JP7782176B2 - 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Info
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Description
前記結着樹脂が、非晶性樹脂a1及び非晶性樹脂a2を含む非晶性樹脂と、結晶性樹脂c1を含む結晶性樹脂と、を含み、
前記非晶性樹脂a1の重量平均分子量をMw(a1)、
前記非晶性樹脂a2の重量平均分子量Mw(a2)、
前記非晶性樹脂a1の溶解度パラメータ値(SP値)をSP(a1)、
前記非晶性樹脂a2の溶解度パラメータ値(SP値)をSP(a2)、
前記結晶性樹脂c1の溶解度パラメータ値(SP値)をSP(c1)、としたとき、下記式(1)及び(2)を満たす、静電荷像現像用トナー。
式(1):10,000≦Mw(a2)-Mw(a1)≦150,000
式(2):|SP(a1)-SP(c1)|/|SP(a2)-SP(c1)|≦0.9
<2> 前記式(2)は、下記式(2-2)を更に満たす、前記<1>に記載の静電荷像現像用トナー。
式(2-2):0.2≦|SP(a1)-SP(c1)|/|SP(a2)-SP(c1)|≦0.9
<3> 下記式(3)を更に満たす、前記<1>又は<2>に記載の静電荷像現像用トナー。
式(3):0.8≦|SP(a2)-SP(c1)|≦2.5
<4> 前記結晶性樹脂c1の含有量は、前記トナー粒子に対して、2質量%以上25質量%以下である、前記<1>~<3>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー。
<5> 前記結晶性樹脂c1の含有量は、前記非晶性樹脂に対して、2質量%以上40質量%以下である、前記<4>に記載の静電荷像現像用トナー。
<6> 結着樹脂を含有するトナー粒子を有し、
前記トナー粒子は、非晶性樹脂を含む海部と結晶性樹脂を含む島部とを含有する海島構造を有し、且つ、
前記海島構造における島部の重心を母点としてボロノイ分割をしたとき、ボロノイ多角形の面積の変動係数が0.3以上である、静電荷像現像用トナー。
<7> 前記トナー粒子は、前記ボロノイ多角形の面積の変動係数が0.3以上1.5以下である、前記<6>に記載の静電荷像現像用トナー。
<8> 前記島部の平均径が100nm以上800nm以下である、前記<6>又は<7>に記載の静電荷像現像用トナー。
<9> 前記非晶性樹脂の含有量が、トナー粒子に対して、35質量%以上95質量%以下である、前記<1>~<8>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー。
<10> 前記非晶性樹脂は、非晶性ポリエステル樹脂、並びに、ポリエステル樹脂セグメント及びスチレン-アクリル共重合体セグメントを有するハイブリット樹脂の少なくとも一方を含む、前記<1>~<9>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー。
<11> 前記結晶性樹脂は結晶性ポリエステル樹脂を含む、前記<1>~<10>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー。
<12> 前記<1>~<11>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナーを含む静電荷像現像剤。
<13> 前記<1>~<11>のいずれか1つ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。
<14> 前記<12>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。
<15> 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、
前記<12>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。
本明細書中に段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本開示中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
第一実施形態に係るトナーは、結着樹脂を含有するトナー粒子を有し、前記結着樹脂が、非晶性樹脂a1及び非晶性樹脂a2を含む非晶性樹脂と、結晶性樹脂c1を含む結晶性樹脂と、を含み、前記非晶性樹脂a1の重量平均分子量をMw(a1)、前記非晶性樹脂a2の重量平均分子量Mw(a2)、前記非晶性樹脂a1の溶解度パラメータ値(SP値)をSP(a1)、前記非晶性樹脂a2の溶解度パラメータ値(SP値)をSP(a2)、前記結晶性樹脂c1の溶解度パラメータ値(SP値)をSP(c1)、としたとき、下記式(1)及び(2)を満たす。
式(1):10,000≦Mw(a2)-Mw(a1)≦150,000
式(2):|SP(a1)-SP(c1)|/|SP(a2)-SP(c1)|≦0.9
(海島構造)
第一の実施形態に係るトナー粒子は、筋状の画像欠陥をより抑制する観点から、非晶性樹脂を含む海部と結晶性樹脂を含む島部とを含有する海島構造を有することが好ましい。
第二の実施形態に係るトナー粒子は、非晶性樹脂を含む海部と結晶性樹脂を含む島部とを含有する海島構造を有する。
トナーをエポキシ樹脂に包埋し、ダイヤモンドナイフ等で切片を作製し、作製した切片をデシケータ内で四酸化オスミウム又は四酸化ルテニウムを用いて染色する。染色された切片を走査型電子顕微鏡(SEM)にて観察する。海島構造の海部と島部とは、四酸化オスミウム又は四酸化ルテニウムによる樹脂の染色度合いに起因する濃淡で区別され、これを利用して海島構造の有無を確認する。得られたSEM画像から100個の島部を無作為に選択し、各島部の長径を計測し、長径100個の算術平均値を平均径とする。
第一の実施形態に係るトナー粒子は、筋状の画像欠陥をより抑制する観点から、海島構造における島部の重心を母点としてボロノイ分割をしたとき、ボロノイ多角形の面積の変動係数が0.3以上であることが好ましく、0.3以上1.5以下であることがより好ましく、0.5超え1.20未満であることがさらに好ましい。
第二の実施形態に係るトナー粒子は、筋状の画像欠陥をより抑制する観点から、海島構造における島部の重心を母点としてボロノイ分割をしたとき、ボロノイ多角形の面積の変動係数が0.3以上であり、0.3以上1.5以下であることが好ましく、0.5超え1.20未満であることがより好ましい。
上記海島構造の確認で説明した通り、トナー粒子の断面を観察する。
1個のトナー粒子断面に存在する全ての島部の重心を母点として、ボロノイ多角形分割(隣り合う母点間を結ぶ直線に垂直二等分線を引き、各母点の最近隣領域を分割すること)を行い、形成された全てのボロノイ多角形の面積を測定する。
島部の重心とは、島部の領域内の画素数をn、各画素のxy座標をxi、yi(i=1,2,…,n)としたとき、重心のx座標=(xiの合計)/n、重心のy座標=(yiの合計)/nである。
この操作を、300個のトナー粒子について上記を行い、ボロノイ多角形の面積の算術平均値及び標準偏差を算出する。
ボロノイ多角形の面積の変動係数={S1/K1}×100(%)
上記式中、S1はトナー粒子に存在する島部のボロノイ多角形の面積の標準偏差を示し、K1はボロノイ多角形の面積の算術平均値を示す。
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質量%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。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。
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(スペクトリス社製のFPIA-3000)によって求める。平均円形度を求める際のサンプリング数は4500個とする。
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、超音波処理を行って外添剤を除去したトナー粒子を得る。
トナー粒子は、例えば、結着樹脂を含有する。トナー粒子は、必要に応じて、着色剤、離型剤と、その他添加剤と、を含んでもよい。
第一の実施形態に係る結着樹脂は、非晶性樹脂a1及び非晶性樹脂a2を含む非晶性樹脂と、結晶性樹脂c1を含む結晶性樹脂と、を含む。
第二の実施形態に係る結着樹脂は、非晶性樹脂と、結晶性樹脂と、を含む。第二の実施形態に係る結着樹脂は、非晶性樹脂に非晶性樹脂a1及び非晶性樹脂a2を含んでいてもよく、結晶性樹脂に結晶性樹脂c1を含んでいてもよい。
第一の実施形態に係る結着樹脂は、非晶性樹脂a1の重量平均分子量をMw(a1)、非晶性樹脂a2の重量平均分子量をMw(a2)としたとき、下記式(1)を満たし、筋状の画像欠陥をより抑制する観点から、下記式(1-2)を満たしていてもよく、下記式(1-3)を満たしていてもよい。
式(1-2):15,000≦Mw(a2)-Mw(a1)≦140,000
式(1-3):30,000≦Mw(a2)-Mw(a1)≦ 100,000
本実施形態に係る結着樹脂は、筋状の画像欠陥をより抑制する観点から、非晶性樹脂a2の重量平均分子量Mw(a2)の値が、25,000以上180,000以下であってもよく、30,000以上150,000以下であってもよく、50,000以上90,000以下であってもよい。
本実施形態に係る結着樹脂は、筋状の画像欠陥をより抑制する観点から、結晶性樹脂c1の重量平均分子量Mw(c1)の値が、8,000以上100,000以下であってもよく、10,000以上80,000以下であってもよく、12,000以上60,000以下であってもよい。
第一の実施形態に係る結着樹脂は、非晶性樹脂a1の溶解度パラメータ値(SP値)をSP(a1)、非晶性樹脂a2の溶解度パラメータ値(SP値)をSP(a2)、結晶性樹脂c1の溶解度パラメータ値(SP値)をSP(c1)としたとき、下記式(2)を満たし、筋状の画像欠陥をより抑制する観点から、下記式(2-2)を満たすことが好ましく、下記式(2-3)を満たすことがより好ましい。
式(2-2):0.2≦|SP(a1)-SP(c1)|/|SP(a2)-SP(c1)|≦0.9
式(2-3):0.4≦|SP(a1)-SP(c1)|/|SP(a2)-SP(c1)|≦0.7
式(3) :0.8≦|SP(a2)-SP(c1)|≦2.5
式(3-2):1.1≦|SP(a2)-SP(c1)|≦2.3
式(3-3):1.2≦|SP(a2)-SP(c1)|≦2.1
本実施形態に係る結着樹脂は、上記の各式をより満たしやすくする観点から、SP(a2)の値が、10.1以上11.5以下であってもよく、10.3以上11.30以下であってもよく、10.5以上11.2以下であってもよい。
本実施形態に係る結着樹脂は、上記の各式をより満たしやすくする観点から、SP(c1)の値が、8.6以上10.2以下であってもよく、8.7以上10.0以下であってもよく、8.9以上9.9以下であってもよい。
より具体的に、例えば、結着樹脂がポリエステル樹脂である場合、例えばビスフェノールAのような芳香族ジオールからプロピレングリコールやネオペンチルグリコールのような脂肪族ジオールに変更することなどにより、得られるポリエステル樹脂のSP値を上昇させることができる。
また、結着樹脂がポリエステル樹脂である場合、酸成分として用いられるジカルボン酸の種類を、テレフタル酸のような芳香族ジカルボン酸から、セバシン酸のような脂肪族ジカルボン酸へと変更することなどにより、得られるポリエステル樹脂のSP値を上昇させることができる。
また、結着樹脂がポリエステル樹脂セグメント及びスチレン-アクリル共重合体セグメントを有するハイブリット樹脂である場合、上記ポリエステル樹脂セグメントの調製の他、ポリエステル樹脂セグメントとスチレン-アクリル共重合体セグメントの比率を調整することなどにより、得られるハイブリッド樹脂のSP値を調整することができる。
一方、結晶性樹脂とは、示差走査熱量測定(DSC)において、階段状の吸熱量変化ではなく、明確な吸熱ピークを有するものをいう。
具体的には、例えば、結晶性樹脂とは、昇温速度10℃/minで測定した際の吸熱ピークの半値幅が10℃以内であることを意味し、非晶性樹脂とは、半値幅が10℃を超える樹脂、又は明確な吸熱ピークが認められない樹脂を意味する。
非晶性樹脂としては、例えば、非晶性ポリエステル樹脂、非晶性ビニル樹脂(例えばスチレンアクリル樹脂等)、エポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリウレタン樹脂等の公知の非晶性樹脂が挙げられる。これらの中でも、非晶性ポリエステル樹脂、非晶性ビニル樹脂(特にスチレンアクリル樹脂)が好ましく、非晶性ポリエステル樹脂がより好ましい。
なお、非晶性樹脂として、非晶性ポリエステル樹脂と、スチレンアクリル樹脂とを併用することも好ましい態様である。また、非晶性樹脂として、非晶性ポリエステル樹脂セグメント及びスチレンアクリル樹脂セグメントを有する非晶性樹脂を適用することも好ましい態様である。
非晶性ポリエステル樹脂としては、例えば、多価カルボン酸と多価アルコールとの縮重合体が挙げられる。非晶性ポリエステル樹脂としては、市販品を使用してもよいし、合成したものを使用してもよい。
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。
スチレンアクリル樹脂は、スチレン系単量体(スチレン骨格を有する単量体)と(メタ)アクリル系単量体((メタ)アクリル基を有する単量体、好ましくは(メタ)アクリロキシ基を有する単量体)とを少なくとも共重合した共重合体である。スチレンアクリル樹脂は、例えば、スチレン類の単量体と(メタ)アクリル酸エステル類の単量体との共重合体を含む。
なお、スチレンアクリル樹脂におけるアクリル樹脂部分は、アクリル系単量体及びメタクリル系単量体のいずれか、又は、その両方を重合してなる部分構造である。また、「(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。
ハイブリット非晶性樹脂は、非晶性ポリエステル樹脂セグメントとスチレンアクリル樹脂セグメントとが化学結合している非晶性樹脂である。
ハイブリッド非晶性樹脂は、ポリエステル樹脂からなる主鎖と、該主鎖に化学結合したスチレンアクリル樹脂からなる側鎖とを有する樹脂;スチレンアクリル樹脂からなる主鎖と、該主鎖に化学結合したポリエステル樹脂からなる側鎖とを有する樹脂;ポリエステル樹脂とスチレンアクリル樹脂とが化学結合してなる主鎖を有する樹脂;ポリエステル樹脂とスチレンアクリル樹脂とが化学結合してなる主鎖と、該主鎖に化学結合したポリエステル樹脂からなる側鎖及び該主鎖に化学結合したスチレンアクリル樹脂からなる側鎖の少なくとも一方の側鎖とを有する樹脂;等が挙げられる。
(i)多価アルコールと多価カルボン酸との縮重合によってポリエステル樹脂セグメントを作製した後、スチレンアクリル樹脂セグメントを構成する単量体を付加重合させる。
(ii)付加重合性単量体の付加重合によってスチレンアクリル樹脂セグメントを作製した後、多価アルコールと多価カルボン酸とを縮重合させる。
(iii)多価アルコールと多価カルボン酸との縮重合と、付加重合性単量体の付加重合とを並行して行う。
非晶性樹脂のガラス転移温度(Tg)は、50℃以上80℃以下が好ましく、50℃以上70℃以下がより好ましい。
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。
結晶性樹脂としては、結晶性ポリエステル樹脂、結晶性ビニル樹脂(例えば、ポリアルキレン樹脂、長鎖アルキル(メタ)アクリレート樹脂等)等の公知の結晶性樹脂が挙げられる。これらの中でも、トナーの機械的強度および低温定着性の点から、結晶性ポリエステル樹脂が好ましい。
結晶性ポリエステル樹脂としては、例えば、多価カルボン酸と多価アルコールとの重縮合体が挙げられる。結晶性ポリエステル樹脂としては、市販品を使用してもよいし、合成したものを使用してもよい。
結晶性ポリエステル樹脂は、結晶構造を容易に形成するため、芳香環を有する重合性単量体よりも直鎖状脂肪族の重合性単量体を用いた重縮合体が好ましい。
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価のカルボン酸としては、例えば、芳香族カルボン酸(例えば、1,2,3-ベンゼントリカルボン酸、1,2,4-ベンゼントリカルボン酸、1,2,4-ナフタレントリカルボン酸等)、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)アルキルエステルが挙げられる。
多価カルボン酸としては、これらジカルボン酸と共に、スルホン酸基を持つジカルボン酸、エチレン性二重結合を持つジカルボン酸を併用してもよい。
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価以上のアルコールを併用してもよい。3価以上のアルコールとしては、例えば、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等が挙げられる。
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。
α,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸としては、例えば、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、1,6-ヘキサンジカルボン酸(慣用名スベリン酸)、1,7-ヘプタンジカルボン酸(慣用名アゼライン酸)、1,8-オクタンジカルボン酸(慣用名セバシン酸)、1,9-ノナンジカルボン酸、1,10-デカンジカルボン酸、1,12-ドデカンジカルボン酸、1,14-テトラデカンジカルボン酸、1,18-オクタデカンジカルボン酸等が挙げられ、中でも、1,6-ヘキサンジカルボン酸、1,7-ヘプタンジカルボン酸、1,8-オクタンジカルボン酸、1,9-ノナンジカルボン酸、1,10-デカンジカルボン酸が好ましい。
α,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸は、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。
α,ω-直鎖脂肪族ジオールとしては、例えば、エチレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,7-ヘプタンジオール、1,8-オクタンジオール、1,9-ノナンジオール、1,10-デカンジオール、1,12-ドデカンジオール、1,14-テトラデカンジオール、1,18-オクタデカンジオール等が挙げられ、中でも、1,6-ヘキサンジオール、1,7-ヘプタンジオール、1,8-オクタンジオール、1,9-ノナンジオール、1,10-デカンジオールが好ましい。
α,ω-直鎖脂肪族ジオールは、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。
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等の顔料;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、チアゾール系等の染料;が挙げられる。
着色剤は、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。
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。
離型剤の融解温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線から、JIS K7121:1987「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、無機粉体等の公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。
外添剤としては、例えば、無機粒子が挙げられる。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。
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。
混練粉砕法は、例えば、非晶性樹脂及び結晶性樹脂を含む結着樹脂と着色剤と、を溶融混練した後、粉砕、分級することでトナー粒子を製造する方法である。混練粉砕法では、例えば、結着樹脂及び着色剤を含む構成成分を溶融混練する混練工程と、溶融混練物を冷却する冷却工程と、冷却後の混練物を粉砕する粉砕工程と、粉砕物を分級する分級工程と、を経てトナー粒子が製造される。
混練工程は、非晶性樹脂及び結晶性樹脂を含む結着樹脂を含む成分を溶融混練し、混練物を得る工程である。
混練工程に用いられる混練機としては、例えば、三本ロール型、一軸スクリュー型、二軸スクリュー型、バンバリーミキサー型が挙げられる。
また、溶融温度としては、混練する結着樹脂の種類、配合比等に応じて決定されればよい。
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る。
冷却工程における冷却方法としては、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。
冷却工程により冷却された混練物を、粉砕工程で粉砕することで粒子が形成される。
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。
粉砕工程で得られた粉砕物(粒子)は、必要に応じて、目的の平均粒径のトナー粒子を得るため、分級工程にて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。
分級工程後、必要に応じて、目的の円形度のトナー粒子を得るため、熱風処理工程にて熱風処理を行ってもよい。
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、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。
・テレフタル酸 :90モル部
・フマル酸 :10モル部
・ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物 :95モル部
・ネオペンチルグリコール : 5モル部
攪拌装置、窒素導入管、温度センサ及び精留塔を備えたフラスコに、上記の材料を仕込み、1時間を要して温度を210℃まで上げ、上記材料100部に対してチタンテトラエトキシド1部を投入した。生成する水を留去しながら0.5時間を要して230℃まで温度を上げ、該温度で1時間脱水縮合反応を継続した後、反応物を冷却した。このようにして、重量平均分子量(Mw)が18,000、Fedors法により算出したSP値が10.20である非晶性樹脂(a1-1)を得た。
・テレフタル酸 :86モル部
・フマル酸 :10モル部
・無水トリメリット酸 : 4モル部
・ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物:15モル部
・ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物 :10モル部
・プロピレングリコール 75部
攪拌装置、窒素導入管、温度センサ及び精留塔を備えたフラスコに、上記の材料を仕込み、1時間を要して温度を210℃まで上げ、上記材料100部に対してチタンテトラエトキシド1部を投入した。生成する水を留去しながら0.5時間を要して230℃まで温度を上げ、該温度で2時間脱水縮合反応を継続した後、反応物を冷却した。このようにして、重量平均分子量(Mw)が65,000、Fedors法により算出したSP値が10.98である非晶性樹脂(a2-1)を得た。
・テレフタル酸 :96部
・無水トリメリット酸 : 4部
・ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物:95部
・ネオペンチルグリコール : 5部
材料を上記の材料とした以外は、非晶性樹脂(a2-1)と同様の仕様とし、非晶性樹脂(a2-2)を得た。
・セバシン酸 :202部
・1,6-ヘキサンジオール :118部
・ジブチル錫オキサイド(触媒):0.5部
加熱乾燥した三口フラスコに上記の材料を入れ、三口フラスコ内の空気を窒素ガスで置換して不活性雰囲気とし、機械攪拌にて180℃で5時間攪拌還流を行った。このようにして、重量平均分子量(Mw)が21,000、Fedors法により算出したSP値が9.19である結晶性樹脂(c1-1)を得た。
原料を表1に示す仕様とした以外は、非晶性樹脂(a1-1)と同様の操作を行い、非晶性樹脂(a1-2)~(a1-8)を得た。表1に、各樹脂のSP値及びMwを示す。
原料を表1に示す仕様とした以外は、非晶性樹脂(a2-1)と同様の操作を行い、非晶性樹脂(a2-2)~(a2-12)を得た。表1に、各樹脂のSP値及びMwを示す。
原料を表2に示す仕様とした以外は、結晶性樹脂(c1-1)と同様の操作を行い、結晶性樹脂(c1-2)~(c1-4)を得た。表1に、各樹脂のSP値及びMwを示す。
・TPA :テレフタル酸
・IPA :イソフタル酸
・AA :アジピン酸
・TMA :無水トリメリット酸
・BPA-2PO:ビスフェノールA-プロピレンオキサイド2モル付加物
・BPA-3PO:ビスフェノールA-プロピレンオキサイド3モル付加物
・BPA-2EO:ビスフェノールA-エチレンオキサイド2モル付加物
・NPG :ネオペンチルグリコール
・PG :プロピレングリコール
・非晶性ポリエステル樹脂(a1-1) :60部
・非晶性ポリエステル樹脂(a2-1) :21部
・結晶性ポリエステル樹脂(c1-1) : 7部
・着色剤1(カーボンブラック、三菱ケミカル社製#25): 7部
・ワックス(パラフィンワックス、日本精蝋社製HNP9): 5部
上記材料をヘンシェルミキサー(FM75L;日本コークス工業製)にて混合した後、二軸混練押出機(TEM-48SS:芝浦機械製)で温度110℃、スクリュー回転数を250rpmの条件で混練し、混練物の圧延、冷却をおこなった。得られた混練物をハンマーミルにて粗粉砕後、ジェットミル(AFG;ホソカワミクロン社製)で粉砕、エルボージェット分級機(EJ-LABO;日鉄鉱業社製)にて分級を行い、トナー粒子1を得た。
・ゾルゲル法シリカ粒子(個数平均粒径=120nm) :2.0部
・チタン酸ストロンチウム粒子(個数平均粒径=50nm):0.2部
以上材料をヘンシェルミキサーで混合し、トナー1を得た。
各樹脂の種類、含有量等を表1~表3に示す仕様とした以外は、実施例1と同様の手法により、各例のトナーを得た。
実施例1において、混練する際の温度を100℃、回転数を600rpmとした以外は、実施例1と同様の手法により、トナー15を得た。
実施例1において、混練する際の温度を100℃、回転数を560rpmとした以外は、実施例1と同様の手法により、トナー16を得た。
実施例1において、混練する際の温度を130℃、回転数を200rpmとした以外は、実施例1と同様の手法により、トナー17を得た。
実施例1において、混練する際の温度を130℃、回転数を180rpmとした以外は、実施例1と同様の手法により、トナー18を得た。
・非晶性樹脂a1の重量平均分子量Mw(a1)
・非晶性樹脂a2の重量平均分子量Mw(a2)
・非晶性樹脂c1の重量平均分子量Mw(c1)
・Mw(a2)-Mw(a1)
・非晶性樹脂a1の溶解度パラメータ値(SP値)SP(a1)
・非晶性樹脂a2の溶解度パラメータ値(SP値)SP(a2)
・結晶性樹脂c1の溶解度パラメータ値(SP値)SP(c1)
・|SP(a1)-SP(c1)|/|SP(a2)-SP(c1)|
・|SP(a2)-SP(c1)|
・SP(a1)
・SP(a2)
・SP(c1)
・トナー粒子に対する結晶性樹脂c1の含有量
・非晶性樹脂に対する結晶性樹脂c1の含有量
・ボロノイ多角形の面積の変動係数
・島部の平均径
・トナー粒子に対する非晶性樹脂の含有量
・非晶性樹脂の種類
・結晶性樹脂の種類
・PES:ポリエステル樹脂
・Hybrid:ポリエステル樹脂セグメント及びスチレン-アクリル共重合体セグメントを有するハイブリット樹脂
株式会社富士フイルムビジネスイノベーション社製複合機Apeos C2570dを30℃の環境に設置し、各例のトナーを使用した現像剤を現像装置に充填した。この画像形成装置により、画像密度0.4%の画像をA4で2000枚連続して出力した。その後、A4サイズの全面ハーフトーン画像と、全面文字のみに画像をプリントし、形成された画像について、以下の目視の判断基準により筋状の画像欠陥の有無を評価した。結果を表3に示す。
-判断基準-
A:筋が未発生。
B:注視すると微かに筋の存在が見られるが許容できる。
C:ハーフトーンの画像において筋状の画像の存在が微かに確認できるが実用上問題にはならず許容できる。
D:ハーフトーンの画像及び文字画像で筋の存在がはっきりと分かる。
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)
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)
28 定着装置(定着手段の一例)
30 中間転写体クリーニング装置
P 記録紙(記録媒体の一例)
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)
Claims (13)
- 結着樹脂を含有するトナー粒子を有し、
前記結着樹脂が、非晶性樹脂a1及び非晶性樹脂a2を含む非晶性樹脂と、結晶性樹脂c1を含む結晶性樹脂と、を含み、
前記トナー粒子は、前記非晶性樹脂を含む海部と前記結晶性樹脂を含む島部とを含有する海島構造を有し、前記島部の平均径が100nm以上800nm以下であり、
前記非晶性樹脂a1の重量平均分子量をMw(a1)、
前記非晶性樹脂a2の重量平均分子量をMw(a2)、
前記非晶性樹脂a1の溶解度パラメータ値(SP値)をSP(a1)、
前記非晶性樹脂a2の溶解度パラメータ値(SP値)をSP(a2)、
前記結晶性樹脂c1の溶解度パラメータ値(SP値)をSP(c1)、としたとき、下記式(1)及び(2)を満たし、
前記Mw(a1)の値が12,000以上22,000以下である、静電荷像現像用トナー。
式(1):10,000≦Mw(a2)-Mw(a1)≦150,000
式(2):|SP(a1)-SP(c1)|/|SP(a2)-SP(c1)|≦0.9
- 前記式(1)は、下記式(1-3)を更に満たす、請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
式(1-3):30,000≦Mw(a2)-Mw(a1)≦ 100,000
- 前記式(2)は、下記式(2-2)を更に満たす、請求項1又は請求項2に記載の静電荷像現像用トナー。
式(2-2):0.2≦|SP(a1)-SP(c1)|/|SP(a2)-SP(c1)|≦0.9 - 下記式(3)を更に満たす、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。
式(3):0.8≦|SP(a2)-SP(c1)|≦2.5 - 前記結晶性樹脂c1の含有量は、前記トナー粒子に対して、2質量%以上25質量%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。
- 前記結晶性樹脂c1の含有量は、前記非晶性樹脂に対して、2質量%以上40質量%以下である、請求項5に記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記非晶性樹脂の含有量が、トナー粒子に対して、35質量%以上95質量%以下である、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。
- 前記非晶性樹脂は、非晶性ポリエステル樹脂、並びに、ポリエステル樹脂セグメント及びスチレン-アクリル共重合体セグメントを有するハイブリット樹脂の少なくとも一方を含む、請求項1~請求項7のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記結晶性樹脂は結晶性ポリエステル樹脂を含む、請求項1~請求項8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9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9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10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10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。
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