JP5867023B2 - トナー、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
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Description
上記光輝性のトナーの例としては、例えば、少なくとも結着樹脂と金属光沢を呈するのに十分な金属粉末とを含有した静電荷現像用トナーが知られている(例えば特許文献1参照)。
また、着色剤として薄片状無機結晶基質上に二酸化チタンからなる薄層を被覆させた顔料を用いたトナーが知られている(例えば特許文献2参照)。
<1> トナー母粒子に樹脂粒子が外添され、ベタ画像を形成した場合に、該画像に対し変角光度計により入射角−45°の入射光を照射した際に測定される受光角+30°での反射率Aと受光角−30°での反射率Bとの比(A/B)が2以上100以下であり、かつ、前記樹脂粒子がフッ素樹脂粒子を含有することを特徴とする静電荷像現像用トナー、
<2> 前記フッ素樹脂が、ポリテトラフルオロエチレンである、<1>に記載の静電荷像現像用トナー、
<3> トナー母粒子が顔料粒子を含有し、前記トナーの平均最大厚さCよりも前記顔料粒子の平均円相当径Dが長く、かつ、前記トナーの厚さ方向への断面を観察した場合に、トナーの該断面における長軸方向と顔料粒子の長軸方向との角度が−30°乃至+30°の範囲となる顔料粒子の数が、観察される全顔料粒子のうち60%以上である、請求項<1>又は<2>に記載の静電荷像現像用トナー、
<4> 前記トナーの体積平均粒径が8μm以上40μm以下である、<1>〜<3>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー、
<5> 前記トナー母粒子100重量部に対する前記フッ素樹脂粒子の添加量が0.1重量部以上5重量部以下である、<1>〜<4>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナー、
<6> <1>〜<5>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナーを少なくとも含む静電荷像現像剤、
<7> <1>〜<5>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナーを収容するトナーカートリッジ、
<8> <1>〜<5>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナーを収容するとともに、前記静電荷像現像用トナーを保持して搬送するトナー保持体を備えるプロセスカートリッジ、
<9> 像保持体と、前記像保持体表面を帯電する帯電装置と、前記像保持体表面に静電潜像を形成する潜像形成装置と、前記静電潜像を<1>〜<5>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナーによりトナー像として現像する現像装置と、前記像保持体表面に形成された前記トナー像を被転写体に転写する転写装置と、を有することを特徴とする画像形成装置、
<10> 像保持体表面を帯電させる帯電工程と、前記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>〜<5>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用トナーを用いて現像してトナー像を形成する現像工程と、前記現像されたトナー像を被転写体に転写する転写工程と、を備えることを特徴とする画像形成方法。
上記<2>に記載の発明によれば、本構成を有していない場合に比して、像保持体表面での傷の発生が更に抑制された静電荷像現像用トナーが提供される。
上記<3>に記載の発明によれば、本構成を有していない場合に比して、更に優れた光輝性を有する画像を形成し得る静電荷像現像用トナーが提供される。
上記<4>に記載の発明によれば、トナーの体積平均粒径が8μm以上40μm以下でない場合に比して、更に優れた光輝性を有する画像を形成し得る静電荷像現像用トナーが提供される。
上記<5>に記載の発明によれば、トナー母粒子100重量部に対するフッ素樹脂粒子の添加量が0.1重量部未満、又は、5重量部を超える場合に比して、像保持体表面での傷の発生が更に抑制された静電荷像現像用トナーが提供される。
上記<6>に記載の発明によれば、本構成を有していない場合に比して、光輝性を有する画像を形成し得るとともに、像保持体表面での傷の発生が抑制された現像剤が提供される。
上記<7>に記載の発明によれば、本構成を有していない場合に比して、光輝性を有する画像を形成し得るとともに、像保持体表面での傷の発生が抑制された静電荷像現像用トナーを収容したトナーカートリッジが提供される。
上記<8>に記載の発明によれば、本構成を有していない場合に比して、光輝性を有する画像を形成し得るとともに、像保持体表面での傷の発生が抑制された静電荷像現像用トナーを収容したプロセスカートリッジが提供される。
上記<9>に記載の発明によれば、本構成を有していない場合に比して、優れた光輝性を有する画像が得られるとともに、像保持体表面での傷の発生が抑制された画像形成装置が提供される。
上記<10>に記載の発明によれば、本構成を有していない場合に比して、優れた光輝性を有する画像が得られるとともに、像保持体表面での傷の発生が抑制された画像形成方法が提供される。
なお、本明細書において、数値範囲を表す「下限〜上限」の記載は、「下限以上、上限以下」を表し、「上限〜下限」の記載は、「上限以下、下限以上」を表す。すなわち、上限及び下限を含む数値範囲を表す。
本実施形態に係る静電荷像現像用トナー(以下、単に「トナー」とも称する。)は、トナー母粒子に樹脂粒子が外添され、ベタ画像を形成した場合に、該画像に対し変角光度計により入射角−45°の入射光を照射した際に測定される受光角+30°での反射率Aと受光角−30°での反射率Bとの比(A/B)が2以上100以下であり、かつ、前記樹脂粒子がフッ素樹脂粒子を含有することを特徴とする。
比(A/B)が2以上であることは、入射光が入射する側(角度−側)への反射よりも入射する側とは反対側(角度+側)への反射が多いことを表し、即ち入射した光の乱反射が抑制されていることを表す。入射した光が様々な方向へ反射する乱反射が生じた場合、その反射光を目視にて確認すると色がくすんで見える。そのため、比(A/B)が2未満である場合、その反射光を視認しても光沢が確認できず光輝性に劣る。
一方、比(A/B)が100を超えると、反射光を視認し得る視野角が狭くなり過ぎ、正反射光成分が大きいために見る角度によって黒っぽく見えてしまう。また、比(A/B)が100を超えるトナーは、製造も困難になりやすい。
ここで「光輝性」とは、該トナーによって形成された画像を視認した際に金属光沢のごとき輝きを有することを表す。
なお、上記比(A/B)は、20以上90以下であることがより好ましく、40以上80以下であることが特に好ましい。
ここで、まず入射角及び受光角について説明する。本実施形態において変角光度計による測定の際には、入射角を−45°とするが、これは光沢度の広い範囲の画像に対して測定感度が高いためである。
また、受光角を−30°及び+30°とするのは、光輝感のある画像と光輝感のない画像を評価するのに最も測定感度が高いためである。
本実施形態においては、比(A/B)を測定するに際し、まず「ベタ画像」を以下の方法により形成する。試料となる現像剤を、富士ゼロックス(株)製DocuCentre−III C7600の現像器に充填し、記録紙(OKトップコート+紙、王子製紙(株)製)上に、定着温度190℃、定着圧力4.0kg/cm2にて、トナー載り量が4.5g/cm2のベタ画像を形成する。なお、前記「ベタ画像」とは印字率100%の画像を指す。
形成したベタ画像の画像部に対し、変角光度計として日本電色工業(株)製の分光式変角色差計GC5000Lを用いて、ベタ画像への入射角−45°の入射光を入射し、受光角+30°における反射率Aと受光角−30°における反射率Bを測定する。なお、反射率A及び反射率Bは、400nmから700nmの範囲の波長の光について20nm間隔で測定を行い、各波長における反射率の平均値とした。これらの測定結果から比(A/B)が算出される。
本実施形態に係るトナーは、前述の比(A/B)を満たす観点から下記(1)及び(2)の要件を満たすことが好ましい。
(1)トナーの平均最大厚さCよりも平均円相当径Dが長い
(2)トナーの厚さ方向への断面を観察した場合に、トナーの該断面における長軸方向と顔料粒子の長軸方向との角度が−30°乃至+30°の範囲となる顔料粒子の数が、観察される全顔料粒子のうち60%以上である
円相当径Mとは、投影面積が最大面となる扁平面において、投影面積をXとしたとき、以下の式で与えられる。
M=(X/π)1/2
図1に示すトナーは、最大厚さLよりも、円相当径Mが長い扁平状のトナーである。
前記(1)に示すとおり、本実施形態に係るトナーは、その平均最大厚さCよりも平均円相当径Dが長いことが好ましい。なお、平均最大厚さCと平均円相当径Dの比(C/D)が0.01以上0.5以下の範囲にあることがより好ましく、0.05以上0.1以下の範囲が更に好ましい。
比(C/D)が0.01以上であることにより、トナーの強度が確保され、画像形成の際における応力による破断が抑制され、顔料が露出することによる帯電の低下、その結果発生するカブリが抑制される。一方0.5以下であることにより、優れた光輝性が得られる。
トナーを平滑面にのせ、振動を掛けてムラのないように分散する。1,000個のトナーについて、カラーレーザー顕微鏡「VK−9700」(キーエンス社製)により1,000倍に拡大して最大の厚さCと上から見た面の円相当径Dを測定し、それらの算術平均値を求めることにより算出する。
また、平均長軸長及び平均短軸長は、同様にして1,000個のトナーについて、カラーレーザー顕微鏡(VK−9700)(キーエンス社製)により1,000倍に拡大して長軸長と短軸長を測定し、それらの算術平均値を求めることにより算出する。
また、平均円相当径Dは、5〜40μmであることが好ましく、8〜30μmであることがより好ましく、10〜25μmであることが更に好ましい。
平均最大厚さC及び平均円相当径Dが上記範囲内であると、優れた光輝性が得られるので好ましい。
図1及び図2に示すトナー2は、厚さLよりも円相当径が長い扁平状のトナーであり、鱗片状の顔料粒子4を含有している。
図2に示すごとく、トナー2が厚さLよりも円相当径が長い扁平状であると、画像形成の現像工程や転写工程において、トナーが像保持体や中間転写体、記録媒体等に移動する際、このトナーの電荷を最大限打ち消すように移動する傾向にあるため、付着する面積が最大となるようトナーが並ぶと考えられる。即ち、最終的にトナーが転写される記録媒体上において、扁平状のトナーはその扁平な面側が記録媒体表面と相対するよう並ぶと考えられる。また、画像形成の定着工程においても、定着する際の圧力によって、扁平状のトナーはその扁平な面側が記録媒体表面と相対するよう並ぶと考えられる。特にフッ素樹脂粒子を外添することにより、前記のように付着する面積が最大となるようトナーが並ぶことを更に生じやすくさせるものと考えられる。
そのため、このトナー中に含有される鱗片状の顔料粒子のうち上記(2)に示される「トナーの該断面における長軸方向と顔料粒子の長軸方向との角度が−30°乃至+30°の範囲にある」との要件を満たす顔料粒子は、面積が最大となる面側が記録媒体表面と相対するよう並ぶと考えられる。こうして形成された画像に対し光を照射した場合には、入射光に対して乱反射する顔料粒子の割合が抑制されるため、前述の比(A/B)の範囲が達成されるものと考えられる。
上記の数が60%以上であることにより優れた光輝性が得られやすい。
トナーをビスフェノールA型液状エポキシ樹脂と硬化剤を用いて包埋したのち、切削用サンプルを作製する。次にダイヤモンドナイフを用いた切削機(本実施形態においては、LEICAウルトラミクロトーム((株)日立ハイテクノロジーズ製)を使用)を用いて−100℃の下、切削サンプルを切削し、観察用サンプルを作製する。この観察サンプルを透過型電子顕微鏡(TEM)により倍率5,000倍前後でトナー粒子の断面を観察する。観察された1,000個のトナーについて、トナーの断面における長軸方向と顔料粒子の長軸方向との角度が−30°乃至+30°の範囲となる顔料粒子の数を、画像解析ソフトを用いて数えその割合を計算する。
なお、上記体積平均粒径D50は、マルチサイザーII(ベックマン−コールター社製)等の測定器で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D16v、数D16p、累積50%となる粒径を体積D50v、数D50p、累積84%となる粒径を体積D84v、数D84pと定義する。これらを用いて、体積平均粒度分布指標(GSDv)は(D84v/D16v)1/2として算出される。
次いで、本実施形態に係るトナーの組成について説明する。本実施形態の静電荷像現像用トナーは、トナー母粒子に、樹脂粒子が外添されている。以下、母粒子を構成する各成分について説明したのち、外添剤について説明する。
本実施形態に係るトナーに用いられる、光輝性を有する顔料粒子としては、例えば、以下のものが用いられる。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、光輝性を有するものならば特に制限はない。
これらの中でも、コスト及び光輝性の観点から、アルミニウム又はアルミニウム合金であることが好ましい。アルミニウム合金を用いる場合、アルミニウムに添加されうる別の金属元素又は非金属元素としては、金属光沢を有する等の機能を有するものであれば特に限定されるものではないが、銀、金、白金、ニッケル、クロム、錫、亜鉛、インジウム、チタン、銅等を挙げることができ、これらの単体又はこれらの合金及びこれらの混合物の少なくとも一種が好適に用いられる。
鱗片状粒子とは、略平坦な面(X−Y平面)を有し、かつ、厚み(Z)が略均一である粒子をいう。ここで、鱗片状粒子の平面上の長径をX、短径をY、厚みをZと定義する。
平板状粒子の平面上の長径をX、短径をY、厚みをZとした場合、R50は該鱗片状粒子のX−Y平面の面積より求めた円相当径の50%平均粒子径である。
円相当径は、平板状粒子の略平坦な面(X−Y平面)を、当該粒子の投影面積と同じ投影面積を有する円と想定したときの、当該円の直径である。平板状粒子の略平坦な面(X−Y平面)が多角形である場合、その多角形の投影面を円に変換して得られた当該円の直径を、その平板状粒子の円相当径であるという。
また、鱗片状粒子のR50と、厚みdとの関係は、高い光沢性を確保する観点から、R50/d>10であることが好ましい。R50/dは、20以上であることがより好ましい。R50/dの上限はトナー化の観点から100程度である。100を超えると、顔料がトナー製造中に破壊し、顔料の微粉が発生し、光輝性が低下する場合がある。
また、厚みdは、SEM画像によって測定することができる。
本実施形態に用いられる結着樹脂としては、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン等のエチレン系樹脂;ポリスチレン、α−ポリメチルスチレン等のスチレン系樹脂;ポリメチルメタアクリレート、ポリアクリロニトリル等の(メタ)アクリル系樹脂;ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテル樹脂及びこれらの共重合樹脂等が挙げられる。これらの中でも、ポリエステル樹脂を用いることが望ましい。
以下においては、特に好ましく用いられるポリエステル樹脂について説明する。
酸由来構成成分は、特に制限はなく、脂肪族ジカルボン酸、芳香族カルボン酸が好ましく用いられる。脂肪族ジカルボン酸としては、例えば、蓚酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼリン酸、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、1,11−ウンデカンジカルボン酸、1,12−ドデカンジカルボン酸、1,13−トリデカンジカルボン酸、1,14−テトラデカンジカルボン酸、1,16−ヘキサデカンジカルボン酸、1,18−オクタデカンジカルボン酸など、あるいはその低級アルキルエステルや酸無水物が挙げられるが、これらに限定されない。また芳香族カルボン酸としては例えば、テレフタル酸、イソフタル酸、無水フタル酸、無水トリメリット酸、ピロメリット酸、ナフタレンジカルボン酸などの芳香族カルボン酸類の低級アルキルエステルや酸無水物が挙げられる。また、シクロヘキサンジカルボン酸などの脂環式カルボン酸類等が挙げられる。更に良好な定着性を確保するため、架橋構造あるいは分岐構造をとるためにジカルボン酸とともに3価以上のカルボン酸(トリメリット酸やその酸無水物等)を併用することが好ましい。また、前述のアルケニルコハク酸類の具体的なものとしては、ドデセニルコハク酸、ドデシルコハク酸、ステアリルコハク酸、オクチルコハク酸、オクセニルコハク酸等が挙げられる。
アルコール由来構成成分としては特に制限はないが、脂肪族ジオールとして、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、1,20−エイコサンジオール等が挙げられる。また、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、グリセリンなどや、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などの脂環式ジオール類、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などの芳香族ジオール類が用いられる。また、良好な定着性を確保するため、架橋構造あるいは分岐構造をとるためにジオールとともに3価以上の多価アルコール(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)を併用してもよい。
これらの中でも、テレフタル酸やその低級エステル、ジフェニル酢酸、シクロヘキサンジカルボン酸等を用いることが好ましい。なお、低級エステルとは、炭素数1以上8以下の脂肪族アルコールのエステルをいう。
また、ヒドロキシカルボン酸の重縮合体を用いることができる。
ヒドロキシカルボン酸とは、分子内にヒドロキシル基とカルボキシル基の両方をもつ化合物である。ヒドロキシカルボン酸としては、芳香族ヒドロキシカルボン酸や脂肪族ヒドロキシカルボン酸が例示されるが、脂肪族ヒドロキシカルボン酸を使用することが好ましい。
具体的には、ヒドロキシヘプタン酸、ヒドロキシオクタン酸、ヒドロキシデカン酸、ヒドロキシウンデカン酸、乳酸が例示される。これらの中でも乳酸を使用することが好ましい。
上記の数値の範囲内であると、高温度域での結着樹脂自体の凝集力が良好であるため、定着の際にホットオフセット性に優れ、また、十分な溶融が得られ、最低定着温度が上昇しにくいので好ましい。
ここで、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。
本実施形態に係るトナーには、必要に応じて離型剤を含有してもよい。離型剤としては、例えば、低分子量ポリプロピレン、低分子量ポリエチレン等のパラフィンワックス;シリコーン樹脂;ロジン類;ライスワックス;カルナバワックス;等が挙げられる。
これらの離型剤の融解温度は、50℃以上100℃以下が好ましく、60℃以上95℃以下がより好ましい。
これらの離型剤は、単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。トナー中の離型剤の含有量は、0.5重量%以上15重量%以下が好ましく、1.0重量%以上12重量%以下がより好ましい。
本実施形態に係るトナーには、上記した成分以外にも、更に必要に応じて内添剤、帯電制御剤、無機粉体(無機粒子)、有機粒子等の種々の成分を添加してもよい。
〔フッ素樹脂粒子〕
本実施形態の静電荷像現像用トナーは、トナー母粒子に樹脂粒子が外添されており、該樹脂粒子がフッ素樹脂粒子を含有する。フッ素樹脂粒子を含有することにより、像保持体への傷付きが抑制される。
その作用機構は明確ではないが、本実施形態の静電荷像現像用トナーが、金属顔料等を含有する場合、顔料がトナー母粒子表面に露出しやすく、また、露出した顔料が像保持体(感光体)表面を傷つけやすい。更に、トナー粒子の形状自体が扁平状である場合には、感光体に残存しやすくなるため、感光体の電位変動を生じさせる場合がある。
本実施形態では、トナー母粒子にフッ素樹脂粒子を外添することにより、フッ素樹脂粒子が適度に凝集を形成するとともに、母粒子の凹凸部にフッ素樹脂が適度に固定化され、感光体への傷付きの発生や、トナーの感光体への付着が抑制されるものと推定される。
フッ素樹脂は、上記の中でも、凝集し難いとの観点から、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)であることが好ましい。
ここで、「平均粒径」とは、フッ素樹脂粒子を、走査型電子顕微鏡(FE−SEM、(株)日立製作所製:S−5500)を用い、倍率×10万倍にて撮像した画像を画像解析装置(ニレコ製:ルーゼックスAP)によって、画像解析することにより求められる。なお、画像解析に際してサンプリングしたフッ素樹脂粒子数は100個である。平均粒径は、面積から換算した円相当径を用いた。
トナー母粒子表面の表面被覆率は2%以上100%以下であることが好ましく、5%以上95%以下であることが好ましい。表面被覆率が上記範囲内であると、像保持体の傷付きが効果的に抑制される。なお、前記表面被覆率は、走査型電子S−4700((株)日立製作所製)を用い、倍率を3,000倍にして50視野観察した後、観察画像を画像処理解析ソフトWinROOF(三谷商事(株)製)の面積解析ツールを用いて求められる。
フッ素樹脂粒子の添加量を上記範囲内とすることにより、効果的に感光体の傷付きが抑制される。
本実施形態においては、前記フッ素樹脂以外の外添剤を、必要に応じて含んでもよい。
前記フッ素樹脂粒子以外の外添剤としては特に限定されるものではないが、例えば、SiO2、TiO2、Al2O3、CuO、ZnO、SnO2、CeO2、Fe2O3、MgO、BaO、CaO、K2O、Na2O、ZrO2、CaO・SiO2、K2O・(TiO2)n、Al2O3・2SiO2、CaCO3、MgCO3、BaSO4、MgSO4等の無機酸化物粒子が挙げられる。
上記無機酸化物粒子のうち、特にシリカ粒子、チタニア粒子が望ましい。また、無機酸化物粒子は、表面が予め疎水化処理されていることが望ましい。この疎水化処理により、トナーの粉体流動性が改善されるほか、帯電の環境依存性及びキャリア汚染性の改善に対してより効果的である。
熱硬化性樹脂の例としては、フェノール樹脂;アミノ樹脂、例えば尿素−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ユリア樹脂、ポリアミド樹脂;エポキシ樹脂、等が挙げられる。
その他の外添剤の添加量は、トナー母粒子100重量部に対して、合計して0.1〜5重量部であることが好ましく、0.5〜3重量部であることがより好ましい。
本実施形態に係るトナーは、湿式法や乾式法など公知の方法により作製されるが、特に湿式法で製造することが好ましい。該湿式法としては、溶融懸濁法、乳化凝集法、溶解懸濁法等が挙げられ、中でも特に、乳化凝集法にて製造することが好ましい。
ここで、乳化凝集法とは、トナーに含まれる成分(結着樹脂、着色剤等)を含む分散液(乳化液、顔料分散液等)をそれぞれ調製し、これらの分散液を混合して混合液とし、その後凝集粒子を結着樹脂の融解温度又はガラス転移温度以上(結晶性樹脂と非結晶性樹脂とを両方含有するトナーを製造する場合には、結晶性樹脂の融解温度以上、かつ非結晶性樹脂のガラス転移温度以上)に加熱してトナー成分同士を凝集させるとともに、合一させる方法である。
まず顔料粒子を準備し、該顔料粒子と結着樹脂とを溶剤に分散・溶解して混合する。これを転相乳化やせん断乳化により水中へ分散することにより、樹脂で被覆された光輝性の顔料粒子を形成する。ここにその他の組成物(例えば離型剤、シェル用樹脂等)を添加し、更に凝集剤を添加し、撹拌しながら温度を樹脂のガラス転移温度(Tg)の近くまで上昇させ、凝集粒子を形成する。この工程において、例えば2枚パドルを有した層流を形成する撹拌翼を使用し、撹拌速度を高速度にして(例えば500rpm以上1,500rpm以下)撹拌することで、光輝性の顔料粒子が凝集粒子中で長軸方向の向きを揃え、かつ、凝集粒子も長軸方向に向かって凝集し、トナーの厚さが小さくなる(即ち前記(1)の要件を満たす)。最後に粒子安定化のためにアルカリ性にした後、温度をトナーのガラス転移温度(Tg)以上、好ましくはTg+20℃付近まで上昇させ、凝集粒子を合一させる。この合一工程において、より低温(例えば60℃以上80℃以下)で合一させることで、材料の再配置に伴う移動を小さくし、顔料の配向性が保たれ、前記(2)の要件を満たすトナーが得られる。
本実施形態に係るトナーは、そのまま一成分現像剤として用いてもよく、またキャリアと混合して二成分現像剤として用いてもよい。
二成分現像剤に使用し得るキャリアとしては、特に制限はなく、公知のキャリアが用いられる。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。
また、キャリアの芯材の表面に樹脂被覆するには、前記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。
図3は、本実施形態に係るトナーが適用された現像装置を含む画像形成装置の実施の形態を示す概略構成図である。
同図において、本実施形態に係る画像形成装置は、定められた方向に回転する像保持体としての感光体ドラム20を有し、この感光体ドラム20の周囲には、感光体ドラム20を帯電する帯電装置21と、この感光体ドラム20上に静電潜像Zを形成する潜像形成装置としての例えば露光装置22と、感光体ドラム20上に形成された静電潜像Zを可視像化する現像装置30と、感光体ドラム20上で可視像化されたトナー像を被転写体である記録紙28に転写する転写装置24と、感光体ドラム20上の残留トナーを清掃するクリーニング装置25とを順次配設したものである。
ここで、電荷注入ロール34の回転方向については選定して差し支えないが、トナーの供給性及び電荷注入特性を考慮すると、電荷注入ロール34としては、現像ロール33との対向部にて同方向でかつ周速差(例えば1.5倍以上)をもって回転し、電荷注入ロール34と現像ロール33とに挟まれる領域にトナー40を挟み、摺擦しながら電荷を注入する態様が好ましい。
作像プロセスが開始されると、まず、感光体ドラム20表面が帯電装置21により帯電され、露光装置22が帯電された感光体ドラム20上に静電潜像Zを書き込み、現像装置30が前記静電潜像Zをトナー像として可視像化する。しかる後、感光体ドラム20上のトナー像は転写部位へと搬送され、転写装置24が被転写体である記録紙28に感光体ドラム20上のトナー像を静電的に転写する。なお、感光体ドラム20上の残留トナーはクリーニング装置25にて清掃される。この後、不図示の定着装置によって記録紙28上のトナー像が定着され、画像が得られる。
図4は、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。本実施形態に係るプロセスカートリッジは、前述の本実施形態に係るトナーを収容するとともに、該トナーを保持して搬送するトナー保持体を備えることを特徴としている。
(光輝性トナーの製造方法)
<結着樹脂の合成>
・ビスフェノールAエチレンオキシド付加物: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
上記成分を加熱乾燥した二口フラスコに入れ、容器内に窒素ガスを導入して不活性雰囲気に保ち撹拌しながら昇温した後、160℃で7時間共縮重合反応させ、その後、1.3kPaまで徐々に減圧しながら220℃まで昇温し4時間保持した。一旦常圧に戻し、無水トリメリット酸9部を加え、再度1.3kPaまで徐々に減圧し220℃で1時間保持することにより結着樹脂を合成した。該結着樹脂の重量平均分子量は、40,000であり、ガラス転移温度(Tg)は、62℃であった。
・結着樹脂:160部
・酢酸エチル:233部
・水酸化ナトリウム水溶液(0.3N):0.1部
・カルナウバワックス(東亜化成(株)製、RC−160):50部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製、ネオゲンRK):1.0部
・イオン交換水:200部
以上を混合して95℃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360分間の分散処理をして、体積平均粒径が0.23μmである離型剤粒子を分散させてなる離型剤分散液(固形分濃度:20%)を調製した。
・アルミニウム顔料(昭和アルミパウダー(株)製、2173EA):100部
・アニオン界面活性剤(第一工業製薬(株)製、ネオゲンR):1.5部
・イオン交換水:900部
アルミニウム顔料のペーストから溶剤を除去した後、以上を混合し、乳化分散機キャビトロン(太平洋機工(株)製、CR1010)を用いて1時間分散して、光輝性顔料粒子(アルミニウム顔料)を分散させてなる着色剤分散液(固形分濃度:10%)を調製した。
ステンレス製アンカー型撹拌翼と温度調節用ジャケットとを備えたオートクレーブに、脱イオン水3,500部を仕込み、加熱しながら窒素ガス、テトラフルオロエチレン(以下「TFE」という。)で系内を置換した後に、エタン1.0部をTFEで圧入し、撹拌を500rpmで行いつつ内温を80℃に保った。脱イオン水25部に過硫酸アンモニウム400部を溶解させた水溶液をTFEで圧入した。TFEは槽内圧力(0.80MPa)が一定となるように供給した。温度を90℃、撹拌速度を550rpmに制御した。1時間撹拌した後、PTFE分散液500部に対して硝酸1部を添加すると同時に撹拌速度600rpmで凝析を開始し、ポリマーと水を分離した後、1時間撹拌し、その後水を除去し、乾燥させ、ポリテトラフルオロエチレンからなるフッ素樹脂粒子1を得た。フッ素樹脂粒子1の平均粒径は、120nmであった。
フッ素樹脂粒子2としてはエルフアトケムジャパン(株)製、体積平均粒径0.3μmのポリフッ化ビニリデン粒子をそのまま用いた。
・樹脂粒子分散液:450部
・離型剤分散液:50部
・光輝性顔料粒子分散液:21.74部
・ノニオン性界面活性剤(IGEPAL CA897):1.40部
上記原料を円筒ステンレス容器に入れ、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラララックスT50)により4,000rpmでせん断力を加えながら10分間分散して混合した。次いで、凝集剤としてポリ塩化アルミニウムの10%硝酸水溶液1.86部を徐々に滴下して、ホモジナイザーの回転数を5,000rpmにして15分間分散して混合し、原料分散液とした。
その後、層流を形成するための2枚パドルの撹拌翼を用いた撹拌装置、及び温度計を備えた重合釜に原料分散液を移し、撹拌回転数を810rpmにしてマントルヒーターにて加熱し始め、56℃にて凝集粒子の成長を促進させた。またこの際、0.3Nの硝酸や1Nの水酸化ナトリウム水溶液で原料分散液のpHを2.2以上3.5以下の範囲に制御した。上記pH範囲で2時間保持し、凝集粒子を形成した。この際、マルチサイザーII(アパーチャー径:50μm、ベックマン−コールター社製)を用いて測定した凝集粒子の体積平均粒子径は14.1μmであった。
得られたトナー粒子100部に対して疎水性シリカ(日本アエロジル(株)製、RY50)を1.5部とフッ素樹脂粒子1を2.0部とを、ヘンシェルミキサーを用いて周速22m/s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トナーを調製した。この際、マルチサイザーII(アパーチャー径:50μm、ベックマン−コールター社製)を用いて測定したトナー1の体積平均粒子径は15.5μmであった。
・フェライト粒子(体積平均粒径:35μm):100部
・トルエン:14部
・ポリメタクリル酸メチル(重量平均分子量:75,000):1.6部
・カーボンブラック:0.12部
(商品名:VXC-72、キャボット社製、体積抵抗率:100Ωcm以下)
・架橋メラミン樹脂粒子(平均粒径:0.3μm、トルエン不溶):0.3部
まず、ポリメタクリル酸メチルに、カーボンブラックをトルエンに希釈して加えサンドミルで分散した。次いで、これにフェライト粒子以外の上記各成分を10分間スターラーで分散し、被覆層形成液を調合した。次いでこの被覆層形成液とフェライト粒子とを真空脱気型ニーダーに入れ、温度60℃において30分間撹拌した後、減圧してトルエンを留去して、樹脂被覆層を形成してキャリアを得た。
前記トナー1:36部と前記キャリア:414部とを、2リットルのVブレンダーに入れ、20分間撹拌し、その後212μmで篩分して現像剤1を作製した。
実施例1に記載の光輝性トナーの製造方法において、以下の通り変更した以外は、トナー1、現像剤1に記載と同様の方法によりトナー及び現像剤を製造した。
トナー2においては、トナー1の凝集粒子の成長を促進させる工程の撹拌回転数を810rpmから770rpmに変更し、ポリ塩化アルミニウムの10%硝酸水溶液を2.0部へ、更に凝集粒子の成長させる温度を58℃に、凝集粒子の表面に結着樹脂の樹脂粒子を付着させた後の温度を60℃、凝集粒子を融合させる工程の温度を67.5℃から69℃に変更した。
「比(A/B)」、「トナーの平均最大厚さCと平均円相当径Dの比(C/D)」、「トナーの体積平均粒径」を、前述の方法により測定した。結果を下記表1及び表2に示す。
・光輝性
以下の方法によりベタ画像を形成した。
試料となる現像剤を、富士ゼロックス(株)社製DocuCentre−III C7600の現像器に充填し、記録紙(OKトップコート+紙、王子製紙(株)社製)上に、定着温度190℃、定着圧力4.0kg/cm2にて、トナー載り量が4.5g/cm2の5cm×5cmのベタ画像を1,000枚連続で形成した。得られた1,000枚目のベタ画像に関し、JIS K5600−4−3:1999「塗料一般試験方法−第4部:塗膜の視覚特性−第3節:色の目視比較」に準じた色観察用照明(自然昼光照明)下で目視にて光輝性を評価した。なお評価は、粒子感(キラキラと輝く光輝性の効果)、光学的効果(見る角度による色相の変化)を評価し、下記段階とした。G2以上が実際に使用可能なレベルである。
G4:粒子感と光学的効果が調和している。
G3:やや粒子感、光学的効果がある。
G2:ぼけた感じがする
G1:全く粒子感、光学的効果がない。
光輝性試験を実施した1,000枚連続で画像を形成した後の感光体について、その表面の傷を目視で確認した。評価は下記段階とした。G2以上が実際に使用可能なレベルである。
G4:感光体表面に傷は確認できない。
G3:感光体表面に傷は確認できないが僅かに曇りが確認できる。
G2:感光体表面に傷が確認できるが、出力画像には確認できない。
G1:感光体表面に傷が確認でき、出力画像に確認できる。
光輝性試験を実施した1,000枚の画像と、画像を形成した後の感光体について、画像の非画像部のかぶりと感光体表面のトナー付着状況を目視で確認した。評価は下記段階とした。G2以上が実際に使用可能なレベルである。
G4:出力画像にかぶりは確認できず、感光体表面にもトナーの付着は確認されない。
G3:出力画像にかぶりは確認できないが、感光体表面にトナーの付着が確認できる。
G2:出力画像にかぶりがわずかに確認できる。
G1:出力画像にかぶりがはっきり確認できる。
結果を以下の表に示す。
4 顔料粒子
20 感光体ドラム
21 帯電装置
22 露光装置
24 転写装置
25 クリーニング装置
28 記録紙
30 現像装置
31 現像ハウジング
32 現像用開口
33 現像ロール
34 電荷注入ロール
40 トナー
107 感光体(像保持体)
108 帯電ローラ
111 現像装置(現像手段)
112 転写装置
113 感光体クリーニング装置(クリーニング手段)
115 定着装置(定着手段)
116 取り付けレール
117 除電露光のための開口部
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(被転写体)
Z 静電潜像
Claims (8)
- トナー母粒子に樹脂粒子が外添され、
ベタ画像を形成した場合に、該画像に対し変角光度計により入射角−45°の入射光を照射した際に測定される受光角+30°での反射率Aと受光角−30°での反射率Bとの比(A/B)が2以上100以下であり、かつ、
前記樹脂粒子がポリテトラフルオロエチレン粒子を含有し、
トナー母粒子100重量部に対する前記ポリテトラフルオロエチレン粒子の添加量が、1〜3重量部であることを特徴とする
静電荷像現像用トナー。 - トナー母粒子が顔料粒子を含有し、
前記トナーの平均最大厚さCよりも前記トナーの平均円相当径Dが長く、かつ、
前記トナーの厚さ方向への断面を観察した場合に、トナーの該断面における長軸方向と顔料粒子の長軸方向との角度が−30°乃至+30°の範囲となる顔料粒子の数が、観察される全顔料粒子のうち60%以上である、請求項1に記載の静電荷像現像用トナー。 - 前記トナーの体積平均粒径が8μm以上40μm以下である、請求項1又は2に記載の静電荷像現像用トナー。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーを少なくとも含む静電荷像現像剤。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーを収容するトナーカートリッジ。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーを収容するとともに、前記静電荷像現像用トナーを保持して搬送するトナー保持体を備えるプロセスカートリッジ。
- 像保持体と、
前記像保持体表面を帯電する帯電装置と、
前記像保持体表面に静電潜像を形成する潜像形成装置と、
前記静電潜像を請求項1〜3のいずれか1項に記載の静電荷像現像用トナーによりトナー像として現像する現像装置と、
前記像保持体表面に形成された前記トナー像を被転写体に転写する転写装置と、
を有することを特徴とする画像形成装置。 - 像保持体表面を帯電させる帯電工程と、
前記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項に記載の静電荷像現像用トナーを用いて現像してトナー像を形成する現像工程と、
前記現像されたトナー像を被転写体に転写する転写工程と、
を備えることを特徴とする画像形成方法。
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