JP6463027B2 - トナー及び画像形成方法 - Google Patents
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Description
該有機無機複合微粒子は、無機微粒子由来の凸部が表面に形成されるように、ビニル系樹脂粒子の表面に無機微粒子が露出した粒子であって、該有機無機複合微粒子の表面における無機微粒子の存在率が20%以上70%以下であり、
該トナーの平均円形度が0.960以上であり、
該トナーの2成分法で測定される摩擦帯電量の絶対値をQ(mC/kg)とし、該トナーのポリカーボネート平板との静電付着力をF(nN)としたとき、該トナーが、下記条件
0.003≦F/Q2≦0.040
を満足することを特徴とするトナーに関する。
0.003≦F/Q2≦0.040
を満足することを特徴とするトナーに関する。
・現像剤の調製方法とトナーの摩擦帯電量の測定方法(2成分法)
50mLのポリマー製容器に、磁性キャリア(日本画像学会作成の標準キャリアN−01)とトナーとを総量5.0gとなるように秤量し、磁性キャリアとトナーを積層させた状態で、常温常湿環境下(23℃、60%)に24時間調湿する。調湿後、ポリビンの蓋を閉め、ロールミルで、1秒間に1回転の速度で、15回転させた。続いて、試料をポリ瓶ごと振とう機に取り付け、一分間あたり150回のストロークで振とうし、5分間トナーと磁性キャリアを混合し測定用の現像剤を調製した。この作業を現像剤総量に対してトナーの質量%が3質量%、5質量%、7質量%となる様にして現像剤を作成した。(例えば、3質量%なら磁性キャリア4.85gでトナーが0.15gとなる。)
摩擦帯電量Q(mC/kg)=q/(W1−W2)
測定装置の概略を図1に示す。上記方法で作成した現像剤を現像器1内中に3g入れ、現像スリーブ1−1を回転させて現像剤をスリーブ1−1上にコートさせる。この時、スリーブ1−1にコートされる現像剤は目視で確認し、コート量に調整が必要な場合は現像器に具備している現像ブレード(図に記載していない)とスリーブ1−1間の距離で調整を行う。
0.003≦F/Q2≦0.040
を満たすことが必要である。F/Q2が0.003より小さいとトナーの静電付着力が小さすぎるためトナーを感光体ドラムに担持しにくくなり、転写での画像不良が発生する。F/Q2が0.040より大きいとクリーニング性が低下する。より好ましくは、
0.010≦F/Q2≦0.035
である。
SiCl4+2H2+O2→SiO2+4HCl
また、この製造工程において、塩化アルミニウム又は塩化チタンの如き他の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得られたシリカと他の金属酸化物の複合微粉体でも良い。
〔ポリエステル樹脂A〕
ポリエステル樹脂Aは、上記式(A)で示される繰り返し構造単位および上記式(B)で示される繰り返し構造単位を有する。
次に、式(C)で示される繰り返し構造単位を有するポリエステル樹脂Cについて説明する。式(C)中のY3は、プロピリデン基が好ましい。以下に、式(C)で示される繰り返し構造単位の具体例を示す。
次に式(D)で示される繰り返し構造単位を有するポリカーボネート樹脂Dについて説明する。式(D)中のY4は、プロピリデン基およびシクロヘキシリデン基が好ましい。
電荷輸送層は、電荷輸送物質を含有する。電荷輸送物質としては、例えば、トリアリールアミン化合物、ヒドラゾン化合物、ブタジエン化合物、およびエナミン化合物が挙げられる。これらの電荷輸送物質は1種のみ用いてもよく、2種以上用いてもよい。これらの中でも、電荷輸送物質としてトリアリールアミン化合物を用いることが電子写真特性の向上の点で好ましい。また、電荷輸送物質として用いられる化合物には、フッ素原子が含まれていないことが好ましい。以下に、電荷輸送物質の具体例を示す。
有機無機複合微粒子表面の無機微粒子の存在率は、ESCA(X線光電子分光分析)により測定される、無機微粒子がシリカ粒子の場合、シリカ由来のケイ素(以下、Siと省略する。)原子量から算出される。ESCAはサンプル表面の深さ方向で数nm以下の領域の原子を検出する分析方法である。そのため有機無機複合微粒子の表面の原子を検出することが可能である。
ESCAの装置及び測定条件は、下記の通りである。
使用装置:アルバック−ファイ社製 Quantum 2000
分析方法:ナロー分析
測定条件:
X線源:Al−Kα
X線条件:ビーム径100μm、25W、15kV
光電子取り込み角度:45°
PassEnergy:58.70eV
測定範囲:φ100μm
以上の条件より測定を行った。
外添剤の個数平均粒径の測定は、走査型電子顕微鏡「S−4800」(商品名;日立製作所製)を用いて行う。外添剤が外添されたトナーを観察して、10万倍〜20万倍に拡大した視野において、ランダムに100個の外添剤の一次粒子の長径を測定して個数平均粒径を求める。観察倍率は、外添剤の大きさによって適宜調整する。
外添剤のSF−1、SF−2は、走査型電子顕微鏡「S−4800」(日立製作所社製)で、トナー上の外添剤を観察し、10万倍〜20万倍に拡大した視野において、100個の一次粒子の最大長、周囲長を画像処理ソフトImage−Pro Plus5.1J(MediaCybernetics社製)を使用して算出した。
SF−1、SF−2は下記の式にて算出し、その平均値をSF−1、SF−2とした。
SF−1=(1次粒子の最大長)2/1次粒子の面積×π/4×100
SF−2=(1次粒子の周囲長)2/1次粒子の面積×100/4π
トナーの真密度は、乾式自動密度計オートピクノメーター(ユアサアイオニクス社製)により測定した。条件は下記の通りである。
セル SMセル(10mL)
サンプル量 2.0g
この測定装置は、気相置換法に基づいて、固体・液体の真密度を測定するものである。液相置換法と同様、アルキメデスの原理に基づいているが、置換媒体としてガス(アルゴンガス)を用いるため、精度が高い。
トナーの平均円形度は、フロー式粒子像分析装置「FPIA−3000」(シスメックス社製)によって、校正作業時の測定及び解析条件で測定する。
トナーの重量平均粒径(D4)及び個数平均粒径(D1)は、100μmのアパーチャーチューブを備えた細孔電気抵抗法による精密粒度分布測定装置「コールター・カウンターMultisizer3」(登録商標、ベックマン・コールター社製)と、測定条件設定及び測定データ解析をするための付属の専用ソフト「ベックマン・コールターMultisizer3 Version3.51」(ベックマン・コールター社製)を用いて、実効測定チャンネル数2万5千チャンネルで測定し、測定データの解析を行い、算出した。
トナー粒子に複数の外添剤が外添されているトナーにおいて、有機無機複合微粒子の含有量を測定する場合、トナー粒子から外添剤を取り除き、さらに、複数種の外添剤を単離・回収する必要がある。
(1)トナー5gをサンプル瓶に入れ、メタノールを200mL加える。
(2)超音波洗浄機で5分間試料を分散させて外添剤を分離させる。
(3)吸引ろ過(10μmメンブランフィルター)してトナー粒子と外添剤を分離する。
(4)上記(2)、(3)を計3回行う。
有機無機複合微粒子は、WO 2013/063291の実施例の記載に従って製造することができる。
HMDS(ヘキサメチルジシラザン)で表面処理された、個数平均粒径110nmのゾルゲルシリカ粒子を用意した。
コロイダルシリカの代わりに非イオン性界面活性剤(ノニポール400:三洋化成(株)製)6質量部、アニオン性界面活性剤(ネオゲンSC:第一工業製薬(株)製)10質量部添加した以外は有機無機複合微粒子1と同様にして、樹脂粒子1を得た。得られた樹脂粒子1の物性を表1に示す。
第2無機微粒子として、下記表2に記載の無機微粒子を用意した。
四つ口容器中にイオン交換水710部と0.1モル/LのNa3PO4水溶液850部を添加し、高速撹拌装置TK−ホモミキサーを用いて12,000rpmで撹拌しながら、60℃に保持した。ここに1.0モル/L−CaCl2水溶液68部を徐々に添加し、微細な難水溶性分散安定剤Ca3(PO4)2を含む水系分散媒体を調製した。
・スチレン 124部
・n−ブチルアクリレート 36部
・銅フタロシアニン顔料(ピグメントブルー15:3) 13部
・スチレン系樹脂(1) 40部
・ポリエステル系樹脂(1) 10部
(テレフタル酸−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)(モル比=51:50)、酸価=10mgKOH/g、ガラス転移点=70℃、Mw=10500、Mw/Mn=3.20)
・負荷電性制御剤(3,5−ジ−tert−ブチルサリチル酸のアルミニウム化合物)
0.8部
・ワックス(フィシャートロプシュワックス、吸熱メインピーク温度=78℃)
15部
上記の材料をアトライターを用いて3時間撹拌し、各成分を重合性単量体中に分散させ、単量体混合物を調製した。該単量体混合物に重合開始剤である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20.0部(トルエン溶液50%)を添加し、重合性単量体組成物を調製した。重合性単量体組成物を水系分散媒体中に投入し、撹拌機の回転数を10,000rpmに維持しつつ5分間造粒した。その後、高速撹拌装置をプロペラ式撹拌器に変えて、内部温度を70℃に昇温させ、ゆっくり撹拌しながら6時間反応させた。
容器内を温度80℃に昇温して4時間維持した後に、さらに110℃にて1時間保持すること以外はトナー粒子1と同様にしてトナー粒子2を作成した。トナー粒子2の真密度は1.1g/cm3であった。
〔樹脂1の製造例〕
冷却管、撹拌機、及び、窒素導入管のついた反応槽中に、以下の材料を秤量した。
・テレフタル酸 19.0質量部
・ポリオキシエチレン(2.2)−2,2ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン
75.5質量部
・チタニウムジヒドロキシビス(トリエタノールアミネート) 0.1質量部
その後、220℃に加熱し、窒素を導入しながら生成する水を除去しながら10時間反応させた。さらに、無水トリメリット酸18.2質量部を加え、180℃に加熱し、1.5時間反応させ樹脂1を合成した。GPCで求めた樹脂1の分子量は、重量平均分子量(Mw)95000、数平均分子量(Mn)6500、ピーク分子量(Mp)13000、ガラス転移点は60℃、軟化点は143℃であった。
冷却管、撹拌機、及び、窒素導入管のついた反応槽中に、以下の材料を秤量した。
・テレフタル酸 23.0質量部
・無水トリメリット酸 1.5質量部
・ポリオキシプロピレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン
76.0質量部
・チタニウムジヒドロキシビス(トリエタノールアミネート) 0.1質量部
その後、200℃に加熱し、窒素を導入しながら生成する水を除去しながら9時間反応させ、次いで、10mmHgに減圧し1時間反応させ、樹脂2を合成した。GPCで求めた樹脂2の分子量は、重量平均分子量(Mw)6300、数平均分子量(Mn)2500であり、ピーク分子量(Mp)2800、ガラス転移点は55℃、軟化点は93℃であった。
・上記樹脂1 50.0質量部
・上記樹脂2 50.0質量部
・ワックス(フィッシャートロプシュワックス、DSC最大吸熱ピーク100℃)
10.0質量部
・C.I.ピグメントブルー15:3 5.0質量部
得られた混練物を冷却し、ハンマーミルにて1mm以下に粗粉砕し、粗砕物を得た。得られた粗砕物を、高圧気体を用いた衝突式気流粉砕機を用いて微粉砕した。
〔ポリエステル樹脂Aの合成例〕
ポリエステル樹脂Aは、WO2010/008095号公報に記載の合成方法を用いて合成することが可能である。本発明においても同様の合成方法を用い、式(A)で示される繰り返し構造単位および式(B)で示される繰り返し構造単位に応じた原材料を用いて表3の合成例に示すポリエステル樹脂Aを合成した。合成したポリエステル樹脂Aの構成および重量平均分子量を表3に示す。
得られたトナー粒子1(100部)に対して、表1及び表2に記載した外添剤を、ノビルタ(ホソカワミクロン製)にて動力を0.5kWで5分間外添し、トナー1を得た。
キヤノン(株)製レーザービームプリンタLBP−5050を用い、クリーニングブレードの当接線圧を0.3N/cm、当接角度を23度に改造したものを評価に用いた。評価紙としては、A4サイズの普通紙を用いた。従来の球形トナーだと、当接線圧が1.0N/cm以上の設定であり、クリーニング性に対して厳しい条件で検討を行った。
低温低湿環境下(10℃/14%Rh)で、印字比率5%の罫線画像を3000枚連続出力する耐久試験を行い、クリーニング性能の評価を行った。
A:紙上で観察されるクリーニング不良なし、帯電ローラのトナーによる汚れもなし。
B:紙上で観察されるクリーニング不良なし、帯電ローラのトナーによる汚れあり。
C:50枚以上のプリントアウト後、クリーニング不良に起因する縦スジが紙上で見られる。
D:49枚以下のプリントアウト時、クリーニング不良に起因する縦スジが紙上で見られる。
低温低湿環境下(10℃/14%Rh)で、印字比率5%の罫線画像を3000枚連続出力する耐久試験を行い、感光体の表面のキズの状態を、表面粗さ計にて測定した10点平均粗さRzとキズの観察結果により評価した。
A:Rz変化率20%未満(深いキズ無く、出力画像ではわからない)。
B:Rz変化率20%以上だが1μm以上のキズなし(画像への影響ほとんどなし)。
C:1μm以上2μm未満の深いキズが発生(画像への影響軽微)。
D:2μm以上の深いキズが発生(出力画像でキズの影響がみえる)。
低温低湿環境下(10℃/14%Rh)で、印字比率20%の画像を1000枚連続出力する耐久試験を行った。100、500、1000枚時で外添剤による帯電ローラの汚れを目視確認し、ハーフトーン画像を出力して、帯電部材汚れの評価を行った。
A:1000枚まで帯電ローラ汚れ問題なし。
B:500枚まで帯電ローラ汚れ問題なし。
C:100枚まで帯電ローラ汚れ問題なし。
D:100枚で帯電ローラ汚れ起因の画像不良が発生。
高温高湿環境(32.5℃/90%Rh)で、印字率が1%の画像を出力する動作を繰り返し、出力枚数が200枚に到達する毎に各環境下で1晩放置した。その後、上記の様にして200枚出力し1晩放置する工程を繰り返し、最終的には2000枚の画像出力を行い、以下の方法で評価を行った。
A:かぶり濃度が0.3%未満である。
B:かぶり濃度が0.3%以上0.8%未満である。
C:かぶり濃度が0.8%以上1.3%未満である。
D:かぶり濃度が1.3%以上である。
上記かぶり評価と同様の画像出力試験において、毎回ベタ画像を1枚ずつ出力し、各画像の濃度を測定した。得られた画像濃度の内、濃度が最大のものと最小のものとの差を求め以下の評価基準に基づいて示した。画像濃度は、カラー反射濃度計(X−RITE 404 X−Rite社製)で測定した。
A:画像濃度差が0.1以下である。
B:画像濃度差が0.1より大きく、0.3以下である。
C:画像濃度差が0.3より大きく、0.5以下である。
D:画像濃度差が0.5より大きい。
画質の観点から、細線再現性の評価を行った。上記画像出力において、2000枚の画像出力後、線幅3ピクセルの格子模様がA4用紙全面に印刷された画像(印字面積比率4%)を印刷し、以下の評価基準で細線再現性を評価した。3ピクセルの線幅は理論上127μmである。画像の線幅をマイクロスコープVK−8500(キーエンス製)で測定した。無作為に5点選んで線幅を測定し、最小値と最大値を除いた3点の平均値をd(μm)としたとき、細線再現性指数として下記のLを定義した。
L(μm)=|127−d|
Lは理論上の線幅127μmと、出力された画像上の線幅dとの差を定義したものである。dは127より大きくなる場合と、小さくなる場合とがあるため、差の絶対値として定義している。Lが小さいほど優れた細線再現性を示す。
A:Lが0μm以上5μm未満である。
B:Lが5μm以上15μm未満である(軽微な細線の幅の変動が見られる)。
C:Lが15μm以上30μm未満である(細線の細りや飛び散りが目立つ)。
D:Lが30μm以上である(所々で細線の断裂、あるいは太りが見られる)。
表5に記載した処方とした以外は、実施例1と同様にして、トナー2乃至16を得た。トナーの諸物性については表6に示した通りである。
表5に記載した処方とした以外は、実施例1と同様にして、トナー17乃至21を得た。トナーの諸物性については表6に示した通りである。
2−1 振動子
2−2 ホーン
2−3 試料台
3−1 対物レンズ
3−2 鏡筒
3−3 CCD
3−4 パソコン
4 発信器
5 掃除機
101 感光体ドラム
102 1次帯電ローラ
103 スキャナー
104 現像器
106 クリーニング部
108b 給紙ローラ
108c レジストローラ
109a 搬送ベルト
109b 駆動ローラ
110 定着器
110c 排出ローラ
113 排出トレー
308 クリーニングブレード
309 クリーニングユニット
310 感光体ドラム
311 潜像担持体接触帯電部材
312 電源
313 現像ユニット
314 トナー担持体
315 トナー供給ローラ
316 規制部材
317 トナー
323 現像剤容器
324 規制部材支持板金
325 トナー搬送部材
327 電源
329 帯電ローラ
330 抑圧部材
Claims (10)
- トナー粒子及び、該トナー粒子の表面に有機無機複合微粒子を有するトナーであって、
該有機無機複合微粒子は、無機微粒子由来の凸部が表面に形成されるように、ビニル系樹脂粒子の表面に無機微粒子が露出した粒子であって、該有機無機複合微粒子の表面の該無機微粒子による存在率が20%以上70%以下であり、
該トナーの平均円形度が0.960以上であり、
該トナーの2成分法で測定される摩擦帯電量の絶対値をQ(mC/kg)とし、該トナーのポリカーボネート平板との静電付着力をF(nN)としたとき、該トナーが、下記条件
0.003≦F/Q2≦0.040
を満足することを特徴とするトナー。 - 該トナーは、Q2の値が、4000(mC/kg)2のときの該静電付着力Fが50nN以上200nN以下であることを特徴とする請求項1に記載のトナー。
- 該有機無機複合微粒子の含有量が、該トナー粒子100質量部に対して、0.5質量部以上5.0質量部以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載のトナー。
- 該有機無機複合微粒子は、走査型電子顕微鏡を用いて撮影した有機無機複合微粒子の拡大画像を用いて測定した形状係数SF−1が100以上150以下、形状係数SF−2が103以上120以下であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のトナー。
- 該有機無機複合微粒子は、個数平均粒径が50nm以上400nm以下であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のトナー。
- 該トナーは、該有機無機複合微粒子に加えて、トナー粒子表面に第2無機微粒子を有しており、該有機無機複合微粒子の個数平均粒径をA(nm)、該第2無機微粒子の個数平均粒径をB(nm)としたとき、
50≦A≦400
1.5≦A/B≦10.0
を満たすことを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載のトナー。 - 該第2無機微粒子の個数平均粒径Bが、5nm以上50nm以下であることを特徴とする請求項6に記載のトナー。
- 該第2無機微粒子が、シリコーンオイル処理シリカ微粉体であることを特徴とする請求項6又は7に記載のトナー。
- 該トナーの平均円形度が0.970以上であることを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載のトナー。
- 像担持体を帯電させる帯電工程、帯電された像担持体上に静電潜像を形成する潜像形成工程、前記静電潜像をトナーを用いて現像してトナー像を形成する現像工程、前記トナー画像を転写材に転写する転写工程、前記転写材にトナー像を定着する定着工程、を有する画像形成方法であって、
該トナーは請求項1乃至9のいずれかに記載のトナーであって、
該像担持体は、支持体、該支持体上に設けられた電荷発生層、および該電荷発生層上に設けられた電荷輸送層を有し、かつ、該電荷輸送層が表面層である電子写真感光体であり、
該電荷輸送層が、マトリックスとドメインで構成されているマトリックス−ドメイン構造を有し、
該ドメインは、下記式(A)で示される繰り返し構造単位および下記式(B)で示される繰り返し構造単位を有するポリエステル樹脂Aを含有し、
該マトリックスは、下記式(C)で示される繰り返し構造単位を有するポリエステル樹脂Cおよび下記式(D)で示される構造単位を有するポリカーボネート樹脂Dからなる群より選択される少なくとも一方の樹脂、ならびに、電荷輸送物質を含有し、
該ポリエステル樹脂Aの全質量に対する下記式(A)で示される繰り返し構造単位の含有量が10質量%以上40質量%以下であり、
該ポリエステル樹脂Aの全質量に対する下記式(B)で示される繰り返し構造単位の含有量が60質量%以上90質量%以下であることを特徴とする画像形成方法。
(式(A)中、X1は、m−フェニレン基、p−フェニレン基、または2つのp−フェニレン基が酸素原子を介して結合した2価の基を示す。R11〜R14は、それぞれ独立に、メチル基、エチル基、またはフェニル基を示す。nは括弧内の繰り返し数を示し、ポリエステル樹脂Aにおけるnの平均値は20以上120以下である。)
(式(B)中、X2は、m−フェニレン基、p−フェニレン基、または2つのp−フェニレン基が酸素原子を介して結合した2価の基を示す。)
(式(C)中、R31〜R38は、それぞれ独立に、水素原子、またはメチル基を示す。X3は、m−フェニレン基、p−フェニレン基、または2つのp−フェニレン基が酸素原子を介して結合した2価の基を示す。Y3は、単結合、メチレン基、エチリデン基、またはプロピリデン基を示す。)
(式(D)中、R41〜R48は、それぞれ独立に、水素原子、またはメチル基を示す。Y4は、メチレン基、エチリデン基、プロピリデン基、フェニルエチリデン基、シクロヘキシリデン基、または酸素原子を示す。)
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