JP2010197805A - 静電荷像現像用トナー及びそれを用いる画像形成方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ベルト転写方式による画像形成方法に用いる静電荷像現像用トナーであって、当該静電荷像現像用トナーのトナー粒子の体積メディアン径(D50)が4.0〜9.0μmの範囲内であり、当該トナー粒子のうちD50×2/3μm以下の粒径のトナー粒子の含有率(体積基準)が10%以下であり、かつ脂肪酸金属塩を含有することを特徴とする静電荷像現像用トナー。
【選択図】なし
Description
本発明において、トナーに外添剤として添加される脂肪酸金属塩としては、特に限定されずに公知の種々のものを用いることができ、例えば、炭素数4〜60、好ましくは6〜40、より好ましくは10〜35の飽和又は不飽和の脂肪酸の金属塩を好適に使用することができる。
本発明のトナーには、上記の脂肪酸金属塩の他に、流動性、帯電性などを改良するために、その他の外添剤を添加することができる。
外添剤を添加する前の、トナー母体粒子を製造する方法としては、特に限定されるものではなく、粉砕法、乳化分散法、懸濁重合法、分散重合法、乳化重合法、乳化重合凝集法、その他の公知の方法などが挙げられ、特に、微粉の形成が抑制され、また、小粒径のものを容易に得ることができるため、乳化重合凝集法によって得られたトナー母体粒子を用いることが好ましい。
トナー母体粒子が着色剤を含有するものとして構成される場合において、着色剤としては特に限定されず、公知の種々のものを用いることができる。
トナー母体粒子が離型剤を含有するものとして構成される場合において、離型剤としては特に限定されず、公知の種々のワックスを用いることができる。ワックスとしては、特に低分子量ポリプロピレン、ポリエチレン、又は酸化型のポリプロピレン、ポリエチレンなどのポリオレフィン系ワックスを用いることが好ましい。
トナー粒子の粒径は、体積基準のメディアン径(D50)で4.0〜9.0μmであることが好ましい。さらに、好ましくは、5.5〜7.5μmである。体積基準のメディアン径が4.0〜9.0μmであることにより、細線の再現性や、写真画像の高画質化が達成できて高画質の印画物が得られる。
本発明のトナーは、一成分現像剤でも二成分現像剤でもよいが、好ましくは二成分現像剤である。
本発明に係る画像形成方法は、特定の有機感光体よりなる感光体10(図1参照)及びクリーニングブレード19が備えられた画像形成装置によって、行うことができる。
この例の画像形成方法に用いられる感光体10は、有機感光体であって、当該感光体10の表面層に、疎水化度が50以上、疎水化度分布値が25以下であり、かつ、数平均一次粒子径が3〜150nmである無機微粒子が含有されているものである。
このような感光体10に用いられる導電性支持体としては、例えばシート状、円筒状の形状を有するものとすることができ、製造される画像形成装置を小型のものにするためには、円筒状のものであることが好ましい。円筒状の導電性支持体は、回転することによりエンドレスに画像形成に必要な領域を供与することができる。
このような感光体10においては、導電性支持体と電荷発生層との間に、中間層が設けられていることが好ましい。
この例の感光体10を構成する電荷発生層は、電荷発生物質を含有するものであって、例えばバインダー樹脂(以下、電荷発生層に用いられるバインダー樹脂を「発生層バインダー樹脂」ともいう。)に電荷発生物質が分散されてなる構成ものとすることができる。
この例の感光体10を構成する電荷輸送層は、電荷輸送物質(CTM)を含有するものであって、例えばバインダー樹脂(以下、電荷輸送層に用いられるバインダー樹脂を「輸送層バインダー樹脂」ともいう。)に電荷輸送物質が分散されてなる構成ものとすることができる。
感光体10の表面層に含有される無機微粒子としては、シリカ、酸化チタン、酸化亜鉛、アルミナなどの金属酸化物(遷移金属酸化物も含む)よりなるものが好ましい。これらの中でも、シリカ、酸化チタン、アルミナよりなる微粒子が好ましく用いられる。
本発明に係る無機微粒子は、粒子の凝集防止、画像ボケ防止等の観点から、その数平均一次粒子径が5〜100nmであることが好ましい。
無機微粒子の疎水化度は、55以上であることが好ましい。また、シリカや酸化チタンなどの表面にヒドロキシル基を多く有する無機微粒子は疎水化度を95以上にするためにはこれらヒドロキシル基を表面処理によりほぼ100%封鎖することが必要となるので、製造コストが高く、工業的に有利ではないため、製造コストと実用性の観点から、疎水化度は90以下がより好ましい。
無機微粒子の疎水化度分布値は、25以下であることが好ましい。当該無機微粒子の疎水化度分布値は、以下の手順に従って測定されるものである。
(1)51本の遠沈管に、無機微粒子を0.2gずつ入れる。
(2)駒込ピペットを用いて、遠沈管にそれぞれ2vol%間隔で、0〜100vol%の濃度のメタノール溶液を各7ml入れ、密栓状態にする。
(3)ターブラーミキサーを用いて90rpmで30秒間分散させる。
(4)遠心分離器によって3500rpm、10分間遠心分離させる。
(5)沈降容積を測定し、全沈降容積(全部が沈降した容積)を100%としたときの各沈降容積(%)を算出する。
(6)算出した各沈降容積を基に、横軸メタノール濃度(vol%)、縦軸沈降容積(vol%)のグラフを作製し、当該グラフから沈降容積が100%のときのメタノール濃度(vol%)及び沈降容積が10%のときのメタノール濃度(vol%)を読み取り、[{沈降容積が100%のときのメタノール濃度(vol%)}−{沈降容積が10%のときのメタノール濃度(vol%)}]を算出することにより、測定される。
〔一般式(1)中、R1は水素又は低級アルキル基である。〕
以上において、低級アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基などの炭素数1〜5のものが好ましく、炭素数1〜3のものがより好ましく、特にメチル基が好ましい。
〔一般式(2)中、Xはハロゲン原子、−OH、−OR2、又は−NR2 2、から選ばれる基(ただし、R2は一般式(1)のR1と同じである。)である。〕
以上において、ハロゲン原子としては、塩素原子、フッ素原子、臭素原子、ヨウ素原子などが挙げられ、特に塩素原子が好ましい。
中間層、電荷発生層、電荷輸送層、表面層などの層形成に用いられる各層塗布液の液状媒体としては、特に限定されずに公知の種々のものを使用することができる。具体的には、n−ブチルアミン、ジエチルアミン、エチレンジアミン、イソプロパノールアミン、トリエタノールアミン、トリエチレンジアミン、N,N−ジメチルホルムアミド、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソプロピルケトン、シクロヘキサノン、ベンゼン、トルエン、キシレン、クロロホルム、ジクロロメタン、1,2−ジクロロエタン、1,2−ジクロロプロパン、1,1,2−トリクロロエタン、1,1,1−トリクロロエタン、トリクロロエチレン、テトラクロロエタン、テトラヒドロフラン、ジオキソラン、ジオキサン、メタノール、エタノール、ブタノール、イソプロパノール、酢酸エチル、酢酸ブチル、ジメチルスルホキシド、メチルセロソルブなどが挙げられ、特に、ジクロロメタン、1,2−ジクロロエタン、メチルエチルケトンなどが好ましい。
クリーニング手段18は、図1に示されるように、クリーニングブレード19を有しており、このクリーニングブレード19は、例えば、ウレタンゴムなどの弾性体よりなり、その基端部分19Aが支持部材17によって支持されると共に、先端部分19Bが感光体10の表面に当接されるよう設けられており、クリーニングブレード19の基端側から伸びる方向は、当接箇所における感光体10の回転による移動方向と反対方向である、いわゆるカウンター方向とされている。
本発明において、使用可能な定着装置の実施形態について説明する。
本発明の静電荷像現像用トナーは、ベルト転写方式による画像形成方法に用いることを特徴とする。当該画像形成方法において用いる転写搬送ベルトを図4に示す。
以下のようにしてトナーを作製した。
まず、撹拌機、温度計、コンデンサ、窒素吸入管を装着した反応容器中に、純水3000質量部、ポリオキシエチレン(2)ドデシルエーテル硫酸ナトリウム4質量部を添加した後、75℃に昇温して、活性剤溶液を調製した。続いて、5%過硫酸カリウム水溶液60質量部を活性剤溶液に添加後、以下の化合物からなる混合液を活性剤溶液中に3時間かけて滴下し、さらに、窒素雰囲気下で1時間の重合反応を行い、「コアポリマー」を作製した。
n−ブチルアクリレート 160質量部
メタクリル酸 85質量部
次に、反応溶液中に、純水1000質量部にポリオキシエチレン(2)ドデシルエーテル硫酸ナトリウム2質量部と「コアポリマー」180質量部を投入し、「界面活性剤溶液」(水系媒体)を調製した。
n−ブチルアクリレート 78質量部
メタクリル酸 26質量部
n−オクチルメルカプタン 4質量部
この溶液を70℃に昇温させた後、攪拌状態の下、脂肪酸エステル系化合物であるベヘン酸ベヘニル118質量部を少量ずつ添加することにより、「ワックス含有モノマー溶液」を作製した。
n−ブチルアクリレート 125質量部
メチルメタクリレート 43質量部
n−オクチルメルカプタン 7質量部
以上の手順に基づいて「コア用ラテックス」を作製した。
撹拌機、温度計、コンデンサ、窒素吸入管を装着した反応容器中に、純水3000質量部、ドデシル硫酸ナトリウム7質量部を添加した後、80℃に昇温して、活性剤溶液を調製した。続いて、5%過硫酸カリウム水溶液200質量部を活性剤溶液に添加後、以下の化合物からなる混合液を活性剤溶液中に3時間かけて滴下し、さらに、90℃に昇温した後に窒素雰囲気下で1時間の重合反応を行った。
n−ブチルアクリレート 185質量部
メタクリル酸 175質量部
n−オクチルメルカプタン 14質量部
重合反応後、冷却処理を行い、「シェル用ラテックス」を作製した。
ドデシル硫酸ナトリウム10質量%の水溶液900質量部を攪拌しながら、着色剤「モーガルL」210質量部を徐々に添加し、次いで、攪拌装置「クレアミックス」(エム・テクニック社製)を用いて分散処理することにより、着色剤分散液を作製した。これを、「着色剤分散液」とする。この着色剤分散液中の着色剤粒子の平均分散径を動的光散乱式粒度分析計「マイクロトラックUPA150」(日機装(株)製)を用いて測定したところ、120nmであった。
(1)コア粒子1の作製
攪拌装置、温度センサ、冷却管、窒素導入装置を取り付けた反応容器に、
「コア用ラテックス」 (固形分換算)475質量部
イオン交換水 900質量部
「着色剤分散液」 (固形分換算)50質量部
を投入して攪拌した。反応容器中の温度を30℃に調製した後、この溶液に5モル/リットルの水酸化ナトリウム水溶液を添加してpHを10に調整した。
次に、上記「コア粒子1」を作製した反応容器を80℃にして、そこへ「シェル用ラテックス」25質量部(固形分換算)を添加した。更に、塩化マグネシウム・6水和物8質量部をイオン交換水8質量部に溶解した水溶液を10分間かけて添加した後、85℃(シェル化温度)まで昇温し、1時間にわたり攪拌を継続した。この様にして「コア粒子1」表面に「シェル用ラテックス」を凝集・融着させ、その後、90℃で2時間熟成処理を行った。
「トナー母体粒子1」の分散液をバスケット型遠心分離機「MARKIII型式番号60×40(松本機械(株)製)」を用いて固液分離を行うことにより、「トナー母体粒子」のトナーケーキを形成した。そして、濾液の電気伝導度が5μS/cmになるまで前記バスケット型遠心分離機を用いて「トナー母体粒子1」の洗浄と固液分離を繰り返し行った。濾液が所定の電気伝導度になった後、乾燥装置「フラッシュジェットドライヤー(セイシン企業社製)」を用いて、含水量が0.5質量%をなるまで乾燥処理を行うことにより「トナー母体粒子1」を作製した。
上記「コア粒子1」及び「コア・シェル粒子1」の形成において、反応時間、反応容器中の温度、pH、攪拌回転数、塩化マグネシウム・6水和物の添加量等を適宜変化させることにより、トナー母体粒子2〜10を作製した。
上記で作製した「トナー母体粒子1」100質量部に、外添剤として疎水性シリカ(数平均一次粒子径30nm)1.3質量部、疎水性チタニア(数平均一次粒子径20nm)0.6質量部、チタン酸カルシウム0.1質量部、ステアリン酸亜鉛(体積基準メディアン径10μm)0.15質量部を添加し、ヘンシェルミキサー(三井三池化工社製)を用い、周速35m/secで25分間混合してトナー1を作製した。トナー1の体積基準におけるメディアン径(D50)は3.0μm、D50×2/3μm以下の含有率は8%であった。
トナー1の作製において、トナー母体粒子及びステアリン酸亜鉛の添加量を「表1」に記載の組合せに変更した以外は同様にしてトナー2〜12を作製した。トナー2〜12の体積基準におけるメディアン径(D50)及びD50×2/3μm以下の含有率はそれぞれ表1に示す値であった。
フェライトコア粒子100質量部とシクロヘキシルメタクリレート/メチルメタクリレート(共重合比5/5)の共重合体樹脂微粒子を5質量部とを、攪拌羽根付き高速混合機に投入し、120℃で30分間攪拌混合して機械的衝撃力の作用でフェライトコア粒子の表面に樹脂コート層を形成し、体積基準メディアン径60μmのキャリアを得た。
上記キャリアにトナー1〜12をそれぞれトナー濃度が6質量%になるように添加し、ミクロ型V型混合機(筒井理化学器株式会社)に投入し、回転速度45rpmで30分間混合し「現像剤1〜12」を調整した。
感光体1の作製
下記のように感光体1を作製した。
洗浄済み円筒状アルミニウム基体(切削加工により十点表面粗さRz:0.81μmに加工した)上に、下記中間層塗布液を浸漬塗布法で塗布し、120℃30分で乾燥し、乾燥膜厚5μmの中間層を形成した。
バインダー樹脂:ポリアミド樹脂「ベスタメルトX4685」(ダイセル・デグサ(株)製) 1部
ルチル形酸化チタン(一次粒径35nm;末端にヒドロキシル基を有するジメチルポリシロキサンで表面処理を行い、疎水化度を33に調製した酸化チタン顔料) 5.6部
エタノール/n−プロピルアルコール/THF(45/20/30質量比) 10部
上記成分を混合し、サンドミル分散機を用い、10時間、バッチ式にて分散して、中間層分散液を作製した。
電荷発生物質(CGM):オキシチタニルフタロシアニン(Cu−Kα特性X線によるX線回折のスペクトルで、ブラッグ角(2θ±0.2℃)27.3°に最大回折ピークを有するチタニルフタロシン顔料) 24部
ポリビニルブチラール樹脂「エスレックBL−1」(積水化学社製) 12部
2−ブタノン/シクロヘキサン=4/1(v/v) 300部
上記組成物を混合し、サンドミルを用いて分散し、電荷発生層塗布液を調製した。この塗布液を前記中間層の上に浸漬塗布法で塗布し、25℃にて10分間乾燥させることにより乾燥膜厚0.5μmの電荷発生層を形成した。
電荷輸送物質:4,4′−ジメチル−4″−(α−フェニルスチリル)トリフェニルアミン 225部
ポリカーボネート(Z300:三菱ガス化学社製) 300部
酸化防止剤(Irganox1010:日本チバガイギー社製) 6部
ジクロロメタン 2000部
シリコーンオイル(KF−54:信越化学社製) 1部
を混合し、溶解して電荷輸送層塗布液1を調製した。この塗布液を前記電荷発生層の上に浸漬塗布法で塗布し、110℃70分の乾燥を行い、乾燥膜厚18.0μmの電荷輸送層1を形成した。
無機粒子:シリカ粒子(ヘキサメチルシラザンで表面処理された平均一次粒径30nmのシリカ:疎水化度70、疎水化度分布値20) 60部
電荷輸送物質:4,4′−ジメチル−4″−(α−フェニルスチリル)トリフェニルアミン 150部
ポリカーボネート(Z300:三菱ガス化学社製) 300部
酸化防止剤(Irganox1010:日本チバガイギー社製) 12部
THF:テトラヒドロフラン 2800部
シリコーンオイル(KF−54:信越化学社製) 4部
を混合し、分散・溶解して電荷輸送層塗布液2を調製した。この塗布液を前記電荷輸送層1の上に円形スライドホッパ型塗布機で塗布し、110℃70分の乾燥を行い、乾燥膜厚2.0μmの電荷輸送層2を形成し、感光体1を作製した。
評価用の画像形成装置としては、高速の画像形成装置「bizhub PRO 1050e(コニカミノルタビジネステクノロジーズ社製)」の感光体上に現像されたトナーの像支持体への転写方式をベルト転写方式に改造したものについて、以下の評価を実施した。
実写テスト前後の感光層膜厚の変化量(減耗量)を評価した。感光層の膜厚はFischer社製EDDY560Cで測定し、下記の基準で評価した。減耗量は小さい方が良好であり、200万プリントで8.0μm未満であれば実用上問題ないと判断できる。
感光体上にトナーフィルミングの発生の有無を観察し、このトナーフィルミングと一致した画像ムラ(白筋や黒筋等)の発生の有無をベタ白画像又はベタ黒画像で下記の基準で評価した。
◎:感光体上にトナーフィルミングの発生がなく、トナーフィルミングによる画像ムラの発生が見られない(良好)
○:感光体上にトナーフィルミングの発生がわずかに見られるが、該トナーフィルミングに対応した画像ムラの発生が肉眼では見分けにくい(実用上問題なし)
×:感光体上にトナーフィルミングの発生が見られ、該トナーフィルミングに対応した画像ムラの発生が肉眼で判別できる(実用上問題あり)。
周期性が感光体の周期と一致し、ブラックスポット(苺状のスポット画像)がA4サイズ当たり何個あるかで判定した。
◎:0.4mm以上のブラックスポットの発生頻度:0個/A4(良好)
○:0.4mm以上のブラックスポットの発生頻度:1個/A4以上、5個/A4以下が1枚以上発生(実用上問題なし)
×:0.4mm以上のブラックスポットの発生頻度:5個/A4以上が1枚以上発生(実用上問題あり)。
感光体上に筋の発生の有無を観察し、この筋と一致したハーフトーン画像の白筋や黒筋等の画像欠陥の発生の有無を下記の基準で評価した。
◎:感光体上に筋傷の発生がなく、ハーフトーン画像の白筋や黒筋等の画像欠陥の発生が見られない(良好)
○:感光体上の小さな筋傷の発生が見られるが、ハーフトーン画像の白筋や黒筋等の画像欠陥の発生が見られない(実用上問題なし)
×:感光体上に筋傷の発生が見られ、ハーフトーン画像にも白筋や黒筋等の画像欠陥の発生がある(実用上問題あり)。
200万プリント後に出力した白紙画像を、マクベス社製RD−918を使用して、プリントされていない評価紙の濃度を0.000としたときの相対濃度を反射濃度で測定した。0.010以下のカブリの発生は実用上問題にならないレベルと判断できる。
200万プリント後に出力したベタ黒画像を、マクベス社製RD−918を使用し反射濃度で測定した。濃度が高い方が良好であり、濃度1.2以上であれば、実用上問題ないレベルと判断できる。
17 支持部材
18 クリーニング手段
19 クリーニングブレード
19A 基端部分
19B 先端部分
60a、60b 定着装置
71a、71b 加熱ローラ
72a、72b 加圧ローラ
82a、82b 被覆層(弾性層)
T トナー
71 転写搬送ベルト
711 駆動ローラ
712 従動ローラ
72 転写部材
73 転写搬送ベルト用クリーニング装置
P 転写紙
Claims (2)
- ベルト転写方式による画像形成方法に用いる静電荷像現像用トナーであって、当該静電荷像現像用トナーのトナー粒子の体積メディアン径(D50)が4.0〜9.0μmの範囲内であり、当該トナー粒子のうちD50×2/3μm以下の粒径のトナー粒子の含有率(体積基準)が10%以下であり、かつ脂肪酸金属塩を含有することを特徴とする静電荷像現像用トナー。
- 感光体表面に形成された潜像を、静電荷像現像用トナーにより現像し、ベルト転写方式を用いて画像形成支持体上に転写した後に定着し画像を形成するとともに、感光体上に残留するトナーをブレードによりクリーニングする画像形成方法であって、当該感光体は表面層に無機微粒子を含有し、請求項1に記載の静電荷像現像用トナーを用いることを特徴とする画像形成方法。
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