JP6693462B2 - 静電潜像現像用トナー、画像形成装置、及び静電潜像現像用トナーの製造方法 - Google Patents
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Description
本実施形態に係るトナーは、例えば正帯電性トナーとして、静電潜像の現像に好適に用いることができる。本実施形態のトナーは、複数のトナー粒子(それぞれ後述する構成を有する粒子)を含む粉体である。トナーは、1成分現像剤として使用してもよい。また、混合装置(例えば、ボールミル)を用いてトナーとキャリアとを混合して2成分現像剤として使用してもよい。
以下、図1及び図2を参照して、本実施形態に係るトナーに含まれるトナー粒子(特に、外添剤粒子)の構成について説明する。図1は、本実施形態に係るトナーに含まれるトナー粒子の構成の一例を示す断面図である。図2は、図1に示すトナー粒子に含まれる外添剤粒子(樹脂付着酸化チタン粒子)の構成の一例を示す断面図である。
酸化チタン粒子4の形状は、特に限定されず、球状であっても異形状(球状とは異なる形状)であってもよい。また、酸化チタン粒子4は、表面処理されていてもよい。表面処理によって形成された処理層を有する酸化チタン粒子4としては、例えば表面の少なくとも一部が導電層で被覆された酸化チタン粒子(以下、導電性酸化チタン粒子と記載することがある。)が挙げられる。酸化チタン粒子の表面の少なくとも一部を導電層で被覆することにより、トナーの帯電性を適切な範囲に調整できる。なお、導電性酸化チタン粒子は、表面平滑性が低くなる傾向があるため、プレスローラー等の部材に付着し易い。よって、通常、外添剤粒子として導電性酸化チタン粒子を用いると、部材の白化に起因する画像不良が発生し易くなる傾向がある。しかし、本実施形態では、酸化チタン粒子4として導電性酸化チタン粒子を用いても、部材の白化に起因する画像不良の発生を抑制できる。その理由は、上述したように酸化チタン粒子4の表面に付着した樹脂粒子5の高い表面平滑性により、外添剤粒子3の部材への付着を抑制できるからであると考えられる。
樹脂粒子5の形状は、特に限定されず、球状であっても異形状であってもよいが、部材の白化に起因する画像不良の発生を更に抑制するためには、球状であることが好ましい。
次に、非カプセルトナー粒子の構成について説明する。詳しくは、トナー母粒子(結着樹脂及び内添剤)及び外添剤について、順に説明する。
トナー母粒子は、結着樹脂を含有する。また、トナー母粒子は、内添剤(例えば、着色剤、離型剤、電荷制御剤、及び磁性粉)を含有してもよい。
トナー母粒子では、一般的に、成分の大部分(例えば、85質量%以上)を結着樹脂が占める。このため、結着樹脂の性質がトナー母粒子全体の性質に大きな影響を与えると考えられる。結着樹脂として複数種の樹脂を組み合わせて使用することで、結着樹脂の性質(より具体的には、水酸基価、酸価、Tg、Tm等)を調整することができる。結着樹脂がエステル基、水酸基、エーテル基、酸基、又はメチル基を有する場合には、トナー母粒子はアニオン性になる傾向が強くなり、結着樹脂がアミノ基又はアミド基を有する場合には、トナー母粒子はカチオン性になる傾向が強くなる。
トナー母粒子は、着色剤を含有していてもよい。着色剤としては、トナーの色に合わせて公知の顔料又は染料を用いることができる。トナーを用いて高画質の画像を形成するためには、着色剤の量が、結着樹脂100質量部に対して、1質量部以上20質量部以下であることが好ましい。
トナー母粒子は、離型剤を含有していてもよい。離型剤は、例えば、トナーの定着性又は耐オフセット性を向上させる目的で使用される。トナーの定着性又は耐オフセット性を向上させるためには、離型剤の量は、結着樹脂100質量部に対して、1質量部以上30質量部以下であることが好ましい。
トナー母粒子は、電荷制御剤を含有していてもよい。電荷制御剤は、例えば、トナーの帯電安定性又は帯電立ち上がり特性を向上させる目的で使用される。トナーの帯電立ち上がり特性は、短時間で所定の帯電レベルにトナーを帯電させることができるか否かの指標になる。
トナー母粒子は、磁性粉を含有していてもよい。磁性粉の材料としては、例えば、強磁性金属(より具体的には、鉄、コバルト、ニッケル等)及びその合金、強磁性金属酸化物(より具体的には、フェライト、マグネタイト、二酸化クロム等)、並びに強磁性化処理(より具体的には、熱処理等)が施された材料が挙げられる。本実施形態では、一種の磁性粉を単独で使用してもよいし、複数種の磁性粉を併用してもよい。
トナー母粒子の作製方法の好適な例としては、粉砕法及び凝集法が挙げられる。これらの方法は、結着樹脂中に内添剤を良好に分散させ易い。
本実施形態に係るトナーに含まれるトナー粒子は、前述の樹脂付着酸化チタン粒子を有する外添剤を備える。
次に、カプセルトナー粒子の構成について説明する。なお、カプセルトナー粒子のトナーコアとしては、例えば上述した非カプセルトナー粒子におけるトナー母粒子が使用できる。また、カプセルトナー粒子の外添剤は、上述した非カプセルトナー粒子と同様である。よって、以下では、カプセルトナー粒子のシェル層について説明する。
シェル層は、粒状感のない膜であってもよいし、粒状感のある膜であってもよい。シェル層を形成するための材料として樹脂微粒子を使用した場合、材料(樹脂微粒子)が完全に溶けて膜状の形態で硬化すれば、シェル層として、粒状感のない膜が形成されると考えられる。他方、材料(樹脂微粒子)が完全に溶けずに膜状の形態で硬化すれば、シェル層として、樹脂微粒子が二次元的に連なった形態を有する膜(粒状感のある膜)が形成されると考えられる。また、シェル層全体が一体的に形成されるとは限らない。シェル層は、単一の膜であってもよいし、互いに離間して存在する複数の膜(島)の集合体であってもよいし、樹脂微粒子及び樹脂膜の双方を含んでいてもよい。
以下、シェル層の形成方法の一例について説明する。まず、シェル層を形成するための材料(シェル材料)とトナーコアとを溶解又は分散できる水性媒体(イオン交換水等)を準備する。次いで、例えば塩酸を用いて水性媒体のpHを所定のpH(例えば、3以上5以下の範囲)に調整する。次いで、pHが調整された水性媒体に、トナーコアと、シェル材料とを添加する。シェル材料としては、例えば疎水性樹脂のサスペンション(疎水性樹脂微粒子を含む液)と、正帯電性樹脂のサスペンション(正帯電性樹脂微粒子を含む液)とを含有する材料が挙げられる。また、シェル材料は、熱硬化性樹脂を合成するための成分を含有してもよい。
次に、本発明の第2実施形態に係るトナーの製造方法について説明する。なお、上述した第1実施形態に係るトナーと同一の構成要素については、説明を省略する。
工程1では、例えば混合装置を用いて、複数の酸化チタン粒子と、複数の樹脂粒子とを攪拌しながら混合することにより、酸化チタン粒子の表面に樹脂粒子を付着させて複数の樹脂付着酸化チタン粒子を調製する。工程1により、例えば、酸化チタン粒子の表面に樹脂粒子がファンデルワールス力によって付着した複数の樹脂付着酸化チタン粒子が得られる。混合装置としては、例えば、ブレンダー、V型混合機、Q型ミキサー、FMミキサー、レディゲミキサー、マルチパーパスミキサー、スーパーミキサー、及びハイブリダイゼーションシステム(登録商標)が挙げられる。
工程2では、例えば混合装置を用いて、複数のトナー母粒子と、工程1で得られた複数の樹脂付着酸化チタン粒子とを攪拌しながら混合することにより、トナー母粒子の表面に樹脂付着酸化チタン粒子を付着させる。工程2により、例えば、トナー母粒子の表面に樹脂付着酸化チタン粒子がファンデルワールス力によって付着した複数のトナー粒子が得られる。なお、外添剤粒子として、工程1で得られた樹脂付着酸化チタン粒子以外に、他の外添剤粒子(例えば、シリカ粒子)を併用してもよい。混合装置としては、例えば、工程1と同様のものが使用できる。以上説明した方法により、例えば第1実施形態で説明したトナー粒子1(図1参照)を複数含むトナーが得られる。従って、第2実施形態に係るトナーの製造方法によれば、画像流れの発生を抑制しつつ、部材の白化に起因する画像不良の発生を抑制できるトナーが得られる。
次に、本発明の第3実施形態に係る画像形成装置について説明する。図3は、第3実施形態に係る画像形成装置の一例である画像形成装置100の構成を示す図である。画像形成装置100は、記録媒体としてのシートPに画像を形成するプリンターである。画像形成装置100は、給送部10、搬送部20、画像形成部30、及び排出部80を備える。
[非結晶性ポリエステル樹脂A1の合成]
温度計(熱電対)、脱水管、窒素導入管、及び攪拌装置を備えた容量5Lの4つ口フラスコ内に、ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物(日本乳化剤株式会社製「BA−P2」)1700gと、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物(日本乳化剤株式会社製「BA−3U」)650gと、n−ドデセニル無水コハク酸500gと、テレフタル酸400gと、酸化ジブチル錫4gとを入れた。そして、温度220℃でフラスコの内容物を9時間反応させた。続けて、減圧雰囲気(圧力8kPa)かつ温度220℃の条件で、フラスコの内容物を1時間反応させて、非結晶性ポリエステル樹脂A1を得た。非結晶性ポリエステル樹脂A1は、軟化点(Tm)が124.8℃、ガラス転移点(Tg)が57.2℃、酸価が6mgKOH/g、水酸基価が41mgKOH/g、重量平均分子量(Mw)が109,475、数平均分子量(Mn)が3,737であった。
温度計(熱電対)、脱水管、窒素導入管、及び攪拌装置を備えた容量5Lの4つ口フラスコ内に、1,4−ブタンジオール990gと、1,6−ヘキサンジオール242gと、1,4−ベンゼンジオール2.5gと、フマル酸1480gとを入れた。そして、温度170℃でフラスコの内容物を5時間反応させた。続けて、温度210℃でフラスコの内容物を1.5時間反応させた。続けて、減圧雰囲気(圧力8kPa)かつ温度210℃の条件で、フラスコの内容物を1時間反応させた。続けて、標準大気圧雰囲気に戻し、フラスコ内に、スチレン69gと、メタクリル酸n−ブチル54gとを入れた。続けて、温度210℃でフラスコの内容物を1.5時間反応させた。続けて、減圧雰囲気(圧力8kPa)かつ温度210℃の条件で、フラスコの内容物を1時間反応させた。その結果、結晶性ポリエステル樹脂A2が得られた。結晶性ポリエステル樹脂A2は、軟化点(Tm)が88.8℃、融点(Mp)が82℃、酸価が3.1mgKOH/g、水酸基価が19mgKOH/g、重量平均分子量(Mw)が27,500、数平均分子量(Mn)が3,620であった。
FMミキサー(日本コークス工業株式会社製「FM−20B」)を用いて、90質量部の非結晶性ポリエステル樹脂A1、10質量部の結晶性ポリエステル樹脂A2、3質量部の離型剤(エステルワックス:日油株式会社製「ニッサンエレクトール(登録商標)WEP−8」)、1質量部の正帯電性電荷制御剤(4級アンモニウム塩:オリヱント化学工業株式会社製「BONTRON(登録商標)P−51」)、及び6質量部のカーボンブラック(三菱化学株式会社製「MA−100」)を混合した。続けて、得られた混合物を、2軸押出機(株式会社池貝製「PCM−30」)を用いて、材料供給速度6kg/時、軸回転速度160rpm、かつシリンダー温度120℃の条件で溶融混練した。その後、得られた混練物を冷却した。続けて、冷却された混練物を、粉砕機(ホソカワミクロン株式会社製「ロートプレックス(登録商標)」)を用いて粗粉砕した。続けて、得られた粗粉砕物を、粉砕機(フロイント・ターボ株式会社製「ターボミルRS型」)を用いて微粉砕した。続けて、得られた微粉砕物を、分級機(日鉄鉱業株式会社製「エルボージェットEJ−LABO型」)を用いて分級した。その結果、体積中位径(D50)7μmのトナー母粒子Aが得られた。
[トナーコアB1の作製]
FMミキサー(日本コークス工業株式会社製「FM−20B」)を用いて、80質量部の非結晶性ポリエステル樹脂A1、20質量部の結晶性ポリエステル樹脂A2、3質量部の離型剤(エステルワックス:日油株式会社製「ニッサンエレクトール(登録商標)WEP−8」)、及び6質量部のカーボンブラック(三菱化学株式会社製「MA−100」)を混合した。続けて、得られた混合物を、2軸押出機(株式会社池貝製「PCM−30」)を用いて、材料供給速度6kg/時、軸回転速度160rpm、かつシリンダー温度120℃の条件で溶融混練した。その後、得られた混練物を冷却した。続けて、冷却された混練物を、粉砕機(ホソカワミクロン株式会社製「ロートプレックス(登録商標)」)を用いて粗粉砕した。続けて、得られた粗粉砕物を、粉砕機(フロイント・ターボ株式会社製「ターボミルRS型」)を用いて微粉砕した。続けて、得られた微粉砕物を、分級機(日鉄鉱業株式会社製「エルボージェットEJ−LABO型」)を用いて分級した。その結果、体積中位径(D50)7μmのトナーコアB1が得られた。
温度計及び攪拌羽根を備えた容量1Lの3つ口フラスコに、イオン交換水875mLと、アニオン界面活性剤(ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステルナトリウム塩:花王株式会社製「ラテムル(登録商標)WX」)75mLとを入れた。次いで、ウォータバスを用いてフラスコの内温を80℃に昇温させた後、フラスコ内に二種類の液(第1の液及び第2の液)をそれぞれ5時間かけて滴下した。第1の液は、スチレン18mLとアクリル酸n−ブチル2mLとの混合液であった。第2の液は、過硫酸カリウム0.5gをイオン交換水30mLに溶かした溶液であった。続けて、フラスコ内の温度を80℃に2時間保持して、フラスコの内容物を重合させた。その結果、疎水性樹脂のサスペンションであるシェル材料B2が得られた。得られたシェル材料B2に含まれる樹脂微粒子は、個数平均粒子径が32nmであり、ガラス転移点(Tg)が71℃であった。
温度計、冷却管、窒素導入管及び攪拌羽根を備えた容量1Lの3つ口フラスコにイソブタノール90g、メタクリル酸メチル100g、アクリル酸n−ブチル35g、2−(メタクリロイルオキシ)エチルトリメチルアンモニウムクロリド(Alfa Aesar社製)30g、及び重合開始剤(2,2’−アゾビス[2−メチル−N−(2−ヒドロキシエチル)プロピオンアミド]:和光純薬株式会社製「VA−086」)6gを投入して、窒素雰囲気下、80℃で3時間反応させた。次いで、フラスコ内に、更に上記重合開始剤3gを投入して、窒素雰囲気下、80℃で3時間反応させ、重合体溶液を得た。この重合体溶液を減圧下150℃で乾燥させ、解砕して正帯電性樹脂を得た。次いで、混練機(プライミクス株式会社製「ハイビスミックス(登録商標)2P−1型」)に上記正帯電性樹脂200g及び酢酸エチル(和光純薬工業株式会社製特級)184mLを入れ、20rpmの回転速度で1時間攪拌し、高粘度の溶液を得た。この溶液に、1Nの塩酸18mLと、アニオン界面活性剤(花王株式会社製「エマール(登録商標)0」)20gと、酢酸エチル16gをイオン交換水562gに溶解した水溶液とを投入して、正帯電性樹脂のサスペンションであるシェル材料B3を得た。得られたシェル材料B3に含まれる樹脂微粒子は、個数平均粒子径が35nmであり、ガラス転移点(Tg)が80℃であった。
温度計及び攪拌羽根を備えた容量1Lの3つ口フラスコにイオン交換水100mLを入れた後、ウォータバスを用いてフラスコの内温を30℃に保持した。次いで、フラスコ内に希塩酸を加えて、フラスコ内の水性媒体のpHを4に調整した。その後、フラスコ内に、シェル層の原料として、0.35mLのメチロールメラミン水溶液(昭和電工株式会社製「ミルベン(登録商標)レジンSM−607」、固形分濃度80質量%)、220mLのシェル材料B2及び1.2mLのシェル材料B3を入れた後、更に300gのトナーコアB1を入れた。フラスコの内容物を、回転速度200rpmで1時間攪拌した。次いで、フラスコ内にイオン交換水300mLを追加した後、フラスコの内容物を回転速度100rpmで攪拌しながら、1℃/分の昇温速度でフラスコの内温を70℃まで昇温させた。昇温後、フラスコの内温を70℃に維持し、回転速度100rpmでフラスコの内容物を2時間攪拌した。その後、フラスコ内に水酸化ナトリウムを加えて、フラスコの内容物のpHを7に調整した。次いで、フラスコの内容物を常温(約25℃)まで冷却して、トナー母粒子Bを含む分散液を得た。
得られたトナー母粒子Bの分散液を、ブフナー漏斗を用いて濾過(固液分離)して、ウェットケーキ状のトナー母粒子Bを得た。このウェットケーキ状のトナー母粒子Bをイオン交換水に再分散させた後、ブフナー漏斗を用いて濾過した。更に、再分散と濾過とを5回繰り返して、トナー母粒子Bを洗浄した。
次いで、ウェットケーキ状のトナー母粒子Bを、濃度50質量%のエタノール水溶液に分散させた。これにより、トナー母粒子Bのスラリーが得られた。続けて、連続式表面改質装置(フロイント産業株式会社製「コートマイザー(登録商標)」)を用いて、熱風温度45℃かつブロアー風量2m3/分の条件で、スラリー中のトナー母粒子Bを乾燥させた。その結果、トナー母粒子Bの粉体が得られた。トナー母粒子Bの粉体の表面を走査型電子顕微鏡(日本電子株式会社製「JSM−7401」)で観察したところ、樹脂微粒子の粒状感は残っているものの、樹脂微粒子が分離している様子は見られなかった。
次に、実施例1〜9、比較例1及び比較例2に係るトナーの製造方法について説明する。
(樹脂粒子の作製)
温度計及び攪拌羽根を備えた容量2Lの3つ口フラスコに、イオン交換水900mLを入れた後、ウォータバスを用いてフラスコの内温を70℃に昇温させた。その後、フラスコ内に、スチレン90mL(0.78モル)及びジビニルベンゼン(和光純薬工業株式会社製「328−24472」)10mL(0.04モル)の混合液を投入し、更に過硫酸カリウム0.1gをイオン交換水30mLに溶かした溶液を投入した後、フラスコの内温を70℃に保持し、8時間反応させた。反応後、反応液を遠心分離し、固形分を濾別した。得られた固形分を乾燥後、解砕して、個数平均粒子径83nmの樹脂粒子の粉末を得た。
粉砕用ブレンダー(株式会社相互理化学硝子製作所製「7011HS」)に、90gの導電性酸化チタン粒子(チタン工業株式会社製「EC−210」、体積中位径(D50):0.5μm)及び上記樹脂粒子10gを投入し、回転速度18,000rpmの条件で5分間攪拌した。その結果、導電性酸化チタン粒子の表面(より具体的には導電層の表面)に樹脂粒子が付着した樹脂付着酸化チタン粒子C1が複数得られた。
FMミキサー(日本コークス工業株式会社製「FM−10B」)を用いて、回転速度3,000rpm、かつジャケット温度20℃の条件で、100質量部のトナー母粒子Aと、1.2質量部の疎水性シリカ粒子(日本アエロジル株式会社製「RA−200H」)と、1.0質量部の樹脂付着酸化チタン粒子C1とを、2分間混合した。その結果、複数のトナー粒子を含むトナーT1が得られた。トナーT1を走査型電子顕微鏡(日本電子株式会社製「JSM−7401」)により観察し、トナー母粒子Aの表面に樹脂付着酸化チタン粒子C1が付着していることを確認した。なお、樹脂付着酸化チタン粒子C1が酸化チタン粒子を含むことは、上記走査型電子顕微鏡に装着されたエネルギー分散型蛍光×線分析装置(日本電子株式会社製)を用いて確認した。
実施例1の外添工程において、トナー母粒子Aの代わりにトナー母粒子Bを用いたこと以外は、実施例1と同様の方法によりトナーT2を得た。トナーT2を走査型電子顕微鏡(日本電子株式会社製「JSM−7401」)により観察し、トナー母粒子Bの表面に樹脂付着酸化チタン粒子が付着していることを確認した。
実施例1の樹脂付着酸化チタン粒子の作製において、導電性酸化チタン粒子の投入量を99gに変更し、かつ樹脂粒子の投入量を1gに変更したこと以外は、実施例1と同様の方法によりトナーT3を得た。トナーT3を走査型電子顕微鏡(日本電子株式会社製「JSM−7401」)により観察し、トナー母粒子Aの表面に樹脂付着酸化チタン粒子が付着していることを確認した。
実施例1の樹脂付着酸化チタン粒子の作製において、導電性酸化チタン粒子の投入量を99.5gに変更し、かつ樹脂粒子の投入量を0.5gに変更したこと以外は、実施例1と同様の方法によりトナーT4を得た。トナーT4を走査型電子顕微鏡(日本電子株式会社製「JSM−7401」)により観察し、トナー母粒子Aの表面に樹脂付着酸化チタン粒子が付着していることを確認した。
実施例1の樹脂付着酸化チタン粒子の作製において、導電性酸化チタン粒子の投入量を50gに変更し、かつ樹脂粒子の投入量を50gに変更したこと以外は、実施例1と同様の方法によりトナーT5を得た。トナーT5を走査型電子顕微鏡(日本電子株式会社製「JSM−7401」)により観察し、トナー母粒子Aの表面に樹脂付着酸化チタン粒子が付着していることを確認した。
実施例1の樹脂付着酸化チタン粒子の作製において、導電性酸化チタン粒子の投入量を40gに変更し、かつ樹脂粒子の投入量を60gに変更したこと以外は、実施例1と同様の方法によりトナーT6を得た。トナーT6を走査型電子顕微鏡(日本電子株式会社製「JSM−7401」)により観察し、トナー母粒子Aの表面に樹脂付着酸化チタン粒子が付着していることを確認した。
実施例1の樹脂粒子の作製において、スチレンの投入量を80mLに変更し、かつジビニルベンゼンの投入量を20mLに変更したこと以外は、実施例1と同様の方法によりトナーT7を得た。トナーT7を走査型電子顕微鏡(日本電子株式会社製「JSM−7401」)により観察し、トナー母粒子Aの表面に樹脂付着酸化チタン粒子が付着していることを確認した。なお、トナーT7の樹脂粒子の個数平均粒子径は、80nmであった。
実施例1の樹脂粒子の作製において、スチレンの投入量を50mLに変更し、かつジビニルベンゼンの投入量を50mLに変更したこと以外は、実施例1と同様の方法によりトナーT8を得た。トナーT8を走査型電子顕微鏡(日本電子株式会社製「JSM−7401」)により観察し、トナー母粒子Aの表面に樹脂付着酸化チタン粒子が付着していることを確認した。なお、トナーT8の樹脂粒子の個数平均粒子径は、90nmであった。
実施例1の樹脂粒子の作製において、ジビニルベンゼンを使用せず、モノマーとしてスチレン100mLのみを投入したこと以外は、実施例1と同様の方法によりトナーT9を得た。トナーT9を走査型電子顕微鏡(日本電子株式会社製「JSM−7401」)により観察し、トナー母粒子Aの表面に樹脂付着酸化チタン粒子が付着していることを確認した。なお、トナーT9の樹脂粒子の個数平均粒子径は、83nmであった。
FMミキサー(日本コークス工業株式会社製「FM−10B」)を用いて、回転速度3,000rpm、かつジャケット温度20℃の条件で、100質量部のトナー母粒子Aと、1.2質量部の疎水性シリカ粒子(日本アエロジル株式会社製「RA−200H」)と、0.9質量部の導電性酸化チタン粒子(チタン工業株式会社製「EC−210」、体積中位径(D50):0.5μm)とを、2分間混合した。その結果、複数のトナー粒子を含むトナーT11が得られた。
FMミキサー(日本コークス工業株式会社製「FM−10B」)を用いて、回転速度3,000rpm、かつジャケット温度20℃の条件で、100質量部のトナー母粒子Aと、1.2質量部の疎水性シリカ粒子(日本アエロジル株式会社製「RA−200H」)とを、2分間混合した。その結果、複数のトナー粒子を含むトナーT12が得られた。
[円形度]
トナーT1〜T9に含まれる樹脂粒子の円形度は、以下の方法で測定した。各トナーに含まれる複数の樹脂粒子を透過型電子顕微鏡(日本電子株式会社製「JSM−6700F」)により撮影し、得られた画像(視野寸法:0.975μm×1.200μm)を画像解析ソフトウェア(三谷商事株式会社製「WinROOF」)により解析した。詳しくは、画像内の樹脂粒子を任意に10個選択し、それぞれの樹脂粒子の円形度(樹脂粒子の投影面積と等しい円の周囲長/樹脂粒子の周囲長)を計測した。得られた10個の樹脂粒子の円形度の個数平均値を算出し、この平均値を各トナーに含まれる樹脂粒子の円形度とした。結果を表1に示す。
トナーT1〜T9に含まれる樹脂粒子のゲル分率は、以下の方法で測定した。各トナーを分級機(日鉄鉱業株式会社製「エルボージェットEJ−LABO型」)を用いて分級し、粒径2.0μm以下の微粉を捕集した。得られた微粉を走査型電子顕微鏡(日本電子株式会社製「JSM−7401」)で観察し、トナー母粒子から外添剤が分離されており、かつトナー母粒子が存在していないことを確認した。この微粉0.5gをテトラヒドロフラン(以下、THFと記載する。)10mLに分散させた後、重力加速度10,000Gかつ分離時間30分の条件で遠心分離を行った。その結果、4層に分離した。以下、分離したそれぞれの層を、最上層から順に第1層、第2層、第3層、第4層として説明する。第1層及び第2層を分集して乾燥し、それぞれの乾燥物の質量から下記式を用いてゲル分率を求めた。結果を表1に示す。なお、第1〜4層の各層を分集して乾燥し、赤外分光法及びエネルギー分散型X線分光法で分析した結果、第1層はTHFに溶解した樹脂粒子の成分であり、第2層はTHFに溶解しなかった樹脂粒子の成分(主に樹脂粒子の架橋成分)であることが分かった。また、第3層は、シリカ粒子であり、第4層は、酸化チタン粒子であることが分かった。
ゲル分率(%)={第2層の乾燥物の質量/(第1層の乾燥物の質量+第2層の乾燥物の質量)}×100
トナーT1〜T9に含まれる樹脂付着酸化チタン粒子の表面において、樹脂粒子で被覆された領域の面積割合(被覆率)は、以下の方法で測定した。走査型電子顕微鏡(日本電子株式会社製「JSM−7401」)を用いて、同一視野(視野寸法:1.950μm×2.400μm)で各トナーに含まれる複数の樹脂付着酸化チタン粒子の二次電子像及び反射電子像の画像を撮影した。画像内の樹脂付着酸化チタン粒子を任意に100個選択し、それぞれ撮影した樹脂付着酸化チタン粒子の二次電子像の面積S1と、樹脂付着酸化チタン粒子の二次電子像では現れるが反射電子像では消失した箇所の面積S2とを計測した。面積S1及びS2の計測には、画像解析ソフト(三谷商事株式会社製「WinROOF」)を用いた。次いで、下記式を用いて被覆率を算出し、得られた100個の樹脂付着酸化チタン粒子に係る被覆率の個数平均値を算出した。得られた平均値を、各トナーに含まれる樹脂付着酸化チタン粒子の表面において樹脂粒子で被覆された領域の面積割合(被覆率)とした。結果を表1に示す。なお、樹脂付着酸化チタン粒子の二次電子像では現れるが反射電子像では消失した箇所は、酸化チタン粒子表面における樹脂粒子で被覆された箇所に相当する。
被覆率(%)=(S2/S1)×100
トナーT1〜T9、T11及びT12の評価は、以下に示す方法で評価用現像剤を調製し、評価機(京セラドキュメントソリューションズ株式会社製モノクロ複写機「TASKalfa(登録商標)8001i」)を用いて、以下に示す方法で行った。なお、上記評価機は、感光体ドラムとしてアモルファスシリコン感光体を備え、かつプレスローラーを有する定着装置を備えていた。
現像剤用キャリア(京セラドキュメントソリューションズ株式会社製の「TASKalfa(登録商標)8001i」用キャリア)100質量部と、各トナー10質量部とを、ボールミルを用いて30分間混合して、2成分現像剤をそれぞれ調製した。
評価用現像剤を上記評価機の現像装置に、評価用トナーを上記評価機のトナーカートリッジに、それぞれ投入し、投入後、温度28℃かつ相対湿度80%の環境下で24時間放置した後、ハーフトーン画像(画像濃度25%)を1枚印刷し、画像流れの有無を確認した。画像流れが発生した場合、以下に示すドラムリフレッシュ操作を1回以上5回以下の範囲で行い、再度、ハーフトーン画像(画像濃度25%)を1枚印刷し、画像流れの有無を確認した。印刷結果より、下記判定基準に基づいて判定した。判定結果を表1の欄「評価1」に示す。評価1(画像流れに関する評価)は、判定がA、B又はCの場合を「良好」とし、判定がDの場合を「不良」とした。
A:1回目の印刷で画像流れが発生しなかった。
B:1回目の印刷で画像流れが発生したが、下記に示すドラムリフレッシュ操作を1回行った後、再度印刷した際に画像流れが発生しなかった。
C:1回目の印刷で画像流れが発生したが、下記に示すドラムリフレッシュ操作を2回以上5回以下の範囲で行った後、再度印刷した際に画像流れが発生しなかった。
D:1回目の印刷で画像流れが発生し、下記に示すドラムリフレッシュ操作を5回行った後、再度印刷した際にも画像流れが発生した。
ドラムリフレッシュ操作は以下の方法で行った。まず、通紙しない常態で現像スリーブにトナー層を形成させた後、感光体ドラム一周分にトナー層を転写させた。次いで、感光体ドラムを1分間空転させることによって、クリーナーに回収されたトナーで感光体ドラムを研磨した。
評価用現像剤を上記評価機の現像装置に、評価用トナーを上記評価機のトナーカートリッジに、それぞれ投入し、温度20℃かつ相対湿度60%の環境下で印字率3%の文字画像を30万枚連続で印刷した。そして、プレスローラーの白化に起因する画像不良(汚れ及び筋)の発生の有無を確認し、下記基準で判定した。判定結果を表1の欄「評価2」に示す。評価2(プレスローラーの白化に起因する画像不良の発生に関する評価)は、判定がA、B、C又はDの場合を「良好」とし、判定がEの場合を「不良」とした。なお、「汚れ」とは、プレスローラーの白化箇所にトナーが付着することによって、ランダムなタイミングで発生する点又は短い線である。「筋」とは、プレスローラーの白化が顕著な箇所において、電荷が蓄積されることによってトナーの付着量が増大し、その結果、画像のドットが広がって線状に形成される画像不良である。「汚れ」は実用上問題のない画像不良であるが、「筋」は実用上問題のある画像不良である。
A:30万枚印刷するまでに汚れ及び筋の何れも発生しなかった。
B:30万枚印刷するまでに筋は発生しなかったが、18万枚を超えて30万枚印刷するまでに汚れが発生した。
C:30万枚印刷するまでに筋は発生しなかったが、12万枚を超えて18万枚印刷するまでに汚れが発生した。
D:30万枚印刷するまでに筋は発生しなかったが、12万枚印刷するまでに汚れが発生した。
E:30万枚印刷するまでに筋が発生した。
2 トナー母粒子
3 外添剤粒子
4 酸化チタン粒子
5 樹脂粒子
Claims (11)
- 複数のトナー粒子を含む静電潜像現像用トナーであって、
前記トナー粒子は、結着樹脂を含有するトナー母粒子と、前記トナー母粒子の表面に付着した外添剤粒子を含有する外添剤とを備え、
前記外添剤粒子は、酸化チタン粒子と、前記酸化チタン粒子の表面に付着した樹脂粒子とを備え、
前記酸化チタン粒子の体積中位径(D 50 )は、0.5μm以上1μm以下であり、
前記樹脂粒子の個数平均粒子径は、50nm以上83nm以下であり、
前記樹脂粒子は、架橋構造を有し、
前記樹脂粒子のゲル分率は、30%以上90%以下である、静電潜像現像用トナー。 - 前記酸化チタン粒子の表面において、前記樹脂粒子で被覆された領域の面積割合は、1%以上50%以下である、請求項1に記載の静電潜像現像用トナー。
- 前記樹脂粒子の円形度は、0.830以上である、請求項1又は2に記載の静電潜像現像用トナー。
- 前記樹脂粒子は、ファンデルワールス力によって前記酸化チタン粒子に付着している、請求項1〜3の何れか一項に記載の静電潜像現像用トナー。
- 前記酸化チタン粒子の表面の少なくとも一部は、導電層で被覆されている、請求項1〜4の何れか一項に記載の静電潜像現像用トナー。
- 前記樹脂粒子は、ラジカル重合体を含む、請求項1〜5の何れか一項に記載の静電潜像現像用トナー。
- 前記酸化チタン粒子の体積中位径(D 50 )は、0.5μmであり、
前記樹脂粒子の個数平均粒子径は、80nm以上83nm以下である、請求項1〜6の何れか一項に記載の静電潜像現像用トナー。 - 像担持体と、
前記像担持体上の静電潜像を現像剤によりトナー像として現像する現像装置と、
前記トナー像を記録媒体に転写する転写装置と、
転写された前記トナー像を前記記録媒体上に定着させる定着装置と
を備えた画像形成装置であって、
前記現像剤は、請求項1〜7の何れか一項に記載の静電潜像現像用トナーを含有する、画像形成装置。 - 前記像担持体は、アモルファスシリコンを含有する感光層を備える、請求項8に記載の画像形成装置。
- 前記定着装置は、前記記録媒体に転写された前記トナー像を加圧するプレスローラーを備える、請求項8又は9に記載の画像形成装置。
- 複数のトナー粒子を含む静電潜像現像用トナーの製造方法であって、
複数の酸化チタン粒子と、複数の樹脂粒子とを攪拌しながら混合することにより、前記酸化チタン粒子の表面に前記樹脂粒子を付着させて複数の外添剤粒子を調製する工程と、
結着樹脂を含有する複数のトナー母粒子と、複数の前記外添剤粒子とを攪拌しながら混合することにより、前記トナー母粒子の表面に前記外添剤粒子を付着させる工程と
を備え、
前記酸化チタン粒子の体積中位径(D 50 )は、0.5μm以上1μm以下であり、
前記樹脂粒子の個数平均粒子径は、50nm以上83nm以下であり、
前記樹脂粒子は、架橋構造を有し、
前記樹脂粒子のゲル分率は、30%以上90%以下である、静電潜像現像用トナーの製造方法。
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