JP5737014B2 - 静電荷像現像用トナー、カートリッジ、画像形成方法及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
各種の機能を有する静電荷像現像用トナーとして、形成された画像が剥離性を有するものがあり、このような静電荷像現像用トナーで形成された画像は使用後に剥離できるため、例えば画像を消去できる。
また、剥離性の静電荷像現像用トナーが隠蔽性も併せ持つ場合、このような静電荷像現像用トナーで形成された画像は隠蔽層として使用でき、例えば、スクラッチ隠蔽物等を作製できる。
特許文献1には、電子写真方式でオンデマンドに形成された剥離性を有する画像を具備し、該画像は剥離剤を含むトナーによって作製されているスクラッチシートが開示されている。
<1> 離型剤、顔料、及び、結着樹脂を含有し、顔料含有量が10〜50重量%であり、ガラス転移温度(Tg)が−60〜20℃であり、かつ、20℃におけるヤング率が1×100〜1×103MPaであることを特徴とする静電荷像現像用トナー、
<2> 前記結着樹脂が、共役ジエン系重合体を、結着樹脂全体の40〜95重量%含有する、<1>に記載の静電荷像現像用トナー、
<3> 前記共役ジエン系重合体のガラス転移温度(Tg)が−65〜−10℃であり、かつ、前記共役ジエン系重合体の20℃におけるヤング率が10-1〜103MPaである、<2>に記載の静電荷像現像用トナー、
<4> 前記共役ジエン系重合体がスチレン−ブタジエン共重合体である、<2>又は<3>に記載の静電荷像現像用トナー、
<5> 前記結着樹脂が、ポリエステル樹脂を、結着樹脂全体の5〜60重量%含有する、<1>〜<4>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー、
<6> 前記ポリエステル樹脂のガラス転移温度(Tg)が15〜70℃であり、かつ、前記ポリエステル樹脂の20℃におけるヤング率が100.4〜103.7MPaである、<5>に記載の静電荷像現像用トナー、
<7> 前記顔料がアルミニウム粉である、<1>〜<6>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー、
<8> 画像形成装置に着脱可能であり、<1>〜<7>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナーを収容することを特徴とするカートリッジ、
<9> 像保持体表面に静電潜像を形成する潜像形成工程、前記像保持体表面に形成された静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像工程、前記トナー像を被転写体表面に転写する転写工程、及び、前記被転写体表面に転写されたトナー像を定着する定着工程、を含み、前記トナーが<1>〜<7>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナーであることを特徴とする画像形成方法、
<10> 像保持体と、前記像保持体を帯電させる帯電手段と、帯電した前記像保持体を露光して前記像保持体表面に静電潜像を形成させる露光手段と、トナーにより前記静電潜像を現像してトナー像を形成させる現像手段と、前記トナー像を前記像保持体から被転写体表面に転写する転写手段と、前記被転写体表面に転写されたトナー像を定着する定着手段と、を有し、前記トナーが<1>〜<7>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナーであることを特徴とする画像形成装置。
上記<2>に記載の発明によれば、共役ジエン系重合体を結着樹脂全体の40重量%未満又は95重量%を超えて含有する場合に比して、より剥離性及び隠蔽性に優れた画像が得られるトナーが提供される。
上記<3>に記載の発明によれば、共役ジエン系重合体のガラス転移温度が−65℃未満又は−10℃を超える場合、及び/又は、ヤング率が10-1MPa未満又は103MPaを超える場合に比して、より剥離性に優れた画像が得られるトナーが提供される。
上記<4>に記載の発明によれば、共役ジエン系重合体としてスチレン−ブタジエン共重合体を含有しない場合に比して、より容易に剥離性に優れた画像が得られるトナーが提供される。
上記<5>に記載の発明によれば、結着樹脂としてポリエステル樹脂を5重量%未満又は60重量%を超えて含有する場合に比して、定着性に優れたトナーが提供される。
上記<6>に記載の発明によれば、ポリエステル樹脂のガラス転移温度が15℃未満又は70℃を超える場合、及び/又は、20℃におけるヤング率が100.4MPa未満又は103.7MPaを超える場合に比して、より剥離性に優れた画像が得られるトナーが提供される。
上記<7>に記載の発明によれば、顔料がアルミニウム粉以外のものである場合に比して、より隠蔽性に優れた画像が得られるトナーが提供される。
上記<8>に記載の発明によれば、本構成を有していない場合に比して、剥離性及び隠蔽性に優れた画像が形成されるカートリッジが提供される。
上記<9>に記載の発明によれば、本構成を有していない場合に比して、剥離性及び隠蔽性に優れた画像が形成される画像形成方法が提供される。
上記<10>に記載の発明によれば、本構成を有していない場合に比して、剥離性及び隠蔽性に優れた画像が形成される画像形成装置が提供される。
なお、本実施形態において、「A〜B」との記載は、AからBの間の範囲だけでなく、その両端であるA及びBも含む範囲を表す。例えば、「A〜B」が数値範囲であれば、数値の大小に応じて「A以上B以下」又は「B以上A以下」を表す。
本実施形態の静電荷像現像用トナー(以下、単に「トナー」ともいう。)は、離型剤、顔料、及び、結着樹脂を含有し、顔料含有量が10〜50重量%であり、ガラス転移温度(Tg)が−60〜20℃であり、かつ、20℃におけるヤング率が1×100〜1×103MPaであることを特徴とする。
本実施形態のトナーは、剥離性及び隠蔽性が要求される用途に好適に使用され、特に、スクラッチシート等の隠蔽層の作製に好適に使用される。なお剥離性とはスクラッチシート等の隠蔽層に対し、適度な力で剥がれることをいい、隠蔽性とはスクラッチシート等の隠蔽層に対する対衝撃性等の耐久性や、スクラッチシート等の隠蔽層の上からの文字の読み難さをいう。
トナーのガラス転移温度は、−50〜10℃であることが好ましく、−40〜0℃であることがより好ましく、−20〜−5℃であることが更に好ましい。トナーのガラス転移温度が上記範囲内であると、より剥離性と隠蔽性に優れるので好ましい。
本実施形態において、トナーのガラス転移温度は、DSC(示差走査型熱量計)測定法により決定し、ASTMD3418−8に準拠して測定された主体極大ピークより求める。
なお、本実施形態は、静電荷像現像用トナーのガラス転移温度を規定するものであるが、トナーが外添剤を有する場合には、外添剤の添加前及び添加後でガラス転移温度には実質的に差異がなく、外添剤の添加前に測定した値で近似してもよい。
20℃におけるヤング率が1×100MPa未満のトナーの作製は、結着樹脂中のエラストマー以外の樹脂が流動性をもつほどの低ガラス転移温度となるため、実質的に作製が困難である。そのためヤング率が1×100MPaに近づくほど、帯電性が悪化し、現像量を確保することが困難になりやすく、その結果隠蔽性が低下する。また、1×103MPaを超えると、画像の剥離性が低下する。
20℃におけるヤング率は、1×100.5〜1×102.5MPaであることが好ましく、1×101.25〜1×101.75MPaであることがより好ましい。トナーの20℃におけるヤング率が上記範囲内であると、よりスクラッチカス(剥離カス)の飛び散りが抑制されるので好ましい。
本実施形態において、トナーの20℃におけるヤング率は、JIS K 7161−1994に準拠して測定された引張弾性率を意味する。
なお、本実施形態は、静電荷像現像用トナーのヤング率を規定するものであるが、トナーが外添剤を有する場合には、外添剤の添加前及び添加後でヤング率には実質的に差異がなく、外添剤の添加前に測定した値で近似してもよい。
以下、静電荷像現像用トナーの構成成分について詳述する。
本実施形態の静電荷像現像用トナーは、離型剤を含有する。
離型剤としては、特に限定されないが、剥離性と耐摩耗性をバランスよく実現するものが好ましい。離型剤としては、非反応性離型剤及び反応性離型剤が挙げられる。
非反応性離型剤としては、蜜蝋、鯨蝋、木蝋、米ぬか蝋、カルナバワックス、キャンデリラワックス、モンタンワックス等の天然ワックス;パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、酸化ワックス、オゾケライト、セレシン、エステルワックス、ポリエチレンワックス等の合成ワックス;脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素などの高沸点石油系溶剤;マルガリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、フロイン酸、ベヘニン酸などの高級脂肪酸;ポリオキシアルキレングリコール類、グリコール類、ポリオキシエチレン高級アルコールエーテル類、ステアリルアルコール、ベヘニルアルコール等のアルコール類;エチレングリコール脂肪酸エステル類、ソルビトール脂肪酸エステル類、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル類などの脂肪酸エステル;ステアリン酸アミド、オレイン酸アミド等の脂肪酸アミド;ポリオキシアルキレンリン酸エステル類などのリン酸エステル;ステアリン酸カルシウム、オレイン酸ソーダ等の金属石鹸;PTFE、PFA、FEP、ETFE、PCTTE、ECTFE、PVDF、PVF等のフッ素樹脂;ジメチルシリコーン樹脂、メチルフェニルシリコーン樹脂、ジフェニルシリコーン樹脂、アルキル変性シリコーン樹脂、アラルキル変性シリコーン樹脂、アルキルアラルキル変性シリコーン樹脂、フッ素変性シリコーン樹脂、ポリオキシアルキレン変性シリコーン樹脂などの非反応性シリコーン樹脂;無機離型剤などが例示される。
以上のような非反応性離型剤は、トナーの結着樹脂と反応することなく結着樹脂中に存在し、非反応性離型剤の一部はトナーの表面に僅かにブリードし(染み出し)、剥離性と耐磨耗性との良好なバランスを実現する。この様な観点から、天然ワックス、合成ワックス、高沸点石油系溶剤、非反応性シリコーン樹脂などが好ましい。なお、高沸点石油系溶剤の沸点は100℃以上が好ましく、200℃以上がより好ましい。
これらの反応性シリコーン樹脂はトナーの結着樹脂と反応した場合、トナー中に固定され、剥離性と耐磨耗性との良好なバランスが実現される。この様な観点から、エポキシ変性シリコーン樹脂、メルカプト変性シリコーン樹脂、アクリル変性シリコーン樹脂等の付加型シリコーン樹脂が好ましく、例えば、エポキシ変性シリコーン樹脂のエポキシ基、アクリル変性シリコーン樹脂の(メタ)アクリロイル基はトナーの結着樹脂と付加反応してもよい。
なお、必要に応じて、二種以上の離型剤を併用することもできる。
トナー中の離型剤の含有量は、0.5〜15重量%が好ましく、1.0〜12重量%がより好ましい。離型剤の含有量が0.5重量%以上であれば、剥離不良が防止される。離型剤の含有量が15重量%以下であれば、トナーの流動性の悪化が防止されるので、画質及び画像形成の信頼性が保たれる。
本実施形態において、静電荷像現像用トナーは顔料を含有する。
顔料としては特に限定されないが、隠蔽性を有する顔料が好ましく使用される。このような隠蔽性を有する顔料としては、アルミニウム粉、黄銅粉、銅粉、鉄粉、銀粉、金粉、白金粉などの金属粉;炭酸カルシウム、沈降性硫酸バリウム、バライト粉、ホワイトカーボン、シリカ、アルミナホワイト、水酸化アルミニウム、カオリンクレー等の粘土鉱物;タルク、マイカ、ネフェリンサイナイト等の体質顔料;カーボンブラック、磁性体、イエロー着色剤、マゼンタ着色剤及びシアン着色剤を混合して黒色に調色された着色剤などの黒色顔料;酸化チタン、チタン白、酸化亜鉛、亜鉛白、硫化亜鉛、リトポン、鉛白、アンチモン白、ジルコニア、酸化ジルコニア等の白色顔料が例示される。
なお、以上のような顔料は、単独で又は複数を混合して、固体及び液体の状態で用いることができ、隠蔽性、耐候性、トナー中への分散性なども考慮して選択される。
具体的には、アニリンブラック、アニリンブルー、カルコイルブルー、クロムイエロー、ウルトラマリンブルー、デュポンオイルレッド、キノリンイエロー、メチレンブルークロライド、フタロシアンブルー、マラカイトグリーンオキサート、ランプブラック、ローズベンガル、キナクリドン、ベンジジンイエロー、C.I.ピグメント・レッド48:1、C.I.ピグメント・レッド57:1、C.I.ピグメント・レッド122、C.I.ピグメント・レッド185、C.I.ピグメント・レッド238、C.I.ピグメント・イエロー12、C.I.ピグメント・イエロー17、C.I.ピグメント・イエロー180、C.I.ピグメント・イエロー97、C.I.ピグメント・イエロー74、C.I.ピグメント・ブルー15:1、C.I.ピグメント・ブルー15:3等の公知の顔料が例示される。
トナー中の顔料の含有量は20〜40重量%であることが好ましい。
顔料の含有量が上記範囲内であると、より隠蔽性に優れるとともに、トナー化がより容易であるので好ましい。
具体的には、結着樹脂及び離型剤の種類により、溶剤を適宜選択し、結着樹脂及び離型剤を溶解させ、沈殿法により顔料を分離することでトナー中の顔料含有量を測定する。なお、溶剤は、1種単独で使用しても2種以上を組み合わせてもよく、結着樹脂及び離型剤の溶解は一回で行ってもよく、溶剤を変更しながら数回で行ってもよく、特に限定されない。
なお、本実施形態において、顔料の含有量は、外添剤を含めたトナー全体に対する含有量を意味するが、外添剤の添加量は一般にトナー母粒子に対して少量であるため、トナー母粒子中の含有量で近似してもよい。また、外添剤は、結着樹脂等を溶解させる前に篩い分け等により取り除くことが好ましい。
本実施形態の静電荷像現像用トナーは、結着樹脂を含有する。
本実施形態において、結着樹脂としてエラストマー類を含有することが好ましい。
前記エラストマー類としては、天然ゴム、塩素化ゴム等の天然ゴム系エラストマー;ブタジエン重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体等のブタジエン系エラストマー;イソプレン重合体等のイソプレン系エラストマー;クロロプレン重合体、ニトリルゴム、アクリルゴム等が例示される。
これらの中でも、ブタジエン系エラストマーやイソプレン系エラストマー等の共役ジエン系重合体が好ましく、ブタジエン系重合体がより好ましく、スチレン−ブタジエン共重合体が更に好ましい。
ガラス転移温度が−65℃以上であると、結着樹脂中のエラストマー以外の樹脂との相溶性がよくなることにより顔料の内包性が向上し、隠蔽性が良好である。また、−10℃以下であると、飛び散りが抑制され、剥離性に優れる。
なお、エラストマー類のガラス転移温度は、上述のトナーのガラス転移温度と同様の方法で測定される。
なお、エラストマー類のヤング率は、上述のトナーのヤング率と同様の方法で測定される。
この乳化重合自体は、常法によることができ、ブタジエンとスチレンの共重合体ゴムであるスチレン−ブタジエンゴム(SBR)、ブタジエンの重合によるブタジエンゴム(BR)、ブタジエンとアクリロニトリルの共重合体であるアクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)及びクロロプレンを重合して得られるクロロプレンゴム等が挙げられる。
ポリエステル樹脂は、例えば、主として多価カルボン酸類と多価アルコール類との重縮合により合成される。
なお、本実施形態において、「非晶性ポリエステル樹脂」とは、示差走査熱量測定(Differential Scanning Calorimetry;以下、「DSC」と略記することがある。)において明瞭な吸熱ピークでなく、階段状の吸熱変化を有する樹脂や、明確な吸熱ピークが認められない樹脂を指す。すなわち、示差走査熱量測定(DSC)において、昇温速度10℃/minで測定した際の吸熱ピークの半値幅が15℃を超える樹脂や、明確な吸熱ピークが認められない樹脂は、非結晶性(非晶質)であることを意味する。
これらの多価カルボン酸は、1種単独で用いてもよいし2種以上を併用してもよい。
これら多価カルボン酸の中でも、芳香族カルボン酸を用いることが好ましい。
また、良好な定着性を確保することを目的として、架橋構造又は分岐構造をとるためにジカルボン酸とともに三価以上のカルボン酸(トリメリット酸やその酸無水物等)を併用することが好ましい。
これら多価アルコールは1種単独で用いてもよいし2種以上を併用してもよい。
これら多価アルコールの中でも、芳香族ジオール類、脂環式ジオール類が好ましく、このうち芳香族ジオールがより好ましい。
また、より良好な定着性を確保することを目的として、架橋構造又は分岐構造をとるためにジオールとともに三価以上の多価アルコール(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等)を併用してもよい。
他の樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のエチレン系樹脂;ポリスチレン、α−ポリメチルスチレン等のスチレン系樹脂;ポリメチル(メタ)アクリレート、ポリ(メタ)アクリロニトリル等の(メタ)アクリル系樹脂;ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテル樹脂及びこれらの共重合樹脂等が挙げられる。
本実施形態の静電荷像現像用トナーは、前記の各成分に加え、更に必要に応じて内添剤、帯電制御剤等の種々の成分を添加してもよい。
内添剤としては、例えば、フェライト、マグネタイト、還元鉄、コバルト、ニッケル、マンガン等の金属、合金、又はこれら金属を含む化合物などの磁性体等が挙げられる。
帯電制御剤としては、例えば、第四級アンモニウム塩化合物、ニグロシン系化合物、アルミニウム、鉄、クロムなどの錯体からなる染料、トリフェニルメタン系顔料等が挙げられる。
本実施形態において、静電荷像現像用トナーは、形状係数SF1が115〜140であることが好ましい。トナーの形状は、真球状に近いほど現像性、転写性の点では有利であるが、クリーニング性の面では不定形に比べ劣ることがある。トナーの形状係数SF1は、120〜138がより好ましい。トナーが上記範囲の形状であることにより、転写効率、画像の緻密性が向上し、高画質な画像形成が行われ、また、感光体(像保持体)表面のクリーニング性が高まる。
SF1=((ML)2/A)×(π/4)×100
上記式中、MLはトナー粒子の絶対最大長、Aはトナー粒子の投影面積を各々示す。
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、例えば、スライドガラス表面に散布した粒子の光学顕微鏡像を、ビデオカメラを通じて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算出される。
また、得られるトナーの体積平均粒度分布指標GSDvは1.30以下であることが好ましい。GSDvが1.30以下であると、解像性が良好であり、トナー飛散やカブリ等の画像欠損の原因となることがないので好ましい。
本実施形態の静電荷像現像用トナーの製造方法としては、前述の規定を満たすトナーを得ることができれば特に制限はない
静電荷像現像用トナーの作製方法は、特に限定されるものではなく、混練粉砕法等の乾式法や、溶融懸濁法、乳化凝集法、溶解懸濁法等の湿式法により作製する方法が挙げられる。中でも、乳化凝集法で作製することが好ましい。
乳化凝集法は、乾式法である混錬粉砕法や、他の湿式法である溶融懸濁法、溶解懸濁法等に比べ、小粒子径のトナー粒子を作製しやすく、また、粒度分布の狭いトナー粒子を得やすい。また、溶融懸濁法、溶解懸濁法等に比べ形状制御が容易であり、均一な不定形トナー粒子が作製される。更に、被膜形成など、トナー粒子の構造制御が可能であり、離型剤や結晶性ポリエステル樹脂を含有する場合は、これらの表面露出が抑制されるため、帯電性や保存性の悪化が防止される。
乳化凝集法は、少なくとも、トナー粒子を構成する原料を乳化して樹脂粒子(乳化粒子)を形成する乳化工程と、前記樹脂粒子の凝集体を形成する凝集工程と、該凝集体を融合させる融合工程とを有することが好ましい。以下、乳化凝集法によるトナー粒子の製造工程の一例について、工程別に説明する。
前記乳化液の作製法としては、転相乳化法、溶融乳化法などが挙げられる。
転相乳化法では、分散すべき樹脂を、その樹脂が可溶な疎水性の有機溶剤中に溶解し、有機連続相(Oil相;O)に塩基を加えて、中和する。その後、水系媒体(Water相;W)を投入することによって、Water in Oil(W/O)の系を、Oil in Water(O/W)の系にすることで、樹脂が存在した有機連続相を不連続相に転相する。これによって、樹脂を、水系媒体中に粒子状に分散安定化し、乳化液が作製される。
溶融乳化法では、水系媒体と樹脂とを混合した溶液に、分散機により剪断力を与えることにより乳化液が作製される。その際、加熱して樹脂成分の粘性を下げることにより、粒子が形成される。また、分散した樹脂粒子を安定化するため、分散剤を使用してもよい。更に、樹脂が油性であり、水への溶解度の比較的低いものである場合には、樹脂の溶解する溶剤に溶かして水中に分散剤や高分子電解質とともに粒子を分散し、その後加熱又は減圧して溶剤を蒸散することにより、樹脂粒子を分散した乳化液を作製してもよい。
前記溶融乳化法による乳化液の分散に用いる分散機としては、例えば、ホモジナイザー、ホモミキサー、加圧ニーダー、エクストルーダー、メディア分散機等が挙げられる。
前記水系媒体としては、例えば、蒸留水、イオン交換水等の水;アルコール類;などが挙げられるが、水のみであることが好ましい。
また、結着樹脂、顔料等の各成分に対応して分散液を調製する方法だけでなく、例えば、ある成分の乳化液を調製する際、溶媒に他の成分を添加して2以上の成分を同時に乳化し、分散粒子中に複数の成分が含まれるようにしてもよい。
凝集工程においては、前記乳化工程で得た樹脂粒子の分散液、離型剤分散液及び、顔料分散液等を混合して混合液とし、結着樹脂のガラス転移温度以下の温度で加熱して凝集させ、凝集粒子を形成することが好ましい。凝集粒子の形成は、撹拌下、混合液のpHを酸性にすることによって行うことが好ましい。pHとしては、2〜7の範囲が好ましく、2.2〜6の範囲がより好ましく、2.4〜5の範囲が更に好ましい。
融合工程においては、前記凝集工程に準じた撹拌条件下で、凝集粒子の懸濁液のpHを4〜8の範囲に上昇させることにより凝集の進行を止め、結着樹脂のガラス転移温度以上の温度で加熱を行うことにより凝集粒子を融合させることが好ましい。pHを上昇させるために使用するアルカリ溶液としてはNaOH水溶液が好ましい。NaOH水溶液は、他のアルカリ溶液である、例えばアンモニア溶液に比して、揮発性が低く、安全性が高い。またCa(OH)2などの2価のアルカリ溶液に比して、水への溶解性に優れ、必要な添加量が少なく、また、凝集の停止能力に優れる。
次にろ過による固液分離と、イオン交換水を用いた水洗工程を繰り返すことで、表面の不純物を除去する洗浄工程を経て、トナー粒子の分散液を得ることができる。
混練粉砕法でトナー粒子を作製するためには、例えば、結着樹脂、着色剤、離型剤等を、例えば、加圧ニーダー、ロールミル、エクストルーダー等により、溶融混練して分散し、冷却後に、ジェットミル等により微粉砕化し、分級機、例えば、風力分級機等により分級して目的とする粒子径のトナー粒子を調製する方法が用いられる。
外添剤として用いられる無機粒子としては、例えば、シリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、塩化セリウム、ベンガラ、酸化クロム、酸化セリウム、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素等が挙げられる。中でも、シリカ粒子や酸化チタン粒子が好ましく、疎水化処理された粒子が特に好ましい。
本実施形態の静電荷像現像用トナーは、非磁性一成分現像剤として使用してもよく、また、二成分現像剤として用いられてもよい。二成分現像剤として用いる場合にはキャリアと混合して使用される。
二成分現像剤に使用し得るキャリアとしては、特に制限はなく、公知のキャリアが用いられる。例えば酸化鉄、ニッケル、コバルト等の磁性金属、フェライト、マグネタイト等の磁性酸化物や、これら芯材表面に樹脂被覆層を有する樹脂コートキャリア、磁性分散型キャリア等が挙げられる。また、マトリックス樹脂に導電材料などが分散された樹脂分散型キャリアであってもよい。
導電材料としては、金、銀、銅といった金属、更に酸化チタン、酸化亜鉛、硫酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、チタン酸カリウム、酸化スズ、カーボンブラック等が例示されるが、これらに限定されるものではない。
具体的な樹脂被覆方法としては、キャリアの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キャリアの芯材表面に噴霧するスプレー法、キャリアの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溶液とを混合し、溶媒を除去するニーダーコーター法等が挙げられる。
次に、本実施形態のカートリッジについて説明する。
本実施形態のカートリッジは、本実施形態の静電荷像現像用トナー、又は、本実施形態の静電荷像現像剤を少なくとも収納したカートリッジである。また、本実施形態のカートリッジは、画像形成装置に脱着可能であることが好ましい。
現像装置、画像形成方法又は画像形成装置に用いる場合、トナーを単独で収納するトナーカートリッジであってもよいし、本実施形態の静電荷像現像剤を収納する現像剤カートリッジであってもよいし、また、像保持体上に形成された静電潜像を本実施形態の静電荷像現像用トナー、又は、本実施形態の静電荷像現像剤により現像してトナー像を形成する現像手段を少なくとも備えるプロセスカートリッジであってもよい。
また、本実施形態のカートリッジは、その他必要に応じて、除電手段等のその他の部材を含んでいてもよい。
前記トナーは、トナーを含む現像剤として使用することが好ましく、本実施形態の静電荷像現像用トナーであっても、本実施形態の静電荷像現像用トナーとキャリアとを含む二成分現像剤であってもよい。
本実施形態の画像形成方法としては、本実施形態の静電荷像現像用トナーを含む現像剤を調製し、それを用いて常用の電子写真複写機により静電像の形成及び現像を行い、得られたトナー像を転写紙上に静電転写した上加熱ローラの温度を一定温度に設定した加熱ローラ定着器により定着して複写画像を形成する。
前記静電潜像形成工程は、像保持体(感光体)上に静電潜像を形成する工程である。
前記現像工程は、現像剤保持体上の現像剤層により前記静電潜像を現像してトナー画像を形成する工程である。前記現像剤層としては、本実施形態の静電荷像現像用トナーを含んでいれば特に制限はない。
前記転写工程は、前記トナー画像を被転写体上に転写する工程である。また、転写工程における被転写体としては、中間転写体や紙等の被記録媒体が例示できる。
前記定着工程では、例えば、加熱ローラの温度を一定温度に設定した加熱ローラ定着器により、転写紙上に転写したトナー像を定着して複写画像を形成する方式が挙げられる。
前記クリーニング工程は、像保持体上に残留する静電荷像現像剤を除去する工程である。
被記録媒体としては、公知のものを使用することができ、例えば、電子写真方式の複写機、プリンター等に使用される紙、OHPシート等が挙げられ、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を好適に使用することができる。
なお、本実施形態の画像形成装置は、上記のような像保持体と、帯電手段と、露光手段と、現像手段と、転写手段とを少なくとも含むものであれば特に限定はされないが、その他必要に応じて、定着手段や、クリーニング手段、除電手段等を含んでいていてもよい。
前記転写手段では、中間転写体を用いて2回以上の転写を行ってもよい。また、転写手段における被転写体としては、中間転写体や紙等の被記録媒体が例示できる。
図1は、本実施の形態の画像形成方法により画像を形成するための、画像形成装置の構成例を示す概略図である。図示した画像形成装置200は、ハウジング400内において4つの電子写真感光体(像保持体)401a〜401dが中間転写ベルト409に沿って相互に並列に配置されている。電子写真感光体401a〜401dは、例えば、電子写真感光体401aがイエロー、電子写真感光体401bがマゼンタ、電子写真感光体401cがシアン、電子写真感光体401dがブラックの色からなる画像をそれぞれ形成することが可能である。
更に、ハウジング400内の所定の位置には露光装置403が配置されており、露光装置403から出射された光ビームを帯電後の電子写真感光体401a〜401dの表面に照射することが可能となっている。これにより、電子写真感光体401a〜401dの回転工程において帯電、露光、現像、1次転写、クリーニングの各工程が順次行われ、各色のトナー像が中間転写ベルト409上に重ねて転写される。
ここで、帯電ロール402a〜402dは、電子写真感光体401a〜401dの表面に導電性部材(帯電ロール)を接触させて感光体に電圧を均一に印加し、感光体表面を所定の電位に帯電させるものである(帯電工程)。なお、本実施形態において示した帯電ロールの他、帯電ブラシ、帯電フィルム若しくは帯電チューブなどを用いて接触帯電方式による帯電を行ってもよい。また、コロトロン若しくはスコロトロンを用いた非接触方式による帯電を行ってもよい。
現像装置404a〜404dとしては、静電荷像現像剤を接触又は非接触させて現像する一般的な現像装置を使用することができる(現像工程)。そのような現像装置としては、静電荷像現像用現像剤を用いる限り特に制限はなく、目的に応じて適宜公知のものを選択することができる。一次転写工程では、1次転写ロール410a〜410dに、像保持体上のトナーと逆極性の1次転写バイアスが印加されることで、像保持体から中間転写ベルト409へ各色のトナーが順次1次転写される。
クリーニングブレード415a〜415dは、転写工程後の電子写真感光体の表面に付着した残存トナーを除去するためのもので、これにより清浄面化された電子写真感光体は上記の画像形成プロセスに繰り返し供される。クリーニングブレードの材質としてはウレタンゴム、ネオプレンゴム、シリコーンゴム等が挙げられる。
2次転写ロール413に、中間転写体上のトナーと逆極性の2次転写バイアスが印加されることで、中間転写ベルトから被記録媒体へトナーが2次転写される。バックアップロール408と2次転写ロール413との間を通った中間転写ベルト409は、例えば駆動ロール406の近傍に配置されたクリーニングブレード416或いは、除電器(不図示)により清浄面化された後、次の画像形成プロセスに繰り返し供される。また、ハウジング400内の所定の位置にはトレイ(被記録媒体トレイ)411が設けられており、トレイ411内の紙などの被記録媒体500が移送ロール412により中間転写ベルト409と2次転写ロール413との間、更には相互に当接する2個の定着ロール414の間に順次移送された後、ハウジング400の外部に排紙される。
トナーのガラス転移温度は、DSC(示差走査型熱量計)測定法により決定し、ASTMD3418−8に準拠して測定された主体極大ピークより求めた。
主体極大ピークの測定には、パーキンエルマー社製のDSC−7を用いた。この装置の検出部の温度補正はインジウムと亜鉛との融点を用い、熱量の補正にはインジウムの融解熱を用いた。サンプルは、アルミニウム製パンを用い、対照用に空パンをセットし、昇温速度10℃/minで測定を行った。
JIS K7161:94に記載の「プラスチック−引張特性の試験方法」に基づいて試験を行った。
重量平均分子量(Mw)、及び、数平均分子量(Mn)は、GPC(Gel Permeation Chromatography)により測定し、算出した。具体的には、GPCは東ソー(株)製HLC−8120を使用し、カラムは東ソー(株)製TSKgel SuperHM−M(15cm)を使用し、ポリエステル樹脂をTHF(テトラヒドロフラン)溶媒で溶解して測定した。次に、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ポリエステル樹脂の分子量を算出した。
ブタジエン 75.0部
スチレン 25.0部
n−ドデシルメルカプタン 0.5部
ペルオキシ二硫酸カリウム 0.3部
アルキルベンゼンスルホン酸ソーダ 5.0部
水 180部
この標準配合を50℃の重合温度で10時間保持した。重合停止にはヒドロキノン(0.1重量部)を添加した。未反応単量体を除去するため、まず、大気圧で、次いで減圧下でフラッシュ蒸留することによってブタジエンを、次いで、カラム内で蒸気ストリッピングすることによってスチレンを除いた。得られた樹脂粒子分散液の粒径は160nmであった。
スチレン含有量及びブタジエン含有量を表1に記載のように変更した以外は、SBR1と同様にして、SBR樹脂粒子分散液2(SBR2)を調製した。
得られたSBR樹脂のガラス転移温度(Tg)及びヤング率を表1に示す。
スチレン含有量及びブタジエン含有量を表1に記載のように変更した以外は、SBR1と同様にして、SBR樹脂粒子分散液3(SBR3)を調製した。
得られたSBR樹脂のガラス転移温度(Tg)及びヤング率を表1に示す。
スチレン含有量及びブタジエン含有量を表1に記載のように変更した以外は、SBR1と同様にして、SBR樹脂粒子分散液4(SBR4)を調製した。
得られたSBR樹脂のガラス転移温度(Tg)及びヤング率を表1に示す。
スチレン含有量及びブタジエン含有量を表1に記載のように変更した以外は、SBR1と同様にして、SBR樹脂粒子分散液5(SBR5)を調製した。
得られたSBR樹脂のガラス転移温度(Tg)及びヤング率を表1に示す。
撹拌機、温度計、コンデンサー、窒素ガス導入管を備えた反応容器中に、酸成分(多価カルボン酸類)及びアルコール成分(多価アルコール類)として、以下の表に示すPES1の材料組成比(モル比)にて各材料を投入し、反応容器中を乾燥窒素ガスで置換した後、モノマー成分に対してジブチルスズブオキサイドを0.16重量%投入して、窒素ガス気流下約195℃で約6時間撹拌反応させ、更に温度を約240℃に上げて約6.0時間撹拌反応させた後、反応容器内を10.0mmHgまで減圧し、減圧下で約0.5時間撹拌反応させて、淡黄色透明の非結晶性ポリエステル樹脂(PES1)を得た。
続いて
・PES1 160部
・酢酸エチル 233部
・水酸化ナトリウム水溶液(0.3N) 0.1部
上記成分をセパラブルフラスコに入れ、70℃で加熱し、スリーワンモーター(新東科学(株)製)により撹拌して樹脂混合液を調製した。この樹脂混合液を更に撹拌しながら、徐々にイオン交換水373部を加え、転相乳化させ、脱溶剤することによりポリエステル樹脂粒子分散液1を得た。
撹拌機、温度計、コンデンサー、窒素ガス導入管を備えた反応容器中に、酸成分(多価カルボン酸類)及びアルコール成分(多価アルコール類)として、以下の表に示すPES2の材料組成比(モル比)にて各材料を投入し、反応容器中を乾燥窒素ガスで置換した後、モノマー成分に対してジブチルスズブオキサイドを0.16重量%投入して、窒素ガス気流下約195℃で約6時間撹拌反応させ、更に温度を約240℃に上げて約4.0時間撹拌反応させた後、反応容器内を10.0mmHgまで減圧し、減圧下で約0.5時間撹拌反応させて、淡黄色透明の非結晶性ポリエステル樹脂(PES2)を得た。
続いて
・PES2 160部
・酢酸エチル 233部
・水酸化ナトリウム水溶液(0.3N) 0.1部
上記成分をセパラブルフラスコに入れ、70℃で加熱し、スリーワンモーター(新東科学(株)製)により撹拌して樹脂混合液を調製した。この樹脂混合液を更に撹拌しながら、徐々にイオン交換水373部を加え、転相乳化させ、脱溶剤することによりポリエステル樹脂粒子分散液2を得た。
撹拌機、温度計、コンデンサー、窒素ガス導入管を備えた反応容器中に、酸成分(多価カルボン酸類)及びアルコール成分(多価アルコール類)として、以下の表に示すPES3の材料組成比(モル比)にて各材料を投入し、反応容器中を乾燥窒素ガスで置換した後、モノマー成分に対してジブチルスズブオキサイドを0.16重量%投入して、窒素ガス気流下約195℃で約4時間撹拌反応させ、更に温度を約240℃に上げて約6.0時間撹拌反応させた後、反応容器内を10.0mmHgまで減圧し、減圧下で約0.5時間撹拌反応させて、淡黄色透明の非結晶性ポリエステル樹脂(PES3)を得た。
続いて
・PES3 160部
・酢酸エチル 233部
・水酸化ナトリウム水溶液(0.3N) 0.1部
上記成分をセパラブルフラスコに入れ、70℃で加熱し、スリーワンモーター(新東科学(株)製)により撹拌して樹脂混合液を調製した。この樹脂混合液を更に撹拌しながら、徐々にイオン交換水373部を加え、転相乳化させ、脱溶剤することによりポリエステル樹脂粒子分散液3を得た。
撹拌機、温度計、コンデンサー、窒素ガス導入管を備えた反応容器中に、酸成分(多価カルボン酸類)及びアルコール成分(多価アルコール類)として、以下の表に示すPES4の材料組成比(モル比)にて各材料を投入し、反応容器中を乾燥窒素ガスで置換した後、モノマー成分に対してジブチルスズブオキサイドを0.16重量%投入して、窒素ガス気流下約195℃で約10時間撹拌反応させ、更に温度を約240℃に上げて約6.0時間撹拌反応させた後、反応容器内を10.0mmHgまで減圧し、減圧下で約0.5時間撹拌反応させて、淡黄色透明の非結晶性ポリエステル樹脂(PES4)を得た。
続いて
・PES4 160部
・酢酸エチル 233部
・水酸化ナトリウム水溶液(0.3N) 0.1部
上記成分をセパラブルフラスコに入れ、70℃で加熱し、スリーワンモーター(新東科学(株)製)により撹拌して樹脂混合液を調製した。この樹脂混合液を更に撹拌しながら、徐々にイオン交換水373部を加え、転相乳化させ、脱溶剤することによりポリエステル樹脂粒子分散液4を得た。
TPA:テレフタル酸(terephthalic acid)
FA:フマル酸(fumaric acid)
DSA:ドデセニルコハク酸無水物(dodecenyl succinic anhydride)
TMA:トリメリット酸無水物(trimellitic anhydride)
Bis−A EO:ビスフェノールAエチレンオキサイド2mol付加物
Bis−A PO:ビスフェノールAプロピレンオキサイド2mol付加物
また、表2中のポリカルボン酸/ポリオール比とは、ポリカルボン酸とポリオールのモル比を表す。
・炭化水素系ワックス(日本精鑞(株)製、商品名:FNP0090、融解温度Tw=90.2℃):270部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製、ネオゲンRK、有効成分量:60重量%):13.5部(有効成分として、離型剤に対して3.0重量%)
・イオン交換水:21.6部
上記成分を混合し、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、離型剤分散液を得た。この離型剤分散液中の粒子の体積平均粒径D50Vは225nmであった。その後、イオン交換水を加えて固形分濃度が20.0重量%になるように調整した。
平均粒径10μmのアルミニウム粉末ペースト(東洋アルミニウム(株)製、アルペースト1200M)を脱溶剤後、得られた粉末を以下の手順で分散した。
・脱溶剤後アルペースト1200M:200部
・アニオン系界面活性剤(第一工業製薬(株)製、ネオゲンSC):33部(有効成分60重量%)
・イオン交換水:750部
上記成分を全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、上記イオン交換水のうち280部と上記アニオン系界面活性剤を入れ、温度40℃に加温して充分に界面活性剤を溶解させた後25℃に冷却し、アルミニウム粉末ペーストと残りのイオン交換水を投入し、撹拌器を用いて、濡れていない顔料が無くなるまで撹拌するとともに、充分に脱泡させた。
平均粒径0.1μmの酸化チタン(石原産業(株)製、P1−501A) 200部を用い、顔料分散液1の調製と同様の方法で顔料分散液2を調製した。
<トナー1の製造方法>
・ポリエステル樹脂分散液1:102.8部(樹脂分30.8部)
・スチレンブタジエン共重合体樹脂粒子分散液1:163.6部(樹脂分57.3部)
・顔料分散液1:209.4部(顔料分44部)
・離型剤分散液:73.5部(離型剤分14.7部)
・イオン交換水:320部
・アニオン性界面活性剤(ダウケミカル社製、Dowfax2A1):7.0部
30分後、4重量%水酸化ナトリウム水溶液を用いてpHを9.0にした。その後、5℃ごとにpHを9.0になるように同様にして調整しながら、昇温速度1℃/分で90℃まで昇温し、90℃で3時間保持した。15分ごとに光学顕微鏡と走査電子顕微鏡(FE−SEM)にて粒子形状及び表面性を観察したところ、1.0時間目で粒子の合一が確認されたので、冷却水にて容器を30℃まで5分間かけて冷却した。
その後、この粒子100部に対し、コロイダルシリカ(日本アエロジル(株)製:R972)を1.5部加え、ヘンシェルミキサーで33m/sの周速で3分撹拌しトナー1を作製した。
〔キャリア1の調製〕
・フェライト粒子(体積平均粒径:35μm、GSDv:1.20):100部
・トルエン:14部
・ポリメタクリル酸メチル−パーフルオロオクチルメチルアクリレート共重合体(共重合比:70/30、臨界表面張力:24dyn/cm):1.6部
・カーボンブラック(商品名:VXC−72、キャボット社製、体積抵抗率:100Ωcm以下):0.12部
・架橋メラミン樹脂粒子(平均粒径:0.3μm、トルエン不溶):0.3部
まず、ポリメタクリル酸メチル−パーフルオロオクチルメチルアクリレート共重合体に、カーボンブラックをトルエンに希釈して加えサンドミルで分散した。次いで、これにフェライト粒子以外の上記各成分を10分間スターラーで分散し、被覆層形成液を調合した。次いで、この被覆層形成液とフェライト粒子とを真空脱気型ニーダーに入れ、温度60℃において30分間撹拌した後、減圧してトルエンを留去して、樹脂被覆層を形成してキャリアを得た。
上記樹脂被覆キャリア500重量部に対して、前記トナー40重量部を加え、V型ブレンダーで20分間ブレンドした後、目開き212μmの振動篩いにより凝集体を除去して、現像剤を調製した。
Apeos Port−II C4300(富士ゼロックス(株)製)を用い電子写真学会テストチャート No.1−R 1993を黒、シアン、マゼンタ、イエロー現像剤によってそれぞれ単色の画像を10枚作製した。用紙は富士ゼロックス(株)製C2紙を用いた。
次に、Apeos Port−II C4300改造機(定着機がなくても出力が可能なようにし、かつ現像機が全て揃っていなくても作動するようにしたもの)を用いて、上記静電荷像現像剤1を現像機に入れ、上記で作製した単色のテストチャートのアルファベット部分にベタ画像が作製されるようにトナー1が未定着である画像を作製した。その後外部定着機で定着した。なお、定着条件は、定着領域の接触幅6mm、接触時間0.1秒、定着機の設定温度130℃、面圧0.75kgf/cm2とした。
また、トナー1の載り量は、20g/m2であった。
<下地の画像の視認性(剥離性)>
4色の定着画像のトナー1を用いて作製したベタ部分の各色1枚、計4枚を1円玉で引っ掻き、ベタ部分のトナーを剥がした。下地であるシアン、マゼンタ、イエロー、黒画像それぞれの視認性を以下の評価基準で官能評価した。なお、G2以上が許容範囲である。
G8:作製した4色の画像について最小の文字まで読み取ることができる。
G7:イエロー画像の最小の文字について読み取りが困難である。
G6:イエロー、マゼンタ画像の最小の文字について読み取りが困難である。
G5:黒以外の画像の最小の文字について読み取りが困難である。
G4:作製した4色の画像ともに最小の文字について読み取りが困難である。
G3:作製した4色の画像について、1色が2番目に小さい文字についても読み取りが困難である。
G2:作製した4色の画像について、2色又は3色が2番目に小さい文字についても読み取りが困難である。
G1:作製した4色の画像ともに、2番目に小さい文字について読み取りが困難である。
すなわち、作製したベタ画像の剥離性は、その剥離性が悪いと下地の文字まで傷つけてしまい読めなくなることを示すものである。
隠蔽性は上記下地の画像の視認性の剥がす前の画像を用い、以下の評価基準で官能評価した。なお、G2以上が許容範囲である。
G8:作製した4色の画像40枚の文字がいずれも隠蔽されており、読み取りができない。
G7:作製した4色の画像40枚のうち1枚がベタ部を通して読み取ることができる。
G6:作製した4色の画像40枚のうち2枚がベタ部を通して読み取ることができる。
G5:作製した4色の画像40枚のうち3枚がベタ部を通して読み取ることができる。
G4:作製した4色の画像40枚のうち4枚がベタ部を通して読み取ることができる。
G3:作製した4色の画像40枚のうち5枚〜8枚がベタ部を通して読み取ることができる。
G2:作製した4色の画像40枚のうち9枚〜10枚がベタ部を通して読み取ることができる。
G1:作製した4色の画像40枚のうち11枚以上がベタ部を通して読み取ることができる。
なお、上記テストチャートには9種類の大きさの異なるアルファベットが記載されており、その9種類のアルファベットをいずれも覆うようにベタ部を作製した。隠蔽性の評価はそれらの9種の文字の1字でも読み取れた場合、読み取ることができるとした。
使用した結着樹脂を表3に記載のように変更した以外は、実施例1と同様にして静電荷像現像用トナー、静電荷像現像剤を調製した。
評価結果を以下の表3に示す。
Claims (10)
- 離型剤、顔料、及び、結着樹脂を含有し、
顔料含有量が10〜50重量%であり、
ガラス転移温度(Tg)が−60〜20℃であり、かつ、
20℃におけるヤング率が1×100〜1×103MPaであることを特徴とする
静電荷像現像用トナー。 - 前記結着樹脂が、共役ジエン系重合体を、結着樹脂全体の40〜95重量%含有する、請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記共役ジエン系重合体のガラス転移温度(Tg)が−65〜−10℃であり、かつ、前記共役ジエン系重合体の20℃におけるヤング率が10-1〜103MPaである、請求項2に記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記共役ジエン系重合体がスチレン−ブタジエン共重合体である、請求項2又は3に記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記結着樹脂が、ポリエステル樹脂を、結着樹脂全体の5〜60重量%含有する、請求項1〜4のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記ポリエステル樹脂のガラス転移温度(Tg)が15〜70℃であり、かつ、前記ポリエステル樹脂の20℃におけるヤング率が100.4〜103.7MPaである、請求項5に記載の静電荷像現像用トナー。
- 前記顔料がアルミニウム粉である、請求項1〜6のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー。
- 画像形成装置に着脱可能であり、請求項1〜7のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナーを収容することを特徴とする
カートリッジ。 - 像保持体表面に静電潜像を形成する潜像形成工程、
前記像保持体表面に形成された静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像工程、
前記トナー像を被転写体表面に転写する転写工程、及び、
前記被転写体表面に転写されたトナー像を定着する定着工程、を含み、
前記トナーが請求項1〜7のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナーであることを特徴とする
画像形成方法。 - 像保持体と、
前記像保持体を帯電させる帯電手段と、
帯電した前記像保持体を露光して前記像保持体表面に静電潜像を形成させる露光手段と、
トナーにより前記静電潜像を現像してトナー像を形成させる現像手段と、
前記トナー像を前記像保持体から被転写体表面に転写する転写手段と、
前記被転写体表面に転写されたトナー像を定着する定着手段と、を有し、
前記トナーが請求項1〜7のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナーであることを特徴とする
画像形成装置。
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