JP2019113783A - トナー、トナー収納器、現像ユニットおよび画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
Description
1.トナー
1−1.構成
1−2.物性
1−3.製造方法
1−4.作用および効果
2.画像形成装置(トナー収納器および現像ユニット)
2−1.全体構成
2−2.現像ユニットの構成
2−3.動作
2−4.作用および効果
3.変形例
まず、本発明の一実施形態のトナーに関して説明する。
最初に、光輝性トナーの構成に関して説明する。
光輝性顔料は、光輝性トナーに光輝性を付与する材料である。
この光輝性顔料は、光輝性材料のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。この「光輝性材料」とは、金属光沢などの輝きを生じさせる性質(光輝性)を有すると共に、有機溶媒などの溶媒に不溶である性質(不溶性)を有する材料である。
図1は、光輝性顔料の斜視構成を模式的に表している。光輝性顔料の立体的形状は、特に限定されない。ここでは、光輝性顔料は、例えば、図1に示したように、複数の扁平状である。優れた光輝性が得られるからである。
光輝性トナー中における光輝性顔料の含有量は、特に限定されないが、中でも、10重量%〜30重量%であることが好ましく、15重量%〜25重量%であることがより好ましい。光輝性トナーの光輝性および帯電性が向上するからである。
結着剤は、光輝性顔料などを結着させる材料であり、いわゆるバインダである。この結着剤は、例えば、ポリエステル系樹脂、スチレン−アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂およびスチレン−ブタジエン系樹脂などの高分子化合物のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。高分子化合物の結晶状態は、特に限定されないため、結晶質でもよいし、非晶質でもよい。
なお、光輝性トナーは、さらに、他の材料のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいてもよい。他の材料の種類は、特に限定されないが、例えば、着色剤、離型剤、帯電制御剤および外添剤などである。
着色剤は、所望の色となるように光輝性トナーを調色する材料である。着色剤の種類(色)は、特に限定されないため、光輝性トナーの色に応じて決定される。
離型剤は、光輝性トナーの定着性および耐オフセット性などを向上させる材料である。この離型剤は、例えば、脂肪族炭化水素系ワックス、脂肪族炭化水素系ワックスの酸化物、脂肪酸エステル系ワックス、脂肪酸エステル系ワックスの脱酸化物などのワックスのうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。この他、離型剤は、例えば、上記した一連のワックスのうちの任意の2種類以上のブロック共重合物などでもよい。
帯電制御剤は、光輝性トナーの摩擦帯電性などを制御する材料である。負帯電の光輝性トナーに用いられる帯電制御剤は、例えば、アゾ系錯体、サリチル酸系錯体およびカリックスアレン系錯体などのうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。
外添剤は、光輝性トナー同士の凝集などを抑制することにより、その光輝性トナーの流動性を向上させる材料であり、例えば、複数の疎水性粒子などである。外添剤の種類は、1種類だけでもよいし、2種類以上でもよい。
次に、光輝性トナーの物性に関して説明する。
次に、光輝性トナーの製造方法に関して説明する。
溶解懸濁法を用いて光輝性トナーを製造する場合には、最初に、油相を調製する。この場合には、最初に、有機溶媒を準備する。
次に、水性媒体に無機分散剤(懸濁安定剤)などを加えたのち、その水性媒体を撹拌する。これにより、水性媒体により無機分散剤が分散または溶解されるため、水相が得られる。
次に、上記した油相および水相を用いて造粒する。この場合には、最初に、水相に油相を加えたのち、その水相を撹拌する。水相と油相との混合比は、特に限定されないため、任意に設定可能である。これにより、油相と水相との混合物が懸濁すると共に造粒されるため、複数のトナー母粒子を含むスラリーが得られる。このトナー母粒子は、光輝性トナーを製造するための前駆粒子である。
最後に、複数のトナー母粒子に外添剤を加えたのち、その混合物を撹拌する。この外添剤は、例えば、上記したように、複数の疎水性粒子のうちの1種類または2種類以上である。トナー母粒子と外添剤との混合比は、特に限定されない。これにより、トナー母粒子の表面に外添剤が定着する。
最後に、光輝性トナーの作用および効果に関して説明する。
次に、上記した光輝性トナーを用いた本発明の一実施形態の画像形成装置に関して説明する。
最初に、画像形成装置の全体構成に関して説明する。
筐体1は、例えば、金属材料および高分子化合物などのうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。筐体1には、例えば、スタッカ2が設けられており、画像形成装置により画像が形成された媒体Mは、その排出口1Hからスタッカ2に排出される。
トレイ10は、媒体Mを収納している。このトレイ10は、例えば、筐体1に対して着脱可能となるように装着されている。送り出しローラ20は、例えば、Y軸方向に延在していると共にY軸を中心として回転可能な円筒状の部材である。
現像ユニット30は、静電潜像に対するトナーの付着処理(現像処理)を行う。具体的には、現像ユニット30は、例えば、静電潜像を形成すると共に、クーロン力を利用して静電潜像にトナーを付着させる。
転写ユニット40は、現像ユニット30により現像処理されたトナーを用いて転写処理を行う。具体的には、転写ユニット40は、例えば、現像ユニット30により静電潜像に付着されたトナーを媒体Mに転写させる。
定着ユニット50は、転写ユニット40により媒体Mに転写されたトナーを用いて定着処理を行う。具体的には、定着ユニット50は、例えば、転写ユニット40によりトナーが転写された媒体Mを加熱しながら加圧することにより、そのトナーを媒体Mに定着させる。
搬送ローラ61〜68のそれぞれは、搬送経路R1〜R5のそれぞれを介して互いに対向配置された一対のローラを含んでおり、送り出しローラ20により取り出された媒体Mを搬送させる。
搬送路切り替えガイド69,70のそれぞれは、媒体Mに形成される画像の形式に応じて、その媒体Mの搬送方向を切り替える。この画像の形式とは、例えば、媒体Mの片面だけに画像が形成される形式(片面画像形成モード)および媒体Mの両面に画像が形成される形式(両面画像形成モード)である。
次に、現像ユニット30の構成に関して説明する。図3は、図2に示した現像ユニット30(30S,30Y,30M,30C,30K)の平面構成を拡大している。
現像処理部31は、トナーカートリッジ32に収納されたトナーを用いて現像処理を行う。この現像処理部31は、例えば、筐体311の内部に、感光体ドラム312と、帯電ローラ313と、供給ローラ314と、現像ローラ315と、現像ブレード316と、クリーニングブレード317とを含んでいる。なお、トナーカートリッジ32は、例えば、筐体311に対して着脱可能となるように装着されていると共に、光源33は、例えば、筐体311の外部に配置されている。
筐体311は、例えば、金属材料および高分子化合物などのうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。筐体311には、例えば、感光体ドラム312を部分的に露出させるための開口部311K1と、光源33から出力された光を感光体ドラム312に導くための開口部311K2とが設けられている。
感光体ドラム312は、静電潜像が形成されると共にその静電潜像を担持する潜像担持部材である。この感光体ドラム312は、Y軸方向に延在していると共に、そのY軸を中心として回転可能である。また、感光体ドラム312は、例えば、円筒状の導電性支持体と、その導電性支持体の外周面を被覆する光導電層とを含む有機系感光体であり、モータなどの動力を利用して回転可能である。
帯電ローラ313は、感光体ドラム312に圧接されており、その感光体ドラム312の表面を帯電させる。この帯電ローラ313は、例えば、金属シャフトと、その金属シャフトの外周面を被覆する半導電性エピクロロヒドリンゴム層とを含んでいる。
供給ローラ314は、現像ローラ315に圧接されており、その現像ローラ315の表面にトナーを供給する。この供給ローラ314は、例えば、金属シャフトと、その金属シャフトの外周面を被覆する半導電性発泡シリコンスポンジ層とを含んでおり、いわゆるスポンジローラである。
現像ローラ315は、感光体ドラム312に圧接されており、供給ローラ314から供給されるトナーを担持すると共に、その感光体ドラム312の表面に形成された静電潜像にトナーを付着させる。この現像ローラ315は、例えば、金属シャフトと、その金属シャフトの外周面を被覆する半導電性ウレタンゴム層とを含んでいる。
現像ブレード316は、現像ローラ315の表面に供給されたトナーの厚さを規制する板状の部材である。この現像ブレード316は、例えば、現像ローラ315から所定の距離を隔てた位置に配置されており、その現像ローラ315と現像ブレード316との間の距離(間隔)に基づいてトナーの厚さが制御される。なお、現像ブレード316は、例えば、ステンレスなどの金属材料のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。
クリーニングブレード317は、感光体ドラム312の表面に残留した不要なトナーなどの異物を掻き取る板状の弾性部材である。このクリーニングブレード317は、例えば、感光体ドラム312の延在方向と略平行な方向に延在しており、その感光体ドラム312に圧接されている。なお、クリーニングブレード317は、例えば、ウレタンゴムなどの高分子化合物のうちのいずれか1種類または2種類以上を含んでいる。
トナーカートリッジ32は、トナーを収納する部材である。このトナーカートリッジ32は、トナーが収納される収納室321を有しており、その収納室321に収納されているトナーは、必要に応じて現像処理部31に供給される。ここで、収納室321は、本発明の一実施形態の「収納部」である。
光源33は、感光体ドラム312の表面を露光することにより、その感光体ドラム312の表面に静電潜像を形成する露光装置である。この光源33は、例えば、LED素子およびレンズアレイなどを含む発光ダイオード(LED)ヘッドである。LED素子およびレンズアレイは、例えば、そのLED素子から出力された光が感光体ドラム312の表面において結像するように配置されている。
次に、画像形成装置の動作に関して説明する。
以下では、例えば、現像ユニット30Sに収納されている光輝性トナーを用いて媒体Mに光輝性画像を形成する場合に関して説明する。
媒体Mに光輝性画像を形成する場合には、最初に、トレイ10に収納された媒体Mが送り出しローラ20により取り出される。この送り出しローラ20により取り出された媒体Mは、搬送ローラ61,62により搬送経路R1に沿って矢印F1の方向に搬送される。
転写ユニット40において、駆動ローラ42が回転すると、その駆動ローラ42の回転に応じて従動ローラ43およびバックアップローラ44のそれぞれが回転するため、中間転写ベルト41が矢印F5の方向に移動する。
搬送経路R1に沿って搬送される媒体Mは、バックアップローラ44と2次転写ローラ46との間を通過する。
2次転写処理において媒体Mに光輝性トナーが転写されたのち、その媒体Mは、引き続き搬送経路R1に沿って矢印F1の方向に搬送されるため、定着ユニット50に投入される。
なお、媒体Mの搬送手順は、その媒体Mに形成される光輝性画像の形式に応じて変更される。
現像ユニット30では、感光体ドラム312の表面に不要な光輝性トナーなどの異物が残留する場合がある。この不要な光輝性トナーは、例えば、1次転写処理において用いられた光輝性トナーの一部であり、中間転写ベルト41に転写されずに感光体ドラム312の表面に残留した光輝性トナーなどである。
なお、画像形成装置では、上記したように、媒体Mに光輝性画像を形成するだけでなく、その媒体Mに光輝性画像の代わりに非光輝性画像を形成することもできる。この場合には、現像ユニット30Sの代わりに現像ユニット30Y,30M,30C,30Kが用いられることを除いて、光輝性画像の形成動作と同様の動作が行われる。
この画像形成装置によれば、上記した光輝性トナーを搭載している。よって、上記したように、光輝性画像が安定に形成されると共に、その光輝性画像の品質が向上するため、光輝性画像を高品質かつ安定に形成することができる。この作用および効果は、光輝性トナーを収納しているトナーカートリッジ32においても同様に得られると共に、その光輝性トナーを用いる現像ユニット30においても同様に得られる。
上記した画像形成装置の構成は、適宜、変更可能である。
画像形成装置が光輝性トナーおよび非光輝性トナーの双方を搭載している場合に関して説明したが、光輝性画像を形成することができれば、その画像形成装置に搭載されるトナーの種類は任意に変更可能である。
中間転写ベルト41を用いて媒体Mに画像が形成される中間転写方式の画像形成装置に関して説明したが、例えば、図2に対応する図4に示したように、その中間転写ベルト41を用いずに媒体Mに画像が形成される直接転写方式の画像形成装置でもよい。
まず、光輝性トナーを製造したのち、その光輝性トナーを用いて光輝性画像を形成することにより、その光輝性画像の形成状況および品質を評価した。
以下の手順により、溶解懸濁法を用いて光輝性トナーを製造した。
油相を調製する場合には、有機溶媒(酢酸エチル)7546重量部と、光輝性顔料(アルミニウム粉末)252重量部と、帯電制御剤(オリエント化学工業株式会社製の荷電制御剤 BONTRON E−84(登録商標))38重量部とを混合したのち、その混合物を撹拌した。これにより、有機溶媒中において光輝性顔料が分散されたため、光輝性分散液が得られた。
水相を調製する場合には、最初に、水性媒体(純水)21200重量部と、無機分散剤(工業用リン酸三ナトリウム十二水和物)738重量部とを混合したのち、その混合物を加熱(温度=60℃)した。これにより、水性媒体により無機分散剤が溶解されたため、第1無機分散水溶液が得られた。こののち、第1無機分散水溶液にpH調整用の希硝酸を加えた。
油相および水相を用いて造粒する場合には、最初に、水相(温度=60℃)に油相を混合したのち、その混合物を撹拌した。この場合には、水相と油相との混合比(重量比)を水相:油相=3:1とした。また、上記した攪拌機を用いて撹拌処理(回転速度=1000回転/分,撹拌時間=5分間)した。これにより、混合相が懸濁すると共に造粒されたため、複数のトナー母粒子を含むスラリーが得られた。
外添処理する場合には、複数のトナー母粒子100重量部と、外添剤(複数の疎水性粒子)11.9重量部とを混合したのち、その混合物を撹拌した。外添剤としては、シリカ粉末(日本アエロジル株式会社製の疎水性シリカ RY200,平均一次粒子径=12nm)4.9重量部と、コロイダルシリカ(信越化学工業株式会社製のゾルゲルシリカ X24−9163A,平均一次粒子径=100nm)7重量部との混合物を用いた。この場合には、攪拌機(日本コークス工業株式会社製のヘンシェルミキサ(7リットル容))を用いて撹拌処理(回転速度=5400回転/分,撹拌時間=10分間)した。
以下の手順により、光輝性トナーが搭載された画像形成装置を用いて媒体Mに光輝性画像を形成した。
以下の手順により、光輝性画像の形成状況および品質を評価した。
表1に示したように、搬送性および光沢性のそれぞれは、光輝性トナーの重量平均分子量に応じて大きく変動した。
比較のために、非光輝性トナー(マゼンタトナー)を製造したのち、その非光輝性トナーを用いて非光輝性画像を形成することにより、その非光輝性画像の形成状況および品質(搬送性および光沢性)を評価した。
非光輝性トナーを製造する場合には、光輝性顔料の代わりに非光輝性顔料(マゼンタ顔料であるキナクリドン)を用いたことを除いて、その光輝性顔料の製造方法(溶解懸濁法)と同様の手順を経た。この場合には、表2に示したように、最終的に製造される非光輝性トナー中における非光輝性顔料の含有量が5重量%となるように、その非光輝性顔料の添加量を調整した。また、表2に示したように、光輝性顔料を製造した場合と同様の方法により、最終的に製造される非光輝性トナーの重量平均分子量が所定の値となるように、その重量平均分子量を調整した。
光輝性トナーの代わりに非光輝性トナーを用いたことを除いて、光輝性画像を形成した場合と同様の手順により、その光輝性トナーが搭載された画像形成装置を用いて媒体Mに非光輝性画像(画像パターン=ベタおよびハーフトーン)を形成した。
光輝性画像の代わりに非光輝性画像を形成したことを除いて、その光輝性画像の形成状況および品質を評価した場合と同様の手順により、その非光輝性画像の形成状況および品質(搬送性および光沢性)を評価した。
表2に示したように、非光輝性トナーを用いて非光輝性画像を形成した場合には、光輝性トナーを用いて光輝性画像を形成した場合(表1)とは異なる傾向が得られた。
Claims (9)
- 光輝性顔料および結着剤を含み、
重量平均分子量が19601以上55938以下である、
トナー。 - 前記重量平均分子量が30436以上55938以下である、
請求項1記載のトナー。 - 前記光輝性顔料は、複数の扁平状である、
請求項1または請求項2に記載のトナー。 - 前記複数の扁平状である光輝性顔料のそれぞれは、長軸および短軸を有し、
前記光輝性顔料の平均厚さは、0.1μm以上1μm以下であり、
前記長軸の平均長さは、5μm以上20μm以下であり、
前記短軸の平均長さは、2μm以上12μm以下である、
請求項3記載のトナー。 - 前記光輝性顔料の含有量は、10重量%以上30重量%以下である、
請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載のトナー。 - 前記結着剤は、ポリエステルを含む、
請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載のトナー。 - 請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載されたトナーを収納する収納部を備えた、
トナー収納器。 - 請求項7に記載されたトナー収納器と、
前記トナー収納器に収納された前記トナーを用いて現像処理する現像処理部と
を備えた、現像ユニット。 - 請求項8に記載された現像ユニットと、
前記現像ユニットにより現像処理された前記トナーを用いて転写処理する転写ユニットと、
前記転写ユニットにより転写処理された前記トナーを用いて定着処理する定着ユニットと
を備えた、画像形成装置。
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