JP6958184B2 - 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
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- Developing Agents For Electrophotography (AREA)
Description
小粒径化に伴いトナーの流動性が悪化し、帯電の立ち上がりの際に帯電分布が不均一になってしまうことがある。そのため、特許文献1では、トナーの粒度分布を均一にすることでトナー粒子あたりの帯電を均一に制御している。
しかし、高温/高湿/高速のストレス状態で画像を出力した際、特許文献1に記載のトナー粒子あたりの帯電を均一に制御したトナーであっても、トナーの流動性が悪化して現像機内の撹拌が不十分となり、画像を出力した際に帯電の低いトナーが生ずる場合がある。そのため、低帯電トナーに起因するトナーの飛散が発生してしまうことがある。また、このような現象は、小粒径化されたトナーのみならず、小粒径化されていないトナーでも生ずる可能性がある。
本発明において、高温/高湿/高速のストレス状態とは、画像形成の環境が28℃以上、相対湿度80%以上であり、画像形成速度(プロセススピード)が400mm/sec以上であることをいう。
即ち、<1>に係る発明は、
大径側体積粒度分布指標(GSDv(90/50))が1.20以上1.40以下であり、
小径側数粒度分布指標(GSDp(50/10))が1.30以上であり、
GSDv(90/50)/GSDp(50/10)が0.93以下であり、
平均円形度が0.94以上1.00以下であるトナー粒子を含む静電荷像現像用トナー。
前記トナー粒子の大径側体積粒度分布指標(GSDv(90/50))が1.25以上1.38以下であり、小径側数粒度分布指標(GSDp(50/10))が1.35以上であり、GSDv(90/50)/GSDp(50/10)が0.92以下であり、平均円形度が0.95以上1.00以下である<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子径(D50v)の0.1倍以上0.5倍以下の範囲の粒子径の前記トナー粒子についての平均円形度が0.96以上1.00以下である<1>又は<2>に記載の静電荷像現像用トナー。
パウダーレオメータを用いて回転翼の先端スピードを100mm/secとし回転翼の進入角度を−5°とし通気流量を0ml/minとする条件で測定された基本流動性エネルギーが、150mJ以上500mJ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。
パウダーレオメータを用いて回転翼の先端スピードを100mm/secとし回転翼の進入角度を−5°とし通気流量を10ml/minとする条件で測定された通気流動性エネルギーと、前記基本流動性エネルギーと、に基づく通気指標(基本流動性エネルギー/通気流動性エネルギー)が、25以上80以下である<4>に記載の静電荷像現像用トナー。
前記トナー粒子が、離型剤と結着樹脂として酸価が8.0mgKOH/g以上18.0mgKOH/g以下の樹脂とを含有する<1>〜<5>のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
前記酸価が8.0mgKOH/g以上18.0mgKOH/g以下の樹脂が、ポリエステル樹脂を含む<6>に記載の静電荷像現像用トナー。
<1>〜<7>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。
<1>〜<7>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。
<8>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、
<8>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、
<8>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。
<2>に係る発明によれば、トナー粒子のGSDv(90/50)が1.25未満であるか若しくは1.38を超えるか、GSDp(50/10)が1.35未満であるか、GSDv(90/50)/GSDp(50/10)が0.92を超えるか、又は、平均円形度が0.95未満である場合に比較して、トナーの飛散がさらに抑制される。
<3>に係る発明によれば、トナー粒子のD50vの0.1倍以上0.5倍以下の範囲の粒子径のトナー粒子についての平均円形度が0.96未満である場合に比較して、トナーの飛散がさらに抑制される。
<4>に係る発明によれば、基本流動性エネルギーが150mJ未満であるか又は500mJを超える場合に比較して、トナーの流動性がさらに向上する。
<5>に係る発明によれば、通気指標が25未満であるか又は80を超える場合に比較して、トナーの飛散がさらに抑制される。
<6>又は<7>に係る発明によれば、結着樹脂として含まれる樹脂の酸価が8.0mgKOH/g未満であるか又は18.0mgKOH/gを超える場合に比較して、トナーの飛散がさらに抑制される。
<9>に係る発明によれば、トナー粒子のGSDv(90/50)が1.20未満であるか若しくは1.40を超えるか、GSDp(50/10)が1.30未満であるか、GSDv(90/50)/GSDp(50/10)が0.93を超えるか、又は、平均円形度が0.94未満である場合に比較して、飛散しにくい静電荷像現像用トナーを収容するトナーカートリッジが提供される。
<10>に係る発明によれば、トナー粒子のGSDv(90/50)が1.20未満であるか若しくは1.40を超えるか、GSDp(50/10)が1.30未満であるか、GSDv(90/50)/GSDp(50/10)が0.93を超えるか、又は、平均円形度が0.94未満である場合に比較して、飛散しにくい静電荷像現像剤を収容するプロセスカートリッジが提供される。
<11>に係る発明によれば、トナー粒子のGSDv(90/50)が1.20未満であるか若しくは1.40を超えるか、GSDp(50/10)が1.30未満であるか、GSDv(90/50)/GSDp(50/10)が0.93を超えるか、又は、平均円形度が0.94未満である場合に比較して、飛散しにくい静電荷像現像剤を用いた画像形成装置が提供される。
<12>に係る発明によれば、トナー粒子のGSDv(90/50)が1.20未満であるか若しくは1.40を超えるか、GSDp(50/10)が1.30未満であるか、GSDv(90/50)/GSDp(50/10)が0.93を超えるか、又は、平均円形度が0.94未満である場合に比較して、飛散しにくい静電荷像現像剤を用いた画像形成方法が提供される。
本実施形態に係る静電荷像現像用トナー(以下、単に「トナー」と称することがある。)は、大径側体積粒度分布指標(GSDv(90/50))が1.20以上1.40以下であり、小径側数粒度分布指標(GSDp(50/10))が1.30以上であり、GSDv(90/50)/GSDp(50/10)が0.93以下であり、平均円形度が0.94以上1.00以下であるトナー粒子を含む
高温/高湿/高速のストレス状態で画像を出力した際、上述のように、トナーの流動性が悪化して現像機内の撹拌が不十分となり、画像を出力した際に帯電の低いトナーが生ずる場合がある。
本実施形態に係るトナーは、GSDv(90/50)が1.20以上1.40以下であり、GSDp(50/10)が1.30以上であり、GSDv(90/50)/GSDp(50/10)が0.93以下であり、平均円形度が0.94以上1.00以下であるトナー粒子を含むため、従来のトナー粒子に比較して体積平均粒径(D50v)よりも小粒径側のトナー粒子の分布が広大であるという粒度分布を呈する。このようなトナー粒子は、トナー粒子全体に占める微粉のトナー粒子の割合が相対的に高い。微粉のトナー粒子は、トナー粒子に外添される外添剤と同様にスペーサとしての機能を発揮する。そのため、本実施形態に係るトナーは高温/高湿/高速のストレス状態で画像を出力した際においても流動性が悪化しにくく、現像機内の撹拌が不十分となりにくい。現像機内でトナーが撹拌されることで帯電の低いトナーが生じにくくなる。その結果として、トナーが飛散しにくくなると推察される。
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。
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。
トナー粒子が、後述の離型剤と結着樹脂として酸価が8.0mgKOH/g以上18.0mgKOH/g以下の樹脂を含むことで、離型剤との相溶性の理由から、微粉のトナー粒子の表面に占める離型剤の割合が多くなり、樹脂の割合が少なくなりやすい。トナー粒子の表面に占める離型剤の割合が多くなることで、トナー粒子表面の吸湿が抑制される。そのため、スペーサとしての機能を発揮しうる微粉のトナー粒子の流動性が確保されやすくなり、高温高湿時におけるトナーの流動性が向上すると考えられる。トナーの流動性が向上することで現像機内においてトナーが撹拌されやすくなり、その結果として、トナーの飛散がさらに抑制されると推察される。
樹脂の酸価の測定は、JIS K−0070−1992に準ずる。
酸価が8.0mgKOH/g以上18.0mgKOH/g以下の樹脂としては、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。
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。
着色剤としては、トナーの色に対応した従来公知のものを用いることができる。
流動性の悪化に起因すると考えられるトナーの飛散は、目視により視認されやすい色を呈するトナーで目立ちやすい。そのため、本実施形態に係るトナーとしては、目視により視認されやすいマゼンタ色を呈するマゼンタトナーであるか、又はシアン色を呈するシアントナーであることが好ましい。
また、目視により視認されやすいマゼンタ色を呈するマゼンタトナーであるか、又はシアン色を呈するシアントナーの飛散を抑制することで、単色のハーフトーンの再現性が向上する。
シアン着色剤としては、ピグメントブルー、フタロシアニンブルー及びソルベントシアンからなる群より選択される少なくとも1種を含むことが好ましい。
マゼンタ着色剤としては、ピグメントレッド、ピグメントバイオレット及びベーシックレッドからなる群より選択される少なくとも1種を含むことが好ましい。
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10%となる粒径を体積粒径D10v、数粒径D10p、累積50%となる粒径を体積平均粒径D50v、数平均粒径D50p、累積90%となる粒径を体積粒径D90v、数粒径D90pと定義する。
これらを用いて、大径側体積粒度分布指標(GSDv(90/50))は(D90v/D50v)として、小径側数粒度分布指標(GSDp(50/10))は(D50p/D10p)として算出される。
また、本実施形態において、小径側数粒度分布指標を算出する際に、数粒度分布指標(GSDp(84/16)の算出に用いられるD16p(累積16%となる粒径)に替えてD10pを用いる理由は、トナー粒子に含まれる微粉(粒径の小さなトナー粒子)の量をより鋭敏に小径側数粒度分布指標の値に反映させるためである。
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。
トナー粒子の体積平均粒子径(D50v)の0.1倍以上0.5倍以下の範囲の粒子径のトナー粒子についての平均円形度も、同様の方法で測定される。
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。
また、凝集合一法は、トナー粒子を構成する原料(樹脂粒子、着色剤等)の凝集体を形成する凝集工程と、凝集体を融合させる融合工程とを経て、トナー粒子を得る方法である。
未変性ポリエステル樹脂、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー、アミン化合物、着色剤、及び離型剤を含むトナー粒子材料を有機溶媒に溶解又は分散させた油相液を調製する(油相液調製工程)。この油相液調製工程は、トナー粒子材料を有機溶媒中に溶解又は分散させて、トナー材料の混合液を得る工程である。
次に、得られた油相液を水相液中に分散させて懸濁液を調製する(懸濁液調製工程)。
そして、懸濁液の調製と共に、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマーとアミン化合物との反応を行う。そして、この反応によりウレア変性ポリエステル樹脂を生成する。なお、この反応は、分子鎖の架橋反応及び伸長反応の少なくとも一方の反応が伴う。なお、このイソシアネート基を有するポリエステルプレポリマーとアミン化合物との反応は、後述する溶媒除去工程と共に行ってもよい。
ここで、反応条件は、ポリエステルプレポリマーの有するイソシアネート基構造とアミン化合物との反応性により選択される。一例として、反応時間は、10分以上40時間以下が好ましく、2時間以上24時間以下が好ましい。反応温度は、0℃以上150℃が好ましく、40℃以上98℃以下が好ましい。なお、ウレア変性ポリエステル樹脂の生成には、必要に応じて公知の触媒(ジブチルチンラウレート、ジオクチルチンラウレート等)を使用してもよい。つまり、油相液、又は懸濁液に、触媒を添加してもよい。
上記カルボキシル基を有する重合体としては、α,β−モノエチレン性不飽和カルボン酸またはα,β−モノエチレン性不飽和カルボン酸のカルボキシル基がアルカリ金属、アルカリ土類金属、アンモニア、アミン等により中和された塩(アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩、アミン塩等)から選ばれる少なくとも1種と、α,β−モノエチレン性不飽和カルボン酸エステルとの共重合体が挙げられる。上記カルボキシル基を有する重合体としては、α,β−モノエチレン性不飽和カルボン酸とα,β−モノエチレン性不飽和カルボン酸エステルとの共重合体のカルボキシル基がアルカリ金属、アルカリ土類金属、アンモニア、アミン等により中和された塩(アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩、アミン塩等)も挙げられる。上記カルボキシル基を有する重合体は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
次に、得られた懸濁液から有機溶媒を除去してトナー粒子分散液を得る(溶媒除去工程)。この溶媒除去工程は、懸濁液に分散した水相液の液滴中に含まれる有機溶媒を除去してトナー粒子を生成する工程である。懸濁液からの有機溶媒除去は、懸濁液調製工程の直後に行ってもよいが、懸濁液調製工程終了後、1分以上経過した後に行ってもよい。
溶媒除去工程では、得られた懸濁液を例えば0℃以上100℃以下の範囲に冷却または加熱することにより、懸濁液から有機溶媒を除去することがよい。
(1)懸濁液に気流を吹き付けて、懸濁液面上の気相を強制的に更新する方法。この場合には、懸濁液中に気体を吹き込んでもよい。
(2)圧力を減圧する方法。この場合には、気体の充填により懸濁液面上の気相を強制的に更新してもよいし、さらに懸濁液中に気体を吹き込んでもよい。
ここで、溶媒除去工程終了後は、トナー粒子分散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として得る。
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、気流乾燥、流動乾燥、振動型流動乾燥等を施すことがよい。
混合は、例えば、Vブレンダー、ヘンシェルミキサー、レーディ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、振動篩分機、風力篩分機等を使ってトナーの粗大粒子を取り除いてもよい。
混練粉砕法は、より詳細には、着色剤及び結着樹脂を含むトナー形成材料を混練する混練工程と、混練物を粉砕する粉砕工程とに分けられる。必要に応じて、混練工程により形成された混練物を冷却する冷却工程等、他の工程を有してもよい。
混練粉砕法に係る各工程について詳しく説明する。
混練工程は、着色剤及び結着樹脂を含むトナー形成材料を混練する。
混練工程においては、トナー形成材料100質量部に対し、0.5質量部以上5質量部以下の水系媒体(例えば、蒸留水やイオン交換水等の水、アルコール類等)を添加することが望ましい。
スクリュー押出し機11は、スクリュー(図示せず)を備えたバレル12と、バレル12にトナーの原料であるトナー形成材料を注入する注入口14と、バレル12中のトナー形成材料に水系媒体を添加するための液体添加口16と、バレル12中でトナー形成材料が混練されて形成された混練物を排出する排出口18と、から構成されている。
なお、上記の通り、ニーディング部NAにおける温度t1℃はTa−10℃以上Ta+10℃以下の範囲内であり、ニーディング部NBにおける温度t2℃はTm−10℃以上Tm+20℃以下の範囲内である。また、トナーをDSCで測定したときの吸熱ピークの温度をTaとし、同様にトナーをDSCで測定したときの溶融温度をTmとした。
ついで、送りスクリュー部SBにおいて、液体添加口16からバレル12に水系媒体を注入することにより、トナー形成材料に水系媒体を添加する。また図1では、送りスクリュー部SBにおいて水系媒体を注入する形態を示しているが、これに限られず、ニーディング部NBにおいて水系媒体が注入されてもよく、送りスクリュー部SB及びニーディング部NBの両方において水系媒体が注入されてもよい。すなわち、水系媒体を注入する位置及び注入箇所は、必要に応じて選択される。
最後に、ニーディング部NBにより溶融混練されて形成された混練物は、送りスクリュー部SCにより排出口18に輸送され、排出口18から排出される。
以上のようにして、図1に示したスクリュー押出機11を用いた混練工程が行われる。
冷却工程は、上記混練工程において形成された混練物を冷却する工程であり、冷却工程では、混練工程終了の際における混練物の温度から4℃/sec以上の平均降温速度で40℃以下まで冷却することが好ましい。混練物の冷却速度が遅い場合、混練工程において結着樹脂中に細かく分散された混合物(着色剤と、必要に応じてトナー粒子内に内添される離型剤等の内添剤との混合物)が再結晶化し、分散径が大きくなる場合がある。一方、上記平均降温速度で急冷すると、混練工程終了直後の分散状態がそのまま保たれるため好ましい。なお上記平均降温速度とは、混練工程終了の際における混練物の温度(例えば図1のスクリュー押出し機11を用いた場合は、t2℃)から40℃まで降温させる速度の平均値をいう。
冷却工程における冷却方法としては、具体的には、例えば、冷水又はブラインを循環させた圧延ロール及び挟み込み式冷却ベルト等を用いる方法が挙げられる。なお、前記方法により冷却を行う場合、その冷却速度は、圧延ロールの速度、ブラインの流量、混練物の供給量、混練物の圧延時のスラブ厚等で決定される。スラブ厚は、1mm以上3mm以下の薄さであることが好ましい。
冷却工程により冷却された混練物は、粉砕工程により粉砕され、粒子が形成される。粉砕工程では、例えば、機械式粉砕機、ジェット式粉砕機等が使用される。また、必要に応じて粒子を熱風等で加熱処理して球形化してもよい。
粉砕工程により得られた粒子は、必要に応じて、目的とする範囲の粒度分布のトナー粒子を得るため、分級工程により分級を行ってもよい。分級工程においては、従来から使用されている遠心式分級機、慣性式分級機等が使用され、微粉(目的とする範囲の粒径よりも小さい粒子)及び粗粉(目的とする範囲の粒径よりも大きい粒子)が除去される。
得られたトナー粒子は、帯電調整、流動性付与、電荷交換性付与等を目的として、シリカ、チタニア、酸化アルミに代表される無機粒子を添加付着してもよい。これらは、例えばV型ブレンダーやヘンシェルミキサー、レーディゲミキサー等によって行われ、段階を分けて付着させてもよい。
上記外添工程の後に、必要に応じて篩分工程を設けてもよい。篩分方法としては、具体的には、例えば、ジャイロシフター、振動篩分機、風力篩分機等が挙げられる。篩分することにより、外添剤の粗粉等が取り除かれ、感光体上の筋の発生、装置内のぼた汚れなどが抑制される。
以下、凝集合一法によるトナー粒子の製造方法について詳しく説明する。
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−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撹拌下、室温(例えば25℃以上30℃以下)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。
例えば、水等の溶媒に分散しているトナー粒子に対して遠心分離処理を実施して、トナー分散液の全体に対して例えば30体積%分の上澄みから採取したトナー粒子を、遠心分離処理を実施しない通常のトナー粒子に加えることで、体積平均粒径(D50v)よりも小粒径側のトナー粒子の分布を広くすることができる。
混練粉砕法等の乾式製法によってトナー粒子を製造する場合、得られたトナー粒子を水等の溶媒に分散させた後に遠心分離処理等を実施してもよい。湿式製法によりトナー粒子を製造する場合、トナー粒子の分散液に対して遠心分離処理等を実施してもよい。
この場合、上澄みから採取したトナー粒子に対して加熱処理を施すことで、小粒径側のトナー粒子の形状をより球状にしてもよい。
本実施形態のトナーは、パウダーレオメータを用いて回転翼の先端スピードを100mm/secとし回転翼の進入角度を−5°とし通気流量を0ml/minとする条件で測定された基本流動性エネルギーが、150mJ以上500mJ以下であることが好ましく、150mJ以上400mJ以下であることがより好ましく、180mJ以上300mJ以下であることがさらに好ましい。通気流動性エネルギーが150mJ以上500mJ以下であると、トナーの流動性の悪化に起因すると考えられるトナーの飛散がより抑制される。
パウダーレオメータは、充填した粒子中を回転翼が螺旋状に回転することによって得られる回転トルクと垂直荷重とを同時に測定して、流動性を直接的に求める流動性測定装置である。回転トルクと垂直荷重の両方を測定することで、粉体自身の特性や外部環境の影響を含めた流動性について、高感度に検出する。また、粒子の充填の状態を一定とした上で測定を行うため、再現性の良好なデータを得られる。
また、誤差による影響を少なくするため、このコンディショニングとエネルギー測定操作のサイクルを5回行って得られた平均値を、流動性エネルギー量(mJ)とする。
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、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5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6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6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。
・テレフタル酸 :30モル部
・フマル酸 :70モル部
・ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物 :5モル部
・ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物 :95モル部
温度調節手段及び窒素置換手段を備えた容器に、酢酸エチル40部及び2−ブタノール25部を投入し、混合溶剤とした後、ポリエステル樹脂100部を徐々に投入し溶解させ、ここに、10%アンモニア水溶液(樹脂の酸価に対してモル比で3倍量相当量)を入れて30分間撹拌した。
次いで、容器内を乾燥窒素で置換し、温度を40℃に保持して、混合液を撹拌しながらイオン交換水400部を2部/分の速度で滴下し、乳化を行った。滴下終了後、乳化液を室温(20℃乃至25℃)に戻し、体積平均粒径200nm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%に調整して、樹脂粒子分散液とした。
・C.I.Pigment Red 122: 50部
・イオン系界面活性剤ネオゲンRK(第一工業製薬): 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
・樹脂粒子分散液 :402.5部
・マゼンタ着色粒子分散液 :12.5部
・離型剤粒子分散液 :50部
・アニオン性界面活性剤(TaycaPower) :2部
上記材料を丸型ステンレス製フラスコに入れ、0.1Nの硝酸を添加してpHを3.5に調整した後、ポリ塩化アルミニウム濃度が10%の硝酸水溶液30部を添加した。続いて、ホモジナイザー(IKA社製ウルトラタラックスT50)を用いて30℃において分散した後、加熱用オイルバス中で45℃まで加熱し30分間保持した。その後、樹脂粒子分散液100部を追加し1時間保持し、0.1Nの水酸化ナトリウム水溶液を添加してpHを8.5に調整した後、撹拌を継続しながら85℃まで加熱し、5時間保持した。その後、20℃/分の速度で20℃まで冷却し、濾過し、イオン交換水で充分に洗浄し、乾燥させることにより、体積平均粒径6.0μmのトナー粒子(1)を得た。
その後、トナー粒子(1)100部、アニオン性界面活性剤15部、イオン交換水200部を混合し、超音波分散機で20分間分散し、遠心分離機(Himac CR22G 日立工機製)を用いて、重力加速度5.5×104Gで60分間分離して、40分間静置したのち、全体の30体積%分の上澄みを採取し、トナー分散液とした。これを濾過し、イオン交換水で充分に洗浄し、乾燥させることでトナー粒子(2)を得た。
トナー粒子(1)70部と、トナー粒子(2)30部と、疎水性シリカ粒子(日本アエロジル社製RY50)2.5部とをヘンシェルミキサーを用いて混合し、マゼンタトナー1を得た。
得られたトナー粒子(1)とトナー粒子(2)との混合物及びマゼンタトナー1についての各種パラメータを表1にまとめて示す。
上記のマゼンタトナー1における樹脂粒子分散液100部を添加した後の保持時間を2時間にした以外はマゼンタトナー1と同様の処方により、マゼンタトナー2を作製した。
得られたトナー粒子の混合物及びマゼンタトナー2についての各種パラメータを表1にまとめて示す。
上記のマゼンタトナー1における0.1Nの水酸化ナトリウム水溶液を添加するpHを7.8にした以外はマゼンタトナー1と同様の処方により、マゼンタトナー3を作製した。
得られたトナー粒子の混合物及びマゼンタトナー3についての各種パラメータを表1にまとめて示す。
上記のマゼンタトナー1におけるトナー粒子(1)とトナー粒子(2)の混合量をトナー粒子(1)80部及びトナー粒子(2)20部にした以外はマゼンタトナー1と同じにして、マゼンタトナー4を作製した。
得られたトナー粒子の混合物及びマゼンタトナー4についての各種パラメータを表1にまとめて示す。
上記のマゼンタトナー1におけるトナー粒子(1)の遠心分離において、30体積%上澄みと沈降分30体積%を加えたものをトナー分散液とした。その後の工程はマゼンタトナー1と同様にすることでマゼンタトナー5とした。
得られたトナー粒子の混合物及びマゼンタトナー5についての各種パラメータを表1にまとめて示す。
上記のマゼンタトナー1における85℃まで加熱し5時間保持する部分を84℃4時間保持にした以外はマゼンタトナー1と同じにして、マゼンタトナー6を作製した。
得られたトナー粒子の混合物及びマゼンタトナー6についての各種パラメータを表1にまとめて示す。
上記のマゼンタトナー1における疎水性シリカ粒子を5.0部にした以外はマゼンタトナー1と同じにして、マゼンタトナー7を作製した。
得られたトナー粒子の混合物及びマゼンタトナー7についての各種パラメータを表1にまとめて示す。
上記のマゼンタトナー1における疎水性シリカ粒子を0.8部にした以外はマゼンタトナー1と同じにして、マゼンタトナー8を作製した。
得られたトナー粒子の混合物及びマゼンタトナー8についての各種パラメータを表1にまとめて示す。
上記のマゼンタトナー1におけるテレフタル酸をトリメリット酸にした以外はマゼンタトナー1と同じにして、マゼンタトナー9を作製した。
得られたトナー粒子の混合物及びマゼンタトナー9についての各種パラメータを表1にまとめて示す。
上記のマゼンタトナー1におけるテレフタル酸をドデセニルコハク酸にした以外はマゼンタトナー1と同じにして、マゼンタトナー10を作製した。
得られたトナー粒子の混合物及びマゼンタトナー10についての各種パラメータを表1にまとめて示す。
(トナー粒子(11)の作製)
・ポリエステル樹脂:176部
・C.I.Pigment Red 122:10部
・パラフィンワックス(日本精蝋(株)製 HNP−9):14部
以上の成分を、ヘンシェルミキサーにて混合し、その後、図1に示すスクリュー構成を有する連続混練機(2軸押出し機)にて、以下条件にて混練を実施した。なお、スクリューの回転数は500rpmとした。
・フィード部(ブロック12A及び12B)設定温度:20℃
・ニーディング部1混練設定温度(ブロック12Cから12E):100℃
・ニーディング部2混練設定温度(ブロック12Fから12J):110℃
・水系媒体(蒸留水)添加量(原料供給量100部に対して):1.5部
この時の排出口(排出口18)での混練物温度は、120℃であった。
この混練物を、内部を−5℃のブラインを通した圧延ロール及び2℃の冷水冷却のスラブ挟み込み式の冷却ベルトにて急冷却を行い、冷却後、ハンマーミルで破砕を行った。急冷却速度は冷却ベルトの速度を変化させて確認した。平均降温速度は10℃/secであった。
この後粗粉分級機内蔵の粉砕機(AFG400)にて粉砕し、粉砕粒子を得た。その後、慣性式分級機にてカットポイント4.5μm及び7.4μmにて分級処理を行い、微粉・粗粉を除去し、体積平均粒径6.8μmのトナー粒子(11)を得た。
トナー粒子(11)に変更した以外は、マゼンタトナー1と同じにして、マゼンタトナー11を作製した。
得られたトナー粒子及びマゼンタトナー11についての各種パラメータを表1にまとめて示す。
(未変性ポリエステル樹脂(1)の作製)
・テレフタル酸 :124部
・フマル酸 :110部
・ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物 :183部
・ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物 :84部
上記成分を180℃で加熱混合した後、ジブチル錫オキサイド0.3部を加え、220℃で加熱しながら水を留去し、未変性ポリエステル樹脂を得た。得られた未変性ポリエステル樹脂のガラス転移温度Tgは60℃、酸価は3mgKOH/g、水酸基価は1mgKOH/gであった。
・テレフタル酸 :125部
・フマル酸 :150部
・ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物 :84部
・ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物 :184部
上記成分を180℃で加熱混合した後、ジブチル錫オキサイド0.3部を加え、220℃で加熱しながら水を留去し、ポリエステルを得た。得られたポリエステル35部、トリレンジイソシアネート5部、酢酸エチル50部を容器に入れ、この混合物を130℃で3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(1)(以下「イソシアネート変性ポリエステルプレポリマー(1)」)を得た。
容器にメチルエチルケトン50部とヘキサメチレンジアミン150部を入れ、60℃で撹拌してケチミン化合物(1)を得た。
・C.I.Pigment Red 122:50部
・酢酸エチル :200部
上記成分を混合し、混合物を濾過して酢酸エチル200部と更に混合する操作を5回繰り返した後、乳化分散機キャビトロン(太平洋機工(株)製、CR1010)を用いて1時間ほど分散して、マゼンタ着色剤分散液(2)(固形分濃度:20%)を得た。
・パラフィンワックス(日本精蝋(株)製 HNP−9) :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(1)を得た。
・未変性ポリエステル樹脂(1) :30部
・マゼンタ着色剤分散液(2) :50部
・酢酸エチル :10部
上記成分を撹拌混合後、得られた混合物に離型剤分散液(1)10部を加え、撹拌して、油相液(1)を得た。
・スチレン :283部
・n−ブチルアクリレート :170部
・アクリル酸 : 4部
・ドデカンチオール :14部
・四臭化炭素 : 4部
上記成分を混合し、溶解した混合物を、非イオン性界面活性剤(三洋化成工業(株)製:ノニポール400)4部及びアニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製:ネオゲンSC)10部をイオン交換水560部に溶解した水溶液に、フラスコ中で乳化した後、10分間混合しながら、これに過硫酸アンモニウム4部をイオン交換水10部に溶解した水溶液を投入し、窒素置換を行った後、前記フラスコ内を撹拌しながら内容物が70℃になるまでオイルバスで加熱し、5時間そのまま乳化重合を継続した。こうして、平均粒子径が180nm、重量平均分子量(Mw)が32,500である樹脂粒子を分散させてなるスチレンアクリル樹脂粒子分散液(1)(樹脂粒子濃度:40%)を得た。なお、スチレンアクリル樹脂粒子のガラス転移温度は57℃であった。
・スチレンアクリル樹脂粒子分散液(1) :30部
・セロゲンBS−H(第一工業製薬(株))の2%水溶液 :100部
・イオン交換水 :100部
上記成分を撹拌混合し、水相液(1)を得た。
・油相液(1) :300部
・イソシアネート変性ポリエステルプレポリマー(1) :25部
・ケチミン化合物(1) :0.5部
上記成分を容器に入れ、ホモジナイザー(ウルトラタラックス:IKA社製)により2分間撹拌して油相液(1P)を得た後、容器に水相液(1)1000部を加え、ホモジナイザーで10分間撹拌した。次に、室温(25℃)、常圧(1気圧)で48時間、プロペラ型撹拌機でこの混合液を撹拌し、イソシアネート変性ポリエステルプレポリマー(1)とケチミン化合物(1)とを反応させ、ウレア変性ポリエステル樹脂を生成すると共に、有機溶媒を除去し、粒状物を形成した。次に、粒状物を水洗、乾燥及び分級して、トナー粒子を得た。その後の遠心分離の工程はマゼンタトナー1と同じ条件でマゼンタトナー12を作製した。
得られたトナー粒子の混合物及びマゼンタトナー12についての各種パラメータを表1にまとめて示す。
[樹脂粒子分散液(X)の調製]
・スチレン :300部
・n−ブチルアクリレート :90部
・アクリル酸 :0.2部
・10−ドデカンチオール :2.0部
以上の成分を混合して溶解したものを、非イオン性界面活性剤(ノニポール400、三洋化成工業社製)6部及びアニオン性界面活性剤(ネオゲンSC、第一工業製薬社製)10部をイオン交換水550部に溶解したものにフラスコ中で乳化分散させ、10分間ゆっくり混合しながら、これに過硫酸アンモニウム4部を溶解したイオン交換水50部を投入した。窒素置換を行った後、前記フラスコ内を撹拌しながら内容物が70℃になるまでオイルバスで加熱し、5時間乳化重合を継続した。その結果、体積平均粒径D50v=104nmであり、ガラス転移温度Tg=59℃、重量平均分子量Mw=55,000のスチレンアクリル樹脂粒子が分散した樹脂分散液が得られた。
[トナー13の作製]
樹脂粒子分散液を300部に変更し、さらに、前記スチレンアクリル樹脂粒子分散液(X)60部を加えた以外は実施例1と同様にしてトナー粒子を作製し、トナー(13)を得た。
得られたトナー粒子の混合物及びマゼンタトナー13についての各種パラメータを表1にまとめて示す。
上記のマゼンタトナー1における樹脂粒子分散液100部を添加する代わりに、樹脂粒子分散液100部添加し1時間保持を4回繰り返した以外はマゼンタトナー1と同じにして、マゼンタトナー14を作製した。
得られたトナー粒子の混合物及びマゼンタトナー14についての各種パラメータを表1にまとめて示す。
上記のマゼンタトナー1における0.1Nの水酸化ナトリウム水溶液を添加するpHを7.0にした以外はマゼンタトナー1と同様の処方により、マゼンタトナー15を作製した。
得られたトナー粒子の混合物及びマゼンタトナー15についての各種パラメータを表1にまとめて示す。
上記のマゼンタトナー1におけるトナー粒子(1)とトナー粒子(2)の混合量をトナー粒子(1)95部トナー粒子(2)5部にした以外はマゼンタトナー1と同じにして、マゼンタトナー16を作製した。
得られたトナー粒子の混合物及びマゼンタトナー16についての各種パラメータを表1にまとめて示す。
上記のマゼンタトナー1におけるトナー粒子(2)の遠心分離工程において、沈降分40%を加えたものをトナー分散液とした。その後の工程はマゼンタトナー1と同様にすることでマゼンタトナー17とした。
得られたトナー粒子の混合物及びマゼンタトナー17についての各種パラメータを表1にまとめて示す。
上記のマゼンタトナー1における85℃まで加熱し5時間保持する工程を82℃2時間保持にした以外はマゼンタトナー1と同じにして、マゼンタトナー18を作製した。
得られたトナー粒子の混合物及びマゼンタトナー18についての各種パラメータを表1にまとめて示す。
上記のマゼンタトナー1における外添時に、疎水性シリカ粒子(RY50)2.5部と酸化チタン(テイカ(株)製、JMT2000)1.5部を加えた以外はマゼンタトナー1と同じにして、マゼンタトナー19を作製した。
得られたトナー粒子の混合物及びマゼンタトナー19についての各種パラメータを表1にまとめて示す。
上記のマゼンタトナー1における外添後に、トナーを24時間40℃50%の条件でシーズニングした。
上記以外はマゼンタトナー1と同じにして、マゼンタトナー20を作製した。
得られたトナー粒子の混合物及びマゼンタトナー20についての各種パラメータを表1にまとめて示す。
上記のマゼンタトナー1における外添時に、疎水性シリカ粒子(RY50)2.5部と酸化チタン(テイカ(株)製、JMT2000)を1.5部加え、その後にトナーを24時間40℃50%の条件でシーズニングした。上記以外はマゼンタトナー1と同じにして、マゼンタトナー21を作製した。
得られたトナー粒子の混合物及びマゼンタトナー21についての各種パラメータを表1にまとめて示す。
上記のマゼンタトナー1における外添時に、疎水性シリカ粒子(RY50)2.5部と酸化チタン(テイカ(株)製、JMT2000)を1.5部、ゾルゲルシリカ粒子(信越化学工業(株)製、X24)を2.5部加えた。上記以外はマゼンタトナー1と同じにして、マゼンタトナー22を作製した。
得られたトナー粒子の混合物及びマゼンタトナー22についての各種パラメータを表1にまとめて示す。
マゼンタトナー1と同様に材料を分散した後、加熱用オイルバス中で50℃まで加熱し60分間保持した。その後、樹脂粒子分散液100部を追加し1時間保持し、0.1Nの水酸化ナトリウム水溶液を添加してpHを8.5に調整した後、撹拌を継続しながら85℃まで加熱し、5時間保持した。その後、20℃/分の速度で20℃まで冷却し、濾過し、イオン交換水で充分に洗浄し、トナー粒子(A)を得た。その後、トナー粒子(A)100部、アニオン性界面活性剤15部、イオン交換水200部を混合し、超音波分散機で20分間分散し、遠心分離機(Himac CR22G 日立工機製)を用いて、重力加速度5.5×104Gで60分間分離して、40分間静置したのち、全体の10体積%分の上澄み及び全体の10体積%分の沈降分を除いた。残ったトナー分散液を濾過し、イオン交換水で充分に洗浄し、乾燥させることでトナー粒子(B)を得た。トナー粒子(1)及びトナー粒子(2)に替えて、トナー粒子(B)を用いた以外はマゼンタトナー1と同様にしてマゼンタトナー23を得た。
得られたトナー粒子及びマゼンタトナー23についての各種パラメータを表1にまとめて示す。
・フェライト粒子(体積平均粒子径: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: 2部
(成分比:90/10、Mw=80000)
・カーボンブラック(R330: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。
〔低温低湿下でのハーフトーン飛散評価〕
以下の作業、および画像形成は、温度10℃/相対湿度10%の環境下で行った。
富士ゼロックス社製複写機Versant 3100 Pressに現像剤及びトナーカートリッジを充填し、上質紙(J紙、富士ゼロックス社製、坪量82g/m2)に対して、画像密度を100%としたときの紙上のトナー重量が6.0mg/cm2になるように調整して画像密度が100%のマゼンタ色のベタ画像を100枚連続出力した。このときのプロセススピードは445mm/secとした。その後、画像密度が50%の単色画像(ドットチャート)を、10枚出力した。10枚目の出力画像に対して、×100倍の目盛付きルーペを用いて、トナーの飛散に対してグレード(G1−G4)付けした。
以下の作業、および画像形成は、温度30℃/相対湿度85%の環境下で行った。
富士ゼロックス社製複写機Versant 3100 Pressに現像剤およびトナーカートリッジを充填し、72時間調湿した。その後にコート紙(OSコート紙W、富士ゼロックス社製、坪量127g/m2)に対して、画像密度を100%としたときの紙上のトナー重量が6.0mg/cm2になるように調整して画像密度が100%のマゼンタ色のベタ画像を100枚連続出力した。このときのプロセススピードは445mm/secとした。その後、画像密度が50%の単色画像(ドットチャート)を、10枚出力した。10枚目の出力画像に対して、×100倍の目盛付きルーペを用いて、トナーの飛散に対してグレード(G1−G4)付けした。
G1:トナー飛び散りが確認できない。
G2:トナー飛び散りが僅かに確認できる。
G3:トナー飛び散りがあるものの、実使用上問題の無い。
G4:トナー飛び散りがあり、実使用上問題となる可能性がある。
G5:トナー飛び散りがあり、実使用上問題となる。
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)
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 (11)
- 大径側体積粒度分布指標(GSDv(90/50))が1.20以上1.40以下であり、
小径側数粒度分布指標(GSDp(50/10))が1.30以上であり、
GSDv(90/50)/GSDp(50/10)が0.93以下であり、
平均円形度が0.94以上1.00以下であるトナー粒子を含み、
パウダーレオメータを用いて回転翼の先端スピードを100mm/secとし回転翼の進入角度を−5°とし通気流量を0ml/minとする条件で測定された基本流動性エネルギーが、150mJ以上500mJ以下である静電荷像現像用トナー。 - 前記トナー粒子の大径側体積粒度分布指標(GSDv(90/50))が1.25以上1.38以下であり、小径側数粒度分布指標(GSDp(50/10))が1.35以上であり、GSDv(90/50)/GSDp(50/10)が0.92以下であり、平均円形度が0.95以上1.00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子径(D50v)の0.1倍以上0.5倍以下の範囲の粒子径の前記トナー粒子についての平均円形度が0.96以上1.00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。
- パウダーレオメータを用いて回転翼の先端スピードを100mm/secとし回転翼の進入角度を−5°とし通気流量を10ml/minとする条件で測定された通気流動性エネルギーと、前記基本流動性エネルギーと、に基づく通気指標(基本流動性エネルギー/通気流動性エネルギー)が、25以上80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。
- 前記トナー粒子が、離型剤と結着樹脂として酸価が8.0mgKOH/g以上18.0mgKOH/g以下の樹脂とを含有する請求項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。
- 前記酸価が8.0mgKOH/g以上18.0mgKOH/g以下の樹脂が、ポリエステル樹脂を含む請求項5に記載の静電荷像現像用トナー。
- 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を含む静電荷像現像剤。
- 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7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7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7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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