JP7110696B2 - 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 PDFInfo
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Description
<1>
スチレン-アクリル系樹脂を含有し、
z平均分子量Mzが100,000以上400,000以下であり、かつ分子量分布曲線が下記式(A)を満たす静電荷像現像用トナー。
式(A) 0.75≦(a+b)/(2×b)≦0.95
(式(A)中、aは、分子量分布曲線の最大ピークから垂線を下ろしたときの最大ピーク高さの50%高さにおける垂線より低分子量側の幅を表し、bは、分子量分布曲線の最大ピークから垂線を下ろしたときの最大ピーク高さの50%高さにおける垂線より高分子量側の幅を表す。)
<2>
前記スチレン-アクリル系樹脂が、ビニル基を2つ以上有するアクリレート系モノマーが少なくとも重合された重合体である<1>に記載の静電荷像現像用トナー。
<3>
BET比表面積が1.3以上2.5以下である<1>又は<2>に記載の静電荷像現像用トナー。
<4>
離型剤を含有し、示差走査熱量分析における1回目の昇温での前記離型剤の吸熱ピーク温度T1と2回目の昇温での前記離型剤の吸熱ピーク温度T2との差(T2-T1)が0℃以上5℃以下である<1>~<3>のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
<5>
<1>~<4>のいずれか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。
<6>
<1>~<4>のいずれか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。
<7>
<5>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。
<8>
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、
<5>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。
<9>
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、
<5>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。
<3>に係る発明によれば、BET比表面積が1.3m2/g未満である場合に比べ、表面の凹凸が大きく外添剤が凹部に移行しやすいためトナー表面が露出しやすくトナー同士の接着性が高まるため定着部材との剥離時の光沢度(グロス)が低下しにくく、かつBET比表面積が2.5m2/g超えである場合に比べ、現像に求められる帯電レベルが得ら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、離型剤を含有する静電荷像現像用トナーであって、示差走査熱量分析における1回目の昇温での離型剤の吸熱ピーク温度T1と2回目の昇温での離型剤の吸熱ピーク温度T2との差(T2-T1)が5℃超えである場合に比べ、厚紙へ繰り返し画像形成した前と後とでそれぞれ薄紙に形成した画像に生じる光沢度の差を抑制した静電荷像現像用トナーが提供される。
本実施形態に係る静電荷像現像用トナー(以下「トナー」とも称す)は、スチレン-アクリル系樹脂を含有し、z平均分子量Mzが100,000以上400,000以下であり、かつ分子量分布曲線が下記式(A)を満たす。
式(A) 0.75≦(a+b)/(2×b)≦0.95
(式(A)中、aは、分子量分布曲線の最大ピークから垂線を下ろしたときの最大ピーク高さの50%高さにおける垂線より低分子量側の幅を表し、bは、分子量分布曲線の最大ピークから垂線を下ろしたときの最大ピーク高さの50%高さにおける垂線より高分子量側の幅を表す。)
そのため、厚紙(例えば坪量209g/m2の紙)上に画像を繰り返し形成(例えば連続100枚の画像形成)した前と後とでそれぞれ薄紙(例えば坪量52g/m2の紙)上に画像を形成した場合において、厚紙への繰り返し画像形成前の薄紙上の画像と、繰り返し画像形成後の薄紙上の画像との間に生じる光沢度(グロス)の差を抑制することが求められている。
薄紙は熱容量が小さく、さらに紙の硬さが小さいことにより定着部材との剥離がしにくいため、定着部材が高温になるほど定着部材との離型性に劣る。一方で、厚紙は熱容量が大きいため、厚紙を用いて画像を連続出力した場合に定着部材の温度が低下し易い。これらを踏まえて、薄紙に画像を1枚出力し、次いで厚紙に連続で画像を出力した後に、再度薄紙に画像出力した場合について検討する。厚紙へ連続出力する前における薄紙上の画像では、定着部材との離型性に劣るため光沢度(グロス)が低下し易い(特に画像中のハーフトーン部ではその傾向がより強くなる)。一方、厚紙への連続出力後における薄紙上の画像では、定着部材の温度が低くなり易いために剥離性が向上し光沢度(グロス)が高くなる(特に画像中のハーフトーン部ではその傾向がより強くなる)。その結果、厚紙への連続出力前後においてそれぞれ薄紙上に形成した画像、特にその画像中のハーフトーン部において、光沢度(グロス)の差が発生するものと考えられる。
その理由は以下のように推察される。
次いで、前記式(A)について図1を用いて説明する。図1は、前記式(A)を満たす本実施形態に係るトナーに関する、トナー中の含有成分(樹脂成分)の分子量分布曲線を示すグラフである。図1に示す分子量分布曲線では、最大ピークをP100とし、この最大ピークP100から垂線Lを引く。そして、この垂線Lにおいて最大ピーク高さP100に対して50%となる高さをP50とする。式(A)中における「a」は、この50%高さP50における垂線Lから低分子量側(図1における左側)の分子量分布曲線までの長さ(幅)を表し、また「b」は、50%高さP50における垂線Lから高分子量側(図1における右側)の分子量分布曲線までの長さ(幅)を表す。したがって、式(A)に示されるように、「(a+b)/(2×b)」が0.95以下であることは、分子量分布曲線の高分子量側における50%高さP50での幅が、分子量分布曲線の低分子量側における50%高さP50での幅より長いことを意味する。そして、これは分子量分布曲線の最大ピークをP100を境にした場合に、低分子量側の含有成分(樹脂成分)よりも高分子側の含有成分(樹脂成分)の方が量が多いトナーであることを表す。
その結果、厚紙(例えば坪量209g/m2の紙)上に画像を繰り返し形成(例えば連続100枚の画像形成)した前と後とでそれぞれ薄紙(例えば坪量52g/m2の紙)上に画像を形成した場合であっても、厚紙への繰り返し画像形成の前と後とでそれぞれ薄紙に形成した画像に生じる光沢度の差が抑制される。
本実施形態に係るトナーは、分子量分布曲線が前記式(A)を満たし、つまり[(a+b)/(2×b)]が0.75以上0.95以下である。なお、[(a+b)/(2×b)]はさらに0.8以上0.9以下であることが好ましく、0.83以上0.87以下であることがより好ましい。
一方、[(a+b)/(2×b)]が0.75以上であることで、トナー全体として粘性が小さくなり過ぎないため、粘性不足によってトナー画像の一部に剥がれが生じることが抑制され、厚紙へ繰り返し画像形成した前と後とでそれぞれ薄紙に形成した画像に生じる光沢度の差が抑制される。
本実施形態に係るトナーは、z平均分子量Mzが100,000以上400,000以下である。なお、z平均分子量Mzはさらに150,000以上350,000以下であることが好ましく、200,000以上300,000以下であることがより好ましい。
一方、z平均分子量Mzが400,000以下であることで、トナー全体として粘性が小さくなり過ぎないため、粘性不足によってトナー画像の一部に剥がれが生じることが抑制され、厚紙へ繰り返し画像形成した前と後とでそれぞれ薄紙に形成した画像に生じる光沢度の差が抑制される。
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。この測定結果から単分散ポリスチレン標準試料により分子量分布曲線(分子量校正曲線)を作成する。そして、得られた分子量分布曲線から、z平均分子量Mzが算出される。
本実施形態に係るトナーが離型剤を含有する場合、示差走査熱量分析(DSC)における1回目の昇温での離型剤の吸熱ピーク温度T1と、2回目の昇温での離型剤の吸熱ピーク温度T2との差(T2-T1)は、0℃以上5℃以下であることが好ましく、0℃以上3.5℃以下であることがより好ましく、0℃以上2.0℃以下であることがさらに好ましい。
したがって、差(T2-T1)が5℃以下であることは、DSC測定時の離型剤の再結晶化の阻害が抑制されており、つまりトナー中の樹脂成分におけるゲル分(ゲル状の樹脂成分)が抑制され、多過ぎない量となっていることを表す。そして、トナー中の樹脂成分のゲル分の含有量が抑制されていることで、トナー画像の定着時における離型剤の染み出しの阻害も抑制される。その結果、定着時における定着部材に対する離型性が良好に発揮され、厚紙へ繰り返し画像形成した前と後とでそれぞれ薄紙に形成した画像に生じる光沢度の差が抑制され易くなる。
トナーの熱的特性は、DSCにてASTM D3418-99に準じて行なわれる。測定には、示差走査熱量測定装置(島津製作所社製、製品名:DSC-60A)を使用し、装置検出部の温度補正はインジウムと亜鉛の溶融温度を用い、熱量の補正についてはインジウムの融解熱を用いる。測定サンプルにはアルミニウム製のパンを用い、対照用に空のパンをセットし測定を行う。
具体的には、トナー8mgを、DSC-60Aのサンプルホルダーにセットし、昇温速度10℃/分として、0℃から150℃まで1回目の昇温(1回目の昇温工程)を行い、150℃で5分間保持する。次に降温速度-10℃/分として、0℃まで冷却し、0℃で5分間保持する。再度、昇温速度10℃/分として、0℃から150℃まで2回目の昇温(2回目の昇温工程)を行う。
1回目の昇温での離型剤の吸熱ピーク温度T1は、1回目の昇温工程の際に得られるDSCのチャートに現れるピークから求められ、2回目の昇温での離型剤の吸熱ピーク温度T2は、2回目の昇温工程の際に得られるDSCのチャートに現れるピークから求められ。
樹脂及び離型剤の溶剤に対する溶解性の差を利用して両者を分離し、分離された成分をNMR、質量分析、GPC等により同定する。溶剤としては、例えば、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、アセトン、メチルエチルケトン等が用いられる。テトラヒドロフランを用いた場合、樹脂がテトラヒドロフランに溶解しやすく、離型剤はテトラヒドロフランに溶解しにくい傾向にある。そして、同定された各成分について、DSCのチャートを求め、得られたチャートに現れる吸熱ピークと、トナーについてのDSCチャートとを対比することで、トナーについてのDSCチャートに現れるピークが樹脂に起因する吸熱ピークであるか離型剤に起因する吸熱ピークであるかを区別する方法が挙げられる。
本実施形態に係るトナーは、BET比表面積が1.3m2/g以上2.5m2/g以下であることが好ましく、1.5m2/g以上2.3m2/g以下であることがより好ましく、1.7m2/g以上2.1m2/g以下であることがさらに好ましい。
一方、トナーのBET比表面積が1.3m2/g以上であることで、表面の凹凸が大きく外添剤が凹部に移行しやすいためトナー表面が露出しやすくトナー同士の接着性が高まるため定着部材との剥離時の光沢度(グロス)が低下しにくいとの効果が得られる。
本実施形態では、スチレン-アクリル系樹脂として、ビニル基を2つ以上有するアクリレート系モノマー(つまり2官能以上のアクリレート)が少なくとも重合された重合体を含むことが好ましい。
また、トナーを凝集合一法で製造する場合であれば、この凝集合一法に用いる樹脂粒子分散液を以下のようにして調製することが好ましい。即ち、スチレン-アクリル系樹脂の各原料を混合した混合液として、前記2官能以上のアクリレートの濃度が低い混合液(LQL)と、濃度が高い混合液(LQH)とを含む2種類以上の混合液を準備し、先に混合液(LQL)を用いて樹脂を重合させることで種(コア)となる樹脂粒子を形成させ、その後この種(コア)が形成された混合液中にさらに混合液(LQH)を添加して重合させ樹脂粒子を形成することで、内部と表層とで架橋構造の形成の度合いが異なる樹脂粒子を形成することが好ましい。この方法によって樹脂粒子分散液を調製することで、内部よりも表層側で架橋構造を有する樹脂の割合が多く、つまり分子量が高い樹脂の割合が表層側の方が高い樹脂粒子を含む分散液が得られる。
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、を含んで構成される。
本実施形態ではトナー中のトナー粒子が、結着樹脂としてスチレン-アクリル系樹脂を含有する。
スチレン-アクリル系樹脂は、スチレン系単量体(スチレン骨格を有する単量体)とアクリル系単量体(アクリロイル骨格又はメタクリロイル骨格を有する単量体)とを少なくとも共重合した共重合体である。
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。
スチレン系単量体は、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、アクリル系単量体としては、定着性の点から、炭素数2以上14以下(好ましくは炭素数2以上10以下、より好ましくは3以上8以下)のアルキル基を持つ(メタ)アクリル酸エステルが好ましい。
アクリル系単量体は、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。
2官能の架橋剤としては、例えば、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレン、ジ(メタ)アクリレート化合物(例えば、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、メチレンビス(メタ)アクリルアミド、ヘキサンジオールジアクリレート、デカンジオールジアクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート等)、ポリエステル型ジ(メタ)アクリレート、メタクリル酸2-([1’-メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ)エチル等が挙げられる。
3官能以上の架橋剤としては、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、ペンタエリスリトールテトラ(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。
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。
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。
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。
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。
まず、測定対象となるトナー粒子を吸引採取し、扁平な流れを形成させ、瞬時にストロボ発光させることにより静止画像として粒子像を取り込み、その粒子像を画像解析するフロー式粒子像解析装置(シスメックス社製のFPIA-3000)によって求める。そして、平均円形度を求める際のサンプリング数は3500個とする。
なお、トナーが外添剤を有する場合、界面活性剤を含む水中に、測定対象となるトナー(現像剤)を分散させた後、超音波処理をおこなって外添剤を除去したトナー粒子を得る。
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、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10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。
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。
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-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。
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。
なお、磁性粉分散型キャリアおよ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、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。
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2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。
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。
図3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3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。
なお、以下において、特に断りのない限り「部」は質量基準である。
<樹脂粒子分散液1の調製>
・スチレン :100部
・n-ブチルアクリレート :30部
・β-カルボキシエチルアクリレート :3部
・1,6-ヘキサンジオールジアクリレート(多官能アクリレート) :0.5部
・ドデカンチオール :0.75部
フラスコに、アニオン性界面活性剤(ダウケミカル社製ダウファックス)4部をイオン交換水550部に溶解した溶液を入れ、そこに上記の原料を混合した混合液1Aを入れて乳化した。乳化液を10分間ゆっくりと攪拌しながら、過硫酸アンモニウム6部を溶解したイオン交換水50部を投入した。次いで、系内の窒素置換を充分に行い、オイルバスで系内が75℃になるまで加熱し、30分重合した。これを種粒子分散液1とする。
・n-ブチルアクリレート :70部
・β-カルボキシエチルアクリレート :6部
・1,6-ヘキサンジオールジアクリレート(多官能アクリレート) :3.5部
・ドデカンチオール :2部
次に、上記の原料を混合した混合液1Bを攪拌し乳化して乳化液を得た。この乳化液を上記種粒子分散液1に120分間かけて添加し、そのまま4時間乳化重合を継続した。これにより、体積平均粒径250nmのスチレン-アクリル系樹脂粒子が分散した樹脂粒子分散液を得た。該樹脂粒子分散液にイオン交換水を加え、固形分量を20質量%に調整して、樹脂粒子分散液1とした。
・C.I.Pigment Red 122:50部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製、ネオゲンRK) :5部
・イオン交換水 :192.9部
上記成分を混合し、アルティマイザ(スギノマシン社製)により240MPaで10分処理し、マゼンタ着色粒子分散液(固形分濃度:20%)を調製した。
・パラフィンワックス(日本精蝋(株)製 HNP-9) :100部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製、ネオゲンRK) :1部
・イオン交換水 :350部
上記材料を混合して100℃に加熱し、ホモジナイザー(IKA社製ウルトラタラックスT50)を用いて分散した後、マントンゴーリン高圧ホモジナイザー(ゴーリン社製)で分散処理し、体積平均粒径200nmの離型剤粒子が分散された離型剤粒子分散液(固形分量20%)を得た。
・イオン交換水 :185部
・樹脂粒子分散液1 :190部
・マゼンタ着色粒子分散液 :30部
・離型剤粒子分散液 :35部
・アニオン性界面活性剤 :2.8部
上記成分を、温度計、pH計、撹拌機を具備した3リットルの反応容器に入れ、外部からマントルヒーターで温度制御しながら、温度30℃、撹拌回転数150rpmにて、30分間保持した。
ホモジナイザー(IKAジャパン社製:ウルトラタラクスT50)で分散しながら、PAC(王子製紙(株)製:30%粉末品)0.7部をイオン交換水7部に溶解させたPAC水溶液を添加した。その後、50℃まで昇温し、コールターマルチサイザーII(アパーチャー径:50μm、コールター社製)にて粒径を測定し、体積平均粒径を5.8μmとした。
上記のように調製した凝集粒子を含む分散液に、前記樹脂粒子分散液1:65部を緩やかに添加し、更に加熱用ジャケットの温度を上げて53℃で1時間保持した。得られた粒子について、体積平均粒径を測定すると6.5μmであった。
次に、pHが6.0になるように1mol/リットルの水酸化ナトリウム水溶液を添加した後、攪拌を継続しながら85℃まで緩やかに加熱し60分間保持した。その後96℃まで加熱し、1mol/リットルの硝酸水溶液をpH5.0になるまで加え、5時間保持した。その後、得られたトナースラリーを40℃まで冷却し、更にこのスラリーを目開き30μm網で篩分した。これを更にイオン交換水にて再分散し、ろ過することを繰り返して、ろ液の電気伝導度が20μS/cm以下となるまで洗浄を行った後、40℃のオーブン中で5時間真空乾燥して、トナー粒子1を得た。
さらに、「示差走査熱量分析(DSC)における1回目の昇温での離型剤の吸熱ピーク温度T1と2回目の昇温での離型剤の吸熱ピーク温度T2との差(T2-T1)」、「BET比表面積」を、既述の方法により測定した。
結果を表2に示す。
得られたトナー粒子1:100質量部に対して、疎水性シリカ(日本アエロジル社製、RY50)1.5質量部と、疎水性酸化チタン(日本アエロジル社製、T805)1.0質量部と、をサンプルミルを用いて10000rpmで30秒間混合した。その後、目開き45μmの振動篩いで篩分してトナー1を得た。
・フェライト粒子(平均粒径50μm) :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(共重合比15/85) :2部
・カーボンブラック :0.2部
フェライト粒子を除く上記成分をサンドミルにて分散して分散液を調製し、この分散液をフェライト粒子とともに真空脱気型ニーダに入れ、攪拌しながら減圧し乾燥させることによりキャリアを得た。
上記キャリア100部に対してトナー1:5部を混合し、現像剤1を得た。
前記実施例1における<樹脂粒子分散液1の調製>において、添加1回目及び添加2回目の組成を、下記表1に記載の通り変更したこと以外は、同様の方法によりトナー粒子2~13を作製し、かつ現像剤を作製した。
「(a+b)/(2×b)」、「z平均分子量Mz」、「示差走査熱量分析(DSC)における1回目の昇温での離型剤の吸熱ピーク温度T1と2回目の昇温での離型剤の吸熱ピーク温度T2との差(T2-T1)」、及び「BET比表面積」の測定結果を表2に示す。
前記実施例1において、用いる樹脂粒子分散液を、下記により調製した樹脂粒子分散液2とした以外は、同様の方法でトナー及び現像剤を作製した。
・スチレン :310部
・n-ブチルアクリレート :100部
・β-カルボキシエチルアクリレート :9部
・1、6-ヘキサンジオールジアクリレート :3.0部
・ドデカンチオール :2.75部
フラスコに、アニオン性界面活性剤(ダウケミカル社製ダウファックス)4部をイオン交換水550部に溶解した溶液を入れ、そこに上記の原料を混合した混合液2を入れて乳化した。乳化液を10分間ゆっくりと攪拌しながら、過硫酸アンモニウム6部を溶解したイオン交換水50部を投入した。次いで、系内の窒素置換を充分に行い、オイルバスで系内が75℃になるまで加熱し、5時間重合した。これにより、体積平均粒径250nmの樹脂粒子が分散した樹脂粒子分散液を得た。該樹脂粒子分散液にイオン交換水を加え、固形分量を20質量%に調整して、樹脂粒子分散液2とした。
「(a+b)/(2×b)」、「z平均分子量Mz」、「示差走査熱量分析(DSC)における1回目の昇温での離型剤の吸熱ピーク温度T1と2回目の昇温での離型剤の吸熱ピーク温度T2との差(T2-T1)」、及び「BET比表面積」の測定結果を表2に示す。
樹脂の重量平均分子量は、以下の測定装置を用いたゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)による分子量測定の結果と、単分散ポリスチレン標準試料の分子量校正曲線とから算出した。
・測定装置:HLC-8120(東ソー社製)
・カラム:TSKgel SuperHM-M(東ソー社製)
・溶離液:テトラヒドロフラン
樹脂のガラス転移温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線から、JIS K7121-1987「プラスチックの転移温度測定方法」にしたがって求めた。
樹脂粒子及びトナー粒子の体積平均粒径の測定方法は下記のとおりである。
・測定用試料:ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム(界面活性剤)の5質量%水溶液2mLに粒子を0.5mg以上50mg以下加え、これを電解液(ベックマン-コールター社製ISOTON-II)100mL以上150mL以下に添加し、超音波分散器で1分間分散処理を行って調製した。
・測定装置:コールターマルチサイザーII型(ベックマン-コールター社製)、アパーチャー径100μm。
上記の測定用試料及び測定装置を用いて、2μm以上60μm以下の粒子50,000個の粒径を測定して、粒度分布から体積平均粒径を求めた。
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、小径側から体積の累積分布を描き、累積50%になる粒径を体積平均粒径とした。
・測定用試料:粒子分散液にイオン交換水を添加して固形分量が10質量%になるように調整した。
・測定装置:レーザー回折式粒度分布測定装置(ベックマン-コールター社製LS13320)
上記の測定用試料をセルに適当な濃度になるまで投入し、散乱強度が測定するのに充分な値になったところで測定した。得られた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、小径側から体積の累積分布を描き、累積50%になる粒径を体積平均粒径とした。
-光沢度(グロス)差の評価-
上述のようにして各実施例及び比較例で得られた現像剤を、画像形成装置「富士ゼロックス(株)製DocuCentre color 400」の現像器にそれぞれ充填した。この画像形成装置により、温度35℃、湿度85%RHの環境下で、電子写真学会テストチャートNo.5-1を薄紙(王子製紙製、普通紙薄紙CS520 A3T、坪量52g/平方メートル)に1枚出力した。その後、続けて用紙を厚紙(富士ゼロックス製、OKプリンス上質、坪量209g/m2)にして連続して100枚出力し、続けて、再度、薄紙(王子製紙製、普通紙薄紙CS520 A3T、坪量52g/平方メートル)に1枚出力した。
得られた1枚目の薄紙における画像と厚紙100枚出力後の薄紙における画像について、携帯型光沢計(BYKガードナー マイクロトリグロス 東洋精機製作所製)を用いて、青色部分のハーフトーン部分(上段から数えて1行目)と青色部分の二次色部分(下段から数えて1行目)の60度グロスを測定した。上記の出力と評価を10回繰り返し行って平均値を算出した。1枚目の薄紙のハーフトーン部分と厚紙100枚出力後の薄紙のハーフトーン部分のグロス差を評価した。
A:グロス差が1.0°未満
B:グロス差が1.0°以上2.0°未満
C:グロス差が2.0°以上4.0°未満。但し、実使用上問題ないレベル。
D:グロス差が4.0°以上
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 (9)
- スチレン-アクリル系樹脂を含有し、
前記スチレン-アクリル系樹脂が、ビニル基を2つ以上有するアクリレート系モノマーが少なくとも重合された重合体を含み、
z平均分子量Mzが100,000以上400,000以下であり、かつ分子量分布曲線が下記式(A)を満たす静電荷像現像用トナー。
式(A) 0.75≦(a+b)/(2×b)≦0.95
(式(A)中、aは、分子量分布曲線の最大ピークから垂線を下ろしたときの最大ピーク高さの50%高さにおける垂線より低分子量側の幅を表し、bは、分子量分布曲線の最大ピークから垂線を下ろしたときの最大ピーク高さの50%高さにおける垂線より高分子量側の幅を表す。) - 前記スチレン-アクリル系樹脂が、ビニル基を2つ以上有するアクリレート系モノマーが少なくとも重合された重合体である請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
- BET比表面積が1.3以上2.5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。
- 離型剤を含有し、示差走査熱量分析における1回目の昇温での前記離型剤の吸熱ピーク温度T1と2回目の昇温での前記離型剤の吸熱ピーク温度T2との差(T2-T1)が0℃以上5℃以下である請求項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。
- 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を含む静電荷像現像剤。
- 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5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。 - 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5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。 - 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5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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