JP2012230377A - 静電荷像現像用トナー、静電荷像現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成装置及び画像形成方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 ジカルボン酸由来の繰り返し単位とロジンジオール由来の繰り返し単位を有するポリエステル樹脂を含有するトナー粒子と、シリカ粒子を含有する外添剤と、を含み、トナーのテトラヒドロフラン可溶分の重量平均分子量(Mw)が60,000以上200,000以下である静電荷像現像用トナーによる。
【選択図】なし
Description
ジカルボン酸由来の繰り返し単位とロジンジオール由来の繰り返し単位を有するポリエステル樹脂を含有するトナー粒子と、シリカ粒子を含有する外添剤と、を含み、
トナーのテトラヒドロフラン可溶分の重量平均分子量(Mw)が60,000以上200,000以下である静電荷像現像用トナーである。
前記トナーのテトラヒドロフラン可溶分の数平均分子量(Mn)が3,000以上20,000以下であり、前記重量平均分子量(Mw)と前記数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)が5以上20以下である請求項1に記載の静電荷像現像用トナーである。
請求項1又は2のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーを含む静電荷像現像剤である。
請求項1又は2のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーを収納し、
画像形成装置に着脱されるトナーカートリッジである。
請求項3に記載の静電荷像現像剤を収納し、像保持体の表面に形成された静電荷像を前記静電荷像現像剤により現像してトナー像を形成する現像手段を備え、
画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジである。
像保持体と、
前記像保持体の表面を帯電する帯電手段と、
前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、
請求項3に記載の静電荷像現像剤を収納し、前記静電荷像現像剤により前記静電荷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。
前記転写手段が、
前記像保持体に形成された前記トナー像が転写される中間転写体と、
前記像保持体に形成された前記トナー像を前記中間転写体に転写する一次転写手段と、
前記中間転写体上の前記トナー像を前記記録媒体に転写する二次転写手段と、
を備える請求項6に記載の画像形成装置である。
像保持体の表面を帯電する帯電工程と、
前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成工程と、
請求項3に記載の静電荷像現像剤により前記静電荷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、
前記記録媒体に前記トナー像を定着する定着工程と、
を有する画像形成方法である。
前記転写工程が、
前記像保持体に形成された前記トナー像を中間転写体に転写する一次転写工程と、
前記中間転写体上の前記トナー像を前記記録媒体に転写する二次転写工程と、
を有する請求項8に記載の画像形成方法である。
請求項2に係る発明によれば、トナーのテトラヒドロフラン可溶分の数平均分子量(Mn)が3,000以上20,000以下の範囲外であり、重量平均分子量と前記数平均分子量との比(Mw/Mn)が5以上20以下の範囲外である場合と比較して、低温定着性及び高温での耐オフセット性を両立する広い定着温度域を維持しつつ、外添剤の遊離が抑制された静電荷像現像用トナーが得られる。
請求項3に係る発明によれば、ロジンジオール由来の繰り返し単位を有するポリエステル樹脂とシリカ粒子を含有する外添剤とを含み、トナーのテトラヒドロフラン可溶分の重量平均分子量(Mw)が60,000以上200,000以下の範囲外である静電荷像現像用トナーを含まない静電荷像現像剤と比較して、低温定着性及び高温での耐オフセット性を両立する広い定着温度域を維持しつつ、外添剤の遊離が抑制された静電荷像現像剤が得られる。
本実施形態に係る静電荷像現像用トナー(以下、単にトナーと称する場合がある)は、ジカルボン酸由来の繰り返し単位とロジンジオール由来の繰り返し単位を有するポリエステル樹脂を含有するトナー粒子と、シリカ粒子を含有する外添剤と、を含み、トナーのテトラヒドロフラン可溶分の重量平均分子量(Mw)が60,000以上200,000以下である。
つまり、本実施形態に係るトナーは、トナー粒子中に含まれるポリエステル樹脂がロジンジオール由来の繰り返し単位を有し、且つ、重量平均分子量が高いポリエステル樹脂含む。
上記構成により、本実施形態に係るトナーは、低温定着性及び高温オフセット性を両立する広い定着温度域を維持しつつ、外添剤の遊離を抑制することとなる。
その理由としては、以下のことが考えられる。
その理由としては、以下のことが理由として考えられる。
まず、トナーの外添剤の遊離を抑制する、あるいはトナーへの外添剤の埋没を抑制するには、トナーに外添剤を強固に付着させる必要があると考えられる。
そして、トナーの重量平均分子量は、高くすることによって、トナー表面への外添剤の埋没が抑制され、また、外添剤とトナー粒子が有する樹脂との静電的な付着力が増加されることで、遊離の外添剤量が低減される。
特に、ロジン骨格を有するポリエステル樹脂を用いたトナーにおいては、さらに静電的な付着力が増加する傾向にあり、遊離の外添剤量が低減される傾向にある。
そのため、上記ポリエステル樹脂を含む本実施形態に係るトナーには以下のような作用が働き、重量平均分子量が高い場合であっても、トナーの低温定着性が実現される。
また、本実施形態に係るトナーは、定着の際の加熱により急激に溶融し、紙に定着する。定着したあとは、重量平均分子量が高い為に、十分な画像の強度を有する傾向にある。
つまり、本実施形態に係るトナーは、トナー粒子中に含まれるポリエステル樹脂の重量平均分子量が高い場合であっても、重量平均分子量が低い場合と同様に、低温定着性と高温での耐オフセット性とが実現されるため、広い定着温度域を維持することとなる。
また、本実施形態に係るトナーは、外添剤の遊離を抑制することにより、画像欠陥(例えば、白ぬけ、黒点)を抑制し、さらに、現像性の低下、像保持体(感光体)のフィルミング、キャリア汚染(キャリアインパクション)を抑制すると考えられる。
外添剤の遊離率は、0.01質量%以上20質量%以下が望ましく、0.1質量%以上10質量%以下がより望ましい。
また、シリカ粒子以外の粒子を外添剤として適用する場合は、全ての粒子の遊離率が上記範囲内となるようにすることが望ましい。
まず、200mlのガラス瓶に、イオン交換水100ml及び10質量%トリトンX100水溶液(Acros Organics製)5.5mlを添加し、その混合液にトナーを5g添加して、30回攪拌し、1時間以上静置する。
その後、上記混合液を20回攪拌後、超音波ホモジナイザー(SONICS&MATERIALS有限会社製、製品名homogenizer、形式VCX750、CV33)を用いて、出力30%にダイヤルを設定し、以下の条件で超音波エネルギーを1分間付与する。
・振動時間:60秒連続
・振幅:20W(30%)に設定
・振動開始温度:23±1.5℃
・超音波振動子と容器底面との距離:10mm
下記式により算出された値を外添剤の遊離率とする。
<式>
外添剤の遊離率(%)=〔(分散前外添剤量−分散後外添剤量)/分散前外添剤量〕×100
まず、トナー粒子について説明する。
トナー粒子は、結着樹脂と、必要に応じて、着色剤、離型剤及びその他添加剤と、を含んで構成される。
結着樹脂としては、ジカルボン酸由来の繰り返し単位とロジンジオール由来の繰り返し単位を有するポリエステル樹脂(以下、特定ポリエステル樹脂と称する場合がある)である。
軟化温度の測定は、高化式フローテスターCFT−500(島津製作所社製)を用い、ダイスの細孔の径を0.5mm、加圧荷重を0.98MPa(10Kg/cm2)、昇温速度を1℃/分とした条件下で、1cm3の試料を溶融流出させたときの流出開始点から終了点の高さの1/2に相当する温度として求めた。
ガラス転移温度の測定は、「DSC−20」(セイコー電子工業(株)製)を使用し、試料10mgを昇温速度(10℃/min)で加熱して行った。
特定ポリエステル樹脂は、ジカルボン酸由来の繰り返し単位とロジンジオール由来の繰り返し単位を有するが、具体的には、例えば、ジカルボン酸を含むカルボン酸成分とロジンジオールを含むアルコール成分との重縮合体で構成される。
下記合成スキームにおいては、2官能のエポキシ化合物とロジンとを反応させてロジンジオールが合成され、このロジンジオールとジカルボン酸とを脱水重縮合させることで特定ポリエステル樹脂が合成される。なお、特定ポリエステル樹脂を表す構造式のうち、点線で囲まれた部分がロジンエステル基に該当する。
特定ポリエステル樹脂の重縮合成分であるアルコール成分は、ロジンジオールを含有する。
ロジンジオールはロジンエステル基を有するジアルコールであって、例えば、以下の一般式(1)で示されるロジンジオールが一例として挙げられる。
不均化触媒としては、パラジウムカーボン、ロジウムカーボン、白金カーボンなどの担持触媒、ニッケル、白金等の金属粉末、ヨウ素、ヨウ化鉄等のヨウ化物、リン系化合物等の各種公知のものが挙げられる。該触媒の使用量はロジンに対して通常0.01質量%以上5質量%以下が望ましく、さらに望ましくは0.01質量%以上1質量%以下であり、反応温度は100℃以上300℃以下が望ましく、さらに望ましくは150℃以上290℃以下である。なおデヒドロアビエチン酸量を制御する方法としては例えば、不均化ロジンからエタノールアミン塩として結晶化する方法(J.Org.Chem.,31,4246(1996))により単離したデヒドロアビエチン酸を狙いとするデヒドロアビエチン酸量になるように不均化触媒の存在下で高温加熱して調製した不均化ロジンに添加してもよい。
これらの不均化ロジン、水素化ロジンは、不均化処理、又は水素化処理の前後において、上記精製工程を設けてもよい。
ロジンジオールの含有量は、低温定着性及び高温での耐オフセット性を両立する広い定着温度域を維持しつつ、外添剤の遊離に起因する画像欠陥を抑制する観点から、ジアルコール成分中10モル%以上100モル%以下が望ましく、20モル%以上90モル%以下がより望ましい。
脂肪族ジオールの例としては、例えばエチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール、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、1,4−ブテンジオール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、1,5−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、2−エチル−2−メチルプロパン−1,3−ジオール、2−ブチル−2−エチルプロパン−1,3−ジオール、1,6−ヘキサンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、2,4−ジメチル−1,5−ペンタンジオール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール、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、3−ヒドロキシ−2,2−ジメチルプロピル−3−ヒドロキシ−2,2−ジメチルプロパノエート、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール等が挙げられる。これら脂肪族ジオールは単独で用いても、二種以上を併用してもよい。
また、本実施形態において、脂肪族ジオールと共に、エーテル化ジフェノールを更に用いてもよい。エーテル化ジフェノールとは、ビスフェノールAとアルキレンオキサイドを付加反応させて得られるジオールであり、該アルキレンオキサイドとしてはエチレンオキサイドやプロピレンオキサイドであり、該アルキレンオキサイドの平均付加モル数がビスフェノールAの1モルに対して2モル以上16モル以下であるものが望ましい。
カルボン酸成分としては、ジカルボン酸が挙げられ、例えば、芳香族ジカルボン酸及び脂肪族ジカルボン酸からなる群より選ばれる少なくとも1種を用いてもよい。例えば、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、1,4−ナフタレンジカルボン酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸;シュウ酸、マロン酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、ダイマー酸、分岐鎖を有する炭素数1以上20以下のアルキルコハク酸、分岐鎖を有する炭素数1以上20以下のアルケニル基を有するアルケニルコハク酸等の脂肪族ジカルボン酸;それらの酸の無水物及び、それらの酸のアルキル(炭素数1以上3以下)エステル等が挙げられる。これらの中では、トナーの耐久性、定着性及び着色剤の分散性の観点、及び入手容易性の観点からイソフタル酸、テレフタル酸等の芳香族カルボン酸、コハク酸、セバシン酸、アゼライン酸等の脂肪族カルボン酸が望ましい。
特定ポリエステル樹脂は、上記酸成分、アルコール成分を原料として、公知慣用の製造方法によって調製される。その反応方法としては、エステル交換反応又は直接エステル化反応のいずれも適用され得る。また、加圧して反応温度を高くする方法、減圧法又は常圧下で不活性ガスを流す方法によって重縮合が促進される。上記反応によっては、アンチモン、チタン、スズ、亜鉛、アルミニウム及びマンガンより選ばれる少なくとも1種の金属化合物等、公知慣用の反応触媒が用いられ、反応が促進されてもよい。これら反応触媒の添加量は酸成分とアルコール成分の総量100質量部に対して、0.01質量部以上1.5質量部以下が望ましく、0.05質量部以上1.0質量部以下がより望ましい。反応温度は180℃以上300℃以下の温度で行える。
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、フタロシアニンブルー、マラカイトグリーンオキサレート、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。
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%以上であれば、特にオイルレス定着において剥離不良の発生が防止される。離型剤の含有量が15質量%以下であれば、トナーの流動性が悪化することがなく、画質および画像形成の信頼性が向上する。
その他添加剤としては、例えば帯電制御剤が挙げられ、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。
外添剤としては、シリカ粒子が挙げられ、必要に応じてその他の無機粒子併用してもよい。
外添剤は、より外添剤の遊離を抑制する観点から、体積平均粒径が10nm以上100nm以下の外添剤であることがよい。
これは、体積平均粒径が10nm以下であると、トナーとの静電的な付着力が急激に弱まって遊離し易くなる一方で、100nm以上であると、トナーが負荷を受けた際に外添剤がトナーの窪みに移動し易く、窪み中の外添剤が容易に凝集して容易に遊離し易いことが理由として考えられる。
シリカ粒子を含有する外添剤の体積平均粒径は、10nm以上100nm以下が望ましく、15nm以上50nm以下がより望ましい。
例えば、小径のシリカ粒子と球状で大径のシリカ粒子を併用すると、より中間転写体表面にキズがつきにくく、かつ削れにくくなる傾向があると考えられる。
これは、大径のシリカ粒子には、転写性や、中間転写体からのトナーのクリーニング性を向上させる効果があり、また、大径のシリカ粒子は、中間転写体に接した場合に、トナーの表面から離れて中間転写体に直接付着したり突き刺さったりする傾向が弱いことから中間転写体上を滑る傾向にあり、中間転写体表面にキズを付けにくく、削りにくいためと考えられる。
また、小径のシリカ粒子及び大径のシリカ粒子の質量比(小径のシリカ粒子/大径のシリカ粒子)は、0.1以上10以下がよく、0.5以上5以下が望ましく、0.5以上4以下がより望ましい。
トナーのテトラヒドロフラン可溶分は、低温定着性及び高温での耐オフセット性を両立する観点から、重量平均分子量(Mw)が60000以上200000以下が望ましく、70000以上150000以下がより望ましい。
これは、溶融が急峻になるために、定着性特に低温での定着性に優れることが理由として考えられる。
分子量分布曲線のピークは、1000以上50000以下の間に少なくとも1つ以上存在することが望ましく、1500以上40000以下の間に少なくとも1つ以上存在することがより望ましい。
ここで、分子量分布曲線のピークとは、トナーのテトラヒドロフラン可溶分の重量平均分子量を後述する方法で測定した場合における、重量平均分子量の最大値を示す。
これは、画像としての強度を充分に有し、かつ低温定着性に優れたトナーの設計が実現されることが理由として考えられる。
トナーのテトラヒドロフラン可溶分の数平均分子量(Mn)は、3000以上20000以下が望ましく、3300以上18000以下がより望ましく、3500以上15000以下がより望ましい
また、トナーのテトラヒドロフラン可溶分における、重量平均分子量と数平均分子量との比(Mw/Mn)は、4以上20以下が望ましく、5以上20以下がより望ましい
上記トナーのテトラヒドロフラン可溶分は、トナー試料0.5mgをテトラヒドロフラン1gに溶解させ、超音波分散をかけた後に、濃度が0.5%となるように調整を行って作製した。
実験条件としては、試料濃度0.5%、流速0.6ml/min、サンプル注入量10μl、測定温度40℃、RI検出器を用いて実験を行った。
また、検量線は東ソー(株)製「Polystyrene標準試料TSK standard」:「A−500」、「F−1」、「F−10」、「F−80」、「F−380」、「A−2500」、「F−4」、「F−40」、「F−128」、「F−700」の10サンプルから作製した。
本実施形態に係るトナーの平均円形度は、トナーの転写効率、画質の均一性の観点から、0.95以上1.00以下の範囲であることがよい。
これは、トナーの粉体流動性の向上が理由として考えられる。
トナーの平均円形度は、0.95以上1.00以下の範囲であることが望ましく、0.96以上0.99以下の範囲であることがより望ましい。
式: 円形度=円相当径周囲長/周囲長=[2×(A×π)1/2]/PM
(上記式において、Aは粒子の投影面積、PMは粒子の周囲長を表す。)
なお、測定はHPFモード(高分解能モード)、希釈倍率10倍で行った。また、データの解析に当たっては、測定ノイズ除去の目的で、個数粒径解析範囲を3μm以上80μm以下の範囲、円形度解析範囲を0.850以上1.000以下の範囲で実施した。
SF1=(ML2/A)×(π/4)×100 ・・・ 式(1)
上記式(1)中、MLはトナーの絶対最大長、Aはトナーの投影面積を各々示す。
以下、本実施形態に係るトナーの製造方法について説明する。
トナー粒子は、乾式製法(例えば、混練粉砕法等)、湿式製法(例えば凝集合一法、懸濁重合法、溶解懸濁造粒法、溶解懸濁法、溶解乳化凝集合一法等)のいずれにより製造してもよい。これらの製法に特に制限はなく、周知の製法が採用される。
以下、凝集合一法によりトナー粒子を得る方法を述べる。
なお、以下の説明では、着色剤、及び離型剤を含むトナー粒子を得る方法について説明するが、着色剤、離型剤は、必要に応じて用いられるものである。無論、着色剤、離型剤以外のその他添加剤を用いてもよい。
まず、ポリエステル樹脂粒子(特定ポリエステル樹脂の粒子)が分散された樹脂粒子分散液と共に、例えば、着色剤粒子が分散された着色剤粒子分散液、離型剤粒子が分散された離型剤分散液を準備する。
水系媒体としては、例えば、蒸留水、イオン交換水等の水、アルコール類などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
界面活性剤は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
なお、転相乳化法とは、分散すべき樹脂を、その樹脂が可溶な疎水性有機溶剤中に溶解せしめ、有機連続相(O相)に塩基を加えて、中和したのち、水媒体(W相)を投入することによって、W/OからO/Wへの、樹脂の変換(いわゆる転相)が行われて不連続相化し、樹脂を、水媒体中に粒子状に分散する方法である。
なお、樹脂粒子の体積平均粒径は、レーザ回析式粒度分布測定装置(堀場製作所製、LA−920)で測定される。以下、他に断りがないかぎり、粒子の体積平均粒径は同様に測定される。
次に、樹脂粒子分散液と共に、着色剤粒子分散液と、離型剤分散液と、を混合する。
そして、混合分散液中で、ポリエステル樹脂粒子と着色剤粒子と離型剤粒子とをヘテロ凝集させ目的とするトナー粒子の径に近い径を持つ、ポリエステル樹脂粒子と着色剤粒子と離型剤粒子とを含む凝集粒子を形成する。
凝集粒子形成工程においては、例えば、混合分散液を回転せん断型ホモジナイザーで攪拌下、室温(例えば25℃)で上記凝集剤を添加し、混合分散液のpHを酸性(例えばpHが2以上5以下)に調整し、必要に応じて分散安定剤を添加した後に、上記加熱を行ってもよい。
凝集剤の金属イオンと錯体もしくは類似の結合を形成する添加剤を必要に応じて用いてもよい。この添加剤としては、キレート剤が好適に用いられる。
キレート剤としては、水溶性のキレート剤を用いてもよい。キレート剤としては、例えば、酒石酸、クエン酸、グルコン酸などのオキシカルボン酸、イミノジ酸(IDA)、ニトリロトリ酢酸(NTA)、エチレンジアミンテトラ酢酸(EDTA)などが挙げられる。
キレート剤の添加量としては、例えば、ポリエステル樹脂粒子100質量部に対して0.01質量部以上5.0質量部以下の範囲内が挙げられ、0.1質量部以上3.0質量部未満であってもよい。
次に、凝集粒子が分散された凝集粒子分散液に対して、例えば、ポリエステル樹脂粒子のガラス転移温度以上(例えばポリエステル樹脂粒子のガラス転移温度より10から30℃高い温度以上)に加熱して、凝集粒子を融合・合一し、トナー粒子を形成する。
なお、凝集粒子が分散された凝集粒子分散液を得た後、当該凝集粒子分散液と、ポリエステル樹脂粒子(本実施形態に係るポリエステル樹脂の粒子)が分散された樹脂粒子分散液と、をさらに混合し、凝集粒子の表面にさらにポリエステル樹脂粒子を付着するように凝集して、第2凝集粒子を形成する工程と、第2凝集粒子が分散された第2凝集粒子分散液に対して加熱をし、第2凝集粒子を融合・合一して、コア/シェル構造のトナー粒子を形成する工程と、を経て、トナー粒子を製造してもよい。
洗浄工程は、帯電性の点から充分にイオン交換水による置換洗浄を施すことが望ましい。また、固液分離工程は、特に制限はないが、生産性の点から吸引濾過、加圧濾過等が望ましく用いられる。更に乾燥工程も特に方法に制限はないが、生産性の点から凍結乾燥、フラッシュジェット乾燥、流動乾燥、振動型流動乾燥等が望ましく用いられる。
本実施形態の現像剤は、本実施形態のトナーを少なくとも含むものである。
本実施形態のトナーは、そのまま一成分現像剤として、あるいは二成分現像剤として用いられる。二成分現像剤として用いる場合にはキャリアと混合して使用される。
次に、本実施形態に係る画像形成装置/画像形成方法について説明する。
本実施形態に係る画像形成装置は、像保持体と、前記像保持体の表面を帯電する帯電手段と、前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、静電荷像現像剤を収納し、前記静電荷像現像剤により前記静電荷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、前記記録媒体に前記トナー像を定着する定着手段と、を有する。
そして、静電荷像現像剤として、上記本実施形態に係る静電荷像現像剤を適用する。
そして、静電荷像現像剤として、上記本実施形態に係る静電荷像現像剤を適用する。
図1は、4連タンデム方式のカラー画像形成装置を示す概略構成図である。図1に示す画像形成装置は、色分解された画像データに基づくイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色の画像を出力する電子写真方式の第1乃至第4の画像形成ユニット10Y、10M、10C、10K(画像形成手段)を備えている。これらの画像形成ユニット(以下、単に「ユニット」ということがある。)10Y、10M、10C、10Kは、水平方向に互いに予め定められた距離離間して並設されている。なお、これらユニット10Y、10M、10C、10Kは、画像形成装置本体に対して着脱可能なプロセスカートリッジであってもよい。
また、各ユニット10Y、10M、10C、10Kの現像装置(現像手段)4Y、4M、4C、4Kのそれぞれには、トナーカートリッジ8Y、8M、8C、8Kに収容されたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの4色のトナーが供給可能である。
尚、1次転写ローラ5Yは、中間転写ベルト20の内側に配置され、感光体1Yに対向した位置に設けられている。更に、各1次転写ローラ5Y、5M、5C、5Kには、1次転写バイアスを印加するバイアス電源(図示せず)がそれぞれ接続されている。各バイアス電源は、図示しない制御部による制御によって、各1次転写ローラに印加する転写バイアスを可変する。
感光体1Yは、導電性(20℃における体積抵抗率:1×10−6Ωcm以下)の基体上に感光層を積層して形成されている。この感光層は、通常は高抵抗(一般の樹脂程度の抵抗)であるが、レーザ光線3Yが照射されると、レーザ光線が照射された部分の比抵抗が変化する性質を持っている。そこで、帯電した感光体1Yの表面に、図示しない制御部から送られてくるイエロー用の画像データに従って、露光装置3を介してレーザ光線3Yを出力する。レーザ光線3Yは、感光体1Yの表面の感光層に照射され、それにより、イエロー印字パターンの静電潜像が感光体1Yの表面に形成される。
このようにして感光体1Y上に形成された静電潜像は、感光体1Yの走行に従って予め定められた現像位置まで回転される。そして、この現像位置で、感光体1Y上の静電潜像が、現像装置4Yによって可視像(現像像)化される。
一方、感光体1Y上に残留したトナーはクリーニング装置6Yで除去されて回収される。
こうして、第1ユニット10Yにてイエロートナー像の転写された中間転写ベルト20は、第2乃至第4ユニット10M、10C、10Kを通して順次搬送され、各色のトナー像が重ね合わされて重ね合わせトナー像が形成される。
尚、上記例示した画像形成装置は、中間転写ベルト20を介して重ね合わせトナー像を記録紙Pに転写する構成となっているが、この構成に限定されるものではなく、感光体から直接トナー像が記録紙に転写される構造であってもよい。
図2は、本実施形態の現像剤を収納するプロセスカートリッジの好適な一例を示す概略構成図である。プロセスカートリッジ200は、感光体107とともに、帯電ローラ108、現像装置111、感光体クリーニング装置(クリーニング手段)113、露光のための開口部118、および除電露光のための開口部117を取り付けレール116を用いて組み合わせ、そして一体化したものである。
上記プロセスカートリッジ200は、転写装置112と、定着装置115と、図示しない他の構成部分とから構成される画像形成装置本体に対して着脱自在としたものであり、画像形成装置本体とともに画像形成装置を構成するものである。尚、300は記録紙である。
トナーカートリッジは、画像形成装置に着脱可能に装着され、少なくとも、前記画像形成装置内に設けられた現像手段に供給するためのトナーを収容するトナーカートリッジにおいて、前記トナーが既述した本実施形態のトナーとしたものである。なお、トナーカートリッジには少なくともトナーが収容されればよく、画像形成装置の機構によっては、例えば現像剤が収められてもよい。
−ロジンジオール(1)−
2官能エポキシ化合物としてビスフェノールAジグリシジルエーテル(商品名jER828、三菱化学(株)製、Mw340.41)113部、ロジン成分として蒸留による精製処理(蒸留条件:6.6kPa、220℃)を行ったガムロジン(Mw302.45)200部、及び反応触媒としてテトラエチルアンモニウムブロマイド(東京化成工業(株)製)0.5部を撹拌装置、加熱装置、冷却管、温度計を備えたステンレス製反応容器に仕込み、130℃に温度を上げ、ロジンの酸基とエポキシ化合物のエポキシ基との開環反応を行った。同温度で4時間継続して行い、酸価が0.5mgKOH/gになった時点で反応を停止し、上記例示化合物として挙げられたロジンジオール(1)を得た。
2官能エポキシ化合物としてエチレングリコールジグリシジルエーテル、東京化成製、Mw174)103部、ロジン成分としてウッドロジン(Mw310)214部、及び反応触媒としてテトラエチルアンモニウムブロマイド(東京化成工業(株)製)0.5部を撹拌装置、加熱装置、冷却管、温度計を備えたステンレス製反応容器に仕込み、130℃に温度を上げ、ロジンの酸基とエポキシ化合物のエポキシ基との開環反応を行った。同温度で4時間継続して行い、酸価が0.5mgKOH/gになった時点で反応を停止し、上記例示化合物として挙げられたロジンジオール(2)を得た。
−特定ポリエステル樹脂1−
アルコール成分として特定ロジンジオール(1) 473部、酸成分としてテレフタル酸(和光純薬工業(株)製)83部、トリメリット酸(和光純薬製)5部、及び反応触媒としてテトラ−n−ブチルチタネート(東京化成工業(株)製)0.3部を攪拌装置、加熱装置、温度計、分留装置、窒素ガス導入管を備えたステンレス製反応容器に仕込み、窒素雰囲気下、攪拌しながら230℃で7時間重縮合反応させ、目的とする分子量、酸価に達したことを確認し、特定ポリエステル樹脂1を合成した。
表1に従って、ロジンジオール及びカルボン酸成分の種類及び含有量を変更した以外は、特定ポリエステル樹脂1と同様にして、特定ポリエステル樹脂2〜4、比較ポリエステル樹脂1、2を合成した。
(トナー粒子1)
−非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液の作製−
高温・高圧乳化装置(キャビトロンCD1010、(株)ユーロテック製)に、上述のように作製した特定ポリエステル樹脂1を200質量部入れ、120℃の温度で加熱溶融させた。別途準備した水性媒体タンクに試薬アンモニア水をイオン交換水で希釈した0.37質量%の希アンモニア水を入れ、熱交換器で120℃に加熱しながら毎分0.1リットルの速度でキャビトロンに移送した。
回転子の回転速度が60Hz、圧力が5kg/cm2の条件でキャビトロンを運転し、体積平均粒径160nm、固形分30質量%の、特定ポリエステル樹脂1による非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液を得た。
下記成分を混合し、高圧衝撃式分散機アルティマイザー(HJP30006、(株)スギノマシン製)により1時間分散し、体積平均粒径180nm、固形分20質量%の着色剤粒子分散液を得た。
10質量部
・アニオン性界面活性剤(ネオゲンSC、第一工業製薬(株)製) 2質量部
・イオン交換水 80質量部
ドデカン二酸(東京化成工業(株)製)115質量部、ドデカンジオール(宇部興産(株)製)101質量部をフラスコに仕込み、1時間かけて温度を160℃まで上げ、反応系内が撹拌されていることを確認したのち、ジブチル錫オキサイドを0.02質量部投入した。更に生成する水を留去しながら同温度から6時間かけて200℃まで上げ、200℃で更に4時間脱水縮合反応を継続し、反応を終了させた。反応液を冷却後、固液分離を行い得られた固形物を40℃、真空状態の下乾燥を行い、結晶性ポリエステル樹脂を得た。
このようにして、固形分20質量%の結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液を得た。
・アニオン性界面活性剤(ネオゲンSC,第一工業製薬(株)製) 2質量部
・イオン交換水 200質量部
・非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液 150質量部
・着色剤粒子分散液 25質量部
・結晶性樹脂粒子分散液 50質量部
・ポリ塩化アルミニウム 0.4質量部
・イオン交換水 100質量部
その後、濃度0.5mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を用いて系内のpHを8.0に調製した後、ステンレス製フラスコを密閉し、攪拌軸のシールを磁力シールして攪拌を継続しながら90℃まで加熱して3時間保持した。
反応終了後、降温速度を2℃/分で冷却し、濾過、イオン交換水で十分洗浄した後、ヌッチェ式吸引濾過により固液分離を行った。これをさらに30℃のイオン交換水3Lを用いて再分散し、15分間300rpmで攪拌・洗浄した。この洗浄操作をさらに6回繰り返し、濾液のpHが7.54、電気伝導度6.5μS/cmとなったところでヌッチェ式吸引濾過によりNo.5Aろ紙を用いて固液分離を行った。
次いで真空乾燥を12時間継続してトナー粒子1を得た。
特定ポリエステル樹脂の種類を2〜4、比較特定ポリエステル樹脂1,2に変更した以外は、トナー粒子1と同様にしてトナー粒子2〜4、比較トナー粒子1,2を作製した。
上記で作製したトナー粒子1に、疎水性シリカ粒子(日本アエロジル社製、R972、体積平均粒径16nm)を1.5質量部、疎水性シリカ粒子(日本アエロジル社製、R974、体積平均粒径14nm)を1.2質量部、それぞれ添加し、ヘンシェルミキサーで混合し、トナー1を作製した。
表2に従って、トナー粒子の種類と外添剤の種類及び含有量とを変更した以外は、トナー1と同様にしてトナー2〜5、比較トナー1〜4を作製した。
<現像剤の作製>
上記で作製したトナー1を、ポリメタクリレート(綜研化学社製)1質量%でコートした体積平均粒径50μmのフェライトキャリアに対し、トナー濃度が5質量%になるよう加えた後、ボールミルで5分間撹拌・混合し、現像剤を作製した。
(低温定着性)
上記で作製した現像剤を富士ゼロックス社製(DocuCentreColor500)に実装し、富士ゼロックス社製カラー用ペーパー(J紙)にトナー載り量0.6mg/cm2となるよう調整して、未定着の画像の形成を行った。画出しした後、改造した外部定着装置を用い、J紙上の温度を90℃以上180℃以下の範囲で順次昇温させて定着することによって定着画像を得た。各定着温度で定着した画像にユニセロファン(三菱鉛筆、幅18mm)を張り付け、ローラーで500gの重しをかけた後、テープを剥離し剥離後の画像濃度を観察した。
画像濃度が1.5以上である場合の定着温度を最低定着温度とした。
最低定着温度の評価基準は以下のようにした。
結果を表2に示す。
○:最低定着温度が120未満
△:最低定着温度が120℃以上125℃以下
×:最低定着温度が125℃以上
既述の方法でトナー1における外添剤の遊離率を測定した。
結果を表2に示す。
上記で作製した現像剤を富士ゼロックス社製(DocuCentreColor500)に実装し、印字率9%、線速1,000m/secで2時間印字を行った。
その後、印字率0.15%で3時間印字し、緊急停止した後の感後体上のトナー量と記録媒体上のトナー量を測定し、これらの比(記録媒体上のトナー量/感後体上のトナー量)を転写効率として求め、転写性を評価した。
評価基準は以下のようにした。
結果を表2に示す。
◎:転写効率が80%以上
○:転写効率が70%以上
×:転写効率が70%未満
上記で作製した現像剤を富士ゼロックス社製(DocuCentreColor500)に実装し、画像を形成後、画像欠陥について、目視で評価を行った。
結果を表2に示す。
上記で作製した現像剤を、画像欠陥の評価の場合と同様の方法により、30時間印字した。その後、以下の方法でトナーや外添剤によるキャリアインパクション(キャリア汚染)を測定した。
(1)現像剤を20μの目開きに通し、残ったキャリアのカーボン量を炭素分析装置(カーボンアナライザー 堀場製作所)で測定する。
(2)測定したキャリアをクロロホルムで洗浄し、キャリアに付着したトナーを除去する。(1)で測定したカーボン量から(2)で測定したカーボン量を引いた値をトナーのインパクションの量とする。インパクションはキャリアに対する質量とする。
評価基準は以下のようにした。
結果を表2に示す。
○:0.2質量%以上
×:0.2質量%以下
高温での耐オフセット性について、以下のように評価した。
非オフセット領域は、定着ローラの表面温度を段階的に変化させながら、未定着の画像を通紙し、画像、またはその一部が通紙の際に定着ローラに転移した後、後続の紙に移行
しているか否かを目視で判定して行った。
紙への移行のあるものをオフセットあり、ないものをオフセットなしとし、
高温側の非オフセット領域を求めた。
評価基準は以下のようにした。
高温側非オフセット領域の判定
220℃以上:◎
200℃以上:○
190℃以下:△
180℃以下:×
○以上を合格とした。
結果を表2に示す。
表2に従って、トナーの種類を変更した以外は実施例1と同様にして現像剤を作製し、実施例1と同様の評価を行った。
結果を表2に示す。
2Y,2M,2C,2K,108 帯電ローラ
3Y,3M,3C,3K レーザ光線
3 露光装置
4Y,4M,4C,4K,111 現像装置(現像手段)
5Y,5M,5C,5K 1次転写ローラ
6Y,6M,6C,6K,113 感光体クリーニング装置(クリーニング手段)
8Y,8M,8C,8K トナーカートリッジ
10Y,10M,10C,10K ユニット
20 中間転写ベルト(中間転写体)
22 駆動ローラ
24 支持ローラ
26 2次転写ローラ(転写手段)
28,115 定着装置(定着手段)
30 中間転写体クリーニング装置
32 搬送ロール(排出ロール)
112 転写装置
116 取り付けレール
117 除電露光のための開口部
118 露光のための開口部
200 プロセスカートリッジ,
P,300 記録紙(記録媒体)
Claims (9)
- ジカルボン酸由来の繰り返し単位とロジンジオール由来の繰り返し単位を有するポリエステル樹脂を含有するトナー粒子と、シリカ粒子を含有する外添剤と、を含み、
トナーのテトラヒドロフラン可溶分の重量平均分子量(Mw)が60,000以上200,000以下である静電荷像現像用トナー。 - 前記トナーのテトラヒドロフラン可溶分の数平均分子量(Mn)が3,000以上20,000以下であり、前記重量平均分子量(Mw)と前記数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)が5以上20以下である請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
- 請求項1又は2に記載の静電荷像現像用トナーを含む静電荷像現像剤。
- 請求項1又は2のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーを収納し、
画像形成装置に着脱されるトナーカートリッジ。 - 請求項3に記載の静電荷像現像剤を収納し、像保持体の表面に形成された静電荷像を前記静電荷像現像剤により現像してトナー像を形成する現像手段を備え、
画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジ。 - 像保持体と、
前記像保持体の表面を帯電する帯電手段と、
前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、
請求項3に記載の静電荷像現像剤を収納し、前記静電荷像現像剤により前記静電荷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。 - 前記転写手段が、
前記像保持体に形成された前記トナー像が転写される中間転写体と、
前記像保持体に形成された前記トナー像を前記中間転写体に転写する一次転写手段と、
前記中間転写体上の前記トナー像を前記記録媒体に転写する二次転写手段と、
を備える請求項6に記載の画像形成装置。 - 像保持体の表面を帯電する帯電工程と、
前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成工程と、
請求項3に記載の静電荷像現像剤により前記静電荷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、
前記記録媒体に前記トナー像を定着する定着工程と、
を有する画像形成方法。 - 前記転写工程が、
前記像保持体に形成された前記トナー像を中間転写体に転写する一次転写工程と、
前記中間転写体上の前記トナー像を前記記録媒体に転写する二次転写工程と、
を有する請求項8に記載の画像形成方法。
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