JP2021124603A - トナーセットおよび当該トナーセットを用いる画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
Description
トナーセットは、白色トナーと、少なくとも1色の有色トナーと、を含む。「トナーセット」とは、画像形成方法において使用されているか、または使用されるべきトナーの組み合わせを意味する。トナーセットは、例えば、フルカラー画像形成装置の各色の現像装置における現像容器中に各色のトナーの全てが収容されている状態であってもよいし、各色のトナーを収容している全色のトナーボトルのセットやプロセスカートリッジのセットであってもよい。
本発明の実施の形態に係る第1のトナーは、白色顔料および第1の炭化水素ワックスを含有する、白色トナーであり、本発明の実施の形態に係る第2のトナーは、第2の炭化水素ワックスを含有する、有色トナーまたは透明トナーであることが好ましい。とくに、上記第2のトナーは、白色顔料以外の顔料を含むことが好ましい。
本実施の形態に係る第1のトナーに含まれる第1の炭化水素ワックス、および第2のトナーに含まれる第2の炭化水素ワックスは、第1の炭化水素ワックスの分岐度をB1、第2の炭化水素ワックスの分岐度をB2としたときに、上記B1と上記B2とが下記式(1)の条件を満たすような分岐度の差を有することが好ましく、下記式(2)を満たすような分岐度の差を有することがより好ましい。
(分析条件)
カラム;UA−SIMDIS(HT) 5m*0.53mmi.d.*0.1um
注入口;350℃
検出;FID 430℃
本実施の形態に係る第1のトナーおよび第2のトナーは、結着樹脂を含むことが好ましい。上記結着樹脂の例には、非晶性樹脂、結晶性樹脂が含まれる。
非晶性樹脂とは、示差走査熱量測定(DSC)により得られる吸熱曲線において、ガラス転移温度(Tg)を有するが、融点すなわち昇温時の明確な吸熱ピークがない非結晶性を示す樹脂をいう。
結晶性樹脂とは、示差走査熱量測定(DSC)において、階段状の吸熱変化ではなく、明確な吸熱ピークを有する樹脂をいう。明確な吸熱ピークとは、示差走査熱量測定(DSC)において、昇温速度10℃/分で測定した際に、吸熱ピークの半値幅が15℃以内であるピークを意味する。
本実施の形態に係る第1のトナーおよび第2のトナーを製造する方法は、公知の方法により製造できる。第1のトナーおよび第2のトナーを製造する方法の例には、混練粉砕法、懸濁重合法、乳化凝集法、溶解懸濁法、ポリエステル伸長法、分散重合法が含まれる。これらの中でも、粒径の均一性、形状の制御性、コアシェル構造形成の容易性の観点からは、乳化凝集法が好ましい。ここでは、乳化凝集法によるトナーの製造方法について説明する。
上記キャリアは、上述したトナー粒子と混合して2成分磁性トナーを構成する。上記キャリアは、トナーに含有され得る公知の磁性粒子であればよい。
本発明の実施の形態に係る画像形成装置は、静電潜像を複数種のトナーにより現像してトナー像を形成するトナー像形成部と、上記トナー像を記録媒体の表面に転写する転写部と、上記トナー像を上記記録媒体の表面に定着させる定着部と、を備え、上記トナーセットは、白色顔料および第1の炭化水素ワックスを含有する第1のトナーと、第2の炭化水素ワックスを含有する第2のトナーと、を含み、上記第1の炭化水素ワックスの分岐度をB1、上記第2の炭化水素ワックスの分岐度をB2としたとき、上記B1と上記B2とが下記式(1)の条件を満たす。
(第1段重合)
撹拌装置、温度センサー、冷却管及び窒素導入装置を取り付けた5Lの反応容器に、8質量部のドデシル硫酸ナトリウムおよび3000質量部のイオン交換水を仕込み、窒素気流下230rpmの撹拌速度で撹拌しながら、当該反応容器の内温を80℃に昇温させた。昇温後、得られた混合液に10質量部の過硫酸カリウムを200質量部のイオン交換水に溶解させた水溶液を添加し、得られた混合液の温度を再度80℃とした。当該混合液に、下記組成からなる単量体混合液1を1時間かけて滴下後、80℃にて上記混合液を2時間加熱、撹拌することにより重合を行い、樹脂微粒子の分散液a1を調製した。
(単量体混合液1)
スチレン 480質量部
n−ブチルアクリレート 250質量部
メタクリル酸 68質量部
撹拌装置、温度センサー、冷却管及び窒素導入装置を取り付けた5Lの反応容器に、7質量部のポリオキシエチレン(2)ドデシルエーテル硫酸ナトリウムを3000質量部のイオン交換水に溶解させた溶液を仕込み、当該溶液を80℃に加熱後、80質量部の樹脂微粒子の分散液a1(固形分換算)と、下記組成からなる単量体混合液2と、を添加し、循環経路を有する機械式分散機「CLEARMIX」(エム・テクニック株式会社製、「CLEARMIX」は同社の登録商標)で、1時間混合分散させ、乳化粒子(油滴)を含む分散液を調製した。なお、下記炭化水素ワックス1は、分岐度が2%のフィッシャー・トロプシュワックス(分岐度:2%、融点:80℃)である。
(単量体混合液2)
スチレン 285質量部
n−ブチルアクリレート 95質量部
メタクリル酸 20質量部
n−オクチル−3−メルカプトプロピオネート 8質量部
炭化水素ワックス1 190質量部
上記第2段重合により得られた樹脂微粒子の分散液a2に400質量部のイオン交換水を添加し、十分に混合した後、得られた分散液に、11質量部の過硫酸カリウムを400質量部のイオン交換水に溶解させた溶液を添加し、82℃の温度条件下で、下記組成からなる単量体混合液3を1時間かけて滴下した。滴下終了後、上記分散液を2時間にわたり加熱撹拌して重合を行った後、28℃まで冷却し、ビニル樹脂(スチレン・アクリル樹脂)からなる非晶性樹脂微粒子分散液X1(以下、「非晶性分散液X1」ともいう)を調製した。
(単量体混合液3)
スチレン 307質量部
n−ブチルアクリレート 147質量部
メタクリル酸 52質量部
n−オクチル−3−メルカプトプロピオネート 8質量部
第2段重合における炭化水素ワックス1を表1に示すワックスに変更した以外は、非晶性分散液X1の調製と同様にして、非晶性分散液X2〜X7を得た。
281質量部のセバシン酸、および283質量部の1,10−デカンジオールを、撹拌器、温度計、冷却管、窒素ガス導入管を備えた反応容器に入れた。反応容器中を乾燥窒素ガスで置換した後、0.1質量部のTi(OBu)4を添加し、得られた混合液を窒素ガス気流下、約180℃で8時間撹拌し、反応を行った。さらに、当該混合液に0.2質量部のTi(OBu)4を添加し、当該混合液の温度を約220℃に上げ6時間、当該混合液を撹拌し、反応を行った。その後、反応容器内の圧力を1333.2Paまで減圧し、減圧下で反応を行い、結晶性ポリエステル樹脂Pを得た。結晶性ポリエステル樹脂Pの数平均分子量(Mn)は5500であり、重量平均分子量(Mw)は18000であり、融点(Tm)は70℃であった。なお、結晶性ポリエステル樹脂Pの数平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)は、GPC装置「HLC−8120GPC」で測定し、融点(Tm)は、熱分析装置「DiamondDSC」測定した。
30質量部の結晶性ポリエステル樹脂Pを溶融させた状態で、乳化分散機「キャビトロンCD1010」(株式会社ユーロテック製)へ毎分100質量部の移送速度で移送した。同時に、濃度0.37質量%の希アンモニア水を熱交換機で100℃に加熱しながら毎分0.1リットルの移送速度で上記乳化分散機へ移送した。上記希アンモニア水は、水性溶媒タンクにおいて70質量部の試薬アンモニア水をイオン交換水で希釈して調製した。そして、上記乳化分散機を、回転子の回転速度が60Hz、圧力が5kg/cm2(490kPa)の条件で運転することにより、固形分量が30質量部である結晶性ポリエステル樹脂Pの結晶性樹脂微粒子分散液Y(以下、「結晶性分散液Y」ともいう)を調製した。結晶性分散液Yに含まれる結晶性ポリエステル樹脂Pの粒子の体積基準のメジアン径(d50)は200nmであった。なお、上記メジアン径(d50)は、マイクロトラック粒度分布測定装置「UPA−150」(日機装株式会社製)を用いて測定した。
90質量部のドデシル硫酸ナトリウムを1600質量部のイオン交換水に撹拌溶解し、この溶液を撹拌しながら、420質量部のチタニア顔料を徐々に添加した。次いで、得られた分散液を、撹拌装置「CLEARMIX」を用いて分散処理することにより、チタニア顔料微粒子が分散されてなるチタニア顔料微粒子分散液W(以下、「白色分散液W」ともいう)を調製した。白色分散液W1における体積基準のメジアン径(d50)は、150nmであった。なお、上記メジアン径(d50)は、マイクロトラック粒度分布測定装置「UPA−150」を用いて測定した。
90質量部のドデシル硫酸ナトリウムを1600質量部のイオン交換水に撹拌溶解し、この溶液を撹拌しながら、420質量部のC.I.ピグメントブルー18:3を徐々に添加した。次いで、得られた分散液を、撹拌装置「CLEARMIX」を用いて分散処理することにより、着色剤微粒子が分散されてなる着色剤微粒子分散液C(以下、「着色剤分散液C」ともいう)を調製した。着色剤分散液Cにおける体積基準のメジアン径(d50)は、150nmであった。なお、上記メジアン径(d50)は、マイクロトラック粒度分布測定装置「UPA−150」を用いて測定した。
両性化合物(アクリル酸)を含む下記組成からなる、単量体混合液4を滴下ロートに入れた。なお、ジ−t−ブチルパーオキサイドは、重合開始剤である。
(単量体混合液4)
スチレン 80質量部
n−ブチルアクリレート 20質量部
アクリル酸 10質量部
ジ−t−ブチルパーオキサイド 16質量部
(非晶性ポリエステルセグメント)
ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物 285.7質量部
テレフタル酸 66.9質量部
フマル酸 47.4質量部
100質量部の非晶性ポリエステル樹脂Sを、400質量部の酢酸エチル(関東化学株式会社製)に溶解し、あらかじめ作製した0.26質量%濃度のラウリル硫酸ナトリウム溶液638質量部と混合した。得られた混合液を、撹拌しながら超音波ホモジナイザー「US−150T」(株式会社日本精機製作所製)で、V−LEVELが300μAの条件で30分間超音波分散した。その後、40℃に加温した状態でダイヤフラム真空ポンプ「V−700」(BUCHI社製)を用いて、上記混合液を減圧下で3時間撹拌して酢酸エチルを完全に除去し、固形分量が13.5質量%の非晶性ポリエステル樹脂微粒子分散液S(以下、「シェル用分散液S」ともいう)を得た。シェル用分散液Sにおけるシェル用樹脂粒子の体積基準のメジアン径(d50)は160nmであった。なお、上記メジアン径(d50)は、マイクロトラック粒度分布測定装置「UPA−150」を用いて測定した。
離型剤として、200質量部の炭化水素ワックス6を95℃に加温し溶融させた。さらに、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム3質量%となるよう添加した800質量部のイオン交換水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で分散させ、離型剤分散液を調製した。離型剤分散液中の固形分濃度(離型剤の含有量)を20質量%に調整した。離型剤分散液中の離型剤の平均粒子径は190nmであった。なお、上記炭化水素ワックス6は、マイクロクリスタリンワックス(分岐度:53%)である。
撹拌装置、温度センサー、冷却管を取り付けた反応容器に、288質量部の非晶性分散液X1(固形分換算)および2000質量部のイオン交換水を投入した後、5モル/リットルの水酸化ナトリウム水溶液をさらに添加して当該反応容器中の分散液のpHを10(測定温度25℃)に調整した。上記分散液に、30質量部の白色分散液W(固形分換算)を投入した。次いで、凝集剤として30質量部の塩化マグネシウムを60質量部のイオン交換水に溶解した水溶液を、撹拌下、30℃において10分間かけて上記反応容器に添加した。「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)にて上記混合液中で会合した粒子の粒径を測定し、当該粒子の体積基準のメジアン径(d50)が6.0μmになった時点で、37質量部のシェル用分散液S(固形分換算)を上記混合液に30分間かけて投入した。得られた反応液の上澄みが透明になった時点で、190質量部の塩化ナトリウムを760質量部のイオン交換水に溶解した水溶液を上記反応液に添加して粒子成長を停止させた。
撹拌装置、温度センサー、冷却管を取り付けた反応容器に、288質量部の非晶性分散液X1(固形分換算)および2000質量部のイオン交換水を投入した後、5モル/リットルの水酸化ナトリウム水溶液をさらに添加して当該反応容器中の分散液のpHを10(測定温度25℃)に調整した。上記分散液に、30質量部の白色分散液W(固形分換算)を投入した。次いで、凝集剤として30質量部の塩化マグネシウムを60質量部のイオン交換水に溶解した水溶液を、撹拌下、30℃において10分間かけて上記反応容器に添加した。得られた混合液を80℃まで昇温し、40質量部の結晶性分散液Y(固形分換算)を10分間かけて上記混合液に添加して凝集させた。「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)にて上記混合液中で会合した粒子の粒径を測定し、当該粒子の体積基準のメジアン径(d50)が6.0μmになった時点で、37質量部のシェル用分散液S(固形分換算)を上記混合液に30分間かけて投入した。得られた反応液の上澄みが透明になった時点で、190質量部の塩化ナトリウムを760質量部のイオン交換水に溶解した水溶液を上記反応液に添加して粒子成長を停止させた。
非晶性分散液X1を表2に示す非晶性分散液に変更した以外は、白色トナー1と同様にして、白色トナー2、4〜6を製造した。また、白色現像剤1と同様にして、白色現像剤2、4〜6を製造した。表2に、白色トナー2、4〜6の各成分の含有量(単位は質量部)を示す。なお、非晶性分散液、結晶性分散液の含有量は、固形分換算した値である。
撹拌装置、温度センサー、冷却管を取り付けた反応容器に、288質量部の非晶性分散液X6(固形分換算)および2000質量部のイオン交換水を投入した後、5モル/リットルの水酸化ナトリウム水溶液をさらに添加して当該反応容器中の分散液のpHを10(測定温度25℃)に調整した。上記分散液に、30質量部の着色剤分散液C(固形分換算)を投入した。次いで、凝集剤として30質量部の塩化マグネシウムを60質量部のイオン交換水に溶解した水溶液を、撹拌下、30℃において10分間かけて上記反応容器に添加した。得られた混合液を80℃まで昇温し、40質量部の結晶性分散液Y(固形分換算)を10分間かけて上記混合液に添加して凝集させた。「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)にて上記混合液中で会合した粒子の粒径を測定し、当該粒子の体積基準のメジアン径(d50)が6.0μmになった時点で、37質量部のシェル用分散液S(固形分換算)を上記混合液に30分間かけて投入した。得られた反応液の上澄みが透明になった時点で、190質量部の塩化ナトリウムを760質量部のイオン交換水に溶解した水溶液を上記反応液に添加して粒子成長を停止させた。
313.4質量部の非晶性ポリエステル樹脂分散液S(固形分換算)と、11.6質量部の離型剤分散液(固形分換算)と、30質量部の着色剤分散液C(固形分換算)と、40質量部の結晶性分散液Y(固形分換算)と、0.5質量部のポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウムと、を攪拌機、冷却管、温度計を備えた反応容器に投入し、撹拌しながら0.1Nの塩酸を加えてpHを2.5に調整した。次いで、ポリ塩化アルミニウム水溶液(AlCl3換算で10質量%水溶液)0.4質量部を10分間かけて滴下した後、撹拌しながら0.05℃/minの速度で昇温し「マルチサイザー3」(ベックマン・コールター社製)にて適宜凝集粒子の粒径を測定した。凝集粒子の体積基準のメジアン径が5.6μmに到達したところで、昇温を停止した。その後、0.5N水酸化ナトリウム水溶液で系内のpHを8.5にして粒径成長を停止した。さらに、内温を85℃まで昇温し「FPIA−2000」(Sysmex社製)を用いて平均円形度(形状係数)が0.960になった時点で10℃/minの速度で室温まで冷却し、この反応液を、濾過、洗浄を繰り返した後、乾燥することにより、シアントナー8を得た。
非晶性分散液X1を表3に示す非晶性分散液に変更した以外は、シアントナー1と同様にして、シアントナー2〜7を製造した。また、シアン現像剤1と同様にして、シアン現像剤2〜7を製造した。表3に、シアントナー1〜8の各成分の含有量(単位は質量部)を示す。なお、非晶性分散液、結晶性分散液の含有量は、固形分換算した値である。
作製した白色トナー1〜6、シアントナー1〜8を表4に示すように組み合わせたトナーセットを用いて、色濁りおよび定着分離性の評価を行った。
(評価方法)
表4に示されるトナーセットをそれぞれ投入した5機の現像機を、画像形成装置「bizhub PRO C6500」の改造機に入れ、A4サイズの記録媒体「テンカラー(米坪152g/cm2、王子エフテックス株式会社製)」を用い、5×5cm角のアルファベット「A」(20pt)を描くような画像を作製した。1枚目の形成画像および10,000枚目の形成画像における「A」画像の端部を目視および2000倍の光学顕微鏡「VHX−2000」(株式会社キーエンス製)で下層にあるカラートナーの色が識別できるかを観察した。なお、○と◎を合格とした。
◎:目視でも光学顕微鏡でも識別できない
○:目視では識別できないが、光学顕微鏡では、下層のトナー色が識別できる
△:目視でも少し識別できるが、光学顕微鏡ではっきり下層のトナー色が識別できる
×:目視ではっきり識別できる
(評価方法)
複写機「bizhub PRO C6501」(コニカミノルタ株式会社製)において、定着用ヒートローラーの表面温度を100〜210℃の範囲内で変更することができるように改造した定着装置に、表4に示した1〜12のトナーセットをそれぞれ装填した。定着装置の加熱ローラーの表面温度を190℃に設定し、常温常圧(温度20℃、相対湿度55%)において、縦送りで搬送したA4サイズの記録媒体「テンカラー(米坪152g/cm2)」上に、加熱ローラーの軸方向に伸びる10cm幅のベタ帯状画像を定着させ、その分離性を下記評価基準に従って評価した。なお、◎および○を合格とした。
◎:記録媒体がカールすることなく加熱ローラーと分離できる、画像劣化なし
○:記録媒体が加熱ローラーと分離するが、画像上に白スジが観察される
×:加熱ローラーヘの巻付きが発生してしまい、当該加熱ローラーと分離できない
20 画像読み取り部
21 給紙装置
22 スキャナー
23 CCDセンサー
24 画像処理部
30 トナー像形成部
31 画像形成ユニット
32 感光体
33 帯電装置
34 露光装置
35 現像装置
36 クリーニング装置
40 中間転写部
41 一次転写ユニット
42 二次転写ユニット
43 中間転写ベルト
44 一次転写ローラー
45 バックアップローラー
46 第1支持ローラー
47 クリーニング装置
48 二次転写ベルト
49 二次転写ローラー
50 第2支持ローラー
60 定着装置
61 定着ベルト
62 加熱ローラー
63 第1加圧ローラー
64 第2加圧ローラー
80 記録媒体搬送部
81 記録媒体トレイユニット
82 レジストローラー対
D 原稿
S 記録媒体
Claims (10)
- 前記第2の炭化水素ワックスの分岐度(B2)は、10%以上である、請求項1または請求項2に記載のトナーセット。
- 前記第2のトナーにおいて、前記第2の炭化水素ワックスの含有量は、前記第2のトナーの全質量に対して3質量%以上である、請求項1〜3のいずれか一項に記載のトナーセット。
- 前記第2のトナーは、結晶性ポリエステル樹脂を含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載のトナーセット。
- 前記第1のトナーにおいて、結晶性ポリエステル樹脂の含有量は、前記第1のトナーの全質量に対して10質量%以下である、請求項1〜5のいずれか一項に記載のトナーセット。
- 前記第2のトナーは、スチレン・アクリル樹脂を含み、前記第2のトナーにおいて、前記スチレン・アクリル樹脂の含有量は、前記第2のトナーの全質量に対して60質量%以上である、請求項1〜6のいずれか一項に記載のトナーセット。
- 前記トナー像形成部は、前記第2のトナーを、前記第1のトナーよりも中間転写体の表面に近い側に配置するように前記トナー像を形成する、請求項8に記載の画像形成装置。
- 前記記録媒体は、フィルム基材である、請求項8または請求項9に記載の画像形成装置。
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