JP6092051B2 - 現像剤、現像剤製造方法、現像剤収容体、現像装置及び画像形成装置 - Google Patents
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以下では、本発明の現像剤、現像剤製造方法、現像剤収容体、現像装置及び画像形成装置の第1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5は、第1の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5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6は、第1の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6では、現像装置31、32、33及び34を代表して、クリア(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、第1の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、第1の実施形態に係る静電荷現像用トナー100について、図面を参照しながら説明する。
第1の実施形態に係るトナー100に用いられる結着樹脂は、下記の化学式(1)の構造である長鎖アルキル基を修飾し、疎水性を向上させたポリエステル樹脂である。結着樹脂は、下記の長鎖アルキル基を修飾したポリエステル樹脂を単独で用いても良いし、他の樹脂と組み合わせても良い。
結着樹脂に配合する着色剤は、トナーの色(例えば、ブラック色、イエロー色、マゼンダ色、シアン色等)に合わせて、公知の顔料や染料を広く使用できる。
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、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。
以下では、第1の実施形態に係る静電荷現像用トナーを作製した複数の実験例及び比較例を挙げて、作製されたトナーの溶融特性及び粒度分布、作製されたトナーによるフィルミング及び光沢の評価結果等を比較する。
(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37680重量部に工業用リン酸三ナトリウム十二水和物1110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4360重量部に工業用塩化カルシウム無水物540重量部を溶解させた塩化カルシウム水溶液を投入し、ネオミクサー(プライミクス株式会社製)にて4300回転/分、液温を60℃に保ちながら34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60℃に保持し、上記油相を液滴投入し、ネオミクサー(プライミクス株式会社製)で1700回転/分にて10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る。再度同様に硝酸を用いて酸洗浄を行う。さらに、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を生製する。
次に、外添工程として、生成したトナー100重量部に疎水性シリカRX50(日本アエロジル社製、平均一次粒子径40nm)1.0重量部、疎水性シリカRX200(日本アエロジル社製、平均一次粒子径12nm)0.8重量部を添加し、10リットル容積のヘンシェルミキサーで5400回転/分の回転速度で10分間撹絆することでトナーを得る。
実験例2は、離型剤としてパラフィンワックス(日本精蝋株式会社 PARACOHOL−6150 融点:67℃)を使用した。それ以外の条件は、実験例1の場合と同様である。また、トナー生製工程も実験例1の同様の工程である。
比較例1は、離型剤としてパラフィンワックス(日本精蝋株式会社 Paraffin Wax−120 融点50℃)を使用した。それ以外の条件は、実験例1の場合と同様である。また、トナー生製工程も実験例1の同様の工程である。
比較例2は、離型剤として、酢酸エチルに不溶なパラフィンワックス(日本精蝋株式会社 HNP−9 融点:75℃)を使用した。
比較例3は、離型剤として、エステルワックス(日油株式会社 融点71℃)を使用した。それ以外の条件は、実験例1の場合と同様である。また、トナー生製工程も実験例1の同様の工程である。
ポリエステル樹脂の酸価測定方法は、測定装置DL−58(METTLER TOLEDO社製)、電極DGl13を用い、試料約0.5〜0.6gをスクリュー管に秤取り、混合溶媒を加えて溶解し、0.01mol/l水酸化カリウム−エタノール溶液で電位差滴定にて測定した。
トナーの溶融特性は、測定装置フローテスター(株式会社島津製作所製 CFT−500D)にて測定した。トナーの溶融特性として、ガラス転移温度(Tg)、流出開始温度(Tfb)、1/2法による軟化点を示す溶融温度(T1/2)を測定した。
トナーの粒径は、精密粒度分布測定装置(ベックマン・コールター株式会社製 Multisizer3)にてトナーの粒度分布を測定した。トナーの粒度分布は、トナーの観測個数を基準としたトナーの粒径分布を示す個数平均粒度分布(Dn50/μm)、体積を基準としたトナーの粒径分布を示す体積平均粒度分布(Dw50/μm)、個数平均粒度分布と体積平均粒度分布との比を示すDn50/Dw50を測定した。
トナーの光沢は、検査装置グロスメーター(株式会社村上色彩技術研究所 GM−26D)にて、測定角度75度で、クリアトナーを用いた印刷物の光沢特性(光沢度/%)を測定した。
トナー断面については、透過型電子顕微鏡「H−7100型」(株式会社日立製作所製)による観察によって確認した。加速電圧は100kVとした。試料はRuO4染色超薄切片法にて作製した。
連続印刷を行ったところの印刷評価時のフィルミング発生の有無、光沢及び見た目の3点から総合的に判定した。その判定基準は、以下のとおりである。
図1は、実験例1のトナー断面の透過型電子顕微鏡の画像図である。図2は、実験例2のトナー断面の透過型電子顕微鏡の画像図である。図3は、比較例1のトナー断面の透過型電子顕微鏡の画像図である。図4は、比較例3のトナー断面の透過型電子顕微鏡の画像図である。
以上のことから、クリアトナーの離型剤として酢酸エチルに対する溶解性が良好なパラフィンワックス(すなわち、酢酸エチルに対する40℃での溶解度が1.7wt%〜2.2wt%、かつ、融点が62℃〜67℃のパラフィンワックス)を使用することで、トナー中にパラフィンワックスが内包し、印刷中でもフィルミングが発生せず、かつ、光沢の高いクリアトナーを生製することができる。
次に、本発明の現像剤、現像剤製造方法、現像剤収容体、現像装置及び画像形成装置の第2の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
第2の実施形態は、静電荷現像用トナー及びその生製方法が第1の実施形態と異なり、画像形成装置、現像装置及び現像剤収容体は、第1の実施形態と同様のものを用いることができる。そのため、第2の実施形態においても、図5〜図9を用いて説明する。
(a)水相調製工程
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37680重量部に工業用リン酸三ナトリウム十二水和物1110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し、pHを7.5に調整する。さらに、そこへ純水4360重量部に工業用塩化カルシウム無水物540重量部を溶解させた塩化カルシウム水溶液を投入し、ネオミクサー(プライミクス株式会社製)にて4300回転/分、液温を60℃に保ちながら34分間高速撹拌させて分散剤を含む水相を調製する。
酢酸エチル5300重量部を液温50℃に加熱撹拌し、アルコール変性パラフィンワックス(日本精蝋株式会社 PARACOHOL−6150融点:67℃)56重量部、帯電制御樹脂1重量部を順次加える。第2の実施形態では、離型剤としてパラフィンワックス(表1のパラフィンワックスB)を使用する。
次に、水相の液温を60℃に保持し、油相を液滴投入する前に、懸濁安定助剤として界面活性剤であるドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムを純水全体に対し重量換算で69ppmとなる量(すなわち2.6重量部)を水相に添加し、ハンドミキサーにて低速撹拌し十分に溶解させた後、油相を投入、ネオミクサー(プライミクス株式会社製)にて1700回転/分にて10分間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る。再度同様に硝酸を用いて酸洗浄を行う。さらに、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を生成した。
次に、外添工程として、生成したトナー100重量部に疎水性シリカRX50(日本アエロジル社製、平均一次粒子径40nm)1.0重量部、疎水性シリカRX200(日本アエロジル社製、平均一次粒子径12nm)0.8重量部を添加し、10リットル容積のヘンシェルミキサーで5400回転/分の回転速度で10分間撹拌することでトナーを得る。
実験例4は、懸濁安定助剤としての界面活性剤であるドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムを純水全体に対し、重量換算で48ppmとなる量(すなわち1.8重量部)を投入してトナーを形成した。それ以外の条件は、実験例3の場合と同様である。また、トナー生製工程も実験例3と同様の工程である。
比較例4は、懸濁安定助剤としての界面活性剤であるドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムを純水全体に対し、重量換算で207ppmとなる量(すなわち7.8重量部)を投入してトナーを形成した。それ以外の条件は、実験例3の場合と同様である。また、トナー生製工程も実験例3と同様の工程である。
以上のことから、クリアトナーの離型剤として酢酸エチルに対する溶解性が良好なパラフィンワックス(すなわち、酢酸エチルに対する40℃での溶解度が1.7wt%〜2.2wt%、かつ、融点が62℃〜67℃のパラフィンワックス)を使用することで、トナー中にパラフィンワックスが内包し、かつ、水相中に懸濁安定助剤として界面活性剤(ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム)を水相中の純水全体に対し、重量換算で濃度48ppm〜69ppmの範囲で投入することで、粒度分布がシャープ(小粒径化)になり、かつ、印刷中でもフィルミングが発生せず、光沢の高いクリアトナーを生製することができる。
Claims (7)
- 前記水性媒体中に、重量換算で純水全体の48ppm以上69ppm以下の濃度の界面活性剤を使用し、当該現像剤の粒度分布が個数平均粒度分布/体積平均粒度分布で0.7以上であることを特徴とする請求項1に記載の現像剤。
- 前記水性媒体中に、重量換算で純水全体の48ppm以上69ppm以下の濃度の界面活性剤を使用し、当該現像剤の粒度分布が個数平均粒度分布/体積平均粒度分布で0.7以上とすることを特徴とする請求項3に記載の現像剤製造方法。
- 静電潜像を担持する静電潜像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静電潜像担持体に静電潜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静電潜像担持体に形成した静電潜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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