IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」

▶ 株式会社リコーの特許一覧

特開2024-163517トナー、画像形成装置、画像形成方法、及び印刷物の製造方法
<>
  • 特開-トナー、画像形成装置、画像形成方法、及び印刷物の製造方法 図1
  • 特開-トナー、画像形成装置、画像形成方法、及び印刷物の製造方法 図2
  • 特開-トナー、画像形成装置、画像形成方法、及び印刷物の製造方法 図3
  • 特開-トナー、画像形成装置、画像形成方法、及び印刷物の製造方法 図4
< >
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024163517
(43)【公開日】2024-11-22
(54)【発明の名称】トナー、画像形成装置、画像形成方法、及び印刷物の製造方法
(51)【国際特許分類】
   G03G 9/097 20060101AFI20241115BHJP
   G03G 9/087 20060101ALI20241115BHJP
【FI】
G03G9/097 371
G03G9/087 331
G03G9/097 365
G03G9/087 325
G03G9/097 375
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023079209
(22)【出願日】2023-05-12
(71)【出願人】
【識別番号】000006747
【氏名又は名称】株式会社リコー
(74)【代理人】
【識別番号】100107766
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠重
(74)【代理人】
【識別番号】100070150
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠彦
(72)【発明者】
【氏名】山内 祥敬
(72)【発明者】
【氏名】石井 雅之
(72)【発明者】
【氏名】荻野 弘太郎
(72)【発明者】
【氏名】森 彩華
(72)【発明者】
【氏名】宮田 新平
【テーマコード(参考)】
2H500
【Fターム(参考)】
2H500AA01
2H500AA08
2H500AA09
2H500AA11
2H500CA03
2H500CA06
2H500CA34
2H500CB01
2H500CB06
2H500CB08
2H500CB12
2H500EA02D
2H500EA39B
2H500EA44B
2H500EA47D
2H500EA52D
(57)【要約】
【課題】低温定着性と耐熱保存性を両立し、帯電安定性と異常画像の抑制を実現するトナーの提供。
【解決手段】非晶質ポリエステル樹脂、ワックス及び外添剤を含有するトナーであって、前記外添剤は、少なくとも一部が金属元素の水酸化物で被覆されたシリカを含有し、前記シリカの疎水化度は55(MeOH%)以上であるトナー。
【選択図】なし

【特許請求の範囲】
【請求項1】
非晶質ポリエステル樹脂、ワックス及び外添剤を含有するトナーであって、
前記外添剤は、少なくとも一部が金属元素の水酸化物で被覆されたシリカを含有し、
前記シリカの疎水化度は55(MeOH%)以上であるトナー。
【請求項2】
前記シリカの体積固有抵抗は1.0E+11(Ω・cm)以下である請求項1に記載のトナー。
【請求項3】
前記トナーの平均円形度は0.930~0.960である請求項1又は2に記載のトナー。
【請求項4】
前記シリカの少なくとも一部がアルキルシランで被覆されている請求項1又は2に記載のトナー。
【請求項5】
前記金属元素の水酸化物は、アルミニウム、亜鉛、鉄及びマグネシウムの少なくとも一つ以上の水酸化物である請求項1又は2に記載のトナー。
【請求項6】
前記シリカの平均粒径は10~30nmである請求項1又は2に記載のトナー。
【請求項7】
前記トナーは、さらに結晶性ポリエステル樹脂及び/又は芳香族系石油樹脂を含有する請求項1又は2に記載のトナー。
【請求項8】
静電潜像担持体と、
前記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、
請求項1又は2に記載のトナーを用いて前記静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、
前記トナー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前記トナー像を定着する定着手段と
を含む画像形成装置。
【請求項9】
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、
請求項1又は2に記載のトナーを用いて前記静電潜像を現像してトナー像を形成する現像工程と、
前記トナー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前記トナー像を定着する定着工程と
を含む画像形成方法。
【請求項10】
請求項9に記載の画像形成方法により前記トナー像を前記記録媒体上に形成する印刷物の製造方法。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、トナー、画像形成装置、画像形成方法、及び印刷物の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、従来からの省エネに加えて微粒子揮発成分を抑制させるという目的で、トナーの低温定着性の向上は重要であるが、特に耐熱保存性との両立が必要とされている。また、長期にわたって安定した帯電レベルを維持し、画像品質を保つことも重要とされている。こうした観点から、トナー母体処方の設計のみならず、外添剤の選択も重要となる。
一方で、近年ではより安全性の高い材料を採用しようとする傾向があり、従来から使用されている酸化チタンに代わる外添剤の探索も行われている。
【0003】
特許文献1では、水酸化アルミニウム及び有機物により処理された外添剤とシリカ粒子の併用により、優れた画像濃度、帯電量及び帯電安定性を実現することが記載されている。
特許文献2では、水酸化アルミニウム及びシリカからなる組成物であり、かつその表面がシラン処理されている微粉体及び該微粉体よりも小さい平均一次粒子径を有する小粒径シリカを併用することにより、長期に環境帯電性能が高いトナーを実現することが記載されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
酸化チタンを使用しない場合、帯電量の制御が困難となり、長期間の使用において帯電量の安定を確保することが難しくなる。また、外添剤物性の変化により、クリーニング不良となったトナーによる異常画像の発生も誘発し得る。
本発明の一実施の形態の目的は、低温定着性と耐熱保存性を両立し、帯電安定性と異常画像の抑制を実現するトナーを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上記課題を解決するために、本発明の一実施の形態は、
非晶質ポリエステル樹脂、ワックス及び外添剤を含有するトナーであって、
前記外添剤は、少なくとも一部が金属元素の水酸化物で被覆されたシリカを含有し、
前記シリカの疎水化度は55(MeOH%)以上であるトナーを提供する。
【発明の効果】
【0006】
本発明の実施の一形態によれば、低温定着性と耐熱保存性を両立し、帯電安定性と異常画像の抑制を実現するトナーを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
図1】本発明の一実施形態に係る画像形成装置の一部の一例を示す概略図である。
図2】本発明の一実施形態に係る画像形成装置の一部の他の一例を示す概略図である。
図3】本発明の一実施形態に係る画像形成装置の一例を示す概略図である。
図4】本発明の一実施形態に係る画像形成装置の一部の他の一例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下に本発明の形態を詳細に説明する。
【0009】
(トナー)
本発明は、
非晶質ポリエステル樹脂、ワックス及び外添剤を含有するトナーであって、
前記外添剤は、少なくとも一部が金属元素の水酸化物で被覆されたシリカを含有し、
前記シリカの疎水化度は55(MeOH%)以上であるトナーである。
【0010】
本発明のトナーであれば、低温定着性と耐熱保存性を両立し、帯電安定性と異常画像の抑制を実現することができる。
【0011】
前記トナーの平均円形度は0.930~0.960であることが好ましい。平均円形度が上記範囲であると、転写性とクリーニング性を適切な範囲で両立しやすい。
【0012】
前記トナーの平均円形度は、公知の粒子測定装置を用いて測定することができ、例えば湿式フロー式粒子径・形状分析装置FPIA-3000及び解析ソフトFPIA-3000 Data Processing Program for FPIA version00-10(シスメックス社製)を用いて測定することができる。
具体的には、例えば、ガラス製の100mLビーカーに、アルキルベンゼンスルホン酸塩のネオゲンSC-A(第一工業製薬社製)の10%水溶液0.1~0.5mL及びトナー又はトナー母体粒子の0.1~0.5gを添加した後、ミクロスパーテルを用いてかき混ぜ、イオン交換水80mLを添加する。次に、超音波分散機UH-50(SMT社製)を用いて、20kHz、50W/10cmの条件で1分間分散させた後、合計5分間分散させて測定試料を得る。ここで、粒子濃度が4000~8000個/10-3cmの測定試料を用いて、求めたい範囲の円相当径を有する粒子の平均円形度を測定することができる。
なお、トナーの平均円形度として、そのトナーの母体粒子の平均円形度を用いてもよい。
【0013】
前記トナーは、さらに結晶性ポリエステル樹脂及び/又は芳香族系石油樹脂を含有することが好ましい。
前記トナーは、結晶性ポリエステル樹脂を含有することにより、良好な低温定着性を確保することができる。
また、前記トナーは、芳香族系石油樹脂を含有することにより、粉砕性を高め、低温定着性を維持しながら耐熱性を高めることができる。
【0014】
<外添剤>
本発明のトナーは、外添剤を含有することによって、トナー中のワックスが外添剤で覆われるため、ワックスによる転写性及び耐久性の低下を抑制することができる。また、トナー表面が外添剤の微粒子で覆われることによって、トナー粒子に含まれる樹脂同士の接触面積が低下するため、トナーの流動性や保存性、現像性、転写性、耐久性を高めることができる。
【0015】
本発明のトナーに含有される外添剤は、少なくとも一部が金属元素の水酸化物で被覆されたシリカ(以下、「シリカ」と称することがある)を含有する。このようなシリカを外添剤としてトナーに含有することにより、帯電安定性を確保し、異常画像の発生を抑制することができる。
【0016】
前記少なくとも一部が金属元素の水酸化物で被覆されたシリカの疎水化度は55(MeOH%)以上である。前記シリカの疎水化度が55(MeOH%)未満であると、適切なクリーニング性能を有することができず、異常画像が発生しやすくなってしまう。
【0017】
疎水化度は、例えば、以下の方法で測定することができる。
まず、イオン交換水50ml、試料0.2gをビーカーに入れ、攪拌しながらメタノールを滴下する。ビーカー内のメタノール濃度が増加するにつれて試料は徐々に沈降するので、その全量が沈んだ終点におけるメタノールと水との混合溶液中のメタノールの質量分率を疎水化度(MeOH%)とする。
【0018】
前記少なくとも一部が金属元素の水酸化物で被覆されたシリカの体積固有抵抗は1.0E+11(Ω・cm)以下であることが好ましい。前記シリカの体積固有抵抗が1.0E+11(Ω・cm)以下であると、帯電安定性をより高い水準で維持することができる。
【0019】
体積固有抵抗は、例えば、以下の方法で測定することができる。
まず、表面積2.5cm×4cmの2枚の電極を0.2cmの距離を隔てて収容したフッ素樹脂製容器からなるセルにおいて、上記2枚の電極の間に測定試料を充填し、落下高さ1cm、タッピングスピード30回/分で、10回のタッピングを行う。次に、測定試料を充填した2枚の電極の間に1,000Vの直流電圧を印加して30秒間後の抵抗値r[Ω]をハイレジスタンスメーター4329A(横河ヒューレットパッカード株式会社製)を用いて測定する。測定した抵抗値rを下記式に入れて計算することにより、その試料の体積固有抵抗[Ω・cm]を算出することができる。
(式) r×(2.5×4)/0.2
【0020】
前記少なくとも一部が金属元素の水酸化物で被覆されたシリカの少なくとも一部がアルキルシランで被覆されていることが好ましい。これにより一定以上の疎水化度と一定以下の体積固有抵抗の両立を実現することが容易となり、帯電安定性と異常画像の抑制をより高い水準で維持することができる。
【0021】
前記金属元素の水酸化物は、アルミニウム、亜鉛、鉄及びマグネシウムの少なくとも一つ以上の水酸化物であることが好ましい。これらの金属元素の水酸化物であれば、前記シリカの体積固有抵抗を所望の範囲に制御しやすい。
【0022】
前記少なくとも一部が金属元素の水酸化物で被覆されたシリカの平均粒径は10nm~30nmであることが好ましい。前記シリカの平均粒径が上記範囲にあることにより、トナー表面の被覆状態を最適化することができ、低温定着性と耐熱保存性の両立がしやすくなる。なお、金属元素の水酸化物で被覆されたシリカの平均粒径として、金属元素の水酸化物で被覆される前のシリカ粒子の平均一次粒子径を用いてもよい。
【0023】
シリカ粒子の平均一次粒子径は、例えば、電界放射型走査電子顕微鏡(日立ハイテク社製、SU8230)を用いてシリカ粒子のSEM画像を取得し、画像解析により個数平均粒子径を測定することで求めることができる。
具体的には、例えば、シリカ粒子試料をテトラヒドロフランに分散させた後、基板上で溶剤を除去して乾固させ、この試料を上記のSEMにて観察して画像を取得し、以下の測定条件にて、各々の粒子について一次粒子の最大長さを計測する。50粒子の平均値を算出することで、そのシリカ粒子の平均一次粒子径とすることができる。
[SEMの測定条件]
加速電圧:2.0kV
WD(Working Distance):5.0mm
観察倍率:100000倍
【0024】
本発明のトナーは、外添剤として、前記少なくとも一部が金属元素の水酸化物で被覆されたシリカ以外に、他の微粒子を含有してもよい。
【0025】
前記他の微粒子として、無機微粒子、無機物の酸化物微粒子、及び樹脂微粒子のうち1種以上を使用してもよい。
前記無機微粒子、無機物の酸化物微粒子、及び前記樹脂微粒子の平均一次粒子径の大きさは、5nm~2μmが好ましい。前記トナーにおける前記他の微粒子の含有量は、種類にもよるが、トナー粒子の0.01~5質量%の範囲で含有されることが好ましい。
前記他の微粒子は、その表面が疎水化処理されていることが好ましく、疎水化処理されたシリカ等の無機物の酸化物微粒子が好適に用いられる。
【0026】
前記無機微粒子としては、例えば、シリカ、アルミナ、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化スズ、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ペンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素等を挙げることができる。これらは1種単独でも2種以上を組み合わせても使用することができる。
【0027】
また、前記樹脂微粒子としては、例えば、ソープフリー乳化重合や懸濁重合、分散重合によって得られるポリスチレン、メタクリル酸エステルやアクリル酸エステル共重合体やシリコーン、ベンゾグアナミン、ナイロン等の重縮合系、熱硬化性樹脂による重合体粒子による樹脂微粒子等が挙げられる。
【0028】
前記疎水化処理に用いられる疎水化処理剤は特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、ジメチルジクロルシラン、トリメチルクロルシラン、メチルトリクロルシラン、アリルジメチルジクロルシラン、アリルフェニルジクロルシラン、ベンジルジメチルクロルシラン、ブロムメチルジメチルクロルシラン、α-クロルエチルトリクロルシラン、p-クロルエチルトリクロルシラン、クロルメチルジメチルクロルシラン、クロルメチルトリクロルシラン、p-クロルフェニルトリクロルシラン、3-クロルプロピルトリクロルシラン、3-クロルプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルメトキシシラン、ビニル-トリス(β-メトキシエトキシ)シラン、γ-メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ジビニルジクロルシラン、ジメチルビニルクロルシラン、オクチル-トリクロルシラン、デシル-トリクロルシラン、ノニル-トリクロルシラン、(4-t-プロピルフェニル)-トリクロルシラン、(4-t-ブチルフェニル)-トリクロルシラン、ジペンチル-ジクロルシラン、ジヘキシル-ジクロルシラン、ジオクチル-ジクロルシラン、ジノニル-ジクロルシラン、ジデシル-ジクロルシラン、ジドデシル-ジクロルシラン、ジヘキサデシル-ジクロルシラン、(4-t-ブチルフェニル)-オクチル-ジクロルシラン、ジオクチル-ジクロルシラン、ジデセニル-ジクロルシラン、ジノネニル-ジクロルシラン、ジ-2-エチルヘキシル-ジクロルシラン、ジ-3,3-ジメチルペンチル-ジクロルシラン、トリヘキシル-クロルシラン、トリオクチル-クロルシラン、トリデシル-クロルシラン、ジオクチル-メチル-クロルシラン、オクチル-ジメチル-クロルシラン、(4-t-プロピルフェニル)-ジエチル-クロルシラン、オクチルトリメトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン、ヘキサエチルジシラザン、ジエチルテトラメチルジシラザン、ヘキサフェニルジシラザン、ヘキサトリルジシラザン等が挙げられる。
この他に、チタネート系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤も使用可能である。
【0029】
上述した外添剤とトナー母体粒子の混合には、一般の粉体の混合機が用いられるが、ジャケット等を装備して内部の温度を調節できる混合機が好ましく、例えば、V型混合機、ロッキングミキサー、レーディゲミキサー、ナウターミキサー、ヘンシェルミキサー等が好ましく用いられる。
【0030】
前記無機微粒子、無機物の酸化物微粒子、及び前記樹脂微粒子は、トナー中に含有(内添)させてもよい。
前記無機微粒子、無機物の酸化物微粒子、及び前記樹脂微粒子をトナー中に内添させると、転写性や耐久性を向上させる効果が得られるとともにトナーの粉砕性を向上させることができる。また、外添と内添を併用することにより、外添した前記無機微粒子及び前記樹脂微粒子がトナー内部に埋め込まれることを抑制することができるため、優れた転写性が安定して得られるとともに耐久性も向上する。
【0031】
<非晶質ポリエステル樹脂>
本発明のトナーに含有される非晶質ポリエステル樹脂は、特に制限がなく公知のものを使用することができるが、少なくともビスフェノールA及びエチレングリコールをジオール成分として含有することが好ましい。ビスフェノールAをジオール成分として含有することにより、トナーとして良好な耐熱性を確保することができる。また、ジオール成分としてエチレングリコールを含有することにより、SP値が低いワックスとの分散性を良好に保つことができる。結果として、トナーの耐久性を向上させることができる。
【0032】
前記非晶質ポリエステル樹脂を構成するモノマー単位として、ビスフェノールA、エチレングリコール以外に、2価のアルコールのモノマー単位を用いてもよい。
前記2価のアルコールとしては、例えば、プロピレングリコール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、2,3-ブタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,5-ペンタンジオール、1,6-へキサンジオール、ネオペンチルグリコール、2-エチル-1,3-ヘキサンジオール、水素化ビスフェノールA、又は、ビスフェノールAにエチレンオキシド、プロピレンオキシド等の環状エーテルが重合して得られるジオール等が挙げられる。
【0033】
また、非晶質ポリエステル樹脂を架橋させる手段として、3価以上の多価アルコールを併用することも可能である。
前記3価以上の多価アルコールとしては、例えば、ソルビトール、1,2,3,6-ヘキサンテトロール、1,4-ソルビタン、ペンタエリスリトール、例えば、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、1,2,4-ブタントリオール、1,2,5-ペンタトリオール、グリセロール、2-メチルプロパントリオール、2-メチル-1,2,4-ブタントリオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、1,3,5-トリヒドロキシベンゼン等が挙げられる。
【0034】
前記非晶質ポリエステル樹脂を形成する酸成分としては、例えば、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸等のべンゼンジカルボン酸類又はその無水物、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸等のアルキルジカルボン酸類又はその無水物、マレイン酸、シトラコン酸、イタコン酸、アルケニルコハク酸、フマル酸、メサコン酸等の不飽和二塩基酸、マレイン酸無水物、シトラコン酸無水物、イタコン酸無水物、アルケニルコハク酸無水物等の不飽和二塩基酸無水物等が挙げられる。
【0035】
また、前記非晶質ポリエステル樹脂を形成する酸成分として、3価以上の多価カルボン酸を用いることもでき、例えば、トリメット酸、ピロメット酸、1,2,4-ベンゼントリカルボン酸、1,2,5-ベンゼントリカルボン酸、2,5,7-ナフタレントリカルボン酸、1,2,4-ナフタレントリカルボン酸、1,2,4-ブタントリカルボン酸、1,2,5-ヘキサントリカルボン酸、1,3-ジカルボキシ-2-メチル-2-メチレンカルボキシプロパン、テトラ(メチレンカルボキシ)メタン、1,2,7,8-オクタンテトラカルボン酸、エンポール三量体酸、又はこれらの無水物、部分低級アルキルエステル等が挙げられる。
【0036】
前記非晶質ポリエステル樹脂の酸価としては、0.1mgKOH/g~100mgKOH/gであることが好ましく、0.1mgKOH/g~70mgKOH/gであることがより好ましく、0.1mgKOH/g~50mgKOH/gであることがさらにより好ましい。本発明において、前記非晶質ポリエステル樹脂の分子量分布は、THFを溶媒としたゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定することができる。
【0037】
<結晶性ポリエステル樹脂>
本発明のトナーは、さらに結晶性ポリエステル樹脂を含有することが好ましい。結晶性ポリエステル樹脂を含有することによって、より良好な低温定着性を得ることができる。
【0038】
前記結晶性ポリエステル樹脂の融点は100~120℃であることが好ましい。結晶性ポリエステル樹脂の融点が100℃以上であると、結晶性ポリエステル樹脂に一部存在する結晶化していない部分のガラス転移温度が融点に応じて高くなるため、その部分のガラス転移温度と非晶質ポリエステル樹脂のガラス転移温度が近くなって相溶性が高くなり、低温定着性を高めることができる。
結晶性ポリエステル樹脂の融点が120℃以下であると、定着時の熱量による融解が十分となるため、低温定着性を確保しやすい。
【0039】
前記結晶性ポリエステル樹脂は、
(I)直鎖状不飽和脂肪族2価カルボン酸又はその反応性誘導体(酸無水物、炭素数1~4の低級アルキルエステル、酸ハライド等)からなる多価カルボン酸と、
(II)直鎖状脂肪族ジオールからなる多価アルコールと、
を常法により重縮合反応させることによって製造することができる。
前記(I)の多価カルボン酸には、必要に応じ、少量の他の多価カルボン酸を添加することができる。
【0040】
前記他の多価カルボン酸としては、例えば、
(i)分岐鎖を有する不飽和脂肪族二価カルボン酸
(ii)飽和脂肪族2価カルボン酸や、飽和脂肪族3価カルボン酸等の飽和脂肪族多価カルボン酸
(iii)芳香族2価カルボン酸や芳香族3価カルボン酸等の芳香族多価カルボン酸
等が挙げられる。
【0041】
前記(i)~(iii)の他の多価カルボン酸の添加量は、前記(I)の多価カルボン酸の量に対して、通常、30モル%以下、好ましくは10モル%以下であり、得られるポリエステル樹脂が結晶性を有する範囲内で適宜調整して添加することができる。
【0042】
前記他の多価カルボン酸の具体例としては、例えば、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸、シトラコン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸等の2価カルボン酸;無水トリメット酸、1,2,4-ベンゼントリカルボン酸、1,2,5-ベンゼントリカルボン酸、1,2,4-シクロヘキサントリカルボン酸、1,2,4-ナフタレントリカルボン酸、1,2,5-ヘキサントリカルボン酸、1,3-ジカルボキシル-2-メチレンカルボキシプロパン、1,2,7,8-オクタンテトラカルボン酸等の3価以上の多価カルボン酸等を挙げることができる。
【0043】
前記(II)の多価アルコールには、必要に応じ、少量の他の多価アルコールを添加することができ、脂肪族系の分岐鎖2価アルコール、環状2価アルコールの他、3価以上の多価アルコールを添加することができる。
【0044】
前記他の多価アルコールの添加量は、前記(II)の多価アルコールの量に対して、30モル%以下、好ましくは10モル%以下であり、得られるポリエステルが結晶性を有する範囲内で適宜調整して添加することができる。
【0045】
前記他の多価アルコールとしては、例えば、1,4-ビス(ヒドロキシメチル)シクロヘキサン、ポリエチレングリコール、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物、グリセリン等が挙げられる。
【0046】
前記結晶性ポリエステル樹脂の分子量分布におけるピークは、低温定着性の点からシャープであることが好ましく、また、その分子量は比較的低いことが好ましい。前記結晶性ポリエステル樹脂の分子量は、o-ジクロルベンゼン可溶分のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)による分子量分布において、重量平均分子量(Mw)が5500~6500、数平均分子量(Mn)が1300~1500、及びMw/Mn比が2~5の範囲であることが好ましい。
【0047】
前記結晶性ポリエステル樹脂の前記分子量分布は、横軸をlogM(Mは分子量)とし、縦軸を質量%とする分子量分布図に基づくものである。本発明で用いる結晶性ポリエステル樹脂の場合、この分子量分布図において、3.5~4.0(質量%)の範囲に分子量ピークの極大値を有することが好ましく、また、そのピークの極大値の半値幅が1.5以下であることが好ましい。
【0048】
トナー母体粒子における前期結晶性ポリエステル樹脂の含有量は5.0質量%以下であることが好ましい。トナー母体粒子における前期結晶性ポリエステル樹脂の含有量を5.0質量%以下とすることにより、トナー化後の再結晶化による感光体への付着を抑制することができ、画像カスレ発生を抑制することが可能となる。
【0049】
<芳香族系石油樹脂>
本発明のトナーは、芳香族系石油樹脂を含有することが好ましい。芳香族系石油樹脂を含有することにより、トナーの粉砕性を高め、低温定着性を維持しながら耐熱性を高めることも可能になる。
前記芳香族系石油樹脂とは、石油のC9留分であるスチレン、ビニルトルエン、インデン等を原料として合成した樹脂である。特に、スチレンあるいはα-メチルスチレンのスチレン系共重合体が好ましい。
【0050】
前記芳香族系石油樹脂の重量平均分子量は2000以上3500以下であることが好ましい。重量平均分子量が2000以上であることにより、実機内での耐久性を確保しやすくなり、重量平均分子量が3500以下であることにより、良好なトナー粉砕性を確保しやすくなる。
【0051】
前記スチレン系共重合体としては、とくに制限されないが、例えば、ポリスチレン、ポリp-スチレン、ポリビニルトルエン等のスチレン及びその置換体の重合体、スチレン-αメチルスチレン共重合体、スチレン-p-クロルスチレン共重合体、スチレン-プロピレン共重合体、スチレン-ビニルトルエン共重合体、スチレン-アクリル酸メチル共重合体、スチレン-アクリル酸エチル共重合体、スチレン-アクリル酸ブチル共重合体、スチレン-メタアクリル酸メチル共重合体、スチレン-メタアクリル酸エチル共重合体、スチレン-メタアクリル酸ブチル共重合体、スチレン-α-クロルメタアクリル酸メチル共重合体、スチレン-アクリロニトリル共重合体、スチレン-ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン-ビニルメチルケトン共重合体、スチレン-ブタジエン共重合体、スチレン-イソプレン共重合体、スチレン-マレイン酸共重合体、スチレン-マレイン酸エステル共重合体等のスチレン系共重合体等が挙げられる。中でも、スチレン―αメチルスチレン共重合体を含有することが特に好ましい。
【0052】
前記スチレン系共重合体のガラス転移温度(Tg)は、60℃以上であることが好ましく、65~85℃であることがより好ましい。スチレン樹脂のTgが60℃以上であることにより、耐熱保存性を向上させることができる。
なお、Tgは示差走査熱量計(Q-200、TAインスツルメント社製)を用いて測定することができる。
具体的な測定方法としては、例えば、対象試料約5.0mgをアルミニウム製の試料容器に入れた後、試料容器をホルダーユニットに載せ、電気炉にセットし、窒素雰囲気下、昇温速度10℃/minで、-80℃から150℃まで昇温し、DSC曲線を得る。得られたDSC曲線から、示差走査熱量計中の解析プログラムを用いて、対象試料のガラス転移温度(Tg)を求める。
【0053】
本発明のトナーに芳香族系石油樹脂と前記結晶性ポリエステルが含有される場合、芳香族系石油樹脂に対する前記結晶性ポリエステルの質量比率は1.0以上1.2以下であることが好ましい。
前記芳香族系石油樹脂は、トナー内に分散してトナーの粉砕性を向上させるが、一定以上のガラス転移温度を有するため、低温定着性を阻害し得る。一方、結晶性ポリエステル樹脂は低温定着性を向上させるが、結晶化部分を有することによりトナーの粉砕性を阻害し得る。また、一般に、結晶性ポリエステル樹脂は非晶質ポリエステル樹脂に一部相溶しやすいため、トナーにおける結晶化部分の割合は、トナーへの添加量よりもやや少ない量になり得る。
したがって、本発明のトナーに芳香族系石油樹脂と前記結晶性ポリエステルが含有される場合、両材料によるそれぞれの効果を適切に引き出すために、トナーにおいて両材料が占める質量割合は同程度になることが好ましい。
芳香族系石油樹脂に対する前記結晶性ポリエステルの質量比率が上記範囲内であると、トナーの粉砕性と低温定着性において相反する効果を有する両材料による効果を適切に引き出すことができ、トナー粉砕性と低温定着性を高い水準で両立することができる。
【0054】
前記芳香族系石油樹脂の含有量は、トナー母体粒子中、3.0質量%以上とすることが好ましい。トナー母体粒子における芳香族系石油樹脂の含有量を3.0質量%以上とすることにより、一定以上のトナー粉砕性を維持しつつ、ワックス分散性をより良くし、耐久性を向上させることができる。
【0055】
<ワックス>
本発明のトナーに含有されるワックスとしては、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る。
ロウ類及びワックス類のワックスとしては、例えば、カルナウバワックス、綿ロウ、木ロウ、ライスワックス等の植物系ワックス;ミツロウ、ラノリン等の動物系ワックス;オゾケライト、セルシン等の鉱物系ワックス;パラフィン、マイクロクリスタリン、ペトロラタム等の石油ワックス;等の天然ワックスが挙げられる。
また、これら天然ワックスのほか、フィッシャー・トロプシュワックス、ポリエチレン、ポリプロピレン等の合成炭化水素ワックス;エステル、ケトン、エーテル等の合成ワックス;等が挙げられる。
【0056】
さらに、12-ヒドロキシステアリン酸アミド、ステアリン酸アミド、無水フタル酸イミド、塩素化炭化水素等の脂肪酸アミド系化合物;低分子量の結晶性高分子樹脂である、ポリ-n-ステアリルメタクリレート、ポリ-n-ラウリルメタクリレート等のポリアクリレートのホモ重合体あるいは共重合体(例えば、n-ステアリルアクリレート-エチルメタクリレートの共重合体等);側鎖に長いアルキル基を有する結晶性高分子等を用いてもよい。
これらの中でも、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、フィッシャー・トロプシュワックス、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス等の炭化水素系ワックスが好ましい。
【0057】
前記ワックスの融点としては、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、60℃以上95℃未満が好ましい。
ワックスの融点が60℃以上であると、低温で離型剤が溶融し難く、トナーの耐熱保存性を維持できる。ワックスの融点が95℃未満であると、定着時の加熱による離型剤の溶融が十分であり、充分なオフセット性が得られる。
【0058】
前記ワックスは、炭化水素系ワックスであることが好ましい。
炭化水素系ワックスであれば、前記非晶質ポリエステル樹脂及び前記結晶性ポリエステル樹脂との相溶性がほとんど無く、互いに独立して機能することができるため、結晶性ポリエステル樹脂の結着樹脂としての軟化効果、離型剤のオフセット性を損なうことがないため好ましい。
【0059】
前記ワックスは、融点が60℃以上95℃未満の炭化水素系ワックスであることがより好ましい。
融点が60℃以上95℃未満の炭化水素系ワックスであれば、定着ローラとトナー界面との間で離型剤として効果的に作用することができるため、定着ローラにオイル等の離型剤を塗布しなくても耐高温オフセット性を向上させることができる。
【0060】
前記トナーにおけるワックスの含有量としては、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、前記トナー中、2質量%~10質量%が好ましく、3質量%~8質量%がより好ましい。
前記トナーにおけるワックスの含有量が2質量%以上であると、定着時の耐高温オフセット性、及び低温定着性が発揮でき、10質量%以下であると、耐熱保存性を維持できると共に画像のかぶり等を生じ難くできる。ワックスの含有量が上記範囲内であると、高画質化及び定着安定性をより向上させることができる。
【0061】
<着色剤>
本発明のトナーは、着色剤を含有することが好ましい。
本発明のトナーに用いられる着色剤としては、公知の染料及び顔料が全て使用できる。例えば、カーボンブラック、ニグロシン染料、鉄黒、ナフトールイエローS、ハンザイエロー(10G、5G、G)、カドミウムイエロー、黄色酸化鉄、黄土、黄鉛、チタン黄、ポリアゾイエロー、オイルイエロー、ハンザイエロー(GR、A、RN、R)、ピグメントイエローL、ベンジジンイエロー(G、GR)、パーマネントイエロー(NCG)、バルカンファストイエロー(5G、R)、タートラジンレーキ、キノリンイエローレーキ、アンスラザンイエローBGL、イソインドリノンイエロー、ベンガラ、鉛丹、鉛朱、カドミウムレッド、カドミウムマーキュリレッド、アンチモン朱、パーマネントレッド4R、パラレッド、ファイセーレッド、パラクロルオルトニトロアニリンレッド、リソールファストスカーレットG、ブリリアントファストスカーレット、ブリリアントカーンミンBS、パーマネントレッド(F2R、F4R、FRL、FRLL、F4RH)、ファストスカーレットVD、ベルカンファストルビンB、ブリリアントスカーレットG、リソールルビンGX、パーマネントレッドF5R、ブリリアントカーミン6B、ポグメントスカーレット3B、ボルドー5B、トルイジンマルーン、パーマネントボルドーF2K、ヘリオボルドーBL、ボルドー10B、ボンマルーンライト、ボンマルーンメジアム、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、ローダミンレーキY、アリザリンレーキ、チオインジゴレッドB、チオインジゴマルーン、オイルレッド、キナクリドンレッド、ピラゾロンレッド、ポリアゾレッド、クロームバーミリオン、ベンジジンオレンジ、ペリノンオレンジ、オイルオレンジ、コバルトブルー、セルリアンブルー、アルカリブルーレーキ、ピーコックブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー、インダンスレンブルー(RS、BC)、インジゴ、群青、紺青、アントラキノンブルー、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ、コバルト紫、マンガン紫、ジオキサンバイオレット、アントラキノンバイオレット、クロムグリーン、ジンクグリーン、酸化クロム、ピリジアン、エメラルドグリーン、ピグメントグリーンB、ナフトールグリーンB、グリーンゴールド、アシッドグリーンレーキ、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、アントラキノングリーン、酸化チタン、亜鉛華、リトボン及びこれらの混合物等が挙げられる。
前記着色剤の含有量としては、トナー中、1~15質量%が好ましく、3~10質量%がより好ましい。
【0062】
前記トナーの製造において、前記着色剤を樹脂に混合させたマスターバッチを使用してもよい。マスターバッチ調製のために前記着色剤と混練される樹脂としては、上述した樹脂と同じものが使用できる。前記着色剤と混練される樹脂は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を混合して使用してもよい。
【0063】
前記マスターバッチは、マスターバッチ調製用の樹脂と着色剤とを高せん断力をかけて混合、混練して得る事ができる。この際、着色剤と樹脂の相互作用を高めるために、有機溶剤を用いる事ができる。また、いわゆるフラッシング法と呼ばれる、水を含んだ着色剤の水性ペーストを、樹脂と有機溶剤とともに混合混練し、着色剤を樹脂側に移行させ、水分と有機溶剤成分を除去する方法も用いることができる。前記フラッシング法によれば、着色剤のウエットケーキをそのまま用いる事ができるため、乾燥する必要がなく、好適に使用できる。前記フラッシング法において混合混練するには、3本ロールミル等の高せん断分散装置が好適に使用される。
前記マスターバッチの使用量としては、樹脂100質量部に対して、0.1~20質量部が好ましい。
【0064】
前記マスターバッチの調製において、着色剤を樹脂に分散させることが好ましい。前記マスターバッチ調製用の樹脂は、酸価が30mgKOH/g以下、アミン価が1~100であることが好ましく、酸価が20mgKOH/g以下、アミン価が10~50であることがより好ましい。前記マスターバッチ調製用の樹脂の酸価が30mgKOH/g以下であると、高湿下でも帯電性が低下せず、着色剤の分散性も十分となり、アミン価が1~100であると、着色剤の分散性が十分となる。
なお、前記マスターバッチ調製用の樹脂の酸価はJIS K0070に記載の方法により測定することができ、アミン価はJIS K7237に記載の方法により測定することができる。
【0065】
また、前記着色剤の分散性を高めるために分散剤を用いることができる。分散剤は、着色剤の分散性の観点から、樹脂との相溶性が高いことが好ましい。
前記分散剤としては、例えば、「アジスパーPB821」、「アジスパーPB822」(味の素ファインテクノ社製)、「Disperbyk-2001」(ビックケミー社製)、「EFKA-4010」(EFKA社製)等の市販品が挙げられる。
【0066】
前記分散剤の質量平均分子量は、着色剤の分散性の観点から、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにおけるスチレン換算質量でのメインピークの極大値の分子量で、500~100,000が好ましく、3,000~100,000がより好ましく、5,000~50,000がさらにより好ましく、5,000~30,000が特に好ましい。
分子量が500以上であると、極性が高くなりすぎず着色剤の分散性が低下しにくくなり、100,000以下であると、溶剤との親和性が高くなりすぎず、着色剤の分散性が低下しにくい。
【0067】
前記分散剤は、トナー中に、着色剤に対して0.1~10質量%の割合で配合されることが好ましい。分散剤の配合割合が着色剤の0.1質量%以上であると、着色剤の分散性が十分となり、10質量%以下であると、高湿下において帯電性が低下しにくくなる。
【0068】
<帯電制御剤>
本発明のトナーは、必要に応じて帯電制御剤を含有してもよい。帯電制御剤としては公知のものが全て使用できるが、カラートナーにおいては、白色又は淡色のものが好ましい。有色の帯電制御剤を使用する場合、トナーに色が混じってくすむことを抑制するために、含有量は少量であることが好ましい。
【0069】
前記帯電制御剤としては、例えば、ニグロシン系染料、トリフェニルメタン系染料、クロム含有金属錯体染料、モリブデン酸キレート顔料、ローダミン系染料、アルコキシ系アミン、4級アンモニウム塩(フッ素変性4級アンモニウム塩を含む)、アルキルアミド、燐の単体又は化合物、タングステンの単体又は化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸金属塩、及びサリチル酸誘導体の金属塩等を挙げることができる。具体的には、例えば、ニグロシン系染料のボントロン03、第四級アンモニウム塩のボントロンP-51、含金属アゾ染料のボントロンS-34、オキシナフトエ酸系金属錯体のE-82、サリチル酸系金属錯体のE-84、フェノール系縮合物のE-89(以上、オリエント化学工業社製)、第四級アンモニウム塩モリブデン錯体のTP-302、TP-415(以上、保土谷化学工業社製)、第四級アンモニウム塩のコピーチャージPSY VP2038、トリフェニルメタン誘導体のコピーブルーPR、第四級アンモニウム塩のコピーチャージ NEG VP2036、コピーチャージ NX VP434(以上、ヘキスト社製)、LRA-901、ホウ素錯体であるLR-147(日本カーリット社製)、銅フタロシアニン、ペリレン、キナクリドン、アゾ系顔料、その他スルホン酸基、カルボキシル基、四級アンモニウム塩等の官能基を有する高分子系の化合物等が挙げられる。
【0070】
前記帯電制御剤は、樹脂、離型剤、マスターバッチとともに溶融混練する事ができる。
前記帯電制御剤の使用量は、樹脂100質量部に対して0.1~10質量部が好ましく、0.2~5質量部がより好ましい。帯電制御剤の使用量が上記範囲内であると、トナーの帯電性が大きくなりすぎないため帯電制御剤の効果が減退せず、現像ローラとの静電的吸引力が適切な大きさに保たれ、現像剤の流動性や画像濃度が低下しにくくなる。
前記帯電制御剤の使用量は、トナーに使用される樹脂の種類、必要に応じて使用される添加剤の有無、分散方法を含めたトナー製造方法によって適宜調整することができる。
【0071】
<その他の成分>
また、前記トナーは、目的に応じて適宜その他の成分を含有してもよい。
その他の成分としては、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。
【0072】
前記流動性向上剤は、トナーに含有され得る成分の表面処理を行って疎水性を上げ、高湿度下においても流動特性や帯電特性の悪化を防止可能にするものを意味する。
前記流動性向上剤としては、例えば、シランカップリング剤、シリル化剤、フッ化アルキル基を有するシランカップリング剤、有機チタネート系カップリング剤、アルミニウム系のカップリング剤、シリコーンオイル、変性シリコーンオイル等が挙げられる。
【0073】
前記クリーニング性向上剤は、静電潜像担持体や中間転写体に残存する転写後の現像剤を除去するためのものである。
前記クリーニング性向上剤としては、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が挙げられる。該ポリマー微粒子としては、粒度分布におけるピーク幅が比較的狭いものが好ましく、質量平均粒径が0.01~1μmのものが好適である。
【0074】
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、フェライト等が挙げられる。これらの中でも、トナーに色が混じりにくい色調のものが好ましく、淡色のものがより好ましく、白色のものがさらにより好ましい。
【0075】
(トナーの製造方法)
本発明におけるトナーを製造する方法としては、特に限定されるものではなく、溶融混練粉砕法及び重合法、イソシアネート基含有プレポリマーを用いた重付加反応法、溶剤に溶解し脱溶剤して粉砕する方法のほか、溶融スプレー法によっても製造することができる。
【0076】
例えば、溶融混練法、特定の結晶性高分子及び重合性単量体を含有する単量体組成物を水相中で直接的に重合する重合法(懸濁重合法・乳化重法)、特定の結晶性高分子及びイソシアネート基含有プレポリマーを含む組成物を水相中でアミン類で直接的に伸長/架橋する重付加反応法、溶剤溶解し脱溶剤して粉砕する方法等も採用できる。
なお、本発明のトナーにおいて、樹脂の主成分はポリエステル樹脂であることが好ましい。
【0077】
溶融混練粉砕法において、トナーを溶融混練する装置としては、例えば、バッチ式の2本ロール、バンバリーミキサーや連続式の2軸押出し機、神戸製鋼所社製KTK型2軸押出し機、東芝機械社製TEM型2軸押出し機、KCK社製2軸押出し機、池貝鉄工社製PCM型2軸押出し機、栗本鉄工所社製KEX型2軸押出し機、連続式の1軸混練機、及びブッス社製コ・ニーダ等が好適に用いられる。
【0078】
上記重合法、イソシアネート基含有プレポリマーを用いた重付加反応法においては、水相中での機械的エネルギーを付与して強制的に乳化(液滴の形成)処理をすることが必須となる。かかる機械的エネルギーの付与手段としては、例えば、ホモミキサー、超音波、マントンゴーリン等の強い攪拌又は超音波振動エネルギーの付与等による付与手段を挙げることができる。
【0079】
トナー原材料の粉砕については、ハンマーミルやロートプレックス等を用いて粗粉砕し、更にジェット気流を用いた微粉砕機や機械式の微粉砕機等を使用することで適切な大きさに粉砕することができ、質量平均粒径が3~15μmになるように粉砕されることが好ましい。さらに、粉砕物は風力式分級機等により、質量平均粒径が5~20μmに粒度調整されることが好ましい。
【0080】
フローテスターにより求められる前記トナーの軟化温度(T1/2:昇温・所定荷重下において試料の半量が流出する温度)は115~140℃が好適である。そして、トナー保存性の観点から、トナーのガラス転移温度(Tg)は55~70℃が好ましく、57~70℃がより好ましい。トナーのTgが55℃以上であれば、高温雰囲気下でトナーが劣化しにくく、定着時にオフセットが発生しにくい。また、トナーのTgが70℃以下であれば、トナーの定着性が低下しにくい。
【0081】
トナー母体粒子への外添剤の被覆方法としては、トナー母体粒子と外添剤をミキサー類を用いて混合、攪拌することにより、外添剤を解砕させながらトナー母体粒子表面に外添剤を被覆させることができる。このとき、外添剤を均一にかつ強固にトナー母体に付着させることにより、トナーの耐久性を向上させることができる。
【0082】
(現像剤)
本発明のトナーを用いた現像剤は、一成分現像剤又は二成分現像剤のいずれであってもよい。前記二成分現像剤は、本発明のトナーとキャリアを有する。
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。
【0083】
前記芯材の材料としては、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、50emu/g以上90emu/g以下のマンガン-ストロンチウム(Mn-Sr)系材料、マンガン-マグネシウム(Mn-Mg)系材料等が好ましく、画像濃度の確保の点では、鉄粉(100emu/g以上)、マグネタイト(75emu/g以上120emu/g以下)等の高磁化材料が好ましい。また、トナーが穂立ち状態となっている感光体へのトナーの当りを弱くでき高画質化に有利である点で、銅-ジンク(Cu-Zn)系(30emu/g以上80emu/g以下)等の弱磁化材料が好ましい。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
【0084】
前記芯材の体積平均粒径としては、25μm以上200μm以下が好ましい。
【0085】
前記樹脂層の材料としては、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、アミノ系樹脂、ポリビニル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ハロゲン化オレフィン樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリフッ化ビニル樹脂、ポリフッ化ビニリデン樹脂、ポリトリフルオロエチレン樹脂、ポリヘキサフルオロプロピレン樹脂、フッ化ビニリデンとアクリル単量体との共重合体、フッ化ビニリデンとフッ化ビニルとの共重合体、テトラフルオロエチレンとフッ化ビニリデンと非フッ化単量体とのターポリマー等のフルオロターポリマー、シリコーン樹脂等が挙げられる。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。
【0086】
二成分現像剤におけるトナーとキャリアの混合割合は、二成分現像剤中、トナーが2.0質量%以上12.0質量%以下であることが好ましく、2.5質量%以上10.0質量%以下であることがより好ましい。
【0087】
(トナー収容ユニット)
本明細書におけるトナー収容ユニットとは、トナーを収容する機能を有するユニットに、トナーを収容したものをいう。ここで、トナー収容ユニットの態様としては、例えば、トナー収容容器、現像ユニット、現像器、プロセスカートリッジ等が挙げられる。
前記トナー収容容器とは、トナーを収容した容器をいう。
前記現像ユニット及び現像器とは、トナーを収容し現像する手段を有するものをいう。
前記プロセスカートリッジとは、少なくとも像担持体と現像手段とを一体とし、トナーを収容し、画像形成装置に対して着脱可能であるものをいう。前記プロセスカートリッジは、帯電手段、露光手段、クリーニング手段のうち、更に一つ以上を備えてもよい。
【0088】
本発明のトナー収容ユニットには、本発明の前記トナーが収容される。
本発明のトナー収容ユニットを、画像形成装置に装着して画像形成することで、本発明のトナーを用いて画像形成が行われるため、低温定着性及び耐熱保存性に優れ、異常が少ない優れた画像を得ることができる。
【0089】
(プロセスカートリッジ)
本発明の一実施形態に係る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現像手段を少なくとも有する。前記現像手段は、本発明のトナーを用いて該静電潜像担持体上に担持された静電潜像を現像することでトナー像を形成することができる。
前記プロセスカートリッジは、更に必要に応じてその他の手段を有してもよく、該その他の手段としては、例えば、帯電手段、露光手段、転写手段、クリーニング手段、除電手段等が挙げられる。
【0090】
前記現像手段は、本発明の前記トナー又は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又は現像剤を担持し、かつ搬送する現像剤担持体とを少なくとも有する。
前記現像手段は、更に、現像剤担持体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。
【0091】
本発明のプロセスカートリッジは、各種電子写真装置、ファクシミリ、プリンター等の画像形成装置の本体に対して着脱可能であることが好ましい。
【0092】
(画像形成方法及び画像形成装置)
本発明の画像形成装置は、
静電潜像担持体と、
前記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、
本発明のトナーを用いて前記静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、
前記トナー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前記トナー像を定着する定着手段とを含む。
【0093】
本発明の画像形成装置は、更に必要に応じて、除電手段、クリーニング手段、リサイクル手段、制御手段等のその他の手段を含むことができる。
【0094】
本発明の画像形成方法は、
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、
本発明のトナーを用いて前記静電潜像を現像してトナー像を形成する現像工程と、
前記トナー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前記トナー像を定着する定着工程と
を含む。
【0095】
本発明の画像形成方法は、更に必要に応じて、除電工程、クリーニング工程、リサイクル工程、制御工程等のその他の工程を含むことができる。
【0096】
<静電潜像形成工程及び静電潜像形成手段>
前記静電潜像形成工程は、静電潜像担持体上に静電潜像を形成する工程である。
前記静電潜像形成手段は、静電潜像担持体上に静電潜像を形成する手段である。
前記静電潜像形成工程は、前記静電潜像形成手段により好適に行われる。
【0097】
前記静電潜像担持体(以下、「電子写真感光体」、「感光体」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。
前記静電潜像担持体の形状としてはドラム状が好適に挙げられる。
前記静電潜像担持体の材質としては、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(OPC)等が挙げられる。これらの中でも、より高精細な画像が得られる点で、有機感光体(OPC)が好ましい。
前記有機感光体としては、アルミドラム等の支持体上に、無金属フタロシアニンやチタニルフタロシアニン等の電荷発生材料をバインダー樹脂に分散させた層(電荷発生層)と電荷輸送材料をバインダー樹脂に分散させた層(電荷輸送層)を積み重ねた積層構造を有する積層型感光体や、支持体上に電荷発生材料及び電荷輸送材料の両方をバインダー樹脂に分散させた単層構造の感光層を有する単層型感光体が挙げられる。単層型感光体では感光層に電荷輸送材料として正孔輸送剤及び電子輸送剤を添加することもできる。
また、支持体と、積層型の電荷発生層や単層型の感光層との間に、下引き層を設けてもよい。
【0098】
前記静電潜像形成工程において、前記静電潜像の形成は、例えば、前記静電潜像形成手段によって前記静電潜像担持体の表面を一様に帯電させた後、像様に露光することにより行うことができる。
前記静電潜像形成手段は、例えば、前記静電潜像担持体の表面を一様に帯電させる帯電手段(帯電器)と、前記静電潜像担持体の表面を像様に露光する露光手段(露光器)とを少なくとも備えることができる。
【0099】
前記帯電は、例えば、前記帯電器を用いて前記静電潜像担持体の表面に電圧を印加することにより行うことができる。
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、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等が挙げられる。
【0100】
前記帯電器としては、静電潜像担持体に接触乃至非接触状態で配置され、直流及び交流電圧を重畳印加することによって静電潜像担持体表面を帯電するものが好ましい。
また、前記帯電器は、静電潜像担持体にギャップテープを介して非接触に近接配置された帯電ローラであることが好ましく、該帯電ローラに直流並びに交流電圧を重畳印加することによって静電潜像担持体表面を帯電するものが好ましい。
【0101】
前記露光は、例えば、前記露光器を用いて前記静電潜像担持体の表面を像様に露光することにより行うことができる。
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等の各種露光器が挙げられる。
なお、本発明の画像形成装置及び画像形成方法において、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。
【0102】
<現像工程及び現像手段>
前記現像工程は、本発明のトナーを用いて前記静電潜像を現像してトナー像を形成する工程である。
前記現像手段は、本発明のトナーを用いて前記静電潜像を現像してトナー像を形成する手段である。
前記現像工程は、前記現像手段により好適に行われる。
前記現像工程において、前記トナー像の形成は、例えば、前記静電潜像を前記トナー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、前記トナーを収容し、前記静電潜像に該トナーを接触又は非接触的に付与可能な現像ユニット又は現像器を少なくとも有するものが好適であり、トナー入り容器を備えた現像ユニット又は現像器等がより好ましい。
前記現像ユニット又は現像器は、単色用であってもよいし、多色用であってもよい。
前記現像ユニット又は現像器としては、例えば、前記トナーを摩擦撹拌させて帯電させる撹拌器と、回転可能なマグネットローラを有するもの等が好適に挙げられる。
【0103】
<転写工程及び転写手段>
前記転写工程は、前記トナー像を記録媒体に転写する工程である。
前記転写手段は、前記トナー像を記録媒体に転写する手段である。
前記転写工程は、前記転写手段により好適に行われる。
前記転写工程として、中間転写体を用いて該中間転写体上にトナー像を一次転写した後、該トナー像を前記記録媒体上に二次転写する態様が好ましい。
また、前記転写工程は、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、前記トナー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。
前記転写工程に用いられる前記転写手段(前記第一次転写工程における第一次転写手段、前記第二次転写工程における第二次転写手段)は、前記静電潜像担持体(感光体)上に形成された前記トナー像を前記記録媒体側へ剥離帯電させる転写器を少なくとも有することが好ましい。前記転写手段は1つであってもよいし、2つ以上であってもよい。
前記転写器としては、例えば、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、粘着転写器等が挙げられる。
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。
【0104】
<定着工程及び定着手段>
前記定着工程は、前記記録媒体に転写された前記トナー像を定着する工程である。
前記定着手段は、前記記録媒体に転写された前記トナー像を定着する手段である。
前記定着工程は、前記定着手段により好適に行われる。
前記定着工程は、前記定着手段によって各色の現像剤に対し前記記録媒体に転写する毎に行ってもよいし、各色の現像剤に対しこれを積層した状態で一度に同時に行ってもよい。
前記定着手段としては、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、例えば、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等が挙げられる。
【0105】
前記除電工程は、前記静電潜像担持体に対し除電バイアスを印加して除電を行う工程であり、除電手段により好適に行うことができる。
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。
【0106】
前記クリーニング工程は、前記静電潜像担持体上に残留する前記トナーを除去する工程であり、クリーニング手段により好適に行うことができる。
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前記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、ブレードクリーナ、ブラシクリーナ、ウエブクリーナ等が好適に挙げられる。
【0107】
前記リサイクル工程は、前記クリーニング工程により除去した前記トナーを前記現像手段にリサイクルさせる工程であり、リサイクル手段により好適に行うことができる。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。
【0108】
前記制御工程は、前記各工程を制御する工程であり、前記各工程は制御手段により好適に行うことができる。
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。
【0109】
図1は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置の一部の一例を示す概略説明図である。
画像形成装置100Aは、感光体ドラム10と、帯電ローラ20と、露光装置と、現像装置40と、中間転写ベルト50と、クリーニングブレードを有するクリーニング装置60と、除電ランプ70とを備える。
【0110】
中間転写ベルト50は、内側に配置されている3個のローラ51で張架されている無端ベルトであり、図1中、矢印方向に移動することができる。3個のローラ51の一部は、中間転写ベルト50に転写バイアス(一次転写バイアス)を印加することが可能な転写バイアスローラとしても機能する。また、中間転写ベルト50の近傍に、クリーニングブレードを有するクリーニング装置90が配置されている。更に、転写紙95にトナー像を転写するための転写バイアス(二次転写バイアス)を印加することが可能な転写ローラ80が中間転写ベルト50と対向して配置されている。
【0111】
また、中間転写ベルト50の周囲には、中間転写ベルト50に転写されたトナー像に電荷を付与するためのコロナ帯電装置58が、中間転写ベルト50の回転方向に対して、感光体ドラム10と中間転写ベルト50の接触部と、中間転写ベルト50と転写紙95の接触部との間に配置されている。
【0112】
現像装置40は、現像ベルト41と、現像ベルト41の周囲に併設した本発明のトナーを収容したブラック現像ユニット45K、イエロー現像ユニット45Y、マゼンタ現像ユニット45M及びシアン現像ユニット45Cから構成されている。なお、各色の本発明のトナーを収容する現像ユニット45K、45Y、45M、45Cは、現像剤収容部42K、42Y、42M、42C、現像剤供給ローラ43K、43Y、43M、43C及び現像ローラ(現像剤担持体)44K、44Y、44M、44Cを備える。また、現像ベルト41は、複数のベルトローラで張架されている無端ベルトであり、図1中、矢印方向に移動することができる。更に、現像ベルト41の一部が感光体ドラム10と接触している。
【0113】
次に、画像形成装置100Aを用いて本発明のトナーによって画像を形成する方法の一例の一部について説明する。まず、帯電ローラ20を用いて、感光体ドラム10の表面を一様に帯電させた後、露光装置を用いて、感光体ドラム10に露光光Lを露光し、静電潜像を形成する。次に、感光体ドラム10上に形成された静電潜像を、現像装置40から供給されたトナーで現像してトナー像を形成する。更に、感光体ドラム10上に形成されたトナー像が、ローラ51から印加された転写バイアスにより、中間転写ベルト50上に転写(一次転写)された後、転写ローラ80から印加された転写バイアスにより、転写紙95上に転写(二次転写)される。一方、トナー像が中間転写ベルト50に転写された感光体ドラム10は、表面に残留したトナーがクリーニング装置60により除去された後、除電ランプ70により除電される。
【0114】
図2は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置の一部の他の一例を示す概略図である。画像形成装置100Bは、現像ベルト41を設けずに、感光体ドラム10の周囲に、ブラック現像ユニット45K、イエロー現像ユニット45Y、マゼンタ現像ユニット45M及びシアン現像ユニット45Cが直接対向して配置されている以外は、画像形成装置100Aと同様の構成を有する。
【0115】
図3は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置の一例を示す概略図である。画像形成装置100Cは、タンデム型カラー画像形成装置であり、複写装置本体150と、給紙テーブル200と、スキャナ300と、原稿自動搬送装置(ADF)400とを備える。
複写装置本体150の中央部に設けられている中間転写ベルト50は、3個のローラ14、15及び16に張架されている無端ベルトであり、図3中、矢印方向に移動することができる。ローラ15の近傍には、トナー像が記録紙に転写された中間転写ベルト50上に残留したトナーを除去するためのクリーニングブレードを有するクリーニング装置17が配置されている。ローラ14及び15により張架された中間転写ベルト50に対向すると共に、搬送方向に沿って、イエロー、シアン、マゼンタ及びブラックの画像形成ユニット120Y、120C、120M及び120Kが並置されている。
【0116】
また、画像形成ユニット120の近傍には、露光装置21が配置されている。更に、中間転写ベルト50の画像形成ユニット120が配置されている側とは反対側には、二次転写ベルト24が配置されている。なお、二次転写ベルト24は、一対のローラ23に張架されている無端ベルトであり、二次転写ベルト24上を搬送される記録紙と中間転写ベルト50は、ローラ16と23の間で接触することができる。
【0117】
また、二次転写ベルト24の近傍には、一対のローラに張架されている無端ベルトである定着ベルト26と、定着ベルト26に押圧されて配置された加圧ローラ27とを備える定着装置25が配置されている。なお、二次転写ベルト24及び定着装置25の近傍に、記録紙の両面に画像を形成する場合に、記録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。
【0118】
次に、画像形成装置100Cを用いて、本発明のトナーを用いてフルカラー画像を形成する方法の一例について説明する。まず、原稿自動搬送装置(ADF)400の原稿台130上に、カラー原稿をセットするか、原稿自動搬送装置400を開いてスキャナ300のコンタクトガラス32上に、カラー原稿をセットし、原稿自動搬送装置400を閉じる。
スタートスイッチを押すと、原稿自動搬送装置400に原稿をセットした場合は、原稿が搬送されてコンタクトガラス32上へと移動された後で、一方、コンタクトガラス32上に原稿をセットした場合は、直ちに、スキャナ300が駆動し、光源を備える第1走行体33及びミラーを備える第2走行体34が走行する。このとき、第1走行体33から照射された光の原稿面からの反射光を第2走行体34で反射した後、結像レンズ35を介して、読み取りセンサ36で受光することにより、原稿が読み取られ、ブラック、イエロー、マゼンタ及びシアンの画像情報が得られる。
各色の画像情報は、各色の画像形成ユニット120における各画像形成手段18に伝達され、各色のトナー像が形成される。
【0119】
図4は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置の一部の他の一例を示す概略図である。図3に示す各色の画像形成ユニット120は、図4に示すように、それぞれ、感光体ドラム10と、感光体ドラム10を一様に帯電させる帯電ローラ160と、各色の画像情報に基づいて、感光体ドラム10に露光光Lを露光し、各色の静電潜像を形成する露光装置と、静電潜像を各色の現像剤で現像して各色のトナー像を形成する現像装置61と、トナー像を中間転写ベルト50上に転写させるための転写ローラ62と、クリーニングブレードを有するクリーニング装置63と、除電ランプ64とを備える。
【0120】
図3に示す各色の画像形成ユニット120で形成された各色のトナー像は、ローラ14、15及び16に張架されて移動する中間転写ベルト50上に順次転写(一次転写)され、重ね合わされて複合トナー像が形成される。
一方、給紙テーブル200においては、給紙ローラ142の一つを選択的に回転させ、ペーパーバンク143に多段に備える給紙カセット144の一つから記録紙を繰り出し、分離ローラ145で1枚ずつ分離して給紙路146に送出し、搬送ローラ147で搬送して複写装置本体150内の給紙路148に導き、レジストローラ49に突き当てて止める。あるいは、給紙ローラを回転して手差しトレイ54上の記録紙を繰り出し、分離ローラ52で1枚ずつ分離して手差し給紙路53に導き、レジストローラ49に突き当てて止める。
【0121】
なお、レジストローラ49は、一般には接地されて使用されるが、記録紙の紙粉を除去するためにバイアスが印加された状態で使用されてもよい。
次に、中間転写ベルト50上に形成された複合トナー像にタイミングを合わせてレジストローラ49を回転させることにより、中間転写ベルト50と二次転写ベルト24との間に記録紙を送出させ、複合トナー像を記録紙上に転写(二次転写)する。なお、複合トナー像を転写した中間転写ベルト50上に残留したトナーは、クリーニング装置17により除去される。
【0122】
複合トナー像が転写された記録紙は、二次転写ベルト24により搬送された後、定着装置25により複合トナー像が定着される。次に、記録紙は、切換爪55により搬送経路が切り換えられ、排出ローラ56により排紙トレイ57上に排出される。あるいは、記録紙は、切換爪55により搬送経路が切り換えられ、シート反転装置28により反転され、裏面にも同様にして画像が形成された後、排出ローラ56により排紙トレイ57上に排出される。
【実施例0123】
以下、実施例及び比較例を挙げて、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。ただし、「部」は、特に明示しない限り「質量部」を表す。
【0124】
(無機外添剤1の作製)
親水性シリカ粒子(アエロジル200:日本アエロジル株式会社製、平均一次粒子径12nm)100gを2Lの水に分散し、85℃に加温した。次に、シリカ粒子に対してAl換算で10質量%となる量の塩化アルミニウム水溶液を添加し、水酸化ナトリウム水溶液でpH5.5に調整した後、30分間攪拌しながら保持した後、ろ過するとともにろ材上の残渣を水洗することによって洗浄ケーキを得た。次に、この洗浄ケーキを120℃で乾燥した後、メディア式微粉砕機で粉砕した。最後に、得られた粉体40gを小型ミキサーへ投入し、イソブチルトリメトキシシラン10gを添加して15分混合した後、120℃で再乾燥することによって、無機外添剤1(平均粒径12nm)を作製した。
【0125】
(無機外添剤2の作製)
親水性シリカ粒子(アエロジル200:日本アエロジル株式会社製、平均一次粒子径12nm)100gを2Lの水に分散し、85℃に加温した。次に、シリカ粒子に対してAl換算で10質量%となる量の塩化アルミニウム水溶液を添加し、水酸化ナトリウム水溶液でpH5.5に調整した後、30分間攪拌しながら保持した後、ろ過するとともにろ材上の残渣を水洗することによって洗浄ケーキを得た。次に、この洗浄ケーキを120℃で乾燥した後、メディア式微粉砕機で粉砕した。最後に、得られた粉体40gを小型ミキサーへ投入し、イソブチルトリメトキシシラン12gを添加して15分混合した後、120℃で再乾燥することによって、無機外添剤2(平均粒径12nm)を作製した。
【0126】
(無機外添剤3の作製)
親水性シリカ粒子(アエロジル200:日本アエロジル株式会社製、平均一次粒子径12nm)100gを2Lの水に分散し、85℃に加温した。次に、シリカ粒子に対してAl換算で10質量%となる量の塩化アルミニウム水溶液を添加し、水酸化ナトリウム水溶液でpH5.5に調整した後、30分間攪拌しながら保持した後、ろ過するとともにろ材上の残渣を水洗することによって洗浄ケーキを得た。次に、この洗浄ケーキを120℃で乾燥した後、メディア式微粉砕機で粉砕して無機外添剤3(平均粒径12nm)を作製した。
【0127】
(無機外添剤4の作製)
親水性シリカ粒子(アエロジル200:日本アエロジル株式会社製、平均一次粒子径12nm)100gを2Lの水に分散し、85℃に加温した。次に、シリカ粒子に対してZnO換算で10質量%となる量の塩化亜鉛水溶液を添加し、水酸化ナトリウム水溶液でpH8.0に調整した後、30分間攪拌しながら保持した後、ろ過するとともにろ材上の残渣を水洗することによって洗浄ケーキを得た。次に、この洗浄ケーキを120℃で乾燥した後、メディア式微粉砕機で粉砕した。最後に、得られた粉体40gを小型ミキサーへ投入し、イソブチルトリメトキシシラン10gを添加して15分混合した後、120℃で再乾燥することによって、無機外添剤4(平均粒径12nm)を作製した。
【0128】
(無機外添剤5の作製)
親水性シリカ粒子(アエロジル200:日本アエロジル株式会社製、平均一次粒子径12nm)100gを2Lの水に分散し、85℃に加温した。次に、シリカ粒子に対してMgO換算で10質量%となる量の塩化マグネシウム水溶液を添加し、水酸化ナトリウム水溶液でpH5.0に調整した後、30分間攪拌しながら保持した後、ろ過するとともにろ材上の残渣を水洗することによって洗浄ケーキを得た。次に、この洗浄ケーキを120℃で乾燥した後、メディア式微粉砕機で粉砕した。最後に、得られた粉体40gを小型ミキサーへ投入し、イソブチルトリメトキシシラン10gを添加して15分混合した後、120℃で再乾燥することによって、無機外添剤5(平均粒径12nm)を作製した。
【0129】
(無機外添剤6の作製)
親水性シリカ粒子(アエロジル200:日本アエロジル株式会社製、平均一次粒子径12nm)100gを2Lの水に分散し、85℃に加温した。次に、シリカ粒子に対してFeO換算で10質量%となる量の塩化鉄水溶液を添加し、水酸化ナトリウム水溶液でpH8.5に調整した後、30分間攪拌しながら保持した後、ろ過するとともにろ材上の残渣を水洗することによって洗浄ケーキを得た。次に、この洗浄ケーキを120℃で乾燥した後、メディア式微粉砕機で粉砕した。最後に、得られた粉体40gを小型ミキサーへ投入し、イソブチルトリメトキシシラン10gを添加して15分混合した後、120℃で再乾燥することによって、無機外添剤6(平均粒径12nm)を作製した。
【0130】
(無機外添剤7の作製)
親水性シリカ粒子(アエロジル90:日本アエロジル株式会社製、平均一次粒子径25nm)100gを2Lの水に分散し、85℃に加温した。次に、シリカ粒子に対してAl換算で10質量%となる量の塩化アルミニウム水溶液を添加し、水酸化ナトリウム水溶液でpH5.5に調整した後、30分間攪拌しながら保持した後、ろ過するとともにろ材上の残渣を水洗することによって洗浄ケーキを得た。次に、この洗浄ケーキを120℃で乾燥した後、メディア式微粉砕機で粉砕した。最後に、得られた粉体40gを小型ミキサーへ投入し、イソブチルトリメトキシシラン10gを添加して15分混合した後、120℃で再乾燥することによって、無機外添剤7(平均粒径25nm)を作製した。
【0131】
(無機外添剤8の作製)
親水性シリカ粒子(アエロジル300:日本アエロジル株式会社製、平均一次粒子径8nm)100gを2Lの水に分散し、85℃に加温した。次に、シリカ粒子に対してAl換算で10質量%となる量の塩化アルミニウム水溶液を添加し、水酸化ナトリウム水溶液でpH5.5に調整した後、30分間攪拌しながら保持した後、ろ過するとともにろ材上の残渣を水洗することによって洗浄ケーキを得た。次に、この洗浄ケーキを120℃で乾燥した後、メディア式微粉砕機で粉砕した。最後に、得られた粉体40gを小型ミキサーへ投入し、イソブチルトリメトキシシラン10gを添加して15分混合した後、120℃で再乾燥することによって、無機外添剤8(平均粒径8nm)を作製した。
【0132】
(無機外添剤9の作製)
親水性シリカ粒子(アエロジル50:日本アエロジル株式会社製、平均一次粒子径35nm)100gを2Lの水に分散し、85℃に加温した。次に、シリカ粒子に対してAl換算で10質量%となる量の塩化アルミニウム水溶液を添加し、水酸化ナトリウム水溶液でpH5.5に調整した後、30分間攪拌しながら保持した後、ろ過するとともにろ材上の残渣を水洗することによって洗浄ケーキを得た。次に、この洗浄ケーキを120℃で乾燥した後、メディア式微粉砕機で粉砕した。最後に、得られた粉体40gを小型ミキサーへ投入し、イソブチルトリメトキシシラン10gを添加して15分混合した後、120℃で再乾燥することによって、無機外添剤9(平均粒径35nm)を作製した。
【0133】
(無機外添剤10の作製)
親水性シリカ粒子(アエロジル200:日本アエロジル株式会社製、平均一次粒子径12nm)100gを2Lの水に分散し、85℃に加温した。次に、シリカ粒子に対してAl換算で10質量%となる量の塩化アルミニウム水溶液を添加し、水酸化ナトリウム水溶液でpH5.5に調整した後、30分間攪拌しながら保持した後、ろ過するとともにろ材上の残渣を水洗することによって洗浄ケーキを得た。次に、この洗浄ケーキを120℃で乾燥した後、メディア式微粉砕機で粉砕した。最後に、得られた粉体40gを小型ミキサーへ投入し、イソブチルトリメトキシシラン10gを添加して15分混合した後、120℃で再乾燥することによって、無機外添剤10(平均粒径12nm)を作製した。
【0134】
(平均一次粒子径)
無機外添剤1~10の作製に使用したシリカ粒子の平均一次粒子径は、下記の方法で測定した。
電界放射型走査電子顕微鏡(日立ハイテク社製、SU8230)を用いてシリカ粒子のSEM画像を取得し、画像解析により個数平均粒子径を測定した。まず、シリカ粒子の試料をテトラヒドロフランに分散させた後、基板上で溶剤を除去して乾固させた。この試料を上記のSEMにて観察して画像を取得し、以下の測定条件にて、各々の粒子について一次粒子の最大長さを計測した。50粒子の平均値を算出し、そのシリカ粒子の平均一次粒子径とした。
[SEMの測定条件]
加速電圧:2.0kV
WD(Working Distance):5.0mm
観察倍率:100000倍
【0135】
(疎水化度の測定)
作製した無機外添剤1~10の疎水化度を、以下の方法で測定した。
イオン交換水が50ml入ったビーカーに、作製した無機外添剤1~10を0.2gずつ添加し、攪拌しながらメタノールを滴下した。ビーカー内のメタノール濃度が増加するにつれて添加した外添剤は徐々に沈降するので、その全量が沈んだ終点におけるメタノールと水との混合溶液中のメタノールの質量分率を、各無機外添剤の疎水化度(MeOH%)とした。
【0136】
(体積固有抵抗の測定)
作製した無機外添剤1~10の体積固有抵抗は、以下の方法で測定した。
表面積2.5cm×4cmの2枚の電極を0.2cmの距離を隔てて収容したフッ素樹脂製容器からなるセルにおいて、上記2枚の電極の間に無機外添剤1~10を各々充填し、落下高さ1cm、タッピングスピード30回/分で、10回のタッピングを行った。次に、無機外添剤を充填した2枚の電極の間に1,000Vの直流電圧を印加して30秒間後の抵抗値r[Ω]をハイレジスタンスメーター4329A(横河ヒューレットパッカード株式会社製)を用いて測定した。測定した各抵抗値rを下記式に入れて計算することにより、無機外添剤1~10の各々の体積固有抵抗[Ω・cm]を算出した。
(式) r×(2.5×4)/0.2
【0137】
上記で得られた無機外添剤1~10の詳細を表1に示す。
【表1】
【0138】
(非晶質ポリエステル樹脂の製造)
冷却管、撹拌機、及び窒素導入管を装備した反応槽中に、下記表2に示すモノマー種及び縮合触媒としてのテトラブトキシチタネートを入れ、窒素気流下、生成する水を留去しながら、230℃で6時間反応させた。次に、5mmHg~20mmHgの減圧下、1時間反応させ、下記のトナー母体粒子1~5の作製に使用する非晶質ポリエステル樹脂を得た。表2において、ビスフェノールA(2,2)エチレンオキサイドが示す“25mol%”とは、酸成分50mol%、アルコール成分50mol%としたときのアルコール成分中の割合を示す。
【表2】
【0139】
(結晶性ポリエステル樹脂の製造)
フマル酸及び1,6-ヘキサンジオールのOH/COOHが0.9となるように窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱電対を装備した5Lの四つ口フラスコに仕込み、チタンテトライソプロポキシド(樹脂成分に対して500ppm)と共に、180℃で10時間反応させた後、200℃に昇温して3時間反応させ、更に8.3kPaの圧力にて2時間反応させて、融点103℃の結晶性ポリエステル樹脂を得た。この結晶性ポリエステル樹脂を下記のトナー母体粒子1~5の作製に使用した。
【0140】
(トナー母体粒子1の作製)
非晶質ポリエステル樹脂: 86.4部
結晶性ポリエステル樹脂: 4.8部
芳香族系石油樹脂(FTR-2140:三井化学株式会社製): 4.8部
炭化水素系ワックス(サゾールワックスC80:サゾール社製): 4.0部
カーボンブラック(三菱化成社製#44): 10部
【0141】
上記処方にしたがい、トナー原材料をへンシェルミキサー(三井三池化工機株式会社製、FM20B)を用いて予備混合した後、二軸混練機(池貝鉄工社製PCM-30)で120℃の温度で溶融、混練した。
得られた混練物はローラにて2.7mmの厚さに圧延した後にベルトクーラーにて室温まで冷却し、ハンマーミルにて200μm~300μmに粗粉砕した。次いで、超音速ジェット粉砕機ラボジェット(日本ニューマチック工業株式会社製)を用いて微粉砕した後、気流分級機(日本ニューマチック工業株式会社製、MDS-I)で質量平均粒径が5.8±0.2μmとなるようにルーバー開度を適宜調整しながら分級し、トナー母体粒子1を得た。
【0142】
(トナー母体粒子2の作製)
トナー母体粒子1に対して熱風による球形化処理を行うことにより、トナー母体粒子2を作製した。
【0143】
(トナー母体粒子3の作製)
非晶質ポリエステル樹脂: 91.2部
芳香族系石油樹脂(FTR-2140:三井化学株式会社製): 4.8部
炭化水素系ワックス(サゾールワックスC80:サゾール社製): 4.0部
カーボンブラック(三菱化成社製#44): 10部
【0144】
上記処方にしたがい、トナー原材料をへンシェルミキサー(三井三池化工機株式会社製、FM20B)を用いて予備混合した後、二軸混練機(池貝鉄工社製PCM-30)で120℃の温度で溶融、混練した。
得られた混練物はローラにて2.7mmの厚さに圧延した後にベルトクーラーにて室温まで冷却し、ハンマーミルにて200μm~300μmに粗粉砕した。次いで、超音速ジェット粉砕機ラボジェット(日本ニューマチック工業株式会社製)を用いて微粉砕した後、気流分級機(日本ニューマチック工業株式会社製、MDS-I)で質量平均粒径が5.8±0.2μmとなるようにルーバー開度を適宜調整しながら分級し、トナー母体粒子3を得た。
【0145】
(トナー母体粒子4の作製)
非晶質ポリエステル樹脂: 91.2部
結晶性ポリエステル樹脂: 4.8部
炭化水素系ワックス(サゾールワックスC80:サゾール社製): 4.0部
カーボンブラック(三菱化成社製#44): 10部
【0146】
上記処方にしたがい、トナー原材料をへンシェルミキサー(三井三池化工機株式会社製、FM20B)を用いて予備混合した後、二軸混練機(池貝鉄工社製PCM-30)で120℃の温度で溶融、混練した。得られた混練物はローラにて2.7mmの厚さに圧延した後にベルトクーラーにて室温まで冷却し、ハンマーミルにて200μm~300μmに粗粉砕した。次いで、超音速ジェット粉砕機ラボジェット(日本ニューマチック工業株式会社製)を用いて微粉砕した後、気流分級機(日本ニューマチック工業株式会社製、MDS-I)で質量平均粒径が5.8±0.2μmとなるようにルーバー開度を適宜調整しながら分級し、トナー母体粒子4を得た。
【0147】
(トナー母体粒子5の作製)
非晶質ポリエステル樹脂: 86.4部
結晶性ポリエステル樹脂: 4.8部
芳香族系石油樹脂(FTR-2140:三井化学株式会社製): 4.8部
エステル系ワックス(WE-10:日油株式会社製): 4.0部
カーボンブラック(三菱化成社製#44): 10部
【0148】
上記処方にしたがい、トナー原材料をへンシェルミキサー(三井三池化工機株式会社製、FM20B)を用いて予備混合した後、二軸混練機(池貝鉄工社製PCM-30)で120℃の温度で溶融、混練した。
得られた混練物はローラにて2.7mmの厚さに圧延した後にベルトクーラーにて室温まで冷却し、ハンマーミルにて200μm~300μmに粗粉砕した。
次いで、超音速ジェット粉砕機ラボジェット(日本ニューマチック工業株式会社製)を用いて微粉砕した後、気流分級機(日本ニューマチック工業株式会社製、MDS-I)で質量平均粒径が5.8±0.2μmとなるようにルーバー開度を適宜調整しながら分級し、トナー母体粒子5を得た。
【0149】
(平均円形度の測定)
湿式フロー式粒子径・形状分析装置FPIA-3000及び解析ソフトFPIA-3000 Data Processing Program for FPIA version00-10(シスメックス社製)を用いて、以下の方法でトナー母体粒子1~5の平均円形度を求めた。
ガラス製の100mLビーカーに、アルキルベンゼンスルホン酸塩のネオゲンSC-A(第一工業製薬社製)の10%水溶液0.1~0.5mL及びトナー母体粒子0.1~0.5gを添加した後、ミクロスパーテルを用いてかき混ぜ、イオン交換水80mLを添加した。次に、超音波分散機UH-50(SMT社製)を用いて、20kHz、50W/10cmの条件で1分間分散させた後、合計5分間分散させて測定試料を得た。ここで、粒子濃度が4000~8000個/10-3cmの測定試料を用いて、トナー母体粒子の平均円形度を測定した。
なお、トナー母体粒子の平均円形度を、そのトナー母体粒子を使用したトナーの平均円形度とした。
【0150】
上記で得られたトナー母体粒子1~5の詳細を表3に示す。
【表3】
【0151】
(実施例1~13、比較例1~2)
トナー母体粒子100質量部に対し、疎水化シリカ粒子としてHDK-2000(クラリアント株式会社)1質量部、無機外添剤0.5質量部をヘンシェルミキサーで撹拌混合し、トナー1~15を作製した。トナー1~15に使用したトナー母体粒子1~5、無機外添剤1~10の組み合わせを表4に示す。
【0152】
【表4】
【0153】
(トナー現像剤1~15)
トナー1~15:5質量%と、コーティングフェライトキャリア95質量%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)を用いて48rpmで5分間均一混合し、トナー現像剤1~15を作製した。
【0154】
上記で作製したトナー1~15及びトナー現像剤1~15を用いて、以下の評価方法により、低温定着性、耐熱保存性、帯電安定性、異常画像有無を評価した。
【0155】
(低温定着性の評価)
トナー現像剤1~15を、株式会社リコー製の複写機(RICOH MPC 6003)に入れ、画像出力を行った。付着量0.4mg/cmのベタ画像を、露光、現像、転写工程を経ることで紙(株式会社リコー製 Type6200)上に出力した。定着の線速は256mm/秒とした。定着温度を5℃刻みで順次出力し、コールドオフセットが発生しない下限温度(定着下限温度:低温定着性)を測定した。定着装置のNIP幅は11mmであった。以下の評価基準のうち、◎及び〇評価を実用上十分な結果であると判断し、×評価は本発明として不十分な結果であると判断した。
-低温定着性の評価基準-
◎:120℃未満
〇:120℃以上130℃未満
×:130℃以上
【0156】
(耐熱保存性の評価)
トナー1~15を50℃条件下にて24時間保存し、JIS K2235(25℃)に則って針入度を測定した。針入度測定機器には針入度計VR-5610(株式会社島津製作所)を用いた。以下の評価基準のうち、◎及び〇評価を実用上十分な結果であると判断し、×評価は本発明として不十分な結果であると判断した。
-耐熱保存性の評価基準-
◎:25mm以上
〇:20mm以上25mm未満
×:20mm未満
【0157】
(帯電安定性の評価)
トナー現像剤1~15を、低温定着性のリコー製複写機imajioMF-6550に入れ、画像面積6%のテストチャートを10万枚複写し、帯電量の低下度合いを評価した。以下の評価基準のうち、◎及び〇評価を実用上十分な結果であると判断し、×評価は本発明として不十分な結果であると判断した。
-帯電安定性の評価基準-
◎:帯電量の低下が非常に少なく耐久性に優れる
○:帯電量の低下が少なく従来のトナーと比べて耐久性に優れる
×:従来のトナーと同等以下の低い耐久性である
【0158】
(異常画像有無の評価)
トナー現像剤1~15を、低温定着性のリコー製複写機imajioMF-6550に入れ、高温高湿度環境(27℃、80%)において、用紙:アスクルスーパーホワイト+を使用し、画像面積6%のテストチャートを20万枚複写し、黒スジ状の異常画像有無を評価した。以下の評価基準のうち、◎及び〇評価を実用上十分な結果であると判断し、×評価は本発明として不十分な結果であると判断した。
-異常画像有無の評価基準-
◎:異常画像発生率が10%未満
〇:異常画像発生率が10%以上20%未満
×:異常画像発生率が20%以上
【0159】
各トナーの評価結果は以下の通りであった。
【表5】
【0160】
実施例1~13に使用されたトナーは、低温定着性、耐熱保存性、帯電安定性、異常画像有無の評価結果が「◎」又は「〇」となり、実用上十分なものであった。
比較例1のトナーは、少なくとも一部が金属元素の水酸化物で被覆されたシリカを含有しなかったため、帯電安定性を確保できず、異常画像が発生しやすくなった。
比較例2のトナーは、少なくとも一部が金属元素の水酸化物で被覆されたシリカを含有していたが、そのシリカの疎水化度が55(MeOH%)よりも低かったため、適切なクリーニング性能を有することができず、異常画像が発生しやすくなった。
【0161】
本発明の態様としては、例えば、以下のとおりである。
<1>非晶質ポリエステル樹脂、ワックス及び外添剤を含有するトナーであって、
前記外添剤は、少なくとも一部が金属元素の水酸化物で被覆されたシリカを含有し、
前記シリカの疎水化度は55(MeOH%)以上であるトナー。
<2>前記シリカの体積固有抵抗は1.0E+11(Ω・cm)以下である前記<1>に記載のトナー。
<3>前記トナーの平均円形度は0.930~0.960である前記<1>又は<2>に記載のトナー。
<4>前記シリカの少なくとも一部がアルキルシランで被覆されている前記<1>から<3>のいずれかに記載のトナー。
<5>前記金属元素の水酸化物は、アルミニウム、亜鉛、鉄及びマグネシウムの少なくとも一つ以上の水酸化物である前記<1>から<4>のいずれかに記載のトナー。
<6>前記シリカの平均粒径は10~30nmである前記<1>から<5>のいずれかに記載のトナー。
<7>前記トナーは、さらに結晶性ポリエステル樹脂及び/又は芳香族系石油樹脂を含有する前記<1>から<6>のいずれかに記載のトナー。
<8>静電潜像担持体と、
前記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<1>から<7>のいずれかに記載のトナーを用いて前記静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、
前記トナー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前記トナー像を定着する定着手段と
を含む画像形成装置。
<9>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<1>から<7>のいずれかに記載のトナーを用いて前記静電潜像を現像してトナー像を形成する現像工程と、
前記トナー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前記トナー像を定着する定着工程と
を含む画像形成方法。
<10>前記<9>に記載の画像形成方法により前記トナー像を前記記録媒体上に形成する印刷物の製造方法。
【0162】
上記<1>から<7>のいずれかのトナー、上記<8>の画像形成装置、上記<9>の画像形成方法、及び上記<10>の印刷物の製造方法によれば、従来における諸問題を解決し、本発明の目的を達成することができる。
【符号の説明】
【0163】
10 静電潜像担持体(感光体ドラム)
17 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
24 二次転写ベルト
25 定着装置
26 定着ベルト
27 加圧ローラ
40 現像装置
41 現像ベルト
42K、42Y、42M、42C 現像剤収容部
43K、43Y、43M、43C 現像剤供給ローラ
44K、44Y、44M、44C 現像ローラ
45K ブラック現像ユニット
45Y イエロー現像ユニット
45M マゼンタ現像ユニット
45C シアン現像ユニット
58 コロナ帯電装置
60 クリーニング装置
61 現像装置
62 転写ローラ
63 クリーニング装置
80 転写ローラ
90 クリーニング装置
95 転写紙
100A、100B、100C 画像形成装置
120 画像形成ユニット
160 帯電ローラ
【先行技術文献】
【特許文献】
【0164】
【特許文献1】特開2022‐146467号公報
【特許文献2】特開2021‐128245号公報
図1
図2
図3
図4