JP5903416B2 - 現像剤、現像剤収容体、現像装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
以下では、本発明の現像剤、現像剤収容体、現像装置及び画像形成装置の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
(A−1−1)画像形成装置の構成
図1は、実施形態に係る画像形成装置10の内部構成を示す構成図である。図1において、画像形成装置10は、媒体収納カセット11、現像装置31、32、33及び34、転写部16、定着部40を有する。更に、画像形成装置10は、媒体収納カセット11から各構成部に媒体50を搬送するための搬送ローラ45a〜45x、搬送路切り替えガイド41、42を有する。
図2は、実施形態に係る現像装置34の構成を示す構成図である。図1では、現像装置31、32、33及び34を代表して、透明(CL)のトナーを使用する現像装置34の構成を例示している。
次に、実施形態に係る画像形成装置10の画像形成プロセスを説明する。ここでは、まず現像プロセスを説明する。
次に、実施形態に係る静電荷現像用のトナーについて、図面を参照しながら説明する。
結着樹脂は、例えば、スチレン、パラクロロスチレン、α−メチルスチレン等のスチレン類;アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−プロピル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸2−エチルヘキシル等のビニル基を有するエステル類;アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のビニルニトリル類;ビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等のビニルエーテル類;ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルイソプロペニルケトン等のビニルケトン類;エチレン、プロピレン、ブタジエンなどのポリオレフィン類などの単量体からなる単独重合体が挙げられる。また、結着樹脂は、これらを2種以上組み合せて得られる共重合体、さらにはこれらの混合物が挙げられる。さらに、結着樹脂は、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、ポリエーテル樹脂等、非ビニル縮合樹脂、又は、これらと前記ビニル樹脂との混合物や、これらの共存下でビニル系単量体を重合して得られるグラフト重合体等が挙げられる。
油相を作製する際に用いる有機溶媒は、一般的な有機溶媒を用いることができる。有機溶媒は、例えば酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類がある。また、有機溶媒は、例えばトルエン、キシレン等の炭化水素、塩化メチレン、クロロホルム、ジクロロエタン等のハロゲン化炭化水素、メタノール、エタノール等のアルコール、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類などが挙げられる。有機溶媒は、2種類以上のものを混合して用いてもよい。
離型剤は、透明トナーの定着性及び耐オフセット性を向上させるためのものである。離型剤としては、例えば、パラフィンワックス、酸価パラフィンワックス等の石油ワックス、ポリオレフィンワックス、酸価ポリオレフィンワックス等の合成ワックス、エステルワックス、エーテルワックス、動植物に由来するワックス等が挙げられる。
水相を生成するための水性媒体は、主として水が用いられる。なお、水性媒体は、水に水溶性溶媒を混合したものであってもよい。
分散剤としての懸濁安定剤は、無機微粒子を用いることができる。懸濁安定剤としては、例えば、リン酸三カルシウム、ヒドロキシアパタイト、炭酸カルシウム、酸化チタン、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、硫酸バリウム、シリカ等が挙げられる。
透明トナーは、光沢を獲得するために、有色トナー上に付着させたり、用紙等の記録媒体上に付着させたりするために用いられる。そのため、透明トナーは、有色トナー上に付着させる場合にはその有色トナーを視認できるように、又は記録媒体上に付着させる場合にはその記録媒体を視認できるように構成される。透明トナーを作製する場合には、着色剤を配合せず、蛍光増白剤を配合するようにしてもよい。
以下では、静電荷現像用のトナーの一例として透明トナーを生製する場合を例示するが、本発明に係る現像剤としてのトナーは、透明トナーに限定されるものではなく、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)等の有色トナーとしても適用できる。
(a)水相調整工程
まず、無機分散剤を分散させた水性媒体を得る工程として、純水329676重量部に工業用リン酸三ナトリウム十二水和物11024重量部を混合し、液温60℃で溶解させた後、pH調整用の希硝酸を添加する。そこへ、純水43234重量部に工業用塩化カルシウム無水物5319重量部を溶解させた塩化カルシウム水溶液を投入し、ラインミル(プライミクス株式会社製)にて3566回転/分、液温を60℃に保ちながら50分間高速撹拌させて懸濁安定剤(分散剤)を含む水相を調製する。
次に、化学式(1)の構造を有するポリエステル樹脂を含む油相の調製方法を説明する。
次に、水相の液温を55℃に保持し、上記油相を液滴投入し、ラインミル(プライミクス株式会社製)で2000回転/分にて50分高速撹拌することによって懸濁させ、粒子を形成した。その後減圧蒸留にて酢酸エチルを除去した。
液中のトナーを一度脱水した後、脱水したトナーを純水に再分散させ、硝酸を加えてpHを1.5以下にして撹拌し酸洗浄を行い、懸濁安定剤であるリン酸三カルシウムを溶解させ、脱水する。脱水したトナーを純水に再分散させ、撹拌し、水洗浄を行う。その後、トナーを脱水し乾燥してトナー母粒子を生製する。
次に、外添工程は、生製したトナー母粒子953重量部をヘンシェルミキサー(三井鉱山株式会社製)に入れ、二酸化チタンと二酸化ケイ素とを含む複合酸化物粒子(STX801:日本アエロジル株式会社製、平均1次粒子18nm)を母粒子に対して1.0wt%、コロイダルシリカ(X24−9163A:信越化学工業株式会社製、平均1次粒子110nm)を母粒子に対して1.0wt%、メラミン樹脂粒子(EPOSTAR S:株式会社日本触媒製、平均1次粒子210nm)を母粒子に対して0.2wt%、シリカA(VPRY40S:日本アエロジル株式会社製、平均1次粒子80nm)を母粒子に対して1.0wt%、シリカB(RY50:日本アエロジル株式会社製、平均1次粒子40nm)を母粒子に対して1.5wt%を入れ、混合しトナーaを得た。
実施例2は、(e)外添工程で用いる複合酸化物粒子を、1.5wt%に変更し、トナーbを得た。それ以外の条件は、実施例1と同様である。
実施例3は、(e)外添工程で用いる複合酸化物粒子を1.0wt%とし、メラミン樹脂粒子を0.3wt%として、トナーcを得た。それ以外の条件は、実施例1と同様である。
実施例3は、(e)外添工程で用いる複合酸化物粒子を1.5wt%とし、メラミン樹脂粒子を0.3wt%として、トナーdを得た。それ以外の条件は、実施例1と同様である。
比較例1は、(e)外添工程で用いる複合酸化物粒子を2.0wt%とし、メラミン樹脂粒子を0.2wt%として、トナーeを得た。それ以外の条件は、実施例1と同様である。
比較例2は、(e)外添工程で用いる複合酸化物粒子を2.0wt%とし、メラミン樹脂粒子を0.3wt%として、トナーfを得た。それ以外の条件は、実施例1と同様である。
比較例3は、(e)外添工程で用いる複合酸化物粒子を1.0wt%とし、メラミン樹脂粒子を0.4wt%として、トナーgを得た。それ以外の条件は、実施例1と同様である。
比較例4は、(e)外添工程で用いる複合酸化物粒子を1.5wt%とし、メラミン樹脂粒子を0.4wt%として、トナーhを得た。それ以外の条件は、実施例1と同様である。
比較例5は、(e)外添工程で用いる複合酸化物粒子を1.0wt%とし、メラミン樹脂粒子を0.1wt%として、トナーiを得た。それ以外の条件は、実施例1と同様である。
比較例6は、(e)外添工程で用いる複合酸化物粒子を1.5wt%とし、メラミン樹脂粒子を0.1wt%として、トナーjを得た。それ以外の条件は、実施例1と同様である。
比較例7は、(e)外添工程で用いる複合酸化物粒子を0.5wt%とし、メラミン樹脂粒子を0.2wt%として、トナーkを得た。それ以外の条件は、実施例1と同様である。
比較例8は、(e)外添工程で用いる複合酸化物粒子を0.5wt%とし、メラミン樹脂粒子を0.3wt%として、トナーlを得た。それ以外の条件は、実施例1と同様である。
比較例9は、(e)外添工程で用いる複合酸化物粒子を2.5wt%とし、メラミン樹脂粒子を0.2wt%として、トナーmを得た。それ以外の条件は、実施例1と同様である。
比較例10は、(e)外添工程で用いる複合酸化物粒子を0.0wt%とし、メラミン樹脂粒子を0.0wt%として、トナーnを得た。それ以外の条件は、実施例1と同様である。
連続印刷評価では、感光体ドラム101上に付着させる透明トナーの付着量を0.4mg/cm2〜0.5mg/cm2に制御したバイアスで、100%横帯画像を5%Dutyで3000枚の連続印刷(A4用紙横送り、20ppm)を行い、印刷カスレの評価と、現像ローラ104上のトナー層の電位(HH電位及びLL電位)の評価を行った。
印刷カスレは、低温低湿環境の場合よりも高温多湿環境下において発生しやすいという特性があるため、印刷カスレの評価方法は、高温多湿環境(HH)下で、上記条件に従って3000枚の連続印刷し、3000枚目の印刷物に印刷カスレが発生しているか否か又は印刷カスレの程度を目視で評価した。
「×」:印字カスレあり
ここで、この実施形態では、印字カスレの発生の確認と共に、印刷した印刷物に縦スジが発生の有無も目視で確認した。縦スジの発生有無を確認した理由は、上述したように印字カスレ発生の要因の1つとして、トナーの流動性及び耐久性の低下により、トナー同士が凝集して、現像ローラ104や供給ローラ106等に透明トナーが溜まってしまうことにあると考えられる。もし、透明トナーの凝集化が印字カスレの発生の原因であるとするならば、透明トナーの凝集化が更に進んだ場合、印字カスレの程度が更に悪化し、縦スジが発生することが考えられる。そこで、この実施形態では、印字カスレ発生理由の根拠が透明トナーの凝集化であることを確認するためにも縦スジの発生の有無も確認している。
高温多湿環境下又は低温低湿環境下において、上述した条件で3000枚の連続印刷を行った後、現像ローラ104上の透明トナー層の電位を測定した。現像ローラ104上の透明トナー層電位は、白紙印刷時に印刷を瞬断し、現像ローラ104上のトナー層の電位を測定した
高温多湿環境(HH)下、3000枚の連続印刷後の現像ローラ104上のトナー層電位の評価基準は、次の通りである。
「×」:30V未満
低温低湿環境(LL)下、3000枚の連続印刷後の現像ローラ104上のトナー層電位の評価基準は、次の通りである。
「×」:67V以上
上記のような評価基準とした理由を説明する。透明トナーを含め各種トナーを用いる画像形成装置10が使用される環境は様々である。あらゆる環境下で画像形成装置10が使用されても、同じ程度の画質の画像が形成されることが望まれており、環境変化に応じた透明トナーの帯電安定性が重要となる。
制御バイアス応答性の評価方法は、温度24℃、湿度50%の環境下において、白紙印刷時に印刷を瞬断し、現像ローラ104上のトナー付着量を測定した。具体的には、現像ローラ104に印加する電圧値(現像バイアス値:DB)を所定値(例えば「−145V」)に固定し、供給ローラ105に印加する電圧値(スポンジバイアス:SB)を例えば「−180V」から「−340V」に変化させる前後における、現像ローラ104上の透明トナーの付着量の変化を測定した。
「×」:0.05mg/cm2未満の付着量増加
ここで、制御バイアス応答性を評価した理由を説明する。制御バイアス応答性は、現像ローラ104と供給ローラ105との間の表面電位差を変化させた場合でも、現像ローラ104上にトナーが安定して付着できることを示す特性である。
以上のように、この実施形態によれば、トナー母粒子に対して、二酸化チタンと二酸化ケイ素と含む複合酸化物粒子を1.0wt%〜1.5wt%、メラミン樹脂粒子を0.2wt%〜0.3wt%を含む外添剤を付着させることにより、透明トナーの流動性及び耐久性を向上させ、連続印刷を行う場合でもトナーの劣化を抑え、又環境変化に対して現像ローラへの帯電安定性及び制御バイアス応答性を確保して、印字カスレの発生を防止することができる。
上述した実施形態においても種々の変形実施形態を例示したが、本発明は、以下の変形実施形態にも適用することができる。
Claims (5)
- トナー母粒子の表面に付着させる外添剤が、少なくとも、二酸化チタンと二酸化ケイ素とを含む複合酸化物粒子と、メラミン樹脂粒子とを含み、
前記トナー母粒子に対して1.0w%以上1.5w%以下の前記複合酸化物粒子を含み、
前記トナー母粒子に対して0.2w%以上0.3w%以下の前記メラミン樹脂粒子を含む
ことを特徴とする現像剤。 - 請求項1に記載の現像剤が、透明現像剤であることを特徴とする現像剤。
- 現像剤像を担持する現像剤担持体に供給する現像剤を収容する現像剤収容体において、
前記現像剤が、請求項1又は2のいずれかに記載の現像剤であることを特徴とする現像剤収容体。 - 現像剤収容体から供給される現像剤を用いて現像剤担持体に現像剤像を形成する現像装置において、
前記現像剤が、請求項1又は2に記載の現像剤であることを特徴とする現像装置。 - 現像剤収容体から供給される現像剤を用いて現像剤担持体に形成した現像剤像を媒体に転写して画像形成を行う画像形成装置において、
前記現像剤が、請求項1又は2に記載の現像剤であることを特徴とする画像形成装置。
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