JP2016138933A - 画像形成装置、画像形成方法、及び静電潜像現像用トナー - Google Patents
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(1)回転方向に回転可能な中間転写体と、中間転写体に、複数のトナーをそれぞれ一次転写可能な複数の画像形成ユニットと、中間転写体に一次転写されたトナーを前記中間転写体から被転写体に二次転写する二次転写ユニットとを備える。
(2)複数のトナーのそれぞれの電荷減衰定数は、温度32.5℃、湿度80%RHの環境下において0.020以上0.050以下である。
(3)複数のトナーのそれぞれの帯電量は15μC/g以上である。
(4)複数の画像形成ユニットは、中間転写体の回転方向に沿って配置されており、複数の画像形成ユニットは、二次転写ユニットを起点として中間転写体の回転方向に沿って最も下流に位置する最下流画像形成ユニットを含み、複数の画像形成ユニットのうちの最下流画像形成ユニットの一次転写するトナーの電荷減衰定数は、複数の画像形成ユニットのうちの他の画像形成ユニットの一次転写するトナーの電荷減衰定数以上である。
トナーコアは、結着樹脂を含む。また、トナーコアは、内添剤(例えば、着色剤、離型剤、電荷制御剤、及び磁性粉)を含んでもよい。
トナーコアにおいては、全成分の大部分(例えば、85質量%以上)を結着樹脂が占めることが多い。このため、結着樹脂の性質がトナーコア全体の性質に大きな影響を与えると考えられる。例えば、結着樹脂がエステル基、水酸基、エーテル基、酸基、又はメチル基を有する場合には、トナーコアはアニオン性になる傾向が強くなり、結着樹脂がアミノ基、アミン、又はアミド基を有する場合には、トナーコアはカチオン性になる傾向が強くなる。結着樹脂が強いアニオン性を有するためには、結着樹脂の水酸基価(OHV値)及び酸価(AV値)がそれぞれ10mgKOH/g以上であることが好ましく、20mgKOH/g以上であることがより好ましい。
トナーコアは、着色剤を含んでいてもよい。着色剤としては、トナーの色に合わせて公知の顔料又は染料を用いることができる。着色剤の使用量は、結着樹脂100質量部に対して、1質量部以上20質量部以下であることが好ましく、3質量部以上10質量部以下であることがより好ましい。
トナーコアは、離型剤を含有していてもよい。離型剤は、例えばトナーの定着性又は耐オフセット性を向上させる目的で使用される。トナーコアのアニオン性を強めるためには、アニオン性を有するワックスを用いてトナーコアを作製することが好ましい。トナーの定着性又は耐オフセット性を向上させるためには、離型剤の使用量は、結着樹脂100質量部に対して、1質量部以上30質量部以下であることが好ましく、5質量部以上20質量部以下であることがより好ましい。
トナーコアは、電荷制御剤を含んでいてもよい。電荷制御剤は、例えばトナーの帯電安定性又は帯電立ち上がり特性を向上させる目的で使用される。また、トナーコアに負帯電性の電荷制御剤を含ませることで、トナーコアのアニオン性を強めることができる。トナーの帯電立ち上がり特性は、短時間で所定の帯電レベルにトナーを帯電可能か否かの指標になる。
トナーコアは、磁性粉を含んでいてもよい。磁性粉としては、例えば、鉄(より具体的には、フェライト又はマグネタイト)、強磁性金属(より具体的には、コバルト又はニッケル)、鉄及び/又は強磁性金属を含む合金、強磁性化処理(例えば、熱処理)が施された強磁性合金、又は二酸化クロムを好適に使用できる。一種の磁性粉を単独で使用してもよいし、複数種の磁性粉を併用してもよい。
シェル層は、実質的に熱硬化性樹脂のみから構成されてもよいし、実質的に熱可塑性樹脂のみから構成されてもよいし、熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂との両方を含有してもよい。また、シェル層において、熱可塑性樹脂が、架橋性を有するモノマー又はプレポリマー(例えば、後述する熱硬化性樹脂の調製に用いられ得るモノマー)で架橋されてもよい。熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂との割合は任意である。熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂との割合の例としては、1:1、1:2、1:3、1:4、1:5、2:1、3:1、4:1、又は5:1(それぞれ質量比で、熱可塑性樹脂:熱硬化性樹脂)が挙げられる。
トナー母粒子の表面に外添剤を付着させてもよい。外添剤は、例えばトナーの流動性又は取扱性を向上させるために使用される。トナーの流動性又は取扱性を向上させるためには、外添剤の使用量は、トナー母粒子100質量部に対して、0.5質量部以上10質量部以下であることが好ましく、1質量部以上5質量部以下であることがより好ましい。また、トナーの流動性又は取扱性を向上させるためには、外添剤の粒子径は0.01μm以上1.0μm以下であることが好ましい。
本実施形態のトナーを所望のキャリアと混合することで、2成分現像剤を調製できる。2成分現像剤を調製する場合、磁性キャリアを用いることが好ましい。
(トナーコアの作製)
4色(イエロー、シアン、マゼンタ、及びブラック)の現像剤を製造するために、4色のトナーを製造した。また、4色のトナーを製造するために、以下の手順で、互いに異なる着色剤を含む4色のトナーコアを製造した。
トナーコア0.2gと、イオン交換水80gと、1質量%濃度のノニオン界面活性剤(日本触媒株式会社製「K−85」、ポリビニルピロリドン)20gとを、マグネットスターラーを用いて混合した。そして、液中にトナーコアを均一に分散させて分散液を得た。その後、得られた分散液に希塩酸を加えて、分散液のpHを4に調整し、pH4のトナーコアの分散液を得た。そして、得られたpH4のトナーコアの分散液を測定試料として用いて、トナーコアのゼータ電位を測定した。詳しくは、測定試料中のトナーコアのゼータ電位を、ゼータ電位・粒度分布測定装置(ベックマン・コールター株式会社製「Delsa Nano HC」)を用いて測定した。
日本画像学会から提供される標準キャリアN−01(負帯電極性トナー用標準キャリア)100質量部と、トナーコア7質量部とを、混合装置(ウィリー・エ・バッコーフェン(WAB)社製製「ターブラー(登録商標)ミキサー」)を用いて30分間混合した。そして、得られた混合物を測定試料として用いて、トナーコアの摩擦帯電量を測定した。詳しくは、測定試料について、トナーコアと標準キャリアとを摩擦させた場合のトナーコアの摩擦帯電量を、QMメーター(トレック社製「MODEL 210HS」)を用いて測定した。
温度計及び攪拌羽根を備えた容量1Lの3つ口フラスコを準備し、フラスコをウォーターバスにセットした。そして、ウォーターバスを用いてフラスコ内の温度を30℃に保った。続けて、フラスコ内に、pHが4に調整されたイオン交換水300mLと、ポリアクリル酸ナトリウム(東亞合成株式会社製「ジュリマー(登録商標)AC−103」)50gと、メチロールメラミンの水溶液(昭和電工株式会社製「ミルベン(登録商標)レジンSUM-100(商品名)」、固形分濃度80質量%)24gとを添加した。イオン交換水のpHの調整には塩酸を用いた。
上記のようにして得られたトナー母粒子の分散液をろ過(固液分離)して、トナー母粒子を得た。その後、得られたトナー母粒子をイオン交換水に再分散させた。さらに、分散とろ過とを繰り返して、トナー母粒子を洗浄した。続けて、トナー母粒子を乾燥した。
上記乾燥後、トナー母粒子を外添処理した。詳しくは、トナー母粒子100質量部と、疎水性シリカ微粒子(日本アエロジル株式会社製「RA−200H」)1質量部、及び酸化チタン微粒子(チタン工業株式会社製「EC−100」)1.0質量部をFMミキサー(日本コークス工業株式会社製「FM−10B」)を用いて回転速度3500rpmで5分間混合することにより、トナー母粒子の表面に外添剤(シリカ粒子及び酸化チタン粒子)を付着させた。その後、得られたトナーを、200メッシュ(目開き75μm)の篩を用いて篩別した。これにより、多数のトナー粒子を含む実施例1のトナーが製造された。
外添剤の酸化チタン微粒子の添加量を1.0質量部から0.8質量部に変更した以外は、実施例1のトナーと同様に、実施例2のトナーを製造した。
メチロールメラミンの水溶液の添加量を24gから11gに変更した以外は、実施例1のトナーと同様に、実施例3のトナーを製造した。
メチロールメラミンの水溶液の添加量を24gから30gに、外添剤の酸化チタン微粒子の添加量を1.0質量部から1.5質量部に変更した以外は、実施例1のトナーと同様に、比較例1のトナーを製造した。
メチロールメラミンの水溶液の添加量を24gから27gに、外添剤の酸化チタン微粒子の添加量を1.0質量部から1.2質量部に変更した以外は、実施例1のトナーと同様に、比較例2のトナーを製造した。
メチロールメラミンの水溶液の添加量を24gから23gに、外添剤の酸化チタン微粒子の添加量を1.0質量部から1.5質量部に変更した以外は、実施例1のトナーと同様に、比較例3のトナーを製造した。
メチロールメラミンの水溶液の添加量を24gから17gに、外添剤の酸化チタン微粒子の添加量を1.0質量部から1.5質量部に変更した以外は、実施例1のトナーと同様に、比較例4のトナーを製造した。
メチロールメラミンの水溶液の添加量を24gから9gに、外添剤の酸化チタン微粒子の添加量を1.0質量部から1.2質量部に変更した以外は、実施例1のトナーと同様に、比較例5のトナーを製造した。
メチロールメラミンの水溶液の添加量を24gから8gに、外添剤の酸化チタン微粒子の添加量を1.0質量部から1.5質量部に変更した以外は、実施例1のトナーと同様に、比較例6のトナーを製造した。
メチロールメラミンの水溶液の添加量を24gから6gに、外添剤の酸化チタン微粒子の添加量を1.0質量部から1.5質量部に変更した以外は、実施例1のトナーと同様に、比較例7のトナーを製造した。
トナーの電荷減衰定数αは、静電気拡散率測定装置(株式会社ナノシーズ製「NS−D100」)を用いて、JIS規格(JIS C 61340−2−1)に準拠した方法で測定された。以下に、トナーの電荷減衰定数の測定方法を詳述する。
上記のようにして製造されたトナーと、キャリア(京セラドキュメントソリューションズ株式会社製、TASKalfa5550ci用キャリア)とを、2成分現像剤におけるトナーの濃度が10質量%となるように混合した。得られた混合物を、粉体混合機(愛知電機株式会社製「ロッキングミキサー(登録商標)」)を用いて1時間攪拌した。その結果、実施例1〜3及び比較例1〜7の2成分現像剤が得られた。
カラー複合機は、一次転写ローラーと、感光体ドラムと、二次転写ローラーと、中間転写ベルトと、駆動ローラーと、テンションローラーと、定着器とを含んでいた。一次転写ローラーについて、材質はエピクロルヒドリン(アスカーC硬度:40°)であり、外径は15mm、長さは300mm、抵抗は108Ω(1000V印加)であった。感光体ドラムは最初に一次転写される感光体ドラムからイエロー用の感光体ドラム、シアン用の感光体ドラム、マゼンダ用の感光体ドラム、及びブラック用の感光体ドラムの順に並んでいた。二次転写ローラーについて、材質はエピクロルヒドリン(アスカーC硬度:40°)であり、外径は21.1mm、長さは310mmであった。二次転写ローラーの抵抗は、107Ω(1000V印加)であり、押圧は20N×2であった。
得られた2成分現像剤をカラー複合機(京セラドキュメントソリューションズ株式会社製「TASKalfa C5550」)の現像機内に搭載した。現像後のドラム上のトナー付着量が5mg/cm2になるように現像条件を調整した後、温度20℃、湿度65%RHの環境下、印字率5%の条件で、2,000枚連続して印字した。カラー複合機のトナー担持体上のトナー層を吸引し、得られた試料(トナー)の帯電量をQ/mメーター(トレック社製「MODEL 210HS」)を用いて、温度20℃、湿度65%RH下で、試料(トナー)の帯電量を測定した。詳しくは、Q/mメーターの吸引部を用いてトナー担持体上のトナー層の試料(トナー)を吸引し、吸引された試料(トナー)の量とQ/mメーターの表示(電荷量)とに基づいて帯電量を算出した。
各試料(実施例1〜3及び比較例1〜7の2成分現像剤)の評価方法は、以下の通りである。
得られた2成分現像剤をカラー複合機(京セラドキュメントソリューションズ株式会社製「TASKalfa C5550」)の現像機内に搭載した。温度32.5℃、湿度80%RHの環境下で、80g/m2の記録媒体(mondi社製「Nautilus紙」)に画像パターン(用紙搬送方向に対して100μm、200μm及び300μm幅の横線が2mm間隔又は3mm間隔)を1枚印刷した。下記基準に従って、印刷後の記録媒体のオビキを目視評価した。
×(悪い):オビキが発生した。
○(良い):オビキが発生しなかった。
得られた記録画像中の最上流の現像剤(最初に一次転写された現像剤)及び最下流の現像剤(最後に一次転写された現像剤)の単独ドットそれぞれの面積及び周囲長を測定した。面積及び周囲長の測定には画像解析装置(株式会社マウンテック製「Mac−View」)を用いた。得られた面積及び周囲長から下式に従い、円形度係数を算出した。なお、円形度係数は1に近づくほど円形に近づき、1から遠ざかるほど円形ではなくなる。下記基準に従って、算出された円形度係数から現像剤のドットちりを評価した。
(式)円形度係数={(4π)×(面積)}/(周囲長)2
◎(非常に良い):試料の円形度係数が1.30未満である。
○(良い):試料の円形度係数が1.30以上1.45未満である。
×(良くない):試料の円形度係数が1.45以上である。
実施例1〜3及び比較例1〜7の現像剤の各々についての評価結果は以下のとおりである。
3a〜3d 現像器
2a〜2d 感光体ドラム
4 露光ユニット
5a〜5d 画像形成ユニット
8 転写ベルト
10 駆動ローラー
11 従動ローラー
9 テンションローラー
12a〜12d 一次転写ローラー
13 二次転写ローラー
15 二次転写ユニット
17 定着器
14 クリーニングローラー
P 記録媒体
Claims (5)
- 回転方向に回転可能な中間転写体と、
複数のトナーによりそれぞれの画像を形成し、前記中間転写体に前記複数のトナーをそれぞれ一次転写可能な複数の画像形成ユニットと、
前記中間転写体に一次転写されたトナーを前記中間転写体から被転写体に二次転写する二次転写ユニットと
を備え、
前記複数のトナーのそれぞれの帯電量は15μC/g以上であり、
前記複数のトナーのそれぞれの電荷減衰定数は、温度32.5℃、湿度80%RHの環境下において0.020以上0.050以下である、画像形成装置。 - 前記複数の画像形成ユニットは、前記中間転写体の回転方向に沿って配置されており、
前記複数の画像形成ユニットは、前記二次転写ユニットを起点として前記中間転写体の前記回転方向に沿って最も下流に位置する最下流画像形成ユニットを含み、
前記複数の画像形成ユニットのうちの前記最下流画像形成ユニットの一次転写するトナーの電荷減衰定数は、前記複数の画像形成ユニットのうちの他の画像形成ユニットの一次転写するトナーの電荷減衰定数以上である、請求項1に記載の画像形成装置。 - 回転方向に回転可能な中間転写体と、前記中間転写体の前記回転方向に沿って配置された複数の画像形成ユニットと、二次転写ユニットとを用意する工程と、
前記中間転写体が前記回転方向に回転している間に、前記複数の画像形成ユニットが複数のトナーをそれぞれ前記中間転写体に一次転写する工程と、
前記二次転写ユニットが、前記中間転写体に一次転写されたトナーを被転写体に二次転写する工程と
を包含し、
前記用意する工程において、前記複数の画像形成ユニットは、前記二次転写ユニットを起点とした前記回転方向に沿って最も下流に位置する最下流画像形成ユニットを含み、
前記複数のトナーのそれぞれの帯電量は15μC/g以上であり、前記複数のトナーのそれぞれの電荷減衰定数は、温度32.5℃、湿度80%RHの環境下において0.020以上0.050以下である、画像形成方法。 - 前記複数の画像形成ユニットのうちの前記最下流画像形成ユニットの一次転写するトナーの電荷減衰定数は、前記複数の画像形成ユニットのうちの他の画像形成ユニットの一次転写するトナーの電荷減衰定数以上である、請求項3に記載の画像形成方法。
- トナーコアと、前記トナーコアを被覆するシェル層とを有するトナー粒子を複数含有する静電潜像現像用トナーであって、
前記トナーの帯電量が15μC/g以上であり、
前記トナーの電荷減衰定数が温度32.5℃、湿度80%RHの環境下で0.020以上0.050以下である、静電潜像現像用トナー。
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