JP6642076B2 - 静電荷像現像用トナー、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、画像形成装置、及び、画像形成方法 - Google Patents
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Description
転写残留トナー等を除去するクリーニング手段としては、ファーブラシ、磁気ブラシ等
により各個に除去する方法や、弾性材料をブレード状にした部材(クリーニングブレード)を用いる方法等が挙げられるが、自動車のワイパーのようにブレード端部を像保持体表面に当接し、像保持体の回転移動と共に残留トナー等を集積しつつ掻き落とす後者の機構が、簡便かつ安価なことから一般的に採用されている。
トナー粒子と、
圧縮凝集度が60%以上95%以下、粒子圧縮比が0.20以上0.40以下であるシリカ粒子を含む外添剤と、
を有する静電荷像現像用トナーである。
前記トナー粒子の形状係数(SF1)が、100以上145以下である<1>に記載の静電荷像現像用トナーである。
前記トナー粒子の体積平均粒径が3.0μm以上8.0μm以下である<1>又は<2>に記載の静電荷像現像用トナーである。
前記トナー粒子が、凝集合一法により製造されたトナー粒子である<1>〜<3>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナーである。
前記シリカ粒子の平均円相当径が40nm以上200nm以下である<1>〜<4>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナーである。
前記シリカ粒子の粒子分散度が90%以上100%以下である<1>〜<5>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナーである。
前記シリカ粒子が、粘度1000cSt以上50000cSt以下のシロキサン化合物により表面処理され、前記シロキサン化合物の表面付着量が0.01質量%以上5質量%以下のシリカ粒子である<1>〜<6>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナーである。
前記シロキサン化合物が、シリコーンオイルである<7>に記載の静電荷像現像用トナーである。
<1>〜<8>のいずれか1つに記載のトナーを含む静電荷像現像用現像剤である。
さらに、キャリアを含む<9>に記載の静電荷像現像用現像剤である。
<1>〜<8>のいずれか1つに記載のトナーを収容し、
画像形成装置に着脱されるトナーカートリッジである。
<9>又は<10>に記載の静電荷像現像用現像剤を収容し、前記現像剤により、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。
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、
<9>又は<10>に記載の静電荷像現像用現像剤を収容し、前記現像剤により、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、
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、
を備える画像形成装置である。
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、
<9>又は<10>に記載の静電荷像現像用現像剤により、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、
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、
を有する画像形成方法である。
<3>に係る発明によれば、前記トナー粒子の体積平均粒径が3.0μm未満又は8.0μmを超える場合に比べ、帯電維持性に優れ、かつ画像を繰り返し形成したときに生じる感光体表面のフィルミングの発生が抑制される静電荷像現像用トナーが提供される。
<4>に係る発明によれば、前記トナー粒子が凝集合一法により製造されたトナー粒子であっても、帯電維持性に優れ、かつ画像を繰り返し形成したときに生じる感光体表面のフィルミングの発生が抑制される静電荷像現像用トナーが提供される。
<6>に係る発明によれば、前記シリカ粒子の粒子分散度が90%未満である場合に比べ、帯電維持性に優れ、かつ画像を繰り返し形成したときに生じる感光体表面のフィルミングの発生が抑制される静電荷像現像用トナーが提供される。
<7>、又は<8>に係る発明によれば、トナー粒子に外添する外添剤として、粘度1000cSt未満若しくは50000cSt超えのシロキサン化合物により表面処理されたシリカ粒子、又はシロキサン化合物の表面付着量が0.01質量%未満若しくは5質量%超えのシリカ粒子のみを有する場合に比べ、帯電維持性に優れ、かつ画像を繰り返し形成したときに生じる感光体表面のフィルミングの発生が抑制される静電荷像現像用トナーが提供される。
しかし、外添剤成分の弾性ブレード当接部への供給は、現像及び転写の条件で容易に変動しやすく、仮に不足した場合には、特に摩擦力が増加しやすい高温高湿条件下では弾性ブレードの「ビビリ」や「めくれ」が、逆にブレードが硬直し易くなる低温低湿条件下では、ブレード端部の「欠け」や「摩耗」と言ったダメージが生じ易く、上述のダム層が崩れることで像保持体表面に残留したトナー、外添剤、放電生成物等を除去する性能が低下しやすくなる。
上述のように、トナーの外添構造設計の観点からは、トナー粒子に添加した機能性粒子をトナー粒子の表面に留まらせることで本来の帯電性能や保管性能を維持することに加え、その一部が脱離してクリーニング部に蓄積することでブレード掻き取り性能を担保するように制御することが課題となっている。しかし、外添剤として、トナー表面から適度に脱離する性質(流動性/付着性)とブレード先端部ですり抜けずにダム層を形成する性質(凝集性)は相反する性質であり、これまで両方を兼ね備えるような材料は見いだせていなかった。
本実施形態に係る静電荷像現像用トナー(以下、「トナー」と称する)は、トナー粒子と、外添剤と、を有するトナーである。
そして、外添剤は、圧縮凝集度が60%以上95%以下、粒子圧縮比が0.20以上0.40以下であるシリカ粒子(以下「特定シリカ粒子」とも称する)を含む。
本実施形態に係るトナーは、帯電維持性に優れ、かつ画像を繰り返し形成したときに生じる感光体表面のフィルミングの発生が抑制される。その理由は以下のように推測される。
また、現像剤がキャリアを含む場合は、現像手段内で、トナー粒子から遊離した外添剤がキャリアに移行することでキャリアとトナーとの接触帯電が妨げられ、キャリアの表面抵抗が上昇して、帯電量が変化するなど、帯電維持性が低下しやすくなる。
一方、シリカ粒子の流動性と共に、トナー粒子表面での分散性を高めることを目的として、疎水化処理剤を用いてシリカ粒子の表面を改質する技術が知られている。この技術によれば、シリカ粒子の流動性、及びトナー粒子表面での分散性は向上するが、凝集性は低いままである。
また、疎水化処理剤とシリコーンオイルとを併用してシリカ粒子の表面を改質する技術も知られている。この技術によれば、トナー粒子への付着性が向上すると共に、凝集性が向上する。しかし逆に、流動性及びトナー粒子への分散性は低下し易くなる。
つまり、シリカ粒子の改質において、流動性及びトナー粒子への分散性と、凝集性及びトナー粒子への付着性は相反する関係にあると言える。
圧縮凝集度は、シリカ粒子の凝集性及びトナー粒子への付着性を示す指標となる。この指標は、シリカ粒子を圧縮することでシリカ粒子の成形体を得た後、このシリカ粒子の成形体を篩網上で落下させた際の前記成形体のほぐれにくさの程度で示される。
よって、圧縮凝集度が高い程、シリカ粒子は、嵩密度が高まり易く、凝集力(分子間力)が強まる傾向があり、かつトナー粒子への付着力も強まる傾向があることを示す。なお、圧縮凝集度の算出方法の詳細については後述する。
このため、圧縮凝集度を60%以上95%以下と高く制御した特定シリカは、トナー粒子への付着性及び凝集性が良好となる。但し、トナー粒子への付着性及び凝集性を良好にしつつ、流動性及びトナー粒子への分散性を確保する観点から、圧縮凝集度の上限値は95%としている。
粒子圧縮比は、シリカ粒子の流動性を示す指標となる。具体的に、粒子圧縮比は、シリカ粒子の固め見掛け比重及びゆるみ見掛け比重の差と、固め見掛け比重との比((固め見掛け比重−ゆるみ見掛け比重)/固め見掛け比重)で示される。
よって、粒子圧縮比が低い程、シリカ粒子は流動性が高いことを示す。また、流動性が高いと、トナー粒子への分散性も高まる傾向がある。なお、粒子圧縮比の算出方法の詳細については後述する。
このため、粒子圧縮比を0.20以上0.40以下と低く制御した特定シリカ粒子は、流動性及びトナー粒子への分散性が良好となる。但し、流動性及びトナー粒子への分散性を良好にしつつ、トナー粒子への付着性及び凝集性を向上させる観点から、粒子圧縮比の下限値を0.20としている。
まず、特定シリカ粒子は、流動性及びトナー粒子への分散性が高いため、トナー粒子に外添すると、トナー粒子の表面に均一に近い状態で付着され易い。そして、一旦、トナー粒子に付着した特定シリカ粒子は、トナー粒子への付着性が高いため、現像手段内での攪拌等による機械的負荷では、トナー粒子上での移動及びトナー粒子からの遊離が生じ難くなる。つまり、外添構造の変化が生じ難くなる。これにより、トナー粒子自体の流動性が高まり、かつ、その高い流動性が維持され易くなる。また、現像手段内で撹拌されても特定シリカ粒子はトナー粒子からキャリアに移行することが抑制される。その結果、帯電維持性の低下が抑制されると考えられる。
粒子分散度は、シリカ粒子の分散性を示す指標となる。この指標は、一次粒子状態でのシリカ粒子のトナー粒子への分散のしやすさの程度で示される。具体的に、粒子分散度は、シリカ粒子によるトナー粒子表面への計算上の被覆率をC0とし、実測の被覆率をCとしたとき、付着対象物への実測の被覆率Cと、計算上の被覆率C0との比(実測の被覆率C/計算上の被覆率C0)で示される。
よって、粒子分散度が高い程、シリカ粒子は凝集しにくく、一次粒子の状態でトナー粒子に分散しやすいことを示す。なお、粒子分散度の算出方法の詳細については後述する。
ここで、表面付着量は、シリカ粒子の表面を表面処理する前のシリカ粒子(未処理のシリカ粒子)に対する割合とする。以下、表面処理前のシリカ粒子(つまり未処理のシリカ粒子)を単に、「シリカ粒子」とも称する。
一方で、シリカ粒子が加圧されたときは、シリカ粒子表面のシロキサン化合物の長い分子鎖が絡み合い、シリカ粒子の最密充填性が高まり、シリカ粒子同士の凝集が強まる。そして、このシロキサン化合物の長い分子鎖が絡み合うことによるシリカ粒子の凝集力は、シリカ粒子を流動させると解除されると考えられる。これに加え、シリカ粒子表面のシロキサン化合物の長い分子鎖により、トナー粒子への付着力も高まる。
トナー粒子は、少なくても、結着樹脂を含む。トナー粒子は、必要に応じて、着色剤、離型剤、その他添加剤等を含んでもよい。
更に、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。
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。
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、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。
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 7121−1987「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、ゲルパーミュ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。
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。
スチレン(メタ)アクリル樹脂は、スチレン系重合性単量体(スチレン骨格を有する重合性単量体)と(メタ)アクリル系重合性単量体((メタ)アクリロイル骨格を有する重合性単量体)とを少なくとも共重合した共重合体である。
なお、「(メタ)アクリル」とは、「アクリル」及び「メタクリル」のいずれをも含む表現である。
これらの中で、スチレン系単量体としては、反応し易さ、反応の制御の容易さ、さらに入手性の点で、スチレンが好ましい。
多官能の架橋剤としては、トリ(メタ)アクリレート化合物(例えば、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、トリメチロールエタントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート等)、テトラ(メタ)アクリレート化合物(例えば、テトラメチロールメタンテトラ(メタ)アクリレート、オリゴエステル(メタ)アクリレート等)、2,2−ビス(4−メタクリロキシ、ポリエトキシフェニル)プロパン、ジアリルフタレート、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、トリアリルトリメリテート、ジアリールクロレンデート等が挙げられる。
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。また、必ずしも用いなくても良く、用途に応じては用いないこともありうる。
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;フィッシャートロフィッシュワックス、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。
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 7121−1987「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。
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。
測定に際しては、分散剤として、界面活性剤(アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムが好ましい)の5%水溶液2ml中に測定試料を0.5mg以上50mg以下加える。これを電解液100ml以上150ml以下中に添加する。
試料を懸濁した電解液は超音波分散器で1分間分散処理を行い、コールターマルチサイザーIIにより、アパーチャー径として100μmのアパーチャーを用いて2μm以上60μm以下の範囲の粒径の粒子の粒度分布を測定する。なお、サンプリングする粒子数は50000個である。
測定される粒度分布を基にして分割された粒度範囲(チャンネル)に対して体積、数をそれぞれ小径側から累積分布を描いて、累積16%となる粒径を体積粒径D16v、数粒径D16p、累積50%となる粒径を体積平均粒径D50v、累積数平均粒径D50p、累積84%となる粒径を体積粒径D84v、数粒径D84pと定義する。
これらを用いて、体積粒度分布指標(GSDv)は(D84v/D16v)1/2、数粒度分布指標(GSDp)は(D84p/D16p)1/2として算出される。
形状係数SF1を用いた算出に際して必要となる値、すなわち、トナー径の絶対最大長、トナーの投影面積は光学顕微鏡((株)ニコン製、Microphoto−FXA)を用いて倍率500倍に拡大したトナー粒子像を撮影し、得られた画像情報を、インターフェースを介して、例えば、(株)ニレコ製画像解析装置(LuzexIII)に導入して画像解析を行って求められる。なお、形状係数SF1の平均値は、無作為にサンプリングした1,000個のトナー粒子を測定して得られたデータを元にして算出される。
外添剤は、特定シリカ粒子を含む。外添剤は、特定シリカ粒子以外の他の外添剤を含んでもよい。つまり、トナー粒子は、特定シリカ粒子のみ外添されていてもよいし、特定シリカ粒子と他の外添剤とが外添されていてもよい。
−圧縮凝集度−
特定シリカ粒子の圧縮凝集度は、60%以上95%以下であるが、特定シリカ粒子における、凝集性及びトナー粒子への付着性を良好にしつつ、流動性及びトナー粒子への分散性を確保する観点(つまり帯電維持性、及び感光体表面におけるフィルミングの発生抑制の観点)から、好ましくは65%以上95%以下、より好ましくは70%以上95%以下である。
直径6cm、円盤状(ディスク状)の金型に、特定シリカ粒子を6.0g充填する。次いで、圧縮成型機(前川試験機製作所社製)を用いて圧力5.0t/cm2で金型を60秒圧縮し、圧縮された円盤状の特定シリカ粒子の成形体(以下、「落下前の成形体」と称する)を得る。その後、落下前の成形体の質量を測定する。
次いで、落下前の成形体を目開き600μmのふるい網上に配置し、振動ふるい機(筒井理化学器械社製:品番VIBRATING MVB−1)により、落下前の成形体を振幅1mm、振動時間1分の条件下で落下させる。これにより、落下前の成形体から前記ふるい網を介して特定シリカ粒子が落下し、前記ふるい網上に特定シリカ粒子の成形体が残存する。その後、残存した特定シリカ粒子の成形体(以下、「落下後の成形体」と称する)の質量を測定する。
そして、以下の式(1)を用いて、落下後の成形体の質量と落下前の成形体の質量との比から、圧縮凝集度を算出する。
・式(1):圧縮凝集度=(落下後の成形体の質量/落下前の成形体の質量)×100
特定シリカ粒子の粒子圧縮比は、0.20以上0.40以下であるが、特定シリカ粒子における、凝集性及びトナー粒子への付着性を良好にしつつ、流動性及びトナー粒子への分散性を確保する観点(つまり帯電維持性、及び感光体の表面におけるフィルミングの発生抑制の観点)から、好ましくは0.24以上0.38以下、より好ましくは0.28以上0.36以下である。
パウダーテスター(ホソカワミクロン社製、品番PT-S型)を用いて、シリカ粒子のゆるみ見掛け比重と固め見掛け比重とを測定する。そして、以下の式(2)を用いて、シリカ粒子の固め見掛け比重及びゆるみ見掛け比重の差と、固め見掛け比重との比から粒子圧縮比を算出する。
・式(2):粒子圧縮比=(固め見掛け比重−ゆるみ見掛け比重)/固め見掛け比重
特定シリカ粒子の粒子分散度は、トナー粒子への分散性をさらに良好にする観点(つまり帯電維持性の観点)から、好ましくは90%以上100%以下であり、より好ましくは95%以上100%以下であり、さらに好ましくは100%である。
・式(3):粒子分散度=実測の被覆率C/計算上の被覆率C0
・式(3−1):計算上の被覆率C0=√3/(2π)×(ρt/ρa)×(dt/da)×(Wa/Wt)×100(%)
(式(3−2)中、xは、トナー粒子のみの特定シリカ粒子に由来するケイ素原子のシグナル強度を示す。yは、特定シリカ粒子のみの特定シリカ粒子に由来するケイ素原子のシグナル強度を示す。zは、特定シリカ粒子が被覆(付着)したトナー粒子についての特定シリカ粒子に由来するケイ素原子のシグナル強度を示す。)
特定シリカ粒子の平均円相当径は、特定シリカ粒子における、流動性、トナー粒子への分散性、凝集性、及びトナー粒子への付着性を良好にする観点(特に、帯電維持性、及び感光体表面のフィルミングの発生抑制の観点)から、40nm以上200nm以下が好ましく、50nm以上180nm以下がより好ましく、60nm以上160nm以下がさらに好ましい。
特定シリカ粒子の形状は、球形状、異形状のいずれであってもよいが、特定シリカ粒子の平均円形度は、特定シリカ粒子における、流動性、トナー粒子への分散性、凝集性、及びトナー粒子への付着性を良好にする観点(特に、帯電維持性、及び感光体表面のフィルミングの発生抑制の観点)から、0.85以上0.98以下が好ましく、0.90以上0.98以下がより好ましく、0.93以上0.98以下がさらに好ましい。
まず、特定シリカ粒子の円形度は、トナー粒子にシリカ粒子を外添させた後の一次粒子を、SEM装置により観察し、得られた一次粒子の平面画像解析から、下記式により算出される「100/SF2」として得られる。
・式:円形度(100/SF2)=4π×(A/I2)
〔式中、Iは画像上における一次粒子の周囲長を示し、Aは一次粒子の投影面積を表す。
そして、特定シリカ粒子の平均円形度は、上記平面画像解析によって得られた一次粒子100個の円形度の累積頻度における50%円形度として得られる。
まず、トナーから外添剤(特定シリカ粒子)を次のように分離する。メタノール中にトナーを投入し、撹拌により馴染ませる。次に浴槽型の超音波分散器で処理することで、特定シリカ粒子をトナー表面から遊離させ、処理後は遠心分離によりトナー成分を沈降させる。特定シリカ成分が分散したメタノール上澄みのみを回収し、この分散液からメタノールのみを留去することで、特定シリカ粒子を得ることができる。
そして、分離した特定シリカ粒子を用いて、上記各特性を測定する。
特定シリカ粒子は、シリカ(即ちSiO2)を主成分とする粒子であり、結晶性でも非晶性でもよい。特定シリカ粒子は、水ガラスやアルコキシシラン等のケイ素化合物を原料に製造された粒子であってもよいし、石英を粉砕して得られる粒子であってもよい。
特定シリカ粒子として、具体的には、ゾルゲル法で作製されるシリカ粒子(以下「ゾルゲルシリカ粒子」)、水性コロイダルシリカ粒子、アルコール性シリカ粒子、気相法により得られるフュームドシリカ粒子、溶融シリカ粒子等が挙げられ、これらの中でも、ゾルゲルシリカ粒子が好ましい。
特定シリカ粒子は、圧縮凝集度、粒子圧縮比、及び粒子分散度を上記特定の範囲とするためには、シロキサン化合物により表面処理されていることが好ましい。
表面処理方法としては、超臨界二酸化炭素を利用し、超臨界二酸化炭素中でシリカ粒子の表面を表面処理することが好ましい。なお、表面処理方法については後述する。
シロキサン化合物としては、分子構造中にシロキサン骨格を有するものであれば特に制限されない。
シロキサン化合物としては、例えば、シリコーンオイル、シリコーン樹脂が挙げられる。これらの中でも、シリカ粒子表面を均一に近い状態で表面処理する観点から、シリコーンオイルが好ましい。
上記シロキサン化合物は、1種単独で使用してもよいし、2種以上併用してもよい。
シロキサン化合物の粘度(動粘度)は、特定シリカ粒子における、流動性、トナー粒子への分散性、凝集性、及びトナー粒子への付着性を良好にする観点(特に、帯電維持性、及び感光体表面のフィルミングの発生抑制の観点)から、1000cSt以上50000cSt以下が好ましく、2000cSt以上30000cSt以下がより好ましく、3000cSt以上10000cSt以下がさらに好ましい。
シロキサン化合物の粘度は次の手順で求められる。特定シリカ粒子にトルエンを加え超音波分散機で30分間分散させる。その後、上澄みを回収する。このとき1g/100ml濃度のシロキサン化合物のトルエン溶液とする。このときの比粘度〔ηsp〕(25℃)を下記式(A)により求める。
(η0:トルエンの粘度、η:溶液の粘度)
・式(B):ηsp=〔η〕+K’〔η〕2
(K’:Hugginsの定数 K’=0.3(〔η〕=1〜3の適応時))
・式(C):〔η〕=0.215×10−4M0.65
・式(D):logη=1.00+0.0123M0.5
シロキサン化合物の特定シリカ粒子表面への表面付着量は、特定シリカ粒子における、流動性、トナー粒子への分散性、凝集性、及びトナー粒子への付着性を良好にする観点(特に、帯電維持性、及び感光体表面のフィルミングの発生抑制の観点)から、シリカ粒子(表面処理前のシリカ粒子)に対して、0.01質量%以上5質量%以下が好ましく、0.05質量%以上3質量%以下がより好ましく、0.10質量%以上2質量%以下がさらに好ましい。
表面付着量は、以下に示す方法により測定される。
特定シリカ粒子100mgを、クロロホルム1mL中に分散し、内部標準液としてDMF(N,N−ジメチルホルムアミド)を1μL加えた後、超音波洗浄機で30分間超音波処理し、クロロホルム溶媒中へシロキサン化合物の抽出を行う。その後JNM−AL400型核磁気共鳴装置(JEOL日本電子データム株式会社製)で水素核スペクトル測定を行い、DMF由来ピーク面積に対するシロキサン化合物由来ピーク面積の比からシロキサン化合物の量を得る。そして、このシロキサン化合物の量から表面付着量を得る。
上記要件を満たすことで、流動性及びトナー粒子への分散性が良好であると共に、凝集性及びトナー粒子への付着性が向上した特定シリカ粒子が得られ易くなる。
特定シリカ粒子の外添量(含有量)は、帯電維持性、及び感光体表面のフィルミングの発生抑制の観点から、トナー粒子に対して、0.1質量%以上6.0質量%以下が好ましく、0.2質量%以上4.0質量%以下がより好ましく、0.3質量%以上3.0質量%以下が更に好ましい。
特定シリカ粒子は、シリカ粒子に対して、表面付着量が0.01質量%以上5質量%以下となるように、粘度1000cSt以上50000cSt以下のシロキサン化合物により、シリカ粒子の表面を表面処理することで得られる。
特定シリカ粒子の製造方法によれば、流動性及びトナー粒子への分散性が良好であると共に、凝集性及びトナー粒子への付着性が向上したシリカ粒子が得られる。
前記表面処理を超臨界二酸化炭素中で行うと、超臨界二酸化炭素中にシロキサン化合物が溶解した状態となる。超臨界二酸化炭素は界面張力が低いという特性を持つことから、超臨界二酸化炭素中に溶解した状態のシロキサン化合物は、超臨界二酸化炭素と共に、シリカ粒子の表面の孔部の深くまで拡散して到達し易くなるものと考えられ、シリカ粒子の表面のみならず、孔部の奥深くまで、シロキサン化合物による表面処理がなされると考えられる。
このため、超臨界二酸化炭素中でシロキサン化合物により表面処理されたシリカ粒子は、シロキサン化合物により表面が均一に近い状態(例えば薄膜状に表面処理層が形成されている状態)に処理されたシリカ粒子になると考えられる。
この場合、超臨界二酸化炭素中にシロキサン化合物と共に疎水化処理剤が溶解した状態となり、超臨界二酸化炭素中に溶解した状態のシロキサン化合物及び疎水化処理剤は、超臨界二酸化炭素と共に、シリカ粒子の表面の孔部の深くまで拡散して到達し易くなるものと考えられ、シリカ粒子の表面のみならず、孔部の奥深くまで、シロキサン化合物及び疎水化処理剤による表面処理がなされると考えられる。
この結果、超臨界二酸化炭素中でシロキサン化合物及び疎水化処理剤により表面処理されたシリカ粒子は、シロキサン化合物及び疎水化処理剤により表面が均一に近い状態に処理されると共に、高い疎水性が付与され易くなる。
他の製造過程において超臨界二酸化炭素を利用する特定シリカ粒子の製造方法としては、例えば、ゾルゲル法によって、シリカ粒子とアルコール及び水を含む溶媒とを含有するシリカ粒子分散液を準備する工程(以下、「分散液準備工程」と称する)と、超臨界二酸化炭素を流通させ、シリカ粒子分散液から溶媒を除去する工程(以下、「溶媒除去工程」と称する)と、超臨界二酸化炭素中で、溶媒を除去した後のシリカ粒子の表面をシロキサン化合物により表面処理する工程(以下、「表面処理工程」と称する)と、を有するシリカ粒子の製造方法が挙げられる。
この理由は定かではないが、1)シリカ粒子分散液の溶媒を除去する場合、超臨界二酸化炭素が「界面張力が働かない」という性質から、溶媒を除去する際の液架橋力による粒子同士の凝集もなく溶媒を除去できるものと考えられる点、2)超臨界二酸化炭素の「臨界点以上の温度・圧力下においた状態の二酸化炭素であり、気体の拡散性と液体の溶解性との双方を持つ」といった性質により、比較的低温(例えば250℃以下)で、超臨界二酸化炭素に効率良く接触し、溶媒を溶解することから、この溶媒を溶解した超臨界二酸化炭素を除去することで、シラノール基の縮合による2次凝集体等の粗粉を生じることなくシリカ粒子分散液中の溶媒を除去できるものと考えられる点、等が理由として考えられる。
なお、特定シリカ粒子の製造方法は、これに限られるわけではなく、例えば、1)表面処理工程のみ超臨界二酸化炭素を使用する態様、2)各工程を個別に行う態様等であってもよい。
分散液準備工程では、例えば、シリカ粒子とアルコール及び水を含む溶媒とを含有するシリカ粒子分散液を準備する。
具体的には、分散液準備工程は、例えば、湿式(例えば、ゾルゲル法等)によりシリカ粒子分散液を作製して、これを準備する。特に、シリカ粒子分散液は、湿式としてゾルゲル法、具体的には、テトラアルコキシシランを、アルコール及び水の溶媒にアルカリ触媒存在下で、反応(加水分解反応、縮合反応)を生じさせてシリカ粒子を生成し、シリカ粒子分散液を作製することがよい。
分散液準備工程において、例えば、シリカ粒子を湿式により得る場合、シリカ粒子が溶媒に分散された分散液(シリカ粒子分散液)の状態で得られる。
シリカ粒子分散液において、そのアルコールに対する水の質量比を上記範囲とすると、表面処理後にシリカ粒子の粗粉の発生が少なく、良好な電気抵抗を有するシリカ粒子が得られ易くなる。
アルコールに対する水の質量比が0.05を下回ると、溶媒除去工程において、溶媒を除去する際のシリカ粒子表面のシラノール基の縮合が少なくなることから、溶媒除去後のシリカ粒子表面への吸着水分が多くなることで、表面化処理後のシリカ粒子の電気抵抗が低くなり過ぎることがある。また、水の質量比が1.0を超えると、溶媒除去工程において、シリカ粒子分散液中の溶媒除去の終点付近で水が多く残留し、液架橋力によるシリカ粒子同士の凝集が生じ易く、表面処理後に粗粉として存在することがある。
シリカ粒子分散液において、そのシリカ粒子に対する水の質量比を上記範囲とすると、シリカ粒子の粗粉の発生が少なく、良好な電気抵抗を有するシリカ粒子が得られ易くなる。
シリカ粒子に対する水の質量比が0.02を下回ると、溶媒除去工程において、溶媒を除去する際のシリカ粒子表面のシラノール基の縮合が極端に少なくなることから、溶媒除去後のシリカ粒子表面への吸着水分が多くなることで、シリカ粒子の電気抵抗が低くなり過ぎることがある。
また、水の質量比が3を超えると、溶媒除去工程において、シリカ粒子分散液中の溶媒除去の終点付近で水が多く残留し、液架橋力によるシリカ粒子同士の凝集が生じ易くなることがある。
シリカ粒子分散液に対するシリカ粒子の質量比が0.05を下回ると、溶媒除去工程において、使用する超臨界二酸化炭素の量が多くなり、生産性が悪くなってしまうことがある。
また、シリカ粒子分散液に対するシリカ粒子の質量比が0.7を超えると、シリカ粒子分散液中においてシリカ粒子間距離が近くなり、シリカ粒子の凝集やゲル化による粗粉が発生し易くなることがある。
溶媒除去工程は、例えば、超臨界二酸化炭素を流通させ、シリカ粒子分散液の溶媒を除去する工程である。
つまり、溶媒除去工程では、超臨界二酸化炭素を流通させることにより、超臨界二酸化炭素をシリカ粒子分散液に接触させて、溶媒を除去する工程である。
具体的には、溶媒除去工程では、例えば、密閉反応器内に、シリカ粒子分散液を投入する。その後、密閉反応器内に、液化二酸化炭素を加えて加熱し、高圧ポンプにより反応器内を昇圧させ、二酸化炭素を超臨界状態とする。そして、密閉反応器内に超臨界二酸化炭素を導入すると共に、排出し、密閉反応器内、つまりシリカ粒子分散液に流通させる。
これにより、超臨界二酸化炭素が溶媒(アルコール及び水)を溶解しつつ、これを同伴してシリカ粒子分散液の外部(密閉反応器内の外部)へと排出され、溶媒が除去される。
この温度が上記範囲未満であると、溶媒が超臨界二酸化炭素に溶解し難くなるため、溶媒の除去がし難くなることがある。また溶媒や超臨界二酸化炭素の液架橋力により粗粉が生じ易くなることがあると考える。一方、この温度が上記範囲を超えると、シリカ粒子表面のシラノール基の縮合により2次凝集体等の粗粉が生じ易くなることがあると考えられる。
この圧力が上記範囲未満であると、超臨界二酸化炭素に溶媒が溶解し難くなる傾向にあり、一方、圧力が上記範囲を超えると、設備が高額となる傾向となる。
導入・排出量が15.4L/分/m3未満であると、溶媒除去に時間がかかるため生産性が悪くなり易くなる傾向となる。
一方、導入・排出量が1540L/分/m3を超えると、超臨界二酸化炭素がショートパスし、シリカ粒子分散液の接触時間が短くなってしまい、効率的に溶媒除去でき難くなる傾向となる。
表面処理工程は、例えば、溶媒除去工程と連続して、超臨界二酸化炭素中で、シロキサン化合物によりシリカ粒子の表面を表面処理する工程である。
つまり、表面処理工程では、例えば、溶媒除去工程から移行する前に、大気開放を行わず、超臨界二酸化炭素中で、シロキサン化合物によりシリカ粒子の表面を表面処理する。
具体的には、表面処理工程では、例えば、溶媒除去工程における密閉反応器内への超臨界二酸化炭素を導入・排出を停止した後、密閉反応器内の温度、圧力を調整し、密閉反応器内に、超臨界二酸化炭素が存在する状態で、シリカ粒子に対して一定の割合のシロキサン化合物を投入する。そして、この状態を維持した状態、つまり超臨界二酸化炭素中で、シロキサン化合物を反応させて、シリカ粒子の表面処理を行う。
この量が上記範囲より少ないとシロキサン化合物の超臨界二酸化炭素に対する濃度が低くなりシリカ表面との接触確率が低下し、反応が進み難くなることがある。一方で、この量が上記範囲よりも多いと、シロキサン化合物の超臨界二酸化炭素に対する濃度が高くなり、シロキサン化合物が超臨界二酸化炭素へ溶解しきれず分散不良となり、粗大凝集物を発生させ易くなる。
この密度が上記範囲より低いと、超臨界二酸化炭素に対するシロキサン化合物の溶解度が低下し、凝集物を発生させる傾向がある。一方で、密度が上記範囲よりも高いと、シリカ細孔への拡散性が低下するため、表面処理が不十分となる場合がある。特に、シラノール基を多く含有しているゾルゲルシリカ粒子に対しては上記密度範囲での表面処理を行うことがよい。
なお、超臨界二酸化炭素の密度は、温度及び圧力等により調整される。
シロキサン化合物の中でも、シリコーンオイルを適用すると、シリカ粒子表面にシリコーンオイルが均一に近い状態で付着され易くなり、シリカ粒子の流動性、分散性及び取り扱い性が向上し易くなる。
シラン系疎水化処理剤の中でも、トリメチルメトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)などのトリメチル基を有する珪素化合物、特にヘキサメチルジシラザン(HMDS)が好適である。
この温度が上記範囲未満であると、シロキサン化合物による表面処理能力が低下することがある。一方で、温度が上記範囲を超えると、シリカ粒子のシラノール基間による縮合反応が進み、粒子凝集が発生することがある。特に、シラノール基を多く含有しているゾルゲルシリカ粒子に対しては上記温度範囲での表面処理を行うことがよい。
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、SiO2(ただし、特定シリカ粒子は除く)、TiO2、Al2O3、CuO、ZnO、SnO2、CeO2、Fe2O3、MgO、BaO、CaO、K2O、Na2O、ZrO2、CaO・SiO2、K2O・(TiO2)n、Al2O3・2SiO2、CaCO3、MgCO3、BaSO4、MgSO4等が挙げられる。
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30質量部以下である。
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、外添剤を外添することで得られる。
凝集合一トナー粒子は、上記好ましい平均円形度及び体積平均粒径を得易く、さらに、粒度分布が狭いトナー粒子を製造し易い。そのため、凝集合一トナー粒子を用いることで解像度が高いトナー画像を形成することができる。
一方、トナーの外添構造としては、一般的にトナー粒子が小さいほど、また、円形度が高い(真球に近い)ほど外添剤は遊離し易くなる。数値として同じ平均円形度及び体積平均粒径のトナーであっても、形状及び/又は粒子径の分布が広いものと狭いものでは、しばしば性状が異なることがある。凝集合一法は、上述のように狭粒度分布が得手だが、小さい粒子を凝集して粒径制御すること、歪形状から球形状に制御するという製法から、原理上、小粒径且つ丸め形状の粒子が比較的存在し易い。更に、体積平均粒径が小さいトナーの場合には、その傾向がより顕著となりうる。故に、凝集合一法で製造し易い、上記の好ましい範囲の平均円形度及び/又は体積平均粒径を満たすトナー粒子であっても、特定シリカ粒子を外添剤として含むことで特定シリカ粒子がトナー粒子から遊離し難く、遊離したとしてもクリーニング部において凝集することですり抜けが抑制される。そのため、本実施形態に係るトナーは、凝集合一法によって製造し易い、粒径が小さく、かつ、円形度が高いトナー粒子を用いた場合でも、帯電維持性に優れ、かつ画像を繰り返し形成したときに生じる感光体表面のフィルミングの発生が効果的に抑制される。
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。
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。
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。
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、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。
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−920)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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、気流乾燥、流動乾燥、振動型流動乾燥等を施すことがよい。
本実施形態に係る静電荷像現像用現像剤は、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用現像剤は、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。
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。
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。
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。
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、静電荷像現像用現像剤を収容し、静電荷像現像用現像剤により、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、静電荷像現像用現像剤として、本実施形態に係る静電荷像現像用現像剤が適用される。
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。
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く、また、上記4色以外を出力可能なユニットが追加された構造でも良い。
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。
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。
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。
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。
一方、感光体1Y上に残留したトナーは感光体に適切な角度で当接した弾性ブレード(6Y−1)にて堰き止められて、その後クリーニング装置6Yで除去されて回収される。
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。
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。
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用現像剤を収容し、静電荷像現像用現像剤により、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。
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を一体的に組み合わせて保持して構成され、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。
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。
良く乾燥させてN2置換した3口フラスコに、下記のモノマーを投入し、N2を送気しつつ200℃に加熱した。
・ビスフェノールA−エチレンオキシド付加物(BPA−EO):31mol部
・エチレングリコール(EG):19mol部
・テレフタル酸:34mol部
・コハク酸:16mol部
モノマーが溶解したら撹拌を開始し、テトラブトキシチタネート:0.04部を添加した後、系内の温度を200℃に保ちながら反応を進めた。途中で微量のサンプルを採取して分子量を測定しつつ、温度調節や減圧雰囲気下として水分回収することで反応進行を制御して所望のポリエステル樹脂(1)を得た。
良く乾燥させてN2置換した3口フラスコに、下記のモノマーを投入し、N2を送気しつつ200℃に加熱した。
・ビスフェノールA−エチレンオキシド付加物(BPA−EO):34mol部
・ビスフェノールA−プロピレンオキシド付加物(BPA−PO):15mol部
・エチレングリコール(EG):1mol部
・テレフタル酸:16mol部
・コハク酸:20mol部
モノマーが溶解したら撹拌を開始し、テトラブトキシチタネート:0.04部を添加した後、系内の温度を200℃に保ちながら反応を進めた。途中で微量のサンプルを採取して分子量を測定しつつ、温度調節や減圧雰囲気下として水分回収することで反応進行を制御した。重量平均分子量が20000付近となった時点で、粉状の無水トリメリット酸:14mol部を投入して架橋反応を進行させ、所望のポリエステル樹脂(2)を得た。
モノマーを1,9−ノナンジオール:49部、1,10−ドデカンジ酸:51部に代えた以外はポリエステル樹脂(1)と同様の操作にて、所望のポリエステル樹脂(3)を得た。
[ポリエステル樹脂粒子分散液(1)の調製]
上記合成操作で得られたポリエステル樹脂(1)は、ハンマーミルで粗粉砕したものを用いて、樹脂粒子分散液を以下の様に調製した。
まず、攪拌混合可能な羽根、還流機構、および真空ポンプによる減圧機構が備えられた2Lの反応フラスコに、樹脂を溶解する溶剤を以下の割合で投入した。
・酢酸エチル(和光純薬工業社製試薬):50部、
・イソプロピルアルコール(IPA:和光純薬工業社製試薬): 15部
次に、N2を0.2L/mの速度で送気して系内の空気をN2で置換しつつ、ポリエステル樹脂(1):100部を徐々に投入し、攪拌しながら溶解させた。加温により反応フラスコを45℃に保持し、ポリエステル樹脂(1)が溶剤に溶けるまで約1時間撹拌した。
これに10%アンモニア水(和光純薬工業社製試薬):10部を滴下して、樹脂溶解物に馴染んだのを確認した後に、定量ポンプを用いてイオン交換水:250部を投入した。イオン交換水の滴下速度は、樹脂溶解物の表面に滴下水が溜まらない様に適宜調節した。
イオン交換水滴下後は、系内を減圧雰囲気下として、攪拌を保ちつつ溶剤を留去した。留去して回収した混合溶剤量が55部に相当した時点で、系内に40℃のイオン交換水:80部を追加し、更に減圧雰囲気下で溶剤を留去した。回収した混合溶剤量が180部に達した時点を終点とし、温調を停止して攪拌しながら常温まで冷却した。得られた樹脂粒子の粒径はレーザー回折/散乱式粒度分布測定装置(堀場製作所社製、LA−920)を用いて計測し、平均粒子径190nmのポリエステル樹脂粒子分散液(1)を得た。
上記合成操作で得られたポリエステル樹脂(3)は、ハンマーで粗粉砕したものを用いた。
まず、攪拌混合可能な羽根、還流機構、および真空ポンプによる減圧機構が備えられた2Lの反応フラスコに、樹脂を溶解する溶剤を以下の割合で投入した。
・酢酸エチル(和光純薬工業社製試薬):60部、
・イソプロピルアルコール(IPA:和光純薬工業社製試薬): 20部
次に、N2を0.2L/mの速度で送気して系内の空気をN2で置換しつつ、ポリエステル樹脂(3):100部を投入し、加熱により反応フラスコを60℃に保持し、ポリエステル樹脂(3)が溶けるまで約1時間撹拌した。
これに10%アンモニア水(和光純薬工業社製試薬):15部を滴下した後に、定量ポンプを用いて60℃に加温したイオン交換水:250部を投入した。イオン交換水の滴下速度は、樹脂溶解物の表面に滴下水が溜まらない様に適宜調節した。
イオン交換水滴下後は、系内を減圧雰囲気下として、攪拌を保ちつつ溶剤を留去した。留去して回収した混合溶剤量が55部に相当した時点で、系内に60℃のイオン交換水:50部を追加し、更に減圧雰囲気下で溶剤を留去した。回収した混合溶剤量が150部に達した時点を終点とし、温調を停止して攪拌しながら常温まで冷却した。得られた樹脂粒子の粒径はレーザー回折/散乱式粒度分布測定装置(堀場製作所社製、LA−920)を用いて計測し、平均粒子径220nmのポリエステル樹脂粒子分散液(3)を得た。
下記の油層成分および水層1成分をフラスコ(容器1)中に入れて攪拌混合しエマルジョン溶液とした。また、別のフラスコ(容器2)に水層2成分を投入し、容器2内を窒素で充分に置換し攪拌をしながら、湯浴で容器内2が75℃になるまで加熱した。
油層:
・スチレン(和光純薬工業社製) : 31部
・nブチルアクリレート(和光純薬工業社製) : 9.5部
・βカルボキシエチルアクリレート(ローディア日華社製) : 1.4部
・ドデカンチオール(和光純薬工業社製) : 0.4部
水層1:
・イオン交換水: 17.6部
・アニオン性界面活性剤(Dowfax2A1、ダウ社製) : 0.4部
水層2:
・イオン交換水:49部
・アニオン性界面活性剤(Dowfax2A1、ダウ社製) : 0.1部
次に、容器1内のエマルジョン溶液の内0.4部を投入した後に、過硫酸アンモニウム(和光純薬工業社製)0.5部の10%水溶液を徐々に滴下して重合を開始した。更に、容器1 内の残りのエマルジョン溶液を窒素気流下で容器2へ3時間かけて徐々に滴下して乳化重合を進行した。滴下終了後は、75℃でさらに3時間、容器2内で反応を進行させてスチレンアクリル樹脂粒子分散液とした。
得られた樹脂粒子の粒径はレーザー回折/散乱式粒度分布測定装置(堀場製作所社製、LA−920)を用いて計測し、平均粒子径315nmのスチレンアクリル樹脂粒子分散液(1)を得た。
・シアン顔料〔PigmentBlue15:3、大日精化工業(株)製〕:10部
・アニオン性界面活性剤〔ネオゲンSC、第一工業製薬(株)製〕: 2部
・イオン交換水: 80部
上記の成分を混合し、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〕を用いて1時間循環分散し、体積平均粒径180nm、固形分20%の着色剤粒子分散液を得た。
・フィッシャートロフィッシュワックス〔FNP−0090、溶融温度90℃、日本精蝋(株)製〕:50部
・アニオン性界面活性剤〔ネオゲンSC、第一工業製薬製〕: 2部
・イオン交換水: 200部
上記成分を120℃に加熱して、IKA社製、ウルトラタラックスT50で混合・分散した後、圧力吐出型ホモジナイザーで分散処理し、体積平均粒径が200nm、固形分20%の離型剤粒子分散液を得た。
・ポリエステル樹脂粒子分散液(1): 150部
・ポリエステル樹脂粒子分散液(2): 150部
・ポリエステル樹脂粒子分散液(3): 50部
・着色剤粒子分散液: 40部
・離型剤粒子分散液: 50部
・イオン交換水: 500部
上記の成分をステンレス製フラスコに投入し常温で撹拌混合した。次に、0.5Nの硝酸水溶液で系中のpHを5.0以下に調整した後、ホモジナイザー(IKA社製 ウルトラタラックスT50)を用いて十分に混合した。1.2%硫酸アルミ水溶液:0.4部を少量ずつ滴下して、滴下後は十分に混合分散した。粒度測定により粗粉成分が無いことを確認した後、撹拌しつつ加熱用オイルバスでフラスコを48℃まで加温した。48℃で30分保持した後に、下記の樹脂分散液混合物をゆっくりと滴下した。
・ポリエステル樹脂粒子分散液(1):75部
・ポリエステル樹脂粒子分散液(2):75部
トナー粒子(1)の体積平均粒径D50vは5.3μmであり、形状係数は129であった。
・ポリエステル樹脂粒子分散液(1): 130部
・ポリエステル樹脂粒子分散液(2): 130部
・ポリエステル樹脂粒子分散液(3): 45部
・着色剤粒子分散液: 45部
・離型剤粒子分散液: 20部
・イオン交換水: 500部
上記の成分をステンレス製フラスコに投入し常温で撹拌混合した。次に、0.5Nの硝酸水溶液で系中のpHを5.0以下に調整した後、ホモジナイザー(IKA社製 ウルトラタラックスT50)を用いて十分に混合した。1.2%硫酸アルミ水溶液:0.4部を少量ずつ滴下して、滴下後は十分に混合分散した。粒度測定により粗粉成分が無いことを確認した後、撹拌しつつ加熱用オイルバスでフラスコを40℃まで加温した。42℃で30分保持した後に、下記の樹脂分散液混合物を複数回に分けてゆっくりと滴下した。
・ポリエステル樹脂粒子分散液(1):70部
・ポリエステル樹脂粒子分散液(2):70部
・離型剤粒子分散液: 10部
トナー粒子(2)の体積平均粒径D50vは3.6μmであり、形状係数は127であった。
・スチレンアクリル樹脂粒子分散液:35部
・着色剤分散液: 8部
・離型剤分散液:12部
・イオン交換水:100部
上記成分を丸型ステンレス製フラスコ中に入れて撹拌後、0.5Nの硝酸水溶液で系中のpHを4.0以下に調整した。次にホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックスT50)で十分に混合しつつ、ポリ塩化アルミニウム(浅田化学社製、PAC100W): 0.2部を少量ずつ滴下し、更に十分に分散した。粒度測定により粗粉成分が無いことを確認後、攪拌しながら加熱用オイルバス中でフラスコ内を48℃まで加熱し、その温度で30分間保持した後、さらに加熱用オイルバスの温度を50℃まで上げてその温度で1時間保持することにより凝集粒子を得た。次いで、スチレンアクリル樹脂粒子分散液:15部をさらに添加し、緩やかに攪拌した。
その後、0.5mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を用いて系内のpHを中性域に調節し、攪拌を保ちながら95℃まで加熱し、そのままの温度で5時間保持して加熱融合した。終了後はフラスコを冷却して縣濁液を取出し、イオン交換水で充分洗浄して、ヌッチェ式吸引濾過で固液分離した。次に、40℃のイオン交換水3L中に再分散し、15分間攪拌しながら洗浄した。この洗浄操作を数回繰り返した後、ヌッチェ式吸引濾過で固液分離し、真空下で凍結乾燥してトナー粒子(3)を得た。
トナー粒子(3)の体積平均粒径D50vは5.7μmであり、形状係数は131であった。
・スチレンアクリル樹脂粒子分散液:33部
・着色剤分散液:10部
・離型剤分散液:13部
・イオン交換水:101部
上記成分を丸型ステンレス製フラスコ中に入れて撹拌後、0.5Nの硝酸水溶液で系中のpHを4.0以下に調整した。次に、氷浴で冷却しつつホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックスT50)で十分に混合しつつ、ポリ塩化アルミニウム(浅田化学社製、PAC100W):0.25部を少量ずつ滴下し、更に十分に分散した。粒度測定により粗粉成分が無いことを確認後、攪拌しながら加熱用オイルバス中でフラスコ内を35℃まで加熱し、その温度で1時間保持することにより凝集粒子を得た。次いで、スチレンアクリル樹脂粒子分散液:17部をさらに添加し、緩やかに攪拌した。
その後、0.5mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を用いて系内のpHを中性域に調節し、攪拌を保ちながら95℃まで加熱し、そのままの温度で5時間保持して加熱融合した。終了後はフラスコを冷却して縣濁液を取出し、イオン交換水で充分洗浄して、ヌッチェ式吸引濾過で固液分離した。次に、40℃のイオン交換水3L中に再分散し、15分間攪拌しながら洗浄した。この洗浄操作を数回繰り返した後、ヌッチェ式吸引濾過で固液分離し、真空下で凍結乾燥してトナー粒子(4)を得た。
トナー粒子(4)の体積平均粒径D50vは2.8μmであり、形状係数は109であった。
(未変性ポリエステル樹脂の作製)
・ビスフェノールA−エチレンオキシド付加物(BPA−EO) :180部
・ビスフェノールA−プロピレンオキシド付加物(BPA−PO) :25部
・テレフタル酸 :210部
良く乾燥させてN2置換した3口フラスコに上記モノマーを投入し、N2を送気しつつ190℃に加熱して溶解した後、十分に混合した。ジブチル錫オキシド:0.1部を添加した後、系内の温度を220℃に上昇し、その温度を保ちながら反応を進めた。途中で微量のサンプルを採取して分子量を測定しつつ、温度調節や減圧雰囲気下として水分回収することで反応進行を制御して所望の縮合物を得た。
・ビスフェノールA−エチレンオキシド付加物(BPA−EO) :183部
・ビスフェノールA−プロピレンオキシド付加物(BPA−PO) :24部
・テレフタル酸 :8部
・イソフタル酸 :80部
良く乾燥させてN2置換した3口フラスコに上記モノマーを投入し、N2を送気しつつ190℃に加熱して溶解した後、十分に混合した。ジブチル錫オキシド:0.5部を添加した後、系内の温度を220℃に上昇し、その温度を保ちながら反応を進めた。途中で微量のサンプルを採取して分子量を測定しつつ、温度調節や減圧雰囲気下として水分回収することで反応進行を制御して所望の縮合物を得た。次に180℃まで降温した後に、無水フタル酸:10部を加えて、減圧雰囲気下で3時間撹拌して反応した。
良く乾燥させてN2置換した別の3口フラスコに、上記で得られた縮合物:350部、ジイソシアン酸イソホロン:25部、酢酸エチル:450部を容器に入れ、N2を送気しつつこの混合物を75℃で5時間加熱して、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(以下「イソシアネート変性ポリエステルプレポリマー」)を得た。
・メチルエチルケトン:20部
・イソホロンジアミン:15部
容器に上記材料を入れ、55℃に加熱下で撹拌してケチミン化合物を得た。
・シアン顔料(PigmentBlue15:3、大日精化工業社製):20部
・酢酸エチル :75部
・ソルスパース5000(ゼネカ社製):1部
上記成分を混合し、サンドミルを用いて溶解/分散し、顔料分散液を得た。
・パラフィンワックス(融解温度89℃):30部
・酢酸エチル :270部
上記成分を10℃に冷却した状態で、マイクロビーズ型分散機(DCPミル)により湿式粉砕し、離型剤分散液を得た。
・顔料分散液 :40部
・ベントナイト(和光純薬工業社製):5部
・酢酸エチル :55部
上記成分を投入し、十分に攪拌混合した。得られた混合液に
・未変性ポリエステル樹脂:135部
・離型剤分散液:75部
を加え、十分に撹拌して油相液を調液した。
・スチレン :85部
・nブチルアクリレート :110部
・メタクリル酸 :85部
・メタクリル酸ポリオキシアルキレン硫酸エステルNa(エレミノールRS−30、三洋化成工業社製):10部
・ドデカンチオール :5部
還流可能な反応容器に上記成分を投入し、十分に撹拌混合した。前記混合物にイオン交換水:650部及び過硫酸アンモニウム:1部を速やかに投入し、室温以下に保ちながらホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックスT50)で分散&乳化して白色乳化液とした。N2を送気しつつ撹拌しながら系内温度を75℃まで昇温し、5時間そのまま乳化重合を継続した。更に、1%過硫酸アンモニウム水溶液:20部を徐々に滴下した後に、75℃で2時間保持し重合を完結した。
・スチレンアクリル樹脂粒子分散液(2):60部
・セロゲンBS−H(CMC、第一工業製薬(株))の2%水溶液 :200部
・アニオン性界面活性剤(Dowfax2A1、ダウ社製) : 4部
・イオン交換水 :200部
上記成分を十分に撹拌混合し、水相液を調液した。
・油相液 :350部
・イソシアネート変性ポリエステルプレポリマー :30部
・ケチミン化合物 : 1部
上記成分を丸底ステンレス製フラスコに投入し、ホモジナイザー(ウルトラタラックス:IKA社製)により2分間攪拌して混合油相液を調製した後、同フラスコに水相液:900部を加え、速やかにホモジナイザー(8000rpm)で約1分間強制乳化した。次に、常温以下、常圧(1気圧)で15分間程度、パドル型攪拌機を用いてこの乳濁液を攪拌し、粒子形成とポリエステル樹脂のウレア変性反応を進行させた。その後、溶媒を減圧下で留去もしくは常圧下で除去しつつ、80℃で7時間撹拌してウレア変性反応を完結した。
常温まで冷却後は、生成粒子の縣濁液を取出し、イオン交換水で充分洗浄して、ヌッチェ式吸引濾過で固液分離した。次に、40℃のイオン交換水中に再分散して、15分間攪拌しながら洗浄した。この洗浄操作を数回繰り返した後、ヌッチェ式吸引濾過で固液分離し、真空下で凍結乾燥してトナー粒子(5)を得た。
トナー粒子(5)の体積平均粒径D50vは6.2μmであり、形状係数は123であった。
・スチレン(和光純薬工業社製) :82部
・nブチルアクリレート(和光純薬工業社製) :18部
・ジビニルベンゼン(和光純薬工業社製) :0.7部
・ドデカンチオール(和光純薬工業社製):2部
・シアン顔料(PigmentBlue15:3、大日精化工業社製):7部
上記材料をステンレス容器に入れて撹拌により予備混合した後、メディア式分散機(ペイントシェーカー)を用いて十分に分散して、重合性単量体組成物とした。また、丸底ステンレス製フラスコ中に下記の成分を投入し、60℃に加温した。
・イオン交換水:70部
・0.1mol/L Na3PO4水溶液:100部
・1N HCl水溶液:3部
次に、上記混合液をホモジナイザー(エムテクニック社製、クレアミックス)を用いて回転数13000rpmの条件で分散撹拌した。これに1.0mol/L CaCl2水溶液:10部を徐々に加えて、Ca2(PO4)2を含む水系媒体を調製した。60℃を保持しつつ、このCa3(PO4)2分散液中に、分散した重合性単量体組成物を投入して、均質化するまで撹拌した。ホモジナイザーで分散しながら、これら縣濁液にテトラメチルブチル−ペルオキシ−2−エチルヘキサノエート(日油社製、商品名:パーオクタO):6部を徐々に添加し、重合性単量体組成物の微小液滴を形成した。
上記の液滴分散した懸濁液は、還流可能な反応容器中で攪拌しつつ外部加熱により90℃に昇温することで、重合反応を進行させた。温度を保ちつつ十分に反応した後は、室温まで冷却し、着色樹脂粒子の縣濁液とし、室温で希塩酸を滴下してCa3(PO4)2を溶解除去し酸洗浄を行った。取出した縣濁液は、イオン交換水で充分洗浄して、ヌッチェ式吸引濾過で固液分離した。次に、40℃のイオン交換水中に再分散し、15分間攪拌しながら洗浄した。この洗浄操作を数回繰り返した後、ヌッチェ式吸引濾過で固液分離し、真空下で凍結乾燥してトナー粒子(6)を得た。
トナー粒子(6)の体積平均粒径D50vは6.9μmであり、形状係数は105であった。
・スチレン−アクリル酸ブチル共重合体(共重合比(質量比)=79:21、重量平均分子量Mw=14万、ガラス転移温度Tg=58℃) 87部
・シアン顔料(PigmentBlue15:3、大日精化工業社製) 6部
・低分子量ポリプロピレン(軟化温度:150℃) 7部
上記材料をヘンシェルミキサーに投入して予備混合し、粉体混合物はバンバリミキサーにより熱混練した。取出し後は、熱いうちに2軸圧延ロールで板状に延ばして冷却し、混練物をハンマー等で粗粉砕した。粗粉砕物はハンマーミルを用いて微粉砕し、更にエルボージェットで10μm以上と2.0μm以下を分級カットして、体積平均粒径7.2μmのトナー粒子(7)を回収した。トナー粒子(7)の形状係数は、141であった。
トナー粒子(7)の作製過程において、微粉砕後の分級カット条件を調節することで、体積平均粒径8.3μmのトナー粒子(8)を回収した。トナー粒子(8)の形状係数は、147であった。
(シリカ粒子分散液(1)の調製)
攪拌機、滴下ノズル、温度計を具備した1.5Lのガラス製反応容器にメタノール300部、10%アンモニア水70部を添加して混合し、アルカリ触媒溶液を得た。
このアルカリ触媒溶液を30℃に調整した後、攪拌しながら、テトラメトキシシラン(TMOSと表記)185部と8.0%アンモニア水50部とを同時に滴下を行い、親水性のシリカ粒子分散液(固形分濃度12.0質量%)を得た。ここで、滴下時間は30分とした。
その後、得られたシリカ粒子分散液をロータリーフィルターR−ファイン(寿工業社製)で固形分濃度40質量%まで濃縮した。この濃縮したものをシリカ粒子分散液(1)とした。
シリカ粒子分散液(1)の調製において、表2に従って、アルカリ触媒溶液(メタノール量、及び10%アンモニア水量)、シリカ粒子生成条件(アルカリ触媒溶液へのTMOS及び8%アンモニア水の総滴下量、並びに、滴下時間)を変更した以外は、シリカ粒子分散液(1)と同様にして、シリカ粒子分散液(2)〜(8)を調製した。
シリカ粒子分散液(1)を用いて、以下に示すようにして、シリカ粒子に対し超臨界二酸化炭素雰囲気下でシロキサン化合物による表面処理を行った。なお、表面処理には、二酸化炭素ボンベ、二酸化炭素ポンプ、エントレーナポンプ、撹拌機付きオートクレーブ(容量500ml)、圧力弁を具備した装置を用いた。
その後、ヒーターにより温度150℃、二酸化炭素ポンプにより圧力15MPaを維持し、オートクレーブ内で二酸化炭素の超臨界状態を維持させた状態で、上記シリカ粒子(未処理のシリカ粒子)100部に対して、予め疎水化処理剤としてヘキサメチルジシラザン(HMDS:有機合成薬品工業社製)20部に、シロキサン化合物として、粘度10000cStであるジメチルシリコーンオイル(DSO:商品名「KF-96(信越化学工業社製)」)0.3部を溶解した処理剤溶液をエントレーナポンプにてオートクレーブ内に注入した後、撹拌しながら、180℃で20分間反応させた。その後、再度超臨界二酸化炭素を流通させ、余剰の処理剤溶液を除去した。その後、撹拌を停止し、圧力弁を開けてオートクレーブ内の圧力を大気圧まで開放し温度を室温(25℃)まで下げた。
このように、溶媒除去工程、シロキサン化合物による表面処理を順次行い、表面処理シリカ粒子(S1)を得た。
表面処理シリカ粒子(S1)の作製において、表3に従って、シリカ粒子分散液、表面処理条件(処理雰囲気、シロキサン化合物(種、粘度及びその添加量)、疎水化処理剤及びその添加量)を変更した以外は、表面処理シリカ粒子(S1)と同様にして、表面処理シリカ粒子(S2)〜(S5)、(S7)〜(S9)を作製した。
表面処理シリカ粒子(S1)の作製で用いたシリカ粒子分散液(1)と同様の分散液を用いて、以下に示すようにして、シリカ粒子に対し大気雰囲気下でシロキサン化合物による表面処理を行った。
シリカ粒子分散液(1)の作製に用いた反応容器にエステルアダプターと冷却管を取り付け、シリカ粒子分散液(1)を60〜70℃に加熱しメタノールを留去したところで水を添加し、さらに70〜90℃に加熱しメタノールを留去しシリカ粒子の水性分散液を得た。この水性分散液中のシリカ固形分100部に対し室温でメチルトリメトキシシラン(MTMS:信越化学工業社製)3部を添加し2時間反応させてシリカ粒子表面の処理を行った。この表面処理分散液にメチルイソブチルケトンを添加した後、80℃〜110℃に加熱しメタノール水を留去し、得られた分散液中のシリカ固形分100部に対し室温でヘキサメチルジシラザン(HMDS:有機合成薬品工業社製)80部と、シロキサン化合物として粘度10000cStであるジメチルシリコーンオイル(DSO:商品名「KF-96(信越化学工業社製)」)0.3部を添加し、120℃で3時間反応させ、冷却した後、噴霧乾燥(スプレードライ)により乾燥し、表面処理シリカ粒子(S6)を得た。
シリカ粒子分散液(1)の代わりにヒュームドシリカOX50(AEROSIL OX50、日本アエルジル社製)を用いた以外は、表面処理シリカ粒子(S1)と同様にして、表面処理シリカ粒子(S10)を作製した。すなわち、表面処理シリカ粒子(S1)の作製と同じ撹拌機付きオートクレーブへOX50を100部投入し、攪拌機を100rpmで回転させた。その後、オートクレーブ内に液化二酸化炭素を注入し、ヒーターにより昇温しながら二酸化炭素ポンプにより昇圧し、オートクレーブ内を180℃、15MPaの超臨界状態とした。圧力弁でオートクレーブ内を15MPaに保ちながら、予め疎水化処理剤としてヘキサメチルジシラザン(HMDS:有機合成薬品工業社製)20部に、シロキサン化合物として粘度10000cStであるジメチルシリコーンオイル(DSO:商品名「KF-96(信越化学工業社製)」)0.3部を溶解した処理剤溶液をエントレーナポンプにてオートクレーブ内に注入した後、撹拌しながら、180℃で20分間反応させ、その後、超臨界二酸化炭素を流通させ、余剰の処理剤溶液を除去し、表面処理シリカ粒子(S10)を得た。
シリカ粒子分散液(1)の代わりにヒュームドシリカA50(AEROSIL A50 日本アエロジル社製)を用いた以外は、表面処理シリカ粒子(S1)と同様にして、表面処理シリカ粒子(S11)を作製した。すなわち、表面処理シリカ粒子(S1)の作製と同じ撹拌機付きオートクレーブへA50を100部投入し、撹拌機を100rpmで回転させた。その後、オートクレーブ内に液化二酸化炭素を注入し、ヒーターにより昇温しながら二酸化炭素ポンプにより昇圧し、オートクレーブ内を180℃、15MPaの超臨界状態とした。圧力弁でオートクレーブ内を15MPaに保ちながら、予め疎水化処理剤としてヘキサメチルジシラザン(HMDS:有機合成薬品工業社製)20部に、シロキサン化合物として粘度10000cStであるジメチルシリコーンオイル(信越化学工業社製)1.0部を溶解した処理剤溶液をエントレーナポンプにてオートクレーブ内に注入した後、撹拌しながら、180℃で20分間反応させ、その後、超臨界二酸化炭素を流通させ、余剰の処理剤溶液を除去し、表面処理シリカ粒子(S11)を得た。
表面処理シリカ粒子(S1)の作製において、シロキサン化合物を添加しない以外は、表面処理シリカ粒子(S1)と同様にして表面処理シリカ粒子(SC1)を作製した。
表面処理シリカ粒子(S1)の作製において、表4に従って、シリカ粒子分散液、表面処理条件(処理雰囲気、シロキサン化合物(種、粘度及びその添加量)、疎水化処理剤及びその添加量)を変更した以外は、表面処理シリカ粒子(S1)と同様にして、表面処理シリカ粒子(SC2)〜(SC4)を作製した。
表面処理シリカ粒子(S6)の作製において、シロキサン化合物を添加しない以外は、表面処理シリカ粒子(S6)と同様にして表面処理シリカ粒子(SC5)を作製した。
シリカ粒子分散液(8)をろ過、120℃にて乾燥後、電気炉に入れ、400℃にて6時間焼成し、その後HMDSをシリカ粒子100部に対して10部、スプレードライにて噴霧、乾燥して表面処理シリカ粒子(SC6)を作製した。
得られた表面処理シリカ粒子について、平均円相当径、平均円形度、未処理のシリカ粒子に対するシロキサン化合物の付着量(表中「表面付着量」と表記)、圧縮凝集度、粒子圧縮比、及び粒子分散度を既述の方法で測定した。
・DSO :ジメチルシリコーンオイル
・HMDS:ヘキサメチルジシラザン
表5に示すトナー粒子100部に、表5に示すシリカ粒子を0.2部添加し、ヘンシェルミキサーにて2000rpmで3分間混合し、各例のトナーを得た。
・フェライト粒子(体積平均粒子径:35μm) 100部
・トルエン 14部
・スチレン−メチルメタクリレート共重合体 2部
(成分比:90/10、Mw=80000)
・カーボンブラック(VXC-72:キャボット社製) 0.2部
まず、フェライト粒子を除く上記成分を10分間スターラーで撹拌させて、分散した被覆液を調製し、次に、この被覆液とフェライト粒子とを真空脱気型ニーダーに入れて、60℃において30分撹拌した後、さらに加温しながら減圧して脱気し、乾燥させることによりキャリアを得た。
各例で得られた現像剤について、トナーの帯電維持性、感光体表面のフィルミングを評価した。その結果を表5に示す。
後述する感光体表面のフィルミングの評価において、画像形成前の初期のトナーの帯電量、画像出力後の経時のトナーの帯電量(5000枚出力後、10000枚出力後、20000枚出力後のトナーの帯電量)をブローオフ帯電量測定機(東芝ケミカル社製、TB−200)により測定した。
そして、下記式に基づいて、帯電維持性を評価基準により評価した。
・式:帯電維持性(%)=(1−(経時のトナーの帯電量/初期のトナーの帯電量))×100
尚、トナーの帯電量は現像剤中のトナー濃度を加味して補正した値とした。
評価基準は以下の通りである。
A(◎):7%以内
B(○):7%超え12%以内
C(△):12超え17%以内
D(×):17%超え
各例で得られた現像剤を、画像形成装置「富士ゼロックス(株)社製ApeosPortIV−C5570改造機」の現像器に充填した。この画像形成装置により、温度22℃、湿度55RHの環境下で、画像濃度5%のパターン画像をA4紙に30000枚出力した。その間、5000枚出力ごとに、各々、感光体の表面をレーザー顕微鏡で観察し、感光体の表面のフィルミング状態について次の基準(観察視野中に存在する筋状及び点状の表面付着物の画像処理による面積割合)により評価した。また、フィルミング状態が面積割合の20%超のサンプルは、評価を途中で中止とした。
A:面積割合が5%以下
B:面積割合が5%を超え10%以下
C:面積割合が10%を超え、20%以下
D:面積割合が20%超の場合
特に、圧縮凝集度が70%以上95%以下、粒子圧縮比が0.28以上0.36以下であるシリカ粒子を外添剤として適用した実施例1〜5及び14は、他の実施例に比べ、トナーの帯電維持性が高く、感光体表面のフィルミングの発生が抑制されていることがわかる。
また、凝集合一トナー粒子を用いた実施例1〜20は、他の方法により製造したトナー粒子を用いた実施例に比べ、トナーの帯電維持性が高く、感光体表面のフィルミングの発生が抑制されていることがわかる。
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)
6Y−1、6M−1、6C−1、6K−1 クリーニングブレード
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)
113−1 クリーニングブレード
115 定着装置(定着手段の一例)
116 取り付けレール
118 露光のための開口部
117 筐体
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 (13)
- トナー粒子と、
粘度1000cSt以上50000cSt以下のシロキサン化合物の表面付着量が0.01質量%以上5質量%以下であり、圧縮凝集度が60%以上95%以下、粒子圧縮比が0.24以上0.40以下、平均円相当径が50nm以上210nm以下であるシリカ粒子を含む外添剤と、
を有する静電荷像現像用トナー。 - 前記トナー粒子の形状係数(SF1)が、100以上145以下である請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記トナー粒子の体積平均粒径が3.0μm以上8.0μm以下である請求項1又は請求項2に記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記トナー粒子が、凝集合一法により製造されたトナー粒子である請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記シリカ粒子の平均円相当径が200nm以下である請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記シリカ粒子の粒子分散度が90%以上100%以下である請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記シロキサン化合物が、シリコーンオイルである請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
- 請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載のトナーを含む静電荷像現像用現像剤。
- さらに、キャリアを含む請求項8に記載の静電荷像現像用現像剤。
- 請求項1〜請求項9のいずれか1項に記載のトナーを収容し、
画像形成装置に着脱されるトナーカートリッジ。 - 請求項8又は請求項9に記載の静電荷像現像用現像剤を収容し、前記現像剤により、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。 - 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8又は請求項9に記載の静電荷像現像用現像剤を収容し、前記現像剤により、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、
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、
を備える画像形成装置。 - 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8又は請求項9に記載の静電荷像現像用現像剤により、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、
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、
を有する画像形成方法。
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