JP2010243761A - トナー、現像剤、画像形成方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】少なくともブレードクリーニング工程と加熱ローラと加圧ベルトで形成されるニップ部のニップ圧が画像支持体の入口側より排出側が大きい定着装置を用いる定着工程を有する画像形成方法に用いられるトナーにおいて、該トナーはトナー粒子(A)と樹脂粒子(B)を有し、トナー粒子(A)の円形度が0.93〜0.99、個数基準におけるメディアン径(D50)が3.0〜8.0μm、樹脂粒子(B)の円形度が0.70〜0.92、樹脂粒子(B)の径(D50)がトナー粒子(A)の径(D50)の0.15〜0.60倍、樹脂粒子(B)の表面エネルギーの値がトナー粒子(A)より小さいトナー。
【選択図】なし
Description
(前記(A)の問題点)
前記(A)では、像担持体表面の摩擦係数を低減させる潤滑物質として提案されているものの多くは高温高湿条件のもとでは吸湿しやすく、像担持体表面に付着した潤滑物質が帯電状態に悪影響を与え、かぶり等の画像欠損が発生するという問題が有った。
前記(B)では、複数色の像を担持する像担持体の場合は適用できるが、タンデム方式のカラー画像形成装置の像担持体の場合は適用できない。又、画像形成装置が使用開始初期ではクリーニングブレードのエッジに不定形トナーが十分到達していないので、多量の球形トナーが到達したような場合には、前述のメカニズムによってクリーニングブレードを球形トナーがすり抜けてしまうとうい問題が有った。
前記(C)では、不定形トナーによりせき止め部を形成させているが、せき止め部を形成する粒子とせき止められる粒子が同じトナーであるため、選択的にクリーニングブレードのエッジ部に不定形トナーのみが行くことが困難である。このため、十分なせき止め部を形成することができず、球形トナーがすり抜けてしまうという問題が有った。
加熱ローラと加圧ベルトとで形成されるニップ部のニップ圧が画像支持体の入口側より排出側が大きい定着装置を用いる定着工程を有する画像形成方法に用いられるトナーにおいて、
該トナーは、少なくともトナー粒子(A)と樹脂粒子(B)とを有し、
該トナー粒子(A)の円形度が0.93〜0.99で、個数基準におけるメディアン径(D50)が3.0〜8.0μmであり、
該樹脂粒子(B)の円形度が0.70〜0.92であり、
該樹脂粒子(B)の個数基準におけるメディアン径(D50)がトナー粒子(A)の個数基準におけるメディアン径(D50)の0.15〜0.60倍であり、
該樹脂粒子(B)の表面エネルギーの値がトナー粒子(A)の表面エネルギーの値よりも小さいことを特徴とするトナー。
(1)トナー粒子(A)と樹脂粒子(B)で構成される
(2)トナー粒子(A)は、その円形度が0.93〜0.99で、個数基準におけるメディアン径(D50)が3.0〜8.0μmである
(3)樹脂粒子(B)は、その円形度が0.70〜0.92であり、その個数基準におけるメディアン径(D50)がトナー粒子(A)の0.15〜0.60倍である
(4)樹脂粒子(B)は、その表面エネルギーの値がトナー粒子(A)の表面エネルギーの値よりも小さい
ものである。
本発明のトナーを構成するトナー粒子(A)の円形度は0.93〜0.99、好ましくは0.935〜0.985である。円形度を上記範囲とすることにより、トナー自体に適度な流動性が付与され、画像形成装置内で機械的な負荷を受ける状態が長期にわたり続いてもトナーは破損、劣化しにくくなる。すなわち、トナーに耐久性が付与されることにより、高精細なプリント画像を長期にわたり、安定して形成することが可能になる。
円形度=(トナー粒子(A)の投影像と同じ投影面積を有する円の周囲長)/(トナー粒子の投影像の周囲長)
トナー粒子(A)の円形度は、フロー式粒子像分析装置「FPIA−2100(Sysmex社製)」を用いて算出することができる。
トナー粒子(A)の個数基準におけるメディアン径(D50)は、3.0〜8.0μmが好ましい。個数基準におけるメディアン径(D50)が前記範囲であると、高精細なプリント画像を長期にわたり安定して形成することができる。
(1)トナーを界面活性剤入り水溶液にてなじませ、トナー粒子(A)と樹脂粒子(B)を分離し、トナー粒子(A)と樹脂粒子(B)の測定試料を調製する。
(2)測定試料0.02gを界面活性剤溶液20mlで十分なじませた後、超音波分散処理を1分間行って測定試料の分散液を作製する。
(3)この測定試料の分散液を、サンプルスタンド内のISOTONII(ベックマン・コールター社製)の入ったビーカにピペットで注入する。
(4)測定機カウントを2500個に設定して測定を開始する。尚、「マルチサイザ3」のアパーチャー径は100μmのものを使用する。
樹脂粒子(B)は、その表面エネルギーの値がトナー粒子(A)の表面エネルギーの値より小さいもので、好ましくは3×10−3N/m以上小さいものである。
本発明おいて、DSC測定における1stデータのピークトップ温度とは、「示差熱分析装置」(DSC)により樹脂粒子(B)を測定したときの吸熱ピーク温度の値である。DSC測定はASTM D3418−8に準じて行われる。
本発明に係るトナー粒子(A)は、少なくとも樹脂と着色剤を含有してなる粒子より構成されるものである。本発明に係るトナー粒子(A)の製造方法は、特に限定されるものではなく、従来のトナーの製造方法により作製することが可能である。すなわち、混練、粉砕、分級工程を経てトナー粒子(A)を作製するいわゆる粉砕トナーの製造方法(粉砕法)や、重合性単量体を重合させ、同時に、形状や大きさを制御しながら粒子形成を行ういわゆる重合トナーの製造方法(例えば、乳化重合法、懸濁重合法、ポリエステル伸長法等)を適用することにより作製可能である。
(1)樹脂粒子分散液の作製工程
(2)着色剤粒子分散液の作製工程
(3)樹脂粒子の凝集・融着工程
(4)熟成工程
(5)冷却工程
(6)洗浄工程
(7)乾燥工程
必要に応じ
(8)外添剤処理工程
を経て作製することができる。
(1)樹脂粒子分散液の作製工程
この工程は、樹脂粒子を形成する重合性単量体を水系媒体中に投入して重合を行うことにより120nm程度の大きさの樹脂粒子を形成する工程である。樹脂粒子にワックスを含有させたものを形成することも可能で、この場合、ワックスを重合性単量体に溶解或いは分散させておき、これを水系媒体中で重合させることにより、ワックスを含有する樹脂粒子が形成される。
(2)着色剤粒子分散液の作製工程
水系媒体中に着色剤粒子を分散させ、110nm程度の大きさの着色剤粒子分散液を作製する工程である。
(3)樹脂粒子の凝集・融着工程
この工程は、水系媒体中で樹脂粒子と着色剤粒子を凝集させ、凝集させたこれらの粒子を融着させて粒子を得る工程である。この工程では、樹脂粒子と着色剤粒子とが存在している水系媒体中に、アルカリ金属塩やアルカリ土類金属塩等を凝集剤として添加し、次いで、前記樹脂粒子のガラス転移点以上であって、且つ前記混合物の融解ピーク温度(℃)以上の温度に加熱することで凝集を進行させると同時に樹脂粒子同士の融着を行う。詳細には、前述の手順で作製した樹脂粒子と着色剤粒子とを反応系に添加し、塩化マグネシウム等の凝集剤を添加することにより、樹脂粒子と着色剤粒子とを凝集させると同時に粒子同士を融着させて粒子形成を行う。そして、粒子の大きさが目標の大きさになった時に、食塩水等の塩を添加して凝集を停止させる。
(4)熟成工程
この工程は、上記凝集・融着工程に引き続き、反応系を加熱処理することにより粒子の形状が所望の円形度になるまで熟成を行う工程である。
(5)冷却工程
この工程は、前記粒子の分散液を冷却処理する工程である。冷却処理条件としては、1〜20℃/minの冷却速度で冷却する。冷却処理方法としては特に限定されるものではなく、反応容器の外部より冷媒を導入して冷却する方法や、冷水を直接反応系に投入して冷却する方法を例示することができる。
(6)洗浄工程
この工程は、上記工程で所定温度まで冷却された粒子分散液から粒子を固液分離する工程と、固液分離されてウェットのケーキ状集合体にした粒子から界面活性剤や凝集剤等の付着物を除去する洗浄工程からなる。
(7)乾燥工程
この工程は、洗浄処理された粒子を乾燥処理し、乾燥された粒子を得る工程である。この工程で使用される乾燥機としては、スプレードライヤー、真空凍結乾燥機、減圧乾燥機、静置棚乾燥機、移動式棚乾燥機、流動層乾燥機、回転式乾燥機、撹拌式乾燥機などを挙げることができる。
(8)外添剤処理工程
この工程は、乾燥された粒子に外添剤を混合し、トナー粒子(A)を作製する工程である。外添剤の混合装置としては、ヘンシェルミキサ、コーヒーミル等の機械式の混合装置を使用することができる。
トナー粒子(A)を構成する樹脂としては、下記(1)〜(10)に示す様なビニル系単量体に代表される重合性単量体を重合して作製される重合体が代表的なものである。好ましくは、下記に示すビニル系単量体を単独或いは複数種類組み合わせて重合を行って得られるものが挙げられる。
(1)スチレン或いはスチレン誘導体
スチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、α−メチルスチレン、p−クロロスチレン、3,4−ジクロロスチレン、p−フェニルスチレン、p−エチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、p−tert−ブチルスチレン、p−n−ヘキシルスチレン、p−n−オクチルスチレン、p−n−ノニルスチレン、p−n−デシルスチレン、p−n−ドデシルスチレン等
(2)メタクリル酸エステル誘導体
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−ブチル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸t−ブチル、メタクリル酸n−オクチル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ジエチルアミノエチル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル等
(3)アクリル酸エステル誘導体
アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸t−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸n−オクチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸フェニル等。
(4)オレフィン類
エチレン、プロピレン、イソブチレン等
(5)ビニルエステル類
プロピオン酸ビニル、酢酸ビニル、ベンゾエ酸ビニル等
(6)ビニルエーテル類
ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル等
(7)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、ビニルヘキシルケトン等
(8)N−ビニル化合物
N−ビニルカルバゾール、N−ビニルインドール、N−ビニルピロリドン等
(9)ビニル化合物類
ビニルナフタレン、ビニルピリジン等
(10)アクリル酸或いはメタクリル酸誘導体
アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミド等。
トナー粒子(A)の作製で用いられるワックスとしては、従来公知のものが挙げられ、好ましくは、以下のものが挙げられる。
(1)長鎖炭化水素系ワックス
ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス等のポリオレフィンワックス、パラフィンワックス、サゾールワックス等
(2)エステル系ワックス
トリメチロールプロパントリベヘネート、ペンタエリスリトールテトラミリステート、ペンタエリスリトールテトラステアレート、ペンタエリスリトールテトラベヘネート、ペンタエリスリトールジアセテートジベヘネート、グリセリントリベヘネート、1,18−オクタデカンジオールジステアレート、トリメリット酸トリステアリル、ジステアリルマレエート等
(3)アミド系ワックス
エチレンジアミンジベヘニルアミド、トリメリット酸トリステアリルアミド等
(4)ジアルキルケトン系ワックス
ジステアリルケトン等
(5)その他
カルナウバワックス、モンタンワックス等。
トナー粒子(A)を構成する着色剤としては、公知の無機又は有機着色剤を使用することができる。好ましくは、以下の着色剤を挙げることができる。
本発明に係るトナー粒子(A)中には、必要に応じて荷電制御剤が含有されていてもよい。荷電制御剤としては、公知の種々の化合物を用いることができる。
本発明に係るトナー粒子(A)は、必要に応じ外添剤を混合して用いることもできる。
本発明に係る樹脂粒子(B)は、樹脂粉末を機械式粉砕装置で粉砕し、その後、分級して作製したものが好ましい。
本発明のトナーは、トナー粒子(A)に樹脂粒子(B)を特定量配合して作製することができる。
本発明のトナーは、キャリアとトナーより構成される二成分現像剤として、又、トナーのみから構成される非磁性一成分現像剤として使用することが可能であるが、二成分現像剤が高画質のプリント画像を得るのには好ましい。
本発明のトナーは、感光体上、中間転写体上、及び二次転写部材上の何れかに残存するトナーをクリーニングブレードによりクリーニングするクリーニング工程、ニップ圧調整ローラ・ベルト定着装置を用いた定着工程を有する白黒画像形成方法やカラー画像形成方法の画像形成装置に装填して用いることができる。
トナーは、以下のようにして作製した。
(樹脂粒子分散液1の作製)
スチレン201質量部、ブチルアクリレート117質量部、メタクリル酸18.3質量部を混合し、このモノマー混合液を撹拌しつつ80℃に加温し、ベヘン酸ベヘニル172質量部を徐々に添加して溶解した。
撹拌装置、冷却管、窒素導入管、温度センサを備えた反応装置に、純水2948質量部、アニオン界面活性剤「ドデシルベンゼンスルホン酸」1質量部を添加して撹拌溶解させた後、窒素気流下で80℃に加温した。次いで、スチレン520質量部、ブチルアクリレート184質量部、メタクリル酸96質量部、n−オクチルメルカプタン22.1質量部を混合したモノマー溶液と、過硫酸カリウム10.2質量部を純水218質量部に溶解した重合開始剤水溶液を用意した。重合開始剤水溶液を前記反応装置に投入後、前記モノマー混合液を3時間かけて滴下し、更に1時間重合を行った後、室温まで冷却して、「シェル用樹脂粒子分散液」を作製した。シェル用樹粒子の重量平均分子量は13,200、質量平均粒径は82nmであった。
n−ドデシル硫酸ナトリウム11.5質量部を純水1600質量部に溶解し、「C.I.ピグメントブルー15:3」25質量部を徐々に添加し、次いで、「クリアミックスWモーションCLM−0.8(エムテクニック社製)」を用いて個数基準におけるメディアン径153nmの「シアン着色剤分散液」を調製した。
前記シアン着色剤分散液の調製において用いたC.I.ピグメントブルー15:3を「C.I.ピグメントレッド122」に変えた他は同様の手順により、個数基準におけるメディアン径183nmの「マゼンタ着色剤分散液」を調製した。
前記シアン着色剤分散液の調製において用いたC.I.ピグメントブルー15:3を「C.I.ピグメントイエロー74」に変えた他は同様の手順により、個数基準におけるメディアン径177nmの「イエロー着色剤分散液」を調製した。
前記シアン着色剤分散液の調製において用いたC.I.ピグメントブルー15:3をカーボンブラック「モーガルL」に変えた他は同様の手順により、個数基準におけるメディアン径167nmの「黒着色剤分散液」を調製した。
上記で作製した「樹脂粒子分散液1」を固形分換算で357質量部、イオン交換水900質量部、前記「シアン着色剤分散液」を固形分換算で200質量部を、撹拌装置、温度センサ、冷却管を装着した反応装置に投入した。容器内の温度を30℃に保持して、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に調製した。
トナー粒子(A)C1の作製において、凝集、融着条件を変更した以外は同様にして「トナー粒子(A)C2〜5」を作製した。
ポリエステル樹脂100質量部、「C.I.ピグメントブルー15:3」3.5質量部、サルチル酸亜鉛塩(帯電制御剤)2質量部、カルナウバワックス5質量部をヘンシェルミキサ混合機により充分に混合した後、連続式の2軸押出し機「KTK型2軸押出し機」(神戸製鋼所社製)を用いて混合材料をよく混練し、冷却後、ハンマーミルを用いて粗粉砕し、更にジェット気流を用いた微粉砕機により微粉砕し、旋回気流を用いた分級機により分級して粒子を得た。この粒子を図1に記載の円形度制御装置で球形化処理を行い「トナー粒子(A)C6」を作製した。
トナー粒子(A)C1〜C6の作製で用いた「シアン着色剤分散液」或いはC.I.ピグメントブルー15:3を、「マゼンタ着色剤分散液」或いは「C.I.ピグメントレッド122」に変更した以外は同様にして「トナー粒子(A)M1〜M6」を作製した。
トナー粒子(A)C1〜C6の作製で用いた「シアン着色剤分散液」或いはC.I.ピグメントブルー15:3を、「イエロー着色剤分散液」或いは「C.I.ピグメントイエロー74」に変更した以外は同様にして「トナー粒子(A)Y1〜Y6」を作製した。
トナー粒子(A)C6の作製で用いた「シアン着色剤分散液」或いはC.I.ピグメントブルー15:3を、「黒着色剤分散液」或いは「モーガルL」に変更した以外は同様にして「トナー粒子(A)K1〜K6」を作製した。
(樹脂粒子(B)1の作製)
ポリエチレン樹脂粉末を機械式粉砕装置で粉砕し、その後分級し、個数基準におけるメディアン径(D50)が2.0μm、円形度が、0.80の「樹脂粒子(B)1」を作製した。
樹脂粒子(B)1の作製時の粉砕、分級条件を変更して「樹脂粒子(B)2〜10」を作製した。
ポリエチレン・アクリル樹脂粉末を機械式粉砕装置で粉砕し、その後分級し、個数基準におけるメディアン径(D50)が2.0μm、円形度が、0.80の「樹脂粒子(B)11」を作製した。
アクリル・スチレン樹脂粉末を機械式粉砕装置で粉砕し、その後分級し、個数基準におけるメディアン径(D50)が2.0μm、円形度が、0.80の「樹脂粒子(B)12」を作製した。
上記で作製したトナー粒子(A)Cと樹脂粒子(B)を表3に示すような割合で配合し、ヘンシェルミキサ(三井三池鉱業社製)を用い、20℃、50%RHの環境で、周速40m/sで5分間混合して「トナーC1〜C18」を作製した。
次に、上記で作製した各色トナーの各々とフェライト粒子にスチレンアクリル樹脂で樹脂被覆した平均粒径35μmのキャリアとをトナー濃度が8質量%となる様になるよう混合処理して、「各色現像剤1〜18」を作製した。
評価用画像形成装置として、市販のデジタルプリンタ「bizhub Pro C500(コニカミノルタビジネステクノロジーズ(株))製」に、図9に示すパッチ像の検知センサ、図5(a)に示す二次転写部材をクリーニングするクリーニング手段、図7のニップ圧調整ローラ・ベルト定着装置を取り付けたものを準備した。
クリーニング性は、40万枚プリント終了後、常温常湿(20℃、50%RH)のプリント環境で印字率10%の文字画像とパッチ像を形成し、クリーニングブレードでクリーニングした後、感光体、中間転写体及び二次転写部材の表面を目視観察し、パッチ像トナー及び転写残トナーのクリーニング性を評価した。
◎:感光体、中間転写体及び二次転写部材の表面に、クリーニング不良がなく良好
○:感光体、中間転写体及び二次転写部材の表面に、クリーニング不良がやや見られるが実用上問題なし
×:感光体、中間転写体及び二次転写部材の表面の何れかに、クリーニング不良が発生し、実用上問題あり。
クリーニング不良に起因するかぶりは、40万枚プリント終了後、A4判の上質紙を白紙のまま通紙し、文字画像部とパッチ像部に相当する場所の濃度と、画像支持体の白紙濃度の差で評価した。
プリントの初期に、加圧ベルトの表面温度を140℃に設定し、印字率10%の文字画像を100枚連続してプリントを行い、プリント画像上に発生した低温オフセットの程度を目視で判定した。
◎:低温オフセットの発生がほとんど見られないもの
○:低温オフセットの発生が少し見られるが、実用上問題無いもの
×:低温オフセットの発生がはっきりみられ、実用上問題の有るもの。
プリントの初期に、定着ベルトの表面温度を200℃に設定し、印字率10%の文字画像を100枚連続してプリントを行い、プリント画像上に発生した高温オフセットの程度を目視で判定した。
◎:高温オフセットの発生がほとんど見られないもの
○:高温オフセットの発生が少し見られるが、実用上問題無いもの
×:高温オフセットの発生がはっきりみられ、実用上問題の有るもの。
画像濃度は、40万枚プリント終了後、常温常湿(20℃、50%RH)のプリント環境でべた黒画像をプリントし、べた黒画像濃度を反射濃度計「RD−918」(マクベス社製)を用いて12点測定して評価した。尚、画像濃度の評価は、実用上問題が無い1.20以上を合格とする。
2 トナー粒子(A)
3 樹脂粒子(B)
4 当接部(ニップ部)
5 クリーニングされる部材(感光体、中間転写体、二次転写部材)
7 クリーニングされる部材の移動方向
8 せき止め部
Claims (8)
- 少なくともブレードクリーニング工程と、
加熱ローラと加圧ベルトとで形成されるニップ部のニップ圧が画像支持体の入口側より排出側が大きい定着装置を用いる定着工程を有する画像形成方法に用いられるトナーにおいて、
該トナーは、少なくともトナー粒子(A)と樹脂粒子(B)とを有し、
該トナー粒子(A)の円形度が0.93〜0.99で、個数基準におけるメディアン径(D50)が3.0〜8.0μmであり、
該樹脂粒子(B)の円形度が0.70〜0.92であり、
該樹脂粒子(B)の個数基準におけるメディアン径(D50)がトナー粒子(A)の個数基準におけるメディアン径(D50)の0.15〜0.60倍であり、
該樹脂粒子(B)の表面エネルギーの値がトナー粒子(A)の表面エネルギーの値よりも小さいことを特徴とするトナー。 - 前記樹脂粒子(B)の表面エネルギーの値が、トナー粒子(A)の表面エネルギーの値よりも3×10−3N/m以上小さいことを特徴とする請求項1に記載のトナー。
- 前記樹脂粒子(B)のDSC測定における1stデータのピークトップ温度が、95〜140℃の範囲にあることを特徴とする請求項1又は2に記載のトナー。
- 前記樹脂粒子(B)が、ポリエチレン樹脂からなることを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載のトナー。
- 前記トナー粒子(A)が、ワックスを含有していることを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載のトナー。
- 前記トナーが、トナー粒子(A)100質量部に対して樹脂粒子(B)を0.05〜5.0質量部配合したものであることを特徴とする請求項1〜5の何れかに記載のトナー。
- 前記請求項1〜6の何れかに記載のトナーとキャリアを用いて調製されたもので有ることを特徴とする現像剤。
- 前記請求項1〜6の何れかに記載のトナーを用いて画像形成することを特徴とする画像形成方法。
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