JP5880410B2 - 静電荷像現像用透明トナー、静電荷像現像剤、トナーカートリッジ、現像剤カートリッジ、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
従来電子写真法においては、感光体や静電記録体上に種々の手段を用いて静電潜像を形成し、この静電潜像にトナーと呼ばれる検電性粒子を付着させて静電潜像(トナー像)を現像し、被転写体表面に転写し、加熱等により定着する、という複数の工程を経て、可視化する方法が一般的に使用されている。
また、特許文献1には、トナー母粒子の表面に樹脂微粒子が付着した複合粒子を気流中で循環させながら、蛍光染料と溶媒とを含む蛍光染料含有溶液を前記複合粒子に向かって噴霧することにより、前記トナー母粒子表面に前記樹脂微粒子と前記蛍光染料含有溶液とが付着した湿潤複合粒子を形成する蛍光染料含有溶液噴霧工程と、前記湿潤複合粒子を前記気流中で循環させることによって前記溶媒を除去し、前記トナー母粒子表面に前記樹脂微粒子と前記蛍光染料とを膜化させる膜化工程とを含むことを特徴とする蛍光トナーの製造方法が記載され、蛍光染料がクマリン及びクマリン誘導体のいずれか1つを含むことが好ましい旨が記載されている。
特許文献2には、ナフチル基を有する特定のN含有複素環化合物を蛍光性着色剤として使用すること、及び、該蛍光性着色剤を電子写真用着色剤として使用することが記載されている。
<1> 結着樹脂及び下記式(1)で表される化合物を含有することを特徴とする静電荷像現像用透明トナー、
<3> 前記結着樹脂が、紫外線吸収スペクトルにおいて長波長から短波長に走査したときに、吸光度が2.0以上となる波長が、280nm以上320nm以下の範囲にあるポリエステル樹脂を含有する、<1>又は<2>に記載の静電荷像現像用透明トナー、
<4> トナー中の式(1)で表される化合物の含有量が2〜10重量%である、<1>〜<3>いずれか1つに記載の静電荷像現像用透明トナー、
<5> <1>〜<4>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用透明トナー、及び、キャリアを含むことを特徴とする静電荷像現像剤、
<6> 画像形成装置に着脱可能であり、<1>〜<4>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用透明トナーを収容することを特徴とするトナーカートリッジ、
<7> <5>に記載の静電荷像現像剤を収容する現像剤カートリッジ、
<8> <5>に記載の静電荷像現像剤を収容し、かつ前記静電荷像現像剤を保持して搬送する現像剤保持体を備えるプロセスカートリッジ、
<9> 像保持体と、前記像保持体を帯電させる帯電手段と、帯電した前記像保持体を露光して前記像保持体表面に静電潜像を形成させる露光手段と、トナーを含む現像剤により前記静電潜像を現像してトナー像を形成させる現像手段と、前記トナー像を前記像保持体から被転写体表面に転写する転写手段と、前記被転写体表面に転写されたトナー像を定着する定着手段と、を有し、前記現像剤が<1>〜<4>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用透明トナー、又は、<5>に記載の静電荷像現像剤である画像形成装置、
<10> 像保持体表面に静電潜像を形成する潜像形成工程、前記像保持体表面に形成された静電潜像を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、前記トナー像を被転写体表面に転写する転写工程、及び、前記被転写体表面に転写されたトナー像を定着する定着工程、を含み、前記現像剤として<1>〜<4>のいずれか1つに記載の静電荷像現像用透明トナー、又は、<5>に記載の静電荷像現像剤を用いる画像形成方法。
上記<2>に記載の発明によれば、本構成を有しない場合に比して、より紫外光下で鮮鋭な蛍光を発し、かつ、耐光性に優れた画像を提供することができる静電荷像現像用透明トナーが提供される。
上記<3>に記載の発明によれば、本構成を有しない場合に比して、より紫外光下で鮮鋭な蛍光を発し、かつ、耐光性に優れた画像を提供することができる静電荷像現像用透明トナーが提供される。
上記<4>に記載の発明によれば、本構成を有しない場合に比して、より紫外光下で鮮鋭な蛍光を発し、かつ、耐光性に優れた画像を提供することができる静電荷像現像用透明トナーが提供される。
上記<5>に記載の発明によれば、本構成を有しない場合に比して、より紫外光下で鮮鋭な蛍光を発し、かつ、耐光性に優れた画像を提供することができる静電荷像現像剤が提供される。
上記<6>に記載の発明によれば、本構成を有しない場合に比して、より紫外光下で鮮鋭な蛍光を発し、かつ、耐光性に優れた画像を提供することができるトナーカートリッジが提供される。
上記<7>に記載の発明によれば、本構成を有しない場合に比して、より紫外光下で鮮鋭な蛍光を発し、かつ、耐光性に優れた画像を提供することができる現像剤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、本構成を有しない場合に比して、より紫外光下で鮮鋭な蛍光を発し、かつ、耐光性に優れた画像を提供することができる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、本構成を有しない場合に比して、より紫外光下で鮮鋭な蛍光を発し、かつ、耐光性に優れた画像を提供することができる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、本構成を有しない場合に比して、より紫外光下で鮮鋭な蛍光を発し、かつ、耐光性に優れた画像を提供することができる画像形成方法が提供される。
本実施形態の静電荷像現像用透明トナー(以下、単に「トナー」又は「透明トナー」ともいう。)は、結着樹脂及び下記式(1)で表される化合物を含有することを特徴とする。
それらの用途としては、通常のコピーでは再現が困難であるため、偽造防止の真贋判定に用いられる場合や、ブラックライト(紫外光)を照射することで画像が変化する演出を狙う場合、などがある。いずれも、目視で容易に真贋判定を行う、もしくは鮮やかな画像変化を可能にすることが望まれており、そのためには、使用される色材が鮮鋭な蛍光を発することが重要である。鮮鋭な蛍光を発する色材としては有機体で構成された有機蛍光体が挙げられるが、分子内の励起によって発光する原理上、長時間その構造を維持することが難しく、耐光性に劣るものであった。
また、特許文献2には、蛍光性の高い蛍光顔料が記載されているが、十分な耐光性を有するものではない。
本発明者等は鋭意検討した結果、式(1)で表される化合物を用いることで、緑色〜黄緑色領域に強い傾向を発する鮮鋭な画像が得られることを見いだした。また、式(1)で表される化合物は、従来の蛍光着色剤に比べ、耐光性に優れることを見出した。
本発明者等は鋭意検討した結果、結着樹脂として長波長から短波長に走査したときに、吸光度が2.0以上となる波長が320nm以下280nm以上であるポリエステル樹脂を使用した場合に、耐光性が更に著しく向上することを見出した。結着樹脂は式(1)で表される化合物の周囲に存在することにより、耐光性を低下させる原因となるUV−B領域の光が式(1)で表される化合物に到達することを抑制し、耐光性を向上させたものと推定される。
以下、トナーを構成する各成分について詳述する。
本実施形態のトナーは、式(1)で表される化合物を含有することを必須とする。式(1)で表される化合物を含有することにより、紫外光下で鮮鋭な画像が得られ、更に、従来の蛍光体に比べて、耐光性に優れ、長期に渡って鮮鋭な画像が得られる。
また、式(1)で表される化合物は上市されており、CARTAX CDXP(クラリアントジャパン(株)製)として入手できる。
式(1)で表される化合物の含有量が上記範囲内であると、可視光下での透明性に優れ、また、高い発光強度を有し、鮮鋭な画像が得られる。
なお、本実施形態において、「トナー全体」とは、トナー母粒子に外添剤が添加されたトナーである場合には、トナー母粒子及び外添剤を合わせたものを意味する。
前記トナーは、結着樹脂を含有する。
本実施形態において、結着樹脂としては、重縮合樹脂を含有することが好ましく、特に、ポリエステル樹脂を含有することが好ましい。ポリエステル樹脂を使用すると、より均一に近い状態で式(1)で表される化合物をトナー母粒子中に取り込むことができるため好ましい。
重縮合樹脂としては、例えば、ポリエステル樹脂、及び、ポリアミド樹脂等が好ましく例示できるが、特に、重縮合性単量体としてポリカルボン酸とポリオールと含んだものを用いて得られたポリエステル樹脂であることが好ましい。
本実施形態に用いることのできる重縮合性単量体としては、例えば、多価カルボン酸、ポリオール、ヒドロキシカルボン酸、ポリアミン、又は、それらの混合物が挙げられる。特に、重縮合性単量体としては、多価カルボン酸とポリオールと更にはこれらのエステル化合物(オリゴマー及び/又はプレポリマー)であることが好ましく、直接エステル反応、又はエステル交換反応を経て、ポリエステル樹脂を得るものがよい。この場合、重合されるポリエステル樹脂としてはアモルファス(無定形)ポリエステル樹脂(非結晶性ポリエステル樹脂又は非晶性ポリエステル樹脂ともいう。)、結晶性ポリエステル樹脂などのいずれかの形態、又はそれらの混合形態をとることができる。
本実施形態において、重縮合樹脂は、重縮合性単量体、それらのオリゴマー及びプレポリマーよりなる群から選ばれる少なくとも1種を重縮合して得られるが、これらの中でも重縮合性単量体を使用することが好ましい。
また、ジカルボン酸以外の多価カルボン酸としては、例えば、トリメリット酸、トリメシン酸、ピロメリット酸、ナフタレントリカルボン酸、ナフタレンテトラカルボン酸、ピレントリカルボン酸、ピレンテトラカルボン酸、イタコン酸、グルタコン酸、n−ドデシルコハク酸、n−ドデセニルコハク酸、イソドデシルコハク酸、イソドデセニルコハク酸、n−オクチルコハク酸、n−オクテニルコハク酸等、更にまたこれらの低級エステルなどが挙げられる。更にまた、酸ハロゲン化物、酸無水物もこの限りではない。
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。
なお、低級エステルとは、エステルのアルコキシ部分の炭素数が1〜8であることを示す。具体的には、メチルエステル、エチルエステル、n−プロピルエステル、イソプロピルエステル、n−ブチルエステル及びイソブチルエステル等が挙げられる。
また、水分散性を容易にするため、例えば、2,2−ジメチロールプロピオン酸、2,2−ジメチロールブタン酸、2,2−ジメチロール吉草酸等が例示される。
また、これらの重縮合性単量体の組み合わせにより非結晶性樹脂や結晶性樹脂を容易に得ることができる。
結着樹脂のガラス転移温度は、ASTM D3418−82に規定された方法(DSC法)で測定した値をいう。
本実施形態において、結着樹脂が、紫外線吸収スペクトルにおいて長波長から短波長に走査したときに、吸光度が2.0以上となる波長が、280nm以上320nm以下の範囲にあるポリエステル樹脂(本実施形態において、「特定ポリエステル樹脂」ともいう。)を含有することが好ましい。
具体的には、結着樹脂を1,000ppmとなるようにアクリロニトリルに溶解し、開始波長を500nm、終了波長を200nm、スキャンスピードを300nm/min、スリット2nmとして、1cmの光路長にて測定する。このとき、特定ポリエステル樹脂は、吸光度が2.0以上となる波長が280nm以上320nm以下の範囲にある。なお、溶媒としてアクリロニトリルを使用することが好ましいが、結着樹脂の溶解性が低い場合には、紫外領域で使用可能な各種の溶媒から適宜選択して使用すればよく、特に限定されない。
吸光度が2.0以上となる波長が320nm以下であると、式(1)で表される化合物の吸収する波長領域における光の吸収が弱く、強い蛍光を発する鮮鋭な画像が得られる。また、280nm以上であると、式(1)で表される化合物の耐光性を向上させる効果が得られる。
特定ポリエステル樹脂は、紫外線吸収スペクトルにおいて長波長から短波長に走査したときに、吸光度が2.0以上となる波長が、285nm以上315nm以下であることがより好ましく、290nm以上310nm以下であることがより好ましい。
樹脂中のエチレン性不飽和結合の含有量を制御することで、紫外線吸収スペクトルにおいて長波長から短波長に走査したときに、吸光度が2.0以上となる波長が、280nm以上320nm以下の範囲とすることができる。特に、ポリエステル樹脂の主鎖中に含まれるエチレン性不飽和結合(二重結合)を適切な量に制御することで、上記の特性を有するポリエステル樹脂が得られる。この原理は明確ではないが、以下のように推測される。
すなわち、ポリエステル樹脂の主鎖中に規則定にエチレン性不飽和結合(二重結合)が配された部分は、共役系の如く振る舞い、吸収波長が長波長側にシフトする。このような部位が多く存在する樹脂は、吸収がより長波長側にシフトし、これとは逆に、このような部位が少ない場合は、短波長側で吸収が見られる。
従って、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、メサコン酸、グルタコン酸などの不飽和ポリカルボン酸、又は、アルケンジオール、具体的には2−ブチン−1,4−ジオール、3−ブチン−1,4−ジオール、9−オクタデゼン−7,12−ジオールなどの不飽和ポリオールを用いてポリエステル樹脂を合成することが好ましい。
また、結着樹脂の全量に対する特定ポリエステル樹脂の含有量は、30重量%以上であることが好ましく、50重量%以上であることがより好ましく、70重量%以上であることが更に好ましく、結着樹脂の全量が特定ポリエステル樹脂であることが特に好ましい。
本実施形態において、結着樹脂として付加重合型樹脂を使用してもよい。
付加重合型樹脂の作製に使用する付加重合性単量体としては、カチオン重合性単量体及びラジカル重合性単量体が挙げられるが、ラジカル重合性単量体であることが好ましい。
ラジカル重合性単量体としては、スチレン系単量体類、不飽和カルボン酸類、(メタ)アクリレート類(なお、「(メタ)アクリレート」とは、アクリレート及びメタクリレートを意味するものとし、以下も同様とする。)、N−ビニル化合物類、ビニルエステル類、ハロゲン化ビニル化合物類、N−置換不飽和アミド類、共役ジエン類、多官能ビニル化合物類、多官能(メタ)アクリレート類等が挙げられる。なお、これらの中で、N−置換不飽和アミド類、共役ジエン類、多官能ビニル化合物類、及び、多官能(メタ)アクリレート類等は、生成された重合体に架橋反応を生起させることもできる。これらを、単独で、あるいは組み合わせて使用できる。
ラジカル重合性単量体としては、エチレン性不飽和結合を有する化合物であることが好ましく、芳香族エチレン性不飽和化合物(以下、「ビニル芳香族」ともいう。)、エチレン性不飽和結合を有するカルボン酸(不飽和カルボン酸)、エステルやアルデヒド、ニトリル若しくはアミドなどの不飽和カルボン酸の誘導体、N−ビニル化合物、ビニルエステル類、ハロゲン化ビニル化合物、N−置換不飽和アミド、共役ジエン、多官能ビニル化合物、又は、多官能(メタ)アクリレートであることがより好ましい。
本実施形態の静電荷像現像用トナーは、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望ましいが、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、ベへニルアルコール、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、ある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。
トナーには、上記成分以外にも、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。
内添剤としては、例えば、フェライト、マグネタイト、還元鉄、コバルト、ニッケル、マンガン等の金属、合金、又はこれら金属を含む化合物などの磁性体等が挙げられる。上記磁性体等を含有させて磁性トナーとして用いる場合、これらの強磁性体は平均粒子が2μm以下が望ましく、0.1〜0.5μm程度のものがより望ましい。トナー中に含有させる量としては樹脂成分100重量部に対し20〜200重量部が好ましく、特に樹脂成分100重量部に対し40〜150重量部が好ましい。また、10Kエルステッド印加での磁気特性が保磁力(Hc)が20〜300エルステッド、飽和磁化(σs)が50〜200emu/g、残留磁化(σr)が2〜20emu/gのものが好ましい。
トナーは、外添剤が表面に外添されていることが好ましい。表面に外添される外添剤としては、無機粒子や有機粒子が挙げられ、具体的には以下に挙げられたものの他、後述するトナーの製造方法において用いられる外添剤も含まれる。
無機粒子としては、例えば、シリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、塩化セリウム、ベンガラ、酸化クロム、酸化セリウム、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素等が挙げられる。
無機粒子は、一般に流動性を向上させる目的で使用される。前記無機粒子の1次粒径としては、1〜200nmの範囲が望ましく、その添加量としては、トナー100重量部に対して、0.01〜20重量部の範囲が好ましい。
理由は明確ではないが、外添剤として数平均一次粒径が18nmを超え25nm未満の外添剤を含有すると、青色の光が吸収され、紫外線照射によりトナーの発光輝度が減少することが観察される。
外添剤として数平均一次粒径が20nmを超え25nm未満の外添剤を含有しないことが更に好ましい。
外添剤の数平均一次粒径は、外添剤粒子をエタノールにより希釈し、それを透過型電子顕微鏡(TEM:JEM−1010型、日本電子データム(株)製)用カーボングリッド上で乾燥し、TEM観察(50,000倍)を行い、その画像をプリントして1次粒子をサンプルとして任意に50サンプルを抽出し、その画像面積に相当する円形粒子の外径(長径と短径との平均値:円として近似して求めた。)を外添剤の数平均粒径とした。
外添剤の添加量は、外添前のトナー粒子100重量部に対し、0.1重量部以上5重量部以下が好ましい。外添量が0.1重量部以上であると、外添剤による流動性及び帯電性向上作用が発現する。また外添量が5重量部以下であると、十分な帯電性が付与される。
本実施形態のトナーは、紫外線吸収能を有することが好ましい。また、該紫外線を吸収し、蛍光を発することが好ましい。
トナーが吸収する紫外線の波長は、320を超え390nm以下であることが好ましく、330〜385nmであることがより好ましく、340〜380nmであることが更に好ましく、350〜370nmであることが特に好ましい。
また、画像の発光強度は、以下のようにして測定される。本実施形態のトナーを用いて、トナー載り量4.5g/m2となるようにベタ画像を形成し、該画像について、蛍光分光光度計を用いて蛍光スペクトル測定を実施し、発光ピーク強度により評価を行う。
また、本実施形態のトナーにおけるトナー母粒子の体積平均粒径Dv(D50v)は、2μm以上20μm以下が好ましく、3μm以上15μm以下がより好ましく、4μm以上10μm以下が更に好ましい。
トナーの粒度分布としては狭いほうが好ましく、より具体的にはトナーの個数粒径の小さい方から換算して16%径(D16p)と84%径(D84p)の比を平方根として示したもの(GSDp)、すなわち、下式で表されるGSDpが1.40以下であることが好ましく、1.31以下であることがより好ましく、1.27以下であることが特に好ましい。また、GSDpは1.15以上であることが好ましい。
GSDp={(D84p)/(D16p)}0.5
体積平均粒径、GSDp共に上記範囲であれば、極端に小さな粒子が存在しないため、小粒径トナーの帯電量が過剰になることによる現像性の低下を抑制できる。
粒子の粒径がおよそ5μm以下の場合は、レーザー回折散乱式粒度分布測定装置(LA−700、(株)堀場製作所製)を用いて測定することができる。
更に、粒径がナノメーターオーダーの場合は、BET式の比表面積測定装置(Flow SorbII2300、(株)島津製作所製)を用いて測定することができる。
形状係数SF1は、粒子表面の凹凸の度合いを示す形状係数であり、以下の式により算出される。
SF1の具体的な測定方法としては、例えば、まずスライドグラス上に散布したトナーの光学顕微鏡像を、ビデオカメラを通じて画像解析装置に取り込み、50個のトナーについてSF1を計算し、平均値を求める方法が挙げられる。
本実施形態に用いられるトナーは、特に製造方法により限定されるものではなく、公知の方法を使用することができる。具体例としては、以下に示す方法が挙げられる。
トナー母粒子の製造は、例えば、結着樹脂と、式(1)で表される化合物、離型剤、及び、必要に応じて帯電制御剤等とを混練、粉砕、分級する混練粉砕法;混練粉砕法にて得られた粒子を機械的衝撃力又は熱エネルギーにて形状を変化させる方法;結着樹脂を乳化して分散した分散液と、式(1)で表される化合物、離型剤、及び、必要に応じて帯電制御剤等の分散液とを混合し、凝集、加熱融着させ、トナー粒子を得る乳化凝集法;結着樹脂の重合性単量体を乳化重合させ、形成された分散液と、式(1)で表される化合物、離型剤、及び、必要に応じて帯電制御剤等の分散液とを混合し、凝集、加熱融着させ、トナー粒子を得る乳化重合凝集法;結着樹脂を得るための重合性単量体と、式(1)で表される化合物、離型剤、及び、必要に応じて帯電制御剤等の溶液とを水系溶媒に懸濁させて重合する懸濁重合法;結着樹脂と、式(1)で表される化合物、離型剤、及び、必要に応じて帯電制御剤等の溶液と、を水系溶媒に懸濁させて造粒する溶解懸濁法;等が使用できる。また、上記方法で得られたトナー母粒子をコアにして、更に凝集粒子を付着、加熱融合してコアシェル構造を持たせる製造方法を行ってもよい。
これらの中でも、本実施形態のトナーは、乳化凝集法、又は、乳化重合凝集法により得られたトナーであることが好ましい。
本実施形態の静電荷像現像剤(以下、「現像剤」という場合がある。)は、上記本実施形態のトナーを含有するものであれば特に制限はなく、トナーを単独で用いる一成分系の現像剤であってもよく、トナーとキャリアとを含む二成分系の現像剤であってもよい。なお、一成分系の現像剤の場合には、磁性金属粒子を含むトナーであっても磁性金属粒子を含まない非磁性一成分トナーであっても構わない。
現像剤におけるトナーとキャリアとの混合比としては特に制限はなく、目的に応じて選択される。
次に、本実施形態の静電荷像現像用トナー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を露光して前記像保持体表面に静電潜像を形成させる露光手段と、トナーを含む現像剤により前記静電潜像を現像してトナー像を形成させる現像手段と、前記トナー像を前記像保持体から被転写体表面に転写する転写手段と、前記被転写体表面に転写されたトナー像を定着する定着手段と、を有し、前記現像剤が本実施形態の静電荷像現像用トナー、又は、本実施形態の静電荷像現像剤であることを特徴とする。
また、像保持体をクリーニング部材で摺擦し転写残留成分を除去するクリーニング手段(トナー除去手段)を有し、前記現像剤として本実施形態の静電荷像現像剤を用いるものである。
以下、本実施形態の画像形成装置の一例を示すが、これに限定されるわけではない。なお、図に示す主用部を説明し、その他はその説明を省略する。
また、各ユニット10T、10Y、10M、10C、10Kの現像装置(現像手段)4T、4Y、4M、4C、4Kのそれぞれには、トナーカートリッジ8T、8Y、8M、8C、8Kに収容された透明、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの5色のトナーが供給される。
なお、1次転写ローラ5Tは、中間転写ベルト20の内側に配置され、感光体1Tに対向した位置に設けられている。更に、各1次転写ローラ5T、5Y、5M、5C、5Kには、1次転写バイアスを印加するバイアス電源(図示せず)がそれぞれ接続されている。各バイアス電源は、図示しない制御部による制御によって、各1次転写ローラに印加する転写バイアスを可変する。
感光体1Tは、導電性(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(一般の樹脂程度の抵抗)であるが、レーザ光線3T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1Tの表面に、図示しない制御部から送られてくる透明用の画像データに従って、露光装置3を介してレーザ光線3Tを出力する。レーザ光線3Tは、感光体1Tの表面の感光層に照射され、それにより、透明印字パターンの静電潜像が感光体1Tの表面に形成される。
このようにして感光体1T上に形成された静電潜像は、感光体1Tの走行に従って現像位置まで回転される。そして、この現像位置で、感光体1T上の静電潜像が、現像装置4Tによって現像像化される。
一方、感光体1T上に残留したトナーは感光体クリーニング装置6Tで除去されて回収される。
こうして、第1ユニット10Yにてイエロートナー像の転写された中間転写ベルト20は、第2から第5ユニット10Y、10M、10C、10Kを通して順次搬送され、各色のトナー像が重ねられて多重転写される。
なお、上記例示した画像形成装置は、中間転写ベルト20を介してトナー像を記録紙Pに転写する構成となっているが、この構成に限定されるものではなく、感光体から直接トナー像が記録紙に転写される構造であってもよい。
図2は、本実施形態の静電荷像現像剤を収容するプロセスカートリッジの好適な一例を示す概略構成図である。プロセスカートリッジ200は、感光体107と共に、帯電ローラ108、現像剤保持体111Aを備えた現像装置111、感光体クリーニング装置(クリーニング手段)113、露光のための開口部118、及び、除電露光のための開口部117を取り付けレール116を用いて組み合わせ、そして一体化したものである。
そして、このプロセスカートリッジ200は、転写装置112と、定着装置115と、図示しない他の構成部分とから構成される画像形成装置本体に対して着脱自在としたものであり、画像形成装置本体と共に、記録紙300に画像を形成する画像形成装置を構成するものである。
次に、本実施形態のトナーを用いた画像形成方法について説明する。本実施形態のトナーは、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。
すなわち、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、前記像保持体表面に形成された静電潜像を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、前記トナー像を被転写体表面に転写する転写工程、及び、前記被転写体表面に転写されたトナー像を定着する定着工程、を含み、前記現像剤として本実施形態の静電荷像現像用トナー、又は、本実施形態の静電荷像現像剤を用いる。また、転写工程は、静電荷潜像保持体から被転写体へのトナー像の転写を媒介する中間転写体を用いたものであってもよい。
本実施形態のトナーカートリッジは、本実施形態の静電荷像現像用トナーを少なくとも収容しているトナーカートリッジである。
本実施形態の現像剤カートリッジは、本実施形態の静電荷像現像剤を少なくとも収容している現像剤カートリッジである。
また、本実施形態のプロセスカートリッジは、像保持体表面上に形成された静電潜像を前記静電荷像現像用トナー又は前記静電荷像現像剤により現像してトナー像を形成する現像手段と、像保持体、前記像保持体表面を帯電させるための帯電手段、及び、前記像保持体表面に残存したトナーを除去するためのクリーニング手段よりなる群から選ばれる少なくとも1種と、を備え、本実施形態の静電荷像現像用トナー、又は、本実施形態の静電荷像現像剤を少なくとも収容しているプロセスカートリッジである。
本実施形態の現像剤カートリッジは、前記本実施形態の静電荷像現像用トナーを含む静電荷像現像剤を含有するものであればよく、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、前記本実施形態の静電荷像現像用トナーを含む静電荷像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。
本実施形態のプロセスカートリッジは、画像形成装置に脱着されることが好ましい。
また、本実施形態のプロセスカートリッジは、その他必要に応じて、除電手段等、その他の部材を含んでもよい。
トナーカートリッジ及びプロセスカートリッジとしては、公知の構成を採用してもよく、例えば、特開2008−209489号公報、及び、特開2008−233736号公報等が参照される。
なお、以下に実施例において、特に断りのない限り、「部」は「重量部」を意味し、「%」は「重量%」を意味する。
<紫外線吸収スペクトルの測定方法>
U−3310形分光光度計((株)日立ハイテクノロジーズ製)を用いて、結着樹脂の吸収スペクトルを測定した。測定サンプルとしては結着樹脂を1,000ppmとなるようにアクリロニトリルに溶解したものを用い、測定条件としては開始波長を500nm、終了波長を200nm、スキャンスピードを300nm/min、スリット2nmとし、光路長1cmにて、吸光度が2.0を超えた波長を、吸収スペクトルの立ち上がりの波長とした。
トナーの体積平均粒径は、コールターマルチサイザーII(ベックマン−コールター社製)を用いて測定した。電解液としては、ISOTON−II(ベックマン−コールター社製)を使用した。
測定法としては、まず、分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムの5%水溶液2ml中に、測定試料を0.5mg以上50mg以下加え、これを前記電解液100ml以上150ml以下中に添加した。この測定試料を懸濁させた電解液を超音波分散器で約1分間分散処理を行い、前記コールターマルチサイザーII型により、アパーチャー径が100μmのアパーチャーを用いて、粒径が2.0μm以上60μm以下の範囲の粒子の粒度分布を測定した。測定する粒子数は50,000とした。
測定された粒度分布を、分割された粒度範囲(チャンネル)に対し、重量又は体積について小径側から累積分布を描き、累積50%となる粒径をそれぞれ重量平均粒径又は体積平均粒径と定義する。
トナーの粒度分布指標の測定は、前述のマルチサイザーIIを用いて測定された粒度分布について、分割された粒度範囲(チャンネル)に対し、体積、個数をそれぞれ小径側から累積分布を描き、体積について累積16%となる粒径をD16v、個数について累積16%となる粒径をD16p、体積について累積50%となる粒径をD50v、個数について累積50%となる粒径をD50p、体積について累積84%となる粒径をD84v、個数について累積84%となる粒径をD84pと定義する。
これらの測定値を用いて、上側体積平均粒度分布指標(上GSDv)は(D84v/D50v)1/2より、下側個数平均粒度分布指標(下GSDp)は(D50p/D16p)1/2より算出した。
まず、トナー母粒子の作製に用いる各分散液を以下のように調製した。
<非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液Aの調製>
・テレフタル酸:38部
・フマル酸:40部・ビスフェノールAプロピレンオキサイド2mol付加物:60部
・ビスフェノールAエチレンオキサイド2mol付加物:20部
上記成分を撹拌機・温度計・コンデンサー・窒素ガス導入管を備えた反応容器に投入し、反応容器中を乾燥窒素ガスで置換した後、触媒としてジブチル錫オキシド0.5部を加え、窒素ガス気流下、約190℃で約8時間撹拌反応させ、更に温度を約240℃にあげて、約6時間撹拌反応させた後、反応容器内を10.0mmHgまで減圧し、減圧下0.5時間撹拌反応させ、黄色透明なポリエステルである樹脂Aを得た。
次いで、得られた樹脂AをキャビトロンCD1010((株)ユーロテック製)を高温高圧型に改造した分散機を用い、分散を行った。イオン交換水80%、ポリエステル樹脂濃度20%の組成比で、アンモニアによりpHを8.0に調整し、回転子の回転速度が60Hz、圧力が5kg/cm2、熱交換器による加熱140℃の条件でキャビトロンを運転し、固形分20%のポリエステルを含む非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液Aを得た。
得られた樹脂Aの重量平均分子量、ガラス転移温度及び樹脂粒子分散液Aの体積平均粒径を表1に示す。
テレフタル酸38部を53部に、フマル酸40部を30部に変更した以外は、非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液Aと同様に非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液Bを調製した。
テレフタル酸38部を16部に、フマル酸40部を55部に変更した以外は、非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液Aと同様に非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液Cを調製した。
テレフタル酸38部を74部に、フマル酸40部を15部に変更した以外は、非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液Aと同様に非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液Dを調製した。
テレフタル酸38部を0部に、フマル酸40部を67部に変更した以外は、非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液Aと同様に非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液Eを調製した。
・パラフィンワックス HNP9(融点76℃、日本精鑞(株)製):60部
・イオン性界面活性剤(ネオゲン RK、第一工業製薬(株)製):5部
・イオン交換水:240部
以上の成分を混合した溶液を95℃に加熱して、IKA製ウルトラタラックスT50にて十分に分散後、圧力吐出型ゴーリンホモジナイザーで分散処理し、体積平均径220nm、固形分量20重量%の離型剤分散液Aを得た。
・CARTAX CXDP POWDER(式(1)で表される化合物、クラリアントジャパン社製):50部
・イオン性界面活性剤(ネオゲン RK、第一工業製薬(株)製):5部
・イオン交換水:200部
以上の成分を混合した溶液を超音波分散にて5分間予備分散した後、円筒形容器に移し替えた後に1.0mmジルコニアビーズを充填したビーズミルで24時間の分散を行い、体積平均粒径280nmの蛍光体分散液Aを得た。
<透明トナー母粒子T1の作製>
・非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液A:370部
・離型剤分散液A:100部
・蛍光体分散液A:30部
以上の成分を丸型ステンレス製フラスコ中において550重量部のイオン交換水と共に撹拌しながら20℃に調整、その後ウルトラタラックスT50で十分に混合・分散した。
次いで、これに硫酸アルミニウム水溶液150重量部(Al2(SO3)4相当で15重量部)を加え、ウルトラタラックスで分散操作を継続した。その後加熱用オイルバスで撹拌しながらフラスコを45℃まで1℃/5minの速度で加熱し、そのまま20分保持した。その後、1mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液で系内のpHを7.5にした後、ステンレス製フラスコを密閉し、磁力シールを用いて撹拌を継続しながら90℃まで加熱、90℃のまま2時間撹拌しながら放置した。その後、多管式熱交換機を使用(熱媒は5℃の冷水)し、30℃/1minの冷却速度となるように流量を調整し30℃まで急冷却した。その後ろ過、イオン交換水で十分に洗浄した後、ヌッチェ式吸引ろ過により固液分離を施した。これを更に30℃のイオン交換水に再分散し、15分300rpmで撹拌・洗浄した。
これを更に5回繰り返し、ろ液の電気伝導度が15μS/cm以下となったところで、ヌッチェ式吸引ろ過によりNo5Aろ紙を用いて固液分離を行った。次いで真空乾燥を12時間継続した。
この時の粒度をコールターカウンターにて測定したところ体積平均粒径は5.4μmであった。上側体積平均粒度分布指標上GSDvは1.19、下側個数平均粒度分布指標下GSDpは1.23、形状係数SF1は134であった。
非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液Aを非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液Bに変更した以外は透明トナー母粒子T1と同様にして、透明トナー母粒子T2を得た。
この時の粒度をコールターカウンターにて測定したところ体積平均粒径は5.6μmであった。上側体積平均粒度分布指標上GSDvは1.23、下側個数平均粒度分布指標下GSDpは1.22、形状係数SF1は135であった。
非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液Aを非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液Cに変更した以外は透明トナー母粒子T1と同様にして、透明トナー母粒子T3を得た。
この時の粒度をコールターカウンターにて測定したところ体積平均粒径は5.4μmであった。上側体積平均粒度分布指標上GSDvは1.24、下側個数平均粒度分布指標下GSDpは1.25、形状係数SF1は130であった。
・ポリエステル樹脂A:420部
・CARTAX CXDP POWDER(式(1)で表される化合物、クラリアントジャパン社製):30部
・ポリエチレンワックス 400P(三井化学(株)製):50部
上記成分をヘンシェルミキサーにより粉体混合し、これを2軸エクストルーダー(設定温度110℃)により熱混練し、冷却後、ハンマーミルによる粗粉砕、ジェットミルによる微粉砕、気流分級機による分級を経て、透明トナー母粒子T4を得た。
この時の粒度をコールターカウンターにて測定したところ体積平均粒径は8.0μmであった。上側体積平均粒度分布指標上GSDvは1.30、下側個数平均粒度分布指標下GSDpは1.29、形状係数SF1は145であった。
非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液Aを非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液Dに変更した以外は透明トナー母粒子T1と同様にして、透明トナー母粒子T5を得た。
この時の粒度をコールターカウンターにて測定したところ体積平均粒径は5.8μmであった。上側体積平均粒度分布指標上GSDvは1.23、下側個数平均粒度分布指標下GSDpは1.21、形状係数SF1は131であった。
非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液Aを非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液Eに変更した以外は透明トナー母粒子T1と同様にして、透明トナー母粒子T6を得た。
この時の粒度をコールターカウンターにて測定したところ体積平均粒径は5.9μmであった。上側体積平均粒度分布指標上GSDvは1.20、下側個数平均粒度分布指標下GSDpは1.21、形状係数SF1は131であった。
・クマリン(和光純薬工業(株)製、特級試薬):20部
・非晶性ポリエステル樹脂A:80部
以上の成分をバンバリーミキサーにて混練してマスターバッチを得た。次いで、得られたマスターバッチをキャビトロンCD1010((株)ユーロテック製)を高温高圧型に改造した分散機を用い、分散を行った。イオン交換水80%、ポリエステル樹脂濃度20%の組成比で、アンモニアによりpHを8.0に調整し、回転子の回転速度が60Hz、圧力が5kg/cm2、熱交換器による加熱140℃の条件でキャビトロンを運転し、固形分20%の、非晶性ポリエステル内に蛍光体を含有する蛍光体分散液Bを得た。
非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液A 370部を250部に、蛍光体分散液A 30部を蛍光体分散液B 150部に変更した以外は透明トナー母粒子T1と同様にして、透明トナー母粒子T7を得た。
この時の粒度をコールターカウンターにて測定したところ体積平均粒径は6.0μmであった。上側体積平均粒度分布指標上GSDvは1.25、下側個数平均粒度分布指標下GSDpは1.24、形状係数SF1は135であった。
非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液A 370部を390部に、蛍光体分散液A 30部を10部に変更した以外は透明トナー母粒子T1と同様にして、透明トナー母粒子T8を得た。
この時の粒度をコールターカウンターにて測定したところ体積平均粒径は5.5μmであった。上側体積平均粒度分布指標上GSDvは1.22、下側個数平均粒度分布指標下GSDpは1.22、形状係数SF1は132であった。
非晶性ポリエステル樹脂粒子分散液A 370部を350部に、蛍光体分散液A 30部を50部に変更した以外は透明トナー母粒子T1と同様にして、透明トナー母粒子T9を得た。
この時の粒度をコールターカウンターにて測定したところ体積平均粒径は5.8μmであった。上側体積平均粒度分布指標上GSDvは1.21、下側個数平均粒度分布指標下GSDpは1.25、形状係数SF1は130であった。
上述したように作製した透明トナー母粒子T1〜T11に対して、トナー母粒子100部当り、外添剤として体積平均粒径30nmのデシルトリメトキシシラン処理されたチタニアを0.5部、体積平均粒径100nmのヘキサメチルジンラザン処理したシリカ0.9部を添加し、ヘンシェルミキサー(三井三池加工機(株)製)にて10分間混合し、更に風力篩分機ハイボルターNR300((株)東京機械製作所製)にて(網目開き45μm)篩分し、それぞれ透明トナーT1〜T11とした。
粒径40μmのフェライトコアに対して重量比で0.8重量%のシリコーン樹脂(東レ・ダウコーニングシリコーン社製:SR2411)をニーダー装置を用いコーティングして、キャリア1を得た。得られたキャリア1 92重量部と、上述の透明トナーT1〜T11をそれぞれ8部とを、V型ブレンダーにて混合し、現像剤T1〜T11をそれぞれ得た。
<画像発光強度>
富士ゼロックス(株)製Color1000Press改造機の第5エンジンに、作製された透明トナーの現像剤を入れ、透明トナーによる印刷画像を形成した。画像は、透明トナー5×5cmのベタ画像を、トナー載り量4.5g/m2になるように出力した。
定着後の画像に対し、F−4500形分光蛍光光度計((株)日立ハイテクノロジーズ製)を用いて、画像発光強度を測定した。測定条件としては励起波長を365nm、蛍光開始波長を400nm、蛍光終了波長を600nm、スキャンスピードを240nm/min、励起側と蛍光側のスリットは共に1nm、フォトマル電圧は700Vとした。
本条件で測定された蛍光の発光強度のピーク値を読み取り、ベタ画像5点(中央部及び4隅)についての測定の平均値を画像発光強度とした。画像発光強度について、以下の基準で評価をした。
A:発光強度1,200以上
B:発光強度800以上1,200未満
C:発光強度400以上800未満
D:発光強度400未満
画像発光強度で使用したベタ画像に対して、所定の光照射条件(光源:キセノンランプ、フィルター:石英コーティングガラス、光量(平均):300〜400nmの紫外波長領域における光量が約60W/m2、照射時間:960時間)で光照射した。
試験装置としては、サンテスターCPSプラス(アトラス社製)を用いた。光照射後のベタ画像について画像発光強度を測定し、残存率を耐光性として以下の基準で評価した。
A:発光強度残存率 0.9以上
B:発光強度残存率 0.8以上0.9未満
C:発光強度残存率 0.5以上0.8未満
D:発光強度残存率 0.5未満
結果を以下の表2に示す。
Claims (10)
- 紫外線吸収能を有する、請求項1に記載の静電荷像現像用透明トナー。
- 前記結着樹脂が、紫外線吸収スペクトルにおいて長波長から短波長に走査したときに、吸光度が2.0以上となる波長が、280nm以上320nm以下の範囲にあるポリエステル樹脂を含有する、請求項1又は2に記載の静電荷像現像用透明トナー。
- トナー中の式(1)で表される化合物の含有量が2〜10重量%である、請求項1〜3いずれか1つに記載の静電荷像現像用透明トナー。
- 請求項1〜4のいずれか1つに記載の静電荷像現像用透明トナー、及び、キャリアを含むことを特徴とする
静電荷像現像剤。 - 画像形成装置に着脱可能であり、請求項1〜4のいずれか1つに記載の静電荷像現像用透明トナーを収容することを特徴とする
トナーカートリッジ。 - 請求項5に記載の静電荷像現像剤を収容する現像剤カートリッジ。
- 請求項5に記載の静電荷像現像剤を収容し、かつ前記静電荷像現像剤を保持して搬送する現像剤保持体を備えるプロセスカートリッジ。
- 像保持体と、
前記像保持体を帯電させる帯電手段と、
帯電した前記像保持体を露光して前記像保持体表面に静電潜像を形成させる露光手段と、
トナーを含む現像剤により前記静電潜像を現像してトナー像を形成させる現像手段と、
前記トナー像を前記像保持体から被転写体表面に転写する転写手段と、
前記被転写体表面に転写されたトナー像を定着する定着手段と、を有し、
前記現像剤が請求項1〜4のいずれか1つに記載の静電荷像現像用透明トナー、又は、請求項5に記載の静電荷像現像剤である
画像形成装置。 - 像保持体表面に静電潜像を形成する潜像形成工程、
前記像保持体表面に形成された静電潜像を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、
前記トナー像を被転写体表面に転写する転写工程、及び、
前記被転写体表面に転写されたトナー像を定着する定着工程、を含み、
前記現像剤として請求項1〜4のいずれか1つに記載の静電荷像現像用透明トナー、又は、請求項5に記載の静電荷像現像剤を用いる
画像形成方法。
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