JP2022016995A - 静電荷像現像用トナーおよび画像形成方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の一実施形態は、感光体などの像担持体に形成された静電荷像(静電潜像)を現像するためのトナーに関する。上記トナーは、一成分系の現像剤であってもよいし、キャリア粒子とトナー粒子とを有する二成分系の現像剤であってもよい。
顔料P1:メチルエチルケトンに分散させたときの吸収極大波長λmax(nm)が400nmより大きく600nm未満となる顔料
顔料P2:メチルエチルケトンに分散させたときの吸収極大波長λmax(nm)が600nm以上700nm以下となる顔料P2
トナー母体粒子は、結着樹脂と、2種類以上の有機顔料と、を有する。
結着樹脂は、熱可塑性樹脂であることが好ましい。
本明細書において、非晶性樹脂とは、示差走査熱量測定(DSC:Differential Scanning Calorimetry)による測定において、融点が観測されない樹脂を意味する。また、本明細書において、樹脂に融点が観測されるとは、DSCにおいて、昇温速度10℃/minで測定した際に、吸熱ピークの半値幅が15℃以内であるピークが観測されることを意味する。
本明細書において、結晶性樹脂とは、DSCによる測定において、融点が観測される樹脂を意味する。
有機顔料は、有機化合物からなる顔料である。本実施形態では、呈される色味の調整およびトナーの物性などの調整を目的として、上述した顔料P1および顔料P2を含む2種類以上の顔料が1つのトナー母体粒子中に内添される。
トナー母体粒子は、離型剤(ワックス)および荷電制御剤などを含有してもよい。
外添剤は、アルミナの粒子を含む。外添剤は、他の成分を含んでいていてもよい。
1-2-1.アルミナ
アルミナは、Al2O3で表される酸化アルミニウムの粒子であればよい。アルミナの結晶形は、α型、γ型、σ型、およびこれらの混合体のいずれであってもよい。また、アルミナ粒子の形状は特に限定されず、立方形状、球状および不定形などのうちいずれであってもよい。
(1)0.7gのアルミナ粒子が含有する炭素量を定量する。定量は、たとえばCHN元素分析装置(住化分析センター製SUMIGRAPH NC-TR22)などにより行うことができる。なお、このとき測定された炭素量が、アルミナ粒子が含有する上記疎水化処理剤に由来する炭素の総量である。
(2)BUCHI社製ソックスレー抽出装置を用い、上記アルミナ粒子粉末を円筒濾紙(外形寸形28mm×100mm)に入れ、抽出溶媒(たとえば30~100mLのn-ヘキサン)を使用し、温度68~110℃にて抽出時間60分、リンス時間30分の条件で、アルミナ粒子粉から遊離した疎水化処理剤を取り除く。
(3)上記抽出操作を行った後のアルミナ粒子が含有する炭素量を定量する。定量は、(1)と同様に行う。
(4)下記の式により、アルミナ粒子の表面から遊離した状態にある疎水化処理剤の比率を算出する。
(C0-C1)/C0×100(%)
C0:抽出操作前における、アルミナ粒子表面に存在する疎水化処理剤に由来する炭素の総量
C1:抽出操作後における、アルミナ粒子表面に存在する疎水化処理剤に由来する炭素の総量
外添剤は、シリカ粒子、チタン酸ストロンチウム粒子、ジルコニア粒子、酸化亜鉛粒子、酸化クロム粒子、酸化セリウム粒子、酸化アンチモン粒子、酸化タングステン粒子、酸化スズ粒子、酸化テルル粒子、酸化マンガン粒子および酸化ホウ素粒子などの、アルミナ以外の無機材料を主成分とする粒子を含んでいてもよい。これらの無機材料を主成分とする粒子は、必要に応じて、シランカップリング剤やシリコーンオイルなどの表面処理剤によって疎水化処理されていてもよい。これらの粒子径は、アルミナと同様の方法で測定される個数平均粒子径が20nm以上500nmであることが好ましく、70nm以上300nm以下であることがより好ましい。
上記トナー母体粒子は、乳化重合凝集法および乳化凝集法などの方法により、公知のトナーと同様に製造することができる。
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。
本発明の他の実施形態は、静電潜像を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、記録媒体への上記トナー像の転写により、上記トナー像を上記記録媒体に定着させる定着装置と、を有する画像形成装置、ならびに当該画像形成層を用いた画像形成方法に関する。本実施形態において、上記定着装置は、上述したトナーを上記記録媒体に定着させる。
スキャナー112は、コンタクトガラス上の原稿Dを光学的に走査して読み取る。原稿Dからの反射光がCCDセンサー112aにより読み取られ、入力画像データとなる。入力画像データは、画像処理部30において所定の画像処理が施され、露光装置411に送られる。
1-1.顔料粒子分散液の調製
1-1-1.顔料粒子分散液(1)の調製
・Pigment Brown 25(PBr25): 40質量部
・Pigment Blue 15:3(PB15:3): 25質量部
・Pigment Violet 23(PV23): 10質量部
・Pigment Yellow 155(PY155): 25質量部
・アニオン性界面活性剤: 15質量部
・イオン交換水: 400質量部
上記成分を混合し、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックス)により10分間予備分散した後、高圧衝撃式分散機(株式会社スギノマシン製、アルティマイザー)を用い、圧力245MPaで30分間分散処理を行い、これらの顔料を含む粒子の水系分散液を得た。得られた分散液にイオン交換水を添加して、固形分が15質量%となるように調整することにより、顔料粒子分散液(1)を調製した。顔料粒子分散液(1)中の顔料粒子の体積基準の平均粒子径は、150nmであった。
顔料の合計量を100質量部としたまま各顔料の配合比を表1に示すように変更した以外は顔料粒子分散液(1)の調製と同様にして、顔料粒子分散液(2)~顔料粒子分散液(15)を調製した。なお、下記表中のカーボンブラック(CB)は、キャボット社製、リーガル330(「リーガル」は同社の登録商標)を用いた。
1-2-1.非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(a1)の調製
・ビスフェノールAエチレンオキサイド2.2モル付加物 : 40モル部
・ビスフェノールAプロピレンオキサイド2.2モル付加物: 60モル部
・テレフタル酸ジメチル : 60モル部
・フマル酸ジメチル : 15モル部
・ドデセニルコハク酸無水物 : 20モル部
・トリメリット酸無水物 : 5モル部
撹拌器、温度計、コンデンサー及び窒素ガス導入管を備えた反応容器に、上記モノマーのうちフマル酸ジメチルおよびトリメリット酸無水物以外のモノマーと、上記モノマーの合計100質量部に対して0.25質量部となる量のジオクチル酸スズとを投入した。窒素ガス気流下、235℃で6時間反応させた後、200℃に降温して、上記量のフマル酸ジメチルおよびトリメリット酸無水物を加え、1時間反応させた。温度を220℃まで5時間かけて昇温し、10kPaの圧力下で所望の分子量になるまで重合させ、淡黄色透明な非晶性ポリエステル樹脂(A1)を得た。
・スチレン: 903.0質量部
・n-ブチルアクリレート: 282.0質量部
・アクリル酸: 12.0質量部
・1,10-デカンジオールジアクリレート: 3.0質量部
・ドデカンチオール: 8.1質量部
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、5.0質量部のアニオン性界面活性剤(ダウ・ケミカル社製、ダウファックス2A1、「ダウファックス」は同社の登録商標)と、2500質量部のイオン交換水とを仕込み、窒素気流下230rpmの撹拌速度で撹拌しながら、内温を75℃に昇温させた。
1-3-1.結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(c1)の調製
・ドデカン二酸: 50モル部
・1,6-ヘキサンジオール: 50モル部
撹拌器、温度計、コンデンサーおよび窒素ガス導入管を備えた反応容器に上記モノマーを入れ、反応容器中を乾燥窒素ガスで置換した。次いで、100質量部の上記モノマーに対して0.25質量部となる量のチタンテトラブトキサイド(Ti(O-n-Bu)4)を投入した。窒素ガス気流下、170℃で3時間撹拌し反応させた後、温度をさらに210℃まで1時間かけて昇温し、反応容器内を3kPaまで減圧し、減圧下で13時間撹拌し反応させて、結晶性ポリエステル樹脂(C1)を得た。結晶性ポリエステル樹脂(C1)は、重量平均分子量が25,000、数平均分子量が8,500、融点が71.8℃であった。
・パラフィンワックス: 270質量部
・アニオン性界面活性剤: 13.5質量部
(有効成分60%、パラフィンワックスに対して3%)
・イオン交換水: 21.6質量部
上記の材料を混合し、圧力吐出型ホモジナイザー(ゴーリン社製、ゴーリンホモジナイザ)で、内液温度120℃にて離型剤を溶解した後、分散圧力5MPaで120分間、続いて40MPaで360分間分散処理し、冷却して、分散液を得た。イオン交換水を加えて固形分量が20%になるように調整し、離型剤分散液(W1)を調製した。離型剤分散液(W1)中の粒子の体積平均粒子径は215nmであった。
1-5-1.トナー母体粒子(1)の作製
・非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(a1): 1280質量部
・結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(c1): 160質量部
・離型剤粒子分散液(W1): 200質量部
・顔料粒子分散液(1): 335質量部
・アニオン性界面活性剤: 40質量部
・イオン交換水: 1500質量部
温度計、pH計および撹拌器を備えた4リットルの反応容器に上記の材料を入れ、温度25℃下に1.0質量%硝酸水溶液を添加してpHを3.0に調整した。その後、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックスT50)にて3,000rpmで分散しながら、100質量部の2.0質量%硫酸アルミニウム(凝集剤)水溶液を30分かけて添加した。滴下終了後、10分間撹拌し、原料と凝集剤を十分に混合した。
・非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(a1): 160質量部
・アニオン性界面活性剤: 15質量部
顔料粒子分散液(1)の代わりに顔料粒子分散液(2)を用いた以外はトナー母体粒子(1)の調製と同様にして、トナー母体粒子(2)を得た。得られたトナー母体粒子(2)の体積基準の平均粒子径は6.0μm、粒度分布測定装置(マルバーン社製、FPIA-3000)を使用して測定した平均円形度は0.972であった。
・非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(a1): 1440質量部
・離型剤粒子分散液(W1): 200質量部
・顔料粒子分散液(1): 335質量部
・アニオン性界面活性剤: 40質量部
・イオン交換水: 1500質量部
温度計、pH計および撹拌器を備えた4リットルの反応容器に上記の材料を入れ、温度25℃下に1.0質量%硝酸水溶液を添加してpHを3.0に調整した。その後、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックスT50)にて3,000rpmで分散しながら、100質量部の2.0質量%硫酸アルミニウム(凝集剤)水溶液を30分かけて添加した。滴下終了後、10分間撹拌し、原料と凝集剤を十分に混合した。
・非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(a1) :160質量部
・アニオン性界面活性剤: 15質量部
・スチレン・アクリル樹脂粒子分散液(b1): 1280質量部
・結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(c1): 160質量部
・離型剤粒子分散液(W1): 200質量部
・顔料粒子分散液(1): 335質量部
・アニオン性界面活性剤: 40質量部
・イオン交換水: 1500質量部
温度計、pH計および撹拌器を備えた4リットルの反応容器に上記の材料を入れ、温度25℃下に1.0質量%硝酸水溶液を添加してpHを3.0に調整した。その後、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックスT50)にて3,000rpmで分散しながら、100質量部の2.0質量%硫酸アルミニウム(凝集剤)水溶液を30分かけて添加した。滴下終了後、10分間撹拌し、原料と凝集剤を十分に混合した。
・非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(a1): 160質量部
・アニオン性界面活性剤: 15質量部
顔料粒子分散液(1)の代わりに顔料粒子分散液(3)~顔料粒子分散液(15)をそれぞれ用いた以外はトナー母体粒子(1)の調製と同様にして、トナー母体粒子(5)~トナー母体粒子(17)を得た。得られたトナー母体粒子(5)~トナー母体粒子(17)の体積基準の平均粒子径はいずれも6.0μm、粒度計(マルバーン社製、FPIA-3000)を使用して測定した平均円形度はいずれも0.972であった。
1-6-1.芯材粒子の作製
・MnO: 35.0mol%
・MgO: 14.5mol%
・Fe2O3: 50.0mol%
・SrO: 0.5mol%
上記量比になるように各原料を秤量し、水と混合した後、湿式メディアミルで5時間粉砕してスラリーを得た。
0.3質量%のベンゼンスルホン酸ナトリウムの水溶液中に、質量比(共重合比)が70:30となる量のメタクリル酸シクロヘキシルおよびメタクリル酸メチルを添加し、単量体総量の0.5質量%にあたる量の過硫酸カリウムを添加して乳化重合を行い、スプレードライで乾燥することで、被覆用樹脂を作製した。被覆用樹脂の重量平均分子量は500,000であった。
水平撹拌羽根付き高速攪拌混合機に、100質量部の上記準備した芯材粒子と、4.5質量部の上記準備した被覆用樹脂とを投入し、水平回転翼の周速が8m/secとなる条件で、22℃で15分間混合撹拌した後、120℃で50分混合して機械的衝撃力(メカノケミカル法)の作用で芯材粒子の表面に被覆材を被覆させた後、室温まで冷却して、キャリアを製造した。
1-7-1.トナー(1)の作製
100質量部のトナー母体粒子(1)に、1.0質量部のアルミナおよび1.5質量部のシリカ(個数平均粒子径:20nm)を添加し、ヘンシェルミキサーにて20分混合した。その後、トナー濃度が9質量%となるように上記キャリアと混合して、V型混合機(株式会社徳寿工作所製)を用い、25℃で30分間混合して、静電荷像現像用トナー(現像剤)としてのトナー(1)を作製した。
トナー母体粒子(1)の代わりにトナー母体粒子(2)~トナー母体粒子(16)をそれぞれ用いた以外はトナー(1)の調製と同様にして、トナー(2)~トナー(16)を作製した。
100質量部のトナー母体粒子(1)に、1.0質量部のシリカ(個数平均粒子径:60nm)および1.5質量部のシリカ(個数平均粒子径:20nm)を添加し、ヘンシェルミキサーにて20分混合した。その後、トナー濃度が9質量%となるように上記キャリアと混合して、V型混合機(株式会社徳寿工作所製)を用い、25℃で30分間混合して、静電荷像現像用トナー(現像剤)としてのトナー(17)を作製した。
トナー母体粒子(1)の代わりにトナー母体粒子(17)を用いた以外はトナー(1)の調製と同様にして、トナー(18)を作製した。
トナー(1)~トナー(18)の評価における画像形成には、画像形成装置(コニカミノルタ株式会社製、bizhub PRESS C1100)の定着用ヒートローラーの表面温度を80~180℃の範囲で変更できるように改造した評価装置を使用した。この評価装置に、上記のように調整した各トナーと各現像剤とをそれぞれトナーカートリッジと現像機とに充填し、評価用の画像形成装置とした。
A4サイズのOKトップコート+(127.9g/m2)(王子製紙株式会社製)に、トナーの付着量を4.5g/m2としたベタ画像(2cm×2cm)を形成した。分光光度計(日立ハイテクサイエンス株式会社製、U 4100)を用いて、フィルター紙を基準として、当該画像の反射スペクトルを測定し、波長800~1000nm付近の近赤外領域での反射率を測定した。得られた近赤外領域での反射率から、以下の基準で各トナーの反射率を評価した。なお、反射率がより高いほど、近赤外領域での光吸収量がより少なく、近赤外線をより高効率で透過すると判断できる。
◎:近赤外領域での反射率が90%以上である
〇:近赤外領域での反射率が80%以上90%未満である
×:近赤外領域での反射率が80%未満である
A4サイズのOKトップコート+(127.9g/m2)(王子製紙株式会社製)に、トナーの付着量を4.5g/m2としたベタ画像(2cm×2cm)を形成した。当該画像のベタ部の反射濃度を、反射濃度計(マクベス社製、RD-918)を用いて測定した。得られた反射濃度(画像濃度)から、以下の基準で各トナーの画像濃度を評価した。
◎: 画像濃度が1.50以上である
〇: 画像濃度が1.30以上1.50未満である
×: 画像濃度が1.30未満である
高温高湿(HH)(温度30℃、湿度85%RH)環境条件および低温低湿(LL)(温度10℃、湿度20%RH)環境条件のそれぞれで、A4版の上質紙(65g/m2)に、印字率5%の帯状ベタ画像を形成した。各環境下で10万枚印刷した後のトナーの帯電量を測定し、LL環境下での帯電量とHH環境下での帯電量との間の差を算出して、耐電量の環境差Δとした。帯電量は、現像器内の二成分現像剤をサンプリングし、ブローオフ帯電量測定装置(東芝ケミカル株式会社製、TB―200)を用いて測定した値である。得られた耐電量の環境差Δから、以下の基準で各トナーの帯電性を評価した。なお、ΔHがより小さいほど、帯電性はより良好であると判断できる。
◎: トナーの帯電量の環境差Δが8μC/g未満である
〇: トナーの帯電量の環境差Δが8μC/g以上15μC/g未満である
×: トナーの帯電量の環境差Δが15μC/g以上である
常温常湿(NN)(温度20℃、湿度50%RH)環境条件において、A4サイズのOKトップコート+(127.9g/m2)(王子製紙株式会社製)に、トナー付着量10g/m2のベタ画像を形成した。このとき、加圧ローラーの温度を定着ローラーよりも20℃低く設定し、定着ローラーの表面温度が80℃から5℃刻みで増加するように変更しながら140℃まで繰り返し行った。画像が定着しはじめた温度から、以下の基準で各トナーの定着性(低温定着性)を評価した。
◎: 画像が定着しはじめた温度は120℃未満
〇: 画像が定着しはじめた温度は120℃以上150℃未満
×: 画像が定着しはじめた温度は150℃より高い
30 画像処理部
40 画像形成部
41Y、41M、41C、41K 画像形成ユニット
42 中間転写ユニット
43 二次転写ユニット
50 用紙搬送部
51 給紙部
51a、51b、51c 給紙トレイユニット
52 排紙部
52a 排紙ローラー
53 搬送経路部
53a レジストローラー対
60 定着装置
62 定着ローラー
63 加圧ローラー
100 画像形成装置
110 画像読取部
111 給紙装置
112 スキャナー
112a CCDセンサー
411 露光装置
412 現像装置
413 電子写真感光体
414 帯電装置
415 ドラムクリーニング装置
421 中間転写ベルト
422 一次転写ローラー
423、431 支持ローラー
423A バックアップローラー
426 ベルトクリーニング装置
426a 弾性部材
431A 二次転写ローラー
432 二次転写ベルト
D 原稿
S 用紙
Claims (10)
- 結着樹脂と、少なくとも2種類の有機顔料と、を含むトナー母体粒子と、
外添剤としてのアルミナ粒子と、
を含み、
前記少なくとも2種類の有機顔料は、
メチルエチルケトンに分散させたときの吸収極大波長λmax(nm)が400nmより大きく600nm未満となる顔料P1と、
メチルエチルケトンに分散させたときの吸収極大波長λmax(nm)が600nm以上700nm以下となる顔料P2と、を含む、
静電荷像現像用トナー。 - 前記顔料P2は、C.I.Pigment Blue 15、C.I.Pigment Blue 15:1、C.I.Pigment Blue 15:2、C.I.Pigment Blue 15:3、C.I.Pigment Blue 15:4、C.I.Pigment Blue 15:5、C.I.Pigment Blue 15:6およびC.I.Pigment Blue 16からなる群から選択される少なくとも1種類の顔料を含む、請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記顔料P2の含有量は、前記顔料の全質量に対して18質量%以上69質量%以下である、請求項1または2に記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記顔料P1は、C.I.Pigment Yellow 74、C.I.Pigment Yellow 120、C.I.Pigment Yellow 139、C.I.Pigment Yellow 151、C.I.Pigment Yellow 155、C.I.Pigment Yellow 180、C.I.Pigment Yellow 181、C.I.Pigment Yellow 185、C.I.Pigment Yellow 213、C.I.Pigment Green 7、C.I.Pigment Green 36、C.I.Pigment Green 254、、C.I.Pigment Brown 23、C.I.Pigment Brown 25、C.I.Pigment Brown 41、およびC.I.Pigment Red 38、C.I.Pigment Orange 34、C.I.Pigment Orange 36、C.I.Pigment Orange 38、C.I.Pigment Orange 43、C.I.Pigment Orange 62、C.I.Pigment Orange 68、C.I.Pigment Orange 70、C.I.Pigment Orange 72、C.I.Pigment Orange 74、C.I.Pigment Red 31、C.I.Pigment Red 48:4、C.I.Pigment Red 57:1、C.I.Pigment Red 122、C.I.Pigment Red 146、C.I.Pigment Red 147、C.I.Pigment Red 150、C.I.Pigment Red 184、C.I.Pigment Red 238、C.I.Pigment Red 242、C.I.Pigment Red 254、C.I.Pigment Red 269、C.I.Pigment Violet 19、C.I.Pigment Violet 23、およびC.I.Pigment Violet 32からなる群から選択される少なくとも1種類の顔料を含む、請求項1~3のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記顔料P1は、メチルエチルケトンに分散させたときの吸収極大波長λmax(nm)が460nm以上530nm以下となる顔料P1-2を含む、請求項1~4のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記顔料P1-2は、C.I.Pigment Brown 23、C.I.Pigment Brown 25、C.I.Pigment Brown 41、およびC.I.Pigment Red 38からなる群から選択される少なくとも1種類の顔料を含む、請求項5に記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記顔料P1-2の含有量は、前記顔料の全質量に対して31質量%以上69質量%以下である、請求項5または6に記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記トナー母体粒子は、前記トナー母体粒子および外添剤を合計した全質量に対して0質量%より多く1質量%未満となる量のカーボンブラックを含む、請求項1~7のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記結着樹脂は、結晶性ポリエステルを含む、請求項1~8のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナー。
- 請求項1~9のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーを記録媒体に付着させる工程と、
前記付着させた静電荷像現像用トナーを前記記録媒体に定着させる工程と、
を有する、画像形成方法。
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