JP2019203964A - 画像形成方法およびそれに用いられる静電荷像現像用トナー - Google Patents
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Abstract
Description
トナーは、トナー粒子の集合体でありうる。トナー粒子は、トナー母体粒子と、必要に応じて外添剤とを含む。
トナー母体粒子は、少なくともフェノール樹脂を含む結着樹脂を含み、必要に応じて他の成分をさらに含みうる。具体的には、トナー母体粒子は、結着樹脂からなる連続相と、他の成分からなる分散相とを有しうる。
結着樹脂は、少なくともフェノール樹脂を含む。フェノール樹脂は、得られるトナー画像に柔軟性や記録媒体との良好な接着性を付与しうる。
トナー母体粒子は、本実施の形態の効果が得られる範囲において、結着樹脂以外の他の成分をさらに含有していてもよい。他の成分の例には、着色剤や離型剤が含まれる。
白用の着色剤の例には、酸化チタン、重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、二酸化チタン、水酸化アルミニウム、チタンホワイト、タルク、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、非晶質シリカ、コロイダルシリカ、ホワイトカーボン、カオリン、焼成カオリン、デラミネートカオリン、アルミノ珪酸塩、セリサイト、ベントナイト、スメクサイトなどの無機顔料;ポリスチレン樹脂粒子、尿素ホリマリン樹脂粒子などの有機顔料などが含まれる。また、白用の着色剤の例には、中空構造を有する顔料(例えば、中空シリカなどの無機顔料)などが含まれる。また、光輝用の着色剤の例には、アルミニウム、黄銅、青銅、ニッケル、ステンレス、亜鉛などの金属粉末、酸化チタンや黄色酸化鉄を被覆した雲母、硫酸バリウム、層状ケイ酸塩、層状アルミニウムのケイ酸塩などの被覆薄片状無機結晶基質、単結晶板状酸化チタン、塩基性炭酸塩、酸オキシ塩化ビスマス、天然グアニン、薄片状ガラス粉、金属蒸着された薄片状ガラス粉などが含まれる。
トナー母体粒子は、公知の製法によって作製することが可能である。例えば、混錬粉砕法や、乳化凝集法により作製することが可能である。
外添剤は、公知の外添剤であってよい。外添剤の例には、無機微粒子、有機微粒子および滑剤が含まれる。外添剤の添加により、トナー粒子の流動性や帯電性、クリーニング性が向上する。外添剤は、1種で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
トナー粒子は、単層構造であってもよいし、コア−シェル構造であってもよい。ここで、コア−シェル構造とは、内側に配置されたコア部と、コア部の表面に配置されたシェル部と、を有する構造を意味する。
トナー粒子の粒径は、非常に微小なドット画像(たとえば、1200dpi(dpi;1インチ(2.54cm)あたりのドット数)レベル)を忠実に再現する観点から、体積基準におけるメジアン径(D50v)で3〜8μmであることが好ましい。
また、トナー粒子の体積基準の粒度分布における変動係数(CV値)は、2〜21%であることが好ましい。このCV値の値が小さい程、粒度分布がシャープであることを示し、それだけトナー粒子の大きさが揃っていることを意味する。すなわち、大きさの揃ったトナー粒子が得られることになるので、デジタル画像形成で求められる微細なドット画像や細線をより高精度に再現することが可能となる。また、写真画像をプリントするにあたり、大きさの揃った小径トナーを用いることにより、印刷インクで作製された画像レベルあるいはそれ以上の高画質の写真画像を作成することが可能となる。
CV値(%)=(σv/D50v)×100
また、トナー粒子の軟化点(Tsp)は、70〜110℃であることが好ましく、70〜100℃であることがより好ましい。着色剤は、一般に、熱の影響を受けてもスペクトルが変化することのない安定した性質を有するが、軟化点を上記の範囲とすることで、定着時にトナー粒子に加わる熱の着色剤に対する影響をより低減させることが可能となる。したがって、着色剤に負担をかけずに画像形成が行えるので、より広く安定した色再現性を発現させることが期待される。また、トナー粒子の軟化点を上記の範囲とすることにより、低い温度でのトナー画像の定着を行うことが可能となり、電力消費の低減を実現した環境に優しい画像形成が可能となる。
(1)樹脂形成に用いる単量体の種類や組成比を調節する。
(2)連鎖移動剤の種類や添加量により樹脂の分子量を調節する。
(3)ワックスの種類や添加量を調節する。
トナー粒子は、トナー母体粒子に、前述の外添剤を添加することによって調製することができる。外添剤の添加方法の例には、タービュラーミキサ、ヘンシェルミキサ、ナウターミキサ、V型混合機などの公知の混合装置を使用して添加する方法が含まれる。
現像剤は、前述のトナー粒子を含む一成分現像剤であってもよいし、前述のトナー粒子と、キャリア粒子とを含む二成分現像剤であってもよい。
本実施の形態の画像形成方法は、電子写真方式の画像形成方法であって、前述のトナーを用いて、記録媒体上にトナー画像を形成する工程を含む。
1)電子写真感光体の表面に、静電潜像を形成する潜像形成工程
2)電子写真感光体の表面に形成された静電潜像を、前述のトナーを含む現像剤で現像して、トナー画像を形成する現像工程
3)電子写真感光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
4)記録媒体の表面に担持されているトナー画像を熱定着させる定着工程
記録媒体は、トナー画像を保持するための部材である。記録媒体には、公知の媒体を用いることができ、その例には、薄紙から厚紙までの普通紙、上質紙、アート紙、コート紙などの塗工された印刷用紙、市販の和紙やはがき用紙、OHP用または包装材用のフィルム、および布が含まれる。中でも、ラベル印刷などに適していることなどから、フィルムが好ましく、樹脂フィルムがより好ましい。
図1は、本実施の形態で用いられる画像形成装置100の構成例を模式的に示す図である。
<非晶性樹脂1の作製>
純水1150質量部に0.1モル/LのNa3PO4水溶液390質量部を投入し、クレアミックス(エムテクニック社製)で10,000rpmで撹拌処理した。これに1.0モル/LのCaCl2水溶液58質量部を徐々に添加して、Ca3(PO4)2を含む分散液を調製した。
スチレン:80質量部
n−ブチルアクリレート:20質量部
過酸化ベンゾイル:2質量部
そして、上記重合性単量体組成物を、クレアミックスで6,000rpmにさらに撹拌させた前記分散液中に添加し、さらに20分間撹拌処理して、重合性単量体組成物の液滴が分散してなる重合性単量体組成物分散液を調製した。
得られた非晶性樹脂1の数平均分子量(Mn)は24,000、重量平均分子量(Mw)は32,000、ガラス転移温度は59℃であった。
下記成分を、窒素導入管、脱水管、撹拌器および熱電対を装備した四つ口フラスコに入れ、170℃に加熱し溶解させた。
ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物:245.0質量部
テレフタル酸:67質量部
フマル酸:48質量部
1.4−シクロへキサンジオール(CHDO):40質量部
得られた溶液に、エステル化触媒としてTi(OBu)4を0.4質量部投入し、235℃まで昇温、常圧下(101.3kPa)にて5時間、さらに減圧下(8kPa)にて1時間反応を行った。得られた反応液を200℃まで冷却した後、減圧下(20kPa)にて、反応により生成する樹脂の軟化点が所望の軟化点に達するまで反応を行った。次いで、脱溶剤を行い、非晶性樹脂2(非晶性ポリエステル樹脂)を得た。
得られた非晶性樹脂2の重量平均分子量(Mw)は19000であり、ガラス転移温度Tgは61℃であった。
リンゴ酸0.4質量部と、二酸化ゲルマニウム1質量部とを、100質量部の88質量%乳酸水溶液に溶解させて、水溶液を得た。得られた水溶液5.4質量部を、コハク酸100質量部と1,4−ブタンジオール89質量部とに添加した。反応系内を窒素雰囲気にした後、220℃で1時間反応させ、次いで230℃まで昇温を行いながら1.5時間かけて70Paまで減圧した。その後、さらに2時間反応させて重合を進行させ、軟化点125℃の非晶性樹脂3(ポリブチレンサクシネート樹脂、PBS)を得た。
得られた非晶性樹脂3の重量平均分子量(Mw)は160,000であり、ガラス転移温度は、65℃であった。
2−1.トナー母体粒子の調製
<トナー母体粒子1の調製>
下記成分を、下記の組成比で混合した。
非晶性樹脂1(非晶性樹脂):980質量部
ノボラック樹脂1364A(DIC株式会社製、融点80〜90℃)(フェノール樹脂):20質量部
KET Blue(DIC株式会社製、銅フタロシアニン着色剤)(着色剤):50質量部
ボントロン E−84(オリエント化学(株)製、サリチル酸亜鉛錯体)(荷電制御剤):10質量部
炭化水素ワックス(HNP−51、融点77℃、日本精蝋(株)製)(離型剤):55質量部
得られた混合物を、結着樹脂の添加量(非晶性樹脂とフェノール樹脂の合計量)が1000質量部となるように計量し、容量9リットルのヘンシェルミキサ(三井鉱山(株)製)に投入し、撹拌羽根の回転数を2000rpmに設定して5分間、混合処理した。
トナー母体粒子1の調製において、表1に示されるように非晶性樹脂およびフェノール樹脂の配合量を変更し、トナー母体粒子2〜7および17を調製した。
トナー母体粒子2〜4および17の調製において、それぞれ非晶性樹脂1を非晶性樹脂2に変更して、トナー母体粒子8〜10および18を調製した。
トナー母体粒子2〜4の調製において、それぞれ炭化水素ワックス(HNP−51、日本精蝋(株)製、融点77℃)をエステルワックス(WEP−3、日油(株)製)に変更してトナー母体粒子11〜13を調製した。
トナー母体粒子3および9の調製において、それぞれノボラック樹脂1364A(DIC株式会社製)をレゾール樹脂AH−5600(DIC株式会社製、アルキルフェノール型、融点85〜95℃)に変更して、トナー母体粒子14および15を調製した。
トナー母体粒子3の調製において、非晶性樹脂1を非晶性樹脂3に変更して、トナー母体粒子16を調製した。
トナー母体粒子17の調製において、炭化水素ワックス(HNP−51、日本精蝋(株)製、融点77℃)をエステルワックス(WEP−3、日油(株)製)に変更してトナー母体粒子19を調製した。
<トナー粒子1調製>
100質量部のトナー母体粒子1に、疎水性シリカ(数平均一次粒子径=12nm、疎水化度=68)0.6質量部、および疎水性酸化チタン(数平均一次粒子径=20nm、疎水化度=63)1.0質量部を添加し、ヘンシェルミキサ(日本コークス工業株式会社製)により、回転翼周速35mm/秒、32℃で20分間混合した後、45μmの目開きのフルイを用いて粗大粒子を除去した。このように外添剤処理を施し、トナー粒子1(メジアン径D50v:6.8μm、軟化点:115℃)を調製した。
トナー母体粒子1に代えて、トナー母体粒子2〜19をそれぞれ用いた以外はトナー母体粒子1の作製と同様にして、トナー粒子2〜19のそれぞれを調製した。
<現像剤1〜19の調製>
上記調製したトナー粒子1〜19のそれぞれと、フェライト粒子をアクリル樹脂で被覆した平均粒径35μmのキャリア粒子とを混合処理して、トナー粒子の濃度が8質量%の二成分現像剤である現像剤1〜19をそれぞれ調製した。
[実施例1]
図2に示すような画像形成装置200として、カラー複写機bizhub PRESS C71cf(コニカミノルタ株式会社製)により、上記調製した現像剤1を用いて、記録媒体上に、トナー付着量が8g/m2のベタ画像を形成した。なお、定着温度、トナー付着量、システム速度を自由に設定できるように改造し、定着温度185℃、システム速度270mm/secにて、画像形成を行った。この画像形成装置では、記録媒体がロール状に巻かれた状態から画像形成装置内を搬送され、トナー画像が形成された後に再びロール状に巻かれる。このように、ロール状に巻かれて設置され、印刷後には再びロール状に巻かれて格納される記録媒体に画像を形成した。
記録媒体には、厚さ40μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(透明、PET)を用いた。
現像剤の種類を表3に示されるように変更した以外は実施例1と同様に、記録媒体に画像を形成した。
記録媒体の種類および現像剤の種類を表3に示されるように変更した以外は実施例1と同様にして記録媒体上に画像を形成した。なお、表3において、PP:ポリプロピレンフィルム(厚み40μm)、PET(コロナ処理):実施例1で用いたポリエチレンテレフタレートフィルム(厚み40μm)の表面にコロナ処理を施したもの、である。
現像剤の定着画像を有する上記フィルム(F)の画像部を、図3に示すように、5mm径の円柱40の外周面に沿って90°まで曲げ、その後まっすぐに(180°まで)に伸ばす上記画像部の屈伸運動を1秒間に2往復の速度で500回、750回、1000回、1250回および1500回繰り返し、それぞれの回数の屈伸運動を行った上記画像部の画像を、「JKワイパー」(日本製紙クレシア株式会社製)を用いて、5.0kPaの荷重をかけて5cm擦り、当該画像部における画像の剥がれの有無を確認し、以下の基準により評価した。
1は、実用上問題があるレベルであり、2以上は実用上問題ないレベルである。
1:500回時点で画像の剥がれが発生
2:500回時点では画像の剥がれはないが、750回時点で画像の剥がれが発生
3:750回時点では画像の剥がれはないが、1000回時点で画像の剥がれが発生
4:1000回時点では画像の剥がれはないが、1250回時点で画像の剥がれが発生
5:1250回時点では画像の剥がれはないが、1500回時点で画像の剥がれが発生
6:1500回時点でも画像の剥がれがない
2 帯電装置
3 露光装置
4 現像装置
5 一次転写ローラ
6、10 クリーニング装置
7 中間転写ベルト
8 ローラ
9 二次転写ローラ
11 給紙カセット
12 給紙ローラ
13 搬送ローラ
14 レジストローラ
15 排出ローラ
16 排紙トレイ
40 円柱
50 定着装置
100、200 画像形成装置
201 収容部
202、203 搬送ユニット
204 収納部
F フィルム
P 記録媒体
SC 原稿画像読取装置
Claims (8)
- 静電荷像現像用トナーを用いて、記録媒体に定着されたトナー像を形成する工程を含む電子写真方式の画像形成方法であって、
前記記録媒体は、厚み70μm以下のフィルムであり、
前記トナーは、結着樹脂としてフェノール樹脂を含むトナー粒子を含む、
画像形成方法。 - 前記フェノール樹脂の含有量は、前記結着樹脂の合計100質量部に対して5〜30質量部である、
請求項1に記載の画像形成方法。 - 前記トナー粒子に含まれる前記結着樹脂は、ビニル樹脂およびポリエステル樹脂から選択される少なくとも1種以上の非晶性樹脂を含む、
請求項1または2に記載の画像形成方法。 - 前記トナー粒子は、離型剤として炭化水素系ワックスを含む、
請求項1〜3のいずれか一項に記載の画像形成方法。 - 前記記録媒体は、前記トナー像が形成された後にロール状に巻き取られる、
請求項1〜4のいずれか一項に記載の画像形成方法。 - 前記フィルムは、ポリエチレンテレフタレートを主成分とするフィルムである、
請求項1〜5のいずれか一項に記載の画像形成方法。 - 前記フィルムの厚みは、20〜70μmである、
請求項1〜6のいずれか一項に記載の画像形成方法。 - トナー粒子を含む静電荷像現像用トナーであって、
前記トナー粒子は、ビニル樹脂およびポリエステル樹脂から選択される少なくとも1種以上の非晶性樹脂と、フェノール樹脂とを含み、
前記フェノール樹脂の含有量が、前記非晶性樹脂と前記フェノール樹脂の合計に対して5〜30質量部であり、かつ
前記非晶性樹脂と前記フェノール樹脂の合計が、前記トナー粒子に対して70質量%以上である、
静電荷像現像用トナー。
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