説明

静電潜像現像用トナー、静電潜像現像用現像剤、静電潜像現像用現像剤カートリッジ、プロセスカートリッジ及び画像形成装置

【課題】定着温度範囲の広い静電潜像現像用トナーの提供。
【解決手段】結着樹脂と窒化ケイ素とを少なくとも含むトナー粒子と、外添剤と、を含む静電潜像現像用トナー。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、静電潜像現像用トナー、静電潜像現像用現像剤、静電潜像現像用現像剤カートリッジ、プロセスカートリッジ及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、電子写真プロセスは、情報化社会における機器の発達や通信網の充実により、複写機のみならず、オフィスのネットワークプリンター、パソコンのプリンター、オンデマンド印刷のプリンター等にも広く利用され、白黒、カラーを問わず、高画質、高速化、高信頼性、小型化、軽量化、省エネルギー性能がますます強く要求されてきている。
【0003】
電子写真プロセスは、通常、光導電性物質を利用した感光体(静電潜像保持体)上に種々の手段により電気的に潜像を形成し、この潜像をトナーを用いて現像し、感光体上のトナー画像を中間転写体を介して又は介さずに紙等の被転写体に転写した後、この転写画像を被転写体に定着する、という複数の工程を経て、定着画像を形成している。
【0004】
近年、省エネルギー性能に対する要求が高まり、このため、トナーの定着時の消費電力を低減すべく低温定着性の検討が進められている。なかでも、結着樹脂として結晶性樹脂を含有するトナーについていくつか報告されている。例えば、結晶性ポリエステル樹脂を含有するトナーが報告されている(例えば、特許文献1乃至3参照)。
また、低温定着を低溶融温度ワックスを使用することにより達成しようとする提案が示されている(例えば、特許文献4又は5参照)。これらの方法は、ワックスを離型剤として用い、定着時に溶融したワックスが画像表面に染み出すことにより剥離性を持たせる方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開平2002−082485号公報
【特許文献2】特開2000−352839号公報
【特許文献3】特開2001−42568号公報
【特許文献4】特開平4−107567号公報
【特許文献5】特開平8−114942号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は、定着温度範囲の広い静電潜像現像用トナーを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
即ち、請求項1に係る発明は、結着樹脂と窒化ケイ素とを少なくとも含むトナー粒子と、外添剤と、を含む静電潜像現像用トナーである。
【0008】
請求項2に係る発明は、前記窒化ケイ素の体積平均粒子径が、0.01μm以上1μm以下である請求項1に記載の静電潜像現像用トナーである。
【0009】
請求項3に係る発明は、110℃における粘度が1.0×10Pa・s以上1.0×10Pa・s以下である請求項1又は請求項2に記載の静電潜像現像用トナーである。
【0010】
請求項4に係る発明は、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の静電潜像現像用トナーを含む静電潜像現像用現像剤である。
【0011】
請求項5に係る発明は、画像形成装置に脱着可能であり、静電潜像保持体表面に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段に供給するための現像剤を収納し、前記現像剤が請求項4に記載の静電潜像現像用現像剤である静電潜像現像用現像剤カートリッジである。
【0012】
請求項6に係る発明は、請求項4に記載の静電潜像現像用現像剤を収納すると共に、静電潜像保持体表面に形成された静電潜像を前記静電潜像現像用現像剤により現像してトナー像を形成する現像手段と、
静電潜像保持体、前記静電潜像保持体表面を帯電させるための帯電手段、及び前記静電潜像保持体表面に残存するトナーを除去するためのクリーニング手段からなる群より選択される少なくとも一種と、を備えるプロセスカートリッジである。
【0013】
請求項7に係る発明は、静電潜像保持体と、前記静電潜像保持体表面を帯電する帯電手段と、前記静電潜像保持体表面に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、前記静電潜像を請求項4に記載の静電潜像現像用現像剤により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、前記記録媒体に前記トナー像を定着する定着手段と、を備える画像形成装置である。
【発明の効果】
【0014】
請求項1に係る発明によれば、定着温度範囲の広い静電潜像現像用トナーが提供される。
【0015】
請求項2に係る発明によれば、窒化ケイ素の体積平均粒子径が0.01μm以上1μm以下の範囲外である場合に比較して、定着温度範囲がさらに広くなる。
【0016】
請求項3に係る発明によれば、110℃における粘度が1.0×10Pa・s以上1.0×10Pa・s以下の範囲外である場合に比較して、定着温度範囲がさらに広くなる。
【0017】
請求項4に係る発明によれば、定着温度範囲の広い静電潜像現像用現像剤が提供される。
【0018】
請求項5に係る発明によれば、定着温度範囲の広い静電潜像現像用現像剤の供給を容易にする静電潜像現像用現像剤カートリッジが提供される。
【0019】
請求項6に係る発明によれば、定着温度範囲の広い静電潜像現像用現像剤の取り扱いを容易にし、種々の構成の画像形成装置への適応性を高められる。
【0020】
請求項7に係る発明によれば、定着温度範囲の広い静電潜像現像用トナーを用いた画像形成装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】第一実施形態に係る画像形成装置の基本構成を示す概略構成図である。
【図2】第二実施形態に係る画像形成装置の基本構成を示す概略構成図である。
【図3】第三実施形態に係る画像形成装置の基本構成を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【0022】
以下、本発明の静電潜像現像用トナー、静電潜像現像用現像剤、静電潜像現像用現像剤カートリッジ、プロセスカートリッジ及び画像形成装置の実施形態について詳細に説明する。
【0023】
<静電潜像現像用トナー>
本実施形態に係る静電潜像現像用トナー(以下、単にトナーと称することがある。)は、結着樹脂と窒化ケイ素とを少なくとも含むトナー粒子と、外添剤と、を含む静電潜像現像用トナーである。
トナーを構成する結着樹脂の熱伝導率は金属やセラミックに比べ一般的に非常に低いためベタ画像のようにトナーの量が多い画像において熱の伝わりが遅くなり定着温度の低下を妨げてしまうことがある。高熱伝導性フィラーをトナー中に含有させることによって、トナーが高熱伝導化される。トナーを高熱伝導化することで、トナー画像を定着する際に定着部材からトナーに熱が伝わり易くなり、その結果としてベタ画像でもトナー画像の定着温度範囲が広くなる。さらに、離型剤が比較的トナー内部に残りにくくなるため、定着部材表面に樹脂等が残りにくくなり、出力を経た後の主にホットオフセットの低下を抑制することができる。
また、トナー中に定着温度を上昇させる材料を添加した場合に、窒化ケイ素をトナー中に含有させることで定着温度の上昇が抑制される。窒化ケイ素をトナー粒子に外添した場合、定着層中に不均一に分布しており、効果は低くなる。
【0024】
本実施形態に係るトナーは、結着樹脂と窒化ケイ素とを少なくとも含むトナー粒子と、外添剤と、を含み、必要に応じてその他の成分を含む。以下、本実施形態に係るトナーに含有される各成分について詳細に説明する。
【0025】
(結着樹脂)
本実施形態に係るトナー粒子は結着樹脂を含む。結着樹脂の種類は特に限定されるものではなく、公知の結晶性樹脂や非晶性樹脂を用いてもよい。結晶性樹脂と非晶性樹脂とを併用してもよい。
【0026】
−結晶性樹脂−
結晶性樹脂としては、結晶性ポリエステル樹脂、ポリアルキレン樹脂、長鎖アルキル(メタ)アクリレート樹脂等が挙げられるが、加熱による粘度の急激な変化がより現れる点、さらに機械的強度と低温定着性との両立の観点から、結晶性ポリエステル樹脂を用いることが望ましい。
なお、本実施形態において低温定着とは、トナーを110℃程度以下で加熱して定着させることをいう。
【0027】
ここで、前記結晶性樹脂における『結晶性』とは、示差走査熱量測定(DSC)において、階段状の吸熱量変化ではなく、明確な吸熱ピークを有することを指し、具体的には、昇温速度10(℃/min)で測定した際の吸熱ピークの半値幅が10(℃)以内であることを意味する。一方、半値幅が10℃を超える樹脂や、明確な吸熱ピークが認められない樹脂は、非晶性樹脂(無定形高分子)を意味する。
【0028】
また、結晶性樹脂を構成する重合性単量体成分としては、結晶構造を容易に形成するため、芳香族成分を有する重合性単量体よりも直鎖状脂肪族成分を有する重合性単量体が望ましい。さらに結晶性を損なわないために、構成される重合性単量体由来成分は、重合体中で単一種で各々30mol%以上であることが望ましい。特にポリエステル樹脂などにおいて2種以上の重合性単量体類が必須で構成される際には、各必須構成重合性単量体種において同上の構成であることが望ましい。
【0029】
以下、結晶性樹脂を代表して結晶性ポリエステル樹脂を中心に説明する。
本実施形態で用いる結晶性ポリエステル樹脂の融解温度は保管性と低温定着性から、50℃以上100℃以下の範囲にあることが望ましく、55℃以上90℃以下の範囲にあることがより望ましく、60℃以上85℃以下の範囲にあることがさらに望ましい。融解温度が50℃を下回ると、保管トナーにブロックキングが生じるなどのトナー保管性や、定着後の定着画像の保管性が困難となることがある。また、融解温度が100℃を超える場合では十分な低温定着性が得られないことがある。
なお、上記結晶性ポリエステル樹脂の融解温度は、前記の示差走査熱量測定(DSC)により得られた吸熱ピークのピーク温度として求めた。
【0030】
本実施形態において「結晶性ポリエステル樹脂」は、その構成成分が100%ポリエステル構造であるポリマー以外にも、ポリエステルを構成する成分と他の成分とを共に重合してなるポリマー(共重合体)も意味する。但し、後者の場合には、ポリマー(共重合体)を構成するポリエステル以外の他の構成成分が50質量%以下である。
【0031】
本実施形態に係るトナー粒子に用いられる結晶性ポリエステル樹脂は、例えば多価カルボン酸成分と多価アルコール成分とから合成される。なお、本実施形態においては、前記結晶性ポリエステル樹脂として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。
【0032】
多価カルボン酸成分としては、例えば、シュウ酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、スペリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、1,9−ノナンジカルボン酸、1,10−デカンジカルボン酸、1,12−ドデカンジカルボン酸、1,14−テトラデカンジカルボン酸、1,18−オクタデカンジカルボン酸等の脂肪族ジカルボン酸;フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレン−2,6−ジカルボン酸、マロン酸、メサコニン酸等の二塩基酸等の芳香族ジカルボン酸;などが挙げられ、さらに、これらの無水物やこれらの低級アルキルエステルも挙げられるがこの限りではない。
【0033】
3価以上のカルボン酸としては、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の特定の芳香族カルボン酸、及びこれらの無水物やこれらの低級アルキルエステルなどが挙げられる。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。
【0034】
また、酸成分としては、前記脂肪族ジカルボン酸や芳香族ジカルボン酸の他に、スルホン酸基を持つジカルボン酸成分が含まれていてもよい。
さらに、前記脂肪族ジカルボン酸や芳香族ジカルボン酸の他に、2重結合を持つジカルボン酸成分を含有してもよい。
【0035】
多価アルコール成分としては、脂肪族ジオールが望ましく、主鎖部分の炭素数が7以上20以下である直鎖型脂肪族ジオールがより望ましい。脂肪族ジオールが分岐型では、ポリエステル樹脂の結晶性が低下し、融解温度が降下してしまう場合がある。また、主鎖部分の炭素数が7未満であると、芳香族ジカルボン酸と縮重合させる場合、融解温度が高くなり、低温定着が困難となることがある。一方、主鎖部分の炭素数が20を超えると実用上の材料の入手が困難となり易い。主鎖部分の炭素数としては14以下であることがより望ましい。
【0036】
本実施形態に係るトナー粒子に用いられる結晶性ポリエステルの合成に好適に用いられる脂肪族ジオールとしては、具体的には、例えば、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、1,11−ウンデカンジオール、1,12−ドデカンジオール、1,13−トリデカンジオール、1,14−テトラデカンジオール、1,18−オクタデカンジオール、1,14−エイコサンデカンジオールなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらのうち、入手容易性を考慮すると1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオールが望ましい。
【0037】
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などが挙げられる。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。
【0038】
多価アルコール成分のうち、前記脂肪族ジオールの含有量が80モル%以上であることが望ましく、より望ましくは90モル%以上である。脂肪族ジオールの含有量が80モル%未満では、ポリエステル樹脂の結晶性が低下し、融解温度が降下する為、耐トナーブロッキング性、画像保存性及び、低温定着性が悪化してしまう場合がある。
【0039】
なお、必要に応じて酸価や水酸基価の調製等の目的で、多価カルボン酸や多価アルコールを合成の最終段階で添加してもよい。多価カルボン酸の例としては、テレフタル酸、イソフタル酸、無水フタル酸、無水トリメリット酸、ピロメリット酸、ナフタレンジカルボン酸、などの芳香族カルボン酸類;無水マレイン酸、フマル酸、コハク酸、アルケニル無水コハク酸、アジピン酸などの脂肪族カルボン酸類;シクロヘキサンジカルボン酸などの脂環式カルボン酸類;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−ナフタレントリカルボン酸等の一分子中に少なくとも3つのカルボキシル基を有する芳香族カルボン酸等が挙げられる。
【0040】
多価アルコールの例としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、グリセリンなどの脂肪族ジオール類;シクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、水添ビスフェノールAなどの脂環式ジオール類;ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物などの芳香族ジオール類等が挙げられる。
【0041】
前記結晶性ポリエステル樹脂の製造は、重合温度を180℃以上230℃以下として行うことができ、必要に応じて反応系内を減圧にし、縮合の際に発生する水やアルコールを除去しながら反応させる。
重合性単量体が、反応温度下で溶解または相溶しない場合は、高沸点の溶剤を溶解補助溶剤として加え溶解させてもよい。重縮合反応においては、溶解補助溶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重合性単量体が存在する場合は、あらかじめ相溶性の悪い重合性単量体とその重合性単量体と重縮合予定の酸また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。
【0042】
前記ポリエステル樹脂の製造の際に使用してもよい触媒としては、ナトリウム、リチウム等のアルカリ金属化合物;マグネシウム、カルシウム等のアルカリ土類金属化合物;亜鉛、マンガン、アンチモン、チタン、スズ、ジルコニウム、ゲルマニウム等の金属化合物;亜リン酸化合物;リン酸化合物;及びアミン化合物等が挙げられる。
【0043】
具体的には、酢酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、酢酸リチウム、炭酸リチウム、酢酸カルシウム、ステアリン酸カルシウム、酢酸マグネシウム、酢酸亜鉛、ステアリン酸亜鉛、ナフテン酸亜鉛、塩化亜鉛、酢酸マンガン、ナフテン酸マンガン、チタンテトラエトキシド、チタンテトラプロポキシド、チタンテトライソプロポキシド、チタンテトラブトキシド、三酸化アンチモン、トリフェニルアンチモン、トリブチルアンチモン、ギ酸スズ、シュウ酸スズ、テトラフェニルスズ、ジブチルスズジクロライド、ジブチルスズオキシド、ジフェニルスズオキシド、ジルコニウムテトラブトキシド、ナフテン酸ジルコニウム、炭酸ジルコニール、酢酸ジルコニール、ステアリン酸ジルコニール、オクチル酸ジルコニール、酸化ゲルマニウム、トリフェニルホスファイト、トリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイト、エチルトリフェニルホスホニウムブロマイド、トリエチルアミン、トリフェニルアミン等の化合物が挙げられる。
【0044】
本実施形態に用いる結晶性ポリエステル樹脂の酸価(樹脂1gを中和するのに必要なKOHのmg数)は、3.0mgKOH/g以上30.0mgKOH/g以下の範囲であることが望ましく、6.0mgKOH/g以上25.0mgKOH/g以下の範囲にあることがより望ましく、8.0mgKOH/g以上20.0mgKOH/g以下の範囲にあることがさらに望ましい。なお、本実施形態において、酸価の測定は、JIS K−0070−1992に準ずる。
【0045】
酸価が3.0mgKOH/gよりも低いと水中への分散性が低下するため、湿式製法での乳化粒子の作製が非常に困難となる場合がある。また凝集の際における乳化粒子としての安定性が著しく低下するため、効率的なトナーの作製が困難になる場合がある。一方、酸価が30.0mgKOH/gを超えると、トナーとしての吸湿性が増してしまい、トナーとしての環境影響を受けやすくなることがある。
【0046】
また、結晶性ポリエステル樹脂の重量平均分子量(Mw)は、6,000以上35,000以下であることが望ましい。分子量(Mw)が、6,000未満であると、定着の際にトナーが紙等の記録媒体の表面へしみ込んで定着ムラを生じたり、定着画像の折り曲げ耐性に対する強度が低下する場合がある。また、重量平均分子量(Mw)が35,000を超えると、溶融時の粘度が高くなりすぎて定着に適当な粘度まで至るための温度が高くなることがあり、結果として低温定着性が損なわれる場合がある。
【0047】
上記重量平均分子量は、ゲルパーミュエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定される。GPCによる分子量測定は、測定装置として東ソー製GPC・HLC−8120を用い、東ソー製カラム・TSKgel SuperHM−M(15cm)を使用し、THF溶媒で行った。重量平均分子量及び数平均分子量は、この測定結果から単分散ポリスチレン標準試料により作成した分子量校正曲線を使用して算出したものである。
【0048】
トナー粒子中の結晶性樹脂の含有量は、3質量%以上40質量%以下の範囲であることが望ましく、より望ましく4質量%以上35質量%以下の範囲であり、さらに望ましくは5質量%以上30質量%以下の範囲である。
【0049】
以上の結晶性ポリエステル樹脂を含む結晶性樹脂は、脂肪族重合性単量体を用いて合成された結晶性ポリエステル樹脂(以下、「結晶性脂肪族ポリエステル樹脂」という場合がある)を主成分(50質量%以上)とすることが望ましい。さらにこの場合、前記結晶性脂肪族ポリエステル樹脂を構成する脂肪族重合性単量体の構成比は、60mol%以上であることが望ましく、90mol%以上であることがより望ましい。なお、脂肪族重合性単量体としては、前述の脂肪族のジオール類やジカルボン酸類が好適に用いられる。
【0050】
(非晶性樹脂)
本実施形態における非晶性樹脂としては、スチレン/アクリル系樹脂、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、ポリオレフィン樹脂、等公知の樹脂材料を用いてもよいが、非晶性ポリエステル樹脂が特に望ましい。
【0051】
非晶性ポリエステル樹脂を用いることで、前記結晶性ポリエステル樹脂との相溶性が向上するため、結晶性ポリエステル樹脂の融解温度における低粘度化に伴い、非晶性ポリエステル樹脂も低粘度化し、トナーとしてのシャープメルト性(鋭敏な溶融特性)が得られるために、低温定着性に有利である。また結晶性ポリエステル樹脂との濡れ性が良好なことから、結晶性ポリエステル樹脂のトナー内部への分散性が向上し、結晶性ポリエステル樹脂のトナー表面への露出を抑制するため、帯電性への悪影響が抑制される。またこの理由により、トナーの強度や定着画像の強度向上の観点でも望ましい。
【0052】
以下、本実施形態における非晶性樹脂を代表して非晶性ポリエステル樹脂を中心に説明する。
本実施形態において望ましく用いられる非晶性ポリエステル樹脂としては、例えば多価カルボン酸類と多価アルコール類との縮重合により得られるものである。
多価カルボン酸の例としては、テレフタル酸、イソフタル酸、無水フタル酸、無水トリメリット酸、ピロメリット酸、ナフタレンジカルボン酸、などの芳香族カルボン酸類;無水マレイン酸、フマル酸、コハク酸、アルケニル無水コハク酸、アジピン酸などの脂肪族カルボン酸類;シクロヘキサンジカルボン酸などの脂環式カルボン酸類;が挙げられ、これらの多価カルボン酸を1種又は2種以上用いてもよい。これら多価カルボン酸の中でも、芳香族カルボン酸を用いることが望ましく、また、良好なる定着性を確保するためには架橋構造あるいは分岐構造をとることが望ましく、そのためにジカルボン酸とともに3価以上のカルボン酸(トリメリット酸やその酸無水物等)を併用することが望ましい。
【0053】
前記非晶性ポリエステル樹脂における多価アルコールの例としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、グリセリン、などの脂肪族ジオール類;シクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、水添ビスフェノールAなどの脂環式ジオール類;ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物などの芳香族ジオール類が挙げられる。これら多価アルコールを1種又は2種以上用いてもよい。これら多価アルコールの中でも、芳香族ジオール類、脂環式ジオール類が望ましく、このうち芳香族ジオールがより望ましい。また、より良好なる定着性を確保するためには架橋構造あるいは分岐構造をとることが望ましく、そのためにジオールとともに3価以上の多価アルコール(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)を併用してもよい。
【0054】
本実施形態においては、非晶性ポリエステル樹脂の構成成分としてアルケニルコハク酸又はその無水物を含むことが望ましい。構成成分としてアルケニルコハク酸又はその無水物を含む非晶性ポリエステル樹脂を用いることにより、結晶性樹脂との相溶性が向上し、良好な低温定着性が得られる。アルケニルコハク酸としては、ドデセニルコハク酸やオクチルコハク酸等が用いられる。
【0055】
前記非晶性ポリエステル樹脂のガラス転移温度(Tg)は50℃以上80℃以下の範囲であることが望ましい。Tgが50℃より低いと、トナーの保存性や定着画像の保存性の観点で問題が生じてしまう場合がある。また80℃より高いと、従来に比べ低温で定着することができなくなる場合がある。
非晶性ポリエステル樹脂のTgは50℃以上65℃以下であることがより望ましい。
なお、上記非晶性ポリエステル樹脂のガラス転移温度は、前記の示差走査熱量測定(DSC)により得られた吸熱ピークのピーク温度として求めた。
【0056】
トナー粒子中の非晶性樹脂の含有量は、40質量%以上95質量%以下の範囲であることが望ましく、より望ましく50質量%以上90質量%以下の範囲であり、さらに望ましくは60質量%以上85質量%以下の範囲である。
【0057】
なお、上記非晶性ポリエステル樹脂の製造は、前記結晶性ポリエステル樹脂の場合に準じて行ってもよい。
以上、本実施形態における結晶性樹脂、非晶性樹脂について、結晶性ポリエステル樹脂、非晶性ポリエステル樹脂により説明したが、前記のポリエステル樹脂の製造以外の内容は、本実施形態における他の結晶性樹脂、非晶性樹脂について適用されてもよい。
【0058】
また、非晶性ポリエステル樹脂の重量平均分子量(Mw)は、30,000以上300,000以下であることが望ましい。分子量(Mw)が、30,000以上300,000以下であれば、トナーの形状が制御され、形状の制御が容易になる。更に、高温オフセット耐性が得られる。
非晶性ポリエステル樹脂の重量平均分子量(Mw)は、30,000以上200,000以下がさらに望ましく、35,000以上150,000以下が特に望ましい。
【0059】
本実施形態においては、結着樹脂として結晶性ポリエステル樹脂及び非晶性ポリエステル樹脂を併用することが望ましい。
【0060】
上述した結着樹脂以外のその他の結着樹脂としては、スチレン、クロロスチレン等のスチレン類、エチレン、プロピレン、ブチレン、イソプレン等のモノオレフィン類、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、安息香酸ビニル、酪酸ビニル等のビニルエステル類、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸オクチル、アクリル酸フェニル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸ドデシル等のα−メチレン脂肪族モノカルボン酸エステル類、ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルブチルエーテル等のビニルエーテル類、ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、ビニルイソプロペニルケトン等のビニルケトン類等の単独重合体および共重合体が例示され、ポリスチレン、スチレン−アクリル酸アルキル共重合体、スチレン−メタクリル酸アルキル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、ポリエチレン、ポリプロピレン等を用いてもよい。さらに、ポリウレタン、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリアミド、変性ロジン、パラフィンワックス等が挙げられる。
【0061】
(窒化ケイ素)
本実施形態に係るトナー粒子は窒化ケイ素を含む。
窒化ケイ素としては、市販しているものを用いてもよい。例えば、窒化ケイ素粉末SN−E10(宇部興産、平均粒径0.55μm)が挙げられる。
本実施形態に係るトナー粒子における窒化ケイ素の含有量としては、結着樹脂100質量部に対して、1質量部以上50質量部以下の範囲が望ましく、5質量部以上30質量部以下の範囲がさらに望ましい。窒化ケイ素の含有量が多いほどトナーの熱伝導率が高くなる。窒化ケイ素の含有量が50質量部を超えると、帯電がチャージアップしすぎてしまうことがある。窒化ケイ素の含有量が1質量部未満であると、熱導電率の効果が薄い。
【0062】
窒化ケイ素の体積平均粒子径としては、0.01μm以上1μm以下が望ましく、より望ましくは0.1μm以上1μm以下である。窒化ケイ素の体積平均粒子径が0.01μm以上1μm以下であると、トナーの定着温度範囲がさらに広くなる。
【0063】
(着色剤)
本実施形態に係るトナー粒子は着色剤を含んでもよい。本実施形態で用いられる着色剤としては、染料であっても顔料であってもかまわないが、耐光性や耐水性の観点から顔料が望ましい。
望ましい着色剤としては、カーボンブラック、アニリンブラック、アニリンブルー、カルコイルブルー、クロムイエロー、ウルトラマリンブルー、デュポンオイルレッド、キノリンイエロー、メチレンブルークロライド、フタロシアンブルー、マラカイトグリーンオキサート、ランプブラック、ローズベンガル、キナクリドン、ベンジシンイエロー、C.I.ピグメント・レッド48:1、C.I.ピグメント・レッド57:1、C.I.ピグメント・レッド122、C.I.ピグメント・レッド185、C.I.ピグメント・レッド238、C.I.ピグメント・イエロー12、C.I.ピグメント・イエロー17、C.I.ピグメント・イエロー180、C.I.ピグメント・イエロー97、C.I.ピグメント・イエロー74、C.I.ピグメント・ブルー15:1、C.I.ピグメント・ブルー15:3等の公知の顔料を使用してもよい。
【0064】
本実施形態に係るトナー粒子における前記着色剤の含有量としては、結着樹脂100質量部に対して、1質量部以上30質量部以下の範囲が望ましい。また、必要に応じて表面処理された着色剤を使用したり、顔料分散剤を使用したりすることも有効である。前記着色剤の種類を選択することにより、イエロートナー、マゼンタトナー、シアントナー、ブラックトナー等が得られる。
【0065】
(無機粒子)
本実施形態に係るトナー粒子は無機粒子を含んでもよい。
無機粒子は、種々の目的のために添加されるが、トナーにおける粘弾性調整のために添加されてもよい。この粘弾性調整により、画像光沢度や紙への染み込みが調整される。無機粒子としては、シリカ粒子、酸化チタン粒子、アルミナ粒子、酸化セリウム粒子、あるいはこれらの表面を疎水化処理した物等、公知の無機粒子を単独または2種以上を組み合わせて使用されてもよいが、発色性やOHP透過性等透明性を損なわないという観点から、屈折率が結着樹脂よりも小さいシリカ粒子が望ましい。また、シリカ粒子は種々の表面処理を施されてもよく、例えばシラン系カップリング剤、チタン系カップリング剤、シリコーンオイル等で表面処理したものを用いてもよい。
【0066】
(その他の添加剤)
本実施形態に係るトナー粒子には、上記成分以外にも、更に必要に応じて離型剤、内添剤、帯電制御剤、有機粒子等の種々の成分を添加してもよい。
内添剤としては、例えば、フェライト、マグネタイト、還元鉄、コバルト、ニッケル、マンガン等の金属、合金、またはこれら金属を含む化合物などの磁性体等が挙げられる。
【0067】
離型剤としては、例えば、低分子量ポリプロピレン、低分子量ポリエチレン等のパラフィンワックス;シリコーン樹脂;ロジン類;ライスワックス;カルナバワックス;等が挙げられる。これらの離型剤の融解温度は、50℃以上100℃以下が望ましく、60℃以上95℃以下がより望ましい。離型剤のトナー中の含有量は0.5質量%以上15質量%以下が望ましく、1.0質量%以上12質量%以下がより望ましい。離型剤の含有量が0.5質量%より少ないと、特にオイルレス定着において剥離不良となるおそれがある。離型剤の含有量が15質量%より多いと、トナーの流動性が悪化する等、画質および画像形成の信頼性を低下させるおそれがある。
【0068】
帯電制御剤としては、公知のものを使用してもよいが、アゾ系金属錯化合物、サリチル酸の金属錯化合物、極性基を含有するレジンタイプの帯電制御剤を用いてもよい。
【0069】
本実施形態に係るトナーは、外添剤を含有する。
前記外添剤としては、例えば、シリカ、アルミナ、酸化チタン、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、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、塩化セリウム、ベンガラ、酸化クロム、酸化セリウム、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素などを挙げられる。これらの中でも、シリカ粒子及び/又はチタニア粒子が望ましく、特に疎水化処理されたシリカ粒子、チタニア粒子が望ましい。
【0070】
前記外添剤は、一般にトナーの流動性を向上させる目的で使用される。外添剤の中でも、メタチタン酸TiO(OH)を用いることにより、透明性に優れ、良好な帯電性、環境安定性、流動性、耐ケーキング性、安定した負帯電性、安定した画質維持性を示すトナーが得られる。また、メタチタン酸の疎水化処理化合物は、1010Ω・cm以上の電気抵抗を有することが、転写電界を上げても逆極性に帯電したトナーが発生することなしに高転写性が得られるため望ましい。流動性付与を目的とした外添剤の体積平均粒子径は、1次粒子径で1nm以上40nm以下の範囲であることが望ましく、5nm以上20nm以下の範囲であることがより望ましい。また転写性向上を目的とした外添剤の体積平均粒子径は50nm以上500nm以下が望ましい。これらの外添剤粒子は、疎水化等の表面改質を行うことが帯電性、現像性を安定させる点で望ましい。
【0071】
前記表面改質の手段としては従来公知の方法が用いられる。具体的にはシラン、チタネート、アルミネート等の各カップリング処理が挙げられる。カップリング処理に用いるカップリング剤としては特に制限はないが、例えばメチルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、メチルフェニルジメトキシシラン、ジフェエルジメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、γ−ブロモプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−ウレイドプロピルトリメトキシシラン、フルオロアルキルトリメトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン等のシランカップリング剤;チタネートカップリング剤;アルミネートカップリング剤;等が好適な例として挙げられる。
【0072】
更に、必要に応じて種々の添加剤を添加してもよく、これらの添加剤としては、他の流動化剤やポリスチレン粒子、ポリメチルメタクリレート粒子、ポリフッ化ビニリデン粒子等のクリーニング助剤やジンクステアリルアミド、チタン酸ストロンチウム等の感光体付着物除去を目的とした研磨剤等があげられる。
【0073】
前記外添剤の添加量は、トナー粒子100質量部に対して、0.1質量部以上5質量部以下の範囲が望ましく、0.3質量部以上2質量部以下の範囲がより望ましい。添加量が0.1質量部より少ないと、トナーの流動性が悪化する場合があり、更に帯電性が悪化する、電荷交換性が悪化するなどの不具合があり、宜しくないことがある。一方、該添加量が5質量部より多いと、過剰被覆状態となり、過剰無機酸化物が接触部材に移行し、二次障害を引き起こす場合がある。
【0074】
(トナーの特性)
本実施形態に係るトナーは、形状係数SF1が115以上140以下の範囲の球状であることが望ましい。
トナーの形状は、球状トナーが現像性、転写性の点では有利であるが、クリーニング性の面では不定形に比べ劣ることがある。トナーが上記範囲の形状であることにより、転写効率、画像の緻密性が向上し、高画質な画像形成が行われ、また、感光体表面のクリーニング性が高まる。
上記形状係数SF1は、120以上138以下の範囲であることがより望ましい。
【0075】
ここで上記形状係数SF1は、下記式(1)により求められる。
SF1=(ML/A)×(π/4)×100 ・・・ 式(1)
上記式(1)中、MLはトナー粒子の絶対最大長、Aはトナー粒子の投影面積を各々示す。
【0076】
SF1は、主に顕微鏡画像または走査型電子顕微鏡(SEM)画像を画像解析装置を用いて解析することによって数値化され、例えば、以下のようにして算出される。すなわち、スライドガラス表面に散布した粒子の光学顕微鏡像をビデオカメラを通じてルーゼックス画像解析装置に取り込み、100個の粒子の最大長と投影面積を求め、上記式(1)によって計算し、その平均値を求めることにより得られる。
【0077】
本実施形態に係るトナーの体積平均粒子径は4μm以上9μm以下の範囲であることが望ましく、より望ましくは4.5μm以上8.5μm以下の範囲であり、さらに望ましくは5μm以上8μm以下の範囲である。体積平均粒子径が4μmより小さいと、トナー流動性が低下し、各粒子の帯電性が低下しやすい。また、帯電分布が広がるため、背景へのかぶりや現像器からのトナーこぼれ等が生じやすくなる。また4μmより小さいと、格段にクリーニング性が困難となる場合がある。体積平均粒子径が9μmより大きいと、解像度が低下するため、十分な画質が得られなくなり、近年の高画質要求を満たすことが困難となる場合がある。
【0078】
なお、上記体積平均粒子径の測定は、コールターマルチサイザー(コールター社製)を用いて、50μmのアパーチャー径で行われる。この際、測定はトナーを電解質水溶液(アイソトン水溶液)に分散させ、超音波により30秒以上分散させた後に行った。
【0079】
本実施形態に係るトナーの110℃における粘度は、1.0×10Pa・s以上1.0×10Pa・s以下の範囲であることが望ましく、2.5×10Pa・s以上7.0×10Pa・s以下の範囲であることがさらに望ましい。本実施形態に係るトナーの110℃における粘度が1.0×10Pa・s以上1.0×10Pa・s以下の範囲であると、トナーの定着温度範囲がさらに広くなる。
本実施形態において、トナーの110℃における粘度は、下記方法により測定された値をいう。
高化式フローテスターCFT−500C(島津製作所社製)を用いて、ダイスの細孔の径を0.5mm、ダイスの細孔の長さ1mm、加圧荷重を0.98MPa(10kg/cm2)、プレヒート時間を5分間、昇温速度を1℃/分、測定温度間隔を1℃、開始温度を75℃、とした条件下で、1.05g の試料を溶融流出させた時の110℃における粘度をトナーの110℃における粘度とした。
【0080】
本実施形態において、トナーの110℃における粘度を1.0×10Pa・s以上1.0×10Pa・s以下の範囲とするには、下記方法が挙げられる。
粘度は結着樹脂の分子量と相関がある。特に方法は限らないが、架橋度や分子量分布や分枝鎖を制御することにより達成される。
【0081】
<トナーの製造方法>
本実施形態に係るトナーの製造方法は特に限定されず、公知である混練・粉砕製法等の乾式法や、乳化凝集法や懸濁重合法等の湿式法等によって作製される。これらの方法の中でも、コアシェル構造のトナーを作成容易な乳化凝集法が望ましい。以下、乳化凝集法によるトナーの製造方法について詳しく説明する。
【0082】
本実施形態に係る乳化凝集法はトナーを構成する原料を乳化して樹脂粒子(乳化粒子)を形成する乳化工程と、該樹脂粒子の凝集体を形成する凝集工程と、凝集体を融合させる融合工程とを有する。
【0083】
(乳化工程)
例えば樹脂粒子分散液の作製は、水系媒体と結着樹脂とを混合した溶液に、分散機により剪断力を与えることにより行ってもよい。その際、加熱して樹脂成分の粘性を下げて粒子を形成してもよい。また分散した樹脂粒子の安定化のため、分散剤を使用してもよい。さらに、樹脂が油性で水への溶解度の比較的低い溶剤に溶解するものであれば、該樹脂をそれらの溶剤に解かして水中に分散剤や高分子電解質と共に粒子分散し、その後加熱又は減圧して溶剤を蒸散することにより、樹脂粒子分散液が作製される。
【0084】
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;などが挙げられるが、水のみであることが望ましい。
また、乳化工程に使用される分散剤としては、例えば、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリメタクリル酸ナトリウム等の水溶性高分子;ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、オクタデシル硫酸ナトリウム、オレイン酸ナトリウム、ラウリル酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム等のアニオン性界面活性剤、ラウリルアミンアセテート、ステアリルアミンアセテート、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド等のカチオン性界面活性剤、ラウリルジメチルアミンオキサイド等の両性イオン性界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアミン等のノニオン性界面活性剤等の界面活性剤;リン酸三カルシウム、水酸化アルミニウム、硫酸カルシウム、炭酸カルシウム、炭酸バリウム等の無機塩;等が挙げられる。
【0085】
前記乳化液の作製に用いる分散機としては、例えば、ホモジナイザー、ホモミキサー、加圧ニーダー、エクストルーダー、メディア分散機等が挙げられる。樹脂粒子の大きさとしては、その平均粒子径(体積平均粒子径)は1.0μm以下が望ましく、60nm以上300nm以下の範囲であることがより望ましく、さらに望ましくは150nm以上250nm以下の範囲である。60nm未満では、樹脂粒子が分散液中で安定な粒子となるため、該樹脂粒子の凝集が困難となる場合がある。また1.0μmを超えると、樹脂粒子の凝集性が向上しトナー粒子を作成することが容易となるが、トナーの粒子径分布が広がってしまう場合がある。
【0086】
離型剤分散液の調製に際しては、離型剤を、水中にイオン性界面活性剤や高分子酸や高分子塩基などの高分子電解質と共に分散した後、離型剤の溶融温度以上の温度に加熱すると共に、強いせん断力が付与されるホモジナイザーや圧力吐出型分散機を用いて分散処理する。このような処理を経ることにより、離型剤分散液が得られる。分散処理の際、ポリ塩化アルミニウム等の無機化合物を分散液に添加してもよい。望ましい無機化合物としては、例えば、ポリ塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、高塩基性ポリ塩化アルミニウム(BAC)、ポリ水酸化アルミニウム、塩化アルミニウム等が挙げられる。これらの中でも、ポリ塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム等が望ましい。上記離型剤分散液は乳化凝集法に用いられるが、トナーを懸濁重合法により製造する際にも上記離型剤分散液を用いてもよい。
【0087】
分散処理により、体積平均粒子径が1μm以下の離型剤粒子を含む離型剤分散液が得られる。なお、より望ましい離型剤粒子の体積平均粒子径は、100nm以上500nm以下である。
体積平均粒子径が100nm未満では、使用される結着樹脂の特性にも影響されるが、一般的に離型剤成分がトナー中に取り込まれにくくなる。また、500nmを超える場合には、トナー中の離型剤の分散状態が不充分となる場合がある。
【0088】
着色剤分散液の調製は、公知の分散方法が利用でき、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、アルティマイザーなどの一般的な分散手段を採用することができ、なんら制限されるものではない。着色剤は、水中にイオン性界面活性剤や高分子酸や高分子塩基などの高分子電解質と共に分散される。分散させた着色剤粒子の体積平均粒子径は1μm以下であればよいが、80nm以上500nm以下の範囲であれば、凝集性を損なうことなく且つトナー中の着色剤の分散が良好で望ましい。
【0089】
窒化ケイ素分散液の調製は、公知の分散方法が利用でき、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、アルティマイザーなどの一般的な分散手段を採用することができ、なんら制限されるものではない。窒化ケイ素は、水中にイオン性界面活性剤や高分子酸や高分子塩基などの高分子電解質と共に分散される。
【0090】
(凝集工程)
前記凝集工程においては、樹脂粒子の分散液、窒化ケイ素分散液、着色剤分散液、離型剤分散液等を混合して混合液とし、樹脂粒子のガラス転移温度以下の温度で加熱して凝集させ、凝集粒子を形成する。凝集粒子の形成は、攪拌下、混合液のpHを酸性にすることによってなされる場合が多い。pHとしては、2以上7以下の範囲が望ましく、この際、凝集剤を使用することも有効である。
なお、凝集工程において、離型剤分散液は、樹脂粒子分散液等の各種分散液とともに一度に添加・混合してもよいし、複数回に分割して添加しても良い。
【0091】
凝集剤としては、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価以上の金属錯体が好適に用いられる。特に、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望ましい。
【0092】
前記無機金属塩としては、特に、アルミニウム塩およびその重合体が好適である。より狭い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。
本実施形態においては、アルミニウムを含む4価の無機金属塩の重合体を用いることが、狭い粒度分布を得るためには望ましい。
【0093】
また、前記凝集粒子が所望の粒子径になったところで樹脂粒子分散液を追添加することで(被覆工程)、コア凝集粒子の表面を樹脂で被覆した構成のトナーを作製してもよい。この場合、離型剤や着色剤がトナー表面に露出しにくくなるため、帯電性や現像性の観点で望ましい構成である。追添加する場合、追添加前に凝集剤を添加したり、pH調整を行ってもよい。
【0094】
(融合工程)
融合工程においては、前記凝集工程に準じた攪拌条件下で、凝集粒子の懸濁液のpHを3以上9以下の範囲に上昇させることにより凝集の進行を止め、前記樹脂のガラス転移温度以上の温度で加熱を行うことにより凝集粒子を融合させる。また、前記樹脂で被覆した場合には、該樹脂も融合しコア凝集粒子を被覆する。前記加熱の時間としては、融合がされる程度行えばよく、0.5時間以上10時間以下程度行えばよい。
【0095】
融合後に冷却し、融合粒子を得る。また冷却の工程で、樹脂のガラス転移温度近傍(ガラス転移温度±10℃の範囲)で冷却速度を落とす、いわゆる徐冷をすることで結晶化を促進してもよい。
融合して得た融合粒子は、ろ過などの固液分離工程や、必要に応じて洗浄工程、乾燥工程を経てトナー粒子とされる。
【0096】
トナー粒子への外添剤の外添方法としては、トナー粒子に外添剤を添加し、例えば、V型ブレンダーやヘンシェルミキサーやレディゲミキサー等の公知の混合機によって混合する方法が挙げられる。
【0097】
<静電潜像現像用現像剤>
本実施形態に係る静電潜像現像用現像剤(以下、単に「現像剤」と称することがある。)は、本実施形態に係るトナーを含むものであれば特に限定されず一成分現像剤あるいは二成分現像剤のいずれであってもよい。二成分現像剤として用いる場合にはトナーと、キャリアとを混合して使用される。
二成分現像剤に使用し得るキャリアとしては、特に制限はなく、公知のキャリアが用いられる。例えば酸化鉄、ニッケル、コバルト等の磁性金属、フェライト、マグネタイト等の磁性酸化物や、これら芯材表面に樹脂被覆層を有する樹脂コートキャリア、磁性分散型キャリア等が挙げられる。またマトリックス樹脂に導電材料などが分散された樹脂分散型キャリアであってもよい。
【0098】
キャリアに使用される被覆樹脂・マトリックス樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルエーテル、ポリビニルケトン、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、スチレン−アクリル酸共重合体、オルガノシロキサン結合からなるストレートシリコーン樹脂またはその変性品、フッ素樹脂、ポリエステル、ポリカーボネート、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等が例示されるが、これらに限定されるものではない。
【0099】
導電材料としては、金、銀、銅といった金属やカーボンブラック、更に酸化チタン、酸化亜鉛、硫酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、チタン酸カリウム、酸化スズ、カーボンブラック等が例示されるが、これらに限定されるものではない。
【0100】
またキャリアの芯材としては、鉄、ニッケル、コバルト等の磁性金属、フェライト、マグネタイト等の磁性酸化物、ガラスビーズ等が挙げられるが、キャリアを磁気ブラシ法に用いるためには、磁性材料であってもよい。
キャリアの芯材の体積平均粒子径としては、一般的には10μm以上500μm以下であり、30μm以上100μm以下であってもよい。
【0101】
またキャリアの芯材の表面を樹脂被覆するには、前記被覆樹脂、および必要に応じて各種添加剤を適当な溶媒に溶解した被覆層形成用溶液により被覆する方法が挙げられる。溶媒としては、特に限定されるものではなく、使用する被覆樹脂、塗布適性等を勘案して選択すればよい。
【0102】
具体的な樹脂被覆方法としては、キャリアの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キャリアの芯材表面に噴霧するスプレー法、キャリアの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が挙げられる。
【0103】
前記二成分現像剤におけるトナーとキャリアとの混合比(重量比)としては、トナー:キャリア=1:100乃至30:100程度の範囲であってもよく、3:100乃至20:100程度の範囲であってもよい。
【0104】
本実施形態に係る現像剤は、予め現像手段(現像剤収容容器)内に収容される現像剤としてはもちろんのこと、例えばトリクル現像方式などに利用される供給用現像剤としても適用される。
【0105】
<画像形成装置、プロセスカートリッジ及び静電潜像現像用現像剤カートリッジ>
次に、本実施形態に係るトナーを用いた本実施形態に係る画像形成装置について説明する。
本実施形態に係る画像形成装置は、静電潜像保持体と、前記静電潜像保持体表面を帯電する帯電手段と、前記静電潜像保持体表面に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、前記静電潜像を本実施形態に係る静電潜像現像用現像剤により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、前記記録媒体に前記トナー像を定着する定着手段と、を備えるものである。
【0106】
なお、この画像形成装置において、例えば前記現像手段を含む部分が、画像形成装置本体に対して脱着可能なカートリッジ構造(プロセスカートリッジ)であってもよく、該プロセスカートリッジとしては、静電潜像現像用現像剤を収納すると共に、静電潜像保持体表面に形成された静電潜像を前記静電潜像現像用現像剤により現像してトナー像を形成する現像手段と、静電潜像保持体、前記静電潜像保持体表面を帯電させるための帯電手段、及び前記静電潜像保持体表面に残存するトナーを除去するためのクリーニング手段からなる群より選択される少なくとも一種と、を備える本実施形態に係るプロセスカートリッジが好適に用いられる。
【0107】
また、画像形成装置に脱着可能であり、静電潜像保持体表面に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段に供給するための現像剤を収納する静電潜像現像用現像剤カートリッジ(以下、現像剤カートリッジと称することがある。)に、本実施形態に係る静電潜像現像用現像剤が収容されていてもよい。
【0108】
以下、本実施形態に係る画像形成装置の一例を示すが、これに限定されるわけではない。なお、図に示す主用部を説明し、その他はその説明を省略する。
【0109】
図1は、第一実施形態に係る画像形成装置の基本構成を示す概略構成図である。図1に示す画像形成装置は、本実施形態に係る現像剤カートリッジを備えた構成となっている。
【0110】
図1に示す画像形成装置10は、静電潜像保持体12、帯電手段14、静電潜像形成手段16、現像手段18、転写手段20、クリーニング手段22、除電手段24、定着手段26、現像剤カートリッジ28を備える。
なお、現像手段18中および現像剤カートリッジ28中に収納される現像剤は、本実施形態に係る現像剤である。
【0111】
また図1は便宜上、本実施形態に係る現像剤を収納した現像手段18および現像剤カートリッジ28を一つずつ備えた構成のみを図示しているが、例えばカラー画像形成装置の場合などは、画像形成装置に応じた数の現像手段18および現像剤カートリッジ28を備えた構成としてもよい。
【0112】
図1に示す画像形成装置は、現像剤カートリッジ28の着脱が可能な構成を有する画像形成装置であり、現像剤カートリッジ28は、現像剤供給管30を通して現像手段18に接続されている。よって画像形成を行う際は、現像剤カートリッジ28の中に収納されている本実施形態に係る現像剤が、現像剤供給管30を通して現像手段18に供給されることにより、長期間にわたり、本実施形態に係る現像剤を用いた画像が形成される。また、現像剤カートリッジ28の中に収納されている現像剤が少なくなった場合には、現像剤カートリッジ28が交換される。
【0113】
静電潜像保持体12の周囲には、静電潜像保持体12の回転方向(矢印A方向)に沿って順に、静電潜像保持体12表面を帯電する帯電手段14、画像情報に応じて静電潜像保持体12表面に静電潜像を形成する静電潜像形成手段16、形成された静電潜像に本実施形態に係る現像剤を供給する現像手段18、静電潜像保持体12表面に接触し静電潜像保持体12の矢印A方向への回転に伴い矢印B方向に回転するドラム状の転写手段20、静電潜像保持体12表面に接触するクリーニング手段22、静電潜像保持体12表面を除電する除電手段24が配置されている。
【0114】
静電潜像保持体12と転写手段20との間は、矢印C方向上流側から不図示の搬送手段により矢印C方向に搬送される記録媒体50が挿通可能である。静電潜像保持体12の矢印C方向下流側には加熱源(不図示)を内蔵した定着手段26が配置され、定着手段26には圧接部32が設けられている。また、静電潜像保持体12と転写手段20との間を通過した記録媒体50は、この圧接部32を矢印C方向へと通過する。
【0115】
静電潜像保持体12としては、例えば感光体または誘電記録体等が使用される。
感光体としては例えば、単層構造の感光体または多層構造の感光体等が用いられる。また感光体の材質としては、セレンやアモルファスシリコン等の無機感光体や、有機感光体等が用いられる。
【0116】
帯電手段14としては、例えば、導電性または半導電性のローラー、ブラシ、フィルム、ゴムブレード等を用いた接触帯電装置、コロナ放電を利用したコロトロン帯電やスコロトロン帯電などの非接触型の帯電装置等、公知の手段が使用される。
【0117】
静電潜像形成手段16としては、露光手段の他に、トナー像を記録媒体表面の所望の位置に形成しうる信号を形成する、従来公知の手段が使用される。
露光手段としては、例えば、半導体レーザー及び走査装置の組み合わせ、光学系からなるレーザー走査書き込み装置、あるいは、LEDヘッドなど、従来公知の露光手段が使用される。解像度の高い露光像を作るという望ましい態様を実現させるためには、レーザー走査書き込み装置またはLEDヘッドを使うことが望ましい。
【0118】
転写手段20としては、具体的には例えば、電圧を印加した導電性または半導電性のローラー、ブラシ、フィルム、ゴムブレード等を用いて、静電潜像保持体12と記録媒体50との間に電界を作り、トナー像を転写する手段や、コロナ放電を利用したコロトロン帯電器やスコロトロン帯電器などで記録媒体50の裏面をコロナ帯電させて、トナー像を転写する手段など、従来公知の手段が使用される。
【0119】
転写手段20として、二次転写手段を用いてもよい。すなわち、図示しないが二次転写手段は、トナー像を一旦中間転写体に転写した後、中間転写体から記録媒体50にトナー像を二次転写する手段である。
【0120】
クリーニング手段22としては例えば、クリーニングブレード、クリーニングブラシなどが挙げられる。
【0121】
除電手段24としては例えば、タングステンランプ、LEDなどが挙げられる。
【0122】
定着手段26としては、例えば加熱ロールと加圧ロールとを有する加熱加圧によりトナー像を定着する熱定着器や、フラッシュランプ等による光照射によりトナー像を加熱して定着する光定着器などが利用される。
加熱ロールまたは加圧ロール等のロール表面を形成する材料は、トナーを付着させない目的で、例えばトナーに対して離型性の優れた材料であるシリコンゴムやフッ素系樹脂などが望ましい。この際、シリコーンオイル等の離型性液体を、ロール両面に塗布しないことが望ましい。離型性液体は、定着ラチチュードを広くすることに対しては有効であるが、定着される記録媒体に転移する為、画像形成された印刷物にベトツキが生じ、テープを貼れないことやマジックで文字を書き加えられないこと等の問題が生じる場合がある。この問題は、記録媒体としてOHPなどのフィルムを用いる場合に、より顕著となる。また離型性液体は、定着画像表面の荒さをスムーズにすることが困難であるため、記録媒体としてOHPフィルムを用いる場合に特に重要となる画像透明性が低下する要因にもなる場合がある。しかし、トナーに離型剤を含む場合には、十分な定着ラチチュードを示すので、定着ロールに塗布されるシリコーンオイル等の離型性液体は必要無い。
【0123】
記録媒体50としては、特に制限はなく、普通紙や光沢紙等をはじめとする従来公知のものが利用される。また記録媒体は、基材と基材上に形成された受像層を有するものを利用してもよい。
【0124】
次に、画像形成装置10を用いた画像形成について説明する。まず、静電潜像保持体12の矢印A方向への回転に伴い、帯電手段14により静電潜像保持体12表面を帯電し、帯電された静電潜像保持体12表面に静電潜像形成手段16により画像情報に応じた静電潜像を形成し、この静電潜像が形成された静電潜像保持体12表面に、静電潜像の色情報に応じて現像手段18から本実施形態に係る現像剤を供給することによりトナー像を形成する。
【0125】
次に、静電潜像保持体12表面に形成されたトナー像は、静電潜像保持体12の矢印A方向への回転に伴い、静電潜像保持体12と転写手段20との接触部に移動する。この際、記録媒体50が不図示の用紙搬送ロールにより矢印C方向に搬送されることで接触部を通過し、静電潜像保持体12と転写手段20との間に印加された電圧により、静電潜像保持体12表面に形成されたトナー像が接触部にて記録媒体50表面に転写される。
【0126】
トナー像を記録媒体50に転写した後の静電潜像保持体12表面に残留しているトナーは、クリーニング手段22のクリーニングブレードによって表面から除去される。また、静電潜像保持体12は除電手段24により除電される。
【0127】
このようにしてトナー像がその表面に転写された記録媒体50は、定着手段26の圧接部32に搬送され、圧接部32を通過する際に、内蔵された加熱源(不図示)によってその圧接部32の表面が加熱された定着手段26によって加熱される。この際、トナー像が記録媒体50表面に定着されることにより画像が形成される。
【0128】
図2は、第二実施形態に係る画像形成装置の基本構成を示す概略構成図である。図2に示す画像形成装置は、本実施形態に係る現像剤(供給用現像剤)を、現像手段内にある現像剤収容容器へ現像剤供給手段により供給すると共に、現像剤収容容器に収容されている現像剤の少なくとも一部を、現像剤排出手段により排出する、トリクル現像方式を採用した構成となっている。
【0129】
本実施形態に係る画像形成装置100は、図2に示すように、矢印aで示す時計回り方向に回転する静電潜像保持体110と、静電潜像保持体110の上方に、静電潜像保持体110に相対して設けられ、静電潜像保持体110の表面を負に帯電させる帯電手段120と、帯電手段120により帯電した静電潜像保持体110の表面に、現像剤(トナー)で形成しようとする画像を書き込んで静電潜像を形成する静電潜像形成手段130と、静電潜像形成手段130の下流側に設けられ、静電潜像形成手段130で形成された静電潜像にトナーを付着させて静電潜像保持体110の表面にトナー像を形成する現像手段140と、静電潜像保持体110に接触しつつ矢印bで示す方向に走行するとともに、静電潜像保持体110の表面に形成されたトナー像を転写するエンドレスベルト状の中間転写ベルト150と、中間転写ベルト150にトナー像を転写した後の静電潜像保持体110の表面を除電して、表面に残った転写残トナーを除去し易くする除電手段160と、静電潜像保持体110の表面を清掃して前記転写残トナーを除去するクリーニング手段170とを備える。
【0130】
帯電手段120、静電潜像形成手段130、現像手段140、中間転写ベルト150、除電手段160、及びクリーニング手段170は、静電潜像保持体110を囲む円周上に、時計周り方向に配設されている。
【0131】
中間転写ベルト150は、内側から、支持ローラ150A、150B、二次転写位置で中間転写ベルト150を支持する支持ローラ150C、及び駆動ローラ150Dによって緊張され、保持されるとともに、駆動ローラ150Dの回転に伴い矢印bの方向に駆動される。中間転写ベルト150の内側における静電潜像保持体110に相対する位置には、中間転写ベルト150を正に帯電させて中間転写ベルト150の外側の面に静電潜像保持体110上のトナーを付着させる1次転写ローラ151が設けられている。中間転写ベルト150の下方における外側には、記録媒体Pを正に帯電させて中間転写ベルト150に押圧することにより、中間転写ベルト150に形成されたトナー像を記録媒体P上に転写する2次転写ローラ152が支持ローラ150Cに対向して設けられている。
【0132】
中間転写ベルト150の下方には、さらに、2次転写ローラ152に記録媒体Pを供給する記録媒体供給装置153と、2次転写ローラ152においてトナー像が転写された記録媒体Pを搬送しつつ、前記トナー像を定着させる定着手段180とが設けられている。
【0133】
記録媒体供給装置153は、1対の搬送ローラ153Aと、搬送ローラ153Aで搬送される記録媒体Pを2次転写ローラ152に向かって誘導する誘導スロープ153Bと、を備える。一方、定着手段180は、2次転写ローラ152によってトナー像が転写された記録媒体Pを加熱・押圧することにより、前記トナー像の定着を行う1対の熱ローラである定着ローラ181と、定着ローラ181に向かって記録媒体Pを搬送する搬送コンベア182とを有する。
【0134】
記録媒体Pは、記録媒体供給装置153と2次転写ローラ152と定着手段180とにより、矢印cで示す方向に搬送される。
【0135】
中間転写ベルト150の近くには、さらに、2次転写ローラ152において記録媒体Pにトナー像を転写した後に中間転写ベルト150に残ったトナーを除去するクリーニングブレードを有する中間転写体クリーニング手段154が設けられている。
【0136】
以下、現像手段140について詳細に説明する。現像手段140は、現像領域で静電潜像保持体110に対向して配置されており、例えば、負(−)極性に帯電するトナー及び正(+)極性に帯電するキャリアからなる2成分現像剤を収容する現像剤収容容器141を有している。現像剤収容容器141は、現像剤収容容器本体141Aとその上端を塞ぐ現像剤収容容器カバー141Bとを有している。
【0137】
現像剤収容容器本体141Aはその内側に、現像ロール142を収容する現像ロール室142Aを有しており、現像ロール室142Aに隣接して、第1攪拌室143Aと第1攪拌室143Aに隣接する第2攪拌室144Aとを有している。また、現像ロール室142A内には、現像剤収容容器カバー141Bが現像剤収容容器本体141Aに装着されたときに現像ロール142表面の現像剤の層厚を規制するための層厚規制部材145が設けられている。
【0138】
第1攪拌室143Aと第2攪拌室144Aとの間は仕切り壁141Cにより仕切られており、図示しないが、第1攪拌室143A及び第2攪拌室144Aは仕切り壁141Cの長手方向(現像装置長手方向)両端部で通路を介して通し連なっており、第1攪拌室143A及び第2攪拌室144Aによって循環攪拌室(143A+144A)を構成している。
【0139】
そして、現像ロール室142Aには、静電潜像保持体110と対向するように現像ロール142が配置されている。現像ロール142は、図示しないが磁性を有する磁性ロール(固定磁石)の外側にスリーブを設けたものである。第1攪拌室143Aの現像剤は磁性ロールの磁力によって現像ロール142の表面上に吸着されて、現像領域に搬送される。また、現像ロール142はそのロール軸が現像剤収容容器本体141Aに回転自由に支持されている。ここで、現像ロール142と静電潜像保持体110とは、相対的に逆方向に回転し、対向部において、現像ロール142の表面上に吸着された現像剤は、静電潜像保持体110の進行方向と同方向から現像領域に搬送するようにしている。
【0140】
また、現像ロール142のスリーブには、不図示のバイアス電源が接続され、現像バイアスが印加されるようになっている。
【0141】
第1攪拌室143A及び第2攪拌室144Aには現像剤を攪拌しながら搬送する第1攪拌部材143(攪拌・搬送部材)及び第2攪拌部材144(攪拌・搬送部材)が配置されている。第1攪拌部材143は、現像ロール142の軸方向に伸びる第1回転軸と、回転軸の外周に螺旋状に固定された攪拌搬送羽根(突起部)とで構成されている。また、第2攪拌部材144も、第2回転軸及び攪拌搬送羽根(突起部)とで構成されている。なお、攪拌部材は現像剤収容容器本体141Aに回転自由に支持されている。そして、第1攪拌部材143及び第2攪拌部材144は、その回転によって、第1攪拌室143A及び第2攪拌室144Aの中の現像剤が互いに逆方向に搬送されるように配設されている。
【0142】
第2攪拌室144Aの長手方向一端側には、トナー及びキャリアを含む供給用現像剤を第2攪拌室144Aへ供給するための現像剤供給手段146の一端が連結されており、現像剤供給手段146の他端には、供給用現像剤を収容している現像剤カートリッジ147が連結されている。また、第2攪拌室144Aの長手方向他端側には、収容している現像剤を排出するための現像剤排出手段148の一端も連結されており、現像剤排出手段148の他端には図示しないが排出した現像剤を回収する現像剤回収容器が連結されている。
【0143】
このように現像手段140は、現像剤カートリッジ147から現像剤供給手段146を経て供給用現像剤を現像手段140(第2攪拌室144A)へ供給し、古くなった現像剤を現像剤排出手段148から排出する、所謂トリクル現像方式(現像剤の帯電性能の低下を防止して現像剤交換のインターバルを延ばすために、現像装置内に供給用現像剤(トリクル現像剤)を徐々に供給する一方で、過剰になった(劣化したキャリアを多く含む)劣化現像剤を排出しながら現像を行う現像方式である)を採用している。
【0144】
次に、クリーニング手段170について詳細に説明する。クリーニング手段170は、ハウジング171と、ハウジング171から突出するように配設されるクリーニングブレード172を含んで構成されている。クリーニングブレード172は、静電潜像保持体110の回転軸の延在方向に延びる板状のものであって、静電潜像保持体110における1次転写ローラ151による転写位置より回転方向(矢印a方向)下流側で且つ、除電手段160によって除電される位置より回転方向下流側に、先端部(以下、エッジ部という)が圧接されるように設けられている。
【0145】
クリーニングブレード172は、静電潜像保持体110が矢印a方向に回転することによって、1次転写ローラ151により記録媒体Pに転写されずに静電潜像保持体110上に保持されている未転写残留トナーや記録媒体Pの紙粉等の異物を、堰き止めて静電潜像保持体110から除去する。
【0146】
また、ハウジング171内の底部には、搬送部材173が配設されており、ハウジング171における搬送部材173の搬送方向下流側にはクリーニングブレード172により除去されたトナー(現像剤)を現像手段140へ供給するための供給搬送手段174の一端が連結されている。そして、供給搬送手段174の他端は現像剤供給手段146へ合流するように連結されている。
【0147】
このようにクリーニング手段170は、ハウジング171の底部に設けられた搬送部材173の回転に伴い、供給搬送手段174を通じて未転写残留トナー粒子を現像手段140(第2攪拌室144A)へと搬送し、収容されている現像剤とともに攪拌搬送して再利用するトナーリクレームを採用している。
【0148】
図3は、第三実施形態に係る画像形成装置の基本構成を示す概略構成図である。図3に示す画像形成装置は、本実施形態に係るプロセスカートリッジを備えた構成となっている。
【0149】
図3に示す画像形成装置200は、画像形成装置本体(図示せず)に脱着可能に配設されるプロセスカートリッジ210と、静電潜像形成手段216と、転写手段220と、定着手段226とを備えている。
【0150】
プロセスカートリッジ210は、静電潜像形成のための開口部211Aが設けられた筐体211内に静電潜像保持体212と共に、その周囲に帯電手段214、現像手段218、及びクリーニング手段222を取り付けレール(図示せず)により組み合わせて一体化したものである。なお、プロセスカートリッジ210は、これに限られず、現像手段218と、静電潜像保持体212、帯電手段214、及びクリーニング手段222からなる群より選択される少なくとも一種と、を備えていれば良い。
【0151】
静電潜像形成手段216は、プロセスカートリッジ210の筐体211の開口部211Aから静電潜像保持体212に静電潜像形成可能な位置に配置されている。また、転写手段220は静電潜像保持体212に対向する位置に配置されている。
【0152】
静電潜像保持体212、帯電手段214、静電潜像形成手段216、現像手段218、転写手段220、クリーニング手段222、定着手段226、及び記録媒体250における個々の詳細については、図1の画像形成装置10における静電潜像保持体12、帯電手段14、静電潜像形成手段16、現像手段18、転写手段20、クリーニング手段22、定着手段26、及び記録媒体50と同様である。
【0153】
また図3の画像形成装置200を用いた画像形成についても、図1の画像形成装置10を用いた画像形成と同様である。
【実施例】
【0154】
以下、実施例により本実施形態を詳細に説明するが、本実施形態は、これら実施例に何ら限定されるものではない。なお、以下の説明において、特に断りのない限り、「部」はすべて「質量部」を意味する。
【0155】
[実施例1]
(トナー(1)の調製)
−樹脂粒子分散液(1)の調製−
加熱乾燥した二口フラスコに、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10モル部と、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90モル部と、テレフタル酸10モル部と、フマル酸67モル部と、n−ドデセニルコハク酸3モル部と、トリメリット酸20モル部と、これらの酸成分(テレフタル酸、n−ドデセニルコハク酸、トリメリット酸、フマル酸の合計モル数)に対して0.05モル部のジブチル錫オキサイドと、を入れ、容器内に窒素ガスを導入して不活性雰囲気に保ち昇温した後、180℃で12時間共縮重合反応させ、その後、230℃で徐々に減圧して、非晶性ポリエステル樹脂を合成した。この樹脂の重量平均分子量Mwは130,000、ガラス転移温度Tgは73℃であった。
高温・高圧乳化装置(キャビトロンCD1010、スリット:0.4mm)の乳化タンクに、得られた樹脂4000部、イオン交換水10000部、界面活性剤ドデシルベンゼンスルフォン酸ナトリウム90部を投入した後、130℃に加熱溶融後、110℃で流量3L/mにて10000回転で30分間分散させ、冷却タンクを通過させて樹脂粒子分散液(高温・高圧乳化装置(キャビトロンCD1010 スリット0.4mm))を回収し、樹脂粒子分散液(1)を得た。この分散液の固形分濃度は40質量%であった。
【0156】
−離型剤分散液(1)の調製−
パラフィンワックス(HNP0190:日本精蝋(株)製、溶融温度85℃):100g
カチオン性界面活性剤(サニゾールB50:花王(株)製):5g
イオン交換水:240g
以上の成分を、丸型ステンレス鋼製フラスコ中でホモジナイザー(ウルトラタラックスT50:IKA社製)を用いて10分間分散した後、圧力吐出型ホモジナイザー(ゴーリン社製)で分散処理し、体積平均粒子径が350nmである離型剤粒子が分散された離型剤分散液(1)を調製した。この分散液の固形分濃度は30質量%であった。
【0157】
−窒化ケイ素分散液の調製−
窒化ケイ素(SN−E100:宇部興産(株)):100g
ノニオン性界面活性剤(ノニポール400:三洋化成(株)製):5g
イオン交換水:240g
以上の成分を混合して、ホモジナイザー(ウルトラタラックスT50:IKA社製)を用いて10分間攪拌し、その後、アルティマイザー(HJP30006、スギノマシン社製)にて10分間分散処理して体積平均粒子径が550nmである高熱伝導性化合物(窒化ケイ素)が分散された窒化ケイ素分散剤を調製した。この分散液の固形分濃度は30質量%であった。
【0158】
−トナーの調製−
樹脂粒子分散液(1):264部
離型剤分散液(1):40部
窒化ケイ素分散液:62部
ポリ塩化アルミニウム(浅田化学社製、PAC100W):1.8部
イオン交換水:600部
以上の成分を、丸型ステンレス鋼鉄フラスコ中でホモジナイザー(ウルトラタラックスT50:IKA社製)を用いて混合し、分散した後、加熱用オイルバス中でフラスコ内を攪拌しながら52℃まで加熱した。52℃で120分保持した後、体積平均粒子径D50が4.8μmの凝集粒子が生成していることを確認した。その後、この凝集粒子を含む分散液に32部の樹脂粒子分散液(1)を追加した後、加熱用オイルバスの温度を53℃まで上げて30分間保持した。この凝集粒子を含む分散液に、1Nの水酸化ナトリウム水溶液を追加して、系のpHを5.0に調整した後ステンレス製フラスコを密閉し、磁気シールを用いて攪拌を継続しながら95℃まで加熱し、pHを5.0にて2時間保持した。冷却後、形成されたトナー粒子を濾別し、イオン交換水で4回洗浄した後、凍結乾燥してトナー粒子(1)を得た。トナー粒子(1)の体積平均粒子径D50vは5.5μm、形状係数SF1は135であった。
【0159】
(現像剤(1)の作製)
このトナー粒子(1)に外添剤として、ヘキサメチルジシラザン処理したシリカ(平均粒径40nm)0.5質量%、メタチタン酸にイソブチルトリメトキシシラン50質量%処理後焼成して得られたチタン化合物(平均粒径30nm)0.7質量%を加え(何れもトナー粒子に対する質量比)、75Lヘンシェルミキサーにて10分間混合し、その後、風力篩分機ハイボルター300(新東京機械社製)にて篩分し、トナー(1)を作製した。
トナーの110℃における粘度は、3.6×10Pa・sであった。
【0160】
体積平均粒子径50μmのフェライトコア100部に対して、0.15部のポリフッ化ビニリデン樹脂、及び、1.35部のメチルメタアクリレートとトリフロロエチレンとの共重合体(重合比(質量基準)80:20)樹脂をニーダー装置を用いフェライトコアにコーティングし、キャリアを作製した。得られたキャリアとトナー(1)とを、それぞれ100部:8部の割合で2リッターのVブレンダーで混合し、現像剤(1)を作製した。
【0161】
<評価機による画像出力>
現像剤(1)を、富士ゼロックス社製複写機DocuCenterColor f450改造機に充填し、23℃、55%の環境下で紙上のトナー重量が1.0mg/cmになるように調整し、富士ゼロックス製J紙上に、単色モードで2.5cm×2.5cmのソリッド画像を一枚の用紙上に5箇所有する未定着の画像を10010枚プリントした。1枚目から10枚目の未定着プリント画像(初期)と、10000枚目から10010枚目の未定着プリント画像(後期)とを、後述する低温定着性試験及びホットオフセット性試験に供した。
【0162】
<低温定着性>
低温定着性は、定着温度を80℃から155℃までの範囲を5℃ずつ段階的に上昇させながら未定着画像を2.5cm×2.5cmのソリッド画像として定着したのち、一定荷重の重りを用いて該ソリッド画像を折り曲げ、その部分をガーゼで擦り、その擦りにより生じた画像欠損度合いについて以下のようにグレード付けし、G4以上になる定着温度を最低定着温度として、低温定着性の指標とした。得られた結果を表1に示す。
【0163】
G1:ガーゼで擦ると、折り曲げ部分以外の部分も画像欠損してしまい、殆ど定着できていない状態。
G2:ガーゼで擦ると、折り曲げ部分とその周辺が、幅広い白筋となって画像欠損する。
G3:ガーゼで擦ると、折り曲げ部分が白筋となって画像欠損し、その周辺部分もひび割れ等が発生する。
G4:ガーゼで擦ると、折り曲げ部分だけに極細い白筋の画像欠損のみが生じる。
G5:ガーゼで擦っても、画像欠損がほとんどなく、折り曲げた履歴が分かる程度。
【0164】
<ホットオフセット性>
ホットオフセット性は、定着温度を160℃から220℃までの範囲を5℃ずつ段階的に温度を上昇させた場合に、ホットオフセットが発生しない最低温度を測定した。なお220℃で発生しない場合は>220℃とした。得られた結果を表1に示す。
【0165】
<定着温度範囲>
定着温度範囲とは前記ホットオフセットが発生しない最低温度から前記最低定着温度を引いた値で許容できる温度範囲は80℃以上で、温度範囲が広いほど良い。
【0166】
[実施例2]
実施例1において、窒化ケイ素(SN−E100:宇部興産(株)製)を窒化ケイ素(nano Silicon Nitride powder:HEFI KAI ER NANO METER TECHNOLOGY AND DEVELOPMENT CO., LTD製:体積平均粒子径0.016μm)に変更した以外は実施例1と同様にして現像剤(2)を得た。トナーの110℃における粘度は、6.2×10Pa・sであった。得られた現像剤(2)を用いて実施例1と同様に評価した。得られた結果を表1に示す。
【0167】
[実施例3]
実施例1において、窒化ケイ素(SN−E100:宇部興産(株)製)を窒化ケイ素(SN−E03:宇部興産(株)製:体積平均粒子径1.00μm)に変更した以外は実施例1と同様にして現像剤(3)を得た。トナーの110℃における粘度は、2.1×10Pa・sであった。得られた現像剤(3)を用いて実施例1と同様に評価した。得られた結果を表1に示す。
【0168】
[実施例4]
(トナー(4)の調製)
実施例1において、樹脂粒子分散液(1)を下記樹脂粒子分散液(2)に変更した以外は実施例1と同様にして現像剤(4)を得た。トナーの110℃における粘度は、8.8×10Pa・sであった。得られた現像剤(4)を用いて実施例1と同様に評価した。得られた結果を表1に示す。
【0169】
−樹脂粒子分散液(2)の調製−
スチレン370g、n−ブチルアクリレート30g、アクリル酸8g、ドデカンチオール24g、四臭化炭素4gを混合して溶解したものを、非イオン性界面活性剤(ノニポール400:三洋化成(株)製)6g及びアニオン性界面活性剤(ネオゲンSC:第一工業製薬(株)製)10gをイオン交換水550gに溶解したフラスコ中に加え、10分間ゆっくり混合しながら、これに過硫酸アンモニウム4gを溶解したイオン交換水50gを投入した。窒素置換を行った後、前記フラスコ内を攪拌しながら内容物が70℃になるまでオイルバスで加熱し、5時間そのまま乳化重合を継続した。その結果、体積平均粒子径が150nmであり、ガラス転移温度Tgが58℃、重量平均分子量Mwが11,500の樹脂粒子が分散された樹脂粒子分散液(2)が得られた。この分散液の固形分濃度は40質量%であった。
【0170】
[実施例5]
(トナー(5)の調製)
実施例1において、樹脂粒子分散液(1)を下記樹脂粒子分散液(3)に変更した以外は実施例1と同様にして現像剤(5)を得た。トナーの110℃における粘度は、2.1×10Pa・sであった。得られた現像剤(5)を用いて実施例1と同様に評価した。得られた結果を表1に示す。
【0171】
−樹脂粒子分散液(3)の調製−
加熱乾燥した二口フラスコに、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10モル部と、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90モル部と、テレフタル酸10モル部と、フマル酸67モル部と、n−ドデセニルコハク酸3モル部と、トリメリット酸20モル部と、これらの酸成分(テレフタル酸、n−ドデセニルコハク酸、トリメリット酸、フマル酸の合計モル数)に対して0.05モル部のジブチル錫オキサイドと、を入れ、容器内に窒素ガスを導入して不活性雰囲気に保ち昇温した後、200℃で20時間共縮重合反応させ、その後、250℃で徐々に減圧して、樹脂を合成した。この樹脂の重量平均分子量Mwは220,000、ガラス転移温度Tgは82℃であった。
高温・高圧乳化装置(キャビトロンCD1010、スリット:0.4mm)の乳化タンクに、得られた樹脂4000部、イオン交換水10000部、界面活性剤ドデシルベンゼンスルフォン酸ナトリウム90部を投入した後、130℃に加熱溶融後、110℃で流量3L/mにて10000回転で30分間分散させ、冷却タンクを通過させて樹脂粒子分散液(高温・高圧乳化装置(キャビトロンCD1010 スリット0.4mm))を回収し、樹脂粒子分散液(3)を得た。この分散液の固形分濃度は40質量%であった。
【0172】
[比較例1]
実施例1において、窒化ケイ素を用いなかったこと以外は実施例1と同様にして現像剤(6)を得た。トナーの110℃における粘度は、7.3×10Pa・sであった。得られた現像剤(6)を用いて実施例1と同様に評価した。得られた結果を表1に示す。
【0173】
[比較例2]
実施例1において、窒化ケイ素を二酸化ケイ素(SP03B:扶桑化学(株)製、体積平均粒子径0.30μm)に変更した以外は実施例1と同様にして現像剤(7)を得た。トナーの110℃における粘度は、1.2×10Pa・sであった。得られた現像剤(7)を用いて実施例1と同様に評価した。得られた結果を表1に示す。
【0174】
[比較例3]
実施例1において、窒化ケイ素を二酸化チタン(HT130R:東邦チタニア(株)製、体積平均粒子径0.49μm)に変更した以外は実施例1と同様にして現像剤(8)を得た。トナーの110℃における粘度は、9.7×10Pa・sであった。得られた現像剤(8)を用いて実施例1と同様に評価した。得られた結果を表1に示す。
【0175】
[比較例4]
実施例1において、窒化ケイ素を酸化アルミニウム(AKP−20:住友化学(株)製、体積平均粒子径0.48μm)に変更した以外は実施例1と同様にして現像剤(9)を得た。トナーの110℃における粘度は、9.1×10Pa・sであった。得られた現像剤(9)を用いて実施例1と同様に評価した。得られた結果を表1に示す。
【0176】
[比較例5]
実施例1のトナーの調製において、窒化ケイ素を用いなかったこと以外は実施例1と同様にしてトナー粒子(10)を得た。さらに、実施例1の現像剤(1)の作成で、窒化ケイ素(SN−E100:宇部興産(株)、平均粒子径550nm)5質量%を追加した以外は実施例1と同様にして現像剤(10)を得た。トナーの110℃における粘度は、5.5×10Pa・sであった。得られた現像剤(10)を用いて実施例1と同様に評価した。得られた結果を表1に示す。
【0177】
【表1】

【符号の説明】
【0178】
10、100、200・・・画像形成装置
12、110、212・・・静電潜像保持体
14、120、214・・・帯電手段
16、130、216・・・静電潜像形成手段
18、140、218・・・現像手段
20、220・・・転写手段
26、180、226・・・定着手段
28、147・・・現像剤カートリッジ
141・・・現像剤収容容器
146・・・現像剤供給手段
148・・・現像剤排出手段
152・・・2次転写ローラ
210・・・プロセスカートリッジ

【特許請求の範囲】
【請求項1】
結着樹脂と窒化ケイ素とを少なくとも含むトナー粒子と、外添剤と、を含む静電潜像現像用トナー。
【請求項2】
前記窒化ケイ素の体積平均粒子径が、0.01μm以上1μm以下である請求項1に記載の静電潜像現像用トナー。
【請求項3】
110℃における粘度が1.0×10Pa・s以上1.0×10Pa・s以下である請求項1又は請求項2に記載の静電潜像現像用トナー。
【請求項4】
請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の静電潜像現像用トナーを含む静電潜像現像用現像剤。
【請求項5】
画像形成装置に脱着可能であり、静電潜像保持体表面に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段に供給するための現像剤を収納し、前記現像剤が請求項4に記載の静電潜像現像用現像剤である静電潜像現像用現像剤カートリッジ。
【請求項6】
請求項4に記載の静電潜像現像用現像剤を収納すると共に、静電潜像保持体表面に形成された静電潜像を前記静電潜像現像用現像剤により現像してトナー像を形成する現像手段と、
静電潜像保持体、前記静電潜像保持体表面を帯電させるための帯電手段、及び前記静電潜像保持体表面に残存するトナーを除去するためのクリーニング手段からなる群より選択される少なくとも一種と、を備えるプロセスカートリッジ。
【請求項7】
静電潜像保持体と、前記静電潜像保持体表面を帯電する帯電手段と、前記静電潜像保持体表面に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、前記静電潜像を請求項4に記載の静電潜像現像用現像剤により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、前記記録媒体に前記トナー像を定着する定着手段と、を備える画像形成装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公開番号】特開2011−70059(P2011−70059A)
【公開日】平成23年4月7日(2011.4.7)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−222161(P2009−222161)
【出願日】平成21年9月28日(2009.9.28)
【出願人】(000005496)富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Fターム(参考)】