JP2017067800A - 白トナー、白トナーセット、着色トナーセット、現像剤、カートリッジ、画像形成方法、及び、画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
Description
しかしながら、従来のトナーによる画像の色再現性は、通常の印刷で用いられる印刷インクによる画像の色再現に比較して劣ることが多く、印刷業務に使用される場合に制限をもたらしていた。
特許文献1では、法事文書などの作成のためにグレートナーを用いる画像形成方法が開示されている。
<1> 白色トナー粒子及び黒色トナー粒子を含有し、前記黒色トナー粒子の含有率が、全トナー粒子総数の0.01個数%以上1個数%未満であることを特徴とする白トナー、
<2> 前記白トナーの画像白色度が80〜90%である、<1>に記載の白トナー、
<3> 前記黒色トナー粒子の結着樹脂、及び、前記白色トナー粒子の結着樹脂が、共に、ポリエステル樹脂を含有する、<1>又は<2>に記載の白トナー、
<4> 白色度の異なる、<1>〜<3>のいずれか1つに記載の白トナーを2種以上含む、白トナーセット、
<5> <1>〜<3>のいずれか1つに記載の白トナー、及び、少なくとも1種の着色トナーを含有する、着色トナーセット、
<6> <1>〜<3>のいずれか1つに記載の白トナー及びキャリアを含有する現像剤、
<7> 画像形成装置に着脱可能であり、<1>〜<3>のいずれか1つに記載の白トナーを収容するカートリッジ、
<8> 像保持体表面に静電潜像を形成する潜像形成工程と、前記像保持体表面に形成された静電潜像を、<1>〜<3>のいずれか1つに記載の白トナーを含む現像剤により現像してトナー像を形成する現像工程と、前記トナー像を記録用紙表面に転写する転写工程と、前記記録用紙表面に転写されたトナー像を定着する定着工程と、を含む、画像形成方法、
<9> 記録用紙の白色度を検出する工程、及び、検出された白色度に応じた画像白色度を有する白トナーを選択する工程、を更に含む、<8>に記載の画像形成方法、
<10> 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、<1>〜<3>のいずれか1つに記載の白トナーを含む現像剤により前記静電荷像を現像してトナー像を形成する現像手段と、前記像保持体の表面に形成されたトナー像を記録用紙の表面に転写する転写手段と、前記記録用紙の表面に転写されたトナー像を定着する定着手段と、を備える画像形成装置。
すなわち、黒、灰色及び白は、着色のない中間色であるが、特に白の中でも、その微妙な階調の白が求められるという白系トナーを、本発明は提供するものである。
<2>に記載の発明によれば、白色度が80%未満であるか、又は、90%を超える場合に比して、オフホワイトの再現がより良好なトナーを提供することができる。
<3>に記載の発明によれば、前記黒色トナー及び前記白色トナーの結着樹脂が共にポリエステル樹脂を含有しない場合に比して、オフホワイトの再現がより良好なトナーを提供することができる。
<4>に記載の発明によれば、白色トナーを用いる場合に比して、オフホワイトの再現が良好な白トナーセットを提供することができる。
<5>に記載の発明によれば、白色トナーを用いる場合に比して、オフホワイトの再現がより良好な着色トナーセットを提供することができる。
<6>に記載の発明によれば、白色トナーを用いる場合に比して、オフホワイトの再現がより良好な現像剤を提供することができる。
<7>に記載の発明によれば、白色トナーを用いる場合に比して、オフホワイトの再現がより良好なカートリッジを提供することができる。
<8>に記載の発明によれば、白色トナーを用いる場合に比して、オフホワイトの再現がより良好な画像形成方法を提供することができる。
<9>に記載の発明によれば、記録用紙の白色度を検出する工程を有しない場合に比して、オフホワイトの再現がより良好な画像形成方法を提供することができる。
<10>に記載の発明によれば、本構成を有しない場合に比して、オフホワイトの色再現がより良好な画像形成装置を提供することができる。
なお、以下、「A〜B」と標記した数値範囲は、AとBの間の範囲だけでなく、その両端であるA及びBも含む範囲を表す。例えば、「A〜B」と標記された数値範囲は、「A以上B以下」又は「B以上A以下」を表す。
本実施形態の白トナーは、白色トナー粒子及び黒色トナー粒子を含有し、黒色トナー粒子の含有率が、全トナー粒子総数の0.01個数%以上1個数%未満であることを特徴とする。
全トナー粒子総数に対して黒色トナー粒子の含有量が0.01個数%未満であると、わずかに灰色がかった白(オフホワイト)の色が再現しにくくなり、逆に1個数%を超えると、わずかに灰色がかった白の再現には不向きになる。
白トナー中の黒色トナー粒子の含有率は、後述の方法で測定される。
本実施形態の白トナーは、その画像白色度が80〜90%であることが好ましく、85〜90%であることがより好ましい。画像白色度は、白トナーの盛り量が、6g/m2のベタ画像について、ISO白色度(ISO 2470)により定める。なお、ベタ画像とは、被覆率(エリアカッバリッジ)が100%の画像をいう。
以下に、トナー母粒子の必須成分である結着樹脂及び着色剤、並びに、任意成分である離型剤について説明し、続いて、外添剤について述べる。
本実施形態に用いられる白トナーを構成する黒色トナー粒子及び白色トナー粒子は、それぞれ、所望の着色剤及び結着樹脂を含むトナー母粒子を含有することが好ましい。
トナー母粒子が含有する結着樹脂としては、トナー分野に使用される結着樹脂が広く使用され、スチレン類、(メタ)アクリル酸エステル類、(メタ)アクリロニトリル類などの単量体に由来する単独重合体、若しくは、これらの2種以上の単量体に由来する共重合体、又は、これらの混合物が例示できる。スチレン系単量体及び(メタ)アクリル酸系単量体の共重合体が好ましく例示される。なお、「(メタ)アクリル」とは、「アクリル」又は「メタクリル」のいずれか片方又は両方を意味する。
本実施形態の白トナーに含まれる黒色トナー粒子の結着剤、及び、白色トナー粒子の結着樹脂としては、上述したように、ポリエステル樹脂が好ましい。
多価カルボン酸成分としては、例えば、シュウ酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、スペリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、1,9−ノナンジカルボン酸、1,10−デカンジカルボン酸、1,12−ドデカンジカルボン酸、1,14−テトラデカンジカルボン酸、1,18−オクタデカンジカルボン酸等の脂肪族ジカルボン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレン−2,6−ジカルボン酸、マロン酸、メサコニン酸等の二塩基酸等の芳香族ジカルボン酸が例示される。更に、これらの無水物やこれらの低級アルキルエステルも使用される。
三価以上のカルボン酸としては、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸、1,2,5−ベンゼントリカルボン酸、1,2,4−ナフタレントリカルボン酸等、及びこれらの無水物やこれらの低級アルキルエステルなどが例示される。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。
三価以上の多価アルコールとしては、例えば、ソルビトール、ペンタエリスリトール、グリセロール、トリメチロールプロパンが例示される。
「結晶性ポリエステル樹脂」は、示差走査熱量測定(DSC)において、明確な吸熱ピークを有するものをいう。具体的には、昇温速度10℃/minで測定した際の吸熱ピークの半値幅が6℃以内であることを意味する。一方、吸熱ピークの半値幅が6℃を超える樹脂や、明確な吸熱ピークが認められない樹脂は、非結晶性(非晶性)とする。
二価以上の芳香族カルボン酸化合物としては、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸及びトリメリット酸が好ましく、テレフタル酸及びトリメリット酸がより好ましい。
結晶性ポリエステル樹脂では、脂肪族ジカルボン酸と脂肪族ジオールとからなることが好ましく、主鎖部分の炭素数が4〜20である直鎖型ジカルボン酸、直鎖型脂肪族ジオールがより好ましい。直鎖型であると、ポリエステル樹脂の結晶性に優れ、結晶融点が適度であるため、耐トナーブロッキング性、画像保存性、及び、低温定着性に優れる。また、炭素数が4以上であると、エステル結合濃度が低く、電気抵抗が適度であり、トナー帯電性に優れる。また、20以下であると、実用上の材料の入手が容易である。前記炭素数としては14以下であることがより好ましい。
脂肪族ジオールとしては、具体的には、例えば、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、1,11−ウンデカンジオール、1,12−ドデカンジオール、1,13−トリデカンジオール、1,14−テトラデカンジオール、1,18−オクタデカンジオール、1,14−エイコサンデカンジオールなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらのうち、入手容易性を考慮すると1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオールが好ましい。
三価以上のアルコールとしては、例えば、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールなどが挙げられる。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。
多価アルコール成分のうち、前記脂肪族ジオール成分の含有量が80モル%以上であることが好ましく、90モル%以上であることがより好ましい。前記脂肪族ジオール成分の含有量が80モル%以上であると、ポリエステル樹脂の結晶性に優れ、融点が適度であるため、耐トナーブロッキング性、画像保存性、及び、低温定着性に優れる。
ここで、結晶性ポリエステル樹脂の融解温度の測定には、示差走査熱量計を用い、室温(20℃)から180℃まで毎分10℃の昇温速度で測定を行った時のJIS K−7121:87に示す入力補償示差走査熱量測定の融解ピーク温度として求めることができる。なお、結晶性ポリエステル樹脂は、複数の融解ピークを示す場合があるが、本実施形態においては、最大のピークをもって融解温度とする。
ここで、非結晶性ポリエステル樹脂のガラス転移温度は、ASTM D3418−82に規定された方法(DSC法)で測定した値のことをいう。
また、本実施形態におけるガラス転移温度の測定は、例えば、示差走査熱量測定法に従い、例えば、「DSC−20」(セイコー電子工業(株)製)によって測定でき、具体的には、試料約10mgを一定の昇温速度(10℃/min)で加熱し、ベースラインと吸熱ピークの傾線との交点よりガラス転移温度が得られる。
また、非晶性ポリエステル樹脂の重量平均分子量は、5,000〜100,000であることが好ましく、10,000〜90,000であることがより好ましく、20,000〜80,000であることが更に好ましい。
結晶性ポリエステル樹脂及び非晶性ポリエステル樹脂の重量平均分子量が、それぞれ上記の数値の範囲内であると、画像強度と定着性が両立されるので好ましい。上記の重量平均分子量は、いずれもテトラヒドロフラン(THF)可溶分のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法による分子量測定で得られる。樹脂の分子量はTHF可溶物をTSK−GEL(GMH(東ソー(株)製))等を使用して、THF溶媒で測定し、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される。
なお、必要に応じて、酸価や水酸基価の調整等の目的で、酢酸、安息香酸等の一価の酸や、シクロヘキサノールベンジルアルコール等の一価のアルコールも用いられる。
ポリエステル樹脂は、上記多価アルコールと多価カルボン酸を常法に従って縮合反応させることによって製造してもよい。例えば、上記多価アルコールと多価カルボン酸、必要に応じて触媒を入れ、温度計、撹拌器、流下式コンデンサを備えた反応容器に配合し、不活性ガス(窒素ガス等)の存在下、150℃〜250℃で加熱し、副生する低分子化合物を連続的に反応系外に除去し、所定の酸価や分子量に達した時点で反応を停止させ、冷却し、目的とする反応物を取得することによって製造される。
本実施形態において、白色トナー粒子のトナー母粒子は、白色の着色剤を含有し、黒色トナー粒子のトナー母粒子は、黒色の着色剤を含有する。
着色剤としては、公知のものを用いることができ、染料であっても顔料であってもよいが、耐光性や耐水性の観点から、顔料であることが好ましい。
黒色の着色剤として、カーボンブラック、活性炭、チタンブラック、磁性粉、マンガンを含有した非磁性粉が例示され、カーボンブラックが好ましい。
白色の着色剤として、亜鉛華、酸化チタン、アンチモン白、硫化亜鉛、及び、アルミナが例示でき、酸化チタン及びアルミナが好ましく、酸化チタン(チタニア)がより好ましい。
着色剤は、表面処理されていてもよく、顔料分散剤を併用してもよい。
本実施形態において、白色トナー粒子及び黒色トナー粒子のトナー母粒子は離型剤を含有することが好ましい。
離型剤の具体例としては、例えば、エステルワックス、ポリエチレン、ポリプロピレン又はポリエチレンとポリプロピレンの共重合物が好ましいが、ポリグリセリンワックス、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックス、カルナウバワックス、サゾールワックス、モンタン酸エステルワックス、脱酸カルナバワックス、パルミチン酸、ステアリン酸、モンタン酸、ブランジン酸、エレオステアリン酸、バリナリン酸などの不飽和脂肪酸類、ステアリルアルコール、アラルキルアルコール、ベフェニルアルコール、カルナウビルアルコール、セリルアルコール、メリシルアルコール、或いは更に長鎖のアルキル基を有する長鎖アルキルアルコール類などの飽和アルコール類;ソルビトールなどの多価アルコール類;リノール酸アミド、オレイン酸アミド、ラウリン酸アミドなどの脂肪酸アミド類;メチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスカプリン酸アミド、エチレンビスラウリン酸アミド、ヘキサメチレンビスステアリン酸アミドなどの飽和脂肪酸ビスアミド類、エチレンビスオレイン酸アミド、ヘキサメチレンビスオレイン酸アミド、N,N’−ジオレイルアジピン酸アミド、N,N’−ジオレイルセバシン酸アミドなどの不飽和脂肪酸アミド類;m−キシレンビスステアリン酸アミド、N,N’−ジステアリルイソフタル酸アミドなどの芳香族系ビスアミド類;ステアリン酸カルシウム、ラウリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウムなどの脂肪酸金属塩(一般に金属石けんといわれているもの);脂肪族炭化水素系ワックスにスチレンやアクリル酸などのビニル系モノマーを用いてグラフト化させたワックス類;ベヘニン酸モノグリセリドなどの脂肪酸と多価アルコールの部分エステル化物;植物性油脂の水素添加などによって得られるヒドロキシル基を有するメチルエステル化合物などが挙げられる。
離型剤の含有量は、黒色トナー母粒子又は白色トナー母粒子の100質量部に対して、1〜20質量部であることが好ましく、3〜15質量であることがより好ましい。上記範囲であると、良好な定着及び画質特性の両立が可能である。
本実施形態において、トナー母粒子及びトナーの帯電性を制御するため、トナー母粒子表面を表面処理してもよいし、トナー母粒子に帯電制御剤を添加してもよいが、トナー母粒子表面を表面処理することが好ましい。
なお、特に帯電性を制御しない場合、負帯電のトナー母粒子となることが多い。
トナー母粒子が正帯電となるように表面処理する方法としては、ポリアリルアミン類やポリアミノプロピルビグアナイド(ポリヘキサナイド)、ポリエチレンイミン類等をトナー母粒子表面に付着又は反応させる方法が好適に挙げられる。
本実施形態に用いられる白トナー中の白色トナー粒子及び黒色トナー粒子は、外添剤を含有してもよい。
外添剤としては、シリカ粒子及び/又はチタニア粒子が好ましく挙げられる。
本実施形態において、白トナーは上記の成分に加え、その他の成分を含有していてもよい。その他の成分としては、特に制限はなく、公知の成分が挙げられ、例えば、滑剤、研磨剤等が挙げられる。
白トナー中の黒色トナー粒子の含有率は、光学顕微鏡による観察画像の画像処理により測定される。なお、観測倍率は、500倍として、測定する粒子数は、100,000個以上とする。
測定は、スライドガラス上にサンプリングした白トナー粒子を光学顕微鏡により観察し、ビデオカメラを通じて画像解析装置(LUZEX III、NIRECO社製)に取り込んで、画像解析を行い求める。この際の白トナー粒子の全サンプリング数を100,000個として、黒色トナー粒子の含有率を測定する。
本実施形態に用いられる白トナー中の白色トナー粒子及び黒色トナー粒子の体積平均粒径は、いずれも2〜9μmであることが好ましい。上記範囲であると、本実施形態の効果がより顕著に発揮される。
本実施形態に用いられる白トナーは、黒色トナー粒子を、全トナー粒子総数の0.01個数%以上1個数%未満となるように、白色トナー粒子と混合することにより製造される。黒色トナー粒子及び白色トナー粒子の製造方法は、特に限定されず、公知である混練・粉砕製法等の乾式法や、凝集合一法等の湿式法等によって作製される。これらの方法の中でも、凝集合一法が好ましい。
以下、結着樹脂としてポリエステル樹脂を使用する場合を例として、原料トナー粒子(黒色トナー粒子又は白色トナー粒子)の製造方法について詳しく説明する。
以下、結着樹脂としてポリエステル樹脂を使用する場合について説明する。
ポリエステル樹脂粒子の分散液は、溶融したポリエステル樹脂を水中に分散することにより作製される。分散を容易にするために、酸基を有するポリエステル樹脂を使用し、その分散のために、水酸化アルカリ金属及び/又は界面活性剤を併用することが好ましい。分散は、二軸混練押出機などの分散機を使用して、分散機による剪断力の下で行うことが好ましい。その際、加熱してポリエステル樹脂の粘性を下げてポリエステル樹脂粒子を形成することがより好ましい。分散は、有機溶媒を使用することなく実施することが好ましい。
また、分散工程に使用される界面活性剤としては、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、オクタデシル硫酸ナトリウム、オレイン酸ナトリウム、ラウリル酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム等のアニオン性界面活性剤、ラウリルアミンアセテート、ステアリルアミンアセテート、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド等のカチオン性界面活性剤、ラウリルジメチルアミンオキサイド等の両性イオン性界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアミン等のノニオン性界面活性剤等の界面活性剤が挙げられ、アニオン界面活性剤が好ましい。
樹脂粒子の大きさとしては、その平均粒径(体積平均粒径)は、60nm以上300nm以下の範囲であることが好ましく、150nm以上250nm以下の範囲であることがより好ましい。上記範囲であると、樹脂粒子の凝集性が十分であり、かつ、トナーの粒径分布を狭くすることができる。
分散処理により、好ましくは体積平均粒径が1μm以下の離型剤粒子を含む離型剤分散液を得ることができる。なお、より好ましい離型剤粒子の体積平均粒径は、100nm以上500nm以下である。
前記凝集工程においては、樹脂粒子分散液、離型剤分散液、着色剤(カーボンブラック又はチタンホワイト)粒子分散液等を混合して混合液とし、非結晶性樹脂粒子のガラス転移温度以下の温度で加熱して凝集させ、凝集粒子を形成することが好ましい。凝集粒子の形成は、撹拌下、混合液のpHを酸性にすることによってなされる。
pHとしては、2以上7以下の範囲が好ましく、2.2以上6以下の範囲がより好ましく、2.4以上5以下の範囲がトナーの粒度分布を狭くするという点から更に好ましい。この際、凝集剤を使用することも有効である。
なお、凝集工程において、離型剤分散液は、樹脂粒子分散液等の各種分散液と共に一度に添加・混合してもよいし、複数回に分割して添加してもよい。
前記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、硫酸アルミニウムなどの金属塩、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などが挙げられる。その中でも特に、アルミニウム塩及びその重合体が好適である。
融合工程においては、前記凝集工程に準じた撹拌条件下で、凝集粒子の懸濁液のpHを3以上9以下の範囲に上昇させることにより凝集の進行を止め、前記結晶性樹脂の溶融温度以上の温度で加熱を行うことにより凝集粒子を融合させることが好ましい。また、前記非結晶性樹脂で前記凝集粒子を被覆した場合には、該非結晶性樹脂も融合しコア凝集粒子を被覆することが好ましい。前記加熱の時間としては、融合がされる程度行えばよく、好ましくは0.5時間以上10時間以下行えばよい。
融合後に冷却し、融合粒子が得られる。また、冷却の工程で、結晶性樹脂の溶融温度近傍(溶融温度±10℃の範囲)で冷却速度を落とす、いわゆる徐冷をすることで結晶化を促進してもよい。
また、得られたトナー母粒子に外添剤を外添する工程を実施することが好ましい。
外添工程におけるトナー母粒子の表面に外添剤を外添する方法としては、特に制限はなく、公知の方法が用いられ、例えば、機械的方法、又は、化学的方法で付着させる方法が挙げられる。
更に必要に応じ、超音波篩分機、振動篩分機、風力篩分機などを使って、トナーの粗大粒子を外添後取り除いてもよい。
本実施形態の静電荷像現像剤(以下、単に「現像剤」ともいう。)は、本実施形態の静電荷像現像用トナーを少なくとも含有する。必要に応じて、他の公知の成分を含有していてもよい。
(1)一成分現像剤
本実施形態に係る現像剤は、一成分現像剤であってもよい。一成分現像剤の場合には、磁性金属粒子を含む磁性一成分現像剤であってもよく、磁性金属粒子を含有しない非磁性一成分現像剤であってもよい。
本実施形態において、非磁性一成分現像剤が好適である。非磁性一成分現像剤の場合には、本実施形態の白トナーをそのまま現像剤(非磁性一成分現像剤)として使用することが好ましく、非磁性一成分接触現像方式による静電荷像現像用トナーとして好適に使用される。
二成分現像剤として用いる場合には、本実施形態の白トナー及びキャリアが混合して使用される。
二成分現像剤に使用しうるキャリアとしては、特に制限はなく、例えば酸化鉄、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や、これら芯材表面に樹脂被覆層を有する樹脂コートキャリア、磁性分散型キャリア等が挙げられる。またキャリアは、マトリックス樹脂に導電材料などが分散された樹脂分散型キャリアであってもよい。
導電材料としては、例えば、金、銀、銅といった金属やカーボンブラック、更に酸化チタン、酸化亜鉛、硫酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、チタン酸カリウム、酸化スズ、カーボンブラック等が例示されるが、これらに限定されるものではない。
キャリアの芯材の体積平均粒径としては、例えば、10μm以上500μm以下の範囲が挙げられ、30μm以上100μm以下が好ましい。
またキャリアの芯材の表面を樹脂被覆する方法としては、例えば、前記被覆樹脂、及び必要に応じて各種添加剤を溶媒に溶解した被覆層形成用溶液により被覆する方法が挙げられる。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、例えば、キャリアの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キャリアの芯材表面に噴霧するスプレー法、キャリアの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。
キャリアとトナーとの混合方法としては、特に制限はなく、例えば、Vブレンダー等の公知の装置や方法により混合することができる。
白トナーは、黒色トナー粒子と白色トナー粒子とを混合して、均一に撹拌することにより製造される。具体的には、黒色トナー粒子と白色トナー粒子と外添剤とを一緒に混合し、撹拌してもよい。また、外添した黒色トナー粒子と、同じく外添した白色トナー粒子とを混合してもよい。画像記録装置に装填する前に、予め製造した白トナーを使用してもよく、また、画像記録装置の中で、黒色トナー粒子と白色トナー粒子とを所望の比率で混合して白トナーを製造することもできる。黒色トナー粒子を約10個数%含有するマスタートナーを別途調製しておき、このマスタートナーと白色トナー粒子とを混合し撹拌することにより、白トナーを製造してもよい。
本実施形態において、白色度の異なる白トナーを2種以上含む白トナーセットが好適に使用される。例えば、白トナーを修正インクとして使用する場合、すなわち記録紙上の不要のテキスト部分を隠蔽する場合には、記録用紙の白色度に近い白色度を有する白トナーが選択され使用される。記録用紙の白色度に近い白色度を有する白トナーを使用すると、修正箇所が目立ちにくくなる。この場合、修正インクは、記録用紙の一部を隠蔽するために使用されるものであり、記録用紙の全面乃至周囲の枠部を除く中央部全面を下引きするために使用されるものではない。
記録用紙の白色度を予めセンサーで検出して、検出された白色度に近い白トナーを修正インクとして使用してもよい。
また、画像再現に白トナーを使用する場合、白色の中の微妙な陰影を再現するために、適当な白色度を有する白トナーが選択される。例えば、厚い雲の陰影や、日陰の白壁を再現するために、記録用紙の白色度とは異なる白色度を有する白トナーを使用することが色再現の観点から好ましい。記録用紙が上質紙で高い白色度を有する場合には、その白色度よりも低い白色度を有する白トナーを使用することが色再現上好ましく、逆に記録用紙が再生紙であって、低い白色度を有する場合には、この白色度よりも高い白色度を有する白トナーを使用することがわずかに灰色を帯びた白を再現する上で好ましい。黒色トナーしかない場合には、低い被覆率でのわずかの違いとなるので、調子再現が難しくなる。
イエロー(Y)トナー、マゼンタ(M)トナー、シアン(C)トナー、及び、ブラックトナーの着色剤としては、公知のトナー着色剤が使用される。
本実施形態の白トナーを用いた画像形成方法について説明する。本実施形態の静電荷像現像剤は、公知の電子写真方式を利用した画像形成方法に利用される。具体的には以下の工程を有する画像形成方法において利用される。
好ましい画像形成方法は、像保持体表面に静電潜像を形成する潜像形成工程と、前記像保持体表面に形成された静電潜像を本実施形態の白トナーを含む現像剤により現像してトナー像を形成する現像工程と、トナー像を記録用紙に転写する転写工程と、前記記録用紙に転写されたトナー像を定着する定着工程と、を含む。また、転写工程には、静電荷潜像の像保持体から記録用紙へのトナー像の転写を媒介する中間転写体を用いてもよい。
また、転写後の前記像保持体表面の残留トナーを除去するクリーニング工程を有することも好ましい。
前記静電潜像形成工程は、像保持体(感光体)上に静電潜像を形成する工程である。
前記現像工程は、現像剤保持体上の現像剤層により前記静電潜像を現像してトナー画像を形成する工程である。前記現像剤層としては、本実施形態の白トナーを含む現像剤を含んでいれば特に制限はない。
前記定着工程では、例えば、加熱ローラの温度を一定温度に設定した加熱ローラ定着器により、転写紙上に転写したトナー像を定着して複写画像を形成する方式が挙げられる。
前記クリーニング工程は、像保持体上に残留する静電荷像現像剤を除去する工程である。
白トナーをオフホワイトの色再現を重視した色再現に使用する場合には、記録用紙の白色度との関係で最適の白色度を有する白トナーを選択することが好ましい。例えば、記録用紙の白色度が90%を超える上質紙である場合、空に浮かぶ雲の陰影、日陰の白壁などを再現するためには、白色度が約70〜80%の白トナーを選ぶことが好ましい。逆に、白色度が約60%の再生紙を記録用紙として使用する場合には、約80〜90%の白色度を有する白トナーをハイライトの白色を再現するために使用することが好ましい。その他、再現する色画像中において重視するオフホワイトの画像の内容及び使用する記録用紙の白色度に応じた、適切な白色度を有する白トナーを選択することが好ましい。また、選択した白トナーの白色度と、その被覆率を変化させることにより、わずかではあるが異なった灰色を帯びたオフホワイトのトーン(調子)が再現される。
白トナーの載り量は、記録用紙に使用する場合、ベタ画像として4〜8g/m2であることが好ましく、4.5〜6g/m2であることがより好ましい。
また、ポリエチレンテレフタレート(PET)など、透明な支持体に使用する場合には、同じくベタ画像で5〜8g/m2であることが好ましく、6〜7g/m2であることがより好ましい。
白色度を検出するためには、記録用紙の白色度を検出するためのセンサーを使用する。検出された記録用紙の白色度を記憶し、別に記録された白トナーの白色度と比較して、適切な白色度を有する白トナーを白トナーセットから選択することが好ましい。
本実施形態の画像形成装置は、本実施形態の白トナーによる白トナー画像を、記録用紙に形成する白トナー画像形成手段を備え、好ましくは更に3原色カラートナー(CMYK)によるカラー画像を前記記録用紙に形成するカラートナー形成手段を備える。
以下、本実施形態の白トナーを含む静電荷像現像剤を用いた画像形成装置について説明する。
本実施形態の画像形成装置は、像保持体と、前記像保持体を帯電させる帯電手段と、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、本実施形態の白トナーを含む現像剤により前記静電荷像を現像してトナー像を形成する現像手段と、前記像保持体の表面に形成されたトナー像を記録用紙の表面に転写する転写手段と、前記記録用紙の表面に転写されたトナー像を定着する定着手段と、を備える。
なお、本実施形態の画像形成装置は、上記のような像保持体と、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、を少なくとも含むものであれば特に限定はされず、その他必要に応じて、クリーニング手段、除電手段等を含んでいてもよい。
前記転写手段では、中間転写体を用いて2回以上の転写を行ってもよい。また、中間転写体としては、中間転写ベルトが例示できる。
本実施形態の現像剤カートリッジは、本実施形態の白トナーを含有する現像剤であればよく、特に制限はない。現像剤カートリッジは、例えば、現像手段を備えた画像形成装置に着脱され、この現像手段に供給されるための現像剤として、前記本実施形態の白トナーを含む現像剤が収納されているものである。
また、現像剤カートリッジは、トナー及びキャリアを収納するカートリッジであってもよく、トナーを単独で収納するカートリッジとキャリアを単独で収納するカートリッジとを別体としたものでもよい。
更に、ハウジング50内の所定の位置には露光装置3が配置されており、露光装置3から出射された光ビームを帯電後の電子写真感光体1Y、1M、1C、1Kの表面に照射することが可能となっている。これにより、電子写真感光体1Y、1M、1C、1Kの回転工程において帯電、露光、現像、1次転写の各工程が順次行われ、各色のトナー像が中間転写ベルト20上に重ねて転写される。
ここで、帯電ロール2Y、2M、2C、2Kは、電子写真感光体1Y、1M、1C、1Kの表面に導電性部材(帯電ロール)を接触させて感光体に電圧を印加し、感光体表面を予め定められた電位に帯電させるものである(帯電工程)。なお、本実施形態において示した帯電ロールの他、帯電ブラシ、帯電フィルム若しくは帯電チューブなどを用いて接触帯電方式による帯電を行ってもよい。また、コロトロン若しくはスコロトロンを用いた非接触方式による帯電を行ってもよい。
現像装置4Y、4M、4C、4Kとしては、後述する非磁性一成分トナー又は非磁性一成分現像剤を接触させて現像する一般的な現像装置を用いることができる(現像工程)。そのような現像装置としては、非磁性一成分トナー又は非磁性一成分現像剤を用いる限り特に制限はなく、目的に応じて適宜公知のものを選択することができる。一次転写工程では、1次転写ロール5Y、5M、5C、5Kに、像保持体上のトナーと逆極性の1次転写バイアスが印加されることで、像保持体から中間転写ベルト20へ各色のトナーが順次1次転写される。
2次転写ロール26に、中間転写ベルト20上のトナーと逆極性の2次転写バイアスが印加されることで、中間転写ベルト20から被記録媒体Pへトナーが2次転写される。バックアップロール24と2次転写ロール26との間を通った中間転写ベルト20は、例えば駆動ロール22の近傍に配置されたクリーニングブレードを有するクリーニングユニット30、あるいは、除電器(不図示)により清浄面化された後、次の画像形成プロセスに繰り返し供される。また、ハウジング50内の所定の位置にはトレイ(被記録媒体トレイ)40が設けられており、トレイ40内の紙などの被記録媒体Pが移送ロール32により中間転写ベルト20と2次転写ロール26との間、更には相互に当接する2個の定着ロール28の間に順次移送された後、ハウジング50の外部に排紙される。また、本実施形態の画像形成装置は、クリーニングユニット30を有しない装置がより好適に挙げられる。
白トナー1〜4並びに比較白トナー5及び6を以下のようにして製造した。結着樹脂としてポリエステル樹脂を使用し、カーボンブラックで着色した黒色トナー粒子及び二酸化チタンで着色した白色トナー粒子を混合して、白トナーを調製した。以下に詳しく説明する。
<各種分散液の調製>
−ポリエステル樹脂分散液の調製−
<ポリエステル樹脂粒子分散液(1)の調製>
・アジピン酸ジメチル:74部
・テレフタル酸ジメチル:192部
・ビスフェノールAエチレンオキシド2モル付加物:216部
・エチレングリコール:38部
・テトラブトキシチタネート(触媒):0.037部
得られたポリエステル樹脂(1)のガラス転移温度を、示差走査熱量計(DSC)を用いて測定したところ、65℃であった。得られたポリエステル樹脂(1)の分子量を、GPCを用いて測定したところ、重量平均分子量(Mw)は12,000であり、数平均分子量(Mn)は4,000であった。
・ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物:114部
・ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物:84部
・フマル酸ジメチルエステル:75部
・ドデセニルコハク酸:19.5部
・トリメリット酸:7.5部
得られたポリエステル樹脂(2)のガラス転移温度は57℃、酸価は15.0mgKOH/g、重量平均分子量(Mw)は58,000、数平均分子量(Mn)は5,600であった。
・パラフィンワックスHNP9(融解温度:74℃、日本精蝋(株)製、比重:0.925g/cm3):45部
・アニオン界面活性剤(第一工業製薬(株)製、ネオゲンRK):5部
・イオン交換水:200部
以上の材料を95℃に加熱して、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックスT50)を用いて分散した後、圧力吐出型ゴーリンホモジナイザー(ゴーリン社製)で分散処理し、体積平均粒径が0.21μmである離型剤分散液(離型剤濃度:20%)を調製した。
−黒色顔料分散液(1)の調製−
・黒色顔料(#25、三菱化学(株)製、一次粒径0.047μm):100部
・アニオン界面活性剤(第一工業製薬(株)製、ネオゲンR):15部
・イオン交換水:400部
以上を混合し、溶解し、高圧衝撃式分散機アルティマイザー((株)スギノマシン製、HJP30006)を用いて1時間分散して体積平均粒径が0.35μmの黒色顔料分散液(1)を調製した。分散液の顔料濃度は23%であった。
・ルチル型酸化チタン(CR−60−2:石原産業(株)製):210部
・ノニオン性界面活性剤(ノニポール400:三洋化成(株)製):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:(株)スギノマシン製)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分散剤(1)(固形分濃度:30%)を調製した。
・イオン交換水:1,000重量部
・ポリエステル樹脂粒子分散液(1):100重量部
・ポリエステル樹脂粒子分散液(2):100重量部
・離型剤分散液(1):30重量部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製ネオゲンRK、20重量%):5重量部
以上の成分を、温度計、pH計、撹拌機、を具備した反応容器に入れ、外部からマントルヒーターで温度制御しながら、温度30℃、撹拌回転数150rpmにて、30分間保持した。
黒色顔料分散液(1)15重量部(トナー全体の20重量%)を投入し、5分間保持した。そのまま、1.0重量%硝酸水溶液を添加し、凝集工程でのpHを3.0に調整した。
その後、5重量%水酸化ナトリウム水溶液を用いてpHを9.0にした後、昇温速度を0.05℃/分にして90℃まで昇温し、90℃で3時間保持した後、冷却、濾過、これを更にイオン交換水にて再分散し、濾過、濾液の電気伝導度が20μS/cm以下となるまで繰り返し洗浄を行った後、40℃のオーブン中で5時間真空乾燥して、トナー粒子を得た。得られた黒色トナー母粒子(1)の体積平均粒子径は7.0μmであった。
(シリカ粒子の調製)
ゾルゲル法で得られたシリカゾルにHMDS(ヘキサメチルジシラザン)処理を行い、乾燥・粉砕して体積平均粒子径12nmのシリカの外添剤粒子を得た。
黒色トナー母粒子(1)100重量部と、シリカ粒子の1.0重量部とを、サンプルミルを用いて10,000rpmで30秒間混合ブレンドした。その後、目開き45μmの振動篩いで篩分して黒色トナー粒子1を調製した。
・イオン交換水:450部
・ポリエステル樹脂分散液(1):205部
・ポリエステル樹脂分散液(2):205部
・離型剤粒子分散液C1:100部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株):ネオゲンRK、20%):2.8部
上記の成分を、温度計、pH計、攪拌機、を具備した3リットルの反応容器に入れ、外部からマントルヒーターで温度制御しながら、温度30℃、攪拌回転数150rpmにて、30分間保持した。
・白色顔料分散液(1):275部(トナー粒子中25%相当)
その後、5%水酸化ナトリウム水溶液を用いてpHを9.0にした。その後、昇温速度を0.05℃/分にして90℃まで昇温し、90℃で3時間保持した後、冷却し、濾過し、これを更にイオン交換水にて再分散し、濾過し、濾液の電気伝導度が20μS/cm以下となるまで繰り返し洗浄を行った後、40℃のオーブン中で5時間真空乾燥して、白色トナー母粒子(2)を得た。
白色トナー粒子及び黒色トナー粒子の粒子総数に対して、黒色トナー粒子の含有率が、それぞれ0.01個数%、0.1個数%、0.3個数%及び1.0個数%になるように、白色トナー粒子と黒色トナー粒子を混合し、均一に撹拌して、白トナー1、白トナー2、白トナー3及び白トナー4を調製した。
比較用トナーとして、同じく、黒色トナー粒子の含有率が、それぞれ0.005個数%及び5.0個数%になるように、白色トナー粒子と黒色トナー粒子を混合し、均一に撹拌して、比較白トナー5及び比較白トナー6を調製した。更に、黒色トナー粒子を含有しない白色トナーを白トナー7とした。
・フェライト粒子(パウダーテック社製、体積平均粒径35μm):100部
・トルエン:14部
・パーフルオロオクチルエチルアクリレート/メチルメタクリレート共重合体(共重合比=40:60、重量平均分子量Mw=5万):0.8部
・カーボンブラック(VXC−72;キャボット社製):0.06部
・架橋メラミン樹脂粒子(数平均粒子径;0.3μm):0.15部
上記成分のうち、フェライト粒子を除く成分を10分間スターラーで分散し、被膜形成用液を調製し、この被膜形成用液とフェライト粒子とを真空脱気型ニーダーに入れ、60℃で30分間撹拌した後、減圧してトルエンを留去して、フェライト粒子表面に樹脂被膜を形成して、キャリアAを製造した。
得られた白トナーを用いた現像剤を、富士ゼロックス(株)製複写機DocuCenterColor f450改造機(4連タンデムに白色画像形成用画像ユニットを追加するように改造)に装着し、23℃、55%RHの環境下で紙上のトナー重量が6g/m2になるように調整し、富士ゼロックス(株)製J紙上に画像を形成した。
なお、画像は、白色(画像濃度カバレッジ100%)の評価用画像(30mm×40mmのベタ画像)を出力し、定着温度を160℃に設定して、ISO白色度(ISO 2470)を測定した。表1に白トナーNo.1〜4及び比較白トナーC5及びC6の白色度を示す。
白トナーの盛り量が、6g/m2のベタ画像について、国際的なISO白色度(ISO 2470)により白色度を測定したところ、以下の表1に示す結果を得た。なお、「C」は比較用であることを示す。
−修正インク(部分隠蔽インク)としての評価−
12ポイントのゴチック文字が1行印刷された、白色度の異なる記録用紙に、白トナーを修正インクとして使用した。修正後の記録用紙の修正部分を目視により観察し、以下の基準に基づき評価して、表2に示す結果を得た。
◎:修正部分がほとんど判別できず全く問題がない。
○:修正部分が目立たず、ほとんど問題がない。
△:修正部分がほとんど目立たず実用上問題がない。
×:修正部分が浮いて見え不自然である。
陰影のある白い雲を含む風景写真をISO白色度が85%の上質紙(富士ゼロックス(株)JD COAT 白色度85%)に印刷した。実施例1に記載した白トナーNo.4及び比較白トナーNo.7を使用してこの風景写真を再現し、パネリスト10人による官能評価を行ったところ以下の結果が得られた。
−陰影のある白い雲の画像形成方法−
雲に陰影がある画像における影部の表現方法には、以下の2つの方法がある。
(1)黒トナー粒子を含有した白トナーの載せ量を変化させる方法
(2)黒トナーの載せ量を変化させる方法
また、最も白さの高いハイライト部分の表現方法には、以下の2つがある。
(3)黒トナー粒子を含有した白トナー(白トナー1から4)を用いる方法
(4)黒トナー粒子を含有しない白トナー7を用いる方法
(5)トナーを載せず、記録用紙の白を利用する方法
これらの組み合わせを使用して再現した画像を以下の評価基準により評価して、表3に示す結果を得た。
−ハイライト領域の中間色の再現におけるわずかに灰色がかった白の再現の評価基準−
◎:良好である。
○:ますまず良好である(大きな欠陥なし)。
△:実用上問題ないが、やや不自然である。
×:全く不自然であり実用に耐えない。
Claims (10)
- 白色トナー粒子及び黒色トナー粒子を含有し、
前記黒色トナー粒子の含有率が、全トナー粒子総数の0.01個数%以上1個数%未満であることを特徴とする
白トナー。 - 前記白トナーの画像白色度が80〜90%である、請求項1に記載の白トナー。
- 前記黒色トナー粒子の結着樹脂、及び、前記白色トナー粒子の結着樹脂が、共に、ポリエステル樹脂を含有する、請求項1又は2に記載の白トナー。
- 白色度の異なる、請求項1〜3のいずれか1つに記載の白トナーを2種以上含む、白トナーセット。
- 請求項1〜3のいずれか1つに記載の白トナー、及び、少なくとも1種の着色トナーを含有する、着色トナーセット。
- 請求項1〜3のいずれか1つに記載の白トナー及びキャリアを含有する現像剤。
- 画像形成装置に着脱可能であり、請求項1〜3のいずれか1つに記載の白トナーを収容するカートリッジ。
- 像保持体表面に静電潜像を形成する潜像形成工程と、
前記像保持体表面に形成された静電潜像を、請求項1〜3のいずれか1つに記載の白トナーを含む現像剤により現像してトナー像を形成する現像工程と、
前記トナー像を記録用紙表面に転写する転写工程と、
前記記録用紙表面に転写されたトナー像を定着する定着工程と、を含む、
画像形成方法。 - 前記記録用紙の白色度を検出する工程、及び、検出された白色度に応じた画像白色度を有する白トナーを選択する工程、を更に含む、請求項8に記載の画像形成方法。
- 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1〜3のいずれか1つに記載の白トナーを含む現像剤により前記静電荷像を現像してトナー像を形成する現像手段と、
前記像保持体の表面に形成されたトナー像を記録用紙の表面に転写する転写手段と、
前記記録用紙の表面に転写されたトナー像を定着する定着手段と、を備える、
画像形成装置。
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