JP2016167018A - 静電潜像現像用トナー、2成分現像剤、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】静電潜像現像用トナーが、トナーコアと、トナーコアの表面に形成されたシェル層とを有するトナー粒子を複数含む。トナーの電荷減衰定数αとトナーの帯電量Qとが、α≦Q/1000の関係を満足する。トナーの帯電量Qが、50μC/g以下である。トナーの電荷減衰定数αが0.01以上0.03以下である。
【選択図】図1
Description
(1)トナーコアと、トナーコアの表面に形成されたシェル層とを有するトナー粒子を複数含む。
(2)トナーの電荷減衰定数αとトナーの帯電量Qとが、α≦Q/1000の関係を満足する。
(3)トナーの電荷減衰定数αが、0.01以上0.03以下である。
(4)トナーの帯電量Qが、50μC/g以下である。
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、一般的に、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、それぞれ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、1.5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「ターブラーミキサー」)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、Q/m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、メチロール化尿素の水溶液(昭和電工株式会社製「ミルベン(登録商標)レジンSUM−100」、固形分濃度80質量%)とを添加した。メチロール化尿素の水溶液の添加量については、イエローのトナーの製造では6g、シアンのトナーの製造では6g、マゼンタのトナーの製造では6g、ブラックのトナーの製造では6gとした。
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質量部とを、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4色のトナーセットが製造された。
メチロール化尿素の水溶液(ミルベン(登録商標)レジンSUM−100)の添加量について、イエローのトナーでは6gから7gに、シアンのトナーでは6gから7gに、マゼンタのトナーでは6gから7gに、ブラックのトナーでは6gから7gとし、実施例1の4色のトナーセットと同様に、実施例2の4色のトナーセットを製造した。
メチロール化尿素の水溶液(ミルベン(登録商標)レジンSUM−100)の添加量について、イエローのトナーでは6gから4gに、シアンのトナーでは6gから4gに、マゼンタのトナーでは6gから4gに、ブラックのトナーでは6gから4gに変更した以外は、実施例1の4色のトナーセットと同様に、実施例3の4色のトナーセットを製造した。
メチロール化尿素の水溶液(ミルベン(登録商標)レジンSUM−100)の添加量について、イエローのトナーでは6gから12gに、シアンのトナーでは6gから12gに、マゼンタのトナーでは6gから12gに、ブラックのトナーでは6gから12gに変更した以外は、実施例1の4色のトナーセットと同様に、実施例4の4色のトナーセットを製造した。
メチロール化尿素の水溶液(ミルベン(登録商標)レジンSUM−100)の添加量について、イエローのトナーでは6gから3gに、シアンのトナーでは6gから3gに、マゼンタのトナーでは6gから3gに、ブラックのトナーでは6gから4gに変更した以外は、実施例1の4色のトナーセットと同様に、実施例5の4色のトナーセットを製造した。
メチロール化尿素の水溶液(ミルベン(登録商標)レジンSUM−100)の添加量について、イエローのトナーでは6gから3gに、シアンのトナーでは6gから3gに、マゼンタのトナーでは6gから3gに、ブラックのトナーでは6gから3gに変更した以外は、実施例1の4色のトナーセットと同様に、実施例6の4色のトナーセットを製造した。
メチロール化尿素の水溶液(ミルベン(登録商標)レジンSUM−100)の添加量について、イエローのトナーでは6g、シアンのトナーでは6g、マゼンタのトナーでは6gであり、ブラックのトナーでは6gから8gに変更した以外は、実施例1の4色のトナーセットと同様に、実施例7の4色のトナーセットを製造した。
メチロール化尿素の水溶液(ミルベン(登録商標)レジンSUM−100)の添加量について、イエローのトナーでは6g、シアンのトナーでは6g、マゼンタのトナーでは6gであり、ブラックのトナーでは6gから12gに変更した以外は、実施例1の4色のトナーセットと同様に、実施例8の4色のトナーセットを製造した。
メチロール化尿素の水溶液(ミルベン(登録商標)レジンSUM−100)の添加量について、イエローのトナーでは6gから8gに、シアンのトナーでは6gから8gに、マゼンタのトナーでは6gから8gに、ブラックのトナーでは6gから8gに変更した以外は、実施例1のトナーセットと同様に、実施例9のトナーセットを製造した。
メチロール化尿素の水溶液(ミルベン(登録商標)レジンSUM−100)の添加量について、イエローのトナーでは6gから5g、シアンのトナーでは6gから5g、マゼンタのトナーでは6gから5g、ブラックのトナーでは6gから5gとし、実施例1の4色のトナーセットと同様に、比較例1の4色のトナーセットを製造した。
メチロール化尿素の水溶液(ミルベン(登録商標)レジンSUM−100)の添加量について、イエローのトナーでは6gから2gに、シアンのトナーでは6gから2gに、マゼンタのトナーでは6gから2gに、ブラックのトナーでは6gから2gに変更した以外は、実施例1の4色のトナーセットと同様に、比較例2の4色のトナーセットを製造した。
メチロール化尿素の水溶液(ミルベン(登録商標)レジンSUM−100)の添加量について、イエローのトナーでは6gから15gに、シアンのトナーでは6gから15gに、マゼンタのトナーでは6gから15gに、ブラックのトナーでは6gから15gに変更した以外は、実施例1の4色のトナーセットと同様に、比較例3の4色のトナーセットを製造した。
メチロール化尿素の水溶液(ミルベン(登録商標)レジンSUM−100)の添加量について、イエローのトナーでは6gから7.5g、シアンのトナーでは6gから7.5g、マゼンタのトナーでは6gから7.5g、ブラックのトナーでは6gから7.5gとし、実施例1の4色のトナーセットと同様に、比較例4の4色のトナーセットを製造した。
メチロール化尿素の水溶液(ミルベン(登録商標)レジンSUM−100)の添加量について、イエローのトナーでは6gから14gに、シアンのトナーでは6gから14gに、マゼンタのトナーでは6gから14gに、ブラックのトナーでは6gから14gに変更した以外は、実施例1の4色のトナーセットと同様に、比較例5の4色のトナーセットを製造した。
メチロール化尿素の水溶液(ミルベン(登録商標)レジンSUM−100)の添加量について、イエローのトナーでは6gから2.5gに、シアンのトナーでは6gから2.5gに、マゼンタのトナーでは6gから2.5gに、ブラックのトナーでは6gから2.5gに変更した以外は、実施例1の4色のトナーセットと同様に、比較例6の4色のトナーセットを製造した。
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「TASKalfa 5550ci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1〜9及び比較例1〜6の4色(イエロー、シアン、マゼンタ、及びブラック)の2成分現像剤セットが得られた。
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 5550ci」)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1〜9及び比較例1〜6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 5550ci」)の現像機内に搭載した。温度32.5℃、湿度80%RHの環境下、記録媒体への印字率10%の条件で、100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。
◎(非常に良い):オビキが全く発生しなかった。
○(良い) :オビキがほとんど発生しなかった。
×(悪い) :オビキが発生した。
上記で得られた試料(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 5550ci」)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、記録媒体への印字率5%の条件で、2000枚連続して印刷した。現像トナー量とクリーニング部での回収トナー量を測定することにより、試料の2次転写効率を算出した。下記基準に従って、試料の2次転写効率を評価した。
○(良い):試料の2次転写効率が95%以上である。
×(良くない):試料の2次転写効率が95%未満である。
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 500ci」)を用いて、温度20℃、湿度65%RHの環境下、記録媒体への印字率5%の条件で、30000枚連続して印刷した。続けて、トナー載り量が0.5mg/cm2になるように評価機のバイアスを調整して、印字率5%の評価用画像(ソリッド部を含む画像)を紙(印刷用紙)に印刷し、紙に形成されたソリッド部の画像濃度(ID)を測定した。なお、評価機は、4つの現像器(第1〜第4現像器)を有していた。第1〜第4現像器は、1次転写の最上流に位置する(最も早く1次転写される位置にある)第1現像器から、1次転写の下流(1次転写のタイミングが遅くなる側)に向かって、第2現像器、第3現像器、第4現像器の順で配置されていた。第1現像器にはイエローの試料(2成分現像剤)を投入し、第2現像器にはシアンの試料(2成分現像剤)を投入し、第3現像器にはマゼンタの試料(2成分現像剤)を投入し、第4現像器にはブラックの試料(2成分現像剤)を投入した。
○(良い):試料の画像濃度が1.40以上である。
×(悪い):試料の画像濃度が1.40未満である。
実施例1〜9及び比較例1〜6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。
4 露光ユニット
3a〜3d 現像器
2a〜2d 感光体ドラム
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 1次転写ローラー
13 2次転写ローラー
17 定着器
14 クリーニングローラー
P 記録媒体
Claims (6)
- トナーコアと、前記トナーコアの表面に形成されたシェル層とを有するトナー粒子を複数含む静電潜像現像用トナーであって、
前記トナーの電荷減衰定数αと前記トナーの帯電量Qとが、α≦Q/1000の関係を満足し、
前記トナーの帯電量Qが、50μC/g以下であり、
前記トナーの電荷減衰定数αが0.01以上0.03以下である、静電潜像現像用トナー。 - 前記トナーコアがアニオン性であり、前記シェル層がカチオン性である、請求項1に記載の静電潜像現像用トナー。
- 請求項1又は2に記載の静電潜像現像用トナーと、
キャリアと、
を含む、2成分現像剤。 - 請求項1若しくは2に記載の静電潜像現像用トナー、又は、請求項3に記載の2成分現像剤を用いてトナー像が形成される複数の静電潜像担持体と、
前記複数の静電潜像担持体に形成された前記トナー像が順次転写され、前記トナー像が重ねられる中間転写体と、
前記複数の静電潜像担持体に形成された前記トナー像を順次前記中間転写体に1次転写させる複数の1次転写ローラーと、
前記中間転写体上に重ねた前記トナー像を被転写体上に一括に2次転写させる2次転写ローラーと
を備える、画像形成装置。 - 前記1次転写される前記静電潜像現像用トナーのうち最後に1次転写される静電潜像現像用トナーの電荷減衰定数αが0.01以上0.02以下である、請求項4に記載の画像形成装置。
- 複数の静電潜像担持体の各々に形成された静電潜像を順次、請求項1若しくは2に記載の静電潜像現像用トナー、又は、請求項3に記載の2成分現像剤を用いて現像することにより、前記静電潜像担持体の各々にトナー像を形成する現像工程と、
前記静電潜像担持体の各々に形成された前記トナー像を中間転写体上に重ね合わせて転写する1次転写工程と、
前記中間転写体上の転写されたトナー像を被転写体に転写する2次転写工程と
を含む、画像形成方法。
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