JP2016004203A - 静電荷現像用トナー、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】ポリエステル樹脂を含む結着樹脂と、離型剤と、着色剤と、100ppmを超え1200ppm以下の芳香族アルデヒド化合物と、
を含有する静電荷現像用トナー。
【選択図】なし
Description
例えば、特許文献1には、「多官能重合開始剤の存在下で重合されたスチレン系樹脂を含有し、GPCにおける分子量分布において、分子量3.5×103 〜5×104の領域に極大値(P1 )を有し、分子量1×105 以上の領域に極大値(P2 )またはショルダーを有し、分子量3×103 以下の領域の樹脂成分が15%以下含有され、トナーに含有されるスチレン及びベンズアルデヒドの含有量が100ppm以下であることを特徴とする静電荷像現像用トナー。」が開示されている。
また、特許文献5には芳香族アルデヒド化合物を0.1〜20ppm含有するトナーが開示されている。
ポリエステル樹脂を含む結着樹脂と、離型剤と、着色剤と、100ppmを超え1200ppm以下の芳香族アルデヒド化合物と、
を含有する静電荷現像用トナーである。
前記芳香族アルデヒド化合物は、アルデヒド基が芳香環に直接置換した構造である請求項1に記載の静電荷現像用トナーである。
前記芳香族アルデヒド化合物は、ベンズアルデヒドである請求項2に記載の静電荷現像用トナーである。
前記トナーは、湿式製法かつ100℃未満の温度範囲で造粒されたトナーである請求項1〜3のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーである。
請求項1〜4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1〜4のいずれか1項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5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5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5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。
本実施形態に係る静電荷像現像用トナー(以下、「トナー」と称する)は、ポリエステル樹脂を含む結着樹脂と、離型剤と、着色剤と、100ppmを超え1200ppm以下の芳香族アルデヒド化合物と、を含むトナー粒子を有する。
ここで、芳香族アルデヒド化合物は、芳香環の水素原子が、アルデヒド基を有する置換基によって置換されている化合物である。
なお、芳香環のうち、アルデヒド基を有する置換基で置換されていない水素原子は、アルデヒド基を有する置換基以外の置換基で置換されていてもよい。
芳香族アルデヒド化合物のこれらの作用によって、ハーフトーン画像のトナーに含まれるポリエステル樹脂の劣化が抑制され、その結果、ハーフトーン画像の耐折り曲げ性の低下を抑制すると考えられる。
本実施形態に係るトナーは、トナー粒子と、必要に応じて、外添剤と、を含んで構成される。
本実施形態のトナー粒子は、ポリエステル樹脂を含む結着樹脂と、着色剤と、離型剤と、芳香族アルデヒド化合物とを含み、必要に応じて、その他添加剤と、を含んで構成される。
本実施形態の結着樹脂は、ポリエステル樹脂を含む。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。
ポリエステル樹脂としては、非晶性ポリエステル樹脂、結晶性ポリエステル樹脂を単独、又は併用して用いることができる。
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。
非晶性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。
非晶性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、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。
ここで、結晶性ポリエステル樹脂は、結晶構造を容易に形成するため、芳香族を有する重合性単量体よりも直鎖状脂肪族を有する重合性単量体を用いた重縮合体が好ましい。
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価のカルボン酸としては、例えば、芳香族カルボン酸(例えば1,2,3−ベンゼントリカルボン酸、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸、1,2,4−ナフタレントリカルボン酸等)、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)アルキルエステルが挙げられる。
多価カルボン酸としては、これらジカルボン酸と共に、スルホン酸基を持つジカルボン酸、エチレン性二重結合を持つジカルボン酸を併用してもよい。
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価以上のアルコールを併用してもよい。3価以上のアルコールとしては、例えば、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等が挙げられる。
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、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 K7121−1987「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。
他の樹脂としては、スチレンアクリル樹脂、スチレンアクリル樹脂以外のビニル樹脂、エポキシ樹脂、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、非ビニル系樹脂が挙げられる。
本実施形態の芳香族アルデヒド化合物は、前述のように、芳香環に、アルデヒド基を有する置換基によって置換されている化合物である。
この芳香環は、共役二重結合を有する環状構造であれば、特に限定されない。好ましい芳香環は、画像の脆性の低下を抑制する観点から、例えば、ベンゼン環、ナフタレン環、フェナントレン環、フラン環、チオフェン環、ピロール環、ピリジン環等の単環、又は多環の芳香環を挙げることができる。
また、アルデヒド基を有する置換基としては、アルデヒド基それ自体でもよく、アルデヒド基が飽和又は不飽和の炭化水素(例えば、炭素数が1以上6以下の炭化水素)に結合している置換基でもよい。
芳香族アルデヒド化合物は、さらに、アルデヒド基を有する置換基以外の置換基で置換されていてもよい。この置換基としては、例えば、アルキル基(無置換アルキル基、ハロゲン置換アルキル基等)、アルケニル基(無置換アルケニル基、ハロゲン置換アルケニル基等)、アルコキシ基、ハロゲン基等が挙げられる。
これらのうち、ハーフトーン画像の耐折り曲げ性を抑制する観点から、ベンゼン環にアルデヒド基を有する置換基によって置換された化合物が好ましく、ベンズアルデヒドが特に好ましく用いることができる。
なお、芳香族アルデヒド化合物としては、市販品を使用してもよいし、合成したものを使用してもよい。
装置: GC: 島津製作所社製 GC−2010
HS: PerkinElmer製HS40 Turbomatrix
分離カラム: Rtx−1
カラム昇温条件: 10℃/min(40℃→250℃)
ヘッドスペース条件: 130℃3分加熱
気化室温度: 220℃
検出器温度: 260℃
キャリアガス: N2
トナー量: 0.5g
着色剤としては、例えば、カーボンブラック、クロムイエロー、ハンザイエロー、ベンジジンイエロー、スレンイエロー、キノリンイエロー、ピグメントイエロー、パーマネントオレンジGTR、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、ウオッチヤングレッド、パーマネントレッド、ブリリアンカーミン3B、ブリリアンカーミン6B、デュポンオイルレッド、ピラゾロンレッド、リソールレッド、ローダミンBレーキ、レーキレッドC、ピグメントレッド、ローズベンガル、アニリンブルー、ウルトラマリンブルー、カルコオイルブルー、メチレンブルークロライド、フタロシアニンブルー、ピグメントブルー、フタロシアニングリーン、マラカイトグリーンオキサレートなどの種々の顔料、又は、アクリジン系、キサンテン系、アゾ系、ベンゾキノン系、アジン系、アントラキノン系、チオインジコ系、ジオキサジン系、チアジン系、アゾメチン系、インジコ系、フタロシアニン系、アニリンブラック系、ポリメチン系、トリフェニルメタン系、ジフェニルメタン系、チアゾール系などの各種染料等が挙げられる。
着色剤は、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。
離型剤としては、例えば、炭化水素系ワックス;カルナバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス等の天然ワックス;モンタンワックス等の合成又は鉱物・石油系ワックス;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;などが挙げられる。離型剤は、これに限定されるものではない。
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。
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。
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。
式:SF1=(ML2/A)×(π/4)×100
上記式中、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。
具体的には、形状係数SF1は、主に顕微鏡画像又は走査型電子顕微鏡(SEM)画像を画像解析装置を用いて解析することによって数値化され、以下のようにして算出される。すなわち、スライドガラス表面に散布した粒子の光学顕微鏡像をビデオカメラによりルーゼックス画像解析装置に取り込み、100個の粒子の最大長と投影面積を求め、上記式によって計算し、その平均値を求めることにより得られる。
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。
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。
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。
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。
混練粉砕法は、結着樹脂等のトナー形成材料を混合した後、ニーダー、押し出し機などを用いて上記材料を溶融混練して、得られた溶融混錬物を粗粉砕した後、ジェットミル等で粉砕し、風力分級機により、目的とする粒子径のトナー粒子を得る方法である。
混錬工程は、結着樹脂を含むトナー形成材料を混錬する。混錬工程に用いられる混錬機としては、例えば、1軸押出し機、2軸押出し機等が挙げられる。以下、混錬機の一例として、送りスクリュー部と2箇所のニーディング部とを有する混錬機について図を用いて説明するが、これに限られるわけではない。
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。
ついで、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3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3に示したスクリュー押出機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3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、1mm以上3mm以下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、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粒子は、必要に応じて、目的とする範囲の体積平均粒子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粒子)及び粗粉(目的とする範囲の粒径よりも大きい粒子)が除去される。
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、及び樹脂含浸型キャリアは、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2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2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プロピレンオキサイド付加物 : 100質量部
・テレフタル酸 : 70質量部
・ドデセニルコハク酸 : 22質量部
・トリメリット酸無水物 : 3質量部
攪拌装置、温度計、コンデンサー、窒素ガス導入管を備えた反応容器に、上記モノマーのうちトリメリット酸無水物以外のモノマーと、ジオクタン酸スズをモノマー成分100質量部に対して0.17質量部を投入し、窒素ガス気流下、235℃で6時間反応させた後、190℃に降温して、上記トリメリット酸無水物を投入し1時間反応させた。更に220℃まで4時間で昇温し、10kPaの圧力下で所望の分子量になるまで重合させた。その結果、ガラス転移温度Tg=57℃、重量平均分子量Mw=65000のポリエステル樹脂が得られた。
次いで、5Lのセパラブルフラスコに、樹脂を溶解しうる相当量の酢酸エチルとイソプロピルアルコールとの混合溶剤を投入し、これに上記樹脂を徐々に投入して、スリーワンモーターで攪拌を施し、溶解させて油相を得た。この攪拌されている油相に希アンモニア水溶液を適量滴下し、更にイオン交換水を滴下して転相乳化させ、更にエバポレータで減圧しながら脱溶剤を実施し、ポリエステル樹脂分散液を得た。この分散液における樹脂粒子の体積平均粒径は、160nmであった。その後、イオン交換水で調整して固形分濃度を20質量%とした。
・カーボンブラック顔料(Nipex35、デグサ社製) :70質量部
・ノニオン性界面活性剤 :5質量部
(ノニポール400、三洋化成工業社製)
・イオン交換水 :220質量部
以上の成分を混合して、溶解し、ホモジナイザー(ウルトラタラックスT50、IKA社製)を用いて10分間分散し、体積平均粒径D50vが210nm、固形分が20質量%である着色剤(カーボンブラック顔料)粒子が分散した着色剤粒子分散剤(1)を調製した。
・炭化水素系ワックス:50質量部
(ポリワックス725、ベーカーペトロライト社製)
・アニオン性界面活性剤:2.5質量部
(ネオゲンRK、第一工業製薬社製、有効成分量:60%、有効成分として離型剤に対して3.0%)
・イオン交換水 :170質量部
以上の成分を、120℃に加熱して、丸型ステンレス鋼製フラスコ中でホモジナイザー(ウルトラタラックスT50、IKA社製)を用いて10分間分散した後、圧力吐出型ホモジナイザーで分散処理し、体積平均粒径D50vが215nm、固形分が30質量%である離型剤粒子が分散した離型剤粒子分散液を調製した。
(トナー(1)の作製)
・ポリエステル樹脂粒子分散液 :325質量部
・着色剤粒子分散液 :30質量部
・離型剤粒子分散液 :20質量部
・ベンズアルデヒド(和光純薬工業社製) :0.091質量部
以上の成分を、丸型ステンレス鋼鉄フラスコ中でホモジナイザー(ウルトラタラックスT50、IKA社製)を用いて混合し、分散した後、加熱用オイルバス中でフラスコ内を撹拌しながら50℃まで加熱した。45℃で20分間保持した。その時点での平均粒径は約5.8μmである凝集粒子が形成されていることが確認された。更に上記混合液に、前記ポリエステル樹脂粒子分散液を緩やかに120質量部追加した。そして、加熱用オイルバスの温度を50℃まで上げて30分間保持した。平均粒径が約6.4μmである凝集粒子が形成されていることが確認された。
上記混合液にアニオン性界面活性剤(ネオゲンSC、第一工業製薬社製)3質量部を追加した後、前記ステンレス鋼鉄フラスコ中を密閉し、磁力シールを用いて撹拌しながら98℃まで加熱し、4時間保持した。そして、冷却後、反応生成物をろ過し、イオン交換水で充分に洗浄した後、乾燥させることにより、形状係数120.5、D50v6.4μmのトナー粒子(1)を得た。
(トナー(2)の作製)
ベンズアルデヒドを0.083質量部に変更した以外は、実施例1と同様にしてトナー粒子を作製し、トナー(2)を得た。
(トナー(3)の作製)
ベンズアルデヒドを0.187質量部に変更した以外は、実施例1と同様にしてトナー粒子を作製し、トナー(3)を得た。
(トナー(4)の作製)
ベンズアルデヒドを0.079質量部に変更した以外は、実施例1と同様にしてトナー粒子を作製し、トナー(4)を得た。
(トナー(5)の作製)
ベンズアルデヒドを0.068質量部に変更した以外は、実施例1と同様にしてトナー粒子を作製し、トナー(5)を得た。
(トナー(6)の作製)
ベンズアルデヒドを0.199質量部に変更した以外は、実施例1と同様にしてトナー粒子を作製し、トナー(6)を得た。
(トナー(7)の作製)
ベンズアルデヒドを0.287質量部に変更した以外は、実施例1と同様にしてトナー粒子を作製し、トナー(7)を得た。
(トナー(8)の作製)
ベンズアルデヒドを0.063質量部に変更した以外は、実施例1と同様にしてトナー粒子を作製し、トナー(8)を得た。
(トナー(9)の作製)
ベンズアルデヒドを0.043質量部に変更した以外は、実施例1と同様にしてトナー粒子を作製し、トナー(9)を得た。
(トナー(10)の作製)
ベンズアルデヒドを0.301質量部に変更した以外は、実施例1と同様にしてトナー粒子を作製し、トナー(10)を得た。
(トナー(11)の作製)
ベンズアルデヒドを0.572質量部に変更した以外は、実施例1と同様にしてトナー粒子を作製し、トナー(11)を得た。
(トナー(12)の作製)
ベンズアルデヒドを0.037質量部に変更した以外は、実施例1と同様にしてトナー粒子を作製し、トナー(12)を得た。
(トナー(13)の作製)
ベンズアルデヒドを0.632質量部に変更した以外は、実施例1と同様にしてトナー粒子を作製し、トナー(13)を得た。
(トナー(14)の作製)
・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し、スズ触媒を用いて合成したポリエステル樹脂):130質量部
・カーボンブラック顔料(Nipex35、デグサ社製):12質量部
・炭化水素系ワックス(ポリワックス725、東洋ペトロライト社製):12質量部
・ベンズアルデヒド:0.1質量部
以上の成分を、ヘンシェルミキサーにて混合し、その後、図3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。
この混錬物を、内部を−5℃のブラインを通した圧延ロール及び2℃の冷水冷却のスラブ挟み込み式の冷却ベルトにて急冷却を行い、冷却後、ハンマーミルで破砕を行った。急冷却速度は冷却ベルトの速度を変化させて確認した。平均降温速度は10℃/sec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7.2μmのトナー粒子(14)を得た。
トナー粒子(14)に変更した以外は、実施例1と同様にしてトナーを作製し、トナー(14)を得た。
(トナー(15)の作製)
ベンズアルデヒドを4−メトキシ−2−(トリフルオロメチル)ベンズアルデヒド(和光純薬工業社製)に変更した以外は、実施例1と同様にしてトナー粒子を作製し、トナー(15)を得た。
(トナー(16)の作製)
ベンズアルデヒドを2−メトキシベンズアルデヒド(和光純薬工業社製)に変更した以外は、実施例1と同様にしてトナー粒子を作製し、トナー(16)を得た。
(トナー(17)の作製)
ベンズアルデヒドを2−フェニルプロパナール(和光純薬工業社製)に変更した以外は、実施例1と同様にしてトナー粒子を作製し、トナー(17)を得た。
(スチレンアクリル樹脂粒子分散液)
・スチレン :306質量部
・n−ブチルアクリレート :94質量部
・アクリル酸 :0.2質量部
・10−ドデカンチオール :1.5質量部
以上の成分を混合して溶解したものを、非イオン性界面活性剤(ノニポール400、三洋化成社製)6質量部及びアニオン性界面活性剤(ネオゲンSC、第一工業製薬社製)10質量部をイオン交換水550質量部に溶解したものにフラスコ中で乳化分散させ、10分間ゆっくり混合しながら、これに過硫酸アンモニウム4質量部を溶解したイオン交換水50質量部を投入した。窒素置換を行った後、前記フラスコ内を撹拌しながら内容物が70℃になるまでオイルバスで加熱し、5時間乳化重合を継続した。その結果、体積平均粒径D50v=104nmであり、ガラス転移温度Tg=58℃、重量平均分子量Mw=57,000のスチレンアクリル樹脂粒子が分散した樹脂分散液が得られた。
ポリエステル樹脂粒子分散液を225質量部に変更し、さらに、前記スチレンアクリル樹脂粒子分散液60質量部を加えた以外は実施例1と同様にしてトナー粒子を作製し、トナー(18)を得た。
(キャリア(A)の製造)
・フェライト粒子(体積平均粒径50μm):100質量部
・トルエン :100質量部15質量部
・スチレン−メタクリル酸メチル共重合体(成分モル比:90/10:重量平均分子量(Mw)80000):2質量部
・カーボンブラック(R330、キャボット社製):0.25質量部
まず、フェライト粒子を除く上記成分を10分間スターラで撹拌させ、分散した被覆液を調製し、次に、この被覆液とフェライト粒子を真空脱気型ニーダに入れ、60℃で25分撹拌した後、更に加温しながら減圧して脱気し、乾燥させることによりキャリアAを作製した。このキャリア(A)は、形状係数=120、真比重=4.4、飽和磁化=63emu/g、1000V/cmの印加電界時の体積固有抵抗値が1000Ω・cmであった。
各現像剤を富士ゼロックス社製DocuCentreColor500改造機(定着温度が可変な外部定着機で定着を行うように改造したもの)の現像装置に収容した。そして、この改造機を用いて、富士ゼロックス社製カラーペーパー(J紙)に、トナーのり量1g/m2のハーフトーン画像の形成を行った。トナー画像出しした後、外部定着機を用い、定着温度180℃、定着速度180mm/secにて定着した。
次に、定着画像を25℃、85%RHの環境下にて高光強度(1kW/m2)の白色ランプ下で20日間放置し、劣化処理を行った。処理後の定着画像の中央に、内側に折り目を入れ、定着画像が破壊された部分をティッシュペーパーで拭い取り、白抜けした線幅を測定し、最大値を以下の評価基準で評価した。なお、G2までを許容範囲とした。
G4:白抜けした線幅の最大値が0.1mm未満のもの
G3:白抜けした線幅が0.1mm以上0.3mm未満のもの
G2:白抜けした線幅が0.3mm以上0.5mm未満のもの
G1:白抜けした線幅が0.5mm以上のもの
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
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(クリーニング手段の一例)
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 (9)
- ポリエステル樹脂を含む結着樹脂と、離型剤と、着色剤と、100ppmを超え1200ppm以下の芳香族アルデヒド化合物と、
を含有する静電荷現像用トナー。 - 前記芳香族アルデヒド化合物は、アルデヒド基が芳香環に直接置換した構造である請求項1に記載の静電荷現像用トナー。
- 前記芳香族アルデヒド化合物は、ベンズアルデヒドである請求項2に記載の静電荷現像用トナー。
- 前記トナーは、湿式製法かつ100℃未満の温度範囲で造粒されたトナーである請求項1〜3のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
- 請求項1〜4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。
- 請求項1〜4のいずれか1項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5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5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5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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