JP6194970B2 - 静電荷像現像用白色トナー、静電荷像現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成装置、及び画像形成方法 - Google Patents

静電荷像現像用白色トナー、静電荷像現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成装置、及び画像形成方法 Download PDF

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Description

本発明は、静電荷像現像用白色トナー、静電荷像現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成装置、及び画像形成方法に関する。
従来から、電子写真方式の画像形成において、白色トナーを用いる技術が知られている。
例えば、特許文献1には、白色の着色剤を含む第1トナー粒子(白色トナー粒子)と、前記第1トナー粒子よりも少ない着色剤量で着色剤を含む又は着色剤を含まない第2トナー粒子(透明トナー粒子)と、を有する静電荷像現像用白色トナーが開示されている。
特開2011−150020号公報
ここで、白色トナーを用いて形成された画像は、紫外線に晒されることで黄変等の色の変化が生じることがある。
本発明の課題は、白色トナー粒子を含む静電荷像現像用白色トナーにおいて、有機黄色顔料を含む黄色トナー粒子の全トナー粒子に対する含有率(個数基準)が0.01個数%未満である場合に比べ、紫外線への曝露による画像の色の変化が抑制される静電荷像現像用白色トナーを提供することにある。
上記課題は、以下の手段により解決される。
請求項1に係る発明は、
白色トナー粒子と、有機黄色顔料を含む黄色トナー粒子と、を含有し、
全トナー粒子中における前記黄色トナー粒子の含有率(個数基準)が0.01個数%以上3個数%以下である静電荷像現像用白色トナー。
請求項2に係る発明は、
前記白色トナー粒子が、白色顔料として酸化チタン及び酸化亜鉛の少なくとも一方を含む請求項1に記載の静電荷像現像用白色トナー。
請求項3に係る発明は、
前記白色トナー粒子が、白色顔料として酸化チタンを含む請求項1に記載の静電荷像現像用白色トナー。
請求項4に係る発明は、
前記黄色トナー粒子が、前記有機黄色顔料としてモノアゾ系顔料及びジスアゾ系顔料の少なくとも一方を含む請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の静電荷像現像用白色トナー。
請求項5に係る発明は、
前記黄色トナー粒子が、前記有機黄色顔料としてC.I.Pigment Yellow74、C.I.Pigment Yellow155、及びC.I.Pigment Yellow180からなる群より選択される少なくとも1種を含む請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の静電荷像現像用白色トナー。
請求項6に係る発明は、
前記黄色トナー粒子が、前記有機黄色顔料としてイソインドリン系顔料を含む請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の静電荷像現像用白色トナー。
請求項7に係る発明は、
前記黄色トナー粒子が、前記有機黄色顔料としてC.I.Pigment Yellow185、及びC.I.Pigment Yellow139からなる群より選択される少なくとも1種を含む請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の静電荷像現像用白色トナー。
請求項8に係る発明は、
請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の静電荷像現像用白色トナーを含む静電荷像現像剤。
請求項9に係る発明は、
請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の静電荷像現像用白色トナーを収容し、
画像形成装置に着脱されるトナーカートリッジ。
請求項10に係る発明は、
請求項8に記載の静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段を備え、
画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジ。
請求項11に係る発明は、
像保持体と、
前記像保持体の表面を帯電する帯電手段と、
帯電した前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、
請求項8に記載の静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、前記像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段と、
前記像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、
前記記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着手段と、
を備える画像形成装置。
請求項12に係る発明は、
像保持体の表面を帯電する帯電工程と、
帯電した前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成工程と、
請求項8に記載の静電荷像現像剤により、前記像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像工程と、
前記像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写工程と、
前記記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着工程と、
を有する画像形成方法。
請求項1、又は2に係る発明によれば、白色トナー粒子を含む静電荷像現像用白色トナーにおいて、有機黄色顔料を含む黄色トナー粒子の全トナー粒子に対する含有率(個数基準)が0.01個数%未満である場合に比べ、紫外線への曝露による画像の色の変化が抑制される静電荷像現像用白色トナーが提供される。
請求項3に係る発明によれば、白色トナー粒子を含む静電荷像現像用白色トナーにおいて該白色トナー粒子が酸化チタンを含む態様であっても、有機黄色顔料を含む黄色トナー粒子の全トナー粒子に対する含有率(個数基準)が0.01個数%未満である場合に比べ、紫外線への曝露による画像の光沢度の低減が抑制される静電荷像現像用白色トナーが提供される。
請求項4、又は5に係る発明によれば、白色トナー粒子と黄色トナー粒子とを含みかつ黄色トナー粒子の含有率が前記範囲である静電荷像現像用白色トナーにおいて、有機黄色顔料としてイソインドリン系顔料のみを含む場合に比べ、紫外線への曝露の前後における画像の色変化の度合いがより小さい静電荷像現像用白色トナーが提供される。
請求項6、又は7に係る発明によれば、白色トナー粒子と黄色トナー粒子とを含みかつ黄色トナー粒子の含有率が前記範囲である静電荷像現像用白色トナーにおいて、有機黄色顔料としてモノアゾ系顔料又はジスアゾ系顔料のみを含む場合に比べ、紫外線への曝露による画像の色変化を抑制する性能の持続性に優れた静電荷像現像用白色トナーが提供される。
請求項8、9、10、11、又は12に係る発明によれば、白色トナー粒子を含む静電荷像現像用白色トナーを含有する態様において、有機黄色顔料を含む黄色トナー粒子の全トナー粒子に対する含有率(個数基準)が0.01個数%未満である場合に比べ、紫外線への曝露による画像の色の変化が抑制される静電荷像現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成装置、又は画像形成方法が提供される。
本実施形態に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。 本実施形態に係るプロセスカートリッジの一例を示す概略構成図である。
以下、本発明の一例である実施形態について説明する。
<静電荷像現像用白色トナー>
本実施形態に係る静電荷像現像用白色トナー(以下単に「白色トナー」又は「トナー」ともいう)は、白色トナー粒子と、有機黄色顔料を含む黄色トナー粒子と、を含有する。そして、白色トナーに含まれる全トナー粒子中において、黄色トナー粒子の含有率(個数基準)が0.01個数%以上3個数%以下である。
本実施形態に係る白色トナーが、黄色トナー粒子を前記含有率の範囲で含むことで、形成後の画像において紫外線の照射による色の変化が抑制される。
この効果が奏される理由は、以下のように推測される。
従来から、下地の隠ぺい性が高いなどの理由から白色トナーが用いられており、例えば白色以外の色の有色用紙への画像の形成や、白色以外の色の有色画像の下地等の用途で用いられている。
ここで、白色トナーに含まれる白色顔料は他の顔料(白色以外の色を有する顔料)に比べて紫外線の反射光率が高いため、白色トナーに含まれる結着樹脂は紫外線により晒され易い環境にある。そして、この白色トナーを用いて形成された画像では、紫外線への曝露の前後で黄変等の色の変化が生じることがあった。なお、前記黄変等の色の変化は、結着樹脂が紫外線に晒されて分解されることで発生するものと考えられる。
これに対し本実施形態では、まず第一に、白色顔料に比べて紫外線を吸収し易く、かつ紫外線の吸収によって分解し易い有機黄色顔料を含む黄色トナー粒子を特定の量含有する。これにより、有機黄色顔料が紫外線を吸収する役割を担い、結着樹脂における紫外線の吸収が低減され、その結果画像における色の変化が抑制される。
また第二に、有機黄色顔料は紫外線を吸収して分解されると黄色の発色が薄くなる。そのため、結着樹脂が紫外線を吸収して分解されることで生じる黄変との間で、相対的な打ち消し合いが生じ、その結果画像における色の変化が抑制される。
なお、白色トナーは、白色トナー粒子における白色顔料として酸化チタンを含む態様であってもよい。本実施形態によれば、白色トナー粒子が酸化チタンを含む態様であっても、画像における光沢度の低減が抑制される。
この効果が奏される理由は、以下のように推測される。
酸化チタンは紫外線に対して光触媒作用が発揮されるため、この光触媒作用によって結着樹脂が分解されることがあり、結着樹脂の分解に伴って画像において光沢度が低減する現象(チョーキング)が発生することがある。
これに対し、本実施形態では、黄色トナー粒子に含まれる有機黄色顔料が紫外線を吸収する役割を担うため、結着樹脂における紫外線の吸収が低減され、結着樹脂の分解に伴うチョーキングの発生が抑制される。
・黄色トナー粒子の含有率
白色トナーに含まれる全トナー粒子中において、黄色トナー粒子の含有率(個数基準)は0.01個数%以上3個数%以下である。黄色トナー粒子の含有率は0.10個数%以上2.50個数%以下が好ましい。
黄色トナー粒子の含有率が0.01個数%未満であると、画像における紫外線の照射による色の変化の抑制効果が得られ難い。一方、3個数%を超えると、白色トナーに求められる白色が良好に得られない場合がある。
なお、白色トナーに含まれる全トナー粒子中における残部が、白色トナー粒子であることが好ましい。
ここで、全トナー粒子中における黄色トナー粒子の含有率(個数基準)は、以下の方法により測定される。
まず、測定するトナー数mgをスライドガラス上に乗せ、その上からシリコーンオイルを一滴添加し、スパチュラで混ぜ合わせトナーを分散させる。その上からカバーガラスをかぶせ、気泡を除くようカバーガラスの上から抑え込む。以上によりトナー観察用サンプルを用意する。
得られたトナー観察用サンプルを、光学顕微鏡(Nikon社製 Eclopse LV100)により、落射モード、接眼レンズ10倍、対物レンズ10倍の設定にして観察を行い、インターフェース(デジタルカメラ、Leica社DFC−500)を介してPCソフト「Leica Application Suite4.10」で表示することで、トナー粒子の一粒ずつを判別し得る画像を得る。
トナー観察用サンプルから得られた上記画像において、トナー粒子1粒について中心の一点でRGB値を抽出することを繰り返し、画像中の全粒子の黄色トナー粒子及び白色トナー粒子の個数を数え、全トナー粒子中における黄色トナー粒子の個数割合を計算する。
−観察条件−
なお、画像中のトナー粒子1粒におけるRGB値の抽出は、画像をPCソフト「Leica Application Suite4.10」で表示し、露光値683[ms]、ゲイン3.2、彩度1.6、ガンマ6.18、に調整し、ここで得られた画像を任意の画像レタッチソフトを用いて、トナー粒子部のRGB値を抽出する。
なお、本明細書において「白色トナー粒子」とは、上記観察条件で観測した際において、上記方法で得られた画像のトナー粒子のRGB値が、R値250以上、G値250以上、B値250以上となるトナー粒子を指す。
一方「黄色トナー粒子」とは、上記観察条件で観測した際において、上記方法で得られた画像のトナー粒子のRGB値が、R値230以上、G値230以上、B値100以下となるトナー粒子を指す。
次いで、本実施形態に係る白色トナーを構成する各成分について説明する。
本実施形態に係る白色トナーは、白色トナー粒子と、含有率が前記範囲である黄色トナー粒子と、を含んで構成される。これらの各トナー粒子は、必要に応じて外添剤を含んでいてもよい。
白色トナー粒子は、白色顔料と、結着樹脂と、必要に応じて、離型剤と、その他添加剤と、を含んで構成される。
黄色トナー粒子は、有機黄色顔料と、結着樹脂と、必要に応じて、離型剤と、その他添加剤と、を含んで構成される。
以下においては、白色トナー粒子及び黄色トナー粒子の両者を指す場合、単に「トナー粒子」と称す。
(白色トナー粒子及び黄色トナー粒子)
−白色顔料−
白色トナー粒子には、白色顔料が含まれる。
白色顔料としては、酸化チタン(TiO、チタニア)、酸化亜鉛(ZnO、亜鉛華)、炭酸カルシウム(CaCO)、塩基性炭酸鉛(2PbCOPb(OH)、鉛白)、硫化亜鉛−硫酸バリウム混合物(リトポン)、硫化亜鉛(ZnS)、二酸化ケイ素(SiO、シリカ)、酸化アルミニウム(Al、アルミナ)、等が挙げられ、これらの中でも酸化チタン及び酸化亜鉛が好ましく、酸化チタンがより好ましい。
白色顔料は、1種類単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。また、白色顔料は必要に応じて表面処理された顔料を用いてもよく、分散剤と併用してもよい。
白色トナー粒子中における白色顔料の含有量としては、15質量%以上70質量%以下が好ましく、20質量%以上60質量%以下がより好ましい。
−有機黄色顔料−
黄色トナー粒子には、有機黄色顔料が含まれる。
有機黄色顔料としては、C.I.Pigment Yellow1、同2、同3、同6、同12、同13、同14、同15、同16、同17、同55、同62、同65、同73、同74、同81、同83、同93、同94、同95、同97、同100、同104、同109、同110、同111、同120、同127、同128、同129、同138、同139、同151、同152、同154、同155、同166、同167、同168、同174、同175、同176、同180、同181、同185、同191、同191:1、同194、同213、同214、同219;
C.I.バットイエロー1、同3、同20;
ミネラルファストイエロー、ネーブルイエロー、ナフトールイエローS、ハンザイエローG、パーマネントイエローNCG;
C.I.Solvent Yellow9、同17、同19、同24、同31、同35、同44、同58、同77、同79、同81、同82、同93、同98、同100、同102、同103、同104、同105、同112、同162、同163等が挙げられる。
有機黄色顔料としては、分子構造中にアゾ基(−N=N−)を1つ有するモノアゾ系顔料、及び分子構造中にアゾ基(−N=N−)を2つ有するジスアゾ系顔料を用いることが好ましい。モノアゾ系顔料及びジスアゾ系顔料は、有機黄色顔料の中でも耐光性が低い傾向を有しており、黄色トナー粒子にモノアゾ系顔料及びジスアゾ系顔料の少なくとも一方を含むことで、紫外線への曝露の前後における画像の色の変化の度合いをより小さくし得る。
モノアゾ系顔料及びジスアゾ系顔料としては、C.I.Pigment Yellow1、同3、同6、同12、同14、同17、同55、同65、同73、同74、同81、同83、同95、同97、同100、同111、同120、同128、同151、同152、同154、同155、同166、同167、同175、同180、同181、同191、同191:1、同194、同213、同214、同219等が挙げられ、これらの中でもC.I.Pigment Yellow74、同155、及び同180が好ましい。
また、有機黄色顔料としては、分子構造中にイソインドリン構造を有するイソインドリン系顔料を用いることも好ましい。イソインドリン系顔料は、有機黄色顔料の中でも耐光性が高い傾向を有しており、黄色トナー粒子にイソインドリン系顔料を含むことで、紫外線への曝露に伴う画像の色の変化の抑制の持続性を高められる。
イソインドリン系顔料としては、C.I.Pigment Yellow185、及び同139が好ましい。
有機黄色顔料は、1種類単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。また、有機黄色顔料は必要に応じて表面処理された顔料を用いてもよく、分散剤と併用してもよい。
また、黄色トナー粒子には他の色の着色剤を含んでもよく、例えばオレンジ顔料(例えばC.I.ピグメントオレンジ1、同5、同13、同15、同16、同31、同34、同36、同38、同43、同61、同62、同64、同67、同71、同72、同73、同74等)、レッド着色材(例えばC.I.ピグメントレッド1、同2、同3、同4、同5、同6、同7、同8、同9、同10、同11、同12、同14、同15、同16、同17、同18、同21、同22、同23、同31、同32、同38、同41、同48、同48:1、同48:2、同48:3、同48:4、同49、同52、同53:1、同54、同57:1、同58、同60:1、同63、同64:1、同68、同81:1、同81:4、同83、同88、同89、同112、同114、同122、同123、同144、同146、同149、同150、同166、同170、同176、同177、同178、同179、同184、同185、同187、同202、同206、同207、同208、同209、同210、同220、同221、同238、同242、同245、同253、同254、同255、同256、同258、同264、同266、同269、C.I.ピグメントバイオレット19、C.I.ソルベントレッド1、同3、同8、同23、同24、同25、同27、同30、同49、同52、同58、同63、同81、同82、同83、同84、同100、同109、同111、同121、同122、C.I.ディスパースレッド9、C.I.ベーシックレッド1、同2、同9、同12、同13、同14、同15、同17、同18、同22、同23、同24、同27、同29、同32、同34、同35、同36、同37、同38、同39、同40、ベンガラ、カドミウムレッド、鉛丹、硫化水銀、カドミウム、パーマネントレッド4R、リソールレッド、ピラゾロンレッド、ウオッチングレッド、カルシウム塩、レーキレッドD、ブリリアントカーミン6B、エオシンレーキ、ロータミンレーキB、アリザリンレーキ、ブリリアントカーミン3B)等が挙げられる。
黄色トナー粒子中における有機黄色顔料を含めた全着色剤の含有量としては、2質量%以上20質量%以下が好ましく、4質量%以上10質量%以下がより好ましい。
次いで、白色トナー粒子及び黄色トナー粒子を構成する顔料以外の組成物について説明する。なお、以下においては、トナー粒子中に含まれる白色顔料、有機黄色顔料、及びその他の顔料や染料等を総称して、単に「着色剤」と称す。
−結着樹脂−
結着樹脂としては、例えば、スチレン類(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)、(メタ)アクリル酸エステル類(例えばアクリル酸メチル、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)、エチレン性不飽和ニトリル類(例えばアクリロニトリル、メタクリロニトリル等)、ビニルエーテル類(例えばビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等)、ビニルケトン類(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)、オレフィン類(例えばエチレン、プロピレン、ブタジエン等)等の単量体の単独重合体、又はこれら単量体を2種以上組み合せた共重合体からなるビニル系樹脂が挙げられる。
結着樹脂としては、例えば、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、変性ロジン等の非ビニル系樹脂、これらと前記ビニル系樹脂との混合物、又は、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も挙げられる。
これらの結着樹脂は、1種類単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
結着樹脂としては、ポリエステル樹脂が好適である。
ポリエステル樹脂としては、例えば、公知のポリエステル樹脂が挙げられる。
ポリエステル樹脂としては、例えば、多価カルボン酸と多価アルコールとの縮重合体が挙げられる。なお、ポリエステル樹脂としては、市販品を使用してもよいし、合成したものを使用してもよい。
多価カルボン酸としては、例えば、脂肪族ジカルボン酸(例えばシュウ酸、マロン酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、コハク酸、アルケニルコハク酸、アジピン酸、セバシン酸等)、脂環式ジカルボン酸(例えばシクロヘキサンジカルボン酸等)、芳香族ジカルボン酸(例えばテレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、ナフタレンジカルボン酸等)、これらの無水物、又はこれらの低級(例えば炭素数1以上5以下)アルキルエステルが挙げられる。これらの中でも、多価カルボン酸としては、例えば、芳香族ジカルボン酸が好ましい。
多価カルボン酸は、ジカルボン酸と共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上のカルボン酸を併用してもよい。3価以上のカルボン酸としては、例えば、トリメリット酸、ピロメリット酸、これらの無水物、又はこれらの低級(例えば炭素数1以上5以下)アルキルエステル等が挙げられる。
多価カルボン酸は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
多価アルコールとしては、例えば、脂肪族ジオール(例えばエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール等)、脂環式ジオール(例えばシクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、水添ビスフェノールA等)、芳香族ジオール(例えばビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物等)が挙げられる。これらの中でも、多価アルコールとしては、例えば、芳香族ジオール、脂環式ジオールが好ましく、より好ましくは芳香族ジオールである。
多価アルコールとしては、ジオールと共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上の多価アルコールを併用してもよい。3価以上の多価アルコールとしては、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が挙げられる。
多価アルコールは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
ポリエステル樹脂のガラス転移温度(Tg)は、50℃以上80℃以下が好ましく、50℃以上65℃以下がより好ましい。
なお、ガラス転移温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線より求め、より具体的にはJIS K 7121−1987「プラスチックの転移温度測定方法」のガラス転移温度の求め方に記載の「補外ガラス転移開始温度」により求められる。
ポリエステル樹脂の重量平均分子量(Mw)は、5000以上1000000以下が好ましく、7000以上500000以下がより好ましい。
ポリエステル樹脂の数平均分子量(Mn)は、2000以上100000以下が好ましい。
ポリエステル樹脂の分子量分布Mw/Mnは、1.5以上100以下が好ましく、2以上60以下がより好ましい。
なお、重量平均分子量及び数平均分子量は、ゲルパーミュエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定する。GPCによる分子量測定は、測定装置として東ソー製GPC・HLC−8120GPCを用い、東ソー製カラム・TSKgel SuperHM−M(15cm)を使用し、THF溶媒で行う。重量平均分子量及び数平均分子量は、この測定結果から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算出する。
ポリエステル樹脂は、周知の製造方法により得られる。具体的には、例えば、重合温度を180℃以上230℃以下とし、必要に応じて反応系内を減圧にし、縮合の際に発生する水やアルコールを除去しながら反応させる方法により得られる。
なお、原料の単量体が、反応温度下で溶解又は相溶しない場合は、高沸点の溶剤を溶解補助剤として加え溶解させてもよい。この場合、重縮合反応は溶解補助剤を留去しながら行う。共重合反応において相溶性の悪い単量体が存在する場合は、あらかじめ相溶性の悪い単量体とその単量体と重縮合予定の酸又はアルコールとを縮合させておいてから主成分と共に重縮合させるとよい。
結着樹脂の含有量としては、例えば,トナー粒子全体に対して、40質量%以上95質量%以下が好ましく、50質量%以上90質量%以下がより好ましく、60質量%以上85質量%以下がさらに好ましい。
−離型剤−
離型剤としては、例えば、炭化水素系ワックス;カルナバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス等の天然ワックス;モンタンワックス等の合成又は鉱物・石油系ワックス;脂肪酸エステル、モンタン酸エステル等のエステル系ワックス;などが挙げられる。離型剤は、これに限定されるものではない。
離型剤の融解温度は、50℃以上110℃以下が好ましく、60℃以上100℃以下がより好ましい。
なお、融解温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線から、JIS K 7121−1987「プラスチックの転移温度測定方法」の融解温度の求め方に記載の「融解ピーク温度」により求める。
離型剤の含有量としては、例えば、トナー粒子全体に対して、1質量%以上20質量%以下が好ましく、5質量%以上15質量%以下がより好ましい。
−その他の添加剤−
その他の添加剤としては、例えば、磁性体、帯電制御剤、無機粉体等の周知の添加剤が挙げられる。これらの添加剤は、内添剤としてトナー粒子に含まれる。
−トナー粒子の特性等−
トナー粒子は、単層構造のトナー粒子であってもよいし、芯部(コア粒子)と芯部を被覆する被覆層(シェル層)とで構成された所謂コア・シェル構造のトナー粒子であってもよい。
ここで、コア・シェル構造のトナー粒子は、例えば、結着樹脂と必要に応じて着色剤及び離型剤等のその他添加剤とを含んで構成された芯部と、結着樹脂を含んで構成された被覆層と、で構成されていることがよい。
トナー粒子の体積平均粒径(D50v)としては、2μm以上10μm以下が好ましく、4μm以上8μm以下がより好ましい。
なお、トナー粒子の各種平均粒径、及び各種粒度分布指標は、コールターマルチサイザーII(ベックマン・コールター社製)を用い、電解液はISOTON−II(ベックマン・コールター社製)を使用して測定される。
測定に際しては、分散剤として、界面活性剤(アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムが好ましい)の5%水溶液2ml中に測定試料を0.5mg以上50mg以下加える。これを電解液100ml以上150ml以下中に添加する。
試料を懸濁した電解液は超音波分散器で1分間分散処理を行い、コールターマルチサイザーIIにより、アパーチャー径として100μmのアパーチャーを用いて2μm以上60μm以下の範囲の粒径の粒子の粒度分布を測定する。なお、サンプリングする粒子数は50000個である。
測定される粒度分布を基にして分割された粒度範囲(チャンネル)に対して体積、数をそれぞれ小径側から累積分布を描いて、累積16%となる粒径を体積粒径D16v、数粒径D16p、累積50%となる粒径を体積平均粒径D50v、累積数平均粒径D50p、累積84%となる粒径を体積粒径D84v、数粒径D84pと定義する。
これらを用いて、体積粒度分布指標(GSDv)は(D84v/D16v)1/2、数粒度分布指標(GSDp)は(D84p/D16p)1/2として算出される。
トナー粒子の形状係数SF1としては、110以上150以下が好ましく、120以上140以下がより好ましい。
なお、形状係数SF1は、下記式により求められる。
式:SF1=(ML/A)×(π/4)×100
上記式中、MLはトナーの絶対最大長、Aはトナーの投影面積を各々示す。
具体的には、形状係数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、以下のようにして算出される。すなわち、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により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得られる。
(外添剤)
外添剤としては、例えば、無機粒子が挙げられる。該無機粒子として、SiO、TiO、Al、CuO、ZnO、SnO、CeO、Fe、MgO、BaO、CaO、KO、NaO、ZrO、CaO・SiO、KO・(TiO)n、Al・2SiO、CaCO、MgCO、BaSO、MgSO等が挙げられる。
外添剤としての無機粒子の表面は、疎水化処理が施されていることがよい。疎水化処理は、例えば疎水化処理剤に無機粒子を浸漬する等して行う。疎水化処理剤は特に制限されないが、例えば、シラン系カップリング剤、シリコーンオイル、チタネート系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤等が挙げられる。これらは1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
疎水化処理剤の量としては、通常、例えば、無機粒子100質量部に対して、1質量部以上10質量部以下である。
外添剤としては、樹脂粒子(ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、メラミン樹脂等の樹脂粒子)、クリーニング活剤(例えば、ステアリン酸亜鉛に代表される高級脂肪酸の金属塩、フッ素系高分子量体の粒子)等も挙げられる。
外添剤の外添量としては、例えば、トナー粒子に対して、0.01質量%以上5質量%以下が好ましく、0.01質量%以上2.0質量%以下がより好ましい。
(トナーの製造方法)
次に、本実施形態に係るトナーの製造方法について説明する。
本実施形態に係るトナーは、トナー粒子を製造後、トナー粒子に対して、外添剤を外添することで得られる。
トナー粒子は、乾式製法(例えば、混練粉砕法等)、湿式製法(例えば凝集合一法、懸濁重合法、溶解懸濁法等)のいずれにより製造してもよい。トナー粒子の製法は、これらの製法に特に制限はなく、周知の製法が採用される。
これらの中でも、凝集合一法により、トナー粒子を得ることがよい。
具体的には、例えば、トナー粒子を凝集合一法により製造する場合、
結着樹脂となる樹脂粒子が分散された樹脂粒子分散液を準備する工程(樹脂粒子分散液準備工程)と、樹脂粒子分散液中で(必要に応じて他の粒子分散液を混合した後の分散液中で)、樹脂粒子(必要に応じて他の粒子)を凝集させ、凝集粒子を形成する工程(凝集粒子形成工程)と、凝集粒子が分散された凝集粒子分散液に対して加熱し、凝集粒子を融合・合一して、トナー粒子を形成する工程(融合・合一工程)と、を経て、トナー粒子を製造する。
以下、各工程の詳細について説明する。
なお、以下の説明では、着色剤、及び離型剤を含むトナー粒子を得る方法について説明するが、着色剤、離型剤は、必要に応じて用いられるものである。無論、着色剤、離型剤以外のその他添加剤を用いてもよい。
−樹脂粒子分散液準備工程−
まず、結着樹脂となる樹脂粒子が分散された樹脂粒子分散液と共に、例えば、着色剤粒子が分散された着色剤粒子分散液、離型剤粒子が分散された離型剤粒子分散液を準備する。
ここで、樹脂粒子分散液は、例えば、樹脂粒子を界面活性剤により分散媒中に分散させることにより調製する。
樹脂粒子分散液に用いる分散媒としては、例えば水系媒体が挙げられる。
水系媒体としては、例えば、蒸留水、イオン交換水等の水、アルコール類等が挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
界面活性剤としては、例えば、硫酸エステル塩系、スルホン酸塩系、リン酸エステル系、せっけん系等のアニオン界面活性剤;アミン塩型、4級アンモニウム塩型等のカチオン界面活性剤;ポリエチレングリコール系、アルキルフェノールエチレンオキサイド付加物系、多価アルコール系等の非イオン系界面活性剤等が挙げられる。これらの中でも特に、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤が挙げられる。非イオン系界面活性剤は、アニオン界面活性剤又はカチオン界面活性剤と併用してもよい。
界面活性剤は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
樹脂粒子分散液において、樹脂粒子を分散媒に分散する方法としては、例えば回転せん断型ホモジナイザーや、メディアを有するボールミル、サンドミル、ダイノミル等の一般的な分散方法が挙げられる。また、樹脂粒子の種類によっては、例えば転相乳化法を用いて樹脂粒子分散液中に樹脂粒子を分散させてもよい。
なお、転相乳化法とは、分散すべき樹脂を、その樹脂が可溶な疎水性有機溶剤中に溶解せしめ、有機連続相(O相)に塩基を加えて、中和したのち、水媒体(W相)を投入することによって、W/OからO/Wへの、樹脂の変換(いわゆる転相)が行われて不連続相化し、樹脂を、水媒体中に粒子状に分散する方法である。
樹脂粒子分散液中に分散する樹脂粒子の体積平均粒径としては、例えば0.01μm以上1μm以下が好ましく、0.08μm以上0.8μm以下がより好ましく、0.1μm以上0.6μm以下がさらに好ましい。
なお、樹脂粒子の体積平均粒径は、レーザー回折式粒度分布測定装置(例えば、堀場製作所製、LA−700)の測定によって得られた粒度分布を用い、分割された粒度範囲(チャンネル)に対し、体積について小粒径側から累積分布を引き、全粒子に対して累積50%となる粒径を体積平均粒径D50vとして測定される。なお、他の分散液中の粒子の体積平均粒径も同様に測定される。
樹脂粒子分散液に含まれる樹脂粒子の含有量としては、例えば、5質量%以上50質量%以下が好ましく、10質量%以上40質量%以下がより好ましい。
なお、樹脂粒子分散液と同様にして、例えば、着色剤粒子分散液、離型剤粒子分散液も調製される。つまり、樹脂粒子分散液における粒子の体積平均粒径、分散媒、分散方法、及び粒子の含有量に関しては、着色剤粒子分散液中に分散する着色剤粒子、及び離型剤粒子分散液中に分散する離型剤粒子についても同様である。
−凝集粒子形成工程−
次に、樹脂粒子分散液と共に、着色剤粒子分散液と、離型剤粒子分散液と、を混合する。
そして、混合分散液中で、樹脂粒子と着色剤粒子と離型剤粒子とをヘテロ凝集させ目的とするトナー粒子の径に近い径を持つ、樹脂粒子と着色剤粒子と離型剤粒子とを含む凝集粒子を形成する。
具体的には、例えば、混合分散液に凝集剤を添加すると共に、混合分散液のpHを酸性(例えばpHが2以上5以下)に調整し、必要に応じて分散安定剤を添加した後、樹脂粒子のガラス転移温度(具体的には、例えば、樹脂粒子のガラス転移温度−30℃以上ガラス転移温度−10℃以下)の温度に加熱し、混合分散液に分散された粒子を凝集させて、凝集粒子を形成する。
凝集粒子形成工程においては、例えば、混合分散液を回転せん断型ホモジナイザーで攪拌下、室温(例えば25℃)で上記凝集剤を添加し、混合分散液のpHを酸性(例えばpHが2以上5以下)に調整し、必要に応じて分散安定剤を添加した後に、上記加熱を行ってもよい。
凝集剤としては、例えば、混合分散液に添加される分散剤として用いる界面活性剤と逆極性の界面活性剤、無機金属塩、2価以上の金属錯体が挙げられる。特に、凝集剤として金属錯体を用いた場合には、界面活性剤の使用量が低減され、帯電特性が向上する。
凝集剤の金属イオンと錯体もしくは類似の結合を形成する添加剤を必要に応じて用いてもよい。この添加剤としては、キレート剤が好適に用いられる。
無機金属塩としては、例えば、塩化カルシウム、硝酸カルシウム、塩化バリウム、塩化マグネシウム、塩化亜鉛、塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム等の金属塩、及び、ポリ塩化アルミニウム、ポリ水酸化アルミニウム、多硫化カルシウム等の無機金属塩重合体等が挙げられる。
キレート剤としては、水溶性のキレート剤を用いてもよい。キレート剤としては、例えば、酒石酸、クエン酸、グルコン酸等のオキシカルボン酸、イミノジ酸(IDA)、ニトリロトリ酢酸(NTA)、エチレンジアミンテトラ酢酸(EDTA)等が挙げられる。
キレート剤の添加量としては、例えば、樹脂粒子100質量部に対して0.01質量部以上5.0質量部以下が好ましく、0.1質量部以上3.0質量部未満がより好ましい。
−融合・合一工程−
次に、凝集粒子が分散された凝集粒子分散液に対して、例えば、樹脂粒子のガラス転移温度以上(例えば樹脂粒子のガラス転移温度より10から30℃高い温度以上)に加熱して、凝集粒子を融合・合一し、トナー粒子を形成する。
以上の工程を経て、トナー粒子が得られる。
なお、凝集粒子が分散された凝集粒子分散液を得た後、当該凝集粒子分散液と、樹脂粒子が分散された樹脂粒子分散液と、をさらに混合し、凝集粒子の表面にさらに樹脂粒子を付着するように凝集して、第2凝集粒子を形成する工程と、第2凝集粒子が分散された第2凝集粒子分散液に対して加熱をし、第2凝集粒子を融合・合一して、コア/シェル構造のトナー粒子を形成する工程と、を経て、トナー粒子を製造してもよい。
ここで、融合・合一工程終了後は、溶液中に形成されたトナー粒子を、公知の洗浄工程、固液分離工程、乾燥工程を経て乾燥した状態のトナー粒子を得る。
洗浄工程は、帯電性の点から充分にイオン交換水による置換洗浄を施すことがよい。また、固液分離工程は、特に制限はないが、生産性の点から吸引濾過、加圧濾過等を施すことがよい。また、乾燥工程も特に方法に制限はないが、生産性の点から凍結乾燥、気流ジェット乾燥、流動乾燥、振動型流動乾燥等を施すことがよい。
なお、本実施形態に係る白色トナーにおいては、例えば、上記の方法により白色トナー粒子及び黄色トナー粒子を別々に製造し、その後得られた乾燥状態の白色トナー粒子及び黄色トナー粒子を混合すると共に、外添剤を添加することにより製造される。混合は、例えばVブレンダー、ヘンシェルミキサー、レーディゲミキサー等によって行うことがよい。更に、必要に応じて、振動篩分機、風力篩分機等を使ってトナーの粗大粒子を取り除いてもよい。
<静電荷像現像剤>
本実施形態に係る静電荷像現像剤は、本実施形態に係るトナーを少なくとも含むものである。
本実施形態に係る静電荷像現像剤は、本実施形態に係るトナーのみを含む一成分現像剤であってもよいし、当該トナーとキャリアと混合した二成分現像剤であってもよい。
キャリアとしては、特に制限はなく、公知のキャリアが挙げられる。キャリアとしては、例えば、磁性粉からなる芯材の表面に被覆樹脂を被覆した被覆キャリア;マトリックス樹脂中に磁性粉が分散・配合された磁性粉分散型キャリア;多孔質の磁性粉に樹脂を含浸させた樹脂含浸型キャリア;等が挙げられる。
なお、磁性粉分散型キャリアおよび樹脂含浸型キャリアは、当該キャリアの構成粒子を芯材とし、これに被覆樹脂により被覆したキャリアであってもよい。
磁性粉としては、例えば、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等が挙げられる。
被覆樹脂、及びマトリックス樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルエーテル、ポリビニルケトン、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、スチレン−アクリル酸共重合体、オルガノシロキサン結合を含んで構成されるストレートシリコーン樹脂又はその変性品、フッ素樹脂、ポリエステル、ポリカーボネート、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。
なお、被覆樹脂、及びマトリックス樹脂には、導電性粒子等、その他添加剤を含ませてもよい。
導電性粒子としては、金、銀、銅等の金属、カーボンブラック、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、硫酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、チタン酸カリウム等の粒子が挙げられる。
ここで、芯材の表面に被覆樹脂を被覆するには、被覆樹脂、及び必要に応じて各種添加剤を適当な溶媒に溶解した被覆層形成用溶液により被覆する方法等が挙げられる。溶媒としては、特に限定されるものではなく、使用する被覆樹脂、塗布適性等を勘案して選択すればよい。
具体的な樹脂被覆方法としては、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芯材表面に噴霧するスプレー法、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用溶液とを混合し、溶剤を除去するニーダーコーター法等が挙げられる。
二成分現像剤における、トナーとキャリアとの混合比(質量比)は、トナー:キャリア=1:100乃至30:100が好ましく、3:100乃至20:100がより好ましい。
<画像形成装置/画像形成方法>
本実施形態に係る画像形成装置/画像形成方法について説明する。
本実施形態に係る画像形成装置は、像保持体と、像保持体の表面を帯電する帯電手段と、帯電した像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、静電荷像現像剤を収容し、静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段と、像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着手段と、を備える。そして、静電荷像現像剤として、本実施形態に係る静電荷像現像剤が適用される。
本実施形態に係る画像形成装置では、像保持体の表面を帯電する帯電工程と、帯電した像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成工程と、本実施形態に係る静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像工程と、像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写工程と、記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着工程と、を有する画像形成方法(本実施形態に係る画像形成方法)が実施される。
本実施形態に係る画像形成装置は、像保持体の表面に形成されたトナー画像を直接記録媒体に転写する直接転写方式の装置;像保持体の表面に形成されたトナー画像を中間転写体の表面に一次転写し、中間転写体の表面に転写されたトナー画像を記録媒体の表面に二次転写する中間転写方式の装置;トナー画像の転写後、帯電前の像保持体の表面をクリーニングするクリーニング手段を備えた装置;トナー画像の転写後、帯電前に像保持体の表面に除電光を照射して除電する除電手段を備える装置等の周知の画像形成装置が適用される。
中間転写方式の装置の場合、転写手段は、例えば、表面にトナー画像が転写される中間転写体と、像保持体の表面に形成されたトナー画像を中間転写体の表面に一次転写する一次転写手段と、中間転写体の表面に転写されたトナー画像を記録媒体の表面に二次転写する二次転写手段と、を有する構成が適用される。
なお、本実施形態に係る画像形成装置において、例えば、現像手段を含む部分が、画像形成装置に対して脱着されるカートリッジ構造(プロセスカートリッジ)であってもよい。プロセスカートリッジとしては、例えば、本実施形態に係る静電荷像現像剤を収容した現像手段を備えるプロセスカートリッジが好適に用いられる。
本実施形態に係る画像形成装置は、本実施形態に係る白色トナーに加えて、イエロートナー、マゼンタトナー、シアントナー、及びブラックトナーから選ばれる少なくとも一つをさらに用いる画像形成装置であってもよい。
以下、本実施形態に係る画像形成装置の一例を示すが、これに限定されるわけではない。なお、図に示す主要部を説明し、その他はその説明を省略する。
図1は、本実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図であり、5連タンデム方式且つ中間転写方式の画像形成装置を示す図である。
図1に示す画像形成装置は、色分解された画像データに基づく、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)、白色(W)の各色の画像を出力する電子写真方式の第1乃至第5の画像形成ユニット10Y、10M、10C、10K、10W(画像形成手段)を備えている。これらの画像形成ユニット(以下、単に「ユニット」と称する場合がある)10Y、10M、10C、10K、10Wは、水平方向に互いに予め定められた距離離間して並設されている。これらユニット10Y、10M、10C、10K、10Wは、画像形成装置に対して着脱されるプロセスカートリッジであってもよい。
各ユニット10Y、10M、10C、10K、10Wの下方には、各ユニットを通して中間転写ベルト(中間転写体の一例)20が延設されている。中間転写ベルト20は、中間転写ベルト20の内面に接する、駆動ロール22、支持ロール23、及び対向ロール24に巻きつけて設けられ、第1のユニット10Yから第5のユニット10Wに向う方向に走行するようになっている。中間転写ベルト20の像保持面側には、駆動ロール22と対向して中間転写体クリーニング装置21が備えられている。
各ユニット10Y、10M、10C、10K、10Wの現像装置(現像手段の一例)4Y、4M、4C、4K、4Wのそれぞれには、トナーカートリッジ8Y、8M、8C、8K、8Wに収められたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラック、白色の各トナーの供給がなされる。
第1乃至第5のユニット10Y、10M、10C、10K、10Wは、同等の構成、動作、及び作用を有しているため、ここでは中間転写ベルト走行方向の上流側に配設されたイエローの画像を形成する第1のユニット10Yについて代表して説明する。
第1ユニット10Yは、像保持体として作用する感光体1Yを有している。感光体1Yの周囲には、感光体1Yの表面を予め定められた電位に帯電させる帯電ロール(帯電手段の一例)2Y、帯電された表面を色分解された画像信号に基づくレーザ光線によって露光して静電荷像を形成する露光装置(静電荷像形成手段の一例)3Y、静電荷像にトナーを供給して静電荷像を現像する現像装置(現像手段の一例)4Y、現像したトナー画像を中間転写ベルト20上に転写する一次転写ロール(一次転写手段の一例)5Y、及び一次転写後に感光体1Yの表面に残存するトナーを除去する感光体クリーニング装置(クリーニング手段の一例)6Yが順に配置されている。
一次転写ロール5Yは、中間転写ベルト20の内側に配置され、感光体1Yに対向した位置に設けられている。各ユニットの一次転写ロール5Y、5M、5C、5K、5Wには、一次転写バイアスを印加するバイアス電源(図示せず)がそれぞれ接続されている。各バイアス電源は、図示しない制御部による制御によって、各一次転写ロールに印加する転写バイアスの値を変える。
以下、第1ユニット10Yにおいてイエローの画像を形成する動作について説明する。
まず、動作に先立って、帯電ロール2Yによって感光体1Yの表面が−600V乃至−800Vの電位に帯電される。
感光体1Yは、導電性(例えば20℃における体積抵抗率1×10−6Ωcm以下)の基体上に感光層を積層して形成されている。この感光層は、通常は高抵抗(一般の樹脂の抵抗)であるが、レーザ光線が照射されると、レーザ光線が照射された部分の比抵抗が変化する性質を持っている。そこで、帯電した感光体1Yの表面に、図示しない制御部から送られてくるイエロー用の画像データに従って、露光装置3Yからレーザ光線を照射する。それにより、イエローの画像パターンの静電荷像が感光体1Yの表面に形成される。
静電荷像とは、帯電によって感光体1Yの表面に形成される像であり、露光装置3Yからのレーザ光線によって、感光層の被照射部分の比抵抗が低下し、感光体1Yの表面の帯電した電荷が流れ、一方、レーザ光線が照射されなかった部分の電荷が残留することによって形成される、いわゆるネガ潜像である。
感光体1Y上に形成された静電荷像は、感光体1Yの走行に従って予め定められた現像位置まで回転する。そして、この現像位置で、感光体1Y上の静電荷像が、現像装置4Yによってトナー画像として現像され可視化される。
現像装置4Y内には、例えば、少なくともイエロートナーとキャリアとを含む静電荷像現像剤が収容されている。イエロートナーは、現像装置4Yの内部で攪拌されることで摩擦帯電し、感光体1Y上に帯電した帯電荷と同極性(負極性)の電荷を有して現像剤ロール(現像剤保持体の一例)上に保持されている。そして感光体1Yの表面が現像装置4Yを通過していくことにより、感光体1Y表面上の除電された潜像部にイエロートナーが静電的に付着し、潜像がイエロートナーによって現像される。イエローのトナー画像が形成された感光体1Yは、引続き予め定められた速度で走行され、感光体1Y上に現像されたトナー画像が予め定められた一次転写位置へ搬送される。
感光体1Y上のイエロートナー画像が一次転写位置へ搬送されると、一次転写ロール5Yに一次転写バイアスが印加され、感光体1Yから一次転写ロール5Yに向う静電気力がトナー画像に作用し、感光体1Y上のトナー画像が中間転写ベルト20上に転写される。このとき印加される転写バイアスは、トナーの極性(−)と逆極性の(+)極性であり、第1ユニット10Yでは制御部(図示せず)によって例えば+10μAに制御されている。
一方、感光体1Y上に残留したトナーは感光体クリーニング装置6Yで除去されて回収される。
第2ユニット10M以降の一次転写ロール5M、5C、5K、5Wに印加される一次転写バイアスも、第1ユニットに準じて制御されている。
こうして、第1ユニット10Yにてイエローのトナー画像が転写された中間転写ベルト20は、第2乃至第5のユニット10M、10C、10K、10Wを通して順次搬送され、各色のトナー画像が重ねられて多重転写される。
第1乃至第5のユニットを通して5色のトナー画像が多重転写された中間転写ベルト20は、中間転写ベルト20と、中間転写ベルトの内面に接する対向ロール24と、中間転写ベルト20の像保持面側に配置された二次転写ロール(二次転写手段の一例)26とから構成された二次転写部へと至る。一方、記録紙(記録媒体の一例)Pが供給機構を介して二次転写ロール26と中間転写ベルト20とが接触した隙間に予め定められたタイミングで給紙され、二次転写バイアスが対向ロール24に印加される。このとき印加される転写バイアスは、トナーの極性(−)と同極性の(−)極性であり、中間転写ベルト20から記録紙Pに向う静電気力がトナー画像に作用し、中間転写ベルト20上のトナー画像が記録紙P上に転写される。この際の二次転写バイアスは二次転写部の抵抗を検出する抵抗検出手段(図示せず)により検出された抵抗に応じて決定されるものであり、電圧制御されている。
この後、記録紙Pは定着装置(定着手段の一例)28における一対の定着ロールの圧接部(ニップ部)へと送り込まれ、トナー画像が記録紙P上へ定着され、定着画像が形成される。
トナー画像を転写する記録紙Pとしては、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普通紙が挙げられる。記録媒体としては、記録紙P以外にも、OHPシート等も挙げられる。
定着後における画像表面の平滑性をさらに向上させるには、記録紙Pの表面も平滑であることが好ましく、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が好適に使用される。
カラー画像の定着が完了した記録紙Pは、排出部へ向けて搬出され、一連のカラー画像形成動作が終了される。
<プロセスカートリッジ/トナーカートリッジ>
本実施形態に係るプロセスカートリッジについて説明する。
本実施形態に係るプロセスカートリッジは、本実施形態に係る静電荷像現像剤を収容し、静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段を備え、画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジである。
なお、本実施形態に係るプロセスカートリッジは、上記構成に限られず、現像装置と、その他、必要に応じて、例えば、像保持体、帯電手段、静電荷像形成手段、及び転写手段等のその他手段から選択される少なくとも一つと、を備える構成であってもよい。
以下、本実施形態に係るプロセスカートリッジの一例を示すが、これに限定されるわけではない。なお、図に示す主要部を説明し、その他はその説明を省略する。
図2は、本実施形態に係るプロセスカートリッジを示す概略構成図である。
図2に示すプロセスカートリッジ200は、例えば、取り付けレール116及び露光のための開口部118が備えられた筐体117により、感光体107(像保持体の一例)と、感光体107の周囲に備えられた帯電ロール108(帯電手段の一例)、現像装置111(現像手段の一例)、及び感光体クリーニング装置113(クリーニング手段の一例)を一体的に組み合わせて保持して構成し、カートリッジ化されている。
なお、図2中、109は露光装置(静電荷像形成手段の一例)、112は転写装置(転写手段の一例)、115は定着装置(定着手段の一例)、300は記録紙(記録媒体の一例)を示している。
次に、本実施形態に係るトナーカートリッジについて説明する。
本実施形態に係るトナーカートリッジは、本実施形態に係るトナーを収容し、画像形成装置に着脱されるトナーカートリッジである。トナーカートリッジは、画像形成装置内に設けられた現像手段に供給するための補給用のトナーを収容するものである。
なお、図1に示す画像形成装置は、トナーカートリッジ8Y、8M、8C、8K、8Wの着脱される構成を有する画像形成装置であり、現像装置4Y、4M、4C、4K、4Wは、各々の現像装置(色)に対応したトナーカートリッジと、図示しないトナー供給管で接続されている。また、トナーカートリッジ内に収容されているトナーが少なくなった場合には、このトナーカートリッジが交換される。本実施形態に係るトナーカートリッジの一例が、トナーカートリッジ8Wである。
以下、実施例により本実施形態を詳細に説明するが、本実施形態は、これら実施例に何ら限定されるものではない。
以下において、特に断りのない限り、「部」及び「%」は質量基準である。
<実施例1>
[白色顔料粒子分散液(W1)の調製]
・酸化チタン粒子(石原産業社製、製品名:CR−60−2) :210部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬社製ネオゲンRK) :10部
・イオン交換水 :480部
以上の成分を混合してホモジナイザー(ウルトラタラックスT50:IKA社製)を用いて30分間撹拌し、その後、高圧衝撃式分散機アルティマイザー(HJP30006:スギノマシン社製)にて1時間分散処理して体積平均粒径が210nmである白色顔料が分散された白色顔料粒子分散液(W1)(固形分率30%)を得た。
[有機黄色顔料粒子分散液(Y1)の調製]
・有機黄色顔料(C.I.Pigment Yellow74、クラリアント社製、製品名:Hansa Yellow 5GX) :210部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬社製ネオゲンRK) :10部
・イオン交換水 :480部
以上の成分を混合してホモジナイザー(ウルトラタラックスT50:IKA社製)を用いて30分間撹拌し、その後、高圧衝撃式分散機アルティマイザー(HJP30006:スギノマシン社製)にて1時間分散処理して体積平均粒径が160nmである黄色顔料が分散された有機黄色顔料粒子分散液(Y1)(固形分率30%)を得た。
[樹脂粒子分散液(1)の調製]
・テレフタル酸 :30モル部
・フマル酸 :70モル部
・ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物 :5モル部
・ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物 :95モル部
攪拌装置、窒素導入管、温度センサ、及び精留塔を備えた内容量5リットルのフラスコに、上記の材料を仕込み、1時間を要して温度を210℃まで上げ、上記材料100部に対してチタンテトラエトキシド1部を投入した。生成する水を留去しながら0.5時間を要して230℃まで温度を上げ、該温度で1時間脱水縮合反応を継続した後、反応物を冷却した。こうして、重量平均分子量18,500、酸価14mgKOH/g、ガラス転移温度59℃のポリエステル樹脂(1)を合成した。
温度調節手段及び窒素置換手段を備えた容器に、酢酸エチル40部及び2−ブタノール25部を投入し、混合溶剤とした後、ポリエステル樹脂(1)100部を徐々に投入し溶解させ、ここに、10%アンモニア水溶液(樹脂の酸価に対してモル比で3倍量相当量)を入れて30分間攪拌した。
次いで、容器内を乾燥窒素で置換し、温度を40℃に保持して、混合液を攪拌しながらイオン交換水400部を2部/分の速度で滴下し、乳化を行った。滴下終了後、乳化液を室温(20℃乃至25℃)に戻し、攪拌しつつ乾燥窒素により48時間バブリングを行うことにより、酢酸エチル及び2−ブタノールを1,000ppm以下まで低減させ、体積平均粒径200nmの樹脂粒子が分散した樹脂粒子分散液を得た。該樹脂粒子分散液にイオン交換水を加え、固形分量を30%に調整して、樹脂粒子分散液(1)とした。
[離型剤粒子分散液(1)の調製]
・パラフィンワックス(日本精蝋社製HNP−9) :45部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬社製ネオゲンRK) :5部
・イオン交換水 :200部
上記材料を混合して100℃に加熱し、ホモジナイザー(IKA社製ウルトラタラックスT50)を用いて分散した後、マントンゴーリン高圧ホモジナイザー(ゴーリン社製)で分散処理し、体積平均粒径200nmの離型剤粒子が分散された離型剤粒子分散液(1)(固形分量20%)を得た。
[白色トナー粒子(W1)の作製]
・イオン交換水 :600部
・樹脂粒子分散液(1) :250部
・白色顔料粒子分散液(W1) :325部
・離型剤粒子分散液(1) :78部
・アニオン性界面活性剤(テイカ社製TaycaPower、固形分率20%) :8部
上記材料を丸型ステンレス製フラスコに入れ、0.1Nの硝酸を添加してpHを3.5に調整した後、硫酸アルミニウム濃度が10%の水溶液13部を添加した。続いて、ホモジナイザー(IKA社製ウルトラタラックスT50)を用いて30℃において分散した後、加熱用オイルバス中で45℃まで加熱し30分間保持した。
その後、樹脂粒子分散液(1)240部を追加し1時間保持し、0.1Nの水酸化ナトリウム水溶液を添加してpHを8.5に調整した後、攪拌を継続しながら85℃まで加熱し、5時間保持した。その後、20℃/分の速度で20℃まで冷却し、濾過し、イオン交換水で充分に洗浄し、乾燥させることにより、体積平均粒径7.5μmの白色トナー粒子(W1)を得た。
[黄色トナー粒子(Y1)の作製]
・イオン交換水 :600部
・樹脂粒子分散液(1) :250部
・有機黄色顔料粒子分散液(Y1) :325部
・離型剤粒子分散液(1) :78部
・アニオン性界面活性剤(テイカ社製TaycaPower、固形分率20%) :8部
上記材料を丸型ステンレス製フラスコに入れ、0.1Nの硝酸を添加してpHを3.5に調整した後、硫酸アルミニウム濃度が10%の水溶液13部を添加した。続いて、ホモジナイザー(IKA社製ウルトラタラックスT50)を用いて30℃において分散した後、加熱用オイルバス中で45℃まで加熱し30分間保持した。
その後、樹脂粒子分散液(1)100部を追加し1時間保持し、0.1Nの水酸化ナトリウム水溶液を添加してpHを8.5に調整した後、攪拌を継続しながら85℃まで加熱し、5時間保持した。その後、20℃/分の速度で20℃まで冷却し、濾過し、イオン交換水で充分に洗浄し、乾燥させることにより、体積平均粒径7.5μmの黄色トナー粒子(Y1)を得た。
[白色トナーの作製]
白色トナー粒子(W1)98.25部、黄色トナー粒子(Y1)1.75部、及びシリカ粒子(日本アエロジル社製RY50)1.0部をヘンシェルミキサー(三井三池社製)を用いて周速30m/秒で3分間混合した。その後、目開き45μmの振動篩いで篩分して白色トナー(1)を作製した。
[白色現像剤の作製]
・フェライト粒子(平均粒径50μm) :100部
・トルエン :14部
・スチレン/メチルメタクリレート共重合体(共重合比15/85) :3部
・カーボンブラック :0.2部
フェライト粒子を除く上記成分をサンドミルにて分散して分散液を調製し、この分散液をフェライト粒子とともに真空脱気型ニーダに入れ、攪拌しながら減圧し乾燥させることによりキャリアを得た。
そして、上記キャリア200部に対して、白色トナー(1)20部を混合し、白色現像剤(1)を得た。
−黄色トナー粒子の含有率(個数基準)の測定−
前述の方法により全トナー粒子中における黄色トナー粒子の含有率(個数基準)を測定したところ、1.75個数%であった。
<実施例2>
実施例1の[白色トナーの作製]において、白色トナー粒子(W1)99.25部、黄色トナー粒子(Y1)0.75部に変更した以外は実施例1と同様にして、白色現像剤を作製した。
全トナー粒子中における黄色トナー粒子の含有率(個数基準)は0.75個数%であった。
<実施例3>
実施例1の[白色トナーの作製]において、白色トナー粒子(W1)97.25部、黄色トナー粒子(Y1)2.75部に変更した以外は実施例1と同様にして、白色現像剤を作製した。
全トナー粒子中における黄色トナー粒子の含有率(個数基準)は2.75個数%であった。
<実施例4>
実施例1の[有機黄色顔料粒子分散液(Y1)の調製]において、用いる有機黄色顔料をC.I.Pigment Yellow185(BASFジャパン社製、製品名:Paliotol Yellow D1155)に変更した以外は実施例1と同様にして、白色現像剤を作製した。
<実施例5>
実施例1の[白色トナーの作製]において、白色トナー粒子(W1)99.98部、黄色トナー粒子(Y1)0.02部に変更した以外は実施例1と同様にして、白色現像剤を作製した。
全トナー粒子中における黄色トナー粒子の含有率(個数基準)は0.02個数%であった。
<実施例6>
実施例1の[白色トナーの作製]において、白色トナー粒子(W1)99.89部、黄色トナー粒子(Y1)0.11部に変更した以外は実施例1と同様にして、白色現像剤を作製した。
全トナー粒子中における黄色トナー粒子の含有率(個数基準)は0.11個数%であった。
<実施例7>
実施例1の[白色トナーの作製]において、白色トナー粒子(W1)97.55部、黄色トナー粒子(Y1)2.45部に変更した以外は実施例1と同様にして、白色現像剤を作製した。
全トナー粒子中における黄色トナー粒子の含有率(個数基準)は2.45個数%であった。
<実施例8>
実施例6の[有機黄色顔料粒子分散液(Y1)の調製]において、用いる有機黄色顔料をC.I.Pigment Yellow185(BASFジャパン社製、製品名Paliotol YellowD1155)に変更した以外は実施例6と同様にして、白色現像剤を作製した。
全トナー粒子中における黄色トナー粒子の含有率(個数基準)は0.11個数%であった。
<実施例9>
実施例3の[有機黄色顔料粒子分散液(Y1)の調製]において、用いる有機黄色顔料をC.I.Pigment Yellow185(BASFジャパン社製、製品名Paliotol YellowD1155)に変更した以外は実施例3と同様にして、白色現像剤を作製した。
全トナー粒子中における黄色トナー粒子の含有率(個数基準)は2.75個数%であった。
<比較例1>
実施例1の[白色トナーの作製]において、白色トナー粒子(W1)100部に変更し、かつ黄色トナー粒子(Y1)を添加しなかった(つまり黄色トナー粒子の含有率(個数基準)を0個数%とした)以外は実施例1と同様にして、白色現像剤を作製した。
<比較例2>
実施例1の[白色トナーの作製]において、白色トナー粒子(W1)99.999部、黄色トナー粒子(Y1)0.001部に変更した以外は実施例1と同様にして、白色現像剤を作製した。
全トナー粒子中における黄色トナー粒子の含有率(個数基準)は0.001個数%であった。
<比較例3>
実施例1の[白色トナーの作製]において、白色トナー粒子(W1)95部、黄色トナー粒子(Y1)5部に変更した以外は実施例1と同様にして、白色現像剤を作製した。
全トナー粒子中における黄色トナー粒子の含有率(個数基準)は5個数%であった。
<比較例4>
実施例1の[白色トナーの作製]において、白色トナー粒子(W1)99.992部、黄色トナー粒子(Y1)0.008部に変更した以外は実施例1と同様にして、白色現像剤を作製した。
全トナー粒子中における黄色トナー粒子の含有率(個数基準)は0.008個数%であった。
<比較例5>
実施例1の[白色トナーの作製]において、白色トナー粒子(W1)96.9部、黄色トナー粒子(Y1)3.1部に変更した以外は実施例1と同様にして、白色現像剤を作製した。
全トナー粒子中における黄色トナー粒子の含有率(個数基準)は3.1個数%であった。
[評価]
−紫外線照射前後での画像の色変化−
評価用画像を形成する画像形成装置として、富士ゼロックス社製、製品名:DocuCenterColor f450を用意し、白色現像剤を現像器に入れ、続けて用紙(北越紀州製紙社製、製品名:紀州黒色上質 厚口)に対して、紙上のトナー質量が12.0g/mの白色ベタ画像を形成した。得られた画像について以下の評価を行った。
次いで、紫外線照射装置として、株式会社東洋精機製作所製、製品名:SUNTEST CPS+を用意し、照射エネルギー540W/mで72時間(短期照射条件)、及び240時間(長期照射条件)照射した。
短期照射条件での照射前後、及び長期照射条件での照射前後のそれぞれについて、画像の色の変化度合いを以下の方法により算出した。
エックスライト社製、製品名:X−Rite938を用いて、画像形成直後のL(L(1)、a(1)、b(1)とする)を測定する。また、前記条件での紫外線照射後、再度L(L(2)、a(2)、b(2)とする)の測定を実施する。以下の式からΔEaを算出し、これを色変化の度合いとする。
(式)
ΔEa=[(L(1)−L(2))+(a(1)−a(2))+(b(1)−b(2))1/2
結果を表1に示す。
−形成直後の画像の色味−
前記の画像形成装置により形成された画像について、目視により色味を判断し、下記の基準で評価した。結果を表1に示す。
A:白色トナーとして用い得る程度に白色である。
B:明らかに黄色味がかっており、白色トナーとして用い得ない。
黄色トナー粒子の含有率が特定の範囲内である実施例1〜9では、黄色トナー粒子を含まない比較例1及び黄色トナー粒子の含有率が特定の範囲未満である比較例2、4に比べ、紫外線照射前後での画像の色変化が抑制されていることが分かる。
また、黄色トナー粒子にモノアゾ系顔料又はジスアゾ系顔料を用いた実施例1、3、6では、イソインドリン系顔料を用いた実施例4、8、9に比べ、短期照射条件での紫外線照射前後で画像の色変化がより抑制されていることが分かる。一方、黄色トナー粒子にイソインドリン系顔料を用いた実施例4、8、9では、モノアゾ系顔料又はジスアゾ系顔料を用いた実施例1、3、6に比べ、長期照射条件での紫外線照射前後で画像の色変化がより抑制されていることが分かる。
1Y、1M、1C、1K、1W 感光体(像保持体の一例)
2Y、2M、2C、2K、2W 帯電ロール(帯電手段の一例)
3Y、3M、3C、3K、3W 露光装置(静電荷像形成手段の一例)
4Y、4M、4C、4K、4W 現像装置(現像手段の一例)
5Y、5M、5C、5K、5W 一次転写ロール(一次転写手段の一例)
6Y、6M、6C、6K、6W 感光体クリーニング装置(クリーニング手段の一例)
8Y、8M、8C、8K、8W トナーカートリッジ
10Y、10M、10C、10K、10W 画像形成ユニット
20 中間転写ベルト(中間転写体の一例)
21 中間転写体クリーニング装置
22 駆動ロール
23 支持ロール
24 対向ロール
26 二次転写ロール(二次転写手段の一例)
28 定着装置(定着手段の一例)
107 感光体(像保持体の一例)
108 帯電ロール(帯電手段の一例)
109 露光装置(静電荷像形成手段の一例)
111 現像装置(現像手段の一例)
112 転写装置(転写手段の一例)
113 感光体クリーニング装置(クリーニング手段の一例)
115 定着装置(定着手段の一例)
116 取り付けレール
117 筐体
118 露光のための開口部
200 プロセスカートリッジ
300 記録紙(記録媒体の一例)
P 記録紙(記録媒体の一例)

Claims (12)

  1. 白色トナー粒子と、有機黄色顔料を含む黄色トナー粒子と、を含有し、
    全トナー粒子中における前記黄色トナー粒子の含有率(個数基準)が0.01個数%以上3個数%以下である静電荷像現像用白色トナー。
  2. 前記白色トナー粒子が、白色顔料として酸化チタン及び酸化亜鉛の少なくとも一方を含む請求項1に記載の静電荷像現像用白色トナー。
  3. 前記白色トナー粒子が、白色顔料として酸化チタンを含む請求項1に記載の静電荷像現像用白色トナー。
  4. 前記黄色トナー粒子が、前記有機黄色顔料としてモノアゾ系顔料及びジスアゾ系顔料の少なくとも一方を含む請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の静電荷像現像用白色トナー。
  5. 前記黄色トナー粒子が、前記有機黄色顔料としてC.I.Pigment Yellow74、C.I.Pigment Yellow155、及びC.I.Pigment Yellow180からなる群より選択される少なくとも1種を含む請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の静電荷像現像用白色トナー。
  6. 前記黄色トナー粒子が、前記有機黄色顔料としてイソインドリン系顔料を含む請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の静電荷像現像用白色トナー。
  7. 前記黄色トナー粒子が、前記有機黄色顔料としてC.I.Pigment Yellow185、及びC.I.Pigment Yellow139からなる群より選択される少なくとも1種を含む請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の静電荷像現像用白色トナー。
  8. 請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の静電荷像現像用白色トナーを含む静電荷像現像剤。
  9. 請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の静電荷像現像用白色トナーを収容し、
    画像形成装置に着脱されるトナーカートリッジ。
  10. 請求項8に記載の静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段を備え、
    画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジ。
  11. 像保持体と、
    前記像保持体の表面を帯電する帯電手段と、
    帯電した前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、
    請求項8に記載の静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、前記像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段と、
    前記像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、
    前記記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着手段と、
    を備える画像形成装置。
  12. 像保持体の表面を帯電する帯電工程と、
    帯電した前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成工程と、
    請求項8に記載の静電荷像現像剤により、前記像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像工程と、
    前記像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写工程と、
    前記記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着工程と、
    を有する画像形成方法。
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