JP6973243B2 - 静電荷像現像用白色トナー及び画像形成方法 - Google Patents
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しかしながら、それら装置の更なる小型化に伴い、特に現像機はより小型化が進み、現像剤量も従来のものより少ない量で画像品質を満足させる必要がある。
この混合ストレス下では、上記特許文献に記載された現像剤ですら、トナー粒子表面から滑剤が外れてしまい、例えば、現像スリーブの長手方向に対し、奥側から現像剤が供給されるような現像機である場合、本来なら感光体表面の隅々まで均一にトナー粒子に保持された滑剤が供給されなければいけないが、トナー粒子から外れた滑剤が奥側ですぐに感光体上に転移してしまい、現像スリーブの手前側に現像剤が移動してくるときには滑剤が枯渇し、それが原因でクリーニング不良(スジ画像欠陥)となる種々の画像問題が発生していた。
白色トナーにおいては、古くから結着樹脂に対し無機微粒子である酸化チタン粒子を用いた白色化が行われてきたが、平均円形度の小さい(平均円形度が0.950以下)トナー粒子を含有する白色トナーは、トナー粒子表面に白色着色剤が露出しやすく、トナーの流動性が悪化するという問題があった。
前記外添剤として、体積基準のメジアン径が0.5〜1.5μmの範囲内である脂肪酸金属塩粒子を含有し、
前記トナー粒子の平均円形度が、0.870〜0.950の範囲内であることを特徴とする静電荷像現像用白色トナー。
前記転写工程は、
第1項から第3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む静電荷像現像用有色トナーとを中間転写体に1次転写する工程と、
前記中間転写体上に形成されたトナー像を転写材上に2次転写する工程と、
を有することを特徴とする画像形成方法。
前記クリーニング工程において、前記静電荷像現像用白色トナーを回収するとともに、前記静電荷像現像用白色トナーを用いて前記中間転写体をクリーニングすることを特徴とする第4項又は第5項に記載の画像形成方法。
これにより、高ストレス状況下の白色トナーでも、現像機で滑剤が脱離せず、中間転写体のクリーニングに絶大な効果を及ぼし、中間転写体上に生じたトナースペント起因の画像欠陥をなくすことができるものと考えられる。
すなわち、定着機まで小径滑剤が持ち込まれることで、白色を加えたトナー量の多い定着においても、溶融トナー母体粒子表面と定着ローラー(ベルト)との界面に小径滑剤が存在することにより、定着分離性を向上させることができるものと考えている。
これは、本発明の静電荷像現像用白色トナーが、滑剤が小径であることに加え、トナー粒子の平均円形度が小さいため、通常のクリーニング手段(ブレード)とともに、当該クリーニング手段に捕捉されたトナー粒子のエッジ部分で中間転写体上のトナースペント成分を削り取ることができ、これにより安定したクリーニングが行えるものと考えている。
本発明の静電荷像現像用白色トナーは、結着樹脂、白色着色剤及び離型剤を含むトナー母体粒子と、外添剤とからなるトナー粒子を含有し、外添剤として、体積基準のメジアン径が0.5〜1.5μmの範囲内である脂肪酸金属塩粒子を含有し、トナー粒子の平均円形度が0.870〜0.950の範囲内であることを特徴とする。
静電荷像現像用白色トナーにおけるトナー粒子の平均円形度は、0.870〜0.950の範囲内である。平均円形度が0.870未満の異形レベルでは、滑剤の十分な保持性を得ることできず、簡単にトナー粒子から離脱してしまうため、偏りをともなった画像不良が生じてしまう。0.950より大きいと、トナー粒子がより球形に近くなるため、中間転写体などでのクリーニング効果が期待できなくなってしまう。
まず、容器中に予め不純固形物などを除去したイオン交換水10mLを用意する。その中に分散剤として界面活性剤(アルキルベンゼンスルホン酸塩)を加えた後、更に測定試料を0.02g加え、均一に分散させる。
分散させる手段としては、超音波分散機「Tetora150型」(日科機バイオス社製)を用い、2分間分散処理を行い、測定用の分散液とする。その際、該分散液の温度が40℃以上とならないように適宜冷却する。
トナー粒子の円形度測定には、上記フロー式粒子像分析装置を用い、測定時のトナー粒子濃度が3000〜1万個/μLとなるように該分散液濃度を再調整し、トナー粒子を1000個以上計測する。計測後、このデータを用いて、円相当径2μm未満のデータをカットして、トナー粒子の平均円形度を求める。
粉砕方法としては、衝突版型気流粉砕機(I式粉砕機)、高速回転ローター型粉砕機(ターボミル、クリプトロン)等が挙げられ、衝突板型気流粉砕機は円形度が低い方向、高速回転ローター型粉砕機は円形度が高くなる方向である。また、特に高速回転ローター型粉砕機では、粉砕部の温度の制御で円形度が変わり、温度が高いほど高い円形度となる。
本発明に係るトナー母体粒子は、結着樹脂、白色着色剤及び離型剤を含んでいる。
本発明に係る結着樹脂としては、例えば、ポリスチレン、ポリ−p−スチレン、ポリビニルトルエン等のスチレン及びその置換体の単重合体、スチレン・p−クロルスチレン共重合体、スチレン・プロピレン共重合体、スチレン・ビニルトルエン共重合体、スチレン・アクリル酸メチル重合体、スチレン・アクリル酸エチル共重合体、スチレン・アクリル酸ブチル共重合体、スチレン・メタクリル酸メチル共重合体、スチレン・メタクリル酸エチル共重合体、スチレン・メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン・α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン・アクリロニトリル共重合体、スチレン・ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン・ビニルメチルケトン共重合体、スチレン・ブタジエン共重合体、スチレン・イソプレン共重合体、スチレン・マレイン酸共重合体、スチレン・マレイン酸エステル共重合体等のスチレン系共重合体、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアミド、エポキシ樹脂、ポリビニルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、フェノール樹脂、脂肪族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックスなどが挙げられ、これらを単独あるいは混合して使用することができる。
本発明に係る白色着色剤としては、公知のものを適宜採用することができるが、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、硫酸バリウム、アルミナ、炭酸カルシウム等が挙げられる。
また、市販のものも使用することができ、例えば、酸化チタンとして、石原産業(株)のET−500W、ET−300Wが挙げられる。
本発明に係るトナー母体粒子には、必須成分として離型剤が含有されている。
このようなアルキレンビス脂肪酸アミドの好ましい市販品としては、例えば「ビスアマイド」、「ダイヤミツド200ビス」、「ルブロンO」(以上、日本水素工業社製)、「プラストフロー」(日東化学社製)、「アルフローH3O5」、「アルフローV−60」(以上、日本油脂社製)、「ヘキストワックスC」(ヘキストジャバン社製)、「ノブコワックス−22DS」(ノブコケミカル社製)、「アドバワックス−28Q」(アドバンス社製)、「カオーワックス−EB」(花王社製)、「バリシン−285」(ベーカーカスターオイル社製)等を挙げることができる。特に、「ヘキストワックスC」が好ましい。
また、トナー粒子中におけるワックスの存在状態として、ドメインを形成することが離形性効果を発揮する上で好ましい。結着樹脂中にドメインを形成することで、それぞれの機能を発揮しやすくなる。
ワックスのドメイン径としては300nm〜2μmの範囲内が好ましい。この範囲であれば、十分に離形性の効果が得られ、小径滑剤を保持する能力も確保できる。
トナーとしての帯電性能や流動性、あるいはクリーニング性を向上させる観点から、トナー母体粒子の表面に公知の無機微粒子や有機微粒子などの粒子、滑剤を外添剤として添加することができる。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。
脂肪酸金属塩粒子(滑剤)の体積基準のメジアン径(体積平均粒径)は、レーザー回折粒度測定装置SALD−2100(株式会社島津製作所製)を使用して測定することができる。
本発明に係るトナー粒子中には、必要に応じて種々の添加剤、例えば、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。
白色トナーを構成するトナー粒子の粒径は、例えば体積基準のメジアン径で4〜12μmの範囲内であることが好ましく、更に好ましくは5〜9μmの範囲内とされる。
体積基準のメジアン径が上記の範囲にあることにより、転写効率が高くなってハーフトーンの画質が向上し、細線やドットなどの画質が向上する。
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、超音波分散処理を1分間行い、トナー粒子の分散液を調製し、このトナー粒子の分散液を、サンプルスタンド内の「ISOTONII」(ベックマン・コールター社製)の入ったビーカーに、測定装置の表示濃度が5〜10質量%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ほうから50%の粒径を体積基準のメジアン径とする。
本発明の静電荷像現像用白色トナーは、非磁性の1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2成分現像剤として使用してもよい。白色トナーを2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。
本発明の静電荷像現像用白色トナーの製造方法は、特に限定されず、粉砕法、乳化重合凝集法や乳化凝集法が挙げられるが、トナー粒子の平均円形度を0.870〜0.950の範囲内とする観点から、粉砕法により製造することが好ましい。
(1)結着樹脂、白色着色剤及び離型剤、並びに必要に応じて内添剤をヘンシェルミキサーなどにより混合する工程
(2)得られた混合物を押出混練機などにより加熱しながら混練する工程
(3)得られた混練物をハンマーミルなどにより粗粉砕処理した後、更にターボミル粉砕機などにより粉砕処理を行う工程
(4)得られた粉砕物を、例えばコアンダ効果を利用した気流分級機を用いて微粉分級処理し、トナー母体粒子を形成する工程
(5)トナー母体粒子に外添剤を添加する工程
(1)水系媒体中に白色着色剤の微粒子が分散されてなる分散液及び離型剤が分散されてなる分散液を調製する工程
(2)水系媒体中に、必要に応じて内添剤を含有した結着樹脂微粒子が分散されてなる分散液を調製する工程
(3)乳化重合により、結着樹脂微粒子の分散液を調製する工程
(4)白色着色剤の微粒子の分散液と、結着樹脂微粒子の分散液とを混合して、白色着色剤の微粒子と結着樹脂微粒子とを凝集、会合、融着させてトナー母体粒子を形成する工程
(5)トナー母体粒子の分散系(水系媒体)からトナー母体粒子を濾別し、界面活性剤などを除去する工程
(6)トナー母体粒子を乾燥する工程
(7)トナー母体粒子に外添剤を添加する工程
本発明の画像形成方法は、少なくとも帯電工程、潜像形成工程、現像工程、転写工程、定着工程及びクリーニング工程を有し、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む静電荷像現像用有色トナー(以下、単に有色トナーともいう。)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得る隠蔽性、色相、転写性を有する画像を形成できる。
白色以外の有色(例えば、Y(イエロー)、M(マゼンタ)、C(シアン)、Bk(ブラック))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、一般的な有色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。
静電荷像現像用有色トナーにおけるトナー母体粒子の平均円形度は、0.951〜0.990の範囲内であることが好ましい。有色トナーにおけるトナー母体粒子の平均円形度は、静電荷像現像用白色トナーにおけるトナー粒子の平均円形度と同様にして求めることができる。
有色トナーの製造方法としては、特に限定されないが、上記平均円形度を実現するため、乳化重合法により製造することが好ましい。
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、後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、後述するように、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、後述のものを用いることができる。
現像工程は、静電潜像を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、トナーを含む乾式現像剤を用いて、例えば、後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、トナー像を転写材に転写する。
トナー像の転写材への転写は、トナー像を転写材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(中間転写体)を用い、中間転写体上にトナー像を1次転写した後、このトナー像を転写材上に2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転写材に転写する態様などによって行うこともできる。
転写材としては、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、転写材に転写されたトナー像を、当該転写材に定着する。定着の方法は、特に限定されず、後述する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、後述するようなクリーニング手段を用いることができる。
また、クリーニング工程では、連続して搬送される転写材間に対応する中間転写体の非画像形成領域に静電荷像現像用白色トナーを転写し、ブレード等のクリーニング手段により当該静電荷像現像用白色トナーを回収するとともに、静電荷像現像用白色トナーを用いて中間転写体をクリーニングすることが好ましい。
図1には、一例として、本発明の静電荷像現像用白色トナーを使用可能な画像形成装置を示している。
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、クリーニング手段と、を有し、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、画像形成装置は、静電荷像形成手段と現像手段とをそれぞれ五つ以上有すること、例えば、白色(W)、イエロー色(Y)、マゼンタ色(M)、シアン色(C)及び黒色(Bk)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得る隠蔽性、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、1次転写手段としての1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、1次転写手段としての1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、1次転写手段としての1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、1次転写手段としての1次転写ローラー5Bk、クリーニング手段6Bkを有する。
通常、連続して搬送される転写材P間においては画像形成されないため、転写材P間に対応する中間転写体70の非画像形成領域には、各色のトナー像は転写されないが、この中間転写体70の非画像形成領域に、本発明の静電荷像現像用白色トナーを現像・転写するものである。この白色トナーは、当然に転写材Pに転写されることはないため、2次転写ローラー5bにより転写されることなく中間転写体70に保持され、その後クリーニング手段6bにより除去される。ここで、白色トナーにおけるトナー粒子の平均円形度は0.870〜0.950の範囲内であることから、クリーニング手段6bにより回収されたトナー粒子のエッジ部分において中間転写体70上の微細なトナースペント成分を削り取ることができ、クリーニング手段6bに加えて、白色トナーをクリーニング手段として機能させることができる。
また、上述のように、画像形成装置100は、静電荷像形成手段と、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得る隠蔽性、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。
以下のようにして、脂肪酸金属塩S1〜S8を調製した。
ステアリン酸140質量部をエタノール1000質量部に投入し、75℃で混合したものに対して、水酸化亜鉛50質量部をゆっくり加え、1時間混合した。その後、20℃まで冷却して生成物を取り出し、150℃で乾燥させてエタノールを除去した。得られたステアリン酸亜鉛の固形物をハンマーミルで粗粉砕し、次いで、ジェット気流式粉砕機「I−20ジェットミル」(日本ニューマチック社製)で微粉砕し、風力式分級機「DS−20/DS−10分級機」(日本ニューマチック社製)によりカットポイント1.1μmで分級して、体積平均粒径が0.72μmのステアリン酸亜鉛よりなる脂肪酸金属塩S1を調製した。
なお、本実施例において、脂肪酸金属塩粒子の体積基準のメジアン径(体積平均粒径)は、レーザー回折粒度測定装置SALD−2100(株式会社島津製作所製)を使用して測定した。
脂肪酸金属塩S1の調製において、カットポイントを0.8μmに変更した以外は同様にして、体積平均粒径が0.51μmのステアリン酸亜鉛よりなる脂肪酸金属塩S2を調製した。
脂肪酸金属塩S1の調製において、カットポイントを1.9μmに変更した以外は同様にして、体積平均粒径が1.48μmのステアリン酸亜鉛よりなる脂肪酸金属塩S3を調製した。
脂肪酸金属塩S1の調製において、水酸化亜鉛を水酸化カルシウムに変更した以外は同様にして、体積平均粒径が0.78μmのステアリン酸カルシウムよりなる脂肪酸金属塩S4を調製した。
脂肪酸金属塩S2の調製において、水酸化亜鉛を水酸化カルシウムに変更した以外は同様にして、体積平均粒径が0.52μmのステアリン酸カルシウムよりなる脂肪酸金属塩S5を調製した。
脂肪酸金属塩S3の調製において、水酸化亜鉛を水酸化カルシウムに変更した以外は同様にして、体積平均粒径が1.49μmのステアリン酸カルシウムよりなる脂肪酸金属塩S6を調製した。
脂肪酸金属塩S1の調製において、カットポイントを0.5μmに変更した以外は同様にして、体積平均粒径が0.42μmのステアリン酸亜鉛よりなる脂肪酸金属塩S7を調製した。
脂肪酸金属塩S1の調製において、カットポイントを2.0μmに変更した以外は同様にして、体積平均粒径が1.67μmのステアリン酸亜鉛よりなる脂肪酸金属塩S8を調製した。
以下のようにして、トナーTW1〜TW5及びT1〜T8を作製した。
(1)トナー母体粒子TW1の調製
結着樹脂:スチレン・n−ブチルアクリレート共重合体(Mw:111000、Mn:4000、Mw/Mn:26) 100質量部
白色着色剤:酸化チタンET−500W(石原産業(株)社製) 50質量部
離型剤:ポリオレフィン(ビスコール660P、三洋化成工業社製) 5質量部
離型剤:アルキレンビス脂肪酸アミド(へキストワックスC1、ヘキスト社製)
5質量部を混合し、溶融混練し、冷却した後、粗粉砕し、更にターボミル(冷却水温度:5℃)を用いて微粉砕し、次いで分級して、体積平均粒径が7.1μm、平均円形度が0.878である白色トナー母体粒子TW1を調製した。
トナー母体粒子の体積平均粒径は、「マルチサイザー3」(ベックマン・コールター社製)にデータ処理用のコンピューターシステム(ベックマン・コールター社製)を接続した測定装置を用いて測定・算出した。
具体的には、トナー母体粒子0.02gを、界面活性剤溶液20mL(トナー母体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、超音波分散処理を1分間行い、トナー母体粒子の分散液を調製し、このトナー母体粒子の分散液を、サンプルスタンド内の「ISOTONII」(ベックマン・コールター社製)の入ったビーカーに、測定装置の表示濃度が5〜10質量%になるまでピペットにて注入した。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ほうから50%の粒径を体積平均粒径とした。
まず、容器中に予め不純固形物などを除去したイオン交換水10mLを用意する。その中に分散剤として界面活性剤(アルキルベンゼンスルホン酸塩)を加えた後、更に測定試料を0.02g加え、均一に分散させた。
分散させる手段としては、超音波分散機「Tetora150型」(日科機バイオス社製)を用い、2分間分散処理を行い、測定用の分散液とした。その際、該分散液の温度が40℃以上とならないように適宜冷却した。
また、円形度のバラツキを抑えるため、フロー式粒子像分析装置FPIA−2100(シスメックス社製)の機内温度が26〜27℃の範囲内となるよう装置の設置環境を23℃±0.5℃にコントロールし、2時間おきに2μmラテックス粒子を用いて自動焦点調整を行った。
トナー母体粒子の円形度測定には、上記フロー式粒子像分析装置を用い、測定時のトナー母体粒子濃度が3000〜1万個/μLとなるように該分散液濃度を再調整し、トナー母体粒子を1000個以上計測した。計測後、このデータを用いて、円相当径2μm未満のデータをカットして、トナー母体粒子の平均円形度を求めた。
乾燥されたトナー母体粒子TW1 100質量部に、小径シリカ微粒子(「RX−200」ヒュームドシリカ HMDS処理 個数平均粒径12nm:日本アエロジル社製)を0.75質量部、球状シリカ微粒子(「X−24 9600」ゾルゲル製法によるシリカ HMDS処理 個数平均粒径80nm:信越化学社製)を1.50質量部、脂肪酸金属塩S1(ステアリン酸亜鉛粒子)を0.30質量部、研磨効果の高い金属酸化物微粒子としてチタン酸カルシウム粒子(「TC−110」、シリコーンオイル処理 個数平均粒径300nm:チタン工業社製)を0.5質量部添加し、ヘンシェルミキサー「FM10B」(三井三池化工業社製)を用いて、撹拌羽根周速を40m/秒、処理温度30℃で12分間混合し、平均円形度が0.877である白色トナーTW1を作製した。
トナーTW1の作製において、トナー母体粒子の調製における粉砕方法及び冷却水温度を表Iに記載のとおりに変更した以外は同様にして、白色トナーTW2〜TW5を作製した。
(1)トナー母体粒子T1の調製
結着樹脂:スチレン・n−ブチルアクリレート共重合体(Mw:111000、Mn:4000、Mw/Mn:26) 100質量部
着色剤:C.I.Pig.Yellow 74 10質量部
離型剤:ポリオレフィン(ビスコール660P、三洋化成工業社製) 5質量部
離型剤:アルキレンビス脂肪酸アミド(へキストワックスC1、ヘキスト社製)
5質量部を混合し、溶融混練し、冷却した後、粗粉砕し、更にターボミル(冷却水温度:10℃)を用いて微粉砕し、次いで分級して、体積平均粒径が7.1μm、平均円形度が0.891である有色トナー母体粒子T1を調製した。
乾燥されたトナー母体粒子T1 100質量部に、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次粒子径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、有色トナーT1を作製した。
トナーT1の作製において、着色剤をそれぞれC.I.Pig.Red 57:1、C.I.Pig.Blue 15:3、カーボンブラック(BPL、キャボット社製)に変更した以外は同様にして、有色トナーT2〜T4を作製した。
(1)樹脂微粒子の調製
(コア部用樹脂微粒子〔1〕の分散液の調製工程)
下記に示す第1段重合、第2段重合及び第3段重合を経て多層構造を有するコア部用樹脂微粒子〔1〕を調製した。
撹拌装置、温度センサー、冷却管、窒素導入装置を取り付けた反応容器に、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4質量部をイオン交換水3040質量部に溶解させた界面活性剤溶液を仕込み、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。この界面活性剤溶液に、重合開始剤(過硫酸カリウム:KPS)10質量部をイオン交換水400質量部に溶解させた重合開始剤溶液を添加し、温度を75℃とした後、スチレン532質量部、n−ブチルアクリレート200質量部、メタクリル酸68質量部、n−オクチルメルカプタン16.4質量部からなる単量体混合液を1時間かけて滴下し、この系を75℃にて2時間にわたり加熱、撹拌することによって重合(第1段重合)を行い、樹脂微粒子〔A1〕の分散液を調製した。
なお、第1段重合で調製した樹脂微粒子〔A1〕の重量平均分子量(Mw)は、16500であった。
撹拌装置を取り付けたフラスコ内において、スチレン101.1質量部、n−ブチルアクリレート62.2質量部、メタクリル酸12.3質量部、n−オクチルメルカプタン1.75質量部からなる単量体混合液に、離型剤として、パラフィンワックス「HNP−57」(日本精蝋社製)93.8質量部を添加し、90℃に加温して溶解させた。
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3質量部をイオン交換水1560質量部に溶解させた界面活性剤溶液を98℃に加熱し、この界面活性剤溶液に、前述の樹脂微粒子〔A1〕の分散液32.8質量部(固形分換算)添加し、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)により、パラフィンワックスを含有する単量体溶液を8時間混合分散させ、分散粒径340nmを有する乳化粒子を含む分散液を調製した。次いで、この乳化粒子分散液に、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重合開始剤溶液を添加し、この系を98℃にて12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、樹脂微粒子〔A2〕の分散液を調製した。
なお、第2段重合で調製した樹脂微粒子〔A2〕の重量平均分子量(Mw)は、23000であった。
上記樹脂粒子〔A2〕に、過硫酸カリウム5.45質量部をイオン交換水220質量部に溶解させた重合開始剤溶液を添加し、80℃の温度条件下で、スチレン293.8質量部、n−ブチルアクリレート154.1質量部、n−オクチルメルカプタン7.08質量部からなる単量体混合液を1時間かけて滴下した。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℃まで冷却しコア部用樹脂微粒子〔1〕の分散液を得た。
なお、コア部用樹脂微粒子〔1〕の重量平均分子量(Mw)は、26800であった。
また、コア部用樹脂微粒子〔1〕の体積平均粒径は、125nmであった。この体積平均粒径は、粒度分布測定装置「コールターマルチサイザー3」(ベックマン・コールター社製)を用いて測定した値を採用した。
さらに、このコア部用樹脂微粒子〔1〕のガラス転移温度(Tg)は、30.5℃であった。
まず、試料3.0mgをアルミニウム製パンに封入してホルダーにセットした。リファレンスとして空のアルミニウム製パンをセットした。昇降速度10℃/minで0℃から200℃まで昇温する第1昇温過程、冷却速度10℃/minで200℃から0℃まで冷却する冷却過程、及び昇降速度10℃/minで0℃から200℃まで昇温する第2昇温過程をこの順に経る測定条件(昇温・冷却条件)によって、樹脂(コア用樹脂微粒子)について、DSC曲線を得た。当該DSC曲線に基づいて、その第2昇温過程における第1の吸熱ピークの立ち上がり前のベースラインの延長線と、第1の吸熱ピークの立ち上がり部分からピーク頂点までの間で最大傾斜を示す接線を引き、その交点をガラス転移温度(Tg)とした。
上記コア部用樹脂粒子〔1〕の第1段重合において、スチレンを548質量部、2−エチルヘキシルアクリレートを156質量部、メタクリル酸を96質量部、n−オクチルメルカプタンを16.5質量部に変更した単量体混合液を用いた以外は同様にして、重合反応及び反応後の処理を行い、シェル層用樹脂微粒子〔1〕の分散液を調製した。
なお、シェル層用樹脂粒子〔1〕の重量平均分子量(Mw)は、26800であった。
また、シェル層用樹脂粒子〔1〕のガラス転移温度(Tg)は、49.8℃であった。
ドデシル硫酸ナトリウム90質量部をイオン交換水1600質量部に添加し、この溶液を撹拌しながら、C.I.Pig.Yellow 74を420質量部徐々に添加し、次いで、撹拌装置「クレアミックス」(エム・テクニック社製)を用いて分散処理することにより、着色剤微粒子が分散されてなる着色剤微粒子分散液〔1〕を調製した。
この着色剤微粒子分散液〔1〕における着色剤微粒子の粒径を電気泳動光散乱光度計「ELS−800」(大塚電子杜製)を用いて測定したところ、体積平均粒径で110nmであった。
(a)コア部(コア粒子)の形成
コア部用樹脂微粒子〔1〕の分散液420質量部(固形分換算)と、イオン交換水900質量部と、着色剤微粒子分散液〔1〕100質量部とを、温度センサー、冷却管、窒素導入装置、撹拌装置を取り付けた反応容器に入れて撹拌した。反応容器内の温度を30℃に調整した後、この溶液に5mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を加えてpHを8〜11に調整した。
なお、コア部(コア粒子)〔1〕の円形度をフロー式粒子像分析装置「FPIA2100」(シスメックス社製)にて測定したところ、平均円形度は0.930であった。
次いで、65℃においてシェル層用樹脂微粒子〔1〕の分散液46.8質量部(固形分換算)を添加し、更にMg元素含有の凝集剤として塩化マグネシウム・6水和物2質量部をイオン交換水60質量部に溶解した水溶液を、10分間かけて添加した後、80℃(シェル化温度)まで昇温し、1時間にわたり撹拌を継続し、コア部(コア粒子)〔1〕の表面に、シェル層用樹脂微粒子〔1〕の微粒子を融着させた後、80℃(シェル熟成温度)で所定の円形度まで熟成処理を行い、シェル層を形成させた。ここで、塩化ナトリウム40.2質量部をイオン交換水1000質量部に溶解した水溶液を加え、8℃/分の条件で30℃まで冷却し、生成した融着粒子を濾過し、45℃のイオン交換水で繰り返し洗浄し、その後、40℃の温風で乾燥することにより、コア部(コア粒子)表面にシェル層を有する、体積平均粒径が7.1μm、平均円形度が0.951である有色トナー母体粒子T5を調製した。
乾燥されたトナー母体粒子T5 100質量部に、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次粒子径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、有色トナーT5を作製した。
トナーT5の作製において、有色着色剤をそれぞれC.I.Pig.Red 57:1、C.I.Pig.Blue 15:3、カーボンブラック(BPL、キャボット社製)に変更した以外は同様にして、トナーT6〜T8を作製した。
評価機として、市販のデジタル印刷システム「bizhub PRESS C1100 5現像機 改造機(中間転写体による一括転写+一括定着、コニカミノルタ株式会社製)」を用いた。本評価機は、スタート時の現像剤量が本来なら1100gであるところ、1000gを投入して実写を行った。
上記にようにして得られた白色トナー及び有色トナーを表IIIに記載のように適宜組み合わせて投入し(実験No.J1〜J16)、20℃/50%RHの環境下で10万枚の印刷を行い、初期状態、並びに5万枚及び10万枚印刷後の状態において、下記評価を行った。
評価結果を表IIIに示す。
初期状態、並びに5万枚及び10万枚印刷後のベタ画像部の画像濃度を、反射濃度計「RD−918」(マクベス社製)を用いて測定し、下記評価基準に従って評価した。
白色画像濃度の測定は、まず画像濃度約1.35の上質黒紙(64g/m2)を準備し、これに白色トナーによる白色ベタ画像部を出力し、マクベス反射濃度計「RD−918」を用いて各々20か所の絶対画像濃度を測定し、以下の計算式から白色画像濃度とした。
=上質黒紙濃度(1.35上質黒紙20か所における画像濃度の平均値)
−白色ベタ画像部測定濃度(白色ベタ画像部20か所における画像濃度の平均値)
B:1.20以上、1.30未満
C:0.80以上、1.20未満
D:0.80未満
初期状態、並びに5万枚及び10万枚印刷後のカブリ濃度を、反射濃度計「RD−918」(マクベス社製)を用いて測定し、下記評価基準に従って評価した。カブリ濃度は、上述の白色画像濃度測定と同様の測定方法ではあるが、印刷後の非画像部の濃度を計測する。
=上質黒紙濃度(1.35上質黒紙20か所における画像濃度の平均値)
−非画像部濃度(非画像部20か所における画像濃度の平均値)
B:0.005以上、0.010未満
C:0.010以上、0.015未満
D:0.015以上
初期状態、並びに5万枚及び10万枚印字後の中間転写体のクリーニング性を目視にて観察し、下記評価基準に従って評価した。
B:トナーのすり抜けにより、トナーによる軽微な斑点やスジが発生するものの画像には出ず、実用上問題がない
C:トナーのすり抜けにより、トナー起因の明確な斑点や、スジが発生し、画像上にも現れ、実用上問題がある
初期状態、並びに5万枚及び10万枚印字後、ペーパー上からW、Y、M、C、Bkの順でベタ画像を5色重ねて画像形成し、定着機からの分離性を目視にて観察し、下記評価基準に従って評価した。
B:全面ベタ画像中に、軽微な定着機の分離ヅメあとが見られるものの実用上問題がない
C:全面ベタ出力中に、分離ヅメが画像に食い込み、実用上問題がある
表IIIから明らかなように、本発明の静電荷像現像用白色トナーを用いた画像形成は、比較例の静電荷像現像用白色トナーを用いた画像形成と比べて、画像濃度、カブリ濃度、中間転写体のクリーニング性及び定着分離性に優れていることが確認された。
以上から、結着樹脂、白色着色剤及び離型剤を含むトナー母体粒子と、外添剤とからなるトナー粒子を含有し、外添剤として、体積基準のメジアン径が0.5〜1.5μmの範囲内である脂肪酸金属塩粒子を含有し、トナー粒子の平均円形度が0.870〜0.950の範囲内である静電荷像現像用白色トナーを用いることが、高ストレスな状況下においても、長期にわたって極めて安定した高画質なフルカラー画像を提供可能とすることに有用であることがわかる。
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
5W、5Y、5M、5C、5Bk 1次転写ローラー
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
70 中間転写体
100 画像形成装置
Claims (6)
- 結着樹脂、白色着色剤及び離型剤を含むトナー母体粒子と、外添剤とからなるトナー粒子を含有する静電荷像現像用白色トナーであって、
前記外添剤として、体積基準のメジアン径が0.5〜1.5μmの範囲内である脂肪酸金属塩粒子を含有し、
前記トナー粒子の平均円形度が、0.870〜0.950の範囲内であることを特徴とする静電荷像現像用白色トナー。 - 前記脂肪酸金属塩が、ステアリン酸亜鉛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。
- 白色以外の有色の着色剤を含む静電荷像現像用有色トナーとともに、転写材上に中間転写体により一括転写され、更に一括定着される画像形成方法に使用され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。
- 少なくとも帯電工程、潜像形成工程、現像工程、転写工程、定着工程及びクリーニング工程を有する画像形成方法であって、
前記転写工程は、
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と、白色以外の有色の着色剤を含む静電荷像現像用有色トナーとを中間転写体に1次転写する工程と、
前記中間転写体上に形成されたトナー像を転写材上に2次転写する工程と、
を有することを特徴とする画像形成方法。 - 前記静電荷像現像用有色トナーに含有されるトナー母体粒子の平均円形度が、0.951〜0.990の範囲内であることを特徴とする請求項4に記載の画像形成方法。
- 連続して搬送される前記転写材間の非画像形成領域に対応する前記中間転写体部分に前記静電荷像現像用白色トナーを転写し、
前記クリーニング工程において、前記静電荷像現像用白色トナーを回収するとともに、前記静電荷像現像用白色トナーを用いて前記中間転写体をクリーニングすることを特徴とする請求項4又は請求項5に記載の画像形成方法。
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