JP2020085999A - 画像形成方法および画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の一実施の形態に係る画像形成方法は、現像工程と、転写工程と、光を照射することによる定着工程とを含む。本実施の形態に係る画像形成方法では、上記工程の他に、帯電工程と、露光工程と、クリーニング工程とを含んでもよい。本実施の形態に係る画像形成方法は、後述する条件で定着工程を行い、形成される画像が後述する条件を満たせば、公知の画像形成方法を適用できる。
ここで、本実施の形態で使用されるトナーについて説明する。本実施の形態で使用されるトナーは、当該トナーのみで形成される画像における、L*a*b*表色系で表される明度L*は85以上であり、彩度C*は3以下となるトナーであれば特に限定されない。
式(a):MO・Fe2O3
式(b):MFe2O4
結着樹脂は、非晶性樹脂を含む。結着樹脂は、非晶性樹脂の他に、結晶性樹脂を含んでいてもよい。
白色の着色剤の例には、例えば、無機顔料(例えば、重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、酸化チタン、水酸化アルミニウム、チタンホワイト、タルク、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、非晶質シリカ、コロイダルシリカ、ホワイトカーボン、カオリン、焼成カオリン、デラミネートカオリン、アルミノ珪酸塩、セリサイト、ベントナイト、スメクサイト等)、有機顔料(例えば、ポリスチレン樹脂粒子、尿素ホリマリン樹脂粒子等)が含まれる。また、白色の着色剤の例には、中空構造を有する顔料、例えば、中空樹脂粒子、中空シリカが含まれる。帯電性および隠蔽性の観点から、白色の着色剤は、酸化チタンが好ましい。酸化チタンは、アナターゼ型、ルチル型、ブルカイト型等いずれの結晶構造も使用できる。
式(1) X/(100−W)=0.02〜0.2
白色顔料の含有量が多い場合、白色顔料が多くの光を吸収することにより生じた熱エネルギーによりトナーが昇温しやすくなる。黄変の原因となるワックスが少ない方が、形成された画像における明度Lが*85以上、彩度C*3以下を満たすために有効である。一方、白色顔料の含有量が少ない場合には、トナーの温度が高くなり難くなるため黄変しにくく、ワックスの作用によりトナーの溶融粘度を下げることにより定着性を向上できる。
図1は、本発明に係る画像形成装置の構成を示す断面図である。本発明に係る画像形成装置は、帯電手段と、静電荷像形成手段と、現像手段と、転写手段と、定着手段と、を有する画像形成装置であって、現像手段が、本発明の静電荷像現像用白色トナーを含有する静電荷像現像用現像剤により、静電荷像を現像してトナー像を形成する態様であることが好ましい。
(白色着色剤微粒子分散液〔W1〕の調製)
ルチル型酸化チタン210質量部を、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム1質量%をイオン交換水480質量部に溶解した界面活性剤水溶液に投入後、超音波ホモジナイザーを用いて分散を行った。固形分濃度は、30質量%に調整した。着色剤微粒子の体積基準のメジアン径は、200nmであった。着色剤粒子の体積基準のメジアン径は、マイクロトラック粒度分布測定装置(UPA−150;日機装株式会社)を用いて測定した(以下、同様)。
酸化亜鉛210質量部を、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム1質量%をイオン交換水480質量部に溶解した界面活性剤水溶液に投入後、超音波ホモジナイザーを用いて分散を行った。固形分濃度は、30質量%に調整した。着色剤微粒子の体積基準のメジアン径は、280nmであった。
ドデシル硫酸ナトリウム 90質量部
カーボンブラック(リーガル(登録商標)330R;キャボット社製) 200質量部
イオン交換水 1600質量部
上記の成分を混合した溶液をウルトラタラックスT50(IKA社製)にて十分に分散した後、超音波分散機で20分間処理することによりブラック着色剤粒子分散液〔Bk〕を調製した。着色剤粒子の体積基準のメジアン径は、110nmであった。
ドデシル硫酸ナトリウム 90質量部
C.I.ピグメントイエロー74 200質量部
イオン交換水 1600質量部
上記の成分を混合した溶液をウルトラタラックスT50(IKA社製)にて十分に分散した後、超音波分散機で20分間処理することによりイエロー着色剤粒子分散液〔Ye〕を調製した。着色剤粒子の体積基準のメジアン径は、240nmであった。
ドデシル硫酸ナトリウム 90質量部
C.I.ピグメントレッド269 200質量部
イオン交換水 1600質量部
上記の成分を混合した溶液をウルトラタラックスT50(IKA社製)にて十分に分散した後、超音波分散機で20分間処理することによりマゼンタ着色剤粒子分散液〔Ma〕を調製した。着色剤粒子の体積基準のメジアン径は、200nmであった。
ドデシル硫酸ナトリウム 90質量部
C.I.ピグメントブルー15:3 200質量部
イオン交換水 1600質量部
上記の成分を混合した溶液をウルトラタラックスT50(IKA社製)にて十分に分散した後、超音波分散機で20分間処理することによりシアン着色剤粒子分散液〔Cy〕を調製した。着色剤粒子の体積基準のメジアン径は、180nmであった。
(ワックス粒子分散液〔B1〕の調製)
エステルワックス(ベヘン酸ベヘニルを主成分とするエステルワックス、融点74℃)
アニオン性界面活性剤 (第一工業製薬製ネオゲン(登録商標)RK):10質量部
イオン交換水 :400質量部
上記の材料を混合し80℃に加熱して、IKA社製のウルトラタラックス(登録商標)T50にて十分に分散した。その後、圧力吐出型ゴーリンホモジナイザーで分散処理した後、分散液にイオン交換水を加えて固形分量を15質量%に調整してワックス粒子分散液(B1)を調製した。この分散液中のワックス粒子の体積基準のメジアン径をレーザー回折式粒度分布測定器(LA−750;株式会社堀場製作所)にて測定したところ、220nmであった。
[スチレンアクリル樹脂粒子分散液〔分散液C1〕の調製]
撹拌装置、温度センサー、冷却管および窒素導入装置を取り付けた5Lの反応容器に、ラウリル硫酸ナトリウム5.0質量部およびイオン交換水2500質量部を入れ、窒素気流下230rpmの撹拌速度で撹拌しながら、内温を80℃に昇温させた。次いで、過硫酸カリウム(KPS)15.0質量部をイオン交換水300質量部に溶解させた水溶液を添加し、再度液温80℃とした。その後、スチレン(St)840.0質量部、n−ブチルアクリレート(BA)288.0質量部、メタクリル酸(MAA)72.0質量部およびn−オクチルメルカプタン15質量部からなる単量体混合液を2時間かけて滴下した。滴下終了後、80℃にて2時間加熱、撹拌することにより重合を行い、体積基準のメジアン径が120nmであるスチレンアクリル樹脂〔c1〕粒子の〔分散液C1〕を調製した。スチレンアクリル樹脂〔c1〕のガラス転移温度(Tg)は52.0℃であり、重量平均分子量(Mw)は28,000であった。
(ベンゾフェノン粒子分散液1の調製)
ジクロロメタン80質量部と、紫外線吸収剤としてベンゾフェノン(Uvinul3049;BASF社製)20質量部とを50℃で加熱しながら混合撹拌し、ベンゾフェノンを含む液を得た。この液100質量部に、50℃に温めた蒸留水99.5質量部と、20質量%ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム水溶液0.5質量部との混合液を添加した。その後、シャフトジェネレーター18Fを備えるホモジナイザー(ハイドルフ社製)により16000rpmで20分間撹拌して乳化させ、ベンゾフェノン乳化液1を得た。得られたベンゾフェノン乳化液1をセパラブルフラスコへ投入し、窒素を気相中へ送気しながら40℃で90分間加熱撹拌して有機溶媒を除去し、その後、上記分散液にイオン交換水を加えて固形分量が20質量%となるように調整し、ベンゾフェノン粒子分散液1を得た。ベンゾフェノン粒子分散液1中のベンゾフェノン粒子の粒径を、電気泳動光散乱光度計(ELS−800;大塚電子株式会社)を用いて測定したところ、質量平均粒径で145nmであった。
(トナー、現像剤A1)
≪凝集・融着工程および熟成工程≫
撹拌装置、温度センサーおよび冷却管を取り付けた反応容器に、スチレンアクリル樹脂粒子分散液〔分散液C1〕1066.7質量部(固形分換算320.0質量部)、着色剤粒子分散液〔W1〕500.0質量部(固形分換算150.0質量部)、ワックス粒子分散液〔B1〕200.0質量部(固形分換算30.0質量部)、イオン交換水1500質量部を投入した後、5mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を添加してpHを10に調整した。次いで、塩化マグネシウム45.0質量部をイオン交換水45.0質量部に溶解した水溶液を、撹拌下、30℃において10分間かけて添加した。昇温を開始し、この系を60分間かけて80℃まで昇温し、「コールターマルチサイザー3」(ベックマン・コールター社)にて会合粒子の粒径を測定し、体積基準のメジアン径が6.0μmとなるように、撹拌速度を制御した。その後、塩化ナトリウム45.0質量部をイオン交換水180.0質量部に溶解した水溶液を添加して粒子成長を停止させた。さらに80℃の状態で加熱撹拌することにより、粒子の融着を進行させた。
その後、トナー粒子の平均円形度の測定装置(FPIA−2100;Sysmex社)を用いて(HPF検出数:4000個)平均円形度が0.957になった時点で5℃/分の冷却速度で30℃に冷却した。
次いで、固液分離し、脱水したトナーケーキをイオン交換水に再分散し固液分離する操作を3回繰り返して洗浄したのち、40℃で24時間乾燥させることにより、トナー粒子〔A1〕を得た。
得られたトナー粒子〔A1〕100質量部に、疎水性シリカ(数平均一次粒子径=12nm、疎水化度=68)0.6質量部および疎水性酸化チタン(数平均一次粒子径=20nm、疎水化度=63)1.0質量部を添加し、「ヘンシェルミキサー」(三井三池化工機社製)により回転翼周速35m/sec、32℃で20分間混合する外添剤処理工程後、45μmの目開きの篩を用いて粗大粒子を除去することにより、トナー〔A1〕を得た。
トナー〔A1〕に対して、シクロヘキシルメタクリレートとメチルメタクリレートとの共重合樹脂(モノマー質量比=1:1)を被覆した体積平均粒子径30μmのフェライトキャリアを用い、トナー濃度が6質量%となるようにして混合することにより、現像剤〔A1〕を得た。
上記[トナー、現像剤A1の製造]において、使用した分散液の使用量(固形分量)を、それぞれ以下の表1のように変更したこと以外は、上記と同様にしてトナー、現像剤〔A2〕〜〔A5〕をそれぞれ製造した。
[トナー、現像剤A1の製造]において、白色着色剤微粒子分散液〔W1〕を白色着色剤微粒子分散液〔W2〕に変更したこと以外は、上記と同様にしてトナー、現像剤〔A6〕を製造した。
[トナー、現像剤A1の製造]において、スチレンアクリル樹脂粒子分散液〔分散液C1〕1066.7質量部(固形分換算320.0質量部)を、スチレンアクリル樹脂粒子分散液〔分散液C1〕1033.3質量部(固形分換算310.0質量部)、ベンゾフェノン粒子分散液1 50.0質量部(固形分換算10.0質量部)を投入するよう変更した以外は、上記と同様にしてトナー、現像剤〔A7〕を製造した。
[トナー、現像剤A1の製造]において、スチレンアクリル樹脂粒子分散液〔分散液C1〕1066.7質量部(固形分換算320.0質量部)を、スチレンアクリル樹脂粒子分散液〔分散液C1〕1061.7質量部(固形分換算318.5質量部)、着色剤粒子分散液〔Bk〕 14.1質量部(固形分換算1.5質量部)を投入するよう変更した以外は、上記と同様にしてトナー、現像剤〔A8〕を製造した。
[トナー、現像剤A1の製造]において、スチレンアクリル樹脂粒子分散液〔分散液C1〕1066.7質量部(固形分換算320.0質量部)を、スチレンアクリル樹脂粒子分散液〔分散液C1〕1166.7質量部(固形分換算350.0質量部)を投入するように変更し、かつ、ワックス粒子分散液〔B1〕を投入しないように変更した以外は上記と同様にしてトナー、現像剤〔A9〕を製造した。
撹拌装置、温度センサーおよび冷却管を取り付けた反応容器に、スチレンアクリル樹脂粒子分散液〔分散液C1〕1483.3質量部(固形分換算445.0質量部)、着色剤粒子分散液〔Cy〕236.3質量部(固形分換算25.0質量部)、ワックス粒子分散液〔B1〕200.0質量部(固形分換算30.0質量部)、イオン交換水1500質量部を投入した後、5モル/リットルの水酸化ナトリウム水溶液を添加してpHを10に調整した。次いで、塩化マグネシウム45.0質量部をイオン交換水45.0質量部に溶解した水溶液を、撹拌下、30℃において10分間かけて添加した。昇温を開始し、この系を60分間かけて80℃まで昇温し、「コールターマルチサイザー3」(ベックマン・コールター社製)にて会合粒子の粒径を測定し、体積基準のメジアン径が6.0μmとなるように、撹拌速度を制御した。その後、塩化ナトリウム45.0質量部をイオン交換水180.0質量部に溶解した水溶液を添加して粒子成長を停止させた。さらに、80℃の状態で加熱撹拌することにより、粒子の融着を進行させた。
トナー粒子の平均円形度の測定装置(FPIA−2100;Sysmex社)を用いて(HPF検出数:4000個)平均円形度が0.957になった時点で5℃/分の冷却速度で30℃に冷却した。
次いで、固液分離し、脱水したトナーケーキをイオン交換水に再分散し固液分離する操作を3回繰り返して洗浄したのち、40℃で24時間乾燥させることにより、トナー粒子〔Cy1〕を得た。
得られたトナー粒子〔Cy1〕100質量部に、疎水性シリカ(数平均一次粒子径=12nm、疎水化度=68)0.6質量部および疎水性酸化チタン(数平均一次粒子径=20nm、疎水化度=63)1.0質量部を添加し、「ヘンシェルミキサー」(三井三池化工機社製)により回転翼周速35m/sec、32℃で20分間混合する外添剤処理工程後、45μmの目開きの篩を用いて粗大粒子を除去することにより、トナー〔Cy1〕を得た。
トナー〔1〕に対して、シクロヘキシルメタクリレートとメチルメタクリレートとの共重合樹脂(モノマー質量比=1:1)を被覆した体積平均粒子径30μmのフェライトキャリアを用い、トナー濃度が6質量%となるようにして混合することにより、現像剤〔Cy1〕を得た。
[トナー、現像剤Cy1の製造]において、スチレンアクリル樹脂粒子分散液〔分散液C1〕1483.3質量部(固形分換算445.0質量部)を、スチレンアクリル樹脂粒子分散液〔分散液C1〕1441.6質量部(固形分換算425.0質量部)、ベンゾフェノン粒子分散液1 100.0質量部(固形分換算20.0質量部)を投入するよう変更した以外は、上記と同様にしてトナー、現像剤〔Cy2〕を製造した。
[トナー、現像剤Cy1の製造]において、着色剤分散液の種類を表2のように変更した以外は、同様にしてイエロートナーYe1、マゼンタトナーMa1、ブラックトナーBk1を製造した。
bizhub PRESS C1070(コニカミノルタ株式会社)において、画像形成部を追加し5つの画像形成部が並べられるように改造し、さらに定着装置を改造したものに上記で得られた現像剤を用い、常温常湿環境下(温度20℃、湿度50%RH)で評価を行った。
記録媒体へのトナー像の定着の条件(照射する光の最大発光波長、照射光量)は、表に記載のとおりであり、照射する光は、表に記載の最大発光波長±20nmの波長領域内の光を照射するLED光源を使用した。照射する光量は、表3の記載になるように調整して照射した。
評価画像を形成する基材としては、OHPフィルムを用い、評価画像としては単位面積あたりのトナーの量が5.0g/m2となるトナーAのベタ画像(4.0cm×2.5cmのパッチ画像)を出力したものを用い、下記評価をした。
出力画像について、分光濃度計X−rite939(X−rite社)により測色を行い、CIE1976(L*a*b*)表色系を調べた。得られたCIE1976(L*a*b*)表色系から明度L*値、彩度(C*)を求めた。
彩度(C*)={(a*)2+(b*)2}1/2
常温常湿(20℃、50%RH)の環境下において、A4サイズの上質紙「CFペーパー;コニカミノルタ株式会社)上での付着量をトナーAの付着量5.0g/m2、有色トナーの付着量の合計が4.0g/m2となるように設定し、100mm×100mmサイズの画像を出力した。有色トナーとして、イエロートナー、マゼンタトナー、シアントナーおよびブラックトナーのうち、複数のトナーを出力する場合には、それぞれの付着量に差がないように設定した。
得られた画像に対して(JKワイパー(登録商標);日本製紙クレシア株式会社)で10kPaの圧力をかけて10回こすり、画像の目視で評価した。
◎:画像剥がれなし
〇:画像に一部剥がれがみられるが、実用上問題ないレベル
×:画像全体に剥がれが目立ち、実用上使用不可
2W、2Y、2M、2C、2Bk 帯電手段
3W、3Y、3M、3C、3Bk 露光手段
4W、4Y、4M、4C、4Bk 現像手段
5W、5Y、5M、5C、5Bk 一次転写ローラー
6W、6Y、6M、6C、6Bk クリーニング手段
10W、10Y、10M、10C、10Bk 画像形成ユニット
100 画像形成装置
5b 二次転写ローラー
6b クリーニング手段
7 無端ベルト状中間転写体ユニット
8 筐体
20 給紙カセット
21 給紙手段
22A、22B、22C、22D 中間ローラー
23 レジストローラー
24 定着手段
25 排紙ローラー
26 排紙トレイ
70 無端ベルト状中間転写体
71、72、73、74 ローラー
82L、82R 支持レール
A 装置本体
P 転写材
SC 原稿画像読み取り装置
Claims (14)
- 静電潜像が形成された像担時体にトナーを供給して前記静電潜像に応じたトナー画像を形成する現像工程と、前記トナー画像を記録媒体に転写する転写工程と、前記記録媒体に転写された前記トナー画像を前記記録媒体に定着させて画像を形成する定着工程と、を有する画像形成方法であって、
前記定着工程では、前記トナー画像に対して最大波長が280nm以上400nm未満の光を0.1〜20J/cm2となるように照射して前記トナー画像を前記記録媒体に定着させ、
前記トナーのみで形成される画像における、L*a*b*表色系で表される明度L*は85以上であり、彩度C*は3以下である、
画像形成方法。 - 前記トナーは、白色顔料を含有する白色トナーを含む、請求項1に記載の画像形成方法。
- 前記白色トナーにおけるトナー粒子全体に対する白色顔料の含有量Wは、10〜50質量%である、請求項2に記載の画像形成方法。
- 前記白色トナーは、ワックスをさらに含有し、
前記トナー粒子全体に対する前記ワックスの含有量Xと、前記白色顔料の含有量Wとは、下記式(1)を満たす、
請求項3に記載の画像形成方法。
式(1) X/(100−W)=0.02〜0.2 - 前記白色顔料は、酸化チタンを含む、請求項2〜4のいずれか一項に記載の画像形成方法。
- 前記白色トナーは、紫外線吸収剤をさらに含む、請求項2〜5のいずれか一項に記載の画像形成方法。
- 前記現像工程、前記転写工程および前記定着工程では、前記トナーと、有色顔料を含有する有色トナーとを使用する、請求項1〜6のいずれか一項に記載の画像形成方法。
- 前記定着工程では、前記記録媒体上に転写された前記トナー画像に最大発光波長が280nm以上400nm未満の単色の放射光を照射する、請求項1〜7のいずれか一項に記載の画像形成方法。
- 前記定着工程では、光を照射するための光源として、発光ダイオードまたはレーザー光源を使用する、請求項1〜8のいずれか一項に記載の画像形成方法。
- 前記有色トナーは、紫外線吸収剤をさらに含む、請求項7に記載の画像形成方法。
- 前記トナーは、白色顔料を含有する白色トナーを含み、
前記定着工程では、前記白色トナーからなる白色トナー画像と前記有色トナーからなる有色トナー画像との少なくとも一部が重なり合った状態で、前記白色トナー画像と前記有色トナー画像と同時に定着させることで画像を形成する、請求項7に記載の画像形成方法。 - 前記トナーは、白色顔料を含有する白色トナーを含み、
前記現像工程では、前記有色トナーの付着量に応じて、前記白色トナーの付着量を制御する、請求項7に記載の画像形成方法。 - 前記トナーは、白色顔料を含有する白色トナーを含み、
前記現像工程では、前記白色トナーおよび前記有色トナーの付着量の合計が1g/m2以上30g/m2以下となるように制御する、請求項7に記載の画像形成方法。 - 請求項1〜13のいずれか一項に記載の画像形成方法を実施するための画像形成装置。
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