JP6972739B2 - 静電荷像現像用白色トナー、その製造方法、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、その製造方法、画像形成装置及び画像形成方法 Download PDFInfo
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Description
すなわち、本発明に係る上記課題は、以下の手段により解決される。
前記ルチル型酸化チタン粒子が、体積粒度分布が異なる2種類のルチル型酸化チタン粒子群(Ga及びGb)からなり、
前記Ga及び前記Gbの体積粒度分布曲線(横軸:粒径、縦軸:体積比率)におけるそれぞれのピークトップの位置の粒径をDa及びDbとしたとき、いずれの粒径も100〜500nmの範囲内であり、
かつ、下記関係式1及び関係式2を満たすことを特徴とする静電荷像現像用白色トナー。
(関係式1):25nm≦Db−Da≦200nm
(関係式2):Gaの添加量(質量部):Gbの添加量(質量部)=5:95〜30:70
(関係式3):25nm≦Db−Da≦100nm
前記結着樹脂、前記ルチル型酸化チタン粒子群Ga及び前記ルチル型酸化チタン粒子群Gbについてそれぞれの分散液を調製する工程と、
前記結着樹脂と前記ルチル型酸化チタン粒子群Gaと前記ルチル型酸化チタン粒子群Gbとを凝集融着する工程と、を有することを特徴とする静電荷像現像用白色トナーの製造方法。
前記現像手段が、第1項から第5項までのいずれか一項に記載の静電荷像現像用白色トナーを含有する静電荷像現像用現像剤により、静電荷像を現像してトナー像を形成することを特徴とする画像形成装置。
第1項から第5項までのいずれか一項に記載の静電荷像現像用白色トナーと、白色以外の有色の着色剤を含有する静電荷像現像用有色トナーとを用いることを特徴とする画像形成方法。
本発明の効果の発現機構ないし作用機構については、明確にはなっていないが、以下のように推察している。
ここで、トナー母体粒子に含有される酸化チタン粒子の質量部数(含有量)が低い場合は、小径の酸化チタン粒子の方が、光が散乱する表面積が大きくなるため隠蔽力は向上する。
しかしながら、さらに含有量を上げていくと、小径の酸化チタン粒子にした場合、逆に隠蔽力が低下し始める領域がある(密集効果)。密集効果は酸化チタン粒子の粒径が小さいほど、起きやすくなり、隠蔽力の低下幅も大きくなる。密集効果が起きる領域を過ぎると再び隠蔽力は向上していくが、含有量が高すぎる(高部数領域になる)と密集効果の小さい大径酸化チタン粒子の方がより隠蔽力を向上させる効果は大きい。ただし、大径酸化チタン粒子だけを高充填させると、トナーが低抵抗になり、転写性が悪化する。また、大径酸化チタン粒子の含有量が少なすぎると効果を発現できない。この点、本発明は、粒径差をつけた2種類の酸化チタン粒子群を併用することにより、転写性を改善できたと考える。
(充填比率:関係式2):Gaの添加量(質量部):Gbの添加量(質量部)=5:95〜30:70
前記結着樹脂、前記ルチル型酸化チタン粒子群Ga及び前記ルチル型酸化チタン粒子群Gbについてそれぞれの分散液を調製する工程と、
前記結着樹脂と前記ルチル型酸化チタン粒子群Gaと前記ルチル型酸化チタン粒子群Gbとを凝集融着する工程と、を有する態様であることが好ましい。これにより、隠蔽性、色相、転写性が良好な静電荷像現像用白色トナーを製造できる。
前記現像手段が、本発明の静電荷像現像用白色トナーを含有する静電荷像現像用現像剤により、静電荷像を現像してトナー像を形成する態様であることが好ましい。これにより、隠蔽性、色相、転写性が良好な画像を形成できる。
本発明の静電荷像現像用白色トナーと、白色以外の有色の着色剤を含有する静電荷像現像用有色トナーとを用いる態様であることが好ましい。これにより、隠蔽性、色相、転写性が良好なカラー画像を形成する方法を提供できる。
本発明の静電荷像現像用白色トナーは、着色剤としてルチル型酸化チタン粒子と、結着樹脂と、を含むトナー母体粒子を含有する静電荷像現像用白色トナーであって、前記ルチル型酸化チタン粒子が、体積粒度分布が異なる2種類のルチル型酸化チタン粒子群(Ga及びGb)からなり、前記Ga及び前記Gbの体積粒度分布曲線(横軸:粒径、縦軸:体積比率)におけるそれぞれのピークトップの位置の粒径をDa及びDbとしたとき、いずれの粒径も100〜500nmの範囲内であり、かつ、下記関係式1及び関係式2を満たすことを特徴とする。
本発明に係るトナー母体粒子は、着色剤としてルチル型酸化チタン粒子と、結着樹脂と、を含む。
ここで、本発明に係るトナー母体粒子は、そのままでもトナー粒子として使用することができるが、通常、外添剤を添加したものをトナー粒子として使用することが好ましい。
本発明に係るトナー母体粒子は、着色剤としてルチル型酸化チタン粒子を含有する。
本発明に係るルチル型酸化チタン(以下、単に「酸化チタン」ともいう。)粒子は、体積粒度分布が異なる2種類のルチル型酸化チタン粒子群(Ga及びGb)からなり、前記Ga及び前記Gbの体積粒度分布曲線(横軸:粒径、縦軸:体積比率)におけるそれぞれのピークトップの位置の粒径をDa及びDbとしたとき、いずれの粒径も100〜500nmの範囲内であり、かつ、下記関係式1及び関係式2を満たす。
(関係式2):Gaの添加量(質量部):Gbの添加量(質量部)=5:95〜30:70
また、本発明に係る「メインピーク」とは、得られた体積粒度分布曲線において100〜500nmの領域に得られるピークのうち、強度(縦軸の値)が一番目と二番目に大きいピークをいう。
なお、トナー中の酸化チタンの結晶構造は、ラマン分光装置を用いることで確認できる。
結着樹脂として、ビニル系樹脂を含有していることが、転写性が良好となるため好ましい。
また、結着樹脂としては、ビニル系樹脂以外に、結晶性ポリエステル樹脂や、非晶性ポリエステル樹脂などを含有していてもよい。
ビニル系樹脂としては、下記スチレン単量体などのビニル単量体から選択される1種又は2種以上を用いて重合形成された樹脂を使用できる。
スチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、α−メチルスチレン、p−フェニルスチレン、p−エチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、p−tert−ブチルスチレン、p−n−ヘキシルスチレン、p−n−オクチルスチレン、p−n−ノニルスチレン、p−n−デシルスチレン、p−n−ドデシルスチレン及びこれらの誘導体など。
(2)(メタ)アクリル酸エステル単量体
(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸イソプロピル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸t−ブチル、(メタ)アクリル酸n−オクチル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸ステアリル、(メタ)アクリル酸ラウリル、(メタ)アクリル酸フェニル、(メタ)アクリル酸ジエチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸ジメチルアミノエチル及びこれらの誘導体など。
(3)ビニルエステル類
プロピオン酸ビニル、酢酸ビニル、ベンゾエ酸ビニルなど。
(4)ビニルエーテル類
ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテルなど。
(5)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、ビニルヘキシルケトンなど。
(6)N−ビニル化合物類
N−ビニルカルバゾール、N−ビニルインドール、N−ビニルピロリドンなど。
(7)その他
ビニルナフタレン、ビニルピリジンなどのビニル化合物類、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミドなどのアクリル酸又はメタクリル酸誘導体など。
ポリエステル樹脂としては、2価以上のカルボン酸成分(以下、単に「多価カルボン酸」ともいう。)と、2価以上のアルコール成分(以下、単に「多価アルコール」ともいう。)との重縮合反応によって得られる公知のポリエステル樹脂を用いることができる。
多価カルボン酸としては、不飽和脂肪族多価カルボン酸、芳香族多価カルボン酸及びこれらの誘導体を用いると好ましい。非晶性の樹脂を形成することができるのであれば、飽和脂肪族多価カルボン酸を併用してもよい。不飽和脂肪族多価カルボン酸としては、例えば、メチレンコハク酸、フマル酸、マレイン酸、3−ヘキセンジオイック酸、3−オクテンジオイック酸、炭素数1以上20以下のアルキル基又は炭素数2以上20以下のアルケニル基で置換されたコハク酸等の不飽和脂肪族ジカルボン酸:3−ブテン−1,2,3−トリカルボン酸、4−ペンテン−1,2,4−トリカルボン酸、アコニット酸などの不飽和脂肪族トリカルボン酸;4−ペンテン−1,2,3,4−テトラカルボン酸などの不飽和脂肪族テトラカルボン酸などが挙げられ、また、これらの低級アルキルエステルや酸無水物を用いることもできる。
3価以上の多価カルボン酸の炭素数は特に制限されないが、特に、熱特性を適正化させやすいことから、炭素数は3〜20であると好ましく、炭素数は5〜15であるとより好ましく、炭素数は6〜12であると特に好ましい。多価カルボン酸成分は、1種類のものに限定されるものではなく、2種類以上を混合して用いてもよい。
帯電性やトナー強度の観点から、不飽和脂肪族多価アルコール、芳香族多価アルコール及びこれらの誘導体を用いることが好ましく、非晶性ポリエステル樹脂を形成することができれば、飽和脂肪族多価アルコールを併用してもよい。
上記不飽和脂肪族多価アルコールとしては、例えば、2−ブテン−1,4−ジオール、3−ブテン−1,4−ジオール、2−ブチン−1,4−ジオール、3−ブチン−1,4−ジオール、9−オクタデセン−7,12−ジオールなどの不飽和脂肪族ジオール;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、ソルビトールなどが挙げられ、また、これらの誘導体を用いることもできる。
上記芳香族多価アルコールとしては、例えば、ビスフェノールA、ビスフェノールFなどのビスフェノール類及びこれらのエチレンオキサイド付加物、プロピレンオキサイド付加物などのビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物、1,3,5−ベンゼントリオール、1,2,4−ベンゼントリオール、1,3,5−トリヒドロキシメチルベンゼンなどが挙げられ、また、これらの誘導体を用いることもできる。これらの中でも、特にトナーの帯電均一性を向上させるとともに、熱特性を適正化しやすいという観点から、ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物及びプロピレンオキサイド付加物などのビスフェノールA系化合物を用いることが好ましい。
多価アルコール成分は、1種類のものに限定されるものではなく、2種類以上を混合して用いてもよい。
3価以上の多価アルコールの炭素数は特に制限されないが、特に、熱特性を適正化させやすいことから、炭素数は3〜20であると好ましい。
また、結晶性ポリエステル樹脂とは、結晶性を示すポリエステル樹脂である。結晶性を示すとは、DSCにより得られる吸熱曲線において、融点すなわち昇温時に、上記明確な吸熱ピークを有することをいう。
本発明に使用可能な離型剤としては、例えば、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、ポリブテンワックス、パラフィンワックス等の炭化水素系ワックス、加熱により軟化点を示すシリコーン類、オレイン酸アミド、エルカ酸アミド、リシノール酸アミド、ステアリン酸アミド等の脂肪酸アミド類や、カルナウバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス、木ロウ、ホホバ油等の植物系ワックス、ミツロウ等の動物系ワックス、脂肪酸エステル、モンタン酸エステルなどのエステル系ワックス、モンタンワックス、オゾケライト、セレシン、マイクロクリスタリンワックス、フィッシャートロプシュワックス等の鉱物系・石油系ワックス及びそれらの変性物などを挙げることができる。
本発明に係るトナー粒子中には、必要に応じて荷電制御剤が含有されていてもよい。荷電制御剤としては、特に限定されず、公知の種々の化合物を用いることができる。
本発明の白色トナーは、外添剤を含んでもよい。外添剤としては、従来公知の外添剤粒子が用いられうる。かような外添剤粒子としては、例えば、シリカ微粒子、アルミナ微粒子、チタニア微粒子などからなる無機酸化物微粒子や、ステアリン酸アルミニウム微粒子、ステアリン酸亜鉛微粒子などの無機ステアリン酸化合物微粒子又はチタン酸ストロンチウム、チタン酸亜鉛などの無機チタン酸化合物微粒子などが挙げられる。これらは1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。これら無機微粒子はシランカップリング剤やチタンカップリング剤、高級脂肪酸、シリコーンオイルなどによって、耐熱保管性の向上、環境安定性の向上のために、光沢処理が行われていることが好ましい。
また、外添剤粒子として、有機微粒子も用いられうる。有機微粒子としては、数平均一次粒径が10〜2000nm程度の球形の有機微粒子を使用することができる。具体的には、スチレンやメチルメタクリレートなどの単独重合体やこれらの共重合体による有機微粒子を使用することができる。
外添剤として滑材も用いられうる。滑材は、クリーニング性や転写性をさらに向上させる目的で使用されるものであって、具体的には、例えば、ステアリン酸の亜鉛、アルミニウム、銅、マグネシウム、カルシウムなどの塩、オレイン酸の亜鉛、マンガン、鉄、銅、マグネシウムなどの塩、パルミチン酸の亜鉛、銅、マグネシウム、カルシウムなどの塩、リノール酸の亜鉛、カルシウムなどの塩、リシノール酸の亜鉛、カルシウムなどの塩などの高級脂肪酸の金属塩が挙げられる。
これらの外添剤としては種々のものを組み合わせて使用してもよい。
外添剤の添加量は、トナー粒子100質量部に対して0.1〜10.0質量部であることが好ましい。外添剤の添加方法としては、タービュラーミキサー、ヘンシェルミキサー、ナウターミキサー、V型混合機などの公知の種々の混合装置を使用して添加する方法が挙げられる。
本発明に係るトナー粒子のメジアン径は、体積基準のメジアン径で3〜8μmであることが好ましく、5〜8μmであることがより好ましい。このメジアン径は、製造時において使用する凝集剤の濃度や有機溶媒の添加量、融着時間、結着樹脂の組成などによって制御することができる。体積基準のメジアン径が上記の範囲にあることにより、1200dpiレベルの非常に微小なドット画像を忠実に再現することなどができる。
トナー粒子の体積基準のメジアン径は「マルチサイザー3」(ベックマン・コールター株式会社製)に、データ処理用ソフト「Software V3.51」を搭載したコンピューターシステムを接続した測定装置を用いて測定・算出される。具体的には、トナー0.02gを、界面活性剤溶液20mL(トナー粒子の分散を目的として、例えば、界面活性剤成分を含む中性洗剤を純水で10倍希釈した界面活性剤溶液)に添加してなじませた後、超音波分散を1分間行い、トナー分散液を調製し、このトナー分散液を、サンプルスタンド内の「ISOTONII」(ベックマン・コールター株式会社製)の入ったビーカーに、測定装置の表示濃度が8%になるまでピペットにて注入する。ここで、この濃度範囲にすることにより、再現性のある測定値を得ることができる。そして、測定装置において、測定粒子カウント数を25000個、アパチャー径を50μmにし、測定範囲である1〜30μmの範囲を256分割しての頻度値を算出し、体積積算分率の大きい方から50%の粒径が体積基準のメジアン径とされる。
本発明のトナーにおいては、このトナーを構成する個々のトナー粒子について、帯電性の安定性、低温定着性の観点から、平均円形度が0.920〜1.000であることが好ましく、0.920〜0.995であることがより好ましい。平均円形度が上記の範囲であることにより、個々のトナー粒子が破砕しにくくなって摩擦帯電付与部材の汚染が抑制されてトナーの帯電性が安定し、また、形成される画像において画質が高いものとなる。トナー粒子の平均円形度は、「FPIA−2100」(シスメックス株式会社製)を用いて測定した値である。具体的には、測定試料(トナー)を界面活性剤入り水溶液にてなじませ、超音波分散処理を1分間行って分散させた後、「FPIA−2100」(シスメックス株式会社製)によって、測定条件HPF(高倍率撮像)モードにて、HPF検出数3000〜10000個の適正濃度で撮影を行い、個々のトナー粒子について下記式に従って円形度を算出し、各トナー粒子の円形度を加算し、全トナー粒子数で除することにより算出した値である。HPF検出数が上記の範囲であれば、再現性が得られる。
円形度=(粒子像と同じ投影面積をもつ円の周囲長)/(粒子投影像の周囲長)
本発明のトナーは、磁性又は非磁性の一成分現像剤として使用することもできるが、キャリアと混合して二成分現像剤として使用してもよい。トナーを二成分現像剤として使用する場合において、キャリアとしては、鉄、フェライト、マグネタイトなどの金属、それらの金属とアルミニウム、鉛などの金属との合金などの従来公知の材料からなる磁性粒子を用いることができ、特にフェライト粒子が好ましい。また、キャリアとしては、磁性粒子の表面を樹脂などの被覆剤で被覆したコートキャリアや、バインダー樹脂中に磁性体微粉末を分散してなる分散型キャリアなど用いてもよい。
本発明に係る静電荷像現像用白色トナーを製造する方法は特に限定されないが、結着樹脂、ルチル型酸化チタン粒子群Ga及びルチル型酸化チタン粒子群Gbについてそれぞれの分散液を調製する工程と、結着樹脂とルチル型酸化チタン粒子群Gaとルチル型酸化チタン粒子群Gbとを凝集融着する工程と、を有することが好ましい。
以下に、本発明に係るトナー(トナー粒子)の製造方法の一例を説明する。
本発明で用いられるトナー粒子は、着色剤としてルチル型酸化チタン粒子と、結着樹脂と、を含むトナー母体粒子を含有する。
トナー粒子の製造方法は、特に限定されるものではなく、従来の製造方法により作製することが可能である。すなわち、混練、粉砕、分級工程を経てトナー粒子を作製するいわゆる粉砕トナーの製造方法(粉砕法)や、重合性単量体を重合させ、同時に、形状や大きさを制御しながら粒子形成を行ういわゆる重合法によるトナーの製造方法(例えば、乳化重合法、懸濁重合法、ポリエステル伸長法等)により作製可能である。中でも、上述のように、結着樹脂、ルチル型酸化チタン粒子群Ga及びルチル型酸化チタン粒子群Gbについてそれぞれの分散液を調製する工程と、結着樹脂とルチル型酸化チタン粒子群Gaとルチル型酸化チタン粒子群Gbとを凝集融着する工程と、を有することが好ましい。また、乳化重合法や懸濁重合法によりあらかじめ120nm前後の樹脂粒子を形成しておき、この樹脂粒子を凝集させる工程を経て粒子形成を行う乳化会合法は有効な製造方法の一つといえる。
(1)分散液を調製する工程
(1−1)樹脂粒子分散液の調製工程
(1−2)着色剤粒子分散液の調製工程
(2)樹脂粒子の凝集融着工程
(3)熟成工程
(4)冷却工程
(5)洗浄工程
(6)乾燥工程
必要に応じ
(7)外添剤処理工程
を経て作製することができる。
以下、各工程について説明する。
分散液を調製する工程では、結着樹脂、ルチル型酸化チタン粒子群Ga及び前記ルチル型酸化チタン粒子群Gbについてそれぞれの分散液を調製する。すなわち、本工程では、以下のような、樹脂粒子分散液の調製工程及び着色剤粒子分散液の調製工程を有することが好ましい。
この工程は、結着樹脂の粒子(以下、単に「樹脂粒子」ともいう。)を形成する重合性単量体を水系媒体中に投入して重合を行うことにより120nm程度の大きさの樹脂粒子を形成する工程である。樹脂粒子にワックスを含有させたものを形成することも可能で、この場合、ワックスを重合性単量体に溶解又は分散させておき、これを水系媒体中で重合させることにより、ワックスを含有する樹脂粒子が形成される。
着色剤粒子分散液調製工程は、ルチル型酸化チタン粒子群Ga及びルチル型酸化チタン粒子群Gb(以下、これらをまとめて「着色剤」ともいう。)を水性媒体中に微粒子状に分散させて着色剤粒子の分散液を調製する工程である。分散安定性を向上させる目的で、界面活性剤、分散安定剤などを添加してもよい。
着色剤/離型剤の分散は、機械的エネルギーを利用して行うことができ、このような分散機としては、特に限定されるものではなく、ホモジナイザー、低速せん断式分散機、高速せん断式分散機、摩擦式分散機、高圧ジェット式分散機、超音波分散機、高圧衝撃式分散機アルティマイザー、乳化分散機などが挙げられる。
樹脂粒子の凝集融着工程では、結着樹脂とルチル型酸化チタン粒子群Gaとルチル型酸化チタン粒子群Gbとを凝集融着する。
具体的には、この工程は、水系媒体中で樹脂粒子と着色剤粒子であるルチル型酸化チタン粒子を凝集させ、さらに、凝集させたこれらの粒子を融着させた粒子を得る工程である。この工程では、樹脂粒子と着色剤粒子とが存在している水系媒体中に、アルカリ金属塩やアルカリ土類金属塩等を凝集剤として添加し、次いで、前記樹脂粒子のガラス転移点以上であって、かつ前記混合物の融解ピーク温度(℃)以上の温度に加熱することで凝集を進行させると同時に樹脂粒子同士の融着を行う。好ましくは、前述の手順で作製した樹脂粒子と着色剤粒子とを反応系に添加し、塩化マグネシウム等の凝集剤を添加することにより、樹脂粒子と着色剤粒子とを凝集させると同時に粒子同士を融着させて粒子形成を行う。そして、粒子の大きさが目標の大きさになった時に、食塩水等の塩を添加して凝集を停止させる。
この工程は、上記凝集融着工程に引き続き、反応系を加熱処理することにより粒子の形状が所望の平均円形度になるまで熟成を行う工程である。
この工程は、前記粒子の分散液を冷却処理する工程である。冷却処理条件としては、1〜20℃/minの冷却速度で冷却する。冷却処理方法としては特に限定されるものではなく、反応容器の外部より冷媒を導入して冷却する方法や、冷水を直接反応系に投入して冷却する方法を例示することができる。
この工程は、上記工程で所定温度まで冷却された粒子分散液から粒子を固液分離する工程と、固液分離されてウェットのケーキ状集合体にした粒子から界面活性剤や凝集剤等の付着物をクリーニングする洗浄工程からなる。
洗浄処理は、濾液の電気伝導度が10μS/cmになるまで水洗浄する。濾過処理方法としては、遠心分離法、ヌッチェ等を使用して行う減圧濾過法、フィルタープレス等を使用して行う濾過法などがあり、特に限定されるものではない。
この工程は、洗浄処理された粒子を乾燥処理し、乾燥された粒子を得る工程である。この工程で使用される乾燥機としては、スプレードライヤー、真空凍結乾燥機、減圧乾燥機、静置棚乾燥機、移動式棚乾燥機、流動層乾燥機、回転式乾燥機、撹拌式乾燥機などを挙げることができる。
乾燥された粒子の水分は、5質量%以下であることが好ましく、更に好ましくは2質量%以下とされる。なお、乾燥処理された粒子同士が、弱い粒子間引力で凝集している場合には、当該凝集体を解砕処理してもよい。ここに、解砕処理装置としては、ジェットミル、ヘンシェルミキサー、コーヒーミル、フードプロセッサー等の機械式の解砕装置を使用することができる。
この工程は、乾燥された粒子に外添剤を混合し、トナー粒子を作製する工程である。外添剤の混合装置としては、ヘンシェルミキサー、コーヒーミル等の機械式の混合装置を使用することができる。
上記トナー粒子の作製に用いられる材料(結着樹脂、離型剤など)については上述のとおりである。
図2は、本発明のトナーを使用可能な画像形成装置の一例における構成を示す説明用断面図である。本発明に係る画像形成装置は、帯電手段と、静電荷像形成手段と、現像手段と、転写手段と、定着手段と、を有する画像形成装置であって、現像手段が、本発明の静電荷像現像用白色トナーを含有する静電荷像現像用現像剤により、静電荷像を現像してトナー像を形成する態様であることが好ましい。
また、本発明に係る画像形成装置は、静電荷像形成手段と、前記現像手段と、をそれぞれ五つ以上有すること、具体的は、例えば、白色、シアン色、マゼンタ色、イエロー色及び黒色の5色に対応する静電荷像形成手段及び現像手段をそれぞれの色ごとに有することが、プロダクションプリント市場の要求に応えうる隠蔽性、色相、転写性を有する白色を実現したフルカラー画像を形成できるため好ましい。
イエロー色の画像を形成する画像形成部10Yは、ドラム状の感光体1Yの周囲に配置された帯電手段2Y、露光手段3Y、現像手段4Y、一次転写手段としての一次転写ローラー5Y、クリーニング手段6Yを有する。
マゼンタ色の画像を形成する画像形成部10Mは、ドラム状の感光体1M、帯電手段2M、露光手段3M、現像手段4M、一次転写手段としての一次転写ローラー5M、クリーニング手段6Mを有する。
シアン色の画像を形成する画像形成部10Cは、ドラム状の感光体1C、帯電手段2C、露光手段3C、現像手段4C、一次転写手段としての一次転写ローラー5C、クリーニング手段6Cを有する。
黒色画像を形成する画像形成部10Bkは、ドラム状の感光体1Bk、帯電手段2Bk、露光手段3Bk、現像手段4Bk、一次転写手段としての一次転写ローラー5Bk、クリーニング手段6Bkを有する。
また、上述のように、本発明に係る画像形成装置100は、静電荷像形成手段と、前記現像手段と、をそれぞれ五つ以上有することが、プロダクションプリント市場の要求に応えうる隠蔽性、色相、転写性の優れた白色を実現したフルカラー画像を形成できるため好ましい。
画像形成方法は、潜像形成工程、現像工程、転写工程及び定着工程を有する画像形成方法であって、静電荷像現像用白色トナーと、白色以外の有色の着色剤を含有する静電荷像現像用有色トナーとを用いることが好ましい。これにより、プロダクションプリント市場の要求に応えうる隠蔽性、色相、転写性を有する画像を形成できる。
また、そのほか、帯電工程、クリーニング工程を有していてもよい。
白色以外の有色の着色剤を含有する静電荷像現像用有色トナーとしては、特に限定されず、一般的な着色剤を含有するトナーなど公知のトナーを使用できる。
本工程では、電子写真感光体を帯電させる。帯電させる方法は、特に限定されず、例えば、上述の帯電手段を好適に用いることができる。
本工程では、電子写真感光体(静電潜像担持体)上に静電潜像を形成する。
電子写真感光体としては、特に限定されるものではないが、例えば、ポリシラン又はフタロポリメチンなどの有機感光体よりなるドラム状のものが挙げられる。
静電潜像の形成は、上述のように、電子写真感光体の表面を帯電手段により一様に帯電させ、露光手段により電子写真感光体の表面を像様に露光することにより行われる。
露光手段としては、特に限定されず、上述のものを用いることができる。
現像工程は、静電潜像を、本発明のトナーを含む乾式現像剤により現像してトナー像を形成する工程である。
トナー像の形成は、本発明のトナーを含む乾式現像剤を用いて、例えば、上述の現像手段を用いて行われる。
具体的には、現像手段においては、例えば、トナーとキャリアとが混合撹拌され、その際の摩擦によりトナーが帯電し、回転するマグネットローラーの表面に保持され、磁気ブラシが形成される。マグネットローラーは、電子写真感光体近傍に配置されているため、マグネットローラーの表面に形成された磁気ブラシを構成するトナーの一部は、電気的な吸引力によって電子写真感光体の表面に移動する。その結果、静電潜像がトナーにより現像されて電子写真感光体の表面にトナー像が形成される。
本工程では、トナー像を画像支持体に転写する。
トナー像の画像支持体への転写は、トナー像を画像支持体に剥離帯電することにより行われる。
転写手段としては、例えば、コロナ放電によるコロナ転写器、転写ベルト、転写ローラーなどを用いることができる。
また、転写工程は、例えば、中間転写体を用い、中間転写体上にトナー像を一次転写した後、このトナー像を画像支持体上に二次転写する態様の他、電子写真感光体上に形成されたトナー像を直接画像支持体に転写する態様などによって行うこともできる。
画像支持体としては、特に限定されず、薄紙から厚紙までの普通紙、上質紙、アート紙又はコート紙などの塗工された印刷用紙、市販されている和紙やはがき用紙、OHP用のプラスチックフィルム、布などの各種を挙げることができる。
定着工程では、画像支持体に転写されたトナー像を、当該画像支持体に定着する。定着の方法は、特に限定されず、上述のような公知の定着手段を用いることができる。具体的には、例えば、内部に加熱源を備えた加熱ローラーと、この加熱ローラーに定着ニップ部が形成されるよう圧接された状態で設けられた加圧ローラーとにより構成されてなる熱ローラー定着方式のものが挙げられる。
本工程では、現像ローラー、感光体、中間転写体などの現像剤担持体上には、画像形成に使用されなかった又は転写されずに残った液体現像剤を現像剤担持体上から除去する。
クリーニングの方法は、特に限定されないが、先端が感光体に当接して設けられた、感光体表面を擦過するブレードが用いられる方法であることが好ましく、例えば、上記クリーニング手段を用いることができる。
以下、ルチル型酸化チタン粒子T−1〜T−13の製造方法について記載する。なお、以下においては、特別な断りがない限り、ルチル型酸化チタン群とルチル型酸化チタン粒子とを区別せず、まとめてルチル型酸化チタン粒子という。
出発原料としてTiO2相当分を55質量%含有しているイルメナイト鉱石を使用した。この原料を150℃で2時間乾燥させた後、硫酸を添加して溶解させることによって、TiOSO4の水溶液を得た。これを濃縮し、ルチル結晶を持つチタニアゾルを結晶核として6.0質量部を添加した後、130℃で加水分解を行い、不純物を含有しているTiO(OH)2のスラリーを得た。このスラリーをpH5〜6(液温は25℃。)で繰り返し水洗浄を行い、硫酸、FeSO4、不純物を十分に除去した。そして、高純度のメタチタン酸〔TiO(OH)2〕のスラリーを得た。このスラリーを濾過し、180℃で10時間焼成した後、微粒子の凝集体がなくなるまで、繰り返しジェットミルにより解砕処理を行い、体積平均1次粒径(以下、単に「平均粒径」ともいう。なお、ルチル型酸化チタン粒子T−1〜T−13及びアナターゼ型酸化チタン粒子T−14において、ピークトップ位置の粒径は、当該体積平均1次粒径と同じであった。)233nmのルチル型酸化チタン微粒子を得た。
210質量部のルチル型酸化チタン粒子T−1を、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム1質量%をイオン交換水482質量部に溶解した界面活性剤水溶液に投入後、ビーズミル(ビーズ径0.1mm)を用いて分散を行い水系媒体中に白色着色剤微粒子が分散された白色着色剤微粒子分散液T−1Aを調製した。固形分濃度は30%に調整した。
分散は動的光散乱式粒度分布径が一定になるまで分散した。分散平均粒径は233nmであった。
ルチル型酸化チタン粒子T−1の製造方法において、ルチル結晶を持つチタニアゾルを結晶核として2.5質量部を添加することに変更した以外はルチル型酸化チタン粒子T−1の製造方法と同様な処理を行った。平均粒径105nmのルチル型酸化チタン微粒子を得た。また、ルチル型酸化チタン粒子T−1と同様に分散は酸化チタン粒径の1次粒径まで分散した。
分散平均粒径は105nmであった。
ルチル型酸化チタン粒子T−1の製造方法において、ルチル結晶を持つチタニアゾルを結晶核として11.5質量部を添加することに変更した以外はルチル型酸化チタン粒子T−1の製造方法と同様な処理を行った。平均粒径430nmのルチル型酸化チタン微粒子を得た。また、ルチル型酸化チタン粒子T−1と同様に分散は酸化チタン粒径の1次粒径まで分散した。分散平均粒径は430nmであった。
ルチル型酸化チタン粒子T−1の製造方法において、ルチル結晶を持つチタニアゾルを結晶核として8.0質量部を添加することに変更した以外はルチル型酸化チタン粒子T−1の製造方法と同様な処理を行った。平均粒径304nmのルチル型酸化チタン微粒子を得た。また、ルチル型酸化チタン粒子T−1と同様に分散は酸化チタン粒径の1次粒径まで分散した。分散平均粒径は304nmであった。
ルチル型酸化チタン粒子T−1の製造方法において、ルチル結晶を持つチタニアゾルを結晶核として7.6質量部を添加することに変更した以外はルチル型酸化チタン粒子T−1の製造方法と同様な処理を行った。平均粒径295nmのルチル型酸化チタン微粒子を得た。また、ルチル型酸化チタン粒子T−1と同様に分散は酸化チタン粒径の1次粒径まで分散した。分散平均粒径は295nmであった。
ルチル型酸化チタン粒子T−1の製造方法において、ルチル結晶を持つチタニアゾルを結晶核として6.4質量部を添加することに変更した以外はルチル型酸化チタン粒子T−1の製造方法と同様な処理を行った。平均粒径255nmのルチル型酸化チタン微粒子を得た。また、ルチル型酸化チタン粒子T−1と同様に分散は酸化チタン粒径の1次粒径まで分散した。分散平均粒径は255nmであった。
ルチル型酸化チタン粒子T−1の製造方法において、ルチル結晶を持つチタニアゾルを結晶核として2.3質量部を添加することに変更した以外はルチル型酸化チタン粒子T−1の製造方法と同様な処理を行った。平均粒径96nmのルチル型酸化チタン微粒子を得た。また、ルチル型酸化チタン粒子T−1と同様に分散は酸化チタン粒径の1次粒径まで分散した。分散平均粒径は96nmであった。
ルチル型酸化チタン粒子T−1の製造方法において、ルチル結晶を持つチタニアゾルを結晶核として12.0質量部を添加することに変更した以外はルチル型酸化チタン粒子T−1の製造方法と同様な処理を行った。平均粒径450nmのルチル型酸化チタン微粒子を得た。また、ルチル型酸化チタン粒子T−1と同様に分散は酸化チタン粒径の1次粒径まで分散した。分散平均粒径は450nmであった。
ルチル型酸化チタン粒子T−1の製造方法において、ルチル結晶を持つチタニアゾルを結晶核として4.5質量部を添加することに変更した以外はルチル型酸化チタン粒子T−1の製造方法と同様な処理を行った。平均粒径180nmのルチル型酸化チタン微粒子を得た。また、ルチル型酸化チタン粒子T−1と同様に分散は酸化チタン粒径の1次粒径まで分散した。分散平均粒径は180nmであった。
ルチル型酸化チタン粒子T−1の製造方法において、ルチル結晶を持つチタニアゾルを結晶核として13.0質量部を添加することに変更した以外はルチル型酸化チタン粒子T−1の製造方法と同様な処理を行った。平均粒径500nmのルチル型酸化チタン微粒子を得た。また、ルチル型酸化チタン粒子T−1と同様に分散は酸化チタン粒径の1次粒径まで分散した。分散平均粒径は500nmであった。
ルチル型酸化チタン粒子T−1の製造方法において、ルチル結晶を持つチタニアゾルを結晶核として3.2質量部を添加することに変更した以外はルチル型酸化チタン粒子T−1の製造方法と同様な処理を行った。平均粒径130nmのルチル型酸化チタン微粒子を得た。また、ルチル型酸化チタン粒子T−1と同様に分散は酸化チタン粒径の1次粒径まで分散した。分散平均粒径は130nmであった。
ルチル型酸化チタン粒子T−1の製造方法において、ルチル結晶を持つチタニアゾルを結晶核として4.1質量部を添加することに変更した以外はルチル型酸化チタン粒子T−1の製造方法と同様な処理を行った。平均粒径163nmのルチル型酸化チタン微粒子を得た。また、ルチル型酸化チタン粒子T−1と同様に分散は酸化チタン粒径の1次粒径まで分散した。分散平均粒径は163nmであった。
ルチル型酸化チタン粒子T−1の製造方法において、ルチル結晶を持つチタニアゾルを結晶核として13.6質量部を添加することに変更した以外はルチル型酸化チタン粒子T−1の製造方法と同様な処理を行った。平均粒径522nmのルチル型酸化チタン微粒子を得た。また、ルチル型酸化チタン粒子T−1と同様に分散は酸化チタン粒径の1次粒径まで分散した。分散平均粒径は522nmであった。
T−1においてルチル結晶を持つチタニアゾルの結晶核を添加する代わりにアナターゼ結晶を持つチタニアゾルを結晶核として6.0質量部を添加することに変更した以外はルチル型酸化チタン粒子T−1の製造方法と同様な処理を行った。平均粒径233nmのルチル型酸化チタン微粒子を得た。また、ルチル型酸化チタン粒子T−1と同様に分散は酸化チタン粒径の1次粒径まで分散した。分散平均粒径は233nmであった。
なお、ルチル型酸化チタン粒子T−1〜T−13及びアナターゼ型酸化チタン粒子T−14からなる粒子群のそれぞれおいて、体積粒度分布曲線は、透過型電子顕微鏡「JEM−2000FX」(日本電子社製)にてランダムに100個の1次粒径を測定して、横軸を粒径、縦軸を体積比率として作成し、ピークトップの位置の粒径をルチル型酸化チタン粒子T−1〜T−13及びアナターゼ型酸化チタン粒子T−14からなる粒子群のピークトップの位置の粒径とした。
なお、加速電圧等の条件は下記のとおりとした。
加速電圧:80kV倍率:50000倍
分散液中の酸化チタン微粒子の体積平均粒径は、粒度分布測定装置(商品名“ナノトラック粒度分析計UPA−EX”、日機装(株))を用いて測定し、d50の値を平均粒径とした。
<トナー1の製造>
(樹脂粒子分散液Aの作製)
(1)第1段重合
撹拌装置、温度センサ、冷却管、窒素導入装置を取り付けた反応容器に、ドデシル硫酸ナトリウム8質量部をイオン交換水3000質量部に溶解させた界面活性剤溶液を調製し、窒素気流下230rpmの撹拌速度で撹拌しながら内温を80℃に昇温させた。昇温後、上記界面活性剤溶液に、過硫酸カリウム(KPS)10質量部をイオン交換水200質量部に溶解させた溶液を添加し、再度液温を80℃とした後、下記化合物を含有する重合性単量体混合液を1時間かけて滴下した。
スチレン 480質量部
n−ブチルアクリレート 250質量部
メタクリル酸 68質量部
n−オクチル−3−メルカプトプロピオネート 16質量部
滴下後、この系を80℃にて2時間にわたり加熱、撹拌することにより重合(第1段重合)を行い「樹脂粒子1h」を含有する「樹脂粒子分散液1h」を作製した。
撹拌装置を取り付けたフラスコ内において、下記単量体及びパラフィンワックスを仕込み、90℃に加温してワックスを溶解させて単量体溶液を調製した。
一方、ポリオキシエチレン−2−ドデシルエーテル硫酸ナトリウム7質量部をイオン交換水800質量部に溶解させた界面活性剤溶液を98℃に加熱した。この界面活性剤溶液に、前記「樹脂粒子1h」を固形分換算で260質量部と前記単量体混合液を添加した。
スチレン 45質量部
n−ブチルアクリレート 120質量部
n−オクチル−3−メルカプトプロピオネート 1.5質量部
パラフィンワックス「HNP−51(日本精蝋社製)」
67質量部
添加後、循環経路を有する機械式分散機「クレアミックス」(エム・テクニック社製)を用いて1時間混合分散処理を行うことにより乳化粒子を含む分散液を調製した。
次いで、この分散液に、過硫酸カリウム6質量部をイオン交換水200質量部に溶解させた溶液を添加し、この系を82℃で1時間にわたり加熱撹拌することにより重合(第2段重合)を行い、「樹脂粒子1HM」を含有する「樹脂粒子分散液1HM」を作製した。
上記「樹脂粒子分散液1HM」に、過硫酸カリウム11質量部をイオン交換水400質量部に溶解させた開始剤溶液を添加し、液温を80℃にした後、下記化合物を含有する重合性単量体混合液を1時間かけて滴下した。すなわち、
スチレン 435質量部
n−ブチルアクリレート 130質量部
メタクリル酸 33質量部
n−オクチル−3−メルカプトプロピオネート 8質量部
滴下終了後、2時間にわたり加熱撹拌することにより重合(第3段重合)を行った後、28℃まで冷却し、「樹脂粒子分散液A」を作製した。粒径を電気泳動光散乱光度計「ELS−800(大塚電子社製)」を用いて測定したところ、体積基準メジアン径で150nmであった。また、公知の方法でガラス転移温度を測定したところ45℃であった。樹脂の重量平均分子量は3万2千であった。
撹拌装置、温度センサ、冷却管、窒素導入装置を取り付けた反応容器に、
樹脂粒子分散液A 300質量部(固形分換算)
イオン交換水 1400質量部
ルチル型酸化チタン粒子T−1分散液 8.4質量部(固形分換算)
ルチル型酸化チタン粒子T−4分散液 75.6質量部(固形分換算)
を投入した。さらに、ポリオキシエチレン−2−ドデシル硫酸ナトリウム3質量部をイオン交換水120質量部に溶解した溶液を添加し、液温を30℃にした後、5モル/リットルの水酸化ナトリウム水溶液を添加してpHを10に調整した。
その後、液温を30℃まで冷却し、塩酸を使用して液のpHを2に調整して撹拌を停止した。
上記工程を経て作製したトナー母体粒子分散液をバスケット型遠心分離機「MARKIII 型式番号60×40((株)松本機械製作所製)」で固液分離し、「トナー母体粒子のウェットケーキ」を形成した。
100質量部のトナー母体粒子1に対して、n−ブチルトリメトキシシラン処理したシリカ(個数平均1次粒径30nm)2.0質量部を添加し、ヘンシェルミキサー「FM10B」(日本コークス工業(株)製)の撹拌羽根周速を60m/秒、処理温度30℃、処理時間20分に設定して外添処理を行った。外添処理後、目開き90μmのふるいを用いて粗大粒子を除去することにより、上記外添剤を添加させた「トナー1」を作製した。
トナー1の製造において、トナー母体粒子に含有される樹脂の構成は同様とし、体積粒度分布が異なる2種類のルチル型酸化チタン粒子群(Ga及びGb)の添加部数及び比率のみ表1に従って変更し、トナー2〜8、10〜17を製造した。
(非晶性ポリエステルの樹脂の合成)
テレフタル酸(TPA)90質量部、トリメリット酸(TMA)6質量部、フマル酸(FA)19質量部、ドデセニルコハク酸無水物(DDSA)85質量部、ビスフェノールAプロピレンオキシド付加物(BPA・PO)351質量部、ビスフェノールAエチレンオキシド付加物(BPA・EO)58質量部を、撹拌機、温度計、冷却管、窒素ガス導入管を備えた反応容器に入れ、反応容器中を乾燥窒素ガスで置換した後、チタンテトラブトキサイド0.1質量部を添加し、窒素ガス気流下において180℃で撹拌しながら8時間重合反応を行った。更にチタンテトラブトキサイド0.2質量部を添加し、温度を220℃に上げて撹拌しながら6時間重合反応を行った後、反応容器内を10mmHgまで減圧し、減圧下で反応を行うことにより、重量平均分子量(Mw)17000の非晶性ポリエステル樹脂を合成した。
非晶性ポリエステル樹脂 290質量部
フィッシャートロプシュワックス「FNP−0090」(離型剤)
10質量部
ルチル型酸化チタン粒子T−1 8.4質量部
ルチル型酸化チタン粒子T−4分散液 75.6質量部
を二軸押出混練機で120℃で混練した。混練後、25℃まで冷却した。
トナー1〜17の各々に対して、シリコーン樹脂を被覆した体積平均粒径35μmのフェライトキャリアをトナー濃度が5質量%となるように添加して混合することにより、現像剤1〜17を作製した。
画像出力にはbizhub PRESS C1070(コニカミノルタ(株)製)を用いた。評価画像を形成する基材としては、OHPフィルムを用いた。評価画像としては、単位面積あたりのトナーの量が4.0g/m2となるベタ画像(4.0cm×2.5cmのパッチ画像)を出力したものを用い、下記評価をした。
結果は表2に示すとおりである。
出力画像について、分光濃度計X−rite939(X−rite社製)により測色を行い、CIE1976(L*a*b*)表色系を調べた。得られたCIE1976(L*a*b*)表色系のL*値により、以下の基準に従い白色度(隠蔽力)を評価した。
◎:L*値が95以上である
○:L*値が80以上95未満である
×:L*値が80未満である
上記画像において、彩度を下記計算式で求め色相とした。
色相(C*)={(a*)2+(b*)2}0.5
(評価基準)
◎:C*が0以上1.0未満である
○:C*が1.0以上1.5未満である
×:C*が1.5以上である
上記画像出力時に感光体上に現像されたトナー質量と中間転写材に転写されたトナーの質量を評価し、下記式により転写率を算出した。
転写率(%)=(転写材に転写されたトナーの質量/感光体上に現像されたトナーの質量)×100
◎:転写率が90%以上である
○:転写率が80%以上90%未満である
×:転写率が80%未満である
以上の結果から明らかなように、本発明によれば、プロダクションプリント市場の要求に応えうる隠蔽性、色相、転写性を有する静電荷像現像用白色トナー等を提供できることが分かる。
Da、Db メインピークのピークトップの位置の粒径
1W、1Y、1M、1C、1Bk 感光体
2W、2Y、2M、2C、2Bk 帯電手段
3W、3Y、3M、3C、3Bk 露光手段
4W、4Y、4M、4C、4Bk 現像手段
6W、6Y、6M、6C、6Bk クリーニング手段
10W、10Y、10M、10C、10Bk 画像形成ユニット
100 電子写真感光体
Claims (9)
- 着色剤としてルチル型酸化チタン粒子と、結着樹脂と、を含むトナー母体粒子を含有する静電荷像現像用白色トナーであって、
前記ルチル型酸化チタン粒子が、体積粒度分布が異なる2種類のルチル型酸化チタン粒子群(Ga及びGb)からなり、
前記Ga及び前記Gbの体積粒度分布曲線(横軸:粒径、縦軸:体積比率)におけるそれぞれのピークトップの位置の粒径をDa及びDbとしたとき、いずれの粒径も100〜500nmの範囲内であり、
かつ、下記関係式1及び関係式2を満たすことを特徴とする静電荷像現像用白色トナー。
(関係式1):25nm≦Db−Da≦200nm
(関係式2):Gaの添加量(質量部):Gbの添加量(質量部)=5:95〜30:70 - 前記2種類のルチル型酸化チタン粒子群Ga及びGbの合計の質量が、前記結着樹脂100質量部に対して20〜60質量%の範囲内であることを特徴とする請求項1に記載の静電荷像現像用白色トナー。
- 前記ピークトップの位置の粒径Da及びDbが、それぞれ200〜300nmの範囲内であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の静電荷像現像用白色トナー。
- 前記ピークトップの位置の粒径Da及びDbが、下記関係式3を満たすことを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載の静電荷像現像用白色トナー。
(関係式3):25nm≦Db−Da≦100nm - 前記結着樹脂として、ビニル系樹脂を含有していることを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載の静電荷像現像用白色トナー。
- 請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載の静電荷像現像用白色トナーを製造する静電荷像現像用白色トナーの製造方法であって、
前記結着樹脂、前記ルチル型酸化チタン粒子群Ga及び前記ルチル型酸化チタン粒子群Gbについてそれぞれの分散液を調製する工程と、
前記結着樹脂と前記ルチル型酸化チタン粒子群Gaと前記ルチル型酸化チタン粒子群Gbとを凝集融着する工程と、を有することを特徴とする静電荷像現像用白色トナーの製造方法。 - 帯電手段と、静電荷像形成手段と、現像手段と、転写手段と、定着手段と、を有する画像形成装置であって、
前記現像手段が、請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載の静電荷像現像用白色トナーを含有する静電荷像現像用現像剤により、静電荷像を現像してトナー像を形成することを特徴とする画像形成装置。 - 前記静電荷像形成手段と、前記現像手段と、をそれぞれ五つ以上有することを特徴とする請求項7に記載の画像形成装置。
- 潜像形成工程、現像工程、転写工程及び定着工程を有する画像形成方法であって、
請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載の静電荷像現像用白色トナーと、白色以外の有色の着色剤を含有する静電荷像現像用有色トナーとを用いることを特徴とする画像形成方法。
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