JP2014081468A - 静電荷像現像用透明トナー、静電荷像現像剤、トナーカートリッジ、画像形成方法及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
Description
従来電子写真法においては、感光体や静電記録体上に種々の手段を用いて静電潜像を形成し、この静電潜像にトナーと呼ばれる検電性粒子を付着させて静電潜像(トナー像)を現像し、被転写体表面に転写し、加熱等により定着する、という複数の工程を経て、可視化する方法が一般的に使用されている。
<1> 結着樹脂、及び、下記式(1)で表される化合物を含有することを特徴とする静電荷像現像用透明トナー、
<3> 前記式(1)中、Mがユーロピウム(Eu)、テルビウム(Tb)、又は、サマリウム(Sm)である、<1>又は<2>に記載の静電荷像現像用透明トナー、
<4> 前記式(1)中、Mがユーロピウム(Eu)である、<1>〜<3>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用透明トナー、
<5> 蛍光X線分析により測定される希土類元素のトナー中における含有量が0.2重量%以上1.5重量%以下である、<1>〜<4>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用透明トナー、
<6> 蛍光X線分析により測定される希土類元素のトナー中における含有量をA1重量%、リンのトナー中における含有量をA2重量%としたとき、A2/A1が0.2〜1.5である、<1>〜<5>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用透明トナー、
<7> 体積平均粒径Dvが3μm以上20μm以下である、<1>〜<6>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用透明トナー、
<8> 結着樹脂、及び、式(1)で表される化合物を含むトナー形成材料を混錬する混錬工程、混錬工程により形成された混錬物を冷却する冷却工程、冷却工程により冷却された混錬物を粉砕する粉砕工程、並びに、粉砕工程により粉砕された混錬物を分級する分級工程を有することを特徴とする、<1>〜<7>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用透明トナーの製造方法、
<9> <1>〜<7>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用透明トナー、及び、キャリアを含むことを特徴とする静電荷像現像剤、
<10> 画像形成装置に着脱可能であり、<1>〜<7>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用透明トナーを収容することを特徴とするトナーカートリッジ、
<11> 像保持体と、前記像保持体を帯電させる帯電手段と、帯電した前記像保持体を露光して前記像保持体表面に静電潜像を形成させる露光手段と、トナーを含む現像剤により前記静電潜像を現像してトナー像を形成させる現像手段と、前記トナー像を前記像保持体から被転写体表面に転写する転写手段と、前記被転写体表面に転写されたトナー像を定着する定着手段と、を有し、前記現像剤が<1>〜<7>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用透明トナー、又は、<9>に記載の静電荷像現像剤である画像形成装置、
<12> 像保持体表面に静電潜像を形成する潜像形成工程、前記像保持体表面に形成された静電潜像をトナーを含む現像剤により現像してトナー像を形成する現像工程、前記トナー像を被転写体表面に転写する転写工程、及び、前記被転写体表面に転写されたトナー像を定着する定着工程、を含み、前記現像剤として<1>〜<7>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用透明トナー、又は、<9>に記載の静電荷像現像剤を用いる画像形成方法。
上記<2>に記載の発明によれば、本構成を有しない場合に比して、より転写性が改善された静電荷像現像用透明トナーが提供される。
上記<3>に記載の発明によれば、本構成を有しない場合に比して、より転写性が改善された静電荷像現像用透明トナーが提供される。
上記<4>に記載の発明によれば、本構成を有しない場合に比して、より転写性が改善された静電荷像現像用透明トナーが提供される。
上記<5>に記載の発明によれば、本構成を有しない場合に比して、より転写性が改善された静電荷像現像用透明トナーが提供される。
上記<6>に記載の発明によれば、本構成を有しない場合に比して、より転写性が改善された静電荷像現像用透明トナーが提供される。
上記<7>に記載の発明によれば、本構成を有しない場合に比して、より転写性が改善された静電荷像現像用透明トナーが提供される。
上記<8>に記載の発明によれば、本構成を有しない場合に比して、より容易に静電荷像現像用透明トナーが製造される。
上記<9>に記載の発明によれば、本構成を有しない場合に比して、転写性が改善された静電荷像現像剤が提供される。
上記<10>に記載の発明によれば、本構成を有しない場合に比して、転写性が改善されたトナーカートリッジが提供される。
上記<11>に記載の発明によれば、本構成を有しない場合に比して、転写性が改善された画像形成装置が提供される。
上記<12>に記載の発明によれば、本構成を有しない場合に比して、転写性が改善された画像形成方法が提供される。
本実施形態の静電荷像現像用透明トナー(以下、単に「トナー」又は「透明トナー」ともいう。)は、結着樹脂、及び、下記式(1)で表される化合物(以下、化合物(1)ともいう。)を含有することを特徴とする。
なお、本実施形態において、「X〜Y」との記載は、XからYの間の範囲だけでなく、その両端であるX及びYも含む範囲を表す。例えば、「X〜Y」が数値範囲であれば、数値の大小に応じて「X以上Y以下」又は「X以下Y以上」を表す。
その一方、透明トナー層を設けることで、透明トナーの転写不良が問題となる。本発明者等は、転写体上で最下層となる透明トナー層が、特に高温高湿環境下では転写不良を生じやすいことを見出した。その詳細な機構は不明であるか、最下層である透明トナー層は、帯電の劣化が生じやすく、特に、高温高湿下では帯電の劣化が著しいと考えられる。
以下、トナーを構成する各成分について詳述する。
本実施形態の静電荷像現像用透明トナーは、式(1)で表される化合物(化合物(1))を含有する。本実施形態の静電荷像現像用透明トナーは、化合物(1)を含有することにより、高温高湿下での転写性が改善される。上述のように、トリフェニルホスフィンオキシド基を有するために、トナーの吸湿が抑制され、転写性が改善されたものと推定される。
式(1)中、R1はメチル基又はトリフルオロメチル基を表し、上述の観点から、トリフルオロメチル基であることが好ましい。
式(1)中、R2は水素原子を表す。水素原子として、重水素(2H、D)を使用してもよく、特に限定されない。
式(1)中、R3はメチル基、トリフルオロメチル基、t−ブチル基、フェニル基、又はナフチル基を表す。フェニル基及びナフチル基は、置換基を有していてもよく、該置換基としては、アルキル基及びアルコキシ基が例示され、また、該アルキル基及びアルコキシ基は、更にハロゲン原子で置換されていてもよい。
R3としては、上述の観点から、ケトン基に近傍する炭素原子(C1)と結合する原子(原子2)として、ハロゲン原子、又は炭素原子が好ましく、より好ましくはハロゲン原子である。更にC1―原子2間は単結合であることが好ましい。これらの観点もふまえ、トリフルオロメチル基、t−ブチル基、フェニル基、又はナフチル基が好ましく、より好ましくはトリフルオロメチル基、又は、t−ブチル基であり、更に好ましくはトリフルオロメチル基である。
希土類元素の含有量が0.2重量%以上であると、高光沢で平滑性の高い画像が得られる。また、1.5重量%以下であると、最低定着温度の上昇を引き起こすことなく、高光沢の画像が得られる。また、化合物(1)は極めて無色に近い淡色の化合物であり、希土類元素の含有量が1.5重量%以下の添加量では、画像の着色という問題を生じにくいので好ましい。
化合物(1)を合成する際に、過剰のトリフェニルホスフィンオキシド基が残留する場合があり、この場合には、トナー中のA2/A1の値が化合物(1)を添加した場合の理論値よりも大きくなる。A2/A1が上記範囲内であると、帯電性が良好であり、好ましい。
前記トナーは、結着樹脂を含有する。
結着樹脂としては、本実施形態ではポリエステル樹脂が好ましい。ポリエステル樹脂が親水性であるため、トナー形成時に良好に分散し、より均一に近い状態でユーロピウム錯体をトナー母粒子中に取り込むことができるため好ましい。
本実施形態に用いることのできる重縮合性単量体としては、例えば、多価カルボン酸、ポリオール、ヒドロキシカルボン酸、ポリアミン、又は、それらの混合物が挙げられる。特に、重縮合性単量体としては、多価カルボン酸とポリオールと更にはこれらのエステル化合物(オリゴマー及び/又はプレポリマー)であることが好ましく、直接エステル反応、又はエステル交換反応を経て、ポリエステル樹脂を得るものがよい。この場合、重合されるポリエステル樹脂としてはアモルファス(無定形)ポリエステル樹脂(非結晶性ポリエステル樹脂)、結晶性ポリエステル樹脂などのいずれかの形態、又はそれらの混合形態をとることができる。
本実施形態において、重縮合樹脂は、重縮合性単量体、それらのオリゴマー及びプレポリマーよりなる群から選ばれる少なくとも1種を重縮合して得られるが、これらの中でも重縮合性単量体を使用することが好ましい。
また、ジカルボン酸以外の多価カルボン酸としては、例えば、トリメリット酸、トリメシン酸、ピロメリット酸、ナフタレントリカルボン酸、ナフタレンテトラカルボン酸、ピレントリカルボン酸、ピレンテトラカルボン酸、イタコン酸、グルタコン酸、n−ドデシルコハク酸、n−ドデセニルコハク酸、イソドデシルコハク酸、イソドデセニルコハク酸、n−オクチルコハク酸、n−オクテニルコハク酸等、更にまたこれらの低級エステルなどが挙げられる。更にまた、酸ハロゲン化物、酸無水物もこの限りではない。
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。
なお、低級エステルとは、エステルのアルコキシ部分の炭素数が1〜8であることを示す。具体的には、メチルエステル、エチルエステル、n−プロピルエステル、イソプロピルエステル、n−ブチルエステル及びイソブチルエステル等が挙げられる。
また、水分散性を容易にするため、例えば、2,2−ジメチロールプロピオン酸、2,2−ジメチロールブタン酸、2,2−ジメチロール吉草酸等が例示される。
また、これらの重縮合性単量体の組み合わせにより非結晶性樹脂や結晶性樹脂を容易に得ることができる。
結着樹脂のガラス転移温度は、ASTM D3418−82に規定された方法(DSC法)で測定した値をいう。
ラジカル重合性単量体としては、スチレン系単量体類、不飽和カルボン酸類、(メタ)アクリレート類(なお、「(メタ)アクリレート」とは、アクリレート及びメタクリレートを意味するものとし、以下も同様とする。)、N−ビニル化合物類、ビニルエステル類、ハロゲン化ビニル化合物類、N−置換不飽和アミド類、共役ジエン類、多官能ビニル化合物類、多官能(メタ)アクリレート類等が挙げられる。なお、これらの中で、N−置換不飽和アミド類、共役ジエン類、多官能ビニル化合物類、及び、多官能(メタ)アクリレート類等は、生成された重合体に架橋反応を生起させることもできる。これらを、単独で、或いは組み合わせて使用できる。
ラジカル重合性単量体としては、エチレン性不飽和結合を有する化合物であることが好ましく、芳香族エチレン性不飽和化合物(以下、「ビニル芳香族」ともいう。)、エチレン性不飽和結合を有するカルボン酸(不飽和カルボン酸)、エステルやアルデヒド、ニトリル若しくはアミドなどの不飽和カルボン酸の誘導体、N−ビニル化合物、ビニルエステル類、ハロゲン化ビニル化合物、N−置換不飽和アミド、共役ジエン、多官能ビニル化合物、又は、多官能(メタ)アクリレートであることがより好ましい。
本実施形態の静電荷像現像用透明トナーは、離型剤を含有することが好ましい。
離型剤の具体例としては、例えば、エステルワックス、ポリエチレン、ポリプロピレン又はポリエチレンとポリプロピレンの共重合物が望ましいが、ポリグリセリンワックス、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックス、カルナバワックス、サゾールワックス、モンタン酸エステルワックス、脱酸カルナバワックス、パルミチン酸、ステアリン酸、モンタン酸、ブランジン酸、エレオステアリン酸、バリナリン酸などの不飽和脂肪酸類、ステアリルアルコール、アラルキルアルコール、ベフェニルアルコール、カルナウビルアルコール、セリルアルコール、メリシルアルコール、或いは更に長鎖のアルキル基を有する長鎖アルキルアルコール類などの飽和アルコール類;ソルビトールなどの多価アルコール類;リノール酸アミド、オレイン酸アミド、ラウリン酸アミドなどの脂肪酸アミド類;メチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスカプリン酸アミド、エチレンビスラウリン酸アミド、ヘキサメチレンビスステアリン酸アミドなどの飽和脂肪酸ビスアミド類、エチレンビスオレイン酸アミド、ヘキサメチレンビスオレイン酸アミド、N,N’−ジオレイルアジピン酸アミド、N,N’−ジオレイルセバシン酸アミドなどの、不飽和脂肪酸アミド類;m−キシレンビスステアリン酸アミド、N,N’−ジステアリルイソフタル酸アミドなどの芳香族系ビスアミド類;ステアリン酸カルシウム、ラウリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウムなどの脂肪酸金属塩(一般に金属石けんといわれているもの);脂肪族炭化水素系ワックスにスチレンやアクリル酸などのビニル系モノマーを用いてグラフト化させたワックス類;ベヘニン酸モノグリセリドなどの脂肪酸と多価アルコールの部分エステル化物;植物性油脂の水素添加などによって得られるヒドロキシル基を有するメチルエステル化合物などが挙げられる。
トナーには、上記成分以外にも、更に必要に応じて帯電制御剤、無機粉体(無機粒子)、有機粒子等の種々の成分を添加してもよい。
帯電制御剤としては、例えば4フッ素系界面活性剤、サリチル酸金属錯体、アゾ系金属化合物のような含金属染料、マレイン酸を単量体成分として含む重合体の如き高分子酸、四級アンモニウム塩、ニグロシン等のアジン系染料等が挙げられる。
トナーは、外添剤が表面に外添されていることが好ましい。表面に外添される外添剤としては、無機粒子や有機粒子が挙げられ、具体的には以下に挙げられたものの他、後述するトナーの製造方法において用いられる外添剤も含まれる。
無機粒子としては、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、窒化ケイ素等が挙げられる。
無機粒子は、一般に流動性を向上させる目的で使用される。前記無機粒子の1次粒径としては、1〜200nmの範囲が望ましく、その添加量としては、トナー100重量部に対して、0.01〜20重量部の範囲が好ましい。
外添剤の添加量は、外添前のトナー粒子100重量部に対し、0.1重量部以上5重量部以下が好ましい。外添量が0.1重量部以上であると、外添剤による流動性及び帯電性向上作用が発現する。また外添量が5重量部以下であると、十分な帯電性が付与される。
本実施形態のトナーの体積平均粒径Dv(D50v)は、3μm以上20μm以下が好ましく、3μm以上15μm以下がより好ましく、4μm以上10μm以下が更に好ましい。
また、本実施形態のトナーにおけるトナー母粒子の体積平均粒径Dv(D50v)は、3μm以上20μm以下が好ましく、3μm以上15μm以下がより好ましく、4μm以上10μm以下が更に好ましい。
トナーの体積平均粒径及びトナー母粒子の体積平均粒径が3μm以上であると、転写体(転写ベルト)汚れが抑制され、20μm以下であると高い光沢性を有する画像が得られる。
トナーの粒度分布としては狭いほうが好ましく、より具体的にはトナーの個数粒径の小さい方から換算して16%径(D16p)と84%径(D84p)の比を平方根として示したもの(GSDp)、すなわち、下式で表されるGSDpが1.40以下であることが好ましく、1.31以下であることがより好ましく、1.27以下であることが特に好ましい。また、GSDpは1.15以上であることが好ましい。
GSDp={(D84p)/(D16p)}0.5
体積平均粒径、GSDp共に上記範囲であれば、極端に小さな粒子の存在量が少ないため、小粒径トナーの帯電量が過剰になることによる現像性の低下を抑制できる。
粒子の粒径がおよそ5μm以下の場合は、レーザー回折散乱式粒度分布測定装置(LA−700、(株)堀場製作所製)を用いて測定することができる。
更に、粒径がナノメーターオーダーの場合は、BET式の比表面積測定装置(Flow SorbII2300、(株)島津製作所製)を用いて測定することができる。
形状係数SF1は、粒子表面の凹凸の度合いを示す形状係数であり、以下の式により算出される。
SF1の具体的な測定方法としては、例えば、まずスライドグラス上に散布したトナーの光学顕微鏡像を、ビデオカメラを通じて画像解析装置に取り込み、50個のトナーについてSF1を計算し、平均値を求める方法が挙げられる。
本実施形態の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トナー粒子を作製し、必要に応じてトナー粒子に外添剤を外添する。これらの方法の中でも、混練粉砕法が好ましい。
混練粉砕法は、より詳細には、結着樹脂、及び、化合物(1)を含むトナー形成材料を混錬する混錬工程と、前記混錬物を粉砕する粉砕工程とに分けられる。必要に応じて、混錬工程により形成された混錬物を冷却する冷却工程等、他の工程を有してもよい。
各工程について詳しく説明する。
混錬工程は、結着樹脂、及び、化合物(1)とを含む化合物を含むトナー形成材料を混錬する工程である。
混錬工程においては、トナー形成材料100重量部に対し、0.5重量部以上5重量部以下の水系媒体(例えば、蒸留水やイオン交換水等の水、アルコール類等)を添加することが望ましい。
スクリュー押出し機11は、スクリュー(図示せず)を備えたバレル12と、バレル12にトナーの原料であるトナー形成材料を注入する注入口14と、バレル12中のトナー形成材料に水系媒体を添加するための液体添加口16と、バレル12中でトナー形成材料が混錬されて形成された混錬物を排出する排出口18と、から構成されている。
バレル12は、注入口14に近いほうから順に、注入口14から注入されたトナー形成材料をニーディング部NAに輸送する送りスクリュー部SA、トナー形成材料を第1の混錬工程により溶融混錬するためのニーディング部NA、ニーディング部NAにおいて溶融混錬されたトナー形成材料をニーディング部NBに輸送する送りスクリュー部SB、トナー形成材料を第2の混錬工程により溶融混錬し混錬物を形成するニーディング部NB、及び形成された混錬物を排出口18に輸送する送りスクリュー部SCに分かれている。
次いで、送りスクリュー部SBにおいて、液体添加口16からバレル12に水系媒体を注入することにより、トナー形成材料に水系媒体を添加する。また図1では、送りスクリュー部SBにおいて水系媒体を注入する形態を示しているが、これに限られず、ニーディング部NBにおいて水系媒体が注入されてもよく、送りスクリュー部SB及びニーディング部NBの両方において水系媒体が注入されてもよい。すなわち、水系媒体を注入する位置及び注入箇所は、必要に応じて選択される。
最後に、ニーディング部NBにより溶融混錬されて形成された混錬物は、送りスクリュー部SCにより排出口18に輸送され、排出口18から排出される。
以上のようにして、図1に示したスクリュー押出し機11を用いた混錬工程が行われる。
冷却工程は、上記混錬工程において形成された混錬物を冷却する工程であり、冷却工程では、混錬工程終了の際における混錬物の温度から4℃/sec以上の平均降温速度で40℃以下まで冷却することが好ましい。混錬物の冷却速度が遅い場合、混錬工程において結着樹脂中に細かく分散された混合物(必要に応じてトナー粒子内に内添される離型剤等の内添剤との混合物)が再結晶化し、分散径が大きくなる場合がある。一方、上記平均降温速度で急冷すると、混錬工程終了直後の分散状態がそのまま保たれるため好ましい。なお上記平均降温速度とは、混錬工程終了の際における混錬物の温度(例えば図1のスクリュー押出し機11を用いた場合は、t2℃)から40℃まで降温させる速度の平均値をいう。
冷却工程における冷却方法としては、具体的には、例えば、冷水又はブラインを循環させた圧延ロール及び挟み込み式冷却ベルト等を用いる方法が挙げられる。なお、前記方法により冷却を行う場合、その冷却速度は、圧延ロールの速度、ブラインの流量、混錬物の供給量、混錬物の圧延時のスラブ厚等で決定される。スラブ厚は、1〜3mmの薄さであることが好ましい。
冷却工程により冷却された混錬物は、粉砕工程により粉砕され、トナー粒子が形成される。粉砕工程では、例えば、機械式粉砕機、ジェット式粉砕機等が使用される。
粉砕工程により得られたトナー粒子は、必要に応じて、目的とする範囲の体積平均粒径のトナー粒子を得るため、分級工程により分級を行ってもよい。分級工程においては、従来から使用されている遠心式分級機、慣性式分級機等が使用され、微粉(目的とする範囲の粒径よりも小さいトナー粒子)及び粗粉(目的とする範囲の粒径よりも大きいトナー粒子)が除去される。
得られたトナー粒子は、帯電調整、流動性付与、電荷交換性付与等を目的として、既述の特定シリカ、チタニア、酸化アルミに代表される無機粒子を添加付着してもよい。これらは、例えばV型ブレンダーやヘンシェルミキサー、レディゲミキサー等によって行われ、段階を分けて付着される。
上記外添工程の後に、必要に応じて篩分工程を設けてもよい。篩分方法としては、具体的には、例えば、ジャイロシフター、振動篩分機、風力篩分機等が挙げられる。篩分することにより、外添剤の粗粉等が取り除かれ、筋の発生、ぼた汚れなどが抑制される。
本実施形態の静電荷像現像剤(以下、「現像剤」という場合がある。)は、上記本実施形態のトナーを含有するものであれば特に制限はなく、トナーを単独で用いる一成分系の現像剤であってもよく、トナーとキャリアとを含む二成分系の現像剤であってもよい。なお、一成分系の現像剤の場合には、磁性金属粒子を含むトナーであっても磁性金属粒子を含まない非磁性一成分トナーであっても構わない。
現像剤におけるトナーとキャリアとの混合比としては特に制限はなく、目的に応じて選択される。
次に、本実施形態の静電荷像現像用透明トナーを用いた画像形成装置について説明する。
本実施形態の画像形成装置は、像保持体と、前記像保持体を帯電させる帯電手段と、帯電した前記像保持体を露光して前記像保持体表面に静電潜像を形成させる露光手段と、トナーを含む現像剤により前記静電潜像を現像してトナー像を形成させる現像手段と、前記トナー像を前記像保持体から被転写体表面に転写する転写手段と、前記被転写体表面に転写されたトナー像を定着する定着手段と、を有し、前記現像剤が本実施形態の静電荷像現像用透明トナー、又は、本実施形態の静電荷像現像剤であることを特徴とする。
また、像保持体をクリーニング部材で摺擦し転写残留成分を除去するクリーニング手段(トナー除去手段)を有し、前記現像剤として本実施形態の静電荷像現像剤を用いるものである。
以下、本実施形態の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。
また、各ユニット10T、10Y、10M、10C、10Kの現像装置(現像手段)4T、4Y、4M、4C、4Kのそれぞれには、トナーカートリッジ8T、8Y、8M、8C、8Kに収容された透明、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの5色のトナーが供給される。
なお、1次転写ローラ5Tは、中間転写ベルト20の内側に配置され、感光体1T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5T、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1T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3T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1Tの表面に、図示しない制御部から送られてくる透明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3Tを出力する。レーザ光線3Tは、感光体1Tの表面の感光層に照射され、それにより、透明印字パターンの静電潜像が感光体1Tの表面に形成される。
このようにして感光体1T上に形成された静電潜像は、感光体1Tの走行に従って現像位置まで回転される。そして、この現像位置で、感光体1T上の静電潜像が、現像装置4Tによって現像像化される。
一方、感光体1T上に残留したトナーは感光体クリーニング装置6T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から第5ユニット10Y、10M、10C、10Kを通して順次搬送され、各色のトナー像が重ねられて多重転写される。
なお、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3は、本実施形態の静電荷像現像剤を収容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と共に、帯電ローラ108、現像剤保持体111Aを備えた現像装置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、及び、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。
そして、この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共に、記録紙300に画像を形成する画像形成装置を構成するものである。
次に、本実施形態のトナーを用いた画像形成方法について説明する。本実施形態のトナーは、公知の電子写真方式を利用した画像形成方法に利用される。具体的には以下の工程を有する画像形成方法において利用される。
すなわち、好ましい画像形成方法は、像保持体表面に静電潜像を形成する潜像形成工程、前記像保持体表面に形成された静電潜像をトナーを含む現像剤により現像してトナー像を形成する現像工程、前記トナー像を被転写体表面に転写する転写工程、及び、前記被転写体表面に転写されたトナー像を定着する定着工程、を含み、前記現像剤として本実施形態の静電荷像現像用トナー、又は、本実施形態の静電荷像現像剤を用いる。また、転写工程は、静電荷潜像保持体から被転写体へのトナー像の転写を媒介する中間転写体を用いたものであってもよい。
なお、以下に実施例において、特に断りのない限り、「部」は「重量部」を意味し、「%」は「重量%」を意味する。
<元素分析>
トナー中の希土類元素及びリン(P)の含有量は、下記方法により測定することができる。すなわち、走査型蛍光X線分析装置(リガク ZSX PrimusII)を用いて、トナー量0.130gのディスクを成型し、X線出力40−70mA、測定面積10mmφ、測定時間15分の条件で、定性定量全元素分析法にて測定し、このデータの各元素のLαの分析値を本実施形態の元素量とした。なお、このピークに他の元素のピークが重なる場合には、ICP発光分光法や、原子吸光法にて、解析した上で分析値を求めることができる。
キャリアの体積平均粒径は、電子顕微鏡(SEM)を用いて行った。より具体的にはSEMにより画像を得た後、粒子一つにつき粒子の径(最長部分)r1を測定した。これを100個につき測定した後、r1〜r100を球径換算し体積を求め、1番目から100番目までの50%となったときの値を体積平均粒径とした。
トナーの体積平均粒径は、コールターマルチサイザーII(ベックマン−コールター社製)を用いて測定した。電解液としては、ISOTON−II(ベックマン−コールター社製)を使用した。
測定法としては、まず、分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムの5%水溶液2ml中に、測定試料を0.5mg以上50mg以下加え、これを前記電解液100ml以上150ml以下中に添加した。この測定試料を懸濁させた電解液を超音波分散器で約1分間分散処理を行い、前記コールターマルチサイザーII型により、アパーチャー径が100μmのアパーチャーを用いて、粒径が2.0μm以上60μm以下の範囲の粒子の粒度分布を測定した。測定する粒子数は50,000とした。
測定された粒度分布を、分割された粒度範囲(チャンネル)に対し、重量又は体積について小径側から累積分布を描き、累積50%となる粒径をそれぞれ重量平均粒径又は体積平均粒径と定義する。
アセチルアセトン0.4部及びトリフェニルホスフィンオキシド0.6部を溶解させたエタノールA液50部を窒素置換した後、加熱を開始し、80℃に保った。塩化ユーロピウム0.2部を含むエタノール溶液(B液)40部を調製し、20分かけてA液へ滴下した。系を80℃に保ったまま撹拌し、5時間熟成させた後、減圧留去にて溶媒を除去した。これにより得られた粉末を真空乾燥させることにより錯体化合物Aを得た。
アセチルアセトンを下記化合物に変更した以外は、錯体化合物Aと同様にして錯体化合物B〜Jを合成した。なお、Dは重水素を表す。
錯体化合物Bの合成において、塩化ユーロピウムを塩化テルビウムに変更した以外は錯体化合物Bと同様の方法で錯体化合物Kを合成した。
錯体化合物Bの合成において、塩化ユーロピウムを塩化サマリウムに変更した以外は錯体化合物Bと同様の方法で錯体化合物Lを合成した。
錯体化合物Bの合成において、塩化ユーロピウムを塩化イットリウムに変更した以外は錯体化合物Bと同様の方法で錯体化合物Mを合成した。
使用したトリフェニルホスフィンオキシドの量を2.0部に変更した以外は錯体化合物Aと同様にして錯体化合物Nを合成した。なお、錯体化合物Nは、過剰のトリフェニルホスフィンオキシドを使用している。
使用したトリフェニルホスフィンオキシドの量を2.8部に変更した以外は錯体化合物Aと同様にして錯体化合物Oを合成した。なお、錯体化合物Oは、大過剰のトリフェニルホスフィンオキシドを使用している。
錯体化合物Aの合成において、アセチルアセトンを4,4,4−トリフルオロ−1−(2−チエニル)−1,3−ブタンジオンに変更した以外は錯体化合物Aと同様の方法で錯体化合物Pを合成した。
・ポリエステル樹脂(ビスフェノールAのプロピレンオキシド2モル付加物/エチレンオキシド2モル付加物、テレフタル酸、トリメリット酸を主成分とするスズ触媒を用いて合成したポリエステル樹脂):171部
・離型剤(ポリプロピレン;三井化学(株)製、三井HI−WAX NP055):5.0部
・錯体化合物A:10.0部
以上の成分を、ヘンシェルミキサーにて混合し、その後、図1に示すスクリュー構成を有する連続混錬機(2軸押出し機)にて、以下条件にて混錬を実施した。なお、スクリューの回転数は500rpmとした。
・フィード部(ブロック12A及び12B)設定温度:20℃
・ニーディング部1混錬設定温度(ブロック12Cから12E):100℃
・ニーディング部2混錬設定温度(ブロック12Fから12J):110℃
・水系媒体(蒸留水)添加量(原料供給量100部に対して):1.5部
この時の排出口(排出口18)での混錬物温度は、120℃であった。
この後粗粉分級機内蔵の粉砕機(AFG400)にて、粉砕し、粉砕粒子を得た。その後、慣性式分級機にて分級を行い、微粉・粗粉を除去し、体積平均粒径6.2μmのトナー粒子1を得た。
トナー1の作製において、表2に示すように、錯体化合物Aを錯体化合物B〜Mへ変更した以外はトナー1と同様の方法でトナー粒子2〜13を得た。トナー粒子1と同様の方法で外添・篩分工程を行い、トナー2〜13を得た。結果を表2に示す。
トナー1の作製において、錯体化合物Aを5.0部に変更した以外はトナー1と同様の方法でトナー粒子14を得た。トナー粒子1と同様の方法で体積平均粒径6.0μmのトナー14を得た。結果を表2に示す。
トナー1の作製において、錯体化合物Aを2.0部に変更した以外はトナー1と同様の方法でトナー粒子15を得た。トナー粒子1と同様の方法で体積平均粒径5.8μmのトナー15を得た。結果を表2に示す。
トナー1の作製において、錯体化合物Aを30部に変更した以外はトナー1と同様の方法でトナー粒子16を得た。トナー粒子1と同様の方法で体積平均粒径5.4μmのトナー16を得た。結果を表2に示す。
トナー1の作製において、錯体化合物Aを50部に変更した以外はトナー1と同様の方法でトナー粒子17を得た。トナー粒子1と同様の方法で体積平均粒径5.9μmのトナー17を得た。結果を表2に示す。
トナー1の作製において、錯体化合物Aを錯体化合物Nに変更した以外はトナー1と同様の方法でトナー粒子18を得た。トナー粒子1と同様の方法で外添・篩分工程を行い、体積平均粒径6.4μmのトナー18を得た。結果を表2に示す。
トナー1の作製において、錯体化合物Aを錯体化合物Oに変更した以外はトナー1と同様の方法でトナー粒子19を得た。トナー粒子1と同様の方法で外添・篩分工程を行い、体積平均粒径5.7μmのトナー19を得た。結果を表2に示す。
トナー1の作製において、慣性式分級機にて粗粉を回収した以外はトナー1と同様の方法でトナー粒子20を得た。トナー粒子1と同様の方法で外添・篩分工程を行い、体積平均粒子径21.6μmのトナー20を得た。結果を表2に示す。
トナー1の作製において、慣性式分級機にて微粉を回収した以外はトナー1と同様の方法でトナー粒子21を得た。トナー粒子1と同様の方法で外添・篩分工程を行い、体積平均粒子径2.1μmのトナー21を得た。結果を表2に示す。
−スチレンアクリル樹脂(スチレンブチルアクリレート共重合体)の調製−
スチレン90部とブチルアクリレート10部とを、反応器内でクメン還流下(146〜156℃、Sn0.01部存在下)で重合させ、スチレン−ブチルアクリレート共重合体であるスチレンアクリル樹脂を合成した。
トナー1の作製において、ポリエステル樹脂を、上記スチレンアクリル樹脂へ変更した以外はトナー1と同様の方法でトナー粒子22を得た。トナー粒子1と同様の方法で外添・篩分工程を行い、体積平均粒径7.2μmのトナー22を得た。結果を表2に示す。
−ポリエステル樹脂粒子分散液(1)の調製−
ポリエステル樹脂(ビスフェノールAのプロピレンオキシド2モル付加物/エチレンオキシド2モル付加物、テレフタル酸、トリメリット酸を主成分とするスズ触媒を用いて合成したポリエステル樹脂)100部と、メチルエチルケトン50部と、イソプロピルアルコール30部、10%アンモニア水溶液5部とをセパラブルフラスコに入れ、充分に混合して溶解した後、40℃で加熱撹拌しながら、イオン交換水を送液ポンプを用いて送液速度8g/minで滴下した。
フラスコ内の溶液が均一に白濁した後、送液速度25g/minに上げて転相させ、送液量が135部になったところで滴下を止めた。その後減圧下で溶剤除去を行い、ポリエステル樹脂粒子分散液(1)を得た。得られたポリエステル樹脂粒子の体積平均粒径は158nm、樹脂粒子の固形分濃度は39%であった。
・エステルワックスWEP5(日本油脂(株)製):500部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製:ネオゲンRK):50部
・イオン交換水:2,000部
以上の成分を110℃に加熱して、ホモジナイザー(IKA社製:ウルトラタラックスT50)を用いて分散した後、マントンゴーリン高圧ホモジナイザ(ゴーリン社製)で分散処理し、平均粒径が0.24μmである離型剤を分散させてなる離型剤分散液(1)(離型剤濃度:23%)を調製した。
・ポリエステル樹脂粒子分散液(1):280部
・錯体化合物A:20部
・アニオン性界面活性剤(dowfax2A1、20%水溶液):8部
・離型剤分散液(1):60部
pHメーター、撹拌羽、温度計を具備した重合釜に、上記原料のうち、ポリエステル樹脂粒子分散液(1)、アニオン性界面活性剤及びイオン交換水340部を入れ、150rpmで15分間撹拌した。
続いて、離型剤分散液(1)を加え混合した後、この原料混合物に0.3Mの硝酸水溶液を加えて、pHを4.2に調製した原料分散液を得た。
次いで、原料分散液をUltraturraxにより3,000rpmでせん断力を加えながら、凝集剤として硫酸アルミニウムを1%含む硝酸水溶液を27部滴下した。この凝集剤滴下の途中で、原料分散液の粘度が急激に増大するので、粘度上昇した時点で、滴下速度を緩め、凝集剤が一箇所に偏らないようにした。凝集剤の滴下が終了したら、更に回転数5,000rpmに上げて5分間撹拌した。
次いで、原料分散液をマントルヒーターにて30℃に加温しながら350〜600rpmで撹拌した。30分撹拌後、コールターカウンター[TA−II]型(アパーチャー径:50μm;コールター社製)を用いて一次粒径が安定に形成するのを確認した後、凝集粒子を成長させるために0.1℃/分で42℃まで昇温した。凝集粒子の成長はコールターカウンターを用いて随時確認しつつ、その凝集速度によって、適宜凝集温度や撹拌の回転数を調整した。
凝集粒子の体積平均粒径が5.4μmに成長したところで、予め調製した被覆層形成用の溶液を加え、撹拌しながら10分間保持した。その後、被覆層を形成した凝集粒子の成長を停止させるために、EDTA(エチレンジアミン四酢酸)を前記重合釜に入っている分散液の総量に対し1.5pph添加した後、1モル/リットルの水酸化ナトリウム水溶液を加え、原料分散液のpHを7.5に制御した。
その後、得られた粒子を洗浄する目的で、目開き15μmメッシュで一度篩分した。続いて、固形分に対しておよそ10倍量のイオン交換水(30℃)を加え、20分撹拌した後、一旦濾過を行った。更に濾紙上に残った固形分をスラリーに分散して、30℃のイオン交換水で4回繰り返し洗浄を行い、乾燥させ、体積平均粒径6.5μmのトナー粒子23を得た。
その後、得られたトナー粒子100部に対して、気相法シリカ(日本アエロジル(株)製、R972、数平均一次粒径43nm)1部をヘンシェルミキサー(25m/sで10分)で混合して外添し、体積平均粒径6.5μmのトナー23を得た。結果を表2に示す。
トナー1の作製において、錯体化合物Aを使用しなかった以外はトナー1と同様の方法で比較のトナー粒子24を得た。トナー粒子1と同様の方法で外添・篩分工程を行い、体積平均粒径6.8μmの比較のトナー24を得た。結果を表2に示す。
トナー1の作製において、錯体化合物Aを錯体化合物Pへ変更した以外はトナー1と同様の方法で比較のトナー粒子25を得た。トナー粒子1と同様の方法で外添・篩分工程を行い、体積平均粒径5.4μmの比較のトナー25を得た。結果を表2に示す。
<現像剤の調製>
(現像剤(1)〜(23)及び比較の現像剤(24)〜(25)の調製)
キャリア(1)100部と、外添トナー7部とをVブレンダーにて40rpmで20min混合し、現像剤(1)〜(23)及び比較の現像剤(24)〜(25)を調製した。
光沢性は、得られた現像剤1〜23及び比較の現像剤24〜25を用いて、富士ゼロックス(株)製DocuCentreColor400CPにて高温高湿(28℃、90%RH)環境下で3cm×4cmのベタ画像を印刷し、1万枚後について、画像パッチの表面状態を目視で確認した。なお、判断基準は以下の通りである。
A:表面が均一であり、光沢が確認できる(ルーペで観察してもムラが確認されない)
B:表面が均一であり、光沢が確認できる(ルーペで観察すると所々凹凸が確認される)
C:ルーペで観察せずとも表面に所々凹凸を確認でき、光沢性を阻害している
D:明らかに画像凹凸が確認され、光沢が低い
結果を表2に示す。
帯電安定性は、得られた現像剤1〜23及び比較の現像剤24〜25を用いて、富士ゼロックス(株)製DocuCentreColor400CPにて高温高湿(28℃、90%RH)環境下で3cm×4cmのベタ画像を印刷し、画像の形成の初期及び1万枚後について、ブローオフトライボ装置(東芝ケミカル(株)製)により、磁気ロール上の帯電量の絶対値を測定し、その変化度合いにより判定した。なお、判断基準は以下の通りである。
A:帯電量変化3μC/g未満
B:帯電量変化3μC/g以上7μC/g未満
C:帯電量変化7μC/g以上10μC/g未満
D:帯電量変化10μC/g以上
結果を表2に示す。
転写ベルト汚れ評価は、得られた現像剤1〜23及び比較の現像剤24〜25を用いて、富士ゼロックス(株)製DocuCentreColor400CP改造機にて、高温高湿(28℃、90%RH)環境下で3cm×4cmのベタ画像を1万枚印刷後、現像剤が転写ベルトから用紙へ転写された直後のタイミングでマシンが停止するようタイマーをとりつけ、同様の画像を印刷した。マシンが停止したことを確認し、透明テープを用いて転写ベルトをテープ転写し、黒色用紙に張りつけて目視観察を行った。
なお、評価基準は以下の通りである。
A:白色トナーはルーペで観察してもほとんど確認されない
B:白色トナーは目視ではほとんど確認されない
C:白色トナーが目視で確認できる
D:白色トナーが容易に観察でき、実用上問題がある
結果を以下の表2に示す。
Claims (12)
- 前記式(1)中、Mがイットリウム(Y)、ユーロピウム(Eu)、テルビウム(Tb)、又は、サマリウム(Sm)である、請求項1に記載の静電荷像現像用透明トナー。
- 前記式(1)中、Mがユーロピウム(Eu)、テルビウム(Tb)、又は、サマリウム(Sm)である、請求項1又は2に記載の静電荷像現像用透明トナー。
- 前記式(1)中、Mがユーロピウム(Eu)である、請求項1〜3のいずれか1つに記載の静電荷像現像用透明トナー。
- 蛍光X線分析により測定される希土類元素のトナー中における含有量が0.2重量%以上1.5重量%以下である、請求項1〜4のいずれか1つに記載の静電荷像現像用透明トナー。
- 蛍光X線分析により測定される希土類元素のトナー中における含有量をA1重量%、リンのトナー中における含有量をA2重量%としたとき、A2/A1が0.2〜1.5である、請求項1〜5のいずれか1つに記載の静電荷像現像用透明トナー。
- 体積平均粒径Dvが3μm以上20μm以下である、請求項1〜6のいずれか1つに記載の静電荷像現像用透明トナー。
- 結着樹脂、及び、式(1)で表される化合物を含むトナー形成材料を混錬する混錬工程、
混錬工程により形成された混錬物を冷却する冷却工程、
冷却工程により冷却された混錬物を粉砕する粉砕工程、並びに、
粉砕工程により粉砕された混錬物を分級する分級工程を有することを特徴とする、請求項1〜7のいずれか1つに記載の静電荷像現像用透明トナーの製造方法。 - 請求項1〜7のいずれか1つに記載の静電荷像現像用透明トナー、及び、キャリアを含むことを特徴とする
静電荷像現像剤。 - 画像形成装置に着脱可能であり、請求項1〜7のいずれか1つに記載の静電荷像現像用透明トナーを収容することを特徴とする
トナーカートリッジ。 - 像保持体と、
前記像保持体を帯電させる帯電手段と、
帯電した前記像保持体を露光して前記像保持体表面に静電潜像を形成させる露光手段と、
トナーを含む現像剤により前記静電潜像を現像してトナー像を形成させる現像手段と、
前記トナー像を前記像保持体から被転写体表面に転写する転写手段と、
前記被転写体表面に転写されたトナー像を定着する定着手段と、を有し、
前記現像剤が請求項1〜7のいずれか1つに記載の静電荷像現像用透明トナー、又は、請求項9に記載の静電荷像現像剤である
画像形成装置。 - 像保持体表面に静電潜像を形成する潜像形成工程、
前記像保持体表面に形成された静電潜像をトナーを含む現像剤により現像してトナー像を形成する現像工程、
前記トナー像を被転写体表面に転写する転写工程、及び、
前記被転写体表面に転写されたトナー像を定着する定着工程、を含み、
前記現像剤として請求項1〜7のいずれか1つに記載の静電荷像現像用透明トナー、又は、請求項9に記載の静電荷像現像剤を用いる
画像形成方法。
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