陥発生個数≦30個
G4(×):30個<白抜けの画像欠陥発生個数≦50個


評価結果から、本実施例は、比較例に比べ、クリーニングブレードの姿勢の変動による筋状の画像欠陥が抑制されることがわかった。
特に、体積粒径D50が1μm以上30μm以下のエラストマー粒子を有する実施例1〜5は、体積粒径D50が30μm超えのエラストマー粒子を有する実施例6に比べ、クリーニングブレードの姿勢の変動による筋状の画像欠陥がより抑制されることがわかった。
脂肪酸金属塩粒子がステアリン酸亜鉛粒子である実施例2は、脂肪酸金属塩粒子がラウリン酸亜鉛粒子である実施例5に比べ、クリーニングブレードの姿勢の変動による筋状の画像欠陥がより抑制されることがわかった。
GSD/GSD≧1、且つ、GSD/GSD≧1を満たす実施例2、3は、GSD/GSD<1、又は、GSD/GSD<1を満たす実施例8、10に比べ、クリーニングブレードの姿勢の変動による筋状の画像欠陥がより抑制されることがわかった。
また、0.8≦D50/D50≦2、且つ、0.16≦D50/D50≦3を満たす実施例2、3は、D50/D50<0.8、D50/D50>2、D50/D50<0.16、又は、D50/D50>3を満たす実施例1、4、6、8、9に比べ、クリーニングブレードの姿勢の変動による筋状の画像欠陥がより抑制されることがわかった。
また、本実施例は、比較例に比べ、白抜けの画像欠陥も抑制されることがわかった。
以上のことから、トナー中にエラストマー粒子及び脂肪酸金属塩粒子の双方を含有させることにより、低濃度の画像を長期にわたって形成後、高濃度の画像を形成しても、クリーニングブレードの姿勢の変動による筋状の画像欠陥が抑制される静電荷像現像用トナーが得られることがわかった。
1Y、1M、1C、1K 感光体(像保持体の一例)
2Y、2M、2C、2K 帯電ロール(帯電手段の一例)
3 露光装置(静電荷像形成手段の一例)
3Y、3M、3C、3K レーザ光線
4Y、4M、4C、4K 現像装置(現像手段の一例)
5Y、5M、5C、5K 一次転写ロール(一次転写手段の一例)
6Y、6M、6C、6K 感光体クリーニング装置(クリーニング手段の一例)
8Y、8M、8C、8K トナーカートリッジ
10Y、10M、10C、10K 画像形成ユニット
20 中間転写ベルト(中間転写体の一例)
22 駆動ロール
24 支持ロール
26 二次転写ロール(二次転写手段の一例)
30 中間転写体クリーニング装置
107 感光体(像保持体の一例)
108 帯電ロール(帯電手段の一例)
109 露光装置(静電荷像形成手段の一例)
111 現像装置(現像手段の一例)
112 転写装置(転写手段の一例)
113 感光体クリーニング装置(クリーニング手段の一例)
115 定着装置(定着手段の一例)
116 取り付けレール
117 筐体
118 露光のための開口部
200 プロセスカートリッジ
300 記録紙(記録媒体の一例)
P 記録紙(記録媒体の一例)

Claims (10)

  1. 結着樹脂を含有するトナー粒子と、
    1種類以上のオイルを含有するエラストマー粒子と、
    脂肪酸金属塩粒子と、
    を有する静電荷像現像用トナー。
  2. 前記エラストマー粒子は、体積粒度分布において、小径側からの累積50%となる粒径を体積粒径D50としたとき、
    前記体積粒径D50が1μm以上30μm以下である請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
  3. 前記脂肪酸金属塩粒子は、ステアリン酸亜鉛粒子である請求項1又は2に記載の静電荷像現像用トナー。
  4. 前記トナー粒子の体積粒度分布において、小径側からの累積16%となる粒径を体積粒径D16とし、小径側からの累積50%となる粒径を体積粒径D50とし、
    前記エラストマー粒子の体積粒度分布において、小径側からの累積16%となる粒径を体積粒径D16とし、小径側からの累積50%となる粒径を体積粒径D50とし、
    前記脂肪酸金属塩粒子の体積粒度分布において、小径側からの累積16%となる粒径を体積粒径D16とし、小径側からの累積50%となる粒径を体積粒径D50としたとき、
    前記トナー粒子の小径側体積粒度分布指標GSD(D50/D16)と前記エラストマー粒子の小径側体積粒度分布指標GSD(D50/D16)とが下記式(1)を満たし、
    前記トナー粒子の小径側体積粒度分布指標GSD(D50/D16)と前記脂肪酸金属塩粒子の小径側体積粒度分布指標GSD(D50/D16)とが下記式(2)を満たす請求項1〜3の何れか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
    式(1):GSD/GSD≧1
    式(2):GSD/GSD≧1
  5. 前記体積粒径D50と前記体積粒径D50とが下記式(3)を満たし、
    前記体積粒径D50と前記体積粒径D50とが下記式(4)を満たす請求項4に記載の静電荷像現像用トナー。
    式(3):0.8≦D50/D50≦2
    式(4):0.16≦D50/D50≦3
  6. 請求項1〜5の何れか1項に記載の静電荷像現像用トナーを含む静電荷像現像剤。
  7. 請求項1〜5の何れか1項に記載の静電荷像現像用トナーを収容し、
    画像形成装置に着脱されるトナーカートリッジ。
  8. 請求項6に記載の静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段を備え、
    画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジ。
  9. 像保持体と、
    前記像保持体の表面を帯電する帯電手段と、
    帯電した前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、
    請求項6に記載の静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、前記像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段と、
    前記像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、
    前記像保持体の表面をクリーニングするクリーニングブレードを有するクリーニング手段と、
    前記記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着手段と、
    を備える画像形成装置。
  10. 像保持体の表面を帯電する帯電工程と、
    帯電した前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成工程と、
    請求項6に記載の静電荷像現像剤により、前記像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像工程と、
    前記像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写工程と、
    前記像保持体の表面をクリーニングブレードによりクリーニングするクリーニング工程と、
    前記記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着工程と、
    を有する画像形成方法。
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