JP6864828B2 - 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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Description
少なくともスチレン(メタ)アクリル樹脂及びスチレン(メタ)アクリル変性ポリエステル樹脂を含む非結晶性樹脂(A)を含有するコア部と、前記コア部を被覆し、少なくとも非結晶性樹脂(B)及び炭化水素系ワックスを含む離型剤を含有するシェル層と、を持つトナー粒子を有し、
前記トナー粒子の表面から1000nm以内に全離型剤のうち70%以上の離型剤が存在している静電荷像現像用トナー。
前記トナー粒子の表面における離型剤の露出率が、1%以上6%以下である<1>に記載の静電荷像現像用トナー。
前記離型剤が、示差走査熱量計(DSC)による2回目の昇温過程で得られる吸熱ピークを60℃以上100℃以下の範囲に一つ以上有する離型剤である<1>又は<2>に記載の静電荷像現像用トナー。
前記トナー粒子が、二価のイオン価数を取り得る金属を含む<1>〜<3>のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
前記金属が、少なくともMgを含む<4>に記載の静電荷像現像用トナー。
前記スチレン(メタ)アクリル樹脂と前記スチレン(メタ)アクリル変性ポリエステル樹脂との質量比(スチレン(メタ)アクリル樹脂/スチレン(メタ)アクリル変性ポリエステル樹脂)が、80/20以上95/5以下である<1>〜<5>のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
前記スチレン(メタ)アクリル変性ポリエステル樹脂において、スチレン(メタ)アクリルセグメントとポリエステルセグメントとの質量比(スチレン(メタ)アクリルセグメント/ポリエステルセグメント)が5/95以上30/70以下である<1>〜<6>のいずれか1項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、トナー粒子の表面における前記離型剤の露出率が6%超えである場合に比べ、さらに良好な熱保管性を獲得しつつ、定着画像の裏移りの発生の抑制に効果的な静電荷像現像用トナーが提供される。
<3>に係る発明によれば、離型剤が、示差走査熱量計(DSC)による2回目の昇温過程で得られる吸熱ピークを100℃超えの範囲のみに一つ以上有する離型剤である場合に比べ、低温定着性に優れた静電荷像現像用トナーが提供される。
<4>、又は<5>に係る発明によれば、トナー粒子が金属として三価以上のイオン価数を取り得る金属のみを含む場合に比べ、低温定着性に優れた静電荷像現像用トナーが提供される。
<6>に係る発明によれば、スチレン(メタ)アクリル樹脂と前記スチレン(メタ)アクリル変性ポリエステル樹脂との質量比(スチレン(メタ)アクリル樹脂/スチレン(メタ)アクリル変性ポリエステル樹脂)が、80/20未満又は95/5超えである場合に比べ、さらに良好な熱保管性を獲得しつつ、定着画像の裏移りの発生の抑制に効果的な静電荷像現像用トナーが提供される。
<7>に係る発明によれば、スチレン(メタ)アクリル変性ポリエステル樹脂において、スチレン(メタ)アクリルセグメントとポリエステルセグメントとの質量比(スチレン(メタ)アクリルセグメント/ポリエステルセグメント)が5/95未満又は30/70超えである場合に比べ、さらに良好な熱保管性を獲得しつつ、定着画像の裏移りの発生の抑制に効果的な静電荷像現像用トナーが提供される。
<8>、<9>、<10>、<11>、又は<12>に係る発明によれば、スチレン(メタ)アクリル樹脂のみを結着樹脂として含むコア部とコア部を被覆し、非結晶性樹脂及び炭化水素系ワックスを含む離型剤を含有するシェル層とを持つトナー粒子、又は未変性ポリエステル樹脂のみを結着樹脂として含むコア部とコア部を被覆し、非結晶性樹脂及び炭化水素系ワックスを含む離型剤を含有するシェル層とを持つトナー粒子を有する静電荷像現像用トナーを適用した場合に比べ、トナーの熱保管性を有しつつ、定着画像の裏移りの発生を抑制する静電荷像現像剤、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、又は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「トナー」とも称する)は、少なくともスチレン(メタ)アクリル樹脂及びスチレン(メタ)アクリル変性ポリエステル樹脂を含む非結晶性樹脂(A)を含有するコア部と、前記コア部を被覆し、少なくとも非結晶性樹脂(B)及び炭化水素系ワックスを含む離型剤を含有するシェル層と、を持つトナー粒子を有する。
そして、トナー粒子の表面から1000nm以内に全離型剤のうち70%以上の離型剤が存在している。
なお、スチレン(メタ)アクリル樹脂、及びスチレン(メタ)アクリル変性ポリエステル樹脂を使用したトナーによる定着画像は、スチレン(メタ)アクリル部とポリエステル部とが海島構造を取る。そして、定着画像の裏移りは、定着画像のうちスチレン(メタ)アクリル部が裏移りし易いと考えられる。
また、本実施形態に係るトナーは、少なくともスチレン(メタ)アクリル樹脂及びスチレン(メタ)アクリル変性ポリエステル樹脂を含む非結晶性樹脂(A)を含有するコア部を有するトナー粒子を適用することで、低温定着性も実現される。
トナー粒子は、コア部とコア部を被覆するシェル層とを有する。
コア部は、結着樹脂として、少なくともスチレン(メタ)アクリル樹脂及びスチレン(メタ)アクリル変性ポリエステル樹脂を含む非結晶性樹脂(A)を含有する。コア部は、必要に応じて、スチレン(メタ)アクリル樹脂及びスチレン(メタ)アクリル変性ポリエステル樹脂以外のその他の非結晶性樹脂(A)、及びその他の結着樹脂の少なくとも一方を含んでもよい。また、コア部は、必要に応じて、着色剤、その他の添加剤を含んでもよい。
スチレン(メタ)アクリル樹脂は、スチレン骨格を有する単量体と(メタ)アクリロイル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。
ここで、「(メタ)アクリル酸」とは、「アクリル酸」及び「メタクリル酸」のいずれをも含む表現である。また、「(メタ)アクリロイル基」とは、「アクリロイル基」及び「メタクリロイル基」のいずれをも含む表現である。
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。
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、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。
多官能の架橋剤としては、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、テトラメチロールメタンテトラ(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、トリアリルアソシアヌレート、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。
スチレン(メタ)アクリル樹脂の重量平均分子量は、好ましくは40000以上100000以下、より好ましくは50000以上80000以下である。
なお、シェル層の樹脂として、スチレン(メタ)アクリル樹脂を適用する場合、スチレン(メタ)アクリル樹脂の含有量は、コア部及びシェル層の合計含有量を意味する。
スチレン(メタ)アクリル変性ポリエステル樹脂は、スチレン(メタ)アクリルセグメントとポリエステルセグメントとを有する樹脂である。
ポリエステルセグメントは、スチレン(メタ)アクリル変性ポリエステル樹脂における主鎖であり、多価カルボン酸と多価アルコールとを縮重合して得られるセグメントである。なお、多価カルボン酸及び多価アルコールを「ポリエステルセグメントの原料モノマー」とも称する。
これらの中でも、トナーの保存安定性、及び高温高湿環境下での帯電保持性能を向上させる観点から、その他の多価カルボン酸としては、芳香族ジカルボン酸、3価以上の多価カルボン酸が好ましく、これらを併用することがより好ましい。
脂肪族ジカルボン酸としては、アジピン酸、コハク酸、アルキル基、アルケニル基を有するコハク酸等が挙げられる。
脂環族ジカルボン酸としては、シクロヘキサンジカルボン酸類、デカリンジカルボン酸類等が挙げられる。
3価以上の多価カルボン酸としては、トリメリット酸、ピロメリット酸等が挙げられ、トリメリット酸が好ましい。
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。
x個のR1O又はy個のR2Oは、各々同一であっても異なっていてもよいが、共に同一の基が好ましく、共にオキシプロピレン基がより好ましい。
オキシプロピレン基以外の他のオキシアルキレン基としては、オキシエチレン基、オキシトリメチレン基が好ましく、オキシエチレン基がより好ましい。
なお、ポリエステルセグメントの酸価は、JIS−K0070(1992年)に規定される「化学製品の酸価、けん化価、エステル価、よう素価、水酸基価及び不けん化物の試験方法」に基づいて、測定される。
スチレン(メタ)アクリル変性ポリエステル樹脂を構成するスチレン(メタ)アクリルセグメントは、スチレン系単量体及び(メタ)アクリル系単量体を含む付加重合性モノマーを付加重合した付加重合体を含むセグメントである。スチレン(メタ)アクリルセグメントは、スチレン(メタ)アクリル変性ポリエステル樹脂における側鎖である。
一方、他のモノマーとしては、エチレン、プロピレン、ブタジエン等のオレフィン類;塩化ビニル等のハロビニル類;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のビニルエステル類;ビニルメチルエーテル等のビニルエーテル類;ビニリデンクロリド等のハロゲン化ビニリデン;N−ビニルピロリドン等のN−ビニル化合物等が例示される。
ポリエステルセグメントとスチレン(メタ)アクリルセグメントとの質量比[スチレン(メタ)アクリルセグメント/ポリエステルセグメント)]は、5/95以上30/70以下が好ましく、10/90以上30/70以下が好ましく、10/90以上25/75以下がさらに好ましい。上記範囲であることにより、トナーの強度を上げ、フィニッシャートレイと呼ばれる排出容器に記録媒体を積み重ねた時の熱及び自重への耐性を向上させる。また熱保管性の観点から、より均一に近い海島構造を取りやすく、離型剤のトナー粒子表面への過度な露出を抑制する。
スチレン(メタ)アクリル変性ポリエステル樹脂の軟化温度は、80℃以上140℃以下が好ましく、95℃以上120℃以下がより好ましい。
なお、軟化温度は、次の方法により測定する。高化式フローテスターCFT−500(島津製作所社製)を用い、ダイスの細孔の径を1mm、加圧荷重を196N(20Kg/cm2)、開始温度60℃、昇温速度を6℃/分とした条件下で、1cm3の試料を溶融流出させたときの流出開始点から終了点の高さの1/2に相当する温度として、軟化温度を求める。
スチレン(メタ)アクリル変性ポリエステル樹脂の合成方法としては、例えば、多価カルボン酸と多価アルコールとを縮重合してポリエステル樹脂(ポリエステルセグメント)を調製し、ポリエステルセグメントの存在下、スチレン系単量体及び(メタ)アクリル系単量体を含む付加重合性モノマーを付加重合する方法が好ましい。
スチレン(メタ)アクリル変性ポリエステル樹脂の含有量は、トナー粒子に対して2質量%以上8質量%以下がよく、好ましくは4質量%以上8質量%以下、より好ましくは6質量%以上8質量%以下である。上記範囲であることにより、トナーの強度を上げ、フィニッシャートレイと呼ばれる排出容器に記録媒体を積み重ねた時の熱及び自重への耐性を向上させる。また熱保管性の観点から、より均一に近い海島構造を取りやすく、離型剤のトナー粒子表面への過度な露出を抑制する。
なお、シェル層の樹脂として、スチレン(メタ)アクリル変性ポリエステル樹脂を適用する場合、スチレン(メタ)アクリル変性ポリエステル樹脂の含有量は、コア部及びシェル層の合計含有量を意味する。
その他の非晶性樹脂(A)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(ただし、スチレン(メタ)アクリル樹脂を除くビニル系樹脂)が挙げられる。
その他の非晶性樹脂(A)としては、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(スチレン(メタ)アクリル変性ポリエステル樹脂以外のポリエステル樹脂)、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も挙げられる。
結着樹脂には、非晶性樹脂(A)以外に結晶性樹脂を含んでよい。
結晶性樹脂としては、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は、分子鎖が配列することにより、明確なガラス転移温度を示さず、融解温度まで軟化しにくいが、ガラス転移温度付近で急激に溶融するという特性から、トナーの熱保管性及び低温定着性を両立することが可能である。
結晶性ポリエステル樹脂は、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。なお、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。
ここで、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、芳香族を有する重合性単量体よりも直鎖状脂肪族を有する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。
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 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。
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、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。
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。
シェル層は、少なくとも非結晶性樹脂(B)、及び炭化水素系ワックスを含む離型剤を含む。
結着樹脂としては、周知の非結晶性樹脂(B)が適用される。
非結晶性樹脂(B)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。
周知の非結晶性樹脂(B)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。
非結晶性樹脂(B)としては、スチレン(メタ)アクリル変性ポリエステル樹脂を適用してもよい。
これらの非結晶性樹脂(B)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。
離型剤は、少なくとも炭化水素系ワックスが適用される。
炭化水素系ワックスは、炭化水素を骨格として有するワックスであり、例えば、フィッシャートロプシュワックス、ポリエチレン系ワックス(ポリエチレン骨格を有するワックス)、ポリプロピレン系ワックス(ポリプロピレン骨格を有するワックス)、パラフィン系ワックス(パラフィン骨格を有するワックス)、マイクロクリスタリンワックス等が挙げられる。この中でも、定着性の観点から、パラフィン系ワックスがより好ましい。また、ワックスは複数種の炭化水素系ワックスをトナー粒子中に含んでもよい。
炭化水素系ワックスは、これに限定されるものではない。また、これらの炭化水素系ワックスは、1種類単独で用いてもよいし、2種類以上を併用してもよい。
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。
ここで、離型剤の吸熱ピークが上記温度範囲内に一つ以上有するとは、離型剤の吸熱ピーク温度(吸熱ピークの頂点温度)が上記温度範囲内に一つ以上有することを意味する。以下、この離型剤の吸熱ピーク温度を「離型剤の2nd吸熱ピーク温度」と称する。
具体的には、自動接線処理システムを備えた示差走査熱量計(島津製作所社製:DSC−60型)に、測定対象のトナー粒子(又は外添剤を外添したトナー粒子)10mgをセットし、10℃/分の昇温速度で室温(25℃)から150℃まで加熱し(1回目の昇温過程)、降温速度−10℃/分で0℃まで冷却する。
次に、再度、昇温速度10℃/分で0℃から150℃まで加熱して(2回目の昇温過程)、DSC曲線を得る。
なお、0℃及び150℃にてそれぞれ10分間ずつ保持(ホールド)する。
離型剤の存在率は、70%以上であるが、定着時に、トナー粒子からより均一に近い状態で離型剤が染み出し易く、定着画像の裏移り抑制を効果的にするためには、80%以上が好ましい。離型剤の存在率の上限値は、好ましくは100%である。
トナーをエポキシ樹脂に混合して包埋し、エポキシ樹脂を固化する。得られた固化物を、ウルトラミクロトーム装置(Leica社製UltracutUCT)により切断し、厚さ80nm以上130nm以下の薄片試料を作製する。次に、得られた薄片試料を30℃のデシケータ内で四酸化ルテニウムにより3時間染色する。そして、超高分解能電界放出形走査電子顕微鏡(FE−SEM。日立ハイテクノロジーズ社製S−4800)にて、染色された薄片試料のSEM画像を得る。離型剤、スチレン(メタ)アクリル樹脂、ポリエステル樹脂の順で四酸化ルテニウムに染色され易いので、染色度合いに起因する濃淡で、各成分が識別される。試料の状態などにより濃淡が判別しにくい場合は、染色時間を調整する。
なお、トナー粒子の断面において、着色剤のドメインは、離型剤のドメインよりも小さいので、大きさによって区別可能である。また、着色剤のドメインは、離型剤のドメイン及びスチレン(メタ)アクリル樹脂のドメインとの染色の濃淡よっても区別可能である。
前記SEM画像において、最大長がトナー粒子の体積平均粒径の85%以上であるトナー粒子断面を選択し、染色された離型剤のドメインを観察し、トナー粒子全体の離型剤の面積と、トナー粒子の表面から1000nm以内の領域に存在する離型剤の面積を求め、両者の面積の比(トナー粒子の表面から1000nm以内の領域に存在する離型剤の面積/トナー粒子全体の離型剤の面積)を算出する。そして、この算出を100個のトナー粒子について行い、その平均値を離型剤の存在率とする。
最大長がトナー粒子の体積平均粒径の85%以上のトナー粒子断面を選択する理由は、体積平均粒径85%未満の断面はトナー粒子端部の断面であると予想され、トナー粒子端部の断面には、トナー粒子中のドメインの状態がよく反映されていないからである。
前記SEM画像において、最大長がトナー粒子の体積平均粒径の85%以上であるトナー粒子断面を30個選択し、染色された離型剤のドメインを合計100個観察する。ドメインそれぞれの最大長を測定し、該最大長をドメインの直径とし、その算術平均を平均径とする。
測定対象となるトナー粒子が外添トナーである場合には、イオン交換水と界面活性剤の混合溶液とともに20分間超音波処理を行って外添剤を除去し、界面活性剤の除去とトナー粒子の乾燥および回収後に測定を行う。なお、外添剤の除去処理は、外添剤の除去が施されるまで繰り返し行うことができる。
シェル層の厚さは、0.2μm以上4μm以下が好ましく、0.3μm以上3μm以下がより好ましい。
シェル層の厚さは、次の方法により測定する。トナー粒子をエポキシ樹脂などに包埋し、ダイヤモンドナイフなどで切削することで薄切片を作製する。この薄切片を透過型電子顕微鏡(TEM)などで観察、複数のトナー粒子の断面画像を撮影する。トナー粒子の断面画像からシェル層の厚みを20か所測定して、その平均値を採用する。断面画像においてシェル層の観察が難しい場合は、染色を行って観察することで、測定を容易にすることもできる。
トナー粒子には、二価のイオン価数を取り得る金属を含むことがよい。この金属は、少なくともマグネシウムを含むことがよい。この金属は、トナー粒子のコア部及びシェル部のいずれにも含まれる成分である。
金属塩としては、例えば、塩化マグネシウム、硫酸マグネシウム、塩化鉄(II)、塩化亜鉛、塩化カルシウム、硫酸カルシウム等が挙げられる。
無機金属塩重合体としては、例えば、ポリ硫酸鉄(II)、多硫化カルシウム等が挙げられる。
金属錯体としては、例えば、アミノカルボン酸の金属塩等が挙げられる。金属錯体として、具体的には、例えば、エチレンジアミン4酢酸、プロパンジアミン4酢酸、ニトリル3酢酸、トリエチレンテトラミン6酢酸、ジエチレントリアミン5酢酸等の公知のキレートをベースにした金属塩(例えば、カルシウム塩、マグネシウム塩)などが挙げられる。
トナー粒子の体積平均粒径(D50v)としては、2μm以上10μm以下が好ましく、4μm以上8μm以下がより好ましい。
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。
また、外添剤のクリーニング活剤としては、ステアリン酸亜鉛に代表される高級脂肪酸の金属塩、フッ素系高分子量体の粒子等が挙げられる。
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。
コア部の結着樹脂となるコア部用樹脂粒子が分散されたコア部用樹脂粒子分散液を準備する工程(コア部用樹脂粒子分散液準備工程)と;
シェル層の結着樹脂となるシェル層用樹脂粒子が分散されたシェル層用樹脂粒子分散液を準備する工程(シェル層用樹脂粒子分散液準備工程)と、
離型剤粒子が分散された離型剤粒子分散液を準備する工程(離型剤粒子分散液準備工程)と;
前記コア部用樹脂粒子分散液中で(必要に応じて着色剤等の他の粒子分散液も混合した分散液中で)、コア部用樹脂粒子を(必要に応じて他の粒子も)凝集させ、第1凝集粒子を形成する工程(第1凝集粒子形成工程)と;
第1凝集粒子が分散された第1凝集粒子分散液と、シェル層用樹脂粒子分散液と、離型剤粒子分散液とを混合し、第1凝集粒子の表面にシェル層用樹脂粒子及び離型剤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(第2凝集粒子形成工程)と;
第2凝集粒子が分散された第2凝集粒子分散液を加熱し、第2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。
まず、コア部用樹脂粒子分散液(スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子分散液、スチレン(メタ)アクリル変性ポリエステル樹脂粒子分散液)、シェル層用樹脂粒子分散液、着色剤粒子分散液、離型剤粒子分散液を準備する。
なお、以下、各樹脂粒子が分散された各樹脂粒子分散液を「樹脂粒子分散液」と称して説明する。
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;などが挙げられる。これらは、1種を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種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
樹脂粒子の体積平均粒径は、レーザ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描き、全粒子に対して体積50%となる粒径を体積平均粒径D50vとする。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、コア部用樹脂粒子分散液と、着色剤分散液と、を混合する。
そして、混合分散液中で、コア部用樹脂粒子(スチレン(メタ)アクリル樹脂粒子、及びスチレン(メタ)アクリル変性ポリエステル樹脂粒子)と着色剤粒子とをヘテロ凝集させ目的とする径を持つ、コア部用樹脂粒子と着色剤粒子とを含む第1凝集粒子を形成する。
なお、必要に応じて離型剤粒子分散液も混合し、第1凝集粒子に離型剤粒子を含ませてもよい。
第1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℃)で凝集剤を添加し、混合分散液のpHを酸性(例えばpH2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、加熱を行ってもよい。
そして、凝集剤として無機金属塩、金属錯体等を使用する場合、凝集終了後、凝集剤の金属(金属イオン)と錯体又は類似の結合を形成する添加剤を添加する。この添加剤としては、キレート剤が好適に用いられる。このキレート剤の添加により、形成するコア部から凝集剤を取り除き、形成するトナー粒子のコア部中の金属濃度が調整される。
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。
第1凝集粒子が分散された第1凝集粒子分散液を得た後、第1凝集粒子分散液と、シェル層用樹脂粒子分散液と、離型剤粒子分散液と、をさらに混合する。シェル層用樹脂粒子分散液と離型剤粒子分散液とは予め混合しておき、この混合液を第1凝集粒子分散液に混合してもよい。
次に、第2凝集粒子が分散された第2凝集粒子分散液を、例えば、シェル層用樹脂のガラス転移温度以上(例えば、シェル層用樹脂のガラス転移温度より10℃乃至50℃高い温度以上)に加熱して、第2凝集粒子を融合・合一し、トナー粒子を形成する。
なお、第2凝集粒子が分散された第2凝集粒子分散液を得た後、当該第2凝集粒子分散液と、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、をさらに混合し、第2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3凝集粒子を形成する工程と、第3凝集粒子が分散された第3凝集粒子分散液に対して加熱をし、第3凝集粒子を融合・合一して、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、イオン交換水による置換洗浄を充分に施すことがよい。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、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。
[スチレンアクリル樹脂粒子分散液(StAc1)の調製]
・スチレン :77部
・n−ブチルアクリレート :23部
・1,10−デカンジオールジアクリレート:0.4部
・ドデカンチオール :0.7部
上記の材料を混合溶解したものに、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)1.0部をイオン交換水60部に溶解した溶液を加えてフラスコ中で分散、乳化し、モノマーの乳化液を作製した。
続いて、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)2.0部をイオン交換水90部に溶解させ、その中に前記モノマーの乳化液2.0部を加え、さらに、過硫酸アンモニウム1.0部を溶解したイオン交換水10部を投入した。
その後、前記モノマーの乳化液の残りを3時間かけて投入し、フラスコ内の窒素置換を行った後、フラスコ内の溶液を攪拌しながらオイルバスで65℃になるまで加熱し、5時間そのまま乳化重合を継続し、スチレンアクリル樹脂粒子分散液(StAc1)を得た。スチレンアクリル樹脂粒子分散液(StAc1)は、イオン交換水を加えて固形分量を20%に調整した。
スチレンアクリル樹脂粒子分散液(StAc1)中の粒子の体積平均粒径は102nm、重量平均分子量は55000であった。
[スチレンアクリル変性ポリエステル樹脂粒子分散液(SPE1)の調製]
窒素導入管、脱水管、撹拌機、及び熱電対を装備した四つ口フラスコの内部を窒素置換し、ポリオキシプロピレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン5670部、ポリオキシエチレン(2.0)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン585部、テレフタル酸2450部及びジ(2−エチルヘキサン酸)44部を入れ、窒素雰囲気下、撹拌しながら、235℃に昇温し、5時間維持した後、更にフラスコ内の圧力を下げ、8.0kPaにて1時間維持した。大気圧に戻した後、190℃に冷却し、フマル酸42部及びトリメリット酸207部を加え、190℃の温度下で2時間維持した後に、2時間かけて210℃まで昇温した。更にフラスコ内の圧力を下げ、8.0kPaにて4時間維持させて、非晶性ポリエステル樹脂A(ポリエステルセグメント)を得た。
さらに、ポリオキシエチレンアルキルエーテル(非イオン性界面活性剤、商品名:エマルゲン430、花王(株)製)6部、15%ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム水溶液(アニオン性界面活性剤、商品名:ネオペレックスG−15、花王(株)製)40部及び5%水酸化カリウム233部を入れ、撹拌しながら、95℃に昇温して溶融し、95℃で2時間混合して、樹脂混合物溶液を得た。
次に、樹脂混合物溶液を撹拌しながら、1145部の脱イオン水を6部/分の速度で滴下し、乳化物を得た。次に、得られた乳化物を25℃に冷却し、200メッシュの金網を通し、脱イオン水を加えて、固形分を20%に調整して、スチレンアクリル変性ポリエステル樹脂粒子分散液(SPE1)を得た。
なお、合成したスチレンアクリル変性ポリエステル樹脂の「スチレン(メタ)アクリルセグメントとポリエステルセグメントとの質量比(スチレン(メタ)アクリルセグメント/ポリエステルセグメント)」は10/90であった。
非結晶性ポリエステル樹脂Aを800部、スチレンを110部、アクリル酸エチルを110部、酢酸エチルを600部に変更した以外は、スチレンアクリル変性ポリエステル樹脂粒子分散液(SPE1)と同様にして、スチレンアクリル変性ポリエステル樹脂粒子分散液(SPE2)を得た。
なお、合成したスチレンアクリル変性ポリエステル樹脂の「スチレン(メタ)アクリルセグメントとポリエステルセグメントとの質量比(スチレン(メタ)アクリルセグメント/ポリエステルセグメント)」は20/80であった。
非結晶性ポリエステル樹脂Aを650部、スチレンを110部、アクリル酸エチルを110部、酢酸エチルを600部に変更した以外は、スチレンアクリル変性ポリエステル樹脂粒子分散液(SPE1)と同様にして、スチレンアクリル変性ポリエステル樹脂粒子分散液(SPE3)を得た。
なお、合成したスチレンアクリル変性ポリエステル樹脂の「スチレン(メタ)アクリルセグメントとポリエステルセグメントとの質量比(スチレン(メタ)アクリルセグメント/ポリエステルセグメント)」は35/65であった。
[非晶性ポリエステル樹脂分散液(APE1)の調製]
・ビスフェノールAエチレンオキサイド2.2モル付加物 :40モル部
・ビスフェノールAプロピレンオキサイド2.2モル付加物:60モル部
・テレフタル酸ジメチル :60モル部
・フマル酸ジメチル :15モル部
・ドデセニルコハク酸無水物 :20モル部
・トリメリット酸無水物 : 5モル部
攪拌器、温度計、コンデンサー及び窒素ガス導入管を備えた反応容器に、上記モノマーのうちフマル酸ジメチルとトリメリット酸無水物以外と、ジオクタン酸スズを上記モノマーの合計100部に対して0.25部投入した。窒素ガス気流下、235℃で6時間反応させた後、200℃に降温して、フマル酸ジメチルとトリメリット酸無水物を投入し1時間反応させた。温度を220℃まで5時間かけて昇温し、10kPaの圧力下で所望の分子量になるまで重合させ、淡黄色透明な非晶性ポリエステル樹脂を得た。
非晶性ポリエステル樹脂は、重量平均分子量が35,000、数平均分子量が8,000、ガラス転移温度が59℃であった。
次に、得られた非晶性ポリエステル樹脂を、キャビトロンCD1010(株式会社ユーロテック製)を高温高圧型に改造した分散機を用いて分散した。イオン交換水80%、ポリエステル樹脂の濃度が20%の組成比で、アンモニアによりpHを8.5に調整し、回転子の回転速度が60Hz、圧力が5Kg/cm2、熱交換器による加熱140℃、の条件でキャビトロンを運転し、非晶性ポリエステル樹脂分散液を得た。
この分散液における樹脂粒子の体積平均粒径は130nmであった。分散液にイオン交換水を加えて固形分量を20%に調整し、これを非晶性ポリエステル樹脂分散液(APE1)とした。
[結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(CPE1)の調製]
・1,10−デカンジカルボン酸:350部
・1,9−ノナンジオール:170部
撹拌器、温度計、コンデンサー及び窒素ガス導入管を備えた反応容器に、上記モノマー成分を投入し、反応容器中を乾燥窒素ガスで置換した後、ジオクタン酸スズを、前記モノマー成分100部に対して0.3部投入した。窒素ガス気流下、160℃で3時間撹拌反応させた後、温度を更に180℃まで1.5時間かけて昇温し、反応容器内を3kPaまで減圧し、所望の分子量になった時点で反応を終了して結晶性ポリエステル樹脂1を得た。得られた結晶性ポリエステル樹脂の融解温度は73℃、重量平均分子量は28,000、酸価は7.5mgKOH/gであった。
次に、結晶性ポリエステル樹脂:100部、酢酸エチル:60部、イソプロピルアルコール:15部を、撹拌機を備えた反応容器中に投入し、65℃にて溶解させた。溶解を確認した後、反応容器を60℃に冷却した後、10%アンモニア水溶液5部を添加した。次いで、イオン交換水300部を3時間掛けて反応容器中に滴下し、樹脂分散液を作製した。次いで、樹脂分散液から、エバポレーターにて酢酸エチル、並びに、イソプロピルアルコールを除去し、その後、イオン交換水を加えて固形分濃度が20%になるように調製し、これを結晶性ポリエステル樹脂分散液(CPE1)とした。
・シアン顔料(大日精化(株)製、Pigment Blue 15:3(銅フタロシアニン))45部
・アニオン界面活性剤(第一工業製薬社製、ネオゲンR) 2部
・イオン交換水 250部
以上を混合し、溶解し、高圧衝撃式分散機アルティマイザー((株)スギノマシン製、HJP30006)を用いて1時間ほど分散して、シアン着色剤粒子分散液を得た。この着色剤粒子分散液中の粒子の体積平均粒径D50vは、150nmであった。その後、イオン交換水を加えて固形分濃度が20.0%になるように調製した。
[離型剤粒子分散液(WAX1)の調製]
・パラフィン系ワックス(炭化水素系ワックス、日本精蝋製HNP9、融解温度75℃ワックスの2nd吸熱ピーク温度(2nd吸熱ピークは一つ)84℃) :270部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬製ネオゲンRK):13.5部(有効成分60%、離型剤に対して3%)
・イオン交換水 :21.6部
上記の材料を混合し、圧力吐出型ホモジナイザー(ゴーリン社製ゴーリンホモジナイザ)で、内液温度120℃にて離型剤を溶解した後、分散圧力5MPaで120分間、続いて40MPaで360分間分散処理し、冷却して、分散液を得た。イオン交換水を加えて固形分量が20%になるように調整し、これを離型剤粒子分散液(WAX1)とした。離型剤粒子分散液(WAX1)中の粒子の体積平均粒径は225nmであった。
パラフィン系ワックスを末端カルボン酸合成エステル系ワックス(エステル系ワックス、日本化成製クロバックス300−6S、融解温度95℃、離型剤の2nd吸熱ピーク温度(2nd吸熱ピークは一つ)95℃)に変更した以外は、離型剤粒子分散液(WAX1)の調製方法と同様にして、離型剤粒子分散液(WAX2)を得た。
パラフィン系ワックスをポリエチレン系ワックス(炭化水素系ワックス、ベーカーペトロライト製ポリワックス725、融解温度104℃、離型剤の2nd吸熱ピーク温度(2nd吸熱ピークは一つ)100℃)に変更した以外は、離型剤粒子分散液(WAX1)の調製方法と同様にして、離型剤粒子分散液(WAX3)を得た。
パラフィン系ワックスをカルナウバワックス(植物系ワックス(東亜化成製RC160、融解温度85℃、離型剤の2nd吸熱ピーク温度(2nd吸熱ピークは一つ)86℃)に変更した以外は、離型剤粒子分散液(WAX1)の調製方法と同様にして、離型剤粒子分散液(WAX4)を得た。
[混合粒子分散液(RW1)の調製]
非結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(APE1)400部と、離型剤粒子分散液(WAX1)60部と、アニオン性界面活性剤(ダウケミカル社製Dowfax2A1)2.9部とを混合したのち、温度25℃下に1.0%硝酸を添加しpHを3.0に調整し、混合粒子分散液(RW1)を得た。
離型剤粒子分散液(WAX1)をそれぞれ離型剤粒子分散液(WAX2)〜(WAX4)に変更した以外は、混合粒子分散液(RW1)と同様にして、混合粒子分散液(RW2)〜(RW4)を得た。
・スチレンアクリル樹脂粒子分散液(StAc1) :375部
・スチレンアクリル変性ポリエステル樹脂粒子分散液(SPE1): 42部
・結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(CPE1) : 67部
・着色剤粒子分散液 : 75部
・イオン交換水 :750部
・アニオン性界面活性剤(ダウケミカル社製Dowfax2A1):3.2部
温度計、pH計、攪拌器を備えた3リットルの反応容器に、コア部形成用材料として上記材料を入れ、温度25℃下に1.0%硝酸を添加してpHを3.0に調整した後、ホモジナイザー(IKA社製ウルトラタラックスT50)にて5,000rpmで分散しながら、凝集剤として濃度2.0%の塩化マグネシウム水溶液を100部添加して6分間分散した。
なお、トナー粒子の粒径6.6μmを中心粒径としたとき、コア/シェル比を68/32以上、72/28以下の範囲で調整した場合に、トナー粒子としてコア/シェル比=7:3を得る。
洗浄された固形分を湿式乾式整粒機(コーミル)で細かく砕き、35℃のオーブン中で36時間真空乾燥して、トナー粒子を得た。トナー粒子は、体積平均粒径が6.6μmであった。
コア部形成用の材料(樹脂粒子分散液)、凝集剤、シェル層用の材料(樹脂粒子分散液)の種類を変更した以外は、実施例1のトナーと同様にして、各例のトナーを得た。
なお、実施例6は、凝集剤の種類を硫酸アルミニウム水溶液に変更した以外は、実施例1のトナーと同様にして、トナーを得た。
コア部形成用の材料(樹脂粒子分散液)、凝集剤、シェル層用の材料(樹脂粒子分散液)の種類を変更した以外は、実施例1のトナーと同様にして、各例のトナーを得た。
各例で得られたトナーについて、離型剤の存在率、離型剤のドメイン径(ドメインの平均径)、離型剤の露出率を既述の方法に従って測定した。
(現像剤の作製)
各例のトナー36部とキャリア414部とを、2リットルのVブレンダーに入れ、20分間攪拌し、その後212μmで篩分して、各々、現像剤を作製した。ただし、キャリアは、下記樹脂被覆キャリアを使用した。
・Mn−Mg−Sr系フェライト粒子(平均粒径40μm):100部
・トルエン:14部
・ポリメタクリル酸メチル:2.0部
・カーボンブラック(VXC72:キャボット製):0.12部
フェライト粒子を除く上記成分及びガラスビーズ(φ1mm、トルエンと同量)を、関西ペイント株式会社製サンドミルを用いて1200rpmで30分間攪拌し、樹脂被覆層形成用溶液を得た。更に、この樹脂被覆層形成用溶液とフェライト粒子とを真空脱気型ニーダーに入れ、減圧し、トルエンを留去して乾燥することにより、樹脂被覆キャリアを調製した。
各例で得られたトナー2gを、55℃、50%RH環境下で12時間保管し、保管後のトナー状態を目視にて観察し、以下の評価基準を基に評価した。
・A:55℃保管後もトナー凝集体は殆ど見られず、熱保管性に優れる。
・B:55℃保管後にトナー凝集体が僅かに見られ、Aより僅かに熱保管性に劣る。
・C:55℃保管後にトナー凝集体が見られ、Aより熱保管性に劣る。
・D:55℃保管後ではトナーが凝集しており、熱保管性を有しない。
なお、上記AからCまでで実用上の問題がないものとする。
各例の現像剤を、富士ゼロックス社製「カラー複合機ApeosPort−IV C5570」の現像器に充填した。
高温環境下(温度40℃、湿度50%RHの環境下)、この画像形成装置を用いて、プロセス速度225mm/secで、画像濃度50%の画像を連続してA4サイズの用紙(坪量52g/m2の薄紙)の両面に50枚出力し、画像が形成されたA4紙を重ねた。そして、5時間経過後、2枚目の出力した用紙の1枚目の用紙の画像と接触していた箇所を観察し、ドキュメントブロッキングを評価した。
A:定着画像の裏移りが全く確認されず、非常に良好な画像を得ている。
B:用紙の部分的に極軽微な定着画像の裏移りは発生するが、画像欠損はなく、良好な画像を得ている。
C:用紙全面に軽微な定着画像の裏移りが発生しているが、画像欠損はなく、実使用上許容できる。
D:定着画像の裏移りが発生、かつ画像欠損が生じ、実使用上許容できない。
各例で得られた現像剤を、定着器を取り出したApeosPort−IV C5570の実験用改造機の現像器に充填し、トナー載り量が0.45mg/cm2となるように調整して未定着画像を出力した。記録媒体としてはP紙(A4紙、富士ゼロックス社製)を用いて、片面に画像密度100%、50mm×50mm大となる未定着画像を形成した。定着評価用装置としては、富士ゼロックス社製ApeosPortIV C5570の定着器を取り外し、定着温度が変更できるように改造したものを使用した。定着器のニップ幅は6mm、ニップ圧は1.6kgf/cm2、Dwell−time(定着時間:ニップ通過時間)は34.7ms、プロセス速度は175mm/secであった。定着温度100℃から5℃間隔で、未定着画像の定着を行い、目視にてコールドオフセットの有無を確認し、コールドオフセットが消えた温度をコールドオフセット消失温度として評価した。これを低温定着性の指標とした。
−評価基準−
A:145℃以下
B:145℃を越え150℃以下
C:150℃を越え160℃以下
D:160℃を越える
なお、表1〜表2の略称などについては、次の通りである。
−凝集剤の欄−
・Al2(SO4)3 :濃度2.0%の硫酸アルミニウム水溶液
・MgCl2 :濃度2.0%の塩化マグネシウム水溶液
−トナー特性の欄−
SPESのSt/PEセグメント比 :スチレン(メタ)アクリル変性ポリエステル樹脂におけるスチレン(メタ)アクリルセグメントとポリエステルセグメントとの質量比
・StAc/SPES質量比 :スチレン(メタ)アクリル樹脂とスチレン(メタ)アクリル変性ポリエステル樹脂との質量比(スチレン(メタ)アクリル樹脂/スチレン(メタ)アクリル変性ポリエステル樹脂)
また、本実施例のトナーは、低温定着性を有していることもわかる。
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)
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
118 露光のための開口部
117 筐体
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 (12)
- 少なくともスチレン(メタ)アクリル樹脂及びスチレン(メタ)アクリル変性ポリエステル樹脂を含む非結晶性樹脂(A)を含有するコア部と、前記コア部を被覆し、少なくとも非結晶性樹脂(B)及び炭化水素系ワックスを含む離型剤を含有するシェル層と、を持つトナー粒子を有し、
前記スチレン(メタ)アクリル樹脂の含有量が、前記トナー粒子に対して80質量%以上95質量%以下であり、
前記トナー粒子の表面から1000nm以内に全離型剤のうち70%以上の離型剤が存在している静電荷像現像用トナー。 - 前記トナー粒子の表面における離型剤の露出率が、1%以上6%以下である請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記離型剤が、示差走査熱量計(DSC)による2回目の昇温過程で得られる吸熱ピークを60℃以上100℃以下の範囲に一つ以上有する離型剤である請求項1又は請求項2に記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記トナー粒子が、二価のイオン価数を取り得る金属を含む請求項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。
- 前記金属が、少なくともMgを含む請求項4に記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記スチレン(メタ)アクリル樹脂と前記スチレン(メタ)アクリル変性ポリエステル樹脂との質量比(スチレン(メタ)アクリル樹脂/スチレン(メタ)アクリル変性ポリエステル樹脂)が、80/20以上95/5以下である請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記スチレン(メタ)アクリル変性ポリエステル樹脂において、スチレン(メタ)アクリルセグメントとポリエステルセグメントとの質量比(スチレン(メタ)アクリルセグメント/ポリエステルセグメント)が5/95以上30/70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。
- 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を含む静電荷像現像剤。
- 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、
請求項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、
請求項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。
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