JP5090057B2 - トナー、並びにこれを用いた画像形成装置及び画像形成方法 - Google Patents
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Description
しかし、前記粉砕法は、製造されたトナーの粒径のばらつきが大きく、生産効率が悪く、コスト高を招き、特に粒径の小さいトナーを製造する場合には、収率が著しく低下するという問題がある。
このため、近年、トナーの形状及び粒度分布を任意に制御できるトナーの製造方法として、乳化重合凝集法が注目されている(特許文献3及び4等参照)。
しかし、このようにしてトナーを製造すると、着色剤及びワックス等がトナー中に均一に分散されず、着色剤及びワックス等が凝集してトナーの表面に露出し、キャリアへのワックススペント及び樹脂スペントが発生する。また、トナーの帯電量変化により、形成される画像濃度が変動したり、形成される画像にカブリが発生するという問題がある。
<1> 少なくともポリエステル樹脂粒子を含む粒子を水系媒体中で乳化乃至分散し、凝集させてなるトナーであって、
前記ポリエステル樹脂粒子がポリエステル樹脂を含有し、該ポリエステル樹脂が1,2−プロパンジオールを2価のアルコール成分中65モル%以上含有するアルコール成分と、精製ロジンを含有するカルボン酸成分とを縮重合させてなり、かつ該ポリエステル樹脂の軟化点が80℃以上120℃未満であり、
前記トナーが、着色剤及び離型剤を含有することを特徴とするトナーである。
<2> カルボン酸成分が、更に炭素数2〜4の脂肪族ジカルボン酸化合物を含有する前記<1>に記載のトナーである。
<3> アルコール成分が、更にグリセリンを含有する前記<1>から<2>のいずれかに記載のトナーである。
<4> トナーが、コア用樹脂粒子Aを含むコア粒子から形成されるコア部分と、シェル用樹脂粒子Bを含むシェル微粒子から形成されるシェル部分とからなるコアシェル構造を有する前記<1>から<3>のいずれかに記載のトナーである。
<5> ポリエステル樹脂粒子を含むコア用樹脂粒子Aを凝集させながら加熱により固定化させて、コア粒子を形成するコア粒子形成工程と、
コア粒子の分散液にシェル用樹脂粒子Bを含むシェル微粒子を添加し、混合させて、コア粒子表面にシェル微粒子が付着してなるシェル化粒子を形成するシェル化粒子形成工程と、
付着した該シェル化粒子を加熱する加熱工程とを含むトナーの製造方法によって製造される前記<1>から<4>のいずれかに記載のトナーである。
<6> シェル用樹脂粒子Bが、ポリエステル樹脂粒子を含む前記<4>から<5>のいずれかに記載のトナーである。
<7> トナー表面に無機微粒子からなる外添剤を付着させてなり、該無機微粒子が疎水化度50%以上でBET比表面積100m2/g〜300m2/gのシリカ微粒子と、疎水化度50%以上でBET比表面積20m2/g〜150m2/gのチタニア微粒子とを含む前記<1>から<6>のいずれかに記載のトナーである。
<8> 無機微粒子が、平均一次粒径60nm〜150nmの略球形のシリカ粒子を含有する前記<7>に記載のトナーである。
<9> トナーの重量平均粒径(D4)が3.0μm〜7.0μmであり、該重量平均粒径(D4)と個数平均粒径(Dn)との比(D4/Dn)が、1.05〜1.30である前記<1>から<8>のいずれかに記載のトナーである。
<10> トナーの平均円形度が0.93〜0.99である前記<1>から<9>のいずれかに記載のトナーである。
<11> 静電潜像担持体と、該静電潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、前記静電潜像をトナーを用いて現像して可視像を形成する現像手段と、前記可視像を記録媒体に転写する転写手段と、前記記録媒体に転写された転写像を定着させる定着手段と、前記静電潜像担持体上の残留トナーを除去するクリーニング手段とを少なくとも有する画像形成装置であって、
前記クリーニング手段が弾性ブレードを有し、かつ前記トナーが前記<1>から<10>のいずれかに記載のトナーであることを特徴とする画像形成装置である。
<12> 定着手段におけるトナー定着部材が、ベルト及びシートのいずれかである前記<11>に記載の画像形成装置である。
<13> 静電潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成工程と、前記静電潜像をトナーを用いて現像して可視像を形成する現像工程と、前記可視像を記録媒体に転写する転写工程と、前記記録媒体に転写された転写像を定着させる定着工程と、前記静電潜像担持体上の残留トナーをブレードで除去するクリーニング工程とを少なくとも含む画像形成方法であって、
前記トナーが、前記<1>から<10>のいずれかに記載のトナーであることを特徴とする画像形成方法である。
<14> 前記<1>から<10>のいずれかに記載のトナーを含むことを特徴とする現像剤である。
<15> 前記<1>から<10>のいずれかに記載のトナーが充填されてなることを特徴とするトナー入り容器である。
<18> 静電潜像担持体と、該静電潜像担持体上に形成された静電潜像をトナーを用いて現像し可視像を形成する現像手段とを少なくとも有し、画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジであって、
前記トナーが、前記<1>から<10>のいずれかに記載のトナーであることを特徴とするプロセスカートリッジである。
前記ポリエステル樹脂粒子がポリエステル樹脂を含有し、該ポリエステル樹脂が1,2−プロパンジオールを2価のアルコール成分中65モル%以上含有するアルコール成分と、精製ロジンを含有するカルボン酸成分とを縮重合させてなり、かつ該ポリエステル樹脂の軟化点が80℃以上120℃未満であり、
前記トナーが、着色剤及び離型剤を含有する。
本発明のトナーにおいては、前記ポリエステル樹脂粒子を構成するポリエステル樹脂が2価のアルコール成分として1,2−プロパンジオールを含有したアルコール成分と、精製ロジンをカルボン酸成分とを縮重合させて得られる。該アルコール成分として用いられる炭素数3の分岐鎖型のアルコールである1,2−プロパンジオールは、炭素数2以下のアルコールと対比して耐オフセット性を維持したまま低温定着性を向上させるのに有効であり、炭素数4以上の分岐鎖型アルコールと対比してガラス転移温度の低下に伴う保存性の低下防止に有効である。また、カルボン酸成分に精製ロジンが配合されているため、極めて低い温度での定着が可能となり、通常のポリエステル樹脂に比べ、エステル成分が過多であるため、離型剤等との混和性が良好となる。その結果、離型剤等との分散性に優れ、樹脂の相分離なく、耐久性が優れ、また、樹脂の耐熱保存性が向上しながら、低温定着性が得られる。更に、精製ロジンを用いることで、不純物に由来する臭気が抑制され、耐熱保存性が良好となる。
また、少なくともポリエステル樹脂粒子を含む粒子を水系媒体中で乳化乃至分散し、凝集させてトナーを製造することにより、高画質化に有利な小粒径で粒径分布のシャープなトナーを安定的に作製することができ、更に、結着樹脂、離型剤、及び着色剤の相互の存在状態を必要性に応じて制御することが可能となり、結着樹脂の特性を効果的に発揮させることができる。
したがって本発明のトナーにおいては、保存性及び低温定着性に優れ、かつキャリアへのワックススペント及び樹脂スペントが少なく、帯電量の安定性に優れ、カブリの発生を抑制することができる。
本発明の画像形成装置においては、前記静電潜像形成手段が、静電潜像を形成する。前記現像手段が、前記静電潜像担持体上に形成された前記静電潜像をトナーを用いて現像し可視像を形成する。前記転写手段が、該可視像を記録媒体に転写する。前記定着手段が前記記録媒体に転写された転写像を定着する。前記クリーニング手段が前記静電潜像担持体上の残留トナーを除去する。このとき、前記トナーとして本発明の前記トナーを用いているので、キャリアへのワックススペント及び樹脂スペントが少なく、帯電量の安定性に優れ、カブリのない極めて高画質な画像を形成することができる。
本発明の画像形成方法においては、前記静電潜像形成工程において、前記静電潜像担持体上に静電潜像を形成する。前記現像工程において、前記静電潜像担持体上に形成された前記静電潜像をトナーを用いて現像し可視像を形成する。前記転写工程において、該可視像を記録媒体に転写する。前記定着工程において、前記記録媒体に転写された転写像を定着する。前記クリーニング工程において、前記静電潜像担持体上の残留トナーをブレードで除去する。このとき、前記トナーとして本発明の前記トナーを用いているので、キャリアへのワックススペント及び樹脂スペントが少なく、帯電量の安定性に優れ、カブリのない極めて高画質な画像を形成することができる。
本発明のトナーは、少なくともポリエステル樹脂粒子を含む粒子を水系媒体中で乳化乃至分散し、凝集させてなり、着色剤、離型剤、更に必要に応じてその他の成分を含有してなる。
前記トナーは、コア用樹脂粒子Aを含むコア粒子から形成されるコア部分と、シェル用樹脂粒子Bを含むシェル微粒子から形成されるシェル部分とからなるコアシェル構造を有することが好ましい。
前記ポリエステル樹脂粒子はポリエステル樹脂を含有し、該ポリエステル樹脂が1,2−プロパンジオールを2価のアルコール成分中65モル%以上含有するアルコール成分と、精製ロジンを含有するカルボン酸成分とを縮重合させてなり、かつ該ポリエステル樹脂の軟化点が80℃以上120℃未満である。
前記アルコール成分に用いられる炭素数3の分岐鎖型のアルコールである1,2−プロパンジオールは、炭素数2以下のアルコールと対比して耐オフセット性を維持したまま低温定着性を向上させるのに有効であり、炭素数4以上の分岐鎖型アルコールと対比してガラス転移温度の低下に伴う保存性の低下防止に有効であり、極めて低い温度での定着が可能となり、保存性が向上するという驚くべき効果が奏される。また、1,2−プロパンジオールをアルコール成分として含有するポリエステル系樹脂は、離型剤との相溶性に優れ、微分散しやすい。特に1,2−プロパンジオールの含有量が、2価のアルコール成分中、65モル%以上であるときは、優れた低温定着性と耐オフセット性を発揮する。
前記2価のアルコール成分の含有量は、アルコール成分中60モル%〜95モル%が好ましく、65モル%〜90モル%がより好ましい。
前記カルボン酸成分としては、精製ロジンが用いられる。これにより、極めて低い温度での定着が可能となり、通常のポリエステル樹脂に比べ、エステル成分が過多であるため、離型剤等との混和性が良好となる。その結果、離型剤分散性にすぐれ、樹脂の相分離なく、耐久性が優れ、また、樹脂の耐熱保存性が向上しながら、低温定着性が得られる。更に、精製ロジンを用いることで、不純物に由来する臭気が抑制され、耐熱保存性が良好となる。
前記ロジンは、パルプを製造する工程で副産物として得られるトール油から得られるトールロジン、生松ヤニから得られるガムロジン、松の切株から得られるウッドロジン等に大別されるが、本発明におけるロジンは、低温定着性の観点から、トールロジンが好ましい。
また、不均化ロジン、水素化ロジン等の変性ロジンの精製物を用いることもできるが、本発明においては、低温定着性及び保存性の観点から、変性をしていない、いわゆる生ロジンを使用することが好ましい。
前記精製ロジンの含有量は、前記カルボン酸成分中、2モル%〜50モル%が好ましく、5モル%〜40モル%がより好ましく、10モル%〜30モル%が更に好ましい。
前記脂肪族ジカルボン酸の含有量は、低温定着性の向上及びガラス転移温度の低下抑制の観点から、カルボン酸成分中、0.5モル%〜20モル%が好ましく、1モル%〜10モル%がより好ましい。
前記アルコール成分と前記カルボン酸成分との縮重合は、エステル化触媒の存在下で行うことが好ましい。前記エステル化触媒としては、p−トルエンスルホン酸等のルイス酸類、チタン化合物、Sn−C結合を有さない錫(II)化合物が挙げられ、これらはそれぞれ単独で又は両者を併用して用いられる。これらの中でも、チタン化合物、Sn−C結合を有さない錫(II)化合物が特に好ましい。
前記チタン化合物としては、例えばチタンジイソプロピレートビストリエタノールアミネート〔Ti(C6H14O3N)2(C3H7O)2〕、チタンジイソプロピレートビスジエタノールアミネート〔Ti(C4H10O2N)2(C3H7O)2〕、チタンジペンチレートビストリエタノールアミネート〔Ti(C6H14O3N)2(C5H11O)2〕、チタンジエチレートビストリエタノールアミネート〔Ti(C6H14O3N)2(C2H5O)2〕、チタンジヒドロキシオクチレートビストリエタノールアミネート〔Ti(C6H14O3N)2(OHC8H16O)2〕、チタンジステアレートビストリエタノールアミネート〔Ti(C6H14O3N)2(C18H37O)2〕、チタントリイソプロピレートトリエタノールアミネート〔Ti(C6H14O3N)1(C3H7O)3〕、チタンモノプロピレートトリス(トリエタノールアミネート)〔Ti(C6H14O3N)3(C3H7O)1〕などが挙げられる。これらの中でも、チタンジイソプロピレートビストリエタノールアミネート、チタンジイソプロピレートビスジエタノールアミネート、チタンジペンチレートビストリエタノールアミネートが特に好ましく、これらは、例えばマツモト交商株式会社製の市販品としても入手可能である。
前記チタン化合物の存在量は、前記アルコール成分及び前記カルボン酸成分の総量100質量部に対して、0.01質量部〜1.0質量部が好ましく、0.1質量部〜0.7質量部がより好ましい。
前記Sn−O結合を有する錫(II)化合物としては、例えばシュウ酸錫(II)、ジ酢酸錫(II)、ジオクタン酸錫(II)、ジラウリル酸錫(II)、ジステアリン酸錫(II)、ジオレイン酸錫(II)等の炭素数2〜28のカルボン酸基を有するカルボン酸錫(II);ジオクチロキシ錫(II)、ジラウロキシ錫(II)、ジステアロキシ錫(II)、ジオレイロキシ錫(II)等の炭素数2〜28のアルコキシ基を有するジアルコキシ錫(II);酸化錫(II);硫酸錫(II)などが挙げられる。
前記Sn−X(ただし、Xはハロゲン原子を示す)結合を有する化合物としては、例えば塩化錫(II)、臭化錫(II)等のハロゲン化錫(II)などが挙げられ、これらの中でも、帯電立ち上がり効果及び触媒能の点から、(R1COO)2Sn(ただし、R1は炭素数5〜19のアルキル基又はアルケニル基を示す)で表される脂肪酸錫(II)、(R2O)2Sn(ただし、R2は炭素数6〜20のアルキル基又はアルケニル基を示す)で表されるジアルコキシ錫(II)、SnOで表される酸化錫(II)が好ましく、(R1COO)2Snで表される脂肪酸錫(II)、酸化錫(II)がより好ましく、ジオクタン酸錫(II)、ジステアリン酸錫(II)、酸化錫(II)が更に好ましい。
前記Sn−C結合を有していない錫(II)化合物の存在量は、前記アルコール成分及び前記カルボン酸成分の総量100質量部に対して、0.01質量部〜1.0質量部が好ましく、0.1質量部〜0.7質量部がより好ましい。
前記アルコール成分とカルボン酸成分との縮重合は、例えば、前記エステル化触媒の存在下、不活性ガス雰囲気中にて、180℃〜250℃の温度で行うことができる。ポリエステル系樹脂の軟化点は反応時間により調整することができる。
また、ポリエステルのガラス転移温度は、定着性、保存性及び耐久性の観点から、45℃〜75℃が好ましく、50℃〜65℃がより好ましい。酸価は、帯電性と環境安定性の観点から、1mgKOH/g〜80mgKOH/gが好ましく、10mgKOH/g〜50mgKOH/gがより好ましい。
本発明のトナーは、コアシェル構造をとることが好ましい。これにより、定着性、及び機械的強度の向上が可能となる。以下、コアシェル構造の説明の中で、コア用樹脂粒子をA、シェル用樹脂粒子をBとして説明する。
前記コアシェル構造のトナーは、ポリエステル樹脂粒子を含むコア用樹脂粒子Aを凝集させながら加熱により固定化させて、コア粒子を形成するコア粒子形成工程と、
コア粒子の分散液にシェル用樹脂粒子Bを含むシェル微粒子を添加し、混合させて、コア粒子表面にシェル微粒子が付着してなるシェル化粒子を形成するシェル化粒子形成工程と、
付着した該シェル化粒子を加熱する加熱工程とを含むトナーの製造方法によって製造することができる。
前記コア粒子表面のシェル層を構成するシェル用樹脂粒子Bとしてコア用樹脂粒子Aよりも軟らかい樹脂成分と硬い樹脂成分とを使用する。これにより、軟らかい樹脂成分が融着促進成分として作用して硬い樹脂成分をコア粒子表面に強固に接着することができ、シェル層の均一な形成が可能になるため、トナー粒子表面を滑らかにし、シェル層全体を機械的強度の高い均質なシェル層とすることができる。その結果、現像装置内での機械的ストレスに対して高い耐久性を有するトナー構造とすることができる。
また同様に、前記シェル用樹脂粒子Bは、複数の樹脂成分を別々の粒子として含む粒子構成であってもよいし、又は個々の粒子において複数の樹脂成分及びそれぞれの樹脂層を有する複合粒子構成であってもよい。
前記コア粒子全体の樹脂の数平均分子量(Mn)は、1,000〜10,000が好ましく、2,000〜8,000がより好ましい。前記数平均分子量(Mn)が、1,000以上であれば耐熱保存安定性及び耐オフセット性が良好となり、10,000以下ではトナーの低温定着性が良好となる。
前記数平均分子量(Mn)が、10,000を超えると、定着性が不十分となる場合があり、1,000未満であると、トナーのブロッキング性及び保存性が悪化することがある。
前記スチレン−アクリル系共重合樹脂を製造する方法としては、乳化重合法及び懸濁重合法が好適である。前記ポリエステル樹脂粒子を得る場合、予め得られたポリマーを溶剤に溶かして水系中で懸濁乳化分散させるなどの方法により容易に得ることができる。特に、低分子成分、高分子成分、中分子成分を複合化して用いるような場合には乳化重合法により多段重合によって得られた樹脂粒子が製造性の観点で好適である。
前記コア用樹脂粒子Aは、重量平均粒径が50nm〜500nmであることが好ましい。前記コア用樹脂粒子A、後述するシェル用樹脂粒子B、後述するワックス分散体、及び着色剤分散体の粒径については、例えば動的光散乱式粒度分布計(マイクロトラックUPA150、ハネウェル社製)などを用いて測定することができる。
前記シェル層を構成するシェル用樹脂粒子Bの重量平均分子量(MwB)は、コア用樹脂粒子Aの重量平均分子量(MwA)に対して、下記関係式(i)が成立する範囲にあることが好ましい。
MwA<MwB ・・・(i)
また、前記シェル用樹脂粒子Bの重量平均分子量(MwB)は、10,000〜100,000が好ましい。前記MwBがMwA以下であると、耐ストレス性が低下することがある。
Mwb1<MwA<Mwb2 ・・・(ii)
ただし、前記Mwb1及びMwb2は、それぞれ樹脂成分b1及びb2の重量平均分子量を表す。
このような樹脂成分b1と樹脂成分b2を含有するシェル用樹脂粒子B全体のMwBが、前記関係式(i)を満たせばよい。
前記樹脂成分b2の重量平均分子量(Mwb2)は、より強靭なシェル層を有効に形成する観点から、10,000〜100,000が好ましく、30,000〜100,000がより好ましい。
前記樹脂成分b1の含有割合は、シェル用樹脂粒子B全量に対して5質量%〜65質量%が好ましく、10質量%〜40質量%がより好ましい。一方、前記樹脂成分b2の含有割合は、シェル用樹脂粒子B全量に対して35質量%〜95質量%が好ましく、60質量%〜90質量%がより好ましい。
なお、前記シェル用樹脂粒子Bとして樹脂成分b1及びb2以外にも、トナーの帯電性及び定着性などに効果のある別の機能性材料を使用することも可能である。
前記コア粒子を構成するコア用樹脂粒子Aとシェル層を構成するシェル用樹脂粒子Bとの配合質量比(コア:シェル)は、50:50〜90:10が好ましく、60:40〜80:20がより好ましい。前記シェル用樹脂粒子Bの比率が小さすぎると、シェル層によるトナーの機械的強度を改善する効果が得られなくなる。一方、前記シェル用樹脂粒子Bの比率が大きすぎると、定着温度が高くなりすぎることがある。
前記着色剤としては、特に制限はなく、公知の染料、顔料及び磁性粉を用いることができ、例えばカーボンブラック、スーダンブラックSM、ファーストイエローG、ベンジジンイエロー、ピグメントイエロー、インドファーストオレンジ、イルガシンレッド、パラニトアニリンレッド、トルイジンレッド、カーミンFB、ピグメントオレンジR、レーキレッド2G、ローダミンFB、ローダミンBレーキ、メチルバイオレットBレーキ、フタロシアニンブルー、ピグメントブルー、ブリリアントグリーン、フタロシアニングリーン、オイルイエローGG、カヤセットYG、オラゾールブラウンB、オイルピンクOP、マグネタイト、鉄黒、などが挙げられる。
また、トナー内部での顔料の平均分散粒径は、0.05μm〜0.50μmが好ましく、0.10μm〜0.40μmがより好ましい。前記顔料の平均分散粒径が、0.05μm以上で安定にトナーの作製が可能となり、0.50μm以下でトナーの着色力が向上し、カラートナーにおいては色再現範囲が向上する。
ここで、顔料の最大方向の粒径をもって分散径とした。具体的には、トナーをエポキシ樹脂に包埋して約100μmに超薄切片化し、透過型電子顕微鏡(TEM)により倍率10000倍でトナーの断面観察を行い、写真撮影し、この写真20点(20個のトナー)を画像評価することにより、ワックスの分散状態を観察し分散径を測定した。なお、不定形の場合は、最長径と最短径の平均値とした。
前記離型剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばカルナウバワックス(C1)、フィッシャートロプシュワックス(C2)、パラフィンワックス(C3)、ポリオレフインワックス(C4)などが挙げられる。
前記カルナウバワックス(C1)としては、天然カルナウバワックス、脱遊離脂肪酸型カルナウバワックスが挙げられる。
前記フィッシャートロプシュワックス(C2)としては、石油系フィッシャートロプシュワックス(シューマン・サゾール社製、パラフリントH1、パラフリントH1N4、パラフリントC105など)、天然ガス系フィッシャートロプシュワックス(シェルMDS社製FT100など)、又はこれらフィッシャートロプシュワックスを分別結晶化などの方法で精製したもの(日本精蝋株式会社製、MDP−7000、MDP−7010など)などが挙げられる。
前記パラフィンワックス(C3)としては、石油ワックス系のパラフィンワックス(日本精蝋株式会社製、パラフィンワックスHNP−5、HNP−9、HNP−11等)などが挙げられる。
前記ポリオレフインワックス(C4)としては、ポリエチレンワックス(三洋化成工業株式会社製、サンワックス171P、サンワックスLEL400等)、ポリプロピレンワックス(三洋化成工業株式会社製、ビスコール550P、ビスコール660P等)などが挙げられる。
これらの中でも、カルナウバワックス、フィッシャートロプシュワックスが好ましく、カルナウバワックス、石油系フィッシャートロプシュワックスが特に好ましい。これらのワックスを離型剤として使用することで、トナーとした場合の低温定着性に優れる。
前記離型剤のトナーの内部における平均分散粒径は、0.2μm〜2.0μmが好ましく、0.3μm〜1.5μmがより好ましい。前記離型剤の平均分散粒径が、0.2μm未満であると、定着時にトナー表面に離型剤が染み出しやすくなり、定着オイルを塗布しない定着装置においても、十分な定着離型性が得られ、2.0μmを超えると、トナーが現像装置内での撹拌によってトナーの表面に耐熱性の低い離型剤が染み出し、キャリアの表面や現像装置内の各種の部材にトナーが融着(フィルミング)するといった現象が発生しやすくなる。
前記荷電制御剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばニグロシン染料、4級アンモニウム塩化合物、4級アンモニウム塩基含有ポリマー、合金属アゾ染料、サリチル酸金属塩、スルホン酸基含有ポリマー、含フツソ系ポリマー(フッ化重合体)、ハロゲン置換芳香環含有ポリマーなどが挙げられる。
前記荷電制御剤の前記トナーにおける含有量は、0質量%〜5質量%が好ましく、0.01質量%〜4質量%がより好ましい。
前記荷電制御剤は、必要に応じて、樹脂等と同時に凝集させてトナー中に分散させた状態とする、又はトナーの表面に付着させた状態にさせることが可能である。
前記トナーは、その表面に無機微粒子からなる外添剤を付着させてなり、該無機微粒子が疎水化度50%以上でBET比表面積100m2/g〜300m2/gのシリカ微粒子と、疎水化度50%以上でBET比表面積20m2/g〜150m2/gのチタニア微粒子とを含むことが好ましい。
前記シリカ粒子とチタニア粒子は、外添剤として併用してトナーに外添することで、トナーに必要な特性が効果的に付与される。前記シリカ粒子はトナーの流動性を付与するメリットがあるが、トナーの帯電量を極端に上昇させたり、トナーの帯電量の環境依存性を拡大させるデメリットがある。また、チタニア粒子はそれほどトナーの流動性を付与する効果は少ないが、トナーの帯電量の上昇や環境依存性が少ない。
両外添剤とも疎水化度は50%以上とすることで、トナーの疎水性が向上し、トナーの帯電性や流動性の環境依存性を少なくすることができる。
また、シリカ粒子のBET比表面積が100m2/g以上で、現像装置内での撹拌によってトナーの表面に付着したシリカがトナーの内部に埋め込まれることによる流動性の低下が抑制される。また、300m2/g以下でトナーに十分な流動性が付与される。
また、チタニア粒子のBET比表面積が20m2/g以上で、現像装置内での撹拌によってトナーの表面に付着したチタニア粒子がトナーの内部に埋め込まれることにより、帯電性の変化が抑制される。また、150m2/g以下でトナーに十分な流動性が付与される。
前記無機微粒子の疎水化度は、メタノールを用いた疎水化度測定法により次のように行う。無機微粒子0.2gを三角フラスコの水50mlに添加する。メタノールをビュレットから滴定する。この際、フラスコ内の溶液はマグネチックスターラーで常時撹拌する。無機微粒子の沈降終了は、全量が液体中に懸濁することによって確認され、疎水化度は、沈降終了時点に達した際のメタノール及び水の液状混合物中のメタノールの百分率として表される。
前記シリカ微粒子の平均一次粒径は、60nm〜150nmが好ましく、70nm〜130nmがより好ましい。前記平均一次粒径が60nm未満であると、シリカ微粒子がトナー表面の凹凸の凹部分に埋没してコロの役割を低下する場合が生じる。一方、前記平均一次粒径が150μmよりも大きいと、シリカ微粒子がブレードと感光体表面の間に位置した場合、トナー自身の接触面積と同レベルのオーダとなり、クリーニングされるべきトナー粒子を通過させる、即ち、クリーニング不良を発生させやすくなる。
また、前記コロの役割の効果は、シリカ微粒子が特に球形に近い形状であるとより発揮される。前記球形に近い形状とは概略球形となる円形度のことであり、具体的には円形度が0.95以上のことを示す。
前記シリカ微粒子は、各種のカップリング剤、ヘキサメチルジシラザン、ジメチルジクロロシラン、オクチルトリメトキシシラン等で疎水化処理が施されていてもよい。
前記シリカ微粒子を、トナー表面に外添加し付着させる方法としては、トナー母体粒子とシリカ微粒子を各種の公知の混合装置を用いて、機械的に混合して付着させる方法や、液相中でトナー母体粒子とシリカ微粒子を界面活性剤などで均一に分散させ、付着処理後、乾燥させる方法などがある。
前記その他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、流動性向上剤、クリーニング性向上剤、磁性材料、金属石鹸、等が挙げられる。
前記クリーニング性向上剤は、静電潜像担持体及び中間転写体に残存する転写後の現像剤を除去するために前記トナーに添加され、例えば、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸等の脂肪酸金属塩;ポリメチルメタクリレート微粒子、ポリスチレン微粒子等のソープフリー乳化重合により製造されたポリマー微粒子、などが挙げられる。前記ポリマー微粒子としては、比較的粒度分布が狭いものが好ましく、体積平均粒径が0.01〜1μmのものが好適である。
前記磁性材料としては、特に制限はなく、目的に応じて公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、鉄粉、マグネタイト、フェライト、などが挙げられる。これらの中でも、色調の点で白色のものが好ましい。
本発明のトナーは、水系媒体中にポリエステル樹脂粒子を乳化分散させてなる分散液を用い、該ポリエステル樹脂粒子を水系媒体中で凝集させる工程を経て製造することができる。
具体的には、ポリエステル樹脂、離型剤、及び着色剤を凝集させてトナー粒子を得る方法、又は、離型剤を含有するポリエステル樹脂粒子と、着色剤を含有するポリエステル樹脂を調製し、それらを凝集する方法などで行うことができる。
前記トナーの製造方法においては、高画質化に有利な小粒径で粒径分布のシャープなトナーを安定的に作成することが可能となる。更に、ポリエステル樹脂、離型剤、及び着色剤の相互の存在状態を必要性に応じて制御することが可能となり、ポリエステル樹脂の特性を効果的に発揮させることができる。
なお、本願明細書において、「凝集」とは、少なくとも複数の樹脂粒子が単に付着することを意図する概念で用いるものとする。前記「凝集」によって、構成粒子は接触しているものの、樹脂粒子等の溶融による結合は形成されていない、いわゆるヘテロ凝集粒子(群)が形成される。前記「凝集」によって形成される粒子群を「凝集粒子」と称する。
以下、具体的なトナー製造方法について説明する。
乳化液は、塩基性物質が存在する水系媒体中でポリエステル樹脂を乳化する乳化工程により得られる。前記乳化工程において、既述のポリエステル樹脂の乳化粒子(液滴)は、水系媒体と、ポリエステル樹脂を含む液(ポリマー液)とを混合した溶液に、剪断力を与えることにより形成される。
前記乳化工程において、前記ポリエステル樹脂からなるポリマー液に着色剤を添加して、ポリマー(混合)液を調製し、前記水系媒体と、該ポリマー(混合)液とを混合した溶液に、剪断力を与えることにより前記ポリエステル樹脂の乳化粒子(液滴)が形成されることが好ましい。このように前記着色剤が分散している乳化液を調製することにより、トナーの製造に好ましく用いることができる。
その際、加熱するか、或いは、有機溶剤にポリエステル樹脂を溶解させることにより、ポリマー液の粘性を下げて乳化粒子を形成することもできる。また、乳化粒子の安定化や水系媒体の増粘のため、分散剤を使用することもできる。以下、かかる乳化粒子の分散液のことを、「樹脂粒子分散液」という場合がある。
前記乳化工程において、前記ポリエステル樹脂に、スルホン酸基を有するジカルボン酸を共重合させておく(好ましくは、酸由来構成成分中に、スルホン酸基を持つジカルボン酸由来構成成分が好適量含まれる)と、界面活性剤等の分散安定剤を減らすことができる。ただし、スルホン酸基の量を多くすると乳化が容易にできるが、一方、帯電性、特に高温高湿下での帯電性が悪くなる場合がある。極力少量のスルホン酸基で組成を設計することが好ましい。或いは使用しなくても乳化粒子を形成できる組成もある。
前記有機溶剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、酢酸エチル、トルエンなどが挙げられる。
前記有機溶剤の使用量としては、前記ポリエステル樹脂及び必要に応じて用いられる他のモノマー(以下、併せて単に「ポリマー」という場合がある)の総量100質量部に対して、50質量部〜5,000質量部が好ましく、120質量部〜1,000質量部がより好ましい。
なお、着色剤を用いる場合は、この乳化粒子を形成する前に、予め着色剤を混入させておくこともできる。
通常、ポリエステル樹脂をそのまま乳化させるとpHが3〜4となり、酸性側に偏りすぎてポリエステル樹脂が加水分解してしまう。しかし、塩基性物質を存在させることにより、乳化時のpHを中性にし、ポリエステル樹脂を乳化するので、ポリエステル樹脂の加水分解を伴わずに乳化液が得られる。前記乳化液の調製する際のpHは、ポリエステル樹脂の加水分解が発生しないという観点から、4.5〜9.5が好ましく、5〜9がより好ましく、6〜8が更に好ましい。
前記塩基性物質としては、例えばアンモニア、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム等の無機塩基類;ジエチルアミン、トリエチルアミン等の有機塩基類などが挙げられ、この中でも無機塩基類が好ましく、アンモニアが特に好ましい。
前記結晶性ポリエステル樹脂の乳化粒子(液滴)の大きさとしては、その平均粒子径(体積平均粒径)で0.01μm〜1μmが好ましく、0.03μm〜0.8μmがより好ましく、0.03μm〜0.4μmが更に好ましい。
前記着色剤の分散方法としては、特に制限はなく、任意の方法を用いることができ、例えば回転せん断型ホモジナイザーや、メディアを有するボールミル、サンドミル、ダイノミル、ローターステーター型乳化機などの一般的な分散方法を使用することができる。
必要に応じて、界面活性剤を使用してこれら着色剤の水分散液を調製したり、分散剤を使用してこれら着色剤の有機溶剤分散液を調製したりすることもできる。以下、かかる着色剤の分散液のことを、「着色粒子分散液」という場合がある。分散に用いる界面活性剤や分散剤としては、前記ポリエステル樹脂を分散させる際に用い得る分散剤と同様のものを用いることができる。
前記凝集工程においては、得られた乳化粒子を、前記ポリエステル樹脂の融点付近の温度で、かつ融点以下の温度にて加熱して凝集し凝集体を形成する。
乳化粒子の凝集体の形成は、攪拌下、乳化液のpHを酸性にすることによってなされる。前記pHとしては、2〜6が好ましく、2.5〜5がより好ましく、2.5〜4が更に好ましい。この際、凝集剤を使用するのも有効である。
前記凝集剤は、前記分散剤に用いる界面活性剤と逆極性の界面活性剤、無機金属塩の他、2価以上の金属錯体を好適に用いることができる。該金属錯体を用いた場合には界面活性剤の使用量を低減でき、帯電特性が向上するため特に好ましい。
前記無機金属塩としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、塩化カルシウム、硝酸カルシウム、塩化バリウム、塩化マグネシウム、塩化亜鉛、塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム等の金属塩;ポリ塩化アルミニウム、ポリ水酸化アルミニウム、多硫化カルシウム等の無機金属塩重合体、などが挙げられる。これらの中でも、アルミニウム塩又はその重合体が特に好ましい。よりシャープな粒度分布を得るためには、無機金属塩の価数が1価より2価、2価より3価、3価より4価の方が、また、同じ価数であっても重合タイプの無機金属塩重合体の方が、より適している。
前記合一工程においては、凝集工程と同様の攪拌下で、凝集体の懸濁液のpHを3〜10の範囲にすることにより、凝集の進行を止め、前記ポリエステル樹脂の融点以上の温度で加熱を行うことにより凝集体を合一させる。前記加熱の温度としては、前記ポリエステル樹脂の融点以上であれば問題無い。前記加熱の時間としては、合一が十分にためされる程度に行えばよく、0.5〜10時間程度に行えばよい。
合一して得られた粒子は、ろ過などの固液分離工程、必要に応じて洗浄工程、乾燥工程を経てトナーの粒子とすることができる。この場合、トナーとして十分な帯電特性、信頼性を確保するため、洗浄工程において、十分に洗浄することが好ましい。
前記乾燥工程では、例えば、振動型流動乾燥法、スプレードライ法、凍結乾燥法、フラッシュジェット法など、任意の方法を採用することができる。得られたトナーは、乾燥後の含水分率を1.0%以下に調整することが好ましく、0.5%以下に調整することがより好ましい。
前記重量平均粒径(D4)が3.0μm以上で、静電潜像担持体表面に残留したトナーのクリーニング性が良好となり、また7.0μm以下でプリント画像のドット再現性や粒状性が良好となり、定着性も良好となる。また、(D4/Dn)が、1.05以上で、安定してトナー作製が可能となり、1.30以下でプリント画像のドット再現性や粒状性が良好となるとともに、画像の地肌カブリなどの異常画像の発生を防止できる。
まず、電解水溶液100ml〜150ml中に分散剤として界面活性剤(好ましくはアルキルベンゼンスルフォン酸塩)を0.1ml〜5ml加える。ここで、電解液とは1級塩化ナトリウムを用いて1質量%NaCl水溶液を調製したもので、例えばISOTON−II(コールター社製)が使用できる。ここで、更に測定試料を2mg〜20mg加える。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約1〜3分間分散処理を行い、前記測定装置により、アパーチャーとして100μmアパーチャーを用いて、トナー粒子又はトナーの体積、個数を測定して、体積分布と個数分布を算出する。得られた分布から、トナーの重量平均粒径(D4)、個数平均粒径(Dn)を求めることができる。
前記トナーの平均円形度は0.93〜0.99が好ましく、0.94〜0.98がより好ましい。前記平均円形度が0.93以上であると静電潜像担持体から転写紙あるいは中間転写体への一次転写又は中間転写体から転写紙での二次転写性が良好となり、0.99以下で、静電潜像担持体表面に残留したトナーのクリーニング性が良好となる。
ここで、前記トナーの平均円形度は、以下のようにして測定することができる。
超微粉トナーの計測にフロー式粒子像分析装置(「FPIA−2100」;シスメックス社製)を用いて計測し、解析ソフト(FPIA−2100 Data Processing Program for FPIA version00−10)を用いて解析を行った。具体的には、ガラス製100mlビーカーに10質量%界面活性剤(アルキルベンゼンスフォン酸塩、ネオゲンSC−A、第一工業製薬株式会社製)を0.1ml〜0.5ml添加し、各トナー0.1〜0.5g添加しミクロスパーテルでかき混ぜ、次いでイオン交換水80mlを添加した。得られた分散液を超音波分散器(本多電子株式会社製)で3分間分散処理した。前記分散液を、前記FPIA−2100を用いて濃度を5000〜15000個/μlが得られるまでトナーの形状及び分布を測定した。本測定法は平均円形度の測定再現性の点から前記分散液濃度が5000〜15000個/μlにすることが重要である。前記分散液濃度を得るために前記分散液の条件、即ち添加する界面活性剤量、トナー量を変更する必要がある。界面活性剤量は前述したトナー粒径の測定と同様にトナーの疎水性により必要量が異なり、多く添加すると泡によるノイズが発生し、少ないとトナーを十分に濡らすことができないため、分散が不十分となる。またトナー添加量は粒径のより異なり、小粒径の場合は少なく、また大粒径の場合は多くする必要があり、トナー粒径が3μm〜7μmの場合には、トナー量を0.1g〜0.5g添加することにより分散液濃度を5,000〜15,000個/μlに合わせることが可能となる。
本発明で用いられる現像剤は、本発明の前記トナーを少なくとも含有してなり、キャリア等の適宜選択したその他の成分を含有してなる。該現像剤としては、一成分現像剤であってもよいし、二成分現像剤であってもよいが、近年の情報処理速度の向上に対応した高速プリンター等に使用する場合には、寿命向上等の点で前記二成分現像剤が好ましい。
前記トナーを用いた前記一成分現像剤の場合、トナーの収支が行われても、トナーの粒子径の変動が少なく、現像剤担持体としての現像ローラへのトナーのフィルミングや、トナーを薄層化するためのブレード等の層厚規制部材へのトナーの融着がなく、現像手段の長期の使用(撹拌)においても、良好で安定した現像性及び画像が得られる。また、前記トナーを用いた前記二成分現像剤の場合、長期にわたるトナーの収支が行われても、現像剤中のトナー粒子径の変動が少なく、現像手段における長期の撹拌においても、良好で安定した現像性が得られる。
前記キャリアとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、芯材と、該芯材を被覆する樹脂層とを有するものが好ましい。
前記シリコーン樹脂としては、市販品を用いることができ、ストレートシリコーン樹脂としては、例えば、信越化学工業株式会社製のKR271、KR255、KR152;東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製のSR2400、SR2406、SR2410などが挙げられる。
前記変性シリコーン樹脂としては、市販品を用いることができ、例えば、信越化学工業株式会社製のKR206(アルキド変性)、KR5208(アクリル変性)、ES1001N(エポキシ変性)、KR305(ウレタン変性);東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製のSR2115(エポキシ変性)、SR2110(アルキド変性)、などが挙げられる。
なお、シリコーン樹脂を単体で用いることも可能であるが、架橋反応する成分、帯電量調整成分等を同時に用いることも可能である。
前記溶剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、セルソルブ、ブチルアセテート、などが挙げられる。
前記焼付としては、特に制限はなく、外部加熱方式であってもよいし、内部加熱方式であってもよく、例えば、固定式電気炉、流動式電気炉、ロータリー式電気炉、バーナー炉等を用いる方法、マイクロウエーブを用いる方法、などが挙げられる。
前記二成分現像剤のトナーとキャリアの混合割合は、一般にキャリア100質量部に対しトナー1質量部〜10.0質量部が好ましい。
本発明で用いられるトナー入り容器は、本発明の前記トナー乃至前記現像剤を容器中に収容してなる。
前記容器としては、特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、トナー入り容器本体とキャップとを有してなるもの、などが好適に挙げられる。
前記トナー入り容器本体としては、その大きさ、形状、構造、材質などについては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記形状としては、円筒状などが好ましく、内周面にスパイラル状の凹凸が形成され、回転させることにより内容物であるトナーが排出口側に移行可能であり、かつ該スパイラル部の一部又は全部が蛇腹機能を有しているもの、などが特に好ましい。
前記トナー入り容器本体の材質としては、特に制限はなく、寸法精度がよいものが好ましく、例えば、樹脂が好適に挙げられ、その中でも、例えば、ポリエステル樹脂,ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリアクリル酸、ポリカーボネート樹脂、ABS樹脂、ポリアセタール樹脂、などが好適に挙げられる。
前記トナー入り容器は、保存、搬送等が容易であり、取扱性に優れ、後述するプロセスカートリッジ、画像形成装置等に、着脱可能に取り付けてトナーの補給に好適に使用することができる。
本発明のプロセスカートリッジは、静電潜像を担持する静電潜像担持体と、該静電潜像担持体上に担持された静電潜像を、トナーを用いて現像し可視像を形成する現像手段とを、少なくとも有してなり、更に必要に応じて適宜選択したその他の手段を有してなる。
前記現像手段としては、本発明の前記トナー乃至前記現像剤を収容する現像剤収容器と、該現像剤収容器内に収容されたトナー乃至現像剤を担持しかつ搬送する現像剤担持体とを、少なくとも有してなり、更に、担持させるトナー層厚を規制するための層厚規制部材等を有していてもよい。
前記プロセスカートリッジは、各種電子写真方式の画像形成装置に着脱可能に備えさせることができ、後述する本発明の画像形成装置に着脱可能に備えさせるのが好ましい。
次に、図1に示すプロセスカートリッジによる画像形成プロセスについて示すと、静電潜像担持体101は、矢印方向に回転しながら、帯電手段102による帯電、露光手段(不図示)による露光103により、その表面に露光像に対応する静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像手段104で現像され、得られた可視像は転写手段108により、記録媒体105に転写され、プリントアウトされる。次いで、像転写後の静電潜像担持体表面は、クリーニング手段107によりクリーニングされ、更に除電手段(不図示)により除電されて、再び、以上の操作を繰り返すものである。
本発明の画像形成方法は、静電潜像形成工程と、現像工程と、転写工程と、定着工程と、クリーニング工程とを少なくとも含み、更に必要に応じて適宜選択したその他の工程、例えば、除電工程、リサイクル工程、制御工程等を含む。
本発明の画像形成装置は、静電潜像担持体と、静電潜像形成手段と、現像手段と、転写手段と、定着手段と、クリーニング手段とを少なくとも有してなり、更に必要に応じて適宜選択したその他の手段、例えば、除電手段、リサイクル手段、制御手段等を有してなる。
前記静電潜像担持体(以下、「電子写真感光体」、「感光体」、「像担持体」と称することがある)としては、その材質、形状、構造、大きさ、等について特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができるが、その形状としてはドラム状が好適に挙げられ、その材質としては、例えばアモルファスシリコン、セレン等の無機感光体、ポリシラン、フタロポリメチン等の有機感光体、などが挙げられる。これらの中でも、長寿命性の点でアモルファスシリコン等が好ましい。
前記帯電器としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、導電性又は半導電性のロール、ブラシ、フィルム、ゴムブレード等を備えたそれ自体公知の接触帯電器、コロトロン、スコロトロン等のコロナ放電を利用した非接触帯電器、などが挙げられる。
前記露光器としては、前記帯電器により帯電された前記静電潜像担持体の表面に、形成すべき像様に露光を行うことができる限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、複写光学系、ロッドレンズアレイ系、レーザー光学系、液晶シャッタ光学系、などの各種露光器が挙げられる。
なお、本発明においては、前記静電潜像担持体の裏面側から像様に露光を行う光背面方式を採用してもよい。
前記現像工程は、前記静電潜像を、本発明の前記トナー乃至前記現像剤を用いて現像して可視像を形成する工程である。
前記可視像の形成は、例えば、前記静電潜像を本発明の前記トナー乃至前記現像剤を用いて現像することにより行うことができ、前記現像手段により行うことができる。
前記現像手段は、例えば、本発明の前記トナー乃至前記現像剤を用いて現像することができる限り、特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、本発明の前記トナー乃至現像剤を収容し、前記静電潜像に該トナー乃至該現像剤を接触又は非接触的に付与可能な現像器を少なくとも有するものが好適に挙げられ、前記トナー入り容器を備えた現像器などがより好ましい。
前記転写工程は、前記可視像を記録媒体に転写する工程であるが、中間転写体を用い、該中間転写体上に可視像を一次転写した後、該可視像を前記記録媒体上に二次転写する態様が好ましく、前記トナーとして二色以上、好ましくはフルカラートナーを用い、可視像を中間転写体上に転写して複合転写像を形成する第一次転写工程と、該複合転写像を記録媒体上に転写する第二次転写工程とを含む態様がより好ましい。
前記転写は、例えば、前記可視像を転写帯電器を用いて前記静電潜像担持体(感光体)を帯電することにより行うことができ、前記転写手段により行うことができる。前記転写手段としては、可視像を中間転写体上に転写して複合転写像を形成する第一次転写手段と、該複合転写像を記録媒体上に転写する第二次転写手段とを有する態様が好ましい。
なお、前記中間転写体としては、特に制限はなく、目的に応じて公知の転写体の中から適宜選択することができ、例えば、転写ベルト等が好適に挙げられる。
前記転写器としては、コロナ放電によるコロナ転写器、転写ベルト、転写ローラ、圧力転写ローラ、粘着転写器、などが挙げられる。
なお、前記記録媒体としては、特に制限はなく、公知の記録媒体(記録紙)の中から適宜選択することができる。
前記定着装置としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、公知の加熱加圧手段が好適である。前記加熱加圧手段としては、加熱ローラと加圧ローラとの組合せ、加熱ローラと加圧ローラと無端ベルトとの組合せ、シート、などが挙げられる。
前記加熱加圧手段における加熱は、80℃〜200℃が好ましい。
トナー定着部材が、ベルト又はシートからなることで、十分なトナーの定着性が可能となる。
なお、本発明においては、目的に応じて、前記定着工程及び定着手段と共にあるいはこれらに代えて、例えば、公知の光定着器を用いてもよい。
前記除電手段としては、特に制限はなく、前記静電潜像担持体に対し除電バイアスを印加することができればよく、公知の除電器の中から適宜選択することができ、例えば、除電ランプ等が好適に挙げられる。
前記クリーニング手段としては、特に制限はなく、前記静電潜像担持体上に残留するトナーを除去することができればよく、公知のクリーナの中から適宜選択することができ、例えば、磁気ブラシクリーナ、静電ブラシクリーナ、磁気ローラクリーナ、クリーニングブレード、ブラシクリーナ、ウエブクリーナなどが挙げられる。これらの中でも、トナー除去能力が高く、小型で安価であるクリーニングブレードが特に好ましい。
前記クリーニングブレードに用いられるゴムブレードの材質としては、例えば、ウレタンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、クロロプレンゴム、ブタジエンゴム、等が挙げられ、これらの中でも、ウレタンゴムが特に好ましい。
前記クリーニング手段が弾性ブレードからなることで、確実にトナーのクリーニングをすることが可能となる。
前記リサイクル手段としては、特に制限はなく、公知の搬送手段等が挙げられる。
前記制御手段としては、前記各手段の動きを制御することができる限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、シークエンサー、コンピュータ等の機器が挙げられる。
複写装置本体150には、無端ベルト状の中間転写体50が中央部に設けられている。そして、中間転写体50は、支持ローラ14、15及び16に張架され、図4中、時計回りに回転可能とされている。支持ローラ15の近傍には、中間転写体50上の残留トナーを除去するための中間転写体クリーニング装置17が配置されている。支持ローラ14と支持ローラ15とにより張架された中間転写体50には、その搬送方向に沿って、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの4つの画像形成手段18が対向して並置されたタンデム型現像器120が配置されている。タンデム型現像器120の近傍には、露光装置21が配置されている。中間転写体50における、タンデム型現像器120が配置された側とは反対側には、二次転写装置22が配置されている。二次転写装置22においては、無端ベルトである二次転写ベルト24が一対のローラ23に張架されており、二次転写ベルト24上を搬送される転写紙と中間転写体50とは互いに接触可能である。二次転写装置22の近傍には定着装置25が配置されている。定着装置25は、無端ベルトである定着ベルト26と、これに押圧されて配置された加圧ローラ27とを備えている。
なお、タンデム画像形成装置においては、二次転写装置22及び定着装置25の近傍に、転写紙の両面に画像形成を行うために該転写紙を反転させるためのシート反転装置28が配置されている。
下記実施例及び比較例において、「樹脂の軟化点」、「ロジンの軟化点」、「樹脂及びロジンのガラス転移温度(Tg)」、及び「樹脂及びロジンの酸価」は、以下のようにして測定を行った。
フローテスター(島津製作所製、CFT−500D)を用い、試料として1gの樹脂を昇温速度6℃/分で加熱しながら、プランジャーにより1.96MPaの荷重を与え、直径1mm、長さ1mmのノズルから押出し、温度に対するフローテスターのプランジャー降下量をプロットし、試料の半量が流出した温度を軟化点とした。
(1)試料の調製
ロジン10gを、170℃にて2時間ホットプレートで溶融した。その後、開封状態で温度25℃、相対湿度50%の環境下で1時間自然冷却させ、コーヒーミル(National MK−61M)で10秒間粉砕し、試料を調製した。
(2)測定
フローテスター(島津製作所製、CFT−500D)を用い、1gの試料を昇温速度6℃/分で加熱しながら、プランジャーにより1.96MPaの荷重を与え、直径1mm、長さ1mmのノズルから押出し、温度に対するフローテスターのプランジャー降下量をプロットし、試料の半量が流出した温度を軟化点とした。
示差走査熱量計(セイコー電子工業株式会社製、DSC210)を用いて、試料0.01〜0.02gをアルミニウムパンに計量し、200℃まで昇温し、その温度から降温速度10℃/分で0℃まで冷却した試料を昇温速度10℃/分で昇温し、吸熱の最高ピーク温度以下のベースラインの延長線とピークの立ち上がり部分からピークの頂点までの最大傾斜を示す接線との交点の温度をガラス転移温度とした。
JIS K0070に記載の方法に基づき測定した。ただし、測定溶媒のみJIS K0070の規定のエタノールとエーテルの混合溶媒から、アセトンとトルエンの混合溶媒(アセトン:トルエン=1:1(容量比))に変更した。
−ロジンの精製−
分留管、還流冷却器、及び受器を装備した2,000mL容の蒸留フラスコ内に1,000gのトールロジンを加え、1kPaの減圧下で蒸留を行い、195℃〜250℃での留出分を主留分として採取した。以下、精製に供したトールロジンを未精製ロジン、主留分として採取したロジンを精製ロジンとした。
各ロジン20gをコーヒーミル(National MK−61M)で5秒間粉砕し、目開き1mmの篩いを通したものをヘッドスペース用バイアル(20mL)に0.5g測りとった。ヘッドスペースガスをサンプリングして、精製ロジン中の不純物を、以下のようにして、ヘッドスペースGC−MS法により分析した。結果を表1に示す。
A.ヘッドスペースサンプラー(Agilent社製、HP7694)
・サンプル温度 :200℃
・ループ温度 :200℃
・トランスファーライン温度:200℃
・サンプル加熱平衡時間 :30min
・バイアル加圧ガス :ヘリウム(He)
・バイアル加圧時間 :0.3min
・ループ充填時間 :0.03min
・ループ平衡時間 :0.3min
・注入時間 :1min
・分析カラム :DB−1(60m−320μm−5μm)
・キャリア :ヘリウム(He)
・流量条件 :1mL/min
・注入口温度 :210℃
・カラムヘッド圧 :34.2kPa
・注入モード :split
・スプリット比 :10:1
・オーブン温度条件:45℃(3min)−10℃/min−280℃(15min)
・イオン化法 :EI(電子イオン化)法
・インターフェイス温度:280℃
・イオン源温度 :230℃
・四重極温度 :150℃
・検出モード :Scan 29〜350m/s
−ポリエステル樹脂1の合成−
1,2−プロパンジオール950質量部、テレフタル酸2030質量部、ジオクタン酸錫(II)10.2質量部を、窒素導入管、脱水管、攪拌器、及び熱電対を装備した5リットルの四つ口フラスコ内に入れ、窒素雰囲気下、225℃で15時間縮重合反応させた後、235℃、9.0kPaにて1時間反応を行った。170℃まで冷却した後、精製ロジンを273質量部投入し、200℃で15時間反応を行った。175℃まで冷却した後、イタコン酸305質量部を投入し、215℃まで2時間かけて昇温を行い、215℃、10kPaにて反応を行い、軟化点105℃の[ポリエステル樹脂1]を合成した。
得られた[ポリエステル樹脂1]をコンテイニアスニーダーにて、ジャケット温度160℃、滞留時間3分間で溶融混練させた。次に、別途準備した水性媒体タンク内に試薬アンモニア水をイオン交換水で希釈した0.35質量%の希アンモニア水を入れ、熱交換器で125℃に加熱しながら毎分0.05リットルの速度で、ポリエステル樹脂溶融体(毎分100g)と同時に、湿式乳化装置(キャビトロン、株式会社ユーロテック製)に移送した。
回転子の回転速度が60Hz、圧力が5kg/cm2の条件で湿式乳化装置を運転し、体積平均粒径0.16μmのポリエステル樹脂からなる[ポリエステル樹脂分散液1](樹脂粒子濃度:32質量%)を調製した。
下記の材料を110℃に加熱して、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、体積平均粒径が235nmである離型剤を分散させてなる[離型剤分散液1](離型剤濃度:24.5質量%)を調製した。
・パラフィンワックス(日本精蝋株式会社製、FNP0090、融点90℃)・・・61.5質量部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬株式会社製、ネオゲンRK)・・・5.5質量部
・イオン交換水・・・215質量部
下記材料を混合して、溶解し、高圧衝撃式分散機アルティマイザー(株式会社スギノマシン製、HJP30006)を用いて1時間分散して着色剤(シアン顔料)を分散させてなる[着色剤分散液1]を調製した。得られた[着色剤分散液1]における着色剤(シアン顔料)の平均粒径は、0.14μm、着色剤粒子濃度は26質量%であった。
・シアン顔料(東洋インキ製造株式会社製、C.I.Pigment Blue 15:3(銅フタロシアニン))・・・2550質量部
・アニオン界面活性剤(第一工業製薬株式会社製、ネオゲンR)・・・200質量部
・イオン交換水・・・8600質量部
容量5Lの円筒ステンレス容器内に、前記[ポリエステル樹脂分散液1]350質量部、前記[離型剤分散液1]41.5質量部、及び脱イオン水を285質量部加えて、80℃に加熱し、アニオン界面活性剤(テイカパワーBN2060、テイカ社製)6.5質量部を添加した後、150rpmで攪拌しながら30分間保持した後、室温まで放冷した。次いで、室温になった前記混合物に前記[着色剤分散液1]17.3質量部、ノニオン性界面活性剤(IGEPALCO897、Rhodia,Inc.製)1.25質量部、及び凝集剤としてのポリ塩化アルミニウムの10質量%硝酸水溶液2.85質量部を添加し、Ultraturrax(Ika Werke社製)により6,000rpmでせん断力を加えながら5分間ホモジナイズした。この時、硝酸を加え、原料のpHを3.0に制御しながら分散混合を行った。なお、原料溶液が増粘したため、十分攪拌し、均一になったところで、攪拌装置、及び温度計を備えた重合釜にセットした。
次に、攪拌スピードを500rpmに保ちながら、マントルヒータにて毎分1℃で昇温させ、45℃になったところで攪拌スピードを520rpmに上げた。更に昇温を続け、体積平均粒径の凝集成長を促進し、55℃になったところで昇温をやめ、攪拌の回転数を460rpmに下げて1時間保持した。次いで、体積平均粒径の成長を止めるため、pH8.0に上げ、攪拌の回転数を更に250rpmまで下げた。次に、凝集粒子を融合させるため、75℃まで昇温させ、75℃で10分間保持した。顕微鏡で凝集粒子が不定形のまま融合したのを確認した後、体積平均粒径の成長を完全に停止させるため、氷水を注入して降温速度100℃/分で急冷した。
次に、N,N,N−トリメチル−[3−(4−ペルフルオロノネニルオキシベンズアミド)プロピル]アンモニウム・ヨージド(以下、フッ素系化合物(1)と称する)を1質量%濃度で分散させた水溶媒槽中で、粒子に対してフッ素化合物(1)が0.1質量%になるように混合し、フッ素化合物を付着(結合)させた後、循風乾燥機にて45℃で48時間乾燥させた後、更に30℃で10時間棚段にて乾燥させた。その後、目開き75μmメッシュで篩い、[トナー母体粒子1]を作製した。
−トナー2の作製−
実施例1において、[ポリエステル樹脂1]の代わりに、下記の[ポリエステル樹脂2]を使用した以外は、実施例1と同様にして、[トナー2]を作製した。
−ポリエステル樹脂2の合成−
1,2−プロパンジオール900質量部、1,3−プロパンジオール100質量部、グリセリン50質量部、テレフタル酸1850質量部、及びジオクタン酸錫(II)12.4質量部を、窒素導入管、脱水管、攪拌器、及び熱電対を装備した5リットルの四つ口フラスコ内に入れ、窒素雰囲気下、243℃で20時間縮重合反応させた後、243℃、9.0kPaにて1時間反応を行った。165℃まで冷却した後、精製ロジンを289質量部投入し、200℃で20時間反応を行った。170℃まで冷却した後、イタコン酸320質量部を投入し、220℃まで2時間かけて昇温を行い、220℃、8kPaにて反応を行い、軟化点115℃の[ポリエステル樹脂2]を合成した。
−トナー3の作製−
実施例1において、[ポリエステル樹脂1]の代わりに、下記の[ポリエステル樹脂3]を使用した以外は、実施例1と同様にして、[トナー3]を作製した。
−ポリエステル樹脂3の合成−
1,2−プロパンジオール970質量部、2,3−ブタンジオール120質量部、テレフタル酸1950質量部、及びジオクタン酸錫(II)8.2質量部を、窒素導入管、脱水管、攪拌器、及び熱電対を装備した5リットルの四つ口フラスコ内に入れ、窒素雰囲気下、225℃で13時間縮重合反応させた後、220℃、9.0kPaにて1時間反応を行った。170℃まで冷却した後、精製ロジンを275質量部投入し、210℃で18時間反応を行った。180℃まで冷却した後、イタコン酸302質量部を投入し、230℃まで2時間かけて昇温を行い、230℃、10kPaにて反応を行い、軟化点95℃の[ポリエステル樹脂3]を合成した。
−トナー4の作製−
実施例1において、パラフィンワックスの代わりにカルナウバワックス(セラリカ野田株式会社製、WA−03)を使用した以外は、実施例1と同様にして、[トナー4]を作製した。
−トナー5の作製−
実施例1において、シアン顔料の代わりにカーボンブラック(MOGUL L、キャボット社製)を使用した以外は、実施例1と同様にして、[トナー5]を作製した。
<トナー6の作製>
−非線状ポリエステル樹脂1の合成−
冷却管、撹拝機、及び窒素導入管の付いた反応槽内に、ビスフェノールAプロピレンオキシド2モル付加物132質量部、ビスフェノールAプロピレンオキシド3モル付加物371質量部、ビスフェノールAエチレンオキシド2モル付加物20質量部、フェノールノボラック(平均重合度約5)のプロピレンオキシド5モル付加物125質量部、テレフタル酸201質量部、無水マレイン酸25質量部、ジメチルテレフタル酸エステル35質量部、及び縮合触媒としてチタニルビス(トリエタノールアミネート)2質量部を入れ、230℃で窒素気流下に生成する水を留去しながら10時間反応させた。
次に、5mmHg〜20mmHgの減圧下で反応させて、酸価が2mgKOH/g以下になった時点で180℃に冷却し、無水トリメリット酸65質量部を加え、常圧密閉下、2時間反応後取り出し、室温まで冷却後、粉砕し、[非線状ポリエステル樹脂1]を合成した。
得られた[非線状ポリエステル樹脂1]の軟化点温度は144℃、酸価は30mgKOH/g、水酸基価は16mgKOH/g、ガラス転移温度(Tg)は59℃、数平均分子量(Mn)は1,410、Mw/Mnは4.2であった。
次に、容量5Lの円筒ステンレス容器内に、前記[非線状ポリエステル樹脂分散液1]350質量部、前記[離型剤分散液1]41.5質量部、及び脱イオン水280質量部加えて85℃に加熱し、アニオン界面活性剤(テイカパワーBN2060、テイカ社製)6.5質量部を添加後、150rpmで攪拌しながら30分間保持した後、室温まで放冷した。
次に、室温になった前記混合物に前記[着色剤分散液1]17.3質量部、ノニオン性界面活性剤(IGEPALCO897、Rhodia,Inc.製)1.25質量部、及び凝集剤としてポリ塩化アルミニウムの10質量%硝酸水溶液2.9質量部を添加し、Ultraturrax(Ika Werke社製)により、6,000rpmでせん断力を加えながら5分間ホモジナイズした。この時、硝酸を加え、原料のpHを3.0に制御しながら分散混合を行った。なお、原料溶液が増粘したため、十分攪拌し、均一になったところで、攪拌装置、及び温度計を備えた重合釜にセットした。
次に、攪拌スピードを500rpmに保ちながら、マントルヒータにて毎分1℃で昇温させ、45℃になったところで攪拌スピードを520rpmに上げた。更に昇温を続け、体積平均粒径の凝集成長を促進し、55℃になったところで昇温をやめ、攪拌の回転数を460rpmに下げて1時間保持した。次いで、体積平均粒径の成長を止めるため、pHを8.0に上げ、攪拌の回転数を更に250rpmまで下げた。次に、凝集粒子を融合させるために75℃まで昇温させ、75℃で10分間保持した。顕微鏡で凝集粒子が不定形のまま融合したのを確認した後、体積平均粒径の成長を完全に停止させるため、氷水を注入して降温速度100℃/分で急冷した。急冷後の分散液を固形分濃度20質量%になるように遠心分離器で濃縮し、[コア粒子1]を作製した。
次いで、得られた[トナー母体粒子6]を用いた以外は、実施例1と同様にして、外添剤を混合して、[トナー6]を作製した。
−トナー7の作製−
実施例1の[ポリエステル樹脂分散液1]調製時に、[ポリエステル樹脂1]の代わりに実施例2の[ポリエステル樹脂2]を使用した以外は、実施例1と同様にして、[ポリエステル樹脂分散液2]を作製した。
次に、実施例6において、[コア粒子1]被覆時に、[ポリエステル樹脂分散液1]の代わりに[ポリエステル樹脂分散液2]を使用した以外は、実施例6と同様にして、[トナー母体粒子7]及び[トナー7]を作製した。
−トナー8の作製−
実施例1の[ポリエステル樹脂1]の合成において、1,2−プロパンジオール950質量部を1,3−プロパンジオール950質量部に変えた以外は、実施例1と同様にして、[トナー8]を作製した。
−トナー9の作製−
実施例1の[ポリエステル樹脂1]の合成において、1,2−プロパンジオール950質量部を2,3−ブタンジオール950質量部に変えた以外は、実施例1と同様にして、[トナー9]を作製した。
−トナー10の作製−
実施例1において、精製ロジンの代わりに未精製のトールロジンを使用した以外は、実施例1と同様にして、[トナー10]を作製した。
−トナー11の作製−
実施例1において、[ポリエステル樹脂1]の代わりに、下記の[ポリエステル樹脂A]を使用した以外は、実施例1と同様にして、[トナー11]を作製した。
−ポリエステル樹脂Aの合成−
1,2−プロパンジオール900質量部、テレフタル酸2,040質量部、及びジオクタン酸錫(II)10.5質量部を、窒素導入管、脱水管、攪拌器、及び熱電対を装備した5リットルの四つ口フラスコ内に入れ、窒素雰囲気下、200℃で8時間縮重合反応させた後、220℃、7.0kPaにて1時間反応を行った。150℃まで冷却した後、精製ロジンを304質量部投入し、180℃で8時間反応を行った。155℃まで冷却した後、イタコン酸320質量部を投入し、190℃まで2時間かけて昇温を行い、190℃、5kPaにて反応を行い、軟化点70℃の[ポリエステル樹脂A]を合成した。
−トナー12の作製−
実施例1において、[ポリエステル樹脂1]の代わりに、下記の[ポリエステル樹脂B]を使用した以外は、実施例1と同様にして、[トナー12]を作製した。
−ポリエステル樹脂Bの合成−
1,2−プロパンジオール850質量部、テレフタル酸2,000質量部、及びジオクタン酸錫(II)10.1質量部を、窒素導入管、脱水管、攪拌器、及び熱電対を装備した5リットルの四つ口フラスコ内に入れ、窒素雰囲気下、230℃で25時間縮重合反応させた後、235℃、11.0kPaにて2時間反応を行った。170℃まで冷却した後、精製ロジン282質量部を投入し、210℃で30時間反応を行った。次いで、185℃まで冷却した後、イタコン酸300質量部を投入し、215℃まで2時間かけて昇温を行い、215℃、12kPaにて反応を行い、軟化点130℃の[ポリエステル樹脂B]を合成した。
−トナー13の作製−
実施例1において、[ポリエステル樹脂1]の代わりに、下記の[ポリエステル樹脂4]を使用した以外は、実施例1と同様にして、[トナー13]を作製した。
−ポリエステル樹脂4の合成−
1,2−プロパンジオール200質量部、1,3−プロパンジオール900質量部、グリセリン60質量部、テレフタル酸1820質量部、及びジオクタン酸錫(II)12.5質量部を、窒素導入管、脱水管、攪拌器、及び熱電対を装備した5リットルの四つ口フラスコ内に入れ、窒素雰囲気下、247℃で20時間縮重合反応させた後、247℃、9.0kPaにて1時間反応を行った。165℃まで冷却した後、精製ロジンを225質量部投入し、200℃で20時間反応を行った。170℃まで冷却した後、イタコン酸310質量部を投入し、220℃まで2時間かけて昇温を行い、220℃、8kPaにて反応を行い、軟化点121℃の[ポリエステル樹脂4]を合成した。
−トナー14の作製−
疎水性シリカ(H−2000、疎水化度70%、BET比表面積140m2/g、クラリアント社製)30質量部、イオン交換水100質量部、及びエタノール100質量部を分散機により約15分間撹拌した後、3−(トリエトキシシリル)プロピルサクシニックアンハイドライド溶液(濃度5質量%溶液)を20質量部投入し、表面処理を行い、減圧乾燥後、得られた粉体を粉砕機にて粉砕し、疎水化度40%、BET比表面積80m2/gの[表面処理シリカ1]を得た。
次に、疎水性シリカ(H−2000、疎水化度70%、BET比表面積140m2/g、クラリアント社製)の代わりに、前記[表面処理シリカ1]を使用した以外は、実施例1と同様にして、実施例8のトナー14を作製した。
−トナー15の作製−
疎水性シリカ(H−2000、疎水化度70%、BET比表面積140m2/g、クラリアント社製)10質量部、イオン交換水100質量部、及びエタノール100質量部を分散機により約20分間撹拌した後、3−(トリエトキシシリル)プロピルサクシニックアンハイドライド溶液(濃度5質量%溶液)を15質量部投入し、表面処理を行い、減圧乾燥後、得られた粉体を粉砕機にて粉砕し、疎水化度60%、BET比表面積320m2/gの[表面処理シリカ2]を得た。
次に、疎水性シリカ(H−2000、疎水化度70%、BET比表面積140m2/g、クラリアント社製)の代わりに前記[表面処理シリカ2]を使用した以外は、実施例1と同様にして、実施例9のトナー15を作製した。
−トナー16の作製−
酸化チタン(MT−150A、疎水化度65%、BET比表面積65m2/g、テイカ社製)13質量部、イオン交換水100質量部、及びエタノール100質量部を分散機により約20分間撹拌した後、3−(トリエトキシシリル)プロピルサクシニックアンハイドライド溶液(濃度5質量%溶液)を25質量部投入し、表面処理を行い、減圧乾燥後、得られた粉体を粉砕機にて粉砕し、疎水化度35%、BET比表面積10m2/gの[表面処理酸化チタン1]を得た。
次に、酸化チタン(MT−150A、疎水化度65%、BET比表面積65m2/g、テイカ社製)の代わりに前記[表面処理チタン1]を使用した以外は、実施例1と同様にして、実施例10のトナー16を作製した。
−トナー17の作製−
酸化チタン(MT−150A、疎水化度65%、BET比表面積65m2/g、テイカ社製)24質量部、イオン交換水100質量部、及びエタノール100質量部を分散機により約30分間撹拌した後、3−(トリエトキシシリル)プロピルサクシニックアンハイドライド溶液(濃度5質量%溶液)を15質量部投入し、表面処理を行い、減圧乾燥後、得られた粉体を粉砕機にて粉砕し、疎水化度50%、BET比表面積220m2/gの[表面処理酸化チタン2]を得た。
次に、酸化チタン(MT−150A、疎水化度65%、BET比表面積65m2/g、テイカ社製)の代わりに前記[表面処理チタン2]を使用した以外は、実施例1と同様にして、実施例11のトナー17を作製した。
−トナー18の作製−
実施例1において、平均一次粒径が0.15μmの略球形シリカ1.2質量部の代わりに、平均一次粒径が0.05μmの略球形シリカ1.5質量部を使用した以外は、実施例1と同様にして、実施例12のトナー18を作製した。
−トナー19の作製−
実施例1において、平均一次粒径が0.15μmの略球形シリカ1.2質量部の代わりに、平均一次粒径が0.2μmの略球形シリカ1.0質量部を使用した以外は、実施例1と同様にして、実施例13のトナー19を作製した。
−トナー20の作製−
実施例1において、〔トナー母体粒子1〕を下記の[トナー母体粒子20]に変えた以外は、実施例1と同様にして、実施例14のトナー20を作製した。
−トナー母体粒子20−
容量5の円筒ステンレス容器内に、[ポリエステル樹脂分散液1]340質量部、[離型剤分散液1]50.5質量部、及び脱イオン水を289質量部加えて、80℃に加熱し、アニオン界面活性剤(テイカパワーBN2060、テイカ社製)6.5質量部を添加した後、150rpmで攪拌しながら30分間保持した後、室温まで放冷した。次いで、室温になった前記混合物に[着色剤分散液1]17.3質量部、ノニオン性界面活性剤(IGEPALCO897、Rhodia,Inc.製)1.25質量部、及び凝集剤としてのポリ塩化アルミニウムの10質量%硝酸水溶液2.82質量部を添加し、Ultraturrax(IKa Werke社製)により8,000rpmでせん断力を加えながら5分間ホモジナイズした。この時、硝酸を加え、原料のpHを3.0に制御しながら分散混合を行った。なお、原料溶液が増粘したため、十分攪拌し、均一になったところで、攪拌装置、及び温度計を備えた重合釜にセットした。
次に、粒子表面を洗浄する目的で、1Nの水酸化ナトリウム水溶液でpH9.5まで上げて、アルカリ洗浄を行った。一旦濾過後、脱イオン水で分散洗浄を3回繰り返し、更に粒子スラリーを0.3Nの硝酸水溶液でpH4.1にしながら40℃で洗浄を行い、最終的に脱イオン温水(40℃)で洗浄を行った。これを循風乾燥機にて43℃で48時間乾燥させた。
次に、フッ素系化合物(1)を1質量%濃度で分散させた水溶媒槽中で、粒子に対してフッ素化合物(1)が0.1質量%になるように混合し、フッ素化合物を付着(結合)させた後、循風乾燥機にて45℃で48時間乾燥させた後、更に30℃で10時間棚段にて乾燥させた。その後、目開き75μmメッシュで篩い、[トナー母体粒子20]を作製した。
−トナー21の作製−
実施例1において、〔トナー母体粒子1〕を下記の[トナー母体粒子21]に変えた以外は、実施例1と同様にして、実施例15のトナー21を作製した。
−トナー母体粒子21の作製−
容量5Lの円筒ステンレス容器内に、[ポリエステル樹脂分散液1]350質量部、[離型剤分散液1]45.2質量部、及び脱イオン水を295質量部加えて、80℃に加熱し、アニオン界面活性剤(テイカパワーBN2060、テイカ社製)6.2質量部を添加した後、150rpmで攪拌しながら30分間保持した後、室温まで放冷した。次いで、室温になった前記混合物に前記[着色剤分散液1]17.3質量部、ノニオン性界面活性剤(IGEPALCO897、Rhodia,Inc.製)1.27質量部、及び凝集剤としてのポリ塩化アルミニウムの10質量%硝酸水溶液2.92質量部を添加し、Ultraturrax(Ika Werke社製)により4,000rpmでせん断力を加えながら5分間ホモジナイズした。この時、硝酸を加え、原料のpHを3.0に制御しながら分散混合を行った。なお、原料溶液が増粘したため、十分攪拌し、均一になったところで、攪拌装置、及び温度計を備えた重合釜にセットした。
次に、粒子表面を洗浄する目的で、1Nの水酸化ナトリウム水溶液でpH9.5まで上げて、アルカリ洗浄を行った。一旦濾過後、脱イオン水で分散洗浄を3回繰り返し、更に粒子スラリーを0.3Nの硝酸水溶液でpH4.1にしながら40℃で洗浄を行い、最終的に脱イオン温水(40℃)で洗浄を行った。これを循風乾燥機にて43℃で48時間乾燥させた。
次に、フッ素系化合物(1)を1質量%濃度で分散させた水溶媒槽中で、粒子に対してフッ素化合物(1)が0.1質量%になるように混合し、フッ素化合物を付着(結合)させた後、循風乾燥機にて45℃で48時間乾燥させた後、更に30℃で10時間棚段にて乾燥させた。その後、目開き75μmメッシュで篩い、[トナー母体粒子21]を作製した。
トナーの粒径及び粒度分布は、コールターマルチサイザーII(コールター社製)を使用した。
まず、電解液100ml〜150ml中に分散剤として界面活性剤(アルキルベンゼンスルフォン酸塩)を0.1ml〜5ml加え、測定試料を2mg〜20mg加えた後、超音波分散器で1分間〜3分間分散処理を行った。前記測定装置により、アパーチャーとして100μmアパーチャーを用いて、トナー粒子又はトナーの重量、及び個数を測定して、重量分布と個数分布を算出した。得られた分布から、トナーの重量平均粒径(D4)、個数平均粒径(Dn)を求めた。なお、電解液としてはISOTON−II(コールター社製)を使用した。
チャンネルとしては、2.00μm以上2.52μm未満;2.52μm以上3.17μm未満;3.17μm以上4.00μm未満;4.00μm以上5.04μm未満;5.04μm以上6.35μm未満;6.35μm以上8.00μm未満;8.00μm以上10.08μm未満;10.08μm以上12.70μm未満;12.70μm以上16.00μm未満;16.00μm以上20.20μm未満;20.20μm以上25.40μm未満;25.40μm以上32.00μm未満;32.00μm以上40.30μm未満の13チャンネルを使用し、粒径2.00μm以上乃至40.30μm未満の粒子を対象とする。
トナーの平均円形度は、フロー式粒子像分析装置(「FPIA−2100」、シスメックス株式会社製)を用いて計測し、解析ソフト(FPIA−2100 Data Processing Program for FPIA version00−10)を用いて行った。
まず、ガラス製100mlビーカー内に10質量%界面活性剤(アルキルベンゼンスフォン酸塩、ネオゲンSC−A、第一工業製薬株式会社製)を0.1ml〜0.5ml添加し、各トナー0.1g〜0.5g添加し、ミクロスパーテルでかき混ぜた。次いで、イオン交換水80mlを添加し、得られた分散液を超音波分散器(本多電子株式会社製)で3分間分散処理した後、前記分散液を、前記FPIA−2100を用いて濃度を5,000個/μl〜15000個/μlが得られるまでトナーの形状及び分布を測定した。
フェライト(F−300、パウダーテック株式会社製)に、アミノシランカップリング剤を分散したシリコーン樹脂をトルエンに分散させた塗布液をスプレーコートして、被覆層の厚み0.4μmのキャリアを作製した。
得られた各トナーを7質量部と、前記キャリア93質量部とをターブラーミキサー(ウィリー・エ・バッコーフェン(WAB)社製)で3分間均一混合して、二成分現像剤を作製した。
画像形成装置(株式会社リコー製、IPSiO Color8150)をオイルレス定着方式に改造してチューニングした評価機を用い、単色モードで50%画像面積の画像チャートを30,000枚ランニング出力した後の現像剤を抜き取り、現像剤を目開き32μmのメッシュが張られたゲージ内に適量入れ、エアブローを行い、トナーとキャリアを分離した。得られたキャリア1.0gを50mlガラス瓶に入れ、クロロホルム10mlを加えて、50回手振りして、10分間静置させた。その後、上澄みのクロロホルム溶液をガラスセルに入れ、濁度計を用いてクロロホルム溶液の透過率を測定し、下記基準で測定した。
〔評価基準〕
◎:透過率95%以上
○:透過率90%〜94%
△:透過率80%〜89%
×:透過率70%〜79%
××:透過率69%以下
温度35℃、相対湿度95%の環境において、画像形成装置(株式会社リコー製、IPSiO Color8150)をオイルレス定着方式に改造してチューニングした評価機を用いて、各トナーを用いて画像面積率7%チャート連続100,000枚出力耐久試験を実施後、転写紙上地肌部の画像濃度を、反射濃度計X−ライト938(Xライト社製)で測定した。カブリ濃度は、紙の反射濃度を「0」とし、ベタ白画像を10箇所測定し、紙の反射濃度との差の平均値をΔIDとし、下記基準で評価した。
〔評価基準〕
ΔIDが0.1未満・・・○
ΔIDが0.1以上0.3未満・・・△
ΔIDが0.3以上・・・×
帯電量分布は、カブリ評価後、現像ユニットのスリーブから回収した現像剤に対して、帯電量分布測定装置(イースパートアナライザー、ホソカワミクロン株式会社製)によりQ/d分布(fC/μm)を測定し、この測定値から半値幅を求めた。なお、イースパートアナライザー(E−SPART ANALYZER)の測定条件としては、窒素ガス流量を0.3NL/min、ガス圧0.3気圧とした。帯電量の分布を示す指標としては、最頻値(ピーク値)[q/d]、及び最頻度の2分の1の高さの位置での分布の幅(半値幅)で表し、下記基準で評価した。
〔評価基準〕
最頻値0.25fC/μm以上、及び半値幅0.2未満・・・○
最頻値0.15fC/μm以上0.25fC/μm未満、又は半値幅0.2以上0.3未満・・・△
最頻値0.15fC/μm未満、及び半値幅0.3以上・・・×
各トナーを10g計量し、30mlのガラス容器(内径26mm)に入れて、温度23±2℃、相対湿度52±3%の環境下で蓋を閉め、150回ガラス瓶をタッピングした後、温度50℃、相対湿度80%に調整した高温槽内に1時間放置した。その後、高温槽内で蓋を開け、24時間放置した後、針入度試験機で針入度を測定し、下記基準で評価した。なお、タッピングは、タッピングマシン(蔵持科学器械製作所製)を用いて行い、針入度は針入度試験機(日科エンジニアリング株式会社製)を用いて測定した(JIS K2207準拠)。
〔評価基準〕
針入度30mm以上・・・◎
針入度20mm〜29mm・・・○
針入度15mm〜19mm・・・△
針入度14mm以下・・・×
普通紙及び厚紙の転写紙(株式会社リコー製タイプ6200及びNBSリコー株式会社製複写印刷用紙<135>)にトナー付着量0.85±0.1mg/cm2のベタ画像を作成し、定着ベルトの温度を変化させて定着試験を行い、普通紙でホットオフセットの発生しない上限温度を定着上限温度とした。なお、ベタ画像は普通紙上において、通紙方向先端から3.0cmの位置に作成した。厚紙で定着下限温度を測定した。一方、定着下限温度は、得られた定着画像を描画試験器(AD−401、上島製作所製)を用いて、荷重50gで描画して、画像の削れが殆ど無くなる定着ローラ温度をもって定着下限温度とし、下記基準で評価した。
〔評価基準〕
定着下限温度が130℃以下・・・◎
定着下限温度が131℃〜140℃・・・○
定着下限温度が141℃〜155℃・・・△
定着下限温度が156℃〜160℃・・・×
定着下限温度が161℃以上・・・××
また、比較例3のように、1,2−プロパンジオールを使用していても未精製ロジンを使用したものではキャリアスペントとカブリの問題を充分解決するには至らなかった。
これらの問題点は、1,2−プロパンジオールを使用することで解決することが可能であるが(実施例1〜15参照)、ポリエステル樹脂の軟化点によってはキャリアスペントの抑制が不十分であった(比較例4,5参照)。
また、帯電量の低下やカブリを発生させないという問題を解決するにあたっては、トナーバインダの全てを本発明で使用するポリエステル樹脂にする必要はなく、乳化重合法によるコアシェル構造トナーの場合には、シェル部にポリエステル樹脂を使用することで同様の効果が得られることが分かった(実施例6,7参照)。
また、比較例6のように、ポリエステル樹脂組成が比較例1と同様であっても、1,2−プロパンジオールの比率が低い場合には、比較例1,2と同様の現象が認められた。
また、実施例8〜13から、トナー表面の外添剤が規定の範囲外の物性値の場合、低温定着性及び保存性には極端な悪化が見られないが、流動性の悪化により帯電性がやや悪くなり、帯電量分布もやや悪化することが分かった。
また、実施例14から、トナー粒径が小さい場合、トナーの作製がやや困難であることから平均円形度が悪く、また容易に溶融することから耐熱保存性が多少劣るがカブリの悪化は見られなかった。逆に、実施例15のように、トナー粒径が大きい場合には定着性がやや悪化し、カブリのやや悪化が認められた。
本発明の画像形成装置、及び画像形成方法は、本発明の前記トナーを用いており、極めて高画質な画像を形成することができるので、例えばレーザープリンタ、ダイレクトデジタル製版機、直接又は間接の電子写真多色画像現像方式を用いたフルカラー複写機、フルカラーレーザープリンター、及びフルカラー普通紙ファックス等に幅広く使用できる。
10K ブラック用静電潜像担持体
10Y イエロー用静電潜像担持体
10M マゼンタ用静電潜像担持体
10C シアン用静電潜像担持体
14 支持ローラ
15 支持ローラ
16 支持ローラ
17 中間転写クリーニング装置
18 画像形成手段
20 帯電ローラ
21 露光装置
22 二次転写装置
23 ローラ
24 二次転写ベルト
25 定着装置
26 定着ベルト
27 加圧ベルト
28 シート反転装置
30 露光装置
32 コンタクトガラス
33 第1走行体
34 第2走行体
35 結像レンズ
36 読取りセンサ
40 現像装置
41 現像ベルト
42K 現像剤収容部
42Y 現像剤収容部
42M 現像剤収容部
42C 現像剤収容部
43K 現像剤供給ローラ
43Y 現像剤供給ローラ
43M 現像剤供給ローラ
43C 現像剤供給ローラ
44K 現像ローラ
44Y 現像ローラ
44M 現像ローラ
44C 現像ローラ
45K ブラック用現像器
45Y イエロー用現像器
45M マゼンタ用現像器
45C シアン用現像器
49 レジストローラ
50 中間転写体
51 ローラ
52 分離ローラ
53 手差し給紙路
54 手差しトレイ
55 切換爪
56 排出ローラ
57 排出トレイ
58 コロナ帯電器
60 クリーニング装置
61 現像器
62 転写帯電器
63 感光体クリーニング装置
64 除電器
70 除電ランプ
80 転写ローラ
90 クリーニング装置
95 転写紙
100 画像形成装置
101 感光体
102 帯電手段
103 露光
104 現像手段
105 記録媒体
107 クリーニング手段
108 転写手段
120 タンデム型現像器
121 加熱ローラ
122 定着ローラ
123 定着ベルト
124 加圧ローラ
125 加熱源
126 クリーニングローラ
127 温度センサ
130 原稿台
142 給紙ローラ
143 ペーパーバンク
144 給紙カセット
145 分離ローラ
146 給紙路
147 搬送ローラ
148 給紙路
150 複写装置本体
160 帯電装置
200 給紙テーブル
300 スキャナ
400 原稿自動搬送装置(ADF)
Claims (13)
- 少なくともポリエステル樹脂粒子を含む粒子を水系媒体中で乳化乃至分散し、凝集及び合一させてなる、凝集粒子が不定形のまま融合した形状のトナーであって、
前記ポリエステル樹脂粒子を形成するポリエステル樹脂が、1,2−プロパンジオールを2価のアルコール成分中90モル%以上含有するアルコール成分と、トールロジンを1kPaの減圧下で蒸留した195℃〜250℃での留出分である精製ロジンを含有するカルボン酸成分とを縮重合させてなり(但し、前記アルコール成分、前記カルボン酸成分、及び前記ポリエステル樹脂のモノマー成分として、前記精製ロジンの精製過程で除去した成分は除く)、かつ該ポリエステル樹脂の軟化点が80℃以上120℃未満であり、
前記トナーが、着色剤及び離型剤を含有し、
前記凝集粒子が、少なくとも前記ポリエステル樹脂、前記着色剤及び前記離型剤を、これらを含む分散液中にて凝集させることにより形成された凝集粒子であることを特徴とするトナー(但し、前記トナーとして、前記精製ロジンの精製過程で除去した成分を含むトナーを除く)。 - カルボン酸成分が、更に炭素数2〜4の脂肪族ジカルボン酸化合物を含有する請求項1に記載のトナー。
- アルコール成分が、更にグリセリンを含有する請求項1から2のいずれかに記載のトナー。
- 離型剤が、長鎖アルキル基を有する離型剤である請求項1から3のいずれかに記載のトナー。
- トナーが、コア用樹脂粒子Aを含むコア粒子から形成されるコア部分と、シェル用樹脂粒子Bを含むシェル微粒子から形成されるシェル部分とからなるコアシェル構造を有し、
前記コア用樹脂粒子Aが、ポリエステル樹脂粒子を含む請求項1から4のいずれかに記載のトナー。 - ポリエステル樹脂粒子を含むコア用樹脂粒子Aを凝集させながら加熱により固定化させて、コア粒子を形成するコア粒子形成工程と、
コア粒子の分散液にシェル用樹脂粒子Bを含むシェル微粒子を添加し、混合させて、コア粒子表面にシェル微粒子が付着してなるシェル化粒子を形成するシェル化粒子形成工程と、
付着した該シェル化粒子を加熱する加熱工程とを含むトナーの製造方法によって製造される請求項1から5のいずれかに記載のトナー。 - シェル用樹脂粒子Bが、ポリエステル樹脂粒子を含む請求項5から6のいずれかに記載のトナー。
- トナー表面に無機微粒子からなる外添剤を付着させてなり、該無機微粒子が疎水化度50%以上でBET比表面積100m 2 /g〜300m 2 /gのシリカ微粒子と、疎水化度50%以上でBET比表面積20m 2 /g〜150m 2 /gのチタニア微粒子とを含む請求項1から7のいずれかに記載のトナー。
- 無機微粒子が、平均一次粒径60nm〜150nmの略球形のシリカ粒子を含有する請求項8に記載のトナー。
- トナーの重量平均粒径(D 4 )が3.0μm〜7.0μmであり、該重量平均粒径(D 4 )と個数平均粒径(Dn)との比(D 4 /Dn)が、1.05〜1.30である請求項1から9のいずれかに記載のトナー。
- トナーの平均円形度が0.93〜0.99である請求項1から10のいずれかに記載のトナー。
- 静電潜像担持体と、該静電潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、前記静電潜像をトナーを用いて現像して可視像を形成する現像手段と、前記可視像を記録媒体に転写する転写手段と、前記記録媒体に転写された転写像を定着させる定着手段と、前記静電潜像担持体上の残留トナーを除去するクリーニング手段とを少なくとも有する画像形成装置であって、
前記クリーニング手段が弾性ブレードを有し、かつ前記トナーが請求項1から11のいずれかに記載のトナーであることを特徴とする画像形成装置。 - 静電潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成工程と、前記静電潜像をトナーを用いて現像して可視像を形成する現像工程と、前記可視像を記録媒体に転写する転写工程と、前記記録媒体に転写された転写像を定着させる定着工程と、前記静電潜像担持体上の残留トナーをブレードで除去するクリーニング工程とを少なくとも含む画像形成方法であって、
前記トナーが、請求項1から11のいずれかに記載のトナーであることを特徴とする画像形成方法。
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