JP2016061862A - 現像剤、トナーカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】実施形態の現像剤は、トナーとキャリアとを持つ。前記トナーは、加熱により色が消える。前記キャリアは、コア部及びコート部を有する。前記コート部は、前記コア部を被覆する。加えて、前記コート部は、帯電上昇を防止する添加剤を含む。前記添加剤は、白色である。
【選択図】なし
Description
前記消色トナーにより用紙に印字する際には、消色温度(TH)に比べて低い温度条件で定着が行われる。前記消色トナーで形成された印字部分は、消色温度(TH)以上に加熱されることにより、トナーの色が消えて見えなくなる。
このような消色トナーで画像形成された用紙が加熱された際、加熱によりトナーが無色化して、用紙上には肉眼でほとんど何も認められない状態になることが望ましい。
キャリアのコート部に導電剤が添加されなければ、色の消え残りは生じにくくなる。しかしながら、前記コート部に導電剤が添加されない場合、現像剤が撹拌等される操作によって、トナーの帯電量が過多になり、現像できなくなる可能性があった。
実施形態の現像剤は、任意の温度で加熱されることにより色が消えるトナー(消色トナー)とキャリアとを含有する。実施形態の現像剤は、いわゆる2成分現像剤である。
実施形態における消色トナーとしては、着色剤とバインダー樹脂とを含有する粒子が挙げられる。
着色剤としては、例えば、呈色性化合物と顕色剤と消色剤とを含むものが挙げられる。
ロイコ染料としては、例えば、フタリド類、アザフタリド類、フルオラン類、スチリノキノリン類、ジアザローダミンラクトン類、ピリミジン系化合物、ピリジン系化合物、キナゾリン系化合物、ビスキナゾリン系化合物等が挙げられる。
前記のフタリド類としては、例えば、3,3−ビス(p−ジメチルアミノフェニル)−6−ジメチルアミノフタリド等のジフェ二ルメタンフタリド類;3,3−ビス(1−n−ブチル−2−メチルインドール−3−イル)フタリド等のインドリルフタリド類;3−(4−ジエチルアミノフェニル)−3−(1−エチル−2−メチルインドール−3−イル)フタリド、3−(2−メトキシ−4−ジメチルアミノフェニル)−3−(1−ブチル−2−メチルインドール−3−イル)−4,5,6,7−テトラクロロフタリド、3−(2−エトキシ−4−ジエチルアミノフェニル)−3−(1−エチル−2−メチルインドール−3−イル)−4,5,6,7−テトラクロロフタリド、3−(2−エトキシ−4−ジエチルアミノフェニル)−3−(1−ペンチル−2−メチルインドール−3−イル)−4,5,6,7−テトラクロロフタリド等のフェニルインドリルフタリド類などが挙げられる。
前記のアザフタリド類としては、例えば、3,3−ビス(2−エトキシ−4−ジエチルアミノフェニル)−4−アザフタリド等のジフェニルメタンアザフタリド類;3−(4−ジエチルアミノ−2−ヘキシルオキシフェニル)−3−(1−エチル−2−メチルインドール−3−イル)−4−アザフタリド、3−(2−エトキシ−4−ジエチルアミノフェニル)−3−(1−エチル−2−メチルインドール−3−イル)−4−アザフタリド、3−[2−エトキシ−4−(N−エチルアニリノ)フェニル]−3−(1−エチル−2−メチルインドール−3−イル)−4−アザフタリド等のフェニルインドリルアザフタリド類などが挙げられる。
前記のフルオラン類としては、例えば、3,6−ジフェニルアミノフルオラン、3,6−ジメトキシフルオラン、3,6−ジ−n−ブトキシフルオラン、2−メチル−6−(N−エチル−N−p−トリルアミノ)フルオラン、2−N,N−ジベンジルアミノ−6−ジエチルアミノフルオラン、3−クロロ−6−シクロヘキシルアミノフルオラン、2−メチル−6−シクロヘキシルアミノフルオラン、2−(2−クロロアニリノ)−6−ジ−n−ブチルアミノフルオラン、2−(3−トリフルオロメチルアニリノ)−6−ジエチルアミノフルオラン、2−(N−メチルアニリノ)−6−(N−エチル−N−p−トリルアミノ)フルオラン、1,3−ジメチル−6−ジエチルアミノフルオラン、2−クロロ−3−メチル−6−ジエチルアミノフルオラン、2−アニリノ−3−メチル−6−ジエチルアミノフルオラン、2−アニリノ−3−メチル−6−ジ−n−ブチルアミノフルオラン、2−キシリジノ−3−メチル−6−ジエチルアミノフルオラン、1,2−ベンツ−6−ジエチルアミノフルオラン、1,2−ベンツ−6−(N−エチル−N−イソブチルアミノ)フルオラン、1,2−ベンツ−6−(N−エチル−N−イソアミルアミノ)フルオラン等が挙げられる。
前記のスチリノキノリン類としては、例えば、2−(3−メトキシ−4−ドデコキシスチリル)キノリン等が挙げられる。
前記のピリミジン系化合物としては、例えば、スピロ[5H−(1)ベンゾピラノ(2,3−d)ピリミジン−5,1’(3’H)イソベンゾフラン]−3’−オン,2−(ジエチルアミノ)−8−(ジエチルアミノ)−4−メチル、スピロ[5H−(1)ベンゾピラノ(2,3−d)ピリミジン−5,1’(3’H)イソベンゾフラン]−3’−オン,2−(ジ−n−ブチルアミノ)−8−(ジ−n−ブチルアミノ)−4−メチル、スピロ[5H−(1)ベンゾピラノ(2,3−d)ピリミジン−5,1’(3’H)イソベンゾフラン]−3’−オン,2−(ジ−n−ブチルアミノ)−8−(ジエチルアミノ)−4−メチル、スピロ[5H−(1)ベンゾピラノ(2,3−d)ピリミジン−5,1’(3’H)イソベンゾフラン]−3’−オン,2−(ジ−n−ブチルアミノ)−8−(N−エチル−N−i−アミルアミノ)−4−メチル、スピロ[5H−(1)ベンゾピラノ(2,3−d)ピリミジン−5,1’(3’H)イソベンゾフラン]−3’−オン,2−(ジ−n−ブチルアミノ)−8−(ジ−n−ブチルアミノ)−4−フェニル等が挙げられる。
呈色性化合物は、1種単独で用いられてもよいし、2種以上で併用されてもよい。
顕色剤としては、例えば、モノフェノール類、ポリフェノール類などのフェノール類;フェノール金属塩類;カルボン酸金属塩類;芳香族カルボン酸もしくはそのエステル;炭素数2〜5の脂肪族カルボン酸;アセトフェノン類;ベンゾフェノン類;スルホン酸;スルホン酸塩;リン酸類;リン酸金属塩類;酸性リン酸エステル;酸性リン酸エステル金属塩類;亜リン酸類;亜リン酸金属塩類;トリアゾールもしくはその誘導体;ビス型フェノール;トリス型フェノール;フェノール−アルデヒド縮合樹脂;又はこれらが置換基を有するもの等が挙げられる。
前記これらが置換基を有するものである場合、その置換基としては、アルキル基、アリール基、アシル基、アルコキシカルボニル基、ヒドロキシ基、カルボキシ基もしくはそのエステル基、アミド基、ハロゲン基等が挙げられる。
前記のフェノール類としては、例えば、フェノール、o−クレゾール、ターシャリーブチルカテコール、ノニルフェノール、n−オクチルフェノール、n−ドデシルフェノール、n−ステアリルフェノール、p−クロロフェノール、p−ブロモフェノール、o−フェニルフェノール、レゾルシン、4−[(4−ヒドロキシフェニル)メチル]−1,2,3−ベンゼントリオール、4−[(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)メチル]−1,2,3−ベンゼントリオール、4,6−ビス[(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)メチル]−1,2,3−ベンゼントリオール、4,4’−[1,4−フェニレンビス(1−メチルエチリデン)ビス(ベンゼン−1,2,3−トリオール)]等が挙げられる。
前記の芳香族カルボン酸もしくはそのエステルとしては、例えば、p−ヒドロキシ安息香酸n−ブチル、p−ヒドロキシ安息香酸n−オクチル、p−ヒドロキシ安息香酸ベンジル、ジヒドロキシ安息香酸もしくはそのエステル(例えば2,3−ジヒドロキシ安息香酸、3,5−ジヒドロキシ安息香酸メチル等)、没食子酸、没食子酸ドデシル、没食子酸エチル、没食子酸ブチル、没食子酸プロピル等が挙げられる。
前記のアセトフェノン類としては、例えば、2,4−ジヒドロキシアセトフェノン、2,5−ジヒドロキシアセトフェノン、2,6−ジヒドロキシアセトフェノン、3,5−ジヒドロキシアセトフェノン、2,3,4−トリヒドロキシアセトフェノン等が挙げられる。
前記のベンゾフェノン類としては、例えば、2,4−ジヒドロキシベンゾフェノン、4,4’−ジヒドロキシベンゾフェノン、2,3,4−トリヒドロキシベンゾフェノン、2,4,4’−トリヒドロキシベンゾフェノン、2,2’,4,4’−テトラヒドロキシベンゾフェノン、2,3,4,4’−テトラヒドロキシベンゾフェノン等が挙げられる。
前記のビス型フェノールとしては、例えば、2,4’−ビフェノール、4,4’−ビフェノール、4,4’−(1−メチルエチリデン)ビスフェノール、4,4’−[1,4−フェニレンビス(1−メチルエチリデン)ビス(1,2−ベンゼンジオール)]、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、4,4−ジヒドロキシジフェニルスルホン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)プロパン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)スルフィド、1−フェニル−1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−3−メチルブタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−2−メチルプロパン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)n−ヘキサン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)n−ヘプタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)n−オクタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)n−ノナン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)n−デカン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)n−ドデカン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ブタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)エチルプロピオネート、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−4−メチルペンタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)n−ヘプタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)n−ノナン等が挙げられる。
前記のトリス型フェノールとしては、例えば、4,4’,4’’−エチリデントリスフェノール、メチレントリス−p−クレゾール等が挙げられる。
顕色剤は、1種単独で用いられてもよいし、2種以上で併用されてもよい。
着色剤中の顕色剤の含有量は、呈色性化合物100質量部に対して10〜10000質量部が好ましく、10〜5000質量部がより好ましく、50〜2000質量部がさらに好ましい。
消色剤としては、例えば、アルコール類、エステル類、ケトン類、エーテル類、酸アミド類が挙げられる。中でも、消色剤としては、エステル類が好ましい。
前記エステル類としては、置換芳香族環を含むカルボン酸エステル、無置換芳香族環を含むカルボン酸と脂肪族アルコールとのエステル、無置換芳香族環を含むカルボン酸と芳香族アルコールとのエステル、分子中にシクロヘキシル基を含むカルボン酸エステル、脂肪酸と芳香族アルコールとのエステル、脂肪酸とフェノールとのエステル、脂肪酸と直鎖状脂肪族アルコールとのエステル、脂肪酸と分岐鎖状脂肪族アルコールとのエステル、ジカルボン酸と芳香族アルコールとのエステル、ジカルボン酸と分岐鎖状脂肪族アルコールとのエステル等が挙げられる。
前記の無置換芳香族環を含むカルボン酸と芳香族アルコールとのエステルとしては、例えばケイ皮酸ジベンジル等が挙げられる。
前記の脂肪酸と芳香族アルコールとのエステルとしては、例えばカプリル酸−4−ベンジルオキシフェニルエチル等が挙げられる。
前記の脂肪酸と直鎖状脂肪族アルコールとのエステルとしては、例えば、パルミチン酸−n−ヘプチル、パルミチン酸−n−オクチル、ステアリン酸ヘプチル、アジピン酸ジデシル、アジピン酸ジラウリル、アジピン酸ジミリスチル、アジピン酸ジセチル、アジピン酸ジステアリル等が挙げられる。
前記の脂肪酸と分岐鎖状脂肪族アルコールとのエステルとしては、例えば、トリラウリン、トリミリスチン、トリステアリン等が挙げられる。
前記のジカルボン酸と芳香族アルコールとのエステルとしては、例えば、ピメリン酸と2−(4−ベンジルオキシフェニル)エタノール等が挙げられる。
消色剤は、1種単独で用いられてもよいし、2種以上で併用されてもよい。
着色剤中の消色剤の含有量は、呈色性化合物100質量部に対して100〜80000質量部が好ましく、500〜20000質量部がより好ましく、500〜10000質量部がさらに好ましい。
消色トナーに用いられる着色剤は、1種単独で用いられてもよいし、2種以上で併用されてもよい。
消色トナー中の着色剤の含有量は、消色トナーの総量(後述の外添剤を除く)に対して5〜60質量%が好ましく、15〜50質量%がより好ましい。着色剤の含有量が前記の好ましい下限値未満では、トナーの発色性が発現されにくい。着色剤の含有量が前記の好ましい上限値を超えると、定着性、画像の堅牢性が低下しやすい。
ポリエステル樹脂の中でも、ガラス転移温度(Tg)が40〜70℃のものが好ましく、45〜65℃のものがより好ましい。ポリエステル樹脂のTgが前記の好ましい下限値未満では、消色トナーの保存安定性が確保されにくい。一方、ポリエステル樹脂のTgが前記の好ましい上限値を超えると、定着性が悪くなるおそれがある。樹脂のTgは、示差走査熱量測定により測定が可能である。
前記ポリエステル樹脂は、非晶性であっても結晶性であってもよい。
2価以上のカルボン酸成分は、1種単独で用いられてもよいし、2種以上で併用されてもよい。
2価以上のアルコール成分は、1種単独で用いられてもよいし、2種以上で併用されてもよい。
消色トナー中のバインダー樹脂の含有量は、消色トナーの総量(後述の外添剤を除く)に対して50〜90質量%が好ましく、60〜80質量%がより好ましい。バインダー樹脂の含有量が前記の好ましい下限値未満では、定着性、画像の堅牢性が確保されにくい。バインダー樹脂の含有量が前記の好ましい上限値を超えると、トナー飛散が生じやすくなる。
離型剤としては、例えば、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、ポリオレフィン共重合物、ポリオレフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックス、フィッシャートロプシュワックス等の脂肪族炭化水素系ワックス;酸化ポリエチレンワックス等の脂肪族炭化水素系ワックスの酸化物、又はこれらのブロック共重合体;キャンデリラワックス、カルナバワックス、木ろう、ホホバろう、ライスワックス等の植物系ワックス;みつろう、ラノリン、鯨ろう等の動物系ワックス;オゾケライト、セレシン、ペトロラクタム等の鉱物系ワックス;パルミチン酸エステルワックス、モンタン酸エステルワックス、カスターワックス等の脂肪酸エステルを主成分とするワックス類;脱酸カルナバワックス等の脂肪酸エステルの一部又は全部を脱酸化したもの;パルミチン酸、ステアリン酸、モンタン酸、又は更に長鎖のアルキル基を有する長鎖アルキルカルボン酸類等の飽和直鎖脂肪酸;ブラシジン酸、エレオステアリン酸、バリナリン酸等の不飽和脂肪酸;ステアリルアルコール、エイコシルアルコール、ベヘニルアルコール、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、又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等の飽和アルコール;ソルビトール等の多価アルコール;リノール酸アミド、オレイン酸アミド、ラウリン酸アミド等の脂肪酸アミド;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等の飽和脂肪酸ビスアミド;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等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等の芳香族系ビスアミド;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等の脂肪酸金属塩(一般に金属石けんと言われているもの);脂肪族炭化水素系ワックスにスチレンもしくはアクリル酸等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;ベヘニン酸モノグリセリド等の脂肪酸と多価アルコールとの部分エステル化物;植物性油脂を水素添加することによって得られるヒドロキシ基を有するメチルエステル化合物が挙げられる。
消色トナーに用いられる離型剤は、1種単独で用いられてもよいし、2種以上で併用されてもよい。
界面活性剤としては、例えば、硫酸エステル塩、スルホン酸塩、リン酸エステル塩、石鹸等のアニオン性界面活性剤;アミン塩、4級アンモニウム塩等のカチオン性界面活性剤;ポリエチレングリコール系、アルキルフェノールエチレンオキシド付加物系、又は多価アルコール系等のノニオン性界面活性剤等が挙げられる。これらの界面活性剤は、高分子であってもよい。
凝集剤としては、例えば、塩化ナトリウム、塩化カルシウム、硝酸カルシウム、塩化バリウム、塩化マグネシウム、塩化亜鉛、硫酸マグネシウム、塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、硫酸カリウムアルミニウム等の金属塩;塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム等の非金属塩;ポリ塩化アルミニウム、ポリ水酸化アルミニウム、多硫化カルシウム等の無機金属塩重合体;ポリメタアクリル酸エステル、ポリアクリル酸エステル、ポリアクリルアミド、アクリルアミドアクリル酸ソーダ共重合体等の高分子凝集剤;ポリアミン、ポリジアリルアンモニウムハライド、ポリジアリルジアルキルアンモニウムハライド、メラニンホルムアルデヒド縮合物、ジシアンジアミド等の凝結剤;メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、2−メチル−2−プロパノール、2−メトキシエタノール、2−エトキシエタノール、2−ブトキシエタノール等のアルコール類;アセトニトリル;1,4−ジオキサン等の有機溶剤;塩酸、硝酸等の無機酸;蟻酸、酢酸等の有機酸などが挙げられる。中でも、凝集の促進効果が高いことから、非金属塩が好ましく、硫酸アンモニウムがより好ましい。
帯電制御剤としては、例えば、含金属アゾ化合物、含金属サリチル酸誘導体化合物などが挙げられる。含金属アゾ化合物の中でも、金属が鉄、コバルトもしくはクロムの錯体又は錯塩、あるいはこれらの混合物が好ましい。含金属サリチル酸誘導体化合物の中でも、金属がジルコニウム、亜鉛、クロムもしくはボロンの錯体又は錯塩、あるいはこれらの混合物が好ましい。
外添剤としては、環境安定性向上の観点から、疎水化剤によって前記無機微粒子が表面処理されたものが好ましい。また、外添剤には、クリーニング性向上のために、粒径が1μm以下の樹脂微粒子を用いることができる。前記樹脂微粒子を構成する樹脂としては、例えばスチレンアクリル酸共重合体、ポリメチルメタクリレート、メラミン樹脂等が挙げられる。
消色トナー中の外添剤の含有量は、消色トナーの総量(外添剤を含む)に対して0.01〜20質量%程度が好ましい。
前記凝集工程では、例えば、水系溶媒中で、着色剤粒子の分散液と、バインダー樹脂粒子の分散液とが混合される。これにより、着色剤粒子とバインダー樹脂粒子とが凝集して凝集体が得られる。着色剤粒子の分散液と、バインダー樹脂粒子の分散液とが混合される際、離型剤等のトナー任意成分が添加されてもよい。また、バインダー樹脂粒子の分散液に離型剤等が含まれてもよい。
前記融着工程では、上述の凝集工程で得られた凝集体が加熱処理される。これにより、凝集体を構成する着色剤粒子とバインダー樹脂粒子とが融着して融着粒子が得られる。融着工程の操作は、上述の凝集工程の操作と同時に行われてもよい。
前記洗浄工程は、公知の洗浄方法により適宜行われる。例えば、前記洗浄工程は、水による洗浄とろ過とが繰り返されることにより行われる。前記洗浄工程は、例えば、ろ液の導電率が50μS/cm以下になるまで繰り返される。
前記乾燥工程は、上述の洗浄工程後の融着粒子が乾燥される工程である。乾燥工程は、公知の乾燥方法により適宜行われる。
前記外添工程では、上述の乾燥工程後の融着粒子群と外添剤とが混合され、目的とする消色トナーの粒子群が得られる。
本実施形態において、粒子群の体積平均粒径は、粒度分布測定装置により測定が可能である。
実施形態の現像剤中の消色トナーの含有量は、現像剤の総量に対して7〜10質量%が好ましく、8〜9質量%がより好ましい。消色トナーの含有量が前記の好ましい下限値以上であると、良好な現像特性が得られやすくなる。一方、消色トナーの含有量が前記の好ましい上限値以下であると、かぶり又はトナー飛散などの不具合を生じにくくなる。
実施形態におけるキャリアは、粒状のコア部、及び前記コア部を被覆するコート部を有する粒子である。
コート部に含まれる前記添加剤(c)は、白色である。ここでいう「白色」とは、視覚的に感じられる程度の白さをいう。前記添加剤(c)が白色であることで、前記添加剤(c)が消色トナーと共に感光体に吸着した場合でも、形成される画像を消色温度(TH)以上に加熱した際、色の消え残りを生じにくい。
前記添加剤(c)としては、TiO2、ZnO、Al2O3、SnO2、その他白色の金属粉等が挙げられる。これらの中でも、TiO2、ZnO、Al2O3及びSnO2からなる群より選択される1種以上が好ましい。
コート部に含まれる前記添加剤(c)は、1種単独で用いられてもよいし、2種以上で併用されてもよい。
コート部に含まれる前記添加剤(c)の割合は、前記コート部の総量に対して20〜60質量%が好ましく、25〜55質量%がより好ましく、30〜50質量%がさらに好ましい。前記添加剤(c)の割合が前記の好ましい下限値以上であると、トナーの帯電量の上昇がより抑えられやすくなる。一方、前記添加剤(c)の割合が前記の好ましい上限値以下であれば、コート部に前記添加剤(c)がより安定に配合される。また、色の消え残りも容易に抑えられる。
コート部は、前記添加剤(c)及び膜形成性成分以外の成分(コート部任意成分)を必要に応じて含んでもよい。コート部任意成分としては、例えば、通常トナーで用いられる帯電制御剤、シランカップリング剤等が挙げられる。
「コート部/コア部で表される質量比」とは、コア部に含まれる全成分の含有質量に対する、コート部に含まれる全成分の含有質量の割合を意味する。
ここでいう「被覆」とは、キャリア粒子の表面積に対する、コート部の占有面積の比率が50%以上であることをいう。前記コート部の占有面積の比率が高いほど、トナーの帯電量の上昇が抑えられやすい。
すなわち、キャリア粒子の表面積に対する、コート部の占有面積の比率は、50%以上であり、好ましくは50%超である。前記コート部の占有面積の比率が前記の下限値以上であれば、トナーの帯電量の上昇が抑えられ、トナーの帯電量の安定化が図られる。
手順(1):キャリア粒子表面のSEM像において、エネルギー分散型X線分析(EDX分析)による元素マッピング(SEM−EDX)を行う。
手順(2):EDX分析では、コート部に含まれる成分に由来する元素を検出対象とする。この検出対象の元素の色を特定色に指定する。そして、キャリア粒子表面のSEM像で、検出対象の元素が検出される部分を特定色で表す。また、検出対象の元素が検出されない部分を特定色以外の色で表す。
手順(3):特定色で表された範囲(すなわちコート部)の面積を、SEM像におけるピクセルの数で数値化する。また、特定色以外の色で表された範囲(すなわち露出したコア部)の面積を、SEM像におけるピクセルの数で数値化する。
手順(4):特定色で表された範囲(コート部)の面積と、特定色以外の色で表された範囲(露出したコア部)の面積との合計の面積を、キャリア粒子の表面積とする。これより、キャリア粒子の表面積に対する、コート部の占有面積の比率を算出する。
キャリアの電気抵抗率が前記の好ましい下限値以上であると、感光体へのキャリア吸着が抑制されやすい。一方、キャリアの電気抵抗率が前記の好ましい上限値以下であると、トナー帯電量の過度な増加が抑制されやすい。
手順(i):マグネットローラにキャリアを付着させて、マグネットローラ上にキャリアの層を形成する。
手順(ii):所定の間隔(0.3〜0.4mm程度)が設けられた一対のアルミ電極に、前記のキャリアの層を接触させる(つまり、キャリアの層を介して、アルミ電極同士を接続する)。
手順(iii):前記アルミ電極間に所定の電圧を印加し、キャリアの層を流れる電流を測定して抵抗値(Ω)を求める。そして、この抵抗値(Ω)と、キャリアの層の断面積(cm2)と、一対のアルミ電極の間隔(cm)とから電気抵抗率を算出する。
実施形態の現像剤中のキャリアの含有量は、現像剤の総量に対して90〜93質量%が好ましく、91〜92質量%がより好ましい。キャリアの含有量が前記の好ましい下限値以上であると、消色トナーに充分な帯電量となる電荷が付与される。一方、キャリアの含有量が前記の好ましい上限値を超えると、消色トナー濃度が低くなるため、画像濃度が出にくくなる。
前記流動床法は、例えば流動床中で、コア部にコート部形成用材料を吹き付ける方法である。前記浸漬法は、コア部をコート部形成用材料に浸漬する方法である。
前記流動床法においては、コア部にコート部形成用材料を吹き付ける量が制御されることで、コート部/コア部で表される質量比、キャリア粒子の表面積に対するコート部の占有面積の比率が調整される。
前記浸漬法においては、浸漬時間、浸漬の際の温度条件が制御されることで、コート部/コア部で表される質量比、キャリア粒子の表面積に対するコート部の占有面積の比率が調整される。また、コア部表面に対するコート部形成用材料の接触割合が制御されることでも、コート部/コア部で表される質量比、キャリア粒子の表面積に対するコート部の占有面積の比率が調整される。また、コート部形成用材料中の固形分の濃度が制御されることでも、コート部/コア部で表される質量比、キャリア粒子の表面積に対するコート部の占有面積の比率が調整される。
キャリアを製造する際、上述の「コート部/コア部で表される質量比」が調整されることで、粒状のコア部の表面全体がコート部で被覆されやすくなる。加えて、キャリア粒子の表面積に対する、コート部の占有面積の比率が50%以上に容易に制御可能となる。
現像剤任意成分としては、例えば、スチレン/アクリル共重合体、ポリアクリル酸重合体、メラミン重合体等の樹脂微粒子群が挙げられる。前記樹脂微粒子群としては、綜研化学株式会社製のMP−300(平均粒径0.10μm)、MP−1451(平均粒径0.15μm)、MP−2200(平均粒径0.35μm)、MP−1000(平均粒径0.40μm)、MP−2701(平均粒径0.40μm)、MP−5000(平均粒径0.40μm)、MP−5500(平均粒径0.40μm)、MP−4009(平均粒径0.60μm);日本ペイント株式会社製のP2000(平均粒径0.48μm);株式会社日本触媒製のエポスターS(平均粒径0.20μm)、エポスターFS(平均粒径0.20μm)、エポスターS6(平均粒径0.40μm)等が挙げられる。
実施形態の現像剤に含まれる樹脂微粒子群は、1種単独で用いられてもよいし、2種以上で併用されてもよい。実施形態の現像剤中の樹脂微粒子群の含有量は、消色トナー100質量部に対して0.01〜0.36質量部程度である。
加えて、コート部に含まれる前記添加剤(c)は白色である。このため、前記添加剤(c)が消色トナーと共に感光体に吸着した場合でも、画像が消色温度(TH)以上に加熱された際、色の消え残りを生じにくい。これにより、記録媒体をより再利用しやすくなる。
実施形態の現像剤は、例えば、多機能周辺装置(MFP)、カラーコピー機等の画像形成装置に収容されて、電子写真方式の記録媒体への画像形成に使用できる。
実施形態のトナーカートリッジは、上述の実施形態の現像剤が容器に収容されてなる。前記容器には、公知のものが使用可能である。
実施形態のトナーカートリッジが画像形成装置に用いられることで、良好な発色性を有する画像が記録媒体に形成される。加えて、消色温度(TH)以上に加熱された際に色の消え残りを生じにくい画像が記録媒体に形成される。
実施形態の画像形成装置は、上述の実施形態の現像剤が装置本体に収容されてなる。前記装置本体には、一般的な電子写真装置が使用可能である。
画像形成装置20は、中間転写ベルト7と、中間転写ベルト7上に順に設けられた第1の画像形成ユニット17Aと、第2の画像形成ユニット17Bと、その下流に設けられた定着装置21とを備えた装置本体を有する。中間転写ベルト7の移動方向に沿って、すなわち、画像形成プロセスの進行方向に沿って、第1の画像形成ユニット17Aは、第2の画像形成ユニット17Bの下流に設けられている。定着装置21は、第1の画像形成ユニット17Aの下流に設けられている。
第1の画像形成ユニット17Aは、感光体ドラム1aと、感光体ドラム1a上に順に設けられた、クリーニング装置16a、帯電装置2a、露光装置3a、第1の現像器4a、及び中間転写ベルト7を介して感光体ドラム1aと対面するように設けられた一次転写ローラ8aとを有する。
第2の画像形成ユニット17Bは、感光体ドラム1bと、感光体ドラム1b上に順に設けられた、クリーニング装置16b、帯電装置2b、露光装置3b、第2の現像器4b、及び中間転写ベルト7を介して感光体ドラム1bと対面するように設けられた一次転写ローラ8bとを有する。
第1の現像器4a内、及び第2の現像器4b内には、上述の実施形態の現像剤が収容されている。このトナーは、図示しないトナーカートリッジから供給される形態としてもよい。
一次転写ローラ8aには、一次転写電源14aが接続されている。一次転写ローラ8bには、一次転写電源14bが接続されている。
第1の画像形成ユニット17Aの下流には、二次転写ローラ9とバックアップローラ10とが中間転写ベルト7を介して対向するように配置されている。二次転写ローラ9には、二次転写電源15が接続されている。
定着装置21は、互いに対向するように配置されたヒートローラ11とプレスローラ12とを有する。
まず、帯電装置2bにより、感光体ドラム1bを一様に帯電させる。次に、露光装置3bにより、露光を行い、静電潜像を形成する。次に、現像器4bから供給される実施形態の現像剤にて現像を行い、第2のトナー像を得る。
続いて、帯電装置2aにより、感光体ドラム1aを一様に帯電させる。次に、露光装置3aにより、第1の画像情報(第2のトナー像)に基づいて露光を行い、静電潜像を形成する。次に、現像器4aから供給される実施形態の現像剤にて現像を行い、第1のトナー像を得る。
第2のトナー像、第1のトナー像をこの順に、一次転写ローラ8a、8bを用いて中間転写ベルト7上に転写する。
中間転写ベルト7上に第2のトナー像、第1のトナー像の順に積層された像を二次転写ローラ9とバックアップローラ10とを介して、図示しない記録媒体上に二次転写する。これにより、記録媒体上に第1のトナー像、第2のトナー像の順に積層された画像が形成される。
記録媒体に形成された画像を消去する場合には、記録媒体の画像が形成されている部分を消色温度(TH)以上に加熱する。画像を消去するために用いられる装置(消去装置)には、記録媒体を定着温度より高い消色温度(TH)以上に加熱できるものが用いられる。前記消去装置としては、例えば、加熱部を有する装置が挙げられる。前記加熱部では、記録媒体が一対のローラに挟み込まれつつ加熱される。
呈色性化合物として、ロイコ染料である3−(2−エトキシ−4−ジエチルアミノフェニル)−3−(1−エチル−2−メチルインドール−3−イル)−4−アザフタリド1質量部を用いた。顕色剤として、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン5質量部を用いた。消色剤として、ピメリン酸と2−(4−ベンジルオキシフェニル)エタノールとのジエステル化合物50質量部を用いた。
前記の呈色性化合物と顕色剤と消色剤とを加温しながら溶融混合して、均一な混合物を得た。この混合物に、カプセル化剤として芳香族多価イソシアネートプレポリマー20質量部と、酢酸エチル40質量部とを混合し、混合溶液を得た。得られた混合溶液を、8質量%ポリビニルアルコール水溶液250質量部中に分散し、70℃で約1時間撹拌を続けた。その後、反応剤として水溶性脂肪族変性アミン2質量部を加え、さらに液温を90℃に加温しつつ、約1.5時間撹拌を続けて、無色のカプセル粒子が分散したカプセル粒子分散体を得た。
このカプセル粒子分散体を冷凍庫に収容して、青色に発色したカプセル粒子(着色剤粒子)の分散液(着色剤分散液)を得た。
前記の着色剤分散液について、SALD7000(株式会社島津製作所製)により体積平均粒径の測定を行った結果、着色剤粒子の粒子群の体積平均粒径は1.0μmであった。また、着色剤の完全消色温度は79℃、完全発色温度は−30℃であった。
バインダー樹脂としてポリエステル樹脂(Tg52℃)95質量部と、離型剤としてエステルワックス5質量部とを混合し、混合物を得た。その後、この混合物を、120℃に温度設定した2軸混練機を用いて溶融混練し、混練組成物を得た。
得られた混練組成物を、ハンマーミル(株式会社奈良機械製作所製)を用いて粗粉砕し、粗粒子の粒子群(体積平均粒径1.2mm)を得た。
得られた粗粒子を、バンタムミル(ホソカワミクロン株式会社製)を用いて中粉砕し、中砕粒子の粒子群(体積平均粒径0.05mm)を得た。
前記の中砕粒子の粒子群30質量部と、アニオン性界面活性剤としてアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム1.2質量部と、アミン化合物としてトリエチルアミン1質量部と、イオン交換水67.8質量部とを、高圧乳化装置NANO3000を用いて160MPa、180℃で混合し、バインダー樹脂と離型剤との混合粒子の分散液(混合分散液)を得た。
前記の混合分散液について、SALD7000(株式会社島津製作所製)により体積平均粒径の測定を行った結果、混合粒子の粒子群の体積平均粒径は500nmであった。
前記の混合分散液15質量部と、着色剤分散液1.7質量部と、イオン交換水68.5質量部とを混合し、混合液を得た。得られた混合液に、30℃で、凝集剤として5質量%硫酸アルミニウム水溶液5質量部を添加した。この後、前記凝集剤が添加された混合液を、40℃まで昇温し、1時間静置した(凝集工程)。
次いで、凝集工程で調製された混合液に、界面活性剤として10質量%ポリカルボン酸ナトリウム塩水溶液10質量部を添加した。この後、前記界面活性剤が添加された混合液を、70℃まで昇温し、1時間静置した(融着工程)。
次いで、融着工程で調製された混合液を、冷却し、続けて遠心分離機を用いて遠心分離操作を行い、上澄み液と固形物とに分離した。この後、上澄み液を除去し、固形物に対してイオン交換水による洗浄と濾過とを繰り返して行った。前記の洗浄と濾過との繰り返しの操作を、ろ液の導電率が50μS/cm以下になるまで繰り返した(洗浄工程)。
次いで、洗浄工程後の固形物を、真空乾燥機により含水率が1.0質量%以下になるまで乾燥し、トナー粒子の粒子群を得た(乾燥工程)。
次いで、得られたトナー粒子と、前記トナー粒子100質量部に対して疎水性シリカ2質量部及び酸化チタン0.5質量部とを混合した。これにより、トナー粒子表面に疎水性シリカと酸化チタンとが付着した消色トナーを得た(外添工程)。
得られた消色トナーについて、SALD−7000(株式会社島津製作所製)により測定した結果、体積平均粒径は9.8μmであった。
本実施例では、以下のように、表1に示す各キャリアを浸漬法によって製造した。
各キャリアのコア部は、いずれも、一部がSrOで置換されたMn−Mgフェライト粉からなる。
各キャリアのコート部は、シリコーン系樹脂、又は、シリコーン系樹脂に添加剤が分散したものからなる。シリコーン系樹脂としてシリコーン樹脂SR−2411(東レ・ダウコーニングシリコーン株式会社製)を用いた。
添加剤としてTiO2を溶剤に分散させて、添加剤分散液(x)を調製した。
別途、前記シリコーン系樹脂を溶剤に分散させて、シリコーン系樹脂分散液を調製した。
次いで、前記添加剤分散液(x)と、前記シリコーン系樹脂分散液とを混合して、コート部形成用材料を得た。
次いで、得られたコート部形成用材料に、前記キャリアのコア部(一部がSrOで置換されたMn−Mgフェライト粉)を適宜浸漬した。
この後、加熱処理を行い、表1に示すキャリア(1)、(2)をそれぞれ製造した。
コート部形成用材料として、前記シリコーン系樹脂分散液を用いた。
このコート部形成用材料(添加剤無し)に、前記キャリアのコア部(一部がSrOで置換されたMn−Mgフェライト粉)を適宜浸漬した。
この後、加熱処理を行い、表1に示すキャリア(3)、(4)、(8)、(9)、(11)をそれぞれ製造した。
添加剤としてカーボンブラックを溶剤に分散させて、添加剤分散液(y)を調製した。
次いで、前記添加剤分散液(y)と、前記シリコーン系樹脂分散液とを混合して、コート部形成用材料を得た。
次いで、得られたコート部形成用材料に、前記キャリアのコア部(一部がSrOで置換されたMn−Mgフェライト粉)を適宜浸漬した。
この後、加熱処理を行い、表1に示すキャリア(5)、(6)、(7)、(10)、(12)をそれぞれ製造した。
手順(1):キャリア粒子表面のSEM像において、エネルギー分散型X線分析(EDX分析)による元素マッピング(SEM−EDX)を行った。具体的には、SEM(カールツァイス社製、ウルトラ55)付属のEDX(ブルカー社製、QX−400)を用いて測定した。測定条件を以下の通りとした。
加速電圧:7.5kV、
アパーチャー径:120μm(high current mode)、
作動距離(WD):8mm、
SEM像の倍率:2000倍。
手順(2):EDX分析では、コート部に含まれる成分(シリコーン系樹脂)に由来する元素(Si)を検出対象とした。キャリア粒子表面のSEM像で、検出対象の元素(Si)を赤色に指定した。また、検出対象の元素が検出されない部分を青色で表すこととした。
手順(3):赤色で表された範囲(すなわちコート部)の面積を、SEM像におけるピクセルの数で数値化した。また、青色で表された範囲(すなわち露出したコア部)の面積を、SEM像におけるピクセルの数で数値化した。
手順(4):赤色で表された範囲(コート部)の面積と、青色で表された範囲(露出したコア部)の面積との合計の面積を、キャリア粒子の表面積とした。これより、キャリア粒子の表面積に対する、コート部の占有面積の比率を算出した。
手順(i):マグネットローラにキャリアを付着させて、マグネットローラ上にキャリアの層を形成した。
手順(ii):所定の間隔(0.3mm)が設けられた一対のアルミ電極に、前記のキャリアの層を接触させた(キャリアの層を介して、アルミ電極同士を接続した)。
手順(iii):前記アルミ電極間に所定の電圧を印加し、キャリアの層を流れる電流を測定して抵抗値(Ω)を求めた。そして、この抵抗値(Ω)と、キャリアの層の断面積(cm2)と、一対のアルミ電極の間隔(cm)とから電気抵抗率を算出した。
(実施例1〜2、比較例1〜10)
撹拌機を用い、前記消色トナーの粒子群と、表1に示す各キャリアの粒子群とを混合して、各例の現像剤をそれぞれ調製した。現像剤中の消色トナー濃度を、現像剤の総量に対して8質量%とした。現像剤中のキャリア濃度を、現像剤の総量に対して92質量%とした。
各例の現像剤を、温度23℃、相対湿度50%の環境下で8時間保管した。この後、現像剤の帯電量を、吸引式ブローオフ法により測定した(以下ここで測定される現像剤の帯電量(μC/g)を「初期値(Qi)」と表す)。
次いで、撹拌機を用い、現像剤を330rpmで240分間撹拌した。240分間撹拌した直後(撹拌の後、30分間以内)に、現像剤の帯電量を、吸引式ブローオフ法により測定した。ここで測定される帯電量(μC/g)を、現像剤の帯電量の飽和値(Qs)とした。
そして、前記の初期値(Qi)と飽和値(Qs)との差(Qs−Qi)(μC/g)を求めた。この差(Qs−Qi)が18(μC/g)以下であれば、その消色トナーは、帯電量の安定化が図られており、良好に現像できる。
各例の現像剤が収容された画像形成装置(東芝テック株式会社製、製品名LP30)により、定着温度95℃で白紙にベタ画像を印字した。この後、分光濃度計X−Rite(X−Rite社製)により、前記白紙に印字されたベタ画像のa0 *、b0 *及びL0 *をそれぞれ測定した。
次いで、白紙に印字されたベタ画像を、消去機(東芝テック株式会社製、製品名RD30)にて160℃に加熱して消去した。この後、分光濃度計X−Rite(X−Rite社製)により、消去後のベタ画像部分におけるa*、b*及びL*をそれぞれ測定した。
そして、下式より色差(ΔE)を算出した。ΔEの値が小さいほど、色の消え残りを生じにくく、記録媒体である白紙を再利用しやすくなる。
一方、比較例1〜10の現像剤においては、いずれも、現像剤の帯電量の変化が小さいこと、及び、色の消え残りを生じにくいこと、の両方を満足するものはなかった。
以下のように、キャリア(13)〜(19)をそれぞれ浸漬法によって製造した。
添加剤としてTiO2を溶剤に分散させて、添加剤分散液を調製した。この調製された添加剤分散液を用い、上記のキャリア(2)と同様にして、下記のキャリア(13)〜(16)をそれぞれ適宜製造した。
コート部に含まれる添加剤:TiO2、
添加剤の色:白色、
コート部の総量に対する添加剤の割合:25質量%、
コート部/コア部(質量比):0.013。
コート部に含まれる添加剤:TiO2、
添加剤の色:白色、
コート部の総量に対する添加剤の割合:55質量%、
コート部/コア部(質量比):0.022。
コート部に含まれる添加剤:TiO2、
添加剤の色:白色、
コート部の総量に対する添加剤の割合:50質量%、
コート部/コア部(質量比):0.0080。
コート部に含まれる添加剤:TiO2、
添加剤の色:白色、
コート部の総量に対する添加剤の割合:50質量%、
コート部/コア部(質量比):0.040。
添加剤としてZnOを溶剤に分散させて、添加剤分散液を調製した。この調製された添加剤分散液を用い、上記のキャリア(2)と同様にしてキャリア(17)を適宜製造した。
(キャリア(17))
コート部に含まれる添加剤:ZnO、
添加剤の色:白色、
コート部の総量に対する添加剤の割合:50質量%、
コート部/コア部(質量比):0.020。
添加剤としてAl2O3を溶剤に分散させて、添加剤分散液を調製した。この調製された添加剤分散液を用い、上記のキャリア(2)と同様にしてキャリア(18)を適宜製造した。
(キャリア(18))
コート部に含まれる添加剤:Al2O3、
添加剤の色:白色、
コート部の総量に対する添加剤の割合:50質量%、
コート部/コア部(質量比):0.020。
添加剤としてSnO2を溶剤に分散させて、添加剤分散液を調製した。この調製された添加剤分散液を用い、上記のキャリア(2)と同様にしてキャリア(19)を適宜製造した。
(キャリア(19))
コート部に含まれる添加剤:SnO2、
添加剤の色:白色、
コート部の総量に対する添加剤の割合:50質量%、
コート部/コア部(質量比):0.020。
また、上記のキャリア(13)〜(19)については、いずれも、電気抵抗率が8×108〜8×1010(Ω・cm)内であった。
また、上記のキャリア(13)〜(19)については、いずれも、体積平均粒径が35〜45μm内であった。
(実施例3〜9)
撹拌機を用い、前記消色トナーの粒子群と、キャリア(13)〜(19)の各粒子群とを混合して、実施例3〜9の現像剤をそれぞれ調製した。現像剤中の消色トナー濃度を、現像剤の総量に対して8質量%とした。現像剤中のキャリア濃度を、現像剤の総量に対して92質量%とした。
その結果から、実施例3〜9の現像剤が撹拌される際、現像剤の帯電量の変化が小さいことが確認された。また、実施例3〜9の現像剤を用いた場合、画像が加熱された際に色の消え残りを生じにくいことが確認された。
Claims (5)
- 加熱により色が消えるトナーと、キャリアとを含有し、
前記キャリアは、コア部、及び前記コア部を被覆するコート部を有し、
前記コート部は、帯電上昇を防止する添加剤を含み、前記添加剤が白色である現像剤。 - 前記コート部に含まれる前記添加剤の割合が、前記コート部の総量に対して20〜60質量%である、請求項1に記載の現像剤。
- 前記キャリアの電気抵抗率が、8×108〜8×1010(Ω・cm)である、請求項1又は2に記載の現像剤。
- 請求項1〜3のいずれか一項に記載の現像剤が収容されたトナーカートリッジ。
- 請求項1〜3のいずれか一項に記載の現像剤が収容された画像形成装置。
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