JP2005300610A - 画像形成方法及びトナー - Google Patents
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Abstract
【課題】 立ち上げ時間の短縮が可能な定着方法を用い、且つより高速での画像形成を行った場合でも良好な画質の画像を出力でき、且つOHPフィルム上に形成した際に高い透過率を有する画像を形成できる画像形成方法を提供する。
【解決手段】 回転体と、該回転体と平行な回転軸を有し且つこの回転体に圧接してニップを形成する対向部材と、前記回転体を、前記ニップ以外の表面部位で加熱する加熱部材と、前記加熱部材により加熱される回転体の温度を制御する温度制御手段と、を具備し、前記ニップに転写材を挿通して挟持搬送させ、前記回転体により転写材を加熱する加熱定着装置を用いて定着を行い、トナーとして、少なくとも結着樹脂、着色剤及びワックスを含有し、示差走査熱量計(DSC)で測定される昇温時のDSC曲線において、55〜120℃の範囲に存在する吸熱ピークP1及び55〜120℃の範囲であって且つ前記吸熱ピークP1より高温側に存在する吸熱ピークP2を有するトナーを用いる。
【選択図】 図1
【解決手段】 回転体と、該回転体と平行な回転軸を有し且つこの回転体に圧接してニップを形成する対向部材と、前記回転体を、前記ニップ以外の表面部位で加熱する加熱部材と、前記加熱部材により加熱される回転体の温度を制御する温度制御手段と、を具備し、前記ニップに転写材を挿通して挟持搬送させ、前記回転体により転写材を加熱する加熱定着装置を用いて定着を行い、トナーとして、少なくとも結着樹脂、着色剤及びワックスを含有し、示差走査熱量計(DSC)で測定される昇温時のDSC曲線において、55〜120℃の範囲に存在する吸熱ピークP1及び55〜120℃の範囲であって且つ前記吸熱ピークP1より高温側に存在する吸熱ピークP2を有するトナーを用いる。
【選択図】 図1
Description
本発明は、電子写真法、静電記録法、磁気記録法、トナージェット法に用いられる画像形成方法及び該画像形成方法に用いられるトナーに関する。
従来の画像形成方法を、電子写真複写機・プリンタ・ファックス等の画像形成装置を例にして説明する。画像形成装置は、その作像部に於いて電子写真・静電記録・磁気記録などの適宜の画像形成プロセス手段を用いて、直接方式又は間接(転写)方式によって、加熱溶融性の樹脂等で構成されるトナー(顕画剤)からなる未定着トナー画像を記録材の面に形成する。記録材上に形成された上記未定着トナー画像は、定着装置によって記録材面に加熱定着処理されることにより、記録材面上に永久固着画像が得られる。
従来、このような定着装置として、熱ローラ方式やフィルム加熱方式のものを挙げることができる。熱ローラ方式は定着ローラ(熱ローラ)と加圧ローラにより回転ローラ対を形成している。定着ローラ内にハロゲンランプ等の熱源を内蔵させて、この定着ローラを所定の定着温度に加熱・温度調節し、ローラ対の圧接ニップ部(定着ニップ部)に、被加熱材としての、未定着トナー画像を形成担持させた記録材を導入して挟持搬送させることで未定着のトナー画像を記録材面に加熱定着させる加熱装置である。
フィルム加熱方式は上記熱ローラの代わりに小熱容量のフィルムを用いて、フィルムと加圧ローラとで記録材を挟持・搬送するとともに、フィルム内面に配されたヒータにより記録材を加熱する加熱装置である。フィルム加熱方式は昇温時間が短いため、オンデマンド定着装置として利用されている。
一方、定着ニップ部における、熱ローラ又はフィルムと加圧ローラとの圧接状態をより良好なものとするために、定着ローラやフィルムにゴム等の弾性層を被覆することがあるが、その場合には、定着ローラ又はフィルム内面からの加熱方法ではこの弾性層が断熱層として働くため、フィルム加熱方式においても昇温時間が延びてオンデマンド性を確保することが難しくなる。
被加熱材としての記録材を加熱するための回転体(熱ローラ又はフィルムなど;以下「加熱用回転体」と表記する)の表面に、弾性層や離型層等の断熱的な被覆層を設ける場合には、その加熱用回転体の表面側から加熱する表面加熱方式の装置も考案されている(例えば、特許文献1参照)。この方式の装置によれば、加熱用回転体に熱を表面から供給できるために加熱源としてのヒータの点灯に対する応答がよく、弾性層が被覆された回転体を用いた場合でも装置立ち上げ時間の短縮を図ることができる。
確かに表面加熱方式は立ち上げ時間の短縮に対して有効であり、プロセススピードが100mm/s前後の画像形形成装置では対応できる。しかし画像形成をより高速で行う場合、例えば200mm/s前後のプロセススピードではトナーに十分な熱と圧力を加えることができないため、トナーが定着ローラ表面へ付着する、いわゆるオフセット現象(低温側のオフセット)が発生したり、オーバヘッドプロジェクター(OHP)用フィルムに画像を形成した際の透明性の低下が起こる。さらには、このオフセットにより定着ローラに付着したトナー等が表面加熱のための装置にも固着して蓄積されたり傷を生じたりする傾向が見られる。
この様な状況下、トナーの加熱加圧定着に関する技術開発は必須となっており、これら
に対していくつかの方策が提案されている。
に対していくつかの方策が提案されている。
一般に画像形成をより高速で行う場合、上記問題点を解消するためには、これまで以上に高い加圧力を加えると同時に、瞬時に多くの熱エネルギーを供給することを必要とする。このため、表面加熱方式の装置の大型化や複雑化が必要になるといった好ましくない事態を生じている。これらの観点より、上記したような画像形成装置に用いられるトナーには、加熱時に高いシャープメルト性を呈することが好ましく、トナーのバインダーを改善することで高いシャープメルト性を達成する試みがなされている。この様なトナーは低温定着性だけでなく、フルカラー画像形成時の混色性にも優れるため、得られる定着画像の色再現範囲を広げることも可能となっている。
また、他の方策としては、トナー中に低分子量のポリエチレンやポリプロピレンのようなワックス成分を添加することで上記問題点を解消する方法が多数提案されている。ところが、充分な効果を発現するためには上記のようなワックス成分をトナー中に多量に添加する必要があり、その場合、感光体へのフィルミング、又はキャリアやスリーブなどのトナー担持体の表面の汚染を生じ、画像劣化が起こる等の新たな問題を生じる。一方、上記ワックス成分の添加量を少量とした場合には、若干量のオフセット防止用液体を供給する装置、又は巻き取り式のクリーニングウェブやクリーニングパット等の補助的なクリーニング部材を併設する必要を生じる。特にフルカラー画像形成時において、転写材としてOHPフィルムを用いた際には、ワックス成分の高結晶化や、ワックス成分と結着樹脂との屈折率差を原因として定着画像の透明性やヘイズ(曇価)が悪化する問題は解消されないままとなっている。
これらの問題点を解消するために、2種類以上のワックスをトナーに添加することで定着性を改善しようとする試みをしている(例えば、特許文献2〜7参照)。しかし単にトナー中に複数種のワックス成分を含有させるだけでは、トナーに求められる諸特性を高度に向上することは困難であり、表面加熱方式の装置を用いた画像形成装置とのマッチングは十分なものとはならない。
特開平10−133505号公報
特開平10−268559号公報
特開平10−20541号公報
特開平5−303232号公報
特開平10−268560号公報
特開平2000−3070号公報
特開平8−50367号公報
本発明の目的は、係る従来技術の問題点を解消した画像形成方法を提供することにある。即ち、本発明は、立ち上げ時間の短縮が可能な定着方法を用い、且つより高速での画像形成を行った場合でも良好な画質の画像を出力できる画像形成方法を提供することを課題とする。また、本発明はOHPフィルム上に形成した際に高い透過率を有する画像を形成できる画像形成方法、及びこのような画像形成方法に好適に用いられるトナーを提供することを課題とする。
本発明者らは、鋭意検討の結果、トナーの示差走査熱量計(DSC)で測定される昇温時のDSC曲線における吸熱ピークの特性を特定のものとすることにより、表面加熱方式の装置を用いた定着方式において、画像形成をより高速で行っても極めて良好な定着特性を有し、更にはOHPフィルム上に形成した画像の透過率も良好なものとすることができ
ることを見出し、本発明を完成させた。
ることを見出し、本発明を完成させた。
即ち本発明は、少なくとも、(a)静電潜像を担持するための像担持体を帯電する帯電工程、(b)帯電された像担持体上に露光によって静電潜像を形成する露光工程、(c)前記静電潜像をトナー担持体の表面に担持されたトナーで現像することにより、像担持体上にトナー像を形成する現像工程、(d)前記像担持体の表面に形成されたトナー像を、中間転写体を介して又は介さずに、転写材に転写する転写工程、及び(e)転写材上のトナー像を加熱して転写材上に定着する定着工程、を有する画像形成方法であって、
前記定着工程は、回転体と、該回転体と平行な回転軸を有し且つこの回転体に圧接してニップを形成する対向部材と、前記回転体を、前記ニップ以外の表面部位で加熱する加熱部材と、前記加熱部材により加熱される回転体の温度を制御する温度制御手段と、を具備し、前記ニップに転写材を挿通して挟持搬送させ、前記回転体により転写材を加熱する加熱定着装置を用いて定着を行う工程であり、
前記トナーは少なくとも結着樹脂、着色剤及びワックスを含有し、示差走査熱量計(DSC)で測定される昇温時のDSC曲線において、55〜120℃の範囲に存在する吸熱ピークP1及び55〜120℃の範囲であって且つ前記吸熱ピークP1より高温側に存在する吸熱ピークP2を有することを特徴とする画像形成方法に関する。
前記定着工程は、回転体と、該回転体と平行な回転軸を有し且つこの回転体に圧接してニップを形成する対向部材と、前記回転体を、前記ニップ以外の表面部位で加熱する加熱部材と、前記加熱部材により加熱される回転体の温度を制御する温度制御手段と、を具備し、前記ニップに転写材を挿通して挟持搬送させ、前記回転体により転写材を加熱する加熱定着装置を用いて定着を行う工程であり、
前記トナーは少なくとも結着樹脂、着色剤及びワックスを含有し、示差走査熱量計(DSC)で測定される昇温時のDSC曲線において、55〜120℃の範囲に存在する吸熱ピークP1及び55〜120℃の範囲であって且つ前記吸熱ピークP1より高温側に存在する吸熱ピークP2を有することを特徴とする画像形成方法に関する。
また、本発明は、像担持体上に形成された静電潜像を可視化するためのトナーであって、
(a)静電潜像を担持するための像担持体を帯電する帯電工程、(b)帯電された像担持体上に露光によって静電潜像を形成する露光工程、(c)前記静電潜像をトナー担持体の表面に担持されたトナーで現像することにより、像担持体上にトナー像を形成する現像工程、(d)前記像担持体の表面に形成されたトナー像を、中間転写体を介して又は介さずに、転写材に転写する転写工程、及び(e)回転体と、該回転体と平行な回転軸を有し且つこの回転体に圧接してニップを形成する対向部材と、前記回転体を、前記ニップ以外の表面部位で加熱する加熱部材と、前記加熱部材により加熱される回転体の温度を制御する温度制御手段と、を具備し、前記ニップに転写材を挿通して挟持搬送させ、前記回転体により転写材を加熱する加熱定着装置によって、転写材上のトナー像を加熱して転写材上に定着する定着工程、を有する画像形成方法に用いられ、
少なくとも結着樹脂、着色剤及びワックスを含有し、示差走査熱量計(DSC)で測定される昇温時のDSC曲線において、55〜120℃の範囲に存在する吸熱ピークP1及び55〜120℃の範囲であって且つ前記吸熱ピークP1より高温側に存在する吸熱ピークP2を有することを特徴とするトナーに関する。
(a)静電潜像を担持するための像担持体を帯電する帯電工程、(b)帯電された像担持体上に露光によって静電潜像を形成する露光工程、(c)前記静電潜像をトナー担持体の表面に担持されたトナーで現像することにより、像担持体上にトナー像を形成する現像工程、(d)前記像担持体の表面に形成されたトナー像を、中間転写体を介して又は介さずに、転写材に転写する転写工程、及び(e)回転体と、該回転体と平行な回転軸を有し且つこの回転体に圧接してニップを形成する対向部材と、前記回転体を、前記ニップ以外の表面部位で加熱する加熱部材と、前記加熱部材により加熱される回転体の温度を制御する温度制御手段と、を具備し、前記ニップに転写材を挿通して挟持搬送させ、前記回転体により転写材を加熱する加熱定着装置によって、転写材上のトナー像を加熱して転写材上に定着する定着工程、を有する画像形成方法に用いられ、
少なくとも結着樹脂、着色剤及びワックスを含有し、示差走査熱量計(DSC)で測定される昇温時のDSC曲線において、55〜120℃の範囲に存在する吸熱ピークP1及び55〜120℃の範囲であって且つ前記吸熱ピークP1より高温側に存在する吸熱ピークP2を有することを特徴とするトナーに関する。
本発明によれば、回転体と、該回転体と平行な回転軸を有し且つこの回転体に圧接してニップを形成する対向部材と、前記回転体を、前記ニップ以外の表面部位で加熱する加熱部材と、前記加熱部材により加熱される回転体の温度を制御する温度制御手段と、を具備し、前記ニップに転写材を挿通して挟持搬送させ、前記回転体により転写材を加熱する加熱定着装置を用いて、転写材へのトナー像の定着を行い、示差走査熱量計(DSC)で測定される昇温時のDSC曲線において特定のピークを有するトナーを用いることにより、OHPフィルム上に形成した画像の透過率を向上させることができ、立ち上げ時間の短縮が可能な表面加熱方式の定着装置とのマッチングも良好な画像形成装置を提供することができる。
本発明の画像形成方法は、少なくとも、(a)静電潜像を担持するための像担持体を帯電する帯電工程、(b)帯電された像担持体上に露光によって静電潜像を形成する露光工程、(c)静電潜像をトナー担持体の表面に担持されたトナーで現像することにより、像
担持体上にトナー像を形成する現像工程、(d)像担持体の表面に形成されたトナー像を、中間転写体を介して又は介さずに、転写材に転写する転写工程、及び(e)転写材上のトナー像を加熱して転写材上に定着する定着工程、を有する。また、本発明において定着工程は、回転体と、該回転体と平行な回転軸を有し且つこの回転体に圧接してニップを形成する対向部材と、回転体を前記ニップ以外の表面部位で加熱する加熱部材と、加熱部材により加熱される回転体の温度を制御する温度制御手段と、を具備し、ニップに転写材を挿通して挟持搬送させ、回転体により転写材を加熱する加熱定着装置を用いて定着を行う工程である。更に、上記本発明の画像形成方法に用いられる本発明のトナーは、少なくとも結着樹脂、着色剤及びワックスを含有し、示差走査熱量計(DSC)で測定される昇温時のDSC曲線において、55〜120℃の範囲に存在する吸熱ピークP1及び55〜120℃の範囲であって且つ上記吸熱ピークP1より高温側に存在する吸熱ピークP2を有する。
担持体上にトナー像を形成する現像工程、(d)像担持体の表面に形成されたトナー像を、中間転写体を介して又は介さずに、転写材に転写する転写工程、及び(e)転写材上のトナー像を加熱して転写材上に定着する定着工程、を有する。また、本発明において定着工程は、回転体と、該回転体と平行な回転軸を有し且つこの回転体に圧接してニップを形成する対向部材と、回転体を前記ニップ以外の表面部位で加熱する加熱部材と、加熱部材により加熱される回転体の温度を制御する温度制御手段と、を具備し、ニップに転写材を挿通して挟持搬送させ、回転体により転写材を加熱する加熱定着装置を用いて定着を行う工程である。更に、上記本発明の画像形成方法に用いられる本発明のトナーは、少なくとも結着樹脂、着色剤及びワックスを含有し、示差走査熱量計(DSC)で測定される昇温時のDSC曲線において、55〜120℃の範囲に存在する吸熱ピークP1及び55〜120℃の範囲であって且つ上記吸熱ピークP1より高温側に存在する吸熱ピークP2を有する。
[定着装置]
まず、本発明に用いられる定着装置について説明する。
本発明の画像形成装置に用いられる定着装置とは、転写材上のトナー像を、回転体と、該回転体と平行な回転軸を有し且つこの回転体に圧接してニップを形成する対向部材と、回転体を前記ニップ以外の表面部位で加熱する加熱部材と、加熱部材により加熱される回転体の温度を制御する温度制御手段と、を具備し、ニップに被加熱材である転写材を挿通して挟持搬送させ、回転体により転写材を加熱して、トナー像を転写材に定着する装置である。
まず、本発明に用いられる定着装置について説明する。
本発明の画像形成装置に用いられる定着装置とは、転写材上のトナー像を、回転体と、該回転体と平行な回転軸を有し且つこの回転体に圧接してニップを形成する対向部材と、回転体を前記ニップ以外の表面部位で加熱する加熱部材と、加熱部材により加熱される回転体の温度を制御する温度制御手段と、を具備し、ニップに被加熱材である転写材を挿通して挟持搬送させ、回転体により転写材を加熱して、トナー像を転写材に定着する装置である。
図1は、本発明の画像形成方法における定着工程を好適に実現することができる定着装置の一例を示す模式的横断面図である。この定着装置は表面加熱方式の加熱装置であり、転写材としての記録材Pを加熱するための回転体としての定着ローラ1と、この定着ローラ1に圧接してニップN1を形成する対向部材としての加圧ローラ3と、定着ローラ1を表面から加熱するために、定着ローラ1表面の上記ニップN1以外の部位に接触して設けられた加熱部材としての表面加熱ユニット2と、定着ローラ1の表面温度が所望の値となるよう表面加熱ユニットの制御を行うための、検温素子5、給電回路101及び制御回路100からなる温度制御手段を具備している。
定着ローラ1は、アルミニウムやステンレス等を円筒状または中空円筒状に加工した芯金1aと、該芯金の外周を被覆する、例えば厚み1〜50mmのシリコーンゴムやフッ素ゴム等からなる層1bからなる弾性ローラである。必要に応じて、図1の1cに示すようにその外周を10〜100μm厚のPFA樹脂(パーフルオロアルキルビニルエーテルの共重合樹脂)やPTFE樹脂(四フッ化エチレン樹脂)等からなる層で被覆しても良い。
加圧ローラ3は、定着ローラ1と同様の芯金3aと、該芯金3aの外周を被覆する、例えば厚み1〜50mmのシリコーンゴムやフッ素ゴム等からなる層3bからなり、定着ローラ1の回転軸に平行な回転軸を有する弾性ローラである。また、定着ローラ1と同様に、加圧ローラ3も必要に応じてその外周をPFA樹脂やPTFE樹脂等からなる層3cで被覆しても良い。加圧ローラ3は必要に応じて10〜500Nの範囲の加圧力で定着ローラ1に加圧されており、転写材加熱用ニップ部としての定着ニップN1を形成する。
表面加熱ユニット2は、定着ローラ1の表面を加熱するための加熱手段(加熱源)2bと、加熱手段2bを支持するヒータホルダ2cと、該ヒータホルダ2cに回転自在に外嵌された加熱フィルム2aと、ヒータホルダ2cを加熱フィルム2aを介して定着ローラに対して圧接させるための加圧ステー2dとを有する。加熱源2bとしては、例えばセラミックヒータを好適に用いることができる。加熱源2bはヒータホルダ2cに形成された凹部に嵌め込まれることにより支持固定され、定着ローラ1表面を加熱する。ヒータホルダ
2cはその周囲に回転自在にエンドレスベルト状(円筒状)の加熱フィルム2aが外嵌され、定着ローラ1の回転に伴って回転する。加圧ステー2dは、ヒータホルダ2cを定着ローラ1に対して定着ローラ1の弾性層1bの弾性に抗して加圧して、ヒータ2bを定着ローラ1に対し加熱フィルム2aを介して圧接させることで、加熱ニップN2を形成している。
2cはその周囲に回転自在にエンドレスベルト状(円筒状)の加熱フィルム2aが外嵌され、定着ローラ1の回転に伴って回転する。加圧ステー2dは、ヒータホルダ2cを定着ローラ1に対して定着ローラ1の弾性層1bの弾性に抗して加圧して、ヒータ2bを定着ローラ1に対し加熱フィルム2aを介して圧接させることで、加熱ニップN2を形成している。
定着ローラ1とヒータホルダ2cとの間に位置する円筒状の加熱フィルム2aは、耐熱性、強度確保、耐久性及び低熱容量の観点から、厚さ20〜900μmの単層、或いは複合層からなる耐熱性シートであることが好ましく、例えば、ポリイミド、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリエーテルサルホン(PES)、4フッ化エチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂(PFA)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリパラバン酸(PPA);或いはこれらの複合層フィルム;ポリイミドフィルムの少なくともトナー画像当接面側に4フッ化エチレン樹脂(PTFE)、PAF、FEP等のフッ素樹脂やシリコーン樹脂等からなる、さらにはそれにカーボンブラック、グラファイト、導電性ウィスカ等の導電材を添加してなる離型性コート層を形成したもの等が好ましい。また、本発明においては、必要に応じて加熱フィルム表面を厚み3〜200μm程度のPFA樹脂やPTFE樹脂で更に被覆してもよい。
定着ローラ1は駆動手段Mにより、図1に示す矢印の時計方向に回転駆動される。この定着ローラ1の回転駆動に伴い、加圧ローラ3が定着ニップN1で生じる摩擦により矢印の反時計方向に従動回転する。また、表面加熱ユニット2の加熱フィルム2aが、加熱ニップN2で生じる摩擦によりその内面側がヒータ2bの面と密着摺動しながら、ヒータホルダ2cの外回りを矢印の反時計方向に従動回転する。
また、表面加熱ユニット2の加熱手段としての加熱源2bは、給電回路101から通電発熱抵抗層に通電されることにより迅速に昇温する。このヒータ2bの発熱により、加熱ニップN2において、回転定着ローラ1の表面が加熱フィルム2aを介して加熱される。
図1では、加熱源2bの加熱フィルム2aに対向する面の裏面に温度検知手段としての検温素子5が当接されている。本発明において、検温素子5としては低熱容量の測温抵抗体やサーミスター等を用いることができる。この検温素子5による加熱フィルム2aの検知温度を基に、温度制御手段を構成する制御回路100が、給電回路101から加熱源2bへの給電状態を制御して定着ローラ1の表面温度が所定の定着温度に保たれるように温調(温度調節)制御している。図1において、検温素子5は加熱フィルム2aのほぼ中央部分に接触するように設けられている。しかしこの検温素子5の位置は、加熱フィルム2aの温度が測定できる範囲であれば、回転方向に対して図1に示された位置よりも上流部や下流部に設置しても良く、フィルムの性質や均熱帯の部位に応じて適宜選択することができる。
また、定着ローラ1の表面を加熱する表面加熱ユニット2は、加熱ニップN2における定着ローラ1表面の温度とニップN1における定着ローラ1の温度との誤差を小さく維持するために、加熱ニップN2がニップN1の上流側の近傍に位置するように設置されることが好ましい。加熱ニップN2からニップN1までの距離は小さいほど好ましいが、この距離は定着装置の機械的構造との兼ね合いで適宜決定される。
定着ローラ1が回転駆動され、これに伴い加圧ローラ3及び表面加熱ユニット2の加熱フィルム2aが従動回転し、表面加熱ユニット2の加熱源2bに通電がなされて定着ローラ1の表面温度が所定の定着温度に加熱温調された状態において、定着ローラ1と加圧ローラ3との間の定着ニップN1に転写材としての、未定着トナー像tを担持した記録材Pが導入される。記録材Pは定着ローラ1の外面に密着して該定着ローラ1と一緒に定着ニ
ップNを通過していき、該定着ニップ通過過程において定着ローラ1からの熱伝導によってトナー像tが加熱されてトナー像が加熱定着される。定着ニップN1を通過した記録材Pは定着ニップN1の記録材出口側で定着ローラ1の外面から分離されて搬送される。
ップNを通過していき、該定着ニップ通過過程において定着ローラ1からの熱伝導によってトナー像tが加熱されてトナー像が加熱定着される。定着ニップN1を通過した記録材Pは定着ニップN1の記録材出口側で定着ローラ1の外面から分離されて搬送される。
本発明の定着装置は立ち上げ時間の短縮という観点では非常に優れた性能を発揮できる。しかし、プロセススピードが200mm/sといった比較的高速な画像形成に対しては定着ローラ表面の温度が通常の定着装置に比べて低下しやすく、低温オフセットに伴って定着ローラや表面加熱ユニットへのトナー付着が発生し、定着工程時の画像劣化を引き起こす。またOHPに画像を定着した際の透過率(以下、「OHP透過率」と表記する)も低下する傾向にあるため、OHP投影画像も劣ったものとなる。しかし、後述するトナーを用いることで、より高速で画像形成を行った場合でも本発明で用いられる定着装置とのマッチングも良好なものとなるため、定着ローラや表面加熱ユニットへのトナー付着が発生しない。更には未定着トナー像tが記録材P上で良好な状態で加熱加圧され画像表面が平滑になるため、記録材PとしてOHPシートを用いた場合、透明性も向上したものとなる。
[トナー]
次に、本発明の画像形成に用いられる本発明のトナーについて説明する。
本発明で用いられるトナーは、少なくとも結着樹脂、着色剤及びワックスを含有する。本発明で用いられるトナーは上記結着樹脂、着色剤及びワックスからなるトナー粒子と、必要に応じてこのトナー粒子に添加混合される外添剤とから構成されるものである。
次に、本発明の画像形成に用いられる本発明のトナーについて説明する。
本発明で用いられるトナーは、少なくとも結着樹脂、着色剤及びワックスを含有する。本発明で用いられるトナーは上記結着樹脂、着色剤及びワックスからなるトナー粒子と、必要に応じてこのトナー粒子に添加混合される外添剤とから構成されるものである。
上記本発明に用いられるトナーは、DSCで測定される昇温時のDSC曲線において、55〜120℃の範囲に、吸熱ピークP1及び該吸熱ピークP1より高温側に存在する吸熱ピークP2を有することを特徴とする。なお、本発明において、このような吸熱ピークP1及びP2は実質的にはトナーに含有されるワックスに由来するものである。このようにDSC曲線において、55〜120℃の範囲に、(ワックスに由来する)異なる2つのピークを有するトナーを用いることで、上記した表面加熱方式の定着装置を備えた画像形成装置を用いて、例えば200mm/sのような速いプロセススピードで画像形成装置を行った場合にも、転写材上のトナーを良好な状態で加熱加圧することができるため、低温側のオフセットを防止し、また定着ローラへのトナーの固着やキズの発生を防止することができるため、良好な画像を長期にわたって安定して形成することができる。このような効果をより発揮するために、本発明のトナーは上記DSC曲線において60〜115℃の範囲にピークP1及びピークP2を有することが好ましく、65〜110℃の範囲にピークP1及びピークP2を有することがより好ましい。
吸熱ピークP1を示すワックスは、上記表面加熱方式の定着装置での高速化に対応するための低温側の定着性を良好なものとする作用を有する。上記DSC曲線におけるこのワックスに由来するピークP1の位置は温度55〜120℃の範囲にあり且つピークP2より低温側にあれば特に限定されるものではないが、60〜100℃の範囲にあることが好ましく、65〜90℃の範囲にあることがより好ましい。P1のピーク位置が55℃未満であった場合、低温側でのオフセットが生じやすくなる。
また、吸熱ピークP2を示すワックスは、上記定着装置における表面加熱ユニットや定着ローラへのトナーの固着や傷の発生を防ぐのに有効に作用する。上記DSC曲線におけるこのワックスに由来するピークP2の位置は温度55〜120℃の範囲にあり且つピークP1より低温側にあれば特に限定されないが、65〜115℃の範囲にあることが好ましく、70〜110℃の範囲にあることがより好ましい。P2のピーク位置が120℃を超えると本発明の表面加熱ユニットや定着ローラへのトナー固着や傷が発生する。
また、吸熱ピークP1とP2の強度比(P1/P2)は0.1〜10の範囲であることが好ましい。この強度比(P1/P2)は、より好ましくは0.2〜5である。吸熱ピークの強度比が0.1未満の場合、吸熱ピークP1を示すワックスの効果が充分に発揮できず、低温側の定着性が劣りオフセットが発生しやすくなる。また、吸熱ピークの強度比が10を超えると吸熱ピークP2を示すワックスの効果が充分に発揮できず、定着装置における表面加熱ユニットや定着ローラへのトナー固着や傷が発生しやすくなる。
なお、吸熱ピークP1とP2の強度比(P1/P2)を上記範囲に調整する方法としては、例えばトナーを製造する際に吸熱ピークP1を示すワックス及び/又は吸熱ピークP2を示すワックスの添加量をそれぞれ調整する方法が挙げられる。
本発明におけるワックス又はトナーの示差走査熱量計によるDSC測定には、例えばパーキンエルマー社製のDSC−7やTAインスツルメンツジャパン社製のDSC−2920が利用できる。
本発明においては、トナーやワックスの吸熱ピーク温度の測定は、TAインスツルメンツジャパン社製DSC−2920を用いて測定を行い、得られた昇温時のDCS曲線からトナーの吸熱ピーク温度を得る。測定サンプルにはアルミニウム製のパンを用い、対照用に空パンをセットし、20℃から振幅±1.5℃、周期1/minのモジュレーションをかけながら昇温速度2℃/minで180℃まで昇温する。
また、本発明において、上記DSCの測定方法を用いて単位質量あたりのベースラインからピークトップまでの高さΔH(測定されたピークの高さを測定試料の質量で割った値(mW/mg))を吸熱ピーク強度とする。
なお、本発明のトナーにおけるピークP1とP2とはピークが重なり合っていたとしても、互いのピークトップが確認できればよい。その場合の吸熱ピーク強度は、それぞれのピークが確認できた点をピークトップと定義してΔHを算出する。
また、本発明のトナーはワックスとしてエステルワックス及び炭化水素ワックスを含み、吸熱ピークP1がエステルワックスに由来するピークであり、吸熱ピークP2が炭化水素ワックスに由来するピークであることが好ましい。このような本発明のトナーに好適に含有されるワックスについて、以下に述べる。
本発明に好適に用いられるエステルワックスは、本発明の定着装置における低温定着性やOHP透過率の向上の観点から、重量平均分子量(Mw)が350〜1,500のものが好ましく、450〜1200のものがより好ましい。Mwが350未満の場合は低温側での定着性を良好に維持することが困難であり、1500を超える場合はOHP透過率が悪化する傾向にある。
エステルワックスを構成する好ましいエステル化合物として、以下の化合物が挙げられる。
[式中、a及びbは0〜3の整数であり、a+bは1〜3であり、R1及びR2は炭素数が1〜40の整数を有する有機基であり、R1とR2の炭素数の差が3以上であり、R3は水素原子又は炭素数が1以上の有機基であり(但し、a+bが2のとき、R3のどちらか一方は、炭素数が1以上の有機基である)、kは1〜3の整数であり、m及びnは0〜25の整数であり、mとnが同時に0になることはない。]
このようなエステル化合物として本発明に用いられる具体的なものを以下に例示する。
本発明に用いられるエステルワックスの製造方法としては、例えば、酸化反応による合成法、カルボン酸及びその誘導体からの合成、マイケル付加反応に代表されるエステル基導入反応等が用いられる。本発明に用いられるエステルワックスの特に好ましい製造方法は、原料の多様性、反応の容易さから以下に示す、カルボン酸化合物とアルコール化合物からの脱水縮合反応を利用する方法又は酸ハロゲン化物とアルコール化合物からの反応が特に好ましい。
上記のエステル平衡反応を生成系に移行させるためには、大過剰のアルコールを用いるか、水との共沸が可能な芳香族有機溶剤中にてDean−Stark水分離器を用いて反応を行うのが好ましい。酸ハロゲン化合物を用い、芳香族有機溶剤中にて副生する酸の受容物として塩基を添加し、エステルを合成しても良い。
次に、本発明で用いられるトナーに用いることができる炭化水素ワックスについて説明する。本発明に好適に使用できる炭化水素ワックスは重量平均分子量(Mw)が300〜4000のものである。Mwが300未満の場合、ワックスとしての効果が十分に働かず、表面加熱ユニットや定着ローラへのトナー固着や傷が発生しやすくなる。Mwが4000を超える場合、OHP透過率が悪化しやすくなる。
また本発明に用いる炭化水素ワックスは、25℃におけるスチレンへの溶解性が5〜60質量%であることが好ましい。溶解度が5質量%未満の場合、ワックスの結着樹脂中での分散性が悪化する。このため、本発明で用いられる定着装置を用いてOHPシート上に画像形成を行った場合、OHPシートに定着された画像表面に炭化水素ワックスに由来する結晶物が現れ、更には画像表面が平滑でないためOHP透過率が悪化する傾向にある。また、溶解度が60質量%を超えると炭化水素ワックスが結着樹脂中に溶解しすぎるため炭化水素ワックスとしての性能を十分に発揮することが出来ず、本発明で用いられる定着装置の表面加熱ユニットや定着ローラへのトナー固着や傷が発生することがある。なお、本発明における溶解度とは、25℃のスチレンへ大過剰の炭化水素ワックスを添加し、1時間激しく撹拌した後、溶解しなかった炭化水素ワックスをろ別し、質量を測定することにより算出する。
本発明に使用できる炭化水素ワックスとしては、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、ペトロラクタムの如き石油系ワックス及びその誘導体;フィッシャートロプシュ法による炭化水素ワックス及びその誘導体;ポリエチレンに代表されるポリオレフィンワックス及びその誘導体等が挙げられ;誘導体には酸化物や、ビニルモノマーとのブロック共重合物、グラフト変性物も含まれる。また、硬化ヒマシ油及びその誘導体、植物ワックス、動物ワックスが挙げられる。これらは単独で又は2種以上を併せて用いることができる。
これらの中でも、フィッシャートロプシュ法による炭化水素ワックスを使用した場合に、定着性の改善効果が更に高くなる。なお、これらのワックスには、トナーの帯電性に影響を与えない範囲で酸化防止剤が添加されていてもよい。また、これらのワックスは、結
着樹脂100質量部に対して0.5〜30質量部使用するのが好ましい。
着樹脂100質量部に対して0.5〜30質量部使用するのが好ましい。
本発明においては、トナーに含有された時に、上記DSC曲線において55〜120℃の範囲に吸熱ピークP1を示すようなエステルワックスと、このP1より高温側に存在するピークP2を示すような炭化水素ワックスとを適宜選択して用いることにより、本発明における吸熱ピークP1及びP2を有するトナーを得ることができる。
本発明のトナーはTHF(テトラヒドロフラン)に対する不溶分が0.1〜40質量%であることが好ましい。THF不溶分が0.1質量%未満の場合、トナーは柔らかくなりすぎるため本発明で用いられる定着ローラへのトナー付着が発生しやすくなり、定着装置とのマッチングが劣ったものとなることがある。一方、40質量%を超えると、トナーは硬くなりすぎるために上記定着装置を用いた場合においても、プロセススピードが200mm/sといったより速い場合にOHP透過率が低下する傾向にある。
本発明においてトナーのTHF不溶分とは、トナー粒子中の樹脂組成物のTHF(テトラヒドロフラン)に対して不溶性となった樹脂成分の質量割合を示し、架橋成分を含む樹脂組成物の架橋の程度を示す目安となるが、THF不溶分が0質量%であっても必ずしも架橋していないという訳ではない。THF不溶分とは、以下のように測定された値をもって定義する。
即ち、本発明のトナーの場合には顔料の含有率を、予め公知の方法で測定しておく。次に、トナー0.5〜1.0gの一定量を秤量し(W1g)、円筒濾紙(東洋濾紙製No.86R)に入れてソックスレー抽出器にかけ、溶媒としてTHF100〜200mlを用いて20時間抽出し、溶媒によって抽出された可溶成分をエバポレートした後、50℃で数時間真空乾燥し、THF可溶樹脂成分量を秤量する(W2g)。そして、該トナー一定量中に含まれている顔料のうち、THFに可溶な成分の質量をW3g、THFに不溶な成分の質量をW4gとすると、以下の式に従って樹脂組成物中のTHF不溶分が算出される。
本発明に用いられるトナーの結着樹脂としては、本発明で用いられる定着装置とのマッチングを考慮すると、スチレン−アクリル樹脂が好ましい。結着樹脂がスチレン−アクリルの場合、本発明の定着ローラへのトナーの付着が発生しにくいため、表面加熱ユニットへのトナーの付着も防ぐことが可能である。しかし必要に応じて、スチレン−アクリル樹脂以外の樹脂として以下に挙げる樹脂を用いたり、併用することもできる。このようなスチレン−アクリル樹脂以外の樹脂としては、例えば、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体が挙げられる。
重合法により直接トナー粒子を得る方法においては、結着樹脂としてのスチレン−アクリル樹脂を形成するための単量体が用いられる。具体的にはスチレン;o−(m−,p−)メチルスチレン,m−(p−)エチルスチレンの如きスチレン系単量体;(メタ)アクリル酸メチル,(メタ)アクリル酸エチル,アクリル酸プロピル,(メタ)アクリル酸ブチル,(メタ)アクリル酸オクチル,(メタ)アクリル酸ドデシル,(メタ)アクリル酸ステアリル,(メタ)アクリル酸ベヘニル,(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル,(
メタ)アクリル酸ジメチルアミノエチル,(メタ)アクリル酸ジエチルアミノエチルの如き(メタ)アクリル酸エステル系単量体;ブタジエン,イソプレン,シクロヘキセン,(メタ)アクリロニトリル,アクリル酸アミドの如きエン系単量体が好ましく用いられる。
メタ)アクリル酸ジメチルアミノエチル,(メタ)アクリル酸ジエチルアミノエチルの如き(メタ)アクリル酸エステル系単量体;ブタジエン,イソプレン,シクロヘキセン,(メタ)アクリロニトリル,アクリル酸アミドの如きエン系単量体が好ましく用いられる。
これらは単独で、又は一般的には出版物「ポリマーハンドブック 第2版 III−P139〜192(John Wiley&Sons社製)」に記載の理論ガラス転移温度(Tg)が、40〜75℃を示すように単量体を適宜混合して用いられる。理論ガラス転移温度が40℃未満の場合にはトナーの保存安定性や耐久安定性の面から問題が生じやすく、一方75℃を超える場合はトナーの定着点の上昇をもたらす。
さらに、本発明においては、トナー粒子の機械的強度を高めるために結着樹脂の合成時に架橋剤を用いることが好ましい。
本発明では、トナーが上記した範囲のTHF不溶分を有する程度に、結着樹脂が架橋していることが好ましい。本発明で用いられる架橋剤のうち、2官能の架橋剤としては、ジビニルベンゼン、ビス(4−アクリロキシポリエトキシフェニル)プロパン、エチレングリコールジアクリレート、1,3−ブチレングリコールジアクリレート、1,4−ブタンジオールジアクリレート、1,5−ペンタンジオールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコール#200、#400、#600の各ジアクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート、ポリエステル型ジアクリレート(MANDA日本化薬)、及び上記のジアクリレートをジメタクリレートに代えたものが挙げられる。
多官能の架橋剤としては、ペンタエリスリトールトリアクリレート、トリメチロールエタントリアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、テトラメチロールメタンテトラアクリレート、オリゴエステルアクリレート及びそのメタクリレート、2,2−ビス(4−メタクリロキシ、ポリエトキシフェニル)プロパン、ジアリルフタレート、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート及びトリアリルトリメリテートが挙げられる。
これらの架橋剤は、前記単量体100質量部に対して、好ましくは0.05〜10質量部、より好ましくは0.1〜5質量部用いることが良い。
本発明においては、ポリエステル樹脂やポリカーボネート樹脂の如き極性を有する樹脂(以下、「極性樹脂」と称す)を併用することができる。このような極性樹脂を上記結着樹脂と併用することにより、トナー中のワックスの分散状態を良好にすることが容易となる。例えば、後述する懸濁重合法により直接トナーを製造する場合には、分散工程から重合工程に至る重合反応時に上記の如き極性樹脂を添加すると、トナー粒子となる重合性単量体組成物と水系分散媒体の呈する極性のバランスに応じて、添加した極性樹脂がトナー粒子の表面に薄層を形成したり、トナー粒子表面から中心に向け傾斜性をもって存在するように制御することができる。この時、ワックスはトナー表面に適度に存在するため、定着性と帯電性のバランスがとれる。特に酸価が1〜20mgKOH/gを呈する極性樹脂を用いるとワックスの分散状態を制御することが容易となる。
上記極性樹脂の添加量としては、結着樹脂100質量部に対して1〜25質量部使用するのが好ましく、より好ましくは2〜15質量部である。1質量部未満ではトナー粒子中での極性樹脂の存在状態が不均一になったり、トナー表面に露出するワックスが多くなり、トナーの耐久性の低下や帯電特性においてワックスの悪影響を受ける。逆に25質量部
を超えるとトナー粒子表面に形成される極性樹脂の薄層が厚くなるため、トナー内部にワックスが偏在しやすい。何れの場合もワックスの分散状態を抑制するのが困難になり、定着装置とのマッチングやOHP透過率に支障をきたす。
を超えるとトナー粒子表面に形成される極性樹脂の薄層が厚くなるため、トナー内部にワックスが偏在しやすい。何れの場合もワックスの分散状態を抑制するのが困難になり、定着装置とのマッチングやOHP透過率に支障をきたす。
係る極性樹脂の代表的なものとして、ポリエステル樹脂が挙げられる。本発明に好適に用いられるポリエステル樹脂の組成は以下の通りである。
ポリエステル樹脂のアルコール成分としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジール、2,3−ブタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、2−エチル1,3−ヘキサンジオール、水素化ビスフェノールA、下記(ア)式で表わされるビスフェノール誘導体及び下記(イ)式で示されるジオール類が挙げられる。
また、極性樹脂として反応性ポリエステル樹脂やポリカーボネート樹脂を用いた場合には、トナーの帯電特性が向上し、カブリや飛び散りが改善されると共に、ドット再現性に優れる高品位な画像を得ることができる。また、トナー粒子に適度な機械的強度を付与することが可能となり、画像形成装置から受けるトナー劣化の影響を最小限にとどめ、多数枚プリントアウトに対する耐久性も向上する。更には、前述したようなトナーの形状分布を達成するためのトナーの球形化処理や重合法によってトナーを直接製造する際の乾燥処理等のトナー製造工程から受ける影響を最小限とすることができる。また、極性樹脂は2種類以上を組み合わせて用いることも可能で、それ自身の有する帯電性を利用することもできる。
本発明に係わる反応性ポリエステル樹脂とは、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、アジピン酸、マレイン酸、コハク酸、セバシン酸、チオジグリコール酸、ジグリコール酸、マロン酸、グルタン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、しょうのう酸、シクロヘキサンジカルボン酸、トリメリット酸などの多塩基酸と;エチレングリコール、ジ
エチレングリコール、トリエチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,4−ビス(ヒドロキシメチル)シクロヘキサン、1,4−ビス(2−ヒドロキシエチル)ベンゼン、1,4−シクロヘキサンジメタノール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ビスフェノールA、水素添加ビスフェノール、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、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などの多価アルコール類とを縮合重合したものであって、得られた縮合重合体の主鎖又は側鎖に反応性基を有するものである。反応性基としては、カルボン酸(又はその塩)、スルホン酸(又はその塩)、エチレンイミノ酸、エポキシ基、イソシアネート基、二重結合、酸無水物、ハロゲン原子が挙げられ、この反応性ポリエステル樹脂を互いに反応させて、又は多官能性の架橋剤(例えば多価アルコール、多塩基酸など)と反応させて、さらに反応性ポリエステルとビニル系単量体を反応(例えばエステル化、共重合など)させてTHF不溶分を得ることができる。例えば重合法によりトナーを得る場合には、反応性ポリエステル樹脂として不飽和ポリエステル樹脂を用い、これとビニル系単量体(必要に応じてジビニルベンゼン等の架橋剤も含む)を共重合する。この場合には、極性を有する不飽和ポリエステル樹脂は、重合の進行と共にトナー表面付近に移行し、トナー粒子の表面に薄層を形成するため、耐ブロッキング性や耐オフセット性が特に優れたトナーを得ることが可能である。
エチレングリコール、トリエチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,4−ビス(ヒドロキシメチル)シクロヘキサン、1,4−ビス(2−ヒドロキシエチル)ベンゼン、1,4−シクロヘキサンジメタノール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ビスフェノールA、水素添加ビスフェノール、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、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などの多価アルコール類とを縮合重合したものであって、得られた縮合重合体の主鎖又は側鎖に反応性基を有するものである。反応性基としては、カルボン酸(又はその塩)、スルホン酸(又はその塩)、エチレンイミノ酸、エポキシ基、イソシアネート基、二重結合、酸無水物、ハロゲン原子が挙げられ、この反応性ポリエステル樹脂を互いに反応させて、又は多官能性の架橋剤(例えば多価アルコール、多塩基酸など)と反応させて、さらに反応性ポリエステルとビニル系単量体を反応(例えばエステル化、共重合など)させてTHF不溶分を得ることができる。例えば重合法によりトナーを得る場合には、反応性ポリエステル樹脂として不飽和ポリエステル樹脂を用い、これとビニル系単量体(必要に応じてジビニルベンゼン等の架橋剤も含む)を共重合する。この場合には、極性を有する不飽和ポリエステル樹脂は、重合の進行と共にトナー表面付近に移行し、トナー粒子の表面に薄層を形成するため、耐ブロッキング性や耐オフセット性が特に優れたトナーを得ることが可能である。
本発明で使用できる反応性ポリエステル樹脂は、前述の如き反応性基を含有していればどんなものでも使用可能であるが、あまり分子量が低すぎると架橋反応にあずからないポリエステル樹脂がトナー表面に存在してしまうことがあり、耐ブロッキング性が低下することがある。逆に、あまり高分子量であると、例えば重合法によりトナーを得る場合には、ビニル系単量体への該反応性ポリエステル樹脂の溶解が困難となるため、製造が困難となる。従って、反応性ポリエステル樹脂の重量平均分子量は、3,000〜100,000の範囲にあるものが特に性能の優れたトナーを得るのに好適である。
一方、極性樹脂としてポリカーボネート樹脂を用いる場合、下記一般式(I)で表される繰り返し単位を分子構造中に有するポリカーボネート樹脂が好ましく用いられる。
上記一般式(I)で表されるポリカーボネート樹脂には様々な構造のものがあるが、例えば2価フェノールとカーボネート前駆体を溶液法又は溶融法により反応させて製造されるあらゆる公知のポリカーボネートを使用することができる。一例を挙げれば下記一般式(II)で表わされる構造の繰返し単位を有する重合体などが挙げられる。
[式中、R2は、水素原子、脂肪族炭化水素基、芳香族置換基であり、このR2が複数の場合、それらは同一であってもよいし、異なっていてもよい。mは0〜4の整数であり、Zは単結合、脂肪族炭化水素基、芳香族置換基、−S−、−SO−、SO2−、−O−、−CO−結合で表わされる結合を示す。]
本発明において用いられるポリカーボネート樹脂の分子量は特に制限されないが、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィ)において測定したピーク分子量が1,000〜500,000の範囲にあるものが好ましく、さらに好ましくは2,000〜100,000である。ピーク分子量が1,000よりも低いと帯電特性に悪影響がでる場合があり、500,000よりも高いと溶融粘度が高くなりすぎ、定着性に問題を生じる場合がある。また、本発明において使用されるポリカーボネート樹脂を製造するに際し、適当な分子量調節剤、粘弾性改善のための分岐剤、反応を促進するための触媒等を必要に応じて使用することができる。
また、上記の如き極性樹脂はそれぞれ一種類の重合体に限定されるわけではなく、例えば反応性ポリエステル樹脂を同時に二種類以上用いることや、ビニル系重合体を二種類以上用いることが可能であり、さらに全く種類の異なる重合体、例えば反応性の無いポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリオレフィン、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル、ポリアルキルビニルエーテル、ポリアルキルビニルケトン、ポリスチレン、ポリ(メタ)アクリルエステル、メラミンホルムアルデヒド樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン、ポリウレタンの如き重合体を必要に応じて結着樹脂に添加することができる。
本発明には、公知の荷電制御剤をトナー粒子内に含有させる、又はトナー粒子に添加混合することにより、トナーの帯電スピードが速くすることができ、且つ一定の帯電量をトナーに安定して維持することが可能である。トナー粒子を直接重合法を用いて製造する場合には、重合阻害性が無く水系分散媒体への可溶化物の無い荷電制御剤が好ましい。具体的化合物としては、ネガ系荷電制御剤としてサリチル酸、ナフトエ酸、ダイカルボン酸の如き芳香族カルボン酸の金属化合物;スルホン酸又はカルボン酸基を側鎖に持つ高分子型化合物;ホウ素化合物;尿素化合物;ケイ素化合物;カリークスアレーンが挙げられる。ポジ系荷電制御剤としては、四級アンモニウム塩;該四級アンモニウム塩を側鎖に有する高分子型化合物;グアニジン化合物;イミダゾール化合物が挙げられる。
また別の荷電制御剤として、硫黄原子を有する重合体を添加ことも好ましい。硫黄原子を有する重合体の中でも、特にスルホン酸基を有する重合体を用いることがより好ましい。スルホン酸基を有する重合体をトナーに添加することで、バインダー中のワックスの分散状態が良好になり、低温側の定着性が飛躍的に向上すると共にワックスによる帯電性の悪化を防ぐことができる。更にはスルホン酸基の持つ極性により、トナーの帯電性も良好なものとなるため、定着時に発生する飛び散りが十分に抑制できると共に画像濃度やカブリも良好になる。
本発明に用いられるスルホン酸基を有する重合体としては、側鎖にスルホン酸基を有する高分子型化合物等が挙げられ、特にスルホン酸基含有(メタ)アクリルアミド系モノマーを共重合比で2質量%以上、好ましくは5質量%以上含有し、且つガラス転移温度(Tg)が40〜90℃のスチレン及び/又はスチレン(メタ)アクリル酸エステル共重合体からなる高分子型化合物を用いた場合、トナー粒子に求められる熱特性に影響を及ぼすことなく、好ましい帯電特性を享受することができる。
上記のスルホン酸基含有(メタ)アクリルアミド系モノマーとしては、下記一般式(1)で表せるものが好ましく、具体的には、2−アクリルアミド−2−メチルプロパン酸や2−メタクリルアミド−2−メチルプロパン酸等が挙げられる。
しかしながら、本発明において荷電制御剤の添加は必須ではない。例えば二成分現像方法を用いた場合においては、キャリアとの摩擦帯電を利用し、また、非磁性一成分ブレードコーティング現像方法を用いた場合においては、ブレード部材やスリーブ部材との摩擦帯電を積極的に利用することでトナー粒子中に必ずしも荷電制御剤を含む必要はない。
本発明で用いられるトナーは、更に着色剤を含有する。本発明に用いられる着色剤のうち黒色着色剤としてはカーボンブラックや以下に示すイエロー/マゼンタ/シアン着色剤を用い黒色に調色されたものが利用される。
イエロー着色剤としては、縮合アゾ化合物、イソインドリノン化合物、アンスラキノン化合物、アゾ金属錯体、メチン化合物、アリルアミド化合物に代表される化合物が用いられる。具体的には、C.I.ピグメントイエロー12、13、14、15、17、62、74、83、93、94、95、97、109、110、111、120、127、128、129、147、155、168、174、176、180、181、191等が好適に用いられる。
マゼンタ着色剤としては、縮合アゾ化合物、ジケトピロロピロール化合物、アンスラキノン、キナクリドン化合物、塩基染料レーキ化合物、ナフトール化合物、ベンズイミダゾロン化合物、チオインジゴ化合物、ペリレン化合物が用いられる。具体的には、C.I.ピグメントレッド2、3、5、6、7、23、31、48:2、48:3、48:4、57:1、81:1、122、144、146、150、166、169、177、184、185、202、206、220、221、254、269が特に好ましい。
シアン着色剤としては、銅フタロシアニン化合物及びその誘導体、アンスラキノン化合物、塩基染料レーキ化合物等が利用できる。具体的には、C.I.ピグメントブルー1、7、15、15:1、15、15:2、15:3、15:4、60、62、66等が特に好適に利用できる。
これらの着色剤は、単独で又は混合し更には固溶体の状態で用いることができる。本発明の着色剤は、色相角、彩度、明度、耐候性、OHPフィルム上での透明性、トナー粒子中への分散性の点から選択される。該着色剤の添加量は、結着樹脂100質量部当り1〜20質量部が一般に用いられる。
本発明のトナー(トナー粒子)は懸濁重合法により好適に製造することができる。懸濁重合法によりトナーを製造する場合、水系分散媒体を調製する場合に使用する分散剤としては、公知の無機系及び有機系の分散剤を用いることができる。具体的には、無機系の分散剤としては、例えば、リン酸三カルシウム、リン酸マグネシウム、リン酸アルミニウム、リン酸亜鉛、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、メタケイ酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、ベントナイト、シリカ、アルミナが挙げられる。また、有機系の分散剤としては、例えば、ポリビニルアルコール、ゼラチン、メチルセルロース、メチルヒドロキシプロピルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロースのナトリウム塩、デンプンを用いることができる。
また、市販のノニオン、アニオン、カチオン型の界面活性剤の利用も可能である。例えば、ドデシル硫酸ナトリウム、テトラデシル硫酸ナトリウム、ペンタデシル硫酸ナトリウム、オクチル硫酸ナトリウム、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、オレイン酸カルシウムを用いることができる。
本発明におけるトナーの製造においては、無機系の難水溶性の分散剤を用いることが好ましく、しかも酸に可溶性である難水溶性無機分散剤を用いるとよい。また、本発明においては、難水溶性無機分散剤を用い、水系分散媒体を調製する場合に、これらの分散剤が重合性ビニル系単量体100質量部に対して0.2〜2.0質量部となるような割合で使用することが好ましい。また、本発明においては、重合性単量体組成物100質量部に対して100〜3,000質量部の水を用いて水系分散媒体を調製することが好ましい。
本発明において、上記したような難水溶性無機分散剤が分散された水系分散媒体を調製する場合には、市販の分散剤をそのまま用いて分散させてもよいが、細かい均一な粒度を有する分散剤粒子を得るために、水等の液媒体中で、高速撹拌下、上記したような難水溶性無機分散剤を生成させて調製してもよい。例えば、リン酸三カルシウムを分散剤として使用する場合、高速撹拌下でリン酸ナトリウム水溶液と塩化カルシウム水溶液を混合してリン酸三カルシウムの微粒子を形成することで、好ましい分散剤を得ることができる。
上記水系分散媒体中には、結着樹脂を構成する重合性単量体の他に、ワックス、着色剤、荷電制御剤及び他のトナー粒子成分を混合し、公知の分散法を用いて均一に分散させる。
また、トナーの製造において重合性単量体の重合に用いる重合開始剤としては、具体的には、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)、2,2’−アゾビス−4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル、アゾビスイソブチロニトリルの如きアゾ系又はジアゾ系重合開始剤;ベンゾイルペルオキシド、メチルエチルケトンペルオキシド、ジイソプロピルペルオキシカーボネート、クメンヒドロペルオキシド、2,4−ジクロロベンゾイルペルオキシド、ラウロイルペルオキシドの如き過酸化物系重合開始剤が用いられる。これらの重合開始剤の使用量は、目的とする重合度により変化するが、一般的には、重合性ビニル系単量体100質量部に対して5〜20質量部用いられる。重合開始剤の種類は、重合法により若干異なるが、10時間半減期温度を参考に
、単独又は混合して使用される。
、単独又は混合して使用される。
重合性単量体組成物中には、重合度を制御するため、公知の架橋剤、連鎖移動剤及び重合禁止剤等を更に添加し用いてもよい。これらの添加剤は、前記重合性単量体組成物中に予め添加しておくこともできるし、また、必要に応じて、重合反応の途中で適宜に添加することもできる。
上記したようなトナーの製造方法によれば、従来、荷電制御剤が含有されたトナーにみられていた高湿下での摩擦帯電量の低下、及び低湿下での摩擦帯電速度の低下が抑制され、しかもトナー担持体等に対する汚染性が抑制されたトナーが容易に得られる。
本発明において、トナー粒子に外添剤として無機微粉体を添加することは、現像性、転写性、帯電安定性、流動性及び耐久性向上のために好ましい実施形態である。該無機微粉体としては公知のものが使用可能であるが、シリカ、アルミナ、チタニアあるいはその複酸化物の中から選ばれることが好ましい。中でも、シリカであることがより好ましい。シリカは硅素ハロゲン化物やアルコキシドの蒸気相酸化により生成されたいわゆる乾式法又はヒュームドシリカと称される乾式シリカ、及びアルコキシド、水ガラス等から製造されるいわゆる湿式シリカの両者が使用可能であるが、表面及びシリカ微粉体の内部にあるシラノール基が少なく、またNa2O、SO3 2−等の製造残渣の少ない乾式シリカの方が好ましい。また乾式シリカにおいては、製造工程において例えば、塩化アルミニウム、塩化チタン等他の金属ハロゲン化合物を硅素ハロゲン化合物と共に用いることによって、シリカと他の金属酸化物の複合微粉体を得ることも可能でありそれらも包含する。
本発明に用いられる無機微粉体は、BET法で測定した窒素吸着による比表面積が30m2/g以上、特に50〜400m2/gの範囲のものが良好な結果を与え、トナー100質量部に対して0.3〜8質量部が使用され、好ましくは0.5〜5質量部が使用される。
上記の如きBET比表面積が制御された無機微粉末をトナーに添加することで、トナー表面に露出したワックスを適度に被覆し、帯電特性におけるワックスによる悪影響を抑制することが可能となる。
更に、トナーに適度な流動性が付与されるので、トナーの均一帯電性が相乗的に良化し、連続で多数枚プリントアウトを繰り返しても優れた効果が維持される。
上記無機微粉末のBET比表面積が30m2/g未満の場合には、トナーに適度な流動性を付与することが困難である。BET比表面積が400m2/gを超える場合には、連続プリントアウト時に該無機微粉末がトナー粒子表面に埋め込まれるために、トナーの流動性が低下する場合がある。
比表面積の測定は、比表面積測定装置「オートソーブ1」(湯浅アイオニクス社製)を用いて試料表面に窒素ガスを吸着させ、BET多点法により比表面積を算出する。
また、無機微粉体の添加量がトナー粒子100質量部に対して0.3質量部未満の場合には添加効果が発現されにくく、また8質量部を超えると、トナーの帯電性や定着性に問題を生じるだけでなく、遊離した無機微粉体により画像形成装置とのマッチングが著しく悪化することがある。
また、本発明に用いられる無機微粉体は、必要に応じ、疎水化、帯電性制御等の目的でシリコーンワニス、各種変性シリコーンワニス、シリコーンオイル、各種変性シリコーン
オイル、シランカップリング剤、官能基を有するシランカップリング剤、その他有機硅素化合物、有機チタン化合物などの処理剤により処理されたものであることも好ましい。このとき、無機微粉体は2種以上の処理剤を併用して処理されたものであってもよい。
オイル、シランカップリング剤、官能基を有するシランカップリング剤、その他有機硅素化合物、有機チタン化合物などの処理剤により処理されたものであることも好ましい。このとき、無機微粉体は2種以上の処理剤を併用して処理されたものであってもよい。
更に、高い帯電量を維持し、低消費量及び高転写率を達成するためには、無機微粉体は少なくともシリコーンオイルで処理されることが好ましい。
本発明のトナーにおいては、実質的な悪影響を与えない範囲内で更に他の添加剤、例えばポリフッ化エチレン粉末、ステアリン酸亜鉛粉末、ポリフッ化ビニリデン粉末の如き滑剤粉末;酸化セリウム粉末、炭化硅素粉末、チタン酸ストロンチウム粉末の如き研磨剤;例えば酸化チタン粉末、酸化アルミニウム粉末の如き流動性付与剤;ケーキング防止剤;又は例えばカーボンブラック粉末、酸化亜鉛粉末、酸化スズ粉末の如き導電性付与剤;また、逆極性の有機微粒子及び無機微粒子を現像性向上剤として少量用いることもできる。
本発明のトナーは、そのまま一成分系現像剤として、又はキャリアと混合して二成分系現像剤として使用することができる。
二成分系現像剤として用いる場合、例えば、トナーと混合させる磁性キャリアとしては、鉄、銅、亜鉛、ニッケル、コバルト、マンガン、クロムより選ばれる元素を単独で、又は複数含有するフェライト状態で構成される。磁性キャリアの形状は、球状、扁平、不定形のいずれも用いることができ、更に、表面状態の微細構造(例えば、表面凹凸性)を適宜に制御したものを用いることもできる。また、表面を樹脂で被覆した樹脂被覆キャリアや磁性粉分散型樹脂キャリアも好適に用いることができる。使用するキャリアの平均粒径は、好ましくは10〜100μm、より好ましくは20〜50μmである。また、これらのキャリアとトナーを混合して二成分系現像剤を調製する場合の現像剤中のトナー濃度は、好ましくは2〜15質量%程度である。
以下、具体的実施例によって本発明を説明するが、本発明はなんらこれらに限定されるものではない。
〈実施例1〉
まず、本実施例で用いられる画像形成装置について、図2を用いて説明する。
図2に示される画像形成装置は、第1,第2,第3及び第4の画像形成部26a,26b,26c及び26dが並設されており、各画像形成部はそれぞれ専用の静電潜像保持体、いわゆる感光ドラム19a,19b,19c及び19dを具備している。
まず、本実施例で用いられる画像形成装置について、図2を用いて説明する。
図2に示される画像形成装置は、第1,第2,第3及び第4の画像形成部26a,26b,26c及び26dが並設されており、各画像形成部はそれぞれ専用の静電潜像保持体、いわゆる感光ドラム19a,19b,19c及び19dを具備している。
感光ドラム19a〜19dは、それぞれ、その外周面側に帯電部16a,16b,16c及び16d;潜像形成手段23a,23b,23c及び23d;現像部17a,17b,17c及び17d;転写用放電部24a,24b,24c及び24d;ならびにクリーニング部18a,18b,18c及び18dを、この順に配置して有している。
このような構成の画像形成装置において、まず、第1画像形成部26aの像担持体としての感光ドラム19a表面が帯電ローラ16aによって均一に一次帯電し、(帯電工程)潜像形成手段23aによって原稿画像における、例えばイエロー成分色の潜像が露光により形成される(露光工程)。該潜像は現像手段17aに収容されたイエロートナーを含む現像剤で現像されて可視画像であるイエロートナー像とされ(現像工程)、このイエロートナー像は転写部24aにて、転写材としての記録材Pに転写される(転写工程)。
上記のようにイエロー画像が記録材Pに転写されている間に、第2画像形成部26bで
はマゼンタ成分色の潜像が感光ドラム19b上に形成され、続いて現像手段17bのマゼンタトナーを有する現像剤で可視画像とされる。この可視画像(マゼンタトナー像)は、上記の第1画像形成部26aでの転写が終了した記録材Pが転写部24bに搬入されたときに、該記録材Pの所定位置に重ねて転写される。
はマゼンタ成分色の潜像が感光ドラム19b上に形成され、続いて現像手段17bのマゼンタトナーを有する現像剤で可視画像とされる。この可視画像(マゼンタトナー像)は、上記の第1画像形成部26aでの転写が終了した記録材Pが転写部24bに搬入されたときに、該記録材Pの所定位置に重ねて転写される。
以下、上記と同様な方法により第3,第4の画像形成部26c,26dによってシアン成分色,ブラック成分色の画像形成が行われ、上記同一の記録材Pに、シアントナー像及びブラックトナー像を重ねて転写するのである。このような画像形成プロセスが終了した後、記録材Pは定着部22に搬送され、記録材P上の画像を定着する(定着工程)。これによって記録材P上には多色画像が得られるのである。なお、本実施例では、図1に示す定着装置を用いて定着を行う。この定着装置に関しての説明は上述した通りである。
転写が終了した各感光ドラム19a,19b,19c及び19dはそれぞれクリーニング部18a,18b,18c及び18dにより残留トナーの除去が行われ、引き続き行なわれる次の潜像形成に供される。
なお、上記画像形成装置では、転写材としての記録材Pの搬送のために、搬送ベルト25が用いられており、図2において、記録材Pは右側から左側へ搬送され、その搬送過程で、各画像形成部26a,26b,26c及び26dにおける各転写部24a,24b,24c及び24dを通過し、転写をうける。
記録材Pが第4画像形成部26dを通過すると、AC電圧が除電器20に加えられ、記録材Pは除電され、ベルト25から分離され、その後、定着器22に入り、画像定着され、排出口21から排出される。
次に定着装置について説明する。
実施例及び比較例に用いた定着装置として具体的に以下のものを用いた。
(a)定着ローラ
芯金の外周を被覆させた3mm厚のシリコーンゴム層にさらにその外周を被覆させた50μm厚のPFA樹脂からなる外径20mmの弾性ローラを用いた。
実施例及び比較例に用いた定着装置として具体的に以下のものを用いた。
(a)定着ローラ
芯金の外周を被覆させた3mm厚のシリコーンゴム層にさらにその外周を被覆させた50μm厚のPFA樹脂からなる外径20mmの弾性ローラを用いた。
(b)加圧ローラ
芯金の外周を被覆させた3mm厚のシリコーンゴム層に、更にその外周を被覆させた50μm厚のPFA樹脂からなる、外径20mmの弾性ローラを用いた。
芯金の外周を被覆させた3mm厚のシリコーンゴム層に、更にその外周を被覆させた50μm厚のPFA樹脂からなる、外径20mmの弾性ローラを用いた。
(c)加圧力
100Nで定着ニップN1を形成した。
100Nで定着ニップN1を形成した。
(d)加熱源
加熱源2bとして、幅8mm、厚み1mmのアルミナの上に抵抗体を印刷により形成し、出力700Wのものを用いた。
加熱源2bとして、幅8mm、厚み1mmのアルミナの上に抵抗体を印刷により形成し、出力700Wのものを用いた。
(e)加熱フィルム
厚み40μmのポリイミド樹脂の表面に10μmのPFA樹脂を被覆したもので、周長は56.5mmのものを用いた。
厚み40μmのポリイミド樹脂の表面に10μmのPFA樹脂を被覆したもので、周長は56.5mmのものを用いた。
(f)検温素子
サーミスターを用いた。
サーミスターを用いた。
次にトナーについて説明する。
なお、実施例及び比較例中においてトナーに用いたエステルワックス及び炭化水素ワックスは、それぞれ表1及び表2に示されるワックスである。
なお、実施例及び比較例中においてトナーに用いたエステルワックス及び炭化水素ワックスは、それぞれ表1及び表2に示されるワックスである。
先ず、下記の手順によって重合法トナーを作製した。60℃に加温したイオン交換水900gに、リン酸三カルシウム3質量部を添加し、TK式ホモミキサー(特殊機化工業製)を用いて、10,000rpmにて撹拌し、水系媒体を作製した。
また、下記処方をTK式ホモミキサー(特殊機化工業製)に投入し、60℃に加温した後、用いて、9,000rpmにて攪拌し、溶解、分散して水系分散媒体を得た。
・スチレン 80質量部
・n−ブチルアクリレート 20質量部
・C.I.ピグメントブルー15:3 5質量部
・サリチル酸アルミニウム化合物 0.03質量部
(ボントロンE−88:オリエント化学社製)
・硫黄原子を有する重合体 0.5質量部
(アクリベースFCA−1001−NS:藤倉化成社製)
・ポリエステル樹脂 5質量部
(プロピレンオキサイド変性ビスフェノールAとイソフタル酸との重縮合物、Tg=65℃、Mw=10000、Mn=6000)
・エステルワックス(1) 5質量部
・炭化水素ワックス(1) 2質量部
・ジビニルベンゼン 0.05質量部
・n−ブチルアクリレート 20質量部
・C.I.ピグメントブルー15:3 5質量部
・サリチル酸アルミニウム化合物 0.03質量部
(ボントロンE−88:オリエント化学社製)
・硫黄原子を有する重合体 0.5質量部
(アクリベースFCA−1001−NS:藤倉化成社製)
・ポリエステル樹脂 5質量部
(プロピレンオキサイド変性ビスフェノールAとイソフタル酸との重縮合物、Tg=65℃、Mw=10000、Mn=6000)
・エステルワックス(1) 5質量部
・炭化水素ワックス(1) 2質量部
・ジビニルベンゼン 0.05質量部
これに重合開始剤2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)3質量部を溶解し、重合性単量体組成物を調製した。
前記水系媒体中に上記重合性単量体組成物を投入し、60℃、窒素雰囲気下において、TK式ホモミキサーを用いて8,000rpmで攪拌し、造粒した。その後、プロペラ式攪拌装置に移して攪拌しつつ、2時間かけて70℃に昇温し、更に4時間後、昇温速度40℃/Hrで80℃まで昇温し、80℃で5時間反応を行い、重合体粒子を製造した。重合反応終了後、該粒子を含むスラリーを冷却し、スラリーの10倍の水量で洗浄し、ろ過、乾燥の後、分級によって粒子径を調整してシアントナー粒子を得た。
上記シアントナー粒子100質量部に対して、シリカ(アエロジル社製R972)1.5部をヘンシェルミキサー(三井三池社製)で混合して本発明におけるシアントナーを得た。得られたシアントナーをトナー(A)とする。
得られたトナー(A)について、DSC測定を行い、P1とP2の吸熱ピーク特性及びP1とP2の吸熱ピーク強度比(P1/P2)を求めた。これらDSCの測定により得られた結果とTHF不溶分の測定結果、及びトナー処方を表3に示す。なお、DSCの測定条件は前述した方法で行った。
図1の17cの現像機中にトナー(A)を入れ、単色モードで1万枚のプリントアウト画像を以下の条件で行った。プロセススピードは従来の100mm/s前後より更に速くし、200mm/sで行うことでより定着性に対して厳しい条件となっている。また紙種としてはA4サイズの75g紙を用い、画像比率5%のベタ画像を出力し、ベタ画像濃度が常に1.40±0.15の範囲になるように常時、調整を行った。
なお、画像濃度は「マグベス反射濃度計 RD−6DS」(マグベス社製)を用いて、
原稿濃度が0.00の白地部分のプリントアウト画像に対する相対濃度の値とした。
原稿濃度が0.00の白地部分のプリントアウト画像に対する相対濃度の値とした。
評価は以下の方法で行った。なお、実施例2〜11及び比較例1〜4も同様の評価方法に従って行った。
[OHP透過率]
OHP透過率の測定は、OHPフィルム上のトナーの載り量が0.6mg/cm2となるようなベタ画像を出力し、島津自記分光光度計UV2200(島津製作所社製)を使用し、OHPフィルム単独の透過率を100%とし、500nmでの最大吸収波長における透過率を測定した。透過率は100%に近いほど良好なOHP投影画像が得られる。透過率の値は50%以上であれば使用可能なレベルであるが、この値が50%未満となるとカラー画像においては、画像が暗いものとなり使用不可能である。
OHP透過率の測定は、OHPフィルム上のトナーの載り量が0.6mg/cm2となるようなベタ画像を出力し、島津自記分光光度計UV2200(島津製作所社製)を使用し、OHPフィルム単独の透過率を100%とし、500nmでの最大吸収波長における透過率を測定した。透過率は100%に近いほど良好なOHP投影画像が得られる。透過率の値は50%以上であれば使用可能なレベルであるが、この値が50%未満となるとカラー画像においては、画像が暗いものとなり使用不可能である。
[表面加熱ユニットとのマッチング]
初期、5千枚及び1万枚のプリントアウト画像評価終了後、表面加熱ユニットへのトナーの付着状態や傷を目視で観察し、下記の評価基準に従い評価した。
初期、5千枚及び1万枚のプリントアウト画像評価終了後、表面加熱ユニットへのトナーの付着状態や傷を目視で観察し、下記の評価基準に従い評価した。
A:未発生
B:わずかに固着が見られる
C:固着や傷が見られる
D:固着及び傷が多い
B:わずかに固着が見られる
C:固着や傷が見られる
D:固着及び傷が多い
[定着ローラとのマッチング]
初期、5千枚及び1万枚のプリントアウト画像評価終了後、定着ローラへのトナーの付着状態や傷を目視で観察し、下記の評価基準に従い評価した。
初期、5千枚及び1万枚のプリントアウト画像評価終了後、定着ローラへのトナーの付着状態や傷を目視で観察し、下記の評価基準に従い評価した。
A:未発生
B:わずかに固着が見られる
C:固着や傷が見られる
D:固着及び傷が多い
B:わずかに固着が見られる
C:固着や傷が見られる
D:固着及び傷が多い
[低温側の定着性]
1万枚のプリントアウト画像出力により定着ローラ表面の温度が低下し、オフセットする画像の発生枚数を計測し、下記の評価基準に従い評価した。
1万枚のプリントアウト画像出力により定着ローラ表面の温度が低下し、オフセットする画像の発生枚数を計測し、下記の評価基準に従い評価した。
A:未発生
B:10枚未満
C:10枚以上100枚未満
D:100枚以上
B:10枚未満
C:10枚以上100枚未満
D:100枚以上
評価結果を表4に示す。上記評価方法によりトナー(A)を評価した結果、各項目において良好な結果が得られた。
〈実施例2〉
実施例1において、ジビニルベンゼンの添加量を5質量部に変更することを除いて、実施例1と同様にして製造した。得られたトナーをトナー(B)とする。このトナーについて実施例1と同様に評価した結果、OHP透過率が若干劣るものの、概ね良好な結果が得られた。
実施例1において、ジビニルベンゼンの添加量を5質量部に変更することを除いて、実施例1と同様にして製造した。得られたトナーをトナー(B)とする。このトナーについて実施例1と同様に評価した結果、OHP透過率が若干劣るものの、概ね良好な結果が得られた。
〈実施例3〉
実施例1において、開始剤の添加量を15質量部に変更し、ジビニルベンゼンの添加量を添加しないことを除いて、実施例1と同様にして製造した。得られたトナーをトナー(C)とする。このトナーについて実施例1と同様に評価した結果、表面加熱ユニット及び定着ローラとのマッチングが若干劣るものの、概ね良好な結果が得られた。
実施例1において、開始剤の添加量を15質量部に変更し、ジビニルベンゼンの添加量を添加しないことを除いて、実施例1と同様にして製造した。得られたトナーをトナー(C)とする。このトナーについて実施例1と同様に評価した結果、表面加熱ユニット及び定着ローラとのマッチングが若干劣るものの、概ね良好な結果が得られた。
〈実施例4〉
・ポリエステル樹脂 100質量部
(プロピレンオキサイド変性ビスフェノールAとイソフタル酸との重縮合物、Tg=65℃、Mw=10000、Mn=6000)
・C.I.ピグメントブルー15:3 5質量部
・サリチル酸アルミニウム化合物 0.03質量部
(ボントロンE−88:オリエント化学社製)
・硫黄原子を有する重合体 0.5質量部
(アクリベースFCA−1001−NS:藤倉化成社製)
・エステルワックス(1) 5質量部
・炭化水素ワックス(1) 2質量部
・ポリエステル樹脂 100質量部
(プロピレンオキサイド変性ビスフェノールAとイソフタル酸との重縮合物、Tg=65℃、Mw=10000、Mn=6000)
・C.I.ピグメントブルー15:3 5質量部
・サリチル酸アルミニウム化合物 0.03質量部
(ボントロンE−88:オリエント化学社製)
・硫黄原子を有する重合体 0.5質量部
(アクリベースFCA−1001−NS:藤倉化成社製)
・エステルワックス(1) 5質量部
・炭化水素ワックス(1) 2質量部
上記処方からなる混合物を定法により熱混練し、冷却後粉砕し、球形化処理を行い、分級してMwが7.0μmのシアントナー粒子を得た。次に上記シアントナー粒子100質量部と、疎水化処理をした平均長径30nmの酸化チタン及び疎水化処理をしたシリカ微粒子(比表面積120m2/g)をそれぞれ1.0質量部ずつ乾式により添加し、トナー粒子に流動性を与えた。得られたトナーをトナー(D)とする。このトナーについて実施例1と同様に評価した結果、OHP透過率、表面加熱ユニット及び定着ローラとのマッチングが若干劣るものの、概ね良好な結果が得られた。
〈実施例5〉
実施例2において、エステルワックス(1)の添加量を12質量部にし、炭化水素ワックス(1)の代わりに炭化水素ワックス(2)を2質量部添加することを除いて実施例2と同様にして製造した。得られたトナーをトナー(E)とする。このトナーについて実施例1と同様に評価した結果、OHP透過率が劣るものの、概ね良好な結果が得られた。
実施例2において、エステルワックス(1)の添加量を12質量部にし、炭化水素ワックス(1)の代わりに炭化水素ワックス(2)を2質量部添加することを除いて実施例2と同様にして製造した。得られたトナーをトナー(E)とする。このトナーについて実施例1と同様に評価した結果、OHP透過率が劣るものの、概ね良好な結果が得られた。
〈実施例6〉
実施例2おいて、炭化水素ワックス(1)の変わりに炭化水素ワックス(3)を2質量部添加することを除いて実施例2と同様にして製造した。得られたトナーをトナー(F)とする。このトナーについて実施例1と同様に評価した結果、OHP透過率、表面加熱ユニット及び定着ローラとのマッチングが若干劣るものの、概ね良好な結果が得られた。
実施例2おいて、炭化水素ワックス(1)の変わりに炭化水素ワックス(3)を2質量部添加することを除いて実施例2と同様にして製造した。得られたトナーをトナー(F)とする。このトナーについて実施例1と同様に評価した結果、OHP透過率、表面加熱ユニット及び定着ローラとのマッチングが若干劣るものの、概ね良好な結果が得られた。
〈実施例7〉
実施例2において、炭化水素ワックス(1)の代わりに炭化水素ワックス(4)を2質量部添加することを除いて実施例2と同様にしてトナーを製造した。得られたトナーをトナー(G)とする。このトナーについて実施例1と同様に評価した結果、OHP透過率が劣ったが問題ないレベルであった。
実施例2において、炭化水素ワックス(1)の代わりに炭化水素ワックス(4)を2質量部添加することを除いて実施例2と同様にしてトナーを製造した。得られたトナーをトナー(G)とする。このトナーについて実施例1と同様に評価した結果、OHP透過率が劣ったが問題ないレベルであった。
〈実施例8〉
実施例7において、エステルワックス(1)の代わりにエステルワックス(2)を5質量部添加し、炭化水素ワックス(4)の添加量を0.2質量部に変更したことを除いて、実施例7と同様にしてトナーを製造した。得られたトナーをトナー(H)とする。このトナーについて実施例1と同様に評価した結果、OHP透過率が劣り、低温側の定着性も若干劣ったが問題ないレベルであった。
実施例7において、エステルワックス(1)の代わりにエステルワックス(2)を5質量部添加し、炭化水素ワックス(4)の添加量を0.2質量部に変更したことを除いて、実施例7と同様にしてトナーを製造した。得られたトナーをトナー(H)とする。このトナーについて実施例1と同様に評価した結果、OHP透過率が劣り、低温側の定着性も若干劣ったが問題ないレベルであった。
〈実施例9〉
実施例7において、エステルワックス(2)の代わりにエステルワックス(3)を5質量部添加することを除いて実施例8と同様にしてトナーを製造した。得られたトナーをトナー(I)とした。このトナーについて実施例1と同様に評価した結果、OHP透過率が劣ったものとなった。
実施例7において、エステルワックス(2)の代わりにエステルワックス(3)を5質量部添加することを除いて実施例8と同様にしてトナーを製造した。得られたトナーをトナー(I)とした。このトナーについて実施例1と同様に評価した結果、OHP透過率が劣ったものとなった。
〈実施例10〉
実施例1において、エステルワックス(1)の添加量を50質量部に変更することを除いて実施例1と同様にしてトナーを製造した。得られたトナーをトナー(J)とする。このトナーについて実施例1と同様に評価した結果、表面加熱ユニットとのマッチングが劣ったものとなった。
実施例1において、エステルワックス(1)の添加量を50質量部に変更することを除いて実施例1と同様にしてトナーを製造した。得られたトナーをトナー(J)とする。このトナーについて実施例1と同様に評価した結果、表面加熱ユニットとのマッチングが劣ったものとなった。
〈実施例11〉
実施例1において、エステルワックス(1)の添加量を0.03質量部に変更することを除いて実施例1と同様にして製造した。得られたトナーをトナー(K)とする。このトナーについて実施例1と同様に評価した結果、低温側の定着性が劣ったものとなった。
実施例1において、エステルワックス(1)の添加量を0.03質量部に変更することを除いて実施例1と同様にして製造した。得られたトナーをトナー(K)とする。このトナーについて実施例1と同様に評価した結果、低温側の定着性が劣ったものとなった。
〈比較例1〉
実施例1において、エステルワックス(1)の代わりにエステルワックス(4)を5質量部添加することを除いて、実施例1と同様にして製造した。得られたトナーをトナー(a)とする。このトナーについて実施例1と同様に評価した結果、1万枚のプリントアウト終了後、表面加熱ユニットの著しいトナー固着や傷が発生した。
実施例1において、エステルワックス(1)の代わりにエステルワックス(4)を5質量部添加することを除いて、実施例1と同様にして製造した。得られたトナーをトナー(a)とする。このトナーについて実施例1と同様に評価した結果、1万枚のプリントアウト終了後、表面加熱ユニットの著しいトナー固着や傷が発生した。
〈比較例2〉
実施例1において、炭化水素ワックス(1)の代わりに炭化水素ワックス(5)を2質量部添加することを除いて、実施例1と同様にして製造した。得られたトナーをトナー(b)とする。このトナーについて実施例1と同様に評価した結果、低温側の定着性の著しい低下が見られた。
実施例1において、炭化水素ワックス(1)の代わりに炭化水素ワックス(5)を2質量部添加することを除いて、実施例1と同様にして製造した。得られたトナーをトナー(b)とする。このトナーについて実施例1と同様に評価した結果、低温側の定着性の著しい低下が見られた。
〈比較例3〉
実施例1において、炭化水素ワックス(1)を添加しないことを除いて、実施例1と同様にして製造した。得られたトナーをトナー(c)とする。このトナーについて実施例1と同様に評価した結果、表面加熱ユニット及び定着ローラの著しいトナー固着や傷が見られた。
実施例1において、炭化水素ワックス(1)を添加しないことを除いて、実施例1と同様にして製造した。得られたトナーをトナー(c)とする。このトナーについて実施例1と同様に評価した結果、表面加熱ユニット及び定着ローラの著しいトナー固着や傷が見られた。
〈比較例4〉
実施例1において、エステルワックス(1)を添加しないことを除いて、実施例1と同様にして製造した。得られたトナーをトナー(d)とする。このトナーについて実施例1と同様に評価した結果、OHP透過率及び低温側での定着性の著しい悪化が見られた。
実施例1において、エステルワックス(1)を添加しないことを除いて、実施例1と同様にして製造した。得られたトナーをトナー(d)とする。このトナーについて実施例1と同様に評価した結果、OHP透過率及び低温側での定着性の著しい悪化が見られた。
各トナー(A)〜(K)及び(a)〜(d)の処方及び物性を表3に、プリントアウト画像評価の結果を表4に、それぞれ示す。
以上説明したように、本発明によれば、定着装置として、転写材上のトナー像を、回転体と、前記回転体とニップを形成する対向部材と、前記回転体を前記ニップとは異なる回転体表面部位で加熱する加熱部材と、前記加熱部材による回転体加熱温度を制御する温度制御方法と、を具備し、前記ニップに被加熱材を挿通して挟持搬送させ前記回転体の熱により加熱する加熱定着方法により転写材に定着する定着工程;を有する定着方法を用い、トナーとして、示差走査熱量計(DSC)で測定される昇温時のDSC曲線において、特定のピークを持つトナーを用いることで、OHP透過率が向上し、定着装置とのマッチングも良好な画像形成装置を提供できる。
1 定着ローラ
2a 加熱フィルム
2b セラミックヒータ
2c ヒータホルダ
3 加圧ローラ
5 温度検知手段
16a、16b、16c、16d 帯電ローラ
17a、17b、17c、17d 現像器
18a、18b、18c、18d クリーニング装置
19a、19b、19c、19d 感光ドラム
20 除電器
21 排出口
22 定着装置
23a、23b、23c、23d 潜像形成手段
24a、24b、24c、24d 転写部
25 搬送ベルト
2a 加熱フィルム
2b セラミックヒータ
2c ヒータホルダ
3 加圧ローラ
5 温度検知手段
16a、16b、16c、16d 帯電ローラ
17a、17b、17c、17d 現像器
18a、18b、18c、18d クリーニング装置
19a、19b、19c、19d 感光ドラム
20 除電器
21 排出口
22 定着装置
23a、23b、23c、23d 潜像形成手段
24a、24b、24c、24d 転写部
25 搬送ベルト
Claims (9)
- 少なくとも、(a)静電潜像を担持するための像担持体を帯電する帯電工程、(b)帯電された像担持体上に露光によって静電潜像を形成する露光工程、(c)前記静電潜像をトナー担持体の表面に担持されたトナーで現像することにより、像担持体上にトナー像を形成する現像工程、(d)前記像担持体の表面に形成されたトナー像を、中間転写体を介して又は介さずに、転写材に転写する転写工程、及び(e)転写材上のトナー像を加熱して転写材上に定着する定着工程、を有する画像形成方法であって、
前記定着工程は、回転体と、該回転体と平行な回転軸を有し且つこの回転体に圧接してニップを形成する対向部材と、前記回転体を、前記ニップ以外の表面部位で加熱する加熱部材と、前記加熱部材により加熱される回転体の温度を制御する温度制御手段と、を具備し、前記ニップに転写材を挿通して挟持搬送させ、前記回転体により転写材を加熱する加熱定着装置を用いて定着を行う工程であり、
前記トナーは少なくとも結着樹脂、着色剤及びワックスを含有し、示差走査熱量計(DSC)で測定される昇温時のDSC曲線において、55〜120℃の範囲に存在する吸熱ピークP1及び55〜120℃の範囲であって且つ吸熱ピークP1より高温側に存在する吸熱ピークP2を有することを特徴とする画像形成方法。 - 前記ワックスがエステルワックス及び炭化水素ワックスを含み、前記吸熱ピークP1がエステルワックス由来のピークであり、前記吸熱ピークP2が炭化水素ワックス由来のピークであり、吸熱ピークP1と吸熱ピークP2の強度比(P1/P2)が0.1〜10であることを特徴とする請求項1記載の画像形成方法。
- 前記吸熱ピークP1の半値幅が10℃以内であり、前記吸熱ピークP2の半値幅が5〜25℃であることを特徴とする請求項1又は2記載の画像形成方法。
- 前記エステルワックスの重量平均分子量(Mw)が350〜1500であることを特徴とする請求項2又は3記載の画像形成方法。
- 該前記炭化水素ワックスの重量平均分子量(Mw)が300〜4000であることを特徴とする請求項2〜4のいずれか一項に記載の画像形成方法。
- 前記炭化水素ワックスの25℃におけるスチレンへの溶解度が5〜60質量%であることを特徴とする請求項2〜5のいずれか一項に記載の画像形成方法。
- 前記結着樹脂がスチレン−アクリル樹脂を含むことを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の画像形成方法。
- 前記トナーのテトラヒドロフラン(THF)に対する不溶分が0.1〜40質量%であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の画像形成方法。
- 像担持体上に形成された静電潜像を可視化するためのトナーであって、
(a)静電潜像を担持するための像担持体を帯電する帯電工程、(b)帯電された像担持体上に露光によって静電潜像を形成する露光工程、(c)前記静電潜像をトナー担持体の表面に担持されたトナーで現像することにより、像担持体上にトナー像を形成する現像工程、(d)前記像担持体の表面に形成されたトナー像を、中間転写体を介して又は介さずに、転写材に転写する転写工程、及び(e)回転体と、該回転体と平行な回転軸を有し且つこの回転体に圧接してニップを形成する対向部材と、前記回転体を、前記ニップ以外の表面部位で加熱する加熱部材と、前記加熱部材により加熱される回転体の温度を制御する温度制御手段と、を具備し、前記ニップに転写材を挿通して挟持搬送させ、前記回転体により転写材を加熱する加熱定着装置によって、転写材上のトナー像を加熱して転写材上に定着する定着工程、を有する画像形成方法に用いられ、
少なくとも結着樹脂、着色剤及びワックスを含有し、示差走査熱量計(DSC)で測定される昇温時のDSC曲線において、55〜120℃の範囲に存在する吸熱ピークP1及び55〜120℃の範囲であって且つ前記吸熱ピークP1より高温側に存在する吸熱ピークP2を有することを特徴とするトナー。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004112350A JP2005300610A (ja) | 2004-04-06 | 2004-04-06 | 画像形成方法及びトナー |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004112350A JP2005300610A (ja) | 2004-04-06 | 2004-04-06 | 画像形成方法及びトナー |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2005300610A true JP2005300610A (ja) | 2005-10-27 |
Family
ID=35332253
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JP2004112350A Withdrawn JP2005300610A (ja) | 2004-04-06 | 2004-04-06 | 画像形成方法及びトナー |
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JP (1) | JP2005300610A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009288381A (ja) * | 2008-05-28 | 2009-12-10 | Canon Inc | 画像形成方法、定着方法、およびトナー |
-
2004
- 2004-04-06 JP JP2004112350A patent/JP2005300610A/ja not_active Withdrawn
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