JP7767797B2 - 白色トナー、静電荷像現像剤、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
白色トナー、静電荷像現像剤、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Info
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Description
特許文献2には、白色トナー粒子と、有機黄色顔料を含む黄色トナー粒子と、を含有し、全トナー粒子における黄色トナー粒子の含有率が0.01個数%以上3個数%以下である白色トナーが開示されている。
特許文献3には、結着樹脂と離型剤と白色顔料とを含むトナー粒子を有し、白色顔料の含有量がトナー粒子全体に対して30質量%以上であり、トナー粒子の体積平均粒径をdとした場合、トナー粒子表面からの距離が0.075d以下の部分に、離型剤がトナー粒子中の離型剤の全質量に対し50質量%以上90質量%以下存在し、トナー粒子中における離型剤ドメインの最大フェレ径の平均が0.05d以上0.15d以下である白色トナーが開示されている。
式(1):2×Dp≦Dw≦10×Dp
式(2):0.1×Dt≦Dw≦0.5×Dt
<2> 前記トナー粒子の断面観察において、前記トナー粒子の平均長軸長Dtと、前記離型剤ドメインの平均長軸長Dwと、前記離型剤ドメイン中にある前記酸化チタンの平均長軸長Dpとが下記の式(1-1)及び式(2-1)を満たす、<1>に記載の白色トナー。
式(1-1):2.5×Dp≦Dw≦8×Dp
式(2-1):0.125×Dt≦Dw≦0.4×Dt
<3> 前記トナー粒子の断面観察において、前記離型剤ドメイン中にある前記酸化チタンの個数割合が前記トナー粒子に含まれる前記酸化チタン全体の50個数%以上である、<1>又は<2>に記載の白色トナー。
<4> 前記トナー粒子の断面観察において、前記離型剤ドメイン中にある前記酸化チタンの個数割合が前記トナー粒子に含まれる前記酸化チタン全体の60個数%以上である、<1>~<3>のいずれか1項に記載の白色トナー。
<5> 前記トナー粒子に含まれる前記離型剤と前記酸化チタンとの質量比(離型剤/酸化チタン)が0.01以上0.3以下である、<1>~<4>のいずれか1項に記載の白色トナー。
<6> 前記トナー粒子に含まれる前記酸化チタンの含有量が前記トナー粒子全体の30質量%以上70質量%以下である、<1>~<5>のいずれか1項に記載の白色トナー。
<7> 前記トナー粒子の断面観察において、前記離型剤ドメイン中にある前記酸化チタンの平均長軸長Dpが100nm以上300nm以下である、<1>~<6>のいずれか1項に記載の白色トナー。
<8> 前記トナー粒子に含まれる前記酸化チタンはBET比表面積が4m2/g以上12m2/g以下である、<1>~<7>のいずれか1項に記載の白色トナー。
<9> 前記離型剤がエステルワックスを含む、<1>~<8>のいずれか1項に記載の白色トナー。
<10> <1>~<9>いずれか1項に記載の白色トナーを含む静電荷像現像剤。
<11> <1>~<9>のいずれか1項に記載の白色トナーを収容し、画像形成装置に着脱されるトナーカートリッジ。
<12> <10>に記載の静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段を備え、画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジ。
<13> 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、
<10>に記載の静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、前記像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段と、
前記像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、
前記記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着手段と、
を備える画像形成装置。
<14> 像保持体の表面を帯電する帯電工程と、
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工程と、
<10>に記載の静電荷像現像剤により、前記像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像工程と、
前記像保持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と、
前記記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着工程と、
を有する画像形成方法。
<2>に係る発明によれば、式(1-1)から外れる又は式(2-1)から外れる白色トナーに比べて、チョーキング現象が発生しにくい画像を形成する白色トナーが提供される。
<3>又は<4>に係る発明によれば、離型剤ドメイン内にある酸化チタンの個数割合が50個数%未満である白色トナーに比べて、チョーキング現象が発生しにくい画像を形成する白色トナーが提供される。
<5>に係る発明によれば、トナー粒子に含まれる離型剤と酸化チタンとの質量比(離型剤/酸化チタン)が0.01未満である白色トナーに比べて、チョーキング現象が発生しにくい画像を形成する白色トナーが提供され、0.3超である白色トナーに比べて、白色度及び隠蔽性に優れる画像を形成する白色トナーが提供される。
<11>に係る発明によれば、式(1)から外れる又は式(2)から外れる白色トナーを適用したトナーカートリッジに比べて、チョーキング現象が発生しにくい画像を形成するトナーカートリッジが提供される。
<12>に係る発明によれば、式(1)から外れる又は式(2)から外れる白色トナーを適用したプロセスカートリッジに比べて、チョーキング現象が発生しにくい画像を形成するプロセスカートリッジが提供される。
<13>に係る発明によれば、式(1)から外れる又は式(2)から外れる白色トナーを適用した画像形成装置に比べて、チョーキング現象が発生しにくい画像を形成する画像形成装置が提供される。
<14>に係る発明によれば、式(1)から外れる又は式(2)から外れる白色トナーを適用した画像形成方法に比べて、チョーキング現象が発生しにくい画像を形成する画像形成方法が提供される。
本開示中に段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本開示中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
本開示において各成分に該当する粒子は複数種含んでいてもよい。組成物中に各成分に該当する粒子が複数種存在する場合、各成分の粒子径は、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の粒子の混合物についての値を意味する。
本実施形態に係る白色トナーは、結着樹脂、離型剤及び酸化チタンを含有するトナー粒子であって、酸化チタンの少なくとも一部が離型剤ドメイン中にあるトナー粒子を含む。
本実施形態に係る白色トナーは、トナー粒子の断面観察において、トナー粒子の平均長軸長Dtと、離型剤ドメインの平均長軸長Dwと、離型剤ドメイン中にある酸化チタンの平均長軸長Dpとが下記の式(1)及び式(2)を満たす。
式(2):0.1×Dt≦Dw≦0.5×Dt
DwがDpの2倍以上であると、白色画像において酸化チタンが離型剤に被覆された形態で存在し得、酸化チタンと結着樹脂との接触が抑制され、酸化チタンの光触媒活性による結着樹脂の分解が抑制され、チョーキング現象が抑制されるものと推測される。DwがDpの2倍に満たないと、白色画像において離型剤による酸化チタンの被覆が不十分であり、チョーキング現象が発生しやすい。
一方で、DwがDpの10倍を超えると、白色画像の白色度及び隠蔽性が不足する。
上記の観点から、式(1)は下記の式(1-1)が好ましく、式(1-2)がより好ましい。
式(1-1):2.5×Dp≦Dw≦8×Dp
式(1-2):3×Dp≦Dw≦7×Dp
DwがDtの1/10に満たないと、白色画像を記録媒体に定着する際において定着部材に対する白色画像の離型性に劣る。その結果、白色画像の表面が荒れ、チョーキング現象が発生しやすい。
一方、DwがDtの1/2を超えると、白色画像の強度が不足し、チョーキング現象が発生しやすい。
上記の観点から、式(2)は下記の式(2-1)が好ましく、式(2-2)がより好ましい。
式(2-1):0.125×Dt≦Dw≦0.4×Dt
式(2-2):0.15×Dt≦Dw≦0.35×Dt
Dpは、酸化チタンの凝集を抑制し、離型剤ドメインに包摂される酸化チタンの個数を増やす観点から、100nm以上が好ましく、150nm以上がより好ましく、180nm以上が更に好ましい。
Dpは、酸化チタンが離型剤ドメインに包摂されやすい観点から、300nm以下が好ましく、250nm以下がより好ましく、220nm以下が更に好ましい。
Dwは、酸化チタンを内包しやすい観点から、600nm以上が好ましく、800nm以上がより好ましく、1000nm以上が更に好ましい。
Dwは、白色画像の強度を確保する観点から、3000nm以下が好ましく、2500nm以下がより好ましく、2000nm以下が更に好ましい。
Dtは、トナー粒子造粒の容易さの観点から、3.5μm以上が好ましく、4.0μm以上がより好ましく、4.5μm以上が更に好ましい。
Dtは、精細な白色画像を形成する観点から、10μm以下が好ましく、9.0μm以下がより好ましく、8.0μm以下が更に好ましい。
観察用試料を、走査型透過電子顕微鏡(STEM)にて観察し、トナー粒子1個の断面が視野に入る倍率でSTEM画像を記録する。記録されたSTEM画像について、画像解析ソフト(例えば、WinROOF2015、三谷商事株式会社)を用いて、0.010μm/pixel条件で画像解析を行う。
トナー粒子の断面形状は、包埋用エポキシ樹脂とトナー粒子の結着樹脂との輝度差(コントラスト)により決定する。STEM画像においては、結着樹脂及び離型剤と酸化チタンとの輝度差(コントラスト)により酸化チタンは黒色に見えるので、トナー粒子の断面内の黒色の粒子が酸化チタンである。
長軸長が体積平均粒径の80%以上である断面を選択する理由は、長軸長が体積平均粒径の80%未満の断面はトナー粒子端部の断面であると予測され、トナー粒子端部の断面には、トナー粒子中のドメインの状態がよく反映されていないからである。
本開示において、長軸長とは、輪郭線上の2点を結ぶすべての直線のうち最も長い直線の長さである。
離型剤ドメインの平均長軸長Dwは、トナー粒子200個に含まれる離型剤ドメインすべてを計測対象にしたときの(すなわち、離型剤ドメインは、内部に酸化チタンを有するか否かにかかわらず計測対象になる。)、それら離型剤ドメインの長軸長の算術平均である。
離型剤ドメイン中にある酸化チタンの平均長軸長Dpは、トナー粒子200個において、離型剤ドメインに包摂されている酸化チタン(すなわち、離型剤ドメイン中にあり且つ離型剤ドメインの輪郭に接していない酸化チタン)すべてを計測対象にしたときの、それら酸化チタンの長軸長の算術平均である。
酸化チタンの包摂割合は、トナー粒子200個に含まれる酸化チタンすべてを母集団とし、離型剤ドメインに包摂されている酸化チタン(すなわち、離型剤ドメイン中にあり且つ離型剤ドメインの輪郭に接していない酸化チタン)の個数%である。
トナー粒子は、結着樹脂と離型剤と酸化チタンとを含有し、必要に応じてその他の添加剤を含んで構成される。
結着樹脂としては、例えば、スチレン類(例えばスチレン、パラクロロスチレン、α-メチルスチレン等)、(メタ)アクリル酸エステル類(例えばアクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n-プロピル、アクリル酸n-ブチル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸2-エチルヘキシル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n-プロピル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸2-エチルヘキシル等)、エチレン性不飽和ニトリル類(例えばアクリロニトリル、メタクリロニトリル等)、ビニルエーテル類(例えばビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等)、ビニルケトン類(例えばビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルイソプロペニルケトン等)、オレフィン類(例えばエチレン、プロピレン、ブタジエン等)等の単量体の単独重合体、又はこれら単量体を2種以上組み合せた共重合体からなるビニル系樹脂が挙げられる。
結着樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、ポリエーテル樹脂、変性ロジン等の非ビニル系樹脂、これらと前記ビニル系樹脂との混合物、又は、これらの共存下でビニル系単量体を重合して得られるグラフト重合体等も挙げられる。
これらの結着樹脂は、1種類単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
ポリエステル樹脂としては、例えば、公知の非晶性ポリエステル樹脂が挙げられる。ポリエステル樹脂は、非晶性ポリエステル樹脂と共に、結晶性ポリエステル樹脂を併用してもよい。結晶性ポリエステル樹脂は、全結着樹脂に対して2質量%以上40質量%以下(好ましくは2質量%以上20質量%以下)の範囲で用いることがよい。
樹脂の「非晶性」とは、半値幅が10℃を超えること、階段状の吸熱量変化を示すこと、又は明確な吸熱ピークが認められないことを指す。
非晶性ポリエステル樹脂としては、例えば、多価カルボン酸と多価アルコールとの縮重合体が挙げられる。非晶性ポリエステル樹脂としては、市販品を使用してもよいし、合成したものを使用してもよい。
多価カルボン酸は、ジカルボン酸と共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上のカルボン酸を併用してもよい。3価以上のカルボン酸としては、例えば、トリメリット酸、ピロメリット酸、これらの無水物、又はこれらの低級(例えば炭素数1以上5以下)アルキルエステル等が挙げられる。
多価カルボン酸は、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。
多価アルコールとしては、ジオールと共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上の多価アルコールを併用してもよい。3価以上の多価アルコールとしては、例えば、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が挙げられる。
多価アルコールは、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。
非晶性ポリエステル樹脂の数平均分子量(Mn)は、2000以上100000以下が好ましい。
非晶性ポリエステル樹脂の分子量分布Mw/Mnは、1.5以上100以下が好ましく、2以上60以下がより好ましい。重量平均分子量及び数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定する。GPCによる分子量測定は、測定装置として東ソー製GPC・HLC-8120GPCを用い、東ソー製カラム・TSKgel SuperHM-M(15cm)を使用し、THF溶媒で行う。重量平均分子量及び数平均分子量は、この測定結果から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する。
結晶性ポリエステル樹脂としては、例えば、多価カルボン酸と多価アルコールとの重縮合体が挙げられる。結晶性ポリエステル樹脂としては、市販品を使用してもよいし、合成したものを使用してもよい。結晶性ポリエステル樹脂は、結晶構造を容易に形成するため、芳香環を有する重合性単量体よりも直鎖状脂肪族の重合性単量体を用いた重縮合体が好ましい。
多価カルボン酸は、ジカルボン酸と共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上のカルボン酸を併用してもよい。3価のカルボン酸としては、例えば、芳香族カルボン酸(例えば1,2,3-ベンゼントリカルボン酸、1,2,4-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)、これらの無水物、又はこれらの低級(例えば炭素数1以上5以下)アルキルエステルが挙げられる。
多価カルボン酸としては、これらジカルボン酸と共に、スルホン酸基を持つジカルボン酸、エチレン性二重結合を持つジカルボン酸を併用してもよい。
多価カルボン酸は、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。
多価アルコールは、ジオールと共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上のアルコールを併用してもよい。3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等が挙げられる。
多価アルコールは、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。
離型剤としては、例えば、炭化水素系ワックス;カルナバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス等の天然ワックス;モンタンワックス等の合成又は鉱物・石油系ワックス;脂肪酸エステル、モンタン酸エステル等のエステルワックス;などが挙げられる。離型剤は、これに限定されるものではない。
酸化チタン(TiO2)は、トナーに白色を付与する顔料であり、粒子状の物質である。酸化チタンの結晶構造は、アナタース、ルチル、ブルッカイト、これらの混晶構造又は非晶質構造のいずれでもよい。
塩素法(気相法)の一例は、次の通りである。原料であるルチル鉱石をコークス及び塩素と反応させ、ガス状の四塩化チタンにした後、冷却して、液状の四塩化チタンを得る。次に、高温で、ガス状又は蒸気状の四塩化チタンを酸素ガスと反応させ、塩素ガスを分離することによって、酸化チタンを得る。
酸化チタンの表面処理方法及び表面処理剤は、結着樹脂に対する分散性、白色画像の耐候性などの観点から、公知の方法及び処理剤から選択してよい。酸化チタンの表面処理方法は、湿式処理、乾式処理に大別される。
湿式処理は、酸化チタンを水系溶媒又は有機溶媒に分散したスラリーに、表面処理剤を加え、酸化チタン表面を被覆する処理方法である。
乾式処理は、流動する酸化チタンに表面処理剤の蒸気又はガスをあて、酸化チタン表面を被覆する処理方法である。
酸化チタンの表面処理剤としては、Alを含む金属酸化物、Siを含む金属酸化物、Zrを含む金属酸化物、脂肪酸、シリコーン等が挙げられる。
酸化チタンのBET比表面積は、白色度に優れる観点から、12m2/g以下が好ましく、10m2/g以下がより好ましい。
白色トナーが外添剤を含む場合、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム5質量%水溶液に白色トナーを投入し攪拌する。次いで、浴槽型の超音波分散器で超音波を印加し、外添剤をトナー粒子の表面から遊離させる。次いで、遠心分離によりトナー粒子を沈降させ、外添剤が遊離し分散している上澄み液を取り除く。超音波処理から上澄み液除去までの操作を3回繰り返す。次いで、トナー粒子をトルエンに懸濁させて結着樹脂及び離型剤を溶解させ、濾過して固液分離する。固体を水で充分に洗浄したあと乾燥させ、粉体を得る。この粉体をBET比表面積の測定用試料とする。
BET比表面積は、試料1gを精秤し、BET比表面積計(例えば、ベックマンコールター社製SA3100)にて窒素ガスを用いたBET多点法により測定した値である。
その他の添加剤としては、例えば、磁性体、帯電制御剤、無機粉体等の公知の添加剤が挙げられる。これらの添加剤は、内添剤としてトナー粒子に含まれる。
トナー粒子は、単層構造のトナー粒子であってもよいし、芯部(コア粒子)と芯部を被覆する被覆層(シェル層)とで構成された所謂コア・シェル構造のトナー粒子であってもよい。コア・シェル構造のトナー粒子は、例えば、結着樹脂と離型剤と酸化チタンとを含む芯部と、結着樹脂を含む被覆層とで構成されていることがよい。
測定に際しては、分散剤として、界面活性剤(アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムが好ましい)の5質量%水溶液2ml中に測定試料を0.5mg以上50mg以下加える。これを電解液100ml以上150ml以下中に添加する。
試料を懸濁した電解液は超音波分散器で1分間分散処理を行い、コールターマルチサイザーIIにより、アパーチャー径100μmのアパーチャーを用いて2μm以上60μm以下の範囲の粒径の粒子の粒度分布を測定する。サンプリングする粒子数は50000個である。
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%となる粒径を体積粒径D16v、数粒径D16p、累積50%となる粒径を体積平均粒径D50v、累積数平均粒径D50p、累積84%となる粒径を体積粒径D84v、数粒径D84pと定義する。
これらを用いて、体積粒度分布指標(GSDv)は(D84v/D16v)1/2、数粒度分布指標(GSDp)は(D84p/D16p)1/2として算出される。
まず、測定対象となるトナー粒子を吸引採取し、扁平な流れを形成させ、瞬時にストロボ発光させることにより静止画像として粒子像を取り込み、その粒子像を画像解析するフロー式粒子像解析装置(シスメックス社製のFPIA-3000)によって求める。そして、平均円形度を求める際のサンプリング数は3500個とする。
トナーが外添剤を有する場合、界面活性剤を含む水中に、測定対象となるトナー(現像剤)を分散させた後、超音波処理を行って外添剤を除去したトナー粒子を得る。
外添剤としては、例えば無機粒子が挙げられる。無機粒子として、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等が挙げられる。
疎水化処理剤の量は、通常、例えば、無機粒子100質量部に対して、1質量部以上10質量部以下である。
本実施形態に係る白色トナーは、トナー粒子を製造後、トナー粒子に外添剤を外添することで得られる。
結着樹脂となる樹脂粒子が分散した樹脂粒子分散液を準備する工程(樹脂粒子分散液準備工程)と;
離型剤と酸化チタンとを含む粒子が分散した酸化チタン含有離型剤粒子分散液を準備する工程と;
樹脂粒子分散液と酸化チタン含有離型剤粒子分散液とを混合した混合分散液中で、混合した粒子を凝集させ、凝集粒子を形成する工程(凝集粒子形成工程)と;
凝集粒子が分散した凝集粒子分散液を加熱し、凝集粒子を融合・合一して、トナー粒子を形成する工程(融合・合一工程)と;を有する製造方法。
樹脂粒子分散液は、例えば、樹脂粒子を界面活性剤により分散媒中に分散させることにより調製する。
水系媒体としては、例えば、蒸留水、イオン交換水等の水、アルコール類等が挙げられる。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。
界面活性剤は、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。
まず、加熱しながら離型剤と酸化チタンとを混錬し、離型剤の中に酸化チタンを混ぜ込んだ混錬物を得る。混練物を冷却し固化させ、固化した混練物を粗粉砕機(例えば、ハンマーミル、カッターミル)で粗粉砕して粗粉砕物を得る。粗粉砕物を微粉砕機(例えば、ジェットミル)で微粉砕して微粉砕物を得る。
酸化チタン含有離型剤粒子分散液に含まれる粒子の含有量は、5質量%以上50質量%以下が好ましく、10質量%以上40質量%以下がより好ましい。
次に、樹脂粒子分散液と酸化チタン含有離型剤粒子分散液とを混合する。そして、混合分散液中で、樹脂粒子と酸化チタン含有離型剤粒子分散液とをヘテロ凝集させ目的とするトナー粒子の径に近い径を持つ、樹脂粒子と酸化チタン含有離型剤粒子とを含む凝集粒子を形成する。
凝集粒子形成工程においては、例えば、混合分散液を回転せん断型ホモジナイザーで攪拌下、室温(例えば25℃)で凝集剤を添加し、混合分散液のpHを酸性(例えばpH2以上5以下)に調整し、必要に応じて分散安定剤を添加した後に、加熱を行ってもよい。
凝集剤と共に、該凝集剤の金属イオンと錯体もしくは類似の結合を形成する添加剤を必要に応じて用いてもよい。この添加剤としては、キレート剤が好適に用いられる。
キレート剤としては、水溶性のキレート剤を用いてもよい。キレート剤としては、例えば、酒石酸、クエン酸、グルコン酸等のオキシカルボン酸;イミノ二酸酢(IDA)、ニトリロ三酢酸(NTA)、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)等のアミノカルボン酸;などが挙げられる。
キレート剤の添加量は、樹脂粒子100質量部に対して0.01質量部以上5.0質量部以下が好ましく、0.1質量部以上3.0質量部未満がより好ましい。
次に、凝集粒子が分散した凝集粒子分散液を、例えば、樹脂粒子のガラス転移温度以上(例えば樹脂粒子のガラス転移温度より10℃から30℃高い温度)に加熱して、凝集粒子を融合・合一し、トナー粒子を形成する。
凝集粒子が分散した凝集粒子分散液を得た後、当該凝集粒子分散液と樹脂粒子分散液とをさらに混合し、凝集粒子の表面にさらに樹脂粒子分散液を付着するように凝集して、第2凝集粒子を形成する工程と、第2凝集粒子が分散した第2凝集粒子分散液に対して加熱をし、第2凝集粒子を融合・合一して、コア・シェル構造のトナー粒子を形成する工程と、を経て、トナー粒子を製造してもよい。
本実施形態に係る静電荷像現像剤は、本実施形態に係る白色トナーを少なくとも含む。
本実施形態に係る静電荷像現像剤は、本実施形態に係る白色トナーのみを含む一成分現像剤であってもよいし、当該白色トナーとキャリアとを混合した二成分現像剤であってもよい。
本実施形態に係る画像形成装置は、像保持体と、像保持体の表面を帯電する帯電手段と、帯電した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、静電荷像現像剤を収容し、静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段と、像保持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手段と、記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着手段と、を備える。そして、静電荷像現像剤として、本実施形態に係る静電荷像現像剤が適用される。
図1に示す画像形成装置は、色分解された画像データに基づく、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)、白色(W)の各色の画像を出力する電子写真方式の第1乃至第5の画像形成ユニット10Y、10M、10C、10K、10W(画像形成手段)を備えている。これらの画像形成ユニット(以下、単に「ユニット」と称する場合がある)10Y、10M、10C、10K、10Wは、水平方向に互いに予め定められた距離離間して並設されている。これらユニット10Y、10M、10C、10K、10Wは、画像形成装置に着脱するプロセスカートリッジであってもよい。
まず、動作に先立って、帯電ロール2Yによって感光体1Yの表面が-600V乃至-800Vの電位に帯電される。
感光体1Yは、導電性(例えば20℃における体積抵抗率1×10-6Ωcm以下)の基体上に感光層を積層して形成されている。この感光層は、通常は高抵抗(一般の樹脂の抵抗)であるが、レーザ光線が照射されると、レーザ光線が照射された部分の比抵抗が変化する性質を持っている。そこで、帯電した感光体1Yの表面に、図示しない制御部から送られてくるイエロー用の画像データに従って、露光装置3Yからレーザ光線を照射する。それにより、イエローの画像パターンの静電荷像が感光体1Yの表面に形成される。
感光体1Y上に形成された静電荷像は、感光体1Yの走行に従って予め定められた現像位置まで回転する。そして、この現像位置で、感光体1Y上の静電荷像が、現像装置4Yによってトナー画像として現像され可視化される。
こうして、第1ユニット10Yにてイエローのトナー画像が転写された中間転写ベルト20は、第2乃至第5のユニット10M、10C、10K、10Wを通して順次搬送され、各色のトナー画像が重ねられて多重転写される。
定着後における画像表面の平滑性をさらに向上させるには、記録紙Pの表面も平滑であることが好ましく、例えば、普通紙の表面を樹脂等でコーティングしたコート紙、印刷用のアート紙等が好適に使用される。
第5ユニット10Wのみを稼働させて記録紙Pの片面に白色画像を形成したのち、記録紙Pを中間転写ベルト走行方向の上流に送り、第1ユニット10Yから第4ユニット10Kを稼働させて記録紙Pの白色画像上にカラー画像を形成する形態;
第5ユニット10Wのみを稼働させて記録紙Pの片面に白色画像を形成したのち、記録紙Pを中間転写ベルト走行方向の上流に送り、第1ユニット10Yから第5ユニット10Wを稼働させて記録紙Pの白色画像上に白色画像及びカラー画像を形成する形態;
第5ユニット10Wのみを稼働させて記録紙Pの片面に白色画像を形成したのち、記録紙Pを中間転写ベルト走行方向の上流に送り、再び第5ユニット10Wのみを稼働させて記録紙Pの白色画像上に白色画像を重ね、記録紙Pを中間転写ベルト走行方向の上流に戻し、第1ユニット10Yから第4ユニット10Kを稼働させて記録紙Pの多層白色画像上にカラー画像を形成する形態;なども挙げられる。
本実施形態に係るプロセスカートリッジは、本実施形態に係る静電荷像現像剤を収容し、静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段を備え、画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジである。
図2に示すプロセスカートリッジ200は、例えば、取り付けレール116及び露光のための開口部118が備えられた筐体117により、感光体107(像保持体の一例)と、感光体107の周囲に備えられた帯電ロール108(帯電手段の一例)、現像装置111(現像手段の一例)、及び感光体クリーニング装置113(像保持体クリーニング手段の一例)を一体的に組み合わせて保持して構成し、カートリッジ化されている。
図2中、109は露光装置(静電荷像形成手段の一例)、112は転写装置(転写手段の一例)、115は定着装置(定着手段の一例)、300は記録紙(記録媒体の一例)を示している。
本実施形態に係るトナーカートリッジは、本実施形態に係る白色トナーを収容し、画像形成装置に着脱されるトナーカートリッジである。トナーカートリッジは、画像形成装置内に設けられた現像手段に供給するための補給用のトナーを収容するものである。
以下の説明において、特に断りのない限り、「部」及び「%」は質量基準である。
合成、処理、製造などは、特に断りのない限り、室温(25℃±3℃)で行った。
[非晶性ポリステル樹脂粒子分散液(A)]
・テレフタル酸 :70部
・フマル酸 :30部
・エチレングリコール :41部
・1,5-ペンタンジオール:48部
攪拌装置、窒素導入管、温度センサ及び精留塔を備えた反応槽に上記の材料を入れ、窒素ガス気流下、1時間を要して温度を220℃まで上げ、上記の材料の合計100部に対してチタンテトラエトキシド1部を投入した。生成する水を留去しながら0.5時間を要して240℃まで温度を上げ、240℃で1時間脱水縮合反応を継続した後、反応物を冷却した。こうして、重量平均分子量96000、ガラス転移温度61℃の非晶性ポリエステル樹脂(A)を得た。
・1,10-デカンジカルボン酸:265部
・1,6-ヘキサンジオール :168部
・ジブチル錫オキサイド(触媒):0.3部
加熱乾燥した反応槽に上記の材料を入れ、反応槽内の空気を窒素ガスで置換して不活性雰囲気とし、機械攪拌にて180℃で5時間攪拌還流を行った。次いで、減圧下にて230℃まで徐々に昇温を行い2時間攪拌し、粘稠な状態となったところで空冷し、反応を停止させた。こうして、重量平均分子量12700、融解温度73℃の結晶性ポリエステル樹脂(C)を得た。
[酸化チタン含有離型剤粒子分散液(1)]
・エステルワックス(融解温度82℃、日油社製) :16.0部
・酸化チタン粒子(表面処理品、市販品、粒径のカタログ値200nm):84.0部
上記の材料を加熱しながら混錬し、冷却し固化させた。固化した混練物をカッターミルで粗粉砕し、次いでジェットミルで微粉砕し、酸化チタン含有離型剤パウダーを得た。
・イオン交換水 :200部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)、ネオゲンRK): 5部
上記の材料を混合し、120℃に加熱し、圧力吐出型ホモジナイザー(ゴーリン社製ゴーリンホモジナイザー)で、分散圧力5MPaで120分間、続いて40MPaで360分間分散処理し、冷却した。イオン交換水を加えて固形分量が20%になるように調整し、酸化チタン含有離型剤粒子分散液(1)を得た。分散液中の粒子の体積平均粒径は1800nmであった。
酸化チタン含有離型剤粒子分散液(1)の作製と同様にして、ただし、表1に記載のとおり離型剤の種類及び使用量、酸化チタンの粒径及び使用量、分散液中の粒子の体積平均粒径を変更して、酸化チタン含有離型剤粒子分散液(2)~(18)を作製した。
[実施例1]
-トナー粒子の作製-
・イオン交換水 :200部
・非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(A)(固形分量20%) :130部
・結晶性ポリエステル樹脂粒子分散液(C)(固形分量20%) : 10部
・酸化チタン含有離型剤粒子分散液(1)(固形分量20%) :200部
・アニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)、ネオゲンRK) :3.0部
上記の材料を攪拌槽に入れ、0.1N硝酸を添加してpHを3.5に調整した。硫酸アルミニウム2.5部をイオン交換水30部に溶解させた硫酸アルミニウム水溶液を用意し、攪拌槽に添加した。ホモジナイザー(IKA社製ウルトラタラックスT50)を用いて30℃において分散した後、加熱用オイルバス中で45℃まで加熱し、凝集粒子の体積平均粒径が5.4μmとなるまで保持した。
トナー粒子100部に疎水性シリカ粒子(日本アエロジル社製RY50)1.5部を加え、サンプルミルを用いて13000rpmで30秒間混合した。その後、目開き45μmの振動篩いで篩分して外添トナーを得た。
外添トナー10部とキャリア100部とをVブレンダーに入れ、20分間攪拌した。その後、目開き212μmの篩で篩分して現像剤を得た。キャリアは、下記のとおりに作製した。
・フェライト粒子(体積平均粒径35μm) :100部
・トルエン : 14部
・スチレン/メチルメタクリレート共重合体(共重合比15/85): 3部
・カーボンブラック(キャボット社、Regal330) :0.2部
フェライト粒子を除く上記の材料をサンドミルにて分散して分散液を調製した。分散液をフェライト粒子とともに真空脱気型ニーダに入れ、攪拌しながら減圧し乾燥させることにより樹脂被覆キャリアを得た。
実施例1と同様にして、ただし、表2に記載とおり酸化チタン含有離型剤粒子分散液の種類を変更して、各例のトナー粒子、外添トナー及び現像剤を作製した。
[白色画像の形成]
電子写真方式の画像形成装置を用いて、普通紙上に濃度100%の白色画像を形成した。1層のトナー載り量を9.0g/m2とし、単層又は二層の白色画像を形成した。
紫外線照射装置(紫外線LED照射器LX405S、アズワン社製)を用いて、光源:365nm且つ放射照度:9500W/m2の条件で紫外線照射を72時間行った。
紫外線暴露を行う前後において、分光測色計(X-Rite Ci62、X-Rite社製)を用いて、D50光源下で、白色画像のL*値(明度)を測定した。測定したL*値を下記のとおりA~Eに分類した。表3に結果を示す。
A:L*値が、75以上。
B:L*値が、72以上75未満。
C:L*値が、69以上72未満。
D:L*値が、65以上69未満。
E:L*値が、65未満。
下記の式から退色の度合いを求め、下記のとおりA~Eに分類した。表3に結果を示す。
退色度=(当初のL*値-紫外線暴露後のL*値)/当初のL*値×100
A:退色度が、1未満。
B:退色度が、1以上3未満。
C:退色度が、3以上5未満。
D:退色度が、5以上10未満。
E:退色度が、10以上。
紫外線暴露を行う前後において、白色画像の強度をJIS K5600-5-4:1999「引っかき硬度(鉛筆法)」に従って評価した。鉛筆は、三菱鉛筆ハイユニ(硬度は、10H、9H、8H、7H、6H、5H、4H、3H、2H、H、F、HB、B、2B、3B、4B、5B、6B、7B、8B、9B、10B)を使用した。白色画像に傷跡が生じなかった最も硬い硬度を表3に示す。
1Y、1M、1C、1K、1W 感光体(像保持体の一例)
2Y、2M、2C、2K、2W 帯電ロール(帯電手段の一例)
3Y、3M、3C、3K、3W 露光装置(静電荷像形成手段の一例)
4Y、4M、4C、4K、4W 現像装置(現像手段の一例)
5Y、5M、5C、5K、5W 一次転写ロール(一次転写手段の一例)
6Y、6M、6C、6K、6W 感光体クリーニング装置
8Y、8M、8C、8K、8W トナーカートリッジ
20 中間転写ベルト(中間転写体の一例)
21 中間転写体クリーニング装置
22 駆動ロール
23 支持ロール
24 対向ロール
26 二次転写ロール(二次転写手段の一例)
28 定着装置(定着手段の一例)
P 記録紙(記録媒体の一例)
107 感光体(像保持体の一例)
108 帯電ロール(帯電手段の一例)
109 露光装置(静電荷像形成手段の一例)
111 現像装置(現像手段の一例)
112 転写装置(転写手段の一例)
113 感光体クリーニング装置
115 定着装置(定着手段の一例)
116 取り付けレール
117 筐体
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(記録媒体の一例)
Claims (14)
- 結着樹脂、離型剤及び酸化チタンを含有し且つ前記酸化チタンの少なくとも一部が離型剤ドメイン中にあるトナー粒子を含み、
前記トナー粒子の断面観察において、前記離型剤ドメイン中にある前記酸化チタンの個数割合が前記トナー粒子に含まれる前記酸化チタン全体の23個数%以上であり、
前記トナー粒子の断面観察において、前記トナー粒子の平均長軸長Dtと、前記離型剤ドメインの平均長軸長Dwと、前記離型剤ドメイン中にある前記酸化チタンの平均長軸長Dpとが下記の式(1)及び式(2)を満たす、
白色トナー。
式(1):2×Dp≦Dw≦10×Dp
式(2):0.1×Dt≦Dw≦0.5×Dt - 前記トナー粒子の断面観察において、前記トナー粒子の平均長軸長Dtと、前記離型剤ドメインの平均長軸長Dwと、前記離型剤ドメイン中にある前記酸化チタンの平均長軸長Dpとが下記の式(1-1)及び式(2-1)を満たす、請求項1に記載の白色トナー。
式(1-1):2.5×Dp≦Dw≦8×Dp
式(2-1):0.125×Dt≦Dw≦0.4×Dt - 前記トナー粒子の断面観察において、前記離型剤ドメイン中にある前記酸化チタンの個数割合が前記トナー粒子に含まれる前記酸化チタン全体の50個数%以上である、請求項1又は請求項2に記載の白色トナー。
- 前記トナー粒子の断面観察において、前記離型剤ドメイン中にある前記酸化チタンの個数割合が前記トナー粒子に含まれる前記酸化チタン全体の60個数%以上である、請求項1~請求項3のいずれか1項に記載の白色トナー。
- 前記トナー粒子に含まれる前記離型剤と前記酸化チタンとの質量比(離型剤/酸化チタン)が0.01以上0.3以下である、請求項1~請求項4のいずれか1項に記載の白色トナー。
- 前記トナー粒子に含まれる前記酸化チタンの含有量が前記トナー粒子全体の30質量%以上70質量%以下である、請求項1~請求項5のいずれか1項に記載の白色トナー。
- 前記トナー粒子の断面観察において、前記離型剤ドメイン中にある前記酸化チタンの平均長軸長Dpが100nm以上300nm以下である、請求項1~請求項6のいずれか1項に記載の白色トナー。
- 前記トナー粒子に含まれる前記酸化チタンはBET比表面積が4m2/g以上12m2/g以下である、請求項1~請求項7のいずれか1項に記載の白色トナー。
- 前記離型剤がエステルワックスを含む、請求項1~請求項8のいずれか1項に記載の白色トナー。
- 請求項1~請求項9いずれか1項に記載の白色トナーを含む静電荷像現像剤。
- 請求項1~請求項9のいずれか1項に記載の白色トナーを収容し、
画像形成装置に着脱されるトナーカートリッジ。 - 請求項10に記載の静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段を備え、
画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジ。 - 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10に記載の静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、前記像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段と、
前記像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、
前記記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着手段と、
を備える画像形成装置。 - 像保持体の表面を帯電する帯電工程と、
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工程と、
請求項10に記載の静電荷像現像剤により、前記像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像工程と、
前記像保持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と、
前記記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着工程と、
を有する画像形成方法。
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