JP2017120323A - 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、及び画像形成方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】結着樹脂及び着色剤を含む第一トナー粒子と、結着樹脂を含み、かつ着色剤を含む又は着色剤を含まない第二トナー粒子と、を有し、第一トナー粒子の着色剤の含有量PCaが、第一トナー粒子に対して4質量%以上20質量%以下であり、第二トナー粒子の着色剤の含有量PCbが、第二トナー粒子に対して0質量%以上2質量%以下であり、かつ、第一トナー粒子と第二トナー粒子との質量比(第一トナー粒子の質量/第二トナー粒子の質量)が、50/50以上98/2以下である静電荷像現像用トナーである。
【選択図】なし
Description
結着樹脂及び着色剤を含む第一トナー粒子と、結着樹脂を含み、かつ着色剤を含む又は着色剤を含まない第二トナー粒子と、を有し、
前記第一トナー粒子の着色剤の含有量PCaが、前記第一トナー粒子に対して4質量%以上20質量%以下であり、
前記第二トナー粒子の着色剤の含有量PCbが、前記第二トナー粒子に対して0質量%以上2質量%以下であり、
かつ、前記第一トナー粒子と前記第二トナー粒子との質量比(前記第一トナー粒子の質量/前記第二トナー粒子の質量)が、50/50以上98/2以下である静電荷像現像用トナー。
前記第一トナー粒子の着色剤及び前記第二トナー粒子の着色剤の合計含有量が、全トナー粒子に対して4質量%以上15質量%以下である請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
前記第二トナー粒子が、着色剤を含まない請求項1又は請求項2に記載の静電荷像現像用トナー。
前記第一トナー粒子と前記第二トナー粒子との質量比(前記第一トナー粒子の質量/前記第二トナー粒子の質量)が、50/50以上95/5以下である請求項1〜請求項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〜請求項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〜請求項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。
請求項2に係る発明によれば、第一トナー粒子の着色剤及び第二トナー粒子の着色剤の合計含有量が全トナー粒子に対して4質量%未満の場合に比べて、表面凹凸の大きい記録媒体に細やかな画像を形成したとき、細やかな画像の解像度の低下を抑制する静電荷像現像用トナーが提供される。
請求項3に係る発明によれば、第二トナー粒子が着色剤を含む場合に比べ、表面凹凸の大きい記録媒体に細やかな画像を形成したとき、細やかな画像の解像度の低下を抑制する静電荷像現像用トナーが提供される。
請求項4に係る発明によれば、結着樹脂及び着色剤を含む第一トナー粒子と、結着樹脂を含み、かつ着色剤を含む又は着色剤を含まない第二トナー粒子との質量比(第一トナー粒子の質量/第二トナー粒子の質量)が50/50未満又は95/5超えの場合に比べ、表面凹凸の大きい記録媒体に細やかな画像を形成したとき、細やかな画像の解像度の低下を抑制する静電荷像現像用トナーが提供される。
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、結着樹脂及び着色剤を含む第一トナー粒子(以下、便宜上「有色トナー粒子」と称する)と、結着樹脂を含み、かつ着色剤を含む又は着色剤を含まない第二トナー粒子(以下、便宜上「透明トナー粒子」と称する)と、を有する。
有色トナー粒子の着色剤の含有量PCaは、有色トナー粒子に対して4質量%以上20質量%以下である。透明トナー粒子の着色剤の含有量PCbは、透明トナー粒子に対して0質量%以上2質量%以下である。そして、有色トナー粒子と透明トナー粒子との質量比(有色トナー粒子の質量/透明トナー粒子の質量)は、50/50以上98/2以下である。
具体的には、例えば、本実施形態に係るトナーは、表面凹凸の大きい記録媒体に読み取り画像(バーコード、QR(Quick Response)コード、AR(Augmented Reality)マーカー)を形成したとき、読み取り画像の読み取り精度の低下を抑制する。また、小さな文字の形成したとき、小さな文字の文字認識の低下も抑制する。
特に、細やかな画像の解像度の低下は、転写又は定着されるトナー量の多いため、ばらけるトナー量も多くなる2次色又は3次色の細やかな画像を形成するときに顕著に発生する。しかし、本実施形態に係るトナーは、表面凹凸の大きい記録媒体に、2次色又は3次色の細やかな画像を形成しても、細やかな画像の解像度の低下が抑制される。
トナー粒子は、結着樹脂及び着色剤を含む有色トナー粒子(第一トナー粒子)と、結着樹脂を含み、かつ着色剤を含む又は着色剤を含まない透明トナー粒子(第二トナー粒子)と、を有する。
着色剤の含有量PCaを4質量%以上にすることで、細やかな画像自体の画像濃度の低下が抑制される。一方、着色剤の含有量PCaを20質量%以下にすることで、細画像の周囲にばらまかれた有色トナーの定着部分が過度に着色することを抑え、線画像の滲み又は太りの発生が抑制される。その結果、細やかな画像の解像度の低下が抑制される。また、細やかな画像の画像濃度も確保され易くなる。これに加え、ベタ画像を形成したときの画像濃度の過剰な上昇及び低下も抑制され易くなる。
そして、これら観点から、着色剤の含有量PCaは、好ましくは5質量%以上18質量%以下であり、より好ましくは5質量%以上15質量%以下である。
透明トナー粒子が着色剤を含む場合、着色剤の含有量PCbを2質量%以下にすることで、細画像の周囲にばらまかれた透明トナーの定着部分が過度に着色することを抑え、有色トナーの定着部分の分断機能が発揮され、線画像の滲み又は太りの発生が抑制される。その結果、細やかな画像の解像度の低下が抑制される。また、細やかな画像の画像濃度も確保され易くなる。これに加え、ベタ画像を形成したときの画像濃度の過度な上昇及び低下も抑制され易くなる。
そして、これら観点から、着色剤の含有量PCbは、好ましくは0質量%以上1質量%以下であり、より好ましくは0質量%(つまり着色剤を含まない)である。
この質量比を50/50以上にすることで、過度な透明トナーの定着部分により線画像自体を分断することを抑え、線画像自体の途切れが抑制される。一方、この質量比を98/2以下にすることで、細画像の周囲にばらまかれた透明トナーの定着部分による有色トナーの定着部分の分断機能が発揮され、線画像の滲み又は太りの発生が抑制される。その結果、細やかな画像の解像度の低下が抑制される。また、細やかな画像の画像濃度も確保され易くなる。これに加え、ベタ画像を形成したときの画像濃度の過度な上昇及び低下も抑制され易くなる。
そして、これら観点から、この質量比は、好ましくは50/50以上95/5以下であり、より好ましくは50/50以上90/10以下である。
具体的には、有色トナー比率をα[%]透明トナー比率を100−α[%]とすると、有色トナーと透明トナーの濃度比A、混合トナー全体に含まれる着色剤量B[%]は下記式で算出できる。
・式: A=PCa/PCb
・式: B=PCa×α/100+PCb×(100−α)/100
そして、算出したA及びBを用いて、有色トナー粒子及び透明トナー粒子の着色剤の含有量PCa/PCbは、下記式により算出できる。
・式: PCa=100×A×B/{(A−1)α+100}
・式: PCb=100B/{(A−1)α+100}
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。
また、有色トナーと透明トナーの結着樹脂は同一種類でもよいし、異なる種類を使用してもよい。好ましくは、同一の結着樹脂を使用する。
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 7121−1987「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。
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、ブリリアントカーミン3B、ブリリアントカーミン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 7121−1987「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(チャンネル)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。
疎水化処理剤の量は、例えば、無機粒子100質量部に対して、1質量部以上10質量部以下である。
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、必要に応じて、外添剤を外添することで得られる。具体的には、トナーは、有色トナー粒子及び透明トナー粒子を各々製造し、各トナー粒子に対して、必要に応じて外添剤を外添した後、外添後の各トナー粒子を混合することで得られる。なお、トナーは、各トナー粒子を混合した後に、混合後のトナー粒子に対して、必要に応じて、外添剤を外添して得てもよい。
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。
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、導電性粒子等、その他添加剤を含ませてもよい。
導電性粒子としては、金、銀、銅等の金属、カーボンブラック、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、硫酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、チタン酸カリウム等の粒子が挙げられる。
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。
(トナー粒子(A)の作製)
[ポリエステル樹脂粒子分散液(1)の調製]
加熱乾燥した3口フラスコに、1,10−デカンジオール120.0部と、イソフタル酸ジメチル80.0部と、ジメチルスルホキシド4部と、触媒としてジブチル錫オキサイド0.02部と、を入れた後、減圧操作により容器内の空気を窒素ガスで不活性雰囲気下とし、機械攪拌にて180℃で3時間攪拌を行った。減圧下、ジメチルスルホキシドを留去し、窒素気流下、ドデカンジオイック酸ジメチル23.0部を加え、180℃で1時間攪拌を行った。その後、減圧下にて220℃まで徐々に昇温を行い30分間攪拌し、粘稠な状態となったところで空冷し、反応を停止させ、ポリエステル樹脂(1)を合成した。
ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによる分子量測定(ポリスチレン換算)で、得られたポリエステル樹脂(1)の重量平均分子量(Mw)は20000であった。またポリエステル樹脂(1)の融解温度は75℃であった。
次に、この乳化物を−700Torrまで減圧し40分攪拌した。更にこれに60℃の純水50部を添加し、20分減圧下攪拌を継続した。還流量が210部に達した際、これを終点とし、加熱を止め、攪拌しながら常温(24℃)まで冷却し、固形分25%となるようイオン交換水を加え、ポリエステル樹脂粒子分散液(1)を得た。得られたポリエステル樹脂粒子の粒径をレーザー回折/散乱式粒度分布測定装置(堀場製作所社製、LA−920)を用いて行ったところ、得られたポリエステル樹脂粒子の体積平均粒径は202nmであった。
加熱乾燥した3口フラスコに、ナフタレンジカルボン酸ジメチル112部と、テレフタル酸ジメチル97部と、ビスフェノールA−エチレンオキサイド(EO)付加物221部と、エチレングリコール80部と、テトラブトキシチタネート0.07部とを仕込み170℃以上220℃以下で180分間加熱してエステル交換反応を行った。次いで、220℃において系の圧力を1mmHg以上10mmHg以下として60分間反応を続け、ポリエステル樹脂(2)を得た。ポリエステル樹脂(2)のガラス転移温度は65℃であった。
次に、この乳化物を−700Torrまで減圧し40分攪拌した。更にこれに60℃の純水50部を添加し、20分減圧下攪拌を継続した。還流量が210部に達した際、これを終点とし、加熱をやめ攪拌しながら常温(20℃)まで冷却し、固形分25%となるようイオン交換水を加え、ポリエステル樹脂粒子分散液(2)を得た。得られたポリエステル樹脂粒子の粒径をレーザー回折/散乱式粒度分布測定装置(堀場製作所社製、LA−920)を用いて行ったところ、得られたポリエステル樹脂粒子の体積平均粒径は151nmであった。
・カーボンブラックR330(キャボット社製) 30部
・アニオン界面活性剤ニューレックスR(日油社製) 2部
・イオン交換水 220部
以上を混合し、ホモジナイザー(ウルトラタラックス:IKA社製)により10分間予備分散した後、アルティマイザー(対向衝突型湿式粉砕機:スギノマシン製)を用い、圧力245mPaで15分間分散処理を行い、中心径333nm、固形分20%の着色剤粒子分散液(1)を得た。
・C.I.ピグメントレッド269(大日本インキ化学株式会社:SYMULER FAST RED 1022):200部
・アニオン系界面活性剤(第一工業製薬社製、ネオゲンSC):33部(有効成分60%。着色剤に対して10%)
・イオン交換水:750部
上記成分をすべて投入した際に液面の高さが容器の高さの1/3程度になる大きさのステンレス容器に、イオン交換水を280部とアニオン系界面活性剤33部とを入れ、充分に界面活性剤を溶解させた後、前記固溶体顔料すべてを投入し、攪拌機を用いて濡れていない顔料がなくなるまで攪拌するとともに、充分に脱泡させた。脱泡後に残りのイオン交換水を加え、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックスT50)を用いて、5000回転で10分間分散した後、攪拌器で1昼夜攪拌させて脱泡した。脱泡後、再度ホモジナイザーを用いて、6000回転で10分間分散した後、攪拌器で1昼夜攪拌させて脱泡した。続けて、分散液を高圧衝撃式分散機アルティマイザー((株)スギノマシン社製、HJP30006)を用いて、圧力240MPaで分散した。分散は、トータル仕込み量と装置の処理能力とから換算して25パス相当行った。得られた分散液を72時間放置して沈殿物を除去し、イオン交換水を加えて、固形分濃度を15%に調製した。このマゼンタ顔料分散液1中の粒子の体積平均粒径D50は135nmであった。なお、該体積平均粒径D50はマイクロトラックにて5回測定した内の、最大値と最小値を除いた3回の測定値の平均値を用いた。
着色剤粒子分散液(2)の調製において、 マゼンタ顔料をC.I.ピグメントイエロー185(BASF製:PaliotolYellowD1155)に変更した以外は同様の方法にてイエロー顔料分散液を調製した。
このイエロー顔料分散液中の粒子の体積平均粒径D50は170nmであった。
着色剤粒子分散液(2)の調製において、 マゼンタ顔料をC.I.ピグメントブルー15:3(BASF製:HeliogenBlueD7092)に変更した以外は同様の方法にてシアン顔料分散液を調製した。
このシアン顔料分散液中の粒子の体積平均粒径D50は130nmであった。
・パラフィンワックスFNP92(融解温度91℃、日本精蝋社製) 80部
・カチオン性界面活性剤ネオゲンRK(第一工業製薬) 5部
・イオン交換水 200部
以上を75℃に加熱して、IKA製ウルトラタラックスT50にて分散後、圧力吐出型ゴーリンホモジナイザーで分散処理し、中心径170nm、固形分量25%のワックス分散液を得た。
・ポリエステル樹脂粒子分散液(1): 49部
・ポリエステル樹脂粒子分散液(2): 155部
・着色剤粒子分散液(1): 50部
・離型剤粒子分散液(1): 36部
・ポリ塩化アルミニウム: 1.6部
以上の成分291.6gを丸型ステンレス製フラスコ中でホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックスT50)で混合・分散した後、加熱用オイルバスでフラスコを攪拌しながら46℃まで加熱し、46℃で60分間保持して凝集粒子分散液を調製した。その後、ポリエステル樹脂粒子分散液(2)を120部追加し、30分間保持して、0.5モル/リットルの水酸化ナトリウム水溶液を添加して系内のpHを5.4に調整した後、攪拌を継続しながら96℃まで加熱して5時間保持した。反応終了後、冷却、濾過しヌッチェ式吸引濾過により固液分離を施した。これをさらに40℃のイオン交換水3リットル中に再分散し、15分間450rpmで攪拌した後に固液分離を施し、これをさらに5回繰り返した。次いで真空乾燥を12時間継続してトナー粒子(A)を得た。
トナー粒子(A)の体積平均粒径は6.1μm、体積平均粒度分布は1.25、円形度は0.964であった。
各分散液の量を表1および表2に示す量に変更した以外は、トナー粒子(A)と同様にして、トナー粒子(B)〜(K)を得た。
[トナーの作製]
表3〜表4に従った組み合わせ及び質量比(配合量)で、第一及び第二の2種のトナー粒子を混合した。混合したトナー粒子100部と、疎水性シリカ(キャボット製、TS720)1.5部とを、ヘンシェルミキサーを用いて、周速20m/sで15分間混合処理したのち、45μm網目のシーブを用いて粗大粒子を除去し、実施例1〜6及び比較例1〜6のトナーを得た。ただし、実施例6、比較例6は、各々、イエロートナー、マゼンタトナー、シアントナー、黒トナーの4色のトナーを得た。
なお、表3〜表4中、「Total着色剤含有量」とは、第一及び第二の2種のトナー粒子の着色剤の合計含有量(対トナー粒子)を示す。
・フェライト粒子(体積平均粒子径:50μm) 100部
・トルエン 14部
・スチレン−メチルメタクリレート共重合体 2部
(成分比:90/10、Mw=80000)
・カーボンブラック(VXC−72:キャボット社製) 0.2部
まず、フェライト粒子を除く上記成分を10分間スターラーで撹拌させて、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とを真空脱気型ニーダーに入れて、60℃において30分撹拌した後、さら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を得た。
得られたトナー8部とキャリア100部とを、Vブレンダーを用い20rpmで20分間攪拌することで混合し、212μmの網目を有するシーブで篩い、実施例1〜6及び比較例1〜6の現像剤を得た。
各例の現像剤を画像形成装置「DocuPrint CP400d(富士ゼロックス社製)」の現像装置に、実施例1〜5および比較例1〜5の現像剤は黒色用の現像機のみに充填し、実施例6および比較例6の現像剤は4色すべての現像機に充填した。この画像形成装置により、ラフ紙「Premier80(ゼロックス社製、A4サイズ、坪量80gsm、平滑度:17秒」に日本画像学会テストチャートNo1Rを出力した。ただし、実施例1〜5および比較例1〜5の現像剤を使用した装置ではモノクロモードで出力し、1次色の画像について下記評価を行った。実施例6および比較例6の現像剤を使用した装置ではフルカラーモードで出力し、1次色および3次色(シアン、マゼンタ、イエローの混色)の画像について下記評価を行った。
出力したテストチャートを用いて、画像の解像度について評価した。具体的には、テストチャートの「最も小さいアルファベット及び細線」を目視にて観察し、細線及び文字のつぶれ、にじみ、及び太りを下記評価基準により評価した。
−解像度評価基準−
A(◎):細線及び文字のつぶれ、にじみ、及び太りがなく良好
B(○):細線及び文字のつぶれ、にじみ、及び太りが少々見られるが、判読に問題ないレベル
C(△):細線及び文字のつぶれ、にじみ、及び太りが多少みられる。判読可能なレベル
D(×):細線及び文字のつぶれ、にじみ、及び太りがみられ、使用上問題あるレベル
出力したテストチャートを用いて、画像の濃度について評価した。具体的には、テストチャートの「ベタ部」の濃度を画像濃度計X−RITE938(X−RITE社製)にて測定し、下記評価基準により評価した。
−濃度評価基準−
A(◎):画像濃度が1.4以上1.6以下(良好な画像濃度)
B(○):画像濃度が1.2以上1.4未満、又は1.6超え1.7以下(使用上問題ないレベル)
C(△):画像濃度が1.0以上1.2未満、又は1.7超え1.8以下(やや薄い又は濃いが使用可能なレベル)
D(×):画像濃度が1.0未満、又は1.8超え(濃度不足又は濃度過多で使用上問題あるレベル)
また、本実施例では、細やかな画像の濃度も得られていることがわかる。
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 二次転写ロール(二次転写手段の一例)
28 定着装置(定着手段の一例)
30 中間転写体クリーニング装置
P 記録紙(記録媒体の一例)
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
117 筐体
118 露光のための開口部
200 プロセスカートリッジ
300 記録紙(記録媒体の一例)
Claims (9)
- 結着樹脂及び着色剤を含む第一トナー粒子と、結着樹脂を含み、かつ着色剤を含む又は着色剤を含まない第二トナー粒子と、を有し、
前記第一トナー粒子の着色剤の含有量PCaが、前記第一トナー粒子に対して4質量%以上20質量%以下であり、
前記第二トナー粒子の着色剤の含有量PCbが、前記第二トナー粒子に対して0質量%以上2質量%以下であり、
かつ、前記第一トナー粒子と前記第二トナー粒子との質量比(前記第一トナー粒子の質量/前記第二トナー粒子の質量)が、50/50以上98/2以下である静電荷像現像用トナー。 - 前記第一トナー粒子の着色剤及び前記第二トナー粒子の着色剤の合計含有量が、4質量%以上15質量%以下である請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記第二トナー粒子が、着色剤を含まない請求項1又は請求項2に記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記第一トナー粒子と前記第二トナー粒子との質量比(前記第一トナー粒子の質量/前記第二トナー粒子の質量)が、50/50以上95/5以下である請求項1〜請求項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〜請求項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〜請求項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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