JP2015055841A - 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、画像形成装置および画像形成方法 - Google Patents
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、画像形成装置および画像形成方法 Download PDFInfo
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Abstract
Description
すなわち、本発明の請求項1に係る発明は、
ベタ画像を形成した場合に、該画像に対し変角光度計により入射角−45°の入射光を照射した際に測定される受光角+30°での反射率Aと受光角−30°での反射率Bとの比(A/B)が0.5以上4.0以下であり、
且つドメインを形成する離型剤を含有し、該離型剤の全ドメインの数に対する長径が0.4μm以上3.0μm以下のドメインの数の割合が70個数%以上である静電荷像現像用トナーである。
請求項1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に記載の静電荷像現像用トナーを収容し、
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2に記載の静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像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、
帯電した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2に記載の静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、前記像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段と、
前記像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、
前記記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着手段と、
を備える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、
帯電した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2に記載の静電荷像現像剤により、前記像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像工程と、
前記像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写工程と、
前記記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着工程と、
を有する画像形成方法である。
≪トナー≫
本実施形態に係るトナー(以下単に「トナー」と称す場合がある)は、ベタ画像を形成した場合に、該画像に対し変角光度計により入射角−45°の入射光を照射した際に測定される受光角+30°での反射率Aと受光角−30°での反射率Bとの比(A/B)が0.5以上4.0以下であり、且つドメインを形成する離型剤を含有し、該離型剤の全ドメインの数に対する長径が0.4μm以上3.0μm以下のドメインの数の割合が70個数%以上である。
これに対し、本実施形態に係るトナーは、まず第一に、ベタ画像を形成した場合における前記比(A/B)が0.5以上4.0以下である。比(A/B)が前記範囲であるということは、入射光が入射する側(角度−側)への反射が入射する側とは反対側(角度+側)への反射と等しいもしくは2倍の範囲まで多い(比(A/B)が0.5以上1.0以下)か、または入射光が入射する側(角度−側)への反射が入射する側とは反対側(角度+側)への反射よりも少ない場合であってもその比率が1/4の範囲(比(A/B)が1.0を超え4.0以下)までに制御されていることを表す。
即ち、トナー画像に入射した光は顔料等によって様々な方向に反射されるが、本実施形態に係るトナーはこの反射される方向の度合いを適度に調整した画像を形成し得るものであり、これによって見る角度を変えることでキラキラと輝く感じ(スパークル感)を視認者に与えられる。
尚、前記比(A/B)は、更に1.0以上3.0以下の範囲が好ましく、1.5以上2.5以下の範囲がより好ましい。
まず入射角および受光角について説明する。本実施形態において変角光度計による測定の際には、入射角を−45°とするが、これは光沢度の広い範囲の画像に対して測定感度が高いためである。
また、受光角を−30°および+30°するのは、輝き(光輝感)のある画像とない画像とを評価するのに最も測定感度が高いためである。
形成したベタ画像の画像部に対し、変角光度計として日本電色工業社製の分光式変角色差計GC5000Lを用いて、ベタ画像への入射角−45°の入射光を入射し、受光角+30°における反射率Aと受光角−30°における反射率Bを測定する。尚、反射率Aおよび反射率Bは、400nmから700nmの範囲の波長の光について20nm間隔で測定を行い、各波長における反射率の平均値とする。これらの測定結果から比(A/B)が算出される。
本実施形態に係るトナーは離型剤を含有し、且つ該離型剤はトナー中においてドメインを形成する。前記比(A/B)を前述の範囲に制御することに加え、更に離型剤の全ドメインの数に対する長径が0.4μm以上3.0μm以下のドメインの数の割合が70個数%以上に制御される。
0.4μm未満のドメインが多いとスパークル感の高い画像が形成し得ず、一方3.0μmを超えるドメインが多いと画像の色調自体の変化が生じる。
また、上記範囲のドメインがドメイン全体に占める割合は、更に80個数%以上であることが好ましく、90個数%以上であることがより好ましい。
離型剤のドメインの長径は、トナーの断面を透過型電子顕微鏡TEM装置(日本電子社製:JEM−1010型電子顕微鏡)で確認し、200個のドメインについてその最も長い径を測定し、その平均値をドメインの長径とした。
本実施形態に係るトナーは、前述の比(A/B)を満たす観点から下記(1)および(2)の要件を満たすことが好ましい。
(1)トナーの平均最大厚さCよりも平均円相当径Dが長い
(2)トナーの厚さ方向への断面を観察した場合に、トナーの該断面における長軸方向と顔料粒子の長軸方向との角度が−30°乃至+30°の範囲となる顔料粒子の数が、観察される全顔料粒子のうち40%以上70%以下である
図1に示すトナー52は、厚さLよりも円相当径が長い扁平状のトナーである。
そのため、このトナー中に含有される鱗片状の顔料粒子54Aおよび54Bのうち上記(2)に示される「トナーの該断面における長軸方向と顔料粒子の長軸方向との角度が−30°乃至+30°の範囲にある」との要件を満たす顔料粒子54Aは面積が最大となる面側が記録媒体表面と相対するよう並び、一方前記の「角度が−30°乃至+30°の範囲にある」との要件を満たさない顔料粒子54Bは面積が最大となる面側が記録媒体表面と相対する方向に配向しないものと考えられる。そして、前記の角度が−30°乃至+30°の範囲にある顔料粒子54Aの全顔料粒子(54A+54B)に対する割合が前記範囲に調整されることで、トナー画像に入射した光が顔料粒子54Aおよび54Bによって反射される方向の度合いが適度に調整され、前述の比(A/B)の範囲が達成されるものと考えられる。
トナー粒子は、例えば、結着樹脂と、着色剤(顔料)と、離型剤と、更に必要に応じてその他添加剤と、を含んで構成される。
本実施形態に係るトナーに用いられる着色剤としては、金属光沢のごとき光輝感を付与し得る顔料(光輝性顔料)が用いられる。光輝性顔料の粒子としては、例えば、アルミニウム(Al単体の金属)、黄銅、青銅、ニッケル、ステンレス、亜鉛などの金属粉末、酸化チタンや黄色酸化鉄を被覆した雲母、硫酸バリウム、層状ケイ酸塩、層状アルミニウムのケイ酸塩などの被覆薄片状無機結晶基質、単結晶板状酸化チタン、塩基性炭酸塩、酸オキシ塩化ビスマス、天然グアニン、薄片状ガラス粉、金属蒸着された薄片状ガラス粉など、光輝性を有するものならば特に制限はない。
顔料粒子の長軸方向の平均長さは1μm以上30μm以下であることが好ましく、3μm以上20μm以下がより好ましく、5μm以上15μm以下が更に好ましい。
また、顔料粒子の厚さ方向の平均長さを1としたときの長軸方向の平均長さの比率(アスペクト比)は5以上200以下であることが好ましく、10以上100以下がより好ましく、30以上70以下が更に好ましい。
本実施形態に係るトナーには離型剤を含有する。
離型剤としては、例えば、ポリアルキレン(例えば、ポリエチレンワックス、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、フィッシャートロプシュワックス等の鉱物、石油系ワックス、およびそれらの変性物であるポリアルキレン);シリコーン樹脂;ロジン類;ライスワックス;カルナウバワックス;キャンデリラワックス;脂肪酸エステル、モンタン酸エステル等のエステル系ワックス等が挙げられる。
これらの中でも、特にポリアルキレンがより好ましい。
なお、融解温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線から、JIS K−1987「プラスチックの転移温度測定方法」の融解温度の求め方に記載の「融解ピーク温度」により求める。
ここで、上記分子量は以下の方法により測定される。まず、トナーを180℃に熱したトルエンに溶かし、その後冷却して結晶化した離型剤のみを分取する。得られた離型剤のTHF可溶物を、GPC(Gel Permeation Chromatography)により測定し、算出する。具体的には、GPCは東ソー(株)製HLC−8120を使用し、カラムは東ソー製TSKgel SuperHMーM(15cm)を使用し、ポリエステル樹脂をTHF溶媒で測定する。次に、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ポリエステル樹脂の分子量を算出する。
結着樹脂としては、例えば、スチレン類(例えばスチレン、パラクロロスチレン、α−メチルスチレン等)、(メタ)アクリル酸エステル類(例えばアクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−プロピル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸2−エチルヘキシル等)、エチレン性不飽和ニトリル類(例えばアクリロニトリル、メタクリロニトリル等)、ビニルエーテル類(例えばビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等)、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、ビニルイソプロペニルケトン等)、オレフィン類(例えばエチレン、プロピレン、ブタジエン等)等の単量体の単独重合体、又はこれら単量体を2種以上組み合せた共重合体からなるビニル系樹脂が挙げられる。
結着樹脂としては、例えば、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、変性ロジン等の非ビニル系樹脂、これらと前記ビニル系樹脂との混合物、又は、これらの共存下でビニル系単量体を重合して得られるグラフト重合体等も挙げられる。
これらの結着樹脂は、1種類単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
ポリエステル樹脂としては、例えば、公知のポリエステル樹脂が挙げられる。
多価カルボン酸は、ジカルボン酸と共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上のカルボン酸を併用してもよい。3価以上のカルボン酸としては、例えば、トリメリット酸、ピロメリット酸、これらの無水物、又はこれらの低級(例えば炭素数1以上5以下)アルキルエステル等が挙げられる。
多価カルボン酸は、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。
多価アルコールとしては、ジオールと共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上の多価アルコールを併用してもよい。3価以上の多価アルコールとしては、例えば、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が挙げられる。
多価アルコールは、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、ガラス転移温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線より求め、より具体的にはJIS K−1987「プラスチックの転移温度測定方法」のガラス転移温度の求め方に記載の「補外ガラス転移開始温度」により求められる。
ポリエステル樹脂の数平均分子量(Mn)は、2000以上100000以下が好ましい。
ポリエステル樹脂の分子量分布Mw/Mnは、1.5以上100以下が好ましく、2以上60以下がより好ましい。
なお、重量平均分子量及び数平均分子量は、ゲルパーミュエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定する。GPCによる分子量測定は、測定装置として東ソー製GPC・HLC−8120GPCを用い、東ソー製カラム・TSKgel SuperHM−M(15cm)を使用し、THF溶媒で行う。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する。
なお、原料の単量体が、反応温度下で溶解又は相溶しない場合は、高沸点の溶剤を溶解補助剤として加え溶解させてもよい。この場合、重縮合反応は溶解補助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単量体が存在する場合は、あらかじめ相溶性の悪い単量体とその単量体と重縮合予定の酸又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。
その他の添加剤としては、例えば、磁性体、帯電制御剤、無機粉体等の周知の添加剤が挙げられる。これらの添加剤は、内添剤としてトナー粒子に含まれる。
トナー粒子は、単層構造のトナー粒子であってもよいし、芯部(コア粒子)と芯部を被覆する被覆層(シェル層)とで構成された所謂コア・シェル構造のトナー粒子であってもよい。
ここで、コア・シェル構造のトナー粒子は、例えば、結着樹脂と必要に応じて着色剤及び離型剤等のその他添加剤とを含んで構成された芯部と、結着樹脂を含んで構成された被覆層と、で構成されていることがよい。
前記(1)に示すとおり、本実施形態に係るトナーは、その平均最大厚さCよりも平均円相当径Dが長いことが好ましい。尚、平均最大厚さCと平均円相当径Dの比(C/D)が0.001以上0.500以下の範囲にあることがより好ましい。更には、0.39以上0.43以下の範囲が好ましく、0.40以上0.42以下の範囲が更に好ましく、0.41以上0.415以下の範囲が更に好ましい。
比(C/D)が0.001以上であることにより、トナーの強度が確保され、画像形成の際における応力による破断が抑制され、顔料が露出することによる帯電の低下、その結果発生するカブリが抑制される。一方0.500以下であることにより、優れたスパークル感が得られる。
トナーを平滑面にのせ、振動を掛けてムラのないように分散する。1000個のトナーについて、カラーレーザ顕微鏡「VK−9700」(キーエンス社製)により1000倍に拡大して最大の厚さCと上から見た面の円相当径Dを測定し、それらの算術平均値を求めることにより算出する。
前記(2)に示すとおり、トナーの厚さ方向への断面を観察した場合に、トナーの該断面における長軸方向と顔料粒子の長軸方向との角度が−30°乃至+30°の範囲となる顔料粒子の数が、観察される全顔料粒子のうち40%以上70%以下であることが好ましい。上記範囲であることにより優れたスパークル感が得られる。
トナーをビスフェノールA型液状エポキシ樹脂と硬化剤を用いて包埋したのち、切削用サンプルを作製する。次にダイヤモンドナイフを用いた切削機(本実施形態においては、LEICAウルトラミクロトーム(日立テクノロジーズ社製)を使用)を用いて−100℃の下、切削サンプルを切削し、観察用サンプルを作製する。この観察サンプルを透過型電子顕微鏡(TEM)により倍率5000倍前後でトナー粒子の断面を観察する。観察された1000個のトナーについて、トナーの断面における長軸方向と顔料粒子の長軸方向との角度が−30°乃至+30°の範囲となる顔料粒子の数を、画像解析ソフトを用いて数えその割合を計算する。
測定に際しては、分散剤として、界面活性剤(アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムが好ましい)の5%水溶液2ml中に測定試料を0.5mg以上50mg以下加える。これを電解液100ml以上150ml以下中に添加する。
試料を懸濁した電解液は超音波分散器で1分間分散処理を行い、コールターマルチサイザーIIにより、アパーチャー径として100μmのアパーチャーを用いて2μm以上60μm以下の範囲の粒径の粒子の粒度分布を測定する。なお、サンプリングする粒子数は50000個である。
測定される粒度分布を基にして分割された粒度範囲(チャネル)に対して体積、数をそれぞれ小径側から累積分布を描いて、累積16%となる粒径を体積粒径D16v、数粒径D16p、累積50%となる粒径を体積平均粒径D50v、累積数平均粒径D50p、累積84%となる粒径を体積粒径D84v、数粒径D84pと定義する。
これらを用いて、体積平均粒度分布指標(GSDv)は(D84v/D16v)1/2、数平均粒度分布指標(GSDp)は(D84p/D16p)1/2として算出される。
外添剤としては、例えば、無機粒子が挙げられる。該無機粒子として、SiO2、TiO2、Al2O3、CuO、ZnO、SnO2、CeO2、Fe2O3、MgO、BaO、CaO、K2O、Na2O、ZrO2、CaO・SiO2、K2O・(TiO2)n、Al2O3・2SiO2、CaCO3、MgCO3、BaSO4、MgSO4等が挙げられる。
疎水化処理剤の量としては、通常、例えば、無機粒子100質量部に対して、1質量部以上10質量部である。
次に、本実施形態に係るトナーの製造方法について説明する。
本実施形態に係るトナーは、トナー粒子を製造後、トナー粒子に対して、外添剤を外添することで得られる。
これらの中でも、凝集合一法により、トナー粒子を得ることがよい。
結着樹脂となる樹脂粒子が分散された樹脂粒子分散液を準備する工程(樹脂粒子分散液準備工程)と、樹脂粒子分散液中で(必要に応じて他の粒子分散液を混合した後の分散液中で)、樹脂粒子(必要に応じて他の粒子)を凝集させ、凝集粒子を形成する工程(凝集粒子形成工程)と、凝集粒子が分散された凝集粒子分散液に対して加熱し、凝集粒子を融合・合一して、トナー粒子を形成する工程(融合・合一工程)と、を経て、トナー粒子を製造する。
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、結着樹脂となる樹脂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粒子分散液を準備する。
水系媒体としては、例えば、蒸留水、イオン交換水等の水、アルコール類等が挙げられる。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、レーザー回折式粒度分布測定装置(例えば、堀場製作所製、LA−700)の測定によって得られた粒度分布を用い、分割された粒度範囲(チャンネル)に対し、体積について小粒径側から累積分布を引き、全粒子に対して累積50%となる粒径を体積平均粒径D50vとして測定される。なお、他の分散液中の粒子の体積平均粒径も同様に測定される。
次に、樹脂粒子分散液と共に、着色剤粒子分散液と、離型剤粒子分散液と、を混合する。
そして、混合分散液中で、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、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2枚パドルを有した層流を形成する攪拌翼を使用して攪拌下、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、グルコン酸等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)等が挙げられる。
キレート剤の添加量としては、例えば、樹脂粒子100質量部に対して0.01質量部以上5.0質量部以下が好ましく、0.1質量部以上3.0質量部未満がより好ましい。
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、樹脂粒子のガラス転移温度以上(例えば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。
まず、前記凝集粒子形成工程において、例えば2枚パドルを有した層流を形成する攪拌翼を使用した攪拌の際の攪拌速度を調整する(例えば好ましくは450rpm以上630rpm以下、より好ましくは500rpm以上600rpm以下、更に好ましくは530rpm以上580rpm以下、更に好ましくは540rpm以上570rpm以下)ことで、顔料粒子の凝集粒子中での長軸方向の向きを制御し、且つ、凝集粒子は長軸方向に向かって凝集し、トナーの厚さが小さくなる(即ち前記(1)の要件を満たす)。
また、前記融合・合一工程において、粒子安定化のためにアルカリ性にした後、温度をトナーのガラス転移温度(Tg)以上溶融温度(Tm)以下にまで上昇させ、凝集粒子を合一させる。この合一工程での温度を調整する(例えば75℃以上90℃以下)ことで、材料の再配置に伴う移動が調整され、顔料の配向性が調整されて、前記(2)の要件を満たすトナーが得られる。
上記の凝集合一法であれば、合一工程での温度、温度上昇速度および加熱時間の調整により達成される。該合一工程での加熱温度としては、65℃以上90℃以下が好ましく、65℃以上85℃以下がより好ましく、70℃以上80℃以下が更に好ましい。また、合一工程での加熱の際の温度上昇速度としては、0.007℃/分以上1℃/分以下が好ましく、0.01℃/分以上0.5℃/分以下がより好ましく、0.01℃/分以上0.1℃/分以下が更に好ましく、0.05℃/分以上0.1℃/分以下が更に好ましい。更に、合一工程での加熱時間としては、0.5時間以上4時間以下が好ましく、1時間以上4時間以下がより好ましく、2時間以上3時間以下が更に好ましい。
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、樹脂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よい。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、加圧濾過等を施すことがよい。また、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、振動型流動乾燥等を施すことがよい。
尚、混練粉砕法にて製造する場合、まず樹脂と離型剤を混錬してマスターバッチを作製する。この際、マスターバッチにおける離型剤のドメイン径は小さくしておくことがこのましく、例えば0.05μm以上1μm以下が好ましく、0.1μm以上0.5μm以下がより好ましく、0.2μm以上0.3μm以下が更に好ましい。
次いで、前記マスターバッチを用いてトナーを成形し、微分散された離型剤を水中へ再分散し、温度、温度上昇速度および時間を調整することによってドメイン径を成長させ、所望の長径のドメインに制御する。尚、加熱温度としては、65℃以上90℃以下が好ましく、65℃以上85℃以下がより好ましく、70℃以上80℃以下が更に好ましい。また、加熱の際の温度上昇速度としては、0.007℃/分以上1℃/分以下が好ましく、0.01℃/分以上0.5℃/分以下がより好ましく、0.01℃/分以上0.1℃/分以下が更に好ましく、0.05℃/分以上0.1℃/分以下が更に好ましい。更に、加熱時間としては、0.5時間以上4時間以下が好ましく、1時間以上4時間以下がより好ましく、2時間以上3時間以下が更に好ましい。
本実施形態に係る静電荷像現像剤は、本実施形態に係るトナーを少なくとも含むものである。
本実施形態に係る静電荷像現像剤は、本実施形態に係るトナーのみを含む一成分現像剤であってもよいし、当該トナーとキャリアと混合した二成分現像剤であってもよい。
なお、磁性粉分散型キャリア、樹脂含浸型キャリア、及び導電性粒子分散型キャリアは、当該キャリアの構成粒子を芯材とし、これに被覆樹脂により被覆したキャリアであってもよい。
なお、被覆樹脂、及びマトリックス樹脂には、導電材料等、その他添加剤を含ませてもよい。
具体的な樹脂被覆方法としては、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芯材表面に噴霧するスプレー法、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等が挙げられる。
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、像保持体の表面を帯電する帯電手段と、帯電した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容し、静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段と、像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着手段と、を備える。そして、静電荷像現像剤として、本実施形態に係る静電荷像現像剤が適用される。
中間転写方式の装置の場合、転写手段は、例えば、表面にトナー画像が転写される中間転写体と、像保持体の表面に形成されたトナー画像を中間転写体の表面に一次転写する一次転写手段と、中間転写体の表面に転写されたトナー画像を記録媒体の表面に二次転写する二次転写手段と、を有する構成が適用される。
図2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」と称する場合がある)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、画像形成装置に対して脱着する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に収められたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの4色のトナーを含むトナーの供給がなされる。
なお、一次転写ロール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、各一次転写ロール5Y、5M、5C、5Kには、一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、各一次転写ロールに印加する転写バイアスを可変する。
まず、動作に先立って、帯電ロール2Yによって感光体1Yの表面が−600V乃至−800Vの電位に帯電される。
感光体1Yは、導電性(例えば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、イエロー画像パターンの静電荷像が感光体1Yの表面に形成される。
感光体1Y上に形成された静電荷像は、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上の静電荷像が、現像装置4Yによってトナー画像として可視像(現像像)化される。
一方、感光体1Y上に残留したトナーは感光体クリーニング装置6Yで除去されて回収される。
こうして、第1のユニット10Yにてイエロートナー画像の転写された中間転写ベルト20は、第2乃至第4のユニット10M、10C、10Kを通して順次搬送され、各色のトナー画像が重ねられて多重転写される。
定着後における画像表面の平滑性をさらに向上させるには、記録紙Pの表面も平滑が好ましく、例えば、普通紙の表面を樹脂等でコーティングしたコート紙、印刷用のアート紙等が好適に使用される。
本実施形態に係るプロセスカートリッジについて説明する。
本実施形態に係るプロセスカートリッジは、本実施形態に係る静電荷像現像剤を収容し、静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像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。
図3に示すプロセスカートリッジ200は、例えば、取り付けレール116及び露光のための開口部118が備えられた筐体117により、感光体107(像保持体の一例)と、感光体107の周囲に備えられた帯電ロール108(帯電手段の一例)、現像装置111(現像手段の一例)、及び感光体クリーニング装置113(クリーニング手段の一例)を一体的に組み合わせて保持して構成し、カートリッジ化されている。
なお、図3中、109は露光装置(静電荷像形成手段の一例)、112は転写装置(転写手段の一例)、115は定着装置(定着手段の一例)、300は記録紙(記録媒体の一例)を示している。
本実施形態に係るトナーカートリッジは、本実施形態に係るトナーを収容し、画像形成装置に着脱されるトナーカートリッジである。トナーカートリッジは、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補給用のトナーを収容するものである。
・ビスフェノールAエチレンオキシド2モル付加物:216部
・エチレングリコール:38部
・テレフタル酸:200部
・テトラブトキシチタネート(触媒):0.037部
上記成分を加熱乾燥した二口フラスコに入れ、容器内に窒素ガスを導入して不活性雰囲気に保ち攪拌しながら昇温した後、160℃で7時間共縮重合反応させ、その後、10Torrまで徐々に減圧しながら220℃まで昇温し4時間保持した。一旦常圧に戻し、無水トリメリット酸9部を加え、再度10Torrまで徐々に減圧し220℃で1時間保持することにより結着樹脂を合成した。
・結着樹脂(1):600部
・ポリエチレンワックス:60部
(東洋ペトロライト(株)製、ポリワックス600(PW600))
以上を計量した後、粉体混合機ボールミルで混合した。得られた混合物をスクリュー押出機(エクストルーダ)、ロールミル、ニーダなどを加熱溶融させ、さらに混練した。離型剤(ポリエチレンワックス)のドメインの長径が0.25μm以下になるように混練した後、得られた混練物を冷却し、固化させた。固化した混練物を先ず最初にハンマーミル、カッターミルなどの粗粉砕機で粗粉砕し、さらに続けて、ジェットミルなどの微粉砕機で微粉砕し、マスターバッチ(1)を得た。
・マスターバッチ(1):160部
・酢酸エチル:233部
・水酸化ナトリウム水溶液(0.3N):0.1部
上記成分を1000mlのセパラブルフラスコに入れ、70℃で加熱し、スリーワンモーター(新東科学(株)製)により攪拌してマスターバッチ混合液を調製した。このマスターバッチ混合液をさらに攪拌しながら、徐々にイオン交換水373部を加え、転相乳化させ、脱溶剤することによりマスターバッチ分散液(1)(固形分濃度:30%)を得た。
・結着樹脂(1):160部
・酢酸エチル:233部
・水酸化ナトリウム水溶液(0.3N):0.1部
上記成分を1000mlのセパラブルフラスコに入れ、70℃で加熱し、スリーワンモーター(新東科学(株)製)により攪拌して樹脂混合液を調製した。この樹脂混合液をさらに攪拌しながら、徐々にイオン交換水373部を加え、転相乳化させ、脱溶剤することにより樹脂粒子分散液(1)(固形分濃度:30%)を得た。
・ポリエチレンワックス:50部
(東洋ペトロライト(株)製、ポリワックス600(PW600))
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製、ネオゲンRK):1.0部
・イオン交換水:200部
以上を混合して140℃に加熱し、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)で360分間の分散処理をして、体積平均粒径が0.22μmである離型剤粒子を分散させてなる離型剤分散液(固形分濃度:20%)を調製した。
・アルミニウム顔料(昭和アルミパウダー(株)製、2173EA):100部
・アニオン界面活性剤(第一工業製薬社製、ネオゲンR):1.5部
・イオン交換水:900部
アルミニウム顔料のペーストから溶剤を除去した後、以上を混合し、乳化分散機キャビトロン(太平洋機工(株)製、CR1010)を用いて1時間分散して、光輝性顔料粒子(アルミニウム顔料)を分散させてなる光輝性顔料粒子分散液(固形分濃度:10%)を調製した。
<トナーの作製>
・マスターバッチ分散液(1):500部
・光輝性顔料粒子分散液:21.74部
・ノニオン性界面活性剤(IGEPAL CA897):1.40部
上記原料を2Lの円筒ステンレス容器に入れ、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラララックスT50)により4000rpmでせん断力を加えながら10分間分散して混合した。次いで、凝集剤としてポリ塩化アルミニウムの10%硝酸水溶液1.75部を徐々に滴下して、ホモジナイザーの回転数を5000rpmにして15分間分散して混合し、原料分散液とした。
その後、層流を形成するための2枚パドルの攪拌翼を用いた攪拌装置、および温度計を備えた重合釜に原料分散液を移し、攪拌回転数を550rpmにしてマントルヒーターにて加熱し始め、54℃にて凝集粒子の成長を促進させた。またこの際、0.3Nの硝酸や1Nの水酸化ナトリウム水溶液で原料分散液のpHを2.2以上3.5以下の範囲に制御した。上記pH範囲で2時間ほど保持し、凝集粒子を形成した。この際、マルチサイザーII(アパーチャー径:50μm、ベックマン−コールター社製)を用いて測定した凝集粒子の体積平均粒子径は10.6μmであった。
得られたトナー粒子100部に対して疎水性シリカ(日本アエロジル社製、RY50)を1.5部、サンプルミルを用いて10000rpmで30秒間混合ブレンドした。その後、目開き45μmの振動篩いで篩分してトナーを調製した。この際、マルチサイザーII(アパーチャー径:50μm、ベックマン−コールター社製)を用いて測定した凝集粒子の体積平均粒子径は10.4μmであった。
・フェライト粒子(体積平均粒径:35μm) :100部
・トルエン :14部
・パーフルオロアクリレート共重合体(臨界表面張力:24dyn/cm):1.6部
・カーボンブラック :0.12部
(商品名:VXC-72、キャボット社製、体積抵抗率:100Ωcm以下)
・架橋メラミン樹脂粒子(平均粒径:0.3μm、トルエン不溶) :0.3部
まず、パーフルオロアクリレート共重合体に、カーボンブラックをトルエンに希釈して加えサンドミルで分散した。次いで、これにフェライト粒子以外の上記各成分を10分間スターラーで分散し、被覆層形成液を調合した。次いでこの被覆層形成液とフェライト粒子とを真空脱気型ニーダーに入れ、温度60℃において30分間攪拌した後、減圧してトルエンを留去して、樹脂被覆層を形成してキャリアを得た。
前記トナー:8部と前記キャリア:100部とを、2リットルのVブレンダーに入れ、20分間攪拌し、その後212μmで篩分して現像剤を作製した。
実施例1に記載の光輝性トナーの製造方法において、凝集粒子を形成する際の攪拌速度(回転数)を530rpmに変更した以外は、実施例1に記載の方法によりトナーを製造した。
実施例1に記載の光輝性トナーの製造方法において、凝集粒子を形成する際の攪拌速度(回転数)を580rpmに変更した以外は、実施例1に記載の方法によりトナーを製造した。
実施例1に記載の光輝性トナーの製造方法において、凝集粒子を形成する際の攪拌速度(回転数)を500rpmに変更した以外は、実施例1に記載の方法によりトナーを製造した。
実施例1に記載の光輝性トナーの製造方法において、凝集粒子を形成する際の攪拌速度(回転数)を600rpmに変更した以外は、実施例1に記載の方法によりトナーを製造した。
実施例1に記載の光輝性トナーの製造方法において、凝集粒子を融合する際の温度上昇速度を0.5℃/分に、凝集粒子を融合する際の時間を3.0時間に変更した以外は、実施例1に記載の方法によりトナーを製造した。
実施例1に記載の光輝性トナーの製造方法において、凝集粒子を融合する際の温度上昇速度を0.1℃/分に変更した以外は、実施例1に記載の方法によりトナーを製造した。
実施例8においては、混練粉砕法によってトナーを作製した。
・マスターバッチ(1):660部
・アルミニウム顔料(昭和アルミパウダー(株)製、2173EA):240部
以上を計量した後、粉体混合機ボールミルで混合した。得られた混合物をスクリュー押出機(エクストルーダ)、ロールミル、ニーダなどを加熱溶融させ、さらに混練した。混練の完了後、得られた混練物を冷却し、固化させた。固化した混練物を先ず最初にハンマーミル、カッターミルなどの粗粉砕機で粗粉砕し、さらに続けて、ジェットミルなどの微粉砕機で微粉砕した。微粉砕の完了後、微小な粒子及び粗大な粒子を除去するため、エルボージェットにより得られた微粉砕粒子を分級した。
得られたトナー粒子100部をアニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製、ネオゲンRK)4.0部を溶解したイオン交換水1000部に再分散させ、その後、凝集粒子を融合させるためにpHを8.0に上げた後、0.01℃/分の速度で80℃まで昇温させた。光学顕微鏡で凝集粒子が融合したのを確認した後、80℃で保持したままpHを6.0まで下げ、2.5時間後に加熱を止め、1.0℃/分の降温速度で冷却した。その後20μmメッシュで篩分し、水洗を繰り返した後、真空乾燥機で乾燥してトナー粒子を得た。得られたトナー粒子の体積平均粒子径は13.2μmであった。それ以外、実施例1に記載の方法により現像剤を作製した。
実施例1に記載の光輝性トナーの製造方法において、凝集粒子を形成する際の攪拌速度(回転数)を400rpmに変更した以外は、実施例1に記載の方法によりトナーを製造した。
実施例1に記載の光輝性トナーの製造方法において、凝集粒子を形成する際の攪拌速度(回転数)を650rpmに変更した以外は、実施例1に記載の方法によりトナーを製造した。
実施例1に記載の光輝性トナーの製造方法において、マスターバッチ分散液(1):500部を、樹脂粒子分散液(1):450部と離型剤分散液(1):50部に変更した以外は、実施例1に記載の方法によりトナーを製造した。
実施例1に記載の光輝性トナーの製造方法において、凝集粒子を融合する際の温度を60℃に、凝集粒子を融合する際の温度上昇速度を0.005℃/分に、凝集粒子を融合する際の時間を5.0時間に変更した以外は、実施例1に記載の方法によりトナーを製造した。
「トナーの厚さ方向への断面を観察した場合に、観察される全顔料粒子のうち、トナーの該断面における長軸方向と顔料粒子の長軸方向との角度が−30°乃至+30°の範囲となる顔料粒子の数(以下単に「±30°範囲の顔料粒子の数」と称す)」、「トナーの平均最大厚さCと平均円相当径Dの比(C/D)」、「比(A/B)」、「離型剤の全ドメインの数に対する長径が0.4μm以上3.0μm以下のドメインの数の割合(以下単に「長径0.4μm−3.0μm範囲のドメインの数」と称す)」を、前述の方法により測定した。結果を下記表1に示す。
・スパークル感
以下の方法により評価画像を形成した。
試料となる現像剤を、富士ゼロックス(株)社製Docu Centre Color 400の現像器に充填した。その後、記録紙(OKトップコート+紙、王子製紙(株)社製)上に、1cm×10cmのベタ画像(トナー載り量4.5g/m2)を作製し、定着温度190℃、定着圧力4.0kg/cm2、プロセススピード308mm/sにて、画像を形成した。
得られた画像のスパークル感について下記基準に基づき目視で確認した。
G5:スパークル感に優れる。
G4:スパークル感に問題は確認されない。
G3:スパークル感が劣るが、許容範囲である。
G2:スパークル感が劣り、許容し得ない。
G1:スパークル感が著しく劣る。
2Y、2M、2C、2K、帯電ロール(帯電手段の一例)
3 露光装置(静電荷像形成手段の一例)
3Y、3M、3C、3K レーザ光線
4Y、4M、4C、4K 現像装置(現像手段の一例)
5Y、5M、5C、5K 一次転写ロール(一次転写手段の一例)
6Y、6M、6C、6K 感光体クリーニング装置(クリーニング手段の一例)
8Y、8M、8C、8K トナーカートリッジ
10Y、10M、10C、10K 画像形成ユニット
20 中間転写ベルト(中間転写体の一例)
22 駆動ロール
24 支持ロール
26 二次次転写ロール(二次転写手段の一例)
30 中間転写体クリーニング装置
52 トナー
54A、54B 顔料粒子
107 感光体(像保持体の一例)
108 帯電ロール(帯電手段の一例)
109 露光装置(静電荷像形成手段の一例)
111 現像装置(現像手段の一例)
112 転写装置(転写手段の一例)
113 感光体クリーニング装置(クリーング手段の一例)
115 定着装置(定着手段の一例)
116 取り付けレール
118 露光のための開口部
117 筐体
200 プロセスカートリッジ
300 記録紙(記録媒体の一例)
P 記録紙(記録媒体の一例)
Claims (6)
- ベタ画像を形成した場合に、該画像に対し変角光度計により入射角−45°の入射光を照射した際に測定される受光角+30°での反射率Aと受光角−30°での反射率Bとの比(A/B)が0.5以上4.0以下であり、
且つドメインを形成する離型剤を含有し、該離型剤の全ドメインの数に対する長径が0.4μm以上3.0μm以下のドメインの数の割合が70個数%以上である静電荷像現像用トナー。 - 請求項1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に記載の静電荷像現像用トナーを収容し、
画像形成装置に着脱されるトナーカートリッジ。 - 請求項2に記載の静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像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、
帯電した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2に記載の静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、前記像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段と、
前記像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、
前記記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着手段と、
を備える画像形成装置。 - 像保持体の表面を帯電する帯電工程と、
帯電した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2に記載の静電荷像現像剤により、前記像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像工程と、
前記像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写工程と、
前記記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着工程と、
を有する画像形成方法。
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